JP6906936B2 - Ｘ線高電圧装置及び医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線高電圧装置及び医用画像診断装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線診断装置が有するＸ線高電圧装置を構成する要素の一つである高電圧発生器は、小型化を図りかつ絶縁耐圧を確保するため、その内容物を絶縁油に浸すか或いは、絶縁樹脂等で固められる。特に、Ｘ線ＣＴ装置においては、高電圧発生器を回転する架台に搭載するため、高電圧発生器を構成する部品の一部又は全部を樹脂で固められることが多い。

この場合、組み立て配線した部品を納めた容器に液化した樹脂を注入しその後硬化させる。樹脂の注入作業は真空中で行うかあるいは樹脂注入後真空脱泡処理を施す。これは、ボイドと呼ばれる樹脂が入り込まない空間をできるだけなくすためである。もし固めた樹脂中にボイドがあると、高電圧を発生したときボイドに電界が集中し（コロナ放電）絶縁破壊が発生するおそれがある。Ｘ線ＣＴ装置やＸ線診断装置などを使用し診断中に絶縁破壊が起こった場合、装置が故障し診断が中断してしまうという問題がある。

高電圧発生器の高圧トランスの二次巻線は、線径が細く密接して巻いてあるため、線間に樹脂が浸透しにくい。さらに樹脂の絶縁耐力や放熱性を向上させるため、フィラーと呼ばれる粒子状又はファイバー状の物質を混合するため、高圧トランス二次巻線間にボイドを発生させることなく樹脂を浸透させることはより難しくなる。

また、上述した樹脂は、比誘電率が真空や空気及び絶縁油よりも大きいため、高圧トランスの二次巻線を樹脂で固めた場合、二次巻線間の分布容量が増加してしまう。二次巻線間の分布容量には無効電流が流れるため、高電圧発生器を駆動するインバータ回路の無効電流が増加し、Ｘ線高電圧装置の効率を低下させると共に、インバータ回路や高圧トランスが過熱する問題を起こす。さらに、二次巻線間の分布容量増加は、高圧トランスの共振周波数を低下させるため、インバータ回路の動作周波数の上昇を制限し、高電圧発生器の小型化を妨げる。

特開平５−１７６５４０号公報 特許第５２８１４４４号公報

本発明が解決しようとする課題は、コロナ放電を抑制することができるＸ線高電圧装置及び医用画像診断装置を提供することである。

実施形態に係るＸ線高電圧装置は、一次コイルと、二次コイルと、高圧整流平滑回路と、導電層とを備える。一次コイルは、高圧トランスに設けられる入力側のコイルである。二次コイルは、高圧トランスに設けられる出力側のコイルである。高圧整流平滑回路は、前記二次コイルが出力する交流電圧を直流電圧に変換する。導電層は、前記二次コイル及び前記高圧整流平滑回路の少なくとも一方の全面を包含するように設けられる。

図１は、実施形態に係る高圧トランスの断面図である。 図２は、実施形態に係る高圧トランス及び高圧整流平滑回路のＸＹ平面に関する断面図である。 図３は、実施形態に係る高圧トランス及び高圧整流平滑回路のＹＺ平面に関する断面図である。 図４は、二次コイル及び、それを包む絶縁層と導電層を示す図である。 図５は、二次コイル及び、それを包む絶縁層と導電層を示す別の例を示す図である。 図６は、実施形態に係る高圧トランスが有するコアの他の構成の一例を示す図である。 図７は、実施形態に係るＸ線高電圧装置の回路構成の一例を示す図である。 図８は、実施形態に係るＸ線高電圧装置の高電圧発生器の回路構成の一例を示す図である。 図９は、実施形態に係るＸ線高電圧装置を使用した医用画像診断装置の一例を示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＸ線高電圧装置６及び高電圧発生器７１、７２を説明する。なお、以下の説明では、重複する説明を適宜省略する。

（実施形態）
図１、図２、図３、図４、図５及び図６を参照しながら、高圧トランス６１８と高圧整流平滑回路６１９１から６１９２の構成について説明する。図１は、実施形態に係る高圧トランス６１８の一つをＺＸ平面に平行な平面により切断し、−Ｙ方向から示した図である。図１の高圧トランス６１８は、外鉄型単相トランスで、コア６１７の中央脚に一つの一次コイル６１６と、ｎ個の二次コイルＩ１１からＩ１ｎを同軸上に巻いてある。なお、図１のコア６１７はＥＥＲ型フェライト・コアである。一次コイル６１６は、巻型６３１の上に巻かれ、コア６１７と絶縁される。一次コイル６１６は、高圧トランス６１８に設けられる入力側のコイルである。一次コイル６１６の上には、絶縁フィルム６３２と、シールド板６３３がある。ｎ個の二次コイルＩ１１からＩ１ｎは、絶縁層６４１から６４ｎで覆われ、更に、絶縁層６４１から６４ｎの外側には、導電層６５１から６５ｎによって覆われている。二次コイルＩ１１からＩ１ｎは、高圧トランス６１８に設けられる出力側のコイルである。

