JPH08273891A - Ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転陽極Ｘ線管、特に、ステータの発熱の低
減できるスタータ装置を備えたＸ線装置を得る。 【構成】 スタータ装置(46)を設け、一連の撮影期間中
は回転陽極Ｘ線管(11)の回転陽極を高速回転状態に維
持し、一連の撮影期間の終了後は回転陽極に制動をか
け、速やかに停止させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線装置、特に、回転
陽極Ｘ線管の回転陽極の回転と制動を制御するスタータ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線装置による透視速写撮影、例えば、
上部消化管の造影撮影を行う透視速写撮影では、透視速
写撮影術式を選択して透視を行い透視像を観察しながら
術者が適宜撮影を行う。撮影は、一人の被検体（患者）
に対して数十秒間隔で２０枚程度行われる。撮影操作を
行うとスタータ装置を作動させ、回転陽極Ｘ線管（以下
Ｘ線管と称する）のステータに駆動電流（ＡＣ３００
Ｖ，５Ａ程度）を流してロータに回転磁界をかけてロー
タに連結された回転陽極（ディスク）を回転させる。連
続して（１．６秒程度）ステータに駆動電流を流し、回
転数が撮影時に必要な回転数（９０００回転以上／秒）
まで上昇した後は間欠駆動（ＡＣ３００Ｖ，５Ａ，１秒
を約３０秒に１回程度）に切り換えて撮影時に必要な回
転数を維持している。同時にフィラメント加熱回路を動
作させＸ線管のフィラメントを加熱させ加熱確認後、直
ちにＸ線を放射し撮影をおこなう。Ｘ線の放射終了後，
直ちにステータに制動電力（ＤＣ１００Ｖ，１１Ａ，２
秒）をかけロータに制動を加えてＸ線管の回転陽極の回
転を停止させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】回転陽極Ｘ線管は、図
４に示すようにフィラメントが加熱された状態で陽極と
陰極のフィラメントの間に高電圧が印加されるとフィラ
メントから熱電子が放出され陽極のディスクに当たりＸ
線が放射される。この際、Ｘ線管に加えられた電力の
内、Ｘ線に変換されるエネルギーはごく一部（１％程
度）でありほとんどが熱に変換される。回転陽極（以下
陽極と称する）で発生した多量の熱量は、熱放射冷却に
よって真空容器の外の油へ伝導され、管容器外に放熱さ
れる。回転陽極Ｘ線管では、陽極の発熱以外にステータ
も発熱する。このステータの発熱は、陽極を回転し始め
て回転数を高速回転数まで立ち上げるまでにＸ線管のス
テータに大量に電流を流すときと、Ｘ線の放射終了後に
ステータに逆向きに大量に電流を流しロータにブレーキ
（制動）をかけてＸ線管の陽極の回転を停止させる時に
多量に発熱し、この熱も油へ伝わり管容器外に放熱され
る。

【０００４】したがって、透視を行いながら駆動（起
動）と制動とを頻繁に繰り返し短時間に何枚も撮影をお
こなう透視速写撮影術式などを多用する病院において
は、管容器内の油の温度が上昇しサーマル回路が動作し
て装置が使用不能となったり、Ｘ線管真空管容器内耐圧
が不良となりグロー放電を引き起こしたりする、という
問題が生ずる。この点の改善策として、陽極を回転させ
回転数を高速回転数に維持しているだけなら間欠駆動の
ため電力の消費が少ないので、透視期間中から全ての撮
影が終了するまで陽極を高速回転させておくことも提案
されている。この様にすれば、撮影を行う度にロータの
回転と停止とを繰り返すのに比べてＸ線管の発熱は押さ
えられるものの、回転陽極を支承するベアリングの劣化
を招きＸ線管を短寿命化するという問題がある。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑み、回転陽極Ｘ
線管の発熱量の低減を計ると共に、回転陽極Ｘ線管の長
寿命化を計ったＸ線装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、次のような構成をとる。すなわち、請
求項１に記載の発明は、回転陽極の回転、制動を制御す
るスタータ装置に、一連の撮影信号によりその撮影期間
中回転陽極を高速回転状態に維持する手段と、一連の撮
影終了後に高速回転している回転陽極に制動をかける手
段とを設けたことを特徴としている。また、請求項２に
記載の発明は、請求項１に記載のＸ線装置において、前
記スタータ装置は、回転陽極Ｘ線管の変更（切換え）信
号でもって高速回転状態にある回転陽極Ｘ線管の回転陽
極に制動をかける機能を備えていることを特徴としてい
る。

