Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法
【課題】水系冷却液を使用してＸ線管を冷却することができ、水系冷却液の循環路内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管ユニット１０と、水系冷却液９と、導管１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、循環ポンプ２２と、循環路３０に取付けられたベローズ機構と、回転架台と、Ｘ線検出器と、を備える。Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及びＲ２＞Ｒ０である。
【解決手段】Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線管ユニット１０と、水系冷却液９と、導管１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、循環ポンプ２２と、循環路３０に取付けられたベローズ機構と、回転架台と、Ｘ線検出器と、を備える。Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及びＲ２＞Ｒ０である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と称する）のガントリーは、固定フレームと、固定フレームに回転可能に支持された回転架台と、固定フレーム及び回転架台を収容した筐体と、を備えている。ガントリーは、回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、Ｘ線検出器及び冷却ユニットなども備えている。Ｘ線管ユニット及び冷却ユニットなどは、比較的コンパクトでありながら質量が大きく、設置面の圧力が高いため、回転架台に強固に取付けられている。
【０００３】
Ｘ線管ユニット及び冷却ユニットは導管を介して接続され、Ｘ線管が発生する熱が伝達される冷却液はＸ線管ユニット及び冷却ユニットの間で循環する。Ｘ線ＣＴ装置の発熱源は、Ｘ線管である。このため、Ｘ線管の発熱は冷却液に伝達され、高温となった冷却液は冷却ユニットに送り込まれる。冷却ユニットで冷却された冷却液は、再びＸ線管ユニットに戻される。
【０００４】
一般に、Ｘ線ＣＴ装置に使用されるＸ線管ユニットとして、回転陽極型Ｘ線管装置が知られている。回転陽極型Ｘ線管装置は、ハウジング及びハウジングに収納された回転陽極型Ｘ線管を備えている。この回転陽極型Ｘ線管は、ハウジング内に収納された真空外囲器と、真空外囲器内に位置し回転可能に設けられた陽極ターゲットと、真空外囲器内に位置し真空外囲器に対して静止して設けられた陰極とを有している。
【０００５】
上記のような回転陽極型Ｘ線管装置においては、特に、陽極ターゲットのターゲット面近傍を冷却液により強制的に冷却するものが知られている。これにより、Ｘ線を放出させるためにターゲット面に電子ビームを衝突させている期間に、陽極ターゲットから発生する熱を、冷却液に伝熱させることを可能としている。冷却液としては、熱伝達性能に優れる水系冷却液が使用されているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−５６７１０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３７２２４号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／０６９１９５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、Ｘ線ＣＴ装置においては、スキャン時間（撮影時間）の短縮化が大きな技術的課題である。そこでスキャン時間を短縮するために回転架台をより高速で回転させることが行われている。回転架台の回転速度は多くの場合１乃至２ｒｐｓであり、最高機種で３ｒｐｓ程度である。将来は４ｒｐｓ以上を目指す試みもなされつつある。２ｒｐｓの場合に比べて４ｒｐｓの場合には、回転架台の遠心方向の加速度は３００％も増加する。３ｒｐｓの場合に比べて４ｒｐｓの場合には、回転架台の遠心方向の加速度は約７８％も増加することになる。
【０００８】
しかしながら、水系冷却液は、絶縁油に比べて飽和蒸気圧が低いため、回転架台の回転速度が４ｒｐｓ以上になると水系冷却液の循環路中にキャビテーションが発生してしまう問題が発生すると予想される。キャビテーションが発生すると水系冷却液の流れが阻害されてＸ線管の冷却ができなくなったり、循環ポンプに不具合が発生したりする恐れがある。このため、水系冷却液を使用してＸ線管を冷却することができ、水系冷却液の循環路中におけるキャビテーションの発生を防止することができる技術が求められている。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、水系冷却液を使用してＸ線管を冷却することができ、かつ水系冷却液の循環路内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、
前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、
前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、
前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、
前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、
回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、
前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備え、
前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、
前記ガス空間の圧力をＰ０、
前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、
前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの、前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、
前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、
前記水系冷却液の密度をρ、
前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であることを特徴としている。
【００１１】
また、一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法は、
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影を行った後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を維持させて冷却を行う、
ことを特徴としている。
【００１２】
また、一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法は、
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、前記ガス空間に連通され、前記ガス空間のガスの圧力を調整可能な圧力調整機構と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで、前記ガス空間のガスの圧力を正圧に調整し前記水系冷却液の循環を維持した状態で前記回転架台の回転を休止させて冷却を行う、
ことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のガントリーの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の線II−IIに沿ったＸ線ＣＴ装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示した回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図４】図４は、上記第１の実施形態に係るＸ線管ユニット及び冷却ユニット示す概略構成図である。
【図５】図５は、上記第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の実施例１のＸ線管ユニットを示す断面図である。
【図６】図６は、上記第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の実施例２のＸ線管ユニットを示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示したＸ線管ユニットを示す他の断面図である。
【図８】図８は、図６及び図７に示したＸ線管ユニットの一部を拡大して示す断面図である。
【図９】図９は、水１００％の温度及びＰＧ５０％水溶液の温度に対する飽和蒸気圧の変化のデータを表で示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示したデータをグラフで示す図である。
【図１１】図１１は、圧力Ｐ０＝大気圧とするための、上記距離Ｒ０及び距離Ｒ１の関係をグラフで示した図である。
【図１２】図１２は、圧力Ｐ０＝０．５気圧とするための、上記距離Ｒ０及び距離Ｒ１の関係をグラフで示した図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図１４】図１４は、上記第２の実施形態に係るＸ線管ユニット及び冷却ユニット示す概略構成図である。
【図１５】図１５は、図１４に示したＸ線管ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図１６】図１６は、図１４に示した冷却ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図１７】図１７は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図１８】図１８は、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図１９】図１９は、上記Ｘ線ＣＴ装置の変形例を示す図であり、Ｘ線管ユニット及び冷却ユニット示す概略構成図である。
【図２０】図２０は、図１９に示したＸ線管ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図２１】図２１は、図１９に示した冷却ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図２２】図２２は、図４、図１４及び図１９に示したＸ線管の変形例を示す概略断面図である。
【図２３】図２３は、図４、図１４及び図１９に示したＸ線管の他の変形例を示す概略断面図である。
【図２４】図２４は、図４、図１４及び図１９に示したＸ線管の他の変形例を示す概略断面図である。
【図２５】図２５は、上記Ｘ線ＣＴ装置の他の変形例を示す図であり、空盆、圧力検出器、圧力制御装置及び圧力調整機構を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法について詳細に説明する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線ＣＴ装置（ computed tomography system）である。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のガントリーの外観を示す斜視図である。図２は、図１の線II−IIに沿ったＸ線ＣＴ装置を示す断面図である。図３は、図２に示した回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【００１６】
図１乃至図３に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、筐体２、土台部４、固定架台５、回転架台６、ベアリング部材８、Ｘ線管ユニット１０、冷却ユニット２０、及びＸ線検出器４０を備えている。
【００１７】
筐体２は、上記の多くの部材を収容している。筐体２は、Ｘ線ＣＴ装置１の外観を飾っている。筐体２は、排気口２ａ、吸気口２ｂ及び導入口２ｃを含んでいる。
排気口２ａは、筐体２の上部に形成されている。排気口２ａは、通気性に優れたメッシュ状のカバー３で塞がれている。なお、図示しないが、Ｘ線ＣＴ装置１は、筐体２内に設けられカバー３に対向したファンユニットをさらに備えている。これにより、筐体２内の空気を、排気口２ａを通して筐体２の外部に排出することができる。
【００１８】
吸気口２ｂは、筐体２の下部に形成されている。ここでは、吸気口２ｂは、筐体２と
土台部４の間の隙間に形成されている。筐体２の外部の新しい空気を、吸気口２ｂを通して筐体２の内部に取入れることができる。
上記のことから、筐体２の内部の空気を入れ替えることができるため、筐体２の内部の空気の温度の上昇を抑制することができる。
導入口２ｃは、被検体を導入するものである。図示しないが、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体を載せる寝台も備えている。
【００１９】
固定架台５は、土台部４に固定されている。軸受機構として機能するベアリング（転がり軸受け、ボール／ロールベアリングなど）部材８は、固定架台５及び回転架台６間に設けられている。
【００２０】
回転架台６は、ベアリング部材８を介して固定架台５に回転可能に支持されている。回転架台６は、回転架台６の回転軸ａ１を中心に回転可能である。Ｘ線ＣＴ装置１は、回転架台６を回転させるための図示しない駆動部を備えている。この実施形態において、回転架台６を高速回転させるために、Ｘ線ＣＴ装置は、例えば上記駆動部としてのダイレクトドライブモータを採用している。
【００２１】
回転架台６は、最外周に位置したリング状のフレーム部７を有している。フレーム部７には、開口部７ａが形成されている。ここでは、開口部７ａのサイズ及び個数は、後述するファンユニット２５のサイズ及び個数に対応している。
【００２２】
Ｘ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０は、回転架台６に取付けられている。Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０は、フレーム部７の内壁に取付けられている。図示しないが、高電圧発生電源などもフレーム部７の内壁に取付けられていてもよい。
【００２３】
Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０は、比較的コンパクトでありながら質量が大きく、設置面の圧力が高いため、フレーム部７に強固に固着されている必要がある。これらをフレーム部７の内壁に取り付けることにより、回転架台６が高速で回転し、その結果多大な遠心力がＸ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０に加わるような場合でも、これらはフレーム部７に対する強固な固着を維持できるものである。
【００２４】
Ｘ線管ユニット１０は、Ｘ線を放射する。Ｘ線検出器４０は、回転軸ａ１を挟んでＸ線管ユニット１０（Ｘ線管）と対向している。Ｘ線検出器４０は、例えば円弧状に配列された複数のＸ線検出素子を有している。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器４０を複数備え、配列させていてもよい。Ｘ線検出器４０は、Ｘ線管ユニット１０から放射され被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線を電気信号に変換する。
【００２５】
図示しないが、Ｘ線ＣＴ装置１は、回転架台６に取付けられ、Ｘ線検出器４０から出力する電気信号を増幅し、かつＡＤ変換するデータ収集装置をさらに備えていてもよい。また、図示しないが、固定架台５には電力あるいは制御信号などをＸ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０などに与えるための機器が設けられていてもよい。上記機器は、スリップリングを介して回転架台６に取付けられているＸ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０などに電力あるいは制御信号などを与えることができる。
【００２６】
図４は、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０示す概略構成図である。図４では、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の接続関係を強調して示すものであり、図３のように、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の相対的な位置関係を詳細に示すものではない。
【００２７】
図３及び図４に示すように、Ｘ線管ユニット１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２に収納されたＸ線管１３と、を有している。ハウジング１２（Ｘ線管ユニット１０）は、独立して回転架台６に直接又は間接的に取付けられ、固着されている。ここでは、ハウジング１２は、フレーム部７の内壁に直接取付けられている。
【００２８】
Ｘ線管１３は、電子を放出する陰極、電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含んでいる。ここで、Ｘ線ＣＴ装置１は、水系冷却液９を有している。水系冷却液９には、Ｘ線管１３が発生する熱の少なくとも一部が伝達される。
【００２９】
Ｘ線管ユニット１０は、導管１１ａ及び導管１１ｂを有している。導管１１ａは、ハウジング１２の水系冷却液取入れ口１２ｉに気密に取付けられ、一端がＸ線管１３に気密に連結され、他端がソケット７２に気密に取付けられている。導管１１ｂは、一端がハウジング１２の水系冷却液排出口１２ｏに気密に取付けられ、他端がプラグ８２に気密に取付けられている。導管１１ａ、導管１１ｂ、Ｘ線管１３及びハウジング１２は、水系冷却液９が循環する循環路３０の一部を形成している。
【００３０】
この実施形態において、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の内部に位置し、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。導管１１ａ及びＸ線管１３は、継手を介して間接的に連結されていてもよい。これにより、Ｘ線管１３の内部の熱伝達面１ｓを水系冷却液９が循環する。熱伝達面１ｓは、陽極ターゲットへの電子の衝突に伴って発生する熱を水系冷却液９に熱（沸騰熱）伝達することができるため、Ｘ線管１３、特に陽極ターゲットの過熱を抑制することができる。
【００３１】
Ｘ線管ユニット１０は、ベローズ機構としての空盆６０をさらに有している。空盆６０は、循環路３０に取付けられ、この実施形態においてはハウジング１２の外面に取付けられ、回転架台６に間接的に取付けられている。
【００３２】
空盆６０は、開口部６１ａを有したケース６１を有している。開口部６１ａは、導管１２ａを介してハウジング１２に気密に連通されている。空盆６０は、ケース６１内を開口部６１ａと繋がった第１空間６３及び第２空間６４に隔てる弾性隔膜としてのベローズ６２を有している。ケース６１には、第２空間６４に繋がった通気孔６５が形成されている。通気孔６５は空気の出入りを許可するため、第２空間６４は大気に開放されている。ベローズ６２は、ケース６１に液密に取付けられている。このため、ベローズ６２は、水系冷却液９を循環路３０から外れたガス空間（第２空間６４）と隔てることができる。
【００３３】
ベローズ６２は伸縮自在である。ここでは、ベローズ６２はゴムで形成されている。ベローズ６２は、ガスに対して不透過性を示す材料で形成することが好ましい。空盆６０は、水系冷却液９の温度変化による体積変化（体積の膨張及び収縮）を吸収することができる。
【００３４】
Ｘ線管ユニット１０は、第１温度検出器１６及び第２温度検出器１７をさらに備えている。第１温度検出器１６は、熱伝達面１ｓの上流側の水系冷却液９の温度を検出する。第２温度検出器１７は、熱伝達面１ｓの下流側の水系冷却液９の温度を検出する。なお、Ｘ線管ユニット１０は、少なくとも第２温度検出器１７を備えていればよく、これにより水系冷却液９の温度の最高値を検出することができる。
【００３５】
冷却ユニット２０は、導管２１ａ、導管２１ｂ、導管２１ｃ、循環ポンプ２２及び熱交換器２３を有している。導管２１ａは、一端がソケット８１に気密に取付けられている。導管２１ｃは、一端がプラグ７１に気密に取付けられている。
【００３６】