図２は、実施形態に係る高圧トランス６１８の及び高圧トランス６１８に接続された高圧整流平滑回路６１９ｎの一つをＸＹ平面に平行な平面により切断し、樹脂よりも内側の部分を＋Ｚ方向から見た図である。図２では、ｎ個の二次コイルのうちＩ１ｎを例に説明しているが、二次コイルＩ１１からＩ１ｎ−１も同じ構造である。シールド板６３３は、その巻き始めと巻き終わりが短絡しないように、絶縁フィルム６３４で絶縁される。高圧整流平滑回路６１９ｎには、二次コイルＩ１ｎの２つの端子が接続され、二次コイルＩ１ｎに誘導された電圧を整流・平滑し、直流電圧を端子６６ｎと６７ｎに出力する。図２では、二次コイルＩ１ｎと高圧整流平滑回路６１９ｎを一体化し、導電層６５ｎで包んだ例を示したが、二次コイルＩ１ｎと高圧整流平滑回路６１９ｎを分離し、二次コイルＩ１ｎのみを導電層６５ｎで包んでもよい。

図３は、実施形態に係る高圧トランス６１８及び、高圧トランス６１８に接続された高圧整流平滑回路６１９１から６１９ｎをＹＺ平面に平行な平面により切断し、＋Ｘ方向から示した図である。高圧整流平滑回路６１９１から６１９ｎの出力端子は縦続接続され、これらの両端に直流の高電圧が出力される。高圧整流平滑回路６１９１から６１９ｎは、コッククロフト・ウォルトン回路、倍電圧整流回路又は、全波整流回路で構成することができる。導電層６５１から６５ｎは、樹脂ＰＬで覆われ、コア６１７、一次コイル６１６及び、シールド板６３３と絶縁される。

絶縁層６４１から絶縁層６４ｎは、図１、図２及び図３に示すように、それぞれ二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎを包んでいる。すなわち、絶縁層６４１から絶縁層６４ｎは、それぞれ二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎを収納する絶縁体で作製された容器である。或いは、絶縁層６４１から絶縁層６４ｎは、それぞれ二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎを収納する絶縁体で作製された中空の部材である。

これらの絶縁層は、例えば、溶融した樹脂に二次コイルを浸漬することにより形成される。或いは、これらの絶縁層は、二次コイルに熱硬化性樹脂の粉末を付着させ、これを加熱することにより形成される。また、これらの方法を１気圧あるいは減圧した大気中又は、不活性ガス中で実施した場合、二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎの巻線間に空気又は、不活性ガスを残すことができる。

なお、絶縁層６４１から絶縁層６４ｎは、二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎそれぞれに加え、高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎそれぞれを包んでいてもよい。また、絶縁層６４１から絶縁層６４ｎは、二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎそれぞれではなく、高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎそれぞれを包んでいてもよい。

また、導電層６５１と高圧整流平滑回路６１９１との間、導電層６５２と高圧整流平滑回路６１９２との間から導電層６５ｎと高圧整流平滑回路６１９ｎとの間の少なくとも一つに絶縁層が設けられていてもよい。

導電層６５１から導電層６５ｎは、図３、図４及び図５に示すように、導電性を有する中空の部材である。導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ二次コイルＩ１１及び高圧整流平滑回路６１９１から二次コイルＩ１ｎ及び高圧整流平滑回路６１９ｎを収納している。すなわち、導電層６５１から導電層６５ｎは、図５に示すように、それぞれ二次コイルＩ１１及び高圧整流平滑回路６１９１から二次コイルＩ１ｎ及び高圧整流平滑回路６１９ｎを覆うように設けられる。更に言い換えると、導電層６５１から導電層６５ｎは、図５に示すように、それぞれ二次コイルＩ１１及び高圧整流平滑回路６１９１から二次コイルＩ１ｎ及び高圧整流平滑回路６１９ｎの全面を包含するように設けられる。

