(57)【要約】【課題】  コンピュータ断層撮影システム用回路の熱管理。【解決手段】  検出器アレイ（２２）の各検出器組立体（６２）は、Ｘ線ビーム（１６）を検出し複数の電気信号に変換する検出器の部分組立体（６４）と、電気信号に対応するデータを収集するためのデータ収集チップアレイ（６８）を備える。データ収集チップアレイは、少なくとも１つのプリント回路基板（７２）上に実装されたデータ収集チップのような複数の集積回路（６６）と、各検出器組立体の熱環境を制御するためにデータ収集チップアレイとヒート・シンク組立体との間で熱伝達するように適合された熱管理システム（７４）とを更に備える。ヒート・シンクは、データ収集チップ内の温度差を減少させるための２つ又はそれ以上のデータ収集チップ上に延びる拡散プレート（７６）を更に備える。【選択図】      図１５
2005021683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ断層撮影システム（１０）であって、
長手方向軸線の周りを回転するように構成されたガントリ（５４）と、
前記ガントリに固定されて被検体（１８）を通して複数のＸ線ビーム（１６）を投射するように構成されたＸ線放射源（１２）と、
前記ガントリ（５４）に固定され、Ｘ線ビームに対応する複数の電気信号を生成するように構成された複数の検出器組立体（６２）を含む検出器アレイ（２２）と、
を備え、
各検出器組立体（６２）が更に検出器の部分組立体（６４）と該検出器の部分組立体（６２）に結合された少なくとも１つの回路基板組立体（７０）を含み、該回路基板組立体（７０）の各々が少なくとも１つのプリント回路基板（７２）に取り付けられた複数の集積回路（６６）と各検出器組立体（６２）の各々の温度差を減少させるために前記集積回路（６６）と熱的に連通する熱管理システム（７４）とを含み、
前記システムが更に、
電気信号を処理して複数の投射測定値を生成するように設定され、該投射測定値に基づいて計算を行い、これから被検体（１８）の画像を構成するように設定されたプロセッサ（３６）と、
を備えるコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項２】
前記検出器の部分組立体（６４）は前記回路基板組立体（７０）と熱的に連通する請求項１に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項３】
前記回路基板組立体（７０）は前記検出器の部分組立体（６４）に物理的に隣接している請求項２に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項４】
前記回路基板組立体（７０）は可撓性材料（８０）を介して前記検出器の部分組立体（６４）に連結されている請求項２に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項５】
前記熱管理システム（７４）はヒート・シンク組立体を備える請求項１に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項６】
前記熱管理システム（７４）は前記集積回路（６６）から前記ヒート・シンク組立体へ熱を伝達するように構成されている請求項５に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項７】
前記ヒート・シンク組立体は２つ又はそれ以上の集積回路（６６）上に配置された少なくとも１つの拡散プレート（７６）を備え、前記集積回路（６６）と有効な熱接触を有するように構成されている請求項５に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項８】
前記拡散プレート（７６）は前記集積回路（６６）から発生した熱エネルギを均一に分配するように構成されている請求項７に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項９】
前記ヒート・シンク組立体は前記拡散プレート（７６）から変換された熱エネルギと自由な対流式熱交換を行うための少なくとも１つの熱放散システムを更に備える請求項７に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【請求項１０】
前記熱放散システムは前記集積回路（６６）から輸送された熱エネルギの対流式熱放散を行うように適合された複数のフィン（８２）を備える請求項９に記載のコンピュータ断層撮影システム（１０）。
