WO2016062419A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontaktlosen übertragung von energie auf ein rotierbares modul eines computertomographen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kontaktlosen übertragung von energie auf ein rotierbares modul eines computertomographen Download PDF

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WO2016062419A1
WO2016062419A1 PCT/EP2015/067224 EP2015067224W WO2016062419A1 WO 2016062419 A1 WO2016062419 A1 WO 2016062419A1 EP 2015067224 W EP2015067224 W EP 2015067224W WO 2016062419 A1 WO2016062419 A1 WO 2016062419A1
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circle
computer tomograph
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Oliver Heid
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/08—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure without magnetic core

Definitions

  • the invention relates to the transmission of energy between a stationary and a rotatable module of a computer tomograph, for example for the power supply of an X-ray tube arranged on a gantry of the computer tomograph.
  • a computed tomography consists essentially of a stationary module to which, for example, a large part of the necessary electronics, a power supply, a patient bed, etc. are arranged, as well as a rotatable module, which rotates during imaging to the object to be imaged and, for example. an X-ray tube and X-ray detectors.
  • a Derar ⁇ term rotatable module is also called a gantry. ⁇ least to a part of the devices attached to the gantry required for operation of electric power.
  • the concept underlying the invention is that an air transformer is used instead of a slip ring for energy transmission from the stationary part to the gantry.
  • a normal transformer which usually has at least one primary circuit and a seconding ⁇ därnik, which are connected via a magnetic circuit, is well known: the primary circuit is connected to an alternating voltage source, such that upon application of the AC voltage on the primary circuit via the magnetic circuit an alternating voltage is induced in the secondary circuit.
  • the magnetic circuit is often a ferrite or iron core, but can also be realized via the air interface and thus without egg ⁇ tual core. In the latter case, one speaks of an air transformer, which has certain advantages over the ferrite, iron or other material cores especially at high frequencies.
  • the invention assumes that a high-frequency generator is provided on the stationary side of the CT or on the stationary module, which provides an alternating voltage.
  • the energy provided in the form of the AC voltage is transmitted by means of an air transformer to the gantry, where it can be supplied to an electrical load. (Placeholder for claim 1 in "readable" form)
  • the corresponding CT CT according to the invention for a computer tomograph has an air transformer for contactless transmission of energy from a first, static onen component of the CT energy transfer to a second component of the CT energy transfer.
  • the second compo ⁇ component is to one of said Computertomo ⁇ graph in an operating state, that is, for example, for examining a patient to position an axis A of the computer tomograph and relative to the first component rotatable module of the computer tomograph and a built in the computer tomograph conditions compared to the rotatable first component.
  • the first component has a primary circuit of the air transformer, in which first primary circuit, the energy in the form of a change ⁇ voltage for transmission can be fed.
  • the second component has a secondary circuit of the air transformer, from which secondary circuit the transmitted energy can be removed.
  • the primary circuit and the secondary circuit are angeord ⁇ net such that a voltage applied to the primary circuit AC be ⁇ acts that in the secondary circuit, a voltage is induced and thus energy is transmitted.
  • the secondary circuit is arranged on the second component and thus on the rotatable part of the computer tomograph such that it describes a circular ring with an inner radius Ri when rotating about the axis A.
  • the primary circuit includes a elekt ⁇ generic conduit having a first end and a second end and having at least one first curved electric line portion between the two ends, wherein the first line portion in a first direction, for example. In a mathematically positive direction of rotation with respect.
  • Axis A extends substantially along a circumference of a first circle or at least a first circular section, wherein the first circle or the first circular section is arranged concentrically to the annulus.
  • the electrical line of the primary circuit has at least ei ⁇ NEN further curved electrical line section between the two ends, which is connected in series with the first line section and in a Rich ⁇ tion against the first direction, for example.
  • the electrical line of the primary circuit has at least ei ⁇ NEN further curved electrical line section between the two ends, which is connected in series with the first line section and in a Rich ⁇ tion against the first direction, for example.
  • the mathematically negative sense of rotation with respect to the axis A extends substantially along a circumference of a second circle or at least a second circular section, wherein the second circle or the second circular section is arranged concentrically to the annulus.
  • a radius Rl of the first circuit or the first circuit portion corresponds to a radius R2 of the second circuit or the second circuit portion, ie the first and the white ⁇ tere line section lying in the radial direction at the same position.
  • the further line section is opposite to the first line section in a loading beforehand the axis A axial direction are arranged offset, ie, the first and the further pipe section have under ⁇ Kunststoffliche axial positions.
  • a radius Rl of the first circle or the first circle section is greater than a radius R2 of the second
  • Circle or the second circle section ie, the first and the further line section are in the radial direction at different positions, the first line section is radially outside of the other line section.
  • WEI terhin are the first line portion and the other Lei ⁇ line section in an axial direction relative to the axis A at the same position are arranged, ie, the first and the further pipe section have the same axial ⁇ Posi tions.
  • the CT energy transmitter to a high-frequency generator which is electrically connected to the primary circuit and the energy to be transmitted in the form of AC voltage provides.
  • the first end and the second end of the electric wire are connected to the high frequency generator for supplying the high frequency voltage to the electric wire.
  • the secondary circuit is, for example, a magnetic coil in such a ⁇ arranged and oriented so that a signal generated by the primary ⁇ circular alternating current voltage AC magnetic field passes through the magnetic coil and the voltage thus induced.
  • the secondary circuit is designed as a high-voltage winding, which is designed such that it provides a Chers required for operation of a positioned at the second component electrical consumer high voltage without a too ⁇ additional energy source, eg., An additional transformers ⁇ gate, at the rotatable module is needed. This can, for example.
  • the first component is, for example, a stationary module of a computer tomograph.
  • the second component is then a module rotatable about an axis A and relative to the stationary module, in particular a gantry, of the computer tomograph.
  • the primary circuit on the first component and the secondary circuit on the second component are arranged relative to one another such that an alternating voltage applied to the primary circuit causes a voltage to be induced in the secondary circuit and thus energy is transmitted.
  • the secondary circuit is connected to an electrical load, which is arranged on the rotatable module and which is supplied with at least a part of the transmitted energy.
  • the electrical load is, for example, an X-ray source for generating the X-ray radiation required during operation of the computer tomograph.
  • the CT energy transmitter is magnetic field-compatible and thus can also be used in the environment of a magnetic resonance tomograph ⁇ (MRI).
  • MRI magnetic resonance tomograph
  • the secondary circuit can be designed directly as a high-voltage winding, so that it is possible to dispense with a dedicated transformer.
  • the invention allows, for example, without iron or ferrite and thus magnet ⁇ field compatible and without mechanical slip ring for direct high voltage generation to use the above and below described annular air transformer.
  • FIG. 2 shows the computer tomograph with the CT energy transmitter in a further developed embodiment, the interconnection of a secondary circuit of the CT energy exchanger with an electrical consumer ⁇ cher, a front view of a first way to Anord ⁇ tion of primary and secondary circuit of the CT energy transfer, a side view of the first way to arrange ⁇ primary circuit and secondary circuit of the CT energy transfer , a front view of a second way of arranging the primary circuit and the secondary circuit of the CT
  • FIG. 1 shows a computer tomograph (CT) 1 in a schematic representation in a front view, ie in a view along a rotation axis A.
  • the CT 1 has a stationary module 100 and a module 200 rotatable about the rotation axis A, ie a gantry.
  • a controller 110 is furnishedge ⁇ brought, for example, for the control of electrical and electronic components (not shown in detail) of the CT 1, for reading image data from X-ray detectors of the CT 1 and other to operate the CT 1 necessary Functions is set up.
  • a power supply 120 for example. May comprise a high frequency genes ⁇ rator which provides a high frequency voltage.
  • the high-frequency generator 120 does not have to be arranged or fastened directly on the stationary module 100.
