(57)【要約】 【課題】電源装置におけるパワーデバイスの破損予測を簡便に行うこと。【解決手段】本実施形態に係る医用画像診断装置電源装置は、パワーデバイスと、測定部と、判定部と、通知部と、を備える。パワーデバイスは、医用画像診断装置における制御部から出力されたドライブ信号に従って駆動する。測定部は、前記パワーデバイスのコレクタエミッタ間電圧に相当するＶｃｅ−ｓａｔ値を測定する。判定部は、前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えているか否かを判定する。通知部は、前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が前記基準値を超えた場合、前記パワーデバイスの駆動を制限する制限指令と所定の警告とを前記制御部へ出力する。【選択図】図２
2022002456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用画像診断装置における制御部から出力されたドライブ信号に従って駆動するパワーデバイスと、
前記パワーデバイスのコレクタエミッタ間電圧に相当するＶｃｅ−ｓａｔ値を測定する測定部と、
前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えているか否かを判定する判定部と、
前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が前記基準値を超えた場合、前記パワーデバイスの駆動を制限する制限指令と所定の警告とを前記制御部へ出力する通知部と、
を備えた医用画像診断装置用電源装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記パワーデバイスの破損に関する上限温度における電流定格に対応する電圧値を、前記基準値として用いる、
請求項１に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記パワーデバイスの破損に関する上限温度より低い所定の温度における前記パワーデバイスの第１の電気的特性と前記上限温度における前記パワーデバイスの第２の電気的特性との対応関係と、前記所定の温度での測定により得られた前記パワーデバイスの第３の電気的特性と、に基づいて設定された初期値の所定数倍を、前記基準値として用いる、
請求項１または２に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項４】
前記パワーデバイスにおけるコレクタ電流の出力指令に基づいて、前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値の測定に関するサンプリングタイミングを生成する生成部をさらに備え、
前記測定部は、前記サンプリングタイミングに従って前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値を測定する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項５】
前記ドライブ信号の調整により前記パワーデバイスの駆動を制限可能な制限部をさらに備え、
前記通知部は、前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が前記基準値を超えた場合、前記制限指令を前記制限部に出力し、
前記制限部は、前記制限指令に基づいて前記ドライブ信号を調整する、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項６】
前記駆動の制限は、前記パワーデバイスの縮退運転であって、前記ドライブ信号のデューティー比の低減と前記ドライブ信号の振幅の低減とのうち少なくとも一つである、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項７】
前記基準値は、前記パワーデバイスにおける複数のコレクタ電流各々に応じて設定される、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項８】
前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値を記憶する記憶部をさらに備え、
前記判定部は、前記記憶されたＶｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加するか否かを判定し、
前記通知部は、前記記憶されたＶｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加する場合、前記制限指令と前記警告とを前記制御部へ出力する、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項９】
前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値の経時変化に基づいて前記パワーデバイスの使用に関する破損予測を算出する算出部をさらに備え、
前記通知部は、前記破損予測を前記制御部へ出力する、
請求項８に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項１０】
前記パワーデバイスは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタにより実現される、
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の医用画像診断装置用電源装置。
【請求項１１】
ホストコンピュータから出力されたドライブ信号に従って駆動するパワーデバイスと、
前記パワーデバイスのコレクタエミッタ間電圧に相当するＶｃｅ−ｓａｔ値を測定する測定部と、
前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えているか否かを判定する判定部と、
前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が前記基準値を超えた場合、前記パワーデバイスの駆動を制限する制限指令と所定の警告とを前記ホストコンピュータへ出力する通知部と、
を備えた電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用画像診断装置用電源装置および電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大電流出力のインバータ回路等を備えた電源装置において、インバータ回路のコア部品であるパワーデバイスとして、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と呼ぶ）が用いられる。ＩＧＢＴは、インバータ回路におけるスイッチング動作を行う際に大きなエネルギーを制御する。ＩＧＢＴにおいて熱疲労に起因する半田クラック等が原因となり熱抵抗が増加した場合、ＩＧＢＴは、破損に至る事がある。ＩＧＢＴが破損すれば電源装置のみならず当該電源装置を用いたシステムに対しても大きな影響を及ぼすことがある。このため、ＩＧＢＴの素子破損を事前に検知することが望まれている。