循環ポンプ２２は、独立してフレーム部７の内壁に直接又は間接的に取付けられ、固着されている。ここでは、循環ポンプ２２は、フレーム部７の内壁に直接取付けられている。循環ポンプ２２は、導管２１ａ及び導管２１ｂ間に気密に取付けられている。循環ポンプ２２は、導管２１ｂに水系冷却液９を吐き出し、導管２１ａから水系冷却液９を取り込む。循環ポンプ２２は、循環路３０において水系冷却液９を循環させることができる。
【００３７】
熱交換器２３は、ラジエータ２４、ファンユニット２５、及びダクト２６を有している。
ラジエータ２４は、導管２１ｂ及び導管２１ｃ間に接続された図示しない、水系冷却液９が流れる複数の放熱パイプと、放熱パイプに取付けられた図示しない複数の放熱フィンと、を有している。ラジエータ２４は、水系冷却液９の熱を外部へ放出させることができる。
【００３８】
ファンユニット２５は、それぞれ開口部７ａ及びラジエータ２４に対向して位置している。回転軸ａ１からファンユニット２５までの距離は、回転軸ａ１からラジエータ２４までの距離より長い。ファンユニット２５は、ラジエータ２４の周囲に空気の流れを作りだすことができる。ファンユニット２５は、ラジエータ２４の周囲を流れる空気を開口部７ａを通して回転架台６（フレーム部７）の外部へと放出させることができる。
【００３９】
導管２１ａ、導管２１ｂ、導管２１ｃ、循環ポンプ２２及びラジエータ２４は、循環路３０の一部を形成している。
上記のことから、熱交換器２３は、水系冷却液９の熱を外部へ放出させることができる。また、ラジエータ２４の周囲を流れる空気を回転架台６の外部へと放出させることができるため、回転架台６の内部の空気の温度の上昇を抑制することができる。
【００４０】
ダクト２６は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置している。ダクト２６は、ラジエータ２４の周縁部及びファンユニット２５の周縁部をそれぞれ囲んでいる。ダクト２６は、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドすることができる。ラジエータ２４の周囲の加熱された空気をファンユニット２５まで効率良くガイドすることができるため、回転架台６の内部（回転架台６及び筐体２で囲まれた領域）の空気の温度の上昇を一層、抑制することができる。これにより、熱交換器２３の冷却性能や、Ｘ線検出器４０の感度の安定性を高い状態に維持することができる。
【００４１】
冷却ユニット２０は、回転架台６に取付けられた筐体５０をさらに備えている。筐体５０は、フレーム部７の内壁に取付けられ、固着されている。筐体５０は、例えば板金で形成されている。筐体５０は、回転架台６の回転に伴って加わる遠心力に耐え得る機械的強度を持つように設計されている。
【００４２】
ラジエータ２４、ファンユニット２５及びダクト２６は、筐体５０に収納され、ユニット化されている。筐体５０は、ラジエータ２４及びファンユニット２５を外部に露出させるよう開口して形成されている。
【００４３】
ラジエータ２４、ファンユニット２５及びダクト２６は、回転架台６に直接又は間接的に取付けられ、固着されている。ここでは、ラジエータ２４、ファンユニット２５及びダクト２６は、筐体５０を介してフレーム部７の内壁に間接的に取付けられている。
【００４４】
プラグ７１及びソケット７２は、着脱自在継手としてのカプラ７０を形成し、ソケット８１及びプラグ８２は、着脱自在継手としてのカプラ８０を形成している。カプラ７０、８０は、プラグ及びソケットが連結した連結状態（固定状態）と、プラグ及びソケットが分離した分離状態とに切替え可能である。カプラ７０、８０は、連結状態において、気密、かつ液密に連結されている。カプラ７０、８０は、シャットオフバルブ付きのカプラである。カプラ７０、８０の分離状態において、プラグ７１、８２及びソケット７２、８１は、それぞれ、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる構造を採っている。カプラ７０、８０をそれぞれ分離状態に切替えることにより、２系統に分離することができ、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０を分離することができる。
【００４５】
ここで、この第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のＸ線管ユニット１０の例として、実施例１及び実施例２のＸ線管ユニットについて説明する。始めに、実施例１のＸ線管ユニット１０について説明する。図５は、実施例１のＸ線管ユニット１０を示す断面図である。
【００４６】
図５に示すように、Ｘ線管ユニット１０は回転陽極型のＸ線管ユニットであり、Ｘ線管１３は回転陽極型のＸ線管である。Ｘ線管ユニット１０は、Ｘ線管１３の他、磁界を発生させるコイルとしてのステータコイル１０２を備えている。図示しないが、ハウジング１２（図４）は、Ｘ線管１３及びステータコイル１０２を収容している。
【００４７】
Ｘ線管１３は、固定体としての固定シャフト１１０と、管部１３０と、陽極ターゲット１５０と、回転体１６０と、潤滑剤としての液体金属１７０と、陰極１８０と、真空外囲器１９０とを備えている。Ｘ線管１３は動圧すべり軸受を使っている。
【００４８】
固定シャフト１１０は、回転軸ａ２に沿って延出して回転軸ａ２を中心軸として筒状に形成され、一端部が閉塞されている。固定シャフト１１０は、上記一端部から外れた側面に軸受面１１０Ｓを有している。固定シャフト１１０は、Ｆｅ（鉄）合金やＭｏ（モリブデン）合金等の材料で形成されている。固定シャフト１１０の内部は水系冷却液９で満たされている。固定シャフト１１０は、この内部に水系冷却液９が流れる流路が形成されている。固定シャフト１１０は、この他端部側に水系冷却液９を外部に吐出す吐出し口１１０ｂを有している。
【００４９】
管部１３０は、固定シャフト１１０の内部に設けられ、固定シャフトとともに流路を形成している。管部１３０の一端部は、固定シャフト１１０の他端部に形成された開口部１１０ａを通って固定シャフト１１０の外部に延出している。管部１３０は、開口部１１０ａに密接に固定されている。
【００５０】
管部１３０は、この内部に水系冷却液９を取り入れる取り入れ口１３０ａと、水系冷却液９を固定シャフト１１０の内部に吐出す吐出し口１３０ｂとを有している。取り入れ口１３０ａは、固定シャフト１１０の外部に位置している。吐出し口１３０ｂは、固定シャフト１１０の一端部に隙間を置いて位置している。
【００５１】
取り入れ口１３０ａは導管１１ａに直接連結され、吐出し口１１０ｂはハウジング１２内に開放されている。なお、Ｘ線管ユニット１０が図５に示すように構成されている場合、取り入れ口１３０ａは導管１１ａに継手を介して間接的に連結されていてもよい。又は、取り入れ口１３０ａはハウジング１２内に開放され、吐出し口１１０ｂは導管１１ｂに直接又は継手を介して間接的に連結されていてもよい。
【００５２】
上記したことから、Ｘ線管１３外部からの水系冷却液９は、取り入れ口１３０ａから取り入れられ、管部１３０内部を通って固定シャフト１１０の内部に吐出され、固定シャフト１１０及び管部１３０の間を通り、吐出し口１１０ｂからＸ線管１３外部に吐出される。
【００５３】
陽極ターゲット１５０は、陽極１５１と、この陽極の外面の一部に設けられたターゲット層１５２とを有している。陽極１５１は、円盤状に形成され、固定シャフト１１０と同軸的に設けられている。陽極１５１は、Ｍｏ合金等の材料で形成されている。陽極１５１は、回転軸ａ２に沿った方向に凹部１５１ａを有している。凹部１５１ａは、円盤状に窪めて形成されている。凹部１５１ａには固定シャフト１１０の一端部が嵌合されている。凹部１５１ａは、固定シャフト１１０の一端部に隙間を置いて形成されている。ターゲット層１５２は、Ｗ（タングステン）合金等の材料で輪状に形成されている。ターゲット層１５２の表面は電子衝突面である。
【００５４】
回転体１６０は、固定シャフト１１０より径の大きい筒状に形成されている。回転体１６０は、固定シャフト１１０及び陽極ターゲット１５０と同軸的に設けられている。回転体１６０は、固定シャフト１１０より短く形成されている。
【００５５】
回転体１６０は、ＦｅやＭｏ等の材料で形成されている。より詳しくは、回転体１６０は、筒部１６１と、筒部１６１の一端部の側面を囲むように筒部と一体に形成された環部１６２と、筒部１６１の他端部に設けられたシール部１６３と、筒部１６４とを有している。
【００５６】
筒部１６１は、固定シャフト１１０の側面を囲んでいる。筒部１６１は、内面に軸受面１１０Ｓに隙間を置いて対向した軸受面１６０Ｓを有している。回転体１６０の一端部、すなわち、筒部１６１の一端部及び環部１６２は陽極ターゲット１５０と接合されている。回転体１６０は、固定シャフト１１０を軸に陽極ターゲット１５０とともに回転可能に設けられている。
【００５７】
シール部１６３は、軸受面１６０Ｓに対して環部１６２（一端部）の反対側に位置している。シール部１６３は、筒部１６１の他端部に接合されている。シール部１６３は、環状に形成され、固定シャフト１１０の側面全周に亘って隙間を置いて設けられている。筒部１６４は、筒部１６１の側面と接合され、筒部１６１に固定されている。筒部１６４は、例えばＣｕ（銅）で形成されている。
【００５８】
液体金属１７０は、固定シャフト１１０の一端部及び凹部１５１ａ間の隙間、並びに固定シャフト１１０（軸受面１１０Ｓ）及び筒部１６１（軸受面１６０Ｓ）間の隙間に充填されている。なお、これらの隙間は全て繋がっている。この実施の形態において、液体金属１７０は、ガリウム・インジウム・錫合金（ＧａＩｎＳｎ）である。
【００５９】
回転軸ａ２に直交した方向において、シール部１６３及び固定シャフト１１０間の隙間（クリアランス）は、回転体１６０の回転を維持するとともに液体金属１７０の漏洩を抑制できる値に設定されている。上記したことから、隙間はわずかであり、５００μｍ以下である。このため、シール部１６３は、ラビリンスシールリング（labyrinth seal ring）として機能する。
【００６０】
また、シール部１６３は、内側を円形枠状に窪めてそれぞれ形成された複数の収容部を有している。上記収容部は、万一隙間から液体金属１７０が漏れた場合、漏れた液体金属１７０を収容する。
【００６１】
陰極１８０は、陽極ターゲット１５０のターゲット層２５２に間隔を置いて対向配置されている。陰極１８０は、電子を放出するフィラメント１８１を有している。
真空外囲器１９０は、固定シャフト１１０、管部１３０、陽極ターゲット１５０、回転体１６０、液体金属１７０及び陰極１８０を収容している。真空外囲器１９０は、Ｘ線透過窓１９０ａ及び開口部１９０ｂを有している。Ｘ線透過窓１９０ａは、回転軸ａ２に対して直交した方向にターゲット層１５２と対向している。固定シャフト１１０の他端部は、開口部１９０ｂを通って真空外囲器１９０の外部に露出されている。開口部１９０ｂは、固定シャフト１１０を密接に固定している。
陰極１８０は、真空外囲器１９０の内壁に取付けられている。真空外囲器１９０は密閉されている。真空外囲器１９０の内部は真空状態に維持されている。
【００６２】
ステータコイル１０２は、回転体１６０の側面、より詳しくは筒部１６４の側面に対向して真空外囲器１９０の外側を囲むように設けられている。ステータコイル１０２の形状は環状である。
【００６３】
ここで、上記Ｘ線管１３及びステータコイル１０２の動作状態について説明する。
ステータコイル１０２は回転体１６０（特に筒部１６４）に与える磁界を発生するため、回転体は回転する。これにより、陽極ターゲット１５０も回転する。また、陰極１８０に負の電圧（高電圧）が印加され、陽極ターゲット１５０は接地電位に設定される。
【００６４】
これにより、陰極１８０及び陽極ターゲット１５０間に電位差が生じる。このため、陰極１８０が電子を放出すると、この電子は、加速され、ターゲット層１５２に衝突する。すなわち、陰極１８０は、ターゲット層１５２に電子ビームを照射する。これにより、ターゲット層１５２は、電子と衝突するときにＸ線を放出し、放出されたＸ線はＸ線透過窓１９０ａを介して真空外囲器１９０外部、及びハウジング１２のＸ線放射口１２ｗ、ひいてはハウジング１２外部に放出される。
上記のように、実施例１のＸ線管ユニット１０が形成されている。
【００６５】
次に、実施例２のＸ線管ユニット１０について説明する。図６は、実施例２のＸ線管ユニットを示す断面図である。図７は、図６に示したＸ線管ユニットを示す他の断面図である。図８は、図６及び図７に示したＸ線管ユニットの一部を拡大して示す断面図である。
【００６６】
図６乃至図８に示すように、Ｘ線管ユニット１０は固定陽極型のＸ線管ユニットであり、Ｘ線管１３は固定陽極型のＸ線管である。Ｘ線管１３は、真空外囲器２３１を備えている。真空外囲器２３１は、真空容器２３２と、絶縁部材２５０とを備えている。この実施形態において、絶縁部材２５０は、高電圧絶縁部材として機能している。絶縁部材２５０には陰極２３６が取り付けられ、絶縁部材２５０は、真空外囲器２３１の一部を形成している。
【００６７】
陽極ターゲット２３５は、真空外囲器２３１の一部を形成している。陽極ターゲット２３５は、真空外囲器２３１の外部に小さく開口し、ターゲット面２３５ｂ近傍で膨らんだ壺形に形成されている。陽極ターゲット２３５、陰極２３６、集束電極２０９及び加速電極２０８は、真空外囲器２３１に収納されている。陽極ターゲット２３５には、電圧供給配線が接続されている。陽極ターゲット２３５及び加速電極２０８は接地電位に設定されている。陰極２３６及び集束電極２０９と対向した個所の真空容器２３２は筒状に形成されている。陰極２３６には、負の高電圧が印加される。集束電極２０９には、調整された負の高電圧が供給される。真空外囲器２３１の内部は真空状態である。金属表面部２３４は、Ｘ線透過窓２３１ｗの真空側の表面を含む真空容器２３２の内側に設けられ、接地電位に設定されている。
【００６８】
また、Ｘ線管１３は、管部２４１と、環部２４２とを備えている。管部２４１は、金属で形成されている。管部２４１の一端部は、陽極ターゲット２３５の内部に挿入されている。環部２４２は、陽極ターゲット２３５内に設けられている。環部２４２は、管部２４１の一端部の側面を囲むように管部２４１と一体に形成されている。環部２４２は陽極ターゲット２３５に隙間を置いて設けられている。管部２４１の他端部は、水系冷却液取入れ口を形成し、導管１１ａに連結されている。陽極ターゲット２３５の開口は、管部２４１との間に水系冷却液排出口を形成している。このため、ハウジング１２内は、水系冷却液９で満たされる。ハウジング１２は、Ｘ線透過窓２３１ｗに対向したＸ線放射口１２ｗを有している。
【００６９】
ハウジング１２内には、偏向部２７０が収容されている。偏向部２７０は、磁気偏向部であり、真空容器２３２の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。偏向部２７０は、陰極２３６から放出される電子ビームを偏向させ、焦点の位置をターゲット面２３５ｂ上で移動させるものである。
上記のように、実施例２のＸ線管ユニットが形成されている。
【００７０】
次に、本願発明者等が、水系冷却液９の温度に対する飽和蒸気圧の変化について調査した結果について説明する。水系冷却液９としては、純水や、グリコール水などの不凍液を含むものなど、一般に知られている水系冷却液を利用することができる。
【００７１】
ここでは、水系冷却液として、水１００％の冷却液を使用した場合と、ＰＧ５０％水溶液（プロピレングリコール５０％、水５０％）の冷却液を使用した場合とについてそれぞれ調査した結果について説明する。調査した結果を図９及び図１０に示す。なお、１００ｋＰａは、概ね１気圧（大気圧）であり、５０ｋＰａは、概ね０．５気圧であり、２００ｋＰａは、概ね２気圧である。
【００７２】
図９及び図１０に示すように、水１００％の温度が１７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が２５℃の場合に飽和蒸気圧は１．９１９２ｋＰａであった。すなわち、１．９１９２ｋＰａの環境では、水１００％は１７℃、ＰＧ５０％水溶液は２５℃でそれぞれ沸点に達することが分かる。
【００７３】
水１００％の温度が３７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が４５℃の場合に飽和蒸気圧は６．２２８２ｋＰａであった。水１００％の温度が５７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が６５℃の場合に飽和蒸気圧は１７．２０２ｋＰａであった。水１００％の温度が７７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が８５℃の場合に飽和蒸気圧は４１．６４７ｋＰａであった。水１００％の温度が９７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が１０５℃の場合に飽和蒸気圧は６２．１３９ｋＰａであった。水１００％の温度が１０７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が１１５℃の場合に飽和蒸気圧は１２８．７４ｋＰａであった。水１００％の温度が１１７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が１２５℃の場合に飽和蒸気圧は１７９．４８ｋＰａであった。
【００７４】
上記のことから、１００ｋＰａの環境では、水１００％は１００℃、ＰＧ５０％水溶液は１０８℃で沸点に達することが分かる。２００ｋＰａの環境では、水１００％は１２０℃、ＰＧ５０％水溶液は１２８℃で沸点に達することが分かる。５０ｋＰａの環境では、水１００％は８２℃、ＰＧ５０％水溶液は９０℃で沸点に達することが分かる。
【００７５】
次に、水系冷却液９が流れる循環路３０内におけるキャビテーション（トリチェリの真空）の発生を防止するためのＸ線ＣＴ装置１の構成について説明する。Ｘ線管１３の冷却効率を高めるために絶縁油ではなく水系冷却液９を使用し、スキャン時間（撮影時間）を短縮するために回転架台６の回転速度を３ｒｐｓ以上に設定した場合、循環路３０内にキャビテーションが発生し易いものである。しかしながら、本願発明者等が調査した結果、次に述べるように循環ポンプ２２及び空盆６０の位置を特定することにより、水系冷却液９を使用し、回転架台６の回転速度を３ｒｐｓ以上に設定した場合でも上記キャビテーションの発生を防止することのできるＸ線ＣＴ装置１が得られたものである。
【００７６】
図３及び図４に示すように、ここで、回転軸ａ１からベローズ６２までの距離の平均値をＲ０とする。第２空間６４（ガス空間）の圧力をＰ０とする。この実施形態において、第２空間６４は大気に開放されているため、Ｐ０＝１気圧である。
【００７７】
被検者や検査者またはサービスマンの安全性確保(やけど防止)の点から、ＪＩＳ規格や国際規格などにおいて、ハウジング１２の表面温度は８５℃以下でなければならないと定められている。このため、ハウジング１２の表面の許容最高温度は８５℃以下となる値になるように温度制限する必要がある。
【００７８】
ハウジング１２の表面の最高温度に達した状態における水系冷却液９の飽和蒸気圧をｐ´とする。この実施形態において、ハウジング１２の表面の許容最高温度は、８５℃と７５℃との間の温度（例えば８０℃）に設定されている。
【００７９】
ハウジング１２をその一部に含み、かつ空盆６０を除く循環路３０までの回転軸ａ１からの距離の最小値をＲ１とする。この最小値Ｒ１に対応する領域は、ハウジング１２を含んでいるため、この領域の水系冷却液９の温度はハウジング１２の表面側の温度にほぼ近い値となる。この実施形態において、最小値Ｒ１に対応する領域は、回転軸ａ１側に位置するハウジング１２の内壁近傍の領域である。
【００８０】
回転軸ａ１から循環ポンプ２２の水系冷却液９の導入口までの距離の最小値をＲ２とする。水系冷却液９の密度をρとする。回転架台６の角速度をω、とする。回転軸ａ１から熱伝達面１ｓまでの距離の最小値をＲ３とする。
【００８１】
ベローズ６２（距離Ｒ０）の位置にかかる遠心力差による内圧成分ｐは、次の式で表される。
【００８２】
ｐ＝０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２
（１）まず、ハウジング１２をその一部に含む循環路３０（空盆６０を除く）のうちキャビテーションが最も発生し易い領域は、回転軸ａ１から最も近くに位置する領域である。このため、圧力Ｐ０（ベローズ６２（距離Ｒ０）の位置にかかる全内圧）、内圧成分ｐ、飽和蒸気圧ｐ´は、次の関係を満たすことで、空盆６０のベローズ６２が大気側に押し出されることを防止することができ（ベローズ６２が第２空間６４側に膨張することを防止することができ）、回転軸ａ１から最も近くに位置する循環路３０内の領域における真空部分の発生を防止することができることとなる。
【００８３】
Ｐ０＞ｐ＋ｐ´
すなわち、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２
である。
【００８４】
この実施形態において、回転軸ａ１から最も近くに位置する領域は、ハウジング１２内のＸ線透過窓２３１ｗ近傍の領域も含まれるため、次に挙げる効果も得られることとなる。
