JP6615749B2 - 移動型x線装置、移動型x線装置の充電方法 - Google Patents
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Description
(1.1 移動型X線装置1の概要)
図1を参照して、本発明に係る移動型X線装置1について説明する。移動型X線装置1は、施設の壁コンセントからバッテリへ充電できるほか、他の移動型X線装置からの充電、および、他の移動型X線装置への充電も可能である。
図2を参照して、電源装置10を説明する。電源装置10は、電力を蓄えて、X線撮影および本体2内で利用する電力を供給する装置であり、壁コンセントや外部電源などの電力供給元の電流容量を最大限に利用可能な電源装置である。
制御部20は、電源回路30において電力制限の制御を行う。具体的には電源回路30内の電力制限回路40に流れる電流を制限することで、電力を制御する。制御部20は機能構成として、接続監視部21、優先順位設定部22、制限値取得部23、電力制限信号部24などを備える。
電源回路30はプラグ7から供給された電力を、コンセント8から外部に出力、またはバッテリ12に充電する回路であり、整流回路31、電力制限回路40、外部出力回路50、充電回路60などを備える。
整流回路31は交流から直流に電力を変換する回路である。
電力制限回路40は、制御部20とともに電力制限を行う回路である。電力制限回路40は、半導体スイッチ32、ダイオード33、インダクタ34およびキャパシタ35を組み合わせた、いわゆるチョッパ回路であり、これが電力制限回路40に流れる電流の量を制限することで、電力制限回路40は後段に供給する電力の制限を行う(図4を参照)。
外部出力回路50は直流を交流に変換する回路である。外部出力回路50は、キャパシタと半導体スイッチSW1〜SW4を備えるインバータ回路と、インバータ回路に接続したインダクタ34とキャパシタ35を備えるフィルタ回路とからなる(図5を参照)。インバータ回路は、インバータ制御回路(図示せず)によって半導体スイッチ32(SW 1 〜SW 4 )をそれぞれON-OFF制御され、商用電源と同様の電力を出力する。
充電回路60はバッテリ12を充電する回路であり、整流回路31の出力またはプラグ7から供給された電力をバッテリ12に蓄積するために適した電圧、電流に変換する。
図2中、電源回路30内には各回路間の結線が示されていないが、本発明の発明者らは、各回路を組み合わせて電源回路30中に2つの電流経路を構成し、さらに、2つのうち一方の電流経路にのみ電流制限を行うことで、
・電力供給元の電流容量まで電流を最大限に使ってより早く充電すること
・電力供給元の電流容量を超えずに安全に充電すること
・複数の移動型X線装置1の電源装置どうしを連結した場合に、各移動型X線装置1に充電の優先順位を与えて充電すること
を可能にした。
i)外部出力回路50側で電流制限すれば、充電回路60側への電流が優先されるので、バッテリ12への充電が優先される。
ii)充電回路60側で電流制限すれば、外部出力回路50側への電流が優先されるので、コンセント8への出力が優先される。
上記i)またはii)の電源回路30をもつ移動型X線装置1を連結すると、
i)外部出力回路50側で電流制限した場合(図3(a)を参照)は、直列に接続された移動型X線装置1のうち上流(壁コンセントに近い側)の移動型X線装置1aにおいて優先的に充電が行われる。すなわち、上流の移動型X線装置ほど充電の優先順位が高くなる。なお、このとき移動型X線装置1aから下流(壁コンセントから遠い側)の移動型X線装置1bに供給される外部出力電流は、(外部出力電流)=(入力電流)−(充電電流)、となる。電流制限によって外部出力電流が遮断された場合には、入力電流がすべて充電電流となる。
本発明の移動型X線装置1の第1の実施形態を説明する。本実施形態の移動型X線装置1は、ユーザが、稼働を終了した移動型X線装置1から順に充電させたい場合に好適である。本実施形態では、移動型X線装置1の電源装置10には、外部出力回路50側を電流制限した電源回路30が用いられている。
図4を参照して、本発明に係る移動型X線装置1が備える電源装置10について説明する。
電力制限回路40では、半導体スイッチ32に、制御部20の電力制限信号部24からスイッチ駆動信号25が与えられる。
制御部20の処理の流れを図6のフローチャートを参照して説明する。
(i)プラグ7よりも上流で電流が遮断されている場合、または、
(ii)バッテリ12が満充電であるために充電電流がない場合
がある。ここで、制御部20の電力制限信号部24は、半導体スイッチ32をON-OFF駆動(ステップS109)する。このとき、電力制限信号部24は、電流検出器26で検出される入力電流が電流制限値ICを超えないように、半導体スイッチ32をONする時間およびOFFする時間を調整したスイッチ駆動信号25を生成して出力する。
