KR20150073858A

KR20150073858A - 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리용 회전 프레임, 갠트리 및 상기 회전 프레임을 갖는 컴퓨터 단층 촬영기

Info

Publication number: KR20150073858A
Application number: KR1020140184353A
Authority: KR
Inventors: 아우렐 옌쉬; 한스-위르겐 뮐러
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2015-07-01
Also published as: CN104735891B; DE102013227060A1; CN104735891A; KR101665204B1; DE102013227060B4

Abstract

본 발명은, 회전 프레임이 특히 회전 시 작용하는 원심력의 방향으로 안정적으로 형성되어야 한다는 인식에 기초한다. 또한, 발명자들은 충분히 견고하고 강한 환형 또는 원통형 보강 프레임의 경우, 원심력이 보강 프레임의 내부면에 장착된 구성 부품의 안정성을 구현할 수 있다는 점을 인식하였다. 따라서 발명자들은 제1 변형예에 따라, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리용 회전 프레임을 중앙 회전축을 갖는 원통형 기본 몸체(14) 상에 구성하는 것을 제안하고 있다. 상기 기본 몸체의 안정성은 2개 이상의 환형 보강 요소(15)를 갖는 보강 프레임을 통해 증대되며, 보강 요소들(15)은 기본 몸체(14)의 외부에 그리고 중앙 회전축에 대해 동심으로 배열된다. 이 경우, 보강 요소들(15)은, 이들 보강 요소(15)가 기본 몸체(14)에 작용하는 원심력을 흡수하도록 설계되는 방식으로 기본 몸체(14)와 연결된다.

Description

컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리용 회전 프레임, 갠트리 및 상기 회전 프레임을 갖는 컴퓨터 단층 촬영기{ROTATING FRAME FOR THE GANTRY OF A COMPUTED TOMPGRAPHIC MACHINE, GANTRY AND COMPUTED TOMPGRAPHIC MACHINE WITH SUCH A ROTATING FRAME}

본 발명은 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리용 회전 프레임, 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리 및 컴퓨터 단층 촬영기에 관한 것이다.

컴퓨터 단층 촬영기는 X선 기술로 영상, 특히 단면 영상을 생성하도록 구성된 장치이다. 컴퓨터 단층 촬영기는 특히 의료용 영상 생성에 사용되나, 비파괴 재료 검사 및 다른 기술 영역에서도 응용된다. 영상은 측정 데이터로부터 재구성되며, 측정 데이터는 복수의 상이한 투영 방향으로부터의 투영을 포함한다. 상이한 투영 방향으로부터의 투영을 촬영하기 위해, 촬영 영역 주위를 X선원 및 X선원과 상호작용하는 X선 검출기가 회전한다. 컴퓨터 단층 촬영기의 구성 시, 회전 가능해야 하는 모든 부품, 특히 X선원 및 X선 검출기가 이른바 회전 프레임에 설치된다. 이러한 회전 프레임은 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리의 회전 가능한 부분 또는 "드럼"이라고도 지칭된다. 상기 회전 프레임은 갠트리 하우징 내에 회전 가능하게 지지된다. 또한, 갠트리 하우징은, 케이싱 요소 또는 유동 플레이트가 체결되는 고정 지지 프레임을 포함한다. 상기 지지 프레임 내에 다시 회전 프레임이 예를 들어 볼 베어링 또는 자기 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다.

촬영 영역 내에서의 움직임으로 인해 발생할 수 있는, 재구성된 영상 내 모션 아티팩트(motion artifact)를 방지하기 위해, 재구성에 필요한 투영의 검출을 위한 시간 윈도우를 높은 회전 속도를 이용하여 최대한 작게 선택하려는 노력이 행해지고 있다. 최근의 컴퓨터 단층 촬영 장치의 경우, 240rpm의 회전수에 도달하였다. 그러나 앞으로는 적어도 300rpm으로 높아질 것이다. 높은 회전수, 큰 회전 반경 및 높은 회전질량의 조합으로 인해 회전 프레임은 기계적으로 높은 부하를 받는 구성 부품을 형성하며, 이 구성 부품은 발생하는 응력의 흡수 외에 X선원 및 X선 검출기의 위치 유지도 보장해야 하는데, 그 이유는 부품들의 서브밀리미터 범위 이내에서의 위치 변위 시 이미 영상 품질에 중대한 손상이 야기될 수 있기 때문이다. 따라서, 회전 프레임의 변형 및 그에 따른, 투영 영상의 촬영을 위한 부품들의 위치 변위가 가능한 한 적게 유지되게 하기 위한, 회전 프레임에 대한 필수 요건은 높은 안정성, 특히 높은 견고성 및 강성이다.

