JP2000260594A - X線管のフィラメント加熱装置 - Google Patents

X線管のフィラメント加熱装置

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JP2000260594A
JP2000260594A JP11060310A JP6031099A JP2000260594A JP 2000260594 A JP2000260594 A JP 2000260594A JP 11060310 A JP11060310 A JP 11060310A JP 6031099 A JP6031099 A JP 6031099A JP 2000260594 A JP2000260594 A JP 2000260594A
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JP
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heating
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overshoot
current
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Koichi Ohara
光一 大原
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 フィラメントの予備加熱値が変わっても短い
準備時間で安定した撮影管電流を得ることができるX線
管フィラメント加熱回路を提供する。 【解決手段】撮影時にフィラメントを加熱するための目
標値を設定する撮影加熱電流設定手段と、撮影の開始時
にフィラメント電流をオーバーシュートさせるためのオ
ーバーシュート発生手段と、前記フィラメントの加熱電
流を、撮影準備時は前記撮影準備加熱電流設定手段で設
定された値と一致し、撮影時は前記撮影加熱電流設定手
段と前記オーバーシュート発生手段とで生成された値と
一致するように制御する電流制御手段とを備え、撮影時
に前記オーバーシュート発生手段から出力されるオーバ
ーシュート値を撮影条件によって異なる前記撮影準備加
熱電流設定手段から出力される値に対応して前記オーバ
ーシュート値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、X線管に高電圧を
印加(以下、管電圧と呼ぶ)してX線を放射するX線高
電圧装置の該X線管のフィラメントを高温に加熱し、該
フィラメントから放出される熱電子量を制御することに
より前記X線管の陽極と陰極間に流れる電流(以下、管
管電流と呼ぶ)を制御するX線管のフィラメント加熱装
置に係わり、特に撮影準備時の加熱電流(予備加熱)の
値にかかわらずに高速に該フィラメントを加熱するのに
好適なX線管のフィラメント加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線管に高電圧を印加(以下、管電圧と
呼ぶ)してX線を放射する診断用X線高電圧装置には種
々の方式があるが、近年ではインバータ式X線高電圧装
置が多くのX線診断装置に採用されている。このインバ
ータ式X線高電圧装置は、直流の電源電圧をインバータ
回路を用いて高周波の交流電圧に変換し、その出力電圧
を高電圧変圧器で昇圧すると共に整流して直流の高電圧
を発生し、これをX線管に印加してX線を放射する方式
で、管電圧波形の立ち上がりが速く、立ち上がり後の脈
動もほとんどないことから、高画質、高精度のX線写真
が得られ、また小型軽量化が図れるという特長を有して
いる。
【0003】このように、管電圧波形を高速に立ち上げ
ることができる理由の一つとして、以下に述べるフィラ
メント加熱方式の工夫によるところが大きい。
【0004】すなわち、文献(医歯薬出版株式会社:医
用放射線科学講座13、放射線診断機器工学、P89〜90)
に記載されているように、フィラメントには熱慣性があ
るために、管電流制御系のみでは加熱の立ち上がりが遅
くなるので、撮影する前にフィラメントの加熱電流を撮
影時の加熱電流よりも小さい電流を流しておいて加熱し
ておき(これを予備加熱と呼ぶ)、撮影時の加熱の時は
(これを本加熱と呼ぶ)前記文献の図2-123に示すよう
に、フィラメント電流をオーバーシュートさせて加熱す
る。具体的には、矩形状の設定フィラメント電流に、こ
