KR101677789B1 - 엑스-선 장치를 위한 최대 전원 자동 제어 방법 및 그 방법에 필요한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 최대 전원이 항상 제공되는 엑스-선 장치의 작동 방법을 제공하는 것이다. 이 목적을 위하여, 엑스-선 관을 위한 공급 또는 입력 전압은 기준 전압(V_ref)으로 알려진 전원의 전압의 1/2((V_bat)/2) 또는 (V_linea)/2)이어야 한다. 본 발명의 방법에 따르면, 기준 전압으로부터 벗어나는 경우, 항상 공급될 최대 전원을 위하여 노출 시간이 변화됨과 함께 공급된 전류는 변화된다. 특히, 본 발명은 공급 전압(전지 또는 그리드)에 따라 관의 전류를 제어하는 방법에 기초한다.

Description

엑스-선 장치를 위한 최대 전원 자동 제어 방법 및 그 방법에 필요한 장치{Method for the automatic control of maximum power for X-ray apparatuses, and device required for same}

본 발명은 발명의 명칭에서 설명된 바와 같이 전지로 작동하는 또는 전원 그리드에 연결된 엑스-선 장치를 위한 자동 최대 전원 조절 방법 및 이 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 엑스-선 장치에 최대 전원을 항상 공급하는 것을 허용하고 장치를 위한 최적의 품질을 갖는 엑스-선 이미지를 얻는 것을 허용하는 방법 단계의 특정 특징에 의하여 특징지워진다.

전원 그리드(power grid)에 연결된 휴대용 엑스-선 장치 또는 이동식 엑스-선 장치는 방전시 전원 라인에서의 전압 강하라는 공통적인 문제점을 겪는다. 이 문제점은 알려지지도 또한 예측할 수 없으며 따라서 보상될 수 없다. 방전시의 이 전압 강하는 (필요한 kVp이 도달하지 않기 때문에) 엑스-선 이미지를 완전하게 왜곡시키며, 환자의 신체 내 상태를 분석할 수 없게 하는 이미지를 초래한다.

이는 특히 가정용 의료 보조 장치와 관련이 있으며, 여기서 휴대용 엑스-선 장치는 어떠한 이유에서든 병원에서 촬영할 수 없는 사람의 엑스-선 이미지를 얻기 위하여 사용된다. 이는 또한 수의사가 동물의 엑스-선 이미지를 얻고자할 때 또는 전원 케이블이 휴대용 엑스-선 장치에 사용될 때 농장과 관련이 있다.

이 모든 경우에서, 전원 라인 자체로 인하여 또는 연장 코드의 사용으로 인하여, 일반적으로 방전시 전압 강하가 발생한다. 이는 방사선 촬영 이미지를 왜곡시키며 따라서 관심있는 부위는 명확하게 관찰될 수 없다.

이들 문제점을 위하여 지금까지 사용된 해결책은 장치의 전원을 줄이는 것이다. 따라서, 예를 들어 4 kW 장치가 1 kW 전원 수준에서 작동되도록 제조되며, 이는 장치의 촬영 기능을 감소시켜 이들 이동식 장치의 사용자 및 구매자의 불만족을 야기한다.

전지가 내부 저항을 갖고 있음에 따라 동일한 문제가 전지에 의하여 작동하는 엑스-선 장치 내에서 발생한다. 여기서 내부 저항은 전지 노후화(battery ageing), 산화, 전지가 공급할 수 있는 최대 전원 감소로 인하여 오버 타임(over time)을 증가시킨다. 즉, 노후화된 전지를 갖는 장치는 충분한 화질의 엑스-선 이미지를 생성할 수 없다.

따라서 본 발명의 목적은 전원 그리드 또는 전지에 의하여 가동되는 휴대용 엑스-선 장치로 공급되는 최대 전원의 자동 조절 방법을 개발하는 것이며, 따라서 이 장치는 방전시에 최대 전원을 공급할 수 있어 엑스-선 이미지의 화질 손실을 방지한다.

