JP5756252B2

JP5756252B2 - 回診用ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP5756252B2
Application number: JP2009061078A
Authority: JP
Inventors: 淳平坂口; 中村　俊晶; 俊晶中村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP2010213769A

Description

本発明は、操作ハンドルの力に応答して前進または後退する動力駆動型Ｘ線撮影装置に係わり、特に、傾斜時にて操作者との間隔を適切に保つ回診用Ｘ線撮影装置に関する。

従来、回診用Ｘ線撮影装置には、この装置の重量が４００ｋｇ以上になるので、走行用のモータが備えられており、モータを駆動することで回診用Ｘ線撮影装置が移動することができる。例えば、特許文献１に開示されているように、このモータ駆動はパルス幅変調（Pulse Width Modulation）制御（以下、ＰＷＭ制御と称す）により制御されており、操作レバーハンドルの位置により、ＰＷＭ制御のパルス幅を制御している。モータの回転数が操作レバーハンドルからの入力信号に対する所定の回転数よりも低ければ、ＰＷＭ制御のパルス幅を広げることでモータの回転数を上げる。また、モータの回転数が操作レバーハンドルからの入力信号に対する所定の回転数よりも高ければ、ＰＷＭ制御のパルス幅を狭めることでモータの回転数を下げる。このようにして、操作レバーハンドルの位置によりモータの回転数を制御している。

また、回診用Ｘ線撮影装置にはブレーキレバーが備えられており、ブレーキレバーを握ると車輪と接続するモータにかけられていた電磁ロックが解除される構成である。つまり、操作者が回診用Ｘ線撮影装置から離れている時など、ブレーキレバーを握っていない時には、モータに電磁ロックが掛けられ回診用Ｘ線撮影装置は停止している。これに対して、回診用Ｘ線撮影装置を走行させる時には、操作者がブレーキレバーを握りながら操作レバーハンドルを前または後に移動させることで、モータに掛けられた電磁ロックが解除され前進または後進することができる。このように、回診用Ｘ線撮影装置を走行させるには、ブレーキレバーを握りながら操作ハンドルを前または後ろへ押さなければならない。

この回診用Ｘ線撮影装置は回診用でありながら重量が非常に重いので、操作者が一人で走行するためにアシスト機能が備えられており、例えば、特許文献２に開示されているように、走行面の傾斜状態を検知することにより、傾斜状態に応じてモータ走行か人力走行かモータブレーキ作動かを自動的に切り換えることがなされていた。

特開２００１−２５８８７２号公報特開２０００−６０８３３号公報

しかしながら、操作者がブレーキレバーを握ってから操作ハンドルを前または後ろへ押すまでには時間差がある。特に坂道において発進する場合には、ブレーキの解除からモータ駆動までの時間差により、回診用Ｘ線撮影装置が坂道を勝手に下り出して、回診用Ｘ線撮影装置と操作者とが接触または操作者が引っ張られるおそれがある。

例えば坂道を下る場合、回診用Ｘ線撮影装置には、重力の傾斜平行成分が発生するので、斜面に平行に下りる力が発生する。図７に示すように、傾斜の角度をθとし、回診用Ｘ線撮影装置４０の重量をＭとすると、Ｍｇｓｉｎθ（ｇ：重力加速度）の力が回診用Ｘ線撮影装置４０に発生する。ここで、Ｍが４００ｋｇ以上になるので、操作者が制止できる力では無い。図７に示すように操作者が回診用Ｘ線撮影装置４０を引きながら坂道を下りる場合、回診用Ｘ線撮影装置４０が操作者に接近して、操作者の足を車輪に巻き込む危険性がある。また、図８に示すように、操作者が回診用Ｘ線撮影装置４０を押しながら坂道を下りる場合、回診用Ｘ線撮影装置４０の速度が加速して、操作者が引っ張られる危険性がある。このように、回診用Ｘ線撮影装置４０が坂道を下りる場合、操作者に恐怖を感じさせるだけでなく、操作者に危害を加えることもあり得る。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、坂道の発進時および走行時において、操作者との間に適切な距離を維持することができる回診用Ｘ線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、回診用Ｘ線撮影装置であって、互いに独立に駆動される一対の車輪と、前記車輪のブレーキ作動またはブレーキ解除のブレーキ信号を送るブレーキ操作手段と、前記車輪を駆動するモータと、前記モータを駆動制御するモータ駆動制御回路と、前記回診用Ｘ線撮影装置の傾斜状態を検出する傾斜角度検出部と、前記傾斜角度検出部にて検出された傾斜角度から前記回診用Ｘ線撮影装置に発生する重力の傾斜方向に平行な成分である傾斜引力を算出する傾斜引力算出部と、前記傾斜引力算出部にて算出された傾斜引力とつりあうトルクを算出するつり合いトルク算出部とを備え、前記ブレーキ操作手段により前記車輪へのブレーキが解除されると、前記つり合いトルク算出部にて算出されたトルクを前記モータ駆動制御回路が前記モータに発生させることを特徴とする。

