JP2011521701A - コンピュータ断層撮影ガントリ用の変圧器 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガントリの固定部分（９２）からガントリの回転部分（９３）に無接触式に電気エネルギを移動するためのコンピュータ断層撮影用ガントリ用の変圧器を提供し、当該変圧器は、一組の一次巻線（１０３，１０５，２０３，２０４）と、一組の二次巻線（１０３，１０５，２０３，２０４）と、一組の第一コア（１０１，２０２，３０１）と、一組の第二コア（１０１，２０２，３０１）とを含み、一組の一次巻線（１０３，１０５，２０３，２０４）は、一組の一次巻線（１０３，１０５，２０３，２０４）の巻線が一組の第一コア（１０１，２０２，３０１）のコア内に磁束を誘発するよう構成されるように、ガントリの固定部分（９２）の上で一組の第一コア（１０１，２０２，３０１）に配置され、一組の第二巻線（１０３，１０５，２０３，２０４）は、一組の第二巻線（１０３，１０５，２０３，２０４）の巻線が一組の第二コア（１０１，２０２，３０１）のコア内に磁束を誘発するよう構成されるように、ガントリの回転部分（９３）の上で一組の第二コア（１０１，２０２，３０１）に配置され、一組の第一コア（１０１，２０２，３０１）及び一組の第二コア（１０１，２０２，３０１）は、ガントリの回転部分（９３）の回転によって引き起こされる機械的共振振動を減少するよう構成される。本発明の他の特徴は、本発明に従った変圧器を含むコンピュータ断層撮影ガントリである。

Description

本発明は、ガントリの固定部分からガントリの可動部分に電気エネルギを無接触式に移動するためのコンピュータ断層撮影ガントリ用の変圧器、及び、そのような変圧器を含むコンピュータ断層撮影ガントリに関する。

高出力コンピュータ断層撮影用途のために、Ｘ線管出力は、回転ガントリに移動されなければならない。現在、これは機械的スリップリングによって行われている。高出力用途のために、固定一次巻線とガントリの回転部分上の第二巻線とを備える回転式電力変圧器を使用することが必要である。電力変圧器は、その内径がコンピュータ断層撮影システムの所与の内部ボアによって決定される円形輪郭を有する。回転式電力変圧器は、一組のＥコアを含む。

ガントリの一部は固定的であり且つガントリの他の部分は回転するという事実の故に、ガントリの回転部分の機械的屈曲及び機械的傾斜が可能である。屈曲及び傾斜は、ガントリの固定部分とガントリの回転部分との間の電磁力によって引き起こされる。ガントリの回転部分の高い回転速度の場合には、屈曲及び傾斜は機械的共振を引き起こし、最悪の筋書きにおいては、電力変圧器を破壊し得る。

ガントリの回転部分の回転によって引き起こされる屈曲及び傾斜を防止するために改良された装置を提供することが望ましい。

本発明は、ガントリの固定部分からガントリの回転部分に無接触式に電気エネルギを移動するためのコンピュータ断層撮影用ガントリ用の変圧器を提供し、当該変圧器は、一組の一次巻線と、一組の二次巻線と、一組の第一コアと、一組の第二コアとを含み、一組の一次巻線は、一組の一次巻線の巻線が一組の第一コアのコア内に磁束を誘発するよう構成されるように、ガントリの固定部分の上で一組の第一コアに配置され、一組の第二巻線は、一組の第二巻線の巻線が一組の第二コアのコア内に磁束を誘発するよう構成されるように、ガントリの回転部分の上で一組の第二コアに配置され、一組の第一コア及び一組の第二コアは、ガントリの回転部分の回転によって引き起こされる機械的共振振動を減少するよう構成される。

換言すれば、本発明は、ガントリの回転部分の回転に起因する機械的変動の問題に対処する。これらの機械的変動は、ガントリの回転部分の機械的屈曲及び傾斜を引き起こす。従って、これらの機械的問題の故に、回転速度を最大速度に制限し得る。最悪の筋書きは、ガントリの回転部分の機械的配置の固有周波数を伴うガントリの回転部分の回転である。この場合には、屈曲及び傾斜は最大で到来する。結果として起こる上述のこれらの機械的問題は、コンピュータ断層撮影ガントリ全体への損傷を招き得る。この発明によってもたらされるこの問題への解決は、変圧器の一次側及び変圧器の二次側のコアの特殊な配置の助けを受けて、配置の対称性を打ち破ることである。

更に、本発明は、請求項１乃至１１のうちの１つに従った変圧器を含むコンピュータ断層撮影ガントリを提供する。

更なる実施態様は、従属項に組み込まれている。

本発明によれば、一組の第一コアのコア数が一組の第二コアのコア数と異なる変圧器が提供される。

変圧器の一次側及び変圧器の二次側の上の異なるコアの数は、望まれる構成の不均衡をもたらす。この不均衡は、機械的配置の変動の出現を防止する。従って、回転速度に関して制限のないコンピュータ断層撮影ガントリの動作モードが可能である。

