JP2007095530A - 高電圧装置およびこれを備えたｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電電荷の影響を抑制して、Ｘ線管に第１の電圧と第１の電圧より低い第２の電圧とを交互に正しい電圧値で印加することができる高電圧装置を提供する。
【解決手段】高電圧発生回路３１と、Ｘ線管３との間を接続する高圧ケーブル２３ａ、２３ｃには、放電ライン２５ａ、２５ｃが設けられている。高電圧発生回路３１は、高電圧と低電圧とを交互に出力するとともに、高電圧発生回路３１が無負荷の期間は、グリッド回路３３はバイアス電圧を印加する。そして、このバイアス電圧の印加されている期間内にのみ、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃを閉止から開放状態に切り換える。これにより、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃの浮遊容量に蓄積された充電電荷はグラウンドＥに放電される。よって、その後に高電圧発生回路３１が出力するときは、充電電荷の影響を受けることなく、Ｘ線管３に管電圧を正しく印加させることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、グリッド付きＸ線管に用いる高電圧発生装置およびこれを備えたＸ線診断装置に係り、特に、グリッドＸ線管に異なる管電圧を交互に印加する技術に関する。

Ｘ線診断装置は、被検体に低線量のパルス状のＸ線を連続的に曝射して、得られる複数の画像を所定のフレームレートで表示する。術者は、このリアルタイムの動画を観察することで、被検体の診断を行う。

図４は、グリッド付きＸ線管に用いる、従来の高電圧装置の概略構成を示すブロック図である。高電圧装置は、電源部４１と制御部４３と高圧ケーブル４５とに大きく分けられる。電源部４１は、高電圧発生回路５１と、グリッド回路５３と、フィラメント加熱回路５５とを備える。

高電圧発生回路５１は、高圧ケーブル４５を介して、Ｘ線管６１の陽極（ターゲットのことであり、以下では「ターゲット」と記載する）６１ａおよび陰極（フィラメントのことであり、以下では「フィラメント」と記載する）６１ｃに高電圧を印加する。グリッド回路５３は、グリッド６１ｇおよびフィラメント６１ｃに、グリッド６１ｇ側を負とするバイアス電圧を印加する。フィラメント加熱回路５５は、フィラメント６１ｃに加熱電流を供給する。

制御部４３は高電圧発生回路５１とフィラメント加熱回路５５を制御することで、パルス状にＸ線を曝射させる。また、グリッド回路５３を制御することで、Ｘ線を照射しない期間は管電流が流れないようにして、Ｘ線の不要な曝射を遮断する。

そして、近年、パルス状に曝射するＸ線の線量を交互に変える透視手法が採用されている。この場合、Ｘ線管６１のターゲット６１ａおよびフィラメント６１ｃに、比較的高い高電圧と比較的低い低電圧とを交互に印加する。これにより、異なる条件で得られる画像データの差分をとること（エネルギーサブトラクション）で、軟部組織、血管等を抽出することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開Ｈ３−１０６３４３号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の高電圧装置を用いて、Ｘ線の線量を交互に変える透視手法を行った場合、Ｘ線管６１のターゲット６１ａおよびフィラメント６１ｃに高電圧、または、低電圧を正しく管電圧として印加できない。特に、低電圧を印加しようとしたとしても、それよりも高い電圧が印加されてしまう。

図５を参照して説明する。図５は、（ａ）高電圧発生回路の出力と、（ｂ）グリッド回路の出力と、（ｃ）陽極と陰極の間に印加される管電圧と、（ｄ）曝射されるＸ線の線量との各タイミングチャートである。

高電圧発生回路５１は、Ｘ線を曝射させるタイミングで、高電圧ＶＨ、または、低電圧ＶＬを間欠的に出力する。グリッド回路５３は、Ｘ線を曝射させない期間に、バイアス電圧Ｖｇを出力する。