  • the relevant point is that the non-co-rotates Hochfrequenzge ⁇ erator 120 with the rotatable module 200 or with the gantry 200th
  • the high frequency generator can be arranged from the CT 1 and connected by means of a geeigne ⁇ th current supply with the CT 1 and with the supplied components removed 120th This possibility is likewise covered by the formulation that the energy supply 120 or the high-frequency generator is located on the stationary module 100.
  • the stationary module 100 has an opening 130, inner ⁇ half of which the rotatable module 200 is arranged.
  • the Publ ⁇ voltage 130 is circular and rudimentary tubular generally substantially and thus has positioned Wesentli ⁇ chen the same geometry as the gantry 200.
  • the opening 130 for example, is a patient to be examined.
  • CT 1 Further to the stationary module 100 is typically mounted or located components of the CT 1 are not shown here for clarity, since they make no contribution to the actual Wesent ⁇ invention.
  • CT can be arranged at 1 sta tionary ⁇ module 100 and the patient table (not shown).
  • the stationary module 100 a fixed in space, in the immovable part of the Wesentli ⁇ Chen CT 1.
  • the rotatable module 200 and the gantry 200 relative to the stationary module 100 movably, in particular to the Ro ⁇ tationsachse A rotatable, and within the opening 130 and concentric with the opening 130 of the stationary module 100.
  • Some of the devices necessary for imaging are provided on the gantry 200, that is to say in particular an X-ray tube 210 for generating X-radiation, an X-ray detector 220 which is arranged with respect to the axis A of the gantry 200 opposite the X-ray tube 210, and further here unspecified devices.
  • the X-ray detector 220 may, for example, be a so-called flat panel.
  • the X-ray ⁇ tube 210 is oriented such that the x-ray radiation incident on the detector 220th
  • the devices 210, 220 arranged on the gantry 200 are fastened to the gantry 200, so that they rotate with one another during rotation of the gantry 200 and thereby describe concentric circles relative to one another and to the opening 130.
  • This typical arrangement for a CT is known and will not be further described here, as well as the further operation of a CT at this point.
  • For operation of the X-ray tube 210 and for generating the Rönt ⁇ -radiation X-ray tube 210 requires electrical energy ⁇ Ener.
  • This energy is provided to the stationary module 100 from Hochfre ⁇ frequency generator 120 in the form of an alternating voltage available and using a computed energy transmitter 300 without contact to the gantry 200 übertra ⁇ gen, where the transferred power to electrical consumers such as, the X-ray tube 210 and / or the flat panel 220 is distributed.
  • the CT energy transmitter 300 has a first, stationary component 310 and a second component 320.
  • the ers ⁇ th component 310 may, for example, the stationary module 100 of the CT 1 itself be, while the second component 320 bpsw.
  • the CT energy transmitter may be the gantry 200 itself, so that the second component 320 in the operation of the CT 1, ie in particular during an image acquisition and during rotation of the gantry 200, rotates with the gantry 200, thereby describing a concentric with the opening 130 circle. Furthermore, the CT energy transmitter
  • an air transformer 330 having a arranged on the first component 310 of the CT energy exchanger 300 Pri ⁇ märnik 331 and with a arranged on the second component 320 of the CT energy exchanger 300 secondary circuit 332 on.
  • the primary circuit 331 is connected to the high frequency generator
  • the high frequency generator 120 connected, so that provided by the high frequency generator 120, to be transmitted energy in the form of AC voltage in the primary circuit 331 can be fed.
  • the presence of the alternating voltage on the primary circuit 331 causes a voltage to be induced in the secondary circuit 332 of the air transformer 330. This is equivalent to the transfer of energy from Pri ⁇ märnik 331 to the secondary circuit 332 and from the first component 310 to the second component 320th
  • the first component 310 is not the stationary module 100 of the CT 1 itself, but rather, for example, a part of a housing of the stationary module 100 of FIG
  • the second component 320 of the CT-energy transmitter 300 is not the gantry 200 itself, but for example, a device with which the secondary circuit 332 mounted or supported to the gantry 200 ⁇ th is.
  • the essential point is that the primary circuit 331 is arranged on the stationary module 100 and thus directly, for example, via a cable connection to the power supply 120 or the high-frequency generator 120 can be connected, and that the secondary circuit 332 is arranged on the rotatable module 200, so that an energy transmitted to the secondary circuit 332 can be conducted directly to the devices 210, 220 positioned on the gantry 200.
  • the interface between the primary circuit 331 and the secondary circuit 332 is in any case the air interface, ie there is a contactless energy ⁇ transmission.
  • the primary circuit 331 and the secondary circuit 332 must be arranged in a suitable manner relative to one another.
  • the secondary circuit 332 may be formed as a solenoid coil 332-1 having a number of turns around a coil longitudinal axis L.
  • Primary circuit 331 produces a result of the alternating voltage may ⁇ netic alternating field with magnetic field lines, and the secondary circuit 332 is ideally arranged so that the magnetic field lines are substantially perpendicular to egg ner cross-sectional area of the solenoid coil 332-1 or in the
  • the primary circuit 331 is in the simplest embodiment an electrical line having a first end 331-8 and a second end 331-9 and a first electrical line section 331-1 between the two ends 331-8, 331-9.
  • the two ends 331-8, 331-9 are connected to the high-frequency generator 120, so that the AC voltage can be fed into the electrical line 331.
  • the line section 331-1 extends on the stationary module 100 or on the first component 310 in a first direction Rotl about the opening 130, in FIG. 1, for example, in a mathematically positive direction of rotation with respect to the axis A, substantially along an inner circumference of the opening 130 or along a circumference of the gantry 200.
  • the exact positioning of the electrical The electrical conduction depends on the positioning of the secondary circuit 332 or the magnetic coil 332-1.
  • the line portion 331-1 may extend over a solid angle of 360 ° or more, that is circular, or it extends over a smaller solid angle and has demzu ⁇ follow the shape of a circle segment. In both cases, the line section 331-1 is oriented concentrically with the gantry 200 and the opening 130.
  • the white ⁇ tere line portion 331-2 may extend over a solid angle of 360 ° or more, or over a smaller solid angle and, consequently, a circular shape or the shape of a Have circle ⁇ section.
  • the electrical line 331 and with it the further line section 331-2 is oriented concentrically to the gantry 200 and to the first line section 331-1.
  • the extension of the two sections 331-1, 331-2 in the opposite direction to one another causes the sections 331-1, 331- 2 magnetic fields in an area between the sections 331-1, 331-2 add that there is thus an amplified magnetic field.
  • This has a beneficial because thus the effect of induction is stronger and thus a higher voltage in the secondary circuit 332 is in ⁇ cuted.
  • the secondary circuit 332, and in particular the coil 332-1 is such arranged on the gantry 200, that it describes a circle upon rotation of the gantry 200 which is concentric to the gantry 200, the opening 130, and in particular for the first step elekt ⁇ line portion 331-1 of the Primary circuit 331 is orien ⁇ oriented.
  • the secondary circuit 332 which is shown schematically in detail in FIG. 3, has two ends 332-8, 332-9 and a line section wound between the ends and wound up to the magnetic coil 332-1. At the two ends 332-8, 332-9, a voltage induced in the magnetic coil 332-1 voltage can be tapped. Accordingly, the two ends 332-8, 332-9 are connected to one or more electrical loads on the gantry 200, for example with the x-ray tube 210.
  • the gantry 200 rotates with the re Röntgenröh ⁇ 210 and the other devices about the axis A.
  • the high-frequency frequency generator 120 generates an alternating voltage, which in the
  • Primary circuit 331 is fed so that it generates a magnetic ⁇ cal alternating field.
