JP4662518B2 - 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、医療用または工業用のX線発生用電源装置に係わり、X線管からのX線の放射を停止する期間に該X線管のアノードとカソード間の電圧(以下、管電圧と記す)を高速に降下させることにより、前記X線管のアノードとカソード間に流れる電流(以下、管電流と記す)の大小に係わらず常に設定撮影時間と実際の撮影時間との誤差を小さくするとともに、軟X線の発生を防止することのできるX線高電圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、X線高電圧装置の管電圧を高速に制御する装置が開発されてきた。これらX線高電圧装置では、通常、高電圧変圧器の交流高電圧出力を高電圧整流器で整流し、これを高電圧側に付加したコンデンサや高電圧ケーブルの有している浮遊容量などのコンデンサで平滑して直流高電圧をX線管に供給している。
【0003】
この場合、高電圧整流器があるために,前記コンデンサに蓄えられた電荷の放電はX線管を経由するルートしかないため、管電圧を高速で立ち上げることは比較的容易であるが、管電圧を高速に降下させることが困難であるという技術的な課題がある。
【0004】
このため、血管内の血流を動画としてシネフィルムに撮影するシネ撮影や、血管でカテーテルを操作するとき高画質なリアルタイム画像を得るためのパルス透視など、高速なパルス状管電圧が要求されるX線高電圧装置では、管電圧の下降時の波形(以下、波尾と呼ぶ)が問題になる。すなわち、この波尾はX線フィルムやX線テレビ上に形成されるX線画像にはほとんど効果がなく、そのうえ、被検者に対する有害な被曝になりやすい低エネルギーX線がX線管から多量に放射されることになる。これは、特に、インターベンショナルラジオロジーに代表される高画質透視下での医療行為に対して、無効被曝という現象によってこの有効性を阻害するほどのものである。
【0005】
更に、前記管電圧の波尾の期間は、X線管で前記コンデンサに蓄えられた電力を消費することになるので、それだけX線管の内部温度を上昇させ、その寿命を早めたり、パルスX線出力後の許容X線条件を制約するなどの問題が生じる。
【0006】
このような問題を解決する一つの方法として、テトロード(四極真空管)を用いてアノード・カソード間を短絡させて波尾を短縮する方法(特開昭51−6689号)がある。しかし、この方法ではテトロードは大型であるのでX線高電圧装置の小型化を阻害し、またテトロード自身も高価でその上消耗品であるが故に定期的な交換が必要となり、経済性の面からも不利である。そこで、この問題を解決する方法として、X線管のアノード・カソード間に電流制限用インピーダンスと高電圧スイッチとの直列接続体を設け、高電圧側のコンデンサに蓄積された電荷を高速に放電させる装置(以下、これを管電圧波尾切断装置と呼び、これに用いる回路を波尾切断回路と呼ぶことにする)が特開平8−212948号に開示されている。この方式は、複数個の電力用半導体スイッチング素子(以下、半導体スイッチと呼ぶ)を直列接続し、これらの半導体スイッチを順次スイッチングさせる高電圧スイッチと電流制限インピーダンスとの直列接続体を前記コンデンサと並列に接続し、X線の放射停止時に前記高電圧スイッチをスイッチングさせて前記コンデンサに蓄積された電荷を急激に放電させ管電圧を高速に降下させるものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の半導体スイッチを複数個直列接続した高電圧スイッチを用いた管電圧波尾切断装置において、何等かの原因により前記複数個の半導体スイッチのいくつかが短絡状態となる故障の場合、これまで正常に動作していた他の半導体スイッチの分担電圧が不均衡になって、前記半導体スイッチには該スイッチの定格電圧以上の過電圧が印加されることが考えられる。
【0008】
このような場合、連鎖的に上記故障以外の他の半導体スイッチが破壊されることが懸念され、仮にそのような状態になった場合、高電圧半導体スイッチが常に導通状態となっているので、X線管と並列に電流制限用のインピーダンスが常に接続されている状態となり、高電圧変圧器の負荷インピーダンスは小さくなる。このため、X線管に印加される管電圧は設定値以下になる。特に、インバータ回路を用いて直流電圧を商用電源周波数よりも高い周波数に変換し、この高周波の交流電圧を高電圧変圧器で昇圧してこれを整流してX線管に印加するインバータ式X線高電圧装置においては、前記X線管に印加される管電圧を検出してこれが目標値になるようにフィードバック制御を行うので、前記の管電圧波尾切断装置の短絡故障により、管電圧が設定値以下になった場合には前記フィードバック制御動作により目標電圧になるようにインバータ回路は動作するので、該インバーター回路の出力電流は増大する。このインバータ回路も半導体スイッチで構成されており、該インバータ回路の電流が増大することにより該半導体スイッチには過電流が流れてインバータ回路も故障してX線高電圧装置としの機能を失うことになりかねない。
【0009】
一方、半導体スイッチが開放状態となる様な故障となった場合は、前記高電圧側のコンデンサに充電されている電荷を放電できなくなるので、管電圧の波尾を切断することができなくなる。
しかし、このような故障の場合は管電圧の波尾切断ができなくなるのみであるが、操作者は波尾が切断されていないことに気が付つかず、この結果、被検者又は、操作者の無効X線被曝の増加やX線管の損失の増加等を招くことになる。
【0010】
そこで、本発明の目的は、X線管と並列に接続されたコンデンサの電荷をX線放射停止時に放電してX線管の陽極と陰極間の電圧を高速に降下させる管電圧波尾切断装置の高電圧スイッチの故障を検出し、該管電圧波尾切断装置と前記コンデンサとの並列接続を開放すると共に該故障を表示あるいは報知して、安全性、信頼性の向上を図るようにしたX線高電圧装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、交流電圧源と、この交流電圧源に一次巻線が接続されその電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の二次巻線に接続され昇圧された交流電圧を直流高電圧に変換する高電圧整流器と、この高電圧整流器に接続され前記直流高電圧を平滑するコンデンサと、このコンデンサに接続されたX線管と、前記コンデンサと並列に接続された高電圧半導体スイッチと電流制限インピーダンスとの直列接続体と、前記高電圧半導体スイッチを導通又は非導通に駆動制御する高電圧半導体スイッチ駆動制御手段とを備え、前記X線管からのX線の放射を停止する期間に前記高電圧半導体スイッチ駆動制御手段により前記高電圧半導体スイッチを導通させて前記コンデンサの電荷を放電させて成るX線高電圧装置において、前記高電圧半導体スイッチの故障を検出する高電圧半導体スイッチ故障検出手段と、この故障検出手段で検出した検出信号で前記直列接続体を前記コンデンサから切り離す手段とを設けることによって達成される。
【0012】
このように構成することによって、高電圧半導体スイッチ故障検出手段で前記高電圧半導体スイッチの短絡状態や開放状態の故障を検出し、この信号で前記直列接続体を前記コンデンサから切り離す手段を作動して前記高電圧半導体スイッチを前記コンデンサから切り離し、前記コンデンサと並列に接続された高電圧半導体スイッチと電流制限インピーダンスとの直列接続体及び高電圧半導体スイッチ駆動制御手段とから成る前記X線管からのX線の放射を停止する期間に前記コンデンサの電荷を放電させる波尾切断回路以外に波及する故障を防止してX線高電圧装置を保護する。なお、前記直列接続体を前記コンデンサから切り離す手段には、機械式のスイッチを用いても良いが、電力用半導体スイッチング素子で構成されたスイッチ構成とすることにより、高速応答の遮断機能が可能となる。
【0013】
