JP2004154236A

JP2004154236A - 外科用ｘ線ｔｖ装置

Info

Publication number: JP2004154236A
Application number: JP2002321138A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Yagi; 寛朗八木
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】熱伝導を高効率化することにより、Ｘ線管装置の温度上昇を抑制して長時間にわたる動作が可能な外科用Ｘ線ＴＶ装置を提供する。
【解決手段】ヒートパイプ３７の両端をハウジング１９とＣアーム９に取り付けるので、ハウジング１９の熱をＸ線管装置よりも熱容量が大なるＣアーム９に対してヒートパイプ３７を通して効率的に伝達することができる。したがって、ハウジング１９からＣアーム９への熱伝導を高効率化できるので、Ｘ線管装置の温度上昇を抑制することができ、長時間にわたる動作を行わせることが可能となる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、イメージインテンシファイアやＸ線フラットパネル検出器等の撮像手段とＸ線管装置とを対向支持し、手術時に透視撮影を行うための外科用Ｘ線ＴＶ装置装置に係り、特に、固定陽極型Ｘ線管をハウジングに内蔵したＸ線管装置の放熱技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管装置は、回転陽極型と固定陽極型とに大別される。回転陽極型は、瞬時的な大負荷に耐えられるので、主としてＸ線撮影を伴う装置に広く利用されている。一方、固定陽極型は、瞬時的負荷が比較的小さいが、比較的長時間にわたって使用されている。この固定陽極型は、例えば、手術中に透視撮影を行うための外科用Ｘ線ＴＶ装置において利用されている。
【０００３】
固定陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置であって、外科用としてコンパクト化されたモノタンク式と呼ばれるものは、例えば、次のような構成を採る（特開平５−２４２９９２号公報）。
【０００４】
高真空状態にされたガラスバルブ内に対向配備された陰極（フィラメント）及び固定陽極（ターゲット）とを備えた固定陽極型Ｘ線管と、高電圧を印加するための高圧トランスと、フィラメント給電用のフィラメント用トランス等が、絶縁油が充填された一つのハウジング内に収容されて構成されている。
【０００５】
陰極（フィラメント）で発生した熱電子は、高電圧によって加速されて固定陽極に衝突してＸ線を発生する。このとき、固定陽極型Ｘ線管に供給されたエネルギの９９％以上は熱に変わる。この熱を外部に放出するために、ガラスバルブの外へ導出された固定陽極の一端側に冷却フィンが取り付けられている。固定陽極で発生した熱は、この冷却フィンを介して絶縁油に伝達され、さらに絶縁油の対流によりハウジングに伝達される。ハウジング内に伝達された熱は、ハウジングから外気に放出されたり、ハウジングを連結支持しているアームに伝達されたりして放出されるようになっている。
【０００６】
上記のように、冷却ファンなどを用いずに自然放熱としているのは、外科用のＸ線ＴＶ装置は手術中に使用されるからである。つまり、冷却ファンによる冷却を行うと、塵埃が巻きあげられるので、清浄な環境を必要とする外科手術室内には不適切だからである。
【０００７】
なお、ファンを用いずにハウジングに冷却フィンを付けることも考えられるが、これも外科用の場合には、術後の血等のふき取り等を行うメンテナンスが煩雑となることから現実的ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置では、透視対象部位の大きさ等に応じて、透視像の画質を上げるために、Ｘ線強度を高めることがある（Ｘ線管装置の負荷を高める）。従来のＸ線管装置は、絶縁油の対流及びハウジング並びにアームを介した自然放熱を行っている関係上、大負荷時に発生した熱を迅速に放出することができないという問題点がある。
【０００９】
ところで、従来のＸ線管装置は、絶縁油の温度が上がり過ぎると、絶縁油が膨張してハウジング内圧が過度に高まって危険である。
【００１０】
そこで、ハウジング内にはサーマルスイッチが設けられており、絶縁油の温度が所定値（例えば、６０，７０℃）にまで達した場合には、Ｘ線管装置の動作を停止させる安全機構が備えられている。その関係上、ハウジング内の絶縁油の温度が急上昇した場合には、上記の安全機構が作動してＸ線が停止してしまい、長時間にわたる動作ができなくなって診断・手術等に支障をきたすことがある。
