(57)【要約】【課題】種類が相違するＸ線管に対して、そのステータコイルに合った駆動電力を供給できるＸ線装置およびその駆動方法を提供すること。【解決手段】真空外囲器１１内に配置された陽極ターゲット１２および陽極ターゲット１２と一体で回転する回転体１４、回転体１４を回転可能に支持する固定シャフト１５などを有する回転陽極型Ｘ線管と、回転陽極型Ｘ線管の回転体１４を回転させる回転磁界を発生するステータコイル１７と、ステータコイル１７に駆動電力を供給する駆動電源装置１８とを具備したＸ線装置において、ステータコイル１７に供給する駆動電力を制御する駆動条件を記録する記憶部２１２と、複数の駆動条件の中から１つの駆動条件を選択し、１つの駆動条件に合う駆動電力を駆動電源装置１８から出力させる制御部２１３とを設けている。【選択図】  図１
2004171867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空外囲器内に配置された陽極ターゲットおよび前記陽極ターゲットと機械的に連結し前記陽極ターゲットと一体で回転する回転体、軸受を介して前記回転体を回転可能に支持する固定シャフトを有する回転陽極型Ｘ線管と、前記回転陽極型Ｘ線管の前記回転体を回転させる回転磁界を発生するステータコイルと、前記ステータコイルに駆動電力を供給する駆動電源装置とを具備したＸ線装置において、前記ステータコイルに供給する駆動電力を制御する複数の駆動条件を記録する記憶部と、前記記憶部に記録された複数の前記駆動条件の中から１つの駆動条件を選択し、前記１つの駆動条件に合った駆動電力を前記駆動電源装置から出力させる制御部とを設けたことを特徴とするＸ線装置。
【請求項２】
駆動電力がステータコイルに印加されている状態で、前記ステータコイルの消費電力または消費電流を検出する検出手段と、この検出部で検出された消費電力または消費電流の大きさが所定範囲に入っているか否かを判定する比較手段と、前記消費電力または前記消費電流の大きさが所定範囲に入っていない場合に、駆動電源装置から前記ステータコイルへの電力の供給を停止する電力停止手段とを設けた請求項１記載のＸ線装置。
【請求項３】
回転磁界を発生するステータコイルに供給する駆動電力の複数の駆動条件を記録した記憶部から１つの駆動条件を選択する第１工程と、前記ステータコイルに駆動電力を供給する駆動電源装置を、選択された前記１つの駆動条件で制御し、前記１つの駆動条件に対応する駆動電力を前記ステータコイルに供給する第２工程と、この第２工程の後、前記ステータコイルの消費電力または消費電流を検出する第３工程と、この第３工程で検出された消費電力または消費電流の大きさが所定範囲に入っているか否かを判定する第４工程と、この第４工程で前記消費電力または前記消費電流の大きさが所定範囲に入っていないと判定した場合に、前記駆動電源装置から前記ステータコイルへの駆動電力の供給を停止する第５工程とからなることを特徴とするＸ線装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療用診断装置などに用いられるＸ線装置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線装置は、Ｘ線を放出するＸ線管などから構成され、ＣＴスキャナなどの医療用診断装置に組み込んで使用される。ＣＴスキャナには、被写体を撮影した画像の画質改善が要求され、その画質改善のために、Ｘ線装置にはＸ線管の出力向上が求められている。
【０００３】
Ｘ線装置に搭載されるＸ線管にはいろいろな種類があり、その１つに、陽極ターゲットが回転する回転陽極型Ｘ線管がある。回転陽極型Ｘ線管は、管外に配置したステータコイルが発生する回転磁界を利用して管内のロータを回転させ、ロータに連結した陽極ターゲットを回転させる構造になっている。そして、Ｘ線出力を向上させる場合、たとえば陽極ターゲットの回転速度が高速化される。
【０００４】
したがって、回転陽極型Ｘ線管では、Ｘ線出力を向上させるために、近年、陽極ターゲットの回転が高速化している。
【０００５】
ところで、陽極ターゲットの回転を高速化する場合、たとえば陽極ターゲットに回転トルクを発生させるステータコイルが新仕様に変更される。新仕様のステータコイルは、外部から加えられる駆動電力の周波数や電圧などが相違するため、その仕様変更に合わせて、ステータコイルに駆動電力を供給する駆動電源装置も変更される。また、市場に使用されているＸ線管が、そのまま継続して使用される場合もある。このような場合、これまで使用されている駆動電源装置がそのまま継続して使用される。
【０００６】
上記したように、従来のＸ線装置は、Ｘ線管の種類ごとに異なった駆動電源装置が用いられている。したがって、いろいろな種類の駆動電源装置が必要とされ、仕様の統一化が困難で、また、コストを増大させる原因にもなっている。
【０００７】
