(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給される交流を直流に変換した後、高周波交流に変換するインバータ回路と、該インバータ回路を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ回路の高周波交流出力を昇圧する変圧器と、該変圧器の出力を整流する整流器と、該整流器からの出力が印加されるＸ線管とを備えてなるＸ線高電圧装置において、
前記インバータ回路とインバータ駆動回路とを有してなる第１のインバータ部に並列接続された第２のインバータ部と、
前記第１のインバータ部の異常を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段が前記第１のインバータ部の異常を検出した場合には、第２のインバータ部に切り替える切替手段と
を備えたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、前記第１のインバータ部を構成するインバータ回路に流れる電流を検出する電流検出手段であることを特徴とする請求項１記載のＸ線高電圧装置。
【請求項３】
交流電源から供給される交流を直流に変換した後、高周波の交流に変換するインバータ回路と、該インバータ回路を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ回路の高周波交流出力を昇圧する変圧器と、該変圧器の出力を整流する整流器と、該整流器からの出力が印加されるＸ線管とを備えてなるＸ線高電圧装置において、
前記インバータ回路とインバータ駆動回路と変圧器と整流器とを有してなる第１のインバータ部・高圧変換部に並列接続された第２のインバータ部・高圧変換部と、
前記第１のインバータ部・高圧変換部の異常を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段が前記第１のインバータ部・高圧変換部の異常を検出した場合には、第２のインバータ部・高圧変換部に切り替える切替手段と
を備えたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項４】
前記異常検出手段は、前記第１のインバータ部・高圧変換部を構成するインバータ回路の電流を検出する電流検出手段と、前記第１のインバータ部・高圧変換部を構成する整流器の出力を検出する電圧検出手段との少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項３記載のＸ線高電圧装置。
【請求項５】
交流電源から供給される交流を直流に変換した後、高周波の交流に変換するインバータ回路と、該インバータ回路を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ回路の高周波交流出力を昇圧する変圧器と、該変圧器の出力を整流する整流器と、該整流器からの出力が印加されるＸ線管とを備えてなるＸ線高電圧装置において、
前記インバータ回路と変圧器と整流器とを有してなる第３のインバータ部・高圧変換部に並列接続された第４のインバータ部・高圧変換部と、
前記第３のインバータ部・高圧変換部の異常を検出する異常検出手段と、
該異常検出手段が前記第３のインバータ部・高圧変換部の異常を検出した場合には、第４のインバータ部・高圧変換部に切り替えるように制御するインバータ駆動・切替手段と
を備えたことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項６】
前記異常検出手段は、前記第３のインバータ部・高圧変換部を構成するインバータ回路の電流を検出する電流検出手段と、前記第３のインバータ部・高圧変換部を構成する整流器の出力を検出する電圧検出手段との少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項５記載のＸ線高電圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線高電圧装置に係り、特に被検者への安全性を高めた医療用Ｘ線システムのＸ線高電圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療用Ｘ線システムにおけるＸ線高電圧装置として、大電力半導体素子を使用したインバータ式Ｘ線高電圧装置が急速に普及しつつある。インバータ式Ｘ線高電圧装置の特徴としては、周波数の高周波化による高電圧発生装置の小型・軽量化による省スペース化、および単相・三相いずれの電源でも定電圧に近い管電圧波形が得られることによる高効率化が挙げられる。
【０００３】
図４は、従来の医療用Ｘ線システムに使用されるインバータ式Ｘ線高電圧装置の一例の回路ブロック図である。
図４に示すように、商用電源１０１から供給される交流は全波整流回路１０２とコンデンサ１０３により整流・平滑されて直流になり、大電力半導体素子（高速大容量のスイッチング素子）を備えたインバータ回路１０４に供給される。インバータ回路１０４の入力側の一端にはヒューズ１０５が挿入され、他端には電流検出器１０６が挿入されている。
【０００４】
