JP2008077883A - Ｘ線高電圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線管のフィラメントが断線したり、一部または全部がショートした場合正常なＸ線撮影や透視が行われなくなるので、Ｘ線高電圧装置においてこれらの異常を検出する機能が設けられているが、構成が複雑なためＸ線高電圧装置のコストアップにつながるという問題がある。
【解決手段】正常な状態のフィラメント７Ａについてのフィラメント電流値とフィラメント電流をその値に調整する制御パラメータ値の関係をあらかじめパラメータ記憶部１０に記憶させておき、その後Ｘ線撮影または透視を行うためにフィラメント７Ａに電流を流すごとに、フィラメント電流を制御するためにフィラメント電流制御部８がフィラメント電流調整部１２に出力するパラメータ値に対して記憶しているフィラメント電流値と、実測されるフィラメント電流値が一致するか否かによりフィラメント異常の有無を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明はＸ線による透視、撮影等に使用されるＸ線高電圧装置に関する。

Ｘ線高電圧装置はＸ線管の陰極を構成するフィラメントに電流を流して加熱するとともに、陽極と陰極の間に高電圧を印加してＸ線を発生させるものであり、本発明はＸ線高電圧装置のフィラメント加熱回路に関するものなので、まずＸ線高電圧装置の一般的なフィラメント加熱回路の例について図３を用いて説明する。

商用電源１から供給される交流電力は整流器およびコンデンサ等により構成される直流変換部２によりある程度リップルを含んだ直流に変換された後、シリーズレギュレータまたはスイッチングレギュレータ等により構成される電圧調整部３によりリップルが少なく安定した電圧に調整される。電圧調整部３から出力される直流電力はインバータ回路により構成されるインバータ部４により交流に変換されて加熱トランス５を経由してＸ線管７のフィラメント７Ａに供給される。なおここでは電圧調整部３およびインバータ部４をあわせてフィラメント電流調整部１２と呼ぶ。

Ｘ線管７の管電流値は通常フィラメント７Ａの温度、すなわちフィラメント電流により調整されるので、例えばマイクロコンピュータやメモリー等により構成されるフィラメント電流設定部９は、自身のメモリーに記憶されたエミッション特性表（詳細については後述する）から、操作者（図示しない）等により設定された管電圧値と管電流値に対応するフィラメント電流値を読み出した後、その電流をフィラメント７Ａに流すのに必要な加熱トランス５の１次側電流値を算出してフィラメント電流制御部８に出力する（ここではこの値をフィラメント電流設定値と呼ぶ）。フィラメント電流制御部８は、電圧調整部３またはインバータ部４により、インバータ部４から出力される、例えば矩形波の交流電圧の振幅、周波数、各周期内の電圧の印加時間幅に相当するパルス幅（以下パルス幅と呼ぶ）のうちのいずれか１個を変化させて、インバータ部４と加熱トランス５の間に設けられ、加熱トランス５の１次側の電流を計測する電流検出部６から得られる１次側電流値（ここではこの値をフィラメント電流実測値と呼ぶ）がフィラメント電流設定値と等しくなるように制御する。その結果フィラメント７Ａにはフィラメント電流設定部９がエミッション特性表から読み出したフィラメント電流値に等しい電流が流れて所定の温度に加熱され、その後Ｘ線撮影が行われる。

なお上述のフィラメント電流設定部９のメモリーに記憶されるエミッション特性表とは許容されるすべての管電圧値と管電流値の組み合わせに対してそれぞれの値の管電流を流すために必要なＸ線管７のフィラメント電流値を示す表であり、一般にＸ線高電圧装置に新たにＸ線管７が取り付けられた場合や、Ｘ線管７が交換された場合、あるいはサービスマン等が再調整を必要と感じた場合に自動あるいは手動により取得され記憶されるものである。

以上がＸ線高電圧装置の一般的な加熱回路の例についての説明であるが、Ｘ線管７のフィラメント７Ａは使用中に断線したり、フィラメント７Ａに近接して配置されフィラメント７Ａとともに陰極（図示しない）を構成する金属製の陰極カップ（図示しない）に接触してその一部または全部がショートするという異常が発生することがある。そしてこのような異常が発生すると正常なＸ線撮影や透視が行われなくなるので、Ｘ線高電圧装置においてはこのようなフィラメント７Ａの異常を検出して操作者に知らせるための工夫がなされている。（例えば特許文献１および特許文献２参照）
特開２００５−５６５８５号公報 特開平８−２９３３９５号公報