このような制御によれば、高電圧ＶＨが出力されるとき（例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間）、高圧ケーブル４５の浮遊容量に電荷が充電される（以下、適宜、充電電荷という）。バイアス電圧が出力されている期間（例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの間）に移行すると、この充電電荷は、電源部４１に設けられる電圧検出回路（図示省略）を通じてわずかに放電される以外、ほとんど浮遊容量に蓄積されたままの状態となる。したがって、管電圧として時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間も、管電圧として高電圧ＶＨに近い値の電圧が印加された状態となっている。

その後、低電圧ＶＬが出力されている期間（例えば、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間）に移行すると、充電電荷がＸ線管６１のターゲット６１ａ、およびフィラメント６１ｃに流入する。このため、図５（ｃ）に示す斜線部分のように、低電圧ＶＬ以上に高い管電圧が、ターゲット６１ａとフィラメント６１ｃの間に印加されてしまう。この結果、曝射されるＸ線も所定の線量とならない。

このように、Ｘ線管６１のターゲット６１ａおよびフィラメント６１ｃに高電圧ＶＨ、または、低電圧ＶＬを正しく管電圧として印加できないと、その後のエネルギーサブトラクションを適切に行うことができないという不都合を招く。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、充電電荷の影響を抑制して、Ｘ線管に第１の電圧と第１の電圧より低い第２の電圧とを交互に正しい電圧値で印加することができる高電圧装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、グリッド付きＸ線管に用いる高電圧装置において、第１の電圧および前記第１の電圧より低い第２の電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段に接続され、第１または第２の電圧を前記グリッド付きＸ線管の陽極及び陰極に印加する高圧導電材と、前記高圧導電材と第２の電圧より低い電位点とを接続する放電ラインと、前記放電ラインの導通／非導通を切り換える開閉手段と、グリッドにバイアス電圧を印加して、陰極からの熱電子の放出を阻止するグリッド回路と、前記高電圧発生手段を操作して、第１の電圧と第２の電圧とを交互に、かつ、パルス状に発生させるとともに、前記高電圧発生手段が第１または第２の電圧のいずれも発生していない無負荷の期間は、前記グリッド回路を操作して、前記グリッドにバイアス電圧を印加させ、かつ、バイアス電圧が印加されている期間内にのみ、前記開閉手段を操作して、前記放電ラインを導通させる制御手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、グリッド回路は、高電圧発生手段が第１および第２の電圧のいずれも発生していない無負荷の期間に、グリッドにバイアス電圧を印加するので、Ｘ線の曝射を遮断する。そして、開閉手段は、バイアス電圧の印加されている期間内にのみ、放電ラインを導通させる。なお、バイアス電圧の印加されている期間内とは、その期間全部でもよいし、一部でもよい。これにより、高圧導電材の浮遊容量（静電容量）に充電された充電電荷は、放電される。

したがって、次に、高電圧発生手段が電圧を発生するときには、その前に発生させた電圧によって充電した充電電荷が、Ｘ線管の陽極および陰極に流入することはない。よって、高電圧発生手段は第１、または第２の電圧を交互に発生させるとき、充電電荷の影響を受けることがないので、Ｘ線管（陽極と陰極の間）に第１、または第２の電圧を正しく印加させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高電圧装置において、前記電位点は、グラウンドであることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、放電ラインをグラウンドに接続することで、好適に放電することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の高電圧装置と、前記高電圧装置が用いられ、第１および第２の電圧に応じた線量のＸ線を交互に照射するグリッド付きＸ線管と、照射されたＸ線を検出して、検出信号を出力する検出手段と、第１および第２の電圧に応じて出力された検出信号の差分に基づいて、画像データを生成する画像処理手段とを備えていることを特徴とするＸ線診断装置である。

［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、Ｘ線管の陽極と陰極の間に第１、または第２の電圧を正しい電圧値で印加させることができるので、所定の線量のＸ線を正しく曝射することができる。よって、画像処理手段により、検出信号の差分に基づいて生成される画像データの精度を向上させることができる。