前記インバータ回路１０４により直流が高周波交流（例えば、１０ｋＨｚ）に変換され、該高周波交流は高電圧変圧器１０７により高電圧交流（例えば、１００ｋＶ）に昇圧され、約１５０ｋＶの耐圧をもつシリコン整流器等からなる高電圧整流器１０８とコンデンサ１０９により平滑化された直流高電圧（例えば、１４０ｋＶ）がＸ線管１１０に印加される。コンデンサ１０９と並列に分圧抵抗１１１が接続され、該分圧抵抗１１１の電圧が管電圧検出値（Ｘ線管への印加電圧に対応した検出値）として前記インバータ回路１０４をスイッチング制御するインバータ駆動回路１１２にフィードバックされる。
【０００５】
前記インバータ駆動回路１１２には、前記インバータ電流検出器１０６の検出値と、前記管電圧検出値と、Ｘ線システムのコンソール（図示せず）を介して入力される管電圧の設定値とタイマの設定値（曝射時間）と、が入力される。
【０００６】
また、インバータ駆動回路１１２の出力は、前記インバータ回路１０４を構成する高速大容量の４個のスイッチングトランジスタを駆動している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＸ線高電圧装置には次のような不都合があった。
即ち、インバータ回路１０４が故障した場合にはＸ線管１１０からのＸ線出力が停止し、診断に支障をきたす。
【０００８】
特に、循環器系診断用システムのＸ線高電圧装置では、手術における医師のカテーテル操作中にＸ線出力が停止するとカテーテル操作が困難となり、被検者（患者）への危険性が増大し、時には生命にかかわる事態の発生が考えられる。  そこで、本発明の目的は、患者の診断中にＸ線管出力が停止するのを防止したＸ線高電圧装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１記載の発明は、交流電源から供給される交流を直流に変換した後、高周波交流に変換するインバータ回路と、該インバータ回路を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ回路の高周波交流出力を昇圧する変圧器と、該変圧器の出力を整流する整流器と、該整流器からの出力が印加されるＸ線管とを備えてなるＸ線高電圧装置において、前記インバータ回路とインバータ駆動回路とを有してなる第１のインバータ部に並列接続された第２のインバータ部と、前記第１のインバータ部の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段が前記第１のインバータ部の異常を検出した場合には、第２のインバータ部に切り替える切替手段とを備えたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記異常検出手段は、前記第１のインバータ部を構成するインバータ回路に流れる電流を検出する電流検出手段であることを特徴とする。
【００１０】
請求項１および請求項２記載の発明によれば、切替手段は、異常検出手段（例えば、電流検出手段）が第１のインバータ部の使用中に、その異常（例えば、電流の異常）を検出した場合には、第２のインバータ部に切り替える。このようにすれば、たとえ第１のインバータ部に異常が発生しても直ちに第２のインバータ部を駆動するので、例えば手術中の患者に危険が及ぶことがない。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、交流電源から供給される交流を直流に変換した後、高周波の交流に変換するインバータ回路と、該インバータ回路を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ回路の高周波交流出力を昇圧する変圧器と、該変圧器の出力を整流する整流器と、該整流器からの出力が印加されるＸ線管とを備えてなるＸ線高電圧装置において、前記インバータ回路とインバータ駆動回路と変圧器と整流器とを有してなる第１のインバータ部・高圧変換部に並列接続された第２のインバータ部・高圧変換部と、前記第１のインバータ部・高圧変換部の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段が前記第１のインバータ部・高圧変換部の異常を検出した場合には、第２のインバータ部・高圧変換部に切り替える切替手段とを備えたことを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記異常検出手段は、前記第１のインバータ部・高圧変換部を構成するインバータ回路の電流を検出する電流検出手段と、前記第１のインバータ部・高圧変換部を構成する整流器の出力を検出する電圧検出手段との少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３および請求項４記載の発明によれば、切替手段は、異常検出手段（例えば、電流検出手段または電圧検出手段）が第１のインバータ部・高圧変換部の使用中に、その使用中のインバータ部・高圧変換部の電流異常または電圧異常を検出した場合には、第２のインバータ部・高圧変換部に切り替える。このようにすれば、たとえ第１のインバータ部・高圧変換部に異常が発生しても直ちに第２のインバータ部・高圧変換部を駆動するので、例えば手術中の患者に危険が及ぶことがない。