(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管に供給する高電圧を発生する電源手段と、Ｘ線管に加わる管電圧を検出する管電圧検出手段と、管電圧の急降下を検出すると前記電源手段を一時停止させ第１の所定時間τａ後に再動作させる第１の電源一時停止手段と、Ｘ線管に流れる管電流を検出する管電流検出手段と、管電流が基準電流より大きい場合に前記電源手段を一時停止させ第２の所定時間τｂ後に再動作させる第２の電源一時停止手段と、その第２の電源一時停止手段による一時停止と再動作の繰り返し回数をカウントし所定回数繰り返されたら前記電源手段を停止させる電源停止手段とを具備したことを特徴とする高電圧発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高電圧発生装置を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ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、高電圧発生装置およびＸ線ＣＴ（Ｃomputed Ｔomograhy）装置に関し、さらに詳しくは、Ｘ線管内で起こる異常放電（いわゆる、スピッツ）のうち放電時間の長いものからでも自動復帰できる高電圧発生装置およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の高電圧発生装置の一例のブロック図である。
この高電圧発生装置５００は、Ｘ線管ＸＴに供給する高電圧を発生するインバータ回路１および高電圧タンク回路２と、Ｘ線管ＸＴに加わる管電圧を検出する電圧検出回路３と、管電圧の急降下を検出する微分回路４および比較回路５と、管電圧の急降下を検出すると前記インバータ回路１を一時停止させ第１の所定時間τａ（例えば１００μｓ）後に再動作させるためのインバータ動作停止ａ信号（“Ｌ”true）を生成するワンショットパルス発生器６と、Ｘ線管ＸＴに流れる管電流を検出する電流検出回路７と、管電流が基準電流より大きい時間が所定時間（例えば１ｍｓ）以上続いた場合に前記インバータ回路１を停止させるためのエラー停止信号（“Ｌ”true）を生成する比較回路８およびタイマー回路９と、インバータ動作要求信号（“Ｈ”true）が入力され且つ前記インバータ動作停止ａ信号が入力されず且つ前記エラー信号が入力されないという条件下でインバータ動作許可信号（“Ｈ”true）を生成するアンド回路１２とを具備している。
【０００３】
図６は、放電時間の短いスピッツ（例えばアノード−カソード間でのスピッツは１μｓくらいで放電が終る）が起った時の上記高電圧発生装置５００の動作を示すタイムチャートである。
なお、電力の供給が止れば「スピッツ」も止るが、説明の都合上、電力が供給され続けたと仮定して「スピッツ」の発生−終了を継続的に表現している。
また、「管電流」は、インバータ電流の包絡線で表現している。
更に、図示していないが、インバータ動作要求信号は常に“Ｈ”とする。
時刻ｔ１より前は、「スピッツ」は生じておらず、「管電圧」は正常な高電圧（例えば１ｋＶ）であり、「管電流」（インバータ電流の包絡線で表現している）も正常な値（例えば２００Ａ）である。この時、「インバータ動作停止ａ信号」は“Ｈ”であり、「エラー停止信号」は“Ｈ”であり、「インバータ動作許可信号」は“Ｈ”である。
【０００４】
時刻ｔ１で「スピッツ」が発生すると、「管電圧」が急降下するので、それを検出して「インバータ動作停止ａ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。
時刻ｔ２で「スピッツ」が終了しても、「インバータ動作停止ａ信号」は“Ｌ”のままなので、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”のままであり、インバータ回路１が停止したままとなるため、「管電圧」および「管電流」は“０”のままである。
【０００５】
時刻ｔ３になると、「インバータ動作停止ａ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「スピッツ」は終了しているため、「管電圧」および「管電流」は正常に戻る。すなわち、放電時間の短いスピッツから自動復帰できる。
【０００６】
図７は、放電時間の長いスピッツ（例えばアノード−グラウンド間やカソード−グラウンド間でのスピッツは１ｍｓ〜３ｍｓくらい放電が続く）が起った時の上記高電圧発生装置５００の動作を示すタイムチャートである。
時刻ｔ１より前は、「スピッツ」は生じておらず、「管電圧」は正常な高電圧であり、「管電流」も正常な値である。この時、「インバータ動作停止ａ信号」は“Ｈ”であり、「エラー停止信号」は“Ｈ”であり、「インバータ動作許可信号」は“Ｈ”である。
【０００７】
時刻ｔ１で「スピッツ」が発生すると、「管電圧」が急降下するので、それを検出して「インバータ動作停止ａ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。
