CN105358062B - 医疗用小型x射线拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

一种医疗用小型X射线拍摄装置，是便携式的、可确保低辐射的同时并能够拍摄出清晰的X射线图像的X射线拍摄装置，所述装置包括：碳纳米结构三极式冷阴极X射线管，其发射X射线；X射线图像传感器，其拍摄透过患者的X射线图像；用于检测X射线照射量的第1检测器，其配置于所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管与所述X射线图像传感器之间，且位于照射到X射线图像传感器的X射线有效拍摄区域以外的所述X射线照射范围内；用于检测X射线量的第2检测器，其配置于所述X射线图像传感器框架的一个侧面的中央位置；用于检测X射线量的第3检测器，其配置于所述X射线图像传感器框架的一个侧面，与所述第2检测器相向，并与所述第2检测器夹着所述X射线图像传感器的检测面；电源，其向碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的阴极和阳极，分别提供负的和正的高电压脉冲；X射线拍摄控制装置，其获取所述第1检测器、所述第2检测器、所述第3检测器的检测数据、以及从所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管至所述X射线图像传感器之间的距离信息，计算出X射线的照射量和衰减量，确定对患者的最合适X射线量以及碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电压，X射线拍摄控制装置还具有反馈控制，用于控制碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的高电压脉冲的脉冲数、脉冲宽度、阴极和阳极的电压。

Description

医疗用小型X射线拍摄装置
技术领域
本发明涉及便携式医疗用小型X射线拍摄装置，具体涉及一种确保低辐射的同时并能够拍摄出清晰的X射线图像，且X射线源能够长期使用(长寿命)的技术。
背景技术
作为便携式医疗用小型X射线拍摄装置，如专利文献1～8公开有多个。例如，专利文献4中，使用冷阴极电子源作为X射线源，从而实现了小型化。非专利文献1以及专利文献10中也公开了冷阴极电子源。专利文献9中公开了有关冷阴极的长寿命的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-95715号公报
专利文献2：日本专利特开2012-70885号公报
专利文献3：日本专利特开2012-20835号公报
专利文献4：日本专利特开2012-65769号公报
专利文献5：日本专利特开2012-65768号公报
专利文献6：日本专利特开2011-56170号公报
专利文献7：日本专利特开2011-251005号公报
专利文献8：日本专利特开2011-253727号公报
专利文献9：日本专利特开2011-181276号公报
专利文献10：日本专利特开2012-133897号公报
非专利文献
非专利文献1：http：//beam-physics.kek.jp/bpc/procs/suzuki.pdf
《干电池驱动的超小型电子加速器·高能量X射源的开发及其应用》2009年3月29日铃木良一，日本产业技术综合研究所”
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，无论是哪一种便携式医疗用小型X射线拍摄装置，均没有考虑到确保对患者低辐射的同时获得清晰的X射线图像所需要的最适宜的X射线量，也未考虑X射线源的寿命问题。X射线源随着使用阴极会劣化，即使向阴极施加一定的电压，也不能得到所规定的放射线量。若成为这种状态，则不得不交换X射线源。
另外，专利文献9公开了冷阴极的长寿命化方法。但是，存在的问题是为了激活发射器需要比通常更高的电流。
近年来，用于灾害、事故时的急救、紧急诊断、家庭护理时的会诊中所使用的小型可移动的便携式医疗用小型X射线拍摄装置受到关注。而且，对患者低辐射、又能够得到清晰图像也备受期待。
因此，本发明的目的在于提供一种便携式医疗用小型X射线拍摄装置，其确保低辐射的同时并能够拍摄出清晰的X射线图像，且能够使X射线源长寿命。
解决技术问题所采用的技术手段
为解决上述课题，本发明提供如下结构的医疗用小型X射线拍摄装置：
(1)
一种医疗用小型X射线拍摄装置，是便携式，确保低辐射的同时并能够拍摄出清晰的X射线图像的X射线拍摄装置，其特征在于，
碳纳米结构三极式冷阴极X射线管，发射X射线；
X射线图像传感器，拍摄透过患者的X射线图像；
用于检测X射线照射量的第1检测器，配置于所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管与所述X射线图像传感器之间，且位于照射到X射线图像传感器的X射线有效拍摄区域以外的所述X射线照射范围内；
