(57)【要約】【課題】駆動ベルトと歯車の摩擦による騒音の発生を防止し、さらに、コストを抑える。【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置において、回転可能に設けられＸ線照射器３ｃ及びＸ線検出器３ｅを支持する回転体３ａと、その回転体３ａに設けられた第１の磁気歯車１１と、その第１の磁気歯車１１に非接触で連動する第２の磁気歯車１２と、その第２の磁気歯車１２を回転させるモータ１３とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられ、Ｘ線照射器及びＸ線検出器を支持する回転体と、
前記回転体に設けられた第１の磁気歯車と、
前記第１の磁気歯車に非接触で連動する第２の磁気歯車と、
前記第２の磁気歯車を回転させるモータと、
を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記第１の磁気歯車の磁力を検出する磁力検出器を備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記第２の磁気歯車の磁力を検出する磁力検出器を備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記回転体は円環状の回転枠であり、
前記第１の磁気歯車は前記回転枠の形状に沿って円環状に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記第１の磁気歯車と前記第２の磁気歯車とは互いの回転軸が直交するように設けられていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、特に、回転体を備えるＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）は、Ｘ線照射器により患者などの被検体に対してＸ線を照射し、Ｘ線検出器により被検体を透過したＸ線量を検出し、検出したＸ線量に基づくＸ線透過データをデータ収集装置により収集し、収集したＸ線透過データに対して再構成処理を行って被検体の断面画像（スライス画像）を取得する装置である。
【０００３】
このＸ線ＣＴ装置は、被検体の断層像を得るため、被検体の周囲を連続回転する回転部とその回転部を支持する固定部とに分かれる（例えば、特許文献１参照）。回転部は、ＣＴ架台に回転可能に設けられた回転体やその回転体に固定されたＸ線照射器及びＸ線検出器などである。
【０００４】
また、Ｘ線ＣＴ装置には、回転部用の駆動系ユニットが設けられている。この駆動系ユニットは、モータやコントローラ、さらに、モータの回転を回転部へ伝達するための歯車や駆動ベルトから構成されている。また、近年では、回転速度の高速化に伴って、ダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）を搭載するＸ線ＣＴ装置も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１６６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のようにベルト駆動方式を用いると、駆動ベルトと歯車の摩擦による騒音が発生してしまい、特に、回転速度が速くなることに比例して、その騒音も大きくなってしまう。
【０００７】
このため、高速回転が必要な高級機クラスのＸ線ＣＴ装置においては、ベルト駆動方式を採用することができず、ＤＤモータを搭載する装置が主流となっている。ただし、ＤＤモータシステムは騒音を小さくすることは可能であるが、それに掛かるコストは大きくなってしまう。
【０００８】