따라서 회전 프레임은 일반적으로 금속 주조품, 특히 알루미늄 주조품으로 제조된다. 그러나 재료 소모 및 중량이 더 높아도 회전 프레임의 더 무거운 구조로 인해 회전 프레임의 안전성 증대가 구현된다. 이 경우, 로터의 구동을 위한 구성 부품 및 갠트리 하우징도 더 큰 중량 및 그에 기인하는 더 큰 원심력에 적응되어야 할 것이다. 이러한 맥락에서, DE 10 2008 036 019 A1호에는 입자보강 금속복합재(particulate-reinforced metal matrix composites) 소재의 회전 프레임이 제안된다.

따라서, 본 발명의 과제는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리의 회전 프레임을 기술적으로 최대한 간단하게 형성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는, 청구항 제1항 및 제2항에 따른 회전 프레임과, 청구항 제8항에 따른 갠트리와, 청구항 제11항에 따른 컴퓨터 단층 촬영기에 의해 해결된다.

본 발명은, 회전 프레임이 특히 회전 시 작용하는 원심력의 방향으로 안정적으로 형성되어야 한다는 인식에 기초한다. 또한, 발명자들은 충분히 견고하고 강한 환형 또는 원통형 보강 프레임의 경우, 원심력이 보강 프레임의 내부면에 장착된 구성 부품의 안정성을 구현할 수 있다는 점을 인식하였다. 따라서 발명자들은 제1 변형예에 따라, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리용 회전 프레임을 중앙 회전축을 갖는 원통형 기본 몸체상에 구성하는 것을 제안하고 있다. 상기 기본 몸체의 안정성은 2개 이상의 환형 보강 요소를 갖는 보강 프레임을 통해 증대되며, 보강 요소들은 기본 몸체의 외부에 그리고 중앙 회전축에 대해 동심으로 배열된다. 이 경우, 보강 요소들은, 이들 보강 요소가 기본 몸체에 작용하는 원심력을 흡수하도록 설계되는 방식으로 기본 몸체와 연결된다. 본 발명에 따른 해결책의 제1 변형예는 기술적으로 매우 간단하게 실현된다.

또한, 환형의 보강 요소들이 회전축을 따라 원통형 기본 몸체의 전체 연장부에 걸쳐 연장되는 것은 아니다. 따라서, 종래의 중실형 구조에 비해 재료가 절약되므로, 본 발명에 따른 회전 프레임은 매우 적은 중량을 갖는다. 즉, 본 발명에 따른 회전 프레임은, 비교적 작은 중량에서 매우 높은 안정성을 바탕으로 매우 높은 회전수를 구현할 수 있도록 설계될 수 있다.

기본 몸체와 보강 요소들 사이에 적어도 부분적으로 가로대들이 배치됨으로써(이때, 가로대들은 중앙 회전축을 따라 배향됨), 특히 회전 프레임의 뒤틀림을 야기할 수 있는 힘에 대한 회전 프레임의 안정성이 더욱 증대된다. 가로대는 한편으로는 기본 몸체에 작용하는 원심력을 보강 요소들로 분배하는 역할을 하고, 다른 한편으로는 가로대가 없으면 회전 프레임의 뒤틀림을 야기할 수도 있는 힘을 흡수하는 역할을 한다.

본 발명의 제2 변형예에서는 회전 프레임의 원통형 기본 몸체가 생략될 수 있다. 이 경우, 보강 프레임은 중앙 회전축에 대해 동심으로 배열된 2개 이상의 환형 보강 요소 및 중앙 회전축을 따라 배향된 가로대를 포함한다. 보강 요소들은, 이들 보강 요소가 가로대에 작용하는 원심력을 흡수하도록 설계되는 방식으로 가로대와 연결된다. 보강 요소들과 가로대들로 형성된 격자 형태의 구조에 의해, 보강 프레임에 원통형 기본 몸체 없이도 충분한 안정성이 제공된다. 본 발명에 따른 해결책의 상기 제2 변형예도 기술적으로 간단하게 구현되며, 특히 작은 중량을 갖는 회전 프레임의 제공을 허용한다.

