JP3736917B2 - Inverter X-ray high voltage device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源からの直流をインバータを用いて交流に変換し、それを昇圧した後、整流してX線管に供給し、X線を放射させるインバータ式X線高電圧装置、特にX線管の微放電によるX線照射の中断を防ぎ、検査の中断や再検査を防止するのに好適なインバータ式X線高電圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線管の放電には、寿命に至る大きな放電や寿命には至らない小さな放電(微放電)がある。この放電が発生すると、X線管のアノードとカソード間の短絡、あるいはアノードとアースやカソードとアース間が短絡状態、すなわち高電圧変圧器の二次側が短絡となりインバータの出力電流は急増し、場合によってはインバータ回路のスイッチング素子を熱破壊させる恐れがある。このため、X線管に流れる電流(管電流)やインバータ出力電流を検出し(図示省略)、これが所定値以上の時、過電流と見做し上記X線管の放電を検出し、インバータ回路の動作を停止し、X線の放射を停止する方法をとっていた。
【0003】
しかし、上記放電の多くは寿命に至らない微放電であり、この微放電では前記の過電流検出レベルに達しない場合が多い。
この場合、実際の管電圧が設定管電圧になるように管電圧フィードバック制御を行っているので、この微放電(図4のa)により急降下した管電圧を設定管電圧になるように制御するため、微放電が終了(図4のb)した途端に管電圧が急上昇する。
【0004】
したがって、管電圧は図4のcのようにオーバーシュートして過電圧となり、この電圧の異常を検出する過電圧検出回路(図示省略)を動作させて、X線の放射を停止する方法をとっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の方法ではX線管の寿命に至らない微放電でもX線の放射を停止するので、造影剤を使用する血管造影検査などのように造影剤の注入に合わせて撮影を行う場合、このような微放電の発生毎に撮影中にエラーが発生して検査が中断すると再検査になり患者に多大な負担が生じる。
【0006】
したがって、装置の保護を必要としない過電流検出レベル以下の微放電では撮影を継続して行えることが望まれる。
本発明は上記課題を解決して、過電流検出レベル以下の微放電では撮影を継続できるようにすることを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、直流電源と、この直流電源からの直流を交流に変換するインバータと、このインバータからの交流電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の出力電圧を整流する高電圧整流器と、この高電圧整流器からの直流電圧が印加されてX線を放射するX線管と、前記X線管に接続され、このX線管の電圧(管電圧と略記)を検出する管電圧検出器と、少なくとも所望の目標管電圧信号及び前記管電圧検出器からの管電圧検出信号が入力され、上記X線管の管電圧が所望の管電圧になるように上記インバータを制御する管電圧フィードバック制御手段と、を備えたインバータ式X線高電圧装置において、前記装置の保護を必要としない過電流検出レベル以下の前記X線管の微放電を検出する微放電検出手段と、この微放電の終了を検出する微放電終了検出手段と、前記微放電検出手段で微放電を検出してから前記微放電終了検出手段で微放電の終了を検出するまで、管電圧フィードバック制御量を前記微放電検出開始前の値に保持する管電圧制御量保持手段と、を備えたことにより達成される。
【0008】
上記管電圧のフィードバック制御装置から出力される実際の管電圧を、設定管電圧になるように制御するための管電圧制御量は、放電が発生しない通常はそのままとし、前記放電検出手段から放電信号が入力されると、管電圧制御量をホールドするとともにフィードバック回路の入力を遮断して、フィードバック制御処理を停止させる。
【0009】
放電が終了し、前記放電終了検出手段から放電の終了信号が入力されると、管電圧制御量のホールドを解除するとともに、フィードバック回路の入力を接続してフィードバック制御処理した管電圧制御量を出力する。
【0010】
上記により、微放電が発生してもインバータの出力を放電発生時の状態に保ち、かつフィードバック制御処理を停止して、放電終了後にインバータ出力を上げすぎることなくX線の照射を継続することができ撮影が継続できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図1から図3により説明する。図1は本発明の構成を示すブロック図、図2はマイクロコンピュータを用いた本発明の一実施例を示す図、図3は図2の動作を示すフローチャートである。
【0012】
まず、本発明の構成、動作の概略を図1により説明する。
1は直流電源、2はこの直流電源を高周波の交流に変換するインバータ、3はインバータ2の出力電圧を昇圧する高電圧変圧器、4は高電圧変圧器の出力電圧を整流する高電圧整流器、5は前記高電圧整流器の出力電圧を印加し、X線を放射するX線管、6は前記X線管の電圧を検出する管電圧検出器である。
【0013】
管電圧検出器6で検出した実際の管電圧を、サンプルホールドA7、比較手段A8、比較手段B9およびスイッチ回路13を通して、フィードバック回路12に入力する。
【0014】
サンプルホールドA7は、制御部14からのインバータ動作周波数を決定するクロック信号により、実際の管電圧をサンプリング記憶して、前記インバータクロック信号の1周期の間ホールドする。
【0015】
比較手段A8は、現在の管電圧とサンプルホールドA7の出力を比較して、インバータクロック信号の1周期間の管電圧の変化量をチェックし、その差が小さい場合はフリップフロップ10をリセットし、通常の制御を続行させる。
【0016】
もしも、インバータクロック信号の1周期の間に管電圧のドロップが大きかったら、フリップフロップ10をセットする。これにより、微放電の開始を検出する。
比較手段B9は、実際の管電圧と制御部14からの設定管電圧値を比較して、実際の管電圧が高いか又はその差が小さかったら、フリップフロップ10をリセットする。
これにより、通常の動作か否かのチェックが行われる。
【0017】
通常では、フリップフロップ10はリセットされており、スイッチ回路13はONして、制御部14からの設定管電圧値と実際の管電圧をフィードバック回路12に入力し、サンプルホールドB11は、フィードバック回路12からの管電圧制御量を、そのままインバータ回路2に出力する。
【0018】
微放電により、管電圧が急激にドロップしてフリップフロップ10がセットされると、スイッチ回路13はOFFして、フィードバック回路12の入力である実際の管電圧と制御部14からの設定管電圧値を遮断し、サンプルホールドB11はこれまでの管電圧制御量をホールドする。
【0019】
次に、このような動作をマイクロコンピュータ200で実現する場合の実施例を図2、図3を用いて説明する。図2において、各種動作を制御するCPU201、管電圧検出器6で検出した実際の管電圧をディジタル量に変換するAD変換器202、CPU201のプログラムを記憶するROM203、CPU201のプログラムを動作させるのに必要なRAM204、管電圧制御量をアナログ量に変換しインバータ回路2に出力するDA変換器205より構成する。このような構成のマイクロコンピュータ200を用いて、本発明は図3に示すフローチャートに基づいて処理される。
