(57)【要約】【課題】  コンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器アレイ（１８）に関連した電子装置を冷却する。【解決手段】  ＣＴ検出器電子装置（１５０）を冷却する際に熱電冷却器（１１）を使用する。また、送風機又はファンを使用して、ＣＴ検出器電子装置（１５０）の冷却のためにプレナム（１４０）内の空気を再循環させる。別の態様では、芯型ヒートパイプ（２２０）を使用する。ヒートパイプ（２２０）は水平に配置するか、又は、回転による力が、ＣＴ検出器電子装置（１５０）を冷却するためのヒートパイプ（２２０）を通る熱の流れを促進するように、その蒸発部端（２８１）を凝縮部端（２８２）よりも半径方向外側に配置する。別の態様では、軸方向溝型ヒートパイプ（２８０）が回転状態では向上した性能を持つので、ＣＴ検出器電子装置（２５０）を冷却するために軸方向溝型ヒートパイプ（２８０）を使用する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ断層撮影イメージング機械（１０）用のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器アレイ（１８）の電子装置の温度を調整する装置であって、
前記電子装置からの空気を集める高温空気プレナム（１３０）と、
前記高温側プレナム（１３０）に一端が接続された熱電冷却器（１１１）と、
前記熱電冷却器（１１１）に接続されたヒートシンク（１１４）と、
前記電子装置（１５０）へ冷却空気を導くための低温空気プレナム（１４０）と、
前記高温側プレナム（１３０）から前記熱電冷却器（１１１）を横切って前記低温側プレナム（１４０）へ空気を流れさせる循環用ファン（１２１）と
を有している電子装置温度調整装置。
【請求項２】
更に、温度測定装置を含んでいる請求項１記載の電子装置温度調整装置。
【請求項３】
更に、前記温度測定装置と電子的に連絡するプログラム可能な温度制御装置を含んでいる請求項２記載の電子装置温度調整装置。
【請求項４】
前記プログラム可能な温度制御装置は循環用ファンの速度を上昇させるか又は前記熱電冷却器（１１１）への電力を増大させることによって前記電子装置の温度を調整する、請求項３記載の電子装置温度調整装置。
【請求項５】
熱を発生する電子装置（１５０）の幾つか又は全てにヒートシンク（１１４）が取り付けられている、請求項３記載の電子装置温度調整装置。
【請求項６】
コンピュータ断層撮影イメージング機械（１０）用のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）検出器アレイ（１８）の電子装置の温度を調整する装置であって、
電子装置（２５０）に熱接触している複数のヒートパイプ（２２０）であって、拡散板（２００）から外側へ延在している複数のヒートパイプ（２２０）と、
前記ヒートパイプ（２２０）取り付けられているヒートシンク（２４０）と、
前記拡散板（２３０）を収容している送風機ケージ（２６０）と、
前記ヒートシンク（２４０）に対して空気を吹き付ける循環用ファン（２３０）と、
を有している電子装置温度調整装置。
【請求項７】
更に、電子装置（１５０）と前記ヒートパイプ（２２０）との間に配置されていて、前記電子装置（１５０）と前記ヒートパイプ（２２０）との間に効率の良い熱接触面を提供する拡散板（２００）を含んでいる請求項６記載の電子装置温度調整装置。
【請求項８】
更に、前記電子装置（２５０）に熱接触している軸方向溝型サイフォン（２８０）を含んでいる請求項７記載の電子装置温度調整装置。
【請求項９】
前記軸方向溝型サイフォン（２８０）は、その蒸発部端（２８１）が凝縮部端（２８２）よりも低くなるような角度で配置されている、請求項８記載の電子装置温度調整装置。
【請求項１０】