上述のように使用中にＸ線管のフィラメントが断線したり、一部または全部がショートした場合正常なＸ線撮影や透視が行われなくなるので、Ｘ線高電圧装置においてこれらの異常を検出する機能が必要であり、特許文献１あるいは２に示される方法が提案されている。特許文献１に示される方法は加熱トランスの励磁電流を測定し、励磁電流が経時的に変化した場合でもフィラメントの断線検出の閾値を変更することにより、断線検出を確実に行うための工夫であるが、高電圧電位である加熱トランス２次側回路の開閉を行う機構が必要となること等により装置のコストアップにつながる。また特許文献２に示される方法は加熱トランス１次側の電圧と電流からフィラメントの抵抗値を算出してフィラメント異常の有無を判断するものであり、この方法の場合加熱トランス１次側の電圧を測定してフィラメントの抵抗値を演算する回路が必要となること等により装置が複雑になり、コストアップにつながるという問題がある。本発明はこれらに比べて簡便な方法でフィラメント異常を検出するものであり、その結果より少ないコストアップで目的を達成することができるものである。

請求項１記載の発明は上記の目的を達成するために、Ｘ線管のフィラメント電流を測定して得られるフィラメント電流実測値が、フィラメント電流設定値に等しくなるように、２次側電圧をフィラメントに印加するフィラメントトランスの１次側に印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記フィラメント電流設定値と前記フィラメント電流自動制御手段により前記フィラメント電流設定値と同じフィラメント電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記フィラメント電流制御手段から出力される前記制御パラメータ値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている電流値と前記フィラメント電流実測値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたＸ線高電圧装置を提供する。

請求項２記載の発明は上記の目的を達成するために、Ｘ線管のフィラメント電流を測定して得られるフィラメント電流実測値が、フィラメント電流設定値に等しくなるように、２次側電圧をフィラメントに印加するフィラメントトランスの１次側に印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記フィラメント電流設定値と前記フィラメント電流制御手段により前記フィラメント電流設定値と同じフィラメント電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記フィラメント電流実測値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている制御パラメータ値と前記フィラメント電流制御手段が出力する制御パラメータ値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたＸ線高電圧装置を提供する。

請求項３記載の発明は上記の目的を達成するために、Ｘ線管のフィラメント電流に対応するフィラメントトランスの１次側電流を測定して得られる１次側電流実測値が、フィラメント電流設定値に対応する前記フィラメントトランスの１次側電流設定値に等しくなるように、前記フィラメントトランスを経由してフィラメントに印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記１次側電流設定値と前記フィラメント電流制御手段により前記１次側電流設定値と同じ１次側電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記フィラメント電流自動制御手段から出力される前記制御パラメータ値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている電流値と前記１次側電流実測値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたＸ線高電圧装置を提供する。

請求項４記載の発明は上記の目的を達成するために、Ｘ線管のフィラメント電流に対応するフィラメントトランスの１次側電流を測定して得られる１次側電流実測値が、フィラメント電流設定値に対応する前記フィラメントトランスの１次側電流設定値に等しくなるように、前記フィラメントトランスを経由してフィラメントに印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記１次側電流設定値と前記フィラメント電流制御手段により前記１次側電流設定値と同じ１次側電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記１次側電流実測値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている制御パラメータ値と前記フィラメント電流制御手段が出力する制御パラメータ値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたＸ線高電圧装置を提供する。

本発明により正常な状態のフィラメントについてのフィラメント電流値とフィラメント電流をその値に調整する制御パラメータ値の関係をあらかじめＸ線高電圧装置内に記憶させておき、その後Ｘ線撮影または透視を行うためにフィラメントに電流を流すごとに、フィラメント電流を制御するためにフィラメント電流制御部がフィラメント電流調整部に出力するパラメータ値に対して記憶しているフィラメント電流値と、実測されるフィラメント電流値が一致しているか否かによりフィラメント異常の有無を検出できるので、従来に比べて簡便に、かつＸ線高電圧装置のコストアップのより少ない方法でフィラメント異常を検出することができる。

本発明の実施例について図１および図２を用いて説明する。図１は本発明によるＸ線高電圧装置の加熱回路の例を示すブロック図であり、商用電源１から供給される交流電力は整流器およびコンデンサ等により構成される直流変換部２によりある程度リップルを含んだ直流に変換された後、シリーズレギュレータまたはスイッチングレギュレータ等により構成される電圧調整部３によりリップルが少なく安定した電圧に調整される。電圧調整部３から出力される直流電力はインバータ回路により構成されるインバータ部４により交流に変換されて加熱トランス５を経由してＸ線管７のフィラメント７Ａに供給される。なおここでは電圧調整部３およびインバータ部４をあわせてフィラメント電流調整部１２と呼ぶ。

