JPS60119099A

JPS60119099A - Ｘ線装置

Info

Publication number: JPS60119099A
Application number: JP58225753A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Onodera; 小野寺　利浩; Yoshio Takamura; 高村　芳雄
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1985-06-26
Also published as: JPH0228240B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は回転架台上に搭載されたＸ線管に効率良く電力
を供給し得る構造のＸ線装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

Ｘ線ＣＴ装置やディジタル・ラジオ・グラフィーにあっ
ては、Ｘ線管を回転架台に搭載し、患者等の被検体の周
囲を回転させ乍ら、各回転位置におけるＸ線透過量を測
定する等してその診断が行われる。

このようにして回転架台上に設けられたＸ線管に、その
高圧電力を供給する場合、従来一般に上記回転架台の回
転角に見合う長さの高圧ケーブルを介して、つまシ所謂
たぐシ分を設けた十分に長い高圧ケーブルを介して行わ
れている。

ところで、この種の装置の多くはパルスＸ線を用いてお
ｐｌこの為にはＸ線管に効率良くパルス的に電力供給を
行う必要がある。然し乍ら、高圧ケーブルの長さに比例
してその静電容量が増え、パルス的に伝送される電力波
形がブロードになって、良好なパルスＸ線が得られなく
なる不具合がある。この為、妥協可能なケーブル長はせ
いぜい十数ｍであり、前記回転架台の回転角に大きな制
約を与えていた。そして、従来では、回転架台を３６０
０回転させて診断画像を得たのち、一旦、元の位置迄戻
して再び回転架台を回転させて次の診断画像をめるよう
にしておシ、その診断効率が悪かった。

これに対して、回転架台にスリップリングを設け、この
スリップリングを介してＸ線管へ電力供給を行うことが
考えられている。然し、上記Ｘ線管への供給電力は極め
て高い電圧であシ、次のような問題があった。即ち、こ
の場合、スリップリングの接触抵抗が均一であることが
必須であシ、接触抵抗にむらが生じると高圧・量ルスの
波高値が大幅に乱れる。この波高値が乱れるとＸ線管の
動作条件が変化し、これによって得られる診断画像を画
像処理に使うことができなくなる。またスリップリング
部におけるコロナ放電も大きな悪影響を及はし、またス
リップリングの品質を長期に亘って確保することも困難
であった。これ故、スリップリングを用いた高電圧電力
の供給法をＸ線装置に採用することができなかった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、Ｘ線管１を搭載した回転架台の
自由な回転を可能ならしめると共に、上記Ｘ線管への電
力供給を効果的に行わしめ得るＸ線装置を提供すること
におる。

〔発明の概要〕

本発明は１次巻線と２次巻線との間が回転可能なコアレ
ス構造の回転トランスを用い、この回転トランスの静止
部に固定された１次巻線に共振型高周波インバータよｐ
電力を供給すると共に、上記回転トランスの２次巻線を
回転架台の回転軸上に該回転架台に固定して設け、この
２次巻線から高圧ケーブルを介して前記回転架台に搭載
されたＸ線管へ電力を供給するようにしたものである。

つｔｂ回転トランスを介して磁気結合によシミ力供給を
行うようにしたものであるＯ〔発明の効果〕かくして本発明によれば、回転架台に搭載されたＸ線管
側に、回転トランスを介して非接触に、磁気結合によっ
て静止部側共振型高周波・ｆンバータより電力供給を行
うので、上記回転架台の自由な回転を可能ならしめ、ま
た回転トランスとＸ線管との間を短い高圧ケーブルを介
して接続するだけで効果的に電力供給を行わしめること
が可能となる。またこのように高圧ケーブル長が短いの
で、パルス的に供給される電力波形がプロアトとなるこ
とがなく、良好なＸ線を発生させることができ、ひいて
は診断効率の向上を図９得る等の効果が奏せられる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例装置の要部概略構成図である。