특히 보강 프레임은, 보강 요소들이 가로대들과 형상 결합식으로 연결되도록 형성될 수 있다. 이에 의해, 보강 프레임 및 그와 더불어 회전 프레임도 매우 높은 안정성을 갖게 된다.

본 발명의 또 다른 한 양태에 따르면, 가로대는 각각 보강 요소를 향하는 면에 제1 슬롯을 가지고, 보강 요소는 가로대로의 연결 지점에 제2 슬롯을 가짐으로써, 보강 요소와 가로대 사이에 삽입 결합이 형성된다. 이러한 삽입 결합은 기술적으로 간단하게 구현될 수 있으며, 특히 회전 프레임의 간단한 조립과 동시에 높은 안정성의 장점을 제공한다.

또한, 회전 프레임은 보강 프레임 내부에 전자 부품의 통합을 위한 하나 이상의 어댑터를 포함할 수 있다. 이러한 어댑터는, 단층 촬영을 위해 필요한 X선원 또는 X선 검출기와 같은 전자 부품들이 기술적으로 간단하게 회전 프레임 내에 통합될 수 있게 해 준다.

본 발명의 또 다른 한 양태에 따르면, 하나 이상의 보강 요소가 전동기의 로터로서 형성된다. 이에 의해 추가적인 중량의 장점이 달성되는데, 그 이유는 구동 부품, 즉, 로터가 동시에 보강 프레임의 부분으로서 회전 프레임을 안정화하는 기능을 충족시키기 때문이다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 회전 프레임 및 지지 프레임을 갖는 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리를 포함하며, 회전 프레임은 외측 베어링에 의해 지지 프레임에 회전 가능하게 지지된다. 대안적으로, 지지 프레임은 내측 베어링을 통해 지지 프레임에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 상기 두 가지 유형의 베어링에서, 본 발명에 따른 회전 프레임의 작은 중량은 갠트리 및 특히 지지 프레임의 형상에 유리하게 작용한다. 회전 프레임의 작은 중량에 의해 지지 프레임에 작용하는 힘이 더 작기 때문에, 본 발명에 따른 갠트리의 지지 프레임도 종래의 지지 프레임보다 더 적은 재료를 사용하여 제조될 수 있다.

본 발명의 하나의 양태는 구동 요소를 갖는 갠트리에 관한 것으로, 이때 구동 요소는, 벨트 구동부를 통해 회전 프레임이 중앙 회전축을 중심으로 하는 회전 운동을 하게 하도록 설계된다. 이러한 유형의 벨트 구동부는 기술적으로 매우 간단하게 구현될 수 있다. 따라서 갠트리의 이러한 실시예는 기술적으로 매우 간단하면서도 안정적이고 신뢰성이 있으며 저렴한 해결책이다.

회전 프레임이 매우 높은 안정성을 토대로 비교적 작은 중량에서 매우 높은 회전수를 달성하도록 설계되면, 이는 컴퓨터 단층 촬영기가 더 높은 시간 해상도를 갖는 영상의 획득을 가능케 한다.

이하 도면에 도시된 실시예들을 토대로 본 발명을 상세히 기술하고 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 컴퓨터 단층 촬영기를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 변형예에 따른 회전 프레임을 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 변형예에 따른 회전 프레임을 도시한다.
도 4는 보강 요소의 단면도이다.
도 5는 가로대를 구비한 회전 프레임의 종단면도이다.
도 6은 가로대가 없는 회전 프레임의 종단면도이다.
도 7은 가로대와, 중앙에 배열된 외측 베어링을 갖는 회전 프레임의 종단면도이다.
도 8은 가로대와, 측면에 배열된 외측 베어링을 갖는 회전 프레임의 종단면도이다.
도 9는 가로대와 내측 베어링을 갖는 회전 프레임의 종단면도이다.
도 10은 가로대와, 전자 부품의 집적을 위한 어댑터를 갖는 회전 프레임의 종단면도이다.
도 11은 구리선이 감겨 있는 보강 요소의 횡 단면도이다.
도 12는 가로대와 전동 구동부를 갖는 회전 프레임의 종단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 컴퓨터 단층 촬영기를 도시한다. 컴퓨터 단층 촬영기는 회전 프레임(4)을 갖는 갠트리(1)를 포함한다. 회전 프레임(4) 내에는 여기에 도시된 실시예에서 X선원(8) 및 X선원(8)과 상호작용하는 X선 검출기(9)가 통합되어 있다. 회전 프레임(8)은 X선 투영 영상의 촬영 중에 종축(5)을 중심으로 회전하고, X선원(8)은 촬영 중에 X선 다발 형태의 X선(2)을 방출한다. 특히, X선 다발은 부채꼴 형태로 또는 원추형으로 형성될 수 있다. 컴퓨터 단층 촬영기에는, 이른바 이중 에너지 흡수법(dual energy absorptiometry)이 가능하도록, 하나 이상의 X선원(8) 및 하나 이상의 X선 검출기(9)가 제공될 수도 있다. 여기에 도시된 실시예에서 X선원(8)은 X선관이다. X선 검출기(9)는 여기에 도시된 실시예에서 복수의 라인, 예를 들어 128개의 라인 또는 256개의 라인을 갖는 라인 검출기이다.

