申请/专利权人：通用电气公司

申请日：2017-12-15

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN109924992B

主分类号：A61B6/42

分类号：A61B6/42;A61B6/40;F25D31/00;F25D17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2021.01.05#实质审查的生效;2019.06.25#公开

摘要：本发明提供一种无制冷机的X射线探测器的冷却系统，以及应用该系统的X射线成像系统。该X射线探测器的冷却系统包括:设置在X射线探测器上的冷却管路；一冷却液传输管路，其至少部分地设置在所述X射线探测器的支撑装置内，并与所述冷却管路连接形成一循环回路，所述循环回路中有循环流动的一冷却液。该冷却系统可以在现有的X射线摄影系统的基础上，去掉一个制冷机的配置，以尽可能少的改动实现对探测器的冷却，同时满足探测器正常工作的温度要求并降低了成本。

主权项：1.一种X射线探测器的冷却系统，其包括:一设置在一X射线探测器上的冷却管路；一冷却液传输管路，其至少部分地设置在所述X射线探测器的支撑装置内，并与所述冷却管路连接形成一循环回路，所述循环回路中有循环流动的冷却液；一设置在所述循环回路中的冷却液补给装置，所述冷却液补给装置包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室连接所述冷却液传输管路，所述第二腔室经一连接管与所述第一腔室连通，当所述冷却液补给装置被倾斜特定角度时，所述第一腔室充满冷却液，所述第二腔室的所述冷却液的液面高度高于所述连接管的位置，其中所述支撑装置包括一C形臂，所述冷却液传输管路的第一部分嵌入所述C形臂内，所述特定角度不大于所述C形臂的最大旋转角度。