【００８５】
・Ｘ線透過窓２３１ｗの冷却が損なわれる恐れが回避される。
・Ｘ線強度分布が常に均一なＸ線を放射することができる。
【００８６】
ここで、本願発明者等が、空盆６０の圧力を大気圧に一致させる場合の距離Ｒ０、距離Ｒ１の関係について計算した結果を図１１に示す。
図１１に示すように、線グラフよりも下側であればキャビテーションは発生しない。例えば、距離Ｒ１が０．６２５ｍである場合に、距離Ｒ０を０．７４８ｍ以下に設定すればよいことが分かる。
【００８７】
Ｘ線ＣＴ装置１の具体例に着目すると、距離Ｒ１は０．５５ｍ乃至０．７０ｍの範囲内である。回転架台６の回転速度が４ｒｐｓの場合、高低差（Ｒ０−Ｒ１）が１２ｃｍ程度より大きくなると、距離Ｒ１の位置の循環路３０（ハウジング１２）内に真空部分が発生してしまう。回転架台６の回転速度がより速くなったり、水系冷却液９の温度がより高くなったり、後述するように第２空間６４が減圧されたりする場合、上記高低差はより小さくなるものである。例えば、回転架台６の回転速度が４ｒｐｓで、第２空間６４が負圧（０．５気圧に減圧された）とした場合、図１２に示すように、キャビテーションが発生しないための上記高低差は１ｃｍ以下となる。このため、第２空間６４を減圧する場合などは、キャビテーションの発生に特に注意を要するものである。
【００８８】
（２）次に、キャビテーションが発生し易い領域は、循環ポンプ２２の水系冷却液９の導入口側である。この領域は圧力が低下し、負圧（大気圧より負の圧力）になり易いためキャビテーションが発生し易い。キャビテーションが発生すると循環ポンプ２２が正常に動作せず、流量が低下したり、循環ポンプ２２の部品が損傷したりする恐れがある。キャビテーションの発生を防止するためには、回転架台６の回転による遠心力の作用で圧力がかかるようにすることが有効である。
【００８９】
すなわち、次の関係を満たすことが、循環路３０内において、負圧（大気圧より負の圧力）になり易い領域におけるキャビテーション発生を防止するための必要条件である。
【００９０】
Ｒ２＞Ｒ０
（３）さらに、キャビテーションが発生し易い領域は沸騰熱伝達領域である。この領域を流れる水系冷却液９の温度は高いためキャビテーションが発生し易い。キャビテーションが発生すると水系冷却液９の流れが低下して冷却不足となり、Ｘ線管１３が破損する恐れがある。キャビテーションの発生を防止するためには、回転架台６の回転による遠心力の作用で圧力がかかるようにすることが有効である。
【００９１】
すなわち、次の関係を満たすことが、循環路３０内において、水系冷却液９が高温になり易い領域における真空部分の発生を防止するための必要条件である。
【００９２】
Ｒ３＞Ｒ０
次に、上記のように構成されたＸ線ＣＴ装置１の制御方法として、Ｘ線ＣＴ装置１による、撮影モード時の動作と、冷却モード時の動作とを説明する。
Ｘ線ＣＴ装置１は、図示しない制御部をさらに備えている。制御部は、上記駆動部、循環ポンプ２２、Ｘ線管ユニット１０及びＸ線検出器４０を制御し、温度検出器（第１温度検出器１６及び第２温度検出器１７）で検出した水系冷却液９の温度の情報を取得することができる。制御部は、撮影モードと、冷却モードと、に切替え可能である。
【００９３】
制御部は、撮影モードに切替えると、回転架台６の回転及び水系冷却液９の循環を行いながらＸ線管１３から放出させたＸ線をＸ線検出器４０で検出させて撮影することができる。
【００９４】
詳しくは、撮影モードに入ると（制御部が撮影モードに切替えると）、回転架台６が回転軸ａ１を中心に回転する。このとき、Ｘ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０などは、被検体の周囲を一体になって回転する。また、循環ポンプ２２は循環路３０内において水系冷却液９の循環を行い、Ｘ線管ユニット１０はＸ線を放射する。
【００９５】
Ｘ線は、被検体を透過し、Ｘ線検出器４０に入射し、Ｘ線検出器４０においてＸ線の強度が検出される。Ｘ線検出器４０で検出された検出信号は、上述したデータ収集装置で増幅され、かつＡ／Ｄ変換によってディジタル検出信号に変換され、図示しないコンピュータに供給される。
【００９６】
コンピュータは、ディジタル検出信号をもとに、被検体の関心領域におけるＸ線吸収率を演算し、その演算結果から被検体の断層画像を生成するための画像データを構築する。画像データは、図示しない表示装置などに送られ、画面上に断層画像として表示される。
【００９７】
上記のように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管ユニット１０及びＸ線検出器４０が被検体を挟んで回転し、被検体の検査断面内のあらゆる点を透過したＸ線の強弱いわゆる投影データを、いろいろな角度、例えば３６０°の範囲から獲得する。そして、この投影データをもとに、予めプログラムされたデータ再構成プログラムにより断層画像を生成する。
【００９８】
制御部は、撮影モードの後、冷却モードに切替えると、Ｘ線管ユニット１０からのＸ線の放出を休止させ、Ｘ線管ユニット１０の内部を流れる水系冷却液９の温度が所定の許容上限温度以下（例えば大気圧の場合の沸点以下）になるまで回転架台６の回転及び水系冷却液９の循環を維持させて冷却することができる。
【００９９】
すなわち、冷却モードにおいて、回転架台６の回転による遠心力の作用で圧力がかかるようにしていることがポイントであり、Ｘ線管１３によるＸ線の曝射終了後も、水系冷却液９の温度が高いうちは回転架台６の回転を停止せず、回転を継続させることが好ましく、これにより、キャビテーションの発生を防止することができる。
【０１００】
上記のように構成された第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管ユニット１０と、水系冷却液９と、導管１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、循環ポンプ２２と、循環路３０に取付けられた空盆６０と、回転架台６と、Ｘ線検出器４０と、を備えている。
【０１０１】
Ｘ線管１３の冷却に絶縁油ではなく水系冷却液９を使用することができるため、Ｘ線管１３の冷却効率を高めることができる。
Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２の関係を満たしているため、回転軸ａ１から最も近くに位置する循環路３０内の領域におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
【０１０２】
Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｒ２＞Ｒ０の関係を満たしているため、循環路３０内において、負圧になり易い領域におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｒ３＞Ｒ０の関係を満たしているため、水系冷却液９が高温になり易い領域におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
【０１０３】
制御部は、撮影モードから冷却モードに切替えることができる。このため、Ｘ線管１３によるＸ線の曝射終了後に水系冷却液９の温度が高くとも、キャビテーションの発生を防止することができる。
【０１０４】
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１０５】
また、回転軸ａ１からファンユニット２５までの距離は、回転軸ａ１からラジエータ２４までの距離より長い。ファンユニット２５は、ラジエータ２４の周囲を流れる空気を開口部７ａを通して回転架台６の外部へと放出させる。
【０１０６】
ラジエータ２４はフレーム部７に密着して取り付けられていない。開口部７ａのサイズは、ラジエータ２４のサイズとほぼ同じである必要はなく、ラジエータ２４のサイズより小さくすることができる。このため、フレーム部７の機械的強度の低下を抑制することができる。フレーム部７を広い幅にしたり、厚くしたりするなどの補強の必要は生じないため、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【０１０７】
Ｘ線ＣＴ装置１の使用時間の経過とともに、ラジエータ２４の放熱パイプや放熱フィン間の隙間に埃が堆積すると、空気は次第にラジエータ２４を通過し難くなってしまい、熱交換器２３の冷却性能が低下し、Ｘ線管の冷却率も低下してしまう。
【０１０８】
しかしながら、ラジエータ２４は、フレーム部７の内壁側の空間において露出している。このため、筐体２の一部を取り外すだけで、フレーム部７の内壁側の空間からラジエータ２４を清掃することができ、ラジエータ２４に堆積した埃を除去することができる。回転架台６から、冷却ユニット２０を取り外したり、さらに冷却ユニット２０に連結されたＸ線管ユニット１０を併せて取り外したりすることなくラジエータ２４を清掃することができるため、清掃（メンテナンス作業）にかかる時間を短縮することができる。
【０１０９】
熱交換器２３の機能が低下しないようにメンテナンスすることによりＸ線管１３に生じる過熱を低減できるため、Ｘ線管１３に頻発する放電の発生を低減することができ、Ｘ線管１３の製品寿命の短縮を低減することができる。
上記のことから、機械的強度の低下を防止することができ、ラジエータ２４を回転架台６から取り外すこと無く清掃することができるＸ線ＣＴ装置１を得ることもできる。
【０１１０】
次に、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図１３は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の回転架台６、並びに回転架台６に搭載されたＸ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０を示す正面図である。
【０１１１】
図１４は、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０示す概略構成図である。図１４では、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の接続関係を強調して示すものであり、図１３のように、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の相対的な位置関係を詳細に示すものではない。
【０１１２】
図１３及び図１４に示すように、冷却ユニット２０は、上記筐体５０を備えていない。冷却ユニット２０は、マウント２７及びマウント２８を備えている。マウント２７及びマウント２８は、それぞれ矩形枠状に形成されている。マウント２７は、一端部がフレーム部７の内壁に取付けられている。マウント２７は、開口部７ａの周りを囲んでいる。マウント２８は、一側縁部がフレーム部７の内壁に取付けられている。
【０１１３】
循環ポンプ２２は、マウント２８内に位置し、マウント２８取り付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
空盆６０は、マウント２８及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２８に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１１４】
ラジエータ２４は、周縁部がマウント２７の他端部に取付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。フレーム部７の内壁側の空間において、ラジエータ２４が露出されていることは言うまでもない。
【０１１５】
ファンユニット２５は、フレーム部７に直接取り付けられている。ここでは、ファンユニット２５は、フレーム部７の開口部７ａに直接取り付けられ固着されている。
このため、マウント２７は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置し、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドするダクトとしても機能している。
【０１１６】
冷却ユニット２０は、導管２１ｄをさらに有している。導管２１ｄは、一端が導管２１ａに気密に取付けられている。
空盆６０は、冷却ユニット２０に設けられている。空盆６０の開口部６１ａは、導管２１ｄに気密に連通されている。
【０１１７】
この実施形態においても、Ｘ線ＣＴ装置１は次の関係を満たすものである。
【０１１８】
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２
Ｒ２＞Ｒ０
Ｒ３＞Ｒ０
空盆６０、並びに循環路３０を形成するように接続されたハウジング１２、ラジエータ２４及び循環ポンプ２２は、２個所の着脱自在継手により、２系統に分離可能である。このため、Ｘ線ＣＴ装置１の保守方法において、次に示すように、上記２系統に分離した後に、空盆６０を含まない方の系統に、他の空盆を着脱自在継手を介して取り付けてもよい。
【０１１９】
すなわち、分離状態のＸ線管ユニット１０は、水系冷却液９の体積変化を吸収し難い構成である。そこで、導管１１ａ、１１ｂをゴムホースで形成することにより、導管１１ａ、１１ｂに、水系冷却液９の体積変化を吸収させる機能を持たせることができる。しかし、導管１１ａ、１１ｂだけでは水系冷却液９の体積変化を十分に吸収できない場合がある。この場合、分離状態のＸ線管ユニット１０には空盆を取付けた方が好ましい。
【０１２０】
図１５は、図１３及び図１４に示したＸ線管ユニット１０の分離状態を示す概略構成図である。
図１５に示すように、Ｘ線管ユニット１０には、ベローズ機構としての空盆９０が取付けられている。空盆９０は、互いに気密、かつ液密に連結されたソケット８３及び導管８４を介してＸ線管ユニット１０に取付けられている。ソケット８３及びプラグ８２は、着脱自在継手としてのカプラを形成し、連結状態において、気密、かつ液密に連結されている。
【０１２１】
空盆９０は、開口部９１ａを有したケース９１を有している。開口部９１ａは、導管８４に気密に連通されている。空盆９０は、ケース９１内を開口部９１ａと繋がった第１領域９３及び第２領域９４に区域する弾性隔膜としてのベローズ９２を有している。ケース９１には、第２領域９４に繋がった通気孔９５が形成されている。通気孔９５は空気の出入りを許可するため、第２領域９４は大気に開放されている。なお、ケース９１に通気孔９５は形成されていなくともよく、この場合、第２領域９４は密閉空間となる。
【０１２２】
ベローズ９２は、ケース９１に液密に取付けられている。ベローズ９２は伸縮自在である。ここでは、ベローズ９２はゴムで形成されている。ベローズ９２は、水系冷却液９の温度変化による体積変化（体積の膨張及び収縮）を吸収することができる。ベローズ９２は、ガスに対して不透過性を示す材料で形成することが好ましい。
これにより、分離状態（分離した後）のＸ線管ユニット１０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１２３】
図１６は、図１３及び図１４に示した冷却ユニット２０の分離状態を示す概略構成図である。
図１６に示すように、一方、分離状態の冷却ユニット２０は、空盆６０を備えている。このため、冷却ユニット２０に付加すること無く、分離状態の冷却ユニット２０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１２４】
上記のように構成された第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１及びその制御方法は、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
Ｘ線ＣＴ装置１は、マウント２７を備えている。このため、機械的強度の設計が難しい上記第１の実施形態の筐体５０無しにＸ線ＣＴ装置１を形成することができる。
Ｘ線ＣＴ装置１はマウント２８を備えている。空盆６０をマウント２８上に載置することができるため、冷却ユニット２０をコンパクトに設計することができる。
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１２６】
次に、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第２の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図１７は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の回転架台６、並びに回転架台６に搭載されたＸ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０を示す正面図である。
【０１２７】
図１７に示すように、冷却ユニット２０は、上記マウント２７、２８を備えていない。冷却ユニット２０は、マウント２９を備えている。マウント２９は、矩形枠状の周壁部と、板状の天井壁部と、周壁部及び天井壁部間に位置した板状の一対の側壁部と、が一体に形成されている。マウント２９の周壁部は、フレーム部７の内壁に取付けられている。マウント２９の周壁部は、は、開口部７ａの周りを囲んでいる。
循環ポンプ２２及び空盆６０は、マウント２９及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２９の天井壁部に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１２８】
ラジエータ２４は、周縁部がマウント２９の周壁部に取付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。フレーム部７の内壁側の空間において、ラジエータ２４が露出されるよう、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。言い換えると、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間からラジエータ２４を清掃することができるように、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。また、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間では、空気の出入りが許可されるため、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間を通った空気がラジエータ２４を通ることとなる。
【０１２９】
ファンユニット２５は、フレーム部７に直接取り付けられている。ここでは、ファンユニット２５は、フレーム部７の開口部７ａに直接取り付けられ固着されている。
このため、マウント２９の周壁部は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置し、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドするダクトとしても機能している。
【０１３０】
上記のように構成された第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１及びその制御方法は、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
Ｘ線ＣＴ装置１は、マウント２９を備えている。このため、機械的強度の設計が難しい上記第１の実施形態の筐体５０無しにＸ線ＣＴ装置１を形成することができる。
循環ポンプ２２及び空盆６０をマウント２９の天井壁部上に載置することができるため、冷却ユニット２０をコンパクトに設計することができる。
【０１３２】
マウント２９の一対の側壁部は所定の高さを持っているため、ラジエータ２４は、フレーム部７の内壁側の空間において露出している。マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間から、ラジエータ２４にアクセスすることができる。このため、筐体２の一部を取り外すだけで、フレーム部７の内壁側の空間からラジエータ２４を清掃することができ、ラジエータ２４に堆積した埃を除去することができる。回転架台６から、冷却ユニット２０を取り外したり、さらに冷却ユニット２０に連結されたＸ線管ユニット１０を併せて取り外したりすることなくラジエータ２４を清掃することができるため、清掃（メンテナンス作業）にかかる時間を短縮することができる。
【０１３３】
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１３４】
次に、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第２の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図１８は、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の回転架台６、並びに回転架台６に搭載されたＸ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０を示す正面図である。
