JP2011110341A

JP2011110341A - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP2011110341A
Application number: JP2009271757A
Authority: JP
Inventors: Michitada Hishida; 倫匡菱田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】検査中のＸ線管の冷却装置からの騒音を低減でき、被検者に対して快適な検査環境を提供することが可能なＸ線管冷却装置を備えるＸ線診断装置を提供する。
【解決手段】被検体１に向けてＸ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線管３から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段４と、Ｘ線管３を冷却する冷却装置５とを備えたＸ線診断装置において、Ｘ線診断装置が設置された検査室内に人がいるか否かを検出する人感センサ８と、人感センサ８の検出信号に従って、冷却装置５の冷却能力を切り換える制御部９とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、Ｘ線管から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線管を冷却する冷却装置とを備えたＸ線診断装置に関する。

従来、この種のＸ線診断装置は、Ｘ線源としてＸ線管を備え、Ｘ線管から放射されたＸ線を被検者に向けて照射し、被検者を透過したＸ線をフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）等のＸ線検出手段を用いて検出することにより、診断画像を得るものである。このようなＸ線診断装置で使用されるＸ線管は、Ｘ線を照射するときに高温となることから、このＸ線管を継続して使用するためには、Ｘ線管を冷却する必要がある。このため、このようなＸ線診断装置においては、Ｘ線管を冷却するための冷却機構を備えるものがいくつか提案されている。

なお、この種のＸ線撮影装置では、被検者に対してＸ線撮影を行うためのＸ線管やＸ線検出手段は検査室内に設置されているが、Ｘ線撮影を開始するための装置操作用スイッチやデータを入力するための操作パネルは検査室外の操作室にレイアウトされており、オペレータは操作室においてこれらの機器を操作する構成となっている。

特許文献１に記載されたＸ線ＣＴ装置は、ガントリを備え、このガントリ内の回転枠の架台上にＸ線管、Ｘ線検出器等の複数の機器を取り付けて円形配置し、被検者の体軸を中心として回転枠を円周方向に回転させながらＸ線照射を行うことにより、断層画像を得るものである。このＸ線ＣＴ装置では、回転枠を機器毎の複数の部屋に区切り、それらの各部屋の雰囲気温度を個別に制御することによりＸ線管等を冷却する冷却機構を採用している。

また、特許文献２に記載されたＸ線撮影装置は、Ｘ線管と配管を介して接続された熱交換器を備え、Ｘ線管の管容器に注入された絶縁油を循環ポンプの動作により熱交換器との間で循環させてＸ線管を冷却する冷却システムを有している。この冷却システムでは、管電圧、管電流および撮影時間から定められるＸ線管からの発生熱量と、熱交換器のファンまたはポンプの回転数と運転時間から定められるＸ線管を冷却する冷却熱量とに基づいて、Ｘ線管に蓄積される蓄積熱量を算出し、その算出蓄積熱量に応じて、熱交換器のファンまたはポンプの回転数と運転時間を制御している。

特開２００３−１４４４２５号公報特開２００８−５３０６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置においては、Ｘ線管の冷却機構は、Ｘ線管の蓄積熱量にかかわらず、一定の動作で冷却を行うように制御されていた。また、特許文献２に記載の装置においては、Ｘ線管の蓄積熱量に応じた冷却システムが提案されてはいるが、その冷却動作はＸ線管の蓄積熱量のみに基づいて制御されていた。

このため、検査室内での冷却機構を構成するファンの回転音や風切音等の騒音が、検査室にいる被検者と操作室にいる操作者の間でのインターフォン等を介した会話の妨げとなり、操作者の指示が被検者にうまく伝わらない場合がある。また、患者である被検者が、検査室内の冷却機構の動作に起因した騒音にストレスを感じてしまう可能性もある。

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、検査中のＸ線管の冷却装置からの騒音を低減でき、被検者に対して快適な検査環境を提供することが可能なＸ線診断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、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線管を冷却する冷却装置とを備えたＸ線診断装置において、Ｘ線診断装置が設置された検査室内に人がいるか否かを検出する人感センサと、前記人感センサの検出信号に従って、前記冷却装置の冷却能力を切り換える制御部と、を備えたことを特徴とする。

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、前記制御部は、前記人感センサが人を検出したときに、前記冷却装置の冷却能力をＸ線管が正常に動作するのに最低必要な能力に切り換える。