一方、普及機クラスのＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線ＣＴ装置のコストを抑えるためにベルト駆動方式が採用されているが、騒音のために回転速度が制限されている。ただし、回転速度を制限しても、駆動ベルトと歯車の摩擦による騒音は多少なりとも発生してしまう。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動ベルトと歯車の摩擦による騒音の発生を防止することができ、さらに、コストを抑えることができるＸ線ＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明の特徴は、Ｘ線ＣＴ装置において、回転可能に設けられ、Ｘ線照射器及びＸ線検出器を支持する回転体と、回転体に設けられた第１の磁気歯車と、第１の磁気歯車に非接触で連動する第２の磁気歯車と、第２の磁気歯車を回転させるモータとを備えることである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動ベルトと歯車の摩擦による騒音の発生を防止することができ、さらに、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置が備える回転駆動部を説明するための説明図である。
【図３】図２に示す回転駆動部を示す側面図である。
【図４】図２に示す回転駆動部の第１変形例を説明するための説明図である。
【図５】図２に示す回転駆動部の第２変形例を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置が備える回転駆動部を説明するための説明図である。
【図７】図６に示す回転駆動部の変形例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１乃至図５を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）１は、患者などの被検体Ｍが載置される寝台２と、その寝台２上の被検体Ｍに対して医用画像を撮影する撮影動作を行う撮影装置３と、その撮影装置３の駆動を制御する制御装置４とを備えている。このＸ線ＣＴ装置１は、撮影装置３により寝台２上の被検体Ｍを断層撮影する装置である。
【００１５】
寝台２は、被検体Ｍが載置される天板２ａと、その天板２ａを支持して水平方向及び鉛直方向に移動させる天板駆動部２ｂとを備えている。この寝台２は、天板駆動部２ｂにより天板２ａを移動させ、天板２ａ上の被検体Ｍを所定の位置まで移動させる。
【００１６】
撮影装置３は、その筐体となるＣＴ架台内に回転可能に設けられた回転体３ａと、その回転体３ａを回転させる回転駆動部３ｂと、回転体３ａに設けられＸ線を照射するＸ線照射器３ｃと、そのＸ線照射器３ｃに高電圧を供給する高電圧発生部３ｄと、回転体３ａに設けられＸ線を検出するＸ線検出器３ｅと、そのＸ線検出器３ｅにより検出されたＸ線をＸ線透過データとして収集するデータ収集装置３ｆとを備えている。
【００１７】
回転体３ａは、Ｘ線照射器３ｃやＸ線検出器３ｅなどを支持して回転する円環状の回転枠である。このため、Ｘ線照射器３ｃ及びＸ線検出器３ｅは、寝台２上の被検体Ｍを間にし、その寝台２上の被検体Ｍの体軸方向に直交する面内で寝台２上の被検体Ｍの周囲（被検体Ｍの体軸周り）を回転する。したがって、回転体３ａ、Ｘ線照射器３ｃ及びＸ線検出器３ｅは回転部として機能し、それらを内蔵して回転体３ａを回転可能に支持するＣＴ架台は固定部として機能する。
【００１８】
回転駆動部３ｂは撮影装置３のＣＴ架台内に設けられている。この回転駆動部３ｂは、制御装置４による制御に応じて、回転体３ａの回転駆動を行う。例えば、回転駆動部３ｂは、制御装置４から送信された制御信号に基づいて、一方向に所定の回転スピードで回転体３ａを回転させる。
【００１９】
図２及び図３に示すように、回転駆動部３ｂは、回転体３ａに設けられた第１の磁気歯車１１と、その第１の磁気歯車１１と対（組）になる第２の磁気歯車１２と、その第２の磁気歯車１２に連結されたモータ１３（図３参照）とを備えている。このモータ１３は第２の磁気歯車１２を回転させ、その第２の磁気歯車１２の回転に連動する第１の磁気歯車１１を介して回転体３ａを回転させる。
【００２０】
第１の磁気歯車１１は非接触歯車であり、Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石とが交互に回転体３ａに沿うように円環状に配設されて構成されている。同様に、第２の磁気歯車１２も非接触歯車であり、Ｎ極の永久磁石とＳ極の永久磁石とが交互に円環状に配設されて構成されている。これらの第１の磁気歯車１１及び第２の磁気歯車１２は互いの回転軸が平行になるように配置されて、例えば数ｃｍの所定距離だけ離間するように設けられている。
【００２１】