時刻ｔ３になると、「インバータ動作停止ａ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「スピッツ」は終了していないため、「管電圧」は上昇せず、「管電流」は基準電流より大きな値になる。
時刻ｔ４になると、基準電流より大きな「管電流」が所定時間続いたことを検出して「エラー停止信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１がエラー停止する。このため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。
時刻ｔ９で「スピッツ」が終了しても、「エラー停止信号」は“Ｌ”のままであり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”のままであり、インバータ回路１はエラー停止したままである。従って、復帰するためには、インバータ動作要求信号を止め、タイマー回路９をリセットしてエラー停止信号を解除し、その後でインバータ動作要求信号を再発行している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高速Ｘ線ＣＴ装置では、そのサンプリングスピードから、１ｍｓより短い時間のＸ線量の低下に対しては画像処理におけるフィルタリング処理で対処できるが、１ｍｓより長い時間のＸ線量の低下に対しては対処できない。このため、上記従来の高圧発生装置５００は、放電時間の短いスピッツでは自動復帰し、放電時間の長いスピッツでは自動復帰せずにエラー停止するようになっていた。
しかし、例えばヘリカルスキャンにより連続的に３秒間の撮影を行うスケジュールの場合に、例えば１秒間のヘリカルスキャンを終えた時に放電時間の長いスピッツが起ってエラー停止すると、残りの２秒間のヘリカルスキャンが全く行われなくなり、効率が低下する問題点がある。
そこで、本発明の目的は、放電時間の長いスピッツからでも自動復帰できる高電圧発生装置およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、Ｘ線管に供給する高電圧を発生する電源手段と、Ｘ線管に加わる管電圧を検出する管電圧検出手段と、管電圧の急降下を検出すると前記電源手段を一時停止させ第１の所定時間τａ後に再動作させる第１の電源一時停止手段と、Ｘ線管に流れる管電流を検出する管電流検出手段と、管電流が基準電流より大きい場合に前記電源手段を一時停止させ第２の所定時間τｂ後に再動作させる第２の電源一時停止手段と、その第２の電源一時停止手段による一時停止と再動作の繰り返し回数をカウントし所定回数繰り返されたら前記電源手段を停止させる電源停止手段とを具備したことを特徴とする高電圧発生装置を提供する。
上記高電圧発生装置では、放電時間の短いスピッツに対しては管電圧検出手段と第１の電源一時停止手段とにより対応し、放電時間の長いスピッツに対しては管電流検出手段と第２の電源一時停止手段とにより対応しているため、放電時間の短いスピッツからでも放電時間の長いスピッツからでも自動復帰できる。そして、放電時間の長いスピッツの放電時間よりも過電流が長く続けば、電源停止手段によりエラー停止するため、スピッツ以外の異常短絡に対する安全も確保することが出来る。
【００１０】
第２の観点では、本発明は、上記第１の観点の高電圧発生装置を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記Ｘ線ＣＴ装置では、その高電圧発生装置が放電時間の短いスピッツからでも放電時間の長いスピッツからでも自動復帰できるので、例えばヘリカルスキャンにより連続的に３秒間の撮影を行うスケジュールの場合に、例えば１秒間のヘリカルスキャンを終えた時に放電時間の長いスピッツが起っても、数ｍｓ間のデータの欠落は生じるが、残りの２秒間のほとんどでヘリカルスキャンが継続して行われるため、最小限のデータの欠落で済み、効率の低下を最小限に抑制できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１０００は、操作コンソール２０と、撮影テーブル３０と、走査ガントリ４０とを具備している。
前記操作コンソール２０は、操作者の指示入力や情報入力などを受け付ける入力装置２２と、ヘリカルスキャンによる撮影処理などを実行する制御を行う中央処理装置２３と、制御信号などを前記撮影テーブル３０や前記走査ガントリ４０とやり取りする制御インタフェース２４と、走査ガントリ４０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ２５と、前記データから再構成して得たＸ線画像を表示するＣＲＴ２６と、プログラムやデータを記憶する記憶装置２７とを具備している。
前記撮影テーブル３０は、被検体を乗せて体軸方向に移動させる。
前記走査ガントリ４０は、Ｘ線管ＸＴと、本発明にかかる高電圧発生装置１００と、検出器アレイ４７と、データ収集部４８と、被検体の体軸の回りにＸ線管ＸＴなどを回転させる回転コントローラ４９とを具備している。
【００１２】
図２は、上記高電圧発生装置１００のブロック図である。
