JP3827335B2

JP3827335B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP3827335B2
Application number: JP02186694A
Authority: JP
Inventors: 博司高野; 敬信畠山
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1994-01-24
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JPH07204192A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体の診断部位にＸ線を放射しその透過Ｘ線像を検出して断層像を再構成し画像として表示するＸ線ＣＴ装置に関し、特に連続的に回転するスキャナ回転部に電源からＸ線管側へ電力を供給する手段を備えたものにおいて、該電力供給手段の保守点検を容易とすると共に信頼性を向上することができるＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＸ線ＣＴ装置は、図５に示すように、直流電圧を発生する電源１と、この電源１からの直流電圧を交流に変換するインバータ２と、このインバータ２からの交流電圧を昇圧する高電圧変圧器３及びこの高電圧変圧器３の出力電圧を整流する高電圧整流器４並びにこの高電圧整流器４からの直流電圧を供給されてＸ線を放射するＸ線管５さらにこのＸ線管５から放射されたＸ線が被検体６を透過した透過Ｘ線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するＸ線検出部７を有し上記Ｘ線管５とＸ線検出部７とを対向させて被検体６の周りに回転させる固定枠と回転枠８ａとから成るスキャナ回転部８と、回転枠８ａに搭載されたＸ線検出部７からの出力信号を処理して診断部位の断層像を再構成する画像処理装置９と、この画像処理装置９からの出力信号を入力して断層像を表示する画像表示装置１０とを備え、上記電源１からＸ線管５へ電力を供給する手段及びＸ線検出部７から画像処理装置９へ検出信号を送る手段として前記固定枠と回転枠８ａとの間に設けられた複数組のスリップリング１１ａ〜１１ｃとブラシ１２ａ〜１２ｃとの組み合わせによる伝送手段を用いて成っていた。なお、図５において、電源１は、商用の交流電源１３と、この交流電源１３の電圧を直流電圧に変換するコンバータ１４と、このコンバータ１４の出力電圧を平滑化するコンデンサ１５とから成る。また、Ｘ線検出部７は、被検体６を透過した透過Ｘ線量分布を検出する検出器１６と、この検出器１６からの検出信号を増幅するプリアンプ１７とから成る。さらに、符号１８は、上記インバータ２の出力電圧を高電圧変圧器３の漏れインダクタンスとで共振を起こさせ十分な電力を得るための共振用コンデンサである。
【０００３】
上記スキャナ回転部８に設けられた複数組のスリップリング１１ａ〜１１ｃとブラシ１２ａ〜１２ｃとの組み合わせによる伝送手段は、Ｘ線管５とＸ線検出部７を高速で一方向へ連続回転させ短時間で複数の断層像を計測しうるようにするためのものであるが、第一及び第二のスリップリング１１ａ，１１ｂと第一及び第二のブラシ１２ａ，１２ｂとで電源１からのＸ線発生用の電力を電源１からの高電圧変圧器３へ送り、第三のスリップリング１１ｃと第三のブラシ１２ｃとでＸ線検出部７からの検出信号を画像処理装置９へ送るようになっている。そして、上記スキャナ回転部８の回転枠８ａの具体的な構造を、図６に示す。回転枠８ａは中心部に被検体挿入用の開口部１９が形成された回転板２０を有し、この回転板２０の一側面に高電圧変圧器３と高電圧整流器４とＸ線管５とＸ線検出部７とが搭載され、回転板２０と同心に設けられた胴部８ｂの周りに複数個のスリップリング１１ａ〜１１ｃが平行に巻き付けられており、これらのスリップリング１１ａ〜１１ｃに対して回転枠８ａを支持する固定枠部分（図示省略）に設けられた複数個のブラシ１２ａ〜１２ｃがそれぞれ摺接されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のＸ線ＣＴ装置においては、図６に示すように、スキャナ回転部８において、電源１からのＸ線発生用の電力を供給する第一及び第二のスリップリング１１ａ，１１ｂと第一及び第二のブラシ１２ａ，１２ｂとが機械的な摺接により電力を供給していたので、上記スリップリング１１ａ，１１ｂとブラシ１２ａ，１２ｂとの間に大電流が流れることによって、その接触部分に摩耗や腐食が生じるものであった。