(57)【要約】【課題】Ｘ線撮影装置と発動発電機とを搭載する車両では、Ｘ線撮影装置の大出力化等により、Ｘ線撮影装置に必要とされる電力量が増加し、それに合わせて発動発電機の容量を大きくする必要が生じている。発動発電機の容量の増加は、発動発電機自体のコスト増大を招くと共に、それを搭載する車両の大型化によるコスト増大を招く。よって、本発明の目的は、発動発電機の容量を抑えることができるＸ線撮影装置を提供することである。【解決手段】本発明にかかるＸ線撮影装置には、コンバータと、電力貯蔵部と、管電圧発生部と、電力制御部と、を備え、制御部が、モータへの動作指令に対応して、電力制御部に対して、コンバータを制御する指令を出し、外部電源からＸ線高電圧装置とモータとへ供給される供給電力の単位時間当たりの変化量を抑制する。【選択図】図１
2016073382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線管装置と、このＸ線管装置に電力を供給するＸ線高電圧装置と、前記被検体が配置される寝台と、この寝台を動作させるモータと、このモータの動作指令を出力して動作を制御する制御部とを備え、
前記Ｘ線高電圧装置と、前記モータとは、外部電源に対して並列に接続され、
前記Ｘ線高電圧装置には、前記外部電源からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、このコンバータからの電力を貯蔵する電力貯蔵部と、この電力貯蔵部に蓄えられた電力から、前記Ｘ線管装置へ供給する管電圧を発生させる管電圧発生部と、前記コンバータを制御する電力制御部と、を備え、
前記制御部が、
前記モータへの前記動作指令に対応して、前記電力制御部に対して、コンバータを制御する指令を出し、前記外部電源から前記Ｘ線高電圧装置および／または前記モータへ供給される供給電力の単位時間当たりの変化量を抑制することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記制御部が、
前記モータへの動作開始指令より前に、前記電力制御部に対し、前記電力貯蔵部への貯蔵電力の増加指令を出すことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線撮影装置において、
前記制御部は、前記モータに、所定波形のモータ駆動電力パルスを前記外部電源から取り込ませて、前記モータを動作させ、
前記制御部は、前記電力制御部への前記増加指令により、前記コンバータに、前記モータ駆動電力パルスの立ち上がりに連続し、かつ、最大値が前記モータ駆動電力パルスの最大値以下の波形の貯蔵用電力パルスを前記外部電源から取り込ませて前記電力貯蔵部へ貯蔵させることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
前記貯蔵用電力パルスの波形は、取り込む電力値が、ゼロから、前記モータ駆動電力パルスの最大値まで、時系列に漸増するパルスであることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項５】
請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
前記制御部は、前記電力制御部への前記増加指令により、前記コンバータに、前記モータ駆動電力パルスの立ち下がりに連続し、かつ、最大値が前記モータ駆動電力パルスの最大値以下の波形の第２の貯蔵用電力パルスを前記外部電源から取り込ませて前記電力貯蔵部へ貯蔵させることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線撮影装置において、
前記第２の貯蔵用電力パルスの波形は、取り込む電力値が、前記モータ駆動電力パルスの最大値からゼロからまで、時系列に漸減するパルスであることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項７】
請求項５に記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線管装置のＸ線照射条件の設定を操作者から受け付ける受け付け部をさらに有し、
前記制御部は、前記Ｘ線照射条件から求めたＸ線の照射に必要な電力から、前記貯蔵用電力パルスによって取り込まれた電力を差し引いた電力が取り込まれるように、前記第２の貯蔵用電力パルスの波形を決定することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項８】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記コンバータが、前記電力貯蔵部の電力を交流電圧に変換する機能を有する双方向型コンバータであり、
前記制御部が、
前記モータへの動作開始指令以後に、前記電力貯蔵部の電力を、前記コンバータを通して前記モータへ供給する供給指令を出すことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項９】
請求項８に記載のＸ線撮影装置において、
前記制御部が、前記モータの動作停止指令より後に、前記電力制御部に対し、前記電力貯蔵部への貯蔵電力の増加指令を出すことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のＸ線撮影装置において、
