(57)【要約】【課題】大電力用の絶縁トランスを用いることなく、高周波ノイズの抑制と接地漏れ電流の抑制とを両立させることが可能な画像診断装置を提供する。【解決手段】交流電源１から整流回路３およびスイッチング回路４を用いて所望の電圧Ｖ２を生成して重負荷５に電力を供給する画像診断装置２において、交流電源１の電源ラインＬ１〜Ｌ３からの接地漏れ電流ＬＣを検出する検出回路８と、検出された接地漏れ電流ＬＣを打ち消すように、アースラインＥ１に逆位相の電流−ＬＣを流す打消電流供給回路９とを有する構成とする。【選択図】  図１
2013005956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から整流回路およびスイッチング回路を用いて所望の電圧を生成し、所定の負荷に電力を供給する画像診断装置であって、
前記交流電源の電源ラインからの接地漏れ電流を検出する検出回路と、
前記検出回路により検出された接地漏れ電流を打ち消すように、アースラインに逆位相の電流を流す打消電流供給回路とを備えている画像診断装置。
【請求項２】
前記交流電源から、絶縁トランスを介して、前記画像診断装置の制御回路に電力を供給する回路をさらに備えている請求項１に記載の画像診断装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記画像診断装置の操作部または被検体に装着される電極と接続されている請求項２に記載の画像診断装置。
【請求項４】
前記絶縁トランスは、定格５ｋＶＡ以下のものである請求項３に記載の画像診断装置。
【請求項５】
前記交流電源は、Ｗｙｅ結線、一相欠落によるＷｙｅ結線、またはデルタ結線による三相交流電源である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像診断装置。
【請求項６】
前記検出回路は、アースラインに非接触で設けられるホール素子を含んでいる請求項１から請求項５に記載の画像診断装置。
【請求項７】
前記打消電流供給回路は、前記検出回路の検出信号が入力されるオペアンプと、該オペアンプの出力およびアースラインに接続されたプッシュプル回路とを含んでいる請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像診断装置。
【請求項８】
前記画像診断装置は、Ｘ線ＣＴ装置または一般Ｘ線撮影装置であり、
前記負荷は、Ｘ線発生装置を含んでいる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像診断装置。
【請求項９】
前記画像診断装置は、ＭＲ装置であり、
前記負荷は、電磁石を含んでいる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源から整流回路およびスイッチング（switching）回路により所望の電圧の電力を生成して負荷に供給する電力回路を備えた画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲ（Magnetic Resonance）装置、一般Ｘ線撮影装置などの画像診断装置では、施設の交流電源から整流回路およびスイッチング回路により所望の電圧を生成して負荷に電力を供給している（例えば、特許文献１，図１，図５等参照）。
【０００３】
図３は、画像診断装置の基本的な回路構成例を示す図である。図３に示すように、画像診断装置２０は、例えば、交流電源１による三相交流電圧を整流回路３で整流して直流電圧Ｖ１に変換し、この直流電圧Ｖ１をスイッチング回路４でさらに所望の高電圧パルスＶ２に変換する。スイッチング回路４の出力には、大電力を消費する重負荷２１が接続されている。重負荷２１は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置や一般Ｘ線撮影装置の場合にはＸ線発生装置、ＭＲ装置の場合には電磁石などである。
【０００４】
スイッチング回路４を有する画像診断装置２０では、通常、高周波ノイズ（noise）の大きさがＥＭＣ規格を満足するよう、Ｙコンデンサ（condenser）群１０を備えている。ＹコンデンサＣ１〜Ｃ３は、交流電源１の各相のラインＬ１〜Ｌ３とコモン（common）であるアースライン（Earth line）Ｅ１との間に接続されており、スイッチング回路４のスイッチング動作に起因する電圧変動を抑えて高周波ノイズを一定以下に抑制する。
【０００５】
