JP4551621B2 - Ｘ線ｃｔ装置の熱放出システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置内部で発生する熱を効果的に外部に放出するための構成を備えるＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の熱放出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における医療用診断装置の進歩は目覚ましいものがある。特に、Ｘ線を利用して被検体の断層撮影を行うＸ線ＣＴ装置の分野においては、その使用方法を多岐にわたらせたり、撮影時間の短縮化を図ったりと、様々な方面での努力が日々費やされている。
【０００３】
このような技術革新が進行するなか、装置内部で副次的に発生してしまう熱を如何にして外部に放出するか、という課題が常に考慮されてきた。しかし、装置の性能や機能を向上させようとすればするほど放出すべき熱量は増加の一途を辿ってしまうのが実状であるため、この課題が重くのしかかってくる。
【０００４】
Ｘ線ＣＴ装置内部で発生する熱として代表的なものに回生抵抗に起因するものがある。回生抵抗は、回転しながら被検体の断層撮影を行う回転体を駆動するためのモータ（ダイレクトドライブモータやローテーションサーボモータ等）の回転を減速する時に発生する逆起電力のエネルギーを熱エネルギーに変換するために設けられる抵抗部材である。従って、モータの加減速を頻繁に行う場合、例えば、多人数を連続して撮影する場合や、サービスエンジニアがメンテナンス等を行う場合などには、回生抵抗はかなりの温度（７０度程度）に到達してしまうこともある。このような状況に対応するための構成としては、単に回生抵抗の個数を増やしたものの外にも、例えば次のようなものが公知となっている。
【０００５】
一部のＸ線ＣＴ装置の架台は、正面から見ると方形の外観を形成している。このようなＸ線ＣＴ装置では、架台上部に回生抵抗を設けて熱が装置外部に放出され易いよう配置しつつ、回生抵抗を架台内の板金に接触させ、その板金から熱を逃すような構成が採用されていることが多い。
【０００６】
一方、最近では、装置の機械的イメージを払拭するため、架台上部を円形状に形成して柔らかなイメージを持たせることで被検者が受ける不快感を軽減させようとの配慮がなされたＸ線ＣＴ装置が普及してきている。このようなＸ線ＣＴ装置では、上部に回生抵抗を配置するだけの十分なスペースを確保することが困難であるため、装置側部に回生抵抗が設けられていることが多い。
【０００７】
上記のようなＸ線ＣＴ装置においては、回生抵抗が生成した熱を外部に案内するためのファン等を付加的構成としているものも公知となっている。例えば、下記の特許文献１には、撮影口上部に吸込み口を、装置上部に冷却用ファンをそれぞれ設けて、装置内部に空気流を発生させることで熱放出を行うＸ線ＣＴ装置が開示されている。
【０００８】
また、下記の特許文献２には、支持部材に複数の羽根部材を配し、この羽根部材を架台回転部とともに回転させて送風を行うことにより装置内部の放熱を行うよう構成されたＸ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）が記載されている。これも、特許文献１に記載された構成と同様に、装置内の通風を良好に保つことにより熱を放出しようとするものである。
【０００９】
更に、下記の特許文献３には、ガントリ装置（Ｘ線ＣＴ装置）の内部に設けられた回生抵抗装置と、この回生抵抗装置が発生する熱を被検体を載置する搬送装置の天板に伝える送風ファンとを備えたＸ線ＣＴスキャンシステムが開示されている。このＸ線ＣＴスキャンシステムによれば、天板を暖めることにより被検体に対する暖房作用を奏することができる。これもやはり、空気流を利用して回生抵抗を冷却する方法を取っている
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−２７６２６２号公報（段落〔００１８〕−〔００１９〕、
第１図）
【特許文献２】
特開平９−５６７１０号公報（段落〔００１５〕、第６図）
【特許文献３】
特開２００２−３３６２３６号公報（段落〔０００６〕−〔０００８〕、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冒頭に述べたように、現在でもＸ線ＣＴ装置は日進月歩で進化を続けており、特に、撮影時間の短縮を図ることにより被検者にかかる負担を軽減しようとの試みが進行している。撮影時間の短縮を達成するためには、スキャン時間の短縮が必要であり、したがって、回転体をより高速で回転させること、つまり高速回転下におけるモータの制御が要求される。ただし、それを実現するためにはモータの急激な加減速を行わなければならないため、従来と比較して大量の回生エネルギーの発生が伴い、ひいては大量の熱エネルギーが回生抵抗により生成されることとなる。しかしながら、特許文献１ないし３に記載されたいわば空冷式の放熱機能は、この大量に生成される熱エネルギーを装置外部に放出するには十分なものとは言えず、装置内部の温度上昇による各種精密機器の動作不良が引き起こされることが憂慮される。
【００１２】
また、装置上部が円形状に形成された上述のＸ線ＣＴ装置のように装置側部に回生抵抗を配置した場合、被検者のケア等のために検者が装置の脇を通過する時や、サービスエンジニアがメンテナンスを行っている時などに、回生抵抗（または回生抵抗を格納する筐体部分）に誤って接触し火傷を負ってしまう事態が起こり得るため、安全面に関する再考が必要である。
【００１３】
また、装置側部に回生抵抗を配置したＸ線ＣＴ装置についてこのような安全面への配慮を講じる場合、回生抵抗自体の温度を効果的に下降させるための機能や、熱を装置筐体表面に伝導させないための保護機能を新たに設ける必要性が生じる。従って、構成の簡素化や製造コスト等との絡みから、好適な対処策とは必ずしも言えない。
【００１４】
なお、回生抵抗を装置上部に配置した方形の架台を有するＸ線ＣＴ装置は、被検者に与える心理的負担を考えると、以後、円形状の上部からなる架台を有するＸ線ＣＴ装置に取って代わられていくと推測される。
