JP6318966B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線診断を行うＸ線診断装置に係り、特に、バランスを保持する構造を有するＸ線診断装置に関する。

従来、この種の装置として、滑車からワイヤーで上下方向に移動自在に保持された固定部（上下移動手段）と、ワイヤーの固定部（上下移動手段）側の一端とは逆側の他端で接続され、滑車を介して固定部（上下移動手段）との重量バランスをとるための重り（カウンタウェイト）とを備え、固定部（上下移動手段）と重り（カウンタウェイト）とのバランスを保持する構造がある（例えば、特許文献１参照）。着脱部品として例えば平面検出ユニットを採用した場合において、平面検出ユニットが固定部に取り付けられて固定されているときに、固定部および平面検出ユニットと重りとの重量バランスが保たれる（すなわち、釣り合っている）ように重りが設定されている。したがって、平面検出ユニットを固定部から取り外すと、重量バランスが崩れて固定部が持ち上がってしまう。

そこで、特許文献１：特開２０１１−０４１６２４号公報では、滑車（プーリ）径を変更することで回転トルクを変更して、バランスを保つように設計されている。具体的には、平面検出ユニットを固定部から取り外した場合に、重りの回転トルクが固定部のみの回転トルクに等しくなるように、重りが掛かっている滑車のプーリ径を小さくしている。その他にも、滑車を介してバランスを保持する機構として、カウンタウェイトを有した機構において、Ｘ線管を任意の高さに位置決めする装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−０４１６２４号公報 特開平０４−０９６７３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１：特開２０１１−０４１６２４号公報の構成を有する従来例の場合には、次のような（ｉ）〜（ｉｖ）の問題がある。すなわち、
（ｉ）重りの回転トルクを調整するために回転体（滑車）の直径を変更する機構では、大きな回転体の直径の確保や直径変更機構を必要とするので、機構や装置自体が大きくなってしまう、
（ｉｉ）着脱される着脱部品（例えば平面検出器ユニット）の重量を事前に知る必要がある、
（ｉｉｉ）重量が互いに異なる複数種類の着脱部品（例えば平面検出器ユニット）に関して、例えばサイズ違いやメーカ違いなどにより着脱に対応することが構造上難しい（例えばプーリ径を何段階にも切り替えるのが難しい）、
（ｉｖ）個体差によって、バランスを微妙に保つことができない場合があり、バランスを正確に保つためには個体毎にキャリブレーションが必要となる、
といった問題が生じる。

なお、上述した特許文献２：特開平０４−０９６７３６号公報の場合には、重量バランスが崩れたときに、モータのトルクを与えるような機構について開示はなく、重量バランスが崩れたときの対策については講じられていない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要なＸ線診断装置を提供することを目的とする。

この発明は、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、この発明に係るＸ線診断装置（「第１の発明」と呼ぶ）は、Ｘ線診断を行うＸ線診断装置であって、滑車と、前記滑車を保持する滑車保持手段と、前記滑車からワイヤーで上下方向に移動自在に保持された上下移動手段と、前記ワイヤーの前記上下移動手段側の一端とは逆側の他端で接続され、前記滑車を介して前記上下移動手段との重量バランスをとるためのカウンタウェイトと、前記滑車を駆動するモータと、前記滑車の回転を止めるブレーキと、前記上下移動手段に対して着脱される着脱部品とを備えるとともに、前記着脱部品の着脱を検出する着脱検出手段と、前記モータの回転を検出する回転検出手段と、前記モータのトルクを調整するトルク調整手段と、前記モータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段とを備え、前記着脱検出手段により着脱を検出した際に前記ブレーキを解除し、ブレーキ解除時の前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのアンバランスによる前記滑車の回転に伴う前記モータの回転を前記回転検出手段が検出し、前記回転検出手段により検出された前記モータの回転が停止するように前記トルク調整手段が前記モータのトルクを調整し、前記トルク検出手段により検出された前記モータの回転が停止した際のトルクを前記モータに付与し続けることで、前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのバランスを保持することを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係るＸ線診断装置（第１の発明）によれば、着脱部品の着脱を検出する着脱検出手段を備えることで、着脱部品の着脱により上下移動手段とカウンタウェイトとの重量バランスが崩れたことを着脱検出手段により検出する。（滑車の回転を止める）ブレーキを解除した状態で、着脱検出手段により着脱を検出すると、上述した重量バランスが崩れたこと（すなわちアンバランス）により滑車が回転するのに伴って（滑車を駆動する）モータも回転する。そこで、モータの回転を検出する回転検出手段と、モータのトルクを調整するトルク調整手段とを備えることで、回転検出手段により検出されたモータの回転が停止するようにトルク調整手段がモータのトルクを調整する。さらに、モータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段を備え、トルク検出手段により検出されたモータの回転が停止した際のトルクをモータに付与し続けることで、上下移動手段とカウンタウェイトとのバランスを保持する。

このように、着脱部品の何れかが着脱されても、上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスが原因で移動をロックする必要がなくなり、アンバランス状態で移動を許可した際に上下移動手段が上下方向に勝手に移動して操作者や患者に危険を及ぼすことがなく、また軽い操作が可能になる。また、上下移動手段から着脱部品が着脱される場合に、着脱部品の重量や種類・数に応じた（モータの回転が停止するような）トルクに自在に調整することができるので、（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品の重量や種類・数を事前に知る必要がない。また、トルクを調整することでモータの回転が停止してバランスを保持するので、従来のような大きな回転体の直径の確保や直径変更機構が不要となり、（ｉ）機構が大きくならない。また、個体差に依らずにトルクを調整することでモータの回転が停止してバランスを保持するので、（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。その結果、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。

