專利名稱：計算機x射線斷層攝影掃描儀的閉環空氣調節系統的制作方法
背景技術：
本發明涉及計算機X射線斷層攝影(CT)掃描儀，特別是，涉及一種能在更廣泛的環境條件下使用的X射線斷層攝影(Tomography)系統。
CT掃描儀是一種用于產生物體橫斷面圖象的裝置。眾所周知，這樣的裝置在醫學領域中用于對患者進行無損傷診斷。這種典型的CT掃描儀包括一個旋轉安裝在一支架上的轉動盤。該盤包括一中央開口，將被掃描的對象(通常為一患者)安置在其中。轉動盤上裝有一X射線源，該X射線源從環繞著對象的多個位置向對象發射出一束X射線。在轉動盤中沿直徑方向與X射線源相對的位置上或在支架中環繞著轉動盤的位置上放置著多個X射線探測器，這些X射線探測器產生出代表透過對象的X射線的數據信號。利用公知技術，這些數據信號能產生已被所述系統掃描過的對象的斷面圖象。
在至少一種商業系統中，轉動盤裝有通常為一X射線管的X射線源，一個X射線管的供電裝置，一組X射線輻射探測器，數據獲得系統(DAS)，一個射線探測器和DAS的供電裝置，以及其它的配套支持系統。商業用掃描儀的供電是通過將一電力總線與設在支架上的電源電氣連接的方式提供的，例如，該電源通常是120或240V交流電力線，并且，DAS通過一數據總線與數據處理系統(通常為一計算機)電氣連接，該數據處理系統從DAS接收數據并產生CT圖象。另外，為了傳輸控制和狀態信號，一個控制/狀態總線將裝在轉動盤上的X射線管以及其它的配套支持系統與裝在支架上或位于支架周邊處的控制系統相連。通常，這種連接是通過使用電力和數據電纜或使用與電刷接觸的導電滑環實現的。另外，數據和控制/狀態信息可以采用無線或無線電通訊系統進行傳輸，如可以采用美國專利No.5,577,026中公開的名稱為“從/向一個移動裝置接收/傳送數據的裝置”的系統，該專利結合在此作為參考。如果使用一個電力電纜，該盤的轉動不能超過一周(360度)，并且必需在掃描中向回轉動。滑環允許盤沿一個方向連續轉動，因此是被優先選擇的。然而，由于滑環和電刷之間連續的滑動接觸，導致它們的大量磨損，因此必需頻繁地更換滑環和/或電刷，從而提高了該系統的維護和運行成本。此外，環境因素，如大氣灰塵和濕度等，限制了滑環和電刷的使用壽命，并且大大影響了電信號和電力的傳輸。
另外，環境因素，如溫度和濕度，影響CT掃描系統的總體運行。X射線探測器和用于處理探測器產生的信號的電路對溫度和濕度的變化是敏感的，并且必需用額外的電路進行不斷的重新校準或補償。重新校準過程是費時的，并且限制了CT掃描儀診斷患者的次數。補償電路增加了整個系統的成本和復雜程度。
因此，本發明的一個目的是提供一種改進的CT掃描系統。
本發明的另一個目的是提供一種能在更廣泛的環境條件下工作的改進的CT掃描系統。
本發明的再一個目的是提供一種能在更廣泛的環境條件下可靠和準確地工作的改進的CT掃描系統。
本發明的又一個目的是提供一種不易受環境因素，如溫度，濕度和灰塵等影響的改進的CT掃描系統。
發明內容
根據本發明，X射線斷層攝影裝置包括一個由支架支撐的可環繞一軸轉動的轉動盤。支架和轉動盤由一個外殼封閉，該外殼形成一個環繞著轉動盤的基本上密封的腔室。通過至少一部分位于腔室內的一個驅動系統，轉動盤保持在腔室內部可轉動。該X射線斷層攝影裝置還包括一個空氣調節系統，其處理腔室內的空氣，以增加或去除腔室內空氣的熱量和/或水分。由空氣調節系統處理的空氣進入腔室再循環，從而基本上不從腔室外向腔室內引入空氣。
X射線斷層攝影裝置可以包括多個滑環，用于將安裝在轉動盤上的X射線斷層攝影裝置的信號處理部件與安裝在支架上或位于X射線斷層攝影裝置周圍的信號處理部件電氣相連。滑環可以位于腔室內。X射線斷層攝影裝置還可以包括輻射探測器和信號處理系統，它們可以位于腔室內，或固定在轉動盤或支架上。
在一個替換實施例中，X射線斷層攝影裝置包括一個由支架支撐的可環繞一個軸轉動的轉動盤。支架和轉動盤由一個外殼封閉，該外殼形成一個環繞著轉動盤的基本上密封的腔室。轉動盤在所述的腔室內部借助于一個至少一部分位于腔室內的驅動系統保持可轉動。該X射線斷層攝影裝置還包括一個空氣調節系統，其處理腔室內的空氣，以增加或去除腔室內空氣的熱量和/或水分。該X射線斷層攝影裝置還包括一個用于保持腔室內的空氣壓力大于腔室外部的空氣壓力的系統。由空氣調節系統處理的空氣進入腔室再循環，從而基本上沒有腔室外的空氣被引入到腔室中。為了替換任何可能從腔室中泄漏出去的空氣，該系統還包括一個空氣輸入和過濾系統，從而使得任何用于保持腔室內的空氣壓力大于腔室外壓力的補充空氣可以透過過濾系統從腔室外抽入。
空氣調節系統可以包括一個第一熱交換器和一個第二熱交換器，第一熱交換器與腔室相連，以增加或去除來自腔室內空氣的熱量；第二熱交換器與第一熱交換器相連，以從第一熱交換器向外部空氣傳遞熱量，或從外部空氣向第一熱交換器傳遞熱量。
空氣調節系統可以包括一個去除腔室內空氣水分的冷凝器。空氣調節系統還可包括一個增加腔室內部空氣濕度的加濕器。