회전 프레임(4)의 회전 시, 여러 방향에서 X선 투영 영상이 촬영될 수 있고, 이들 영상은 공간적으로 3차원의 고해상도 영상으로 재구성될 수 있다. X선 투영 영상의 촬영 시, 여기에 도시된 실시예에서는 환자(3)가 환자용 침상(6) 위에 눕혀지며, 상기 환자용 침상은 침상 베이스와 연결되어 환자(3)가 누워 있는 환자용 침상(6)을 침상 베이스가 지지하게 된다. 환자용 침상(6)은, 갠트리(1)의 개구(10)를 통해 촬영 방향을 따라 환자(3)를 이동시키도록 설계된다. 촬영 방향은 통상 회전 프레임(4)의 회전축(5)에 의해 결정된다. 그러나, 예를 들어 회전 프레임(4)이 기울임 가능한 갠트리의 부분으로서 형성될 경우, 회전축(5)이 촬영 중 촬영 방향을 따라 환자(3)가 이동되는 방향에 대해 기울어질 수도 있다.

여기에 도시된 실시예에서, 컴퓨터 단층 촬영기는 예를 들어 컴퓨터 단층 촬영기를 제어하도록, 그리고 복수의 X선 투영 영상을 처리하고 저장하도록 설계된 컴퓨터(12)를 포함한다. 컴퓨터(12)는 예를 들어 단층 촬영 영상의 그래픽 출력을 위한 출력 유닛(11)과 연결된다. 출력 유닛(11)은 예를 들어 LCD 모니터, 플라즈마 모니터 또는 OLED 모니터이다. 또한, 컴퓨터(12)는 입력 유닛(13)과 연결된다. 입력 유닛(13)은 예를 들어 키보드, 마우스, 이른바 터치 스크린 또는 음성 입력용 마이크이다. 인터페이스(7)는 컴퓨터(12)가 컴퓨터 단층 촬영기, 입력 유닛(13) 또는 출력 유닛(11)과 통신할 수 있도록 해 준다. 인터페이스(7)는 일반적으로 알려진 하드웨어 인터페이스 또는 소프트웨어 인터페이스, 예를 들어 하드웨어 인터페이스, PCI 버스, USB 또는 파이어와이어(firewire)이다.

도 2는 본 발명의 제1 변형예에 따른 회전 프레임을 도시한다. 여기에 도시된, 본 발명의 제1 변형예의 실시예에서 회전 프레임(4)은 원통형 기본 몸체(14)와, 상기 기본 몸체(14)의 회전축(5)에 대해 동심으로 배열된 3개의 환형의 보강 요소(15)를 포함한다. 계속해서 보강 요소들(15)은 동일한 외경 및 거의 동일한 내경을 갖는다. 보강 요소들(15)의 내경은 가로대(16)로의 연결 지점에서만, 내측에 위치한 슬롯에 의해 고정값과 차이가 난다. 여기에 도시된 바와 같이, 보강 요소(15)는 종방향으로 형성될 수 있고, 평평하고 곧은 표면을 가질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 보강 요소(15)는 실질적으로 정방형으로 형성되며, 이때 정방형과의 편차는 보강 요소(15)로의 연결 지점에 있는 슬롯들, 또는 기본 몸체(14)의 외측 표면에 맞추어 약간 만곡된 윤곽에서 기인할 수 있다. 양측의 보강 요소(15)는 회전축(5) 방향으로 배향된 가로대(16)와 함께, 기본 몸체(14)의 외부에 배치된 보강 프레임을 형성한다. 가로대들(16)은, 이들의 최장 연장부의 축이 회전축(5) 방향으로 배향되는 방식으로, 특히 상기 최장 축이 회전축에 대해 평행하게 배향될 수 있도록, 회전축(5) 방향으로 배향된다. 상기 보강 프레임은 격자 형상의 구조물을 형성하며, 회전축(5)을 중심으로 하는 회전 시 기본 몸체(14)에 작용하는 원심력이 적어도 부분적으로 보강 프레임으로 전달될 수 있는 방식으로 기본 몸체(14)와 연결되어 있다. 가로대(16)는 용접 또는 접착과 같은 접합 기술을 통해 기본 몸체(14)와 견고하게 연결될 수 있다.