【０００７】

【作用】本発明の作用は、次の通りである。請求項１に
記載の発明によれば、一連のＸ線撮影期間中は高速回転
に維持する手段が、回転陽極Ｘ線管の回転陽極を高速回
転状態に維持し続け、一連のＸ線撮影終了後は、回転陽
極に制動を加える手段が初めて高速回転している回転陽
極に制動を加え回転を停止させる。したがって、一連の
Ｘ線撮影期間中に限定して回転陽極が高速回転状態を維
持するので、撮影を行う度にロータを回転、停止を繰り
返すのに比べてステータ、すなわち、Ｘ線管の発熱が大
幅に押さえられる。その結果、透視を行いながら短時間
に何枚もの撮影を行う透視速写撮影術式などを多用する
場合でも、サーマル回路が動作して装置の使用が突然使
用不能となったり、グロー放電を引き起こすことが防止
でき、且つ、回転陽極は、一連のＸ線撮影期間中のみ高
速回転してしており、その後は速やかに停止するので、
回転陽極を支承するベアリングに劣化を及すようなこと
がなく、Ｘ線管の短寿命化を防止できる。

【０００８】また、請求項２に記載の発明では、回転陽
極Ｘ線管が変更されたとき高速回転している回転陽極Ｘ
線管の回転陽極に制動を加える手段が、Ｘ線管の変更信
号で作動し、高速回転を維持している回転陽極Ｘ線管の
回転陽極に制動を加え速やかに回転を停止させる。その
結果、回転陽極Ｘ線管の変更を迅速に行うことが可能と
なり、回転陽極Ｘ線管が変更されることにより術者の利
便性を損なうことがない。。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好ましい一実施例について図
面を参照しながら詳細に説明する。 この実施例に係る
Ｘ線装置は、図１、図２に示す構成よりなる。なお、図
１は回転陽極Ｘ線管、Ｘ線管のフィラメント加熱回路、
回転陽極のスタータ装置を含む高電圧発生部の構成を示
すブロック図、図２はＸ線制御卓を含むＸ線放射制御部
の構成を示すブロック図で、高電圧発生部とＸ線放射制
御部とは、ケーブルａ〜ｉで接続されている。図におい
て、(11)、(10)は回転陽極Ｘ線管である。

【００１０】(17)はインバータ装置であり、直流電源の
出力がスイッチングされて交流出力に変換される。そし
て、この交流出力が高電圧発生装置(13)により高圧の直
流出力に変換され、高圧切替え装置(14)により切替えら
れてＸ線管(11)またはＸ線管(10)に印加される。

【００１１】Ｘ線管に印加される高圧の直流出力は、図
示しない高圧検出用抵抗で検出されてインバータ制御回
路(12)にフィードバックされ、インバータ制御回路(12)
は、設定された管電圧、管電流に応じたスイッチング周
波数でインバータ装置(17)を制御する。(74)はフィラメ
ント加熱装置であり、Ｘ線管のフィラメントに印加され
る加熱電流を高圧切替え装置(14)に出力している。高圧
切替え装置(14)のこの出力はＸ線管のフィラメント、
に接続されている。(46)はスタータ装置であり、タイ
マ回路(44)、ラッチ回路(42)、ステータ駆動回路(43)等
で構成されている。ステータ駆動回路(43)はＸ線管ステ
ータ駆動、間欠駆動、制動電力を高圧切替え装置(14)に
出力する。高圧切替え装置(14)のこの出力はＸ線管のス
テータ(15)、(16)に接続されている。(31)はＸ線放射制
御装置であり、撮影準備操作回路(64)、スタータ信号回
路(65)、撮影操作回路(68)等で構成されており、透視撮
影台(62)からの信号を受けて各種信号を作成する。

