JP3672999B2

JP3672999B2 - 放射線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP3672999B2
Application number: JP01647096A
Authority: JP
Inventors: 充郎川上; 博隆村田
Original assignee: ジーイー横河メディカルシステム株式会社
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2016-02-01
Also published as: JPH09206294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する機器に対して給電を行なう給電手段と前記機器に対して信号の授受を行なう信号授受手段とを有するスリップリング、及び、このスリップリングを具備したX線,γ線,ポジトロン等の放射線を利用する放射線CT(Computed Tomography)装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転する機器に対して給電や信号の授受を行なうスリップリングが用いられる装置の一例として放射線CT装置がある。
【０００３】
図５は放射線CT装置の一例としてのX線CT装置のガントリの断面構成図、図６は図５における左側面図、図７は図６におけるスリップリングの拡大構成図である。
【０００４】
これらの図において、１は被検体AにX線を曝射するX線管であり、X線管１は床F上に設けられるフレーム２に対してベアリング３を介して回転可能に設けられた略円環状の回転ケーシング４に取り付けられている。
【０００５】
又、フレーム２は上部フレーム２ａと下部フレーム２ｂとから構成され、下部フレーム２ｂにはローラガイド５が設けられ、上部フレーム２ａの下部フレーム２ｂ対向面にはローラガイド５に当接する円弧面２ｃが形成され、上部フレーム２ａは下部フレーム２ｂに対して前後方向に傾動(チルト)可能となっている。回転ケーシング４には大プーリ(pulley ; ベルト車)６が設けられ、一方、下部フレーム２ｂにはモータ７が設けられ、モータ７の出力軸に取り付けられた小プーリ８と大プーリ６とに巻き掛けられたベルト９により、回転ケーシング４は回転駆動されるようになっている。
【０００６】
回転ケーシング４には、X線管１に対向配置され、X線管１より曝射されたX線を検出する検出器１０が設けられている。更に、回転ケーシング４には、大プーリ６に隣接して、ディスクタイプのスリップリングの円板プレート２１(図７参照)が設けられている。
【０００７】
フレーム２には円板プレート２１に設けられた同心円状の複数の導電性のリング２２にそれぞれ対向して設けられたブラシ１５が配設されている。ブラシ１５は、各リング２２に摺接するブラシ片１６と、このブラシ片１６をリング２２に押接するブラシ片押圧手段１７とから構成されている。
【０００８】
そして、ブラシ１５のブラシ片１６とリング２２との摺接により、床F上に設けられたフレーム２側の機器(電源部、コンピュータ、表示部等)と、フレーム２に対して回転可能に設けられた回転ケーシング４側の機器(X線管１、検出器１０等)との給電や信号の授受がなされる。
【０００９】
次に、上記構成の作動を説明する。モータ７が駆動されると、プーリ８,ベルト９,大プーリ６を介して、回転ケーシング４が回転する。回転ケーシング４が回転することにより、被検体Aの回りをX線管１と検出器１０とが回転する。
【００１０】
そして、X線管１から被検体Aに曝射されたX線は被検体を透過し、検出器１０によって検出される。
被検体A内の臓器,血液,灰白質等の組織のX線吸収率が異なることにより、検出器１０によって検出されたX線をコンピュ−タ処理することによって撮影対象部位の断層面(スライス面)の画像が得られる。
【００１１】
また、このようなX線CT装置に用いられるスリップリングは、上記構成で説明を行なった絶縁性の円板プレート２１上に同心円の導電性のリング２２を設けたディスクタイプと、図８に示すように、絶縁性の円筒の円周面上に導電性のリング２４を設けたドラムタイプとがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
