(57)【要約】【課題】改良された軸受性能および操作寿命を有し熱性能が向上したＸ線管を提供する。【解決手段】コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１０）用のイメージング管アセンブリ（１１）は、真空チャンバ（７２）を有するインサート（６０）を含む。アノード（５８）が真空チャンバ（７２）内部に配置され、１つまたは複数の軸受（７０）を介してシャフト（６６）上で回転する。一実施形態では、シール（５２）がインサート（６０）とシャフト（６６）の間に配置されている。シール（５２）はガス（８０）が真空チャンバ（７２）内に流入するのを防ぐ。別の実施形態では、圧力移行チャンバ（１０４）がインサート（６０’）およびシャフト（６６’）に結合されている。圧力移行チャンバ（１０４）は、真空チャンバ（１０４）の内部流圧とインサート（６０’）の外部流圧の間の関連中間流圧を有する。【選択図】図１
2006054181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバを備えたインサートと、
前記真空チャンバ内部に配置され、少なくとも１つの軸受によってシャフト上で回転するアノードと、
前記インサートと前記シャフトの間に配置される少なくとも１つのシールとを含み、
前記少なくとも１つのシールは少なくとも１つのガスが前記真空チャンバ内に流入するのを防いでいる、イメージング管アセンブリ。
【請求項２】
前記インサートおよび前記シャフトに結合された少なくとも１つの圧力移行チャンバをさらに含み、
前記少なくとも１つの圧力移行チャンバは、前記真空チャンバの内部流圧と前記インサートの外部流圧の間の中間圧力を有する、請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記シャフトを前記インサートに対して備え、前記アノードがカンチレバー型である、請求項１記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記シールが前記インサートの構造部材によって少なくとも部分的に取り囲まれ、前記アノードと前記少なくとも１つの軸受の間に配置される、請求項１記載のアセンブリ。
【請求項５】
真空チャンバを備えたインサートと、
前記真空チャンバ内部に配置され、少なくとも１つの軸受によってシャフト上で回転するアノードと、
前記インサートおよび前記シャフトに結合された少なくとも１つの圧力移行チャンバとを含み、
前記少なくとも１つの圧力移行チャンバは、前記真空チャンバの内部流圧と前記インサートの外部流圧の間の関連中間流圧を有する、イメージング管アセンブリ。
【請求項６】
前記アノードおよび前記シャフトが前記インサートに対してストラドル型である、請求項５記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記インサートの少なくとも一部を取り囲むケーシングをさらに含み、前記圧力移行チャンバが前記インサートと前記ケーシングの間に配置されている、請求項５記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記圧力移行チャンバ内部の圧力を検出し、真空圧信号を生成するセンサと、
前記センサに接続され、前記真空圧信号に応じて前記圧力移行チャンバ内部の圧力を調整する制御装置とをさらに含む、請求項５記載のアセンブリ。
【請求項９】
アノードを固定式インサート内部で前記固定式インサートの外部にある少なくとも１つの軸受によって回転させるステップと、
前記アノードを前記固定式インサートに対して回転シールで封止されたシャフトによって回転させるステップと、
冷却流体が前記回転シールを通って前記固定式インサートの真空チャンバ内へ流入するのを防ぐステップとを含む、Ｘ線管の操作方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのＸ線管の包囲物内部の少なくとも１つの真空圧を示す少なくとも１つの圧力信号を生成するステップと、
前記少なくとも１つの圧力信号に応じてＸ線管真空品質信号を生成するステップと、
