JP2008079908A

JP2008079908A - 回診用ｘ線撮影装置

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Publication number: JP2008079908A
Application number: JP2006264520A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Araki; 立哉荒木; Yoshiji Akutsu; 好二阿久津
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP4893199B2

Abstract

【課題】旋回性能のパラメータを独立して設定できるようにする。
【解決手段】駆動制御手段１２は、操作ハンドル６で検出される操作力の大きさと方向、及び、旋回性能を示す旋回パラメータ及び操作の重さを示すゲインパラメータに基づいて、駆動輪９１を駆動する回転駆動手段（モータ）９２の出力トルク又は回転速度を制御する。旋回パラメータ及びゲインパラメータは、パラメータ記憶手段１３に記憶される。更に、パラメータ記憶手段に記憶された旋回パラメータ及びゲインパラメータは、パラメータ操作手段を操作することにより変更することができるように構成される。
【選択図】図２

Description

この発明は、病室でＸ線撮影を行う回診用Ｘ線撮影装置に係り、特に、走行制御に関する。

従来の回診用Ｘ線撮影装置は、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、独立に駆動される一対の駆動車輪と、その車輪の軸に設けられたモータと、そのモータをブリッジの中央に位置してスイッチング素子で構成された駆動用のブリッジ回路と、モータのトルクを前記ブリッジ回路でＯＮ‐ＯＦＦデューティ制御するパルス幅制御回路と、駆動される車輪の回転速度を検知するエンコーダとを備え、前記圧力センサからの信号とエンコーダからの信号を受けてモータのトルクを制御し、駆動車輪を回転させて移動するように構成されている（例えば特許文献１）。

上記モータのトルクは、前記パルス幅制御回路のパルス幅を、〔（パルス制御幅の最大値）／（モータの最大出力トルク）〕×〔（モータの最大回転数）／（モータの最大回転数−モータの回転数）〕×（操作ハンドルを押す力）で算出された値に比例するように制御される。そのため、モータの出力トルクＴ＝（増幅率α）×（押す力Ｆ）の関係を維持するように、上記の演算が行なわれるので、操作者が操作ハンドルを押すことで、自然な操作感で操作することができる。

特開２００１−２５８８７２号公報

本発明者は、従来の回診用Ｘ線撮影装置の使用状況を調査して、以下の課題を見出した。

院内の廊下及び病室の広さ並びにドアの形状などは、それぞれの病院によって異なる。例えば、大学病院などでは、十分に廊下や病室の広さが確保されているものの、病室数が非常に多く、回診の際に走行する距離が非常に長くなる。このような病院では、走行の大半が廊下の直線走行であって、直線安定性の良好な走行性能が望まれる。

一方、市民病院などの比較的小規模な病院では、廊下や病室の広さが必要最小限に設計されている場合が多く、病室数は限られているものの、比較的曲がり角が多い傾向にある。このような病院では、走行の大半がカーブや旋回であるため、旋回性能の良好な走行性能が望まれる。

更に、走行性能は、操作者個人によって好みが異なり、更に、その好みは、習熟度によって変化する。

しかしながら、従来の回診用Ｘ線撮影装置は、操作ハンドルに加わる操作力を左右のセンサで検知して、それに応じたトルクを出力するように制御するに過ぎず、旋回性能を調整することはできなかった。

本発明は、上記課題を解決して、状況に応じた快適な走行性能を発揮する回診用Ｘ線撮影装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置は、Ｘ線発生装置と、操作ハンドルと、前記操作ハンドルに加えられた操作力の大きさ及び方向を検出する操作力検出手段と、左右一対の駆動車輪を左右独立に駆動する回転駆動手段と、前記回転駆動手段の出力トルク又は回転速度を制御する駆動制御手段と、前記操作力検出手段により検出された操作力の大きさ及び方向と、前記回転駆動手段の出力トルク又は回転速度との関係を直接的又は間接的に表すパラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、前記パラメータ記憶手段に記憶された前記パラメータを変更するパラメータ操作手段と、前記駆動制御手段は、前記操作力検出手段により検出された操作力の大きさ及び方向並びに前記パラメータに基づいて、前記回転駆動手段の出力トルク又は回転速度を制御することを特徴とする。