前記供給指令が、指令値の絶対値が時系列に漸減する指令であることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記モータが、前記寝台を起倒動させる起倒動モータであることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記外部電源が、発動発電機であることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１３】
車両に搭載されていることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１４】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記制御部には、前記モータへの前記動作指令に対応して、前記コンバータへの目標電流を選択できる選択器を備え、
この選択器は、前記モータへの前記動作指令がないときは、前記電力貯蔵部の電圧センサからの電圧信号を用いて前記コンバータへの目標電流を定め、
前記モータへの前記動作指令があるときは、この動作指令に対応して生成された電圧信号を用いて前記コンバータへの目標電流を定めることで、
前記モータへの動作指令に対応して、前記Ｘ線高電圧装置へ電力を供給する電源の供給電力の単位時間当たりの変化量を抑制することを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影装置にかかり、特に発動発電機を電源とする車載型のＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、Ｘ線撮影装置、およびこのＸ線撮影装置に電力を供給する発動発電機を搭載した車両が開示されている。会社や遠隔地における集団検診では、この車両に搭載された移動型検診用Ｘ線撮影装置が用いられる。
【０００３】
ここでＸ線撮影装置は、Ｘ線高電圧装置、透視撮影台、画像処理装置などから構成される。移動型検診用Ｘ線画像装置では、どこでも動作可能なように発動発電機を搭載し、これを電源として動作させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２２４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｘ線撮影装置は、Ｘ線高電圧装置、透視撮影台、画像処理装置などから構成され、それぞれ大きな電力を必要としている。特にＸ線高電圧装置では、瞬間的に２０ｋＷを超える電力をＸ線管に供給しなければならないため、移動型検診用Ｘ線画像診断装置では、電力を蓄えるための電力蓄積部を備えた電力蓄積型Ｘ線高電圧装置が採用される。さらにＸ線高電圧装置では、Ｘ線管の陽極を回転させるための陽極回転駆動回路、Ｘ線管のフィラメントを加熱するためのフィラメント加熱回路、制御回路などで電力を消費する。
【０００６】
透視撮影台では、寝台を起倒動させるモータ、昇降動作用モータ、寝台あるいはＸ線管と画像検出器を縦および横方向に移動させるためのモータ、圧迫モータなど様々な駆動部を持っており、電力を消費する。
【０００７】
電源である発動発電機の発電容量は、上記のとおりのＸ線高電圧装置、透視撮影台、画像処理装置のほか、空調や照明などにも使用し、これらの装置が同時に動作した場合に備えて十分な電力を供給する能力が必要である。しかし、発動発電機の発電容量増加は、装置の大型化、価格面から好ましくない。現状では、発動発電機は、Ｘ線高電圧装置もしくはモータ類のうち最も大きな装置の容量に、これらの装置が急激に動作を始める際に生じる電圧変動や周波数変動等を考慮して余裕のある定格出力のものが用いられている。
【０００８】
本発明の目的は、小型な発動発電機等の外部電源で動作させることのできるＸ線撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線管装置へ電力を供給するＸ線高電圧装置と、寝台を動作させるモータと、が外部電源に対して並列に接続されている。
そしてモータを制御する制御部が、モータへの動作指令に対応して、Ｘ線高電圧装置のコンバータを制御する電力制御部に対して、コンバータを制御する指令を出し、外部電源からＸ線高電圧装置とモータとへ供給される供給電力の単位時間当たりの変化量を抑制する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記構成により、小型な発動発電機等の外部電源で動作させることのできるＸ線撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態にかかるＸ線撮影装置のブロック構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るＸ線撮影装置のコンバータの回路図である。
【図３】図１のＸ線撮影装置の制御部の構成を示す第一回路図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るＸ線撮影装置の制御部２２の動作フロー図である。
【図５】従来のＸ線撮影装置の動作指令等の波形を示す説明図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るＸ線撮影装置の動作指令等の波形を示す説明図である。
