JP2006025894A - Contact detecting device and x-ray ct apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は接触検出装置およびX線CT(computed tomography)装置に関し、さらに詳しくは、物体との接触を検出する装置、および、そのような接触検出装置を備えたX線CT装置に関する。 The present invention relates to a contact detection apparatus and an X-ray CT (computed tomography) apparatus, and more particularly to an apparatus for detecting contact with an object and an X-ray CT apparatus provided with such a contact detection apparatus.
X線CT装置では、例えば傾斜角が可変なガントリ(gantry)のように、動力で動く可動部にはタッチセンサ(touch sensor)を取り付け、可動部の運動中にタッチセンサに何かが接触したときは即座に可動部を停止させるようにしている。このよう制御を可能にするために、タッチセンサの出力信号を監視して接触の有無を判定する判定回路が用いられる(例えば、特許文献1参照)。
判定回路はタッチセンサごとに設けられるので、想定された様々な接触に対応できるように同一ゾーン(zone)当たり複数個のタッチセンサを設けたときなどは、判定回路も複数個ずつ設けなければならず、部品点数が増加するという問題がある。 Since a determination circuit is provided for each touch sensor, when a plurality of touch sensors are provided for the same zone so as to cope with various assumed contacts, a plurality of determination circuits must be provided. However, there is a problem that the number of parts increases.
そこで、本発明の課題は、単一の判定回路で複数のタッチセンサの出力信号を判定する接触検出装置、および、そのような接触検出装置を備えたX線CT装置を実現することである。 Accordingly, an object of the present invention is to realize a contact detection device that determines output signals of a plurality of touch sensors with a single determination circuit, and an X-ray CT apparatus including such a contact detection device.
(1)上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、前記分圧回路の出力電圧のレベルを2つの閾値に基づいて判定する判定回路と、を具備することを特徴とする接触検出装置である。 (1) According to one aspect of the invention for solving the above-described problem, a voltage dividing resistor is connected in series to a series circuit of a plurality of touch sensors having a resistance that is short-circuited in contact with an object. A contact detection device comprising: a pressure circuit; and a determination circuit that determines a level of an output voltage of the voltage dividing circuit based on two threshold values.
(2)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、動力によって動く可動部と、可動部と物体との接触を検出する接触検出装置と、接触検出装置による接触検出に応じて可動部の動きを止める停止装置とを有するX線CT装置であって、前記接触検出装置は、物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、前記分圧回路の出力電圧のレベルを2つの閾値に基づいて判定する判定回路と、を具備することを特徴とするX線CT装置である。 (2) According to another aspect of the invention for solving the above problems, a movable part that moves by power, a contact detection device that detects contact between the movable part and an object, and contact detection by the contact detection apparatus An X-ray CT apparatus having a stop device that stops the movement of a movable part, wherein the contact detection device has a voltage dividing resistance in a series circuit of a plurality of touch sensors having a resistance that is short-circuited in contact with an object. An X-ray CT apparatus comprising: a voltage dividing circuit connected in series; and a determination circuit that determines a level of an output voltage of the voltage dividing circuit based on two threshold values.
前記出力電圧が前記分圧抵抗の電圧降下であることが、接触の有無を適切に検出する点で好ましい。
前記2つの閾値は、一方の閾値が0より大きくかつ前記複数のタッチセンサのどれにも物体が接触しないときの前記出力電圧を下まわる値であり、他方の閾値が一方の閾値より大きくかつ前記複数のタッチセンサのうちの少なくとも1つに物体が接触したときの前記出力電圧を下まわる値であることが、出力信号と2つの閾値の大小関係に基づいて、接触、非接触およびタッチセンサの故障をそれぞれ区別して検出する点で好ましい。
It is preferable that the output voltage is a voltage drop of the voltage dividing resistor in terms of appropriately detecting the presence or absence of contact.
The two threshold values are values that are lower than the output voltage when one threshold value is greater than 0 and no object touches any of the plurality of touch sensors, the other threshold value is greater than one threshold value, and Based on the magnitude relationship between the output signal and the two threshold values, a value that is lower than the output voltage when an object contacts at least one of the plurality of touch sensors is determined based on the magnitude relationship between the output signal and the two threshold values. This is preferable in that each failure is distinguished and detected.
前記2つの閾値がそれぞれツェナーダイードのツェナー電圧で与えられることが、閾値を安定化する点で好ましい。 It is preferable that the two threshold values are each given by a Zener voltage of the Zener diode in order to stabilize the threshold values.