【０１３５】
図１８に示すように、冷却ユニット２０は、上記マウント２７を備えていない。冷却ユニット２０は、マウント２９をさらに備えている。
循環ポンプ２２は、マウント２８内に位置し、マウント２８取り付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
空盆６０は、マウント２８及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２８に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１３６】
マウント２９は、矩形枠状の周壁部と、板状の天井壁部と、周壁部及び天井壁部間に位置した板状の一対の側壁部と、が一体に形成されている。マウント２９の周壁部は、フレーム部７の内壁に取付けられている。マウント２９の周壁部は、は、開口部７ａの周りを囲んでいる。
【０１３７】
Ｘ線管ユニット１０（ハウジング１２）は、マウント２９及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２９の天井壁部に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１３８】
ラジエータ２４は、周縁部がマウント２９の周壁部に取付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。フレーム部７の内壁側の空間において、ラジエータ２４が露出されるよう、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。言い換えると、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間からラジエータ２４を清掃することができるように、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。また、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間では、空気の出入りが許可されるため、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間を通った空気がラジエータ２４を通ることとなる。
【０１３９】
ファンユニット２５は、フレーム部７に直接取り付けられている。ここでは、ファンユニット２５は、フレーム部７の開口部７ａに直接取り付けられ固着されている。
このため、マウント２９の周壁部は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置し、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドするダクトとしても機能している。
【０１４０】
上記のように構成された第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１及びその制御方法は、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
上Ｘ線ＣＴ装置１は、マウント２９を備えている。このため、機械的強度の設計が難しい上記第１の実施形態の筐体５０無しにＸ線ＣＴ装置１を形成することができる。
空盆６０をマウント２８上に載置することができ、Ｘ線管ユニット１０（ハウジング１２）をマウント２９の天井壁部上に載置することができるため、冷却ユニット２０をコンパクトに設計することができる。
【０１４２】
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１４３】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１４４】
例えば、空盆６０は、循環路３０に取付けられていればよく、第１の実施形態のように、冷却ユニット２０とは別に設けられていてもよい。
図１９に示すように、空盆６０は、Ｘ線管ユニット１０に設けられていてもよい。
【０１４５】
ハウジング１２及び空盆６０の開口部６１ａは、導管１２ａを介して気密に連通されている。
【０１４６】
図２０は、図１９に示したＸ線管ユニット１０の分離状態を示す概略構成図である。
図２０に示すように、分離状態のＸ線管ユニット１０は、空盆６０を備えている。このため、Ｘ線管ユニット１０に付加すること無く、分離状態のＸ線管ユニット１０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１４７】
分離状態の冷却ユニット２０は、水系冷却液９の体積変化を吸収し難い構成である。そこで、導管２１ａ、２１ｂ、２１ｃをホースで形成することにより、導管２１ａ、２１ｂ、２１ｃに、水系冷却液９の体積変化を吸収させる機能を持たせることができる。しかし、導管２１ａ、２１ｂ、２１ｃだけでは水系冷却液９の体積変化を十分に吸収できない場合がある。この場合、分離状態の冷却ユニット２０には空盆を取付けた方が好ましい。
【０１４８】
図２１は、図１９に示した冷却ユニット２０の分離状態を示す概略構成図である。
図２１に示すように、冷却ユニット２０には、ベローズ機構としての空盆９０が取付けられている。空盆９０は、互いに気密、かつ液密に連結されたプラグ８５及び導管８６を介して冷却ユニット２０に取付けられている。ソケット８１及びプラグ８５は、着脱自在継手としてのカプラを形成し、連結状態において、気密、かつ液密に連結されている。開口部９１ａは、導管８６に気密に連通されている。
これにより、分離状態の冷却ユニット２０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１４９】
図２２に示すように、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の内部に位置している場合、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。そして、導管１１ｂ及びＸ線管１３は、直接又は継手を介して間接的に連結されていてもよい。導管１１ａは、一端がハウジング１２の水系冷却液取入れ口１２ｉに気密に取付けられている。
【０１５０】
図２３に示すように、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の内部に位置している場合、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。そして、導管１１ａ及び導管１１ｂは、ともにＸ線管１３に直接又は継手を介して間接的に連結されていてもよい。この場合、ハウジング１２内に水系冷却液は収容されていてもよく、逆に収容されていなくともよい。Ｘ線管１３の内部は、導管１１ａ及び導管１１ｂとともに循環路３０の一部を形成している。これにより、Ｘ線管１３の内部の熱伝達面１ｓを水系冷却液９が循環することで、Ｘ線管１３、特に陽極ターゲットを冷却することができる。
【０１５１】
図２４に示すように、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の外面である場合、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。ハウジング１２は、導管１１ａ及び導管１１ｂとともに循環路３０の一部を形成している。そして、Ｘ線管１３の熱伝達面１ｓを水系冷却液９が循環することで、Ｘ線管１３、特に後述する陽極ターゲットを冷却することができる。
【０１５２】
図２５に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、圧力検出器３０１、上述した制御部の一部である圧力制御装置３０２、圧力調整機構３０３及び導管３０４をさらに備えていてもよい。圧力検出器３０１（圧力センサ）は、ケース６１に気密に取付けられている。圧力検出器３０１は、第２空間６４の圧力（ガス圧力）を検出するものである。圧力検出器３０１は、検出した圧力の情報を圧力制御装置３０２に送信する。圧力制御装置３０２は、上記圧力の情報に基づいて圧力調整機構３０３の駆動を制御する。
【０１５３】
圧力調整機構３０３は、導管３０４を介して通気孔６５に気密に連通されている。なお、この例では第２空間６４が大気に開放されないことは言うまでもない。圧力調整機構３０３は、第２空間６４のガスの圧力を調整可能である。
【０１５４】
圧力調整機構３０３が加圧機構として機能する場合、第２空間６４のガスの圧力を、大気圧に比べて圧力の高い正圧に調整可能である。圧力調整機構３０３が減圧機構として機能する場合、第２空間６４のガスの圧力を、負圧に調整可能である。
【０１５５】
次に、図２５に示すように構成されたＸ線ＣＴ装置１の制御方法として、Ｘ線ＣＴ装置１による、冷却モード時の動作とを説明する。制御部（圧力制御装置３０２）は、圧力調整機構３０３をさらに制御する。
【０１５６】
制御部は、撮影モードの後、冷却モードに切替えると、Ｘ線管ユニット１０からのＸ線の放出を休止させ、水系冷却液９の温度が所定の許容上限温度以下（例えば大気圧の場合の沸点以下）になるまで、第２空間６４のガスの圧力を正圧に調整し水系冷却液９の循環を維持した状態で回転架台６の回転を休止させて冷却することができる。
【０１５７】
すなわち、冷却モードにおいて、Ｘ線管１３によるＸ線の曝射終了後に、水系冷却液９の温度が高いうちは第２空間６４のガスの圧力を正圧に調整することにより、回転架台６の回転を維持しなくとも熱伝達面１ｓの近傍の領域におけるバーンアウトの発生を回避することができる。
【０１５８】
その他、Ｘ線管ユニット１０の稼動を開始した直後の初期状態など、水系冷却液９の温度が十分に低い状態では、熱流速を上昇させるため、圧力調整機構３０３は、第２空間６４の圧力を負圧に調整し、水系冷却液９の沸点を下げる。水系冷却液９の温度が低い場合でも沸騰熱伝達が可能となるため、Ｘ線管１３の発熱部の温度を低く保ったままで熱伝達量を増大させることが可能となる。
【０１５９】
さらにＸ線管ユニット１０の稼動が続き、Ｘ線管１３の熱伝達面の温度が上昇すると、水系冷却液９の温度も上昇する。このため、水系冷却液９の温度上昇とともに、圧力調整機構３０３は、第２空間６４の圧力を大気圧に調整し、水系冷却液９の沸点を上昇させ、さらには、第２空間６４の圧力を正圧に調整し、水系冷却液９の沸点をさらに上昇させる。これにより、Ｘ線管１３の熱伝達面１ｓから放出される沸騰熱を水系冷却液９に伝達させることができる。そして、バーンアウトの発生を回避しつつ、十分な熱流速を得ることができるため、一定のＸ線管入力パワーでの連続入力を可能とすることができる。
【０１６０】
水系冷却液９は、予め脱気されていた方が好ましい。そうでない場合には、使用中に水系冷却液９の温度上昇とともに溶存ガスが気泡として発生したり、キャビテーションが起こり易くなったりする原因となる。
【０１６１】
空盆６０は、ハウジング１２及び循環ポンプ２２とは独立して、直接又は間接的に回転架台６に取付けられていてもよい。
ハウジング１２、循環ポンプ２２及び空盆６０は、それぞれ独立して、直接又は間接的に回転架台６に取付けられていてもよい。
循環ポンプ２２、ラジエータ２４及びファンユニット２５は、筐体に収納され、ユニット化されていてもよい。
【０１６２】
Ｘ線管ユニット１０（ハウジング１２）、循環ポンプ２２、ラジエータ２４、ファンユニット２５及び空盆６０は、互いに独立して、回転架台６に直接又は間接的に取付けられていてもよい。
【０１６３】
ラジエータ２４は、平板状であり、フレーム部７の内壁にほぼ平行に配置されているが、種々変形可能である。ラジエータ２４は、任意形状でよく、また積層させてもよく、フレーム部７の内壁に対して傾斜して配置されていてもよい。
【０１６４】
回転架台６の回転速度は３ｒｐｓを超える場合、機械的強度を確保するため、上述した第２乃至第４の実施形態で示したように、ファンユニット２５は回転架台６の開口部７ａに直接取り付けられていることが好ましく、ラジエータ２４、空盆６０及び循環ポンプ２２も、それぞれ回転架台６に固定された専用のマウントに取付けた方が好ましい。また、第２乃至第４の実施形態の変形例として、循環ポンプ２２及びダクト２６の少なくとも一つを、ラジエータ２４とともに一つの筐体に収納し、その筐体を回転架台６に、ファンユニットの直上に位置するように、取り付けることもできる。
【０１６５】
なお、ラジエータ２４の回転軸側の露出面に、ラジエータ２４の冷却性能に悪影響を及ぼさない程度に通気性の良いメッシュ状のカバーもしくはフィルター(以下フィルターなど)を、着脱可能なように設置することにより、大きな埃を除去することができる。これらフィルターなどの清掃、又は交換は、ラジエータ２４の清掃に比べてより短時間で実施することができる。フィルターなどの清掃又は交換を頻繁に実施することにより、ラジエータ２４の清掃の頻度を低減することが可能となる。
【０１６６】
圧力調整機構３０３は、第２空間６４のガスの圧力を、大気圧又は正圧に調整可能に形成されていてもよい。また、圧力調整機構３０３は、第２空間６４のガスの圧力を、大気圧又は負圧に調整可能に形成されていてもよい。
循環ポンプ２２としては、遠心ポンプや、ギアポンプを利用することができる。
【０１６７】
本発明は、上述したＸ線ＣＴ装置に限定されるものではなく、各種のＸ線ＣＴ装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１６８】
１…Ｘ線ＣＴ装置、１ｓ…熱伝達面、２…筐体、５…固定架台、６…回転架台、９…冷却液、１０…Ｘ線管ユニット、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…導管、１２…ハウジング、１２ｗ…Ｘ線放射口、１３…Ｘ線管、１６…第１温度検出器、１７…第２温度検出器、２０…冷却ユニット、２２…循環ポンプ、２３…熱交換器、２４…ラジエータ、２５…ファンユニット、２６…ダクト、２７，２８，２９…マウント、３０…循環路、４０…Ｘ線検出器、５０…筐体、６０，９０…空盆、１５０，２３５…陽極ターゲット、１８０，２３６…陰極、１９０，２３１…真空外囲器、３０１…圧力検出器、３０２…圧力制御装置、３０３…圧力調整機構、ａ１，ａ２…回転軸、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…回転軸からの距離、ρ…冷却液の密度、ω…角速度、ｐ…内圧成分、Ｐ０…圧力、ｐ´…飽和蒸気圧。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と称する）のガントリーは、固定フレームと、固定フレームに回転可能に支持された回転架台と、固定フレーム及び回転架台を収容した筐体と、を備えている。ガントリーは、回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、Ｘ線検出器及び冷却ユニットなども備えている。Ｘ線管ユニット及び冷却ユニットなどは、比較的コンパクトでありながら質量が大きく、設置面の圧力が高いため、回転架台に強固に取付けられている。
【０００３】
Ｘ線管ユニット及び冷却ユニットは導管を介して接続され、Ｘ線管が発生する熱が伝達される冷却液はＸ線管ユニット及び冷却ユニットの間で循環する。Ｘ線ＣＴ装置の発熱源は、Ｘ線管である。このため、Ｘ線管の発熱は冷却液に伝達され、高温となった冷却液は冷却ユニットに送り込まれる。冷却ユニットで冷却された冷却液は、再びＸ線管ユニットに戻される。
【０００４】
一般に、Ｘ線ＣＴ装置に使用されるＸ線管ユニットとして、回転陽極型Ｘ線管装置が知られている。回転陽極型Ｘ線管装置は、ハウジング及びハウジングに収納された回転陽極型Ｘ線管を備えている。この回転陽極型Ｘ線管は、ハウジング内に収納された真空外囲器と、真空外囲器内に位置し回転可能に設けられた陽極ターゲットと、真空外囲器内に位置し真空外囲器に対して静止して設けられた陰極とを有している。
【０００５】
上記のような回転陽極型Ｘ線管装置においては、特に、陽極ターゲットのターゲット面近傍を冷却液により強制的に冷却するものが知られている。これにより、Ｘ線を放出させるためにターゲット面に電子ビームを衝突させている期間に、陽極ターゲットから発生する熱を、冷却液に伝熱させることを可能としている。冷却液としては、熱伝達性能に優れる水系冷却液が使用されているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−５６７１０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３７２２４号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／０６９１９５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、Ｘ線ＣＴ装置においては、スキャン時間（撮影時間）の短縮化が大きな技術的課題である。そこでスキャン時間を短縮するために回転架台をより高速で回転させることが行われている。回転架台の回転速度は多くの場合１乃至２ｒｐｓであり、最高機種で３ｒｐｓ程度である。将来は４ｒｐｓ以上を目指す試みもなされつつある。２ｒｐｓの場合に比べて４ｒｐｓの場合には、回転架台の遠心方向の加速度は３００％も増加する。３ｒｐｓの場合に比べて４ｒｐｓの場合には、回転架台の遠心方向の加速度は約７８％も増加することになる。
【０００８】
しかしながら、水系冷却液は、絶縁油に比べて飽和蒸気圧が低いため、回転架台の回転速度が４ｒｐｓ以上になると水系冷却液の循環路中にキャビテーションが発生してしまう問題が発生すると予想される。キャビテーションが発生すると水系冷却液の流れが阻害されてＸ線管の冷却ができなくなったり、循環ポンプに不具合が発生したりする恐れがある。このため、水系冷却液を使用してＸ線管を冷却することができ、水系冷却液の循環路中におけるキャビテーションの発生を防止することができる技術が求められている。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、水系冷却液を使用してＸ線管を冷却することができ、かつ水系冷却液の循環路内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、
前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、
前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、
前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、
前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、
回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、
前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備え、
前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、
前記ガス空間の圧力をＰ０、
前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、
前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの、前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、
前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、
前記水系冷却液の密度をρ、
前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であることを特徴としている。
【００１１】
また、一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法は、
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影を行った後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を維持させて冷却を行う、
ことを特徴としている。
【００１２】
また、一実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法は、
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、前記ガス空間に連通され、前記ガス空間のガスの圧力を調整可能な圧力調整機構と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで、前記ガス空間のガスの圧力を正圧に調整し前記水系冷却液の循環を維持した状態で前記回転架台の回転を休止させて冷却を行う、
ことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のガントリーの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の線II−IIに沿ったＸ線ＣＴ装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示した回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図４】図４は、上記第１の実施形態に係るＸ線管ユニット及び冷却ユニット示す概略構成図である。
【図５】図５は、上記第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の実施例１のＸ線管ユニットを示す断面図である。
【図６】図６は、上記第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の実施例２のＸ線管ユニットを示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示したＸ線管ユニットを示す他の断面図である。
【図８】図８は、図６及び図７に示したＸ線管ユニットの一部を拡大して示す断面図である。
【図９】図９は、水１００％の温度及びＰＧ５０％水溶液の温度に対する飽和蒸気圧の変化のデータを表で示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示したデータをグラフで示す図である。
【図１１】図１１は、圧力Ｐ０＝大気圧とするための、上記距離Ｒ０及び距離Ｒ１の関係をグラフで示した図である。
【図１２】図１２は、圧力Ｐ０＝０．５気圧とするための、上記距離Ｒ０及び距離Ｒ１の関係をグラフで示した図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図１４】図１４は、上記第２の実施形態に係るＸ線管ユニット及び冷却ユニット示す概略構成図である。
【図１５】図１５は、図１４に示したＸ線管ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図１６】図１６は、図１４に示した冷却ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図１７】図１７は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図１８】図１８は、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【図１９】図１９は、上記Ｘ線ＣＴ装置の変形例を示す図であり、Ｘ線管ユニット及び冷却ユニット示す概略構成図である。
【図２０】図２０は、図１９に示したＸ線管ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図２１】図２１は、図１９に示した冷却ユニットの分離状態を示す概略構成図である。
【図２２】図２２は、図４、図１４及び図１９に示したＸ線管の変形例を示す概略断面図である。
【図２３】図２３は、図４、図１４及び図１９に示したＸ線管の他の変形例を示す概略断面図である。
【図２４】図２４は、図４、図１４及び図１９に示したＸ線管の他の変形例を示す概略断面図である。
【図２５】図２５は、上記Ｘ線ＣＴ装置の他の変形例を示す図であり、空盆、圧力検出器、圧力制御装置及び圧力調整機構を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置及びその制御方法について詳細に説明する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線ＣＴ装置（ computed tomography system）である。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のガントリーの外観を示す斜視図である。図２は、図１の線II−IIに沿ったＸ線ＣＴ装置を示す断面図である。図３は、図２に示した回転架台、並びに回転架台に搭載されたＸ線管ユニット、冷却ユニット及びＸ線検出器を示す正面図である。
【００１６】
図１乃至図３に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、筐体２、土台部４、固定架台５、回転架台６、ベアリング部材８、Ｘ線管ユニット１０、冷却ユニット２０、及びＸ線検出器４０を備えている。
【００１７】
筐体２は、上記の多くの部材を収容している。筐体２は、Ｘ線ＣＴ装置１の外観を飾っている。筐体２は、排気口２ａ、吸気口２ｂ及び導入口２ｃを含んでいる。
排気口２ａは、筐体２の上部に形成されている。排気口２ａは、通気性に優れたメッシュ状のカバー３で塞がれている。なお、図示しないが、Ｘ線ＣＴ装置１は、筐体２内に設けられカバー３に対向したファンユニットをさらに備えている。これにより、筐体２内の空気を、排気口２ａを通して筐体２の外部に排出することができる。
【００１８】
吸気口２ｂは、筐体２の下部に形成されている。ここでは、吸気口２ｂは、筐体２と
土台部４の間の隙間に形成されている。筐体２の外部の新しい空気を、吸気口２ｂを通して筐体２の内部に取入れることができる。
上記のことから、筐体２の内部の空気を入れ替えることができるため、筐体２の内部の空気の温度の上昇を抑制することができる。
導入口２ｃは、被検体を導入するものである。図示しないが、Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体を載せる寝台も備えている。
【００１９】
固定架台５は、土台部４に固定されている。軸受機構として機能するベアリング（転がり軸受け、ボール／ロールベアリングなど）部材８は、固定架台５及び回転架台６間に設けられている。
【００２０】
回転架台６は、ベアリング部材８を介して固定架台５に回転可能に支持されている。回転架台６は、回転架台６の回転軸ａ１を中心に回転可能である。Ｘ線ＣＴ装置１は、回転架台６を回転させるための図示しない駆動部を備えている。この実施形態において、回転架台６を高速回転させるために、Ｘ線ＣＴ装置は、例えば上記駆動部としてのダイレクトドライブモータを採用している。
【００２１】
回転架台６は、最外周に位置したリング状のフレーム部７を有している。フレーム部７には、開口部７ａが形成されている。ここでは、開口部７ａのサイズ及び個数は、後述するファンユニット２５のサイズ及び個数に対応している。
【００２２】
Ｘ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０は、回転架台６に取付けられている。Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０は、フレーム部７の内壁に取付けられている。図示しないが、高電圧発生電源などもフレーム部７の内壁に取付けられていてもよい。
【００２３】
Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０は、比較的コンパクトでありながら質量が大きく、設置面の圧力が高いため、フレーム部７に強固に固着されている必要がある。これらをフレーム部７の内壁に取り付けることにより、回転架台６が高速で回転し、その結果多大な遠心力がＸ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０に加わるような場合でも、これらはフレーム部７に対する強固な固着を維持できるものである。
【００２４】
Ｘ線管ユニット１０は、Ｘ線を放射する。Ｘ線検出器４０は、回転軸ａ１を挟んでＸ線管ユニット１０（Ｘ線管）と対向している。Ｘ線検出器４０は、例えば円弧状に配列された複数のＸ線検出素子を有している。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器４０を複数備え、配列させていてもよい。Ｘ線検出器４０は、Ｘ線管ユニット１０から放射され被検体を透過したＸ線を検出し、検出したＸ線を電気信号に変換する。
【００２５】
図示しないが、Ｘ線ＣＴ装置１は、回転架台６に取付けられ、Ｘ線検出器４０から出力する電気信号を増幅し、かつＡＤ変換するデータ収集装置をさらに備えていてもよい。また、図示しないが、固定架台５には電力あるいは制御信号などをＸ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０などに与えるための機器が設けられていてもよい。上記機器は、スリップリングを介して回転架台６に取付けられているＸ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０などに電力あるいは制御信号などを与えることができる。
【００２６】
図４は、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０示す概略構成図である。図４では、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の接続関係を強調して示すものであり、図３のように、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の相対的な位置関係を詳細に示すものではない。
【００２７】
図３及び図４に示すように、Ｘ線管ユニット１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２に収納されたＸ線管１３と、を有している。ハウジング１２（Ｘ線管ユニット１０）は、独立して回転架台６に直接又は間接的に取付けられ、固着されている。ここでは、ハウジング１２は、フレーム部７の内壁に直接取付けられている。
【００２８】
Ｘ線管１３は、電子を放出する陰極、電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含んでいる。ここで、Ｘ線ＣＴ装置１は、水系冷却液９を有している。水系冷却液９には、Ｘ線管１３が発生する熱の少なくとも一部が伝達される。
【００２９】
Ｘ線管ユニット１０は、導管１１ａ及び導管１１ｂを有している。導管１１ａは、ハウジング１２の水系冷却液取入れ口１２ｉに気密に取付けられ、一端がＸ線管１３に気密に連結され、他端がソケット７２に気密に取付けられている。導管１１ｂは、一端がハウジング１２の水系冷却液排出口１２ｏに気密に取付けられ、他端がプラグ８２に気密に取付けられている。導管１１ａ、導管１１ｂ、Ｘ線管１３及びハウジング１２は、水系冷却液９が循環する循環路３０の一部を形成している。
【００３０】
この実施形態において、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の内部に位置し、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。導管１１ａ及びＸ線管１３は、継手を介して間接的に連結されていてもよい。これにより、Ｘ線管１３の内部の熱伝達面１ｓを水系冷却液９が循環する。熱伝達面１ｓは、陽極ターゲットへの電子の衝突に伴って発生する熱を水系冷却液９に熱（沸騰熱）伝達することができるため、Ｘ線管１３、特に陽極ターゲットの過熱を抑制することができる。
【００３１】
Ｘ線管ユニット１０は、ベローズ機構としての空盆６０をさらに有している。空盆６０は、循環路３０に取付けられ、この実施形態においてはハウジング１２の外面に取付けられ、回転架台６に間接的に取付けられている。
【００３２】
空盆６０は、開口部６１ａを有したケース６１を有している。開口部６１ａは、導管１２ａを介してハウジング１２に気密に連通されている。空盆６０は、ケース６１内を開口部６１ａと繋がった第１空間６３及び第２空間６４に隔てる弾性隔膜としてのベローズ６２を有している。ケース６１には、第２空間６４に繋がった通気孔６５が形成されている。通気孔６５は空気の出入りを許可するため、第２空間６４は大気に開放されている。ベローズ６２は、ケース６１に液密に取付けられている。このため、ベローズ６２は、水系冷却液９を循環路３０から外れたガス空間（第２空間６４）と隔てることができる。
【００３３】
ベローズ６２は伸縮自在である。ここでは、ベローズ６２はゴムで形成されている。ベローズ６２は、ガスに対して不透過性を示す材料で形成することが好ましい。空盆６０は、水系冷却液９の温度変化による体積変化（体積の膨張及び収縮）を吸収することができる。
【００３４】
Ｘ線管ユニット１０は、第１温度検出器１６及び第２温度検出器１７をさらに備えている。第１温度検出器１６は、熱伝達面１ｓの上流側の水系冷却液９の温度を検出する。第２温度検出器１７は、熱伝達面１ｓの下流側の水系冷却液９の温度を検出する。なお、Ｘ線管ユニット１０は、少なくとも第２温度検出器１７を備えていればよく、これにより水系冷却液９の温度の最高値を検出することができる。
【００３５】
冷却ユニット２０は、導管２１ａ、導管２１ｂ、導管２１ｃ、循環ポンプ２２及び熱交換器２３を有している。導管２１ａは、一端がソケット８１に気密に取付けられている。導管２１ｃは、一端がプラグ７１に気密に取付けられている。
【００３６】
循環ポンプ２２は、独立してフレーム部７の内壁に直接又は間接的に取付けられ、固着されている。ここでは、循環ポンプ２２は、フレーム部７の内壁に直接取付けられている。循環ポンプ２２は、導管２１ａ及び導管２１ｂ間に気密に取付けられている。循環ポンプ２２は、導管２１ｂに水系冷却液９を吐き出し、導管２１ａから水系冷却液９を取り込む。循環ポンプ２２は、循環路３０において水系冷却液９を循環させることができる。
【００３７】
熱交換器２３は、ラジエータ２４、ファンユニット２５、及びダクト２６を有している。
ラジエータ２４は、導管２１ｂ及び導管２１ｃ間に接続された図示しない、水系冷却液９が流れる複数の放熱パイプと、放熱パイプに取付けられた図示しない複数の放熱フィンと、を有している。ラジエータ２４は、水系冷却液９の熱を外部へ放出させることができる。
【００３８】
ファンユニット２５は、それぞれ開口部７ａ及びラジエータ２４に対向して位置している。回転軸ａ１からファンユニット２５までの距離は、回転軸ａ１からラジエータ２４までの距離より長い。ファンユニット２５は、ラジエータ２４の周囲に空気の流れを作りだすことができる。ファンユニット２５は、ラジエータ２４の周囲を流れる空気を開口部７ａを通して回転架台６（フレーム部７）の外部へと放出させることができる。
【００３９】
導管２１ａ、導管２１ｂ、導管２１ｃ、循環ポンプ２２及びラジエータ２４は、循環路３０の一部を形成している。
上記のことから、熱交換器２３は、水系冷却液９の熱を外部へ放出させることができる。また、ラジエータ２４の周囲を流れる空気を回転架台６の外部へと放出させることができるため、回転架台６の内部の空気の温度の上昇を抑制することができる。
【００４０】
ダクト２６は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置している。ダクト２６は、ラジエータ２４の周縁部及びファンユニット２５の周縁部をそれぞれ囲んでいる。ダクト２６は、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドすることができる。ラジエータ２４の周囲の加熱された空気をファンユニット２５まで効率良くガイドすることができるため、回転架台６の内部（回転架台６及び筐体２で囲まれた領域）の空気の温度の上昇を一層、抑制することができる。これにより、熱交換器２３の冷却性能や、Ｘ線検出器４０の感度の安定性を高い状態に維持することができる。
【００４１】
冷却ユニット２０は、回転架台６に取付けられた筐体５０をさらに備えている。筐体５０は、フレーム部７の内壁に取付けられ、固着されている。筐体５０は、例えば板金で形成されている。筐体５０は、回転架台６の回転に伴って加わる遠心力に耐え得る機械的強度を持つように設計されている。
【００４２】
ラジエータ２４、ファンユニット２５及びダクト２６は、筐体５０に収納され、ユニット化されている。筐体５０は、ラジエータ２４及びファンユニット２５を外部に露出させるよう開口して形成されている。
【００４３】
ラジエータ２４、ファンユニット２５及びダクト２６は、回転架台６に直接又は間接的に取付けられ、固着されている。ここでは、ラジエータ２４、ファンユニット２５及びダクト２６は、筐体５０を介してフレーム部７の内壁に間接的に取付けられている。
【００４４】
プラグ７１及びソケット７２は、着脱自在継手としてのカプラ７０を形成し、ソケット８１及びプラグ８２は、着脱自在継手としてのカプラ８０を形成している。カプラ７０、８０は、プラグ及びソケットが連結した連結状態（固定状態）と、プラグ及びソケットが分離した分離状態とに切替え可能である。カプラ７０、８０は、連結状態において、気密、かつ液密に連結されている。カプラ７０、８０は、シャットオフバルブ付きのカプラである。カプラ７０、８０の分離状態において、プラグ７１、８２及びソケット７２、８１は、それぞれ、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる構造を採っている。カプラ７０、８０をそれぞれ分離状態に切替えることにより、２系統に分離することができ、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０を分離することができる。
【００４５】
ここで、この第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のＸ線管ユニット１０の例として、実施例１及び実施例２のＸ線管ユニットについて説明する。始めに、実施例１のＸ線管ユニット１０について説明する。図５は、実施例１のＸ線管ユニット１０を示す断面図である。
【００４６】
図５に示すように、Ｘ線管ユニット１０は回転陽極型のＸ線管ユニットであり、Ｘ線管１３は回転陽極型のＸ線管である。Ｘ線管ユニット１０は、Ｘ線管１３の他、磁界を発生させるコイルとしてのステータコイル１０２を備えている。図示しないが、ハウジング１２（図４）は、Ｘ線管１３及びステータコイル１０２を収容している。
【００４７】
Ｘ線管１３は、固定体としての固定シャフト１１０と、管部１３０と、陽極ターゲット１５０と、回転体１６０と、潤滑剤としての液体金属１７０と、陰極１８０と、真空外囲器１９０とを備えている。Ｘ線管１３は動圧すべり軸受を使っている。
【００４８】
固定シャフト１１０は、回転軸ａ２に沿って延出して回転軸ａ２を中心軸として筒状に形成され、一端部が閉塞されている。固定シャフト１１０は、上記一端部から外れた側面に軸受面１１０Ｓを有している。固定シャフト１１０は、Ｆｅ（鉄）合金やＭｏ（モリブデン）合金等の材料で形成されている。固定シャフト１１０の内部は水系冷却液９で満たされている。固定シャフト１１０は、この内部に水系冷却液９が流れる流路が形成されている。固定シャフト１１０は、この他端部側に水系冷却液９を外部に吐出す吐出し口１１０ｂを有している。
【００４９】
管部１３０は、固定シャフト１１０の内部に設けられ、固定シャフトとともに流路を形成している。管部１３０の一端部は、固定シャフト１１０の他端部に形成された開口部１１０ａを通って固定シャフト１１０の外部に延出している。管部１３０は、開口部１１０ａに密接に固定されている。
【００５０】
管部１３０は、この内部に水系冷却液９を取り入れる取り入れ口１３０ａと、水系冷却液９を固定シャフト１１０の内部に吐出す吐出し口１３０ｂとを有している。取り入れ口１３０ａは、固定シャフト１１０の外部に位置している。吐出し口１３０ｂは、固定シャフト１１０の一端部に隙間を置いて位置している。
【００５１】
取り入れ口１３０ａは導管１１ａに直接連結され、吐出し口１１０ｂはハウジング１２内に開放されている。なお、Ｘ線管ユニット１０が図５に示すように構成されている場合、取り入れ口１３０ａは導管１１ａに継手を介して間接的に連結されていてもよい。又は、取り入れ口１３０ａはハウジング１２内に開放され、吐出し口１１０ｂは導管１１ｂに直接又は継手を介して間接的に連結されていてもよい。
【００５２】
上記したことから、Ｘ線管１３外部からの水系冷却液９は、取り入れ口１３０ａから取り入れられ、管部１３０内部を通って固定シャフト１１０の内部に吐出され、固定シャフト１１０及び管部１３０の間を通り、吐出し口１１０ｂからＸ線管１３外部に吐出される。
【００５３】
陽極ターゲット１５０は、陽極１５１と、この陽極の外面の一部に設けられたターゲット層１５２とを有している。陽極１５１は、円盤状に形成され、固定シャフト１１０と同軸的に設けられている。陽極１５１は、Ｍｏ合金等の材料で形成されている。陽極１５１は、回転軸ａ２に沿った方向に凹部１５１ａを有している。凹部１５１ａは、円盤状に窪めて形成されている。凹部１５１ａには固定シャフト１１０の一端部が嵌合されている。凹部１５１ａは、固定シャフト１１０の一端部に隙間を置いて形成されている。ターゲット層１５２は、Ｗ（タングステン）合金等の材料で輪状に形成されている。ターゲット層１５２の表面は電子衝突面である。
【００５４】
回転体１６０は、固定シャフト１１０より径の大きい筒状に形成されている。回転体１６０は、固定シャフト１１０及び陽極ターゲット１５０と同軸的に設けられている。回転体１６０は、固定シャフト１１０より短く形成されている。
【００５５】
回転体１６０は、ＦｅやＭｏ等の材料で形成されている。より詳しくは、回転体１６０は、筒部１６１と、筒部１６１の一端部の側面を囲むように筒部と一体に形成された環部１６２と、筒部１６１の他端部に設けられたシール部１６３と、筒部１６４とを有している。
