JP2015522908A - Ｘ線管のバランス取り - Google Patents

Abstract

本発明は、能動バランス取り装置を備えるＸ線管に関する。動作中の最小化されたアンバランスのために改良されたバランス取りを提供するために、能動バランス取り装置（１２）を備えるＸ線管（１０）が提供され、回転陽極装置（１４）、ベアリング装置（２０、２２、２４）、陽極装置を回転させるための駆動装置（２６、２８、３０）、アンバランス検出装置（３２）、及び能動バランス取り手段（３４、３６、３８、４０、４２）を有する。ベアリング装置は、回転陽極装置を支持するための回転陽極装置の固定ベアリングとして設けられる。アンバランス検出装置は、陽極のアンバランスを検出するように構成される。能動バランス取り手段は、磁界を提供するように及び回転装置に磁気偏心力を加えるように構成される電磁バランス取り手段である。

Description

本発明は、Ｘ線管の能動バランス取り（ｂａｌａｎｃｉｎｇ）、特に能動バランス取り装置を備えるＸ線管、Ｘ線イメージングシステム、Ｘ線管の陽極の能動的にバランス取りされた回転のための方法、及びコンピュータプログラム要素並びにコンピュータ可読媒体に関する。

回転陽極装置を備えるＸ線管において、アンバランスが偏心によって引き起こされ得る。例えば、これは、例えば回転の又は主要部分の、機械的な偏心によって、或いはまた、回転に起因するシャフトの振れによって引き起こされ得る。製造、すなわち、Ｘ線管の組立の間、機械的な偏心は、２つの平面でバランス取りすることによって低減され得る。さらに、例えば、特許文献１は、最終組み立て後の偏心の調整を記載する。しかし、Ｘ線管の加工及び稼働はまた、回転部品、主に陽極ディスクに熱機械的応力を生じさせる。これは、機械的な偏心のさらなる増加につながり得る。さらに、対象の周りのガントリの回転に加えて、高い回転数が望まれる、コンピュータトモグラフィ装置の需要増大に関係して、アンバランスによって引き起こされる振動は、Ｘ線管自体のロータの力学上の問題並びにシステムの高いノイズレベルにつながり得る。

ＷＯ２０１１／０３９６６２

したがって、作動中の減少したアンバランスのために改良されたバランス取りを提供する必要がある。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態は従属請求項に盛り込まれる。

以下に記載される本発明の態様はまた、能動バランス取り装置を備えるＸ線管、Ｘ線イメージングシステム、Ｘ線管の陽極の能動的にバランス取りされた回転のための方法、並びにコンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に適合することが留意されるべきである。

本発明の第１の態様によれば、能動バランス取り装置を備えるＸ線管が提供され、回転陽極装置、ベアリング装置、回転陽極装置を回転させるための駆動装置、アンバランス検出装置、及び能動バランス取り手段を有する。ベアリング装置は、回転陽極装置を支持するための回転陽極装置の固定ベアリングとして設けられる。アンバランス検出装置は、陽極のアンバランスを検出するように構成される。能動バランス取り手段は、磁界を提供するように及び回転装置に磁気偏心力を加えるように構成される電磁バランス取り手段である。

ベアリング装置は、回転陽極の安定した機械的な位置決めそしてそれとともに焦点の安定した位置決めを支援するための回転陽極装置の固定ベアリングとして設けられる。

用語「固定」ベアリングは、スパイラル溝ベアリング等の安定して連続的に設けられるベアリング又はボールベアリング及びニードルベアリングに関する。バランス取りは、回転システム内の及び管への接続部分内の力を減少させるように、その固定ベアリングに加えて提供される。固定ベアリングは、固いベアリングとも呼ばれ得る。

例示的な実施形態によれば、制御ユニットが設けられ、能動バランス取り手段は、アンバランス検出装置によって提供される信号にしたがって制御される。

例示的な実施形態によれば、能動バランス取り手段は、少なくとも２つの異なる平面に設けられる少なくとも３つのバランス取り装置を有し、これらの平面は回転軸に対して垂直である。

例えば、バランス取り装置は、コイル装置として設けられ得る。

例示的な実施形態によれば、駆動装置はロータ及びステータを有し、能動バランス取り手段は、ロータの磁気的に活性化可能な部分に作用するように構成される。用語「作用する」は、ロータに影響を及ぼすこと、すなわち、ロータ及びロータに作用する磁力に影響を与えることに関する。

