JP2001241910A

JP2001241910A - 静電容量型距離センサ及びこれを用いた医用診断装置の障害物検出システム

Info

Publication number: JP2001241910A
Application number: JP2000054733A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Makino; 英一牧野; Yoshikazu Iketa; 嘉一井桁
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP4298119B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】同一位置にある障害物はその形状にかかわら
ず同じ位置で検出する、障害物検出システム用静電容量
型距離センサを提供する。【解決手段】電磁波を放射して電磁界を形成する送信
電極１と、送信電極１の周囲で電磁界の強度を検出する
受信電極２と、受信電極２で検出した電磁界の強度から
前記受信電極と障害物間の静電容量を検出する静電容量
検出手段４と、受信電極２と障害物間の静電容量の変化
量を検出する静電容量変化量検出手段８と、静電容量変
化検出手段８の出力から障害物の形状を判断する形状判
断手段１０と、形状判断手段１０の出力から静電容量検
出手段４で検出した受信電極２と障害物間の静電容量を
補正する静電容量補正手段１１と、静電容量補正手段１
１により補正した静電容量を受信電極２と障害物間の距
離に変換する距離変換手段５とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電容量型距離セン
サ及びこれを用いた医用診断装置の障害物検出システム
に係り、特に電磁波を外部に放射して電磁界を形成しこ
の電磁界の強度を検出して障害物を検出する静電容量型
距離センサ及びこのセンサで前記医用診断装置の障害物
を検出するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線透視撮影台や循環器Ｘ線検査装置等
の医用Ｘ線透視撮影装置は、診断の分野においては欠か
せないものとなっているが、最近は診断のみならず治療
にも使われるようになってきた。この治療は、Ｘ線透視
下において先端にさまざまな器具を取り付けたカテーテ
ルを被検者の血管や臓器に挿入して行なうものであっ
て、従来、開腹手術をせざるを得なかった治療に対し
て、被検者に与える苦痛を少なくでき、かつ安価に治療
ができるという大きな利点を有するため、近年、急速に
普及している。

【０００３】このような治療方法は、IVR(Intervention
al Radiology)と呼ばれている。このIVRでは、治療対
象部位の位置や形状を立体的に把握できるようにするこ
とが望ましい。そのため、三次元画像はＸ線断層撮像装
置（以下「Ｘ線ＣＴ装置」と記す）で撮影して対象部位
の位置や形状を把握しておき、この三次元画像に基づい
てＸ線発生系とＸ線検出系をＣ字形アームで支持した循
環器Ｘ線検査装置（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、156頁の図4-
7”に記載）を用いて被検者に対して様々な角度からＸ
線を放射し、これによって得られるＸ線透視画像を参照
して治療を行う。

【０００４】上記の循環器Ｘ線検査装置は、いろいろな
方向からの透視、撮影ができるように、Ｃ字形アームの
回転、スライド移動等の各種の回転、移動動作を行える
ようになっており、これによって二次元Ｘ線像を得て、
前記Ｘ線ＣＴ装置と組み合わせて診断、治療を行ってい
る。すなわち、手術に先立ちＸ線ＣＴ装置で三次元的Ｘ
線像に基づいて治療対象部位の位置や形状を確認し、こ
の三次元的Ｘ線像によって得られた位置や形状と前記循
環器Ｘ線検査装置で透視する二次元Ｘ線像に基づいて診
断、治療を行うものである。