なお、本明細書は、次のような高電圧装置に係る発明も開示している。

（１）グリッド付きＸ線管に用いる高電圧装置において、第１の電圧および前記第１の電圧より低い第２の電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段に接続され、第１または第２の電圧を前記グリッド付きＸ線管の陽極及び陰極に印加する高圧導電材と、前記高圧導電材と第２の電圧より低い電位点とを接続する放電ラインと、前記放電ラインの導通／非導通を切り換える開閉手段と、グリッドにバイアス電圧を印加して、陰極からの熱電子の放出を阻止するグリッド回路と、前記高電圧発生手段を操作して、第１の電圧と第２の電圧とを交互に、かつ、パルス状に発生させるとともに、前記高電圧発生手段が第１または第２の電圧のいずれも発生していない無負荷の期間は、前記グリッド回路を操作して、前記グリッドにバイアス電圧を印加させ、かつ、第１の電圧の発生を終了した後、次に第２の電圧の発生を開始までの間であって、バイアス電圧が印加されている期間内にのみ、前記開閉手段を操作して、前記放電ラインを導通させる制御手段とを備えることを特徴とする高電圧装置。

前記（１）に記載の発明によれば、グリッド回路は、高電圧発生手段が第１および第２の電圧のいずれも発生していない無負荷の期間に、グリッドにバイアス電圧を印加するので、Ｘ線の縛射を遮断する。そして、開閉手段は、第１の電圧の発生を終了した後、次に第２の電圧の発生を開始までの間であって、バイアス電圧が印加されている期間内にのみ、放電ラインを導通させる。これにより、第１の電圧に応じて高圧導電材の浮遊容量に充電された充電電荷は、放電される。したがって、次に、高電圧発生手段が第２の電圧を発生するときには、第１の電圧によって充電した充電電荷が、Ｘ線管の陽極および陰極に流入することはない。

なお、第２の電圧により高圧導電材の浮遊容量に充電された充電電荷は、放電されない。よって、次に、高電圧発生手段が第１の電圧を発生するときには、第２の電圧に応じた充電した充電電荷が蓄積されている。しかし、第１の電圧を発生すると、さらに高圧導電材の浮遊容量に充電電荷が充電されるのであって、陽極と陰極との間に印加される電圧に影響を与えない。

よって、高電圧発生手段は第１、または第２の電圧を交互に発生させるとき、充電電荷の影響を受けることがないので、Ｘ線管（陽極と陰極の間）に第１、または第２の電圧を正しく印加させることができる。

（２）請求項１または請求項２に記載の高電圧装置において、前記放電ラインには、さらに制限抵抗が設けられていることを特徴とする高電圧装置。

前記（２）に記載の発明によれば、放電ラインに大電流が流れることを防止することができる。

この発明に係る高電圧装置によれば、グリッド回路は、高電圧発生手段が第１および第２の電圧のいずれも発生していない無負荷の期間に、グリッドにバイアス電圧を印加するので、Ｘ線の曝射を遮断する。そして、開閉手段は、バイアス電圧の印加されている期間内にのみ、放電ラインを導通させる。なお、バイアス電圧の印加されている期間内とは、その期間全部でもよいし、一部でもよい。これにより、高圧導電材の浮遊容量（静電容量）に充電された充電電荷は、放電される。

したがって、次に、高電圧発生手段が電圧を発生するときには、その前に発生させた電圧によって充電した充電電荷が、Ｘ線管の陽極および陰極に流入することはない。よって、高電圧発生手段は第１、または第２の電圧を交互に発生させるとき、充電電荷の影響を受けることがないので、Ｘ線管（陽極と陰極の間）に第１、または第２の電圧を正しく印加させることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線診断装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、高電圧装置とＸ線管の構成を示すブロック図である。

Ｘ線診断装置は、被検体Ｍを載置する天板１と、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管３と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して、検出信号（電荷情報）を出力するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）５とを備えている。天板１は、Ｘ線透過材料などで構成される。これらＸ線管３とＦＰＤ５とは、互いに対向するように、Ｃ字状のアーム７（以下、「Ｃ型アーム７」という）の両端部にそれぞれ支持されている。このＣ型アーム７自体は、被検体Ｍの周りを回転可能に天井に懸垂支持されている。ＦＰＤ５は、この発明における検出手段に相当する。

