JP2001309910A - 回診用ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作ハンドルによる力と車輪の回転速度を検
知して、登坂傾斜角度にかかわらず軽快な操作性と安全
性を有する回診用Ｘ線撮影装置を提供する。 【解決手段】 ＣＰＵ１１は、予めいろいろな傾斜角度
θを持った走行路で、一定時間内の車輪回転速度Ｖとモ
ータ駆動回路９の出力Ｔを記憶し、その平均値の比Ｒ_０
（θ）を算出し記憶する。そして、回診時に走行する時
の速度Ｖと出力Ｔの平均値の比Ｒを算出し、Ｒ_０（θ）
と比較して、装置の登坂傾斜角度θを推定し、レバーハ
ンドル１４に設けられた圧力センサからの入力信号Ｆ
に、上記登坂傾斜角度θに応じた係数αを乗じ、Ｔ＝α
Ｆとして、ＰＷＭ制御回路１０を介してモータ駆動回路
９に出力し、駆動車輪（左、右車輪１、２）の回転速度
Ｖを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動型Ｘ線装置に
係わり、特に、操作ハンドルの力に応答して前進または
後退する動力駆動型の台車からなる回診用Ｘ線撮影装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の回診用Ｘ線撮影装置を示
す。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図
を示す。この装置は、Ｘ線管１８と、それを保持するア
ーム１９と、台車２１上で旋回可能な支柱２０と、その
支柱２０に沿ってアーム１９が上下する上下移動部と、
旋回自在の前輪２３およびかじ取り不能の後輪２２（右
車輪２、左車輪１）を備え、台車２１に取り付けられた
ハンドル保持台１７に設けられたレバーハンドル１４を
前後に操作することによって、下部に設けられた駆動モ
ータ（右モータ６、左モータ５）で前進または後退する
Ｘ線制御部を搭載する台車２１とから構成されている。

【０００３】そして、Ｘ線管１８の支持機構と回転機構
を備えて、水平方向に伸縮するアーム１９が、支柱２０
上をスムースに垂直移動し、バランスが取れる機構に設
計され、被検者の撮影部位に応じてあらゆる方向と空間
的な位置に、Ｘ線管１８のコリメータ（Ｘ線放射口）が
むけられる。この回診用Ｘ線撮影装置の重量は、４５０
ｋｇ以上になることがあるので、動力の助けなしに台車
を動かすことは非常に難しい。一般に台車２１の後部に
は固定したかじ取り不能の一対の後輪２２が設けられ、
台車２１の前部は、一対のキャスターすなわち旋回自在
の前輪２３によって支持されている。後輪２２は、一般
的に台車に装着された駆動モータ（右モータ６、左モー
タ５）により駆動される。

【０００４】そして、台車２１には、自動車用バッテリ
とインバータで主回路１００〜１２０Ｖ、６０Ｈｚを内
部電源とし、高電圧変圧器とコンデンサを備えている。
その制御回路はソリッドシステム化され、撮影操作は自
動プログラム化したワンタッチ式の装置が多く使用され
ている。また、台車２１はゴムタイヤなどを用い、病
室、手術室、エレベータでの出入りが自在であるように
設計され、その他ブレーキシステム、カセッテボック
ス、付属装置を備えている。

【０００５】この回診用Ｘ線撮影装置は移動型装置とし
て小型・軽量で移動操作性の良いことが重要であり、病
院内でベッドルーム、技工室、手術室、小児室、レント
ゲン室、乳児室等に容易に移動して、手軽に現場でＸ線
撮影用として使用される。

【０００６】図４に回診用Ｘ線撮影装置の制御ブロック
図を示す。図４の上部に示された左車輪１および右車輪
２が、それぞれ左モータ５および右モータ６によって駆
動され、左モータ５と右モータ６はモータ駆動回路９に
よって個別に制御される。モータ駆動回路９はＰＷＭ制
御回路１０によってパルス幅制御（ＰＷＭ）によりスイ
ッチング制御される。そのスイッチング制御のデューテ
ィ制御幅は、ＣＰＵ３５からの信号によって制御され
る。操作者が台車２１のレバーハンドル１４を前後に操
作すると、レバーハンドル１４の両端に設けられた左圧
力センサ１５及び右圧力センサ１６からの信号が左右独
立して左入力１２、及び右入力１３としてＣＰＵ３５に
左Ｆｔ及び右Ｆｔとして入力される。

