JP7082723B1 - Medical X-ray power supply - Google Patents

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Abstract

【課題】モードによって定格出力が大きく異なるような交流電力の制御が可能な、小型且つ効率の高い医療用X線電源装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る医療用X線電源装置301は、X線管球EDTが出力するX線で、被写体を透視する透視モードと被写体を撮影する撮影モードを有するX線装置に電力を供給する医療用X線電源であって、透視モードと撮影モードとで周波数を違えた交流を出力するインバータinvと、一次側に入力された交流を二次側に接続されるX線管球EDTに出力するトランスTrと、インバータinvとトランスTrの一次側とを接続する共振回路RCと、を備え、共振回路RCは、透視モードの周波数で共振する経路P1、撮影モードの周波数で共振する経路P2、及び透視モードのときに経路P1を選択し、撮影モードのときに経路P2を選択するスイッチSWを有することを特徴とする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and highly efficient medical X-ray power supply device capable of controlling AC power whose rated output greatly differs depending on a mode. A medical X-ray power supply device 301 according to the present invention is an X-ray output from an X-ray tube EDT, and powers an X-ray device having a fluoroscopic mode for seeing through a subject and a photographing mode for photographing the subject. A medical X-ray power supply that supplies an inverter inv that outputs alternating current with different frequencies in the fluoroscopic mode and imaging mode, and an X-ray tube EDT that connects the alternating current input to the primary side to the secondary side. The transformer Tr is provided with a transformer Tr that outputs to, and a resonance circuit RC that connects the inverter inv and the primary side of the transformer Tr. It is characterized by having a switch SW for selecting the path P1 in the P2 and the fluoroscopic mode and selecting the path P2 in the photographing mode. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本開示は、X線管球に直流電力を供給する医療用X線電源装置に関する。 The present disclosure relates to a medical X-ray power supply that supplies DC power to an X-ray tube.

X線を利用する医療装置には、レントゲン撮影のように撮影モードとカテーテル検査のように透視モードの双方を実現する装置がある。ここで、撮影モードの場合、短時間(例えば0.1秒)であるが、大きな定格出力(例えば80kWから100kW)が必要であり、透視モードの場合、小さな定格出力(例えば25Wから1kW)を連続で出力することが必要となる。このように、1台の医療装置で撮影モード(大出力電力モード)と透視モード(小出力電力モード)の双方を実現させようとすると、定格出力が4000倍も異なり、当該装置に供給する交流電力の制御が困難である。 Medical devices that use X-rays include devices that realize both an imaging mode such as X-ray imaging and a fluoroscopic mode such as catheterization. Here, in the shooting mode, although it is a short time (for example, 0.1 second), a large rated output (for example, 80 kW to 100 kW) is required, and in the fluoroscopic mode, a small rated output (for example, 25 W to 1 kW) is required. It is necessary to output continuously. In this way, when trying to realize both the imaging mode (high output power mode) and the fluoroscopic mode (small output power mode) with one medical device, the rated output differs by 4000 times, and the alternating current supplied to the device. Power control is difficult.

モードによって定格出力が大きく異なる場合の交流電力の制御について、コンデンサとインダクタンスとの共振を利用することが知られている(例えば、特許文献1の図2を参照。)。インバータの出力周波数を共振周波数に近づけることで大出力電力モードとなり、逆にインバータの出力周波数を共振周波数から遠ざけることで小出力電力モードとなる。 It is known to utilize resonance between a capacitor and an inductance for controlling AC power when the rated output differs greatly depending on the mode (see, for example, FIG. 2 of Patent Document 1). By moving the output frequency of the inverter closer to the resonance frequency, it becomes a large output power mode, and conversely, by moving the output frequency of the inverter away from the resonance frequency, it becomes a small output power mode.

また、特許文献1では、小出力電力モードのときにインバータの出力周波数が可聴周波数域まで低下すると騒音となるという課題に対し、小出力電力モード時のインバータの出力周波数を可聴周波数域より上に固定し、インバータに入力する直流電圧を下げることで実現することも開示されている。 Further, in Patent Document 1, the output frequency of the inverter in the low output power mode is set higher than the audible frequency range in order to solve the problem that noise occurs when the output frequency of the inverter drops to the audible frequency range in the low output power mode. It is also disclosed that it is realized by fixing and lowering the DC voltage input to the inverter.

特開平06-310295号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-310295

特許文献1のような電源装置は、サイリスタを利用してインバータへ入力する直流電圧を下げていること(サイリスタ回路の追加)、及びインバータをパルス幅制御すること(スイッチングロスの発生)で小出力電力を実現しているため、装置の小型化及び小出力電力時の効率の向上が困難という課題がある。 A power supply device such as Patent Document 1 has a small output by using a thyristor to reduce the DC voltage input to the inverter (addition of a thyristor circuit) and controlling the pulse width of the inverter (generation of switching loss). Since the electric power is realized, there is a problem that it is difficult to reduce the size of the device and improve the efficiency at the time of small output power.