更に、前記送風機ケージ（２６０）内に温度測定装置を含んでいる請求項９記載の電子装置温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング（画像生成）システムに関するものである。より具体的には、本発明は、ＣＴスキャナに関連した電子装置を冷却するための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも幾つかのＣＴイメージング・システム構成では、静止した床取付け型フレームがＸ線源及び放射線検出器を含んでいる。Ｘ線源は扇形ビームを投射し、この扇形ビームはデカルト座標系のＸ−Ｙ平面（これは一般に「イメージング平面」と呼ばれる）に沿うようにコリメートされる。このＸ線ビームは、撮影対象物、例えば患者を通り抜ける。Ｘ線ビームは該対象物によって減弱した後に放射線検出器のアレイ（配列体）に入射する。検出器アレイで受けた、減弱したビームの放射線の強さは、対象物によるＸ線ビームの減弱度に依存する。アレイの各検出器素子は、その検出位置におけるビーム減弱度の測定値である別々の電気信号を発生する。全ての検出器からのこれらの減弱度測定値は、別々に収集されて透過分布を形成する。Ｘ線源及び検出器アレイはガントリと共に撮影対象物の周りをイメージング平面内で回転させられる。Ｘ線源は典型的には、Ｘ線ビームを放出するＸ線管を含む。Ｘ線検出器は典型的には、該検出器で受けるＸ線ビームをコリメートするためのコリメータを含む。コリメータに隣接してシンチレータが配置され、またシンチレータに隣接してフォトダイオードが位置決めされている。
【０００３】
敏感な検出器に関連した電子装置と、ＣＴイメージング・システムに関連した、Ｘ線管自体を含む他の構成要素との両方によるパワー出力は、ＣＴシステムの世代が新しくなるのに伴って増大してきている。実装空間が一定のままであるか又は減少しているのに拘わらず、このパワー出力の増大が生じている。具体的に述べると、Ｘ線入力を有用な電子信号へ変換する際に使用される電子装置が、急速にＣＴシステム内の主要な熱源になってきており、定常状態におけるＸ線管に匹敵する。それらの電子装置の冷却が様々な理由のために困難になっている。
【０００４】
より高い信号密度に対処するため及び電子ノイズを低減するため、電子装置はＸ線検出器により接近させるように動かされている。従って、高電力の電子装置がＸ線検出器内の温度に敏感なフォトダイオードに伝導結合されている。また、アナログ−ディジタル変換器相互の間に得られる空間はほとんど無く、これにより、実行不可能では無いとしても、直接対流冷却は困難である。
【０００５】
既存のＣＴ検出器に通例用いられているフォトダイオードは、狭い温度範囲内で動作するに過ぎない。従って、如何なる温度制御策も、電子装置からの熱がフォトダイオードに到達するのを防止するばかりでなく、フォトダイオードを過冷却する可能性も防止しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＴ検出器ガントリにおいて直接対流冷却を困難にする要因は２つある。第１は、ガントリ内の空気温度が典型的には室温に比例して変化することである。一般に、ＣＴイメージング機械が使用されている部屋の温度は指定されていて、１１°Ｃの範囲を有する。冷却空気温度の変動は、高温側の熱がフォトダイオードへ流れる状況を招く恐れがあり、これによりフォトダイオードの温度をそれらの設定点温度（これは、一般的に、３６°Ｃ±１°Ｃである）より高く上昇させることがある。それとは正反対に、最低の冷却空気温度によりフォトダイオードがその望ましい又は最適な温度を超えて冷却されることがある。直接対流冷却を妨げる第２の要因は、ＣＴシステム上の電子装置が回転することである。この回転は、ファン入口流境界条件の変化に起因して回転側に取り付けられることのある任意の冷却ファンを通る空気流量を減少させる傾向がある。すなわち、入口速度ベクトルが流れ方向に対して直角になる傾向があるので、ガントリ近くの流れはファン入口において圧力が低くなる。ガントリの回転はまた、ガントリ内部で空気の混合を引き起こして、冷却空気温度をほぼ瞬時にステップ状に変化させる傾向がある。直接対流冷却システムにおいて考慮すべき別の要因は、空気が電子装置に対して流れることができるようにしているので、電界が入り込む開口が作られていることである。従って、直接対流冷却は、電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽に対して悪影響を持つ。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷却システムの空気温度を能動制御する局在回転冷却システムを提供する。本発明は更に、完全に密閉されていて、電子装置に対する光の露出及び粒子汚染を低減するシステムを提供する。この密閉容器内でファンを使用して空気を再循環させる。本発明はまた、検出器アレイ内で熱を発生するアナログ−ディジタル変換器及び他の電子装置の間に冷却空気を導く導管を提供する。本発明はまた、効果的な対流熱交換のための表面積の大きさを最大にするようなアナログ−ディジタル変換器上のヒートシンクの使用法を提供する。
