(57)【要約】【課題】  直流変換回路における電圧の上昇を確実に抑制して装置の信頼性を向上させる。【解決手段】  交流電源から供給される電圧を直流電圧に変換し、負荷としてのＸ線管を含む共振回路に直流の電力を出力する直流変換回路と、前記直流変換回路の出力の目標値である電圧億表値を設定する電圧目標値設定部と、該電圧目標値設定部による電圧目標値に、前記直流変換回路の出力電圧が一致するように前記直流変換回路の出力電圧を制御する出力電圧制御部と、を備え、前記出力電圧制御部が、前記Ｘ線管の曝射条件の変動に同期して、電圧目標値を切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御するＸ線高電圧装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から供給される電圧を直流電圧に変換し、負荷としてのＸ線管を含む共振回路に直流の電力を出力する直流変換回路と、
前記直流変換回路の出力の目標値である電圧目標値を設定する電圧目標値設定部と、
前記電圧目標値に一致するように前記直流変換回路の出力電圧を制御する出力電圧制御部と、を備え、
前記出力電圧制御部が、前記Ｘ線管の曝射条件の変動に同期して、電圧目標値を切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御するＸ線高電圧装置。
【請求項２】
前記出力電圧制御部が、前記Ｘ線管の曝射の有無を判定する判定回路を備え、
該判定回路によりＸ線の曝射が終了したと判定された場合に、Ｘ線曝射時よりも低電圧の電圧目標値に切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御する請求項１記載のＸ線高電圧装置。
【請求項３】
前記電圧目標値設定部が、前記Ｘ線管の陽極駆動信号に基づいて電圧目標値を設定する請求項１記載のＸ線高電圧装置。
【請求項４】
前記電圧目標値設定部が、前記Ｘ線管の曝射条件に対応させて予め定められた電圧目標値テーブルを保持し、該電圧目標値テーブルから前記Ｘ線管の曝射条件に従って電圧目標値を設定する請求項１記載のＸ線高電圧装置。
【請求項５】
前記出力電圧制御部が、エラー信号を受信した場合にＸ線曝射時よりも低電圧の電圧目標値に切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御する請求項１記載のＸ線高電圧装置。
【請求項６】
被検体の心拍に同期した管電流を生成するための管電流指令信号を生成する管電流指令生成部をさらに備え、
前記出力電圧制御部が、前記管電流指令信号に基づいて、前記Ｘ線管へ供給される管電流が高管電流から低管電流に切り替わるタイミングに同期させて、低管電流時に高管電流時よりも低電圧の電圧目標値を切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御する請求項１記載のＸ線高電圧装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載のＸ線高電圧装置を備えたＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、Ｘ線高電圧装置、特に、負荷の急激な変動に起因する直流変換回路における電圧の跳ね上がりを抑制するＸ線高電圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置やＸ線撮影装置等に適用されるＸ線高電圧装置では、系統からの交流電圧を直流電圧に変換するための直流変換装置を備えている。直流変換装置には、主として三相コンバータ回路や昇圧チョッパ回路等の回路が適用されており、これらの回路はいずれもＤＣバスコンデンサと絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）モジュールとを備えている。直流変換装置では、系統から供給された交流電圧を直流に変換し、一旦ＤＣバスコンデンサに蓄積して、インバータや負荷等に供給している。出力電圧としてのＤＣバスコンデンサ電圧は一定の値に保つように制御されている。
