JP6139262B2 - X-ray high voltage device - Google Patents

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本発明の実施形態は、多焦点X線管に電圧を供給するX線高電圧装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an X-ray high voltage apparatus that supplies voltage to a multifocal X-ray tube.

従来、三極X線管を用いてX線の照射を制御する方式がある。三極X線管は、例えば回転陽極と、陰極としてのフィラメントと、収束電極としてのグリッドとを備える。フィラメントに対するグリッドの電位(グリッドバイアス)を、電子放出が可能な電位と不可能な電位の間で切り換えることにより、X線の波形をパルス状に変化させることができる。   Conventionally, there is a method of controlling X-ray irradiation using a triode X-ray tube. The triode X-ray tube includes, for example, a rotating anode, a filament as a cathode, and a grid as a focusing electrode. By switching the potential of the grid (grid bias) with respect to the filament between a potential at which electrons can be emitted and a potential at which electrons cannot be emitted, the X-ray waveform can be changed in a pulse shape.

グリッドバイアス用の電源は、高耐圧の絶縁トランスを用いて供給される。例えば中性点接地方式のX線高電圧装置において、X線管の管電圧を150kVとする場合にあっては、絶縁トランスは75kVの耐電圧が必要となる。   The power supply for the grid bias is supplied using a high-voltage insulating transformer. For example, in a neutral point grounding X-ray high voltage apparatus, when the tube voltage of the X-ray tube is set to 150 kV, the insulation transformer needs a withstand voltage of 75 kV.

三極X線管においては、グリッドバイアス用の絶縁トランスの他に、管電圧を発生させるための電源用の絶縁トランスと、フィラメントを加熱するための電源用の絶縁トランスが必要となる。さらに、複数のフィラメントを備える多焦点型のX線管にあっては、各フィラメントの数だけ、各フィラメントを加熱するための電源用の絶縁トランスが必要となる。   In the triode X-ray tube, in addition to an insulating transformer for grid bias, an insulating transformer for power source for generating a tube voltage and an insulating transformer for power source for heating the filament are required. Furthermore, in a multifocal X-ray tube having a plurality of filaments, an insulating transformer for power supply for heating each filament is required by the number of each filament.

高耐圧の絶縁トランスは、十分な絶縁距離を確保する必要がある。したがって、多数の絶縁トランスが必要な場合には、X線管に電圧を供給するX線高電圧装置が大型化してしまう。   It is necessary to secure a sufficient insulation distance for a high voltage insulation transformer. Therefore, when a large number of insulating transformers are required, the X-ray high voltage apparatus for supplying a voltage to the X-ray tube becomes large.

特開2002−33064号公報JP 2002-33064 A

実施形態の目的は、X線高電圧装置を小型化することである。   The purpose of the embodiment is to reduce the size of the X-ray high voltage apparatus.

一実施形態に係るX線高電圧装置は、陽極と、複数のフィラメントと、前記複数のフィラメントから前記陽極に向けて放出される電子を阻止するグリッドとを備える多焦点X線管に高電圧を供給するX線高電圧装置であって、複数のインバータと、複数のトランスと、複数の整流器と、切換回路とを備える。   An X-ray high voltage apparatus according to an embodiment provides a high voltage to a multifocal X-ray tube including an anode, a plurality of filaments, and a grid that blocks electrons emitted from the plurality of filaments toward the anode. An X-ray high voltage apparatus to be supplied, comprising a plurality of inverters, a plurality of transformers, a plurality of rectifiers, and a switching circuit.

上記複数のインバータは、上記複数のフィラメントのそれぞれに対して設けられる。上記複数のトランスは、上記複数のインバータのそれぞれに接続され、上記インバータからの出力を変圧するとともに、接続先の上記インバータに対応する上記フィラメントに当該変圧後の出力を供給する。上記複数の整流器は、上記複数のトランスのうちの少なくとも2つのトランスにて変圧された出力を整流してグリッドバイアス用の出力を生成する。上記切換回路は、上記複数の整流器にて整流された出力の間で、上記グリッドに供給する出力を選択的に切り換える。   The plurality of inverters are provided for each of the plurality of filaments. The plurality of transformers are connected to each of the plurality of inverters, transform the output from the inverter, and supply the transformed output to the filament corresponding to the connected inverter. The plurality of rectifiers rectify outputs transformed by at least two of the plurality of transformers to generate an output for grid bias. The switching circuit selectively switches the output supplied to the grid among the outputs rectified by the plurality of rectifiers.

一実施形態におけるX線透視撮影装置のブロック構成図。1 is a block configuration diagram of an X-ray fluoroscopic apparatus according to an embodiment. 同実施形態におけるX線高電圧装置及びX線管の構成を示す図。The figure which shows the structure of the X-ray high voltage apparatus and X-ray tube in the embodiment. 同実施形態におけるX線高電圧装置の動作を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating operation | movement of the X-ray high voltage apparatus in the embodiment. 同実施形態におけるX線高電圧装置の動作を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating operation | movement of the X-ray high voltage apparatus in the embodiment. 同実施形態におけるX線高電圧装置の動作を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating operation | movement of the X-ray high voltage apparatus in the embodiment. 同実施形態におけるX線高電圧装置の動作を説明するためのタイムチャート。The time chart for demonstrating operation | movement of the X-ray high voltage apparatus in the embodiment.

