JP7182400B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関する。

被検体の体内組織が画像化された医用画像データを生成する医用画像診断装置が存在する。医用画像診断装置としては、Ｘ線ＣＴ装置及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等が挙げられる。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射することでＸ線検出器が検出したＸ線に基づく電気信号に基づいて、被検体のアキシャル断層又は３次元のＣＴ画像データを生成する。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管及びＸ線検出器等を備える架台装置を含む。架台装置に備えられる複数の部材の中には、発熱ユニット等が含まれるため、架台装置内部の空気と熱交換により架台装置内部の排熱を行う。Ｘ線ＣＴ装置は、架台回転部に搭載された発熱ユニット等の近傍に設けられるファン（以下、「回転部ユニットファン」という）により発熱ユニット等を強制冷却し、架台装置に搭載されるファン（以下、「架台ファン」という）により、架台装置内部のエアの排熱を行う。

特開２００２－６５６５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、回転部に設けられる冷却対象ユニットの冷却効率の向上、又は、装置の静音化を実現することである。

実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、回転部と、フィンとを備える。回転部は、冷却対象ユニットを回転可能に保持する。フィンは、回転部に設けられ、冷却対象ユニットの近傍の流速が冷却対象ユニットの近傍以外の空間における流速と比して速くなるように設けられる。

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図。 図２は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置を示す断面図。 図３は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置の回転フレームを示す斜視図。 図４は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置の回転フレームを示すＸ－Ｙ断面図であり、回転フレーム回転時のフィンの機能を示す図。 図５は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置を示す断面図。 図６は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置の回転フレームを示すＸ－Ｙ断面図であり、回転フレーム回転時のフィンの機能を示す図。 図７は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置を示す断面図。 図８は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置の回転フレームを示すＸ－Ｙ断面図であり、回転フレーム回転時のフィンの機能を示す図。 図９は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置に設けられる架台装置を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線ＣＴ装置の実施形態について詳細に説明する。

なお、Ｘ線ＣＴ装置によるデータ収集方式には、Ｘ線源とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（Ｒ－Ｒ：Rotate/Rotate）方式や、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（Ｓ－Ｒ：Stationary/Rotate）方式等の様々な方式がある。いずれの方式でも本発明を適用可能である。以下、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、現在、主流を占めている第３世代の回転／回転方式を採用する場合を例にとって説明する。

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図である。

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１を示す。Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０、寝台装置３０、及びコンソール装置４０を備える。架台装置１０及び寝台装置３０は、検査室に設置される。架台装置１０は、寝台装置３０に載置された被検体（例えば、患者）Ｐに関するＸ線の検出データ（「純生データ」とも呼ばれる）を収集する。図１において、説明の便宜上、架台装置１０を左側の上下に複数描画しているが、実際の構成としては、架台装置１０は１つである。

コンソール装置４０は、複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで生データを生成し、生データに対して再構成処理を施すことでＣＴ画像を再構成して表示する。

架台装置１０は、Ｘ線源（例えば、Ｘ線管）１１、Ｘ線検出器１２、回転部（例えば、回転フレーム）１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、コリメータ１７、データ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８を備える。なお、架台装置１０は、架台部の一例である。

Ｘ線管１１は、回転フレーム１３に備えられる。Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生する真空管である。例えば、Ｘ線管１１には、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。

なお、実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴ装置にも、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。なお、Ｘ線管１１は、Ｘ線照射部の一例である。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１に対向するように回転フレーム１３に備えられる。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した検出データを電気信号としてＤＡＳ１８に出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

また、Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：PMT）等の光センサを有する。

なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。また、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線検出部の一例である。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２を対向支持する。回転フレーム１３は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２を一体として回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する場合もある。また、回転フレーム１３は、回転部の一例である。

このように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向させて支持する回転フレーム１３を患者Ｐの周りに回転させることで、複数ビュー、即ち、患者Ｐの３６０°分の検出データを収集する。なお、ＣＴ画像の再構成方式は、３６０°分の検出データを用いるフルスキャン再構成方式には限定されない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置１は、半周（１８０°）＋ファン角度分の検出データに基づいてＣＴ画像を再構成するハーフ再構成方式を採ってもよい。