また、第１の発明とは別の発明に係るＸ線診断装置（「第２の発明」と呼ぶ）は、Ｘ線診断を行うＸ線診断装置であって、滑車と、前記滑車を保持する滑車保持手段と、前記滑車からワイヤーで上下方向に移動自在に保持された上下移動手段と、前記ワイヤーの前記上下移動手段側の一端とは逆側の他端で接続され、前記滑車を介して前記上下移動手段との重量バランスをとるためのカウンタウェイトと、前記滑車を駆動するモータと、前記滑車の回転を止めるブレーキと、前記上下移動手段に対して着脱される着脱部品とを備えるとともに、前記モータの回転を検出する回転検出手段と、前記モータのトルクを調整するトルク調整手段と、前記モータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段とを備え、ブレーキ解除，ブレーキ操作の順に行い、ブレーキ解除時の前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのアンバランスによる前記滑車の回転に伴う前記モータの回転を前記回転検出手段が検出し、前記回転検出手段により検出された前記モータの回転が停止するように前記トルク調整手段が前記モータのトルクを調整し、前記トルク検出手段により検出された前記モータの回転が停止した際のトルクを前記モータに付与し続けることで、前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのバランスを保持することを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係るＸ線診断装置（第２の発明）によれば、第１の発明と相違して第１の発明の着脱検出手段を備えずに、ブレーキ解除，ブレーキ操作の順に行う。これにより、ブレーキ解除時には上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスにより滑車が回転するのに伴って（滑車を駆動する）モータも回転する。そこで、第１の発明と同様にモータの回転を検出する回転検出手段と、モータのトルクを調整するトルク調整手段とを備えることで、回転検出手段により検出されたモータの回転が停止するようにトルク調整手段がモータのトルクを調整する。さらに、第１の発明と同様にモータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段を備え、トルク検出手段により検出されたモータの回転が停止した際のトルクをモータに付与し続けることで、上下移動手段とカウンタウェイトとのバランスを保持する。

このように、第１の発明と相違してブレーキ解除時に上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスにより滑車およびモータが回転しても、モータの回転が停止するようにトルクを調整して、当該調整されたトルクをモータに付与し続けることでバランスを保持する。よって、ブレーキ解除時でも上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスが原因で移動をロックする必要がなくなり、第１の発明と同様にアンバランス状態で移動を許可した際に上下移動手段が上下方向に勝手に移動して操作者や患者に危険を及ぼすことがなく、また軽い操作が可能になる。また、ブレーキ解除時に着脱部品の重量や種類・数に応じた（モータの回転が停止するような）トルクに自在に調整することができるので、第１の発明と同様に（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品の重量や種類・数を事前に知る必要がない。また、第１の発明と同様にトルクを調整することでモータの回転が停止してバランスを保持するので、従来のような大きな回転体の直径の確保や直径変更機構が不要となり、（ｉ）機構が大きくならない。また、第１の発明と同様に個体差に依らずにトルクを調整することでモータの回転が停止してバランスを保持するので、（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。その結果、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。

第２の発明では、操作者がブレーキ解除の開始指令と同時に回転検出手段がモータの回転を検出するように指示すればよいが、ブレーキ解除の開始指令と回転検出手段によるモータの回転の検出との間にタイムラグが生じる場合がある。そこで、第２の発明において、ブレーキが一時的に解除されたときの時間を監視するタイマーを備え、タイマーによるブレーキ解除時の上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスによる滑車の回転に伴うモータの回転を回転検出手段が検出するのが好ましい。このようなタイマーを備えることで、タイムラグを防止することができ、より精密にバランスの保持を制御することができる。

この発明に係るＸ線診断装置（第１の発明）によれば、着脱部品の着脱を検出する着脱検出手段と、モータの回転を検出する回転検出手段と、モータのトルクを調整するトルク調整手段と、モータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段とを備える。着脱検出手段により着脱を検出した際にブレーキを解除し、ブレーキ解除時の上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスによる滑車の回転に伴うモータの回転を回転検出手段が検出する。そして、回転検出手段により検出されたモータの回転が停止するようにトルク調整手段がモータのトルクを調整する。そして、トルク検出手段により検出されたモータの回転が停止した際のトルクをモータに付与し続けることで、上下移動手段とカウンタウェイトとのバランスを保持する。その結果、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。
また、この発明に係るＸ線診断装置（第２の発明）によれば、モータの回転を検出する回転検出手段と、モータのトルクを調整するトルク調整手段と、モータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段とを備える。ブレーキ解除，ブレーキ操作の順に行い、ブレーキ解除時の上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスによる滑車の回転に伴うモータの回転を回転検出手段が検出する。そして、回転検出手段により検出されたモータの回転が停止するようにトルク調整手段がモータのトルクを調整する。さらに、トルク検出手段により検出されたモータの回転が停止した際のトルクをモータに付与し続けることで、上下移動手段とカウンタウェイトとのバランスを保持する。その結果、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。

