JP5193530B2

JP5193530B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP5193530B2
Application number: JP2007222722A
Authority: JP
Inventors: 忠弘中山; 一信永井; 光之横山; 勇新田; 正人永田; 豊正本多; 英稔工藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2027-08-29
Also published as: DE102008044647B8; US7826586B2; DE102008044647B4; US20090060123A1; JP2009050640A; DE102008044647A1

Description

本発明は、固定部およびこの固定部に対して回転可能に設けられた回転部を備え、固定部から回転部に設けられたＸ線管に電力供給を行う構成のＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置は、Ｘ線管により発生させたＸ線を被検体に照射して被検体を透過した透過Ｘ線を検出し、その検出信号に基づいて被検体の断層像を再構成するようになっている。このため、Ｘ線管およびＸ線検出部を取り付けた回転部を固定部に対して回転させる構成となっている。また、従来、この種のＸ線ＣＴ装置の固定部から回転部への電力の伝送には、スリップリングとブラシとを用いる接触式の構成が採用されている。しかし、この接触式の構成では、磨耗などに対する保守に手間がかかる。

これに対し、特許文献１には、一次側が固定部に設けられ、二次側が回転部に設けられた電磁誘導送電手段を用いて電力の伝送を行う構成が開示されている。このものは、固定部において、商用の交流電源から与えられた交流電圧を直流電源回路およびインバータ回路により高周波電圧に変換し、この高周波電圧を電磁誘導送電手段の一次側に印加する。そして、回転部において、電磁誘導送電手段の二次側に発生する高周波電圧を高電圧変圧器によりＸ線管に供給すべき電圧まで昇圧させ、この昇圧した高周波電圧を高電圧整流器により整流した直流電圧をＸ線管に印加する。このような構成によれば、固定部から回転部への電力の伝送を非接触で行うため、保守点検などにかかる手間を低減できる。
特許第３８２７３３５号公報

しかしながら、Ｘ線管には７０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度の高電圧を印加する必要があり、このため、上記従来構成における高電圧変圧器は大型化するとともに重量が増加してしまう（約１００ｋｇ）。このような重量の大きい高電圧変圧器が回転部に搭載されると、回転部が回転する際の遠心力が増加する。遠心力が増加した場合には、その遠心力に耐え得るように回転部の強度を高める必要があるが、回転部を補強すると重量がさらに増加してしまい、遠心力増加の問題が解決できない。そこで、最高回転速度を抑制して遠心力を低減させることが考えられる。しかし、回転部の最高回転速度はＸ線ＣＴ装置の撮影画像の品質を決める要因であり、最高回転速度を抑制してしまうと画像品質の向上が見込めない。

また、回転部に重量の大きい部品が搭載された場合、回転部全体としての重量バランスが崩れ易く、回転変動が生じるおそれがある。この回転変動を抑制するためには回転部にバランス調整部材を配置すればよいが、その場合には回転部の重量がさらに増加し、上述の遠心力増加による問題へと繋がってしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｘ線管への電力供給のために固定部から回転部に非接触で電力を伝送することを可能にしつつ、回転部の重量を低減することができるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のＸ線ＣＴ装置は、固定部と、前記固定部に対して回転可能に設けられた回転部と、前記回転部に設けられ、Ｘ線を放射するＸ線管と、前記回転部に前記Ｘ線管と対向して設けられ、前記Ｘ線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部からの検出信号に基づき被検体の診断部位の断層像を再構成する画像処理装置と、前記画像処理装置からの出力信号に基づき前記断層像を表示する画像表示装置と、交流電源から与えられる交流電圧を昇圧するとともに前記Ｘ線管への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で電力を伝送する第１の伝送手段と、前記回転部に設けられ、前記Ｘ線管を冷却する冷却手段と、交流電源から与えられる交流電力を前記冷却手段への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で伝送する第２の伝送手段とを備え、前記第１の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型昇圧トランスを備え、前記第２の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型トランスを備え、前記第１の伝送手段は、前記固定部に設けられ、前記交流電源から与えられる交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記固定部に設けられ、前記整流回路からの直流電圧を前記交流電圧よりも高い周波数の高周波電圧に変換するインバータ回路とを備え、前記回転型昇圧トランスは、前記一次巻線に前記高周波電圧が印加されるように構成されるとともに、昇圧比が１５０以上となるように構成されていることを特徴とする。

本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、回転型昇圧トランスを備えた第１の伝送手段は、交流電源から与えられる交流電圧を昇圧するとともに固定部から回転部に非接触で電力を伝送する。これにより、回転部において交流電源から与えられる交流電圧の昇圧を行う必要がなくなるので、回転部に重量の大きい昇圧用の部品を搭載する必要がなくなる。従って、Ｘ線管への電力供給のために固定部から回転部に非接触で電力を伝送することを可能にしつつ、回転部の重量を低減できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
本実施形態のＸ線ＣＴ装置（図１に符号１を付して示す）は、被検体の周囲からＸ線を照射するとともに被検体を透過した透過Ｘ線を検出するための架台（図２に符号２を付して示す）と、透過Ｘ線の検出データから被検体の断層像を再構成する画像処理装置（図１に符号３を付して示す）と、断層像を表示させるための画像表示装置（図１に符号４を付して示す）と、被検体を載せて架台に案内するための寝台（図示せず）とを備えた周知の構成となっている。

