JP3006668B2 - Ｘ線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線装置、特に、回転
陽極Ｘ線管の回転陽極の回転と制動を制御するスタータ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線装置による透視速写撮影、例えば、
上部消化管の造影撮影を行う透視速写撮影では、透視速
写撮影術式を選択して透視を行い透視像を観察しながら
術者が適宜撮影を行う。撮影は、一人の被検体（患者）
に対して数十秒間隔で２０枚程度行われる。撮影操作を
行うとスタータ装置を作動させ、回転陽極Ｘ線管（以下
Ｘ線管と称する）のステータに駆動電流（ＡＣ３００
Ｖ，５Ａ程度）を流してロータに回転磁界をかけてロー
タに連結された回転陽極（ディスク）を回転させる。連
続して（１．６秒程度）ステータに駆動電流を流し、回
転数が撮影時に必要な回転数（９０００回転以上／秒）
まで上昇した後は間欠駆動（ＡＣ３００Ｖ，５Ａ，１秒
を約３０秒に１回程度）に切り換えて撮影時に必要な回
転数を維持している。同時にフィラメント加熱回路を動
作させＸ線管のフィラメントを加熱させ加熱確認後、直
ちにＸ線を放射し撮影をおこなう。Ｘ線の放射終了後，
直ちにステータに制動電力（ＤＣ１００Ｖ，１１Ａ，２
秒）をかけロータに制動を加えてＸ線管の回転陽極の回
転を停止させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】回転陽極Ｘ線管は、図
４に示すようにフィラメントが加熱された状態で陽極と
陰極のフィラメントの間に高電圧が印加されるとフィラ
メントから熱電子が放出され陽極のディスクに当たりＸ
線が放射される。この際、Ｘ線管に加えられた電力の
内、Ｘ線に変換されるエネルギーはごく一部（１％程
度）でありほとんどが熱に変換される。回転陽極（以下
陽極と称する）で発生した多量の熱量は、熱放射冷却に
よって真空容器の外の油へ伝導され、管容器外に放熱さ
れる。回転陽極Ｘ線管では、陽極の発熱以外にステータ
も発熱する。このステータの発熱は、陽極を回転し始め
て回転数を高速回転数まで立ち上げるまでにＸ線管のス
テータに大量に電流を流すときと、Ｘ線の放射終了後に
ステータに逆向きに大量に電流を流しロータにブレーキ
（制動）をかけてＸ線管の陽極の回転を停止させる時に
多量に発熱し、この熱も油へ伝わり管容器外に放熱され
る。

【０００４】したがって、透視を行いながら駆動（起
動）と制動とを頻繁に繰り返し短時間に何枚も撮影をお
こなう透視速写撮影術式などを多用する病院において
は、管容器内の油の温度が上昇しサーマル回路が動作し
て装置が使用不能となったり、Ｘ線管真空管容器内耐圧
が不良となりグロー放電を引き起こしたりする、という
問題が生ずる。この点の改善策として、陽極を回転させ
回転数を高速回転数に維持しているだけなら間欠駆動の
ため電力の消費が少ないので、透視期間中から全ての撮
影が終了するまで陽極を高速回転させておくことも提案
されている。この様にすれば、撮影を行う度にロータの
回転と停止とを繰り返すのに比べてＸ線管の発熱は押さ
えられるものの、回転陽極を支承するベアリングの劣化
を招きＸ線管を短寿命化するという問題がある。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑み、回転陽極Ｘ
線管の発熱量の低減を計ると共に、回転陽極Ｘ線管の長
寿命化を計ったＸ線装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、回転陽極X線管と、前記X線管の回転陽
極を高速回転させると共に制動させるスタート装置とを
備えたX線装置であって、前記スタータ装置はX線撮影信
号により前記回転陽極を高速回転状態に維持する手段
と、前記回転陽極に制動をかける手段と、タイマ回路を
備え、前記タイマ回路はX線放射毎に設定され、この設
定時間内にX線放射がない場合に前記タイマ回路から信
号が送出され、前記制動をかける手段はこの信号を受け
て前記回転陽極に制動をかけることを特徴とする。

