従来、物体内部の変形や破壊を検査する場合、X線によって検査したり、またCT装置を用いて内部断層画像を撮影して検査することが行われている。しかし、かかる方法によっては、例えば生物の構成成分や物体に一定の又は変化する荷重を負荷しながら、前記荷重負荷時における物体内部の変形過程や破壊過程を時系列の連続した3次元画像として解析し、検査することはできなかった。本発明に係る動態撮影システムは、予め設定された荷重負荷方法によって、被検体をほぼ水平の状態に保持しながら被検体に対して荷重を負荷し、前記荷重負荷時における被検体の変形過程や破壊過程を時系列の3次元画像として提供することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態においては、本発明の動態撮影システムの例を示しており、本発明の動態撮影システムは、それら実施形態に限定されるわけではない。
本発明の一実施形態に係る動態撮影システムを図1乃至図4に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムの概略全体構成図である。また、図2は、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムの詳細構成図である。また、図3は、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムの荷重負荷制御装置の平面図であり、図4は、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムの荷重負荷制御装置の側面図である。
図1に図示するように、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムは、大別すると荷重負荷制御装置10と、CT制御PC1000及びCT装置1100から構成される。そして図2に図示するように、前記荷重負荷制御装置10は、概略、入力装置100、荷重制御部200、荷重負荷ユニット300、荷重検知部400、リニアガイド500、シリンダー600、荷重負荷ユニットプレート700、固定部800、X線透過性プレート900、から構成される。
本発明に係る動態撮影システムは、被検体を概略水平状態に保持したままで圧力を負荷又は引張しながら、被検体の変形過程や破壊過程を検査できることを特徴とする。また、動態撮影のために特殊な装置を必要とせず、一般のCT装置及びCT制御PCと組み合わせることにより簡易に動態撮影ができることを特徴とする。かかる動態撮影を可能とするのが荷重負荷制御装置10である。
まず図2乃至図4に基づいて、荷重負荷制御装置10を構成する各部品について説明する。入力装置100は、入力された被検体に負荷する荷重に関する情報を荷重制御部200に伝送する。ここで、前記被検体に負荷する荷重情報は、荷重の大きさ(以下「荷重量」という。)、荷重時間、荷重負荷を繰り返す回数(以下「荷重負荷反復回数」という。)、荷重負荷反復ごとに負荷する荷重を一定割合で逓増乃至逓減する割合(以下「反復荷重逓増率」又は「反復荷重逓減率」という。)、荷重をかけるスピードなどの情報から構成され、目的に合わせて組み合わせることができる。かかる設定を制御するのが入力装置である。なお、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムは、被検体に対して荷重を負荷する圧縮測定の他、被検体の両側を固定して引っ張る引張測定も可能であり、従って負荷される荷重はマイナス荷重の場合もある。
前記荷重情報の組合せにより、本発明の一実施形態に係る動態撮影システムにおいては、例えば、一定時間30kgの荷重を負荷して被検体の変形や破壊を検査する「定圧力荷重測定」、被検体の両側を固定し、一定時間引張荷重30kgを負荷して被検体の変形や破壊を検査する「定引張負荷測定」が可能である。また、例えば、0kgから30kgまで荷重を負荷し、継続して変形過程を検査する「継続荷重測定」や、引張荷重を0kgから30kgまで負荷し、継続して変形過程を検査する「継続引張負荷測定」、また、前記「継続荷重測定」と「継続引張負荷測定」を連続して行う「継続荷重引張測定」及び負荷する荷重を一定割合で逓増または逓減しながら繰り返して測定する「逓増反復荷重測定」「逓減反復荷重測定」、引張時に負荷するする荷重を一定割合で逓増または逓減しながら繰り返して測定する「逓増反復引張測定」、「逓減反復引張測定」などが可能である。
入力装置100は、荷重負荷制御装置10による被検体への荷重負荷情報を入力し、また制御する役割を果たす。入力装置100に入力された被検体に負荷する荷重に関する情報は、入力装置100によって荷重制御部200に対する電気信号として生成され、入力装置100から荷重制御部200に伝達される。
荷重制御部は200は、入力装置100から伝達された入力荷重負荷情報に関する電気信号を受けて、荷重負荷ユニット300に対する駆動制御信号を生成し、荷重負荷ユニット300による被検体に対する荷重の負荷を制御する。荷重制御部200は、前記入力情報を荷重負荷ユニット300のアクチュエータ駆動部310のモーター311を駆動する制御信号として前記荷重負荷ユニット300に伝送する。
また、荷重制御部200には、荷重検知部400によって検知された被検体からの反発力等が電気信号として伝送され、この情報を受けて荷重制御部200はアクチュエータ駆動部310のモーター311の作動を制御する。
