KR20160039681A

KR20160039681A - 공통 ｄｃ 버스 전력 ｃｔ 시스템

Info

Publication number: KR20160039681A
Application number: KR1020167005685A
Authority: KR
Inventors: 제이슨 스튜어트 카차; 에자나 메코닌
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-04-11
Also published as: US9314221B2; CN105960206B; CN105960206A; WO2015020838A1; KR102272729B1; US20150036786A1

Abstract

CT 시스템은 회전 가능한 베이스를 갖고 스캔 대상 물체를 수용하기 위한 개구부를 가진 갠트리와, 3상 AC 설비 전력에 결합 가능하고 AC/DC 컨버터로부터의 DC 전력을 이용하여 상기 회전 가능한 베이스를 회전 구동하기 위해 DC 버스를 통해 갠트리 모터에 결합된 AC/DC 컨버터를 포함한다. 회전 가능한 베이스에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스에 제공된다.

Description

공통 ＤＣ 버스 전력 ＣＴ 시스템{COMMON DC BUS POWER CT SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 진단 영상화에 관한 것으로, 특히 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT) 시스템의 개선된 에너지 관리에 관한 것이다.

전형적으로, 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상화 시스템에 있어서, X선(x-ray) 소스는 환자 또는 수화물과 같은 피검체 또는 물체를 향하여 팬(fan)형 또는 원추형 빔을 방사한다. 이하에서, 용어 "피검체" 및 "물체"는 영상화될 수 있는 모든 것을 포함한다. 빔은 피검체에 의해 감쇠된 후에 방사선 검출기의 어레이에 부딪힌다. 검출기 어레이에서 수신된 감쇠 빔 방사선의 강도는 전형적으로 피검체에 의한 X선 빔의 감쇠에 의존한다. 검출기 어레이의 각각의 검출기 요소는 각각의 검출기 요소에 의해 수신된 감쇠 빔을 표시하는 별도의 전기 신호를 생성한다. 상기 전기 신호는 궁극적으로 영상을 생성하는 분석용 데이터 처리 시스템에 송신된다.

일반적으로, X선 소스 및 검출기 어레이는 영상화 평면 내의 갠트리(gantry)를 중심으로 그리고 피검체를 중심으로 회전된다. X선 소스는 전형적으로 초점에서 X선 빔을 방사하는 X선관을 포함한다. X선 검출기는 전형적으로 검출기에서 수신한 X선 빔을 시준하기 위한 시준기(collimator), 상기 시준기에 인접 배치되어 X선을 광 에너지로 변환하는 신틸레이터(scintillator), 및 상기 인접한 신틸레이터로부터 광 에너지를 수신하여 그로부터 전기 신호를 생성하는 광다이오드를 포함한다. 전형적으로, 신틸레이터 어레이의 각각의 신틸레이터는 X선을 광 에너지로 변환한다. 각각의 신틸레이터는 그에 인접한 광다이오드에 광 에너지를 방출한다. 각각의 광다이오드는 광 에너지를 검출하고 대응하는 전기 신호를 발생한다. 광다이오드의 출력은 영상 재현을 위해 데이터 처리 시스템에 송신된다. 영상화 데이터는 단일의 다색성(polychromatic) 에너지로 발생되는 X선을 이용하여 획득될 수 있다. 그러나, 일부 시스템은 영상들을 생성하기 위한 추가적인 정보를 제공하는 다수의 에너지 영상들을 획득할 수 있다.

갠트리가 회전될 때, 갠트리는 상당한 양의 회전 운동 에너지를 포함하고, 이 운동 에너지는 전형적으로 전기 저항기와 같은 장치에서 소산된다. 즉, 갠트리가 브레이크되고 갠트리의 회전 에너지는 전기 에너지로 변환되어 전기 저항기에서 열로서 소산된다. 최근에는 갠트리 속도가 증가하여 CT 영상화의 개선된 시간 해상도를 제공한다. 그래서, 갠트리를 브레이크할 때 손실되는 전기 에너지의 소산량이 실질적으로 증가한다.

회전체에 저장되는 에너지의 양은 일반적으로 그 회전 속도의 제곱의 함수이다. 따라서, 갠트리 속도가 수년에 걸쳐서 예를 들면 1Hz로부터 3Hz로 증가함에 따라서 각각의 브레이크 이벤트에서 소비되는 이용 가능한 에너지의 양도 또한 크게 증가하였다. 또한, 이 기간 동안에 회전 질량의 양이 증가하였다. 예를 들면, X선 관의 전력이 증가하였고(평균 및 피크 전력), 검출기 커버리지가 증가하였으며, 발전기의 전압 능력이 증가하였다. 이러한 증가는 예를 들면 X선관, 검출기, 발전기 및 열 교환기의 대형화를 초래하였다. G 로딩(G-loading)도 역시 갠트리 회전 속도의 제곱의 함수로서 증가한다. 따라서, 갠트리 자체의 회전 부분의 지지 구조물의 질량은 시간이 경과함에 따라 증가하여 갠트리 동작 중에 작은 컴포넌트 편향을 수용 가능하게 유지한다.