図２は、Ｘ線ＣＴ装置の架台（ガントリ）の外観および内部の一部構成を示す正面断面図である。図２に示す架台２のほぼ中央には、円筒状の貫通した空洞２ａが形成されている。Ｘ線ＣＴ画像の撮影を行う際には、この空洞２ａを被検体を載せた寝台（いずれも図示せず）が通過するようになっている。架台２は、その外殻を形成する固定部５と、架台２の内部にて固定部５に回転自在に支持された回転部６とから構成されている。回転部６は、図示しない駆動回路およびモータにより空洞２ａの周囲を回転するように構成されている。

回転部６の内部には、Ｘ線を発生するＸ線管７と、このＸ線管７から放射され被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出部８とが、空洞２ａを挟んで対向するように配置されている。また、回転部６の内部には、Ｘ線管７を冷却するクーラ９（冷却手段に相当）、Ｘ線管７に高電圧を供給するジェネレータ１０、診断内容に応じてジェネレータ１０を制御してＸ線管７の出力を制御するＸ線制御部１１、クーラ９など回転部６に搭載された各装置を制御する架台制御部１２、Ｘ線検出部８からの出力（電流信号）をコンピュータで処理可能なデジタルデータに変換するＤＡＳ（Data Acquisition System；データ収集システム）１３、回転部６に搭載されたＸ線管７を除く各装置に電源を供給する制御電源部１４などが配置されている。

図２に示す破線部分は、従来技術における重量の大きい部品（高電圧変圧器）が配置されていた部分に相当する。ただし、この図２は、本実施形態の回転部６の内部に、この破線部分に相当するスペースが存在することを説明するための図であり、各装置の配置を正確に示したものではない（Ｘ線管７とＸ線検出部８との相対関係については図２に示すとおりである）。実際には、各装置は回転部６の内部にバランスよく配置されている。

固定部５と回転部６との間に介在するように、円環状をなす回転型昇圧トランス１５および回転型トランス（図１に符号１６を付して示す）が設けられている。回転型昇圧トランス１５および回転型トランス１６の一次側の構成はそれぞれ固定部５に配置されており、二次側の構成はそれぞれ回転部６に配置されている（詳細は後述する）。これら回転型昇圧トランス１５および回転型トランス１６は、後述するように固定部５から回転部６に非接触で電力の伝送を行うためのものである。

図３は、回転型昇圧トランス１５の概略的な斜視図を示し、図４は、回転型昇圧トランス１５の周方向に対する断面を拡大して示している。図３に示すように、回転型昇圧トランス１５は、全体として円環状をなし、同心状の一次鉄心１７と二次鉄心１８とを備えている。一次鉄心１７および二次鉄心１８は、例えば電磁鋼板またはフェライトコア等の磁性材料からなり、一次鉄心１７は固定部５に配置されており、二次鉄心１８は回転部６に配置されている。すなわち、一次鉄心１７は固定されており、二次鉄心１８は軸線の回りに回転自在になっている。

回転型昇圧トランス１５は、一次鉄心１７と二次鉄心１８とが軸方向にギャップ１９を挟んで対向配置されたいわゆるアキシャルギャップ構造を備えている。一次鉄心１７は、二次鉄心１８側（図３中、下側）が開放された断面「コ」の字状に形成されており、その溝部１７ａには、周方向に沿って一次巻線２０が図示しない絶縁材を介して固定されている。

他方、二次鉄心１８も、一次鉄心１７側が開放された断面「コ」の字状に形成されており、その溝部１８ａには、周方向に沿って二次巻線２１が巻装されている。一次鉄心１７および二次鉄心１８は、その鉄心部分における磁束の方向に垂直な厚みが一定となるように形成されている。また、一次鉄心１７と二次鉄心１８との間のギャップ１９は、空隙（例えば空気層）とされ、両ギャップ長は全周にわたって相等しく設定されている。なお、回転型トランス１６は、回転型昇圧トランス１５と同様の鉄心形状を有しているが、変圧比が１：１であることから巻線構造、絶縁構造などが異なっている。

図１は、Ｘ線ＣＴ装置の電気構成を示すブロック図である。図１に示すように、固定部５側には、交流電源２２より供給される交流電圧を整流する整流回路２３、インバータ回路２４、２５、回転型昇圧トランス１５の一次巻線２０、回転型トランス１６の一次巻線２６、データ伝送部２７の受信部２７ａが設けられている。回転部６側には、回転型昇圧トランス１５の二次巻線２１、回転型トランス１６の二次巻線２８、整流回路２９、３０、Ｘ線管７、Ｘ線検出部８、クーラ９、制御電源部１４およびデータ伝送部２７の送信部２７ｂが設けられている。上記構成のうち、インバータ回路２４、回転型昇圧トランス１５および整流回路２９によりジェネレータ３１が構成されている。なお、図２に示した回転部６に配置されるジェネレータ１０は、ジェネレータ３１の構成の一部であり、回転型昇圧トランス１５の二次側の構成および整流回路２９から構成されている。