また、本発明は、前記高電圧半導体スイッチ故障検出手段の検出信号により前記高電圧半導体スイッチの故障を表示あるいは報知するようにして素早く対策がとれるようにした。このように、本発明においては、前記波尾切断回路の故障で波及するX線高電圧装置の故障を未然に防ぐと共に被検者、操作者の無効X線被曝の増加やX線管の損失の増加等を防止して、波尾切断機能を備えたX線高電圧装置の安全性、信頼性の向上を図るようにしたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明をインバータ式X線高電圧装置に適用した実施例である。
1は直流電源、2は該電源1の直流電圧を高い周波数(以下、高周波と略記)の交流電圧に変換するインバータ回路、3はこのインバータ回路2に接続され前記高周波の交流電圧を昇圧する高電圧変圧器、4はこの高電圧変圧器3の二次側に接続され昇圧された交流電圧を整流する高電圧整流器、5はこの高電圧整流器4に接続されその出力電圧を平滑する平滑用静電容量で、これは高電圧整流器4と以下で述べるX線管とを接続する高電圧ケーブル6の浮遊静電容量と、必要に応じて追加される平滑用高電圧コンデンサで構成さる。7は平滑用静電容量5に接続されたX線管、11は前記X線管7から放射されるX線量を制御するための管電圧、管電流等を制御する制御回路、17は撮影条件や各種指令を設定し、前記制御回路11に管電圧、管電流等の目標値(設定値)を与える操作卓である。12は波尾切断回路で、これは高電圧スイッチ8と電流制限用抵抗9との直列接続回路及び前記高電圧スイッチ8を駆動するスイッチ駆動回路10で構成されており、前記高電圧スイッチ8と電流制限インピーダンス9との直列接続体と直列に高電圧切り換え用スイッチ13を設け、これらの直列接続体を前記平滑用静電容量5と並列に接続して、該平滑用静電容量5の電荷をX線放射停止時に放電してX線管の陽極と陰極間の電圧を高速に降下させる管電圧波尾切断機能を有する回路を構成している。本発明は、前記波尾切断回路12の高電圧スイッチ8の故障などによる異常動作時に該高電圧スイッチ8を高電圧発生装置18から切り離して装置を保護するもので、前記高電圧切り換え用スイッチ13はこのためのスイッチである。
【0015】
すなわち、高電圧スイッチ8の故障検出を行い、この信号により高電圧切り換え用スイッチ13を開放させる信号を高電圧切り換えスイッチ駆動回路14より出力して前記高電圧切り換え用スイッチ13の開閉を制御する。
【0016】
なお、上記のインバータ式X線高電圧装置において、高電圧変圧器3、高電圧整流器4及び波尾切断回路12等の点線で囲まれた18の回路部は、高電圧が印加されるので耐電圧を確保するために、例えば絶縁油を満たしたタンクに一体に収納される。
【0017】
図2に前記高電圧スイッチ8の構成、及び該高電圧スイッチの故障を検出し、この検出信号により前記高電圧切り換え用スイッチ13の開閉を駆動制御する高電圧切り換えスイッチ駆動回路14の具体的構成例を示す。
【0018】
前記高電圧スイッチ8を構成する電力用半導体スイッチング素子の直列接続体21〜2nは、X線管7のアノードとカソード間の耐電圧に対応した複数の電力用半導体スイッチング素子を任意の個数をひとまとめにしてこれらを直列に接続したものである。
【0019】
前記図2の電力用半導体スイッチング素子にはMOSFETを用いて、これをQ211からQ21nまでを直列に接続して所定の電圧に耐えるようにしている。各MOSFETにはこれらのMOSFETのターンオン、ターンオフ時の過渡電圧のアンバランスを小さくするための過渡特性改善用の抵抗R1〜RnとコンデンサC1〜Cnの直列接続体をツェナーダイオードZD21〜ZD2nを介して並列に接続し、各MOSFETのゲートとソース間には過電圧が印加されないようにするためにツェナーダイオードZD11〜ZD1nが並列に接続されている。この図2のMOSFETの直列接続体の最前列のMOSFETQ211のゲートG1とソースS1間に図1の駆動回路10からの駆動電圧を印加するとQ211は導通し、コンデンサC1に充電されている電圧は抵抗R1を介して次段のQ212のゲートとソース間に充電され、これが所定の電圧になると前記Q212は導通し、以降順次MOSFETが導通して最後尾のMOSFETQ21nが導通して、高電圧スイッチ8のスイッチングが完了する。前記MOSFETを駆動する信号は、制御回路11で生成し、X線曝射停止時に前記信号を駆動回路10で増幅して各MOSFETのゲートに印加して該MOSFETのスイッチング動作を行う。
【0020】
[1]高電圧スイッチ回路の故障検出と装置の保護
(1)高電圧スイッチ回路の故障検出
上記図2の14は高電圧スイッチ8の半導体スイッチング素子、ここではMOSFETQ211からQ21nの短絡状態及び開放状態となる故障を検出する回路である。
1)半導体スイッチング素子の短絡状態の検出
上記したように、半導体スイッチング素子は複数個直列に接続され、印加される電圧を分担している。
【0021】
半導体スイッチング素子が開放状態、つまり管電圧の波尾切断動作(高電圧コンデンサ5の放電動作)を行っていない期間は、電流制限用インピーダンス9のインピーダンスの値(100kΩ〜数100kΩ)に比べて半導体スイッチング素子11のインピーダンスの値は数MΩと十分大きいことから、複数個直列に接続された半導体スイッチング素子には、管電圧がそれぞれほぼ均等に印加されている。
【0022】
この時、一つの半導体スイッチング素子に印加される電圧の値をX(V)、半導体スイッチング素子の定格電圧Y(V)とすると、Y>Xを満たし、かつ半導体スイッチング素子の定格電圧に対して十分な余裕がとれるように該半導体スイッチング素子を選定する。
【0023】
しかし、半導体スイッチング素子のいくつかが短絡状態になると、前記複数の半導体スイッチング素子の電圧分担バランスが崩れ、短絡状態となっていない他の半導体スイッチング素子に前記管電圧が印加されることになり、前記短絡故障を起こす前よりも高い電圧が短絡故障を起こしていない残りの半導体スイッチング素子に印加され、この電圧の値をZ(V)とすると、Z>Xという関係になる。このように、短絡故障が起こり、Z>Yの関係、すなわち半導体スイッチング素子に該素子の定格電圧以上の電圧が印加されると、短絡故障を起こしていない残りの半導体スイッチング素子も連鎖的に破損する。この場合は、ほとんどが短絡故障となることが考えられる。
【0024】
図2の高電圧切り換えスイッチ駆動回路14の比較回路15aは前記短絡状態を検出する回路である。
この比較回路15aには、予めY又はYよりも小さい値の基準値1を入力しておき、この基準値1と、例えば半導体スイッチング素子Q21nに印加されている電圧とを比較回路15aで比較し、前記Xが基準値1よりも大きくなった場合に前記比較回路15aより信号を出力し、半導体スイッチング素子の短絡故障を検出する。
【0025】
このように、半導体スイッチ素子にはそれぞれほぼ均等に管電圧が印加されるため、直列に接続された複数の半導体スイッチングのうちの少なくとも一つの半導体スイッチング素子の電圧を監視すればよい。
なお、短絡状態となる故障には、監視している半導体スイッチング素子が短絡状態になることも有り得る。この場合は、X=0であるからスイッチ駆動回路14には0よりも大きい基準値2を用意しておき、これと前記半導体スイッチング素子の電圧とを比較回路15bで比較して該半導体スイッチング素子の短絡故障を検出する。
【0026】
2)半導体スイッチング素子の開放状態の検出
波尾切断時の高電圧スイッチの動作中に、例えば高電圧スイッチの一つのスイッチング素子が開放状態の故障になると、上記と同様に素子間の電圧分担のバランスがくずれるので、前記スイッチ駆動回路14の比較回路15aと15bの基準値を開放故障に対応した値に設定して、上記の短絡故障時と同様の方法により検出することができる。
【0027】
(2)高電圧スイッチ回路故障時の装置の保護
1)短絡故障時の装置保護
