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牙科射線照相裝置的制作方法

文檔序號:12281456閱讀:294來源:國知局
本發(fā)明涉及牙科射線照相(dentalradiography)裝置,更具體地,涉及一種能夠通過使用100khz或更高的高開關(guān)頻率減少曝光時間來減少曝光劑量和電池消耗的牙科射線照相裝置,該牙科射線照相裝置能夠防止由于突然的高壓而導(dǎo)致的故障,能夠根據(jù)牙齒容易地設(shè)置X射線輻射時間,并且該牙科射線照相裝置能夠減小尺寸和重量,并且能夠被安全、精確且便利地使用。
背景技術(shù)
::一般而言,向人體輻射X射線并且檢測X射線的能量強度分布的差異的醫(yī)用射線照相裝置分為模擬型和數(shù)字型。使用增感屏(熒光板)和鹵化銀膠片的模擬型利用來自增感屏的光在鹵化銀膠片上形成潛像,然后通過對鹵化銀膠片進行化學(xué)處理來獲得可視圖像。在研發(fā)的過程中,不斷地產(chǎn)生成本,需要細(xì)致地管理膠片,并且廢水使醫(yī)院的環(huán)境惡化。另一方面,使用2D傳感器作為對X射線響應(yīng)的檢測器的數(shù)字型通過2D矩陣來獲得由傳感器產(chǎn)生的微小電信號,使用對微小信號進行放大的放大電路來將放大后的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值,并且模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器從數(shù)字值產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù),然后在執(zhí)行適當(dāng)?shù)某上裉幚碇笸ㄟ^監(jiān)視器或打印輸出來顯示圖像。數(shù)字射線照相裝置被用在牙科中以診斷牙齒并檢查假體是否已經(jīng)被正確地安裝。與此相關(guān),在韓國專利申請公開No.10-2002-0008810中公開了“便攜式數(shù)字X射線系統(tǒng)(PortabledigitalX-raysystem)”。與相關(guān)技術(shù)的固定型不同,所引用的公開中的系統(tǒng)能夠與車輛安裝在一起,但是不能由用戶容易地攜帶。韓國專利申請公開No.10-2005-0090667提出了一種已經(jīng)被制造以便攜帶的材料和機械配置的設(shè)備,但是它沒有考慮X射線的輻射時間或曝光劑量,因此患者暴露于X射線太長時間,并且由于重量重而導(dǎo)致該設(shè)備使用不方便。韓國專利申請公開No.10-2008-0005000提出了這樣一種配置:該配置將一個或更多個二極管并聯(lián)連接以通過提高開關(guān)頻率來改進管電壓和管電流波紋,并且將與瞬時負(fù)載對應(yīng)的負(fù)載施加到二極管的一側(cè),在該側(cè),電壓被首先施加在包括彼此連接的多個電容器和二極管的倍增器電路中,以便被施加到100kHz的X射線發(fā)生器作為減少曝光劑量的方式。然而,因為用于X射線的電流范圍低且窄,所以并聯(lián)布置二極管以保護它們免受過電流實際上是不需要的。另外,在高壓變壓器的輸出端口處產(chǎn)生臨時峰值電壓,因此不能精確地控制X射線,這樣所獲得的圖像是暗的或乳白色的,并且設(shè)備的壽命會減少。因此,需要在沒有過電壓的情況下保持預(yù)定電壓。另外,增加開關(guān)電壓導(dǎo)致絕緣問題,但是上述配置沒有考慮這種絕緣問題,因此強烈地要求完全絕緣。另外,相關(guān)技術(shù)的牙科射線照相裝置不能針對患者簡單地操作,因此需要進一步減小尺寸和重量并且按照符合人體工程學(xué)的方式來設(shè)計這些裝置,以針對患者在更長的時間段內(nèi)方便地使用它們。