JPH0734796B2 - Ｘ線ｃｔスキャナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体のＸ線透過情報を収集するＸ線CTスキ
ャナに関する。

（従来の技術） 第５図はＸ線CTスキャナの外観を示している。同図に示
すようにＸ線CTスキャナは、撮影孔６を備えた架台１
と、この架台撮影孔６内に被検体を出入り可能とする寝
台３とを有する。被検体は寝台天板２上に載置される。
架台１は、固定部とこの固定部によって回転可能に支持
された回転部とを有し、この回転部上にＸ線管等が搭載
されている。

ところで、Ｘ線管に高電圧を印加する高電圧電源装置と
しては、架台外部に設置された高電圧発生装置より発生
する高電圧（Ｘ線管路の陰極，陽極の片側例えば75kV）
を、高圧スリップリングを介して回転部側に伝達するよ
うにした高圧スリップリング方式と、架台外部に設けら
れた高電圧発生装置の低圧部より低圧スリップリングを
介して回転部側に低電圧（例えば200乃至400V）を伝達
するようにした低圧スリップリング方式とがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、前者の高圧スリップリング方式においては、ス
リップリング部の電圧が高いため、耐圧を考慮したガス
絶縁若しくは油絶縁が必要となるが、スリップリングを
絶縁媒体からシールすることは難しく、またスリップリ
ング自体も特殊な構造としなければならないため、高価
なものとなる。

また、後者の低圧スリップリング方式においては、架台
に変圧器等の高電圧発生器を搭載しなければならないた
め、重量的に耐え得るようにするには架台自体を大きく
しなければならず、更に低圧部よりスリップリングを介
して大電流（例えば50乃至200A）を流すとスリップリン
グからの発熱量が多いため、別途に熱交換器を設けてそ
の発熱部を冷却する必要がある。また、架台回転部上に
高電圧発生器を搭載した場合、この高電圧発生器がかな
り重いために架台回転部のバランスが悪くなる。このた
め従来は、架台回転部にバランスウェイトを設けること
で架台回転部のバランスをとる必要があった。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、バランスウェイトの低減により架台回
転部の軽量化を図ることにあり、また、スリップリング
部の絶縁を不要とし、しかも架台の積載重量を低減する
ことにより、コスト低下及び小型化を図ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、架台固定部によって
回転可能に支持された架台回転部上に、被検体に向けて
Ｘ線を曝射するＸ線管と、このＸ線管の陽極と陰極との
間に印加される高電圧を生成する高電圧生成部とを搭載
してなり、被検体のＸ線透過情報を収集するＸ線CTスキ
ャナにおいて、前記Ｘ線管の陽極側印加電圧生成用であ
ってコンデンサとダイオードとの組合せによる電圧逓倍
回路を適用した第１のユニットと、前記Ｘ線管の陰極側
印加電圧生成用であってコンデンサとダイオードとの組
合せによる電圧逓倍回路を適用した第２のユニットとに
２分割し、各ユニットを前記架台回転部上に隔離配置し
て形成された高電圧生成部と、前記架台固定部又は架台
外部に設けられた外部電源電圧を中圧に昇圧する変成器
と、この変成器出力を前記第１、第２のユニットに伝達
するものであって前記架台固定部と前記架台回転部との
間に設けられたスリップリングとを備えたものである。

（作用） 高電圧生成部が大重量である場合でも、これを、陽極側
印加電圧生成用の第１のユニットと、陰極側印加電圧生
成用の第２のユニットとに分割し、各ユニットを架台回
転部上に隔離配置することにより架台回転部のバランス
がとり易くなる。このためバランスウェイトの使用量を
大幅に減少させることができ、これにより架台回転部全
体の軽量化を図ることができる。

また、上記のように変成器及びスリップリングを設けた
場合には、外部電源から電圧変成器を通して架台回転部
側に中圧として伝達されるので、スリップリング部に対
して耐圧を考慮した絶縁を施す必要がなく、しかもスリ
ップリング自体も冷却を考慮した特殊な構造にしなくて
もよく、スリップリングが簡単且つ安価になる。更に、
架台回転部側に搭載される第1,第２のユニットに、ダイ
オードとコンデンサで構成された電圧逓倍回路を用いて
いるので、架台の搭載重量も軽く、装置全体を小型且つ
安価にすることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例たるＸ線CTスキャナの
主要部構成ブロック図である。