例示的な実施形態によれば、駆動装置は、ロータ及びステータを有し、能動バランス取り手段は、ステータと一体に設けられる。

例示的な実施形態によれば、能動バランス取り手段によって引き起こされる磁気的な偏心は、位置及び大きさを調節可能である。

本発明の第２の態様によれば、Ｘ線イメージングシステムが提供され、Ｘ線源、Ｘ線検出器、及び処理ユニットを有する。Ｘ線源は、上述の例によるＸ線管として設けられる。処理ユニットは、陽極の回転及び能動バランス取り手段による陽極のバランス取りを制御するように設けられる。

本発明の第３の態様によれば、Ｘ線管の陽極の能動的にバランス取りされた回転のための方法が提供され、以下のステップを有する：
ａ） 陽極装置を回転させるステップ；
ｂ） アンバランスを検出するステップ；及び
ｃ） 検出されたアンバランスに応じて能動バランス取り手段を適応させるステップ。
回転に関して、ベアリング装置が回転陽極装置を支持するための回転陽極装置の固定ベアリングとして設けられる。能動バランス取り手段は、電磁バランス取り手段である。ステップｃ）において、能動バランス取り手段は、回転装置に磁気偏心力を提供して印加している。

例示的な実施形態によれば、回転装置への磁気偏心力の印加は、検出されたアンバランスを補償することをもたらす。

本発明の態様によれば、機械的アンバランスそれ自体は許容され得るが、正確に定められた回転する磁気的な偏心によって補償される。例えば、追加的なコイルが、２つの平面（ｌｅｖｅｌ）でこの磁界を加えることができる。この磁界の周波数は、ロータの回転数であり、機械的な偏心に対して逆行性、すなわち、アンバランスをもたらす慣性力とは反対でなければならない。例えば、２つの異なる平面に少なくとも３つのコイルがある。本発明の態様によれば、磁気的な偏心は、位置及び大きさが調節可能であるので、耐用年数の間の変化もカバーすることができる。さらに、共振を通過する場合にシステムを支持することも提供される。本発明の態様によれば、適切にバランス取りされた回転部品の場合、誘発されるアンバランスをもたらし得る調節可能な磁界が提供される。しかし、誘発されるアンバランスは、回転陽極装置のバランス取りされた回転を提供するように、実際のアンバランスの補償のために使用される。

本発明の例示的な実施形態が、以下の図面を参照して以下に記載される。
Ｘ線管の例を断面で示す。 能動バランス取り装置を備えるＸ線管のさらなる例を示す。 少なくとも２つの異なる平面でのバランス取り手段の配置の例を示す。 能動バランス取り装置を備えるＸ線管のさらなる例を示す。 能動的にバランス取りされるＸ線管のさらなる実施形態を示す。 Ｘ線イメージングシステムの例示的な実施形態を示す。 Ｘ線管の陽極の能動的にバランス取りされた回転のための方法の例の基本的なステップを示す。 図７による方法のさらなる例を示す。

図１は、能動バランス取り装置１２を備えるＸ線管１０を示す。能動バランス取り装置１２は、回転陽極装置１４、例えば、回転シャフト１８に接続される陽極ディスク１６を有する。さらに、例えば上方ベアリング２２及び下方ベアリング２４を有する、ベアリング装置２０が設けられる。用語「上方」及び「下方」は図面に対する配置に関連し、空間内の実際の配置には関連しないことが留意されなければならない。さらに、例えば、シャフト１８に接続されたロータ２８、及びステータ３０を有する、陽極装置１４を回転させるための駆動装置２６が設けられる。さらに、アンバランス検出装置３２が設けられ、能動バランス取り手段３４、例えば、第１の能動バランス取り要素３６、第２の能動バランス取り要素３８、第３の能動バランス取り要素４０、及び第４の能動バランス取り要素４２が設けられる。

ベアリング装置２０は、回転可能な陽極装置を支持するための回転陽極装置１４の固定ベアリングとして設けられる。アンバランス検出装置３２は、陽極のアンバランスを検出するように構成される。図１は、アンバランス検出装置３２を概略的にしか示していないことが留意されなければならない。しかし、アンバランスを検出するための他の場所も又は複数の場所も提供されることができる。