【図７】図１のＸ線撮影装置の制御部および電力制御部の別の構成例を示す第二回路図である。
【図８】（ａ）図７の電力制御部の波形生成回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）図（ａ）の切替器Ｓ１，Ｓ２等の切替タイミングを示す波形図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係るＸ線撮影装置のコンバータの回路図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係るＸ線撮影装置の制御部２２の動作フロー図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係るＸ線撮影装置の動作指令等の波形を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について説明する。
＜＜第一実施形態＞＞
本発明の第一実施形態にかかるＸ線撮影装置について図１から図８を用いて説明する。本実施形態のＸ線撮影装置は、図１に示すように、被検体にＸ線を照射するＸ線管装置２３と、このＸ線管装置２３に電力を供給するＸ線高電圧装置１０と、被検体が配置される寝台２５と、この寝台２５を動作させるモータ２１と、このモータ２１へ動作指令を出力して動作を制御する制御部２２とを備える。
【００１３】
Ｘ線高電圧装置１０と、モータ２１とは、外部電源に対して並列に接続されている。Ｘ線高電圧装置１０には、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ１１と、このコンバータ１１からの電力を貯蔵する電力貯蔵部１２と、この電力貯蔵部１２に蓄えられた電力から、Ｘ線管装置１０へ供給する管電圧を発生させる管電圧発生部（１３，１４）と、コンバータ１１を制御する電力制御部１５と、を備える。
【００１４】
そしてＸ線撮影装置の制御部２２が、モータ２１への動作指令に対応して、電力制御部１５に対して、コンバータ１１を制御する指令を出し、外部電源（３０）からＸ線高電圧装置１０および／またはモータ２１へ供給される供給電力の単位時間当たりの変化量を抑制する。外部電源としては、発動発電機３０を用いることができる。
【００１５】
第一実施形態にかかるＸ線撮影装置は、制御部２２が、モータ２１への動作指令の一つであるモータ２１への動作開始指令より前に、電力制御部１５に対し、電力貯蔵部１２への貯蔵電力の増加指令を出す。
【００１６】
すなわち、図６のように、制御部２２は、モータ２１に、所定波形のモータ駆動電力パルス４１を外部電源から取り込ませて、モータ２１を動作させる。モータ駆動電力パルス４１の前に、制御部２２は、電力制御部１５への増加指令を出力し、モータ駆動電力パルス４１の立ち上がりに連続し、かつ、最大値がモータ駆動電力パルス４１の最大値以下の波形の貯蔵用電力パルス４２を外部電源から取り込ませて電力貯蔵部１２へ貯蔵させる。
【００１７】
上記構成により、モータ２１を動作させた際に、発動発電機３０に要求される出力電力の単位時間当たりの変化量が小さくなり、電圧低下や周波数変動を一定以下に抑えることができる。よって、外部電源である発動発電機３０として、従来よりも定格出力の小さいものを用いることができ、発動発電機３０のサイズやコストを抑えることができる。
【００１８】
このとき貯蔵用電力パルス４２の波形は、取り込む電力値が、ゼロから、モータ駆動電力パルス４１の最大値まで、時系列に漸増するパルスであることが望ましい。このようなパルスであることにより、発動発電機３０の出力電力の短時間当たりの変化量を一定以下に保つことができる。
【００１９】
また制御部２２は、モータ駆動電力パルス４１の後に、電力制御部１５へ増加指令を出力し、モータ駆動電力パルス４１の立ち下がりに連続し、かつ、最大値がモータ駆動電力パルス４１の最大値以下の波形の第２の貯蔵用電力パルス４３を外部電源から取り込ませて電力貯蔵部へ貯蔵させることが望ましい。
【００２０】
このとき第２の貯蔵用電力パルス４３の波形は、取り込む電力値が、モータ駆動電力パルス４１の最大値からゼロからまで、時系列に漸減するパルスであることが望ましい。このようなパルスであることにより、外部電源からの供給電力の単位時間当たりの変化量を一定以下に保つことができる。
【００２１】
モータ２１は、一例としては寝台２５を起倒動させる起倒動モータである。発動発電機３０を外部電源として用いるＸ線撮影装置は、車両に搭載されている移動型Ｘ線撮影装置として用いることができる。本発明にかかるＸ線撮影装置では、発動発電機３０のサイズを小さくできるので、移動型Ｘ線撮影装置を構成する車両の大型化を防止できる。
【００２２】
本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置をさらに具体的に図１のブロック構成図を用いて説明する。Ｘ線撮影装置は、図１に示すように、透視撮影台２０と、Ｘ線高電圧装置１０とを備える。透視撮影台２０には、上述したＸ線管装置２３等と合わせて、Ｘ線撮影装置の操作者からＸ線照射条件の設定を受け付ける受け付け部２４を備えている。受け付け部２４には、寝台２５のモータ２１を動作させて寝台２５を起倒動等させる操作を操作者から受け付ける寝台操作ボタン２６と、曝射を指示する曝射ボタン２７とが設けられている。
