JP2013106901A - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置およびブラシ交換タイミング出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置におけるブラシの交換時期を検知すること。
【解決手段】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを搭載し、回転自在に支持される回転フレームと、回転フレームを回転駆動させる駆動部と、回転フレームに設けられたスリップリングとスリップリングに接触するブラシとを有するスリップリング機構と、駆動部により発生された回転フレームの回転トルクに基づいて、ブラシとスリップリングとの接触による抵抗値を計算する計算部と、計算された抵抗値が所定の値に到達したとき、所定の警告を出力する警告出力部と、を具備することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、スリップリング機構を有するＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

従来、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、回転部に電力を供給するために、回転部にスリップリングが設けられ、固定部にブラシが設けられている。スリップリングとブラシとを接触させることにより、回転部に電力が供給される。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の継続使用により、ブラシは摩耗する。ブラシが摩耗すると、回転部への電力伝達効率が低減する。加えて、ブラシの摩耗は、ブラシとスリップリングとの間に間隙を生じさせることがある。間隙は、放電を発生させることがある。これらにより、回転部における例えばＸ線管への電力の安定供給が損なわれることがある。Ｘ線管への電力の安定供給が損なわれると、Ｘ線強度の変動が発生する場合がある。Ｘ線強度の変動は、アーチファクトを発生させることがある。

従来、ブラシの摩耗に関する点検及び交換は、定期的に実行されている。また、ブラシの摩耗具合（以下、摩耗度と呼ぶ）に関する点検は、メンテナンス従事者の目視により実行されている。摩耗度は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の稼働条件および使用状況により変化する。このため、定期的な点検では、想定以上のブラシの摩耗を検知できない問題がある。加えて、ブラシの摩耗がほとんど発生していないにもかかわらず、定期的な点検作業の実施の実施は、作業効率および費用対効果が悪い問題がある。以上のことから、ブラシの交換などのメンテナンスを適切なタイミングで実行する必要があるにもかかわらず、このタイミングを検知できない問題がある。

目的は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置におけるブラシの交換時期を検知することにある。

本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを搭載し、回転自在に支持される回転フレームと、前記回転フレームを回転駆動させる駆動部と、前記回転フレームに設けられたスリップリングと前記スリップリングに接触するブラシとを有するスリップリング機構と、前記駆動部により発生された前記回転フレームの回転トルクに基づいて、前記ブラシと前記スリップリングとの接触による抵抗値を計算する計算部と、前記計算された抵抗値が所定の値に到達したとき、所定の警告を出力する警告出力部と、を具備することを特徴とする。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係り、回転フレームの断面を、回転フレームに取り付けられたスリップリングとともに示す断面図である。 図３は、第１の実施形態に係り、ブラシ支持部を固定部に取り付けた一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係り、スリップリングに接触されたブラシの断面の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係り、駆動部の構成の一例を、駆動部に関連する各部とともに示す図である。 図６は、第１の実施形態に係り、回転フレームの回転トルクに基づいて計算された摺動抵抗が所定の値に達したとき、所定の警告を表示させる処理の流れの一例を示す流れ図である。 図７は、第２の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成の一例を示す図である。 図８は、第３の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成の一例を示す図である。 図９は、第３の実施形態に係り、摺動抵抗Ｒに対する制御角度θの対応表の一例を、グラフで示した図である。 図１０は、第３の実施形態に係り、回転フレームの回転トルクに基づいて抵抗値を計算し、ブラシ支持部を制御する処理の流れの一例を示す流れ図である。

以下、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。また、画像を再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。また、入射Ｘ線を電荷に変化するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線によるセレン等の半導体内での電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよい。さらに、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施形態においては、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。

なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図である。
第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、高電圧発生部５、ガントリ７、前処理部９、再構成部１１、インターフェース１３、表示部１５、計算部１７、記憶部１９、入力部２１、制御部２３、警告出力部２５を有する。

高電圧発生部５は、Ｘ線管７１に供給するための高電圧を発生する。図１において、高電圧発生部５は、ガントリ７の外部に設けられている。なお、高電圧発生部５は、後述する回転フレーム７３に搭載されてもよい。以下、説明の便宜上、高電圧発生部５は、ガントリ７の外部に設けられているものとする。

ガントリ７には、回転支持機構が収容される。回転支持機構は、回転フレーム７３と、回転軸Ｚを中心として回転自在に回転フレーム７３を支持するフレーム支持機構と回転フレーム７３の回転を駆動する駆動部７９とを有する。回転フレーム７３には、Ｘ線管７１と、２次元アレイ型または多列型とも称されるエリア検出器（以下Ｘ線検出器７５と呼ぶ）とが搭載される。Ｘ線検出器７５は、撮影領域７１９を挟んでＸ線管７１に対向する。Ｘ線管７１は、スリップリング機構８０を介して、高電圧発生部５に電気的に接続される。スリップリング機構８０は、回転フレーム７３に取り付けられたスリップリング８１と、スリップリング８１の外周の特定位置に配置されたブラシ８２とを有する。スリップリング８１は、リング状になった導電性のレールである。ブラシ８２は、スリップリング８１の表面に接触される導電性の摺動子である。図２は、回転フレーム７３の断面をスリップリング８１とともに示す図である。