すなわち、上記回転枠８ａに搭載されている高電圧変圧器３は、出力側に百数十ｋＶもの高電圧を発生させるもので、入力側との絶縁のために内部に十分な絶縁距離を設けてあり、このために数μＨ〜数十μＨの漏れインダクタンスがある。また、上記第一及び第二のスリップリング１１ａ，１１ｂと第一及び第二のブラシ１２ａ，１２ｂとを介して流れる電流は、最大で約４００Ａにもなる。このような状態で、上記回転枠８ａが回転するときにスリップリング１１ａ，１１ｂと固定枠に設けられたブラシ１２ａ，１２ｂとの間に小さな隙間が生じると、上記漏れインダクタンスの影響で電流は流れ続けようとし、上記隙間にアークが発生して局所的に高温になることがあった。そして、この高温によって上記スリップリング１１ａ，１１ｂやブラシ１２ａ，１２ｂが摩耗したり腐食することがあった。従って、従来は、上記スリップリング１１ａ，１１ｂの研磨やブラシ１２ａ，１２ｂの交換などの保守点検を、例えば１〜２ヶ月ごとに定期的に行わなければならず、保守点検に多くの労力と費用とを要するものであった。また、上記保守点検が適切に行われない場合は、Ｘ線ＣＴ装置全体の信頼性が低下することがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、連続回転方式のＸ線ＣＴ装置において、電源からＸ線管側へ電力を供給する電力供給手段の保守点検を容易とすると共に信頼性を向上することができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるX線ＣＴ装置は、直流電圧を発生する電源と、この電源からの直流電圧を交流に変換するインバータと、このインバータからの交流電圧を昇圧する変圧器及びこの変圧器の出力電圧を整流する整流器並びにこの整流器からの直流電圧を供給されてＸ線を放射するＸ線管さらにこのＸ線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透過Ｘ線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するＸ線検出部を有し上記Ｘ線管とＸ線検出部とを対向させて被検体の周りに回転させるスキャナ回転部と、このスキャナ回転部のＸ線検出部からの出力信号を処理して診断部位の断層像を再構成する画像処理装置と、この画像処理装置からの出力信号を入力して断層像を表示する画像表示装置と、を有し、上記スキャナ回転部には電源からＸ線管側へ電力を供給する手段を備えて成るＸ線ＣＴ装置において、上記スキャナ回転部は、その回転枠が固定枠の内側にて軸方向に所定距離だけ離して設けられ磁性体で形成された二つの軸受によって回転可能に保持され、上記電力供給手段として、前記二つの軸受（２３ａ、２３ｂ）の間にて前記固定枠（２１）の内周上に数回巻かれて配置されると共に上記インバータの出力側に接続された第一の巻線（２０ａ）と、前記軸受（２３ａ，２３ｂ）の間にて前記第一の巻線（２０ａ）に対向して前記回転枠（２２）の外周上に数回巻かれて配置されると共に上記変圧器の入力側に接続された第二の巻線（２０ｂ）とを組み合わせて成り、前記軸受（２３ａ，２３ｂ）の部材が磁性体を含む材料であり、前記固定枠（２１）及び回転枠（２２）の部材が鉄を含む材料であり、前記軸受（２３ａ，２３ｂ）と前記固定枠（２１）及び回転枠（２２）とが前記第一及び第二の巻線（２０ａ，２０ｂ）の鉄心を兼ねている電磁誘導送電手段（１９）を設け、上記変圧器の上記出力電圧に基づく上記直流電圧を上記Ｘ線管に供給している。
【０００７】
また、上記電磁誘導送電手段は、その第一の巻線をスキャナ回転部の固定枠の周上に配置されたリング状の鉄心に巻き付け、第二の巻線をスキャナ回転部の回転枠の周上に配置されたリング状の鉄心に巻き付けて成り、上記第一の巻線で発生する磁束が上記各鉄心を介して第二の巻線に鎖交するようにすると効果的である。
