(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を整流する整流回路と、該整流回路からの直流電圧を所定の電圧に変換し一定の電流を出力する充電回路と、該充電回路により電圧が印加され充電される電解コンデンサと、該電解コンデンサからの直流電力を入力とするＸ線出力回路を有するＸ線高電圧装置であって、
前記電解コンデンサは複数のコンデンサが並列に接続されており、
前記複数のコンデンサのそれぞれが前記充電回路及び前記Ｘ線出力回路と接続、開放可能な複数のスイッチを備え、
前記複数のコンデンサのコンデンサ電圧を比較し、高い電圧が印加されているコンデンサの充電を開始するように、前記複数のスイッチを切り替えることを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線高電圧装置であって、
前記複数のコンデンサはＸ線撮影用と透視用のコンデンサであり、
前記Ｘ線高電圧装置が透視用として動作するときに同期して、前記Ｘ線撮影用と透視用のコンデンサを前記充電回路及び前記Ｘ線出力回路と接続、開放可能な前記複数のスイッチを切り替えることを特徴とするＸ線高電圧装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＸ線高電圧装置であって、
前記複数のスイッチを半導体スイッチで構成したことを特徴とするＸ線高電圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー蓄積型の医用Ｘ線高電圧装置に係り、特に、初期充電や使用中の充電時間を短縮できる医用Ｘ線高電圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
診療所等で使用される比較的に簡易な医用Ｘ線高電圧装置や集団検診用のＸ線高電圧装置では、家庭用コンセントや発動発電機に接続することで撮影が可能となる、いわゆるエネルギー蓄積型のものが知られている。例えば、インバータに供給される電源として大容量の電解コンデンサを設け、大電流が必要とされる撮影時のみ電解コンデンサに蓄積したエネルギーを用いるようにしたものが提案されている。
【０００３】
このように、大電流が必要とされる撮影時に電解コンデンサからのエネルギーを用いる場合、撮影に必要な電圧に充電されるまで、操作者は待機を余儀なくされる。例えば、特開２００９−２２６７２号公報（特許文献１）に記載のように、通常、このような機種では、例えばＸ線撮影の条件の設定と表示を行うための操作パネル等に、充電中である旨や充電が完了した旨等々がランプ等で表示されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、充電用のコンデンサを充電し、一定の電圧になるとＸ線撮影が可能になる。Ｘ線撮影が可能になるまでの時間は、コンデンサの静電容量と電流により決まる。ここで、電流は電源設備により制限されるため、実際は、Ｘ線撮影が可能になるまでの時間はコンデンサの静電容量で決まる。そのため、エネルギー蓄積型の医用Ｘ線高電圧装置においては、充電用のコンデンサに撮影に必要なエネルギーが充電されて必要な電圧になりＸ線撮影ができるまでの待機時間が必要である。
【０００６】
そこで、本発明は、充電用コンデンサの充電時間を短縮することができるエネルギー蓄積型の医用Ｘ線高電圧装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願発明は、その一例を挙げるならば、交流電源を整流する整流回路と、整流回路からの直流電圧を所定の電圧に変換し一定の電流を出力する充電回路と、充電回路により電圧が印加され充電される電解コンデンサと、電解コンデンサからの直流電力を入力とするＸ線出力回路を有するＸ線高電圧装置であって、電解コンデンサは複数のコンデンサが並列に接続されており、複数のコンデンサのそれぞれが充電回路及びＸ線出力回路と接続、開放可能な複数のスイッチを備え、Ｘ線高電圧装置の使用条件に応じて複数のスイッチを切り替える構成とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、初期充電時間が短縮されることで待機時間を短縮できるＸ線高電圧装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１におけるＸ線高電圧装置の概略ブロック図である。
【図２】従来の充電からＸ線撮影までのシーケンス図である。
【図３】実施例１における充電からＸ線撮影までのシーケンス図である。
【図４】実施例２における充電からＸ線撮影までのシーケンス図である。
【図５】実施例２における充電からＸ線撮影までのシーケンス図である。
