JP6359301B2 - 診断用スキャン装置 - Google Patents

Description

本発明は一般的に、環状回転部またはガントリを回転自在に支持する１または複数の磁気軸受を有するコンピュータ断層撮像システム等の診断用スキャン装置に関する。また、本発明は、より一般的には、１または複数の磁気軸受を用いて、たとえば実質的に垂直または水平な平面内で回転する環状回転部を回転自在に支持する構成に関する。

既知のコンピュータ断層（ＣＴ）撮像システムは、内部を撮像する患者等の対象を受け入れるガントリボアを有する回転自在な環状ガントリまたは回転部を備えている。通常のＣＴ用途においては、環状ガントリにＸ線源が搭載され、ガントリ回転面において扇状、楔状、または円錐状のＸ線ビームを放射する。Ｘ線ビームは、環状ガントリの回転中に患者を透過して、Ｘ線源の反対側でガントリに配設された検出器アレイにより減衰したＸ線が検知される。

このようにして、環状ガントリの回転中に、様々な角度において、患者の一連のＸ線投影像または２次元スライスが得られる。これらの投影像を数学的に再構成することによって、各スライスの断層画像を作成する。患者をボアの軸方向に移動させて隣接スライスのデータを取得し、これらのスライスを組み合わせて３次元関心画像を生成するようにしてもよい。

一般的に、断層関心画像の取得に必要な時間の短縮および／または高速すなわち「フリーズモーション」画像の提供には、より高い回転速度が求められる。しかし、回転速度が高くなると、回転する環状ガントリの静的および動的なバランスに関する問題を生じることが多い。

これまで、ガントリに搭載された構成要素の重心および質量に関して、非常に厳しい公差を設定することにより、ガントリのバランスを維持する試みがなされてきた。これらの構成要素としては一般的に、Ｘ線源ならびに検出器、信号処理回路、電源、および冷却システムが挙げられる。ガントリは、バランスウェイトを追加および調整することによって、手動でバランスを取るようにしてもよいが、時間の掛かる困難な作業である。

このように、動作中に生じるアンバランスを動的に相殺（オフセット）するには、環状ガントリに配設された可動ウェイトの位置を動作中に変更して環状ガントリの動的なバランスを維持するという米国特許第６，７４８，８０６号に記載の解決手段等、比較的複雑な解決手段が必要であった。

さらに、ガントリを支持する機械的軸受の交換または補修が必要となった場合、現場でバランスを再度取ることは製造時にバランスを取ることより難しく、システムの貴重な使用時間も失われてしまう。また、医療施設等の無菌環境において軸受グリース等の潤滑剤を再塗付することも問題である。

米国特許第７，２７７，５２３号は、高速の機械軸受、空気軸受、磁気軸受等を用いて環状ガントリを回転自在に支持することに言及しているが、軸受の構成に関する詳細は提供していない。米国特許第７，０２３，９５２号は、診断用スキャン機器の環状ガントリを回転自在に支持する空気軸受を開示している。

ＷＯ２０１０／０２６５２３Ａ２号は、固定リングに対して回転リングを浮上および回転させる磁気浮上手段を備えた回転リング装置を開示している。

米国特許第５，４８１，５８５号は、磁気浮上磁石を用いて、別個の駆動手段により回転軸周りに回転する回転部を浮上させるＣＴ機を開示している。

米国特許第２０１１／０１９４６６９号は、磁気軸受システムを用いて、従来技術を大幅に改善するＣＴ機等の診断用スキャン装置を開示している。ただし、さらなる改良が可能である。

米国特許第６，７４８，８０６号 米国特許第７，２７７，５２３号 米国特許第７，０２３，９５２号 ＷＯ２０１０／０２６５２３Ａ２号 米国特許第５，４８１，５８５号 米国特許第２０１１／０１９４６６９号

本開示は、改良されたコンピュータ断層撮像システム等の改良された診断用スキャン装置を提供することを目的とする。

前記の追加または代替として、本開示は、磁気軸受システムまたは構成を用いて環状回転部を回転自在に支持する改良された設計を提供することを目的とする。

本発明の一態様においては、持ち上げおよび／または回転自在な支持によって回転部が摩擦なく回転できるようにする磁気浮上の考え方を用いた回転部の磁気軸受構成が開示される。回転部は、その半径方向が垂直な面内または実質的に垂直な面内となるように、実質的に水平な軸周りに回転するように設計されているのが好ましい。ただし、このようなシステムは、たとえば±３０°以上の回転軸の傾斜が可能なように設計することもできる。

本発明の別の態様において、回転部は、垂直な軸または実質的に垂直な軸周りに回転するものであってもよく、この場合も、たとえば±３０°以上傾斜可能であってもよい。

本発明の別の態様において、装置は、回転軸周りに回転する回転部を備えているのが好ましい。磁気軸受システムは、３次元空間における環状回転部の位置に影響を及ぼし、好ましくは、環状回転部を垂直方向に持ち上げる力を生成する少なくとも１つのアクチュエータ、環状回転部の半径方向における当該回転部の位置に影響を及ぼすとともに、少なくとも１つの非磁気軸受と環状回転部間の半径方向における環状ギャップの維持を動作中に少なくとも支援する少なくとも１つのアクチュエータ、および環状回転部の軸方向における当該回転部の位置に影響を及ぼす少なくとも１つのアクチュエータといった少なくとも３つのアクチュエータを備えていてもよい。持ち上げアクチュエータは、半径方向アクチュエータおよび／または軸方向アクチュエータの一方と組み合わせて、たとえば半径方向アクチュエータによる回転部持ち上げ機能および／または軸方向アクチュエータによる回転部持ち上げ機能を実行するようにしてもよい。

前記のような装置は、回転部に搭載された少なくとも１つの放射源をさらに備え、スキャンおよび／または撮像用として構成するようにしてもよい。

前記の追加または代替として、この装置は、回転部に間隔をおいて結合されるとともに、当該回転部から半径方向外側に延在する第１および第２のフランジであって、両者間に収容部または中空空間を画成するフランジを備えているのが好ましい。すなわち、回転部および第１ならびに第２のフランジは、前記収容部または中空空間を画成するＵ字状軸方向断面を構成しているのが好ましい。この収容部または中空空間には、環状回転部の軸方向における当該回転部の位置に影響を及ぼすアクチュエータが少なくとも固定的に配設されているが、すべてのアクチュエータがこの収容部または中空空間に配設されているのが好ましい。

前記の追加または代替として、この装置は、好ましくは第１および第２のフランジによって画成された収容部または空間内へ半径方向内側に延在する取り付けフランジ（または固定部）を有する固定ハウジングまたはフレームを備えていてもよい。取り付けフランジには、動作中に環状回転部の位置を能動的に調整または制御するように設計された前記アクチュエータのうちの１または複数のアクチュエータ、環状回転部を受動的に持ち上げるように設計された１または複数の永久磁石、回転部および／または前記フランジの１つに取り付けられた任意の機器（放射源および／または検出器等）の重量に起因する傾転力またはモーメントをオフセットするように設計された１または複数の永久磁石、取り付けフランジに取り付けられた機器の保護および／または電源喪失等の故障時における回転部の軸方向支持のための１または複数の軸方向ランディングパッド等の１または複数の機器が取り付けられていてもよい。

前記の追加または代替として、回転部および／またはそのフランジに取り付けられた任意の機器（放射源および／または検出器等）の重量に起因する傾転力またはモーメントをオフセットするように設計された１または複数の永久磁石は、フランジを有さない回転部、半径方向に延在したフランジを１つ有する回転部、または半径方向に延在したフランジを少なくとも２つ有する回転部とともに使用するようにしてもよい。フランジを用いないか、または半径方向に延在したフランジを１つ用いる実施形態においては、回転部および／または半径方向に延在したフランジの１つの軸方向面に少なくとも１つの第１の永久磁石が配設され、回転部および／または半径方向に延在したフランジの反対側の軸方向面に少なくとも１つの第２の永久磁石が配設されているのが好ましい。たとえば、第１および第２の永久磁石は、固定ハウジングから半径方向内側に延在する２つの取り付けフランジにそれぞれ取り付けられていてもよい。前記少なくとも１つの第１の永久磁石は、固定ハウジングまたは回転部の垂直方向において、前記少なくとも１つの第２の永久磁石よりも高い位置に配設されているのが好ましい。さらに、前記少なくとも１つの第１の永久磁石は、回転部に取り付けられて傾転力またはモーメントの原因となる機器（たとえば放射源および／または検出器）の軸方向反対側にある回転部および／または半径方向に延在した単一のフランジの軸方向面に配設されているのが好ましい。下方に配設される少なくとも１つの第２の永久磁石は、傾転の原因となる機器と同じ側の回転部および／または半径方向に延在した単一のフランジの軸方向面に配設されているのが好ましい。

前記の追加または代替として、取り付けフランジに取り付けられた機器の保護および／または電源喪失等の故障時における回転部の軸方向支持のための１または複数の軸方向ランディングパッドは、フランジを有さない回転部、半径方向に延在したフランジを１つ有する回転部、または半径方向に延在したフランジを少なくとも２つ有する回転部とともに使用するようにしてもよい。フランジを用いないか、または半径方向に延在したフランジを１つ用いる実施形態においては、回転部および／または半径方向に延在した単一のフランジの１つの軸方向面に少なくとも１つの第１の軸方向ランディングパッドが配設され、回転部および／または半径方向に延在した単一のフランジの反対側の軸方向面に少なくとも１つの第２の軸方向ランディングパッドが配設されているのが好ましい。たとえば、第１および第２の軸方向ランディングパッドは、固定ハウジングから半径方向内側に延在する２つの取り付けフランジにそれぞれ取り付けられていてもよい。また、第１および第２の軸方向ランディングパッドは、任意選択として、回転部（またはそのフランジ）の周囲において対で配設されていてもよいし、周方向に互いにオフセットして配設されていてもよい。

本発明のさらに別の態様においては、以下の実施形態が開示される。ただし、これらに限定されるものではない。

１．回転軸周りに回転自在であって、中空内部を有し、少なくとも部分的に透磁性の材料を含む回転部（たとえば環状回転部）と、
前記回転部に間隔をおいて結合されるとともに、当該回転部から半径方向外側に延在し、それぞれが少なくとも部分的に透磁性の材料を含む第１および第２のフランジと、
可変磁界を生成するように構成され、前記第１のフランジに隣接して固定的に配設されるとともに、前記回転部の第１の軸方向に当該第１のフランジ（ひいては当該回転部）を磁気的に引っ張るように構成された第１の軸方向アクチュエータと、
可変磁界を生成するように構成され、前記第２のフランジに隣接して固定的に配設されるとともに、前記回転部の第１の軸方向とは反対側の第２の軸方向に当該第２のフランジ（ひいては当該回転部）を磁気的に引っ張るように構成された第２の軸方向アクチュエータと、
を備え、
前記第１および第２の軸方向アクチュエータの両者が、前記第１および第２のフランジ間に配設されている、装置。

２．前記第１のフランジが前記回転部と継ぎ目なく一体的に形成されており、前記第２のフランジが当該回転部に着脱自在に取り付けられている、実施形態１に記載の装置。

３．前記第１および第２のフランジが環状であり、
前記第１および第２の環状フランジが、少なくとも実質的に互いに平行に延在しており、
前記回転部および前記第１ならびに第２の環状フランジが、少なくとも実質的にＵ字状断面を有する回転部アセンブリを構成する、実施形態１または２に記載の装置。

４．前記回転部および前記第１ならびに第２の環状フランジの隣接表面によって収容部または中空空間が画成された、実施形態３に記載の装置。

５．前記第１および第２の各軸方向アクチュエータが、少なくとも１つのステータコアに巻回された少なくとも１つのコイルを備えている、実施形態１〜４のいずれかに記載の装置。

６．前記第１および第２の各軸方向アクチュエータが、第１および第２の脚部を規定する実質的にＵ字状のステータコアを備え、
前記ステータコアの第１および第２の脚部に第１および第２のコイルがそれぞれ巻回された、実施形態１〜５のいずれかに記載の装置。

７．前記第１および第２の（環状）フランジ間の（前記）収容部または中空空間内へ半径方向内側に延在する取り付けフランジ（たとえば環状取り付けフランジ）を有する固定ハウジング
をさらに備え、
前記第１の軸方向アクチュエータが、前記第１の（環状）フランジに最も近い前記（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられており、
前記第２の軸方向アクチュエータが、前記第２の（環状）フランジに最も近く、前記（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面とは反対側の第２の軸方向面に取り付けられている、実施形態１〜６のいずれかに記載の装置。

８．前記（環状）取り付けフランジの周囲において、好ましくは互いに略等距離の間隔を空けて、当該（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられた少なくとも３つの第１の軸方向アクチュエータと、
前記（環状）取り付けフランジの周囲において、好ましくは互いに略等距離の間隔を空けて、当該（環状）取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられた少なくとも３つの第２の軸方向アクチュエータと、
を備えている、実施形態７に記載の装置。

９．前記回転部および／または第１の（環状）フランジに取り付けられ、当該回転部および第１の（環状）フランジの軸方向外側に延在する少なくとも１つのブラケットと、
前記（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第１の永久磁石と、
前記（環状）取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第２の永久磁石と、
をさらに備えている、実施形態７または８に記載の装置。

１０．前記少なくとも１つのブラケットが放射源または放射線検出器に取り付けられている、実施形態９に記載の装置。

１１．前記少なくとも１つの第１の永久磁石および前記少なくとも１つの第２の永久磁石は、前記回転部の軸方向に正味の力を及ぼすことはないが、前記ブラケットならびに当該ブラケットに取り付けられ、前記回転部および第１の（環状）フランジの軸方向外側に配設された放射源または放射線検出器等の任意の機器の重量によって生じた傾転力（荷重）またはモーメントのバランスまたはオフセットを取る正味のトルクまたはモーメントを当該回転部に及ぼす、実施形態９または１０に記載の装置。

１２．前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記固定ハウジングの垂直方向において、前記少なくとも１つの第２の永久磁石よりも高い位置に配設されている、実施形態９〜１１のいずれかに記載の装置。

１３．前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記（環状）取り付けフランジの垂直方向における大略最上位置またはそれに近接して配設され、前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記（環状）取り付けフランジの垂直方向における大略最下位置またはそれに近接して配設されている、実施形態９〜１２のいずれかに記載の装置。

１４．前記少なくとも１つの第１の永久磁石および／または前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部の回転軸を通って延在する当該回転部の垂直軸に対して鏡面対称的に間隔を空けた少なくとも２つの別個の異なる永久磁石で構成された、実施形態９〜１３のいずれかに記載の装置。

１５．各永久磁石に取り付けられたチャネリング鋼板または部材をさらに備えている、実施形態９〜１４のいずれかに記載の装置。

１６．前記第１の（環状）フランジに近接するように前記（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第１のランディングパッドと、
前記第２の（環状）フランジに近接するように前記（環状）取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第２のランディングパッドと、
をさらに備えている、実施形態９〜１５のいずれかに記載の装置。