기본 몸체(14)는 통상 예를 들어 강판과 같은 판금으로 제조된다. 대안적으로, 기본 몸체(14)는 반제품으로부터 제조될 수도 있다. 기본 몸체(14)의 두께는 다양한 실시예에서 1밀리미터 미만과 수 밀리미터 사이에서 가변적일 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 기본 몸체(14)의 두께는 1 내지 2밀리미터이다. 확립된 알루미늄 주조 공정에서, 종래의 회전 프레임의 필적하는 원통형 요소가 수 배 더 두껍다. 기술적인 이유에서, 주조 알루미늄은 통상 최소 15밀리미터 두께를 갖는다. 강판에 비해 알루미늄 밀도가 낮은 점을 고려하더라도 본 발명에 따른 구성은 상당한 중량 이득을 수반한다. 기본 몸체(14)는 도 2에 도시된 바와 같이 완전한 원통 형태를 형성할 수도 있고, 또 다른 실시예에서는 기본 몸체의 내부와 외부에 장착된 요소들 사이에 예를 들어 전선, 냉각제 라인 및 다른 공급 채널을 간단하게 장착할 수 있도록, 기본 몸체(14)가 자신의 원통형 기본 바디 내에 리세스 및/또는 구멍을 가질 수 있다.

또한, 기본 몸체(14)는 비금속 재료, 예를 들어 탄소 섬유, 복합 재료 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 기본 몸체(14)가 충분한 안정성을 가짐으로써, 회전 프레임(4)의 작동 중 파손되거나, 영상 생성 시 아티팩트가 형성될 정도로 강하게 변형되는 현상이 발생하지 않는다. 기본 몸체(14)의 안정성, 특히 견고성 및 강성의 엄밀성은 보강 프레임의 형상에 따른다. 기본 몸체(14)의 재료 및 그 두께는 기본 몸체(14)의 직경에 따라서도 좌우되는데, 이때 큰 직경은 매우 안정적인 재료 및/또는 높은 두께를 수반한다. 의료 영상 분야에서는 기본 몸체(14) 및 보강 프레임의 직경이 대략 1 내지 1.6미터이며, 본 발명의 또 다른 실시예들에서 더 큰 직경뿐만 아니라 더 작은 직경도 구현될 수 있다.

보강 요소(15)는 기본 몸체(14)보다 더 높은 안정성을 갖는다. 따라서, 보강 요소(15)는 바람직하게 일체형이고, 즉, 용접, 접착 또는 다른 접합 기술의 이용 없이 제조된다. 복수의 일체형 보강 요소들(15)이 서로 결합될 수도 있다(예를 들어, 도 12 참조). 보강 요소(15)는 주조 금속, 예를 들어 주조 알루미늄으로부터 제조되거나, 밀링 공정을 통해 제조될 수 있다. 하나의 보강 요소(15)는 회전축(5)을 따라 일반적으로 대략 1 내지 2센티미터만큼 연장된다. 아주 높은 안정성을 원하는 경우, 회전축(5)을 따라 연장되는 보강 요소(15)의 길이는 더 클 수도 있다. 반경 방향으로 보강 요소(15)는 통상 수 센티미터까지 연장된다. 본 발명의 매우 안정적인 구성의 경우, 보강 요소(15)는 10센티미터 이상으로 연장된다.

도 3은 본 발명의 제2 변형예에 따른 회전 프레임을 도시한다. 본 발명의 이러한 제2 변형예에서는 원통형 기본 몸체(14)가 생략된다. 회전 프레임(4)은 2개 이상의 보강 요소(15) 및 복수의 가로대(16)를 갖는 보강 프레임을 포함하며, 이때 보강 요소들(15)은, 이들 보강 요소(15)가 가로대(16)에 작용하는 원심력을 흡수하도록 설계되는 방식으로 가로대(16)와 연결된다. 이를 위해, 보강 요소(15)의 내부면에 가로대(16)의 적어도 일 부분이 위치한다.

