JP4008010B2

JP4008010B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4008010B2
Application number: JP2006039072A
Authority: JP
Inventors: 博司高野; 敬信畠山
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: JP2006130341A

Description

本発明は、被検体の診断部位にX線を放射しその透過X線像を検出して断層像を再構成し画像として表示するX線CT装置に関し、特に連続的に回転するスキャナ回転部に電源からX線管側へ電力を供給する手段を備えたものにおいて、該電力供給手段の保守点検を容易とすると共に信頼性を向上することができるX線CT装置に関する。

従来のこの種のX線CT装置は、図5に示すように、直流電圧を発生する電源1と、この電源1からの直流電圧を交流に変換するインバータ2と、このインバータ2からの交流電圧を昇圧する高電圧変圧器3及びこの高電圧変圧器3の出力電圧を整流する高電圧整流器4並びにこの高電圧整流器4からの直流電圧を供給されてX線を放射するX線管5さらにこのX線管5から放射されたX線が被検体6を透過した透過X線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するX線検出部7を有し上記X線管5とX線検出部7とを対向させて被検体6の周りに回転させる固定枠と回転枠8aとから成るスキャナ回転部8と、回転枠8aに搭載されたX線検出部7からの出力信号を処理して診断部位の断層像を再構成する画像処理装置9と、この画像処理装置9からの出力信号を入力して断層像を表示する画像表示装置10とを備え、上記電源1からX線管5へ電力を供給する手段及びX線検出部7から画像処理装置9へ検出信号を送る手段として前記固定枠と回転枠8aとの間に設けられた複数組のスリップリング11a〜11cとブラシ12a〜12cとの組み合わせによる伝送手段を用いて成っていた。なお、図5において、電源1は、商用の交流電源13と、この交流電源13の電圧を直流電圧に変換するコンバータ14と、このコンバータ14の出力電圧を平滑化するコンデンサ15とから成る。また、X線検出部7は、被検体6を透過した透過X線量分布を検出する検出器16と、この検出器16からの検出信号を増幅するプリアンプ17とから成る。さらに、符号18は、上記インバータ2の出力電圧を高電圧変圧器3の漏れインダクタンスとで共振を起こさせ十分な電力を得るための共振用コンデンサである。

上記スキャナ回転部8に設けられた複数組のスリップリング11a〜11cとブラシ12a〜12cとの組み合わせによる伝送手段は、X線管5とX線検出部7を高速で一方向へ連続回転させ短時間で複数の断層像を計測しうるようにするためのものであるが、第一及び第二のスリップリング11a，11bと第一及び第二のブラシ12a，12bとで電源1からのX線発生用の電力を電源1からの高電圧変圧器3へ送り、第三のスリップリング11cと第三のブラシ12cとでX線検出部7からの検出信号を画像処理装置9へ送るようになっている。そして、上記スキャナ回転部8の回転枠8aの具体的な構造を、図6に示す。回転枠8aは中心部に被検体挿入用の開口部19が形成された回転板20を有し、この回転板20の一側面に高電圧変圧器3と高電圧整流器4とX線管5とX線検出部7とが搭載され、回転板20と同心に設けられた胴部8bの周りに複数個のスリップリング11a〜11cが平行に巻き付けられており、これらのスリップリング11a〜11cに対して回転枠8aを支持する固定枠部分(図示省略)に設けられた複数個のブラシ12a〜12cがそれぞれ摺接されていた。(例えば、特許文献1)
特開昭６３−２２２７３９号公報