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、前記制御部は、前記人感センサが人を検出しないときには、前記冷却装置の冷却能力をそのときに必要とされる最大の能力に切り換える。

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、前記制御部は、前記Ｘ線管に付与される管電圧および管電流時間積に基づいて、前記冷却装置が必要とする冷却能力を演算し、この演算結果に基づいて前記冷却装置を制御する。

請求項５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、前記冷却装置はファンを有し、当該ファンの回転数を制御することにより冷却装置の冷却能力を切り換える。

請求項１乃至請求項５に記載の発明によれば、検査室内に人がいるか否かを検出する人感センサの検出信号に基づいて冷却装置の冷却能力を切り替えることから、検査中のＸ線管の冷却装置からの騒音を低減でき、被検者に対して快適な検査環境を提供することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、検査室内に人がいる場合においても、冷却装置の冷却能力をＸ線管が正常に動作するのに最低必要な能力とすることにより、Ｘ線による診断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、検査室に人がいない間に速やかにかつ十分にＸ線管を冷却することができ、検査間の待ち時間が短い場合でも、次の検査での冷却装置の冷却能力をＸ線管が正常に動作するのに必要な能力に維持することができる。

請求項４に記載の発明によれば、Ｘ線管に付与される管電圧および管電流時間積に基づいて予め演算された必要とされる冷却能力により冷却装置を制御することから、冷却装置を適切に制御することができ、冷却開始の遅延を防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、騒音の原因となるファンの回転数を制御することにより、騒音を好適に低減することが可能となる。

この発明に係るＸ線撮影装置の概要図である。Ｘ線管３と冷却装置５とを示す概要図である。冷却装置５の制御動作を説明するフローチャートである。

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、この発明に係るＸ線撮影装置の概要図である。

このＸ線撮影装置は、被検体である被検者１を載置するテーブル２と、被検者１に向けてＸ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線検出手段としてのフラットパネルディテクタ４と、Ｘ線管冷却装置５と、検査室に人がいることを検出するため人感センサ８と、制御部９と、Ｘ線条件入力装置１１と、表示部１２とを備える。テーブル２と、Ｘ線管３と、フラットパネルディテクタ４と、Ｘ線管冷却装置５と、人感センサ８とは、検査室内に設置されている。一方、制御部９と、Ｘ線条件入力装置１１と、表示部１２とは、操作室内に設置されている。また、制御部９は、冷却装置５を制御するためのものであり、発熱量演算部９１と、冷却量演算部９２と、冷却能力演算部９３と、記憶部９４とを備える。

制御部９は、Ｘ線条件入力装置１１、表示部１２、フラットパネルディテクタ４および人感センサ８と接続されている。また、この制御部９は、Ｘ線管制御部６を介してＸ線管３と接続されており、冷却装置制御部７を介して冷却装置５とも接続されている。

Ｘ線管３から照射されたＸ線は、被検者１を透過してフラットパネルディテクタ４に入射する。フラットパネルディテクタ４は、入射したＸ線に対応した画像信号を制御部９へ出力する。画像信号は制御部９で画像処理され、表示部１２に表示される。

制御部９は、上述したように、発熱量演算部９１、冷却量演算部９２、冷却能力演算部９３、および、記憶部９４を備え、冷却装置５の動作制御を行っている。冷却装置５の動作制御の詳細については後述する。

図２は、Ｘ線管３と冷却装置５とを示す概要図である。

このＸ線管３は、放射窓３８を有し、Ｘ線を遮蔽するために鉛が内張されたケーシング３６を備える。このケーシング３６内には、真空排気されたガラスバルブ３１が配設されている。このガラスバルブ３１内には、図示を省略したフィラメントを有し、熱電子Ａを発生させる陰極３２と、この陰極３２から放出された熱電子Ａを受けてＸ線Ｂを発生する回転陽極（ターゲット）３３とが配設されている。この回転陽極３３は、モータロータ３４と接続されている。このモータロータ３４は、ガラスバルブ３１の外部に配設されたモータステータ３５により高速回転される。回転陽極３３から発生したＸ線Ｂは、ケーシング３６に設けられた放射窓３８から放射される。

ケーシング３６の放射窓３８が設けられていない面にはダイヤフラム３９が配設され、ケーシング３６内のガラスバルブ３１との間の空間には、Ｘ線管３の冷却用流体としての絶縁油が注入されている。ダイヤフラム３９は、Ｘ線照射時に発生する熱による絶縁油の膨張を調整および監視するためのものである。