본 발명의 제2 변형예의 한 전형적인 구성에서, 보강 요소들(15)은 동일한 외경 및 거의 동일한 내경을 갖는다. 2개 이상의 보강 요소(15)가 사용될 경우, 이들 보강 요소는 회전축(5)을 따라 서로 동일한 간격을 가질 수 있기 때문에, 기본 몸체(14) 또는 가로대(16)로부터 원심력이 가능한 한 균일하게 보강 요소(15)로 전달되는 것이 보장된다. 또한, 가로대(16) 및 보강 요소들(15)은, 보강 프레임뿐만 아니라 회전 프레임(4)의 안정성도 증대시키기 위해, 용접 또는 접착과 같은 접합 기술을 통해 서로 견고하게 결합될 수 있다.

가로대(16)는 보강 요소(15)와 마찬가지로 주조 금속으로 제조될 수 있고 높은 안정성을 가져야 한다. 가로대(16)는 통상 회전축(5)을 따라 기본 몸체(14)의 전체 연장부에 걸쳐 연장된다. 회전 프레임(4)이 기본 몸체(14)를 갖는지의 여부와는 관계없이, 가로대들(16)은 회전축(5)을 따라 동일한 연장부를 가질 수 있거나, 심지어 실질적으로 동일하게 형성될 수 있으므로, 가로대들(16)로부터 보강 요소들(15)로 가능한 한 균일한 힘 전달이 가능해진다.

도 4는 보강 요소의 횡단면, 즉, 회전축(5)에 대해 수직인 한 평면의 단면도이다. 여기에 도시된 실시예에서, 보강 요소(15)는 그 내부면에 규칙적으로 배열된 직사각형 슬롯들을 갖는다. 이 슬롯들은, 보강 요소(15)의 슬롯 내에 가로대(16)가 딱 맞게 배치될 수 있도록 치수 설계된다. 이러한 보강 요소(15)는 본 발명에 따른 회전 프레임(4)의 한 개선예에서 사용될 수 있으며, 이 경우 가로대들(16)은 각각 보강 요소(15)를 향하는 면에 제1 슬롯을 포함함으로써, 보강 요소(15)와 가로대(16) 사이에 형상 결합식 삽입 결합이 형성될 수 있다. 이러한 형상 결합식 삽입 결합은 기술적으로 매우 간단하게 구현될 수 있고, 회전 프레임(4)을 매우 안정적으로 형성할 수 있게 한다.

슬롯들은 보강 요소(15)의 또 다른 한 실시예에서 직사각형과 다른 형태를 가질 수도 있는데, 예를 들어 횡단면에서 사다리꼴로 형성될 수 있다. 또한, 슬롯들이 불규칙적으로 배열될 수 있는데, 그 이유는 예를 들어 회전 프레임(4)의 특정 영역에서 다른 영역보다 더 높은 원심력이 예상됨으로써, 상기 특정 영역에서는 가로대(16)와 더욱 밀착된 삽입 결합이 요구되기 때문이다. 예를 들어, 특정 영역 내에 특히 무거운 전자 부품들이 일체될 경우에 더 높은 원심력이 예상된다.

도 5는 가로대를 구비한 회전 프레임의 종단면도이다. 도 2에 일점 쇄선으로 표시된 라인(V)뿐만 아니라 중앙 회전축(5)도 절단면 내에 놓여 있다. 여기에 도시된 예에서, 보강 요소(15)는 -회전축(5)으로부터의 거리와 비교 측정했을 때- 가로대(16)와 정확히 같은 높이에 설치된다. 다른 실시예에서, 보강 요소(15)와 가로대(16)는 다양한 높이에서 설치될 수도 있으며, 기본적으로 보강 요소(15)뿐만 아니라 가로대(16)도 더 높이 설치될 수 있다. 도 7 내지 도 9에서 설명된 실시예의 경우와 같이 보강 요소(15)가 베어링의 일부로서 형성될 경우, 보강 요소(15)가 더 높이 설치되는 것이 바람직할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 보강 요소(15) 및 가로대(16)는 삽입 결합을 통해 결합되어 있다. 또한, 가로대(16)가 기본 몸체(14)와 고정 연결됨에 따라, 상기 삽입 결합은 형상 결합식으로 형성된다.