例示的な実施態様によれば、一組の第一コアのコア寸法が異なる変圧器が提供される。

本発明によれば、一組の第二コアのコア寸法が異なる変圧器が提供される。

コアの機械的寸法に関して異なる種類のコアを使用することも可能である。通常、異なる断面積を備えるコアが使用される。これはコア内で伝導される磁束に関する相違をもたらす。磁束の相違は、ガントリの回転部分の機械的配置の変動の出現を防止する。一組のコアの普通の配置に関して、いずれの組のコアが変更されるかは問題ではない。しかしながら、変圧器の一次側及び変圧器の二次側の上のコアの異なる構成に到達することが重要である。

特に、異なる幅の断面を備えるコアを使用することが有利である。異なる幅の断面をガントリの回転部分及びガントリの固定部分の断面に関して最良に見ることができる。

例示的な実施態様によれば、一組の第一コアのコア間の最小距離が異なる変圧器が提供される。

例示的な実施態様によれば、一組の第二コアのコア間の最小距離が異なる変圧器が提供される。

単一コア間に異なる空気間隙を備えるコアの配置も提供される。そのような構成は、機械的変動の防止の効果ももたらす。空気間隙を単一コア間の間隙として考えることができ、空気間隙は、ガントリの回転部分の断面又はガントリの固定部分の断面に最良に見られる。

例示的な実施態様によれば、一組の第一コアのコア寸法及び一組の第二コアのコア寸法が異なる変圧器が提供される。

例示的な実施態様によれば、一組の第一コアのコア及び一組の第二コアのコアがＥ形状である変圧器が提供される。

例示的な実施態様によれば、一組の第一コアのコア及び一組の第二コアのコアがＵ形状である変圧器が提供される。

例示的な実施態様によれば、一組の第一コアのコアが中心線を備える第一の円に配置され、一組の第二コアのコアが中心線を備える第二の円に配置され、一組の第一コア及び一組の第二コアから成る群からのコアはコアの回転軸の周りで角度を伴って回転され、回転軸は中心線と平行である変圧器が提供される。

例示的な実施態様によれば、前記角度が−１０〜＋１０度の間である変圧器が提供される。

ガントリの回転部分の屈曲及び傾斜、特に、変動を伴う屈曲を回避する機械的構成を提供することを、本発明の要点として見ることができる。

上記機能を組み合わせ得ることも付記されなければならない。上記機能の組み合わせは、特に詳細に記載されていないとしても、相乗効果ももたらし得る。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照して明らかに解明されるようになるであろう。

以下の図面を参照して本発明の例示的な実施態様を以下に記載する。

変圧器の一部を示す概略図である。 変圧器の一部を示す概略図である。 コアの配列を示す概略図である。 コンピュータ断層撮影ガントリを示す概略図である。

図１は、変圧器１０４の一部を記載している。第一巻線１０５及び第二巻線１０３が描写されており、第一巻線１０５は、電流Ｉ１によって給電され、第二巻線１０３は、電流Ｉ２によって給電される。第一巻線の断面１０６も描写されており、異なるストランド１０２を認め得る。変圧器１０４は、コア１０１を含み、コアは、Ｅ形状である。

図２は、変圧器２０１の一部を示している。第一巻線２０３が描写されており、第一巻線２０３は、電流Ｉ１によって給電される。第二巻線２０４も描写されており、第二巻線２０４は、第二電流Ｉ２によって給電される。その構成は、コア２０２の構成によって完成される。その構成を変圧器２０１の一次部分の一部又は変圧器２０１の二次部分の一部として解釈し得る。

典型的には、回転式電力変圧器の全コアは、複数のＥコア２０２を含み、それらは円形に配置される。この円の直径は、コンピュータ断層撮影システムの内部ボアによって決定される。電力変圧器の一次側及び電力変圧器の二次側にコア２０２の集まりがある。

もし同数のＥコア２０２が回転式変圧器の一次側及び二次側に配置されるならば、ガントリの回転部分の回転中に機械的振動が起こり得る。

本発明の第一実施態様は、変圧器の一次側及び二次側で異なる数のＥコアを使用する。一例として、変圧器の一次側は、１２個のコア２０２を含み、変圧器の二次側は、１３個のコア２０２を含み得る。一次側及び二次側で異なる数のコアを使用することによって、所望の回転速度又は或る範囲の速度のために、結果として生じるコギングを減少し得る。一次側及び二次側で異なる数のＥコアを使用することによって、回転によって生み出される騒音も減少し得る。

本発明の第二実施態様は、Ｕ形状コアを使用し、より低い出力用途のためにＵ形状コアを使用し得る。電力変圧器の二次側及び一次側での異なる数のコアは、屈曲及び傾斜並びに騒音発生の減少をもたらす。

本発明の第三実施態様は、Ｅコア３０１を使用し、Ｅコア３０１は、それらの中心線３０２の周りに僅かな角回転（例えば、１〜１０°）を有する。この構成の１つの利点は、磁気結合の向上である。何故ならば、回転中にＥコア間により多くの重なり合いがあるからである。更なる利点は、回転中に生成されるより多くの空気流によって引き起こされるＥコア３０１のより良好な冷却に見ることができる。