ここで、磁気歯車は、通常の歯車の「歯」と呼ばれる機械加工部分を「磁石」に置き換えることによって歯車の役割を果たしており、非接触の動力伝達を実現するものである。すなわち、磁気歯車は、永久磁石の吸引及び反発を利用した磁気的な噛み合いによる非接触の動力伝達機構であり、向かい合う磁気歯車同士は非接触の状態となる。
【００２２】
図１に戻り、Ｘ線照射器３ｃは、Ｘ線を出射するＸ線管２１と、そのＸ線管２１から出射されたＸ線を絞る絞り部２２とを備えている。このＸ線照射器３ｃは、Ｘ線管２１によりＸ線を出射し、そのＸ線を絞り部２２により絞って、寝台２上の被検体Ｍに対してコーン角を持つファンビーム形状、例えば、円錐形状または角錐形状のＸ線を照射する。
【００２３】
高電圧発生部３ｄは撮影装置３のＣＴ架台内に設けられている。この高電圧発生部３ｄは、Ｘ線照射器３ｃに供給する高電圧を発生させる装置であり、制御装置４から与えられた電圧を昇圧及び整流し、その電圧をＸ線照射器３ｃに供給する。なお、制御装置４は、Ｘ線照射器３ｃに所望のＸ線を発生させるため、高電圧発生部３ｄに与える電圧の波形、すなわち振幅やパルス幅などの各種条件を制御する。
【００２４】
Ｘ線検出器３ｅはＸ線照射器３ｃに対向させて回転体３ａに固定されている。このＸ線検出器３ｅは、寝台２上の被検体Ｍを透過したＸ線を例えば光学情報に変換し、その光学情報を電気信号に変換してデータ収集装置３ｆに送信する。
【００２５】
データ収集装置３ｆは撮影装置３のＣＴ架台内に設けられている。このデータ収集装置３ｆは、Ｘ線検出器３ｅから送信された電気信号をＸ線透過データとして収集し、そのＸ線透過データを制御装置４に送信する。
【００２６】
制御装置４は、各部の駆動を制御する制御部４ａ、Ｘ線透過データを投影データとする前処理やその投影データに対して画像再構成を行う画像再構成処理などを含む画像処理を行う画像処理部４ｂ、医用画像などの各種データ及び各種プログラムを格納する記憶部４ｃ、操作者による入力操作を受け付ける操作部４ｄ及び画像を表示する表示部４ｅなどを備えている。これらの各部４ａ〜４ｅは、バスライン４ｆにより電気的に接続されている。
【００２７】
制御部４ａは、天板駆動部２ｂ、回転駆動部３ｂ及び高電圧発生部３ｄなどの各部の駆動を制御する制御部である。加えて、制御部４ａは、記憶部４ｃの医用画像を表示部４ｅに表示する表示制御も行う。
【００２８】
画像処理部４ｂは、データ収集装置３ｆから送信されたＸ線透過データに対し、前処理や画像再構成処理を含む画像処理を行い、加えて、医用画像を記憶部４ｃに保存する処理部である。この画像処理部４ｂとしては、例えばアレイプロセッサなどが用いられる。
【００２９】
記憶部４ｃは、各種プログラムや各種データなどを記憶する記憶装置であって、特に、各種データとして、撮影した医用画像を記憶する記憶装置である。この記憶部４ｃとしては、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクなどが用いられる。なお、医用画像のデータは、制御装置４にネットワークを介して接続された画像サーバなどに保存されるようにしてもよい。
【００３０】
操作部４ｄは、操作者により入力操作される入力部である。この操作部４ｄとしては、例えば、キーボードやマウス、操作レバーなどが用いられる。操作者は、操作部４ｄを入力操作して、各種の設定を行ったり、あるいは、撮影装置３による撮影を行ったりする。
【００３１】
表示部４ｅは、被検体の医用画像や操作画面などの各種の画像を表示する表示装置である。この表示部４ｅとしては、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ブラウン管）ディスプレイなどが用いられる。
【００３２】
次に、前述のＸ線ＣＴ装置１が行う撮影動作について説明する。
【００３３】
Ｘ線ＣＴ装置１は、操作部４ｄに対する操作者の入力操作に応じて、被検体Ｍが載置された天板２ａを回転体３ａの枠内に挿入し、天板２ａ上の被検体Ｍをスライス方向（被検体Ｍの体軸方向）に移動させる。この天板２ａの移動とともに、Ｘ線ＣＴ装置１は、回転体３ａを回転させ、Ｘ線照射器３ｃ及びＸ線検出器３ｅを天板２ａ上の被検体Ｍの体軸の周りに回転させながら、そのＸ線照射器３ｃにより天板２ａ上の被検体Ｍに対してＸ線を照射し、Ｘ線検出器３ｅにより、被検体Ｍを透過したＸ線量を検出する。
