(57)【要約】      （修正有）【課題】  スキャン時間を高速化しても、スキャナ回転部に搭載されるＸ線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路及び他の電気部品などを効率良く冷却して、特性の安定性、信頼性の向上を図ることができるＸ線ＣＴ装置を提供する。【解決手段】  スキャナ回転部の回転部材８の内周面にＸ線発生ユニットとＸ線検出ユニット及びスキャナを制御するスキャナ制御装置９を固着し、これらの各要素を一体化して前記回転部材８に取り付ける。前記回転部材８に空気流体取り入れ口１９を設け、この空気流体取り入れ口１９に前記回転部材８の回転によって生じる該回転部材８の外周側の空気流体を前記ヒートシンク１４ｂに導いて前記電力用半導体素子群１４ａを含む前記Ｘ線制御装置１４の電気部品を冷却する。【選択図】      図２
2006204399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャナガントリィ固定部に対し回転可能な如く設けられた回転部材にＸ線発生のための１以上のユニットが取り付けられるスキャナガントリィ回転部を具備するＸ線ＣＴ装置において、少なくとも１つの前記ユニットの冷却対象部の冷却媒体に前記回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体を用い、この空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を前記回転部材に配置することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項1において、さらに前記スキャナガントリィ固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンからの送風で前記冷却対象部が冷却される位置に前記スキャナ回転部を停止させる手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記空気流体を前記冷却対象部に取り込む空気流体取込手段を前記回転部材と前記冷却対象部のいずれか一方又は双方に具備して成るＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項３において、前記ユニットを前記回転部材の内周側に取り付けた構成のスキャナ回転部の前記空気流体取込手段は、前記回転部材に設けた前記空気流体を取り込む取込口と、この取込口から取り込んだ前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段とから成ることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
請求項３において、前記ユニットを前記回転部材の外周側に取り付けた構成のスキャナ回転部の前記空気流体取込手段は、前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段であって、この空気流体導入手段を前記冷却対象部に設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
請求項４において、前記空気流体導入手段は、前記回転部材の取込口に設けた取込フード部材であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
請求項４において、前記空気流体導入手段は、前記回転部材の取込口に設けた取込ガイド部材であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
請求項５において、前記空気流体導入手段は、前記冷却対象部の前記空気流体取込口に設けた取込フード部材であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項９】
請求項５において、前記空気流体導入手段は、前記冷却対象部の前記空気流体取込口に設けた取込ガイド部材であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１０】
請求項１または２において、前記冷却対象部は、前記回転部材に搭載したＸ線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路及びこれらを制御する制御部を含むＸ線制御装置のうちの少なくとも前記インバータ回路及びこれを制御する制御部であることを特徴とする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装置に係り、特にスキャナガントリィ回転部に搭載する搭載ユニットを効率良く冷却するためのスキャナガントリィ機構を備えたX線CT装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線CT装置において、近年、“短時間で広い範囲のスキャンが可能”、“体軸方向に連続したデータが得られ、これによって三次元画像の生成が可能”、さらに、“X線検出器を多列化して一度に多くの断層画像の撮像が可能”等の特徴を有するマルチスライス機能を備えたヘリカルスキャンやスパイラルスキャンと呼ばれるら旋CTが普及している。
