JP2010201026A

JP2010201026A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2010201026A
Application number: JP2009050955A
Authority: JP
Inventors: Mikio Mochitate; 幹雄持立; Takayuki Kanamori; 貴幸金森
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP5276478B2

Abstract

【課題】高速で回転する回転フレームの円筒部が破損した場合でも、回転フレームや回転搭載物が飛散することなく、安全に回転動作に制動をかけることが可能なＸ線ＣＴ装置のガントリを提供する。
【解決手段】主フレーム２３に対し回転自在に支持された回転フレーム３０と、その外側を包み込む様に近接配置されたリング４０及びリング４０をすべり面を介して回転可能に支持し、主フレーム２３に固定されたリングフレーム５０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に、高速スキャン可能なＸ線ＣＴ装置における回転体安全機構に関する。

従来のＸ線ＣＴ装置、特に回転速度が１秒／回転以上の高速回転であるＸ線ＣＴ装置においては、例えば特許文献１、２に記載されているように、回転時の安全性向上の点から回転フレームは円筒型に作られているものがある。これは、Ｘ線管装置等の回転搭載物を円筒型の回転フレームの内周面に搭載することで、回転搭載物飛散に対する安全性を向上するためである。

更に、特許文献３及び４には、回転搭載物が飛散した際に、その現象を自動的に検出し制動をかけるために、回転体外側に円形の検出センサを配置し、飛散した搭載物がこのセンサをＯＮさせ、自動的に制動をかけるＸ線ＣＴ装置が開示されている。

特開平９-５６７１０号公報特開２０００-１１６６４１号公報実開平４-１２０７０６号公報実開平６-３８９１７号公報

しかしながら、上記特許文献１と２では、円筒型回転フレーム自体が高遠心力により破壊した際については、配慮されていない。すなわち、円筒型回転フレームは、軽量化等の為アルミニウム合金鋳物で製作されるが、鋳造方法不良により内部に巣等の欠陥がある場合、所定の強度を有することが出来ず、結果として破壊する可能性がある。円筒型回転フレームが破壊すれば、搭載されている回転搭載物は飛散し、機器の損傷や人的被害を発生させることになる。

また、上記特許文献３と４では、回転搭載物の飛散を検出して自動的に回転動作を停止させることは可能だが、停止するまでの間の飛散物が静止側部品へ衝突することによる機器の損傷防止や、人的被害防止について、配慮されていない。

そこで本発明は、高速で回転する円筒型回転フレームの円筒部が破損した場合でも、円筒型回転フレームや回転搭載物が飛散することなく、安全に回転動作に制動をかけることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管装置と、前記Ｘ線を検出して透過Ｘ線信号を出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器を対向させて搭載し、被検体の周囲を回転するガントリと、前記透過Ｘ線信号に基づいて再構成演算を行い、前記被検体の再構成画像を生成する画像再構成部と、を備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記ガントリは、開口部を有する円筒型の回転フレームであって、前記開口部に面する内周面に前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器を搭載して回転する回転フレームと、前記回転フレームの回転動作と連動することなく、前記回転フレームを回転自在に支持する支持体と、前記回転フレームの外周面の少なくとも一部幅を覆うリングであって、前記回転フレームの正常な回転動作では接触せず、かつ、前記回転動作中に前記回転フレームの変形を伴う異常が生じた場合に、前記変形後の回転フレームが接触する程度の空間距離を前記回転フレームの外周面との間に空けて備えられたリングと、前記支持体に固定され、前記リングの外周面を覆うリングフレームであって、前記リングを、すべり面を介して回転自在に支持するリングフレームと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、回転フレームの回転動作中に変形を伴う異常が発生すると、変形後の回転フレームが遠心力によりリングに押し付けられて接触し、リングと一体となってリングフレームの内周面をすべる。このとき、リングとリングフレームとの間には、遠心力にその摩擦係数を乗じた摩擦力が発生する為、回転動作に制動をかけることが出来る。よって、高速で回転する回転フレームの円筒部が破損した場合でも、回転フレームや回転搭載物が飛散することなく、安全に回転動作に制動をかけることができる。

本発明にかかるＸ線ＣＴ装置の全体構成図第一実施形態に係るガントリ２０の正面図第一実施形態に係るガントリ２０の前方斜視図第一実施形態に係るガントリ２０の後方斜視図第一実施形態に係るガントリ２０の構成を示す模式図であって、図５（ａ）は、ガントリ２０内の円筒型の回転フレーム３０の断面形状を説明するための模式図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一点鎖線内の部分拡大図であって、ガントリ２０外側に備えられたリング４０及びリングフレーム５０の断面形状を説明するための部分拡大図第一実施形態に係るリング４０及びリングフレーム５０の分解図図２のＡ−Ａ’断面図第二実施形態に係るリング４０及びリングフレーム５０の断面図第三実施形態にかかるリング４０及びリングフレーム５０の断面図