【０００５】このように、上記の循環器Ｘ線検査装置は
診断のみならず治療にも用いられようになってきたの
で、これに伴い血管中を流れる造影剤にＣ字形アームを
追従させてＸ線撮像系を広範囲に、高速に移動してＸ線
による透視、撮影の必要性が生じてきた。前記Ｃ字形ア
ームの移動速度の高速化に伴い、該Ｃ字形アームが患者
や術者、あるいは付属装置等（以下、これらを障害物と
称する）への接触は絶対に避けなければならない。すな
わち、安全性の確保が重要である。このために、機械式
の接触検出器を用いて、前記Ｃ字形アームに障害物が接
触したとき、前記機械式接触検出器で検出して前記Ｃ字
形アームの回転、移動を停止させる方法がある。しか
し、この方法によると、障害物に接触してからＣ字形ア
ームを減速させて停止させるようにすると、Ｃ字形アー
ムの移動速度が速いために、安全に減速、停止させるた
めには長い距離を必要とし、上記高速化への要求に対応
できなくなる。そこで、Ｃ字形アームが障害物に接近し
てこれらが所定の距離になったとき、すなわち障害物に
接触する前に該障害物を検出する非接触障害物検出器を
用いてＣ字形アームを減速、停止させる方法がＰＣＴ／
ＩＢ９７／００４０２に公開されている。この検出器
は、静電容量型距離センサと呼ばれ、送信電極と受信電
極をＣ字形アームの一端に支持されたＸ線受像手段とし
てのイメージ・インテンスファイア（Ｉ．Ｉ．）の周囲
に取り付け、送信電極より一定の電磁界を発生させ、こ
の電磁界内に障害物が入ると送信電極と受信電極間の静
電容量が大きくなって前記電磁界の強度が低下するの
で、これを受信電極で検出して前記障害物を非接触で検
出することができる。

【０００６】以下、これについて簡単に説明する。図８
は、Ｉ．Ｉ．の側面に取り付けた静電容量型距離センサ
で、前記Ｉ．Ｉ．に接近する障害物を検出する例を示し
たものである。

【０００７】センサの構成は、送信電極、受信電極のほ
か、発振回路、共振回路があり、送信電極と受信電極
は、Ｉ．Ｉ．の筐体の表面の上下、もしくは左右になら
べて配置する。送信電極は、発振回路により障害物を検
出するための電界を放射し、Ｉ．Ｉ．の周囲に電界を形
成する。一方、受信電極は、送信電極が形成した電界を
検出するアンテナとしての役割があり、これと接続する
共振回路により受信電極付近の電界強度を検出する。こ
の電界分布について、Ｉ．Ｉ．の周囲に障害物がない場
合、送信電極が放射する電界は図８のように一様とな
る。一方、Ｉ．Ｉ．に障害物が接近すると、センサと障
害物間の静電容量変化により、送信電極と受信電極間の
空間のインピーダンスが変化するため、図８に示すよう
に電界分布が変化する。この電界分布の変化に応じて、
受信電極で検出する電界強度Ｅも変化する。一般に、障
害物がセンサに近づくほど、センサと障害物間の静電容
量は大きくなり、かつ、Ｉ．Ｉ．と障害物は接地してい
るので、受信電極で検出する電界強度Ｅは、障害物がな
い場合に比べて小さい値となる。また、障害物がもつ静
電容量（誘電率）が大きいほど、電界強度Ｅも大きく変
化する。したがって、受信電極における電界強度Ｅの変
化を検出することにより、障害物の有無、センサと障害
物との距離を検出することができる。なお、受信電極で
検出する物理量は電界強度であるが、その電界強度の変
化は、センサと障害物の間の静電容量変化に応じて生じ
る。そのため、受信電極で電界強度を検出することは、
センサと障害物間の静電容量を検出することと同等とな
る。以下、上記センサで求める検出量を静電容量として
説明する。なお、障害物を非接触で検出する方法とし
て、超音波、光等を用いた例もあるが、これらは、上記
静電容量型距離センサに比べ、紙、布、ビニール等の影
響を受けやすい欠点がある。特に、医療現場では、紙、
布、ビニール等を多く使用し、これらに影響されずに人
体、装置（金属）等を検出する必要があることから、静
電容量型距離センサは上記の他方式に比べて医療現場に
適した方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の静電容量型距離
センサは、非接触でセンサと障害物の間の距離を検出す
ることができるが、同じ位置に障害物があるにもかかわ
らず該障害物の形状によって、センサと障害物間の静電
容量値が異なり、これによってセンサと障害物間の検出
距離の値にも差が生じるものとなる。以下、図９（ａ）
の平型と（ｂ）の凸型の形状の障害物の例について説明
する。図９において、センサの受信電極から見たそれぞ
れの表面積は（ｂ）の凸型の方が狭く見える。一般に、
センサと障害物の間の静電容量は、障害物の誘電率と表
面積に比例し、センサと障害物の距離に反比例する関係
にある。したがって、障害物は同一位置にあり、同じ誘
電率であるとすると、（ｂ）の凸型の方が表面積が小さ
いため静電容量は小さくなる。また、上記のようにセン
サと障害物の距離は検出した静電容量に反比例するの
で、図９（ｂ）図中の凸型の場合、（ａ）の平型と同じ
位置にあるにもかかわらず、実際よりも遠い位置として
検出する。このことは、図１０に示すように障害物を検
出してＩ．Ｉ．を停止させる場合、Ｉ．Ｉ．の停止位置
が変化する。図１０において、どの形状の障害物もすべ
て同じ位置Ｐ₂にあるとし、センサが前記障害物を検出
した位置をＰ₀とする。先ず、図１０に示す速度カーブ
からわかるように、障害物を位置Ｐ₀で検出すると、
Ｉ．Ｉ．は一定速度の走行から即時に減速を開始する。
その後の減速動作は、仮に平型の停止位置を目標の停止
位置Ｐ ₁とすると、上記のように凸型の場合の停止位置
は平型の場合よりも検出距離が長いため、凸型の速度曲
線は図１０のように減速度が他に比べて緩く、位置Ｐ₁
を越えて位置Ｐ₃で停止する。同様に、凹型の停止位置
は平型の場合よりも手前の位置Ｐ₄になるために、目標
停止位置Ｐ₁に達しない。このように、このままでは、
障害物の形状によって、Ｉ．Ｉ．の停止位置が変化し、
不都合である。