Ｘ線撮影ユニットが立位Ｘ線撮影スタンドの場合での各実施例に係るＸ線診断装置の概略図である。 実施例１に係るＸ線診断装置のＸ線撮影ユニットの概略図およびブロック図である。 （ａ）はＸ線撮影ユニットが立位Ｘ線撮影スタンドの場合での上下移動部および着脱部品の一例であり、（ｂ）はＸ線撮影ユニットおよびＸ線管ユニットが回診型の場合での上下移動部および着脱部品の一例である。 実施例１、２に係るＸ線撮影ユニットの回転検出部，トルク調整部およびトルク検出部を構成するモータ制御回路の回路図である。 実施例２に係るＸ線診断装置のＸ線撮影ユニットの概略図およびブロック図である。 実施例３に係るＸ線診断装置のＸ線撮影ユニットの概略図およびブロック図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
図１は、Ｘ線撮影ユニットが立位Ｘ線撮影スタンドの場合での各実施例に係るＸ線診断装置の概略図であり、図２は、実施例１に係るＸ線診断装置のＸ線撮影ユニットの概略図およびブロック図であり、図３（ａ）は、Ｘ線撮影ユニットが立位Ｘ線撮影スタンドの場合での上下移動部および着脱部品の一例であり、図３（ｂ）は、Ｘ線撮影ユニットおよびＸ線管ユニットが回診型の場合での上下移動部および着脱部品の一例であり、図４は、実施例１、２に係るＸ線撮影ユニットの回転検出部，トルク調整部およびトルク検出部を構成するモータ制御回路の回路図である。後述する実施例２、３も含めて、本実施例１では、Ｘ線診断装置として、Ｘ線撮影を行う装置を例に採って説明する。

Ｘ線撮影ユニットが立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線管ユニット２とＸ線撮影ユニット３と表示・操作ユニット４とを備えている。Ｘ線撮影ユニット３が立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、Ｘ線管ユニット２はＸ線管懸垂ユニットで構成され、天井に沿って移動可能にＸ線管２２を懸垂支持する。また、Ｘ線撮影ユニット３は、被検体Ｍを立位姿勢の状態でＸ線撮影を行う立位Ｘ線撮影スタンドで構成されている。Ｘ線管ユニット２，Ｘ線撮影ユニット３および表示・操作ユニット４は互いに通信ケーブル（図示省略）によって電気的に接続されており、この通信ケーブルによって、Ｘ線管ユニット２，Ｘ線撮影ユニット３および表示・操作ユニット４は互いに通信可能に構成される。Ｘ線診断装置１は、この発明におけるＸ線診断装置に相当する。

Ｘ線撮影ユニット３が立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、Ｘ線管ユニット２は、図１に示すように、天井に沿って移動可能で上下に伸縮可能な支柱２１と、その支柱２１により支持され向きが調整可能なＸ線管２２とを備えている。Ｘ線撮影ユニット３が立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、Ｘ線撮影ユニット３は、図１に示すように、被検体Ｍを立位姿勢で支持するように構成されている。Ｘ線撮影ユニット３の具体的な構成については、図２や図３で後述する。表示・操作ユニット４は、各ユニットを統括制御する、あるいは操作者が操作する操作卓４１と、Ｘ線画像を表示するモニタ４２とを備えている。

Ｘ線撮影ユニット３が立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、Ｘ線管ユニット２の支柱２１は、天井に沿って敷設されたレールＲに沿って移動可能である。図１の紙面の奥行き方向にも沿ってレールＲは敷設され、奥行き方向にも沿って支柱２１は移動可能である。この支柱２１は伸縮可能に構成され、この支柱２１によってＸ線管２２が支持されることにより、Ｘ線管２２は水平／昇降移動可能である。また、Ｘ線管２２は向きが調整可能である。したがって、Ｘ線撮影ユニット３の立位Ｘ線撮影スタンドの方に向けて、図１に示すようにＸ線管２２を水平／昇降移動させて向きを調整して、立位姿勢でＸ線撮影を行うことが可能である。なお、図示を省略するが、被検体Ｍを臥位姿勢で載置する臥位テーブル等を有した臥位テーブルユニットを配置した場合には、臥位テーブルユニットの臥位テーブルの方に向けて、Ｘ線管２２を水平／昇降移動させて向きを調整して、臥位姿勢でＸ線撮影を行うことも可能である。

表示・操作ユニット４の操作卓４１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの制御部や、操作者が操作するための入力部からなる。制御部は、上述した通信ケーブルを介して各ユニットを統括制御する。入力部は、操作者から入力したデータや命令を、上述した通信ケーブルを介して各ユニットに送り込むことで、各ユニットを操作する。表示・操作ユニット４のモニタ４２は、上述した通信ケーブルを介して、後述するＸ線検出器３７Ｃ（図３（ａ）を参照）で得られたＸ線画像を表示するように構成されている。

本実施例１では、Ｘ線撮影ユニット３は、図２に示すように、滑車３１と滑車保持部３２（図１も参照）と上下移動部３３（図１も参照）とカウンタウェイト３４とモータ３５とブレーキ３６と着脱部品３７とを備えている。さらに、Ｘ線撮影ユニット３は、着脱検出部３８と回転検出部３９とトルク調整部５１とトルク検出部５２とを備えている。滑車３１は、この発明における滑車に相当し、滑車保持部３２は、この発明における滑車保持手段に相当し、上下移動部３３は、この発明における上下移動手段に相当し、カウンタウェイト３４は、この発明におけるカウンタウェイトに相当し、モータ３５は、この発明におけるモータに相当し、ブレーキ３６は、この発明におけるブレーキに相当し、着脱部品３７は、この発明における着脱部品に相当し、着脱検出部３８は、この発明における着脱検出手段に相当し、回転検出部３９は、この発明における回転検出手段に相当し、トルク調整部５１は、この発明におけるトルク調整手段に相当し、トルク検出部５２は、この発明におけるトルク検出手段に相当する。