更に荷重制御部200は、荷重負荷ユニット300の作動に連動して、CT装置1100の作動を制御するCT制御PCに対する開始指令や停止指令等のスキャン撮影を制御する信号を生成し、前記CT制御PC1000に伝達することで、被検体に対する荷重負荷とスキャン撮影を同期させる役割を果たす。
荷重負荷ユニット300は、被検体に対して荷重を負荷する役割を果たす。荷重負荷ユニット300は、アクチュエータ駆動部310、動力伝達部320、荷重負荷部330から構成される。
アクチュエータ駆動部310は、モーター311、モーター固定板312から構成される。前記モーター固定板321は、その一部に前記モーター311のモーター軸部を固定するための穴が開けられており、荷重負荷ユニットプレート700に固定されている。前記モーター311は、前記モーター固定板312の穴にモーター軸部が挿入されたうえで、前記モーター固定板312にねじで固定され、また、その底部も荷重負荷ユニットプレート700にねじで固定される。このアクチュエータ駆動部310の駆動によって、荷重負荷部330の作動が制御され、荷重負荷部330が前後運動をすることで被検体に対して荷重負荷や引張荷重負荷が行われる。
前記モーター311の回転は、動力伝達部320を介して荷重負荷部330に伝達され、前記荷重負荷部330のボールねじ331によって、回転運動が直線運動に変換される。
動力伝達部320は、アクチュエータ駆動部310の駆動動力を荷重負荷部330に伝達する役割を果たす。動力伝達部320は、モーター311の軸に取り付けられるタイミングプーリ321と、荷重負荷部330のボールねじ331の一端に取り付けられるタイミングプーリ322、及びタイミングベルト323から構成される。それぞれの前記タイミングプーリ321及び322は所定の歯を有し、一方前記タイミングベルト323も、前記タイミングプーリ321及び322と噛み合う面に前記所定の歯に対応する歯を有している。タイミングプーリ321及び322の歯とタイミングベルト323の歯が噛み合うことにより、スリップすることなく、モーター311の回転を、回転位相を正確に保ちながらボールねじ311に伝達することができる。
荷重負荷部330は、前後運動をすることで被検体に対して荷重負荷や引張荷重負荷を行なう役割を果たす。荷重負荷部330は一般的なアクチュエータが用いられ、ボールねじ331、一対のボールねじ軸受け部332及び333、一対のロードセルプレート334及び335から構成される。
ボールねじ331は、本体331aとねじ331bから構成され、本体内部のねじ機構部には、隙間がなくてもねじが回るようにねじ山の谷にボールが敷き詰められており、ボールが転がることによってねじが回るようになっている。このねじの回転が直線運動に変換される。
ボールねじ軸受け部332及び333は、一対で構成され、共に中央にボールねじ331のねじを受ける穴が開けられている。前記ボールねじ軸受け部332は、固定部800と荷重負荷ユニット200の間で荷重負荷ユニットプレート700にねじで固定され、中央の穴にボールねじ331のねじの一端が挿入される。一方の前記ボールねじ軸受け部333は、荷重負荷ユニット200と動力伝達部320の間で荷重負荷ユニットプレート700にねじで固定され、同様に中央の穴にボールねじ331のねじの一端が挿入される。従って、荷重負荷部330は、前記一対のボールねじ軸受け部332及び333によって、荷重負荷ユニットプレート700にボールねじ331のねじが平行になるように固定される。
そして、前記ボールねじ軸受け部333に挿入されたボールねじ331のねじには、前記タイミングプーリ332が固定される。前記タイミングプーリ332は、アクチュエータ駆動部300のモーター311の回転を、タイミングベルト323を介して受けて、該タイミングプーリ332が固定されたボールねじ331のねじに伝達する。これによって、モーター311の回転運動が、ボールねじ331を介して直線運動に変換される。
一対のロードセルプレートは、荷重検知部400を挟んで固定部800側に位置するロードセルプレート334と、動力伝達部320側に位置するロードセルプレート335から構成される。ロードセルプレート334及び335は、該ロードセルプレート334とロードセルプレート335の間に荷重検知部400を挟んで、ボールねじ331本体に固定される。前記ロードセルプレート334及び335は、断面がL字形の上部と逆凹型の2個の脚部からなり、該脚部は逆凹部分がリニアガイド500に嵌め込まれリニアガイドに沿って水平移動する。
前記ロードセルプレート334の上部には、2本のシリンダー600がねじによってその一端を固定される。前記2本のシリンダー600は、荷重負荷ユニットプレート700のシリンダー受け部701に設けられた穴を通された上、固定部800の一対のワークワークホルダー固定板831及び832のうち荷重負荷ユニット側に配置されるワークワークホルダー固定板832に、他の一端が固定される。従って、このシリンダーを介して、荷重負荷部330に負荷された荷重が固定部800に伝達されることになる。