(i)上流の移動型X線装置で充電中または充電中止のために、下流の移動型X線装置への電流供給が遮断されている状態、または
(ii)バッテリ12が満充電、かつ、下流の移動型X線装置で電力の消費がない(下流に移動型X線装置が接続されていないために電力消費がない場合も含む)ために、移動型X線装置1が電流を必要としない状態である。これらの場合、充電は行われていないので、制御部20は入出力部9に「待機中」を表示する(ステップS112)。
(i)上流の移動型X線装置の故障などの理由で電流が移動型X線装置1に供給されない状態、または
(ii)移動型X線装置1および下流の移動型X線装置で、満充電または故障により電流が流れない状態
であるので、制御部20は入出力部9に「充電中止」を表示し(ステップS114)、処理を終了する。なお、所定時間は上流の移動型X線装置の満充電にかかる程度の時間が望ましい。
以上のようにして、移動型X線装置1において充電が行われるが、充電が必要な3台の移動型X線装置1を連結した場合について、図7を参照して具体的に説明する。図7(a)、(b)および(c)は、3台の移動型X線装置1a、1b、1cを接続した場合に、各移動型X線装置の電流検出器26で検出される入力電流の変化の例を表したグラフである。
移動型X線装置1aは充電の優先順位が第1位である。移動型X線装置1aは最も上流に接続されており、コンセント8aからの出力は、移動型X線装置1bに入力される。したがって、移動型X線装置1aの入力電流は、移動型X線装置1aの充電電流と移動型X線装置1bへの出力電流とを足したものである。
移動型X線装置1bは充電の優先順位が第2位である。移動型X線装置1bのコンセント8bの出力は、移動型X線装置1cのプラグ7cに入力される。したがって、移動型X線装置1bの入力電流のグラフは、移動型X線装置1bの充電電流と、移動型X線装置1cへの出力電流とを足したものである。
移動型X線装置1cは充電の優先順位が第3位である。移動型X線装置1cは最も下流に接続されており、コンセント8cからの出力はないから、移動型X線装置1cの入力電流のグラフは充電電流に等しい。
以上説明したように、複数台の移動型X線装置1a,1bおよび1cを電源装置10で連結した場合には、1つの壁コンセント13の電流容量まで電流を最大限に使って、安全に充電することができ、また、移動型X線装置1aを優先的に充電することができる。
電力制限回路は、図9に示すようなサイリスタ(半導体スイッチ)36を用いた電力制限回路41とすることができる。整流回路31は充電回路60側に接続し、整流回路31の出力側に充電回路60を接続する。スイッチ駆動信号25は、電流検出器26で検出された入力電流が電流制限値と等しくなるように、サイリスタSW1〜SW4のON時間を制御する。
本実施形態における移動型X線装置は、内部に充電された電力を利用してX線撮影を行う移動型X線装置1であって、外部(壁コンセント13や他の移動型X線装置のコンセント8)から入力される電力を少なくとも2つに分配し、分配する電力のうち、1つを外部出力回路50、51に出力して外部に電力を出力し、1つを充電回路60に出力して電力を充電する電源装置10を備え、電源装置10は、入力される電力の電流値を検出する電流検出器26と、外部出力回路50、51に分配する電力を制限する電力制限回路40、41と、電流検出器26で検出された電流値に基づいて、電力制限回路40、41に流れる電流を制御する制御部20と、を備えることを特徴とする移動型X線装置1である。
本発明の移動型X線装置1の第2の実施形態を説明する。本実施形態の移動型X線装置1は、ユーザが、壁コンセント13から遠い移動型X線装置ほど早く充電完了させたい場合に好適である。本実施形態では、電源装置200には充電回路60側を電流制限した電源回路30が用いられている。
図11を参照して、本発明に係る移動型X線装置1が備える電源装置200について説明する。
スイッチ駆動信号25によって半導体スイッチ32がOFFになると、電流経路は遮断されるので充電電流は流れない。コンセント8側には制限がないので、下流の移動型X線装置で必要な電流がプラグ7から入力電流として供給され、この入力電流はすべてコンセント8に流入する。
制御部20の処理の流れを図12のフローチャートを参照して説明する。
(i)プラグ7よりも上流で電流が遮断されている場合、または、
