JP3137607U

JP3137607U - 回診用ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP3137607U
Application number: JP2007007264U
Authority: JP
Inventors: 登山下; 立哉荒木; 克裕増尾
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2017-09-19

Abstract

【課題】モータで車輪を駆動する前にブリッジ回路を構成するＦＥＴのオープンモード又はショートモードの故障を検出する回診用Ｘ線撮影装置を提供する。
【解決手段】テスト回路１は、ＴＥＳＴ１〜ＴＥＳＴ９の９ステップの各タイミングで、素子Ｑ１１〜Ｑ１４のＯＮ／ＯＦＦ状態が所定の組み合わせになるようなテスト信号を各ＦＥＴに送信する。テスト回路１は、フォトカプラＰの出力を受信し、９ステップの各タイミングでフォトカプラＰのＯＮ／ＯＦＦの状態から、素子Ｑ１１〜Ｑ１４が全て正常であるか、あるいは一つ以上の故障があるか判定することができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、回診用Ｘ線撮影装置に関し、特には駆動用モータを制御するブリッジ回路の異常検出に関する。

病院などの回診時にＸ線透視撮影を行うために、回診用Ｘ線撮影装置が広く利用されている。かかる回診用Ｘ線撮影装置は小型かつ軽量であることが必要であり、病院内のベッドルーム、技工室、手術室、小児室、レントゲン室、乳児室などでＸ線撮影を行うために用いられる。しかし、回診用Ｘ線撮影装置では、制御器、Ｘ線管、蓄電池などを搭載しているため装置重量は重く、人力のみでこれを移動するのは大変な労力を必要とするため、モータによるアシスト機構が備えられている。モータは制御性の良さからＤＣモータが選定されることが多い。

アシスト機構は一般に、駆動輪とそれを駆動するＤＣモータと減速機などで機械的に構成される。図５は、ＤＣモータの制御回路の概要を示す。一般的にＤＣモータは図５に示すようにスイッチング素子として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いたブリッジ回路で制御される。モータＭを正転させるときは素子Ｑ５１と素子Ｑ５４をＯＮにし、逆転させるときは素子Ｑ５３と素子Ｑ５２をＯＮにする。いずれの場合も、電源Ｖよりブリッジ回路を介してゼロボルトＧＮＤへ電流が流れる。モータＭの回転速度を変えるときは、正転の場合素子Ｑ５１（又は素子Ｑ５４）を、逆転の場合素子Ｑ５３（又は素子Ｑ５２）をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によりＯＮ／ＯＦＦする。ＰＷＭでは、モータＭが動きとしてはまったく反応しない程度の周期（例えば８ＭＨｚ）でＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを繰り返し一周期の中でＯＮが占める割合でパワーが制御される。

ブリッジ回路を構成しているＦＥＴの故障モードにはオープンモードとショートモードがある。オープンモードで故障した場合はＤＣモータを動かそうとしても動かないと言う不具合が発生する。ショートモードで故障した場合はＤＣモータ駆動の指令を出していないのにＤＣモータが回転する不具合が発生する可能性がある。また、素子Ｑ５１と素子Ｑ５２（又は素子Ｑ５３と素子Ｑ５４）が同時にショートした場合は電源ＶとゼロボルトＧＮＤが短絡されることになり、電源供給部が破損したり、ＦＥＴが過大電流により焼損する可能性がある。

従来、小さな抵抗値の抵抗をブリッジ回路と直列に挿入し、抵抗の両端の電圧を測定しブリッジ回路を流れる電流を検出し、異常電流が流れたとき電源供給を停止することで上記不具合を回避していた。また、ブリッジ回路の素子に水や鉄粉等が付着した場合にＦＥＴの破損を防止する保護回路が提供されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２８４３５４号公報

従来の不具合の回避方法では、ブリッジ回路に過電流が流れたのを検出して電源供給を停止している。この間が短時間であっても、微小時間流れた過電流によりＤＣモータが回転し装置が予期しない動きをしたり、ＦＥＴが焼損する可能性がある。本考案の目的は、ＤＣモータで車輪を駆動する前にブリッジ回路を構成するＦＥＴのオープンモード又はショートモードの故障を検出する回診用Ｘ線撮影装置を提供することである。