荷重検知部400は一般的なロードセルが用いれら、荷重や加えられた力の大きさを電気信号に変換して測定する装置である。本発明に係る動態撮影システムは、被検体に荷重を負荷しながら荷重負荷の過程における被検体内部の変形や破壊過程を検査することができるが、荷重検知部400は、この被検体に負荷された荷重を検出する役割を果たす。荷重検知部400は、上述のように、1対のロードセルプレート334及び335の間に挟み込まれて設置される。アクチュエータ駆動部310のモーター311の回転が、タイミングプーリー321及び322とタイミングベルト323を介して、荷重負荷部330のボールねじ331に伝えられて直線運動に変換され、荷重負荷部330が被検体方向に移動すると、その移動はシリンダー600を介して固定部800に伝達される。被検体は固定部800で両端が固定されているため、被検体に荷重が負荷されることにより、被検体からの反発する力が前記シリンダー600を通じて、シリンダー600が固定された前記ロードセルプレート334に伝えられ、前記ロードセルプレート334から前記荷重検知部400に伝えられる。前記荷重検知部400は、この反発する力を検出し、その大きさを電気信号に変換して、荷重制御部200に出力する。
リニアガイド500は、被検体に荷重を負荷する荷重負荷部330を前後に水平に移動させる役割を果たす。荷重負荷部330は、被検体に対して水平方向から均一に荷重を付加する必要があり、従って水平にスムースに移動する必要がある。リニアガイド500によって、荷重負荷部330は水平にスムースに移動することができる。リニアガイド500は、2本で一対を構成し、一対のリニアガイド500は、荷重負荷ユニットプレート700に、該一対が平行に設置される。前記リニアガイド500は、概略四角柱の形状であるが、その上部に切込みを有し、前記切り込みに、荷重負荷部330の一対のロードセルプレート334及び335の脚部が嵌め込まれる。このリニアガイド500によって、荷重負荷部330は、荷重負荷ユニットプレート700に対して水平に平行移動する。
シリンダー600は、荷重負荷部330と被検体を固定する荷重負荷部330側のホルダー固定板832と接続する役割を果たす。シリンダー600は、上述のように荷重負荷部330のロードセルプレート334にその一端が固定され、荷重負荷ユニットプレート700のシリンダー受け部701に設けられた穴を通された上で、他端が固定部800のワークホルダー固定板832に固定される。前記シリンダー600は、荷重負荷ユニットプレート700のシリンダー受け部701によって水平に保持される。従って、荷重負荷部330の水平の前後運動が、シリンダー600を通じて固定部800のワークホルダー固定板832に伝達され、前記ワークホルダー固定板832が水平に前後運動する。これによって被検体に所定の荷重が負荷される。
荷重負荷ユニットプレート700は、荷重負荷ユニット300の底板にあたり、荷重負荷ユニット300の各部は、前記荷重負荷ユニットプレート700にねじで固定される。荷重負荷ユニットプレート700は、その底部が矩形のプレートで、その上に荷重負荷ユニット300とリニアガイド500が設置される。荷重負荷ユニットプレート700は、X線透過性プレート900上にねじで固定される。また、前記荷重負荷ユニットプレート700の四周のうち、固定部800に接する辺には、シリンダー受け部701が垂直に設けられる。前記シリンダー受け部701は、前記シリンダー受け部701を貫通して設置されるシリンダー600を水平に保持する役割を果たす。
固定部800は、検査にかけられる被検体を固定する役割を果たす。固定部800は、一対のワークホルダー810と、前記ワークホルダー810を固定する一対のワークホルダー固定板831及び832と、前記ワークホルダー810を前記ワークホルダー固定板831及び832に固定するレンチ820と、一方のワークホルダー固定板831の固定を強固にするための、2本のワークホルダー固定板支柱840とから構成される。前記ワークホルダー固定板支柱840は、X線透過性を有し、被検体1200に対してX線が照射される場合、該ワークホルダー固定板支柱840は、X線を透過する。また、図2乃至図4においては前記ワークホルダー固定板支柱840を図示しているが、該ワークホルダー固定板支柱840は、ワークホルダー固定板831及び832が強固に固定され、荷重負荷に対して影響がなければ、必ずしも必要ではない。
検査においては、まず被検体の一端を取り付けホルダー1201に挿入し、セメントで固定し、続いて被検体の他端を同様の方法で取り付けホルダー1201にセメントで固定する。取り付けホルダー1201をアクチュエアータ330側のワークホルダー810に挿入し、レンチで固定する。続いて荷重負荷部330を作動させて前進させ、被検体に固定された取り付けホルダーを他方のワークホルダー810に挿入し、レンチ820で固定する。
支持板901は、荷重負荷制御装置10の底板の役割を果たす。前記支持板901上に、荷重負荷ユニットプレートが固定され、荷重負荷ユニット300が搭載される。また、固定部800のホルダー固定板831が固定され、該ホルダー固定板831と荷重負荷ユニットプレート700を通されたシリンダー600に固定されたホルダー固定板832によって前記支持板901上に被検体が固定されることになる。
前記支持板901は、少なくともその一部がX線透過性を有するX線透過性プレート900を有する。前記X線透過性プレート900は、垂直方向で被検体に対応する部分、即ち被検体に照射されたX線が被検体を透過して支持板901に当たる部分の面積よりも大きいことを特長とする。従って、CT装置1100から被検体1200に照射されたX線は、被検体を透過して前記X線透過性プレート900にあたることになるが、該プレートがX線透過性であるため、前記X線は該プレートを透過して、CT装置1100の受光部によって受光される。なお、前記X線透過プレート900は、被検体に照射されたX線が被検体を透過して支持板901に当たる部分の面積よりも大きければ、支持板901全面がX線透過性プレートであってもよい。