そこで、本発明は、前記課題を解決するために、モードによって定格出力が大きく異なるような交流電力の制御が可能な、小型且つ効率の高い医療用X線電源装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a compact and highly efficient medical X-ray power supply device capable of controlling AC power whose rated output greatly differs depending on the mode. ..

上記目的を達成するために、本発明に係る医療用X線電源装置は、小出力電力モード用の共振回路と大出力電力モード用の共振回路を有し、モード毎にインバータの出力周波数を違え、且つスイッチでそれぞれのモードの共振回路へ切り替えることとした。 In order to achieve the above object, the medical X-ray power supply device according to the present invention has a resonance circuit for a small output power mode and a resonance circuit for a large output power mode, and the output frequency of the inverter is different for each mode. And, it was decided to switch to the resonance circuit of each mode with a switch.

具体的には、本発明に係る医療用X線電源装置は、X線管球が出力するX線で、被写体を透視する透視モードと前記被写体を撮影する撮影モードを有するX線装置に電力を供給する医療用X線電源であって、
前記透視モードと前記撮影モードとで周波数を違えた交流を出力するインバータと、
一次側に入力された交流を二次側に接続される前記X線管球に出力するトランスと、
前記インバータと前記トランスの一次側とを接続する共振回路と、
を備え、
前記共振回路は、前記透視モードの周波数で共振する第1の経路、前記撮影モードの周波数で共振する第2の経路、及び前記透視モードのときに前記第1の経路を選択し、前記撮影モードのときに前記第2の経路を選択するスイッチを有することを特徴とする。
Specifically, the medical X-ray power supply device according to the present invention uses X-rays output from an X-ray tube to supply electric power to an X-ray device having a fluoroscopic mode for seeing through the subject and a photographing mode for photographing the subject. It is a medical X-ray power supply to be supplied.
An inverter that outputs alternating current with different frequencies in the fluoroscopic mode and the shooting mode,
A transformer that outputs the alternating current input to the primary side to the X-ray tube connected to the secondary side, and
A resonant circuit connecting the inverter and the primary side of the transformer,
Equipped with
The resonance circuit selects a first path that resonates at the frequency of the fluoroscopic mode, a second path that resonates at the frequency of the imaging mode, and the first path that resonates at the frequency of the fluoroscopic mode, and the imaging mode. It is characterized by having a switch for selecting the second route at the time of.

本医療用X線電源装置は、小出力電力モード用の共振回路(第1の経路)を備える。小出力電力モード用の共振回路を並列共振させることで、サイリスタを利用してインバータへ入力する直流電圧を下げること、及びインバータをパルス幅制御することなく小出力電力を実現できる。すなわち、サイリスタ回路が不要で小型化でき、且つ小出力電力時の変換効率の向上を図ることができる。なお、小出力電力モード用の共振回路の共振周波数を可聴周波数域より上に設定することで騒音の課題も解決できる。 The medical X-ray power supply device includes a resonance circuit (first path) for a small output power mode. By resonating the resonance circuit for the small output power mode in parallel, it is possible to reduce the DC voltage input to the inverter by using a thyristor and to realize a small output power without controlling the pulse width of the inverter. That is, the thyristor circuit is not required, the size can be reduced, and the conversion efficiency at the time of small output power can be improved. By setting the resonance frequency of the resonance circuit for the small output power mode above the audible frequency range, the problem of noise can be solved.

従って、本発明は、モードによって定格出力が大きく異なるような交流電力の制御が可能な、小型且つ効率の高い医療用X線電源装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide a compact and highly efficient medical X-ray power supply device capable of controlling AC power such that the rated output greatly differs depending on the mode.

本発明は、モードによって定格出力が大きく異なるような交流電力の制御が可能な、小型且つ効率の高い医療用X線電源装置を提供することができる。 The present invention can provide a compact and highly efficient medical X-ray power supply device capable of controlling AC power such that the rated output greatly differs depending on the mode.