【００３４】
その後、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線検出器３ｅからの電気信号をデータ収集装置３ｆにより投影データとして収集し、その投影データを画像処理部４ｂにより処理し、処理後の医用画像を記憶部４ｃに保存し、加えて、表示部４ｅに表示する。このとき、医用画像は、断面画像（スライス画像）として表示部４ｅに表示される。
【００３５】
この撮影動作では、回転体３ａは回転駆動部３ｂにより天板２ａ上の被検体Ｍの体軸の周りに回転する。この回転駆動部３ｂは、駆動ベルトと歯車を用いたベルト駆動方式の動力伝達機構ではなく、第１の磁気歯車１１及び第２の磁気歯車１２を用いた非接触の動力伝達機構により構成されている。
【００３６】
これにより、駆動ベルトと歯車を用いたベルト駆動方式を採用せずにベルト自体を無くすことが可能になるので、駆動ベルトと歯車の摩擦により発生する騒音を防止することができる。また、第１の磁気歯車１１及び第２の磁気歯車１２を用いることによって、動力伝達機構も簡略化され、さらに、サーボモータなどの通常のモータ１３を利用することが可能となるので、ＤＤモータシステムに比べ、コストを抑えることができる。
【００３７】
加えて、磁気歯車１１、１２が磨耗レスになるので、磨耗に対するメンテナンスレス化を実現することができる。さらに、駆動ベルトが無くなることにより、歯車などの駆動系ユニットの配置の自由度が上がるので、実装性の改善や架台サイズの小型化を実現することができる。また、磁気歯車１１、１２の永久磁石を利用したエンコーダを構築することも可能となる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、磁気歯車１１、１２を用いた非接触の動力伝達機構を設けることによって、駆動ベルトと歯車を用いたベルト駆動方式を用いる必要が無くなり、駆動ベルト自体が不要となるので、駆動ベルトと歯車の摩擦による騒音の発生を確実に防止することができる。加えて、磁気歯車１１、１２を用いることによって、動力伝達機構も簡略化され、さらに、通常のモータ１３を利用することが可能となるので、ＤＤモータシステムに比べ、コストを抑えることができる。
【００３９】
また、動力伝達機構が非接触構造となり、磁気歯車１１、１２が磨耗することがなくなるので、磨耗に対するメンテナンスを不要にすることができる。加えて、駆動ベルトが無くなることにより、駆動ベルトのすべりに起因する位置制御の精度低下を防止することもでき、さらに、駆動ベルトを歯車に架け渡すような配置を取る必要がなくなり、歯車などの駆動系ユニットの配置の自由度が上がるので、実装性の改善やＣＴ架台サイズの小型化を実現することができる。
【００４０】
例えば、図４に示すように、第２の磁気歯車１２をその回転軸が第１の磁気歯車１１の回転軸と直交するように配置することが可能である。すなわち、磁気歯車１１、１２を用いた非接触の動力伝達機構を採用することによって、駆動ベルトを介さない動力伝達機構が実現されるので、歯車の配置や各部の配置に対する自由度を上げることができる。なお、ここで挙げた例は一つの例であり、他の配置も可能であり、一般的な歯車間で実現可能な配置を取ることができる。したがって、周辺部品やＣＴ架台形状、各部の配置などによって、最適な配置を検討して採用することが可能である。
【００４１】
また、図５に示すように、第１の磁気歯車１１と第２の磁気歯車１２との間に遮蔽物Ａがある場合でも、図４と同様、第２の磁気歯車１２をその回転軸が第１の磁気歯車１１の回転軸と直交するように配置することも可能である。すなわち、歯車間に遮蔽物Ａが存在する場合でも、磁気歯車１１、１２を用いた非接触の動力伝達機構を採用することによって、駆動ベルトを介さない動力伝達機構が実現されるので、歯車間の動力伝達が可能となる。例えば、メンテナンス時の安全確保などのために、磁気歯車１１、１２やモータ１３などを覆う箱などの筐体内に設置した場合でも、歯車間の動力伝達を行うことができる。したがって、周辺部品やＣＴ架台形状、各部の配置などによって、最適な配置を検討して採用することが可能である。
【００４２】
