WO2007072968A1 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

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Yuichi Kodama
Ayuta Yamada
Manabu Noguchi
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Rigaku Corporation
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    • G01N2223/612—Specific applications or type of materials biological material

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray CT apparatus, and more particularly to an X-ray CT apparatus configured to be suitable for industrial use.
  • An X-ray CT (computed tomography) device is a device that detects X-rays transmitted through an object from various positions and directions, and obtains an image by calculating the density distribution in the cross section where the X-rays pass by numerical calculation.
  • X-ray CT systems are mainly used in the field of medical diagnosis, and research and development has been progressed on medical X-ray CT systems targeting human subjects, and various X-ray CT systems equipped with excellent 'functions are currently available. Proposed. .
  • an industrial X-ray CT apparatus fixes the X-ray source 101 and the X-ray detector 102 in opposite positions, and an inspection target (sample) S is placed in the middle. As it is arranged, the inspection object S is rotated. Even in such a configuration, if the inspection target is a solid such as a metal substance or a package, it can be freely rotated and there is no problem.
  • the use of industrial X-ray CT equipment has also expanded, and CT images are used for inspection of non-conventional objects, such as fluid substances such as liquids, and small animals suitable for rotational operations, such as small animals. Requests for wanting to Ru.
  • the present invention has been made to meet the above-mentioned needs, and is suitable for industrial applications that can obtain appropriate CT images of various objects without rotating the inspection object (sample).
  • the purpose is to provide a CT system.
  • the present invention aims to provide an X-ray CT apparatus capable of easily changing the imaging magnification and resolution (ie, field of view (FOV, Field of view)). Disclosure of the invention, '
  • the present invention provides an X-ray source for generating X-rays, a sample holding means for holding a sample, and X-rays for detecting X-rays emitted from the X-ray source and transmitted through the sample.
  • An X-ray CT apparatus characterized by satisfying the following requirements (a) to (h).
  • the rotary support mounts the X-ray source and the X-ray detector to form an open space around the sample held by the sample holding means.
  • the rotating support is rotatable about an axis passing through the sample held by the sample holding means. .
  • the rotary support is capable of moving one or both of the X-ray source and the X-ray detector in a direction in which the X-ray source and the X-ray detector
  • the rotational support for the movement of the X-ray source and / or the X-ray detector in the direction of movement of the sample relative to the sample, has an overall center of gravity including components mounted on the rotational support.
  • a weight balance adjusting means is provided which is kept on the rotation axis of the rotary support.
  • the weight balance adjusting means is a movable weight movably mounted on the rotary support And the movement weight of the movable weight is controlled so that the deviation of the rotation moment about the rotation axis of the rotation support is offset and becomes almost zero.
  • the movable weight has its moving path set parallel to the moving direction of the X-ray source or X-ray detector and on any straight line not passing through the rotation axis of the rotary support.
  • the X-ray CT apparatus has a configuration in which the rotary support is configured to be rotatable about the axis around the sample held by the test holding means, so that the entire sample can be rotated without rotating the sample. It is possible to scan the circuit.
  • appropriate X-ray CT imaging can be performed without problems for samples that have not been conventionally assumed, such as fluid or liquid substances such as liquids, and rees and small animals that are suitable for rotational operations.
  • the X-ray CT apparatus is configured to be able to move the rotary support so that one or both of the X-ray source and the X-ray detector can be moved in a direction away from or into the sample held by the sample holding means.
  • the distance between the X-ray source and the sample and / or the distance between the sample and the X-ray detector can be arbitrarily adjusted, and as a result, the imaging efficiency and resolution (that is, the imaging area). ) Can be easily changed.
  • the rotary support includes a guide arm rotatable around an axis passing through the sample, an X-ray source holding stage which holds the X-ray source, and a movable X-ray source holding stage which can move in a direction toward and away from the sample on the guide arm. , And can be configured.
  • the rotary support may be configured to hold the X-ray detector and to include an X-ray detector holding stage movable on the guide arm in a direction to approach and separate from the sample.
  • a conventional medical X-ray CT system incorporates an X-ray source and an X-ray detector in a cylindrical gantry (Gantry), inserts a human body to be examined into the gantry, and performs X-ray CT imaging. There are many things that are configured to When this type of medical X-ray CT system is used for industrial applications, it is difficult to position the sample (target to be examined) since it is the closed space covered by the gantry.
  • the X-ray CT system secures a space for installing an external force, applying a voltage, changing the temperature of the sample, or setting a vacuum or arbitrary gas atmosphere around the sample in the X-ray CT system. It was also difficult.
  • a compact X-ray CT apparatus configured as shown in FIG. 1B is also commercially available.
  • the compact X-ray CT system shown in FIG. 1B has a built-in cylindrical gantry 201 with an X-ray source 202 and an X-ray detector 203 built in opposition to each other. Is the center. It is configured to rotate around axis X.
  • the rotary support (guide arm) 3 has the X-ray source 301 and the X-ray detector 302 mounted thereon. There is.