【００２３】
寝台２５を動作させるモータ２１は、寝台２５を起倒動させるモータ、寝台２５を昇降させるモータ、寝台２５を水平方向に移動させるモータ、被検体腹部の圧迫器を動作させるモータを含む。
【００２４】
Ｘ線高電圧装置１０は、管電圧発生部として、電力貯蔵部１２の出力直流電圧を高周波の交流電圧に変換するインバータ１３と、インバータ１３の出力交流電圧を、昇圧・整流・平滑化する高電圧発生器１４と、を含む。
【００２５】
Ｘ線高電圧装置１０は、電力貯蔵部１２を備えることで、Ｘ線管装置２３に対して、例えば瞬間的に２０ｋＷを超える電力を供給することができる。電力貯蔵部１２としては、ここではキャパシタを用いる。
【００２６】
図２には、Ｘ線高電圧装置１０のコンバータ１１の構成の一例を示す。コンバータ１１は、直列に接続されたダイオード１１ａ、１１ｂと、その中点に接続されたリアクトルＬ１と、ダイオード１１ｂに逆並列に接続された半導体スイッチＱ１と、外部電源からの交流を直流に変換する整流回路６０と、を有する。整流回路６０は、例えば４個の整流素子６０ａで構成するブリッジ整流回路が用いられ、図２では、図の左側に交流の外部電源である発動発電機３０が接続される。
【００２７】
図２のコンバータ１１は、半導体スイッチＱ１をＰＷＭ制御することにより、リアクトルＬ１に任意の電流を流すことができる構成である。これによりコンバータ１１の入力電圧と同位相の電流をリアクトルに流すことで、電力を外部電源から電力貯蔵部１２へ移動させることができる。電力制御部１５は、制御部２２の動作指令に応じて、ＰＷＭ制御信号を生成して、半導体スイッチＱ１に出力する。制御部２２は、リアクトルＬ１と発動発電機３０を接続する給電線に配置された電流センサ２９が検出したコンバータ１１への入力電流を受け取るとともに、電力貯蔵部１２を構成するキャパシタに配置された電圧センサ２８が検出した電圧を受け取る。制御部２２は、検出された入力電流と電圧を用いて電力制御部１５への動作指令を生成する。
【００２８】
インバータ１３は、半導体スイッチと、半導体スイッチに逆並列に接続されたダイオードの組合せを複数用いたインバータ回路である。この回路は、Ｘ線高電圧装置のインバータ回路として広く知られているのでここでは詳細な構成の説明を省略する。例えば、特開２００５−９４９１３号公報に記載されているインバータ回路を用いることができる。
【００２９】
高電圧発生器１４は、変圧器と整流器とを含み、インバータ１３の交流出力を高電圧に変換したのち整流し、直流高電圧を生成する。高電圧発生装置１４からの直流高電圧（管電圧）は、Ｘ線管装置２３に印加される。これにより、Ｘ線管装置２３は、Ｘ線を被検体に対して照射する。
【００３０】
本発明の実施形態にかかるＸ線撮影装置は、主に車両に搭載され、移動可能な構成とする。この場合、外部電源は、同じ車両に搭載される発動発電機３０を用いる。なお、本発明にかかるＸ線撮影装置は、病院等の建屋に据え置かれるものを含み、また、外部電源は、発動発電機３０に限定されるものではない。
【００３１】
なお、Ｘ線高電圧装置１０には、上述した構成の他に、Ｘ線管装置２３内の陽極ターゲットを回転させる陽極回転駆動部、および、フィラメントを加熱させるフィラメント加熱部が備えられているが、これらは広く知られた構造であるので、ここでは説明を省略する。
【００３２】
図３は、Ｘ線撮影装置の制御部２２の構成を示す第一回路図である。この第一回路を用いた制御部２２は、ソフトウェアで本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置の動作を実現する。制御部２２は、ＣＰＵ５２と、Ａ／Ｄ変換器５１と、メモリ５３を含む。Ａ／Ｄ変換器５１には、コンバータ１１への入力電流を計測した電流センサ２９の出力信号と、電力貯蔵部１２の電圧を計測した電圧センサ２８の出力信号とが入力される。電圧センサ２８の電圧は、電力貯蔵部１２に貯蔵された電力量に対応している。
【００３３】
制御部２２のＣＰＵ５２は、メモリ５３内に予め格納されたプログラムを読み込み、このプログラムを実行することにより、図４のフローのように動作する。すなわち、ＣＰＵ５２は、制御部２２からの寝台操作ボタン２６の信号と、Ａ／Ｄ変換器５１を介して受け取る電流センサ２９と電圧センサ２８の信号と、メモリ５３内に予め格納された撮影可能電圧および目標電流値等と、を用いて、コンバータ１１やモータ２１を動作させる指令を出力する。電力制御部１５は、ＣＰＵ５２の出力する動作指令に応じて、ＰＷＭ制御信号を生成してコンバータ１１の半導体スイッチＱ１に出力する構成であり、公知の回路を用いる。
【００３４】
図６は、図４のフローにしたがって制御部２２のＣＰＵ５２が動作した場合の、モータ２１およびコンバータ１１への動作指令の波形と、発動発電機３０の出力電力波形と、電力貯蔵部１２の貯蔵電力量の変化を示す説明図である。なお、発動発電機３０の出力電力波形は、モータ２１への動作指令値とコンバータ動作指令値を加えた値で表している。図５には、比較のために従来のＸ線撮影装置が動作したときの、動作指令の波形等を同様に示す。図５、図６の横軸は時間である。
【００３５】