１７．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが滑り軸受または滑り軸受パッドである、実施形態１６に記載の装置。

１８．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが摩耗性グラファイト材料等の摩耗性材料を含む、実施形態１６または１７に記載の装置。

１９．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、前記（環状）取り付けフランジに取り付けられたその他任意の機器よりも当該（環状）取り付けフランジから更に離れた軸方向の外表面を有する、実施形態１６〜１８のいずれかに記載の装置。

２０．好ましくは（環状）取り付けフランジの周囲においてそれぞれ等間隔に配設された２つ以上の第１のランディングパッドおよび／または２つ以上の第２のランディングパッドをさらに備えている、実施形態１６〜１９のいずれかに記載の装置。

２１．任意選択でフランジを有さないか、半径方向外側に延在する第１のフランジを１つ有するか、または回転部に間隔をおいて結合されるとともに、当該回転部から半径方向外側に延在する少なくとも第１および第２の（たとえば環状の）フランジを有する当該回転部であって、当該回転部および任意選択の第１および／または第２の（環状）フランジのそれぞれが少なくとも部分的に透磁性の材料を含み、回転軸周りに回転自在な回転部と、
前記回転部または任意選択の第１の（環状）フランジに取り付けられ、第１の軸方向において、前記回転部および任意選択の第１の（環状）フランジの軸方向外側に延在する少なくとも１つのブラケットまたはドラムと、
前記第１の軸方向に前記回転部および／または任意選択の（両）フランジを磁気的に引っ張るように構成された少なくとも１つの第１の永久磁石と、
前記第１の軸方向とは（直線的に）反対側の第２の軸方向に前記回転部および／または任意選択の（両）フランジを磁気的に引っ張るように構成された少なくとも１つの第２の永久磁石と、
を備えている、装置。

２２．前記少なくとも１つのブラケットが、前記回転部によって回転される放射源および／または放射線検出器等の少なくとも１つの機器に取り付けられている、実施形態２１に記載の装置。

２３．前記ドラムが、前記回転部によって回転される放射源および／または放射線検出器等の少なくとも１つの機器を含み、任意選択で少なくとも１つのブラケットを介して当該回転部および／または任意選択の（両）フランジに取り付けられている、実施形態２１または２２に記載の装置。

２４．前記少なくとも１つの第１の永久磁石および前記少なくとも１つの第２の永久磁石は、前記回転部の軸方向に正味の力を及ぼすことはないが、前記ブラケットならびに当該ブラケットに取り付けられた放射源および／または放射線検出器等の前記機器の重量によって生じる傾転力（荷重）またはモーメントのバランスまたはオフセットを取る正味のトルクまたはモーメントを当該回転部に及ぼす、実施形態２１〜２３のいずれかに記載の装置。

２５．前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記回転部の垂直方向において、前記少なくとも１つの第２の永久磁石よりも低い位置に配設されている、実施形態２１〜２４のいずれかに記載の装置。

２６．前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部または任意選択の（環状の）（両）フランジの垂直方向における大略最上位置またはそれに近接して配設され、前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記回転部または任意選択の（環状の）（両）フランジの垂直方向における大略最下位置またはそれに近接して配設されている、実施形態２１〜２５のいずれかに記載の装置。

２７．前記少なくとも１つの第１の永久磁石および／または前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部の回転軸を通って延在する当該回転部の垂直軸に対して鏡面対称的に間隔を空けた少なくとも２つの別個の異なる永久磁石で構成されている、実施形態２１〜２６のいずれかに記載の装置。

２８．各永久磁石に取り付けられたチャネリング鋼板または部材をさらに備えている、実施形態２１〜２７のいずれかに記載の装置。

２９．たとえば（ｉ）前記回転部の半径方向延在面に隣接するか、（ｉｉ）前記任意選択の単一（環状）フランジの半径方向延在面に隣接するか、または（ｉｉｉ）前記任意選択の第１および第２の（環状）フランジ間の空間内へ半径方向内側に延在する少なくとも１つの（たとえば環状の）取り付けフランジを有する固定ハウジングをさらに備え、
前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記少なくとも１つの（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられ、
前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記少なくとも１つの（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面とは反対側の第２の軸方向面に取り付けられている、実施形態２１〜２８のいずれかに記載の装置。

３０．前記回転部または任意選択の（環状の）（両）フランジの第１の軸方向面に近接して取り付けられた少なくとも１つの第１のランディングパッドと、
前記回転部または任意選択の（環状の）（両）取り付けフランジの第２の軸方向面に近接して取り付けられた少なくとも１つの第２のランディングパッドと、
をさらに備えている、実施形態２１〜２９のいずれかに記載の装置。

３１．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが滑り軸受または滑り軸受パッドである、実施形態３０に記載の装置。

３２．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが摩耗性グラファイト材料等の摩耗性材料を含む、実施形態３０または３１に記載の装置。

３３．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、軸方向において、前記回転部および／または任意選択の（環状の）（両）フランジに軸方向に隣接して取り付けられた軸方向アクチュエータ等の任意の機器の軸方向幅よりも大きな幅を有する、実施形態３０〜３２のいずれかに記載の装置。

３４．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、前記少なくとも１つの（環状）取り付けフランジに取り付けられたその他任意の機器よりも当該少なくとも１つの（環状）取り付けフランジから更に離れた軸方向の外表面を有する、実施形態３３に記載の装置。

３５．好ましくは前記少なくとも１つの（環状）取り付けフランジの周囲においてそれぞれ等間隔に配設された２つ以上の第１のランディングパッドおよび／または２つ以上の第２のランディングパッドをさらに備えている、実施形態３０〜３４のいずれかに記載の装置。

３６．任意選択でフランジを有さないか、半径方向外側に延在する第１のフランジを１つ有するか、または回転部に間隔をおいて結合されるとともに、当該回転部から半径方向外側に延在する少なくとも第１および第２の（たとえば環状の）フランジを有する当該回転部であって、当該回転部および任意選択の第１ならびに／または第２の（環状）フランジのそれぞれが少なくとも部分的に透磁性の材料を含み、回転軸周りに回転自在な回転部と、
前記回転部および／または（環状の）（両）フランジの第１の軸方向面に近接して取り付けられた少なくとも１つの第１のランディングパッドと、
前記回転部および／または（環状の）（両）フランジの第１の軸方向面とは反対側の第２の軸方向面に近接して取り付けられた少なくとも１つの第２のランディングパッドと、
を備えている、装置。

３７．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが滑り軸受または滑り軸受パッドである、実施形態３６に記載の装置。

３８．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが摩耗性グラファイト材料等の摩耗性材料を含む、実施形態３６または３７に記載の装置。

３９．たとえば（ｉ）前記回転部の半径方向延在面に隣接するか、（ｉｉ）前記任意選択の単一（環状）フランジの半径方向延在面に隣接するか、または（ｉｉｉ）前記任意選択の第１および第２の（環状）フランジ間の空間内へ半径方向内側に延在する少なくとも１つの（たとえば環状の）取り付けフランジを有する固定ハウジングをさらに備え、
前記少なくとも１つの第１のランディングパッドが、前記少なくとも１つの（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられ、
前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、前記少なくとも１つの（環状）取り付けフランジの第１の軸方向面とは反対側の第２の軸方向面に取り付けられている、実施形態３６〜３８のいずれかに記載の装置。

４０．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、軸方向において、前記回転部および／または任意選択の（環状の）（両）フランジに軸方向に隣接して取り付けられた軸方向アクチュエータ等の任意の機器の軸方向幅よりも大きな幅を有する、実施形態３６〜３９のいずれかに記載の装置。

４１．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、前記少なくとも１つの（環状）取り付けフランジに取り付けられたその他任意の機器よりも当該（環状）取り付けフランジから更に離れた軸方向の外表面を有する、実施形態４０に記載の装置。

４２．好ましくは前記（環状）取り付けフランジの周囲においてそれぞれ等間隔に配設された２つ以上の第１のランディングパッドおよび／または２つ以上の第２のランディングパッドをさらに備えている、実施形態３６〜４１のいずれかに記載の装置。

４３．前記回転部の回転軸が実質的に水平方向に延在しており、任意選択で±３０°傾転可能である、実施形態１〜４２のいずれかに記載の装置。

４４．前記回転部を（前記）垂直方向に持ち上げる力を生成するように構成され、前記第１および第２の（環状）フランジ間に配設された少なくとも１つの持ち上げアクチュエータをさらに備えている、実施形態１〜４３のいずれかに記載の装置。

４５．前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、前記回転部、前記第１ならびに第２のフランジ、およびこれらに取り付けられたその他任意の機器の重量の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％、さらに好ましくは少なくとも９５％を持ち上げるように構成された少なくとも１つの永久磁石を備えている、実施形態４４に記載の装置。

４６．前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、可変磁界を生成するように構成された電磁石を備えている、実施形態４４または４５に記載の装置。

４７．前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、受動単極アクチュエータ、能動単極アクチュエータ、受動多極アクチュエータ、および／または能動多極アクチュエータのうちの少なくとも１つを備えている、実施形態４４〜４６のいずれかに記載の装置。

４８．前記回転部の半径方向における当該回転部の位置に影響を及ぼすように構成され、当該回転部と少なくとも１つの非磁気軸受間の当該回転部の半径方向における（環状）ギャップの維持を回転部の回転中に少なくとも支援するように構成された少なくとも１つの半径方向アクチュエータであって、前記固定ハウジングの（環状）取り付けフランジに取り付けられるとともに前記回転部の第１および第２のフランジ間に配設された少なくとも１つ半径方向アクチュエータをさらに備えている、実施形態１〜４７のいずれかに記載の装置。

４９．前記回転部の周囲に配設され、前記固定ハウジングの（環状）取り付けフランジに取り付けられた少なくとも第１および第２の半径方向アクチュエータ対を備え、当該第１および第２の各半径方向アクチュエータ対の２つの半径方向アクチュエータが、任意選択で、垂直軸からたとえば４５°の角度で鏡面対称的に当該垂直軸から等しく隔てられている、実施形態４８に記載の装置。

５０．前記各半径方向および／または軸方向アクチュエータのそれぞれが、能動多極アクチュエータおよび／または能動単極アクチュエータを備えている、実施形態４８または４９に記載の装置。

５１．前記回転部の半径方向外側に隣接して配設され、少なくとも一時的に当該回転部を回転自在に支持可能な少なくとも１つの非磁気軸受をさらに備え、前記回転部の外周が、好ましくは前記非磁気軸受の半径方向内側対向表面の直径よりもわずかに小さな直径を有している、実施形態１〜５０のいずれかに記載の装置。

５２．前記少なくとも１つの非磁気軸受が、滑り軸受および転がり軸受から選択される、実施形態５１に記載の装置。

５３．前記回転部が、その長手方向の長さよりも大きな外径を有する、実施形態１〜５２のいずれかに記載の装置。

５４．前記回転部が、患者を受け入れるように寸法設定された中空内部を有する、実施形態１〜５３のいずれかに記載の装置。

５５．前記装置が診断用スキャン装置であり、たとえば（前記）ブラケットを介して一体回転するように前記回転部に搭載された（前記）放射源をさらに備えている、実施形態１〜５４のいずれかに記載の装置。

５６．前記回転部が積層された透磁性の材料を含み、（前記）半径方向アクチュエータが多極アクチュエータを備え、磁束線と平行に延在する積層を備え、および／または前記軸方向アクチュエータが単極である、実施形態１〜５５のいずれかに記載の装置。

５７．前記回転部が、その長手方向の長さよりも大きな外径を有し、当該回転部の外径が、好ましくは長手方向の長さの少なくとも２倍、より好ましくは長手方向の長さの少なくとも５倍、さらに好ましくは長手方向の長さの少なくとも８倍、なお好ましくは長手方向の長さの少なくとも１０倍である、実施形態１〜５６のいずれかに記載の装置。

５８．（前記）少なくとも１つの半径方向アクチュエータが、前記回転部の半径方向に当該回転部を回転自在に支持するように構成された非磁気軸受と置き換えられ、当該非磁気軸受が、任意選択でたとえば滑り軸受または転がり軸受である、実施形態１〜５７のいずれかに記載の装置。

５９．（前記）少なくとも１つの軸方向アクチュエータが、前記回転部の軸方向に当該回転部を案内するように構成された非磁気軸受と置き換えられ、当該非磁気軸受が、任意選択でたとえば滑り軸受または転がり軸受である、実施形態１〜５８のいずれかに記載の装置。

６０．前記回転部の半径方向および／または軸方向における位置を検出するように構成された少なくとも１つの位置センサーをさらに備えている、実施形態１〜５９のいずれかに記載の装置。

６１．前記固定ハウジングに搭載され、たとえば少なくとも前記環状回転部の非回転時における当該環状回転部の支持および／またはたとえば磁気軸受システムの障害または故障中における少なくとも一時的な当該環状回転部の回転自在な支持を行うように構成された少なくとも１つの補助的な非磁気軸受をさらに備えている、実施形態１〜６０のいずれかに記載の装置。

６２．患者または対象のスキャン、撮像、または治療を行う方法において、
実施形態１〜６１のいずれかに記載の前記装置の前記回転部を回転させるステップと、
前記回転部に取り付けられた（前記）回転放射源を駆動して前記患者または対象に放射を行うステップと、
を含む方法。

６３．スキャンまたは撮像する前記患者または対象の透過後または散乱後の減衰した放射線信号を検出するステップをさらに含む、実施形態６２に記載の方法。

前記特定の１または複数の実施形態または本明細書に開示するその他の実施形態の構造および／または構成によって、以下のような一定の効果が得られる。ただし、これらに限定されるものではない。

（ｉ）信頼性の向上および／または保守の削減によって、機械の運転時間を長くすることができ、生産性が向上する。

（ｉｉ）ノイズおよび／または振動の低減によって、オペレータまたは患者に対する機械の威圧感を抑えることができ、信頼性および耐用年数のさらなる向上が可能となる。

（ｉｉｉ）磁気軸受システムが１または複数のアクチュエータで生成される磁力を調整することによって動作中にアンバランスを補償することができるため、回転系のアンバランスの公差が大きく、バランスを取るために必要な製造公差を抑えることができ、製造コストおよび／またはバランスを再度取るための補修コストが削減可能となる。

（ｉｖ）製造公差を狭くしてしまう隙間遊びの設定を必要とする転がり軸受固有の問題が回避されるか、または少なくなる。

（ｖ）回転部／ガントリおよび／またはガントリ／回転部を支持する機械軸受の機械的な調整ではなく電子制御により、システムの非動作時にリアルタイムでガントリ／回転部の３次元空間における位置を自動調整可能である。