回転型昇圧トランス１５は、昇圧比が「１５０」以上になるように一次巻線２０と二次巻線２１の巻数比が設定されている。すなわち、回転型昇圧トランス１５は、二次側電圧が一次側電圧の少なくとも１５０倍になるように設定されている。また、回転型トランス１６は、昇圧比が「１」となるように一次巻線２６と二次巻線２８の巻数比が調整されている。すなわち、回転型トランス１６は、二次側電圧と一次側電圧とが同じになるように設定されている。

交流電源２２は商用交流電源であり、その出力は例えば三相の４１５Ｖ（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）となっている。整流回路２３は、ダイオードを三相ブリッジ状に接続して構成されたものであり、その交流入力端子は、交流電源２２の出力端子に接続されている。整流回路２３の直流出力端子は、インバータ回路２４、２５の入力端子にそれぞれ接続されている。インバータ回路２４、２５は、整流回路２３から与えられる直流電圧を商用交流電源の周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）よりも高い周波数の高周波電圧に変換して出力するようになっている。インバータ回路２４および２５から出力される高周波電圧は、それぞれ回転型昇圧トランス１５の一次巻線２０および回転型トランス１６の一次巻線２６に印加されるようになっている。

なお、本実施形態では、整流回路２３、インバータ回路２４および回転型昇圧トランス１５から第１の伝送手段３２が構成されている。また、整流回路２３、インバータ回路２５および回転型トランス１６から第２の伝送手段３３が構成されている。

データ伝送部２７は、例えば光を媒体として非接触でデータの送受信を行うものである。固定部５に設けられた受信部２７ａは、回転部６に設けられた送信部２７ｂから送信された投影データを受信して画像処理装置３に出力するようになっている。画像処理装置３は、コンピュータを主体として構成されたものであり、受信部２７ａから与えられる投影データに基づき被検体の断層像を再構成する。画像表示装置４は、例えば液晶モニタであり、画像処理装置３から断層像を示す表示データが入力されるようになっている。画像表示装置４は、入力されたデータに基づいて被検体の断層像を表示する。

画像処理装置３および画像表示装置４は、交流電源２２からの三相交流を自身の動作電圧に変換する電源回路（図示せず）をそれぞれ備えている。これにより、画像処理装置３および画像表示装置４は、交流電源２２から三相交流が供給されると動作するようになっている。なお、画像処理装置３および画像表示装置４に電源回路を備える構成に替えて、外部に設けた電源回路から電源供給する構成にしてもよい。

回転型昇圧トランス１５の二次巻線２１の両端子は、整流回路２９の交流入力端子に接続されている。整流回路２９は、ダイオードをブリッジ状に接続して構成されたものである。整流回路２９は、二次巻線２１の両端子に生じる高周波電圧を整流して直流電圧を生成する。整流回路２９から出力される直流電圧は、Ｘ線管７に印加されるようになっている。

回転型トランス１６の二次巻線２８の両端子は、整流回路３０の交流入力端子に接続されている。整流回路３０は、整流回路２９と同様にダイオードをブリッジ状に接続して構成されたものである。整流回路３０の直流出力端子は、制御電源部１４の直流入力端子に接続されている。制御電源部１４は、入力された直流電圧を所望の電圧値の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。制御電源部１４の直流出力は、Ｘ線検出部８およびクーラ９に与えられている。なお、図示しないが、制御電源部１４の直流出力は、Ｘ線制御部１１、架台制御部１２およびＤＡＳ１３にも与えられている。

Ｘ線検出部８から出力される検出信号（電流信号）は、ＤＡＳ１３（図１では図示を省略する）に入力され、デジタルデータ（投影データ）に変換される。ＤＡＳ１３は、この投影データをデータ伝送部２７の送信部２７ｂを介して、光通信により固定部５側の受信部２７ａに送信する。

図５は、回転型昇圧トランス１５の巻線部を詳細に示す断面図である。図５に示すように、一次巻線２０にはリッツ線が使用され、二次巻線２１にはリッツ線または平角銅線が使用されている。一次巻線２０と一次鉄心１７との間は、例えば高熱伝導性のマイカテープにより絶縁されている。二次巻線２１と二次鉄心１８との間は、例えばエポキシモールドまたは液圧硬化処理により絶縁されている。また、二次巻線２１は、その巻回数がＮ回であるとすると、その中間部分（Ｎ×１／２の部分）において接地されている。また、二次鉄心１８も接地されるようになっている。

図６は、二次巻線２１を模式的に示しており、（ａ）は図１における二次巻線２１を示す回路シンボルであり、（ｂ）は等価回路図である。なお、図６（ｂ）では、二次巻線２１が６回巻きであると仮定している。図６（ｂ）に示すように、二次巻線２１の端子Ｖｐと端子Ｖｍとの間には巻線部２１ａ〜２１ｆが設けられている。これら巻線部２１ａ〜２１ｆは、二次巻線２１をひと巻き毎に分割して示したものである。

