JP2022002456A - 医用画像診断装置用電源装置および電源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る医用画像診断装置用電源装置1の機能ブロックの構成の一例を示す図である。医用画像診断装置用電源装置1は、パワーデバイス11と、制限部13と、生成部15と、測定部17と、記憶部19と、算出部21と、判定部23と、通知部25とを備える。パワーデバイス11と、制限部13と、生成部15と、測定部17と、判定部23と、通知部25とについて、図2を参照して、医用画像診断装置用電源装置1に関するハードウェア構成を説明する。
IGBTの電気的特性は、温度に依存し、電圧と電流との相関を示すVce−sat特性等の曲線(素子特性カーブ)で表される。IGBTの電気的特性(データシート)は、IGBTを製造するメーカーから提供される。メーカーから提供される当該電気的特性は、メーカーにより製造された複数のIGBTの代表値を示すものである。すなわち、IGBTの電気的特性は、個体ごとにばらつく。このため、初期値は、代表値を示す電気的特性(以下、代表特性曲線と呼ぶ)を、医用画像診断装置用電源装置1に搭載されたIGBT111に合わせて校正(キャリブレーション)したもの(以下、初期校正カーブと呼ぶ)に対応する。初期値は、IGBT111の経年劣化の基準を示す値に対応する。初期値は、医用画像診断装置用電源装置1の製造の段階において実装されるIGBT111における電圧、電流、温度の相関を測定することにより、導出される。以下、初期値の導出の手順について説明する。
(ステップS111)
初期値や初期校正カーブ150UCに関するコレクタ電流の出力指令が医用画像診断装置の制御部から出力されると、サンプリングタイミング生成回路151は、コレクタ電流Icの出力指令に基づいて、サンプリングウィンドウ、すなわちサンプリングタイミングを設定する。サンプリングタイミング生成回路151は、設定されたサンプリングタイミングを、Vce−sat測定回路171に出力する。
Vce−sat測定回路171は、設定されたサンプリングタイミングで、Vce−sat値を測定する。Vce−sat測定回路171は、測定されたVce−sat値を、記憶部19および異常判定回路231に出力する。このとき、異常判定回路231は、基準値(閾値及び初期値)を、記憶部19から読み出す。なお、基準値の読み出しは、以下のステップS113以前であれば、どのタイミングで実行されてもよい。なお、本ステップにおいて、Vce−sat値の増加傾向から、算出部21によりIGBT111の破損予測が算出され、算出された破損予測が異常通知回路251により制御部等に出力されてもよい。
異常判定回路231は、測定されたVce−sat値と、出力指令におけるコレクタ電流の値に対応する閾値とを比較する。測定されたVce−sat値が閾値以上であれば(ステップS113のYES)、異常判定回路231は、異常検知を、図2に示すように異常通知回路251に出力する。測定されたVce−sat値が閾値未満であれば、(ステップS113のNO)、ステップS114の処理が実行される。
異常判定回路231は、測定されたVce−sat値と、出力指令におけるコレクタ電流の値に対応する初期値の所定数倍とを比較する。測定されたVce−sat値が初期値より十分大きい場合、すなわち測定されたVce−sat値が初期値の所定数倍より大きければ(ステップS114のYES)、異常判定回路231は、異常検知を、図2に示すように異常通知回路251に出力する。測定されたVce−sat値が初期値より十分大きくない場合、すなわち測定されたVce−sat値が初期値の所定数倍より小さければ(ステップS114のNO)、ステップS115の処理が実行される。
異常判定回路231は、Vce−sat値が所定の期間に亘って増加するか否かを判定する。換言すれば、異常判定回路231は、Vce−sat値のログを用いて、IGBT111の自己診断を行う。異常判定回路231による自己診断は、Vce−sat値の変化(増加)が継続するようならIGBT111の異常の兆候として検知することに相当する。本ステップにおける判定処理は、IGBT111の経年劣化を判定することに相当する。Vce−sat値が所定の期間に亘って増加する場合(ステップS115のYES)、ステップS116の処理が実行される。
ステップS113乃至S115においてYESである場合、すなわち異常検知が異常判定回路231から出力されると、異常通知回路251は、制限指令をドライブ制限回路131と制御部とに出力する。加えて、異常通知回路251は、所定の警告を制御部へ出力する。
ドライブ制限回路131は、縮退運転でIGBT111を駆動する。なお、縮退運転は、本医用画像診断装置用電源装置1が搭載された医用画像診断装置の制御部により実行されてもよい。また、本ステップS117において、IGBT111の駆動を停止することも可能である。