前記Ｘ線管真空品質信号に応じて保守作業を行うかどうかを判断するステップとを含む、Ｘ線管の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステムに関する。より詳細には、本発明は、回転アノードおよび付随する真空管を密封し冷却するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴイメージングシステムは、一般に３６０度画像を作成するために様々な速度で回転するガントリを含む。ガントリは、Ｘ線管などのＸ線源を含み、Ｘ線管は真空ギャップでアノードと物理的に隔てられたカソードからの高エネルギ電子ビームによるアノードへの衝撃によってＸ線を発生する。アノードは、１対のアノード軸受上で回転するシャフトに結合されたターゲットを有する。Ｘ線はターゲットから放出され、一般に「イメージング平面」と呼ばれるデカルト座標系のＸ−Ｙ平面内に位置するようにコリメートされた扇形ビームの形態で投影される。Ｘ線ビームは、例えば患者など、イメージングされる対象物を透過する。ビームは対象物によって減衰した後、放射線検出器のアレイに衝突する。アレイの各検出器素子は、検出器位置でのビーム減衰の測定値である別個の電気信号を発生する。すべての検出器からの減衰測定値は別々に収集され、画像を生成するための透過プロファイルを作成する。
【０００３】
撮像時間の短縮および画質の向上をもたらすために、ガントリの回転速度およびＸ線管の最大作動出力を増加させることが望ましい。ガントリの回転速度を増加させるとＸ線管軸受にかかる負荷が大きくなる。軸受グリースを使用すれば軸受にかかる負荷を増加させることは可能になるが、軸受がＸ線管の高圧真空内にあるので、軸受を潤滑するグリースまたはオイルを利用することはできない。グリースまたはオイルからのガス放出は高圧真空の低下をもたらす。この低下はＸ線管に不安定な高圧および不適切な作動を引き起こし、Ｘ線管を操作不能にすることもある。また、軸受に潤滑として銀または鉛を使用すると、Ｘ線管の適切な寿命に対して必要な負荷に耐えることができなくなる。
【０００４】
現在のＸ線管はケーシング内に収容されたインサートを含む。インサートの内部は高圧真空である。インサートとケーシングの間にオイルバスが配置されている。オイルバスはインサートを冷却するために利用される。インサート内の回転アノードから熱エネルギが放射され、インサートを通り、オイルバス内へ向かう。加熱されたオイルは熱交換器を通って循環することにより冷却される。オイル内の熱エネルギは熱交換器内で周辺空気へ、あるいは外部冷却装置との間を往復して循環する冷却剤へと伝達される。回転アノード自体を冷却するこの方法もまた、ガントリの回転速度を増加させるためには十分ではない。
【０００５】
改良された軸受性能および改良された軸受寿命、ならびに改良された冷却のための現在ある一設計は、しばしば「回転フレーム管」と呼ばれる回転式のインサートを使用することを含む。回転式のインサートは、流体潤滑されたジャーナル軸受または球軸受のセット上で回転するシャフト上に配置されている。球軸受は、インサートを取り囲むオイルバスによって冷却される。回転アノードがインサート内に所在し、その一部として形成または結合される。回転アノードは、アノード内を循環する冷却剤によって直接冷却される。この設計は軸受性能および軸受寿命の向上および回転アノードの直接冷却をもたらすが、この設計にはいくつかの付随する欠点がある。
【０００６】
回転フレーム管設計では最大出力が限られており、ガントリ内での熱発生を増加させＸ線管の熱性能を制限する大型モータがインサートを回転するために必要となる。この設計はまた、カソードとアノードのターゲットの間の電子ビーム経路が長い。この長いビーム経路の使用は焦点の不均一性をもたらすことがある。不均一性とはＸ線ビームの強度が著しく不均一であること、または焦点が不安定なことなどである。この不均一性はターゲットのサイズが大きくなるとともに増加し、画像の鮮明度および有用性に悪影響をおよぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、上述の欠点がなく、改良された軸受性能および操作寿命を有し熱性能が向上した、改良されたＸ線管が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、診断イメージングシステムのためのイメージング管アセンブリを提供する。イメージング管アセンブリは真空チャンバを有するインサートを含む。アノードが真空チャンバ内部に配置され、１つまたは複数の軸受を介してシャフト上で回転する。一実施形態では、インサートとシャフトの間にシールが配置されている。シールは大気ガスが真空チャンバ内へと流入しないようにする。別の実施形態では、圧力移行チャンバがシールの一部を収容し、インサートおよびシャフトに連結されている。圧力移行チャンバは、真空チャンバ内に存在する内部真空レベル圧力と大気圧のほぼ中間である、中間圧力を有する。