Ｘ線管７の管電流値は通常フィラメント７Ａの温度、すなわちフィラメント電流により調整されるので、例えばマイクロコンピュータやメモリー等により構成されるフィラメント電流設定部９は、自身のメモリーに記憶されたエミッション特性表（詳細については背景技術の項参照）から、操作者（図示しない）等により設定された管電圧値と管電流値に対応するフィラメント電流値を読み出した後、その電流をフィラメント７Ａに流すのに必要な加熱トランス５の１次側電流値を算出してフィラメント電流制御部８に出力する（ここではこの値をフィラメント電流設定値と呼ぶ）。フィラメント電流制御部８は、電圧調整部３またはインバータ部４により、インバータ部４から出力される例えば矩形波の交流電圧の振幅、周波数、各周期内の電圧の印加時間幅に相当するパルス幅（以下パルス幅と呼ぶ）のうちのいずれか１個を変化させて、インバータ部４と加熱トランス５の間に設けられ、加熱トランス５の１次側の電流を計測する電流検出部６から得られる１次側電流値（ここではこの値をフィラメント電流実測値と呼ぶ）がフィラメント電流設定値と等しくなるように制御する。本実施例ではインバータ部４から出力される矩形波の交流電圧の振幅および周波数は適当な値に固定し、パルス幅のみを変えて制御するものとする。その結果フィラメント７Ａにはフィラメント電流設定部９がエミッション特性表から読み出したフィラメント電流値に等しい電流が流れて所定の温度に加熱され、その後Ｘ線撮影が行われる。

以上は背景技術の項で図３を用いて説明したことと同じであるが、本発明のＸ線高電圧装置においてはさらに以下の事項が行われる。すなわちＸ線撮影を行うとき、Ｘ線高電圧装置は操作者等により設定される管電圧値と管電流値に対応するフィラメント電流値をフィラメント電流設定部９に記憶されたエミッション特性表から読み出し、その電流をフィラメント７Ａに流すのに必要な加熱トランス５の１次側電流値を算出してフィラメント電流設定値としてフィラメント電流制御部８に出力するとともに、フィラメント電流実測値がフィラメント電流設定値と等しくなるようにフィラメント電流制御部８からインバータ部４に出力されるパルス幅をパラメータ記憶部１０にも入力する。パラメータ記憶部１０はあらかじめ記憶されたフィラメント電流とパルス幅との正常な関係を示す表（詳細は後述する）から入力されたにパルス幅に対するフィラメント電流値（ここではこの値をフィラメント電流記憶値と呼ぶ）を読み出してフィラメント異常検出部１１に入力する。フィラメント異常検出部１１は電流検出部６から得られるフィラメント電流実測値をフィラメント電流記憶値と比較し、両者があらかじめ決められた許容誤差の範囲で一致しない場合フィラメント異常信号を出力し、例えばＬＥＤ等により構成されるフィラメント異常表示部１３により操作者に通知する。このときフィラメント電流実測値がフィラメント電流記憶値よりあらかじめ決められた許容誤差の範囲を超えて小さい場合フィラメント断線、逆にフィラメント電流実測値がフィラメント電流記憶値よりあらかじめ決められた許容誤差の範囲を超えて大きい場合フィラメントショートと判断できるので、フィラメント異常検出部１１はこれらを区別して出力し、フィラメント異常表示部１３において区別して表示してもよい。

なお上述のフィラメント電流とパルス幅との正常な関係を示す表については、Ｘ線高電圧装置へのエミッション特性表の取得時に、各フィラメント電流設定値について、等しいフィラメント電流実測値を得るためにフィラメント電流制御部８からフィラメント電流調整部１２に出力される制御パラメータ、すなわち上記実施例の場合パルス幅の値、をパラメータ記憶部１０にフィラメント電流設定部９により自動または手動で記憶させるものである。図２にフィラメント電流設定値とパルス幅との正常な関係を示す表の例を示す。

上記実施例ではＸ線撮影を行うとき、フィラメント電流制御部８がパルス幅を制御してフィラメント電流実測値がフィラメント電流設定値と等しくなるように制御するとともに、そのときのパルス幅をパラメータ記憶部１０に入力して、そのパルス幅に対するフィラメント電流記憶値を読み出し、フィラメント異常検出部１１においてフィラメント電流実測値と比較して、許容誤差の範囲で一致しない場合フィラメント異常と判断したが、フィラメント電流制御部８がパルス幅を制御してフィラメント電流実測値がフィラメント電流設定値と等しくなるように制御するとともに、そのときのフィラメント電流設定値をパラメータ記憶部１０に入力して、その値に対応して記憶しているパルス幅を読み出し、フィラメント異常検出部１１においてそのときフィラメント電流制御部８から出力されているパルス幅と比較して、許容誤差の範囲で一致しない場合フィラメント異常と判断してもよい。