Ｘ線管１は、回転架台２の周面に固定して設けられてお
シ、この回転架台２の上記Ｘ線管１に対向する部位には
Ｘ線検出器３が設けられている。（の回転架台２は、そ
の内部に挿通して設けられる被検体（図示せず）に前記
Ｘ線管１よりＸ線を照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器
３により検出して、上記被検体に関する情報を回転架台
２の回転位置にそれぞれ対応して得るものである。これ
らの情報によって、前記被検体の診断像（断層像）がめ
られる。しかしてこの回転架台２０回転軸上には、１次
巻線４ａと２次巻線４ｂとの間を回転自在な構造とした
コアレス構造の回転トランス４が、その回転中心を一致
させて設けられている。この回転トランス４の２次巻線
４ｂは、ステー５を介して前記回転架台２に固定され、
該回転架台２と一体的に回転するものとなっている。こ
れに対して１次巻線４ａは、上記２次巻線４ｂと所定の
関係を保った上で、靜璋部（図示せず）に固定されてい
る。電力供給装置６は、例えば動作周波数が１　ｋＨｚ
以上の共振型高周波インバータからなシ、前記回転トラ
ンス４の１次巻線４ａに接続されて電力供給を行うもの
となっている。このようにして電力供給装置６から１次
巻線４ａに供給される電力は、上記１次巻線４ａに磁気
結合してなる２次巻線４ｂに取出され、この電力は高圧
ケーブル７を介して前記Ｘ線管１に供給されるようにな
っている。

ところで、このようにして回転トランス４を介したＸ線
管１への電力供給系統は、等測的に第２図の如く示され
る。即ち、電力供給装置６は、前記回転トランス４の１
次巻線４ａを負荷とする電圧共振型シングル・エンド・
スイッチ回路により構成される。このシングル・、エン
ド・スイッチ回路は、商用電源を整流・平滑化してなる
直流電源１４に、例えば１０　ｋＨｚの周期で一定の・
９ルス幅で開閉制御されるサイリスタ等のスイッチ素子
１５を介して前記１次巻線４ａを接続すると共に、上記
スイッチ素子１５に共振用コンデンサ１６〜を並列に接
続し、またダイパー用ダイオード１７を逆並列に接続し
て構成される。そして、前記回転トランス４の２次巻線
４ｂには、ダイオード整流回路１８を介して負荷１９と
してのＸ線管１が高圧ケーブル７を介して接続される。

尚、第２図中２０は、高圧ケーブル７の静電容量成分を
示している。また第２図では、回転トランス４を、理想
変成器４ｘと励磁インダクタンス４　ｙ　（１次巻１４
ａ）、および１次巻ａ４ａと２次巻線４ｂとの間に存在
する洩れインダクタンス４ｚによシ示しである。

しかして次に上記の如く構成された電力供給系統の動作
につき説明する。但し、ここではスイッチ素子１５が一
定の周期Ｔで、且つ一定のパルス幅Ｔｏｎで開閉（０Ｎ
１０ＦＦ　）動作し、回路状態が定常化しているものと
する。またスイッチ素子１５は導通時に抵抗値零、遮断
時に抵抗値無限大となる理想スイッチとして働き、電圧
共伽条件は主として電圧共振用コンデン？１６と洩れイ
ンダクタンス４ｚとによって定まるものとする。尚、上
記洩れインダクタンス４ｚは２次巻線４ｂを短絡したと
きの１次巻線４ａ側から見込まれるインダクタンスとし
て定義される。

今、期間（０＜、　ｔ　＜　ｔｏｎ　）においてスイッ
チ素子１５が導通すると、そのときの等価回路は第３図
（ａ）の如く示され、回転トランス４の励磁インダクタ
ンス４ｙは電源１４の両端間に直接繋がる。またこのと
き、負荷１９（Ｘ線管１）は洩れインダクタンス４ｚを
介して電源１４の両端に繋がることになる。従って、こ
の期間にスイッチ素子１５に流れる電流１ｃは、上記励
磁インダクタンス４ｙの値ｉＩ、ｐ１洩れインダクタン
ス４ｚの値をＬｅｓ電源１４の電圧をＥｉｎｘ負荷１９
への出力平均電圧１Ｅｏｕｔとしたとき、次のようにな
る。