なお、従来のＸ線装置として、３相式の陽極回転機構を有するＸ線管や２相式の陽極回転機構を有するＸ線管に対応できる駆動電源装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１５０１９３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＸ線装置は、そこに組み込まれるＸ線管の種類が相違すると、ロータなど回転部分の構造や回転数が相違し、Ｘ線管の種類ごとに異なった駆動電源装置が用いられている。そのため、駆動電源装置の仕様の統一化が困難で、また、コストを増大させる原因になっている。
【００１０】
本発明は、上記した欠点を解決し、種類が相違するＸ線管に対し、そのステータコイルに整合した駆動電力を供給できるＸ線装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真空外囲器内に配置された陽極ターゲットおよび前記陽極ターゲットと機械的に連結し前記陽極ターゲットと一体で回転する回転体、軸受を介して前記回転体を回転可能に支持する固定シャフトを有する回転陽極型Ｘ線管と、前記回転陽極型Ｘ線管の前記回転体を回転させる回転磁界を発生するステータコイルと、前記ステータコイルに駆動電力を供給する駆動電源装置とを具備したＸ線装置において、前記ステータコイルに供給する駆動電力を制御する複数の駆動条件を記録する記憶部と、前記記憶部に記録された複数の前記駆動条件の中から１つの駆動条件を選択し、前記１つの駆動条件に合った駆動電力を前記駆動電源装置から出力させる制御部とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のＸ線装置の駆動方法は、回転磁界を発生するステータコイルに供給する駆動電力の複数の駆動条件を記録した記憶部から１つの駆動条件を選択する第１工程と、前記ステータコイルに駆動電力を供給する駆動電源装置を前記１つの駆動条件で制御し、前記１つの駆動条件に対応する駆動電力を前記ステータコイルに供給する第２工程と、この第２工程の後、前記ステータコイルの消費電力または消費電流を検出する第３工程と、この第３工程で検出された消費電力または消費電流の大きさが所定範囲に入っているか否かを判定する第４工程と、この第４工程で前記消費電力または前記消費電流の大きさが所定範囲に入っていないと判定した場合に、前記駆動電源装置から前記ステータコイルへの駆動電力の供給を停止する第５工程とからなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１４】
符号１１は回転陽極型Ｘ線管を構成する真空外囲器で、図１にはその一部が示されている。真空外囲器１１内に陽極ターゲット１２が配置されている。陽極ターゲット１２は回転支持機構１３に連結され、回転支持機構１３によって回転可能に支持されている。回転支持機構１３は、たとえば陽極ターゲット１２が連結した回転体１４および回転体１４の内部空間に嵌め込まれた固定シャフト１５などから構成されている。
【００１５】
回転体１４は、たとえば陽極ターゲット１２が継手部（図示せず）などを介して連結する内側回転体１４ａおよび内側回転体１４ａ外面に接合されたロータ１４ｂなどから構成されている。固定シャフト１５の図示下端部１５ａは真空外囲器１１の外側まで伸び、たとえば陽極ターゲット１２および回転支持機構１３などから構成される陽極部分を固定するための固定部として利用される。
【００１６】
また、回転体１４たとえば内側回転体１４ａ部分の内面と固定シャフト１５外面との嵌合部分に軸受構造が設けられている。図では、軸受構造の一部たとえば多数のらせん溝などから構成されるスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが示されている。
【００１７】
真空外囲器１１の外側に絶縁筒１６が設けられ、この絶縁筒１６に回転磁界を発生するステータコイル１７が固定されている。ステータコイル１７は、駆動電源装置１８に接続されている。駆動電源装置１８は、たとえば直流電源１９およびインバータ２０などから構成され、その動作はたとえば制御装置２１によって制御される構成になっている。
【００１８】
インバータ２０は複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６などから構成され、たとえば直流電源１９の直流電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧が駆動電力としてステータコイル１７に供給される。
【００１９】
また、制御装置２１は、切替部２１１および記憶部２１２、制御部２１３などから構成されている。
【００２０】
切替部２１１は、インバータ２０のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６をそれぞれ所定のタイミングでオン・オフし、直流電源１９の直流電圧をたとえば３相の交流電圧に変換させる。そして、この３相の交流電圧がステータコイル１７の各巻線に加えられる。なお、ステータコイル１７に加えられる電圧の大きさは、たとえばスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のオン時間とオフ時間の比率で調整される。