【０００３】
ところで、例えばＸ線ＣＴ装置では、撮影の開始時にはＸ線管の出力は０ｋＷから高出力に、撮影の終了時には高出力から０ｋＷに瞬間的に変化する。Ｘ線ＣＴ装置にＸ線管の電力供給源としてＸ線高電圧装置が適用された場合、Ｘ線高電圧装置側からみると、撮影の開始時は軽負荷から重負荷に、撮影の終了時は重負荷から軽負荷に、いずれも負荷が瞬時に変化する。
【０００４】
Ｘ線高電圧装置に対する負荷の変動は、直流変換回路で生成されるＤＣバスコンデンサ電圧に影響を及ぼす。つまり、ＤＣバスコンデンサ電圧は、瞬間的に負荷が重くなる場合、系統の内部インピーダンスや昇圧用のインダクタによる電圧降下との関係で所望の電圧よりも数十Ｖ降下する。一方、瞬間的に負荷が軽くなる場合、ＤＣバスコンデンサ電圧は所望の電圧よりも数十Ｖ跳ね上がる。このようなＤＣバスコンデンサ電圧の上昇（跳ね上がり）は、サージ電圧やＳＥＢ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｖｅｎｔ  Ｂｕｒｎｏｕｔ）によってＩＧＢＴモジュールの故障を引き起こし、装置の信頼性が低下する虞があることから、ＤＣバスコンデンサ電圧の下降及び上昇を抑制するＸ線高電圧装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、Ｘ線曝射開始時及び曝射終了時に合わせて、コンバータ回路１の出力電圧、つまり平滑コンデンサ９の電圧（以下、「コンデンサ電圧」という）を制御するための制御ゲインを切替えて、コンデンサ電圧の降下及び跳ね上がりを抑制するＸ線高電圧装置が開示されている。
【０００６】
具体的には、特許文献１のＸ線高電圧装置では、コンバータ制御回路により、出力電圧調節器及び入力電流調節器の制御ゲインを、コンバータ回路の出力電圧であるコンデンサ電圧の設定時（Ｘ線曝射準備時）及びＸ線曝射終了時とＸ線曝射時とで切り換え、双方に最適な制御ゲインを曝射条件に応じて自由に選択できるようにしている。そして、Ｘ線曝射時は、非曝射時と比較して制御ゲインを大きく設定することにより、負荷が重い場合でもコンデンサ電圧の落ち込みを小さく抑える。一方、Ｘ線曝射終了時は、再び無負荷状態となるので制御ゲインを小さくすることにより、曝射終了後のコンデンサ電圧のオーバーシュートを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２５２０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１のＸ線高電圧装置は、コンデンサ電圧を検出し、検出したコンデンサ電圧と目標電圧との偏差から制御ゲインを算出して制御を行っている。つまり、負荷に変化が生じた場合に、コンデンサ電圧が上昇又は下降したことを検出し、その後、負荷の変動に追従して出力電圧が目標値となるように制御を行っている。このため、特許文献１のＸ線高電圧装置を、例えば、Ｘ線ＣＴ装置のように瞬間的に負荷が変動する装置に適用した場合は、負荷の瞬間的な変動にＸ線高電圧装置の制御が追い付かず、コンデンサ電圧の上昇又は下降を十分に抑制することができない。
【０００９】
特に、上述のようにバスコンデンサ電圧の上昇は、ＩＧＢＴモジュールの故障を引き起こし、装置の信頼性が低下する虞があるため、コンデンサ電圧の上昇を十分に制御する必要がある。