【0020】
以下、図3のフローチャートに従って動作を説明する。図3に示す処理はインバータクロック信号に同期して起動され、インバータクロック信号の1周期に1回実行する。
(a)ステップ301
実際の管電圧をAD変換して入力する。
(b)ステップ302
実際の管電圧を設定管電圧値と比較して、実際の管電圧が低くかつ設定管電圧との差が大きい時(例えば5kV以上)はステップ304に進み(放電発生の可能性有り)、否ならステップ303に進む(放電発生せず)。
(c)ステップ303
放電フラグをリセット(OFF)して、管電圧のフィードバック制御処理を行うように設定する。
(d)ステップ304
実際の管電圧を、前回起動された時に、前回ステップ301で入力し、前回ステップ306で保存した前回の実際の管電圧と比較して、前回より大きく下がっていたら(例えば5kV以上)ステップ305に進み(放電発生)、否ならステップ306に進む。
(e)ステップ305
放電フラグをセット(ON)して、管電圧フォードバックを行わずに、前回と同じ管電圧制御量を出力するように設定する。
(f)ステップ306
次回に起動された時のステップ304で使用するため実際の管電圧を保存する。
(g)ステップ307
放電フラグがOFFならばステップ308に進み、ONなら311に進む。
(h)ステップ308
管電圧のフィードバック計算(例えば、比例・積分・微分フィードバック計算)を行う。
(i)ステップ309
ステップ308で計算した管電圧制御量を、次回の起動またはそれ以降のステップ311で使用するため保存する。
(j)ステップ310
ステップ308で計算した管電圧制御量をDA変換器に出力して終了する。
(k)ステップ311
前回起動またはそれ以前のステップ309で保存した管電圧制御量をDA変換器に出力して終了する。
【0021】
以上のように、X線管に過電流検出レベル以下の微放電が発生(図5−a点)して、微放電による急激な管電圧の下降を検出(ステップ304)したら、フィードバック制御処理を中止して、インバータ回路2への管電圧制御量を、微放電が発生した時点の値に保持する。
【0022】
したがって、管電圧が下がって微放電が終了(図5−b点)して微放電が止まると、管電圧は放電発生時点の値まで回復する。
管電圧が、設定値付近まで回復(図5−d点)したことを検出(ステップ302)したらフィードバック制御処理を再開する。
【0023】
このように本発明装置では、X線管の寿命に至らない微放電を、管電圧の変化量により検出して管電圧制御を継続するようにしたので、X線の放射を停止することなく撮影をすることができる。
【0024】
第1及び第2の実施形態における微放電の検出に、管電圧の変化量を用いたが、これに限定することなく、管電流及びこれに相当する物理量を検出しても良い。
例えば、管電流を用いる場合は、微放電時の管電流は通常の管電流よりも大きくなるので、この検出点を少し大きめに設定して検出する。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の保護を必要としない過電流検出レベル以下の微放電では撮影を継続するようにしたので、X線の放射を停止することなく撮影をすることができ、これによって検査の中断や再検査を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の第二の実施形態を示すブロック図である。
【図3】図2の動作を示すフローチャート図である。
【図4】従来の微放電時の管電圧波形図である。
【図5】本発明での微放電時の管電圧波形図である。
【符号の説明】
1 直流電源
2 インバータ
3 高電圧変圧器
4 高電圧整流器
5 X線管
6 管電圧検出器
7 サンプルホールドA
8 比較手段A
9 比較手段B
10 フリップフロップ
11 サンプルホールドB
12 フィードバック制御装置
13 スイッチ回路
14 制御部
201 CPU
202 AD変換器
203 ROM
204 RAM
205 DA変換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter type X-ray high voltage apparatus, in particular, an X-ray high voltage apparatus for converting a direct current from a direct current power source into an alternating current using an inverter, boosting it, supplying it to an X-ray tube and emitting X-rays. The present invention relates to an inverter type X-ray high voltage apparatus suitable for preventing interruption of X-ray irradiation due to a slight discharge of a ray tube and preventing interruption of inspection and re-inspection.
[0002]
[Prior art]
The discharge of the X-ray tube includes a large discharge that reaches the end of life and a small discharge that does not reach the end of life (fine discharge). When this discharge occurs, the short circuit between the anode and cathode of the X-ray tube, or the short circuit between the anode and ground or the cathode and ground, that is, the secondary side of the high voltage transformer is short circuited, and the output current of the inverter increases rapidly. Depending on the case, the switching element of the inverter circuit may be thermally destroyed. For this reason, the current (tube current) flowing through the X-ray tube and the inverter output current are detected (not shown), and when this exceeds a predetermined value, it is regarded as an overcurrent and the discharge of the X-ray tube is detected, and the inverter circuit The method of stopping X-ray emission was stopped.