더 큰 컴포넌트, 더 빠른 갠트리 속도, 및 회전 지지 구조물의 증가된 질량을 향한 이러한 모든 추세들은 갠트리 브레이크 이벤트 동안에 소산되어야 할 에너지의 양을 증가시켰다. 그 결과, 소산시키는 저항기 자체의 성능이 크기면에서 증가하여 비용을 또한 증가시키고 있다. 또한, 갠트리 속도는 시간 해상도를 더욱 개선하기 위해 아마도 5Hz 이상으로 계속하여 증가할 것으로 기대된다.

그래서, CT에서의 이러한 추세는 회전 시스템이 브레이크될 때 손실되는 회전 운동 에너지의 양을 증가시키고 있고, 따라서 유용한 목적으로 에너지를 회수하는 것이 점차 바람직해지고 있다. 갠트리는 전형적으로 3상 변압기에 3상 전력을 제공하는 무정전 전원 장치(uninterruptible power supply, UPS)를 포함한다. 전력은 AC/DC 컨버터를 통해 전력을 고전압 발전기(DC 전력으로 X선관에 전력을 공급하기 위해); 3상 전력(전형적으로 480 VAC 3상)으로 갠트리를 회전시키는 축방향 드라이브 및 모터; 및 다른 시스템 전자장치에 공급하기 위해(전형적으로 120 VAC 3상) 각종 보조 회로의 변압기로부터 분배된다. 그러한 시스템에서, 전력은 일반적으로 일 방향으로만 흐르고, CT 갠트리로부터 회수 가능한 에너지는 추가의 하드웨어가 없으면 이용할 수 없다.

CT 회전 에너지를 회수하는 하나의 공지된 시스템은 추가의 AC/DC 및 DC/AC 컨버터들과 추가의 배터리를 포함한다. 그러므로, 이러한 공지된 시스템은 갠트리 에너지의 회수를 위한 추가의 하드웨어 및 제어 동작 복잡성을 포함하며, 이것에 의해 전체 시스템의 비용 및 설계 복잡도가 증가한다.

그러므로, CT 시스템에서의 에너지 관리를 개선하기 위해 전반적으로 비용 효율적인 방법 및 장치를 갖는 것이 바람직하다.

실시형태들은 CT 시스템에서 에너지 관리를 개선하는 방법 및 장치와 관련이 있다.

일 양태에 따르면, CT 시스템은 회전 가능한 베이스를 갖고 스캔 대상 물체를 수용하기 위한 개구부를 가진 갠트리와, 3상 AC 설비 전력에 결합 가능하고 AC/DC 컨버터로부터의 DC 전력을 이용하여 상기 회전 가능한 베이스를 회전 구동하기 위해 갠트리 모터에 DC 버스를 통해 결합된 AC/DC 컨버터를 포함한다. 회전 가능한 베이스에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스에 제공된다.

다른 양태에 따르면, CT 시스템을 제조하는 방법은 CT 시스템의 회전 가능 갠트리에 기계적으로 결합된 갠트리 모터를 DC 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계와, AC/DC 컨버터의 DC 출력을 DC 버스 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계를 포함하고, 상기 AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력은 3상 AC 설비 전력에 결합 가능하고, 상기 회전 가능 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스에 제공된다.

또 다른 양태에 따르면, 영상화 시스템 전기 회로는 전기 버스, 상기 전기 버스에 결합된 AC/DC 컨버터의 DC 출력, 및 상기 전기 버스에 전기적으로 결합된 갠트리 모터를 포함한다. 상기 AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력은 3상 AC 전원에 결합 가능하고, 상기 갠트리 모터에 기계적으로 결합된 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 상기 전기 버스에 제공된다.

각종의 다른 특징 및 장점들이 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 CT 영상화 시스템을 보인 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 개략 블록도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 시스템(10)에 통합된 영상화 시스템 전기 회로도이다.
도 4는 실시형태에 따른 비침습적 포장물 검사 시스템에서 사용하는 CT 시스템을 보인 도이다.