附圖簡述結合下列附圖，本發明的上述和其它目的，其各種特征，以及本發明本身，可以從下面的描述中得到更加全面的理解。
圖1是根據本發明的計算機X射線斷層攝影掃描儀的前透視圖；圖2A是圖1所示的計算機X射線斷層攝影掃描儀拆去外殼后的透視圖；圖2B是圖2A的計算機X射線斷層攝影掃描儀的轉動盤的后視圖；圖3是根據本發明的一個實施例的計算機X射線斷層攝影掃描儀的示意性俯視圖；圖4是根據本發明的另一個實施例的計算機X射線斷層攝影掃描儀的示意性俯視圖。
最佳實施例的詳細說明圖1、2A和2B示出了根據本發明的CT掃描系統100。該CT掃描系統100包括一個由支架110支撐的外殼102。支架110包括一個基部112和一個直立部分114。直立部分114通過軸承(圖3和4所示115)支撐著轉動盤120，以允許盤120環繞一軸線(圖3和4所示的108)相對支架110自由地轉動。轉動盤120包括一個X射線源122、控制和供給X射線源電力的源支持電子部件124、一個探測器陣列126和固定在其周邊部分上的探測器支持部件128。一馬達134和驅動帶136用于控制轉動盤120的轉動，位置傳感器138跟蹤轉動盤120的位置。轉動盤120還包括一個中央開口106，將被掃描的對象放置在這里。通過與轉動盤120相連的導電滑環121和與支架110相連的電刷123、125之間的接觸，電力在轉動盤120和支架110之間傳輸。空氣調節系統140安裝在支架110上。空氣調節系統140包括一個熱量排出口162。
在優選實施例中，該CT掃描系統100用于掃描行李或貨物，以檢查出易爆物和/或其它違禁品，例如，可用用于機場中，那里的環境往往是多灰塵的。但是，本領域的普通技術人員可以理解，本發明也可用于其它的CT掃描系統，如醫用的CT掃描儀中。在該實施例中，CT掃描系統100包括一個輸送機104，用于輸送行李通過轉動盤120中的開口106。傳感器(未示出)毗鄰開口106設置，以檢測行李的出現。
根據本發明的一個實施例，外殼102形成一個環繞著轉動盤120的基本上密封的腔室，同時保留有開口106，以允許輸送機104輸送行李通過轉動盤120中的中央開口。采取這種布置，周圍環境中的污物和灰塵將不易進入機器的移動部件中。如圖3所示，轉動盤120支撐在軸承115上，以環繞著軸線108轉動。由粗線表示的腔室130部分地由支架的基部112和直立部分114以及外殼(未示出)構成。空氣調節系統140包括一個冷卻熱交換器150和一個排氣熱交換器160。冷卻熱交換器150與一冷卻輸出管142及一回流管144相連。冷卻熱交換器150通過回流管144從腔室130中接受空氣，去除空氣中的熱量并通過輸出管142向腔室130內輸送冷空氣。排氣熱交換器160包括一個入口162和一個排出口164，以排出從冷卻熱交換器中接受的熱量。另外，空氣調節系統140可以包括一個冷凝器146，用于在從腔室130中接受的水分未返回腔室130之前將其去除。
最好是，X射線斷層攝影系統包括一個環境控制系統170，該環境控制系統170與空氣調節系統140相連，用于控制空氣調節系統140的操作，以將腔室130內空氣的溫度和濕度保持在預定水平。環境控制系統170可以包括一個溫度傳感器172和一個濕度傳感器174，以監測腔室130內空氣的溫度和濕度。環境控制系統170可以包括一個計算機系統，該計算機系統接收來自傳感器172、174的代表腔室130內空氣的溫度和濕度的信號，并利用這些信號控制空氣調節系統140的工作，從而控制腔室內空氣的溫度和濕度。或者，環境控制系統可以包括一個恒溫器和一個恒濕器，以用于控制空氣調節系統140的工作。
圖4表示一個根據本發明的另一實施例的CT掃描系統100。在該實施例中，空氣調節系統140保持腔室130內的空氣壓力比腔室130外部的空氣壓力稍大。這樣，相對于腔室130外部的空氣壓力，在腔室內部產生一個正壓力，從而阻止污物和灰塵進入腔室130內。在多灰塵的環境，如機場的行李區中使用時，這一特征特別有利。除了回流管144包括一個輸入源180和一個過濾器182，以允許補充空氣引入腔室中外，圖4所示的CT掃描系統100與圖3所示的類似。補充空氣可能是必需的，以補償可能通過外殼102泄漏出去的空氣。
或者，空氣調節系統140可以包括一個加熱系統，以向腔室內的空氣補充熱量(例如在系統的工作環境相當冷時)。空氣調節系統140還可以包括一個加濕器，以適應在干燥的環境下工作。在另一實施例中，空氣調節系統140可由一個僅僅保持腔室140內部壓力大于外部壓力的系統組成。
在優選實施例中，CT掃描系統包括一個連續地工作以冷卻腔室內空氣的空氣調節系統140，并且無需設置環境控制系統。
在不脫離本發明的構思和基本特征的情況下，本發明可以以其它的特定形式予以實施。因此，本發明的實施例被看作是說明性而非限定性的，本發明的范圍由所附的權利要求限定，而不是由上述的說明限定，并且所有在與權利要求書等同意義和范圍內的改動都包括在本發明中。
