JP2014049394A - Ｘ線高電圧装置及びｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路にノーマリオン型のスイッチング素子を用いることを可能にするＸ線高電圧装置及びＸ線診断装置を提供すること。
【解決手段】実施の形態のＸ線高電圧装置においては、ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流定電圧源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。インバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータによって変換された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換する。インバータ駆動回路は、インバータのノーマリオン型スイッチング素子を駆動させる。インバータ駆動回路用電源は、インバータ駆動回路に電圧を供給する。Ｘ線高電圧装置制御回路は、インバータ駆動回路用電源からインバータ駆動回路へ供給される電圧の状態が安定していることを条件に、ＡＣ／ＤＣコンバータによって変換された直流電圧をインバータに印加させるように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施の形態は、Ｘ線高電圧装置及びＸ線診断装置に関する。

従来、Ｘ線診断装置においては、Ｘ線管に高電圧（管電圧）を供給するためにＸ線高電圧装置が搭載されている。Ｘ線高電圧装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をインバータで高周波の交流電圧に変換する。そして、Ｘ線高電圧装置は、変換した高周波の交流電圧を高圧トランスによって昇圧し、昇圧した交流電圧を整流することで直流高電圧に変換する。Ｘ線高圧装置は、変換した直流高電圧をＸ線管に印加することで、Ｘ線管からＸ線を発生させる。

このようなＸ線高電圧装置のインバータには、一般的に、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のノーマリオフ（normaly off）型のスイッチング素子が用いられている。ノーマリオフ型のスイッチング素子は、ゲートに電圧を印加することで、電気的にオンの状態となるスイッチを構成する。すなわち、電圧が印加されていない状態では、スイッチがオフとなる。この電圧の印加が制御されることで、インバータは、直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換する。

また、近年、例えば、ＳｉＣ等を用いることにより、上述したノーマリオフ型のスイッチング素子と比較して、インバータにおける損失を低減させたスイッチング素子が実用化されている。中でも、例えば、ＪＦＥＴ（Junction Field Effect Transistor：接合型電界効果トランジスタ）等のノーマリオン（normaly on）型のスイッチング素子においては、Ｘ線高電圧装置のインバータに適した容量のものが実用化されている。しかしながら、上述した従来技術においては、Ｘ線高電圧装置のインバータにノーマリオン型のスイッチング素子を用いることが困難となる場合があった。

特開２００８−２２６７２３号公報

本発明が解決しようとする課題は、インバータにノーマリオン型のスイッチング素子を用いることを可能にするＸ線高電圧装置及びＸ線診断装置を提供することである。

実施の形態のＸ線高電圧装置は、整流手段と、インバータと、インバータ駆動回路と、インバータ駆動回路用電源と、制御機構とを備える。整流手段は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。インバータは、前記整流手段によって変換された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換する。インバータ駆動回路は、前記インバータのスイッチング素子を駆動させる。インバータ駆動回路用電源は、前記インバータ駆動回路に電圧を供給する。制御機構は、前記インバータ駆動回路用電源から前記インバータ駆動回路へ供給される電圧の状態が安定していることを条件に、前記整流手段によって変換された直流電圧を前記インバータに印加させるように制御する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置の構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図４は、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置の構成の一例を示す図である。 図５は、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図６は、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置の構成の一例を示す図である。 図７は、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線高電圧装置１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り装置１３と、天板１４と、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器１６とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｃアーム回転・移動機構１７と、天板移動機構１８と、Ｃアーム・天板機構制御部１９と、絞り制御部２０と、システム制御部２１と、入力部２２と、表示部２３とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、画像データ生成部２４と、画像データ記憶部２５と、画像処理部２６とを備える。

Ｘ線高電圧装置１１は、システム制御部２１による制御の下、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管１２に供給する。ここで、本願に係るＸ線高電圧装置１１は、インバータにノーマリオン型のスイッチング素子が用いられるが、この点については、後に詳述する。Ｘ線管１２は、Ｘ線高電圧装置１１から供給される高電圧を用いて、Ｘ線を発生する。