さらに、回転フレーム１３は、冷却対象ユニットの近傍の空気の流速が冷却対象ユニットの近傍以外の空間における流速と比して速くなるようにフィンを設ける。冷却対象ユニットとは、回転フレーム１３に設けられるＸ線管１１、Ｘ線検出器１２、及びＤＡＳ１８等の発熱ユニットや、発熱ユニットの熱を放熱する放熱ユニット（例えば、ヒートシンク）等を含む。なお、フィンは、図２～図４において符号「Ｔ」、「Ｔ１」及び「Ｔ２」として示され、図５～図６において符号「Ｕ」として示され、図７～図８において符号「Ｖ」として示され、図９において符号「Ｗ」として示される。フィンの構成及び機能については、図２～図９を用いて後述する。

Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３、又は、回転フレーム１３を回転可能に支持する非回転部分（例えば図示しない固定フレーム）に備えられる。Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有する。Ｘ線高電圧装置１４は、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置（図示省略）と、後述する制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置（図示省略）を有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、図１において、説明の便宜上、Ｘ線高電圧装置１４が、Ｘ線管１１に対してｘ軸の正方向の位置に配置されているが、Ｘ線管１１に対してｘ軸の負方向の位置に配置されてもよい。

制御装置１５は、処理回路及びメモリと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路及びメモリの構成については、後述するコンソール装置４０の処理回路４４及びメモリ４１と同等であるので説明を省略する。

制御装置１５は、コンソール装置４０又は架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェース（図示省略）からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御や、寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。なお、制御装置１５は、制御部の一例である。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０や架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェースから入力された撮像条件に基づいて、Ｘ線管１１の回転角度や、後述するウェッジ１６及びコリメータ１７の動作を制御する。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。ウェッジ１６は、制御装置１５による制御の下、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から患者Ｐに照射されるＸ線が予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰させるフィルタである。例えば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（Wedge Filter）、ボウタイフィルタ（bow－tie filter）は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ１７は、Ｘ線絞り又はスリットとも呼ばれ、Ｘ線管１１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム１３に備えられる。コリメータ１７は、制御装置１５による制御の下、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組合せによってＸ線の照射開口を形成する。

ＤＡＳ１８は、回転フレーム１３に備えられる。ＤＡＳ１８は、制御装置１５による制御の下、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、制御装置１５による制御の下、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器とを有し、増幅及びデジタル変換後の検出データを生成する。ＤＡＳ１８によって生成された、複数ビュー分の検出データは、コンソール装置４０に転送される。

ここで、ＤＡＳ１８によって生成された検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の固定フレームに設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０に転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の固定フレームへの検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、回転フレーム１３は、回転部の一例である。

寝台装置３０は、基台３１、寝台駆動装置３２、天板３３及び支持フレーム３４を備える。寝台装置３０は、スキャン対象の患者Ｐを載置し、制御装置１５による制御の下、患者Ｐを移動させる装置である。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、患者Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動するモータ又はアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、患者Ｐを載置可能な形状を有する板である。

なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動させてもよい。また、寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の基台３１ごと移動させてもよい。本発明を立位ＣＴに応用する場合、天板３３に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャンや位置決め等のためのスキャノ撮影等、架台装置１０の撮像系と天板３３の位置関係の相対的な変更を伴う撮影を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板３３の駆動によって行われてもよいし、架台装置１０の固定部の走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。

なお、実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をｙ軸方向とそれぞれ定義するものとする。

コンソール装置４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３、及び処理回路４４を備える。なお、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。また、以下の説明では、コンソール装置４０が単一のコンソールで全ての機能を実行するものとするが、これらの機能は、複数のコンソールが実行してもよい。なお、コンソール装置４０は、医用画像処理装置の一例である。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メモリ４１は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メモリ４１は、処理回路４４において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ４２への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース４３によって行うことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を含めることもできる。

メモリ４１は、例えば、前処理前の検出データや、前処理後かつ再構成前の生データや、再構成後のＣＴ画像を記憶する。前処理は、検出データに対する、対数変換処理、オフセット補正処理、チャンネル間の感度補正処理、ビームハードニング処理等のうち少なくとも１つを意味する。また、インターネット等の通信ネットワークを介してＸ線ＣＴ装置１と接続可能なクラウドサーバがＸ線ＣＴ装置１からの保存要求を受けて検出データや、生データや、ＣＴ画像を記憶するように構成されてもよい。なお、メモリ４１は、記憶部の一例である。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成されたＣＴ画像や、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。また、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしてもよい。なお、ディスプレイ４２は、表示部の一例である。

