JP2008206219A - 非接触給電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】大型化や放射線の遮蔽性能低下、耐衝撃性低下を伴うことなく、効率のよい非接触充電が可能な非接触給電システムを提供する。
【解決手段】受電装置に給電する非接触給電システムであって、間隙を形成して互いに対向し、電力が供給されることにより、間隙に磁界を生成する一対の磁界生成部と、一対の磁界生成部により形成された間隙に設置され、磁界生成部で生成された磁界から電磁誘導により供給された電力を受電する非接触受電部と、を有することを特徴とする非接触給電システム。
【選択図】図4
【解決手段】受電装置に給電する非接触給電システムであって、間隙を形成して互いに対向し、電力が供給されることにより、間隙に磁界を生成する一対の磁界生成部と、一対の磁界生成部により形成された間隙に設置され、磁界生成部で生成された磁界から電磁誘導により供給された電力を受電する非接触受電部と、を有することを特徴とする非接触給電システム。
【選択図】図4
Description
本発明は、非接触給電システムに関する。
従来より、医療診断にあっては、被写体にX線等の放射線を照射し、当該被写体を透過した放射線の強度分布を検出して得られた放射線画像が広く利用されており、近年では、撮影に際し放射線を検出して電気信号に変換し、放射線画像情報として検出する放射線画像検出装置としてFPD(Flat Panel Detector)を用いた放射線画像撮影システムが開発されている。
この放射線画像撮影システムにあっては、システム構成の自由度を向上させる上で、撮影室に配設されたFPDを所定の通信回線を介して操作するためのパーソナルコンピュータ等の所定のコンソールと接続して使用するように構成されたものが知られている。
また、放射線画像検出装置の運搬性・取扱い性の向上を目的としたカセッテ型放射線画像検出装置も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このような、カセッテ型放射線画像検出装置では充電池を内蔵しているが、充電の度に充電器を接続する必要があり操作が面倒であった。そのため、充電池をカセッテ型放射線画像検出装置から着脱自在にし、非接触充電装置を用いて充電する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、送電装置が備える1次側コイルと、受電装置が備える2次側コイルとを対向させて形成される磁気結合によって、非接触方式で電力を供給する方法が提案されている(例えば、特許文献3、4参照)。
特開平6−342099号公報
特開2001−224579号公報
特開2006−141170号公報
特開2005−110357号公報
しかしながら、放射線検出装置(特に、ポータブル撮影対応のカセッテ型放射線画像検出装置)の非接触給電においては以下の制約があり、特許文献3、4のように1次コイルと2次コイルを対向させる非接触給電では十分な性能が得られなかった。
すなわち、放射線検出装置には放射線散乱防止のための遮蔽部材が内蔵されており、2次側コイルを設置しても磁力線の一部が遮られてしまう。同様に筐体の厚みを抑えるため遮蔽部材と2次コイルを密着させると磁力線の一部がさえぎられてしまう。そのため、特許文献3のように広範にわたる2次コイル設置を行うと、装置が大型化するなどの問題がある。
また、放射線検出装置の側面には、検出パネルを落下等の衝撃から保護するための緩衝材が充填されており、特許文献4のように側面で2次コイルを対向させると、十分な磁束密度が得られない場合がある。さらに、筐体の外形サイズに制限がある場合、コイル及び磁路の領域を確保するため、有効画像領域の減少を招いてしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、大型化や放射線の遮蔽性能低下、耐衝撃性低下を伴うことなく、効率のよい非接触充電が可能な非接触給電システムを提供する。
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
1.
受電装置に給電する非接触給電システムであって、
間隙を形成して互いに対向し、電力が供給されることにより、前記間隙に磁界を生成する一対の磁界生成部と、
前記一対の磁界生成部により形成された間隙に設置され、前記磁界生成部で生成された磁界から電磁誘導により供給された電力を受電する非接触受電部と、
を有することを特徴とする非接触給電システム。
受電装置に給電する非接触給電システムであって、
間隙を形成して互いに対向し、電力が供給されることにより、前記間隙に磁界を生成する一対の磁界生成部と、
前記一対の磁界生成部により形成された間隙に設置され、前記磁界生成部で生成された磁界から電磁誘導により供給された電力を受電する非接触受電部と、
を有することを特徴とする非接触給電システム。
2.