【００２１】
記憶部２１２は複数たとえば４個の記憶領域Ａ〜Ｄを有している。各記憶領域Ａ〜Ｄには、インバータ２０からステータコイル１７に供給される駆動電力を、Ｘ線管の種類に合わせて制御するプログラム、たとえばＸ線管の種類に対応する周波数および電圧などの駆動条件ａ〜ｄが記録されている。
【００２２】
たとえば記憶領域Ａには、１つの種類のＸ線管用ステータコイルに供給される駆動電力の駆動条件ａが記録され、記憶領域Ｂには、他の種類のＸ線管用ステータコイルに供給される駆動電力の駆動条件ｂが記録されている。また、記憶領域Ｃ、Ｄには、さらに別の種類のＸ線管用ステータコイルに供給される駆動電力の駆動条件ｃ、ｄが記録されている。
【００２３】
制御部２１３は、たとえば複数の切り換えスイッチを有するディップスイッチなどで構成され、複数の切り換えスイッチのオン・オフの組み合わせによって、記憶領域Ａ〜Ｄの中からその１つの記憶領域に記録されたプログラムすなわち駆動条件を選択する構造になっている。
【００２４】
上記した構成において、制御部２１３により、Ｘ線管の種類たとえばそのステータコイルに整合する１つの駆動条件、たとえば記憶領域Ａに記録された駆動条件ａが選択され、この駆動条件ａが切替部２１１に送られる。切替部２１１は、駆動条件ａに合わせてインバータ２０のスイッチＳＷ１〜ＳＷ６をオン・オフし、インバータ２０から駆動条件ａに対応する駆動電力を出力させ、その駆動電力がステータコイル１７に供給される。駆動電力の供給によって、ステータコイル１７は回転磁界を発生する。この回転磁界により、回転体１４のロータ１４ｂが回転する。そして、ロータ１４ｂの回転が陽極ターゲット１２に伝達し、陽極ターゲット１２が回転する。
【００２５】
上記した構成によれば、種類の異なるＸ線管のそれぞれのステータコイルに整合する複数の駆動条件が記憶部２１２に記録されている。したがって、Ｘ線管の種類に合った駆動条件を選択することにより、いろいろな種類のＸ線管に対し、そのステータコイルに整合した駆動電力を供給できる。また、この場合、複数種類のＸ線管に対応できるため、駆動電源装置の仕様の統一も可能になる。
【００２６】
ところで、上記したＸ線装置の場合、誤った駆動条件が選択され、Ｘ線管の種類と選択された駆動条件が適合しないまま動作状態に入ると、Ｘ線管の軸受構造に障害が発生したり、あるいは、陽極ターゲットの温度が異常に上昇したりする恐れがある。そのため、Ｘ線装置の起動時などに、Ｘ線管の種類と選択された駆動条件との適合性が判定される。
【００２７】
ここで、Ｘ線管の種類と選択された駆動条件との適合性を判定する方法について、図２を参照して説明する。図２では、図１に対応する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【００２８】
まず、駆動電源装置１８の電源投入時に、制御装置２１によってＸ線管の種類に適合する１つの駆動条件たとえば駆動条件ａが選択される。このとき、駆動電源装置１８は駆動条件ａに対応する駆動電力を出力し、この駆動電力がステータコイル１７に供給される。また、制御装置２１の制御で、しきい値設定部３１から、選択された駆動条件ａに対応し、所定範囲の大きさをもつしきい値が比較部３２に供給される。
【００２９】
そして、駆動電源装置１８から出力される所定大きさの基準電圧、たとえば５０Ｖで５０Ｈｚの大きさの電圧がステータコイル１７に、５〜１０秒程度の時間印加される。
【００３０】
基準電圧の大きさは、どの駆動条件が選択された場合にも同じ値、たとえば周波数および電圧が同じで、すべての種類のＸ線管の軸受構造などに損傷を発生させないような低い値に設定される。たとえば、実動作時に被写体を撮影する際にステータコイル１７に加えられる電圧よりも小さい値、あるいは、陽極の回転部分が回転しない値に設定される。
【００３１】
そして、基準電圧が印加された状態で、ステータコイル１７に流れる消費電流Ｉまたは消費電力Ｗ、ここでは、たとえば消費電流Ｉが検出部３３で検出される。検出された消費電流Ｉは比較部３２に加えられ、しきい値設定部３１から送られてくるしきい値と比較される。
【００３２】
この場合、ステータコイル１７に加えられる電圧Ｖと消費電流Ｉには図３のような関係がある。図３の横軸はステータコイルに加えられる電圧Ｖ、縦軸はステータコイルの消費電流Ｉまたは消費電力Ｗで、符号Ａ、Ｂは、種類が相違するＡおよびＢの２つのステータコイルの消費電流特性（または消費電力特性）の一例を示している。
【００３３】
たとえばＸ線管の種類が相違すると、その種類によってステータコイルの巻線仕様などが相違する。したがって、ステータコイルに周波数および大きさが同じ電圧Ｖが印加された場合、Ｘ線管の種類によってステータコイルの消費電流Ｉが相違する。
【００３４】