【００１２】(20)はＸ線制御卓で、このＸ線制御卓(20)
は、マイクロコンピュータ(21)、術式選択器(22)、透視
・撮影条件設定器(24)等で構成されており、術式、撮影
Ｘ線管、透視・撮影条件の設定、ならびに、撮影Ｘ線管
の変更を制御する。マイクロコンピュータ(21)には、術
式選択器(22)、透視・撮影条件設定器(24)が接続されて
おり、術式選択器(22)にて術式キーが押されるとマイク
ロコンピュータ(21)に読み込まれ術式が選択される。術
式キーが押されると、それに対応するマイクロコンピュ
ータ(21)のメモリに記憶されているＸ線管、例えば、Ｘ
線管(11)（第１管球装置とする。）が選択され、第１管
球選択信号(32)が出力される。出力された第１管球選択
信号(32)は、高圧切替え装置(14)のＸ線管切替え制御回
路(73)に入力され高電圧発生装置(13)、フィラメント加
熱装置(74)、スタータ装置(46)からの出力がＸ線管(11)
に接続される。

【００１３】つぎに、上記構成による実施例装置の動作
を図３のタイミングチャートをも参照しながら説明す
る。最初に、透視撮影台(62)のXray Switch(61) が押さ
れると透視撮影台(62)から撮影操作信号(59)が出力され
てＸ線放射制御装置(31)の撮影準備操作回路(64)に入力
される（図３のａ時点）。撮影操作信号(59)が撮影準備
操作回路(64)に入力されると、撮影準備信号(63)が出力
される。撮影準備信号(63)は、スタータ信号回路(65)と
フィラメント加熱装置(74)に入力される。スタータ信号
回路(65)に撮影準備信号(63)が入力されると、Ｘ線制御
卓(20)のマイクロコンピュータ(21)から出力されている
高速回転信号(66)に応じて高速回転始動信号(41)がスタ
ータ装置(46)のラッチ回路(42)に出力され、その立上が
りを捕えて保持される。ラッチ回路(42)の出力はステー
タ駆動回路(43)に出力され、ステータ駆動回路(43)はこ
の信号を受けてＸ線管ステータ駆動出力（ＡＣ３００
Ｖ，５Ａ程度）を出力し、高圧切替え装置(14)を通して
Ｘ線管(11)のステータ(15)に電流が流れロータが回転
し始める（図３のｂ時点）。

【００１４】同時にロータに接続されている陽極も
回転し始め数秒後（１．６秒程度）に撮影に必要な高速
回転数（９０００回転以上／秒）に達する（図３のｃ時
点）。 陽極が高速回転数に達すると、ステータ駆動
回路(43)から回転確認信号(18)が出力され、スタータ信
号回路(65)に入力される。この信号を受けてスタータ信
号回路(65)から回転完了信号(67)が撮影操作回路(68)に
出力される。一方、フィラメント加熱装置(74)は、撮影
準備信号(63)を受けてＸ線管フィラメント加熱電流を出
力し、高圧切替え装置(14)を通してＸ線管(11)のフィラ
メントに電流が流れ、フィラメントが加熱され始め
る。数秒後に撮影に必要な状態までフィラメントが加熱
されるとフィラメント加熱回路(74)から加熱確認信号(6
9)が出力され、撮影操作回路(68)に入力される。この２
つの信号を確認して撮影操作回路(68)は撮影準備操作完
了信号(51)を透視撮影台(62)に出力する。透視撮影台(6
2)は、この信号を受けて撮影放射信号(52)を撮影操作回
路(68)に出力する。撮影操作回路(68)はこの信号を受け
てＸ線放射信号(53)を出力する（図３のｄ時点）。

