(57)【要約】【課題】  位置決め精度と安定性を損なわずに、カセッテを目標停止位置に短時間で移動できるようにする。【解決手段】  サイズ選択部２４で設定されたカセッテ１６のサイズに基づいて、キャリッジ９の撮影位置での目標停止位置を設定し、ロータリーエンコーダ２０で検出されるキャリッジ９の位置が目標停止位置に設定距離以上近づいたときにモード切替手段３１でモード切替信号を出力し、キャリッジ９を待機位置から撮影位置に移動するときに、移動開始後最高速度まで加速する間、および、最高速度での等速移動時には速度制御モードで移動し、モード切替信号に応答して位置制御モードに切替えて減速を開始しかつ目標停止位置でキャリッジ９を停止する。【選択図】        図４
2007089873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に撮影位置と待機位置とに移動可能に設けられて、被検体を透過したＸ線を受光するＸ線受光体を収容したカセッテを載置するキャリッジと、前記キャリッジを駆動移動する駆動手段とを備えたＸ線透視撮影台において、前記キャリッジの位置を検出するキャリッジ位置検出手段と、前記キャリッジの撮影位置での目標停止位置を設定する目標停止位置設定手段と、前記キャリッジ位置検出手段で検出される前記キャリッジの位置が目標停止位置設定手段で設定される目標停止位置に設定距離以上近づいたときにモード切替信号を出力するモード切替手段と、前記キャリッジを待機位置から撮影位置に移動するときに、移動開始後最高速度まで加速する間、および、最高速度での等速移動時には速度制御モードで移動し、モード切替信号に応答して位置制御モードに切替えて減速を開始しかつ目標停止位置で停止するキャリッジ移動制御手段とを備えたことを特徴とするＸ線透視撮影台。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線透視撮影台において、速度制御モードでは、比例積分制御を行うとともに加速度に応じて速度比例ゲインと速度積分ゲインとを切替えるものであるＸ線透視撮影台。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＸ線透視撮影台において、位置制御モードでは、比例微積分制御を行うとともに位置偏差の収束に応じて位置比例ゲインと位置積分ゲインと位置微分ゲインとを切替えるものであるＸ線透視撮影台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、装置本体に、撮影位置と待機位置とに移動可能にキャリッジを設け、そのキャリッジに、被検体を透過したＸ線を受光するフィルムなどの受光体を収容したカセッテを載置するように構成したＸ線透視撮影台に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のものでは、カセッテの中心を撮影時のＸ線束の中心に一致させるように、装填位置において、カセッテをキャリッジに設定姿勢で載置する、すなわち、位置決めをする必要があり、従来、次のようなものが知られている。
すなわち、カセッテを載置するベースプレート上に、カセッテの一方の側面に当接する第１の側板がねじで固着されている。その第１の側板に対向して第２の側板が設けられている。第２の側板の背面（カセッテの側面と対向する面と反対側の面）側に、ガイドバーの基端部が取り付けられている。また、ベースプレート上にガイドブロックが設けられ、そのガイドブロックにガイドバーが摺動可能に係合されている。ガイドバーにはスプリングが巻回され、第２の側板を第１の側板方向に付勢するように構成されている。
【０００３】
ベースプレート上に載置されるカセッテの前端面側にストッパプレートが設けられ、一方、カセッテの後端面に対して略垂直方向に移動可能にプッシュプレートが設けられている。プッシュプレートにナットが取り付けられ、モータによって回転されるねじ棒がナットに螺合され、ねじ棒をモータで回転することにより、プッシュプレートをカセッテの後端面に当接させてカセッテを移動できるように構成されている。
【０００４】
上記構成により、カセッテの一方の側面を第２の側板に当接させ、第２の側板をスプリングの付勢力に抗して押圧し、第２の側板を第１の側板より離反する方向に移動させた状態でカセッテをベースプレート上に載置する。その載置後、押圧力を解除することにより、スプリングの付勢力によって、第２の側板が第１の側板方向に移動し、カセッテの他方の側面を押圧し、カセッテの一方の側面を第１の側板に押圧し、カセッテの側面方向の位置決めが行われる。
【０００５】
