JP2016146946A - 移動型ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】段差を乗り／降りする時に移動型Ｘ線撮影装置が受ける衝撃を低減することにある。【解決手段】Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、車輪４を備えた台車と、車輪の駆動部３１と、台車を移動させる操作を受け付ける操作ハンドル７と、台車の移動速度が操作ハンドル７の受け付けた操作量に対応する目標速度となるように駆動部３１をフィードバック制御する駆動制御部６を有する。駆動制御部６は、車輪４が段差に到達したと判断した場合、目標速度を低下させる。【選択図】図３

Description

本発明は、病室等まで移動させて患者のＸ線画像を取得することのできる移動型Ｘ線撮影装置に関わる。

通常、病院内における被検体のＸ線画像取得は、鉛等のＸ線遮蔽物で覆われた放射線管理区域であるＸ線検査室で実施される。この際に用いられるＸ線画像診断装置は、一般には移動を前提としない据置き型の装置である。

一方、病院の入院患者等の中には、ベッドからＸ線検査室まで移動する事が困難な患者もいる。このような患者（被検体）のＸ線画像取得が必要な場合には、例えば、参考文献１に記載されるような、移動型Ｘ線撮影装置が用いられる。この移動型Ｘ線撮影装置は、それ自体が病院内を任意に移動可能な機構を有すると共に、Ｘ線発生部を被検体近傍で任意の位置に移動できる機構を有し、ベッドからの移動が難しい被検体に対し、任意の方向からＸ線照射してＸ線画像を取得することができる。

青柳 泰司 他著、「放射線機器学（Ｉ） 新版」、コロナ社、２００４年３月、２０６ページ〜２０７ページ

移動型Ｘ線撮影装置は、病院内を病室等まで移動するため、病院内に存在する段差、例えば防火扉の溝やエレベータ乗降口等の凸の段差に乗り上げたり、凹の段差を降りたりする際の衝撃が繰り返されても耐えられることが要求される。そのため、移動型Ｘ線撮影装置は、台車自体の剛性のみならず、比較的重量のあるＸ線発生部を支持するアーム機構の剛性を向上させる必要がある。また、車輪部へショックアブソーバを採用したり、衝撃に弱い画像処理部へ衝撃吸収材を採用する必要がある。そのため、装置が大型／重量化、原価高となる傾向にあった。

本発明の目的は、段差を乗り／降りする時に移動型Ｘ線撮影装置が受ける衝撃を低減することにある。

上記課題を解決するため、本発明の移動型Ｘ線撮影装置は、Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、車輪を備えた台車と、車輪の駆動部と、台車を移動させる操作を受け付ける操作ハンドルと、台車の移動速度が操作ハンドルの受け付けた操作量に対応する目標速度となるように駆動部をフィードバック制御する駆動制御部を有する。駆動制御部は、車輪が段差に到達したと判断した場合、目標速度を低下させる。

本発明によれば、段差に到達して、車輪速度が低下した場合、フィードバックの目標速度が低下するため、段差を乗り／降りする時に車輪が受ける衝撃を低減することができる。

第１の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の外観を示すブロック図 第１の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の撮影時の外観を示すブロック図 第１の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の駆動制御部のブロック図 図３の駆動制御部の電力変換部のブロック図 第１の実施形態の通常モードとアブノーマルモードの操作量と速度指令との対応関係を示すグラフ 平坦な路面を移動時の速度指令と加速度の時間変化を示す説明図 第１の実施形態のリミット処理部の回路図 第１の実施形態のリミット処理部のブロック図 図８のリミット処理部の動作を示すフローチャート 第２の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の駆動制御部のブロック図 第２の実施形態の衝撃推定部の回路図 第３の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の駆動制御部のブロック図 第４の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の外観を示すブロック図 第５の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の外観を示すブロック図

本発明のＸ線発生装置の実施の形態について、図面を用いて以下説明する。

＜＜第１の実施形態＞＞
（構成）
本発明の第１の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置を図１および図２に示す。図１は、移動時の装置形態を示し、図２は、被検体のＸ線画像取得を行なう際の撮影時の装置形態を示している。図３は、フィードバック制御の回路構成を示している。

図１〜図３のように移動型Ｘ線撮影装置は、Ｘ線を発生させるＸ線発生部８と、車輪４を備えた台車５と、車輪４の駆動部（３１）と、台車５を移動させる操作を受け付ける操作ハンドル７と、台車５の移動速度が操作ハンドル７の受け付けた操作量に対応する目標速度となるように駆動部（３１）をフィードバック制御する駆動制御部６とを有する。このほかに、Ｘ線発生部を支持するアーム１１と、アーム１１を支持する支柱１とを備えている。台車５内には、台車に対する外部からの衝撃を検出する衝撃センサ３が配置されている。操作ハンドル７は、台車に搭載された本体１２に備えられている。本体１２の上面には、アーム保持部２が配置されている。

