(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力システム制御を改善するための電子システムであって、前記システムは、
第１の端子と第２の端子とを備える第１のインダクタと、
切替装置であって、
カソード端子とアノード端子とを備える第１のダイオードと、
カソード端子とアノード端子とを備える第２のダイオードと、
第１の端子と第２の端子とを備える第１のスイッチと、
第１の端子と第２の端子とを備える第２のスイッチと
を備える切替装置と、
第１の端子と第２の端子とを備えるコンデンサと、
第１の端子と第２の端子とを備えるエネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）であって、前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）の前記第１の端子が前記第１のスイッチの前記第２の端子と電気的につながっているエネルギー操作回路と、
を有し、
前記インダクタ、前記切替装置、および前記コンデンサは、電気的に直列につながり、
前記エネルギー操作回路は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に配された電気ノードを介して前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに直列に接続される、システム。
【請求項２】
前記インダクタ、前記切替装置、および前記コンデンサは、少なくとも１つの電圧源と電気的に直列につながっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも一つの電圧源は、トロイドの周りに複数の巻線を有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電圧源は、整流器またはダブラを形成するために接続されるダイオードおよびキャパシタンスのセットを有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のダイオードの前記アノード端子は、前記第２のダイオードの前記アノード端子と電気的につながり、
前記第１のスイッチの前記第１の端子は、前記第１のダイオードの前記カソード端子と電気的につながり、前記第１のスイッチの前記第２の端子は、前記第１のダイオードの前記アノード端子と電気的につながり、
前記第２のスイッチの前記第１の端子は、前記第２のダイオードの前記アノード端子と電気的につながり、前記第２のスイッチの前記第２の端子は、前記第２のダイオードの前記カソード端子と電気的につながっている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）の前記第１の端子は、前記第１のダイオードの前記アノード端子と電気的につながっている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）は、抵抗器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
全ての前記スイッチに接続される切替タイミング制御ユニットを備え、
前記切替タイミング制御ユニットは、前記スイッチのオンとオフのタイミングを計算し、低から高への遷移および高から低への遷移の後に、前記コンデンサでの適切な初期条件を再確立するためのルーチンを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）は、
第１の端子と第２の端子とを備える抵抗器と、
第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、
カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードと
を備え、
前記第２のインダクタは、前記抵抗器と電気的に直列につながり、前記第２のインダクタおよび前記抵抗器は、前記第３のダイオードと並列につながり、
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）の前記第１の端子は、前記第３のダイオードの前記カソード端子と電気的につながっている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）は、
第１の端子と第２の端子とを備える第３のスイッチと、
第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、
カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードと、
カソード端子とアノード端子とを備える第４のダイオードと
を備え、
前記第２のインダクタは、電気ノードを介して前記第３のスイッチと電気的に直列につながり、前記第２のインダクタおよび前記第３のスイッチは、前記第３のダイオードと並列につながり、
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）の前記第１の端子は、前記第３のダイオードの前記カソード端子と電気的につながり、
前記第４のダイオードの前記アノード端子は、前記電気ノードと電気的につながっている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、ＢＪＴトランジスタを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電子システムは、コンピュータ断層撮影のためのＸ線放射システムの一部としての複数の実質的に同一の電子システムと直列である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記スイッチは、コンピュータ断層撮影のためのＸ線放射システムの一部としての複数の実質的に同一の電子システムと直列である電子システムの一部である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
電力システムにおける高速ｋＶ切り替えのための方法であって、前記方法は、
第１のスイッチを開き、第２のスイッチを閉じて、第１の電圧を生成するステップと、
前記第２のスイッチを開き、前記第１のスイッチを閉じて、第２の電圧を生成するステップと
を備え、
前記第１のスイッチは、
第１のダイオードのカソード端子と電気的につながっている第１の端子と、
前記第１のダイオードのアノード端子および第２のダイオードのアノード端子と電気的につながっている第２の端子と
を備え、
前記第２のスイッチは、
前記第１のダイオードの前記アノード端子、前記第２のダイオードの前記アノード端子、およびエネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）と電気的につながっている第１の端子と、
前記第２のダイオードのカソード端子と電気的につながっている第２の端子と
を備え、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、インダクタ、コンデンサ、および１つまたは複数の電圧源（２２、２７）と電気的に直列につながり、
前記エネルギー操作回路は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に配された電気ノードを介して前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに直列に接続されている、方法。
【請求項１５】
第１のスイッチを開き、第２のスイッチを閉じて、第１の電圧を生成する前記ステップと、前記第２のスイッチを開き、前記第１のスイッチを閉じて、第２の電圧を生成する前記ステップは、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのオンとオフのタイミングを計算して、低ｋＶから高ｋＶおよび高ｋＶから低ｋＶへ遷移するごとに、前記コンデンサでの適切な初期条件を再確立するステップを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）は、抵抗器（１８０１、１８０４ｂ）を備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）は、
第１の端子と第２の端子とを備える抵抗器（１８０１、１８０４ｂ）と、
第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、
カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードと
を備え、
前記第２のインダクタは、前記抵抗器（１８０１、１８０４ｂ）と電気的に直列につながり、前記第２のインダクタおよび前記抵抗器（１８０１、１８０４ｂ）は、前記第３のダイオードと並列につながり、
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）の前記第１の端子は、前記第３のダイオードの前記カソード端子と電気的につながっている、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）は、
第１の端子と第２の端子とを備える第３のスイッチと、
第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、
カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードと、
カソード端子とアノード端子とを備える第４のダイオードと
を備え、
前記第２のインダクタは、電気ノードを介して前記第３のスイッチと電気的に直列につながり、前記第２のインダクタおよび前記第３のスイッチは、前記第３のダイオードと並列につながり、
前記エネルギー操作回路（１８０３、１８０４、１８０５）の前記第１の端子は、前記第３のダイオードの前記カソード端子と電気的につながり、
前記第４のダイオードの前記アノード端子は、前記電気ノードと電気的につながり、前記第４のダイオードの前記カソード端子は、前記少なくとも１つの電圧源の端子と電気的につながっている、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、ＢＪＴトランジスタを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電圧源は、トロイドの周りに複数の巻線（１６０１ａ、１６０１ｂ、１６０１ｃ）を備える、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する発明の主題は、一般に、電圧切替システムに関し、より詳しくは、診断用Ｘ線作像システムなどの作像システムにおいて、電圧を切り替えるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）Ｘ線作像システムでは、Ｘ線源は患者や荷物などの被写体あるいは物体に向けて扇形のＸ線ビームを放射する。ビームは、被写体によって減衰させられた後、放射線検出器の配列に当たる。検出器配列が受ける減衰ビーム放射の強度は、被写体によるＸ線ビームの減衰に左右される。検出器配列の各検出器要素は、その特定の検出器要素が受けたＸ線強度を示す別々の電気信号を生成する。その電気信号は、量子化され、解析するためにデータ処理システムに送られ、データ処理システムは、一般に、画像を提示する。