  • the rotary support 300 forms an open space 305 around the sample (target to be inspected) S held by the sample holding means 304. And, since the rotary support 300 rotates around the rotation axis O, the positioning of the sample becomes easy and the workability improves.
  • the X-ray CT system can be provided with a structure for applying a voltage across the sample, a structure for heating or cooling the sample, or a structure for providing a vacuum or an arbitrary gas atmosphere around the sample. The scope of application of X-ray CT imaging can be dramatically expanded. This type of additional structure can use various options used in the X-ray diffractometer.
  • the X-ray CT system can be used for special purposes such as CT examination of small animals in time during surgery of small animals, and can satisfy various requests from users.
  • the rotary support is preferably arranged on the rotation axis to maintain the weight balance properly by arranging the entire center of gravity including the components mounted on the same means.
  • the present invention is provided with a weight balance adjusting means for keeping the whole center of gravity on the rotation axis with respect to the movement of one or both of the X-ray source and the X-ray detector in the moving direction of the sample.
  • a weight balance adjusting means for keeping the whole center of gravity on the rotation axis with respect to the movement of one or both of the X-ray source and the X-ray detector in the moving direction of the sample.
  • the weight balance adjusting means includes a movable weight movably mounted on the rotary support, and controls movement of the movable weight so that deviation of the rotational moment about the rotational axis is offset and becomes almost zero. It is a structure.
  • the moving path of the movable weight is set parallel to the moving direction of the X-ray source or the X-ray detector and on an arbitrary straight line which does not pass through the rotation axis of the rotary support.
  • the moving path of the movable weight is placed on the moving path of the X-ray source or X-ray detector, the X-ray CT system is complicated in order to avoid interference between the movable weight and the X-ray source or X detector. Structural design is required. In addition, since the sample is placed on the rotation axis of the rotating support, it is difficult to make the moving path of the movable weight close to it. Therefore,
  • the moving weight moving path In the X-ray CT system, the moving weight moving path must be provided at a position largely separated from the rotation axis, and the rotation support becomes large.
  • the moving path of the movable weight is set parallel to the moving direction of the X-ray source or the X-ray detector and on any straight line not passing through the rotation axis of the rotary support. Therefore, it is possible to miniaturize the rotary support without the need for complicated structural design.
  • a fixed weight is mounted on the rotary support separately from the movable upper position, and this fixed weight is based on the distance from the rotational axis to the moving path of the movable weight and the weight of the movable weight. It offsets the acting rotational moment.
  • the X-ray CT apparatus is configured such that the rotating support is configured to be rotatable about an axis passing through the sample held by the sample holding means. It is possible to scan the entire circumference of the sample without rotating the. As a result, the X-ray CT apparatus can perform appropriate X-ray CT imaging without problems for samples that were not previously assumed, such as fluid substances such as liquids and small animals that are not suitable for rotational operations.
  • the X-ray CT apparatus is configured to be able to move the rotary support so that one or both of the X-ray source and the X-ray detector can be moved toward or away from the sample held by the sample holding means. Therefore, the distance between the X-ray source and the sample and / or the distance between the sample and the X-ray detector can be arbitrarily adjusted, and as a result, the imaging magnification and resolution (ie, imaging Area) can be easily changed.
  • the X-ray CT apparatus is configured to keep the entire center of gravity on the rotation axis with respect to the movement of one or both of the X-ray source and the X-ray detector in the contact / separation direction with respect to the sample. Even when the X-ray source or the X-ray detector is moved, the entire center of gravity can be easily arranged on the rotation axis, and a suitable structural weight balance can be maintained.
  • Figures 1A and 1B are schematic diagrams showing a conventional X-ray CT system.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the features of the X-ray CT apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side perspective view of an x-ray CT device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a guide arm and a weight balance adjustment mechanism.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the setting of the weight balance adjustment mechanism.
  • FIG. 3 is a front view of an X-ray CT apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a side perspective view of the same apparatus.
  • the X-ray CT system has the bearing base 1 mounted at the upper rear position of the table A of the main unit.
  • the bearing stand 1 is provided with a cylindrical bearing 2 and a central portion of a guide arm 3 (rotation support) is rotatably mounted on the bearing 2.
  • the central axis of the bearing 2 is the rotation axis O of the guide arm 3, and this rotation axis O extends in the horizontal direction.
  • the sample S is placed on this rotation axis O (horizontal axis).
  • the guide arm 3 is formed in an elongated shape extending in the longitudinal direction centering on the rotation axis O, as shown in FIG.
  • An X-ray source 6 and an X-ray detector 7 are mounted on the guide arm 3 so as to face each other with the rotation axis O interposed therebetween.
  • the X-ray source 6 and the X-ray detector 7 are independently movable in directions approaching and separating from the rotation axis O, respectively.
  • the X-ray CT apparatus can maintain the magnification, resolution, resolution on the sample S and field of view of the X-ray CT apparatus.
  • Can be changed to -A sample holder 8 is installed near the top front of the device table A, as shown in Fig.4.