交流電源１の各相のライン（line）Ｌ１〜Ｌ３に、ＹコンデンサＣ１〜Ｃ３が接続されると、各相のラインＬ１〜Ｌ３に乗る電圧変動の高周波成分をアースラインＥ１にバイパス（bypath）する効果が生じる。しかし、それと同時に、交流電源１側からＹコンデンサＣ１〜Ｃ３を介してアースラインＥ１に流れる電流すなわち接地漏れ電流ＬＣのパス（path）を形成することにもなる。画像診断装置では、感電防止の観点から、接地漏れ電流の上限値がＩＥＣ規格等によって厳しく定められており、例えば５ｍＡあるいは１０ｍＡ以下に抑えなければならない。
【０００６】
交流電源１が、うまくバランス（balance）された理想的なＷｙｅ（Ｙ）結線による三相交流電源であれば、各相および各極性での接地漏れ電流が一定時間内では相殺されて平均でゼロになるため、特に問題はない。
【０００７】
しかし、交流電源１が、アンバランス（unbalance）なＷｙｅ結線や、一相欠落によるＷｙｅ結線、デルタ結線等による三相交流電源の場合には、交流電圧の周波数による漏れ電流が優位に現れ、ＩＥＣ規格で定められている上限値を超えてしまう場合がある。ＹコンデンサＣ１〜Ｃ３の容量を小さくすることで接地漏れ電流を小さくする手もあるが、この場合、高周波ノイズの除去効果とのトレードオフ（trade off）になり、ＥＭＣ規格を満たさなくなるおそれもある。
【０００８】
そのため、画像診断装置では、一般的に、絶縁トランス（trans）を用いて接地漏れ電流を抑えることにより、高周波ノイズの抑制と接地漏れ電流の抑制とを同時に実現させる。
【０００９】
図４は、絶縁トランスを用いて接地漏れ電流を抑制する画像診断装置２０′の構成例を示す図である。図４に示すように、画像診断装置２０′では、交流電源１側とスイッチング回路４との間に、絶縁トランス２２を設ける。すると、接地漏れ電流ＬＣのパスは絶縁トランス２２にて遮蔽される。つまり、スイッチング回路４で発生する電圧変動の高周波成分は、ＹコンデンサＣ１〜Ｃ３を通るループ（loop）によりノイズ発生源に戻る。このような設計であれば、高周波ノイズを抑制しつつ、接地漏れ電流を規定値以下に十分抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１７８３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、画像診断装置のスイッチング回路には、前述の通り、Ｘ線発生装置や電磁石など大電力を消費する重負荷が接続されている。そのため、画像診断装置に絶縁トランスを適用して接地漏れ電流を抑制しようとすると、スイッチング回路には、大電力用の絶縁トランスを接続する必要がある。
【００１２】
しかしながら、画像診断装置に用いられる大電力用の絶縁トランスは、一個で約数十万円と非常に高価でありコストアップ（cost up）につながる。また、大電力用の絶縁トランスは、非常に大きく、画像診断装置の小型化を妨げるし、重量も非常に重くなり、扱いづらい。
【００１３】
このような事情により、大電力用の絶縁トランスを用いることなく、高周波ノイズの抑制と接地漏れ電流の抑制とを両立させることが可能な画像診断装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の観点の発明は、交流電源から整流回路およびスイッチング回路を用いて所望の電圧を生成し、所定の負荷に電力を供給する画像診断装置であって、前記交流電源の電源ラインからの接地漏れ電流を検出する検出回路と、前記検出回路により検出された接地漏れ電流を打ち消すように、アースラインに逆位相の電流を流す打消電流供給回路とを備えている画像診断装置を提供する。
【００１５】
第２の観点の発明は、前記交流電源から、絶縁トランスを介して、前記画像診断装置の制御回路に電力を供給する回路をさらに備えている上記第１の観点の画像診断装置を提供する。
【００１６】
第３の観点の発明は、前記制御回路は、前記画像診断装置の操作部または被検体に装着される電極と接続されている上記第２の観点の画像診断装置を提供する。
【００１７】
第４の観点の発明は、前記絶縁トランスが、定格５ｋＶＡ以下のものである上記第３の観点の画像診断装置を提供する。
【００１８】
第５の観点の発明は、前記交流電源が、Ｗｙｅ結線、一相欠落によるＷｙｅ結線、またはデルタ結線による三相交流電源である上記第１の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の画像診断装置を提供する。
【００１９】
第６の観点の発明は、前記検出回路が、アースラインに非接触で設けられるホール素子を含んでいる上記第１の観点から第５の観点の画像診断装置を提供する。
【００２０】