【０００８】
冷却システム内にＣＴ検出器電子装置を密閉することにより、実質的にガントリ回転に影響されない精密な温度制御が得られる。システムの完全密閉はまた、ＥＭＩ遮蔽が最適化され、従って、電子装置の局部的遮蔽を軽減できることを意味する。局部的な電子装置遮蔽の軽減は、電子装置とＸ線検出器用フォトダイオードとの間の固有の伝導結合を低減する。
【０００９】
本発明の利点は、冷却空気温度の変動の問題を取り除くことである。更に、単に室内空気を使用することによって達成できるよりも一層低い冷却空気温度を達成して、電子装置からパワーを取り去る能力を増大させることができる。このようなシステムの別の利点は、電子装置の完全密閉容器が電磁干渉（ＥＭＩ）に対する絶縁体を提供することである。すなわち、本システムは、回転に起因した内部空気流の変化に殆ど影響されず、且つ可能な最良のＥＭＩ遮蔽を行う。
【００１０】
本発明の更に別の利点は、熱電冷却器（ＴＥＣ）を使用することにより、静止した側に空気対液体型冷却システムを配置することに関連した設置問題を解決することである。システムの完全密閉は、ＥＭＩ遮蔽が最適化され、従って、電子装置の局部的遮蔽を軽減できることを意味する。局部的な電子装置遮蔽の軽減は、電子装置とＸ線検出器用フォトダイオードとの間の固有の伝導結合を低減する。
【００１１】
本発明は、再循環空気から熱を除去するために熱交換器を使用する。本発明の一実施形態では、再循環空気から熱を除去するためにヒートシンクと熱電冷却器との組合せを使用する。本発明のこの実施形態ではまた、制御装置及び帰還制御機構を備え、この帰還制御機構は主に、再循環する空気の温度を決定して、冷却空気を指定された温度範囲内に保つように熱電冷却器を調整する役目を果たす。
【００１２】
本発明は更に、Ｘ線検出器と電子装置との間の熱伝導結合を最小にしながら、効果的な電子装置の冷却を行う。一実施形態では、本発明は、発熱する半導体チップに熱的に連結している拡散板に結合されたヒートパイプのアレイを設ける。熱は電子装置からパイプを通して移動させて、強制対流を使用して除去する。また別の実施形態では、本発明は、ヒートパイプを回路板内に設置する。更に別の実施形態では、本発明は、電子装置パッケージ相互の間にヒートパイプを使用する。
【００１３】
本発明は更に、芯型ヒートパイプを使用し、該芯型ヒートパイプは水平に配置するか、或いは、回転による力がヒートパイプを通る熱の流れを促進するように、その蒸発部端を凝縮部端よりも半径方向外側に配置する。一般に、回転荷重の下では、芯型ヒートパイプは、ヒートパイプ内の半径方向の毛細管ポンプ力が回転による力よりも大きい限り正常に機能する。
【００１４】
回転による力が毛細管ポンプ力よりも大きくなる状況では、他の熱伝導方法を使用できる。例えば、本発明は、芯型ヒートパイプと、軸方向溝型熱サイフォン、すなわち、芯無しのヒートパイプとを組み合わせて使用する。軸方向溝型ヒートパイプは回転状態では向上した性能を持つ。これは主に、軸方向溝が回転状態ではアルキメデスのネジとして機能することによる。
【００１５】
本発明はまた、蒸発部端が凝縮部端に平行になるか又は凝縮部端よりも低くなるように配向した軸方向溝型ヒートパイプを設ける。従って、凝縮部端内の液体は、ガントリが傾斜したときに電子装置を冷却するために重力に逆らって流れる必要はない。
【００１６】