【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の走査システムの分野に関し、より具体的には、そのようなコンピュータ断層撮影システムに用いられる回路の熱管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、関心のある被検体、例えば患者の画像データを収集及び処理するためのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査システムは、一般にＸ線管であるＸ線放射源を含む。動作上、Ｘ線放射源は、撮像対象の被検体に向けて、また更に複数の検出器組立体で作られた検出器アレイに向けてＸ線のビームを投射する。検出器組立体は、被検体又はその周囲を透過した後のＸ線放射を検出し、次いで、このＸ線放射を、入射Ｘ線放射の強度を表す複数の電気信号に変換する。これらの電気信号が収集及び処理されて被検体内の特徴画像が更に構成される。Ｘ線源及び検出器アレイに固定して取り付けられたガントリを一般に含む回転システムは、これらが被検体の周りを少なくとも３６０°完全に１回転することを可能にする。
【０００３】
運転中、ガントリに固定して取り付けられたＸ線放射源及び検出器アレイが回転するにつれて、検出器組立体のプリント回路基板上に実装されたデータ収集システム（ＤＡＳ）回路のような集積回路アレイ、又はデータ収集チップのような複数の集積回路を有するチップアレイが、被検体又はその周りを透過した後のＸ線放射の減弱を表す電気信号に対応するデータを収集する。運転中、データ収集チップに電源が投入されてこれらの処理機能を完成する際に、データ収集チップにより熱エネルギが発生する。従って、このようなシステムに特有の課題は、このエネルギをチップから除去し、可能な限りチップを比較的恒温の状態に維持する（すなわち、別個のチップ又は処理回路間の温度差を減少させる）必要性に起因するものである。
【０００４】
一般に、従来の解決法においては、従来のＣＴ走査システムのデータ収集チップアレイから発生する熱荷重は、データ収集チップの上に空気を吹きつける空気循環システムにより緩和される。この冷却方法は、データ収集チップを恒温状態に維持する能力を有さない可能性があり、また有意な温度差がデータ収集チップ間に観察される場合がある。データ収集チップ内における温度差も、ＣＴシステムが回転しているか又は静止位置にある過渡的段階の間に観察される。更に、改良されたＣＴ走査システムにおいては、患者の軸方向撮像範囲のより幅広いアレイに適合するために、検出器アレイを構築する検出器組立体の幅が従来のＣＴ走査システムと比較してより大きく且つ高密度に配置されている。従って、このような改良されたＣＴ走査システムの検出器組立体のデータ収集チップアレイから発生する熱荷重は、従来のＣＴシステムから発生する熱荷重より比較的高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、この付加的熱荷重に対処してＣＴシステムの検出器組立体のデータ収集チップの温度差を減少させるのに好適な熱管理システムに対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような必要性に応えるように設計された熱管理方法を提供する。要約すると、本技術の幾つかの態様によれば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムは、複数のＸ線ビームを被検体を通って投射するＸ線放射源を備える。検出器アレイは、複数の検出器組立体を備える。各検出器組立体は、Ｘ線ビームを検出するように適合され、またＸ線ビームを複数の電気信号に変換するように更に適合された検出器の部分組立体を更に備える。少なくとも１つの回路基板組立体が検出器の部分組立体に結合され、電気信号に対応するデータを収集する。回路基板組立体は、少なくとも１つのプリント回路基板上に実装されたデータ収集チップのような複数の集積回路を備える。熱管理システムは、データ収集チップのような集積回路とヒート・シンク組立体との間で熱的に連通し、各検出器組立体の熱環境を制御するように適合されている。ヒート・シンク組立体は、データ収集チップのような２つ又はそれ以上の集積回路の上に延びる拡散プレートを更に備え、データ収集チップ間の温度差を減少させる。
【０００７】
本発明はまた、このような原理に基づく方法のみならず、このような熱管理配置を組み込んだ検出器組立体及びＣＴシステムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の上述及び他の利点並びに特徴は、以下の詳細な説明を読みかつ図面を参照すれば明らかとなるであろう。
【０００９】