第７の観点の発明は、前記打消電流供給回路が、前記検出回路の検出信号が入力されるオペアンプ（operation amplifier）と、該オペアンプの出力およびアースラインに接続されたプッシュプル（push pull）回路とを含んでいる上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の画像診断装置を提供する。
【００２１】
第８の観点の発明は、前記画像診断装置が、Ｘ線ＣＴ装置または一般Ｘ線撮影装置であり、前記負荷が、Ｘ線発生装置を含んでいる上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の画像診断装置を提供する。
【００２２】
第９の観点の発明は、前記画像診断装置が、ＭＲ装置であり、前記負荷が、電磁石を含んでいる上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の画像診断装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の画像診断装置によれば、接地漏れ電流と逆位相の電流をアースラインに流して、接地漏れ電流をアクティブ（active）にキャンセル（cancel）するので、大電力を供給するラインにおいて、絶縁トランスを設けてノイズ除去用のＹコンデンサにより形成される接地漏れ電流のパスを遮断するという構成を不要にでき、大電力用の絶縁トランスを用いることなく、高周波ノイズの抑制と接地漏れ電流の抑制とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回路構成例を示す図である。
【図２】打消電流供給回路の構成例を示す図である。
【図３】画像診断装置の基本的な回路構成例を示す図である。
【図４】絶縁トランスを用いて接地漏れ電流を抑制する画像診断装置の回路構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の回路構成例を示す図である。
【００２７】
Ｘ線ＣＴ装置２は、商用の交流電源１に接続される。本例では、交流電源１は、Ｗｙｅ結線による三相交流電源である。
【００２８】
Ｘ線ＣＴ装置２は、整流回路３と、スイッチング回路４と、Ｘ線発生装置５（負荷）と、小型絶縁トランス６と、制御回路７と、接地漏れ電流検出回路８と、打消電流供給回路９と、Ｙコンデンサ群１０とを備えている。
【００２９】
整流回路３は、電源入力ラインＬ１〜Ｌ３を介して交流電源１と接続されており、交流電源１の三相交流電圧を直流電圧Ｖ１に変換する。整流回路３は、例えばダイオードブリッジ（diode bridge）等により構成されている。
【００３０】
スイッチング回路４は、接続ラインＬ４，Ｌ５を介して整流回路３と接続されており、整流回路３からの直流電圧Ｖ１をスイッチング動作により所望の高電圧パルスＶ２に変換する。スイッチング回路４は、例えばトランジスタなどの半導体のスイッチング素子により構成されている。
【００３１】
Ｘ線発生装置５は、Ｘ線照射時に大電力を消費する重負荷である。Ｘ線発生装置５の最大消費電力は、例えば２０ｋＶＡである。Ｘ線発生装置５は、スイッチング回路４の出力と接続されており、スイッチング回路４で生成された所望の高電圧パルスＶ２により電力の供給を受ける。
【００３２】
制御回路６は、Ｘ線ＣＴ装置２の各部を制御する回路であり、Ｘ線発生装置５と比較して消費電力が非常に少ない軽負荷である。制御回路６は、Ｘ線ＣＴ装置のガントリ（gantry）や撮影テーブル（table）に設けられた操作部１１や被検体に装着する生体信号モニタ（monitor）用電極１２と接続されている。
【００３３】
小型絶縁トランス７は、一次側が電源入力ラインＬ１〜Ｌ３と接続されており、二次側が制御回路６と接続されている。小型絶縁トランス７は、交流電源１と制御回路６とを絶縁しつつ、交流電源１から制御回路６の電源部に電力を供給する。この小型絶縁トランス７により、制御回路６を通る接地漏れ電流のパスが遮断され、操作者や被検体の感電が防止される。また、小型絶縁トランス７の一次側にはタップ７ｔが設けてあり、このタップ７ｔと打消電流供給回路９とが接続されている。打消し電流供給回路９は、交流電源１からこのタップ７ｔを経由して電力が供給される。なお、この小型絶縁トランス７は、一次側にタップ７ｔが設けられただけで、二次側に接続する制御回路６は軽負荷であるから、小電力タイプ（type）、例えば定格５ｋＶＡ以下の低価格なもので足りる。よって、有意なコストアップもなく、操作者および被検体の感電防止を実現できる。
【００３４】
