JP5508891B2 - 移動型ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、病室等へ移動して患者のＸ線撮影を行う移動型Ｘ線撮影装置に関する。

Ｘ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射し、透過Ｘ線をＸ線検出器で検出することで被検体のＸ線信号を得る。そして、画像処理部でＸ線信号を処理することにより、表示部に透過Ｘ線画像を表示する。一般的なＸ線撮影装置では、Ｘ線検出器を臥位撮影台に組み合わせたシステムがあり、Ｘ線検査室において、患者を臥位撮影台に寝かせ、天井に設けられた可動式の支持器を用いてＸ線管を懸垂し、操作部により臥位撮影台に対して適切な撮影位置に移動、回転させて撮影を行っている。

しかし、病院の入院患者の中には病状が重いために、Ｘ線検査室へ行って検査を受けることができない患者がいる。このような患者のＸ線検査を行うことを目的として、例えば、特許文献１のような院内回診用の移動型Ｘ線撮影装置がある。移動型Ｘ線撮影装置は、Ｘ線撮影装置を台車へ搭載して保管場所から患者の病室へ移動してＸ線撮影を行うものである。これにより、患者は自分の病室で検査を受けることができる。

特開２００８−７９９０８号公報

特許文献１では、操作の重さを示すゲインパラメータに基づいて、台車の駆動輪を駆動する回転駆動手段の出力トルクを制御している。ゲインパラメータは、操作者がパラメータ操作手段を操作することにより変更され、パラメータ記憶手段に記憶される。パラメータ操作手段は、Ｘ線制御装置を収納する筺体の上面に設けられている操作パネル等で構成される。

ゲインパラメータが大きく設定された場合、駆動車輪のトルクが大きくなる。これにより、台車を動かしやすくなるので、台車の速度を速めることができる。ゲインパラメータが小さく設定された場合、駆動車輪のトルクが小さくなる。これにより、台車を動かしにくくなるので、台車の速度は遅くなる。

ゲインパラメータの変更は、病室内から病室外へ、または、病室外から病室内へ移動する際に行われる。すなわち、病室外の移動は廊下等の直線移動が多く、また、台車の移動方向の細かい切り替えが必要ないので、比較的速度を速めることができる。一方、病室内での移動はベッド間の走行が多く、また、検査時の台車の位置の調整で移動方向の細かい切り替えが必要となり、速度を遅くしなければならない。

ゲインパラメータの変更は、前述したように、操作者が、操作パネル等により行う。しかし、操作パネルによる切り替え操作を行うためには、操作者は、台車の走行方向から操作パネルに視線を落とさなければならない。このため、台車の走行方向の安全確保を行うためには、台車を一旦停止させなければならない。ゲインパラメータの変更を行う度に台車を停止させて操作を行うのは煩わしいことから、ゲインパラメータの変更は利用されないことが多い。したがって、例えば、操作者は、病室外から病室内へ移動する際でもゲインパラメータを変更せず、ハンドルにかける力が小さくても速度が出せる状態で病室内に入るので、病室内ではハンドルに大きな力をかけないように注意を払いながら台車を移動させる必要がある。また、病室内から病室外へ移動した場合には、台車の速度を速めるためにはハンドルに大きな力をかける必要がある。このように、従来の移動型Ｘ線撮影装置は、台車の走行方向の安全確保やゲインパラメータの変更操作等における操作者の負担について考慮されておらず、使い勝手が悪い。

本発明が解決しようとする課題は、操作者の負担を軽減しつつ、最適な走行ができる移動型Ｘ線撮影装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の移動型Ｘ線撮影装置は、駆動車輪を備えてなる台車を備えた移動型Ｘ線撮影装置であって、台車を移動操作するハンドルと、ハンドルに加えられる力の大きさを検出する力検出手段と、駆動車輪のトルクを制御する駆動制御手段と、ハンドルに加えられる力の大きさと駆動制御手段で制御するトルクとの関係が設定された走行モードを複数有する走行モード設定手段とを備え、走行モード設定手段は、力検出手段で検出された力の大きさに基づいて走行モードを設定することを特徴とする。