Ｘ線絞り装置１３は、絞り制御部２０による制御の下、Ｘ線管１２が発生したＸ線を、被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込む。例えば、Ｘ線絞り装置１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。Ｘ線絞り装置１３は、絞り制御部２０による制御の下、これらの絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管１２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｐに照射させる。天板１４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置１００に含まれない。

Ｘ線検出器１６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器１６は、マトリックス状に配列された検出素子を有する。各検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を画像データ生成部２４に送信する。

Ｃアーム１５は、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り装置１３及びＸ線検出器１６を保持する。Ｘ線管１２及びＸ線絞り装置１３とＸ線検出器１６とは、Ｃアーム１５により被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。

Ｃアーム回転・移動機構１７は、Ｃアーム１５を回転及び移動させるための機構であり、天板移動機構１８は、天板１４を移動させるための機構である。Ｃアーム・天板機構制御部１９は、システム制御部２１による制御の下、Ｃアーム回転・移動機構１７及び天板移動機構１８を制御することで、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。絞り制御部２０は、システム制御部２１による制御の下、Ｘ線絞り装置１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。

画像データ生成部２４は、Ｘ線検出器１６によってＸ線から変換された電気信号を用いて画像データを生成し、生成した画像データを画像データ記憶部２５に格納する。例えば、画像データ生成部２４は、Ｘ線検出器１６から受信した電気信号に対して、電流・電圧変換やＡ（Analog）／Ｄ（Digital）変換、パラレル・シリアル変換を行い、画像データを生成する。

画像データ記憶部２５は、画像データ生成部２４によって生成された画像データを記憶する。画像処理部２６は、画像データ記憶部２５が記憶する画像データに対して各種画像処理を行う。画像処理部２６による画像処理については後に詳述する。

入力部２２は、Ｘ線診断装置１００を操作する医師や技師などの操作者から各種指示を受け付ける。例えば、入力部２２は、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティックなどを有する。入力部２２は、操作者から受け付けた指示を、システム制御部２１に転送する。例えば、入力部２２は、Ｘ線診断装置１００の電源をＯＮの状態にするための指示を受付ける。

表示部２３は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、画像データ記憶部２５が記憶する画像データなどを表示する。例えば、表示部２３は、モニタを有する。なお、表示部２３は、複数のモニタを有してもよい。

システム制御部２１は、Ｘ線診断装置１００全体の動作を制御する。例えば、システム制御部２１は、入力部２２から転送された操作者の指示に従ってＸ線高電圧装置１１を制御し、Ｘ線管１２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量やＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、例えば、システム制御部２１は、操作者の指示に従ってＣアーム・天板機構制御部１９を制御し、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。また、例えば、システム制御部２１は、操作者の指示に従って絞り制御部２０を制御し、Ｘ線絞り装置１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。

また、システム制御部２１は、操作者の指示に従って、画像データ生成部２４による画像データ生成処理や、画像処理部２６による画像処理、あるいは解析処理などを制御する。また、システム制御部２１は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや画像データ記憶部２５が記憶する画像などを、表示部２３のモニタに表示するように制御する。

ここで、本実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線高電圧装置１１のインバータにノーマリオン型のスイッチング素子を用いることができるように構成されている。上述したように、ＳｉＣ等を用いたノーマリオン型のスイッチング素子は、ノーマリオフ型のスイッチング素子と比較して、インバータにおける電力の損失を低減させることができる。通常、インバータにおいては、直流電圧を高周波の交流電圧に変換する際に、電力が熱となって損失される。そのため、Ｘ線高電圧装置１１は、インバータから発生される熱を冷却するための冷却機構が備えられる。そこで、電力の損失を低減することができるノーマリオン型のスイッチング素子をインバータに用いることで、冷却機構を簡略化して、Ｘ線高電圧装置１１を小型化することが可能になる。