【０００８】
【作用】
このように構成されたＸ線ＣＴ装置は、スキャナ回転部において電源からＸ線管側へ電力を供給する電力供給手段として、第一の巻線と第二の巻線とを組み合わせて成る電磁誘導送電手段を設けたことにより、従来のようなスリップリングとブラシとの機械的な摺接によることなく、電磁誘導作用によって非接触で所要の電力を供給するように動作する。これにより、従来のような電力供給部分の摩耗や腐食を防止し、電力供給手段の保守点検を容易とすると共に信頼性を向上することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるＸ線ＣＴ装置の実施例を示す全体構成のブロック図である。このＸ線ＣＴ装置は、被検体の診断部位にＸ線を放射しその透過Ｘ線量分布を検出して断層像を再構成し画像として表示するもので、図１に示すように、電源１と、インバータ２と、高電圧変圧器３と、高電圧整流器４と、Ｘ線管５と、Ｘ線検出部７と、画像処理装置９と、画像表示装置１０とを有し、上記電源１からＸ線管５側へ電力を供給する手段としてスキャナ回転部８に電磁誘導送電手段１９を備え、さらにＸ線検出部７から画像処理装置９へ検出信号を送る手段としてスキャナ回転部８に設けられたスリップリング１１ｃとブラシ１２ｃとの組み合わせによる伝送手段を用いて成る。
【００１０】
上記電源１は、直流電圧を発生するもので、図１においては商用の交流電源１３と、この交流電源１３の電圧を所望の直流電圧に変換するコンバータ１４と、このコンバータ１４の出力電圧を平滑化するコンデンサ１５とから成っている。なお、この電源１は直流電圧を発生するものであればよく、上記の構成に限らず、例えばバッテリであってもよい。インバータ２は、上記電源１から出力された直流電圧を高周波の交流に変換するものである。また、高電圧変圧器３は、上記インバータ２から出力された交流電圧を昇圧するものである。さらに、高電圧整流器４は、上記高電圧変圧器３の出力電圧を直流の高電圧に変換（整流）するものである。そして、以上の電源１とインバータ２と高電圧変圧器３と高電圧整流器４とで、Ｘ線高電圧装置が構成される。
【００１１】
Ｘ線管５は、上記高電圧整流器４から出力された直流電圧を供給されてＸ線を放射するもので、被検体６に向けてＸ線を放射するように設けられている。そして、この被検体６を透過したＸ線は、Ｘ線検出部７へ入射する。このＸ線検出部７は、上記Ｘ線管５から放射され被検体６を透過した透過Ｘ線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するもので、上記の透過Ｘ線量分布を検出する検出器１６と、この検出器１６からの検出信号を増幅するプリアンプ１７とから成る。
【００１２】
また、画像処理装置９は、上記Ｘ線検出部７からの出力信号を入力して処理し、被検体６の診断部位の断層像を再構成するものである。さらに、画像表示装置１０は、上記画像処理装置９からの出力信号を入力して断層像を表示するもので、例えばテレビモニタから成る。なお、図１において、符号１８は、上記インバータ２の出力電圧を高電圧変圧器３の漏れインダクタンスとで共振を起こさせ十分な電力を得るための共振用コンデンサである。
【００１３】
そして、上記高電圧変圧器３と高電圧整流器４とＸ線管５とＸ線検出部７とが回転枠８ａに搭載されており、上記Ｘ線管５とＸ線検出部７とが被検体６を挟んで対向したまま該被検体６の周りに回転するようになっている。なお、回転枠８ａの具体的な構造は、図６に示すと同様に、中心部に被検体挿入用の開口部１９が形成された回転板２０を有し、この回転板２０の一側面に高電圧変圧器３と高電圧整流器４とＸ線管５とＸ線検出部７とが搭載され、胴部８ｂの周りに検出信号伝送用のスリップリング１１ｃが設けられている。スリップリング１１ｃに対向してスキャナの固定枠にブラシ１２ｃが設けられている。
【００１４】