前記非接触給電システムは、
非接触受電部を備えた筐体と、
該筐体を着脱可能に保持する、前記磁界生成部を備えた筐体保持部と、
を有し、
前記磁界生成部は、前記筐体保持部に保持された筐体を挟んで互いに対向する位置に設置され、
前記非接触受電部は、前記筐体が前記筐体保持部に保持されたとき、前記一対の磁界生成部により形成された間隙に配置されている、ことを特徴とする1に記載の非接触給電システム。
前記非接触給電システムは、
非接触受電部を備えた筐体と、
該筐体を着脱可能に保持する、前記磁界生成部を備えた筐体保持部と、
を有し、
前記磁界生成部は、前記筐体保持部に保持された筐体を挟んで互いに対向する位置に設置され、
前記非接触受電部は、前記筐体が前記筐体保持部に保持されたとき、前記一対の磁界生成部により形成された間隙に配置されている、ことを特徴とする1に記載の非接触給電システム。
本発明によれば、筐体保持部に筐体が保持されたとき、非接触受電部が筐体保持部の互いに対向する一対の非接触送電部に挟まれた位置になるように設けたので、充電のための磁界が漏れたり、遮られたりすることがなく、非接触充電を効率よく行うことができる。
以下、本発明による実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係わる放射線画像撮影システム1の概略構成を示す図である。
本実施形態による放射線画像撮影システム1は、X線等の放射線を用いて画像撮影を行うシステムである。図1に示すように、放射線画像撮影に関する情報を管理するサーバ2と、放射線照射に関する操作を行う放射線照射操作装置4と、がネットワーク8を通じて接続され相互に情報の送受信が可能となるように構成されている。また、例えば無線LAN(Local Area Network)等の無線通信方式による通信を行うための基地局5がネットワーク8に接続されている。また、撮影室50を管理し撮影室50内に設置された放射線画像検出装置6を操作するコンソール7a,7bとがネットワーク8を通じて接続され相互に情報の送受信が可能となるように構成されている。
放射線照射操作装置4にはケーブルを介して、寝台12上の被写体である患者Sに放射線を照射する放射線管球9が接続されている。なお、撮影に用いられる放射線はX線に限定されないが、X線が最も好適に用いられる。撮影にX線を用いる場合には、前記放射線管球9としてX線を照射するX線管球が用いられる。
後に詳しく説明するクレードル51は、放射線画像検出装置6の図1には図示せぬ電源部44を充電する充電器であり、放射線画像検出装置6を保持する形状になっている。
コンソール7a,7bはパーソナルコンピュータであり、CPU、メモリ、大容量記憶装置、マウス、表示部84a、84bなどを備える。
撮影者は入力操作端末18の入力操作部28を操作して、患者SのID情報など撮影に必要な情報を入力する。入力された情報は通信部26から基地局5に送信され、コンソール7a、7bに転送される。
次に、図2、図3、図4を用いて本発明に係わる非接触給電システム100について説明する。本実施形態による非接触送電システム100は、おもに放射線画像検出装置6とクレードル51から構成され、クレードル51から放射線画像検出装置6の筐体61内に設置された電源部44を非接触で充電する。
なお、以下の説明において、同一の機能要素には同番号を付し、説明を省略する。
図2は本発明に係わる放射線画像検出装置6とクレードル51のブロック図である。図3は本発明に係わる放射線画像検出装置6の筐体61と、第1の実施形態のクレードル51の外観図、図4は本発明に係わる放射線画像検出装置6の筐体61と、第1の実施形態のクレードル51の断面図である。
筐体61は本発明の筐体、クレードル51は本発明の筐体保持部である。
図2のブロック図のように、放射線画像検出装置6は、例えばFPD40、タイミングコントローラ41、信号処理部42、通信部43、電源部44、充電回路45、非接触受電部46から構成される。
放射線管球9から放射された放射線は患者Sを通過し、透過したX線はシンチレータ77で可視光領域の蛍光に変換される。FPD40はマトリクス状に平面配置された図示せぬ検出素子を有する。FPD40の検出素子は例えばフォトダイオードなどから構成されており、各検出素子は蛍光を電気信号に変換する。各検出素子が変換した電気信号は、タイミングコントローラ41の出力するタイミング信号に従って読み出され、所定の処理を行って画像信号として順次出力される。画像信号は信号処理部42でデジタル値に変換されて画像データとなり、通信部43から基地局5に送信される。
なお、本実施形態ではシンチレータ77を用いる間接変換方式で説明するが、本発明は間接変換方式に限定されるものではなく、直接変換方式にも適用できる。