本発明に関連する医療用X線電源装置を説明する図である。It is a figure explaining the medical X-ray power supply device which concerns on this invention. 本発明に関連する医療用X線電源装置を説明する図である。It is a figure explaining the medical X-ray power supply device which concerns on this invention. インダクタンス手段とコンデンサの共振回路を説明する図である。It is a figure explaining the resonance circuit of an inductance means and a capacitor. 本発明に係る医療用X線電源装置を説明する図である。It is a figure explaining the medical X-ray power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る医療用X線電源装置を説明する図である。It is a figure explaining the medical X-ray power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る医療用X線電源装置を説明する図である。It is a figure explaining the medical X-ray power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る医療用X線電源装置を説明する図である。It is a figure explaining the medical X-ray power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る医療用X線電源装置のスイッチング周波数と出力モードとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the switching frequency and the output mode of the medical X-ray power supply device which concerns on this invention.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and the drawings, the components having the same reference numerals shall indicate the same components.

[実施形態1]
図1は、本実施形態の医療用X線電源装置301を説明する図である。医療用X線電源装置301は、X線管球EDTが出力するX線で、被写体を透視する透視モードと前記被写体を撮影する撮影モードを有するX線装置に電力を供給する医療用X線電源であって、
透視モードと撮影モードとで周波数を違えた交流を出力するインバータinvと、
一次側に入力された交流を二次側に接続されるX線管球EDTに出力するトランスTrと、
インバータinvとトランスTrの一次側とを接続する共振回路RCと、
を備え、
共振回路RCは、透視モードの周波数fで共振する第1の経路P1、撮影モードの周波数fで共振する第2の経路P2、及び透視モードのときに第1の経路P1を選択し、撮影モードのときに第2の経路P2を選択するスイッチSWを有することを特徴とする。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating a medical X-ray power supply device 301 of the present embodiment. The medical X-ray power supply device 301 is an X-ray output from the X-ray tube EDT, and is a medical X-ray power supply that supplies power to an X-ray device having a fluoroscopic mode for seeing through the subject and a photographing mode for photographing the subject. And,
Inverter inv that outputs alternating current with different frequencies in fluoroscopy mode and shooting mode,
A transformer Tr that outputs the alternating current input to the primary side to the X-ray tube EDT connected to the secondary side,
Resonance circuit RC that connects the inverter inv and the primary side of the transformer Tr,
Equipped with
The resonant circuit RC selects the first path P1 that resonates at the frequency f1 in the fluoroscopic mode, the second path P2 that resonates at the frequency f2 in the photographing mode, and the first path P1 that resonates at the frequency f2 in the fluoroscopic mode. It is characterized by having a switch SW for selecting the second path P2 in the shooting mode.

本実施形態の第1の経路P1は、第1インダクタンス手段L1、第1コンデンサC1と第2インダクタンス手段L2とが並列する並列回路PCを有し、第1インダクタンス手段L1と並列回路PCとが直列に接続され、透視モードの周波数fで第1コンデンサC1と第2インダクタンス手段L2とが並列共振することを特徴とする。
本実施形態の第2の経路P2は、第3インダクタンス手段L3と第2コンデンサC2とが直列接続しており、撮影モードの周波数fで第3インダクタンス手段L3と第2コンデンサC2とが直列共振することを特徴とする。
The first path P1 of the present embodiment has a parallel circuit PC in which the first inductance means L1, the first capacitor C1 and the second inductance means L2 are parallel to each other, and the first inductance means L1 and the parallel circuit PC are in series. The first capacitor C1 and the second inductance means L2 resonate in parallel at the frequency f1 in the see-through mode.
In the second path P2 of the present embodiment, the third inductance means L3 and the second capacitor C2 are connected in series, and the third inductance means L3 and the second capacitor C2 resonate in series at the frequency f2 in the photographing mode. It is characterized by doing.

なお、図1ではスイッチSWが第1の経路P1に配置したスイッチSW1と第2の経路P2に配置したスイッチSW2の2つで構成されているが、スイッチSWは第1の経路P1と第2の経路P2を排他的に選択する1つのスイッチであってもよい。 In FIG. 1, the switch SW is composed of a switch SW1 arranged in the first path P1 and a switch SW2 arranged in the second path P2, but the switch SW is composed of the first path P1 and the second path P1. It may be one switch that exclusively selects the path P2 of.

ここで、直列共振と並列共振の違いを図3で説明する。図3(A1)はインダクタンス手段LとコンデンサCが直列に接続する直列共振回路を説明する図である。電源Vがインダクタンス手段LとコンデンサCの共振周波数fの交流を出力した場合、電源Vから見ると直列共振回路が短絡しているように見える(図3(A2))。 Here, the difference between series resonance and parallel resonance will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a diagram illustrating a series resonant circuit in which the inductance means L and the capacitor C are connected in series. When the power supply V outputs an alternating current having a resonance frequency f0 of the inductance means L and the capacitor C, the series resonance circuit appears to be short-circuited when viewed from the power supply V (FIG. 3 (A2)).

