JP6725391B2 - 移動型放射線発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮影に使用する移動型放射線発生装置に関する。

医療分野において、放射線撮影に使用する移動型放射線発生装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。移動型放射線発生装置には、放射線照射部、アーム部、アーム部を支持する支柱を、走行可能な台車部に搭載したカート型のものがある。ここで、台車部を有するカート型の移動型放射線発生装置を単にカートと呼ぶ。カートは、台車部を走行させて移動できるため、例えば、病棟内において患者がいる病室を巡回しながら行う放射線撮影に用いられる。

アーム部は、自由端に放射線照射部が取り付けられ、基端側は台車部に固定された支柱に取り付けられている。アーム部は、支柱に回転自在に支持されており、アーム部が基端側を支点に回転すると、放射線照射部の高さが変位する。アーム部の回転により、放射線照射部の高さ調節が行われる。

非特許文献１に記載のカートにおいて、アーム部と支柱にはガススプリングが設けられている。放射線照射部を含むアーム部の自重に起因して、放射線照射部が鉛直方向の下方に変位する方向を正方向とした場合、アーム部には正方向に向けて正の回転モーメントが働く。これに対して、ガススプリングは、正の回転モーメントに対抗する反力を発生する。ガススプリングが発生する反力は、アーム部に対しては、正方向とは反対の負方向に負の回転モーメントが働く。こうしたガススプリングの作用により、操作者がアーム部を正方向に回転させる際の操作力が軽減される。

また、非特許文献１に記載のカートには、アーム部の回転を規制するロック機構と、ロック機構を操作するロック用操作ノブとが設けられている。アーム部に働く正の回転モーメントはアーム部の回転位置に応じて変化する。加えて、ガススプリングの反力もガススプリングの収縮量に応じて変化するため、負の回転モーメントもアーム部の回転位置に応じて変化する。アーム部は、正の回転モーメントと負の回転モーメントが釣り合う位置では停止するが、それ以外の位置では正方向または負方向に回転が生じる。そのため、ロック機構によりアーム部の回転を規制して、アーム部が所望の回転位置で停止できるようにしている。

操作者は、アーム部を回転させて放射線照射部の高さを調節した後、調節した位置でアーム部が停止するようにロック用操作ノブを操作してロック機構を作動させる。

株式会社ティーアンドエス 回診用Ｘ線撮影装置 Ｔ−ＷＡＬＫＥＲα：ＷＥＢサイト上の製品案内インターネット （URL http://www.ts-xray.com/case/cat_x_2/entry_423/）

非特許文献１に記載の従来のカートでは、放射線照射部の高さを調節する際に、アーム部を回転させて回転位置を調節する操作に加えて、所望の回転位置でアーム部を停止させるための回転ロック操作が必要になる。

しかしながら、アーム部の回転操作とは別に、回転ロック操作が加わると、両手での操作が必要になるため、操作性の点で改善の余地があった。具体的には、回転ロック操作は、片方の手でアーム部を所望の回転位置で保持しながら、もう片方の手でロック用操作ノブを操作する必要があるため、両手が塞がれてしまう。

カートを使用した撮影は、撮影室まで移動できない患者に対して、病室のベッドサイドにカートを持ち込んで行われる場合が多い。その場合には、放射線照射部の高さ調節に際して、ベッド上の患者の体を片方の手で支えながら、もう片方の手でアーム部を操作しなければならないこともある。そのため、医療現場からは、アーム部の回転位置の調節を片手で行えるようにしたいという要望が多かった。

非特許文献１に記載のカートでは、アーム部の回転操作は片手で行えるものの、アーム部を所望の回転位置で停止させるためには回転ロック操作が必要になる。非特許文献１の回転ロック操作には両手での操作が必要となるため、放射線照射部の高さ調節の操作性の点で改善の余地があった。

このような課題に対して、例えば、アーム部の回転やロックを電動で行い、片手のスイッチ操作で、アーム部を所望の回転位置で停止させる対策も考えられるが、そうすると、構造の複雑化やコストの点で好ましくない。

本発明は、電動機構を使用することなく簡単な構造かつ低コストで、放射線照射部の高さ調節を片手で行うことが可能な移動型放射線発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の移動型放射線発生装置は、台車部、支柱、アーム部、スプリング、および摩擦機構を備える。台車部は、車輪を有する。支柱は台車部に設けられている。アーム部は、自由端に放射線照射部が取り付けられ、基端側が支柱に回転自在に支持されたアーム部であって、基端側を基点として回転すると、放射線照射部の鉛直方向の位置が変位する。スプリングは、放射線照射部が鉛直方向の下方に変位するときに、アーム部に働く力に起因して生じる当該アーム部の回転軸まわりの力のモーメントの方向を正方向とした場合に、放射線照射部およびアーム部の自重に起因してアーム部に対して働く正方向の正の回転モーメントに対抗して、放射線照射部が上方に変位するときに、アーム部に働く力に起因して生じる当該アーム部の回転軸まわりの力のモーメントの方向である負方向に負の回転モーメントを発生する。摩擦機構は、正の回転モーメントと負の回転モーメントの大きさに差が生じた場合において、回転モーメントの差に起因してアーム部が回転しようとする方向に対して反対方向に作用し、回転モーメントの差を打ち消す摩擦力を発生する。摩擦機構は、少なくとも一組の摩擦板と、垂直抗力発生部とを備え、付勢部は、皿バネユニットであり、支柱は、軸部を備え、皿バネユニットは、軸部に取り付けられ、かつアーム部に内蔵されており、軸部に沿って摩擦板の一方を付勢して一組の摩擦板の摩擦面同士を押しつける。一組の摩擦板は、アーム部の回転に伴って回転する摩擦板と、回転する摩擦板と対面して配置され、アーム部の回転にかかわらず回転しない摩擦板とで構成され、各摩擦板の摩擦面同士の接触により摩擦力を発生する。垂直抗力発生部は、一組の摩擦板の摩擦面同士を押しつける方向に付勢力を付与する付勢部を有し、摩擦面に垂直抗力を発生させる。皿バネユニットは、摩擦板が回転する軸方向に沿って積み重ねて配列される複数枚の皿バネで構成されている。軸部は、アーム部が回動自在に取り付けられる。

アーム部と摩擦板にはそれぞれ別の材料が使用され、摩擦板には、アーム部よりも耐摩耗性が高い材料が使用されていることが好ましい。

互いの摩擦面が接触する摩擦板同士は、同じ材料で形成されていることが好ましい。皿バネは、一方が凸面、他方が凹面の円盤形状であることが好ましい。

皿バネユニットには、凸面または凹面の向きである配列姿勢が異なる少なくとも１組の皿バネが含まれることが好ましい。

皿バネユニットには、凸面同士が対向して配列される少なくとも１組の皿バネが含まれることが好ましい。

皿バネユニットにおいて、両端にそれぞれ配置される皿バネは、凹面が外向きの姿勢で配列されることが好ましい。

皿バネユニットにおいて、配列姿勢が異なる複数枚の皿バネが混在しており、それぞれの配列姿勢の皿バネの枚数は同じであることが好ましい。

皿バネユニットと摩擦板との間には、緩衝部材が介挿されており、皿バネユニットは、緩衝部材を介して摩擦板に付勢力を付与することが好ましい。

摩擦板の摩擦面同士の潤滑剤として潤滑油が使用されることが好ましい。潤滑油は、リチウムせっけんグリースであることが好ましい。

二枚一組の摩擦板のうち、少なくとも一方の摩擦面に、潤滑油が貯留される貯留部が形成されていることが好ましい。貯留部は、摩擦面の周方向に分散して配置されていることが好ましい。

付勢部は、一方が凸面、他方が凹面を有する円盤形状の少なくとも１枚の皿バネを含み、摩擦板が回転する軸方向に沿って積み重ねて配列される複数枚の皿バネで構成された皿バネユニットであり、皿バネユニットにおいて、摩擦板と対向する端面に配置される皿バネは、凹面が摩擦板と対向する姿勢で配列されていることが好ましい。

貯留部は、皿バネの外周エッジと対向する第１円周上に分散して配置されていることが好ましい。
貯留部は、第１円周と径が異なる複数の同心円の円周上にも分散して配置されていることが好ましい。

複数の同心円には、第１円周の外側の第２円周と第１円周の内側の第３円周が含まれることが好ましい。

一組の摩擦板の一方の摩擦板の摩擦面には、第１円周上に配置された貯留部である第１貯留部が設けられており、かつ、他方の摩擦板の摩擦面には、第２円周上に配置された貯留部である第２貯留部、および第３円周上に配置された貯留部である第３貯留部が設けられていることが好ましい。

第２円周上および第３円周上に貯留部が配置された摩擦板において、第２円周上および第３円周上のそれぞれにおいて、分散配置された複数の貯留部は、周方向において等間隔で配置されており、第２円周上の複数の貯留部と第３円周上の複数の貯留部は、周方向における位相をずらした状態で配置されていることが好ましい。

第１円周上の貯留部のサイズは、第２円周上の貯留部および第３円周上の貯留部のサイズよりも大きいことが好ましい。

貯留部の形状は、円形、長穴、および溝のうちの少なくとも１つであることが好ましい。貯留部が溝である場合において、溝は、摩擦面において、放射状に配置されていることが好ましい。