滑車３１を滑車保持部３２の上部に保持することにより、滑車保持手段３２は滑車３１を保持する。上下移動部３３は、滑車３１からワイヤーＷで上下方向（図１および図３中の矢印の方向）に移動自在に保持されて構成されている。カウンタウェイト３４は、ワイヤーＷの上下移動部３３側の一端とは逆側の他端で接続され、滑車３１を介して上下移動部３３との重量バランスをとるように構成されている。つまり、滑車３１を介して上下移動部３３およびカウンタウェイト３４がワイヤーＷで吊るされており、バランスを保持している。

滑車３１にはモータ３５が接続されており、このモータ３５によって滑車３１を回転駆動する。また、滑車３１の回転を止めるためにブレーキ３６が設置されている。さらに、上下移動部３３には着脱部品３７が搭載されており、上下移動部３３に対して着脱部品３７が着脱される。この着脱部品３７の着脱を着脱検出部３８が検出する。

滑車保持部３２は、例えば金属製の支柱である。上下移動部３３は、例えばＸ線撮影ユニット３が立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、図３（ａ）に示すようにブッキー部３３Ａであり、例えばＸ線撮影ユニット３およびＸ線管ユニット２が回診型の場合には、図３（ｂ）に示すようにＸ線管保持アーム３３Ｂである。なお、回診型の場合には車輪付きの台車６に支柱からなる滑車保持部３２が搭載される。

カウンタウェイト３４は、例えば鉛の塊である。後述する実施例２、３も含めて、本実施例１では、上下移動部３３に着脱部品３７が装着されたときに、上下移動部３３および着脱部品３７の重さが釣り合うようにカウンタウェイト３４の重さを設定する。なお、着脱部品３７が外されて上下移動部３３のみのときに、上下移動部３３のみの重さが釣り合うようにカウンタウェイト３４の重さを設定してもよい。ただし、Ｘ線撮影時には、上下移動部３３に着脱部品３７が装着されていることが多く、上下移動部３３のみの重さが釣り合うようにカウンタウェイト３４の重さを設定すると、Ｘ線撮影時にブレーキ３６によりロックしなければならない。よって、Ｘ線撮影時にブレーキ３６によるロックをしないためには、上下移動部３３および着脱部品３７の重さが釣り合うようにカウンタウェイト３４の重さを設定するのが好ましい。もちろん、Ｘ線撮影時に着脱部品３７が外されて上下移動部３３のみのときには、Ｘ線撮影時にブレーキ３６によるロックをしないために、上下移動部３３のみの重さが釣り合うようにカウンタウェイト３４の重さを設定すればよい。

モータ３５は、例えばＡＣサーボモータである。ブレーキ３６は、例えば永久電磁石（永電磁石）である。着脱部品３７は、例えばＸ線撮影ユニット３が立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、図３（ａ）に示すように、患者である被検体ＭがＸ線撮影時につかまるハンドル３７Ａ，散乱Ｘ線除去グリッド３７ＢあるいはＸ線検出器３７Ｃであり、例えばＸ線撮影ユニット３およびＸ線管ユニット２が回診型の場合には、図３（ｂ）に示すように、様々な情報を表示あるいは入力するためのタブレットＰＣ３７Ｄである。

Ｘ線検出器３７Ｃとしては、例えばフラットパネル型Ｘ線検出器やＸ線フィルムカセッテやＩＰカセッテなどである。被検体Ｍを透過したＸ線をＸ線検出器３７Ｃが検出して、Ｘ線画像を出力して表示・操作ユニット４のモニタ４２に送り込んで表示する。もしくはＸ線画像を印刷出力してもよい。着脱検出部３８は、例えばマイクロスイッチなどの接触スイッチや、フォトセンサや磁気センサなどの非接触センサである。

回転検出部３９は、モータ３５の回転を検出する。トルク調整部５１は、モータ３５のトルクを調整する。トルク検出部５２は、モータ３５の回転が停止した際のトルクを検出する。回転検出部３９，トルク調整部５１およびトルク検出部５２は、モータ３５を制御するための制御回路で構成されており、この制御回路は、例えば図４に示すモータ制御回路で構成される。モータ制御回路としては、例えば「三菱製サーボアンプMR-J3シリーズ」を用いる。

図４では、モータ制御回路は、位置アンプ（図４ではＰで表記），速度アンプ（図４ではＶで表記）および電流アンプ（図４ではＩで表記）が直列に接続され、電流アンプの下流にゲート・ドライブ、さらにトランジスタが接続されて構成されている。電流検出抵抗（図４ではＲで表記）を介してトランジスタはモータ（図４ではＭで表記）に接続され、モータは、タコ・ジェネレータ（図４ではＴＧで表記）、さらにはポテンショメータ（図４ではＰＯＴで表記）に接続されている。ポテンショメータで検出された位置を位置アンプにフィードバック制御（位置フィードバック）し、タコ・ジェネレータで検出されたモータの速度（回転速度）を速度アンプにフィードバック制御（速度フィードバック）し、電流検出抵抗で検出された回転トルクに対応する電流を電流アンプにフィードバック制御（電流フィードバック）する。

このように、図４では、タコ・ジェネレータまたはポテンショメータが、回転検出部３９に相当し、タコ・ジェネレータまたはポテンショメータによってモータ３５（図２を参照）の回転を検出する。トルク指令の電流アンプが、トルク調整部５１に相当し、モータ３５のトルクを調整する。電流検出抵抗が、トルク検出部５２に相当し、モータ３５の回転が停止した際のトルク（ここでは回転トルクに対応する電流）を検出する。