また、導電層６５１から導電層６５ｎは、図３、図４及び図５に示すように、それぞれ絶縁層６４１から絶縁層６４ｎを収納している。すなわち、導電層６５１から導電層６５ｎは、図３、図４及び図５に示すように、それぞれ絶縁層６４１から絶縁層６４ｎを覆うように設けられる。更に言い換えると、導電層６５１から導電層６５ｎは、図３、図４及び図５に示すように、それぞれ絶縁層６４１から絶縁層６４ｎの全面包含するように設けられる。つまり、導電層６５１、導電層６５２から導電層６５ｎは、各絶縁層の外側に形成されている。

なお、導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎを収納する中空の領域と、それぞれ高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎを収納する中空の領域を有していてもよい。

また、導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎのみを収納してもよい。すなわち、導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎのみを覆うように設けてもよい。更に言い換えると、導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎのみの全面を包含するように設けてもよい。或いは、導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎのみを収納してもよい。すなわち、導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎのみを包んでいてもよい。

ただし、導電層６５１から導電層６５ｎが高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎそれぞれを包んでいる場合、導電層６５１から導電層６５ｎは、それぞれ高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎの一点と電気的に接続される。

具体的には、導電層６５１から導電層６５ｎは、高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎの出力端子のうち、接地電圧に近い方の端子と電気的に接続される。

導電層６５１から導電層６５ｎは、導電性を有していればよい。このため、導電層６５１から導電層６５ｎは、例えば、金属膜、カーボンが練り込まれた樹脂により作製された膜である。なお、金属膜は、例えば、蒸着により形成される。また、カーボンが練り込まれた樹脂により作製された膜は、例えば、各絶縁層にカーボンを含む樹脂を塗布することにより形成される。

導電層６５１から導電層６５ｎの周囲は、図３、図４及び図５に示すように、樹脂ＰＬで満たされている。

図４は、図１の二次コイルＩ１ｎと、それを包む絶縁層６４ｎ及び、導電層６５ｎを拡大した図である。二次コイルＩ１ｎの外側に薄い皮膜状の絶縁層６４ｎがあり、さらにその外側に薄い皮膜状の導電層６５ｎがある。二次コイルＩ１ｎの巻線間には空隙があり、乾燥空気又は、不活性ガスがある。二次コイルＩ１ｎの巻線間に樹脂が存在しないため、巻線間分布容量を減らすことができる。図４では、二次コイルＩ１ｎの巻線として自己融着電線を使用しボビンを不要にする。絶縁層６４ｎと導電層６５ｎを実現する別の方法として、図５のように外側に導電塗装又は、金属蒸着などによる導電処理を施した薄い樹脂ケースに二次コイルＩ１ｎを納める方法もある。あるいは、樹脂にカーボン等を混合し、導電性を持たせた樹脂でケースを作り、二次コイルＩ１ｎを収納する方法もある。この場合は、二次コイルＩ１ｎの巻線被覆が絶縁層を形成する。樹脂ケースは、二次コイルＩ１ｎを巻くボビンとして使用することもできる。なお、二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎ−１も同様の構造を有する。

図６は、フェライトで作製されたコア６１７の代わりに、例えば、ケイ素鋼、方向性電磁鋼、アモルファス磁性材料又は、ナノ結晶磁性材料などにより作製されたコアを使用した場合のコア形状を示すものである。この場合、コアはＵ−Ｕコア６１７ａと、６１７ｂで構成される。これらは、帯状のコア材料を型に巻きとった後、２つに切断して製作するので、カット・コアとも呼ばれる。カット・コアを使用した場合、コア断面は一般的に方形になるため、コイルも方形に巻く場合がある。

図７を参照しながら、実施形態に係るＸ線高電圧装置６の回路構成について説明する。図７に示すように、Ｘ線高電圧装置６は、三相交流電源ＡＣの電圧を入力とし、正の直流高電圧と負の直流高電圧をＸ線管７に供給する。Ｘ線管７は、中性点接地型で、アノードに正の直流高電圧を、カソードに負の直流高電圧を印加する。