用于检测X射线量的第2检测器，配置于所述X射线图像传感器的框架的一个侧面的中央位置；
用于检测X射线量的第3检测器，配置于所述X射线图像传感器的框架的一个侧面，与所述第2检测器相向，并与所述第2检测器夹着所述X射线图像传感器的检测面；
电源，向碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的阴极和阳极，分别提供负的和正的高电压脉冲；
X射线拍摄控制装置，获取所述第1检测器、所述第2检测器、第3检测器的检测数据，以及从所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管至所述X射线图像传感器之间的距离信息，计算出X射线的照射量和衰减量，确定对患者的最合适X射线量以及碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电压，X射线拍摄控制装置还具有反馈控制单元，用于控制所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的高电压脉冲的脉冲数、脉冲宽度、阴极和阳极的电压。
(2)
如上述(1)所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
基于第1检测器的检测结果，计算出伴随着所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的劣化而导致的碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电流减少量，通过向碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的阴极侧电极施加与碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电流减少量相抵消的附加电压，从阳极侧电压减去附加部分，能够长期稳定地产生所设定的碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电流值以及X射线量。
(3)
如上述(1)所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
在由所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管以及X射线拍摄控制装置构成的X射线照射部，具有作为X射线照射部电源的可装卸式电池。
(4)
如上述(3)所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
具有保持台，所述保持台包括：
基座，所述基座具备AC/DC适配器，其含有用于连接商用电源的接线以及插座；
支臂，其立设在所述基座上，并嵌入安装X射线照射部；
连接器，其通过引线连接于所述AC/DC适配器并配置于支臂端部，
通过将所述X射线照射部嵌入安装到所述连接器，保持住所述X射线照射部的同时，还能够向所述X射线照射部提供商用电源。
(5)
如上述(4)所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
在所述保持台上设置有与所述X射线图像传感器、第2检测器以及所述第3检测器连接的第2连接器，所述第2连接器，通过配置于所述支臂内的配线，连接到所述X射线拍摄控制装置。
(6)
如上述(4)所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
在所述X射线照射部，具有电源切换开关，能够选择从所述商用电源或所述电池来提供电源。
发明效果
根据本发明的上述构成，发挥了如下效果。由于采用碳纳米结构三极式冷阴极X射线管作为放射源，能够使拍摄部小型化的同时，还能够节能。进而，通过使X射线源和X射线拍摄控制部、电源一体化，从而可以被搬动。
由于在X射线控制部设置有反馈控制单元，能够降低患者的被辐射量，还能够拍摄出清晰的X射线图像。另外，对于伴随着碳纳米结构三极式冷阴极X射线管使用而发生历时劣化，通过提高阴极的施加电压来补足X射线量的减少量，从而使碳纳米结构三极式冷阴极X射线管放射X射线量能够保持稳定，因此提高了碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的使用耐用年数，使其长寿命化成为可能。
进一步，由于保持台具有AC/DC适配器，因此也能应对查房等的室内电源，从而能够长时间使用。
附图说明
图1：本发明的医疗用小型X射线拍摄装置的整体结构以及使用它的对患者腹部拍摄X射线图像。
图2：医疗用小型X射线拍摄装置的X射线图像传感器的平面图。