入力インターフェース４３は、技師等の操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等によって実現される。入力デバイスが操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路４４に出力する。また、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されてもよい。なお、入力インターフェース４３は、入力部の一例である。

処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体の動作を制御する。処理回路４４は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。

また、処理回路４４は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メモリは処理回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリが複数の処理回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

処理回路４４は、メモリ４１に記憶されたプログラムを実行することで、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、及び再構成処理機能４４３を実現する。なお、機能４４１～４４３の全部又は一部は、コンソール装置４０のプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、コンソール装置４０にＡＳＩＣ等の回路として備えられる場合であってもよい。また、機能４４１～４４３の全部又は一部は、コンソール装置４０のみならず、制御装置１５に備えられる場合もある。

システム制御機能４４１は、予め設定されたスキャン条件に従って制御装置１５を介してＸ線管１１、Ｘ線検出器１２、及び回転フレーム１３等の動作を制御することでＣＴスキャンを実行させ、制御装置１５から複数ビュー分の検出データを収集する機能を含む。例えば、スキャン条件は、照射Ｘ線に関する、管電流ｍＡ、管電圧ｋＶ、Ｘ線強度制御条件（モジュレーション条件）、Ｘ線管１１（又は、回転フレーム１３）の回転速度等を含む。なお、システム制御機能４４１は、スキャン制御部の一例である。

前処理機能４４２は、システム制御機能４４１によって収集された複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで複数ビュー分の生データを生成する機能を含む。なお、前処理機能４４２は、前処理部の一例である。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２によって前処理後の複数ビュー分の生データに基づいて、画像再構成処理によりＣＴ画像データを生成する機能を含む。また、再構成処理機能４４３は、ＣＴ画像データをメモリ４１に記憶させる機能や、ＣＴ画像データをＣＴ画像としてディスプレイ４２に表示させる機能や、ＣＴ画像データをネットワークインターフェース（図示省略）を介して外部装置に送信する機能を含む場合もある。なお、再構成処理機能４４３は、再構成処理部の一例である。

続いて、図２～図９を用いて、架台装置１０に設けられるフィンの構成及び機能について説明する。

１．第１例に係るフィン
図２～図４は、第１例に係るフィンの構成を示す図である。図２は、架台装置１０を示す断面図である。図３は、架台装置１０の回転フレーム１３を示す斜視図である。図４は、架台装置１０の回転フレーム１３を示すＸ－Ｙ断面図であり、回転フレーム１３回転時のフィンの機能を示す図である。

図２の左側は、架台装置１０を示すＸ－Ｙ断面図である。図２の右側は、架台装置１０を示すＩＩ－ＩＩ断面図、即ち、Ｙ－Ｚ断面図である。図２に示すように、架台装置１０は、その内部に回転フレーム１３を収容するための収容空間Ｇを有する固定フレームＦと、収容空間Ｇ内で回転し回転空間Ｇ´を形成する回転フレーム１３とを備える。回転フレーム１３は、背面壁１３ａ及び側面壁１３ｂを有する。なお、回転フレーム１３は、背面壁１３ａのみを備え、側面壁１３ｂを備えない場合もある。

回転フレーム１３の背面壁１３ａは、冷却対象ユニットを固定する。冷却対象ユニットは、例えば、ＤＡＳ１８等の発熱ユニットや、発熱ユニットの熱を放熱する放熱ユニット（例えば、ヒートシンク）等を含む。以下、冷却対象ユニットが、放熱ユニットとしてのヒートシンクＨである場合について説明する。

また、回転フレーム１３の背面壁１３ａは、フィンＴを固定する。なお、図２において、ＤＡＳ１８、ヒートシンクＨ、及びフィンＴ以外のユニット（Ｘ線管等）については、図示を省略する。