ここで、本発明においては、図１に示すように、電源１からＸ線管５側へ電力を供給する手段として、スキャナの固定枠部分と回転枠との間に電磁誘導送電手段１９が設けられている。この電磁誘導送電手段１９は、電磁誘導作用によって非接触で所要の電力を供給するもので、前記インバータ２の出力側に接続されると共にスキャナの固定枠の周上に配置された第一の巻線２０ａと、この回転枠の周上に第一の巻線２０ａに対向して配置されると共に前記変圧器３の入力側に接続された第二の巻線２０ｂとを組み合わせて成る。
【００１５】
次に、上記電磁誘導送電手段１９の具体的な構造について、図２を参照して説明する。図２（ａ）はスキャナの固定枠２１と回転枠２２との嵌合状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は同図（ａ）において破線で囲んで示す電磁誘導送電手段１９の部分を拡大して示す断面図である。まず、上記回転枠２２は、固定枠２１の内側にて軸方向にある距離だけ離して設けられた軸受２３ａ，２３ｂによって回転可能に保持されている。この状態で、図２（ｂ）に示すように、第一の巻線２０ａは、上記軸受２３ａ，２３ｂの間にて固定枠２１の内周上に数ターン巻かれて配置され、第二の巻線２０ｂは、同じく軸受２３ａ，２３ｂの間にて上記第一の巻線２０ａに対向して回転枠２２の外周上に数ターン巻かれている。このとき、上記軸受２３ａ，２３ｂの部材として磁性体などを用いることにより、鉄などでできた上記固定枠２１及び回転枠２２の対向する部材とで、両巻線２０ａ，２０ｂの鉄心を兼ねることとなる。
【００１６】
この結果、図１においてインバータ２から供給された交流電流が第一の巻線２０ａに流れると、図２（ｂ）に示すように、固定枠２１と回転枠２２と軸受２３ａ，２３ｂとで構成された磁気回路に磁束φが発生する。すると、磁束φに鎖交している第二の巻線２０ｂに電圧が誘起され、この第二の巻線２０ｂから図１に示す高電圧変圧器３に交流電力を供給することができる。この実施例の場合は、上記固定枠２１と回転枠２２と軸受２３ａ，２３ｂとのように直接接触している磁性体同士で鉄心を構成しているので、磁束φの漏れが生じにくく有効に電力を送ることができる。
【００１７】
図３は本発明の第二の実施例を示す図２と同様の要部の断面図である。この実施例は、電磁誘導送電手段１９を、その第一の巻線２０ａをスキャナ回転部の固定枠２１の内周上に配置された断面コ字形でリング状の鉄心２４ａに巻き付け、第二の巻線２０ｂをスキャナ回転部の回転枠２２の外周上に配置された断面コ字形でリング状の鉄心２４ｂに巻き付けて成り、図３（ｂ）に示すように、上記第一の巻線２０ａで発生する磁束φが上記各鉄心２４ａ，２４ｂを介して第二の巻線２０ｂに鎖交するように構成したものである。ここで、上記各鉄心２４ａ，２４ｂは、第一の巻線２０ａで発生した磁束φを効率よく第二の巻線２０ｂへ伝達するための結合手段である。これにより、図１においてインバータ２から供給された交流電流が第一の巻線２０ａに流れると、図３（ｂ）に示すように、対向する二つの鉄心２４ａ，２４ｂで構成された磁気回路に磁束φが発生する。すると、この磁束φに鎖交している第二の巻線２０ｂに電圧が誘起され、この第二の巻線２０ｂから図１に示す高電圧変圧器３に交流電力を供給することができる。
【００１８】
なお、図３に示す実施例においては、上記対向する二つの鉄心２４ａと２４ｂとの間には、二つの軸受２３ａ，２３ｂで回転可能に支持された回転胴部２２がスムーズに回転しうる程度の小さな隙間を形成したものとしたが、上記磁気回路に発生した磁束φに漏れが生じず確実に第二の巻線２０ｂと鎖交するようにするためには、上記の隙間はできるだけ小さくするのが望ましい。そこで、上記二つの鉄心２４ａと２４ｂの端面同士が接触していても回転枠２２の回転動作に支障がなく、且つ摩耗の心配がない場合は、上記の隙間は形成しなくてもよい。また、各鉄心２４ａ，２４ｂの材質は、鉄に限らず、珪素鋼板，フェライト，その他の強磁性体又は常磁性体などを用いてもよい。
【００１９】
図４は、本発明の第三の実施例を示す。この実施例は電磁誘導送電手段１９を、固定枠２１と回転枠２２の対向するフランジ状部分に設けた例である。本実施例の詳細な説明は省略するが、本実施例でも第一の実施例，第二の実施例と同様の効果が得られる。
【００２０】
