(57)【要約】【課題】ＣＴスキャナ装置の回転体の回転に伴う振動を抑制する【解決手段】ＣＴスキャナ装置１００にダイナミックダンパー１０を設け、ＣＴスキャナ装置１００全体に発生する低周波数帯の振動を抑制するようにダイナミックダンパー１０の固有振動数を調整することにより、ＣＴスキャナ装置に生じる振動の抑制効果を大幅に高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定フレームと、固定フレームに軸受装置を介して回転可能に取り付けられ、被写体の周囲を回転する回転体とを備えたＣＴスキャナ装置において、
ダンパー部を介して取り付けたウェイト部を装置の振動と逆位相に振動させることで装置の振動を抑制するダイナミックダンパーを設けたことを特徴とするＣＴスキャナ装置。
【請求項２】
ダイナミックダンパーを固定フレームに取り付けた請求項１のＣＴスキャナ装置。
【請求項３】
ダイナミックダンパーを、軸受装置に内蔵した請求項１のＣＴスキャナ装置。
【請求項４】
ダイナミックダンパーで複数方向の振動を抑制する請求項１〜３の何れかのＣＴスキャナ装置。
【請求項５】
ダイナミックダンパーで、回転体の回転軸方向、及び該回転軸方向と直交する水平方向の振動を抑制する請求項４のＣＴスキャナ装置。
【請求項６】
ダンパー部が複数方向に弾性を有する請求項４又は５のＣＴスキャナ装置。
【請求項７】
対象振動数帯が異なる複数のダイナミックダンパーを設けた請求項１〜６の何れかのＣＴスキャナ装置。
【請求項８】
ダイナミックダンパーの対象振動数帯が１０〜１５Ｈｚである請求項１〜７の何れかのＣＴスキャナ装置。
【請求項９】
ダイナミックダンパーのウェイト部の総重量が装置全体の重量の０．５％〜２．５％である請求項１〜８の何れかのＣＴスキャナ装置。
【請求項１０】
ダイナミックダンパーのウェイト部に銅系の材料を用いた請求項１〜９の何れかのＣＴスキャナ装置。
【請求項１１】
ダイナミックダンパーの固有振動数を微調整可能とした請求項１〜１０の何れかのＣＴスキャナ装置。
【請求項１２】
ダンパー部を加圧又は減圧してダンパー部の弾性係数を変化させることにより、ダイナミックダンパーの固有振動数を微調整可能とした請求項１１のＣＴスキャナ装置。
【請求項１３】
ウェイト部の重量を変更することにより、ダイナミックダンパーの固有振動数を微調整可能とした請求項１１のＣＴスキャナ装置。
【請求項１４】
ダンパー部を弾性係数の異なる複数の弾性部材で構成することにより、ダイナミックダンパーの固有振動数を微調整可能とした請求項１１のＣＴスキャナ装置。
【請求項１５】
ＣＴスキャナ装置に組み込まれ、内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材とを備えた軸受装置であって、
ダンパー部を介してウェイト部を取り付けたダイナミックダンパーを設け、ウェイト部を装置に生じる振動と逆位相に振動させることで装置の振動を抑制する軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴスキャナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、従来のＣＴスキャナ装置の一例を示す。このＣＴスキャナ装置では、Ｘ線管装置１で発生したＸ線を、その強度分布を一様にするウェッジフィルタ２、強度分布を制限するスリット３を介して被写体４に照射する。被写体４を通過したＸ線は検出器５で受け、電気信号に変換して図示しないコンピュータに送られる。Ｘ線管装置１、ウェッジフィルタ２、スリット３、検出器５などの各部品は、軸受装置６を介して固定フレーム７に回転自在に支持された略円筒状の回転体８に装着され、この回転体８の回転によって被写体４の周囲を回転する。ＣＴスキャナ装置では、互いに対向させたＸ線管装置１と検出器５とを有する回転体８が被写体４のまわりを回転することにより、被写体４の検査断面内のあらゆる点ですべての角度をカバーする投影データが得られる。これらのデータがコンピュータに送られ、再構成プログラムでデータを解析することにより断層画像を得る。
【０００３】