【０００９】以下、これについて詳細に説明する。図１
１は、上記のセンサにより障害物を検出してＩ．Ｉ．を
停止させるための回路構成を示したものである。図１０
に示すように、Ｉ．Ｉ．（図示せず）移動用モータ７、
該モータ７の回転を制御するモータ制御回路６、障害物
を検出するためのセンサ２０、センサ２０の出力をセン
サと障害物までの距離に変換する距離検出回路５から成
る。センサ２０の構成は、上記したように電界を放射す
る送信電極１、これと接続する発振回路３、電界を検出
するアンテナとしての受信電極２、これと接続して前記
電界強度を検出するための容量検出回路（共振回路）４
からなる。なお、センサは、Ｉ．Ｉ．の表面に取付け、
Ｉ．Ｉ．と共に動くものとする。

【００１０】先ず、Ｉ．Ｉ．が移動する前方に障害物が
あるとする。Ｉ．Ｉ．は障害物に向かって移動する間
に、センサ２０が障害物検出可能な位置に達すると、受
信電極２における電界強度Ｅが変化する。電界強度Ｅの
変化は、容量検出回路４により発振回路３の出力と比較
して求められ、検出容量Ｃとして距離検出回路５へ出力
する。次に、距離検出回路５では検出容量Ｃを距離Ｄに
換算し、モータ制御回路６へセンサと障害物までの距離
信号として出力する。その後、モータ制御回路６では、
前記、距離信号に基づいて、モータ７の回転を停止して
Ｉ．Ｉ．の移動を停止させる目標位置を決め、この目標
位置でＩ．Ｉ．が停止するように前記モータ７を減速制
御する。

【００１１】ここで、同一位置に障害物があり、これら
の障害物の形状が平型と凸型の場合について、前記障害
物を検出してＩ．Ｉ．を停止させる目標位置Ｐ₁（図１
０に図示）について比較する。

【００１２】先に、図９において、静電容量型距離セン
サでは、障害物が同一位置にあっても、その表面積の違
いによって、検出する静電容量が異なることを示した。
このことから、障害物が平型形状の場合の検出した静電
容量をＣｐ、凸型の場合をＣｑとすると、これらは
（１）式に示す関係となる。Ｃｐ＞Ｃｑ --------- （１）

【００１３】次に、距離検出回路５により求める距離に
ついて比較すると、センサと障害物の距離Ｄは検出した
静電容量Ｃに反比例することから、センサから障害物ま
での距離を平型形状の場合はＤｐ、凸型形状の場合をＤ
ｑとすると、これらは（２）式の関係となる。Ｄｐ＜Ｄｑ --------- （２）

