(57)【要約】【課題】回転架台の回転数の高速化を実現すべくダイレクトドライブ方式の採用を前提に、ダイレクトドライブ用のモータを小型化する技術を提供する。【解決手段】CT装置１は、X線管１６と、X線管１６に対向して配置されるX線検出装置１７と、X線管１６及びX線検出装置１７を保持する回転架台７と、回転架台７を回転可能に支持する支持台６と、回転架台７に固定されたモータ回転子１８と、支持台６に固定されたモータ固定子１１と、を有する主モータ１０と、回転架台７とVベルト２８を介して接続される補助モータ１４と、回転架台７の回転開始時又は回転停止時では補助モータ１４を用いて回転架台７の回転を制御し、回転架台７の定格回転時では主モータ１０を用いて回転架台７の回転を制御するように、主モータ１０及び補助モータ１４を制御する制御部５３と、を備える。【選択図】図１
2015019875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源と、
前記放射線源に対向して配置される放射線検出手段と、
前記放射線源及び前記放射線検出手段を保持する回転架台と、
前記回転架台を回転可能に支持する支持台と、
前記回転架台に固定された回転子と、前記支持台に固定された固定子と、を有する第１電動機と、
前記回転架台と伝動ベルトを介して接続される第２電動機と、
前記回転架台の回転開始時又は回転停止時では前記第２電動機を用いて前記回転架台の回転を制御し、前記回転架台の定格回転時では前記第１電動機を用いて前記回転架台の回転を制御するように、前記第１電動機及び前記第２電動機を制御する制御手段と、
を備えた、CT装置。
【請求項２】
請求項１に記載のCT装置であって、
前記回転架台と前記第２電動機との間の動力伝達を切断可能な動力伝達切断手段を更に備え、
前記制御手段は、前記回転架台の定格回転時、前記動力伝達切断手段が前記動力伝達を切断するように前記動力伝達切断手段を制御する、
CT装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のCT装置であって、
前記回転架台は、流体軸受を介して、前記支持台に支持されている、
CT装置。
【請求項４】
請求項３に記載のCT装置であって、
前記流体軸受は、静圧型空気軸受である、
CT装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のCT装置であって、
前記第１電動機は、アキシャルギャップ型モータである、
CT装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のCT装置であって、
前記第１電動機の磁気回路を覆うシールド部材を更に備えた、
CT装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、CT装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１は、コンピュータ断層撮影装置（以下、CT装置と称する。）を開示している。CT装置は、タイミングベルトを介してモータの回転軸に接続された回転架台と、回転架台に配置されたX線管及びX線検出器と、を備えている。回転架台が被検者のまわりを回転することで、X線投影走査が行われる。
【０００３】
特許文献２も、CT装置を開示している。このCT装置は、ラジアルギャップ型モータの回転子が回転架台に直接固定されており、回転子と回転架台が一体となって回転する所謂ダイレクトドライブ方式を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−１８８４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、回転架台の回転数の高速化は、被検者の被曝量の低減や診察時間の短縮化、例えば心臓などの脈動の激しい部位を精確に撮像するなどの観点から強く要望されている。しかしながら、特許文献１の構成では、タイミングベルトの摩耗や振動、信頼性などの観点から、回転架台の回転数はせいぜい２５０ｒｐｍが限度である。また、特許文献２の構成では、起動時や停止時に必要となるトルクを確保しようとすると、ラジアルギャップ型モータが大型化して、被検者に心理的な圧迫感を与えてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、回転架台の回転数の高速化を実現すべくダイレクトドライブ方式の採用を前提に、ダイレクトドライブ用のモータを小型化する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の観点によれば、放射線源と、前記放射線源に対向して配置される放射線検出手段と、前記放射線源及び前記放射線検出手段を保持する回転架台と、前記回転架台を回転可能に支持する支持台と、前記回転架台に固定された回転子と、前記支持台に固定された固定子と、を有する第１電動機と、前記回転架台と伝動ベルトを介して接続される第２電動機と、前記回転架台の回転開始時又は回転停止時では前記第２電動機を用いて前記回転架台の回転を制御し、前記回転架台の定格回転時では前記第１電動機を用いて前記回転架台の回転を制御するように、前記第１電動機及び前記第２電動機を制御する制御手段と、を備えた、CT装置が提供される。
