(57)【要約】【課題】個々の円環形の磁性流体シールに加わるガス負荷又は圧力負荷を最小限にする。【解決手段】多段式磁性流体シール（３０Ｂ）は、シャフト（３１Ｂ）が円環形の畝（７１）によって磁極片（４７Ａ、４７Ｂ）に密に近接して配置されるように、シャフトの外面（４６Ｂ）及び磁極片の内面（４９Ａ、４９Ｂ）の一方又は両方に画定されて隔設されている複数の円環形の畝と、シャフトと磁極片との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝の頂上にそれぞれ形成されている複数の円環形の磁性流体シール（７３）と、シャフトを包囲するように、円環形の畝の間の空間（７２）の少なくとも一つにそれぞれ配置されている少なくとも１個の円環（６５）とを含んでおり、各々の円環は、内部のガス負荷を小さくするように、多段式磁性流体シールの内部の空間を占有するのに役立つ。【選択図】図６
2007162948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の領域（２１）と第二の領域（５４）との間の隔壁（４５）に設けられた開口を通って延在する回転式シャフト（３１Ｂ）の周りにハーメチック・シールを実質的に形成する多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）であって、
前記シャフト（３１Ｂ）を包囲するように前記隔壁（４５）開口の内部に装着されており、北極（Ｎ）を有する第一の端部（４４）及び南極（Ｓ）を有する反対側の第二の端部（４３）の両方を有する中空の円筒形の永久磁石（４０）と、
前記シャフト（３１Ｂ）を包囲して前記永久磁石（４０）の前記第一の端部（４４）に実質的に当接するように前記隔壁開口の内部に装着されている円環形の第一の磁極片（４７Ｂ）と、
前記シャフト（３１Ｂ）を包囲して前記永久磁石（４０）の前記第二の端部（４３）に実質的に当接するように前記隔壁開口の内部に装着されている円環形の第二の磁極片（４７Ａ）と、
前記シャフト（３１Ｂ）が当該円環形の畝（７１）により前記第一の磁極片（４７Ｂ）及び前記第二の磁極片（４７Ａ）の少なくとも一方に密に近接して配置されるように、前記シャフト（３１Ｂ）の外面（４６Ｂ）、前記第一の磁極片（４７Ｂ）の内面（４９Ｂ）、及び前記第二の磁極片（４７Ａ）の内面（４９Ａ）の少なくとも一つに画定されて隔設されている複数の円環形の畝（７１）と、
前記シャフト（３１Ｂ）と前記第一の磁極片（４７Ｂ）及び前記第二の磁極片（４７Ａ）の少なくとも一方との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、前記円環形の畝（７１）の頂上にそれぞれ形成されている複数の円環形の磁性流体シール（７３）と、
前記シャフト（３１Ｂ）を包囲するように、前記円環形の畝（７１）の間の空間（７２）の少なくとも一つにそれぞれ配置されている少なくとも１個の円環（６５）と、
を備えており、
各々の前記円環（６５）は、内部のガス負荷を小さくするように当該多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）の内部の空間を占有するのに役立つ、
多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項２】
前記回転式シャフト（３１Ｂ）は実質的に円筒形であって、透磁性の材料を含んでいる、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項３】
前記中空の円筒形の永久磁石（４０）は、該磁石（４０）及び前記シャフト（３１Ｂ）が互いに対して非連続的になるように前記シャフト（３１Ｂ）を包囲している、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項４】
前記畝（７１）の各々は頂上に向かってテーパを設けられている、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項５】
前記複数の円環形の畝（７１）は、特定的に前記シャフト（３１Ｂ）の前記外面（４６Ｂ）に画定されて隔設されており、
前記複数の円環形の磁性流体シール（７３）は、特定的に前記シャフト（３１Ｂ）に設けられている前記円環形の畝（７１）の前記頂上と前記第一の磁極片（４７Ｂ）及び前記第二の磁極片（４７Ａ）の少なくとも一方の内面（４９）との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、前記円環形の畝（７１）の前記頂上にそれぞれ形成されており、
各々の前記円環（６５）は、各々の該円環（６５）が、特定的に前記シャフト（３１Ｂ）と連続になるように前記円環形の畝（７１）の間の前記空間（７２）の一つずつにそれぞれ配置されている、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項６】
前記複数の円環形の畝（７１）は、特定的に前記第一の磁極片（４７Ｂ）及び前記第二の磁極片（４７Ａ）の少なくとも一方の内面（４９）に画定されて隔設されており、
前記複数の円環形の磁性流体シール（７３）は、特定的に前記シャフト（３１Ｂ）の前記外面（４６Ｂ）と前記第一の磁極片（４７Ｂ）及び前記第二の磁極片（４７Ａ）の少なくとも一方の前記円環形の畝（７１）の前記頂上との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、前記円環形の畝（７１）の前記頂上にそれぞれ形成されており、
各々の前記円環（６５）は、各々の該円環（６５）が、特定的に前記第一の磁極片（４７Ｂ）及び前記第二の磁極片（４７Ａ）の少なくとも一方と連続になるように、前記円環形の畝（７１）の間の前記空間（７２）の一つずつにそれぞれ配置されている、
請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項７】
各々の前記円環（６５）は実質的に中実である、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項８】
各々の前記円環（６５）は非磁性材料を含んでいる、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項９】
各々の前記円環（６５）は、前記磁性流体シール（７３）と非連続的になるように丸みを帯びた断面輪郭を有する、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【請求項１０】
各々の前記円環（６５）は、前記円環形の畝（７１）のそれぞれの高さと実質的に同程度の断面厚み（Ｔ）を有する、請求項１に記載の多段式磁性流体シール系（３０Ｂ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、磁性流体シールに関し、さらに具体的には、回転式シャフトの周りにハーメチック・シールを形成するのに有用な多段式磁性流体シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムの動作時には、被検体又は患者が長い患者テーブルに載置されて、テーブルは、患者の体内の特定の解剖学的区画又は関心領域（ＲＯＩ）をＸ線管の下方に配置するようにガントリ軸に沿って電動モータによって移動される。一旦、患者がＸ線管の下方に所望通りに整列したら、テーブル及び患者の両方を不動にするように患者テーブルの移動を拘束する。テーブル及び患者を不動にした後に、患者を包囲しておりＸ線管を装着された円環形のガントリが起動される。このように起動されたら、ガントリはこれにより、テーブルに横臥している患者の周りを回転し又は回動し始める。ガントリが回動するのに伴って、ガントリに装着されたＸ線管はファン形状（扇形）のＸ線ビームを患者に向かって放出する。このようにして、患者のＲＯＩは多くの異なる角度からＸ線で完全に照射される。かかる照射時にＸ線が患者を透過しようとするにつれて、Ｘ線は、ＲＯＩの内部に存在する特定の生体組織に依存した様々な異なるレベルで個別に吸収され又は減弱される（すなわち弱められる）。これら異なるレベルのＸ線吸収又は減弱は、やはりガントリに装着されておりガントリ上でＸ線管に対向配置されている円弧状のＸ線検出器によって感知されて検出される。次いで、これら検出された異なるレベルに基づいて、ＣＴイメージング・システムはＸ線強度プロファイルを生成し、ここからデータ処理用コンピュータの助けを借りて患者のＲＯＩディジタル画像を「構築」する。かかる画像を構築したら、画像は、医師又は他の医療従事者が患者の体内のＲＯＩを間接的に観察して検査し得るように、コンピュータのモニタに視覚的に表示される。かかる検査を実行した後に、医師は、患者の疾患を正確に診断して、適当な治療を処方することができる。