上記したように、高電圧スイッチ回路の半導体スイッチング素子が短絡故障となると、X線管と並列に電流制限用のインピーダンスが常に接続されている状態となり、高電圧変圧器の負荷インピーダンスは小さくなる。このため、X線管に印加される管電圧は設定値以下になり、特に、インバータ式X線高電圧装置においては、前記X線管に印加される管電圧を検出してこれが目標値になるようにフィードバック制御するので、前記の高電圧スイッチ8の短絡故障により、管電圧が設定値以下になった場合には前記フィードバック制御動作により目標電圧になるようにインバータ回路は動作して、該インバーター回路の出力電流は増大する。このインバータ回路も半導体スイッチで構成されており、該インバータ回路の電流が増大することにより該半導体スイッチには過電流が流れてインバータ回路も故障してX線高電圧装置としの機能を失うことになりかねない。
【0028】
そこで、このような2次的に波及する故障も防ぐために、本発明では前記故障時の場合は、高電圧切り換えスイッチ13を開放して高電圧スイッチ8を高電圧発生装置18から切り離すようにした。具体的には、前記した図2の高電圧切り換えスイッチ駆動回路14の比較回路15aと15bの出力信号を増幅回路15cで増幅して、これらの信号により前記高電圧切り換えスイッチ13を開放して高電圧スイッチ8を回路から切り離す。
【0029】
この時、前記開放信号を操作卓17に送り、該操作卓17上の表示器に高電圧スイッチ8が短絡故障であることを表示したり、警報を鳴らすなどの方策をとって操作者に報知するようにすれば、素早く対策がとれるようになる。
【0030】
2)開放故障時の装置保護
この故障時も短絡故障時と同様に、高電圧切り換えスイッチ13を開放して高電圧スイッチ8を高電圧発生装置18から切り離すようにすると共に高電圧スイッチ8が開放故障であることを表示したり、警報を鳴らすなどの方策をとって操作者に報知する。
【0031】
[2]X線高電圧装置の各部の測定値から故障を検出する方法と装置の保護 上記のように、直接高電圧スイッチ回路の故障を検出せずとも、装置の各部の電圧、電流等の測定値から高電圧スイッチ回路の故障を検出することができる。すなわち、X線高電圧装置の動作中や波尾切断回路の動作中の管電圧、X線線量やインバータ回路の電流などの値を監視することにより、高電圧スイッチ回路の故障を検出することができる。
【0032】
(1)管電圧の時間幅より検出
管電圧は制御回路11にフィードバックされ、目標値通りの管電圧値がX線管に印加されているかどうかを前記制御回路11にて常に監視されている。目標値よりも管電圧値が低ければ、制御回路11は管電圧を上げ、目標値よりも管電圧値が高ければ、制御回路11は管電圧を下げるように動作する。
【0033】
半導体スイッチング素子が開放状態となった場合は、波尾切断は行われないので前記制御回路11によってフィードバック制御された管電圧波形の波尾は長く、操作卓17で設定した管電圧のパルス幅設定時間よりも波尾の分だけ管電圧波形の時間は長くなる。
【0034】
設定した管電圧のパルス幅時間をT(秒)とした時、T+ΔTなる時間においてフィードバック制御された管電圧値が0より大きい値であった場合は、波尾切断は行われていないことになるので、これを制御回路11で判断し、これによって半導体スイッチング素子の開放故障状態を検出する。
【0035】
図3は上記方法の具体的回路図、図4は開放状態の検出タイミング図である。
図3の回路は、管電圧を検出する管電圧検出器21と、この管電圧検出器21の検出電圧と目標(設定)管電圧22とを比較し、これらが一致するように制御する制御回路11と、X線曝射時間の計測と後述の管電圧の波尾を計測するカウンタ23とで構成される。
【0036】
通常、管電圧を制御する制御回路11は、管電圧検出器21が検出する電圧が目標の電圧22に一致するように、インバータ回路2に該回路の半導体スイッチング素子を駆動する駆動制御信号24を出力する。
【0037】
パルス透視のように、管電圧を高速に降下させる場合は、目標(設定)管電圧22が0になると同時にこの信号を波尾切断回路12に送り、この信号により波尾を切断するが、前記波尾切断回路12の故障時は前記目標(設定)電圧が0になってもしばらくの間は実際の管電圧(分圧器21の出力電圧)は波尾を有することとなるので、前記条件での波尾の存在を検出することにより波尾切断回路12の異常を検出することができる。
【0038】
すなわち、図3において、管電圧検出器の出力電圧21と目標電圧22をカウンタ23に入力し、目標電圧22が0になって所定時間経過しても管電圧検出器の出力電圧21が所定値まで降下していない場合は、波尾切断回路12は故障とみなす。具体的には、図4に示すように、前記カウンタ23により検出のタイミングから管電圧の波尾を計測して、目標電圧22が0になって所定時間経過しても管電圧検出器の出力電圧21が所定値まで降下していない場合は波尾切断回路を故障とみなし、故障信号25をカウンタ23より送出する。そして、この信号を図1に示した高電圧切り換えスイッチ駆動回路14に与えて前記高電圧切り換え用スイッチ13を開路して、波尾切断回路12を回路から切り離す。
この時、故障信号25を操作卓17にも送り、該操作卓17上の表示器に波尾切断回路12が故障であることを表示したり、警報を鳴らすなどの方策をとって操作者に報知するようにする。
【0039】
(2)インバータ回路の出力電流より検出
高電圧スイッチ回路8が短絡状態で故障している時には、電流制限インピーダンス9がX線管7と並列に接続されてインバータ回路2の負荷が大きくなって、該インバータ回路2の出力電流は正常動作よりも大きくなるので、この電流の大きさを監視することにより高電圧スイッチ8の短絡故障を検出することができる。
【0040】
図5はインバータ回路2の出力電流を監視して高電圧スイッチ8の短絡故障を検出する具体的回路図である。この図において、31はインバータ回路2の出力電流を検出する電流検出器で、この電流検出器で検出した電流値を電圧変換器32で電圧に変換し、これと正常動作時におけるインバータ回路2の出力電流に対応した比較電圧発生回路33から出力される比較電圧とを比較回路34で比較し、前記電圧変換器32の出力電圧が比較電圧発生回路33の出力電圧よりも大きい時は比較回路34より故障信号35を出力し、この信号を図1に示した高電圧切り換えスイッチ駆動回路14に与えて前記高電圧切り換え用スイッチ13を開路して、高電圧スイッチ8を回路から切り離す。
この時、故障信号35を操作卓17にも送り、該操作卓17上の表示器に波尾切断回路12が故障であることを表示したり、警報を鳴らすなどの方策をとって操作者に報知する。
【0041】
(3)X線管からの放射X線出力より検出
パルス透視時のような波尾切断モードで使用している場合に、高電圧スイッチ8が開放状態で故障していると管電圧の波尾は切断されないので、X線管からのX線の放射を停止する期間中のX線管から放射されるX線量は波尾切断時より多くなるので、これを検出することにより波尾切断回路12の高電圧スイッチ8の開放故障を検出することができる。
【0042】
具体的には、X線量検出器や蛍光量検出器によりX線管からの放射X線量や蛍光量を測定して、これらを基準値と比較して前記故障を検出する。これによって検出した信号を図1に示した高電圧切り換えスイッチ駆動回路14に与えて前記高電圧切り換え用スイッチ13を開路して、高電圧スイッチ8を回路から切り離す。
この時、該故障信号を操作卓17にも送り、該操作卓17上の表示器に波尾切断回路12が故障であることを表示したり、警報を鳴らすなどの方策をとって操作者に報知する。
【0043】
以上、波尾切断回路12の故障を検出して該波尾切断回路の高電圧スイッチ8をX線高電圧装置の高電圧発生回路18から切り離して該X線高電圧装置を保護する機能をインバータ式X線高電圧装置に用いた例について説明したが、上記本発明はインバータ式X線高電圧装置以外の他のX線高電圧装置にも適用できることは言うまでもない。また、波尾切断回路12の故障を検出する手段は上記の実施例に限定するものではなく、波尾切断回路12の故障を検出することができるものであればどのようなものでも構わない。さらに、波尾切断回路12の故障検出信号を操作卓17に送り、該操作卓17上の表示器に波尾切断回路12が故障であることを表示したり、警報を鳴らすなどの方策をとって操作者に報知するようにしたが、これは操作室以外の検査室7等にも設けても良い。これは、カテーテル操作時のように術者が被検者のすぐ側に位置する場合には特に有効である。