しかし、このような従来のX線CT装置においては、図6に示すように、スキャナ回転部8において、電源1からのX線発生用の電力を供給する第一及び第二のスリップリング11a，11bと第一及び第二のブラシ12a，12bとが機械的な摺接により電力を供給していたので、上記スリップリング11a，11bとブラシ12a，12bとの間に大電流が流れることによって、その接触部分に摩耗や腐食が生じるものであった。すなわち、上記回転枠8aに搭載されている高電圧変圧器3は、出力側に百数十kVもの高電圧を発生させるもので、入力側との絶縁のために内部に十分な絶縁距離を設けてあり、このために数μH〜数十μHの漏れインダクタンスがある。また、上記第一及び第二のスリップリング11a，11bと第一及び第二のブラシ12a，12bとを介して流れる電流は、最大で約400Aにもなる。このような状態で、上記回転枠8aが回転するときにスリップリング11a，11bと固定枠に設けられたブラシ12a，12bとの間に小さな隙間が生じると、上記漏れインダクタンスの影響で電流は流れ続けようとし、上記隙間にアークが発生して局所的に高温になることがあった。そして、この高温によって上記スリップリング11a，11bやブラシ12a，12bが摩耗したり腐食することがあった。従って、従来は、上記スリップリング11a，11bの研磨やブラシ12a，12bの交換などの保守点検を、例えば1〜2ヶ月ごとに定期的に行わなければならず、保守点検に多くの労力と費用とを要するものであった。また、上記保守点検が適切に行われない場合は、X線CT装置全体の信頼性が低下することがあった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、連続回転方式のX線CT装置において、電源からX線管側へ電力を供給する電力供給手段の保守点検を容易とすると共に信頼性を向上することができるX線CT装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明によるＸ線ＣＴ装置は、商用電源から直流電圧へ変換する交直変換手段と、前記変換された直流電圧を高周波交流に変換するインバータと、このインバータからの高周波交流電圧を昇圧する変圧器と、この変圧器の出力電圧から直流高電圧へ整流する整流器とを有し、前記整流器からＸ線管に直流高電圧を供給する電力供給手段と、この電力供給手段からの電力供給を受けてＸ線を被検体に放射するＸ線管と、前記被検体の透過Ｘ線量分布を検出するＸ線検出部とを有し、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出部とを対向させて前記被検体の周りに回転させるスキャナ回転部と、を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記電力供給手段は、前記インバータの出力側に接続され前記スキャナ回転部の固定枠の周上に配置されたリング状の第一の鉄心に巻き付けられる第一の巻線と、前記スキャナ回転部の回転枠の周上に前記第一の巻線に対向して配置されると共に前記変圧器の入力側に接続されリング状の第二の鉄心に巻き付けられ第二の巻線と、有し、前記第一の巻線で発生する磁束が前記各鉄心を介して第二の巻線に鎖交するように構成する電磁誘導送電手段を設けたことを特徴とする。

本発明は以上のように構成されたので、スキャナ回転部において電源からX線管側へ電力を供給する電力供給手段として、第一の巻線と第二の巻線とを組み合わせて成る電磁誘導送電手段を設けたことにより、従来のようなスリップリングとブラシとの機械的な摺接によることなく、電磁誘導作用によって非接触で所要の電力を供給することができる。これにより、従来のような電力供給部分の摩耗や腐食を防止し、電力供給手段の保守点検を容易とすると共に、装置全体の信頼性を向上することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明によるX線CT装置の実施例を示す全体構成のブロック図である。このX線CT装置は、被検体の診断部位にX線を放射しその透過X線量分布を検出して断層像を再構成し画像として表示するもので、図1に示すように、電源1と、インバータ2と、高電圧変圧器3と、高電圧整流器4と、X線管5と、X線検出部7と、画像処理装置9と、画像表示装置10とを有し、上記電源1からX線管5側へ電力を供給する手段としてスキャナ回転部8に電磁誘導送電手段19を備え、さらにX線検出部7から画像処理装置9へ検出信号を送る手段としてスキャナ回転部8に設けられたスリップリング11cとブラシ12cとの組み合わせによる伝送手段を用いて成る。

上記電源1は、直流電圧を発生するもので、図1においては商用の交流電源13と、この交流電源13の電圧を所望の直流電圧に変換するコンバータ14と、このコンバータ14の出力電圧を平滑化するコンデンサ15とから成っている。なお、この電源1は直流電圧を発生するものであればよく、上記の構成に限らず、例えばバッテリであってもよい。インバータ2は、上記電源1から出力された直流電圧を高周波の交流に変換するものである。また、高電圧変圧器3は、上記インバータ2から出力された交流電圧を昇圧するものである。さらに、高電圧整流器4は、上記高電圧変圧器3の出力電圧を直流の高電圧に変換(整流)するものである。そして、以上の電源1とインバータ2と高電圧変圧器3と高電圧整流器4とで、X線高電圧装置が構成される。