Ｘ線高電圧装置６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路６０と、２つのインバータ回路６１、６２と、２つのコイル６１５、６２５と、２つの高電圧発生器７１、７２とを有する。ＡＣ／ＤＣコンバータ回路６０は、三相整流ダイオード・ブリッジ６０１と、平滑コンデンサ６０２とを有する。インバータ回路６１は、レール・コンデンサ６１０と、スイッチング素子６１１から６１４とを有する。スイッチング素子６１１から６１４は図示しない制御回路によりオン、オフ制御され、直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ回路６２は、レール・コンデンサ６２０と、スイッチング素子６２１から６２４とを有する。スイッチング素子６２１から６２４は図示しない制御回路によりオン、オフ制御され、直流電圧を交流電圧に変換する。すなわち、スイッチング素子６１１から６２４のゲートは、図示しない制御回路によりオン、オフ制御され、直流電圧を交流電圧に変換する。スイッチング素子６１１から６１４及び、スイッチング素子６２１から６２４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、ダイオードの逆並列回路の例を示したが、ＩＧＢＴの代わりに、バイポーラ・トランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、ジャンクションＦＥＴなどを使用してもよい。高電圧発生器７１は、高圧トランス６１８と、高圧整流平滑回路６１９１から６１９ｎとを有する。同様に、高電圧発生器７２は、高圧トランス６２８と、高圧整流平滑回路６２９１から６２９ｎとを有する。高圧トランス６２８は、外鉄型単相トランスで、コア６２７の中央脚に一つの一次コイル６２６と、ｎ個の二次コイルＩ２１からＩ２ｎを同軸上に巻いてある。一次コイル６２６は、高圧トランス６２８に設けられる入力側のコイルである。二次コイルＩ２１からＩ２ｎは、高圧トランス６２８に設けられる出力側のコイルである。また、コア６２７はＥＥＲ型フェライト・コアである。図７では、高圧整流平滑回路６１９１から６１９ｎ及び、高圧整流平滑回路６２９１から６２９ｎとして、２段のコッククロフト・ウォルトン回路の例を示しているが、全波整流回路あるいは、倍電圧整流回路を使用してもよい。コイル６１５は、インバータ回路６１と高電圧発生器７１の間に接続される。コイル６１５の替りに、高圧トランス６１８の漏れインダクタンスを使うこともできる。コイル６２５は、インバータ回路６２と高電圧発生器７２の間に接続される。コイル６２５の代わりに、高圧トランス６２８の漏れインダクタンスを使うことにしても構わない。

高電圧発生器７１内の高圧整流平滑回路６１９１から６１９ｎは、それぞれ正の直流電圧を出力し、これらの出力はカスケード接続されている。高圧整流平滑回路６１９１のマイナス出力端子は接地されており、高圧整流平滑回路６１９ｎのプラス出力端子に正の直流高電圧が得られる。同様に、高電圧発生器７２内の高圧整流平滑回路６２９１から６２９ｎは、それぞれ負の直流電圧を出力し、これらの出力はカスケード接続されている。高圧整流平滑回路６２９１のプラス出力端子は接地されており、高圧整流平滑回路６２９ｎのマイナス出力端子に負の直流高電圧が得られる。

図７では、正の高電圧を発生する高電圧発生器７１と、負の高電圧を発生する高電圧発生器７２を分けたが、これらをまとめて一つの高電圧発生器としてもよい。

インバータ回路６１とインバータ回路６２の位相を９０°ずらして運転すると、Ｘ線管７に印加される電圧のリプルを低減することができる。また、高圧トランス６１８及び、高圧トランス６２８の複数ある二次巻線の極性を交互に逆転させると、Ｘ線管７に印加される電圧のリプルをさらに低減することができる。

図８は、陽極接地型Ｘ線管用のＸ線高電圧装置の高電圧発生器７３とＸ線管７を示す回路図である。高圧整流平滑回路６８９１から６８９ｎ及び、高圧整流平滑回路６２９１から６２９ｎは負の直流電圧を出力する。これらは全てカスケード接続され、高圧整流平滑回路６８９１のプラス出力端子が接地されており、高圧整流平滑回路６２９ｎのマイナス出力端子に負の直流高電圧が得られる。Ｘ線管７のアノードは接地され、そのカソードに負の直流高電圧が印加される。

図７の回路の場合と同様に、高圧トランス６８８及び、高圧トランス６２８を駆動するインバータ回路の運転位相を９０°ずらすと、Ｘ線管７に印加される電圧のリプルを低減することができる。また、高圧トランス６８８及び、高圧トランス６２８の複数ある二次巻線の極性を交互に逆転させると、Ｘ線管７に印加される電圧のリプルをさらに低減することができる。なお、高圧トランス６８８は、図８に示すように、一次コイル６８６と、コア６８７と、二次コイルＩ８１からＩ８ｎとを備える。

Ｘ線高電圧装置６は、インバータを三つ以上又は一つ有していてもよい。Ｘ線高電圧装置６は、一つのインバータにより一つの高圧トランスの一次コイルに交流電流を供給してもよい。或いは、Ｘ線高電圧装置６は、一つのインバータにより複数の高圧トランスの一次コイルに交流電流を供給してもよい。