【０００９】
本発明の実施形態は、いくつかの利点を提供する。そのような利点の１つは、固定式インサート内部に回転アノードを設けていることである。インサートが回転しないことによって、より小さい出力のモータを使用することが可能である。出力がより小さいと、より小型で低コストのモータを使用することが可能になり、発生する熱をより少なくすることができる。より小型のモータを使用することによって、ＣＴシステム内で利用可能な空間を増やすことができる。
【００１０】
本発明の実施形態によって提供される別の利点は、回転アノードがアノードとカソードの間に最小限の空間を備えることを可能にすることである。アノード／カソード間の空間を縮小することによって、より小さくより良好な形状の焦点を実現しやすい、改良された焦点制御が可能になる。焦点サイズおよび形状を改良することによって、画質の向上および小さい生体組織の視覚化が可能になる。
【００１１】
本発明の実施形態によって提供されるさらに別の利点は、水やグリコールなどの冷却剤によってインサートの直接冷却が可能なことである。このことによってＣＴシステムが簡素化され、オイルバスや他の関連部品の必要性がなくなる。オイルバスを必要としないことは、通常Ｘ線システムに伴う環境、健康、および安全面に関する懸念を解決する助けとなる。
【００１２】
本発明の実施形態によって提供されるさらに別の利点は、圧力移行チャンバの使用が可能なことである。圧力移行チャンバは、Ｘ線管の真空チャンバと外部または室内空気の間での圧力の移行を容易にし、それによりＸ線管および関連部品の操作寿命が延びる。
【００１３】
さらに上述の利点は個別で、また組み合わせて、Ｘ線管の性能および信頼性の向上を実現し、Ｘ線管の設計サイクル時間を短縮することができる。
【００１４】
本発明自体、ならびに付随する利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって最も良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明をさらに完全に理解するために、添付の図面に詳細に図示され、本発明の例を使用して以下に説明される実施形態を参照する。
【００１６】
以下の図面では、同じコンポーネントを示すために同じ参照番号を使用する。本発明は回転アノードおよび付随する真空管を密封し冷却するためのシステムに関して述べるが、本発明はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、Ｘ線システム、マンモグラフィシステム、血管システム、外科用Ｃアームシステム、放射線（ＲＡＤ）システム、ＲＡＤ蛍光透視システム、およびＣＴ−陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）やＣＴ−核医学などの混合様式を含む、様々なシステムに適合させ適用することができる。
【００１７】
以下の説明では、構成された１つの実施形態について様々な動作パラメータおよびコンポーネントが説明されている。これらの特定のパラメータおよびコンポーネントは、例として挙げられており、限定しようとするものではない。
【００１８】
図１および２を参照すると、本発明の実施形態による、Ｘ線源すなわちＸ線管アセンブリ１１を組み込んだＣＴイメージングシステム１０の斜視図および概略ブロック図が示されている。イメージングシステム１０は、Ｘ線管アセンブリ１１および検出器アレイ１６を有するガントリ１２を含む。Ｘ線管アセンブリ１１はＸ線のビーム１８を検出器アレイ１６に向かって投影させる。Ｘ線管アセンブリ１１および検出器アレイ１６は、操作により平行移動可能なテーブル２０の周りを回転する。テーブル２０はＸ線管アセンブリ１１と検出器アレイ１６の間で平行移動し、ヘリカルスキャンを行う。ビーム１８は、患者ボア２４内で医療患者２２を透過した後、検出器アレイ１６によって検出される。検出器アレイ１６はビーム１８を検出するとすぐに、ＣＴ画像を作成するのに使用される投影データを生成する。
【００１９】