すなわち、本発明は、操作者がハンドルに大きな力を加えるときは、台車の速度を速めたいときであり、逆に、小さい力を加えるときは、台車の速度を遅くしたいときである。そこで、ハンドルに加えられる力に応じて駆動車輪のトルクを増減することにより台車の速度を制御することを基本とする。複数の走行モードを設定しておき、ハンドルに加えられる力に応じて走行モードを切り替えて設定するようにする。これにより、操作者の走行モードの切り替え操作の負担を軽減するとともに、台車の移動に最適な走行モードを設定することができる。

ここで、ハンドルに加えられる力の大きさと駆動車輪のトルクとの関係が異なる複数の走行モードを予め設定しておく。つまり、ハンドルに加えられる力の大きさと駆動車輪のトルクとの関係は、力の大きさの増加に応じてトルクが増加する関係とする。そして、走行モードの違いは、力の大きさの増加に対するトルクの増加の度合いが異なるものとする。また、走行モードの切り替えは、ハンドルに加えられる力の大きさを連続する複数の区間に分け、区間ごとに異なる走行モード、例えば低速から、順次高速に変化する走行モードを設定しておく。走行モード設定手段は、力検出手段で検出された力の大きさが、各区間の上の境界に達したときに、次の上の区間の走行モードに切り替え、下の境界に達したときに次の下の区間の走行モードに切り替える。

本発明によれば、操作者が、ハンドルに加える力の大きさを変えれば、自動で走行モードが切り替えられるので、操作パネルによる走行モードの切り替え操作を行う必要がない。したがって、走行モードの切り替え操作に伴う安全確保のために台車を停止させる必要がなくなるから、操作者は、例えば、病室外から病室内に台車を移動させながらハンドルにかける力を調節して、病室内の移動に最適な走行モードを設定することができる。

例えば、２つの走行モードの場合、走行モード設定手段は、検出手段で検出された力の大きさが設定値以上の場合は、駆動車輪のトルクが設定値以上の走行モードを設定し、検出手段で検出された力の大きさが設定値未満の場合は、駆動車輪のトルクが設定値未満の走行モードを設定する構成とする。

これにより、操作者は、台車の速度を速めたいとき、ハンドルに設定値以上の力をかけて、駆動車輪のトルクが設定値以上の走行モード、すなわち、台車の速度を速めやすい走行モードに設定することができる。また、台車の速度を遅くしたいとき、ハンドルに設定値未満の力をかけて、駆動車輪のトルクが設定値未満の走行モード、すなわち、台車の速度が出にくい走行モードに設定することができる。なお、各走行モードにおいて、制限速度を設定しておくことが好ましい。

また、本発明の移動型Ｘ線撮影装置に、台車の速度を検出する速度検出手段を備え、走行モード設定手段は、力検出手段で検出された力の大きさに加えて、さらに、速度検出手段で検出された速度に基づいて走行モードを設定する構成とすることもできる。

これによれば、ハンドルにかける力の大きさだけでなく、台車の速度によっても走行モードを変更することができる。ハンドルにかける力の大きさ及び台車の速度による走行モード変更のための構成として、走行モード設定手段は、駆動車輪のトルクが設定値以上の高速モードと駆動車輪のトルクが設定値未満の低速モードの少なくとも２つの走行モードを有し、速度検出手段で検出された速度が設定速度以上の場合、または、検出手段で検出された力の大きさが設定値以上の場合は、高速モードを設定し、速度検出手段で検出された速度が設定速度未満、かつ、検出手段で検出された力の大きさが設定値未満の場合は、低速モードを設定するように構成することができる。

速度検出手段で検出された速度が設定速度以上の場合、台車は各病室間の廊下等、速度を出せる場所を移動しているとみなすことができるので、高速モードを設定することが望ましい。これにより、台車の速度を設定速度以上に保つように台車を押せば、高速モードが維持されるので、ハンドルにかける力が小さくても台車の速度を速めることができ、台車を楽に移動させることができる。また、検出手段で検出された力の大きさが設定値以上の場合は、操作者が台車を病室内から病室外に移動させ、各病室間の移動のために速度を速めようとしているとみなすことができるので、高速モードを設定することが望ましい。これにより、走行モードの変更操作を行うことなく、低速モードから高速モードに変更することができる。なお、高速モードにおいて検出手段で検出された力の大きさが設定値以上の場合は、高速モードが維持される。