I. 上述の２つのタイプ、即ち、ディスクタイプのスリップリングとドラムタイプのスリップリングとでは、下記のような長所,短所がある。
【００１３】
(1) ディスクタイプのスリップリング
厚さD2は薄くできるが、リング２２の本数が増えると、内外径差D1が大きくなる。
【００１４】
放射線CT装置においては、このようなディスクタイプのスリップリングを用いると、ガントリの厚み(奥行き)を小さくすることができ、患者への圧迫感が少なく、技師の患者へのアクセスが容易であるという長所がある反面、以下の様な短所もある。
【００１５】
即ち、円板プレート２１の内径部分は、被検体Aが自由に挿通可能なように、一定の値以上の径が必要である。一方、近年、様々な態様の診断に対応するため、回転ケーシング４側に設けられる機器は増える傾向にあり、それに伴い、これら機器に対する給電ライン及び信号の授受ラインも増える傾向にある。更に、円板プレート２１上に設けられるリング２２の間隔も、リング間の絶縁を確保するため一定の距離(沿面距離)が必要であり、リング２２の本数が増えるに従って円板プレート２１の外形は大きくなる。
【００１６】
円板プレート２１の外形が大きくなることにより、ガントリの厚み(奥行)は変わらないが、ガントリの高さや横幅が大きくなり、更に、径の二乗に比例する円板プレート２１の慣性モーメントも大きくなり、回転ケーシング４を駆動するモータ７や、回転ケーシング４の回転を停止するブレーキ機構も大型化する必要がある。
【００１７】
(2) ドラムタイプのスリップリング
内外径差D1は小さくできるが、リング２４の本数が増えると、厚さD2が大きくなる。
【００１８】
放射線CT装置においては、このようなドラムタイプのスリップリングを用いると、ガントリの厚み(奥行き)が大きくなり、患者への圧迫感が大きく、技師の患者へのアクセスも不便になるという短所がある。
【００１９】
また、様々な態様の診断に対応するため、回転ケーシング４側に設けられる機器を増やした場合では、円筒２３の厚さD2が大きくなる。
この場合、ガントリの厚み(奥行)は大きくなるが、ガントリの高さや横幅は変わらない。
【００２０】
更に、回転する円筒２３の慣性モーメントも、ディスクタイプのスリップリングに比べれば、大きくならず、回転ケーシング４を駆動するモータ７や、回転ケーシング４の回転を停止するブレーキ機構も、大型化の度合いは少なくて済む長所がある。
【００２１】
しかし、ディスクタイプ,ドラムタイプいずれの場合も、設計の自由度は限られるという問題点はある。
II. 近年、スリップリングを用いた信号の授受では、データ量の増大に伴い、通信速度が高速になってきている。
【００２２】
上記構成のスリップリングは、相対移動する二つの導体が接触することにより、二つの導体間の電気的導通を実現している。高速通信においては、二つの導体間で瞬時の停電(以下、瞬停という)が発生すると、データの保証ができなくなる。
【００２３】
放射線CT装置においても、検診時間の短縮のために回転ケーシング４の回転速度を上げたり、円板プレート２１の径の増大により外側のリングでは周速が上がったりして、このような瞬停が発生する恐れは充分にある。
【００２４】
よって、非接触の信号の授受を行なう方法が提案されている。具体的には、マイクロウェーブや光を用いて信号の授受を行なう方法である。
しかし、上記構成のディスクタイプやドラムタイプのスリップリングに、このような非接触の信号授受手段を設ける場合、ノイズ等の影響を無くすために接触式の電源ラインより離して設けなければならず、スリップリングが更に大きくなるという問題点がある。
【００２５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、設計の自由度が大きなスリップリング及び放射線CT装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のスリップリングは、回転する機器に対して給電を行なう給電手段と前記機器に対して信号の授受を行なう信号授受手段とを有するスリップリングにおいて、前記電力供給手段と前記信号授受手段とを、前記回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、前記回転軸を軸とする円周面上とに設けたものである。