アーム１１は、伸縮機構を内蔵している。支柱１は、その軸を中心として、台車５に対して回転可能な構造である。

移動時には、図１のように、アーム１１をアーム保持部２上に搭載することにより、移動時にＸ線発生部８に生じる機械的振動を抑制することができる。一方、図２のように、支柱１を回転させ、アーム１１を伸長させた形態にすることにより、Ｘ線発生部８は、病室等のベッド２２に横たわる被検体２１の近傍に配置することができる。アーム１１を伸縮することにより、ベッド２２の近傍に配置された台車５自体を動かすことなく、Ｘ線発生部８を被検体２１近傍で任意の位置に移動させることができる。これにより、被検体２１の所望の部位にＸ線を照射することができる。

Ｘ線発生部８は、Ｘ線を発生させるためのＸ線源９と、Ｘ線源９から照射されるＸ線の照射領域を制限するＸ線可動絞り１０とを備えて構成される。Ｘ線源９としては、例えば、電子放出源である陰極と、陽極とを真空容器中に配置した構成のものを用いる。陰極と陽極との間には、数十から百数十ｋＶ程度の高電圧が印加され、真空中で陰極から放出された電子は、高電圧による電位差で加速されて、タングステンなどで構成される陽極（ターゲット）に衝突する。これにより、陽極からＸ線が発生する。Ｘ線可動絞り１０としては、例えば、鉛などのＸ線吸収係数の高い物質で作られた独立した４枚の羽根を備えるものを用いることができる。これら羽根により被検体２１に照射するＸ線の照射領域を制限する。

Ｘ線画像取得（撮影）時には、被検体２１を挟んでＸ線発生部８と向かい合う位置に、Ｘ線検出器２３が配置される。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線発生部８から照射され、被検体２１を透過したＸ線を検出し、被検体２１の体内情報を得るためのデバイスである。Ｘ線検出器２３としては、増感紙とＸ線フィルムを組み合わせたものや、ＩＰ（Ｉｍａｇｉｎｇ Ｐｌａｔｅ）、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）等を用いることができる。

操作ハンドル７は、移動型Ｘ線撮影装置を移動させる際に、操作者が操作するものであり、操作者の操作量を電気信号に変化する変換部を備えている。変換部としては、例えば、円柱状の操作ハンドル７の表面に取り付けられた金属歪ゲージや半導体歪ゲージ等を用いることができる。また、円柱状の操作ハンドル７を、バネ部材を介して本体１２に固定し、そのバネの変位量をポテンショメータ等で検出する構造にすることも可能である。

衝撃センサ３は、少なくとも台車５の進行方向の、台車５の速度もしくは加速度を検出可能なものを用いる。例えば、圧電セラミックを用いた衝撃センサ３や、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いた衝撃センサ３を用いることができる。本実施形態では、特にその構造に係わらず、３軸方向の加速度を検出可能な衝撃センサ３を用いる。

駆動制御部６は、図３および図４に示すように、車輪４を操作ハンドル７の操作量に対応した目標速度で回転させるための指令信号を生成する制御部３０と、制御部３０の指令信号に対応した電流を出力する電力変換部３２と、電力変換部３２の出力する電流により車輪４を回転駆動するモータ３１とを備えている。

制御部３０は、移動型Ｘ線撮影装置が移動時に凸の段差に乗り上げたり、凹の段差を降りる（以下、段差の乗り／降りと呼ぶ）際に、装置が受ける衝撃が小さくなるように、目標速度を低減する。制御部３０の構成と動作については、後で詳しく説明する。

駆動制御部６のモータ３１としては、例えば、インダクションモータ、直流モータ、ステッピングモータ等、各種モータが利用可能であるが、ここでは、制御が比較的容易な直流モータを用いるものとする。

駆動制御部６の電力変換部３２としては、例えば、図４のように、一般にＨブリッジと呼ばれる回路を用いることができる。Ｈブリッジは、図４のように、スイッチングデバイスＳＷ１〜ＳＷ４をＨ字型のブリッジに接続した回路である。各スイッチングデバイスＳＷ１〜ＳＷ４には、逆並列にダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されている。スイッチングデバイスＳＷ１〜ＳＷ４としては、トランジスタ、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ），ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の自己消弧可能なデバイスが用いられる。