電源部44はリチウムイオン電池などの充電可能な2次電池、または電気的二重層コンデンサなどの蓄電素子であり、放射線画像検出装置6の信号処理部42、FPD40など各部に電源を供給する。非接触受電部46は磁界から電磁誘導により供給された電力を電流に変換するコイルなどから構成され、充電回路45は非接触受電部46が発生した電流を整流し、例えば定電流で電源部44を充電する。また、充電回路45は電源部44が所定の電圧に充電されたことを検知すると充電を中止し、過充電を防止する機能を持っている。
非接触受電部46は本発明の非接触受電部である。
次に、クレードル51について説明する。図2のブロック図のように、クレードル51は、クレードル電源53と非接触送電部52から構成される。非接触送電部52は、例えばコイルなどから構成される図示せぬ磁界生成部54と、例えば鉄などから構成される図示せぬコア55などから構成されている。クレードル電源53は商用電源をスイッチングして高周波の交流電圧を発生し、非接触送電部52の磁界生成部54に印加する公知の回路である。
放射線画像検出装置6を充電するときは、図3の矢印の方向に放射線画像検出装置6の筐体61をクレードル51に設けられた凹部に挿入する。クレードル51の凹部は筐体61が着脱可能に保持できる寸法で設けられている。
図4は筐体61が挿入され、筐体61が第1の実施形態のクレードル51に保持された状態の断面図である。
磁界生成部54は、クレードル51の内部に放射線画像検出装置6の筐体61を挟むように対向して設けられ、クレードル51が筐体61を保持すると、磁界生成部54で発生した磁束が非接触受電部46を貫くように配置されている。したがって、磁界生成部54と非接触受電部46は磁界生成部54を1次側のコイル、非接触受電部46を2次側のコイルとするトランスを構成する。磁界生成部54は、本発明の磁界生成部である。
このように、1次側のコイルである磁界生成部54が対向して設けられているので、磁束は外部に漏れることなく2次側のコイルである非接触受電部46を通過し、効率よく2次側のコイルに電力を発生させることができる。また、磁界が漏れて他の検査機器や、診療機器に悪影響を及ぼす可能性が少ない。さらに、磁界生成部54がクレードル51に内蔵されているので、磁界が漏れるおそれは非常に少なく、また磁界生成部54が発生する熱も外部に伝わりにくい。
図5は放射線画像検出装置6の充電回路45の概略構成を示す回路図である。
充電回路45は例えば整流器32、平滑用コンデンサ33、コイル34、充電制御回路35などから構成される。図4のように筐体61がクレードル51に収納すると、1次側のコイルである磁界生成部54と2次側コイルである非接触受電部46が磁気結合し、非接触受電部46の両端に交流電圧が誘起される。誘起された交流電圧は整流器32と平滑用コンデンサ33、コイル34により平滑化される。充電制御回路35は平滑化された電圧を利用して電源部44を充電する。
図6は磁界生成部54と非接触受電部46が磁気結合する状態を説明するための概念図である。
クレードル51の内部にはクレードル電源53と、コア55と磁界生成部54a、54bから構成される非接触送電部52を備える。
コア55は例えばパーマロイ系の磁性材料から成り、図6のようにクレードル51に挿入された放射線画像検出装置6の非接触受電部46を挟む部分が空隙になっている。
コア55の非接触受電部46を挟む両側部分には、対向して磁界生成部54a、54bが配置されている。磁界生成部54a、54bは例えばコイルであり、コア55に巻き付けられている。また、磁界生成部54a、54bは、それぞれクレードル電源53に接続されていて、交流電圧が印加される。
図6の矢印は磁界生成部54a、54bが発生した磁束が形成する磁路を示している。磁界生成部54a、54bが発生した磁束は、コア55に設けられた空隙に挿入された非接触受電部46を通過し、コア55内を通って閉じた磁路を形成する。このように閉じた磁路を形成するので、漏れ磁束が少なく効率よく2次側の非接触受電部46に電圧を発生することができる。
なお、磁界生成部54a、54bに印加されるのは交流電圧であり、矢印の示す磁束の方向は交流電圧の周波数に応じて反転する。
図7は本発明に係わる放射線画像検出装置6の構造を説明するための概略図である。図7(a)は放射線画像検出装置6の放射線管球9に対向する面側の平面図であり、内部構造の説明のためFPD40などを覆う筐体61の一部を除いた状態を図示している。
図7に示すXYZ3次元直交座標系を適宜用いて、方向および向きを示すこととする。ここで、Z軸方向は放射線画像検出装置6の厚み方向であり、Z軸正方向は放射線管球9の配置されている方向であり、Z軸負方向に放射線が照射される。
放射線画像検出装置6の筐体61の周囲は、ゴム等の材料から成る緩衝部材81で構成されている。FPD40は緩衝部材81の内側に配置され、FPD40と緩衝部材81の隙間部分にはFPD40と回路基板36とを結ぶFPC(Flexible Print Circuit)39が配置されている。回路基板36はタイミングコントローラ41、信号処理部42、通信部43、電源部44、充電回路45などを搭載した基板である。
