JPH05314935A - 回転陽極ｘ線管およびそれを使用したｘ線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】透視状態から撮影に切り換える時に撮影用フィ
ラメントの加熱立ち上がりの時間を短くし、撮影タイミ
ングを取りやすくする。 【構成】撮影用電極と透視用電極を分離し、撮影用電極
を格子電極として他の部分より電気的に絶縁する。透視
中にも撮影用フィラメントを予め加熱しておき格子電極
に負の電圧をかけることにより電子の流れを押えてお
く。撮影は格子電極の電圧を零にすることで撮影用フィ
ラメントからの電子が陽極に流れＸ線を発生させる。 【効果】撮影時の管電流制御が格子電極の制御で行うこ
とができるので撮影用フィラメントの加熱による時間遅
れがなくなるため、透視から撮影への切り換え時間は陽
極の回転立ち上がり時間で決まることになり短縮され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は消化管の診断など透視と
撮影の組合せで使用されるＸ線管およびＸ線装置に係
り、特に透視から撮影に切り換わる時間を短縮する技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の消化管などのＸ線診断において
は、通常は透視を行い、時々撮影を行う。この時のＸ線
管の焦点選択としては、透視時は小さい焦点、撮影時は
大きい焦点が選択される。Ｘ線管の動作手順は、まずＸ
線管の小焦点の方のフィラメントを点灯し、陽極と陰極
との間に高電圧を印加する。この結果Ｘ線管に電流が流
れ、陽極からＸ線が発生するが、この時にＸ線管に流れ
る電流は数ミリアンペアとごく僅かであり、発生するＸ
線も少ない。この時に発生したＸ線は、被検者を透過し
てイメージインテンシファイア（以下、ＩＩという）に
入射し、検査者にＸ線画像を提供する。このＸ線画像
は、ＩＩから出力した後テレビカメラを経由してテレビ
モニタの画面に表示される。検査者はこのＸ線画像を連
続して観察しながら、撮影のための位置決めを行う（こ
の状態が透視である）。撮影位置が決まると検査者は撮
影の操作を行う。即ち、検査者はＸ線装置の撮影指示ス
イッチを押す。この操作で同時にいくつかのシーケンス
が開始する。このとき、Ｘ線管の、回転陽極が回転始動
する。今まで点灯していた透視用の小焦点のフィラメン
トが消灯し、代りに大焦点の方のフィラメントが点灯す
る。これらの動作は何れも瞬時には行われず通常１秒前
後の時間で完了する。完了とともにＸ線管に高電圧が印
加され、Ｘ線フィルムを感光させるに充分なＸ線管電流
が流れ、陰極からＸ線が発生し、Ｘ線フィルムを露光す
る（この状態が撮影である）。その後検査者の操作によ
って再び透視状態に戻り、次の撮影位置が決まれば再び
撮影を行う。このような一連のシーケンスが操り返され
ることにより、被検者のＸ線検査の手順が完了する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】消化管のＸ線検査にお
いて、透視から撮影に移行する時の所要時間は造影剤や
消化管の動きとのタイミングを合わせる上で短ければ短
い程都合が良いが、従来は０.７ 秒から１.５ 秒程度か
かっている。従来のＸ線管では次の２つの問題がある。

【０００４】一つは陽極の回転立ち上がり時間が長いこ
とである。通常、Ｘ線管の陽極は比重の大きいタングス
テン，モリブデンなどで構成された円盤状のものである
ので、慣性モーメントが非常に大きいことが特徴であ
る。このため、透視時の停止状態または停止に近い状態
から撮影時の回転数９,０００rpmまで上昇させるには上
記の時間（０.７ 秒から１.５ 秒）が必要である。しか
し、近年Ｘ線管の陽極として炭素（グラファイト）基盤
にＣＶＤ（化学気相メッキ）したものが実用化され、陽
極の慣性モーメントが飛躍的に小さくなって来ており、
その結果として消化管診断用Ｘ線管などでは上記の回転
数上昇時間は従来の約３０％の時間に短縮されている。

