JP2011062240A - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ファン等の強制冷却機構を使用しない場合においても、Ｘ線照射手段の温度上昇を防止してＸ線撮影を継続して実行することが可能な外科用Ｘ線撮影装置を提供する。
【解決手段】 外科用Ｘ線撮影装置は、Ｃ型アーム５を支持する本体６内に着脱自在に配設された冷却水貯留タンク７と、Ｃ型アーム５に沿った冷却水の循環路３６、３７を備え、Ｘ線照射部２と冷却水貯留タンク７との間で冷却水を循環することによりＸ線照射部２を冷却する冷却水循環機構と、冷却水の温度を検出する温度センサ３９と、温度センサ３９により検出した冷却水の温度が設定温度以上となったときに警告を表示するモニターとを備える。
【選択図】 図３

Description

この発明は、手術室で使用される外科用Ｘ線撮影装置に関する。

手術室で使用される外科用Ｘ線撮影装置は、コンパクトであることが要求される。このような外科用Ｘ線撮影装置としては、患者である被検者に向けてＸ線を照射するＸ線管と、このＸ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）やフラットパネルディテクタ等のＸ線検出器と、これらのＸ線管とＸ線検出器とを対向配置した状態で支持するＣ型アームと、を備えたものが知られている。

また、このような外科用Ｘ線撮影装置としては、装置全体をコンパクトにするため、陰極を構成するフィラメントと陽極を構成するターゲットとを高真空状態のガラスバルブ内に対向配置したＸ線管を使用するとともに、このＸ線管と、ターゲットに高電圧を、また、フィラメントにフィラメント電流を供給するトランスとを、絶縁油が充填されたハウジング内に収納したモノタンク式のＸ線照射装置が使用されている。

このようなＸ線照射装置においては、フィラメントで発生した熱電子がターゲットとフィラメントの間に印加された高電圧により加速されてターゲットに衝突することでＸ線を発生する。このとき、Ｘ線管に供給された電気エネルギーの９９％以上は熱に変わる。この熱は、ターゲットに接続された冷却フィンを介して絶縁油に伝達され、絶縁油からハウジングを介して外部に放熱されている（特許文献１参照）。

また、外科用ではない一般検査用のＸ線撮影装置においては、ハウジングを冷却するために冷却水を使用するとともに、この冷却水をラジエターに循環させ、ラジエターをファンにより冷却することで、Ｘ線管を強制冷却するようにしたＸ線撮影装置も提案されている（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。

特開２００９−１６４０３８号公報 特開２００５−２３０２２０号公報 特開２００６−６６４０２号公報 特開２００７−４８６４０号公報

外科用Ｘ線撮影装置において、Ｘ線透視撮影を行う場合に、透視対象部位の大きさなどに応じて透視像の画質を向上させる目的でＸ線強度を強くした場合には、Ｘ線管において発生する熱量が装置の冷却性能を上回る場合がある。このような状態でＸ線撮影を継続した場合には、安全装置が作動してＸ線撮影動作が停止することから、診断および治療に支障を来すことになる。

外科用ではない一般的なＸ線撮影装置のように、ファンを利用してラジエターを冷却することにより、Ｘ線管を強制冷却する構成を採用すれば、Ｘ線管の温度上昇を有効に防止することは可能であるが、外科用Ｘ線撮影装置が設置される手術室でファンを使用することは、衛生上不可能であることから、外科用Ｘ線撮影装置にこのような冷却機構を採用することはできない。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ファン等の強制冷却機構を使用しない場合においても、Ｘ線照射手段の温度上昇を防止してＸ線撮影を継続して実行することが可能な外科用Ｘ線撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、手術室で使用される外科用Ｘ線撮影装置において、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、前記Ｘ線照射手段と前記冷却水貯留タンクとの間で冷却水を循環することにより、前記Ｘ線照射手段を冷却する冷却水循環手段と、を備え、前記冷却水の自然放熱によりＸ線照射手段を冷却することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却水貯留タンクは、装置本体に対して着脱自在に配設されている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷却水貯留タンクは複数個配設されており、これらの冷却水貯留タンクを交換して使用する。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記冷却水の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出した冷却水の温度が設定温度以上となったときに警告を発生する警告手段と、をさらに備える。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却水貯留タンクは、Ｘ線撮影時に冷却水の自然放熱によりＸ線照射手段の温度を設定温度以下に維持できるだけの冷却水の容量を有する。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発明において、前記Ｘ線照射手段は、フィラメントと、ターゲットと、前記フィラメントおよび前記ターゲットに電力を供給するトランスとを、絶縁油が充填されたハウジング内に収納したモノタンク式の構成を有するとともに、前記絶縁油を循環させることにより、当該絶縁油と前記冷却水循環手段により循環する冷却水との間で熱交換を実行する熱交換機構をさらに備える。