ＨブリッジのスイッチングデバイスＳＷ１〜ＳＷ４は、電力変換制御部３４によってオンオフ制御される。Ｈブリッジの制御方法には種々の方法があるが、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる制御方法を用いることができる。モータ３１の正転時にはスイッチングデバイスＳＷ１とＳＷ４の一定周期における導通時間を、出力したい電流（電力）に応じて制御する。モータ３１の逆回転時にはスイッチングデバイスＳＷ２とＳＷ３の一定周期における導通時間を制御する。ダイオードＤ１〜Ｄ４は一般にフリーホイール・ダイオードと呼ばれるダイオードであり、組となるスイッチングデバイス（ＳＷ１とＳＷ４、ＳＷ２とＳＷ３）がＯＦＦした期間の、モータ３１が有するリアクトル成分により生じる電流を、スイッチングデバイスを破損させること無く循環させる作用をする。

（衝撃低減のための速度制御）
制御部３０は、平面の路面を移動型Ｘ線撮影装置が移動している場合には、操作ハンドル７の操作量に対応した速度指令（目標速度）に実際の移動速度が一致するように、モータ３１に供給する電流（電力）をフィードバック制御する。しかしながら、移動時に車輪４が凸の段差に乗り上げたり、凹の段差を降りる際には、移動型Ｘ線撮影装置の速度が低下する。そのため、段差を乗り／降りする際に、平面の路面の移動時と同じようにフィードバック制御が継続すると、低下した速度を操作ハンドル７の操作量に対応した目標速度まで上昇させようと車輪４の回転速度を速める制御が行われ、移動型Ｘ線撮影装置が受ける衝撃が大きくなる。

そこで、本実施形態では、衝撃センサ３が３軸方向のいずれかの方向で規定値を超える加速度を検出し、車輪が段差に衝突したことが検出された場合には、制御部３０が、操作ハンドル７の操作量に対応する速度指令を低下させる。これにより、段差を乗り／降りする際に、車輪４の回転速度を抑制し、移動型Ｘ線撮影装置の受ける衝撃を抑制する。

以下、駆動制御部６の制御部３０の構成および動作について具体的に説明する。

図３のように、駆動制御部６の制御部３０は、リミット処理部４１と、フィードバックループ３７とを備えている。リミット処理部４１は、後述するハードウェア構成またはソフトウェア構成により、操作ハンドル７で検出した操作者の操作量に対応する速度指令値に、衝撃センサ３の検出結果（加速度）に応じて制限をかける。フィードバックループ３７は、差分回路３７ａと増幅回路３７ｂとを有し、リミット処理部４１の出力を速度指令とし、その指令値と制御対象である車輪４の回転数（移動型Ｘ線撮影装置の移動速度）との差分が常にゼロとなるよう動作する。車輪４の回転数（移動型Ｘ線撮影装置の移動速度）は、ロータリーエンコーダ等の検出部４ａにより検出される。フィードバックループ３７内には、制御性向上のためにインナーループ３８が設けられている。インナーループ３８は、差分回路３８ａと増幅回路３８ｂとを有し、モータ３１の電機子電流を、速度指令に対応する電流指令値に一致させるフィードバック制御を行う。モータ３１の電機子電流は、図示しない電流センサ、シャント抵抗等により検出される。

駆動制御部６の制御部３０の動作について説明する。

操作者が、移動型Ｘ線撮影装置を移動させるために、操作ハンドル７を進行方向に押すと、操作ハンドル７は、その操作量を電気信号に変換する。電気信号に変換された操作量は、制御部３０のリミット処理部４１に入力される。リミット処理部４１は、操作量に応じて図５のように速度指令値を出力する。このとき、リミット処理部４１は、衝撃センサ３が、所定値を超える加速度を検出していない、平面の路面を走行している場合には、図５のように、予め定めた通常モードで動作し、予め定めた操作量に応じた速度指令を出力する。一方、衝撃センサ３が、所定値を超えた加速度を検出した（衝撃を検出した）場合には、段差に衝突しているので、アブノーマルモードで動作し、通常モードよりも低減した速度指令を操作量に応じて出力する。

リミット処理部４１から出力される操作量に応じた速度指令は、フィードバックループ３７の差分回路３７ａにより、ロータリーエンコーダ等の検出部４ａの検出した車輪の回転数に対応する出力値と比較され、差分値が出力される。増幅回路３７ｂが、その差分値に予め定めた適切なゲインを乗じ、モータ３１への電流指令として、インナーループ３８に出力する。この電流指令は、速度指令（目標速度）と、実際の回転数（実速度）の差分に対応している。