【０００３】
ＩＧＢＴの素子破損を予測することは困難であり、例えば、破損予測のための温度監視をはじめとした複雑なモニタリングや、ＩＧＢＴを含む回路動作に基づく異常判定条件の定義などが必要となる。このため、ＩＧＢＴの破損予測は、ＩＧＢＴの異常を検知する回路の複雑化を招き、容易では無かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１９５７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、電源装置におけるＩＧＢＴの破損予測を簡便に行うことである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係る医用画像診断装置電源装置は、ＩＧＢＴと、測定部と、判定部と、通知部と、を備える。ＩＧＢＴは、医用画像診断装置における制御部から出力されたドライブ信号に従って駆動する。測定部は、前記ＩＧＢＴのコレクタエミッタ間電圧（以下、Ｖｃｅ−ｓａｔ値と呼ぶ）を測定する。判定部は、前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えているか否かを判定する。通知部は、前記Ｖｃｅ−ｓａｔ値が前記基準値を超えた場合、前記ＩＧＢＴの駆動を制限する制限指令と所定の警告とを前記制御部へ出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係る医用画像診断装置用電源装置の機能ブロックの構成の一例を示す図。
【図２】図２は、実施形態に係り、医用画像診断装置用電源装置におけるハードウェア構成の一例を示す図。
【図３】図３は、実施形態に係り、コレクタ電流の電流波形に対するサンプリングタイミングの一例を示す図。
【図４】図４は、実施形態に係り、ジャンクション温度が２５℃における代表特性曲線と、第１のコレクタ電流に対応するＶｃｅ−ｓａｔ値との一例を示す図。
【図５】図５は、実施形態に係り、ジャンクション温度が２５℃における代表特性曲線と、複数のコレクタ電流に対応する複数のＶｃｅ−ｓａｔ値との一例を示す図。
【図６】図６は、実施形態に係り、第１のコレクタ電流に関して、ジャンクション温度が２５℃の代表特性曲線におけるＶｃｅ−ｓａｔ値と、ジャンクション温度が１５０℃の代表特性曲線におけるＶｃｅ−ｓａｔ値とによる電圧差異を示す図。
【図７】図７は、実施形態に係り、第２乃至第ｎのコレクタ電流にそれぞれ対応するＶｃｅ−ｓａｔ値による複数の電圧差異を示す図。
【図８】図８は、実施形態に係り、複数のコレクタ電流に対応する複数のＶｃｅ−ｓａｔ値の初期値を示す曲線である初期校正カーブの一例を示す図。
【図９】図９は、実施形態に係り、ＩＧＢＴの異常の原因の一例を示す図。
【図１０】図１０は、実施形態に係り、ジャンクション温度が２５℃から１５０℃に変化した場合において、所定のコレクタ電流に対するＶｃｅ−ｓａｔ値の変化の一例を示す図。
【図１１】図１１は、実施形態に係り、異常検知処理の手順の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、医用画像診断装置に用いられる電源装置（以下、医用画像診断装置用電源装置と呼ぶ）について説明する。医用画像診断装置は、例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴イメージング装置、Ｘ線診断装置、核医学診断装置などである。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
【０００９】
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る医用画像診断装置用電源装置１の機能ブロックの構成の一例を示す図である。医用画像診断装置用電源装置１は、パワーデバイス１１と、制限部１３と、生成部１５と、測定部１７と、記憶部１９と、算出部２１と、判定部２３と、通知部２５とを備える。パワーデバイス１１と、制限部１３と、生成部１５と、測定部１７と、判定部２３と、通知部２５とについて、図２を参照して、医用画像診断装置用電源装置１に関するハードウェア構成を説明する。
【００１０】
図２は、医用画像診断装置用電源装置１におけるハードウェア構成の一例を示す図である。医用画像診断装置用電源装置１におけるハードウェア構成は、Ｖｃｅ−ｓａｔ監視回路１０を有する。Ｖｃｅ−ｓａｔ監視回路１０は、パワーデバイスに相当するＩＧＢＴ１１１におけるエミッタ１１５とコレクタ１１７との間の電圧を示すＶｃｅ−ｓａｔ値を監視する。
【００１１】
パワーデバイス１１は、ハードウェア構成として、例えば、ＩＧＢＴ１１１により実現される。ＩＧＢＴ１１１は、電力供給先に対する電力制御を用途として用いられる。ＩＧＢＴ１１１は、医用画像診断装置における制御部から出力されたドライブ信号に従って駆動する。ＩＧＢＴ１１１におけるゲート１１３は、ドライブ制限回路１３１の出力端子に電気的に接続される。
【００１２】
なお、ドライブ制限回路１３１が省略される場合、ゲート１１３は、医用画像診断装置における制御部に電気的に接続される。ＩＧＢＴ１１１におけるエミッタ１１５は、電力供給先（例えば、磁気共鳴イメージング装置における傾斜磁場電源や、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置またはＸ線診断装置における高電圧発生装置など）の電源入力端子に、電気的に接続される。ＩＧＢＴ１１１におけるコレクタ１１７は、電力供給元（例えば、商用電源から供給される交流電源や、それを整流した直流電源など）に、電気的に接続される。ＩＧＢＴ１１１は、既存の半導体素子なため、説明は省略する。なお、パワーデバイス１１のハードウェアとしての実現は、ＩＧＢＴ１１１に限定されず、他のパワートランジスタなどにより実現されてもよい。
【００１３】
制限部１３は、医用画像診断装置における制御部から出力されたドライブ信号の調整により、パワーデバイス１１の駆動を制限する。制限部１３は、ハードウェア構成として、ドライブ制限回路１３１により実現される。ドライブ制限回路１３１は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：以下、ＤＳＰと呼ぶＤＳＰ）などのマイクロプロセッサにより実現される。なお、ドライブ制限回路１３１は、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）などにより実現されてもよい。
【００１４】
ドライブ制限回路１３１は、通知部２５から出力された制限指令に基づいて、制御部から出力されたドライブ信号を調整する。ドライブ信号の調整は、パワーデバイス１１の駆動の制限であって、具体的には、ＩＧＢＴ１１１の縮退運転に対応する。ＩＧＢＴ１１１の縮退運転は、例えば、医用画像診断装置に対するフェイルソフト（ｆａｉｌ  ｓｏｆｔ）に関するものであって、ＩＧＢＴ１１１に対する負荷を軽減させてＩＧＢＴ１１１を駆動することに対応する。なお、ドライブ制限回路１３１は、制限指令の受信を契機として、ＩＧＢＴ１１１の駆動を停止するように、ドライブ信号を調整してもよい。