全文数据：X射线探测器的冷却系统及X射线成像系统技术领域本发明有关一种X射线探测器的冷却系统以及具有该X射线探测器的冷却系统的X射线成像系统。背景技术X射线成像系统通常包括X射线球管、X射线探测器和支撑装置，如C形臂，其支撑X射线球管和X射线探测器。在操作中，定位病人的成像台位于X射线球管和X射线探测器之间。X球管发射的X射线穿过成像台上的病人，被X射线探测器接收。由于射线通过病人，病人体内的解剖结构引起在X射线探测器处接收的辐射的空间变化。然后，X射线测器将该辐射变化转化为图像，其可以用于临床评价。有些应用过程如介入手术过程，要求较长的成像周期，以便正确诊断、治疗和或评定病人的条件。长时间工作会导致X射线探测器生成大量的热，X射线探测器的温度范围要求比较严苛，现有技术中，大部分厂商为X射线探测器配置一个制冷机，制冷机与探测器模块之间通过两个软管相连并严格控制探测器工作在合适的温度范围内。X射线成像系统被安装在检查室内，考虑到检查室空间有限，制冷机被安装在设备间内，中间连接的软管长达18至24米。制冷机不仅增加硬件成本，更会增加日常费用，几十米的布线在安装时也不方便。因此有必要提出一种无制冷机的X射线探测器的冷却系统，并尽可能利用现有的部件，实现对X射线探测器的冷却。发明内容本发明的目的是提供一种无制冷机的冷却系统。根据本发明的一方面，提供一种X射线探测器的冷却系统，其包括:一设置在一X射线探测器上的冷却管路；一冷却液传输管路，其至少部分地设置在该X射线探测器的支撑装置内，并与该冷却管路连接形成一循环回路，该循环回路中有循环流动的冷却液。优选的，该X射线探测器的冷却系统还包括一用于驱动该冷却液循环流动的泵，以及一设置在该循环回路中的冷却液补给装置。优选的，该支撑装置包括一C形臂，该冷却液传输管路的第一部分嵌入该C形臂内。优选的，该C形臂的至少一表面设置有一凹槽，该冷却液传输管路的第一部分嵌入在该凹槽内，该凹槽与该冷却液传输管路的第一部分的间隙内填充有高导热率材料。优选的，该X射线探测器的冷却系统还包括一设置在该循环回路中的冷却液补给装置，该冷却液补给装置包括第一腔室和第二腔室，该第一腔室连接该冷却液传输管路，该第二腔室经一连接管与该第一腔室连通，当该冷却液补给装置被倾斜一特定角度时，该第一腔室充满冷却液，该第二腔室的该冷却液的液面高度高于该连接管的位置。优选的，该特定角度不大于该C形臂的最大旋转角度。优选的，该支撑装置包括一支撑底座，该冷却液传输管路的第二部分安装在该支撑底座内。优选的，该X射线探测器的冷却系统还包括安装在该支撑底座内壁上的散热管路，其串联在该冷却液传输管路的第二部分中。优选的，该散热管路包括多个换热器，该多个换热器呈矩阵式排列。优选的，该散热管路包括一曲形管。根据本发明的另一方面，提供一种X射线成像系统，其包括一X射线探测器，一支撑X射线探测器的支撑装置，以及一X射线探测器的冷却系统，该冷却系统包括:一设置在一X射线探测器上的冷却管路；一冷却液传输管路，其至少部分地设置在该X射线探测器的支撑装置内，并与该冷却管路连接形成一循环回路，该循环回路中有循环流动的一冷却液。优选的，该X射线探测器的冷却系统还包括一用于驱动该冷却液循环流动的泵，以及一设置在该循环回路中的冷却液补给装置。优选的，该支撑装置包括一C形臂，该冷却液传输管路的第一部分嵌入该C形臂内。优选的，该C形臂的至少一表面设置有一凹槽，该冷却液传输管路的第一部分嵌入在该凹槽内，该凹槽与该冷却液传输管路的第一部分的间隙内填充有高导热率材料。优选的，该冷却液补给装置还包括一设置在该循环回路中的冷却液补给装置，该冷却液补给装置包括第一腔室和第二腔室，该第一腔室连接该冷却液传输管路，该第二腔室经一连接管与该第一腔室连通，当该冷却液补给装置被倾斜一特定角度时，该第一腔室充满冷却液，该第二腔室的该冷却液的液面高度高于该连接管的位置。优选的，该特定角度不大于该C形臂的最大旋转角度。优选的，该支撑装置包括一支撑底座，该冷却液传输管路的第二部分安装在该支撑底座内。优选的，该X射线探测器的冷却系统还包括安装在该支撑底座内壁上的散热管路，其串联在该冷却液传输管路的第二部分中。优选的，该散热管路包括多个换热器，该多个换热器呈矩阵式排列。优选的，该散热管路包括一曲形管。附图说明通过结合附图对本发明的两个实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：图1所示为本发明一种实施例的X射线探测器的冷却系统的结构示意图；图2所示为本发明一种实施例的X射线成像系统的结构示意图；图3所示本发明的一种实施例的冷却液补给装置的结构图；图4所示为本发明另一种实施例的X射线成像系统的结构示意图；图5所示为本发明另一种实施例的X射线探测器的冷却系统的结构示意图；图6所示为本发明另一种实施例的X射线探测器的冷却系统的构结构示意图；具体实施方式除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。本发明提供了一种无制冷机的X射线探测器的冷却系统。该冷却系统可以在现有的X射线成像系统的基础上，去掉一个制冷机的配置，以尽可能少的改动实现对探测器的冷却，同时满足探测器正常工作的温度要求并降低成本。图1所示为本发明一种实施例的X射线探测器的冷却系统2的示意图。目前市场上的X射线探测器都预留有冷却管路以及对外接口。探测器12的背面设置有冷板，冷板上设有凹槽，冷却管路121嵌入在凹槽中。冷却管路121预留有入水口和出水口。现有的制冷系统中，制冷机通过软管分别与入水口和出水口连接，X射线探测器12产生的热量通过冷板发生热传导给冷却管路，冷却管路内包含制冷液，制冷机对制冷液制冷，将制冷液精确控制在某一温度范围内，以保证X射线探测器的温度在正常工作范围内如3℃以内，制冷机一般基于半导体致冷器TEC原理。本发明提供一种设计思路，即不经过制冷机主动散热，而通过设计新的冷却液传输管路22，并通过循环其中的冷却液以带走X射线探测器产生的热量。如图1所示，本发明保留了原X射线探测器12上的冷却管路121，在冷却管路121的入水口和出水口分别连接冷却液传输管路22，该冷却液传输管路22与原有的冷却管路121形成一个循环回路。在本实施例中，该冷却液传输管路22可以仍然采用塑料软管。在某些实施例中，可以在软管外嵌套金属管以增加散热效率。