JP5996221B2 - データ収集システム及びこれを用いたｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明はコンピュータ断層（ＣＴ）の技術分野に関し、また詳細にはデータ収集システム（ＤＡＳ）及びこれを用いたＣＴ装置に関する。

ＣＴ装置は当技術分野において対象の内部状態に対するリアルタイムの観察のために用いられている。典型的なＣＴ装置は、患者や手荷物にＸ線を送出するように構成されたＸ線源を備える。対象の対抗面上に検出器が据え付けられており、これを対象を通過したＸ線を検出するように構成している。

例えばＣＴ装置は、Ｘ線に対する異なる組織の異なる吸収及び貫通率に基づいて人体を計測し、次いでこの計測データをコンピュータ内に入力しており、このコンピュータはデータを処理した後に身体の検査部位に関する断面像またはステレオ像を取り、これにより身体内の任意の部位の微小な病理学的変化を見つけることが可能である。

検出器が収集した電気信号を受け取りこの信号を後続の処理のためにディジタル信号に変換するためには、主にＤＡＳが用いられる。もちろんＤＡＳはこの用途に限定されるものではなく、時には後続の処理においても利用されている。幾つかの設計では、検出器をＤＡＳの内部で直接一体化させている。

米国特許第７，２３６，５６２ Ｂ２号は、ＣＴ検出器電子回路の組み上げ及び熱管理の方法について開示しており、図１及び２はＣＴ装置及びその内部にあるＤＡＳの動作モード及び原理を例証している。本発明をより分かり易くするために、この特許の全体を参照により本出願に組み入れるものとする。

米国特許第７，２３６，５６２ Ｂ２号

ＤＡＳは、電気構成要素を備えた多くの回路基板を含む。従来技術では、異なる回路基板上において均一な温度分布を得ること並びに各回路基板上の温度を低下させることはかなり困難である。

データ収集システム（ＤＡＳ）に関する従来技術の熱放散問題を解決するために、本発明は新規のＤＡＳ並びにこれを用いたコンピュータ断層（ＣＴ）装置を提供する。本ＤＡＳは効率のよい熱放散機能を有しており、これは一方では電気構成要素の温度を低下させると共に電気構成要素のサービス寿命を延長させ、またもう一方では回路基板上でより高い温度均一性を実現すると共に異なる電気基板上の温度分布を狭くしており、これにより高いＣＴ画質に寄与することができる。さらに本ＤＡＳはより材料が少なくかつ剛性が十分であることによって、ＣＴ装置の回転式ガントリ上に装着させるのに適合している。

上記の技術的問題を解決するために本発明は、以下の技術的解決法を利用している。

一態様では本発明は：
回路基板に電気構成要素を装着するための底部を有するキャビティがその中に形成された主構造と；
該主構造上に配置させたファンアセンブリと；
電気構成要素の熱放散のためにファンアセンブリからの気流をガイドするようにキャビティの内部に配置された気流ガイドであって、該気流ガイドと電気構成要素の間にギャップを形成するように電気構成要素の上方のある距離に位置決めされている気流ガイドと；を備えたＤＡＳであって、
キャビティの側壁は、ギャップに対応した通気口を有し気流がギャップを通過し該通気口から排出されるように設けられている、ＤＡＳを提供する。

例示的な一実施形態としてその気流ガイドは、ファンアセンブリから電気構成要素への方向に気流チャンネルの断面にテーパを付けた形状とさせている。

例示的な一実施形態としてその気流ガイドは、通気口を有する側壁に接して配置されると共に、くさび形状となるように形成されている。

例示的な一実施形態として、主構造とファンアセンブリの間に到来する空気をろ過するためのフィルタアセンブリを配置させている。

例示的な一実施形態として、主構造とファンアセンブリの間に電磁気干渉（ＥＭＩ）ガードを配置させている。

例示的な一実施形態として、主構造とファンアセンブリの間に電磁気干渉ガードと一体としたフィルタアセンブリを配置させており、かつこの一体のフィルタアセンブリは前部と背部のプレート間にクランプされた空気フィルタ気泡プレートと抗電磁気干渉ハニカム状プレートとから構成されている。

例示的な一実施形態としてその主構造は、概ね弓形の形状をなしかつその内部に概ね弓形状のキャビティを形成している。

例示的な一実施形態としてその主構造の概ね弓形状のキャビティは：
径方向の内側壁と；
その上に通気口を円周方向に形成している径方向の外側壁であって、該径方向の外側壁の上に互いに離間させた２つの強化用支持ポールを配置させ、これにより通気口を３つの空気外出ウィンドウに区分している径方向外側壁と；
キャビティの２つの端部のそれぞれに配置させた２つの強化用壁と；
を備えている。