【０００３】
ＣＴ作像システムは、エネルギー識別（ＥＤ）ＣＴ作像システム、多重エネルギー（ＭＥ）ＣＴ作像システム、および／または二重エネルギー（ＤＥ）ＣＴ作像システムを備えることができ、ＥＤＣＴ作像システム、ＭＥＣＴ作像システム、および／またはＤＥＣＴ作像システムと称することができる。ＥＤＣＴ作像システム、ＭＥＣＴ作像システム、および／またはＤＥＣＴ作像システムは、エネルギー感応投影データを測定するよう構成される。エネルギー感応投影データは、Ｘ線管の作動電圧を変更することもしくはＸ線ビームフィルタリング技術（例えば、エネルギー感応Ｘ線生成技術）を用いることによって、またはエネルギー識別を用いる検出器にエネルギー感応データ収集によって、または光子係数検出器もしくは二重レイヤ検出器（例えば、エネルギー感応Ｘ線検出技術）を用いて、複数印加Ｘ線スペクトルを用いて得ることができる。
【０００４】
Ｘ線生成技術と共に、さまざまなシステム構成は、（１）Ｘ線管のさまざまな作動電圧を用いて物体の２回の連続的走査から投影データを取得、（２）Ｘ線管の作動電圧の迅速な切り替えを使用して投影データを取得し、投影図の交互サブセットのための低エネルギー情報および高エネルギー情報を取得、または（３）Ｘ線管のさまざまな作動電圧を伴う多重作像システムを用いてエネルギー感応情報の同時取得を含む、Ｘ線管の作動電圧の変更を用いる。
【０００５】
ＥＤＣＴ／ＭＥＣＴ／ＤＥＣＴは、材料特性を可能にするエネルギー弁別能力を提供する。例えば、物体の散乱がない場合、本システムは、２つの印加光子スペクトル、つまり、低エネルギー入射Ｘ線スペクトルおよび高エネルギー入射Ｘ線スペクトルからの信号を使用する。低エネルギー入射Ｘ線スペクトルおよび高エネルギー入射Ｘ線スペクトルは、典型的に、印加Ｘ線ビームの平均エネルギーによって特徴づけられる。例えば、低エネルギーＸ線スペクトルは、低エネルギー光子を伴うＸ線光子を備え、高エネルギーＸ線スペクトルに比べて、低い平均エネルギーをもたらす。２つの異なる印加スペクトルから（Ｘ線生成技術）か、または同じ印加スペクトルの領域による（Ｘ線検出技術）、低エネルギーＸ線スペクトルおよび高エネルギーＸ線スペクトルから検出された信号が、十分な情報を提供し、作像される材料の有効原子番号を推定する。典型的に、２つの基本材料（典型的に、患者を走査する場合、水およびカルシウム）のＸ線減衰機構（コンプトン散乱または光電吸収）またはエネルギー感応減衰特性を使用して、有効原子番号の推定を可能にする。
【０００６】
二重エネルギー走査では、エネルギー感応測定値を使用することによって、画像内のコントラスト分解を改善する診断ＣＴ画像を取得することができる。エネルギー感応測定値の処理を容易にするために、印加Ｘ線スペクトルは、統合期間の間、一定であるべきである。例えば、低エネルギー投影データおよび高エネルギー投影データ（対２回の別々の走査）のインターリーブサブセットを取得するＣＴシステムは、取得間隔の間、安定した加速電圧を維持するよう動作すべきである。さらに、ある電圧レベルから別の電圧レベルへの変更は、非常に迅速に行うべきである。低安定性Ｘ線管作動電圧および／または遅い作動電圧切替時間は、異なる材料を特徴づける際のシステムの忠実度を低下させる、印加Ｘ線スペクトルの効果的な平均エネルギーの差異（時間変化Ｘ線スペクトルの平均エネルギーの平均）の低減をもたらす。
【０００７】
したがって、例えば、高周波生成器を使用することによるＸ線管電位（電圧）の切り替えが、（物体の交互走査のエネルギー感応投影データを取得する）従来の二重エネルギー走査に関する問題のいくつかを解決することができるが、そのような構成は、ある作像用途に対して必要とされる切替速度を必ずしも提供しない。例えば、心臓の作像は、心臓動作のため、人間胸部の２回の連続的走査の間のＸ線源電位を単純に切り替えることによって効果的に実行することができない。さらに、投影角度のサブセットに対するＸ線電位の迅速な切り替えを用いるシステムの場合、Ｘ線管電位の切替速度は、心臓の作像のために動きを静止させるのに必要な高速ガントリ回転速度に対して十分ではない可能性がある。デバイスとＸ線管とを接続するケーブルのキャパシタンスが一因で、高周波生成器とＸ線管との間の切替作動電位の応答時間でしばしば遅延が発生する。
【０００８】
応答時間の遅延は、ビーム電流が、関連するシステムキャパシタンスの放電を助けるか、または遅らせるため、Ｘ線管のＸ線ビーム電流に左右される。したがって、第１の（低）電圧、すなわち、低ｋＶｐレベルから、第２の（高）電圧、すなわち、高ｋＶｐレベルへの生成器の切り替えにおける上昇時間は、高電圧生成器の能力によって限定され、多くの医学的用途における二重エネルギー作像のための最適状態に至らない可能性がある。同様に、高ｋＶｐから低ｋＶｐレベルに切り替える間の降下時間は、一般に、システムキャパシタンスを放電する必要があるため、非常に遅く、印加スペクトルのエネルギー分離を効果的に低減する、材料特性感度の低減を引き起こし、したがって、二重エネルギー作像の有効性を低減する。したがって、これらの不十分な切替速度は、再構築画像においてストリークアーチファクトをもたらす投影データペアの不一致を引き起こすことが多い。さらに、荷物検査のための多くの産業用ＣＴシステムは、回転アノード技術を使用する医療用ＣＴシステムで使用されるＸ線ビーム電流よりも１桁か、またはそれより低いＸ線ビーム電流を有する静止アノード管構成を使用する。したがって、Ｘ線管の作動電圧を切り替えるのに要する時間は、非常に長くなる。
【０００９】
放射線透過Ｘ線作像システムの場合、上記の制限もまた適用される。放射線透過Ｘ線システムは、作像物体の１つまたは複数のビューを取得し、２次元投影画像として提示することができ、またはいくつかのより多くの投影データが得られるいくつかの場合では、トモシンセシス技術を使用して生成される３次元画像として提示することができる。切替速度に関する上記の制限は、生成器をＸ線管に接続する高電圧ケーブルのキャパシタンス、Ｘ線管キャパシタンス自体、生成器の能力、および切替速度を限定する可能性のあるＸ線ビーム電流などのため、Ｘ線放射線透過またはトモシンセシスシステムに適用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２−０２２３７１４号明細書
【発明の概要】
【００１１】
ある実施形態は、電力システム制御を改善するための電子システムに関し、本システムは、第１の端子と第２の端子とを備える第１のインダクタと、切替装置であって、カソード端子とアノード端子とを備える第１のダイオードと、カソード端子とアノード端子とを備える第２のダイオードと、第１の端子と第２の端子とを備える第１のスイッチと、第１の端子と第２の端子とを備える第２の端子とを備える切替装置と、第１の端子と第２の端子とを備えるコンデンサと、第１の端子と第２の端子とを備えるエネルギー操作回路とを備え、エネルギー操作回路の第１の端子が第１のスイッチの第２の端子と通電し、インダクタ、切替装置、およびコンデンサが、少なくとも１つの電圧源と直列に通電する。
【００１２】
いくつかの実施形態において、インダクタ、切替装置、およびコンデンサは、少なくとも１つの電圧源と直列に通電する。いくつかの実施形態において、第１のダイオードのアノード端子は、第２のダイオードのアノード端子と通電し、第１のスイッチの第１の端子は、第１のダイオードのカソード端子と通電し、第１のスイッチの第２の端子は、第１のダイオードのアノード端子と通電し、第２のスイッチの第１の端子は、第２のダイオードのアノード端子と通電し、第２のスイッチの第２の端子は、第２のダイオードのカソード端子と通電し、エネルギー操作回路の第１の端子は、第１のダイオードのアノード端子と通電する。
【００１３】
いくつかの実施形態において、本システムは、すべてのスイッチに接続される切替タイミング制御ユニットをさらに備え、切替タイミング制御は、スイッチのオンとオフのタイミングを計算し、低から高への遷移および高から低への遷移の後に、コンデンサでの適切な初期条件を再確立するためのルーチンを備える。いくつかの実施形態において、エネルギー操作回路は、抵抗器を備える。いくつかの実施形態において、エネルギー操作回路は、第１の端子と第２の端子とを備える抵抗器と、第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードとを備え、第２のインダクタは、抵抗器と直列に通電し、第２のインダクタおよび抵抗器は共に、第３のダイオードと並列であり、エネルギー操作回路の第１の端子は、第３のダイオードのカソード端子と通電する。いくつかの実施形態において、エネルギー操作回路は、第１の端子と第２の端子とを備える第３のスイッチと、第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードと、カソード端子とアノード端子とを備える第４のダイオードを備え、第２のインダクタは、電気ノードを介して第３のスイッチと直列に通電し、第２のインダクタおよび第３のスイッチは共に、第３のダイオードと並列であり、エネルギー操作回路の第１の端子は、第３のダイオードのカソード端子と通電し、第４のダイオードのアノード端子は、電気ノードと通電する。
【００１４】
いくつかの実施形態において、第１のスイッチおよび第２のスイッチは、ＢＪＴトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ  ＩＧＢＴ、サイリスタ、または任意の切替デバイスを備え、切替デバイスは、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、窒化ガリウム、または切替デバイスを構築するのに適切な他の任意の半導体材料で作ることができる。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの電圧源は、トロイドの周りに複数の巻線を備える。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの電圧源は、整流器またはダブラを形成するために接続されるダイオードおよびキャパシタンスのセットをさらに備える。いくつかの実施形態において、電子システムは、コンピュータ断層撮影のためのＸ線放射システムの一部としての複数の実質的に同一の電子システムと直列である。