본 발명 실시형태의 동작 환경을 64 슬라이스 컴퓨터 단층촬영(CT) 시스템과 관련하여 설명한다. 그러나, 당업자라면 본 발명의 실시형태가 다른 다중 슬라이스 구성에 사용하도록 동일하게 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 본 발명의 실시형태는 X선의 검출 및 변환과 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 당업자라면 실시형태가 다른 고주파수 전자기 에너지의 검출 및 변환에 동일하게 적용할 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 본 발명의 실시형태는 "제3세대" CT 스캐너와 관련하여 설명되지만, 다른 CT 시스템뿐만 아니라 혈관 및 외과용 C 아암(C-arm) 시스템 및 다른 X선 단층촬영 시스템에도 동일하게 적용할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상화 시스템(10)은 "제3세대" CT 스캐너를 대표하는 갠트리(12)를 포함한다. 갠트리(12)는 갠트리(12)의 반대측에 있는 검출기 집합체 또는 시준기(18)를 향하여 X선 빔(16)을 투사하는 X선 소스(14)를 갖는다. X선 소스(14)는 정지 목표물 또는 회전 목표물을 포함한다. 검출기 집합체(18)는 복수의 검출기(20), 데이터 획득 시스템(data acquisition system, DAS)(22), 및 팬(23)으로 형성된다. 복수의 검출기(20)는 의료 환자(24)를 통과하는 투사 X선을 감지하고, DAS(22)는 데이터를 후속 처리를 위해 디지털 신호로 변환한다. 각각의 검출기(20)는 충돌하는 X선 빔 및 X선 빔이 환자(24)를 통과한 후 감쇠된 빔의 강도를 나타내는 아날로그 전기 신호를 생성한다. X선 투사 데이터를 획득하기 위한 스캔 동안에, 갠트리(12) 및 갠트리(12)에 설치된 컴포넌트들은 회전 중심을 중심으로 회전한다.

갠트리(12)의 회전 및 X선 소스(14)의 동작은 CT 시스템(10)의 제어 메카니즘(26)에 의해 통제된다. 제어 메카니즘(26)은 X선 소스(14)에 전력 및 타이밍 신호를 제공하는 X선 제어기(28) 및 발전기(30)와, 갠트리(12)의 회전 속도 및 위치를 제어하는 갠트리 모터 제어기(32)를 포함한다. 영상 재현기(34)는 DAS(22)로부터 샘플링되고 디지털화한 X선 데이터를 수신하여 고속 영상 재현을 수행한다. 재현된 영상은 컴퓨터(36)에 입력으로서 제공되고, 컴퓨터(36)는 영상을 대용량 기억장치(38)에 저장한다.

컴퓨터(36)는 또한 소정 형태의 운용자 인터페이스, 예를 들면, 키보드, 마우스, 음성 작동형 제어기 또는 임의의 다른 적당한 입력 장치를 구비한 운용자 콘솔(40)을 통해 운용자로부터 커맨드 및 스캔 파라미터를 수신한다. 관련 디스플레이(42)는 운용자가 컴퓨터(36)로부터 상기 재현 영상 및 다른 데이터를 관측할 수 있게 한다. 운용자가 제공한 커맨드 및 파라미터는 DAS(22), X선 제어기(28) 및 갠트리 모터 제어기(32)에 제어 신호 및 정보를 제공하기 위해 컴퓨터(36)에서 사용된다. 또한, 컴퓨터(36)는 환자(24) 및 갠트리(12)를 위치 정하도록 모터달린 테이블(46)을 제어하는 테이블 모터 제어기(44)를 동작시킨다. 특히, 테이블(46)은 환자(24)를 갠트리 개구부(48)를 통해 전체적으로 또는 부분적으로 이동시킨다. 검출기 집합체(18)용의 좌표 시스템(50)은 환자, 또는 환자(24)가 개구부(48) 내/외로 이동되게 하는 방향인 Z축(52), 갠트리 원주, 또는 검출기 집합체(18)가 통과하는 방향인 X축(54), 및 X선 소스(14)의 초점으로부터 검출기 집합체(18)로의 방향을 따라 지나가는 Y축(56)을 규정한다.