図３は、コア３０１の配置を示しており、コア３０１は、中心線３０２の周りに或る角度だけ回転されている。中心線３０２は、コア３０１の配置によって達成される円の中心線３０３と平行である。

本発明は特に２つの問題を解決する。特に、ガントリの回転部分とガントリの固定部分との間の磁力によって引き起こされる回転式変圧器の機械的屈曲及び傾斜が減少され或いは除去される。更に、ガントリの回転部分の回転によって生成される騒音が減少され或いは除去される。

発明的着想によれば、回転式無接触変圧器の機械的及び磁気的構成部品の間の空気間隙がガントリの回転部分の回転及び回転によって加速される空気の故に音響騒音を引き起こし得るという事実を、回避し得る。

図４は、コンピュータ断層撮影ガントリ９１の構成の例示的な実施態様を示している。ガントリ９１は、高周波出力源に接続される固定部分９２と、固定部分９２に対して回転するよう構成される回転部分とを含む。Ｘ線源９４及びＸ線検出器９５が、テーブル９７の上に位置付けられる患者の周りで回転可能であるように、反対の場所で回転部分９３に取り付けられる。Ｘ線検出器９５及びＸ線源９４は、Ｘ線検出器９５及びＸ線源９４を制御し且つＸ線検出器９５の検出結果を評価するよう構成される制御及び分析装置９９に接続される。

「含む」という用語は、他の素子又はステップを排除せず、不定冠詞は複数を排除しないことが付記されなければならない。異なる実施態様に関連して記載された素子を組み合わせることもできる。

請求項中の参照記号は請求項の範囲を限定するように解釈されるべきでないことが付記されなければならない。

９１ コンピュータ断層撮影ガントリ (computer tomography gantry)
９２ ガントリの回転部分 (stationary part of gantry)
９３ ガントリの固定部分 (rotary part of gantry)
９４ Ｘ線源 (X-ray tube)
９５ Ｘ線検出器 (X-ray detector)
９７ テーブル (table)
９８ 高周波出力源 (high frequency power source)
９９ 制御及び分析装置 (control and analysis unit)
１０１ コア (core)
１０２ ストランド (strand)
１０３ 巻線 (winding)
１０４ 変圧器の部分 (part of transformer)
１０５ 巻線 (winding)
１０６ 巻線の断面 (cross-section of a winding)
２０１ 変圧器の部分 (part of transformer)
２０２ コア (core)
２０３ 第一巻線 (first winding)
２０４ 第二巻線 (second winding)
３０１ コア (core)
３０２ 単一コアの中心線 (center line of a single core)
３０３ コアの配列の中心線 (center line of an arrangement of cores)

Claims (12)

1. ガントリの固定部分から前記ガントリの回転部分に無接触式に電気エネルギを移動するためのコンピュータ断層撮影用ガントリ用の変圧器であって、
   一組の一次巻線と、
   一組の二次巻線と、
   一組の第一コアと、
   一組の第二コアとを含み、
   前記一組の一次巻線は、前記一組の一次巻線の巻線が前記一組の第一コアのコア内に磁束を誘発するよう構成されるように、前記ガントリの前記固定部分の上で前記一組の第一コアに配置され、
   前記一組の第二巻線は、前記一組の第二巻線の巻線が前記一組の第二コアのコア内に磁束を誘発するよう構成されるように、前記ガントリの前記回転部分の上で前記一組の第二コアに配置され、
   前記一組の第一コア及び前記一組の第二コアは、前記ガントリの前記回転部分の回転によって引き起こされる機械的共振振動を減少するよう構成される、
   変圧器。
2. 前記一組の第一コアのコアの数は、前記一組の第二コアのコアの数と異なる、請求項１に記載の変圧器。
3. 前記一組の第一コアのコアの寸法は異なる、請求項１又は２に記載の変圧器。
4. 前記一組の第二コアのコアの寸法は異なる、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の変圧器。
5. 前記一組の第一コアのコアの間の最小距離は異なる、請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の変圧器。
6. 前記一組の第二コアのコアの間の最小距離は異なる、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の変圧器。
7. 前記一組の第一コアのコアの寸法及び前記一組の第二コアのコアの寸法は、異なる、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の変圧器。
8. 前記一組の第一コアのコア及び前記一組の第二コアのコアは、Ｅ形状である、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の変圧器。
9. 前記一組の第一コアのコア及び前記一組の第二コアのコアは、Ｕ形状である、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の変圧器。
10. 前記一組の第一コアのコアは、中心線を備える第一の円に配置され、前記一組の第二コアのコアは、前記中心線を備える第二の円に配置され、前記一組の第一コア及び前記一組の第二コアから成る群からのコアは、前記コアの回転軸の周りで角度を伴って回転され、前記回転軸は、前記中心線と平行である、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の変圧器。
11. 前記角度は、−１０〜＋１０度の間である、請求項１０に記載の変圧器。
12. 請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の変圧器を含むコンピュータ断層撮影ガントリ。

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