【００１５】
ある実施形態は、電力システムにおいて高速ｋＶ切り替えのための方法を備え、本方法は、第１のスイッチを開き、第２のスイッチを閉じて、第１の電圧を生成することと、第２のスイッチを開き、第１のスイッチを閉じて、第２の電圧を生成することとを備え、第１のスイッチは、第１のダイオードのカソード端子と通電する第１の端子と、第１のダイオードのアノード端子および第２のダイオードのアノード端子と通電する第２の端子とを備え、第２のスイッチは、第１のダイオードのアノード端子、第２のダイオードのアノード端子、および遷移改善回路の第１のノードと通電する第１の端子と、第２のダイオードのカソード端子と通電する第２の端子とを備え、第１および第２のスイッチは、インダクタならびにコンデンサおよび１つまたは複数の電圧源と直列に通電する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、第１のスイッチを開き、第２のスイッチを閉じて、第１の電圧を生成することと、第２のスイッチを開き、第１のスイッチを閉じて、第２の電圧を生成することとは、第１のスイッチおよび第２のスイッチのオンとオフのタイミングを計算して、低から高ｋＶおよび高から低ｋＶへ遷移するごとに、コンデンサでの適切な初期条件を再確立することを備える。いくつかの実施形態において、エネルギー操作回路は、抵抗器を備える。いくつかの実施形態において、エネルギー操作回路は、第１の端子と第２の端子とを備える抵抗器と、第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードとを備え、第２のインダクタは、抵抗器と直列に通電し、第２のインダクタおよび抵抗器は共に、第３のダイオードと並列であり、エネルギー操作回路の第１の端子は、第３のダイオードのカソード端子と通電する。
【００１７】
いくつかの実施形態において、エネルギー操作回路は、第１の端子と第２の端子とを備える第３のスイッチと、第１の端子と第２の端子とを備える第２のインダクタと、カソード端子とアノード端子とを備える第３のダイオードと、カソード端子とアノード端子とを備える第４のダイオードとを備え、第２のインダクタは、電気ノードを介して第３のスイッチと直列に通電し、第２のインダクタおよび第３のスイッチは共に、第３のダイオードと並列であり、エネルギー操作回路の第１の端子は、第３のダイオードのカソード端子と通電し、第４のダイオードのアノード端子は、電気ノードと通電し、第４のダイオードのカソード端子は、少なくとも１つの電圧源の端子と通電する。いくつかの実施形態において、第１のスイッチおよび第２のスイッチは、ＢＪＴトランジスタを備える。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの電圧源は、トロイドの周りに複数の巻線を備える。いくつかの実施形態において、スイッチは、コンピュータ断層撮影のためのＸ線放射システムの一部としての複数の実質的に同一の電子システムと直列である電子システムの一部である。
【００１８】
実施形態の任意の組み合わせまたは順列が想定される。他の目的および特徴は、添付図面と併せて考慮される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、図面は、例示のためのみに設計され、本発明を限定するものとして定義するものではないことが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による、インターポーザ回路を有する切替構造の簡易ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による、統合インターポーザ回路を有する別の切替構造の簡易ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による、インターポーザ回路のための接続構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の別の実施形態による、インターポーザ回路のための接続構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の別の実施形態による、インターポーザ回路のための接続構成を示すブロック図である。
【図６】本発明のさまざまな実施形態の動作を示す簡易回路概略図である。
【図７】さまざまな実施形態の低から高電圧動作を示す波形のグラフである。
【図８】さまざまな実施形態の高から低電圧動作を示す波形のグラフである。
【図９】本発明の一実施形態によるインターポーザ回路の概略図である。
【図１０】本発明の別の実施形態によるインターポーザ回路の概略図である。
【図１１】図９および図１０のインターポーザ回路のモジュールの概略図である。
【図１２Ａ】さまざまな実施形態を実施することができるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）作像システムの絵画図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＣＴ作像システムのブロック略図である。
【図１３】さまざまな実施形態を実施することができるＸ線作像システムの模式的なブロック図である。
【図１４】例えば、図１２Ａおよび図１２Ｂのシステムを動作させるようプログラムならびに／もしくは構成され得る、および本開示のさまざまな実施形態に関して説明するある種の処理を実施するためにも使用することができる、例示的なコンピューティングデバイスである。
【図１５】Ｘ線管電圧の期間の長い上昇および降下時間のタイミング図である。
【図１６】図６の簡易回路概略図の変化形である。
【図１７Ａ】共振回路における高から低電圧遷移（降下）の間の電流方向を示す図である。
【図１７Ｂ】共振回路における低から高電圧遷移の間の電流方向を示す図である。
【図１８Ａ】図１６の回路図の第１の変形例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１６の回路図の第２の変形例を示す図である。
【図１８Ｃ】図１６の回路図の第３の変形例を示す図である。
【図１９Ａ】本実施形態を何ら適用することなく、電圧を上昇および降下させるための電流を示す図である。
【図１９Ｂ】本実施形態を何ら適用して、電圧を上昇および降下させるための電流を示す図である。
【図２０】図１８Ｂのエネルギー操作回路と関連する例示的な波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
例示的な実施形態において、ＣＴシステムなどのＸ線作像システムは、高電圧と低電圧との間で切り替えられて、Ｘ線管から異なる平均周波数を有する光子を放射することができる。さまざまな密度を有する物体（さまざまな臓器など）は、異なる平均周波数を有する光子を検出することによって、より正確に作像することができる。検出器およびＸ線管は、検出器と関連する制御ロジックが、低周波数光子が放射される場合に低周波数光子を受けるように構成され、高周波数光子が放出される場合に高周波数光子を受けるように構成されるように同期されるべきである。残念ながら、Ｘ線管挙動における遅延により、電圧における上昇時間および降下時間がより長くなる可能性がある。したがって、検出器は、比較的低い周波数光子を検出しようとする場合に、比較的高い周波数光子を受ける可能性があり、比較的高い周波数光子を検出しようとする場合に、比較的低い周波数光子を受ける可能性がある。損失、ヒステレシスサイクル、および漏れ電流は、本明細書では、まとめて「非理想性」と称し、望ましくない上昇時間および降下時間をもたらす可能性がある。これらの影響は、とりわけ、低電流で顕著である可能性がある。したがって、本実施形態は、電圧の上昇および降下時間をより効率的にすることを容易にし、放射および検出同期を改善する回路を想定する。特に、さまざまな実施形態は、１つのコンデンサからエネルギーを除去し、そのエネルギーを、「電圧源」に戻すこと、または除去されたエネルギーを抵抗器に放散することを目的とした回路を想定する。
電力システム要旨
上記の概要、およびある実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付図面と共に読むことにより、よりよく理解されるであろう。本明細書で使用する場合、単数形で書かれた要素またはステップおよび単語「ａ」もしくは「ａｎ」が前に付く要素またはステップは、例外であることが明示されない限り、前記要素またはステップが複数である可能性を除外しないことを理解すべきである。さらに、「一実施形態」という言及は、記載した特徴を含む追加の実施形態の存在を除外すると解釈されるべきではない。さらに、明示的に反対のことが言及されない限り、特定の特性を有する一要素または複数の要素を「備える」または「有する」実施形態は、その特性を有さない、追加の要素を含む可能性がある。
【００２１】
さまざまな実施形態が、「第三世代」コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（例えば、６４スライスＣＴシステム）などの、特定の作像システムを含む特定の動作環境内で、本明細書で説明される。本発明の実施形態は、荷物スクリーニングシステムなどの他の構成およびシステムと共に使用する場合に、等しく適用可能であることを、当業者は理解すべきである。さらに、本実施形態は、Ｘ線放射線透過作像システムおよびＸ線トモシンセシス作像システムに適用可能である。さらに、本発明の実施形態は、Ｘ線の検出および変化に関して説明する。しかしながら、当業者は、本発明の実施形態が、他の高周波電磁気エネルギーの検出および変換のために、等しく適用可能であることをさらに理解するであろう。さらに、Ｘ線管および検出器は、作像される物体の周りを回転するよう説明されるが、産業用非破壊検査目的で使用されるような、検出器およびＸ線源が静止したままで、物体が回転する代替構成も想定される。したがって、ＣＴシステムの文脈で説明するが、さまざまな実施形態は、他の医学的および産業用放射線透過用途で使用される投影Ｘ線作像に適用することができる。
【００２２】
しかし、説明のため、本明細書で説明する例の多くは、本回路構造に適用されるような回路構成を提示し、これは、単に説明を簡単にするためであり、同じコンセプトのエネルギー除去を、図６で示した回路構造で使用されるようなエネルギー回復構造の任意の位置で適用することができることが認識されよう。すなわち、開示するコンセプトは、図６における構造が単一ユニットとして、複数Ｎ回繰り返すモジュールとして、または単により大きな電気的システムの一部として、使用されるところで使用することができる。
【００２３】