본 발명의 실시형태에 따르면, X선 소스(14)는 X선 또는 X선 빔(16)을 하나 이상의 에너지로 방사하도록 구성된다. 예를 들면, X선 소스(14)는 비교적 낮은 에너지의 다색성 방사 스펙트럼(예를 들면, 약 80 kVp)과 비교적 높은 에너지의 다색성 방사 스펙트럼(예를 들면, 약 140 kVp) 사이에서 스위칭하도록 구성될 수 있다. 잘 알고 있는 바와 같이, X선 소스(14)는 또한 2개보다 많은 상이한 에너지들로 X선을 방사하도록 동작할 수 있다. 유사하게, X선 소스(14)는 여기에서 열거한 것과는 다른 에너지 레벨(즉, kVp 범위) 부근에서 국소화된 다색성 스펙트럼(예를 들면, 100 kVp, 120 kVp 등)으로 방사할 수 있다. 각각의 방사 에너지 레벨은, 적어도 부분적으로, 영상화되는 해부체에 기초하여 선택할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, X선 제어기(28)는 시스템(10) 내의 다른 위치에 있는 X선관 또는 방사체들이 서로 동기해서 또는 서로 독립적으로 동작할 수 있도록 X선 소스(14)를 선택적으로 기동시키도록 구성될 수 있다. 여기에서 설명하는 소정의 실시형태에 있어서, X선 제어기(28)는 영상 획득 세션 동안에 X선을 각각의 다색성 에너지 스펙트럼으로 연속하여 방사하도록 X선 소스(14)를 급속하게 전환시키기 위해 X선 소스(14)의 고속 kVp 스위칭을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 이중 에너지 영상화 상황에 있어서, X선 제어기(28)는 X선 소스(14)가 관심있는 2개의 다색성 에너지 스펙트럼으로 X선을 교대로 방사하도록 X선 소스(14)를 동작시켜서 인접하는 투사가 상이한 에너지들로 획득되게(즉, 제1 투사는 고 에너지로 획득되고, 제2 투사는 저 에너지로 획득되며, 제3 투사는 고 에너지로 획득되는 등의 방식으로 획득되게) 할 수 있다. 이러한 일 구현예에 있어서, X선 제어기(28)에 의해 수행되는 고속 kVp 스위칭 동작은 시간 맞춤화된 투사 데이터를 산출한다. 일부 실시형태에 있어서, 다른 데이터 획득 및 처리 모드를 사용할 수 있다. 예를 들면, 낮은 피치의 나선 모드, 회전-회전 축 모드, N×M 모드(예를 들면, N개의 낮은 kVp 뷰 및 M개의 높은 kVp 뷰)가 이중 에너지 데이터집합을 획득하기 위해 활용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 시스템(10)에 통합된 영상화 시스템 전기 회로(300)가 도시되어 있다. 회로(300)는 AC/DC 컨버터(306)의 DC 출력(304)에 결합된 DC 또는 전기 버스(302)를 포함한다. 축방향 드라이브 및 갠트리 모터(308)는 전기 버스에 전기적으로 결합된다. AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력(310)은 3상 AC 전원(312)에 결합될 수 있다. 갠트리(314)(도 1 및 도 2의 갠트리(12)와 유사함)는 갠트리 모터(308)(도 2의 갠트리 모터 제어기(32)와 유사함)에 기계적으로 결합되고, 회전하는 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터(308)에서 DC 전기 에너지로 회생적 변환되며, 상기 DC 전기 에너지는 전기 버스에 제공된다.

회로(300)는 전기 버스(302)에 결합된 고전압 발전기(316)(도 2의 발전기(30)와 유사함)를 포함한다. 고전압 발전기(316)는 X선관(318)(도 1 및 도 2의 X선관(14)과 유사함)에 전력을 제공하도록 구성된다. 회로(300)는 전기 버스(302)에 결합된 하나 이상의 컴포넌트(320)를 포함하고, 상기 하나 이상의 컴포넌트(320)는, 예로서 및 도 1 및 도 2와 일관되게, 데이터 획득 시스템(DAQ)(22), 검출기 냉각팬(23) 및 시스템 제어 컴퓨터(36)를 포함한다. 상기 하나 이상의 컴포넌트(320)는 갠트리 모터(308)에서 변환되는, 회전 베이스에서의 회전 에너지로부터 변환되어 버스(302)에 제공되는 DC 전기 에너지에 의해 전력이 공급된다.

선택적 실시형태에 있어서, 회로(300)는 버스(302)에 결합된 에너지 저장 장치(322)를 포함하고, 일 예로서 상기 에너지 저장 장치(322)는 종래의 배터리보다 에너지 밀도 및 피크 전력 능력이 높은 리튬 이온 배터리이다. 또한, 에너지 저장 장치(322)는 에너지 저장 장치(322)와 버스(302) 사이에 결합된 벅 부스트(buck-boost) 컨버터(324)에 전압 스테핑 장치를 통해 결합된다. 전형적으로, 컨버터(324)와 같은 벅 부스트 컨버터는 일 방향에서 DC 전압을 승압하고 다른 방향에서 전압을 강압하는 DC 스테퍼로서 동작한다. 이 경우에, DC 버스(302)는 발전기(316), 갠트리 모터(308) 및 다른 전기 컴포넌트(320)에 전력을 공급하기에 충분한 전압을 포함한다. 그러므로, 벅 부스트 컨버터는 버스(302)에서의 전압마다 및 에너지 저장 장치(322)의 동작 전압마다 그에 따라서 승압 및 강압하기 위해 적절히 사용될 수 있다.