一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、本実施形態においては、X線透視撮影装置及び当該装置に搭載されるX線高電圧装置を開示する。
An embodiment will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, an X-ray fluoroscopic apparatus and an X-ray high voltage apparatus mounted on the apparatus are disclosed.

図1は、本実施形態に係るX線透視撮影装置1のブロック構成図である。
この図に示すように、X線透視撮影装置1は、X線高電圧装置2、X線管3、X線絞り装置4、天板5、Cアーム6、X線検出器7、アーム駆動機構8、天板移動機構9、システム制御部10、入力部11、表示部12、データ変換部13、データ記憶部14、及び、画像処理部15等を備える。
FIG. 1 is a block configuration diagram of an X-ray fluoroscopic apparatus 1 according to the present embodiment.
As shown in this figure, the X-ray fluoroscopic apparatus 1 includes an X-ray high voltage device 2, an X-ray tube 3, an X-ray diaphragm device 4, a top plate 5, a C arm 6, an X-ray detector 7, and an arm drive mechanism. 8, a top movement mechanism 9, a system control unit 10, an input unit 11, a display unit 12, a data conversion unit 13, a data storage unit 14, an image processing unit 15, and the like.

X線高電圧装置2は、X線管3に供給するための高電圧を発生する。X線管3は、X線高電圧装置2から供給される高電圧に基づき、X線を発生する。X線絞り装置4は、X線管3から発せられるX線を、被検体Pの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込む。例えばX線絞り装置4は、スライド可能な4枚の絞り羽根を有しており、これら絞り羽根をスライドさせることでX線を絞り込む。X線管3及びX線絞り装置4は、X線源装置30を構成する。   The X-ray high voltage device 2 generates a high voltage to be supplied to the X-ray tube 3. The X-ray tube 3 generates X-rays based on the high voltage supplied from the X-ray high voltage device 2. The X-ray diaphragm device 4 narrows the X-rays emitted from the X-ray tube 3 so as to selectively irradiate the region of interest of the subject P. For example, the X-ray diaphragm device 4 has four slidable diaphragm blades, and narrows the X-rays by sliding these diaphragm blades. The X-ray tube 3 and the X-ray diaphragm device 4 constitute an X-ray source device 30.

天板5には被検体Pが載置される。X線検出器7は、被検体Pを透過したX線を検出する複数のX線検出素子を備える。これら各X線検出素子は、X線管3から発せられて被検体Pを透過したX線を電気信号に変換して蓄積する。   A subject P is placed on the top 5. The X-ray detector 7 includes a plurality of X-ray detection elements that detect X-rays transmitted through the subject P. Each of these X-ray detection elements converts the X-rays emitted from the X-ray tube 3 and transmitted through the subject P into electrical signals and accumulates them.

Cアーム6は、X線源装置30と、X線検出器7とを、X線管3のX線照射面とX線検出器7のX線検出面とが被検体Pを挟んで向かい合う状態で保持する。Cアームに代えて他種のアーム、例えばΩアームを用いることもできる。   The C-arm 6 is configured so that the X-ray source device 30 and the X-ray detector 7 face each other with the X-ray irradiation surface of the X-ray tube 3 and the X-ray detection surface of the X-ray detector 7 facing each other with the subject P interposed therebetween. Hold on. Instead of the C arm, another type of arm, for example, an Ω arm may be used.

アーム駆動機構8は、Cアーム6を回転及び移動させるための装置である。天板移動機構9は、天板5を載置面と平行な水平方向、及び、載置面と垂直な垂直方向に移動させる。   The arm drive mechanism 8 is a device for rotating and moving the C-arm 6. The top plate moving mechanism 9 moves the top plate 5 in a horizontal direction parallel to the placement surface and in a vertical direction perpendicular to the placement surface.

データ変換部13は、X線のパルス照射に同期してX線検出器7に蓄積された電荷を読み出すとともに、読み出した電気信号をデジタルデータに変換し、データ記憶部14に出力する。このときデータ記憶部14は、データ変換部13から出力されるデジタルデータを、投影データとして記憶する。   The data conversion unit 13 reads out the electric charges accumulated in the X-ray detector 7 in synchronization with the X-ray pulse irradiation, converts the read electric signal into digital data, and outputs the digital data to the data storage unit 14. At this time, the data storage unit 14 stores the digital data output from the data conversion unit 13 as projection data.

画像処理部15は、データ記憶部14に記憶された投影データにウィンドウ変換、RGB処理等の各種画像処理を施し、X線透過画像として表示部12に出力する。   The image processing unit 15 performs various image processing such as window conversion and RGB processing on the projection data stored in the data storage unit 14 and outputs the projection data to the display unit 12 as an X-ray transmission image.