固定フレームＦによって形成される収容空間Ｇは、ヒートシンクＨ等の冷却対象ユニットに対して相当に広い。そのため、収容空間Ｇ内のエアの吸排気用に大型の架台ファン（ＤＣファン）を架台装置に搭載する必要があるが、ＣＴスキャン中に大型の架台ファンを作動させると、ＣＴスキャン中の騒音が大きくなってしまう。また、大型の架台ファンを作動させても、回転に伴う回転空間Ｇ´内のエアフローはその一部しかヒートシンクＨ等の冷却対象ユニットの冷却に寄与しない。一方で、ヒートシンクＨの近傍に回転部ユニットファンを設け、ＣＴスキャン中に回転部ユニットファンを作動させると、ＣＴスキャン中の騒音が大きくなってしまう。

そこで、回転フレーム１３は、ヒートシンクＨを効率的に冷却可能なフィンＴを設ける。フィンＴは、回転フレーム１３の回転に従ってヒートシンクＨ及びその周辺に流れるエアをヒートシンクＨに向かって絞り込み、ヒートシンクＨに近づくにつれてエアの流速が高まる形状を備える。これにより、ヒートシンクＨを直接的に冷却する構造、つまり、ヒートシンクＨに、より大きな風量をあてることでヒートシンクＨを冷却する構造がとれる。なお、フィンＴは、冷却に寄与しない部分のエアフローをヒートシンクＨから遠ざけるような構造とし、ヒートシンクＨの近傍を陰圧にする形状を備えてもよい。

また、図３（Ａ）は、図２に示すフィンＴとしてのフィンＴ１を示す。フィンＴ１は、２枚の湾曲板によって構成される。フィンＴ１の各湾曲板は、回転フレーム１３の背面壁１３ａに固定されて設けられる。

一方で、図３（Ｂ）は、図２に示すフィンＴとしてのフィンＴ２を示す。フィンＴ２は、２枚の湾曲板と、Ｘ－Ｙ平面の平板とによって構成される。フィンＴ２の各湾曲板は、フィンＴ１と同様に、回転フレーム１３の背面壁１３ａに固定されて設けられる。

図４に示すように回転フレーム１３が回転すると、回転空間Ｇ´内のエアがフィンＴ（図３に示すフィンＴ１又はＴ２）の大開口部側からフィンＴに流入する。そして、大開口部側からフィンＴに流入したエアは、フィンＴの内壁側を高速で進み、小開口部側から排出されてヒートシンクＨに当たりヒートシンクＨを冷却する。なお、回転空間Ｇ´内の僅かなエアは、回転に伴い回転空間Ｇ´外の空間に漏れる。

なお、フィンＴは、回転フレーム１３に固定される場合について説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、フィンＴは、ヒートシンクＨに固定されてもよい。また、フィンＴの各湾曲板の内表面に突起等が設けられてもよい。この構成により、回転フレーム１３が回転すると、各湾曲板の内表面付近に乱流が発生するので、ヒートシンクＨに対するより大きな冷却効率を見込める。

Ｘ線ＣＴ装置１の第１例に係るフィンＴ（図３に示すフィンＴ１又はＴ２）によれば、回転中のヒートシンクＨ等の冷却対象ユニットに当たるエアの流速を局所的に高めることでヒートシンクＨの冷却効率を向上できる。それにより、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載する必要がなくなるので、装置の静音化を実現することができる。なお、Ｘ線ＣＴ装置１が第１例に係るフィンＴを備える場合において、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載することを排除するものではなく、搭載された回転部ユニットファンの回転速度を落としたり、ゼロとすることで、Ｘ線ＣＴ装置１は、静音化を実現することもできる。

２．第２例に係るフィン
図５～図６は、第２例に係るフィンの構成を示す図である。図５は、架台装置１０を示す断面図である。図６は、架台装置１０の回転フレーム１３を示すＸ－Ｙ断面図であり、回転フレーム１３回転時のフィンの機能を示す図である。

図５は、架台装置１０を示すＸ－Ｙ断面図である。なお、架台装置１０のＹ－Ｚ断面図については、図２の右側と同等であるので説明を省略する。図５に示すように、架台装置１０は、収容空間Ｇを有する固定フレームＦと、回転空間Ｇ´を有する回転フレーム１３とを備える。