また、装置の小型化の要請によりＤＣバスコンデンサを低容量化する場合や、装置の出力容量を増大させる場合には、Ｘ線曝射時のバスコンデンサ電圧の降下又は上昇の傾向はより顕著になる。さらに、外国等の、系統からの入力電圧が高い地域においてＸ線高電圧装置を使用する場合には、ＤＣバスコンデンサ電圧の目標電圧を高く設定する必要がある。従って、ＤＣバスコンデンサ電圧の上昇（跳ね上がり）を十分に抑制することが望まれている。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、直流変換回路における電圧の上昇を確実に抑制して装置の信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、交流電源から供給される電圧を直流電圧に変換し、負荷としてのＸ線管を含む共振回路に直流の電力を出力する直流変換回路と、
前記直流変換回路の出力の目標値である電圧目標値を設定する電圧目標値設定部と、
前記電圧目標値に一致するように前記直流変換回路の出力電圧を制御する出力電圧制御部と、を備え、前記出力電圧制御部が、前記Ｘ線管の曝射条件の変動に同期して、電圧目標値を切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御するＸ線高電圧装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、直流変換回路における電圧の上昇を確実に抑制して装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置の直流電圧制御回路の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置において直流変換部の出力電圧を制御する場合のフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置において直流変換部の出力電圧を制御する場合のタイミングチャートである。
【図５】従来のＸ線高電圧装置において直流変換部の出力電圧を制御する場合のタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置の概略を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置の概略を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置において直流変換部の出力電圧を制御する場合のタイミングチャートである。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るＸ線高電圧装置の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係るＸ線高電圧装置は、交流電源から供給される電圧を直流電圧に変換し、負荷としてのＸ線管を含む共振回路に直流の電力を出力する直流変換回路と、直流変換回路が出力すべき電圧目標値を、直流変換回路の出力の目標値である電圧目標値を設定する電圧目標値設定部と、と、電圧目標値設定部による電圧目標値に一致するように直流変換回路の出力電圧を制御する出力電圧制御部と、を備え、出力電圧制御部が、Ｘ線管の曝射条件の変動に同期して、電圧目標値を切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御する。
本発明によれば、Ｘ線の曝射条件に応じて、直流変換回路の出力電圧に対する電圧目標値を設定している。ここで、Ｘ線の曝射条件には、Ｘ線高電圧装置が適用されるＸ線ＣＴ装置やＸ線撮影装置などの撮像装置における撮影条件に基づく曝射条件の他、Ｘ線曝射動作のオン／オフも含まれる。
【００１５】
例えば、Ｘ線曝射のオンオフによっても電圧目標値を切り替えるので、Ｘ線の曝射が終了し、負荷としてのＸ線管への電力供給が不要となり実質的に軽負荷ないしは無負荷となった場合でも、これに応じた電圧目標値を設定してこれに切り替えることで、直流変換部における電圧の跳ね上がりを抑制することができる。
【００１６】