本発明の上記及び他の特徴は以下の詳しい説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に図面を参照して説明する。図面全体を通じて、同様な要素には同じ参照符号を付してある。図１及び２は、マルチスライス走査式コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・システム１０を示す。ＣＴイメージング・システム１０は、第３世代のＣＴイメージング・システムを表すガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源１４はガントリの反対側にある検出器アレイ１８へ向かってＸ線ビーム１６を投射する。検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器列（図示していない）によって形成されており、これらの検出器素子２０は一緒に、患者２２のような対象物を通過した投射Ｘ線を検知する。各検出器素子２０は、それに入射するＸ線ビームの強さ、従って対象物又は患者２２を通過したときのＸ線ビームの減弱度を表す電気信号を発生する。Ｘ線投影データを収集するための走査の際に、ガントリ１２及びそれに装着された部品は回転中心２４の周りを回転する。図２は、唯一列の検出器素子２０（１つの検出器列）のみを示している。しかしながら、マルチスライス検出器アレイ１８は検出器素子２０の複数の並列の検出器列を含んでおり、従って、複数の準並列又は並列のスライスに対応する投影データを走査の際に同時に取得することができる。
【００１８】
ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作はＣＴシステム１０の制御機構２６によって統制される。制御機構２６は、Ｘ線源１４へ電力及びタイミング信号を供給するＸ線制御装置２８と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御装置３０を含んでいる。制御機構２６内のデータ収集システム（ＤＡＳ）３２は検出器素子２０から可撓性ケーブル（図１及び図２に示していない）を介して受け取ったアナログ・データをサンプリングして、該データをその後の処理のためにディジタル信号へ変換する。画像再構成装置３４は、ＤＡＳ３２からのサンプリングされディジタル化されたＸ線データを受け取って、高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６へ入力として供給される。コンピュータ３６は該画像を大容量記憶装置３８に格納する。
【００１９】
コンピュータ３６はまた、キーボード又はマウスのような少なくとも１つの入力装置を含むコンソール４０を介してオペレータから指令及び走査パラメータも受け取る。付設された陰極線管表示装置４２により、オペレータは再構成された画像及びコンピュータ３６からの他のデータを観察することが出来る。コンピュータ３６はオペレータにより供給された指令及びパラメータを使用して、制御信号及び情報をＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２８及びガントリ・モータ制御装置３０へ供給する。更に、コンピュータ３６は、ガントリ１２内に患者２２を位置決めするように電動テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御装置４４を作動する。具体的に述べると、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開口４８の中に通すように移動させる。
【００２０】
１実施形態では、コンピュータ３６は、フレキシブルディスク又はＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読出し可能な媒体から命令及び／又はデータ読み出すための装置、例えば、フレキシブルディスク・ドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブを含んでいる。別の実施形態では、コンピュータ３６は、ファームウエア（図示ていない）に記憶されている命令を実行する。コンピュータ３６は、本書で説明されている機能を実行するようにプログラムされており、従って、本書で用いる用語「コンピュータ」とは、当該技術分野において典型的にコンピュータとして呼ばれている集積回路に制限されず、より広義に、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム可能な論理制御装置、特定用途向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を表す。
【００２１】
前に説明し且つ図３及び図４に示すように、本発明は、画像再構成プロセスに用いられる電子装置パッケージ用の温度調整装置を提供する。