本発明の特徴の一つは、支持板901の少なくても一部にX線透過性プレート900を採用している点である。かかるX線透過性プレート900を採用したことにより、CT装置から照射されたX線が、ワークホルダーに固定された被検体を透過し、底面の該X線透過性プレート900を透過して、CIスキャン装置1100の受光部によってスキャンデータとして検出されることにより、被検体の変形過程乃至破壊過程が検査できるのである。従って、前記X線透過性プレート900の材質は、X線透過性を有する物質であれば限定されない。
CT制御PC1000は、CT装置1100による撮影を制御する役割を果たすとともに、前記CT装置1100で受光されたスキャンデータを受け取り、時系列の3次元断層画像データとして記録する役割を果たす。CT制御PC1000は、CT装置1100に接続され、一方荷重負荷制御装置10の荷重負荷を制御する荷重制御部200とも接続される。これによって、荷重制御部200が制御する荷重負荷と同期を取ってCT装置1100による撮影を行うことができる。
CT制御PC1000は、前記の機能を果たすものであれば、CT装置1100に内蔵されたものでもよく、また、外部接続されるPCであってもよい。
CT装置1100は、X線照射部分と、前記照射されたX線が被検体を透過したX線の量を測る検出部分とから構成され、前記検出部分は被検体の周りを1回転することによりそれぞれの角度でのX線の吸収のされ方を測定する。かかる測定結果は、コンピュータで処理され、被検体中のそれぞれの位置でのX線の吸収値を黒から白に至る輝度として表示することで断層画像を得る。
本発明に係る動態撮影システムにおいては、前記の機能を有するCT装置であれば、分解能等に制限はない。
上述した構成による、本発明に係る動態撮影システムによる検査方法について説明する。本発明に係る動態撮影システムは、予め検査方法を設定し、設定に対応した荷重パターンを設定することができ、かつシステム内のCT装置の撮影シークエンスと同期させることが可能で、滑らかな時系列の3次元断層画像を提供することができる。また、遠隔操作が可能であり、操作性がよい。
かかる特徴を備えるため、本発明に係る動態撮影システムによれば、予め被検体に負荷する最大荷重や最小荷重、荷重の変化及びスピード、荷重負荷時間等を、検査目的に合わせて自由に組み合わせて検査できる。以下、本発明に係る動態撮影システムによる検査方法のいくつかの例を説明する。本発明に係る動態撮影システムによる検査方法は、これらの例に限定されるわけではない。上述したように目的に合わせた検査が可能であり、CTスキャンの撮影シーケンスと同期させることで、滑らかな時系列の3次元断層画像を得ることができる。
図5乃至図9は、本発明にかかる動態撮影システムによる被検体検査方法のフローチャートである。図5は、本発明に係る動態撮影システムによる「定圧力荷重測定」の場合のフローチャートである。
ステップ1で、目的の検査にあわせた被検体に負荷する荷重情報(Ft1)が、入力装置100に入力される。
ステップ2において、入力装置100は、前記入力された荷重情報Ft1を荷重制御部200に電気信号として伝達する。
ステップ3において、荷重制御部200は、入力装置100から伝達された荷重情報Ft1に関する電気信号を受けて、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。
ステップ4において、前記駆動指示信号を受信したアクチュエータ駆動部310のモーター331が駆動し、前記モーター331の回転が動力伝達部320を介して荷重負荷部330のボールねじ331を回転させる。前記ボールねじ331の回転は、該ボールねじ331によって回転運動から直線運動に変換され、荷重負荷部330が、リニアガイド500に沿って前進し、被検体1200に圧力が荷重される。
荷重負荷部330の前進運動によって被検体1200に圧力が負荷されると、被検体1200は前記圧力に対して反発し、ステップ5において、該反発力が荷重検知部400に検出され、前記荷重検知部400は、荷重検出値Fを電気信号として生成して荷重制御部200に伝達する。
ステップ6において、前記荷重検知部400からの荷重検出値Fを受信した荷重制御部200は、前記荷重検出値Fが被検体に負荷すべき荷重情報Ft1と同一であるか否かを判断する。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft1よりも小さい場合、又は荷重情報Ft1よりも大きい場合には、荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。この場合、荷重検出値Fが荷重情報Ft1と同一になるまでステップ4からを繰り返す。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft1と同一の場合、ステップ7において荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310に対する駆動停止指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動停止指示を送信する。同時に荷重制御部200は、CT制御PC1000に対するスタート指令信号を生成し、CT制御PC1000にスタート指示を送信する。