另外,經(jīng)報告,患者接受的牙科X射線治療越多,甲狀腺相關(guān)疾病的危險變得越大,最大為5倍(依據(jù)AnjumMemon博士,Brighton-sussexmedicalcollege,U.K),但是使用高頻的X射線發(fā)生器在我國使用40kHz或更低的開關(guān)頻率,因此波紋大并且上升時間和下降時間長,這增加了X射線輻射劑量,因此,迫切地需要解決這個問題。另外,由于電子部件在長時間暴露于X射線時壽命也會縮短,因此難以長時間地使用昂貴的設(shè)備。技術(shù)實現(xiàn)要素:技術(shù)問題本發(fā)明被提出以解決相關(guān)技術(shù)中的問題。本發(fā)明的一個目的在于通過以100kHz~10tHz的開關(guān)頻率,考慮到在沒有由于上升時間而導(dǎo)致的延遲的短時間內(nèi)的射線照相而達(dá)到預(yù)定電壓來使X射線輻射劑量最小化。本發(fā)明的另一目的在于通過改進高壓變壓器中的用于纏繞線的繞線管的結(jié)構(gòu)來防止線圈之間的干擾并且通過抑制電流泄漏而無誤差地精確保持施加到X射線管的電壓和電流,來無誤差地精確且穩(wěn)定操作射線照相裝置并且提高壽命。本發(fā)明的另一個目的在于通過根據(jù)牙齒或治療類型制作用于X射線輻射時間的查找表并將其記錄在存儲器中來提高患者的便利性并確保圖像的質(zhì)量,使得用戶能夠通過簡單的操作來選擇項目。本發(fā)明的另一方面在于通過改進電池的結(jié)構(gòu)來使得小型電池能夠輸出大量的電力(10c~20c),以便通過使裝置能夠在100kHz~10tHz的開關(guān)頻率下穩(wěn)定地操作來使輻射時間最小化。技術(shù)方案為了實現(xiàn)所述目的,本發(fā)明提供了這樣一種的牙科射線照相裝置,該牙科射線照相裝置具有用于高壓變壓器的100kHz~10tHz的開關(guān)頻率、60kV~70kV的管電壓以及1mA~2mA的管電流。所述高壓變壓器可以包括:中空繞線管,該中空繞線管在外側(cè)周圍具有將一次線圈和二次線圈分隔的阻擋壁以及用于確保用來纏繞所述二次線圈的多個空間的分隔壁,所述阻擋壁和所述分隔壁與軸垂直并且彼此間隔開;所述一次線圈和所述二次線圈纏繞在所述繞線管周圍;以及一次線圈和二次線圈連接端子,所述一次線圈和二次線圈連接端子按照使得所述一次線圈的輸入/輸出端子和所述二次線圈的輸入/輸出端子分隔的方式形成在所述繞線管處,其中,所述一次線圈和所述二次線圈能夠彼此不干擾。所述高壓變壓器的一側(cè)的高壓倍增電路具有過電壓保護電路,其中多個二極管和電容器對并聯(lián)連接,并且兩個或更多個二極管在所述高壓倍增電路的一端處(即,所述高壓變壓器的輸出側(cè))串聯(lián)連接到第一二極管的一端,因此能夠提供精確的管電壓。包括用于每個電容器的孔在內(nèi)的多個孔形成在高壓倍增電路位于其上的板中并且絕緣油通過所述孔被注入,因此提高了絕緣效果并且防止了電流泄漏。此外,X射線輻射時間被設(shè)置在0.01~0.2秒內(nèi)并且根據(jù)牙齒被記錄在存儲器中,并且當(dāng)用戶選擇期望的牙齒以通過殼體上的顯示單元和輸入單元進行掃描時,曝光時間根據(jù)選擇來進行自動調(diào)整。電源通過將多個模塊型電源串聯(lián)連接來形成,其中絕緣紙被設(shè)置在由銅制成的薄膜陽極的兩側(cè),并且通過將由鋁制成的薄膜陰極堆疊而形成的多個薄膜電源單元(powerunit)被堆疊,因此,盡管電源尺寸小,然而該電源能夠以小尺寸進行超過100次的大量電力輸出。有益效果根據(jù)本發(fā)明,能夠使用具有100kHz或更高的開關(guān)頻率的高頻逆變器來減少波紋,并且減少在輻射X射線時的上升時間和下降時間,因此在提供電力之后立即產(chǎn)生適當(dāng)?shù)墓茈妷?。