最初にＸ線撮影装置の操作者は、発動発電機３０を動作させ、Ｘ線撮影装置の電源を入れる。そして、Ｘ線撮影装置に備えられた入力画面等から、Ｘ線撮影の条件を入力する。例えば、Ｘ線管装置２３の出力や、撮影枚数、撮影時のモータ２１の動作速度や動作量を入力する。
【００３６】
ステップ１０１では、制御部２２は、電力制御部１５に対し、コンバータ１１の発動発電機３０からの取込電力を徐々に増加させる指令を出力する。この指令により、発動発電機３０の回転数が徐々に上昇し、出力電力が徐々に上昇する。
【００３７】
ステップ１０２ではコンバータ１１の出力電力が所定の値に達すると、制御部２２は、電力制御部１５に対し、コンバータ１１の取込電力を一定値に保持して電力の取り込みを継続する指令を出す。この時発動発電機３０の出力電力は一定の値となる。
【００３８】
制御部２２は、電圧センサ２８の検出する電圧がメモリに格納された撮影可能電圧に達した場合、コンバータ１１の出力電力により電力貯蔵部１２の貯蔵電力が予め定めた撮影可能電力量に到達したと判断して、ステップ１０３に進む。ステップ１０３では、制御部２２は、電力制御部１５に対し、コンバータ１１の取込電力を徐々に削減する指令を出す。この指令により、発動発電機３０の出力電力が徐々に下降する。ここで撮影可能電力量とは、撮影可能な電力量であって、電力貯蔵部１２の最大可能貯蔵量の例えば７割程度とすることが望ましい。その理由は、この後の貯蔵用電力パルス４２，４３により電力貯蔵部１２にさらに電力を貯蔵するためである。
【００３９】
このステップ１０１からステップ１０３の指令は、従来は図５に示すように、矩形波形状のパルス指令１４４であったが、本発明の第一実施形態では、頂部が平坦な山形形状のパルス指令１４４となる。これにより、発動発電機３０の単位時間当たりの出力電力の変化を抑制することができるため、出力電力を図６のように矩形波のパルス指令１４４で急峻に立ち上がらせる場合と比較して、発動発電機３０として定格出力の小さなものを用いて、電力貯蔵部１２を充電することができる。
【００４０】
パルス指令１４４の形状は、例えば以下のような形状であることが望ましい。Ｘ線撮影装置の操作者が受け付け部２４から入力したＸ線撮影条件が、管電圧１００ｋＶ、管電流２００ｍＡ、時間０．１Ｓである場合、Ｘ線発生のための回路による効率を８０％とすると、必要な電力量は、１００×１０３×２００×１０−３×０．１／０．８＝２５００Ｗｓとなる。コンバータの出力電力が１．０ｋＶＡである場合、制御部２２は、図６の下部の拡大図に示すように、０．５秒間ずつ出力電力を徐々に上下する時間を設けた山形形状となるようにステップ１０１および１０３で漸増および漸減させることが望ましい。
【００４１】
上記ステップ１０１〜１０３により、ステップ１０４では、電力貯蔵部１２の電力量が、Ｘ線撮影装置が撮影可能な状態まで蓄積されている。
【００４２】
ステップ１０５で、制御部２２は、操作者の操作により寝台操作ボタン２６がオンになったことを検出した場合、ステップ１０７に進む。寝台操作ボタン２６がオンになっていない場合はステップ１０６に進む。
【００４３】
ステップ１０７〜１１１では、寝台操作ボタン２６がオンになったことを検出しているためモータ２１を動作させ、寝台を起倒動等させるのであるが、モータ２１を動作させる前に、制御部２２は、ステップ１０７において、電力制御部１５に対しコンバータ１１の発動発電機３０からの取込電力を徐々に増加させる指令を出力する。これにより、ステップ１０９で説明するモータ駆動電力パルス４１の立ち上がりに連続し、かつ、最大値がモータ駆動電力パルス４１の最大値以下となるような、所定形状の貯蔵用電力パルス４２をコンバータ１１に発動発電機３０から取り込ませる。これにより、発動発電機３０の回転数は徐々に上昇し、出力電力も徐々に上昇する。図６のように、貯蔵用電力パルス４２の波形は、取り込む電力値が、ゼロから、モータ駆動電力パルスの最大値まで、時系列に漸増する形状であることが望ましい。
【００４４】
電力貯蔵パルス４２の取り込みが終了したら、ステップ１０８において、制御部２２は、電力制御部１５に対して電力貯蔵部１２への電力取込を停止する指令を出す。
【００４５】
ステップ１０９で、制御部２２は、電力制御部１５に対して電力貯蔵部１２への取込電力を停止する指令を出力するのと同時または直後に、モータ２１への動作開始指令を出力する。モータ２１への動作開始指令は、矩形状のモータ駆動電力パルス４１の立ち上がり時の開始指令であり、制御部２２は、モータ２１にモータ駆動電力パルス４１を発動発電機３０から取り込ませて、モータ２１を動作させる。これにより所定の速度および距離だけモータ２１が駆動される。
【００４６】
ステップ１１０では、制御部２２が、矩形状のモータ駆動電力パルス４１の立ち下がり時の動作停止指令を出力すると同時または直後に、電力制御部１５に対し、電力貯蔵部１２への貯蔵電力の増加指令を再び出す。
【００４７】
その後、ステップ１１１で、取り込み電力を漸減させる。これにより、制御部２２は、モータ駆動電力パルス４１の立ち下がりに連続し、かつ、最大値がモータ駆動電力パルス４１の最大値以下の波形の第２の貯蔵用電力パルス４３を発動発電機３０から取り込ませる。これにより、発動発電機３０の出力電力は、徐々に低減される。
【００４８】