さまざまな実施形態は、第１の電圧レベルと第２の電圧レベルとの間を切り替えるか、または切り替える際に補助するよう構成される能動共振インターポーザ回路を含む切替構造を提供する。例えば、さまざまな実施形態は、走査統合期間の間、安定電圧を有する、生成器によって印加される低キロボルト（ｋＶ）レベルから、高ｋＶレベルの間での切り替えを提供する。インターポーザ回路は、エネルギー回復を伴う共振切替を提供し、高ｋＶレベルへの遷移からもたらされるエネルギーは、低ｋＶレベルに戻るときに蓄えられ、次いで、再び使用され、低ｋＶレベルから高ｋＶレベルに向かうときに再循環する。さらに、さまざまな実施形態は、可変周波数およびデューティサイクルを伴う電圧波形を提供することができ、一定の高または低電圧レベルを含む。さまざまな実施形態を実施することによって、第１の電圧レベルと第２の電圧レベル（例えば、高電圧レベルと低電圧レベル）との間の高速切替を実現することができる。実施形態により、印加されるＸ線スペクトルの平均エネルギーの分離を改善させることが可能になり、それにより、走査物体の材料分解および有効原子番号推定を改善することが可能になる。さらにさまざまな実施形態は、切り替えられる電圧が非常に高く（例えば、６０ｋＶから２００ｋＶ以上）、接地への寄生容量も非常に大きく、または負荷により要求されるエネルギーが比較的小さいシステムで実施することができ、静止アノードＸ線管技術を使用する産業用検査システムの場合と同様である。さらに、共鳴遷移のため、説明する実施形態は、電磁妨害（ＥＭＩ）を減らすことができる。
【００２４】
図１に示すように、一実施形態における切替構造は、電圧源２２（例えば、高電圧生成器）およびＸ線管２６に接続される能動共振インターポーザ回路２０（以下、インターポーザ回路２０と称する）を含む。インターポーザ回路２０は、能動共振モジュールとして構成することができ、電圧源２２から生成され、Ｘ線管２６に印加される電圧の切り替えを容易にする共振切替部品２４を含む。例えば、動作中、共振切替部品２４を伴うインターポーザ回路２０は、共振の間、高ｋＶレベル（例えば、１４０ｋＶ）と低ｋＶレベル（例えば、８０ｋＶ）との間の切り替えをもたらす。しかしながら、他の高電圧レベルおよび低電圧レベルをもたらしてもよく、さまざまな実施形態は、特定の電圧レベルに限定されないことに留意されたい。別の例として、高ｋＶレベルは、数十ｋＶ（例えば、マンモグラフィーの場合の、約３０ｋＶ）から、数百ｋＶ（例えば、産業検査用途の場合の、約４５０ｋＶ）の範囲とすることができる。エネルギーは、電圧レベルの間でエネルギーを切り替える場合に再利用および再循環され、エネルギーの節約となり、より速い切り替えを可能にする。いくつかの実施形態において、電圧レベルの間の切り替えは、約１０から１００マイクロ秒以下でもたらされる。
【００２５】
図１に示す実施形態は、拡張構成などで、電圧源２２に接続されるインターポーザ回路２０を含む。さまざまな実施形態は、そのような構成および切替構造に限定されない。例えば、図２に示すように、インターポーザ回路２０は、電圧源２２と統合されるか、または電圧源２２の一部を形成してもよく、本実施形態において、集積回路２１として図示される。さまざまな実施形態の能動共振構成において、本システムにおける電子装置は、電力をＸ線管２６に伝え、例えば、高電圧動作で、電力を負荷（例えば、真空管）にもたらすよう蓄えるか、またはもたらし続けることができる。例えば、図１の実施形態において、エネルギーは、８０ｋＶで電圧源２２によってもたらされ、エネルギーは、電圧源２２およびインターポーザ２０の両方によって、１４０ｋＶでＸ線管２６にもたらされる。さまざまな実施形態の異なる構成を、ここで、以下により詳細に説明する。
【００２６】
図３から図５に示すように、インターポーザ回路２０は、さまざまな構成で接続することができる。選択した特定の構成は、電圧切替を実現するＸ線システムの構成に基づくことができる。図３は、インターポーザ回路２０が、電圧源２２の近くに設けられ、電圧源２２に接続され、１本のケーブル２８を介して、Ｘ線管２６に接続される一実施形態を示す。ケーブル（図示せず）もまた、インターポーザ回路２０を電圧源２２に接続するために設けられ、そのケーブルは、この実施形態では、ケーブル２８より短いことに留意されたい。インターポーザ回路２０を接続するケーブル２８の定格は、図４および図５に示すケーブル３０より高い電圧動作用とされる。例えば、この実施形態におけるケーブル２８の定格は、１４０ｋＶなどの、比較的高い電圧レベルとされる。
【００２７】
図４は、Ｘ線管２６の近くに設けられ、Ｘ線管２６に接続されるインターポーザ回路２０を示す。この実施形態において、１本のケーブル３０が、インターポーザ回路２０と電圧源２２とを接続し、ケーブル３０の定格は、図３で示したケーブル２８よりも低い電圧動作、例えば、８０ｋＶである。インターポーザ回路２０はまた、図５に示すように、例えば、２つの部品を共にボルト締めすることによって、Ｘ線管２６に直接結合してもよい。しかしながら、図３から図５に示す３つすべての実施形態において、インターポーザ回路２０は、システムに接続される別々のユニットである。ケーブル２８または３０は、一般的に、高電圧ケーブルであることに留意されたい。
【００２８】
図３から図５に示す実施形態は、能動構成を有し、両方の電圧レベルで、エネルギーおよび電力をもたらすことを可能にする。したがって、電圧源２２は、低レベルに対応する電圧、例えば、８０ｋＶを生成することを可能にする高電圧生成器とすることができ、電圧源２２を伴うインターポーザ２０は、高電圧レベル、例えば、１４０ｋＶで負荷（例えば、真空チャンバ）を動作させるのに必要な余剰エネルギー／電力をもたらす。
【００２９】
インターポーザ回路２０を形成するモジュールまたは段８０の１つを示す簡易概略図を図６に示す。インターポーザ回路２０は、高電圧レベルから低電圧レベルに切り替える場合に動作するシステムからエネルギーを蓄えるよう動作し、次の高電圧サイクルに遷移するときに蓄えたエネルギーを使用する。インターポーザ回路２０の切り替えは、負荷を介する代わりに、インダクタおよびコンデンサによって共振して蓄えられる蓄積エネルギーを使用して、さまざまな実施形態において、高速切替をもたらす（例えば、１０から１００マイクロ秒以下）。
【００３０】
具体的には、本動作は、さまざまな実施形態の作動原理を含み、図６の回路図に示す。図６で表される回路図面は、直列に接続される複数の切替デバイス４０ａおよび４０ｂを含む。切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、任意の種類のスイッチとすることができる。例えば、切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）とすることができる。バッファ６０ａおよび６０ｂによって示されるように、切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、互いに対して逆の状態で動作する。したがって、ドライバ６２からの制御信号（例えば、論理クロック）が切替デバイス４０ａおよび４０ｂに送信され、切替デバイス４０ａおよび４０ｂの一方が、逆の駆動信号を受信し、切替デバイス４０ａおよび４０ｂの一方が開状態になり、切替デバイス４０ａおよび４０ｂの一方が閉状態になる。さまざまな実施形態において、切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、ドライバ６２からの信号制御線による制御を可能にするように、共通ソース／エミッタ構成で接続される。
【００３１】
各切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、それぞれ、ダイオード４２ａおよび４２ｂと並列に接続され、ダイオード４２ａおよび４２ｂは、ブロックダイオードとして動作する。切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、メインまたはシステムコンデンサ４６と、補助コンデンサ５０との間に接続される。インダクタ５２はまた、コンデンサ５０とダイオード４２ｂとの間に直列に接続される。インダクタ５２はまた、共振インダクタと称されることもある。
【００３２】
動作の原理は、以下でより詳細に説明するように、エネルギーが、あるコンデンサから別のコンデンサに、例えば、コンデンサ４６からコンデンサ５０、およびその逆に、共振して伝えられる。電圧レベルの間の遷移の切替速度は、インダクタ５２、およびコンデンサ４６ならびに５０によって制御される。インダクタ５２、およびコンデンサ４６ならびに５０は、共振要素として動作する。実際には、いくつかの実施形態において、コンデンサ４６および５０の値は、接続ケーブルおよび真空管の幾何学的サイズによって設定され、したがって、ある電圧レベルから別の電圧レベルへの切替速度は、インダクタ５２の値によって決定される。例えば、インダクタ５２の値が小さくなると、高電圧から低電圧、およびその逆の間の切り替えの遷移が速くなる。さまざまな実施形態における（開けるまたは閉じる際の）デバイス４０ａおよび４０ｂの遷移速度は、電圧遷移速度よりはるかに速い。
【００３３】
一例として、メインコンデンサ４６にかかる電圧（Ｖout）が高電圧レベルである場合、切替デバイス４０ａは、開状態であり、切替デバイス４０ｂは、閉状態である（しかし、いくつかの実施形態において、このスイッチはまた、開状態であり、その状態は、定常状態条件の間、関係しない可能性がある）。この高電圧状態では、切替デバイス４０ａが短絡として動作する場合、メインコンデンサ４６から補助コンデンサ５０へのエネルギー遷移が発生する。高電圧状態から低電圧状態への遷移は、出力電圧４４が高電圧レベルからゼロ電圧レベルに下がり、切替デバイス４０ａおよび４０ｂの切り替えによって実現される。特に、切替デバイス４０ａは、開状態から閉状態に切り替え、切替デバイス４０ｂは、閉状態から開状態に切り替える。切替デバイス４０ａおよび４０ｂの切り替えは、ドライバ６２からの信号に基づいて、並列にもたらされる。切替デバイス４０ａおよび４０ｂの切り替えにより、共振状態が開始され、コンデンサ４６のエネルギーが、インダクタ５２を介して、次の高電圧状態が求められるまで蓄えるために、コンデンサ５０に伝えられる。高電圧が求められる場合、共振エネルギーが、共振インダクタ５２を介して、コンデンサ５０からコンデンサ４６に伝わり、切替デバイス４０ａを開き、切替デバイス４０ｂを閉じることにより再開され、コンデンサ５０に蓄えられたエネルギーが、コンデンサ４６に伝えられる。
【００３４】
したがって、能動共振インターポーザ回路２０は、高または低の任意の電圧状態のもとで、エネルギー／電力を負荷に能動的に送る、または伝えることができる。したがって、能動動作は、高電圧状態／レベルおよび低電圧状態／レベルの両方で再充電することを含むことができる。
【００３５】