【特許文献１】米国特許第４６０５２３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる動作時に、ＣＴイメージング・システム自体の全体的な機械的安定性及び動作安定性を保ちつつ同時にガントリに装着されたＸ線管の高速回転を容易にするためには、ガントリでの回転時にＸ線管系に関連する不安定性を招く如何なるｇ力も最小限にするように、Ｘ線管系の総重量を全体的に軽減しなければならない。かかるＸ線管系の総重量を軽減する一つの方法は、内部の真空を持続させるためにＸ線管からガス又は空気を排気するのに必要なＸ線管系に設けられているポンプ系設備の量を、かかるポンプ系設備は典型的には極めて嵩高いため、最小限にするものである。かかるＸ線管系に設けられているポンプ系設備の必要量を減少させるのを助けるために、従来は、Ｘ線管を封止（シール）してＸ線管の内部の真空を保つのを助けるＸ線管のアノード回転用シャフトを包囲した多段式磁性流体シール系を、シール系の内部の個々の円環形の磁性流体シール（すなわち流体環）の破裂の頻度を少なくするように設計しなければならない。このようにすると、Ｘ線管系のポンプ系は、極めて頻繁な連続ポンプ作用ではなく、頻繁でない間歇的ポンプ作用のみのための物理的能力を有するだけでよい。しかしながら、かかる磁性流体シール系内での個々の流体環の破裂の頻度を少なくするために、シール系は一般的には、シール系がシール系の両側の二つの領域の間で著しい差圧を経験するときには常に、個々の流体環に加わるガス負荷又は圧力負荷を小さくする又は最小限にするように設計されていなければならない。
【０００４】
以上に鑑みて、現在、当技術分野では、シール系がシール系の両側の二つの領域の間で著しい差圧を経験するときには常に、個々の円環形の磁性流体シールに加わるガス負荷又は圧力負荷を最小限にするように設計されている多段式磁性流体シール系が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、二つの領域又は環境の間の隔壁に設けられた開口を通って延在する回転式シャフトの周りにハーメチック・シールを実質的に形成する多段式磁性流体シール系を提供する。一つの実施可能な実施形態では、この多段式磁性流体シール系は、円筒形の永久磁石、円環形の第一の磁極片、円環形の第二の磁極片、複数の円環形の畝、複数の円環形の磁性流体シール、及び少なくとも１個の円環を含んでいる。先ず第一に、円筒形の永久磁石は実質的に中空であって、北極を有する第一の端部及び南極を有する反対側の第二の端部の両方を有している。このようなものとして、円筒形の永久磁石は、シャフトを包囲するように隔壁開口の内部に装着される。加えて、円環形の第一の磁極片は、やはりシャフトを包囲すると共に永久磁石の第一の端部に実質的に当接するように、隔壁開口の内部に装着される。一方、円環形の第二の磁極片は、シャフトを包囲して永久磁石の第二の端部に実質的に当接するように、隔壁開口の内部に装着される。さらに、円環形の畝は、シャフトが円環形の畝によって第一の磁極片及び第二の磁極片の一方又は両方に密に近接して配置されるように、シャフトの外面、第一の磁極片の内面及び第二の磁極片の内面の少なくとも一つに画定されて隔設される。そして、円環形の磁性流体シールは、シャフトと第一の磁極片及び第二の磁極片の一方又は両方との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝の頂上にそれぞれ形成される。さらに、各々の円環は、シャフトを包囲するように、円環形の畝の間の空間の一つにそれぞれ配置される。このような構成において、各々の円環は、内部のガス負荷を小さくするように、多段式磁性流体シール系の内部の空間を占有するのに役立つ。
【０００６】
さらに、本発明はまた、円環形の磁極片を通って延在する回転式シャフトの周りにハーメチック・シールを実質的に形成する多段式磁性流体シールを提供する。一つの実施可能な実施形態では、この多段式磁性流体シールは、複数の円環形の畝、複数の円環形の磁性流体シール、及び少なくとも１個の円環を含んでいる。先ず第一に、円環形の畝は、シャフトが円環形の畝によって磁極片に密に近接して配置されるように、シャフトの外面及び磁極片の内面の一方又は両方に画定されて隔設される。そして、円環形の磁性流体シールは、シャフトと磁極片との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝の頂上にそれぞれ形成される。さらに、各々の円環は、シャフトを包囲するように、円環形の畝の間の空間の一つにそれぞれ配置される。このような構成において、各々の円環は、内部のガス負荷を小さくするように、多段式磁性流体シールの内部の空間を占有するのに役立つ。
【０００７】
さらに、本発明はまた、段間空間を占有し、これにより回転式シャフトの周りにハーメチック・シールを実質的に形成する多段式磁性流体シールの内部のガス負荷を小さくする円環アセンブリを提供する。一つの実施可能な実施形態では、この円環アセンブリは、第一の円弧状区画、第二の円弧状区画、第一の接続具、及び第二の接続具を含んでいる。第一の円弧状区画は第一の端部及び第二の端部を有し、第二の円弧状区画も第一の端部及び第二の端部を有する。第一の接続具は、第一の円弧状区画の第一の端部を第二の円弧状区画の第二の端部に接続するように構成されている。一方、第二の接続具は、第一の円弧状区画の第二の端部を第二の円弧状区画の第一の端部に接続するように構成されている。このように構成されているため、第一の接続具及び第二の接続具は、第一の円弧状区画及び第二の円弧状区画が回転式シャフトを協働的に包囲するように、第一の円弧状区画及び第二の円弧状区画を共に接続するのに有用となっている。
【０００８】
最後に、以上に述べたことに加え、本発明の様々な代替的な実施形態、設計的配慮、応用、方法論及び利点は、以下に述べるような本発明を実施するのに思量される最良の態様の詳細な説明を特許請求の範囲及び添付図面と共に検討することにより当業者には明らかとなるものと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を、添付図面を参照しながら例を掲げるために説明する。
【００１０】
図１は、大部分において従来のものであるＸ線系１１の平面図（すなわち上面図）を示す。図示のように、Ｘ線系１１は全体的には、アノード端部１４、カソード端部１８、及び中央区画１９を含んでいる。中央区画１９は、アノード端部１４とカソード端部１８との間に配置されており、Ｘ線を発生するためのＸ線管２０を収容している。
【００１１】
図２（Ａ）は、図１に示すＸ線系１１の断面側面図を示す。図２（Ａ）に示すように、系１１のＸ線管２０は主に、ケーシング２８の内部に画定されたチェンバ２５に配置されている真空容器２２を含んでいる。真空容器２２は、極めて高い温度に耐えるように構築されており、例えばガラス又はパイレックス(商標）のようなＸ線透過性材料を含んでおり、またステンレス鋼又は銅のような非透過性材料の区画も含んでいてよい。一方、ケーシング２８は、例えばアルミニウムを含んでいてよく、またＸ線の通過を遮断する鉛で内張りされていてもよい。慣例により、ケーシング２８の内部のチェンバ２５は、例えば絶縁油のような吸熱性の冷却用流体２６で充填されている。Ｘ線管２０に高温が発生されるようなＸ線系１１の動作時には、冷却用流体２６は系１１全体に循環されて、これにより、管２０を冷却して管２０への損傷を防ぐように管２０からの熱エネルギ（すなわち熱）を吸収する。さらに、Ｘ線管２０からの熱を吸収することに加え、冷却用流体２６はまた、ケーシング２８を管の真空容器２２の内部に存在する高電圧電荷から電気的に絶縁する役割も果たす。
【００１２】
Ｘ線系１１の全体に冷却用流体２６を循環させるために、図１に示すような系の中央区画１９は、一方の側にポンプ１２を装着している。このように装着されているため、ポンプ１２は、一連の流体ホース１３を介してＸ線系１１の全体に冷却用流体２６を循環させるように動作することが可能である。流体２６が管２０をさらに冷却するようにＸ線系１１の全体に再循環される前に、吸収された熱を冷却用流体２６から除去するために、系の中央区画１９はまた、直列型放熱器１５を他方の側に装着している。放熱器１５は、放熱器１５を覆う冷却用空気流を生成するために装着されて動作する付設の冷却ファン１６及び１７を有している。従って、この構成において、冷却用流体２６によって吸収されたあらゆる熱は、放熱器１５を通して流体２６を循環させることにより殆ど放散される。
【００１３】