【０００７】一方、左車輪１及び右車輪２の車軸に設け
られ回転速度を検出する左エンコーダ３と右エンコーダ
４から、その回転速度左Ｖｔ及び右Ｖｔの信号がＣＰＵ
３５に入力される。そして、左圧力センサ１５及び右圧
力センサ１６からの前進、後退の入力信号Ｆｔと、左エ
ンコーダ３及び右エンコーダ４からの速度信号Ｖｔとか
ら、ＣＰＵ３５はそれに対応したスイッチング制御のデ
ューティ制御幅信号をＰＷＭ制御回路１０に入力し、Ｐ
ＷＭ制御回路１０はモータ駆動回路９を制御し、モータ
駆動回路９は左モータ５及び右モータ６の回転速度を制
御するものである。

【０００８】図５にＰＷＭ制御回路によるモータ３４の
駆動回路を示す。（ａ）は運転状態（ｂ）は停止状態を
示す。モータ３４がスイッチング素子ＳＷ２４、ＳＷ２
５、ＳＷ２６、ＳＷ２７で構成されるブリッジ回路の中
央に配置され、ＰＷＭ制御回路１０によりスイッチング
制御される。モータ３４を正回転するにはＳＷ２４、Ｓ
Ｗ２７をＯＮとし、ＳＷ２５、ＳＷ２６をＯＦＦとす
る。ＤＣ電源２８からＳＷ２４、Ａ点、モータ３４、Ｂ
点、ＳＷ２７、接地３３と電流が流れモータ３４は正回
転する。

【０００９】また、逆回転させるためには、ＳＷ２５、
ＳＷ２６をＯＮとし、ＳＷ２４、ＳＷ２７をＯＦＦとす
る。ＤＣ電源２８からＳＷ２５、Ｂ点、モータ３４、Ａ
点、ＳＷ２６、接地３３と電流が流れモータ３４は逆回
転する。そしてモータ３４の駆動力を増減するには各ス
イッチング素子のＯＮ‐ＯＦＦのデューティ制御幅をＰ
ＷＭ制御回路１０で制御することで行なわれる。そし
て、モータ３４を停止させるときには全スイッチング素
子ＳＷ２４、ＳＷ２５、ＳＷ２６、ＳＷ２７をＯＦＦに
する。

【００１０】レバーハンドル１４は比較的堅いが可撓性
のあるバネ部材を介して台車２１に接続されている。台
車２１両側に接続された２個所のバネ部材は、堅い板バ
ネで構成され、そのバネ部材を設けたことにより、レバ
ーハンドル１４を押したり引いたりするようなレバーハ
ンドル１４に加えられる力に応じて、レバーハンドル１
４を僅かに前後方向に変位させることができる。

【００１１】レバーハンドル１４の両端にはレバーハン
ドル１４と共に動く一対の線形磁石がそれぞれ取り付け
られている。一方、一対のホール効果センサ（左圧力セ
ンサ１５、右圧力センンサ１６）が台車２１に取付けら
れ、それぞれ対応する磁石に隣接して配置される。そし
てホール効果センサは電源（図示しない）にそれぞれ接
続されている。ホール効果センサ（左圧力センサ１５、
右圧力センンサ１６）が磁石に対して中心位置にあると
き、ホール効果センサ（左圧力センサ１５、右圧力セン
ンサ１６）の出力信号はゼロ・レベルになり、磁石をず
らすと、ホール効果センサ（左圧力センサ１５、右圧力
センンサ１６）の出力信号は正の最大値と負の最大値の
間でほぼ線形に変化する。