たとえば図３の例では、基準電圧がＶ１とすると、特性Ａのステータコイルの消費電流はＩａとなり、特性Ｂのステータコイルの消費電流はＩｂとなる。そして、特性Ａのステータコイルの駆動条件ａが選択された場合は、しきい値の範囲はたとえばａ１〜ａ２に設定される。また、特性Ｂのステータコイルの駆動条件ｂが選択された場合は、特性Ａの場合と異なる範囲、たとえば特性Ａの場合と重ならない大きさのしきい値ｂ１〜ｂ２に設定される。
【００３５】
ここでは、特性Ａのステータコイルの駆動条件ａが選択されているため、しきい値ａ１〜ａ２と比較される。そして、検出された消費電流がしきい値ａ１〜ａ２の範囲に入っている場合、ステータコイルの種類と選択された駆動条件が整合すると判定される。
【００３６】
この範囲に入っていない場合は、ステータコイルの種類と選択された駆動条件が整合しないと判定され、その判定結果が制御装置２１に送られる。そして、制御装置２１の制御で、駆動電源装置１８からステータコイル１７への駆動電力の供給が停止される。
【００３７】
ステータコイルの種類と選択された駆動条件が整合しないと判定された場合、たとえば他の１つの駆動条件ｂ〜ｄが選択され、上記した方法で、新たに選択された駆動条件とステータコイルとの整合性が判定される。
【００３８】
上記の判定では、ステータコイルの消費電流Ｉを検出する場合で説明している。しかし、ステータコイルの消費電力Ｗも、図３の消費電流Ｉと同様の関係があるため、消費電力Ｗを検出して、ステータコイルと選択された駆動条件との整合性を判定することもできる。
【００３９】
また、ステータコイルと駆動条件の整合性を判定する場合、選択された駆動条件と関係なしに、たとえば周波数および大きさが同じ基準電圧が利用されている。ステータコイルの消費電流特性や消費電力特性はＸ線管の種類によって相違するため、同じ大きさの基準電圧で判定すると、整合性の判定が容易になる。
【００４０】
次に、上記した駆動条件の整合性を判定する手順について図４のフロー図を参照して説明する。
【００４１】
まず、制御部２１３の操作でＸ線管の種類が選択され（Ｓ１）、その後、電源が投入される（Ｓ２）。
【００４２】
次に、駆動電源装置１８からステータコイル１７に対し、選択されたＸ線管の種類とステータコイルとの適合性を判定するために、低いレベルの駆動電力（たとえば図３のＶ１）が供給される（Ｓ３）。
【００４３】
次に、ステータコイルの消費電流Ｉまたは消費電力Ｗを検出し、その消費電流Ｉまたは消費電力Ｗが、選択されたＸ線管の種類に対応するしきい値内にあるかどうかを判定する（Ｓ４）。
【００４４】
次に、ステップＳ４の判定で、消費電流または消費電力がしきい値内にある場合、駆動電源装置１８からステータコイル１７に対して、たとえば陽極部分の回転を始動させるレベルの駆動電力が供給される（Ｓ５）。
【００４５】
なお、ステップＳ４の判定で、消費電流Ｉまたは消費電力Ｗがしきい値内にない場合、駆動電源装置１８からステータコイル１７に対し、その後の駆動電力の供給が停止され、また、選択されたＸ線管の種類とステータコイルとが適合しないことを示すエラー表示が行われる（Ｓ６）。
【００４６】
上記した構成によれば、Ｘ線管の種類が相違する場合でも、そのステータコイルに整合する駆動電力を供給でき、駆動電源装置の仕様の統一化が可能となり、また、コストも軽減できる。
【００４７】
また、Ｘ線装置が被写体の撮影などの実動作状態に入る前に、選択された駆動条件とＸ線管の適合性を判定している。この場合、Ｘ線管と駆動条件との不適合によるＸ線管の軸受構造部分の障害発生や陽極ターゲットの異常な温度上昇などを防止できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、種類が相違するＸ線管に対し、そのステータコイルに整合した駆動電力を供給できるＸ線装置およびその駆動方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための回路構成図である。
【図２】本発明の実施形態を説明するための回路構成図で、Ｘ線管と駆動条件の適合性の判定方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態を説明するための特性図で、Ｘ線管の消費電流または消費電力特性を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を説明するためのフロー図で、Ｘ線管と駆動条件の適合性の判定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１１…真空外囲器
１２…陽極ターゲット
１３…回転支持機構
１４…回転体
１４ａ…内側回転体
１４ｂ…ロータ
１５…固定シャフト
１５ａ…固定シャフトの下端部
１６…絶縁筒
１７…ステータコイル
１８…駆動電源装置
１９…直流電源
２０…インバータ
２１…制御装置
２１１…切替部
２１２…記憶部
２１３…制御部
【図１】
2004171867.tif 000003
【図２】
2004171867.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004171867.tif 000006