图3：碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的模式图。
图4：本发明的医疗用小型X射线拍摄装置的控制框图。
图5：施加用于抵消由碳纳米结构三极式冷阴极X射线管劣化导致X射线量减少(劣化减少)的附加电压时的模式图。
图6：将X射线照射部维持在保持台上时的立体图以及X射线照射部的操作面板的主视图。
具体实施方式
下面基于说明书附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。但是，本发明并不被这些具体实施方式所限定。
实施例1
如图1所示，作为本发明一个示例的医疗用小型X射线拍摄装置1，由X射线图像传感器2、多个检测器、保持台4、X射线照射部5、电源、PC8构成。
如图1、2、4所示，X射线图像传感器2载置于保持台4的基座4a上，X射线拍摄患者的患病部位被载置到X射线图像传感器2的上面，X射线图像传感器2检测到透过患者的X射线，并获得显示X射线图像的数据，将取得数据的信号2e传送到X射线拍摄控制装置6，基于该信号2e，PC8将X射线图像显示于显示器。作为X射线图像传感器2，可列举有例如：闪烁器(Scintillator)、CCD、CMOS、CdTe半导体、成像板检测器等。
如图2所示，X射线图像传感器2设置有：在中央位置用于检测透过患者的X射线的检测面2a、将其周边包围的框架2b、框架2b上用于搬运的把手2c。如图2所示，在框架2b上，还露出设置有后述的第2检测器3b、第3检测器3d。
如图1、2所示，多个检测器是由第1检测器3、第2检测器3b、第3检测器3d构成。由X射线图像传感器2与第1检测器3、第2检测器3b、以及第3检测器3d构成如图4所示的X射线检测装置群2f。
如图1、3所示，第1检测器3配置于碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a与X射线图像传感器2之间的、照射到X射线图像传感器2的X射线有效拍摄区域5n以外的X射线5m照射范围内，第1检测器3用于检测X射线照射量。第1检测器3设置在X射线照射部5上，优选始终配置于所述规定位置，作为一个示例，例如有从X射线照射部5悬挂的方式(图6的吊杆3f)、链接在后述的支臂上并进行转动的机构等。
第2检测器3b配置于X射线图像传感器2的框架2b的一个侧面的中央位置，用于检测X射线量。第3检测器3d位于X射线图像传感器2的框架2b的一个侧面，夹着X射线图像传感器2的检测面2a，在与第2检测器3b相向的位置检测X射线量。检测到的各种数据信号3a、3c、3e被输送到X射线拍摄控制装置6，用于后述的信息反馈控制、X射线量稳定化控制。
如图1、图6(A)所示，保持台4由基座4a、立设在基座4a上并使X射线照射部5嵌入安装的支臂、通过引线4f连接于AC/DC适配器4g并配置于支臂端部的连接器构成，所述基座4a上配置了具有连接到商用电源的接线4h以及插座4e的AC/DC适配器4g。支臂由通过连接部4d进行伸缩或折叠或者相连的上臂4b和下臂4c构成，非常紧凑，便携性高。还可以具备检测单元，用于通过支臂的伸缩检测X射线照射部5与X射线图像传感器2之间的距离。作为该检测单元，可列举激光测距仪、或齿轮测量器。将检测的结果输入到X射线拍摄控制装置6，用于反馈控制。
基座4a的AC/DC适配器4g，兼顾其重量，优选配置于能够维持住X射线照射部5的位置。引线4f可配置到支臂内部，进一步提高了便携性。
而且，在保持台4的基座4a上设有第2连接器4i，用于连接X射线图像传感器2、第2检测器3b以及第3检测器3d，第2连接器4i通过配置于支臂内的配线4m与X射线拍摄控制装置6连接。另外，基座4a上还有设有插座4k，用于向X射线图像传感器2、第2检测器3b以及第3检测器3d提供电源，插座4k通过AC/DC适配器4g连接到商用电源。据此，就能够紧凑地组装医疗用小型X射线拍摄装置。
通过将X射线照射部5嵌入安装到支臂端部(连接器)，保持住X射线照射部5的同时，向X射线照射部5提供商用电源(电气连接)，使得组装较为容易。在X射线照射部5嵌入安装到支臂的情况下，可以设有优先提供商用电源的结构，还可以具备电源切换开关7c，选择电池7b或商用电源(AC/DC适配器)供电，从而能够选择希望的电源。如图6(A)在X射线照射部5上设有电源切换开关7c。
如图1、图4所示，X射线照射部5由碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a、X射线拍摄控制装置6构成，与可拆卸的电池7b共同一体化，提高了便携性。当然，还可以单独设置X射线拍摄控制装置6。
如图3(A)(B)所示，碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a为小型，阴极5b侧的碳纳米冷阴极5d产生的电子5e照射到阳极5c侧的靶5f，产生X射线5m，并从照射口5g放出。以干电池、电池、商用电源驱动的原理和结构在专利文献10和非专利文献1中有详细记载。电源向碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的阴极5b和阳极5c分别提供负的和正的高电压脉冲。
