JPH034499A - Ｘ線装置のための安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、放射線医療設備に関するものであり、更に詳
述するならば、かかる放射線医療設備における、Ｘ線源
（Ｘ線管）と、イオン化放射線及び電気的衝撃に対する
保護手段とを具備するＸ線装置のための安全装置に関す
るものである。

従来の、技術 例えば医療上の診断のためのＸ線管は、一般に二極管の
ように、すなわち、カソードとアノードとをもって構成
され、それら電極は、それら電極の間を電気的に絶縁す
る真空封止外囲器内に収容されている。カソードは電子
ビームを発生し、アノードは、焦点ないしターゲットを
構成する小さな表面に電子を受ける。その電子を受ける
焦点ないしターゲットからＸ線が放出される。

高電圧がカソード及びアノードの端子に供給されてカソ
ードが負電位にされる場合、アノード電流として知られ
ている電流が、高電圧を発生する発生器を介して回路を
流れる。このアノード電流は、ターゲットに衡突する電
子ビームの形でカソードとアノードとの間の空間を流れ
る。

電子ビームがもつエネルギーの極めて僅かな部分しかＸ
線に変換されず、残りの部分は熱に変換される。従って
、（１００Ｋ　Ｗ程度の）高い瞬間電力が使用され、タ
ーゲット寸法が（１ｍｎ＋程度と）小さい場合、回転ア
ノード型Ｘ線管が長年製造されている。この回転アノー
ド型Ｘ線管においては、アノードが回転させられて、点
焦点より相当広い面積をもつリング状焦点と称されるリ
ング上に熱束を分布させる。その有効性は、回転速度が
高くなればなるほどく一般に３００Ｏｒ　ｐ　ｍから１
２００Ｏｒｐｍの範囲）、大きくなる。

標準的な回転アノードは、全体的な形が円板状であり、
その対称軸を中心にして電気モータによって回転させら
れる。その電気モータは、Ｘ線管の容器の外側に配置さ
れたステータを有しており、ロータが、Ｘ線管の内部に
置かれ、対称軸に沿って位置づけられている。そして、
ロータは、支持軸によりアノードに機械的に固定されて
いる。

この種のＸ線管において消散されるエネルギーは高く、
それ故、Ｘ線管を冷却する手段が設けられている。かか
る目的のために、冷却流体、特に油が循環されられるチ
ューブが容器内に収容されている。その冷却流体自体は
、水冷型または空冷型でもよい熱交換器で冷却される。

従って、常時動作している冷却装置が設けられる。しか
しながら、Ｘ線管は間歇的にしかＸ線を放出せず、消散
されるエネルギーは、数秒から数分の範囲しか持続しな
い検査段階の間だけ相当な量となる。すなわち、検査さ
れる患者がいない間、実際に消散されるエネルギーはな
い。その結果、考察される段階に応じて、除去されるべ
き熱量に大きな違いが生じる。これにより、Ｘ線管に使
用されている材料の温度が大きく変動することになる。

この温度変動はＸ線管の好ましい動作を害する可能性が
ある。

容器内に収容されている油は、温度が上昇すると、容積
が膨張し、その結果、容器内に過剰な圧力を生じる。こ
の膨張を、Ｘ線管の正常動作の範囲に止めるために、容
器に膜が設けられ、その膜が動くことにより、冷却油を
収容している容器の容積を増大したり減少したりする。

しかし、膨張膜が意図した程度を越える温度上昇すなわ
ち膨張が起きる可能性がある。その場合、（例えば膨張
膜を破るような）容器を損傷する、またはく例えば容器
を破裂させるような）Ｘ線管を壊す過剰圧力が生じる。

このような事故は、放射線医療設備が正常に動作しなく
なることとは異なり、患者や使用者を危険に曝すことと
なる。

そこで、そのような事故を防止するために、容器に警報
装置を設けて、容器の容積の過剰な増大すなわち膨張膜
の変位を検出して、例えば、膨張膜に設けたマイクロス
イッチによって警報信号を発する。他の警報手段は、温
度または圧力を測定して、測定値が所定の閾値を越えた
とき、警報信号を発する。膨張、温度または圧力の変動
により起動されるこれら様々な警報装置は、異常動作状
態を検出の可能性を高めるために同時しばしば使用され
ている。最初の警報信号は、主要な熱源である高電圧発
生器を通常遮断する。

それにもかかわらず、後述する理由のために事故が起き
る。まず、可能性は極めて低いが、全ての警報装置は、
誤動作したりまたは制御不能になる。その場合、高電圧
発生器を切り換える装置が誤動作して、警報信号が発せ
ず、高電圧がＸ線管に供給されたままになる恐れがある
。繰り返すが、そのような事態は極めて希である。最後
に、はとんど起きない事態だか、必要な一連の検査を全
て遂行するには閾値が余りに低いと感じて、使用者が、
製造者が設備した安全装置を無効化してしまう場合があ
る。

発明が解決しようとする課題 そこで、本発明は、高電圧発生器の遮断装置と独立して
動作して、高電圧発生器遮断装置の誤動作から生じる危
険を無くす安全装置を提供せんとするものである。