この高電圧発生装置１００は、Ｘ線管ＸＴに供給する高電圧を発生するインバータ回路１および高電圧タンク回路２と、Ｘ線管ＸＴに加わる管電圧を検出する電圧検出回路３と、管電圧の急降下を検出する微分回路４および比較回路５と、管電圧の急降下を検出すると前記インバータ回路１を一時停止させ第１の所定時間τａ（例えば１００μｓ）後に再動作させるためのインバータ動作停止ａ信号（“Ｌ”true）を生成するワンショットパルス発生器６と、Ｘ線管ＸＴに流れる管電流を検出する電流検出回路７と、管電流が基準電流より大きい時間が所定時間τｃ（例えば１ｍｓ）以上続いた場合に前記インバータ回路１を一時停止させ第２の所定時間τｂ（例えば１ｍｓ）後に再動作させるためのインバータ動作停止ｂ信号（“Ｌ”true）を生成する比較回路８，タイマー回路９およびワンショットパルス発生器１０と、前記インバータ動作停止ｂ信号による一時停止と再動作の繰り返し回数をカウントし所定回数（例えば５回）繰り返されたら前記インバータ回路１を停止させるためのエラー停止信号（“Ｌ”true）を生成するカウンタ回路１１と、インバータ動作要求信号（“Ｈ”true）が入力され且つ前記インバータ動作停止ａ信号が入力されず且つ前記インバータ動作停止ｂ信号が入力されず且つ前記エラー信号が入力されないという条件下でインバータ動作許可信号（“Ｈ”true）を生成するアンド回路１２とを具備している。
【００１３】
放電時間の短いスピッツが起った時の上記高電圧発生装置１００の動作は、従来と同様であり（図６のタイムチャートおよびその説明で、「エラー停止信号」を、「エラー停止信号およびインバータ動作停止ｂ信号」と読み変えればよい）、自動復帰することが出来る。
【００１４】
図３は、放電時間の長いスピッツが起った時の上記高電圧発生装置１００の動作を示すタイムチャートである。
時刻ｔ１より前は、「スピッツ」は生じておらず、「管電圧」は正常な高電圧であり、「管電流」も正常な値である。この時、「インバータ動作停止ａ信号」は“Ｈ”であり、「インバータ動作停止ｂ信号」は“Ｈ”であり、「エラー停止信号」は“Ｈ”であり、「インバータ動作許可信号」は“Ｈ”である。
【００１５】
時刻ｔ１で「スピッツ」が発生すると、「管電圧」が急降下するので、それを検出して「インバータ動作停止ａ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。
時刻ｔ３になると、「インバータ動作停止ａ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「スピッツ」は終了していないため、「管電圧」は上昇せず、「管電流」は基準電流より大きな値になる。
【００１６】
時刻ｔ４になると、基準電流より大きな「管電流」が所定時間τｃ続いたことを検出して「インバータ動作停止ｂ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。カウンタ回路１１はカウント値を“１”とする（エラー停止信号はまだ“Ｈ”のままである）。また、タイマー回路９はリセットされる。
時刻ｔ５になると、「インバータ動作停止ｂ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「スピッツ」は終了していないため、「管電圧」は上昇せず、「管電流」は基準電流より大きな値になる。
【００１７】
時刻ｔ６になると、基準電流より大きな「管電流」が所定時間τｃ続いたことを検出して「インバータ動作停止ｂ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。カウンタ回路１１はカウント値を“２”とする（エラー停止信号はまだ“Ｈ”のままである）。また、タイマー回路９はリセットされる。
時刻ｔ７になると、「インバータ動作停止ｂ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「スピッツ」は終了していないため、「管電圧」は上昇せず、「管電流」は基準電流より大きな値になる。
【００１８】
時刻ｔ８になると、基準電流より大きな「管電流」が所定時間τｃ続いたことを検出して「インバータ動作停止ｂ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。カウンタ回路１１はカウント値を“３”とする（エラー停止信号はまだ“Ｈ”のままである）。また、タイマー回路９はリセットされる。
時刻ｔ９で「スピッツ」が終了しても、「インバータ動作停止ｂ信号」は“Ｌ”のままなので、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”のままであり、インバータ回路１が停止したままとなるため、「管電圧」および「管電流」は“０”のままである。
時刻ｔ１０になると、「インバータ動作停止ｂ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「スピッツ」は終了しているため、「管電圧」および「管電流」は正常に戻る。すなわち、放電時間の長いスピッツからでも自動復帰できる。
【００１９】
図４は、スピッツではない異常短絡が起った時の上記高電圧発生装置１００の動作を示すタイムチャートである。