れを微分した値を加えて設定フィラメント電流をオーバ
ーシュートさせて立ち上げ、立ち上がった後に設定管電
流と実際の管電流とを比較し、その差が0となるように
フィラメント加熱回路を制御する。
【0005】このように、従来は、撮影の曝射準備で、
フィラメントの加熱を予備加熱値から設定した管電流を
得るのに必要な本加熱値に切り替える際に、短時間でフ
ィラメントを加熱できるように、本加熱切り替え開始時
は加熱値をフィラメントサイズ(X線管の焦点サイズ)
に対応して予め設定したオーバーシュート値だけ本加熱
値より大きく設定し、時間とともに減衰させて徐々に本
加熱値に移行するようにオーバーシュート加熱制御を行
っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、消化管
撮影などに用いる透視撮影台などで使用するX線高電圧
装置では、透視での管電流の立ち上がりを早くするため
に、予め透視の設定管電流が流れるフィラメント電流で
フィラメントを予備加熱している。したがって、透視管
電流の設定に応じて予備加熱の値が異なるため、撮影の
本加熱切り替え時に行う従来のオーバーシュート加熱で
は、透視の設定電流が高く予備加熱値が高いと、フィラ
メントを加熱し過ぎて撮影の管電流が設定値よりも多く
なり、また、透視の設定電流が低く予備加熱値が低い
と、フィラメントの加熱が不足して撮影の管電流が設定
値より少なくなる。すなわち、前記透視管電流が異なっ
ても前記オーバーシュート量が一定のままでは過加熱、
不足加熱が生じ、最適な加熱ができない。そこで、本発
明の目的は、上記課題を解決して、フィラメントの予備
加熱値が変わっても短い準備時間で安定した撮影管電流
を得ることができるX線管フィラメント加熱装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、直流電圧源
と、この直流電圧源からの直流電圧を交流電圧に変換す
るインバータ回路と、このインバータ回路の出力電圧を
絶縁し、この絶縁した電圧をX線管のフィラメントに供
給する加熱変圧器と、該フィラメント電流を検出するフ
ィラメント電流検出手段と、撮影する前に予め前記フィ
ラメントを加熱(予備加熱)するための目標値を設定す
る撮影準備加熱電流設定手段と、撮影時に前記フィラメ
ントを加熱(本加熱)するための目標値を設定する撮影
加熱電流設定手段と、撮影の開始時に前記フィラメント
電流をオーバーシュートさせるためのオーバーシュート
発生手段と、前記フィラメントの加熱電流を、前記撮影
準備時は前記撮影準備加熱電流設定手段で設定された値
と一致し、撮影時は前記撮影加熱電流設定手段と前記オ
ーバーシュート発生手段とで生成された値と一致するよ
うに制御する電流制御手段とを備えたX線管のフィラメ
ント加熱装置において、撮影時に前記オーバーシュート
発生手段から出力されるオーバーシュート値を撮影条件
によって異なる前記撮影準備加熱電流設定手段から出力
される値に対応して補正するオーバーシュート補正手段
を備え、このオーバーシュート補正手段によって補正さ
れたオーバーシュート値と前記撮影加熱電流設定手段に
よって設定された値とで生成された撮影時の目標加熱電
流値を用いて前記フィラメントの加熱電流を制御するこ
とによって達成される。
【0008】上記オーバーシュート値は、予備加熱値が
低い時はオーバーシュート値を大きくし、予備加熱値が
高い時はオーバーシュート値小さくするように補正す
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1から図4
を用いて詳細に説明する。図1は本発明の構成を示すフ
ィラメント加熱装置のブロック図、図2は図1の回路を
マイクロコンピュータを用いてで実施する場合のハード
ウェア構成図、図3は本発明のフィラメント加熱の処理
フローチャート図、図4はフィラメント加熱のオーバー
シュート量を予備加熱値に対応して可変した場合のフィ
ラメント加熱設定値の一例である。
【0010】先ず、本発明の構成を図1により説明す
る。ここでは、X線管4に印加する直流の高電圧(管電
圧)を発生する回路は省略し、本発明の要部であるフィ
ラメント加熱装置のみを示している。このフィラメント
加熱装置は、直流電源1の直流電圧をインバータ回路2
で交流に変換し、この交流電圧をフィラメント加熱変圧
器3で絶縁し、この絶縁した高周波数の交流電圧をX線