次に図面を参照すると、図１には、画像データを収集及び処理するためのコンピュータ断層撮影（以下「ＣＴ」という）システム１０が図示されている。より詳細には、ＣＴシステム１０は、原画像データを収集し、更に、後続の表示及び解析のための画像データを処理する。図１に示す実施形態において、ＣＴシステム１０は、コリメータ１４に隣接して位置付けられたＸ線放射源１２を含む。この例示的な実施形態において、Ｘ線放射源１２は一般にＸ線管である。
【００１０】
コリメータ１４は、入射Ｘ線ビーム１６を患者１８のような被検体が配置された領域に透過させる。放射線１６の一部が、被検体１８及びその周りを透過し、その後、放射線２０が全体を参照番号２２で示す検出器アレイに衝突する。一般に、検出器アレイ２２はＸ線ビーム１６、２０を検出し、次いで、このＸ線放射を入射Ｘ線ビーム１６の強度を表す複数の電気信号に変換する。これらの電気信号が収集及び処理されて、例えば患者１８である被検体内の特徴画像が更に構成される。
【００１１】
Ｘ線放射源１２は、ＣＴ検査シーケンス用の電力及び制御信号の両方を備えるシステム制御装置２４により制御される。更に、システム制御装置２４に結合された検出器アレイ２２は、検出器アレイ２２内で生成された信号の収集を指令する。一般に、システム制御装置２４は、検査プロトコルを実行し収集されたデータを処理するためのイメージング・システムの動作を指令する。更に、図１を参照すると、システム制御装置２４は、線形位置決めサブシステム２６及び回転サブシステム２８に結合される。回転サブシステム２８は、Ｘ線源１２、コリメータ１４、及び検出器アレイ２２を患者１８の周りで少なくとも１回３６０°完全に回転させることができる。回転サブシステム２８は、Ｘ線放射源１２及び検出器アレイ２２に固定して取り付けられたガントリ５４（図２参照）を含むことができる点に留意されたい。従って、システム制御装置２４は、ガントリ５４を通常は長手方向軸線の周りで作動させるよう用いることができる。線形位置決めサブシステム２６は、患者１８、又はより具体的には患者テーブル５８を直線的に移動させることができる。更に、患者テーブル５８は、ガントリ５４内で直線的に移動させて、被検体１８のターゲット領域の画像を生成することができる。
【００１２】
更に、当業者には理解されるように、Ｘ線放射源１２は、システム制御装置２４内に配置されたＸ線制御装置３０により制御することができる。より詳細には、Ｘ線制御装置３０は、Ｘ線源１２に電力及びタイミング信号を供給するように構成されている。モータ制御装置３２は、回転サブシステム２８及び線形位置決めサブシステム２６の移動を制御するために利用することができる。更に、システム制御装置２４はまた、データ収集システム３４を備える。通常、検出器アレイ２２は、システム制御装置２４に結合され、より詳細には、データ収集システム３４に結合される。データ収集システム３４は、検出器アレイ２２を構築する複数の電子回路により収集されたデータを受信する。運転中、データ収集システム３４は、検出器アレイ２２からサンプリングされたアナログ信号を受信し、これらを、通常コンピュータであるプロセッサ３６が後で処理するためにデジタル信号に変換する。
【００１３】
動作上、プロセッサ３６は、システム制御装置２４に結合されている。データ収集システム３４により収集されたデータは、プロセッサ３６に、更にメモリ３８に送信することができる。例示的なＣＴシステム１０で大量のデータを格納する任意の形式のメモリを利用することができることを理解すべきである。メモリ３８は、データを格納し、パラメータを処理し、コンピュータ・プログラムの形式で所定の命令を格納するための遠隔の構成要素を含むことができる。更に、プロセッサ３６は、通常キーボード及び他の入力デバイスを備えるオペレータ・ワークステーション４０を介してオペレータからの指令及び走査パラメータ入力を受け取るように構成されている。オペレータは、入力デバイスを介してＣＴシステム１０を制御することができる。従って、オペレータは、コンピュータ３６からの構成された画像及びシステムに関連する他のデータの観察、イメージングの開始などを行うことができる。
【００１４】
オペレータ・ワークステーション４０に結合されたディスプレイ４２を用いて、構成された画像を観察し、イメージングプロセスを制御することができる。更に、通常はオペレータ・ワークステーション４０に結合されたプリンタ４４により走査画像を印刷することができる。ディスプレイ４２及びプリンタ４４はまた、直接又はオペレータ・ワークステーション４０を介してプロセッサ３６に接続することができる。更に、オペレータ・ワークステーション４０はまた、医用画像保管管理システム（以下「ＰＡＣＳ」という）４６に結合することもできる。別の場所にいるユーザが画像及び画像データにアクセスすることができるように、ＰＡＣＳ４６は、限定ではないが、放射線部門情報システム（以下「ＲＩＳ」という）及び病院情報システム（以下「ＨＩＳ」という）を含む遠隔システム４８に内部ネットワーク又は外部ネットワークを介して接続することができる点に留意されたい。
