JP4405869B2 - 接触検出装置およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は接触検出装置およびＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、さらに詳しくは、物体との接触を検出する装置、および、そのような接触検出装置を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置では、例えば傾斜角が可変なガントリ（ｇａｎｔｒｙ）のように、動力で動く可動部にはタッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）を取り付け、可動部の運動中にタッチセンサに何かが接触したときは即座に可動部を停止させるようにしている。このよう制御を可能にするために、タッチセンサの出力信号を監視して接触の有無を判定する判定回路が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３２５３３３号公報（第２−３頁、図１−４）

判定回路はタッチセンサごとに設けられるので、想定された様々な接触に対応できるように同一ゾーン（ｚｏｎｅ）当たり複数個のタッチセンサを設けたときなどは、判定回路も複数個ずつ設けなければならず、部品点数が増加するという問題がある。

そこで、本発明の課題は、単一の判定回路で複数のタッチセンサの出力信号を判定する接触検出装置、および、そのような接触検出装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することである。

（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、前記分圧回路の出力電圧のレベルを２つの閾値に基づいて判定する判定回路と、を具備することを特徴とする接触検出装置である。

（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、動力によって動く可動部と、可動部と物体との接触を検出する接触検出装置と、接触検出装置による接触検出に応じて可動部の動きを止める停止装置とを有するＸ線ＣＴ装置であって、前記接触検出装置は、物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、前記分圧回路の出力電圧のレベルを２つの閾値に基づいて判定する判定回路と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。

前記出力電圧が前記分圧抵抗の電圧降下であることが、接触の有無を適切に検出する点で好ましい。
前記２つの閾値は、一方の閾値が０より大きくかつ前記複数のタッチセンサのどれにも物体が接触しないときの前記出力電圧を下まわる値であり、他方の閾値が一方の閾値より大きくかつ前記複数のタッチセンサのうちの少なくとも１つに物体が接触したときの前記出力電圧を下まわる値であることが、出力信号と２つの閾値の大小関係に基づいて、接触、非接触およびタッチセンサの故障をそれぞれ区別して検出する点で好ましい。

前記２つの閾値がそれぞれツェナーダイードのツェナー電圧で与えられることが、閾値を安定化する点で好ましい。

上記各観点での発明では、接触検出装置が、物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、前記分圧回路の出力電圧のレベルを２つの閾値に基づいて判定する判定回路とを具備するので、単一の判定回路で複数のタッチセンサの出力信号を判定する接触検出装置、および、そのような接触検出装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置の構成を示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、Ｘ線ＣＴ装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

同図に示すように、本装置は、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）１００、テーブル２００およびオペレータコンソール（ｏｐｅｒａｔｏｒ ｃｏｎｓｏｌｅ）３００を有する。ガントリ１００は、テーブル２００によって搬入される被検体１０をＸ線ビーム（ｂｅａｍ）でスキャン（ｓｃａｎ）してスキャンデータ（ｓｃａｎ ｄａｔａ）を収集し、スキャンデータをオペレータコンソール３００に入力する。オペレータコンソール３００は、ガントリ１００から入力されたデータに基づいて画像再構成を行い、再構成した画像をディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）３０２に表示する。

オペレータコンソール３００は、また、ガントリ１００とテーブル２００の動作を制御する。オペレータコンソール３００による制御の下で、ガントリ１００は所定のスキャン条件でスキャンを行い、テーブル２００は所定の部位がスキャンされるように、撮影空間における被検体１０の位置決めを行う。

位置決めは、内蔵する位置調節機構により、天板２０２の高さおよびその上のクレードル（ｃｒａｄｌｅ）２０４の水平移動距離を調節することによって行われる。天板２０２の高さ調節は、支柱２０６をベース（ｂａｓｅ）２０８への取付部を中心としてスイング（ｓｗｉｎｇ）させることによって行われる。支柱２０６のスイングによって、天板２０２は上下方向および水平方向に変位する。クレードル２０４は天板２０２上で水平方向に変位する。スキャン条件によっては、ガントリ１００をチルト（ｔｉｌｔ）させた状態でスキャンが行われる。ガントリ１００のチルトは、内蔵のチルト機構によって行われる。