図２（Ａ）にさらに詳細に示すように、Ｘ線系１１はまた、Ｘ線系１１に電気的なエネルギを与える接点となるアノード・レセプタクル２３及びカソード・レセプタクル２４の両方を含んでいる。対応して、Ｘ線系１１の内部のＸ線管２０は、アノード・レセプタクル２３と電気的に連絡しているアノード・アセンブリ２９、及びカソード・レセプタクル２４と電気的に連絡しているカソード・アセンブリ３４の両方を含んでいる。アノード・アセンブリ２９及びカソード・アセンブリ３４は全体的に、真空容器２２の内部に画定された殆ど排気されたチェンバ領域２１に配置されている。アノード・アセンブリ２９は具体的には面取り円板３２を含んでおり、円板３２は、真空容器２２の内部のチェンバ領域２１の内部まで延在している回転式シャフト３１の一端に装着されている。一方、カソード・アセンブリ３４は、容器２２の内部のチェンバ領域２１において円板３２と対向配置された集束カップ及び電力印加可能なフィラメント（詳細には図示されていない）の両方を含んでいる。真空容器２２の外部では、Ｘ線系１１はさらに、回転式シャフト３１の他端と機械的に連絡した駆動用誘導モータ２７を含んでいる。
【００１４】
動作時には、Ｘ線系１１が、アノード・レセプタクル２３とカソード・レセプタクル２４との間に電気的に接続されている電源３８によって電力を印加されると、集束した電子流３５がカソード・アセンブリ３４のフィラメントから放出されて、アノード・アセンブリ２９の円板３２に向かう。電子流３５が円板３２の表面に衝突しているときに、駆動用誘導モータ２７は、極めて高速の角速度でシャフト３１及び円板３２を共に回転させるように動作している。このようにして、入射した電子流３５からの電子が、回転する円板３２の表面において吸収され且つ／又は偏向されるのに伴って、高周波電磁波又はＸ線３３がこれにより発生される。かかるＸ線３３を発生することに加え、この同じ動作がまた、上で簡単に触れたようにＸ線管２０の真空容器２２の内部に多量の熱を発生する。
【００１５】
図２（Ａ）に示すように、円板３２から発散するＸ線３３は、真空容器２２のチェンバ領域２１を通ると共に、容器２２の壁面に設けられたＸ線透過窓３６を通って容器２２から出る。この後に、Ｘ線３３はＸ線管２０とケーシング２８との間の冷却用流体２６を通過した後に、最終的にはケーシング２８の壁面に形成されたもう一つの窓３７を通る。内側の窓３６と同様に、この外側の窓３７もＸ線透過性であって、例えばベリリウムを含み得る。図２（Ａ）に示すように、外側の透過窓３７は具体的には、真空容器２２の壁面に設けられた内側の透過窓３６と全体的に整列するようにケーシング２８の壁面に配置されている。このように両方の窓３６及び３７を整列させているため、Ｘ線系１１は全体として、照射及び撮像の目的で被検体又は患者５６に向かってＸ線３３を指向的に集束させるように配向され得る。
【００１６】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すＸ線管２０の系統図を示す。この図では、Ｘ線管２０のアノード・アセンブリ２９に付設されている回転式シャフト３１に着目している。図示のように、シャフト３１は、Ｘ線管２０をハーメチック・シールで封止された状態に実質的に保つように、磁性流体シール系３０を介して管の真空容器２２のチェンバ領域２１の内部まで延在している。Ｘ線管２０をハーメチック・シールで封止された状態に保つことにより、磁性流体シール系３０は、管の真空容器２２の内部のチェンバ領域２１に実質的な真空を持続するのを助ける。管の容器２２をこのように真空にしているため、動作時にカソード・アセンブリ３４から放出される電子は、容器のチェンバ領域２１において異質な（すなわち干渉性の）ガス分子又は空気分子と衝突することなくアノード・アセンブリの円板３２に自由に向かう。さらに、異質なガス又は空気を排除するのを助けることに加え、磁性流体シール系３０はまた、Ｘ線管２０の真空容器２２に潜在的に導入され得る粒子及び他の汚染物を排除する役割も果たす。磁性流体シール系３０が管の真空容器２２の内部に実質的な真空を保つのを助けるために、容器２２のチェンバ領域２１に意図せずして導入されるあらゆる過剰量の異質なガス又は空気が、ポンプ系３９によって殆ど排気される。ポンプ系３９は一般的には、管の容器２２の内部の圧力を監視するゲージ（図示されていない）によって必要に応じて起動される。
【００１７】
名称が含意するように、磁性流体シールは一般的には、回転するシャフトの外面と１又は複数の近傍の包囲表面との間の間隙に磁性流体を用いて配置することにより作用する。一般的には、「磁性流体」とは、約１０ナノメートル径の磁性粒子を担体液体に分散させた極めて安定なコロイド分散液を含む磁性型の流体である。設計により、磁性粒子は、熱運動によって重力場又は磁場内で沈降しないように、十分に小さい。吸収された界面活性剤（１若しくは複数）の表面皮膜、又は粒子自体の電荷が、関連するコロイドが長時間にわたって安定となるように、粒子の互いに対する凝集を防ぐのを助ける。
【００１８】
このように構成されているため、磁性流体は磁場に応答し、このようにして、気密シールを生ずるように成形されて形成され得る。従来の磁性流体シールでは、例えば、磁性流体は封止用ｏ環として形成されて、間隙内及び／又は間隙の周囲で発生される慎重に設計された磁場によって、円筒形の回転するシャフトを包囲する間隙のような円環形の間隙に保持され得る。このようなものとして形成されて保持されたときに、磁性流体は、シャフトの高速回転を所望に応じて許容しつつ同時に、シャフトの外面に沿ったガス又は空気の通過に対する障壁として実効的に役立つ。一般的には、円環形の間隙に確立された所与の磁場について、シールの分断又は「破裂（bursting）」を生ぜずにシールによって支持され又は耐えられ得る間隙における円環形の磁性流体シールに跨がる最大差圧は、間隙に持続される磁場の強さ、またシール自体の磁性流体内での磁性粒子の濃度によって主に決まる。
【００１９】
シャフトの周りの間隙に磁性流体を保持する磁場を発生して持続させるために、従来の磁性流体シール系は、１個の磁石と２個の磁極片とを含んでいる。典型的には、磁石は、円環形すなわち中空の円筒形であって、軸方向に極性を与えられた永久型磁石である。慣例により、磁石は、シャフトに物理的に接触せずにシャフトを包囲するように、シャフトの周りに配置される。そして、２個の磁極片は典型的には、やはり円環形であって、一般的には透磁性材料を含んでいる。このようなものとして、２個の磁極片は、円環形の磁極片の内面がそれぞれ両方ともシャフトの外面に面してこの外面を包囲し、これによりシャフトの周りに密に近接した円環形の間隙を形成する（すなわち画定する）ように、磁石の２箇所の磁極端において磁石を挟む（すなわち磁石に当接する）。このような構成において、磁石は、シャフト内及びシャフト周りの両方に所望の磁束経路を確立することができ、これによりシャフトの周りの円環形の間隙に緊密封止式の態様で磁性流体を集中させて保持する。かかる従来の磁性流体シールは最も多くの場合には、回転するシャフトの外面（すなわち外周）の周りで静止した状態を保って設置されて用いられるが、かかるシールはまた、ハブが回転するときの中心となる静止型シャフトの外面を封止するために設置されて用いられてもよい。
【００２０】
図３は、一例として、大部分において従来のものである多段式磁性流体シール系３０Ａの断面図を示している。一般的には、磁性流体シール系３０Ａは、二つの環境又は領域２１及び５４の間の隔壁４５に設けられた孔又は開口を通って延在する回転式シャフト３１Ａの周りにハーメチック・シールを実質的に形成するためのものである。図示のように、多段式磁性流体シール系３０Ａは、円筒形の永久磁石４０、円環形の第一の磁極片４７Ｂ、円環形の第二の磁極片４７Ａ、複数の円環形の畝５１Ａ〜５１Ｈ、及び複数の円環形の磁性流体シール５３Ａ〜５３Ｈを含んでいる。先ず第一に、円筒形の永久磁石４０は実質的に中空であり、北極Ｎを有する第一の端部４４及び南極Ｓを有する反対側の第二の端部４３の両方を有している。このようなものとして、円筒形の永久磁石４０は、シャフト３１Ａを包囲するように、隔壁開口の内部に装着される。加えて、円環形の第一の磁極片４７Ｂは、やはりシャフト３１Ａを包囲すると共に永久磁石４０の第一の端部４４に実質的に当接するように、隔壁開口の内部に装着される。一方、円環形の第二の磁極片４７Ａは、シャフト３１Ａを包囲して永久磁石４０の第二の端部４３に実質的に当接するように、隔壁開口の内部に装着される。さらに、円環形の畝５１Ａ〜５１Ｈは、シャフト３１Ａが円環形の畝５１Ａ〜５１Ｈによって第一の磁極片４７Ｂ及び第二の磁極片４７Ａの両方に密に近接して配置されるように、シャフト３１Ａの外面４６Ａに画定されて隔設される。そして、円環形の磁性流体シール５３Ａ〜５３Ｈは、シャフト３１Ａと第一の磁極片４７Ｂ及び第二の磁極片４７Ａの両方との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝５１Ａ〜５１Ｈの頂上にそれぞれ形成される。最後に、図３では単純に分かり易くするために省いたが、磁性流体シール系３０Ａはまた、様々なシャフト支持用軸受け、静的シール、及び保持構造等を含んでいてよい、というのは、かかる要素はしばしば全シール・パッケージの一部となっているからである。