【０００３】
このら旋CTのスキャナガントリィ(以下、ガントリィと呼ぶ)は、スキャナ固定部とスキャナ回転部とで構成され、スキャナ回転部に、X線発生ユニット(X線管及びこのX線管に高電圧を印加する高電圧発生装置等)とX線検出ユニット(X線検出器及びこの出力を増幅する増幅器等)とを搭載し、前記スキャナ固定部に設けたスリップリングと前記スキャナ回転部に設けたブラシとから成る電力伝達機構を介して所要のX線を発生させるための電力を前記X線管に供給し、前記スキャナ回転部を連続回転させると同時に、被検体を載置したテーブルを前記被検体の体軸方向に連続移動させて、前記X線管とX線検出器とを前記被検体に対し相対的にら旋運動をさせるものである。
【０００４】
このように、ら旋CTは、前記スキャナ回転部に搭載したX線管から連続して長時間X線を放射しなければならないので、X線管の負荷は増大するために大容量のX線管が必要になるが、該X線管を大容量化すればこのX線管から発生する熱も増大する。
この発熱によるガントリィ内部の温度上昇により、前記スキャナ回転部に搭載された前記X線検出器や高電圧発生装置などの電気部品が前記温度の影響を受けないようにするための前記ガントリィ内部を冷却する技術が特許文献1に開示されている。
【０００５】
この特許文献1に開示されているX線CT装置は、前記ガントリィを覆う外装カバーには、該外装カバー外部の空気を該外装カバー内部に取り入れる空気取り入れ口と前記外装カバー内部の空気を該外装カバー外部に吐き出す空気吐き出し口を設け、前記スキャナ回転部には、前記外装カバー内部の熱を吸引しこの吸引した熱を放出する吸引放出手段を設けたもので、前記外装カバー外部の空気を該外装カバー内部に取り入れ、かつ前記外装カバー内部の空気を該外装カバー外部に吐き出すようにしてスキャナー内部を冷却するものである。
【特許文献１】特開2002-65659号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、上記X線管に印加する高電圧を発生するX線高電圧装置には、該X線高電圧装置の高電圧変圧器を小型、軽量化するために、インバータ式X線高電圧装置が用いられている。
このインバータ式X線高電圧装置は、商用の交流電源を直流電圧に変換するコンバータ回路と、前記直流電圧を前記商用電源周波数よりも高い周波数の交流電圧に変換するインバータ回路と、前記高周波の交流電圧を高電圧に昇圧する高電圧変圧器と、前記昇圧した交流高電圧を直流の高電圧に整流する高電圧整流器とで構成されている。
【０００７】
前記コンバータ回路、インバータ回路は、数百アンペアもの大電流を導通及び非導通にするスイッチング能力を有する、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor、以下、IGBTと略称する)などの電力用半導体素子で構成される。
この素子は，該素子を非導通状態から導通状態へのスイッチング動作時と、導通状態から非導通状態へのスイッチング動作時及び導通状態時でそれぞれ電力損失を発生する。
この電力損失によって、前記電力用半導体素子の温度が許容値を超えると熱破壊に至るので、これを防止するために、一般に、前記電力用半導体素子は、放熱フィンを伴うヒートシンクと呼ばれる熱容量が大きい金属に固着し、これをファンからの送風で冷却する手法を取っている。
そして、前記ファンを回転させるモータは、その軸がスキャナ回転部の回転部材の回転中心軸と平行に取り付けられている。
【０００８】
このような構成のインバータ式X線高電圧装置をスキャナ回転部に搭載することによって、X線CT装置のユニット数を、ガントリィと、テーブルと、画像処理ユニットを内蔵した操作卓との3つのユニットのみで構成することができるので、小さなスペースにも設置可能となる。
【０００９】
上記のX線CT装置は、3つのユニットのみの最少構成で、1スキャン時間が0.5秒の高速スキャンが可能となり心臓の診断にも用いられるようになったが、さらにモーションアーチファクトを低減するために時間分解能を上げることへの要求から、さらなるスキャン時間の高速化、すなわち、1スキャン時間を0.5秒以下にすることが望まれている。
【００１０】
しかし、スキャン時間を高速化すると、それよりも低速の従来の装置に比べてスキャナ回転時間に反比例して単位時間当たりのX線量を多くしなければならない。すなわち、粒状ノイズの少ない良好な断層画像を得るためには、X線管の陽極と陰極間に流す電流(以下、管電流と呼ぶ)をスキャナ回転速度に反比例して多く流し、十分なX線量を被検体に照射する必要がある。