【0044】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、X線管からのX線の放射を停止する期間に管電圧を高速に降下させて管電流の大小に係わらず常に設定撮影時間と実際の撮影時間との誤差を小さくするとともに、軟X線の発生を防止することのできるようにするために波尾切断手段を備えたX線高電圧装置において、前記波尾切断手段の故障時にこれを検出して該波尾切断手段をX線高電圧装置の高電圧発生部より切り離し、該故障を表示あるいは報知するようにしたので、前記波尾切断手段の故障で生じるX線高電圧装置の故障、及び被検者、操作者の無効X線被曝の増加やX線管の損失の増加等を防止することができ、波尾切断機能を備えたX線高電圧装置の安全性、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をインバータ式X線高電圧装置に適用した例を示す図。
【図2】図1の高電圧スイッチ及びこの高電圧スイッチの故障検出機能を有する高電圧切り換えスイッチ駆動回路の具体的構成を示す図。
【図3】管電圧波形から高電圧スイッチの故障を検出する回路の具体的構成を示す図。
【図4】図3の回路のタイミング図。
【図5】インバータ回路の出力電流から高電圧スイッチの故障を検出する回路の具体的構成を示す図。
【符号の説明】
2…インバータ回路、3…高電圧変圧器、4…高電圧整流器、5…平滑コンデンサ、6…高電圧ケーブル、7…X線管、8…高電圧スイッチ、9…電流制限インピーダンス、10…高電圧スイッチ駆動回路、11…制御回路、12…波尾切断回路、13…高電圧切り換え用スイッチ、14…高電圧切り換えスイッチ駆動回路、17…操作卓
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray generation power supply device for medical use or industrial use, and the voltage between the anode and the cathode of the X-ray tube (hereinafter referred to as tube voltage) during a period in which X-ray emission from the X-ray tube is stopped. Is reduced at a high speed, the error between the set imaging time and the actual imaging time is always reduced regardless of the current flowing between the anode and cathode of the X-ray tube (hereinafter referred to as tube current). In addition, the present invention relates to an X-ray high voltage apparatus that can prevent generation of soft X-rays.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an apparatus for controlling the tube voltage of an X-ray high voltage apparatus at high speed has been developed. In these X-ray high-voltage devices, the AC high-voltage output of a high-voltage transformer is usually rectified by a high-voltage rectifier, and this is added to the high-voltage side or a capacitor such as a stray capacitance of a high-voltage cable. The DC high voltage is supplied to the X-ray tube after smoothing.
[0003]
In this case, since there is a high voltage rectifier, the discharge of the electric charge stored in the capacitor has only a route via the X-ray tube, so it is relatively easy to start up the tube voltage at a high speed. There is a technical problem that it is difficult to descend the vehicle at high speed.
[0004]
For this reason, a high-speed pulsed tube voltage is required, such as cine imaging in which blood flow in a blood vessel is imaged on a cine film, and pulse fluoroscopy to obtain a high-quality real-time image when operating a catheter in a blood vessel. In the X-ray high voltage apparatus, a waveform when the tube voltage drops (hereinafter referred to as a wave tail) becomes a problem. That is, this wave tail has little effect on X-ray images formed on an X-ray film or an X-ray television, and in addition, a large amount of low-energy X-rays that are likely to be harmful exposure to the subject from the X-ray tube. Will be emitted. In particular, this effect is hindered by the phenomenon of ineffective exposure to medical practices under high-quality fluoroscopy represented by interventional radiology.
[0005]
Further, during the wave tail period of the tube voltage, the electric power stored in the capacitor in the X-ray tube is consumed, so that the internal temperature of the X-ray tube is increased accordingly, the life of the tube is shortened, and the pulse X Problems such as restricting the allowable X-ray conditions after line output occur.