【００２１】
図３のように構成された磁性流体シール系３０Ａでは、「磁気回路」を通って循環する磁束線（図示されていない）を生じ、この磁気回路は全体的には、系磁石の北極Ｎ、第一の磁極片４７Ｂ、磁性流体シール５３Ｅ〜５３Ｈ、シャフト３１Ａの畝５１Ｅ〜５１Ｈ、シャフト３１Ａの長手方向、シャフト３１Ａの畝５１Ａ〜５１Ｄ、磁性流体シール５３Ａ〜５３Ｄ、第二の磁極片４７Ａ、及び系磁石の南極Ｓを通るように全体的に画定される。磁束線の強さが畝５１Ａ〜５１Ｈの内部に高度に集中しているため、シャフト３１Ａと２個の磁極片４７Ａ及び４７Ｂとの間の磁性流体の容積は、シャフト３１Ａを包囲しておりシャフトの畝５１Ａ〜５１Ｈの頂上と磁極片４７Ａ及び４７Ｂの内面４９Ａ及び４９Ｂとの間に画定されている密に近接した間隙を物理的に橋架けする分離した磁性流体のｏ環型シール５３Ａ〜５３Ｈとして分離されて保持される。このようにして、円環形の磁性流体シール５３Ａ〜５３Ｈは、例えば高圧領域５４からシール系３０Ａを通って低圧領域２１までの圧力下にあるガス又は空気の流動を防ぐのを助ける。
【００２２】
磁性流体シール系において、シャフトを包囲する間隙（１又は複数）に存在する磁場の強さは、磁場を発生する磁気回路の特定の構成によって主に決まる。加えて、間隙（１又は複数）に存在する磁場の強さはまた、系磁石の起磁力、及び全体的な磁気回路を構成する様々な要素の磁気抵抗にも依存する。従来の磁性流体シール系では、系の内部に確立する磁気回路は典型的には、シャフトの周りの間隙（１又は複数）に定磁場を確立して持続することにより、シール系の内部に多数の分離した磁性流体シールを形成する。
【００２３】
慣例により、磁性流体シール系３０Ａの内部で円環形の畝５１の頂上に形成されて保持される単一の円環形の磁性流体シール５３をシールの「段（stage）」と呼ぶ。図３に示すように、磁性流体シール系３０Ａの内部の多数のシール段が、従来は「段間（interstage）」領域又は段間空間と呼ばれている空き空間５２Ａ〜５２Ｇによって離隔されて画定されている。かかる段間空間は様々な量のガス若しくは空気を含む場合もあるし、又は実質的に排気されている場合もある。かかる従来の磁性流体シール系３０Ａの一般的な一変形では、円環形の畝５１Ａ〜５１Ｈを、シャフト３１Ａの外面４６Ａから突起させるのではなくシャフト３１Ａの外面４６Ａの内部に陥没させるように代替的に画定することもできる。もう一つの可能な変形では、畝５１Ａ〜５１Ｈを、シャフト３１Ａ側に画定するのではなく磁極片４７Ａ及び４７Ｂの内面４９Ａ及び４９Ｂに、陥没した態様又は突起した態様のいずれかで代替的に画定することもできる。加えて、円環形の畝５１Ａ〜５１Ｈ自体が、矩形断面を有するのではなく、他の様々な断面形状を代替的に取っていてもよい。さらに、１個のみの系磁石４０を組み入れて用いるのではなく、磁性流体シール系３０Ａは代替的には、多数の系磁石を組み入れて用いていてもよい。
【００２４】
一般的には、単一段の磁性流体シール系は単純に、単一の系磁石の一方の極と磁気的に連絡するようにシャフトの周りにシャフトに近接して単一の円環形の磁極片を配置することにより形成することができる。このような構成の内部では、磁性流体は、系磁石によって発生される磁場によって、間隙、具体的にはシャフトと包囲している円環形の磁極片との間に保持され得る。磁場自体は、系磁石、磁極片、磁性流体が橋架けしている間隙、及びシャフトを先ず含む磁気回路を生ずる。磁気回路を完成するのを助けるために、磁性流体シール系はさらに、系磁石の他方の極と磁気的に連絡するようにシャフトの周りにシャフトに近接して配置される第二の円環形の磁極片を含んでいてよい。かかる磁性流体シール系では、特に第二の磁極片とシャフトとの間の間隙は一般的には、封止用の磁性流体を保持しないが、この間隙は、特に第一の磁極片とシャフトとの間の間隙に跨がる磁束を強化するのを助ける。第一の磁極片とシャフトとの間の磁束がこのように強化されるため、磁性流体は、単一段のシールを形成するように緊密封止式の態様で間に保持され、このようにして、シール系全体が、早期に分断又は破裂を生ぜずに大きい圧力負荷に耐えることを可能にする。
【００２５】
一般的には、磁性流体シール系の一段の範囲内での単一の円環形の磁性流体シール（すなわち流体環）は、何らかの限定された量の圧力又は圧力負荷にのみ耐えることができる。従って、単一の円環形の磁性流体シールの両側の二つの領域又は空間の間の差圧がシール系磁石の強さ及び単一の円環形シールを持続する能力を上回ったら、単一のシール又は流体環は（少なくとも一時的に）破裂する。かかる単一の円環形の磁性流体シールが破裂すると、ガス及び／又は空気がシールを通過するのを許す漏洩経路が流体環を通して形成される。説明の目的のために、かかる破裂事象を図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示して着目する。先ず図４（Ａ）に示すように、単一の円環形の磁性流体シール５３の両側の二つの領域又は空間の間に大きな差圧が存在しない場合に、環の流体の本体は所定の位置に対称に保持され、これにより磁極片４７の内面４９とシャフト３１Ａの円環形の畝５１との間の密に近接した間隙を緊密封止式の態様で橋架けする。しかしながら、次に図４（Ｂ）に示すように、単一の円環形の磁性流体シール５３に跨がって幾分か大きな差圧が加わると、環５３に保持されている流体の本体がずれて、環の低圧側に向かって変位する。最後に、図４（Ｃ）に示すように、単一の円環形の磁性流体シール５３に跨がって加わる差圧が過剰であると、環５３の流体の本体が屈して破裂し易くなる。単一の円環形の磁性流体シール５３がこの態様で破裂すると、ガス又は空気がシール５３を通過するのを許す漏洩経路５５が単一の円環形シール５３を通して形成される。
【００２６】
高圧負荷に耐えることを意図した磁性流体シール系が、内部の単一の円環形の磁性流体シールが偶々破裂しても全体的に実質的に緊密封止状態を保つことを保証するために、従来の磁性流体シール系には典型的には、多段の円環形の磁性流体シールが装備される。多段のシールをうまく具現化するために、従来の磁性流体シール系は、図３のシール系３０Ａと同様に、付設のシャフトの外面に画定されている多数の円環形の畝を含み得る。他の可能な実施形態では、磁性流体シール系は、そのシャフトに畝を有するのではなく、一連の多数の分離した円環形の磁極片、又は内面（１又は複数）に多数の円環形の畝及び溝を画定した単に１個若しくは２個の円環形の磁極片のいずれかを代替的に含んでいてもよい。従来の磁性流体シール系のかかる任意の一つの実施形態では、その円環形の磁極片の内径、外径、幅、及び幾何学的形状は一般的には一様でなくてよい。加えて、その円環形の畝の高さ、幅、及び幾何学的形状も、シャフトに画定されているか磁極片に画定されているかを問わず、一般的にはいずれも一様でなくてよい。
【００２７】
高圧負荷に最もよく耐えるために、多段式磁性流体シール系は、多数の流体環が付設のシャフトをシャフト長に沿った様々な点においてそれぞれ包囲するように設計される。このようにして、多段の流体環がこれにより形成されてシャフトの長手方向に直列に配列される。このような構成において、多段式磁性流体シール系が先ず、磁性流体シール系全体の両側の二つの領域又は空間の間に存在する差圧に晒されると、シール系の外側流体環（すなわち段）の１個が極めて大きい個別の圧力負荷を特に経験し得る。結果として、かかる外側流体環は一時的に破裂する場合があり、このようにしてガス又は空気の通過を許し、これにより隣接する段又は次の段に配置された第二の流体環に余分な圧力を伝えて再分配する。次の段の圧力保持能力を結果的に同様に超えると、この段に関連する流体環は同様に破裂して、同様に続く段へのガス又は空気の伝達を許す。一般的には、多段式磁性流体シール系の内部での個々の流体環のかかる破裂は、個々のシール段の間及び／又は周りの空間又は領域にそれぞれ存在する様々な圧力レベルに個々の流体環が耐えられるようになるまで続く。このようにして、一旦、個々のシール段の間及び／又は周りの空間又は領域にそれぞれ存在する様々な圧力レベルが、これらの様々な圧力レベルに個々の流体環がうまく耐えられるように、かかる破裂を介して再調節されると、個々の流体環を形成する磁場（１又は複数）は流体環が自身を再び封止するのを助ける。このようにして、ガス又は空気がシール系全体を殆ど通過しないように、圧力平衡が多段式磁性流体シール系の内部及び周りの両方で再び確立される。