上記構成によれば、回診用Ｘ線撮影装置の傾斜状態を傾斜角度検出部が検出し、この傾斜角度において回診用Ｘ線撮影装置に発生する重力の傾斜方向に平行な成分である傾斜引力を傾斜引力算出部が算出する。さらに、算出された傾斜引力とつりあうトルクをつり合いトルク算出部が算出する。ブレーキ操作手段により車輪へのブレーキが解除されると、つり合いトルク算出部で算出されたトルクをモータ駆動制御回路がモータに発生させる。操作者が坂道発進時にブレーキを解除しても、回診用撮影装置は傾斜引力とつりあうトルクにてモータが駆動されるので、静止状態を維持することができる。これより、操作者と回診用撮影装置との距離が適切に保たれるので、操作者が回診用撮影装置に引っ張られたり、巻き込まれたりすることがない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、操作ハンドルに加えられた進行方向の操作力を検出し操作信号を送る操作力検出手段と、前記操作力検出手段により検出された操作信号の信号値に応じて走行トルクを算出する走行トルク算出部と、前記つり合いトルク算出部にて算出されたトルクと前記走行トルク算出部にて算出された走行トルクとを加算してモータ駆動トルクを算出するモータ駆動トルク算出部とを備え、前記モータ駆動トルク算出部にて算出されたモータ駆動トルクを前記モータ駆動制御回路が前記モータに発生させることを特徴とする。

上記構成によれば、操作力検出手段により検出された操作信号の信号値に応じて走行トルクが算出され、この走行トルクとつり合いトルク算出手段が算出したトルクとを加算したモータ駆動トルクにてモータ駆動制御回路がモータを駆動する。これより、回診用Ｘ線撮影装置が坂道を下りる方向に走行する場合でも、傾斜引力を利用した走行をすることができるので、急加速を防ぐことができ滑らかな走行をすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の回診用Ｘ線装置において、前記モータまたは前記車輪の回転速度を計測するエンコーダと、前記エンコーダが計測した回転速度と前記車輪の大きさより前記回診用Ｘ線撮影装置の走行速度を算出する走行速度算出部と、前記走行速度算出部が算出した走行速度が予め定められた制限速度内であるかを判別する速度制限判別部と、走行速度が制限速度を超過した分に応じて前記モータに進行方向とは逆向きのトルクを算出するモータ逆駆動トルク算出部とを備え、前記走行速度算出部が算出した走行速度が前記制限速度を超えたことを判別すると、前記モータ逆駆動トルク算出部が算出したトルクを前記モータ駆動制御回路が前記モータに発生させて走行速度を制限速度以内へ減速させることを特徴とする。

上記構成によれば、エンコーダがモータまたは車輪の回転速度を検出し、この回転速度と車輪の大きさより走行速度算出部が回診用Ｘ線撮影装置の走行速度を算出し、この走行速度が予め定められた制限速度内であるか速度制限判別部が判別する。走行速度が制限速度を超える場合、走行速度が制限速度を超過分した分に応じてモータに進行方向とは逆向きのトルクをモータ逆駆動トルク算出部が算出し、この算出されたトルクをモータ駆動制御回路がモータに発生させるので、モータにブレーキ作用が生じ、走行速度を制限速度内に減速することができる。これより、坂道を下りる方向に走行する場合でも、回診用Ｘ線撮影装置の走行速度が予め定められた制限速度よりも大きくなると、直ちにブレーキが作用して制限速度内に減速するので、操作者が安心して走行することができる。操作者と回診用Ｘ線撮影装置との相対速度が急変することがないので、操作者と回診用Ｘ線撮影装置との距離を適切に保つことができる。