Ｘ線管３には高電圧装置９が接続されている。高電圧装置９は、Ｘ線管３に印加する管電圧等を出力し、Ｘ線管３から曝射するＸ線の線量を制御する。

ＦＰＤ５の出力側には、図示省略のＡ／Ｄ変換器を介して、画像処理部１１が接続されている。画像処理部１１は、入力される検出信号の差分を算出する差分演算部１３のほか、補正等の各種処理を行う処理部（図示省略）や各種データや設定値を記憶する記憶部（図示省略）を備えている。そして、検出信号に基づいて画像データを生成する。画像処理部１１の出力側は、図示省略のＤ／Ａ変換器を介して、モニター１５が接続されている。モニター１５は、画像処理部１１から出力される画像データに基づいて画像を表示する。

なお、画像処理部１１は、各種処理、操作を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、演算処理の作業領域となるＲＡＭ（Random-Access Memory）や、各種情報を記憶する固定ディスク等の記憶媒体等によって実現されている。

図２を参照して、Ｘ線管３と高電圧装置９とについて詳細に説明する。

Ｘ線管３は、陽極（ターゲットのことであり、以下では「ターゲット」と記載する）３ａと陰極（フィラメントであり、以下では「フィラメント」と記載する）３ｃとグリッド３ｇとを備えており、３極Ｘ線管と呼ばれるものである。Ｘ線管３は、この発明におけるグリッド付きＸ線管に相当する。

高電圧装置９は、電源部２１と高圧ケーブル２３ａ、２３ｃと、放電ライン２５ａ、２５ｃと、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃと、制御部２９とを備えている。さらに、電源部２１は、高電圧発生回路３１と、グリッド回路３３とフィラメント回路３５とを備えている。

高電圧発生回路３１は、外部から商用周波数の交流電力の入力を受けて、２種類の電圧の直流電力を出力する。本実施例では、高電圧発生回路３１は、周波数可変制御方式が採用されている。すなわち、交流電力を三相全波整流回路（図示省略）と平滑コンデンサ（図示省略）で直流電力に変換し、この直流電力をインバータ回路（図示省略）で所定の高周波の交流電力に変換する。この高周波の交流電力は、高圧トランス（図示省略）で昇圧された後、全波整流回路（図示省略）で整流し、高電圧の直流電力として出力する。なお、高電圧発生回路３１は、この発明における高電圧発生手段に相当する。

高圧ケーブル２３ａは、高電圧発生回路３１の正極の出力Ａ（＋）と、Ｘ線管３のターゲット３ａとの間を電気的に接続している。高圧ケーブル２３ｃは、高電圧発生回路３１の負極の出力Ｃ（−）と、Ｘ線管３のフィラメント３ｃとの間を電気的に接続している。高圧ケーブル２３ａ、２３ｃは、芯線の周囲にシース（図示省略）が設けられており、このシースは接地されている。そして、芯線とシースとの間に、所定の浮遊容量（静電容量）Ｃｓが存在している。なお、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃは、この発明における高圧導電材に相当する。

グリッド回路３３は、グリッド３ｇにバイアス電圧Ｖｇを印加して、フィラメント３ｃに対してグリッド３ｇの電位を低くする。これにより、フィラメント３ｃからの熱電子の放出を阻止する。本実施例では、グリッド回路３３の正極の出力は、高電圧発生回路３１の負極の出力Ｃ（−）と共通に、フィラメント３ｃに接続されている。グリッド回路３３の負極の出力は、グリッド３ｇに接続されている。

フィラメント加熱回路３５は、図示省略の加熱トランスを備えており、この加熱トランスの２次側がＸ線管３のフィラメント３ｃと接続されている。そして、フィラメント３ｃに電流を供給して加熱する。なお、フィラメント加熱回路３５の出力の片側は、高電圧発生回路３１の負極の出力Ｃ（−）と共通に、フィラメント３ｃと接続されている。