【００１４】次に、センサが算出した障害物の位置Ｐ’
₁について比較する。位置Ｐ’₁は、センサの位置Ｐ
₀と、センサと障害物までの距離Ｄを加算した値に相当
し、センサが算出したそれぞれの障害物の位置Ｐ’
₁は、Ｐ’₁ｐ（平型）＜Ｐ’₁ｑ（凸型） --------- （３）となり、凸型の方が平型よりもＩ．Ｉ．から遠い位置に
ある障害物として検出する。

【００１５】最後に、Ｉ．Ｉ．が停止する位置Ｐ１につ
いても、上記と同様に、検出した障害物の位置Ｐ’₁か
ら一定の距離Ｄの手前であることから（４）式となる。

【００１６】Ｐ１ｐ（平型）＜Ｐ１ｑ（凸型） --------- （４）以上のことから、平型と凸型が同じ位置にあっても、停
止目標位置が凸型の方が平型よりも遠い位置に設定され
ることがわかる。このことは、凸型の場合、障害物と接
触しやすいことを意味し、凸型の度合いが大きいほど、
（１）式における検出される静電容量の差が大きくなる
ことから、障害物と接触する危険性がより高くなること
が考えられる。そのほか、凹型の場合は平型よりも検出
される静電容量が大きいことから、凸型の場合とは逆
に、障害物からかなり手前で停止する。

【００１７】以上のことをまとめると、同一位置に障害
物があっても、該障害物の形状によって停止目標位置Ｐ
₁が異なり、Ｉ．Ｉ．が停止する位置が異なる。例え
ば、障害物が患者の場合、Ｉ．Ｉ．に接近する該患者の
部位（例えば、頭部、腹部、下肢など）によって、その
形、大きさは様々であり、これらの形状が異なり該障害
物が同じ位置にある場合でも、センサが検出する位置が
異なるためＩ．Ｉ．が停止する位置も異なることにな
る。このことは、凸型の形状の部位の場合はＩ．Ｉ．か
ら遠くの位置に停止するので、このように離れた位置で
透視、あるいは撮影すると、その画像が縮小するなどの
弊害が生じ、再度の位置合わせが必要となり、その操作
に多大の時間を要する。逆に凹型の形状の部位の場合は
Ｉ．Ｉ．から最も近くの位置に停止するので、接触しな
いようにするために停止位置に十分な余裕が必要にな
る。このような観点から、患者の部位にかかわらず、常
に一定の位置に停止するようにすることは、操作性、画
質、安全性の点から望ましいことであり、従来の静電容
量型距離センサを用いた障害物検出システムには前記の
点の配慮に欠けていた。

【００１８】そこで、本発明の目的は、同一位置にある
障害物は、その形状にかかわらず、同じ位置で障害物を
検出し、該障害物に接触させないで安全性、信頼性の向
上を図ることができる静電容量型距離センサ及びこれを
用いた医用診断装置の障害物検出システムを提供するこ
とにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的の静電容量型距
離センサは、電磁波を放射して電磁界を形成する送信電
極と、この送信電極の周囲の電磁界の強度を検出する受
信電極と、この受信電極で検出した電磁界の強度から前
記受信電極と障害物間の静電容量を検出する静電容量検
出手段と、前記受信電極と障害物間の静電容量の変化量
を検出する静電容量変化量検出手段と、この静電容量変
化量検出手段の出力から前記障害物の形状を判断する形
状判断手段と、この形状判断手段の出力から前記静電容
量検出手段の出力を補正する静電容量補正手段と、この
静電容量補正手段により補正した静電容量を前記受信電
極と障害物間の距離に変換する距離変換手段とを備える
ことによって達成される。