Ｘ線管アセンブリ１１および検出器アレイ１６は中心軸２６の周りで回転する。ビーム１８は複数の検出器素子２８によって受光される。各検出器素子２８は、衝突するＸ線の強度に対応する電気信号を生成する。ビーム１８は、患者２２を透過するにつれて減衰する。ガントリ１２の回転およびＸ線管アセンブリ１１の操作は、制御機構３０によって制御される。制御機構３０は、Ｘ線管アセンブリ１１に電力およびタイミング信号を送るＸ線制御装置３２、およびガントリ１２の回転速度および位置を制御するガントリモータ制御装置３４を含む。データ取得システム（ＤＡＳ）３６が検出器素子２８から生成されたアナログデータをサンプリングし、その後の処理のためにアナログデータをデジタル信号に変換する。画像再構成装置３８が、サンプリングされデジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３６から受け取り、ＣＴ画像を生成するために高速画像再構成を実行する。主制御装置すなわちコンピュータ４０が、ＣＴ画像を大容量記憶デバイス４２に保存する。
【００２０】
コンピュータ４０はまた、操作者コンソール４４を通してコマンドおよび走査パラメータを操作者から受け取る。表示部４６は、操作者が再構成された画像およびコンピュータ４０からの他のデータを観察することを可能にする。操作者の供給によるコマンドおよびパラメータは、制御機構３０の動作時にコンピュータ４０によって使用される。さらに、コンピュータ４０はテーブルモータ制御装置４８を動作させ、それにより患者２２をガントリ１２内に配置するようにテーブル２０を平行移動させる。
【００２１】
ここで図３を参照すると、本発明の実施形態による、ストラドル型であり回転真空シール５２および直接アノード冷却システム５４を組み込んだＸ線管アセンブリ５０の断面のブロック図および概略図が示されている。Ｘ線管アセンブリ５０は、インサート６０内部に配置された懸架式カソード５６および回転アノード５８を含む。カソード５６はインサート６０内部でカソード懸架部材６２上に懸架されている。カソード懸架部材６２は、カソード５６をアノード５８のターゲット６４に近接して配置することを可能にし、それらの間に短い電子経路Ｅを形成する。アノード５８は、軸受７０を有する軸受セット６８上で回転するシャフト６６に堅固に連結されている。インサート６０は固定式である。アノード５８はインサート６０に対して回転する。シャフト６６はインサート６０に対して、シャフト６６とインサート６０の間に配置された回転真空シール５２によって封止されている。回転真空シール５２は、大気中に存在するガスおよび／または軸受７０のグリースから発生することのあるガスなどのガス８０がインサート６０の真空チャンバ７２内に流入するのを防ぎながら、シャフト６６がインサート６０に対して回転できるようにしている。ポンプ７４が冷却剤ライン７６を介してシャフト６６に結合されており、冷却剤７８がシャフト６６およびアノード５８を通って循環され、アノードを直接冷却する。インサート６０はケーシング７９内部に配置され、ガス８０に取り囲まれている。
【００２２】
アノード５８は、アノード５８を行き来する冷却剤７８を受け、それが流れることを可能にしている１つまたは複数の冷却流体チャネル８１を含む。チャネル８１はシャフトチャネル８２を介して冷却流体ライン７６に結合されている。
【００２３】
インサート６０を、冷却ライン７６を介してシャフトポンプ７４および冷却剤リザーバ８４に結合することができる冷却剤チャネルコイル８３で取り囲んでもよい。冷却剤チャネルコイル８３はインサート６０の周囲を覆いインサート６０上に配置される。もちろん、冷却剤チャネルコイル８３などの様々な他の構成は、当業者であれば想像することができる。
【００２４】
軸受セット６８はインサート６０の外部にある。軸受セット６８は冷却流体７８を封止することができ、または冷却流体７８を軸受セット６８を通過させてさらに冷却することもできる。軸受セットをシール５２と結合し単一ユニットを形成してもよく、または図に示すようにシール５２と別個にしてもよい。軸受セット６８は様々な様式および形式のものとすることができる。軸受７０はインサート６０の外部に配置されているので、グリース潤滑またはオイル潤滑することができ、図に示すように第１外面９０および第２外面９２上に配置することができる。軸受セット６８をインサート６０の外部に設置することによって、軸受セット６８の修理がより簡単になり、そこから真空チャンバ７２内へのオイル漏れまたはガス発生を防ぐことができる。利用する軸受の数はいくつでもよい。
【００２５】