【００１５】
本発明は、以上のような事情を鑑みて為されたもので、回生抵抗が発生する熱を効果的に放出することができるとともに、安全面にも配慮がなされ、更には構成も簡素な放熱機能を有するＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の熱放出システムを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被検体にＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを支持する支持手段と、前記支持手段を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段が生成する回生エネルギーを外部に放出するために熱エネルギーに変換する変換手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置と、前記Ｘ線ＣＴ装置が載置される床面と、を含み、前記変換手段は、前記床面に接触する装置底面から突出するように、かつ、装置筺体の側面から所定の距離だけ離れた位置に設けられ、前記床面は、前記装置底面から突出する前記変換手段の突出部分の形状と嵌合可能な形状の凹部を有し、前記変換手段は、前記凹部に嵌合するように配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の熱放出システムである。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、被検体にＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを支持する支持手段と、前記支持手段を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段が生成する回生エネルギーを外部に放出するために熱エネルギーに変換する変換手段と、前記変換手段が生成した熱を伝達する熱伝達手段とを備えるＸ線ＣＴ装置と、前記Ｘ線ＣＴ装置が載置される床面と、を含み、前記変換手段は、装置筺体の側面から所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記熱伝達手段は、前記床面に接触する装置底面から突出するように設けられ、前記床面は、前記装置底面から突出する前記熱伝達手段の突出部分の形状と嵌合可能な形状の凹部を有し、前記熱伝達手段は、前記凹部に嵌合するように配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の熱放出システムである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例について、図を参照して詳しく説明する。
【００２５】
〔第１の実施の形態〕
（構成）
図１は、病院等の撮影室の床面Ｆに設置されたＸ線ＣＴ装置１の構成の概略を示す正面透視図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体にスキャンしながらＸ線を照射し、その透過Ｘ線を検出するための装置である。このＸ線ＣＴ装置１は、天板に載置された被検体を撮影位置（下記の撮影口）に搬送するための寝台や、Ｘ線ＣＴ装置１の検出データを解析してＸ線断層像を再構成し表示するコンピュータなど（いずれも不図示）とともにＸ線断層像撮影システムを構成し使用されている。
【００２６】
Ｘ線ＣＴ装置１の筐体２の中央付近に設けられた開口は、上記の天板に載置された被検体を挿入するための撮影口３を形成している。筐体２には、Ｘ線を被検体に様々な方向から照射し、被検体を透過したＸ線を検出するための各種の機器が格納されており、ダイレクトドライブモータ等のモータ４、回転体５、サーボアンプ６等がこれに含まれる。また、サーボアンプ６には、複数の回生抵抗７が接続されている。
【００２７】
回転体５は、撮影口３を囲むように配置された枠体で、モータ４により回転駆動される。回転体５（支持手段）には、Ｘ線を出力するＸ線管８（照射手段）と、このＸ線管８から出力されたＸ線を検出する検出器９（検出手段）とが対向配置で支持されている。また、回転体５には、Ｘ線管８や検出器９に電源を供給する電源装置１０や、検出器９の検出結果の処理を行う信号処理装置１１などが取り付けられている。
【００２８】
サーボアンプ６は、図示しないモータコントローラ等のモータ制御装置から送信される信号に基づいてモータ４に供給する電源の電圧や周波数を調整し、モータ４の駆動や停止、回転速度等を制御する。なお、モータ４とサーボアンプ６とは、本発明で言う駆動手段を構成している。
【００２９】
回生抵抗７は、モータ４の減速時に生成されサーボアンプ６に逆流してくる電気エネルギー（回生エネルギー）を熱エネルギーに変換して消費するための部材である。なお、サーボアンプ６内にも回生抵抗が設けられているが、この内付けの回生抵抗では処理しきれないエネルギーを消費するために利用されるのが外付けの回生抵抗７（変換手段）である。
【００３０】
ここで、回生抵抗７は、Ｘ線ＣＴ装置１の筐体２の最下部に配置されている。
即ち、回生抵抗７は、基部を床面Ｆに接触配置するとともに垂直に立設された支柱によりモータ４や回転体５を支持する架台スタンド１２に形成された開口に嵌入配置されており、その下面を床面Ｆに接触して配置されている。また、回生抵抗７は、筐体２の側面から所定の距離を介して配置され、その発生する熱が筐体２の側面に伝達されないようになっている。
【００３１】
（作用）
以下、上記のような構成を備えるＸ線ＣＴ装置１が奏する作用について説明する。
【００３２】
まず、Ｘ線ＣＴ装置１を含むＸ線断層像撮影システムによる撮影処理は、端的には次のようなプロセスで実行される。Ｘ線ＣＴ装置１は、サーボアンプ６からモータ４に電源を供給して回転体５を回転させるとともにＸ線管８からＸ線を照射し、撮影口２に挿入された被検体を透過したＸ線を検出器９によって検出する。このとき、Ｘ線管８及び検出器９は、電源装置１０から電源の供給を受けて動作している。検出器９により検出された透過Ｘ線は、信号処理装置１１により処理されて画像データ化されたのち上述したコンピュータに送信される。そして、このコンピュータによって、画像データを画像に再構成し被検体の断層像を表示する。