また、速度検出手段で検出された速度が設定速度未満で、かつ、力検出手段で検出された力の大きさが設定値未満の場合は、台車が病室内等、速度が出せない場所を移動しているか、または、停止しており、そこから操作者が台車を移動させようとしているとみなすことができるので、低速モードを設定することが望ましい。これにより、操作者が誤ってハンドルに大きな力をかけたとしても、高速モードに移行しないので、設定値未満のトルクしか出力されず、台車が急加速して障害物に当たる危険が少なくなる。

本発明によれば、操作者の負担を軽減しつつ、最適な走行ができる移動型Ｘ線撮影装置を提供することができる。

本発明の移動型Ｘ線撮影装置の実施例の側面図である。 （ａ）は、移動型Ｘ線撮影装置のハンドルの構成図であり、（ｂ）は、駆動制御装置の機能を説明するブロック図である。 （ａ）は、高速モードにおけるハンドルにかかる力と出力トルクの対応関係を示すグラフであり、（ｂ）は、低速モードにおけるハンドルにかかる力と出力トルクの対応関係を示すグラフである。 （ａ）は、高速走行中に選択される走行モードを示し、（ｂ）は、低速走行中に選択される走行モードを示す。

以下、移動型Ｘ線撮影装置の実施例について、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施例の移動型Ｘ線撮影装置は、少なくとも１組の前輪２（本実施例では１組）、少なくとも１組の駆動車輪４（本実施例では１組）を備える台車６を有し、台車６の走行方向（矢印Ａ方向）の前方（台車６の前輪２側）に寄せて支柱８が起立して設けられている。

支柱８には、支持アーム１０が横方向に動かないように固定されており、支柱８自体の回転により、支持アーム１０が支柱８を中心として回転するようになっている。また、支柱８には、支持アーム１０が昇降するためのレールが設けられている。なお、支柱８を台車６に固定し、支持アーム１０と支柱８の連結部が摺動して支持アーム１０を回転するように構成することもできる。

支持アーム１０は、図１の矢印Ｂ方向に伸縮可能であり、先端にＸ線源１２が取り付けられ、Ｘ線源１２の下部にはコリメータ１３が取り付けられている。支持アーム１０の基端には、車輪が設けられ、支柱８に設けられたレールに嵌まるようになっている。また、支持アーム１０とＸ線源１２とコリメータ１３との結合体は、手動で上下方向へ可能なように、支柱８内に設けられたカウンタバランス機構で釣り合いが成されている。なお、支柱８に設けられたレールには、結合体が、上下方向で固定可能なように、ブレーキが設けられている。

また、台車６の支柱アーム１０後方には、Ｘ線源１２を制御するＸ線制御装置１４が収納された筐体１６が載置されている。筺体１６の後部側面には台車６を移動操作するハンドル１８が形成されている。ハンドル１８の基端には、後述する力検出装置２０が連結されている。また筺体１６には、駆動車輪４のトルクを制御する駆動制御装置２２が収納されている。駆動制御装置２２は、駆動車輪４に連結する走行モータ２６を制御して駆動車輪４のトルクを制御する。

また、筐体１６の後部上面には操作パネル３０が配置されている。Ｘ線制御装置１４は、Ｘ線源１２へ管電圧、管電流を供給するとともに、Ｘ線放射のオン／オフ制御を行うものである。操作パネル３０は、Ｘ線撮影条件（管電圧、管電流、撮影時間）を設定する操作器や、操作者が手動で走行モードを設定するための走行モード設定ボタンスイッチ等を有する。また、筐体１６の前部上面には、移動型Ｘ線撮影装置の走行時に、Ｘ線源１２の位置を固定しておくためのロック機構３２が設けられている。

ここで、ハンドル１８及び力検出装置２０の構成について、図２（ａ）を参照して説明する。ハンドル１８は、管状の把持部３４を２つの棒状の支持部３６に渡して形成されている。支持部３６の基端は、筐体１６の後部側面の上部に設けられた穴から内部に挿入されている。