(ii)下流の移動型X線装置で電力消費がないか、下流に移動型X線装置が接続されていない場合がある。ここで、制御部20の電力制限信号部24は、半導体スイッチ32をON-OFF駆動(ステップS209)する。このとき、電力制限信号部24は、電流検出器26で検出される入力電流が電流制限値ICを超えないように、半導体スイッチ32をONおよびOFFする時間を調整したスイッチ駆動信号25を生成して出力する。
(i)プラグ7よりも上流で移動型X線装置1への電流供給が遮断されている状態、または
(ii)バッテリ12が満充電、かつ、下流の移動型X線装置で電力の消費がない(下流に移動型X線装置が接続されていないために電力消費がない場合も含む)ために、移動型X線装置1が電流を必要としない状態
である。これらの場合、充電は行われていないので、制御部20は入出力部9に「待機中」を表示する(ステップS212)。
(i)上流の移動型X線装置の故障などの理由で電流が移動型X線装置1に供給されない状態、または
(ii)移動型X線装置1および下流の移動型X線装置で、満充電または故障により電流が流れない状態
であるので、制御部20は入出力部9に「充電中止」を表示し(ステップS112)、処理を終了する。
以上のようにして、移動型X線装置1において充電が行われるが、充電が必要な3台の移動型X線装置1を連結した場合について、図13を参照して具体的に説明する。図13(a)、(b)および(c)は、3台の移動型X線装置1a、1b、1cを直列に接続した場合に、各移動型X線装置の電流検出器26で検出される入力電流の変化の例を表したグラフである。
移動型X線装置1cは充電の優先順位が第1位である。移動型X線装置1cは最も下流に接続されており、コンセント8cからの出力はないから、移動型X線装置1cの入力電流は充電電流に等しい(実際には電源回路内外で消費される若干の電力があるために、充電電流は入力電流よりも若干少なくなるが、ここでは簡単のため、その差は無視する)。
移動型X線装置1bは充電の優先順位が第2位である。移動型X線装置1bのコンセント8bの出力は、移動型X線装置1cのプラグ7cに入力される。したがって、移動型X線装置1bの入力電流のグラフは、移動型X線装置1bの充電電流と、移動型X線装置1cへの出力電流とを足したものである。
移動型X線装置1aは充電の優先順位が第3位である。移動型X線装置1aのコンセント8aからの出力は、移動型X線装置1bに入力される。したがって、移動型X線装置1aの入力電流のグラフは、移動型X線装置1bへの出力電流と、移動型X線装置1aの充電電流を足したものである。
ここで、最も下流の移動型X線装置1cが、充電の途中で時間t1より前にプラグ7cを外された場合を図15を参照して説明する。
以上説明したように、複数台の移動型X線装置1a,1bおよび1cを電源装置10で連結した場合には、1つの壁コンセント13の電流容量まで電流を最大限に使って、安全に充電することができる。また、最下流の移動型X線装置1cを優先的に充電することができる。
また、図16に示すように、電力制限回路と充電回路の機能を兼ねる電力制限・充電回路61を用いてもよい。電力制限・充電回路61は充電電流を検出する電流検出器26を備える。制御部20の電力制限信号部24は、プラグ7の入力電流値が電流制限値を超えないように、かつ、充電電流がバッテリ12の許容電流値を超えないように、半導体スイッチ32のON-OFF駆動を行い、充電電流を制御する。
本実施形態における移動型X線装置は、内部に充電された電力を利用してX線撮影を行う移動型X線装置1であって、外部(壁コンセント13や他の移動型X線装置のコンセント8)から入力される電力を少なくとも2つに分配し、分配する電力のうち、1つをコンセント8側に分配して外部に電力を出力し、1つを充電回路60に分配して電力を充電する電源装置200を備え、電源装置200は、入力される電力の電流値を検出する電流検出器26と、充電回路60に分配する電力を制限する電力制限回路40と、電流検出器26で検出された電流値に基づいて、電力制限回路40に流れる電流を制御する制御部20と、を備えることを特徴とする移動型X線装置1である。
また、外部への出力が優先的に行われるので、本実施形態の移動型X線装置1を電源装置200で連結して充電を行うと、下流の移動型X線装置1に優先的に電流が供給されるので、最下流の移動型X線装置1cにおいて優先的に充電が行われる。すなわち、下流の移動型X線装置1ほど充電の優先順位を高くして充電できる。
本発明の移動型X線装置1の第3の実施形態を説明する。本実施形態の移動型X線装置1は、ユーザが、優先順位を指定して充電する場合に好適である。本実施形態では、電源装置300には他の移動型X線装置内の電源装置と通信し、充電の優先順位を設定する機能を備える。
図17に電源装置300を示す。本発明に係る移動型X線装置1が備える電源装置300について説明する。