図７および図８は、図６の模式的な回路における電圧変化の波形を示すグラフであり、縦軸は、信号（例えば、電圧／電流）の大きさを表し、横軸は、時間を表す。特に、曲線７０は、出力電圧４４を表し、曲線７２は、補助電圧４８を表し、曲線７４は、インダクタ５２を通る電流を表す。図７におけるプロットによって実証されるように、出力電圧Ｖoutが低電圧状態に切り替わると、エネルギーが、コンデンサ４６からコンデンサ５０に伝わる。図８にて理解し得るように、出力電圧Ｖoutが高電圧状態に切り替わると、コンデンサ５０に蓄えられたエネルギーが再利用され、コンデンサ４６に戻される。したがって、エネルギー再利用方式により、エネルギー回復が実現し、高ｋＶをもたらすために使用されるエネルギーは、低ｋＶに戻る場合に、回復される。インターポーザ回路２０（図１、図３から図５）は、エネルギー伝達が、共振の間にもたらされるよう動作する。
【００３６】
インターポーザ回路２０は、本明細書で説明するように能動モードで構成され、複数の切り替え段、および図９および図１０で示すようないくつかの変圧器ならびに追加の電源装置を含むことができる。より詳しくは、複数の切り替え段８０1から８０nを設けてもよく、同様の番号が同様の部品を表す。各切り替え段８０1から８０nは、同様の部品を含み、したがって、切り替え段のうちの１つの部品のみが識別されることに留意されたい。ドライバ６２は、切り替え段８０1から８０nのすべてを駆動することに留意されたい。
【００３７】
インターポーザ回路２０は、複数の切り替え段８０によって形成される。図１１は、図９および図１０に示す格段の模式的な回路図を示す。図１１に示される段は、それぞれ、ブロックダイオード８８ａおよび８８ｂのペアと並列に接続されるコンデンサ８６ａおよび８６ｂのペアを含む。この構成は、電圧ダブラと称する場合がある。コンデンサ８６ａおよび８６ｂの直列接続は、（図６のコンデンサ４６と同等の）メイン共振コンデンサを表す。図１１における段は、直列に接続される、２つの切替デバイス４０ａおよび４０ｂを含む。切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、トランジスタのペアなどの、任意の種類のスイッチとすることができる。例えば、切替デバイス４０ａおよび４０ｂは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）とすることができる。２つのダイオード４２ａおよび４２ｂは、切替デバイス４０ａおよび４０ｂに並列に接続される。スイッチおよびダイオードは、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、またはそのようなスイッチもしくはダイオードを構築するのに適した他の何らかの半導体材料で作ることができる。最後に、図１１の段は、共振インダクタ５２、および補助キャパシタンス５０を含む。この段は、本明細書ですでに説明したように動作する。特に、コンデンサ５０（補助コンデンサ）は、放電コンデンサ８６ａおよび８６ｂからエネルギーを受け取るよう動作し、システムが低電圧状態にある間、そのエネルギーを保持するか、または蓄え、そのエネルギーは、本明細書でより詳細に説明するように、切替デバイス４０ａおよび４０ｂの切り替え動作を用いて、コンデンサ８６ａおよび８６ｂを再充電するために高電圧状態への遷移時に使用することができる。したがって、共振サイクルを介して、コンデンサ５０に蓄えられたエネルギーは、システムが高電圧状態にある場合に、コンデンサ８６ａおよび８６ｂに戻される。コンデンサ８６ａおよび８６ｂは、変圧器８２の二次巻線によって、所望の、または必要な電圧で維持される。
【００３８】
図１１に示す段は、ダブラとして知られる１つの整流器回路を含む。ダブラは、二次変圧器８２、ダイオード８８ａならびに８８ｂ、およびコンデンサ８６ａならびに８６ｂを含む。この整流器は、共通完全ブリッジ整流器によって置き換えることができ、２つのコンデンサ８６ａおよび８６ｂは、２つのダイオードによって置き換えられることに留意されたい。さらに、図１１に示す段は、複数の二次巻線と、その二次巻線に接続される整流回路を伴う変圧器８２とを含んでもよい。これらのすべての整流回路は、直列に接続され、変圧器８２ごとに１つの共振回路に接続される。例えば、段は、３つの二次巻線、直列に接続される３つの整流回路、および３つすべての整流回路にわたって接続される１つの共振回路を伴う変圧器８２を有してもよい。
【００３９】
図９および図１０の構成は、それぞれ、切り替え段８０1から８０nのそれぞれに接続される変圧器８２を含む。図９および図１０では、電圧源２２は、図示しない。電圧源２２（図１に示す）は、入力キャパシタンス９０と並列に接続される。動作の間、高電圧を維持するのに必要な追加のエネルギーおよび電力は、変圧器８２を介してもたらされる。図９および図１０は、変圧器８２を追加電源装置に接続するための、２つの異なる構成を示す。
【００４０】
特に、図９は、変圧器８２を含む整流器が、直列に接続され、電圧源２７に接続される、実施形態を示す。この構成では、電力は、電圧源２７から、変圧器８２の二次側に直接伝達される。図１０は、能動インターポーザの別の実施形態を示す。この実施形態によれば、電圧源２７は、変圧器８４により、変圧器８２に接続される。この構成は、変圧器８２の一次側にわたる分離応力を下げるのに有用である。
【００４１】
動作中、高電圧出力が求められる場合、変圧器８２は、ダイオード８８ａおよび８８ｂを介して、直列接続されたコンデンサ８６ａおよび８６ｂのペアに充電、および充電状態を保持するよう動作する。コンデンサ８６ａおよび８６ｂは、ダイオード８８ａおよび８８ｂを介して、放電することができないことに留意されたい。能動インターポーザ構成は、低電圧状態において、コンデンサ９０（図９および図１０に示す）が、低電圧レベル、例えば、１００ｋＶで充電されるよう、動作する。この低電圧レベルでは、コンデンサ８６ａおよび８６ｂは、充電されない。高電圧レベルでは、コンデンサ８６ａおよび８６ｂは、総出力電圧が１４０ｋＶになるように、例えば、４０ｋＶに充電される。直列接続されたコンデンサ８６ａおよび８６ｂは、出力電圧を１００ｋＶに戻すよう、共振サイクルを介して放電され、エネルギーは、コンデンサ５０に伝えられる。コンデンサ５０（補助コンデンサ）は、放電コンデンサ８６ａおよび８６ｂからエネルギーを受け取るよう動作し、低電圧状態でそのエネルギーを蓄え、そのエネルギーは、本明細書でより詳細に説明するように、切替デバイス４０ａおよび４０ｂの切り替え動作を用いて、コンデンサ８６ａおよび８６ｂを再充電するために高電圧状態への遷移時に使用することができる。したがって、共振サイクルを介して、コンデンサ５０に蓄えられたエネルギーは、コンデンサ８６ａおよび８６ｂに戻される。コンデンサ９２はまた、変圧器８２のそれぞれと並列に接続され、平滑コンデンサとして動作することに留意されたい。
【００４２】
したがって、図９および図１０に示す構成は、既存のシステムで実現することができ、２つの電圧の間の効率的で高速な切り替えをもたらすことができる。例えば、これらの実施形態は、ＣＴ作像システム、放射線透過Ｘ線システム、またはトモシンセシスＸ線システムなどの、高電圧源に追加してもよい。拡張構成は、電圧源と、真空管との間に接続してもよい。能動構成の他の実施形態において、切替回路は、本システム内に統合され、例えば、電圧源の一部として統合される。
コンピュータ断層像影装置要旨
図１２Ａは、ＣＴ作像システム１７０の絵画図である。図１２Ｂは、図１２Ａで示すシステム１７０のブロック略図である。例示的な実施形態において、ＣＴ作像システム１７０は、「第三世代」ＣＴ作像システムを表すガントリ１７２を含むものとして示される。ガントリ１７２は、ガントリ１７２の反対側の検出器配列１７８に向けてＸ線のコーンビーム１７６を投影するＸ線源１７４を有する。
【００４３】
検出器配列１７８は、内科患者１８２または荷物などの、物体を通過する投影Ｘ線ビームを共に感知する複数の検出器要素１８０を含む複数の検出器列（図示せず）によって形成することができる。各検出器要素１８０は、衝突するＸ線放射ビームの強度を表す、したがって、物体または患者１８２を通る場合のビームの減衰を示す、電気信号を生成することができる。強度は、要素の入射光子の数に対応することができる。マルチスライス検出器１７８を有する作像システム１７０は、物体１８２の容量を表す複数の画像をもたらすことを可能にすることができる。複数の画像の各画像は、容量の別々の「スライス」に対応する。スライスの「厚さ」すなわち開口部は、検出器列の高さによる。
【００４４】
Ｘ線投影データを取得するための走査の間、ガントリ１７２内の回転部分およびそこに取り付けられた部品は、回転の中心１８４の周りを回転する。図１２Ｂは、検出器要素１８０の単一列（すなわち、検出器列）のみを示す。しかしながら、マルチスライス検出器配列１７８は、検出器要素１８０の複数の並列検出器列を含むことができ、コーンビーム形状に対応する投影データは、走査の間に、同時に取得することができる。
【００４５】
ガントリ１７２内の部品の回転および放射源１７４の動作は、制御機構１８６によって調節することができる。制御機構１８６は、Ｘ線制御器１８８、Ｘ線源１７４に電力およびタイミング信号をもたらす生成器１９０、およびガントリ１７２の回転部分の回転速度および位置を制御するガントリモータ制御器１９２を含む。制御機構１８６内のデータ収集システム（ＤＡＳ）１９４は、検出器要素１８０からのアナログデータをサンプリングし、そのデータを、後続処理のために、デジタル信号に変換する。画像再構築装置１９６は、ＤＡＳ１９４から、サンプリングされて、デジタル化された測定データを受信し、高速画像再構築を実行する。再構築画像は、入力として、大容量ストレージデバイス２００で画像を格納するコンピュータ１９８に適用される。別々のデバイスとして示したが、画像再構築装置１９６は、コンピュータ１９８の内部に設置される特別なハードウェアか、またはコンピュータ１９８内で実行されるソフトウェアとしてもよい。
【００４６】
コンピュータ１９８はまた、キーボードおよび／または他のユーザ入力デバイスを有するコンソール２０２を介して、オペレータからのコマンドおよび走査パラメータを受信する。関連するディスプレイシステム２０４によって、オペレータは、コンピュータ１９８からの再構築データおよび他のデータを見ることが可能になる。オペレータが供給したコマンドおよびパラメータは、コンピュータ１９８によって使用され、制御信号および情報を、ＤＡＳ１９４、Ｘ線制御器１８８、生成器１９０、およびガントリモータ制御器１９２にもたらすことができる。さらに、コンピュータ１９８は、電動テーブル２０８を制御して、ガントリ１７２内の患者１８２の位置決めをするテーブルモータ制御器２０６を動作させる。テーブル２０８は、ガントリ開口部２１０を通じて、患者１８２の位置を動かす。
【００４７】
