(57)【要約】回転ガントリ（２４）と静止ガントリ（２２）とを備えた診断システムにおいて、軸受レースは、回転軸（Ａ）からの距離に応じて異なる線速度を持つ表面と共に回転する。円錐ころ軸受（４６）は、軸受レース（５０）とインターフェイスをとり、表面の線速度が異なるレースと速度が合うように円錐形をしている。レース（５０）は、インターフェイスをとるために、軸受（４６）を軸方向及び半径方向の双方において支持する２つの面を有することが好ましい。軸受（４６）は、レース（５０）のまわりに２つ１組になって配置される。駆動モータ（５２）は、軸受（４６）の１つに接続され、ガントリ（２４）を回転させる。
2006500144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止ガントリと、
少なくとも２つの軸受レースを備え、被験者受け入れ領域のまわりを回転する回転ガントリと、
前記回転ガントリを該回転ガントリが回転軸まわりに回転するように支持する複数の円錐ころ軸受と、を有する画像診断用装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像診断用装置であって、
前記被験者受け入れ領域からの放射線を検出する放射線検出手段と、
受信された放射線を画像表現へ復元する復元処理手段と、
前記画像表現を人間が読める画像へ変換する表示手段と、を更に有することを特徴とする画像診断用装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像診断用装置であって、
前記回転ガントリ上に設けられ、前記被験者受け入れ領域を通じてＸ線を送信するＸ線生成手段を更に有する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の画像診断用装置であって、
前記円錐ころ軸受の各々は、円錐台面を備え、広端において軸受軸まわりに回転し、
前記円錐面は、挟端における線速度より速い線速度で移動する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の画像診断用装置であって、
前記少なくとも２つのレースの表面は、前記回転軸からの距離に応じて異なる線速度で移動し、
前記円錐ころ軸受の表面は、同じ角速度下で、前記軸受の縦方向軸に沿って異なる線速度で回転し、
前記円錐ころ軸受の表面の異なる線速度は、前記レースの異なる線速度に比例する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の画像診断用装置であって、
前記円錐ころ軸受は、少なくとも軸方向において前記回転ガントリを支持する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像診断用装置であって、
前記円錐ころ軸受は、半径方向及び軸方向において、前記回転ガントリを支持する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載の画像診断用装置であって、
前記複数の円錐ころ軸受のいずれか１つに取り付けられ、前記回転ガントリを駆動する少なくとも１つの駆動手段を更に有する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項記載の画像診断用装置であって、
前記少なくとも２つのレースは、前記回転ガントリ上に円錐状の軌道路を定義する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項記載の画像診断用装置であって、
前記円錐ころ軸受の各々は、
前記軸受の回転軸となる軸と、
メタルコアと、
前記軸受の接触面上の高分子コーティングとを有する、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項記載の画像診断用装置であって、
前記円錐ころ軸受は、式：
【数１】
2006500144.tif 000013
で定義される傾斜角Φを有し、
前記式において、ｄ０は前記軸受の大きい端の直径であり、ｄｉは前記軸受の小さい端の直径であり、Ｌｃは前記軸受の大きい端と小さい端との間の表面に沿って測った長さである、ことを特徴とする画像診断用装置。
【請求項１２】
被験者受け入れ領域を囲む回転ガントリを静止ガントリに取り付けられた複数の円錐ころ軸受で支持する工程と、
前記回転ガントリを該ガントリの軸受レースを前記円錐ころ軸受の表面に接触させながら該軸受と同時に回転させる工程と、を有することを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の診断用画像化方法であって、
前記被験者受け入れ領域から受信された放射線を表すデータを収集する工程と、
前記データを電子画像表現へ復元する工程と、
前記画像表現を人間が読める表示に変換する工程と、を更に有することを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の診断用画像化方法であって、
前記回転ガントリ上に設けられた放射源から前記被験者受け入れ領域を通じてＸ線を送信する工程を更に有し、