【００２２】
図３及び図４に示すように、また要約して説明すると、本発明は、冷却システムの空気温度を能動制御する局在回転冷却システム１００を使用する。このシステムは、高温空気プレナム１３０及び低温空気プレナム１４０によって完全に密閉されていて、低温空気プレナムを通る空気をファン（１つ又は複数）１２１により再循環して、高温のアナログ−ディジタル変換器１５０及び任意の他の高温の構成要素に空気を通過させてこれらの電子装置から熱を除去する。次いで、空気は、熱電冷却器（ＴＥＣ）の低温側１１１を構成する熱交換器部分を通るように導かれる。ＴＥＣの高温側１１２は、高温側プレナム１３０及び低温側プレナム１４０で構成されている容器の外側に位置していて、ＴＥＣの高温側１１２から検出器容器３００の外側の空気へ熱を排出する。一実施形態ではまた、ファン速度を上昇又は低下させることによって冷却空気温度が摂氏２〜３度の小さい温度範囲に調整されるように、帰還制御機構と連絡する制御装置を使用することによってＴＥＣ１１０を調整することができる。
【００２３】
より詳しく述べると、本発明は、検出器アレイ１８及び電子装置を密閉するために、一般的に低温空気プレナム１４０及び高温空気プレナム１３０を有する検出器容器３００を設ける。更により詳しく述べると、本発明は、検出器アレイ１８の一方の側に低温空気プレナム１４０を設ける。低温空気プレナム１４０は、低温空気を検出器アレイ１８の両端から内向きに導くことができるように２つの室に分割することができる。このようにすると、より効果的な冷却を行うために、低温の空気を電子装置１５０全体ににわたって一層均等に分布させることができる。明らかに、本発明はまた、検出器容器３００内の複数の室を冷却する複数のＴＥＣ１１０を設けることができる。実際に、現在の電子装置１５０によって生じる熱負荷が大きいので、検出器アレイの電子装置１５０を冷却するために３台以上のＴＥＣ１１０が必要とされることがあり、各ＴＥＣ１１０には冷却された空気を循環させるファン１２１をそれぞれ設けて、該冷却された空気が低温空気プレナム１４０を通り、次いで電子装置アレイ１５０を通って高温空気プレナム１３０に至り、その後に冷却のためにＴＥＣの低温側１１１に戻るようにする。
【００２４】
低温空気プレナムは、検出器アレイ内で熱を発生するＡ／Ｄ変換器１５１及び他の電子装置１５０の周りに冷たい空気を導くために使用される。本発明はまた、空気を電子装置１５０へ一層効率よく導くための邪魔板すなわち導流体１６０を使用する。特に、Ａ／Ｄ変換器１５１はかなりの量の熱を発生する。しかしながら、Ａ／Ｄ変換器１５１は、一般的に、それらが表すフォトダイオードよりも長く且つ細い。従って、より特別な冷却のためにＡ／Ｄ変換器１５１の間に空気を循環させることができる。そこで、暖められた空気は高温側プレナム１３０によって収集される。高温側プレナム１３０は熱い空気を、図示の実施形態では検出器アレイ１８の端部にあるＴＥＣの低温側１１１へ導く。
【００２５】
検出器アレイ１８の端部にＴＥＣの低温側１１１がある。ＴＥＣの低温側は、熱源１１３とも呼ばれる。熱電冷却器１１０は、当該技術分野で知られているように、ソリッドステート・ヒートポンプである。熱電冷却器はペルチェ効果に基づくものである。一般的に、ＴＥＣユニット１１１は、それを通る電流の流れと一致した態様及び大きさで一方の平面状ユニットから他方へ熱を伝達するように作用する。一般的に、ＴＥＣ１１０は熱電対とは反対の原理で機能する。換言すると、熱電対は２つの異種金属の間に熱を加えると電流が生じるという原理で動作するのに対して、ＴＥＣ１１０は２つの異種材料の間に電流を印加すると温度差が生じるという原理で動作する。
【００２６】
ＴＥＣの高温側１１２は、高温空気プレナム１３０及び低温空気プレナム１４０の両方の外側に配置され、一般的に云えば、検出器容器３００の外側に配置される。ＴＥＣ１１０は、一般的に云えば、ＴＥＣの高温側１１２へポンプ作用で運ぶ。ＴＥＣの高温側１１２はヒートシンク１１４として機能する。ヒートシンク１１４は、熱を室３１０へ散逸させるように適切な寸法に定められている。ヒートシンク１１４は、熱を散逸させるのに単に表面積と自然対流に依存するようにするか、又は、図３及び図４に示されているように、ヒートシンク１１４の領域を横切るように外部空気を吹き付けるファン１２２による強制対流を用いることができる。更に、ヒートシンク１１４はＴＥＣの高温側１１２の表面以外の何物も必要としない。一実施形態では、ＴＥＣの高温側１１２は放熱を助けるフィンを備えることができる。