摩擦板の形成された開口に挿通される軸部材を有しており、軸部材の内部には、摩擦面に潤滑油を供給する供給路が設けられており、供給路は、軸部材の一端に形成された注入口と、注入口から軸部材の軸方向に延びる第１供給路と、軸方向における摩擦板の取り付け位置において、第１供給路から軸部材の外周面に延びて、外周面に形成された噴出口に接続する第２供給路とを有することが好ましい。

本発明によれば、移動型放射線発生装置において、構造の複雑化やコスト増を招くことなく、放射線照射部の高さ調節を片手で行うことが可能になる。

カートを含むＸ線撮影システムの概略図である。 カートの正面図である。 カートの側面図である。 アーム部の回転についての説明図である。 アーム部を折りたたんだ状態のカートの側面図である。 アーム部を折りたたんだ状態のカートの斜視図である。 アーム部の回転機構および摩擦機構の側面図である。 アーム部の回転機構および摩擦機構の斜視図である。 図８の要部拡大図である。 摩擦機構の分解斜視図である。 垂直抗力発生部の分解斜視図である。 摩擦機構の断面図である。 皿バネの斜視図である。 皿バネの断面図である。 外力が加わって弾性変形した状態の皿バネの断面図である。 摩擦板の摩耗前後の摩擦機構の状態を説明する説明図である。 上端位置にあるアーム部に働く回転モーメントの説明図である。 水平状態にあるアーム部に働く回転モーメントの説明図である。 水平状態よりも下方位置にあるアーム部に働く回転モーメントの説明図である。 皿バネの配列姿勢を変えた付勢部の第１変形例である。 皿バネの配列姿勢を変えた付勢部の第２変形例である。 回転摩擦板の斜視図である。 回転摩擦板の平面図である。 固定摩擦板の平面図である。 一組の摩擦板を対面させた場合の貯留部の位置を説明する説明図である。 摩擦面における第１円周Ｃ１の説明図である。 潤滑油を供給する供給路の説明図である。

［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影システム２は、放射線としてＸ線を使用した放射線撮影システムであり、カート１１と電子カセッテ１２とを備える。電子カセッテ１２は、可搬型のＸ線画像検出器であり、被写体（患者）Ｈを透過したＸ線を検出してＸ線画像を出力する。電子カセッテ１２は、電子カセッテ１２を制御する撮影制御装置（図示せず）や、Ｘ線画像の保存や表示処理を担うコンソール（図示せず）と、無線または有線で通信可能に接続される。電子カセッテ１２は、例えば、被写体Ｈを撮影するために寝台１３上に載置される。撮影部位によっては、電子カセッテ１２を被写体Ｈに抱えさせるなどして、撮影部位に応じたポジショニングが行われる。

カート１１は、カート型の移動型放射線発生装置であり、Ｘ線撮影用のＸ線を発生する。カート１１は、走行可能な台車部１４を有しており、医師や診療放射線技師などの医療スタッフＳＴは、カート１１を手で押して移動させることが可能である。カート１１は、病棟内の各病室を回りながらの撮影に使用される。また、手術室に運んで手術の際に使用することも可能である。

カート１１は、Ｘ線照射部（放射線照射部に相当する）１５、本体部１６、アーム部１７、支柱１８、ハンドル１９、及び操作パネル２１を備えている。これらは、台車部１４に搭載される。

（Ｘ線照射部）
Ｘ線照射部１５は、Ｘ線を発生するＸ線管１５Ｃを有する線源部１５Ａを有している。線源部１５Ａには、Ｘ線管１５Ｃから発生されたＸ線の被写体Ｈへの照射野を限定する照射野限定器（コリメータともいう）１５Ｂが取り付けられる。Ｘ線管１５Ｃには、フィラメント、ターゲット、グリッド電極など（いずれも図示せず）が設けられている。陰極であるフィラメントと陽極であるターゲットの間には電圧（管電圧）が印加される。フィラメントはこの管電圧に応じた熱電子を生成する。生成された熱電子はターゲットに向けて放出される。ターゲットはフィラメントからの熱電子が衝突してＸ線を放射する。グリッド電極はフィラメントとターゲットの間に配置されており、印加される電圧に応じてフィラメントからターゲットに向かう熱電子の流量（管電流）を変更する。

照射野限定器１５Ｂは、例えば、Ｘ線を遮蔽する４枚の遮蔽板（例えば鉛板）を四角形の各辺上に配置し、Ｘ線を透過させる四角形の出射開口が中央部に形成される。各遮蔽板の位置が変わることで出射開口の大きさが変化し、これによりＸ線の照射野が変更される。

本体部１６には、Ｘ線照射部１５を制御する線源制御装置や、電力を供給する充電可能なバッテリなどが設けられている。線源制御装置は、管電圧およびグリッド電極に印加する電圧を発生する電圧発生部と、この電圧発生部の動作を制御して、管電圧、管電流、およびＸ線の照射時間を制御する制御部とを有する。線源制御装置とＸ線照射部１５との間は、電圧供給と制御信号を送信するためのケーブルで接続されている。

（本体部）
本体部１６は、小型化及び軽量化が図れており、特に、図２及び図３に示すように、幅方向（Ｙ軸方向）の長さに対して、前後方向（Ｘ軸方向）の長さが短い薄型である。薄型とすることで、病室内の狭いスペースにも進入可能としている。本体部１６の前後方向（Ｘ軸方向）の長さは、例えば、台車部１４の前後方向の長さの約２／３程度である。台車部１４において、本体部１６の搭載位置は後方にオフセットされており、台車部１４の前側部分は、本体部１６の前方に突出する。しかし、台車部１４の高さは、寝台１３の脚部の高さよりも低いため、台車部１４の寝台１３の下のスペースに進入させることが可能である。このため、台車部１４の前側部分を、寝台１３の天板下の隙間空間に進入させれば、本体部１６の前面と寝台１３とを接近させることができる。

図３に示すように、台車部１４は、車輪に相当する、前輪２９Ｆ及び後輪２９Ｒを有しており、前輪２９Ｆ及び後輪２９Ｒがそれぞれの車軸を中心に回転して走行する。前輪２９Ｆ及び後輪２９Ｒは、それぞれが車軸と直交する鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる軸を中心に独立に旋回するキャスターで構成されている。前輪２９Ｆ及び後輪２９Ｒは、それぞれ２つのキャスターで構成されており、台車部１４は、前輪２９Ｆ及び後輪２９Ｒの合計で４つのキャスターを有している。後輪２９Ｒを構成する２つのキャスターもそれぞれが独立に旋回可能であり、前輪２９Ｆを構成する２つのキャスターもそれぞれが独立に旋回可能である。

図示は省略するが、台車部１４には、キャスターの回転や旋回をロックするためのキャスターロック機構が設けられている。キャスターロック機構により、撮影の際に台車部１４の位置や向きを固定することが可能である。

本体部１６には、操作パネル２１が設けられている。操作パネル２１は、Ｘ線照射部１５を操作するための操作部と、電子カセッテ１２で検出されたＸ線画像を表示する画像表示部とを有している。医療スタッフＳＴは、操作部を通じて、Ｘ線の照射条件（管電圧、管電流、照射時間など）を入力する。また、本体部１６には、台車部１４を移動させる際に把持されるハンドル１９が設けられている。また、図３に示すように、本体部１６の背面には、電子カセッテ１２を収納するカセッテ収納部２８が設けられている。

本体部１６内の線源制御装置には、Ｘ線照射部１５に対してＸ線の照射開始を指示するための照射スイッチ２３が接続されている。照射スイッチ２３は例えば２段押下型である。照射スイッチ２３は、１段目まで押された（半押しされた）ときウォームアップ指示信号を発生し、２段目まで押された（全押しされた）とき照射開始指示信号を発生する。

線源制御装置は、ウォームアップ指示信号が入力された場合、フィラメントを予熱し、同時にターゲットの回転を開始させる。フィラメントの予熱が完了し、ターゲットが規定の回転数となったときにウォームアップが終了する。照射開始指示信号が入力されると、電圧を発生させてＸ線照射部１５によるＸ線の照射を開始させる。照射条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線の照射を停止させる。

（支柱及びアーム部）
図２〜図４に示すように、アーム部１７は、自由端１７ＡにＸ線照射部１５が取り付けられており、自由端１７Ａとは反対側の基端１７Ｂは、支柱１８に取り付けられている。支柱１８は、台車部１４に立設される。図２に示すように、支柱１８は、台車部１４の幅方向（Ｙ軸方向）の中央に配置される。図３に示すように、支柱１８は、台車部１４の前後方向（Ｘ軸方向）において、前輪２９Ｆと後輪２９Ｒの間に配置される。

支柱１８は、鉛直方向において下方に位置する第１支柱部１８Ａと、上方に位置する第２支柱部１８Ｂで構成される。第１支柱部１８Ａは、台車部１４の上面から上方に向かって垂直に延びている。第１支柱部１８Ａの長手方向は、Ｚ軸方向と平行である。Ｚ軸は、台車部１４が置かれる載置面２４が水平である場合において、鉛直方向と一致する。第１支柱部１８Ａは、本体部１６の前面に形成された凹部に一部埋め込まれており、外観上、本体部１６の一部となっている。第１支柱部１８Ａの下端は、台車部１４に固定されており、上端に第２支柱部１８Ｂが取り付けられている。