[0003]
However, many of the above discharges are fine discharges that do not reach the end of their lives, and in many cases, the above-mentioned overcurrent detection level is not reached by this fine discharge.
In this case, since the tube voltage feedback control is performed so that the actual tube voltage becomes the set tube voltage, in order to control the tube voltage suddenly dropped by this slight discharge (a in FIG. 4) to become the set tube voltage. As soon as the fine discharge is completed (b in FIG. 4), the tube voltage rapidly increases.
[0004]
Accordingly, the tube voltage overshoots as shown in FIG. 4c to become an overvoltage, and an overvoltage detection circuit (not shown) for detecting an abnormality of this voltage is operated to stop the X-ray emission. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the X-ray emission is stopped even in the case of a fine discharge that does not reach the life of the X-ray tube in the conventional method. Therefore, imaging is performed in accordance with the injection of the contrast agent, such as an angiographic examination using a contrast agent. When performing such a fine discharge, if an error occurs during imaging and the examination is interrupted, the examination will be re-examined, resulting in a great burden on the patient.
[0006]
Therefore, it is desired that photographing can be continuously performed with a fine discharge below an overcurrent detection level that does not require protection of the apparatus.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to continue photographing with a fine discharge below an overcurrent detection level.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The purpose is to provide a direct current power supply, an inverter that converts direct current from the direct current power supply into alternating current, a high voltage transformer that boosts the alternating voltage from the inverter, and a high voltage that rectifies the output voltage of the high voltage transformer. A rectifier, an X-ray tube that emits X-rays when a DC voltage is applied from the high-voltage rectifier, and a tube voltage that is connected to the X-ray tube and detects a voltage (abbreviated as tube voltage) of the X-ray tube A detector, a tube voltage for controlling the inverter so that at least a desired target tube voltage signal and a tube voltage detection signal from the tube voltage detector are inputted, and the tube voltage of the X-ray tube becomes a desired tube voltage. in the inverter type X-ray high voltage apparatus, comprising: a feedback control unit, and a weak discharge detecting means for detecting a weak discharge of the X-ray tube overcurrent detection level below that protection does not require the device, this weak discharge End of A weak discharge end detecting means for detecting until said detects the end of the weak discharge in the fine discharge detecting means Teka detects weak discharge al the weak discharge end detecting means, the weak discharge detection starting tube voltage feedback control amount a tube voltage control amount holding means for holding the previous value, is achieved by having a.