21は被検体に向けてファン状のＸ線を曝射するＸ線管で
ある。また12は外部交流電源、13はこの外部交流電源12
から得られる交流出力を直流に変換する整流器スタッ
ク、14及び15はこの整流器スタック13で直流に変換され
た出力を再び所定周波数の交流にそれぞれ変換する第1,
第２のインバータである。16は第１のインバータ14及び
第２のインバータ15からそれぞれ得られる交流出力（例
えば200V）を中圧（例えば１乃至20kV）に昇圧する変成
器で、この変成器16の二次側出力はスリップリング17に
より図示しない架台回転部側で集電可能になっている。
この場合、整流スタック13,第１のインバータ14及び第
２のインバータ15,変成器16は架台の固定部又は架台外
部にそれぞれ設置される。一方、20は架台回転部に搭載
された高電圧生成部であり、この高電圧生成部20は、Ｘ
線管21の陽極（22）側印加電圧生成用の第１のユニット
18と、陰極（23）側印加電圧生成用の第２のユニット19
とに２分割され、各ユニット18,19は、第１図（ｂ）に
示すように、架台回転部27上に隔離配置されている。

すなわち、同図（ｂ）は所謂第４世代のＸ線CTスキャナ
に本発明を適用した場合を示しており、リング状に形成
された回転架台部27上に、第1,第２のユニット18,19,X
線管21,熱交換器24,制御電源部25,制御部26が搭載され
ている。

第1,第２のユニット18,19は、例えば後に詳述するコッ
ククロフトウォルトン回路より成り、その重量はそれぞ
れ約30Kgである。熱交換器24はＸ線管21を冷却する冷却
媒体例えば絶縁油の放熱を行うものであり、オイルホー
ス24a,24bによってＸ線管21と結合されている。この熱
交換器24の重量は約15Kgである。制御部26は、Ｘ線管21
より曝射されるＸ線のビーム幅を規制するコリメータ
（図示せず）等の動作を制御するものであり、制御電源
部25はこの制御部26に動作制御用の電源を供給するもの
である。制御部26及び制御電源部25の重量はそれぞれ約
15Kgである。第1,第２のユニット18,19及びＸ線管21
は、互いに120°の角度を有して配置され、この間に熱
交換器24,制御電源部25及び制御部26が配置され、旨く
バランスがとれている。尚、第４世代のＸ線CTスキャナ
であるため、Ｘ線検出器はリング状に形成され、架台固
定部側に設けられている（図示せず）。

次に、前記第1,第２のユニット18,19の詳細な構成につ
いて説明する。

第1,第２のユニット18,19は、第２図に示すようにダイ
オードＤとコンデンサＣとを組合せたブリッジ回路を複
数段設けて図示状態に結線して成り、その入力側に、ス
リップリング17を介して電圧変成器16の二次側出力（例
えば5kVの電圧）がそれぞれ加えられると、Ｘ線発生に
必要な高電圧を発生する。この高電圧がＸ線管22の陽極
21と陰極23との間に印加される。例えば、陽極側印加電
圧は接地電位を基準として＋75kVであり、陰極側印加電
圧は接地電位を基準として−75kVである。

上記の構成において、第１図（ｂ）の架台回転部27のほ
ぼ中央部であって紙面と直交する方向に、寝台天板２
（第５図参照）上に載置された被検体が配置される。架
台回転部27はこの被検体を中心に回転する。

一方、外部交流電源12から得られる交流出力が整流スタ
ック13により整流され、この整流出力が第1,第２のイン
バータ14,15に取込まれる。しかしてこの第1,第２のイ
ンバータ14,15のスイッチング出力（例えば200V）が変
成器16によって中圧（例えば１乃至20kV）に昇圧され、
これが、スリップリング17を介して第1,第２のユニット
18,19に印加される。すると、この第1,第２のユニット1
8,19により高電圧（例えば±75kV）が生成され、これが
Ｘ線管21の陽極22及び陰極23に印加される。この高電圧
印加により、Ｘ線管21より被検体に向けてＸ線が曝射さ
れ、当該被検体のＸ線透過情報（投影データ）収集が行
われる。

このように本実施例においては、高電圧生成部20を第1,
第２のユニット18,19に２分割し、各ユニット18,19を架
台回転部27上に隔離配置するようにしているので、例え
高電圧生成部20全体が大重量であったとしても、これを
旨く分散することができるため、架台回転部のバランス
がとり易く、これによりバランスウェイトの使用量を大
幅に低減することができ、架台回転部全体の軽量化を図
ることができる。