  • On the upper part of the sample holder 8 are mounted various sample holders 9 according to the shape, properties and the like of the sample S.
  • the sample holder 9 for example, a sample holder provided with a chuck for holding one end of a rod-shaped sample S as shown in FIG. 4 is used, and the liquid sample S is inserted and held. It is preferable to use a sample holder provided with a container.
  • the sample holder 8 and the sample holder 9 constitute a sample holding means for holding the sample S.
  • the sample S is at a position where the X-ray emitted from the X-ray detector 7 intersects with the rotation axis O. Will be placed.
  • the X-ray CT apparatus of the present embodiment in which the X-ray source 6 and the X-ray detector 7 are mounted on the surface of the guide arm 3, the periphery of the sample S held by the sample holder 9 is opened. Therefore, the positioning of the sample S is facilitated and the workability is improved. Moreover, the X-ray CT apparatus manipulates the sample S in the middle of CT imaging (for example, small animals Surgery) can also be easily performed.
  • the X-ray CT apparatus holds the sample S horizontally and can photograph a cross section, so that small animals and fluid samples can be vertically arranged and tilted. It is also suitable for CT imaging of samples that are difficult to place.
  • the rotational trajectory of the guide arm 3 does not have a planar texture, it is possible to save space.
  • a through hole 10 transmission space
  • the through hole 10 can be used as a placement space of the sample S. For example, it becomes possible to hold the rod-like sample S without a problem by disposing a part thereof in the through hole 10. (See Figure 4).
  • the guide arm 3 described above is adjusted so that the entire center of gravity including the components (X-ray source 6, X-ray detector 7 and the like) mounted thereon is located on the rotation axis O.
  • the X-ray CT device can rotate the guide arm 3 smoothly without the torque acting on the guide arm 3.
  • a weight balance adjustment mechanism for automatically adjusting the weight balance with respect to these movements.
  • FIG. 5 is a configuration diagram showing an outline of the weight balance adjustment mechanism according to the present embodiment.
  • the weight balance adjusting mechanism comprises a movable weight 12 movable on the guide arm 3 and a fixed weight 13 fixed on the guide arm 3.
  • the movable weight 12 is movable along the movement path T parallel to the moving direction of the X-ray source 6 and the X-ray detector 7 and not passing through the rotation axis of the guide 3. ing.
  • the X-ray source 6 and the X-ray detector 7 are both movable along the X axis passing through the rotation axis O, and the movement path T is parallel to this X axis.
  • the X-ray CT apparatus sets the movement path of the movable weight 1 2 parallel to the movement direction of the X-ray source 6 and the X-ray detector 7, whereby the movable weight 1 2 and the rotation axis O are separated. Regardless of the distance, the weight balance of the guide arm 3 can be easily adjusted.
  • the imaging magnification and resolution can be obtained by moving only one movable weight 12 while the sample S is kept stationary horizontally. Can be changed widely.
  • the X-ray CT system can shorten the distance to the rotation axis O by preventing the movement path of the movable weight 12 from passing through the rotation axis O.
  • a fixed weight 13 is mounted on the guide arm 3 separately from the movable weight 1 2, and the fixed weight 3 provides the distance from the rotation axis O to the movement path of the movable weight 1 2.
  • the rotational moment acting based on the weight of movable weight 2 is offset.
  • the Y-axis component of the rotational moment around the rotation axis O is as follows for each component mounted on the guide arm.
  • the weight Wb and the distance Yb to the X-axis are adjusted so that the deviation of the Y-axis component of these rotational moments is zero.
  • the X axis components of the rotational moment around the rotation axis O for each component mounted on the guide arm 3 are as follows.
  • Movable weights 1 and 2 are adjusted so that the position X c b on the movement path T is automatically adjusted so that the deviation of the X-axis component of these rotational moments becomes zero (ie, so that ⁇ expression is satisfied). '
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the X-ray CT apparatus of the present invention has a configuration suitable for industrial applications, but can also be used for applications other than industrial applications, for example, medical diagnostics and experiments in various fields. It is.
  • the X-ray CT apparatus can be configured to fix one of the X-ray source 6 and the X-ray detector 7 at a predetermined position on the guide arm 3.
  • the center of gravity of the guide arm 3 is treated as being aligned with the rotation axis O. However, if the center of gravity is apart from the rotation 0, adjustment of the fixed weight 13 is performed. Of course, the rotational moment of the guide arm 3 must also be taken into consideration when controlling the movement of the movable weight 12.
  • the X-ray CT apparatus is configured such that the rotary support is configured to be rotatable about an axis' that passes through the sample held by the sample holding means. It is possible to scan the entire circumference of the sample without rotating it. As a result, the X-ray CT apparatus can perform appropriate X-ray CT imaging without problems for samples that were not previously assumed, such as fluid substances such as liquids and small animals that are not suitable for rotational operations.
  • the X-ray CT apparatus can move the rotary support in such a direction as to move one or both of the X-ray source and the X-ray detector toward and away from the sample held by the sample holding means.