図３に示すように、第２支柱部１８Ｂは、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して、カート１１の前方に向かって傾斜している。アーム部１７は第２支柱部１８Ｂに取り付けられている。アーム部１７の基端１７Ｂは、第２支柱部１８Ｂの上端に支持される。

図４に示すように、第２支柱部１８Ｂの基端は、第１支柱部１８Ａの上端において、Ｚ軸方向に延びる回転軸ＡＸ１を中心に回転自在である。第２支柱部１８Ｂの回転範囲は、例えば、第２支柱部１８Ｂの長手方向が、カート１１の前後方向（Ｘ軸方向）と平行になる初期位置（実線で示す）を基準に、左右位置（二点鎖線で示す）に約１５°程度、合計３０°の範囲である。第２支柱部１８Ｂの回転角度は、回転範囲内において、任意の角度に調節することが可能である。第２支柱部１８Ｂの前面には、第２支柱部１８Ｂを回転させる際に把持される把持部１８Ｃが設けられている。

第１支柱部１８Ａは、台車部１４に固定されているため、第２支柱部１８Ｂは、台車部１４に対して、Ｚ軸方向に延びる回転軸ＡＸ１を中心に回転する。そして、アーム部１７は、基端１７Ｂが第２支柱部１８Ｂに取り付けられている。そのため、アーム部１７は、アーム部１７の基端１７Ｂ側を基点として台車部１４に対して回転軸ＡＸ１を中心に回転する。

図５及び図６に示すように、アーム部１７は、その基端１７Ｂが、第２支柱部１８Ｂに支持されており、Ｙ軸方向に延びる回転軸ＡＸ２を基点として回転自在である。アーム部１７は、回転軸ＡＸ２を中心に回転して、本体部１６の前面とＸ線照射部１５が対向する収納位置に折りたためるようになっている。アーム部１７の回転範囲は、図５および図６に示す収納位置と、図３に示す上端位置との間の範囲である。アーム部１７の回転により、自由端１７Ａに取り付けられたＸ線照射部１５の鉛直方向の位置、すなわち、Ｘ線照射部１５の高さが変位する。アーム部１７の回転範囲内で、Ｘ線照射部１５の高さを任意の高さに調節することが可能である。

また、アーム部１７は、回転軸ＡＸ２を中心に上端位置と収納位置の間の任意の回転位置で停止させることができる。以下に説明するとおり、任意の回転位置におけるアーム部１７の停止は、電動機構を用いることなく、アーム部１７の基端と第２支柱部１８Ｂの連結部分に内蔵された、機械的な摩擦機構５０（図１２参照）の作用によって実現される。

（アーム部の回転機構および摩擦機構）
図７および図８に示すように、アーム部１７の自由端１７Ａには、Ｘ線照射部１５を取り付けて保持するための保持部３１が設けられている。Ｘ線照射部１５は、保持部３１を介してアーム部１７の自由端１７Ａに取り付けられる。アーム部１７の基端１７Ｂには、第２支柱部１８Ｂに、アーム部１７を取り付けるための取り付け部３２が設けられている。

第２支柱部１８Ｂは、外装部材の内部に、第２支柱部１８Ｂの長手方向に延びる骨格部材３３を備えている。骨格部材３３は、例えばアルミニウムで形成されており、軽量化が図られている。骨格部材３３は、幅方向（Ｘ方向）に間隔を空けて配置される一対のフレーム板３４と、フレーム板３４を繋ぐ背板３６とで構成される。各フレーム板３４の間に、アーム部１７の取り付け部３２が収容されて、軸部材３８に回転自在に支持される。回転軸ＡＸ２は、幾何学的な回転中心を示す抽象的な概念であり、実体的な軸部材３８の径方向の中心が、アーム部１７の回転軸ＡＸ２となる。実体的には軸部材３８自体は回転しない固定軸である。

ここで、アーム部１７の回転方向として、Ｘ線照射部１５の鉛直方向の高さが下方に変位する方向を正方向と規定し、正方向とは反対の方向を負方向と規定する。図７において、回転軸ＡＸ２を中心として、時計方向が正方向であり、反時計方向が負方向である。図３に示すように、アーム部１７は、回転範囲の上端においても、Ｘ線照射部１５が取り付けられる自由端１７Ａが前方に傾斜した姿勢となる。そのため、アーム部１７には、アーム部１７およびＸ線照射部１５の自重に起因して、アーム部１７を正方向に回転する正の回転モーメントが働く。

骨格部材３３には、２本のガススプリング３７が設けられている。ガススプリング３７は、一方の端部３７Ａがフレーム板３４に取り付けられ、他方の端部３７Ｂが、アーム部１７の取り付け部３２に取り付けられている。端部３７Ａは回転軸ＡＸ３を中心に回転自在であり、端部３７Ｂは回転軸ＡＸ４を中心に回転自在である。ガススプリング３７は、周知のように、シリンダに封入されたガスを圧縮したときの弾性に基づく反力を利用したスプリングである。ガススプリング３７は、封入されたガスを圧縮する縮み方向に収縮した状態で取り付けられており、常に伸び方向に反力を発生させる。

取り付け部３２において、ガススプリング３７の端部３７Ｂは、回転軸ＡＸ２からアーム部１７の自由端１７Ａ側にオフセットして配置されている。そのため、ガススプリング３７は伸び方向の反力により、アーム部１７の自重等に起因する正方向に働く正の回転モーメントに対抗して、アーム部１７に対して、Ｘ線照射部１５が鉛直方向の上方に変位する負方向に働く負の回転モーメントを発生させる。こうしたガススプリング３７の作用により、アーム部１７が正方向に勢いよく回転するのを抑制し、かつ、操作者である医療スタッフＳＴがアーム部１７を負方向に回転させてＸ線照射部１５を上方に持ち上げる際の負荷を軽減することができる。

図９および図１０に示すように、取り付け部３２は、幅方向（Ｘ方向）に間隔を空けた２枚の側板４１Ａ、４１Ｂと、２枚の側板４１Ａ、４１Ｂを連結する連結部４２とで構成されている。２枚の側板４１Ａ、４１Ｂの間隔は、各側板４１Ａ、４１Ｂの外側の全幅が、骨格部材３３の２枚のフレーム板３４の間隔内に収まる幅である。符号３２Ａは、アーム部１７の図示しないフレームと結合するためのジョイントである。取り付け部３２は、骨格部材３３と同様に、例えばアルミニウムで形成されており、軽量化が図られている。

図１０に示すように、側板４１Ａ、４１Ｂには、軸部材３８を挿通する軸穴４５が設けられている。一方、２枚のフレーム板３４には、軸部材３８の軸受けとして機能する軸受けスリット４３が設けられている。軸部材３８は、２枚のフレーム板３４の軸受けスリット４３および２枚の側板４１Ａ、４１Ｂの軸穴４５に挿通された状態で取り付けられる。軸部材３８は、軸部３８Ａと軸部３８Ａの一方の端部に軸部３８Ａよりも大径部３８Ｂを有している。軸部材３８は、大径部３８Ｂが一方のフレーム板３４にネジ４４によってネジ止めされて固定される。取り付け部３２は、軸部材３８に回転自在に取り付けられる。取り付け部３２の回転により、アーム部１７が回転軸ＡＸ２を中心に回転する。

側板４１Ａにおいて、軸部材３８の軸方向の両側には、それぞれ一組の摩擦板４６、４７が設けられている。一組の摩擦板４６、４７は、各摩擦板４６、４７の摩擦面同士の接触により摩擦力を発生する。これらの摩擦板４６、４７には、軸穴４８が形成されており、軸穴４８に軸部材３８が挿通された状態で取り付けられる。摩擦板４７は、アーム部１７の回転に伴って回転軸ＡＸ２回りに回転する回転摩擦板であり、摩擦板４６は、アーム部１７の回転にかかわらず回転軸ＡＸ２回りに回転しない固定摩擦板である。ここで、摩擦板４６、４７について、回転と固定を区別する必要が無い場合には、単に摩擦板４６、４７と呼び、回転と固定を区別する必要がある場合には、固定摩擦板４６、回転摩擦板４７と呼ぶ。

２枚の回転摩擦板４７は、側板４１Ａの両側にそれぞれ取り付けられ、回転止めによって回転しないように固定される。アーム部１７が回転すると側板４１Ａが回転するため、２枚の回転摩擦板４７も側板４１Ａに伴って回転する。また、各摩擦板４６、４７は、軸方向に移動可能に取り付けられている。

各摩擦板４６、４７は、アーム部１７よりも耐摩耗性が高い材料で形成されている。耐摩耗性が高い材料は重量が重い。上述のとおり、アーム部１７は軽量化を図るためにアルミニウムが使用されている。アーム部１７を耐摩耗性の高い材料で形成すると、アーム部１７の重量が重くなる。そのため、アーム部１７の軽量化を図りつつ、摩擦板４６、４７の耐摩耗性を上げるため、摩擦板４６、４７をアーム部１７とは別の部材で構成している。摩擦板４６、４７の材料は、具体的には、リン青銅である。