前記CT装置は、前記回転架台と前記第２電動機との間の動力伝達を切断可能な動力伝達切断手段を更に備える。前記制御手段は、前記回転架台の定格回転時、前記動力伝達切断手段が前記動力伝達を切断するように前記動力伝達切断手段を制御する。
前記回転架台は、流体軸受を介して、前記支持台に支持されている。
前記流体軸受は、静圧型空気軸受である。
前記第１電動機は、アキシャルギャップ型モータである。
前記CT装置は、前記第１電動機の磁気回路を覆うシールド部材を更に備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ダイレクトドライブ方式の採用により前記回転架台の回転数の高速化が実現されると共に、大きなトルクが必要となる場面では前記第２電動機を用いることで前記第１電動機に必要とされるトルクが抑えられ、もって、前記第１電動機の小型化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図1は、CT装置の全体概略図である。（第１実施形態）
【図２】図2は、回転架台の断面図である。（第１実施形態）
【図３】図3は、主モータの分解正面図である。（第１実施形態）
【図４】図4は、CT装置の動作フローである。（第１実施形態）
【図５】図5は、主モータの分解正面図である。（第２実施形態）
【図６】図6は、主モータの分解正面図である。（第３実施形態）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、本願発明の第１実施形態を説明する。
【００１１】
図１に示すように、CT装置１は、CT装置本体２と制御装置３を備える。
【００１２】
（CT装置本体２）
CT装置本体２は、撮像ユニット４と被検体搭載ユニット５を有している。
【００１３】
（撮像ユニット４）
撮像ユニット４は、支持台６と回転架台７を有している。
【００１４】
支持台６は、被検体８を挿入可能なトンネル９を有する。支持台６には、主モータ１０（第１電動機）のモータ固定子１１と、静圧型空気軸受１２（流体軸受）の軸受固定子１３と、補助モータ１４（第２電動機）と、レゾルバ１５（回転数検出手段）と、が設けられている。
【００１５】
回転架台７は、支持台６によって回転可能に支持されている。回転架台７には、X線管１６（放射線源）と、X線管１６に対向して配置されるX線検出装置１７（放射線検出手段）と、主モータ１０のモータ回転子１８と、静圧型空気軸受１２の軸受回転子１９と、図示しないV溝を有するプーリ２０と、が設けられている。
【００１６】
主モータ１０は、モータ固定子１１とモータ回転子１８によって構成されている。主モータ１０は、モータ固定子１１とモータ回転子１８が主モータ１０の回転軸方向において対向する所謂アキシャルギャップ型のモータである。図２及び図３に示すように、本実施形態のモータ固定子１１は、複数の空芯コイル２１と、複数の空芯コイル２１を収容して保持する磁性体で断面U字状のコイルケース２２と、を有する。また、モータ回転子１８は、円環状に並べられた複数の永久磁石２３と、複数の永久磁石２３を保持する磁性体のヨーク２４と、を有する。複数の空芯コイル２１には、例えば３相２５Aの交流電流が供給される。図３に示す複数の永久磁石２３は、周方向において隣り合う一対の永久磁石２３の着磁の向きが逆になるように配置されている。主モータ１０は、制御装置３からのモータ制御指令に基づいて動作する。
【００１７】
静圧型空気軸受１２は、軸受固定子１３と軸受回転子１９によって構成されている。図２に示すように、静圧型空気軸受１２は、図示しないコンプレッサーによって生成された圧縮空気を軸受固定子１３と軸受回転子１９の間の隙間１２Gに供給することで、軸受固定子１３が軸受回転子１９を非接触で回転自在に保持する所謂静圧型の空気軸受である。
【００１８】
図１に示すように、補助モータ１４の出力軸２５には、電磁クラッチ２６を内蔵した駆動プーリー２７が取り付けられている。回転架台７のプーリ２０と駆動プーリー２７の間には、Vベルト２８（伝動ベルト）が巻き掛けられている。補助モータ１４は、制御装置３からのモータ制御指令に基づいて動作する。電磁クラッチ２６は、制御装置３からのクラッチ指令に基づいて動作する。
【００１９】
レゾルバ１５は、回転架台７の回転数を検出して回転数信号を生成し、生成した回転数信号を制御装置３に出力する。
【００２０】
X線管１６とX線検出装置１７は、制御装置３からの撮像指令に基づいて被検体８を撮像して撮像データを生成し、生成した撮像データを制御装置３に出力する。
【００２１】
（被検体搭載ユニット５）