（ｖｉ）潤滑を削減または不要とすることで、たとえば病院またはその他の医療施設等の無菌環境において、グリースの所要量が最小限に抑えられるか、または不要となる。

（ｖｉｉ）回転速度が大きくなることによって、必要なスキャン画像の収集に要する時間の短縮による患者または対象の放射源への曝露の抑制および／または心臓の鼓動をスキャンする場合等のフリーズモーション（すなわち、被写体ブレが極小または皆無の画像の生成）のための高速画像の取得が可能となる。および／または、

（ｖｉｉｉ）たとえば回転部と支持軸受間において物理的接触がないことからシステムの主要な回転要素の摩耗が抑制または回避されるため、システムの保守の必要がさらに抑えられ、耐用期間が長くなる。

（ｉｘ）周囲環境の汚染物質に対する過敏性が抑制または除去される。

（ｘ）磁気軸受要素の電子制御によって、システム状態のオンライン／遠隔モニタリングが可能となる。

（ｘｉ）動作中のトルク損失が少なくなる。

（ｘｉｉ）磁気軸受要素による自動位置調整／修正によって、衝撃に対する過敏性が抑制される。および／または、

（ｘｉｉｉ）たとえば回転部および取り付けられた構成要素に関して、製造公差が緩和される。

当然のことながら、特許付与された請求の範囲は、前記特定または下記の効果を奏さなくてもよいし、そのうちの１または複数を奏するものであってもよいし、および／または本明細書に明記していない１または複数の効果を奏するものであってもよい。

本発明のその他の実施形態、効果、特徴、および詳細については、図面を参照することにより以下の例示的な実施形態の説明から導き出せる。

本発明の第１の代表的な実施形態の立面図である。 図１に示した持ち上げアクチュエータの詳細な断面図である。 図１に示した半径方向アクチュエータの詳細な断面図である。 図１および図５に示した軸方向アクチュエータの詳細な断面図である。 本発明の第２の代表的な実施形態の立面図である。 図５に示した持ち上げアクチュエータの詳細な断面図である。 図５に示した半径方向アクチュエータの詳細な断面図である。 環状回転部の支持または補助的な支持のための代表的な曲線状軸受構成の側面図である。 環状回転部の軸方向に沿って見た場合の曲線状軸受構成の立面図である。 図８Ａおよび図８Ｂに示した曲線状軸受構成の一部の斜視図である。 図８Ａおよび図８Ｂに示した曲線状軸受構成の一部の別の斜視図である。 本発明の第３の代表的な実施形態の断面図である。 本発明の第４の代表的な実施形態の断面図である。 本発明の第５の代表的な実施形態の断面図である。

以下に開示する付加的な特徴および教示はそれぞれ、その他の特徴および教示と別個または同時に用いることによって、環状回転部の改良された軸受、および／または軸受アセンブリ、および／または診断用スキャンシステムのほか、その設計、構築、および使用方法を提供するようにしてもよい。本発明の代表的な実施例は、これら付加的な特徴ならびに教示の多くを別個および組み合わせとして利用するものであり、添付の図面を参照しつつ以下にさらに詳述する。この詳細な説明は、本発明の好適な態様を実施するためのさらなる詳細を当業者に教示することを意図したに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。したがって、以下の詳細な説明に開示する特徴およびステップの組み合わせは、本発明をその最も広い意味において実施するのには必要でない場合もあり、本発明の代表的な実施例を具体的に説明するために教示するに過ぎない。

さらに、前記「発明の概要」項の様々な特徴、代表的な実施例、および従属請求項は、厳密かつ明確に列挙しない方法によって、本発明の有用な実施形態を別途提供するように組み合わせてもよい。また、本明細書および／または請求の範囲に開示するすべての特徴は、本来の内容を開示することと、実施形態および／または請求の範囲における特徴の構成から独立して請求の主題を制限することを目的として、別個に独立して開示することを意図したものであることは明らかである。また、事象群の値の範囲または目安はすべて、本来の内容を開示することと、請求の主題を制限することを目的として、考え得るすべての中間値または中間事象を開示していることは明らかである。

図１は、たとえばコンピュータ断層撮影（ＣＴ）機１において使用可能なリング状回転部の第１の代表的な軸受構成の側面図である。図中右側の方向矢印が示すように、同図の紙面がＸＹ平面を表しており、紙面と垂直すなわちＸＹ平面と垂直にＺ軸が延びている。

一般的に、コンピュータ断層撮影機１は、Ｚ軸に沿って延在する中央ボアを有する固定ガントリハウジング（図示せず）を備えていてもよい。また、このボアに患者テーブルを挿入し、Ｚ軸に沿って移動させることにより、テーブル上に横たわる患者等の対象をスキャンするようにしてもよい。好適なＣＴ用途において、ボアは、少なくとも１ｍの直径を有するのが好ましい。ただし、ボアの直径は、本発明の具体的な用途によって決まるため、様々なボア直径が可能である。また、後述の通り、本明細書に開示する磁気軸受構成は、診断用スキャン装置に限らず、その他の回転用途に使用してもよい。ＣＴ機１は、本発明の具体的な態様をさらに詳述するための適当な実施形態に過ぎない。

固定ガントリハウジングには、回転部または環状ガントリ６が回転自在に配設されている。回転部６は、３次元的に見て実質的に管状の形状を有するのが好ましい。すなわち、中空内部４を有するのが好ましい。中空内部４は、ガントリハウジングのボアと同心であるため、撮像動作中にスキャンする患者等の対象を回転部６の中空内部４に受け入れ可能である。

回転部６の半径方向は実質的に、撮像面である垂直なＸＹ平面にある。回転部６の軸方向は、Ｚ方向に延びている。動作中、回転部６は、水平方向すなわちＺ方向に延在する回転軸８の周りに回転するため、ＸＹ平面内で回転する。すなわち、回転部６の半径方向は、実質的に垂直な平面内にある。ただし、回転部６の回転面は、好ましくは垂直面から最大およそ±３０°外れた平面で回転部６が回転できるように、垂直面から傾斜可能であるのが好ましい。ただし、本発明では、さらに大きな傾斜も考慮している。

以下に詳述するように、磁気軸受システムの影響または案内の下で回転部６が回転している場合には、１または複数の非磁気的または補助的な軸受２８と回転部６との間に環状のギャップまたは隙間５が存在するため、回転部６の摩擦なしの軸受が可能である。

回転部６は、動作中におよそ０．２５〜１．５ｍｍの範囲の環状ギャップ５が存在することで全体の磁気ギャップがおよそ０．５〜３．０ｍｍとなるように、好ましくは回転部６の周りに配設された非磁気軸受２８の内径よりもわずかに小さな直径の外周１１を有する。ただし、回転部６の回転中、環状ギャップ５は、可能な限り小さいのが好ましい。当然のことながら、環状ギャップ５が小さくても、それは本発明の範囲内である。原理上、環状ギャップ５のサイズは、回転部６の製造公差によって決まり、十分に大きく寸法設定することによって、正常動作（回転）中はハウジングまたは軸受２８の如何なる固定部とも回転部６が接触しないようにするのが好適または一般的である。

一実施形態においては、たとえばギア機構または回転部６に巻き付けられたベルトを介して、モーターにより回転部６を回転自在に駆動するようにしてもよい。他の実施形態においては、直接駆動型モーターにより回転部６を回転自在に駆動するようにしてもよい。この場合、直接駆動型モーターのローターは、ＣＴ機１の回転部６と同一または実質的に同一のサイズ／直径を有し、ＣＴ機１の回転部６に直接結合または接続されている。

本発明の好適なＣＴ用途において、回転部６は、コンピュータ断層画像の生成に必要な１または複数の構成要素を支持する。たとえば、回転部６には、以下の機器のうちの１または複数が一体回転するように搭載されていてもよい。すなわち、Ｘ線管（より一般的には放射源２）ならびにそのコリメーション機構、Ｘ線検出器（より一般的には放射線検出器３）、データ取得システム、電源、および冷却システムであるが、これらは当技術分野において周知であり、本明細書で詳細に説明する必要のないものである。一般的に、これらの構成要素は、回転部６が正常な回転速度で回転する際に、質量および重心の静的および動的なバランスが実質的に取られるように、回転部６上に配置される。通常は、構成要素においても回転部６上への載置においても、所望の製造公差水準では、動的および静的なバランスを正確に取ることはできない。本発明の任意選択的な一態様においては、回転部６の周りに配設された１または複数種のアクチュエータ１０、１２、１４の磁界を調整することにより、動的なアンバランスを動作中にリアルタイムで修正するようにしてもよい。

放射源２は、図１の回転部６と一体回転するように、当該回転部６に搭載されていてもよい。放射線検出器または検出器アレイ３は、中空内部４に配置された対象（たとえば患者）を通過後の減衰した放射線を検知または検出するように構成されており、回転部６の反対側に搭載されていてもよい。あるいは、検出器アレイが回転部６と一体回転しないように、固定ガントリハウジングの上または周囲に固定検出器アレイが搭載されていてもよい。上述の通り、通常は回転部６にその他様々な種類の構成要素が搭載されることになるが、そのような他の構成要素の詳細は、本発明とは特に関係がない。

回転する回転部６に搭載された前記様々な構成要素は、たとえばデータおよび電力の交換を可能とする１または複数のスリップリングを介して、固定ＣＴ制御装置（図示せず）と接続していてもよい。この追加または代替として、回転部６に搭載された構成要素とＣＴ制御装置との間は、無線で接続していてもよい。また、ＣＴ制御装置は、任意選択でモーターおよび／または磁気軸受（すなわち、少なくとも半径方向および軸方向アクチュエータ１２、１４）を制御するようにしてもよいし、別個の磁気軸受制御装置を設けるようにしてもよい。ＣＴ制御装置は、撮像要素からの信号を処理し、当技術分野において周知の方法でユーザー向けのＣＴ画像を生成する。

図１〜図４を参照して以下にさらに詳述する第１の代表的な実施形態において、回転部６は、本明細書においてアクチュエータと称する３種類の磁気軸受によって、半径方向および軸方向に案内される。磁気軸受によれば、非接触の回転が可能となるため、保守を最小限に抑えられるとともに、潤滑剤が不要となる。

より具体的に、ガントリハウジング（またはガントリハウジングに取り付けられた別の構成要素）には、回転自在な回転部６に対して固定の位置で、少なくとも１つの持ち上げアクチュエータ１０、少なくとも１つの半径方向アクチュエータ１２、および少なくとも１つの軸方向アクチュエータ１４が搭載されている。当然のことながら、アクチュエータ１０、１２、１４は、３次元空間（Ｘ、Ｙ、およびＺ方向）における回転部６の位置に影響を及ぼす磁界を生成可能である。したがって、回転部６は、鉄鋼材等の透磁性の材料（すなわち、磁界に引き付けられる材料）を少なくとも部分的に含む。ただし、材料は鉄鋼材に限定されない。少なくとも半径方向および軸方向アクチュエータ１２、１４は、可変磁界を生成可能であるのが好ましい。また、持ち上げアクチュエータ１０についても、任意選択で可変磁界を生成するように構成されていてもよい。これについては、第２の代表的な実施形態において後述する。

前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータ１０は、たとえばＸＹ平面の最上部等、回転部６の垂直方向最上部またはその隣接部に配設されているのが好ましい。図２を参照して、持ち上げアクチュエータ１０は、ステータコア１６および少なくとも１つの永久磁石１８を備えているのが好ましい。本実施形態において、持ち上げアクチュエータ１０には半径方向アクチュエータ１２と異なる符号を付しているが、当然のことながら、持ち上げアクチュエータ１０は単に半径方向アクチュエータ１２を変更したものであってもよいし、および／または特定の実施形態においては、半径方向アクチュエータ１２で置き換えたものであってもよい。これについては、以下に詳述する。

本発明のＣＴ用途において、回転部６とそのすべての搭載構成要素とを合わせた重量は、およそ１０００ｋｇ等の比較的大重量であってもよい。したがって、このような用途においては、少なくとも１つの永久磁石１８を用いて、動作中に回転部６を持ち上げる仕事の大半または大部分を行うことにより、回転部６と補助軸受２８間の環状ギャップを維持するようにすれば費用効率が高くなる。このように、永久磁石１８を用いて、半径方向すなわちＸＹ平面における回転部６の位置に影響を及ぼすアクチュエータ１０、１２の電磁石部に対する負荷要求を低減することにより、システム全体の効率を向上するようにしてもよい。

たとえば、特に好適な実施形態においては、回転部６の重量の少なくともおよそ９０％を持ち上げられるように、永久磁石１８の寸法設定および選択を行ってもよい。より一般的には、回転部６の重量のおよそ５０〜１５０％、好ましくは７０〜１３０％、より好ましくは８０〜１２０％を持ち上げられるように、永久磁石１８の寸法設定および選択を行ってもよい。持ち上げアクチュエータ１０が回転部６の重量の１００％以上を持ち上げられる場合、半径方向アクチュエータ１２の一部が、動作中に回転部６を持ち上げアクチュエータ１０から引き離すように動作して、回転部６と持ち上げアクチュエータ１０に隣接して配設された非磁気軸受２８との間の環状ギャップ５を維持する。この追加または代替として、持ち上げアクチュエータ１０は、永久磁石１８が生成する磁束の一部を相殺またはオフセットすることによって、持ち上げアクチュエータ１０の動作中の全体的な持ち上げ能力を低減させる可変磁界を生成するように構成された電磁石を備えていてもよい。

図２には示していないが、持ち上げアクチュエータ１０の磁束線は、大略ＹＺ平面において延び、ステータコア１６の様々な部分および永久磁石１８を通過し、回転部６とステータコア１６間の隙間またはギャップを横切って、回転部６の隣接部を通過する、たとえば実質的に円形の閉路である。

当然のことながら、持ち上げアクチュエータ１０は永久磁石を含む必要がなく、たとえば後述する半径方向アクチュエータ１２のうちの１つに係る電磁石等、１または複数の電磁石によって回転部６を持ち上げる仕事の全体を実行するようにしてもよい。さらに、特定の実施形態においては、持ち上げアクチュエータ１０を完全に省略して、２つ以上の半径方向アクチュエータ１２で置き換えることも可能であり、これら各半径方向アクチュエータは永久磁石を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。

あるいは、持ち上げアクチュエータ１０は、受動的および能動的のいずれであってもよい。すなわち、少なくとも１つの永久磁石および少なくとも１つのコイルを備えて、電磁石として構成してもよい。これについては、図６の実施形態に関して後述する。

すべての方向性アクチュエータ１０、１２、１４に関して、これらアクチュエータの機能を分割することにより、一部のアクチュエータを永久磁石（すなわち、コイルなし）としてのみ構成し、一部のアクチュエータを電磁石（たとえばコイル／ステータコア構成のみ）としてのみ構成することも可能である。たとえば、永久磁石および電磁石の両者を有するものとして本明細書に開示する単一のアクチュエータを２つの別個のアクチュエータに分割して、受動的および能動的な磁気機能をそれぞれ実行するようにしてもよい。