【００１１】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱伝導を高効率化することにより、Ｘ線管装置の温度上昇を抑制して長時間にわたる動作が可能な外科用Ｘ線ＴＶ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明は、絶縁油が充填されたハウジング内に固定陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置と、撮像手段とを対向支持するアームを備えている外科用Ｘ線ＴＶ装置において、前記ハウジングと前記アームにヒートパイプの両端部を取り付けたことを特徴とするものである。
【００１４】
（作用・効果）
銅の１００倍以上の熱伝導率を有するヒートパイプの両端を、ハウジングとアームに取り付ける。これにより、固定陽極型Ｘ線管からの熱が伝達されたハウジングの熱を、Ｘ線管装置よりも熱容量が大なるアームに対してヒートパイプを通して効率的に伝達することができる。したがって、ハウジングからアームへの熱伝導を高効率化することができるので、Ｘ線管装置の温度上昇を抑制することができ、長時間にわたる動作を行わせることができる。
【００１５】
また、請求項１に記載の外科用Ｘ線ＴＶ装置において、請求項１に記載の外科用Ｘ線ＴＶ装置において、前記ヒートパイプの外形に沿った凹部を有する接続部材を備え、前記ヒートパイプは、前記接続部材を介して取り付けられていることが好ましい（請求項２）。
【００１６】
（作用・効果）
ヒートパイプは、断面形状が円形状のものが一般的である関係上、ハウジングやアームに対して接触する面積が小さい。そこで、ヒートパイプの外形に沿った凹部を有する接続部材を介してヒートパイプを取り付けることにより、その接触面積を大きなものとすることができるので、効率的に熱を伝達することができる。
【００１７】
なお、凹部を設けなくても、ヒートパイプの円弧部分と接続部材との間を、熱伝導性材料（例えば、半田材料）で埋めるようにしてもよい。
【００１８】
また、請求項２に記載の外科用Ｘ線ＴＶ装置において、前記接続部材は、弾性又は粘性を有する放熱材料を介して取り付けられていることが好ましい（請求項３）。
【００１９】
（作用・効果）
ハウジング、アーム、接続部材は全て金属であるので、互いに接触させても空気層が介在すること等により密着度は低い。そこで、熱伝導率が高い伝熱材料を介在させることにより、密着性を高めつつ熱伝導率をより高めることができる。
【００２０】
伝熱材料としては、放熱用のシート（弾性を有するシート）や、放熱用のペースト（粘性を有するペースト）などが例示される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１ないし図４はこの発明の一実施例に係り、図１は実施例に係る外科用Ｘ線ＴＶ装置の概略構成を示す斜視図であり、図２はＸ線管装置の縦断面図であり、図３は伝熱部の外観斜視図であり、図４はヒートパイプの取付構造を示した分解斜視図である。
【００２２】
実施例に係る外科用Ｘ線ＴＶ装置１は、被検体が載置されるベッド３とベースユニット５とを備えている。ベッド３は、床面に固定あるいは半固定で設置されている。ベースユニット５は、ベッド３の側方に配置され、電源装置や制御ユニット等を内蔵し、床面を移動可能に構成されている。
【００２３】
ベースユニット５は、鉛直軸周りの回転軸を有する支柱７を上部に備えている。この支柱７の上部には、先端部側でＣアーム９を保持する支持アーム１１の基端部側が取り付けられている。支持アーム１１は、その先端部で、図中に二点鎖線で示す方向にＣアーム９を回動可能に保持する。
【００２４】
Ｃアーム９の一端側には、Ｘ線管装置１３が取り付けられ、対向位置には撮像部１５が取り付けられている。撮像部１５は、イメージインテンシファイアやＸ線フラットパネル検出器などの透過Ｘ線を可視化する機能を備えている。
【００２５】
なお、Ｘ線管装置１３の上部と、Ｃアーム９のうちＸ線管装置１３側の先端部の一部とは、メンテナンス性等を考慮して樹脂製のカバー１７によって覆われている。
【００２６】
図２を参照する。
このＸ線管装置１３は、外科用としてコンパクト化されたモノタンク式と呼ばれているものである。ハウジング１９には絶縁油が充填されているとともに、固定陽極Ｘ線管２１と、高圧トランス２３と、フィラメント用トランス２５とが内蔵されている。