上記実施例においてフィラメント７Ａが断線していない限り、フィラメント電流設定値とフィラメント電流実測値は一致するので、パラメータ記憶部１０には両者のどちらとパルス幅の関係を記憶させても同じであり、またパラメータ記憶部１０からパルス幅に対してフィラメント電流記憶値を読み出す場合、読み出された値を両者のどちらと比較してもよく、パラメータ記憶値を読み出す場合、両者のどちらに対して読み出してもよい。一方使用中フィラメント７Ａが断線した場合、設定可能なすべてのフィラメント電流設定値に対してパルス幅は最大限界値になり、フィラメント電流実測値は設定可能なフィラメント電流設定値より小さい値になるので、パラメータ記憶部１０からパルス幅に対してフィラメント電流記憶値を読み出す場合、読み出された値を両者のどちらと比較しても一致せず、パラメータ記憶値を読み出す場合、両者のどちらに対して読み出して比較しても一致しないのでフィラメント異常を検出することができる。

上記実施例ではインバータ部４から出力される交流電圧の振幅、周波数、各周期内の電圧の印加時間に相当するパルス幅のうちのパルス幅を用いてフィラメント電流の制御を行い、制御パラメータとして記憶したが、前記３個のファクターのうちのいずれの１個を用いてフィラメント電流の制御を行い、制御パラメータとして記憶し、パラメータ記憶部１０からフィラメント電流記憶値を読み出すのに使用してもよい。

上記実施例では電流検出部６により加熱トランス５の１次側電流値を測定して、設定値と同じフィラメント電流が流れるように自動制御を行ったが、電流検出部６を加熱トランス５の２次側に配置してフィラメント電流を直接測定して同様の自動制御を行う場合にも本発明は同様に有効である。

本発明はＸ線による透視、撮影等に使用されるＸ線高電圧装置に関する。

本発明の実施例を示すブロック図である。 フィラメント電流設定値とパルス幅との正常な関係を示す表の例である。 従来のＸ線高電圧装置の加熱回路の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１：商用電源
２：直流変換部
３：電圧調整部
４：インバータ部
５：加熱トランス
６：電流検出部
７：Ｘ線管
７Ａ：フィラメント
８：フィラメント電流制御部
９：フィラメント電流設定部
１０：パラメータ記憶部
１１：フィラメント異常検出部
１２：フィラメント電流調整部
１３：フィラメント異常表示部

Claims (4)

1. Ｘ線管のフィラメント電流を測定して得られるフィラメント電流実測値が、フィラメント電流設定値に等しくなるように、２次側電圧をフィラメントに印加するフィラメントトランスの１次側に印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流自動制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記フィラメント電流設定値と前記フィラメント電流制御手段により前記フィラメント電流設定値と同じフィラメント電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記フィラメント電流制御手段から出力される前記制御パラメータ値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている電流値と前記フィラメント電流実測値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
2. Ｘ線管のフィラメント電流を測定して得られるフィラメント電流実測値が、フィラメント電流設定値に等しくなるように、２次側電圧をフィラメントに印加するフィラメントトランスの１次側に印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記フィラメント電流設定値と前記フィラメント電流制御手段により前記フィラメント電流設定値と同じフィラメント電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記フィラメント電流実測値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている制御パラメータ値と前記フィラメント電流制御手段が出力する制御パラメータ値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
3. Ｘ線管のフィラメント電流に対応するフィラメントトランスの１次側電流を測定して得られる１次側電流実測値が、フィラメント電流設定値に対応する前記フィラメントトランスの１次側電流設定値に等しくなるように、前記フィラメントトランスを経由してフィラメントに印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記１次側電流設定値と前記フィラメント電流自動制御手段により前記１次側電流設定値と同じ１次側電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記フィラメント電流制御手段から出力される前記制御パラメータ値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている電流値と前記１次側電流実測値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
4. Ｘ線管のフィラメント電流に対応するフィラメントトランスの１次側電流を測定して得られる１次側電流実測値が、フィラメント電流設定値に対応する前記フィラメントトランスの１次側電流設定値に等しくなるように、前記フィラメントトランスを経由してフィラメントに印加する交流電圧の振幅と周波数と各周期内での電圧印加時間幅のいずれかを制御パラメータとして制御するフィラメント電流制御手段を含むフィラメント加熱回路を有するＸ線高電圧装置において、前記１次側電流設定値と前記フィラメント電流制御手段により前記１次側電流設定値と同じ１次側電流実測値を得る前記制御パラメータ値の関係を記憶する制御パラメータ記憶手段と、撮影または透視のためにフィラメント電流が流れるとき、前記１次側電流実測値に対して前記制御パラメータ記憶手段に記憶されている制御パラメータ値と前記フィラメント電流制御手段が出力する制御パラメータ値が一致するか否かにより前記フィラメントが正常か否かを判断するフィラメント異常検出手段と、前記フィラメント異常検出手段の出力によりフィラメントの異常を操作者に通知する通知手段を設けたことを特徴とするＸ線高電圧装置。

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