JP3856511B2

JP3856511B2 - ポジトロンｃｔ装置用ガントリ

Info

Publication number: JP3856511B2
Application number: JP33309496A
Authority: JP
Inventors: 慎一井上; 正仁大池; 弘行大関
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JPH10160847A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却効率を高めたポジトロンＣＴ装置用ガントリに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポジトロンＣＴ装置は、ポジトロン放出核種で標識された放射性薬剤を被検体に投与し、被検体内から放出されるポジトロン消滅ガンマ線を被検体の周りにリング状に配置してある検出器で検出することにより、被検体内の放射性薬剤の分布を画像化する装置である。
【０００３】
図７はこのようなポジトロンＣＴ装置の一般的なガントリの外観を示す斜視図である。この図７において、１はガントリ全体を示し、１ａはガントリカバーを示す。また、２は被検体（図示せず）が挿入，位置決めされる被検体用開口部を示す。
【０００４】
図８は図７に示したガントリ１の内部構造の概要を説明するための図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図中のＡ−Ａ´断面図である。この図８（ａ），（ｂ）において、１、１ａ及び２は図７と同様にガントリ、ガントリカバー及びその被検体用開口部を示す。３は複数個の放射線検出器がリング状に配置されてなる検出器ユニット、６はこの検出器ユニット３が取り付けられた検出器リングベース、７ａ〜７ｄは検出器ユニット３からの検出器出力処理用あるいは各回路制御用等の複数個の電子回路機器を備えてなる電子回路機器ユニット、８はスライスコリメータで、これらはガントリカバー１ａ内に組み込まれている。５ａ〜５ｈはガントリ１内部（ガントリカバー１ａ内）で発生する熱を外部へ放出するための冷却用ファン、７１はガントリ１外部（ガントリカバー１ａ外）の低温空気を内部に取り込むための外部空気取込み口である。
【０００５】
図９は図８中の検出器ユニット３、検出器リングベース６及びスライスコリメータ８部分を取り出して示す図である。この図９において、１８は検出器ユニット３を構成する検出器で、この検出器１８はリング状に密接して配列されている。
【０００６】
ところで、一般に、ガントリ１の内部には図８に示すように多くの電子回路機器（電子回路機器ユニット７ａ〜７ｄ参照）が組み込まれる。通常、それらの電子回路機器はそれらを構成する集積回路チップやその他の電子部品がそれらの最大許容温度を越えることのないような環境の元で使用される。このことは、上記集積回路チップや電子部品の安定な動作の保証及び故障率の低減に重要である。
【０００７】
ポジトロンＣＴ装置の場合は、更に、別の観点から使用温度条件を考慮する必要がある。特にポジトロンＣＴ装置において使用される検出器素子（ゲルマニウム酸（化）ビスマスシンチレータ）などは負の温度特性をもち、周囲温度の上昇に伴い出力波高値が低下する傾向を呈す。
【０００８】
このため、システム感度が周囲温度に依存し、結果として得られる画像の定量性を損ねることになる。したがって、これらの検出器を含む電子回路機器から発生する熱を放出する必要があるが、これは、ガントリ１のカバー部等に取り付けられた前記冷却用ファン５ａ〜５ｈにより内部の高温空気を外部に放出し、一方、外部空気取込み口７１から外部の低温空気を内部に取り込むことにより行われている。すなわち従来装置では、電子回路機器等の冷却は強制空冷による熱伝達に基づいて行われている。
【０００９】
熱伝達媒体として水等の液体を用いた水冷（液冷）方式の冷却装置を備えたポジトロンＣＴ装置用ガントリもある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ポジトロンＣＴ装置の高性能化に伴い、検出器系の電子回路機器の増加及び高密度化が進んでいる。更に、ガントリ１の小形化に伴い、ガントリ１の内部に組み込まれる電子回路機器等の密集化が進んでいる。このため、ガントリ内部で発生する熱の放出を強制空冷方式で行う上述従来技術では、使用する冷却用ファン５ａ〜５ｈの数量を増やし、あるいは冷却用ファン５ａ〜５ｈの風量を増大させる必要があるため、騒音が増大する。ポジトロンＣＴ装置による脳の代謝検査法においては、周囲の騒音が被検体に影響を及ぼし、検査結果に支障をきたす懸念が生ずる。このため、この種の検査法に関しては、周囲の騒音を可能な限り低く抑えることが要求されるが、上述従来技術における騒音の増大はこれに逆行することとなった。