時刻ｔ１より前から時刻ｔ８までは図３と同じである。
時刻ｔ１０になると、「インバータ動作停止ｂ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「異常短絡」は終了していないため、「管電圧」は上昇せず、「管電流」は基準電流より大きな値になる。
【００２０】
時刻ｔ１１になると、基準電流より大きな「管電流」が所定時間τｃ続いたことを検出して「インバータ動作停止ｂ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。カウンタ回路１１はカウント値を“４”とする（エラー停止信号はまだ“Ｈ”のままである）。また、タイマー回路９はリセットされる。
時刻ｔ１２になると、「インバータ動作停止ｂ信号」が“Ｈ”に戻るため、「インバータ動作許可信号」も“Ｈ”に戻り、インバータ回路１が再動作する。この時、「異常短絡」は終了していないため、「管電圧」は上昇せず、「管電流」は基準電流より大きな値になる。
【００２１】
時刻ｔ１３になると、基準電流より大きな「管電流」が所定時間τｃ続いたことを検出して「インバータ動作停止ｂ信号」は“Ｌ”となり、「インバータ動作許可信号」も“Ｌ”になり、インバータ回路１が停止するため、「管電圧」および「管電流」は“０”になる。カウンタ回路１１はカウント値を“５”とし、次いでエラー停止信号を“Ｌ”とする。従って、これ以後「インバータ動作許可信号」は“Ｌ”に保持され、インバータ回路１がエラー停止の状態となる。従って、復帰するためには、操作者が高電圧発生装置１００の電源を一旦切断してから再投入する必要がある。
【００２２】
以上の高電圧発生装置１００によれば、１μｓ程度の短い放電時間のスピッツからでも１ｍｓ〜３ｍｓ程度の長い放電時間のスピッツからでも自動復帰できる。そして、過電流が９ｍｓより長く続けばエラー停止するため、スピッツ以外の異常短絡に対する安全も確保できる。
【００２３】
また、上記Ｘ線ＣＴ装置１０００によれば、例えばヘリカルスキャンにより連続的に３秒間の撮影を行うスケジュールの場合に、例えば１秒間のヘリカルスキャンを終えた時に１ｍｓ〜３ｍｓ程度の長い放電時間のスピッツが起っても、２ｍｓ〜４ｍｓ程度のデータの欠落は生じるが、残りの２秒間のほとんどでヘリカルスキャンが継続して行われるため、最小限のデータの欠落で済み、効率の低下を最小限に抑制できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の高電圧発生装置によれば、放電時間の短いスピッツからでも放電時間の長いスピッツからでも自動復帰できる。そして、放電時間の長いスピッツの放電時間よりも過電流が長く続けばエラー停止するため、スピッツ以外の異常短絡に対する安全も確保できる。
また、本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、その高電圧発生装置が放電時間の短いスピッツからでも放電時間の長いスピッツからでも自動復帰できるので、例えばヘリカルスキャンの場合に放電時間の長いスピッツが起っても最小限のデータの欠落で済み、効率の低下を最小限に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る高電圧発生装置のブロック図である。
【図３】放電時間の長いスピッツが起った時の図１の高電圧発生装置の動作を示すタイムチャートである。
【図４】スピッツ以外の異常短絡が起った時の図１の高電圧発生装置の動作を示すタイムチャートである。
【図５】従来の高電圧発生装置の一例のブロック図である。
【図６】放電時間の短いスピッツが起った時の図５の高電圧発生装置の動作を示すタイムチャートである。
【図７】放電時間の長いスピッツが起った時の図５の高電圧発生装置の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１                      インバータ回路
２                      高電圧タンク回路
３                      電圧検出回路
４                      微分回路
５，８                  比較回路
６，１０                ワンショットパルス発生器
７                      電流検出回路
９                      タイマー回路
１１                    カウンタ回路
１２                    アンド回路
１００                  高電圧発生回路
１０００                Ｘ線ＣＴ装置
ＸＴ                    Ｘ線管
【図１】
0003992353.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003992353.tif 000006
【図６】
0003992353.tif 000007
【図７】
0003992353.tif 000008