【００１５】
図２を全体的に参照すると、本実施形態において用いられる例示的なイメージング・システムは、ＣＴ走査システム５０とすることができる。本技術の態様による図２に示された例示的なＣＴ走査システム５０は、従来のＣＴ走査システムと比較して、より広い軸方向撮像範囲のアレイ、ガントリ５４の比較的高い回転速度、及びより精細な空間分解能を提供する。図２において、開口部５６を有するフレーム５２及びガントリ５４と共に例示的なＣＴ走査システム５０の構造上外観を示す。更に、患者テーブル５８は、フレーム５２及びガントリ５４の開口部５６内に位置付けられる。患者テーブル５８は、検査プロセスの間に患者１８が快適に横たわることができるように適合されている。更に、患者テーブル５８は、線形位置決めサブシステム２６（図１参照）により直線的に移動するように構成されている。
【００１６】
図３は、図２のＣＴ走査システム５０のあるサブシステムの代表図である。運転中、Ｘ線放射源１２が、被検体１８に向けて、及び更に検出器アレイ２２に向けてＸ線ビーム１６を投射する。上述のように、入射Ｘ線ビーム１６の一部は被検体１８又はその周囲を透過し、その後、減弱したＸ線ビーム２０を含むＸ線ビーム１６の一部が検出器アレイ２２に衝突する。複数の検出器組立体６２を備える検出器アレイ２２の例示的な配置を図４に示す。更に、図５に、本技術による各検出器組立体６２の典型的な構造上の態様を示す。通常、これらの検出器組立体６２の各々は、検出器の部分組立体６４と、検出器の部分組立体６４に結合された少なくとも１つの回路基板組立体７０とを含む。
【００１７】
図４及び図５を参照すると、動作上、検出器の部分組立体６４の各々は、複数の半導体検出器と、これらの検出器の各々が取り付けられたフォトダイオード（図示せず）とから構成されている。これらの半導体検出器は、Ｘ線ビームが当たると蛍光を発し、そこから光エネルギを発生するようになるシンチレーティング結晶を備える。更に、これらのフォトダイオードは、光エネルギを複数の電気信号に変換する。従って、検出器の部分組立体６４は、Ｘ線ビーム１６及び２０を検出し、更にこれらのＸ線ビームを複数の電気信号に変換するように適合されている。これらの電気信号に対応するデータは、Ｘ線放射が衝突した時点における検出器の部分組立体６４の位置でのＸ線ビーム１６、２０の強度を表す。これらのデータは、少なくとも１つのプリント回路基板７２上に実装された集積回路アレイ、例えば、データ収集チップアレイ６８を含む回路基板組立体７０により収集される。より詳細には、ガントリ５４に固定的に取り付けられたＸ線放射源１２及び検出器アレイ２２が回転すると、例えば、プリント回路基板７２上に実装されたデータ収集システムチップ６６のような複数の集積回路を備えるデータ収集チップアレイ６８である集積回路アレイが、被検体１８又はその周囲を透過した後の入射Ｘ線ビーム１６の減弱を表す電気信号に対応するデータを収集する。データ収集システム３４に結合されたプロセッサ３６は、これらのデータを処理して複数の投射測定値を生成し、更にこれらの投射測定値に基づいて計算を行い被検体１８の画像６０を構成するように設定されている。
【００１８】
これらの複数のデータ収集チップ６６の各々により収集された電気信号に対応する電気エネルギの一部が熱エネルギに変換されることは、理解することができる。実施において、本技術に挙げた例示的なＣＴ走査システム５０の検出器アレイ２２における各検出器組立体６２の幅は、従来のＣＴ走査システムと比較して全体的に大きく、患者１８の幅広の撮像範囲への対応に役立つ。従って、検出器組立体６２のデータ収集チップ６６の各々から発生する熱荷重は、従来のＣＴシステムの検出器組立体から発生する熱荷重と比較して実質的により大きなものとなる。通常は、本技術の態様により設計された熱管理システムは、ＣＴ走査システム５０の検出器組立体６２の各々から発生する熱荷重を軽減する。更に、この熱管理システムは、各検出器組立体６２の熱環境の制御、及びチップの比較的恒温状態での維持（すなわち、チップ間の温度差を最小にすること）を促進する。
【００１９】