例示的な一実施形態としてそのファンアセンブリは、概ね弓形状の支持構造上に据え付けられた少なくとも１つのファンを備える。

別の態様では本発明は、上記のＤＡＳを備えたＣＴ装置を提供する。

このＤＡＳ内の追加的なフィーチャは、単独で用いることも、別の任意の追加的フィーチャのうちの１つまたは幾つかと組み合わせて用いることも可能であることに特に留意されたい。

本発明は以下の長所を有する。

１．回転式ガントリに関しては、その上に装着したＤＡＳが使用する材料がより少なくかつ十分な剛性を有することが望ましい。本発明は２つの強化された壁と２つの強化されたポールを備えた主支持構造を用いており、これにより材料と剛性の両方に関する要件を満たしている。同時に、２つのポールの利用によって通気口の面積を過度に占有し過ぎることがなく、このため熱放散性能に影響を及ぼすことがない。

２．気流ガイドによるガイド並びに気流チャンネルのテーパ付けによって気流がファンから完全に電気構成要素まで導かれると共に気流の最終的な通気口からの排出が加速され、これにより気流の迂回及び乱流が回避されかつ熱放散効率が改善される。このため、異なる回路基板は温度均一性がより高くかつ温度差が微小であり、これが高いＣＴ画質に寄与する。

３．本発明はＤＡＳ内の電気構成要素がより低い動作温度を有するように電気構成要素からの熱放散を有効に吹き逸らしており、これが電気構成要素のサービス寿命を延長させることになる。

４．フィルタアセンブリ及び電磁気干渉ガードを備えるため、このＤＡＳの有効な気流は電磁気（ＥＭＣ）に適合すると共に、防塵性能を有する。

５．ＤＡＳの主構造が概ね弓形の形状をなしその内部に概ね弓形状のキャビティを形成するため、本発明のＤＡＳはＣＴ装置の環状のガントリ上に容易に配置され易く、また回路基板の装着のために大きな空間を有する。

本発明の上記及びその他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲と関連させた以下の好ましい実施形態に関する詳細な説明を調べることにより明らかとなろう。

本明細書の以下において、図面を参照すると共に実施形態と関連させながら本発明について具体的に説明することにする。本発明の長所及び実現モードがより理解可能なものとなろう。図面の例証は単に本発明の説明のために用いたものであり、いかなる意味でも本発明に対して限定の効果を有するものではないことを理解すべきである。

ＣＴ装置の原理及びＣＴ装置内でのデータ収集システム（ＤＡＳ）の位置を表した概要図である。 本発明の一実施形態によるＤＡＳの全体構造を表した概要図である。 図２に示したＤＡＳの分解構造を表した概要図である。 図２及び図３に示したＤＡＳの主構造の模式図である。 図４のＤＡＳの主構造の構築原理を表した図である。 例示的なＤＡＳの主構造の背部の模式図である。 例示的な一体型フィルタアセンブリの全体概要図である。 例示的な一体型フィルタアセンブリの分解構造を表した概要図である。 例示的な気流ガイドを表した斜視図である。 ＤＡＳの主構造内に電気構成要素及び気流ガイドを据え付けた後の気流チャンネルについてテーパ付け気流チャンネルを表すようにした概要図である。 本発明の熱放散解決法を表した概要図である。 例示的なＤＡＳ内の気流チャンネルについて気流の流路を表した断面図である。

図１に示したように例示的なＣＴ装置は、その中に穴を貫通させている回転可能な環状ガントリ１０を備えており、該穴はその中を水平方向に移動させる患者などの対象を受け容れるように設計している。ガントリ１０には、患者などの対象にＸ線を放出するように構成されたＸ線源１１が設けられる。対象のもう一方の側に、対象を通過したＸ線を検出するように構成された検出器１２を据え付けている。検出器１２に隣接させたガントリの同じ側にデータ収集システム（ＤＡＳ）２０を配置させている。Ｘ線源１１は、ＣＴ装置のガントリ１０の検出器１２及びＤＡＳ２０と相対する環状区画上に据え付けられている。スキャンの過程でガントリは必要に応じて回転する。このため、ＤＡＳは使用する材料がより少なくかつ十分な剛性を有することが望ましい。