放電ライン２５ａ、２５ｃは、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃとグラウンドＥとを電気的に接続する。高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは、この放電ライン２５ａ、２５ｃの導通／非導通を切り換える。この高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃとしては、半導体により構成されたスイッチあるいは真空管によるスイッチ等、適宜に選択される。なお、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは、この発明における開閉手段に相当する。

制御部２９は、高電圧発生回路３１とグリッド回路３３とフィラメント加熱回路３５と高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃとを統括的に操作する。特に、高電圧発生回路３１を操作して、高電圧発生回路３１が出力する直流電力の電圧と、その出力タイミングの指示を与える。直流電力の電圧としては高低２種類の電圧である。以下では、高い方を高電圧Ｖ１と、低い方を低電圧Ｖ２と記載する。なお、高電圧Ｖ１と低電圧Ｖ２とは、それぞれこの発明における第１の電圧と第２の電圧とに相当する。

なお、制御部２９は、各種処理、操作を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、演算処理の作業領域となるＲＡＭ（Random-Access Memory）や、各種情報を記憶する固定ディスク等の記憶媒体等によって実現されている。

次に、実施例に係るＸ線診断装置の動作について説明する。図３は、（ａ）高電圧発生回路の出力と、（ｂ）グリッド回路の出力と、（ｃ）高電圧スイッチの開閉状態と、（ｄ）陽極と陰極の間に印加される管電圧と、（ｅ）曝射されるＸ線の線量との各タイミングチャートである。

制御部２９は、高電圧発生回路３１を操作して、図３（ａ）に示すように、高電圧Ｖ１と低電圧Ｖ２を交互に、かつ、パルス状に発生させる。

また、制御部２９は、グリッド回路３３を操作して、図３（ｂ）に示すように、高電圧発生回路３１が高電圧Ｖ１または低電圧Ｖ２のいずれの電圧も発生していない無負荷の期間にバイアス電圧Ｖｇを印加させる。

さらに、制御部２９は、バイアス電圧Ｖｇが印加された後に、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃを閉止させる。また、バイアス電圧Ｖｇの印加を停止すると同時に、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃを開放させる。

以下、各期間ごとに分けて、動作説明をする。

＜時刻ｔ１から時刻ｔ２まで＞
時刻ｔ１において、高電圧発生回路３１は高電圧Ｖ１で出力し始め、グリッド回路３３はバイアス電圧Ｖｇの出力を終了する。また、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは閉止から開放に切り換える。

したがって、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間は、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間には高電圧Ｖ１が印加される。また、グリッド３ｇはフィラメント３ｃと同電位であり、高電圧ケーブル２３ａ、２３ｃは、グラウンドＥから絶縁されている。

よって、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間には高電圧Ｖ１がそのまま管電圧として印加される。これにより、フィラメント３ｃから熱電子が放出され、この熱電子がターゲット３ａに衝突して所定量のＸ線に変換される。

Ｘ線は、天板１に載置される被検体Ｍに曝射される。ＦＰＤ５は、被検体Ｍを透過したＸ線を検出する。この検出信号は、ＦＰＤ５から画像処理部１１に出力される。

一方、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃの浮遊容量Ｃｓには、高電圧Ｖ１に応じた充電電荷が充電される。

＜時刻ｔ２から時刻ｔ３まで＞
時刻ｔ２において、高電圧発生回路３１は出力を停止する。すなわち、無負荷となる。また、グリッド回路３３はバイアス電圧Ｖｇで出力し始める。高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは開放されたままである。

したがって、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に浮遊容量Ｃｓに充電された充電電荷は、放電されることなく、浮遊容量Ｃｓに蓄積されている。よって、図３（ｄ）に示すように、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間には充電電荷により高電圧Ｖ１が管電圧として印加された状態が維持されている。

グリッド３ｇはフィラメント３ｃよりもさらに低い電位となっている。この結果、フィラメント３ｃからの熱電子の放出が阻止されている。よって、図３（ｅ）に示すように、Ｘ線の曝射は遮断されている。

＜時刻ｔ３から時刻ｔ４まで＞
時刻ｔ３において、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは開放から閉止に切り換える。