したがって、X線管に流れる管電流の増大により、X線管には従来よりも大容量のものが必要となり、このX線管に電力を供給するインバータ式X線高電圧装置も大出力のものが必要となる。
【００１１】
このため、前記コンバータ回路及びインバータ回路の電力用半導体素子に流れる電流が増え、電力用半導体素子の損失が増大し、前記ヒートシンクを冷却するファンには冷却能力の大きなものが必要となり、該冷却ファンは大型なものになる。
【００１２】
しかし、上記従来と同様に、前記大型の冷却ファンのモータ軸を、スキャナ回転部の回転部材の回転中心軸と平行に配置して該回転部材を従来よりも高速で回転させると、前記回転部材の遠心方向の加速度が従来の約2.8倍(1スキャン時間を0.5秒から0.3秒にした場合)となり、これによって電力用半導体素子の放熱用ヒートシンクの冷却ファンモータの軸にかかる加重が飛躍的に増大し、前記ファン用モータの軸受けの異常磨耗、ひいては破損に至ることが懸念される。
【００１３】
このように、従来以上にスキャン速度を高速化すれば、前記ファンからの送風で電力用半導体素子を冷却することができなくなるので、当然、特許文献1に開示されている技術だけでは前記電力用半導体素子は冷却不足となり、上記コンバータ回路、インバータ回路をスキャナ回転部に搭載して.05秒以下のスキャン時間を達成するのは困難になる。
【００１４】
また、スキャン時間の高速化によるX線管の大容量化に伴い、該X線管から発生する熱も増大するので、前記コンバータ回路、インバータ回路をスキャナ回転部に搭載しない方式のX線CT装置も含めて、前記X線管からの廃熱によってスキャナ回転部に搭載される電気部品やX線検出器などにも影響を及ぼさない方策を講じる必要がある。
【００１５】
本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされてものであって、スキャン時間を高速化しても、スキャナ回転部に搭載されるX線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路及び他の電気部品などを効率良く冷却して、特性の安定性、信頼性の向上を図ることができるX線CT装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、スキャナガントリィ回転部の回転部材に搭載したX線発生のための1以上のユニットの冷却対象部を前記回転部材の回転によっで発生した該回転部材の外周側の空気流体で冷却するもので、具体的には、以下の手段によって達成される。
【００１７】
(１)スキャナガントリィ固定部に対し回転可能な如く設けられた回転部材にX線発生のための1以上のユニットが取り付けられるスキャナガントリィ回転部を具備するX線CT装置において、少なくとも1つの前記ユニットの冷却対象部の冷却媒体に前記回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体を用い、この空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を前記回転部材に配置する。
そして、前記空気流体を前記冷却対象部に取り込む空気流体取込手段を前記回転部材と前記冷却対象部のいずれか一方又は双方に設ける。
このように、前記スキャナ回転部の回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を配置し、この冷却対象部の冷却媒体に前記空気流体を用いて、前記空気流体取込手段で前記冷却対象部に前記空気流体を取り込むようにしたので、効率良く前記冷却対象部を冷却することができる。
したがって、冷却対象部を冷却するためのスキャナガントリィの回転部材に搭載される従来の大型の冷却ファンは不要となり、高速スキャンが可能となる。なお、さらに前記スキャナガントリィの固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンから送風される空気流体で前記回転部材の冷却対象部が冷却される位置に前記スキャナ回転部を停止させることによって、撮影停止中も前記冷却対象物を冷却することができる。
【００１８】
(２)前記ユニットを前記スキャナ回転部の回転部材の内周側に取り付けた構成のX線CT装置の場合、前記空気流体取込手段は、前記回転部材に設けた前記空気流体を取り込む取込口と、この取込口から取り込んだ前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段とを備える。
一方、前記ユニットを前記スキャナ回転部の回転部材の外周側に取り付けた構成のX線CT装置の場合、前記空気流体取込手段は、前記空気流体を前記冷却対象部に導く空気流体導入手段であって、この空気流体導入手段を前記冷却対象部に設ける。