入力部11は、X線透視撮影装置1を操作する医師や技師等の操作者が各種コマンドや情報を入力するために用いるマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティック、フットスイッチ等を含み、これらのデバイスにて入力されたコマンドや情報をシステム制御部10に出力する。本実施形態における入力部11は、透視スイッチSWFと、撮影スイッチSWSとを含む。透視スイッチSWFは、被検体Pを連続的に観察するコマンドを操作者が入力するためのスイッチである。透視は、連続的にX線を発生させる場合とパルス状に発生させる場合とがある。撮影スイッチSWSは、被検体Pを上記パルス状のX線よりも高いエネルギーを有するX線にて撮影するコマンドを操作者が入力するためのスイッチである。   The input unit 11 includes a mouse, a keyboard, a button, a trackball, a joystick, a foot switch, and the like used by an operator such as a doctor or engineer who operates the fluoroscopic imaging apparatus 1 to input various commands and information. The command and information input by the device are output to the system control unit 10. The input unit 11 in the present embodiment includes a fluoroscopic switch SWF and a photographing switch SWS. The fluoroscopic switch SWF is a switch for the operator to input a command for continuously observing the subject P. There are cases where fluoroscopy is generated continuously or in the form of pulses. The imaging switch SWS is a switch for an operator to input a command for imaging the subject P with X-rays having energy higher than that of the pulse X-ray.

表示部12は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)であるモニタを有し、入力部11を介して操作者からの入力を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)や、画像処理部15から入力されるX線透過画像を表示する。   The display unit 12 includes a monitor which is, for example, an LCD (Liquid Crystal Display), and is input from a GUI (Graphical User Interface) for receiving an input from an operator or the image processing unit 15 via the input unit 11. An X-ray transmission image is displayed.

システム制御部10は、プロセッサやメモリによって構成され、X線透視撮影装置1全体の動作を制御する。すなわち、システム制御部10は、入力部11を介して入力される操作者からのコマンド等に基づいて、X線高電圧装置2、アーム駆動機構8、及び、X線絞り装置4等を制御することで、被検体Pに照射するX線量の調整及びX線照射のON/OFF制御、Cアーム6の回転・移動制御、天板5の移動制御等を行う。また、システム制御部10は、入力部11を介して入力される操作者からのコマンド等に基づいて画像処理部15を制御する。さらに、システム制御部10は、表示部12に上記GUI等を表示させるための制御を行う。   The system control unit 10 includes a processor and a memory, and controls the operation of the entire X-ray fluoroscopic apparatus 1. That is, the system control unit 10 controls the X-ray high-voltage device 2, the arm drive mechanism 8, the X-ray diaphragm device 4, and the like based on commands from the operator input via the input unit 11. Thus, adjustment of the X-ray dose irradiated to the subject P, ON / OFF control of X-ray irradiation, rotation / movement control of the C arm 6, movement control of the top 5 and the like are performed. Further, the system control unit 10 controls the image processing unit 15 based on a command or the like input from the operator via the input unit 11. Furthermore, the system control unit 10 performs control for causing the display unit 12 to display the GUI and the like.

X線高電圧装置2及びX線管3の詳細な構成につき、図2を用いて説明する。   Detailed configurations of the X-ray high voltage apparatus 2 and the X-ray tube 3 will be described with reference to FIG.

X線管3は、グリッド制御方式を採用した多焦点型のX線管である。X線管3は、陽極31と、大焦点用の第1のフィラメント321と、小焦点用の第2のフィラメント322と、グリッド33とを備える。第1のフィラメント321及び第2のフィラメント322は、陰極である。   The X-ray tube 3 is a multifocal X-ray tube that employs a grid control system. The X-ray tube 3 includes an anode 31, a first filament 321 for a large focal point, a second filament 322 for a small focal point, and a grid 33. The first filament 321 and the second filament 322 are cathodes.

X線高電圧装置2は、X線管3に管電圧を印加するための回路として、高電圧インバータ201、高電圧トランス202、及び、高電圧整流器203を備える。高電圧インバータ201は、商用交流電源から図示せぬ整流器を介して供給される直流をスイッチングして所定周波数の交流を生成する。高電圧トランス202は、高電圧インバータ201に接続された一次巻線202aと、高電圧整流器203に接続された二次巻線202bとを備える絶縁トランスである。高電圧インバータ201から一次巻線202aに交流が供給されると、二次巻線202bから高電圧整流器203に昇圧された交流が出力される。高電圧整流器203は、高電圧トランス202から入力される交流を直流に変換し、X線管3の陽極31と、第1のフィラメント321或いは第2のフィラメント322との間に印加する。   The X-ray high voltage apparatus 2 includes a high voltage inverter 201, a high voltage transformer 202, and a high voltage rectifier 203 as a circuit for applying a tube voltage to the X-ray tube 3. The high-voltage inverter 201 switches a direct current supplied from a commercial AC power source via a rectifier (not shown) to generate an alternating current with a predetermined frequency. The high voltage transformer 202 is an insulating transformer including a primary winding 202 a connected to the high voltage inverter 201 and a secondary winding 202 b connected to the high voltage rectifier 203. When alternating current is supplied from the high voltage inverter 201 to the primary winding 202a, the boosted alternating current is output from the secondary winding 202b to the high voltage rectifier 203. The high voltage rectifier 203 converts alternating current input from the high voltage transformer 202 into direct current, and applies it between the anode 31 of the X-ray tube 3 and the first filament 321 or the second filament 322.