回転真空シール５２は、真空チャンバ７２とガス８０など大気圧のガスの間に真空封止をもたらす。回転真空シール５２は、シャフト６６がインサート６０に対して回転することを可能にし、かつ冷却流体７８が真空チャンバ７２内に漏れるのを防ぐ。回転真空シール５２は、例えばＦｅｒｒｏｔｅｃ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎまたはＲｉｇａｋｕ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎで製造されている、強磁性流体材料を含む強磁性流体の形態とすることができる。回転真空シール５２はガリウム流体シール、または当業者には公知である他のシールとすることもできる。本発明の一実施形態では、回転真空シール５２は、鉄粒子を含む強磁性流体オイルを含む。回転真空シール５２は、様々な様式および形式のものとすることができる。
【００２６】
ポンプ７４は、図に示すように、冷却流体７８をシャフト６６内に直接送り込むことができる。ポンプ７４は、水、グリコール、オイル、または当技術分野で公知の他の冷却流体を含む冷却剤リザーバ８４に結合されている。本発明の一実施形態では、冷却流体７８はリザーバ８４からケーシング７９内を直接循環される。オイルではなく水やグリコールなどの冷却剤でケーシング７９を直接冷却することによって、熱交換器および付随する流体回路の必要がなくなり、Ｘ線管アセンブリ５０の冷却効率を上げることができる。冷却剤リザーバ８４は冷却装置の形でもよく、または冷却流体７８を冷却するための冷却装置と結合されていてもよい。オイルを利用するときは熱交換器（図示せず）を配置することもでき、ケーシングとポンプまたはリザーバの間を流体結合することもできる。熱交換器はオイルの熱エネルギを、熱交換器とリザーバの間を循環する冷却剤に伝達する。
【００２７】
ここで図４を参照すると、本発明の実施形態による、ストラドル型であり真空圧移行システム１０２を組み込んだＸ線管アセンブリ１００の断面のブロック図および概略図が示されている。Ｘ線管アセンブリ１００はＸ線管アセンブリ５０と同様であり、インサート６０’内部に配置された懸架型カソード５６’および回転アノード５８’を含む。回転アノード５８’は回転シャフト６６’に結合されている。回転シャフト６６’は１対の軸受セット６８’上で回転する。シャフト６６’はインサート６０’に対して回転真空シール５２’によって封止されている。移行システム１０２は、インサート６０’およびシャフト６６’に連結されており、真空圧の１つの大きいステップダウンではなく移行式または２つのステップダウンを可能にしている。「ステップダウン」という用語は、一般に第１の領域から、第１の領域に隣接する第２の領域への圧力の移行をいう。この２つのステップダウンによって真空圧に中間ステップダウンがもたらされ、このことによってガスがケーシング８０内部で回転真空シール５２’を通って漏れるのを防ぐ。もちろん、以下の説明を読めば明らかなように真空圧の追加のステップダウンを設けることもできる。
【００２８】
移行システム１０２は、１つまたは複数の中間真空チャンバ１０４、真空センサ１０６、真空ポンプ１０８、および制御装置１１０を含む。インサート６０’、中間チャンバ１０４、およびケーシング７９’内部の真空圧がモニタされ調整されて、真空チャンバ７２’とガス８０’またはケーシング７９’外部の外部流体１１２の間に、２つの真空圧のステップダウンが存在するようになる。外部流体１１２は例えば室内空気とすることができる。第１の真空センサ１１４が制御装置１１０に連結され、真空チャンバ７２’内部に配置されている。第１の真空センサ１１４は、第１の真空圧または真空チャンバ７２’内部の内部流体圧を検出する。１つまたは複数の中間真空センサ１１６が制御装置１１０に連結され、中間チャンバ１０４内部に配置されている。中間真空センサ１１６は、中間チャンバ１０４内部の真空圧をそれぞれ検出する。第２の真空センサ１１８を使用することもでき、制御装置１１０に連結しケーシング７９’内部に配置することもできる。第３の真空センサ１１８はガス８０’内部の真空圧を検出する。第３の真空センサ１１８はまた、以下にさらに述べるように、中間チャンバ真空センサとして使用することもできる。
【００２９】