課題を解決する手段 本発明によれば、電圧発生器から高電圧が供給されるア
ノードと、電力供給回路に接続された少なくとも１つの
フィラメントを含むカソードとを有しており、冷却液が
満たされた容器内に収容されたＸ線管を具備する放射線
医療設備のＸ線装置のための安全装置にして、温度感知
または圧力感知の装置が、容器内に配置されて、カソー
ドのフィラメントのための電力供給回路内に直列に接続
され、温度または圧力が所定の閾値を越えたときに、フ
ィラメントへの電力供給を遮断することを特徴とする安
全装置が提供される。

上記した温度感知装置は、サーモスタットであり、圧力
感知装置は感圧スイッチである。これら装置の何れか一
方を使用することもでき、またはこれら装置の両方を電
力供給回路に直列に接続して安全を高めることもできる
。

更に、容器の外に、供給電流検出装置と、その供給電流
検出装置によって制御される高電圧発生器遮断装置とを
設けることもできる。正常動作時に、供給電流検出装置
がカソードへの電力供給の遮断を検出したとき、高電圧
発生器を遮断する。

その供給電流検出装置は、Ｘ線管が発するＸ線の検出器
と置き換えることもできる。

実施例 第１図は、冷却用の容器１２内に置かれたＸ線管１１を
図示している。Ｘ線管１１は、内部が高真空にされたガ
ラス製の外囲器１３を有している。その外囲器１３内部
には、カソード１４とアノード１５が置かれている。図
示の実施例では、そのアノードは回転アノードである。

アノード１５はロータ１６の端部に取付られ、そのロー
タ１６は外囲器１３の外に配置されたステータ１７と協
動する。

容器１２は、例えば参照番号１８．１９．２０及び２１
で示した４つの部品からなる封止組立体で構成されてい
る。部品１８は、Ｘ線出力ウィンド２２を実質的に支持
している。端部品２０及び２２は、それら端で閉じられ
ており、端部品２０及び２２の一方は冷却液−人口孔２
３を有し、他方は冷却液出口孔２３を有している。部品
１８及び２０は、部品１９によって結合されている。

冷却液は、外囲器１３と、冷却容器１２の内壁との間の
空間２５を流れる。従って、冷却液はガラス製の外囲器
１３に接触して外囲器を冷却する。

Ｘ線管のための電力供給導体が、カソード１４について
は孔２９を介してそしてアノード１５については孔３０
を介して容器１２を貫通している。孔２９及び３０には
、円筒状絶縁スタッド３１及び３２が嵌め込まれ、封止
されて取付されている。スタッド３１は、容器１２内に
おいて電気端子２６．２７及び２８を延長しており、ス
タッド３２は、容器１２内において電気端子３３．３４
．３５及び４８を延長している。容器１２の外部におい
てそれら電気端子は、給電ケーブルの各導体に接続され
ている。一方、容器１２の内部において、電気端子２６
．２７及び２８は、３本の導体３６．３７及び３８によ
って、２つのフィラメント３９及び４０からなるカソー
ド１４に接続されている。同様に、電気端子４８は、負
電圧にあるカソードに対して回転アノード１５を高い電
圧にするために接続されている。その他の電気端子３３
．３４及び３５は、モータのステータ１７に接続されて
いる。

本発明による安全装置は、容器１２の内部に配置されカ
ソード（フィラメント）のための電力供給回路に直列に
接続されたサーモスタット及び／または感圧スイッチか
ら基本的に構成される。

第２図は、第１図のＸ線管の主要素を非常に概略的に図
示している。第１図及び第２図において同一の要素には
同一の参照番号が付しである。第２図は更に、カソード
１４の電力供給回路の回路図も示している。従って、カ
ソードは、２つのフィラメント３９及び４０を有してお
り、それら共通接続点は導体３７に接続され、両端には
導体３６及び３８がそれぞれ接続されている。よく知ら
れているように、各フィラメントは、特定の特性を有し
且つＸ線源である、アノード１５上の焦点すなわちター
ゲットに衝突する電子を発生するために使用される。

容器１２の外部において、電気端子２６．２７及び２８
並びに電気端子３３．３４．３５及び４８は、カソード
用電気ケーブルについては導体２６°、２７°及ヒ２８
−によって、そしてアノード用電気ケーブルについては
導体３３’　、３４’　、３５’及び４８゛　によって
、給電装置４１に接続されている。

本発明により、参照番号４２で示すサーモスタットまた
は感圧スイッチが、共通導体３７に直列に接続されてい
る。電気的な観点からは、それは、温度または圧力が所
定の閾値に達するかまたは越えると開く常閉スイッチ４
３である。機械的な観点からは、それは、容器内に置か
れ、スタッド３１またはカソードのソケットにより支持
される。第２図の実施例では、安全装置は、１つの要素
しか、すなわち、サーモスタットまたは感圧スイッチし
か具備していないが、サーモスタットと感圧スイッチの
両方を直列に接続して、それらサーモスタットと感圧ス
イッチの一方が動作不良の場合の安全性を高めるように
することもできる。更に、一つの装置しか使用しない場
合には、感圧スイッチを使用することが好ましい。その
理由は、感圧スイッチは冷却液の過剰圧力を検出できる
が、サーモスタットは、容器内の局部的な温度上昇を検
出することはできないためである。