【０００５】二つめはフィラメントの加熱の問題であ
る。フィラメントは使用時には非常に高温になる。透視
時には約１,９００℃ 、撮影時には約２,４００℃ 以上
になる。撮影時の条件でフィラメントを連続して点灯し
ておくと寿命が短くなるので、通常はフィラメントを消
灯しておくか、Ｘ線管電流が流れない限度の温度で点灯
している。従って、この状態から撮影に使用する状態の
高温にまでフィラメント温度を上昇するにはフィラメン
トに熱的惰性があるために上記の時間（０.７ 秒から
１.５ 秒）かかる。この時間を限りなく短くするのが本
発明の目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、先ず、回転可能なターゲット板を持つ陽極と、該陽
極に対向して配せられ熱電子を放出する構造を持つ陰極
を具備する回転陽極Ｘ線管において、前記陰極が撮影用
電極と透視用電極とに分割され、両電極が各々熱電子放
出用フィラメントを備え、前記撮影用電極が前記透視用
電極および前記両フィラメントに対し絶縁されているよ
うにしたものである（請求項１）。

【０００７】さらに、前記回転陽極Ｘ線管と組合せたＸ
線装置において、前記撮影用電極に印加する格子電圧を
制御する手段を具備し、透視時には負の格子電圧を印加
して前記撮影用フィラメントからの電子流を抑制し、撮
影時には格子電圧を零にして撮影電流を流れるようにし
たものである（請求項２）。

【０００８】さらに、前記Ｘ線装置において、Ｘ線透視
撮影台に載置された被検者を検知する手段と、被検者が
該Ｘ線透視撮影台に載置されている時間のみ前記撮影用
フィラメントを点灯しておく手段とを具備させたもので
ある（請求項３）。

【０００９】

【作用】本発明の回転陽極Ｘ線管においては、撮影用電
極が透視用電極，透視，撮影用フィラメントに対して絶
縁されているので、撮影系としては陽極との組合せて３
極管構造になっている。従って、透視中でも撮影用フィ
ラメントに対し撮影用電極を負の適当な電位に維持する
ことにより、フィラメントを点灯してもＸ線管電流が流
れないようにすることができる。撮影時は撮影用電極の
電位を撮影用フィラメントと同電位にすれば撮影のため
のＸ線管電流が流れるので、透視から撮影への切り換え
は瞬時に行うことができる（請求項１，２）。

【００１０】また、本発明ではＸ線診断中を検知するた
め、被検者の放出する赤外線を利用することにしたもの
で、赤外線検出素子を被検者の近傍に配し、その検知信
号で撮影用フィラメントを点灯させる。この結果、被検
者の診断中以外は撮影用フィラメントを消灯しておくこ
とにより、フィラメント寿命の短縮を防止することがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は本発明のＸ線管の陰極構造の一実
施例を示したものである。図１（ａ）は陰極の平面図、
図１（ｂ），（ｃ）は陰極の断面図、図１（ｄ）は陰極
の底面図である。図１（ｂ）の断面は図１（ｄ）のＩ−
Ｉ′−II−II′断面である。１は撮影用フィラメント、
２は透視用フィラメントである。集束電極は撮影用電極
３と透視用電極４とに２分割されている。撮影用電極３
と透視用電極４の間には絶縁板６が挿入され、両電極は
電気的に絶縁されている。両電極の結合は絶縁体８を介
してねじ９で行われている。そして両電極は支持板７に
結合されている。このとき、撮影用電極３は絶縁体１
０，ねじ１１で支持板７に絶縁して固定される。透視用
電極４はスペーサ１２，ねじ１１で支持板７に同電位に
なるように結合されている。

【００１２】撮影用フィラメント１は絶縁体５によって
完全に絶縁された状態で撮影用電極３に固定されてい
る。これに対し、透視用フィラメント２はフィラメント
の片側のみ絶縁体５によって透視用電極４から絶縁され
ているが、フィラメントの他方は透視用電極４に電気的
に同電位になるように固定されている。また、撮影用フ
ィラメント１の給電線の一方は透視用フィラメント２の
給電線の一方と接続することにより、給電線の本数を減
らすようにしている。以上の構造にすることにより、透
視用電極４と透視用フィラメント２および撮影用フィラ
メント１の一端は陰極と同電位になり、撮影用電極３は
陰極に対して絶縁されている。この結果、撮影用の陰極
系は、撮影用電極３を格子電極とする３極管構造になっ
ている。