図２及び３は本発明の一実施形態によるＤＡＳ２０の全体構造を表しており、図４はＤＡＳの主構造を表しており、また図５はＤＡＳの主構造の構築原理を表している。ＤＡＳ２０は、回路基板に電気構成要素３１を装着するためにその底部３４０が利用されているキャビティ３５０がその中に形成された主構造３０と；該主構造３０上に配置させたファンアセンブリ６０と；電気構成要素３１の熱放散のためにファンアセンブリ６０からの気流をガイドするようにキャビティ３５０の内部に配置された気流ガイド４０であって、該気流ガイド４０と電気構成要素３１の間にギャップを形成するように電気構成要素３１の上方のある距離に位置決めされている気流ガイド４０と；を備えており、キャビティ３５０の側壁（この実施形態ではすなわち、径方向の外側壁３１０）は、ギャップに対応した通気口３１２（図１１及び１２参照）を有し、気流がギャップを通過し該通気口３１２から排出されるように設けられている。本発明の熱放散原理については、図１１及び１２と関連させながら本明細書の以下においてさらに説明することにする。例えば図３にはさらに、以下で具体的に記載することにする電磁気干渉（ＥＭＩ）ガードを備えた一体型フィルタアセンブリ５０を示している。ファンアセンブリ６０は、概ね弓形状の支持構造上に据え付けられた少なくとも１つのファン６１を備える。この実施形態では３つのファンを用いている。

図４及び５には例示的な一実施形態として、主構造３０が概ね弓形の形状をなすと共に、その内部に概ね弓形状のキャビティ３５０を形成することを示している。主構造のこの概ね弓形状のキャビティ３５０は、径方向の内側壁３３０（他の構成要素を装着した後で形成することもある）と；その上に通気口３１２を円周方向に形成している径方向の外側壁３１０であって、該径方向の外側壁３１０の上に互いに離間させた２つの強化用支持ポール３１１を配置させこれにより通気口３１２を３つの空気外出ウィンドウに区分している径方向外側壁３１０と；を備える。キャビティ３５０はさらに、キャビティの２つの端部にそれぞれ配置させた２つの強化用壁３２０を備える。２つの壁、２つのポールの支持、１つの空気流入口及び３つの空気外出ウィンドウを有することによって、この実施形態のＤＡＳは使用する材料がより少なくかつ十分な剛性を有する。同時に、２つのポールの利用によって通気口の面積を過度に占有し過ぎることがなく、このため熱放散性能に影響を及ぼすことがない。

図３に示したように、キャビティ３５０の底部３４０に電気構成要素３１を備えた多くの回路基板を装着することが可能である。電気構成要素３１は、熱放散効率を向上させるための熱放散フィンを有することがある。図６は、例示的なＤＡＳの主構造の背部の模式図である。キャビティ３５０の底部３４０の背部３６０上には、熱を放散させて冷却させるために個々の方式で別の電気構成要素３７０を配置させることも可能である。

図７及び８に示したように本発明の好ましい一実施形態では、主構造３０とファンアセンブリ６０の間に到来する空気をろ過するためのフィルタアセンブリ５０を配置させている。主構造３０とファンアセンブリ６０の間には、電磁気干渉ガードも配置させることがさらに好ましい。図７及び８に示した実施形態では、電磁気干渉ガードはフィルタアセンブリ５０内に一体化されている。この一体型フィルタアセンブリは、前部と背部のプレート５１、５４間にクランプさせた空気フィルタ気泡プレート５３と抗電磁気干渉ハニカム状プレート５２とから構成されており、このプレート５１は主構造３０上に装着させるための支持フレームを形成している。ＥＭＣを備えたフィルタ構造は、電磁両立性を達成するだけでなく、防塵及び気流の平均化の機能も実行する。

図９は例示的な気流ガイドの斜視図であり、また図１０は電気構成要素及び気流ガイドをＤＡＳの主構造内に据え付けた後の気流チャンネルについてテーパ付け気流チャンネルを表した概要図である。気流ガイド４０は、通気口３１２（図１１及び１２参照）を有する側壁３１０に接して配置されると共に、ファンアセンブリ６０から電気構成要素の方向で気流チャンネルの断面にテーパ付けした形状としている。この実施形態では気流ガイド４０はくさび形状となるように形成されている。図１０に示したように、気流ガイド４０のガイド及び気流チャンネルの収れんすなわちテーパ付けによって気流がファン６１から完全に電気構成要素３１まで導かれると共に、気流の最終的な通気口３１２からの排出が加速され、これにより気流の迂回及び乱流が回避されかつ熱放散効率が改善される。このため、異なる回路基板は温度均一性がより高くかつ温度差が微小であり、これが高いＣＴ画質に寄与する。