上記構成に基づいて請求項１に記載の発明は次のように作用する。すなわち、パラメータ操作手段を操作することにより、パラメータ記憶手段に記憶されているパラメータを変更することができる。駆動手段は、パラメータ記憶手段に記憶されているパラメータに基づいて、操作力検出手段で検出された操作力の大きさ及び方向と、回転駆動手段の出力トルク又は回転速度との関係を制御する。従って、パラメータ操作手段を操作することによりパラメータを変更すると、操作力と駆動手段の駆動状態との関係が変化する。

更に請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置であって、前記パラメータは、旋回性能を表現する旋回パラメータ、及び操作の重さを示すゲインパラメータを有することを特徴とする。

上記構成に基づいて請求項２に記載の発明は次のように作用する。すなわち、パラメータ操作手段に旋回パラメータとゲインパラメータとを独立して設定することにより、記憶されたパラメータに応じて、操作力検出手段で検出された操作力の大きさ及び方向と、回転駆動手段の出力トルク又は回転速度との関係が変化する。

請求項１に記載の発明によれば、例えば操作者毎、若しくは病院毎にパラメータを記憶しておくことができるため、望ましい走行性能を発揮させることができる。また、習熟により、走行性能を変更したい場合にも、パラメータを変更することにより容易に好みの走行性能を得ることができる。

更に、請求項２に記載の発明によれば、例えば旋回性能を変更したい場合には、旋回パラメータのみを変更することにより、操作の重さを変えること無く、旋回性能のみを変更することができる。同様に、操作の重さのみを変更したい場合に、旋回性能が変化してしまうことが無く、直感的に好みの走行性能にすることができる。また、直接的ではなく間接的に旋回・ゲインのパラメータを設定するので、パラメータと操作性との関係が分かりやすくなる。

図１を参照して、本発明にかかる回診用Ｘ線撮影装置の概要を示す。
本実施例に係る回診用Ｘ線撮影装置１は、台車２に旋回可能に保持された支柱５と、支柱５に高さ方向に移動可能に保持されたＸ線管保持アーム７と、Ｘ線管保持アーム７に保持されたＸ線管３と、Ｘ線管３に旋回可能に保持されたコリメータ４と、台車２に対し前後方向に移動可能に保持された操作ハンドル６と、台車２の操作ハンドル６側に配置された左右一対の駆動車輪９と、支柱５側に配置された左右一対のキャスター１０と、パラメータ操作手段１１とから構成される。

また、図２に示すように、台車２内部には、パラメータ記憶手段１３と、駆動制御手段１２が配置されている。また、駆動車輪９は、タイヤ９１と、回転駆動手段であるモータ９２とから構成されている。

ここで、図３を参照して、操作力検出手段６１の構造について説明する。図３は、走行操作ハンドル６付近を装置上方から見た断面図である。操作力検出手段６１は、圧力センサ６４と、走行操作ハンドル６に加えられた前後方向の操作力を圧力センサ６４に伝達する弾性体６３とから構成される。なお、左に配置された各構成物の符号には「Ｌ」を、右に配置された各構成物の符号には「Ｒ」をそれぞれ付している。また、走行操作ハンドル６の前方に配置された構成物には「ｆ」を、後方に配置された構成物には「ｂ」をそれぞれ付している。圧力センサ６４は、表面に加わる圧力に応じて電気抵抗が変化するものであって、この抵抗値を電圧に変換した信号ＥｆＬ，ＥｆＲ，ＥｂＬ．ＥｂＲ（以下操作力信号Ｅという）がＡ／Ｄ変換器を通して、駆動制御手段１２に読み込まれる。駆動制御手段１２では、操作力信号Ｅを、操作力値ＳｆＬ，ＳｆＲ，ＳｂＬ．ＳｂＲ（以下操作力値Ｓという。）に変化する。例えば、バネばかり等、所定の圧力を加えることができる測定手段を用いて、予め走行操作ハンドル６に数種類の圧力をかけたときに検出された操作力信号ＥｆＬ，ＥｆＲ，ＥｂＬ．ＥｂＲの値を校正値として記憶しておき、実際に検出された操作力信号Ｅを校正して、操作力値Ｓを得ることができる。