このように構成することによって、ユニットをスキャナ回転部の回転部材の内周側、外周側に搭載する構成のいずれのX線CT装置でも、前記冷却対象部を前記回転部材の回転によって生じる空気流体で冷却することができる。
【００１９】
(３)上記空気流体導入手段に、以下の手段を用いることによって効率良く空気流体を冷却対象部に導くことができる。
１)前記回転部材の取込口に取込フード部材を設ける。
２)前記回転部材の取込口に取込ガイド部材を設ける。
３)前記取込ガイド部材に空気流体の取込角度可変手段を設ける。
４)前記取込ガイド部材に、記回転部材の回転加速時は閉じ、加速終了時に開く取込ガイド開閉手段を設ける。
【００２０】
(４)上記冷却対象部を、X線高電圧装置におけるコンバータ回路、インバータ回路及びこれらの回路を制御する制御部とから成るX線制御装置のうちの少なくとも前記インバータ回路及びこれを制御するインバータ回路制御部とする場合、少なくとも前記インバータ回路の電力用半導体素子の発熱を放熱する複数のフィンからなるヒートシンクに前記空気流体を流す通路を設ける。
そして、前記ヒートシンクに、該ヒートシンクを含む前記X線制御装置の全部又は一部を前記回転部材に取り付ける取付部材を設け、この取り付け部材に前記空気流体を導くガイド手段を設ける。
このように、コンバータ回路、インバータ回路に用いる電力用半導体素子が発生する熱をフィンに放熱するヒートシンクに、前記空気流体を流す通路を設けることによって、前記電力用半導体素子を効率良く冷却することができるので、大型の冷却ファンは不要となり、高速スキャンが可能となる。
【００２１】
(５)前記ヒートシンクの形状を以下のようにすることにより前記空気流体を効率良く流すことができる。
１)空気流体を流す通路の入り口を広く、出口を狭くした形状のヒートシンク。
２)ヒートシンクの通路を通過した空気流体を前記回転部材の外部に排出する通路を有する形状のヒートシンク。
３)ヒートシンクを含む前記X線制御装置の全部又は一部を前記回転部材に取り付ける取付部材に前記空気流体を導くガイド手段と、前記ヒートシンクの通路を通過した前記空気流体を前記回転部材の外部に排出する通路とを設けたヒートシンク。
【発明の効果】
【００２２】
スキャナ回転部の回転部材の回転によって生じる該回転部材の外周側の空気流体の流れる方向に前記冷却対象部を配置し、この冷却対象部の冷却媒体に前記空気流体を用いて、前記空気流体取込手段で前記冷却対象部に前記空気流体を取り込むようにしたので、効率良く前記冷却対象部を冷却することができる。
特に、X線高電圧装置におけるコンバータ回路、インバータ回路の電力用半導体素子が発生する熱をフィンに放熱するヒートシンクに前記空気流体を流す通路を設けることによって、前記電力用半導体素子を効率良く冷却することができるので、大型の冷却ファンは不要となり、高速スキャンが可能となる。
このように、スキャン時間を高速化しても、スキャナ回転部に搭載されるX線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路及び他の電気部品などを効率良く冷却して、特性の安定性、信頼性の高いX線CT装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明によるX線CT装置の実施の形態について、添付図面に従って詳細に説明する。
【００２４】
図1は、本発明によるガントリィを備えたX線CT装置の外観図で、ガントリィ1と、被検体を載置するテーブル2と、操作卓3とで構成される。
前記ガントリィ1の中心部には、被検体が挿入される開口部4が設けられ、該ガントリィ1の前面には、テーブル2が配置されている。
前記テーブル2の高さは電動で調節できるように構成され、該テーブル2の上面には被検体を載置する天板5が設けられ、この天板5は被検体を撮影位置に位置決めするためにガントリィ1に対して電動でスライドできるように構成されている。
前記操作卓3上には、キーボードやマウス等の入力装置6と、患者情報、撮影条件等の各種情報と撮影された断層画像を表示する表示装置としてのCRTモニタ7が配備されている。
この操作卓3の内部には、画像処理装置(図示省略)やシステム全体を制御する制御装置(図示省略)が収納されて前記ガントリィ1、テーブル2と接続され、これらのガントリィ1、テーブル2は前記制御装置により制御される。
【００２５】
以下、本発明に係るX線CT装置のガントリィについて説明する。
図2は、スキャナ回転部の内周面にX線発生ユニットとX線検出ユニットを
搭載した本発明の第1の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図である。
【００２６】