本発明に係る回診用Ｘ線撮影装置によれば、坂道の発進時および走行時において、操作者との間に適切な距離を維持することができる。

実施例に係る回診用Ｘ線撮影装置の側面図である。実施例に係る回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。実施例１に係るＣＰＵの処理構成を示すブロック図である。実施例１に係るモータ駆動回路を示す回路図である。実施例に係る回診用Ｘ線撮影装置に発生する力を示す説明図である。実施例に係る回診用Ｘ線撮影装置に発生する力を示す説明図である。従来例に係る回診用Ｘ線撮影装置に発生する力を示す説明図である。従来例に係る回診用Ｘ線撮影装置に発生する力を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１は回診用Ｘ線撮影装置の概略側面図であり、図２は回診用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図であり、図３はＣＰＵの制御構成を示すブロック図であり、図４はモータ駆動回路を示す回路図である。

＜回診用Ｘ線撮影装置＞
図１および図２に示すように、回診用Ｘ線撮影装置（以下、撮影装置と称す）１は、Ｘ線を照射するＸ線管２と、Ｘ線管２を保持するアーム３と、アーム３を支持しつつ台車４上で旋回可能な支柱５と、旋回自在の前輪５およびかじ取り不能の後輪６とを備え、台車４に取り付けられたハンドル保持台７に設けられたレバーハンドル８を前または後に操作することによって、台車４の下部に設けられた駆動モータ９が回転して前進または後進することができる。駆動モータ９には、ブレーキ機構１０が備えられており、ハンドル保持台７に設けられたブレーキレバー１１を離していると、ブレーキ機構１０から駆動モータ９へブレーキが作動し駆動モータ９が電磁ロックされ、後輪６にブレーキが掛けられる。ブレーキレバー１１を握ると、ブレーキ機構１０から駆動モータ９へのブレーキが解除され、駆動モータ９の電磁ロックが解除され、後輪６へのブレーキが解除される。後輪６は本発明における車輪に相当し、ブレーキレバー１１は本発明におけるブレーキ操作手段に相当する。

アーム３にはＸ線管２の支持機構と回転機構が備えられており、水平方向に伸縮するアーム３は支柱５上をスムースに垂直移動し、バランスが取れる機構に設計され、被検者の撮影部位に応じてあらゆる方向と空間的な位置に、Ｘ線管２のコリメータ１２（Ｘ線放射口）をむけることができる。

台車４の後部には固定したかじ取り不能の一対の後輪６が設けられ、台車４の前部には、一対のキャスターすなわち旋回自在の前輪５によって支持されている。また、後輪６と駆動モータ９は左右に独立の制御系統を持ち、後輪６は、台車に装着された駆動モータ９により互いに独立に駆動される。

そして、台車４には、自動車用バッテリとインバータで主回路１００〜１２０Ｖ、６０Ｈｚを内部電源とし、高電圧変圧器とコンデンサとを備えている。その制御回路はソリッドシステム化され、撮影操作は自動プログラム化したワンタッチ式の装置が多く使用されている。

また、前輪５および後輪６にはゴムタイヤなどを用い、病室での出入りが自在であるように設計され、その他、カセッテボックス、付属装置を備えている。この撮影装置１は移動型装置として小型・軽量で移動操作性の良いことが重要であり、病院内でベッドルーム、技工室、手術室、小児室、レントゲン室、乳児室、エレベータ等に容易に移動して、手軽に現場でＸ線撮影用として使用される。

レバーハンドル８は比較的堅いが可撓性のあるバネ部材を介して台車４に接続されている。台車４の両側に接続された２個所のバネ部材は、堅い板バネで構成され、そのバネ部材を設けたことにより、レバーハンドル８を押したり引いたりするようなレバーハンドル８に加えられる力に応じて、レバーハンドル８を僅かに前後方向に変位させることができる。レバーハンドル８を前後に操作することで、バネ部材のバネ作用により、レバーハンドル８は比較的容易に変位させることができるとともに、レバーハンドル８を離したとき、中心位置にすばやく復帰させることができる。

レバーハンドル８の両端にはレバーハンドル８と共に動く一対の線形磁石がそれぞれ取り付けられている。一方、一対のホール効果センサ１３が台車４に取り付けられ、それぞれ対応する磁石に隣接して配置される。

ホール効果センサ１３が磁石に対して中心位置にあるとき、ホール効果センサ１３の出力信号はゼロ・レベルになり、磁石をずらすと、ホール効果センサ１３の出力信号は正の最大値と負の最大値の間でほぼ線形に変化する。つまり、ホール効果センサ１３は圧力センサとして機能する。