請求項７に記載の発明は、手術室で使用される外科用Ｘ線撮影装置において、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段とを対向配置した状態で支持するＣ型アームと、前記Ｃ型アームを支持する本体と、前記本体内に着脱自在に配設され、冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、前記Ｃ型アームに沿った冷却水の循環路を備え、前記Ｘ線照射手段と前記冷却水貯留タンクとの間で冷却水を循環することにより、前記Ｘ線照射手段を冷却する冷却水循環手段と、前記冷却水の温度を検出する温度センサと、前記温度センサにより検出した冷却水の温度が設定温度以上となったときに警告を発生する警告手段とを備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記冷却水貯留タンクは複数個配設されており、前記警告手段の警告に基づいて、これらの冷却水貯留タンクを交換して使用する。

請求項１に記載の発明によれば、冷却水の自然放熱を利用することにより、ファン等の強制冷却機構を使用しない場合においても、Ｘ線照射手段の温度上昇を有効に防止することができ、Ｘ線撮影を継続して実行することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、冷却水貯留タンクを取り外して冷却水を交換することにより、Ｘ線照射手段の温度上昇を防止してＸ線撮影を継続して実行することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、冷却水を貯留した複数の冷却水貯留タンクを交換して使用することにより、Ｘ線照射手段の温度上昇を防止してＸ線撮影を継続して実行することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、冷却水の温度が設定温度以上となったことを温度センサが検出して警告信号を発生することから、温度が上昇した冷却水貯留タンク内の冷却水の交換時期を予め認識することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、冷却水貯留タンクがＸ線撮影時に冷却水の自然放熱によりＸ線照射手段の温度を設定温度以下に維持できるだけの冷却水の容量を有することから、Ｘ線照射手段の温度上昇を防止してＸ線撮影を継続して実行することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、モノタンク式のＸ線照射手段における絶縁油と冷却水循環手段により循環する冷却水との間で熱交換を実行することにより、効率的にＸ線照射手段を冷却することができ、Ｘ線照射手段の温度上昇を防止してＸ線撮影を継続して実行することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、Ｘ線照射手段と本体に着脱自在に配設された冷却水貯留タンクとの間をＣ型アームに沿って循環する冷却水の自然放熱を利用することにより、ファン等の強制冷却機構を使用しない場合においても、Ｘ線照射手段の温度上昇を有効に防止することができ、Ｘ線撮影を継続して実行することが可能となる。そして、冷却水の温度が設定温度以上となったことを温度センサが検出して警告信号を発生することから、温度が上昇した冷却水貯留タンク内の冷却水の交換時期を予め認識することが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、冷却水を貯留した複数の冷却水貯留タンクを交換して使用することにより、Ｘ線照射手段の温度上昇を防止してＸ線撮影を継続して実行することが可能となる。

この発明の第１実施形態に係る外科用Ｘ線撮影装置の概要図である。 Ｘ線照射部２の概要図である。 冷却水循環機構の概要図である。 この発明の第２実施形態に係る外科用Ｘ線撮影装置における冷却水循環機構の概要図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る外科用Ｘ線撮影装置の概要図である。

この外科用Ｘ線撮影装置は、手術室で使用されるものであり、テーブル１１上の被検者１に向けてＸ線を照射するＸ線照射部２と、Ｘ線照射部２から照射され被検者１を通過したＸ線を検出するＸ線検出部４と、これらのＸ線照射部２とＸ線検出部４とを対向配置した状態で支持するＣ型アーム５と、このＣ型アーム５を支持する本体６と、この本体６内に配設された冷却水を貯留する冷却水貯留タンク７と、モニター９１、９２を備えた操作部９とを備える。