X射线拍摄控制装置6获取到第1检测器3、第2检测器3b、第3检测器3d的检测数据、以及碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a至X射线图像传感器2之间的距离信息，计算出X射线的照射量以及衰减量，从而决定对患者10最合适的X射线量以及碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的电压，执行对碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的高电压脉冲的脉冲数、脉冲宽度、阴极5b以及阳极5c的电压进行控制的、即图4所示的反馈控制单元。另外，X射线拍摄控制装置6还能执行如图6所示的各种处理，并存储各种数据库。
如图5所示，对于碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的稳定化(长寿命化)，基于第1检测器3的检测结果，计算出伴随着碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的劣化而导致的碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的电流减少量，通过向碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的阴极5b侧电极施加与碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的电流减少量相抵消的附加电压，从阳极5c侧电压减去附加部分，从而能够长期稳定地产生所设定的碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的电流值以及X射线量。其结果如图5所示，来自碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的X射线照射量设定为规定值，从而延长了碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a的耐用年数，提高了经济性。
通过打开开关7开始X射线拍摄。通过打开开关7，向碳纳米结构三极式冷阴极X射线管5a通电，驱动反馈控制单元、以及其它检测器，从而拍摄出最合适的X射线图像。
PC8获取由X射线图像传感器2、第1检测器3、第2检测器3b、第3检测器3d所检测并取得的数据信号2e、3a、3c、3e，传送至X射线拍摄控制装置6。另外，控制X射线拍摄控制装置6的设定，并能将X射线拍摄图像实时地现实于显示器。PC8与X射线拍摄控制装置6之间的通信7a可以是有线或无线通信。
在X射线照射部5设置有微控制器6a等控制记录机构，如图6所示，在X射线照射部5的操作面板9上，设置有可设定X射线拍摄条件的各种按钮。
下面对操作面板的各种按钮进行说明。通过转动电源键开关9a，从而向X射线拍摄控制装置6提供电源。电源打开时电源灯9b点亮。液晶显示屏9c显示有各种设定、电池剩余量显示9r。拍摄部位设定按钮9d登记了具有代表性的拍摄部位的最合适放射线量所对应的碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的阳极侧和阴极侧的电压值。
体形设定按钮9e设定有代表性的体形，可修正拍摄部位的所述电压值。X射线图像传感器设定按钮9f可修正不同X射线图像传感器特性的差异。照射定时器设定按钮9o在为了避免对X射线拍摄者的不必要辐射而回避的情况下起到照射定时器的作用。检测器设定按钮9p可修正不同检测器特性的差异。
负方向移动按钮9h以及正方向移动按钮9i能对液晶显示屏9c上闪烁显示的文字显示部分的项目内容显示进行切换并选择。X射线照射显示灯9k为了通知正在照射X射线，在X射线照射时会亮灯。确认按钮9g是设定确定时使用，重置按钮9q是设定重置时使用。外部远程端子9m是连接开关7的连接器。
标号说明
1 医疗用小型X射线拍摄装置
2 X射线图像传感器
2a 检测面
2b 框架
2c 把手
2e 信号
2f X射线检测装置群
3 第1检测器
3a 信号
3b 第2检测器
3c 信号
3d 第3检测器
3e 信号
3f 吊杆
4 保持台
4a 基座
4b 上臂
4c 下臂
4d 连接部
4e 插头
4f 引线
4g AC/DC适配器
4h 接线
4i 第2连接器
4k 插口
4m 配线
5 X射线照射部
5a 碳纳米结构三极式冷阴极X射线管
5b 阴极
5c 阳极
5d 碳纳米阴极
5e 电子
5f 靶
5g 照射口