再び図１を参照して、ガントリハウジングには、４つの半径方向アクチュエータ１２が搭載され、回転部６の外周に配設されていてもよい。以下に詳述する通り、半径方向アクチュエータ１２の数は、本発明に従って変更可能であり、４つより多くても少なくてもよい。ただし、一般的に、半径方向アクチュエータ１２は、２〜５つが特に好ましい。

図３は、第１の実施形態に係る代表的な半径方向アクチュエータ１２をさらに詳しく示した図である。この半径方向アクチュエータ１２は、少なくとも１つのステータコア２０およびコア２０に巻回された少なくとも１つのコイル２２を有する電磁石を備えている。本実施形態の半径方向アクチュエータ１２は永久磁石を備えていないが、そのような設計変更も可能である。さらに、図３の断面図は１つのコア２０および１つのコイル２２しか示していないが、各半径方向アクチュエータ１２は、図１に示すように、１または複数のコア２０に巻回された１または複数のコイル２２を備えていてもよい。

半径方向アクチュエータ１２は、非磁気的または補助的な軸受２８に対して、ＸＹ平面すなわち回転部６の半径方向における当該回転部６の位置を動作中に調整するように設計されている。したがって、半径方向アクチュエータ１２は、回転部６の回転中に環状ギャップ５が適当な距離または半径方向長さとなるように動作または制御が行われるため、回転部６は補助軸受２８と接触しない。これにより、回転部６は、動作中に摩擦なく回転することになる。

たとえば、図１を参照して、ガントリハウジングの中心ボアに理想的な回転軸８’を設定してもよく、この回転軸は、Ｚ軸方向に延びているのが好ましい。この理想的な回転軸８’は、動作中に回転部６と補助軸受２８間の環状ギャップ５の最適または理想的な間隔を提供する。各半径方向アクチュエータ１２は、個別に制御するのが好ましい（持ち上げアクチュエータ１０が任意選択に電磁石を含む場合も同様）。この場合は、回転部６の実際の回転軸８と理想的な回転軸８’とが動作中に整合または実質的に整合するように、各半径方向アクチュエータ１２が生成する磁界の強度を可変的に調整する（持ち上げアクチュエータ１０が任意選択で電磁石を含む場合も同様）。すなわち、ＸＹ平面における実際の回転軸８と理想的な回転軸８’とのずれは、半径方向アクチュエータ１２（１０）を介して回転部６に異なる強度の磁界を印加し、ずれが除去または少なくとも実質的に低減されるように回転部６を適当な方向に引っ張ることによって、修正または最小化可能である。

本実施形態の持ち上げアクチュエータ１０は、受動的な磁気源（すなわち、永久磁石１８）しか備えていないため、能動的な制御は行われない。ただし、ＸＹ平面における回転部６の位置は、持ち上げアクチュエータ１０および半径方向アクチュエータ１２が生成する各磁力によって制御または決定される。上述の通り、持ち上げアクチュエータ１０がコイルを備える場合は、回転部６のＸＹ位置の制御に能動的に関与可能である。たとえば、コイルは、回転部６の正常動作および／または初期浮上において、連続的または一時的なバイアス電流またはオフセット力を提供可能である。

当然のことながら、図１に示す理想的な回転軸８’と実際の回転軸８間の距離は、説明のために誇張したものであって、正確な縮尺ではない。実際のところ、２つの軸８、８’間の距離は、およそ１ｍｍ以下であるのが好ましい。

持ち上げアクチュエータおよび半径方向アクチュエータ１２に隣接する回転部６の周囲部の少なくとも一部には、透磁性の材料が含まれる。さらに、図１に示すように、回転部６の左上および右上に配設された２つの半径方向アクチュエータ１２は、動作中に回転部を持ち上げる仕事の一部を担うことも可能であるため、下側の２つの半径方向アクチュエータ１２よりも大きな磁界を生成するように構成されていてもよい。たとえば、図１に示す上側の２つの半径方向アクチュエータ１２は、任意選択で回転部６を受動的に持ち上げる永久磁石を備えていてもよい。ただし、他の実施形態において、半径方向アクチュエータ１２はすべて、同一または実質的に同一に構成されていてもよい。

別の実施形態において、たとえば持ち上げアクチュエータ１０が回転部６の重量を超えた持ち上げを行うように設計されている場合、下側の２つの半径方向アクチュエータ１２は、持ち上げアクチュエータ１０から回転部６を引き離せるように、より大きなものであってもよい。

半径方向アクチュエータ１２は、回転部６の周囲において等間隔もしくは実質的に等間隔または別の構成で、ガントリハウジングに搭載されていてもよい。図１に示す実施形態において、４つの半径方向アクチュエータ１２は、上側の対および下側の対として配設されており、各対の２つの半径方向アクチュエータ１２は、回転部６の周囲において互いに９０°離間している。すなわち、中心軸８を通って延在する垂直軸から４５°離間している。当業者であれば、本発明の特定の用途に応じてその他様々な半径方向アクチュエータ１２の構成が可能であり、半径方向アクチュエータ１２を互いに反対の位置に配設する必要がないことが分かるであろう。

図３には示していないが、磁束線は、たとえば大略ＸＹ平面において（すなわち、図３の紙面に垂直に）延在する実質的に円形の閉路状に延び、ステータコア２０を通過して、ステータコア２０と回転部６間の隙間を横切り、回転部６の隣接部を通過する。半径方向アクチュエータ１２のコアは、回転部６の周方向すなわち磁束線と平行に、互いに隣接して配設された複数の積層を備えているのが好ましい。この積層構成には、渦電流を低減でき、動的制御（ｄＦ／ｄｔ）を改善できるという効果がある。

また、図１〜図４の実施形態は、ガントリハウジングに搭載された３つの軸方向アクチュエータ対１４を備えている。上側の２つの軸方向アクチュエータ対１４は、理想的な回転軸８’を含むＹＺ平面に関して鏡面対称に配設されているのが好ましい。３つ目の軸方向アクチュエータ１４は、回転部６の底部もしくはその近傍または垂直方向最下部に配設されている。ただし、当然のことながら、軸方向アクチュエータ１４が対で配設される必要はなく、および／または上側の軸方向アクチュエータ対１４が鏡面対称に配設される必要もない。さらに、本発明の特定の実施形態においては、使用する軸方向アクチュエータ１４が３つより多くても少なくてもよい。

図４を参照して、代表的な軸方向アクチュエータ１４は、それぞれコイル２６が巻回された一対のステータコア２４を備えている。この２組のコア２４およびコイル２６は、間隔を空けて実質的に平行に配設されており、好ましくは、この半径方向に延在する間隔の少なくとも一部において回転部６の環状フランジ７が半径方向に延在するように、ガントリハウジングに搭載されている。

軸方向アクチュエータ対１４は、Ｚ軸方向すなわち回転する回転部６の軸方向において、当該回転部６の位置を可変的に調整するように構成されている。すなわち、軸方向アクチュエータ１４は、個別に制御するのが好ましく、ステータコア２４およびコイル２６の各組が生成する磁界の強度を変化させることによって、実質的にコア２４とコイル２６の対間の間隔の中ほどに環状フランジ７を維持する。たとえば、環状フランジ７（ひいては回転部６）が図４において右方向に大きく横滑りした場合（図１においては、紙面の手前から奥に向かって回転部６が移動することに相当）、図４の左側への力が右側よりも大きくなるように軸方向アクチュエータ対１４の制御が行われ、図４の左側に環状フランジ７（ひいては回転部６）が引っ張られる。

当然のことながら、軸方向アクチュエータ１４の設計は、本発明の範囲から逸脱することなく変更してもよい。たとえば、２組の対向するコア２４およびコイル２６間において半径方向に延在する間隔が形成されるように、コア２４およびコイル２６を互いに直接向かい合わせて配設する必要はない。その代わり、直接対向するコア２４およびコイル２６を用いずに、１つのコア２４およびコイル２６の各組を回転部６の周囲に配設するようにしてもよい。さらに、Ｚ軸方向において、環状フランジ７の両側に同数のコア２４およびコイル２６を配設する必要もない。ただし、一般的には、Ｚ軸方向に見て環状フランジ７の各面に少なくとも１組のコア２４およびコイル２６を配設することにより、少なくとも１つのアクチュエータ１４によって、Ｚ軸に沿った両方向に回転部６が引っ張られるようにするのが好ましい。さらに、単極の軸方向アクチュエータ１４を図示しているが、多極の軸方向アクチュエータを使用することも可能である。

図４には示していないが、磁束線は、たとえば大略ＹＺ平面において延在する実質的に楕円形の閉路状に延び、ステータコア２４の様々な部分を通過して、ステータコア２４と環状フランジ７間の隙間２５を横切り、環状フランジ７の隣接部を通過する。

また、回転部６の外周１１と軸方向アクチュエータ対１４のステータコア２４間のギャップは、必ずしも正確な縮尺で示しておらず、相対的に大きなものであってもよい。この場合は、回転部６とコア２４間のより大きなギャップに対応するように、軸方向アクチュエータ対１４を半径方向外側に移動させるとともに環状フランジ７を半径方向にさらに延在させるようにしてもよい。

再び図１を参照して、回転部６の外周のガントリハウジング上には、少なくとも１つの位置センサー９が配設されているのが好ましい。本実施形態においては、実質的に等間隔の４つの位置センサー９を使用している。

各位置センサー９は、ＸＹ（垂直）平面（半径方向）および／またはＺ軸方向（軸方向）の回転部６の位置を検知または検出するように構成されているのが好ましい。これら位置センサー９としては、回転部６の軸方向および半径方向の両方の移動を検知するように対で配置された非接触式誘導型位置センサーが好ましい。また、位置センサー９が生成する信号は、磁気軸受制御装置に送信され、信号処理され、少なくとも半径方向および軸方向アクチュエータ１２、１４の各磁界の調整により、理想的な回転軸８’および／または理想的な軸（Ｚ軸）方向位置からの回転部６の位置ずれを修正するのが好ましい。

また、たとえばシステム障害または停電の場合のフェイルセーフとして、ガントリハウジングには、回転部６を回転自在に支持する１または複数の補助的な非磁気軸受２８を搭載するのが好ましい。さらに任意選択の実施形態においては、前記補助軸受２８のうちの１または複数によって、動作中に回転部６を回転自在に支持する機能の一部を担うようにしてもよい。ただし、回転部６が摩擦なく回転するように、動作中に回転部を支持するすべての仕事をアクチュエータ１０、１２、１４によって担うのが好ましい。

補助軸受２８は、たとえばスリーブ、ブッシング、またはジャーナル等、１または複数の滑り軸受として具現化してもよいし、玉軸受、アンギュラコンタクト軸受、または円筒ころ軸受等、１または複数の転がり軸受であってもよい。また、補助軸受２８は、回転部６の周囲全体にわたって連続的に延在していてもよく、たとえば、回転部６全体を完全に囲んで回転自在に支持する単一の大型軸受として具現化してもよい。あるいは、補助軸受２８は、図１に示すような離間した玉軸受２８または滑り軸受の不連続部位等、１または複数の個別要素を備えていてもよい。また、補助軸受は、任意選択で１または複数のラジアル空気軸受を備えていてもよい。

図１に示すように、補助軸受２８は、任意選択でガントリハウジングに搭載された深溝玉軸受２８として具現化してもよく、理想的な回転軸８’を含むＹＺ平面に関して鏡面対称に配設されていてもよい。ただし、当然のことながら、補助軸受２８は、回転部６周りで等間隔に配設されていてもよいし、図１に示すように、上側および下側の補助軸受２８が相対的に互いに近接して配設されていてもよい。

また、補助軸受２８は、半径方向内側対向軸受表面を有し、その内径が、補助軸受２８の当該半径方向内側対向軸受表面に隣接して配設された回転部６の半径方向最外部の外径よりもわずかに大きいのが好ましい。したがって、正常動作中は、この直径のわずかな差によって、回転部６のいずれの部分も、回転部６の回転中に補助軸受２８と接することはない。ただし、たとえばアクチュエータ１０、１２、１４のうちの１または複数が故障した場合等には、回転部６の外側部が安全に補助軸受２８と接触する場合があり、補助軸受２８は、たとえば回転部６の減速中等、少なくとも一時的に回転部６の回転を支持する。

なお、本明細書において、回転部６の外周１１と固定ガントリハウジングに搭載された補助軸受２８間の半径方向の環状ギャップの幅は、回転部６の外周１１と固定ガントリハウジングに搭載された持ち上げアクチュエータ１０、半径方向アクチュエータ１２、および／または位置センサー９間の半径方向の環状ギャップの幅よりも小さいのが好ましい。この場合、持ち上げアクチュエータ１０、半径方向アクチュエータ１２、および／または位置センサー９は、回転部６との接触が防止され、たとえばシステム故障の場合等にこれらの構成要素が保護される。好適な実施形態において、補助軸受２８における環状ギャップの幅は、たとえば持ち上げアクチュエータ１０、半径方向アクチュエータ１２、および／または位置センサー９に対する環状ギャップの幅のおよそ半分であってもよい。

前記の追加または代替として、環状フランジ７の各軸方向面および／または回転部６の本体の各軸方向面に１または複数の補助軸受を載置し、この補助軸受によって、軸方向すなわちＺ方向における回転部６の移動範囲を固定または限定するのが適当な場合もある。本実施形態においても、補助軸受と環状フランジ７および／または回転部６の本体間の軸方向のギャップまたは間隔の幅は、軸方向アクチュエータ対１４の各面と環状フランジ７間のギャップ２５の幅よりも小さいのが好ましく、ギャップ２５の幅のおよそ半分であるのがより好ましい。この場合には、軸方向アクチュエータ１４（特に、ステータコア２４）は、回転部６との接触が防止される。このような補助軸受は、たとえば滑り軸受または転がり軸受等、本明細書に記載の補助軸受のいずれかより選択してもよい。以下に詳述する好適な実施形態においては、ガントリハウジングまたは回転部６の一方に取り付けられた直線状または曲線状の軸受が、たとえばガントリハウジングまたは回転部６の他方に取り付けられたリングシャフトと一体的に機能するようにして、軸方向すなわちＺ方向における回転部６の移動を少なくとも部分的に限定または固定するようにしてもよい。

好適な実施形態において、持ち上げアクチュエータ１０は、およそ５〜１５ｋＮ（キロニュートン）、より好ましくはおよそ７〜１２ｋＮの定格出力を有する受動単極半径方向アクチュエータである。半径方向アクチュエータは、およそ１．５〜５．５ｋＮ、より好ましくはおよそ１．５〜４．５ｋＮ、たとえばおよそ１．８ｋＮの定格出力を有する能動多極アクチュエータである。軸方向アクチュエータは、およそ０．５〜６．０ｋＮ、より好ましくはおよそ１．０〜５．０ｋＮ、たとえばおよそ１．０８ｋＮの定格出力を有する能動多極アクチュエータ対である。このような仕様であれば、直径がおよそ１ｍ、重量がおよそ１０００ｋｇの回転部６に適当である。当然のことながら、これらの仕様を変更して、本発明が他の用途に適応するようにしてもよい。