  • the supply coil 332-1 passes the stationary module of the CT 1 and also sweeps over the magnetic alternating field, so that a voltage is induced which can be made available to the devices on the gantry 200. Due to the concentric arrangement of the various components, and since the rotational frequency is substantially less than the frequency of the alternating voltage or the alternating magnetic field can be assumed that the indu ⁇ ed voltage or the hereby to the gantry 200 übertra ⁇ gene energy largely constant is.
  • FIG. 3 shows a possibility of
  • the exact positioning of the primary circuit 331 and the Se ⁇ kundärnikes 332 to one another depends on the geometry of the CT 1, ie how the gantry 200 is arranged relative to the stationary module 100th Typically, the gantry 200 surrounding the opening 130 and thus quasi in a housing of the stationary module 100 or within the opening 130 is arranged ⁇ .
  • the primary circuit 331 at the stationary module 100 and the secondary circuit 332 at the gantry 200 are positioned to be as close together as possible, so that the throughput of magnetic field lines generated by the primary circuit 331 through the coil 332-1 of the second ⁇ därnikes 332 becomes maximum.
  • FIGS. 4 and 5 show a Front view with viewing direction along the axis of rotation A and FIG. 5 shows a side view with a view in the radial direction. For example.
  • the primary circuit 331 and the secondary circuit 332, in particular the magnetic coil 332-1 may be arranged such that they lie in the axial direction one behind the other and in the radial direction at the substantially same position, ie the radius of the circle or of the circular section of the electrical line 331 substantially corresponds to the radius of the circle which the coil 332-1 describes upon rotation of the gantry 200.
  • the magnetic coil 332-1 of the secondary circuit 332 is oriented such that its longitudinal axis L is oriented perpendicular to the axis of rotation A, ie radially.
  • the primary circuit 331 and the secondary circuit 332, in particular the magnetic coil 332-1 may alternatively be arranged such that they lie one behind the other in the axial direction at substantially the same position and in the radial direction, ie the radius of the circle or the circular section of the electrical line 331 is greater or smaller than the radius of the circle which the coil 332-1 describes during rotation of the gantry 200.
  • FIG. 6 shows a front view with a viewing direction along the axis of rotation A
  • FIG. 7 shows a side view with a view in the radial direction.
  • the radius of the circle or of the Kreisab ⁇ -section of the electrical cable will be 331-1 larger than the radius of the circle which the Coil 332-1 during rotation of the
  • Gantry 200 describes because the line 331-1 then radially au ⁇ ßerraum of the gantry is the 200th
  • the magnet is ⁇ coil 332-1 of the secondary circuit 332 arranged such that its longitudinal axis L is parallel to the rotation axis A, thus axially oriented.
  • the line sections 331-1, 331-2 are arranged as shown in FIGS. 8 and 9 such that they lie in the axial direction at the same position AI but have different radii R1, R2, then the magnetic coil 332-1 of FIG Secondary circuit 332 arranged such that its longitudinal axis L is parallel to the axis of rotation A, that is axially oriented so that they rotate on a circle with a radius
  • FIG. 8 shows a front view with a viewing direction along the axis of rotation A
  • FIG. 9 shows a side view with a view in the radial direction.
  • the line sections 331-1, only for clarity ⁇ Nander 331-2 shown in FIG 9 on account as apparently suei lying, even though they are actually in the axial direction at the same position AI.
  • FIGS. 10 and 11 show the line sections 331-1, 331-2 so as to be in the axial direction at the different positions AI, A2 but have the same radii R1
  • FIG. 10 shows a front view with a viewing direction along the axis of rotation A
  • FIG. 11 shows a side view with a view in the radial direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Energieübertragung zwischen einem stationären Modul und einer rotierbaren Gantry eines Computertomographen, bspw. zur Energieversorgung einer auf einer Gantry des Computertomographen angeordneten Röntgenröhre. Am stationären Teil des CT wird mit Hilfe eines Hochfrequenzgenerators eine Wechselspannung erzeugt, die in einen Primärkreis eines Lufttransformators eingespeist wird, wobei der Primärkreis am stationären Modul angeordnet ist. Aufgrund der Wechselspannug erzeugt der Primärkreis ein magnetisches Wechselfeld, welches seinerseits im Sekundärkreis des Lufttransformators eine Spannung induziert. Der Sekundärkreis ist auf der Gantry angeordnet, so dass die induzierte Spannung zur Energieversorgung der Röntgenröhre verwendet werden kann.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung von Energie auf ein rotierbares Modul eines Computertomographen
Die Erfindung betrifft die Energieübertragung zwischen einem stationären und einem rotierbaren Modul eines Computertomographen, bspw. zur Energieversorgung einer auf einer Gantry des Computertomographen angeordneten Röntgenröhre.
Ein Computertomograph (CT) besteht im Wesentlichen aus einem stationären Modul, an dem bspw. ein Großteil der notwendigen Elektronik, eine Energieversorgung, eine Patientenliege etc. angeordnet sind, sowie einem rotierbaren Modul, welches bei der Bildaufnahme um das abzubildende Objekt rotiert und bspw. eine Röntgenröhre und Röntgendetektoren aufweist. Ein derar¬ tiges rotierbares Modul wird auch als Gantry bezeichnet. Zu¬ mindest ein Teil der an der Gantry angebrachten Geräte benötigt zum Betrieb elektrische Energie. Aufgrund der hohen Ro- tationsfrequenzen der Gantry bei der Bildaufnahme wird davon abgesehen, die zur Versorgung der elektrischen Verbraucher auf der Gabtry benötigte Energiequelle an der Gantry zu be¬ festigen, sondern es wird auf die Energieversorgung am stationären Modul zurückgegriffen.
Bisher verwenden Computertomographen Schleifringe zur Übertragung von Energie von der Energieversorgung am stationären Modul auf die rotierende Gantry. Derartige Schleifringe un¬ terliegen mechanischem Verschleiß und die maximal übertragba- re Spannung ist begrenzt, so dass auf der Gantry ein Hochfre¬ quenzumrichter angeordnet werden muss, um die benötigten Hochspannungen zu erzeugen.
Trotz der existierenden Ansätze zur... weisen die gängigen Ver- fahren verschiedene Nachteile hinsichtlich des Aufwandes und der entsprechenden Kosten sowie der Effizienz auf. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für die Computertomographie die Energieübertragung zwischen dem stationären Modul und dem im Betrieb rotierenden Modul zu verbessern .
Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 beschriebenen CT- Energieübertrager sowie durch das in Anspruch 12 beschriebene Verfahren gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen .
Das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept liegt darin, dass zur Energieübertragung vom stationären Teil zur Gantry anstelle eines Schleifrings ein Lufttransformator eingesetzt wird. Die Funktionsweise eines normalen Transformators, der üblicherweise zumindest einen Primärkreis sowie einen Sekun¬ därkreis aufweist, die über einen magnetischen Kreis verbunden sind, ist hinlänglich bekannt: Der Primärkreis wird mit einer Wechselspannungsquelle verbunden, so dass bei Anliegen der Wechselspannung am Primärkreis über den magnetischen Kreis eine Wechselspannung im Sekundärkreis induziert wird. Der magnetische Kreis ist häufig ein Ferrit- oder Eisenkern, kann aber auch über die Luftschnittstelle und damit ohne ei¬ gentlichen Kern realisiert sein. Im letzteren Fall spricht man von einem Lufttransformator, der insbesondere bei hohen Frequenzen gewisse Vorteile gegenüber den Ferrit-, Eisenoder anderen materiellen Kernen aufweist.