【図６】実施例２における充電からＸ線撮影までのシーケンス図である。
【図７】実施例３におけるＸ線高電圧装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例について、以下、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施例におけるＸ線高電圧装置の基本的な構成を示す概略ブロック図である。
【００１２】
図1において、Ｘ線高電圧装置は、例えばコンセントや発動発電機等の電源１からの交流電源を整流する整流回路２と、この整流した直流電圧を所定の電圧に変換し一定の電流を出力する降圧チョッパ回路で構成する充電回路３と、この充電回路３により電圧が印加される電解コンデンサ４と、この電解コンデンサ４の出力を入力とするＸ線出力回路５とで構成される。さらに、電力を供給する電解コンデンサ４を２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の並列構成とし、それぞれのコンデンサＣ１、Ｃ２と、充電回路３及びＸ線出力回路５を接続、開放することのできるスイッチＳＣ１，ＳＣ２からなる切替えスイッチ６を備える。
【００１３】
図２を用いて、通常の、充電からＸ線撮影までのシーケンスを説明する。なお、従来のＸ線高電圧装置の基本的な構成は、図１において電解コンデンサ４が分割されていない１つのコンデンサであり、切替えスイッチ６がなく電解コンデンサ４が充電回路３及びＸ線出力回路５に直結されている構成であり、この構成を前提に以下説明する。
【００１４】
図２において、Ｘ線高電圧装置の電源が投入（ＯＮ）されると発動発電機（ここでは電源を発動発電機として説明する）から整流回路２へ電力が供給される。整流回路２により整流された直流電圧を入力とし降圧チョッパ回路で構成される充電回路３が動作を開始する。この充電回路３は発動発電機の電力容量を超えないような電流を供給するように制御される。充電回路３により供給される電流により電解コンデンサ４が充電されていき、この電解コンデンサ４に印加される電圧は上昇する。このコンデンサ電圧は、例えば発動発電機の電圧が２００Ｖ、５０Ｈｚのときは、２８０Ｖ程度まで（コンデンサ電圧目標値ＶＲ１２）上昇していくが、その電圧より低い閾値であるＸ線撮影を許可するＸ線撮影許可基準値ＶＲ１１に到達する。このＶＲ１１電圧に到達するとＸ線撮影許可信号がＯＮ状態となり、Ｘ線撮影が可能になる。Ｘ線撮影が可能となり、操作者がＸ線撮影をすると（撮影信号ＯＮ）、電解コンデンサに蓄積された電力が消費されるため、電解コンデンサのコンデンサ電圧は低下する。低下すると再び充電回路が動作を開始し、電解コンデンサの電圧は上昇を開始する。
【００１５】
このようなシーケンスで充電とＸ線撮影を繰り返す場合、初期充電時や大電力のＸ線撮影後には、Ｘ線撮影許可基準値ＶＲ１１に電圧が上昇するまで一定の待機時間が必要であった。この待機時間は充電回路から供給される電流と、電解コンデンサの静電容量によって決まるが、例えば初期充電では数十秒から1分程度の待機時間が必要となっていた。
【００１６】
本実施例では、このような待機時間を短縮するために図1の構成を有し、その充電からＸ線撮影までのシーケンスを図３を用いて説明する。
【００１７】
図３において、Ｘ線高電圧装置の電源が投入され、充電回路が動作を開始する。まず、電解コンデンサ４の並列に接続されたＣ１、Ｃ２の内のＣ１に対して充電が開始される。すなわち、スイッチＳＣ１がＯＮ（短絡）され、充電回路３がコンデンサＣ１に接続された状態となり、コンデンサＣ１に充電が開始される。ここでコンデンサＣ１は、図２での電解コンデンサ４の全体静電容量の１／２と設定する。そのため、コンデンサＣ１のコンデンサ電圧は図２に対して１／２の時間でＸ線撮影許可基準値の電圧ＶＲ１１まで上昇する。ここでＸ線の撮影条件が、Ｘ線管にかける電圧である管電圧が高管電圧で大電力を除く条件のときＸ線撮影を許可し、コンデンサＣ１からの電力を使用するＸ線撮影許可信号１をＯＮとしＸ線撮影が可能になる。Ｘ線撮影されない状態のときはスイッチＳＣ１をＯＦＦ（開放）し、充電されていないコンデンサＣ２へのスイッチＳＣ２をＯＮ（短絡）しコンデンサＣ２へ充電を開始する。Ｃ２の電圧がＸ線撮影許可基準値の電圧ＶＲ２１まで到達するとコンデンサＣ２からの電力を使用するＸ線撮影許可信号２がＯＮする。コンデンサＣ１とＣ２のＸ線許可信号が共にON状態のときには全てのＸ線条件、例えば、高管電圧で大電力の条件でのＸ線撮影も可能になる。このように、コンデンサＣ１とＣ２を交互に、Ｘ線撮影許可基準値の電圧まで充電するように、スイッチＳＣ１、ＳＣ２を切り替えることで、小容量のコンデンサによる充電時間の待ち時間を短縮できる。