【００２７】
電力供給手段と信号授受手段とを、回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、回転軸を軸とする円周面上との二つの面上に設けることにより、スリップリングの設計の自由度が上がる。
【００２８】
ここで、信号授受手段は送信側と受信側とが非接触であることが望ましい。即ち、非接触にすることにより、大量のデータを瞬停なく授受することが可能となる。
【００２９】
更に、接触式の給電手段から発生するノイズの影響を防止するため、接触式の給電手段と非接触式の信号授受手段とはできるだけ遠ざける方がよい。
例えば、回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、回転軸を軸とする円周面上との二つの面上のうち、どちらか一方の面上に給電手段を、他方の面上に信号授受手段を設ける。また、同一面上に給電手段と信号授受手段とが混在する場合でも、信号授受手段の近傍には、給電手段の低圧ラインを配置する。
【００３０】
ここで、給電手段の一例としては、導電性のリングと、このリングに接触する固定側の導電性ブラシがあり、信号授受手段としては、リング状の送波または受波アンテナと、リング状のアンテナと近接して設けられた受波または送波アンテナや、リング状の導光部材,この導光部材に設けられた受光または発光素子と、リング状の導光部材に近接して設けられた発光または受光素子がある。
【００３１】
次に、本発明の放射線CT装置は、回転する機器に対して給電を行なう給電手段と前記機器に対して信号の授受を行なう信号授受手段とを有し、前記電力供給手段と前記信号授受手段とを、前記回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、前記回転軸を軸とする円周面上とに設けたスリップリングを具備するものである。
【００３２】
電力供給手段と信号授受手段とを、回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、回転軸を軸とする円周面上との二つの面上に設けることにより、スリップリングの設計の自由度が上がる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態例の要部構成断面図、図２は図１に示すスリップリングを用いたX線CT装置のガントリの断面構成図、図３は図２における左側面図、図４は図１におけるスリップリングの拡大構成斜視図である。
【００３４】
まず、図２及び図３を用いて、本発明の実施の形態例のスリップリングを用いたX線CT装置の全体構成を説明する。３１は被検体AにX線を曝射するX線管であり、X線管３１は床F上に設けられるフレーム３２に対してベアリング３３を介して回転可能に設けられた略円環状の回転ケーシング３４に取り付けられている。
【００３５】
又、フレーム３２は上部フレーム３２ａと下部フレーム３２ｂとから構成され、下部フレーム３２ｂにはローラガイド３５が設けられ、上部フレーム３２ａの下部フレーム３２ｂ対向面にはローラガイド３５に当接する円弧面３２ｃが形成され、上部フレーム３２ａは下部フレーム３２ｂに対して前後方向に傾動(チルト)可能となっている。回転ケーシング３４には大プーリ３６が設けられ、一方、下部フレーム３２ｂにはモータ３７が設けられ、モータ３７の出力軸に取り付けられた小プーリ３８と大プーリ３６とに巻き掛けられたベルト３９により、回転ケーシング３４は回転駆動されるようになっている。
【００３６】
回転ケーシング３４には、X線管３１に対向配置され、X線管３１より曝射されたX線を検出する検出器４０が設けられている。更に、回転ケーシング３４には、大プーリ３６に隣接して、スリップリングの円板プレート４１が設けられている。
【００３７】
ここで、図１及び図４を用いてスリップリングの円板プレート４１の説明を行なう。円板プレート４１(回転ケーシング３４)の回転軸と直交する平面としての円板プレート４１の端面には、複数の同心円状の溝４１ａが形成され、これらの溝４１ａの底面には、銅等の導電性のリング４２が配設されている。
【００３８】
尚、リング４２を溝４１ａの底面に配設したのは、隣接するリング間の沿面距離を充分にとって、隣接するリング間の絶縁を確保するためである。