Die Erfindung geht davon aus, dass auf der stationären Seite des CT bzw. am stationären Modul ein Hochfrequenzgenerator vorgesehen ist, der eine Wechselspannung bereitstellt. Die in Form der Wechselspannung bereitgestellte Energie wird mit Hilfe eines Lufttransformators auf die Gantry übertragen, wo sie einem elektrischen Verbraucher zugeführt werden kann. (Platzhalter für Anspruch 1 in „lesbarer" Form)
Der entsprechende, erfindungsgemäße CT-Energieübertrager für einen Computertomographen weist einen Lufttransformator zur kontaktlosen Übertragung von Energie von einer ersten, stati- onären Komponente des CT-Energieübertragers zu einer zweiten Komponente des CT-Energieübertragers auf. Die zweite Kompo¬ nente ist an einem in einem Betriebszustand des Computertomo¬ graphen, d.h. bspw. zur Untersuchung eines Patienten, um eine Achse A des Computertomographen und gegenüber der ersten Komponente rotierbaren Modul des Computertomographen anzuordnen und in einem in den Computertomographen eingebauten Zustand gegenüber der ersten Komponente rotierbar. Die erste Komponente weist einen Primärkreis des Lufttransformators auf, in welchen ersten Primärkreis die Energie in Form einer Wechsel¬ spannung zur Übertragung einspeisbar ist. Die zweite Komponente weist einen Sekundärkreis des Lufttransformators auf, aus welchem Sekundärkreis die übertragene Energie entnehmbar ist .
Ist der CT-Energieübertrager in ein CT eingebaut, so sind der Primärkreis und der Sekundärkreis derart zueinander angeord¬ net, dass eine am Primärkreis anliegende Wechselspannung be¬ wirkt, dass im Sekundärkreis eine Spannung induziert wird und somit Energie übertragen wird.
Der Sekundärkreis ist derart an der zweiten Komponente und damit am rotierbaren Teil des Computertomographen angeordnet, dass er bei Rotation um die Achse A einen Kreisring mit einem Innenradius Ri beschreibt. Der Primärkreis weist eine elekt¬ rische Leitung mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende und mit zumindest einem ersten gekrümmten elektrischen Leitungsabschnitt zwischen den beiden Enden auf, wobei sich der erste Leitungsabschnitt in einer ersten Richtung, bspw. im mathematisch positiven Drehsinn bzgl. der Achse A, im Wesentlichen entlang eines Umfangs eines ersten Kreises oder zumindest eines ersten Kreisabschnitts erstreckt, wobei der erste Kreis oder der erste Kreisabschnitt konzentrisch zum Kreisring angeordnet ist. Damit ist sichergestellt, dass der Sekundärkreis bei Rotation stets im gleichen Abstand zum Pri¬ märkreis angeordnet ist, so dass die im Sekundärkreis indu¬ zierte Spannung unabhängig von der Winkelposition des Sekundärkreises ist. Die elektrische Leitung des Primärkreises weist zumindest ei¬ nen weiteren gekrümmten elektrischen Leitungsabschnitt zwischen den beiden Enden auf, der mit dem ersten Leitungsab- schnitt in Reihe geschaltet ist und der sich in einer Rich¬ tung entgegen der ersten Richtung, bspw. im mathematisch negativen Drehsinn bzgl. der Achse A, im Wesentlichen entlang eines Umfangs eines zweiten Kreises oder zumindest eines zweiten Kreisabschnitts erstreckt, wobei der zweite Kreis oder der zweite Kreisabschnitt konzentrisch zum Kreisring angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann die in den Sekundärkreis induzierbare Spannung erhöht werden.
Dabei entspricht ein Radius Rl des ersten Kreises oder des ersten Kreisabschnitts einem Radius R2 des zweiten Kreises oder des zweiten Kreisabschnitts, d.h. der erste und der wei¬ tere Leitungsabschnitt liegen in radialer Richtung an der gleichen Position. Weiterhin ist der weitere Leitungsabschnitt gegenüber dem ersten Leitungsabschnitt in einer be- züglich der Achse A axialen Richtung versetzt angeordnet, d.h. der erste und der weitere Leitungsabschnitt haben unter¬ schiedliche axiale Positionen.
Alternativ ist ein Radius Rl des ersten Kreises oder des ers- ten Kreisabschnitts größer als ein Radius R2 des zweiten
Kreises oder des zweiten Kreisabschnitts, d.h. der erste und der weitere Leitungsabschnitt liegen in radialer Richtung an unterschiedlichen Positionen, der erste Leitungsabschnitt liegt radial außerhalb des weiteren Leitungsabschnitts. Wei- terhin sind der erste Leitungsabschnitt und der weitere Lei¬ tungsabschnitt in einer bezüglich der Achse A axialen Richtung an der gleichen Position angeordnet sind, d.h. der erste und der weitere Leitungsabschnitt haben gleiche axiale Posi¬ tionen .
Vorteilhafterweise weist der CT-Energieübertrager einen Hochfrequenzgenerator auf, der elektrisch mit dem Primärkreis verbunden ist und der die zu übertragende Energie in Form der Wechselspannung bereitstellt. Das erste Ende und das zweite Ende der elektrischen Leitung sind zum Einspeisen der Hochfrequenzspannung in die elektrische Leitung mit dem Hochfrequenzgenerator verbunden.
Der Sekundärkreis ist bspw. eine Magnetspule, die derart an¬ geordnet und orientiert ist, dass ein durch die am Primär¬ kreis anliegende Wechselspannung generiertes magnetisches Wechselfeld die Magnetspule durchsetzt und so die Spannung induziert.
Der Sekundärkreis ist als Hochspannungswicklung ausgebildet, die derart ausgelegt ist, dass sie eine zum Betrieb eines an der zweiten Komponente positionierten elektrischen Verbrau- chers benötigte Hochspannung bereitstellt, ohne dass eine zu¬ sätzliche Energiequelle, bspw. ein zusätzlicher Transforma¬ tor, am rotierbaren Modul benötigt wird. Dies kann bspw.
durch eine entsprechende Windungszahl oder Dimensionierung der Magnetspule erreicht werden. Da keine zusätzliche Ener- giequelle an der zweiten Komponente benötigt wird und damit die an der zweiten Komponente angebrachte Masse geringer ist, wird auch die mechanische Belastung der zweiten Komponente geringer . Die erste Komponente ist bspw. ein stationäres Modul eines Computertomographen. Die zweite Komponente ist dann ein um eine Achse A und gegenüber dem stationären Modul rotierbares Modul, insbesondere eine Gantry, des Computertomographen. Der Primärkreis an der ersten Komponente und der Sekundärkreis an der zweiten Komponente sind derart zueinander angeordnet, dass eine am Primärkreis anliegende Wechselspannung bewirkt, dass im Sekundärkreis eine Spannung induziert wird und somit Energie übertragen wird. Der Sekundärkreis ist mit einem elektrischen Verbraucher verbunden, der am rotierbaren Modul angeordnet ist und der mit zumindest einem Teil der übertragenen Energie versorgt wird. Der elektrische Verbraucher ist bspw. eine Röntgenquelle zur Erzeugung der beim Betrieb des Computertomographen benötigten Röntgenstrahlung . In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur kontaktlosen Übertragung von Energie von einem stationären Modul eines Computertomographen zu einem in einem Betriebszustand des Compu¬ tertomographen um eine Achse A rotierbaren Modul des Computertomographen unter Verwendung des oben beschriebenen CT- Energieübertragers wird die zu übertragende Energie in Form der Wechselspannung bereit gestellt und an den Primärkreis angelegt. Die angelegte Wechselspannung bewirkt eine indu¬ zierte Spannung im Sekundärkreis, wobei die induzierte Span¬ nung abgreifbar ist und so als Energie zur Verfügung steht.
Das hier vorgestellte Konzept offenbart eine Vielzahl von Vorteilen. Bspw. ist der CT-Energieübertrager magnetfeldkompatibel und damit auch im Umfeld eines Magnetresonanz¬ tomographen (MRT) einsetzbar. Somit können CT-MRT-Kombigeräte realisiert werden. Weiterhin kann der Sekundärkreis direkt als Hochspannungswicklung ausgebildet sein, so dass auf einen dedizierten Transformator verzichtet werden kann. Die Erfindung erlaubt, bspw. ohne Eisen oder Ferrit und damit magnet¬ feldkompatibel und ohne mechanischen Schleifring zur direkten Hochspannungserzeugung den oben und im Folgenden beschriebenen ringförmigen Lufttransformator einzusetzen.
Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Ausführungsformen sowie Vorteile der Erfindung anhand der Zeichnun- gen näher erläutert.
Es zeigen:
FIG 1 einen Computertomographen mit einem CT- Energieübertrager,
FIG 2 den Computertomographen mit dem CT-Energieübertrager in einer weiter entwickelten Ausführung, die Verschaltung eines Sekundärkreises des CT- Energieübertragers mit einem elektrischen Verbrau¬ cher, eine Frontansicht einer ersten Möglichkeit zur Anord¬ nung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT- Energieübertragers , eine Seitenansicht der ersten Möglichkeit zur Anord¬ nung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT- Energieübertragers , eine Frontansicht einer zweiten Möglichkeit zur An- Ordnung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT-
Energieübertragers , eine Seitenansicht der zweiten Möglichkeit zur Anord¬ nung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT- Energieübertragers, eine Frontansicht einer dritten Möglichkeit zur An¬ ordnung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT- Energieübertragers , eine Seitenansicht der dritten Möglichkeit zur Anord¬ nung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT- Energieübertragers , eine Frontansicht einer vierten Möglichkeit zur An¬ ordnung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT- Energieübertragers , eine Seitenansicht der vierten Möglichkeit zur Anord- nung von Primärkreis und Sekundärkreis des CT-
Energieübertragers . Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren kennzeichnen gleiche Komponenten.
FIG 1 zeigt einen Computertomographen (CT) 1 in schematischer Darstellung in einer Frontansicht, d.h. in einer Sicht entlang einer Rotationsachse A. Der CT 1 weist ein stationäres Modul 100 und ein um die Rotationsachse A rotierbares Modul 200, d.h. eine Gantry, auf. Am stationären Modul 100 ist eine Steuerung 110 unterge¬ bracht, die bspw. zur Steuerung von elektrischen und elektronischen Komponenten (nicht im Detail dargestellt) des CT 1, zum Auslesen von Bilddaten von Röntgendetektoren des CT 1 und zu anderen zum Betrieb des CT 1 notwendigen Funktionen einge- richtet ist. Weiterhin befindet sich am stationären Modul 100 eine Energieversorgung 120, die bspw. einen Hochfrequenzgene¬ rator umfassen kann, der eine Hochfrequenzspannung zur Verfügung stellt. Dabei muss der Hochfrequenzgenerator 120 nicht unmittelbar am stationären Modul 100 angeordnet bzw. befes- tigt sein. Der relevante Punkt ist, dass der Hochfrequenzge¬ nerator 120 nicht mit dem rotierbaren Modul 200 bzw. mit der Gantry 200 mitrotiert. Bspw. kann der Hochfrequenzgenerator 120 entfernt vom CT 1 angeordnet und mit Hilfe einer geeigne¬ ten Stromzuführung mit dem CT 1 und mit den zu versorgenden Komponenten verbunden sein. Diese Möglichkeit ist ebenfalls durch die Formulierung, dass sich die Energieversorgung 120 bzw. der Hochfrequenzgenerator am stationären Modul 100 befindet, abgedeckt. Das stationäre Modul 100 weist eine Öffnung 130 auf, inner¬ halb derer das rotierbare Modul 200 angeordnet ist. Die Öff¬ nung 130 ist in der Regel im Wesentlichen kreisrund und ansatzweise röhrenförmig ausgebildet und hat damit im Wesentli¬ chen die gleiche Geometrie wie die Gantry 200. In der Öffnung 130 wird bspw. auch ein zu untersuchender Patient auf einer Patientenliege des CT 1 positioniert (nicht dargestellt) . Weitere am stationären Modul 100 typischerweise angebrachte bzw. befindliche Komponenten des CT 1 sind hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, da sie keinen wesent¬ lichen Beitrag zur eigentlichen Erfindung leisten. Bspw. kann auch der Patiententisch (nicht dargestellt) des CT 1 am sta¬ tionären Modul 100 angeordnet sein. Im Allgemeinen ist das stationäre Modul 100 ein im Raum fest stehendes, im Wesentli¬ chen unbewegliches Teil des CT 1. Das rotierbare Modul 200 bzw. die Gantry 200 ist gegenüber dem stationären Modul 100 beweglich, insbesondere um die Ro¬ tationsachse A rotierbar, und innerhalb der Öffnung 130 sowie konzentrisch zur Öffnung 130 des stationären Moduls 100 angeordnet. An der Gantry 200 sind einige der zur Bildgebung not- wendigen Geräte vorgesehen, d.h. insbesondere eine Röntgenröhre 210 zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, ein Röntgende- tektor 220, der bzgl. der Achse A der Gantry 200 gegenüber der Röntgenröhre 210 angeordnet ist, sowie weitere, hier nicht näher bezeichnete Geräte. Der Röntgendetektor 220 kann bspw. ein sogenanntes Flatpanel sein. Dabei ist die Röntgen¬ röhre 210 derart orientiert, dass die Röntgenstrahlung auf den Detektor 220 fällt. Die an der Gantry 200 angeordneten Geräte 210, 220 sind an der Gantry 200 befestigt, so dass sie bei Rotation der Gantry 200 mitrotieren und dabei zueinander sowie zur Öffnung 130 konzentrische Kreise beschreiben. Diese für ein CT typische Anordnung ist bekannt und wird genauso wie die weitere Funktionsweise eines CT an dieser Stelle nicht weiter beschrieben. Zum Betrieb der Röntgenröhre 210 und zur Erzeugung der Rönt¬ genstrahlung benötigt die Röntgenröhre 210 elektrische Ener¬ gie. Diese Energie wird am stationären Modul 100 vom Hochfre¬ quenzgenerator 120 in Form einer Wechselspannung zur Verfügung gestellt und mit Hilfe eines Computertomographie- Energieübertragers 300 kontaktlos an die Gantry 200 übertra¬ gen, wo die übertragene Energie an elektrische Verbraucher wie bspw. die Röntgenröhre 210 und/oder das Flatpanel 220 verteilt wird. Der CT-Energieübertrager 300 weist eine erste, stationäre Komponente 310 sowie eine zweite Komponente 320 auf. Die ers¬ te Komponente 310 kann bspw. das stationäre Modul 100 des CT 1 selbst sein, während die zweite Komponente 320 bpsw. die Gantry 200 selbst sein kann, so dass die zweite Komponente 320 im Betrieb des CT 1, d.h. insbesondere während einer Bildaufnahme und bei Rotation der Gantry 200, mit der Gantry 200 mitrotiert und dabei einen zur Öffnung 130 konzentrischen Kreis beschreibt. Weiterhin weist der CT-Energieübertrager
300 einen Luft-Transformator 330 mit einem an der ersten Komponente 310 des CT-Energieübertragers 300 angeordneten Pri¬ märkreis 331 sowie mit einem an der zweiten Komponente 320 des CT-Energieübertragers 300 angeordneten Sekundärkreis 332 auf. Der Primärkreis 331 ist mit dem Hochfrequenzgenerator
120 verbunden, so dass die vom Hochfrequenzgenerator 120 zur Verfügung gestellte, zu übertragende Energie in Form der Wechselspannung in den Primärkreis 331 eingespeist werden kann. Wie einleitend im Zusammenhang mit der Funktionsweise eines Lufttransformators beschrieben bewirkt das Anliegen der Wechselspannung am Primärkreis 331, dass im Sekundärkreis 332 des Lufttransformators 330 eine Spannung induziert wird. Dies ist gleichbedeutend mit der Übertragung von Energie vom Pri¬ märkreis 331 zum Sekundärkreis 332 bzw. von der ersten Kompo- nente 310 zur zweiten Komponente 320.