그러나, 일 실시형태에 있어서, 회로(300)는 버스(302)에 결합된 에너지 저장 장치(322)(또는 컨버터(324))와 같은 에너지 저장 유닛을 포함하지 않는다. 따라서, 에너지 저장 장치(322)가 없는 실시형태에서는 시스템 설계 및 동작이 더 단순화되고 더 저가로 구성할 수 있는 대안이 된다. 그러나, 에너지가 저장되지 않기 때문에, 회전하는 갠트리로부터의 재발생 에너지가 고전압 발전기(316) 및 다른 컴포넌트(320)에 직접 제공되거나, 소산되어 소실된다. 그러므로, 회로(300)가 선택적인 에너지 저장 장치(322)를 포함할 것인지 여부는 에너지 저장 장치의 추가적인 기능 및 추가적인 시스템 복잡도 대비, 손실된 에너지만큼까지 비용을 회수할 능력과 관련된 비용 트레이드오프(cost tradeoff)에 따를 수 있다. 또한, 에너지 저장 장치(322)는 전원 장치의 중단시에 시스템에 추가의 전력을 제공할 수 있고, 따라서 무정전 전원 장치(UPS)로서 소용될 수 있다.

동작시에, 3상 AC 설비 전력은 전원(312)으로부터 제공되고, 일 실시형태에 있어서, 150 KW의 480 VAC이다. 전력은 컨버터(306)에서 DC 전력으로 변환되고 DC 전력(326)으로서 DC 출력부(304)에 출력된다. DC 전력(326)은 버스(302)에 제공되고, 버스(302)를 통하여 전력이 전술한 각종 시스템 컴포넌트에 분배될 수 있다. DC 전력은 고전압 발전기(316)에 전달되거나(328), 다른 시스템 전자장치(320)에 전달될 수 있다(330). DC 전력은 또한 갠트리 모터(308) 및 에너지 저장 장치(322)에 각각 전달될 수 있지만(332, 334), 도시된 바와 같이, 이 전력은 동작 모드에 기초하여 양방향으로 전달될 수 있다(332, 334). 즉, 갠트리 모터(308)에 전력을 공급하는 경우에는 전력이 버스(302)로부터 모터(308)에 전달되고, 재발생 모드로 동작하는 경우에는 전력이 모터(308)로부터 버스(302)에 전달된다. 유사하게, 전력은 버스(302)로부터 저장 장치(322)에 전달되거나, 또는 전력은 저장 장치(322)로부터 버스(302)에 전달될 수 있다. 어느 경우이든, 전력이 갠트리(314) 및/또는 저장 장치(322)로부터 전달되는 경우에, 에너지는 발전기(316) 또는 다른 시스템 전자장치(320)에 전달된다.

이와 같이, 회로(300)는 전력이 AC 3상 전원으로부터 DC 전력으로서 제공되되, 비용을 절약하고, 본 발명이 아니였다면 종래의 동작에서 손실될 수 있는 에너지를 회수하기 위해, 회전 갠트리로부터의 에너지가 회수되어 저장되거나 다른 시스템 컴포넌트에서 소비되는 회로를 예시한다. 일 예로서, 고속으로 회전하는 갠트리는 약 150kJ의 에너지를 내포하고, 이 에너지는 50초의 기간 내에 소산되는 경우 12kW의 에너지를 제공할 수 있다. 물론 이러한 에너지 출력은 일정하지 않고 일반적으로 일정 시구간 동안의 평균이며, 가능한 에너지 절약의 양을 표현하는 일 예로서 고려된다. 그러므로, 회로(300)는 전형적으로 전력 소산 시스템에서 제공되는 부피가 크고 고가인 저항성 장치에 대한 필요성을 감소 또는 제거하면서 손실 에너지를 회수하는 능력을 제공한다.

회로(300)는 도 1 및 도 2에 도시된 시스템(10)과 같이 CT 시스템 아키텍처에 통합될 수 있다. 따라서, CT 시스템(10)은 회전 가능한 베이스를 구비함과 아울러 스캔 대상의 물체를 수용하는 개구부를 구비한 갠트리(314)를 포함한다. AC/DC 컨버터(306)는 3상 AC 설비 전력(312)에 결합 가능하고, AC/DC 컨버터(306)로부터의 DC 전력(326)을 이용하여 회전가능 베이스를 회전 구동하도록 갠트리 모터(308)에 DC 버스(302)를 통해 결합된다. 갠트리(314)의 회전가능 베이스에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터(308)에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스(302)에 제공된다.

이에 대응하게, 여기에서는 갠트리 모터를 DC 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계를 포함한 CT 시스템 제조 방법이 개시된다. 갠트리 모터는 CT 시스템의 회전가능 갠트리에 기계적으로 결합된다. 이 방법은 AC/DC 컨버터의 DC 출력을 DC 버스 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계를 포함하고, 상기 AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력은 3상 AC 설비 전력에 결합 가능하다. 회전 가능 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스에 제공된다.