ブリッジ回路で制御されるモータと、前記モータで駆動される車輪を備えた移動可能な回診用Ｘ線撮影装置において、前記モータの非駆動時に前記ブリッジ回路のスイッチング素子のショートモード又はオープンモードでの故障を検知する検知手段を備える。故障を検知する検知手段はモータの非駆動時ブリッジ回路を流れる電流を検出する電流検出器と、ブリッジ回路の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を時間経過と共に変化させるテスト信号を送信する手段と前記電流検出器の出力を受信し無故障時の時間変化と比較する手段を備えたテスト回路で構成される。したがって、モータを制御し車輪を駆動する前にブリッジ回路のスイッチング素子のショートモード又はオープンモードでの故障を検知することができる。

本考案では、ＤＣモータに電圧を印加する前に、ブリッジ回路のＦＥＴの故障を検出でき、ＤＣモータが回転し装置が予期しない動きをしたり、ＦＥＴが焼損すること等の危険を防止できる。さらに、故障を検知する検知手段は簡単な構造で構成でき、安価に実現できる。

ブリッジ回路を構成するＦＥＴは、ヒートシンクに取り付けられ、交換容易なように着脱可能な端子で接続されるのが望ましい。

本考案の実施例について図１〜図４を参照して説明する。図１は、本考案の装置が備える故障検知器の概要を示す図である。図２は、正常時のテスト結果を示す図である。図３は、素子Ｑ１１がショートモードの故障で他は正常時のテスト結果の例である。図４は、素子Ｑ１１がオープンモードの故障で他は正常時のテスト結果の例である。

本考案の回診用Ｘ線撮影装置は、図１に示すように、車輪を駆動するモータＭと、モータＭを制御するブリッジ回路を構成する素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４と、リレーＫと、抵抗Ｒと、フォトカプラＰと、テスト回路１と、エラー表示部２などで構成される故障検知器を備えている。リレーＫはテスト回路１の制御信号により制御され、モータＭの駆動時にブリッジ回路へ電源Ｖを供給し、モータＭの非駆動時に供給を停止する。

素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４は、ＦＥＴで構成されるスイッチング素子であり、モータＭの非駆動時に行う故障検知テストに際しテスト回路１から送信されるテスト信号によりＯＮ又はＯＦＦの状態になる。図１において、フォトカプラＰの発光ダイオードを流れる電流は、抵抗Ｒの抵抗値により決まる。発光ダイオードのカソードの電位がブリッジ回路の導通によりゼロボルトＧＮＤ近傍になったとき、発光ダイオードを流れる電流は、フォトカプラＰ（のフォトトランジスタ）をＯＮにする値（例えば１０ｍＡ）に設定されている。

テスト回路１は、モータＭの非駆動時に図示しない制御部よりテスト開始指令を受けると次のように故障検知テストを開始する。テスト回路１は、ＴＥＳＴ１〜ＴＥＳＴ９の９ステップの各タイミングで、素子Ｑ１１〜Ｑ１４のＯＮ／ＯＦＦ状態が図２（のＱ１１〜Ｑ１４の列）に示すような組み合わせになるようにテスト信号を送信する。テスト回路１は、フォトカプラＰの出力を受信し、９ステップの各タイミングでフォトカプラＰの（フォトトランジスタの）ＯＮ／ＯＦＦの状態をチェックする。

フォトカプラＰのＯＮ／ＯＦＦの状態が図２の最も右の列（Ｐの列）に示す状態であれば、素子Ｑ１１〜Ｑ１４が全て正常であると判定し、故障検知テストを終了し、リレーＫを作動させブリッジ回路へ電源Ｖを供給する。同時に、テスト回路１は、素子Ｑ１１〜Ｑ１４がテスト信号により制御されるのを停止させ、図示しない制御部により制御されるようにする。なお、図２において、例えばＴＥＳＴ８のようにモータＭに電流が流れるタイミングがあるが、電流は１０ｍＡ程度以下でありモータＭは作動しない。