도 6은 가로대 없는 회전 프레임의 종단면도이다. 여기에는, 도 2의 일점 쇄선(VI)뿐만 아니라 중앙 회전축(5)도 절단면 내에 놓여 있다. 여기에 도시된 실시예에서, 보강 요소(15)가 기본 몸체(14)와 고정 연결됨으로써, 회전 프레임(4)이 매우 높은 안정성을 보유한다. 또 다른 실시예에서, 특히 보강 요소(15)와 기본 몸체(14)의 연결을 위해, 기본 몸체(14)와 보강 요소(15) 사이에 연결 요소가 장착될 수 있다.

도 7은 가로대 및 중앙에 배열된 외측 베어링을 구비한 회전 프레임의 종단면도이다. 여기에 도시된 외측 베어링은 와이어 레이스 베어링(wire race bearing)이며, 이때 볼 형태의 회전체(23)가 중앙 보강 요소(15)와, 갠트리(1)의 지지 프레임에 고정 연결된 중앙 랙(rack, 25a) 사이에 배치됨으로써, 회전체(23)는 회전 프레임(4)이 회전축(5)을 중심으로 회전할 수 있게 한다. 와이어(26)는 회전축(5)을 중심으로 중앙 보강 요소(15)를 따라 연장되며, 그 내부에서 회전체(23)가 구르는 케이지를 형성한다. 여기에 도시된 구성은 더 작은 중량를 가지며 매우 저렴하다.

도 8은 가로대가 없는 회전 프레임 및 측면에 배열된 외측 베어링의 종단면도이다. 외측 베어링은 회전체(23) 및 와이어(26)를 구비한 2개의 와이어 레이스 베어링을 포함하며, 상기 회전체와 와이어 각각은, 중심에서 떨어진 2개의 보강 요소(15) 및 회전 프레임(4)이 회전축(5)을 중심으로 회전할 수 있게 해 준다. 이 경우, 중심에서 떨어진 랙(25b)이 갠트리(1)의 지지 프레임과 고정 연결된다. 여기에 도시된 구성은 회전 운동의 매우 큰 안정성의 장점을 갖는다. 또 다른 실시예에서, 2개 이상의 와이어 레이스 베어링이 사용될 수도 있다.

도 9는 가로대 및 내측 베어링을 구비한 회전 프레임의 종단면도이다. 내측 보강 요소(15)는 여기에 도시된 실시예에서 회전체(23) 및 내측 랙(25c)을 구비한 볼 베어링에 의해 회전축(5)을 중심으로 하는 회전을 하도록 설계된다. 이 경우, 회전 운동은 벨트 구동부를 통해 구현되며, 벨트를 위한 지지면은 여기에 도시된 절단면에 대해 횡방향으로 프로파일링된, 내측 보강 요소(15)의 표면으로써 도시된다. 이러한 표면은 특히 V-벨트와 상호작용하기에 적합하다. 이때 V-벨트는 모터의 회전 운동을 회전 프레임(4)에 전달한다. 대안적으로, 내측 보강 요소(15)의 표면이 여기에 도시된 절단면에 대해 종방향으로 횡 리브를 포함함으로써, 보강 요소(15)가 회전 운동의 전달을 위한 치형 벨트와 매우 양호하게 상호작용할 수 있다. 또한, 예를 들어 자기 베어링과 같이 여기에 도시된 다른 형태의 베어링은 기본적으로 벨트 구동부 또는 전동식 구동부와 같은 다양한 구동부와 서로 조합될 수 있다. 특히, 다양한 형태의 베어링 및 구동부는 기본 몸체(14)를 갖는 회전 프레임뿐만 아니라 갖지 않는 회전 프레임(4)과도 조합되어 구현될 수 있다.

도 10은 가로대와, 전자 부품들의 통합을 위한 어댑터를 갖는 회전 프레임을 도시한다. 전자 부품은 X선원(8), X선 검출기(9), 또는 단층 영상 촬영에 필요한 전류가 공급되는 다른 부품일 수 있다. 어댑터(19)는, 한편으로는 기본 몸체(14) 또는 보강 프레임과 고정 연결될 수 있고, 다른 한편으로는 특정 전자 부품을 회전 프레임(4) 내에 통합할 수 있도록 구성된다. 이를 위해, 어댑터(19)는 전자 부품을 적어도 부분적으로 포함할 수 있고, 그리고/또는 상기 어댑터의 형상은 각각의 전자 부품에 맞게 조정될 수 있다. 특히, 어댑터(19)는 전자 부품과 고정 연결될 수 있다. 또한, 어댑터(19)는, 통합된 각각의 전자 부품을 위해 예를 들어 전력 공급을 위한 단자를 제공하도록 설계될 수 있다.