また、摩擦板４６、４７は、第２支柱部１８Ｂ内に内蔵されるため、外径が比較的コンパクトである。摩擦板４６、４７のように、摩擦面の面積が小さな摩擦板で大きな摩擦力を発生させようとすると、摩擦面の面積が大きな大径の摩擦板と比較して、摩擦面には大きな荷重が加わる。そうすると、摩擦板４６、４７の劣化の程度が大きく、かつ、劣化速度も早い。そのため摩擦板４６、４７の劣化をできるだけ抑制するために耐摩耗性の高い材料が使用される。

また、互いに接触する摩擦板４６、４７同士は、同じ材料で形成される。摩擦板４６、４７に硬度差があると、硬度が低い方の摩擦板が削れやすい。同じ材質にすることで摩擦板４６、４７の摩耗が抑制される。摩耗は摩擦力低下の原因となるため、摩耗を抑制することで、摩擦板４６、４７が発生する摩擦力を経時的に安定させることができる。

また、摩擦板４６、４７の摩擦面には、摩擦面の削れを抑制するために潤滑剤が充填される。潤滑剤としては、液体系の潤滑剤である潤滑油が好ましく、より好ましくはリチウムせっけんグリースである。二流化モリブデン系などの固体潤滑剤は、潤滑油と比較して、摩擦板４６、４７が発生する摩擦力が経時的に不安定になりやすい。これは、固体潤滑剤を構成する粒子が経時的につぶれていくため、その結果、摩擦板４６、４７の摩擦面同士の間隔が変化することが原因と考えられる。潤滑油であればそうした懸念は無く、摩擦力を経時的に安定させやすい。その中でも、リチウムせっけんグリースが良好な性能を発揮していることが確認されている。

ここで、２枚の回転摩擦板４７を区別する場合には、側板４１Ａとフレーム板３４の間に配置される回転摩擦板４７を、回転摩擦板４７Ａと呼び、側板４１Ａと側板４１Ｂの間に配置される回転摩擦板４７を、回転摩擦板４７Ｂと呼ぶ。また、２枚の回転摩擦板４７を区別する場合には、回転摩擦板４７Ａと対面して配置される固定摩擦板４６を、固定摩擦板４６Ａと呼び、回転摩擦板４７Ｂと対面して配置される固定摩擦板４６を、固定摩擦板４６Ｂと呼ぶ。

固定摩擦板４６Ａは、フレーム板３４に取り付けられ、回転止めによって回転しないように固定される。一方、固定摩擦板４６Ｂは、回転摩擦板４７Ａの外側、すなわち、回転摩擦板４７Ａと側板４１Ｂの間に配置される。固定摩擦板４６Ｂの軸穴４８Ａは、他の摩擦板の軸穴４８と異なり、軸方向と直交する横断面がＤカット形状となっている。一方、軸部材３８の軸部３８Ａは、固定摩擦板４６Ｂが取り付けられる位置は、軸方向と直交する横断面がＤ型になっている。固定摩擦板４６Ｂは、軸穴４８Ａと軸部３８Ａの係合により、軸部３８Ａに対して回転しないように固定される。

固定摩擦板４６Ｂと側板４１Ｂの間には、垂直抗力発生部５１が配置される。垂直抗力発生部５１は、各組の摩擦板４６、４７の摩擦面同士を押しつける方向に付勢力を付与し、摩擦面に垂直抗力を発生させる。垂直抗力発生部５１も、軸部材３８の軸部３８Ａに取り付けられる。垂直抗力発生部５１は、軸部３８Ａが挿通される挿通穴５２を有している。挿通穴５２の一部は、固定摩擦板４６Ｂの軸穴４８Ａと同様にＤカット形状となっている。垂直抗力発生部５１は、Ｄカット形状の挿通穴５２と横断面がＤ型の軸部３８Ａとの係合により、固定摩擦板４６Ｂと同様に軸部３８Ａに対して回転しないように固定される。

垂直抗力発生部５１において、側板４１Ｂの端部にはナット５３が設けられている。ナット５３は、垂直抗力発生部５１が摩擦板４６、４７に発生させる垂直抗力を調節するためのものである。

図１１および図１２に示すように、垂直抗力発生部５１は、付勢部として機能する皿バネユニット５４、緩衝板５６、５７、ケース５８およびナット５３で構成される。ケース５８は、上ケース部材５８Ａと下ケース部材５８Ｂの上下二分割構成であり、皿バネユニット５４および緩衝板５６、５７を収容する。皿バネユニット５４は、摩擦板４６、４７の摩擦面同士を押しつける方向に付勢力を付与する。摩擦板４６、４７の摩擦面同士が押しつけられると摩擦面に垂直抗力が発生する。

皿バネユニット５４は、複数枚の皿バネ６１で構成される。皿バネユニット５４には、ナット５３の締め付け力に応じて、皿バネユニット５４を収縮する方向に荷重が加えられる。ナット５３の締め付け力に応じた荷重が大きいほど、皿バネユニット５４が弾性変形して収縮するため、皿バネユニット５４が発生する反力も大きくなる。皿バネユニット５４を構成する皿バネ６１の枚数が多いほど、皿バネユニット５４が反力を大きくすることができる。

図１３Ａ〜１３Ｃに示すように、皿バネ６１は、一方が凸面６１Ａ、他方が凹面６１Ｂの円盤形状をしたバネである。符号６１Ｃは、凹面６１Ｂの外周エッジである。皿バネ６１には、軸部３８Ａを挿通するための軸穴６１Ｄが設けられている。図１３Ｂに示す初期状態から、径方向と直交する方向（軸方向）に荷重をかけると、図１３Ｃに示すように、凸面６１Ａが凹むように弾性変形して、弾性に基づく反力を発生する。皿バネ６１は、コイルバネと比較して、省スペースで大きな垂直抗力を発生させることができる。

図１２に示すように、皿バネユニット５４を構成する複数枚の皿バネ６１は、軸部３８Ａの軸方向に沿って積み重ねて配列される。皿バネユニット５４の軸方向の両端には、それぞれ緩衝板（緩衝部材に相当する）５６、５７が配置されている。緩衝板５６は、皿バネユニット５４と固定摩擦板４６Ｂとの間に配置される。緩衝板５７は、皿バネユニット５４とナット５３との間に配置される。緩衝板５６、５７および皿バネユニット５４は、摩擦板４６、４７と同様に、軸部３８Ａの軸方向に移動可能に取り付けられている。

皿バネユニット５４の端面を緩衝板５６と当接させた状態でナット５３を締め付けると、皿バネユニット５４が緩衝板５６を押しつける方向に移動する。皿バネユニット５４が移動すると、緩衝板５６を介して各組の摩擦板４６、４７に押しつけ力が加わる。ナット５３をさらに締め付けて、皿バネユニット５４が移動限界に達すると、皿バネ６１が弾性変形して、皿バネユニット５４が軸方向に収縮する。ナット５３の締め付け力は、皿バネユニット５４が発生する反力が所定の設定値となるように、製造時点において調節される。

皿バネユニット５４は、弾性に基づいて、摩擦板４６、４７の摩擦面同士を押しつける方向に付勢している。そのため、摩擦板４６、４７の摩擦面が摩耗した場合でも、皿バネユニット５４が軸方向に伸びて付勢力を付与するため、垂直抗力の減少が抑制される。

例えば、図９において、図９（Ａ）は、摩擦板４６、４７の摩擦面の摩耗が無い初期状態を示し、図９（Ｂ）は、使用を通じて摩擦板４６、４７の摩耗が進んだ状態を示す。図９（Ａ）に示す初期状態では、製造時点において、皿バネユニット５４の収縮量が初期値になるようにナット５３が締め付けられる。初期状態の皿バネユニット５４の軸方向の幅はＷ０、各組の摩擦板４６、４７の厚みはそれぞれＴ０１、Ｔ０２である。

摩擦板４６、４７の摩耗が進むと、図９（Ｂ）に示すように、摩擦板４６、４７の厚みが薄くなり、各組の摩擦板４６、４７の厚みは、それぞれＴ１１、Ｔ１２に変化する。このように摩擦板４６、４７の厚みが薄くなっても、皿バネユニット５４は、弾性力によって、幅Ｗ０よりも広い幅Ｗ１となるように軸方向に伸びる。これにより、摩擦板４６、４７の摩擦面同士が押しつけられるため、摩擦面が摩耗した場合でも、垂直抗力の減少が抑制される。

図１２において、緩衝板５６は、皿バネユニット５４と固定摩擦板４６Ｂとの間に介挿される緩衝部材として機能する。皿バネユニット５４の付勢力は緩衝板５６を介して固定摩擦板４６Ｂに付与される。皿バネ６１は、一面が凸型の円盤形状であるため、緩衝板５６との接触面は平面ではない。仮に、皿バネ６１を、固定摩擦板４６Ｂと直接接触させると、接触面が平面の場合と比較して、固定摩擦板４６Ｂとの接触面積が少なくなり、応力が集中する。そうすると、固定摩擦板４６Ｂと回転摩擦板４７Ｂの摩擦面において偏摩耗が生じやすく、摩擦力が低下する原因となる。そのため、固定摩擦板４６Ｂとの接触面同士が平面となる緩衝板５６を介挿することで、固定摩擦板４６Ｂに生じる応力を分散し、偏摩耗に起因する摩擦力低下が抑制される。