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明にかかるＸ線ＣＴ装置の全体構成図である。図１のＸ線ＣＴ装置１０は、Ｘ線管装置やＸ線検出器を搭載して被検体２の周囲を回転させ、被検体２を透過したＸ線を検出して透過Ｘ線信号を送信するガントリ２０を内蔵したガントリ筐体１と、被検体２を天板上に載置してガントリ２０の開口部３３へ搬送する寝台３と、ガントリ２０から送信された透過Ｘ線信号を受信して再構成画像を生成する画像処理装置４と、再構成画像を表示する表示装置５と、撮影条件や画像処理装置４への各種指示を入力するための操作装置６とを備える。

＜第一実施形態＞
第一実施形態は、ガントリ２０において、リング４０とリングフレーム５０とを、円筒型回転フレーム３０の外側の前後端部（回転軸方向に沿った端部のうち、被検体が挿入される方を前端部とする）に２列配置した実施形態である。以下、図２から図５に基づいて、第一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０のガントリ２０の概略構成について説明する。図２は、ガントリ２０の正面図、図３は、ガントリ２０の前方斜視図、図４は、ガントリ２０の後方斜視図、図５（ａ）は、ガントリ２０内の円筒型の回転フレーム３０の断面形状を説明するための模式図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一点鎖線内の部分拡大図であって、ガントリ２０外側に備えられたリング４０及びリングフレーム５０の断面形状を説明するための部分拡大図である。

ガントリ２０は、スタンド２１と、軸受け２２、主フレーム２３、円筒型回転フレーム３０、リング４０、及びリングフレーム５０とを備える。

主フレーム２３は、軸受け２２を介してスタンド２１に前後方向にティルト動作可能に支持されている。

主フレーム２３の内側には、内側から外側に向かって順に、円筒型回転フレーム３０と、リング４０と、リングフレーム５０とが備えられる。円筒型回転フレーム３０は、Ｘ線管装置３１、Ｘ線検出器３２、および図示していないが、高電圧発生機器、制御機器等のＣＴ検査に必要な機器を搭載し、これらの機器を開口部３３に搬送された寝台３上に載置された被検体２の周囲に回転させるものである。円筒型回転フレーム３０は、図示していないがベアリングにより、主フレーム２３に紙面垂直方向を中心軸として回転可能に支持されている。

また、円筒型回転フレーム３０の外側には、円筒型回転フレーム３０の外周を包み込む様に、且つ、正常な回転動作では接触しない限界的な空間距離ｄ（例えば、円筒型回転フレーム３０の熱伸び量や、遠心力による変形量）だけ離した位置に、リング４０が配置される。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、リング４０の更に外側には、リングフレーム５０が配置され、リング４０とリングフレーム５０とは、スベリ面を介して接し、リング４０はリングフレーム５０に対し、回転可能に支持されている。リングフレーム５０は、主フレーム２３に固定支持される。

続いて、リング４０とリングフレーム５０の構造を図６、図７を用いて説明する。図６は、リング４０及びリングフレーム５０の分解図、図７は、図２おけるＡ−Ａ’断面図である。

図６（ａ）に示すように、リング４０は、リング本体４１と滑り材４２とから成り、滑り材４２はリング本体４１に固定されている。滑り材４２の材質は、例えば四フッ化エチレン樹脂であり、一般的に滑り軸受けに使用されているものを用いてもよい。また、滑り材は、図６（ｂ）に示すように、リングフレーム５０に固定、すなわち、リングフレーム５０を、リングフレーム５１本体とその本体に固定した滑り材５２とにより構成してもよい。また、図６（ｃ）は、リング本体４１の材質を例えば砲金や真鍮とした場合であり、この場合は、リングフレーム本体５１との接触面にグリース等の潤滑材が塗布されている。上記のごとく、リング４０は、滑り材４２又は５２の外表面からなるすべり面、又は潤滑材を塗布された接触面により構成したすべり面を介してリングフレーム５０に回転自在に取り付けられている。

次に図7に基づいて、円筒型回転フレーム３０、リング４０、及びリングフレーム５０の取り付け構造について説明する。

リング４０は、円筒型回転フレーム３０の外周面３０aから空間距離ｄだけを離して備えられる。リング４０は、外側に凸の外側鍔部４０ａがついているので、リング４０は脱輪することなくリングフレーム６０の内周面に沿って回転可能である。

次に本実施形態の動作について説明する。円筒型回転フレーム３０が、前述した通り鋳物製作不良等の欠陥により所定の強度が確保されていない場合、回転による遠心力に耐えることが出来ず円筒型回転フレーム３０が割れて外側に広がることがある。この場合、リング４０に押さえつけられ円筒型回転フレーム３０の飛散が防止されるとともに、変形後の円筒型回転フレーム３０がリング４０に遠心力により押し付けられ、円筒型回転フレーム３０とリング４０とが一体となってリングフレーム５０の内周面をすべる。このとき、リング４０とリングフレーム５０との間には、遠心力にその摩擦係数を乗じた摩擦力が発生する為、回転動作に制動をかけることが出来る。