しかしながら、従来のインバータに備えられたノーマリオフ型のスイッチング素子を単純にノーマリオン型のスイッチング素子に置き換えることができず、インバータにノーマリオン型のスイッチング素子を用いることが困難であった。具体的には、ノーマリオフ型のスイッチング素子を単純にノーマリオン型のスイッチング素子に置き換えた場合、インバータ主回路の短絡状態が発生して、スイッチング素子の破壊を招く場合があり、インバータにノーマリオン型のスイッチング素子を用いることが困難であった。

ノーマリオン型のスイッチング素子は、ゲートに電圧を印加することで、電気的にオフの状態となるスイッチを構成する。すなわち、電圧が印加されていない状態では、スイッチがオンの状態となる。かかる状態で、インバータに直流電圧が印加されると、インバータ主回路に短絡が発生することとなり、スイッチング素子が破壊される。従って、インバータにノーマリオン型のスイッチング素子を用いる場合には、インバータへの直流電圧の印加時にスイッチング素子の駆動回路が機能していることが求められる。

そこで、本願に係るＸ線高電圧装置１１は、以下、詳細に説明する構成により、インバータへの直流電圧の印加時にスイッチング素子の駆動回路が起動済みとなるようにすることで、インバータ主回路の短絡状態の発生を抑止し、インバータにノーマリオン型のスイッチング素子を用いることを可能にする。

図２は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、交流定電圧源１１０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ｂと、インバータ１１２と、高圧トランス１１３と、インバータ駆動回路用電源１１４と、インバータ駆動回路１１５と、操作パネル１１６と、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７とを備える。

また、Ｘ線高電圧装置１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間に、スイッチ１（ＳＷ１）と、スイッチ２（ＳＷ２）と、スイッチ３（ＳＷ３）と、抵抗１ａ（Ｒ１ａ）と、抵抗１ｂ（Ｒ２ａ）と、コンデンサ４（Ｃ４）とが図示のように配置される。

交流定電圧源１１０は、一定の交流電圧を供給する。例えば、交流定電圧源１１０は、商用電源などである。なお、図２においては、単相交流の電圧源を示しているが、三相交流の電圧源を用いる場合であってもよい。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａは、交流定電圧源１１０から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。

ＳＷ１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａから出力される直流電圧のコンデンサＣ４への供給を制御する。具体的には、ＳＷ１は、Ｃ４への突入電流を低減させる。すなわち、ＳＷ１は、Ｃ４の充電時にオフ状態となり、電流がＲ１ａを介してＣ４に流れるように制御する。

ＳＷ２は、後述するＸ線高電圧装置制御回路１１７の制御により、インバータ１１２への電圧の印加を制御する。なお、ＳＷ２による電圧印加の制御の詳細は後述する。ＳＷ３は、Ｃ４の放電を制御する。Ｃ４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａから出力される直流電圧を平滑化させる。

インバータ１１２は、４つのノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ〜１１２ｄを有し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換する。具体的には、インバータ１１２は、後述するインバータ駆動回路１１５の制御のもと、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ａとノーマリオン型スイッチング素子１１２ｂとが交互にオン・オフし、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ｃとノーマリオン型スイッチング素子１１２ｄとが交互にオン・オフすることで、Ｃ４によって平滑化された直流電圧を高周波の交流電圧に変換する。

より具体的には、インバータ１１２においては、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ及びノーマリオン型スイッチング素子１１２ｄのオン・オフのタイミングと、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ｂ及びノーマリオン型スイッチング素子１１２ｃのオン・オフのタイミングとが同期するように制御される。

すなわち、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ及びノーマリオン型スイッチング素子１１２ｄがオンとなっている場合には、電流がノーマリオン型スイッチング素子１１２ａを介して高圧トランス１１３に流れ、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ｄへと流れる。一方、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ｂ及びノーマリオン型スイッチング素子１１２ｃがオンとなっている場合には、電流がノーマリオン型スイッチング素子１１２ｃを介して高圧トランス１１３に流れ、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ｂへと流れる。

上述の制御により、高圧トランス１１３においては、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ及びノーマリオン型スイッチング素子１１２ｄがオンとなっている場合と、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ｂ及びノーマリオン型スイッチング素子１１２ｃがオンとなっている場合とで、逆方向に電流が流れることとなり、交流電圧が供給されることとなる。また、高圧トランス１１３に供給される交流電圧の周波数は、各ノーマリオン型スイッチング素子の切り替え速度により制御される。