因此,能夠極大地減少曝光劑量并且能夠減少對人體的曝光劑量,因此能夠減緩電子裝置的性能方面的劣化。*另外,能夠保護電路免受由高壓倍增電路突然產(chǎn)生的過電壓并且獲得精確的輸出電壓,因此能夠精確地執(zhí)行掃描。另外,通過改進高壓變壓器的結(jié)構(gòu),一次線圈和二次線圈不會彼此干擾,因此能夠穩(wěn)定地提升來自電源的電壓,并且容易布線,因此它能夠在商業(yè)上使用。另外,即使在相關(guān)技術(shù)中使用45khz的頻率,也需要每次充電,但是本發(fā)明的裝置即使使用100khz,也能夠使用數(shù)百次,因此該裝置能夠在無需充電的情況下在一般牙科診所使用兩天或更多天。另外,所述裝置的焦斑(focalspot)小,因此能夠獲得高質(zhì)量的圖像。另外,通過減小高壓變壓器和高壓倍增電路以及電源的布置結(jié)構(gòu)的尺寸,能夠減小所述裝置的整體尺寸,因此能夠提供約1.7kg或更輕的裝置,因此,即使女性也能夠毫無困難地操作該裝置。附圖說明圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的牙科射線照相裝置的分解立體圖圖2是示出X射線管的截面圖圖3是示出本發(fā)明的高壓變壓器的線圈繞組結(jié)構(gòu)的圖圖4是示出本發(fā)明的高壓變壓器的實際尺寸的圖圖5是示出高壓變壓器和倍增器電路的布置示例的圖圖6是示出用于防止高壓倍增電路中的過電壓的配置的圖圖7和圖8是示出電源的配置的圖圖9和圖10是示出本發(fā)明的射線照相裝置的電氣配置的圖圖11是示出本發(fā)明和相關(guān)技術(shù)的X射線圖像的圖圖12是示出本發(fā)明的射線照相裝置的尺寸的圖具體實施方式在下文中,將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。根據(jù)本發(fā)明的牙科射線照相裝置包括:電源,其輸出10c~20c的電力;開關(guān)單元,其通過將來自過電壓和過電流的輸出值切換到100kHz~10tHz來輸出高頻信號;高壓變壓器,其將來自開關(guān)單元的信號進行放大;以及高壓倍增電路,其將來自高壓變壓器的輸出電壓轉(zhuǎn)換為升壓電壓或DC電壓,并且包括過電壓保護電路。參照圖1,射線照相裝置主要包括:殼體10,其能夠用手握持并且具有X射線輻射孔12;X射線發(fā)生器20,其設(shè)置在殼體10內(nèi)部,并且響應(yīng)于來自外部的信號而產(chǎn)生X射線;X射線導(dǎo)向件30,其將X射線從X射線發(fā)生器20經(jīng)由X射線輻射孔12引導(dǎo)至外部;以及蓋40,其覆蓋X射線導(dǎo)向件30的一端。在該配置中,在殼體10中設(shè)置有用于握持并操作射線照相裝置的各種部件,包括用于顯示圖像的顯示器13、用于控制使X射線發(fā)生器20產(chǎn)生X射線的操作的各種控制旋鈕N1~N3、包括觸摸面板的輸入單元以及用于在掃描期間用手握持裝置的手柄14。如圖1和圖2所示,X射線發(fā)生器20包括:殼體21,其由鋁制成,在內(nèi)側(cè)上鍍有阻擋X射線并且容易焊接的材料(例如,鉛),并且容納用于產(chǎn)生X射線的X射線管、用于向X射線管中的燈絲提供電力的燈絲變壓器、高壓倍增電路和高壓變壓器,并且填充有絕緣油;X射線輻射管22,其形成在殼體21的一側(cè)處并且防止X射線擴散;以及電源25,其設(shè)置在殼體21的一側(cè)上以向殼體21提供電力。如圖2所示,X射線管23具有形成在填充有絕緣油并且被透明尼龍樹脂(壓克力板)阻擋的鋁管23a的一側(cè)處的排放孔23b、設(shè)置在鋁管23a中的高真空玻璃管23c、以及設(shè)置在高真空玻璃管23c中的電子發(fā)生器23d和X射線產(chǎn)生單元23e。電子發(fā)生器23d與陰極(-)電連接,并且具有其中具有鎢絲的聚焦電極23d-1。