また、円板プレート４１(回転ケーシング３４)の回転軸とを軸とする円周面上である円板プレート４１の円周面上には、複数の溝４１ｂが形成され、この溝４１ｂの底面には、リング状のマイクロウェーブ送受波アンテナ４３が配設されている。
【００３９】
また、図３に示すように、フレーム３２には円板プレート４１に設けられた同心円状の複数の導電性のリング４２にそれぞれ対向して設けられたブラシ４５が配設されている。ブラシ１５は、各リング４２に摺接する銅,導電性カーボン等のブラシ片４６と、このブラシ片４６をリング４２に押接するブラシ片押圧手段４７とから構成されている。
【００４０】
そして、ブラシ４５のブラシ片４６と円板プレート４１のリング４２との摺接により、床F上に設けられたフレーム３２側の機器である電源部と、フレーム３２に対して回転可能に設けられた回転ケーシング３４側の機器(X線管３１、検出器４０等)との給電を行なう給電手段が形成されている。
【００４１】
一方、図１に示すように、フレーム３２には、マイクロウェーブ送受波アンテナ４３に対向するマイクロウェーブ送受波アンテナ５０が設けられ、これら二つのアンテナ間で、フレーム３２側のデータ処理装置と、回転ケーシング３４側の検出器４０との間のデータ通信を行なう信号授受手段が形成されている。
【００４２】
また、本実施の形態例では、円板プレート４１のリング４２は、径の小さな順から回転ケーシング３４内のX線管３１への給電を行なう「DC550V」「DC550V RTN(リターン,グランド)」、回転ケーシング３４内の検出器４０や他の交流機器への給電を行なう「AC115Vペア」、回転ケーシング３４のグランドラインとフレーム３２のグランドラインとを接続し、グランドの強化を行う「FG(フレームグランド)」とし、高圧で一番のノイズ源である「DC550V」の給電手段と、信号授受手段とをできるだけ離し、マイクロウェーブによる信号授受に影響無いようにした。
【００４３】
次に、上記構成の作動を説明する。モータ３７が駆動されると、プーリ３８,ベルト３９,大プーリ３６を介して、回転ケーシング３４が回転する。回転ケーシング３４が回転することにより、被検体Aの回りをX線管３１と検出器４０とが回転する。
【００４４】
そして、X線管３１から被検体Aに曝射されたX線は被検体を透過し、検出器４０によって検出される。
被検体A内の臓器,血液,灰白質等の組織のX線吸収率が異なることにより、検出器４０によって検出されたX線をコンピュ−タ処理することによって撮影対象部位の断層面(スライス面)の画像が得られる。
【００４５】
上記構成のスリップリング及びX線CT装置によれば、円板プレート４１の端面上と円周面上とに、スリップリング機構を設けたことにより、スリップリング及びX線CT装置の設計の自由度が大きくなる。
【００４６】
特に、電源供給手段や信号授受手段のライン数が増加した場合、円板プレート４１の内外径差(D1)や奥行(D2)を自由に設定できることにより、被検体Aに圧迫感を与えず、回転ケーシング３４を回転駆動や制動する機器の大きさも最小にできる。
【００４７】
更に、電力供給手段と信号授受手段とを有するスリップリングにおいて、円板プレート４１の端面上に、リング４２とブラシ４５とからなる電力供給手段を設け、また、円板プレート４１の円周面上に、マイクロウェーブ送受波アンテナ４３とマイクロウェーブ送受波アンテナ５０とからなる信号授受手段を設け、両者を分離し、更に、高圧の電力供給手段を信号授受手段と一番離れるように設定したことにより、信号授受手段への電源供給手段で発生するノイズの影響を最小限にすることができる。
【００４８】
また、本発明は上記実施の形態例に限定するものではない。
(1) 上記実施の形態例では、非接触式の信号授受手段としてマイクロウェーブを用いた手段で説明を行なったが、他に、例えば、円板プレート４１の溝４１ｂに透光性の導光リングと、受発光素子とを設け、フレーム３２側に導光リングに対応して受発光素子を設けた光を用いる信号授受手段でもよい。
【００４９】
更に、従来のように、導電性のリングとリングに摺接する導電性のブラシとからなる接触式の信号授受手段であってもよい。
(2) 上記実施の形態例では、電力供給手段を円板プレート４１の端面上に、信号授受手段を円板プレート４１の円周面上に設けたが、円板プレート４１の端面上に信号授受手段を、円周面上に電力供給手段を設けてもよいし、また、円板プレート４１の端面,円周面上に信号授受手段,電力供給手段を混在させてもよい。