【００２０】また、上記目的の医用診断装置の障害物検
出システムは、上記静電容量型距離センサを医用診断装
置の可動部に設け、このセンサで前記可動部の可動時に
該可動部の周囲の障害物を検出することによって達成さ
れる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１に、本発明による医用診断装
置の障害物検出システムの構成を示す。本発明は、図１
１に示した従来の構成に、障害物の各位置での静電容量
の変化を検出する容量変化検出回路８と、この容量変化
検出回路８の出力に基づいて前記障害物の形状を判断す
る形状判断回路１０と、前記形状に基づきセンサ２０で
検出した静電容量を正しい値に補正するための補正係数
を求める補正係数算出回路１１と、前記容量変化検出回
路８と同期してＩ．Ｉ．の移動速度を指令し、この指令
速度をモータ制御回路６に入力するセンシング速度設定
器９と、を加えたものである。

【００２２】以下、容量変化検出回路８から説明する。
先ず、センサ２０が各時間毎に検出する静電容量は、該
センサ２０を取り付けた移動体の移動に応じて、前記移
動体と障害物間の静電容量は刻々と変化する。すなわ
ち、該静電容量の変化は時間に対する変化量として式
（５）と表すことができる。

【数１】

【００２３】式（５）において、位置の変数を入れるた
めに式（６）のように変形すると、この式（６）の右側
の偏微分の項は距離を時間で除したもので、移動体の移
動速度に相当する。一方、左側の偏微分の項は各位置で
の静電容量の変化量を示し、後述する障害物の形状を検
出するために必要な情報となる。この静電容量の変化を
求めるために、容量変化検出回路８では、センサ２０で
検出した静電容量とモータ制御回路６から移動体の位置
情報を入力し、各位置で検出した静電容量値を積分する
ことにより、各位置での静電容量の変化量を算出するこ
とができる。ここで、式（６）において、移動体に設け
たセンサの移動速度を一定速度とすれば、式（６）の右
側の偏微分項が定数となり、静電容量の変化量のみを求
めることができる。そこで、容量変化検出回路８におけ
る静電容量の変化量を検出するとき、移動体に取り付け
たセンサの移動速度を一定速度とするための速度指令値
を、容量変化検出回路８による静電容量の検出タイミン
グと同期して前記モータ制御回路６に入力することが必
要になる。この役割を担うものがセンシング速度設定器
９である。

【００２４】センシング速度設定器９は、容量変化検出
回路８の検出信号を入力し、この検出信号に同期して前
記移動体の駆動モータ７の速度指令を生成し、この速度
指令をモータ制御回路６に入力して、該速度指令値に対
応した移動速度で移動体を移動させる。前記移動体が所
定の距離を走行して前記容量検出回路４で検出した静電
容量値を前記移動体の形状に対応した値に補正するため
の補正係数を後述の補正係数算出回路１１で求めた後
に、この補正係数算出の終了を報せる信号を前記センシ
ング速度設定器９に入力して該センシング速度設定器９
の動作を停止し、後述の距離検出回路５から移動体と障
害物との距離信号をモータ制御回路６に入力して、移動
体の停止目標位置及びこの停止目標位置から所定の減速
度で減速させるための減速開始点を演算して求め、該減
速開始点から移動体を減速させで該移動体を停止させ
る。

【００２５】次に、形状検出回路１０について説明す
る。この回路では、容量変化検出回路８の検出信号に基
づいて、障害物の形状Ｇを判断する。以下、静電容量の
変化量から障害物の形状Ｇを判断する方法について、図
２を用いて説明する。図２は、図３に示すように、各形
状をした物体（障害物）がセンサ（電極）に向かって一
定速度で接近したときの位置に対する静電容量の変化の
様子を示したものである。図２からわかるように、一般
に、静電容量は、センサが障害物に近づくにつれて増加
し、２次、もしくは３次曲線に近い特性となる。また、
物体の形状によっても、静電容量変化の様子は異なる。
例えば、平型の場合を基準の特性とすると、凸型は前記
基準の特性よりも下側に位置し、変化率が大きい。一
方、凹型は、基準の特性よりも上側に位置し、変化率が
小さい。これらのことから、予め基準となる特性を決め
ておけば、この基準の特性からどの程度、下側、もしく
は上側に位置しているかを調べることによって、物体の
形状を判断することができる。

