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発明の名称 X線装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−273891
公開日 平成8年(1996)10月18日
出願番号 特願平7−76240
出願日 平成7年(1995)3月31日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】西岡 義明
発明者 古山 誠 / 藤井 英樹
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。
特許請求の範囲
【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。
【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。
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(AC300V,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(AC300V,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(69)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(62)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(68)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(AC300V,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。




 

 


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