センサ信号の符号すなわち極性はレバーハンドル８の変位の方向を表し、センサ信号の大きさは変位量に比例する。このようにして、レバーハンドル８に加わる操作力を電気信号に変換することができる。また、ホール効果センサ１３以外の圧力センサを用いて操作力を検出してもよい。ホール効果センサ１３は本発明における操作力検出手段に相当する。

操作者が台車４のレバーハンドル８を前または後に操作すると、レバーハンドル８の両端に設けられたホール効果センサ１３からの操作力信号Ｆｔが左右独立してＣＰＵ（Central Processing Unit）１５に入力される。なお、操作力信号Ｆｔの左右両系統の信号処理はそれぞれ独立して処理されるが、その処理手順は左右両系統ともに同様であるので、以下右系統の信号処理の説明を省略し、左系統のみを説明する。

また、ブレーキレバー１１が握られているかどうかの信号もＣＰＵ１５に入力される。ブレーキレバーが握られている時は、ブレーキ解除の信号がブレーキレバー１１からＣＰＵ１５に送られ、ブレーキレバーが握られていない時は、ブレーキ動作の信号がブレーキレバー１１からＣＰＵ１５に送られる。一方、後輪６の車軸に設けられた駆動モータ９の回転速度Ｖｔを検出するエンコーダ１６から、モータ回転速度信号がＣＰＵ１５に入力される。エンコーダ１６はモータの回転速度を検出してもよいし、後輪６の回転速度を検出してもよい。

傾斜角度検出部１７は、撮影装置１の傾斜角度を検出することができる。傾斜角度検出部１７として、ジャイロスコープや重力センサ等を採用することができる。傾斜角度検出部１７から、回診用Ｘ線撮影装置１の傾斜角度に応じて傾斜信号が傾斜引力算出部１８に入力される。傾斜引力算出部１８は、入力された傾斜信号より撮影装置１に発生する重力の傾斜方向に平行な成分（以下傾斜引力と称す）を算出し、この傾斜引力の値をＣＰＵ１５へ送る。

次に、ＣＰＵ１５は、ホール効果センサ１３からの前進、後退の操作力信号Ｆｔに比例した走行駆動トルクを算出するとともに、傾斜引力算出部から送られた傾斜信号を基に傾斜引力とつり合うつりあいトルクを算出し、両トルクを合算したモータ駆動トルクを算出して、このモータ駆動トルクをＰＷＭ制御回路１９へ送る。

ＰＷＭ制御回路１９は、ＣＰＵ１５から送られたモータ駆動トルクを基にデューティ比を算出し、算出されたデューティ比のスイッチングパルス信号を生成し、このスイッチングパルス信号をモータ駆動回路２０へ送ることで、モータ駆動回路２０をＰＷＭ制御する。

モータ駆動回路２０はＰＷＭ制御回路１９から送られるＰＷＭ制御されたスイッチングパルス信号により、駆動モータ９に流れる電流をオン・オフ制御することで駆動モータ９を駆動する。ＰＷＭ制御回路１９とモータ駆動回路２０とは、本発明におけるモータ駆動制御回路に相当し、駆動モータ９は本発明におけるモータに相当する。

こうして回転する駆動モータ９の回転速度Ｖｔをエンコーダ１６が検出し、そのモータ回転速度信号が再びＣＰＵ１５に入力される。回転速度Ｖｔがレバーハンドル８からの操作力信号Ｆｔに対する所定の回転数よりも低ければ、より大きい走行トルクを算出する。また、所定の回転数よりも高ければ走行トルクを減少させて帰還制御する。ＣＰＵ１５は、それに対応したモータ駆動トルクをＰＷＭ制御回路１９に入力し、ＰＷＭ制御回路１９はＣＰＵ１５から送られたモータ駆動トルクに従ってデューティ比を調節してモータ駆動回路２０をＰＷＭ制御し、モータ駆動回路２０は駆動モータ９の回転速度Ｖを制御するものである。次に各構成部について詳細に説明する。

＜ＣＰＵ＞
ＣＰＵ１５は、回診用Ｘ線撮影装置１の傾斜状態に応じて、傾斜引力とつり合うトルク力を算出する。図３に示すように、傾斜引力算出部１８から送られた傾斜引力の値から、つり合いトルク算出部２３では、その傾斜引力とつりあう、つりあいトルクＴ_Ｅを算出する。つり合いトルク算出部２３で算出されたつりあいトルクＴ_Ｅはモータ駆動トルク算出部２４へ転送される。