インナーループ３８の差分回路３８ａは、電流指令と、モータ３１の電機子電流と比較し、両者の差分値を出力する。増幅回路３８ｂは、差分値に予め定めた適切なゲインを乗じた後、電力変換部３２へ指令値として出力する。電力変換部３２の電力変換制御部３４は、受け取った指令値に応じて、ＰＷＭ制御により、パルス幅を変調したパルス波を、モータ３１に出力する。以上により、操作者の操作量より決まる目標速度で移動型Ｘ線撮影装置が移動するよう、駆動制御部６でフィードバック制御が実施される。

移動型Ｘ線撮影装置が理想的な平面上を直進移動している場合、衝撃センサ３の検出する加速度は、図６のように、操作者の操作ハンドル７の操作量より決定される速度指令の微分値と等しい値となり、これが、移動型Ｘ線撮影装置の進行方向に対して検出される。移動型Ｘ線撮影装置が走行する路面に、数ｍｍ程度の建築上の誤差と見なせる範囲を超える段差が存在する場合、それを乗り／降りする際に、移動型Ｘ線撮影装置の進行方向以外も含め、速度指令の微分値よりも大きな加速度が検出される場合がある。例えば、防火扉の溝やエレベータ乗降口の段差等、大きいもので２０ｍｍ程度の段差が存在するような場合である。

この場合、リミット処理部４１がない場合、制御部３０は、移動型Ｘ線撮影装置が一定速度で移動するようフィードバック制御を行うため、段差の乗り／降り時に発生する速度偏差を打ち消すよう、モータ３１に更に大きな電力を与える。これにより、段差を乗り／降りする際に発生する衝撃が、より一層大きなものになる。

これに対し、本実施形態では、衝撃センサ３が、所定値を超える加速度を検出した場合、すなわち、移動型Ｘ線撮影装置が、防火扉の溝やエレベータ昇降口等の段差に衝突した場合、リミット処理部４１が瞬時にアブノーマルモードに切り替わり、図５のように通常モードよりも低減した速度指令を操作量に応じて出力する。よって、段差を乗り／降りする際に車輪４の回転速度が低減され、車輪が段差を通過する際に発生する衝撃を抑制することができる。

図５をさらに具体的に説明すると、通常モードでは、操作ハンドル７の構造により決まる操作可能な操作量の範囲において、操作者の操作量と線形の対応関係にある速度指令を出力する。しかし、衝撃センサ３が所定値を超える加速度を検出した場合には、アブノーマルモードに瞬時に変更され、通常モードよりも低減された速度指令であって、操作者の操作量と線形の対応関係にある速度指令が出力される。

アブノーマルモードへ切り替えるための加速度の所定値としては、図６のように、平面の路面を移動しているときに、検出されることが想定される加速度の最大値に対してある程度の誤差を加えた値を用いることができる。この所定値を、動作軸ごとに設定しておき、衝撃センサ３が検出する各軸の加速度のいずれかがその所定値を超えた場合、アブノーマルモードとすればよい。なお、この所定値は、速度指令に応じて変わるように設定することも可能であるし、３軸のうち複数軸の加速度が所定値を超えた場合に、アブノーマルモードとすることももちろん可能である。

以上により、本発明では、移動型Ｘ線撮影装置が、比較的大きな段差を乗り／降りする際に、ある程度の大きさの加速度が発生すれば、瞬時に速度指令の値が制限される事となり、段差を乗り／降りする際に発生する衝撃を抑制する事が可能となる。つまりは、本実施形態の移動型Ｘ線撮影装置は、従来必要であった高剛性での機械設計、衝撃吸収材の削減／緩和等が可能となり、その結果、移動型Ｘ線撮影装置の軽量／小型化、そして原価低減が可能となる。なお、装置を軽量／小型化する事により、操作性の向上も期待できる。

なお、一旦通常モードからアブノーマルモードにリミット処理部４１が切り替わった後、所定の時間が経過し、かつ、衝撃センサ３の検出する加速度が所定値よりも小さくなり、衝撃により生じた装置各部の振動が収束したと判断されたならば、通常モードに戻るようにリミット処理部４１を構成する。

また、本実施形態では説明を簡略化するため、移動型Ｘ線撮影装置が左右へ旋回する際の動作については言及せず、直進（または後進）動作中の段差の乗り／降り時の、速度指令制限についてのみ説明しているが、必ずしも本構成は直進（または後進）動作のみに限定されるものではない。操作者が装置を旋回させる場合には、駆動制御部６は、左右の車輪に異なる速度指令を与える。旋回中に段差の乗り／降りに起因した加速度を衝撃センサ３が検出したならば、左右の車輪４にそれぞれの速度指令に応じた異なる速度制限をかければ、実現可能である。

つぎに、リミット処理部４１をハードウェアで構成する場合の構成例を、図７を用いて説明する。図７のリミット処理部は、増幅回路１７０と、反転増幅器１７１、１７２と、比較器１７３と、アナログスイッチ７８とを備えている。