X線高電圧装置2は、第1のフィラメント321を加熱するための回路として、第1のインバータ211と、第1のトランス212とを備え、第2のフィラメント322を加熱するための回路として、第2のインバータ221と、第2のトランス222とを備える。第1のインバータ211及び第2のインバータ221は、商用交流電源から図示せぬ整流器を介して供給される直流をスイッチングして所定周波数の交流を生成する。第1のトランス212は、第1のインバータ211に接続された一次巻線212aと、第1のフィラメント321に接続された二次巻線212bとを備える絶縁トランスである。第2のトランス222は、第2のインバータ221に接続された一次巻線222aと、第2のフィラメント322に接続された二次巻線222bとを備える絶縁トランスである。第1のインバータ211から一次巻線212aに交流が供給されると、二次巻線212bから変圧された交流が出力される。二次巻線212bからの出力に基づき、第1のフィラメント321が加熱される。第2のインバータ221から一次巻線222aに交流が供給されると、二次巻線222bから変圧された交流が出力される。二次巻線222bからの出力に基づき、第2のフィラメント322が加熱される。   The X-ray high voltage apparatus 2 includes a first inverter 211 and a first transformer 212 as a circuit for heating the first filament 321, and as a circuit for heating the second filament 322, A second inverter 221 and a second transformer 222 are provided. The first inverter 211 and the second inverter 221 switch direct current supplied from a commercial alternating-current power supply via a rectifier (not shown) to generate alternating current with a predetermined frequency. The first transformer 212 is an insulating transformer including a primary winding 212 a connected to the first inverter 211 and a secondary winding 212 b connected to the first filament 321. The second transformer 222 is an insulating transformer including a primary winding 222 a connected to the second inverter 221 and a secondary winding 222 b connected to the second filament 322. When alternating current is supplied from the first inverter 211 to the primary winding 212a, the transformed alternating current is output from the secondary winding 212b. Based on the output from the secondary winding 212b, the first filament 321 is heated. When alternating current is supplied from the second inverter 221 to the primary winding 222a, the transformed alternating current is output from the secondary winding 222b. Based on the output from the secondary winding 222b, the second filament 322 is heated.

X線高電圧装置2は、X線管3にグリッドバイアスを印加するための回路として、二次巻線212c,222cと、第1の整流器213と、第2の整流器223と、切換回路230と、スイッチSW0と、2つの抵抗Rと、コンデンサCとを備える。二次巻線212cは、第1のトランス212のコアに巻かれる。二次巻線222cは、第2のトランス222のコアに巻かれる。切換回路230は、第1の整流器213とグリッド33とを接続する接続線を開閉するスイッチSW1と、第2の整流器223とグリッド33とを接続する接続線を開閉するスイッチSW2とを備える。第1のインバータ211から一次巻線212aに交流が供給されると、二次巻線212cから第1の整流器213に変圧された交流が出力される。第1の整流器213は、第1のトランス212から入力される交流を直流に変換し、変換後の直流をグリッドバイアスとしてグリッド33に印加する。第2の整流器223は、第2のトランス222から入力される交流を直流に変換し、変換後の直流をグリッドバイアスとしてグリッド33に印加する。   The X-ray high voltage apparatus 2 includes secondary windings 212 c and 222 c, a first rectifier 213, a second rectifier 223, and a switching circuit 230 as circuits for applying a grid bias to the X-ray tube 3. , Switch SW0, two resistors R, and a capacitor C. The secondary winding 212 c is wound around the core of the first transformer 212. The secondary winding 222 c is wound around the core of the second transformer 222. The switching circuit 230 includes a switch SW1 that opens and closes a connection line that connects the first rectifier 213 and the grid 33, and a switch SW2 that opens and closes a connection line that connects the second rectifier 223 and the grid 33. When alternating current is supplied from the first inverter 211 to the primary winding 212a, alternating current transformed from the secondary winding 212c to the first rectifier 213 is output. The first rectifier 213 converts the alternating current input from the first transformer 212 into direct current, and applies the converted direct current to the grid 33 as a grid bias. The second rectifier 223 converts the alternating current input from the second transformer 222 into direct current, and applies the converted direct current to the grid 33 as a grid bias.

さらに、X線高電圧装置2は、制御回路240を備える。制御回路240は、各インバータ201,211,221に駆動パルス信号を供給する。各インバータ201,211,221は、例えばこの駆動パルス信号のデューティ(パルス発生区間/パルス周期)に応じた交流を出力する。制御回路240は、スイッチSW0を開閉(オン/オフ)することにより、グリッドバイアスの印加をオン/オフする。また、制御回路240は、スイッチSW0,SW1,SW2を開閉(オン/オフ)することにより、グリッドバイアスの印加に用いる電源を第1のインバータ211と第2のインバータ221との間で切り換える。   Further, the X-ray high voltage apparatus 2 includes a control circuit 240. The control circuit 240 supplies a drive pulse signal to each of the inverters 201, 211, and 221. Each inverter 201, 211, 221 outputs an alternating current according to the duty (pulse generation interval / pulse period) of this drive pulse signal, for example. The control circuit 240 opens / closes (turns on / off) the switch SW0 to turn on / off the application of the grid bias. In addition, the control circuit 240 switches the power source used for applying the grid bias between the first inverter 211 and the second inverter 221 by opening and closing (ON / OFF) the switches SW0, SW1, and SW2.