図２に戻って、モータ３５の制御について説明する。着脱部品３７の着脱状態が変化した（装着された、あるいは外された）ことを着脱検出部３８が検出するのと同時に、着脱状態の変化に伴って上下移動部３３の重量が変化する。この重量変化により、上下移動部３３とカウンタウェイト３４との重量バランスが崩れたことを意味する。この重量バランスが崩れたことを着脱検出部３８が検出し、この検出をトリガとしてブレーキ３６を解除する。

すると、重量バランスが崩れたこと（すなわちアンバランス）により上下移動部３３は上あるいは下のいずれかに移動するので、滑車３１が回転するのと同時にモータ３５も回転する。すると、回転検出部３９（図４ではタコ・ジェネレータまたはポテンショメータ）がモータ３５の回転を検出する。例えば、図４の速度指令を０としておくと、モータ３５は回転しないようにフィードバック制御され、回転しないためのトルクがトルク調整部３９（図４では電流アンプ）で瞬時に決定され、モータ３５は静止する。すなわち、バランスが取れた（バランスを保持した）状態となる。この際のトルクをトルク検出部５２（図４では電流検出抵抗）で検出し、このトルクを次の着脱状態の変化まで保持しつつモータ３５に付与し続けることで、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とはバランスが保たれ、ブレーキ３６が解除されても静止状態が保持される。

本実施例１に係るＸ線診断装置１によれば、着脱部品３７の着脱により上下移動部３３とカウンタウェイト３４との重量バランスが崩れたことを着脱検出部３８により検出する。（滑車３１の回転を止める）ブレーキ３６を解除した状態で、着脱検出部３８により着脱を検出すると、上述した重量バランスが崩れたこと（すなわちアンバランス）により滑車３１が回転するのに伴って（滑車３１を駆動する）モータ３５も回転する。そこで、モータ３５の回転を検出する回転検出部３９と、モータ３５のトルクを調整するトルク調整部５１とを備えることで、回転検出部３９により検出されたモータ３５の回転が停止するようにトルク調整部５１がモータ３５のトルクを調整する。さらに、モータ３５の回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出部５２を備え、トルク検出部５２により検出されたモータ３５の回転が停止した際のトルクをモータ３５に付与し続けることで、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのバランスを保持する。

このように、着脱部品３７の何れかが着脱されても、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのアンバランスが原因で移動をロックする必要がなくなり、アンバランス状態で移動を許可した際に上下移動部３３が上下方向に勝手に移動して操作者や患者である被検体Ｍに危険を及ぼすことがなく、また軽い操作が可能になる。また、上下移動部３３から着脱部品３７が着脱される場合に、着脱部品の重量や種類・数に応じた（モータ３５の回転が停止するような）トルクに自在に調整することができるので、（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品３３の重量や種類・数を事前に知る必要がない。また、トルクを調整することでモータ３５の回転が停止してバランスを保持するので、従来のような大きな回転体の直径の確保や直径変更機構が不要となり、（ｉ）機構が大きくならない。また、個体差に依らずにトルクを調整することでモータ３５の回転が停止してバランスを保持するので、（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。その結果、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品３３の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。

本実施例１の場合には、モータ３５およびその制御回路（回転検出部３９，トルク調整部５１およびトルク検出部５２）を備えて構成すればよいだけなので、装置が小型であり、重量のそれぞれ異なる様々な部品（着脱部品３３）が着脱されても問題なくバランスを常に保持することができる。これによって、操作者がブレーキ３６を手動で解除した際にアンバランスにより上下移動部３３が勝手に移動して操作者や患者に危険を及ぼす、あるいはアンバランスにより操作力が増加して負担が増えることもなく、アンバランス時でもモータ３５がアンバランス分をサポートするのでロック解除することが可能となる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図５は、実施例２に係るＸ線診断装置のＸ線撮影ユニットの概略図およびブロック図である。上述した実施例１と共通する箇所については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。また、Ｘ線撮影ユニットが立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、本実施例２においても図１や図３（ａ）と同じ構成を有したＸ線診断装置であり、Ｘ線撮影ユニットおよびＸ線管ユニットが回診型には、本実施例２においても図３（ｂ）と同じ構成を有したＸ線診断装置である。

上述した実施例１では着脱検出部３８（図２を参照）を備えていたのに対して、本実施例２では着脱検出部の代わりに、図５に示すようにタイマー５３を備えている。つまり、実施例１ではバランスを確認するトリガが着脱検出部３８からの検出情報であったのに対して、本実施例２では、タイマー５３でトリガをかけている（ブレーキ解除およびブレーキ操作を周期的に繰り返す場合にはタイマー５３でトリガを周期的にかけている）点で相違する。タイマー５３は、この発明におけるタイマーに相当する。

なお、本実施例２においても、回転検出部３９，トルク調整部５１およびトルク検出部５２は、モータ３５を制御するための制御回路で構成されており、この制御回路は、例えば図４に示すモータ制御回路で構成される。

本実施例２では、必ずしも重量バランスを保持する（すなわち重さが釣り合う）必要はない。ブレーキ３６によるブレーキ解除，ブレーキ操作の順に行う。ブレーキ解除およびブレーキ操作を複数回繰り返す場合には、ブレーキ３６によるブレーキ解除およびブレーキ操作を周期的に繰り返す。ブレーキ解除およびブレーキ操作の繰り返し回数については特に限定されず、ブレーキ解除，ブレーキ操作の順にブレーキ解除およびブレーキ操作を１回のみ行ってもよいし、ブレーキ解除およびブレーキ操作を複数回繰り返し行ってもよい。