一実施形態において、コンピュータ１９８は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはＤＶＤなどの、コンピュータ読取り可能媒体２１４からの命令および／またはデータを読み取るための、デバイス２１２、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、または固体状態ハードドライブを含む。他の種類の適切なコンピュータ読取り可能メモリ（例えば、２つだけ名前を挙げると、ＣＤ−ＲＷおよびフラッシュメモリ）が存在することが認識され、この説明は、それらのいずれも除くことを意図しないことを理解すべきである。別の実施形態において、コンピュータ１９８は、ファームウェア（図示せず）に格納される命令を実行する。一般に、図１２Ｂに示すＤＡＳ１９４、再構築装置１９６、およびコンピュータ１９８の少なくとも１つにおけるプロセッサは、制御コマンドを実行し、本明細書でより詳細に説明するように、切り替えを実行するようプログラムすることができる。切り替えは、ＣＴシステム１７０で実施することに限定されず、多くの他の種類および変更例の作像システムと関連して利用することができる。一実施形態において、コンピュータ１９８は、さまざまな機能を実行して、本明細書で説明する切替デバイスを切り替えるようプログラムされ、したがって、本明細書で使用される場合、コンピュータという用語は、当分野でコンピュータと称される単なる集積回路に限定されないが、概して、コンピュータ、プロセッサ、マイクロ制御器、マイクロコンピュータ、プログラム可能論理制御器、特定用途向け集積回路、および他のプログラム可能回路に関する。
【００４８】
図１３は、さまざまな実施形態を実現することができるＸ線作像システム２２０を示す。一般に、作像システム２２０は、走査領域を規定する検出器セル２２４の配列を有するＸ線検出器２２２、およびＸ線源２２６を含む。検出器セル２２４は、いくつかの実施形態において、図１２ＢのＣＴスキャナの要素１８０と同じとすることができる。患者などの物体２２８は、Ｘ線源２２６と、Ｘ線検出器２２２との間に位置づけられ、Ｘ線検出器２２２は、１つまたは複数の検出器または検出器モジュールとしてもよい。しかしながら、作像システム２２０はまた、産業検査用途などにおいて、他の物体を走査することができる。作像システム２２０はまた、読み出し電子装置２３２を伴うデータ収集システム２３０を含む。図１３では別々に示されるが、読み出し電子装置２３２は、Ｘ線検出器２２２またはデータ収集システム２３０内にあってもよい。
【００４９】
一実施形態において、Ｘ線検出器２２２は、アモルファスシリコンフラットパネル検出器、または当業者には既知であるような直接変換検出器などの他の種類のデジタルＸ線画像検出器などの、フラットパネル検出器システムとしてもよい。別の実施形態において、Ｘ線検出器２２２は、Ｘ線検出器２２２の前部に位置づけられるスクリーンを有するシンチレータを含んでもよい。
【００５０】
作像システム２２０は、非モバイルまたはモバイル作像システムとして実現してもよいことに留意されたい。さらに、作像システム２２０は、さまざまな構成で提供することができる。例えば、画像データは、物体上の円弧に沿って離散性病巣で位置づけられるＸ線源２２６で生成し、コンピュータトモシンセシスプロシージャおよび手順を用いて画像情報を生成してもよい（または放射線透過構成でもよい）。他の実施形態において、Ｘ線源２２６およびＸ線検出器２２２はどちらも、物体２２８の周りを回転するＣアームとすることができる、ガントリ２３４の反対側の端に取り付けられる。回転可能Ｃアームは、実質的な円弧形状に沿って物体２２８の周りをＸ線源２２６およびＸ線検出器２２２が回転することを可能にする支持構造であり、典型的に、３６０度未満であるが、環境によってはフル回転することもできる、さまざまな角度（例えば、さまざまなビューまたは投影）で物体２２８の複数の投影画像を取得する。
【００５１】
動作中、物体２２８は、作像走査を行うために、作像システム２２０内に位置づけられる。例えば、Ｘ線源２２６は、物体２２８より上か、下か、またはその周りに位置づけることができる。例えば、Ｘ線源２２６（およびＸ線検出器２２２）は、ガントリ２３４を用いて物体２２８の周りの異なる位置の間で動かすことができる。Ｘ線は、Ｘ線源２２６から、物体２２８を通って、Ｘ線検出器２２２に伝達され、Ｘ線検出器２２２は、Ｘ線検出器２２２に当たったＸ線を検出する。
【００５２】
読み出し電子装置２３２は、参照および調節ボード（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｂｏａｒｄ：ＲＲＢ）または他のデータ収集ユニットを含むことができる。ＲＲＢは、Ｘ線検出器２２２からデータ収集システム２３０にデータ（例えば、複数のビューまたは投影）を転送するようにデータモジュールを収容および接続することができる。したがって、読み出し電子装置２３２は、Ｘ線検出器２２２からデータ収集システム２３０にデータを送信する。データ収集システム２３０は、データから画像を形成し、その画像を、格納、表示（例えば、ディスプレイ２３３に）、および／または送信することができる。例えば、さまざまな実施形態は、画像再構築モジュール２３６を含むことができ、画像再構築モジュール２３６は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組み合わせで実現することができ、本明細書でより詳細に説明するように、Ｘ線検出器２２２から取得したＸ線データ（例えば、放射線透過またはトモシンセシスデータ）を用いて、データ収集システムが、画像を再構築することを可能にする。
コンピュータ断層像影装置要旨−コンピューティングデバイス
いくつかの実施形態において、コンピュータ１９８は、システム１７０の動作を制御することができ、開示する実施形態のさまざまな態様を実施することができる。図１４は、ある実施形態で使用される可能性があるような、例示的コンピューティングデバイス１９８のブロック図である。コンピューティングデバイス１９８は、例示的実施形態を実施するための、１つまたは複数のコンピュータ実行可能命令またはソフトウェアを格納するための１つまたは複数の非一時的コンピュータ読取り可能媒体を含むことができる。非一時的コンピュータ読取り可能媒体は、これらに限定されないが、１つまたは複数の種類のハードウェアメモリ、非一時的有形媒体（例えば、１つまたは複数の磁気ストレージディスク、１つまたは複数の光学ディスク、１つまたは複数のフラッシュドライブ）などを含むことができる。例えば、コンピューティングデバイス１９８に含まれるメモリ３１６は、スキャナシステム１７０の動作とインターフェースする、および／または制御するためのコンピュータ読取り可能およびコンピュータ実行可能命令またはソフトウェアを格納することができる。コンピューティングデバイス１９８はまた、メモリ８１６に格納されたコンピュータ読取り可能およびコンピュータ実行可能命令またはソフトウェア、およびシステムハードウェアを制御するための他のプログラムを実行するための、構成可能ならびに／もしくはプログラム可能プロセッサ８１２ならびに関連コア８１４、および任意選択的に、１つまたは複数の追加の構成可能ならびに／もしくはプログラム可能処理デバイス、例えば、プロセッサ８１２’ならびに関連コア８１４’（例えば、複数プロセッサ／コアを有するコンピュータシステムの場合）を含むことができる。プロセッサ８１２およびプロセッサ８１２’は、それぞれ、単一コアプロセッサまたは複数コア（８１４および８１４’）プロセッサとすることができる。
【００５３】
仮想化をコンピューティングデバイス１９８で用いてもよく、その結果、コンピューティングデバイスにおけるインフラおよびリソースは、動的に共有することができる。仮想機械８２４は、複数のプロセッサで実行する処理を扱うために設けてもよく、したがって、処理は、複数のコンピューティングリソースではなく、ただ一つのコンピューティングリソースを使用しているように見える。複数の仮想機械はまた、１つのプロセッサと共に使用してもよい。
【００５４】
メモリ８１６は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、およびＥＤＯ  ＲＡＭなどの、コンピュータシステムメモリまたはランダムアクセスメモリを含むことができる。メモリ８１６は、他の種類のメモリ、またはその組み合わせも含むことができる。
【００５５】
利用者は、例示的な実施形態により提供することができる１つまたは複数のユーザインターフェース８３０を表示することができる、コンピュータモニタなどの、ビジュアルディスプレイデバイス２３３を介して、コンピューティングデバイス１９８と対話することができる。ビジュアルディスプレイデバイス２３３は、いくつかの実施形態において、ディスプレイシステム２０４と同じものとしてもよい。コンピューティングデバイス１９８は、利用者からの入力を受け取るための他のＩ／Ｏデバイス、例えば、キーボードもしくは何らかの適切なマルチポイントタッチインターフェース８１８、およびポインティングデバイス８２０（例えば、マウス）を含むことができる。キーボードおよびポインティングデバイス８２０などのインターフェース８１８は、ビジュアルディスプレイデバイス２３３に結合することができる。コンピューティングデバイス１９８は、他の適切な従来のＩ／Ｏ周辺機器を含むことができる。
【００５６】
コンピューティングデバイス１９８はまた、本明細書で説明する、および／または本明細書で説明する例示的な処理および方法を実施するための、スキャナシステム１７０とインターフェースする、および／またはスキャナシステム１７０の動作を制御する、データならびにコンピュータ読取り可能命令および／またはソフトウェアを格納するための、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、または他のコンピュータ読取り可能媒体などの、１つまたは複数のストレージデバイス８３４を含むことができる。例示的なストレージデバイス８３４はまた、例示的な実施形態を実施するのに要する何らかの適切な情報を格納するための、１つまたは複数のデータベースを格納することができる。例えば、例示的なストレージデバイス８３４は、走査シーケンス、Ｘ線データ、Ｘ線画像、光子数、電気的特性の推定、電気特性マップ、および／または本開示の例示的実施形態を実施するのに使用することができる他の何らかの情報などの情報を格納するための、１つまたは複数のデータベース８３６を格納することができる。データベースは、データベース内の１つまたは複数の項目を追加、削除、および／または更新するのに適切な時間で、手動または自動的に更新することができる。
【００５７】