このようなＣＴスキャナ装置は、回転体と固定フレームとを回転可能に連結する軸受の内部から発生する振動や、回転体の固有振動等に起因する振動が固定フレームに伝播して固定フレームが共振し、本体の部品や性能、撮影精度に悪影響を及ぼすことがある。これに対する対策として、従来は、軸受の回転精度の向上が主であった。
【０００４】
しかし、最近では、装置の大型化に伴い相対的に固定フレームの剛性が弱くなる傾向があるため、回転体の振動の固定フレームの共振による撮影精度の低下の問題が顕在化している。この点に鑑み、例えば特許文献１では、軸受と固定フレームとの間に制振部材を介在させることにより、振動を抑制しようとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５５７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のような制振部材による方法では、比較的低周波数帯であるＣＴスキャナ装置全体の固有振動数に対する共振点での振動を十分に抑制することができないという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、回転体の回転に伴うＣＴスキャナ装置全体の共振による振動を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、固定フレームと、固定フレームに軸受装置を介して回転可能に取り付けられ、被写体の周囲を回転する回転体とを備えたＣＴスキャナ装置において、ダンパー部を介して取り付けたウェイト部を装置の振動と逆位相に振動させることで装置の振動を抑制するダイナミックダンパーを設けたことを特徴とする。
【０００９】
ダイナミックダンパーは、ウェイト部を装置の振動と逆位相に振動させることで、特定の振動数帯の振動を強力に抑制することができる。このとき、ウェイト部の重さやダンパー部の大きさ等を変更することにより、ダイナミックダンパーの固有振動数を調整することができる。従って、ＣＴスキャナ装置にダイナミックダンパーを設け、ＣＴスキャナ装置全体に発生する低周波数帯の振動を抑制するようにダイナミックダンパーの固有振動数を調整することにより、ＣＴスキャナ装置に生じる振動の抑制効果を大幅に高めることができる。
【００１０】
ＣＴスキャナ装置の振動を抑制するために、ダイナミックダンパーのウェイト部を重くしようとすると、ウェイト部の体積が大きくなり、設置部に一定以上のスペースが必要となる。しかし、ＣＴスキャナ装置の回転体には、Ｘ線源やＸ線検出器等を取り付けるためのスペースを確保しておく必要があるため、ダイナミックダンパーは固定フレームに取り付けることが望ましい。あるいは、軸受装置にダイナミックダンパーを内蔵すれば、装置内に設置スペースを要することなくＣＴスキャナ装置にダイナミックダンパーを装着することができる。
【００１１】
ＣＴスキャナ装置には複数方向の振動が生じるため、ダイナミックダンパーで複数方向の振動を抑制することが好ましい。特に、ＣＴスキャナ装置に生じる振動のうち、回転体の回転軸方向の振動はＸ線撮影の撮影制度に大きな影響を与える。また、回転体の回転軸と直交し、且つ、設置面に水平な方向の振動も、回転体の回転軸方向の振動を増幅させると考えられる。従って、ダイナミックダンパーで、回転体の回転軸方向、及び該回転軸方向と直交する水平方向の振動を抑制することが好ましい。
【００１２】
このように複数方向の振動を制御する場合、ダンパー部が複数方向に弾性を有するものであると、一つのダイナミックダンパーで複数方向の振動を抑制することができる。これにより、ダイナミックダンパーの設置数を減らすことができ、取り付けスペースの縮小及び低コスト化が図られる。
【００１３】
ＣＴスキャナ装置は、被写体に対して固定フレームを傾斜させた状態で撮影を行うことがある。この場合、傾斜角度によって装置全体の重心位置が変わるため、装置全体の固有振動数が変化する。そこで、対象振動数の異なる複数のダイナミックダンパーを設けると、複数の振動数の振動を抑制することができ、固定フレームを傾斜させた場合にも対処することができる。
【００１４】