出力電圧制御部が、Ｘ線管の曝射の有無を判定する判定回路を備え、判定回路によりＸ線の曝射が終了したと判定された場合に、Ｘ線曝射時よりも低電圧の電圧目標値に切り替えて直流変換回路の出力電圧を制御するようにしてもよい。
また、電圧目標値設定部が、Ｘ線管の陽極駆動信号に基づいて電圧目標値を設定するようにしてもよい。
【００１７】
電圧目標値設定部が、Ｘ線管の曝射条件に対応させて予め定めた電圧目標値テーブルを保持し、電圧目標値テーブルからＸ線管の曝射条件に従って電圧目標値を設定してもよい。
出力電圧制御部が、エラー信号を受信した場合にＸ線曝射時よりも低電圧の電圧目標値に切り替えて直流変換回路の出力電圧を制御することもできる。
なお、エラー信号とは、Ｘ線高電圧装置の故障や、Ｘ線高電圧装置が適用された撮像装置において故障等が生じた場合に、Ｘ線高電圧装置の全体を制御する制御部から入力される信号である。
【００１８】
さらに、被検体の心拍に同期した管電流を生成するための管電流指令信号を生成する管電流指令生成部を備え、出力電圧制御部が、管電流指令信号に基づいて、Ｘ線管へ供給される管電流が高管電流から低管電流に切り替わるタイミングに同期させて、低管電流時に高管電流時よりも低電圧となるように電圧目標値を切り替えて前記直流変換回路の出力電圧を制御することもできる。
【００１９】
以下、より具体的に本発明の実施形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置について図面を参照して説明する。本実施形態に係るＸ線高電圧装置は、例えば、Ｘ線撮影装置やＸ線ＣＴ装置等、Ｘ線を曝射することにより被写体の画像を取得する撮像装置に適用され、当撮像該装置における撮影条件によって、負荷であるＸ線管に供給すべき電力が変化する。
【００２０】
図１に示すように、Ｘ線高電圧装置は、直流変換部５１、インバータ部５２、高電圧発生部５３、陽極駆動回路５４、及び直流電圧制御回路５５を備えている。また、高電圧発生部５３には、負荷としてのＸ線管８が接続されている。
【００２１】
直流変換部５１は、３相の交流電源１から供給される電圧を直流電圧に変換する直流変換回路２と、変換された直流電圧を一時的に蓄えるＤＣバスコンデンサ３とを備えている。直流変換部５１は、後述する直流電圧制御回路５５により制御され、直流電圧制御回路５５の指示に従って、直流変換部５１のＤＣバスコンデンサに蓄えらえた直流電圧はインバータ部５２に供給される。
なお、直流変換部５１には、例えば、三相電流制御型直流電圧変換装置や、全波整流回路及び昇圧チョッパ回路等を適用することができる。
【００２２】
インバータ部５２は、直流変換部５１から供給された直流電圧を高周波交流電圧に変換する。
【００２３】
高電圧発生部５３は、インバータ部５２の出力電圧を高電圧に昇圧する高電圧変圧器５と、高電圧変圧器５の出力電圧を直流電圧に変換して昇圧するための全波多倍昇圧回路６と、全波多倍昇圧回路６の出力電圧を蓄える出力平滑コンデンサ７とを備えている。
【００２４】
陽極駆動回路５４は、Ｘ線管８の陽極が電子の衝突により溶融するのを防止するために陽極を回転させる。陽極駆動回路５４は、直流変換部５１の出力端に設けられ、ＤＣバスコンデンサ３の出力電力により陽極を回転させるために用いる固定子コイル（図示せず）に電力を供給する。本実施形態においては、陽極駆動回路５４により固定子コイルに供給される陽極駆動電圧を用いて、直流変換回路の出力電圧の目標値を定めることができる。このため、陽極駆動回路５４から、陽極駆動電圧に係る電圧値を後述する出力電圧目標値設定部１５に送信する。
【００２５】
直流電圧制御回路５５は、直流変換部５１の入力端に配置された電流検出回路９、入力電流制御部１０、ＤＣバスコンデンサ３の出力端に配置された出力電圧検出回路１１、出力電圧制御部１２、直流変換ドライブ回路１３、Ｘ線曝射判定回路１４、及び出力電圧目標値設定部１５を備えている。
【００２６】