從聚焦電極23d-1中的鎢絲釋放的電子通過施加到高真空管中的陰極和陽極的高電壓加速,并且撞擊X射線產(chǎn)生單元23e的面對陰極的靶23e-1。X射線產(chǎn)生單元23e包括在外側(cè)的定子23e-2、在內(nèi)側(cè)的旋轉(zhuǎn)件23e-3以及通過軸連接到旋轉(zhuǎn)件23e-3的一側(cè)的靶23e-1。X射線發(fā)生單元23e連接到陽極(+),并且流過纏繞在定子23e-2周圍的線圈C的電流通過產(chǎn)生電磁力來使轉(zhuǎn)子23e-3旋轉(zhuǎn),因此通過軸連接到轉(zhuǎn)子23e-3的一側(cè)的靶23e-1也旋轉(zhuǎn)。在具有這種配置的X射線管23中,當(dāng)從聚焦電極23d-1釋放的電子撞擊旋轉(zhuǎn)的靶23e-1時,產(chǎn)生X射線,并且X射線中的一些通過排放孔23b排出,而另一些X射線被阻擋。參照圖3和圖4來描述在高壓變壓器T中設(shè)置線圈的過程。首先,一次線圈110和二次線圈120纏繞在繞線管B周圍并且被阻擋壁130完全分隔開,一次線圈110的輸入/輸出端子112和二次線圈120的輸入/輸出端子122隔開,使得一次線圈110和二次線圈120彼此不干擾,因此提升從電源施加的電壓。二次線圈120具有0.08mm~0.085mm的直徑,但是當(dāng)直徑小于0.08mm時,不能獲得期望的輸出電壓,而當(dāng)直徑大于0.085mm時,高壓變壓器的尺寸增加。二次線圈按照預(yù)定數(shù)量的繞組依次纏繞在由分隔壁124劃分的多個空間中,并且在分隔壁124中形成用于使二次線圈穿過的狹縫126以連接所述空間中的二次線圈120。將芯插入到纏繞有線圈的繞線管B中,用LCR測量儀測量L值,并且檢查L值是否在預(yù)定范圍內(nèi),并且繞線管和芯首先通過膠帶固定,然后,將兩個芯的接頭接合。本發(fā)明的高壓變壓器尺寸小,為3cm或更小。如圖5所示,高壓變壓器T與高壓倍增電路200相鄰地設(shè)置,并且多個孔220形成穿過設(shè)置有高壓變壓器和高壓倍增電路的基板210以使絕緣油經(jīng)過,其中孔220形成在每個電容器C中。如圖5和圖6所示,在高壓倍增電路200上,二極管D和D1以及電容器C并聯(lián)設(shè)置在高壓變壓器T的輸出側(cè),并且用于防止過電壓的一個或更多個二極管D2在高壓倍增電路的端部處(即,高壓變壓器的輸出側(cè))串聯(lián)連接到二極管D1的端部,使得能夠保護電路免受過電壓的影響并且能夠提供精確的管電壓。如圖7和8所示,電源25通過將兩個或更多個模塊型電源350串聯(lián)連接來形成,其中絕緣紙320被設(shè)置在由銅制成的薄膜陽極310的兩側(cè),并且通過將由鋁制成的薄膜陰極330堆疊而形成的多個薄膜電源單元340被堆疊,所述多個薄膜電源單元340之間有絕緣紙(未示出),使得電源25能夠以小尺寸進行超過100次的穩(wěn)定的大量電力(10c)輸出。射線照相裝置的焦斑意指靶的焦點尺寸,并且焦斑越小,能夠獲得的圖像的質(zhì)量越高。國內(nèi)產(chǎn)品具有0.8mm的焦斑,并且本發(fā)明使用0.4mm的焦斑來提供高質(zhì)量圖像。參照圖9和圖10描述了本發(fā)明的具有這種配置的射線照相裝置的電氣配置。如圖9所示,根據(jù)本發(fā)明的牙科射線照相裝置主要包括:管電壓發(fā)生器410,其產(chǎn)生必要的管電壓(60kV~70kV);管電流發(fā)生器420,其產(chǎn)生管電流(1mA~2mA);開關(guān)單元430,其按照預(yù)定的開關(guān)頻率將管電壓和管電流傳送到高壓變壓器T和燈絲變壓器T1;高壓倍增電路200,其將高壓變壓器T的電壓倍增到預(yù)定值后傳送到X射線管440,所述高壓變壓器T和所述燈絲變壓器T1連接到開關(guān)單元430的后端并且將電壓傳送給X射線管440;檢測/檢查單元450,其通過檢測射線照相裝置的管電壓、管電流和溫度來檢測錯誤,并且輸出基于該錯誤的結(jié)果;輸入單元460,其用于選擇射線照相裝置的各種操作;顯示單元13,其顯示各種操作狀態(tài);以及控制單元470,其響應(yīng)于來自輸入單元460和檢測/檢查單元450的信號來控制射線照相裝置中的組件。