權利要求
1.一種X射線斷層攝影裝置，包括一個旋轉支撐在支架上的轉動盤；一個外殼，該外殼至少封閉X射線斷層攝影裝置的一部分，并形成一個環繞著轉動盤和所述支架的至少一部分的基本上密封的腔室；以及一個用于對所述腔室內的空氣進行再循環和調節的空氣調節裝置。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括有滑環，用于將所述轉動盤和所述支架電氣相連，以允許電力或數據在所述轉動盤和所述支架之間傳輸。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空氣調節裝置包括一個第一熱交換器，它與所述腔室相連，接受來自所述腔室的空氣，去除所述空氣中的熱量并釋放所述空氣至所述腔室中。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述空氣調節裝置包括一個第二熱交換器，它與所述第一熱交換器相連，用于將所述熱量傳遞到所述腔室外部的空氣中。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空氣調節裝置包括一個第一熱交換器，它與所述腔室相連，接受來自所述腔室的空氣，向所述空氣補充熱量并釋放所述空氣到所述腔室中。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空氣調節裝置包括一個與所述腔室相連的冷凝器，用于接受來自所述腔室的空氣，去除所述空氣中的水分，并釋放所述空氣到所述腔室中。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空氣調節裝置包括一個與所述腔室相連的濕度調節器，用于接受來自所述腔室的空氣，向所述空氣補充水分，并釋放所述空氣到所述腔室中。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一個控制所述空氣調節裝置的環境控制裝置。
9.一種X射線斷層攝影裝置，包括一個旋轉支撐在支架上的轉動盤；多個滑環，用于將所述轉動盤和所述支架電氣相連，以允許電力或數據在所述轉動盤和所述支架之間傳輸；一個外殼，該外殼封閉所述X射線斷層攝影裝置，并形成一個環繞著所述轉動盤和所述支架的基本上密封的腔室；用于保持所述腔室內的空氣壓力大于所述腔室外部的空氣壓力的泵裝置。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括一個第一熱交換器，它與所述腔室相連，接受來自所述腔室的空氣，去除所述空氣中的熱量并釋放所述空氣到所述腔室中。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括一個第二熱交換器，它與所述第一熱交換器相連，用于將所述熱量傳遞到所述腔室外部的空氣中。
12.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括與所述腔室相連的冷凝器，該冷凝器接受來自所述腔室的空氣，去除所述空氣的水分，并釋放所述空氣到所述腔室中。
13.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括與所述腔室相連的濕度調節器，該調節器接受來自所述腔室的空氣，向所述空氣補充水分，并釋放所述空氣到所述腔室中。
14.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括一個用于控制所述泵裝置的環境控制裝置。
全文摘要
一種計算機X射線斷層攝影(CT)掃描儀(100),包括一外殼(102),該外殼形成一個環繞著裝有輻射源(122)和輻射探測器(126)的轉動盤(120)的基本上密封的腔室,該CT掃描儀(100)還包括一個控制腔室內空氣的溫度和濕度的空氣調節系統。該空氣調節系統(140)可以是一個閉環系統,因而只有腔室(130)內的空氣通過空氣調節系統被處理,而沒有外部空氣被引入到腔室中。因此,該CT掃描儀可以在一更寬松的環境下工作。在一個替換實施例中,空氣調節系統(140)可以在腔室(130)內部產生正壓,以防止外部空氣通過外殼的開口進入。在該實施例中,空氣調節系統(140)包括一個輸入口(180),以抽取足夠的外部空氣,從而在腔室內部產生正壓。該輸入口可以包括一個過濾器(182),以阻止污物進入腔室中,這樣,可以使CT掃描儀在定期維護和檢修之間具有更長的使用壽命。
文檔編號A61B6/03GK1273636SQ98809890
公開日2000年11月15日 申請日期1998年8月19日 優先權日1997年10月10日
發明者埃里克·M·貝利, 安德魯·P·泰賓克烏斯基 申請人:模擬技術有限公司