  • the distance between the X-ray source and the sample and / or the distance between the sample and the X-ray detector can be arbitrarily adjusted, and as a result, the imaging magnification and resolution (that is, the imaging area). ) Can be easily changed.
  • the X-ray CT apparatus is configured to keep the entire center of gravity on the rotation axis with respect to the movement of one or both of the X-ray source and the X-ray detector in the contact / separation direction with respect to the sample. Even when the X-ray source or X-ray detector is moved, the entire center of gravity can be easily placed on the rotation axis, and suitable structural weight balance can be achieved.

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Abstract

X線CT装置は、ガイドアーム(3)に搭載したX線源(6)およびX線検出器(7)が試料(S)に対し接離する方向へ移動自在である。この移動に対し、ガイドアーム(3)に搭載された各構成要素を含む全体の重心は、重量バランス調整機構によって回転軸上に保たれている。重量バランス調整機構は、ガイドアーム(3)へ移動自在に搭載された可動ウエイト(12)を含む。この可動ウエイト(12)は、回転軸(O)まわりの回転モーメントの偏差が相殺され、ほぼ零となるように移動制御される。この可動ウエイト(12)の移動経路は、X線源(6)またはX線検出器(7)の移動方向と平行で、かつ回転軸(O)を通らない任意の直線上に設定されている。

Description

明 細 書
X線 CT装置 技術分野
この発明は、 X線 CT装置に関し、 特に工業用途に好適な構成をした X線 CT装 置に関する。 背景技術
X線 CT(computed tomography)装置は、 物体を透過した X線を様々な位置 .方 向から検出し、 X線が通過した断面内の密度分布を数値計算によって求め画像化す る装置である。 X線 CT装置は、 主に医療診断の分野においで利用されており、 人 体を検査対象とする医用 X線 CT装置については研究開発が進み、 現在では優れた' 機能を備えたものが各種提案されている。 .
また、 工業分野においても、 例えば金属物質の非破壊検査や包装物の内部検査な どに X線 CT装置が利用されている。 しかしながら、 医用 X線 CT装置に比べ、 ェ 業用 X線 CT装置,の開発提案は少なレ、。 本出願人らの調査結果においても、 医用 X 線 CT装置に関する特許文献は多数発見されたものの、 工業用 X線 CT装置につい ては特許文献 1を発見できただけであった。
—般に、 工業用 X線 CT装置は、 図 1 Aに示すように、 X線源 101と X線検出 器 1 02とを対向位置に固定し、 その中間部に検査対象 （試料） Sを配置するとと もに、 検査対象 Sを回転させる構成となっている。 このような構成であっても、 検 査対象が金属物質や包装物などの固体の場合は、 自由に回転させることができ支障 はない。 しかしながら、 近年、 工業用 X線 CT装置も用途が広がってきており、 液 体など流動性のある物質や回転操作に適さなレ、小動物など、 従来想定されていなか つたものを検査対象として CT画像を得たいとの要望が本出願人らに寄せられてい る。
本発明は、 上述したような要望に応えるべくなされたもので、 検査対象 （試料） を回転させることなく、 種々の物体について適正な CT画像を得ることのできるェ. 業用途に好適な X線 C T装置の提供を目的とする。
さらに、 本発明は、 撮像倍率や分解能 （すなわち、 撣影領域 （FOV, Field of Vi ew)) を容易に変更できる X線 CT装置の提供を目的とする。 発明の開示 、 '
上記目的を達成するために、 本発明は、 X線を発生させる X線源、と、 試料を保持 する試料保持手段と、 X線源から放射され試料を透過してきた X線を検出する X線 検出器と、 X線源および X線検出器を搭載する回転支持体とを備え、
次の （a) 乃至 （h) の要件を満たす構成であることを特徴とする X線 CT装置。
(a) 回転支持体は、 X線源および X線検出器を塔載し、 試料保持手段に保持され た試料の周囲に開放された空間を形成する。 ，
(b) 回転支持体は、 試料保持手段に保持された試料を通る軸を中心に回転自在で あ。。