そしてステップ１０６に進み、制御部２２は、受け付け部２４の曝射ボタン２７が押されたか否かを判断する。押されていない場合は、ステップ１０４に戻り、撮影が可能な状態で待機する。押されている場合は、ステップ１１２へ進む。
【００４９】
ステップ１１２では、制御部２２はインバータ１３の制御部（不図示）に管電圧生成を指示する。これにより、インバータ１３および高電圧発生器１４は、電力貯蔵部１２に貯蔵された電力を用いて管電圧を生成して、Ｘ線管装置２３に管電圧を供給する。Ｘ線管装置２３は、Ｘ線の曝射を行う。この曝射により、電力貯蔵部１２に貯蔵されていた電力量が減少しているので、ステップ１０１にもどり、制御部２２は、電力貯蔵部１２に撮影可能電力量を超えるまで電力を再び貯蔵するように、山形形状のパルス指令１４４を電力制御部１５に出力する。
【００５０】
上述してきたように、本実施形態では、矩形状のモータ駆動電力パルス４１の前後に、漸増および漸減する貯蔵用電力パルス４２，４３の波形でコンバータ１１に電力を取り込ませる構成である。これにより、Ｘ線高電圧装置１０およびモータ２１に電力を供給する発動発電機３０の出力電力の波形は、図６に示すように、漸増および漸減する波形となる。よって、図５の比較例のように矩形状のモータ駆動電力パルス４１のみで発動発電機３０を動作させる場合と比較して、発動発電機３０の出力電力量の単位時間当たりの変化量を小さくすることができるため、発動発電機３０の回転数を徐々に上昇させ、また低減させるように動作させることができる。これにより、図５の比較例のように、電力量の急峻な立ち上がりを実現するために必要な発電量以上の大きめの定格出力の発動発電機を用いる必要がなく、単位時間当たりの最大発電量に合わせた定格出力の発動発電機を本実施形態では用いることができる。よって、従来と比較して小型の発動発電機を用いることができ、移動型Ｘ線撮影装置を小型化および低価格化することができる。
【００５１】
なお、モータ駆動電力パルス４１の前後に貯蔵用電力パルス４２、４３として図６に示すような形状を示したが、発動発電機３０からの出力電力の単位時間当たりの現実の変化量を抑制する形状であれば、特に限定されない。第一実施形態では貯蔵用電力パルス４２、４３の最大値が、モータ駆動電力パルス４１の最大値以下であるものを示したが、これに限定されるものではなく、また、貯蔵用電力パルス４２、４３は階段状に増加または減少するものであってもよい。
【００５２】
第一実施形態では、電力貯蔵部１２としてキャパシタを採用したが、バッテリ（例えば、鉛蓄電池等）を採用することもできる。バッテリは、貯蔵されている電力量の変化に対する電位の変化量が小さい。このため、制御部２２は、電圧センサ２８の出力電圧を使用せず、計算により第２の貯蔵用電力パルス４３の波形を決定する構成とすることが可能である。例えば、制御部２２は、受け付け部２４に設定されたＸ線照射条件からＸ線の照射に必要な電力量を算出し、この電力量から貯蔵用電力パルス４２によって取り込まれた電力量を差し引いた電力量を求め、これを、第２の貯蔵用電力パルス４３で貯蔵するように、ステップ１１１で漸減する第２の貯蔵用電力パルス４３の波形を決定する構成とする。この場合、貯蔵用電力パルス４２と第２の貯蔵用電力パルス４３のみで、撮影に必要な電力量が電力貯蔵部１２であるバッテリに貯蔵される。また、バッテリの放電電力は、わずかであるため、電源投入時に初期充電する必要がないため、図４のステップ１０１〜１０３は、実行しない。
【００５３】
上述の実施形態では、制御部２２がソフトウェアにより動作を実現する構成であったが、制御部２２および電力制御部１５を、図７の第二回路図に示すようなアナログ回路等のハードウェアで動作を実現する構成にすることも可能である。
【００５４】
制御部２２は、予め定めた撮像可能電圧を出力する撮影可能電圧出力部４０と、第１減算回路３１と、電圧制御器３８と、波形生成回路３７と、切替器３３ｂとを備えて構成される。
【００５５】
電力制御部１５は、所定の波形の鋸波を発生する鋸波発生回路３４と、第２減算回路３２と、電流制御器３５と、コンパレータ３６とを含む。第２減算回路３２には、制御部２２の切替器３３ｂから目標電流が入力される。第２減算回路３２は、目標電流と、コンバータ１１への入力電流を検出する電流センサ２９の出力との差分を電流制御器３５に出力する。電流制御器３５は、第２減算回路３２の出力を調整した電流をコンパレータ３６に入力する。コンパレータ３６は、電流制御器３５の出力する電流と、鋸波発生回路３４の出力する鋸波とを比較して、目標電流と実際の電流センサ２９との差分に応じたＰＷＭ信号を生成して、コンバータ１１のスイッチＱ１に出力する。これにより、制御部２２の出力する目標電流を応じた電力を、コンバータ１１が取り込んで電力貯蔵部１２に貯蔵する。
【００５６】
制御部２２の撮影可能電圧出力部４０と、第１減算回路３１と、電圧制御器３８は、図６の山形形状のパルス指令１４４の波形でコンバータ１１を動作させるための目標電流を生成する回路である。一方、波形生成回路３７は、図６の貯蔵用電力パルス４２，４３でコンバータ１１を動作させるための目標電流を生成する回路である。
【００５７】