したがって、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間は、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃがグラウンドＥと短絡される。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に浮遊容量Ｃｓに充電され、そのまま蓄積された充電電荷は、グラウンドＥへ放電される。この結果、図３（ｄ）に示すように、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間に印加される管電圧は急激に低下する。よって、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間の電位差はほとんどなくなり、グリッド３ｇが、ターゲット３ａ、フィラメント３ｃに比べて低い電位となっているのみである。よって、フィラメント３ｃからの熱電子の放出は発生しない。

＜時刻ｔ４から時刻ｔ５まで＞
この期間は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間の動作において高電圧発生回路３１から出力される高電圧Ｖ１を低電圧Ｖ２に換えたものである。

すなわち、時刻ｔ４において、高電圧発生回路３１は低電圧Ｖ２の出力を開始し、グリッド回路３３はバイアス電圧Ｖｇの出力を終了する。また、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは閉止から開放に切り換える。

したがって、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間は、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間には低電圧Ｖ２が管電圧として印加される。また、グリッド３ｇはフィラメント３ｃと同電位である。なお、高電圧ケーブル２３ａ、２３ｃは、グラウンドＥから絶縁されている。

よって、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間には低電圧Ｖ２がそのまま印加されて、フィラメント３ｃから熱電子が放出され、この熱電子がターゲット３ａに衝突して所定のＸ線に変換される。このとき、発生するＸ線の線量は、高電圧Ｖ１が印加された場合に比べて低い。

Ｘ線は、天板１に載置される被検体Ｍに曝射される。ＦＰＤ５は、被検体Ｍを透過したＸ線を検出する。この検出信号は、ＦＰＤ５から画像処理部１１に出力される。

ここで、画像処理部１１には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において高線量のＸ線を曝射して得られた検出信号と、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間において低線量のＸ線を曝射して得られた検出信号とが収集されたことになる。画像処理部１１に含まれる差分演算部１３は、これらＸ線の線量の異なる２種類の検出信号の差分を算出するエネルギーサブトラクションを行い、画像データを生成する。

生成された画像データは、モニター１５に出力される。モニター１５は、この画像データに基づき画像を表示する。

一方、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃの浮遊容量Ｃｓには、低電圧Ｖ２に応じた充電電荷が充電される。

＜時刻ｔ５から時刻ｔ６まで＞
時刻ｔ５において、高電圧発生回路３１は出力を停止し、グリッド回路３３はバイアス電圧Ｖｇを出力し始める。なお、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは開放したままである。

したがって、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間においては、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間に充電された充電電荷は、放電されることなく、浮遊容量Ｃｓに蓄積されている。よって、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間には充電電荷により低電圧Ｖ２が管電圧として印加された状態が維持されている。また、グリッド３ｇはフィラメント３ｃよりもバイアス電圧Ｖｇの分だけ低い電位となっている。この結果、フィラメント３ｃからの熱電子の放出が阻止されている。よって、Ｘ線の曝射は遮断されている。

＜時刻ｔ６から時刻ｔ７まで＞
時刻ｔ６において、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃが開放から閉止に切り換わる。なお、高電圧発生回路３１からの出力は無負荷のままであり、グリッド回路３３はバイアス電圧Ｖｇを出力したままである。

したがって、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間は、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃがグラウンドＥと短絡される。時刻ｔ４から時刻ｔ５の間に浮遊容量Ｃｓに充電され、そのまま蓄積された充電電荷は、グラウンドＥへ放電される。この結果、ターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間に電位差はほとんどなく、単にグリッド３ｇが、ターゲット３ａ、フィラメント３ｃに比べて低い電位となっているのみである。よって、フィラメント３ｃからの熱電子の放出は発生しない。