次に、導電層６５１から導電層６５ｎの効果を説明する。

導電層６５ｎは、二次コイルＩ１ｎの巻線間の全ての隙間を包んでいる。また、導電層６５ｎは、導電性を有する。このため、導電層６５ｎ全体の電位は、一つの値となる。したがって、二次コイルＩ１ｎの巻線間の全ての隙間は、導電層６５ｎの外側の環境に関らず、電圧の印加を受けることがない。このため、導電層６５ｎは、二次コイルＩ１ｎの巻線間の各隙間で発生するコロナ放電によるＸ線高電圧装置６の破損を防止することができる。これらは、導電層６５１、導電層６５２等についても同様である。

また、Ｘ線高電圧装置６内の高電圧発生器７１、７２は、導電層６５１、導電層６５２から導電層６５ｎによりコロナ放電の発生を防止することができるため、二次コイルＩ１１、二次コイルＩ１２から二次コイルＩ１ｎの巻線間の隙間を樹脂で満たす必要が無い。このため、Ｘ線高電圧装置６内の高電圧発生器７１、７２の製造工程は、簡略化される。さらに、巻線間の隙間は、樹脂で満たされることがないため、巻線間の分布容量が増加することがない。

ここで、この分布容量は、二次コイルＩ１１、二次コイルＩ１２から二次コイルＩ１ｎそれぞれに並列接続されたコンデンサと考えることができる。このため、Ｘ線高電圧装置６内の高電圧発生器は、無効電流の増加を抑制することができる。したがって、Ｘ線高電圧装置６は、インバータの過熱及び効率の低下を抑制することができる。

また、Ｘ線高電圧装置６が有する高圧トランスは、共振周波数に近い交流電流が入力された場合、インピーダンスが大きくなってしまい通常のトランスとして使用することができなくなる。しかし、Ｘ線高電圧装置６内の高電圧発生器７１、７２は、上述した通り、二次コイルＩ１１から二次コイルＩ１ｎの分布容量の増加を抑制することができる。このため、Ｘ線高電圧装置６は、インバータが出力する交流電流の周波数を上げることができるようになる。さらに、これにより、Ｘ線高電圧装置６の小型化が実現する。

導電層６５ｎは、高圧整流平滑回路６１９ｎを包んでいる。また、導電層６５ｎは、導電性を有し、高圧整流平滑回路６１９ｎの一点と電気的に接続されている。このため、導電層６５ｎ全体の電位は、高圧整流平滑回路６１９ｎの当該一点の電位と等しくなる。したがって、導電層６５ｎは、高圧整流平滑回路６１９ｎとＸ線高電圧装置６の他の構成要素との間で発生するコロナ放電によるＸ線高電圧装置６の破損を抑制することができる。これは、高圧整流平滑回路６１９ｎで発生する電圧の最大値と最小値の差は、コロナ放電が発生する電位差よりも小さいからである。

また、導電層６５ｎは、高圧整流平滑回路６１９１から高圧整流平滑回路６１９ｎを構成する電子部品の角やリード線において発生するコロナ放電も抑制することができる。このため、電子部品の角やリード線にコロナ放電を抑制するための加工が不要になる。なお、導電層６５ｎと高圧整流平滑回路６１９ｎとの間で発生するコロナ放電は、導電層６５ｎと高圧整流平滑回路６１９ｎとの間の距離を長くすることにより抑制することができる。これらは、導電層６５１、導電層６５２等についても同様である。

また、導電層６５１から導電層６５ｎの表面は、曲面又は平面であることが好ましい。すなわち、導電層６５１から導電層６５ｎの表面上の任意の領域は、曲面又は平面であることが好ましい。これは、導電層６５１から導電層６５ｎが尖った部分又は折れ曲がった部分を有する場合、これらの部分で電界集中が発生し、コロナ放電が起こるおそれがあるためである。したがって、導電層６５１から導電層６５ｎが絶縁層６４１から絶縁層６４ｎそれぞれの外側の表面上に形成されている場合、絶縁層６４１から絶縁層６４ｎそれぞれの外側の表面は、曲面又は平面であることが好ましい。

なお、Ｘ線高電圧装置６内の高電圧発生器７１、７２は、図２に示した全ての二次コイル及び高圧整流平滑回路を導電層で包んでいなくてもよい。この場合でも、Ｘ線高電圧装置６内の高圧発生器７１、７２は、導電層で包まれた二次コイルの巻線間の隙間で発生するコロナ放電又は導電層で包まれた高圧整流平滑回路とＸ線高電圧装置６内の高圧発生器７１、７２の他の構成要素との間で発生するコロナ放電を抑制することができる。