コンピューティングデバイス１９８は、１つまたは複数のネットワーク、例えば、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、または、これらに限定されないが、標準的な電話回線、ＬＡＮもしくはＷＡＮリンク（例えば、８０２．１１、Ｔ１、Ｔ３、５６ｋｂ、Ｘ．２５）、ブロードバンド接続（例えば、ＩＳＤＮ、フレームリレー、ＡＴＭ）、無線接続、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、または上記のいくつかもしくはすべての何らかの組み合わせを含むさまざまな接続を介して、インターネットと、１つまたは複数のネットワークデバイス８３２を介して、インターフェースするよう構成されるネットワークインターフェース８２２を含むことができる。ネットワークインターフェース８２２は、組み込み型ネットワークアダプタ、ネットワークインターフェースカード、ＰＣＭＣＩＡネットワークカード、カードバスネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、ＵＳＢネットワークアダプタ、モデム、またはコンピューティングデバイス１９８を、任意の種類の通信可能なネットワークにインターフェースして、本明細書で説明する動作を実行するのに適切な何らかの他のデバイスを含むことができる。さらに、コンピューティングデバイス１９８は、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、サーバ、ラップトップ、ハンドヘルドコンピュータ、タブレットコンピュータ、または通信可能であり、本明細書で説明する動作を実行するのに十分なプロセッサパワーとメモリ容量とを有する他の形式のコンピューティングデバイスもしくは電気通信デバイスなどの、何らかのコンピュータシステムとしてもよい。
【００５８】
コンピューティングデバイス１９８は、任意のバージョンのＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム、異なるリリースのＵｎｉｘ（登録商標）ならびにＬｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステム、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈコンピュータ用の任意のバージョンのＭａｃＯＳ（登録商標）、何らかの組み込みオペレーティングシステム、何らかのリアルタイムオペレーティングシステム、何らかのオープンソースオペレーティングシステム、何らかの独自オペレーティングシステム、またはコンピューティングデバイスで動作し、本明細書で説明する動作を実行することが可能な何らかの他のオペレーティングシステムなどの、何らかのオペレーティングシステム８２６を実行することができる。例示的な実施形態において、オペレーティングシステム８２６は、ネイティブモードまたはエミュレーションモードで実行してもよい。例示的な実施形態において、オペレーティングシステム８２６は、１つまたは複数のクラウドマシンインスタンスで実行してもよい。
【００５９】
ある実施形態において、ＣＴシステム１７０は、命令、コマンド、および／またはリクエストを、コンピューティングデバイス１９８に送信して、ＣＴスキャン部品を制御し、走査シーケンスを実行するよう構成および／またはプログラムすることができ、さらにコンピューティングデバイス１９８からのＣＴスキャンデータもしくはＣＴスキャン画像を受信するようプログラムおよび／または構成することができる。
電圧波形挙動
図１５は、Ｘ線管電圧の上昇時間および降下時間のタイミング図を示す。走査する間、本システムにおける電圧９０１は、高９０２および低９０３期間の間で揺れ動く。波形は、低期間から高期間への上昇９０５および高期間から低期間への降下９０６を示す。さまざまな非理想性により、上記のように、本システムが、はっきりとした矩形波を生成することを妨げられる可能性がある。例えば、本システムが、寄生キャパシタンスおよび抵抗を含む場合、エネルギーを非効率的に伝達および放散し、システムキャパシタンスにエネルギーを移した後、キャパシタンス４０を最適なエネルギーレートから逸れさせる。その結果、電圧は、降下が遅くなり、より期間の長い降下時間９０７が発生する。検出器システムは、上昇９０５および降下９０７が比較的均一であるという想定の下で動作するので、いずれの歪みも、不適切なＸ線放射および望ましくない検出事象が生じた場合に生じる可能性がある。例えば、歪んだ降下時間９０７は、本システムが、実際に、低期間９０３と関連する低い周波数で光子を除外する場合、本システムによって検出されることが期待されるよりも高い周波数の光子が生じる可能性がある。したがって、本実施形態は、よりはっきりとした上昇時間および降下時間を確実にするための本システムへの変形に関する。
回路モジュール
図１６は、ある実施形態で実現することができるような、図６の回路のさまざまな特徴を有する、インターポーザ回路などの、回路モジュールを示す。この例において、本回路は、トロイドの周りの複数の巻線１６０１ａから１６０１ｃと通電する。巻線は、電圧源として機能することができる。複数の巻線は、それぞれ、整流器に接続することができ、複数の整流器は、直列に接続することができ、インダクタ５２と通電することができる。インダクタ５２は、電圧源と直接接続されるとしてここでは描かれているが、インダクタ５２、切替装置１６０２、およびコンデンサ５０は、さまざまな順序で互いと直列に接続することができ、それでも、実質的に同等の機能をもたらすことが容易に理解されるであろう。インダクタ５２、コンデンサ５０、および切替装置１６０２は、ノード１８２０ａおよび１８２０ｂを介して直列に描かれているが、他の順序も可能である。この構成は、本システムのエネルギー管理を迅速にすることを容易にする。キャパシタンス５０は、以下でより詳細に説明するように、低電子ビーム条件下であっても、より高速な遷移（１０μＳ以上）を容易にすることができる。実質的に同じ機能を達成する切替装置１６０２の部品レイアウトの変更を認識するであろう。
【００６０】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、それぞれ、高から低（下降）電圧および低から高（上昇）電圧遷移における電流を示す。電圧が立ち下がる間、スイッチ４０ａおよび４０ｂは、それぞれ、動作状態および非動作状態となり、その結果、電流１７０１ａは、インダクタを通って流れ、コンデンサ５０に蓄えられる。ダイオード４２ａおよび４２ｂは、電流が適切に流れることを確実にし、電圧源に流れ戻ることを防ぐ。逆に、電圧上昇の間、スイッチ４０ａおよび４０ｂは、それぞれ、非動作状態および動作状態となり、その結果、電流１７０１ｂがコンデンサ５０から電圧源に流れ、電圧変化を補う。この場合も、ダイオード４２ａおよび４２ｂは、コンデンサから出る電流が適切に流れることを確実にする。前述のように、インダクタ、コンデンサ、および切替装置は、さまざまな順序で直列に電気的に結合することができる。これらの要素は、実質的にこれらの機能に影響しない追加の付随介在要素と直列または並列に配置された場合でも、電気的に結合されたままとすることができる。
回路モジュール変更例
図１８Ａから図１８Ｃは、図６、図１６、図１７Ａ、および図１７Ｂの回路モジュールの変形例を示す。これらの変形により、エネルギーをシステムキャパシタンスに移した後、キャパシタンス５０における最適なエネルギーレベルを復元することを可能にし、したがって、より高速な遷移が可能となる。図１８Ａは、ノード１８０２および１８０７で接続されるエネルギー操作回路１８０３の一部として、介在する抵抗器１８０１を有する回路１８００Ａを示す。抵抗器１８０１は、ダイオード４２ａおよび４２ｂの間およびスイッチ４０ａおよび４０ｂの間のノード１８０２と通電する。抵抗器はまた、直列のインダクタ５２、切替装置１６０２、およびコンデンサ５０に続くノード１８０７と通じる。エネルギー操作回路１８０３は、電圧上昇および電圧降下の両方の間、エネルギーを失うであろう。
【００６１】
図１８Ａに示す回路を使用すると、コンデンサ５０での適切なエネルギーレベルは、低ｋＶから高ｋＶへの遷移が完了した後、追加の期間、スイッチ４０ｂを保持することによって、復元することができる。余裕時間により、キャパシタンス５０の格納エネルギーの一部を抵抗器１８０１に放電することが容易になり、したがって、適切なエネルギーレベルを復元し、さらに高速な遷移をもたらす。余裕時間は、望ましくない、有害なエネルギー損失を避けるために、適切に計算および実現することができる。
【００６２】
図１８Ｂは、別の改善回路構成を示す。ここでは、エネルギー操作回路１８０４は、インダクタ１８０４ａ、抵抗器１８０４ｂ、およびダイオード１８０４ｃを備える。インダクタ１８０４ａおよび抵抗器１８０４ｂは、任意の順序で直列に通電することができ、どちらもダイオード１８０４ｃと並列に接続することができる。この例において、エネルギー操作回路１８０４は、必要とされる場合、エネルギーを失うであろう。多くの実施形態において、回路１８０４は、実質的に、電圧上昇に影響しない。
【００６３】
図１８Ｂに示す回路を使用すると、コンデンサ５０での適切なエネルギーレベルは、低ｋＶから高ｋＶへの遷移が完了した後、追加の期間、スイッチ４０ｂを保持することによって、復元することができる。余裕時間により、キャパシタンス５０の格納エネルギーの一部を抵抗器１８０４ｂに放電することが容易になり、したがって、適切なエネルギーレベルを復元し、さらに高速な遷移をもたらす。余裕時間は、望ましくない、有害なエネルギー損失を避けるために、適切に計算および実現することができる。
【００６４】
図１８Ｂに示すインダクタ１８０４ａにより、高ｋＶから低ｋＶへの遷移の間、エネルギーが、放散するのを防ぐことができる。低ｋＶから高ｋＶへの遷移の後、スイッチ４０ｂの余裕時間の間、エネルギーの一部はまた、インダクタ１８０４ａに集めてもよい。ダイオード１８０４ｃは、この集められたエネルギーを抵抗器１８０４ｂに放散することを容易にする。
【００６５】
図１８Ｃは、別の改善回路構成を示す。ここでは、エネルギー操作回路１８０５は、インダクタ１８０５ａ、スイッチ１８０５ｂ、およびダイオード１８０５ｃを備える。インダクタ１８０５ａおよびスイッチ１８０５ｂは、任意の順序で直列に通電することができ、どちらもダイオード１８０５ｃと並列に接続することができる。ダイオード１８０５ｄは、スイッチ１８０５ｂとインダクタ１８０５ａとを接続するノードおよび電圧源ノード１６０１ａの間に、電気的伝達をもたらす。エネルギー操作回路１８０５は、エネルギーを放散するのではなく、戻す。この例では抵抗器として示したが、スイッチ１８０５ｂは、異なる動作範囲を有する可能性があるが、スイッチ４０ａおよび４０ｂ（例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなど）として何らかの許容可能な切替デバイスとしてもよい。