図2において、スキャナガントリィ1は、スキャナ固定部(図示省略)とスキャナ回転部とで構成され、スキャナ回転部には回転部材8の内周面にX線発生ユニットとX線検出ユニット及びスキャナ回転部を制御するスキャナ制御装置9を搭載し、このスキャナ制御装置9で前記操作卓3からの操作指令に対応したスキャナ制御信号を生成して、この制御信号に基づいて回転駆動モータ10の回転駆動力を動力伝達ベルト11を介して前記回転部材8に伝達し、該回転部材8を所定の回転数で回転させてスキャンする。
【００２７】
前記X線発生ユニットは、前記開口部4に挿入され撮影位置に載置された被検体にX線を照射するX線照射装置(X線菅及びコリメータ)12と、このX線照射装置12のX線菅の陽極と陰極間に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置13と、図示省略のスキャナ固定部に設けたスリップリングとスキャナ回転部に設けたブラシとからなる電力伝達手段により商用交流電源からの電力が入力されて前記高電圧発生装置13に入力する前記商用電源の周波数よりも高い周波数の交流電圧を発生し制御するX線制御装置14と、前記X線照射装置12のX線菅を冷却するX線菅冷却装置15とで構成され、これらはそれぞれ前記回転部材8の内周面に固着される。
なお、前記X線制御装置14と高電圧発生装置13とでX線高電圧装置を構成しており、前記X線制御装置14には前記X線管のフィラメントを加熱するフィラメント加熱装置も含まれている。
また、前記X線照射装置には前記X線管の陽極を回転させる陽極駆動装置が含まれている。
【００２８】
前記X線検出ユニットは、前記被検体を挟んで前記X線照射装置12に対向する位置に配置され、前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器16と、このX線検出器16から出力された電気信号を増幅する増幅器17，18とで構成され、それぞれ前記回転部材8に固着されている。
【００２９】
前記X線制御装置14は、後述する回路構成に対応した電力用半導体素子群14aと、この電力用半導体素子群から発生する熱を放熱するヒートシンク14bと、前記商用交流電源を後述のコンバータ回路で直流に変換された電圧を平滑するコンデンサ14cと、前記電力用半導体素子群14aの導通時間を制御して前記高電圧発生装置13に入力する電圧を制御する制御部14dと、前記各要素を電気的に接続する配線群14eなどで構成される。
【００３０】
この構成において、前記X線制御装置14の各要素を一体化して前記回転部材8に固着し、該回転部材8に設けた空気流体取り入れ口19により前記回転部材8の回転によって生じる該回転部材8の外周側の空気流体を前記ヒートシンク14bに導いて前記電力用半導体素子群14aを含む前記X線制御装置14の電気部品を冷却する構造としている。
【００３１】
図3に、前記X線制御装置14と高電圧発生装置13とからなるインバータ式X線高電圧装置の回路構成を示す。
このインバータ式X線高電圧装置は、図示省略の前記スキャナ固定部のスリップリングとスキャナ回転部のブラシとの電力伝達手段により、図示のように商用交流電源20からの交流電圧をコンバータ回路21で直流に変換し、この直流電圧をコンデンサ22で平滑してインバータ回路23で前記商用電源よりも高い周波数の交流に変換し、この変換された高周波の交流電圧を高電圧変圧器24で所定の管電圧(X線菅の陽極と陰極間の電圧)が得られる電圧に昇圧して、この昇圧された交流電圧を高電圧整流回路25で直流の高電圧に変換し、この電圧を高電圧平滑コンデンサ26で平滑してX線管27の陽極と陰極間に印加するものである。なお、前記X線管27のフィラメントを所定の温度に加熱し、前記X線管27の管電流を制御するフィラメント加熱回路は図示省略してある。
【００３２】
前記インバータ式X線高電圧装置のコンバータ回路21及びインバータ回路23において、前記コンバータ回路21の電力用半導体素子には、シリコン整流器を用いてこれらを複数組み合わせて全波整流回路を構成し、前記商用交流電圧を全波整流して直流電圧に変換し、前記インバータ回路23の電力用半導体素子には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)を用いてこれらを複数組み合わせて全波型ブリッジのインバータ回路を構成して直流を交流に変換する構成の回路を用いた例である。
【００３３】
前記制御部14dは、前記操作卓3の入力装置6から入力して設定した撮影条件(管電圧、管電流、撮影時間)と管電圧検出器28及び管電流検出器29で検出した管電圧、管電流とを制御部14dに入力し、前記検出した管電圧、管電流が設定した管電圧、管電流と一致する制御信号を生成するもので、この制御信号を駆動回路30(30a，30b，30c，30d)で所定の値に増幅して、この出力をインバータ回路23のIGBTのゲートに入力して該IGBTをスイッチング制御するものである。