[0006]
As one method for solving such a problem, there is a method of shortening the wave tail by short-circuiting the anode and the cathode using a tetrode (quadrupole vacuum tube) (Japanese Patent Laid-Open No. 51-6669). However, in this method, the tetrode is large, which prevents the miniaturization of the X-ray high-voltage device, and the tetrode itself is expensive and, in addition, is a consumable part, so it needs to be replaced periodically. Is also disadvantageous. Therefore, as a method for solving this problem, a series connection body of a current limiting impedance and a high voltage switch is provided between the anode and cathode of the X-ray tube, and the charge accumulated in the capacitor on the high voltage side is discharged at high speed. A device (hereinafter referred to as a tube voltage wave tail cutting device and a circuit used for this device is referred to as a wave tail cutting circuit) is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-212948. In this method, a plurality of power semiconductor switching elements (hereinafter referred to as semiconductor switches) are connected in series, and a series connection body of a high voltage switch for sequentially switching these semiconductor switches and a current limiting impedance is parallel to the capacitor. And when the X-ray emission is stopped, the high-voltage switch is switched to rapidly discharge the charge accumulated in the capacitor, thereby rapidly lowering the tube voltage.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the tube voltage wave cutting device using a high voltage switch in which a plurality of conventional semiconductor switches are connected in series, in the case of a failure in which some of the plurality of semiconductor switches are short-circuited due to some cause It is conceivable that the shared voltage of other semiconductor switches that have been operating normally becomes unbalanced and an overvoltage higher than the rated voltage of the switch is applied to the semiconductor switch.
[0008]
In such a case, there is a concern that other semiconductor switches other than the above-mentioned failure may be destroyed in a chain, and if this happens, the high-voltage semiconductor switch is always in a conductive state. The impedance for current limiting is always connected in parallel with the tube, and the load impedance of the high voltage transformer is reduced. For this reason, the tube voltage applied to the X-ray tube becomes a set value or less. In particular, an inverter type X-ray that converts a DC voltage to a frequency higher than the commercial power supply frequency using an inverter circuit, boosts this high-frequency AC voltage with a high-voltage transformer, rectifies it, and applies it to the X-ray tube In the high voltage device, the tube voltage applied to the X-ray tube is detected and feedback control is performed so that the tube voltage becomes a target value. Therefore, the tube voltage is set due to a short circuit failure of the tube voltage wave cutting device. When the value becomes lower than the value, the inverter circuit operates so as to reach the target voltage by the feedback control operation, so that the output current of the inverter circuit increases. This inverter circuit is also composed of a semiconductor switch. When the current of the inverter circuit increases, an overcurrent flows through the semiconductor switch, the inverter circuit also breaks down and loses its function as an X-ray high voltage device. It can be.
[0009]
On the other hand, if the semiconductor switch fails such that it is in an open state, the charge charged in the capacitor on the high voltage side cannot be discharged, and the wave tail of the tube voltage cannot be cut off.
However, in the case of such a failure, it is only impossible to cut the wave tail of the tube voltage, but the operator is not aware that the wave tail is not cut, and as a result, the subject or the operation Increase of the person's ineffective X-ray exposure and increase in the loss of the X-ray tube.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a tube voltage wave tail cutting device that discharges the charge of a capacitor connected in parallel with an X-ray tube when X-ray emission is stopped to drop the voltage between the anode and cathode of the X-ray tube at high speed. X is designed to improve safety and reliability by detecting the failure of the high voltage switch of the X-ray, releasing the parallel connection between the tube voltage tail cutting device and the capacitor and displaying or notifying the failure. It is to provide a line high voltage device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The purpose is to provide an AC voltage source, a high voltage transformer to which the primary winding is connected to the AC voltage source and boost the voltage, and a boosted AC voltage connected to the secondary winding of the high voltage transformer. A high voltage rectifier for converting to a DC high voltage, a capacitor connected to the high voltage rectifier and smoothing the DC high voltage, an X-ray tube connected to the capacitor, and a high voltage semiconductor connected in parallel with the capacitor A series connection body of a switch and a current limiting impedance, and high voltage semiconductor switch drive control means for driving and controlling the high voltage semiconductor switch to be conductive or nonconductive, and stop emission of X-rays from the X-ray tube In the X-ray high-voltage apparatus, the high-voltage semiconductor switch drive control means conducts the high-voltage semiconductor switch during a period to discharge the capacitor. A high voltage semiconductor switch failure detecting means for detecting a failure of the conductor switch, the series connection in the detection signal detected by the failure detection means is achieved by providing a means for disconnecting from said condenser.
[0012]
By configuring in this way, the high-voltage semiconductor switch failure detecting means detects a short-circuit or open-circuit failure of the high-voltage semiconductor switch, and this means operates the means for disconnecting the series connection body from the capacitor. The high-voltage semiconductor switch is disconnected from the capacitor, and the X-ray tube from the X-ray tube comprises a series connection of a high-voltage semiconductor switch and a current-limiting impedance connected in parallel with the capacitor and high-voltage semiconductor switch drive control means. The X-ray high-voltage device is protected by preventing a failure that affects other than the wave-tail cutting circuit that discharges the charge of the capacitor during the period in which the radiation of the line is stopped. A mechanical switch may be used as a means for separating the series connection body from the capacitor, but a high-speed response cutoff function is possible by adopting a switch configuration including a power semiconductor switching element. Become.
[0013]
Further, according to the present invention, a countermeasure can be quickly taken by displaying or notifying the failure of the high voltage semiconductor switch by the detection signal of the high voltage semiconductor switch failure detecting means. Thus, in the present invention, the failure of the X-ray high-voltage apparatus, which is caused by the failure of the wave tail cutting circuit, can be prevented, and the increase in the invalid X-ray exposure of the subject and the operator and the loss of the X-ray tube can be prevented. This is intended to improve the safety and reliability of an X-ray high-voltage apparatus having a wave tail cutting function.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an inverter type X-ray high voltage apparatus.
1 is a DC power source, 2 is an inverter circuit that converts the DC voltage of the power source 1 into an AC voltage having a high frequency (hereinafter abbreviated as high frequency), and 3 is a high voltage that is connected to the inverter circuit 2 and boosts the high-frequency AC voltage. A voltage transformer 4 is connected to the secondary side of the high voltage transformer 3 to rectify the boosted AC voltage, and 5 is connected to the high voltage rectifier 4 to smooth the output voltage. The capacitance is composed of a floating capacitance of a high voltage cable 6 that connects the high voltage rectifier 4 and the X-ray tube described below, and a smoothing high voltage capacitor that is added as necessary. 7 is an X-ray tube connected to the smoothing capacitance 5, 11 is a control circuit for controlling tube voltage, tube current, etc. for controlling the X-ray dose radiated from the X-ray tube 7, and 17 is an imaging condition. And an operation console that sets various commands and gives target values (set values) such as tube voltage and tube current to the control circuit 11. Reference numeral 12 denotes a wave tail cutting circuit, which comprises a series connection circuit of a high voltage switch 8 and a current limiting resistor 9 and a switch drive circuit 10 for driving the high voltage switch 8. A high voltage switching switch 13 is provided in series with the series connection body with the current limiting impedance 9, and these series connection bodies are connected in parallel with the smoothing capacitance 5, and the charge of the smoothing capacitance 5 Is formed when the X-ray emission is stopped, and a circuit having a tube voltage wave tail cutting function for rapidly dropping the voltage between the anode and the cathode of the X-ray tube is constructed. The present invention protects the high voltage switch 8 by disconnecting the high voltage switch 8 from the high voltage generator 18 during abnormal operation due to a failure of the high voltage switch 8 of the wave tail cutting circuit 12, and so on. Is a switch for this.