이제 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 영상 획득 및 재현 기술을 이용할 수 있는 포장물/수화물 검사 시스템(1000)이 도시되어 있고, 이 시스템(1000)은 포장물 또는 수화물이 통과하는 개구부(1004)를 가진 회전가능 갠트리(1002)를 포함한다. 회전가능 갠트리(1002)는 하나 이상의 X선 에너지원(1006)뿐만 아니라, 신틸레이터 셀로 구성된 신틸레이터 어레이를 구비한 검출기 집합체(1008)를 하우징한다. 컨베이어 시스템(1010)이 또한 제공되고, 컨베이어 시스템(1010)은 스캔할 포장물 또는 수화물(1016)이 자동으로 및 연속적으로 개구부(1004)를 통과하도록 하기 위해 구조물(1014)에 의해 지지된 컨베이어 벨트(1012)를 포함한다. 물체(1016)들은 컨베이어 벨트(1012)에 의해 개구부(1004)를 통과하고, 이 때 영상화 데이터가 획득되며, 컨베이어 벨트(1012)는 제어된 연속적 방식으로 개구부(1004)로부터 포장물(1016)을 제거시킨다. 그 결과, 우편 검사자, 수화물 처리자 및 다른 보안 요원은 폭발물, 칼, 총, 밀수품 등이 있는지 포장물(1016)의 내용물을 비침습식으로 검사할 수 있다.

일 예에서의 시스템(10 및/또는 1000)의 구현은 하나 이상의 전자 컴포넌트, 하드웨어 컴포넌트 및/또는 컴퓨터 소프트웨어 컴포넌트와 같은 복수의 컴포넌트를 포함한다. 다수의 이러한 컴포넌트는 시스템(10 및/또는 1000)의 구현시에 결합되거나 분리될 수 있다. 시스템(10 및/또는 1000)의 구현예의 예시적인 컴포넌트는, 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이, 다수의 프로그래밍 언어 중 임의의 언어로 작성되거나 구현되는 컴퓨터 명령어의 집합 및/또는 계열을 사용 및/또는 포함한다. 일 예에서의 시스템(10 및/또는 1000)의 구현은 임의의(예를 들면, 수평, 빗각 또는 수직) 방위를 포함하고, 여기에서의 설명 및 도면은 예시 목적으로 시스템(10 및/또는 1000) 구현의 예시적인 방위를 나타낸다.

일 예에서의 시스템(10 및/또는 1000)의 구현은 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 신호 운반 매체를 이용한다. 일 예에서의 컴퓨터 판독가능 신호 운반 매체는 하나 이상 구현예의 하나 이상 부분을 수행하는 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 어셈블리 언어를 저장한다. 시스템(10 및/또는 1000)의 구현을 위한 컴퓨터 판독가능 신호 운반 매체의 일 예는 영상 재현기(34)의 기록가능 데이터 저장 매체, 및/또는 컴퓨터(36)의 대용량 기억 장치(38)를 포함한다. 일 예에서 시스템(10 및/또는 1000)의 구현을 위한 컴퓨터 판독가능 신호 운반 매체는 자기적, 전기적, 광학적, 생물학적, 및/또는 원자적 데이터 기억 매체 중의 하나 이상을 포함한다. 예를 들면, 컴퓨터 판독가능 신호 운반 매체의 구현은 플로피 디스크, 자기 테이프, CD-ROM, DVD-ROM, 하드 디스크 드라이브, 및/또는 전자 메모리를 포함한다. 다른 예로서, 컴퓨터 판독가능 신호 운반 매체의 구현은 시스템(10 및/또는 1000)의 구현을 포함하거나 그러한 구현과 결합된 네트워크, 예를 들면, 전화망, 근거리 통신망("LAN"), 광역 통신망("WNA"), 인터넷, 및/또는 무선 네트워크 중의 하나 이상을 통해 송신된 피변조 반송파 신호를 포함한다.

이와 같이, CT 시스템 전력 아키텍처는 공통의 DC 버스로부터 각종 컴포넌트에 전력을 공급함으로써 개선된다. 이 때문에 추가의 하드웨어 없이 갠트리 감속으로부터 회수된 에너지를 이용할 수 있다. 또한, 에너지 저장 장치가 제공되는 구현예에서는 에너지 저장 장치를 저가의 UPS로서 사용할 수 있다. 공통의 DC 버스는 대부분 또는 모든 CT 서브시스템에 전력을 공급한다. 설비 전력은 선택적으로 절연 변압기를 내포할 수 있는 AC/DC 컨버터에 의해 정류된다. 컨버터의 출력은 대부분 또는 모든 서브시스템에 접속되는 공통의 DC 버스이다.