【００１３】図２は上記の陰極構体をもつＸ線管とそれ
を使用するＸ線装置との接続の一例を示したものであ
る。高電圧発生装置１３で発生した高電圧は整流器１４
で直流に変換された後Ｘ線管４０に印加される。正電位
はＸ線管４０の陽極１５に、負電位はＸ線管４０の陰極
４１に接続される。一方フィラメント用絶縁トランス１
７の２次側にＸ線管４０の陰極４１に具備されている撮
影用フィラメント１と透視用フィラメント２が接続さ
れ、フィラメント用絶縁トランス１７の１次側にはそれ
ぞれ制御のための電源２１，２２が接続されている。撮
影用フィラメント１に組合わされている撮影用電極３は
格子電極を兼ねているので、この格子電極３にはフィラ
メントに対し負の電位をもつ格子電圧が印加される。格
子電圧は絶縁トランス１８の２次側の出力電圧を整流器
１９で直流に整流したものが使用されている。絶縁トラ
ンス１８の１次側には格子電圧用電源２０がフィラメン
ト回路と同様に接続されている。

【００１４】次に、図１〜図３を用いて、第１の実施例
の動作を説明する。図３は消化管などのＸ線診断時の動
作例を示したもので、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明
の実施例を示したものである。先ず、Ｘ線診断開始と共
に、撮影用フィラメント電源２１を駆動して撮影用フィ
ラメント１を点灯し、同時に格子電圧用電源２０を駆動
して格子電極（撮影用電極）３に負の格子電圧を印加し
ておく。この操作により、Ｘ線管４０に高電圧が印加さ
れても、撮影用電極３からＸ線管電流が流れないように
しておく。

【００１５】次に、透視開始と共に透視用フィラメント
電源２２を駆動して透視用フィラメント２を加熱する。
同時に、高電圧用電源２４を駆動してＸ線管４０に高電
圧を印加し、透視に必要なＸ線管電流を流し、透視を開
始する。透視中に撮影のための位置決めが決まると検査
者は撮影指示スイッチを押す。この撮影指示により、Ｘ
線管４０の陽極１５が回転始動し、透視用フィラメント
２と消灯される。撮影指示後一定時間（図３において
Ｔ）をおいてＸ線管４０の陽極１５の回転数が規定値以
上に上昇した時点で撮影が開始する。撮影は格子電圧の
電位を撮影に必要な時間だけ撮影用フィラメント１と同
電位にすることにより行われる。

【００１６】即ち、格子電位を撮影用フィラメント１と
同電位にすると瞬時にして撮影に要するＸ線管電流が撮
影用フィラメント１から流れ、陰極１５の焦点部からＸ
線が放射される。これは撮影用の陰極構体を３極管構造
にした効果である。また、透視から撮影に切り換わる時
間はＸ線管４０の陽極１５の回転起動時間によって決ま
るが、この回転起動時間は前述の如くＸ線管の陽極の軽
量化により従来に比べ約３０％に短縮されているので、
両者の効果として透視から撮影への切り換え時間（図３
のＴ）は従来に比べ約３０％（０.２ 秒から０.５ 秒）
に短縮される。

【００１７】撮影終了後は、格子電極（撮影用電極）３
に負の格子電圧を印加して撮影時のＸ線管電流を止める
と共に、透視用フィラメント２を点灯し、陽極１５の回
転を制動する。その結果、Ｘ線診断は透視状態に戻る。
あと、撮影の位置が決まるごとに上記の動作を繰り返
す。

【００１８】次に、第２の実施例について図１，図４，
図５を用いて説明する。第１の実施例では撮影用フィラ
メント１を常時点灯しているため、フィラメントの短寿
命の問題が生ずる場合があるので、本実施例では、Ｘ線
透視撮影台の被検者がのるテーブルの近傍に、被検者の
有無を検知する検知手段を設ける。Ｘ線装置では、被検
者と検査者が会話をするのに使用されるマイクロホン等
が設置されており、通常このマイクロホンは被検者に近
接して設置されているので、このマイクロホンに赤外線
検出器等の検知手段を取付ければよい。この赤外線検出
器により被検者が発生する赤外線をとらえ、被検者の有
無を判断する。