【００２７】
固定陽極Ｘ線管２１は、内部が高真空にされたガラスバルブ２７に、フィラメント用トランス２５からの高電圧が印加される陰極（フィラメント）２９と、高圧トランス２３に接続された固定陽極（ターゲット）３１を備えている。固定陽極３１は、その後端部からガラスバルブ２７の外部に導出された冷却フィン３３を備えている。
【００２８】
高圧トランス２３及びフィラメント用トランス２５が撮影者の所望する管電圧・管電流に応じて作動すると、陰極２９で発生した熱電子は、高電圧によって加速されて図中に点線で示すように、固定陽極３１の先端傾斜面に衝突して、図中に二点鎖線で示す方向にＸ線を発生する。発生したＸ線は、ハウジング１９の上面に立設された放射部２０を介して撮像部１５側に照射される。このときＸ線管装置１３に対して供給されたエネルギは、その９９％以上が熱に変化する。この熱は、冷却フィン３３から放出され、絶縁油の対流によってハウジング１９に伝達されたり、ハウジング１９に連結されたＣアーム９に伝達されたりしてその周囲に放出される。
【００２９】
図３を参照する。
ハウジング１９の上部側面と、Ｃアーム９の先端部には、伝熱部３５が取り付けられている。なお、図示していないが、図３におけるハウジング１９の反対側の側面にも伝熱部３５が取り付けられている。
【００３０】
この伝熱部３５は、図４に示すようにして構成されているとともに取り付けられている。
【００３１】
ヒートパイプ３７は、細長い棒状を呈した一般的に使用されるものであり、この例では３本のヒートパイプ３７を用いている。ヒートパイプ３７の両端部には、矩形状の接続部材３９が接着剤Ｐによって固定されている。接着剤としては、熱伝導性に優れ、かつ固着時における強度を有するものが好ましく、例えば、半田が利用可能である。接着剤Ｐは、ヒートパイプ３７の円弧状の外周面と接続部材３９の表面を埋めるので、接続材料３９とヒートパイプ３７との接触面積を増やして熱伝導性を高めることができる。
【００３２】
接続部材３９にはネジ穴４１が形成されており、取付ネジ４３によってハウジング１９及びＣアーム９に取り付けられる。その際に、接続部材３９とハウジング１９及びＣアーム９との間には、伝熱材料４４を挟み込んでおくことが好ましい。
【００３３】
伝熱材料４４としては、弾性を有する紙状の伝熱シートや、ＣＰＵパッケージとその上面に取り付ける冷却ユニットとの間に塗布する粘性を有するペースト等が例示される。ハウジング１９、Ｃアーム９、接続部材３９は全て金属であるので、互いに接触させても空気層が介在すること等により密着度は低い。そこで、熱伝導率が高い伝熱材料４４を介在させることにより、それらとの密着性を高めることによって伝熱部３５の熱伝導率をより高めることができる。
【００３４】
なお、伝熱部３５のＸ線管装置１３側の接続部材３９は、ハウジング１９の側面中、冷却フィン３３に近い位置に取り付けるのが放熱効率の観点から好ましい。
【００３５】
上記のように構成した外科用Ｘ線ＴＶ装置１は、銅の１００倍以上の熱伝導率を有するヒートパイプ３７の両端をハウジング１９とＣアーム９に取り付けるので、ハウジング１９の熱をＸ線管装置１３よりも熱容量が大なるＣアーム９に対してヒートパイプ３７を通して効率的に伝達することができる。
【００３６】
ところで、Ｘ線管装置１３は、絶縁油の温度が上がり過ぎると、絶縁油が膨張してハウジング１９の内圧が過度に高まって危険であるので、ハウジング１９内に設けられたサーマルスイッチ（図示省略）が絶縁油の温度を検知し、その温度が所定値（例えば、６０，７０℃）に達した場合には、Ｘ線管装置１３の動作を停止させる安全機構を備えている。その関係上、ハウジング１９内の絶縁油の温度が急上昇した場合には、上記の安全機構が作動してＸ線が停止してしまい、長時間にわたる動作ができなくなって診断・手術等に支障をきたすことがある。
【００３７】
しかし、この実施例装置によると、ハウジング１９からＣアーム９への熱伝導をヒートパイプ３７によって積極的に行うことで高効率化しているので、Ｘ線管装置１３の温度上昇を抑制することができる。したがって、上記の安全機構が作動する程の温度上昇を防止することができるので、外科用Ｘ線ＴＶ装置１を長時間にわたって動作させることが可能となる。
【００３８】
なお、上記の接続部材３９は、図５に示すように構成するのが好ましい。
【００３９】