冷却装置５は、Ｘ線管３のケーシング３６に接続される管路５１と、絶縁油を循環させるためのポンプ５２と、ラジエータ５４とファン５５を有する第１熱交換器５３と、ラジエータ５７とファン５８を有する第２熱交換器５６とを備える。図２に示すように、ポンプ５２の動作によりＸ線管３から流出したケーシング３６内の絶縁油は、第１熱交換器５３および第２熱交換器５６を通過する間に、ラジエータ５４、５７およびファン５５、５８の作用により冷却され、再びケーシング３６に戻される。このように、絶縁油がＸ線管３と冷却装置５との間を循環することで、Ｘ線管３を一定温度以下に冷却された状態に保つことができる。

次に、冷却装置５の動作制御について説明する。図３は、冷却装置５の制御動作を説明するフローチャートである。

まず、この実施形態に係るＸ線撮影装置の電源投入とともに、冷却装置５の制御動作が開始され、Ｘ線管３の発熱量演算（ステップＳ１）、続いて冷却量演算（ステップＳ２）が行われる。

発熱量演算（ステップＳ１）は、図１に示す制御部９の発熱量演算部９１で行われる。Ｘ線管３の発熱量は、モータステータ３５の発熱量ａとＸ線管陽極熱容量ｂから求められる。モータステータ３５の発熱量ａは、回転陽極３３を回転させるためにモータステータ３５に与える電流と、そのときの電圧および時間から計算される。Ｘ線管陽極熱容量ｂは、Ｘ線を発生させる条件である管電圧（ｋＶ）および管電流時間積（ｍＡｓ）により規定される。Ｘ線管３の管電圧値、管電流値、管電流時間積およびＸ線照射時間と、モータステータ３５に与えられた電流値、電圧値および時間は、Ｘ線管制御部６から制御部９に送られる。

冷却量演算（ステップＳ２）は、図１に示す制御部９の冷却量演算部９２で行われる。冷却量演算部９２では、Ｘ線管３の冷却に必要とされる必要冷却量ｄが演算される。なお、必要冷却量ｄは、発熱量演算部９１で得られた発熱量（モータステータの発熱量ａ＋Ｘ線管陽極熱容量ｂ）からＸ線管の自然冷却量ｃを除算することで得られる。ここで、必要冷却量ｄが０より大きい場合には、Ｘ線管３の冷却が必要であると判断される（ステップＳ３）。

Ｘ線管の冷却が必要であると判断されると（ステップＳ３）、人感センサ８による人検知の有無、すなわち検査室内に人がいるか否かの判断が行われる（ステップＳ４）。

制御部９において、人感センサ８による人検出信号が受信されていれば、検査室内に人有りと判断し（ステップＳ４）、定常冷却定格にてＸ線管３を冷却する（ステップＳ５）。

ここで、定常冷却定格とは、Ｘ線診断装置を所定の時間稼動させた場合の、必要冷却量ｄにほぼ等しい冷却量をＸ線管３に与えることができる、冷却装置５の各構成の動作を規定する冷却装置５の運転モードである。言い換えると、Ｘ線管３が正常に動作するのに最低必要な冷却能力を持つ冷却装置５の各構成の動作でもある。冷却装置５の各構成の動作と、その動作により実現できる冷却量（冷却能力）との関係は、図１に示す記憶部９４に、Ｘ線条件入力装置１１を用いて入力され、データとして格納されている。これらのデータには、冷却装置５を構成するポンプ５２の移送流速、第１熱交換器５３、第２熱交換器５６のＯＮ／ＯＦＦ、ファン５５、５８の回転数等の動作条件と、それらに対応する冷却能力が含まれている。

そして、定常冷却定格は、図１に示す冷却能力演算部９３において、冷却量演算部９２で求められた必要冷却量ｄ、および、記憶部９４に格納された冷却装置５の各構成の冷却能力を基にして導き出される。例えば、冷却能力演算部９３において、必要冷却量ｄにほぼ等しい冷却量をＸ線管３に与えることができる冷却装置５の冷却能力は、ポンプ５２の移送流速を中速、第１熱交換器５３をＯＮ、ファン５５を低回転数で動作させた場合であるとの結果が導き出されると、それが定常冷却定格となる。定常冷却定格の条件は、記憶部９４に記憶されるとともに冷却装置制御部７に送られ、冷却装置５の動作が実行される。