そして、直流電圧制御回路５５にはＸ線高電圧装置動作トリガ回路５６が接続されており、直流電圧制御回路５５は、このＸ線高電圧装置動作トリガ回路５６からの入力信号に従い、Ｘ線の曝射の有無に応じて動作する。
Ｘ線高電圧装置動作トリガ回路５６は、図２に示すように、本実施形態に係るＸ線高電圧装置が適用されるＸ線ＣＴ装置等から送信されたＸ線の曝射のオンオフを示すＸ線曝射トリガ信号を受信し、このＸ線曝射トリガ信号に基づいて、Ｘ線高電圧装置を動作させるためのトリガ信号をＸ線曝射判定回路１４に送信する。
【００２７】
Ｘ線曝射判定回路１４は、Ｘ線高電圧装置動作トリガ回路５６から受信したトリガ信号に基づいて、本実施形態に係るＸ線高電圧装置が適用されるＸ線ＣＴ装置等におけるＸの曝射の有無を判定し、判定結果に応じて、曝射有を示す「Ｘ線曝射信号」又は曝射無を示す「Ｘ線曝射停止信号」の何れかを出力電圧目標値設定部１５に送信する。
【００２８】
出力電圧目標値設定部１５は、Ｘ線曝射判定回路１４から入力された信号がＸ線曝射有を示すＸ線曝射信号である場合には、ＤＣバスコンデンサ３の電圧が所定の電圧値となるように、例えば、７５０Ｖを電圧目標値として設定する。
また、出力電圧目標値設定部１５は、Ｘ線曝射判定回路１４から入力された信号がＸ線曝射無を示すＸ線曝射信号である場合には、Ｘ線曝射信号を受信した場合の電圧目標値より低い電圧値を電圧目標値として設定する。本実施形態においては、出力電圧目標値設定部１５は、陽極駆動回路５４から入力された陽極駆動電圧を用いて、ＤＣバスコンデンサ３の電圧目標値を以下の数式（１）に基づいて設定する。
【００２９】
【数１】
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【００３０】
そして、上記（１）の結果を以下の条件に当てはめることにより、最終的な電圧目標値を設定する。なお、入力電源電圧は３相の交流電源１の出力電圧である。
（１）電圧目標基準値≦１．０の場合
電圧目標値は入力電源電圧ピーク値の１．１倍に設定する。
（２）電圧目標基準値＞１．０の場合
電圧目標値は陽極駆動電圧の最小値に設定する。
【００３１】
出力電圧制御部１２は、差分器１９及びＰＩ補償器２３を備え、差分器１９は、出力電圧目標値設定部１５から受け取った電圧目標値に係る電圧信号と、出力電圧検出回路１１が検出した電圧信号との差分値を算出する。差分器１９により算出された差分値はＰＩ補償器２３に入力される。
【００３２】
ＰＩ補償器２３は、検出されたＤＣバスコンデンサ３の出力電圧が電圧目標値よりも大きければ、出力を低減し、ＤＣバスコンデンサ３の出力電圧を低減させるように動作する。反対に、検出されたＤＣバスコンデンサ３の出力電圧が電圧目標値よりも小さければ、出力を増大させ、ＤＣバスコンデンサ３の出力電圧を増加させるように動作する。ＰＩ補償器２３の出力は、ＰＩ補償器２３の発振等を考慮し、入力電流制御部１１に出力される。
【００３３】
入力電流制御部１１は、上限・下限リミット回路１１１、Ｕ相ＰＩ補償器１１６、Ｖ相ＰＩ補償器１１７、Ｗ相ＰＩ補償器１１８、乗算器８４，８５，８６、及び差分器８７，８８，８９を備えている。
【００３４】
乗算器８４，８５，８６には、予め定めたＵ相、Ｖ相、Ｗ相の入力電流位相指令値１１２，１１３，１１４が夫々入力される。ＰＩ補償器２３の出力は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ＰＩ補償器１１６，１１７，１１８の発振を防止するため、上限・下限リミット回路１１１に入力され、所定の範囲内の大きさに制限される。上限・下限リミット回路１１１の出力は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の入力電流位相指令値１１２，１１３，１１４と乗算される。これにより、直流変換回路２に入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流の大きさを示す指令値（交流波形）が生成される。