【００２６】図２では、前記基準の特性を障害物の形状
が平型の場合とし、図２の点線に示す距離の長さを基に
して、形状の度合いを示す係数をＧ（以下、このＧ値を
形状値と呼ぶことにする）とすると、平型の場合は、Ｇ
＝１、凸型の場合は０＜Ｇ＜１、凹型の場合は２＞Ｇ＞
１となるように正規化して、物体の形状を決めている。
例えば、Ｇ＝０に近づくほど、物体（障害物）の形状は
凸型で針のように尖っていることを示し、Ｇ＝２に近づ
くほど、おわん型であることを示す。以上のことから、
図１に示した形状検出回路１０では、容量変化検出回路
８において求めた静電容量の変化量に基づいて、上記に
示した基準となる特性に対して、どのように異なるかを
判断することにより、検出する障害物の形状をＧ値で判
断することができる。

【００２７】次に、補正係数算出回路１１について説明
する。この回路は、前記形状検出回路１０で求めた障害
物の形状値Ｇに基づいて、センサ２０が検出した静電容
量を補正するための補正係数Ｔを算出するものである。
以下、形状値Ｇから補正係数Ｔを算出する方法について
説明する。図４は、同一位置にある物体（障害物）につ
いて、物体の各形状（尖鋭度）毎の静電容量値を示した
ものである。上記したように、静電容量は面積に比例す
ることから、物体の形状が尖っているほど、実際の静電
容量値よりも小さく検出される。そこで、図５は、障害
物の形状が平型の場合の静電容量値を正しい静電容量値
とし、これを基準として、各形状毎にセンサの検出した
静電容量値との比を算出したものである。この比率は、
センサの検出した静電容量値にこの比率の逆数を乗じる
ことで、平型のときの静電容量値に補正することがで
き、この比率を補正係数Ｔとして使用するものである。
これにより、例えば、物体の形状の尖り具合Ｇが０.５
であるとき、補正係数Ｔは２.０となり、物体の形状の
尖り具合が大きいほど、大きい補正係数を必要とする。
したがって、形状検出回路１０で求めた物体の形状値Ｇ
を、図５の物体の形状の尖鋭度に対応させて、補正係数
Ｔを求めれば、障害物の形状に応じた静電容量の補正係
数Ｔを求めることができる。

【００２８】以上のことから、図１に示した補正係数算
出回路１１では、形状検出回路１０で求めた形状値Ｇに
基づいて、平型の形状のときの静電容量値と形状値Ｇと
の比率を示す特性とから、センサ２０が検出した静電容
量値を補正する補正係数Ｔを算出する。この補正係数Ｔ
によりセンサ２０で検出した静電容量値を障害物の形状
に拘わらず正確な値に補正し、この補正した静電容量値
から障害物までの距離を従来と同様の距離検出回路５で
求めるものである。以上が、本発明により追加した回路
の説明である。

【００２９】次に、上記本発明の医用診断装置の障害物
検出システムをＣ字形アームで支持した循環器Ｘ線検査
装置のイメージ・インテンスファイアＩ．Ｉ．に適用し
た場合の動作について説明する。図６は図１に示す静電
容量型距離センサ２０の送信電極１と受信電極２を上記
ＣアームのＩ．Ｉ．（移動体）に取り付けたものであ
る。図６において、Ｃ字形アーム３０の一端には静電容
量型距離センサを取り付けたＩ．Ｉ．３２（光学系及び
テレビカメラを含む）が、前記Ｃ字形アーム３０の他端
にはＸ線管３１が取り付けられている。