山形形状のパルス指令１４４の波形を生成する回路の動作について説明する。制御部２２は、山形形状のパルス指令１４４でコンバータ１１を動作させる場合、切替器３３ｂを電圧制御器３８側の端子１３３ｂに切り替える。制御部２２の第１減算回路３１は、電力貯蔵部１２の電圧センサ２８の出力と、撮影可能電圧４０の出力する撮影可能電圧との差分電圧を出力する。電圧制御器３８は、第１減算回路３１の差分出力が徐々に小さくなるように、予め定めた割合で増加する目標電流を出力する。電圧制御器３８は、出力する目標電流が予め定めた値に達したならば、電圧センサ２８の出力が撮影可能電圧と一致するまで、すなわち第１減算回路３１の出力がゼロになるまで目標電流を維持し、第１減算回路３１の出力がゼロになったならば目標電流を徐々に低減する。これにより、山形形状のパルス指令１４４の波形を生成するための目標電流が、切替器３３ｂの端子１３３ｂに入力される。
【００５８】
よって、切替器３３ｂが、端子１３３ｂ側に接続されている場合には、山形形状のパルス指令１４４の波形を生成する目標電流が電力制御部１５の第２減算回路３２に入力される。コンバータ１１は、図６の山形形状のパルス指令１４４にそって、取り込み電力を漸増した後、一定にし、その後漸減し、取り込んだ電力を電力貯蔵部１２に貯蔵する。
【００５９】
つぎに、貯蔵用電力パルス４２，４３を生成する回路について説明する。波形生成回路３７は、図８（ａ）に示すように、切替器（Ｓ１）３３ａと、コンデンサ５１と、切替器３３ａとコンデンサ５１間に配置された定電流器５０と、コンデンサ５１の一方の極に接続された切替器（Ｓ１）３３ｂと、切替器３３ａおよび３３ｂを切り替えるタイミング生成部３９とを備えている。
【００６０】
貯蔵用電力パルス４２，４３を生成する場合、制御部２２は、切替器３３ｂの端子１３３ｂを波形生成回路３７側の端子１３３ａに切り替える。
【００６１】
波形生成回路３７のタイミング生成部３９は、寝台操作ボタン２６が操作者によってオンされる前（オフ状態）は、図８（ｂ）のように切替器（Ｓ１）３３ａをアース端子(1)に接続し、切替器（Ｓ２）３３ｂを電圧制御器３８の出力端子(3)と接続する。これにより目標電流は、電圧センサ２８の出力と撮影可能電圧出力部４０の出力との差がゼロになるための電流値となり、電力制御部１５は、この目標電流の値と電流センサ２９の出力との差がゼロになるようにＰＷＭ信号を出力する。これにより、電力貯蔵部１２の貯蔵電力が撮影可能電力量に満たない場合、電力制御部１５から、図６に示す充電期間にコンバータ１１への動作指令としてのＰＷＭ信号が出力され、電力が貯蔵される。
【００６２】
波形生成回路３７のタイミング生成部３９は、寝台操作ボタン２６が操作者によってオンされた場合、図８（ｂ）のように切替器（Ｓ１）３３ａを定電圧電源ＶＣＣ側の端子(3)に切り替え、切替器（Ｓ２）３３ｂをコンデンサ５１側の端子(2)と接続する。これにより、定電圧電源ＶＣＣから定電流回路５０を介して、一定の速度でコンデンサ５１に電荷が蓄積するため、徐々に増加する目標電流が、第２減算回路３２に入力される。
【００６３】
予め定めた一定の時間が経過したならば、タイミング生成部３９は、図８（ｂ）のように切替器（Ｓ１）３３ａをノンコネクト（ＮＣ）側の端子(2)に切り替え、切替器（Ｓ２）３３ｂをアース端子(1)に接続する。これにより、目標電流はゼロになる。
【００６４】
これらの動作により、貯蔵用電力パルス４２を実現する目標電流が第２減算回路３２に入力される。また、切替器（Ｓ１）３３ａをノンコネクト（ＮＣ）側の端子(2)に切り替えているため、コンデンサ５１には一定の電荷がたまっている。
【００６５】
そして、タイミング生成部３９は、モータ２１に動作開始指令を出力し、必要な寝台駆動の動作が達成されたならば、モータ２１に動作停止指令を出力する。これにより、図６のように矩形波のモータ駆動電力パルス４１でモータ２１が発動発電機３０から電力を取り込む。
【００６６】
モータ２１の動作停止指令の出力と同時に、波形生成回路は、図８（ｂ）のように、切替器（Ｓ１）３３ａをアース端子(1)に接続し、切替器（Ｓ２）３３ｂをコンデンサ５１側の端子(2)に接続する。これにより、コンデンサ５１にたまっている電荷が目標電流として第２減算回路３２に徐々に流れ、電荷の低減とともに目標電流の電流値は徐々に低減する。
【００６７】
予め定めた時間が経過したならば、タイミング生成部３９は、図８（ｂ）のように切替器（Ｓ１）３３ａをアース端子(1)のままで、切替器（Ｓ２）３３ｂを電圧制御器３８の出力信号端子(3)に接続する。これにより、目標電流はゼロになる。
【００６８】
これらの動作により、第２の貯蔵用電力パルス４３を実現する目標電流が第２減算回路３２に入力される。
【００６９】
このように、図７の回路を用いることにより、アナログ回路で、図６のコンバータの動作およびモータの動作を実現することが可能である。
【００７０】
＜＜第二実施形態＞＞
本発明の第二実施形態にかかるＸ線撮影装置について説明する。第一実施形態に係るＸ線撮影装置とは、コンバータ１１の構成が異なる。図９には、第二実施形態のＸ線撮影装置のコンバータ１１周辺の構成図を示す。このコンバータ１１は電力貯蔵部１２の電力を、コンバータ１１を通して交流に変換し、モータ２１へ供給することができる双方向型コンバータである。制御部２２は、モータ２１への動作開始指令と同時に、電力貯蔵部１２の電力を、コンバータ１１を通してモータ２１へ供給する供給指令を出す。これにより、モータ２１の立ち上がり時の電力供給を、発動発電機３０と電力貯蔵部１２の両者から行って、発動発電機３０の発電電力を漸増させるようにする。