【００１５】Ｘ線放射信号(53)によりインバータ制御回
路(12)を介してインバータ装置(17)が動作して高電圧発
生装置(13)から高電圧が出力され、高圧切替え装置(14)
を通してＸ線管(11)の陽極−陰極間に電流が流れ、Ｘ線
が放射される。Ｘ線放射信号(53)は、また、Ｘ線制御卓
(20)のマイクロコンピュータ(21)にも送られマイクロコ
ンピュータ(21)内のタイマが動作し、透視・撮影条件設
定器(24)で設定された撮影時間後にＸ線遮断信号(54)が
マイクロコンピュータ(21)から出力され撮影操作回路(6
8)に入力される。Ｘ線遮断信号(54)が入力されるとＸ線
放射信号(53)が停止される（図３のｅ時点）。Ｘ線放射
信号(53)が止まると、インバータ制御回路(12)を介して
インバータ装置(17)の動作も止まり、Ｘ線の放射が遮断
される。ラッチ回路(42)の出力は、引き続き保持されス
テータ駆動回路(43)に出力されている。

【００１６】最初に高速回転数に達してステータ駆動が
停止して（図３のｃ時点）後、Ｘ線管(11)のロータお
よび陽極は惰性で回転し次第に回転数が低下してい
く。

【００１７】そしてステータ駆動回路(43)はこの高速回
転数を維持するため約３０秒後にＸ線管ステータ駆動出
力（ＡＣ３００Ｖ，５Ａ，１秒程度）を出力する。これ
によりＸ線管(11)のステータ(15)に電流が流れ、ロータ
の回転数を上昇させ撮影時に必要な高速回転数を維持
する（図３のｆ時点）。以降この間欠駆動（ＡＣ３００
Ｖ，５Ａ，１秒を約３０秒に１回程度）を行って一連の
撮影にそなえ、陽極の高速回転状態を維持させる。透
視撮影台(62)のXray Switch(61) が再び押され撮影操作
信号(59)が出力されると、前述したようにフィラメント
加熱装置(74)、撮影操作回路(68)、インバータ制御回路
(12)、インバータ装置(17)、高電圧発生装置(13)、高圧
切替え装置(14)が動作してＸ線管(11)からＸ線が放射さ
れる（図３のｇ時点）。Ｘ線放射信号(53)はスタータ装
置(46)のタイマ回路(44)にも入力されていてＸ線放射信
号の立ち下がりでタイマ回路(44)のタイマが数分程度
（１分程度）に設定され計測され始める（図３のｈ時
点）。透視撮影台(62)のXray Switch(61) が押されなけ
れば、数分後にタイマ回路(44)からリセット信号(55)が
ラッチ回路(42)に出力され、ラッチ回路(42)の出力がリ
セットされる。

【００１８】ラッチ回路(42)の出力がリセットされる
と、ステータ駆動回路(43)はこの出力の立ち下がりを受
けてＸ線管ステータ制動電力を出力する（図３のｉ時
点）。高圧切替え装置(14)を通してＸ線管(11)のステー
タ(15)に制動電力（ＤＣ１００Ｖ，１１Ａ，２秒程度）
を加え、ロータに制動をかけてＸ線管(11)の陽極の
回転を停止させる（図３のｊ時点）。通常、一人の患者
に対し何枚も撮影が行われるので、Ｘ線放射信号(53)の
立ち下がりでタイマ回路(44)のタイマが数分程度（１分
程度）に毎回再設定され一連の撮影が行われる。一連の
撮影は、タイマ回路(44)の設定時間内に引き続き行われ
るので、一連の撮影が終了するまでは、このタイマ回路
(44)からリセット信号(55)が出力されることはない。一
連の撮影終了後、このタイマ回路(44)からリセット信号
(55)が出力されてロータに制動が加えられ、Ｘ線管(11)
の陽極の回転が速やかに停止される（図３のｊ時
点）。このようにＸ線管(11)のステータ(15)に間欠的に
電流を流して間欠駆動制御することにより、陽極を高速
回転状態に維持し、一連の撮影を行うので、Ｘ線を放射
し撮影を行う度にステータに大電力を加えロータの回
転、停止を繰り返ないのでＸ線管(11)の発熱が抑えられ
る。