例えば、二次巻線２１の端子間に９ｋＶの電圧が発生する場合、端子Ｖｍが接地されていたとすると、端子Ｖｐの電圧は＋９ｋＶとなり、端子Ｖｍの電圧は０Ｖとなる。巻線部２１ａ〜２１ｆ毎に生じる電圧（巻線の素線間電圧）は、端子間電圧（９ｋＶ）を巻数（６）で割ったものであるため、それぞれ１．５ｋＶとなる。従って、接地された二次鉄心１８と高電位側（端子Ｖｐに近い側）の巻線部２１ａ〜２１ｃとの間には、６ｋＶ〜９ｋＶの大きな電位差が生じる。

一方、図５および図６に示す本実施形態のように、中間部分が接地されていれば、上記同様に二次巻線２１の端子間に９ｋＶの電圧が発生する場合、端子Ｖｐの電圧は＋４．５ｋＶとなり、端子Ｖｍの電圧は−４．５ｋＶとなる。この際、二次鉄心１８と高電位側の巻線部２１ａ〜２１ｃおよび低電位側（端子Ｖｍに近い側）の巻線部２１ｄ〜２１ｆとのそれぞれの間の電位差は、端子Ｖｐおよび端子Ｖｍにおいて最大の４．５ｋＶとなる。つまり、二次巻線２１の中間部分を接地することにより、二次巻線２１と二次鉄心１８との間の電位差が低減される。

上記構成によれば、次のような作用および効果が得られる。
交流電源２２から供給された三相交流電圧（４１５Ｖ）は、整流回路２３により整流され、その直流出力は、インバータ回路２４により高周波電圧に変換される。インバータ回路２４から出力される高周波電圧が、回転型昇圧トランス１５の一次巻線２０に印加されて高周波電流が流れると、図４において波線で示す磁束が発生する。この磁束により、二次側に電力が伝送され、二次巻線２１の端子間には、一次巻線２０に印加された高周波電圧の１５０倍以上の大きさの高周波電圧が発生する。二次巻線２１の端子間に生じた高周波電圧は、整流回路２９により整流される。

整流回路２９から出力された直流電圧は、Ｘ線管７に印加される。Ｘ線管７からＸ線を放射するために必要とされる電圧値は、Ｘ線管の種類により若干異なるが７０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度である（医用Ｘ線高電圧装置通則ＪＩＳＺ４７０２参照）。従って、この電圧値の下限値である７０ｋＶの直流電圧が整流回路２９から出力されるように回転型昇圧トランス１５の昇圧比を設定することになる。

交流電源２２の交流電圧の最大値は、４１５Ｖ×２^1/2≒５８７Ｖである。この最大値５８７Ｖと上記した下限値７０ｋＶとの比は約１２０であるが、整流回路２３、インバータ回路２４、回転型昇圧トランス１５および整流回路２９での電圧降下を考慮すると、最低でも「１５０」の昇圧比が必要となる。このように回転型昇圧トランス１５の昇圧比を設定したことにより、Ｘ線管７に７０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度の直流電圧が印加され、Ｘ線管７からＸ線が放射される。

また、整流回路２３からの直流出力はインバータ回路２５にも供給されている。このインバータ回路２５から出力される高周波電圧が、回転型トランス１６の一次巻線２６に印加されて高周波電流が流れると、回転型昇圧トランス１５の場合と同様に磁束が発生する。この磁束により、二次側に電力が伝送され、二次巻線２８の端子間には、一次巻線２６に印加された高周波電圧と同じ大きさの高周波電圧が発生する。二次巻線２８の端子間に生じた高周波電圧は、整流回路３０により整流される。そして、整流回路３０から出力される直流電圧は、制御電源部１４により所望の電圧値の直流電圧に変換されてＸ線検出部８、クーラ９などに供給される。

このように、固定部５から回転部６への電力の伝送を非接触で行うことにより、摩耗などに対する保守点検を簡素化して信頼性向上を図ることができるとともに、低騒音化により被検体のストレスを低減することができる。また、従来技術では必要としていた重量の大きい高電圧変圧器が回転部６に配置されないため、従来よりも回転部６の小型化および軽量化を実現できる。従って、回転部６が回転する際の遠心力が減少するので、その分だけ最高回転速度を高めることが可能となり、撮影画像の品質を向上させることができる。さらに、回転部６の軽量化に伴い、回転部６を回転させるための電力消費についても低減できる。

また、固定部５から回転部６への電力の伝送経路を２系統化した。すなわち、Ｘ線管７には、回転型昇圧トランス１５を介した経路により電力を供給し、Ｘ線検出部８、クーラ９などの回転部６に配置された他の装置には、回転型トランス１６を介した経路により電力を供給するようにした。これにより、Ｘ線検出部８、クーラ９などの制御系に対しては常時電力を供給し、Ｘ線管７に対する電力の供給のみをオン／オフすることが可能となる。従って、Ｘ線ＣＴ装置１の電力消費を低減することができるとともに、例えばＸ線管７の故障により第１の伝送手段に短絡などの異常事態が発生した場合であっても、クーラ９などの制御系には第２の伝送手段により安定的に電力を供給できるため、緊急時の信頼性を向上することができる。

回転部６の内部には、図２に破線で示した大きさに相当するスペース（空間）が存在する。従って、このスペースを利用して、Ｘ線管およびＸ線検出部を例えば１組追加して配置することが可能となる。Ｘ線管およびＸ線検出部を複数組配置すれば、撮影時間を短縮することができるとともに、撮影画像の品質をさらに高めることができる。