【００５６】
筒部１６１は、固定シャフト１１０の側面を囲んでいる。筒部１６１は、内面に軸受面１１０Ｓに隙間を置いて対向した軸受面１６０Ｓを有している。回転体１６０の一端部、すなわち、筒部１６１の一端部及び環部１６２は陽極ターゲット１５０と接合されている。回転体１６０は、固定シャフト１１０を軸に陽極ターゲット１５０とともに回転可能に設けられている。
【００５７】
シール部１６３は、軸受面１６０Ｓに対して環部１６２（一端部）の反対側に位置している。シール部１６３は、筒部１６１の他端部に接合されている。シール部１６３は、環状に形成され、固定シャフト１１０の側面全周に亘って隙間を置いて設けられている。筒部１６４は、筒部１６１の側面と接合され、筒部１６１に固定されている。筒部１６４は、例えばＣｕ（銅）で形成されている。
【００５８】
液体金属１７０は、固定シャフト１１０の一端部及び凹部１５１ａ間の隙間、並びに固定シャフト１１０（軸受面１１０Ｓ）及び筒部１６１（軸受面１６０Ｓ）間の隙間に充填されている。なお、これらの隙間は全て繋がっている。この実施の形態において、液体金属１７０は、ガリウム・インジウム・錫合金（ＧａＩｎＳｎ）である。
【００５９】
回転軸ａ２に直交した方向において、シール部１６３及び固定シャフト１１０間の隙間（クリアランス）は、回転体１６０の回転を維持するとともに液体金属１７０の漏洩を抑制できる値に設定されている。上記したことから、隙間はわずかであり、５００μｍ以下である。このため、シール部１６３は、ラビリンスシールリング（labyrinth seal ring）として機能する。
【００６０】
また、シール部１６３は、内側を円形枠状に窪めてそれぞれ形成された複数の収容部を有している。上記収容部は、万一隙間から液体金属１７０が漏れた場合、漏れた液体金属１７０を収容する。
【００６１】
陰極１８０は、陽極ターゲット１５０のターゲット層２５２に間隔を置いて対向配置されている。陰極１８０は、電子を放出するフィラメント１８１を有している。
真空外囲器１９０は、固定シャフト１１０、管部１３０、陽極ターゲット１５０、回転体１６０、液体金属１７０及び陰極１８０を収容している。真空外囲器１９０は、Ｘ線透過窓１９０ａ及び開口部１９０ｂを有している。Ｘ線透過窓１９０ａは、回転軸ａ２に対して直交した方向にターゲット層１５２と対向している。固定シャフト１１０の他端部は、開口部１９０ｂを通って真空外囲器１９０の外部に露出されている。開口部１９０ｂは、固定シャフト１１０を密接に固定している。
陰極１８０は、真空外囲器１９０の内壁に取付けられている。真空外囲器１９０は密閉されている。真空外囲器１９０の内部は真空状態に維持されている。
【００６２】
ステータコイル１０２は、回転体１６０の側面、より詳しくは筒部１６４の側面に対向して真空外囲器１９０の外側を囲むように設けられている。ステータコイル１０２の形状は環状である。
【００６３】
ここで、上記Ｘ線管１３及びステータコイル１０２の動作状態について説明する。
ステータコイル１０２は回転体１６０（特に筒部１６４）に与える磁界を発生するため、回転体は回転する。これにより、陽極ターゲット１５０も回転する。また、陰極１８０に負の電圧（高電圧）が印加され、陽極ターゲット１５０は接地電位に設定される。
【００６４】
これにより、陰極１８０及び陽極ターゲット１５０間に電位差が生じる。このため、陰極１８０が電子を放出すると、この電子は、加速され、ターゲット層１５２に衝突する。すなわち、陰極１８０は、ターゲット層１５２に電子ビームを照射する。これにより、ターゲット層１５２は、電子と衝突するときにＸ線を放出し、放出されたＸ線はＸ線透過窓１９０ａを介して真空外囲器１９０外部、及びハウジング１２のＸ線放射口１２ｗ、ひいてはハウジング１２外部に放出される。
上記のように、実施例１のＸ線管ユニット１０が形成されている。
【００６５】
次に、実施例２のＸ線管ユニット１０について説明する。図６は、実施例２のＸ線管ユニットを示す断面図である。図７は、図６に示したＸ線管ユニットを示す他の断面図である。図８は、図６及び図７に示したＸ線管ユニットの一部を拡大して示す断面図である。
【００６６】
図６乃至図８に示すように、Ｘ線管ユニット１０は固定陽極型のＸ線管ユニットであり、Ｘ線管１３は固定陽極型のＸ線管である。Ｘ線管１３は、真空外囲器２３１を備えている。真空外囲器２３１は、真空容器２３２と、絶縁部材２５０とを備えている。この実施形態において、絶縁部材２５０は、高電圧絶縁部材として機能している。絶縁部材２５０には陰極２３６が取り付けられ、絶縁部材２５０は、真空外囲器２３１の一部を形成している。
【００６７】
陽極ターゲット２３５は、真空外囲器２３１の一部を形成している。陽極ターゲット２３５は、真空外囲器２３１の外部に小さく開口し、ターゲット面２３５ｂ近傍で膨らんだ壺形に形成されている。陽極ターゲット２３５、陰極２３６、集束電極２０９及び加速電極２０８は、真空外囲器２３１に収納されている。陽極ターゲット２３５には、電圧供給配線が接続されている。陽極ターゲット２３５及び加速電極２０８は接地電位に設定されている。陰極２３６及び集束電極２０９と対向した個所の真空容器２３２は筒状に形成されている。陰極２３６には、負の高電圧が印加される。集束電極２０９には、調整された負の高電圧が供給される。真空外囲器２３１の内部は真空状態である。金属表面部２３４は、Ｘ線透過窓２３１ｗの真空側の表面を含む真空容器２３２の内側に設けられ、接地電位に設定されている。
【００６８】
また、Ｘ線管１３は、管部２４１と、環部２４２とを備えている。管部２４１は、金属で形成されている。管部２４１の一端部は、陽極ターゲット２３５の内部に挿入されている。環部２４２は、陽極ターゲット２３５内に設けられている。環部２４２は、管部２４１の一端部の側面を囲むように管部２４１と一体に形成されている。環部２４２は陽極ターゲット２３５に隙間を置いて設けられている。管部２４１の他端部は、水系冷却液取入れ口を形成し、導管１１ａに連結されている。陽極ターゲット２３５の開口は、管部２４１との間に水系冷却液排出口を形成している。このため、ハウジング１２内は、水系冷却液９で満たされる。ハウジング１２は、Ｘ線透過窓２３１ｗに対向したＸ線放射口１２ｗを有している。
【００６９】
ハウジング１２内には、偏向部２７０が収容されている。偏向部２７０は、磁気偏向部であり、真空容器２３２の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。偏向部２７０は、陰極２３６から放出される電子ビームを偏向させ、焦点の位置をターゲット面２３５ｂ上で移動させるものである。
上記のように、実施例２のＸ線管ユニットが形成されている。
【００７０】
次に、本願発明者等が、水系冷却液９の温度に対する飽和蒸気圧の変化について調査した結果について説明する。水系冷却液９としては、純水や、グリコール水などの不凍液を含むものなど、一般に知られている水系冷却液を利用することができる。
【００７１】
ここでは、水系冷却液として、水１００％の冷却液を使用した場合と、ＰＧ５０％水溶液（プロピレングリコール５０％、水５０％）の冷却液を使用した場合とについてそれぞれ調査した結果について説明する。調査した結果を図９及び図１０に示す。なお、１００ｋＰａは、概ね１気圧（大気圧）であり、５０ｋＰａは、概ね０．５気圧であり、２００ｋＰａは、概ね２気圧である。
【００７２】
図９及び図１０に示すように、水１００％の温度が１７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が２５℃の場合に飽和蒸気圧は１．９１９２ｋＰａであった。すなわち、１．９１９２ｋＰａの環境では、水１００％は１７℃、ＰＧ５０％水溶液は２５℃でそれぞれ沸点に達することが分かる。
【００７３】
水１００％の温度が３７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が４５℃の場合に飽和蒸気圧は６．２２８２ｋＰａであった。水１００％の温度が５７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が６５℃の場合に飽和蒸気圧は１７．２０２ｋＰａであった。水１００％の温度が７７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が８５℃の場合に飽和蒸気圧は４１．６４７ｋＰａであった。水１００％の温度が９７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が１０５℃の場合に飽和蒸気圧は６２．１３９ｋＰａであった。水１００％の温度が１０７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が１１５℃の場合に飽和蒸気圧は１２８．７４ｋＰａであった。水１００％の温度が１１７℃、ＰＧ５０％水溶液の温度が１２５℃の場合に飽和蒸気圧は１７９．４８ｋＰａであった。
【００７４】
上記のことから、１００ｋＰａの環境では、水１００％は１００℃、ＰＧ５０％水溶液は１０８℃で沸点に達することが分かる。２００ｋＰａの環境では、水１００％は１２０℃、ＰＧ５０％水溶液は１２８℃で沸点に達することが分かる。５０ｋＰａの環境では、水１００％は８２℃、ＰＧ５０％水溶液は９０℃で沸点に達することが分かる。
【００７５】
次に、水系冷却液９が流れる循環路３０内におけるキャビテーション（トリチェリの真空）の発生を防止するためのＸ線ＣＴ装置１の構成について説明する。Ｘ線管１３の冷却効率を高めるために絶縁油ではなく水系冷却液９を使用し、スキャン時間（撮影時間）を短縮するために回転架台６の回転速度を３ｒｐｓ以上に設定した場合、循環路３０内にキャビテーションが発生し易いものである。しかしながら、本願発明者等が調査した結果、次に述べるように循環ポンプ２２及び空盆６０の位置を特定することにより、水系冷却液９を使用し、回転架台６の回転速度を３ｒｐｓ以上に設定した場合でも上記キャビテーションの発生を防止することのできるＸ線ＣＴ装置１が得られたものである。
【００７６】
図３及び図４に示すように、ここで、回転軸ａ１からベローズ６２までの距離の平均値をＲ０とする。第２空間６４（ガス空間）の圧力をＰ０とする。この実施形態において、第２空間６４は大気に開放されているため、Ｐ０＝１気圧である。
【００７７】
被検者や検査者またはサービスマンの安全性確保(やけど防止)の点から、ＪＩＳ規格や国際規格などにおいて、ハウジング１２の表面温度は８５℃以下でなければならないと定められている。このため、ハウジング１２の表面の許容最高温度は８５℃以下となる値になるように温度制限する必要がある。
【００７８】
ハウジング１２の表面の最高温度に達した状態における水系冷却液９の飽和蒸気圧をｐ´とする。この実施形態において、ハウジング１２の表面の許容最高温度は、８５℃と７５℃との間の温度（例えば８０℃）に設定されている。
【００７９】
ハウジング１２をその一部に含み、かつ空盆６０を除く循環路３０までの回転軸ａ１からの距離の最小値をＲ１とする。この最小値Ｒ１に対応する領域は、ハウジング１２を含んでいるため、この領域の水系冷却液９の温度はハウジング１２の表面側の温度にほぼ近い値となる。この実施形態において、最小値Ｒ１に対応する領域は、回転軸ａ１側に位置するハウジング１２の内壁近傍の領域である。
【００８０】
回転軸ａ１から循環ポンプ２２の水系冷却液９の導入口までの距離の最小値をＲ２とする。水系冷却液９の密度をρとする。回転架台６の角速度をω、とする。回転軸ａ１から熱伝達面１ｓまでの距離の最小値をＲ３とする。
【００８１】
ベローズ６２（距離Ｒ０）の位置にかかる遠心力差による内圧成分ｐは、次の式で表される。
【００８２】
ｐ＝０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２
（１）まず、ハウジング１２をその一部に含む循環路３０（空盆６０を除く）のうちキャビテーションが最も発生し易い領域は、回転軸ａ１から最も近くに位置する領域である。このため、圧力Ｐ０（ベローズ６２（距離Ｒ０）の位置にかかる全内圧）、内圧成分ｐ、飽和蒸気圧ｐ´は、次の関係を満たすことで、空盆６０のベローズ６２が大気側に押し出されることを防止することができ（ベローズ６２が第２空間６４側に膨張することを防止することができ）、回転軸ａ１から最も近くに位置する循環路３０内の領域における真空部分の発生を防止することができることとなる。
【００８３】
Ｐ０＞ｐ＋ｐ´
すなわち、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２
である。
【００８４】
この実施形態において、回転軸ａ１から最も近くに位置する領域は、ハウジング１２内のＸ線透過窓２３１ｗ近傍の領域も含まれるため、次に挙げる効果も得られることとなる。
【００８５】
・Ｘ線透過窓２３１ｗの冷却が損なわれる恐れが回避される。
・Ｘ線強度分布が常に均一なＸ線を放射することができる。
【００８６】
ここで、本願発明者等が、空盆６０の圧力を大気圧に一致させる場合の距離Ｒ０、距離Ｒ１の関係について計算した結果を図１１に示す。
図１１に示すように、線グラフよりも下側であればキャビテーションは発生しない。例えば、距離Ｒ１が０．６２５ｍである場合に、距離Ｒ０を０．７４８ｍ以下に設定すればよいことが分かる。
【００８７】
Ｘ線ＣＴ装置１の具体例に着目すると、距離Ｒ１は０．５５ｍ乃至０．７０ｍの範囲内である。回転架台６の回転速度が４ｒｐｓの場合、高低差（Ｒ０−Ｒ１）が１２ｃｍ程度より大きくなると、距離Ｒ１の位置の循環路３０（ハウジング１２）内に真空部分が発生してしまう。回転架台６の回転速度がより速くなったり、水系冷却液９の温度がより高くなったり、後述するように第２空間６４が減圧されたりする場合、上記高低差はより小さくなるものである。例えば、回転架台６の回転速度が４ｒｐｓで、第２空間６４が負圧（０．５気圧に減圧された）とした場合、図１２に示すように、キャビテーションが発生しないための上記高低差は１ｃｍ以下となる。このため、第２空間６４を減圧する場合などは、キャビテーションの発生に特に注意を要するものである。
【００８８】
（２）次に、キャビテーションが発生し易い領域は、循環ポンプ２２の水系冷却液９の導入口側である。この領域は圧力が低下し、負圧（大気圧より負の圧力）になり易いためキャビテーションが発生し易い。キャビテーションが発生すると循環ポンプ２２が正常に動作せず、流量が低下したり、循環ポンプ２２の部品が損傷したりする恐れがある。キャビテーションの発生を防止するためには、回転架台６の回転による遠心力の作用で圧力がかかるようにすることが有効である。
【００８９】
すなわち、次の関係を満たすことが、循環路３０内において、負圧（大気圧より負の圧力）になり易い領域におけるキャビテーション発生を防止するための必要条件である。
【００９０】
Ｒ２＞Ｒ０
（３）さらに、キャビテーションが発生し易い領域は沸騰熱伝達領域である。この領域を流れる水系冷却液９の温度は高いためキャビテーションが発生し易い。キャビテーションが発生すると水系冷却液９の流れが低下して冷却不足となり、Ｘ線管１３が破損する恐れがある。キャビテーションの発生を防止するためには、回転架台６の回転による遠心力の作用で圧力がかかるようにすることが有効である。
【００９１】
すなわち、次の関係を満たすことが、循環路３０内において、水系冷却液９が高温になり易い領域における真空部分の発生を防止するための必要条件である。
【００９２】
Ｒ３＞Ｒ０
次に、上記のように構成されたＸ線ＣＴ装置１の制御方法として、Ｘ線ＣＴ装置１による、撮影モード時の動作と、冷却モード時の動作とを説明する。
Ｘ線ＣＴ装置１は、図示しない制御部をさらに備えている。制御部は、上記駆動部、循環ポンプ２２、Ｘ線管ユニット１０及びＸ線検出器４０を制御し、温度検出器（第１温度検出器１６及び第２温度検出器１７）で検出した水系冷却液９の温度の情報を取得することができる。制御部は、撮影モードと、冷却モードと、に切替え可能である。
【００９３】
制御部は、撮影モードに切替えると、回転架台６の回転及び水系冷却液９の循環を行いながらＸ線管１３から放出させたＸ線をＸ線検出器４０で検出させて撮影することができる。
【００９４】
詳しくは、撮影モードに入ると（制御部が撮影モードに切替えると）、回転架台６が回転軸ａ１を中心に回転する。このとき、Ｘ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０などは、被検体の周囲を一体になって回転する。また、循環ポンプ２２は循環路３０内において水系冷却液９の循環を行い、Ｘ線管ユニット１０はＸ線を放射する。
【００９５】
Ｘ線は、被検体を透過し、Ｘ線検出器４０に入射し、Ｘ線検出器４０においてＸ線の強度が検出される。Ｘ線検出器４０で検出された検出信号は、上述したデータ収集装置で増幅され、かつＡ／Ｄ変換によってディジタル検出信号に変換され、図示しないコンピュータに供給される。
【００９６】
コンピュータは、ディジタル検出信号をもとに、被検体の関心領域におけるＸ線吸収率を演算し、その演算結果から被検体の断層画像を生成するための画像データを構築する。画像データは、図示しない表示装置などに送られ、画面上に断層画像として表示される。
【００９７】
上記のように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管ユニット１０及びＸ線検出器４０が被検体を挟んで回転し、被検体の検査断面内のあらゆる点を透過したＸ線の強弱いわゆる投影データを、いろいろな角度、例えば３６０°の範囲から獲得する。そして、この投影データをもとに、予めプログラムされたデータ再構成プログラムにより断層画像を生成する。
【００９８】
制御部は、撮影モードの後、冷却モードに切替えると、Ｘ線管ユニット１０からのＸ線の放出を休止させ、Ｘ線管ユニット１０の内部を流れる水系冷却液９の温度が所定の許容上限温度以下（例えば大気圧の場合の沸点以下）になるまで回転架台６の回転及び水系冷却液９の循環を維持させて冷却することができる。
【００９９】
すなわち、冷却モードにおいて、回転架台６の回転による遠心力の作用で圧力がかかるようにしていることがポイントであり、Ｘ線管１３によるＸ線の曝射終了後も、水系冷却液９の温度が高いうちは回転架台６の回転を停止せず、回転を継続させることが好ましく、これにより、キャビテーションの発生を防止することができる。
【０１００】
上記のように構成された第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線管ユニット１０と、水系冷却液９と、導管１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、循環ポンプ２２と、循環路３０に取付けられた空盆６０と、回転架台６と、Ｘ線検出器４０と、を備えている。
【０１０１】
Ｘ線管１３の冷却に絶縁油ではなく水系冷却液９を使用することができるため、Ｘ線管１３の冷却効率を高めることができる。
Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２の関係を満たしているため、回転軸ａ１から最も近くに位置する循環路３０内の領域におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
【０１０２】
Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｒ２＞Ｒ０の関係を満たしているため、循環路３０内において、負圧になり易い領域におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｒ３＞Ｒ０の関係を満たしているため、水系冷却液９が高温になり易い領域におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
【０１０３】
制御部は、撮影モードから冷却モードに切替えることができる。このため、Ｘ線管１３によるＸ線の曝射終了後に水系冷却液９の温度が高くとも、キャビテーションの発生を防止することができる。
【０１０４】
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１０５】
また、回転軸ａ１からファンユニット２５までの距離は、回転軸ａ１からラジエータ２４までの距離より長い。ファンユニット２５は、ラジエータ２４の周囲を流れる空気を開口部７ａを通して回転架台６の外部へと放出させる。
【０１０６】
ラジエータ２４はフレーム部７に密着して取り付けられていない。開口部７ａのサイズは、ラジエータ２４のサイズとほぼ同じである必要はなく、ラジエータ２４のサイズより小さくすることができる。このため、フレーム部７の機械的強度の低下を抑制することができる。フレーム部７を広い幅にしたり、厚くしたりするなどの補強の必要は生じないため、装置の小型化及び軽量化を図ることができる。
【０１０７】
Ｘ線ＣＴ装置１の使用時間の経過とともに、ラジエータ２４の放熱パイプや放熱フィン間の隙間に埃が堆積すると、空気は次第にラジエータ２４を通過し難くなってしまい、熱交換器２３の冷却性能が低下し、Ｘ線管の冷却率も低下してしまう。