例えば、素子Ｑ１１がショートモードの故障で他のＦＥＴは正常の時は、フォトカプラＰのＯＮ／ＯＦＦの状態は図３（のＰの列）に示す状態となりＴＥＳＴ３、５のタイミングで図２（のＰの列）の状態と相違する。また、素子Ｑ１１がオープンモードの故障で他のＦＥＴは正常の時は、フォトカプラＰのＯＮ／ＯＦＦの状態は図４（のＰの列）に示す状態となりＴＥＳＴ６、８のタイミングで図２（のＰの列）の状態と相違する。また、複数のスイッチング素子がショートモード又はオープンモードで故障した場合、フォトカプラＰのＯＮ／ＯＦＦの状態は図示されていないが、図２（のＰの列）の状態と相違する。このように、素子Ｑ１１〜Ｑ１４に故障がある場合は、フォトカプラＰのＯＮ／ＯＦＦの状態が図２（のＰの列）の状態と一致しない。テスト回路１は、フォトカプラＰのＯＮ／ＯＦＦの状態が図２（のＰの列）の状態と一致しない場合、素子Ｑ１１〜Ｑ１４に故障があると判定し、エラー信号をエラー表示部２へ送信する。エラー表示部２はエラー信号を受信しエラー表示をする。

故障検知テストの結果素子Ｑ１１〜Ｑ１４が全て正常であることが確認されると、ブリッジ回路は回診用Ｘ線撮影装置を構成する制御部により次のように制御される。車輪を駆動するモータＭを正転させるときは素子Ｑ１１と素子Ｑ１４をＯＮにし、逆転させるときは素子Ｑ１３と素子Ｑ１２をＯＮにする。モータＭの回転速度を変えるときは、正転の場合素子Ｑ１１（又は素子Ｑ１４）を、逆転の場合素子Ｑ１３（又は素子Ｑ１２）をＰＷＭ信号によりＯＮ／ＯＦＦする。ＰＷＭでは、モータＭが動きとしてはまったく反応しない程度の周期（例えば８ＭＨｚ）でＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを繰り返し一周期の中でＯＮが占める割合でパワーが制御される。

本考案は以上の構成であるから、モータＭに電源Ｖを供給する前に、ブリッジ回路のスイッチング素子（ＦＥＴ）である素子Ｑ１１〜Ｑ１４の故障を検出でき、モータＭが回転し装置が予期しない動きをしたり、ＦＥＴが焼損すること等の危険を防止できる。

図１に示す実施例では、素子Ｑ１１〜Ｑ１４はＦＥＴで構成されているが、ＦＥＴの代わりにトランジスタで構成してもよく本考案は図示例に限定されない。また、電流検出にフォトカプラＰを用いているが、代わりに低電流で作動するリレーなどで置き換えても本考案は適用可能である。このように、装置は種々の構成とすることができ、本考案はこれら変形例を包含する。

本考案の装置が備える故障検知器の概要を示す図である。正常時のテスト結果を示す図である。素子Ｑ１１がショートモードの故障で他は正常時のテスト結果の例である。素子Ｑ１１がオープンモードの故障で他は正常時のテスト結果の例である。ＤＣモータの制御回路の概要を示す。

符号の説明

１テスト回路
２エラー表示部
ＧＮＤゼロボルト
Ｋリレー
Ｍモータ
Ｐフォトカプラ
Ｑ１１素子
Ｑ１２素子
Ｑ１３素子
Ｑ１４素子
Ｑ５１素子
Ｑ５２素子
Ｑ５３素子
Ｑ５４素子
Ｒ抵抗
Ｖ電源

Claims

ブリッジ回路で制御されるモータと、前記モータで駆動される車輪を備えた移動可能な回診用Ｘ線撮影装置において、前記モータの非駆動時に前記ブリッジ回路のスイッチング素子のショートモード又はオープンモードでの故障を検知する検知手段を備えたことを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
故障を検知する検知手段はモータの非駆動時ブリッジ回路を流れる電流を検出する電流検出器と、ブリッジ回路の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を時間経過と共に変化させるテスト信号を送信する手段と前記電流検出器の出力を受信し無故障時の時間変化と比較する手段を備えたテスト回路で構成されることを特徴とする請求項１記載の回診用Ｘ線撮影装置。