また、二次コイルＩ１１及び高圧整流平滑回路６１９１は、個別に導電層で包まれているよりも、一つの導電層で包まれている方が好ましい。これは、二次コイルＩ１１及び高圧整流平滑回路６１９１が個別に導電層で包まれている場合、二次コイルＩ１１と高圧整流平滑回路６１９１とを接続する導線においてコロナ放電が発生することがあるからである。これらは、二次コイルＩ１２及び高圧整流平滑回路６１９２から二次コイルＩ１ｎ及び高圧整流平滑回路６１９ｎ、二次コイルＩ２１及び高圧整流平滑回路６２９１、二次コイルＩ２２及び高圧整流平滑回路６２９２から二次コイルＩ２ｎ及び高圧整流平滑回路６２９ｎについても同様である。

図９は、本発明のＸ線高電圧装置６及び高電圧発生器７１、７２を使用した医用画像診断装置１の構成例を示す図である。医用画像診断装置１は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置である。医用画像診断装置１は、図９に示すように、架台２と、寝台２０と、コンソール３０とを有する。なお、医用画像診断装置１の構成は、下記の構成に限定されるものではない。

架台２は、コリメータ調整回路３と、架台駆動回路４と、Ｘ線高電圧装置６と、Ｘ線管７と、ウェッジ８と、コリメータ９と、検出器１０と、データ収集回路１１と、回転フレーム１２とを有する。

コリメータ調整回路３は、コリメータ９の開口度及び位置を調整することにより、Ｘ線管７が発生させたＸ線の照射範囲を調整する。コリメータ調整回路３は、コリメータ９に接続され、開口度及び位置を調整する機構と、この機構を制御する回路とを含む。この機構は、例えば、モータと、このモータが発生させた動力をコリメータ９に伝達する機械要素とを含む。また、上述した回路は、例えば、モータに電力や制御信号を供給する回路と、この回路を制御するプロセッサとを含む。

架台駆動回路４は、回転フレーム１２を回転させることにより、被検体Ｐを中心とする円軌道上でＸ線高電圧装置６、Ｘ線管７及び検出器１０を旋回させる。架台駆動回路４は、回転フレーム１２に接続され、これを回転させる機構と、この機構を制御する回路とを含む。この機構は、例えば、モータと、このモータが発生させた動力を回転フレーム１２に伝達する機械要素とを含む。また、上述した回路は、例えば、モータに電力や制御信号を供給する回路と、この回路を制御するプロセッサとを含む。

Ｘ線高電圧装置６は、高電圧を発生させる。Ｘ線高電圧装置６は、一次コイル６１６、６２６、二次コイルＩ１１からＩ１ｎ、二次コイルＩ２１からＩ２ｎを有する。また、Ｘ線高電圧装置６は、高圧整流平滑回路６１９１から６１９ｎ、高圧整流平滑回路６２９１から６２９ｎ及びこれらを覆う導電層を有する。なお、これらの構成は、上述した通りである。

Ｘ線管７は、Ｘ線高電圧装置６から供給される高電圧により、Ｘ線を発生させる。Ｘ線管７は、陰極と、陽極と、筐体とを有する。陰極は、電子を放出する。陽極は、この電子を受けてＸ線を発生させる。筐体は、陰極及び陽極を収納している。筐体の内部は、真空である。

ウェッジ８は、Ｘ線管７が発生させたＸ線の線量及び線質を調節するためのＸ線フィルタである。

コリメータ９は、Ｘ線の照射範囲を調整するためのスリットである。コリメータ９は、Ｘ線管７が発生させたＸ線を遮蔽することができる材料で作製されている。このような材料は、例えば、鉛である。コリメータ９の開口度及び位置は、コリメータ調整回路３により調整される。

検出器１０は、Ｘ線を検出する。検出器１０は、複数の検出素子を有する。検出器１０は、Ｘ線管７が発生させたＸ線を検出素子により検出する。検出素子は、入射したＸ線を電気信号に変換し、この電気信号をデータ収集回路１１へ出力する。検出器１０が有する検出素子の大きさ、形状及び数は、特に限定されない。なお、検出器１０は、直接変換型及び間接変換型のいずれでもよい。データ収集回路１１は、検出素子が出力した電気信号に基づいて投影データを生成する。

回転フレーム１２は、円環状のフレームである。回転フレーム１２は、Ｘ線高電圧装置６、Ｘ線管７、及び検出器１０を支持する。Ｘ線管７と検出器１０は、対向している。回転フレーム１２は、架台駆動回路４により駆動され、被検体Ｐを中心として回転する。