また、ホール効果センサ１３からのセンサ信号により、走行トルク算出部２５は、レバーハンドル８の変位に比例したセンサ信号の信号値の強度に応じた走行トルクＴ_Ｒを算出する。つまり、信号値の強度が大きいほど走行トルクＴ_Ｒは大きいトルク値として算出される。算出された走行トルクＴ_Ｒはモータ駆動トルク算出部２４へ転送される。

モータ駆動トルク算出部２４では、ブレーキレバー１１からのブレーキ解除の信号が転送されると、つり合いトルクＴ_Ｅと走行トルクＴ_Ｒとを加算したモータ駆動トルクＴ_Ｍを算出する。操作者がブレーキレバー１１を握った直後であれば、レバーハンドル８が前又は後に移動されておらずホール効果センサ１３からのセンサ信号はゼロであるので、つり合いトルクＴ_Ｅだけがモータ駆動トルク算出部２４に転送される。これより、モータ駆動トルクＴ_Ｍとしてつり合いトルクＴ_Ｅが算出される。

しばらくして、操作者がレバーハンドル８を前または後に操作すると、つり合いトルクＴ_Ｅと走行トルクＴ_Ｒとがモータ駆動トルク算出部２４に転送されるので、モータ駆動トルクＴ_Ｍはつり合いトルクＴ_Ｅと走行トルクＴ_Ｒとを加算した値となる。このようにして算出されたモータ駆動トルクＴ_ＭはＰＷＭ制御回路１９へ転送される。

また、坂道を下る走行時には、ＣＰＵ１５は撮影装置１の走行速度を監視しつつ、予め定められた速度制限を超えた場合には、制限速度で走行するように駆動モータ９を逆駆動するトルクを算出する。

駆動モータ９と同軸に設けられたエンコーダ１６からの駆動モータ９の回転速度信号は、ＣＰＵ１５内の走行速度算出部３１に転送される。走行速度算出部３１は、エンコーダ１６から送られる駆動モータ９の回転速度と、後輪６の外径より撮影装置１の走行速度を算出する。この算出された走行速度は速度制限判別部３２へ送られる。

速度制限判別部３２では、算出された速度が予め設定された速度を超えるか超えないかの判別を行う。走行速度算出部３１で算出された撮影装置１の速度が予め設定された速度、例えば２．５ｋｍ／ｈ以下である場合には、速度制限判別部３１はモータ逆駆動トルク算出部３１に対してなにも作動しない。しかしながら、走行速度算出部３１で算出された撮影装置１の速度が予め設定された速度（２．５ｋｍ／ｈ）を超えている場合には、速度制限判別部３１は、モータ逆駆動トルク算出部３３に対して速度制限の指示を送る。この際、速度制限判別部３１は、速度制限の指示を送るとともに、撮影装置１の制限速度に対しての速度超過分をデータとして転送する。

モータ逆駆動トルク算出部３３では、予め設定された速度未満になるように駆動モータ９に逆回転のトルクを発生させる逆回転トルクＴ_Ｖを、速度制限判別部３１から送られてきた速度超過分のデータを基に算出する。モータ逆駆動トルク算出部３３は、駆動モータ９に逆回転のトルクが発生するように、ＰＷＭ制御回路に対して駆動モータ９に制動電流が流れるように指示してもよいし、駆動モータ９に逆電圧を負荷するように指示してもよい。

＜ＰＷＭ制御回路＞
ＰＷＭ制御回路１９は、ＣＰＵ１５から送られるモータ駆動トルクＴ_Ｍまたは逆回転トルクＴ_Ｖからモータ駆動回路２０へ流す電流のオン・オフ制御するデューティ比を算出し、スイッチングパルス信号をモータ駆動回路２０へ転送する。

＜モータ駆動回路＞
モータ駆動回路２０は、例えば、図４に示すように、直流定電圧が出力される直流電源Ｖと、供給される電流により装置を走行させる駆動モータ９と、ＦＥＴトランジスタ等のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４で構成されたＨブリッジ回路と、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４と並列に接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４と、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオン、オフするためのスイッチング素子駆動回路２８とを備える。

スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２とは、両端が直流電源Ｖと接続された通電線２９に直列に接続されており、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４とは、両端が直流電源Ｖと接続された通電線３０に直列に接続されている。すなわち、通電線２９と通電線３０とは互いに並列に接続されている。また、駆動モータ９は、通電線２９のスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２との間、並びに通電線３０のスイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４との間に接続されている。

このＨ型ブリッジ回路によれば、スイッチング素子ＳＷ１をオン状態、ＳＷ２とＳＷ３とをオフ状態にして、ＳＷ４をＰＷＭ制御すれば、駆動モータ９を正転駆動することができる。また、スイッチング素子ＳＷ３をオン状態、ＳＷ１とＳＷ４とをオフ状態にしてＳＷ２をＰＷＭ制御すれば、駆動モータ９を逆転駆動することができる。

モータ駆動回路２０内のスイッチング素子駆動回路２８には、ＰＷＭ制御回路１９からスイッチングパルス信号が送られる。このスイッチングパルス信号に基づいてスイッチング素子駆動回路２８から駆動信号が発せられてスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４とがオン・オフ制御される。スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４とがオン状態のときに、直流電源Ｖ、スイッチング素子ＳＷ１、モータ１１、スイッチング素子ＳＷ４とで閉回路が形成されるのでモータの駆動電流Ｉａが流れて駆動モータ９が正回転して回診用Ｘ線撮影装置１が前方向へ加速する。

一方、回診用Ｘ線撮影装置１を後方へ走行させたい場合には、同様に、レバーハンドル８を後ろへ操作すると、スイッチング素子駆動回路２８から駆動信号が発せられてスイッチング素子ＳＷ２とＳＷ３とがオン状態、ＳＷ１とＳＷ４とがオフ状態となり、上記駆動電流Ｉａとは逆方向の駆動電流が流れて駆動モータ９が逆回転して回診用Ｘ線撮影装置１が後方へ移動する。

次に、坂道において撮影装置１が発進する場合を説明する。
まず、撮影装置１がブレーキ機構１０により駆動モータ９に電磁ロックが掛けられて停止している時に、傾斜引力算出部１８から撮影装置１の傾斜角度における傾斜引力がつり合いトルク算出部２３に転送され、つり合いトルク算出部２３はこの傾斜引力とつりあうつり合いトルクＴ_Ｅを算出し、モータ駆動トルク算出部２４へつり合いトルクＴ_Ｅを転送する。撮影装置１は停止しており、レバーハンドル８は中心位置にあるので、ホール効果センサ１３から走行トルク算出部２５へ送られる信号はゼロである。これより、撮影装置１が停止している場合、モータ駆動トルク算出部２４で算出されるモータ駆動トルクＴ_Ｍは、つり合いトルクＴ_Ｅと同じ値である。

撮影装置１を移動する時には、操作者はまずブレーキレバー１１をレバーハンドル８と共に握るので、駆動モータ９に掛けられていたブレーキ機構１０による電磁ロックが解除される。電磁ロックが解除されると、撮影装置１に作用する傾斜引力により、傾斜を下りる方向に撮影装置１が加速しようとする。しかしながら、ブレーキレバー１１が握られると、直ちに、ブレーキレバー１１よりモータ駆動トルク算出部２４へブレーキ解除の信号が転送される。モータ駆動トルク算出部２４は、このブレーキ解除の信号を受信すると、既に算出したモータ駆動トルクＴ_ＭをＰＷＭ制御回路１９へ転送する。

ＰＷＭ制御回路１９は、転送されたモータ駆動トルクＴ_Ｍすなわちつり合いトルクＴ_Ｅを発生させるためのデューティ比のスイッチングパルス信号にてモータ駆動回路２０に流れる駆動電流ＩａをＰＷＭ制御する。これより、駆動モータ９につり合いトルクＴ_Ｅが発生し、撮影装置１は、モータ駆動力により傾斜引力とは逆向きにトルクが発生し、ブレーキが解除されても坂道上で停止状態を維持することができる。

その後、操作者がレバーハンドル８を前または後ろへ倒すと、レバーハンドル８が変位した量をホール効果センサ１３が検出し、その検出信号の強さに応じて走行トルク算出部２５は走行トルクＴ_Ｒを算出する。算出された走行トルクＴ_Ｒはモータ駆動トルク算出部２４にてつり合いトルクＴ_Ｅと加算され、モータ駆動トルクＴ_Ｍが算出される。