図５〜図７を参照して、第２の代表的なコンピュータ断層撮影機１’を説明する。以下では、第１の代表的な実施形態との差異のみを詳述することによって、これら２つの実施形態に同一の要素または特徴の説明を省略する。さらに、図５には放射源２および放射線検出器３を示していないが、当然のことながら、第２の代表的な実施形態の回転部６にも一方または両方の機器２、３が搭載されていてもよい。

図５は、ＸＹ平面におけるコンピュータ断層撮影機１’を示した図である。ここでも当然のことながら、Ｚ軸は、同図の紙面と垂直に延びている。第２の代表的な実施形態は、アクチュエータ１０、１２、１４の配置に関して、２つの半径方向アクチュエータ１２’のみが回転部６の下側半分に設けられており、図１に示す上側の２つの半径方向アクチュエータ１２が省略されている点が第１の代表的な実施形態と異なる。さらに、第２の代表的な実施形態では、位置センサー９が４つではなく３つしか用いられておらず、上側および下側の補助軸受２８が図１よりもわずかに大きく間隔を空けている。

図６は、前記実施形態のいずれかにおいて使用可能な変形例としての持ち上げアクチュエータ１０’を示した図である。この持ち上げアクチュエータ１０’は、ステータコア１６に巻き付けられたコイル３０を含む点で図２と異なる。したがって、持ち上げアクチュエータ１０’は能動的なアクチュエータであり、永久磁石１８が生成する受動的な永久磁界に加えて可変磁界も生成可能である。

このような実施形態において、電磁石（コイル３０およびコア１６）は、動作中に回転部を持ち上げる仕事の一部を担うことにより、永久磁石１８が生成する回転部持ち上げ力を補うようにしてもよい。ただし、別の実施形態において、この電磁石は、永久磁石１８が生成する磁束の一部を相殺する磁界を生成するものであってもよい。

図６の持ち上げアクチュエータ１０’の磁束線は、図２の持ち上げアクチュエータ１０の磁束線と実質的に同様に延びている。

図７は、同じく前記実施形態のいずれかにおいて使用可能な変形例としての半径方向アクチュエータ１２’を示した図である。図７では、ＸＹ平面においてステータコア３２にコイル３４が巻き付けられている。

図７の半径方向アクチュエータ１２’において、磁束線は、たとえば大略ＹＺ平面において延在する実質的に円形の閉路状に延び、ステータコア３２の様々な部分を通過して、ステータコア３２と回転部６間のギャップを横切り、回転部６の隣接部を通過する。

第２の代表的な実施形態においては、図４の軸方向アクチュエータ１４を変更せずに用いてもよい。あるいは、軸方向アクチュエータ１４は、多極であってもよい。

以下の説明は、第１ならびに第２の代表的な実施形態の両者、およびそれらの変形例に適用可能である。

回転部６の中空内部４の内径は、およそ１ｍが好ましい。ただし、本発明の特定の用途に応じて、より大きな直径またはより小さな直径が適当な場合もある。さらに、システム１、１’は、およそ３００回転／分の回転速度が可能なように設計されているのが好ましい。ただし、本発明には、より高い速度またはより低い速度も含まれる。たとえば、本発明の特定の実施形態においては、最大およそ１２００回転／分、さらには最大２０００回転／分の回転速度まで考慮する。

種々アクチュエータのステータコアは、積層単極コアが好ましいが、固体コア（ソリッドコア）および／または多極コアについても考慮している。図１〜図４の第１の代表的な実施形態では、単極アクチュエータと多極アクチュエータとが混在しているのが好ましい。一方、図５〜図７の第２の代表的な実施形態では、すべて単極アクチュエータであってもよい。当然のことながら、一般的には、固体のコアおよびローターの製造コストが低いものの、積層のコアおよびローターの方が性能的に有利である。当業者は、本発明の特定の用途に基づいて、最適なアクチュエータを自由に選択可能である。

回転部６についても、固体でもよいし積層でもよい。一実施形態においては、多極半径方向アクチュエータとともに積層の回転部６を用いてもよく、この場合は、高い動的制御が可能となる。

アクチュエータ１０、１２、１４は、一般的には１０個のアクチュエータに対して１０個の増幅器を設ける当技術分野において公知の標準的な磁気軸受制御装置を用いて制御するようにしてもよい。たとえば、アクチュエータ制御は、ＳＫＦ社から入手できる型式番号ＭＢ４１６０の磁気軸受制御装置によって行うようにしてもよい。

代表的な制御プロセスでは、位置センサー９を用いて半径方向および軸方向両方の回転部位置を測定することから始めるようにしてもよい。センサー９からの信号は、磁気軸受制御装置に送信され、半径方向および軸方向における回転部６の理想的な位置を表す１または複数の値と比較される。この理想的な位置は、機械の起動もしくは初期化中、または機械の動作中に動的にプログラミングしてもよいし、制御装置に入力するようにしてもよい。実際の位置と理想的な位置との間に差異があれば、回転部を理想的な位置に引き戻すのに必要な電流または力の変化が計算される。この計算は、各アクチュエータのコイルにそれぞれ接続された電力増幅器へのコマンドに変換される。このコマンドは、好ましくは各コイルのうちの１または複数に対する電流を増加または減少させる命令を含んでいてもよい。特定のコイルへの電流が増加となった場合、当該アクチュエータおよび回転部の隣接部を通る磁束線が増加するため、回転する構成要素および固定された構成要素間の力も大きくなる。その結果、回転部は、制御の軸に沿って、当該特定のアクチュエータへと移動することになる。様々な磁束線を回転部６に印加すると、様々な方向において、そのベクトルに対応して回転部６に移動方向が与えられる。

前記２つの代表的な実施形態では単一の持ち上げアクチュエータ１０、１０’を示しているが、当然のことながら、持ち上げアクチュエータの機能は、２つ以上の持ち上げアクチュエータ１０、１０’に分割することも可能である。たとえば、ガントリハウジングの上側半分に対して、理想的な回転軸８’を含むＹＺ平面に関して鏡面対称に２つの持ち上げアクチュエータ１０、１０’を搭載することも可能である。その結果として２つの持ち上げアクチュエータ１０、１０’が生成する持ち上げベクトルは、垂直方向または実質的に垂直方向であるのが好ましい。

参考として、代表的なＣＴ機１の様々な要素についての代表的な寸法を示す。ただし、これらに限定されるものではない。たとえば、回転部６は、好ましくは半径方向の幅がおよそ２５ｍｍ、Ｚ軸方向の深さがおよそ８１ｍｍであってもよい。軸方向アクチュエータ１４のステータコア２４は、半径方向の幅がおよそ５０ｍｍ、Ｚ軸方向の深さがおよそ３０ｍｍであってもよい。ステータコア２４と環状フランジ７間のギャップ２５（図４参照）は、Ｚ軸方向における環状フランジ７の各面において、動作中はおよそ１ｍｍに維持するのが好適または理想的である。持ち上げおよび／または半径方向アクチュエータ１０、１２は、好ましくは半径方向の幅がおよそ５７ｍｍ、Ｚ軸方向の深さがおよそ６０ｍｍであってもよい。

アクチュエータ１０、１０’、１２、１２’は、回転部６に対向する側において、回転部６の外面形状に相応して湾曲しているのが好ましい。すなわち、回転部対向面が半円形であるのが好ましい。これは、磁石および／またはステータコアの回転部対向面が半円形であるのが好ましいことを意味する。また、軸方向アクチュエータ１４は、直線状であるのが好ましい。ただし、曲線状の構成も可能である。

回転部６上の軸受およびセンサー表面は、積層および／または固体であってもよい。また、回転部６は、単一の一体的構成要素（すなわち、１つの構造物）として構成されていてもよいし、それぞれが磁気材料および／または非磁気材料で構成された、複数の部品のアセンブリであってもよい。

第１および第２の代表的な実施形態は、５軸の能動制御を提供する。あるいは、これら軸のうちの１または複数を受動的に浮上させてもよいし（すなわち、能動制御なし）、永久係合の転動体、摺動、空気／流体軸受、またはその他任意の種類の軸受によって機械的に制御するようにしてもよい。

少なくとも半径方向および軸方向アクチュエータ１２、１４は（ならびに、電磁石を有する場合は持ち上げアクチュエータ１０も）、位置センサー９からの信号を用いた閉ループフィードバックにより制御することによって、ガントリ／回転部位置を調整するのが好ましい。一例として、この制御は、独立した軸制御（単入力単出力：ＳＩＳＯ−Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ，Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）または組み合わせ軸制御（多入力多出力：ＭＩＭＯ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ，Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）に基づいていてもよい。

アクチュエータ１０、１２、１４、センサー９、および補助軸受２８はすべて、大略１つのＸＹ平面に存在するものとして示しているが、当然のことながら、これら様々な構成要素は、軸方向のある距離だけ離隔した２つ以上のＸＹ平面に配置されていてもよい。複数の垂直面に配置された構成要素を用いる場合、各垂直面は、その他任意の平面と同数、それよりも少ない、または多い構成要素（たとえば軸受、センサー等）を有していてもよい。

システム１は、統合回転モーターを備え、回転部６と固定構成要素間の電気接点（たとえばブラシ）を有していても有していなくてもよい。

また、無停電電源を用いて、システムの堅牢性を向上させてもよい。

また、本発明は、垂直または実質的に垂直な回転軸周りに回転する、すなわち回転面が水平または実質的に水平である環状回転部６として容易に変更することができる。この場合、環状回転部の上方には少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが配設され、少なくとも環状回転部の回転中は、環状回転部を垂直方向に持ち上げる。たとえば、環状回転部６または環状フランジ７の周囲において、２つ以上の持ち上げアクチュエータを互いに実質的に等距離の間隔を空けて配設してもよい。持ち上げアクチュエータは、回転部６の軸方向の位置に影響を及ぼす（すなわち、回転部６の軸方向が垂直方向に延びている）ため、好ましくは前記軸方向アクチュエータ１４の機能の少なくとも一部を担ってもよく、図３の軸方向アクチュエータ１４と実質的に同様に構成してもよい。ただし、回転部６の垂直方向上側に少なくとも１つの永久磁石を設けることによって、受動的な持ち上げ能力を付与するのが好ましい。このようにすれば、システム全体の効率が向上する。

以上から、持ち上げアクチュエータを軸方向アクチュエータと組み合わせることにより、環状回転部６の周囲において好ましくは等間隔に１または複数対のアクチュエータを設けるようにしてもよい。その結果、このような実施形態の持ち上げ／軸方向アクチュエータは、垂直方向上下に回転部６を引っ張ることができる。

このような実施形態においては、回転部６の半径方向における当該回転部６の位置に対して、少なくとも１つの半径方向アクチュエータが影響を及ぼす。ここでも、回転部６の周囲には、少なくとも３つの半径方向アクチュエータを配設するのが好ましく、このような半径方向アクチュエータは、図３および図７の半径方向アクチュエータ１２、１２’と同様に構成してもよい。

本発明の別の変形例においては、磁気アクチュエータ１０、１０’、１２、１２’、１４のうちの１または複数を非磁気軸受で置き換えてもよい。たとえば、回転部６の軸方向の位置を制御する磁気軸受を使用しつつ、半径方向においては、非磁気軸受（たとえばブッシングまたは転がり軸受）によって、回転部６の外周表面を回転自在に支持することも可能である。この追加または代替として、回転部６は、１または複数の非磁気軸受によって軸方向に支持または案内してもよい。また、磁気軸受を用いて、動作中に回転部６を半径方向に回転自在に支持するようにしてもよい。このように、特定の実施形態においては、持ち上げアクチュエータ、半径方向アクチュエータ、および／または軸方向アクチュエータ（軸方向アクチュエータ対）のうちの１または複数を本明細書中（前記または下記）に開示の非磁気軸受のうちの任意の１または複数で置き換えてもよい。簡素化を目的として、当然のことながら、本明細書に記載の非磁気軸受はいずれも、持ち上げ、半径方向、および／または軸方向アクチュエータ（磁気軸受）の置き換えとして適しており、磁気軸受および非磁気軸受の各組み合わせをすべて本明細書中に開示する。

本発明は、ＣＴ機に特に限定されず、好ましくは任意の回転部用途において利用可能である。この場合、回転部６の回転軸は、実質的に水平または垂直面内にある。ただし、これらの面からの様々な傾斜についても考慮している。回転部６は、固体または実質的に固体であってもよい。あるいは、回転部６は管状であってもよく、たとえば、少なくとも部分的に中空内部を有していてもよい。

コンピュータ断層撮像システムの好適な放射源はＸ線源であるが、他の放射源および対応する検出器を用いることによって、たとえば陽電子放出断層撮影、電子ビーム断層撮影、または単一光子放出コンピュータ断層撮影を実現するようにしてもよい。さらに、その他の用途として、たとえばレーザーを含むイオン化放射源または非イオン化放射源等の放射源を回転部に取り付けてもよい。本発明は、高速回転部を用いて、目標対象物との相対回転中に非接触で動作する機器を支持する任意の用途に広く適用可能である。

上述の通り、システム障害または停電時の「バックアップ」として多様な非磁気的補助軸受２８を利用可能であるが、ＳＫＦ社から入手できる型式番号ＬＢＢＲ２５の直動玉軸受等の直動軸受も考えられる。原理上、補助軸受２８の機能は、回転部６がガントリハウジングに直接接触するのを防止するとともに、回転する回転部６が動作中に予期せず軸受２８に接触した場合またはシステムの非動作時（たとえば電源オフ）において、少なくとも一時的に回転部６の回転を支持することである。たとえば、磁気アクチュエータ１０、１０’、１２、１２’、１４のうちの１または複数が動作中に正しく機能しなくなった場合でも、補助軸受２８が少なくとも一時的に回転部６を回転自在に支持するため、運動する回転部６と固定ハウジングとの接触による回転部６の損傷は発生しない。

直動玉軸受は一般的に、ブッシング等の管状ハウジング構造を備えており、この構造は、内側表面に形成または規定されるか、またはブッシング内に配設された保持器に形成された再循環球軌道等の複数の閉ループ溝を有する。各閉ループ溝は、直動軸受の長手方向に延在する一対の平行溝または軌道を有する。これら直線状の溝または軌道は、湾曲軌道等の曲線状（たとえば半円形）の溝または軌道によって各端部で接続されている。球は、各閉ループ溝において回転自在および移動自在に配設されており、管状構造を通って延在する円筒シャフトを支持する。この円筒シャフトが管状構造に対して直動軸受の長手方向に移動すると、球が各閉ループ溝または軌道を循環する。閉ループ溝の長手方向の一方側における球は、円筒シャフトの線形移動を支持するとともに、荷重受球として作用する。閉ループ溝の長手方向の他方側における球は、荷重を支持せず（すなわち、無負荷球であって）、円筒シャフトの移動方向と反対の方向に移動する。したがって、閉ループ溝の長手方向の非支持側の深さは、長手方向の荷重受側よりも深い。非荷重受側に配設された球は、管状面の内側表面に露出している必要はなく、たとえば、金属板構造で覆われていてもよい。