ステップ8において、荷重制御部200からのスタート指令を受信したCT制御PC1000は、CT装置1100対するスキャン開始指示信号を生成し、CT装置1100に対してスキャン開始指示を送信する。
ステップ9において、CT装置1100が作動し、被検体1200のスキャンを行なう。
ステップ10においてCT装置1100は、検出した被検体のX線吸収データを、CT制御PC1000に伝送する。
ステップ11において、前記伝送されたX線吸収データを受信したCT制御PC1000は、前記X線吸収データを基に、被検体1200中のそれぞれの位置でのX線の吸収値を黒から白に至る輝度として表示することで断層画像を生成し、CTスキャンデータとして外部に出力する。当初設定した所定時間のスキャンが終了した場合に検査を終了する。
上述した検査によって、被検体に一定限度まで圧力を負荷した場合における被検体の変形過程や破壊過程が時系列の3次元画像として検査できる。
続いて、本発明に係る動態撮影システムによる「定引張負荷測定」の場合について説明する。図6は、本発明に係る動態撮影システムによる「引張負荷測定」の場合のフローチャートである。
ステップ1で、目的の検査にあわせた被検体に負荷する引張荷重情報(Ft2)が、入力装置100に入力される。
ステップ2において、入力装置100は、前記入力された引張荷重情報Ft2を荷重制御部200に電気信号として伝達する。
ステップ3において、荷重制御部200は、入力装置100から伝達された引張荷重情報Ft2に関する電気信号を受けて、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。
ステップ4において、前記駆動指示信号を受信したアクチュエータ駆動部310のモーター331が駆動し、前記モーター331が逆回転し、前記モーター331の回転が動力伝達部320を介して荷重負荷部330のボールねじ331を回転させる。前記ボールねじ331の回転は、該ボールねじ331によって回転運動から直線運動に変換され、荷重負荷部330が、リニアガイド500に沿って後退し、被検体1200に引張荷重が負荷される。
荷重負荷部330の後退運動によって被検体1200に引張荷重が負荷されると、被検体1200は前記引張加重に対して反発して被検体自体が収縮しようとするため、ステップ5において、該反発力が荷重検知部400に検出され、前記荷重検知部400は、荷重検出値Fを電気信号として生成して荷重制御部200に伝達する。
ステップ6において、前記荷重検知部400からの荷重検出値Fを受信した荷重制御部200は、前記荷重検出値Fが、被検体に負荷すべき引張荷重情報Ft2と同一であるか否かを判断する。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft2よりも小さい場合、又は荷重情報Ft2よりも大きい場合には、荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。この場合、荷重検出値Fが荷重情報Ft2と同一になるまでステップ4からを繰り返す。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft2と同一の場合、ステップ7において荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310に対する駆動停止指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動停止指示を送信する。同時に荷重制御部200は、CT制御PC1000に対するスタート指令信号を生成し、CT制御PC1000にスタート指示を送信する。
ステップ8において、荷重制御部200からのスタート指令を受信したCT制御PC1000は、CT装置1100対するスキャン開始指示信号を生成し、CT装置1100に対してスキャン開始指示を送信する。
ステップ9において、CT装置1100が作動し、被検体1200のスキャンを行なう。
ステップ10において、CT装置1100は、検出した被検体のX線吸収データを、CT制御PC1000に伝送する。
ステップ11において、前記伝送されたX線吸収データを受信したCT制御PC1000は、前記X線吸収データを基に、被検体1200中のそれぞれの位置でのX線の吸収値を黒から白に至る輝度として表示することで断層画像を生成し、CTスキャンデータとして外部に出力する。所定時間のスキャンが終了した場合に検査を終了する。
上述した検査によって、被検体が一定限度まで引張され場合の、被検体の変形過程や破壊過程が時系列の3次元画像として検査できる。
本発明に係る動態撮影システムによる「継続荷重測定」の場合について説明する。図7は、本発明に係る動態撮影システムによる「継続荷重測定」の場合のフローチャートである。本継続荷重測定の場合、以下で説明するが、ステップ3乃至ステップ7と、ステップ8乃至ステップ12が同時並行で進行する。
ステップ1で、目的の検査にあわせた被検体に負荷する最終目的荷重情報(Ft3)が、入力装置100に入力される。
ステップ2において、入力装置100は、前記入力された荷重情報Ft3を荷重制御部200に電気信号として伝達する。