【００１５】
具体的には、ドライブ制限回路１３１は、異常通知回路２５１から出力された制限指令の受信を契機として、例えば、ドライブ信号のデューティー（Ｄｕｔｙ）比の低減（すなわちＯＮ時間の低減）とドライブ信号の振幅の低減とのうち少なくとも一つを実行する。ドライブ制限回路１３１は、デューティー比の低減とドライブ信号の振幅の低減とのうち少なくとも一つにより調整されたドライブ信号を、ＩＧＢＴ１１１のゲート１１３に出力する。なお、ドライブ制限回路１３１により実行される機能は、医用画像診断装置における制御部において、ＩＧＢＴ１１１のドライブ信号を生成する回路により実行されてもよい。このとき、図１に示す制限部１３すなわち図２に示すドライブ制限回路１３１は、省略されてもよい。
【００１６】
生成部１５は、ハードウェア構成として、サンプリングタイミング生成回路１５１により実現される。例えば、サンプリングタイミング生成回路１５１は、ＤＳＰや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤなどにより実現される。サンプリングタイミング生成回路１５１は、ＩＧＢＴ１１１のコレクタ１１７におけるコレクタ電流Ｉｃの出力指令に基づいて、測定部１７によるＶｃｅ−ｓａｔ値の測定に関するサンプリングタイミングを生成する。
【００１７】
図３は、コレクタ電流Ｉｃの電流波形に対するサンプリングタイミングの一例を示す図である。図３に示すように、サンプリングタイミングは、コレクタ電流Ｉｃが例えば３００Ａで一定となる期間（サンプリングウィンドウ）に相当する。図３に示すように、サンプリングウィンドウは、例えば、コレクタ電流Ｉｃが数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃに亘って一定となる期間に相当する。これにより、コレクタ電流Ｉｃが一定となる期間において、Ｖｃｅ−ｓａｔ値が測定される。
【００１８】
測定部１７は、ハードウェア構成として、Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１により実現される。例えば、Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、ＤＳＰや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤなどにより実現される。Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、ＩＧＢＴ１１１における電気的特性を監視する。電気的特性は、例えば、コレクタ電流Ｉｃと、コレクタ電圧Ｖｃと、エミッタ電圧Ｖｅとの関係であって、ＩＧＢＴ１１１の温度に依存する。Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、ＩＧＢＴ１１１におけるコレクタ１１７とエミッタ１１５との間におけるＶｃｅ−ｓａｔ値を測定する。
【００１９】
具体的には、Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、サンプリングタイミング生成回路１５１から出力されたサンプリング指令、すなわちコレクタ電流Ｉｃが一定となるサンプリングタイミングに従って、当該サンプリングタイミングにおけるコレクタ電流Ｉｃに対応するＶｃｅ−ｓａｔ値を測定する。より詳細には、Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、サンプリングタイミングにおいて、ＩＧＢＴ１１１におけるコレクタ電圧Ｖｃを測定する。また、Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、サンプリングタイミングにおいて、ＩＧＢＴ１１１におけるエミッタ電圧Ｖｅを測定する。Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、コレクタ電圧Ｖｃとエミッタ電圧Ｖｅとの差分を計算することにより、Ｖｃｅ−ｓａｔ値を測定する。Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値を、記憶部１９と判定部２３とに出力する。
【００２０】
記憶部１９は、ハードウェア構成として、種々の情報を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリにより実現される。なお、記憶部１９のハードウェア構成は、これらのメモリに限定されず、他の記憶装置により実現されてもよい。記憶部１９は、少なくとも一つの基準値（すなわち閾値や初期値）を記憶する。なお、基準値は、コレクタ１１７における複数のコレクタ電流各々に応じて予め設定され、記憶部１９に記憶されてもよい。記憶部１９は、複数のコレクタ電流に対する複数の基準値を、対応表、例えばルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）形式で記憶する。また、記憶部１９は、ＩＧＢＴ１１１の使用開始時点から継続的に測定された複数のＶｃｅ−ｓａｔ値を、測定日時とともにログとして記憶する。記憶部１９は、ユーザにより予め設定された所定の期間を記憶する。
【００２１】
算出部２１は、ハードウェア構成として、例えば、ＤＳＰや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤなどにより実現される。算出部２１は、測定日時とともに記憶された複数のＶｃｅ−ｓａｔ値を用いて、Ｖｃｅ−ｓａｔ値の経時変化を算出する。算出部２１は、算出された経時変化に基づいて、ＩＧＢＴ１１１の破損予測を算出する。例えば、算出部２１は、Ｖｃｅ−ｓａｔ値の増加傾向とＩＧＢＴ１１１のパワーサイクルデータとを組み合わせることで、より長い期間でのＩＧＢＴ１１１の破損予測を算出する。算出部２１は、算出された破損予測や経時変化を通知部２５へ出力する。なお、算出された破損予測は、破損予測の算出日時とともに、記憶部１９に記憶されてもよい。算出された破損予測は、本医用画像診断装置用電源装置１のメンテナンス時に予防保全の為の情報として利用される。なお、本医用画像診断装置用電源装置１において、算出されたＩＧＢＴ１１１の破損予測による予防保全が必要とされない場合、本算出部２１やＩＧＢＴ１１１の破損予測に関する各種処理等は省略可能となる。
【００２２】
判定部２３は、ハードウェア構成として、異常判定回路２３１により実現される。例えば、異常判定回路２３１は、ＤＳＰや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤなどにより実現される。異常判定回路２３１は、自身の不図示のメモリに記憶された基準値と、測定部１７により測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値とを用いて、ＩＧＢＴ１１１の異常を判定する。例えば、異常判定回路２３１は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えているか否かを判定する。なお、基準値は、記憶部１９に記憶されてもよい。基準値は、コレクタ電流Ｉｃに対するＶｃｅ−ｓａｔ値に関する基準を示す値である。基準値は、閾値と初期値とのうち少なくとも一つに対応する。