次に、モータが駆動され、プッシュプレートがカセッテの後端面を押し、カセッテの前端面をストッパプレートに当接させて押圧し、他方の位置決めが行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上述のような位置決めをして、撮影部位に対して術者がＸ線透視を行った後、キャリッジを待機位置から撮影位置に移動して撮影を行っている。
カセッテのサイズが１種類であれば、常に同じ移動状態を維持すれば良いためにキャリッジの移動制御は簡単で済む。ところが、Ｘ線の被曝量を必要最小限に抑えるとともに、フィルムを無駄に使用しないようにするために、手を撮影する場合は小さいサイズの８×１０インチのカセッテを、そして、大腸や胸などを撮影する場合は大きいサイズの１４×１７インチのカセッテを使うといったように、撮影部位に応じ、異なるサイズのカセッテを使用するようになってきている。
【０００７】
このようなサイズの違いに対応しながらキャリッジを撮影位置に移動するためには、カセッテの中心（分割撮影の場合には、分割したフィルムの中心）が目標停止位置で停止する必要がある。
しかも、位置決め精度を高くすることはもちろんのこと、被検体の呼吸などの影響を受けずに術者がＸ線透視で見た状態でＸ線撮影するために撮影位置まで短時間で移動することが要求される。
【０００８】
そこで、従来では、キャリッジを移動するモータなどにロータリーエンコーダやポテンショメータなどの位置検出センサを設け、キャリッジを目標停止位置で停止させるようにフィードバック制御を行っている。
【特許文献１】実開平５−８５５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のフィードバック制御では、１組の位置比例ゲイン、位置積分ゲインおよび位置微分ゲインを用いたＰＩＤ演算処理を行っている。この処理では、位置比例ゲイン、位置積分ゲインおよび位置微分ゲインとして、位置決め精度と安定性を向上するために最適な値を設定しても、位置決め時間を短縮するための値とは両立できず、短時間での移動が難しい欠点があった。
【００１０】
この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであって、位置決め精度と安定性を損なわずに、カセッテを目標停止位置に短時間で移動できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、装置本体に撮影位置と待機位置とに移動可能に設けられて、被検体を透過したＸ線を受光するＸ線受光体を収容したカセッテを載置するキャリッジと、前記キャリッジを駆動移動する駆動手段とを備えたＸ線透視撮影台において、前記キャリッジの位置を検出するキャリッジ位置検出手段と、前記キャリッジの撮影位置での目標停止位置を設定する目標停止位置設定手段と、前記キャリッジ位置検出手段で検出される前記キャリッジの位置が目標停止位置設定手段で設定される目標停止位置に設定距離以上近づいたときにモード切替信号を出力するモード切替手段と、前記キャリッジを待機位置から撮影位置に移動するときに、移動開始後最高速度まで加速する間、および、最高速度での等速移動時には速度制御モードで移動し、モード切替信号に応答して位置制御モードに切替えて減速を開始しかつ目標停止位置で停止するキャリッジ移動制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
（作用・効果）請求項１に係る発明のＸ線透視撮影台の構成によれば、目標停止位置設定手段で設定された目標停止位置から設定距離離れた位置までは、キャリッジ位置検出手段でキャリッジの位置を確認しながら、速度制御モードで最高速度まで加速するとともに最高速度で等速移動し、目標停止位置から設定距離離れた位置に移動した後には、位置制御モードに切り替え、減速して目標停止位置でキャリッジを停止することができる。
【００１３】
したがって、目標停止位置から設定距離離れた位置までは、速度優先の速度制御モードで短時間でキャリッジを移動し、目標停止位置から設定距離離れた位置に移動した後には、位置決め優先の位置制御モードで減速して目標停止位置でキャリッジを停止するから、全体として、位置決め精度と安定性を損なわずに、カセッテを目標停止位置に短時間で移動でき、術者が透視した状態の撮影画像を良好に得ることができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＸ線透視撮影台において、速度制御モードでは、比例積分制御を行うとともに加速度に応じて速度比例ゲインと速度積分ゲインとを切替えるように構成する。
【００１５】