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、交流電源から供給される交流を直流に変換した後、高周波の交流に変換するインバータ回路と、該インバータ回路を制御するインバータ駆動回路と、前記インバータ回路の高周波交流出力を昇圧する変圧器と、該変圧器の出力を整流する整流器と、該整流器からの出力が印加されるＸ線管とを備えてなるＸ線高電圧装置において、前記インバータ回路と変圧器と整流器とを有してなる第３のインバータ部・高圧変換部に並列接続された第４のインバータ部・高圧変換部と、前記第３のインバータ部・高圧変換部の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段が前記第３のインバータ部・高圧変換部の異常を検出した場合には、第４のインバータ部・高圧変換部に切り替えるように制御するインバータ駆動・切替手段とを備えたことを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、前記異常検出手段は、前記第３のインバータ部・高圧変換部を構成するインバータ回路の電流を検出する電流検出手段と、前記第３のインバータ部・高圧変換部を構成する整流器の出力を検出する電圧検出手段との少なくともいずれか一方であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５および請求項６記載の発明によれば、インバータ駆動・切替手段は、異常検出手段（電流検出手段または電圧検出手段）が第３のインバータ部・高圧変換部の使用中に、その使用中のインバータ部・高圧変換部の電流異常または電圧異常を検出した場合には、第４のインバータ部・高圧変換部に切り替えるように制御する。このようにすれば、第３のインバータ部・高圧変換部の使用中に電流異常または電圧異常を検出した場合には、第４のインバータ部・高圧変換部に直ちに切り替えるので、例えば手術中の患者に危険が及ぶことがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態例に基づいて説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し、重複記載を省略する。
（１）第１実施形態例
図１は本実施形態例の回路ブロック図である。
図１に示すように、インバータ回路１０４とインバータ駆動回路１１２とからなる第１インバータ部Ａ1 に対して、インバータ回路１０４Ａとインバータ駆動回路１１２Ａとからなる第２インバータ部Ａ2 が並列に接続されている。即ち、インバータ回路１０４の入力側にインバータ回路１０４Ａの入力側が並列接続されている。そして、管電圧，タイマ設定入力は第１切替器１の可動接点側に接続され、該切替器１の第１固定接点はインバータ駆動回路１１２に接続され、第２固定接点はインバータ駆動回路１１２Ａに接続されている。
【００１６】
第１インバータ部Ａ1 のインバータ回路１０４の出力側の一端は第２切替器２の第１固定接点に接続され、前記出力側の他端は第３固定接点に接続されている。第２インバータ部Ａ2 のインバータ回路１０４Ａの出力側の一端は第２切替器２の第２固定接点に接続され、前記出力側の他端は第４固定接点に接続されている。第２切替器２の第１，第２可動接点はそれぞれ高電圧変圧器１０７の一次側に接続されている。
また、第１インバータ駆動回路１１２の別の入力端は第３切替器３の第１固定接点に接続され、第２インバータ駆動回路１１２Ａの別の入力端は第３切替器３の第２固定接点に接続されている。第３切替器３の可動接点は分圧抵抗１１１に接続されている。
【００１７】
次に動作を説明する。
例えば、第１〜第３切替器１，２，３が図示の状態に設定されていて、この状態でＸ線高電圧装置が使用中であると仮定する。この場合には第１インバータ部Ａ1 が作動してＸ線管１１０からＸ線が患者（図示せず）に曝射されている。
【００１８】
今、インバータ回路１０４またはインバータ駆動回路１１２が故障した場合には、インバータ電流検出器１０６に流れる電流が変化し、その検出電流により図示しない故障判定装置が故障であると判定する。この判定結果に応じて、第１〜第３切替器１，２，３の切替制御装置（図示せず）が動作し、第２インバータ部Ａ2 に切り替える。この切り替えにより、Ｘ線管１１０には第２インバータ部Ａ2 を介して所定の管電圧が印加される。
【００１９】
従って、たとえ第１インバータ部Ａ1 が故障しても、その故障を検出して直ちに第２インバータ部Ａ2 に切り替えられるので、Ｘ線管１１０からの患者へのＸ線の曝射は中断されることがなく、患者に悪影響（危険）を及ぼすことがない。
【００２０】
（２）第２実施形態例
前記第１実施形態例がインバータ部のみを並列接続したのに対して、本実施形態例はインバータ部と高圧変換部（インバータ部・高圧変換部）を並列接続した場合である。
【００２１】
図２は第２実施形態例の回路ブロック図である。
前記インバータ部Ａ1 に対して、高電圧変圧器１０７と高電圧整流器１０８と高電圧コンデンサ１０９と分圧抵抗１１１とが追加されて第１インバータ部・高圧変換部Ｂ1 が構成されている。この第１インバータ部・高圧変換部Ｂ1 に対して第２インバータ部・高圧変換部Ｂ2 が並列接続されている。該第２インバータ部・高圧変換部Ｂ2 は、第２インバータ部Ａ2 に対して、高電圧変圧器１０７Ａと高電圧整流器１０８Ａと高電圧コンデンサ１０９Ａと分圧抵抗１１１Ａとが追加されて構成されている。
【００２２】
第１インバータ部・高圧変換部Ｂ1 の出力側の一端は第４切替器４の第１固定接点に接続され、出力側の他端は第５切替器５の第１固定接点に接続されている。第４，第５切替器４，５のそれぞれの可動接点はＸ線管１１０に接続されている。