In einer alternativen Auslegung der Komponenten 310, 320 des CT-Energieübertragers 300 ist die erste Komponente 310 nicht das stationäre Modul 100 des CT 1 selbst, sondern bspw. ein Teil eines Gehäuses des stationären Moduls 100 des
Computertomomgraphen 1, an dem der Primärkreis 331 vorzugsweise in der Nähe der Öffnung 130 angeordnet ist. Die zweite Komponente 320 des CT-Energieübertragers 300 ist nicht die Gantry 200 selbst, sondern bspw. eine Einrichtung, mit der der Sekundärkreis 332 an der Gantry 200 befestigt bzw. gehal¬ ten wird. Der wesentliche Punkt ist, dass der Primärkreis 331 am stationären Modul 100 angeordnet und somit direkt bspw. über eine Kabelverbindung mit der Energieversorgung 120 bzw. dem Hochfrequenzgenerator 120 verbindbar ist, und dass der Sekundärkreis 332 am rotierbaren Modul 200 angeordnet ist, so dass eine an den Sekundärkreis 332 übertragene Energie direkt an die auf der Gantry 200 positionierten Geräte 210, 220 ge- leitet werden kann. Die Schnittstelle zwischen dem Primärkreis 331 und dem Sekundärkreis 332 ist in jedem Fall die Luftschnittstelle, d.h. es erfolgt eine kontaktlose Energie¬ übertragung . Um zu erreichen, dass die Wechselspannung am Primärkreis 331 bewirkt, dass im Sekundärkreis 332 eine Spannung induziert wird, müssen der Primärkreis 331 und der Sekundärkreis 332 in geeigneter Weise zueinander angeordnet sein. Bspw. kann der Sekundärkreis 332 als Magnetspule 332-1 mit einer Anzahl von Windungen um eine Spulenlängsachse L ausgebildet sein. Der
Primärkreis 331 erzeugt aufgrund der Wechselspannung ein mag¬ netisches Wechselfeld mit magnetischen Feldlinien, und der Sekundärkreis 332 wird idealerweise derart angeordnet, dass die magnetischen Feldlinien im Wesentlichen senkrecht auf ei- ner Querschnittsfläche der Magnetspule 332-1 stehen bzw. im
Wesentlichen parallel zur Spulenlängsachse L orientiert sind, so dass in der Magnetspule 332-1 eine Spannung induziert wird . Der Primärkreis 331 ist in der einfachsten Ausführung eine elektrische Leitung mit einem ersten Ende 331-8 und mit einem zweiten Ende 331-9 und mit einem ersten elektrischen Leitungsabschnitt 331-1 zwischen den beiden Enden 331-8, 331-9. Die beiden Enden 331-8, 331-9 sind mit dem Hochfrequenzgene- rator 120 verbunden, so dass die Wechselspannung in die elektrische Leitung 331 eingespeist werden kann.
Der Leitungsabschnitt 331-1 erstreckt sich am stationären Modul 100 bzw. an der ersten Komponente 310 in einer ersten Richtung Rotl um die Öffnung 130, in FIG 1 bspw. in mathematisch positivem Drehsinn bzgl. der Achse A, im Wesentlichen entlang eines Innenumfangs der Öffnung 130 bzw. entlang eines Umfangs der Gantry 200. Die genaue Positionierung der elekt- rischen Leitung hängt von der Positionierung des Sekundärkreises 332 bzw. der Magnetspule 332-1 ab. Dabei kann sich der Leitungsabschnitt 331-1 über einen Raumwinkel von 360° oder mehr erstrecken, ist also kreisförmig, oder aber er er- streckt sich über einen geringeren Raumwinkel und hat demzu¬ folge die Form eines Kreisabschnitts. In beiden Fällen ist der Leitungsabschnitt 331-1 konzentrisch zur Gantry 200 und zur Öffnung 130 orientiert.
In einer weiter entwickelten Ausführung, die in der FIG 2 dargestellt ist, weist die elektrische Leitung 331 zwischen den beiden Enden 331-8, 331-9 zusätzlich einen weiteren Leitungsabschnitt 331-2 auf, der mit dem ersten Leitungsab¬ schnitt 331-1 in Reihe geschaltet ist. Der weitere Leitungs¬ abschnitt 331-2 erstreckt sich ebenfalls um die Öffnung 130, allerdings in einer Richtung Rot2 entgegen der ersten Richtung, in FIG 1 bspw. in mathematisch negativem Drehsinn bzgl. der Achse A, und im Wesentlichen entlang eines Innenumfangs der Öffnung 130 bzw. entlang eines Umfangs der Gantry 200. Wie der erste Leitungsabschnitt 331-1 kann sich auch der wei¬ tere Leitungsabschnitt 331-2 über einen Raumwinkel von 360° oder mehr oder aber über einen geringeren Raumwinkel erstrecken und demzufolge eine Kreisform oder die Form eines Kreis¬ abschnitts aufweisen. In beiden Fällen ist die elektrische Leitung 331 und mit ihr der weitere Leitungsabschnitt 331-2 konzentrisch zur Gantry 200 sowie zum ersten Leitungsabschnitt 331-1 orientiert.
Vorteilhafterweise bewirkt bei der weiter entwickelten Aus- führung mit mehreren Leitungsabschnitten 331-1, 331-2 die Er- streckung der beiden Abschnitte 331-1, 331-2 in Gegenrichtung zueinander, dass sich die von den beiden Abschnitten 331-1, 331-2 erzeugten Magnetfelder in einem Bereich zwischen den Abschnitten 331-1, 331-2 addieren, dass dort also ein ver- stärktes Magnetfeld vorliegt. Dies wirkt sich vorteilhaft aus, weil damit auch der Effekt der Induktion stärker ausfällt und damit eine höhere Spannung im Sekundärkreis 332 in¬ duziert wird. Der Sekundärkreis 332 und insbesondere die Spule 332-1 ist derart an der Gantry 200 angeordnet, dass sie bei Rotation der Gantry 200 einen Kreis beschreibt, der konzentrisch zur Gantry 200, zur Öffnung 130 und inbesondere zum ersten elekt¬ rischen Leitungsabschnitt 331-1 des Primärkreis 331 orien¬ tiert ist.
Der Sekundärkreis 332, der in der FIG 3 schematisch näher dargestellt ist, weist zwei Enden 332-8, 332-9 sowie einen zwischen den Enden gelegenen und zur Magnetspule 332-1 aufgewickelten Leitungsabschnitt auf. An den beiden Enden 332-8, 332-9 kann eine in die Magnetspule 332-1 induzierte Spannung abgegriffen werden. Dementsprechend sind die beiden Enden 332-8, 332-9 mit einem oder mehreren elektrischen Verbraucher auf der Gantry 200 verbunden, bspw. mit der Röntgenröhre 210.
Im Betriebszustand rotiert die Gantry 200 mit der Röntgenröh¬ re 210 und den anderen Geräten um die Achse A. Der Hochfre- quenzgenerator 120 erzeugt eine Wechselspannung, die in den
Primärkreis 331 eingespeist wird, so dass dieser ein magneti¬ sches Wechselfeld generiert. Die Mangetspule 332-1 streicht bei der Rotation der Gantry 200 am stationären Modul des CT 1 vorbei und überstreicht dabei auch das magnetische Wechsel- feld, so dass eine Spannung induziert wird, die den Geräten auf der Gantry 200 zur Verfügung gestellt werden kann. Aufgrund der konzentrischen Anordnung der verschiedenen Komponenten und da die Rotationsfrequenz wesentlich geringer ist als die Frequenz der Wechselspannung bzw. des magnetischen Wechselfeldes, kann davon ausgegangen werden, dass die indu¬ zierte Spannung bzw. die hiermit auf die Gantry 200 übertra¬ gene Energie weitestgehend konstant ist.