본 발명의 목적은 전달된 최대 전원을 항상 갖는 것을 목표로 엑스-선 장치로 공급된 최대 전원의 자동 조절 방법을 제공하는 것이다.

엑스-선 이미지를 얻기 위한 공정은 2개의 기본적인 값 또는 변수를 가지며, 이들은 다른 형태의 이미지는 얻게 한다. 한편으로는, 가해진 전압의 최고 값(peak value)은 kVp로 표현되고, 또 다른 한편으로는 공급된 mA의 결과물 및 노출 시간은 또한 mAs로 알려져 있다.

최고 킬로볼트 값은 방사선의 투과력을 부여한다. 늑골(rib)의 이미지는 폐와 같은 내부 장기의 이미지와 동일하지 않다; 뼈를 통하여 장기를 보기 위하여, kVp의 값을 올리는 것이 필요하며, 따라서 이는 뼈를 용이하게 통과할 수 있다.

밀리암페아의 결과물과 노출 시간(mAs)은 이미지를 보다 명확하게 또는 보다 어둡게 만든다.

그러나, 그리드 또는 전지가 이 전압 값을 공급할 수 없기 때문에 인가된 kV의 값은 적절하지 않다면, 최종 이미지는 불충분한 품질을 갖는다.

한편, 전원 공급 회로는 저항에 직렬로 연결된 (그리드 또는 라인 또는 전지의) 전원 공급부(power supply)로 이루어져 있다는 것이 알려져 있다. 여기서, 이 저항은 전지에 의하여 가동하는 엑스-선 장치의 경우에는 전지의 내부 저항이며, 그리드 또는 공급 라인에 의하여 가동하는 엑스-선 장치의 경우에는 라인 저항이다. 연결된 외부 저항이 전지의 내부 저항 또는 라인 저항과 동일할 때 따라서 외부 저항의 터미널에서의 전압이 전원 전압(power supply voltage)의 1/2일 때, 최대 전원이 저항의 연결단에서 얻어진다는 것이 잘 알려진 바와 같이 이 회로의 터미널은 저항에 연결된다.

보편적인 전압(90 VAC 내지 26 4VAC)으로 작동하는 엑스-선 장치를 위하여, 엑스-선 장치를 작동하기 위한 최소 전원 전압이 90 볼트이며 따라서 최대 전원 전압과 동일하지 않을지라도 전원 전압은 이 값보다 작지 않아야 한다는 것이 잘 알려져 있다. 예를 들어, 120 볼트에 연결된 장치를 위하여 최대 전원은 60 볼트에서 얻어지나, 장치는 90 볼트 이하에서는 작동할 수 없다. 전지에 연결된 장치가 이 목적을 위하여 특별하게 설계되고 최적 전원에서 항상 작동할 수 있음에 따라 전지에 연결된 장치는 이 제한을 갖지 않는다.

따라서, 엑스-선 장치를 위한 작동 방법의 목적은 기준 전압(V_ref)으로 언급되는, 엑스-선 관에서의 공급 또는 입력 전압이 전원 전압의 1/2((V_bat)/2 또는 (V_linea)/2)이어야 하는 최대 전원을 항상 공급하는 것이다; 기준 전압에서 벗어난 경우, 본 방법은 공급된 전류를 변경하고 노출 시간은 바꾸며 따라서 항상 최대 전원이 전달된다. 요약하면, 이는 (전지 또는 그리드의) 공급 전압의 기능으로서의 관 전류(tube current)를 조절하는 방법에 기초한다.

하나의 가능한 실시예에서, 본 방법은 다음 단계를 포함한다:

- 먼저, 기준 전압을 계산; 만일 엑스-선 장치가 그리드에 의하여 가동될 때, 만일 라인 전압 값이 90 볼트 이상이면 기준 전압은 라인 전압의 1/2이며, 그렇지 않으면 기준 전압은 90 볼트이고, 그리고 엑스-선 장치가 전지 전원에 의하여 가동된다면, 기준 전압은 전지에 의하여 공급된 전압의 1/2일 것임.