【００２３】
閾値（異常判定閾値）は、ＩＧＢＴ１１１の破損に関する限界を示す限界値であって、例えば、ＩＧＢＴ１１１における定格上限温度条件（例えば、ジャンクション温度Ｔｊ＝１５０℃）における電流定格（コレクタ電流）に対応するＶｃｅ−ｓａｔ値に相当する。すなわち、閾値は、パワーデバイス１１の破損に関する上限温度における電流定格に対応するコレクタ１１７とエミッタ１１５との間の電圧に相当する。以下、まず初期値について説明し、次いで、異常判定回路２３１によるＩＧＢＴ１１１の異常の判定について説明する。
【００２４】
（初期値）
ＩＧＢＴの電気的特性は、温度に依存し、電圧と電流との相関を示すＶｃｅ−ｓａｔ特性等の曲線（素子特性カーブ）で表される。ＩＧＢＴの電気的特性（データシート）は、ＩＧＢＴを製造するメーカーから提供される。メーカーから提供される当該電気的特性は、メーカーにより製造された複数のＩＧＢＴの代表値を示すものである。すなわち、ＩＧＢＴの電気的特性は、個体ごとにばらつく。このため、初期値は、代表値を示す電気的特性（以下、代表特性曲線と呼ぶ）を、医用画像診断装置用電源装置１に搭載されたＩＧＢＴ１１１に合わせて校正（キャリブレーション）したもの（以下、初期校正カーブと呼ぶ）に対応する。初期値は、ＩＧＢＴ１１１の経年劣化の基準を示す値に対応する。初期値は、医用画像診断装置用電源装置１の製造の段階において実装されるＩＧＢＴ１１１における電圧、電流、温度の相関を測定することにより、導出される。以下、初期値の導出の手順について説明する。
【００２５】
代表特性曲線に関する温度（ジャンクション温度）に関して、一定の電流出力条件で、Ｖｃｅ−ｓａｔ値が測定される。電流出力条件とは、例えば、ＩＧＢＴ１１１におえるコレクタ電流Ｉｃの値に対応する。Ｖｃｅ−ｓａｔ値の測定において、ＩＧＢＴ１１１のケース温度Ｔｃも合わせて測定される。測定されたケース温度Ｔｃと、電流出力条件と、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値（または、コレクタ電圧Ｖｃおよびエミッタ電圧Ｖｅ）とに基づいて、所定の計算式によりジャンクション温度Ｔｊが算出される。ケース温度Ｔｃからジャンクション温度Ｔｊを算出する当該計算式としては、既存の計算式が適宜利用可能である。以下、説明を具体的にするために、初期値の導出においてＶｃｅ−ｓａｔ値の測定に関するジャンクション温度Ｔｊは、２５℃であるものとして説明するが、これに限定されない。
【００２６】
計算されたジャンクション温度と代表特性曲線に関する温度とが解離していた場合、電流出力条件を維持して、別途外部の熱源によりＩＧＢＴ１１１の温度を操作して、Ｖｃｅ−ｓａｔ値を再度測定してもよい。
【００２７】
図４は、ジャンクション温度Ｔｊが２５℃における代表特性曲線２５ＣＣと、第１のコレクタ電流Ｉｃ１に対応するＶｃｅ−ｓａｔ値Ｖｃｅ−ｓａｔ１との一例を示す図である。図４に示すように、第１のコレクタ電流Ｉｃ１は、例えば１００Ａであって、ジャンクション温度Ｔｊが２５℃となる条件の時に、サンプリングタイミングに基づきＶｃｅ−ｓａｔ値が測定される。図４におけるＶｃｅ−ｓａｔ（代表値）は、代表特性曲線２５ＣＣにおいて、第１のコレクタ電流Ｉｃ１が１００Ａの時のＶｃｅ−ｓａｔ値を示している。ジャンクション温度Ｔｊが２５℃における代表特性曲線２５ＣＣは、ＩＧＢＴ１１１の破損に関する上限温度より低い所定の温度におけるＩＧＢＴ１１１の第１の電気的特性に相当する。
【００２８】
電流出力条件すなわちＩＧＢＴ１１１におけるコレクタ電流Ｉｃを変化させて、ジャンクション温度Ｔｊが２５℃におけるｎ個（ｎは２以上の自然数）のＶｃｅ−ｓａｔ値が測定される。図５は、ジャンクション温度Ｔｊが２５℃における代表特性曲線２５ＣＣと、複数のコレクタ電流Ｉｃ１〜Ｉｃｎに対応する複数のＶｃｅ−ｓａｔ値Ｖｃｅ−ｓａｔ１〜Ｖｃｅ−ｓａｔｎとの一例を示す図である。図５に示すように、第１乃至第ｎのコレクタ電流Ｉｃ１〜Ｉｃｎに対応する複数のＶｃｅ−ｓａｔ値Ｖｃｅ−ｓａｔ１〜Ｖｃｅ−ｓａｔｎのプロットから、ジャンクション温度が２５℃に関するＩＧＢＴ１１１特有の電気的特性を示す曲線（以下、固有曲線と呼ぶ）２５ＵＣが得られる。
【００２９】
ＩＧＢＴ１１１に関してメーカーから提供された複数のジャンクション温度に対応する複数の代表特性曲線のうち、代表特性曲線２５ＣＣと、ＩＧＢＴ１１１の使用限界のジャンクション温度（以下、上限温度と呼ぶ）の代表特性曲線とに基づいて、複数のコレクタ電流各々におけるＶｃｅ−ｓａｔ値の差（以下、電圧差異と呼ぶ）が計算される。上限温度の代表特性曲線は、上限温度におけるＩＧＢＴ１１１の第２の電気的特性に相当する。以下、説明を具体的にするために、上限温度は、１５０℃であるものとする。すなわち、上限温度１５０℃と所定の温度２５℃とに関するＩＧＢＴ１１１の電気的特性を示す２つの代表特性曲線において同一のコレクタ電流Ｉｃに対するＶｃｅ−ｓａｔ値の差が、複数のコレクタ電流各々に応じて計算される。
【００３０】
図６は、第１のコレクタ電流Ｉｃ１に関して、代表特性曲線２５ＣＣにおけるＶｃｅ−ｓａｔ値＠２５ＣＣと、代表特性曲線１５０ＣＣにおけるＶｃｅ−ｓａｔ値＠１５０ＣＣとによる電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔ１を示す図である。図７は、第２〜第ｎのコレクタ電流Ｉｃ２〜Ｉｃｎにそれぞれ対応する電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔ２〜ΔＶｃｅ−ｓａｔｎを示す図である。図６および図７に示すように、複数のコレクタ電流各々に関して電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔが計算される。
【００３１】
次いで、第１の電気的特性２５ＣＣと第２の電気的特性１５０ＣＣとの対応関係と、ＩＧＢＴ１１１の使用前において所定の温度での測定により得られたＩＧＢＴ１１１の第３の電気的特性（固有曲線２５ＵＣ）と、に基づいて初期値が設定される。具体的には、固有曲線２５ＵＣにおける複数のコレクタ電流（第１〜第ｎのコレクタ電流Ｉｃ１〜Ｉｃｎ）に対応する複数のＶｃｅ−ｓａｔ値（Ｖｃｅ−ｓａｔ１〜Ｖｃｅ−ｓａｔｎ）に、当該複数のコレクタ電流に対応する複数の電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔ１〜ΔＶｃｅ−ｓａｔｎをそれぞれ加算することにより、上限温度における各電流出力条件すなわち各コレクタ電流に応じたＶｃｅ−ｓａｔ値が得られる。第１の電気的特性２５ＣＣと第２の電気的特性１５０ＣＣとの対応関係は、電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔ１〜ΔＶｃｅ−ｓａｔｎに相当する。上記により得られたコレクタエミッタ間電圧が、初期値に相当する。換言すれば、得られた複数の初期値は、医用画像診断装置用電源装置１に実装されたＩＧＢＴ１１１に関して、上限温度における複数のコレクタ電流各々に対応するＶｃｅ−ｓａｔ値である。