ここで、仮に、インバータ駆動回路１１５が起動されておらず、各ノーマリオン型スイッチング素子のオン・オフ制御が行われなかった場合、短絡が発生して、各ノーマリオン型スイッチング素子の破壊を招くこととなる。

高圧トランス１１３は、インバータ１１２から供給される交流電圧を昇圧する。具体的には、高圧トランス１１３は、交流電圧の入力側の一次コイルと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ｂへの出力側の二次コイルとが、コア（鉄心）に巻きつけられており、一次コイルに交流電圧が印加されることで、変動磁場が発生し、二次コイルに電圧が発生する。ここで、変圧比は、二次コイルと一次コイルの巻数に比例することから、例えば、二次コイルの巻数を一次コイルの巻数の２倍にすることで、交流電圧を２倍に昇圧させることができる。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ｂは、高圧トランス１１３によって昇圧された交流電圧を直流電圧に変換して、Ｘ線管１２に供給する。インバータ駆動回路用電源１１４は、インバータ駆動回路１１５に電力を供給する。インバータ駆動回路１１５は、インバータのスイッチング素子を駆動させる。具体的には、インバータ駆動回路１１５は、ノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ〜１１２ｄを上述したタイミングでオン・オフさせる。操作パネル１１６は、システム電源のＯＮ／ＯＦＦを切替えるための操作を受付ける。例えば、操作パネル１１６は、Ｘ線診断装置１００の入力部２２である。

Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、Ｘ線高電圧装置１１における各種タイミングを制御する。具体的には、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＳＷ１〜ＳＷ３の各スイッチのオン・オフであったり、インバータの駆動についてのタイミングを制御する。ここで、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７とＳＷ２とにより、インバータ１１２への直流電圧の印加時にスイッチング素子の駆動回路が起動済みとなるようにして、インバータ１１２の短絡状態の発生を抑止する。

具体的には、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５へ供給される電圧の状態が安定していることを条件に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧をインバータ１１２に印加させるように制御する。より具体的には、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５に供給される電圧が一定である場合に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間に設けられたＳＷ２をオンにして、インバータ１１２に直流電圧を印加させる。

ここで、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５へ電圧の供給が開始された後、当該電圧の状態が安定した場合に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧をインバータ１１２に印加させる。すなわち、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、操作パネル１１６を介してシステム電源がオンにされ、インバータ駆動回路１１５へ電圧の供給が開始された後、当該電圧の状態が一定となるまで、ＳＷ２をオフにする。そして、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、電圧の状態が一定となった場合に、ＳＷ２をオンにする。

また、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａからインバータ１１２への直流電圧の印加が停止された場合に、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５への電圧の供給を停止させるように制御する。すなわち、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＳＷ２をオンからオフにし、インバータ１１２に印加される電圧が無くなった状態になるまで、インバータ駆動回路１１５に電力を供給するように制御する。なお、ＳＷ２としては、例えば、コンタクタなどの電磁接触器や、半導体スイッチなどが挙げられる。

上述したように、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間にＳＷ２を設け、インバータ駆動回路１１５に印加される電圧の状態に基づいて、ＳＷ２をオン・オフすることで、インバータ１１２に印加される電圧を制御する。以下、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の動作タイミングについて、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の動作の一例を示すタイミングチャートである。

図３においては、横方向に時間をとり、システム電源、ＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ３のオン・オフのタイミングと、Ｃ４及びインバータ駆動回路用電源１１４の電圧の状態とを示す。例えば、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１においては、図３に示すように、システム電源がオンにされると、Ｃ４の電圧及びインバータ駆動回路用電源１１４の電圧が上昇する。

ここで、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４の電圧が安定するまで、ＳＷ２をオフの状態に保つ。そして、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４の電圧が安定した後、ＳＷ２をオンの状態に切り替え、インバータ１１２に電圧を印加させる。ＳＷ２をオンの状態に切り替えるタイミングとしては、例えば、図３に示すように、Ｃ４への突入電流を防止するためのＳＷ１をオンの状態に切替えるタイミングと同じタイミングであってもよい。