回転フレーム１３（図２に右側の背面壁１３ａ）は、フィンＴ（図２に図示）と同様に、フィンＵを固定する。なお、図５において、ＤＡＳ１８、ヒートシンクＨ、及びフィンＵ以外のユニット（Ｘ線管等）については、図示を省略する。

前述したように、回転フレーム１３の回転中、即ちＣＴスキャン中に吸排気用の大型の架台ファンを作動させても、回転に伴う回転空間Ｇ´内のエアフローはその一部しかヒートシンクＨの冷却に寄与しないし、ヒートシンクＨの近傍の回転部ユニットファンをＣＴスキャン中に作動させると、ＣＴスキャン中の騒音が大きくなってしまう。

そこで、回転フレーム１３は、ヒートシンクＨを効率的に冷却可能なフィンＵを設ける。フィンＵは、回転フレーム１３の回転中心を中心とする円周上に、複数のフィン要素を設ける。各フィン要素は、回転フレーム１３（図２に右側の背面壁１３ａ）に固定される。また、各フィン要素は、各フィン要素が固定された回転フレーム１３の回転に従って、回転フレーム１３の径方向にエアの流速の勾配を設け、径方向の内側より外側の方がエアの流速が高まるように湾曲している。そして、各フィン要素の径方向外側にヒートシンクＨが設けられる。

回転フレーム１３が回転すると、外部から吸気口Ｒを介して収容空間Ｇ内に吸気する。その結果、図６に示すように、回転空間Ｇ´内には、回転フレーム１３の回転の径方向に流速の勾配が発生する（３列の破線矢印）。流速が大きい径方向外側にヒートシンクＨが配置されているので、ヒートシンクＨの近傍に回転部ユニットファンを搭載することなく、ヒートシンクＨの冷却効率の向上に寄与できる。

なお、回転フレーム１３は、フィンＵに加え、前述のフィンＴを設けることもできる。

Ｘ線ＣＴ装置１の第２例に係るフィンＵによれば、回転中のヒートシンクＨ等の冷却対象ユニットに当たるエアの流速を高めることでヒートシンクＨの冷却効率を向上できる。それにより、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載する必要がなくなるので、装置の静音化を実現することができる。なお、Ｘ線ＣＴ装置１が第２例に係るフィンＵを備える場合において、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載することを排除するものではなく、搭載された回転部ユニットファンの回転速度を落としたり、ゼロとすることで、Ｘ線ＣＴ装置１は、静音化を実現することもできる。

３．第３例に係るフィン
図７～図８は、第３例に係るフィンの構成を示す図である。図７は、架台装置１０を示す断面図である。図８は、架台装置１０の回転フレーム１３を示すＸ－Ｙ断面図であり、回転フレーム１３回転時のフィンの機能を示す図である。

図７は、架台装置１０を示すＸ－Ｙ断面図である。なお、架台装置１０のＹ－Ｚ断面図については、図２の右側と同等であるので説明を省略する。図７に示すように、架台装置１０は、収容空間Ｇを有する固定フレームＦと、回転空間Ｇ´を有する回転フレーム１３とを備える。

回転フレーム１３（図２に右側の背面壁１３ａ）は、フィンＴ（図２に図示）と同様に、フィンＶを固定する。なお、図７において、ＤＡＳ１８、ヒートシンクＨ、及びフィンＶ以外のユニット（Ｘ線管等）については、図示を省略する。

前述したように、回転フレーム１３の回転中、即ちＣＴスキャン中に吸排気用の大型の架台ファンを作動させても、回転に伴う回転空間Ｇ´内のエアフローはその一部しかヒートシンクＨの冷却に寄与しないし、ヒートシンクＨの近傍の回転部ユニットファンをＣＴスキャン中に作動させると、ＣＴスキャン中の騒音が大きくなってしまう。

そこで、回転フレーム１３は、ヒートシンクＨを効率的に冷却可能なフィンＶを設ける。フィンＶは、回転フレーム１３の回転中心を中心とする円周上に、複数のフィン要素を設ける。各フィン要素は、回転フレーム１３（図２に右側の背面壁１３ａ）に固定される。また、各フィン要素は、各フィン要素が固定された回転フレーム１３の回転に従って、回転フレーム１３の径方向にエアの流速の勾配を設け、径方向の外側より内側の方がエアの流速が高まるように湾曲している。そして、各フィン要素の径方向内側にヒートシンクＨが設けられる。