第１のポンプ１２０が第１の流体ライン１２２を介してインサート６０’に連結され、空気などの流体をインサート６０’から送り出して真空を形成している。第２のポンプ１２４が第２の流体ライン１２６を介して中間真空チャンバ１０４に連結され、同じように空気などの流体を中間真空チャンバ１０４から送り出し真空を形成している。第３のポンプ１２８を第３の流体ライン１３０を介してケーシング７９’に連結することもでき、同じように空気などの流体をケーシング７９’から送り出し真空を形成することができる。中間チャンバ１０４内部および場合によっては冷却流体バス８０’内部に所望される真空圧は、真空チャンバ７２’内のものより著しく高いすなわち真空度が著しく低いので、第２のポンプ１２４および第３のポンプ１２８は、サイズを小さくして第１のポンプ１２０に比べて出力量を低く抑えることができる。
【００３０】
２つのステップダウン移行は、インサート６０’内部の真空圧と中間チャンバ１０４内部の真空圧の第１のステップダウン移行を含む。第２のステップダウン移行は、インサート６０’とケーシング７９’の間で中間チャンバ１０４内部の真空圧と内部ケーシング領域１３２内部の真空圧の間に存在する。第３のステップダウン移行が、内部ケーシング領域１３２内部の真空圧と外部流体１１２内部の真空圧の間に存在することも可能である。
【００３１】
中間真空チャンバ１０４は、圧力移行チャンバと呼ぶこともでき、インサート６０’内部に第１の中間チャンバ１３４と同様に、またはインサート６０’外部に第２の中間チャンバ１３６と同様に構成することができる。第１の中間チャンバ１３４は、アノード５８’のカソード側１３８でシャフト６６’に連結される。第２の中間チャンバ１３６はアノード５８’の非カソード側１４０でシャフト６６’に連結される。本発明の実施形態例では、中間チャンバ１０４は図で示すようにインサート６０’の内側面１４２上および外側面１４４上に接続される。中間チャンバ１０４は、様々な様式、形式、形状、サイズとすることができる。
【００３２】
他の実施形態では、ケーシング７９’が中間チャンバまたは圧力移行チャンバとして機能することもでき、中間チャンバ１０４は使用してもしなくてもよい。ケーシング７９’を圧力移行チャンバとして利用するとき、２つのステップダウン移行は、インサート６０’内部の真空圧と内部ケーシング領域１３２内部の真空圧の間の、ここに述べた実施形態では中間チャンバとみなすことができる、第１のステップダウン移行を含むことができる。第２のステップダウン移行は、内部ケーシング領域または中間チャンバ１３２内部の真空圧と外部領域１１２内部の真空圧の間とすることもできる。中間チャンバ１０４を利用して、真空チャンバ７２’と外部流体１１２の間で真空圧の追加のステップダウンをもたらすこともできる。
【００３３】
中間真空チャンバ１０４内部での中間流体１４６の真空圧は、例えば内部ケーシング領域１３２内の流体や外部流体１１２など、外部流体または中間チャンバ１０４およびインサート６０’外部の流体の真空圧より小さい、すなわち、より高真空である。中間流体１４６の真空圧は、真空チャンバ７２’内部に配置された内部流体１４８より大きい、すなわち、より低真空である。
【００３４】
各中間真空チャンバ１０４は回転真空シールの内部セット１５０および回転真空シールの外部セット１５２を含む。シールの内部セット１５０は真空チャンバ７２’と中間チャンバ１０４の間に封止層をもたらす。シールの外部セット１５２は中間チャンバ１０４と内部ケーシング領域１３２の間、または内部ケーシング領域１３２が中間チャンバとして利用されている場合は中間チャンバ１０４と外部流体１１２の間に、封止層をもたらす。
【００３５】
制御装置１１０は真空ポンプ１０８の操作を制御するだけでなく、冷却ポンプ７４’の操作も制御する。制御装置１１０はコンピュータなどのマイクロプロセッサベースとすることができ、中央処理装置、メモリ（ＲＡＭおよび／またはＲＯＭ）、および付随する入出力バスを備えることができる。制御装置１１０は特定用途向け集積回路の形としてもよく、当技術分野で公知の他の論理デバイスの形にしてもよい。制御装置１１０は中央制御ユニットまたは主制御ユニットの一部としてもよい。制御装置１１０は単一の制御装置とするために組み合わせてもよく、または図に示すようにスタンドアロン型の制御装置としてもよい。
【００３６】
図５を参照すると、本発明の別の実施形態による、カンチレバー型のＸ線管インサート１６２の端部１６０、および対応する回転シャフト１６４およびアノード１６６の拡大断面図が示されている。アノード１６６はシャフト１６４の端部１６８に結合されている。シャフト１６４は、インサート１６２の側壁構造物１７２内部に配置された軸受１７１を有する軸受セット１７０上で回転する。側壁構造物１７２はインサート１６２の真空チャンバ１７４内へと突出している。強磁性流体シール１７６は軸受セット１７０とアノード１６６の間に配置されている。