また、本例の皿バネユニット５４は、配列姿勢が異なる複数枚の皿バネ６１が混在している。配列姿勢とは、凸面６１Ａまたは凹面６１Ｂの向きをいう。本例では、図１２において左半分の５枚の皿バネ６１と、右半分の５枚の皿バネ６１は、それぞれ、凹面６１Ｂが外側に向くように配列されており、配列姿勢が異なっている。

また、本例の皿バネユニット５４のように、配列姿勢が異なる皿バネ６１が少なくとも１組含まれていることで、皿バネ６１の配列姿勢がすべて同じである場合と比べて、皿バネユニット５４の全体のバネ定数を小さくすることができる。バネ定数（Ｎ／ｍ）はバネの単位変位量に対する弾性力（反力）の変化量であるので、バネ定数を小さくすることで、軸方向の変位量に応じた皿バネユニット５４の弾性力（反力）の変動を抑制することができる。

つまり、図１４で示したとおり、摩擦板４６、４７に摩耗が生じると、皿バネユニット５４が軸方向に伸びて幅Ｗが変化する。このような変化が生じた場合でも、バネ定数を小さくしておけば、皿バネユニット５４の反力の変動を抑制することができる。これにより、摩擦板４６、４７が発生する摩擦力が経時的に安定する。

なお、バネ定数を小さくするという効果を得るためには、配列姿勢が異なる皿バネ６１が少なくとも１組含まれていればよく、また、その軸方向の配置位置は任意の位置でよい。

また、本例の皿バネユニット５４において、配列姿勢が異なる複数枚の皿バネ６１の枚数（本例において右半分と左半分の皿バネの枚数）は、５枚ずつで同じである。このように配列姿勢が異なる皿バネ６１の枚数を同じ枚数にすることで、枚数が少ない方の配列姿勢の皿バネ６１だけにへたりが生じることが防止される。配列姿勢が異なる皿バネ６１の枚数が異なると、枚数が少ない方の配列姿勢の皿バネ６１の変形量が相対的に大きくなり、枚数が少ない方の皿バネ６１だけにへたりが生じる。皿バネ６１のへたりは、皿バネユニット５４の反力低下の原因となる。配列姿勢が異なる複数枚の皿バネ６１の枚数を同じにすることで、反力低下を抑制することができる。

また、皿バネユニット５４において、両端にそれぞれ配置される皿バネ６１は、凹面６１Ｂが外向きの姿勢で配列される。こうした姿勢で配列することで、凸面６１Ａを外向きの姿勢で配置する場合と比較して、次のようなメリットがある。

第１に、端面に配置される皿バネ６１は、凹面６１Ｂの外周エッジ６１Ｃが緩衝板５６と接触することになり、摩擦面において相対的に外周エッジ６１Ｃでの押しつけ力が大きくなる。仮に凸面６１Ａを外向きに配置すると、緩衝板５６との接触部分は、凸面６１Ａにおいて突出量が最大となる中央のピーク付近となり、摩擦面において相対的に中央において押しつけ力が強くなる。

そのため、摩擦面における軸回りの回転モーメントを考えた場合、凹面６１Ｂを外向きに配置して、中央の回転中心からの距離がある外周エッジ６１Ｃを力の作用点とした方が、中央が力の作用点となる場合と比べて、軸回りのモーメントを大きくすることができる。また、第２に、凸面６１Ａの中央で押しつける場合と比較して、凹面６１Ｂの外周エッジ６１Ｃで押しつける方が、接触面積が大きくなるため、緩衝板５６や摩擦板４６、４７における応力の集中も抑制することができる。

また、皿バネユニット５４において、中央の２枚の皿バネ６１は、凸面６１Ａ同士が対向して配列されている。これにより、組み立て時におけるナット５３の締め付け量の確認がしやすい。というのも、ナット５３を締め付けて皿バネユニット５４を軸方向に収縮させると、ナット５３の締め付け量が大きくなるほど、皿バネ６１の間隔は狭くなる。凸面６１Ａ同士が対向した状態では、皿バネ６１の外周において、対向する２枚の皿バネ６１の隙間が比較的大きく空く。このように、隙間の大きさが目視で確認しやすいため、組み立て時におけるナット５３の締め付け量が適正か否かの確認がしやすい。

こうした摩擦板４６、４７および垂直抗力発生部５１は、アーム部１７を上端位置と収納位置の間の回転範囲内の全域において、任意の回転位置で停止させるための摩擦機構５０を構成する。垂直抗力発生部５１の作用により、摩擦板４６、４７の摩擦面同士は接触し、かつ摩擦面には垂直抗力が発生している。そのため、アーム部１７の回転によって回転摩擦板４７が回転しようとすると、回転摩擦板４７と固定摩擦板４６との摩擦面にはアーム部１７の回転方向とは逆向きの摩擦力が発生する。

アーム部１７を停止させるためには、アーム部１７に働く回転モーメントが釣り合うことが必要である。そのため、アーム部１７を任意の回転位置で停止させるために、摩擦機構５０が発生する摩擦力は、アーム部１７の回転範囲の全域において、アーム部１７に働く回転モーメントが釣り合うような大きさに設定されている。

図１５Ａから図１５Ｃに示すように、アーム部１７に働く回転モーメントは、第１に、アーム部１７の自重およびＸ線照射部１５の重量に起因して生じる正方向の正の回転モーメントＮ１と、ガススプリング３７の弾性力に基づいて発生する負方向の負の回転モーメントＮ２がある。図において、Ｎ２はＮ１に対して反対方向であるため、マイナスの符号を付けている。

正の回転モーメントＮ１および負の回転モーメントＮ２のいずれも、回転位置に応じて大きさが変化する。正の回転モーメントＮ１は、図１５Ｂに示すように、アーム部１７が水平方向に伸びた状態で最大となり、その前後で減少する。負の回転モーメントＮ２は、図１５Ｃに示すように、ガススプリング３７の収縮量が最大（弾性力も最大）となる収納位置において最大となり、上端位置に向かうほど減少する。

正の回転モーメントＮ１と負の回転モーメントＮ２の大きさが一致して、両者に差がなければ、すなわち、Ｎ１−Ｎ２＝０の場合、アーム部１７は停止する。しかし、それ以外の位置では、正の回転モーメントＮ１と負の回転モーメントＮ２の大きさに差が生じるため、アーム部１７は停止しない。

摩擦機構５０は、正の回転モーメントＮ１と負の回転モーメントＮ２の大きさに差が生じた場合において、回転モーメントの差に起因してアーム部１７が回転する方向に対して反対方向に作用し、正の回転モーメントＮ１と負の回転モーメントＮ２の差を打ち消す摩擦力ΔＦを発生する。

図１５Ａに示すように、上端位置において、正の回転モーメントＮ１は、ガススプリング３７の反力に基づいて働く負の回転モーメントＮ２よりも大きい（Ｎ１＞Ｎ２）。そのため、回転モーメントの差は、Ｎ１−Ｎ２＝ΔＦとなる。摩擦機構５０は、回転モーメントの差ΔＦを打ち消すために、ΔＦによってアーム部１７が回転しようとする正方向とは反対の負方向に、大きさが同じ摩擦力−ΔＦを発生する。これにより、回転モーメントの差が打ち消されて、アーム部１７に働く回転モーメントが釣り合ってアーム部１７が上端位置で停止する。

図１５Ｂに示すように、アーム部１７が水平状態になる位置においては、ガススプリング３７は上端位置と比較すると収縮するため、負の回転モーメントＮ２の大きさは大きくなる。しかし、水平状態では正の回転モーメントＮ１は最大となるため、図１５Ｂに示す状態では、図１５Ａと同様に、正の回転モーメントＮ１は、負の回転モーメントＮ２よりも大きい（Ｎ１＞Ｎ２）。そのため、回転モーメントの差は、Ｎ１−Ｎ２＝ΔＦとなる。摩擦機構５０は、回転モーメントの差ΔＦを打ち消すために、ΔＦによってアーム部１７が回転しようとする正方向とは反対の負方向に、大きさが同じ摩擦力−ΔＦを発生する。これにより、回転モーメントの差が打ち消されて、アーム部１７に働く回転モーメントが釣り合ってアーム部１７が水平状態で停止する。

図１５Ｃに示すように、アーム部１７が水平状態からさらに正方向に回転すると、正の回転モーメントＮ１は減少する。一方、ガススプリング３７の収縮量はさらに大きくなるため、反力もさらに大きくなり、負の回転モーメントＮ２は上昇する。図１５Ｃは、正の回転モーメントＮ１と負の回転モーメントＮ２の大きさが逆転、すなわち、Ｎ１＜Ｎ２となる状態を示している。この状態では回転モーメントの差は、Ｎ１−Ｎ２＝−ΔＦとなる。摩擦機構５０は、回転モーメントの差−ΔＦを打ち消すために、−ΔＦによってアーム部１７が回転しようとする負方向とは反対の正方向に、大きさが同じ摩擦力ΔＦを発生する。これにより、回転モーメントの差が打ち消されて、アーム部１７に働く回転モーメントが釣り合ってアーム部１７が停止する。