ブラシ８２は、ブラシ支持部８３により支持される。ブラシ支持部８３は、図１に図示していないアクチュエータを有する。アクチュエータは、後述する制御部２３による制御のもとで、スリップリング８１からブラシ８２を分離させるために、ブラシ支持部８３を駆動させる。アクチュエータは、後述する制御２３による制御のもとで、スリップリング８１にブラシ８２を接触させるために、ブラシ支持部８３を駆動させる。上記アクチュエータによる駆動により、ブラシ支持部８３は、スリップリング８１に対してブラシを着脱可能に支持する。ブラシ支持部８３は、ガントリ７内の図示していない固定部に設けられる。

図３は、ブラシ支持部８３を固定部に取り付けた一例を示す図である。図３に示すように、ブラシ支持部８３は、アクチュエータ８４により、駆動範囲（θ）で駆動される。ブラシ支持部８３を駆動させることにより、ブラシ８２は、所定の押圧力でスリップリング８１に接触される。なお、ブラシ支持部８３は、アクチュエータ８４を介さずに直接的に固定部に設置されてもよい。このとき、ブラシ８３は、スリップリング８１に常時接触した状態となる。なお、ブラシ支持部８３は、図３のように限定されるわけではない。例えば、アクチュエータ８４の替わりに、スリップリング８１とブラシ８２とを対面させたままスリップリング８１からブラシ８２を分離させる機構（以下、対面分離機構と呼ぶ）が、ブラシ支持部８３と固定部との間に設けられてもよい。図４は、スリップリングに接触されたブラシの一例を示す図である。なお、回転フレーム７３にブラシ８２が設けられ、固定部にスリップリング８１が設けられてもよい。

駆動部７９は、後述する制御部２３による制御の下で、ダイレクトドライブまたはベルトドライブにより、回転フレーム７３を回転させる。図５は、駆動部７９の構成の一例を、駆動部７９に関連する各部とともに示す図である。駆動部７９は、サーボモータ７９１とサーボアンプ７９３とを有する。サーボモータ７９１は、サーボアンプ７９３から供給された電流を用いて、回転フレーム７３を回転させるための回転トルクを発生する。発生された回転トルクは、ダイレクトドライブまたはベルトドライブを介して、回転フレーム７３に伝達される。この伝達により、サーボモータ７９１は、回転フレーム７３を回転させる。サーボモータ７９１は、モータの回転数に比例したフィードバックパルスを、サーボアンプ７９３に出力する。

サーボアンプ７９３は、後述する制御部２３から出力された駆動指令と、サーボモータ７９１から出力されたフィードバックパルスとに基づいて、サーボモータ７９１に供給する電流を制御する。具体的には、サーボアンプ７９３は、駆動指令とフィードバックパルスとに基づいて、正弦波状の電流に関する大きさを、電気角に応じて変化させる。電流の大きさを変化させることにより、回転トルクは変化する。このようにして、サーボアンプ７９３は、サーボモータ７９１を制御する。サーボアンプ７９３は、サーボモータ７９１から出力されたフィードバックパルスに基づいて、回転フレーム７３の回転トルクを、後述する計算部１７に出力する。

Ｘ線管７１は、高電圧発生部５からスリップリング機構８０を経由（ブラシ８２とスリップリング８１）して電圧の印加および電流の供給を受ける。Ｘ線管７１は、電圧の印加および電流の供給を受けて、Ｘ線の焦点７１５からＸ線を放射する。Ｘ線の焦点７１５から放射されたＸ線は、Ｘ線管７１のＸ線放射窓に取り付けられたコリメーターユニットにより、例えばコーンビーム形（角錐形）に整形される。Ｘ線の放射範囲は、点線７１７で示されている。Ｘ軸は、回転軸Ｚと直交し、放射されるＸ線の焦点７１５を通る直線である。Ｙ軸は、Ｘ軸および回転軸Ｚと直交する直線である。なお、説明の便宜上このＸＹＺ座標系は、回転軸Ｚを中心として回転する回転座標系として説明する。

Ｘ線検出器７５は、回転軸Ｚを挟んでＸ線管７１に対峙する位置およびアングルで取り付けられる。Ｘ線検出器７５は、複数のＸ線検出素子を有している。ここでは、単一のＸ線検出素子が単一のチャンネルを構成しているものとして説明する。複数のチャンネルは、回転軸Ｚに直交し、かつ放射されるＸ線の焦点７１５を中心として、この中心から１チャンネル分のＸ線検出素子の受光部中心までの距離を半径とする円弧方向（チャンネル方向）とＺ方向との２方向に関して２次元状に配列される。また、Ｘ線検出器７５は、複数のＸ線検出素子を１列に配列した複数のモジュールで構成されてもよい。モジュール各々は、上記チャンネル方向に沿って略円弧方向に１次元状に配列される。