時刻ｔ７以降は、時刻ｔ１以降と全く同じである。

なお、高電圧発生回路３１等の動作の期間や周期は、モニター１５に表示するフレームレートに応じて決められる。具体的には、時刻ｔ１から時刻ｔ７までが、１枚の画像データを生成する１フレームの期間に相当する。すなわち、Ｘ線の線量の異なる２枚分の透視像の検出信号を得て、これらについてエネルギーサブトラクションを行い１枚の画像データを生成する期間である。例えば、フレームレート３０ＦＰＳでモニター１５に動画表示することを前提とすると、時刻ｔ１から時刻ｔ７まで期間が３３．３msであり、時刻ｔ１から時刻ｔ４の期間が１６．７msとなり、高電圧Ｖ１を印加する時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間が、約５ｍｓとなる。このとき、高電圧Ｖ１も低電圧Ｖ２も出力していない無負荷の期間は、約１１．７ｍｓ続くことになる。

このように、実施例に係るＸ線診断装置によれば、グリッド回路３３は、高電圧発生回路３１が高電圧Ｖ１、または低電圧Ｖ２のいずれも発生していない無負荷の期間は、グリッド３ｇにバイアス電圧Ｖｇを印加するので、Ｘ線の曝射を遮断する。そして、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは、バイアス電圧Ｖｇの印加されている期間内にのみ、放電ライン２５ａ、２５ｃを導通させる。これにより、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃの浮遊容量Ｃｓに充電された充電電荷を放電することができる。

したがって、次に、高電圧発生回路３１が高電圧Ｖ１、または低電圧Ｖ２を出力するときには、充電電荷の影響を受けることなく、Ｘ線管３のターゲット３ａとフィラメント３ｃとの間に高電圧Ｖ１、または低電圧Ｖ２を正しく管電圧を印加することができる。

この結果、Ｘ線管３から所定の線量のＸ線を正しく曝射することができる。よって、画像処理部１１（差分演算部１３）により、検出信号の差分に基づいて生成される画像データの精度を向上させることができる。

また、放電ライン２５ａ、２５ｃをグラウンドＥに接続することで、高圧ケーブル２３ａ、２３ｃの浮遊容量Ｃｓに充電された充電電荷を速やかに放電することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、放電ライン２５ａ、２５ｃには、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃを設けるのみであったが、これに限られない。たとえば、放電ライン２５ａ、２５ｃに制限抵抗を設けて、放電ライン２５ａ、２５ｃに流れる電流を制限してもよい。

（２）上述した各実施例では、放電ライン２５ａ、２５ｃはグラウンドＥに接続されていたが、これに限られない。充電電荷によってのみ印加される管電圧が、低電圧Ｖ２より低くすることができれば、その後に、高電圧発生回路３１が高電圧Ｖ１、または低電圧Ｖ２を出力しても、充電電荷の影響を受けずに、出力した電圧を管電圧としてＸ線管３に印加することができる。そこで、グラウンドＥに換えて、低電圧Ｖ２よりも低い任意の電位点に適宜に変更してもよい。

（３）上述した各実施例では、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは、バイアス電圧Ｖｇの印加が開始する時刻（例えば、時刻ｔ２）から所定時間経過した時刻（例えば、時刻ｔ３）に閉止した。そして、バイアス電圧Ｖｇの印加が終了する時刻（例えば、時刻ｔ４）と同時に開放するように構成されていたがこれに限られない。すなわち、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃが閉止する期間は、バイアス電圧Ｖｇが印加されている期間内（例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間）であれば、その一部の期間であっても、全部の期間であってもよい。たとえば、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃを、バイアス電圧Ｖｇの印加の開始と同時に閉止してもよい。また、バイアス電圧Ｖｇの印加が終了する前に開放してもよい。

（４）上述した各実施例では、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃは、バイアス電圧Ｖｇが印加されている各期間は全て閉止する期間を設けていたが、これに限られない。すなわち、バイアス電圧Ｖｇが印加されている各期間は、高電圧Ｖ１が印加された後であって、低電圧Ｖ２が印加される前のタイミング（例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ４の間）と、低電圧Ｖ２が印加された後であって、高電圧Ｖ１が印加される前のタイミング（例えば、時刻ｔ５から時刻ｔ７の間）とに分けられる。ここで、前者（高電圧Ｖ１が印加された後であって、低電圧Ｖ２が印加される前）のタイミングに、バイアス電圧Ｖｇが印加されている期間内にのみ、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃを閉止するように構成して、後者のタイミングにバイアス電圧Ｖｇが印加されていても、高電圧スイッチ２７ａ、２７ｃを開放したままとしてもよい。

