(57)【要約】【課題】本発明の目的は、「ガタ」の影響を抑えて羽根の位置精度を向上させることのできる放射線絞り装置を提供することにある。【解決手段】本発明に係る放射線絞り装置は、放射線に対する遮蔽性を有する羽根３１と、羽根を前後に移動自在に支持する支持機構と、羽根を移動するための駆動力を発生する原動機３９と、原動機の駆動力を羽根に伝達する円弧機構４７と、羽根を目標位置に向かって前又は後ろの常に一定の方向に移動させ、停止させるように原動機又は原動機の電源を制御する絞り制御部５１とを具備する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線に対する遮蔽性を有する羽根と、
前記羽根を前後に移動自在に支持する支持機構と、
前記羽根を移動するための駆動力を発生する原動機と、
前記原動機の駆動力を前記羽根に伝達する機構と、
前記羽根を目標位置に向かって前又は後ろの常に一定の方向に移動させ、停止させるように前記原動機又は前記原動機の電源を制御する制御部とを具備することを特徴とする放射線絞り装置。
【請求項２】
前記羽根の複数の停止位置に対してブレーキ開始位置を関連付けたテーブルを記憶する記憶部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の放射線絞り装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記テーブルを作成したときと同じ前又は後ろの方向に前記羽根を移動させ、停止させることを特徴とする請求項１記載の放射線絞り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線診断装置や放射線治療装置等においてＸ線の照射野を制限する開口可変の放射線絞り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の絞り機構の多くは、例えば４枚の遮蔽板（以下、羽根という）を井桁状に組み、羽根を個別に前後に移動させることで開口の大きさを任意に変えることができるようになっている。この移動のために羽根ごとに、原動機の回転を円弧運動に変換して羽根に伝達する機構が接続されている。この機構としては、原動機の駆動軸に連結した歯車を、減速装置を経由して羽根に取り付けられた歯車に係合させている構造が一般的である。
【０００３】
ここで、歯車をかみ合わせる際には、バックラッシュ、つまり「ガタ」の発生は避けられない。この「ガタ」は実際には微小ではあるが、微小なガタであっても、幾何学的に拡大して、アイソセンタ（不動点）上では、１ｍｍ又はそれ以上にも達してしまうことがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、「ガタ」の影響を抑えて羽根の位置精度を向上させることのできる放射線絞り装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放射線絞り装置は、放射線に対する遮蔽性を有する羽根と、前記羽根を前後に移動自在に支持する支持機構と、前記羽根を移動するための駆動力を発生する原動機と、前記原動機の駆動力を前記羽根に伝達する機構と、前記羽根を目標位置に向かって前又は後ろの常に一定の方向に移動させ、停止させるように前記原動機又は前記原動機の電源を制御する制御部とを具備する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る放射線絞り装置を好ましい実施形態により説明する。この放射線絞り装置は、様々な放射線装置、例えば放射線治療装置、Ｘ線診断装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置に装備されている。以下では、Ｘ線診断装置に装備された放射線絞り装置を一例に説明するが、他の放射線装置にも適用可能である。
【０００７】