図7(b)は図7(a)のA、Aで示す部分の断面図である。
図7(b)のように、FPD40の背面(Z軸負方向)には放射線管球9から放射される放射線がFPD40を透過して信号処理部42などが誤動作を起こさないように鉛シート37を配置し、放射線を遮蔽している。回路基板36と、図7(b)には図示せぬ電源部44は、鉛シート37の下に配置されている。
FPC39は、図7(b)のように折り曲げ角度が急にならないようにしてFPD40と回路基板36を結線している。非接触受電部46は、図7(a)、(b)に示すように、充電用の磁束を遮る鉛シート37に覆われない位置の、FPD40の隙間部分に配置されている。放射線画像検出装置6をクレードル51に挿入すると、クレードル51で発生した充電用の磁束は放射線画像検出装置6のZ軸方向を貫き、非接触受電部46に電圧を誘起する。
このように非接触受電部46を配置すると、クレードル51で発生した充電用の磁束によって受電できるので、放射線画像検出装置6の放射線の遮蔽性能低下を伴うことなく、効率のよい非接触充電を行うことができる。また、緩衝部材81が放射線画像検出装置6に設けられていても非接触受電部46を配置できるので、放射線画像検出装置6の大型化や耐衝撃性低下を伴うことなく、効率のよい非接触充電を行うことができる。
さらに、非接触充電により発熱する非接触受電部46を、熱に比較的弱いメモリ、制御回路等の搭載された回路基板36から隔離された位置に配置できるので、メモリ、制御回路等への熱対策の自由度が上げることができる。さらに、発熱対策(変形、熱伝導)も、非接触受電部46の周辺だけに施せばよく、耐熱材料の節約、設計の自由度向上を実現できる。また、筐体を薄く設計できる利点がある。
次に、2つの筐体61を保持可能な第2の実施形態のクレードル51について説明する。
図8は筐体61a、61bが挿入され、筐体61a、61bが第2の実施形態のクレードル51に保持された状態の断面図である。
第2の実施形態のクレードル51には、2つの凹部が設けられ2つの筐体61a、61bを保持することができる。磁界生成部54a、54bは、クレードル51の内部に放射線画像検出装置6の筐体61a、61bをそれぞれ挟むように対向して設けられている。
クレードル51が筐体61a、61bを保持すると、磁界生成部54a、54bで発生した磁束が非接触受電部46a、46bをそれぞれ貫くように配置されている。磁界生成部54aと磁界生成部54bの間には磁気遮蔽板101が設けられており、磁界生成部54aと磁界生成部54bの間に磁束が漏れないようにしている。
このように第2の実施形態では2つの放射線画像検出装置6に同時に給電することができる。また、本実施形態では2つの放射線画像検出装置6に同時に給電する例を説明したが、同様の構成でさらに多くの放射線画像検出装置6に同時に給電することもできる。
以上このように、本発明によれば、大型化や放射線の遮蔽性能低下、耐衝撃性低下を伴うことなく、効率のよい非接触充電が可能な非接触給電システムを提供することができる。
1 放射線画像撮影システム
2 サーバ
3 放射線画像撮影装置
4 放射線照射操作装置
6 放射線画像検出装置
7 コンソール
8 ネットワーク
40 FPD
41 タイミングコントローラ
42 信号処理部
43 通信部
44 電源部
45 充電回路
46 非接触受電部
51 クレードル
52 非接触送電部
53 クレードル電源
54 磁界生成部
55 コア
61 筐体
2 サーバ
3 放射線画像撮影装置
4 放射線照射操作装置
6 放射線画像検出装置
7 コンソール
8 ネットワーク
40 FPD
41 タイミングコントローラ
42 信号処理部
43 通信部
44 電源部
45 充電回路
46 非接触受電部
51 クレードル
52 非接触送電部
53 クレードル電源
54 磁界生成部
55 コア
61 筐体
Claims (2)
- 受電装置に給電する非接触給電システムであって、
間隙を形成して互いに対向し、電力が供給されることにより、前記間隙に磁界を生成する一対の磁界生成部と、
前記一対の磁界生成部により形成された間隙に設置され、前記磁界生成部で生成された磁界から電磁誘導により供給された電力を受電する非接触受電部と、
を有することを特徴とする非接触給電システム。 - 前記非接触給電システムは、
非接触受電部を備えた筐体と、
該筐体を着脱可能に保持する、前記磁界生成部を備えた筐体保持部と、
を有し、
前記磁界生成部は、前記筐体保持部に保持された筐体を挟んで互いに対向する位置に設置され、
前記非接触受電部は、前記筐体が前記筐体保持部に保持されたとき、前記一対の磁界生成部により形成された間隙に配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の非接触給電システム。
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