【００７１】
コンバータ１１の構成を図９を用いて具体的に説明する。図９のコンバータ１１は、電圧型フルブリッジ高力率コンバータであり、ダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチＱ１，Ｑ２を直列に接続した第１アームと、ダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチＱ３，Ｑ４を直列に接続した第２アームを、電力貯蔵部１２に並列に接続し、第１及び第２アームの中点に発動発電機を接続した構成である。第１アームの中点と発動発電機３０との間には、リアクトルＬ１が配置されている。半導体スイッチＱ１とＱ２、およびＱ３とＱ４をＰＷＭ制御することにより、リアクトルＬ１に任意の電流を流すことができる。これによりコンバータ１１の入力電圧と同位相の電流を流すことで、電力を外部電源から電力貯蔵部１２へ、コンバータ１１の入力電圧と逆位相の電流を流すことで、電力を電力貯蔵部１２から外部電源側、すなわちモータ２１へ移動させることができる。
【００７２】
図１０には、本発明の第二実施形態に係るＸ線撮影装置の制御部２２の動作フローを、図１１には、モータ２１への動作指令およびコンバータ１１への動作指令等の波形図を示す。図１０のフローにおいて、図４のフローと同様の動作には、同じ符号を付している。
【００７３】
図１０のフローのように、第一実施形態の図４のフローと同様にステップ１０１〜１０５を行い、ステップ１０５で、制御部２２は、寝台操作ボタン２６がオンになった場合には、ステップ２０７，２０８に進む。ステップ２０７，２０８では、モータ２１に所定波形のモータ駆動電力パルス４１を外部電源から取り込ませる。このモータ駆動電力パルス４１の立ち上がりと同時に、コンバータ１１の電力供給パルス４４によって動作させる。この電力供給パルス４４は、電力貯蔵部１２の電力を、コンバータ１１を通してモータ２１へ供給する電力回生指令である。
【００７４】
電力供給パルス４４の立ち上がり時の電力値は、モータ２１のモータ駆動電力パルス４１と最大値と同等にする。すなわち、モータ駆動電力パルス４１の開始する瞬間は、全ての電力をコンバータ１１を通して電力貯蔵部１２からモータ２１に供給し、ステップ２０９において、予め定めた割合で電力供給パルス４４の電力値を漸減する。これにより、発動発電機３０の出力電力は、図１１に示すように、徐々に上昇する波形になるため、発動発電機３０の回転数が徐々に上昇するのに伴う出力電力の上昇によって対応できる。
【００７５】
モータ駆動電力パルス４１の立ち上がり後は、図６のステップ１１０、１１１と同様に、第２の貯蔵用電力パルス４３により、コンバータ１１を介して電力貯蔵部１２に電力を取り込む。
【００７６】
他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７７】
このように、第２の実施形態では、制御部２２が、モータ２１への動作開始以後に、電力貯蔵部１２の電力をコンバータ１１を通してモータ２１へ供給することにより、モータ２１の動作が始まっても、電力貯蔵部１２の電力によりモータ２１を駆動でき、発動発電機３０から、Ｘ線高電圧装置１０とモータ２１とへ供給される供給電力の単位時間当たりの変化量が抑制される。よって、発動発電機３０は、従来のように発電電力の急峻な立ち上がりを要求されないため、大きめの定格出力のものを用いる必要がなく、従来よりも小型な発動発電機３０を用いることができる。
【００７８】
なお、モータの動作開始指令および動作停止指令の後に、コンバータ電力のパルスの形状として図１１に示すような形状を示したが、発動発電機３０からの出力電力の単位時間当たりの現実の変化量を抑制する形状であれば、特に限定されない。例えば、貯蔵用電力パルス４２は階段状に増加または減少するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０…Ｘ線高電圧装置、１１…コンバータ、１１ａ・１１ｂ…ダイオード、１２…電力貯蔵部、１３…インバータ、１４…高電圧発生器、１５…電力制御部、２０…透視撮影台、２１…モータ、２２…制御部、２３…Ｘ線管装置、２４…受け入れ部、２５…寝台、２６…寝台操作ボタン、２７…曝射ボタン、２８…電圧センサ、２９…電流センサ、３０…発動発電機、３１…第１減算回路、３２…第２減算回路、３３ａ・３３ｂ…切替器、３４…鋸波発生回路、３５…電流制御器、３６…コンパレータ、３７…波形生成回路、３８…電圧制御器、４１…モータ駆動電力パルス、４２…貯蔵用電力パルス、４３…第２の貯蔵用電力パルス、４４…電力供給パルス、５１…Ａ／Ｄ変換器、５２…ＣＰＵ、５３…メモリ、６０…整流回路
【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】
2016073382.tif 000009
【図８】
2016073382.tif 000010
【図９】
2016073382.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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