【００１２】センサ信号の符号すなわち極性は、レバー
ハンドル１４の変位の方向を表しセンサ信号の大きさは
変位量に比例する。レバーハンドル１４を前後に操作す
ることで、バネ部材のバネ作用により、レバーハンドル
１４は比較的容易に変位させることができるとともに、
レバーハンドル１４を離したとき、中性位置または中心
位置にすばやく復帰させることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の回診用Ｘ線撮影
装置は以上のように構成されており、レバーハンドル１
４はその両端をバネ部材の板バネなどで保持されてい
て、その板バネで重力方向の荷重を支えながら、操作力
がゼロの時には、このレバーハンドル１４を中立位置に
復帰させる機構であり、また、操作力の検知には、レバ
ーハンドル１４に取付けられた磁石の位置をホール効果
センサで検出する方法（もしくは、レバーハンドル１４
を支える板バネにひずみゲージを貼り付ける方法もあ
る）を用いているが、しかし、同じトルクを駆動用の左
モータ５または右モータ６に入力しても、登坂時と水平
時では負荷が異なるので、上り坂では重く下り坂では軽
くなる。

【００１４】装置の質量が大きい場合には、この差が顕
著に表れるので、登坂時に大きな操作力が必要となる。
また、登坂時に過度の操作力を必要としないようにモー
タを制御すると、水平走行時や、下り坂走行時に過敏な
動作をして、ぎくしゃくするという問題がある。また、
角度センサを設けても、加速時と登坂時の区別が困難で
ある。速度制御系を有するシステムに関しては、傾斜に
よる影響は少ないが、フィードバック系の遅れの影響で
操作感が自然でなくなるという問題がある。

【００１５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、レバーハンドル１４による進行方向の
操作力Ｆと駆動車輪の回転速度Ｖを検知して、登坂時、
水平時、下り坂時の何れの状態でも軽快な操作感が得ら
れ安全な走行ができる回診用Ｘ線撮影装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の回診用Ｘ線撮影装置は、独立に駆動される一
対の駆動車輪を有し、操作ハンドルの両端に加えられた
進行方向の操作力に応じて、左右前後に独立して設けら
れ圧迫されて操作力を検出する圧力センサと、左右に独
立して設けられたモータ機構と、駆動される車輪の回転
速度を検知するエンコーダと、前記圧力センサからの信
号とエンコーダからの信号とを受けて左右のモータを制
御するモータ駆動回路とから構成される回診用Ｘ線撮影
装置において、車輪の回転速度及びモータ駆動回路の出
力を記憶する記憶手段と、その記憶された回転速度とモ
ータ駆動回路の出力のそれぞれの平均値の比Ｒを算出
し、予め測定記憶されたいろいろな登坂する傾斜角度θ
における平均値の比Ｒ_０（θ）と比較して、装置の登坂
傾斜角度θを推定する演算手段とを設けて、前記圧力セ
ンサからの入力信号に前記登坂傾斜角度θに応じた係数
を乗じて、駆動車輪の回転速度を制御するものである。

【００１７】本発明の回診用Ｘ線撮影装置は、上記のよ
うに構成されており、予め、走行するいろいろな傾斜角
度θによる車輪回転速度とモータ駆動回路出力とを記憶
し、それぞれの速度と出力の平均値の比Ｒ_０（θ）を算
出しておき、実際走行する時の速度と出力の平均値の比
Ｒを算出して、Ｒ_０（θ）と比較して、装置の登坂傾斜
角度θを推定し、前記圧力センサからの入力信号に登坂
傾斜角度θに応じた係数を乗じて、ＰＷＭ制御回路を介
してモータ駆動回路に出力し、駆動車輪の回転速度を制
御するので、登坂時、水平時、下り坂時の何れの状態で
も軽快な操作感が得られ安全な走行ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の回診用Ｘ線撮影装置の一
実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発明の
回診用Ｘ線撮影装置の駆動回路を示す図である。本装置
は、独立に駆動される一対の駆動車輪（左車輪１、右車
輪２）と、レバーハンドル１４の両端に加えられた進行
方向の操作力に応じて、左右前後に独立して設けられ圧
迫されて操作力を検出する圧力センサ（左圧力センサ１
５、右圧力センサ１６）と、左右に独立して設けられた
モータ（左モータ５、右モータ６）と、駆動される車輪
の回転速度を検知するエンコーダ（左エンコーダ３、右
エンコーダ４）と、車輪の回転速度Ｖ及びモータ駆動回
路の出力Ｔを記憶する記憶手段と、それぞれの平均値の
比Ｒを算出し、予めいろいろな傾斜角度θで測定され算
出された比Ｒ_０と比較して、装置の登坂傾斜角度θ’を
推定し、モータ駆動回路９の出力値Ｔに変換する係数α
を決定する演算手段とを備えたＣＰＵ１１と、モータ駆
動回路９をパルス幅制御するＰＷＭ制御回路１０と、そ
れにより左右のモータ（左モータ５、右モータ６）を制
御するモータ駆動回路９とから構成される。