(c) 回転支持体は、 試料保持手段に保持された試料を挟んで X線源と X線検出器 とを対向配置する。
(d) 回転支持体は、 X線源および X線.検出器の一方または双方を、 試料保持手段 に保持された試料に対して接離する方向へ移動可能である。
(e ) 回転支持体は、 当該回転支持体に搭載される各構成要素を含む全体の重心を、 当該回転支持体の回転軸上に配置してある。
(f ) 回転支持体は、 X線源および X線検出器の一方または双方の試料に対する接 離方向への移動に対し、 当該回転支持体に搭載される各構成要素を含む全体の重心 を、 当該回転支持体の回転軸上に保つ重量バランス調整手段を備えている。
(g) 重量バランス調整手段は、 回転支持体へ移動自在に搭載された可動ウェイト を含み、 回転支持体の回転軸まわりの回転モーメントの偏差が相殺され、 ほぼ零と なるように、 可動ウェイ トを移動制御する構成である。 '
( h ) 可動ウェイ トは、 その移動経路を、 X線源または X線検出器の移動方向と平 行で、 かつ回転支持体の回転軸を通らない任意の直線上に設定してある。
上記のとおり、 X線 C T装置は、 回転支持体を、 試科保持手段に保持された試料 を逋る軸を中心に回転自在な構成としたことにより、 試料を回転させることなく試 料の全周をス ャンすることが可能となる。 その結果、 液体など流動性のある物質 や回転操作に適さなレ、小動物など、 従来想定されていなかつた試料についても支障 なく適正な X線 C T撮影を実施することができる。
しかも、 X線 C T装置は、 回転支持体を、 X線源および X線検出器の一方または 双方を、 試料保持手段に保持された試料に対して接離する方向へ移動可能な構成と したことにより、 X線源と試料との間の距離、 試料と X線検出器との間の距離の一 方または双方を任意に調整でき、 その結果、 撮^倚率や分解能 （すなわち、 撮影領 域） を容易に変更することができる。
ここで、 回転支持体は、 試料を通る軸を中心に回転自在なガイドアームと、 X線 源を保持するとともに、 ガイ ドアーム上で試料に接離する方向へ移動自在な X線源 保持ステージと、 を含む構成とすることができる。
また、 回転支持体は、 X線検出器を保持するとともに、 ガイ ドアーム上で試料に 接離する方向へ移動自在な X線検出器保持ステージを含む構成とすることもできる。 従来の医用 X線 C T装置は、 円筒状のガントリー（Gantry)内に X線源と X線検出 器とを内蔵し、 当該ガントリー内に検査対象となる人体を挿入して X線 C T撮影を 実施する構成となっているものが多い。 この種の医用 X線 C T装置を工業用途に利 用する場合は、 試料 （検査対象） の保持位置がガントリーで覆われた閉塞空間とな つているので、 試料の位置決めが困難である。 さらに、 X線 C T装置は、 試料に外 力を加えたり、 電圧を印加したり、 試料の温度を変化させたり、 試料の周囲を真空 や任意のガス雰囲気としたりする構造を設置するスペースの確保も困難であった。 また、 小動物の診断用に、 図 1 Bに示すような構成の小型 X線 C T装置も市販さ れている。 同図 1 Bに示す小型 X線 C T装置は、 円筒状のガントリ一 2 0 1に X線 源 2 0 2と X線検出器 2 0 3とを対向して内蔵してあり、 ガントリー 2 0 1が中心. 軸 X周りに回転する構成となっている。
この種の X線 C T装置においても、 小動物 （検査対象） の保持位置はガントリー で覆われた閉塞空間となっているので、 試料の位置決めが困難である。
しかも、 この X線 C T装置は、 検査対象の周囲がガント.リー 2 0 1で閉塞されて いるため、 小動物の手術途中に、 適時、 小動物を C T撮影するといつた特殊な用途 には利用できない。
これに対し、 上記構成の本発明は、 図 2に示すように、 回転支持体 （ガイドア'一 ム） 3ひ 0が、 X線源 3 0 1および X線 出器 3 0 2を搭載している。 この回転支 持体 3 0 0は、 試料保持手段 3 0 4に保持された試料 （検査対象） Sの周囲に開放 された空間 3 0 5を形成している。 そして、 回転軸 Oを中心として回転支持体 3 0 0が回転するので、 試料の位置決めは容易と.なり作業性が向上する。 さらには、 X 線 C T装置は、 試料に对し電圧を印加する構造や、 試料を加熱または冷却する構造、 試料の周囲を真空あるいは任意のガス雰囲気とする構造等を設置することも可能と なり、 X線 C T撮影の応用範囲を飛躍的に広げることが可能となる。 なお、 この種 の付加構造は、 X線回折装置に用いられている各種ォプションを利用することが可 能である。
さらに、 X線 C T装置は、 小動物の手術途中に、 適時、 小動物を C T検査すると いった特殊な用途にも利用可能となり、 ユーザからの種々の要望を満足することが できる。
回転支持体は、 同手段に搭載される各構成要素を含む全体の重心を、 回転軸上に 配置してウェイ トバランスを適正に保つことが好ましい。
X線 C T装置は、 ウェイトバランスが適正でないと、 回転支持体に偏ったトルク が作用して、 回転駆動が円滑にできなかったり、 また回転支持体に撓みの生じるお それがある。 .