【００２７】
低温空気プレナム１４０と高温空気プレナム１３０との組合せによって構成されている検出器容器３００はまた、敏感なフォトダイオードへ過剰な光が到達するの防止すると共に、塵埃がフォトダイオード及び敏感な電子装置に入り込むのを防止するのに役立つ。低温空気プレナム１４０はまた、電子装置１５０及び検出器アレイ１８に保守点検のため接近できるように取外し可能である。
【００２８】
図３において、検出器アレイ１８は本発明の特定の実施形態を示している。検出器アレイ１８は湾曲した内部部分であり、一般的に複数の検出器素子で構成される。検出器素子は最適な動作のために加熱される。
【００２９】
詳しく述べると、検出器レールは、空気流障壁すなわち直接対流切断体１８０によって温度制御装置から分離されている。空気流障壁１８０は検出器素子を絶縁するように設計されており、検出器素子は電子装置１５０から或る特定の温度範囲内に保たれることを必要としており、電子装置１５０は検出器素子の温度以下に冷却する必要がある。
【００３０】
次に、図にはアナログ−ディジタル変換器１５１のような電子装置１５０が断面で示してある。図示のように、各Ａ／Ｄ変換器１５１はヒートシンク１５２を備えている。ヒートシンク１５２は、Ａ／Ｄ変換器１５１及び他の電子装置で生じた熱を、電子装置１５０を通って流れる空気に放出するように設計されている。例示の目的で、図３で示すと、空気は図面の紙面から手前に向かう方向か又は紙面の裏へ向かう方向のいずれかに流れる。次いで、空気はディジタル・プラグ隔壁１７０によって電子装置１５０の周りに閉じ込められる。隔壁１７０は、電子装置１５０を損傷する恐れのある光、塵埃及び他の不純物から電子装置１５０を封止する。
【００３１】
図４は、本発明の一実施形態で用いられる実際の空気流のパターンを示している。詳しく述べると、本発明の温度制御装置は、低温空気プレナム１４０と、高温空気プレナム１３０と、熱電冷却器１１０と、ヒートシンクと、複数の循環用ファン１２１及び１２２とを有する。この実施形態では、検出器レールは２つの区画に分割され、その各々はそれぞれの熱電冷却器１１０によって冷却される。これは、それらの電子装置１５０全体にわたって大きな温度勾配が生じる可能性を低減する。唯２つの区画が示されているが、より良好な調整を行うためにそれより多数の区画を用いることも可能である。
【００３２】
図４はまた強制対流を示しており、流れがＴＥＣ１１０の低温側から低温側プレナム１４０を通り、低温側プレナム１４０で電子装置１５０へ導かれて、電子装置に取り付けられたヒートシンクから熱を奪い、次いで高温側プレナム１３０へ導かれ、すなわち引き込まれる。次いで、高温側プレナム１３０は空気をＴＥＣの低温側１１１へ導き、ＴＥＣは空気をＴＥＣの低温側１１１で冷却する。ＴＥＣの高温側１１２すなわちヒートシンクは、ＣＴイメージング機械の外側にあるが、外側の冷却ファン１２２を使用して冷却される。
【００３３】
要約すると、本発明は、動作時に熱を発生するアナログ−ディジタル変換器１５１を含む電子装置１５０に接続された複数のフォトダイオードを有しているＣＴ検出器アレイ１８において、該ＣＴ検出器アレイの電子装置を冷却するための方法及び装置を提供する。本装置は、電子装置１５０によって加熱された空気を集める高温側プレナム１３０と、高温側プレナム１３０の一端に取り付けられた熱電冷却器１１０と、熱電冷却器１１１に熱伝達関係に接続された熱源１１３と、電子装置１５０を横切るように空気を導く低温側プレナム１４０と、高温側プレナム１３０から熱電冷却器１１０を横切って低温側プレナム１４０へ空気を流れさせる循環用ファン１２１とを有している。特定の実施形態では、この電子装置温度調整装置は更に、プログラム可能な温度制御装置と電子的に連絡する温度測定装置を含み、これにより、プログラム可能な温度制御装置が、循環用ファン１２１の速度を上昇させるか又は熱電冷却器１１０への電力を増大させることによって電子装置の温度を調整するようにする。
【００３４】