[0008]
The tube voltage control amount for controlling the actual tube voltage output from the tube voltage feedback control device to be the set tube voltage is normally left as it is so that no discharge occurs, and the discharge signal is output from the discharge detection means. Is input, the tube voltage control amount is held and the feedback circuit input is shut off to stop the feedback control process.
[0009]
When the discharge is finished and the discharge end signal is input from the discharge end detection means, the hold of the tube voltage control amount is released, and the feedback of the tube voltage control amount is output by connecting the input of the feedback circuit. To do.
[0010]
According to the above, even if a slight discharge occurs, the output of the inverter is kept in the state at the time of the discharge occurrence, and the feedback control process is stopped, and the X-ray irradiation can be continued without increasing the inverter output after the discharge is finished. Can continue shooting.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention using a microcomputer, and FIG. 3 is a flowchart showing the operation of FIG.
[0012]
First, the outline of the configuration and operation of the present invention will be described with reference to FIG.
1 is a DC power source, 2 is an inverter that converts this DC power source into high-frequency AC, 3 is a high-voltage transformer that boosts the output voltage of the
[0013]
The actual tube voltage detected by the
[0014]
The sample hold A7 samples and stores the actual tube voltage by the clock signal that determines the inverter operating frequency from the
[0015]
The comparison means A8 compares the current tube voltage with the output of the sample hold A7, checks the amount of change in the tube voltage during one cycle of the inverter clock signal, and resets the flip-
[0016]
If the drop of the tube voltage is large during one period of the inverter clock signal, the flip-
The comparison means B9 compares the actual tube voltage with the set tube voltage value from the
Thereby, it is checked whether or not the operation is normal.
[0017]
Normally, the flip-
[0018]
When the tube voltage drops abruptly due to the slight discharge and the flip-
[0019]
Next, an embodiment in which such an operation is realized by the
[0020]
The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG. The process shown in FIG. 3 is started in synchronization with the inverter clock signal, and is executed once in one cycle of the inverter clock signal.
(A)
The actual tube voltage is input after AD conversion.
(B)
When the actual tube voltage is compared with the set tube voltage value and the actual tube voltage is low and the difference from the set tube voltage is large (for example, 5 kV or more), the process proceeds to step 304 (possibility of occurrence of discharge). If so, the process proceeds to step 303 (no discharge occurs).
(C)
The discharge flag is reset (OFF) and set to perform tube voltage feedback control processing.
(D)
When the actual tube voltage is input at the
(E)
The discharge flag is set (ON), and the tube voltage control amount is set to be output without performing the tube voltage fordback.
(F)
The actual tube voltage is saved for use in
(G)
If the discharge flag is OFF, the process proceeds to step 308, and if it is ON, the process proceeds to 311.
(H)
Performs tube voltage feedback calculation (for example, proportional / integral / derivative feedback calculation).
(I)
The tube voltage control amount calculated in
(J)
The tube voltage control amount calculated in
(K)
The tube voltage control amount saved in the previous activation or
[0021]
As described above, when a slight discharge below the overcurrent detection level occurs in the X-ray tube (point 5-a in FIG. 5) and a sudden drop in tube voltage due to the small discharge is detected (step 304), feedback control processing is performed. The operation is stopped and the tube voltage control amount to the
[0022]
Therefore, when the tube voltage is lowered and the fine discharge is finished (point in FIG. 5B) and the fine discharge is stopped, the tube voltage is recovered to the value at the time of occurrence of the discharge.
When it is detected (step 302) that the tube voltage has recovered to near the set value (point d in FIG. 5), the feedback control process is resumed.
[0023]
As described above, in the apparatus of the present invention, since the slight discharge which does not reach the life of the X-ray tube is detected by the change amount of the tube voltage and the tube voltage control is continued, the radiographing is performed without stopping the X-ray emission. Can do.
[0024]
In the first and second embodiments, the amount of change in the tube voltage is used to detect the slight discharge. However, the present invention is not limited to this, and the tube current and the physical quantity corresponding thereto may be detected.
For example, when the tube current is used, the tube current at the time of the fine discharge becomes larger than the normal tube current, so that the detection point is set slightly larger and detected.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention , since the radiographing is continued in the slight discharge below the overcurrent detection level that does not require the protection of the apparatus , the radiographing can be performed without stopping the X-ray emission. This has the effect of preventing inspection interruption and re-inspection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of FIG. 2;
FIG. 4 is a tube voltage waveform diagram at the time of conventional fine discharge.
FIG. 5 is a tube voltage waveform diagram during slight discharge in the present invention.
[Explanation of symbols]
1
8 Comparison means A
9 Comparison means B
10 Flip-flop 11 Sample hold B
12
202
204 RAM
205 DA converter
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Priority Applications (1)
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