【００２８】
さらに具体的には、多段式磁性流体シール系の一段の範囲内で個別の流体環が破裂した後には、このシール段に跨がる差圧は、ガス又は空気の当該段の結果的な通過によって実効的に小さくなる。シール段に跨がる差圧がこの態様で十分に小さくなると、系磁石の磁場は、このシール段の封止能力及び健全性、並びにシール系全体が復元するように、流体環が自身を再編成して再封止するのを助ける。このようにして、多段式磁性流体シール系に跨がる大きな圧力を最初に加えた後に、シール系全体の多数のシール段内にそれぞれ配置されている個々の流体環は、個々の流体環が自身を再封止するように、以後間もなく流体環の間及び周りの両方の空間に対して圧力平衡に達する。しかしながら、かかる平衡に達するときに偶々破裂したシール段の範囲内のあらゆる個々の流体環は以後、環の破裂状態に全体的に近くなってシール系全体の内部に存在して作用する。従って、後に、磁性流体シール系に跨がる圧力の揺らぎが、同じシール段に跨がる差圧を結果的に増大させるように生じた場合、又は同じシール段の圧力保持能力を結果的に低下させる状態が生じた場合（例えば機械的問題、熱的問題、磁気的問題又は他の問題で）には、同じシール段が再び破裂し得る。経時的に、多段式磁性流体シール系の多数のシール段の範囲内にそれぞれ配置されている個々の流体環が多数回にわたって破裂させられると、小容積のガス又は空気が、シール系の内部で段間空間から段間空間へ通過して、最終的に小容積のガス又は空気が意図せずしてシール系全体を完全に通過する場合がある。磁性流体シール系を完全に通るかかるガス又は空気の通過は一般的には望ましくなく、特にかかるシール系を用いて、例えば図２（Ａ）及び図２（Ｂ）でのようにＸ線管の真空容器の内部のチェンバ領域に実質的な真空を持続するのを助けるときには望ましくない。
【００２９】
かかる従来の多段式磁性流体シール系の動作の性質及び固有の制限に鑑みて、高真空系を封止するのに用いられる最新の磁性流体シール系はしばしば、静的条件下であれ動的条件下であれ、制御された周期的な空気の破裂がシール系を通過して真空系に導入されることを許すように設計される。かかる磁性流体シール系によって許される空気の破裂の周期性は、シール系の特定のシール設計及び固有の動作特性に依存する。例えば、かかる最新の磁性流体シール系を動作時に用いて、静的条件に置いた後に初めて圧力負荷に晒すときに、１回破裂分の空気が先ずシール系を通過して、関連する真空系に導入されることが許され得る。かかる制御された破裂が設計により周期的に生ずるように意図されているような磁性流体シール系では、関連する真空系は結果として一般的には、図２（Ｂ）のＸ線管２０でポンプ系３９によって排気したのと同様に、補足的なポンプ手段によって周期的に又は連続的に排気されなければならない。しかしながら、かかる周期的な又は連続的なポンプ手段は、真空系の総重量を著しく増す可能性がある。
【００３０】
「計算機支援式断層写真法」（ＣＡＴ）は、「計算機式断層写真法」（ＣＴ）としても知られており、この方法は、図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すＸ線系１１のようなＸ線系によって発生されるＸ線を用いる医療撮像及び診断の方法である。かかるＸ線系１１の動作時には、上で簡単に触れたように、電子流（すなわち電子ビーム）３５が、真空容器の高真空チェンバ領域２１の内部でアノード・アセンブリの回転する円板３２に向かって発火される。かかる動作時には、比較的長時間にわたって少数のＸ線を照射するのではなく、比較的短時間にわたって多数のＸ線を発生することが一般的には必要である、というのは、後者の方がかかるＸ線で照射される人間の被検体又は患者によって比較的許容され易いからである。このことを達成するために、強力な電子ビームを用いて、Ｘ線３３を発生するように、アノード・アセンブリの回転する円板３２に衝突させる。しかしながら、かかる工程は前述したように一般的には、多量の熱の発生を生じ、このようにしてアノード・アセンブリの回転する円板３２の放射線誘起による性能低下を招き得る。かかる性能低下を最小限にするのを助けるために、回転する円板３２を装着したシャフト３１は例えば分当たり何千回転もの極めて高速で回転し、円板３２の異なるアノード表面域が電子ビーム３５に絶えず向けられるようにする。回転する円板３２のアノード表面域が入射する電子ビームの焦点から外れながら絶えず回転するのに伴って、円板３２のアノード表面域は、電子ビームの焦点に再び導入される前に冷却する時間が十分に許され、これにより円板３２の性能低下が最小限になる。ＣＴイメージング・システム（すなわちスキャナ）内のかかるＸ線系１１は典型的には、回動する円環形のガントリに装着されて、このガントリは、各々の患者の周りを前後に回転して短時間に様々な異なる角度から解剖学的関心領域（ＲＯＩ）を照射する（すなわち走査する）ように激しく加速したり減速したりするため、Ｘ線系１１の総重量は好ましくは、可能な限り軽減される。このようにして、ガントリ上で回転するときのＸ線系１１の合計ｇ力が最小限になり、これにより動作時に全体的なＣＴイメージング・システムの機械的安定性及び動作安定性を確保するのを助ける。かかるＸ線系１１の総重量の軽減を助ける一つの望ましい方法は、嵩高い上述のポンプ系３９による頻繁な又は連続的なポンプ作用の必要性を最小限にし又は解消するものである。
【００３１】
Ｘ線系１１がＣＴイメージング・システムに如何に装着されて組み入れられるかを示すために、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、大部分において従来のものである計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム６０の主な走査要素の幾つかに着目した遠近図を示す。図示のように、ＣＴイメージング・システム６０は、長い患者テーブル６１、円環形のガントリ５８、Ｘ線系統管２０、及び円弧状の検出器５９を含んでいる。一般的には、患者テーブル６１は、ガントリの開口５７の中心を通るように画定された軸６２と同一線上に整列するように、ガントリ５８の内部に画定されるアパーチャ又は開口５７の内部に配置される。図５（Ｂ）に最も分かり易く示すように、Ｘ線管２０はガントリ５８の１２時の位置又はこの近くに装着され、検出器５９はガントリ５８の６時の位置又はこの近くに装着される。
【００３２】
図５（Ａ）及び５（Ｂ）のＣＴイメージング・システム６０の動作について述べると、被検体又は患者５６が患者テーブル６１に載置されて、テーブル６１は、患者５６の体内の特定の解剖学的区画又は関心領域（ＲＯＩ）６４をＸ線管２０の下方に配置するようにガントリ軸６２に沿って電動モータ（図示されていない）によって移動される。一旦、患者５６がＸ線管２０の下方に所望通りに整列したら、テーブル６１及び患者５６の両方を不動にするように患者テーブル６１の移動を拘束する。テーブル６１及び患者５６を不動にしたら、ガントリ５８が起動されて、ガントリ５８はこれにより、テーブル６１に横臥している患者５６の周りを回転し又は回動し始める。ガントリ５８が回動するのに伴って、Ｘ線管２０はファン形状のＸ線ビーム３３を患者５６に向かって放出する。このようにして、患者のＲＯＩ６４は多くの異なる角度からＸ線３３で完全に照射される。かかる照射時にＸ線３３が患者５６を透過しようとするにつれて、Ｘ線３３は、ＲＯＩ６４の内部に存在する特定の生体組織に依存した様々な異なるレベルで個別に吸収され又は減弱される（すなわち弱められる）。これら異なるレベルのＸ線吸収又は減弱は、検出器５９の内部に含まれておりＸ線管２０に対向配置されているＸ線検出器素子６３のアレイによって感知されて検出される。これら検出された異なるレベルに基づいて、ＣＴイメージング・システム６０はＸ線強度プロファイルを生成し、ここからデータ処理用コンピュータ（図示されていない）の助けを借りて患者のＲＯＩ６４のディジタル画像を「構築」することができる。かかる画像を構築したら、画像は、医師又は他の医療従事者が患者５６の体内のＲＯＩ６４を間接的に観察して検査し得るように、コンピュータのモニタ（図示されていない）に視覚的に表示され得る。かかる検査を実行した後に、医師は、患者の疾患を正確に診断して、適当な治療を処方することができる。
【００３３】