【００３３】
以上のような撮影処理が繰り返し行われると、モータ４の減速時における逆起電力に基づくエネルギー、つまり回生エネルギーが大量に発生する。この回生エネルギーは、回生抵抗７に送られて熱エネルギーに変換される。すると、回生抵抗７は、自分が生成した熱エネルギーにより高温となり、周囲に熱を放射する。
【００３４】
このとき、回生抵抗７の表面の架台スタンド１２に接触している領域からは、架台スタンド１２（通常は板金製）を伝って熱が放出される。また、回生抵抗７の下面は床面Ｆに接触しているので、床面Ｆにも熱が放出される。
【００３５】
床面Ｆをその表面とする床はコンクリート等からなるため比較的比熱が大きくまた質量も大きいためその熱容量は非常に大きなものとなっているうえ、その温度は熱を放出している回生抵抗７よりも一般的に低いので、回生抵抗７が発生した熱は、上記の床に効率よく伝導していく。また、床面ＦはＸ線ＣＴ装置１の外部に位置するので、床面Ｆに放出された熱がＸ線ＣＴ装置１内の環境に与える影響は無視することができる。したがって、回生抵抗７を床面Ｆに接触するように配置したことにより、回生抵抗７が有している熱量を効果的に装置外部に放出することが可能となる。これにより、筐体２内部の温度の上昇を回避することができ、Ｘ線管８や検出器９等の各種機器の機能低下を防止することができる。
【００３６】
このように、回生抵抗７を床面Ｆに直接に接触させることにより、従来主流であった空冷式の放熱手段と比較して、より効率的に熱を装置外部に放出することが可能となる。
【００３７】
また、回生抵抗７を床面Ｆに接触配置するとともに、筐体２の側面から所定の距離だけ離れて配置させたことにより、検者やサービスエンジニアが誤って回生抵抗７に触れてしまい負傷する危険性は極めて小さくなる。
【００３８】
さらに、広く使用されているＸ線ＣＴ装置には、元々最下部に空きスペースを有する機種も多いため、装置に格納されるその他の機器の配置を変更することなく、本発明のように回生抵抗を配置することができる。特に、架台スタンドに開口を設けてこの開口内に回生抵抗を配置するようにすれば、装置内の機器の配置を何等変更することなく本発明の構成を採用することが可能である。したがって、装置を設計する上での困難性もなく、また、既存の装置を改造して回生抵抗の配置を変えたり、既存の装置に新たに回生抵抗を設けたりする場合など、広範なニーズに対応可能となる。
【００３９】
（変形例）
次に、第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置１の各種変形例の一例について説明する。本変形例は、Ｘ線ＣＴ装置とこれを載置する床面とを含む熱放出システムである。図２には、Ｘ線ＣＴ装置１の第１の変形例の概略構成が示されている。なお、図２には、本発明の特徴である回生抵抗の配置についてのみ示されている（以下、各変形例についても同様とする。）。
【００４０】
本変形例では、回生抵抗１７は、その上面を架台スタンド１２’の下面に接触するとともに、装置底面から突出して配置されている。このとき、装置が載置される床面Ｇは、回生抵抗１７の突出部分と嵌合する形状に加工されている。したがって、本変形例によれば、回生抵抗１７と床面Ｇとの接触面積が大きくなるように構成されているので、回生抵抗１７が生成した熱の床面Ｇへの伝達効率を向上させることができる。
【００４１】
図３は、Ｘ線ＣＴ装置１の第２の変形例の概略構成が示している。本変形例（同じく熱放出システムである。）では、回生抵抗２７の床面Ｈに対向する面（つまり底面）は、所定の曲率を有する形状に形成され、かつ、装置底面から突出するように構成されている。このとき、床面Ｈは、回生抵抗２７の底面と嵌合する形状に加工されている。また、回生抵抗２７の一部は、架台スタンド１２”に嵌合配置されている。したがって、本変形例によれば、回生抵抗２７と床面Ｈとの接触面積が大きくなり、回生抵抗２７が生成した熱の床面Ｈへの伝達効率の向上を図ることが可能となる。なお、当該変形例に倣って構成される回生抵抗の底面は、その領域全体に亘って一定の曲率を有している必要はない。例えば、その一部のみに曲率を持たせることや、接触面を波形に加工して正と負の曲率をともに有するような形状とすることができる。
【００４２】
なお、図２に示す回生抵抗の配置及び図３に示す回生抵抗の形状を併用した構成を採用することも可能である。つまり、回生抵抗自体を装置筐体の底面から突出させるとともに、床面に接触する領域の一部または全部に所定の曲率を有する形状として、更なる熱の伝達効率の向上を図ってもよい。
【００４３】
以上のように、図２及び図３に示す構成は、Ｘ線ＣＴ装置と、加工された形状を有する床面とを含む熱放出システムとして捉えることができる。
【００４４】
〔第２の実施の形態〕
続いて、本発明の他の実施形態について説明する。図４は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置３１の構成の概略を示す正面透過図である。Ｘ線ＣＴ装置３１は、第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置１と同様に、筐体３２の中央付近に撮影口３３を備えるとともに、筐体３２内には、モータ３４（駆動手段）、回転体３５（支持手段）、サーボアンプ３６（駆動手段）、回生抵抗３７（変換手段）、Ｘ線管３８（照射手段）、検出器３９（検出手段）、電源装置４０、信号処理装置４１及び架台スタンド４２が格納されている。回生抵抗３７は架台スタンド４２に設けられた開口内に嵌入されて配置されており、回生抵抗３７が生成する熱は架台スタンド４２を伝って効率的に放出されるようになっている。
【００４５】
Ｘ線ＣＴ装置３１には、更に、回生抵抗３７が生成した熱を伝達するための熱伝達部材（熱伝達手段）４３が設けられている。熱伝達部材４３は、熱伝導率の大きな材質からなり、回生抵抗３７と同様に架台スタンド４２の上記開口に嵌入され、その上面を回生抵抗３７に接し、その下面を床面Ｆに接するように配置されている。なお、熱伝導部材４３は、熱により変形しにくい性質を有する材質からなることが好ましい。