[0015]
That is, failure detection of the high voltage switch 8 is performed, and a signal for opening the high voltage switching switch 13 is output from the high voltage switching switch driving circuit 14 by this signal to control the opening and closing of the high voltage switching switch 13.
[0016]
In the above inverter type X-ray high voltage apparatus, 18 circuit parts surrounded by dotted lines such as the high voltage transformer 3, the high voltage rectifier 4 and the wave tail cutting circuit 12 are applied with a high voltage. In order to ensure the voltage, for example, it is integrally stored in a tank filled with insulating oil.
[0017]
FIG. 2 shows the configuration of the high-voltage switch 8 and the specific configuration of the high-voltage switch driving circuit 14 that detects the failure of the high-voltage switch and controls the opening / closing of the switch 13 for switching the high-voltage using this detection signal. An example is shown.
[0018]
Series connection body 2 of power semiconductor switching elements constituting the high voltage switch 8 1 ~ 2 n Is an arbitrary number of a plurality of power semiconductor switching elements corresponding to the withstand voltage between the anode and cathode of the X-ray tube 7 connected in series.
[0019]
The power semiconductor switching element shown in FIG. 211 To Q 21n Are connected in series to withstand a predetermined voltage. Each MOSFET has a resistance R for improving the transient characteristics in order to reduce the unbalance of the transient voltage at the turn-on and turn-off of these MOSFETs. 1 ~ R n And capacitor C 1 ~ C n Series connection body of Zener diode ZD twenty one ~ ZD 2n In order to prevent an overvoltage from being applied between the gate and source of each MOSFET, a Zener diode ZD1 is connected. 1 ~ ZD1 n Are connected in parallel. The MOSFETQ in the front row of the series connection body of MOSFETs in FIG. 211 Gate G 1 And source S 1 When a drive voltage from the drive circuit 10 in FIG. 211 Is conductive and capacitor C 1 The voltage charged in the resistor R 1 Q of the next stage through 212 Q is charged between the gate and the source of the transistor and when this reaches a predetermined voltage, the Q 212 Are conducted, and the MOSFETs are successively conducted thereafter, so that the last MOSFET Q21 n Is conducted, and the switching of the high voltage switch 8 is completed. A signal for driving the MOSFET is generated by the control circuit 11, and when the X-ray exposure is stopped, the signal is amplified by the drive circuit 10 and applied to the gate of each MOSFET to perform the switching operation of the MOSFET.
[0020]
[1] High voltage switch circuit failure detection and equipment protection
(1) High voltage switch circuit failure detection
2 in FIG. 2 is a semiconductor switching element of the high-voltage switch 8, here MOSFETQ. 211 To Q21 n It is a circuit which detects the failure which becomes a short circuit state and open state of.
1) Detection of short-circuit state of semiconductor switching element
As described above, a plurality of semiconductor switching elements are connected in series and share an applied voltage.
[0021]
When the semiconductor switching element is in an open state, that is, when the wave voltage cutting operation (discharge operation of the high voltage capacitor 5) of the tube voltage is not performed, the semiconductor is compared with the impedance value (100 kΩ to several hundred kΩ) of the current limiting impedance 9. Since the impedance value of the switching element 11 is sufficiently large as several MΩ, tube voltages are applied almost uniformly to the semiconductor switching elements connected in series.
[0022]
At this time, if the value of the voltage applied to one semiconductor switching element is X (V) and the rated voltage Y (V) of the semiconductor switching element, Y> X is satisfied and the rated voltage of the semiconductor switching element is satisfied. The semiconductor switching element is selected so that a sufficient margin can be obtained.
[0023]
However, when some of the semiconductor switching elements are short-circuited, the voltage sharing balance of the plurality of semiconductor switching elements is broken, and the tube voltage is applied to other semiconductor switching elements that are not short-circuited. When a voltage higher than that before the short-circuit failure is applied to the remaining semiconductor switching elements that have not caused the short-circuit failure, and the value of this voltage is Z (V), the relationship is Z> X. In this way, when a short circuit failure occurs and Z> Y, that is, when a voltage higher than the rated voltage of the element is applied to the semiconductor switching element, the remaining semiconductor switching elements not causing the short circuit failure are also damaged in a chain. To do. In this case, it is conceivable that almost all will cause a short circuit failure.
[0024]
The comparison circuit 15a of the high voltage changeover switch drive circuit 14 in FIG. 2 is a circuit that detects the short-circuit state.
A reference value 1 of Y or a value smaller than Y is input to the comparison circuit 15a in advance, and the reference value 1 and, for example, the semiconductor switching element Q21 are input. n The comparison circuit 15a compares the voltage applied to the output voltage and outputs a signal from the comparison circuit 15a when X becomes larger than the reference value 1 to detect a short circuit failure of the semiconductor switching element.
[0025]
As described above, since the tube voltage is applied to the semiconductor switching elements almost equally, it is only necessary to monitor the voltage of at least one of the semiconductor switching elements connected in series.
In addition, the failure which will be in a short circuit state may cause the semiconductor switching element to monitor to be in a short circuit state. In this case, since X = 0, a reference value 2 larger than 0 is prepared for the switch drive circuit 14, and this is compared with the voltage of the semiconductor switching element by the comparison circuit 15b. Detects a short-circuit failure.
[0026]
2) Detection of open state of semiconductor switching element
During the operation of the high voltage switch at the time of wave tail disconnection, for example, if one switching element of the high voltage switch becomes a failure in an open state, the voltage sharing balance between the elements is lost as described above. The reference values of the comparison circuits 15a and 15b can be set to a value corresponding to an open circuit fault and can be detected by the same method as in the case of the short circuit fault.
[0027]
(2) Protection of equipment in case of high voltage switch circuit failure
1) Device protection in case of short circuit failure
As described above, when the semiconductor switching element of the high voltage switch circuit is short-circuited, the current limiting impedance is always connected in parallel with the X-ray tube, and the load impedance of the high voltage transformer is reduced. For this reason, the tube voltage applied to the X-ray tube is lower than the set value. In particular, in the inverter type X-ray high voltage apparatus, the tube voltage applied to the X-ray tube is detected and becomes the target value. Therefore, when the tube voltage becomes lower than a set value due to a short circuit failure of the high voltage switch 8, the inverter circuit operates so as to reach the target voltage by the feedback control operation. The output current of the circuit increases. This inverter circuit is also composed of a semiconductor switch. When the current of the inverter circuit increases, an overcurrent flows through the semiconductor switch, the inverter circuit also breaks down and loses its function as an X-ray high voltage device. It can be.