増幅回路１７０は、オペアンプ７１から構成され、プラス入力端子に操作ハンドル７からの操作量が入力される。マイナス入力端子には、帰還回路が接続される。これにより、操作量を所定の増幅率で増幅して出力する。

反転増幅器１７１は、増幅回路１７０の出力する操作量を増幅することにより、通常モードの速度指令を生成して出力する。反転増幅器１７１は、オペアンプ７３ａと、そのマイナス入力端子に接続された抵抗（Ｒ１）７２ａと、マイナス入力端子への帰還回路に配置された抵抗（Ｒ２）と２つのツェナーダイオード（ＺＤ１）７５ａとを含んで構成される。オペアンプ７３ａのマイナス入力端子には、増幅回路１７０の出力する操作量が入力される。プラス入力端子は接地されている。

反転増幅器１７２は、増幅回路１７０の出力する操作量を増幅することにより、アブノーマルモードの速度指令を生成して出力する。反転増幅器１７２は、オペアンプ７３ｂと、そのマイナス入力端子に接続された抵抗（Ｒ３）７２ｂと、マイナス入力端子への帰還回路に配置された抵抗（Ｒ４）と２つのツェナーダイオード（ＺＤ２）７５ｂとを含んで構成される。オペアンプ７３ｂのマイナス入力端子には、増幅回路１７０の出力する操作量が入力される。プラス入力端子は接地されている。

オペアンプ７３ａの反転ゲインとなる（抵抗(Ｒ２)の抵抗値／抵抗（Ｒ１）の抵抗値）と、オペアンプ７３ｂの反転ゲインとなる（抵抗(Ｒ４）の抵抗値／抵抗（Ｒ３）の抵抗値）は、（抵抗（Ｒ２）の抵抗値／抵抗（Ｒ１）の抵抗値）が（抵抗（Ｒ４）の抵抗値／抵抗（Ｒ３）の抵抗値）より大きくなるよう設定されている。また、ツェナーダイオード（ＺＤ２）７５ｂのツェナー電圧と順方向降下電圧の両者を足し合わせた値は、ツェナーダイオード（ＺＤ１）７５ａのそれよりも小さな値となるように設定されている。これにより、反転増幅器１７２の増幅率が、反転増幅器１７１の増幅率よりも小さくなる。すなわち、アブノーマルモード用の速度指令を生成する反転増幅器１７２が、操作量に対して出力する速度指令値が、通常モード用の速度指令を生成する反転増幅器１７１が操作量に対して出力する速度指令値よりも小さくなる。

そのどちらの速度指令値をリミット処理部４１から出力するかは、比較器１７３がアナログスイッチ７８を切り替えることにより選択する。比較器１７３は、オペアンプ７７と、そのプラス入力端子に接続された、所定の電圧（閾値）を出力する直流電源７９とを備えている。マイナス入力端子には、衝撃センサ３の出力する加速度が入力される。オペアンプ７７は、衝撃センサ３の出力した加速度と、閾値とを比較し、加速度が閾値より小さい場合、すなわち通常モードである場合には、アナログスイッチ７８の接点ａ（通常モード用の反転増幅器１７１の出力）を選択する切り替え信号を出力する。一方、加速度が閾値以上である場合、すなわちアブノーマルモードである場合には、オペアンプ７７は、アナログスイッチ７８の接点をａからｂに切換える信号を出力する。これにより、アナログスイッチ７８の接点ｂ（アブノーマルモード用の反転増幅器１７２の出力）が選択されて出力される。

なお、図７においては、説明を簡略化するため、信号の正負の整合性については考慮していない。

また、上述した制御部３０の説明は、増幅回路３７ｂ、３８ｂではゲインを乗ずるものとし、フィードバックループ３７，３８は、比例制御により構成されるものとしているが、必ずしもその必要は無く、比例制御に微分動作、積分動作を組合せ、より一層の制御性向上を実現することも可能である。

また、リミット処理部４１の動作をソフトウェアで実現することも可能である。この場合、リミット処理部４１は、図８のように、操作ハンドル７および衝撃センサ３のアナログ出力をそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８１，８５と、ＣＰＵ８２と、メモリ８４と、Ｄ／Ａ変換器８３とを備えている。Ｄ／Ａ変換器８３は、ＣＰＵ８２が生成した速度指令をアナログ信号に変換してフィードバックループ３７に出力する。

ＣＰＵ８２は、メモリ８４に予め格納されているプログラムを読み込んで実行することにより、図９のフローのように動作する。メモリ８４には、操作ハンドル７の操作量と速度指令との対応関係を表す関数テーブルまたは関数が、通常モード用とアブノーマルモード用の２種類予め格納されている。