坂道を上る方向であれば、つり合いトルクＴ_Ｅと走行トルクＴ_Ｒとは同じ向きであるので、単純に両トルクの大きさを加算したトルクがモータ駆動トルクＴ_Ｍとなる。坂道を下る方向であれば、つり合いトルクＴ_Ｅと走行トルクＴ_Ｒとは逆向きになるので、両トルクを加算しても、つり合いトルクＴ_Ｅの大きさと走行トルクＴ_Ｒの大きさとの大小関係で、モータ駆動トルクＴ_Ｍの向きがかわる。

坂道を撮影装置１を操作者が引きながら下りる際に、図５に示すように、走行トルク｜Ｔ_Ｒ｜＞つり合いトルク｜Ｔ_Ｅ｜の場合、モータ駆動トルクＴ_Ｍの大きさは、（走行トルク｜Ｔ_Ｒ｜−つり合いトルク｜Ｔ_Ｅ｜）として算出される。つまり、走行トルクＴ_Ｒとして傾斜引力Ｍｇｓｉｎθを利用することでモータの駆動力を抑えることができ、バッテリの消耗を防ぐことができる。また、滑らかな加速の走行をすることができる。なお、坂道を操作者が撮影装置１を押して下りる場合も同様である。

また、坂道を撮影装置１を操作者が引きながら下りる際に、図６に示すように、走行トルク｜Ｔ_Ｒ｜＜つり合いトルク｜Ｔ_Ｅ｜の場合、モータ駆動トルクＴ_Ｍの大きさは、（つり合いトルク｜Ｔ_Ｅ｜−走行トルク｜Ｔ_Ｒ｜）として算出される。つまり、傾斜引力に対して、モータ駆動トルクＴ_Ｍの分だけ逆トルクを駆動モータ９に掛けながら坂道を下りる。これより、撮影装置１が急加速するのを防ぐことができる。なお、坂道を操作者が撮影装置１を押して下りる場合も同様である。

次に、坂道を下りる方向へ走行中に撮影装置１の速度が上がり、予め定められた制限速度に達した場合、撮影装置１は駆動モータ９に強制的に逆回転トルクを発生させるので、撮影装置１にブレーキが作動する。以下、このブレーキ作動について説明する。

まず、図３に示すように、撮影装置１が走行中には、エンコーダ１６より駆動モータ９のモータ回転数がＣＰＵ１５内の走行速度算出部３１に転送される。走行速度算出部３１では、モータ回転数と予め入力された後輪６の外径より、撮影装置１の走行速度を算出する。算出された走行速度は速度制限判別部３２へ転送される。

速度制限判別部３２では、転送された走行速度が予め設定された制限速度を超えるか超えないかの監視をする。走行速度が制限速度を超えたことを判別すると、走行速度と制限速度との差をモータ逆駆動トルク算出部３３へ転送する。

モータ逆駆動トルク算出部３３は、走行速度と制限速度との差が転送されると、モータ駆動トルク算出部２４からＰＷＭ制御回路１９へのモータ駆動トルクＴ_Ｍの転送を中止させる。さらに、走行速度と制限速度との差の分だけ撮影装置１を減速するための逆回転トルクＴ_Ｖを算出する。算出した逆回転トルクＴ_ＶはＰＷＭ制御回路１９へ転送される。ＰＷＭ制御回路１９は、逆回転トルクＴ_Ｖに基づいてモータ駆動回路２０をＰＷＭ制御することで、駆動モータ９に逆回転トルクＴ_Ｖが発生し、制限速度内で撮影装置１を走行することができる。

モータ逆駆動トルク算出部３３からＰＷＭ制御回路１９へ逆回転トルクＴ_Ｖが転送されている間は、モータ駆動トルク算出部２４からＰＷＭ制御回路１９へのモータ駆動トルクＴ_Ｍの転送が中止されているので、操作者が、たとえレバーハンドル８を坂を下りる方向に倒していたとしても、駆動モータ９に逆回転トルクを発生させることができる。これより、操作者が慌ててレバーハンドル８を間違って操作したとしても、撮影装置１は減速されるので、安全に坂道を下りることができる。

このように、実施例１の撮影装置１によれば、坂道においてブレーキレバー１１を握ることで駆動モータ９への電磁ロックが解除された直後に、駆動モータ９に傾斜引力とつりあう、つり合いトルクＴ_Ｅが発生するので、静止状態を維持することができる。これより、撮影装置１が操作者に接近して巻き込んだり、操作者を引っ張って加速しだすことがないので、操作者は撮影装置１と適切な距離を保つことができ安心して操作することができる。