[0028]
Therefore, in order to prevent such a secondary failure, in the present invention, in the case of the failure, the high voltage switch 13 is opened to disconnect the high voltage switch 8 from the high voltage generator 18. . Specifically, the output signals of the comparison circuits 15a and 15b of the high voltage changeover switch drive circuit 14 shown in FIG. 2 are amplified by the amplifier circuit 15c, and the high voltage changeover switch 13 is opened by these signals to increase the high voltage. The voltage switch 8 is disconnected from the circuit.
[0029]
At this time, the opening signal is sent to the console 17, and the operator is notified by taking measures such as indicating that the high voltage switch 8 is short-circuited on the display on the console 17 or sounding an alarm. If you do, you will be able to take quick measures.
[0030]
2) Device protection in case of open failure
At the time of this failure, as in the case of the short-circuit failure, the high-voltage switch 13 is opened to disconnect the high-voltage switch 8 from the high-voltage generator 18, and the high-voltage switch 8 is displayed as an open failure. Then, take measures such as sounding an alarm to notify the operator.
[0031]
[2] Method of detecting failure from measured values of each part of X-ray high-voltage device and protection of device As described above, the voltage, current, etc. of each part of the device can be detected without directly detecting the failure of the high-voltage switch circuit. A failure of the high voltage switch circuit can be detected from the measured value. That is, the failure of the high voltage switch circuit can be detected by monitoring the values of the tube voltage, the X-ray dose, the current of the inverter circuit, etc. during the operation of the X-ray high voltage apparatus and the wave tail cutting circuit. it can.
[0032]
(1) Detection based on tube voltage time width
The tube voltage is fed back to the control circuit 11, and the control circuit 11 constantly monitors whether a tube voltage value according to the target value is applied to the X-ray tube. If the tube voltage value is lower than the target value, the control circuit 11 increases the tube voltage, and if the tube voltage value is higher than the target value, the control circuit 11 operates to decrease the tube voltage.
[0033]
When the semiconductor switching element is in the open state, the wave tail is not cut, so the tube voltage waveform feedback-controlled by the control circuit 11 has a long wave tail, and the pulse width setting of the tube voltage set by the console 17 is performed. The time of the tube voltage waveform becomes longer than the time by the amount of the wave tail.
[0034]
When the set pulse width time of the tube voltage is T (seconds), if the tube voltage value that is feedback-controlled in the time T + ΔT is greater than 0, the wave tail cutting is not performed. Therefore, this is judged by the control circuit 11, and thereby an open failure state of the semiconductor switching element is detected.
[0035]
FIG. 3 is a specific circuit diagram of the above method, and FIG. 4 is a detection timing chart of the open state.
The circuit of FIG. 3 compares a tube voltage detector 21 that detects a tube voltage with a detection voltage of the tube voltage detector 21 and a target (set) tube voltage 22 and controls them so that they match. 11 and a counter 23 for measuring the X-ray exposure time and measuring the wave tail of the tube voltage described later.
[0036]
Normally, the control circuit 11 for controlling the tube voltage supplies a drive control signal 24 for driving the semiconductor switching element of the circuit to the inverter circuit 2 so that the voltage detected by the tube voltage detector 21 matches the target voltage 22. Output.
[0037]
When the tube voltage is lowered at high speed as in the case of pulse fluoroscopy, the target (setting) tube voltage 22 becomes 0 and simultaneously this signal is sent to the wave tail cutting circuit 12, and the wave tail is cut by this signal. At the time of failure of the wave tail cutting circuit 12, even if the target (set) voltage becomes 0, the actual tube voltage (output voltage of the voltage divider 21) has a wave tail for a while. By detecting the presence of the wave tail, the abnormality of the wave tail cutting circuit 12 can be detected.
[0038]
That is, in FIG. 3, the output voltage 21 of the tube voltage detector and the target voltage 22 are input to the counter 23, and the output voltage 21 of the tube voltage detector remains at a predetermined value even if the target voltage 22 becomes 0 and a predetermined time elapses. If it does not drop to, the wave tail cutting circuit 12 is regarded as a failure. Specifically, as shown in FIG. 4, the counter 23 measures the wave tail of the tube voltage from the detection timing, and the output of the tube voltage detector is output even when the target voltage 22 becomes 0 and a predetermined time elapses. If the voltage 21 has not dropped to a predetermined value, the wave-tail cutting circuit is regarded as a failure, and a failure signal 25 is sent from the counter 23. Then, this signal is given to the high voltage changeover switch drive circuit 14 shown in FIG. 1 to open the high voltage changeover switch 13 and disconnect the wave tail cutting circuit 12 from the circuit.
At this time, the failure signal 25 is also sent to the console 17, and the operator is displayed on the display on the console 17 to indicate that the wave tail cutting circuit 12 is faulty or to sound an alarm. Let them know.
[0039]
(2) Detected from the output current of the inverter circuit
When the high-voltage switch circuit 8 fails in a short-circuit state, the current limiting impedance 9 is connected in parallel with the X-ray tube 7 and the load on the inverter circuit 2 increases, so that the output current of the inverter circuit 2 operates normally. Therefore, the short-circuit fault of the high voltage switch 8 can be detected by monitoring the magnitude of the current.
[0040]
FIG. 5 is a specific circuit diagram for detecting a short-circuit fault of the high voltage switch 8 by monitoring the output current of the inverter circuit 2. In this figure, 31 is a current detector for detecting the output current of the inverter circuit 2, and the current value detected by this current detector is converted into a voltage by the voltage converter 32, and this and the inverter circuit 2 during normal operation are converted. The comparison voltage output from the comparison voltage generation circuit 33 corresponding to the output current is compared by the comparison circuit 34. When the output voltage of the voltage converter 32 is larger than the output voltage of the comparison voltage generation circuit 33, the comparison circuit 34 Further, a failure signal 35 is outputted, and this signal is given to the high voltage changeover switch drive circuit 14 shown in FIG. 1 to open the high voltage changeover switch 13 and disconnect the high voltage switch 8 from the circuit.
At this time, a failure signal 35 is also sent to the console 17, and the operator is indicated on the display on the console 17 to indicate that the wave tail cutting circuit 12 is malfunctioning or to sound an alarm. Inform.
[0041]
(3) Detection from radiation X-ray output from X-ray tube
When used in a wave tail cutting mode, such as during pulse fluoroscopy, if the high voltage switch 8 fails in the open state, the wave tail of the tube voltage will not be cut, so X-ray radiation from the X-ray tube Since the X-ray dose radiated from the X-ray tube during the period of stopping the wave is larger than that at the time of wave tail cutting, it is possible to detect an open failure of the high voltage switch 8 of the wave tail cutting circuit 12 by detecting this. .