【００１９】また、Ｘ線管(11)による撮影中にそれの陽
極の回転が高速回転状態、ないし、停止されるまでに
術式選択器(22)にて異なった術式キーが押され、それに
対応する別のＸ線管(10)が選択されると、マイクロコン
ピュータ(21)からスタータ信号回路(65)を経てブレーキ
信号(56)がラッチ回路(42)に出力され、ラッチ回路(42)
の出力がリセットされる。前述したようにステータ駆動
回路(43)はこの出力の立ち下がりを受けてＸ線管ステー
タ制動電力を出力し、Ｘ線管(11)のステータ(15)に制動
電力を加えロータに制動をかけてＸ線管(11)の陽極
の回転を停止させる。停止後、第２管球選択信号(33)が
出力される。出力された第２管球選択信号(33)は、高圧
切替え装置(14)のＸ線管切替え制御回路(73)に入力され
高電圧発生装置(13)、フィラメント加熱装置(74)、スタ
ータ装置(46)から出力がＸ線管(10)に接続される。な
お、Ｘ線管(10)による一連の撮影は、前述のＸ線管(11)
によるものと同様である。

【００２０】この発明の実施の態様としては、上記の実
施例以外に次の態様がある。 （１）請求項１に記載の装置において、前記スタータ装
置はタイマ回路を備え、前記スタータ装置がＸ線放射毎
にリセットされ、設定時間内にＸ線放射がなされなかっ
た際に制動信号を発するものであることを特徴とするＸ
線装置。この様にすれば、一連の撮影中に何等かの理由
で撮影が中断、ないし、撮影が中止された際に自動的に
制動がかかり回転陽極が停止されるので、Ｘ線管のより
長寿命化が計れる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の構成によれば、回転陽極Ｘ線管
の回転陽極を一連のＸ線撮影期間中のみに限って高速回
転状態に維持し続け、一連のＸ線撮影終了後に初めて制
動を加えて回転を停止させるので、撮影を行う度に回転
陽極の回転、停止を繰り返すのに比べて発熱を大幅に押
さえることができる。従って、透視を行いながら短時間
に何枚もの撮影をおこなう透視速写撮影術式などを多用
する病院においても、Ｘ線管容器内の油の温度が上昇
し、サーマル回路が動作して装置が使用不能となった
り、Ｘ線管真空管容器内耐圧が不良となりグロー放電を
引き起こしたりすることが防止できると共に、回転陽極
Ｘ線管の長寿命化が計れるので、Ｘ線装置の有効、且
つ、効率的に使用でき、スループットが向上する。ま
た、回転陽極Ｘ線管の回転陽極を高速回転に維持してい
るときに、使用するＸ線管が変更されたときにも、高速
回転している使用中のＸ線管の回転陽極に制動を加え、
それの回転を停止させるので、速やかにＸ線管が変更さ
れ、術者の利便性が損なわれない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す高電圧発生部の
ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の構成を示すＸ線放射制御部
のブロック図である。

【図３】動作説明のためのタイミングチャートであ
る。。

【図４】回転陽極Ｘ線管の構成を示す模式図である。

【符号の説明】 ：フィラメント ：ロータ ：回転陽極 (10)(11)：回転陽極Ｘ線
管 (12)：インバータ制御回路 (13)：高電圧発生
装置 (14)：高圧切替え装置 (15)16)：ステータ (17)：インバータ装置 (20)：Ｘ線制御卓 (21)：マイクロコンピュータ (22)：術式選択器 (24)：透視・撮影条件設定器 (31)：Ｘ線放射制
御装置 (42)：タイマ回路 (43)：スタータ駆
動回路 (46)：スタータ装置 (61)：Xray Switc
h (62)：透視撮影台 (64)：撮影準備操
作回路 (65)：スタータ信号回路 (68)：撮影操作回
路 (73)：Ｘ線管切換制御回路 (74)：フィラメン
ト加熱装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転陽極Ｘ線管と、前記Ｘ線管の回転陽
   極を高速回転させると共に制動させるスタータ装置とを
   備えたＸ線装置であって、前記スタータ装置はＸ線撮影
   信号により一連の撮影期間中前記回転陽極を高速回転状
   態に維持する手段と、一連の撮影終了後に前記回転陽極
   に制動をかける手段とを備えていることを特徴とするＸ
   線装置。
2. 【請求項２】 前記スタータ装置は、少なくとも２個の
   回転陽極Ｘ線管が択一に接続されるものであって、回転
   陽極Ｘ線管の変更信号でもって高速回転状態にある回転
   陽極Ｘ線管の回転陽極に制動をかけるものであることを
   特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。