また複数のＸ線検出素子は、チャンネル方向とスライス方向との２方向に関して２次元状に配列させてもよい。すなわち、２次元状の配列は、上記チャンネル方向に沿って一次元状に配列された複数のチャンネルを、スライス方向に関して複数列並べて構成される。このような２次元状のＸ線検出素子配列を有するＸ線検出器７５は、略円弧方向に１次元状に配列される複数の上記モジュールをスライス方向に関して複数列並べて構成されてもよい。

撮影又はスキャンに際しては、Ｘ線管７１とＸ線検出器７５との間の円筒形の撮影領域７１９内に、被検体Ｐが天板３１に載置され挿入される。Ｘ線検出器７５の出力側には、ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるデータ収集回路７７が接続される。

データ収集回路７７には、Ｘ線検出器７５の各チャンネルの電流信号を電圧に変換するＩ−Ｖ変換器と、この電圧信号をＸ線の曝射周期に同期して周期的に積分する積分器と、この積分器の出力信号を増幅するアンプと、このアンプの出力信号をディジタル信号変換するアナログ・ディジタル・コンバータとが、チャンネルごとに取り付けられる。データ収集回路７７から出力されるデータ（純生データ（ｐｕｒｅ ｒａｗ ｄａｔａ））は、磁気送受信又は光送受信を用いた非接触データ伝送部１０５を経由して、前処理部９に伝送される。

前処理部９は、データ収集回路７７から出力される純生データに対して前処理を施す。前処理には、例えばチャンネル間の感度不均一補正処理、Ｘ線強吸収体、主に金属部による極端な信号強度の低下または、信号脱落を補正する処理等が含まれる。前処理部９から出力される再構成処理直前のデータ（生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）または、投影データと称される、ここでは投影データという）は、データ収集したときにビューアングルを表すデータと関連付けられて、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリを備えた後述する記憶部１９に記憶される。

なお、投影データとは、被検体を透過したＸ線の強度に応じたデータ値の集合である。ここでは説明の便宜上、ワンショットで略同時に収集したビューアングルが同一である全チャンネルにわたる一揃いの投影データを、投影データセットと称する。また、ビューアングルは、Ｘ線管７１が回転軸Ｚを中心として周回する円軌道の各位置を、回転軸Ｚから鉛直上向きにおける円軌道の最上部を０°として３６０°の範囲の角度で表したものである。なお、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、ビューアングル、コーン角、チャンネル番号によって識別される。また、投影データセットの各チャンネルに対する投影データは、Ｘ線管７１から放出されるＸ線のエネルギーに応じて、識別されてもよい。

再構成部１１は、ビューアングルが３６０°又は１８０°＋ファン角度の範囲内の投影データセットに基づいて、フェルドカンプ法またはコーンビーム再構成法により、略円柱形の３次元画像を再構成する機能を有する。ボリュームデータにおけるスライス面に垂直な方向（Ｚ方向）の端の領域には、撮像視野（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）の領域を再構成するための３６０°分の投影データがそろわない領域が存在する。投影データが不足する領域は、ボリュームデータの信頼性が低い。投影データが不足する領域は、再構成しない又は再構成画像を表示しない。この領域は一般にマスク（ＭＡＳＫ）領域と称される。フェルドカンプ法は、コーンビームのように再構成面に対して投影レイが交差する場合の再構成法である。フェルドカンプ法は、コーン角が小さいことを前提として畳み込みの際にはコーンビームをファン投影ビームとみなして再構成処理し、逆投影においてはスキャンの際のレイに沿って再構成処理する近似的画像再構成法である。コーンビーム再構成法は、フェルドカンプ法よりもコーン角のエラーが抑えられる方法として、再構成面に対するレイの角度に応じて投影データを補正する再構成法である。

インターフェース１３は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１と電子的通信回線（以下ネットワークと呼ぶ）とを接続する。ネットワークには、例えば、放射線部門情報管理システム（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下ＲＩＳと呼ぶ）と病院情報システム（Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：以下ＨＩＳと呼ぶ）とのうち少なくとも一方が接続されてもよい。

表示部１５は、再構成部１１で再構成された医用画像、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために設定される条件などを表示する。

計算部１７は、サーボアンプ７９３から出力された回転トルクと、回転フレームの直径Ｄとを用いて、スリップリング８１に対するブラシ８２の抵抗値（以下、摺動抵抗Ｒと呼ぶ）を計算する。回転トルクは、定速で回転フレーム７３を回転させた時のトルクである。回転トルクには、スリップリング８１にブラシ８２を接触させた状態における回転トルク（以下、接触回転トルクＴ１と呼ぶ）と、スリップリング８１からブラシ８２を分離させた状態における回転トルク（以下、分離回転トルクＴ２と呼ぶ）との２種類の回転トルクがある。