本発明の更に別の実施形態では、ヒートパイプ２２０を使用して電子装置の冷却を行う。本発明は、Ｘ線管１４と、電子装置パッケージ２５０を持つ検出器アレイ１８とを有するＣＴイメージング機械を提供する。電子装置パッケージの主要な構成要素の１つであって、最も大きな厄介な発熱を生じる要素の１つは、アナログ−ディジタル変換器２５１である。本発明のこの別の実施形態では、電子装置パッケージ２５１の温度を調整するために複数のヒートパイプ２２０を設ける。
【００３５】
ヒートパイプ２２０は、当該技術分野でよく知られているように、密閉した管の中に封入した作動流体の潜熱を相変換により輸送する一種の熱伝達装置である。作動流体はパイプ２２０内で相変換を受けて、蒸発部と凝縮部との間を循環する。蒸発した作動流体の蒸気は圧力勾配によって蒸発部から凝縮部へ移動し、他方、凝縮液はヒートパイプ２２０内で芯の毛細管作用、重力又は遠心力によって蒸発部へ戻る。
【００３６】
芯を持たないヒートパイプ２２０は、一般的に、重力及び／又は遠心力に依存しており、「熱サイフォン」と呼ばれている。一般的に、芯型ヒートパイプは蒸発部及び凝縮部の位置に関係なく良好に動作するが、熱サイフォンの場合は、蒸発部を凝縮部よりも高い位置に配置すべきである。
【００３７】
図５に示されているように、ＣＴイメージング・システムは、Ｘ線管１４と、検出器アセンブリ１８と、一般的に複数のアナログ−ディジタル変換器２５１を有している電子装置パッケージ２５０とを含んでいる。Ａ／Ｄ変換器２５１は、イメージング・システムが動作しているときにかなりの量の熱を発生する。
【００３８】
従って、図６Ａに示されているように、本発明では、それを横切って大体水平方向に延在する複数のヒートパイプ２２０を備えた拡散板２００を設けている。図６Ａは、ＣＴ検出器ガントリ１２の端面図を示す図６Ｂと対比すると最も良く理解できよう。拡散板２００により、ヒートパイプ２２０に到達する熱をより均等に分布させることができる。回転している状態では、芯型ヒートパイプ２２０は、それらができるだけ水平であるとき、又は回転による力が熱の流れを助けるように蒸発部端が回転中心から遠い方にある場合に、最も効率よく働く。
【００３９】
回転荷重が大きすぎて芯型ヒートパイプが効果的に機能しないときに特に重要になる、図８Ａ及び図８Ｂに示されるような更に別の実施形態では、本発明は芯無しのヒートパイプ、すなわち、軸方向溝型熱サイフォン２８０を、ヒートパイプ２２０と組み合わせて使用する。熱サイフォン２８０の性能は実際には回転状態の下で向上する。芯型ヒートパイプと組み合わせて熱サイフォン２８０を使用することにより、確実に、電子装置が静止状態及び回転状態の両方で低温の状態に保たれ、その際、熱サイフォン２８０が回転状態の際に且つヒートパイプが静止状態の際に最適に機能する。
【００４０】
明らかに、ヒートパイプ及び熱サイフォンを取り付ける方法は多数あるが、その幾つかの例を図６Ａ、図６Ｃ、図６Ｄ及び図６Ｅに示す。一般に、両方の種類のヒートパイプ２２０及び２８０は、図６Ｅに示すように拡散板２３０の中に埋め込んでもよいし、図６Ｃ及び図６Ｄに示すように拡散板２３０の外面に取り付けてもよい。しかしながら、軸方向溝型ヒートパイプ２８０に関しては、図８Ａに示すように、効果を良くするために、軸方向溝型熱サイフォン２８０はその蒸発部端２８１が凝縮部端２８２よりも低くなるような角度で配置すべきである。これにより、凝縮部端２８２の液体を重力に逆らって流れさせる必要がなくなる。
【００４１】
前の場合と同様に、検出器アレイ１８と敏感な電子装置パッケージ２５０とは封止したプレナム内に密閉されるが、プレナム内では何ら強制対流は生じさせない。その代わりに、ヒートパイプ２２０が電子装置パッケージ２５０からの熱を外部の室の空気へ導くために使用される。ヒートパイプ２２０はＣＴの外部まで延在して、ヒートシンク２４０で終端する。ヒートシンク２４０は送風機ケージ又はプレナム２６０内に収容されて、循環用ファン２３０によって冷却される。
【００４２】
図６Ｅに示されるような更に別の実施形態では、本発明は、複数のヒートパイプ２２０を埋め込んだ拡散板２３０を用いる。これらのヒートパイプ２２０はヒートシンク２４０で終端する。ヒートシンク２４０はプレナム２６０内で遠心送風機２３０によって冷却される。明らかに、ヒートシンク２４０が非常に大きいものでない場合は、ヒートシンク２４０を妥当な温度に保つためにヒートシンク２４０に対して強制対流が必要である。しかしながら、循環用ファン２３０又は遠心送風機を使用するかどうかは無関係である。