能動バランス取り手段３４は、磁界を提供するとともに回転装置に磁気偏心力を加えるように構成される電磁バランス取り手段である。

さらに、回転軸４４が示される。

図２は、Ｘ線管１０のさらなる例を示し、エンクロージャ４４、すなわち内部に真空を発生させるためのハウジングも示している。陰極４６が、そうでなければ遮蔽としても働くハウジング４４のＸ線窓５４から放射される、Ｘ線放射のビーム５２を発生するように焦点５０に向かって電子ビーム４８を放射するために設けられる。

さらに、制御ユニット５６が設けられることができ、能動バランス取り手段３４、すなわち、第１、第２、第３及び第４の能動バランス取り要素３６、３８、４０及び４２が、アンバランス検出装置３２によって提供される信号にしたがって制御され、この信号の提供は矢印５６で示される。能動バランス取り手段の制御は、それぞれの矢印５８によって示される。

図３に示されるように、能動バランス取り手段３４は、少なくとも２つの異なる平面６０、６２に設けられる少なくとも３つのバランス取り装置を有し、これらの平面は回転軸６４に対して垂直である。したがって、偏心に対する補償が、全ての方向で提供される。

図４に示されるように、駆動装置２６は、ロータ６６及びステータ６８を有する。能動バランス取り手段３４は、ロータの磁気的に活性化可能な部分に、例えば、能動バランス取り要素３６、３８、４０、及び４２の近傍の領域７０に作用するように構成される。

図５に示されるように、駆動装置２６は、ロータ６６及びステータ６８を有し、能動バランス取り手段は、ステータと一体に設けられる。例えば、図５の断面に示されるように、ステータの端部には、追加的なコイル巻線６７が、釣り合わせ目的のための磁界を生成するために、設けられることができる。

さらなる例によれば、特に上述の例との組み合わせにも適用できる、能動バランス取り手段３４によって引き起こされる磁気偏心は、位置及び大きさが調節可能である。

図６は、Ｘ線源８２、Ｘ線検出器８４、及び処理ユニット８６を有するＸ線イメージングシステム８０を示す。Ｘ線源８２は、上述の例の１つによるＸ線管として設けられる。処理ユニット８６は、陽極の回転及び能動バランス取り手段による陽極のバランス取りを制御するために設けられる。

例えば、Ｘ線イメージングシステムは、Ｃアーム９０を備えるＣアーム構造８８を有し、このＣアームの端部にＸ線源８２及びＸ線検出器８４が取付けられる。Ｃアーム９０は、移動可能な支持構造９２によって支持され、したがって、支持面９６に配置された対象９４、例えば患者の周りの自由運動を可能にする。さらに、照明器具９９とも組み合わせて、表示装置９８が設けられる。

もちろん、他のＸ線システム、例えば、その上で、反対側に配置された検出器とともに、Ｘ線管が対象、例えば患者の周りを回転するガントリを備えるＣＴシステム等も、設けられ得る。

図７に見られ得るように、以下のステップを有する、Ｘ線管の陽極の能動的にバランス取りされた回転のための方法１００も提供される：第１のステップ１１０では、陽極装置が回転される。第２のステップ１１２では、アンバランスが検出される。第３のステップ１１４では、能動バランス取り手段が検出されたアンバランスに応じて適応される。回転に関して、ベアリング装置が回転陽極装置を支持するための回転陽極装置の固定ベアリングとして設けられる。能動バランス取り手段は、電磁バランス取り手段である。第３のステップ１１４において、能動バランス取り手段は、回転装置に磁気偏心力を提供して加えている。

第１のステップ１１０はまた、ステップａ）と、第２のステップ１１２はステップｂ）とそして第３のステップ１１４はステップｃ）とも呼ばれる。

図８に示される、さらなる例によれば、回転装置への磁気偏心力の印加は、検出されたアンバランスを補償することをもたらし、この補償はループのような矢印１１８で示される。

本発明の他の例示的な実施形態では、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供され、これは、適切なシステムで、前述の実施形態のうちの１つに従う方法の方法ステップを実行するように適合されることを特徴とする。

したがって、コンピュータプログラム要素はコンピュータユニットに記憶されてもよく、このコンピュータユニットもまた本発明の実施形態の一部であり得る。このコンピュータユニットは、上述の方法のステップの実行する又は同ステップの実行を引き起こすように適合され得る。さらに、それは上述の装置の構成要素を動作させるように適合され得る。コンピュータユニットは、自動的に動作するように及び／又はユーザの命令を実行するように適合され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。データプロセッサはしたがって、本発明の方法を実行する能力を備え得る。