Ｙコンデンサ群１０は、ＹコンデンサＣ１〜Ｃ５により構成されており、整流回路３の入力側および出力側に挿入されている。すなわち、整流回路３の入力側の各ラインＬ１〜Ｌ３とコモンであるアースラインＥ１との間にＹコンデンサＣ１〜Ｃ３が接続され、整流回路３の出力側の各ラインＬ４，Ｌ５とアースラインＥ１との間に、ＹコンデンサＣ４，Ｃ５がそれぞれ接続されている。これらＹコンデンサＣ１〜Ｃ５により、スイッチング回路４のスイッチング動作による高周波ノイズが抑制される。
【００３５】
接地漏れ電流検出回路８は、交流電源１−電源入力ラインＬ１〜Ｌ３−整流回路入力側のＹコンデンサＣ１〜Ｃ３−アースラインＥ１の経路で流れ、系統に戻ってゆく接地漏れ電流ＬＣを検出する。本例では、接地漏れ電流検出回路８は、ホール素子を含んでおり、交流電源１とＸ線ＣＴ装置２との間のアースラインＥ１に非接触で設けられる。接地漏れ電流検出回路８は、アースラインＥ１に流れる接地漏れ電流ＬＣの向きと大きさに応じた信号値を出力する。
【００３６】
打消電流供給回路９は、接地漏れ電流検出回路８と接続されている。また、打消電流供給回路９は、小型絶縁トランス７のタップ７ｔおよびアースラインＥ１と接続されている。打消電流供給回路９は、小型絶縁トランス７の一次側のタップ７ｔから電力の供給を受け、接地漏れ電流検出回路８から入力される検出信号に基づいて、接地漏れ電流ＬＣを打ち消すように逆位相の電流−ＬＣをアースラインＥ１に供給する。これにより、接地漏れ電流ＬＣをアクティブにキャンセルする。
【００３７】
打消電流供給回路９は、例えば、図２に示すように、接地漏れ電流検出回路８の検出信号をインピーダンス変換するオペアンプＯＰ１と、インピーダンス変換された検出信号がゼロレベル（zero level）となるように、アースラインＥ１に電流の出入を行うオペアンプＯＰ２およびトランジスタＴＲ１，ＴＲ２のプッシュプル回路とを用いて構成される。
【００３８】
このような本実施形態によれば、接地漏れ電流ＬＣと逆位相の電流をアースラインＥ１に流して、接地漏れ電流ＬＣをアクティブにキャンセルするので、重負荷であるＸ線発生装置５へ大電力を供給するラインにおいて、絶縁トランスを設けることでノイズ除去用のＹコンデンサＣ１〜Ｃ３により形成される接地漏れ電流のパスを遮断するという構成を不要にでき、大電力用の絶縁トランスを用いることなく、高周波ノイズの抑制と接地漏れ電流の抑制とを両立させることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、操作者や被検体の感電を防止するため、制御回路６へ電力を供給するラインに小型絶縁トランス７を設けているが、小型絶縁トランス７は小電力タイプであり、また一次側にタップ７ｔを一つ追加したのみの構成であるから、有意なコストアップにはならない。そのため、わずかなコストで人体への安全性を確保することができる。ちなみに、漏れ電流検出回路８や打消電流供給回路９などのアナログ（analog）回路の部品は、数千円程度と非常に安価であり、コスト面での負担はほとんどないと考えてよい。
【００４０】
なお、発明の実施形態は、上記に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
【００４１】
例えば、交流電源１は、Ｗｙｅ結線の三相交流電源のほか、一相欠落によるＷｙｅ結線、デルタ結線による三相交流電源であってもよい。
【００４２】
また例えば、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置を例に説明したが、発明は、一般Ｘ線撮影装置やＭＲ装置など、他の画像診断装置にも適用可能である。一般Ｘ線撮影装置の場合には、重負荷として、Ｘ線発生装置が含まれる。ＭＲ装置の場合には、重負荷として、電磁石が含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１  交流電源
２  Ｘ線ＣＴ装置
３  整流回路
４  スイッチング回路
５  Ｘ線発生装置
６  制御回路
７  小型絶縁トランス
８  接地漏れ電流検出回路
９  打消電流供給回路
１０  Ｙコンデンサ群
２０，２０′  画像診断装置
２１  重負荷
２２  大電力用絶縁トランス
ＯＰ１，ＯＰ２  オペアンプ
ＴＲ１，ＴＲ２  トランジスタ
Ｅ１  アースライン
ＬＣ  接地漏れ電流
【図１】
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【図２】
2013005956.tif 000004
【図３】
2013005956.tif 000005
【図４】
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