【００３５】
この指令値は、電流検出回路９によって検出された直流変換回路２に流れる各相の電流値と、差分器８７，８８，８９により比較される。差分器８７，８８，８９の出力は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のＰＩ補償器１１６，１１７，１１８に入力され、差分値が正（検出した入力電流が指令値よりも小さい値）である場合には、ＰＩ補償器１１６，１１７，１１８は、その出力を増加する。その反対である場合には、ＰＩ補償器１１６，１１７，１１８は、その出力を減少させる。ＰＩ補償器１１６，１１７，１１８の出力は、それぞれ、直流変換回路ドライブ回路１３に出力される。
【００３６】
直流変換回路ドライブ回路１３は、入力されたＰＩ補償器１１６，１１７，１１８の出力に応じて、直流変換回路２の各半導体スイッチング素子への出力信号を制御する。これにより、ＰＩ補償器１１６，１１７，１１８の出力が増加している場合には直流変換回路２に流れる電流を増大させ、ＰＩ補償器１１６，１１７，１１８の出力が減少している場合には直流変換回路２に流れる電流を減少させる制御をＵ相、Ｖ相、Ｗ相毎に行う。
【００３７】
以下、このように構成されたＸ線高電圧装置において、Ｘ線曝射の有無に応じた直流変換回路の電圧制御の流れを、図３のフローチャートに従って説明する。
【００３８】
本実施形態に係るＸ線高電圧装置が駆動されると、先ずＸ線曝射判定回路１４が駆動し、Ｘ線の曝射の有無について判定が開始される。すなわち、Ｘ線高電圧装置が適用されたＸ線ＣＴ装置の電源が投入されると、Ｘ線高電圧装置が駆動しＸ線曝射判定回路１４においてＸ線曝射の有無の判定を開始する（ステップＳ１）。このとき、出力電圧目標値設定部１５では、電圧目標値の初期値として、例えば、７５０Ｖが設定されている。
【００３９】
ステップＳ２では、Ｘ線の曝射が開始され、Ｘ線曝射判定回路１４がＸ線高電圧装置動作トリガ回路５６から受信したトリガ信号に基づいてＸ線の曝射の有無を判定する。Ｘ線の曝射が開始されると、Ｘ線曝射判定回路１４は曝射有を示すＸ線曝射信号を出力するので、出力電圧制御部１２が出力電圧目標値設定部１５により設定された電圧目標値の初期値である７５０Ｖを維持するようにＤＣバスコンデンサ３の電圧を制御する。
つまり、図４に示すように、Ｘ線曝射トリガ信号がオンである場合、すなわち、Ｘ線曝射判定回路１４がＸ線高電圧装置動作トリガ回路５６からＸ線曝射信号を受信している間は、ＤＣバスコンデンサ３の電圧は７５０Ｖに維持されている。
【００４０】
ステップＳ３では、Ｘ線曝射判定回路１４は、Ｘ線曝射の終了を監視し、Ｘ線高電圧装置動作トリガ回路５６からＸ線曝射無に係る信号を受信したか否か、つまり、Ｘ線曝射が終了したか否かを判定する。この判定は、Ｘ線曝射判定回路１４が、Ｘ線高電圧装置動作トリガ回路５６からＸ線曝射が停止されたことを示すトリガ信号を受信するまで継続する。Ｘ線曝射判定回路１４では、Ｘ線曝射が停止されたことを示す信号を受信すると、Ｘ線曝射停止信号を電圧目標値設定部１５に出力し、次のステップＳ４に進む。
【００４１】
ステップＳ４では、出力電圧目標値設定部１５が、Ｘ線曝射判定回路１４からのＸ線曝射停止信号を受けて、電圧目標値を設定する。具体的には、上述した数式（１）に従って、電圧目標値を設定する。ここで設定される電圧目標値は、Ｘ線曝射信号を受信した場合の電圧目標値より低い電圧値であるので、ＤＣバスコンデンサ３からみると、ＤＣバスコンデンサ３の電圧は、電圧目標値よりも高い電圧値で制御されていることとなる。
【００４２】
図４に示すように、Ｘ線曝射判定回路１４がＸ線高電圧装置動作トリガ回路５６からＸ線曝射停止信号を受信すると、出力電圧目標値設定部１５がＸ線曝射中の７５０Ｖよりも低い電圧値を示す電圧目標値に切り替え、切り替えられた電圧目標値に従って出力電圧制御部１２がＤＣバスコンデンサ３の電圧を制御する。
