JP2013538005A - Ｘ線装置用の、最大出力の自動制御方法、及び、かかる目的に必要な装置 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、最大出力が常時供給されるような態様での、Ｘ線装置の作動方法を提供することである。かかる目的のために、Ｘ線管用の供給電圧又は入力電圧は、基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）として知られる、電源電圧の２分の１（（Ｖ_ｂａｔ）／２）又は（Ｖ_ｌｉｎｅ）／２）でなければならない。基準電圧からの逸脱が生じた場合には、本発明の方法に従って、供給される電流が変更され、さらに、露出時間が変更され、それにより、最大出力が常時供給される。具体的には、本発明は、供給電圧（バッテリー又はグリッド）に応じてＸ線管の電流を制御する方法に基づく。

Description

本発明の目的は、発明の名称に記載されるように、バッテリー駆動式であろうと、又は、パワーグリッド（電力網）に接続されていようと、Ｘ線装置用の、最大出力の自動制御方法及びこの方法を実施する装置に関する。

本発明は、常時、Ｘ線装置に最大出力を供給することを可能にし、かかる装置に関して最適な品質を有するＸ線像を得ることを可能にする、特別な特徴を有する方法の段階によって特徴付けられる。

携帯用のＸ線装置又はパワーグリッドに接続された移動可能なＸ線装置では共通の欠点：放電時の電力ライン（ｐｏｗｅｒ ｌｉｎｅ）における電圧低下に悩まされるが、当該電圧低下は、原因不明であり、さらには予測できないため、補正すること（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｆｏｒ）ができない。放電時のかかる電圧低下は（必要なｋＶｐが達成されないので）完全にＸ線像を歪ませ、患者の内部状態を分析することができない像を生じさせる。

これは、どのような理由であれ、病院に連れて行くことができない患者のＸ線像を撮影するのに携帯用のＸ線装置が使用される、在宅医療支援において特に関係する。これは、獣医が動物のＸ線を撮影しようとする場合の飼育場、又は、電力ケーブルが携帯用Ｘ線装置に配置されている場合においても関係する。

これらのケースのすべてにおいて、電力ラインそれ自身が原因であれ、又は、延長コードの使用が原因であれ、放電時には通常電圧低下が生じる。これは、Ｘ線画像を歪ませるので興味のある部分を明確に観察することができない。

これらの問題に使用されたこれまでの解決手法は装置の電力を下げることである。したがって、例えば、４ｋＷの装置は、装置の性能を低下させる、１ｋＷの電力レベルで作動するように製造され、その結果、これらの携帯用装置の使用者及び購入者は不満を有している。

バッテリーは、バッテリーの老化及び酸化が原因で、経時的に増大する内部抵抗を有し、バッテリーが供給できる最大出力を減少させるので、同じ問題が、バッテリーを動力源とするＸ線装置で生じる。これにより、老化したバッテリーを有する装置では十分な品質のＸ線像を作成することができない。

したがって、本発明の目的は、携帯用Ｘ線装置がパワーグリッド又はバッテリーを動力源とするものであれ、放電時においてこれらが最大出力を供給して、それによりＸ線像の品質低下を防止することができるように、携帯用Ｘ線装置に供給される最大出力の自動制御方法を開発することである。

本発明の目的は、最大出力が常時、送達されることを目的とした、Ｘ線装置に送達される最大出力の自動制御方法に関する。

Ｘ線像の取得プロセスは、異なる種類の像を取得することを可能にする２つの基本的な値又はパラメーターを有する。一方は、ｋＶｐとして表現される、適用される電圧のピーク値であり、他方は、ｍＡｓとしても知られる、供給されるｍＡと露出時間（ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｉｍｅ）との積（掛け算させた結果）である。

ピークのキロボルト値は放射線の透過を提供する。肋骨の像は肺などの内臓器官の像と同一ではない；骨を通り抜けて臓器を観察するためには、ｋＶｐ値を上昇させることが必要であり、それにより容易に放射線が骨を通り抜けることが可能である。

ミリアンペアと露出時間の積（ｍＡｓ）は像をより明るくするか、又は、暗くする。

しかしながら、適用されるｋＶ値が適切でない場合、グリッド又はバッテリーはかかる電圧値を供給できないので、生じる像は不十分な品質を有する。

他方、電源供給回路（ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｉｒｃｕｉｔ）は、抵抗が直列に接続された（グリッドもしくはラインの、又は、バッテリーの）電源装置（ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）から成り、当該抵抗は、バッテリーを動力源とするＸ線装置の場合にはバッテリーの内部抵抗であり、グリッド又は供給ラインを動力源とするＸ線装置の場合にはライン抵抗（ｌｉｎｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）であることが知られている。かかる回路の末端は抵抗に接続されるが、その理由は、接続される外部抵抗がバッテリーの内部抵抗又はライン抵抗と等しい場合であって、したがって、外部抵抗の末端での電圧が電源装置の電圧の２分の１である場合に、抵抗の接続部で最大出力が得られることが判明したからである。