回転フレーム１３が回転すると、外部から開口部Ｒを介して収容空間Ｇ内に吸気する。その結果、図８に示すように、回転空間Ｇ´内には、回転フレーム１３の回転の径方向に流速の勾配が発生する（３列の破線矢印）。流速が大きい径方向内側にヒートシンクＨが配置されているので、ヒートシンクＨの近傍に回転部ユニットファンを搭載することなく、ヒートシンクＨの冷却効率の向上に寄与できる。

なお、回転フレーム１３は、フィンＶに加え、前述のフィンＴを設けることもできる。

Ｘ線ＣＴ装置１の第３例に係るフィンＶによれば、回転中のヒートシンクＨ等の冷却対象ユニットに当たるエアの流速を高めることでヒートシンクＨの冷却効率を向上できる。それにより、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載する必要がなくなるので、装置の静音化を実現することができる。なお、Ｘ線ＣＴ装置１が第３例に係るフィンＶを備える場合において、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載することを排除するものではなく、搭載された回転部ユニットファンの回転速度を落としたり、ゼロとすることで、Ｘ線ＣＴ装置１は、静音化を実現することもできる。

４．第４例に係るフィン
前述のフィンＴ～Ｖは、回転フレーム１３の回転によりヒートシンクＨ等の冷却対象ユニットに当たるエアの流速を制御することで、冷却対象ユニットの冷却効率を向上させることを目的とする。一方で、第４例に係るフィンは、回転フレーム１３の静止状態において、冷却対象ユニットの冷却効率を向上させることを目的とする。固定フレームＦと回転フレーム１３との相対速度が０、即ち、回転フレーム１３の静止時には収容空間Ｇ内のエアは流れないので、固定フレームＦは、回転フレーム１３の静止時のみに作動する冷却機構（ファンＢ１，Ｂ２）を搭載する。

図９は、第４例に係るフィンの構成を示す図である。図９は、架台装置１０を示す断面図である。

図９は、架台装置１０を示すＸ－Ｙ断面図である。なお、架台装置１０のＹ－Ｚ断面図については、図２の右側と同等であるので説明を省略する。図９に示すように、架台装置１０は、収容空間Ｇを有する固定フレームＦと、回転空間Ｇ´を有する回転フレーム１３とを備える。

回転フレーム１３（図２に右側の背面壁１３ａ）は、フィンＴ（図２に図示）と同様に、フィンＷを固定する。固定部Ｆは、下部側に吸気用の架台ファンＢ１と、上部側に排気用の架台ファンＢ２とを設ける。なお、図９において、ＤＡＳ１８、ヒートシンクＨ、フィンＷ、ファンＢ１，Ｂ２以外のユニット（Ｘ線管等）については、図示を省略する。

フィンＷは、吸気用の架台ファンＢ１から吸気されたエアをヒートシンクＨに向かって絞り込み、ヒートシンクＨに近づくにつれてエアの流速が高まる形状を備える。フィンＷは、フィンＴ１（図３（Ａ）に図示）と同様に、２枚の湾曲板によって構成される。フィンＷの各湾曲板は、回転フレーム１３の背面壁１３ａに固定されて設けられる。

回転フレーム１３の静止中にヒートシンクＨの近傍の回転部ユニットファンを作動させると、騒音が大きくなってしまう。しかし、回転フレーム１３の静止中に限定した効果ではあるが、ヒートシンクＨの静止位置の近傍に吸気用の架台ファンＢ１を設け、かつ、架台ファンＢ１から吸気されたエアをヒートシンクＨに向けて絞り込むフィンＷを設けることで、回転空間内のエアを両湾曲板に挟まれる空間に効果的に絞り込むことができ、効果的にヒートシンクＨの冷却を行うことができる。

又は、フィンＷは、吸気用の架台ファンＢ１から吸気されたエアをヒートシンクＨに向かって絞り込み、ヒートシンクＨに近づくにつれてエアの流速が高まる形状を備える。フィンＷは、フィンＴ２（図３（Ｂ）に図示）と同様に、２枚の湾曲板と、Ｘ－Ｙ平面の平板とによって構成される。