5h 中间极
5i 孔
5k 接地
5m X射线
5n X射线有效拍摄区域
5o 拍摄区域外
5p 遮蔽部
5q 单3干电池
6 X射线拍摄控制装置
7 开关
7a 通信
7b 电池
7c 电源切换开关
8 PC
8a X射线拍摄软件
8c 控制信号
9 操作面板
9a 电源键开关
9b 电源灯
9c 液晶显示屏
9d 拍摄部位设定按钮
9e 体形设定按钮
9f X射线图像传感器设定按钮
9g 确定按钮
9h 负方向移动按钮
9i 正方向移动按钮
9k X射线照射显示灯
9m 外部远程端子
9n 各种功能设定选择按钮
9o 照射定时器设定按钮
9p 检测器设定按钮
9q 重置按钮
9r 电池剩余量显示
10 患者

Claims (6)

1.一种医疗用小型X射线拍摄装置，是便携式的、确保低辐射的同时并能够拍摄出清晰的X射线图像的X射线拍摄装置，其特征在于，包括：
碳纳米结构三极式冷阴极X射线管，发射X射线；
X射线图像传感器，拍摄透过患者的X射线图像；
用于检测X射线照射量的第1检测器，其配置于所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管与所述X射线图像传感器之间，且位于照射到X射线图像传感器的X射线有效拍摄区域以外的所述X射线照射范围内；
用于检测X射线量的第2检测器，其配置于所述X射线图像传感器的框架的一个侧面的中央位置；
用于检测X射线量的第3检测器，其配置于所述X射线图像传感器的框架的一个侧面，与所述第2检测器相向，并与所述第2检测器夹着所述X射线图像传感器的检测面；
电源，其向碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的阴极和阳极分别提供负的和正的高电压脉冲；
X射线拍摄控制装置，其获取所述第1检测器、所述第2检测器、所述第3检测器的检测数据、以及从所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管至所述X射线图像传感器之间的距离信息，计算出X射线的照射量和衰减量，确定对患者的最合适X射线量以及碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电压，X射线拍摄控制装置还具有反馈控制单元，用于控制所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的高电压脉冲的脉冲数、脉冲宽度、阴极和阳极的电压。
2.如权利要求1所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
基于第1检测器的检测结果，计算出伴随着所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的劣化而导致的碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电流减少量，
通过向所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的阴极侧电极施加与所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电流减少量相抵消的附加电压，从阳极侧电压减去所述附加电压，能够长期稳定地产生所设定的碳纳米结构三极式冷阴极X射线管的电流值以及X射线量。
3.如权利要求1所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
在由所述碳纳米结构三极式冷阴极X射线管以及X射线拍摄控制装置构成的X射线照射部，具有作为X射线照射部电源的可装卸式电池。
4.如权利要求3所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
具有保持台，所述保持台包括：
基座，所述基座具备AC/DC适配器，其含有用于连接商用电源的接线以及插座；
支臂，其立设在所述基座上，并嵌入安装所述X射线照射部；
连接器，其通过引线连接于所述AC/DC适配器并配置于支臂的端部，通过将所述X射线照射部嵌入安装到所述连接器，保持住所述X射线照射部的同时，还能够向所述X射线照射部提供商用电源。
5.如权利要求4所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
在所述保持台上设置有与所述X射线图像传感器、所述第2检测器以及所述第3检测器连接的第2连接器，
所述第2连接器通过配置于所述支臂内的配线，连接到所述X射线拍摄控制装置。
6.如权利要求4所述的医疗用小型X射线拍摄装置，其特征在于
在所述X射线照射部，具有电源切换开关，能够选择从所述商用电源或所述电池来提供电源。
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