寝台２０は、天板２１と、寝台駆動回路２２とを有する。天板２１は、被検体Ｐが載せられる板状の部材である。寝台駆動回路２２は、被検体Ｐが載せられた天板２１を移動させることにより、被検体Ｐを架台２の撮影口内で移動させる。

コンソール３０は、入力回路３１と、ディスプレイ３２と、記憶回路３３と、処理回路３４とを有する。

入力回路３１は、指示や設定を入力するユーザにより使用される。入力回路３１は、例えば、マウス、キーボード等から構成される。入力回路３１は、ユーザが入力した指示や設定を処理回路３４に転送する。入力回路３１は、例えば、プロセッサにより実現される。

ディスプレイ３２は、ユーザが参照するモニタである。ディスプレイ３２は、例えば、液晶ディスプレイである。液晶ディスプレイは、偏光フィルタ、ガラス基板、透明電極、配向膜、液晶層、カラーフィルタ及びバックライトを積層したディスプレイである。ディスプレイ３２は、例えば、ＣＴ画像、ユーザが指示や設定を入力する際に使用するＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する旨の指示を処理回路３４から受ける。ディスプレイ３２は、この指示に基づいてＣＴ画像やＧＵＩを表示する。

記憶回路３３は、後述する前処理機能３４２により生成された生データ（Raw Data）、後述する画像生成機能３４３により生成されたＣＴ画像及びコリメータ調整回路３、架台駆動回路４及びデータ収集回路１１が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３３は、寝台駆動回路２２が上述した機能を実現するためのプログラムを記憶する。記憶回路３３は、処理回路３４が後述するスキャン制御機能３４１、前処理機能３４２、画像生成機能３４３、表示制御機能３４４、制御機能３４５及びその他の機能それぞれを実現するためのプログラムを記憶する。したがって、コリメータ調整回路３、架台駆動回路４、データ収集回路１１、寝台駆動回路２２及び処理回路３４は、記憶回路３３に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

また、記憶回路３３は、記憶されている情報をコンピュータにより読み出すことができる記憶媒体を有する。記憶媒体は、例えば、ハードディスクである。

処理回路３４は、スキャン制御機能３４１、前処理機能３４２、画像生成機能３４３、表示制御機能３４４及び制御機能３４５を有する。処理回路３４は、例えば、プロセッサにより実現される。

スキャン制御機能３４１は、スキャンを実行するために医用画像診断装置１を制御する機能である。処理回路３４は、記憶回路３３からスキャン制御機能３４１に相当するプログラムを読み出して実行することにより、例えば、医用画像診断装置１を次のように制御する。

処理回路３４は、寝台駆動回路２２を制御することにより、被検体Ｐを架台２の撮影口内へ移動させる。ここで、撮影口とは、Ｘ線管７及び回転フレーム１２が旋回する軌道の内側に設けられた空洞である。処理回路３４は、架台２に被検体Ｐのスキャンを実行させる。具体的には、処理回路３４は、Ｘ線高電圧装置６を制御することにより、Ｘ線管７へ高電圧を供給させる。処理回路３４は、コリメータ調整回路３を制御することにより、コリメータ９の開口度及び位置を調整する。また、処理回路３４は、架台駆動回路４を制御することにより、回転フレーム１２を回転させる。そして、処理回路３４は、データ収集回路１１を制御することにより、データ収集回路１１に投影データを収集させる。医用画像診断装置１が実行するスキャンは、例えば、コンベンショナルスキャン、ヘリカルスキャン、ステップアンドシュートである。

前処理機能３４２は、データ収集回路１１により生成された投影データを補正する機能である。処理回路３４は、記憶回路３３から前処理機能３４２に相当するプログラムを読み出して実行することにより、投影データを補正する。この補正は、例えば、対数変換、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正、散乱線補正である。前処理機能３４２により補正された投影データは、記憶回路３３に格納される。なお、前処理機能３４２により補正された投影データは、生データとも呼ばれる。

画像生成機能３４３は、記憶回路３３に格納されている生データを再構成し、ＣＴ画像を生成する機能である。処理回路３４は、記憶回路３３から画像生成機能３４３に相当するプログラムを読み出して実行することにより、ＣＴ画像を生成する。再構成方法は、例えば、逆投影処理、逐次近似法である。画像生成機能３４３により生成されたＣＴ画像は、記憶回路３３に格納される。

表示制御機能３４４は、記憶回路３３に格納されているＣＴ画像をディスプレイ３２に表示する機能である。処理回路３４は、記憶回路３３から表示制御機能３４４に相当するプログラムを読み出して実行することにより、記憶回路３３に格納されているＣＴ画像をディスプレイ３２に表示させる。