前記収集工程は、前記被験者受け入れ領域を通った前記Ｘ線を検出する工程を含む、ことを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一項記載の診断用画像化方法であって、
少なくとも２つの軸受レースを前記回転軸からの距離に応じて異なる線速度で回転させる工程と、
前記円錐ころ軸受の表面を、同じ角速度下で、前記軸受の縦方向軸に沿って異なる線速度で回転される工程と、を更に有し、
前記円錐ころ軸受の表面の異なる線速度は、前記レースの異なる線速度に比例する、ことを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれか一項記載の診断用画像化方法であって、
前記円錐ころ軸受で前記回転ガントリを少なくとも軸方向において支持する工程を更に有する、ことを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の診断用画像化方法であって、
軸受レースが２つあるシステムにおいて、前記軸受で前記回転ガントリを半径方向及び軸方向において支持する工程を更に有する、ことを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれか一項記載の診断用画像化方法であって、
式：
【数２】
2006500144.tif 000014
によって前記円錐ころ軸受の傾斜角Φを定義する工程を更に有し、
前記式において、ｄ０は前記軸受の大きい端の直径であり、ｄｉは前記軸受の小さい端の直径であり、Ｌｃは前記軸受の表面に沿って測った大きい端と小さい端との間の長さである、ことを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項１９】
請求項１２記載の診断用画像化方法であって、
前記円錐ころ軸受の接触面を高分子コーティングで覆う工程を更に有する、ことを特徴とする診断用画像化方法。
【請求項２０】
コンピュータ断層投影スキャナと共に用いられるころ軸受であって、
前記ころ軸受は、
前記軸受の回転軸となる軸と、
台形状の横断面を有する円錐形の本体とを有し、
前記本体の円錐状表面は、前記コンピュータ断層投影スキャナの回転ガントリの軸受レースとのインターフェイスをとる接触面であり、
前記軸受の傾斜角Φは、式：
【数３】
2006500144.tif 000015
によって定義され、
前記式において、ｄ０は前記軸受の大きい端の直径であり、ｄｉは前記軸受の小さい端の直径であり、Ｌｃは前記軸受の表面に沿って測った大きい端と小さい端との間の長さであり、
前記ころ軸受は、更に、前記軸受本体の前記接触面上に高分子コーティングを有する、ことを特徴とするころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学的画像化分野に関する。本発明は、特に、第三世代ＣＴスキャナ及び第四世代ＣＴスキャナなどの回転ガントリ（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｇａｎｔｒｙ）に関し、以下では特にこれらを参照する。しかしながら、本発明は、回転軸受（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｂｅａｒｉｎｇ）を備えたニュークリアカメラ（ｎｕｃｌｅａｒ  ｃａｍｅｒａ）などの他の画像化システムと共に用いられることもでき、上記用途に限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
通常、第三・第四世代のＣＴシステムは、回転ガントリと静止ガントリとを有する。これら２つのガントリは、軸受システムによってインターフェイスがとられている。この軸受システムにより、一方のガントリは他方に対して相対的に回転可能となる。
【０００３】
これまで、これらガントリ間のインターフェイスを提供するのに、直径が１メートルを越える場合も多い大型の玉軸受アッセンブリが用いられてきた。大型の玉軸受アッセンブリは、高価であって、且つ、大きな音を立てる傾向にある。
【０００４】
ころ軸受が用いられたシステムもある。円筒形のころが、軸方向及び半径方向の双方で回転ガントリを支持する。通常、回転ガントリは、３つの軸受レース又は軌道を有し、軸受はこのレース又は軌道に沿って回る。軸受は、環状のレースにより回転ガントリを半径方向に支持しながら（重力に抗する垂直抗力）、第二及び第三のレースにより回転ガントリを横方向に、すなわち軸方向に支持する。回転ガントリがぐらつくのを防ぐために、ころ軸受は、かなりの作用圧力で第二及び第三のレースに押し付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガントリが一定の角速度で回転している間、ガントリの各部は、半径方向距離に応じて異なる線速度で移動する。より具体的に言えば、第二及び第三のレースのうち、ガントリの回転軸からの距離が遠い部分ほど、線速度がより速い。別の言い方をすれば、あらゆる移動要素の線速度は、ガントリの角速度だけでなく、半径方向位置にも依存する。
【０００６】
これは、特に、軸方向支持のための第二及び第三の軸受レースにとって重大なことである。これら２つのレースの外縁は、内縁よりも速く移動する。第二及び第三のレースと接する円筒形のころ軸受の各々は、同じ速度でしか回転しない。したがって、軸受レースところ軸受との間に滑りが発生する。これは、高い摩擦を引き起こすと共に、軸受レース及び軸受の双方を早々に摩耗させることになる。加えて、ガントリの速度と高い速度によりレース及び軸受が受ける摩耗とをバランスさせるために、ガントリの機能上の速度が制限される。