- (그리드 또는 전지로부터의) 공급 전압의 1/2인 기준 전압을 엑스-선 장치에 공급된 입력 전압에 비교하고, 전압을 조절하여 전류를 위한 기준 값을 얻기 위하여 전원을 공급.

- 필라멘트 전류를 얻기 위하여 기준 전류를 위해 얻어진 값을 입력 전류와 비교. 필라멘트 전류는 라인 전압 또는 전지 전압의 1/2인 입력 전압과 함께 항상 최대 전원을 공급하게 하는 전류임.

이하에서 도면을 참고하여 제안된 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 최대 전원 공급 상태에서의 간략화된 배선도.
도 2는 기준 전압 계산을 담당하는 마이크로프로세서를 도시한 도면.
도 3은 기준 전압 계산 단계를 도시한 도면.
도 4는 전원 제어 과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 필요한 장치를 도시한 도면.

이하의 설명을 완성하기 위하여 그리고 그 특징을 보다 잘 이해하기 위하여 본 명세서는 첨부된 도면을 수반하며, 단지 설명의 목적을 위하여 그리고 비제한적방식으로 명세서 내의 도면은 본 발명의 가장 중요한 사항을 도시한다.

도 1은 엑스-선 장치를 위한 간략화된 전원 공급 회로를 도시하며, 여기서 도면 부호 "V"는 전원 전압(전지에 의하여 제공된 전압(V_bat) 또는 전원 그리드(power grid)에 의하여 제공된 전압(V_linea))이며, "ri"는 전원 전압과 직렬인 저항이다. 저항은 일반적으로 가변 저항이며, 전지 전원의 경우 전지의 내부 저항과 대응하고, 그리드 전원 공급의 경우에는 선 저항(line resistance)에 대응한다.

저항(R)은 이 전압(V)과 저항(ri) 조립체에 병렬로 연결되며, 엑스-선 장치의 저항과 대응한다. 저항(R)이 저항(ri)과 동일할 때, 최대 전원이 전달되며, 따라서 장치 입력 전압(Vi)은 전원의 전압의 1/2 (V_bat/2 또는 V_linea/2)과 동일하다.

도 2는 최대 전원을 얻기 위하여 기준 전압 (V_ref) 계산을 담당하는 마이크로프로세서를 도시한다. 이 마이크로프로세서는 신호로서 라인 전압(V_linea)과 전지 전압(V_bat)을 받는다.

위에서 지적한 바와 같이, 장치는 90 볼트의 이하의 전압에서 작동할 수 없다.

도 3은 기준 전압(V_ref)을 얻기 위하여 사용된 방법을 도시하며, 만일 전압 (V_linea/2)이 90 볼트보다 크다면, 기준 전압은 그리드에 의한 공급을 위해서는 전압 (V_linea/2)과 동일할 것이며, 또는 전지 팩에 의한 공급을 위해서는 전압(V_bat/2)과 동일할 것이다; 그렇지 않으면, 기준 전압(V_ref)은 90 볼트일 것이다.

도 4는 전원 제어 공정을 도시하며, 이 공정은 전원 조절을 위한 제 1 루프(2; loop) 및 뒤이은 필라멘트 전류(Ifilament)를 제어하기 위한 제 2 루프(3)를 갖는다.

제 1 조절 루프(2)는 기준 전압(V_ref)과 입력 전압(V_i)을 비교하여 전류를 위한 기준 값(I_ref)을 얻는다.

제 2 조절 루프(3)는 기준 전류(I_ref)와 입력 전류(I_i)를 비교하여 필라멘트 전류(Ifilament) 즉, 엑스-선 관으로 공급되어야 하는 전류를 얻는다.

요약하면, 본 발명의 목적은 항상 최대 전원을 공급하는 엑스-선 장치를 갖는 것이다. 입력 전압이 라인 전압(V_linea) 또는 전지 전압(V_bat)의 1/2일 때 그리고 방전이 (유지되는 경향이 있는) 그리드 또는 전지에게 요구되는 최적 전압을 발생시킬 때, 최대 전원이 나타나기 때문에 기준 전류는 유지되며, 필라멘트 전류(Ifilament)와 노출 시간은 변경된다.