ウェイト部の重量、及び固有振動数を変えた複数のダイナミックダンパーを用いて、ＣＴスキャナ装置（総重量約１．５ｔ）の振動抑制効果の違いを試験し、その結果を表１に示す。試験Ｎｏ．１〜６のように、同じ重量（３０ｋｇ）のダイナミックダンパーでは、固有振動数が１０〜１５Ｈｚのものが優れた振動抑制効果を示した。また、一般に、ウェイト部の重量が大きい方が振動抑制効果が高いが、試験Ｎｏ．７や１２のように固有振動数が上記範囲を外れるものは、ウェイト部の重量を大きくしても振動抑制効果が得られないことが分かる。また、固有振動数が上記範囲内であっても、試験Ｎｏ．８のようにウェイト部の重量が小さいと、振動抑制効果が得られない。この試験結果より、ダイナミックダンパーは、固有振動数を１０〜１５Ｈｚの範囲内に設定することが好ましく、また、ウェイト部の総重量をＣＴスキャナ装置全体の重量の０．５％以上、好ましくは１．０％以上とすることが好ましい。また、ウェイト部の重量を大きくするとその体積も大きくなるため、ＣＴスキャナ装置に設置するためには、ＣＴスキャナ装置全体の重量の２．５％以下、好ましくは２．０％以下とすることが好ましい。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
ＣＴスキャナ装置の各部に防錆油等を塗布すると、この油が撮影用カメラに付着し、撮影画像に影として現れる恐れがあるため、防錆油等はできるだけ塗布しない方が良い。よって、ダイナミックダンパーのウェイト部には、鉄系の材料よりも耐食性のある材料が望ましいが、アルミ等は比重が小さく、必要な重さを確保するためには体積が大きくなってしまう。そこで、発錆しにくく、且つ、比重が大きく、加工性及び入手性も良い、銅系の材料を用いることが好ましい。
【００１７】
ＣＴスキャナ装置には、回転体のアンバランス量を緩和するために、回転体にバランスウェイトを設けることがある。このとき、固有振動数に微差が生じるため、各ダイナミックダンパーの固有振動数を微調整可能とすることが望ましい。例えば、ダンパー部を加圧又は減圧してダンパー部の弾性係数を変化させることにより、あるいは、ウェイト部の重量を変更することにより、さらには、ダンパー部を弾性係数のことなる複数の弾性部材で構成することにより、ダイナミックダンパーの固有振動数を微調整可能とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によると、回転体の回転に伴うＣＴスキャナ装置全体の共振による振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るＣＴスキャナ装置１００を示す断面図である。このＣＴスキャナ装置１００の基本構成は、図５に示す従来のＣＴスキャナ装置と同様であり、固定フレーム７にダイナミックダンパー１０が取り付けられている点で異なる。
【００２１】
図２（ａ）はダイナミックダンパー１０の斜視図であり、図２（ｂ）はダイナミックダンパー１０の断面図である。ダイナミックダンパー１０は、ダンパー部１１、ウェイト部１２、取り付け台１３、及びボルト１４とを有する。ダンパー部１１は、例えばゴム材で円筒状に形成され、中心部に貫通孔１１ａを有する。このゴム材には比較的低い固有振動数が得られる天然ゴムを用いることが好ましい。ウェイト部１２は中心部に貫通孔１２ａを有し、比重が大きく、加工性、入手性が良く、さらに発錆しにくい銅系の材料で形成される。ダンパー部１１の貫通孔１１ａ及びウェイト部１２の貫通孔１２ａにボルト１４を挿入し、その先端部が取り付け台１３のねじ穴１３ａとねじ結合する。これにより、ウェイト部１２と取り付け台１３との間にダンパー部１１を挟持したダイナミックダンパー１０が構成される。このダイナミックダンパー１０は、取り付け台１３の４隅に設けられた固定穴を貫通するボルト（図示省略）により固定フレーム７に固定される。
【００２２】
ダンパー部１１は、その弾性係数を変更できるように設計される。本実施形態では、ダンパー部１１がゴム材で形成されるため、ボルト１４を締め込んでダンパー部１１を圧縮して剛性を高めることで、あるいは、ボルト１４の締め込みを緩めて剛性を低下させることで、ダンパー部１１の弾性係数を変更することができる。また、図示は省略するが、ダンパー部１１を弾性係数の異なる複数の弾性部材（例えばゴム材）で構成し、この弾性部材を取り替えることにより、ダンパー部１１全体の弾性係数を変更可能としてもよい。
【００２３】