Ｘ線検出部４は、Ｉ．Ｉ（イメージインテンシファイア）４１と、Ｉ．Ｉ４１の出力像を撮像するＣＣＤ素子を備えたＴＶカメラ４２と、電源部４３と、ハンドル４４とを備える。Ｃ型アーム５は、スライド部５１、支持部５２および支持部５３を介して本体６と接続されており、Ｘ線検出部４とＸ線照射部２とは、ハンドル４４を操作して、Ｃ型アーム５をスライドおよび回転させることにより、その位置を任意に変更することが可能となっている。

本体６は、旋回自在の前輪６４とモータ駆動の後輪６３とを備えており、また、操作部９は、車輪９３を備えている。このため、この外科用Ｘ線撮影装置は、手術室等に容易に移動可能となっている。また、本体６の内部の載置台６２上には、冷却水を貯留する冷却水貯留タンク７が載置されている。この冷却水貯留タンク７は、本体６に形成された開口部を開閉する開閉扉６１を開放することにより、本体６に対して着脱自在となっている。この冷却水貯留タンク７は、後述する冷却水を循環するための冷却水循環機構を介して、Ｘ線照射部２と接続されている。

図２は、Ｘ線照射部２の概要図である。

外科用Ｘ線撮影装置は、手術室に搬入可能な構成とするために装置全体をコンパクトにする必要があることから、このＸ線照射部２としても、モノタンク式と呼称される小型のものが使用されている。このＸ線照射部２は、陰極を構成するフィラメント２１と陽極を構成するターゲット２２とを、高真空状態のガラスバルブ２３内に対向配置したＸ線管２４を備える。

このＸ線管２４と、トランス２５と、ターゲット２２に高電圧を供給する高圧用ケーブル２６と、フィラメント２１にフィラメント電流を供給するフィラメントケーブル２７と、トランス２５への給電線２８とが、絶縁油が充填されたハウジング３１内に収納されている。そしてターゲット２２の一端には、ターゲット２２の熱を絶縁油に放出するための冷却フィン２９が付設されている。ハウジング３１内の絶縁油は、絶縁油の管路３３を介して、後述する熱交換器３５に送液される。

このＸ線管２４においては、フィラメント電流を付与され加熱されたフィラメント２１からは、熱電子Ａが発生する。この熱電子Ａは、ターゲット２２に衝突してＸ線Ｂを照射させる。このＸ線Ｂは、ガラスバルブ２３、絶縁油およびハウジング３１に形成された窓３２を介して外部に照射される。

次に、上述した冷却水を循環するための冷却水循環機構の構成について説明する。図３は、冷却水循環機構の概要図である。

Ｘ線照射部２におけるハウジング３１内の絶縁油は、ポンプ３４の作用により上述した管路３３を介して熱交換機３５に循環される。この熱交換機３５の二次側には、冷却水を循環するための冷却水の管路３６、３７が接続されている。これらの冷却水の管路３６、３７は、Ｃ型アーム５に沿った冷却水の循環路を構成し、熱交換機３５と冷却水貯留タンク７との間で冷却水を循環することにより、Ｘ線管２４における絶縁油と冷却水との間で熱交換を実行するためのものである。

これらの管路３６、３７のうち、管路３６は、ポンプ３８の作用により、冷却水貯留タンク７に貯留された冷却水を熱交換機３５に供給するためのものである。この管路３６中には、冷却水の温度を検出するための温度センサ３９が配設されている。また、管路３６、３７のうち、管路３７は、熱交換機３５において熱交換に供された冷却水を冷却水貯留タンク７に戻すためのものである。

なお、上述したように、この冷却水貯留タンク７は、本体６に形成された載置部６２上に載置されており、本体６に形成された開口部を開閉する開閉扉６１を開放することにより、本体６に対して着脱自在となっている。そして、この冷却水貯留タンク７は、予め複数個準備されており、これらの複数の冷却水貯留タンク７は選択的に使用される。