一方、図3(B1)はインダクタンス手段LとコンデンサCが並列に接続する並列共振回路を説明する図である。電源Vがインダクタンス手段LとコンデンサCの共振周波数fの交流を出力した場合、電源Vから見ると並列共振回路が解放しているように見える(図3(B2))。 On the other hand, FIG. 3B1 is a diagram illustrating a parallel resonant circuit in which the inductance means L and the capacitor C are connected in parallel. When the power supply V outputs an alternating current having a resonance frequency f0 of the inductance means L and the capacitor C, the parallel resonance circuit seems to be released from the power supply V (FIG. 3 (B2)).

医療用X線電源装置301の共振回路RCは、このような直列共振と並列共振の動作を利用している。第1の経路P1の共振周波数はfである。第2の経路P2の共振周波数はfである。ここで、f≠fである。 The resonance circuit RC of the medical X-ray power supply device 301 utilizes the operation of such series resonance and parallel resonance. The resonance frequency of the first path P1 is f1. The resonance frequency of the second path P2 is f2. Here, f 1 ≠ f 2 .

インバータinvのスイッチング周波数をfとしてインバータinvが出力する交流の周波数をfとし、スイッチSWで第1の経路P1を選択(SW1をオン、SW2をオフ)すると、第1の経路P1が並列共振し、図3(B2)のように解放状態となる。つまり、インバータinvのスイッチング周波数がfであるときの医療用X線電源装置301の等価回路は図4のようになる。インバータinvからトランスTrへのインピーダンスが増大した状態となるので、インバータinvはX線管球EDTに対して小さな電力を供給することができる。 When the switching frequency of the inverter inv is f 1 , the frequency of the alternating current output by the inverter inv is f 1 , and the first path P1 is selected by the switch SW (SW1 is turned on and SW2 is turned off), the first path P1 is in parallel. It resonates and becomes an open state as shown in FIG. 3 (B2). That is, the equivalent circuit of the medical X-ray power supply device 301 when the switching frequency of the inverter inv is f 1 is as shown in FIG. Since the impedance from the inverter inv to the transformer Tr is increased, the inverter inv can supply a small amount of electric power to the X-ray tube EDT.

一方、インバータinvのスイッチング周波数をfとしてインバータinvが出力する交流の周波数をfとし、スイッチSWで第2の経路P2を選択(SW1をオフ、SW2をオン)すると、第2の経路P2が直列共振し、図3(A2)のように短絡状態となる。つまり、インバータinvのスイッチング周波数がfであるときの医療用X線電源装置301の等価回路は図5のようになる。インバータinvからトランスTrへのインピーダンスが低下した状態となるので、インバータinvはX線管球EDTに対して大きな電力を供給することができる。 On the other hand, when the switching frequency of the inverter inv is f2 and the frequency of the alternating current output by the inverter inv is f2 and the second path P2 is selected by the switch SW (SW1 is turned off and SW2 is turned on), the second path P2 is selected. Resonates in series, resulting in a short-circuit state as shown in FIG. 3 (A2). That is, the equivalent circuit of the medical X-ray power supply device 301 when the switching frequency of the inverter inv is f 2 is as shown in FIG. Since the impedance from the inverter inv to the transformer Tr is lowered, the inverter inv can supply a large amount of electric power to the X-ray tube EDT.

すなわち、透視モードでは、スイッチSWが第1の経路P1を選択し、インバータinvがコンデンサC1と第2インダクタンス手段L2とが共振状態となるような周波数fでスイッチングし、撮影モードでは、スイッチSWが第2の経路P2を選択し、インバータinvがコンデンサC2と第3インダクタンス手段L3とが共振状態となるような周波数fでスイッチングする。このように、医療用X線電源装置301は、インバータinvのスイッチング周波数(出力する交流の周波数f/f)と経路(P1/P2)を切り替えることで、トランスTrの二次側の定格出力を切り替える。 That is, in the perspective mode, the switch SW selects the first path P1, the inverter inv switches at a frequency f1 such that the capacitor C1 and the second inductance means L2 are in a resonance state, and in the photographing mode, the switch SW is switched. Selects the second path P2, and the inverter inv switches at a frequency f2 such that the capacitor C2 and the third inductance means L3 are in a resonance state. In this way, the medical X-ray power supply device 301 is rated on the secondary side of the transformer Tr by switching the switching frequency (output AC frequency f 1 / f 2 ) and the path (P1 / P 2) of the inverter inv. Switch the output.

医療用X線電源装置301は、このように、インバータinvのスイッチング周波数とスイッチSWを切り替えることで、共振回路RCのインピーダンスを変化させ、出力電力を大きく違えることができる。 By switching the switching frequency of the inverter inv and the switch SW in this way, the medical X-ray power supply device 301 can change the impedance of the resonance circuit RC and greatly change the output power.