ステップ3において、荷重制御部200は、入力装置100から伝達された荷重情報Ft3に関する電気信号を受けて、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。
同時に、ステップ8において、荷重制御部200は、CT制御PCに対するスタート指令信号を生成し、CT制御PC1000にスタート指示を送信する。上述したようにここからステップ3乃至ステップ7とステップ8乃至ステップ12が同時並行で処理が進行する。
ステップ4において、前記駆動指示信号を受信したアクチュエータ駆動部310のモーター331が駆動し、前記モーター331の回転が動力伝達部320を介して荷重負荷部330のボールねじ331を回転させる。前記ボールねじ331の回転は、該ボールねじ331によって回転運動から直線運動に変換され、荷重負荷部330が、リニアガイド500に沿って前進し、被検体1200に圧力が荷重される。
荷重負荷部330の前進運動によって被検体1200に圧力が負荷されると、被検体1200は前記圧力に対して反発し、ステップ5において、該反発力が荷重検知部400に検出され、前記荷重検知部400は、荷重検出値Fを電気信号として生成して荷重制御部200に伝達する。
ステップ6において、前記荷重検知部400からの荷重検出値Fを受信した荷重制御部200は、前記荷重検出値Fが被検体に負荷すべき最終目的荷重情報Ft3と同一であるか否かを判断する。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft3よりも小さい場合、又は荷重情報Ft3よりも大きい場合には、荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。この場合、荷重検出値Fが荷重情報Ft3と同一になるまでステップ4からを繰り返す。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft3と同一の場合、ステップ7において荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310に対する駆動停止指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動停止指示を送信する。同時に荷重制御部200は、CT制御PC1000に対するスキャン停止指令信号を生成し、CT制御PC1000にスキャン停止指令を送信する。
一方、ステップ8において、荷重制御部200からのスタート指令信号を受信したCT制御PC1000は、ステップ9において、CT装置1100対するスキャン開始指示信号を生成し、CT装置1100に対してスキャン開始指示を送信する。
ステップ10において、CT装置1100が作動し、被検体1200のスキャンを行なう。
ステップ11においてCT装置1100は、検出した被検体のX線吸収データを、CT制御PC1000に伝送する。
ステップ12において、前記伝送されたX線吸収データを受信したCT制御PC1000は、前記X線吸収データを基に、被検体1200中のそれぞれの位置でのX線の吸収値を黒から白に至る輝度として表示することで断層画像を生成し、CTスキャンデータとして外部に出力する。
ステップ13において、荷重制御部200からのスキャン停止指令を受けたCT制御PC1000は、CT装置に対する停止信号を生成して伝達し、CT装置はスキャンを停止する。
上述した検査によって、被検体に所定の目的値になるまで圧力を継続負荷した場合において、被検体が荷重圧力によって変形する過程や破壊される過程が時系列の3次元画像として検査できる。
本発明に係る動態撮影システムによる「継続引張負荷測定」の場合について説明する。図8は、本発明に係る動態撮影システムによる「継続引張負荷測定」の場合のフローチャートである。本継続引張負荷測定の場合、以下で説明するが、ステップ3乃至ステップ7と、ステップ8乃至ステップ12が同時並行で進行する。
ステップ1で、目的の検査にあわせた被検体に負荷する最終目的引張荷重情報(Ft4)が、入力装置100に入力される。
ステップ2において、入力装置100は、前記入力された荷重情報Ft4を荷重制御部200に電気信号として伝達する。
ステップ3において、荷重制御部200は、入力装置100から伝達された荷重情報Ft4に関する電気信号を受けて、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。
同時に、ステップ8において、荷重制御部200は、CT制御PCに対するスタート指令信号を生成し、CT制御PC1000にスタート指示を送信する。上述したようにここからステップ3乃至ステップ7とステップ8乃至ステップ12が同時並行で処理が進行する。
ステップ4において、前記駆動指示信号を受信したアクチュエータ駆動部310のモーター331が逆回転で駆動し、前記モーター331の回転が動力伝達部320を介して荷重負荷部330のボールねじ331を回転させる。前記ボールねじ331の回転は、該ボールねじ331によって回転運動から直線運動に変換され、荷重負荷部330が、リニアガイド500に沿って後退し、被検体1200に引張荷重が負荷される。
荷重負荷部330の前進運動によって被検体1200に引張荷重が負荷されると、被検体1200は前記圧力に対して収縮しようとして反発し、ステップ5において、該反発力が荷重検知部400に検出され、前記荷重検知部400は、荷重検出値Fを電気信号として生成して荷重制御部200に伝達する。