【００１９】本装置は、ＣＰＵ１１が従来の装置のＣＰ
Ｕ３５と機能（ＣＰＵ１１の機能については後述する）
が異なり、その他の部品構成は同じで、モータ駆動制御
は、ＰＷＭ制御回路１０を用い、図５に示すように、モ
ータ３４が、スイッチング素子ＳＷ２４、ＳＷ２５、Ｓ
Ｗ２６、ＳＷ２７で構成されるブリッジ回路の中央に配
置され、ＰＷＭ制御回路１０によりスイッチング制御さ
れる。そして、モータ３４の駆動力を増減するには各ス
イッチング素子のＯＮ‐ＯＦＦのデューティ制御幅をＰ
ＷＭ制御回路１０で制御することで行なわれる。そし
て、モータ３４を停止させるときには全スイッチング素
子ＳＷ２４、ＳＷ２５、ＳＷ２６、ＳＷ２７をＯＦＦに
する。

【００２０】レバーハンドル１４は比較的堅いが可撓性
のあるバネ部材を介して台車２１に接続されている。台
車２１両側に接続された２個所のバネ部材は、堅い板バ
ネで構成され、そのバネ部材を設けたことにより、レバ
ーハンドル１４を押したり引いたりするようなレバーハ
ンドル１４に加えられる力に応じて、レバーハンドル１
４を僅かに前後方向に変位させることができる。レバー
ハンドル１４の両端にはレバーハンドル１４と共に動く
一対の線形磁石がそれぞれ取り付けられている。一方、
一対のホール効果センサ（左圧力センサ１５、右圧力セ
ンンサ１６）が台車２１に取付けられ、それぞれ対応す
る磁石に隣接して配置される。磁石をずらすと、ホール
効果センサ（左圧力センサ１５、右圧力センンサ１６）
の出力信号は正の最大値と負の最大値の間でほぼ線形に
変化する。

【００２１】次に本装置のＣＰＵ１１の機能と制御機構
について説明する。ＣＰＵ１１は、予めいろいろな登坂
する傾斜角度θにおける車輪の回転速度Ｖｔ及びモータ
駆動回路９の出力Ｔｔを記憶装置に記憶し、そして、回
転速度Ｖｔの平均値と、モータ駆動回路９の出力Ｔｔの
平均値との比Ｒ_０を演算して、傾斜角度θの関数Ｒ
_０（θ）として記憶装置に記憶しておく。次に、実際装
置が移動する時に、車輪の回転速度Ｖｔ及びモータ駆動
回路の出力Ｔｔを一定時間、記憶装置に記憶し、その記
憶された回転速度Ｖｔとモータ駆動回路の出力Ｔｔのそ
れぞれの平均値を算出し、下記の数式（１）に示すそれ
ぞれの平均値の比Ｒを算出する。

【００２２】そして、予め、記憶装置に記憶されたいろ
いろな傾斜角度θにおける測定値の比Ｒ_０（θ）と比較
して、実際装置が移動する時のＲ＝Ｒ_０（θ）となる登
坂傾斜角度θを推定する。そして、ＣＰＵ１１はその傾
斜角度θでの予め測定記憶された回転速度Ｖｔとモータ
駆動回路９の出力Ｔｔとの関係から、下記の数式（２）
に示すモータ駆動回路９の出力値Ｔに変換する係数αを
決定する。そして、圧力センサ（左圧力センサ１５、右
圧力センサ１６）からの入力信号Ｆに、算出された係数
αを乗じて、下記の数式（３）に示すモータ駆動回路９
の出力Ｔを算出する。そして最適なスイッチング制御の
デューティ制御幅信号をＰＷＭ制御回路１０に入力する
ものである。