'そこで、 本発明は、 X線源および X線検出器の一方または双方の、'試料に対する 接離方向への移動に対し、.全体の重心を回転軸上に保つ重量バランス調整手段を備 えている。 このため、 X線 C T装置は、 X線源や X線検出器を移動させたときも全 体の重心を容易に回転軸上へ配置することができ、 好適な構造上のウェイ トバラン スを保つことが可能となる。
この重量バランス調整手段は、 回転支持体へ移動自在に搭載された可動ウェイ ト を含み、 回転軸まわりの回転モーメントの偏差が相殺され、 ほぼ零となるように、 ' 可動ウェイ トを移動制御する構成となっている。
ここで、 可動ウェイ トの移動経路は、 X線源または X線検出器の移動方向と平行 で、 かつ回転支持体の回転軸を通らない任意の直線上に設定してある。
可動ウェイ トの移動経路を X線源または X線検出器の移動経路上に配置した場合、 X線 C T装置は、 可動ウエイ トと X線源または' X 検出器の干渉を回避するために 複雑な構造設計が必要となる。 また、 回転 持体の回転軸上には、 試料が配置され るため、 可動ウェイ トの移動経路をその近傍まで近づけるのは困難である。 よって、
X線 C T装置は、 回転軸から大きく離間した位置に可動ウェイ トの移動経路を設け なければならず、 回転支持体が大形ィ匕してしまう。
本発明では、 上記のように可動ウェイ トの移動経路は、 X線源または X線検出器 の移動方向と平行で、 かつ回転支持体の回転軸を通らない任意の直線上に設定して あるので、 複雑な構造設計の必要もなく、 回転支持体を小形化することが可能とな る。
なお、 回転支持体には可動上位置とは別個に固定ウェイ トが搭載してあり、 この 固定ウェイ トにより、 回転軸から可動ウェイ トの移動経路までの距離と可動ウェイ トの重量とに基づき作用する回転モーメントを相殺している。
以上説明したように、 本発明によれば、 X線 C T装置は、 回転支持体を、 試料保 持手段に保持された試料を通る軸を中心に回転自在な構成としたことにより、 試料 を回転させることなく試料の全周をスキャンすることが可能となる。 その結果、 X 線 C T装置は、 液体など流動性のある物質や回転操作に適さない小動物など、 従来 想定されていなかった試料についても支障なく適正な X線 C T撮影を実施すること ができる。
しかも、 X線 C T装置は、 回転支持体を、 X線源お び X線検出器の一方または 双方を、 試料保持手段に保持された試料に対して接離する方向へ移動可能な構成と したことによ,り、 X線源と試料との間の距離、 試料と X線検出器との間の距離の一 方または双方を任意に調整でき、 その結果、 撮像倍率や分解能 （すなわち、 撮影領 域） を容易に変更することができる。
そして、 X線 C T装置は、 X線源および X線検出器の一方または双方の、 試料に 対する接離方向への移動に対し、 全体の重心を回転軸上に保つ構成としたことによ り、 X線源や X線検出器を移動させたときも全体の重心を容易に回転軸上へ配置す る-ことができ、 好適な構造上のウェイトバランスを保つことが可能となる。 図面の簡単な説明
図 1 A、 1 Bは、 従来の X線 C T装置を示す概要図である。
図 2は、 本発明,の X線 C T装置の特徴を説明するための概要図である。
図 3は、 本発明の実施形態に係る X線 C T装置の正面図である。
図 4は、 本発明の実施形態に係る X線 C T装置の側面透視図である。
図 5は、 ガイドアームと重量バランス調整機構の概要を示す構成図である。 図 6は、 重量バランス調整機構の設定を説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図 3は本発明の実施形態に係る X線 C T装置の正面図、 図 4は同装置の側面透視 図である。 まず、 これらの図面を参照して、 本実施形態に係る X線 C T装置の全体 構成を説明する。
'図 4に示すように、 X線 C T装置は装置本体テーブル Aの上面後部寄りの位置に 軸受台 1が搭載してある。 軸受台 1は、 円筒状の軸受 2を備えており、 この軸受 2 . にガイ ドアーム 3 (回転支持体） の中央部が回転自在に装着してある。 ここで、 軸 受 2の中心軸がガイ ドアーム 3の回転軸 Oであり、 この回転軸 Oは水平方向に延び ている。 試料 Sは、 この回転軸 O (水平軸） .上に配置され 。
ガイ ドアーム 3は、 図 3に示すように、 回転軸 Oを中心として長手方向に延びる 長尺形状に形成されている。 ガイドアーム 3には、 回転軸 Oを挟んで X線源 6と X 線検出器 7が対向して搭載してある。 これら X線源 6と X線検出器 7は、 それぞれ 独立して回転軸 Oに対し接離する方向に移動自在となっている。
X線 C T装置は、 X線源 6、 試料 S、 および X線検出器 7の間の距離を変えるこ とで、 X線 C T装置の倍率、 分解能、 試料 S上の分解能、 および視野を住意に変化 させることができる。 - 装置本体テーブル Aの上面前部寄りの位置には、 図 4に示すように、 試料保持台 8が設置してある。 試料保持台 8の上部には、 試料 Sの形状 ·性状等に応じた各種 試料ホルダ 9が装着される。 試料ホルダ 9としては、 例えば、 図 4に示すような棒 状試料 Sに対してはその一端を挟持するチャックを備えた試料ホルダを用い、 また、 液体試料 Sに対してはこれを揷入保持する容器を備えた試料ホルダを用いることが 好ましい。