また、支持部３６は、筺体１６内に固定された支持片３５，３７に矢印Ａ方向に摺動可能に支持されている。支持部３６の、支持片３５，３７の間には板４２が固定されている。支持片３５と板４２の間には、支持部３６に装着されたコイルばね３８が位置し、板４２と支持片３７との間には支持部３６に装着されたコイルばね４０が位置している。板４２には、スライドボリューム４４が連結されている。

操作者が、把持部３４を矢印Ａ方向に動かすと、板４２がコイルばね３８，４０のいずれかを押すように動き、板４２と連動してスライドボリューム４４が動く。例えば、操作者が、台車６の前方、図２（ａ）では、紙面右側に台車６を押すと、板４２は、コイルばね３８を伸ばし、コイルばね４０を押すように動き、スライドボリューム４４が紙面右側に動く。スライドボリューム４４の基準位置からの移動により、コイルばね３８，４０の変位が検出される。

検出された変位とコイルばね３８，４０のばね係数に基づいて弾性力が算出され、その弾性力がハンドル１８にかけられた力の大きさとなる。力検出装置２０は、力の大きさに応じた信号を支持部３６、筐体１６に内蔵された通信線を介して駆動制御装置２２に送る。駆動制御装置２２は、その信号に基づいて走行モータを制御して駆動車輪４のトルクを増減することにより台車６の速度を制御する。

本実施例の特徴となる構成、作用について説明する。本実施例は、移動型Ｘ線撮影装置の走行モード設定装置５０が複数（本実施例では２つ）の走行モードを有し、走行モータ２６に取り付けられたエンコーダ２４で検出された台車６の速度と、力検出装置２０で検出された力の大きさとに基づいて走行モードを設定することを特徴とする。なお、走行モード設定装置５０は、駆動制御装置２２に組み込まれている。

ここで、走行モードについて説明する。走行モードは、力検出装置２０で検出された力の大きさ、すなわち、ハンドル１８に加えられる力の大きさと駆動制御装置２２で制御するトルクの関係を表す。その関係は、ハンドル１８に加えられる力の大きさの増加に応じてトルクが増加する関係とする。走行モード設定装置５０が有する複数の走行モードは、ハンドル１８に加えられる力の大きさと駆動車輪４のトルクとの関係がそれぞれ異なる。つまり、走行モードの違いによって、力の大きさの増加に対するトルクの増加の度合いが異なる。本実施例では、高速モード４６と低速モード４８の２種類がある。図３（ａ）に高速モード４６の、図３（ｂ）に低速モード４８のそれぞれのハンドル１８にかかる力とトルクの対応関係を示す。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例では、高速モード４６と低速モード４８の力とトルクの関係は比例関係となっている。ここで、高速モード４６の比例定数は、低速モード４８の比例定数に比べて、大きく設定されている。つまり、ハンドル１８にかかる力が同じであっても、高速モード４６設定時の方が低速モード４８設定時に比べトルクが大きくなる。また、制限速度は、低速モードよりも高速モードの方が大きく設定され、本実施例では、高速モードでは時速５キロ、低速モードでは時速１キロ以上の速度が出ないように設定されている。なお、図３（ａ）、（ｂ）に示すハンドル１８にかかる力が負の部分では、操作者によってハンドル１８を引く力が加わっている。また、トルクが負の部分では、台車６が後方に移動していることを示す。

図２（ｂ）を参照して、駆動制御装置２２、走行モード制御装置５０について、説明する。駆動制御装置２２の走行モード設定装置５０は、ハンドル１８に設けられた力検出装置２０で検出した力の大きさと、走行モータ２６に設けられたエンコーダ２４で検出された台車６の速度を取り込む。走行モード設定装置５０は、取り込んだ力と速度に応じて走行モードを変更して設定する。駆動制御装置２２は、変更された走行モードにしたがって、力検出装置２０で検出した力の大きさに応じて出力トルクの計算を行う。最後に、計算結果を走行モータ２６に出力する。