X線を被検体Pに照射するにあたっては、2つの焦点を同時に使用することはない。そこで、本実施形態においては、第1のトランス212及び第2のトランス222のうち、X線の照射に使用しない側のトランスに予備加熱用及びグリッドバイアス用の電力を供給させる。なお、予備加熱とは、X線を発生するための準備段階として、予めフィラメントの温度を所定温度まで高めるために、当該フィラメントを加熱することである。予備加熱は、X線管3に高電圧を印加してもX線管3に管電流がほとんど流れない程度の加熱量で行われる。透視及び撮影に使用する焦点は、入力部11の操作によって操作者が任意に切り替えることができる。   When irradiating the subject P with X-rays, the two focal points are not used simultaneously. Therefore, in the present embodiment, power for preheating and grid bias is supplied to a transformer that is not used for X-ray irradiation, among the first transformer 212 and the second transformer 222. In addition, preheating is heating the said filament in order to raise the temperature of a filament to predetermined temperature beforehand as a preparatory step for generating an X-ray. The preheating is performed with a heating amount such that almost no tube current flows through the X-ray tube 3 even when a high voltage is applied to the X-ray tube 3. The focus used for fluoroscopy and shooting can be arbitrarily switched by the operator by operating the input unit 11.

X線高電圧装置2の具体的な動作について説明する。
図3〜図6は、いずれも透視スイッチSWF、撮影スイッチSWS、スイッチSW0、スイッチSW1、スイッチSW2、第1焦点管電流I1、第2焦点管電流I2、及び、グリッドバイアスVgの時間変化を示すタイムチャートである。なお、第1焦点管電流I1は、第1のフィラメント321によりX線を発生させる際の管電流であり、第2焦点管電流I2は、第2のフィラメント322によりX線を発生させる際の管電流である。
A specific operation of the X-ray high voltage apparatus 2 will be described.
3 to 6 all show temporal changes of the fluoroscopic switch SWF, the imaging switch SWS, the switch SW0, the switch SW1, the switch SW2, the first focal tube current I1, the second focal tube current I2, and the grid bias Vg. It is a time chart. The first focal tube current I1 is a tube current when X-rays are generated by the first filament 321, and the second focal tube current I2 is a tube when X-rays are generated by the second filament 322. Current.

図3のタイムチャートは、第1のフィラメント321によりパルス状に発生させたX線にて被検体Pを透視するとともに、第1のフィラメント321により発生させた単発のX線にて被検体Pを撮影する場合に相当する。   In the time chart of FIG. 3, the subject P is seen through with X-rays generated in pulses by the first filament 321, and the subject P is displayed with single X-rays generated by the first filament 321. This corresponds to shooting.

当該タイムチャートの当初において、スイッチSWF,SWS,SW0,SW1,SW2はいずれもオフされている。操作者が透視スイッチSWFをオンしたとき、システム制御部10は、X線高電圧装置2に透視の開始を指令する。この指令を受けたことに応じて、制御回路240は、スイッチSW2をオンする。さらに、制御回路240は、各インバータ201,211,221の透視用駆動制御を開始する。その後、操作者が透視スイッチSWFをオフしたとき、システム制御部10は、X線高電圧装置2に透視の終了を指令する。この指令を受けたことに応じて、制御回路240は、スイッチSW2をオフする。さらに、制御回路240は、各インバータ201,211,221の駆動制御を透視状態から待機状態(全てのフィラメントが予備加熱される状態)の制御に移行させる。   At the beginning of the time chart, the switches SWF, SWS, SW0, SW1, and SW2 are all turned off. When the operator turns on the fluoroscopic switch SWF, the system control unit 10 instructs the X-ray high voltage apparatus 2 to start fluoroscopy. In response to receiving this command, the control circuit 240 turns on the switch SW2. Further, the control circuit 240 starts fluoroscopic drive control of each of the inverters 201, 211, and 221. Thereafter, when the operator turns off the fluoroscopic switch SWF, the system control unit 10 instructs the X-ray high voltage apparatus 2 to end fluoroscopy. In response to receiving this command, control circuit 240 turns off switch SW2. Further, the control circuit 240 shifts the drive control of each of the inverters 201, 211, and 221 from the fluoroscopic state to the standby state (a state in which all filaments are preheated).

スイッチSW2がオンされている間、第2のトランス222からの出力を電源として、第1のフィラメント321から陽極31に向けた電子放出が不可能な電位(例えば−3kV)のグリッドバイアスVgがX線管3に印加される。このとき、第1のフィラメント321から放出される電子がグリッド33によって阻止される。   While the switch SW2 is on, the grid bias Vg at a potential (for example, −3 kV) at which electrons cannot be emitted from the first filament 321 toward the anode 31 using the output from the second transformer 222 as a power source is X Applied to the tube 3. At this time, electrons emitted from the first filament 321 are blocked by the grid 33.

制御回路240は、スイッチSW2がオンされている間、予め定められた周期でスイッチSW0をオンする。スイッチSW0がオンされている間、グリッド33と第1のフィラメント321が短絡するのでグリッドバイアスVgは零となる。したがって、第1のフィラメント321を用いた第1焦点管電流I1が例えば50mAに立ち上がる。このようにして周期的に立ち上がる管電流I1に応じたパルス状のX線が、X線管3から被検体Pに照射される。   The control circuit 240 turns on the switch SW0 at a predetermined cycle while the switch SW2 is turned on. While the switch SW0 is on, the grid 33 and the first filament 321 are short-circuited, so the grid bias Vg becomes zero. Therefore, the first focal tube current I1 using the first filament 321 rises to 50 mA, for example. In this way, pulsed X-rays corresponding to the tube current I1 that periodically rises are irradiated from the X-ray tube 3 to the subject P.