図１は、本実施の形態の放射線絞り装置を装備したＸ線診断装置の構成を示している。Ｘ線診断装置は、例えばＣ又はＵ字形のアーム１を有している。アーム１は、図示しない天井吊り下げ型又は床上支持型の支持機構に支持されている。アーム１の一端には、Ｘ線管３が取り付けられ、アーム１の他端には、イメージインテンシファイア７が取り付けられる。支持機構は、アーム１をＡ，Ｂの２方向に回転自在に支持する。支持機構は、回転Ａの回転軸と回転Ｂの回転軸とが一点で交差するように設計されている。さらにこの交差点に、Ｘ線管３のＸ線焦点とイメージインテンシファイア７の入射面中心とを結ぶ撮影中心軸２が交差するように、アーム１に対してＸ線管３とイメージインテンシファイア７とがそれぞれ適当な位置に取り付けられている。この交差点は、常に撮影中心に固定される不動点であり、通常、アイソセンタと呼ばれる。なお、説明の便宜上、アイソセンタを原点として、ＸＹＺ座標を定義する。Ｘ軸はＢの回転軸と平行であり、Ｚ軸はＡの回転軸と平行である。Ｙ軸は撮影中心軸２に一致する。以下で、羽根等の「位置」とはこのＸＹＺ面（基準面という）上での位置を指すものとする。
【０００８】
イメージインテンシファイア７はＸ線管３に寝台天板１１上に載置された被検体Ｐを挟んで対向する。被検体Ｐを透過したＸ線はイメージインテンシファイア７で光に変換される。この光はＴＶカメラ９で電気信号に変換される。イメージインテンシファイア７はＴＶカメラ９と共に撮像装置を構成する。撮像装置として平面型Ｘ線検出器を採用することもできる。ＴＶカメラ９の出力には演算部２１が接続される。演算部２１は、ＴＶカメラ９の出力に基づいて画像データを生成する。表示部２３は、画像データを表示するために設けられている。
【０００９】
Ｘ線管３には高電圧発生装置１３が接続される。高電圧発生装置１３は、Ｘ線管３の陰極と陽極（回転陽極）との間に高電圧を印加する。また、高電圧発生装置１３は、Ｘ線管３の陰極フィラメントに加熱電流を供給する。加熱電流により加熱されたフィラメントから熱電子が発生する。熱電子は、高電圧で加速され、陽極のターゲットに衝突し、Ｘ線を発生する。
【００１０】
Ｘ線管３のＸ線放射窓には、Ｘ線管３のＸ線放射窓から放射されるＸ線を任意の照射野に制限するための放射線絞り５が取り付けられる。放射線絞り５は、図２に示すように、例えば４枚の放射線遮蔽板（以下、羽根という）３１，３３，３５，３７を有する。２枚の羽根３１，３３は、アイソセンタを挟んでＺ方向に向き合うよう配置される。羽根３１，３３はＺ方向に関して移動自在に個別に支持される。残りの２枚の羽根３５，３７は、アイソセンタを挟んでＸ方向に向き合うよう配置される。羽根３５，３７はＸ方向に関して移動自在に個別に支持される。
【００１１】
図３（ａ）、図３（ｂ）には円弧機構４７を示している。平面又はここでは円弧形状の羽根３１の側端面に円弧状に形成された歯車６１に、駆動歯車６２が噛み合わされている。駆動歯車６２はシャフト６３の一端に固着されており、シャフト６３の他端には平歯車６４が固着され、この平歯車６４はアイドラギヤ６５に噛み合わされている。このアイドラギヤ６５は、原動機３９によって回転される入力歯車６６からウォームギヤ６７などの駆動力伝達機構を介して駆動されるものである。そして、ウォームギヤ６７でのガタをできるだけ除去するため、本実施の形態では、ウォームギヤ６７に相当するものとして、第１のウォームギヤ６７−１と第２のウォームギヤ６７−２との２個を使用している。
【００１２】