【００５０】
(3) 上記実施の形態例では、回転側である回転ケーシング３４に円板プレート４１を設け、固定側(非回転側)のフレーム３２にブラシ４５やマイクロウェーブ送受波アンテナ５０を設けたが、逆に、回転ケーシング３４にブラシ４５やマイクロウェーブ送受波アンテナ５０を設け、フレーム３２に円板プレート４１を設けてもよい。
【００５１】
(4) 上記実施の形態例では、一組で信号のやり取り(送波と受波)を行なうマイクロウェーブ送受波アンテナ４３,５０を設けたが、単機能のマイクロウェーブ送波アンテナとマイクロウェーブ受波アンテナを一組づつ設けてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のスリップリングによれば、回転する機器に対して給電を行なう給電手段と前記機器に対して信号の授受を行なう信号授受手段とを有するスリップリングにおいて、前記電力供給手段と前記信号授受手段とを、前記回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、前記回転軸を軸とする円周面上とに設けたことにより、スリップリングの設計の自由度が上がる。
【００５３】
また、前記信号授受手段は、送信側と受信側とが非接触としたことによりデータの保証が確実に行なえる。
次に、本発明の放射線CT装置によれば、回転する機器に対して給電を行なう給電手段と前記機器に対して信号の授受を行なう信号授受手段とを有し、前記電力供給手段と前記信号授受手段とを、前記回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、前記回転軸を軸とする円周面上とに設けたスリップリングを具備したことにより、電力供給手段と信号授受手段とを、回転する機器の回転軸に対して直交する平面上と、回転軸を軸とする円周面上との二つの面上に設けることにより、スリップリングの設計の自由度が上がり、ひいては放射線CT装置の設計の自由度があがる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例の要部構成断面図である。
【図２】図１に示すスリップリングを用いたX線CT装置のガントリの断面構成図である。
【図３】図２における左側面図である。
【図４】図１におけるスリップリングの拡大構成斜視図である。
【図５】放射線CT装置の一例としてのX線CT装置のガントリの断面構成図である。
【図６】図５における左側面図である。
【図７】図６におけるスリップリングの拡大構成図である。
【図８】ドラムタイプのスリップリングの構成図である。
【符号の説明】
４１円板プレート
４２リング
４５ブラシ
４３,５０マイクロウェーブ送受波アンテナ

Claims

被検体のまわりにＸ線管及び検出器を回転させて、前記検出器で前記被検体の透過データを検出し、データ処理手段で前記検出した透過データを処理して断層画像を得る放射線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線管及び検出器が設けられた回転する機器に対してブラシがリングに接触して給電を行なう給電手段と前記検出器から前記データ処理手段へ前記透過データを送信することを含めて前記機器に対して送信側と受信側とが非接触で信号の授受を行なう信号授受手段とを有し、前記電力供給手段を前記回転する機器の回転軸に対して直交する平面上に設けるとともに、前記信号授受手段を前記回転軸を軸とする円周上に設けたスリップリングを具備することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
請求項１に記載の放射線ＣＴ装置において、前記信号授受手段はマイクロウェーブ送受波アンテナを用いて送信側と受信側とが非接触で信号の授受を行なうことを特徴とする放射線ＣＴ装置。
請求項１又は請求項２に記載の放射線ＣＴ装置において、
前記回転する機器の回転軸に対して直交する平面上に設けた前記電力供給手段において、高い電源電圧に用いられるリングを低い電源電圧に用いられるリングよりも前記平面上における前記回転軸に近い方の円周上に設けることを特徴とする放射線ＣＴ装置。