接触回転トルクＴ１は、ブラシの摺動抵抗Ｒと回転フレーム７３に設けられたベアリングによる摩擦抵抗とに関する。分離回転トルクＴ２は、ベアリングによる摩擦抵抗に関する。接触回転トルクＴ１から分離回転トルクＴ２を差分することにより、ブラシ８２の摺動抵抗Ｒに関するトルクが計算される。具体的には、計算部１７は、摺動抵抗Ｒを、接触回転トルクＴ１と分離回転トルクＴ２と回転フレーム７３の直径Ｄとを用いて、例えば以下の式により計算する。

Ｒ＝２×（Ｔ１−Ｔ２）／Ｄ
以下、より正確な摺動抵抗について説明をするため、摺動抵抗Ｒは、接触回転トルクＴ１から分離回転トルクＴ２を差分した差分値の２倍を、回転フレーム７３の直径Ｄで除算した値と定義する。

記憶部１９は、再構成部１１で再構成された医用画像（以下再構成画像と呼ぶ）を記憶する。記憶部１９は、後述する入力部２１により入力された操作者の指示、画像処理の条件、撮影条件などの情報を記憶する。記憶部１９は、前処理部９から出力された投影データを記憶する。記憶部１９は、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために高電圧発生部５、ガントリ７、図示していない寝台部などを制御する制御プログラムなどを記憶する。記憶部１９は、後述する警告出力部２５で用いられる所定の値を記憶する。所定の値とは、例えば、ブラシ２３の交換時期におけるブラシの摩耗に関する摺動抵抗Ｒである。

入力部２１は、操作者が所望するＸ線コンピュータ断層撮影の撮影条件、所定の値などを入力する。具体的には、入力部２１は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に取り込む。入力部２１は、図示しないが、関心領域の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。入力部２１は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を制御部２３に出力する。なお、入力部２１は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、入力部２１は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部２３に出力する。なお、入力部２１は、後述する警告出力部２５で用いられる所定の値を入力することも可能である。

制御部２３は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の中枢として機能する。制御部２３は、図示しないＣＰＵを備える。制御部２３は、記憶部１９に記憶された制御プログラムに基づいて、Ｘ線コンピュータ断層撮影のために高電圧発生部５、およびガントリ７などを制御する。制御部２３は、所定の画像発生・表示等を実行するための制御プログラムを、図示していない記憶部から読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・処理等を実行する。

制御部２３は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に電力が供給されることを契機として、スリップリング８１にブラシ８２を接触させた状態で、回転フレーム７３を定速で回転させるために駆動部７９を制御する。本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に電力が供給されることとは、例えば、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１の電源をＯＮすることである。

制御部２３は、サーボアンプ７９３から計算部１７への接触回転トルクＴ１の出力を契機として、スリップリング８１からブラシ８２を分離させるために、ブラシ支持部８３に設けられたアクチュエータ８４を制御する。これにより、ブラシ８２がスリップリング８１から分離される。制御部２３は、スリップリング８１からブラシ８２を分離させた状態で、回転フレーム７３を定速で回転させるために駆動部７９を制御する。制御部２３は、サーボアンプ７９３から計算部１９への分離回転トルクＴ２の出力を契機として、回転フレーム７３の回転を停止させるために、駆動部７９を制御する。制御部２３は、回転フレーム７３の停止後、スリップリング８１にブラシ８２を接触させるために、アクチュエータ８４を制御する。なお、接触回転トルクＴ１および分離回転トルクＴ２を得るために、回転フレーム７３を定速で回転させる制御は、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に電力が供給されたとき以外の検査が実行されていないとき、または、当日の検査が全て終了したときに実行されてもよい。

なお、制御部２３は、初めに、サーボアンプ７９３から分離回転トルクＴ２を計算部１７に出力させるために、駆動部７９を制御し、次いでサーボアンプ７９３から接触回転トルクＴ１を計算部１７に出力させるために、駆動部７９を制御してもよい。

警告出力部２５は、警告を出力するためのモニタとスピーカとのうち少なくとも一つを有する。警告出力部２５は、計算部１７で計算された摺動抵抗Ｒが、所定の値に達したか否かを判定する。摺動抵抗Ｒが所定の値に到達したとき、警告出力部２５は、所定の警告を、モニタとスピーカとのうち少なくともひとつへ出力する。なお、所定の警告は、表示部１５に出力されてもよい。所定の警告は、例えば、ブラシの交換または点検を促すための警告である。モニタは、所定の警告として、例えば、赤色の表示、点滅などの表示態様を表示する。スピーカは、所定の警告として、所定音を発生する。所定音とは、例えば警告音である。