CT 갠트리 회전을 구동하는 축방향 구동 모터도 또한 공통의 DC 버스로부터 전력이 공급된다. 갠트리가 감속될 때, 갠트리의 에너지는 축방향 구동에 의해 회수되고 DC 버스에 전달되며, DC 버스에 접속된 다른 시스템 전자장치에 의해 사용될 수 있다. 배터리 또는 다른 에너지 저장 장치는 DC 버스로/로부터 흐르는 전력을 제어하는 벅 부스트 컨버터를 통하여 DC 버스에 접속될 수 있다. 배터리는 피크 전력 세이빙(shaving)용으로 또는 UPS로서 사용될 수 있다. 에너지는 이것에 의해 추가의 변환 하드웨어 없이 갠트리로부터 회수된다.

일 실시형태에 따르면, CT 시스템은 회전 가능한 베이스를 구비하며 스캔 대상의 물체를 수용하는 개구부를 구비한 갠트리, 및 3상 AC 설비 전력에 결합 가능하고 AC/DC 컨버터로부터의 DC 전력을 이용하여 상기 회전 가능한 베이스를 회전 구동하기 위해 DC 버스를 통해 갠트리 모터에 결합된 AC/DC 컨버터를 포함한다. 상기 회전 가능한 베이스에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스에 제공된다.

다른 실시형태에 따르면, CT 시스템을 제조하는 방법은 CT 시스템의 회전 가능 갠트리에 기계적으로 결합된 갠트리 모터를 DC 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계와, AC/DC 컨버터의 DC 출력을 DC 버스 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계를 포함하고, 상기 AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력은 3상 AC 설비 전력에 결합 가능하고, 상기 회전 가능 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스에 제공된다.

또 다른 실시형태에 따르면, 영상화 시스템 전기 회로는 전기 버스, 상기 전기 버스에 결합된 AC/DC 컨버터의 DC 출력, 및 상기 전기 버스에 전기적으로 결합된 갠트리 모터를 포함한다. 상기 AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력은 3상 AC 전원에 결합 가능하고, 상기 갠트리 모터에 기계적으로 결합된 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 상기 전기 버스에 제공된다.

각종 실시형태의 요소들을 소개할 때, 단수표현은 하나 이상의 요소가 있음을 의미하는 것으로 의도된다. 용어 "포함하는", "구비하는" 및 "가진"은 내포적이고, 열거된 요소 이외의 추가적인 요소가 있을 수 있음을 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 여기에서의 설명에 사용한 임의의 수치예는 비제한적인 것으로 의도되고, 따라서 추가적인 수치, 범위 및 백분율이 본 발명의 실시형태의 범위 내에 있을 수 있다.

비록 전술한 설명이 의료 영상화와 관련하여 일반적으로 제공되었지만, 본 발명의 기술은 그러한 의료 상황으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 그러한 의료 상황으로 예를 들고 설명한 것은 구현 및 응용의 예를 제공함으로써 설명을 쉽게 하기 위한 것이다. 본 발명의 접근법은 다른 상황, 예를 들면 제조된 부품 또는 상품의 비파괴 검사(즉, 품질 제어 또는 품질 검토 응용), 및/또는 포장물, 박스, 수화물 등의 비침습 검사(즉, 보안 또는 선별 응용)에서도 또한 활용할 수 있다.

비록 제한된 수의 실시형태와 관련하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 그러한 개시된 실시형태로 제한되지 않는다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 그보다, 여기에서 개시된 실시형태들은 여기에서 설명하지 않았지만 본 발명의 정신 및 범위와 상응하는 임의 수의 변형, 개조, 치환 또는 등가의 구성을 통합하도록 수정될 수 있다. 또한, 비록 단일 에너지 및 이중 에너지 기술을 위에서 설명하였지만, 그러한 기술은 3개 이상의 에너지에 의한 접근법을 포괄한다. 추가로, 비록 각종 실시형태를 설명하였지만, 개시된 양태들은 여기에서 설명한 실시형태의 일부만을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명으로 제한되지 않고 첨부된 특허 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims

CT(computed tomography) 시스템에 있어서,
회전 가능한 베이스를 갖고 스캔 대상 물체를 수용하기 위한 개구부를 가진 갠트리(gantry); 및
3상 AC 설비 전력에 결합 가능하고 AC/DC 컨버터로부터의 DC 전력을 이용하여 상기 회전 가능한 베이스를 회전 구동하기 위해 DC 버스를 통해 갠트리 모터에 결합된 AC/DC 컨버터
를 포함하고,
상기 회전 가능한 베이스에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크(braking) 동안에 상기 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 상기 DC 버스에 제공되는 것인 CT 시스템.
제1항에 있어서, 상기 DC 버스에 결합된 에너지 저장 장치를 더 포함하는 CT 시스템.
제2항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 리튬 이온 배터리인 것인 CT 시스템.
제2항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치와 상기 DC 버스 사이에 결합된 벅 부스트 컨버터를 더 포함하는 CT 시스템.
제1항에 있어서, 상기 CT 시스템은 상기 DC 버스에 결합된 에너지 저장 유닛을 포함하지 않는 것인 CT 시스템.
제1항에 있어서,
상기 갠트리에 부착된 X선관; 및
상기 DC 버스에 결합되어 상기 X선관에 전력을 제공하도록 구성된 고전압 발전기
를 더 포함하는 CT 시스템.
제1항에 있어서, 상기 DC 버스에 결합된 하나 이상의 컴포넌트를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 컴포넌트는 데이터 획득 시스템(data acquisition system, DAQ), 검출기 냉각팬, 및 시스템 제어 컴퓨터를 포함하며, 상기 하나 이상의 컴포넌트는 상기 회전 가능한 베이스에서의 회전 에너지로부터 변환된 DC 전기 에너지에 의해 전력공급받는 것인 CT 시스템.
CT 시스템을 제조하는 방법에 있어서,
CT 시스템의 회전 가능 갠트리에 기계적으로 결합된 갠트리 모터를 DC 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계; 및
AC/DC 컨버터의 DC 출력을 DC 버스 전기 버스에 전기적으로 결합하는 단계
를 포함하고,
상기 AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력은 3상 AC 설비 전력에 결합 가능하고,
상기 회전 가능 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 상기 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 DC 버스에 제공되는 것인 CT 시스템 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 DC 버스에 배터리 저장 장치를 전기적으로 결합하는 단계
를 더 포함하는 CT 시스템 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 배터리 저장 장치를 결합하는 단계는 리튬 이온 배터리를 결합하는 단계를 포함한 것인 CT 시스템 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 배터리 저장 장치와 상기 DC 버스 사이에 결합된 벅 부스트 컨버터를 통하여 상기 배터리 저장 장치를 상기 DC 버스에 전기적으로 결합하는 단계
를 더 포함하는 CT 시스템 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 회전 가능 갠트리에 X선관을 부착하는 단계; 및
고전압 발전기를 상기 DC 버스 및 상기 X선관의 DC 전기 입력부에 전기적으로 결합하는 단계
를 더 포함하는 CT 시스템 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 DC 버스에 추가의 컴포넌트를 결합하는 단계
를 더 포함하고,
상기 추가의 컴포넌트는 데이터 획득 시스템(data acquisition system, DAQ), 검출기 냉각팬, 및 시스템 제어 컴퓨터 중의 적어도 하나를 포함하며, 상기 추가의 컴포넌트는 상기 회전 가능한 베이스에서의 회전 에너지로부터 변환된 DC 전기 에너지에 의해 전력공급받는 것인 CT 시스템 제조 방법.
영상화 시스템 전기 회로에 있어서,
전기 버스;
상기 전기 버스에 결합된 AC/DC 컨버터의 DC 출력; 및
상기 전기 버스에 전기적으로 결합된 갠트리 모터
를 포함하고,
상기 AC/DC 컨버터에 대한 AC 입력은 3상 AC 전원에 결합 가능하고,
상기 갠트리 모터에 기계적으로 결합된 갠트리에서의 회전 에너지는 갠트리 브레이크 동안에 상기 갠트리 모터에서 DC 전기 에너지로 변환되어 상기 전기 버스에 제공되는 것인 영상화 시스템 전기 회로.
제14항에 있어서,
상기 전기 버스에 결합된 에너지 저장 장치
를 더 포함하는 영상화 시스템 전기 회로.
제15항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치는 리튬 이온 배터리인 것인 영상화 시스템 전기 회로.
제15항에 있어서,
상기 에너지 저장 장치와 상기 전기 버스 사이에 결합된 벅 부스트 컨버터
를 더 포함하는 영상화 시스템 전기 회로.
제14항에 있어서, 상기 회로는 상기 DC 버스에 결합된 에너지 저장 유닛을 포함하지 않는 것인 영상화 시스템 전기 회로.
제14항에 있어서,
상기 전기 버스에 결합되고 X선관에 전력을 제공하도록 구성된 고전압 발전기
를 더 포함하는 영상화 시스템 전기 회로.
제14항에 있어서,
상기 전기 버스에 결합된 하나 이상의 컴포넌트
를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 컴포넌트는 데이터 획득 시스템(data acquisition system, DAQ), 검출기 냉각팬, 및 시스템 제어 컴퓨터를 포함하며, 상기 하나 이상의 컴포넌트는 상기 회전 가능한 베이스에서의 회전 에너지로부터 변환된 DC 전기 에너지에 의해 전력공급받는 것인 영상화 시스템 전기 회로.