（作用・効果）請求項２に係る発明のＸ線透視撮影台の構成によれば、速度制御モードにおいて、短時間で移動するのに最適な値を設定できるから、目標停止位置から設定距離離れた位置までキャリッジをより短時間で移動できる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のＸ線透視撮影台において、位置制御モードでは、比例微積分制御を行うとともに位置偏差の収束に応じて位置比例ゲインと位置積分ゲインと位置微分ゲインとを切替えるように構成する。
【００１７】
（作用・効果）請求項３に係る発明のＸ線透視撮影台の構成によれば、位置制御モードにおいて、位置決め精度と安定性を高める上で最適な値に設定できるから、キャリッジを目標停止位置に精度良く停止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明のＸ線透視撮影台の構成によれば、目標停止位置設定手段で設定された目標停止位置から設定距離離れた位置までは、キャリッジ位置検出手段でキャリッジの位置を確認しながら、速度制御モードで最高速度まで加速するとともに最高速度で等速移動し、目標停止位置から設定距離離れた位置に移動した後には、位置制御モードに切り替え、減速して目標停止位置でキャリッジを停止することができる。
【００１９】
したがって、目標停止位置から設定距離離れた位置までは、速度優先の速度制御モードで短時間でキャリッジを移動し、目標停止位置から設定距離離れた位置に移動した後には、位置決め優先の位置制御モードで減速して目標停止位置でキャリッジを停止するから、全体として、位置決め精度と安定性を損なわずに、カセッテを目標停止位置に短時間で移動でき、術者が透視した直後の状態の撮影画像を良好に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、この発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、この発明のＸ線透視撮影台の一部省略全体斜視図であり、装置本体１に、被検体載置用の天板２を挟んで上方側に位置するように、Ｘ線管３が支柱４を介して設けられ、一方、下方側に、被検体を透過したＸ線を検出するイメージインテンシファイア５が設けられている。天板２の下方で、かつ、Ｘ線管３とイメージインテンシファイア５との間に位置させてカセッテ速写装置６が設けられている。
【００２２】
図２のカセッテ速写装置の平面図に示すように、装置本体１に、撮影位置Ｓから待機位置Ｔにわたって一対のガイドレール７が設けられ、そのガイドレール７に移動枠８が摺動移動可能に設けられるとともに、移動枠８に、キャリッジ９がスライドレール１０を介して連結されている。図示していないが、図２の撮影位置Ｓよりも右側にカセッテ装填位置が設けられ、その装填位置でキャリッジ９に対してカセッテを装填したり取出したりするようになっている。
【００２３】
図３の側面図（図２のＡ−Ａ線断面図）に示すように、装置本体１に、一方のガイドレール７の長手方向の一端側に、駆動手段としてのパルスモータ１１によって駆動される主動プーリー１２が設けられ、他端側に従動プーリー１３が設けられ、主動プーリー１２と従動プーリー１３とにわたってベルト１４が巻回されるとともに、ベルト１４と移動枠８とが連結部材１５を介して連結されている。駆動手段としてはステッピングモータなどを用いても良い。
【００２４】
キャリッジ９上に、被検体を透過したＸ線を受光するフィルムを収容したカセッテ１６が載置され、電動モータ１１の駆動により、カセッテ１６を装填後に待機位置Ｔに待機させておき、術者の透視後に撮影位置Ｓまで移動できるように構成されている。カセッテ１６としては、フィルムに代えてイメージングプレートなどを収容するものでも良く、フィルムやイメージングプレートなどをしてＸ線受光体と総称する。
【００２５】
キャリッジ９には、キャリッジ９の移動方向に直交する水平方向にカセッテ１６を挟むように移動して二次元方向一方の位置決めを行う横アーム１７と、キャリッジ９の移動方向に移動して位置決め部材１８に当接させて二次元方向他方の位置決めを行う縦アーム１９とが設けられている。これにより、キャリッジ９にカセッテ１６を載置した後に、カセッテ１６を位置決めするように構成されている。横アーム１７，１７および縦アーム１９それぞれの移動構成としては、図示しないが、電動モータによって正逆転可能なネジ軸に螺合して連動連結させる構成などが採用される。
【００２６】