まず、ステップ９１において、ＣＰＵ８２は、衝撃センサ３が検出した加速度をＡ／Ｄ変換器８５を介して受け取り、その値が予め定めた閾値以下であるか否か判断する。加速度が閾値以下ならば、通常モードであると判断し、ステップ９２に進む。ステップ９２では、メモリ８４から通常モード用のテーブルや関数を読み出し、操作ハンドル７の操作量をＡ／Ｄ変換器８１を介して受け取り、その操作量に対応する速度指令値を通常モード用のテーブルや関数を用いて算出する。ステップ９４では、算出した速度指令値を、Ｄ／Ａ変換器８３を介して、フィードバックループ３７へ出力する。

一方、ステップ９１において、衝撃センサ３が検出した加速度が閾値以上であったならば、ＣＰＵ８２はアブノーマルモードであると判断し、ステップ９３に進む。ステップ９３では、メモリ８４からアブノーマルモード用のテーブルや関数を読み出し、操作ハンドル７から操作量を受け取り、それに対応する速度指令値を算出する。そして、ステップ９４に進んで、算出した速度指令値をＤ／Ａ変換器８３を介して、フィードバックループ３７へ出力する。

以上により、リミット処理部４１の動作をソフトウェアにより実現することができる。なお、メモリ８４に予め格納しておく通常モード用およびアブノーマル用のテーブルや関数は、予め複数種類を用意しておき、操作者がそのなかから選択する構成にすることもできる。

＜＜第２の実施形態＞＞
第２の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置について、図１０を用いて説明する。図１０において、第１の実施形態と同様の構成については同一符号で記し、その説明は省略する。

第２の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置は、第１の実施形態の衝撃センサ３を備えず、衝撃推定部１０３を駆動制御部６内に備え、衝撃が発生したかどうかを装置の移動速度から推定する。

衝撃推定部１０３は、移動型Ｘ線撮影装置の速度を検出部４ａから受け取るとともに、リミット処理部４１の出力する速度指令を受け取って、両者の差分を求めて、これを監視する。そして、差分に、平坦な路面を移動している際には生じないような急峻な変化を生じた場合、段差の乗り／降り等の衝撃が装置に生じたと推定する。リミット処理部４１は、衝撃推定部１０３が衝撃の発生を推定した場合には、アブノーマルモードの速度指令値を出力する。

図１１に、衝撃推定部１０３をハードウェアで構成した回路を示す。衝撃推定部１０３は、差動増幅器１１０と微分回路１１１と比較器１１２とを含む。

差動増幅器１１０は、オペアンプ１１４と、抵抗１１５〜１１８により構成されている。オペアンプ１１４のプラス入力端子には、車輪４の回転数を検出する検出部４ａの出力（移動型Ｘ線撮影装置の速度）が入力され、マイナス入力端子には、リミット処理部４１の出力する速度指令が入力される。これにより、差動増幅器１１０は、移動型Ｘ線撮影装置の速度と、速度指令との差分を出力する。

微分回路１１１は、オペアンプ１１９、キャパシタ１２０および抵抗１２１により構成される。差動増幅器１１０の出力した差分は、キャパシタ１２０を介してオペアンプ１１９のマイナス入力端子に入力される。微分回路１１１は、差動増幅器１１０の出力する差分を微分して、その微分値を出力する。

比較器１１２は、オペアンプ１２０と、閾値となる所定の直流電圧を出力する電源１２２により構成される。微分回路１１１の出力した微分値は、オペアンプ１２０のマイナス入力端子に入力される。プラス入力端子には、電源１２２の電圧（閾値）が入力される。比較器１１２は、微分値が閾値以上である場合、リミット処理部４１に対し、衝撃発生を推定したことを示す信号を出力する。例えば、リミット処理部４１が図７の回路構成である場合、オペアンプ１２０の出力を、アナログスイッチ７８の切換え信号として用い、速度指令値をアブノーマルモードに切り替える。

このように第２の実施形態では、衝撃の発生を加速度で実測することなく、車輪４の回転数の変化から推定することができるため、衝撃センサ３を実装することなく第１の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置と同等の効果を達成することができる。

第２の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置の構成のうち、上述した構成以外は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

なお、図１１の衝撃推定部１０３の回路構成においては、説明を簡略化するため、信号の正負の整合性については考慮していない。また、図１１では、衝撃推定部１０３を、差動増幅器１１０と微分回路１１１と比較器１１２から構成した一例を示したが、衝撃推定部１０３は、必ずしも図１１の回路構成である必要は無い。例えば、リミット処理部４１の速度指令は参照せず、速度の微分値のみを、ある閾値と比較してアナログスイッチ７８を切換える信号を生成するように衝撃推定部１０３を構成することも可能であるし、微分回路１１１を備えない回路で衝撃推定部１０３を構成することも可能である。