但し、ｎは回転トランス４の巻数比である。つまり、こ
の期間には第４図にその電流波形を示すように、スイッ
チ素子１５に流れる電流１ｃは直線的に増大することに
なる。

しかるのち前記スイッチ素子１５が閉じ、ダイオード１
７が導通する迄の期間（Ｔｏｎ＜ｔ≦Ｔ　−ＴＤ　）に
は、その等価回路は第３図（ｂ）に示す如くな９、励磁
インダクタンス４ｙＫ流れていた電流および洩れインダ
クタンス４ｚに流れていた電流（慣性電流）がそれぞれ
コンデンサ１６に流れ込み、同コンデンサ１６を充電す
る。この結果、コンデンサ１６の端子電圧、つまシスイ
ッチ素子１５の両端間電圧ｖｃは第４図に示すように共
振の弧を描いて上昇し、その共振条件で定まる時間で最
大値に達したのち減少して再び零に戻る。そして、上記
端子電圧ｖｃが零に戻った時刻（ｔ＝Ｔ−Ｔｏ）以後、
上記共振作用によってコンデンサ１６の端子電圧は第４
図中破線で示すように負の値になろうとするが、このと
きダイオード１７が順バイアスされて導通することから
、期間（Ｔ−ＴＤ＜　ｔ（Ｔ　）においては上記端子電
圧ｖｃｌｌ−１：溶に保たれることになる。然し乍ら、
この期間における等価回路は第３図（Ｃ）の如く示され
、また励磁インダクタンス４ｙに流れていた慣性電流ｉ
Ｌは第４図に示すように有限な値を持つことから、前記
ダイオード１７を介して前記電源１４に戻ることになる
。

ここで、この電力供給系統が負荷１９に伝送し得る電力
について横側してみると、第４図から明らかなように期
間（Ｏ＜ｔ　（Ｔｏｎ）における供給電流に対応した電
力Ｐｉｎｚつまり電源１４から供給された電力と、期間
（Ｔ−ＴＤ（ｔ（Ｔ）において電源４に戻る電流で示さ
れる戻り電力Ｐｒ６ｔＫ関連していることが判る。従っ
て、電源１４から負荷１９へ伝送した正味の電力Ｐｏｕ
ｔはＰｏｕｔ　＝　Ｐｉｎ　Ｐｒｅｔとなる。ここで期間（Ｔ−ＴＤ＜　ｔ＜　Ｔ　）に電源
１４に戻る電流ｉＬｋ、スイッチ素子１５を介して逆方
向に流れる電流１ｃであると着像すと、上記正味の伝送
電力Ｐｏｕｔは次のように示すことができる。

この式から明らかなように、伝送電力Ｐ　ｏｕｔを大き
くする為には、励磁インダクタンス４ｙの値Ｌｐおよび
洩れインダクタンス４ｚの値Ｌｅをそれぞれ小さくする
ことが非常に重要となる。そして、これらのインダクタ
ンスの値Ｌｐ　、　Ｌ、は、変成器の巻線構造に大きく
依存している。

しかして本装置では前述したようにコアレス構造の回転
トランス４を変成器として用いているので、前記各イン
ダクタンスの値Ｌｐ・Ｌｅをそれぞれ小さくすることが
でき、ここに大電力伝送を効果的に行うことが可能とな
る。またこれに加えて回転トランス４合弁して電力伝送
を行うのでその伝送帯域の広帯域化を図り、また高圧絶
縁処理を容易化することができる等の効果が奏せられる
。この結果、スイッチング素子１５のスイッチング動作
周波数の高周波化にも犬きく寄与することになる。

尚、本装置に対する実験回路として、本発明者らは、Ｌｅ　＝　０．５　Ｌｐなる条件の、Ｌｐ　＝　２０μ■、４０μＨ１８０μＨ
１１６０μＨとする回転トランス４を製作し、これらを
用いてＸ線装置をそれぞれ試作した。そして、これらの
装置において、Ｅｌｎ−５００Ｖ。