【００４３】
出力電圧制御部１２において、７５０Ｖよりも低い電圧値を示す電圧目標値とＤＣバスコンデンサとの差分値を算出すると、ＤＣバスコンデンサ３の電圧値が電圧目標値よりも高いこととなる。従って、入力電流制御部１０が、直流変換回路２に流れる電流を減少させるように制御する。これにより、ＤＣバスコンデンサ３の電圧値は、電圧目標値に追従して徐々に低下するので、ＤＣバスコンデンサ３における電圧の跳ね上がりを抑制することができる。
【００４４】
また、Ｘ線高電圧装置においては、出力電圧が所定の電圧で制御されていないとＸ線曝射の際に所望する時間で必要な管電圧及び管電流を得ることが出来なくなってしまう。このため、電圧目標値設定部１５は、所定の時間（例えば、１秒）が経過した後、次のＸ線曝射に備えて電圧目標値を初期値に再度設定しなおす（ステップＳ５）。この電圧目標値を下げる所定の時間はＸ線高電圧装置を適用するアプリケーションにより異なる。
【００４５】
参考として、図５に電圧目標値を切り替えない場合の比較図を示す。直流変換部は，Ｘ線の曝射判定を行っていないため、負荷の変動を把握できない。このため，Ｘ線の曝射有無（負荷の変動）に対してＤＣバスコンデンサの電圧が変化したことを検出して、その後に、ＤＣバスコンデンサ電圧が一定となるように制御する。従って、急激に無負荷又は軽負荷になってしまうと制御が追い付かず、ＤＣバスコンデンサの電圧が跳ね上がってしまう。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、Ｘ線の曝射の有無を判定して、判定結果に応じて、直流変換回路の出力電圧に対する電圧目標値を設定している。すなわち、Ｘ線曝射のオン／オフを判定し、Ｘ線曝射がオフとなった際に直ちに電圧目標値を、Ｘ線曝射がオンの際の電圧目標値よりも低い電圧値に切り替える。
【００４７】
このため、Ｘ線の曝射が終了し、負荷としてのＸ線管への電力供給が不要となり実質的に軽負荷ないしは無負荷となった場合でも、直流変換部における電圧の跳ね上がりを抑制することができる。そして、直流変換部における電圧の跳ね上がりを抑制することで、直流変換部を構成するＩＧＢＴモジュール等の部品の損傷を防止することができ、Ｘ線高電圧装置の信頼性を向上させることができる。
【００４８】
本実施形態におけるＸ線高電圧装置は、Ｘ線の曝射条件が重負荷である撮影を行っていた場合に、その終了時に目標電圧値を低減させることで、直流変換部における電圧の跳ね上がりをより抑制することができ、Ｘ線高電圧装置の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態においては、陽極駆動電圧に係る電圧値を用いて目標電圧値を設定することで、Ｘ線管の回転陽極の動作を妨げることなく、入力電圧に応じて電圧目標値を設定することができる。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態に係るＸ線高電圧装置では、陽極駆動電圧に係る電圧値を用いて目標電圧値を設定していたが、本実施形態に係るＸ線高電圧装置では、電圧目標値設定部１５が予め定められた電圧目標値テーブルから電圧目標値を選択し、Ｘ線曝射停止信号を受信したときに、選択された電圧目標値を設定する点が異なる。以下の本実施形態に係る説明において、上述した第１の実施形態と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
図６に示すように、本実施形態に係るＸ線高電圧装置は、Ｘ線の曝射条件に応じて定められる電圧目標値を記憶した電圧目標値テーブル１６を備えている。