【００１１】
また、冷却用ファン５ａ〜５ｈを増加させても、ガントリ内部では図８や図９に示すように、各種の機器が込み入って配置されているため、円滑な空気の流れが確保できず、冷却が不均一になる。このため、強制空冷方式を用いた従来のガントリ１では、検出器ユニット３を一様に冷却することが困難となり、検出器１８が取り付けられる位置により感度が変動する要因となった。
【００１２】
なお、水冷方式を採用すれば、上記騒音問題は解消できるが、水道設備が必要になること等から構成が複雑になり、更に保全性の低さを含めてコストアップにつながるという問題点があった。
【００１３】
本発明の目的は、冷却用ファンの数量増加や風量増大させることなく有効，均一に強制空冷でき、ファン騒音の低減化が図れると共に、検出器感度特性の一様化，これによる画像の定量性の向上が図れるポジトロンＣＴ装置用ガントリを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数個の放射線検出器をリング状に配置してなる検出器ユニットと、この検出器ユニットが取り付けられた検出器リングベースと、複数個の電子回路機器ユニットとをガントリカバーの内部に組み込んでなるポジトロンＣＴ装置用ガントリにおいて、前記ガントリカバーの外部から直接取り込まれた空気を、前記検出器リングベースに沿って通流させて当該検出器リングベースを介して前記検出器ユニット部分と熱交換を行わせた後にガントリカバーの外部へ放出させる空気流路を形成する空気流ガイド及び空気流を発生させるファンを備えてなるリング状の検出器ユニット空冷手段を複数分割されて具備することにより達成される。また、この分割数は、前記検出器ユニットでの熱量に応じて設定される。
【００１５】
電子回路機器ユニット空冷手段は、電子回路機器ユニット７の各々に相互に熱的に独立して設けられ、各々ガントリカバー外部から直接取り込まれた空気で電子回路機器ユニットを冷却した後にガントリカバー外部へ直接放出させる。また検出器ユニット強制空冷手段は、電子回路機器ユニット強制空冷手段の各々と熱的に独立して設けられ、ガントリカバー外部から直接取り込まれた空気で検出器ユニットを冷却した後にガントリカバー外部へ直接放出させる。
【００１６】
すなわち、冷却対象（各電子回路機器ユニット，検出器ユニット）の空冷手段を熱的に相互に分離独立して設け、一対一対応で各々冷却対象を冷却する。しかも、各々ガントリカバー外部の低温空気を直接取り込んで冷却し、かつ冷却後の高温空気はガントリカバー外部へ直接放出させるものである。
【００１７】
これにより、個々の冷却対象の冷却効率が大幅に高められる。また、発熱量の大きい冷却対象から放出される高温空気により比較的発熱量の少ない冷却対象が熱せられたり、他の冷却対象を冷却して温められた高温空気が冷却用に再循環されることもなく、個々の冷却対象は常に外部からの低温空気で冷却される。このため、冷却用ファンの数量増加や風量増大させることなく有効，均一に冷却できる。冷却対象を均一に冷却できることは、特に検出器ユニットについては検出器感度特性の一様化が実現され、画像の定量性が向上されることを意味する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明によるポジトロンＣＴ装置用ガントリの一実施形態の要部を示す構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図中のＡ−Ａ´断面図である。
この図１（ａ），（ｂ）において、１、１ａ、２、３、７ａ〜７ｄ及び８は各々図８と同様である。
【００１９】
１００（１００ａ〜１００ｄ）は電子回路機器ユニット強制空冷手段で、電子回路機器ユニット７（７ａ〜７ｄ）の各々に相互に熱的に独立して設けられている。この空冷手段１００は、各々ガントリカバー１ａの外部から直接取り込まれた空気を、電子回路機器ユニット７部分を経てこの部分と熱交換を行わせた後にガントリカバー１ａの外部へ直接放出させる空気流路を形成する空気流ガイドＥＧ１（フード９ａ，９ｂ）及び空気流を強制的に発生させるファン５を備えてなる。なお、１０は外部空気取込み口、１１は内部空気放出口を示す。
【００２０】
２００は検出器ユニット強制空冷手段で、電子回路機器ユニット強制空冷手段１００の各々（１００ａ〜１００ｄ）と熱的に独立して設けられている。この空冷手段２００は、ガントリカバー１ａの外部から直接取り込まれた空気を、検出器リングベース６に沿って通流させて当該検出器リングベース６を介して検出器ユニット３部分と熱交換を行わせた後にガントリカバー１ａの外部へ直接放出させる空気流路を形成する空気流ガイドＥＧ２（ダクト１２、フード１３）及び空気流を強制的に発生させるファン（図３中１５´参照）を備えてなる。なお、１５は外部空気取込み口、矢印は空気流を示す。