また、回転体３ａを寝台２上の被検体Ｍの体軸方向に対して傾けるチルト機構を設けた場合でも、ベルト駆動方式のように各歯車に駆動ベルトが架け渡されていないため、第２の磁気歯車１２及びモータ１３を固定した状態で、回転体３ａだけを傾けることが可能である。この場合には、固定の架台内に第２の磁気歯車１２及びモータ１３を設け、傾く架台内に第１の磁気歯車１１及び回転体３ａを設けることが可能となり、固定部及び回転部を個別に異なる架台内に配置することができる。一方、ベルト駆動方式を用いた場合には、傾く架台内に、駆動ベルトや歯車、モータを一緒に配置する必要がある。したがって、磁気歯車１１、１２を用いた非接触の動力伝達機構を採用することによって、駆動系ユニットの配置の自由度が上がるので、実装性の改善やＣＴ架台サイズの小型化を実現することができる。
【００４３】
なお、チルト機構を設けた場合、第１の磁気歯車１１の体軸方向の幅や第２の磁気歯車１２の体軸方向の幅は、回転体３ａの傾斜角度範囲（チルト角度範囲）や歯車の磁力などに基づいて、歯車間の動力伝達が可能に設定される。また、第２の磁気歯車１２の直径サイズは、回転体３ａの傾斜動作を妨げないような大きさに設定される。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図６及び図７を参照して説明する。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態は第１の実施の形態と基本的に同じである。したがって、第２の実施の形態では、第１の実施の形態と異なる部分について説明し、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。
【００４６】
図６に示すように、第１の磁気歯車１１の磁力を検出する磁力検出器１４が設けられている。この磁力検出器１４は回転体３ａと共に回転しないようにＣＴ架台内に固定され、第１の磁気歯車１１の近傍に磁力検出可能に設けられている。
【００４７】
磁力検出器１４は、第１の磁気歯車１１が備える永久磁力の磁力を検出する磁力センサである。磁力検出器１４は、Ｎ極とＳ極とが交互に並んだ状態の各永久磁石の磁力を順次検出し、エンコーダと同じようなパルス信号（エンコーダパルス信号）を生成する。この磁力検出器１４は制御装置４に電気的に接続されており、生成したパルス信号を制御装置４に送信する。
【００４８】
このパルス信号は、モータ１３の回転速度制御や回転位置検出に使用するために必要である。さらに、Ｘ線ＣＴ装置１においては、スキャンする際のデータ収集タイミング信号を生成するためにも使用されるため、パルス信号の精度は、ＣＴシステムとして重要である。
【００４９】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、磁力検出器１４により、回転体３ａ側の歯車である第１の磁気歯車１１の磁力を検出することによって、通常、固定部のモータ１３に取り付けられたエンコーダを用いる場合に比べ、回転体３ａの回転動作を直接検出（モニタ）することが可能となるので、回転体３ａの回転動作及び回転角度位置の再現性が高い信号を抽出することができ、その結果、最終的なシステムとして臨床画質の高品質維持を実現することができる。
【００５０】
なお、十分な信号品質が得られるようであれば、図７に示すように、固定部側の歯車である第２の磁気歯車１２に対して、その第２の磁気歯車１２の磁力を検出する磁力検出器１４を設けることも可能である。
【００５１】
（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前述の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１    Ｘ線ＣＴ装置
３ａ  回転体
３ｃ  Ｘ線照射器
３ｅ  Ｘ線検出器
１１  第１の磁気歯車
１２  第２の磁気歯車
１３  モータ
１４  磁力検出器
【図１】
2010240186.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010240186.tif 000005
【図４】
2010240186.tif 000006
【図５】
2010240186.tif 000007
【図６】
2010240186.tif 000008
【図７】
2010240186.tif 000009