[実施形態2]
図2は、本実施形態の医療用X線電源装置302を説明する図である。医療用X線電源装置302は、図1の医療用X線電源装置301に対し、共振回路RCの回路構成が異なる。すなわち、医療用X線電源装置302の共振回路RCは、第1の経路P1と第2の経路P2とが共有する第1インダクタンス手段L1を有している。
第1の経路P1は、第1コンデンサC1と第2インダクタンス手段L2とが並列する並列回路PCを有し、第1インダクタンス手段L1と並列回路PCとが直列に接続されるように構成され、透視モードの周波数fで第1コンデンサC1と第2インダクタンス手段L2とが並列共振することを特徴とする。
第2の経路P2は、第2コンデンサC2を有し、第1インダクタンス手段L1と第2コンデンサとが直列に接続されるように構成され、撮影モードの周波数fで第1インダクタンス手段L1と第2コンデンサC2とが直列共振することを特徴とする。
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a diagram illustrating the medical X-ray power supply device 302 of the present embodiment. The medical X-ray power supply device 302 has a different circuit configuration of the resonance circuit RC from the medical X-ray power supply device 301 of FIG. That is, the resonance circuit RC of the medical X-ray power supply device 302 has a first inductance means L1 shared by the first path P1 and the second path P2.
The first path P1 has a parallel circuit PC in which the first capacitor C1 and the second inductance means L2 are parallel to each other, and is configured such that the first inductance means L1 and the parallel circuit PC are connected in series, and is transparent. It is characterized in that the first capacitor C1 and the second inductance means L2 resonate in parallel at the frequency f1 of the mode.
The second path P2 has a second capacitor C2, is configured so that the first inductance means L1 and the second capacitor are connected in series, and the first inductance means L1 and the first inductance means L1 at the frequency f2 in the photographing mode. The feature is that the two capacitors C2 resonate in series.

医療用X線電源装置302は、第1の経路P1と第2の経路P2とで第1インダクタンス手段L1を共有するため、図1の医療用X線電源装置301に対し、インダクタンス手段の数を減らして小型化することができる。 Since the medical X-ray power supply device 302 shares the first inductance means L1 between the first path P1 and the second path P2, the number of inductance means is increased with respect to the medical X-ray power supply device 301 of FIG. It can be reduced and made smaller.

なお、実施形態1と同様にスイッチSWは、第1の経路P1と第2の経路P2を排他的に選択する1つのスイッチであってもよい。 As in the first embodiment, the switch SW may be one switch that exclusively selects the first path P1 and the second path P2.

医療用X線電源装置302の共振回路RCも、図3で説明したような直列共振と並列共振の動作を利用している。第1の経路P1の共振周波数はfである。第2の経路P2の共振周波数はfである。ここで、f≠fである。 The resonance circuit RC of the medical X-ray power supply device 302 also utilizes the operations of series resonance and parallel resonance as described with reference to FIG. The resonance frequency of the first path P1 is f1. The resonance frequency of the second path P2 is f2. Here, f 1 ≠ f 2 .

インバータinvのスイッチング周波数をfとしてインバータinvが出力する交流の周波数をfとし、スイッチSWで第1の経路P1を選択(SW1をオン、SW2をオフ)すると、第1の経路P1が並列共振し、図3(B2)のように解放状態となる。つまり、インバータinvのスイッチング周波数がfであるときの医療用X線電源装置302の等価回路は図6のようになる。インバータinvからトランスTrへのインピーダンスが増大した状態となるので、インバータinvはX線管球EDTに対して小さな電力を供給することができる。 When the switching frequency of the inverter inv is f 1 , the frequency of the alternating current output by the inverter inv is f 1 , and the first path P1 is selected by the switch SW (SW1 is turned on and SW2 is turned off), the first path P1 is in parallel. It resonates and becomes an open state as shown in FIG. 3 (B2). That is, the equivalent circuit of the medical X-ray power supply device 302 when the switching frequency of the inverter inv is f 1 is as shown in FIG. Since the impedance from the inverter inv to the transformer Tr is increased, the inverter inv can supply a small amount of electric power to the X-ray tube EDT.