このように、ガントリ１００およびテーブル２００は動力を有する可動部となるので、患者や使用者の安全のために、可動部が何らかの物体に接触したときは可動部を停止させるようにしている。

物体との接触を感知するために、可動部にはタッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）が設けられる。タッチセンサは、患者や使用者が挟まれやすい個所、例えば、破線で示すように、天板２０２の下面やガントリ１００の開口端付近に設けられる。

天板２０２の下面におけるタッチセンサの配置の一例を図２に示す。同図に示すように、３つのタッチセンサ４０２が、天板２０２の下面の縁に沿ってコの字を描くように配置される。タッチセンサ４０２の外形は概ねテープ（ｔａｐｅ）状で、例えば、幅が１０ｍｍ、長さが２００ｍｍ程度である。

タッチセンサ４０２は、図３に示すように、１対の導体４１２，４１４と、これら導体間を終端する抵抗４１６を有する。１対の導体４１２，４１４は絶縁性の柔軟な鞘４１０の中で微小な間隔を保って平行に支持されている。

このような構成により、導体４１２，４１４の間の抵抗値は、物体が接触しないときは抵抗４１６と同じ値を示すが、物体が接触したときは導体４１２と導体４１４が接触することにより抵抗４１６が短絡されてほぼ０抵抗となる。すなわち、接触の有無を抵抗の大小で表すタッチセンサとなる。

図４に、接触安全対策の観点での本装置の構成をブロック（ｂｌｏｃｋ）図で示す。同図に示すように、本装置は、駆動部２とそれによって駆動される可動部４と、可動部４の接触を検出する接触検出装置６と、接触検出装置６が接触を検出したときに駆動部２による駆動を停止させる停止装置８を有する。

可動部４は、本発明における可動部の一例である。接触検出装置６は、本発明における接触検出装置の一例である。停止装置８および駆動装置２は、本発明における停止装置の一例である。

可動部４に相当するものは、ガントリ１００およびテーブル２００である。駆動部２に相当するものは、ガントリ１００およびテーブル２００にそれぞれ内蔵された駆動機構である。接触検出装置６と停止装置８の組み合わせも、ガントリ１００およびテーブル２００にそれぞれ内蔵される。

接触検出装置６の電気的構成を図５に示す。本装置は本発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、接触検出装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

同図に示すように、接触検出装置６は分圧回路４００と判定回路５００を有する。分圧回路４００は、複数のタッチセンサ４０２の直列回路の両端にそれぞれ抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列接続して構成される。ここではタッチセンサ４０２の数が３個である例を示すが、これに限らず適宜の複数であってよい。

分圧回路４００は、本発明における分圧回路の一例である。タッチセンサ４０２は、本発明におけるタッチセンサの一例である。抵抗Ｒ２は、本発明における分圧抵抗の一例である。

この分圧回路には抵抗Ｒ２側をコモン（ｃｏｍｍｏｎ）とする直流電圧が与えられる。電圧の値は例えば２４Ｖである。抵抗Ｒ２における電圧降下がボルテージフォロワ（ｖｏｌｔａｇｅ ｆｏｌｌｏｗｅｒ）４２０を通じて判定回路５００に出力される。

ボルテージフォロワ４２０のゲインは＋１であるから、抵抗Ｒ２における電圧降下と同じ電圧が判定回路５００に出力される。ボルテージフォロワ４２０は、また、分圧回路４００の出力インピーダンスを低下させる。

分圧回路４００の出力電圧すなわち抵抗Ｒ２における電圧降下は、３つのタッチセンサ４０２がどれも接触を感知しないときは最小値Ｅ１となる。これは、３つのタッチセンサ４０２の抵抗Ｒがすべて抵抗Ｒ１と直列となって分圧比が最小となるからである。

これに対して、３つのタッチセンサ４０２のうちのいずれか１つが接触を感知したときは、分圧回路４００の出力電圧は最小値Ｅ１より大きな電圧Ｅ２となる。これは、接触を感知したタッチセンサ４０２の抵抗Ｒがほぼ０になることより、その分だけ抵抗Ｒ１に直列な抵抗が減少して分圧比が上がるからである。