在循环回路中有循环流动的冷却液，冷却液可选取现有技术中的任意一种，本实施例中，采用水作为冷却液。该循环回路的至少一部分管路被安装在X射线探测器的支撑装置11内部，循环回路中的冷却液携带的热量可通过该支撑装置11散热。图2为本发明一种实施例的X射线成像系统的示意图，X射线成像系统1包括X射线探测器12，支撑X射线探测器的支撑装置11，以及X射线探测器12的冷却系统2。该支撑装置11包括C形臂。X射线探测器12背后设置有冷却管路121，该冷却管路121的出水口连接到冷却液传输管路22，冷却液传输管路22的至少一部分管路嵌入C形臂110内，C形臂110材质为金属，具有很好的导热性能，因此把C形臂110作为一个换热器heatexchanger，达到利用C形臂向外散热的目的。在本实施例中，C形臂110的材质为铝。优选的，C形臂110的至少一个面上开有凹槽，以方便冷却液传输管路的安装。在本实施例中，在现有的C形臂110的两个侧面上开设凹槽，凹槽的宽度与深度与冷却液传输管路22的直径相对应，C形臂110的下半部设置一个过孔，该过空连通两个凹槽，冷却液传输管路22的一段管路嵌入C形臂一侧面的凹槽，并穿过该过孔，另一段管路嵌入C形臂110另一侧面的凹槽，形成一U形结构。同时，采用与凹槽配合的金属盖将U形结构固定在凹槽中。进一步的，在某些实施例中，在凹槽与冷却液传输管路22之间填充了高导热材料，如导热硅胶，以增加导热效率，还能够提高牢固性。如图2所示，冷却液传输管路22在C形臂110中形成U形结构，该U形结构的两端分别连通X射线探测器12背后的冷却管路121的入水口和出水口，形成了一个循环回路。当X射线成像系统工作时，冷却液在循环回路中循环流动，C形臂的转动也会增加其循环流动的效率。优选的，在循环回路中串联一个泵21，考虑到在探测器外壳的空间有限，在本实施例中，采用体积小巧的蠕动泵。蠕动泵21驱动冷却液在整个循环回路中流动以带走X射线探测器12产生的热量。日常使用中，冷却液存在蒸发等损耗，为了补充冷却液，在循环回路中设置了冷却液补给装置23，以保证循环回路中充满冷却液。在本实施中，冷却液补给装置23被安装在X射线探测器外壳内。如图2所示，该外壳安装在C形臂的一端，工作时会跟随C形臂旋转。C形臂倾斜时，冷却液补给装置23也相应地倾斜，若冷却液补给装置23内存在空气时，空气就有可能在倾斜到一定位置时进入到循环回路中，导致散热能力的下降。因此，本发明设计了一种可以保证C形臂旋转时不会有空气进入循环回路的冷却液补给装置。图3所示为本发明的一种实施例的冷却液补给装置的结构示意图，所示为剖面图。冷却液补给装置23包括第一腔室231和第二腔室232。在本实施例中，第一腔室231的一端呈漏斗状，第二腔室232呈长方体状，第二腔室232的上端设置可打开的密封盖，方便日常冷却液的添加。第一腔体231上设置有入口与出口图中未示出，串联连接该冷却液传输管路，第一腔体231和第二腔室232经一连接管233连通，形成一“连通器”。该连接管233的位置优选地设置在第二腔室底部的中间。当C形臂的倾斜导致冷却液补给装置23被倾斜到一特定角度例如120°时，第一腔室231始终充满冷却液，第二腔室232可能存在空气，但第二腔室232的冷却液的液面高度始终高于连接管233的位置，这样空气就无法通过连接管233进入循环回路。C形臂最大倾斜为120°，设计时只需保证本实施例的冷却液补充装置满足最大倾斜角度下不会有空气进入循环回路，就可以保证在日常使用中不会导致异常的发生。其中，第一腔室与第二腔室的形状可以是其他形状，只要基于上述原理，保证当空气无法进入连接管233即可。图4所示为本发明另一种实施例的X射线成像系统的结构示意图。该X射线成像系统3包括X射线探测器32，支撑X射线探测器32的支撑装置31，以及X射线探测器32的冷却系统4。支撑装置31包括C形臂311以及固定C形臂的支撑底座312。由于支撑底座312为金属材质，因此本实施例的设计思路是将支撑底座312作为一个换热器heatexchanger，达到通过C形臂向外散热的目的。在本实施例中，冷却液传输管路42的第一部分管路421经过C形臂延伸至第二部分管路422，该第一部分管路421可通过C形臂上设置的凹槽固定，也可穿过C形臂内部空间。冷却液传输管路42的第二部分管路422固定在支撑底座312内，冷却液传输管路42的一端连接其背后的冷却管路321的出水口，依次延伸经过C形臂311和支撑底座312，并自支撑底座反向延伸，经过C形臂311后最终返回X射线探测器32，连接其背后的冷却管路321，形成循环回路。循环回路循环流动着冷却液。优选的，泵41串联在该循环回路中，冷却液在泵41的驱动下流动，带走X射线探测器32的热量，一部分通过循环回路的管路散热，另一部分通过C形臂以及支撑底座312散热。进一步的，支撑底座312的一内壁上设置有散热管路44，散热管路44与第二部分管路422串联，成为循环回路的一部分。冷却液经过该散热管路44时，所携带的热量经过散热管路44散热。图5和图6显示了本发明的散热管路44的两个实施例。如图5所示，散热管路采用曲形管，曲形管为金属材质，优选为铜制，曲形管54增加了管路的长度，被固定在支撑底座51的侧壁上，曲形管54和支撑底座51共同起到了换热器的作用。为了提高管路散热效率，曲形管可以采取其他材质与形状，曲形管的设计属于现有技术，在此不再赘述。另一种实施例中，散热管路由多个换热器64构成。每个换热器呈板状，包含出水口与入水口，换热器串联在循环回路中。多个换热器64呈矩阵式分布，并被安装在支撑底座61的内壁上，其中，相邻换热器通过软管串联。如图6所示，多个换热器64并排安装在内壁上，在某些实施例中，可以采用其他类型的换热器，排列方式可呈多排式分布，安装在多个内壁上。总之，以增大换热面积，提高散热效率为最终设计目的。进一步的，发明人对图2、图4、图5及图6所示的方案进行了试验验证。通过安装在X射线探测器上的温度传感器探测X射线探测器的实时温度，实验模拟手术室内的环境温度25℃，在X射线成像系统连续运行3小时的情况下，上述方案中的中X射线探测器的最大温升只有8℃，即最高X射线探测器温度只有33℃，完全符合X射线成像系统使用的温度要求。本发明最大限度的利用了现有的部件，满足了X射线探测器的冷却需求，同时降低了成本。虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