操作者が撮影スイッチSWSをオンしたとき、システム制御部10は、X線高電圧装置2に撮影の開始を指令する。この指令を受けたとき、制御回路240は、予め定められた撮影準備期間Tの経過を待って、高電圧インバータ201及び第1のインバータ211を駆動し、X線管3に例えば200mAの第1焦点管電流I1を流して、撮影用のX線を発生させる。このような撮影に際して、スイッチSW0,SW1,SW2はいずれもオフの状態が維持される。   When the operator turns on the imaging switch SWS, the system control unit 10 instructs the X-ray high voltage apparatus 2 to start imaging. Upon receiving this command, the control circuit 240 waits for the elapse of a predetermined imaging preparation period T, drives the high voltage inverter 201 and the first inverter 211, and supplies the X-ray tube 3 to the first 200 mA, for example. An X-ray for imaging is generated by supplying a focal tube current I1. During such shooting, the switches SW0, SW1, and SW2 are all kept off.

なお、スイッチSWF,SWSの状態にかかわらず、第2のインバータ221は、予備加熱用に設定された低レベルの交流を出力し、第2のフィラメント322を予備加熱する。   Regardless of the state of the switches SWF and SWS, the second inverter 221 outputs a low-level alternating current set for preheating and preheats the second filament 322.

図4のタイムチャートは、第2のフィラメント322によりパルス状に発生させたX線にて被検体Pを透視するとともに、第2のフィラメント322により発生させた単発のX線にて被検体Pを撮影する場合に相当する。   In the time chart of FIG. 4, the subject P is seen through with X-rays generated in pulses by the second filament 322, and the subject P is detected with single X-rays generated by the second filament 322. This corresponds to shooting.

当該タイムチャートの当初において、スイッチSWF,SWS,SW0,SW1,SW2はいずれもオフされている。操作者が透視スイッチSWFをオンしたとき、システム制御部10は、X線高電圧装置2に透視の開始を指令する。この指令を受けたことに応じて、制御回路240は、スイッチSW1をオンする。さらに、制御回路240は、各インバータ201,211,221の透視用駆動制御を開始する。その後、操作者が透視スイッチSWFをオフしたとき、システム制御部10は、X線高電圧装置2に透視の終了を指令する。この指令を受けたことに応じて、制御回路240は、スイッチSW1をオフする。さらに、制御回路240は、各インバータ201,211,221の駆動制御を透視状態から待機状態(全てのフィラメントが予備加熱される状態)の制御に移行させる。   At the beginning of the time chart, the switches SWF, SWS, SW0, SW1, and SW2 are all turned off. When the operator turns on the fluoroscopic switch SWF, the system control unit 10 instructs the X-ray high voltage apparatus 2 to start fluoroscopy. In response to receiving this command, the control circuit 240 turns on the switch SW1. Further, the control circuit 240 starts fluoroscopic drive control of each of the inverters 201, 211, and 221. Thereafter, when the operator turns off the fluoroscopic switch SWF, the system control unit 10 instructs the X-ray high voltage apparatus 2 to end fluoroscopy. In response to receiving this command, the control circuit 240 turns off the switch SW1. Further, the control circuit 240 shifts the drive control of each of the inverters 201, 211, and 221 from the fluoroscopic state to the standby state (a state in which all filaments are preheated).

スイッチSW1がオンされている間、第1のトランス212からの出力を電源として、第2のフィラメント322から陽極31に向けた電子放出が不可能な電位(例えば−3kV)のグリッドバイアスVgがX線管3に印加される。このとき、第2のフィラメント322から放出される電子がグリッド33によって阻止される。   While the switch SW1 is on, the grid bias Vg at a potential (for example, −3 kV) at which electrons cannot be emitted from the second filament 322 toward the anode 31 using the output from the first transformer 212 as a power source is X Applied to the tube 3. At this time, electrons emitted from the second filament 322 are blocked by the grid 33.

制御回路240は、スイッチSW1がオンされている間、予め定められた周期でスイッチSW0をオンする。スイッチSW0がオンされている間、グリッド33と第2のフィラメント322が短絡するのでグリッドバイアスVgは零となる。したがって、第2のフィラメント322を用いた第2焦点管電流I2が例えば50mAに立ち上がる。このようにして周期的に立ち上がる管電流I2に応じたパルス状のX線が、X線管3から被検体Pに照射される。   The control circuit 240 turns on the switch SW0 at a predetermined cycle while the switch SW1 is on. While the switch SW0 is turned on, the grid 33 and the second filament 322 are short-circuited, so the grid bias Vg becomes zero. Therefore, the second focal tube current I2 using the second filament 322 rises to 50 mA, for example. In this way, a pulsed X-ray corresponding to the tube current I2 that periodically rises is irradiated from the X-ray tube 3 to the subject P.

操作者が撮影スイッチSWSをオンしたとき、システム制御部10は、X線高電圧装置2に撮影の開始を指令する。この指令を受けたとき、制御回路240は、予め定められた撮影準備期間Tの経過を待って、高電圧インバータ201及び第2のインバータ221を駆動し、X線管3に例えば200mAの第2焦点管電流I2を流して、撮影用のX線を発生させる。このような撮影に際して、スイッチSW0,SW1,SW2はいずれもオフの状態が維持される。   When the operator turns on the imaging switch SWS, the system control unit 10 instructs the X-ray high voltage apparatus 2 to start imaging. When receiving this command, the control circuit 240 waits for the elapse of a predetermined imaging preparation period T, drives the high voltage inverter 201 and the second inverter 221, and supplies the X-ray tube 3 with a second current of 200 mA, for example. A focus tube current I2 is supplied to generate X-rays for imaging. During such shooting, the switches SW0, SW1, and SW2 are all kept off.