そして、システム電源がオフにされると、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＳＷ２をオフの状態に切り替え、インバータ１１２に印加される電圧がなくなるまで、インバータ駆動回路用電源１１４の電圧を維持して、インバータ駆動回路１１５を駆動させる。これにより、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、インバータ１１２への直流電圧の印加時にインバータ駆動回路１１５が起動済みとなるようにすることができ、インバータ主回路の短絡状態の発生を抑止することを可能にする。その結果、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、インバータ１１２のスイッチング素子としてノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ〜１１２ｄを用いることを可能にする。

上述したように、第１の実施形態によれば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａは、交流定電圧源１１０から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ１１２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換する。インバータ駆動回路１１５は、インバータ１１２のノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ〜１１２ｄを駆動させる。インバータ駆動回路用電源１１４は、インバータ駆動回路１１５に電圧を供給する。Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５へ供給される電圧の状態が安定していることを条件に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧をインバータ１１２に印加させるように制御する。従って、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、インバータ１１２への直流電圧の印加時にインバータ駆動回路１１５が起動済みとなるようにして、インバータ主回路の短絡状態の発生を抑止することができ、インバータ１１２のスイッチング素子としてノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ〜１１２ｄを用いることを可能にする。

その結果、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、インバータ１１２における電力の損失を低減することができ、インバータ１１２を冷却するための冷却機構を簡素化して、装置自体を小型化することを可能にする。また、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１００は、インバータ１１２における電力の損失を低減することが可能であることから、インバータ１１２を高周波化させることができ、高圧トランス１１３のサイズを小型化することで装置自体を小型化することも可能にする。

また、第１の実施形態によれば、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５へ電圧の供給が開始された後、当該電圧の状態が安定した場合に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧をインバータ１１２に印加させるように制御する。従って、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、システムの電源投入時、インバータ駆動回路１１５が確実に起動済みとなった状態で、インバータ１１２に直流電圧を印加させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａからインバータ１１２への直流電圧の印加が停止された場合に、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５への電圧の供給を停止させるように制御する。従って、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、システムの電源切断時、インバータ１１２への直流電圧の印加が無くなるまで、インバータ駆動回路１１５を確実に起動させておくことを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間に設けられたＳＷ２が、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７の制御のもと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａからインバータ１１２への直流電圧の印加を切替える。従って、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、簡易な構成で、インバータ１１２のスイッチング素子としてノーマリオン型スイッチング素子１１２ａ〜１１２ｄを用いることを可能にする。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間に設けたＳＷ２によって、インバータ１１２への直流電圧の印加を制御する場合について説明した。第２の実施形態では、ＳＷ２の代わりにチョッパ回路を用いる場合について説明する。図４は、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の構成の一例を示す図である。

図４に示すように、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１（図２）と比較して、ＳＷ２を省略した点と、チョッパ回路１２０、チョッパ駆動回路用電源１１８及びチョッパ駆動回路１１９を新たに有する点とが異なる。以下、これらを中心に説明する。

チョッパ駆動回路用電源１１８は、チョッパ駆動回路１１９に電力を供給する。チョッパ駆動回路１１９は、チョッパ回路１２０のスイッチ素子を駆動する。チョッパ回路１２０は、図４に示すように、スイッチング素子を有し、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７によるチョッパ駆動回路１１９の制御により、スイッチがオンの状態での時間とオフの状態での時間とが変化されることで、出力される電圧を調整する。

例えば、チョッパ回路１２０がノーマリオフ型スイッチング素子を有し、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７が、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５に供給される電圧が安定した場合に、チョッパ駆動回路１１９にＯＮ許可信号を送信して、チョッパ回路１２０のノーマリオフ型スイッチング素子をオンにするように制御する。すなわち、チョッパ回路１２０のノーマリオフ型スイッチング素子が、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５に供給される電圧が安定されるまで、インバータ１１２に電圧が印加されないようにする。