被検体搭載ユニット５は、被検体８を搭載する天板３０と、天板３０を水平方向に移動自在に支持する寝台３１と、制御装置３からの走査指令に基づいて天板３０を水平方向に移動させる走査装置３２と、を有する。
【００２２】
（制御装置３）
制御装置３は、中央演算処理器としてのCPU５０（Central Processing Unit）と、読み書き自由のRAM５１（Random Access Memory）、読み出し専用のROM５２（Read Only Memory）を備えている。そして、CPU５０がROM５２に記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで、制御プログラムは、CPU５０などのハードウェアを、制御部５３（制御手段）、画像処理部５４として機能させる。制御装置３は、更に、ヒューマン・インターフェースとして、入力部５５と出力部５６を有する。
【００２３】
制御部５３は、主モータ１０及び補助モータ１４、電磁クラッチ２６、走査装置３２を制御する部分である。制御部５３は、回転架台７の回転開始時又は回転停止時では補助モータ１４を用いて回転架台７の回転を制御し、一方で、回転架台７の定格回転時では主モータ１０を用いて回転架台７の回転を制御するように、主モータ１０及び補助モータ１４にモータ制御指令を出力して、主モータ１０及び補助モータ１４を制御する。端的に言えば、制御部５３は、回転架台７にとって大きなトルクが必要な場面では回転架台７の回転を補助モータ１４に託し、回転架台７にとって小さなトルクしか必要でない場面では回転架台７の回転を主モータ１０に託す。また、制御部５３は、回転架台７の定格回転時、電磁クラッチ２６が補助モータ１４から回転架台７への動力伝達を切断するように電磁クラッチ２６にクラッチ指令を出力して、電磁クラッチ２６を制御する。
【００２４】
画像処理部５４は、X線検出装置１７から出力された多数の撮像データに基づいて、被検体８の断面画像データを生成し、生成した断面画像データを出力部５６に出力する。
【００２５】
入力部５５は、CT装置１の動作を開始するための動作開始スイッチと、CT装置１の動作を緊急停止させるための緊急停止スイッチと、によって構成されている。
【００２６】
出力部５６は、例えばLCD（Liquid Crystal Display）などによって構成されている。
【００２７】
次に、図４を参照して、CT装置１の動作を説明する。
【００２８】
先ず、CT装置１の電源を投入すると（S100）、制御部５３は、入力部５５の動作開始スイッチが押下されるまで待機する（S110：NO）。オペレータが被検体８を天板３０に載せた上で、オペレータが動作開始スイッチを押下すると（S110:YES）、制御部５３は、電磁クラッチ２６に、補助モータ１４から回転架台７への動力伝達が可能となるようにクラッチ指令を出力し、電磁クラッチ２６が接続される（S120）。次に、制御部５３は、補助モータ１４に、補助モータ１４が回転架台７の回転数を上昇させるようにモータ制御指令を出力し、補助モータ１４が動作し始める（S130）。そして、制御部５３は、レゾルバ１５からの回転数信号をモニタリングして、回転架台７の回転数が定格回転数に到達するまで待機する（S140:NO）。回転架台７の回転数が定格回転数に到達したら（S140:YES）、制御部５３は、電磁クラッチ２６に、補助モータ１４から回転架台７への動力伝達が不能となるようにクラッチ指令を出力し、電磁クラッチ２６が切断される（S150）。それと同時に、制御部５３は、補助モータ１４に、補助モータ１４の動作を停止するようモータ制御指令を出力し、補助モータ１４の動作が停止する（S160）。次に、制御部５３は、主モータ１０に、回転架台７の回転数が定格回転数に維持させるようにモータ制御指令を出力し、主モータ１０の動作が開始する（S170）。この状態で、制御装置３は、走査装置３２に走査指令を出力すると共に、X線管１６及びX線検出装置１７に撮像指令を出力し、CTスキャンが実行される（S180）。画像処理部５４は、X線検出装置１７から出力された多数の撮像データを合成することで、被検体８の断面画像データを生成し、生成した断面画像データを出力部５６に出力する。
【００２９】
ここで、何らかの事情により、回転架台７の回転を至急停止させたい場合は、オペレータは、緊急停止スイッチを押下する。緊急停止スイッチが押下されると（S190:YES）、制御部５３は、主モータ１０に、回転を停止するようモータ制御指令を出力し、主モータ１０の動作が停止する（S200）。次に、制御部５３は、電磁クラッチ２６に、補助モータ１４から回転架台７への動力伝達が可能となるようにクラッチ指令を出力し、電磁クラッチ２６が接続される（S210）。そして、制御部５３は、レゾルバ１５からの回転数信号をモニタリングして、回転架台７の回転が停止するまで待機する（S220:NO）。回転架台７の回転が停止したら（S220:YES）、制御部５３は、補助モータ１４から回転架台７への動力伝達が不能となるようにクラッチ指令を出力し、電磁クラッチ２６が切断され（S230）、