なお、管路３６に配設された温度センサ３９により測定した冷却水の温度は、操作部９のモニター９１、９２に表示される。そして、冷却水の温度が設定温度以上となったときには、モニター９１、９２に警告表示がなされる。これらのモニター９１、９２は、温度センサ３９により検出した冷却水の温度が設定温度以上となったときに警告を発生する警告手段として機能する。

以上のような構成を有する外科用Ｘ線撮影装置においては、特にＸ線透視撮影を行う場合等において、Ｘ線照射部２におけるＸ線管２４の温度が急激に上昇する。このＸ線管２４の温度上昇は、ポンプ３４の作用により循環するＸ線管２４の絶縁油とポンプ３８の作用により循環する冷却水とを、熱交換機３５において熱交換することにより絶縁油の温度を下降させることで防止される。そして、熱交換に供された冷却水は、その循環路および冷却水貯留タンク７において自然放熱することにより、その温度上昇が防止される。このため、引き続きＸ線透視撮影を実行することが可能となる。

Ｘ線透視撮影を長時間継続して実行した場合等においては、循環中の冷却水の温度が上昇する。そして、温度センサ３９により検出した循環水の温度が設定温度以上となったときには、図示を省略した制御部の制御により、モニター９１、９２により警告信号が送信され、モニター９１、９２に警告表示がなされる。オペレータは、この警告表示に基づいて、現在冷却水を循環している冷却水貯留タンク７を、他の冷却水貯留タンク７と交換する。

なお、事前に複数個準備された冷却水貯留タンク７のうちの一つには、予め冷却水が貯留され、あるいは、いつでも貯留可能な状態で準備されている。このため、本体６に形成された開口部を開閉する開閉扉６１を開放して、冷却水の温度が上昇した冷却水貯留タンク７を載置部６２から取り出し、予め準備された別の冷却水貯留タンク７を新たに載置部６２上に載置することにより、冷却水貯留タンク７を冷却水とともに容易に交換することが可能となる。そして、この冷却水貯留タンク７の交換により、絶縁油との間で熱交換を行う冷却水の温度を加熱前の温度まで下げることが可能となる。このため、Ｘ線透視撮影を継続して実行することが可能となる。

以上のように、この発明に係る外科用Ｘ線撮影装置においては、従来の一般的なＸ線撮影装置のように、ファンを利用してラジエターを冷却することでＸ線管を強制冷却する構成ではなく、冷却水貯留タンク７に貯留した冷却水により装置全体の熱容量を増やし、冷却水の自然放熱を利用してＸ線照射部２の温度上昇を防止する構成であることから、ファン等を使用する必要がなく、また、簡易な構成でありながら、手術室に搬入される外科用Ｘ線撮影装置により継続してＸ線透視撮影を実行することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、冷却水貯留タンク７を予め複数個準備し、これらの複数の冷却水貯留タンク７を交換して使用する場合について説明した。これにより、冷却水貯留タンク７の容量が小さい場合でも、Ｘ線照射部２の温度上昇を効果的に防止することができ、装置全体をコンパクトにすることが可能となる。但し、他の実施形態として、Ｘ線撮影時に冷却水の自然放熱によりＸ線照射部２の温度を設定温度以下に維持できるだけの冷却水の容量を有する冷却水貯留タンクを使用してもよい。この場合には、冷却水貯留タンクの大きさは大きくなるが、冷却水貯留タンク７を交換する必要はなくなる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図４は、この発明の第２実施形態に係る外科用Ｘ線撮影装置における冷却水循環機構の概要図である。なお、図３に示す実施形態と同一の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態においては、Ｘ線管２４における絶縁油を熱交換機３５に対して循環させることにより、この絶縁油と図３に示す冷却水循環機構により循環する冷却水との間で熱交換を実行している。これに対して、この第２実施形態においては、図４に示すように、Ｘ線照射部２の回りに直接冷却水の循環管路４０を巻回し、この循環管路４０を介してＸ線照射部２におけるハウジング３１を直接冷却するようにしている。