また、閉ループ溝の荷重受側は、球と管状ハウジング構造間に配設された金属板構造等の荷重または軌道板で補強されていてもよい。さらに、管状ハウジング構造は、硬化プラスチックまたは金属、好ましくは現行の好適な用途における鋼材等の金属であってもよい。

代表的な直動玉軸受に関するその他の教示は、米国特許第６，１６８，３１３号に見受けられる。同特許は、本明細書中に参考として援用する。

本開示のさらに別の実施形態においては、回転部６またはガントリハウジングの一方にトーラス状またはトロイダル構造、好ましくはリングトーラスが搭載されている。回転部６およびガントリハウジングの他方には、直動玉軸受が搭載されていてもよい。トーラス状構造は、直動玉軸受を通って延在しており、金属で構成されているのが好ましい。このトーラス状構造は、硬化ワイヤ構造であってもよい。

直動玉軸受は、回転部６に搭載されて、一体回転するのが好ましい。この場合、トーラス構造のシャフトは、ガントリハウジングに固定的に搭載されるか、または取り付けられており、直動玉軸受の内径よりもわずかに小さな外径を有する。このトーラス構造のシャフトの外径は、シャフトと直動軸受の長手方向各端部間の環状ギャップまたは隙間が回転部と磁気軸受／アクチュエータ間のギャップ（すなわち、磁気軸受が回転部６を浮上させて回転自在に支持している場合）よりも小さくなるように選択するのが好ましい。トーラス状構造は、正常動作中、直動玉軸受と接触せずに、回転部６が摩擦なく回転できるようにするのが好ましい。

直動玉軸受の球は、鋼材等の金属であってもよいが、たとえば軸受等級の窒化ケイ素等のセラミック材料を含むか、または実質的にそのようなセラミック材料から成るのが好ましい。また、直動玉軸受の球再循環機構は、トーラス状構造が直動玉軸受に接触すなわち降着する一方、回転部６がたとえばおよそ３００回転／分の最高速度（ただし、その他の最高回転速度も考慮）で回転している場合に、ゼロから１０ｍへの瞬時的な加速ができる程度に補強されているのが好ましい。

前記直動玉軸受に関する実施形態の変形例において、球を支持する管状ハウジング構造４２は、曲線状とすることによって、図８〜図１０に示すような曲線状の管状玉軸受４１を形成するようにしてもよい。この曲線状の管状ハウジング構造４２は、内部に移動自在に配設された大略トーラス状のシャフト４０と同一または実質的に同一の曲率を有するのが好ましい。さらに、シャフト４０は、前記磁気軸受システムの案内の下での回転部６の回転中、当該シャフト４０と曲線状軸受４１の内側表面４３間に環状隙間４８が存在するように、保持器４６の内径よりもわずかに小さな外径を有するのが好ましい。この環状隙間４８は、正常動作中、各曲線状軸受４１の長さ全体および内部に配設されたシャフト４０の部分に沿って、少なくとも実質的に一定であるのが好ましい。

回転部６には、複数の曲線状軸受４１（たとえば図８Ｂに示すように１２個）が等間隔で取り付けられていてもよい。シャフト４０は、これら曲線状軸受４１によって移動自在に支持されており、環状接続フランジ４４を介して固定ガントリハウジングに取り付けられている（図９および図１０参照）。フランジ４４ひいてはシャフト４０の固定ガントリハウジングへの接続については、簡素化と明瞭化のため図示していない。

ただし、当然のことながら、この軸受／シャフト構成は、シャフト４０が回転部６に取り付けられて一体回転するとともに曲線状軸受４１が固定ガントリハウジングに取り付けられる、というように逆にしてもよい。

前記直動玉軸受の別の変形例において、曲線状軸受４１の保持器４６の溝または軌道は、無負荷球経路がシャフト４０の外周で曲線状となる代わりに荷重受経路の半径方向外側に配設されるように設計してもよい。たとえば、荷重受球と無負荷球間には、荷重受球を支持可能な金属荷重板が配設されていてもよい。この場合、荷重を支持（すなわち、リングシャフト４０に接触）した後、球は、荷重受経路から半径方向外側に向かう第１の曲線状経路に沿って循環または移動した後、（荷重受経路の半径方向外側に直接配設された）無負荷経路に沿って循環または移動し、最終的には、半径方向内側に延在する曲線状経路に沿って循環または移動して、荷重受経路に再度到達する。このように、球は、直動玉軸受において一般的なコーナーまたは曲線状経路周りの移動の代わりに、斜面を上方に移動して再度リングシャフト４０に接触する。本実施形態において、荷重受経路および無負荷経路は、両者ともに曲線状であって、２つの曲線が同心であるのが好ましい。また、この２つの曲線は、回転部６の半径方向に延びる同一の平面に配設されている。

無負荷経路は、前記管状構造内に規定された曲線状管として実質的に構成されていてもよい。繰り返しになるが、この管状構造は、鋼材等の金属材料で構成されているのが好ましい。

このような実施形態において、転動体は任意選択で円筒状であってもよい。

前記直動玉軸受または曲線状玉軸受の別の変形例において、直動玉軸受または曲線状玉軸受は、円周方向に囲まれている必要はない。むしろ、図１０に最も分かり易く示すように、たとえば９０〜１２０°で、およそ１００°の開口が回転部６の軸方向すなわちＺ軸方向に向かって、たとえば側面開口等、曲線状または直動軸受の長手方向の一側面に沿って延在していてもよい。このような開口であれば、リングシャフト４０を回転部６の軸方向すなわちＺ軸方向に移動させることによって、曲線状または直動軸受に対する当該シャフト４０の取り付けおよび取り外しが容易となる。たとえば、この開口は、リングシャフト４０の曲線状または直動軸受への取り付け時に、リングシャフト４０が、当該軸受の側面の開口を通してスナップ嵌合するように寸法設定されていてもよい。したがって、曲線状または直動軸受の周方向における開口のサイズは、リングシャフト４０の外径よりもわずかに小さいのが好ましい。

曲線状軸受４１にこのような側面開口が設けられている場合は、保持器４６に５つの閉ループ球循環経路を設けて、リングシャフト４０と接触する５つの荷重受球軌道が存在するようにするのが好ましい。このような曲線状軸受４１は、前記ＣＴ用途の場合、およそ１５００ニュートンの静的荷重負担能力を有するのが好ましい。さらに別の実施形態においては、各軸受点において２つの曲線状玉軸受４１を用いるとともに、各軸受点がおよそ１５°の間隔を空けていてもよい。これにより、回転部６の周囲に１２個の軸受点が設けられる。各軸受カートリッジ４１は、およそ１５〜３０ｃｍ、好ましくは２０〜２５ｃｍの長さを有していてもよい。ただし、具体的な長さは、用途ごとのパラメータによって決まる。

ここで図１１を参照して、前記回転部および軸方向アクチュエータ対の変形例を以下に説明する。この変形例は、本明細書に開示の前記または以下の実施形態のいずれかとともに用いるのが有利である。

図１１は、半径方向内側に延在する少なくとも１つの環状取り付けフランジ５１を有する固定ハウジング（フレーム）５０の一部を通る断面を示した図である。

さらに、図１１は、ＹＺ断面において実質的にＵ字形状を有する変形例としての回転部１０６を示している。すなわち、回転部１０６は、互いに間隔を空けるとともに少なくとも実質的に平行な状態で半径方向外側に延在する一対の環状フランジ１０７を備えている。したがって、これら２つの環状フランジ１０７間には、軸（Ｚ軸）方向に中空の空間または収容部が画成されている。

前記実施形態と同様に、各環状フランジ１０７は、環状回転部１０６の外周上または外周に近接して配設された透磁性の材料を少なくとも部分的に含む。

環状フランジ１０７は、Ｚ軸方向（長手方向）における回転部１０６の長手方向両縁部に配設されたものとして示しているが、当然のことながら、環状フランジ１０７は回転部１０６の長手方向各縁部の内側に配設してもよい。また、環状フランジ１０７は、互いに全体が平行なものとして示しているが、各フランジ１０７に取り付けられるか、または各フランジ１０７から延在する他の非平行構造に変更してもよい。ただし、フランジ１０７は、当該フランジ１０７間でＹ軸方向に延びる垂直軸に関して鏡面対称的に構成することによって、Ｚ軸方向にバランスの取れた構造を提供するのが好ましい。

回転部１０６およびフランジ１０７は、たとえば、回転部１０６およびフランジ１０７の一方が一体形成される（すなわち、両者間に継ぎ目なし）とともに、他方のフランジ１０７が回転部１０６に着脱自在に取り付け可能な着脱式プレート（リング）として形成されるようにするのが好ましい。ただし、両フランジ１０７を回転部１０６と一体形成したり、両フランジ１０７を着脱式プレート（リング）として形成したり、といったことも可能である。

また、前記実施形態と同様に、少なくとも１つの軸方向アクチュエータ対を設け、少なくとも１つのコイル１２６がそれぞれ巻回された一対のステータコア１２４を備えている。ただし、本実施形態では、固定ハウジング５０の環状取り付けフランジ５１の軸方向両側において、２つのステータコア１２４が固定的に搭載されている。すなわち、コイル１２６が回転部１０６の２つの各環状フランジ１０７と関係するように、すなわち各環状フランジ１０７に近接して配設されるように、２組のコア１２４およびコイル１２６が実質的に平行に間隔を空けて配設されるとともに、環状取り付けフランジ５１に搭載されている。前記実施形態と同様に、各ステータコア１２４／コイル１２６の軸方向最外部と隣接するフランジ１０７との間には、微小なギャップが設けられているため、特に回転部１０６が高速回転している場合にこれら部品間の接触は起こらない。

図１１に示す実施形態においては、第１のコイル１２６が生成する磁束への追加として第２のコイル１２７が設けられており、コイル１２６がその関連するステータコア１２４のアームにＮ（またはＳ）極を形成し、コイル１２７がその関連するステータコア１２４のアームにＳ（またはＮ）極を形成することで、コイル１２６、１２７が反対極性の磁石を形成する。このようにすることで、コイル１２６、１２７は、対として作用することにより、フランジ１０７とコア１２４間のギャップに、より強い磁界を生成する。

前記実施形態と同様に、図１１の２つの軸方向アクチュエータは、Ｚ軸方向すなわち回転する回転部１０６の軸方向に沿った当該回転部１０６の位置を可変的に調整するように構成されている。すなわち、軸方向アクチュエータの両側にそれぞれギャップを確保して、一対の回転部環状フランジ１０７間の間隔の実質的に中ほどに環状取り付けフランジ５１が維持されるように、各ステータコア１２４上のコイル１２６、１２７を制御するのが好ましい。すなわち、各ステータコア１２４およびコイル１２６、１２７が生成する磁界の強度を変更するのが好ましい。

たとえば、環状フランジ１０７（ひいては回転部１０６）が図１１において右方向に大きく横滑りまたは移動した場合（図１においては、紙面の手前から奥に向かって回転部１０６が移動することに相当）、右側のコイル１２６、１２７が左側のコイル１２６、１２７よりも強く引っ張るようにコイル１２６、１２７の制御が行われ、図１１の左側に環状フランジ１０７（ひいては回転部１０６）が移動する。なお、持ち上げアクチュエータ１０、１０’および半径方向アクチュエータ１２、１２’についても、環状取り付けフランジ５１に固定的に搭載されるのが好ましく、このように、Ｕ字状回転部１０６および環状フランジ１０７によって画成された収容部内に配設される。

図１１の実施形態は、前記実施形態との比較により、以下のような効果を奏する。

第１に、回転部１０６の軸方向長さの範囲内に一対の軸方向アクチュエータ（すなわち、コイル１２６（１２７）およびステータコア１２４の両者）が配設されているため、ＣＴ機の軸方向すなわち長手（Ｚ軸）方向において、回転部およびハウジングの設計をよりコンパクトにできる。すなわち、図４の右側に見られるような一方のステータコア２４およびコイル２６の軸方向の張り出しが存在しない。

第２に、２つの環状フランジ１０７を用いることにより、回転部アセンブリの全体的な剛性を向上させる補強部材としてこれら２つの環状フランジ１０７が作用するため、高速回転時の回転部１０６の反りを低減可能である。

第３に、コイル１２６、１２７およびステータコア１２４を囲む２つの環状フランジ１０７を用いることによって、より優れた磁気遮蔽が得られる。周囲の構造すなわちハウジング５０、回転部１０６、およびフランジ１０７によって、軸方向アクチュエータ対（ならびに持ち上げアクチュエータ１０、１０’および半径方向アクチュエータ１２、１２’）が生成する磁界が封じ込められるためである。したがって、ＣＴ機近傍のその他任意の機器に漏れ磁束が干渉する可能性は低い。

図１２は、本明細書に開示の前記または以下の実施形態のいずれかとともに用いるのが有利な本発明の別の変形例を示した図である。

図１１に示す実施形態と同様に、ここでも、２つの環状フランジ１０７を備えた実質的にＵ字形状の回転部１０６が設けられている。固定ハウジング５０の環状取り付けフランジ５１は、これら環状フランジ１０７間に配設されており、図１２においては説明のため幅広に示している。すなわち、環状取り付けフランジ５１は、本明細書に開示の各実施形態と同じ幅であってもよい。

回転部１０６の直径方向両側には、たとえばブラケット７２を介して第１および第２のドラム（コンテナ）７０、７１が固定的に搭載されている。第１のドラム７０がたとえばＸ線管等の放射源２を保持し、第２のドラム７１がたとえば放射線検出器３を保持していてもよい。

第１および第２のドラム７０、７１は、回転部１０６の長手方向（軸方向）の一方の縁部に搭載されているため、図１２の右方向または時計回り方向に作用する傾転力またはモーメントを生じる。この傾転力（モーメント）を打ち消すには、前記軸方向アクチュエータ対を用いることも可能であるが、１組の永久磁石６１、６２を設けること、つまり、環状取り付けフランジ５１の軸方向（長手方向）の一方の面に少なくとも一方の永久磁石６１、６２を配設し、環状取り付けフランジ５１の軸方向（長手方向）の反対側の面に少なくとも一方の永久磁石６１、６２を配設することがむしろ好ましい。

前記の追加または代替として、環状フランジ１０７には、回転軸周り３６０°にわたって延在する単一のドラムを固定的に搭載することも可能である。この場合は、図１２の別個のドラム７０、７１で表される位置において、両側に機器を搭載する。