一方、インバータinvのスイッチング周波数をfとしてインバータinvが出力する交流の周波数をfとし、スイッチSWで第2の経路P2を選択(SW1をオフ、SW2をオン)すると、第2の経路P2が直列共振し、図3(A2)のように短絡状態となる。つまり、インバータinvのスイッチング周波数がfであるときの医療用X線電源装置302の等価回路は図7のようになる。インバータinvからトランスTrへのインピーダンスが低下した状態となるので、インバータinvはX線管球EDTに対して大きな電力を供給することができる。 On the other hand, when the switching frequency of the inverter inv is f2 and the frequency of the alternating current output by the inverter inv is f2 and the second path P2 is selected by the switch SW (SW1 is turned off and SW2 is turned on), the second path P2 is selected. Resonates in series, resulting in a short-circuit state as shown in FIG. 3 (A2). That is, the equivalent circuit of the medical X-ray power supply device 302 when the switching frequency of the inverter inv is f 2 is as shown in FIG. Since the impedance from the inverter inv to the transformer Tr is lowered, the inverter inv can supply a large amount of electric power to the X-ray tube EDT.

すなわち、透視モードでは、スイッチSWが第1の経路P1を選択し、インバータinvがコンデンサC1と第2インダクタンス手段L2とが共振状態となるような周波数fでスイッチングし、撮影モードでは、スイッチSWが第2の経路P2を選択し、インバータinvがコンデンサC2と第1インダクタンス手段L1とが共振状態となるような周波数fでスイッチングする。このように、医療用X線電源装置302は、インバータinvのスイッチング周波数(出力する交流の周波数f/f)と経路(P1/P2)を切り替えることで、トランスTrの二次側の定格出力を切り替える。 That is, in the perspective mode, the switch SW selects the first path P1, the inverter inv switches at a frequency f1 such that the capacitor C1 and the second inductance means L2 are in a resonance state, and in the photographing mode, the switch SW is switched. Selects the second path P2, and the inverter inv switches at a frequency f2 such that the capacitor C2 and the first inductance means L1 are in a resonance state. In this way, the medical X-ray power supply device 302 is rated on the secondary side of the transformer Tr by switching the switching frequency (output AC frequency f 1 / f 2 ) and the path (P1 / P 2) of the inverter inv. Switch the output.

医療用X線電源装置302は、このように、インバータinvのスイッチング周波数とスイッチSWを切り替えることで、共振回路RCのインピーダンスを変化させ、出力電力を大きく違えることができる。 By switching the switching frequency of the inverter inv and the switch SW in this way, the medical X-ray power supply device 302 changes the impedance of the resonance circuit RC, and the output power can be significantly different.

(実施例)
本実施例は、図2の医療用X線電源装置302の具体例である。前述のように、X線を利用する医療装置は、小さな定格出力(例えば25Wから1kW)の透視モードと、大きな定格出力(例えば80kWから100kW)の撮影モードがある。
(Example)
This embodiment is a specific example of the medical X-ray power supply device 302 of FIG. As described above, a medical device using X-rays has a fluoroscopic mode having a small rated output (for example, 25 W to 1 kW) and an imaging mode having a large rated output (for example, 80 kW to 100 kW).

第1インダクタンス手段L1はl[H]、
第2インダクタンス手段L2はl[H]、
コンデンサC1はc[F]
コンデンサC2はc[F]
とする。このときの医療用X線電源装置の定格出力とスイッチング周波数との関係を図8(A)に示す。
The first inductance means L1 is l 1 [H],
The second inductance means L2 is l 2 [H],
The capacitor C1 is c 1 [F]
Capacitor C2 is c 2 [F]
And. FIG. 8A shows the relationship between the rated output of the medical X-ray power supply device and the switching frequency at this time.

図8(B)は、スイッチSWで第1の経路P1を選択し、インバータinvのスイッチング周波数を第1の経路P1の共振周波数fkHzとしたときの医療用X線電源装置302の等価回路である。なお、fは次式を満たしており、15kHzから50kHz程度である。

Figure 0007082723000002
で第1の経路P1のインピーダンス計算を行うと誘導性回路(例えば、インダクタンスl[H])で高インピーダンスとなり、医療用X線電源装置302はX線管球EDTに供給する出力を絞ることができる。このため、医療装置を透視モードで動作させることができる。 FIG. 8B shows an equivalent circuit of the medical X-ray power supply device 302 when the first path P1 is selected by the switch SW and the switching frequency of the inverter inv is set to the resonance frequency f 1 kHz of the first path P1. Is. It should be noted that f 1 satisfies the following equation and is about 15 kHz to 50 kHz.
Figure 0007082723000002
When the impedance calculation of the first path P1 is performed with f 1 , the impedance becomes high in the inductive circuit (for example, inductance l x [H]), and the medical X-ray power supply device 302 outputs the output supplied to the X-ray tube EDT. Can be squeezed. Therefore, the medical device can be operated in the fluoroscopic mode.