（ブラシ摩耗警告出力機能）
ブラシ摩耗警告出力機能とは、摺動抵抗Ｒがブラシ８２の摩耗により所定の値まで低下したとき、所定の警告を出力させる機能である。以下、ブラシ摩耗警告出力機能に関する処理（以下、ブラシ摩耗警告出力処理と呼ぶ）について説明する。

図６は、回転フレーム７３の回転トルクに基づいて計算された摺動抵抗Ｒが所定の値に達したとき、所定の警告を出力する処理の流れの一例を示す流れ図である。

本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に電源が入れられると、回転フレーム７３は、制御部２３による制御のもとで、駆動部７９により定速で回転される（ステップＳａ１）。定速での回転フレーム７３の回転により、サーボアンプ７９３から接触回転トルクＴ１と分離回転トルクＴ２とが、計算部１７に出力される。接触回転トルクＴ１と分離回転トルクＴ２とに基づいて、摺動抵抗Ｒが計算される（ステップＳａ２）。計算された摺動抵抗Ｒは、記憶部１９に記憶された所定の値と比較される（ステップＳａ３）。摺動抵抗Ｒが所定の値未満であれば、所定の警告が出力される（ステップＳａ４）。

（第１の変形例）
第１の実施形態との相違は、接触回転トルクＴ１と分離回転トルクＴ２とに基づいて、ブラシの摩耗度を計算することにある。

計算部１７は、接触回転トルクＴ１から分離回転トルクＴ２を減算することにより、摺動抵抗Ｒに関するトルク（以下、摺動トルクと呼ぶ）を計算する。ブラシ交換直後において、計算部１７は、接触回転トルクＴ１から分離回転トルクＴ２を減算する。これにより、計算部１７は、ブラシ交換直後の摺動抵抗Ｒに関するトルク（以下、交換直後摺動トルクと呼ぶ）を計算する。計算部１７は、摺動トルクを交換直後摺動トルクで除したトルク比を計算する。計算部１７は、１からトルク比を減算したブラシ摩耗度を計算する。

記憶部１９は、所定のブラシ摩耗度Ｂｔｈを記憶する。なお、所定のブラシ摩耗度は、入力部２１を介して、入力または変更可能である。

警告出力部２５は、計算部１７で計算されたブラシ摩耗度が、所定のブラシ摩耗度に達したか否かを判定する。ブラシ摩耗度が所定のブラシ摩耗度に到達したとき、警告出力部２５は、ブラシの摩耗度を所定の警告とともに、モニタとスピーカとのうち少なくともひとつへ出力する。

（第２の変形例）
第１の実施形態および第１の変形例との相違は、摺動抵抗Ｒまたはブラシ摩耗度に基づいて、ブラシ摩耗量を決定し、出力することにある。ブラシ摩耗量とは、例えば、スリップリング８１にブラシ８２を接触させて回転フレーム７３を回転させることにより、ブラシが摩耗する量または厚みである。具体的には、例えば、ブラシ摩耗量は、ブラシ８２の厚みの減少量である。なお、ブラシ摩耗量は、ブラシを交換した直後のブラシの厚みに対するブラシの厚みの減少量の比であってもよい。また、ブラシ摩耗量の替わりに、ブラシの厚みが摩耗した結果におけるブラシの厚みの残存量（以下、ブラシ厚み残存量と呼ぶ）であってもよい。なお、ブラシ厚み残存量の替わりに、ブラシを交換した直後のブラシの厚みに対するブラシ厚み残存量の比（以下、残存量比及ぶ）であってもよい。

計算部１７は、摺動抵抗Ｒまたはブラシ摩耗度を計算する。

記憶部１９は、摺動抵抗Ｒに対するブラシ摩耗量の対応表（以下、摺動摩耗対応表と呼ぶ）を記憶する。なお、ブラシ摩耗量の替わりに、ブラシ厚み残存量または、残存量比であってもよい。なお、記憶部１９は、摺動摩耗対応表の代わりにブラシ摩耗度に対するブラシ摩耗量の対応表を記憶してもよい。

警告出力部２５は、計算部１７で計算された摺動抵抗Ｒと、記憶部１９に記憶された摺動摩耗対応表とに基づいて、ブラシ摩耗量を決定する。決定されたブラシ摩耗量は、警告出力部２５から出力される。警告出力部２５は、ブラシ摩耗量を所定の警告とともに、モニタまたは表示部１５に出力する。なお、警告出力部２５は、ブラシ摩耗量を、所定の警告とともにスピーカから音声出力させてもよい。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、スリップリング８１に対するブラシ８２の摺動抵抗Ｒに基づいて、ブラシ８２の交換または点検を促すための所定の警告を出力することが出来る。また、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、スリップリング８１に対するブラシ８２の摺動抵抗Ｒに基づいて、ブラシの摩耗度および摩耗量を、所定の警告とともに出力することが出来る。これにより、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、スリップリング８１およびブラシ８２の点検交換作業を行う適切なタイミングを、操作者に知らせることができ、上記点検交換作業の効率が向上する。加えて、上記点検交換作業のコストを抑えることが出でき、上記点検交換作業のサービス性が向上する。さらに、ブラシ８２の点検および交換が適切なタイミングで実施可能なため、スリップリング機構８０を介した電力伝送に関する品質を高く保つことが出来る。