図１１は、ファンアセンブリ６０からの空気がＥＭＣを有するフィルタアセンブリ（抗電磁気干渉ハニカム状プレート５２及び空気フィルタ気泡プレート５３など）を通り電気構成要素３１に向かうような本発明の熱放散解決法の原理を表している。その気流方向は、図面に示した直線矢印のようになる。気流チャンネル内において気流ガイド４０は、電気構成要素３１の表面上の熱を取り去る（熱が図面で曲線矢印で示したように排出される）ようにすべての気流を電気構成要素３１を通るように導き、次いで気流ガイド４０と電気構成要素３１の間のギャップを通って最終的に通気口３１２から排出される。

図１２は、気流チャンネル内における気流ガイド４０の位置並びに気流の流路（図面の矢印で示す）を明瞭に表している。通気口３１２はメッシュ、よろい窓（ｌｏｕｖｅｒ）その他の形態とすることが可能である。

同時に本発明はさらに、前記のＤＡＳを備えたＣＴ装置を提供する。このＤＡＳ内の追加的なフィーチャは、単独で用いることも、別の任意の追加的なフィーチャのうちの１つまたは幾つかと組み合わせて用いることも可能である。

添付の図面を参照しながら上記の記述に本発明の好ましい実施形態を示してきたが、本開示は単に例示であり本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。当業者であれば本発明の本質及び精神を逸脱することなく本発明を実施するように修正した多くの解決法を利用することが可能である。本説明及び図面に基づくこれらの等価的な修正はすべて、本特許請求の範囲に規定した本発明の趣旨の域内にある。

１０ 環状ガントリ
１１ Ｘ線源
１２ 検出器
２０ データ収集システム（ＤＡＳ）
３０ 主構造
３１ 電気構成要素
４０ 気流ガイド
５０ 一体型フィルタアセンブリ
５１ 前部プレート
５２ 抗電磁気干渉ハニカム状プレート
５３ 空気フィルタ気泡プレート
５４ 背部プレート
６０ ファンアセンブリ
６１ ファン
３１０ 径方向の外側壁
３１１ 強化用支持ポール
３１２ 通気口
３２０ 強化用壁
３３０ 径方向の内側壁
３４０ 底部
３５０ キャビティ
３６０ 底部の背部
３７０ 別の電気構成要素

Claims (8)

1. 回路基板に電気構成要素を装着するための底部を有するキャビティがその中に形成された主構造と、
   前記主構造上に配置させたファンアセンブリと、
   電気構成要素の熱放散のために前記ファンアセンブリからの気流をガイドするようにキャビティの内部に配置された気流ガイドであって、該気流ガイドと電気構成要素の間にギャップを形成するように電気構成要素の上方のある距離に位置決めされている気流ガイドと、を備えたデータ収集システムであって、
   前記キャビティの側壁は、ギャップに対応した通気口を有し気流がギャップを通過し該通気口から排出されるように設けられている、データ収集システム。
2. 前記主構造とファンアセンブリの間に到来する空気をろ過するためのフィルタアセンブリが配置されることを特徴とする、請求項１に記載のデータ収集システム。
3. 前記主構造とファンアセンブリの間に電磁気干渉ガードが配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のデータ収集システム。
4. 前記主構造とファンアセンブリの間に電磁気干渉ガードと一体としたフィルタアセンブリを配置させており、かつ該一体のフィルタアセンブリは前部と背部のプレート間にクランプされた空気フィルタ気泡プレートと抗電磁気干渉ハニカム状プレートとから構成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のデータ収集システム。
5. 前記主構造が概ね弓形の形状をなしかつその内部に概ね弓形状のキャビティを形成していることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ収集システム。
6. 前記主構造の概ね弓形状のキャビティが、
   径方向の内側壁と、
   その上に通気口を円周方向に形成している径方向の外側壁であって、該径方向の外側壁の上に互いに離間させた２つの強化用支持ポールを配置させこれにより該通気口が３つの空気外出ウィンドウに区分されている径方向外側壁と、
   キャビティの２つの端部のそれぞれに配置させた２つの強化用壁と、
   を備えることを特徴とする、請求項５に記載のデータ収集システム。
7. 前記ファンアセンブリは概ね弓形状の支持構造上に据え付けられた少なくとも１つのファンを備えることを特徴とする、請求項６に記載のデータ収集システム。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のデータ収集システムを備えるコンピュータ断層装置。