【００４６】
このような熱伝達部材４３を備えることにより、回生抵抗３７が生成した熱が熱伝達部材４３を通じて床面Ｆに伝達されやすくなるので、熱の伝達効率が向上することとなる。
【００４７】
（変形例）
続いて、第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置３１の各種変形例（熱放出システム）の一例について説明する。図５（Ａ）には、Ｘ線ＣＴ装置３１の第１の変形例の概略構成が示されている。
【００４８】
本変形例では、熱伝達部材５３は、装置底面から突出して床面Ｇとの接触面積が大きくなるよう配置され、熱伝達部材５３から床面Ｇへの熱の伝達効率向上が図られている。なお、床面Ｇは、熱伝達部材５３の突出部分と嵌合する形状に加工されている。また、本変形例の熱伝達部材５３は、回生抵抗４７と嵌合するよう形成された凹部を有し、回生抵抗４７と大きな面積を介して接触するよう構成されているので、回生抵抗４７から熱伝達部材５３への熱の伝達効率が向上されている。さらに、回生抵抗４７は、その一部を架台スタンド４２’の開口に嵌合するように構成され、架台スタンド４２’を伝っての熱放出の効率化も図られている。
【００４９】
また、図５（Ｂ）に示すような波形の接触面を有するよう成形された回生抵抗４７’及び熱伝達部材５３’を採用して、その接触面積を大きくすることも可能である。なお、回生抵抗と熱伝達部材との接触面の形状は、波形に限られるものではなく、回生抵抗が生成する熱エネルギーの量等を勘案して、凸部及び／または凹部を有する任意の形状を適宜選択することができる。
【００５０】
図６は、Ｘ線ＣＴ装置３１の第２の変形例の概略構成を示している。本変形例では、熱伝達部材６３の床面Ｈに接触する領域を所定の曲率を有する形状とするとともに、熱伝達部材６３は、その全体または一部が装置底面から突出するように配置されている。このとき、床面Ｈは、熱伝達部材６３の上記曲率を有する部分と嵌合する形状に加工されている。また、回生抵抗５７は架台スタンド４２”に設けられた開口に嵌入配置されている。このように構成された本変形例によれば、熱伝達部材６３と床面Ｈとの接触面積を増大させることができる。したがって、回生抵抗５７により生成された熱は、熱伝達部材６３に伝達されたのち、効果的に床面Ｈに放出されることとなる。なお、当該変形例における熱伝達部材は、その床面に接触する領域全体が一定の曲率を有するよう形成されている必要はない。例えば、当該領域の一部のみに曲率を持たせた形状としたり、当該領域を波形など正の曲率及び負の曲率の双方を含む形状に加工したりするなど、その用途に対応して自由に設計することができる。
【００５１】
もちろん、図５に示す構成と図６に示す構成とを併用してもよい。なお、図５及び図６に示す構成についても、Ｘ線ＣＴ装置と、加工された形状を有する床面とを含む熱放出システムとして捉えることが可能である。
【００５２】
また、複数個設けられている回生抵抗（及び熱伝達部材）の全てを同様の配置や形状とする必要はない。例えば、いくつかの回生抵抗を図１に示すように床面に接触させるとともに、その他の回生抵抗には熱伝達部材を付加して図６に示すように配置するなど、その目的に応じて適宜選択することができる。
【００５３】
本発明の実施形態として開示された上記各Ｘ線ＣＴ装置の具体的構成は、あくまでも本発明の主旨を説明するために取り上げられた一例でしかない。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の熱放出システムによれば、回生抵抗が生成する熱を床面に直接に伝達することが可能であるから、熱を効果的に装置外部に放出することができる。
【００５５】
また、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の熱放出システムでは、回生抵抗が装置の最下部、かつ、装置側面から離れた位置に配置されているので、熱を帯びた回生抵抗や装置側面に触れてしまって起こる事故がなくなり、装置の安全性の向上を図ることができる。
【００５６】
更に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の熱放出システムによれば、回生抵抗を装置の最下部に配置するという簡素な構成により目的を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の構成の概略を示す正面透視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の構成の概略を示す正面透視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【符号の説明】
１、３１ Ｘ線ＣＴ装置
２、３２ 筐体
４、３４ モータ
６、３６ サーボアンプ
７、１７、２７、３７、４７、４７’、５７ 回生抵抗
４３、５３、５３’、６３ 熱伝達部材
Ｆ、Ｇ、Ｈ 床面
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置内部で発生する熱を効果的に外部に放出するための構成を備えるＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の熱放出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における医療用診断装置の進歩は目覚ましいものがある。特に、Ｘ線を利用して被検体の断層撮影を行うＸ線ＣＴ装置の分野においては、その使用方法を多岐にわたらせたり、撮影時間の短縮化を図ったりと、様々な方面での努力が日々費やされている。
【０００３】
このような技術革新が進行するなか、装置内部で副次的に発生してしまう熱を如何にして外部に放出するか、という課題が常に考慮されてきた。しかし、装置の性能や機能を向上させようとすればするほど放出すべき熱量は増加の一途を辿ってしまうのが実状であるため、この課題が重くのしかかってくる。
【０００４】