正の回転モーメントＮ１は、Ｘ線照射部１５を含むアーム部１７の自重、アーム部１７の長さ、アーム部１７の回転位置に応じて変化する。一方、負の回転モーメントＮ２は、ガススプリング３７の性能、アーム部１７の回転位置に応じたガススプリング３７の収縮量に応じて変化する。そのため、回転モーメントの差の大きさも、これらに応じて変化する。摩擦機構５０が発生する摩擦力は、回転モーメントの差の最大値に応じて決定される。これにより、アーム部１７の回転範囲内の任意の回転位置でアーム部１７を停止させることができる。

なお、図示は省略するが、カート１１には、アーム部１７の収納位置において、アーム部１７の回転をロックする収納位置ロック機構が設けられている。収納位置ロック機構は、例えば、カート１１を待機場から病棟へ移動する際などに用いられる。収納位置ロック機構を設けることで、カート１１を移動中にアーム部１７が不用意に回転しないようにアーム部１７を収納位置に確実に固定しておくことができる。

（作用）
以下、上記構成による作用を説明する。医療スタッフＳＴは、撮影を行う場合には、カート１１の台車部１４を走行させて、撮影を行う病室へカート１１を運び込む。

図１に示すように、病室内においては、カート１１を移動したり、Ｘ線照射部１５の高さや照射方向を調節して、Ｘ線照射部１５の位置合わせを行う。まず、寝台１３上の被写体Ｈ（図１参照）の撮影部位に応じて電子カセッテ１２の位置を決める。この後、電子カセッテ１２とＸ線照射部１５が対向するように、Ｘ線照射部１５の位置合わせを行う。

Ｘ線照射部１５の位置合わせは、例えば、医療スタッフＳＴが片手で患者の体を支えながら、もう片方の手で行われる場合もある。Ｘ線照射部１５の高さはアーム部１７を回転させて行われる。アーム部１７には、自重に基づいて正の回転モーメントＮ１が働くが、ガススプリング３７の反力に基づいて負の回転モーメントＮ２も働いている。ガススプリング３７が設けられているため、アーム部１７を正方向に回転させる操作力は軽減されるため、片手でもＸ線照射部１５を上方に持ち上げやすい。

そして、アーム部１７を片手で回転させながら、Ｘ線照射部１５を所望の高さが調節される。所望の高さに調節できた場合は、その回転位置でアーム部１７から手を離す。図１５Ａから図１５Ｃで示したように、摩擦機構５０は、アーム部１７に働く正の回転モーメントＮ１と負の回転モーメントＮ２に差が生じた場合でも、回転モーメントの差を打ち消す摩擦力ΔＦを発生する。そのため、回転位置のロック操作等を行わずに、アーム部１７から手を離すだけで、アーム部１７を任意の回転位置で停止させることができる。そのため、従来のように、片方の手でアーム部１７を所望の回転位置で保持しながら、もう片方の手で回転位置のロック操作を行う必要がないため、Ｘ線照射部１５の高さ調節を片手で行うことができる。

こうした回転位置の停止機構は、機械的な摩擦機構５０を用いて実現される。そのため、電動機構を使用する場合と比べて、構造が複雑化することもなく、かつ、低コストで実現することができる。

また、本例のカート１１では、上述のとおり、アーム部１７と、摩擦板４６、４７とは別の部材を使用して、アーム部１７には軽量な材料（本例ではアルミニウム）を使用し、摩擦板４６、４７には、アーム部１７の材料よりも耐摩耗性が高い材料（本例ではリン青銅）を使用している。耐摩耗性が高い材料は重量が重いため、アーム部１７に摩擦板４６、４７と同じ材料を使用すると、アーム部１７が重くなる。

上述のとおり、摩擦機構５０は、アーム部１７に働く正の回転モーメントＮ１と負の回転モーメントＮ２の差を打ち消す摩擦力を発生する。正の回転モーメントＮ１およびこれに対抗する回転モーメントＮ２は、アーム部１７の重量が重いほど大きくなり、Ｎ１とＮ２の差も大きくなる傾向がある。そのため、アーム部１７に摩擦板４６、４７よりも軽い材料を使用することで、回転モーメントの差も小さくなるため、摩擦機構５０が発生する摩擦力を小さくできる。

摩擦機構５０は、アーム部１７の支柱１８という非常にスペースの制約がある箇所に内蔵されるため、コンパクト化の要請が強い。コンパクトなサイズの摩擦板は摩擦面が小さいため、コンパクトな摩擦板で大きな摩擦力を発生させることは、摩擦面が相対的に大きな摩擦板と比較して難しい。そのため、アーム部１７を軽量化することは、コンパクト化という制約がある摩擦機構５０に対して要求される摩擦力の要求性能を下げることができる。これにより、コストメリットも大きくなるため、アーム部１７と摩擦板４６、４７を別部材にして、アーム部１７と摩擦機構５０を組み合わせる場合に非常に有効である。

また、耐摩耗性が高い材料ほど重いため、アーム部１７と摩擦板４６、４７を別の部材とすることで、アーム部１７を軽量化できる。アーム部１７の軽量化は、端的に、アーム部１７の操作性や、カート１１の機動性の向上にも寄与する。また、耐摩耗性が高い材料はコストも高いので、使用する部位を限定することで、コスト低減にも寄与する。

また、摩擦機構５０は、付勢部として皿バネ６１を使用しているため、コイルバネを使用する場合と比べて、コンパクトなサイズで大きな反力を発生するため、結果として大きな摩擦力を発生させることができる。そのため、スペースの制約がある支柱１８に内蔵する場合には有効である。

また、耐摩耗性の高い摩擦板４６、４７と皿バネ６１を組み合わせると、次のような効果もある。皿バネ６１は、コイルバネと比較して、変位可能な範囲は狭いが、その一方で、少ない変位量で大きな反力を発生させることができる。言い換えると、少ない変位で反力の変動が大きい。そのため、皿バネ６１は、摩擦板４６、４７が摩耗して摩擦板４６、４７の厚みが変化した場合においては、コイルバネと比較して反力の変動は大きくなる。耐摩耗性の高い摩擦板４６、４７を使用すれば、摩耗が抑制されるため、結果として皿バネ６１の変位量も抑制される。これにより、皿バネ６１の反力の変動が抑制される。

なお、本例において、アーム部１７の上端位置から収納位置までの回転範囲内の全域で、アーム部１７を任意の回転位置を停止させることができる例で説明している。しかし、必ずしも回転範囲内の全域で停止させることができなくてもよい。例えば、アーム部１７が収納位置にある状態で、Ｘ線照射部１５を撮影に使用することは考えにくい。そのため、撮影において使用すると予想される回転範囲を、予め使用範囲として設定し、設定された使用範囲内の任意の回転位置で停止させるようにしてもよい。こうしても、収納位置ロック機構を用いることで、アーム部１７を収納位置にロックすることは可能である。

また、上記例において、負の回転モーメントを発生するスプリングとして、ガススプリング３７を使用した例で説明したが、コイルスプリングなど、ガススプリング３７以外のスプリングでもよい。

（皿バネユニットの変形例）
皿バネユニットにおいて、皿バネの配列姿勢は種々の変形が可能である。例えば、図１６に示す皿バネユニット６６は、図１２に示した皿バネユニット５４と同様に、１０枚の皿バネ６１で構成されるが、左半分の５枚の皿バネ６１と右半分の５枚の皿バネ６１の配列姿勢が皿バネユニット５４とは逆である。

皿バネユニット６６のように、両端の皿バネ６１の配列姿勢を凸面６１Ａが外向きになるように配置してもよい。もちろん、図１２で示したとおり、凹面６１Ｂを外向きにした方が軸回りのモーメントや応力分散の点で好ましい。また、このように配列した場合でも、配列姿勢が異なる少なくとも１組の皿バネ６１が含まれるため、バネ定数を低減できるという効果は得られる。また、配列姿勢が異なる皿バネ６１の枚数が、５枚ずつで同じであるため、皿バネ６１のへたりが偏ることを防止できる。

図１７に示す皿バネユニット６７のように、配列姿勢が１枚毎に変化するようにしてもよい。こうしても、図１２に示す皿バネユニット５４および図１６に示す皿バネユニット６６と同様に、バネ定数が低減する効果、皿バネ６１のへたりが偏ることを防止できる効果は得られる。また、皿バネユニット６７では、図１２に示す皿バネユニット５４と同様に、凸面６１Ａ同士が対向して配列される１組の皿バネ６１を含むため、組み立て時の締め付け量の確認がしやすい。また、両端の皿バネ６１は、凹面６１Ｂが外向きの姿勢で配列されるため、図１２に示す皿バネユニット５４と同様に、軸回りのモーメントを大きくでき、かつ、応力を分散できるという効果が得られる。

なお、上記例において、付勢部として皿バネを用いているが、皿バネ以外でもよく、コイルスプリングなどで構成してもよい。もちろん、上述したとおり、皿バネを用いることで種々のメリットがある。特に、コンパクトなサイズで大きな反力を発生することができる皿バネは、支柱１８というスペース上の制約がある箇所に内蔵する必要があり、かつ、Ｘ線照射部１５という重量があるアーム部１７を停止させるために大きな反力が必要なカート１１の摩擦機構５０に使用する場合には、好適である。

［第２実施形態］
図１８〜図２４に示す第２実施形態は、摩擦板４６、４７の摩擦面に潤滑油が貯留される貯留部を設けた形態である。摩擦板４６、４７の摩擦面に充填される潤滑油は、摩擦面同士が摺動を繰り返すうちに経時的に劣化していく。貯留部を設けることで、新しい潤滑油を摩擦面に供給することができる。