ウェイト部１２は、その重量を変更できるように設計される。例えば、一旦ボルト１４を外し、ウェイト部１２の上面に内孔を有する銅板を載せ、このウェイト部１２及び銅板を貫通して再びボルト１４で固定することで、ウェイト部１２の重量を変更できる。
【００２４】
ＣＴスキャナ装置１００に振動が発生すると、固定フレーム７に固定されたダイナミックダンパー１０のダンパー部１１が弾性変形し、このダンパー部１１を介して取付けられたウェイト部１２が振動する。ＣＴスキャナ装置１００全体の固有振動数は、回転体８の回転数や軸受装置６の構成等により決定され、通常１０〜１５Ｈｚである。従って、ダンパー部１１の弾性係数及びウェイト部１２の重量を適宜設定して、ダイナミックダンパー１０の固有振動数を１０〜１５Ｈｚの範囲内に調整し、装置の振動と逆位相に振動させることにより、ＣＴスキャナ装置１００に発生する特定の振動数帯の振動を抑制することができる。
【００２５】
また、ＣＴスキャナ装置１００では、回転体８のアンバランス量を緩和するためにバランスウェイトが取り付けられることが多く、この場合、わずかではあるが装置ごとに固有振動数が異なる。従って、ダイナミックダンパー１０の固有振動数を微調整可能とすることが好ましい。本実施形態では、上記のようにダンパー部１１の弾性係数を変更することにより、あるいは、ウェイト部１２の重量を変えることにより、ダイナミックダンパー１０の固有振動数を微調整することができる。
【００２６】
さらに、ＣＴスキャナ装置１００の設置場所での固定方法によってもわずかに固有振動数が変化することがあるため、ＣＴスキャナ装置１００のカバーのみを外した状態（図１の状態）でダイナミックダンパー１０の固有振動数を微調整できるものであることが望ましい。例えば図１のような箇所にダイナミックダンパー１０を配置すれば、装置の外周側からダイナミックダンパー１０の固有振動数を微調整することができる。
【００２７】
図２に示すダイナミックダンパー１０は、上下方向（図１のＹ方向）の両側から圧縮されているため、主にその圧縮方向と垂直な方向に弾性係数を有する構造となっている。すなわち、図１のＸ方向及びＺ方向に弾性係数を有し、この方向の振動を吸収することができる。従って、ＣＴスキャナ装置１００の撮影精度に大きな影響を与えるＸ方向及びＺ方向の振動が吸収されるため、撮影精度の向上に寄与することができる。また、図２のダイナミックダンパー１０では、一つのダイナミックダンパー１０で複数方向の振動を吸収することができるため、ダイナミックダンパー１０の設置数を削減することができ、ダイナミックダンパー１０の製造コストや設置工程を削減することができる。
【００２８】
また、図１に示すように、ダイナミックダンパー１０を比較的設置スペースに余裕のある固定フレーム７に取り付けることにより、ウェイト部１２を大きくすることが可能となり、振動抑制効果を高めることができる。また、回転体８にＸ線管装置１や検出器５を設置するスペースを確保することができる。
【００２９】
本発明の実施形態は上記に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の構成、機能を有する箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
以上の実施形態では、ダイナミックダンパー１０のダンパー部１１を天然ゴムで形成した場合を示しているが、これに限られない。例えば、合成イソプレンゴム等の他のゴム材料や、スプリングバネや皿バネ、あるいは板バネ等の弾性金属材料でダンパー部１１を構成することができる。ダンパー部１１を金属材料で形成する場合は、発錆を防ぐためにステンレス系を用いることが好ましい。また、ウェイト部１２を銅系の材料で形成した場合を示しているが、例えば装置内に防錆油等を塗布しても問題ない場合は、鉄系等の他の材料でウェイト部１２を形成することもできる。
【００３１】
また、以上の実施形態では、別途形成したダイナミックダンパー１０を固定フレーム７に固定しているが、これに限らず、例えば、図３に示すように、ダイナミックダンパー１０を軸受装置６に内蔵することもできる。この軸受装置６は、内周に軌道面を有する外方部材６１と、外周に軌道面を有する内方部材６２と、外方部材６１の軌道面と内方部材６２の軌道面との間に介在させた複数の転動体と、複数の転動体を円周方向で保持する保持器６４とを主に備える。図３では、転動体が複列のボール６３、６３で構成され、これに対応した複列の軌道面がそれぞれ外方部材６１及び内方部材６２に形成される。外方部材６１は一体に成形され、一端が回転体８にボルトで固定される。内方部材６２は、外周に軌道面を有する複列の内輪６５、６５と、この複列の内輪６５、６５を保持し、一端が固定フレーム７にボルトで固定された保持部材６６とを備える。内輪６５、６５は、保持部材６６の外周に嵌合し、固定部材６７で軸方向に位置決め固定される。