上記各観点での発明では、接触検出装置が、物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、前記分圧回路の出力電圧のレベルを2つの閾値に基づいて判定する判定回路とを具備するので、単一の判定回路で複数のタッチセンサの出力信号を判定する接触検出装置、および、そのような接触検出装置を備えたX線CT装置を実現することができる。 In the invention in each aspect described above, the contact detection device includes a voltage dividing circuit in which a voltage dividing resistor is connected in series to a series circuit of a plurality of touch sensors having a resistance that is short-circuited in contact with an object. A contact detection device that determines the output signals of a plurality of touch sensors with a single determination circuit, and such a contact. An X-ray CT apparatus provided with a detection apparatus can be realized.
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図1にX線CT装置の構成を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、X線CT装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。 The best mode for carrying out the invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention. FIG. 1 shows the configuration of the X-ray CT apparatus. This apparatus is an example of the best mode for carrying out the present invention. An example of the best mode for carrying out the present invention relating to an X-ray CT apparatus is shown by the configuration of the apparatus.
同図に示すように、本装置は、ガントリ(gantry)100、テーブル200およびオペレータコンソール(operator console)300を有する。ガントリ100は、テーブル200によって搬入される被検体10をX線ビーム(beam)でスキャン(scan)してスキャンデータ(scan data)を収集し、スキャンデータをオペレータコンソール300に入力する。オペレータコンソール300は、ガントリ100から入力されたデータに基づいて画像再構成を行い、再構成した画像をディスプレイ(display)302に表示する。 As shown in the figure, the apparatus includes a gantry 100, a table 200, and an operator console 300. The gantry 100 scans the subject 10 carried by the table 200 with an X-ray beam (beam), collects scan data, and inputs the scan data to the operator console 300. The operator console 300 performs image reconstruction based on data input from the gantry 100, and displays the reconstructed image on a display 302.
オペレータコンソール300は、また、ガントリ100とテーブル200の動作を制御する。オペレータコンソール300による制御の下で、ガントリ100は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル200は所定の部位がスキャンされるように、撮影空間における被検体10の位置決めを行う。 The operator console 300 also controls the operation of the gantry 100 and the table 200. Under the control of the operator console 300, the gantry 100 performs scanning under a predetermined scanning condition, and the table 200 positions the subject 10 in the imaging space so that a predetermined part is scanned.
位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板202の高さおよびその上のクレードル(cradle)204の水平移動距離を調節することによって行われる。天板202の高さ調節は、支柱206をベース(base)208への取付部を中心としてスイング(swing)させることによって行われる。支柱206のスイングによって、天板202は上下方向および水平方向に変位する。クレードル204は天板202上で水平方向に変位する。スキャン条件によっては、ガントリ100をチルト(tilt)させた状態でスキャンが行われる。ガントリ100のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。
Positioning is performed by adjusting the height of the
このように、ガントリ100およびテーブル200は動力を有する可動部となるので、患者や使用者の安全のために、可動部が何らかの物体に接触したときは可動部を停止させるようにしている。 Thus, since the gantry 100 and the table 200 become a movable part having power, the movable part is stopped when the movable part comes into contact with any object for the safety of the patient or the user.
物体との接触を感知するために、可動部にはタッチセンサ(touch sensor)が設けられる。タッチセンサは、患者や使用者が挟まれやすい個所、例えば、破線で示すように、天板202の下面やガントリ100の開口端付近に設けられる。
In order to detect contact with an object, a touch sensor is provided on the movable part. The touch sensor is provided at a place where a patient or a user is likely to be pinched, for example, on the lower surface of the
天板202の下面におけるタッチセンサの配置の一例を図2に示す。同図に示すように、3つのタッチセンサ402が、天板202の下面の縁に沿ってコの字を描くように配置される。タッチセンサ402の外形は概ねテープ(tape)状で、例えば、幅が10mm、長さが200mm程度である。
An example of the arrangement of the touch sensors on the lower surface of the
タッチセンサ402は、図3に示すように、1対の導体412,414と、これら導体間を終端する抵抗416を有する。1対の導体412,414は絶縁性の柔軟な鞘410の中で微小な間隔を保って平行に支持されている。
As shown in FIG. 3, the
このような構成により、導体412,414の間の抵抗値は、物体が接触しないときは抵抗416と同じ値を示すが、物体が接触したときは導体412と導体414が接触することにより抵抗416が短絡されてほぼ0抵抗となる。すなわち、接触の有無を抵抗の大小で表すタッチセンサとなる。 With such a configuration, the resistance value between the conductors 412 and 414 shows the same value as the resistance 416 when the object is not in contact, but when the object is in contact, the resistance 416 is due to the contact between the conductor 412 and the conductor 414. Is short-circuited to become almost zero resistance. That is, the touch sensor represents the presence or absence of contact with the magnitude of resistance.