回転型昇圧トランス１５の二次巻線２１の中間部分（Ｎ×１／２の部分）を接地したので、二次巻線２１と、接地された二次鉄心１８との間の電位差が低減される。これにより、高電圧となる二次側の絶縁距離を小さくできる。従って、巻線間の実距離が短くなり一次電流が低減される。また、巻線を配置する空間を小さくできるので、小型化することが可能となり、コスト低減にも繋がる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図７を参照しながら説明する。
図７は、第１の実施形態における図１相当図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図７に示すＸ線ＣＴ装置４１は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１に対し、回転型昇圧トランス１５に替えて回転型昇圧トランス４２を備えている点と、整流回路２９に替えて整流・昇圧回路４３を備えている点とが異なっている。

回転型昇圧トランス４２は、回転型昇圧トランス１５と同様に構成されたものであり、その昇圧比のみが異なっている。回転型昇圧トランス４２は、昇圧比が「７」以上になるように一次巻線４４と二次巻線４５の巻数比が設定されている。整流・昇圧回路４３（昇圧手段に相当）は多段式の倍電圧整流回路（コッククロフト−ウォルトン回路）であり、ダイオードおよびコンデンサなどの受動部品からなる周知の構成となっている。なお、本実施形態では、整流回路２３、インバータ回路２４、回転型昇圧トランス４２および整流・昇圧回路４３から第１の伝送手段４６が構成されている。

本実施形態では、回転型昇圧トランス４２の二次巻線４５の端子間に発生する高周波電圧を整流・昇圧回路４３により整流するとともに昇圧し、その昇圧した電圧をＸ線管７に印加するようになっている。前述したとおり、Ｘ線管７には７０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度の直流電圧を印加すればよい。従って、回転型昇圧トランス４２による昇圧と、整流・昇圧回路４３による昇圧とを組み合わせて、１２０ｋＶ程度の電圧まで昇圧するようにしている。

回転型昇圧トランス４２は、二次側が特別高圧（交流で７０００Ｖを超える電圧）になると、二次側の絶縁構成が特に複雑化してしまう。そこで、回転型昇圧トランス４２において、二次側電圧が高圧の範囲（交流で６００Ｖを超え７０００Ｖ以下の電圧）になるように昇圧比を設定する。高圧の範囲における公称電圧は３３００Ｖおよび６６００Ｖであるが、高圧の範囲の中間以下の３０００Ｖ程度とすることが望ましい。交流電源２２の交流電圧の最大値である５８７Ｖと二次側電圧として必要な３０００Ｖとの比は、およそ「５」であるが、整流回路２３、インバータ回路２４、回転型昇圧トランス４２での電圧降下を考慮すると、「７」以上の昇圧比に設定する必要がある。そして、整流・昇圧回路４３は、回転型昇圧トランス４２の二次側電圧（３０００Ｖ程度）を１２０ｋＶ程度の直流電圧まで昇圧可能に構成する。

このように、回転型昇圧トランス４２と、回転部６に設けられた整流・昇圧回路４３とにより２段階で昇圧して、Ｘ線管７にＸ線を放射可能な直流電圧を印加するように構成した場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、回転型昇圧トランス４２の二次側電圧を３０００Ｖ程度（高圧の範囲）になるように昇圧比を設定したので、二次側電圧が特別高圧（７０００Ｖを超える電圧）になる場合と比べて二次側の絶縁構成を簡単化することができる。

整流・昇圧回路４３は、受動部品から構成されるため、昇圧比を大きくしようとすると使用する部品の数量が増加してしまう。そこで、整流・昇圧回路４３の昇圧比は、回転型昇圧トランス４２の二次側電圧をＸ線管７に供給すべき電圧まで昇圧させる最低限の昇圧比に抑えるようにした。このようにして、整流・昇圧回路４３に使用する部品点数を極力少なくしたことにより、整流・昇圧回路４３の軽量化、ひいては回転部６の軽量化を実現できる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図８を参照しながら説明する。
図８は、第１の実施形態における図１相当図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図８に示すＸ線ＣＴ装置５１は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１に対し、回転型昇圧トランス１５に替えて回転型昇圧トランス５２を備えている点と、固定部５に昇圧回路５３が追加されている点とが異なっている。

回転型昇圧トランス５２は、回転型昇圧トランス１５と同様に構成されたものであり、その昇圧比のみが異なっている。回転型昇圧トランス５２は、昇圧比が「１０」以上になるように一次巻線５４と二次巻線５５の巻数比が設定されている。昇圧回路５３（昇圧手段に相当）は、例えば昇圧トランスにより構成されている。なお、本実施形態では、整流回路２３、インバータ回路２４、昇圧回路５３および回転型昇圧トランス５２から第１の伝送手段５６が構成されている。

昇圧回路５３は、インバータ回路２４から出力される高周波電圧を昇圧して回転型昇圧トランス５２の一次巻線２０に印加するようになっている。従って、昇圧回路５３による昇圧と、回転型昇圧トランス５２による昇圧とを組み合わせて、Ｘ線管に供給すべき電圧（７０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度）まで昇圧するようにしている。