【００３０】前記Ｃ字形アーム３０はホルダ３３、支柱
３４を介して支持台３５で支持されている。前記Ｃ字形
アーム３０は、ホルダ３３により公知の機構で回転及び
スライド可能に構成され、支柱３４により公知の機構で
該Ｃ字形アーム３０の高さを可変できるように構成され
ている。このような構成のＣ字形アーム３０を回転、ス
ライド量及び高さを可変して患者の透視、撮影位置に位
置決めし、前記Ｘ線管３１からＸ線を照射し、前記患者
を透過したＸ線量をＩ．Ｉ．３２で検出し、このＩ．
Ｉ．３２の出力Ｘ線像を光学系を介してテレビカメラで
撮像して図示省略の画像処理装置で画像処理して透視あ
るいは撮影像をモニタに表示し、検査、診断に供する。
本発明による静電容量型距離センサを用いた障害物検出
システムは、図１の発振回路３により障害物を検出する
ための電界を送信電極１から放射し、Ｉ．Ｉ．に障害物
が接近してこれらの間の電界強度を受信電極２で検出し
て、この受信電極２の検出値と前記発振回路１からの基
準値を容量検出回路４で比較し、前記Ｉ．Ｉ．と障害物
間の静電容量、すなわち距離を検出する。この容量検出
回路４で検出した静電容量値とモータ制御回路６からの
Ｉ．Ｉ．の位置情報を容量変化検出回路８に入力し、こ
の容量変化検出回路８により各位置での静電容量の変化
量を算出すると共にセンシング速度設定器９によりＩ．
Ｉ．に取り付けたセンサの移動速度を一定速度とするた
めの速度指令値を算出し、この速度指令により前記容量
変化検出回路８による静電容量の検出タイミングと同期
してＩ．Ｉ．の移動速度を制御する。そして、前記容量
変化検出回路８で検出した静電容量値の変化に基づいて
障害物の形状を形状判断回路１０で判断し、判断した障
害物の形状に基づいてＩ．Ｉ．３２と障害物間の静電容
量値を補正するための係数を補正係数算出回路１１で求
め、この補正係数を距離検出回路５に入力して前記Ｉ．
Ｉ．３２と障害物間の距離を求めて、この距離の値をモ
ータ制御回路６に入力し、該モータ制御回路６では、前
記、距離信号に基づいて、Ｉ．Ｉ．を停止させる目標位
置を決め、この目標位置でＩ．Ｉ．が停止するように前
記モータ７を減速制御する。

【００３１】以上の動作を図７を用いて詳細に説明す
る。先ず、障害物はＰ₂の位置にあるとし、センサが障
害物を検出する位置をＰ₀とする。また、障害物の形状
を凸型とし、センサが障害物を検出した位置Ｐ₀の時点
から説明をする。センサを取り付けたＩ．Ｉ．がＰ₀の
位置にあるときの前記Ｉ．Ｉ．の移動速度をＶ₁とす
る。センサが障害物を検出すると、センサ２０から検出
した静電容量値を出力する。この検出した静電容量値に
より容量変化検出回路８はＩ．Ｉ．の移動位置による静
電容量の変化量の計測を開始する。これと同時に、セン
シング速度設定器９では、容量変化検出回路８での静電
容量の変化量の検出を正確にするために、Ｉ．Ｉ．が一
定速度Ｖ₁で走行する速度指令をモータ制御回路６に出
力する。容量変化検出回路８では、Ｉ．Ｉ．が一定の距
離を移動して静電容量の変化の様子を求める必要がある
ことから、しばらく、Ｉ．Ｉ．は速度Ｖ₁のままで走行
を続ける。