【００１８】
すなわち、Ｘ線高電圧装置の必要な管電圧は撮影部位により異なり、比較的低い管電圧で足りる場合は、小容量のコンデンサによる充電電圧で撮影が可能であるので、充電時間の待ち時間を短縮できる、また、高管電圧が必要な場合は、コンデンサＣ１とＣ２の両方を用いることで撮影が可能であり、種々の撮影条件に対応しながら、充電時の待ち時間を短縮することができる。
【００１９】
なお、実施例では、電解コンデンサ４を２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の並列構成として説明したが、複数のコンデンサが並列に接続された構成としても良いし、切替えスイッチ６を複数のコンデンサのそれぞれが充電回路３及びＸ線出力回路５に接続、開放することのできる複数のスイッチからなるようにしても良い。
【００２０】
以上のように、本実施例は、交流電源を整流する整流回路と、整流回路からの直流電圧を所定の電圧に変換し一定の電流を出力する充電回路と、充電回路により電圧が印加され充電される電解コンデンサと、電解コンデンサからの直流電力を入力とするＸ線出力回路を有するＸ線高電圧装置であって、電解コンデンサは複数のコンデンサが並列に接続されており、複数のコンデンサのそれぞれが充電回路及びＸ線出力回路と接続、開放可能な複数のスイッチを備え、Ｘ線高電圧装置の使用条件に応じて複数のスイッチを切り替える構成とする
これにより、コンデンサへの初期充電時間が短縮されることで待機時間を短縮できるＸ線高電圧装置を提供できる。
【実施例２】
【００２１】
本実施例は、分割した充電用コンデンサそれぞれへの充電の順番を最適化した例について説明する。
【００２２】
実施例１では、図３で説明したように、コンデンサＣ１とＣ２を交互に、Ｘ線撮影許可基準値の電圧まで充電するシーケンスについて説明したが、本実施例では、コンデンサＣ１とＣ２のコンデンサ電圧を比較し、コンデンサ電圧の高い方のコンデンサから充電を開始するようにした。
【００２３】
図４，５，６に本実施例における充電からＸ線撮影までのシーケンス図を示す。図４はコンデンサＣ１とＣ２のコンデンサ電圧が同じ場合、図５は、コンデンサＣ１のコンデンサ電圧がコンデンサＣ２のコンデンサ電圧より高い場合、図６は、コンデンサＣ２のコンデンサ電圧がコンデンサＣ１のコンデンサ電圧より高い場合のシーケンス図を示している。なお、本実施例における回路構成は、実施例１と同じ図1とする。すなわち、２つに静電容量を分割したコンデンサＣ１、Ｃ２（＝０．５×合計容量Ｃ０）と直列に接続したスイッチＳＣ１，ＳＣ２で構成し、スイッチはそれぞれ独立に動作する。
【００２４】
まず、図４を用いて、コンデンサＣ１とＣ２のコンデンサ電圧が同じ場合について説明する。図４に示すように、まず、コンデンサＣ１とＣ２のコンデンサ電圧ＶＣ１とＶＣ２を比較し、この場合は何れも０Ｖであるので、コンデンサＣ１の充電動作から開始し、Ｃ１の電圧が目標電圧ＶＲ１２まで上昇するとＣ１への充電をやめ、ＳＣ１を開放する。その後Ｃ２の充電を開始する。これは、実施例１での、コンデンサＣ１とＣ２を交互にＸ線撮影許可基準値の電圧まで充電するシーケンスと同じとなる。
【００２５】
次に、図５を用いて、コンデンサＣ１のコンデンサ電圧がコンデンサＣ２のコンデンサ電圧より高い場合について説明する。図５に示すように、例えばＸ線高電圧装置の電源投入後、まず図４と同様に、コンデンサＣ１とＣ２の電圧が等しく、コンデンサＣ１の充電操作を開始し、コンデンサＣ１の電圧が目標電圧まで上昇するとコンデンサＣ１への充電をやめスイッチＳＣ１を開放する。ここでコンデンサＣ２の充電を開始する前にＸ線撮影が実施されるとコンデンサＣ１の電圧は下降しＸ線撮影許可信号がＯＮからＯＦＦになる。ここでコンデンサＣ１の電圧とコンデンサＣ２の電圧を比較し、コンデンサＣ１の電圧が高い場合はコンデンサＣ１から充電を開始し、コンデンサＣ１の電圧が目標電圧ＶＲ１２まで上昇するとコンデンサＣ１への充電をやめスイッチＳＣ１を開放する。その後コンデンサＣ２の充電を開始する。
【００２６】
このようにコンデンサＣ１とＣ２の電圧を検出、比較し、高い電圧が印加されている方から充電を開始することでコンデンサへの充電待機時間をさらに低減することができる。
【００２７】
次に、図６を用いて、コンデンサＣ２のコンデンサ電圧がコンデンサＣ１のコンデンサ電圧より高い場合について説明する。図６に示すように、電源投入後は、図４と同様コンデンサＣ１とＣ２を順に充電する、その後撮影信号がＯＮになると図１におけるコンデンサＣ１と直列に接続されたＳＣ１がＯＮ（短絡）しコンデンサＣ１のエネルギーを利用し、Ｘ線撮影が実施される。その後、コンデンサＣ１への充電が開始される前に撮影信号がＯＮとなると、今度はコンデンサＣ２のエネルギーを利用し、Ｘ線撮影が実施される。この２回のＸ線撮影が終了した時点でコンデンサＣ２の電圧がコンデンサＣ１の電圧より高い場合、コンデンサＣ２から充電が開始されることになる。その後は他のシーケンスと同様である。