10 Vce−sat監視回路
11 パワーデバイス
13 制限部
15 生成部
17 測定部
19 記憶部
21 算出部
23 判定部
25 通知部
111 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)
113 ゲート
115 エミッタ
117 コレクタ
131 ドライブ制限回路
151 サンプリングタイミング生成回路
171 Vce−sat測定回路
231 異常判定回路
251 異常通知回路
Claims (11)
- 医用画像診断装置における制御部から出力されたドライブ信号に従って駆動するパワーデバイスと、
前記パワーデバイスのコレクタエミッタ間電圧に相当するVce−sat値を測定する測定部と、
前記Vce−sat値が基準値を超えているか否かを判定する判定部と、
前記Vce−sat値が前記基準値を超えた場合、前記パワーデバイスの駆動を制限する制限指令と所定の警告とを前記制御部へ出力する通知部と、
を備えた医用画像診断装置用電源装置。 - 前記判定部は、前記パワーデバイスの破損に関する上限温度における電流定格に対応する電圧値を、前記基準値として用いる、
請求項1に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記判定部は、前記パワーデバイスの破損に関する上限温度より低い所定の温度における前記パワーデバイスの第1の電気的特性と前記上限温度における前記パワーデバイスの第2の電気的特性との対応関係と、前記所定の温度での測定により得られた前記パワーデバイスの第3の電気的特性と、に基づいて設定された初期値の所定数倍を、前記基準値として用いる、
請求項1または2に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記パワーデバイスにおけるコレクタ電流の出力指令に基づいて、前記Vce−sat値の測定に関するサンプリングタイミングを生成する生成部をさらに備え、
前記測定部は、前記サンプリングタイミングに従って前記Vce−sat値を測定する、
請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記ドライブ信号の調整により前記パワーデバイスの駆動を制限可能な制限部をさらに備え、
前記通知部は、前記Vce−sat値が前記基準値を超えた場合、前記制限指令を前記制限部に出力し、
前記制限部は、前記制限指令に基づいて前記ドライブ信号を調整する、
請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記駆動の制限は、前記パワーデバイスの縮退運転であって、前記ドライブ信号のデューティー比の低減と前記ドライブ信号の振幅の低減とのうち少なくとも一つである、
請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記基準値は、前記パワーデバイスにおける複数のコレクタ電流各々に応じて設定される、
請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記Vce−sat値を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判定部は、前記記憶されたVce−sat値が所定の期間に亘って増加するか否かを判定し、
前記通知部は、前記記憶されたVce−sat値が所定の期間に亘って増加する場合、前記制限指令と前記警告とを前記制御部へ出力する、
請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記Vce−sat値の経時変化に基づいて前記パワーデバイスの使用に関する破損予測を算出する算出部をさらに備え、
前記通知部は、前記破損予測を前記制御部へ出力する、
請求項8に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - 前記パワーデバイスは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタにより実現される、
請求項1乃至9のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。 - ホストコンピュータから出力されたドライブ信号に従って駆動するパワーデバイスと、
前記パワーデバイスのコレクタエミッタ間電圧に相当するVce−sat値を測定する測定部と、
前記Vce−sat値が基準値を超えているか否かを判定する判定部と、
前記Vce−sat値が前記基準値を超えた場合、前記パワーデバイスの駆動を制限する制限指令と所定の警告とを前記ホストコンピュータへ出力する通知部と、
を備えた電源装置。
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