なお、スイッチSWF,SWSの状態にかかわらず、第1のインバータ211は、予備加熱用に設定された低レベルの交流を出力し、第1のフィラメント321を予備加熱する。   Regardless of the state of the switches SWF and SWS, the first inverter 211 outputs a low-level alternating current set for preheating, and preheats the first filament 321.

図5のタイムチャートは、第1のフィラメント321によりパルス状に発生させたX線にて被検体Pを透視するとともに、第2のフィラメント322により発生させた単発のX線にて被検体Pを撮影する場合に相当する。   In the time chart of FIG. 5, the subject P is seen through with X-rays generated in pulses by the first filament 321, and the subject P is detected with single X-rays generated by the second filament 322. This corresponds to shooting.

この場合、透視に際しての制御回路240の動作は図3の場合と同様であり、撮影に際しての制御回路240の動作は図4の場合と同様である。   In this case, the operation of the control circuit 240 at the time of fluoroscopy is the same as that of FIG. 3, and the operation of the control circuit 240 at the time of photographing is the same as that of FIG.

図6のタイムチャートは、第2のフィラメント322によりパルス状に発生させたX線にて被検体Pを透視するとともに、第1のフィラメント321により発生させた単発のX線にて被検体Pを撮影する場合に相当する。   In the time chart of FIG. 6, the subject P is seen through with X-rays generated in pulses by the second filament 322, and the subject P is detected with single X-rays generated by the first filament 321. This corresponds to shooting.

この場合、透視に際しての制御回路240の動作は図4の場合と同様であり、撮影に際しての制御回路240の動作は図3の場合と同様である。   In this case, the operation of the control circuit 240 at the time of fluoroscopy is the same as that of FIG. 4, and the operation of the control circuit 240 at the time of photographing is the same as that of FIG.

本実施形態の効果について説明する。
従来のX線高電圧装置は、グリッドバイアス用のインバータ及びトランスと、各フィラメント加熱用のインバータ及びトランスとをそれぞれ備えていた。これに対し、本実施形態に係るX線高電圧装置2は、第1のフィラメント321及び第2のフィラメント322を加熱するためのインバータ及びトランスと、グリッドバイアス用のインバータ及びトランスとを共用する構成である。したがって、インバータ及びトランスの数を減らすことができる。
The effect of this embodiment will be described.
A conventional X-ray high voltage apparatus includes an inverter and a transformer for grid bias and an inverter and a transformer for heating each filament. On the other hand, the X-ray high voltage apparatus 2 according to the present embodiment is configured to share the inverter and transformer for heating the first filament 321 and the second filament 322 and the inverter and transformer for grid bias. It is. Therefore, the number of inverters and transformers can be reduced.

高耐圧の絶縁トランスは、十分な絶縁距離を確保する必要がある。したがって、インバータ及びトランスの数を減らすことにより、X線高電圧装置2ないしX線透視撮影装置1を小型化することができる。   It is necessary to secure a sufficient insulation distance for a high voltage insulation transformer. Therefore, by reducing the number of inverters and transformers, the X-ray high voltage apparatus 2 or the X-ray fluoroscopic apparatus 1 can be reduced in size.

このようにX線高電圧装置2ないしX線透視撮影装置1を小型化すれば、医師等は、X線透視撮影装置1の周囲の空間を広く使用できる。そのため、例えばX線透視撮影装置1にて被検体Pを透視しながら施術する場合において、当該装置が医師等の動作を妨げ難くなるので、医師等は施術を円滑に進行できる。
これらの他にも、本実施形態にて開示した構成からは種々の好適な効果が得られる。
Thus, if the X-ray high voltage apparatus 2 or the X-ray fluoroscopic apparatus 1 is downsized, a doctor or the like can use the space around the X-ray fluoroscopic apparatus 1 widely. Therefore, for example, when performing a procedure while seeing through the subject P with the X-ray fluoroscopic imaging apparatus 1, it is difficult for the apparatus to hinder the operation of a doctor or the like, so that the doctor or the like can proceed with the procedure smoothly.
In addition to these, various suitable effects can be obtained from the configuration disclosed in the present embodiment.

(変形例)
いくつかの変形例について説明する。
(Modification)
Several modifications will be described.

本実施形態においては、X線透視撮影装置1及び当該装置に搭載されるX線高電圧装置2を例示した。しかしながら、図2に示したX線高電圧装置の構成は、X線コンピュータ断層撮影装置などの他種の装置が備えるX線高電圧装置に応用することもできる。   In the present embodiment, the X-ray fluoroscopic apparatus 1 and the X-ray high voltage apparatus 2 mounted on the apparatus are exemplified. However, the configuration of the X-ray high voltage apparatus shown in FIG. 2 can also be applied to an X-ray high voltage apparatus provided in another type of apparatus such as an X-ray computed tomography apparatus.