도 11은 구리선이 감겨 있는 보강 요소를 도시한다. 여기에 도시된 보강 요소(15)에 구리선(26)이 감김으로써, 보강 요소(15)가 전동기의 로터(20)로서 사용될 수 있다. 보강 요소(15)의 권취를 위해, 구리 외에 보강 요소(15)를 전동기의 로터(20)로서 형성하기에 적합한 다른 재료도 사용될 수 있다.

도 12는 전동식 구동부를 갖는 회전 프레임을 도시한다. 전동식 구동부는 스테이터(21) 및 로터(20)에 기초하고, 이때 로터(20)는 서로 연결된 복수의 보강 요소(15)를 포함한다. 개별 보강 요소(15)는, 통상 강철로 제조되며 연자성을 띄는 이른바 전자 강판(electrical sheet)으로 제작된다. 그러나 개별 판금(27)의 제작을 위해 다른 적절한 재료도 사용될 수 있다. 보강 요소(15)에 조립된 판금(27)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 와이어(26)로 권취된다. 로터(20)의 형상은 중실 코어 대신 복수의 강판에 의해, 로터(20)의 바람직한 자기 특성(20)을 수반한다. 특히, 복수의 판금(27)의 연결을 통해 와전류가 방지된다. 스테이터(21)는 갠트리(1)의 지지 프레임과 고정 연결된다.

당업자에게 기술적으로 유의미한 것으로 간주되는 한, 상술된 다양한 실시예들이 기본적으로 서로 조합될 수 있는 점은 당업자에게 자명한 사실이다.

Claims

중앙 회전축(5)을 갖는 원통형 기본 몸체(14)와 2개 이상의 환형 보강 요소(15)를 갖는 보강 프레임을 포함하는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4)이며,
보강 요소들(15)은 기본 몸체(14)의 외부에 그리고 중앙 회전축(5)에 대해 동심으로 배열되고, 이때 보강 요소들(15)은 이들 보강 요소(15)가 기본 몸체(14)에 작용하는 원심력을 흡수하도록 설계되는 방식으로 기본 몸체(14)와 연결되는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4).
중앙 회전축(5)을 갖는 보강 프레임을 포함하는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4)이며, 보강 프레임은 중앙 회전축(5)에 대해 동심으로 배열된 2개 이상의 환형 보강 요소(15) 및 중앙 회전축(5)을 따라 배향된 가로대(16)를 가지며, 보강 요소들(15)은 이들 보강 요소(15)가 가로대(16)에 작용하는 원심력을 흡수하도록 설계되는 방식으로 가로대(16)와 연결되는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4).
제1항에 있어서, 기본 몸체(14)와 보강 요소들(15) 사이에 배치된 가로대(16)를 적어도 부분적으로 더 포함하며, 가로대(16)는 중앙 회전축(5)을 따라 배향되는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4).
제2항 또는 제3항에 있어서, 보강 요소(15)는 가로대(16)와 형상 결합식으로 연결되는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4).
제4항에 있어서, 가로대(16)는 각각 보강 요소(15)를 향하는 면에 제1 슬롯을 가지고, 보강 요소(15)는 가로대(16)로의 연결 지점에 제2 슬롯을 가짐으로써, 보강 요소(15)와 가로대(16) 사이에 삽입 결합이 형성되는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전자 부품의 통합을 위한, 보강 요소(15)의 내부에 장착된 하나 이상의 어댑터(19)를 포함하는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 보강 요소(15)가 전동기의 로터(20)로서 형성되는, 컴퓨터 단층 촬영기의 갠트리(1)용 회전 프레임(4).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 회전 프레임(4) 및 지지 프레임을 포함하는 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리(1)이며,
회전 프레임(4)은 외측 베어링에 의해 지지 프레임에 회전 가능하게 지지되는, 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 회전 프레임(4) 및 지지 프레임을 포함하는 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리(1)이며,
회전 프레임(4)은 내측 베어링을 통해 지지 프레임에 회전 가능하게 지지되는, 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 회전 프레임(4)을 포함하는 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리(1)이며,
구동 요소들은, 벨트 구동부를 통해 회전 프레임(4)이 중앙 회전축(5)을 중심으로 하는 회전 운동을 하게 하도록 설계되는, 컴퓨터 단층 촬영기용 갠트리(1).
제8항에 따른 갠트리(1)를 갖는 컴퓨터 단층 촬영기.