本発明による安全装置の動作は簡単である。温度及び／
または圧力がサーモスタット及び／または感圧スイッチ
の設定閾値を越えると即座に、スイッチ４３が開き、フ
ィラメント３９又は４０には゛もはや電気が供給されな
くなる。この結果、電子すなわちＸ線がもはや放出され
なくなる。この放出電子が、Ｘ線管／冷却液／容器の集
合体の中の主熱源である。

Ｘ線の放出が遮断されるので、アノードとカソードとの
間の高電圧を維持する理由もなくなる。

そこで、本実施例では、電子及びＸ線の放出がないこと
を検出して、高電圧発生器を遮断する装置を設けている
。この検出装置は、容器の外部において、変圧器４４の
低電圧側巻線でカソード（フィラメント）電流を検出す
る検出器から構成できる。

第２図において、その検出器をリレー４６で表した。

もし正常動作状態においてカソード電流が遮断されると
、このリレー４６は、高電圧供給変圧器４７の低電圧側
巻線に置いた接点４５を作動して高電圧を遮断する。

カソードの電力供給回路においた電流検出器の代わりに
、Ｘ線管が放出するＸ線ビームの通路においたＸ線検出
器を使用することも当然可能である。

本発明による安全装置は、容器の外部に置く現在使用さ
れている安全装置に代わることができる。

しかし、本発明による安全装置を、現在使用されている
安全装置に追加して設け、他の装置が誤動作したり故障
した場合の安全システムの最終的な安全系統を構成する
ようにすることが好ましい。

更に、様々な安全装置を起動する閾値として互いに異な
る値を選択して、容器内の安全装置すなわち本発明によ
る安全装置が、容器外の安全装置を起動する温度及び／
または圧力より高い温度及び／または圧力で初めて起動
されるようにすることが好ましい。

発明の効果 上記した安全装置は、従来の安全装置１ζ比較して以下
のような長所を有している。

初期段階で高電圧発生器を遮断しないので、リレーの機
能停止のために高電圧発生器が遮断される危険を回避す
ることができる。

容器の内部に配置することにより、使用者がアクセスす
ることが不可能であり、従って、安全装置が使用者によ
り無効化されることがない。

別の回路から給電される必要が全くなく、カソード（フ
ィラメント）電流を遮断するので、安全装置は自律的に
動作する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、保護及び冷却のために容器が設けられたＸ線
管の断面図であり、第２図は、本発明による安全装置の
電気系統図である。 〔主な参照番号〕 １１・・Ｘ線管　　　１２・・冷却容器１３・・外囲器
　　　１４・・カソード１５・・アノード　　１６・・
ロータ １７・・ステータ　　３９．４０・・フィラメント４１
・・給電装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧発生器に接続されたアノード及びカソードを
   有し、カソードが、電力供給回路に接続された少なくと
   も１つのフィラメントを含み、冷却液が満たされた容器
   内に収容されたＸ線管を具備する放射線医療設備のＸ線
   装置のための安全装置にして、前記容器内に配置された
   少なくとも１つの温度感知装置または圧力感知装置を具
   備し、該少なくとも１つの温度感知装置または圧力感知
   装置は、前記容器内に配置されて前記カソードの前記フ
   ィラメントのための電力供給回路内に直列に接続され、
   前記少なくとも１つの温度感知装置または圧力感知装置
   により制御されるスイッチを具備し、温度または圧力が
   所定の閾値を越えたときに前記フィラメントへの電力供
   給を遮断することを特徴とする安全装置。
2. （２）前期温度感知装置はサーモスタットであることを
   特徴とする請求項１記載の安全装置。
3. （３）前記圧力感知装置は感圧スイッチであることを特
   徴とする請求項１記載の安全装置。
4. （４）温度感知装置及び圧力感知装置が前記カソードの
   前記フィラメントのための前記電力供給回路内に直列に
   接続されていることを特徴とする請求項２または３記載
   の安全装置。
5. （５）カソード供給電流検出器と、該カソード供給電流
   検出器により制御される高電圧発生器とを更に具備し、
   Ｘ線管の正常動作時に、前記カソード供給電流検出器が
   、前記カソードへの電力供給の遮断を検出したとき、Ｘ
   線管に高電圧がもはや供給されないようになされている
   ことを特徴とする請求項１記載の安全装置。
6. （６）Ｘ線ビームの通路に置かれたＸ線検出器と、該Ｘ
   線検出器により制御される高電圧発生器遮断装置とを更
   に具備し、Ｘ線管の正常動作時に、前記Ｘ線検出器が、
   Ｘ線放出がないことを検出したとき、Ｘ線管に高電圧が
   もはや供給されないようになされていることを特徴とす
   る請求項１記載の安全装置。