【０００７】

【作用】一連のＸ線撮影期間中は高速回転に維持する手
段が、回転陽極Ｘ線管の回転陽極を高速回転状態に維持
し続け、一連のＸ線撮影終了後は、回転陽極に制動を加
える手段が初めて高速回転している回転陽極に制動を加
え回転を停止させる。したがって、一連のＸ線撮影期間
中に限定して回転陽極が高速回転状態を維持するので、
撮影を行う度にロータを回転、停止を繰り返すのに比べ
てステータ、すなわち、Ｘ線管の発熱が大幅に押さえら
れる。その結果、透視を行いながら短時間に何枚もの撮
影を行う透視速写撮影術式などを多用する場合でも、サ
ーマル回路が動作して装置の使用が突然使用不能となっ
たり、グロー放電を引き起こすことが防止でき、且つ、
回転陽極は、一連のＸ線撮影期間中のみ高速回転してし
ており、その後は速やかに停止するので、回転陽極を支
承するベアリングに劣化を及すようなことがなく、Ｘ線
管の短寿命化を防止できる。また、一連の撮影中に何等
かの理由で撮影が中断、ないし、撮影が中止された場
合、一定期間X線が放射されないので、タイマー回路が
再設定されずリセットされ、タイマー回路から出力され
る信号により制動を加える手段が動作し、回転陽極が停
止される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の好ましい一実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。 この実施例に係る
Ｘ線装置は、図１、図２に示す構成よりなる。なお、図
１は回転陽極Ｘ線管、Ｘ線管のフィラメント加熱回路、
回転陽極のスタータ装置を含む高電圧発生部の構成を示
すブロック図、図２はＸ線制御卓を含むＸ線放射制御部
の構成を示すブロック図で、高電圧発生部とＸ線放射制
御部とは、ケーブルａ〜ｉで接続されている。図におい
て、(11)、(10)は回転陽極Ｘ線管である。

【０００９】(17)はインバータ装置であり、直流電源の
出力がスイッチングされて交流出力に変換される。そし
て、この交流出力が高電圧発生装置(13)により高圧の直
流出力に変換され、高圧切替え装置(14)により切替えら
れてＸ線管(11)またはＸ線管(10)に印加される。

【００１０】Ｘ線管に印加される高圧の直流出力は、図
示しない高圧検出用抵抗で検出されてインバータ制御回
路(12)にフィードバックされ、インバータ制御回路(12)
は、設定された管電圧、管電流に応じたスイッチング周
波数でインバータ装置(17)を制御する。(74)はフィラメ
ント加熱装置であり、Ｘ線管のフィラメントに印加され
る加熱電流を高圧切替え装置(14)に出力している。高圧
切替え装置(14)のこの出力はＸ線管のフィラメント、に
接続されている。(46)はスタータ装置であり、タイマ回
路(44)、ラッチ回路(42)、ステータ駆動回路(43)等で構
成されている。ステータ駆動回路(43)はＸ線管ステータ
駆動、間欠駆動、制動電力を高圧切替え装置(14)に出力
する。高圧切替え装置(14)のこの出力はＸ線管のステー
タ(15)、(16)に接続されている。(31)はＸ線放射制御装
置であり、撮影準備操作回路(64)、スタータ信号回路(6
5)、撮影操作回路(68)等で構成されており、透視撮影台
(62)からの信号を受けて各種信号を作成する。

【００１１】(20)はＸ線制御卓で、このＸ線制御卓(20)
は、マイクロコンピュータ(21)、術式選択器(22)、透視
・撮影条件設定器(24)等で構成されており、術式、撮影
Ｘ線管、透視・撮影条件の設定、ならびに、撮影Ｘ線管
の変更を制御する。マイクロコンピュータ(21)には、術
式選択器(22)、透視・撮影条件設定器(24)が接続されて
おり、術式選択器(22)にて術式キーが押されるとマイク
ロコンピュータ(21)に読み込まれ術式が選択される。術
式キーが押されると、それに対応するマイクロコンピュ
ータ(21)のメモリに記憶されているＸ線管、例えば、Ｘ
線管(11)（第１管球装置とする。）が選択され、第１管
球選択信号(32)が出力される。出力された第１管球選択
信号(32)は、高圧切替え装置(14)のＸ線管切替え制御回
路(73)に入力され高電圧発生装置(13)、フィラメント加
熱装置(74)、スタータ装置(46)からの出力がＸ線管(11)
に接続される。

【００１２】つぎに、上記構成による実施例装置の動作
を図３のタイミングチャートをも参照しながら説明す
る。最初に、透視撮影台(62)のXray Switch(61) が押さ
れると透視撮影台(62)から撮影操作信号(59)が出力され
てＸ線放射制御装置(31)の撮影準備操作回路(64)に入力
される（図３のａ時点）。撮影操作信号(59)が撮影準備
操作回路(64)に入力されると、撮影準備信号(63)が出力
される。撮影準備信号(63)は、スタータ信号回路(65)と
フィラメント加熱装置(74)に入力される。スタータ信号
回路(65)に撮影準備信号(63)が入力されると、Ｘ線制御
卓(20)のマイクロコンピュータ(21)から出力されている
高速回転信号(66)に応じて高速回転始動信号(41)がスタ
ータ装置(46)のラッチ回路(42)に出力され、その立上が
りを捕えて保持される。ラッチ回路(42)の出力はステー
タ駆動回路(43)に出力され、ステータ駆動回路(43)はこ
の信号を受けてＸ線管ステータ駆動出力（ＡＣ３００
Ｖ，５Ａ程度）を出力し、高圧切替え装置(14)を通して
Ｘ線管(11)のステータ(15)に電流が流れロータが回転し
始める（図３のｂ時点）。