図8(C)は、スイッチSWで第2の経路P2を選択し、インバータinvのスイッチング周波数を第2の経路P2の共振周波数fkHzとしたときの医療用X線電源装置302の等価回路である。なお、fは次式を満たしており、50kHzから120kHz程度である。

Figure 0007082723000003
で第2の経路P2のインピーダンス計算を行うと容量性回路(例えば、容量c[F])で低インピーダンスとなり、医療用X線電源装置302は高出力をX線管球EDTに供給できる。このため、医療装置を撮影モードで動作させることができる。 FIG. 8C shows an equivalent circuit of the medical X-ray power supply device 302 when the second path P2 is selected by the switch SW and the switching frequency of the inverter inv is set to the resonance frequency f2 kHz of the second path P2. Is. It should be noted that f 2 satisfies the following equation and is about 50 kHz to 120 kHz.
Figure 0007082723000003
When the impedance calculation of the second path P2 is performed with f 2 , the impedance becomes low in the capacitive circuit (for example, the capacitance c x [F]), and the medical X-ray power supply device 302 supplies a high output to the X-ray tube EDT. can. Therefore, the medical device can be operated in the photographing mode.

共振周波数が異なる2つの経路を有する共振回路RCを使用し、スイッチSWで一方の経路を選択し、インバータinvのスイッチング周波数を撮影モードと透視モードの各々適切に選定することで、出力制御することが可能となる。すなわち、本発明に係る医療用X線電源装置は、定格出力が4000倍も異なるような動作モードにも対応できる。 Output control is performed by using a resonance circuit RC having two paths with different resonance frequencies, selecting one path with the switch SW, and appropriately selecting the switching frequency of the inverter inv for each of the shooting mode and the see-through mode. Is possible. That is, the medical X-ray power supply device according to the present invention can support an operation mode in which the rated output differs by 4000 times.

なお、「共振周波数」とは次を意味する。
実際の医療用X線電源装置では、コンデンサ及びインダクタンス手段の設計値に基づいて共振周波数を計算してインバータinvのスイッチング周波数を制御する。しかし、コンデンサの実際のキャパシタンスとインダクタンス手段の実際のインダクタンスは製造誤差などにより設計値からずれていることがある。例えば、その誤差はコンデンサの場合0~±20%、インダクタンス手段の場合0~±15%である。さらに、共振回路RC自体やトランスTrにもキャパシタンスやインダクタンスの成分が存在する。このため、設計値から計算した共振周波数が必ずしも第1の経路P1や第2の経路P2の共振点(共振周波数fやf)に一致しているわけではない。このため、「共振周波数」とは「共振周波数の近傍周波数」を含む。
なお、事前に医療用X線電源装置を動作させて第1の経路P1や第2の経路P2の共振点を測定し、その周波数でインバータinvのスイッチング周波数を制御するように設定してもよい。
The "resonance frequency" means the following.
In an actual medical X-ray power supply device, the resonance frequency is calculated based on the design values of the capacitor and the inductance means to control the switching frequency of the inverter inv. However, the actual capacitance of the capacitor and the actual inductance of the inductance means may deviate from the design value due to manufacturing errors and the like. For example, the error is 0 to ± 20% in the case of a capacitor and 0 to ± 15% in the case of an inductance means. Further, the resonant circuit RC itself and the transformer Tr also have capacitance and inductance components. Therefore, the resonance frequency calculated from the design value does not always match the resonance point (resonance frequency f1 or f2) of the first path P1 or the second path P2. Therefore, the "resonant frequency" includes a "frequency near the resonance frequency".
It should be noted that the medical X-ray power supply device may be operated in advance to measure the resonance points of the first path P1 and the second path P2, and the switching frequency of the inverter inv may be controlled at that frequency. ..

E:直流電源
inv:インバータ
SW、SW1、SW2:スイッチ
Tr:トランス
RF:整流回路
EDT:X線管球
RC:共振回路
P1:第1の経路
P2:第2の経路
C1:第1コンデンサ
C2:第2コンデンサ
L1:第1インダクタンス手段
L2:第2インダクタンス手段
L3:第3インダクタンス手段
PC:並列回路
E: DC power supply inductance: Inverter SW, SW1, SW2: Switch Tr: Transformer RF: Rectification circuit EDT: X-ray tube RC: Resonance circuit P1: First path P2: Second path C1: First capacitor C2: 2nd capacitor L1: 1st inductance means L2: 2nd inductance means L3: 3rd inductance means PC: Parallel circuit

Claims (3)