図４のキャリッジの移動制御構成のブロック図に示すように、パルスモータ１１には、キャリッジ９の位置を検出するキャリッジ位置検出手段としてのロータリーエンコーダ２０が付設されている。また、パルスモータ１１は撮影開始用のスタートスイッチ２１によってＯＮ−ＯＦＦされるようになっている。詳述すれば、スタートスイッチ２１のＯＮによって、その入力がマイクロコンピュータ２５に入力されてパルスモータ１１の駆動がＯＮ−ＯＦＦされ、キャリッジ９に載置されたカセッテ１６を待機位置Ｔから撮影位置Ｓに移動させるように構成され、かつ、タイマ２２を起動するように構成されている。図示しないが、上記撮影開始用のスタートスイッチ２１とは別に、カセッテ装填確認スイッチが設けられ、カセッテ１６を装填してからカセッテ装填確認スイッチをＯＮするに伴い、その入力がマイクロコンピュータ２５に入力されてパルスモータ１１の駆動がＯＮ−ＯＦＦされ、キャリッジ９にカセッテ１６を載置して装填位置から撮影位置Ｓを通過して待機位置Ｔに移動させるように構成されている。
【００２７】
装置本体１にカセッテ１６のサイズを選択設定する選択ボタン２３…を備えたサイズ選択部２４が備えられ、撮影部位に応じて使用するカセッテ１６のサイズに対応する選択ボタン２４…を押し操作するように構成されている。
【００２８】
ロータリーエンコーダ２０、タイマ２２およびサイズ選択部２４がマイクロコンピュータ２５に接続され、マイクロコンピュータ２５にパルス幅変調波制御回路（ＰＷＭ波制御回路）２６が接続されるとともに、そのパルス幅変調波制御回路２６にモータ駆動回路２７が接続され、モータ駆動回路２７にパルスモータ１１が接続されている。
マイクロコンピュータ２５には、移動距離設定手段２８、移動距離テーブル２９、距離差演算手段３０、モード切替手段３１およびキャリッジ移動制御手段３２が備えられている。
【００２９】
移動距離設定手段２８では、サイズ選択部２４で選択設定されたカセッテ１６のサイズに応じ、移動距離テーブル２９から対応する移動距離を抽出し、キャリッジ９の撮影位置Ｓでの目標停止位置を設定するようになっている。移動距離テーブル２９では、予め、カセッテ１６のサイズに応じて、Ｘ線束の中心と撮影位置Ｓでのカセッテ１６の中心とが一致する目標停止位置まで待機位置Ｔから移動するのに必要な距離が記憶されている。上述のキャリッジ９の撮影位置Ｓでの目標停止位置を設定するための、サイズ選択部２４と移動距離設定手段２８と移動距離テーブル２９とから成る構成をして目標停止位置設定手段と称する。この目標停止位置設定手段を構成するのに、サイズ選択部２４として、前述したカセッテ１６の位置決め時に、横アーム１７および縦アーム１９の位置を検出してカセッテ１６のサイズを自動的に検出する構成のものに代えても良い。
【００３０】
距離差演算手段３０では、移動距離設定手段２８で設定された目標停止位置までの移動距離から、ロータリーエンコーダ２０で検出されるキャリッジ９の位置とに基づいて目標停止位置までの距離差を求めるようになっている。
モード切替手段３１では、距離差演算手段３０で求められた距離差と設定距離（４〜５ｃｍ程度に設定される）とを比較し、その距離差が設定距離よりも小さくなったとき、すなわち、キャリッジ９の位置が目標停止位置に設定距離以上近づいたときにモード切替信号を出力するようになっている。
【００３１】
キャリッジ移動制御手段３２には、加速度演算手段３３、時間−速度相関テーブル３４、ゲイン値決定手段３５およびゲイン値テーブル３６が備えられている。
加速度演算手段３３では、キャリッジ９の移動に伴い、サンプリング時間（例えば、５〜１０ｍｓｅｃ）でのロータリーエンコーダ２０で検出される位置からサンプリング時間内での移動距離を求め、その加速度を求めるようになっている。
【００３２】
時間−速度相関テーブル３４では、図５のグラフに示すような最高速度までの加速移動領域Ｖと最高速度での等速移動領域Ｍとの速度制御モードと、最高速度から停止までの減速領域Ｐの位置制御モードとから成る最適な時間−速度の相関関係のデータが記憶されている。
【００３３】
速度制御モードでは、その加速移動領域Ｖにおいて、比例積分制御（ＰＩ制御）を行い、数式（１）に基づいて計算した駆動指令信号Ｔiを出力するようになっている。
【数１】
2007089873.tif 000003
ここで、Ｐvは速度比例ゲイン、Ｖiはそのときの目標速度指令、Ｘiは位置情報、Ｘi-1は前回サンプリング時の位置情報、Ｉvは速度積分ゲインである。
【００３４】
位置制御モードでは、タイマ２２をリセットして開始位置を減速移動領域Ｐの始点位置に合致させ、その減速移動領域Ｐにおいて、位置制御（ＰＩＤ制御）を行い、数式（２）に基づいて計算した駆動指令信号Ｔｉを出力するようになっている。
【数２】
2007089873.tif 000004