図４には、本実施の形態に係る放射線絞り装置の構成を示している。なお、図４では羽根３１に関わる構成だけしか図示していないが、他の羽根３３，３５，３７に関わる構成は同様であるので説明は省略する。放射線絞り装置は、上述した羽根３１、円弧機構４７、原動機３９と共に、センサ４９等からなる放射線絞り５とともに、絞り制御ユニット２５からなる。センサ４９は、羽根３１の移動を検出するために、例えば中間歯車４３の凹凸の回転に伴ってパルスを発生するよう構成されている。絞り制御部５１は、センサ４９から出力されるパルス数により後述する基準位置からの距離、つまり羽根３１の位置を計算する機能を有している。絞り制御部５１には、原動機３９に駆動電力を供給するための電源５７、寝台の側に設置されるベッドサイド操作部５３、絞り制御部５１が羽根３１の移動制御を行うために必要とされる各種情報が記憶される記憶部５５が接続される。例えば記憶部５５には、図５に示すブレーキ管理テーブルが記憶される。ブレーキ管理テーブルは、羽根３１を停止する様々な目標位置に対してブレーキの開始位置が個々に関連付けられている。なお、ブレーキとしては電磁ブレーキでも良いが、ここでは原動機３９に対して正逆両回転に対応する電流を供給することによりブレーキ作用を発生させるものとして説明する。
【００１３】
図６には、本実施の形態に係る放射線絞り装置の動作手順を示している。まず、例えばＸ線診断装置を放射線室内に据え付けた後に、絞り羽根３１の位置がアイソセンタを含む基準面上でどの位置に相当するかの調整を行って、ブレーキ管理テーブルの作成作業が行われる（Ｓ１）。ブレーキ管理テーブルの作成作業では、羽根３１等を実際に移動させ、ブレーキをかけて停止させ、その位置をセンサ４９で測定する。この作業を何度も繰り返して、様々な停止位置をブレーキ開始位置に対して関連付ける。
【００１４】
ここで重要なのは、羽根３１等を移動し、停止させるに際して、アイソセンタに接近する方向（クローズ方向）又はアイソセンタから離反する方向（オープン方向）のいずれか一方の移動中に、ブレーキ動作を開始することにある。つまり、羽根３１等にブレーキをかける直前の移動方向を、クローズ方向（又はオープン方向）に固定する。これにより円弧機構４７のガタによる羽根３１等の位置ズレを常に一方向、すなわちブレーキ直前の移動方向の側に寄せることができる。それにより円弧機構４７のガタによる羽根３１等の位置ズレが、ブレーキ直前の移動方向に応じてクローズ方向とオープン方向との両方向いずれかにランダムに不安定に生じるという事態を回避することができる。ここではブレーキ直前の移動方向としてはクローズ方向として説明する。
【００１５】
次に、ベッドサイド操作部５３又はＸ線診断装置の操作部１９上のメインスイッチのオフ指示がなされたとき（Ｓ２）、電源５７を実際にオフ（Ｓ４）する前に、絞り制御部５１は、電源５７を制御して、全ての羽根３１等を最外、つまり可動範囲内でアイソセンタから最も遠い待機位置（基準位置という）に移動させ、そこで停止させる（Ｓ３）。それにより、次回の起動時には、その当初から羽根３１をクローズ方向への移動させることができる。なお、ブレーキ直前の移動方向がオープン方向であれば、逆に、全ての羽根３１等を最内、つまり完全に閉じた位置又は可動範囲内でアイソセンタに最も近い位置に移動させ、そこで停止させることになる。このようにブレーキ直前の移動方向としてはクローズ方向が選択されているときには、最外位置に待機させ、逆にオープン方向が選択されているときには、最内位置に待機させることで、羽根３１等を目標位置に移動させるに際しては、それぞれ選択した方向に移動させることができる。
【００１６】
絞り制御部５１は、ベッドサイド操作部５３又はＸ線診断装置の操作部１９上のメインスイッチがオンにされたとき（Ｓ５）、電源５７をオンし（Ｓ６）、ベッドサイド操作部５３又はＸ線診断装置の操作部１９からの目標位置の入力を待機する（Ｓ７）。目標位置が入力されたとき、絞り制御部５１は、その目標位置又はその目標位置に最も近い位置に関連付けられているブレーキ開始位置のデータを各羽根３１等ごとに記憶部５５のブレーキ管理テーブルから入手し、その入手したデータから目標位置に対するブレーキ開始位置を決定する（Ｓ８）。
【００１７】