Ｅｏｕｔ　＝ｌ　５０　ｋＶ　ｒ　ｎ　＝　ｉ／ｓｏｏ
、　Ｔｏｎ／Ｔ　−０，４＊ＴＤ／Ｔ＝　０．１なる条
件下で動作周波数と供給電力量Ｐｏｕｊとの関係につい
て調べたところ、第５図に示す如き関係が得られた。こ
の第５図に示すデータは、例えば３００　ｋＷの伝送電
力Ｐｏｕｔを得る場合、Ｌｐ＝１６０μＨとする変成器
１を用いたときにはその動作周波数’ｌｉ？　０．９６
１ｃＨｚ　、　Ｌｐ＝８０μＨのときには１．８２　ｋ
Ｈｚ　、　Ｌｐ　−４０μＨｚのときには３．５６　ｋ
Ｈｚ　、　２０　μＨｚのときには７．４　ｋＨｚにそ
れぞれ定めればよいことを示している。このことから明
らかなように、励磁インダクタンス４ａの値Ｌｐを２０
〜３０μＨに設定可能な上゛・述した回転トランス４を
用いてなる本装置によれば、１００　ｋＷ級の大電力伝
送を行う場合であっても、その動作周波数を例えば５　
ｋＨｚ以上と高くすることが可能なことを意味している
。

以上のように、本構造のＸ線装置によれば、回転トラン
ス４を介して非接触に、且つ磁気結合によってＸ線管１
を高効率に電力伝送を行い得る。また上記の如く回転ト
ランス４を介して非接触に電力供給を行うので、Ｘ線管
１全搭載した回転架台２の回転がその電力供給系によっ
て妨げられる要素がなく、その自由な回転が可能となる
。また、２次巻線４ｂとＸ線管１とを必散にして十分な
長さの短い高圧ケーブル２ｆ：介して接続すればよいの
で、その靜電答量に起因する電力伝送特性の問題も生じ
ない。

従って、回転架台２を連続的に回転させ乍ら、つｔｂ従
来のように回転架台２を元の位置まで逆回転によって戻
すととなしに、効率よく診断情報を得ることが可能とな
り、その診断効率の向上を図シ得る。また歪の々い／４
’ルス電力の供給を受けるので、パルスＸ線を有効に発
生することが可能となる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば回転トランス４の回転中心部に棒状のコアを設ける
ようにしてもよい。またインバータの動作周波数もｋＨ
ｚ以上のオーダであれば良い。要するに本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は装置の概
略構成図、第２図はその等価回路図、第３図（−）　（
ｂ）　（Ｃ）は動作状態に応じて示した等価回路図、第
４図は動作波形を示す図、第５図は動作周波数と伝送電
力との関係を示す図である。１・・・Ｘ線管、２・・・回転架台、３・・・Ｘ線検出
器、４・・・回転トランス、４ａ・・・１次巻線、４ｂ
・・・２次巻線、５・・・ステー、６・・・電力供給装
置、７・・・高圧ケーブル。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第３図第５図（にＨｚ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｘ線管を搭載した回転架台と、１次巻線と２次巻
線との間が回転自在な構造を有し、その２次巻線を前記
回転架台の回転軸上に該回転架台に固定すると共に、上
記１次巻線を静止部に固定してなる回転トランスと、こ
の回転トランスの１次巻線に接続された共振型高周波イ
ンバータと、この共振型高周波インバータから前記回転
トランスを介して供給される電力を上記２次巻線から前
記Ｘ線管に供給する高圧ケーブルとを具備したことを特
徴とするＸ線装置。
（２）共振型高周波インバータは、回転トランスの洩れ
インダクタンスを利用して数ｋＨｚ以上の共振作用金星
して電力供給を行うものである特許請求の範囲第１項記
載のＸ線装置。
（３）　回転トランスは、コアレス構造の変成器を構成
するものである特許請求の範囲第１項記載のＸ線装置。