図１８および図１９において、摩擦板４７の摩擦面７３には貯留部として貯留穴７４が形成されている。一方、図２０に示すように、摩擦板４６の摩擦面７１にも、貯留部として貯留穴７２が形成されている。貯留穴７２、７４の形状は、円形である。

貯留穴７２、７４は、各摩擦面７１、７３において、その周方向に分散して複数個配置されている。摩擦板４７が回転して、摩擦面７１、７３同士が摺動すると、各摩擦面７１、７３の貯留穴７２、７４が相対的に周方向に移動する。これにより、摩擦面７１、７３において、周方向に渡って潤滑油を供給することができる。

周方向に分散して配置することで、摩擦面７１、７３の全周に潤滑油を行き渡らせやすい。また、貯留穴７２、７４の周方向における配列ピッチは等間隔であることが好ましい。これにより、摩擦面７１、７３の周方向において潤滑油の供給量を均一にしやすい。

また、摩擦板４７の摩擦面７３には、放射状に延びる複数の溝７６が形成されている。溝７６は、溝形状の貯留部として機能する。溝７６は、放射状に延びているため、摩擦面７３の径方向に渡って潤滑油を供給することができる。また、溝７６は、その両端が、摩擦板４７の外周側、あるいは軸穴４８がある内周側から摩擦面７３に潤滑油を進入させるための進入口として機能する。図２０に示すように、摩擦板４６にも溝７５が形成されており、溝７５も溝７６と同じ機能を有する。

図２１は、摩擦板４６と摩擦板４７とを対面させて、摩擦面７１、７３同士を接触させた状態を示す図である。図２１に示すように、貯留穴７２、７４は、径方向において分散して配置されている。より具体的には、図２０に示すように、摩擦板４６の貯留穴７２は、皿バネ６１の外周エッジ６１Ｃと対向する第１円周Ｃ１上に分散して配置されている。

図２２に示すように、摩擦板４６は、緩衝板５６を介して皿バネ６１から押圧を受ける。第１実施形態の図１２で説明したように、皿バネ６１の凹面６１Ｂを緩衝板５６と対向させた場合には、皿バネ６１は、外周エッジ６１Ｃにおいて緩衝板５６に対する押しつけ力を発生する。皿バネ６１は緩衝板５６を介して摩擦板４６を押圧する。この場合、摩擦板４６の摩擦面７１においても、外周エッジ６１Ｃに対向する位置において皿バネ６１から受ける押しつけ力が相対的に大きくなる。摩擦面７１において外周エッジ６１Ｃと対向する位置は、回転軸ＡＸ２を中心とする軸回りの第１円周Ｃ１に相当する。

このように押しつけ力が大きな第１円周Ｃ１上は、最も潤滑油が必要な箇所である。しかし、図２２において矢印で示すように、第１円周Ｃ１上では、押しつけ力が大きなため、潤滑油が外周側や内周側に逃げてしまいやすい。そこで、図２０に示すように、摩擦板４６の摩擦面７１において第１円周Ｃ１上に分散して貯留穴７２が配置されている。これにより、最も潤滑油が必要な箇所に貯留穴７２から新しい潤滑油を供給することができる。ここで、第１円周Ｃ１上とは、第１円周Ｃ１と重なる位置を意味する。そのため、貯留穴７２の一部と第１円周Ｃ１が重なっていればよい。

また、図１９に示すように、摩擦板４７の摩擦面７３には、第２円周Ｃ２上と第３円周Ｃ３上に貯留穴７４が分散して配置されている。図２１に示すように、第２円周Ｃ２および第３円周Ｃ３は、第１円周Ｃ１と径が異なる同心円である。第２円周Ｃ２は、第１円周Ｃ１よりも径が大きく、第１円周Ｃ１の外側に位置する円周である。第３円周Ｃ３は、第１円周Ｃ１よりも径が小さく、第１円周Ｃ１の内側に位置する円周である。このように、径が異なる複数の同心円上に、貯留穴７２、７４を配置することで、貯留穴７２、７４を径方向に分散して配置することができる。

また、第１円周Ｃ１上に貯留穴７２を配置し、径方向において第１円周Ｃ１の外側と内側にそれぞれ位置する第２円周Ｃ２上と第３円周Ｃ３上に貯留穴７４が配置される。そのため、最も潤滑油が必要な第１円周Ｃ１上に外側と内側から潤滑油を供給することができる。ここで、第１円周Ｃ１上の貯留穴７２は第１貯留部に相当し、第２円周Ｃ２上の貯留穴７４は第２貯留部に相当し、第３円周Ｃ３上の貯留穴７４は第３貯留部に相当する。

このように、一組の摩擦板４６、４７において、一方の摩擦板４６の摩擦面７１に第１貯留部に相当する貯留穴７２が設けられ、かつ、他方の摩擦板４７の摩擦面７３に第２貯留部および第３貯留部に相当する貯留穴７４が設けられている。貯留部は摩擦板を削って形成されるため、摩擦板の強度の観点からは少ない方がよい。そのため、本例のように、一組の各摩擦板４６、４７に貯留穴７２、７４を分散することで、一方の摩擦板に全ての貯留部を設ける場合と比較して、片方の摩擦板の強度の低下を抑制することができる。

また、第１円周Ｃ１上の貯留穴７２のサイズは、第２円周Ｃ２上および第３円周Ｃ３上の貯留穴７４のサイズよりも大きい。摩擦面に貯留穴を形成すると、その分、摩擦面の接触面積を減少させることになるため、接触面積の減少を抑制する観点からはできるだけ小さい方がよい。最も潤滑油が必要な箇所の貯留穴７２を大きく、それ以外の貯留穴７４を相対的に小さくすることで、潤滑油の必要な供給量を確保しつつ、接触面積の減少を抑えることができる。

また、図１９に示すように、摩擦板４７において、第２円周Ｃ２上の複数の貯留穴７４および第３円周Ｃ３上の複数の貯留穴７４は、それぞれ周方向において等間隔で配置されている。そして、第２円周Ｃ２上の複数の貯留穴７４と第３円周Ｃ３上の複数の貯留穴７４は、周方向における位相をずらした状態で配置されている。すなわち、第２円周Ｃ２上の貯留穴７４は、周方向において、第３円周Ｃ３上の２つの貯留穴７４の間に配置されており、周方向の位置がずれている。このような配置にすることで、アーム部１７の回転に伴う摩擦板４７の回転角が少ない場合でも、第１円周Ｃ１の周方向に潤滑油を供給しやすい。

本例では、貯留部の形状として、円形の貯留穴７２、７４と溝７６を例に説明しているが、貯留部の形状はどのような形状でもよく、例えば、楕円を含む長穴でもよい。もちろん、円形や溝形状とすれば加工がしやすいというメリットがある。また、円形の貯留穴７４と溝７６とを混在させているが、いずれか一方でもよい。貯留部（貯留穴、溝）の数は、摩擦面の面積等を考慮して適宜変更することができる。

また、図２３に示すように、摩擦板４６、４７および垂直抗力発生部５１を含む摩擦機構５０が組み立てられた状態で、摩擦板４６、４７の摩擦面７１、７３に潤滑油を供給できるようにしてもよい。摩擦機構５０が組み立てられた状態では、摩擦板４６、４７の中央に形成された開口である軸穴４８に、軸部材３８の軸部３８Ａが挿通される。

軸部３８Ａの内部には、摩擦面７１、７３に潤滑油を供給する供給路が設けられている。供給路は、軸部材３８の一端である大径部３８Ｂに形成された注入口８１と、注入口８１から軸方向に延びる第１供給路８２と、軸方向における摩擦板４６、４７の取り付け位置において、第１供給路８２から軸部３８Ａの外周面に延びて、外周面に形成された出口８４に接続する第２供給路８３とで構成される。出口８４は、摩擦板４６、４７の軸穴４８の内周と対面している。

カート１１のメンテナンス時において、第２支柱部１８Ｂの外装部材を外すと、大径部３８Ｂが露出する。注入口８１から加圧して潤滑油が第１供給路８２に注入される。加圧された潤滑油は、第１供給路８２および第２供給路８３を通じて出口８４から噴出する。そして、噴出した潤滑油は、軸部３８Ａの外周と、摩擦板４７の軸穴４８の内周の間の隙間を通って、摩擦板４７の溝７６を通じて摩擦面７３内に進入する。このように摩擦機構５０を組み立てた状態で潤滑油を補充できるため、メンテナンスがしやすい。

上記各発明の実施形態では、Ｘ線照射部１５を電子カセッテと組み合わせて使用しているが、電子カセッテの代わりに、画像記録媒体としてＸ線フィルムを使用するフィルムカセッテとＸ線照射部１５を組み合わせて使用することも可能である。

また、上記各発明は、Ｘ線以外のγ線などの放射線を照射する放射線照射器にも適用可能である。また、上記各発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、上記各実施形態の組み合わせなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