Ｘ線ＣＴ装置内部で発生する熱として代表的なものに回生抵抗に起因するものがある。回生抵抗は、回転しながら被検体の断層撮影を行う回転体を駆動するためのモータ（ダイレクトドライブモータやローテーションサーボモータ等）の回転を減速する時に発生する逆起電力のエネルギーを熱エネルギーに変換するために設けられる抵抗部材である。従って、モータの加減速を頻繁に行う場合、例えば、多人数を連続して撮影する場合や、サービスエンジニアがメンテナンス等を行う場合などには、回生抵抗はかなりの温度（７０度程度）に到達してしまうこともある。このような状況に対応するための構成としては、単に回生抵抗の個数を増やしたものの外にも、例えば次のようなものが公知となっている。
【０００５】
一部のＸ線ＣＴ装置の架台は、正面から見ると方形の外観を形成している。このようなＸ線ＣＴ装置では、架台上部に回生抵抗を設けて熱が装置外部に放出され易いよう配置しつつ、回生抵抗を架台内の板金に接触させ、その板金から熱を逃すような構成が採用されていることが多い。
【０００６】
一方、最近では、装置の機械的イメージを払拭するため、架台上部を円形状に形成して柔らかなイメージを持たせることで被検者が受ける不快感を軽減させようとの配慮がなされたＸ線ＣＴ装置が普及してきている。このようなＸ線ＣＴ装置では、上部に回生抵抗を配置するだけの十分なスペースを確保することが困難であるため、装置側部に回生抵抗が設けられていることが多い。
【０００７】
上記のようなＸ線ＣＴ装置においては、回生抵抗が生成した熱を外部に案内するためのファン等を付加的構成としているものも公知となっている。例えば、下記の特許文献１には、撮影口上部に吸込み口を、装置上部に冷却用ファンをそれぞれ設けて、装置内部に空気流を発生させることで熱放出を行うＸ線ＣＴ装置が開示されている。
【０００８】
また、下記の特許文献２には、支持部材に複数の羽根部材を配し、この羽根部材を架台回転部とともに回転させて送風を行うことにより装置内部の放熱を行うよう構成されたＸ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）が記載されている。これも、特許文献１に記載された構成と同様に、装置内の通風を良好に保つことにより熱を放出しようとするものである。
【０００９】
更に、下記の特許文献３には、ガントリ装置（Ｘ線ＣＴ装置）の内部に設けられた回生抵抗装置と、この回生抵抗装置が発生する熱を被検体を載置する搬送装置の天板に伝える送風ファンとを備えたＸ線ＣＴスキャンシステムが開示されている。このＸ線ＣＴスキャンシステムによれば、天板を暖めることにより被検体に対する暖房作用を奏することができる。これもやはり、空気流を利用して回生抵抗を冷却する方法を取っている
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−２７６２６２号公報（段落〔００１８〕−〔００１９〕、
第１図）
【特許文献２】
特開平９−５６７１０号公報（段落〔００１５〕、第６図）
【特許文献３】
特開２００２−３３６２３６号公報（段落〔０００６〕−〔０００８〕、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冒頭に述べたように、現在でもＸ線ＣＴ装置は日進月歩で進化を続けており、特に、撮影時間の短縮を図ることにより被検者にかかる負担を軽減しようとの試みが進行している。撮影時間の短縮を達成するためには、スキャン時間の短縮が必要であり、したがって、回転体をより高速で回転させること、つまり高速回転下におけるモータの制御が要求される。ただし、それを実現するためにはモータの急激な加減速を行わなければならないため、従来と比較して大量の回生エネルギーの発生が伴い、ひいては大量の熱エネルギーが回生抵抗により生成されることとなる。しかしながら、特許文献１ないし３に記載されたいわば空冷式の放熱機能は、この大量に生成される熱エネルギーを装置外部に放出するには十分なものとは言えず、装置内部の温度上昇による各種精密機器の動作不良が引き起こされることが憂慮される。
【００１２】
また、装置上部が円形状に形成された上述のＸ線ＣＴ装置のように装置側部に回生抵抗を配置した場合、被検者のケア等のために検者が装置の脇を通過する時や、サービスエンジニアがメンテナンスを行っている時などに、回生抵抗（または回生抵抗を格納する筐体部分）に誤って接触し火傷を負ってしまう事態が起こり得るため、安全面に関する再考が必要である。
【００１３】
また、装置側部に回生抵抗を配置したＸ線ＣＴ装置についてこのような安全面への配慮を講じる場合、回生抵抗自体の温度を効果的に下降させるための機能や、熱を装置筐体表面に伝導させないための保護機能を新たに設ける必要性が生じる。従って、構成の簡素化や製造コスト等との絡みから、好適な対処策とは必ずしも言えない。
【００１４】
なお、回生抵抗を装置上部に配置した方形の架台を有するＸ線ＣＴ装置は、被検者に与える心理的負担を考えると、以後、円形状の上部からなる架台を有するＸ線ＣＴ装置に取って代わられていくと推測される。
【００１５】
本発明は、以上のような事情を鑑みて為されたもので、回生抵抗が発生する熱を効果的に放出することができるとともに、安全面にも配慮がなされ、更には構成も簡素な放熱機能を有するＸ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置の熱放出システムを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被検体にＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを支持する支持手段と、前記支持手段を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段が生成する回生エネルギーを外部に放出するために熱エネルギーに変換する変換手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置と、前記Ｘ線ＣＴ装置が載置される床面と、を含み、前記変換手段は、前記床面に接触する装置底面から突出するように、かつ、装置筺体の側面から所定の距離だけ離れた位置に設けられ、前記床面は、前記装置底面から突出する前記変換手段の突出部分の形状と嵌合可能な形状の凹部を有し、前記変換手段は、前記凹部に嵌合するように配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の熱放出システムである。