【０００７】
本発明は、上記制限等を克服するように改良された装置及び方法について検討している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、画像診断用装置が提供される。第一及び第二のガントリは、複数の円錐ころ軸受によってインターフェイスがとられる。これら複数の円錐ころ軸受は、第二のガントリの回転時に、該第二のガントリを支持する。これら複数の円錐ころ軸受は、回転ガントリ上の軸受レースとインターフェイスをとる。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、画層診断方法が提供される。第一のガントリ（回転ガントリ）は、第二のガントリに取り付けられた複数の円錐ころ軸受によって支持される。第一のガントリは、そのレースがころ軸受と接触した状態で、ころ軸受と共に回転する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の利点の１つは、ころ軸受及び軸受レースの寿命が延びることである。
【００１１】
別の利点は、必要なころ軸受の総数が減ることである。
【００１２】
別の利点は、軸受システムの回転摩擦が減ることである。
【００１３】
別の利点は、同じサイズのころ軸受を用いることができることである。
【００１４】
別の利点は、精密に機械加工された軸受レースの数が少なくなることである。
【００１５】
別の利点は、回転ガントリが小さくなることである。
【００１６】
別の利点は、駆動モータが一体化されることである。
【００１７】
別の利点は、現在生産されている類似のシステムよりもコストが削減されることである。
【００１８】
更に別の利点は、回転速度がより速くなることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の多数の更なる利点及び利益は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことによって当業者に明らかとなる。
【００２０】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配列の形を採ることができると共に、様々な工程及び工程の配列の形を採ることができる。添付図面は、好ましい実施形態を例示することを目的としたものであり、本発明を限定するものとして解釈されてはならない。
【実施例】
【００２１】
図１を参照する。ＣＴスキャナ１０は、被験者ベッド１２を有する。被験者ベッド１２は、該ベッドの上に寝かされた被験者を画像化領域１４内へ出入りさせる。Ｘ線放射源１６からのＸ線は、ファンビーム（ｆａｎ  ｂｅａｍ）へと成形・平行化され、画像化領域１４を通過し、画像化領域１４の反対側の検出器アッセンブリ２０によって検出される。図示された第三世代の実施形態では、放射源１６は、検出器アッセンブリ２０と共に回転し、軸Ａまわりに回転するときは常に画像化領域１４まわりにおいて検出器アッセンブリ２０から１８０°となる。別の方法として、第四世代ＣＴスキャナにおいて行われているように、静止ガントリ２２上の個々の検出器の静止リングが検出器アッセンブリ２０を置き換えてもよい。
【００２２】
回転ガントリ２４が被験者のまわりを回転するとき、データメモリ３０に検出されたＸ線の強度が収集される。データが収集されるとき、再現プロセッサ３２は、畳み込み・逆投影法アルゴリズム又は他の適切な再現手法を収集されたデータに適用して、画像を再現する。再現画像は、画像メモリ３４に記憶される。ビデオプロセッサ３６は、再現画像の中から選択した部分を引き出し、ＣＲＴモニタ、アクティブ・マトリックス・モニタ、ＬＣＤディスプレイなどの人間が読むことができるモニタ３８上に表示できる形式へ変換する。
【００２３】
第一のガントリ（回転ガントリ）２４は、第二のガントリ（静止ガントリ）２２内に配置される。Ｘ線放射源１６及び検出器アレイ２０は、電源やデータバッファなどの他の関連電子部品４４に沿って回転ガントリ２４上にマウントされる。
【００２４】
回転ガントリ２４は、複数の円錐ころ軸受４６によって、静止ガントリ２２内に支持される。好ましい実施形態においては、２つの軸受から成るセットが４セット、合計で８つのころ軸受が存在する。当然、軸受ペアの数は、ガントリ２４の重量や機能上の速度などの他の要因に応じて、これより多くても少なくてもよい。各軸受４６は、静止ガントリ２２に機械的に固定された各々の軸受軸まわりに自由に回転する。
【００２５】
図２を参照する。軸受４６は、円錐形の軸受レース５０とインターフェイスがとられる。レース５０は、軸Ａに対して角度の付いた面を提供するため、軸受４６は、図２に示すように、半径方向（軸Ａに垂直な方向）の支持と、軸方向（軸Ａに平行な方向）の支持とを双方提供する。
【００２６】