図4に、接触安全対策の観点での本装置の構成をブロック(block)図で示す。同図に示すように、本装置は、駆動部2とそれによって駆動される可動部4と、可動部4の接触を検出する接触検出装置6と、接触検出装置6が接触を検出したときに駆動部2による駆動を停止させる停止装置8を有する。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the present apparatus from the viewpoint of contact safety measures. As shown in the figure, the present apparatus is configured such that the
可動部4は、本発明における可動部の一例である。接触検出装置6は、本発明における接触検出装置の一例である。停止装置8および駆動装置2は、本発明における停止装置の一例である。
The
可動部4に相当するものは、ガントリ100およびテーブル200である。駆動部2に相当するものは、ガントリ100およびテーブル200にそれぞれ内蔵された駆動機構である。接触検出装置6と停止装置8の組み合わせも、ガントリ100およびテーブル200にそれぞれ内蔵される。
The gantry 100 and the table 200 correspond to the
接触検出装置6の電気的構成を図5に示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、接触検出装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
An electrical configuration of the
同図に示すように、接触検出装置6は分圧回路400と判定回路500を有する。分圧回路400は、複数のタッチセンサ402の直列回路の両端にそれぞれ抵抗R1,R2を直列接続して構成される。ここではタッチセンサ402の数が3個である例を示すが、これに限らず適宜の複数であってよい。
As shown in the figure, the
分圧回路400は、本発明における分圧回路の一例である。タッチセンサ402は、本発明におけるタッチセンサの一例である。抵抗R2は、本発明における分圧抵抗の一例である。
The voltage dividing
この分圧回路には抵抗R2側をコモン(common)とする直流電圧が与えられる。電圧の値は例えば24Vである。抵抗R2における電圧降下がボルテージフォロワ(voltage follower)420を通じて判定回路500に出力される。
A DC voltage with the resistor R2 side being common is applied to the voltage dividing circuit. The value of the voltage is 24V, for example. A voltage drop in the resistor R2 is output to the
ボルテージフォロワ420のゲインは+1であるから、抵抗R2における電圧降下と同じ電圧が判定回路500に出力される。ボルテージフォロワ420は、また、分圧回路400の出力インピーダンスを低下させる。
Since the gain of the
分圧回路400の出力電圧すなわち抵抗R2における電圧降下は、3つのタッチセンサ402がどれも接触を感知しないときは最小値E1となる。これは、3つのタッチセンサ402の抵抗Rがすべて抵抗R1と直列となって分圧比が最小となるからである。
The output voltage of the
これに対して、3つのタッチセンサ402のうちのいずれか1つが接触を感知したときは、分圧回路400の出力電圧は最小値E1より大きな電圧E2となる。これは、接触を感知したタッチセンサ402の抵抗Rがほぼ0になることより、その分だけ抵抗R1に直列な抵抗が減少して分圧比が上がるからである。
On the other hand, when any one of the three
なお、分圧回路400の出力電圧は、タッチセンサ402のいずれかが断線または接続外れ等の故障を起こしたときは、抵抗R2に電流が流れなくなって電圧降下が消滅することにより、0Vすなわちコモン電位となる。
Note that the output voltage of the
判定回路500は、1対のトランジスタ(transistor)回路によって構成される。これらトランジスタ回路には、ボルテージフォロワ420の出力信号が共通に入力される。判定回路500は、本発明における判定回路の一例である。
The
1対のトランジスタ回路の一方は、トランジスタQ1と、そのベース(base)に直列に接続されたツェナーダイオード(Zener diode)ZD1および抵抗R11の直列回路と、ベース・エミッタ(base emitter)間に接続された抵抗R12と、コレクタ(collector)に直列に接続された抵抗R13とで構成される。このトランジスタ回路は、トランジスタQ1のコレクタ電位を故障信号として出力する。 One of the pair of transistor circuits is connected between the transistor Q1, a series circuit of a Zener diode ZD1 and a resistor R11 connected in series to the base of the transistor Q1, and a base emitter. And a resistor R13 connected in series to a collector. This transistor circuit outputs the collector potential of the transistor Q1 as a failure signal.