なお、図１においては、インバータ２の出力側に共振用のコンデンサ１８を接続したものとして示したが、このコンデンサ１８は、高電圧変圧器３の漏れインダクタンスの影響で高周波の電流が変圧器の巻線に十分に流れないことを改善する目的で挿入してあり、上記に限らず第二の巻線２０ｂと高電圧変圧器３との間に挿入してもよいし、或いは上記の改善の必要がない場合は挿入しなくてもよい。また、図１においては、スキャナ回転部のＸ線検出部７からの検出信号を画像処理装置９へ送る手段は、図４に示す従来例と同様にスリップリング１１ｃとブラシ１２ｃとを用いたものとしたが、これに限らず、上述の電磁誘導送電手段１９と同様に巻線２０ａ，２０ｂを組み合わせて電磁誘導作用を利用して伝送してもよいし、或いは光，電波などを利用して伝送してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、スキャナ回転部において電源からＸ線管側へ電力を供給する電力供給手段として、第一の巻線と第二の巻線とを組み合わせて成る電磁誘導送電手段を設けたことにより、従来のようなスリップリングとブラシとの機械的な摺接によることなく、電磁誘導作用によって非接触で所要の電力を供給することができる。これにより、従来のような電力供給部分の摩耗や腐食を防止し、電力供給手段の保守点検を容易とすると共に、装置全体の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線ＣＴ装置の実施例を示す全体構成のブロック図である。
【図２】電磁誘導送電手段の具体的な構造を示す要部の断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例を示す図２と同様の要部の断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例を示す図２と同様の要部断面図である。
【図５】従来のＸ線ＣＴ装置を示す全体構成のブロック図である。
【図６】従来例によるスキャナ回転部の具体的な構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１電源
２インバータ
３高電圧変圧器
４高電圧整流器
５Ｘ線管
６被検体
７Ｘ線検出部
８スキャナ回転部
９画像処理装置
１０画像表示装置
１１ａ〜１１ｃスリップリング
１２ａ〜１２ｃブラシ
１９電磁誘導送電手段
２０ａ第一の巻線
２０ｂ第二の巻線
２１スキャナ回転部の固定枠
２２スキャナ回転部の回転枠
２３ａ軸受
２３ｂ軸受
２４ａ鉄心
２４ｂ鉄心

Claims

直流電圧を発生する電源と、この電源からの直流電圧を交流に変換するインバータと、このインバータからの交流電圧を昇圧する変圧器及びこの変圧器の出力電圧を整流する整流器並びにこの整流器からの直流電圧を供給されてＸ線を放射するＸ線管さらにこのＸ線管から放射されたＸ線が被検体を透過した透過Ｘ線量分布を検出すると共にその検出信号を増幅するＸ線検出部を有し上記Ｘ線管とＸ線検出部とを対向させて被検体の周りに回転させるスキャナ回転部と、このスキャナ回転部のＸ線検出部からの出力信号を処理して診断部位の断層像を再構成する画像処理装置と、この画像処理装置からの出力信号を入力して断層像を表示する画像表示装置と、を有し、上記スキャナ回転部には電源からＸ線管側へ電力を供給する手段を備えて成るＸ線ＣＴ装置において、
上記スキャナ回転部は、その回転枠が固定枠の内側にて軸方向に所定距離だけ離して設けられ磁性体で形成された二つの軸受によって回転可能に保持され、
上記電力供給手段として、前記二つの軸受の間にて前記固定枠の内周上に数回巻かれて配置されると共に上記インバータの出力側に接続された第一の巻線と、前記軸受の間にて前記第一の巻線に対向して前記回転枠の外周上に数回巻かれて配置されると共に上記変圧器の入力側に接続された第二の巻線とを組み合わせて成り、前記軸受の部材が磁性体を含む材料であり、前記固定枠及び回転枠の部材が鉄を含む材料であり、前記軸受と前記固定枠及び回転枠とが前記第一及び第二の巻線の鉄心を兼ねている電磁誘導送電手段を設け、
上記変圧器の上記出力電圧に基づく上記直流電圧を上記Ｘ線管に供給することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。