【００１３】同時にロータに接続されている陽極も回転
し始め数秒後（１．６秒程度）に撮影に必要な高速回転
数（９０００回転以上／秒）に達する（図３のｃ時
点）。陽極が高速回転数に達すると、ステータ駆動回路
(43)から回転確認信号(18)が出力され、スタータ信号回
路(65)に入力される。この信号を受けてスタータ信号回
路(65)から回転完了信号(67)が撮影操作回路(68)に出力
される。一方、フィラメント加熱装置(74)は、撮影準備
信号(63)を受けてＸ線管フィラメント加熱電流を出力
し、高圧切替え装置(14)を通してＸ線管(11)のフィラメ
ントに電流が流れ、フィラメントが加熱され始める。数
秒後に撮影に必要な状態までフィラメントが加熱される
とフィラメント加熱回路(74)から加熱確認信号(69)が出
力され、撮影操作回路(68)に入力される。この２つの信
号を確認して撮影操作回路(68)は撮影準備操作完了信号
(51)を透視撮影台(62)に出力する。透視撮影台(62)は、
この信号を受けて撮影放射信号(52)を撮影操作回路(68)
に出力する。撮影操作回路(68)はこの信号を受けてＸ線
放射信号(53)を出力する（図３のｄ時点）。

【００１４】Ｘ線放射信号(53)によりインバータ制御回
路(12)を介してインバータ装置(17)が動作して高電圧発
生装置(13)から高電圧が出力され、高圧切替え装置(14)
を通してＸ線管(11)の陽極−陰極間に電流が流れ、Ｘ線
が放射される。Ｘ線放射信号(53)は、また、Ｘ線制御卓
(20)のマイクロコンピュータ(21)にも送られマイクロコ
ンピュータ(21)内のタイマが動作し、透視・撮影条件設
定器(24)で設定された撮影時間後にＸ線遮断信号(54)が
マイクロコンピュータ(21)から出力され撮影操作回路(6
8)に入力される。Ｘ線遮断信号(54)が入力されるとＸ線
放射信号(53)が停止される（図３のｅ時点）。Ｘ線放射
信号(53)が止まると、インバータ制御回路(12)を介して
インバータ装置(17)の動作も止まり、Ｘ線の放射が遮断
される。ラッチ回路(42)の出力は、引き続き保持されス
テータ駆動回路(43)に出力されている。

【００１５】最初に高速回転数に達してステータ駆動が
停止して（図３のｃ時点）後、Ｘ線管(11)のロータおよ
び陽極は惰性で回転し次第に回転数が低下していく。

【００１６】そしてステータ駆動回路(43)はこの高速回
転数を維持するため約３０秒後にＸ線管ステータ駆動出
力（ＡＣ３００Ｖ，５Ａ，１秒程度）を出力する。これ
によりＸ線管(11)のステータ(15)に電流が流れ、ロータ
の回転数を上昇させ撮影時に必要な高速回転数を維持す
る（図３のｆ時点）。以降この間欠駆動（ＡＣ３００
Ｖ，５Ａ，１秒を約３０秒に１回程度）を行って一連の
撮影にそなえ、陽極の高速回転状態を維持させる。透視
撮影台(62)のXray Switch(61) が再び押され撮影操作信
号(59)が出力されると、前述したようにフィラメント加
熱装置(74)、撮影操作回路(68)、インバータ制御回路(1
2)、インバータ装置(17)、高電圧発生装置(13)、高圧切
替え装置(14)が動作してＸ線管(11)からＸ線が放射され
る（図３のｇ時点）。Ｘ線放射信号(53)はスタータ装置
(46)のタイマ回路(44)にも入力されていてＸ線放射信号
の立ち下がりでタイマ回路(44)のタイマが数分程度（１
分程度）に設定され計測され始める（図３のｈ時点）。
透視撮影台(62)のXray Switch(61) が押されなければ、
数分後にタイマ回路(44)からリセット信号(55)がラッチ
回路(42)に出力され、ラッチ回路(42)の出力がリセット
される。