一方、制御部９において、人感センサ８からの人検出信号が受信されていなければ、検査室内に人がいないと判断して（ステップＳ４）、Ｘ線管３の定常冷却定格以上または熱交換器を追加して冷却する（ステップＳ６）。

なお、Ｘ線管３の定常冷却定格以上での冷却は、例えば、冷却装置５のポンプ５２の移送流速を中速、第１熱交換器５３をＯＮにし、ファン５５を低回転数で回転させる状態を定常冷却定格としている場合に、ポンプ５２の移送流速を高速にし、ファン５５を高回転数で回転させるように冷却装置５を制御することにより行われる。また、熱交換器を追加しての冷却は、例えば、定常冷却定格では第１熱交換器５３のみ動作させている場合に、第２熱交換器５６をさらに動作させるように冷却装置５を制御することにより行われる。なお、検査室内に人がいない場合の冷却装置５の制御は、冷却装置５の冷却能力をそのとき必要とされる最大の能力、すなわち、冷却装置５の各構成すべてを最大出力にするように切り替えることにより行ってもよい。

また、ステップＳ３において、必要冷却量ｄが０以下でＸ線管３を冷却する必要はないと判断されると、冷却装置５の冷却能力をＸ線管３の定常冷却定格から大幅に下げて冷却するように制御する、または、冷却装置５を停止する（ステップＳ７）。

なお、Ｘ線管３を定常冷却定格から大幅に下げて冷却する場合には、例えば、冷却装置５のポンプ５２の移送流速を中速、第１熱交換器５３をＯＮにし、ファン５５を高回転数で回転させる状態を定常冷却定格としている場合に、ポンプ５２の移送流速を低速にし、ファン５５を低回転数で回転させるように運転を切り替える、もしくは、第１熱交換器５３をＯＦＦにするように冷却装置５を制御することにより行われる。

この実施形態においては、上述した構成により、検査室内に被検者１が入室する直前には、Ｘ線管の定常冷却定格以上となるように冷却装置５が制御されていても、被検者１が入室すると、人感センサ８による被検者１の検出により、冷却装置５の冷却能力をＸ線管３の定常定格での冷却にまで下げるよう冷却装置５を制御することができる。このため、検査中に被検者１が受ける冷却装置５からの騒音を低減することができる。

なお、上述した実施形態では、Ｘ線管３の発熱量を考慮した冷却の要否と、人感センサ８の検出信号とに基づいて、冷却装置５の動作制御を行っているが、人感センサ８の検出信号に基づき、冷却装置５の冷却能力を定常冷却と最大冷却との二段階に切り替えるように構成してもよい。

１被検者
２テーブル
３Ｘ線管
４フラットパネルディテクタ
５冷却装置
７冷却装置制御部
８人感センサ
９制御部
１１Ｘ線条件入力装置
１２表示部
３１ガラスバルブ
３２陰極
３３回転陽極（ターゲット）
３４モータロータ
３５モータステータ
３６ケーシング
３８放射窓
３９ダイヤフラム
５１循環路
５２ポンプ
５３第１熱交換器
５４ラジエータ
５５ファン
５６第２熱交換器
５７ラジエータ
５８ファン
９１熱量演算部
９２冷却量演算部
９３冷却能力演算部
９４記憶部

Claims

被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線管を冷却する冷却装置とを備えたＸ線診断装置において、
Ｘ線診断装置が設置された検査室内に人がいるか否かを検出する人感センサと、
前記人感センサの検出信号に従って、前記冷却装置の冷却能力を切り換える制御部と、
を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
請求項１に記載のＸ線診断装置において、
前記制御部は、前記人感センサが人を検出したときに、前記冷却装置の冷却能力をＸ線管が正常に動作するのに最低必要な能力に切り換えるＸ線診断装置。
請求項２に記載のＸ線診断装置において、
前記制御部は、前記人感センサが人を検出しないときには、前記冷却装置の冷却能力をそのときに必要とされる最大の能力に切り換えるＸ線診断装置。
請求項２または請求項３に記載のＸ線診断装置において、
前記制御部は、前記Ｘ線管に付与される管電圧および管電流時間積に基づいて、前記冷却装置が必要とする冷却能力を演算し、この演算結果に基づいて前記冷却装置を制御するＸ線診断装置。
請求項２または請求項３に記載のＸ線診断装置において、
前記冷却装置はファンを有し、当該ファンの回転数を制御することにより冷却装置の冷却能力を切り換えるＸ線診断装置。