なお、分圧回路４００の出力電圧は、タッチセンサ４０２のいずれかが断線または接続外れ等の故障を起こしたときは、抵抗Ｒ２に電流が流れなくなって電圧降下が消滅することにより、０Ｖすなわちコモン電位となる。

判定回路５００は、１対のトランジスタ（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）回路によって構成される。これらトランジスタ回路には、ボルテージフォロワ４２０の出力信号が共通に入力される。判定回路５００は、本発明における判定回路の一例である。

１対のトランジスタ回路の一方は、トランジスタＱ１と、そのベース（ｂａｓｅ）に直列に接続されたツェナーダイオード（Ｚｅｎｅｒ ｄｉｏｄｅ）ＺＤ１および抵抗Ｒ１１の直列回路と、ベース・エミッタ（ｂａｓｅ ｅｍｉｔｔｅｒ）間に接続された抵抗Ｒ１２と、コレクタ（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）に直列に接続された抵抗Ｒ１３とで構成される。このトランジスタ回路は、トランジスタＱ１のコレクタ電位を故障信号として出力する。

他方のトランジスタ回路は、トランジスタＱ２と、そのベースに直列に接続されたツェナーダイオードＺＤ２および抵抗Ｒ２１の直列回路と、ベース・エミッタ間に接続された抵抗Ｒ２２と、コレクタに直列に接続された抵抗Ｒ２３とで構成される。このトランジスタ回路は、トランジスタＱ２のコレクタ電位を接触信号として出力する。

トランジスタＱ１の回路では、ツェナーダイオードＺＤ１として、ツェナー電圧が例えば４．３Ｖのものが用いられる。このツェナー電圧は、分圧回路４００の出力電圧値Ｅ１より１．５Ｖ程度低い値である。

このため、分圧回路４００の出力電圧がＥ１またはＥ２であるときは、ツェナーダイオードＺＤ１が導通してトランジスタＱ１のベースに電流が流れ、それによってトランジスタＱ１がオン（ｏｎ）となってコレクタ電位が低電位（Ｌ）となる。

これに対して、分圧回路４００の出力電圧が０Ｖであるときは、ツェナーダイオードＺＤ１が導通しないのでトランジスタＱ１のベースに電流が流れず、このため、トランジスタＱ１がオフ（ｏｆｆ）となってコレクタ電位が高電位（Ｈ）となる。

すなわち、このトランジスタ回路は、３つのタッチセンサ４０２のどれも非接触状態にあるときにあるときまたはいずれか１つでも接触状態にあるときにＬとなり、タッチセンサ４０２の断線等の故障が生じたときにＨとなる故障信号を生じる。

トランジスタＱ２の回路では、ツェナーダイオードＺＤ２として、ツェナー電圧が例えば６．８Ｖのものが用いられる。このツェナー電圧は、分圧回路４００の出力電圧値Ｅ１より大きくかつ出力電圧値Ｅ２より１．５Ｖ程度低い値である。

このため、分圧回路４００の出力電圧がＥ２であるときは、ツェナーダイオードＺＤ２が導通してトランジスタＱ２のベースに電流が流れ、それによってトランジスタＱ２がオンとなってコレクタ電位が低電位（Ｌ）となる。

分圧回路４００の出力電圧がＥ１であるときは、ツェナーダイオードＺＤ２が導通しないのでトランジスタＱ２のベースに電流が流れず、トランジスタＱ２がオフとなってコレクタ電位が高電位（Ｈ）となる。

分圧回路４００の出力電圧が０Ｖであるときも、ツェナーダイオードＺＤ２が導通しないのでトランジスタＱ２のベースに電流が流れず、このため、トランジスタＱ２がオフとなってコレクタ電位が高電位（Ｈ）となる。

すなわち、このトランジスタ回路は、３つのタッチセンサ４０２のいずれか１つでも接触状態にあるときにＬとなり、３つのタッチセンサ４０２がどれも非接触状態にあるときにＨとなり、タッチセンサ４０２が故障したときにＨとなる故障信号を生じる。