【００１９】上記検知手段からの信号は図４の制御装置
２３に送られ、撮影用フィラメント電源２１および格子
電圧用電源２０を制御する。この制御は、被検者がＸ線
透視撮影台にのると、被検者の発する赤外線をマイクロ
ホンに取り付けた検知手段で検知し、制御装置２３に被
検者が台にのったこと、即ち、Ｘ線診断の開始を知ら
せ、制御装置２３は撮影用フィラメント電源２１を駆動
して撮影用フィラメント１を点灯させると共に、格子電
圧用電源２０を駆動して格子電極（撮影用電極）３に負
の格子電圧を印加する。この結果、撮影用陰極はＸ線管
に高電圧が印加されてもＸ線管電流が流れない状態にな
っている。

【００２０】図５は、人体からの赤外線を検知する手段
の実施例である。（ａ）は検知手段の構成、（ｂ）はタ
イムチャートを示したものである。人体からの赤外線の
検出素子としては焦電型赤外線素子２８を使用してい
る。この焦電型赤外線素子２８はセラミック強誘電体
で、温度により自発分極の大きさが変化するもので、温
度変化で表面に電荷を生じる性質を利用している。人体
からの赤外線は連続して放射されるため、回転羽根車３
０を用いて断続した波形で焦電型赤外線素子２８に入力
することにより、交流電圧波形で出力されるようにする
(図５(ｂ)波形Ａ)。これを増幅器２９で増幅して（図５
（ｂ）波形Ｂ）、さらに整流器３１とコンデンサ３４で
整流，平滑化して（図５（ｂ）波形Ｃ）、トランジスタ
３２のベースへ入力し、コレクタに接続されたリレー３
３を動作させる。このリレー３３の接点の状態で被検者
の有無が判断される。

【００２１】

【発明の効果】Ｘ線管の撮影用陰極を３極管構造にし、
被検者の存在を検知してＸ線診断の時間だけ撮影用フィ
ラメントを点灯させる制御方式を採用することにより、
撮影指示からＸ線曝射までの時間を短縮化することがで
きた。本発明の場合、上記の時間は陽極の回転立ち上が
り時間のみに依存することになり透視から撮影への移行
は０．５秒以下の極めて短い時間で可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＸ線管の陰極の構造図
である。

【図２】本発明の第１の実施例のＸ線管とＸ線装置との
接続図である。

【図３】消化管などのＸ線診断時の動作例を示したもの
で、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明の実施例である。

【図４】本発明の第２の実施例のＸ線管とＸ線装置との
接続図である。

【図５】人体からの赤外線を検知する手段の実施例で、
（ａ）は検知手段の構成、（ｂ）はタイムチャートを示
したものである。

【符号の説明】

１ 撮影用フィラメント ２ 透視用フィラメント ３ 撮影用電極 ４ 透視用電極 ５ 絶縁体 ６ 絶縁板 ７ 支持板 ８ 絶縁体 １０ 絶縁体 ２０ 格子電圧用電源 ２１ 撮影用フィラメント電源 ２２ 透視用フィラメント電源 ２３ 制御装置 ２８ 焦電型赤外線素子 ３３ リレー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能なターゲット板を持つ陽極と、該
   陽極に対向して配せられ熱電子を放出する構造を持つ陰
   極を具備する回転陽極Ｘ線管において、前記陰極が撮影
   用電極と透視用電極とに分割され、両電極が各々熱電子
   放出用フィラメントを備え、前記撮影用電極が前記透視
   用電極および前記両フィラメントに対し絶縁されている
   ことを特徴とする回転陽極Ｘ線管。
2. 【請求項２】請求項１の回転陽極Ｘ線管と組合わせて、
   前記撮影用電極に印加する格子電圧を制御する手段を具
   備し、透視時には負の格子電圧を印加して前記撮影用フ
   ィラメントからの電子流を抑制し、撮影時には格子電圧
   を零にして撮影電流を流れるようにしたことを特徴とす
   るＸ線装置。
3. 【請求項３】Ｘ線透視撮影台に載置された被検者を検知
   する手段と、被検者が該Ｘ線透視撮影台に載置されてい
   る時間のみ前記撮影用フィラメントを点灯しておく手段
   とを具備することを特徴とする請求項２記載のＸ線装
   置。