本実施形態においては、2つのフィラメントを備えるX線管3に管電圧等を印加するX線高電圧装置2を例示した。しかしながら、より多数のフィラメントを備えるX線管に管電圧等を印加するX線高電圧装置に対して、X線高電圧装置2と同様の構成を適用することができる。例えばX線管がn(3以上の整数)のフィラメントを備える場合、X線高電圧装置は、各フィラメントを加熱するためのnのインバータと、nのトランスとを備える。このX線高電圧装置において、nのトランスのうちの少なくとも2つのコアにグリッドバイアス用の二次巻線を設け、この二次巻線に整流器をそれぞれ接続し、各整流器とグリッド33とを接続する接続線にスイッチSW1,SW2と同様のスイッチを設ける。そして、X線高電圧装置の制御回路がこれらのスイッチを選択的に切り換えることにより、X線照射に使用しないフィラメントを加熱するためのインバータ及びトランスをグリッドバイアスの電源として使用する。このようにした場合であっても、X線高電圧装置に搭載すべきインバータ及びトランスの数を減らして、当該装置を小型化することができる。   In this embodiment, the X-ray high voltage apparatus 2 which applies a tube voltage etc. to the X-ray tube 3 provided with two filaments was illustrated. However, a configuration similar to that of the X-ray high voltage apparatus 2 can be applied to an X-ray high voltage apparatus that applies a tube voltage or the like to an X-ray tube having a larger number of filaments. For example, when the X-ray tube includes n (an integer of 3 or more) filaments, the X-ray high-voltage device includes n inverters for heating each filament and n transformers. In this X-ray high voltage apparatus, a secondary winding for grid bias is provided in at least two cores of n transformers, a rectifier is connected to each secondary winding, and each rectifier and the grid 33 are connected. A switch similar to the switches SW1 and SW2 is provided in the connecting line. The control circuit of the X-ray high-voltage device selectively switches these switches so that an inverter and a transformer for heating filaments not used for X-ray irradiation are used as a grid bias power source. Even in this case, the number of inverters and transformers to be mounted on the X-ray high voltage apparatus can be reduced, and the apparatus can be downsized.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…X線透視撮影装置、2…X線高電圧装置、3…X線管、321…第1のフィラメント、322…第2のフィラメント、33…グリッド、SW0,SW1,SW2…スイッチ、211…第1のインバータ、212…第1のトランス、213…第1の整流器、221…第2のインバータ、222…第2のトランス、223…第2の整流器、230…切換回路、240…制御回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray fluoroscopic apparatus, 2 ... X-ray high voltage apparatus, 3 ... X-ray tube, 321 ... 1st filament, 322 ... 2nd filament, 33 ... Grid, SW0, SW1, SW2 ... Switch, 211 ... 1st inverter 212 ... 1st transformer, 213 ... 1st rectifier, 221 ... 2nd inverter, 222 ... 2nd transformer, 223 ... 2nd rectifier, 230 ... switching circuit, 240 ... control circuit.

Claims (3)

陽極と、複数のフィラメントと、前記複数のフィラメントから前記陽極に向けて放出される電子を阻止するグリッドとを備える多焦点X線管に高電圧を供給するX線高電圧装置であって、
前記複数のフィラメントのそれぞれに対して設けられた複数のインバータと、
前記複数のインバータのそれぞれに接続され、前記インバータからの出力を変圧するとともに、接続先の前記インバータに対応する前記フィラメントに当該変圧後の出力を供給する複数のトランスと、
前記複数のトランスのうちの少なくとも2つのトランスにて変圧された出力を整流してグリッドバイアス用の出力を生成する複数の整流器と、
前記複数の整流器にて整流された出力の間で、前記グリッドに供給する出力を選択的に切り換える切換回路と、
を備えるX線高電圧装置。
An X-ray high voltage apparatus for supplying a high voltage to a multifocal X-ray tube comprising an anode, a plurality of filaments, and a grid that blocks electrons emitted from the plurality of filaments toward the anode,
A plurality of inverters provided for each of the plurality of filaments;
A plurality of transformers connected to each of the plurality of inverters, transforming the output from the inverter, and supplying the transformed output to the filament corresponding to the connected inverter,
A plurality of rectifiers that rectify outputs transformed by at least two of the plurality of transformers to generate an output for grid bias;
A switching circuit that selectively switches an output supplied to the grid between outputs rectified by the plurality of rectifiers;
An X-ray high voltage apparatus comprising:
前記切換回路は、前記複数の整流器のそれぞれを、前記グリッドに対して接続する複数の接続線のそれぞれに設けられた複数のスイッチである、
請求項1に記載のX線高電圧装置。
The switching circuit is a plurality of switches provided on each of a plurality of connection lines connecting each of the plurality of rectifiers to the grid .
The X-ray high voltage apparatus according to claim 1.
前記多焦点X線管を用いた一連のX線照射において、前記複数のフィラメントのうち当該X線照射に使用しないいずれか1つの前記フィラメントに出力を供給する前記トランスに接続された前記整流器が生成した出力が前記グリッドに供給されるように、前記切換回路を動作させる制御回路、
をさらに備える請求項1に記載のX線高電圧装置。
In a series of X-ray irradiation using the multifocal X-ray tube, the rectifier connected to the transformer for supplying output to any one of the filaments not used for the X-ray irradiation is generated. A control circuit for operating the switching circuit so that the output is supplied to the grid,
The X-ray high voltage apparatus according to claim 1, further comprising:
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