他方のトランジスタ回路は、トランジスタQ2と、そのベースに直列に接続されたツェナーダイオードZD2および抵抗R21の直列回路と、ベース・エミッタ間に接続された抵抗R22と、コレクタに直列に接続された抵抗R23とで構成される。このトランジスタ回路は、トランジスタQ2のコレクタ電位を接触信号として出力する。 The other transistor circuit includes a transistor Q2, a series circuit of a Zener diode ZD2 and a resistor R21 connected in series to the base thereof, a resistor R22 connected between the base and the emitter, and a resistor R23 connected in series to the collector. It consists of. This transistor circuit outputs the collector potential of the transistor Q2 as a contact signal.
トランジスタQ1の回路では、ツェナーダイオードZD1として、ツェナー電圧が例えば4.3Vのものが用いられる。このツェナー電圧は、分圧回路400の出力電圧値E1より1.5V程度低い値である。
In the circuit of the transistor Q1, a Zener diode ZD1 having a Zener voltage of, for example, 4.3 V is used. This Zener voltage is about 1.5 V lower than the output voltage value E1 of the
このため、分圧回路400の出力電圧がE1またはE2であるときは、ツェナーダイオードZD1が導通してトランジスタQ1のベースに電流が流れ、それによってトランジスタQ1がオン(on)となってコレクタ電位が低電位(L)となる。
For this reason, when the output voltage of the
これに対して、分圧回路400の出力電圧が0Vであるときは、ツェナーダイオードZD1が導通しないのでトランジスタQ1のベースに電流が流れず、このため、トランジスタQ1がオフ(off)となってコレクタ電位が高電位(H)となる。
On the other hand, when the output voltage of the
すなわち、このトランジスタ回路は、3つのタッチセンサ402のどれも非接触状態にあるときにあるときまたはいずれか1つでも接触状態にあるときにLとなり、タッチセンサ402の断線等の故障が生じたときにHとなる故障信号を生じる。
That is, this transistor circuit becomes L when any of the three
トランジスタQ2の回路では、ツェナーダイオードZD2として、ツェナー電圧が例えば6.8Vのものが用いられる。このツェナー電圧は、分圧回路400の出力電圧値E1より大きくかつ出力電圧値E2より1.5V程度低い値である。
In the circuit of the transistor Q2, a Zener diode ZD2 having a Zener voltage of, for example, 6.8 V is used. This Zener voltage is larger than the output voltage value E1 of the
このため、分圧回路400の出力電圧がE2であるときは、ツェナーダイオードZD2が導通してトランジスタQ2のベースに電流が流れ、それによってトランジスタQ2がオンとなってコレクタ電位が低電位(L)となる。
For this reason, when the output voltage of the
分圧回路400の出力電圧がE1であるときは、ツェナーダイオードZD2が導通しないのでトランジスタQ2のベースに電流が流れず、トランジスタQ2がオフとなってコレクタ電位が高電位(H)となる。
When the output voltage of the
分圧回路400の出力電圧が0Vであるときも、ツェナーダイオードZD2が導通しないのでトランジスタQ2のベースに電流が流れず、このため、トランジスタQ2がオフとなってコレクタ電位が高電位(H)となる。
Even when the output voltage of the
すなわち、このトランジスタ回路は、3つのタッチセンサ402のいずれか1つでも接触状態にあるときにLとなり、3つのタッチセンサ402がどれも非接触状態にあるときにHとなり、タッチセンサ402が故障したときにHとなる故障信号を生じる。
That is, this transistor circuit becomes L when any one of the three
このように、判定回路は、複数あるタッチセンサの状態に応じてレベルが変化する故障信号と接触信号を発生するので、タッチセンサが複数あっても1つの判定回路で済ますことができる。 In this way, the determination circuit generates a failure signal and a contact signal whose levels change according to the state of a plurality of touch sensors, so that even if there are a plurality of touch sensors, only one determination circuit can be used.
また、分圧抵抗の電圧降下を分圧回路の出力電圧としたので、複数のタッチセンサへの接触の有無を適切に検出することができる。
また、分圧回路の出力電圧を判定するための2つの閾値は、一方の閾値が0より大きくかつ複数のタッチセンサのどれにも物体が接触しないときの出力電圧を下まわる値であり、他方の閾値が一方の閾値より大きくかつ複数のタッチセンサのうちの少なくとも1つに物体が接触したときの出力電圧を下まわる値であるので、出力信号と2つの閾値の大小関係に基づいて、非接触、接触およびタッチセンサの故障をそれぞれ区別して検出することができる。
Further, since the voltage drop of the voltage dividing resistor is used as the output voltage of the voltage dividing circuit, it is possible to appropriately detect the presence or absence of contact with the plurality of touch sensors.