ブレーキ解除の時間についても特に限定されない。ブレーキ解除の時間を例えば２秒程度に設定することで、上下移動部３３が上あるいは下に移動せずに、かつブレーキ解除時でのアンバランスによりモータ３５が回転し、その回転を回転検出部３９が検出することができる。ただし、ブレーキ解除の時間が長すぎると、上下移動部３３が上に移動して滑車３１に衝突する、あるいは上下移動部３３が下に移動して床面に衝突する。逆に、時間が短すぎるとモータ３５の回転を回転検出部３９が検出し難くなる。よって、上下移動部３３やカウンタウェイト３４や着脱部品３７の重さ等に応じてブレーキ解除の時間を適宜に設定すればよい。

タイマー５３は、ブレーキ３６が一時的に解除されたときの時間を監視する。そして、タイマー５３によるブレーキ解除時の上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのアンバランスによる滑車３１の回転に伴うモータ３５の回転を回転検出部３９が検出する。このように、タイマー５３でトリガをかける。

モータ３５の回転を回転検出部３９が検出したら、上述した実施例１と同様に、モータ３５は回転しないようにフィードバック制御され、回転しないためのトルクがトルク調整部３９で瞬時に決定され、モータ３５は静止する。すなわち、バランスが取れた（バランスを保持した）状態となる。この際のトルクをトルク検出部５２で検出し、このトルクを次の着脱状態の変化まで保持しつつモータ３５に付与し続けることで、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とはバランスが保たれ、ブレーキ３６が解除されても静止状態が保持される。

ブレーキ解除，ブレーキ操作の順にブレーキ解除およびブレーキ操作を１回のみ行う場合には、ブレーキ解除時でのモータ３５の回転を回転検出部３９が検出して、モータ３５が回転しないようにフィードバック制御し、回転しないためのトルクをトルク調整部３９で決定し、各々のトルクを次の着脱状態の変化まで保持しつつモータ３５に付与し続ける。一方、ブレーキ解除およびブレーキ操作を複数回繰り返し行う場合には、各々のブレーキ解除時でのモータ３５の回転を回転検出部３９がそれぞれ検出して、各々の検出毎にモータ３５が回転しないようにフィードバック制御し、回転しないためのトルクをトルク調整部３９で各々の検出毎にそれぞれ決定し、各々のトルクを次の周期まで保持しつつモータ３５に付与し続ける。

本実施例２に係るＸ線診断装置１によれば、上述した実施例１と相違して実施例１の着脱検出部３８（図２を参照）を備えずに、ブレーキ解除，ブレーキ操作の順に行う。これにより、ブレーキ解除時には上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのアンバランスにより滑車３１が回転するのに伴って（滑車３１を駆動する）モータ３５も回転する。そこで、実施例１と同様にモータ３５の回転を検出する回転検出部３９と、モータ３５のトルクを調整するトルク調整部５１とを備えることで、回転検出部３９により検出されたモータ３５の回転が停止するようにトルク調整部５１がモータ３５のトルクを調整する。さらに、実施例１と同様にモータ３５の回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出部５２を備え、トルク検出部５２により検出されたモータ３５の回転が停止した際のトルクをモータ３５に付与し続けることで、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのバランスを保持する。

このように、実施例１と相違してブレーキ解除時に上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのアンバランスにより滑車３１およびモータ３５が回転しても、モータ３５の回転が停止するようにトルクを調整して、当該調整されたトルクをモータ３５に付与し続けることでバランスを保持する。よって、ブレーキ解除時でも上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのアンバランスが原因で移動をロックする必要がなくなり、実施例１と同様にアンバランス状態で移動を許可した際に上下移動部３３が上下方向に勝手に移動して操作者や患者である被検体Ｍに危険を及ぼすことがなく、また軽い操作が可能になる。また、ブレーキ解除時に着脱部品３７の重量や種類・数に応じた（モータ３５の回転が停止するような）トルクに自在に調整することができるので、実施例１と同様に（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品３３の重量や種類・数を事前に知る必要がない。また、実施例１と同様にトルクを調整することでモータ３５の回転が停止してバランスを保持するので、従来のような大きな回転体の直径の確保や直径変更機構が不要となり、（ｉ）機構が大きくならない。また、個体差に依らずにトルクを調整することでモータ３５の回転が停止してバランスを保持するので、（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。その結果、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品３３の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。

操作者がブレーキ解除の開始指令と同時に回転検出部３９がモータ３５の回転を検出するように指示すればよいが、ブレーキ解除の開始指令と回転検出部３９によるモータ３５の回転の検出との間にタイムラグが生じる場合がある。そこで、本実施例２において、ブレーキ３６が一時的に解除されたときの時間を監視するタイマー５３を備え、タイマー５３によるブレーキ解除時の上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのアンバランスによる滑車３１の回転に伴うモータ３５の回転を回転検出部３９が検出するのが好ましい。このようなタイマー５３を備えることで、タイムラグを防止することができ、より精密にバランスの保持を制御することができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例３を説明する。
図６は、実施例３に係るＸ線診断装置のＸ線撮影ユニットの概略図およびブロック図である。上述した実施例１、２と共通する箇所については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。また、Ｘ線撮影ユニットが立位Ｘ線撮影スタンドの場合には、本実施例３においても図１や図３（ａ）と同じ構成を有したＸ線診断装置であり、Ｘ線撮影ユニットおよびＸ線管ユニットが回診型には、本実施例３においても図３（ｂ）と同じ構成を有したＸ線診断装置である。