【００３２】
図８は、複数のコレクタ電流に対応する複数の初期値を示す曲線である初期校正カーブ１５０ＵＣの一例を示す図である。図８に示すように、第１のコレクタ電流Ｉｃ１に対応する第１の初期値ＩＶｃｅ−ｓａｔ１は、固有曲線２５ＵＣにおける第１のコレクタ電流Ｉｃ１に対応するコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅ−ｓａｔ１に電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔ１を加えることで得られる。また、第２のコレクタ電流Ｉｃ２に対応する第２の初期値ＩＶｃｅ−ｓａｔ２は、固有曲線２５ＵＣにおける第２のコレクタ電流Ｉｃ２に対応するコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅ−ｓａｔ２に電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔ２を加えることで得られる。第３のコレクタ電流Ｉｃ３に対応する第３の初期値ＩＶｃｅ−ｓａｔ３は、固有曲線２５ＵＣにおける第３のコレクタ電流Ｉｃ３に対応するコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅ−ｓａｔ３に電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔ３を加えることで得られる。以下同様にして、第ｎのコレクタ電流Ｉｃｎに対応する第ｎの初期値ＩＶｃｅ−ｓａｔｎは、固有曲線２５ＵＣにおける第ｎのコレクタ電流Ｉｃｎに対応するコレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅ−ｓａｔｎに電圧差異ΔＶｃｅ−ｓａｔｎを加えることで得られる。
【００３３】
図８に示す初期校正カーブ１５０ＵＣは、それぞれのＩＧＢＴの個体差を、医用画像診断装置用電源装置１に実装されたＩＧＢＴ１１１に関して、代表特性曲線１５０ＣＣに反映させた曲線に相当する。換言すれば、初期校正カーブ１５０ＵＣは、医用画像診断装置用電源装置１に実装されたＩＧＢＴ１１１の実測に基づいて、代表特性曲線１５０ＣＣを校正した曲線に対応する。なお、上記説明では、異なる電流出力条件（コレクタ電流）でプロットされた固有曲線を用いて、初期校正カーブ１５０ＵＣが生成されたが、一つの電流出力条件に限定して初期値を算出する場合、電流出力条件（コレクタ電流）を変更して測定およびプロットを行う処理は省略することが可能である。以下、ＩＧＢＴ１１１の異常の判定について説明する。
【００３４】
異常判定回路２３１は、Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１により測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えているか否かを判定する。異常判定回路２３１は、Ｖｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えている場合、測定に関するＩＧＢＴ１１１に異常が発生していると判定する。このとき、異常判定回路２３１は、ＩＧＢＴ１１１に対する異常の検知（以下、異常検知と呼ぶ）を、通知部２５に出力する。
【００３５】
例えば、異常判定回路２３１は、閾値を基準値として用いて、Ｖｃｅ−ｓａｔ値が閾値を超えている場合、測定に関するＩＧＢＴ１１１に異常が発生していると判定する。また、異常判定回路２３１は、初期値の所定数倍を基準値として用いて、Ｖｃｅ−ｓａｔ値が初期値の所定数倍を超えている場合、測定に関するＩＧＢＴ１１１に異常が発生していると判定する。所定数倍は、例えば、２乃至３倍から１０倍程度である。以下、ＩＧＢＴ１１１に関する異常について説明する。
【００３６】
図９は、ＩＧＢＴ１１１の異常の原因の一例を示す図である。ここでは説明を簡単にするため、ベースプレート上の絶縁基板等は省略している。図９に示すように、ＩＧＢＴ１１１への入出力各々は、例えば、図９に示すボンディングワイヤ１１９を介して外部の金属層１２０などと、電気的に接続される。ＩＧＢＴ１１１は、例えば、半田１２２を介してベースプレート１２４に設置される。ベースプレート１２４には、ＩＧＢＴ１１１において発生した熱が、半田１２２を介して伝達される。ベースプレート１２４は、ＩＧＢＴ１１１で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を有する。
【００３７】
ＩＧＢＴ１１１とベースプレート１２４間の熱伝達経路上の素材は、一般的に線膨張係数が異なる。このため、ＩＧＢＴ１１１とベースプレート１２４との接合部に相当する半田１２２には、ＩＧＢＴ１１１の動作に伴う熱疲労（金属疲労）により、図９に示すようなクラック１２６が生じることがある。クラック１２６は、ＩＧＢＴ１１１とベースプレート１２４との間における熱抵抗を増加させる。クラック１２６の発生による熱抵抗の増加に伴って、ジャンクション温度ＴｊなどのＩＧＢＴ１１１の温度は上昇する。
【００３８】
図１０は、ジャンクション温度Ｔｊが２５℃から１５０℃に変化した場合において、所定のコレクタ電流Ｉｃｐに対するＶｃｅ−ｓａｔ値の変化の一例を示す図である。すなわち、図１０は、ＩＧＢＴ１１１に関する熱抵抗増加によるＶｃｅ−ｓａｔ値の特性の変化を示している。図１０などに示すように、ＩＧＢＴ１１１の電気的特性（代表特性曲線２５ＣＣおよび代表特性曲線１５０ＣＣ）は、ＩＧＢＴ１１１の温度、例えばジャンクション温度Ｔｊに依存する。すなわち、電流出力（コレクタ電流Ｉｃ）に対するＶｃｅ−ｓａｔ値の関係はＩＧＢＴ１１１の温度条件により異なる。このため、同一の電流出力条件すなわち同一のコレクタ電流ＩｃでＩＧＢＴ１１１が動作するとき、ＩＧＢＴ１１１の経時変化により電流出力であるコレクタ電流ＩｃとＶｃｅ−ｓａｔ値との関係が変化した（崩れた）場合、ＩＧＢＴ１１１の温度条件に変化が生じたことになる。
【００３９】
測定部１７により測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値をメーカーから提供された代表特性曲線に照らし合わせた場合、例としてコレクタ電流ＩｃとＶｃｅ−ｓａｔ値との関係がＩＧＢＴ１１１の動作条件における設計上想定されるジャンクション温度Ｔｊ＝８０℃相当の代表特性曲線と整合していれば、ＩＧＢＴ１１１の使用に問題は無い。しかしながら、ＩＧＢＴ１１１の経時変化により設計の想定と乖離したジャンクション温度Ｔｊ＝１５０℃相当の代表特性曲線にＶｃｅ−ｓａｔ値が位置する場合、異常判定回路２３１は、ＩＧＢＴ１１１に何かしらの温度上昇の増加が発生したと判断することができる。換言すれば、上述のように代表特性曲線には電圧、電流、温度の相関が有ることから、半田１２２におけるクラック１２６の発生等による熱抵抗増加に起因するＩＧＢＴ１１１の温度上昇が、電気的特性に性能劣化方向として現れる。このため、ＩＧＢＴ１１１の電気的特性の監視により、電圧、電流、ジャンクション温度の関係が変化したことを契機として、ＩＧＢＴ１１１の異常の兆候やＩＧＢＴ１１１の特性の劣化を捉える事が可能となる。
【００４０】