普遍的な電圧（９０ＶＡＣから２６４ＶＡＣ）で作動するＸ線装置に関して、Ｘ線装置を作動させるための最少の電源装置の電圧は９０ボルトであるので、例え最大出力の電圧と同一でないとしても、電源装置の電圧はこの値未満となっては決してならないことが判明した。例えば、１２０Ｖに接続され、最大出力が６０Ｖで得られる装置に関して、装置は９０Ｖ未満で作動させることはできない。バッテリーに接続される装置にはこのような制限はないが、その理由は、バッテリーはこのような目的のために特別に設計され、最適の出力で常に作動できるからである。

したがって、Ｘ線装置用の、作動方法の目的は、常時、最大出力を供給することであり、ここで、Ｘ線管での供給電圧又は入力電圧は、基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）として参照される、電源装置の電圧の２分の１（（Ｖ_ｂａｔ）／２）又は（Ｖ_ｌｉｎｅ）／２）でなければならない；基準電圧からの逸脱が生じた場合には、本発明の方法は、供給される電流を変更し、露出時間を変更し、それにより、最大出力が常時送達される。すなわち、それは、（バッテリー又はグリッドの）供給電圧の関数として、Ｘ線管の電流を制御する方法に基づく。

可能な一実施形態において、本発明の方法は以下の段階を含む：
‐ 最初に基準電圧を計算する、ここで、Ｘ線装置がグリッドを動力源としている場合には、基準電圧は、ライン電圧の２分の１が９０ボルトよりも大きいときは、ライン電圧の２分の１であり、ライン電圧の２分の１が９０ボルト以下のときは、９０ボルトであり；Ｘ線装置がバッテリーを動力源としている場合には、基準電圧は、バッテリーによって供給される電圧の２分の１である。
‐ 次いで、（グリッド又はバッテリーのいずれか由来の）供給電圧の２分の１である、基準電極を、Ｘ線装置に供給される入力電圧と比較し、電圧及びそれにより、供給する電流に関する基準値を得るための出力を制御する。
‐ 基準電流に関して得られるかかる値を入力電流と比較することにより、フィラメント電流を得る、ここで、フィラメント電流は、入力電圧がライン電圧またはバッテリー電圧の２分の１であって、常時、最大出力を供給することを可能にする電流である。

下記に記載の記述を完全なものとし、その特徴のより良い理解を目的として、本発明の記述的事実（ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅ ｍｅｍｏｒｙ）は一連の図面を伴い、これらの図面は、例示のみの目的として、かつ、非限定的な意味において、本発明の最も重要な詳細を表す。

最大出力の供給条件での簡易化した配線の配置を示す図である。 基準電圧の計算を担うマイクロプロセッサを描写した図である。 基準電圧を計算するための段階を描写した図である。 出力制御のプロセスを描写した図である。 本発明の方法を実施するために必要な装置を描写した図である。

［本発明の好ましい実施形態］
図面を考慮して、本発明の好ましい実施形態を以下に記載する。

図１は、Ｘ線装置用の、簡略化した電源供給回路を示し、ここで、（Ｖ）は電源装置の電圧（バッテリーによって提供される電圧（Ｖ_ｂａｔ）又はパワーグリッドによって提供される電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ））であり、（ｒ_ｉ）は、一般的に可変であり、バッテリー電源の場合にはバッテリーの内部抵抗に相当し、グリッドパワーサプライ（ｇｒｉｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）の場合にはライン抵抗に相当する、電源装置の電圧での直列抵抗である。

かかる（Ｖ）及び直列の（ｒ_ｉ）の組立品に並行して接続されるのが、Ｘ線装置の抵抗に相当する抵抗（Ｒ）である。Ｒがｒ_ｉと等しい場合に最大出力が送達されるので、装置の入力電圧（Ｖ_ｉ）は電源装置の電圧の２分の１（（Ｖ_ｂａｔ）／２）又は（Ｖ_ｌｉｎｅ）／２））に等しくなることができる。

図２は最大出力を得るための基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）の計算を担うマイクロプロセッサ（１）を示す。このマイクロプロセッサは信号としてライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）又はバッテリー電圧（Ｖ_ｂａｔ）のいずれかを受け取る。

上述したように、当該装置は９０ボルト未満の電圧で操作することはできない。

図３は、グリッドによる供給の場合には（Ｖ_ｌｉｎｅ）／２に、又は、バッテリーパックによる供給の場合には（Ｖ_ｂａｔ）／２）に等しい、（Ｖ_ｒｅｆ）を取得するために使用される方法を示すが、ただし、（Ｖ_ｌｉｎｅ）／２は９０ボルトより大きいか、さもなければＶ_ｒｅｆは９０ボルトである。

図４は、出力を制御するための第１のループ（２）の後に、フィラメント電流（Ｉ_{ｆｉｌａｍｅｎｔ}）を制御するための第２のループ（３）が続く、出力制御のプロセスを示す。

第１の制御ループ（２）は基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）と入力電圧（Ｖ_ｉ）とを比較して、電流用の基準値を得る（Ｉ_ｒｅｆ）。