[0042]
Specifically, the X-ray dose detector and the fluorescence amount detector measure the radiation X-ray dose and fluorescence amount from the X-ray tube, and compare these with a reference value to detect the failure. The detected signal is applied to the high voltage changeover switch drive circuit 14 shown in FIG. 1 to open the high voltage changeover switch 13 and disconnect the high voltage switch 8 from the circuit.
At this time, the failure signal is also sent to the console 17, and the operator is indicated on the display on the console 17 to indicate that the wave tail cutting circuit 12 is faulty or to sound an alarm. Inform.
[0043]
As described above, the function of detecting the failure of the wave tail cutting circuit 12 and disconnecting the high voltage switch 8 of the wave tail cutting circuit from the high voltage generating circuit 18 of the X-ray high voltage device to protect the X-ray high voltage device is an inverter. Although the example used for the formula X-ray high voltage apparatus has been described, it goes without saying that the present invention can be applied to other X-ray high voltage apparatuses other than the inverter type X-ray high voltage apparatus. Further, the means for detecting the failure of the wave tail cutting circuit 12 is not limited to the above embodiment, and any means can be used as long as it can detect the failure of the wave tail cutting circuit 12. In addition, a failure detection signal of the wave tail cutting circuit 12 is sent to the console 17 so that a display on the console 17 indicates that the wave tail cutting circuit 12 is faulty or an alarm is sounded. However, this may be provided in the examination room 7 other than the operation room. This is particularly effective when the operator is positioned immediately next to the subject, such as during catheter manipulation.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an error between the set imaging time and the actual imaging time is always reduced regardless of the tube current by reducing the tube voltage at high speed during the period in which the X-ray emission from the X-ray tube is stopped. In an X-ray high voltage apparatus provided with wave tail cutting means for reducing the size and preventing generation of soft X-rays, this is detected when the wave tail cutting means fails and the wave tail cutting means is detected. Since the cutting means is separated from the high voltage generating unit of the X-ray high voltage device and the failure is displayed or notified, the failure of the X-ray high voltage device caused by the failure of the wave tail cutting means, and the subject, It is possible to prevent an increase in the operator's ineffective X-ray exposure, an increase in the loss of the X-ray tube, and the like, and it is possible to improve the safety and reliability of the X-ray high voltage apparatus having the wave tail cutting function. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to an inverter type X-ray high voltage apparatus.
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of the high voltage switch of FIG. 1 and a high voltage changeover switch driving circuit having a failure detection function of the high voltage switch.
FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of a circuit for detecting a failure of a high voltage switch from a tube voltage waveform.
4 is a timing diagram of the circuit of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a specific configuration of a circuit for detecting a failure of a high voltage switch from an output current of an inverter circuit.
[Explanation of symbols]
2 ... inverter circuit, 3 ... high voltage transformer, 4 ... high voltage rectifier, 5 ... smoothing capacitor, 6 ... high voltage cable, 7 ... x-ray tube, 8 ... high voltage switch, 9 ... current limiting impedance, 10 ... high Voltage switch drive circuit, 11 ... control circuit, 12 ... wave tail cutting circuit, 13 ... high voltage switching switch, 14 ... high voltage switching switch drive circuit, 17 ... console

Claims (2)

交流電圧源と、この交流電圧源に一次巻線が接続されその電圧を昇圧する高電圧変圧器と、この高電圧変圧器の二次巻線に接続され昇圧された交流電圧を直流高電圧に変換する高電圧整流器と、この高電圧整流器に接続され前記直流高電圧を平滑するコンデンサと、このコンデンサに接続されたX線管と、前記コンデンサと並列に接続された高電圧半導体スイッチと電流制限インピーダンスとの直列接続体と、前記高電圧半導体スイッチを導通又は非導通に駆動制御する高電圧半導体スイッチ駆動制御手段とを備え、前記X線管からのX線の放射を停止する期間に前記高電圧半導体スイッチ駆動制御手段により前記高電圧半導体スイッチを導通させて前記コンデンサの電荷を放電させて成るX線高電圧装置において、前記高電圧半導体スイッチの故障を検出する高電圧半導体スイッチ故障検出手段と、この故障検出手段で検出した検出信号で前記直列接続体を前記コンデンサから切り離す手段とを設けたことを特徴とするX線高電圧装置。An AC voltage source, a high voltage transformer connected to the AC voltage source with a primary winding to boost the voltage, and a boosted AC voltage connected to the secondary winding of the high voltage transformer to a DC high voltage A high-voltage rectifier for conversion, a capacitor connected to the high-voltage rectifier and smoothing the DC high voltage, an X-ray tube connected to the capacitor, a high-voltage semiconductor switch connected in parallel with the capacitor, and a current limiter A series connection body with impedance, and high voltage semiconductor switch drive control means for driving and controlling the high voltage semiconductor switch to be conductive or nonconductive, and the high voltage semiconductor switch is controlled during a period in which X-ray emission from the X-ray tube is stopped. In the X-ray high voltage apparatus in which the high voltage semiconductor switch is turned on by the voltage semiconductor switch drive control means to discharge the capacitor, the high voltage semiconductor switch A high voltage semiconductor switch failure detecting means for detecting a fault, X-rays high voltage apparatus, characterized in that a means for separating the series connection in the detection signal detected by the failure detecting means from the capacitor. 前記高電圧半導体スイッチ故障検出手段の検出信号により前記高電圧半導体スイッチの故障を表示あるいは報知する手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載のX線高電圧装置。2. The X-ray high voltage apparatus according to claim 1, further comprising means for displaying or notifying a failure of the high voltage semiconductor switch by a detection signal of the high voltage semiconductor switch failure detection means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6308743B2 (en) * 2013-09-27 2018-04-11 株式会社日立製作所 High voltage capacitor and high voltage generator
JP6157319B2 (en) * 2013-11-05 2017-07-05 株式会社日立製作所 High voltage generator and X-ray imaging apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0668982A (en) * 1992-08-24 1994-03-11 Origin Electric Co Ltd Monotank type power source for x-ray
JPH07298620A (en) * 1994-04-19 1995-11-10 Origin Electric Co Ltd Dc high-voltage power source
JPH08212948A (en) * 1995-02-02 1996-08-20 Origin Electric Co Ltd X-ray power unit
JPH09115684A (en) * 1995-10-13 1997-05-02 Shimadzu Corp X-ray high voltage device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0668982A (en) * 1992-08-24 1994-03-11 Origin Electric Co Ltd Monotank type power source for x-ray
JPH07298620A (en) * 1994-04-19 1995-11-10 Origin Electric Co Ltd Dc high-voltage power source
JPH08212948A (en) * 1995-02-02 1996-08-20 Origin Electric Co Ltd X-ray power unit
JPH09115684A (en) * 1995-10-13 1997-05-02 Shimadzu Corp X-ray high voltage device

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