【００４３】
しばしば、検出器アレイ１８と電子装置パッケージ２５０との間に絶縁層２１０が配置される。また、ヒートパイプ２２０がプレナム内からヒートシンク２４０まで延出する場合、ヒートパイプ２２０の周りに封止面２７０がしばしば必要とされる。
【００４４】
以上の説明は例示の目的で提示した。本発明の広範囲に異なる実施形態も本発明の精神及び範囲から逸脱することなく構成し得ることを理解されたい。また、本発明が、特許請求の範囲によって規定されるものを除いて、本明細書で説明した特定の実施形態に制限されるものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ＣＴイメージング・システムの絵画的略図である。
【図２】図１に例示したシステムのブロック図である。
【図３】電子装置冷却システムを持つ本発明の検出器アレイの正面から見た断面図である。
【図４】図３の電子装置冷却システムの上から見た断面図であって、冷却システムの構成をより詳しく示す。
【図５Ａ】検出器アレイ及びアナログ−ディジタル変換用電子装置を示すＣＴイメージング・システムの略図である。
【図５Ｂ】輪郭でガントリの最大傾斜角度を示すＣＴイメージング・システムの略図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態を示す検出器アレイ及び関連電子装置の略図である。
【図６Ｂ】ＣＴイメージング・システムのガントリの端部の概略立面図である。
【図６Ｃ】Ａ／Ｄ変換器、拡散板及びヒートシンクの概略立面図である。
【図６Ｄ】本発明のまた別の一実施形態の概略立面図である。
【図６Ｅ】本発明の更に別の一実施形態の概略立面図である。
【図７Ａ】本発明の更に別の一実施形態の略図である。
【図７Ｂ】芯型ヒートパイプの略図である。
【図８Ａ】芯型ヒートパイプと共に用いられる軸方向溝型熱サイフォンの略図である。
【図８Ｂ】軸方向溝型熱サイフォンの略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  コンピュータ断層撮影イメージング・システム
１２  ガントリ
１４  Ｘ線源
１６  Ｘ線ビーム
１８  検出器アレイ
２０  検出器素子
２２  患者
２４  回転中心
２６  制御機構
３２  データ収集システム
４２  陰極線管表示装置
４６  テーブル
４８  ガントリ開口
１００  局在回転冷却システム
１１０  熱電冷却器
１１１  熱電冷却器の低温側
１１２  熱電冷却器の高温側
１１３  熱源
１１４  ヒートシンク
１２１  ファン
１２２  ファン
１３０  高温空気プレナム
１４０  低温空気プレナム
１５０  電子装置
１５１  アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１６０  導流体
１７０  ディジタル・プラグ隔壁
１８０  空気流障壁
２００  拡散板
２１０  絶縁層
２２０  ヒートパイプ
２３０  拡散板；ファン
２４０  ヒートシンク
２５０  電子装置パッケージ
２５１  アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器
２６０  プレナム
２７０  封止面
２８０  軸方向溝型熱サイフォン
２８１  蒸発部端
２８２  凝縮部端
３００  検出器容器
【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５Ａ】
2005161059.tif 000007
【図５Ｂ】
2005161059.tif 000008
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2005161059.tif 000010
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2005161059.tif 000012
【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【外国語明細書】
2005161059000001.pdf