管のフィラメント5に供給するインバータ式のフィラメ
ント加熱装置である。6は前記インバータ回路2で変換
された交流電流の実効値を検出する電流検出回路、7は
予備加熱をするための予備加熱値から本加熱をするため
の本加熱値に切り替える加熱切り替えスイッチ、8は加
熱切り替えスイッチ7が本加熱に切り替わると時間の経
過とともに減衰するオーバーシュート値を出力するオー
バーシュート発生回路、9はオーバーシュート値を予備
加熱値毎に補正するための補正ゲインを記憶するゲイン
テーブルメモリ、10はオーバーシュート発生回路8か
らのオーバーシュート値とゲインテーブルメモリ9から
の予備加熱値に応じた補正ゲインを乗算して補正オーバ
ーシュート値を作成する乗算回路、11は加熱切り替え
スイッチ7からの加熱値と乗算回路10で作られた補正
オーバーシュート値を加算して加熱目標値を作る加算回
路、12は電流検出回路6で検出した電流検出値が加算
回路9で作られた目標値と一致するように前記インバー
タ回路2を制御する公知の比例−積分制御系で構成され
た電流フィードバック制御回路である。
【0011】このような構成のフィラメント加熱制御
は、マイクロコンピュータを用いて、ソフトウェアで処
理した方が回路構成を簡単にすることができる。その回
路構成を図2に示す。
【0012】図2の回路は、上記各種の動作を制御する
CPU(中央処理プロセッサ)201、このCPU20
1のプログラムと上記時間の経過とともに減衰するオー
バーシュート値のデータを記憶するROM(読み出し専
用メモリ)202、前記CPU201のプログラムを動
作させるのに必要なRAM(一時記憶メモリ)203、
上記予備加熱値のデータ毎にオーバーシュート値を補正
するための補正ゲインを記憶する不揮発RAM204
(ROM202に記憶させることも可能だが揮発RAM
とすることにより調整が可能になる)、上記インバータ
回路2で変換されたフィラメント交流電流を実効値に変
換する交流−実効値変換回路206、前記実効値をディ
ジタル量に変換するA/D変換器205、加熱制御量を
パルス幅変調(PWM)信号に変換して前記インバータ
回路2に出力するPWM回路207より構成される。こ
のような構成の回路を用いて、本発明のフィラメント加
熱制御は図3に示すフローチャートに基づいて処理され
る。
【0013】以下、図3のフローチャートに従って動作
を説明する。図3に示す処理は一定周期で起動され実行
する。
【0014】(1)ステップ301 フィラメント加熱が予備加熱か本加熱かを判定し、予備
加熱ならばステップ302に進み、本加熱ならばステッ
プ305に進む。
【0015】(2)予備加熱の場合 1)ステップ302 加熱切り替えスイッチ7は予備加熱側に接続されてお
り、ゲインテーブルメモリ9、乗算回路10を介して、
加算回路11で透視の有無や透視管電流設定値に応じて
予備加熱の加熱値を計算する。 2)ステップ303 本加熱切り替え後の時間を計測する本加熱カウンタをリ
セットする。本加熱カウンタ=0 3)ステップ304 ステップ302で計算した予備加熱値を加熱目標値に設
定する。加熱目標値=予備加熱値 4)ステップ311 交流ー実効値変換回路206で変換したフィラメント電
流をA/D変換器205でディジタル値に変換する。 5)ステップ312 ステップ304の予備加熱値とステップ311のフィラ
メント電流値とを電流フィードバック制御回路12に入
力して、公知の比例−積分制御系の制御量を計算する。 6)ステップ313 ステップ312で求めた制御量に基づくパルス幅変調制
御パルスをPWM回路207で発生して、このパルスで
インバータ回路2を駆動制御して、フィラメント電流を
制御する。
【0016】(3)本加熱の場合 1)ステップ305 撮影するX線管の管電圧、管電流に応じて本加熱の加熱
値を計算する。 2)ステップ306 本加熱切り替え後の時間(本加熱カウンタ)に応じたオ
ーバーシュート値をROM202のテーブルから読み出
す。オーバーシュート値=本加熱カウンタ値に応じたR
OMテーブルの内容 3)ステップ307 本加熱切り替え後の時間を計測する本加熱カウンタを更
新する。本加熱カウンタ=本加熱カウンタ+1 4)ステップ308 予備加熱値に応じたオーバーシュート値の補正ゲインを
不揮発RAM204のテーブルから読み出す。補正ゲイ
ン=予備加熱値に応じた不揮発RAMテーブルの内容 5)ステップ309 ステップ306で読み出したオーバーシュート値にステ