回転型昇圧トランス５２は、前述したとおり、巻線電圧が高電圧になるほど絶縁構成が複雑化してしまう。この場合、回転型昇圧トランス５２の二次巻線５５の端子間電圧は、整流回路２９により整流された後、Ｘ線管７に供給されるように構成されている。このため、二次巻線５５の端子電圧は、Ｘ線管７に供給すべき電圧にする必要があり、特別高圧となることを避けられない。そこで、一次巻線５４の端子電圧を高圧の範囲（６００Ｖを超え７０００Ｖ以下）である７ｋＶ以下となるように昇圧比を設定する。従って、回転型昇圧トランス５２の昇圧比は、「１０」以上に設定する。

これにより、回転型昇圧トランス５２の一次側電圧は７ｋＶ以下（高圧の範囲）になるので、一次側の絶縁構成を簡単化することができる。そして、昇圧回路５３は、交流電源２２の交流電圧の最大値である５８７Ｖを７ｋＶ程度まで昇圧可能に構成する。
このように、固定部５に設けられた昇圧回路５３と、回転型昇圧トランス５２とにより２段階で昇圧して、Ｘ線管７にＸ線を放射可能な直流電圧を印加するように構成した場合であっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、昇圧回路５３は、固定部５に配置されるので、回転部６の重量をさらに低減することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図９〜図１２を参照しながら説明する。
本実施形態では、第１の実施形態に対して回転型昇圧トランスの二次鉄心の形状を変更した場合について説明する。図９（ａ）〜図１１（ａ）は、第１の実施形態における図３相当図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図９（ｂ）〜図１１（ｂ）は、巻線に対する鉄心の配置状態を示している。図９（ｂ）〜図１１（ｂ）において、○印は巻線の巻き始めを示し、●印は巻線の巻き終わりを示している。また、巻線の周囲に図示されたハッチング部分は鉄心を示している。なお、図９〜図１１では、二次鉄心が図中上側となるように図示している。

図９に示す回転型昇圧トランス６１は、円環状をなす一次鉄心１７と１８０度の円弧状をなす二次鉄心６２とを備えている。図９（ｂ）に示すように、回転型昇圧トランス６１は、一次鉄心１７と二次鉄心６２とが対向する円弧の角度（以下、対向角度と称す）が１８０度となっている。図１０に示す回転型昇圧トランス６３は、円環状をなす一次鉄心と９０度の円弧状をなす二次鉄心６４とを備えている。図１０（ｂ）に示すように、回転型昇圧トランス６３は、一次鉄心１７と二次鉄心６４の対向角度は９０度となっている。

図１２は、一次鉄心と二次鉄心の対向角度と、回転型昇圧トランスの効率、鉄心の重量比および一次電流比との関係を示している。なお、鉄心の重量比および一次電流比は、第１の実施形態における回転型昇圧トランス１５（一次鉄心と二次鉄心の対向角度が３６０度）の値を１とした場合の比としている。この回転型昇圧トランス１５の効率は、例えば約９１％となっている。

図９に示した構成（対向角度＝１８０度）の場合、効率が若干低下するとともに一次電流比が若干大きくなるが、それらに比べて鉄心の重量比は大幅に減少する（重量比＝０．７５）。また、図１０に示した構成（対向角度＝９０度）の場合も、効率が若干低下するとともに一次電流比が若干大きくなるが、それらに比べて鉄心の重量比は大幅に減少する（重量比＝０．６２５）。つまり、一次鉄心と二次鉄心の対向角度が小さくなるに従い、漏れ電流の増加により効率が低下するとともに一次電流が増加するが、鉄心の重量比も大幅に低減されていくことになる。

本実施形態の回転型昇圧トランス６１または６３を用いた場合、効率および一次電流比について第１の実施形態と同程度の値を保ちつつ、鉄心の重量比（この場合、二次鉄心の重量）を低減することができる。これにより、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られるとともに、回転部６の重量をさらに低減できる。また、回転部６の重量低減に伴い、撮影画像の品質向上および電力消費の低減を図ることができる。さらに、二次鉄心を構成する部材（電磁鋼板またはフェライトコア）を低減し、装置の製造コストを低減することができる。

なお、回転型昇圧トランスの効率の低下および一次電流の増加が問題ない範囲であれば、二次鉄心を、例えば１８０度〜９０度の円弧状や９０度未満の円弧状に形成してもよい。つまり、二次鉄心は、１８０度以下の円弧状に形成されていればよい。また、図１１に示す回転型昇圧トランス６５のように、一次鉄心および二次鉄心のいずれも省いた構成としてもよい。さらに、二次鉄心は、例えば９０度の円弧状をなす鉄心を２つ配置してもよいし、３０度の円弧状をなす鉄心を３つ配置してもよい。つまり、二次鉄心は、合計角度が１８０度以下となる円弧状の鉄心を複数配置して構成してもよい。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について図１３および図１４を参照しながら説明する。
本実施形態では、第１〜第３の実施形態に対して回転型昇圧トランスの一次鉄心の形状および二次鉄心の形状をいずれも変更した場合について説明する。図１３および図１４は、第４の実施形態における図９〜図１１相当図である。なお、図１４（ｃ）は、回転型昇圧トランスの一部を拡大して示す斜視図である。