【００３２】
図４に示すように、ダイナミックダンパー１０はダンパー部１１及びウェイト部１２を有し、保持部材６６に設けられたねじ穴にボルト固定されている。具体的には、ボルト１３がダンパー部１１及びウェイト部１２に設けられた貫通孔を貫通し、ボルト１３の先端部が保持部材６６のねじ穴とねじ結合している。ボルト１３とダンパー部１１及びウェイト部１２とは、隙間嵌めの状態となっている。このように、ダイナミックダンパー１０を軸受装置６に内蔵することにより、ダイナミックダンパー１０の設置スペースを別途設ける必要がないため、ＣＴスキャナ装置内のスペースを確保することができる。また、予め軸受装置６にダイナミックダンパー１０を組み込んでから、この軸受装置６をＣＴスキャナ装置に組み込むことができるため、ダイナミックダンパー１０のＣＴスキャナ装置への取り付けが容易化される。
【００３３】
尚、図３では、ダイナミックダンパー１０が内方部材６２を構成する保持部材６６に内蔵されているが、これに限らず、内輪６５、６５や、固定部材６７、あるいは外方部材６１に内蔵してもよい。また、外方部材６１を一体でなく、外輪及びこれを保持する保持部材とに分けて形成したり、内方部材６２の内輪６５，６５及び保持部材６６を一体に形成してもよい。
【００３４】
また、上記のようなダイナミックダンパー１０を内蔵した軸受装置６は、図１に示すようなＣＴスキャナ装置１００に好適に適用されるが、特定振動数帯の振動を抑制し、且つ、設置スペースを節約することが必要な他の用途に適用することもできる。
【００３５】
以上の実施形態では、軸受装置６の内輪を固定フレーム７に固定し、外輪を回転体８に取り付けているが、これとは逆に、内輪を回転側、外輪を固定側としてもよい。
【００３６】
また、以上の実施形態では、回転体８の回転軸が設置面と常に水平であるが、例えば、回転体８の回転軸を図１のＸ軸方向の軸を中心に回転させることで傾斜させてもよい。このように、回転体８を傾斜させると、ＣＴスキャナ装置１００の重心位置が変わり、装置全体の固有振動数が変化する。この場合、ＣＴスキャナ装置１００に固有振動数の異なる複数のダイナミックダンパー１０を取り付けたり、傾斜時の固有振動数の変化を許容できる弾性係数を有するダンパー部１１を用いることにより対処することができる（図示省略）。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ＣＴスキャナ装置を概念的に示す断面図である。
【図２】（ａ）はダイナミックダンパーの斜視図、（ｂ）はダイナミックダンパーの断面図である。
【図３】他の実施形態に係るＣＴスキャナ装置の軸受装置付近の断面図である。
【図４】図３の軸受装置のダイナミックダンパー付近の拡大断面図である。
【図５】従来のＣＴスキャナ装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１     Ｘ線管装置
２     ウェッジフィルタ
３     スリット
４     被写体
５     検出器
６     軸受装置
７     固定フレーム
８     回転体
１０   ダイナミックダンパー
１１   ダンパー部
１２   ウェイト部
１３   取り付け台
１４   ボルト
６１   外方部材
６２   内方部材
６３   ボール
６４   保持器
６５   内輪
６６   保持部材
６７   固定部材
１００ スキャナ装置
【図１】
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【図２】
2009101060.tif 000005
【図３】
2009101060.tif 000006
【図４】
2009101060.tif 000007
【図５】
2009101060.tif 000008