接続監視部21は、壁コンセント13または他の移動型X線装置との接続を検出する。接続が検出されると、他の移動型X線装置内の電源装置と通信が行われ、電源装置どうしで情報がやり取りされる。ただし、壁コンセントなどの通信用コネクタを備えていない一般のコンセントにプラグ17が接続された場合には、通信用コネクタ19は機能しない。
また、電源装置300は、充電優先順位を設定する機能として、制御部20に優先順位設定部22を備える。優先順位設定部22は、ユーザが入出力部9で指定した優先順位、および、他の移動型X線装置で指定された優先順位を取得し、充電の優先順位を設定する。
制御部20の処理の流れを図19のフローチャートを参照して説明する。
以上のようにして、移動型X線装置1において充電が行われるが、充電が必要な3台の移動型X線装置1を連結した場合について、図20を参照して具体的に説明する。図20は、3台の移動型X線装置1a、1b、1cを直列に接続した場合の、各装置の通信、電流制限値および充電電流値を模式的に示したものである。
以上説明したように、複数台の移動型X線装置1a,1bおよび1cを電源装置300で連結した場合には、1つの壁コンセント13の電流容量まで電流を最大限に使って、かつ、安全に、ユーザにより指定された移動型X線装置の優先順位に従って、充電を進めることができる。例えば、使用頻度が高い移動型X線装置について充電優先順位を「最優先」として、ユーザが入出力部9で選択すれば(図21(d))、ユーザはプラグを接続する順序を気にせずに、この移動型X線装置を優先して充電することができ、計画的に移動型X線装置を使用することが可能である。
また、図22の電源回路30のように、電力制限回路と充電回路の機能を電力制限・充電回路61を用いてもよい。これにより、電源回路を小型化でき、電力損失を抑制することができる。
本実施形態における移動型X線装置、移動型X線装置の充電方法、および電源装置は、第2の実施形態で説明したのと同様の作用効果を奏する。
本発明の移動型X線装置の第4の実施形態を説明する。本実施形態の移動型X線装置は、複数台の移動型X線装置1を連結し、各移動型X線装置の装置情報、例えば、撮影のオーダ数等の稼働予定やバッテリの容量等の性能に合わせて自動的に優先順位を決定し、充電する場合に好適である。
制御部20の処理の流れを図23のフローチャートを参照して説明する。
以上のようにして、本実施形態の移動型X線装置は、装置情報をもとに設定された充電の優先順位に従って、充電を進めることができる。例えば、移動型X線装置が自動的に優先順位を設定するモード(図21(d)の表示例における「おまかせ」)をユーザが入出力部9で選択すれば、移動型X線装置の稼働予定に最適な順番で充電することができる。
この他に、充電の優先順位を決定するための装置情報には、バッテリの残量、装置の使用回数、オーダの予約状況、使用場所(病室、処置室など)までの距離、回診の開始時間などがある。
本実施形態における移動型X線装置、移動型X線装置の充電方法、および電源装置は、第3の実施形態で説明したのと同様の作用効果を奏する。
本発明の移動型X線装置の第5の実施形態を説明する。本実施形態の移動型X線装置1は、複数の移動型X線装置1の間で電力を授受する場合に好適である。
図24に電源装置500を示す。電源装置500は、前述の電源装置10(第1の実施形態、図4を参照)と同様の電力制限回路40、充電回路制御部520および充電回路60を備える。充電回路60は降圧チョッパ回路を構成している。
移動型X線装置1aのプラグ7aがコンセントに接続していない状態で、コンセント8aに移動型X線装置1bのプラグ7bが接続している場合には、電力が移動型X線装置1aから移動型X線装置1bに供給される(図25を参照)。
以上のようにして、本実施形態の移動型X線装置は、接続した複数の移動型X線装置の間で電力を授受することができる。このような充電機能は、特に以下のような場合に大いに役立つ。
Claims (8)
- 内部に充電された電力を利用してX線撮影を行う移動型X線装置であって、
外部から入力される電力を少なくとも2つに分配し、前記分配する電力のうち、1つを外部出力回路に接続して外部に電力を出力し、1つを充電回路に接続して電力を充電する電源装置を備え、
前記電源装置は、前記入力される電力の電流値を検出する電流検出器と、前記外部出力回路に出力する電力と、前記充電回路に出力する電力の、少なくとも一方を制限する電力制限回路と、前記電流検出器で検出された電流値に基づいて、前記電力制限回路に流れる電流を制御する制御部とを備え、
前記電源装置は、
外部から入力される入力電流を少なくとも2つの電流経路に分配し、
前記分配された電流経路のうち、
第1の電流経路は、前記外部出力回路に接続して外部出力電流を流し、
第2の電流経路は、前記充電回路に接続して充電電流を流し、