図１３に示す回転型昇圧トランス７１は、９０度の円弧状をなす２つの鉄心７２ａ、７２ｂからなる一次鉄心７２（一次鉄心部に相当）と、４５度の円弧状をなす４つの鉄心７３ａ〜７３ｄからなる二次鉄心７３（二次鉄心部に相当）とを備えている。図１３（ｂ）に示すように、鉄心７２ａおよび７２ｂは、１８０度間隔（等角度間隔）に配置されており、鉄心７３ａ〜７３ｄは、９０度間隔（等角度間隔）に配置されている。また、一次鉄心７２と二次鉄心７３の対向角度は９０度となっている。すなわち、鉄心７２ａおよび７２ｂと鉄心７３ａ〜７３ｄとの対向する部分の合計角度は、二次鉄心７３の回転位置に関係なく常に９０度となる。

図１４に示す回転型昇圧トランス７４は、９０度の円弧状をなす２つの鉄心７５ａ、７５ｂからなる一次鉄心７５（一次鉄心部に相当）と、５度の円弧状をなす４つの鉄心７６ａ〜７６ｄからなる二次鉄心７６（二次鉄心部に相当）とを備えている。図１４（ｂ）に示すように、鉄心７５ａおよび７５ｂは、１８０度間隔（等角度間隔）に配置されており、鉄心７６ａ〜７６ｄは、９０度間隔（等角度間隔）に配置されている。また、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、一次鉄心７５と二次鉄心７６の対向角度は１０度となっている。すなわち、鉄心７５ａおよび７５ｂと鉄心７６ａ〜７６ｄとの対向する部分の合計角度は、二次鉄心７６の回転位置に関係なく常に１０度となる。

回転型昇圧トランス７１を用いた場合、効率および一次電流比について第４の実施形態の図１０の構成（対向角度＝９０度）と同じ値を保ちつつ、鉄心の重量比がさらに低減される。また、回転型昇圧トランス７４を用いた場合、効率および一次電流比について第４の実施形態において対向角度が１０度の構成（図示せず）と同じ値を保ちつつ、鉄心の重量比がさらに低減される。

従って、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られるとともに、鉄心を構成する部材（電磁鋼板またはフェライトコア）をさらに低減し、装置の製造コストを一層低減することができる。また、二次鉄心７３（７６）において、鉄心７３ａ〜７３ｄ（７６ａ〜７６ｄ）を等角度（９０度）間隔に配置したので、回転部６の重量バランスが向上する。これにより、回転部６の回転変動が発生しにくくなる。

なお、一次鉄心における各鉄心の円弧の角度θ１および各鉄心の配置数ｎは、上記した値に限らず、下記（１）式を満たす値であればよい。
θ１＝１８０／ｎ［度］ …（１）
また、二次鉄心における各鉄心の円弧θ２の値は、上記した値に限らず、下記（２）式を満たす値であればよい。
θ２＜θ１［度］ …（２）

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。

回転型昇圧トランスの二次側の絶縁距離を十分に確保できる場合には、二次巻線の中間部を接地しなくてもよい。
第４の実施形態において、回転部６の重量が十分に低減されている場合、一次鉄心と二次鉄心とは逆の構成でもよい。つまり、二次鉄心を円環状とし、一次鉄心を１８０度以下の円弧状に形成してもよい。

本発明の第１の実施形態を示すＸ線ＣＴ装置の電気構成図架台の外観および内部の一部構成を示す正面断面図回転型昇圧トランスの全体を示す概略的な斜視図回転型昇圧トランスの周方向断面構造を示す斜視図回転型昇圧トランスの巻線部の詳細を示す断面図二次巻線を示す図であり、（ａ）は回路シンボル、（ｂ）は等価回路図本発明の第２の実施形態を示す図１相当図本発明の第３の実施形態を示す図１相当図本発明の第４の実施形態を示すものであり、（ａ）は図３相当図、（ｂ）は巻線に対する鉄心の配置状態を示す図図９相当図図９相当図鉄心の対向角度と、効率、重量比および一次電流比との関係を示す図本発明の第５の実施形態を示す図９相当図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図９（ａ）、（ｂ）相当図、（ｃ）は回転型昇圧トランスの一部を示す拡大斜視図

符号の説明

図面中、１、４１、５１はＸ線ＣＴ装置、３は画像処理装置、４は画像表示装置、５は固定部、６は回転部、７はＸ線管、８はＸ線検出部、９はクーラ（冷却手段）、１５、４２、５２、６１、６３、７１、７４は回転型昇圧トランス、１６は回転型トランス、２０、２６、４４、５４は一次巻線、２１、２８、４５、５５は二次巻線、２３は整流回路、２４はインバータ回路、３２、４６、５６は第１の伝送手段、３３は第２の伝送手段、４３は整流・昇圧回路（昇圧手段）、５３は昇圧回路（昇圧手段）、７２、７５は一次鉄心（一次鉄心部）、７３、７６は二次鉄心（二次鉄心部）、７２ａ、７２ｂ、７３ａ〜７３ｄ、７５ａ、７５ｂ、７６ａ〜７６ｄは鉄心を示す。