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、被検体にＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを支持する支持手段と、前記支持手段を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段が生成する回生エネルギーを外部に放出するために熱エネルギーに変換する変換手段と、前記変換手段が生成した熱を伝達する熱伝達手段とを備えるＸ線ＣＴ装置と、前記Ｘ線ＣＴ装置が載置される床面と、を含み、前記変換手段は、装置筺体の側面から所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記熱伝達手段は、前記床面に接触する装置底面から突出するように設けられ、前記床面は、前記装置底面から突出する前記熱伝達手段の突出部分の形状と嵌合可能な形状の凹部を有し、前記熱伝達手段は、前記凹部に嵌合するように配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の熱放出システムである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例について、図を参照して詳しく説明する。
【００２５】
〔第１の実施の形態〕
（構成）
図１は、病院等の撮影室の床面Ｆに設置されたＸ線ＣＴ装置１の構成の概略を示す正面透視図である。Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体にスキャンしながらＸ線を照射し、その透過Ｘ線を検出するための装置である。このＸ線ＣＴ装置１は、天板に載置された被検体を撮影位置（下記の撮影口）に搬送するための寝台や、Ｘ線ＣＴ装置１の検出データを解析してＸ線断層像を再構成し表示するコンピュータなど（いずれも不図示）とともにＸ線断層像撮影システムを構成し使用されている。
【００２６】
Ｘ線ＣＴ装置１の筐体２の中央付近に設けられた開口は、上記の天板に載置された被検体を挿入するための撮影口３を形成している。筐体２には、Ｘ線を被検体に様々な方向から照射し、被検体を透過したＸ線を検出するための各種の機器が格納されており、ダイレクトドライブモータ等のモータ４、回転体５、サーボアンプ６等がこれに含まれる。また、サーボアンプ６には、複数の回生抵抗７が接続されている。
【００２７】
回転体５は、撮影口３を囲むように配置された枠体で、モータ４により回転駆動される。回転体５（支持手段）には、Ｘ線を出力するＸ線管８（照射手段）と、このＸ線管８から出力されたＸ線を検出する検出器９（検出手段）とが対向配置で支持されている。また、回転体５には、Ｘ線管８や検出器９に電源を供給する電源装置１０や、検出器９の検出結果の処理を行う信号処理装置１１などが取り付けられている。
【００２８】
サーボアンプ６は、図示しないモータコントローラ等のモータ制御装置から送信される信号に基づいてモータ４に供給する電源の電圧や周波数を調整し、モータ４の駆動や停止、回転速度等を制御する。なお、モータ４とサーボアンプ６とは、本発明で言う駆動手段を構成している。
【００２９】
回生抵抗７は、モータ４の減速時に生成されサーボアンプ６に逆流してくる電気エネルギー（回生エネルギー）を熱エネルギーに変換して消費するための部材である。なお、サーボアンプ６内にも回生抵抗が設けられているが、この内付けの回生抵抗では処理しきれないエネルギーを消費するために利用されるのが外付けの回生抵抗７（変換手段）である。
【００３０】
ここで、回生抵抗７は、Ｘ線ＣＴ装置１の筐体２の最下部に配置されている。
即ち、回生抵抗７は、基部を床面Ｆに接触配置するとともに垂直に立設された支柱によりモータ４や回転体５を支持する架台スタンド１２に形成された開口に嵌入配置されており、その下面を床面Ｆに接触して配置されている。また、回生抵抗７は、筐体２の側面から所定の距離を介して配置され、その発生する熱が筐体２の側面に伝達されないようになっている。
【００３１】
（作用）
以下、上記のような構成を備えるＸ線ＣＴ装置１が奏する作用について説明する。
【００３２】
まず、Ｘ線ＣＴ装置１を含むＸ線断層像撮影システムによる撮影処理は、端的には次のようなプロセスで実行される。Ｘ線ＣＴ装置１は、サーボアンプ６からモータ４に電源を供給して回転体５を回転させるとともにＸ線管８からＸ線を照射し、撮影口２に挿入された被検体を透過したＸ線を検出器９によって検出する。このとき、Ｘ線管８及び検出器９は、電源装置１０から電源の供給を受けて動作している。検出器９により検出された透過Ｘ線は、信号処理装置１１により処理されて画像データ化されたのち上述したコンピュータに送信される。そして、このコンピュータによって、画像データを画像に再構成し被検体の断層像を表示する。
【００３３】
以上のような撮影処理が繰り返し行われると、モータ４の減速時における逆起電力に基づくエネルギー、つまり回生エネルギーが大量に発生する。この回生エネルギーは、回生抵抗７に送られて熱エネルギーに変換される。すると、回生抵抗７は、自分が生成した熱エネルギーにより高温となり、周囲に熱を放射する。
【００３４】
このとき、回生抵抗７の表面の架台スタンド１２に接触している領域からは、架台スタンド１２（通常は板金製）を伝って熱が放出される。また、回生抵抗７の下面は床面Ｆに接触しているので、床面Ｆにも熱が放出される。
【００３５】
床面Ｆをその表面とする床はコンクリート等からなるため比較的比熱が大きくまた質量も大きいためその熱容量は非常に大きなものとなっているうえ、その温度は熱を放出している回生抵抗７よりも一般的に低いので、回生抵抗７が発生した熱は、上記の床に効率よく伝導していく。また、床面ＦはＸ線ＣＴ装置１の外部に位置するので、床面Ｆに放出された熱がＸ線ＣＴ装置１内の環境に与える影響は無視することができる。したがって、回生抵抗７を床面Ｆに接触するように配置したことにより、回生抵抗７が有している熱量を効果的に装置外部に放出することが可能となる。これにより、筐体２内部の温度の上昇を回避することができ、Ｘ線管８や検出器９等の各種機器の機能低下を防止することができる。