本技術による熱管理システムの１つの実施形態を、図６に示す。以下により詳細に説明する本システムは、図７に示す部分組立体を含む。最善の状態では、本技術は、図７の構成に基づき、図６に示す形式の付加的構造の有無を問わず、幾つかの本発明の利点を得ることができる。幾つかの実施形態で図７の実施形態を特に参照すると、この熱管理システムは、２つ又はそれ以上のデータ収集チップ６６上に配置され、これらと直接的な熱接触を維持する拡散プレート７６の形態を取ることができるヒート・シンク組立体を含む。拡散プレート７６は、熱接着剤とすることができる結合剤でデータ収集チップ６６に取り付けられている。拡散プレート７６は通常、データ収集チップアレイにより生成された熱エネルギが回路基板組立体に分配され、検出器組立体６２全体にわたる実質的に恒温の温度分布にすることが可能になる。本明細書において使用する用語「実質的に恒温の温度分布」は、例えば検出器の部分組立体、回路基板組立体、及びＤＡＳチップ６６のような検出器組立体構成要素全体にわたる温度分布の偏差がごく僅かであるか、又は有意でないことを意味する。拡散プレートは、限定ではなく銅及びアルミニウムを含む好適な材料で製造することができる。図７に示す例示的な実施形態においては、ＤＡＳチップ６６の規則的配置が、プリント回路基板７２上に形成されている。限定ではないが、ねじれ形配置を含む幾つかの他の異なるＤＡＳチップ６６のプリント回路基板７２上への配列を可能とすることができることを理解すべきである。ねじれ形配置においては、ＤＡＳチップ６６が対角線上に互いに対向して配置されており（図５参照）、ＤＡＳチップ６６から拡散プレート７６への熱エネルギの均一な分布が向上する。
【００２０】
拡散プレートのような何らかのヒート・シンク構成が存在しない従来のチップの対流式冷却においては、個々のデータ収集チップ６６の温度のばらつきが大きい可能性がある。特定の実施形態において、ＤＡＳチップの温度は、約６２℃から約６７℃までばらつく可能性がある。図７に示す開示された実施形態の１つにおいて、データ収集チップ６６内で発生した熱エネルギが均等に分配され、個々のデータ収集チップ６６間の回路基板組立体７０を覆って実質的に恒温の温度分布をもたらし、検出器の部分組立体の熱管理システムが改善される。運転中、このような個々のチップ６６の絶対温度は、特定の最大温度より低く維持されるように構成されている。個々のデータ収集チップの絶対温度の実質的な低下は、拡散プレートがチップと直接的に熱接触している際にも見られた。実施において、熱がＤＡＳチップ６６から周囲環境へ移動する際に、拡散プレートを含むヒート・シンクが、フォトダイオード（図示せず）の温度を低下させる。ヒート・シンクから周囲環境への対流式熱伝達は、空気のような冷却媒体をプレナム（図示せず）内に配置された１つ又はそれ以上の送風機で吹きつけることにより達成することができる。冷却用空気は一般に、ガントリ５４内の周囲空気である。
【００２１】
更に、拡散プレート７６がＤＡＳチップアレイ６８間の恒温温度分布を向上させるので、個々のＤＡＳチップの温度差は、実質的により小さい。個々のＤＡＳチップ６６間の温度差の低下、及びその結果として検出器組立体６２の温度の低下は、最終的にはＣＴシステムにより生成される画質に反映されるチップ及びシステム全体の有効寿命、信頼性、並びに性能を向上させる。
【００２２】
上述のように例示的な実施形態において、拡散プレート６６は更に図６に示すように熱放散装置に接続されている。該熱放散装置は、ＤＡＳチップ６６からの熱伝達を向上させる複数のフィン８２を備えることができる。このようなフィンの１つの構成が、図６に示す例示的な実施形態に描かれている。フィン８２は、拡散プレート７６と直接熱接触することができ、この場合、フィン８２は、高い結合強度を有する高伝導性接着剤を用いて拡散プレートに取り付けることができる。フィン８２の表面積は、限定ではないが正方形状のジオメトリ、長方形状のジオメトリ、円状のジオメトリ、楕円形状のジオメトリ、及び不規則な形状のジオメトリを含む種々の構成からフィンの断面ジオメトリを選択することにより調節することができる点に留意されたい。
【００２３】
１つの実施形態において、フィン８２は、図６に示すように、不規則な形状にされている。これらは、約０．１２５ｍｍから約０．５ｍｍの厚さを有する平坦な金属板で作られたスプリング型フィン８２である。フィン８２は、限定ではないが、ベリリウム−銅、銅、及びアルミニウムを含む金属で作ることができる。平坦なスプリング型フィン８２は、薄い金属板を予熱状態で折り畳むことにより形成することができる。２つのこのようなフィン８２を互いに隣接して熱拡散器上に配置することができる。フィンが不規則な形状のジオメトリを有する場合、開口端が振動を引き起こす場合があり、これは、フィンの端部をスロット付きブロック８４内に挿入することにより防止することができる。ブロック８４は、任意のプラスチック材料で作ることができる。ブロックは更に、本質的にフィン構造をプリント配線板に接続する１つ又はそれ以上の保護装置（図示せず）に接続することができる。これらの構造は、ＣＴシステムの作動中にフィン構造の振動に起因するＤＡＳチップ内に生じた応力を逃がすように構成されている。フィン８２及びブロック８４は、所望の熱管理の利点を提供しながら、ＤＡＳチップ６６に加わる荷重を最小化するような方法で設計されている。拡散プレートの質量は、所望の熱減衰効果を達成してＤＡＳチップ内の温度変化を低減するように更に最適化されている。