Claims

固定部と、
前記固定部に対して回転可能に設けられた回転部と、
前記回転部に設けられ、Ｘ線を放射するＸ線管と、
前記回転部に前記Ｘ線管と対向して設けられ、前記Ｘ線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部からの検出信号に基づき被検体の診断部位の断層像を再構成する画像処理装置と、
前記画像処理装置からの出力信号に基づき前記断層像を表示する画像表示装置と、
交流電源から与えられる交流電圧を昇圧するとともに前記Ｘ線管への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で電力を伝送する第１の伝送手段と、
前記回転部に設けられ、前記Ｘ線管を冷却する冷却手段と、
交流電源から与えられる交流電力を前記冷却手段への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で伝送する第２の伝送手段とを備え、
前記第１の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型昇圧トランスを備え、
前記第２の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型トランスを備え、
前記第１の伝送手段は、
前記固定部に設けられ、前記交流電源から与えられる交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記固定部に設けられ、前記整流回路からの直流電圧を前記交流電圧よりも高い周波数の高周波電圧に変換するインバータ回路とを備え、
前記回転型昇圧トランスは、前記一次巻線に前記高周波電圧が印加されるように構成されるとともに、昇圧比が１５０以上となるように構成されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
固定部と、
前記固定部に対して回転可能に設けられた回転部と、
前記回転部に設けられ、Ｘ線を放射するＸ線管と、
前記回転部に前記Ｘ線管と対向して設けられ、前記Ｘ線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部からの検出信号に基づき被検体の診断部位の断層像を再構成する画像処理装置と、
前記画像処理装置からの出力信号に基づき前記断層像を表示する画像表示装置と、
交流電源から与えられる交流電圧を昇圧するとともに前記Ｘ線管への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で電力を伝送する第１の伝送手段と、
前記回転部に設けられ、前記Ｘ線管を冷却する冷却手段と、
交流電源から与えられる交流電力を前記冷却手段への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で伝送する第２の伝送手段とを備え、
前記第１の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型昇圧トランスを備え、
前記第２の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型トランスを備え、
前記第１の伝送手段は、
前記固定部に設けられ、前記交流電源から与えられる交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記固定部に設けられ、前記整流回路からの直流電圧を前記交流電圧よりも高い周波数の高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記回転部に設けられ、ダイオードおよびコンデンサを含んで構成されるとともに、前記回転型昇圧トランスの前記二次巻線に生じる高周波電圧を整流するとともに昇圧して前記Ｘ線管に供給する昇圧手段とを備え、
前記回転型昇圧トランスは、前記一次巻線に前記高周波電圧が印加されるように構成されるとともに、昇圧比が７以上となるように構成されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
固定部と、
前記固定部に対して回転可能に設けられた回転部と、
前記回転部に設けられ、Ｘ線を放射するＸ線管と、
前記回転部に前記Ｘ線管と対向して設けられ、前記Ｘ線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部からの検出信号に基づき被検体の診断部位の断層像を再構成する画像処理装置と、
前記画像処理装置からの出力信号に基づき前記断層像を表示する画像表示装置と、
交流電源から与えられる交流電圧を昇圧するとともに前記Ｘ線管への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で電力を伝送する第１の伝送手段と、
前記回転部に設けられ、前記Ｘ線管を冷却する冷却手段と、
交流電源から与えられる交流電力を前記冷却手段への電力供給のために前記固定部から前記回転部に非接触で伝送する第２の伝送手段とを備え、
前記第１の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型昇圧トランスを備え、
前記第２の伝送手段は、前記固定部に設けられた一次巻線および前記回転部に設けられた二次巻線を有する回転型トランスを備え、
前記第１の伝送手段は、
前記固定部に設けられ、前記交流電源から与えられる交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記固定部に設けられ、前記整流回路からの直流電圧を前記交流電圧よりも高い周波数の高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記固定部に設けられ、前記インバータ回路から出力される高周波電圧を昇圧する昇圧手段とを備え、
前記回転型昇圧トランスは、前記一次巻線に前記昇圧手段により昇圧された高周波電圧が印加されるように構成されるとともに、昇圧比が１０以上となるように構成されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出部を複数備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
前記固定部は、環状であり、
前記回転型昇圧トランスは、前記固定部に配置された環状の一次鉄心部と、この一次鉄心部に巻装された一次巻線と、ギャップを介して前記一次鉄心部に対向するように前記回転部に配置された二次鉄心部と、この二次鉄心部に巻装された二次巻線とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。
前記一次鉄心部および前記二次鉄心部のうち、
一方は、全周にわたり鉄心が存在するかまたは全周にわたり鉄心が存在しないかのいずれかであり、
他方は、少なくとも１つの円弧状をなす鉄心を備え、前記円弧状をなす鉄心の円弧の角度の合計が１８０度以下であることを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記一次鉄心部および前記二次鉄心部のうち、
一方は、角度θ１度（θ１＝１８０／ｎ、ｎは１以上の整数）の円弧状をなす鉄心をｎ個備え、その鉄心が等角度間隔に配置されており、
他方は、角度θ２度（θ２＜θ１）の円弧状をなす鉄心を２×ｎ個備え、その鉄心が等角度間隔に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記二次巻線は、巻回数がＮ回であり、その巻回数の中間部（Ｎ×１／２）において接地されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載のＸ線ＣＴ装置。