【００３６】
このように、回生抵抗７を床面Ｆに直接に接触させることにより、従来主流であった空冷式の放熱手段と比較して、より効率的に熱を装置外部に放出することが可能となる。
【００３７】
また、回生抵抗７を床面Ｆに接触配置するとともに、筐体２の側面から所定の距離だけ離れて配置させたことにより、検者やサービスエンジニアが誤って回生抵抗７に触れてしまい負傷する危険性は極めて小さくなる。
【００３８】
さらに、広く使用されているＸ線ＣＴ装置には、元々最下部に空きスペースを有する機種も多いため、装置に格納されるその他の機器の配置を変更することなく、本発明のように回生抵抗を配置することができる。特に、架台スタンドに開口を設けてこの開口内に回生抵抗を配置するようにすれば、装置内の機器の配置を何等変更することなく本発明の構成を採用することが可能である。したがって、装置を設計する上での困難性もなく、また、既存の装置を改造して回生抵抗の配置を変えたり、既存の装置に新たに回生抵抗を設けたりする場合など、広範なニーズに対応可能となる。
【００３９】
（変形例）
次に、第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置１の各種変形例の一例について説明する。本変形例は、Ｘ線ＣＴ装置とこれを載置する床面とを含む熱放出システムである。図２には、Ｘ線ＣＴ装置１の第１の変形例の概略構成が示されている。なお、図２には、本発明の特徴である回生抵抗の配置についてのみ示されている（以下、各変形例についても同様とする。）。
【００４０】
本変形例では、回生抵抗１７は、その上面を架台スタンド１２’の下面に接触するとともに、装置底面から突出して配置されている。このとき、装置が載置される床面Ｇは、回生抵抗１７の突出部分と嵌合する形状に加工されている。したがって、本変形例によれば、回生抵抗１７と床面Ｇとの接触面積が大きくなるように構成されているので、回生抵抗１７が生成した熱の床面Ｇへの伝達効率を向上させることができる。
【００４１】
図３は、Ｘ線ＣＴ装置１の第２の変形例の概略構成が示している。本変形例（同じく熱放出システムである。）では、回生抵抗２７の床面Ｈに対向する面（つまり底面）は、所定の曲率を有する形状に形成され、かつ、装置底面から突出するように構成されている。このとき、床面Ｈは、回生抵抗２７の底面と嵌合する形状に加工されている。また、回生抵抗２７の一部は、架台スタンド１２”に嵌合配置されている。したがって、本変形例によれば、回生抵抗２７と床面Ｈとの接触面積が大きくなり、回生抵抗２７が生成した熱の床面Ｈへの伝達効率の向上を図ることが可能となる。なお、当該変形例に倣って構成される回生抵抗の底面は、その領域全体に亘って一定の曲率を有している必要はない。例えば、その一部のみに曲率を持たせることや、接触面を波形に加工して正と負の曲率をともに有するような形状とすることができる。
【００４２】
なお、図２に示す回生抵抗の配置及び図３に示す回生抵抗の形状を併用した構成を採用することも可能である。つまり、回生抵抗自体を装置筐体の底面から突出させるとともに、床面に接触する領域の一部または全部に所定の曲率を有する形状として、更なる熱の伝達効率の向上を図ってもよい。
【００４３】
以上のように、図２及び図３に示す構成は、Ｘ線ＣＴ装置と、加工された形状を有する床面とを含む熱放出システムとして捉えることができる。
【００４４】
〔第２の実施の形態〕
続いて、本発明の他の実施形態について説明する。図４は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置３１の構成の概略を示す正面透過図である。Ｘ線ＣＴ装置３１は、第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置１と同様に、筐体３２の中央付近に撮影口３３を備えるとともに、筐体３２内には、モータ３４（駆動手段）、回転体３５（支持手段）、サーボアンプ３６（駆動手段）、回生抵抗３７（変換手段）、Ｘ線管３８（照射手段）、検出器３９（検出手段）、電源装置４０、信号処理装置４１及び架台スタンド４２が格納されている。回生抵抗３７は架台スタンド４２に設けられた開口内に嵌入されて配置されており、回生抵抗３７が生成する熱は架台スタンド４２を伝って効率的に放出されるようになっている。
【００４５】
Ｘ線ＣＴ装置３１には、更に、回生抵抗３７が生成した熱を伝達するための熱伝達部材（熱伝達手段）４３が設けられている。熱伝達部材４３は、熱伝導率の大きな材質からなり、回生抵抗３７と同様に架台スタンド４２の上記開口に嵌入され、その上面を回生抵抗３７に接し、その下面を床面Ｆに接するように配置されている。なお、熱伝導部材４３は、熱により変形しにくい性質を有する材質からなることが好ましい。
【００４６】
このような熱伝達部材４３を備えることにより、回生抵抗３７が生成した熱が熱伝達部材４３を通じて床面Ｆに伝達されやすくなるので、熱の伝達効率が向上することとなる。
【００４７】
（変形例）
続いて、第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置３１の各種変形例（熱放出システム）の一例について説明する。図５（Ａ）には、Ｘ線ＣＴ装置３１の第１の変形例の概略構成が示されている。
【００４８】
本変形例では、熱伝達部材５３は、装置底面から突出して床面Ｇとの接触面積が大きくなるよう配置され、熱伝達部材５３から床面Ｇへの熱の伝達効率向上が図られている。なお、床面Ｇは、熱伝達部材５３の突出部分と嵌合する形状に加工されている。また、本変形例の熱伝達部材５３は、回生抵抗４７と嵌合するよう形成された凹部を有し、回生抵抗４７と大きな面積を介して接触するよう構成されているので、回生抵抗４７から熱伝達部材５３への熱の伝達効率が向上されている。さらに、回生抵抗４７は、その一部を架台スタンド４２’の開口に嵌合するように構成され、架台スタンド４２’を伝っての熱放出の効率化も図られている。