【００１７】ラッチ回路(42)の出力がリセットされる
と、ステータ駆動回路(43)はこの出力の立ち下がりを受
けてＸ線管ステータ制動電力を出力する（図３のｉ時
点）。高圧切替え装置(14)を通してＸ線管(11)のステー
タ(15)に制動電力（ＤＣ１００Ｖ，１１Ａ，２秒程度）
を加え、ロータに制動をかけてＸ線管(11)の陽極の回転
を停止させる（図３のｊ時点）。通常、一人の患者に対
し何枚も撮影が行われるので、Ｘ線放射信号(53)の立ち
下がりでタイマ回路(44)のタイマが数分程度（１分程
度）に毎回再設定され一連の撮影が行われる。一連の撮
影は、タイマ回路(44)の設定時間内に引き続き行われる
ので、一連の撮影が終了するまでは、このタイマ回路(4
4)からリセット信号(55)が出力されることはない。一連
の撮影終了後、このタイマ回路(44)からリセット信号(5
5)が出力されてロータに制動が加えられ、Ｘ線管(11)の
陽極の回転が速やかに停止される（図３のｊ時点）。こ
のようにＸ線管(11)のステータ(15)に間欠的に電流を流
して間欠駆動制御することにより、陽極を高速回転状態
に維持し、一連の撮影を行うので、Ｘ線を放射し撮影を
行う度にステータに大電力を加えロータの回転、停止を
繰り返ないのでＸ線管(11)の発熱が抑えられる。

【００１８】また、Ｘ線管(11)による撮影中にそれの陽
極の回転が高速回転状態、ないし、停止されるまでに術
式選択器(22)にて異なった術式キーが押され、それに対
応する別のＸ線管(10)が選択されると、マイクロコンピ
ュータ(21)からスタータ信号回路(65)を経てブレーキ信
号(56)がラッチ回路(42)に出力され、ラッチ回路(42)の
出力がリセットされる。前述したようにステータ駆動回
路(43)はこの出力の立ち下がりを受けてＸ線管ステータ
制動電力を出力し、Ｘ線管(11)のステータ(15)に制動電
力を加えロータに制動をかけてＸ線管(11)の陽極の回転
を停止させる。停止後、第２管球選択信号(33)が出力さ
れる。出力された第２管球選択信号(33)は、高圧切替え
装置(14)のＸ線管切替え制御回路(73)に入力され高電圧
発生装置(13)、フィラメント加熱装置(74)、スタータ装
置(46)から出力がＸ線管(10)に接続される。なお、Ｘ線
管(10)による一連の撮影は、前述のＸ線管(11)によるも
のと同様である。

【００１９】

【発明の効果】本発明の構成によれば、回転陽極Ｘ線管
の回転陽極を一連のＸ線撮影期間中のみに限って高速回
転状態に維持し続け、一連のＸ線撮影終了後に初めて制
動を加えて回転を停止させるので、撮影を行う度に回転
陽極の回転、停止を繰り返すのに比べて発熱を大幅に押
さえることができる。従って、透視を行いながら短時間
に何枚もの撮影をおこなう透視速写撮影術式などを多用
する病院においても、Ｘ線管容器内の油の温度が上昇
し、サーマル回路が動作して装置が使用不能となった
り、Ｘ線管真空管容器内耐圧が不良となりグロー放電を
引き起こしたりすることが防止できると共に、回転陽極
Ｘ線管の長寿命化が計れるので、Ｘ線装置の有効、且
つ、効率的に使用でき、スループットが向上する。ま
た、一連の撮影中に何等かの理由で撮影が中断、ない
し、撮影が中止された際に自動的に制動がかかり回転陽
極が停止されるので、Ｘ線管のより長寿命化が計ること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す高電圧発生部の
ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の構成を示すＸ線放射制御部
のブロック図である。

【図３】動作説明のためのタイミングチャートであ
る。。

【図４】回転陽極Ｘ線管の構成を示す模式図である。

【符号の説明】 ：フィラメント ：ロータ ：回転陽極 (10)(11)：回転陽極Ｘ線
管 (12)：インバータ制御回路 (13)：高電圧発生
装置 (14)：高圧切替え装置 (15)16)：ステータ (17)：インバータ装置 (20)：Ｘ線制御卓 (21)：マイクロコンピュータ (22)：術式選択器 (24)：透視・撮影条件設定器 (31)：Ｘ線放射制
御装置 (42)：タイマ回路 (43)：スタータ駆
動回路 (46)：スタータ装置 (61)：Xray Switc
h (62)：透視撮影台 (64)：撮影準備操
作回路 (65)：スタータ信号回路 (68)：撮影操作回
路 (73)：Ｘ線管切換制御回路 (74)：フィラメン
ト加熱装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−24200（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−268100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−58600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−241298（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−176400（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05G 1/66

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転陽極X線管と、前記X線管の回転陽極
   を高速回転させると共に制動させるスタート装置とを備
   えたX線装置であって、前記スタータ装置はX線撮影信号
   により前記回転陽極を高速回転状態に維持する手段と、
   前記回転陽極に制動をかける手段と、タイマ回路を備
   え、前記タイマ回路はX線放射毎に設定され、この設定
   時間内にX線放射がない場合に前記タイマ回路から信号
   が送出され、前記制動をかける手段はこの信号を受けて
   前記回転陽極に制動をかけることを特徴とするX線装
   置。