このように構成しても、低電圧Ｖ２を印加する際には、それ以前に充電電荷が放電されてしまっているので、低電圧Ｖ２を印加する時に充電電荷の影響を受けることがない。

高電圧Ｖ１を印加する際には、充電電荷が蓄積されたままの状態であるが、高電圧Ｖ１を印加すると、浮遊容量Ｃｓにさらに充電電荷が充電される傾向となり、ターゲット３ａおよびフィラメント３ｃとの間に印加される電圧Ｖ１自体には影響を与えない。

（５）上述した各実施例では、ＦＰＤ５を例に採って説明したが、Ｘ線を検出することができれば、これに限られない。たとえば、入射したＸ線をシンチレータによって光に変換し、光感応型の物質で形成された半導体層によってその光を電気信号に変換する間接型の検出器であってもよい。

実施例に係るＸ線診断装置の概略構成を示すブロック図である。 高電圧装置とＸ線管の構成を示すブロック図である。 （ａ）高電圧発生回路の出力と、（ｂ）グリッド回路の出力と、（ｃ）高電圧スイッチの開閉状態と、（ｄ）陽極と陰極の間に印加される管電圧と、（ｅ）曝射されるＸ線の線量との各タイミングチャートである。 グリッド付きＸ線管に用いる、従来の高電圧装置の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）高電圧発生回路の出力と、（ｂ）グリッド回路の出力と、（ｃ）陽極と陰極の間に印加される管電圧と、（ｄ）曝射されるＸ線の線量との各タイミングチャートである。

符号の説明

３ …Ｘ線管
３ａ …陽極
３ｃ …陰極
３ｇ …グリッド
５ …ＦＰＤ
９ …高電圧装置
１１ …画像処理部
１３ …差分演算部
１５ …モニター
２１ …電源部
２３ａ、２３ｃ …高圧ケーブル
２５ａ、２５ｃ …放電ライン
２７ａ、２７ｃ …高電圧スイッチ
２９ …制御部
３１ …高電圧発生回路
３３ …グリッド回路
３５ …フィラメント加熱回路
Ｖ１ …高電圧
Ｖ２ …低電圧
Ｖｇ …バイアス電圧
Ｍ …被検体
Ｃｓ …浮遊容量
Ｅ …グラウンド

Claims (3)

1. グリッド付きＸ線管に用いる高電圧装置において、第１の電圧および前記第１の電圧より低い第２の電圧を発生する高電圧発生手段と、前記高電圧発生手段に接続され、第１または第２の電圧を前記グリッド付きＸ線管の陽極及び陰極に印加する高圧導電材と、前記高圧導電材と第２の電圧より低い電位点とを接続する放電ラインと、前記放電ラインの導通／非導通を切り換える開閉手段と、グリッドにバイアス電圧を印加して、陰極からの熱電子の放出を阻止するグリッド回路と、前記高電圧発生手段を操作して、第１の電圧と第２の電圧とを交互に、かつ、パルス状に発生させるとともに、前記高電圧発生手段が第１または第２の電圧のいずれも発生していない無負荷の期間は、前記グリッド回路を操作して、前記グリッドにバイアス電圧を印加させ、かつ、バイアス電圧が印加されている期間内にのみ、前記開閉手段を操作して、前記放電ラインを導通させる制御手段とを備えることを特徴とする高電圧装置。
2. 請求項１に記載の高電圧装置において、前記電位点は、グラウンドであることを特徴とする高電圧装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の高電圧装置と、前記高電圧装置が用いられ、第１および第２の電圧に応じた線量のＸ線を交互に照射するグリッド付きＸ線管と、照射されたＸ線を検出して、検出信号を出力する検出手段と、第１および第２の電圧に応じて出力された検出信号の差分に基づいて、画像データを生成する画像処理手段とを備えていることを特徴とするＸ線診断装置。
   
   

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