【００２４】
本実施形態において、ＤＡＳチップ６６は、Ｋａｐｔｏｎのような可撓性材料７８を用いて拡散プレートに取り付けられている。回路基板組立体７０もまた、同じ可撓性材料を介して検出器の部分組立体６４に接続されている。図６に描かれた例示的な実施形態において、回路基板組立体７０は、検出器の部分組立体６４に物理的に隣接しており、これにより、この２つの要素間の熱伝達を確実にしている。
【００２５】
１つの実施形態において、ヒート・シンクは、図８に示すように、拡散プレート７６上に埋め込まれた１つ又はそれ以上のヒート・パイプ８６を更に備える。動作時には、これらのヒート・パイプは通常、熱源、すなわちデータ収集チップアレイ６８の熱荷重により駆動される受動熱伝達装置であり、２段階熱伝達原理に基づいて熱エネルギをこの熱源（すなわちデータ収集チップ・アレイ６８）からヒート・シンク組立体７６へ伝達する。一般に、これらのヒート・パイプ８６の各々が、典型的には熱伝導性材料、例えば銅で作られた閉鎖真空チャンバを含む。更に、該チャンバの内側表面は、毛管特性を有する典型的な吸い上げ構造で並んでおり、これらの吸い上げ構造は、作動流体で飽和されている。ヒート・パイプの高温端部（蒸発器区域とも呼ばれる）での熱エネルギが、吸い上げ構造の蒸発器区域に曝される部分内の作動流体を蒸発させる。その後、蒸発した作動流体が蒸発の潜熱をヒート・シンク組立体７６に伝達する。凝縮された作動流体は、吸い上げ構造の毛管作用によりヒート・パイプの蒸発器区域に引き戻される。
【００２６】
このメカニズムが、１つ又はそれ以上の送風機（図示せず）から空気を吹きつけることによる拡散プレートから周囲環境への熱放散を向上させる。ヒート・パイプ８６は、拡散プレート７６からヒート・パイプ８６への伝導性熱伝達機能を向上させるために、高い伝導性を有する材料で構成されている。ヒート・パイプ内に用いられる作動流体は、ヒート・パイプの構成材料及び吸い上げ材料との流体の適合性に基づいて選択される。本技術に用いられる作動流体は、限定ではないが、溶剤を含む。１つの実施形態において、水もまた、作動流体として用いることができる。図８に描かれた拡散プレート７６上のヒート・パイプ８６の配置設計は、例示的な配置である。ヒート・パイプの配置を幾つかの異なる配置で設計して、ＤＡＳチップ６６の冷却機能を向上させることを可能にする。
【００２７】
幾つかの実施形態において、図９及び図１０に示すように、拡散プレート７６は、１つ又はそれ以上の中空の内部区域を有するように構成することができる。中空区域（蒸発チャンバとも呼ばれる）９０にはワイヤ・メッシュ（図示せず）を充填することができ、熱伝達流体を更に収容することができる。拡散プレート７６は、頂部区域９８及び底部区域９６を含む２つの区域を更に備えることができる。底部区域９６は、ＤＡＳチップ６４（図９及び図１０には示さず）に取り付けられている。運転中、熱エネルギが拡散プレート７６に伝達され、熱伝達流体が加熱されて沸点に達する。ＤＡＳチップ６４から拡散プレート７６への熱エネルギの流れにより、蒸発潜熱が供給される。蒸発チャンバ９０内で蒸気が上方へ流れる際に蒸気が冷却され、一方で、凝縮により頂部表面９８において潜熱が放出される。次いで、熱が頂部表面９８から放散されるが、これは、１つ又はそれ以上の送風機（図示せず）による空気循環により強化される。別の実施形態において、熱放散工程は、拡散プレート７６の頂部表面９８に取り付けられた複数のフィン（図示せず）により更に強化することができる。本実施形態に用いられる熱伝達流体は、限定ではなく溶剤を含むことができる。１つの実施形態において、水も熱伝達流体として用いることもできる。
【００２８】
幾つかの実施形態において、拡散プレート７６は、図１１、図１２、図１３及び図１４に示すように、相変化材料（以下ＰＣＭという）を収容する１つ又はそれ以上の中空の内部区域９２を有するように構成されている。１つの実施形態において、拡散プレート７６は、図１１に示すように頂部区域９８及び底部区域９６を有する。拡散プレート７６の中空の内部９２は、ＰＣＭが充填されている。拡散プレート７６は、ＤＡＳチップ６６と熱的に連通する。運転中、ＤＡＳチップ６６により発生した熱エネルギは、拡散プレート７６に伝導される。その結果、該エネルギは、中空区域９２を満たすＰＣＭに伝達される。一般に固体材料であるＰＣＭが融解し始め、融解潜熱が、ＤＡＳチップ６６から流れる熱エネルギを伝導することにより供給される。