永久磁石の各組は、２つのＳ極６１および１つのＮ極６２を備えていてもよいし、その逆であってもよい。磁石６１、６２は、取り付けブラケット６０を介して環状取り付けフランジ５１に固定的に搭載されている。また、磁石６１、６２の取り付けブラケット６０とは反対側の軸方向面には、チャネリング鋼板（磁束誘導部材）６３を取り付けて、磁界若しくは磁束を、隣接する環状フランジ１０７へと導くようにしてもよい。ここでも、各環状フランジ１０７は、環状回転部１０６の外周上または外周に近接して配設された透磁性の材料を少なくとも部分的に含む。したがって、永久磁石６１、６２の各組は、各環状フランジ１０７を引き寄せることによって、時計回り方向の傾転力またはモーメントを少なくとも部分的にオフセットする。この追加または代替として、２個、３個（図１２に示す）、または４個以上の極を有する永久磁石アセンブリを採用することも可能である。

より具体的に、図１２の上側に示す（すなわち、ドラム７０に近接した）磁石６１、６２の組は、右側の環状フランジ１０７を図１２の左方に引っ張る。一方、図１２の下側に示す（すなわち、ドラム７１に近接した）磁石の組は、左側の環状フランジ１０７を図１２の右方に引っ張る。

これら２組の磁石による引っ張りは、反対方向の同じ力であるのが好ましい。したがって、軸（長手）方向には正味の力が作用しない。ただし、回転部１０６には、ドラム７０、７１が生成するモーメントまたは傾転力のバランスまたはオフセットを効果的に取る正味のトルクまたはモーメントが働く。

永久磁石６１、６２を用いることにより、軸方向アクチュエータ対（コイルおよびステータコア）の荷重が低減されるため、軸方向アクチュエータ対の設計を小型化および／または低消費エネルギー化可能である。さらに、ＣＴ機の電源オフ時であっても、永久磁石６１、６２が回転部１０６に及ぼす正味のトルクまたはモーメントは継続するため、回転部１０６が部分的に好適な直立位置に維持されることで、ＣＴ機の停止状態または故障時に固定補助軸受要素に対して軸方向に及ぼす力が最小限に抑えられるか、または不要となる。したがって、少なくとも２組の永久磁石６１、６２が環状フランジ１０７に及ぼす磁力は、ドラム７０、７１が生成する傾転力またはモーメントと全く同等または実質的に同等となるように選択するのが好ましい。

図１２においては、２組の永久磁石６１、６２を示しており、それぞれ回転部１０６に対して垂直方向の最上位置および垂直方向の最下位置に配設している。すなわち、永久磁石６１、６２は、回転部１０６をＺ軸に沿って見た場合の１２時の位置および６時の位置に配設している。

ただし、３組以上の永久磁石６１、６２を用いて、ドラム７０、７１の傾転力またはモーメントをオフセットするようにしてもよい。たとえば、３組の永久磁石６１、６２を用いて、１組をたとえば垂直方向の最上位置（たとえばおよそ１２時の位置）に配設し、その他の２組をハウジング５０の下側部分に沿って、垂直軸（すなわち、Ｙ軸方向に延在）に対して鏡面対称に、たとえば５時の位置と７時の位置または４時の位置と８時の位置等のように配設することも可能である。この場合、最上位置の組の永久磁石６１、６２は、ドラム７０、７１に最も近い軸方向面において環状取り付けフランジ５１に取り付けられており、最下位置の２組の永久磁石６１、６２は、ドラム７０、７１から最も遠い軸方向面において環状取り付けフランジ５１に取り付けられている。

当然のことながら、永久磁石のその他様々な構成が考えられる。たとえば、永久磁石６１、６２は、軸方向アクチュエータ対２４、２６（１２４、１２６、１２７）とは別個に配設してもよいし、軸方向アクチュエータ対のうちの１または複数と一体化してもよい。この追加または代替として、ドラム７０、７１に最も近い環状取り付けフランジ５１の軸方向面に２組以上の永久磁石６１、６２を配設してもよい。

さらに、永久磁石６１、６２はそれぞれ、複数のより小さな磁石で構成されていてもよい。

図１３は、本明細書に開示の前記または以下の実施形態のいずれかとともに用いるのが有利な本発明のさらに別の変形例を示した図である。

図１３においては、環状取り付けフランジ５１の軸方向両側にそれぞれランディングパッドホルダー７６を介して、一対のランディングパッド（当接パッド）７５が固定的に取り付けられている。ランディングパッド７５は、滑り軸受または滑り軸受パッドと称してもよく、摩耗性グラファイト化合物で構成するのが好ましい。ただし、グラファイトの代わりに別の材料を用いてもよい。

ランディングパッド７５は、電源喪失等の故障時に回転部１０６を軸方向に支持するように設計されている。このようにしなければ、環状取り付けフランジ５１（もしくは持ち上げアクチュエータ１０、１０’、半径方向アクチュエータ１２、１２’、軸方向アクチュエータ２４、２６（１２４、１２６、１２７）、位置センサー９、または回転部１０６および２つの環状フランジ１０７によって画成された収容部内に配設されたその他任意の繊細または脆弱な機器のいずれか）に対して環状フランジ１０７のうちの１つが衝突してしまう。すなわち、回転部１０６が左右いずれか（すなわち、軸方向）に大きく横滑りした場合は、回転部アセンブリ、電子機器（たとえばアクチュエータ）、またはハウジング５０に悪影響を及ぼすことなく（すなわち、悪影響を最小限に抑えつつ）、環状フランジ１０７のうちの１つが、隣接するランディングパッド７５と接触可能である。

したがって、ランディングパッド７５は、軸（長手）方向すなわちＺ軸方向において、環状取り付けフランジ５１に搭載されたその他の機器（たとえばアクチュエータ）のいずれよりも長くなるよう設計するのが好ましい。この場合は、環状フランジ１０７が隣接するランディングパッド７５と接触するため、さらに軸方向に移動して環状取り付けフランジ５１に搭載された繊細または脆弱な機器のいずれかを圧壊あるいは損壊してしまうことが阻止または防止される。

図１３には一対のランディングパッド７５しか示していないが、当然のことながら、環状取り付けフランジ５１の周囲には、複数対のランディングパッド７５を配設してもよい。たとえば、環状取り付けフランジ５１の周囲には、たとえば等間隔に、二対、三対、四対、五対、または六対以上のランディングパッド７５を配設してもよい。さらに、ランディングパッド７５は、任意選択として、対で配設してもよいし（すなわち、軸方向に互いに反対）、回転部１０６および／またはフランジ１０７の周方向に互いにオフセットして配設してもよい。

本発明のさらに別の態様は、以下の通りである。ただし、これらに限定されるものではない。

１．回転軸周りに回転するように構成され、（ｉ）患者を受け入れるように寸法設定された中空内部と、（ｉｉ）直径よりも小さな長手方向の長さと、（ｉｉｉ）外周上または外周に近接して配設された透磁性の材料とを有する環状回転部と、
前記回転部と一体回転するように取り付けられた放射源と、
前記回転部の外周に配設された少なくとも１つの任意選択の非磁気軸受と、
３次元空間における前記回転部の位置に影響を及ぼすように構成され、好ましくは当該回転部の透磁性の材料と相互作用する磁界を生成するように構成された少なくとも３つのアクチュエータを備えた磁気軸受システムと、
を備え、
少なくとも１つの任意選択の持ち上げアクチュエータが、前記回転部を垂直方向に持ち上げる力を生成し、
少なくとも１つの任意選択の半径方向アクチュエータが、前記回転部の半径方向における当該回転部の位置に影響を及ぼすとともに、当該回転部と前記少なくとも１つの任意選択の非磁気軸受間の当該回転部半径方向における環状ギャップの維持を前記磁気軸受システムの制御下での当該回転部の回転中に少なくとも支援し、
少なくとも１つの軸方向アクチュエータが、たとえば前記回転部（および／またはその少なくとも１つの半径方向延在フランジ）と前記少なくとも１つの任意選択の非磁気軸受（たとえば軸方向ランディングパッド）間の当該回転部軸方向における環状ギャップを前記磁気軸受システムの制御下での当該回転部の回転中に維持することによって、当該回転部の軸方向における当該回転部の位置に影響を及ぼす、装置。

２．前記回転部が、少なくとも部分的に透磁性の材料を含む少なくとも１つの環状フランジを備え、前記少なくとも１つの軸方向アクチュエータが当該環状フランジに近接して配設されている、態様１に記載の装置。

３．前記少なくとも１つの軸方向アクチュエータは、互いに独立して可変磁界を生成するように構成した一対の軸方向アクチュエータを備え、前記環状フランジが、任意選択で当該一対の軸方向アクチュエータ間に画成された半径方向延在ギャップ内に配設されている、態様２に記載の装置。

４．前記回転部の周りに固定的に配設され、互いに略等距離の間隔を空けた少なくとも３つの軸方向アクチュエータを備えている、態様１〜３のいずれかに記載の装置。

５．前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、前記回転部の重量の少なくとも５０％を持ち上げるように構成された少なくとも１つの永久磁石を備えている、態様１〜４のいずれかに記載の装置。

６．前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、可変磁界を生成するように構成された電磁石を備えている、態様１〜５のいずれかに記載の装置。

７．前記回転軸が実質的に水平方向に延びている、態様１〜６のいずれかに記載の装置。

８．前記少なくとも１つの非磁気軸受が、滑り軸受および転がり軸受から選択される、態様１〜７のいずれかに記載の装置。

９．少なくとも１つの環状フランジを有し、環状回転部および当該環状フランジの外周上または外周に近接して配設されている透磁性の材料を少なくとも部分的に含み、回転軸周りに回転自在な当該環状回転部と、
前記環状回転部に隣接して配設され、少なくとも一時的に当該環状回転部を回転自在に支持可能な少なくとも１つの任意選択の非磁気軸受であって、当該環状回転部の外周が、当該非磁気軸受の半径方向内側対向表面の直径よりもわずかに小さな直径を有する当該非磁気軸受と、
前記環状回転部の外周に隣接して配設された磁気軸受システムであって、
磁界を生成するとともに前記環状回転部の垂直方向上側部分に隣接して固定的に配設され、少なくとも前記回転軸周りにおける当該環状回転部の回転中に当該環状回転部を垂直方向に持ち上げる力を生成するように構成された少なくとも１つの任意選択の持ち上げアクチュエータと、
可変磁界を生成するとともに前記環状回転部の外周に隣接して固定的に配設され、当該環状回転部の回転中に当該環状回転部の半径方向における当該環状回転部の位置に影響を及ぼすことによって、前記少なくとも１つの非磁気軸受の半径方向内側対向表面と環状回転部の外周間の環状隙間を維持するように構成された少なくとも１つの任意選択の半径方向アクチュエータと、
可変磁界を生成するとともに前記少なくとも１つの環状フランジに隣接して固定的に配設され、前記環状回転部の軸方向における当該回転部の位置に影響を及ぼすことによって、好ましくは当該環状回転部および／または当該少なくとも１つの環状フランジと１または複数の軸方向ランディングパッド等の軸方向に隣接した任意選択の非磁気軸受間の所定の環状ギャップを維持するように構成された少なくとも１つの軸方向アクチュエータと、
を備えた磁気軸受システムと、
を備えている、装置。

１０．前記少なくとも１つの軸方向アクチュエータが、互いに独立して可変磁界を生成するように構成された一対の軸方向アクチュエータを備え、前記環状フランジが、任意選択で当該一対の軸方向アクチュエータ間に画成された半径方向延在ギャップ内に配設されている、態様９に記載の装置。

１１．前記回転部の周りに固定的に配設され、互いに略等距離の間隔を空けた少なくとも３つの軸方向アクチュエータを備えている、態様９または１０に記載の装置。

１２．前記回転軸が実質的に水平方向に延びている、態様９〜１１のいずれかに記載の装置。

１３．前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、前記環状回転部の重量の少なくとも５０％を持ち上げるように構成された少なくとも１つの永久磁石を備えている、態様９〜１２のいずれかに記載の装置。

１４．前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、可変磁界を生成するように構成された電磁石をさらに備えている、態様９〜１３のいずれかに記載の装置。

１５．前記環状回転部の周囲に配設された少なくとも３つの半径方向アクチュエータを備えている、態様９〜１４のいずれかに記載の装置。

１６．前記少なくとも１つの非磁気軸受が、滑り軸受および転がり軸受から選択される、態様９〜１５のいずれかに記載の装置。

１７．前記回転部が、その長手方向の長さよりも大きな外径を有する、態様９〜１７のいずれかに記載の装置。

１８．前記回転部が、患者を受け入れるように寸法設定された中空内部を有する、態様９〜１７のいずれかに記載の装置。

１９．診断用スキャン装置であって、一体回転するように前記環状回転部に搭載された放射源をさらに備えている、態様９〜１８のいずれかに記載の装置。

２０．前記回転軸が実質的に水平方向に延び、
前記少なくとも１つの持ち上げアクチュエータが、前記環状回転部の重量の少なくとも５０％を持ち上げるように構成された少なくとも１つの永久磁石と、可変磁界を生成するように構成された電磁石とを備え、
前記少なくとも１つの非磁気軸受が、滑り軸受および転がり軸受から選択され、
当該装置が、
前記環状回転部の周りに固定的に配設された少なくとも３つの軸方向アクチュエータと、当該軸方向アクチュエータのそれぞれに設定された間隔をおいて配設された前記環状フランジと、
前記回転部の周囲に配設された少なくとも３つの半径方向アクチュエータと、
を備えている、態様１９に記載の装置。

２１．前記放射源の大略反対で前記環状回転部に搭載された放射線検出器をさらに備えている、態様９〜２０のいずれかに記載の装置。

２２．半径方向に延在する少なくとも１つの環状フランジを有し、少なくとも１つの周表面上または周表面に隣接して透磁性の材料を少なくとも部分的に含み、回転軸周りに回転自在な環状回転部と、
前記環状回転部の周囲に隣接して配設された少なくとも１つの任意選択の非磁気軸受と、
前記環状回転部の周囲部に隣接して配設され、前記少なくとも１つの非磁気軸受と当該環状回転部間の環状ギャップを維持するように、当該環状回転部の回転中、回転軸に垂直な平面において当該環状回転部の位置に影響を及ぼすように制御可能な少なくとも１つの任意選択の半径方向アクチュエータと、
互いに間隔をおいて前記環状回転部の周囲に配設された少なくとも３つの軸方向アクチュエータであって、前記少なくとも１つの環状フランジが任意選択として、当該軸方向アクチュエータのそれぞれに設定された間隔をおいて配設されており、各軸方向アクチュエータが、前記少なくとも１つの環状回転部の軸方向における当該環状回転部の位置に影響を及ぼすことによって、好ましくは当該環状回転部および／または当該少なくとも１つの環状フランジと１または複数の軸方向ランディングパッド等の軸方向に隣接した任意選択の非磁気軸受間の所定の環状ギャップを維持するように制御可能な電磁石を備えた当該軸方向アクチュエータと、
を備えている、装置。