このようにして得られた操作力値Ｓに基づいて、操作の方向Ｄｓと大きさＤｇを求めることができる。
Ｄｓ＝（ＳｆＬ−ＳｆＲ＋ＳｂＬ−ＳｂＲ）
Ｄｇ＝（ＳｆＬ＋ＳｆＲ−ＳｂＬ−ＳｂＲ）

なお、ここでいう操作の方向Ｄｓとは、走行操作ハンドル６のひねり方向の操作力に相当する。回診用Ｘ線撮影装置１を最小半径で旋回させた場合には、左右の駆動車輪９の中央がその旋回中心となる。その結果、操作者は、その略上部にある走行操作ハンドル６をひねるようにして、装置をカーブさせたり旋回させたりすることが自然であると感じるのである。

このようにして検出された操作の方向Ｄｓと操作の大きさＤｇから、左右の駆動車輪９に出力すべきトルクＴｒ、Ｔｌを算出する。
Ｔｒ＝Ｐｇ・Ｄｇ＋Ｐθ・Ｄｇ
Ｔｌ＝Ｐｇ・Ｄｇ − Ｐθ・Ｄｇ
ここで、Ｐｇは、操作の重さを表すゲインパラメータである。また、Ｐθは、旋回性能を表す旋回パラメータである。

このようにして算出された駆動車輪９に出力すべきトルクＴｒ、Ｔｌに基づいて、左右のモータ９２に出力するＰＷＭ信号のデューティー比を決定する。

なお、従来技術で説明したとおり、モータは、同じＰＷＭ信号のデューティー比であっても、現在の回転数により、生ずるトルクが異なる。単にＴｒ、Ｔｌに比例するデューティー比で出力すると、低回転域で大きなトルクが出力される結果、自然な操作感覚を得ることができない。特に、上記のように操作の方向と大きさとに分けてそれぞれにパラメータを乗じるような場合には、その悪影響が顕在化することが実験上分かっている。

従って、自然な操作を維持しつつ旋回性能だけを変化させるには、モータの回転数を検出する手段と、検出された回転数によるデューティーの補正が必要となる。

このようにして、正しく構成されたデューティー比の電圧を、モータ９２へ出力することにより、設定されたパラメータＰｇ、Ｐθに応じた走行性能を発揮することができる。

次に、パラメータ操作手段１１によって、旋回パラメータＰθ及びゲインパラメータＰｇを設定する手順について説明する。

図４は、パラメータ操作手段１１の詳細を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、パラメータ操作手段１１は、値を表示するパラメータ表示手段１１１と、ゲインパラメータ設定モード切替スイッチ１１２と、旋回パラメータ設定モード切替スイッチ１１３と、パラメータ増加スイッチ１１４と、パラメータ減少スイッチ１１５とから構成される。なお、図４（ａ）と図４（ｂ）は、構成が同一であるため、符号を図４（ａ）にのみ付した。

図４（ａ）に示すように、ゲインパラメータ設定モード切替スイッチ１１２を押すと、ゲインパラメータ設定モード切替スイッチ１１２に設けられたＬＥＤが点灯するとともに、パラメータ記憶手段１３に記憶されたゲインパラメータＰｇが読み出されて、パラメータ表示手段１１１に表示される。

その状態で、パラメータ増加スイッチ１１４または、パラメータ減少スイッチ１１５を押すことにより、パラメータ表示手段１１１の表示が変化するとともに、表示された値がパラメータ記憶手段１３に記憶される。

操作者は、ゲインパラメータＰｇを変更しつつ、操作ハンドル６を操作して、好みの操作の重さに設定することができる。

図４（ｂ）に示すように、旋回パラメータ設定モード切替スイッチ１１２を押すと、旋回パラメータ設定モード切替スイッチ１１２に設けられたＬＥＤが点灯するとともに、パラメータ記憶手段１３に記憶された旋回パラメータＰθが読み出されて、パラメータ表示手段１１１に表示される。