そして、絞り制御部５１は、電源５７を制御して、原動機３９等を駆動させ、全ての羽根３１等を、Ｓ１でテーブル作成時に選択したクローズ方向（又はオープン方向）に移動を開始させる（Ｓ９）。なお、図７には羽根３１の位置と時間との関係を示している。絞り制御部５１は、各センサ４９のパルス数をカウントし、各羽根３１等がそれぞれのブレーキ開始位置Ｐ２に到達したか否か監視し（Ｓ１０）、各羽根３１等がそれぞれのブレーキ開始位置Ｐ２に到達した時、電源５７を制御してそれぞれ対応する原動機３９への両方向電流の供給を開始させる（Ｓ１１）。絞り制御部５１は、羽根３１が停止した時、その停止位置を目標位置Ｐｔと比較する（Ｓ１２）。羽根３１が目標位置Ｐｔに正確に停止しているときには、Ｓ１３を経由してＳ７に戻り次の目標位置の入力を待機する。
【００１８】
図８に示すように、羽根３１が目標位置Ｐｔを通り過ぎてずれて停止しているとき、または図９に示すように、羽根３１が目標位置Ｐｔの手前で停止してしまっているとき、絞り制御部５１は、電源５７を制御して、所定の引き幅だけ逆方向、ここではオープン方向に羽根３１等を引き戻し（Ｓ１４）、その位置から、同じくクローズ方向に移動させて（Ｓ１５）、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２それぞれと同様にＳ１６，Ｓ１７，Ｓ１８を経由して、羽根３１の目標位置Ｐｔでの正確な停止を再トライする。なお、引き幅は、円弧機構４７のガタの最大距離より長い距離に既定されている。例えば、円弧機構４７のガタの最大距離が１ｍｍであれば、引き幅は２ｍｍに設定されている。引き幅は円弧機構４７のガタの最大距離の２倍又は最大でも３倍程度の距離が好ましいといえる。
【００１９】
再トライの結果、羽根３１が目標位置Ｐｔに正確に停止しているときには、Ｓ１３を経由してＳ７に戻り次の目標位置の入力を待機し、一方、羽根３１が目標位置Ｐｔから外れているときには、Ｓ１４に戻り、羽根３１が目標位置Ｐｔに正確に停止するまで、Ｓ１５−Ｓ１７の作業を繰り返す。
【００２０】
以上のように、羽根の停止位置に関する管理テーブルを作成するときに、その移動方向をクローズ方向又はオープン方向の一方向に固定し、実際に目標位置に羽根を移動し停止させるときには、その方向と同じ方向に移動させることにより、ガタを意図的に同じ方向に発生させることができ、ガタの影響を軽減して羽根をより正確な位置で停止させることができ、また再トライの回数を減らす効果がある。
【００２１】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、「ガタ」の影響を抑えて羽根の位置精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に実施形態に係る放射線絞り装置が装備されるＸ線診断装置の構成を示す図。
【図２】本発明に実施形態に係る放射線絞り装置に装備される羽根の配置例を示す図。
【図３】本発明に実施形態に係る放射線絞り装置に装備される羽根の円弧機構の構成例を示す図。
【図４】本発明に実施形態に係る放射線絞り装置の構成を示すブロック図。
【図５】図４の記憶部に記憶されるブレーキ管理テーブルの例を示す図。
【図６】図４の絞り制御部による動作を示すフローチャート。
【図７】図４の絞り制御部により制御される羽根の動きを示す図。
【図８】図４の絞り制御部により制御される目標位置を行き過ぎて停まったときの羽根の動きを示す図。
【図９】図４の絞り制御部により制御される目標位置の手前で停まったときの羽根の動きを示す図。
【符号の説明】
５…放射線絞り、
２５…絞り制御ユニット、
３１…羽根、
３９…原動機、
４７…円弧機構、
４９…センサ、
５１…絞り制御部、
５３…ベッドサイド操作部、
５５…記憶部、
５７…電源。
【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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