そして、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、チョッパ駆動回路１１９に対するＯＮ許可信号の送信を停止して、インバータ１１２に印加される電圧が無くなった場合に、インバータ駆動回路１１５への電力の供給を停止する。

以下、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の動作タイミングについて、図５を用いて説明する。図５は、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の動作の一例を示すタイミングチャートである。

図５においては、横方向に時間をとり、システム電源、ＳＷ１、ＯＮ許可信号及びＳＷ３のオン・オフのタイミングと、Ｃ４及びインバータ駆動回路用電源１１４の電圧の状態とを示す。例えば、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１においては、図５に示すように、システム電源がオンにされると、Ｃ４の電圧及びインバータ駆動回路用電源１１４の電圧が上昇する。

ここで、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４の電圧が安定するまで、ＯＮ許可信号を送信せずにオフの状態を保つ。そして、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４の電圧が安定した後、ＯＮ許可信号を送信してチョッパ回路１２０のスイッチング素子をオンの状態に切り替え、インバータ１１２に電圧を印加させる。ＯＮ許可信号を送信する（スイッチング素子をオンの状態に切り替える）タイミングとしては、例えば、図５に示すように、Ｃ４への突入電流を防止するためのＳＷ１をオンの状態に切替えるタイミングと同じタイミングであってもよい。

そして、システム電源がオフにされると、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＯＮ許可信号の送信を停止することでスイッチング素子をオフの状態に切り替え、インバータ１１２に印加される電圧がなくなるまで、インバータ駆動回路用電源１１４の電圧を維持して、インバータ駆動回路１１５を駆動させる。

上述したように、第２の実施形態によれば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間に設けられたチョッパ回路１２０のノーマリオフ型スイッチング素子が、
前記チョッパ回路用のノーマリオフ型スイッチング素子は、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７の制御のもと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａからインバータ１１２への直流電圧の印加を切替える。従って、第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、単純な制御でインバータ１１２への直流電圧の印加時にインバータ駆動回路１１５が起動済みとなるようにすることを可能にする。

（第３の実施形態）
上述した第１及び第２の実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間にスイッチ機構を配置して、インバータ１１２への電圧印加を制御する場合について説明した。第３の実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａとインバータ１１２との間にスイッチ機構を用いずにインバータ１１２への電圧印加を制御する場合について説明する。図６は、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の構成の一例を示す図である。

図６に示すように、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１（図２）と比較して、ＳＷ２を省略した点と、電源コントロール６（ＣＮＴ６）を新たに有する点と、Ｘ線高電圧装置制御回路１７による電源コントロール５（ＣＮＴ５）及びＣＮＴ６の制御が異なる。以下、これらを中心に説明する。なお、図６に示すＣＮＴ５は、第１及び第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の電源コントロールと同様のものである。

ＣＮＴ５は、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７の制御のもと、交流定電圧源１１０からＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａへの電力供給のオン・オフを切替える。ＣＮＴ６は、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７の制御のもと、交流定電圧源１１０からインバータ駆動回路用電源１１４への電力供給のオン・オフを切替える。

第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５へ供給される電圧の状態が安定した状態で、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧がインバータ１１２に印加されるように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａへの交流電圧の供給タイミングを制御する。

以下、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の動作タイミングについて、図７を用いて説明する。図７は、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１の動作の一例を示すタイミングチャートである。

図７においては、横方向に時間をとり、システム電源（ＣＮＴ６）、システム電源（ＣＮＴ５）、ＳＷ１及びＳＷ３のオン・オフのタイミングと、Ｃ４及びインバータ駆動回路用電源１１４の電圧の状態とを示す。例えば、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１においては、システム電源をＯＮにする場合には、図７に示すように、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＣＮＴ６をＯＮにすることで、インバータ駆動回路用電源１１４に電力を供給する。

そして、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４の電圧が安定した場合に、ＣＮＴ５をＯＮにする。その後、システム電源をＯＦＦにする場合には、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、ＣＮＴ５をＯＦＦにした後にＣＮＴ６をＯＦＦにする。