これらのことから、ＩＧＢＴ１１１の温度が２５℃から１５０℃に上昇した場合、図１０に示すように、Ｖｃｅ−ｓａｔ値は、Ｖｃｅ−ｓａｔ  ｐ１からＶｃｅ−ｓａｔ  ｐ２に増加する。このため、異常判定回路２３１は、一定のコレクタ電流Ｉｃに対して、Ｖｃｅ−ｓａｔ値と基準値（閾値及び初期値）とを比較することにより、ＩＧＢＴ１１１の異常を検知することができる。なお、図２における異常判定回路２３１内の判断等については、後程詳述する。
【００４１】
なお、ＩＧＢＴ１１１の異常は、クラック１２６に起因する熱破損に関するものに限定されず、例えば、ベースプレート１２４などの放熱板に接続された放熱回路の不具合に起因するものなどであってもよい。放熱回路は、例えば、空冷機器や水冷機器などの冷却機に搭載される。空冷機器の不具合は、例えば、冷却ファンに関するベアリングの損傷などである。また、水冷機器の不具合は、例えば、冷媒液の循環に関する配管の詰まりなどである。また、放熱板と放熱回路の接続に用いられるＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）の不具合として、例えば、放熱グリスの分離による劣化なども含まれる。本実施形態によれば、冷却機器の不具合を、ＩＧＢＴ１１１の異常として検知することも可能である。
【００４２】
異常判定回路２３１は、記憶部１９に記憶されたＶｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加するか否かを判定する。同一のコレクタ電流Ｉｃにおいて、Ｖｃｅ−ｓａｔ値の増加が所定の期間に亘って継続的に増加することは、少なくとも所定の期間に亘ってＩＧＢＴ１１１の劣化が継続していることを示している。このため、異常判定回路２３１は、所定の期間に亘ってＶｃｅ−ｓａｔ値が継続して増加していることを契機として、ＩＧＢＴ１１１の異常を検知する。
【００４３】
通知部２５は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えた場合、すなわち判定部２３からの異常検知の受信を契機として、パワーデバイス１１の駆動を制限する制限指令と所定の警告とを制御部へ出力する。通知部２５は、ハードウェア構成として、異常通知回路２５１により実現される。異常通知回路２５１は、例えば、例えば、ＤＳＰや、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤなどにより実現される。異常通知回路２５１は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えた場合、制限指令をドライブ制限回路１３１に出力する。
【００４４】
また、異常通知回路２５１は、記憶部１９に記憶されたＶｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加する場合、制限指令と警告とを制御部へ出力してもよい。異常通知回路２５１は、算出部２１により算出された破損予測を制御部に出力してもよい。なお、異常通知回路２５１は、警告および破損予測などを、本医用画像診断装置用電源装置１が搭載された医用画像診断装置におけるディスプレイに標示させてもよいし、当該医用画像診断装置のメンテナンスを行うサービスセンターに送信してもよい。
【００４５】
以上が、本実施形態に係る医用画像診断装置用電源装置１に関する概要説明である。以下、医用画像診断装置用電源装置１において実行されるＩＧＢＴ１１１の異常を検知する処理の手順（以下、異常検知処理と呼ぶ）について説明する。図１１は、異常検知処理の手順の一例を示すフローチャートである。図１１に示す異常検知処理の実行に先立って、ＩＧＢＴ１１１に関する代表特性曲線の校正、すなわち初期値や初期校正カーブ１５０ＵＣの導出は、予め実行されているものとする。異常検知処理は、医用画像診断装置用電源装置１が搭載された医用画像診断装置の起動時や、当該医用画像診断装置の動作中におけるＩＧＢＴ１１１の状態を監視するときに、実行される。
【００４６】
（異常検知処理）
（ステップＳ１１１）
初期値や初期校正カーブ１５０ＵＣに関するコレクタ電流の出力指令が医用画像診断装置の制御部から出力されると、サンプリングタイミング生成回路１５１は、コレクタ電流Ｉｃの出力指令に基づいて、サンプリングウィンドウ、すなわちサンプリングタイミングを設定する。サンプリングタイミング生成回路１５１は、設定されたサンプリングタイミングを、Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１に出力する。
【００４７】
（ステップＳ１１２）
Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、設定されたサンプリングタイミングで、Ｖｃｅ−ｓａｔ値を測定する。Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路１７１は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値を、記憶部１９および異常判定回路２３１に出力する。このとき、異常判定回路２３１は、基準値（閾値及び初期値）を、記憶部１９から読み出す。なお、基準値の読み出しは、以下のステップＳ１１３以前であれば、どのタイミングで実行されてもよい。なお、本ステップにおいて、Ｖｃｅ−ｓａｔ値の増加傾向から、算出部２１によりＩＧＢＴ１１１の破損予測が算出され、算出された破損予測が異常通知回路２５１により制御部等に出力されてもよい。
【００４８】
（ステップＳ１１３）
異常判定回路２３１は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値と、出力指令におけるコレクタ電流の値に対応する閾値とを比較する。測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が閾値以上であれば（ステップＳ１１３のＹＥＳ）、異常判定回路２３１は、異常検知を、図２に示すように異常通知回路２５１に出力する。測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が閾値未満であれば、（ステップＳ１１３のＮＯ）、ステップＳ１１４の処理が実行される。
【００４９】
（ステップＳ１１４）
異常判定回路２３１は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値と、出力指令におけるコレクタ電流の値に対応する初期値の所定数倍とを比較する。測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が初期値より十分大きい場合、すなわち測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が初期値の所定数倍より大きければ（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、異常判定回路２３１は、異常検知を、図２に示すように異常通知回路２５１に出力する。測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が初期値より十分大きくない場合、すなわち測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が初期値の所定数倍より小さければ（ステップＳ１１４のＮＯ）、ステップＳ１１５の処理が実行される。