【００３４】
このように、インバータ式X線高電圧装置は、前記コンバータ回路21、平滑コンデンサ22、インバータ回路23、制御部14d、駆動回路30でX線制御装置14を構成し(図示省略の前記フィラメント加熱回路も含む)、前記高電圧変圧器24、高電圧整流器25、高電圧平滑コンデンサ26、管電圧検出器28、管電流検出器29で高電圧発生装置10を構成して、上記のように回転部材5に固着する。
なお、前記高電圧発生装置10を構成する高電圧変圧器24、高電圧整流器25、高電圧平滑コンデンサ26、管電圧検出器28、管電流検出器29及び高電圧部と低電圧部とを絶縁する前記フィラメント加熱回路の加熱変圧器などの電気部品は、絶縁耐圧の確保と冷却を目的として絶縁油を満たした容器に収納する。
【００３５】
前記コンバータ回路21及びインバータ回路23の電力用半導体素子は、［発明が解決しようとする課題］のところで述べたように、スイッチング動作及び導通動作時に電力損失を発生するので、これによる温度上昇を抑制するために、これらの電力用半導体素子はヒートシンク14bに取り付けられている。
【００３６】
図4に、前記X線制御装置14の実装の一例を示す。
コンバータ回路21のシリコン整流器14a1とインバ―タ回路23の絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)14a2の電力用半導体素子は、放熱フィン14b1を伴う熱容量の大きい金属で構成されたヒートシンク14bに取り付け、この近傍に平滑コンデンサ14c、制御部14dを図示のように配置する。
この実装において、前記ヒートシンク14bの放熱フィン14b1の形状は、図2の空気流体取り入れ口19から回転部材8の回転によって発生した空気流体を前記フィン14b1の中を通りやすくするために該フィン14b1に複数の溝状の空気通路を設けた形状とし、該フィンを前記空気流体で冷却して前記電力用半導体素子の熱を前記フィンに放熱し、前記電力用半導体素子を冷却するものである。
【００３７】
上記の図4のように実装されたX線制御装置14は、ガントリィ1の回転部材8に図5(a)に示すように取り付けられる。
図5(b)は、前記冷却対象部であるX線制御装置14の冷却フィン14b1に流入、流出する空気流体の流れを示す図ある。
図5(b)において、X線制御装置14に該制御装置を回転部材8に取り付けるための取り付け部材14fを設け、この取り付け部材14fの上面14gを回転部材8の内壁に接して固着し、図2に示した回転部材8に設けた空気流体取り入れ口19からの空気流体が前記放熱フィンに設けた溝状の空気流体通路を通るように前記取り付け部材14fを前記回転部材に取り付ける。
【００３８】
以上の構成からなる第1の実施形態において、操作者が操作卓3の入力装置6に撮影開始信号を入力すると、この信号は操作卓3に内蔵されたX線CT装置のシステム全体を統括制御する制御装置(図示省略)からスリップリングとブラシによる信号伝達手段(図示省略)を介してスキャナ回転部を制御するスキャナ制御装置9に伝送され、該スキャナ制御装置9から上記回転部材8を回転駆動するモータ10を回転させる指令を出力すると共にX線照射装置12のX線管からX線を照射する指令が出力される。これにより、X線照射装置12とX線検出ユニット(X線検出器16と、この検出器の出力を増幅する増幅器17，18)は、被検体の周囲を回転しながら撮影を始める。この時、所定の回転角度毎の撮影データは、スリップリングとブラシによる信号伝達手段(図示省略)を介して前記操作卓3に内蔵された画像処理装置(図示省略)に伝送され、該画像処理装置で各種の画像処理を施して、撮影終了後に前記操作卓3のCRTモニタ7に被検体の断層画像を表示する。
【００３９】
このような動作において、前記回転部材8の回転によって発生する空気流体を前記X線制御装置14のヒートシンク14bに取り込む構造としたので、冷却対象部であるX線制御装置14内の空気流体の流れは図6に示すようになり、前記放熱フィン14b1は前記空気流体で冷却され、前記電力用半導体素子の熱は前記フィンに放熱される。
【００４０】
これによって、前記電力用半導体素子を効率よく冷却することができるので、従来のようにヒートシンクを冷却する大型のファンは不要となり、スキャン時間を高速化してもスキャナ回転部に搭載されるX線高電圧装置のコンバータ回路、インバータ回路は温度の影響を受けることなく安定な動作が可能となる。
【００４１】
次に、上記本発明の第1の実施形態に係るガントリィの回転部材の構造及び電力用半導体素子を冷却するヒートシンクの形状の変形例について図7，図8を用いて説明する。
【００４２】
図7にスキャナ回転部の回転部材の変形例を示す。