制御機能３４５は、架台２、寝台２０及びコンソール３０の各構成要素を目的に応じて適切なタイミングで動作させる機能及びその他の機能を含む。処理回路３４は、上述した処理を実行する際、適宜、記憶回路３３から制御機能３４５に相当するプログラムを読み出して実行する。

医用画像診断装置１は、Ｘ線ＣＴ装置以外の装置でもよい。医用画像診断装置１は、例えば、Ｘ線診断装置でもよい。Ｘ線診断装置は、例えば、Ｃアーム型Ｘ線診断装置、Ｘ線ＴＶ装置である。Ｃアーム型Ｘ線診断装置は、被検体のＸ線透視像の撮影に用いられる。Ｘ線ＴＶ装置は、例えば、消化管造影検査、尿路造影検査、脊髄腔造影検査、胆道造影検査に用いられる。

上述したプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）である。また、プログラマブル論理デバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）は、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）である。

上述した実施形態では、コリメータ調整回路３、架台駆動回路４、データ収集回路１１、寝台駆動回路２２及び処理回路３４は、記憶回路３３に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現したが、これに限定されない。記憶回路３３にプログラムを保存する代わりに、これらの回路それぞれにプログラムを直接組み込んでもよい。この場合、これらの回路は、直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することにより、その機能を実現する。

図９に示した各回路は、適宜分散又は統合されてもよい。例えば、処理回路３４は、スキャン制御機能３４１、前処理機能３４２、画像生成機能３４３、表示制御機能３４４及び制御機能３４５それぞれの機能を実行するスキャン制御回路、前処理回路、画像生成回路、表示制御回路及び制御回路に分散されてもよい。また、例えば、コリメータ調整回路３、架台駆動回路４、データ収集回路１１、寝台駆動回路２２及び処理回路３４は、任意に統合されてもよい。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、コロナ放電を抑制することができる医用画像診断装置及びＸ線高電圧装置を提供することができる。

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同様に、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ものである。

６１６、６２６ 一次コイル
Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１ｎ、Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２ｎ 二次コイル
６１９１、６１９２、６１９ｎ、６２９１、６２９２、６２９ｎ 高圧整流平滑回路
６５１、６５２、６５ｎ 導電層

Claims (6)

1. 直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
   前記インバータ回路の出力を昇圧し、入力側の一次コイルと出力側の複数の二次コイルとを備える高圧トランスと、
   前記高圧トランスの出力を整流する高圧整流平滑回路と、
   前記二次コイルを個別に包含する、当該二次コイルの外側に設けられる皮膜状の絶縁層であって、当該二次コイルを構成する巻線の間に空気又は不活性ガスを残すように設けられる絶縁層と、
   前記二次コイルに設けられる前記絶縁層の周囲に設けられる導電層と、
   を備えるＸ線高電圧装置。
2. 前記絶縁層は、前記二次コイルに加えて前記高圧整流平滑回路を更に包含するように設けられ、前記導電層は、前記絶縁層を介して前記二次コイル及び前記高圧整流平滑回路の両方の周囲に設けられる、請求項１に記載のＸ線高電圧装置。
3. 前記導電層は、前記高圧整流平滑回路の全面を包含し、前記高圧整流平滑回路の一点と電気的に接続されている、請求項１又は２に記載のＸ線高電圧装置。
4. 前記導電層は、前記高圧整流平滑回路の出力端子のうち接地電圧に近い方の端子と電気的に接続されている、請求項３に記載のＸ線高電圧装置。
5. 前記絶縁層の外側の表面は、曲面又は平面であり、
   前記導電層は、前記絶縁層の外側の表面上に形成される、請求項２から請求項４のいずれか一つに記載のＸ線高電圧装置。
6. 高電圧を発生させるＸ線高電圧装置と、
   前記Ｘ線高電圧装置から供給される高電圧によりＸ線を発生させるＸ線管と、
   を備え、
   前記Ｘ線高電圧装置は、
   直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
   前記インバータ回路の出力を昇圧し、入力側の一次コイルと出力側の複数の二次コイルとを備える高圧トランスと、
   前記高圧トランスの出力を整流する高圧整流平滑回路と、
   前記二次コイルを個別に包含する、当該二次コイルの外側に設けられる皮膜状の絶縁層であって、当該二次コイルを構成する巻線の間に空気又は不活性ガスを残すように設けられる絶縁層と、
   前記二次コイルに設けられる前記絶縁層の周囲に設けられる導電層と、
   を備える、医用画像診断装置。

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