【００５０】
（ステップＳ１１５）
異常判定回路２３１は、Ｖｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加するか否かを判定する。換言すれば、異常判定回路２３１は、Ｖｃｅ−ｓａｔ値のログを用いて、ＩＧＢＴ１１１の自己診断を行う。異常判定回路２３１による自己診断は、Ｖｃｅ−ｓａｔ値の変化（増加）が継続するようならＩＧＢＴ１１１の異常の兆候として検知することに相当する。本ステップにおける判定処理は、ＩＧＢＴ１１１の経年劣化を判定することに相当する。Ｖｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加する場合（ステップＳ１１５のＹＥＳ）、ステップＳ１１６の処理が実行される。
【００５１】
Ｖｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加してない場合（ステップＳ１１５のＮＯ）、ステップＳ１１１の処理が実行される。すなわち、ステップＳ１１３乃至Ｓ１１５の判定結果がいずれもＮＯである場合、ステップＳ１１１の処理が繰り返される。これにより、ＩＧＢＴ１１１の状態（異常または正常）は、常時監視されることとなる。なお、本ステップの処理は、ステップＳ１１３やステップＳ１１４の処理の前段に実行されてもよい。
【００５２】
（ステップＳ１１６）
ステップＳ１１３乃至Ｓ１１５においてＹＥＳである場合、すなわち異常検知が異常判定回路２３１から出力されると、異常通知回路２５１は、制限指令をドライブ制限回路１３１と制御部とに出力する。加えて、異常通知回路２５１は、所定の警告を制御部へ出力する。
【００５３】
（ステップＳ１１７）
ドライブ制限回路１３１は、縮退運転でＩＧＢＴ１１１を駆動する。なお、縮退運転は、本医用画像診断装置用電源装置１が搭載された医用画像診断装置の制御部により実行されてもよい。また、本ステップＳ１１７において、ＩＧＢＴ１１１の駆動を停止することも可能である。
【００５４】
本実施形態における技術的思想の変形例として、本医用画像診断装置用電源装置１が搭載された医用画像診断装置の動作中において、サンプリングウィンドウの条件が成立せずサンプリングタイミングが設定できない場合、ステップＳ１１２において、常時Ｖｃｅ−ｓａｔ値を測定してもよい。このとき、本変形例によれば、電流出力条件に関わらず、ステップＳ１１３からステップＳ１１５のうち少なくとも一つの処理を常時実行することができる。また、本実施形態における技術的思想の他の変形例として、ＩＧＢＴ１１１の異常を判定するステップＳ１１３からステップＳ１１５の処理のうち少なくとも一つが実行されてもよい。
【００５５】
以上に述べた実施形態に係る医用画像診断装置用電源装置１によれば、医用画像診断装置における制御部から出力されたドライブ信号に従ってパワーデバイス１１を駆動し、パワーデバイス１１のコレクタ１１７とエミッタ１１５との間のＶｃｅ−ｓａｔ値を測定し、コレクタ１１７におけるコレクタ電流Ｉｃに対するＶｃｅ−ｓａｔ値に関する基準値をＶｃｅ−ｓａｔ値が超えているか否かを判定し、Ｖｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えた場合、パワーデバイス１１の駆動を制限する制限指令と所定の警告とを医用画像診断装置の制御部へ出力する。また、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、パワーデバイス１１の破損に関する上限温度における電流定格に対応する電圧値（閾値）を、複数のコレクタ電流各々に応じて、基準値として用いる。
【００５６】
これにより、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、インバータ回路で使用しているパワーデバイスであるＩＧＢＴ１１１の電気的特性の熱依存性と基準値とを利用して、熱によるＩＧＢＴ１１１の異常の有無を、ＩＧＢＴ１１１の電気的特性の変化の観点から判定する。すなわち、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、ＩＧＢＴ１１１の熱疲労に起因する半田１２２のクラック１２６等による熱抵抗増加と、当該熱抵抗の増加に伴うＩＧＢＴ１１１の温度上昇によるＩＧＢＴ１１１の電気的特性の変化を検知する事で、ＩＧＢＴ１１１の破損予測を行うことができる。
【００５７】
これらのことから、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、メーカーの提供による素子特性カーブを利用することで、監視するのは電圧、電流等の電気的特性のみとし、ＩＧＢＴ１１１の温度監視等は不要となる。これにより、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、ＩＧＢＴ１１１の温度を計測する温度センサー、およびＩＧＢＴ１１１の温度監視や回路動作に基づく異常判定条件の定義等が不要であり、簡便な回路構成で、ＩＧＢＴ１１１の電気的特性を監視するので、主眼であるＩＧＢＴ１１１の破損の兆候を検知することができる。加えて、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、異常警告を受けた上位ホストからの新たな指令により、受動的にＩＧＢＴ１１１の縮退、停止制御を行うことができる。
【００５８】
以上のことから、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、ＩＧＢＴ１１１の破損予測により突発的な破損による本医用画像診断装置用電源装置１のダメージが回避可能となることで、医用画像診断装置に関するシステムへのインパクトが低減・回避可能となり、全体的な信頼性を向上させることができる。さらに、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、回路構成を複雑化することなく、部品点数が少ない簡単な回路構成で、異常検知処理を実現できるため、コストを低減すること、および平均子故障間隔（Ｍｅａｎ  Ｔｉｍｅ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｆａｉｌｕｒｅ：ＭＴＢＦ）の増大による信頼性を向上することができる。
【００５９】
また、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、所定の温度におけるパワーデバイス１１の第１の電気的特性と上限温度におけるパワーデバイス１１の第２の電気的特性との対応関係（電圧差異）と、パワーデバイス１１の使用前において所定の温度での測定により得られたパワーデバイス１１の第３の電気的特性と、に基づいて設定された初期値の所定数倍を基準値として用いる。
【００６０】