ここで、Ｐxは位置比例ゲイン、Ｖiはそのときの目標速度指令、Ｘiは位置情報、Ｘi-1は前回サンプリング時の位置情報、Ｉxは位置積分ゲイン、Ｄxは位置微分ゲイン、Ｘi-2は前々回サンプリング時の位置情報である。
【００３５】
ゲイン値決定手段３５では、同じサンプリング時間での加速度演算手段３３で演算される加速度と時間−速度相関テーブル３４上の加速度とを比較し、その加速度差に基づき、速度制御モードでは、加速度差に対応する速度比例ゲインＰvおよび速度積分ゲインＩvをゲイン値テーブル３６から抽出し、数式（１）に基づいて計算した駆動指令信号Ｔiをパルス幅変調波制御回路２６に出力し、そのパルス幅変調波制御回路２６からモータ駆動回路２７に駆動出力を出力するようになっている。
【００３６】
また、位置制御モードでは、加速度差（減速加速度）に対応する位置比例ゲインＰx、位置積分ゲインＩxおよび位置微分ゲインＤxをゲイン値テーブル３６から抽出し、数式（２）に基づいて計算した駆動指令信号Ｔiをパルス幅変調波制御回路２６に出力し、そのパルス幅変調波制御回路２６からモータ駆動回路２７に駆動出力を出力するようになっている。
【００３７】
ゲイン値テーブル３６では、サンプリング位置で生じる可能性のある加速度差それぞれに対応した速度比例ゲインＰv、速度積分ゲインＩv、位置比例ゲインＰx、位置積分ゲインＩxおよび位置微分ゲインＤxが予め記憶されている。
【００３８】
以上の構成により、サイズ選択部２４で設定されたカセッテ１６のサイズに基づいて、キャリッジ９の撮影位置Ｓでの目標停止位置を設定し、ロータリーエンコーダ２０で検出されるキャリッジ９の位置が目標停止位置に設定距離以上近づいたときにモード切替手段３１でモード切替信号を出力し、キャリッジ９を待機位置Ｔから撮影位置Ｓに移動するときに、移動開始後最高速度まで加速する間、および、最高速度での等速移動時には速度制御モードで移動し、モード切替信号に応答して位置制御モードに切替えて減速を開始しかつ目標停止位置でキャリッジ９を停止することができるようになっている。
【００３９】
上記実施例では、速度制御モードにおいて、比例積分制御を行うとともに加速度に応じて速度比例ゲインと速度積分ゲインとを切替えて制御するように構成しているが、ステッピングモータを用いたオープン制御を行うように構成するものでも良い。
【００４０】
上記実施例では、位置制御モードにおいて、比例微積分制御を行うとともに減速時の加速度差、すなわち、位置偏差の収束に応じて位置比例ゲインと位置積分ゲインと位置微分ゲインとを切替えて制御するように構成しているが、目標停止位置からの残り距離を算出し、その残り距離、すなわち、位置偏差の収束に応じて各ゲインを切替えて制御するように構成するものでも良い。
【００４１】
使用するカセッテ１６として、小さいサイズから大きいサイズに、あるいは、大きいサイズから小さいサイズに変更するときには、そのカセッテ１６に重量の相違に伴ってパルスモータ１１にかかる負荷が変動することは無視できないものとなる。その結果、カセッテ１６の重量の相違に伴うパルスモータ１１にかかる負荷の変動に起因する挙動が最適な加速度からの加速度差として自ずと現われる。この発明によれば、そのような加速度差を吸収するように制御するから、カセッテ１６の重量の相違に伴うパルスモータ１１にかかる負荷の変動に対しても自ずと良好に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の実施例に係るＸ線透視撮影台の一部省略全体斜視図である。
【図２】カセッテ速写装置の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】キャリッジの移動制御構成を示すブロック図である。
【図５】最適な時間−速度の相関関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１…装置本体
９…キャリッジ
１１…パルスモータ（駆動手段）
１６…カセッテ
２０…ロータリーエンコーダ（キャリッジ位置検出手段）
２４…サイズ選択部〈目標停止位置設定手段〉〉
２８…移動距離設定手段〈目標停止位置設定手段〉
２９…移動距離テーブル〈目標停止位置設定手段〉
３１…モード切替手段
３２…キャリッジ移動制御手段
Ｓ…撮影位置
Ｔ…待機位置
【図１】
2007089873.tif 000005
【図２】
2007089873.tif 000006
【図３】
2007089873.tif 000007
【図４】
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【図５】
2007089873.tif 000009