また、衝撃推定部１０３は、必ずしもハードウェアにより構成する必要は無く、リミット処理部４１の出力する速度指令と、車輪４から検出した速度とを、アナログ／デジタル変換した上で、マイクロプロセッサ等で処理する事により、ソフトウェアで衝撃推定部１０３の機能を実現する事も可能である。

＜＜第３の実施形態＞＞
図１２を用いて、第３の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置について説明する。第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、衝撃を実測するのではなく衝撃発生を衝撃推定部１０４によって推定する。衝撃発生を推定する際、第２の実施形態の衝撃推定部１０３では、車輪４の回転数と速度指令とを比較したが、第３の実施形態の衝撃推定部１０４では、モータ電機子電流と速度指令とを比較して衝撃発生を推定する。

モータ３１の電機子電流は、モータ３１のトルクに比例する値であり、仮に移動型Ｘ線撮影装置が、凹凸や傾斜の存在しない均一の材質からなる路面上を、一定速度で直進するならば、一定値となる。よって、衝撃推定部１０４は、電流センサ、シャント抵抗等により検出されるモータ３１の電機子電流の検出結果を受け取り、速度指令に対する電機子電流の変化が、平坦な路面を移動している際に想定される変化分を超える場合に、衝撃が発生したと推定することができる。衝撃発生を推定した場合に、リミット処理部４１をアブノーマルモードに切り換える信号を出力する。

衝撃推定部１０４の具体的な構成としては、第２の実施形態の衝撃推定部１０３と同様の構成を用いることができる。例えば、図１１の回路構成を用い、差動増幅器１１０のプラス入力端子に、モータ３１の電機子電流を入力することによりハードウェアにより衝撃推定部１０４を実現できる。また、電機子電流をアナログ／デジタル変換し、その信号をマイクロプロセッサ等で処理する事により、ソフトウェアにより衝撃推定部１０４を構成する事も可能である。

また、衝撃推定部１０４では、速度指令の代わりにフィードバックループ３７の増幅回路３７ｂの出力する電流指令を用い、電流指令と電機子電流とを比較しても同様に衝撃推定を実現できる。

＜＜第４の実施形態＞＞
図１３を用いて、第４の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置について説明する。図１３において、第１の実施形態の図１と同様な機能を有する構成要素については同一符号で記し、その説明は省略する。

第４の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置は、第１の実施形態の衝撃センサ３を備えず、その代わりに、台車５に近接センサ１０１を備えている。近接センサ１０１は、移動型Ｘ線撮影装置の進行方向の路面上の、段差（凹凸）を認識するデバイスである。例えば、静電容量や、超音波、赤外線等を利用した構造のデバイスのものを用いることができる。また、近接センサ１０１として、ＣＣＤカメラ等のカメラと画像処理部を用い、進行方向の路面の画像を一定周期毎に取得し、その画像をデジタル処理する事によって段差を認識することも可能である。

図１３の構成では、近接センサ１０１は、台車５の前側端面と後ろ側端面にそれぞれ配置され、前方への移動時と、バック時のそれぞれの進行方向について段差を認識する。

駆動制御部６は、第１の実施形態と同様の構成を有する。近接センサ１０１が、移動型Ｘ線撮影装置の進行方向に段差が存在する事を認識した場合には、駆動制御部６のリミット処理部４１は、第１の実施形態と同様に、通常モードからアブノーマルモードに切り替わり、操作者の操作量に対応する速度指令に対し、リミット処理を行なう。

＜＜第５の実施形態＞＞
図１４を用いて、第５の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置について説明する。図１４において、第１の実施形態の図１と同様な機能を有する構成要素については同一符号で記し、その説明は省略する。

第１の実施形態において図２を用いて説明したように、ベッド２２の被検体２１に対し、Ｘ線照射を行う場合、支柱１を回転させ、アーム１１を伸長させた装置形態をとる。この場合、Ｘ線発生部８は、移動型Ｘ線撮影装置の重心が存在する台車５から離れた位置に保持される。移動型Ｘ線撮影装置が図２の装置形態にある状態で、操作者が装置を高速に移動させると、比較的剛性の低いアーム１１等で保持されたＸ線発生部８に大きな機械的振動が発生し、故障につながる可能性があった。故障を防止するためには、アーム１１を縮め、図１のようにアーム１１をアーム保持部２に固定した場合には装置を高速に移動でき、アーム１１がアーム保持部２に固定されていない場合には、装置の移動速度を制限することが考えられる。つまり、アーム１１がアーム保持部２に固定されているか否かにより、装置がとり得る最高速度を異ならせればよい。しかしながら、このような構成とすると、アーム１１はアーム保持部２に固定はされていないが、Ｘ線発生部８に大きな機械的振動が生じにくい装置形態であっても、移動速度が制限されることになる。そのため、操作性向上という観点からは改善が望まれる。