ＤＡＳチップ６６から拡散プレート７６への熱伝導性は、図１１に示す１つの実施形態においては底部区域９６に取り付けるように構成され、図１２に示す別の実施形態においては拡散プレート７６の頂部区域９８に取り付けるように構成された伝導性要素９４により更に向上する。これらの伝導性要素９４は、高伝導性の金属で作られたストリップ又はフィンとすることができる。限定ではなく図１３及び図１４に示す構成を含む幾つかの他の伝導性要素の構成が可能である。図１３において、拡散プレート７６は、底部区域９６と頂部区域９８の両方に取り付けられた伝導性要素９４に取り付けられている。図１４において、伝導性要素は、拡散プレート７６の底部区域９６の両側に取り付けられている。
【００２９】
ＣＴシステムの運転中は常にＤＡＳチップ６６から放出される熱エネルギが増加し、これにより、拡散プレート７６の中空内部９２に存在するＰＣＭを融解させる。融解潜熱が、拡散プレート７６の底部区域９６を通ってＰＣＭ内に伝導されるＤＡＳチップ６４で放出される熱エネルギにより供給される。この工程においてＤＡＳチップ６６が冷却され、これにより検出器の部分組立体６４の温度が低下する。ＣＴシステムが作動中でない場合は、ＰＣＭ内に保存された熱エネルギが放出されて、ＰＣＭが固化し、潜熱が放出される。前述の実施形態において説明したように、相変化材料は、ガントリが回転してイメージングが進行している過渡期間中は、ＤＡＳチップ内で恒温状態に近い状態で保持されている。相変化材料を用いる図１１、図１２、図１３及び図１４に描かれた熱管理システムは、拡散プレート７６に取り付けるように構成された、高伝導性の金属で作られた複数のフィン（図示せず）により更に向上させることができる。
【００３０】
相変化材料（ＰＣＭ）は、限定ではなく、ｎ−アルカン系の有機化合物、パラフィンワックス、水和塩及び低融点合金を含む広範囲の化合物から選択される。ＰＣＭの融点は、ＣＴシステムの設計によるＤＡＳチップ６４の特定冷却要件に適するように設計することができる。
【００３１】
１つの実施形態において、拡散プレート７６は、図１５に示すような楔形又は先細の設計を有するように構成されている。図１５に熱管理システム７４を示す。図１５の図には２つの回路基板７０が描かれている。ＤＡＳチップ６４は、プリント回路基板７２に取り付けられている。拡散プレート７６は、２つの縁、すなわち前縁１００及び後縁１０２を有するように構成されている。拡散プレート７６の厚さは、拡散プレートの長さに沿って前縁１００から後縁１０２に向けて減少している。対流式冷却用の空気流路８８が、拡散プレート７６の長さに添って示されている。図１５に示すように拡散プレート７６の厚さが空気流路８８と共に増加するにつれて、空気流に対する断面積は、これに伴い徐々に減少する。運転中、これが、空気が拡散プレート７６の長さに沿って移動する際の空気速度の増加をもたらす。空気温度は、それが前縁１００に接触する場合には、後縁１０２における空気温度よりも低い。これは、空気が拡散プレート７６の長さに沿って移動する際に熱エネルギが空気中に放散され、これにより空気の温度が上昇する事実に起因するものである。ＤＡＳチップ６６内の均一な温度を維持し、且つ拡散プレート７６内におけるどのようなホット・スポットの発生をも回避するために、気温のこの上昇は、対流式熱伝達現象がこの例示的な実施形態においては空気である熱除去媒体の速度に比例するために、空気の速度の増加により補償される。
【００３２】
前述の各節で説明した全ての実施形態において、対流式冷却媒体は、ガントリ内の周囲空気である。図１６は、ＣＴシステム内の周囲空気の例示的な温度変化を示すグラフである。グラフ中、Ｘ軸１１２は、分による日時を示し、Ｙ軸１１４は、ガントリ５４内の空気の温度を示す。ガントリ内の空気の温度は、ＣＴシステムの設計により決定される特定の最高温度より下に保たれる。ガントリ内の周囲空気の温度分布は、幾つかの区域を有する。区域１０６は、検出器組立体に電源が投入されている際の気温の漸進的上昇を示す。区域１０８は走査モードを示し、この間に、気温の急上昇が観察される。この温度上昇は、イメージング工程の進行中にＸ線源により発生する熱によるものである。走査モードの後に、ガントリが回転を停止し、区域１１０に示すように、温度が下降する。この段階は、ガントリが静止位置にあるときである「パーク・モード」と一般に呼ばれる。図１６に、区域１０８で示すこのような走査モード及び区域１１０で示すパーキング・モードのサイクルの幾つかを示す。前述の各節に開示した種々の実施形態において説明した熱管理システムは、ＣＴシステムの走査モード中及びパーキング・モード中に発生する熱荷重に対処するように設計されている。更に、前述の各節に開示した種々の実施形態において説明した熱管理システムはまた、熱伝達状態が変化する（例えば、ＣＴシステムの走査モード中の対流式熱伝達量の増加又は減少により）間、及び回路の作動中に熱荷重が変化する際のみならず、周囲空気温度が上昇又は下降する（図１６に示すように）過渡期間中も、ＤＡＳチップを実質的に恒温状態に維持するようにも構成されている。状態のこのような時間的変化に対し、本システムは、ある期間にわたる温度変化に対する熱緩衝機構として作動する。