【００２３】

【数１】 図２に、登坂傾斜角度θと変換係数αの関係を示す。α
＝f（θ）となり、登坂傾斜角度θの増加と共に、変換
係数αも増加する。本装置は、レバーハンドル１４の両
端に設けられた圧力センサ（左圧力センサ１５、右圧力
センサ１６）からの入力信号Ｆ（左入力１２、右入力１
３）に前記変換係数αを乗じたモータ駆動回路９の出力
Ｔにより、モータ（左モータ５、右モータ６）を駆動
し、駆動車輪（左車輪１及び右車輪２）の回転速度Ｖを
制御するものである。登坂時、水平時、下り坂時の何れ
の状態でも変換係数αによって軽快な操作感が得られ安
全な走行ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の回診用Ｘ線撮影装置は上記のよ
うに構成されており、予めいろいろな傾斜角度θを持っ
た走行路を移動し、装置の記憶部に一定時間の車輪回転
速度Ｖｔとモータ駆動回路の出力Ｔｔを記憶し、その平
均値の比Ｒ_０（θ）を算出し記憶しておき、そして、診
断撮影の回診時に実際走行する時の速度と出力の平均値
の比Ｒを算出して、Ｒ_０（θ）と比較して、装置の登坂
傾斜角度θを推定し、装置のレバーハンドルに設けられ
た圧力センサからの入力信号Ｆに、モータ駆動回路の出
力値に変換する係数αを乗じて、Ｔ＝αＦとして、ＰＷ
Ｍ制御回路を介してモータ駆動回路に出力し、駆動車輪
の回転速度を制御するので、登坂路では、変換係数αを
１以上に設定すると、軽い操作感が得られ、逆に下り坂
では変換係数αを１以下に設定すれば、加速が押さえら
れるので、安定した操作感が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の回診用Ｘ線撮影装置の一実施例を示
す図である。

【図２】 本発明の回診用Ｘ線撮影装置の登坂傾斜角度
と変換係数の関係を示す図である。

【図３】 回診用Ｘ線撮影装置の外観を示す図である。

【図４】 従来の回診用Ｘ線撮影装置の駆動系統を示す
図である。

【図５】 従来の回診用Ｘ線撮影装置のＰＷＭ制御のモ
ータ駆動回路を示す図である。

【符号の説明】

１…左車輪 ２…右車輪 ３…左エンコーダ ４…右エンコーダ ５…左モータ ６…右モータ ７…左出力 ８…右出力 ９…モータ駆動回路 １０…ＰＷＭ制御回
路 １１…ＣＰＵ １２…左入力 １３…右入力 １４…レバーハンド
ル １５…左圧力センサ １６…右圧力センサ １７…ハンドル保持台 １８…Ｘ線管 １９…アーム ２０…支柱 ２１…台車 ２２…後輪 ２３…前輪 ２４…ＳＷ ２５…ＳＷ ２６…ＳＷ ２７…ＳＷ ２８…ＤＣ電源 ２９…Ｄ ３０…Ｄ ３１…Ｄ ３２…Ｄ ３３…接地 ３４…モータ ３５…ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】独立に駆動される一対の駆動車輪を有し、
   操作ハンドルの両端に加えられた進行方向の操作力に応
   じて、左右前後に独立して設けられ圧迫されて操作力を
   検出する圧力センサと、左右に独立して設けられたモー
   タ機構と、駆動される車輪の回転速度を検知するエンコ
   ーダと、前記圧力センサからの信号とエンコーダからの
   信号とを受けて左右のモータを制御するモータ駆動回路
   とから構成される回診用Ｘ線撮影装置において、車輪の
   回転速度及びモータ駆動回路の出力を記憶する記憶手段
   と、その記憶された回転速度とモータ駆動回路の出力の
   それぞれの平均値の比Ｒを算出し、予め測定記憶された
   いろいろな登坂する傾斜角度θにおける平均値の比Ｒ_０
   （θ）と比較して、装置の登坂傾斜角度θを推定する演
   算手段とを設け、前記圧力センサからの入力信号に前記
   登坂傾斜角度θに応じた係数を乗じて、駆動車輪の回転
   速度を制御することを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。