背景技術で述べたように、レース５０は一定の角速度で動くが、ガントリ２４が回転している間、レース５０のうち軸Ａから遠い部分ほど近い部分に比して線速度がより高い。この線速度偏差を補償するために、軸受４６は円錐形に傾斜が付けられる。ガントリ２４が回転するとき、ガントリ２４に接している各軸受４６も回転する。円錐形であるために、各軸受は、広径端若しくは大径端と、狭径端若しくは小径端とを有する。ガントリと同様に、軸受の広径端の面は、挟径端の面よりも高い線速度で移動する。軸受４６は、レース５０の傾斜及び半径方向高さに比例して変化する直径を有するように形作られているため、軸受４６とレース５０との間には、これらすべてが回転しているとき、滑りは生じない。
【００２７】
軸受４６は、メタルコア（好ましくは、ステンレス鋼）から作られ、高分子（好ましくは、ポリウレタン）コーティングされることが好ましい。このコーティングは、表面被覆にとどまらず、三輪車のタイヤなどと同様のものであることが好ましい。このコーティングは、滑らかな緩衝を提供するのに十分な厚さを持つが、回転ガントリをしっかりと支持するのに十分な厚さを持つ。コーティングは、ポリウレタンが好ましいが、レース５０と軸受４６との間の金属対金属の接触を妨げながら適切な剛性を提供するものであれば他のコーティングであってもよい。
【００２８】
図３を参照する。軸受の１つは、外部駆動モータ５２に取り付けられ、駆動軸受５４となる。駆動軸受５４は、軸受レース５０との摩擦を向上させるために他の軸受４６とは異なる物質（例えば、強化ゴムなど）でコーティングされてもよい。
【００２９】
円錐形の軸受レース５０と円錐ころ軸受４６の速度を調和させるために、軸受４６の直径の増大を表す拡張角が求められる。図４を参照する。速度Ｖ０と速度Ｖｉとをレース５０上及び軸受４６上の双方で一致させるために、角度Φが求められる。まず、軸受直径に対するレース５０の直径の比が求められる。
【００３０】
【数４】
2006500144.tif 000003
ここで、Ｄ０はレース５０の外径であり、ｄ０は軸受４６の外径であり、Ｒはこれら２つの測定値の比である。次いで、軸受の角速度ωｔが
【００３１】
【数５】
2006500144.tif 000004
によって求められる。ここで、ωｇはガントリの角速度（毎分回転数）である。システムのジオメトリから、
【００３２】
【数６】
2006500144.tif 000005
が既知である。ここで、Ｌｃはころ軸受４６の接触面の長さであり、Ｄｉは軸受レースの内径であり、αは軸受レース５０の仰角である。Ｄｉについて解くと、
【００３３】
【数７】
2006500144.tif 000006
となる。
【００３４】
接触面の速度を一致させるために、軸受４６及びレース５０の先端における速度Ｖ０及びＶｉは、
【００３５】
【数８】
2006500144.tif 000007
に合うように求められる。ωｔについて解くと、
【００３６】
【数９】
2006500144.tif 000008
となる。ここで、ｄ０は軸受４６の外径である。同様に、
【００３７】
【数１０】
2006500144.tif 000009
である。ここで、ｄｉはころ軸受４６の内径である。上記２つの式を合わせると、
【００３８】
【数１１】
2006500144.tif 000010
が求められる。最後に、角度Φは、
【００３９】
【数１２】
2006500144.tif 000011
によって求めることができる。軸受の軸方向長さＬｒは、
【００４０】
【数１３】
2006500144.tif 000012
によって求めることができる。しかし、ころ軸受４６の実際の長さは、同じ角度Φを維持しながら、わずかに長くなったり短くなったりすることは明らかである。
【００４１】
図５は変形例を示す。レース６０は、レース５０を負の方向へ反転させたものである。この変形例のレース６０も、ガントリ６２を軸方向及び半径方向の双方において支持する。
【００４２】
図６は別の変形例を示す。レース７０は３つの面を有し、円錐ころ軸受７２はレース７０の垂直面に隣接している。円筒形の（円錐形ではない）ころ軸受７４は、レース７０の水平面に隣接する。なぜなら、該水平面は、その全体が軸Ａから等距離にあるため、速度不一致現象を示さないからである。この実施形態においては、平らな軸受７４がガントリ７６を半径方向に支持し、円錐ころ軸受７２がガントリ７６を軸方向に支持する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るコンピュータ断層撮影スキャナの概略図である。
【図２】図１の回転ガントリと本発明に係る円錐ころ軸受の横断面図である。
【図３】駆動モータを含めた図２のころ軸受の詳細図である。
【図４】本発明に係る軸受レース・インターフェイスの幾何学図である。
【図５】本発明の代替的な両面レースの実施形態を示す図である。
【図６】本発明の代替的な三面レースの実施形態を示す図である。
【図１】
2006500144.tif 000016
【図２】
2006500144.tif 000017
【図３】
2006500144.tif 000018
【図４】
2006500144.tif 000019
【図５】
2006500144.tif 000020
【図６】
2006500144.tif 000021
【国際調査報告】
2006500144.tif 000022
2006500144.tif 000023
2006500144.tif 000024
2006500144.tif 000025