【０１０８】
しかしながら、ラジエータ２４は、フレーム部７の内壁側の空間において露出している。このため、筐体２の一部を取り外すだけで、フレーム部７の内壁側の空間からラジエータ２４を清掃することができ、ラジエータ２４に堆積した埃を除去することができる。回転架台６から、冷却ユニット２０を取り外したり、さらに冷却ユニット２０に連結されたＸ線管ユニット１０を併せて取り外したりすることなくラジエータ２４を清掃することができるため、清掃（メンテナンス作業）にかかる時間を短縮することができる。
【０１０９】
熱交換器２３の機能が低下しないようにメンテナンスすることによりＸ線管１３に生じる過熱を低減できるため、Ｘ線管１３に頻発する放電の発生を低減することができ、Ｘ線管１３の製品寿命の短縮を低減することができる。
上記のことから、機械的強度の低下を防止することができ、ラジエータ２４を回転架台６から取り外すこと無く清掃することができるＸ線ＣＴ装置１を得ることもできる。
【０１１０】
次に、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図１３は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の回転架台６、並びに回転架台６に搭載されたＸ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０を示す正面図である。
【０１１１】
図１４は、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０示す概略構成図である。図１４では、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の接続関係を強調して示すものであり、図１３のように、Ｘ線管ユニット１０及び冷却ユニット２０の相対的な位置関係を詳細に示すものではない。
【０１１２】
図１３及び図１４に示すように、冷却ユニット２０は、上記筐体５０を備えていない。冷却ユニット２０は、マウント２７及びマウント２８を備えている。マウント２７及びマウント２８は、それぞれ矩形枠状に形成されている。マウント２７は、一端部がフレーム部７の内壁に取付けられている。マウント２７は、開口部７ａの周りを囲んでいる。マウント２８は、一側縁部がフレーム部７の内壁に取付けられている。
【０１１３】
循環ポンプ２２は、マウント２８内に位置し、マウント２８取り付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
空盆６０は、マウント２８及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２８に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１１４】
ラジエータ２４は、周縁部がマウント２７の他端部に取付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。フレーム部７の内壁側の空間において、ラジエータ２４が露出されていることは言うまでもない。
【０１１５】
ファンユニット２５は、フレーム部７に直接取り付けられている。ここでは、ファンユニット２５は、フレーム部７の開口部７ａに直接取り付けられ固着されている。
このため、マウント２７は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置し、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドするダクトとしても機能している。
【０１１６】
冷却ユニット２０は、導管２１ｄをさらに有している。導管２１ｄは、一端が導管２１ａに気密に取付けられている。
空盆６０は、冷却ユニット２０に設けられている。空盆６０の開口部６１ａは、導管２１ｄに気密に連通されている。
【０１１７】
この実施形態においても、Ｘ線ＣＴ装置１は次の関係を満たすものである。
【０１１８】
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２
Ｒ２＞Ｒ０
Ｒ３＞Ｒ０
空盆６０、並びに循環路３０を形成するように接続されたハウジング１２、ラジエータ２４及び循環ポンプ２２は、２個所の着脱自在継手により、２系統に分離可能である。このため、Ｘ線ＣＴ装置１の保守方法において、次に示すように、上記２系統に分離した後に、空盆６０を含まない方の系統に、他の空盆を着脱自在継手を介して取り付けてもよい。
【０１１９】
すなわち、分離状態のＸ線管ユニット１０は、水系冷却液９の体積変化を吸収し難い構成である。そこで、導管１１ａ、１１ｂをゴムホースで形成することにより、導管１１ａ、１１ｂに、水系冷却液９の体積変化を吸収させる機能を持たせることができる。しかし、導管１１ａ、１１ｂだけでは水系冷却液９の体積変化を十分に吸収できない場合がある。この場合、分離状態のＸ線管ユニット１０には空盆を取付けた方が好ましい。
【０１２０】
図１５は、図１３及び図１４に示したＸ線管ユニット１０の分離状態を示す概略構成図である。
図１５に示すように、Ｘ線管ユニット１０には、ベローズ機構としての空盆９０が取付けられている。空盆９０は、互いに気密、かつ液密に連結されたソケット８３及び導管８４を介してＸ線管ユニット１０に取付けられている。ソケット８３及びプラグ８２は、着脱自在継手としてのカプラを形成し、連結状態において、気密、かつ液密に連結されている。
【０１２１】
空盆９０は、開口部９１ａを有したケース９１を有している。開口部９１ａは、導管８４に気密に連通されている。空盆９０は、ケース９１内を開口部９１ａと繋がった第１領域９３及び第２領域９４に区域する弾性隔膜としてのベローズ９２を有している。ケース９１には、第２領域９４に繋がった通気孔９５が形成されている。通気孔９５は空気の出入りを許可するため、第２領域９４は大気に開放されている。なお、ケース９１に通気孔９５は形成されていなくともよく、この場合、第２領域９４は密閉空間となる。
【０１２２】
ベローズ９２は、ケース９１に液密に取付けられている。ベローズ９２は伸縮自在である。ここでは、ベローズ９２はゴムで形成されている。ベローズ９２は、水系冷却液９の温度変化による体積変化（体積の膨張及び収縮）を吸収することができる。ベローズ９２は、ガスに対して不透過性を示す材料で形成することが好ましい。
これにより、分離状態（分離した後）のＸ線管ユニット１０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１２３】
図１６は、図１３及び図１４に示した冷却ユニット２０の分離状態を示す概略構成図である。
図１６に示すように、一方、分離状態の冷却ユニット２０は、空盆６０を備えている。このため、冷却ユニット２０に付加すること無く、分離状態の冷却ユニット２０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１２４】
上記のように構成された第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１及びその制御方法は、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
Ｘ線ＣＴ装置１は、マウント２７を備えている。このため、機械的強度の設計が難しい上記第１の実施形態の筐体５０無しにＸ線ＣＴ装置１を形成することができる。
Ｘ線ＣＴ装置１はマウント２８を備えている。空盆６０をマウント２８上に載置することができるため、冷却ユニット２０をコンパクトに設計することができる。
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１２６】
次に、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第２の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図１７は、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の回転架台６、並びに回転架台６に搭載されたＸ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０を示す正面図である。
【０１２７】
図１７に示すように、冷却ユニット２０は、上記マウント２７、２８を備えていない。冷却ユニット２０は、マウント２９を備えている。マウント２９は、矩形枠状の周壁部と、板状の天井壁部と、周壁部及び天井壁部間に位置した板状の一対の側壁部と、が一体に形成されている。マウント２９の周壁部は、フレーム部７の内壁に取付けられている。マウント２９の周壁部は、は、開口部７ａの周りを囲んでいる。
循環ポンプ２２及び空盆６０は、マウント２９及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２９の天井壁部に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１２８】
ラジエータ２４は、周縁部がマウント２９の周壁部に取付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。フレーム部７の内壁側の空間において、ラジエータ２４が露出されるよう、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。言い換えると、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間からラジエータ２４を清掃することができるように、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。また、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間では、空気の出入りが許可されるため、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間を通った空気がラジエータ２４を通ることとなる。
【０１２９】
ファンユニット２５は、フレーム部７に直接取り付けられている。ここでは、ファンユニット２５は、フレーム部７の開口部７ａに直接取り付けられ固着されている。
このため、マウント２９の周壁部は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置し、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドするダクトとしても機能している。
【０１３０】
上記のように構成された第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１及びその制御方法は、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
Ｘ線ＣＴ装置１は、マウント２９を備えている。このため、機械的強度の設計が難しい上記第１の実施形態の筐体５０無しにＸ線ＣＴ装置１を形成することができる。
循環ポンプ２２及び空盆６０をマウント２９の天井壁部上に載置することができるため、冷却ユニット２０をコンパクトに設計することができる。
【０１３２】
マウント２９の一対の側壁部は所定の高さを持っているため、ラジエータ２４は、フレーム部７の内壁側の空間において露出している。マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間から、ラジエータ２４にアクセスすることができる。このため、筐体２の一部を取り外すだけで、フレーム部７の内壁側の空間からラジエータ２４を清掃することができ、ラジエータ２４に堆積した埃を除去することができる。回転架台６から、冷却ユニット２０を取り外したり、さらに冷却ユニット２０に連結されたＸ線管ユニット１０を併せて取り外したりすることなくラジエータ２４を清掃することができるため、清掃（メンテナンス作業）にかかる時間を短縮することができる。
【０１３３】
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１３４】
次に、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置について説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第２の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図１８は、第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の回転架台６、並びに回転架台６に搭載されたＸ線管ユニット１０、冷却ユニット２０及びＸ線検出器４０を示す正面図である。
【０１３５】
図１８に示すように、冷却ユニット２０は、上記マウント２７を備えていない。冷却ユニット２０は、マウント２９をさらに備えている。
循環ポンプ２２は、マウント２８内に位置し、マウント２８取り付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
空盆６０は、マウント２８及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２８に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１３６】
マウント２９は、矩形枠状の周壁部と、板状の天井壁部と、周壁部及び天井壁部間に位置した板状の一対の側壁部と、が一体に形成されている。マウント２９の周壁部は、フレーム部７の内壁に取付けられている。マウント２９の周壁部は、は、開口部７ａの周りを囲んでいる。
【０１３７】
Ｘ線管ユニット１０（ハウジング１２）は、マウント２９及び回転軸ａ１間に位置し、マウント２９の天井壁部に載置され、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。
【０１３８】
ラジエータ２４は、周縁部がマウント２９の周壁部に取付けられ、フレーム部７の内壁には間接的に取付けられ、固着されている。フレーム部７の内壁側の空間において、ラジエータ２４が露出されるよう、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。言い換えると、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間からラジエータ２４を清掃することができるように、マウント２９の一対の側壁部は、所定の高さを持っている。また、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間では、空気の出入りが許可されるため、マウント２９の天井壁部及びラジエータ２４間の空間を通った空気がラジエータ２４を通ることとなる。
【０１３９】
ファンユニット２５は、フレーム部７に直接取り付けられている。ここでは、ファンユニット２５は、フレーム部７の開口部７ａに直接取り付けられ固着されている。
このため、マウント２９の周壁部は、ラジエータ２４及びファンユニット２５の間に位置し、ラジエータ２４の周囲の空気の流れをファンユニット２５までガイドするダクトとしても機能している。
【０１４０】
上記のように構成された第４の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置１及びその制御方法は、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
上Ｘ線ＣＴ装置１は、マウント２９を備えている。このため、機械的強度の設計が難しい上記第１の実施形態の筐体５０無しにＸ線ＣＴ装置１を形成することができる。
空盆６０をマウント２８上に載置することができ、Ｘ線管ユニット１０（ハウジング１２）をマウント２９の天井壁部上に載置することができるため、冷却ユニット２０をコンパクトに設計することができる。
【０１４２】
上記のことから、水系冷却液９を使用してＸ線管１３を冷却することができ、水系冷却液９の循環路３０内におけるキャビテーションの発生を防止することができるＸ線ＣＴ装置１及びその制御方法を得ることができる。
【０１４３】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１４４】
例えば、空盆６０は、循環路３０に取付けられていればよく、第１の実施形態のように、冷却ユニット２０とは別に設けられていてもよい。
図１９に示すように、空盆６０は、Ｘ線管ユニット１０に設けられていてもよい。
【０１４５】
ハウジング１２及び空盆６０の開口部６１ａは、導管１２ａを介して気密に連通されている。
【０１４６】
図２０は、図１９に示したＸ線管ユニット１０の分離状態を示す概略構成図である。
図２０に示すように、分離状態のＸ線管ユニット１０は、空盆６０を備えている。このため、Ｘ線管ユニット１０に付加すること無く、分離状態のＸ線管ユニット１０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１４７】
分離状態の冷却ユニット２０は、水系冷却液９の体積変化を吸収し難い構成である。そこで、導管２１ａ、２１ｂ、２１ｃをホースで形成することにより、導管２１ａ、２１ｂ、２１ｃに、水系冷却液９の体積変化を吸収させる機能を持たせることができる。しかし、導管２１ａ、２１ｂ、２１ｃだけでは水系冷却液９の体積変化を十分に吸収できない場合がある。この場合、分離状態の冷却ユニット２０には空盆を取付けた方が好ましい。
【０１４８】
図２１は、図１９に示した冷却ユニット２０の分離状態を示す概略構成図である。
図２１に示すように、冷却ユニット２０には、ベローズ機構としての空盆９０が取付けられている。空盆９０は、互いに気密、かつ液密に連結されたプラグ８５及び導管８６を介して冷却ユニット２０に取付けられている。ソケット８１及びプラグ８５は、着脱自在継手としてのカプラを形成し、連結状態において、気密、かつ液密に連結されている。開口部９１ａは、導管８６に気密に連通されている。
これにより、分離状態の冷却ユニット２０における、外部への液（水系冷却液９）漏れを防止することができ、内部への空気の混入を防止することができる。
【０１４９】
図２２に示すように、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の内部に位置している場合、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。そして、導管１１ｂ及びＸ線管１３は、直接又は継手を介して間接的に連結されていてもよい。導管１１ａは、一端がハウジング１２の水系冷却液取入れ口１２ｉに気密に取付けられている。
【０１５０】
図２３に示すように、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の内部に位置している場合、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。そして、導管１１ａ及び導管１１ｂは、ともにＸ線管１３に直接又は継手を介して間接的に連結されていてもよい。この場合、ハウジング１２内に水系冷却液は収容されていてもよく、逆に収容されていなくともよい。Ｘ線管１３の内部は、導管１１ａ及び導管１１ｂとともに循環路３０の一部を形成している。これにより、Ｘ線管１３の内部の熱伝達面１ｓを水系冷却液９が循環することで、Ｘ線管１３、特に陽極ターゲットを冷却することができる。
【０１５１】
図２４に示すように、熱伝達面１ｓがＸ線管１３の外面である場合、ハウジング１２内に水系冷却液９が収容されている。ハウジング１２は、導管１１ａ及び導管１１ｂとともに循環路３０の一部を形成している。そして、Ｘ線管１３の熱伝達面１ｓを水系冷却液９が循環することで、Ｘ線管１３、特に後述する陽極ターゲットを冷却することができる。
【０１５２】
図２５に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、圧力検出器３０１、上述した制御部の一部である圧力制御装置３０２、圧力調整機構３０３及び導管３０４をさらに備えていてもよい。圧力検出器３０１（圧力センサ）は、ケース６１に気密に取付けられている。圧力検出器３０１は、第２空間６４の圧力（ガス圧力）を検出するものである。圧力検出器３０１は、検出した圧力の情報を圧力制御装置３０２に送信する。圧力制御装置３０２は、上記圧力の情報に基づいて圧力調整機構３０３の駆動を制御する。
【０１５３】
圧力調整機構３０３は、導管３０４を介して通気孔６５に気密に連通されている。なお、この例では第２空間６４が大気に開放されないことは言うまでもない。圧力調整機構３０３は、第２空間６４のガスの圧力を調整可能である。
【０１５４】
圧力調整機構３０３が加圧機構として機能する場合、第２空間６４のガスの圧力を、大気圧に比べて圧力の高い正圧に調整可能である。圧力調整機構３０３が減圧機構として機能する場合、第２空間６４のガスの圧力を、負圧に調整可能である。
【０１５５】