上述した実施例１では着脱検出部３８（図２を参照）を備え、上述した実施例１、２では回転検出部３９やトルク調整部５１やトルク検出部５２（図２や図５を参照）を備えていたのに対して、本実施例３では着脱検出部や回転検出部やトルク調整部やトルク検出部の代わりに、図６に示すように荷重検出部５４やタンク５５やポンプ５６を備えている。荷重検出部５４は、この発明における荷重検出手段に相当し、タンク５５は、この発明におけるタンクに相当し、ポンプ５６は、この発明におけるポンプに相当する。

荷重検出部５４は、着脱部品３７の着脱による重量変化を検出する。荷重検出部５４は、例えばひずみゲージである。タンク５５は、上下移動部３３およびカウンタウェイト３４に付随して重量変化を与えるように構成されており、流体を収容する。本実施例３では、流体として液体を例に採って説明する。

タンク５５は、２つのタンク５５Ａ，５５Ｂから構成され、上下移動部３３にタンク５５Ａを配置し、カウンタウェイト３４にタンク５５Ｂを配置している。上下移動部側のタンク５５Ａとカウンタウェイト側のタンク５５Ｂとの間には管Ｔを配置しており、管Ｔを通して、タンク５５内の液体をポンプ５６は上下移動部側のタンク５５Ａ・カウンタウェイト側のタンク５５Ｂ間で搬送する。管ＴはワイヤーＷに沿って配置されている。

タンク５５は、例えばポリエチレン製のタンクである。ポンプ５６は、例えばプランジャーポンプである。タンク５５内に収容される液体は、例えばポリタングステン酸ナトリウム水溶液である。液体については、特に限定されないが、省スペース化を考慮すれば水よりも比重が重い液体を用いるのが好ましく、上述したポリタングステン酸ナトリウム水溶液が適している。

荷重検出部５４が着脱部品３７の着脱による重量変化を検出した際に、ポンプ５６を駆動させて２つのタンク５５Ａ，５５Ｂ間で重量変化を相殺させる方向に液体を移動させることで、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのバランスを保持する。つまり、荷重検出部５４で検出された重量変化に応じてポンプ５６を動作させて、タンク５５Ａ，５５Ｂ内の液体を、管Ｔを通して移動させることで重量バランスを維持する。

本実施例３に係るＸ線診断装置１によれば、上述した実施例１と相違して実施例１の着脱検出部３８（図２を参照）を備えずに、上述した実施例１、２と相違して回転検出部３９やトルク調整部５１やトルク検出部５２（図２や図５を参照）も備えずに、着脱部品３７の着脱による重量変化を検出する荷重検出部５４を備える。これにより、着脱部品３７の着脱により上下移動部３３とカウンタウェイト３４との重量バランスが崩れたことを荷重検出部５４により検出する。そこで、実施例１、２と相違して上下移動部３３およびカウンタウェイト３４に付随して重量変化を与えるタンク５５と、タンク５５内の流体（本実施例３では液体）を上下移動部側のタンク５５Ａ・カウンタウェイト側のタンク５５Ｂ間で搬送するポンプ５６とを備える。さらに、荷重検出部５４が着脱部品３７の着脱による重量変化を検出した際に、ポンプ５６を駆動させて２つのタンク５５Ａ，５５Ｂ間で重量変化を相殺させる方向に流体（液体）を移動させることで、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのバランスを保持する。

このように、実施例１、２と相違して荷重検出部５４で検出された重量変化に応じてポンプ５６を動作させ、２つのタンク５５Ａ，５５Ｂ間で重量変化を相殺させる方向に流体（液体）を移動させることでバランスを保持する。よって、実施例１と同様に着脱部品３７の何れかが着脱されても、上下移動部３３とカウンタウェイト３４とのアンバランスが原因で移動をロックする必要がなくなり、アンバランス状態で移動を許可した際に上下移動部３３が上下方向に勝手に移動して操作者や患者である被検体Ｍに危険を及ぼすことがなく、また軽い操作が可能になる。また、重量変化に応じて流体（液体）を移動させるので、実施例１、２と同様に（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品３３の重量や種類・数を事前に知る必要がない。また、重量変化に応じて流体（液体）を移動させてバランスを保持するので、実施例１、２と同様に従来のような大きな回転体の直径の確保や直径変更機構が不要となり、（ｉ）機構が大きくならない。また、個体差に依らずにそのときの重量変化に応じて流体（液体）を移動させてバランスを保持するので、実施例１、２と同様に（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。その結果、（ｉ）機構が大きくならない，（ｉｉ）（ｉｉｉ）着脱される着脱部品３３の重量や種類・数を事前に知る必要がなく，（ｉｖ）個体毎のキャリブレーションが不要となる。

図６では、モータ３５（図２や図５を参照）を備えない構成である。よって、滑車３１を滑車保持部３２の中に埋め込んで保持することも可能である。もちろん、滑車３１を滑車保持部３２の上部に保持してもよい。また、モータを備えて、モータの駆動により上下移動部３３やカウンタウェイト３４を補助的に移動させてもよい。

この発明は、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）上述した各実施例では、Ｘ線診断装置として、Ｘ線撮影を行う装置を例に採って説明したが、Ｘ線撮影を行う装置に限定されない。ワイヤーやカウンタウェイトによりバランス（カウンターバランス）を保持する装置であって、Ｘ線診断を行う装置であれば、例えばＸ線撮影よりも弱い線量でＸ線を照射して複数のＸ線画像を逐次に取得して、各々のＸ線画像をリアルタイムに表示（動画表示）するＸ線透視を行う装置に適用してもよい。