管電流發(fā)生器420包括脈沖寬度調(diào)制器(PWM)電路和振蕩器,并且通過將脈沖寬度調(diào)制器(PWM)的輸出調(diào)整到預(yù)定范圍內(nèi)來將管電流設(shè)置為在預(yù)定范圍(1~3mA)內(nèi)輸入的預(yù)定值。另外,管電壓發(fā)生器410還包括脈沖寬度調(diào)制器(PWM)和振蕩器,使PWM輸出在100kHz~10tHz內(nèi),并且將管電壓設(shè)置為在預(yù)定范圍(60~70kV)內(nèi)的預(yù)定電平。檢測/檢查單元450檢測管電壓和管電流,將它們的最大值和最小值(MAX和MIN)進行比較并將結(jié)果傳送到控制單元470,并且確定殼體21的內(nèi)部溫度是否在預(yù)定范圍(50℃~55℃)內(nèi)并將結(jié)果傳送到控制單元470,并且檢測和檢查各種操作狀態(tài)并將結(jié)果傳送到控制單元。高壓變壓器T以預(yù)定的開關(guān)頻率(100kHz~10tHz)操作并且將升壓后的輸出電壓施加到高壓倍增電路200。高壓倍增電路200(正和負(fù)操作)由多個二極管(高壓二極管:12kV或更高)和多個電容器(高壓電容器:15kV或更高)構(gòu)成,并且并聯(lián)地設(shè)置在高壓變壓器的輸出端子處,按照正/負(fù)操作在每個步驟中將高壓變壓器的輸出轉(zhuǎn)換成升壓電壓和DC電壓,并且通過操作兩次、八次或十六次來產(chǎn)生輸出電壓并將該輸出電壓提供到X射線管。如圖11所示,當(dāng)本發(fā)明的射線照相裝置以120kHz的開關(guān)頻率操作時,能夠獲得優(yōu)良的圖像,獲得該圖像所花費的時間為0.01~0.2秒,這比當(dāng)開關(guān)頻率在相關(guān)技術(shù)中為40kHz時所花費的0.35~0.7秒短得多,并且能夠獲得清晰的圖像。當(dāng)掃描時間小于0.01秒時,不能達(dá)到用于操作所述裝置的預(yù)定電壓,并且不能獲得圖像,并且當(dāng)掃描時間超過0.2秒時,進行了不必要的曝光,并且沒有理由繼續(xù)操作。另外,由于能夠在短時間內(nèi)進行掃描,因此在120kHz下的每小時曝光劑量為1.2μSV,這與相關(guān)技術(shù)中在45kHz下的0.03mSV的每小時曝光劑量相比,極大地降低,并且略高于在自然界中產(chǎn)生的0.14μSV的曝光劑量。牙科射線照相能夠在0.01~0.2秒內(nèi)對所有牙齒進行掃描,因此取決于牙齒(兒童和成人的牙齒、頰牙和犬齒),輻射時間被設(shè)置在0.01~0.2秒內(nèi)并且記錄在存儲器中。另外,當(dāng)用戶選擇期望的牙齒以通過殼體上的顯示單元和輸出單元進行掃描時,曝光時間根據(jù)選擇來進行自動調(diào)整。由于本發(fā)明的射線照相裝置具有高的開關(guān)頻率,因此高壓變壓器的尺寸減小并且電池結(jié)構(gòu)得到改進。相應(yīng)地,如圖12所示,與相關(guān)技術(shù)的射線照相裝置相比,該射線照相裝置的整體尺寸極大地減小并且重量小,約為1.7kg,因此即使女性也能夠毫無困難地操作該射線照相裝置。當(dāng)前第1頁1 2 3 當(dāng)前第1頁1 2 3 
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