【００２１】
次に、上記電子回路機器ユニット強制空冷手段１００及び検出器ユニット強制空冷手段２００の詳細を以下に述べる。
【００２２】
図２は図１中の電子回路機器ユニット強制空冷手段１００（ここでは１００ａ）を取り出して示す図で、（ａ）は側面図（図１（ａ）と同一面側の図）、（ｂ）は正面図（（ａ）図の右側方から見た図）である。この図２において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。また、ＰＣＢは電子回路機器ユニット７を構成する、例えば多数の集積回路チップやその他の電子部品が組み込まれた複数枚のプリント基板（発熱源）である。５ｋ，５ｌ，５ｍは空冷手段１００内において空気流（矢印参照）を強制的に発生させる冷却用ファンである。
【００２３】
ここで、電子回路機器ユニット７（７ａ〜７ｄ）は図１に示すようにガントリカバー１ａ（ガントリ１）内部に取り付けられが、ガントリカバー１ａの外部から空気を取り込みやすいように、またガントリカバー１ａの外部へ空気を放出しやすいように、できるだけガントリカバー１ａ内の外側に設置されている。
【００２４】
このような電子回路機器ユニット強制空冷手段１００において、ガントリカバー１ａの外部の低温空気は、外部空気取込み口１０から直接取り込まれ、図中矢印に示すようにフード９ａを経て電子回路機器ユニット７（ここでは７ａ）、すなわち発熱源である複数枚のプリント基板ＰＣＢ部分に送り込まれてそれらを冷却する。これにより高温となった空気は、図中矢印に示すようにフード９ｂを経て内部空気放出口１１から外部へ直接放出される。
【００２５】
各電子回路機器ユニット強制空冷手段１００は、電子回路機器ユニット７の各々に相互に熱的に独立して設けられているので熱的に干渉し合わず、また、空気は外部から直接取り込み、かつ外部へ直接放出するので、冷却用ファン５の数量増加や風量増大させることなく有効，均一に強制空冷でき、ファン騒音の低減化が図れる。
【００２６】
図３は図１中の検出器ユニット強制空冷手段２００を取り出して示す図で、（ａ）は正面図（図１（ａ）の裏面側から見た図）、（ｂ）は（ａ）図中のＢ−Ｂ´断面図、（ｃ）は（ａ）図の右側面図である。この図３において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。１５´は空冷手段２００内において空気流（矢印参照）を強制的に発生させる冷却用ファンで、ここでは外部空気取込み口１５に取り付けられている。１６は内部空気放出口、１７はダクト１２の仕切板である。外部空気取込み口１５，内部空気放出口１６は、ダクト１２から突出するフード１３，１３の端部（ガントリカバー１ａ裏面）に形成されている。
【００２７】
ここで、図３（ｂ）に示すように、ダクト１２内の検出器リングベース６側の面には、図３（ａ）中の矢印で示す空気流に沿った方向に複数の冷却フィン１４が形成されている。
【００２８】
このような検出器ユニット強制空冷手段２００において、ガントリカバー１ａの外部の低温空気は、外部空気取込み口１５から直接取り込まれ、図中矢印に示すようにフード１３を経てダクト１２内に送り込まれ、検出器リングベース６を介して検出器ユニット３を冷却する。これにより高温となった空気は、図中矢印に示すようにフード１３を経て内部空気放出口１６から外部へ直接放出される。
【００２９】
検出器ユニット強制空冷手段２００は、各電子回路機器ユニット強制空冷手段１００に相互に熱的に独立して設けられているので熱的に干渉し合わず、また、空気は外部から直接取り込み、かつ外部へ直接放出するので、冷却用ファン１５´の数量増加や風量増大させることなく有効，均一に強制空冷でき、ファン騒音の低減化が図れる。
【００３０】
なお、図示するように冷却フィン１４を設ければ放熱面積が増大し、冷却効率をより高めることができる。ダクト１２の断面寸法や、冷却フィン１４の高さ、厚さ、間隔等の値は、設定する放熱量に基づき、熱伝達率、周囲温度、検出器リングベース６の温度や質量あるいは通風量等を考慮して、適宜設定する。またフード１３として、例えば蛇腹を用いれば、容易にガントリカバー１ａ内の障害物（各構成部）を回避しながらそれをガントリカバー１ａ内に組み込むことができる。
【００３１】
図４は検出器ユニット強制空冷手段２００の他の例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図の右側面図である。この図４において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。図から分かるように、ここでは検出器ユニット強制空冷手段２００を４分割構成としたものである。
【００３２】