前記第４切替器４の第２固定接点は第２インバータ部・高圧変換部Ｂ2 の出力側の一端に接続され、前記第５切替器５の第２固定接点は第２インバータ部・高圧変換部Ｂ2 の出力側の他端に接続されている。
【００２３】
次に動作を説明する。
例えば、第１，第４，第５切替器１，４，５が図示の状態に設定されていて、この状態でＸ線高電圧装置が使用中であると仮定する。この場合には第１インバータ部・高圧変換部Ｂ1 が作動してＸ線管１１０からＸ線が患者（図示せず）に曝射されている。
【００２４】
今、第１インバータ部・高圧変換部Ａ1 を構成するインバータ部Ａ1 ，高電圧変圧器１０７，高電圧整流器１０８，高電圧コンデンサ１０９のいずれかが故障した場合には、インバータ電流検出器１０６の検出電流または分圧抵抗１１１の検出電圧により図示しない故障判定装置が故障であると判定する。この判定結果に応じて、第１，第４，第５切替器１，４，５の切替制御装置（図示せず）が動作し、第２インバータ部・高圧変換部Ｂ2 に切り替える。
【００２５】
このようにすれば、たとえ第１インバータ部・高圧変換部Ｂ1 が故障しても、その故障を検出して直ちに第２インバータ部・高圧変換部Ｂ2 に切り替えられるので、Ｘ線管１１０からの患者へのＸ線の曝射は中断されることがなく、患者に悪影響を及ぼすことがない。
【００２６】
（３）第３実施形態例
前記第２実施形態例が第１，第２インバータ部・高圧変換部Ｂ1 ，Ｂ2 を並列接続し、使用中の一方のインバータ部・高圧変換部が故障した場合には他方のインバータ部・高圧変換部を作動させていたのに対して、本実施形態例はインバータ部・高圧変換部を切替器を使用せずに並列接続した場合である。
【００２７】
図３は本実施形態例の回路ブロック図である。
図３に示すように、第１インバータ回路１０４と第２インバータ回路１０４Ａとが並列接続され、インバータ駆動回路１１２Ｂが各インバータ回路１０４，１０４Ａのスイッチング素子を制御している。高電圧コンデンサ１０９とＸ線管１１０との間には逆流阻止用の高電圧ダイオード６，７が介在され、同様に高電圧コンデンサ１０９ＡとＸ線管１１０との間には逆流阻止用の高電圧ダイオード８，９が介在されている。
【００２８】
次に動作を説明する。本実施形態例の動作態様は、▲１▼例えば、第１の系統（１０４，１０７，１０８，６，７等）を使用中に、第２の系統（１０４Ａ，１０７Ａ，１０８Ａ，８，９等）を予備にする態様と、▲２▼第１の系統と第２の系統とを同時に使用する態様とがある。
【００２９】
▲１▼第１の態様
例えば、インバータ駆動回路１１２Ｂの制御により前記第１の系統のみが駆動され、前記第２の系統は停止されている。この状態で医師によりＸ線曝射が行われる。
今、第１の系統を構成するインバータ回路１０４，高電圧変圧器１０７，高電圧整流器１０８，高電圧コンデンサ１０９のいずれかが故障した場合には、インバータ電流検出器１０６の検出電流または分圧抵抗１１１の検出電圧により図示しない故障判定装置が故障であると判定する。この判定結果に応じて、インバータ駆動回路１１２Ｂが第２の系統を動作状態に切り替える。
このようにすれば、たとえ第１の系統が故障しても、その故障を検出して直ちに第２の系統に切り替えられるので、Ｘ線管１１０からの患者へのＸ線の曝射は中断されることがなく、患者に悪影響を及ぼすことがない。
【００３０】
▲２▼第２の態様
インバータ駆動回路１１２Ｂの制御の下に第１と第２の系統を同時に動作させてＸ線管１１０からＸ線を曝射する。
このようにすれば、第１と第２の系統の負荷は互いに半分で済むので、インバータ回路および高圧変換回路の寿命を長くすることができる。
【００３１】
また、第１と第２の系統を同時に動作させて必要な出力を得ている場合に、どちらか一方の系統のインバータ回路，高電圧変圧器，高電圧整流器，高電圧コンデンサ等が故障した場合には、インバータ駆動回路１１２Ｂは１系統だけでも同じ出力がとれるように変更する。なお、１系統だけでは、容量的に故障前の２系統で動作させているときと同じ出力が得られない場合には、出力を制限して動作を継続する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項記載の発明によれば、インバータ部や高電圧変換部を構成する第１の系統に対して第２の系統を並列接続し、各系統に流れる電流や電圧が異常の場合には、他方の系統を使用するようにしているので、例えば一方の系統が故障した場合には他方の系統を使用してＸ線管の曝射を継続することができ、手術中の患者の安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例の回路ブロック図である。
【図２】同第２実施形態例の回路ブロック図である。
【図３】同第３実施形態例の回路ブロック図である。
【図４】従来のＸ線高電圧装置の回路ブロック図である。
【符号の説明】
１〜５  切替器
６〜９  ダイオード
１０１  商用電源
１０４  インバータ回路
１０６  電流検出器
１０７  高電圧変圧器
１０８  高電圧
１０９  コンデンサ
１１０  Ｘ線管
１１１  分圧抵抗
【図１】
0003647554.tif 000002
【図２】
0003647554.tif 000003
【図３】
0003647554.tif 000004
【図４】
0003647554.tif 000005