ステップ6において、前記荷重検知部400からの荷重検出値Fを受信した荷重制御部200は、前記荷重検出値Fが被検体に負荷すべき最終目的引張荷重情報Ft4と同一であるか否かを判断する。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft4よりも小さい場合、又は荷重情報Ft4よりも大きい場合には、荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。この場合、荷重検出値Fが荷重情報Ft4と同一になるまでステップ4からを繰り返す。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft4と同一の場合、ステップ7において荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310に対する駆動停止指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動停止指示を送信する。同時に荷重制御部200は、CT制御PC1000に対するスキャン停止指令信号を生成し、CT制御PC1000にスキャン停止指令を送信する。
一方、ステップ8において、荷重制御部200からのスタート指令信号を受信したCT制御PC1000は、ステップ9において、CT装置1100対するスキャン開始指示信号を生成し、CT装置1100に対してスキャン開始指示を送信する。
ステップ10において、CT装置1100が作動し、被検体1200のスキャンを行なう。
ステップ11においてCT装置1100は、検出した被検体のX線吸収データを、CT制御PC1000に伝送する。
ステップ12において、前記伝送されたX線吸収データを受信したCT制御PC1000は、前記X線吸収データを基に、被検体1200中のそれぞれの位置でのX線の吸収値を黒から白に至る輝度として表示することで断層画像を生成し、CTスキャンデータとして外部に出力する。
ステップ13において、荷重制御部200からのスキャン停止指令を受けたCT制御PC1000は、CT装置に対する停止信号を生成して伝達し、CT装置はスキャンを停止する。
上述した検査によって、被検体に所定の目的値になるまで引張荷重を継続負荷した場合における、被検体が引張荷重によって変形する過程や破壊される過程が時系列の3次元画像として検査できる。
更に、本発明に係る動態撮影システムによる「継続荷重引張測定」の場合について説明する。図9は、本発明に係る動態撮影システムによる「継続荷重引張測定」の場合のフローチャートである。本荷重引張測定の場合、以下で説明するが、ステップ3乃至ステップ13と、ステップ14乃至ステップ17が同時並行で進行する。
ステップ1で、目的の検査にあわせた被検体に負荷する荷重情報(Ft1)が、入力装置100に入力される。
ステップ2において、入力装置100は、前記入力された荷重情報Ft1を荷重制御部200に電気信号として伝達する。
ステップ3において、荷重制御部200は、入力装置100から伝達された荷重情報Ft1に関する電気信号を受けて、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。
同時に、荷重制御部200は、入力装置100から伝達された荷重情報Ft1に関する電気信号を受けて、CT制御PC1000に対するスタート指令信号を生成し、CT制御PC1000に前記信号を伝達する。
ステップ4において、前記駆動指示信号を受信したアクチュエータ駆動部310のモーター331が駆動し、前記モーター331の回転が動力伝達部320を介して荷重負荷部330のボールねじ331を回転させる。前記ボールねじ331の回転は、該ボールねじ331によって回転運動から直線運動に変換され、荷重負荷部330が、リニアガイド500に沿って前進し、被検体1200に圧力が荷重される。
荷重負荷部330の前進運動によって被検体1200に圧力が負荷されると、被検体1200は前記圧力に対して反発し、ステップ5において、該反発力が荷重検知部400に検出され、前記荷重検知部400は、荷重検出値Fを電気信号として生成して荷重制御部200に伝達する。
ステップ6において、前記荷重検知部400からの荷重検出値Fを受信した荷重制御部200は、前記荷重検出値Fが被検体に負荷すべき荷重情報Ft1と同一であるか否かを判断する。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft1よりも小さい場合、又は荷重情報Ft1よりも大きい場合には、荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。この場合、荷重検出値Fが荷重情報Ft1と同一になるまでステップ4からを繰り返す。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft1と同一の場合、ステップ7において荷重制御部200は、前記判断の結果を入力装置100に伝達する。入力装置100は、更なる引張荷重情報Ft2を電気信号として生成して出力する。
ステップ8において、入力装置100は、前記電気信号を荷重制御部200に伝達する。