前記電力制限回路は、前記外部出力電流と、前記充電電流の、少なくとも一方を制限し、
前記電流検出器は、前記入力電流の電流値を検出し、
前記制御部は、
充電の際に他の移動型X線装置との接続を検出する接続監視部と、
前記接続監視部が接続を検出した場合に、接続された各移動型X線装置の電源装置で行われる充電の優先順位を設定する優先順位設定部と、
優先順位が1つ上位の移動型X線装置が出力する外部出力電流の上限値を受信し、前記受信した上限値を電流制限値とする制限値取得部とを備え、
前記制御部は、
前記電流検出器で検出される前記入力電流の電流値が、外部から入力可能な電流の最大値である電流制限値以下となるように、前記電力制限回路に流れる前記外部出力電流と、前記充電電流の、少なくとも一方を制御し、
前記電流制限値と前記入力電流の電流値との差である外部出力電流の上限値を算出し、優先順位が1つ下位の移動型X線装置に前記算出した上限値を送る
ことを特徴とする移動型X線装置。 - 前記電力制限回路は、前記外部出力回路の前段に設けられて、前記外部出力回路に流れる電流を制限する
ことを特徴とする請求項1の移動型X線装置。 - 前記電力制限回路は、前記充電回路の前段に設けられて、前記充電回路に流れる電流を制限する
ことを特徴とする請求項1の移動型X線装置。 - 前記電力制限回路は、前記電力制限回路に流れる電流を増減させる半導体スイッチを備え、
前記制御部は、前記半導体スイッチの開閉を制御する
ことを特徴とする請求項1の移動型X線装置。 - 前記電力制限回路は、前記外部出力回路に流れる電流を制限し、
前記充電回路は、前記充電回路に流れる電流を制限するとともに、バッテリを充電する
ことを特徴とする請求項1の移動型X線装置。 - 外部から入力される電力を少なくとも2つに分配し、前記分配する電力のうち、1つを外部出力回路に接続して外部に電力を出力し、1つを充電回路に接続して電力を充電する電源装置を有し、内部に充電された電力を利用してX線撮影を行う移動型X線装置の充電方法であって、
前記入力される電力の電流値を検出する電流検出ステップと、
前記電流検出ステップで検出された電流値に基づいて、前記外部出力回路に出力する電力と、前記充電回路に出力する電力の、少なくとも一方を制限する電力制限ステップと、
他の移動型X線装置との接続を検出する接続検出ステップと、
接続が検出された場合に、接続された各移動型X線装置の電源装置で行われる充電の優先順位を設定する優先順位設定ステップと、
優先順位が1つ上位の移動型X線装置が出力する外部出力電流の上限値を受信し、前記受信した上限値を電流制限値とする制限値取得ステップと、
前記電流制限値と前記電流検出ステップで検出された電流値との差である外部出力電流の上限値を算出し、優先順位が1つ下位の移動型X線装置に前記算出した上限値を送信するステップと、
を含むことを特徴とする移動型X線装置の充電方法。 - 前記電力制限ステップは、前記電流検出ステップで検出された電流値が、外部から入力可能な電流の最大値である電流制限値以下となるように、前記外部出力回路に流れる電流と、前記充電回路に流れる電流の、少なくとも一方を制限する
ことを特徴とする請求項6に記載の移動型X線装置の充電方法。 - 内部に充電された電力を利用してX線撮影を行う移動型X線装置であって、
外部から入力される電力を少なくとも2つに分配し、前記分配する電力のうち、1つを外部出力回路に接続して外部に電力を出力し、1つを充電回路に接続して電力を充電する電源装置を備え、
前記電源装置は、
前記入力される電力の電流値を検出する電流検出器と、
前記外部出力回路に出力する電力と、前記充電回路に出力する電力の、少なくとも一方を制限する電力制限回路と、
前記電流検出器で検出された電流値に基づいて、前記電力制限回路に流れる電流を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
充電の際に他の移動型X線装置との接続を検出する接続監視部と、
前記接続監視部が接続を検出した場合に、接続された各移動型X線装置の電源装置で行われる充電の優先順位を設定する優先順位設定部と、
外部から入力可能な電流の最大値である電流制限値を記憶部から取得するか、または他の移動型X線装置から電流制限値を受信した場合にはいずれか小さい方の電流制限値を電流制限値として取得する制限値取得部と、をさらに備え、
前記電流制限値と前記電流検出器で検出される電流値との差である、優先順位が1つ下位の移動型X線装置が外部から入力可能な電流の最大値である電流制限値を算出し、優先順位が1つ下位の移動型X線装置に前記算出した電流制限値を送る
ことを特徴とする移動型X線装置。
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