权利要求：1.一种X射线探测器的冷却系统，其包括:一设置在一X射线探测器上的冷却管路；一冷却液传输管路，其至少部分地设置在所述X射线探测器的支撑装置内，并与所述冷却管路连接形成一循环回路，所述循环回路中有循环流动的冷却液。2.如权利要求1所述的X射线探测器的冷却系统，还包括一用于驱动所述冷却液循环流动的泵，以及一设置在所述循环回路中的冷却液补给装置。3.如权利要求1所述的X射线探测器的冷却系统，所述支撑装置包括一C形臂，所述冷却液传输管路的第一部分嵌入所述C形臂内。4.如权利要求3所述的X射线探测器的冷却系统，所述C形臂的至少一表面设置有一凹槽，所述冷却液传输管路的第一部分嵌入在所述凹槽内，所述凹槽与所述冷却液传输管路的第一部分的间隙内填充有高导热率材料。5.如权利要求3所述的X射线探测器的冷却系统，还包括一设置在所述循环回路中的冷却液补给装置，所述冷却液补给装置包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室连接所述冷却液传输管路，所述第二腔室经一连接管与所述第一腔室连通，当所述冷却液补给装置被倾斜特定角度时，所述第一腔室充满冷却液，所述第二腔室的所述冷却液的液面高度高于所述连接管的位置。6.如权利要求5所述的X射线探测器的冷却系统，所述特定角度不大于所述C形臂的最大旋转角度。7.如权利要求1所述的X射线探测器的冷却系统，所述支撑装置包括一支撑底座，所述冷却液传输管路的第二部分安装在所述支撑底座内。8.如权利要求7所述的X射线探测器的冷却系统，还包括安装在所述支撑底座内壁上的散热管路，其串联在所述冷却液传输管路的第二部分中。9.如权利要求8所述的X射线探测器的冷却系统，所述散热管路包括多个换热器，所述多个换热器呈矩阵式排列。10.如权利要求8所述的X射线探测器的冷却系统，所述散热管路包括一曲形管。11.一种X射线成像系统，其包括一X射线探测器，一支撑X射线探测器的支撑装置，以及权利要求1-10任一项所述的X射线探测器的冷却系统。

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