ップ308で読み出した補正ゲインを乗算して補正オー
バーシュート値を計算する。補正オーバーシュート値=
補正オーバーシュート値×補正ゲイン 6)ステップ310 ステップ305で計算した本加熱値とステップ302で
計算した補正オーバーシュート値を加算して加熱目標値
を設定する。加熱目標値=本加熱値+補正オーバーシュ
ート値 7)ステップ311 交流ー実効値変換回路206で変換したフィラメント電
流をA/D変換器205でディジタル値に変換する。 8)ステップ312 ステップ310の加熱目標値とステップ311のフィラ
メント電流値とを電流フィードバック制御回路12に入
力して、公知の比例ー積分制御系の制御量を計算する。 9)ステップ313 ステップ312で求めた制御量に基づくパルス幅変調制
御パルスをPWM回路207で発生して、このパルスで
インバータ回路2を駆動制御して、フィラメント電流を
制御する。
【0017】以上のように、本加熱切り替え時に行うオ
ーバーシュート加熱のオーバーシュート値を、予備加熱
値の値に応じた補正ゲインで補正して、図4(a)のよ
うに予備加熱値が低い時はオーバーシュート値を大きく
し、図4(b)のように予備加熱値が高い時はオーバー
シュート値小さくするように補正をする。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、予
備加熱値が変わっても適正なオーバーシュート加熱を行
い、加熱の過不足をなくして、短時間の曝射準備期間で
安定した撮影管電流を得られるX線管フィラメント加熱
回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すフィラメント加熱装置のブ
ロック図である。
【図2】図1の回路をマイクロコンピュータを用いて実
施する場合のハードウェア構成図である。
【図3】本発明のフィラメント加熱の処理フローチャー
トである。
【図4】フィラメント加熱のオーバーシュート量を予備
加熱値に対応して可変した場合のフィラメント加熱設定
値の一例である。
【符号の説明】
1 直流電源 2 インバータ回路 3 加熱変圧器 4 X線管 5 X線管のフィラメント 6 電流検出回路 7 本加熱・予備加熱切り替えスイッチ 8 オーバーシュート回路 9 ゲインテーブルメモリ 10 乗算回路 11 加算回路 12 電流フィードバック制御回路 201 CPU 202 ROM 203 RAM 204 不揮発RAM 205 A/D変換器 206 交流−実効値変換回路 207 PWM回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電圧源と、この直流電圧源からの直
    流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、このイ
    ンバータ回路の出力電圧を絶縁し、この絶縁した電圧を
    X線管のフィラメントに供給する加熱変圧器と、該フィ
    ラメント電流を検出するフィラメント電流検出手段と、
    撮影する前に予め前記フィラメントを加熱するための目
    標値を設定する撮影準備加熱電流設定手段と、撮影時に
    前記フィラメントを加熱するための目標値を設定する撮
    影加熱電流設定手段と、撮影の開始時に前記フィラメン
    ト電流をオーバーシュートさせるためのオーバーシュー
    ト発生手段と、前記フィラメントの加熱電流を、前記撮
    影準備時は前記撮影準備加熱電流設定手段で設定された
    値と一致し、撮影時は前記撮影加熱電流設定手段と前記
    オーバーシュート発生手段とで生成された値と一致する
    ように制御する電流制御手段とを備えたX線管のフィラ
    メント加熱装置において、撮影時に前記オーバーシュー
    ト発生手段から出力されるオーバーシュート値を撮影条
    件によって異なる前記撮影準備加熱電流設定手段から出
    力される値に対応して補正するオーバーシュート補正手
    段を備え、このオーバーシュート補正手段によって補正
    されたオーバーシュート値と前記撮影加熱電流設定手段
    によって設定された値とで生成された撮影時の目標加熱
    電流値を用いて前記フィラメントの加熱電流を制御する
    ことを特徴とするX線管のフィラメント加熱装置。
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