第一実施形態では、リング４０とリングフレーム５０とを、円筒型回転フレーム３０の外側の前後端部（回転軸方向に沿った端部のうち、被検体２が挿入される方を前端部とする）に２列配置したが、リング４０を、円筒型回転フレーム３０においてＸ線管装置３１の荷重が加わる点により近い端部にのみ備えるようにしてもよい。例えば、第一実施形態では、Ｘ線管装置３１が円筒型回転フレームの全幅の中央よりも前側に位置しているので、前端部にのみリング４０を備えるように構成してもよい。そして、さらにリング４０を追加する場合には、後端部に限らず円筒型回転フレーム３０の外周面に対向する任意の位置に、リング４０の幅に応じて任意の本数を備えるように構成してもよい。

＜その他の実施形態＞
次に図８に基づいて、第二実施形態について説明する。図８は第二実施形態にかかるリング４０及びリングフレーム５０の断面図である。第二実施形態では、リング４０が円筒形回転フレーム３０の外周面の全幅（回転動作の回転軸方向に沿った前端部から後端部までの幅）を覆うように備えられる。また、リング４０の前端部及び後端部には、外側に向かって凸形状の外向き鍔部４０ａを備え、外向き鍔部４０ａがリングフレーム５０の回転軸方向の動きを規制するように構成される。リング本体４１におけるリングフレーム５０と対向する面、及びリング本体４１における外向き鍔部４０ａのリングフレーム５０と対向する面には、滑り材４２が備えられる。

続いて、図９に基づいて、第三実施形態について説明する。図９は第三実施形態にかかるリング４０及びリングフレーム５０の断面図である。第三実施形態では、リング４０が円筒形回転フレーム３０の外周面の全幅（回転動作の回転軸方向に沿った前端部から後端部までの幅）を覆うように備えられる。また、リング４０の前端部及び後端部には、内側に向かって凸形状の内向き鍔部４０ｂを備え、内向き鍔部４０ｂが円筒形回転フレーム３０の回転軸方向の動きを規制するように構成される。

第二実施形態は、第三実施形態と比較すると、リング４０とリングフレーム５０との接触面積をより増やすことができるため、破損時に円筒形回転フレーム３０の回転動作により強く制動をかけることができる。また、滑り材としてグリースを使用した場合に、外向き鍔部４０ａによりグリース漏れを抑止することができる。

また、第三実施形態は、第二実施形態と比較して、内向き鍔部４０ｂにより、円筒型フレーム３０をより広く覆うことができるため、部品の飛散が生じた場合にもより飛散範囲を狭めることができる。一方、第二実施形態では外向き鍔部４０におけるリングフレーム５０の対向面に備えた滑り材４２を備えたが、それに相当する滑り材４２が不要となる。

上記実施形態では、滑り材をリング４０又はリングフレーム５０のそれぞれの対向面に部分的に備えたが、リング４０又はリングフレーム５０のそれぞれの対向面の全面に備えてもよい。

１：ガントリ筐体、２：被検体、３：寝台、４：画像処理装置、５：表示装置、６：操作装置、１０：Ｘ線ＣＴ装置、２０：ガントリ、２１：スタンド、２２：軸受け、２３：主フレーム、３０：円筒型回転フレーム、３０a:外周面、３１：Ｘ線管装置、３２：Ｘ線検出器、３３：開口部、４０：リング、４０ａ：外向き鍔部、４０ｂ：内向き鍔部、４１：リング本体、４２：滑り材、５０：リングフレーム、５１：リングフレーム本体、５２：滑り材。

Claims

Ｘ線を発生させるＸ線管装置と、
前記Ｘ線を検出して透過Ｘ線信号を出力するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器を対向させて搭載し、被検体の周囲を回転するガントリと、
前記透過Ｘ線信号に基づいて再構成演算を行い、前記被検体の再構成画像を生成する画像再構成部と、
を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記ガントリは、
開口部を有する円筒型の回転フレームであって、前記開口部に面する内周面に前記Ｘ線管装置及び前記Ｘ線検出器を搭載して回転する回転フレームと、
前記回転フレームの回転動作と連動することなく、前記回転フレームを回転自在に支持する支持体と、
前記回転フレームの外周面の少なくとも一部幅を覆うリングであって、前記回転フレームの正常な回転動作では接触せず、かつ、前記回転動作中に前記回転フレームの変形を伴う異常が生じた場合に、前記変形後の回転フレームが接触する程度の空間距離を前記回転フレームの外周面との間に空けて備えられたリングと、
前記支持体に固定され、前記リングの外周面を覆うリングフレームであって、前記リングを、すべり面を介して回転自在に支持するリングフレームと、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記リングは、前記回転フレームの外周面の一部幅を覆うリングであって、
前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記回転動作の回転軸方向に沿った前記回転フレームの両端部のうち、前記回転フレームに前記Ｘ線管装置の荷重が加わる点を基準とし、この点により近い端部に前記リングを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記リングは、前記外周面の全幅を覆うリングである、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。