処理が終了する（S240）。
【００３０】
以上に、第１実施形態を説明したが、上記第１実施形態は、以下の特長を有する。
【００３１】
（１）CT装置１は、X線管１６（放射線源）と、X線管１６に対向して配置されるX線検出装置１７（放射線検出手段）と、X線管１６及びX線検出装置１７を保持する回転架台７と、回転架台７を回転可能に支持する支持台６と、回転架台７に固定されたモータ回転子１８（回転子）と、支持台６に固定されたモータ固定子１１（固定子）と、を有する主モータ１０（第１電動機）と、回転架台７とVベルト２８（伝動ベルト）を介して接続される補助モータ１４（第２電動機）と、回転架台７の回転開始時又は回転停止時では補助モータ１４を用いて回転架台７の回転を制御し、回転架台７の定格回転時では主モータ１０を用いて回転架台７の回転を制御するように、主モータ１０及び補助モータ１４を制御する制御部５３（制御手段）と、を備える。以上の構成によれば、ダイレクトドライブ方式の採用により回転架台７の回転数の高速化が実現されると共に、大きなトルクが必要となる場面では補助モータ１４を用いることで主モータ１０に必要とされるトルクが抑えられ、もって、主モータ１０の小型化に寄与する。なお、主モータ１０が大型化すると、被検体８に対して閉塞感を与えるので、この意味でも、主モータ１０の小型化は有益である。
【００３２】
（２）CT装置１は、回転架台７と補助モータ１４との間の動力伝達を切断可能な電磁クラッチ２６（動力伝達切断手段）を更に備える。制御部５３は、回転架台７の定格回転時、電磁クラッチ２６が動力伝達を切断するように電磁クラッチ２６を制御する。以上の構成によれば、回転架台７の定格回転時において主モータ１０に必要とされるトルクが抑えられるので、回転架台７の定格回転時における主モータ１０の発熱及び電磁ノイズが効果的に抑えられる。なお、電磁ノイズの抑制は、高精度な診断にとって重要とされる。
【００３３】
（３、４）回転架台７は、流体軸受である静圧型空気軸受を介して、支持台６に支持されている。以上の構成によれば、回転架台７の定格回転時において主モータ１０に必要とされるトルクが一層抑えられるので、回転架台７の定格回転時における主モータ１０の発熱及び電磁ノイズが一層効果的に抑えられる。
【００３４】
（５）主モータ１０は、アキシャルギャップ型モータである。以上の構成によれば、主モータ１０としてラジアルギャップ型モータを採用する場合と比較して、極めて狭小なラジアルギャップを確保する労力から解放されるので、CT装置１の製造及び組立が容易となる。
【００３５】
（６）CT装置１は、主モータ１０の磁気回路を覆うシールド部材を更に備える。以上の構成によれば、回転架台７の定格回転時における主モータ１０からの磁束漏れに起因する悪影響を抑えられる。なお、本実施形態において、上記シールド部材は、図２に示すように、軸受回転子１９から回転軸方向に向かって筒状に延び、主モータ１０を内周側から覆うシールド筒部４０やコイルケース２２、ヨーク２４によって実現されている。
【００３６】
なお、図２に示すように、本実施形態において、モータ回転子１８は、モータ固定子１１から見て一方側にのみ配置したが、これに代えて、モータ回転子１８は、モータ固定子１１を回転軸方向において挟むように一対で配置されていてもよい。これによれば、主モータ１０の最大出力トルクを大きく確保することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本願発明の第２実施形態を説明する。静圧型空気軸受１２を採用していることで主モータ１０に必要とされるトルクは極小となる。従って、図５に示すように、モータ回転子１８の複数の永久磁石２３は間引かれていてもよい。以上の構成によれば、モータ回転子１８の軽量化と、コスト低減が同時に実現される。
【００３８】
（第３実施形態）
次に、図６を参照して、本願発明の第３実施形態を説明する。図６に示すように、本実施形態では、モータ回転子１８は、コイルケース２２と複数の空芯コイル２１によって構成されている。モータ固定子１１は、ヨーク２４と複数の永久磁石２３によって構成されている。そして、上記第２実施形態と同様の理由により、モータ回転子１８の複数の空芯コイル２１は間引かれていてもよい。以上の構成によれば、モータ回転子１８の軽量化と、コスト低減が同時に実現される。
【符号の説明】
【００３９】
１  CT装置
２  CT装置本体
３  制御装置
４  撮像ユニット
５  被検体搭載ユニット
６  支持台
７  回転架台
１０  主モータ
１４  補助モータ
【図１】
2015019875.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015019875.tif 000006
【図５】
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【図６】
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