２ Ｘ線撮影システム
１１ カート
１２ 電子カセッテ
１３ 寝台
１４ 台車部
１５ 線照射部
１５Ａ 線源部
１５Ｂ 照射野限定器
１５Ｃ 線管
１６ 本体部
１７ アーム部
１７Ａ 自由端
１７Ｂ 基端
１８ 支柱
１８Ａ 第１支柱部
１８Ｂ 第２支柱部
１８Ｃ 把持部
１９ ハンドル
２１ 操作パネル
２３ 照射スイッチ
２４ 載置面
２８ カセッテ収納部
２９Ｆ 前輪
２９Ｒ 後輪
３０ 合計
３１ 保持部
３２ 取り付け部
３２Ａ ジョイント
３３ 骨格部材
３４ フレーム板
３６ 背板
３６ 軸部材
３７ ガススプリング
３７Ａ 端部
３７Ｂ 端部
３８ 軸部材
３８Ａ 軸部
３８Ｂ 大径部
４１Ａ、４１Ｂ 側板
４２ 連結部
４３ スリット
４４ ネジ
４５ 軸穴
４６ 摩擦板（固定摩擦板）
４６Ａ、４６Ｂ 摩擦板（固定摩擦板）
４７ 摩擦板（回転摩擦板）
４７Ａ、４７Ｂ 摩擦板（固定摩擦板）
４８ 軸穴
４８Ａ 軸穴
５０ 摩擦機構
５１ 垂直抗力発生部
５２ 挿通穴
５３ ナット
５４、６６、６７ 皿バネユニット
５６、５７ 緩衝板
５８ ケース
５８Ａ 上ケース部材
５８Ｂ 下ケース部材
６１ 皿バネ
６１Ａ 凸面
６１Ｂ 凹面
６１Ｃ 外周エッジ
６１Ｄ 軸穴
７１、７３ 摩擦面
７２、７４ 貯留穴
７３、７６ 摩擦面
７５、７５ 溝
８１ 注入口
８２ 第１供給路
８３ 第２供給路
８４ 出口
ＡＸ１ 回転軸
ＡＸ２ 回転軸
ＡＸ３ 回転軸
ＡＸ４ 回転軸
Ｃ１ 第１円周
Ｃ２ 第２円周
Ｃ３ 第３円周
Ｈ 被写体（患者）
Ｎ１ 回転モーメント
Ｎ２ 回転モーメント
ＳＴ 医療スタッフ
Ｔ０１、Ｔ０２、Ｔ１１、Ｔ１２ 厚み
Ｗ 幅
Ｗ０ 幅
Ｗ１ 幅
ΔＦ 摩擦力

Claims (23)

1. 車輪を有する台車部と、
   前記台車部に設けられた支柱と、
   自由端に放射線照射部が取り付けられ、基端側が前記支柱に回転自在に支持されたアーム部であって、前記基端側を基点として回転すると、前記放射線照射部の鉛直方向の位置が変位するアーム部と、
   前記放射線照射部が鉛直方向の下方に変位するときに、アーム部に働く力に起因して生じる当該アーム部の回転軸まわりの力のモーメントの方向を正方向とした場合に、前記放射線照射部および前記アーム部の自重に起因して前記アーム部に対して働く前記正方向の正の回転モーメントに対抗して、前記放射線照射部が上方に変位するときに、アーム部に働く力に起因して生じる当該アーム部の回転軸まわりの力のモーメントの方向である負方向に負の回転モーメントを発生するスプリングと、
   前記正の回転モーメントと前記負の回転モーメントの大きさに差が生じた場合において、前記回転モーメントの差に起因して前記アーム部が回転しようとする方向に対して反対方向に作用し、前記回転モーメントの差を打ち消す摩擦力を発生する摩擦機構と、
   を備え、
   前記摩擦機構は、前記アーム部の回転に伴って回転する摩擦板と、前記回転する摩擦板と対面して配置され、前記アーム部の回転にかかわらず回転しない摩擦板とで構成され、前記各摩擦板の摩擦面同士の接触により摩擦力を発生する、少なくとも一組の摩擦板と、
   前記一組の前記摩擦板の摩擦面同士を押しつける方向に付勢力を付与する付勢部を有し、前記摩擦面に垂直抗力を発生させる垂直抗力発生部とを備え、
   前記付勢部は、前記摩擦板が回転する軸方向に沿って積み重ねて配列される複数枚の皿バネで構成された皿バネユニットであり、
   前記支柱は、前記アーム部が回動自在に取り付けられる軸部を備え、
   前記皿バネユニットは、前記軸部に取り付けられ、かつ前記アーム部に内蔵されており、前記軸部に沿って前記摩擦板の一方を付勢して前記一対の摩擦板の摩擦面同士を押しつける移動型放射線発生装置。
2. 前記アーム部と前記摩擦板にはそれぞれ別の材料が使用され、前記摩擦板には、前記アーム部よりも耐摩耗性が高い材料が使用されている請求項１に記載の移動型放射線発生装置。
3. 互いの摩擦面が接触する前記摩擦板同士は、同じ材料で形成されている請求項１または２に記載の移動型放射線発生装置。
4. 前記皿バネは、一方が凸面、他方が凹面の円盤形状である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の移動型放射線発生装置。
5. 前記皿バネユニットには、前記凸面または前記凹面の向きである配列姿勢が異なる少なくとも１組の皿バネが含まれる請求項４に記載の移動型放射線発生装置。
6. 前記皿バネユニットには、前記凸面同士が対向して配列される少なくとも１組の皿バネが含まれる請求項４または５に記載の移動型放射線発生装置。
7. 前記皿バネユニットにおいて、両端にそれぞれ配置される前記皿バネは、前記凹面が外向きの姿勢で配列される請求項４ないし６のいずれか１項に記載の移動型放射線発生装置。
8. 前記皿バネユニットにおいて、配列姿勢が異なる複数枚の前記皿バネが混在しており、
   それぞれの配列姿勢の前記皿バネの枚数は同じである請求項４ないし７のいずれか１項に記載の移動型放射線発生装置。
9. 前記皿バネユニットと前記摩擦板との間には、緩衝部材が介挿されており、前記皿バネユニットは、前記緩衝部材を介して前記摩擦板に付勢力を付与する請求項４ないし８のいずれか１項に記載の移動型放射線発生装置。
10. 前記摩擦板の摩擦面同士の潤滑剤として潤滑油が使用される請求項１ないし９のいずれか１項に記載の移動型放射線発生装置。
11. 前記潤滑油は、リチウムせっけんグリースである請求項１０に記載の移動型放射線発生装置。
12. 一組の前記摩擦板のうち、少なくとも一方の摩擦面に、前記潤滑油が貯留される貯留部が形成されている請求項１０または１１に記載の移動型放射線発生装置。
13. 前記貯留部は、前記摩擦面の周方向に分散して配置されている請求項１２に記載の移動型放射線発生装置。
14. 前記皿バネユニットにおいて、前記摩擦板と対向する端面に配置される前記皿バネは、前記凹面が前記摩擦板と対向する姿勢で配列されている請求項４を引用する請求項１３に記載の移動型放射線発生装置。
15. 前記貯留部は、前記皿バネの外周エッジと対向する第１円周上に分散して配置されている請求項１４に記載の移動型放射線発生装置。
16. 前記貯留部は、前記第１円周と径が異なる複数の同心円の円周上にも分散して配置されている請求項１５に記載の移動型放射線発生装置。
17. 前記複数の同心円には、前記第１円周の外側の第２円周と前記第１円周の内側の第３円周が含まれる請求項１６に記載の移動型放射線発生装置。
18. 一組の摩擦板の一方の前記摩擦板の摩擦面には、前記第１円周上に配置された貯留部である第１貯留部が設けられており、
    かつ、他方の前記摩擦板の摩擦面には、前記第２円周上に配置された貯留部である第２貯留部、および前記第３円周上に配置された貯留部である第３貯留部が設けられている請求項１７に記載の移動型放射線発生装置。
19. 前記第２円周上および前記第３円周上に前記貯留部が配置された前記摩擦板において、
    前記第２円周上および前記第３円周上のそれぞれにおいて、分散配置された複数の前記貯留部は、周方向において等間隔で配置されており、
    前記第２円周上の複数の貯留部と前記第３円周上の複数の貯留部は、周方向における位相をずらした状態で配置されている請求項１８に記載の移動型放射線発生装置。
20. 前記第１円周上の前記貯留部のサイズは、前記第２円周上の前記貯留部および前記第３円周上の前記貯留部のサイズよりも大きい請求項１７ないし１９のいずれか１項に記載の移動型放射線発生装置。
21. 前記貯留部の形状は、円形、長穴、および溝のうちの少なくとも１つである請求項１２ないし２０のいずれか１項に記載の移動型放射線発生装置。
22. 前記貯留部が溝である場合において、前記溝は、前記摩擦面において、放射状に配置されている請求項２１に記載の移動型放射線発生装置。
23. 前記摩擦板に形成された開口に挿通される軸部材を有しており、
    前記軸部材の内部には、前記摩擦面に前記潤滑油を供給する供給路が設けられており、
    前記供給路は、前記軸部材の一端に形成された注入口と、前記注入口から前記軸部材の軸方向に延びる第１供給路と、前記軸方向における前記摩擦板の取り付け位置において、前記第１供給路から前記軸部材の外周面に延びて、前記外周面に形成された出口に接続する第２供給路とを有する請求項２２に記載の移動型放射線発生装置。

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