【００４９】
また、図５（Ｂ）に示すような波形の接触面を有するよう成形された回生抵抗４７’及び熱伝達部材５３’を採用して、その接触面積を大きくすることも可能である。なお、回生抵抗と熱伝達部材との接触面の形状は、波形に限られるものではなく、回生抵抗が生成する熱エネルギーの量等を勘案して、凸部及び／または凹部を有する任意の形状を適宜選択することができる。
【００５０】
図６は、Ｘ線ＣＴ装置３１の第２の変形例の概略構成を示している。本変形例では、熱伝達部材６３の床面Ｈに接触する領域を所定の曲率を有する形状とするとともに、熱伝達部材６３は、その全体または一部が装置底面から突出するように配置されている。このとき、床面Ｈは、熱伝達部材６３の上記曲率を有する部分と嵌合する形状に加工されている。また、回生抵抗５７は架台スタンド４２”に設けられた開口に嵌入配置されている。このように構成された本変形例によれば、熱伝達部材６３と床面Ｈとの接触面積を増大させることができる。したがって、回生抵抗５７により生成された熱は、熱伝達部材６３に伝達されたのち、効果的に床面Ｈに放出されることとなる。なお、当該変形例における熱伝達部材は、その床面に接触する領域全体が一定の曲率を有するよう形成されている必要はない。例えば、当該領域の一部のみに曲率を持たせた形状としたり、当該領域を波形など正の曲率及び負の曲率の双方を含む形状に加工したりするなど、その用途に対応して自由に設計することができる。
【００５１】
もちろん、図５に示す構成と図６に示す構成とを併用してもよい。なお、図５及び図６に示す構成についても、Ｘ線ＣＴ装置と、加工された形状を有する床面とを含む熱放出システムとして捉えることが可能である。
【００５２】
また、複数個設けられている回生抵抗（及び熱伝達部材）の全てを同様の配置や形状とする必要はない。例えば、いくつかの回生抵抗を図１に示すように床面に接触させるとともに、その他の回生抵抗には熱伝達部材を付加して図６に示すように配置するなど、その目的に応じて適宜選択することができる。
【００５３】
本発明の実施形態として開示された上記各Ｘ線ＣＴ装置の具体的構成は、あくまでも本発明の主旨を説明するために取り上げられた一例でしかない。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の熱放出システムによれば、回生抵抗が生成する熱を床面に直接に伝達することが可能であるから、熱を効果的に装置外部に放出することができる。
【００５５】
また、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の熱放出システムでは、回生抵抗が装置の最下部、かつ、装置側面から離れた位置に配置されているので、熱を帯びた回生抵抗や装置側面に触れてしまって起こる事故がなくなり、装置の安全性の向上を図ることができる。
【００５６】
更に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の熱放出システムによれば、回生抵抗を装置の最下部に配置するという簡素な構成により目的を達成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の構成の概略を示す正面透視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の構成の概略を示す正面透視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の変形例の一例を示す図である。
【符号の説明】
１、３１ Ｘ線ＣＴ装置
２、３２ 筐体
４、３４ モータ
６、３６ サーボアンプ
７、１７、２７、３７、４７、４７’、５７ 回生抵抗
４３、５３、５３’、６３ 熱伝達部材
Ｆ、Ｇ、Ｈ 床面
Claims (2)
- 被検体にＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを支持する支持手段と、前記支持手段を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段が生成する回生エネルギーを外部に放出するために熱エネルギーに変換する変換手段と、を備えるＸ線ＣＴ装置と、
前記Ｘ線ＣＴ装置が載置される床面と、
を含み、
前記変換手段は、前記床面に接触する装置底面から突出するように、かつ、装置筺体の側面から所定の距離だけ離れた位置に設けられ、
前記床面は、前記装置底面から突出する前記変換手段の突出部分の形状と嵌合可能な形状の凹部を有し、
前記変換手段は、前記凹部に嵌合するように配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の熱放出システム。 - 被検体にＸ線を照射する照射手段と、前記照射手段から照射され前記被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、前記照射手段と前記検出手段とを支持する支持手段と、前記支持手段を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段が生成する回生エネルギーを外部に放出するために熱エネルギーに変換する変換手段と、前記変換手段が生成した熱を伝達する熱伝達手段とを備えるＸ線ＣＴ装置と、
前記Ｘ線ＣＴ装置が載置される床面と、
を含み、
前記変換手段は、装置筺体の側面から所定の距離だけ離れた位置に配置され、
前記熱伝達手段は、前記床面に接触する装置底面から突出するように設けられ、
前記床面は、前記装置底面から突出する前記熱伝達手段の突出部分の形状と嵌合可能な形状の凹部を有し、
前記熱伝達手段は、前記凹部に嵌合するように配置されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置の熱放出システム。
Priority Applications (3)
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