（第２の実施形態）
第１の実施形態との相違は、回転フレーム７３の回転数をカウントすることにより、カウントされた回転数が所定の回転数に達したとき、所定の警告を出力することにある。

図７は、第２の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の構成を示す図である。
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、第１の実施形態における構成要素に加えて、カウンタ１８をさらに具備する。

カウンタ１８は、駆動部７９におけるサーボモータ７９１からサーボアンプ７９３へ出力されたフィードバックパルスに基づいて、回転フレーム７９の回転数をカウントする。

記憶部１９は、所定の回転数をさらに記憶する。所定の回転数とは、交換直後のブラシ８２の厚みが、交換される時期におけるブラシ８２の厚みまで摩耗されるまでの回転フレーム７３の回転数である。すなわち、所定の回転数とは、ブラシ８２が摩耗することにより、ブラシ８２の交換時期に対応する回転するである。

警告出力部２５は、カウントされた回転数を所定の回転数と比較する。警告出力部２５は、カウントされた回転数が所定の回転数に到達したことと、摺動抵抗Ｒがブラシ８２の摩耗により所定の値まで低下したこととのうち少なくとも一方が達成されると、所定の警告をモニタまたはスピーカに出力する。

（ブラシ摩耗警告出力機能）
ブラシ摩耗警告出力機能とは、カウントされた回転数が所定の回転数に到達したとき、または摺動抵抗Ｒがブラシ８２の摩耗により所定の値まで低下したとき、所定の警告を出力させる機能である。以下、ブラシ摩耗警告出力機能に関する処理（以下、ブラシ摩耗警告出力処理と呼ぶ）について説明する。

本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１により、回転フレーム７３が回転されると、カウンタ１８により、回転フレーム７３の回転数がカウントされる。カウントされた回転数は、所定の回転数と比較される。カウントされた回転数が所定の回転数に到達したことと、摺動抵抗Ｒがブラシ８２の摩耗により所定の値まで低下したこととのうち少なくとも一方が達成されると、所定の警告が、警告出力部２５からモニタまたはスピーカへ出力される。

（第３の変形例）
第２の実施形態との相違は、ネットワークを介して本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１に接続されたＲＩＳ２００とＨＩＳ２０１との少なくとも一方から受信されたＸ線コンピュータ断層撮影の検査予約数、または入力部２１を介して入力されたＸ線コンピュータ断層撮影の検査予約数に基づいて、回転フレーム７３の回転数を決定する。次いで、決定された回転数とカウンタでカウントされた回転数との和が、所定の回転数に到達したとき、所定の警告を出力することにある。

ＲＩＳ２００は、放射線部門の業務を効率的に進めるコンピュータシステムである。具体的には、ＲＩＳ２００は、放射線部門に対する検査オーダの参照、検査実施情報の記録、会計情報の記録および伝送、フィルムなどの消耗品の在庫管理、各種統計処理を行うコンピュータシステムである。Ｘ線コンピュータ断層撮影の検査予約数が、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１を使用する検査の予約表に基づいて、放射線技師などによりＲＩＳ２００に入力される。

ＨＩＳ２０１は、病院内の業務を効率的に行うためのコンピュータシステム全体を指し、医事会計システム、検査オーダシステム、薬剤システム、給食システム、病棟管理システムなどから構成される。ＨＩＳ２００は、医師の患者に対する診察に基づいて、Ｘ線コンピュータ断層撮影の指示箋を発行する。発行されたＸ線コンピュータ断層撮影の指示箋に基づいて、Ｘ線コンピュータ断層撮影が実施される。ＲＩＳ２００およびＨＩＳ２０１は、Ｘ線コンピュータ断層撮影に関する検査予約数を記憶する。なお、検査予約数は、入力部２１を介して入力されてもよい。

記憶部１９は、ＲＩＳ２００およびＨＩＳ２０１に記憶された検査予約数を、インターフェース１３を介して受信し、記憶する。なお、記憶部１９は、入力部２１を介して入力された検査予約数を記憶してもよい。記憶部１９は、検査予約数に対する回転フレーム７３の回転数の対応表（以下、予約回転数対応表と呼ぶ）を記憶する。

計算部１７は、記憶部１９に記憶された検査予約数と予約回転数対応表とに基づいて、回転フレーム７３の回転数（以下、予約回転数と呼ぶ）を決定する。計算部１７は、決定された予約回転数と、カウンタによりカウントされた回転数との和（以下、合計回転数と呼ぶ）を計算する。