【００３７】
側壁構造物１７２は中に配置された冷却剤チャネル１８０を介して内部冷却される。冷却流体１８２が冷却剤チャネル１８０を通って循環し、側壁構造物に端部１８４から入りインサート１６２の端部１８６から出る。冷却剤チャネル１８０は側壁構造物１７２の周囲部１８８の周りを延び、効率的な冷却をもたらしている。矢印１９０は冷却流体１８２の循環を示している。
【００３８】
図６を参照すると、本発明の別の実施形態による、Ｘ線管インサート１６２’のカンチレバー型端部１６０’および対応する回転シャフト１６４’およびアノード１６６’の拡大断面図が示されている。端部１６０’は、アノード１６６’もまた内部冷却されること以外は端部１６０と同様である。シャフト１６４’は中を通って延びアノード冷却剤チャネル１９４に結合している、シャフト冷却剤チャネル１９２を含む。冷却剤１９６は、冷却剤チャネル１９８に入り冷却剤チャネル１９４内を循環し、冷却剤チャネル１９９を通って戻る。
【００３９】
図７を参照すると、本発明の実施形態に従ってＸ線管を操作する方法が示されている。図５は図４の実施形態に対して述べられているが、本発明の他の実施形態に適用するために簡単に修正することができる。
【００４０】
ステップ２００では、アノード５８’をインサート６０’外部の１つまたは複数の軸受セット６８’上でシャフト６６’によって固定式インサート６０’内部で回転させる。
【００４１】
ステップ２０２では、回転真空シール５２’および／または中間チャンバ１０４が、インサート７８外部の大気ガスおよび／または蒸気が真空チャンバ７２’内へと流入するのを防ぐ。他の蒸気には、回転の結果加熱されて、軸受を潤滑するグリースから発生する揮発性蒸気がある。中間チャンバ１０４は、真空チャンバ７２’と外部領域１１２の間に２つ以上のステップダウン圧力差移行を設ける。
【００４２】
ステップ２０４では、アノード５８’が冷却システム５４’によって、水、グリコール、またはその組合せなど、非オイル性の冷却剤によって直接冷却される。
【００４３】
ステップ２０６では、インサート６０’、中間チャンバ１０４、および内部ケーシング領域１３２内部の真空センサ１０６が真空圧を示す真空圧信号を生成する。
【００４４】
ステップ２０８では、制御装置１１０が、内部ケーシング領域１３２の流体および外部流体１１２など、内部流体１４８、中間流体１４６、および外部流体の間で適切な真空圧関係を維持する。制御装置１１０は真空ポンプ１０８を作動させて、真空チャンバ７２’、中間チャンバ１０４、および内部ケーシング領域１３２の圧力を真空圧信号に応じて調整することができる。真空ポンプ１０８は真空圧力信号に応答して規定の圧力を調節するために定期的、散発的または連続的に活動化または作動させることができる。真空ポンプ１０８は、ガントリ１２などのガントリが回転していないとき、定期的に予定された間隔で操作することができる。
【００４５】
真空チャンバ７２’内部の真空圧は約１０−９〜１０−５トールの間で維持することができる。内部ケーシング領域１３２を含む中間チャンバ１０４の圧力は、Ｘ線管の所望のサービス寿命に応じて大気圧の０〜１倍の間で部分真空を維持することができる。中間チャンバ１０４は内部ケーシング領域１３２の圧力より低い圧力とする、すなわちより高真空とすることができる。
【００４６】
ステップ２１０では、制御装置１１０が真空圧信号に応じてＸ線管真空品質信号を生成する。真空品質信号は、システム操作者にＸ線管の修理、場合によっては交換の必要があることを知らせる。ステップ２１２では、Ｘ線管真空品質信号に応じて制御装置１１０またはシステム操作者が保守作業を行うことができる。保守作業には、Ｘ線管の交換の準備、Ｘ線管の交換、またはＸ線管の保守、修理、および交換に関する分野では公知の他のステップまたは作業を含むことができる。
【００４７】
ステップ２１４では、Ｘ線管真空品質信号に応じて修理契約価格を設定または決定することができる。
【００４８】
上述のステップは例示のために説明したものである。ステップは用途に応じて順番に、同期的に、同時に、または様々な順番で実行することができる。
【００４９】
本発明は、冷却効率が向上しサービス寿命が向上したＸ線管アセンブリを提供する。Ｘ線管アセンブリは、ガントリ回転速度の増加、およびＣＴ管の最大操作出力要件を満たすことを可能にする。ガントリ回転速度およびＸ線管最大操作出力の増加によって、撮像時間が短縮され画質が向上する。