また、スリップリング17に加わる電圧は１乃至20kVの中
圧で、特に従来の高圧スリップリング方式にのようにス
リップリング17に対して耐圧のための絶縁を考慮する必
要がなく、しかも絶縁媒体のシールも不要となる。ま
た、従来の低圧スリップリング方式（200乃至400V）の
場合にはスリップリング17に大電流（50乃至200A程度）
が流れるため専用の熱交換器を設置してスリップリング
部を冷却する必要があるが、本実施例の如く中圧の場合
には低圧の場合に比べて約1/10の電流となるので、スリ
ップリングの冷却の必要もなく、スリップリングを簡単
且つ安価にできる。更に、架台回転部に搭載される、コ
ッククロフトウフォルトン回路からなる第1,第２のユニ
ット18,19はダイオードとコンデンサを組合せた構成な
ので、小型で軽量（１ユニット当り約30Kgで実現可能）
なものとなり、架台回転部を特に大きくしなくてもその
設置が可能である。これらのことより、Ｘ線CTスキャナ
の架台の小型化を図ることができると共に経済的にも有
利なものとなし得る。

尚、上記実施例では電圧逓倍回路としてコッククロフト
ウォルトン回路を用いた場合について述べたが、最近コ
ンデンサとダイオードとの組合せによる電圧逓倍回路と
しては例えば社団法人電子通信学会,1985年９月11日付
で「新しい倍電圧整流回路について」と題して発表され
ているように多くの構成のものがあり、これらの回路を
用いても前述同様に実施できるものである。第３図はそ
の中の一つの回路構成例を示している。同図において、
D₁乃至D₉はダイオードであり、C₁乃至C₉はコンデンサで
ありＲは負荷抵抗である。入力電圧Eiの逓倍により出力
高電圧E₀が得られる。

また、第３世代のＸ線CTスキャナに本発明を適用するこ
ともできる。第４図はこの場合の実施例を示している。
第３世代の場合には、Ｘ線検出器29及びデータ収集エレ
クトロニクス30,31も架台回転部32に搭載されている。
Ｘ線検出器29の重量は約30Kgであり、データ収集エレク
トロニクス30,31の重量はそれぞれ約10Kgである。28は
制御部であり、第１図（ｂ）において26で示すのと同様
約15Kgである。Ｘ線管21,X線検出器29,第1,第２のユニ
ット18,19は90°の角度を有して配置され、この間に熱
交換器24,制御部28,第1,第２のデータ収集エレクトロニ
クス30,31が配置され、旨くバランスがとれている。こ
の場合も上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 本発明は以上詳述したように構成されているので以下の
ような効果を奏する。

請求項１記載のＸ線CTスキャナによれば、バランスウェ
イトの低減により架台回転部の軽量化を図ることができ
る。

また、請求項２記載のＸ線CTスキャナによれば、上記の
効果に加えて、スリップリング部の絶縁を不要とし、し
かも架台の積載重量を低減することができ、コスト低下
及び小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係るＸ線CTスキャナの主要部の
構成ブロック図、第１図（ｂ）は第４世代Ｘ線CTスキャ
ナにおける架台回転部上での各ユニットの配置の一例を
示す説明図、第２図は第１図（ａ），（ｂ）における第
1,第２のユニットの詳細な構成を示す回路図、第３図は
上記第1,第２のユニットとして適用される電圧逓倍回路
の他の構成例を示す回路図、第４図は第３世代Ｘ線CTス
キャナにおける架台回転部上での各ユニットの配置の一
例を示す説明図、第５図はＸ線CTスキャナの外観斜視図
である。 16……変成器、17……スリップリング、18……第１のユ
ニット、19……第２のユニット、20……高電圧生成部、
21……Ｘ線管、22……陽極、23……陰極、27……架台回
転部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架台固定部によって回転可能に支持された
   架台回転部上に、被検体に向けてＸ線を曝射するＸ線管
   と、このＸ線管の陽極と陰極との間に印加される高電圧
   を生成する高電圧生成部とを搭載してなり、被検体のＸ
   線透過情報を収集するＸ線CTスキャナにおいて、前記Ｘ
   線管の陽極側印加電圧生成用であってコンデンサとダイ
   オードとの組合せによる電圧逓倍回路を適用した第１の
   ユニットと、前記Ｘ線管の陰極側印加電圧生成用であっ
   てコンデンサとダイオードとの組合せによる電圧逓倍回
   路を適用した第２のユニットとに２分割し、各ユニット
   を前記架台回転部上に隔離配置して形成された高電圧生
   成部と、前記架台固定部又は架台外部に設けられ外部電
   源電圧を中圧に昇圧する変成器と、この変成器出力を前
   記第１、第２のユニットに伝達するものであって前記架
   台固定部と前記架台回転部との間に設けられたスリップ
   リングとを備えたことを特徴とするＸ線CTスキャナ。