さらに、図４を参照して、走行モード設定装置５０の走行モードの変更方法について説明する。走行モード設定装置５０は、エンコーダ２４で検出された速度が設定速度（本実施例では、時速４ｋｍ）以上の場合は、ハンドル１８にかかる力の大きさに関わらず、図４（ａ）に示すように、高速モード４６を設定する。つまり、台車６の速度が時速４ｋｍ以上の場合、走行モード設定装置５０は、台車６が病室間の廊下等を高速走行しているとみなして高速モード４６を設定する。操作者は、台車６の速度を時速４ｋｍ以上に保つようにハンドル１８に力をかけ続けることで、高速モードが維持される。

また、ハンドル１８に設定値以上の力がかけられた場合は、台車６の速度に関わらず、図４（ｂ）での区間IIに示すように高速モード４６を設定する。つまり、操作者が台車６を病室内から病室外に移動させ、各病室間の移動のために速度を速めようとしているとみなして高速モード４６を設定する。

一方、走行モード設定装置５０は、エンコーダ２４で検出された速度が設定速度（本実施例では、時速１ｋｍ）未満で、かつ、力検出装置２０で検出された力の大きさが設定値未満の場合は、低速モード４８を設定する。

すなわち、台車６の速度が時速１ｋｍ未満で、ハンドル１８にかけられた力が設定値より小さい場合は、操作者が病室内で装置を移動させている、または、移動させようとしているとみなす。つまり、操作者は、台車６を動かすが、速度を速めようとしていないので、図４（ｂ）の区間Iに示すように、低速モードを設定する。なお、ハンドル１８に設定値以上の力がかけられた場合は、前述したように、操作者が台車６の速度を速めようとしているとみなし、高速モード４６を設定する。

このように本実施例では、台車６の低速時、停止時は、操作者が台車６を高速で移動させたいのか、あるいは、台車６を低速で移動させたいのかをハンドル１８にかかる力の大きさで判定する。そして、力が設定値より大きければ高速移動させたい場合であると判定して高速モード４６を選択し、力が設定値より小さければ低速移動させたい場合であると判定して低速モード４８を選択する。つまり、台車６の低速時、停止時は、ハンドル１８に加えられる力の大きさを連続する複数の区間I、IIに分け、区間ごとに異なる走行モードである低速モード、高速モードをそれぞれ設定しておく。走行モード設定装置５０は、ハンドル１８に加えられた力の大きさが、区間Iと区間IIの境界５４に達したとき、区間Iの低速モードから区間IIの高速モードに切り替える。なお、ハンドル１８に加えられた力の大きさが負の場合、つまり、台車６を引いた場合でも同様である。すなわち、ハンドル１８に加えられた力の大きさが、区間IIIと区間IVの境界５６に達したとき、区間IIIの低速モードから区間IVの高速モードに切り替える。

以上説明したように本実施例によれば、操作者が、ハンドル１８に加える力の大きさを変えれば、自動で走行モードが変更できるので、操作パネルによる走行モードの変更操作を行う必要がない。したがって、走行モードの切り替え操作に伴う安全確保のために台車６を停止させる必要がなくなるから、操作者は、例えば、病室外から病室内に台車６を移動させながらハンドル１８にかける力を調節して、病室内の移動に最適な走行モードを設定することができる。

また、台車６の速度が設定速度以上の場合に、高速モードを設定するようにしたので、台車６の速度を設定速度以上に保つように台車６を押せば、高速モードが維持されるので、ハンドル１８にかける力が小さくても台車６の速度を速めることができ、操作者の操作感度が軽くなるので台車６を楽に移動させることができる。

また、ハンドル１８にかけられた力の大きさが設定値以上の場合に、高速モードを設定するようにしたので、走行モードの切り替え操作を行うことなく、低速モードから高速モードに切り替えることができる。なお、高速モードにおいてハンドル１８にかけられた力の大きさが設定値以上の場合は、高速モードが維持される。

また、台車６の速度が設定速度未満で、かつ、ハンドル１８にかけられた力の大きさが設定値未満の場合は、低速モードを設定するようにしたので、病室内での移動で、操作者が誤ってハンドル１８に大きな力をかけたとしても、高速モードに移行しないので、設定値未満のトルクしか出力されず、操作者の操作感度が重くなるので、台車６が急加速して障害物に当たる危険が少なくなる。