異常判定に使用するメーカー提供の素子特性カーブ（第１の電気的特性および第２の電気特性）はＩＧＢＴの代表値を示すものであり、ＩＧＢＴの特性には個体ごとにバラツキがあることが知られているので、本医用画像診断装置用電源装置１の製作段階において当該ＩＧＢＴ１１１個体の電圧、電流、温度の相関を測定することで、素子特性カーブと異常判定閾値の初期校正を行う。これらにより、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、ＩＧＢＴ１１１の異常検知の精度を高めることができる。加えて、医用画像診断装置用電源装置１の出荷後の通常使用においては初期校正のための温度測定回路等は不要となるため、異常検知回路を複雑化することなく、パワーデバイス１１の破損予測を簡便に行うことができる。
【００６１】
また、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、ＩＧＢＴ１１１のコレクタ１１７におけるコレクタ電流Ｉｃの出力指令に基づいて、測定部１７によるＶｃｅ−ｓａｔ値の測定に関するサンプリングタイミングを生成し、生成されたサンプリングタイミングに従ってＶｃｅ−ｓａｔ値を測定する。これにより、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、常にコレクタ電流Ｉｃが同一で出力される条件のときにＶｃｅ−ｓａｔ値を測定することができ、ＩＧＢＴ１１１の異常検出の精度をさらに向上させることができる。
【００６２】
また、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えた場合、ドライブ信号の調整によりパワーデバイス１１の駆動を制限可能な制限部１３に制限指令を出力し、制限指令に基づいてドライブ信号を調整する。このとき、パワーデバイス１１の駆動の制限は、パワーデバイス１１の縮退運転であって、ドライブ信号のデューティー比の低減とドライブ信号の振幅の低減とのうち少なくとも一つである。
【００６３】
これらのことから、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、ＩＧＢＴ１１１において監視されている電気的特性（電圧・電流）が、代表特性曲線に照らし合わせて予め設定された閾値を超えたとき、ＩＧＢＴ１１１の破損の兆候として上位ホスト側（例えば医用画像診断装置における制御部）へ異常警告を通知し、更に医用画像診断装置用電源装置１の動作（出力）を縮退、又は停止する等安全側に動作する制御を行うことができる。加えて、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、異常警告を受けた上位ホストからの新たな指令を待つこと無く、制限部１３により能動的に縮退、停止制御を行い、より迅速に異常に対処することもできる。
【００６４】
また、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、記憶された複数のＶｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加するか否かを判定し、複数のＶｃｅ−ｓａｔ値が所定の期間に亘って増加する場合、制限指令と警告とを制御部へ出力する。これにより、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、ＩＧＢＴ１１１の異常の兆候を自己診断として利用でき、かつＩＧＢＴ１１１の縮退運転等を実行することができる。
【００６５】
また、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、Ｖｃｅ−ｓａｔ値の経時変化に基づいてパワーデバイス１１の使用に関する破損予測を算出し、算出された破損予測を制御部へ出力する。これにより、本医用画像診断装置用電源装置１によれば、Ｖｃｅ−ｓａｔ値の増加傾向からＩＧＢＴ１１１の破損予測を、予防保全としてメンテナンスに利用することができる。
【００６６】
ＩＧＢＴ１１１の熱疲労に起因する半田１２２のクラック１２６等による熱抵抗増加が発生した場合、ＩＧＢＴ１１１の異常は自己復帰しない。このため、当該異常が進行したときに他の電源装置の出力が自動停止するようなこと、もしくはＩＧＢＴ１１１の駆動を縮退運転に遷移させるようなことに関して、例えば、他の電源装置からのエラー（所定の警告）通知やメンテナンスログ等を確認することで、本実施形態に係る異常検知処理に関する破損予測機能が他の電源装置に実装されているか否かを判断すること、すなわち本医用画像診断装置用電源装置１における技術的特徴が実施されているか否かを判断することができる。
【００６７】
また、本実施形態においてＩＧＢＴ１１１の異常を検知する機能は、他の電源装置における自己診断機能の一部として、エラー通知やメンテナンスログ等の読み方等と併せて、他の電源装置のマニュアルに記載されるケースもあると考えられる。このため、例えば、もしエラー通知が、“破損予測”により自動停止、もしくは縮退運転へ遷移との内容であれば、他の電源装置においてＩＧＢＴ１１１の異常の検知アルゴリズムを確認すれば、本医用画像診断装置用電源装置１における技術的特徴が実施されているか否かを判断することができる。
【００６８】
また、本実施形態における技術的思想の応用例として、本医用画像診断装置用電源装置１は、医用画像診断装置に用いられることに限定されず、他の装置に利用されてもよい。例えば、本医用画像診断装置用電源装置１は、電源装置として、電気自動車やパワーデバイスを有する電気機器などに用いられてもよい。このとき、パワーデバイス１１は、電気自動車や電気機器におけるホストコンピュータから出力されたドライブ信号に従って駆動する。また、通知部２５は、測定されたＶｃｅ−ｓａｔ値が基準値を超えた場合、パワーデバイス１１の駆動を制限する制限指令と所定の警告とをホストコンピュータへ出力する。本応用例における作用および効果は、本実施形態における医用画像診断装置用電源装置１と同様なため、説明は省略する。
【００６９】
以上説明した少なくとも実施形態、変形例および応用例等によれば、電源装置におけるパワーデバイス１１の破損予測を簡便に行うことができる。これにより、回路を複雑化させることなく、低コストであって信頼性を向上させた電源装置を提供することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１  医用画像診断装置用電源装置
１０  Ｖｃｅ−ｓａｔ監視回路
１１  パワーデバイス
１３  制限部
１５  生成部
１７  測定部
１９  記憶部
２１  算出部
２３  判定部
２５  通知部
１１１  絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）
１１３  ゲート
１１５  エミッタ
１１７  コレクタ
１３１  ドライブ制限回路
１５１  サンプリングタイミング生成回路
１７１  Ｖｃｅ−ｓａｔ測定回路
２３１  異常判定回路
２５１  異常通知回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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