Die bereits erwähnte FIG 3 zeigt eine Möglichkeit der
Verschaltung der Röntgenröhre 210 mit dem Sekundärkeis 332, wobei die Spule 332-1 des Sekundärkreises mit einer Kapazität 332-2 des Sekundärkreises 332 einen LC-Resonanzkreis bildet. Eine ausreichend hohe Güte Q>l/(kA2) des Resonanzkreises stellt sicher, dass trotz eines bei einem Lufttransformator typischerweise geringen Koppelfaktor keine nur schwach belastungsabhängige Sekundärspannung entsteht. Der Sekundärkreis wird durch entsprechende Dimensionierung der Spule 332-1 vor- zugsweise als Hochspannungswicklung ausgeführt, so dass ein dedizierter Transformator auf der Gantry 200 nicht benötigt wird. Die in der FIG 3 gezeigte Röntgenröhre 210 repräsen¬ tiert lediglich einen der auf der Gantry 200 positionierten elektrischen Verbraucher, die mit der mittels des CT- Energieübertragers 300 kontaktlos zur Verfügung gestellten Energie zu versorgen sind.
Die genaue Positionierung des Primärkreises 331 und des Se¬ kundärkreises 332 zueinander hängt von der Geometrie des CT 1 ab, d.h. davon, wie die Gantry 200 bezüglich des stationären Moduls 100 angeordnet ist. Typischerweise ist die Gantry 200 die Öffnung 130 umgebend und damit quasi in einem Gehäuse des stationären Moduls 100 oder innerhalb der Öffnung 130 ange¬ ordnet. Grundsätzlich sind der Primärkreis 331 am stationären Modul 100 und der Sekundärkreis 332 an der Gantry 200 derart positioniert, dass sie möglichst nah beieinander liegen, so dass der Durchsatz von magnetischen Feldlinien, die vom Primärkreis 331 erzeugt werden, durch die Spule 332-1 des Sekun¬ därkreises 332 maximal wird.
Um die oben erwähnte geeignete Anordnung von Primärkreis 331 und Sekundärkreis 332 zu realisieren, sind mehrere Ansätze denkbar. Dabei kommt es auch darauf an, ob die elektrische Leitung 331 nur einen ersten Leitungsabschnitt 331-1 oder auch einen zweiten, in Gegenrichtung orientierten Leitungsabschnitt 331-2 aufweist.
Im ersten genannten Fall mit nur einem Leitungsabschnitt 331- 1, der in den FIG 4 und 5 skizziert ist, fällt das Magnetfeld einfach mit dem Abstand vom Leitungsabschnitt 331-1 ab, d.h. die Magnetspule 332-1 bzw. der bei Rotation von der Magnetspule 332-1 beschriebene Kreis sollte möglichst nah an dem Leitungsabschnitt 331-1 platziert sein. Die FIG 4 zeigt eine Frontansicht mit Blickrichtung entlang der Rotationsachse A und FIG 5 zeigt eine Seitenansicht mit Blick in radialer Richtung . Bspw. können der Primärkreis 331 und der Sekundärkreis 332, insbesondere die Magnetspule 332-1, derart angeordnet sein, dass sie in axialer Richtung hintereinander und in radialer Richtung an der im Wesentlichen gleichen Position liegen, d.h. der Radius des Kreises bzw. des Kreisabschnitts der elektrischen Leitung 331 entspricht im Wesentlichen dem Radius des Kreises, den die Spule 332-1 bei Rotation der Gantry 200 beschreibt. In diesem Fall ist die Magnetspule 332-1 des Sekundärkreises 332 derart orientiert, dass ihre Längsachse L senkrecht zur Rotationsachse A, also radial orientiert ist.
Wie in FIG 6 und 7 gezeigt, können der Primärkreis 331 und der Sekundärkreis 332, insbesondere die Magnetspule 332-1, alternativ derart angeordnet sein, dass sie in axialer Richtung an der im Wesentlichen gleichen Position und in radialer Richtung hintereinander liegen, d.h. der Radius des Kreises bzw. des Kreisabschnitts der elektrischen Leitung 331 ist größer oder kleiner als der Radius des Kreises, den die Spule 332-1 bei Rotation der Gantry 200 beschreibt. Die FIG 6 zeigt eine Frontansicht mit Blickrichtung entlang der Rotationsach- se A und FIG 7 zeigt eine Seitenansicht mit Blick in radialer Richtung. Da die Gantry 200 typischerweise innerhalb der Öff¬ nung 130 und nicht außerhalb des stationären Moduls 100 ange¬ ordnet ist, wird der Radius des Kreises bzw. des Kreisab¬ schnitts der elektrischen Leitung 331-1 größer sein als der Radius des Kreises, den die Spule 332-1 bei Rotation der
Gantry 200 beschreibt, da die Leitung 331-1 dann radial au¬ ßerhalb der Gantry 200 liegt. In diesem Fall ist die Magnet¬ spule 332-1 des Sekundärkreises 332 derart angeordnet, dass ihre Längsachse L parallel zur Rotationsachse A, also axial orientiert ist.
Im zweiten genannten Fall mit zwei in Gegenrichtung zueinander orientierten Leitungsabschnitten 331-1, 331-2 ist das Magnetfeld wie oben beschrieben in einem Bereich zwischen den Abschnitten 331-1, 331-2 maximal, d.h. die Magnetspule 332-1 bzw. der bei Rotation von der Magnetspule 332-1 beschriebene Kreis sollte möglichst nah an diesem Bereich platziert sein.
Wenn die Leitungsabschnitte 331-1, 331-2 wie in FIG 8 und 9 dargestellt derart angeordnet sind, dass sie in axialer Rich¬ tung an der gleichen Position AI liegen, aber unterschiedliche Radien Rl, R2 aufweisen, würde die Magnetspule 332-1 des Sekundärkreises 332 derart angeordnet, dass ihre Längsachse L parallel zur Rotationsachse A, also axial orientiert ist, dass sie bei Rotation einen Kreis mit einem Radius
Rad= (R1+R2 ) /2 beschreibt und dass sie in axialer Richtung möglichst nah an der Position AI liegt. Die FIG 8 zeigt eine Frontansicht mit Blickrichtung entlang der Rotationsachse A und FIG 9 zeigt eine Seitenansicht mit Blick in radialer Richtung. Dabei sind die Leitungsabschnitte 331-1, 331-2 in FIG 9 nur der Übersichtlichkeit wegen als scheinbar nebenei¬ nander liegend dargestellt, obwohl sie in axialer Richtung tatsächlich an der gleichen Position AI liegen.
Wenn die Leitungsabschnitte 331-1, 331-2 dagegen wie in FIG 10 und 11 dargestellt derart angeordnet sind, dass sie in axialer Richtung an der unterschiedlichen Positionen AI, A2 liegen, aber gleiche Radien Rl aufweisen, würde die Magnetspule 332-1 des Sekundärkreises 332 derart angeordnet, dass ihre Längsachse L senkrecht zur Rotationsachse A, also radial orientiert ist, dass sie in axialer Richtung an einer Positi¬ on Ax=(Al+A2)/2 und dass sie bei Rotation einen Kreis mit ei- nem Radius Rad beschreibt, der möglichst nah an Rl liegt. Die FIG 10 zeigt eine Frontansicht mit Blickrichtung entlang der Rotationsachse A und FIG 11 zeigt eine Seitenansicht mit Blick in radialer Richtung. Obige Beschreibung verschiedener Möglichkeiten zur Anordnung des Primärkreises 331 und des Sekundärkreises 332 sind ledig¬ lich exemplarisch. Davon abweichende Anordnungen sind denkbar, solange die Kreise 331, 332 derart angeordnet sind, dass das vom Primärkreis 331 erzeugte magnetische Wechselfeld im Sekundärkreis 332 eine zum Betrieb der zu versorgenden Geräte auf der Gantry 200 ausreichende Spannung induziert. Die Begriffe axial, radial und tangential beziehen sich je¬ weils auf die Rotationsachse A der Gantry 200. Sämtliche oben genannten konzentrischen Kreise und Anordnungen etc. sind derart positioniert und orientiert, dass ihre Mittelpunkte auf der Rotationsachse A liegen und dass die Rotationsachse A senkrecht darauf steht.