操作者は、旋回パラメータＰθを変更しつつ、操作ハンドル６を操作して、好みの旋回性能に設定することができる。

なお、一般的な回診用Ｘ線撮影装置には、Ｘ線条件を表示するための表示手段と、Ｘ線条件を変更するための増加スイッチ、減少スイッチが設けられており、これらの表示手段及びスイッチを兼用することが好適である。Ｘ線条件は、管電圧をｋＶ単位で、管電流をｍＡ単位で表現する。その際、３桁の数値で表現することが一般的である。そのため、旋回パラメータＰθ及びゲインパラメータＰｇを０〜１００％の範囲で設定させることとすれば、３桁の数値で表現でき、同一の表示手段を兼用させることが容易となる。更に、パラメータを直感的に分かりやすくするために、旋回パラメータＰθ及びゲインパラメータＰｇを０〜１００％の範囲で設定できるようにすることが有効である。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、このような態様に限定されないことはもちろんであって、旋回パラメータのみを変更できるようにしても良い。

例えば、パラメータ増加スイッチ１１４又は、パラメータ減少スイッチ１１５を操作するたびに、変更されたパラメータをパラメータ記憶手段１３に記憶することとしたが、別途保存スイッチを設けて、その保存スイッチを押したときに表示されているパラメータを記憶することとしてもよい。その場合は、不意にパラメータを変更されてしまうことを防ぐことができる。

また、各パラメータは、０〜１００％の範囲で設定できるようにすることが好ましいが、より単純に数段階の設定から選択させるようにしてもよい。更に、パラメータ表示手段を設けることが望ましいが、表示手段を設けなくても、本発明の効果を奏することができる。

また、検出された操作を、方向と大きさに分けて、旋回パラメータを加味して、左右の駆動車輪に出力すべきトルクＴｒ、Ｔｌを算出することとしたが、必ずしも操作を方向と大きさに分ける必要はなく、トルクを制御する代わりに回転速度を制御しても良い。

その他、旋回パラメータを変更する手段と、旋回パラメータを記憶する手段とを有し、記憶された旋回パラメータに基づいて、旋回操作時の左右のモータへの出力割合が変化する限りにおいて、その態様を種々変更可能である。

本発明にかかる回診用Ｘ線撮影装置の概要を説明する図である。本発明にかかる回診用Ｘ線撮影装置の主たる発明の構成を説明する図である。本発明にかかる操作力検出手段の詳細を説明する図である。本発明にかかるパラメータ操作手段１１の詳細を示す図である。

符号の説明

１ …回診用Ｘ線撮影装置
２ …台車
３ …Ｘ線管
４ …コリメータ
５ …支柱
６ …操作ハンドル
６１ …操作力検出手段
６３ …弾性体
６４ …圧力センサ
７ …Ｘ線管保持アーム
９ …駆動車輪
９１ …タイヤ
９２ …モータ（回転駆動手段）
１０ …キャスター
１１ …パラメータ操作手段
１１１ …パラメータ表示手段１１１
１１２ …ゲインパラメータ設定モード切替スイッチ
１１３ …旋回パラメータ設定モード切替スイッチ
１１４ …パラメータ増加スイッチ
１１５ …パラメータ減少スイッチ
１２ …駆動制御手段
１３ …パラメータ記憶手段

Claims

Ｘ線発生装置と、
操作ハンドルと、
前記操作ハンドルに加えられた操作力の大きさ及び方向を検出する操作力検出手段と、
左右一対の駆動車輪を左右独立に駆動する回転駆動手段と、
前記回転駆動手段の出力トルク又は回転速度を制御する駆動制御手段と、
前記操作力検出手段により検出された操作力の大きさ及び方向と、前記回転駆動手段の出力トルク又は回転速度との関係を直接的又は間接的に表すパラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記パラメータ記憶手段に記憶された前記パラメータを変更するパラメータ操作手段と、
前記駆動制御手段は、前記操作力検出手段により検出された操作力の大きさ及び方向並びに前記パラメータに基づいて、前記回転駆動手段の出力トルク又は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。
前記パラメータは、旋回性能を表現する旋回パラメータと、操作の重さを示すゲインパラメータとを含むことを特徴とする請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置。