警告出力部２５は、計算された合計回転数を所定の回転数と比較する。警告出力部２５は、カウントされた回転数が所定の回転数に到達したことと、摺動抵抗Ｒがブラシ８２の摩耗により所定の値まで低下したこととのうち少なくとも一方が達成されると、所定の警告をモニタまたはスピーカに出力する。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、カウントされた回転フレーム７３の回転数に基づいて、ブラシ８２の交換または点検を促すための所定の警告を出力することが出来る。また、本Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、合計回転数に基づいて、ブラシ８２の交換または点検を促すための所定の警告を出力することが出来る。これにより、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、スリップリング８１およびブラシ８２の点検交換作業を行う適切なタイミングを、ブラシが摩耗する前に、操作者に知らせることができ、上記点検交換作業の効率が向上する。加えて、上記点検交換作業のコストを抑えることが出でき、上記点検交換作業のサービス性が向上する。さらに、ブラシ８２の点検および交換が適切なタイミングで実施可能なため、スリップリング機構８０を介した電力伝送に関する品質を高く保つことが出来る。

（第３の実施形態）
第１、２の実施形態との相違は、スリップリング８１に対するブラシ８２の摺動抵抗Ｒを、所定の範囲に位置させるために、ブラシ支持部８３におけるアクチュエータ８４を制御することにある。

図８は、第３の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の構成を示す図である。
計算部１７は、第１の実施形態で説明した処理により摺動抵抗Ｒを計算する。計算部１７は、計算した摺動抵抗Ｒを動作量決定部２７に出力する。

動作量決定部２７は、計算された抵抗値に基づいて、ブラシ支持部の動作量を決定する。具値的には、動作量決定部２７は、第１の閾値より小さい摺動抵抗Ｒおよび第２の閾値より大きい摺動抵抗Ｒに対する角度（以下、制御角度と呼ぶ）の抵抗角度対応表を、図示していないメモリに記憶する。制御角度は、アクチュエータ８４の駆動範囲における角度である。第１の閾値より小さい摺動抵抗Ｒは、ブラシ８２をスリップリング８１に押し付ける力（以下、押圧力と呼ぶ）が最適な押圧力に比べて小さい場合に対応する。第２の閾値より大きい摺動抵抗Ｒは、押圧力が最適な押圧力に比べて大きい場合に対応する。なお、対面分離機構がブラシ支持部８３と固定部との間に設けられている場合、固定部とブラシ支持部８３との距離が上記制御角度の代わりに用いられる。

図９は、摺動抵抗Ｒに対する制御角度の対応表の一例を、グラフで示した図である。図９によれば、摺動抵抗Ｒに応じて、動作量決定部２７により制御角度が決定される。

動作量決定部２７は、図示していないメモリに記憶された抵抗角度対応表を読み出す。動作量決定部２７は、計算部１７から出力された摺動抵抗Ｒと、メモリから読み出した抵抗角度対応表とに基づいて、制御角度を決定する。

制御部２３は、固定部とブラシ支持部８３との角度θが決定された制御角度となるように、ブラシ支持部８３におけるアクチュエータ８４を制御する。

（摺動抵抗制御機能）
摺動抵抗制御機能とは、計算部１７で計算された摺動抵抗Ｒと抵抗角度対応表とに基づいて制御角度を決定し、決定された制御角度となるようにブラシ支持部８３におけるアクチュエータ８４を制御させる機能である。以下、摺動抵抗制御機能に関する処理（以下、摺動抵抗制御処理と呼ぶ）について説明する。

図１０は、摺動抵抗制御処理の流れの一例を示す流れ図である。
回転フレーム７３が、制御部２３による制御のもとで、駆動部７９により定速で回転される（ステップＳｂ１）。定速での回転フレーム７３の回転により、サーボアンプ７９３から接触回転トルクＴ１と分離回転トルクＴ２とが、計算部１７に出力される。接触回転トルクＴ１と分離回転トルクＴ２とに基づいて、摺動抵抗Ｒが計算される（ステップＳｂ２）。計算された摺動抵抗Ｒは、記憶部１９に記憶された第１、第２の閾値と比較される。（ステップＳｂ３）。摺動抵抗Ｒが第１の閾値以下であり、かつ第２の閾値以上である場合、摺動抵抗Ｒと抵抗角度対応表とに基づいて、制御角度が決定される（ステップＳｂ４）。決定された制御角度となるように、ブラシ支持部８３におけるアクチュエータ８４が制御される。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態におけるＸ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、計算された摺動抵抗Ｒと抵抗角度対応表とに基づいて制御角度を決定し、決定された制御角度となるようにブラシ支持部８３におけるアクチュエータ８４を制御することができる。これにより、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１によれば、スリップリング８１に対するブラシ８２の押圧力を最適化することができる。以上のことから、ブラシ８２の押圧力を最適化できるため、スリップリング機構８０を介した電力伝送に関する品質を高く保つことが出来る。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、５…高電圧発生部、７…ガントリ、１１…再構成部、１３…インターフェース、１５…表示部、１７…計算部、１８…カウンタ、１９…記憶部、２１…入力部、２３…制御部、２５…警告出力部、２７…動作量決定部、３１…天板、７１…Ｘ線管、７３…回転リング、７５…Ｘ線検出器、７７…データ収集回路（ＤＡＳ）、７９…駆動部、８０…スリップリング機構、８１…スリップリング、８２…ブラシ、８３…ブラシ支持部、８４…アクチュエータ、１０５…非接触データ伝送部、２００…放射線部門情報管理システム（ＲＩＳ）、２０１…病院情報システム（ＨＩＳ）、７１５…Ｘ線の焦点、７１７…Ｘ線の放射範囲、７１９…撮影領域、７９１…サーボモータ、７９３…サーボアンプ