そこで、第５の実施形態においては、第１の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置のＸ線発生部８に、その振動を検出する衝撃センサ２０３を追加した構成とする。この衝撃センサ２０３が、所定値以上の加速度を検出した場合、台車５の衝撃センサ３が衝撃を検出した場合と同様に、駆動制御部６のリミット処理部４１が、操作者の操作量より決定される速度指令に対し、リミット処理を行なう構成とする。

これにより、第５の実施形態の移動型Ｘ線撮影装置は、アーム１１を伸ばした装置形態であっても、Ｘ線発生部８に衝撃が生じていない場合には、高速移動が可能であり、装置の操作性が改善される。

１：支柱、２：アーム保持部、３：衝撃センサ、４：車輪、５：台車、６：駆動制御部、７：操作ハンドル、８：Ｘ線発生部、９：Ｘ線源、１０：Ｘ線可動絞り、１１：アーム、２１：被検体、２２：ベッド、２３：Ｘ線検出器、３１：モータ、３２：電力変換部、３３：電源、３４：電力変換制御部、３５：スイッチングデバイスＳＷ１〜ＳＷ４、３６：ダイオードＤ１〜Ｄ４、４１：リミット処理部、１０３：衝撃推定部、１０４：衝撃推定部、１０１：近接センサ、２０３：衝撃センサ

Claims (10)

1. Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、車輪を備えた台車と、前記車輪の駆動部と、前記台車を移動させる操作を受け付ける操作ハンドルと、前記台車の移動速度が前記操作ハンドルの受け付けた操作量に対応する目標速度となるように前記駆動部をフィードバック制御する駆動制御部とを有し、
   前記駆動制御部は、前記車輪が段差に到達したと判断した場合、前記目標速度を低下させることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
2. 請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記車輪が段差から受ける衝撃を検出する衝撃センサをさらに有し、
   前記駆動制御部は、前記衝撃センサが衝撃を検出した場合、前記目標速度を低下させることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
3. 請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記駆動制御部は、前記車輪が段差に到達したことを前記車輪の回転状態から推定する衝撃推定部を有し、前記衝撃推定部が段差に到達したと推定した場合、前記目標速度を低下させることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
4. 請求項３に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記衝撃推定部は、前記車輪の回転数の変化から前記車輪が段差に到達したことを推定することを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
5. 請求項３に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記車輪の前記駆動部は、電機子を含むモータであり、前記衝撃推定部は、前記電機子の電流の変化から前記車輪の段差が到達したことを推定することを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
6. 請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記駆動制御部は、前記操作ハンドルの受け付けた操作量に対応する所定の目標速度でフィードバック制御する通常モードと、前記操作量に対して前記通常モードの目標速度より小さい目標速度でフィードバック制御するアブノーマルモードとを有し、前記車輪が段差に到達したと判断した場合、前記フィードバック制御を通常モードからアブノーマルモードに切り換えることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
7. 請求項６に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記駆動制御部は、前記通常モードの前記目標速度の速度指令を前記操作量から生成する第１の増幅回路と、前記アブノーマルモードの目標速度の速度指令を前記操作量から生成する第２の増幅回路と、前記第１の増幅回路の出力と前記第２の増幅回路の出力の一方を前記車輪が段差に到達したかどうかにより選択して出力するスイッチとを有することを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
8. 請求項６に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記駆動制御部は、前記通常モードの前記目標速度の速度指令を前記操作量に応じて予め定めた第１の対応関係と、前記アブノーマルモードの前記目標速度の速度指令を前記操作量に応じて予め定めた第２の対応関係のいずれか一方を、前記車輪が段差に到達したかどうかにより選択し、選択した対応関係を用いて前記操作量に応じた前記目標速度を求めることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
9. 請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記段差に前記台車が接近したことを段差に非接触で検出する近接センサをさらに有し、
   前記駆動制御部は、前記近接センサが前記段差への接近を検出した場合、前記目標速度を低下させることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
10. 請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置であって、前記Ｘ線発生部に振動が生じたことを検出する振動センサをさらに有し、
    前記駆動制御部は、前記振動センサが予め定めた閾値以上の振動を検出した場合、前記目標速度を低下させることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
    
    

Images