【００３２】この間の様子は、図７に示すセンシング域
に相当する。その後、形状検出回路１０において容量変
化検出回路８で求めた静電容量の変化の様子と基準の静
電容量変化の様子とを比較し、障害物の形状Ｇを出力す
る。障害物の形状Ｇが求まると、この形状は次の補正係
数算出回路１１に入力され、形状Ｇに応じた補正係数Ｔ
が算出される。補正係数Ｔが算出されると、距離検出回
路５に入力されるほか、センシング速度設定器９と容量
変化検出回路８へも出力する。センシング速度設定器９
では、モータ制御回路への速度入力を終了し、Ｉ．Ｉ．
を一定速度で走行する状態から減速する状態へと移行
し、容量変化検出回路８では、容量変化の検出が終了す
る。一方、距離検出回路５ではセンサ２０で検出した静
電容量に補正係数Ｔを乗じて、正確な静電容量を算出す
る。その後、距離に換算し、センサと障害物間の正確な
距離をモータ制御回路６に入力する。以上の方法によ
り、センサ２０で検出した静電容量は、障害物の形状を
検出し、その形状にもとづく補正係数が乗じられること
から、常に、障害物の形状にかかわらず、正確な静電容
量を求めることができる。したがって、障害物の形状に
よる静電容量の誤差は、補正係数Ｔによって補正される
ため、常に平型の場合と同等の静電容量とすることがで
きる。このため、障害物の形状によって、Ｉ．Ｉ．の停
止位置が変化することはなく、凹型、凸型の形状でも平
型の場合の停止位置と同じ位置に停止することが可能と
なる。このことは、例えば、患者の部位にかかわらず、
常に一定の位置で停止できることを意味し、Ｉ．Ｉ．が
患者に接近するときの安全性が向上する。このようにし
て、障害物とＩ．Ｉ．３２とが所定の距離にある場合に
は該障害物の形状にかかわらずに、前記Ｃ字形アームの
回転やスライド移動、上下移動等の可動動作を停止さ
せ、患者や術者等がＣ字形アームに接触することを未然
に防止するものであり、これによって循環器Ｘ線検査装
置の安全性が従来よりも格段に向上するものである。な
お、上記実施例では、障害物を検出するセンサを取り付
ける移動体として循環器Ｘ線診断装置のＣ字型アームに
適用した例について説明したが、本発明は、上記循環器
Ｘ線検査装置のＣ字形アームの他にも、回転や移動して
患者や術者への接触を未然に防ぐ用途のＸ線診断装置に
適用できることはもちろんのこと、Ｘ線診断装置以外の
医用診断装置にも適用できることは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
医用診断装置の移動体の移動時に該移動体が患者や術者
等への接触を非接触で検出して前記移動体の障害物を検
出する医用診断装置の障害物検出システムにおいて、前
記障害物が同一位置にある場合は、その形状にかかわら
ず、正確にその位置を検出できるので、医用診断装置の
安全性と信頼性の向上を図ることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による医用診断装置の障害物検出システ
ムの構成を示す図。

【図２】各形状をした障害物センサ電極に向かって一定
速度で接近したときの位置に対する静電容量の変化の様
子を示す図。

【図３】各形状別の障害物とセンサ（受信電極）の組み
合わせを示す図。

【図４】同一位置にある障害物の各形状（尖鋭度）毎の
静電容量を示す図。

【図５】同一位置にある障害物の各形状（尖鋭度）毎の
静電容量値の補正係数を示す図。

【図６】静電容量型距離センサを循環器Ｘ線検査装置の
Ｃアーム部に取り付けた図。

【図７】本発明による障害物の減速時の位置と速度の関
係を示す図。

【図８】静電容量型距離センサに障害物が接近した場合
の電界の変化の模様を示す図。

【図９】静電容量型距離センサから見た平型と凸型の形
状の障害物の表面積を示す図

【図１０】従来の障害物の形状別の減速時の位置と速度
の関係を示す図。

【図１１】従来の医用診断装置の障害物検出システムの
構成を示す図。

【符号の説明】

１送信電極２受信電極３発振回路４容量
検出回路（共振回路）５距離検出回路６モータ制御回路７モータ
８容量変化検出回路９センシング速度設定器１０形状判断回路（カー
ブ比較器）１１補正係数算出回路２０静電容量
型距離センサ２１静電容量補正回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁波を放射して電磁界を形成する送信
電極と、この送信電極の周囲の電磁界の強度を検出する
受信電極と、この受信電極で検出した電磁界の強度から
前記受信電極と障害物間の静電容量を検出する静電容量
検出手段と、前記受信電極と障害物間の静電容量の変化
量を検出する静電容量変化量検出手段と、この静電容量
変化量検出手段の出力から前記障害物の形状を判断する
形状判断手段と、この形状判断手段の出力から前記静電
容量検出手段の出力を補正する静電容量補正手段と、こ
の静電容量補正手段により補正した静電容量を前記受信
電極と障害物間の距離に変換する距離変換手段とから成
る静電容量型距離センサ。
【請求項２】請求項１に記載の静電容量型距離センサ
を医用診断装置の可動部に設け、前記静電容量型距離セ
ンサで前記可動部の可動時に該可動部の周囲の障害物を
検出することを特徴とする医用診断装置の障害物検出シ
ステム。