すなわち、接続部材３９のうちヒートパイプ３７の取付面側に、ヒートパイプ３７の外周面形状に応じた凹部４５を設けるのである。図５は、ヒートパイプ３７の外周面が円形状を呈する場合の例であるが、外周面（縦断面）が矩形状を呈する場合にはそれに応じた形状とすればよい。
【００４０】
また、上記の例では、細長棒状のヒートパイプ３７を例に採って説明したが、図６に示すような形状の特殊なヒートパイプ３７Ａを採用してもよい。
【００４１】
すなわち、このヒートパイプ３７Ａは、ジグザグ状の一本の管４７が板状の筐体４９に形成され、かつ筐体４９の一端側から他端側に形成されているものである（蛇行細管ヒートパイプとも呼ばれる）。筐体４９の両端部には、ネジ穴４１Ａを設けておく。このような特殊なタイプのヒートパイプ３７Ａの場合には、単純な構造であるので、ハウジング１９及びＣアーム９の側面への取付が簡単にできる。
【００４２】
なお、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、以下のように変形実施が可能である。
【００４３】
（１）上記の実施例では、３本のヒートパイプ３７を伝熱部３５に設けているが、放熱をさらに高めたい場合には４本以上のヒートパイプを設けてもよい。逆に放熱に余裕がある場合には、２本以下のヒートパイプを用いてもよい。
【００４４】
（２）ヒートパイプ３７を接続部材３９を介して取り付けることなく、直接的にＸ線管装置１９及びＣアーム９に取り付けるようにしてもよい。
【００４５】
（３）接続部材３９とＸ線管装置１９及びＣアーム９の熱伝導的にみた密着度が十分に高い場合には、伝熱材料４４を用いる必要はない。
【００４６】
（４）上記の実施例では、カバー１７がＸ線管装置１３に取り付けられている関係上、Ｘ線管装置１３の側面にのみ伝熱部３５を取り付けているが、それ以外の部分に伝熱部３５をさらに取り付けるようにしてもよい。例えば、ハウジング１９の後面（図３の右手前側面）と、Ｃアーム９の下面（図３の図示されていない面）とにわたって取り付ける。
【００４７】
（５）上記の実施例に係る外科用Ｘ線ＴＶ装置１は、Ｘ線管装置１３と撮像部１５とをＣアーム９で対向支持した形態を採用しているが、この発明はＣアーム９で支持する装置に限定されるものではなく、例えば、Ｕの字状を呈するアームなどの種々のアームを備える外科用Ｘ線ＴＶ装置１に適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、ヒートパイプの両端をハウジングとアームに取り付けるので、ハウジングの熱をＸ線管装置よりも熱容量が大なるアームに対してヒートパイプを通して効率的に伝達することができる。したがって、ハウジングからアームへの熱伝導を高効率化できるので、Ｘ線管装置の温度上昇を抑制することができ、長時間にわたる動作を行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る外科用Ｘ線ＴＶ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】Ｘ線管装置の縦断面図である。
【図３】伝熱部の外観斜視図である。
【図４】ヒートパイプの取付構造を示した分解斜視図である。
【図５】取付部材の好ましい例を示す縦断面図である。
【図６】ヒートパイプの変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ … 外科用Ｘ線ＴＶ装置
３ … ベッド
９ … Ｃアーム
１３ … Ｘ線管装置
１５ … 撮像部
１７ … カバー
１９ … ハウジング
２１ … 固定陽極Ｘ線管
２３ … 高圧トランス
２５ … フィラメント用トランス
２７ … ガラスバルブ
２９ … 陰極
３１ … 固定陽極
３５ … 伝熱部
３７ … ヒートパイプ
３９ … 接続部材３９
Ｐ … 接着剤
４４ … 伝熱材料
４５ … 凹部

Claims

絶縁油が充填されたハウジング内に固定陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置と、撮像手段とを対向支持するアームを備えている外科用Ｘ線ＴＶ装置において、前記ハウジングと前記アームにヒートパイプの両端部を取り付けたことを特徴とする外科用Ｘ線ＴＶ装置。
請求項１に記載の外科用Ｘ線ＴＶ装置において、前記ヒートパイプの外形に沿った凹部を有する接続部材を備え、前記ヒートパイプは、前記接続部材を介して取り付けられていることを特徴とする外科用Ｘ線ＴＶ装置。
請求項２に記載の外科用Ｘ線ＴＶ装置において、前記接続部材は、弾性又は粘性を有する伝熱材料を介して取り付けられていることを特徴とする外科用Ｘ線ＴＶ装置。