（２）上述した各実施例では、各実施例の構成は互いに独立した構成であったが、各実施例の構成を互いに組み合わせ構成してもよい。例えば実施例１、２を組み合わせて、実施例１のモード，実施例２のモードのいずれかを適宜選択してもよい。また、実施例１、３を組み合わせて、実施例１のモード，実施例３のモードのいずれかを適宜選択してもよい。また、実施例２、３を組み合わせて、実施例２のモード，実施例３のモードのいずれかを適宜選択してもよい。さらに、実施例１〜３を組み合わせて、実施例１のモード，実施例２のモードまたは実施例３のモードのいずれかを適宜選択してもよい。

（３）上述した各実施例では、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの制御部を、Ｘ線撮影ユニット３（図２や図５や図６を参照）とは独立して備えたが、Ｘ線撮影ユニット３内に制御部を組み込んで備えてもよい。

（４）上述した実施例２では、ブレーキが一時的に解除されたときの時間を監視するタイマーを備え、タイマーによるブレーキ解除時の上下移動手段とカウンタウェイトとのアンバランスによる滑車の回転に伴うモータの回転を回転検出手段（実施例２では回転検出部）が検出したが、必ずしもタイマーを備える必要はない。ブレーキ解除の開始指令と回転検出手段（回転検出部）によるモータの回転の検出との間にタイムラグが生じないのであれば、タイマーを備えずに、操作者がブレーキ解除の開始指令と同時に回転検出手段（回転検出部）がモータの回転を検出するように指示するように構成してもよい。

（５）上述した実施例３では、タンク内の流体として液体を例に採り、水よりも比重が重い液体としてポリタングステン酸ナトリウム水溶液を用いたが、必ずしも流体としては液体である必要はなく、必ずしも液体として水よりも比重が重い液体を用いる必要はない。流体としては気体（空気や希ガスや窒素ガスなど）を用いてもよい。ただし、上述したように省スペース化を考慮すれば水よりも比重が重い液体を用いるのが好ましい。

以上のように、この発明は、立位Ｘ線撮影スタンドのＸ線撮影装置や、回診型Ｘ線撮影装置に適している。

１ … Ｘ線診断装置
３１ … 滑車
３２ … 滑車保持部
３３ … 上下移動部
３４ … カウンタウェイト
３５ … モータ
３６ … ブレーキ
３７ … 着脱部品
３８ … 着脱検出部
３９ … 回転検出部
５１ … トルク調整部
５２ … トルク検出部
５３ … タイマー
５４ … 荷重検出部
５５ … タンク
５６ … ポンプ

Claims (3)

1. Ｘ線診断を行うＸ線診断装置であって、
   滑車と、
   前記滑車を保持する滑車保持手段と、
   前記滑車からワイヤーで上下方向に移動自在に保持された上下移動手段と、
   前記ワイヤーの前記上下移動手段側の一端とは逆側の他端で接続され、前記滑車を介して前記上下移動手段との重量バランスをとるためのカウンタウェイトと、
   前記滑車を駆動するモータと、
   前記滑車の回転を止めるブレーキと、
   前記上下移動手段に対して着脱される着脱部品と
   を備えるとともに、
   前記着脱部品の着脱を検出する着脱検出手段と、
   前記モータの回転を検出する回転検出手段と、
   前記モータのトルクを調整するトルク調整手段と、
   前記モータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段と
   を備え、
   前記着脱検出手段により着脱を検出した際に前記ブレーキを解除し、
   ブレーキ解除時の前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのアンバランスによる前記滑車の回転に伴う前記モータの回転を前記回転検出手段が検出し、
   前記回転検出手段により検出された前記モータの回転が停止するように前記トルク調整手段が前記モータのトルクを調整し、
   前記トルク検出手段により検出された前記モータの回転が停止した際のトルクを前記モータに付与し続けることで、前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのバランスを保持する
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
2. Ｘ線診断を行うＸ線診断装置であって、
   滑車と、
   前記滑車を保持する滑車保持手段と、
   前記滑車からワイヤーで上下方向に移動自在に保持された上下移動手段と、
   前記ワイヤーの前記上下移動手段側の一端とは逆側の他端で接続され、前記滑車を介して前記上下移動手段との重量バランスをとるためのカウンタウェイトと、
   前記滑車を駆動するモータと、
   前記滑車の回転を止めるブレーキと、
   前記上下移動手段に対して着脱される着脱部品と
   を備えるとともに、
   前記モータの回転を検出する回転検出手段と、
   前記モータのトルクを調整するトルク調整手段と、
   前記モータの回転が停止した際のトルクを検出するトルク検出手段と
   を備え、
   ブレーキ解除，ブレーキ操作の順に行い、
   ブレーキ解除時の前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのアンバランスによる前記滑車の回転に伴う前記モータの回転を前記回転検出手段が検出し、
   前記回転検出手段により検出された前記モータの回転が停止するように前記トルク調整手段が前記モータのトルクを調整し、
   前記トルク検出手段により検出された前記モータの回転が停止した際のトルクを前記モータに付与し続けることで、前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのバランスを保持する
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
3. 請求項２に記載のＸ線診断装置において、
   前記ブレーキが一時的に解除されたときの時間を監視するタイマーを備え、
   前記タイマーによるブレーキ解除時の前記上下移動手段と前記カウンタウェイトとのアンバランスによる前記滑車の回転に伴う前記モータの回転を前記回転検出手段が検出することを特徴とするＸ線診断装置。

Images