【００６６】
図１８Ｃに示す回路を使用することで、コンデンサ５０での適切なエネルギーレベルが、スイッチ４０ｂとスイッチ１８０５ｂとの両方が共鳴遷移の終了後に概ね同じ時間でオンになるように、低ｋＶから高ｋＶへの遷移が完了した後で追加の周期でスイッチ４０ｂを保持することによって、および低ｋＶから高ｋＶへの遷移が完了した後でスイッチ１８０５ｂを開けることによって、復元することができる。スイッチ４０ｂと１８０５ｂとの両方の余裕時間により、キャパシタンス５０の格納エネルギーの一部をインダクタ１８０５ａに放電することが容易になり、したがって、適切なエネルギーレベルを復元し、さらに高速に遷移することを可能にする。余裕時間は、望ましくない、有害なエネルギー損失を避けるために、適切に計算および実現することができる。
【００６７】
コンデンサ５０が放電されて、適切なエネルギーレベルが復元されると、スイッチ４０ｂおよび１８０５ｂを開くことができ、インダクタ１８０５ａに蓄えられたエネルギーを、ダイオード１８０５ｃおよび１８０５ｄを通じて、システムキャパシタンスに戻すことができる。エネルギーがシステムキャパシタンスに完全に戻されると、ダイオード１８０５ｃおよび１８０５ｄは、阻止電圧モードに入り、完全遷移が終了する。したがって、いくつかの実施形態において、この種類の回路は、エネルギーを抵抗器に放散する代わりに、エネルギーを全システムに戻す。
【００６８】
抵抗器１８０１および１８０４ｂは、例えば、当分野で既知の、ＭＰ９１６、ＭＰ９２５、およびＭＰ９３０  ＴＯ−２２０スタイルパワーパッケージのいずれかとしてもよい。いくつかの実施形態において、抵抗器１８０１および１８０４ｂは、５０ｋＯｈｍ抵抗器としてもよく、インダクタ１８０４ａおよび１８０５ａは、１２０ｍＨとしてもよい。
【００６９】
この場合も、前述のように、これらの回路で示してある要素は、実質的にこれらの機能に影響しない追加の付随介在要素と直列または並列に配置された場合でも、電気的に結合されたままとすることができる。
回路モジュール−影響
図１９Ａは、インバータ１９０１、高電圧キャパシタンス１９０２、およびＸ線管１９０３の間の相互作用を示す。電圧上昇の間、電流１９０５ａは、インバータから高電圧キャパシタンスに流れる。同様に、電圧降下の間、電流１９０５ｂは、高電圧キャパシタンスからＸ線管１９０３に流れる。これらの標準電流１９０５ａ、１９０５ｂに加えて、本システムは、上昇の間、インバータから高電圧システムへのエネルギー１９０６ａのさらなる移動を、および高価の間、高電圧システムからＸ線管へのエネルギー移動１９０６ｂを、要求することができる。図１９Ａに示すように、図１８Ａから図１８Ｃのもののような回路で設けられる補助キャパシタンスがない場合、すべてのこのエネルギーは、電圧上昇および電圧降下の間、それぞれ、インバータ１９０１から、および高電圧システムキャパシタンス１９０２から、伝達される。現在のエネルギー１９０６ａは、迅速な上昇時間を促進するのに不十分である可能性があり、現在のエネルギー１９０６ｂは、システムへの望ましくない追加エネルギーをもたらす可能性があり、電圧降下を長引かせる。
【００７０】
図１９Ｂに示してあるように、補助キャパシタンス１９０４の追加により、インバータ１９０１および高電圧システム１９０２での要求が減る。本実施形態によって、電圧上昇の間の少なくとも約７５％のエネルギー１９０７ａが、インバータ１９０１からではなく補助キャパシタンス１９０４から、高電圧システムに寄与するであろう。同様に、電圧降下の間、管１９０３に伝えられた少なくとも約９２％のエネルギー１９０７ｂが、補助キャパシタンス１９０４に代わりに転送される（約８％の１９０６ｂのみが管１９０３に伝わる）。この転送により、降下時間が改善され、過剰エネルギーが電圧遷移を遅らせることを防ぐ。同様に、流れ１９０７ａにより、補助キャパシタンス１９０４から利用可能なエネルギーもたらすことによって、上昇時間を改善する。
回路モジュール−例示的波形
図２０は、図１８Ｂのエネルギー操作回路と関連する例示的な波形を示す図である。波形２００１は、Ｘ線管での電圧を表す。波形２００２は、コンデンサ５０に蓄えられたエネルギーを表す。波形２００３は、抵抗器１８０４ｂによって放散されたエネルギーを表す。
【００７１】
Ｘ線管電圧２００１が（例えば、位置２００４ａで）高から低に降下した場合、コンデンサ２００２のエネルギーは、増加し、横ばい状態になる。この遷移の間、抵抗器１８０４ｂは、ダイオード１８０４ｃなどの他の回路要素と共にインダクタ１８０４ａが、高ｋＶから低ｋＶへの遷移の間に放散されるエネルギーを最小にする前に、最小量のエネルギーを放散する。同様に、Ｘ線管電圧２００１が、（例えば、位置２００４ｂで）低ｋＶから高ｋＶに上昇する場合、コンデンサ５０は、波形２００２の示すエネルギーを放電し、管電圧２００１における上昇をより良好に促進する。本システムは、スイッチ４０ａが電圧降下の間に作動する場合よりも長い期間、電圧上昇の間、スイッチ４０ｂを作動させ、コンデンサ５０で、エネルギーをより完全に放散すること、したがって、適切なエネルギー状態を再確立することを確実にすることができる。より長い放散は、電圧上昇の場合よりもむしろ電圧降下の場合に、抵抗器１８０４ｂで発生する。概して、インダクタ１８０４ａが大型になると、電圧降下の間のエネルギー損失が小さくなる。同様に、抵抗器１８０４ｂが大型になると、電圧降下の間のエネルギー損失が小さくなる。しかしながら、抵抗器１８０４ｂの抵抗を大きくすることはまた、スイッチ４０ｂを、電圧上昇の間、より長くアクティブのままにすることが必要となる可能性がある。
備考
例示的な実施形態について説明する場合、特定の用語が、明確化のために使用される。説明のため、各特定の用語は、同様の目的を達成するために同様に動作するすべての技術的および機能的等価物を少なくとも含むことが意図される。さらに、特定の例示的な実施形態では、複数のシステム要素、デバイス構成要素または方法ステップを含む、いくつかの場合において、これらの要素、構成要素またはステップは、単一の要素、構成要素またはステップと置き換えてもよい。同様に、単一の要素、構成要素またはステップは、同じ目的を果たす複数の要素、構成要素、またはステップと置き換えてもよい。さらに、例示的な実施形態が示され、その特定の実施形態を参照して説明してきたが、当業者は、形態および詳細におけるさまざまな置換および改変は、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを理解するであろう。またさらに、他の態様、機能、および利点もまた、本発明の範囲内である。
【００７２】
例示的なフローチャートが、例示目的のために本明細書で提供され、例示的なフローチャートは、方法の非限定の例である。当業者は、例示的な方法が、例示的なフローチャートで示したものよりも多いか、または少ないステップを含んでもよいこと、および例示的なフローチャートにおけるステップが、例示的なフローチャートで示した順序とは異なる順序で実行してもよいことを理解するであろう。
【符号の説明】
【００７３】
２０  能動共振インターポーザ回路、インターポーザ
２１  集積回路
２２  電圧源
２４  共振切替部品
２６  Ｘ線管
２７  電圧源
２８  ケーブル
３０  ケーブル
４０  キャパシタンス
４０ａ  切替デバイス、スイッチ
４０ｂ  切替デバイス、スイッチ
４２ａ  ダイオード
４２ｂ  ダイオード
４４  出力電圧
４６  メインコンデンサ、システムコンデンサ
４８  補助電圧
５０  補助コンデンサ、補助キャパシタンス
５２  共振インダクタ、インダクタ
６０ａ  バッファ
６０ｂ  バッファ
６２  ドライバ
８０  モジュール、切り替え段
８２  変圧器
８４  変圧器
８６ａ  コンデンサ
８６ｂ  コンデンサ
８８ａ  ブロックダイオード
８８ｂ  ブロックダイオード
９０  入力キャパシタンス、コンデンサ
９２  コンデンサ
１７０  ＣＴ作像システム、作像システム、ＣＴシステム、スキャナシステム
１７２  ガントリ
１７４  Ｘ線源、放射源
１７８  検出器配列、マルチスライス検出器
１８０  検出器要素
１８２  患者、物体
１８４  中心
１８６  制御機構
１８８  Ｘ線制御器、Ｘ線作像システム線制御器
１９０  生成器
１９２  ガントリモータ制御器
１９４  データ収集システム（ＤＡＳ）
１９６  画像再構築装置
１９８  コンピュータ、コンピューティングデバイス
２００  大容量ストレージデバイス
２０２  コンソール
２０４  ディスプレイシステム
２０６  テーブルモータ制御器
２０８  電動テーブル
２１０  ガントリ開口部
２１２  デバイス
２１４  コンピュータ読取り可能媒体
２２０  Ｘ線作像システム
２２２  Ｘ線検出器
２２４  検出器セル
２２６  Ｘ線源
２２８  物体
２３０  データ収集システム
２３２  読み出し電子装置
２３３  ディスプレイ、ビジュアルディスプレイデバイス
２３４  ガントリ
２３６  画像再構築モジュール
３１６  メモリ
８０１  切り替え段
８１２  プロセッサ
８１２’  プロセッサ
８１４  関連コア
８１４’  関連コア
８１６  メモリ
８１８  マルチポイントタッチインタフェース
８２０  ポインティングデバイス
８２２  ネットワークインターフェース
８２４  仮想機械
８２６  オペレーティングシステム
８３０  ユーザインターフェース
８３２  ネットワークデバイス
８３４  ストレージデバイス
８３６  データベース
９０１  電圧
９０２  高期間
９０３  低期間
９０５  上昇時間
９０７  降下時間
１６０１ａ  巻線、電圧源ノード
１６０１ｂ  巻線
１６０１ｃ  巻線
１６０２  切替装置
１７０１ａ  電流
１７０１ｂ  電流
１８００Ａ  回路
１８０１  抵抗器
１８０２  ノード
１８０３  エネルギー操作回路
１８０４  エネルギー操作回路
１８００Ａ  回路
１８０４ａ  インダクタ
１８０４ｂ  抵抗器
１８０４ｃ  ダイオード
１８０５  エネルギー操作回路
１８０５ａ  インダクタ
１８０５ｂ  スイッチ
１８０５ｃ  ダイオード
１８０５ｄ  ダイオード
１８０７  ノード
１８２０  ノード
１９０１  インバータ
１９０２  高電圧キャパシタンス、高電圧システム
１９０３  Ｘ線管
１９０４  補助キャパシタンス
１９０５ａ  標準電流
１９０５ｂ  標準電流
１９０６ａ  エネルギー
１９０６ｂ  エネルギー、エネルギー移動
１９０７ａ  エネルギー
１９０７ｂ  エネルギー
２００１  管電圧
２００２  波形、コンデンサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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