図7(a)は、回転部材8の空気流体取り入れ口19に空気流体取り込みフード31を設けた例で、これによって冷却対象部としてのX線制御装置14を冷却する空気流体を効率良く取り入れることができる。
図7(b)は、回転部材8の空気流体取り入れ口19に空気流体取り込みガイド32を設けた例で、この空気流体取り込みガイド32に空気流体を取り込む角度を調整する手段を設けて(図示省略)、前記角度を最適な値に調節することにより、冷却対象部としてのX線制御装置14を効率良く冷却することができるようになる。さらに、回転部材8の回転開始時に前記空気流体取り込みガイド32を閉じておき、前記回転部材8が設定した回転速度に達した時に前記ガイド32を開くことにより、空気流体を取り込む分だけ加速時の回転部材8にかかる負荷が軽減され、回転部材8は高速に設定回転速度に達することができるようになる。
これによって、一連の撮影時間の短縮が可能となる。
【００４３】
図8にヒートシンクの形状の変形例を示す。
図8(a)は、回転部材に取り付ける取り付け部材35をフィン34よりも突き出る形状のヒートシンク33とし、前記取り付け部材35の突き出た部分が前記図7の空気流体取り込みフード31又は空気流体取り込みガイド32と同じ役目を果たすようにしたものである。
図8(b)は、ヒートシンク36の空気流体取り込み口を広く、フィン37を通過した空気流体の排出口を狭くして、多くの空気流体を取り込みやすく、しかも空気流体の出口で空気流体速度が速くなるようにした形状のヒートシンクである。このように、取り込む空気流体量が多く、フィンを通過した温まった空気流体の排出速度が速くなるので、電力用半導体素子を効率良く冷却できる。
図8(c)は、フィン40を通過した空気流体を回転部材8の外部に排出する形状のヒートシンク39で、温まった空気流体は回転部材の外部に排出されるので、X線制御装置以外の電気部品への影響を少なくすることができる。
図8(d)は、図8(a)と図8(c)とを組み合わせた形状のヒートシンク42で、それぞれの特徴が発揮されて、図8(a)又は図8(c)を単独で用いる場合よりも、冷却効果は大きい。
【００４４】
なお、図示は省略するが、上記構成のX線CT装置のスキャナ固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンからの送風が前記冷却対象部に流入する位置に前記スキャナ回転部を停止、保持して、前記冷却ファンで冷却する手段を講じれば、スキャン停止時にも冷却対象部を冷却することができ、さらに冷却効果を上げることができる。
【００４５】
図9は、スキャナ回転部の外周面上にX線発生ユニットとX線検出ユニットを搭載した本発明の第2の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図である。
図9において、ガントリィ50は、スキャナ固定部(図示省略)とスキャナ回転部とで構成され、前記スキャナ回転部の回転部材51の外周面上にX線発生ユニットとX線検出ユニット及びスキャナ回転部を制御するスキャナ制御装置52を固着し、このスキャナ制御装置52で前記操作卓3からの操作指令に対応したスキャナ制御信号を生成して、この制御信号に基づいて回転駆動モータ53の回転駆動力を動力伝達ベルト54を介して前記回転部材51に伝達し、該回転部材51を所定の回転数で回転させてスキャンする。
【００４６】
前記X線発生ユニットとX線検出ユニットは、図2の第1の実施形態と同様の構成を有しており、第1の実施形態と異なるのは、X線制御装置57のヒートシンク57bの取り付け面(図5(b)、図8(a)，図8(b)，図8(c)，図8(d)を参照のこと)を前記回転部材51の外周面に接して固着することにより、回転部材51に空気流体取り入れ口を設ける必要がないことである。
また、上記図9の第2の実施形態では、回転部材50の回転によって発生する空気流体の流れる方向とヒートンク57bのフィンに設けた空気通路の空気の流れる方向とが一致する方向に前記ヒートシンクを取り付けたので、従来のように、ヒートシンクを回転部材の回転方向と直角になる該回転部材の外周面上に配置して大型のファンで冷却する必要はなくなり、前記大型ファンは不要となる。
【００４７】
また、図示は省略するが第1の実施形態の変形例に示した空気流体取り込みフード、空気流体取り込みガイドと同じ機能を有するものを前記ヒートシンクの57bの上面に取り付ける構成にすることもできる。
【００４８】
このように、冷却対象部(本実施形態の場合はX線制御装置)を回転部材の外周面上に固着するようにしても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
なお、図9において、56は高電圧発生装置、57はX線照射装置、58はX線管の冷却装置、59はX線検出器、60，61はX線検出器の出力増幅器である。
【００５０】