The two threshold values for determining the output voltage of the voltage dividing circuit are values that are lower than the output voltage when one of the threshold values is greater than 0 and the object does not touch any of the plurality of touch sensors, Is a value that is lower than the output voltage when the object is in contact with at least one of the plurality of touch sensors and the threshold value of one of the plurality of touch sensors. Contact, contact and touch sensor failure can be detected separately.
また、2つの閾値がそれぞれツェナーダイードのツェナー電圧で与えられるので、閾値を安定化することができる。
図6に、非接触、接触および故障の各状態に対応する故障信号と接触信号のレベルの組み合わせを示す。同図に示すように、非接触状態においては、接触信号と故障信号の組み合わせが(H,L)となり、接触状態では接触信号と故障信号の組み合わせが(L,L)となり、故障状態では接触信号と故障信号の組み合わせが(H,H)となる。
Further, since the two threshold values are respectively given by the Zener voltage of the Zener diode, the threshold values can be stabilized.
FIG. 6 shows combinations of failure signal and contact signal levels corresponding to non-contact, contact, and failure states. As shown in the figure, in the non-contact state, the combination of the contact signal and the failure signal is (H, L), in the contact state, the combination of the contact signal and the failure signal is (L, L), and in the failure state, the contact is made. The combination of the signal and the failure signal is (H, H).
停止装置8は、このような接触信号と故障信号に基づいて駆動部2の動作を制御する。すなわち、接触信号と故障信号の組み合わせが(H,L)のときは、非接触状態であることにより駆動を停止させず、接触信号と故障信号の組み合わせが(L,L)となったとき駆動を停止させる。また、両信号の組み合わせが(H,H)となったときも危険予防の観点からやはり駆動を停止させせる。
The
2 駆動部
4 可動部
6 接触検出装置
8 停止装置
100 ガントリ
200 テーブル
300 オペレータコンソール
400 分圧回路
500 判定回路
402 タッチセンサ
2 Drive
Claims (8)
前記分圧回路の出力電圧のレベルを2つの閾値に基づいて判定する判定回路と、
を具備することを特徴とする接触検出装置。 A voltage dividing circuit in which a voltage dividing resistor is connected in series to a series circuit of a plurality of touch sensors having a resistance that is short-circuited in accordance with contact with an object;
A determination circuit for determining the level of the output voltage of the voltage dividing circuit based on two threshold values;
The contact detection apparatus characterized by comprising.
ことを特徴とする請求項1に記載の接触検出装置。 The output voltage is a voltage drop of the voltage dividing resistor;
The contact detection apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の接触検出装置。 The two threshold values are values that are lower than the output voltage when one threshold value is greater than 0 and no object touches any of the plurality of touch sensors, the other threshold value is greater than one threshold value, and A value that falls below the output voltage when an object contacts at least one of the plurality of touch sensors;
The contact detection apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の接触検出装置。 The two thresholds are each given by the Zener voltage of the Zener diode.
The contact detection device according to claim 1, wherein the contact detection device is a touch detection device.
前記接触検出装置は、
物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、
前記分圧回路の出力電圧のレベルを2つの閾値に基づいて判定する判定回路と、
を具備することを特徴とするX線CT装置。 An X-ray CT apparatus having a movable part that moves by power, a contact detection device that detects contact between the movable part and an object, and a stop device that stops the movement of the movable part in response to contact detection by the contact detection device,
The contact detection device includes:
A voltage dividing circuit in which a voltage dividing resistor is connected in series to a series circuit of a plurality of touch sensors having a resistance that is short-circuited with contact with an object;
A determination circuit for determining the level of the output voltage of the voltage dividing circuit based on two threshold values;
An X-ray CT apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項5に記載のX線CT装置。 The output voltage is a voltage drop of the voltage dividing resistor;
The X-ray CT apparatus according to claim 5.
ことを特徴とする請求項6に記載のX線CT装置。 The two threshold values are values that are lower than the output voltage when one threshold value is greater than 0 and no object touches any of the plurality of touch sensors, the other threshold value is greater than one threshold value, and A value that falls below the output voltage when an object contacts at least one of the plurality of touch sensors;
The X-ray CT apparatus according to claim 6.
ことを特徴とする請求項5ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載のX線CT装置。 The two thresholds are each given by the Zener voltage of the Zener diode.
The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the X-ray CT apparatus is any one of claims 5 to 7.
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