２３．互いに間隔をおいて前記環状回転部の外周部に隣接して配設された少なくとも３つの半径方向アクチュエータを備え、当該半径方向アクチュエータのうちの少なくとも１つが、当該環状回転部の重量の少なくとも５０％を垂直方向に持ち上げるように構成された少なくとも１つの永久磁石を備えている、態様２２に記載の装置。

２４．前記環状回転部が、その長手方向の長さよりも大きな外径を有する、態様２２または２３に記載の装置。

２５．診断用スキャン装置であって、一体回転するように前記環状回転部に搭載された放射源をさらに備えている、態様２２〜２４のいずれかに記載の装置。

２６．前記アクチュエータのうちの少なくとも１つが積層コアを備えている、態様１〜２５のいずれかに記載の装置。

２７．第１および第２の（たとえば環状の）フランジが、好ましくは平行に間隔をおいて前記回転部から半径方向外側に延在し、当該第１および第２の各フランジが少なくとも部分的に透磁性の材料を含む、態様１〜２６のいずれかに記載の装置。

２８．前記第１のフランジが前記回転部と継ぎ目なく一体的に形成されており、前記第２のフランジが当該回転部に着脱自在に取り付けられている、態様２７に記載の装置。

２９．前記回転部および前記フランジが、少なくとも実質的にＵ字状断面を有する回転部アセンブリを構成する、態様２７または２８に記載の装置。

３０．前記回転部およびフランジの隣接表面によって収容部が画成された、態様２７〜２９のいずれかに記載の装置。

３１．第１および第２の軸方向アクチュエータが前記収容部内に配設され、当該第１の軸方向アクチュエータが前記第１のフランジに作用するように構成され、当該第２の軸方向アクチュエータが前記第２のフランジに作用するように構成されている、態様３０に記載の装置。

３２．前記第１および第２の各軸方向アクチュエータが、少なくとも１つのステータコアに巻回された少なくとも１つのコイルを備えている、態様３１に記載の装置。

３３．前記第１および第２の各軸方向アクチュエータが、実質的にＵ字状のステータコアと、当該ステータコアの２つの脚部にそれぞれ巻回された２つのコイルとを備えている、態様３０または３１に記載の装置。

３４．前記第１および第２の環状フランジ間の空間内へ半径方向内側に延在する（たとえば環状の）取り付けフランジを有する固定ハウジングまたはフレームをさらに備え、前記第１および第２の軸方向アクチュエータが当該取り付けフランジに取り付けられている、態様３１〜３３のいずれかに記載の装置。

３５．好ましくは平行に間隔をおいて前記回転部から延在し、少なくとも部分的に透磁性の材料を含む（前記）第１および第２のフランジ間の空間内へ半径方向内側に延在する（前記）取り付けフランジを有する（前記）固定ハウジングまたはフレームと、
前記回転部に取り付けられるとともに放射源および／または放射線検出器を含む１または複数のドラムに最も近い軸方向面において前記取り付けフランジに取り付けられ、前記第１のフランジに近接した少なくとも１つの第１の永久磁石と、
前記回転部に取り付けられるとともに前記放射源および／または前記放射線検出器を含む前記１または複数のドラムから最も遠い軸方向面において前記取り付けフランジに取り付けられ、前記第２のフランジに近接した少なくとも１つの第２の永久磁石と、
をさらに備えている、態様１〜３４のいずれかに記載の装置。

３６．前記少なくとも１つの第１の永久磁石および前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部の軸方向に正味の力を及ぼすことはないが、前記ドラムの重量に起因する傾転力（荷重）またはモーメントのバランスまたはオフセットを取る正味のトルクまたはモーメントを当該回転部に及ぼす、態様３５に記載の装置。

３７．前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、垂直方向において、前記少なくとも１つの第２の永久磁石よりも高い位置に配設されている、態様３５または３６に記載の装置。

３８．前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記取り付けフランジの垂直方向における大略最上位置に配設され、前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記取り付けフランジの垂直方向における大略最下位置に配設されている、態様３５〜３７のいずれかに記載の装置。

３９．前記少なくとも１つの第１の永久磁石および／または前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部の垂直軸に対して鏡面対称に間隔を空けた少なくとも２つの別個の異なる永久磁石で構成されている、態様３５〜３８のいずれかに記載の装置。

４０．各永久磁石に取り付けられた少なくとも１つのチャネリング鋼部材または板をさらに備えている、態様３５〜３９のいずれかに記載の装置。

４１．好ましくは平行に間隔をおいて前記回転部から延在する（前記）第１および第２のフランジ間の空間内へ半径方向内側に延在する（前記）取り付けフランジを有する（前記）固定ハウジングまたはフレームと、
前記第１のフランジに近接するように一方の軸方向面において前記取り付けフランジに取り付けられた少なくとも１つの第１のランディングパッドと、
前記第２のフランジに近接するように反対側の軸方向面において前記取り付けフランジに取り付けられた少なくとも１つの第２のランディングパッドと、
をさらに備えている、態様１〜４０のいずれかに記載の装置。

４２．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが滑り軸受または滑り軸受パッドである、態様４１に記載の装置。

４３．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが摩耗性グラファイト材料等の摩耗性材料を含む、態様４１または４２に記載の装置。

４４．前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、前記取り付けフランジに取り付けられたその他任意の機器の軸方向の外側面よりも当該取り付けフランジから更に離れた軸方向の外表面を有する、態様４１〜４３のいずれかに記載の装置。

４５．前記取り付けフランジの周囲においてたとえば等間隔に配設された２つ以上の第１のランディングパッドおよび／または２つ以上の第２のランディングパッドをさらに備えている、態様４１〜４４のいずれかに記載の装置。

１，１’ コンピュータ断層撮影機
２ 放射源
３ 放射線検出器
４ 回転部６の中空内部
５ 環状ギャップ
６ 回転部（環状ガントリ）
７ 環状フランジ
８ 回転部６の回転軸
８’ 回転部６の理想的な回転軸
９ 位置センサー
１０，１０’ 持ち上げアクチュエータ
１１ 回転部６の外周
１２，１２’ 半径方向アクチュエータ
１４ 軸方向アクチュエータ
１６ ステータコア
１８ 永久磁石
２０ ステータコア
２２ コイル
２４ ステータコア
２５ 間隔
２６ コイル
２８ 補助軸受
３０ コイル
３２ ステータコア
３４ コイル
４０ リングシャフト
４１ 曲線状軸受
４２ 曲線状管状ハウジング
４３ 内側表面
４４ 環状接続フランジ
４６ 軸受保持器
４８ 環状隙間
５０ 固定ハウジング
５１ 環状取り付けフランジ
６０ 取り付けブラケット
６１ 磁石のＮ極
６２ 磁石のＳ極
６３ チャネリング鋼部材
７０ ドラム
７１ ドラム
７２ ブラケット
７５ ランディングパッド
７６ ランディングパッドホルダー
１０６ 回転部
１０７ 環状フランジ
１２４ ステータコア
１２６ コイル
１２７ コイル

Claims (19)

1. 回転軸周りに回転自在であって、中空内部を有し、少なくとも部分的に透磁性の材料を含む回転部と、
   前記回転部に間隔をおいて結合されるとともに、当該回転部から半径方向外側に延在し、それぞれが少なくとも部分的に透磁性の材料を含む第１および第２のフランジと、
   可変磁界を生成するように構成され、前記第１のフランジに間隔を空けた状態で隣接して固定的に配設されるとともに、前記回転部の第１の軸方向に当該第１のフランジを磁気的に引っ張るように構成された第１の軸方向アクチュエータと、
   可変磁界を生成するように構成され、前記第２のフランジに間隔を空けた状態で隣接して固定的に配設されるとともに、前記回転部の第１の軸方向とは反対の第２の軸方向に当該第２のフランジを磁気的に引っ張るように構成された第２の軸方向アクチュエータと、
   を備え、
   前記第１および第２の軸方向アクチュエータの両者が、少なくとも実質的に前記第１および第２のフランジ間に配設され、
   前記第１および第２の軸方向アクチュエータは、前記回転部の円周の一部分の近くに配置されている、装置。
2. 前記第１のフランジが前記回転部と継ぎ目なく一体的に形成されており、前記第２のフランジが当該回転部に着脱自在に取り付けられている、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１および第２のフランジが環状であり、
   前記第１および第２の環状フランジが、少なくとも実質的に互いに平行に延在しており、
   前記回転部、前記第１の環状フランジ、および前記第２の環状フランジが、少なくとも実質的にＵ字状断面を有する回転部アセンブリを構成する、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１および第２のフランジ間の中空空間内へ半径方向内側に延在する取り付けフランジを有する固定ハウジングをさらに備え、
   前記第１の軸方向アクチュエータが、前記第１のフランジに最も近い前記取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられており、
   前記第２の軸方向アクチュエータが、前記第２のフランジに最も近く、前記取り付けフランジの第１の軸方向面とは反対側の第２の軸方向面に取り付けられている、請求項３に記載の装置。
5. 前記取り付けフランジの周囲において互いに略等距離の間隔を空けて、当該取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられた少なくとも３つの第１の軸方向アクチュエータと、
   前記取り付けフランジの周囲において互いに略等距離の間隔を空けて、当該取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられた少なくとも３つの第２の軸方向アクチュエータと、
   を備えている、請求項４に記載の装置。
6. 前記回転部および／または第１のフランジに取り付けられ、当該回転部および第１のフランジの軸方向外側に延在する少なくとも１つのブラケットと、
   前記取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられ、前記第１のフランジに間隔を空けた状態で近接する少なくとも１つの第１の永久磁石と、
   前記取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられ、前記第２のフランジに間隔を空けた状態で近接する少なくとも１つの第２の永久磁石と、
   をさらに備えている、請求項４に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つのブラケットが放射源または放射線検出器に取り付けられている、請求項６に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの第１の永久磁石および前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部の軸方向に正味の力を及ぼすことはないが、前記ブラケットならびに当該ブラケットに取り付けられ、前記回転部および第１のフランジの軸方向外側に配設された任意の機器の重量に起因する傾転力のバランスまたはオフセットを取る正味のトルクまたはモーメントを当該回転部に及ぼす、請求項６に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記固定ハウジングの垂直方向において、前記少なくとも１つの第２の永久磁石よりも高い位置に配設されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記少なくとも１つの永久磁石それぞれに取り付けられた少なくとも１つのチャネリング鋼部材をさらに備えている、請求項９に記載の装置。
11. 前記第１のフランジに近接するように前記取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第１のランディングパッドと、
    前記第２のフランジに近接するように前記取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第２のランディングパッドと、
    をさらに備えている、請求項４に記載の装置。
12. 前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが滑り軸受または滑り軸受パッドである、請求項１１に記載の装置。
13. 前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが摩耗性グラファイト材料を含む、請求項１２に記載の装置。
14. 前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、前記取り付けフランジに取り付けられたその他任意の機器の軸方向の外側面よりも当該取り付けフランジから更に離れた軸方向の外側面を有する、請求項１１に記載の装置。
15. 前記回転部および／または第１のフランジに取り付けられ、当該回転部および第１のフランジの軸方向外側に延在する少なくとも１つのブラケットと、
    前記第１のフランジの軸方向外側で前記少なくとも１つのブラケットに取り付けられた放射源または放射線検出器と、
    前記取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられ、前記第１のフランジに間隔を空けた状態で近接する少なくとも１つの第１の永久磁石と、
    前記取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられ、前記第２のフランジに間隔を空けた状態で近接する少なくとも１つの第２の永久磁石であって、前記固定ハウジングの垂直方向において、前記少なくとも１つの第１の永久磁石よりも低い位置に配設された第２の永久磁石と、
    前記少なくとも１つの第１の永久磁石と前記第１のフランジとの間に配設されるように当該少なくとも１つの第１の永久磁石に取り付けられた第１のチャネリング鋼板と、
    前記少なくとも１つの第２の永久磁石と前記第２のフランジとの間に配設されるように当該少なくとも１つの第２の永久磁石に取り付けられた第２のチャネリング鋼板と、
    をさらに備え、
    前記少なくとも１つの第１の永久磁石および前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部の軸方向に正味の力を及ぼすことはないが、前記ブラケットならびに当該ブラケットに取り付けられ、前記回転部および第１のフランジの軸方向外側に配設された任意の機器の重量に起因する傾転力のバランスまたはオフセットを取る正味のトルクまたはモーメントを当該回転部に及ぼし、
    前記少なくとも１つの第１のランディングパッドおよび／または前記少なくとも１つの第２のランディングパッドが、摩耗性グラファイト材料で構成された滑り軸受または滑り軸受パッドである、請求項１４に記載の装置。
16. 回転部に間隔をおいて結合されるとともに、当該回転部から半径方向外側に延在する第１および第２のフランジを有する当該回転部であって、当該回転部および第１ならびに第２のフランジのそれぞれが少なくとも部分的に透磁性の材料を含み、回転軸周りに回転自在な回転部と、
    前記第１のフランジに取り付けられ、前記回転部および第１のフランジの軸方向外側に延在する少なくとも１つのブラケットと、
    前記回転部を囲み、前記第１および第２のフランジ間の空間内へ半径方向内側に延在する取り付けフランジを有する固定ハウジングと、
    前記取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第１の永久磁石と、
    前記取り付けフランジの第１の軸方向面とは反対側の第２の軸方向面に取り付けられた少なくとも１つの第２の永久磁石と、
    を備えている、装置。
17. 前記少なくとも１つのブラケットが、前記第１のフランジおよび前記回転部の軸方向外側に配設され、当該回転部によって回転される少なくとも１つの機器に取り付けられ、
    前記少なくとも１つの第１の永久磁石および前記少なくとも１つの第２の永久磁石が、前記回転部の軸方向に正味の力を及ぼすことはないが、前記ブラケットならびに当該ブラケットに取り付けられた前記少なくとも１つの機器の重量に起因する傾転力のバランスまたはオフセットを取る正味のトルクまたはモーメントを当該回転部に及ぼしている、請求項１６に記載の装置。
18. 前記少なくとも１つの第１の永久磁石が、前記固定ハウジングの垂直方向において、前記少なくとも１つの第２の永久磁石よりも高い位置に配設されている、請求項１７に記載の装置。
19. 前記第１のフランジに近接するように前記取り付けフランジの第１の軸方向面に取り付けられ、軸方向において、前記少なくとも１つの第１の永久磁石よりも大きな幅を有する少なくとも１つの第１のランディングパッドと、
    前記第２のフランジに近接するように前記取り付けフランジの第２の軸方向面に取り付けられ、軸方向において、前記少なくとも１つの第２の永久磁石よりも大きな幅を有する少なくとも１つの第２のランディングパッドと、
    をさらに備えている、請求項１８に記載の装置。