このような構成の上記図9に示したガントリィのX線CT装置においても、前記スキャナ固定部に冷却ファンを設け、この冷却ファンからの送風が前記冷却対象部に流入する位置に前記スキャナ回転部を停止、保持して、前記冷却ファンで冷却する手段を講じれば、スキャン停止時にも冷却対象部を冷却することができ、さらに冷却効果を上げることができる。
【００５１】
以上の実施例は、冷却対象部がX線制御装置の場合について述べたが、本発明はこれに限定するものではなく、回転部材に搭載される温度の影響を受け易い電気部品で構成された装置、例えばX線検出器やこの出力を増幅する増幅器、スキャナ制御装置等にも適用しても上記と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
なお、上記実施例では、コンバータ回路の電力用半導体素子にシリコン整流素子を、インバータ回路の電力用半導体素子にIGBTを用いた例について説明したが、本発明はこれらの電力用半導体素子に限定するものではなく、サイリスタやバイポーラトランジスタ等の他の電力用半導体素子を用いた素子の冷却にも適用して有効である。
【００５３】
さらに、上記コンバータ回路とインバータ回路のうち、コンバータ回路をスキャナ回転部に搭載しないX線CT装置の場合は、当然、インバータ回路以降を上記手段で冷却すれば良い。
【００５４】
上記実施例において、冷却媒体としての空気流体を冷却対象部に取り込むための手段は、実施例にあげた空気流体取込フード、空気流体取込ガイドに限定するものではなく、前記空気流体を効果的に取り込む手段であればどのような手段でも良い。また、電力用半導体素子の熱を放熱するフィンからなるヒートシンクについても上記実施例に限定するものではなく、前記空気流体を効果的に流す通路の形状であれば、どのような形状のヒートシンクでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るX線CT装置の外観図。
【図２】本発明の第1の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図。
【図３】スキャナ回転部に搭載するインバータ式X線高電圧装置の回路構成を示す図。
【図４】スキャナ回転部に搭載するX線制御装置の実装図。
【図５】(A)は図4の実装されたX線制御装置を回転部材に取り付けた図、(B)はX線制御装置の冷却フィンに流入、流出する空気の流れを示す図。
【図６】スキャナ回転部におけるX線制御装置内の空気の流れを示す図。
【図７】(A)は回転部材の空気取り入れ口に空気取り込みフードを設けた図、(B)は回転部材の空気取り入れ口に空気取り込みガイドを設けた図。
【図８】(A)は回転部材に取り付ける取り付け部材をフィンよりも突き出る形状のヒートシンクを示す図、(B)は空気取り込み口を広く、フィンを通過した空気の排出口を狭くした形状のヒートシンクを示す図、(C)はフィンを通過した空気を回転部材の外部に排出する形状のヒートシンクを示す図、(D)は図8(A)と図8(C)とを組み合わせた形状のヒートシンクを示す図。
【図９】本発明の第2の実施形態に係るX線CT装置のガントリィの構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
1  スキャナガントリィ、2  テーブル、3  操作卓、4  開口部、5  天板、6  入力装置、  7  CRTモニタ、8  回転部材、9  スキャナ制御装置、10  回転駆動  モータ、12  X線照射装置、13  高電圧発生装置、14  X線制御装置、14a  電力用半導体素子群、14a1  シリコン整流器、14a2  絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、14b  ヒートシンク、14b1  フィン、14d  制御部、14f  回転部材への取り付け部材、16  X線検出器、17，18  増幅器、19  空気取り入れ口、21  コンバータ回路、23  インバータ回路、24  高電圧変圧器、27  X線管、30  駆動回路、31  空気取り込みフード、32  空気取り込みガイド、33  ヒートシンク、34  フィン、35  取り付け部材、36  ヒートシンク、37  フィン、38  取り付け部材、39  ヒートシンク、40  フィン、41  取り付け部材、42  ヒートシンク、43  フィン、44  取り付け部材、50  スキャナガ  ントリィ、51  回転部材、52  スキャナ制御装置、53  回転駆動モータ、55  X線照射  装置、56  高電圧発生装置、57  X線制御装置、57a  電力用半導体素子群、57b  ヒートシンク、57d  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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