上述したように、第３の実施形態によれば、Ｘ線高電圧装置制御回路１１７は、インバータ駆動回路用電源１１４からインバータ駆動回路１１５へ供給される電圧の状態が安定した状態で、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａによって変換された直流電圧がインバータ１１２に印加されるように、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａへの交流電圧の供給タイミングと、インバータ駆動回路用電源１１４への電圧の供給タイミングとをそれぞれ制御する。従って、第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置１１は、直流のインバータ入力回路内部に新たにスイッチ機構を配置することなく、インバータ１１２への直流電圧の印加時にインバータ駆動回路１１５が起動済みとなるようにすることを可能にする。

以上説明したとおり、第１〜３の実施形態によれば、本実施形態のＸ線高電圧装置及びＸ線診断装置は、インバータ回路にノーマリオン型のスイッチング素子を用いることを可能にする。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１、２、３ スイッチ（ＳＷ）
４ コンデンサ（Ｃ）
５、６電源コントロール（ＣＮＴ）
１１ Ｘ線高電圧装置
１００ Ｘ線診断装置
１１０ 交流定電圧源
１１１ａ、１１１ｂ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１１２ インバータ
１１２ａ〜１１２ｄ ノーマリオン型スイッチング素子
１１３ 高圧トランス
１１４ インバータ駆動回路用電源
１１５ インバータ駆動回路
１１７ Ｘ線高電圧装置制御回路
１２０ チョッパ回路

Claims (7)

1. 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流手段と、
   前記整流手段によって変換された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換するインバータと、
   前記インバータのスイッチング素子を駆動させるインバータ駆動回路と、
   前記インバータ駆動回路に電圧を供給するインバータ駆動回路用電源と、
   前記インバータ駆動回路用電源から前記インバータ駆動回路へ供給される電圧の状態が安定していることを条件に、前記整流手段によって変換された直流電圧を前記インバータに印加させるように制御する制御機構と、
   を備えたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
2. 前記制御機構は、前記インバータ駆動回路用電源から前記インバータ駆動回路へ電圧の供給が開始された後、当該電圧の状態が安定した場合に、前記整流手段によって変換された直流電圧を前記インバータに印加させるように制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線高電圧装置。
3. 前記制御機構は、前記整流手段から前記インバータへの直流電圧の印加が停止された場合に、前記インバータ駆動回路用電源から前記インバータ駆動回路への電圧の供給を停止させるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線高電圧装置。
4. 前記制御機構は、前記整流手段と前記インバータとの間に設けられたスイッチ機構を含み、
   前記スイッチ機構は、前記整流手段から前記インバータへの直流電圧の印加を切替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線高電圧装置。
5. 前記制御機構は、前記整流手段と前記インバータとの間に設けられたチョッパ回路用のノーマリオフ型スイッチング素子を含み、
   前記チョッパ回路用のノーマリオフ型スイッチング素子は、前記整流手段から前記インバータへの直流電圧の印加を切替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線高電圧装置。
6. 前記制御機構は、前記インバータ駆動回路用電源から前記インバータ駆動回路へ供給される電圧の状態が安定した状態で、前記整流手段によって変換された直流電圧が前記インバータに印加されるように、前記整流手段への交流電圧の供給タイミングと、前記インバータ駆動回路用電源への電圧の供給タイミングとをそれぞれ制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線高電圧装置。
7. 交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流手段と、
   前記整流手段によって変換された直流電圧を所定の周波数の交流電圧に変換するインバータと、
   前記インバータのスイッチング素子を駆動させるインバータ駆動回路と、
   前記インバータ駆動回路に電圧を供給するインバータ駆動回路用電源と、
   前記インバータ駆動回路用電源から前記インバータ駆動回路へ供給される電圧の状態が安定していることを条件に、前記整流手段によって変換された直流電圧を前記インバータに印加させるように制御する制御機構と、
   を備えたＸ線高電圧装置と、
   前記Ｘ線高電圧装置によって変換された電圧が印加されることでＸ線を発生するＸ線管と、
   を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。

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