【００２８】
このようにコンデンサＣ１とＣ２の電圧を検出、比較し、高い電圧が印加されている方から充電を開始することでコンデンサへの充電待機時間をさらに低減することができる。
【実施例３】
【００２９】
本実施例は、透視撮影装置に適用した場合について説明する。
【００３０】
図７は、本実施例におけるＸ線高電圧装置の概略ブロック図である。図７において、実施例１の図１と異なる部分は、図１は、電力を供給する電解コンデンサ４が２つのコンデンサＣ１、Ｃ２の並列構成とし、それぞれのコンデンサＣ１、Ｃ２を、充電回路３及びＸ線出力回路５と接続、開放するスイッチＳＣ１，ＳＣ２からなる切替えスイッチ６を有していたのに対し、本実施例では、３つのコンデンサを並列構成にした電解コンデンサ７と、それぞれのコンデンサを、充電回路３及びＸ線出力回路５と接続、開放するスイッチからなる切替えスイッチ８を有している点である。他の構成は、図１と同様である。
【００３１】
まず透視撮影装置の動作について簡単に説明する。透視撮影装置では比較的低出力のＸ線条件である透視と、中出力,大出力のＸ線撮影ができる装置であり、透視のＸ線条件は例えば管電圧１２５ｋＶ、管電流４ｍＡ程度である。ただし透視ではＸ線画像を動画として取り込むためＸ線が出力される時間は長くなり、数分から数十分出力することがある。
【００３２】
このような使用条件のため、電力は、電源となる発動発電機と大容量の電解コンデンサの両方から供給しており、透視では低容量の電解コンデンサで十分である。
【００３３】
そこで本実施例では、図７に示すように、電解コンデンサ７をコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の並列構成とし、コンデンサＣ１，Ｃ２は撮影用、コンデンサＣ３は透視用とする。また、コンデンサＣ３はコンデンサＣ１（＝Ｃ２）に比べ低容量の電解コンデンサで構成する。また、それぞれのコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を、充電回路３及びＸ線出力回路５と接続、開放するスイッチＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３からなる切替えスイッチ８を有する。これにより、透視に必要な電圧にＣ３が充電される時間を短縮することができる。また、撮影時にはＣ３に接続されているスイッチＳＣ３を開放し、透視に使用する電解コンデンサの電圧が低下しないようにする。これにより、透視撮影装置が透視として動作するときに同期してスイッチＳＣ３をＯＮ（短絡）に切替えることで撮影後すぐに透視を開始することが可能となる。
【００３４】
このように、電解コンデンサの容量は撮影時に使用するコンデンサＣ１、Ｃ２と透視時に使用するコンデンサＣ３を異なる容量にして、撮影時と透視時で必要な電力を使い分けることで、種々の使用条件に対応しながら、充電時の待ち時間を短縮することができる。
【実施例４】
【００３５】
本実施例は、並列構成にしたコンデンサを充電回路及びＸ線出力回路と接続、開放するスイッチの具体例について説明する。
【００３６】
実施例１から３までは、並列構成にしたそれぞれのコンデンサを切り換えるスイッチについては特に指定していないが、本実施例では、半導体スイッチを使用する構成にする。
【００３７】
半導体スイッチにすることで、例えば連続撮影のような一秒間に数枚撮影を繰り返すようなＸ線撮影時に適用が可能となる。連続撮影のＸ線条件は中出力から大出力まであるが、撮影時間は数十ｍｓと短いという特徴がある。よって、連続撮影用の比較的低容量のコンデンサと半導体の切替スイッチを複数並列に構成することで連続撮影が可能となる。
【００３８】
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…電源、２…整流回路、３…充電回路、４，７…電解コンデンサ、５…Ｘ線出力回路、６，８…切替えスイッチ、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｃ３…透視用コンデンサ、ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３…スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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