X線管球が出力するX線で、被写体を透視する透視モードと前記被写体を撮影する撮影モードを有するX線装置に電力を供給する医療用X線電源であって、
前記透視モードと前記撮影モードとで周波数を違えた交流を出力するインバータと、
一次側に入力された交流を二次側に接続される前記X線管球に出力するトランスと、
前記インバータと前記トランスの一次側とを接続する共振回路と、
を備え、
前記共振回路は、前記透視モードの周波数で共振する第1の経路、前記撮影モードの周波数で共振する第2の経路、及び前記透視モードのときに前記第1の経路を選択し、前記撮影モードのときに前記第2の経路を選択するスイッチを有することを特徴とする医療用X線電源。
A medical X-ray power supply that supplies electric power to an X-ray device having a fluoroscopic mode for seeing through a subject and a photographing mode for photographing the subject with X-rays output from an X-ray tube.
An inverter that outputs alternating current with different frequencies in the fluoroscopic mode and the shooting mode,
A transformer that outputs the alternating current input to the primary side to the X-ray tube connected to the secondary side, and
A resonant circuit connecting the inverter and the primary side of the transformer,
Equipped with
The resonance circuit selects a first path that resonates at the frequency of the fluoroscopic mode, a second path that resonates at the frequency of the imaging mode, and the first path that resonates at the frequency of the fluoroscopic mode, and the imaging mode. A medical X-ray power source comprising a switch for selecting the second route at the time of.
前記第1の経路は、第1インダクタンス手段、及び第1コンデンサと第2インダクタンス手段とが並列する並列回路を有し、前記第1インダクタンス手段と前記並列回路とが直列に接続され、前記透視モードの周波数で前記第1コンデンサと前記第2インダクタンス手段とが並列共振することを特徴とし、
前記第2の経路は、第3インダクタンス手段及び第2コンデンサが直列に接続され、前記撮影モードの周波数で前記第3インダクタンス手段と前記第2コンデンサとが直列共振することを特徴とする
請求項1に記載の医療用X線電源。
The first path has a first inductance means and a parallel circuit in which the first capacitor and the second inductance means are parallel to each other, and the first inductance means and the parallel circuit are connected in series, and the see-through mode. The first capacitor and the second inductance means resonate in parallel at the frequency of.
The second path is characterized in that the third inductance means and the second capacitor are connected in series, and the third inductance means and the second capacitor resonate in series at the frequency of the photographing mode. Medical X-ray power supply described in.
前記共振回路は、前記第1の経路と前記第2の経路とが共有する第1インダクタンス手段を有しており、
前記第1の経路は、第1コンデンサと第2インダクタンス手段とが並列する並列回路を有し、前記第1インダクタンス手段と前記並列回路とが直列に接続され、前記透視モードの周波数で前記第1コンデンサと前記第2インダクタンス手段とが並列共振することを特徴とし、
前記第2の経路は、第2コンデンサを有し、前記第1インダクタンス手段と前記第2コンデンサとが直列に接続され、前記撮影モードの周波数で前記第1インダクタンス手段と前記第2コンデンサとが直列共振することを特徴とする
請求項1に記載の医療用X線電源。
The resonant circuit has a first inductance means shared by the first path and the second path.
The first path has a parallel circuit in which the first capacitor and the second inductance means are parallel to each other, the first inductance means and the parallel circuit are connected in series, and the first is at the frequency of the perspective mode. The feature is that the capacitor and the second inductance means resonate in parallel.
The second path has a second capacitor, the first inductance means and the second capacitor are connected in series, and the first inductance means and the second capacitor are connected in series at the frequency of the shooting mode. The medical X-ray power supply according to claim 1, wherein the capacitor resonates.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713220A (en) * 1985-04-22 1987-12-15 National Distillers And Chemical Corporation Ozonator power supply
JP2011139618A (en) * 2010-01-04 2011-07-14 Origin Electric Co Ltd Device for generating dc high voltage
JP2015191753A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 株式会社日立メディコ X-ray high-voltage device, and x-ray image diagnosis device comprising the same
US20190200441A1 (en) * 2017-11-03 2019-06-27 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. High voltage generator and control methods thereof
CN213243820U (en) * 2020-10-27 2021-05-18 南京博兰得电子科技有限公司 Gain-adjustable resonant transformation device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713220A (en) * 1985-04-22 1987-12-15 National Distillers And Chemical Corporation Ozonator power supply
JP2011139618A (en) * 2010-01-04 2011-07-14 Origin Electric Co Ltd Device for generating dc high voltage
JP2015191753A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 株式会社日立メディコ X-ray high-voltage device, and x-ray image diagnosis device comprising the same
US20190200441A1 (en) * 2017-11-03 2019-06-27 Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. High voltage generator and control methods thereof
CN213243820U (en) * 2020-10-27 2021-05-18 南京博兰得电子科技有限公司 Gain-adjustable resonant transformation device

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