このような４分割構成によれば、ダクト１２の通風抵抗による損失が抑えられ、ファン１５´として少ない風量のファン、換言すれば低騒音ファンの使用が可能となる。また、分割数をこのように多くすることにより、ダクト入口の空気温度と同出口の空気温度の差（取込み口１５，放出口１６相互間空気温度差）を小さくすることができ、検出器リングベース６、延いては検出器ユニット３の温度分布をより一様にし得る。
【００３３】
図５は検出器ユニット強制空冷手段２００の更に異なる例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図の右側面図である。この図５において、図１，図４と同一符号は同一又は相当部分を示す。図から分かるように、ここでは検出器ユニット強制空冷手段２００を３分割構成としたものである。分割数は発生する検出器ユニット３部分での熱量に応じて適宜決めればよい。
【００３４】
図６は水冷方式にて冷却を行うポジトロンＣＴ装置用ガントリの一実施形態を示す構成図で、（ａ）は側面から示した内部構成図、（ｂ）は裏面から示した内部構成図である。この図６（ａ），（ｂ）において、１、１ａ、２、３及び８は各々図１と同様である。２０は水冷用熱交換機であり、これにより冷水が配管１９を通して循環させられる。
【００３５】
ここで配管１９は、検出器リングベース６に密着配設されているが、接触面積を可能な限り広くとるため、これを検出器リングベース６に埋め込んだり、あるいは配管１９の形状を偏平にする等により熱伝達率（冷却効率）を向上させてもよい。また、熱伝導率の大きい接着剤を介して配管１９を検出器リングベース６に取り付けてもよい。更に、配管１９を検出器リングベース６面上に複数列並設し、熱伝達特性を向上させてもよい。
【００３６】
なお、例えばＡＣ系の電源制御回路や、ＤＣパワーサプライ回路等については、従来と同様に、ガントリカバー１ａ等に取り付けたファン５ａ〜５ｈ（図８参照）により冷却すればよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、冷却用ファンの数量増加や風量増大させることなく有効，均一に強制空冷でき、ファン騒音の低減化が図れると共に、検出器感度特性の一様化，これによる画像の定量性の向上が図れるという効果がある。特に、ファン騒音の低減化が図れることによっては、脳の精密な代謝検査に有効で、検査精度を向上させる得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ガントリの一実施形態の要部を示す構成図である。
【図２】図１中の電子回路機器ユニット強制空冷手段を取り出して示す図である。
【図３】図１中の検出器ユニット強制空冷手段を取り出して示す図である。
【図４】検出器ユニット強制空冷手段の他の例を示す図である。
【図５】検出器ユニット強制空冷手段の他の例を示す図である。
【図６】水冷方式にて冷却を行うポジトロンＣＴ装置用ガントリの一実施形態を示す構成図である。
【図７】ポジトロンＣＴ装置の一般的なガントリの外観を示す斜視図である。
【図８】図７に示したガントリの内部構造の概要を説明するための図である。
【図９】図８中の検出器ユニット、検出器リングベース及びスライスコリメータ部分を取り出して示す図である。
【符号の説明】
１ガントリ
１ａガントリカバー
２被検体開口部
３検出器ユニット
５，５ａ〜５ｈ，１５´ 冷却用ファン
６検出器リングベース
７，７ａ〜７ｄ電子回路機器ユニット
８スライスコリメータ
９ａ，９ｂ，１３フード
１０，１５，７１外部空気取込み口
１１内部空気放出口
１２ダクト
１００，１００ａ〜１００ｄ電子回路機器ユニット強制空冷手段
２００検出器ユニット強制空冷手段
ＥＧ１，ＥＧ２空気流ガイド

Claims

複数個の放射線検出器をリング状に配置してなる検出器ユニットと、この検出器ユニットが取り付けられた検出器リングベースと、複数個の電子回路機器ユニットとをガントリカバーの内部に組み込んでなるポジトロンＣＴ装置用ガントリにおいて、前記ガントリカバーの外部から直接取り込まれた空気を、前記検出器リングベースに沿って通流させて当該検出器リングベースを介して前記検出器ユニット部分と熱交換を行わせた後にガントリカバーの外部へ放出させる空気流路を形成する空気流ガイド及び空気流を発生させるファンを備えてなるリング状の検出器ユニット空冷手段を複数分割されて具備することを特徴とするポジトロンＣＴ装置用ガントリ。
前記検出器ユニット空冷手段は、前記電子回路機器ユニットを冷却する電子回路機器空冷手段に相互に独立して設けられていることを特徴とする請求項１記載のポジトロンＣＴ装置用ガントリ。
前記分割数は、前記検出器ユニットでの熱量に応じて設定されることを特徴とする請求項１記載のポジトロンＣＴ装置用ガントリ。