ステップ9において、入力装置100からの前記電気信号に基づいて、荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310に対する逆回転駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に逆回転駆動指示を送信する。
ステップ10において、前記逆回転駆動指示信号を受信したアクチュエータ駆動部310のモーター331が逆回転し、前記モーター331の回転が動力伝達部320を介して荷重負荷部330のボールねじ331を回転させる。前記ボールねじ331の回転は、該ボールねじ331によって回転運動から直線運動に変換され、荷重負荷部330が、リニアガイド500に沿って後退し、被検体1200に引張荷重が負荷される。
荷重負荷部330の後退運動によって被検体1200に引張荷重が負荷されると、被検体1200は前記引張荷重に対して反発して被検体自体が収縮しようとするため、ステップ11において、該反発力が荷重検知部400に検出され、前記荷重検知部400は、荷重検出値Fを電気信号として生成して荷重制御部200に伝達する。
ステップ12において、前記荷重検知部400からの荷重検出値Fを受信した荷重制御部200は、前記荷重検出値Fが、被検体に負荷すべき引張荷重情報Ft2と同一であるか否かを判断する。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft2よりも小さい場合、又は荷重情報Ft2よりも大きい場合には、荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310の駆動指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動指示を送信する。この場合、荷重検出値Fが荷重情報Ft2と同一になるまでステップ10からを繰り返す。
前記判断の結果、荷重検出値Fが荷重情報Ft2と同一の場合、又は荷重情報Ft2よりも大きい場合には、ステップ13において荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310に対する駆動停止指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動停止指示を送信する。同時に荷重制御部200は、CT制御PC1000に対するスキャン停止指令信号を生成し、CT制御PC1000にスキャン停止指令を送信する。
前記動作が行われている間、CT装置1100においては被検体1200の変形過程や破壊過程がスキャンされている。
ステップ2において、入力装置100からの荷重情報Ft1が荷重制御部200に伝達されると、荷重制御部200は、CT制御PC1000に対するスタート指示信号を生成し、ステップ14において、CT制御PC1000に伝達する。
ステップ15において、CT制御PC1000は、前記スタート指示信号を受けてCT装置1100に対するスタート開始信号を生成し、CT装置1100に伝達する。
ステップ16において、CT装置1100は、CT制御PC1000からのスタート開始信号を受信して被検体のスキャンを開始し、スキャンを行う。
ステップ17において、CT装置1100は、検出した被検体のX線吸収データを、CT制御PC1000に伝送する。
ステップ18において、前記伝送されたX線吸収データを受信したCT制御PC1000は、前記X線吸収データを基に、被検体1200中のそれぞれの位置でのX線の吸収値を黒から白に至る輝度として表示することで断層画像を生成し、CTスキャンデータとして外部に出力する。
継続する荷重負荷において、荷重検出値Fが荷重情報Ft2と同一の場合、ステップ13において荷重制御部200は、アクチュエータ駆動部310に対する駆動停止指示信号を生成し、アクチュエータ駆動部310に駆動停止指示を送信するが、このとき同時に荷重制御部200は、CT制御PC1000に対するスキャン停止指令信号を生成し、CT制御PC1000にスキャン停止指令を送信する。
ステップ19において、CT制御PC1000は、前記スキャン停止指令を受けてCT装置に対する停止信号を生成して伝達し、CT装置はスキャンを停止する。
上述した検査によって、被検体が一定限度まで圧力を負荷された後、続いて一定限度まで引張された場合の被検体の変形過程や破壊過程を時系列の3次元画像として克明に把握することができる。
上述したとおり、本発明に係る動態撮影システムによれば、予め検査方法を設定し、設定に対応した荷重パターンを設定することができ、かつシステム内のCT装置の撮影シークエンスと同期させることが可能で、滑らかな時系列の3次元断層画像を提供することができる。
本発明に係る請求項1記載の発明は、予め検査方法を設定し、設定に対応した荷重パターンを設定することができ、かつシステム内のCT装置の撮影シークエンスと同期させることが可能で、滑らかな時系列の3次元断層画像を提供することができる。
また、本発明に係る請求項4記載の発明は、予め設定された荷重パターンによって被検体に荷重を負荷するとともに、被検体を透過したX線がCT装置の受光部に受光されることで被検体内部の変形過程や破壊過程を検査することができる。
また、本発明に係る請求項5記載の発明は、予め設定された荷重パターンによって被検体に荷重を負荷するとともに、被検体を透過したX線がCT装置の受光部に受光されることで被検体内部の変形過程や破壊過程を検査することができる。