【００３３】
上述の各実施形態は、ＣＴスキャナ・システムの検出器組立体の熱管理システムを示している。開示した実施形態の主な利点には、データ収集チップを実質的に恒温の状態に維持し且つ検出器組立体内で発生する熱エネルギを放散させる機能が含まれる。熱放散プロセスがデータ収集チップの温度を低下させ、続いて検出器組立体を冷却する。データ収集チップ内の恒温に近い状態及びＤＡＳチップとその後の検出器組立体の冷却は、画質を向上させると共に、これらの走査システムをより幅広い動作温度範囲で作動させながらシステムの信頼性を向上させるといった、ＣＴ走査システム設計に対する更なる柔軟性を構築する機会をも提供する。
【００３４】
本発明は種々の変更及び代替形態が可能であるが、特定の実施形態を例証として図面に示し且つ本明細書に詳細に説明してきた。しかしながら、本発明は開示した特定の形態に限定されることを意図するものではない点を理解すべきである。一般に、本技術により想定される熱管理システムは、例えばＸ線イメージング・システム及び磁気共鳴イメージング法のような医用イメージング・システムを含む他のシステム用の電子回路にも同様に利用することができる。従って、現形態の本発明は、添付の特許請求の範囲に定める本発明の思想及び技術的範囲に入る全ての変更、均等物、及び代替物を包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本技術の態様による処理画像を生成するのに用いるＣＴイメージング・システムの形態の例示的なイメージング・システムの図。
【図２】図１のＣＴシステムの例示的な物理的実施の図。
【図３】放射線源及びイメージング・シーケンスの間に放射線を受信する検出器アレイを含む図２のＣＴシステムの幾つかの部分組立体の代表図。
【図４】検出器組立体を備える複数の検出器回路の例示的な配置を示す図３の検出器アレイに用いられる一連の検出器組立体の斜視図。
【図５】本技術による単一の検出器回路の一般的な構造上の外観を描いた、図４の例示的な回路基板組立体の斜視図。
【図６】図５の検出器回路に用いられる形式のデータ収集システム（ＤＡＳ）の回路チップ用熱管理システムの側面図。
【図７】ＤＡＳチップが上に実装された、図６のシステムに含まれる形式の例示的な基板組立体の平面図。
【図８】ヒート・パイプに連結されたＤＡＳチップ熱管理システム内で用いるための例示的な拡散プレート配置の平面図。
【図９】代替的な拡散プレート配置の部分平面図。
【図１０】更なる代替的拡散プレート配置の部分平面図。
【図１１】相変化材料を充填した別の代替的な拡散プレートの部分図。
【図１２】相変化材料を充填した拡散プレートの別の代替的実施形態の部分図。
【図１３】相変化材料を充填した拡散プレートの別の実施形態。
【図１４】相変化材料を充填した拡散プレートの更に別の実施形態の部分図。
【図１５】ＤＡＳチップの代替的な熱管理システムの立面図。
【図１６】本熱管理システムを用いるＣＴシステムのガントリ内の空気のある時間にわたる温度プロフィールを示すグラフ図。
【符号の説明】
【００３６】
６６  集積回路
７２  プリント回路基板
７４  熱管理システム
７６  拡散プレート
８８  空気流路
１００  拡散プレートの前縁
１０２  拡散プレートの後縁
【図１】
2005021683.tif 000003
【図２】
2005021683.tif 000004
【図３】
2005021683.tif 000005
【図４】
2005021683.tif 000006
【図５】
2005021683.tif 000007
【図６】
2005021683.tif 000008
【図７】
2005021683.tif 000009
【図８】
2005021683.tif 000010
【図９】
2005021683.tif 000011
【図１０】
2005021683.tif 000012
【図１１】
2005021683.tif 000013
【図１２】
2005021683.tif 000014
【図１３】
2005021683.tif 000015
【図１４】
2005021683.tif 000016
【図１５】
2005021683.tif 000017
【図１６】
2005021683.tif 000018