ＣＴイメージング・システム６０自体の全体的な機械的安定性及び動作安定性を保ちつつ同時にＣＴイメージング・システムのガントリ５８に装着されたＸ線管２０又は系１１の極めて高速の回転を容易にするためには、ガントリ５８での回転時に系１１に関連する不安定性を招く如何なるｇ力も最小限にするように、Ｘ線系１１の総重量を軽減しなければならない。上で触れたように、ＣＴシステムのガントリ５８に装着されたＸ線系１１の総重量を軽減する一つの理想的な方法は、Ｘ線管２０からガス又は空気を排気するのに必要な系１１の補足的なポンプ系設備の量を、かかるポンプ系設備は典型的には極めて嵩高いため、最小限にするものである。かかるＸ線系１１に設けられているポンプ系設備の必要量を減少させるのを助けるために、シャフト３１を包囲する磁性流体シール系３０は理想的には、系３０の内部での個々の円環形の磁性流体シール５３（すなわち流体環）の破裂の頻度を少なくするように設計されるべきである。このように、図２（Ｂ）のＸ線系のポンプ系３９は、極めて頻繁な連続ポンプ作用ではなく、頻繁でない間歇的ポンプ作用のみのための物理的能力を有するだけでよい。しかしながら、磁性流体シール系３０の内部での個々の流体環５３の破裂の頻度を少なくするために、シール系３０は一般的には、シール系３０がシール系３０の両側の二つの領域の間で著しい差圧を経験するときには常に、個々の流体環５３に加わる圧力負荷を小さくする又は最小限にするように設計されていなければならない。
【００３４】
以上に鑑みて、現在、当技術分野では、シール系がシール系の両側の二つの領域の間で著しい差圧を経験するときには常に、個々の円環形の磁性流体シールに加わるガス負荷又は圧力負荷を最小限にするように設計されている多段式磁性流体シール系が必要とされている。
【００３５】
図６は、本発明による完全な多段式磁性流体シール系３０Ｂの一つの実施可能な実施形態の断面図を示す。同図では、磁性流体シール系３０Ｂが、二つの環境又は領域２１及び５４を分離する隔壁に設けられた開口４５を通って延在する回転式シャフト３１Ｂの周りにハーメチック・シールを実質的に形成している。様々な形状及び材料が可能であるが、回転式シャフト３１Ｂ自体は好ましくは、実質的に円筒形であって、透磁性の材料を含んでいる。二つの領域２１及び５４は、同じ環境圧を有していてもいなくてもよい。一つの可能なシナリオでは、例えば第一の領域２１は真空に実質的に等しい環境圧を有し、第二の領域５４は大気圧に実質的に等しい環境圧又はこれよりも高い環境圧を有することができる。
【００３６】
図６に示すように、多段式磁性流体シール系３０Ｂは、円筒形の永久磁石４０、円環形の第一の磁極片４７Ｂ、円環形の第二の磁極片４７Ａ、複数の円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈ、複数の円環形の磁性流体シール７３Ａ〜７３Ｈ、及び複数の円環６５Ａ〜６５Ｆを含んでいる。先ず第一に、円筒形の永久磁石４０は実質的に中空であって、北極Ｎを有する第一の端部４４及び南極Ｓを有する反対側の第二の端部４３の両方を有している。このようなものとして、円筒形の永久磁石４０は、シャフト３１Ｂを包囲するように隔壁開口の内部に装着される。好ましくは、円筒形の永久磁石４０は、磁石４０及びシャフト３１Ｂが互いに対して直接的には連続とならないようにして、シャフト３１Ｂを包囲する。このことに加え、円環形の第一の磁極片４７Ｂは、シャフト３１Ｂを包囲すると共に永久磁石４０の第一の端部４４に実質的に当接するように、隔壁開口の内部に装着される。一方、円環形の第二の磁極片４７Ａは、シャフト３１Ｂを包囲して永久磁石４０の第二の端部４３に実質的に当接するように、隔壁開口の内部に装着される。さらに、円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈは、シャフト３１Ｂが円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈによって第一の磁極片４７Ｂ及び第二の磁極片４７Ａの両方に密に近接して配置されるように、シャフト３１Ｂの外面４６Ｂに画定（例えば機械加工）されて隔設される。そして、円環形の磁性流体シール７３Ａ〜７３Ｈは、シャフト３１Ｂに設けられている円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈの頂上と２個の磁極片４７Ａ及び４７Ｂの内面４９Ａ及び４９Ｂとの間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈの頂上にそれぞれ形成される。さらに、円環６５Ａ〜６５Ｆの各々は、シャフト３１Ｂを包囲してシャフト３１Ｂと連続になるように、円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈの間の空間７２Ａ〜７２Ｇの一つずつにそれぞれ配置される。このような構成において、各々の円環６５は一般的には、内部のガス負荷を小さくするように多段式磁性流体シール系３０Ｂの内部の空間７２を占有するのに役立つ。
【００３７】
図６に示す実施形態では、円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈはシャフト３１Ｂの外面４６Ｂに画定されて隔設されているが、代替的な実施形態では、かかる円環形の畝７１は代わりに、２個の円環形の磁極片４７Ａ及び４７Ｂの内面４９Ａ及び４９Ｂの一方又は両方に画定（例えば機械加工）されて隔設されてもよいことを理解されたい。かかる代替的な実施形態では、円環形の磁性流体シール７３は、シャフト３１Ｂの外面４６Ｂと、２個の円環形の磁極片４７Ａ及び４７Ｂの一方又は両方に設けられている円環形の畝７１の頂上との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝７１の頂上にそれぞれ形成される。また、かかる代替的な実施形態では、円環６５は代替的には、円環６５が２個の円環形の磁極片４７Ａ及び４７Ｂの一方又は両方と連続になるように、円環形の畝７１の間の空間７２に合わせた寸法にされて空間７２にそれぞれ配置される。
【００３８】
図６では、各々の円環６５は好ましくは、例えばステンレス鋼のような実質的に非磁性又は非強磁性の材料（１又は複数）を含んでいる。このように構成されているため、各々の円環６５はこれにより、永久磁石４０によって発生されて確立されるあらゆる磁場との干渉を殆ど回避する。加えて、各々の円環６５は好ましくは、実質的に中実であって、全体的に中空でない。このように、各々の円環６５は、外部の高圧負荷に晒されても円環自体の構造の内部に捕獲されたあらゆるガスを放出（すなわち脱ガス）し易くならない。
【００３９】
領域２１及び５４が実質的に異なる環境圧を有するときの磁性流体シール系３０Ｂの動作時に、円環６５Ａ〜６５Ｆは一般的には、シール系３０Ｂの内部の段間空間７２Ａ〜７２Ｇの空間を塞いで占有するのに役立つ。このようにすると、各々の円環６５はこれにより、個別の磁性流体シール（すなわち流体環）７３の１又は複数の破裂が生じたときに各々の空間７２の内部に捕獲され得る又は各々の空間７２を通過し得るガス又は空気の潜在的な容積及び量を少なくする。加えて、各々の空間７２を占有し得るガス又は空気の潜在的な容積を少なくすることにより、円環６５はまた、特定の磁性流体シール７３を直に包囲する任意の二つの空間７２の間の圧力の差がシール７３を破裂させ難くすることを保証するのを助ける。従って、結局、磁性流体シール系３０Ｂの段間空間７２Ａ〜７２Ｇに円環６５Ａ〜６５Ｆを全体的に含めることにより、最小量のガス又は空気が経時的にシール系３０Ｂを完全に通過する傾向になる。結果として、かかる磁性流体シール系３０Ｂに関連する真空を基にした系を排気するのを助けるのに必要とされ得るあらゆるポンプ系は、極めて頻繁な連続ポンプ作用ではなく、頻繁でない間歇的ポンプ作用のみのための物理的能力を有するだけでよい。さらに、上述の態様で磁性流体シール系３０Ｂの全体的なガス負荷をこのように小さくすることにより、シール系３０Ｂの動作寿命、及びシール系３０Ｂに関連するあらゆる真空を基にした系の有効寿命を延ばし易くなる。
【００４０】
図７（Ａ）は、本発明による単純な多段式磁性流体シール９０の一つの実施可能な実施形態の断面図を示す。同図では、磁性流体シール９０は、円環形の磁極片４７を通して延在する回転式シャフト３１Ｂの周りにハーメチック・シールを実質的に形成する。図７（Ａ）に示すように、多段式磁性流体シール９０は、複数の円環形の畝７１、複数の円環形の磁性流体シール７３、及び複数の円環６５を含んでいる。先ず第一に、円環形の畝７１は、シャフト３１Ｂが円環形の畝７１によって磁極片４７に密に近接して配置されるように、シャフト３１Ｂの外面４６Ｂに画定されて隔設される。そして、円環形の磁性流体シール７３は、シャフト３１Ｂに設けられた円環形の畝７１の頂上と磁極片４７の内面４９との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝７１の頂上にそれぞれ形成される。さらに、円環６５の各々は、シャフト３１Ｂを包囲してシャフト３１Ｂと連続になるように、円環形の畝７１の間の空間７２の一つにそれぞれ配置される。このような構成において、各々の円環６５は一般的には、内部のガス負荷を小さくするように、多段式磁性流体シール９０の内部の空間７２を占有するのに役立つ。