X線管5は、上記高電圧整流器4から出力された直流電圧を供給されてX線を放射するもので、被検体6に向けてX線を放射するように設けられている。そして、この被検体6を透過したX線は、X線検出部7へ入射する。このX線検出部7は、上記X線管5から放射され被検体6を透過した透過X線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するもので、上記の透過X線量分布を検出する検出器16と、この検出器16からの検出信号を増幅するプリアンプ17とから成る。

また、画像処理装置9は、上記X線検出部7からの出力信号を入力して処理し、被検体6の診断部位の断層像を再構成するものである。さらに、画像表示装置10は、上記画像処理装置9からの出力信号を入力して断層像を表示するもので、例えばテレビモニタから成る。なお、図1において、符号18は、上記インバータ2の出力電圧を高電圧変圧器3の漏れインダクタンスとで共振を起こさせ十分な電力を得るための共振用コンデンサである。

そして、上記高電圧変圧器3と高電圧整流器4とX線管5とX線検出部7とが回転枠8aに搭載されており、上記X線管5とX線検出部7とが被検体6を挟んで対向したまま該被検体6の周りに回転するようになっている。なお、回転枠8aの具体的な構造は、図6に示すと同様に、中心部に被検体挿入用の開口部19が形成された回転板20を有し、この回転板20の一側面に高電圧変圧器3と高電圧整流器4とX線管5とX線検出部7とが搭載され、胴部8bの周りに検出信号伝送用のスリップリング11cが設けられている。スリップリング11cに対向してスキャナの固定枠にブラシ12cが設けられている。

ここで、本発明においては、図1に示すように、電源1からX線管5側へ電力を供給する手段として、スキャナの固定枠部分と回転枠との間に電磁誘導送電手段19が設けられている。この電磁誘導送電手段19は、電磁誘導作用によって非接触で所要の電力を供給するもので、前記インバータ2の出力側に接続されると共にスキャナの固定枠の周上に配置された第一の巻線20aと、この回転枠の周上に第一の巻線20aに対向して配置されると共に前記変圧器3の入力側に接続された第二の巻線20bとを組み合わせて成る。

次に、上記電磁誘導送電手段19の具体的な構造について、図2を参照して説明する。図2(a)はスキャナの固定枠21と回転枠22との嵌合状態を示す断面図であり、図2(b)は同図(a)において破線で囲んで示す電磁誘導送電手段19の部分を拡大して示す断面図である。まず、上記回転枠22は、固定枠21の内側にて軸方向にある距離だけ離して設けられた軸受23a，23bによって回転可能に保持されている。この状態で、図2(b)に示すように、第一の巻線20aは、上記軸受23a，23bの間にて固定枠21の内周上に数ターン巻かれて配置され、第二の巻線20bは、同じく軸受23a，23bの間にて上記第一の巻線20aに対向して回転枠22の外周上に数ターン巻かれている。このとき、上記軸受23a，23bの部材として磁性体などを用いることにより、鉄などでできた上記固定枠２１及び回転枠２２の対向する部材とで、両巻線20a，20bの鉄心を兼ねることとなる。

この結果、図1においてインバータ2から供給された交流電流が第一の巻線20aに流れると、図2(b)に示すように、固定枠21と回転枠22と軸受23a，23bとで構成された磁気回路に磁束φが発生する。すると、磁束φに鎖交している第二の巻線20bに電圧が誘起され、この第二の巻線20bから図1に示す高電圧変圧器3に交流電力を供給することができる。この実施例の場合は、上記固定枠21と回転枠22と軸受23a，23bとのように直接接触している磁性体同士で鉄心を構成しているので、磁束φの漏れが生じにくく有効に電力を送ることができる。

図3は本発明の第二の実施例を示す図2と同様の要部の断面図である。この実施例は、電磁誘導送電手段19を、その第一の巻線20aをスキャナ回転部の固定枠21の内周上に配置された断面コ字形でリング状の鉄心24aに巻き付け、第二の巻線20bをスキャナ回転部の回転枠22の外周上に配置された断面コ字形でリング状の鉄心24bに巻き付けて成り、図3(b)に示すように、上記第一の巻線20aで発生する磁束φが上記各鉄心24a，24bを介して第二の巻線20bに鎖交するように構成したものである。ここで、上記各鉄心24a，24bは、第一の巻線20aで発生した磁束φを効率よく第二の巻線20bへ伝達するための結合手段である。これにより、図1においてインバータ2から供給された交流電流が第一の巻線20aに流れると、図3(b)に示すように、対向する二つの鉄心24a，24bで構成された磁気回路に磁束φが発生する。すると、この磁束φに鎖交している第二の巻線20bに電圧が誘起され、この第二の巻線20bから図1に示す高電圧変圧器3に交流電力を供給することができる。