また、撮影装置１が坂道を走行しているときは、レバーハンドル８の操作により算出された走行トルクをそのままモータ駆動トルクとして駆動モータ９を駆動しないで、装置１に発生する傾斜引力とつりあう、つり合いトルクに走行トルクを加算することで、急加速するのを防ぐことができる。また、走行トルクとして傾斜引力を利用することもできるので、バッテリの負担を軽減することができる。

さらに、坂道を下りる方向へ走行中に、撮影装置１が予め設定された制限速度を超えた場合においても、速度制限判別部３２が走行速度が制限速度を超えたことは判別し、モータ逆駆動トルク算出部３３により、モータ逆駆動トルク算出部３３が制限速度内で走行するために必要な逆トルクを算出して、ＰＷＭ制御回路１９がこの逆トルクを駆動モータ９に発生させるようにモータ駆動回路２０をＰＷＭ制御するので、撮影装置１は制限速度内で走行することができる。これより、不用意に撮影装置１と操作者とが接近または離れることがないので、安心して走行することができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、制限速度は予め設定された速度であったが、操作者が好む制限速度を設定できる構成でもよい。これより、体格の異なる操作者のそれぞれに適した走行速度で撮影装置を走行することができる。

（２）上述した実施例では、モータ駆動回路２０はＨ型のブリッジ回路であったがこれに限らず、ハーフ型ブリッジ回路など、他の回路構成でもよい。

（３）上述した実施例では、ＰＷＭ制御をすることで、スイッチング素子のオン・オフ制御を実施していたが、これに限らず、ＰＮＭ（Pulse Number Modulation）制御することで、スイッチング素子のオン・オフ制御をしてもよい。

（４）上述した実施例では、スイッチング素子のオン・オフ制御をＰＷＭ制御することで駆動モータ９のトルク出力を調節していたが、これに限らず、電源電圧の直流電圧の出力をＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御することで、駆動モータ９のトルク出力を調節してもよい。

１ … 回診用Ｘ線撮影装置
６ … 後輪
９ … 駆動モータ
１１ … ブレーキレバー
１３ … ホール効果センサ
１５ … ＣＰＵ
１６ … エンコーダ
１７ … 傾斜角度検出部
１８ … 傾斜引力算出部
１９ … ＰＷＭ制御回路
２０ … モータ駆動回路
２３ … つり合いトルク算出部
２４ … モータ駆動トルク算出部
２５ … 走行トルク算出部
３１ … 走行速度算出部
３２ … 速度制限判別部
３３ … モータ逆駆動トルク算出部

Claims

回診用Ｘ線撮影装置であって、
互いに独立に駆動される一対の車輪と、
前記車輪のブレーキ作動またはブレーキ解除のブレーキ信号を送るブレーキ操作手段と、
前記車輪を駆動するモータと、
前記モータを駆動制御するモータ駆動制御回路と、
前記回診用Ｘ線撮影装置の傾斜状態を検出する傾斜角度検出部と、
前記傾斜角度検出部にて検出された傾斜角度から前記回診用Ｘ線撮影装置に発生する重力の傾斜方向に平行な成分である傾斜引力を算出する傾斜引力算出部と、
前記傾斜引力算出部にて算出された傾斜引力とつりあうトルクを算出するつり合いトルク算出部とを備え、
前記ブレーキ操作手段により前記車輪へのブレーキが解除されると、前記つり合いトルク算出部にて算出されたトルクを前記モータ駆動制御回路が前記モータに発生させることを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。
請求項１に記載の回診用Ｘ線撮影装置において、
前記モータまたは前記車輪の回転速度を計測するエンコーダと、
前記エンコーダが計測した回転速度と前記車輪の大きさより前記回診用Ｘ線撮影装置の走行速度を算出する走行速度算出部と、
前記走行速度算出部が算出した走行速度が予め定められた制限速度内であるかを判別する速度制限判別部と、
走行速度が制限速度を超過した分に応じて前記モータに進行方向とは逆向きのトルクを算出するモータ逆駆動トルク算出部とを備え、
前記走行速度算出部が算出した走行速度が前記制限速度を超えたことを判別すると、前記モータ逆駆動トルク算出部が算出したトルクを前記モータ駆動制御回路が前記モータに発生させて走行速度を制限速度以内へ減速させることを特徴とする回診用Ｘ線撮影装置。