本発明の例示的な実施形態は、最初から本発明を用いるコンピュータプログラム、及び更新を用いて既存のプログラムを本発明を用いるプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。

更に、コンピュータプログラム要素は、上述の方法の例示的な実施形態の手順を満たすために必要な全てのステップを提供することができる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、例えばＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ可読媒体が提供され、コンピュータ可読媒体は、この媒体に格納されるコンピュータプログラムを有し、このコンピュータプログラムは、以前のセクションで記載される。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体等の適切な媒体に格納及び／又は配布され得るが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等、他の形式でも配布され得る。

しかし、このコンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して与えられることもでき、及び斯かるネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることもできる。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードすることを利用可能にする媒体が提供される。このコンピュータプログラム要素は、本発明の上記実施形態の１つにしたがう方法を実行するよう構成される。

本発明の実施形態が異なる主題を参照して記載されることが留意されなければならない。特に、ある実施形態は、方法タイプの請求項を参照して説明されるが、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して説明される。しかし、当業者であれば、他の記載がない限り、あるタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関する特徴の任意の組合せが、本願に開示されると考えられる点を上記又は下記の説明から推察するであろう。しかし、全ての特徴は、これらの特徴の単純な合計より多くの相乗効果を提供するように、結合されることができる。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であるとみなされるべきであり、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付の請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。

請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数性を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (11)

1. 能動バランス取り装置を備えるＸ線管であって：
   − 回転陽極装置；
   − ベアリング装置；
   − 前記回転陽極装置を回転させるための駆動装置；
   − アンバランス検出装置；及び
   − 能動バランス取り手段；を有し、
   前記ベアリング装置は、前記回転陽極装置を支持するための前記回転陽極装置の固定ベアリングとして設けられ、
   前記アンバランス検出装置は、前記陽極のアンバランスを検出するように構成され、
   前記能動バランス取り手段は、磁界を提供するように及び前記回転装置に磁気偏心力を加えるように構成される電磁バランス取り手段である、
   Ｘ線管。
2. 制御ユニットが設けられ；
   前記能動バランス取り手段は、前記アンバランス検出装置によって提供される信号にしたがって制御される、
   請求項１に記載のＸ線管。
3. 前記能動バランス取り手段は、少なくとも２つの異なる平面に設けられる少なくとも３つのバランス取り装置を有し、前記少なくとも２つの異なる平面は回転軸に対して垂直である、
   請求項１又は２に記載のＸ線管。
4. 前記駆動装置はロータ及びステータを有し；
   前記能動バランス取り手段は、前記ロータの磁気的に活性化可能な部分に作用するように構成される、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線管。
5. 前記駆動装置はロータ及びステータを有し；
   前記能動バランス取り手段は、前記ステータと一体に設けられる、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線管。
6. 前記能動バランス取り手段によって引き起こされる前記磁気的な偏心は、位置及び大きさが調節可能である、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線管。
7. − Ｘ線源；
   − Ｘ線検出器；及び
   − 処理ユニット；を有し；
   前記Ｘ線源は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線管として設けられ、
   前記処理ユニットは、前記陽極の回転及び前記能動バランス取り手段による前記陽極のバランス取りを制御するように設けられる、
   Ｘ線イメージングシステム。
8. Ｘ線管の陽極の能動的にバランス取りされた回転のための方法であって：
   ａ） 陽極装置を回転させるステップ；
   ｂ） アンバランスを検出するステップ；及び
   ｃ） 検出されたアンバランスに応じて能動バランス取り手段を適応させるステップ；を有し、
   前記回転に関して、ベアリング装置が前記回転する陽極装置を支持するための前記回転する陽極装置の固定ベアリングとして設けられ、
   前記能動バランス取り手段は、電磁バランス取り手段であり、
   前記ステップｃ）において、前記能動バランス取り手段は、前記回転装置に磁気偏心力を提供して印加している、
   方法。
9. 前記回転装置への前記磁気偏心力の印加は、前記検出されたアンバランスを補償することをもたらす、
   請求項８に記載の方法。
10. 処理ユニットによって実行されるとき、請求項８又は９に記載の方法を実行するように適合される、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラム要素。
11. 請求項１０に記載のプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体。
    

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