なお、図3に示す実施例においては、上記対向する二つの鉄心24aと24bとの間には、二つの軸受23a，23bで回転可能に支持された回転胴部22がスムーズに回転しうる程度の小さな隙間を形成したものとしたが、上記磁気回路に発生した磁束φに漏れが生じず確実に第二の巻線20bと鎖交するようにするためには、上記の隙間はできるだけ小さくするのが望ましい。そこで、上記二つの鉄心24aと24bの端面同士が接触していても回転枠22の回転動作に支障がなく、且つ摩耗の心配がない場合は、上記の隙間は形成しなくてもよい。また、各鉄心24a，24bの材質は、鉄に限らず、珪素鋼板，フェライト，その他の強磁性体又は常磁性体などを用いてもよい。

図4は、本発明の第三の実施例を示す。この実施例は電磁誘導送電手段19を、固定枠21と回転枠22の対向するフランジ状部分に設けた例である。本実施例の詳細な説明は省略するが、本実施例でも第一の実施例，第二の実施例と同様の効果が得られる。

なお、図1においては、インバータ2の出力側に共振用のコンデンサ18を接続したものとして示したが、このコンデンサ18は、高電圧変圧器3の漏れインダクタンスの影響で高周波の電流が変圧器の巻線に十分に流れないことを改善する目的で挿入してあり、上記に限らず第二の巻線20bと高電圧変圧器3との間に挿入してもよいし、或いは上記の改善の必要がない場合は挿入しなくてもよい。また、図1においては、スキャナ回転部のX線検出部7からの検出信号を画像処理装置9へ送る手段は、図4に示す従来例と同様にスリップリング11cとブラシ12cとを用いたものとしたが、これに限らず、上述の電磁誘導送電手段19と同様に巻線20a，20bを組み合わせて電磁誘導作用を利用して伝送してもよいし、或いは光，電波などを利用して伝送してもよい。

本発明によるX線CT装置の実施例を示す全体構成のブロック図。電磁誘導送電手段の具体的な構造を示す要部の断面図。本発明の第二の実施例を示す図2と同様の要部の断面図。本発明の第三の実施例を示す図2と同様の要部断面図。従来のX線CT装置を示す全体構成のブロック図。従来例によるスキャナ回転部の具体的な構造を示す斜視図。

符号の説明

１電源、２インバータ、３高電圧変圧器、４高電圧整流器、５ X線管、６被検体、７ X線検出部、８スキャナ回転部、９画像処理装置、１０画像表示装置、１１ａ〜1１ｃスリップリング、１２ａ〜１２ｃブラシ、１９電磁誘導送電手段、２０ａ第一の巻線、２０ｂ第二の巻線、２１スキャナ回転部の固定枠、２２スキャナ回転部の回転枠、２３ａ軸受、２３ｂ軸受、２４ａ鉄心、２４ｂ鉄心

Claims

商用電源から直流電圧へ変換する交直変換手段と、
前記変換された直流電圧を高周波交流に変換するインバータと、
このインバータからの高周波交流電圧を昇圧する変圧器と、この変圧器の出力電圧から直流高電圧へ整流する整流器とを有し、前記整流器からＸ線管に直流高電圧を供給する電力供給手段と、
この電力供給手段からの電力供給を受けてＸ線を被検体に放射するＸ線管と、前記被検体の透過Ｘ線量分布を検出するＸ線検出部とを有し、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出部とを対向させて前記被検体の周りに回転させるスキャナ回転部と、
を備えたＸ線ＣＴ装置において、
前記電力供給手段は、前記インバータの出力側に接続され前記スキャナ回転部の固定枠の周上に配置されたリング状の第一の鉄心に巻き付けられる第一の巻線と、前記スキャナ回転部の回転枠の周上に前記第一の巻線に対向して配置されると共に前記変圧器の入力側に接続されリング状の第二の鉄心に巻き付けられ第二の巻線と、有し、前記第一の巻線で発生する磁束が前記各鉄心を介して第二の巻線に鎖交するように構成する電磁誘導送電手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。