以上、本実施例について説明したが、本発明は、これらに限らず適宜構成を変更して適用することができる。例えば、走行モードは２つ以上有していてもよく、走行モードの数に応じて、図４（ｂ）の区間数を増やしてその数に応じた走行モードを設定することもできる。また、台車６の設定速度、ハンドル１８にかかる力の大きさの設定値は適宜変更することができる。

また、従来の移動型Ｘ線制御装置として、装置の走行姿勢により、走行モードを自動で変更するものがある。具体的には、図１に示すロック機構３２にＸ線源１２が固定されている場合は、高速走行中又は高速走行開始前とみなして高速モードが設定される。また、Ｘ線源１２が固定されていない場合は、低速走行中又は低速走行開始前とみなして低速モードが設定される。このような移動型Ｘ線制御装置に、本発明を適用することができる。例えば、台車６の速度が設定速度以上の場合で、ロック機構３２にＸ線源１２が固定されている状態（以下、ロック状態という。）では高速モードを設定し、ロック機構３２にＸ線源１２が固定されていない状態（以下、アンロック状態という。）では低速モードを設定する。つまり、台車６の速度が設定速度以上でも、アンロック状態の場合は、病室内を移動している可能性があるので、低速モードを設定することにより、さらに急加速するのを防止することができる。

また、台車６の速度が設定速度未満で、ロック状態、かつ、力検出装置２０で検出された力の大きさが設定値以上の場合は、高速モードを設定する。つまり、ロック状態で、ハンドル１８に大きな力がかけられたということは、操作者が台車６を病室外へ移動させようとしている等、台車６の速度を出そうとしているとみなせるからである。なお、アンロック状態の場合は、低速モードを設定するのが好ましい。

また、台車６の速度が設定速度未満で、かつ、ハンドル１８にかけられた力の大きさが設定値未満の場合は、ロック状態、アンロック状態のいずれの状態でも低速モードを設定するのが好ましい。つまり、操作者が台車６を病室内で移動させている等、台車６の速度を出そうとしていないとみなせるからである。なお、どの状態でどの走行モードを設定するかは適宜変更することができる。

また、力検出装置２０は、本実施例のように、ばねを備えている必要はなく、力を検出できるように、例えば、圧力センサで構成されていてもよい。また、走行モード設定装置５０は、駆動制御装置２２と別体に構成されていてもよい。

また、本実施例の高速モード４６及び低速モード４８の力と出力トルクの関係は比例関係となっているが、これに限られず、ハンドル１８に加えられる力の大きさと駆動車輪４のトルクとの関係が、力の大きさの増加に応じてトルクが増加する関係であればよい。例えば、力の大きさとトルクの関係を２次関数で表せるように設定してもよい。なお、力の大きさとトルクの関係は、１対１対応であることが望ましい。

２ 前輪
４ 駆動車輪
６ 台車
８ 支柱
１０ 支持アーム
１２ Ｘ線源
１４ Ｘ線制御装置
１６ 筐体
１８ ハンドル
２０ 力検出装置
２２ 駆動制御装置
２４ エンコーダ
２６ 走行モータ
５０ 走行モード設定装置

Claims (2)

1. 駆動車輪を備えてなる台車を備えた移動型Ｘ線撮影装置であって、
   前記台車を移動操作するハンドルと、該ハンドルに加えられる力の大きさを検出する力検出手段と、前記駆動車輪のトルクを制御する駆動制御手段と、前記ハンドルに加えられる力の大きさと前記駆動制御手段で制御するトルクとの関係が設定された走行モードを複数有する走行モード設定手段と、前記台車の速度を検出する速度検出手段とを備え、
   前記走行モード設定手段は、前記力検出手段で検出された力の大きさと前記速度検出手段で検出された速度とに基づいて前記走行モードを設定することを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
2. 前記走行モード設定手段は、前記駆動車輪のトルクが設定値以上の高速モードと前記駆動車輪のトルクが設定値未満の低速モードの少なくとも２つの走行モードを有し、
   前記速度検出手段で検出された速度が設定速度以上の場合、または、前記検出手段で検出された力の大きさが設定値以上の場合は、前記高速モードを設定し、
   前記速度検出手段で検出された速度が設定速度未満、かつ、前記検出手段で検出された力の大きさが設定値未満の場合は、前記低速モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置。

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