次に、図２５に示すように構成されたＸ線ＣＴ装置１の制御方法として、Ｘ線ＣＴ装置１による、冷却モード時の動作とを説明する。制御部（圧力制御装置３０２）は、圧力調整機構３０３をさらに制御する。
【０１５６】
制御部は、撮影モードの後、冷却モードに切替えると、Ｘ線管ユニット１０からのＸ線の放出を休止させ、水系冷却液９の温度が所定の許容上限温度以下（例えば大気圧の場合の沸点以下）になるまで、第２空間６４のガスの圧力を正圧に調整し水系冷却液９の循環を維持した状態で回転架台６の回転を休止させて冷却することができる。
【０１５７】
すなわち、冷却モードにおいて、Ｘ線管１３によるＸ線の曝射終了後に、水系冷却液９の温度が高いうちは第２空間６４のガスの圧力を正圧に調整することにより、回転架台６の回転を維持しなくとも熱伝達面１ｓの近傍の領域におけるバーンアウトの発生を回避することができる。
【０１５８】
その他、Ｘ線管ユニット１０の稼動を開始した直後の初期状態など、水系冷却液９の温度が十分に低い状態では、熱流速を上昇させるため、圧力調整機構３０３は、第２空間６４の圧力を負圧に調整し、水系冷却液９の沸点を下げる。水系冷却液９の温度が低い場合でも沸騰熱伝達が可能となるため、Ｘ線管１３の発熱部の温度を低く保ったままで熱伝達量を増大させることが可能となる。
【０１５９】
さらにＸ線管ユニット１０の稼動が続き、Ｘ線管１３の熱伝達面の温度が上昇すると、水系冷却液９の温度も上昇する。このため、水系冷却液９の温度上昇とともに、圧力調整機構３０３は、第２空間６４の圧力を大気圧に調整し、水系冷却液９の沸点を上昇させ、さらには、第２空間６４の圧力を正圧に調整し、水系冷却液９の沸点をさらに上昇させる。これにより、Ｘ線管１３の熱伝達面１ｓから放出される沸騰熱を水系冷却液９に伝達させることができる。そして、バーンアウトの発生を回避しつつ、十分な熱流速を得ることができるため、一定のＸ線管入力パワーでの連続入力を可能とすることができる。
【０１６０】
水系冷却液９は、予め脱気されていた方が好ましい。そうでない場合には、使用中に水系冷却液９の温度上昇とともに溶存ガスが気泡として発生したり、キャビテーションが起こり易くなったりする原因となる。
【０１６１】
空盆６０は、ハウジング１２及び循環ポンプ２２とは独立して、直接又は間接的に回転架台６に取付けられていてもよい。
ハウジング１２、循環ポンプ２２及び空盆６０は、それぞれ独立して、直接又は間接的に回転架台６に取付けられていてもよい。
循環ポンプ２２、ラジエータ２４及びファンユニット２５は、筐体に収納され、ユニット化されていてもよい。
【０１６２】
Ｘ線管ユニット１０（ハウジング１２）、循環ポンプ２２、ラジエータ２４、ファンユニット２５及び空盆６０は、互いに独立して、回転架台６に直接又は間接的に取付けられていてもよい。
【０１６３】
ラジエータ２４は、平板状であり、フレーム部７の内壁にほぼ平行に配置されているが、種々変形可能である。ラジエータ２４は、任意形状でよく、また積層させてもよく、フレーム部７の内壁に対して傾斜して配置されていてもよい。
【０１６４】
回転架台６の回転速度は３ｒｐｓを超える場合、機械的強度を確保するため、上述した第２乃至第４の実施形態で示したように、ファンユニット２５は回転架台６の開口部７ａに直接取り付けられていることが好ましく、ラジエータ２４、空盆６０及び循環ポンプ２２も、それぞれ回転架台６に固定された専用のマウントに取付けた方が好ましい。また、第２乃至第４の実施形態の変形例として、循環ポンプ２２及びダクト２６の少なくとも一つを、ラジエータ２４とともに一つの筐体に収納し、その筐体を回転架台６に、ファンユニットの直上に位置するように、取り付けることもできる。
【０１６５】
なお、ラジエータ２４の回転軸側の露出面に、ラジエータ２４の冷却性能に悪影響を及ぼさない程度に通気性の良いメッシュ状のカバーもしくはフィルター(以下フィルターなど)を、着脱可能なように設置することにより、大きな埃を除去することができる。これらフィルターなどの清掃、又は交換は、ラジエータ２４の清掃に比べてより短時間で実施することができる。フィルターなどの清掃又は交換を頻繁に実施することにより、ラジエータ２４の清掃の頻度を低減することが可能となる。
【０１６６】
圧力調整機構３０３は、第２空間６４のガスの圧力を、大気圧又は正圧に調整可能に形成されていてもよい。また、圧力調整機構３０３は、第２空間６４のガスの圧力を、大気圧又は負圧に調整可能に形成されていてもよい。
循環ポンプ２２としては、遠心ポンプや、ギアポンプを利用することができる。
【０１６７】
本発明は、上述したＸ線ＣＴ装置に限定されるものではなく、各種のＸ線ＣＴ装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１６８】
１…Ｘ線ＣＴ装置、１ｓ…熱伝達面、２…筐体、５…固定架台、６…回転架台、９…冷却液、１０…Ｘ線管ユニット、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…導管、１２…ハウジング、１２ｗ…Ｘ線放射口、１３…Ｘ線管、１６…第１温度検出器、１７…第２温度検出器、２０…冷却ユニット、２２…循環ポンプ、２３…熱交換器、２４…ラジエータ、２５…ファンユニット、２６…ダクト、２７，２８，２９…マウント、３０…循環路、４０…Ｘ線検出器、５０…筐体、６０，９０…空盆、１５０，２３５…陽極ターゲット、１８０，２３６…陰極、１９０，２３１…真空外囲器、３０１…圧力検出器、３０２…圧力制御装置、３０３…圧力調整機構、ａ１，ａ２…回転軸、Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…回転軸からの距離、ρ…冷却液の密度、ω…角速度、ｐ…内圧成分、Ｐ０…圧力、ｐ´…飽和蒸気圧。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、
前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、
前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、
前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、
前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、
回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、
前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備え、
前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、
前記ガス空間の圧力をＰ０、
前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、
前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、
前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、
前記水系冷却液の密度をρ、
前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記Ｘ線管ユニットは、前記陽極ターゲットへの電子の衝突に伴って発生する熱を前記水系冷却液に沸騰熱伝達する熱伝達面をさらに有し、
前記回転軸から前記熱伝達面までの距離の最小値をＲ３、とすると、
Ｒ３＞Ｒ０
であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記ガス空間は大気に開放され、
Ｐ０＝１気圧
であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記回転架台に取付けられ、前記導管に取付けられて前記循環路の一部を形成し、前記水系冷却液の熱を外部へ放出させるラジエータと、
前記回転架台に取付けられ、前記ラジエータの周囲に空気の流れを作りだすファンユニットと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記ベローズ機構は、前記ハウジング及び循環ポンプとは独立して、直接又は間接的に前記回転架台に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記ハウジング、循環ポンプ及びベローズ機構は、それぞれ独立して、直接又は間接的に前記回転架台に取付けられていることを特徴とする請求項５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記ベローズ機構は、前記ハウジングの外面に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記回転架台に取付けられた筐体をさらに備え、
前記循環ポンプ、ラジエータ及びファンユニットは、前記筐体に収納され、ユニット化されていることを特徴とする請求項４に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記水系冷却液は予め脱気されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記回転架台を回転させる駆動部と、
前記駆動部、循環ポンプ、Ｘ線管ユニット及びＸ線検出器を制御し、前記温度検出器で検出した前記水系冷却液の温度の情報を取得する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させる撮影モードと、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を維持させる冷却モードと、
に切替え可能であることを特徴とする請求項９に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記回転架台を回転させる駆動部と、
前記ガス空間に連通され、前記ガス空間のガスの圧力を調整可能な圧力調整機構と、
前記駆動部、循環ポンプ、Ｘ線管ユニット、Ｘ線検出器及び圧力調整機構を制御し、前記温度検出器で検出した前記水系冷却液の温度の情報を取得する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させる撮影モードと、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで、前記ガス空間のガスの圧力を正圧に調整し前記水系冷却液の循環を維持した状態で前記回転架台の回転を休止させる冷却モードと、
に切替え可能であることを特徴とする請求項９に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
前記所定の許容上限温度は大気圧の場合の前記水系冷却液の沸点であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１４】
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影を行った後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を維持させて冷却を行う、
ことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法。
【請求項１５】
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、前記ガス空間に連通され、前記ガス空間のガスの圧力を調整可能な圧力調整機構と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで、前記ガス空間のガスの圧力を正圧に調整し前記水系冷却液の循環を維持した状態で前記回転架台の回転を休止させて冷却を行う、
ことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法。
【請求項１６】
前記所定の許容上限温度は大気圧の場合の前記水系冷却液の沸点であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法。
【請求項１】
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、
前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、
前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、
前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、
前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、
回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、
前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を備え、
前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、
前記ガス空間の圧力をＰ０、
前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、
前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、
前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、
前記水系冷却液の密度をρ、
前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であることを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記Ｘ線管ユニットは、前記陽極ターゲットへの電子の衝突に伴って発生する熱を前記水系冷却液に沸騰熱伝達する熱伝達面をさらに有し、
前記回転軸から前記熱伝達面までの距離の最小値をＲ３、とすると、
Ｒ３＞Ｒ０
であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記ガス空間は大気に開放され、
Ｐ０＝１気圧
であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記回転架台に取付けられ、前記導管に取付けられて前記循環路の一部を形成し、前記水系冷却液の熱を外部へ放出させるラジエータと、
前記回転架台に取付けられ、前記ラジエータの周囲に空気の流れを作りだすファンユニットと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記ベローズ機構は、前記ハウジング及び循環ポンプとは独立して、直接又は間接的に前記回転架台に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記ハウジング、循環ポンプ及びベローズ機構は、それぞれ独立して、直接又は間接的に前記回転架台に取付けられていることを特徴とする請求項５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記ベローズ機構は、前記ハウジングの外面に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記回転架台に取付けられた筐体をさらに備え、
前記循環ポンプ、ラジエータ及びファンユニットは、前記筐体に収納され、ユニット化されていることを特徴とする請求項４に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１０】
前記水系冷却液は予め脱気されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１１】
前記回転架台を回転させる駆動部と、
前記駆動部、循環ポンプ、Ｘ線管ユニット及びＸ線検出器を制御し、前記温度検出器で検出した前記水系冷却液の温度の情報を取得する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させる撮影モードと、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を維持させる冷却モードと、
に切替え可能であることを特徴とする請求項９に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１２】
前記回転架台を回転させる駆動部と、
前記ガス空間に連通され、前記ガス空間のガスの圧力を調整可能な圧力調整機構と、
前記駆動部、循環ポンプ、Ｘ線管ユニット、Ｘ線検出器及び圧力調整機構を制御し、前記温度検出器で検出した前記水系冷却液の温度の情報を取得する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させる撮影モードと、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで、前記ガス空間のガスの圧力を正圧に調整し前記水系冷却液の循環を維持した状態で前記回転架台の回転を休止させる冷却モードと、
に切替え可能であることを特徴とする請求項９に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１３】
前記所定の許容上限温度は大気圧の場合の前記水系冷却液の沸点であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１４】
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影を行った後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を維持させて冷却を行う、
ことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法。
【請求項１５】
ハウジングと、電子を放出する陰極、前記電子が衝突されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット、並びに前記陰極及び陽極ターゲットを収納した真空外囲器を含み、前記ハウジングに収納されたＸ線管と、を有したＸ線管ユニットと、前記Ｘ線管が発生する熱の少なくとも一部が伝達される水系冷却液と、前記ハウジングに接続され、前記水系冷却液が流れる導管と、前記導管に取付けられ、前記水系冷却液を循環させ、前記Ｘ線管ユニット及び導管とともに前記水系冷却液が循環する循環路を形成する循環ポンプと、前記循環路に取付けられ、前記水系冷却液を前記循環路から外れたガス空間と隔てる弾性隔膜を有し、前記水系冷却液の体積変化を吸収するベローズ機構と、回転軸を中心に回転し、前記Ｘ線管ユニット、導管、循環ポンプ及びベローズ機構が取付けられた回転架台と、前記回転架台を回転させる駆動部と、前記回転軸に対して前記Ｘ線管ユニットの反対側に位置し、前記回転架台に取付けられ、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度を検出する温度検出器と、前記ガス空間に連通され、前記ガス空間のガスの圧力を調整可能な圧力調整機構と、を備え、前記回転軸から前記弾性隔膜までの距離の平均値をＲ０、前記ガス空間の圧力をＰ０、前記ハウジングの表面の最高温度に達した状態における前記水系冷却液の飽和蒸気圧をｐ´、前記ハウジングをその一部に含む前記循環路までの前記回転軸からの距離の最小値をＲ１、前記回転軸から前記循環ポンプの前記水系冷却液の導入口までの距離の最小値をＲ２、前記水系冷却液の密度をρ、前記回転架台の角速度をω、とすると、
Ｐ０−ｐ´＞０．５・（Ｒ０＋Ｒ１）・（Ｒ０−Ｒ１）・ρ・ω２、及び
Ｒ２＞Ｒ０
であるＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法において、
前記回転架台の回転及び前記水系冷却液の循環を行いながら前記Ｘ線管ユニットから放出させたＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて撮影を行い、
前記撮影モードの後、前記Ｘ線管ユニットからのＸ線の放出を休止させ、前記Ｘ線管ユニットの内部を流れる前記水系冷却液の温度が所定の許容上限温度以下になるまで、前記ガス空間のガスの圧力を正圧に調整し前記水系冷却液の循環を維持した状態で前記回転架台の回転を休止させて冷却を行う、
ことを特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法。
【請求項１６】
前記所定の許容上限温度は大気圧の場合の前記水系冷却液の沸点であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１３−５６１１９（Ｐ２０１３−５６１１９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７５７５（Ｐ２０１１−１９７５７５）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]