このような実施形態を採用した場合には、Ｘ線照射部２の冷却効率は若干低下するが、簡易な構成でありながら、Ｘ線照射部２の温度上昇を防止してＸ線透視撮影を継続して実行することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、いずれも、冷却水を循環するための管路３６に温度センサ３９を配設し、この温度センサ３９により循環中の冷却水の温度を測定しているが、冷却水貯留タンク７内に温度センサを配設し、この温度センサにより冷却タンク７内の冷却水の温度を測定するようにしてもよい。

また、上述した実施形態においては、Ｘ線検出部４として、Ｉ．Ｉ４１とＣＣＤ素子を備えたＴＶカメラ４２とを使用しているが、ＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）等の他のＸ線検出手段を使用してもよい。

さらに、上述した実施形態においては、操作部９のモニター９１、９２に警告表示を行うことにより、冷却水の温度が設定温度以上となったことを警告しているが、ブザーや音声、あるいは、ランプの点灯等により、温度センサ３９により検出した冷却水の温度が設定温度以上となったことを警告する構成としても良い。

１ 被検者
２ Ｘ線照射部
４ Ｘ線検出部
５ Ｃ型アーム
６ 本体
７ 冷却水貯留タンク
９ 操作部
１１ テーブル
２１ フィラメント
２２ ターゲット
２３ ガラスバルブ
２４ Ｘ線管
２５ トランス
３１ ハウジング
３３ 管路
３４ ポンプ
３５ 熱交換機
３６ 管路
３７ 管路
３８ ポンプ
３９ 温度センサ
４１ Ｉ．Ｉ
４２ ＴＶカメラ
６１ 開閉扉
６２ 載置台
９１ モニター
９２ モニター

Claims (8)

1. 手術室で使用される外科用Ｘ線撮影装置において、
   被検者に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、
   前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、
   前記Ｘ線照射手段と前記冷却水貯留タンクとの間で冷却水を循環することにより、前記Ｘ線照射手段を冷却する冷却水循環手段と、を備え、
   前記冷却水の自然放熱によりＸ線照射手段を冷却することを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
   前記冷却水貯留タンクは、装置本体に対して着脱自在に配設されているＸ線撮影装置。
3. 請求項２に記載のＸ線撮影装置において、
   前記冷却水貯留タンクは複数個配設されており、これらの冷却水貯留タンクを交換して使用するＸ線撮影装置。
4. 請求項２または請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
   前記冷却水の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサにより検出した冷却水の温度が設定温度以上となったときに警告を発生する警告手段と、
   をさらに備えるＸ線撮影装置。
5. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
   前記冷却水貯留タンクは、Ｘ線撮影時に冷却水の自然放熱によりＸ線照射手段の温度を設定温度以下に維持できるだけの冷却水の容量を有するＸ線撮影装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
   前記Ｘ線照射手段は、フィラメントと、ターゲットと、前記フィラメントおよび前記ターゲットに電力を供給するトランスとを、絶縁油が充填されたハウジング内に収納したモノタンク式の構成を有するとともに、
   前記絶縁油を循環させることにより、当該絶縁油と前記冷却水循環手段により循環する冷却水との間で熱交換を実行する熱交換機構をさらに備えるＸ線撮影装置。
7. 手術室で使用される外科用Ｘ線撮影装置において、
   被検者に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、
   前記Ｘ線照射手段から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線照射手段と前記Ｘ線検出手段とを対向配置した状態で支持するＣ型アームと、
   前記Ｃ型アームを支持する本体と、
   前記本体内に着脱自在に配設され、冷却水を貯留する冷却水貯留タンクと、
   前記Ｃ型アームに沿った冷却水の循環路を備え、前記Ｘ線照射手段と前記冷却水貯留タンクとの間で冷却水を循環することにより、前記Ｘ線照射手段を冷却する冷却水循環手段と、
   前記冷却水の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサにより検出した冷却水の温度が設定温度以上となったときに警告を発生する警告手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
8. 請求項７に記載のＸ線撮影装置において、
   前記冷却水貯留タンクは複数個配設されており、前記警告手段の警告に基づいて、これらの冷却水貯留タンクを交換して使用するＸ線撮影装置。

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