【００４１】
図７（Ａ）では、図示の実施形態において円環形の畝７１はシャフト３１Ｂの外面４６Ｂに画定されて隔設されているが、代替的な実施形態では、かかる円環形の畝７１は代わりに、円環形の磁極片４７の内面４９に画定されて隔設されてもよいことを理解されたい。かかる代替的な実施形態では、円環形の磁性流体シール７３は、シャフト３１Ｂの外面４６Ｂと円環形の磁極片４７に設けられた円環形の畝７１の頂上との間の密に近接した間隙を実質的に封止するように、円環形の畝７１の頂上にそれぞれ形成される。また、かかる代替的な実施形態では、円環６５は、円環６５が円環形の磁極片４７と連続になるように、円環形の畝７１の間の空間７２にそれぞれ配置される。
【００４２】
図７（Ａ）に最も分かり易く示すように、単純な多段式磁性流体シール９０の内部、及び図６の完全な多段式磁性流体シール系３０Ｂの内部に含まれる円環形の畝７１は好ましくは、傾斜付き側壁７０を有する。かかる傾斜付き側壁７０を有するときに、畝７１はこれにより頂上に向かってテーパを設けられて、このようにして一般的には、畝７１での個々の磁性流体シール７３の緊密な形成を容易にすることがさらに十分に可能になる。このことに加え、畝７１のテーパ付き頂上はまた、円環６５が磁性流体シール７３と接触してシールの形成と干渉するのを防ぐのを助ける。
【００４３】
さらに、図７（Ｂ）に最も分かり易く示すように、図７（Ａ）の多段式磁性流体シール９０の内部、及び図６の多段式磁性流体シール系３０Ｂの内部に含まれる各々の円環６５は、丸みを帯びたすなわち部分的に丸くした断面輪郭を有し、各々の円環６５が磁性流体シール７３の一つに接触するのを防ぐのをさらに助ける。このようにして、上で触れたように、各々の円環６５は、近傍のシールの形成又は再形成に殆ど干渉しなくなる。円環６５が磁性流体シール７３に接触するのを防ぐのをさらに助けるために、各々の円環６５は、近傍に配置された畝７１のそれぞれの高さを全体的に超えないような厚みＴの断面輪郭を有する。但し、各々の円環６５が磁性流体シール７３と接触するのを防ぎつつ同時に多段式磁性流体シール９０の内部の空間を占有する各々の円環６５の能力を最大限に発揮するのを最も十分に助けるために、各々の円環６５は好ましくは、近傍に配置された畝７１のそれぞれの高さと実質的に同程度の断面厚みＴを有する。加えて、円環６５のそれぞれの幅に関しては、各々の円環６５は好ましくは、円環６５の二つの側面６９Ａ及び６９Ｂの直ぐ傍に配置されている２個の畝７１のそれぞれの対面する側壁７０の間の横方向距離と実質的に同程度の断面幅Ｗを有する。
【００４４】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、円環アセンブリ６５ＡＡの一つの実施可能な実施形態の平面図を示す。図８（Ａ）では、円環アセンブリ６５ＡＡが完全に組み立てられているのを示す。図８（Ｂ）では、円環アセンブリ６５ＡＡが分解されているのを代替的に示す。一般的には、円環アセンブリ６５ＡＡは、図７（Ａ）の多段式磁性流体シール９０又は図６の多段式磁性流体シール系３０Ｂのいずれかの内部の円環６５として作用するのに適している。
【００４５】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、円環アセンブリ６５ＡＡは、実質的に半円形の第一の円弧状区画７４Ａ、実質的に半円形の第二の円弧状区画７５Ａ、完全着脱式の第一の接続具、及び完全着脱式の第二の接続具を含んでいる。第一の円弧状区画７４Ａは第一の端部７６Ａ及び第二の端部７７Ａを有し、第二の円弧状区画７５Ａも第一の端部７９Ａ及び第二の端部７８Ａを有する。第一の接続具は、小型のキャッチ・ピン（すなわち雄型接続具）８１及び小型のキャッチ孔（すなわち雌型接続具）Ｈの両方を含んでおり、これらのピン８１及び孔Ｈは、第一の円弧状区画７４Ａの第一の端部７６Ａを第二の円弧状区画７５Ａの第二の端部７８Ａに着脱式で接続するように構成されている。第二の接続具も同様に、雄型接続具８１及び雌型接続具Ｈの両方を含んでおり、第一の円弧状区画７４Ａの第二の端部７７Ａを第二の円弧状区画７５Ａの第一の端部７９Ａに着脱式で接続するように構成されている。このように構成されているため、第一の接続具及び第二の接続具は、第一の円弧状区画７４Ａ及び第二の円弧状区画７５Ａが回転式シャフト３１Ｂを協働的に包囲することができるように、第一の円弧状区画７４Ａ及び第二の円弧状区画７５Ａを共に接続する（すなわちスナップ嵌めする）のに有用となっている。
【００４６】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、円環アセンブリ６５ＡＢのもう一つの実施可能な実施形態の平面図を示す。図９（Ａ）では、円環アセンブリ６５ＡＢが完全に組み立てられているのを示す。図９（Ｂ）では、円環アセンブリ６５ＡＢが分解されているのを代替的に示す。円環アセンブリ６５ＡＡの場合と同様に、円環アセンブリ６５ＡＢも、図７（Ａ）の多段式磁性流体シール９０又は図６の多段式磁性流体シール系３０Ｂのいずれかの内部で円環６５として作用するのに適している。一般的には、円環アセンブリ６５ＡＢは円環アセンブリ６５ＡＡと極めて類似しているが、アセンブリ６５ＡＢでは、第一の円弧状区画７４Ｂの第一の端部７６Ｂが蝶番接続具８０によって第二の円弧状区画７５Ｂの第二の端部７８Ｂにピボット式で接続されている点が異なる。
【００４７】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の円環アセンブリ６５ＡＡ、並びに図９（Ａ）及び図９（Ｂ）円環アセンブリ６５ＡＢは、二つの円弧状区画７４及び７５を主に含んでいるように示されているが、本発明による円環又は円環アセンブリ６５は任意数の区画又は部品を含んでいてよく、かかる部品は任意の公知の従来の手段によって共に接続され得ることを理解されたい。さらに、シャフト３１の周りに正しく設置するのが幾分困難となる場合もあるが、本発明による円環６５が単一の一体型のｏ字形部品を含んでいてもよい。
【００４８】
さらに詳細な説明の目的で、図１０は、図６に示す回転式シャフト３１Ｂ及び円環又は円環アセンブリ６５Ａ〜６５Ｆの長手方向図を示す。同図では、シャフト３１Ｂは、シャフト３１Ｂの外面４６Ｂに画定されて隔設されている円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈを含むように図示されている。また、同図では、円環又は円環アセンブリ６５Ａ〜６５Ｆは、シャフト３１Ｂの長さに沿った様々な点でシャフト３１Ｂを包囲するように、円環形の畝７１Ａ〜７１Ｈの間に配置されているのを示す。
【００４９】
最後に、本発明の範囲を解釈して画定する目的で述べると、本書で用いられている「円環」との用語は、一体型であるか組立型であるかを問わず、実質的に円環状、連環状、円形、ｃ字形、ドーナツ形、長円体形、楕円形、グラメット状形状、ｏ字形、長円形、準環状形状（すなわち殆ど円環状）、環様形状、環形状、トロイド形若しくはトーラス形状、又はシャフトを全体的に包囲する形状である任意の部品、部材又は構造と解釈されるものとする。
【００５０】
最も実際的で好適な実施形態又は具現化形態であると現状で考えられるものについて本発明を説明したが、本発明は以上に開示した特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。反対に、本発明は、特許請求の範囲の要旨及び範囲に含まれる様々な改変及び均等構成を網羅するものとし、特許請求の範囲は、法律の下で許可されるような全ての改変及び均等構造を包含するように最も広い解釈に従うものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】Ｘ線系の平面図である。
【図２（Ａ）】図１に示すＸ線系の断面側面図であって、アノード・アセンブリ及びカソード・アセンブリの両方を内部に配置したＸ線管を含むものとしてＸ線系を示す図である。
【図２（Ｂ）】図２（Ａ）に示すＸ線管の系統図であって、Ｘ線管の内部のアノード・アセンブリが、Ｘ線管をハーメチック・シールで封止された状態に実質的に保つように、磁性流体シール系を介してＸ線管の内部まで延在する回転式シャフトに装着されているのを示す図である。
【図３】大部分において従来のものである多段式磁性流体シール系の断面図であって、多段式磁性流体シール系が、二つの領域又は環境を分離する隔壁に設けられた開口を通って延在する回転式シャフトの周りにハーメチック・シールを実質的に形成しているのを示す図である。