Claims

Patentansprüche
1. CT-Energieübertrager (300) für einen Computertomographen (1), aufweisend einen Lufttransformator (330) zur kontaktlo- sen Übertragung von Energie von einer ersten, stationären Komponente (310) des CT-Energieübertragers (300) zu einer zweiten Komponente (320) des CT-Energieübertragers (300), wo¬ bei die zweite Komponente (320)
- an einem in einem Betriebszustand des Computertomographen (1) um eine Achse A des Computertomographen (1) und gegenüber der ersten Komponente (310) rotierbaren Modul (200) des Computertomographen (1) anzuordnen ist,
- in einem in den Computertomographen (1) eingebauten Zustand gegenüber der ersten Komponente (310) rotierbar ist, wobei
- die erste Komponente (310) einen Primärkreis (331) des
Lufttransformators (330) aufweist, in welchen ersten Pri¬ märkreis (331) die Energie in Form einer Wechselspannung zur Übertragung einspeisbar ist, und
- die zweite Komponente (320) einen Sekundärkreis (332) des Lufttransformators (330) aufweist, aus welchem Sekundär¬ kreis (332) die übertragene Energie entnehmbar ist.
2. CT-Energieübertrager (300) nach Anspruch 1, wobei der Se- kundärkreis (332) derart an der zweiten Komponente (320) an¬ geordnet ist, dass er bei Rotation um die Achse A einen
Kreisring beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pri¬ märkreis (331) eine elektrische Leitung mit einem ersten Ende (331-8) und mit einem zweiten Ende (331-9) und mit zumindest einem ersten elektrischen Leitungsabschnitt (331-1) zwischen den beiden Enden (331-8, 331-9) aufweist, der sich in einer ersten Richtung im Wesentlichen entlang eines Umfangs eines ersten Kreises oder zumindest eines ersten Kreisabschnitts erstreckt, wobei der erste Kreis oder der erste Kreisab- schnitt konzentrisch zum Kreisring angeordnet ist.
3. CT-Energieübertrager (300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (331) des Primär- kreises (331) zumindest einen weiteren elektrischen Leitungs¬ abschnitt (331-2) zwischen den beiden Enden (331-8, 331-9) aufweist, der mit dem ersten Leitungsabschnitt (331-1) in Reihe geschaltet ist und der sich in einer Richtung entgegen der ersten Richtung im Wesentlichen entlang eines Umfangs eines zweiten Kreises oder zumindest eines zweiten Kreisab¬ schnitts erstreckt, wobei der zweite Kreis oder der zweite Kreisabschnitt konzentrisch zum Kreisring angeordnet ist.
4. CT-Energieübertrager (300) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Radius Rl des ersten Kreises oder des ersten Kreisab¬ schnitts einem Radius R2 des zweiten Kreises oder des zwei¬ ten Kreisabschnitts entspricht und
- der weitere Leitungsabschnitt (331-2) gegenüber dem ersten Leitungsabschnitt (331-2) in einer bezüglich der Achse A axialen Richtung versetzt angeordnet ist.
5. CT-Energieübertrager (300) nach Anspruch 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass
- ein Radius Rl des ersten Kreises oder des ersten Kreisab¬ schnitts größer ist als ein Radius R2 des zweiten Kreises oder des zweiten Kreisabschnitts und
- der erste Leitungsabschnitt (331-1) und der weitere Lei- tungsabschnitt (331-2) in einer bezüglich der Achse A axialen Richtung an der gleichen Position angeordnet sind.
6. CT-Energieübertrager (300) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen Hochfrequenzgenerator (120), der elektrisch mit dem Primärkreis (331) verbunden ist und der die zu übertragende Energie in Form der Wechselspannung bereitstellt .
7. CT-Energieübertrager (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis
(332) eine Magnetspule (332-1) ist, die derart angeordnet und orientiert ist, dass ein durch die am Primärkreis (331) an¬ liegende Wechselspannung generiertes magnetisches Wechselfeld die Magnetspule (332-1) durchsetzt und so die Spannung indu¬ ziert .
8. CT-Energieübertrager (300) nach Anspruch 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Sekundärkreis (332) als Hochspannungs¬ wicklung ausgebildet ist, die derart ausgelegt ist, dass sie eine zum Betrieb eines an der zweiten Komponente (320) posi¬ tionierten elektrischen Verbrauchers (210, 220) benötigte Hochspannung bereitstellt.
9. CT-Energieübertrager (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Komponente (310) ein stationäres Modul (100) ei¬ nes Computertomographen (1) ist,
- die zweite Komponente (320) ein um eine Achse A und gegen¬ über dem stationären Modul (100) rotierbares Modul (200) des Computertomographen (1) ist,
wobei der Primärkreis (331) an der ersten Komponente (310) und der Sekundärkreis (332) an der zweiten Komponente (320) derart zueinander angeordnet sind, dass eine am Primärkreis (331) anliegende Wechselspannung bewirkt, dass im Sekundär¬ kreis (332) eine Spannung induziert wird.
10. CT-Energieübertrager (300) nach Anspruch 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Sekundärkreis (332) mit einem elektri¬ schen Verbraucher (210, 220) verbunden ist, der am
rotierbaren Modul (200) angeordnet ist und der mit zumindest einem Teil der übertragenen Energie versorgt wird.
11. CT-Energieübertrager (300) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbraucher (210) eine Röntgenquelle (210) zur Erzeugung der beim Betrieb des Compu¬ tertomographen (1) benötigten Röntgenstrahlung ist.
12. Verfahren zur kontaktlosen Übertragung von Energie von einem stationären Modul (100) eines Computertomographen (1) zu einem in einem Betriebszustand des Computertomographen (1) um eine Achse A rotierbaren Modul (200) des Computertomo- graphen (1) unter Verwendung eines CT-Energieübertragers (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei
- die zu übertragende Energie in Form der Wechselspannung be¬ reit gestellt und an den Primärkreis (331) angelegt wird, - die angelegte Wechselspannung eine induzierte Spannung im Sekundärkreis (332) bewirkt, wobei die induzierte Spannung abgreifbar ist und so als Energie zur Verfügung steht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5521444A (en) * 1994-11-30 1996-05-28 Honeywell Inc. Apparatus for transferring electrical power from a stationary device to a rotating device without the use of brushes or contacts
US7634046B2 (en) * 2003-11-27 2009-12-15 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Computer tomograph with non-contacting energy transmission
US20130127580A1 (en) * 2003-02-26 2013-05-23 Analogic Corporation Shielded power coupling device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7197113B1 (en) * 2005-12-01 2007-03-27 General Electric Company Contactless power transfer system
US7717619B2 (en) * 2008-01-18 2010-05-18 General Electric Company Contactless power and data transmission apparatus
DE102010041836A1 (de) * 2010-10-01 2012-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur kontaktlosen Leistungsübertragung und kontaktloser Datenübertragung in einer Computertomographieanlage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5521444A (en) * 1994-11-30 1996-05-28 Honeywell Inc. Apparatus for transferring electrical power from a stationary device to a rotating device without the use of brushes or contacts
US20130127580A1 (en) * 2003-02-26 2013-05-23 Analogic Corporation Shielded power coupling device
US7634046B2 (en) * 2003-11-27 2009-12-15 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Computer tomograph with non-contacting energy transmission

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