第２の制御ループ（３）は基準電流（Ｉ_ｒｅｆ）と入力電流（Ｉ_ｉ）とを比較し、Ｘ線管に供給されなければならない電流である、フィラメント電流（Ｉ_{ｆｉｌａｍｅｎｔ}）を得る。

要約すると、本発明の目的は、常時、Ｘ線装置に最大出力を送達させることである。これは、入力電圧がライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）又はバッテリー電圧（Ｖ_ｂａｔ）の２分の１の時に生じ、放電が生じる時にはグリッド又はバッテリーに求められる最適の電圧は維持される傾向を有するので、フィラメント電流（Ｉ_{ｆｉｌａｍｅｎｔ}）を変化させ、かつ、露出時間を変化させながら、基準電流は維持される。

これは、基準電圧からの逸脱がある場合にＸ線管に対するフィラメント電流を変化させる態様で、Ｘ線管のフィラメント電流の値を常時修正する、動的かつ連続的な方法である。

図５は上述した方法を実施するために使用される装置の部分又は特徴の配置図を示す。この装置は以下を有するマイクロプロセッサ（１）を備える：
‐ 入力電圧Ｖ_ｉ及び入力電流用Ａ／Ｄ変換器（２）
‐ 基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）の計算及び確立を担う部分（３）
‐ 基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）と入力電圧（Ｖ_ｉ）とを比較して、出力の制御を担う部分（４）
‐ 入力電流（Ｉ_ｉ）の値を基準電流（Ｉ_ｒｅｆ）の値と比較する、フィラメント電流（Ｉ_{ｆｉｌａｍｅｎｔ}）の制御を担う部分（５）
‐ Ｘ線管に対してフィラメント電流（Ｉ_{ｆｉｌａｍｅｎｔ}）の供給を担うＤ／Ａ変換器（６）。

本発明の本質は、本発明の構成要素の材料、形態、サイズ及び配置の変動によって影響を受けず、当業者によってその再現を可能にする、非限定的な態様で記載される。

Claims (2)

1. Ｘ線装置における最大出力の自動制御方法であって、以下の段階：
   ‐ 最初に基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）を計算する工程、
   ここで、前記Ｘ線装置がグリッドを動力源としている場合には、前記基準電圧は、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１が９０ボルトよりも大きいときは、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１であり、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１が９０ボルト以下のときは、９０ボルトであり、又は、前記Ｘ線装置がバッテリーを動力源としている場合には、前記基準電圧は、バッテリーによって供給される電圧（Ｖ_ｂａｔ）の２分の１であり；
   ‐ 次いで、前記基準電極（Ｖ_ｒｅｆ）と前記Ｘ線装置に供給される入力電圧（Ｖ_ｉ）とを比較して、電圧及びそれにより出力を制御して、供給する電流に関する基準値（Ｉ_ｒｅｆ）を得る工程；及び
   ‐ 前記基準電流（Ｉ_ｒｅｆ）に関して得られるかかる値を入力電流（Ｉ_ｉ）と比較することにより、フィラメント電流（Ｉ_ｆｉｌ）を得る工程、
   ここで、前記フィラメント電流（Ｉ_ｆｉｌ）は、常時、最大出力を供給することを可能にする電流であり、それは、基準としての、前記入力電圧の前記制御電圧に対応し、当該基準（Ｖ_ｒｅｆ）は、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１が９０ボルトよりも大きいときは、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１であり、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１が９０ボルト以下のときは、９０ボルトであり、又は、バッテリーを動力源としている場合には、前記基準電圧は前記バッテリーによって供給される前記電圧（Ｖ_ｂａｔ）の２分の１である、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 請求項１に記載の方法を実施するための装置であって、
   ‐ 前記入力電圧（Ｖ_ｉ）及び前記入力電流（Ｉ_ｉ）用Ａ／Ｄ変換器（２）；
   ‐ ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１が９０ボルトよりも大きいときは、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１であり、ライン電圧（Ｖ_ｌｉｎｅ）の２分の１が９０ボルト以下のときは、９０ボルトであり、又は、バッテリーを動力源としている場合には、前記バッテリーによって供給される前記電圧（Ｖ_ｂａｔ）の２分の１である、基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）の計算及び確立を担う部分（３）
   ‐ 前記基準電圧（Ｖ_ｒｅｆ）と前記入力電圧（Ｖ_ｉ）とを比較して、出力の制御を担う部分（４）；
   ‐ 前記入力電流（Ｉ_ｉ）の値を前記基準電流（Ｉ_ｒｅｆ）の値と比較する、前記フィラメント電流（Ｉ_{ｆｉｌａｍｅｎｔ}）の制御を担う部分（５）；及び
   ‐ Ｘ線管に対して前記フィラメント電流（Ｉ_{ｆｉｌａｍｅｎｔ}）の供給を担うＤ／Ａ変換器（６）
   を有するマイクロプロセッサ（１）
   を備えることを特徴とする、装置。

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