【図４（Ａ）】図３に示す多段式磁性流体シール系の内部の一つの段の断面図であって、この一段が、円環形の磁極片の内面と回転式シャフトの外面に画定された円環形の畝の頂上との間の密に近接した間隙に円環形の磁性流体シールを含んでいるのを示す図である。
【図４（Ｂ）】図４（Ａ）に示す磁性流体シール系の一つの段の断面図であって、磁性流体シールの両側に位置している二つの領域でのそれぞれの環境圧の間の不均衡のため円環形の磁性流体シールの位置が僅かにずれているのを示す図である。
【図４（Ｃ）】図４（Ａ）に示す磁性流体シール系の一つの段のもう一つの断面図であって、円環形の磁性流体シールの両側の二つの領域でのそれぞれの環境圧の間の不均衡が、磁性流体シールが破裂して磁極片と回転式シャフトとの間の密に近接した間隙を通して空気又はガスを漏洩させるのに十分なだけ大きくなっているのを示す図である。
【図５（Ａ）】計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムの遠近図であって、システムが、Ｘ線管を装着した回転式ガントリを含んでいるのを示す図である。
【図５（Ｂ）】図５（Ａ）に示す回転式ガントリの遠近図であって、ガントリでのＸ線管の動作に着目した図である。
【図６】本発明による多段式磁性流体シール系の一つの実施可能な実施形態の断面図であって、多段式磁性流体シール系が、二つの領域又は環境を分離する隔壁に設けられた開口を通って延在する回転式シャフトの周りにハーメチック・シールを実質的に形成しているのを示し、また多段式磁性流体シール系が、系の内部の段間空間を占有してこれにより系の内部のガス負荷を小さくする複数の円環又は円環アセンブリを含んでいるのを示す図である。
【図７（Ａ）】本発明による多段式磁性流体シールの一つの実施可能な実施形態の断面図であって、多段式磁性流体シールが、円環形の磁極片を通って延在する回転式シャフトの周りにハーメチック・シールを実質的に形成しているのを示し、また多段式磁性流体シールが、シールの内部の段間空間を占有してこれによりシールの内部のガス負荷を小さくする複数の円環又は円環アセンブリを含んでいるのを示す図である。
【図７（Ｂ）】図６又は図７（Ａ）に示す円環又は円環アセンブリの１個の断面輪郭の図である。
【図８（Ａ）】図６又は図７（Ａ）に示す円環アセンブリの１個の実施可能な実施形態の平面図であって、円環アセンブリが完全に組み立てられているのを示す図である。
【図８（Ｂ）】図８（Ａ）に示す円環アセンブリの平面図であって、円環アセンブリが分解されているのを示す図である。
【図９（Ａ）】図６又は図７（Ａ）に示す円環アセンブリの１個のもう一つの実施可能な実施形態の平面図であって、円環アセンブリが完全に組み立てられているのを示す図である。
【図９（Ｂ）】図９（Ａ）に示す円環アセンブリの平面図であって、円環アセンブリが分解されているのを示す図である。
【図１０】図６に示す回転式シャフト及び円環又は円環アセンブリの長手方向図であって、シャフトが、シャフトの外面に画定されて隔設されている円環形の畝を含んでいるのを示し、また円環又は円環アセンブリが、シャフトの長さに沿った様々な点においてシャフトを包囲するように、円環形の畝の間に配置されているのを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
７Ｂ  断面輪郭（図７（Ｂ）を参照）
１１  Ｘ線系
１２  ポンプ（冷却用流体用）
１３  ホース（冷却用流体用）
１４  アノード端部（Ｘ線系の）
１５  放熱器（すなわち熱交換器）
１６  冷却用ファン
１７  冷却用ファン
１８  カソード端部（Ｘ線系の）
１９  中央区画（Ｘ線系の）
２０  Ｘ線管
２１  領域（真空容器の内部の）
２２  真空容器
２３  アノード・レセプタクル
２４  カソード・レセプタクル
２５  冷却用流体チェンバ
２６  冷却用流体
２７  駆動用誘導モータ
２８  ケーシング
２９  アノード・アセンブリ（ターゲットを備える）
３０  磁性流体シール系
３０Ａ  多段式磁性流体シール系（従来技術）
３０Ｂ  多段式磁性流体シール系（本発明）
３１  回転式シャフト
３１Ａ  回転式シャフト
３１Ｂ  回転式シャフト
３２  回転式円板
３３  Ｘ線
３４  カソード・アセンブリ（集束電子源を備える）
３５  電子流（すなわち電子ビーム）
３６  内側透過窓（すなわちポート）
３７  外側透過窓（すなわちポート）
３８  電源（すなわち電圧源）
３９  真空ポンプ系
４０  中空の円筒形の永久磁石（すなわち系磁石）
４１  内面（磁石の）
４２  外面（磁石の）
４３  第二の端部（磁石の）
４４  第一の端部（磁石の）
４５  真空容器壁（すなわち隔壁）
４６Ａ  外面（シャフトの）
４６Ｂ  外面（シャフトの）
４７  円環形の磁極片
４７Ａ  円環形の第二の磁極片
４７Ｂ  円環形の第一の磁極片
４８Ａ  外面（第二の磁極片の）
４８Ｂ  外面（第一の磁極片の）
４９  内面（磁極片の）
４９Ａ  内面（第二の磁極片の）
４９Ｂ  内面（第一の磁極片の）
５０Ａ  外面（第二の磁極片の）
５０Ｂ  外面（第一の磁極片の）
５１  円環形の畝
５１Ａ〜５１Ｈ  円環形の畝
５２Ａ〜５２Ｇ  段間空間
５３  円環形の磁性流体シール（すなわち流体環）
５３Ａ〜５３Ｈ  円環形の磁性流体シール
５４  領域（真空容器の外部）
５５  空気／ガス漏洩経路
５６  患者（すなわち被検体）
５７  患者アパーチャ（すなわち開口）
５８  回転式ガントリ
５９  円弧状の検出器アレイ
６０  計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム（すなわちＣＴスキャナ）
６１  電動式患者テーブル
６２  回転軸（ガントリの）
６３  Ｘ線検出器素子
６４  関心のある解剖学的領域（ＲＯＩ）
６５  空間占有用円環又は円環アセンブリ
６５Ａ〜６５Ｆ  空間占有用円環又は円環アセンブリ
６５ＡＡ  空間占有用円環アセンブリ（蝶番なし）
６５ＡＢ  空間占有用円環アセンブリ（蝶番あり）
６６Ａ  回転軸（シャフトの）
６６Ｂ  回転軸（シャフトの）
６７  内面（円環アセンブリの）
６８  外面（円環アセンブリの）
６９Ａ  側面（円環アセンブリの）
６９Ｂ  側面（円環アセンブリの）
７０  側壁（円環形の畝の）
７１  円環形の畝
７１Ａ〜７１Ｈ  円環形の畝
７２  段間空間
７２Ａ〜７２Ｇ  段間空間
７３  円環形の磁性流体シール
７３Ａ〜７３Ｈ  円環形の磁性流体シール
７４  第一の円弧状区画（円環アセンブリの）
７４Ａ  第一の円弧状区画（円環アセンブリの）
７４Ｂ  第一の円弧状区画（円環アセンブリの）
７５  第二の円弧状区画（円環アセンブリの）
７５Ａ  第二の円弧状区画（円環アセンブリの）
７５Ｂ  第二の円弧状区画（円環アセンブリの）
７６Ａ  第一の端部（第一の円弧状区画の）
７６Ｂ  第一の端部（第一の円弧状区画の）
７７Ａ  第二の端部（第一の円弧状区画の）
７７Ｂ  第二の端部（第一の円弧状区画の）
７８Ａ  第二の端部（第二の円弧状区画の）
７８Ｂ  第二の端部（第二の円弧状区画の）
７９Ａ  第一の端部（第二の円弧状区画の）
７９Ｂ  第一の端部（第二の円弧状区画の）
８０  蝶番接続具
８１  キャッチ・ピン（すなわち雄型接続具）
９０  多段式磁性流体シール（本発明）
Ｈ  キャッチ孔（すなわち雌型接続具）
Ｎ  北極（磁石の）
Ｓ  南極（磁石の）
Ｓ１〜Ｓ４  段（多段式磁性流体シールの内部の）
Ｔ  厚み（円環又は円環アセンブリの断面輪郭の）
Ｗ  幅（円環又は円環アセンブリ断面の輪郭の）
【図１】
2007162948.tif 000003
【図２（Ａ）】
2007162948.tif 000004
【図２（Ｂ）】
2007162948.tif 000005
【図３】
2007162948.tif 000006
【図４（Ａ）】
2007162948.tif 000007
【図４（Ｂ）】
2007162948.tif 000008
【図４（Ｃ）】
2007162948.tif 000009
【図５（Ａ）】
2007162948.tif 000010
【図５（Ｂ）】
2007162948.tif 000011
【図６】
2007162948.tif 000012
【図７（Ａ）】
2007162948.tif 000013
【図７（Ｂ）】
2007162948.tif 000014
【図８（Ａ）】
2007162948.tif 000015
【図８（Ｂ）】
2007162948.tif 000016
【図９（Ａ）】
2007162948.tif 000017
【図９（Ｂ）】
2007162948.tif 000018
【図１０】
2007162948.tif 000019
【外国語明細書】
2007162948000001.pdf