【００５０】
以上、本発明は１つまたは複数の実施形態と関係させて説明してきたが、ここに述べた特定の機構および形状は本発明の原理の図示のために過ぎず、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の精神および特許請求の範囲から逸脱せずに多くの修正がここに述べた方法および装置に可能であることが理解されよう。また、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線管アセンブリを組み込んだＣＴイメージングシステムの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態によるＣＴイメージングシステムの概略ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による、ストラドル型であり回転真空シールおよびアノード直接冷却システムを組み込んだＸ線管アセンブリの断面のブロック図および斜視図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、ストラドル型であり真空圧移行システムを組み込んだＸ線管アセンブリの断面のブロック図および斜視図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、カンチレバー型のＸ線管インサート端部および対応する回転シャフトおよびアノードの断面拡大図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態による、カンチレバー型のＸ線管インサート端部および対応する回転シャフトおよびアノードの断面拡大図である。
【図７】本発明の実施形態による、Ｘ線管の操作方法である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  ＣＴイメージングシステム
１１  Ｘ線管アセンブリ
１２  ガントリ
１６  検出器アレイ
１８  Ｘ線ビーム
２０  テーブル
２２  患者
２４  患者ボア
２６  中心軸
２８  検出器素子
３０  制御機構
３２  Ｘ線制御装置
３４  ガントリモータ制御装置
３６  データ取得システム
３８  画像再構成装置
４０  コンピュータ
４４  操作コンソール
４６  表示部
４８  テーブルモータ制御装置
５０  Ｘ線管アセンブリ
５２  回転真空シール
５４  直接アノード冷却システム
５６  吊持式カソード
５８  回転アノード
６０  インサート
６２  カソード吊持部材
６４  ターゲット
６６  シャフト
６８  軸受セット
７０  軸受
７２  真空チャンバ
７４  ポンプ
７６  冷却剤ライン
７８  冷却剤
７９  ケーシング
８０  ガス
８１  冷却流体チャネル
８２  シャフトチャネル
８３  冷却剤チャネルコイル
８４  冷却剤リザーバ
９０  第１外面
９２  第２外面
１００  Ｘ線管アセンブリ
１０２  真空圧移行システム
１０４  中間真空チャンバ
１０６  真空センサ
１０８  真空ポンプ
１１０  制御装置
１１２  外部流体
１１４  第１の真空センサ
１１６  中間真空センサ
１１８  第２の真空センサ
１２０  第１のポンプ
１２２  第１の流体ライン
１２４  第２のポンプ
１２６  第２の流体ライン
１２８  第３のポンプ
１３０  第３の流体ライン
１３２  内部ケーシング領域
１３４  第１の中間チャンバ
１３６  第２の中間チャンバ
１３８  カソード側
１４０  非カソード側
１４２  内側
１４４  外側
１４６  中間流体
１４８  内部流体
１５０  回転真空シール
１５２  回転真空シール
１６０  端部
１６２  Ｘ線管インサート
１６４  回転シャフト
１６６  アノード
１６８  端部
１７０  軸受セット
１７１  軸受
１７２  側壁構造物
１７４  真空チャンバ
１７６  強磁性流体シール
１８０  冷却剤チャネル
１８２  冷却流体
１８４  端部
１８６  側面
１９２  シャフト冷却剤チャネル
１９４  アノード冷却剤チャネル
１９６  冷却流体
１９８  冷却剤チャネル
１９９  冷却剤チャネル
【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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