このように、判定回路は、複数あるタッチセンサの状態に応じてレベルが変化する故障信号と接触信号を発生するので、タッチセンサが複数あっても１つの判定回路で済ますことができる。

また、分圧抵抗の電圧降下を分圧回路の出力電圧としたので、複数のタッチセンサへの接触の有無を適切に検出することができる。
また、分圧回路の出力電圧を判定するための２つの閾値は、一方の閾値が０より大きくかつ複数のタッチセンサのどれにも物体が接触しないときの出力電圧を下まわる値であり、他方の閾値が一方の閾値より大きくかつ複数のタッチセンサのうちの少なくとも１つに物体が接触したときの出力電圧を下まわる値であるので、出力信号と２つの閾値の大小関係に基づいて、非接触、接触およびタッチセンサの故障をそれぞれ区別して検出することができる。

また、２つの閾値がそれぞれツェナーダイードのツェナー電圧で与えられるので、閾値を安定化することができる。
図６に、非接触、接触および故障の各状態に対応する故障信号と接触信号のレベルの組み合わせを示す。同図に示すように、非接触状態においては、接触信号と故障信号の組み合わせが（Ｈ，Ｌ）となり、接触状態では接触信号と故障信号の組み合わせが（Ｌ，Ｌ）となり、故障状態では接触信号と故障信号の組み合わせが（Ｈ，Ｈ）となる。

停止装置８は、このような接触信号と故障信号に基づいて駆動部２の動作を制御する。すなわち、接触信号と故障信号の組み合わせが（Ｈ，Ｌ）のときは、非接触状態であることにより駆動を停止させず、接触信号と故障信号の組み合わせが（Ｌ，Ｌ）となったとき駆動を停止させる。また、両信号の組み合わせが（Ｈ，Ｈ）となったときも危険予防の観点からやはり駆動を停止させせる。

本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 タッチセンサの配置を示す図である。 タッチセンサの構成を示す図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例のＸ線ＣＴ装置の接触安全対策の観点での構成を示す図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例の接触検出装置の構成を示す図である。 非接触、接触および故障の各状態における故障信号と接触信号のレベルの組み合わせを示す図である。

符号の説明

２ 駆動部
４ 可動部
６ 接触検出装置
８ 停止装置
１００ ガントリ
２００ テーブル
３００ オペレータコンソール
４００ 分圧回路
５００ 判定回路
４０２ タッチセンサ

Claims (8)

1. 物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、
   前記分圧回路の出力電圧のレベルを２つの閾値に基づいて判定する判定回路と、
   を具備することを特徴とする接触検出装置。
2. 前記出力電圧が前記分圧抵抗の電圧降下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の接触検出装置。
3. 前記２つの閾値は、一方の閾値が０より大きくかつ前記複数のタッチセンサのどれにも物体が接触しないときの前記出力電圧を下まわる値であり、他方の閾値が一方の閾値より大きくかつ前記複数のタッチセンサのうちの少なくとも１つに物体が接触したときの前記出力電圧を下まわる値である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の接触検出装置。
4. 前記２つの閾値がそれぞれツェナーダイードのツェナー電圧で与えられる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の接触検出装置。
5. 動力によって動く可動部と、可動部と物体との接触を検出する接触検出装置と、接触検出装置による接触検出に応じて可動部の動きを止める停止装置とを有するＸ線ＣＴ装置であって、
   前記接触検出装置は、
   物体との接触に伴って短絡される抵抗を有する複数のタッチセンサの直列回路に分圧抵抗が直列に接続された分圧回路と、
   前記分圧回路の出力電圧のレベルを２つの閾値に基づいて判定する判定回路と、
   を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
6. 前記出力電圧が前記分圧抵抗の電圧降下である、
   ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記２つの閾値は、一方の閾値が０より大きくかつ前記複数のタッチセンサのどれにも物体が接触しないときの前記出力電圧を下まわる値であり、他方の閾値が一方の閾値より大きくかつ前記複数のタッチセンサのうちの少なくとも１つに物体が接触したときの前記出力電圧を下まわる値である、
   ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記２つの閾値がそれぞれツェナーダイードのツェナー電圧で与えられる、
   ことを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置。

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