試料保持台 8と試料ホルダ 9は、 試料 Sを保持するための試料保持手段を構成し、 同手段によって試料 Sは X線検出器 7から放射される X線と回転軸 Oとが交わる位 置に配置される。
上述したように、 ガイ ドアーム 3の表面に X線源 6および X線検出器 7を搭載す る本実施形態の X線 C T装置は、 試料ホルダ 9に保持された試料 Sの周囲が開放さ れた空間となっており、 したがって、 試料 Sの位置決めが容易となり作業性が向上 する。 しかも、 X線 C T装置は、 C T撮影の途中で試料 Sを操作 （例えば、 小動物 を手術） することも容易に行うことが可能となる。
'さらに、 X線 C T装置は、 回転軸 Oを水平に配置したことにより、'試料 Sを水平 に保持して横断面の撮影ができ、 小動物や流動性のある試料など縦配置や傾きをも つた配置が困難な試料の C T撮影にも好適である。 加えて、 ガイドアーム 3の回転 軌道が平面的な がりをもたないので、 省スペース化 図ることが可能となる。 . また、 .図 4に示すように、 軸受 2とガイ ドアーム 3の回転軸 O部には、 回転軸 O に沿って透孔 1 0 (透過空間） が形成してある。 この透孔 1 0は、 試料 Sの配置空 間として利用することができ、 例えば、 棒状試料 Sも一部をこの透孔 1 0内に配置' することで支障なく保持することが可能となる （図 4参照） 。
上述したガイ ドアーム 3は、 これに搭載した構成要素 （X線源 6、 X線検出器 7 等） を含めた全体の重心が、 回転軸 O上に位置するように調整してある。 X線 C T 装置は、 このように重心位置を調整することにより、 偏った.トルクがガイ ドアーム 3に作用せず、 ガイ ドアーム 3を円滑に回転させることができる。
さらに、 本実施形態では、 X線源 6と X線検出器 7が移動可能な構成のため、 こ れらの移動に対し自動的に重量バランスを調整するための重量バランス調整機構
(重量バランス調整機構） が組み込んである。 図 5は本実施形態に係る重量バラン ス調整機構の概要,を示す構成図である。
重量バランス調整機構は、 ガイドアーム 3上で移動自在な可動ウェイ ト 1 2と、 ガイ ドアーム 3上に固定された固定ウェイ ト 1 3で構成されている。 ここで、 可動 ウェイ ト 1 2は、 X線源 6および X線検出器 7の移動方向と平行で、 かつガイ ドア ーム 3の回転軸〇を通らない移動経路 Tの沿って移動自在となっている。 なお、 X 線源 6および X線検出器 7は、 ともに回転軸 Oを通る X軸に沿って移動自在であり、 移動経路 Tはこの X軸と平行である。
X線 C T装置は、 可動ウェイ ト 1 2の移動経路を、 X線源 6および X線検出器 7 の移動方向と平行に設定することで、 可動ウェイ ト 1 2と回転軸 Oとの間の距離に 関係なく、 ガイ ドアーム 3の重量バランスを容易に調整することが可能となる。 このように、 本実施形態の構成によれば、 試料 Sを水平に静止させたままで、 一 つの可動ウェイ ト 1 2の移動機構だけで、 撮像倍率や分解能 （ずなわち、.撮影領 域） を広範囲に変更することが可能となる。
また、 X線 CT装置は、 可動ウェイ ト 1 2の移動経路を、 回転軸 Oを通らないよ うにすることで、 回転軸 Oまでの距離を短くすることが可能となり、 ガイ ドアーム 3め小形化を図ることができる。
ガイドアーム 3には、 可動ウェイ ト 1 2とは別個に固定ウェイ ト 13が搭載して あり、 この固定ウェイ ト 3により、 回転軸 Oから可動ウェイ ト 1 2.の移動経路ま での距離ど可動ウ イ ト 2の重量とに基づき作用する回転モーメントを相殺してい る。
ここで、 図 6に示すように、 回転軸 Oを原点として、 X線源 6および X線検出器 7に平行な X軸と、 これに垂直な Y軸からなる XY座標系を考える。 なお、 便宜上、 ガイ ドアーム 3の重心は回転軸 Oに合わせてある'ものとする。
この XY座標系において、 ガイ ドアーム に搭載されている各構成要素について、 回転軸 O周りの回転モーメントの Y軸成分は次のとおりである。
(1) 固定ウェイ ト 1 3の回転モーメントの Ytt成分は、 Wb · Yb
(2) ^動ウェイ ' 1 2の回転モーメントの Y軸成分は、 Wc b · Y c b
(3) X線源 6の回転モーメントの Y軸成分は、 Ws · Y s
(4) X線検出器 7の回転モーメントの Y軸成分は、 Wd ' Yd
固定ウェイ ト 1 3は、 これら回転モーメントの Y軸成分の偏差が零となるように、 重量 Wbと X軸までの距離 Ybを調整してある。
次に、 可動ウェイ ト 1 2の移動制御について説明する。
図 6に示す XY座標系において、 ガイ ドアーム 3に搭載されている各構成要素に ついて、 回転軸 O周りの回転モーメントの X軸成分は次のとおりである。