이는 항상 관 필라멘트 전류의 값을 정정하는 적극적이고 연속적인 과정이며, 따라서 기준 전압으로부터 벗어남이 있다면, 엑스-선 관에 대한 필라멘트 전류는 변화한다.

도 5는 위에서 설명된 방법을 수행하기 위하여 사용된 장치의 일부 또는 특징을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 장치는 하기의 구성 요소를 갖는 마이크로 프로세서(1)를 포함한다:

- 입력 전압 (Vi) 및 입력 전류를 위한 A/D 컨버터(2)

- 기준 전압 (V_ref)을 계산하고 설정하기 위하여 제공된 부분(3)

- 전원을 조절하고 기준 전압 (V_ref)과 입력 전압 (V_i)을 비교하기 위하여 제공된 부분(4)

- 필라멘트 전류(Ifilament)의 조절을 담당하고 기준 전류(I_ref)의 값에 대하여 입력 전류(I_i)의 값을 비교하는 부분(5)

- 엑스-선 관에 필라멘트 전류(Ifilament)를 공급하는 기능을 수행하는 D/A 컨버터(6).

본 발명의 본질은 그 구성 요소의 재료, 형상, 규격 및 배치 면에서 영향을 받지 않으며, 전문가에 의한 재현을 허용하는 비제한적인 방법으로 설명된다.

Claims (2)

1. 엑스-선 장치 내에서의 자동 최대 전류 조절 방법에 있어서,
   - 만일 엑스-선 장치가 그리드에 의하여 가동될 때 라인 전압의 값이 90 볼트보다 크다면 라인 전압(V_linea)의 1/2이고, 라인 전압의 값이 90볼트보다 크지 않다면 90 볼트이며, 엑스-선 장치가 전지에 의하여 가동된다면 전지에 의하여 공급된 전압(V_bat)의 1/2인, 기준 전압(V_ref)을 계산하는 단계,
   - 기준 전압(V_ref)과 엑스-선 장치에 공급된 입력 전압(V_i)을 비교하고, 전압을 조절하여 공급을 위한 기준 전류(I_ref)를 얻는 단계를 포함하되,
   - 기준 전류(I_ref)를 위하여 얻어진 값이 입력 전류(I_i)에 비교되어 항상 최대 전원 공급을 허용하면서 기준으로서 기준 전압을 갖는 입력 전압의 조절된 전압과 대응하는 필라멘트 전류(I_fil)가 얻어지되, 기준 전압(V_ref)은 라인 전압의 값이 90 볼트보다 크다면 라인 전압(V_linea)의 1/2이고, 라인 전압의 값이 90 볼트보다 크지 않다면 90 볼트이며, 전원이 전지이면 기준 전압은 전지에 의하여 공급된 전압(V_bat)의 1/2인 것을 특징으로 하는 방법.
2. 마이크로프로세서를 포함하여 청구항 1항의 방법을 수행하기 위한 장치로서, 마이크로프로세서(1)는
   - 입력 전압(Vi) 및 입력 전류(Ii)를 위한 A/D 컨버터(2);
   - 라인 전압의 값이 90 볼트보다 크다면 라인 전압(V_linea)의 1/2이고, 라인 전압의 값이 90볼트보다 크지 않다면 90 볼트이며, 전지가 전원을 인가하면 전지에 의하여 공급된 전압(V_bat)의 l/2인, 기준 전압(V_ref)을 계산하고 설정하기 위하여 제공된 부분(3);
   - 전원을 조절하고 기준 전압(V_ref)과 입력 전압(V_i)을 비교하기 위하여 제공된 부분(4).
   - 입력 전류(I_i)의 값을 기준 전류(I_ref)의 값에 비교하는 필라멘트 전류(Ifilament)의 조절을 담당하는 부분(5) 및
   - 엑스-선 관으로의 필라멘트 전류(Ifilament) 공급을 담당하는 D/A 컨버터(6)를 포함하는 장치.

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