Claims (11)

1. Ｘ線を発生するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを搭載し、回転自在に支持される回転フレームと、
   前記回転フレームを回転駆動させる駆動部と、
   前記回転フレームに設けられたスリップリングと前記スリップリングに接触するブラシとを有するスリップリング機構と、
   前記駆動部により発生された前記回転フレームの回転トルクに基づいて、前記ブラシと前記スリップリングとの接触による抵抗値を計算する計算部と、
   前記計算された抵抗値が所定の値に到達したとき、所定の警告を出力する警告出力部と、
   を具備することを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記警告出力部は、前記所定の警告を表示させるモニタを有すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. 前記警告出力部は、前記所定の警告に対応する所定音を発生するスピーカを有すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. 前記スリップリングに対して前記ブラシを着脱可能に支持するブラシ支持部をさらに具備し、
   前記計算部は、
   前記スリップリングから前記ブラシを分離させた状態における前記回転フレームの回転トルクと、前記スリップリングに前記ブラシを接触させた状態における前記回転フレームの回転トルクとに基づいて、前記抵抗値を計算すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. 前記計算部は、前記抵抗値を用いてブラシの摩耗度の計算し、
   前記警告出力部は、前記計算されたブラシの摩耗度を、前記所定の警告とともに出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
6. 前記抵抗値に対するブラシの摩耗量の対応表を記憶する記憶部をさらに具備し、
   前記警告出力部は、前記抵抗値と前記対応表とに基づいて、ブラシの摩耗量を決定し、前記決定されたブラシの摩耗量を、前記所定の警告とともに出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
7. 前記回転フレームの回転数をカウントするカウンタをさらに具備し、
   前記警告出力部は、前記カウントされた回転数が、所定の回転数に到達したとき、前記所定の警告を出力すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
8. 前記回転フレームを回転させることにより実行されるＸ線コンピュータ断層撮影に関する検査予約数を、放射線部門情報管理システムと病院情報システムとの少なくとも一方から、電子的通信回線を介して受信するためのインターフェースをさらに具備し、
   前記計算部は、前記検査予約数に対応する前記回転フレームの回転数と、前記カウントされた回転数との和を計算し、
   前記警告出力部は、前記計算された和が所定の回転数に到達したとき、前記所定の警告を出力すること、
   を特徴とする請求項７に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
9. 前記スリップリングに対して前記ブラシを着脱可能に支持するブラシ支持部と、
   前記抵抗値に基づいて、前記ブラシ支持部の動作量を決定する動作量決定部とをさらに具備し、
   前記制御部は、
   前記決定された動作量にわたって前記ブラシ支持部を動作させるために、前記ブラシ支持部を制御すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
10. Ｘ線を発生するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを搭載し、回転自在に支持される回転フレームと、
    前記回転フレームを回転駆動させる駆動部と、
    前記回転フレームに設けられたスリップリングと前記スリップリングに接触するブラシとを有するスリップリング機構と、
    前記駆動部により発生された前記回転フレームの回転トルクに基づいて、前記ブラシと前記スリップリングとの接触による抵抗値を計算する計算部と、
    前記スリップリングに対して前記ブラシを着脱可能に支持するブラシ支持部と、
    前記抵抗値に基づいて、前記ブラシ支持部の動作量を決定する動作量決定部と、
    前記決定された動作量にわたって前記ブラシ支持部を動作させるために、前記ブラシ支持部を制御する制御部と、
    を特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
11. Ｘ線を発生するＸ線管と被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを搭載した回転フレームを回転し、
    前記回転フレームの回転トルクに基づいて、前記回転フレームに取り付けられたスリップリングと前記スリップリングに接触させたブラシとの抵抗値を計算し、
    前記計算された抵抗値が所定の値に到達したとき、所定の警告を出力すること、
    を具備することを特徴とするブラシ交換タイミング出力方法。

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