(1) 可動ウェイ ト 1 2の回転モ一メントの X軸成分は、 We b . X c b
(2) 固定ウェイ ト 13の回転モーメントの X軸成分は、 Wb · X b (3) X線源 6の回転モ メントの X軸成分は、 Ws · X s
(4) X線検出器 7の回転モーメントの X軸成分は、 Wd . X d' '
可動ウェイ ト 1 2は、 これら回転モーメントの X軸成分の偏差が零となるように. (すなわち、 ^式を満足するように） 、 移動経路 T上の位置 X c bを自動調整され る。 '
X c b = (Wb - X b +Ws - X s +Wd - X d) W c b
なお、.本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、 本発明の X線 CT装置は、 工業用途に好適な構成となっているが、 工業 以外の他の用途、 例えば、 医学的診断や各分野における実験， 研究にも利用するこ とが可能である。
また、 X線 CT装置は、 X線源 6と X線検出器 7のいずれか一方を、 ガイドア一 ム 3上の所定位置に固定した構成とすることもできる。 ·'
さらに、 上述した実施形態では、 ガイ ドアーム 3の重心は回転軸 Oに合わせてあ るものとして取り扱つたが、 当該重心が回転 0から離間していた場合は、 固定ゥ エイ ト 1 3の調整や可動ウェイ ト 1 2の移動制御に際し、 ガイドアーム 3の回転モ 一メントも考慮しなければならないことは勿論である。 産業上 利用可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 X線 CT装置は、 回転支持体を、 試料保 持手段に保持された試料を通る軸'を中心に回転自在な構成としたことにより、 試料 を回転させることなく試料の全周をスキャンすることが可能となる。 その結果、 X 線 CT装置は、 液体など流動性のある物質や回転操作に適さない小動物など、 従来 想定されていなかった試料についても支障なく適正な X線 C T撮影を実施すること ができる。
しかも、 X線 CT装置は、 回転支持体を、 X線源および X線検出器の一方または 双方を、 試料保持手段に保持された試料に対して接離する方向へ移動可能な構成と したことにより、 X線源と試料との間の距離、 試料と X線検出器との間の距離の一 方または双方を任意に調整でき、 その結果、 撮像倍率や分解能 （すなわち、 撮影領 域） を容易に変更することができる。
そして、 X線 C T装置は、 X線源および X線検出器の一方または双方の、 試料に 対する接離方向への移動に対し、 全体の重心を回転軸上に保つ構成としたことによ り、 X線源や X線検出器を移動させたときも全体の重心を容易に回転軸上へ配置す ることができ,、 好適な構造上のウェイ トバランスを つことが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. X線を発生させる X線源と、 試料を保持する試料保持手段と、 X線源から放. 射され試料を透過してきた X線を検出する X線検出器と、 前記 X線源および X線検 出器を搭載する回転支持体とを備え、 .
次の （a) 乃至 （h) の要件を満たす構成であることを特徴とする X線 CT装置。
(a) 前記回 支持体は、 前記 X線源および X線検出器を搭載し、 前記試料保持手 段に保持された試料の周囲に開放された空間を形成する。
(b) 前記回転支持体は、 前記試料保持手段に保持された試料を通る軸を中心に回 転自在である。
(c) 前記回転支持体は、 前記試料保持手段に保持された試料を挟んで前記 X線源 と X線検出器とを対向配置する。
(d) 前記回転支持体は、 前記 X線源および X線埤出器の一方または双方を、 前記 試料保持手段に保持された試料に対して接雜する方向へ移動可能である。
(e ) 前記回転支持体は、 当該回転支持体に搭載される各構成要素を含む全体の重 心を、 当該回転支持体の回転軸上に配置してある。
(f ) 前記回転支持体は、 前記 X線源および X線検出器の一方または双方の前記試 料に対する接離方向への移動に対し、 当該回転支持体に搭載される各構成要素を含 む全体の重心を、 当該回転支持体の回転軸上に保つ重量バランス調整手段を備えて いる。
(g) 前記重量バランス調整手段は、 前記回転支持体へ移動自在に搭載された可動 ウェイトを含み、 前記回転支持体の回転軸まわりの回転モーメントの偏差が相殺さ れ、 ほぼ零となるように、 前記可動ウェイトを移動制御する構成である。
(h) 前記可動ウェイトは、 その移動経路を、 前記 X線源または X線検出器の移動 方向と平行で、 かつ前記回転支持体の回転軸を通らない任意の直線上に設定してあ る。
2 . 前記重量バランス調整手段は、 前記回転支持体の回転軸から前記可動ウェイ トの移動経路までの距離と前記可動ウェイ トの重量とに基づき作用する回転モーメ . ントを相殺する固定ウェイ トを更に含むことを特徴とする請求項 1の X線 C T装置。
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