回転フレーム１３の静止状態で架台ファンＢ１，Ｂ２が作動すると、吸気用の架台ファンＢ１から吸気されたエアがフィンＷの大開口部側からフィンＷに流入する。そして、大開口部側からフィンＷに流入したエアは、フィンＷの内壁側を高速で進み、小開口部側から排出されてヒートシンクＨに当たりヒートシンクＨを冷却する。ヒートシンクＨを冷却したエアは、排気用の架台ファンＢ２から外部に排気される。

なお、回転フレーム１３は、フィンＷに加え、前述のフィンＴを設けることもできるし、フィンＷの機能と、前述のフィンＴの機能とを兼ね備えたフィンを設けることもできる。

また、フィンＷは、回転フレーム１３に固定される場合について説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、フィンＷは、ヒートシンクＨに固定されてもよい。また、フィンＷの各湾曲板の内表面に突起等が設けられてもよい。この構成により、架台ファンＢ１を作動させると、各湾曲板の内表面付近に乱流が発生するので、ヒートシンクＨに対するより大きな冷却効率を見込める。

Ｘ線ＣＴ装置１の第４例に係るフィンＷによれば、静止中のヒートシンクＨ等の冷却対象ユニットに当たるエアの流速を局所的に高めることでヒートシンクＨの冷却効率を向上できる。それにより、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載する必要がなくなるので、装置の静音化を実現することができる。なお、Ｘ線ＣＴ装置１が第４例に係るフィンＷを備える場合において、冷却対象ユニット用の回転部ユニットファンを搭載することを排除するものではなく、搭載された回転部ユニットファンの回転速度を落としたり、ゼロとすることで、Ｘ線ＣＴ装置１は、静音化を実現することもできる。

また、Ｘ線ＣＴ装置１の第４例に係るフィンＷによれば、回転フレーム１３のヒートシンクＨの冷却に対して耐Ｇ性能を考慮しなくてもよくなり、回転部ユニットファンとして、耐Ｇ性能を有する安型ファンや、流体軸受けファンや、大型ファン等の静音性に優れたファン導入も可能となる。さらに、Ｘ線ＣＴ装置１の第４例に係るフィンＷによれば、回転フレーム１３の静止時のみに回転空間Ｇ´内に作られるエアフローについても、フィンＴ（図２に図示）を有効に利用できるような位置に架台ファンを搭載することにより、より効率的にヒートシンクＨの冷却を行うことができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、回転部に設けられる冷却対象ユニットの冷却効率の向上、又は、装置の静音化を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１１ Ｘ線源（Ｘ線管）
１２ Ｘ線検出器
１３ 回転フレーム
１８ ＤＡＳ（発熱ユニット）
Ｈ ヒートシンク（放熱ユニット）
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２，Ｕ，Ｖ，Ｗ フィン

Claims (4)

1. 冷却対象ユニットを回転可能に保持する回転部と、
   前記回転部に設けられるフィンであって、２枚の湾曲板によって大開口部と小開口部とを有するように形成され、前記冷却対象ユニットの周辺に流れるエアを前記大開口部から吸い込み、吸い込んだ前記エアの経路を前記２枚の湾曲板によって前記冷却対象ユニットに向かって絞り込み、前記冷却対象ユニットに近づくにつれて前記エアの流速が高まるように形成されたフィンと、
   を備えるＸ線ＣＴ装置。
2. 前記冷却対象ユニットは、前記回転部に設けられる発熱ユニット、又は、前記発熱ユニットの熱を放熱する放熱ユニットである、
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記回転部を回転可能に支持する固定部と、
   前記固定部に設けられ、前記回転部の静止時に作動する吸気用のファンと、
   前記固定部に設けられ、前記回転部の静止時に作動する排気用のファンと、をさらに設け、
   前記フィンは、前記吸気用のファンによって吸気されたエアを前記冷却対象ユニットに向かって絞り込み、前記冷却対象ユニットに近づくにつれてエアの流速が高まる形状を備える、
   請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記冷却対象ユニットは、前記回転部の背面壁に固定され、
   前記フィンは、前記背面壁に固定される、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。

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