電圧目標値テーブル１６には、複数種類の曝射条件が記憶され、曝射条件毎に、Ｘ線が曝射されていない時（Ｘ線曝射判定回路１４がＸ線曝射停止信号を出力した際）の電圧目標値が夫々対応付けられて記憶されている。Ｘ線が曝射されていない時の電圧目標値は、Ｘ線曝射時（Ｘ線曝射判定回路１４がＸ線曝射信号を出力した際）の電圧目標値（初期値）よりも低い電圧値となっており、この初期値よりも低電圧の電圧目標値に切り替えられるのは上述の第１の実施形態１の場合と同様の理由から、曝射終了後の所定時間(例えば１秒)となっている。
【００５１】
そして、電圧目標値テーブル１６は、本実施形態に係るＸ線高電圧装置が適用されるＸ線ＣＴ装置等に備えられる曝射条件入力部５７から曝射条件の入力を受け付ける。
【００５２】
本実施形態に係るＸ線高電圧装置では、Ｘ線曝射判定回路１４がＸ線高電圧装置動作トリガ回路５６から受信したトリガ信号に基づいて、Ｘ線曝射有の場合にはＸ線曝射信号を、又は、Ｘ線曝射無の場合には、Ｘ線曝射停止信号を出力電圧制御部１２に出力する。
【００５３】
出力電圧制御部１２は、Ｘ線曝射判定回路１４による判定結果に応じて、電圧目標値テーブル１６のうち曝射条件に応じた電圧目標値を読み出す。
すなわち、出力電圧制御部１２が、Ｘ線曝射判定回路１４から曝射有を示すＸ線曝射信号を受信している場合には、電圧目標値テーブル１６から読み出された曝射条件に応じた電圧目標値の初期値（例えば、７５０Ｖ）を維持するようにＤＣバスコンデンサ３の電圧を制御する。
一方、出力電圧制御部１２が、Ｘ線曝射判定回路１４から曝射無を示すＸ線曝射停止信号を受信した場合には、電圧目標値テーブル１６から読み出された曝射条件に対応するＸ線が曝射されていない時の電圧目標値に切り替える。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、Ｘ線の曝射の判定結果に応じて、Ｘ線曝射がオフとなった際に直ちに電圧目標値を、Ｘ線曝射がオンの際の電圧目標値よりも低い電圧値に切り替える。このため、Ｘ線の曝射が終了し、負荷としてのＸ線管への電力供給が不要となり、実質的に軽負荷ないしは無負荷となった場合でも、直流変換部における電圧の跳ね上がりを抑制することができる。これにより、直流変換部を構成するＩＧＢＴモジュール等の部品の損傷を防止することができ、Ｘ線高電圧装置の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、Ｘ線の曝射条件によって変動する、直流変換部の出力電圧、すなわち、ＤＣバスコンデンサの電圧の跳ね上がりに対しても適切に抑制することができる。直流変換部の出力電圧は、Ｘ線曝射時が軽負荷である場合には曝射終了時の電圧の跳ね上がりは小さい。しかしながら、Ｘ線曝射時に重負荷であった場合には、曝射終了時の跳ね上がりが大きくなってしまう。そこで、本実施形態のように、曝射条件に応じて電圧目標値を設定することで、直流変換部の出力電圧を良好に制御することができ、出力電圧を下げ過ぎることなく、また、電圧の跳ねあがりを確実に防止することができる。
【００５６】
（変形例）
上述した各実施形態においては、Ｘ線曝射がオンからオフに切り替わった際に、これにあわせて電圧目標値も切り替えることにより、直流変換部の出力電圧を一定に保つように制御する例について説明した。
Ｘ線曝射がオフとなるのは、Ｘ線高電圧装置が適用されるＸ線ＣＴ装置などにおける撮影終了に限られず、例えば、Ｘ線曝射中にＸ線高電圧装置が故障した場合や、Ｘ線ＣＴ装置が故障した場合等も考えられる。
このような場合にも、Ｘ線曝射が終了し、直流変換部にとっては無負荷状態となる。従って、出力電圧制御部１２にエラー信号を入力し、Ｘ線高電圧装置が故障した場合にエラー信号をオンとするように構成する。出力電圧制御部１２では、エラー信号のオンを受けて直流変換部の電圧目標値を低下させることで、Ｘ線高電圧装置が故障により動作を停止した場合にも、直流変換部における電圧の跳ね上がりを抑制することができる。なお、Ｘ線高電圧装置におけるエラー信号は、Ｘ線高電圧装置の全体を制御する制御部（図示せず）から入力されるように構成することができる。また、Ｘ線ＣＴ装置の故障を示すエラー信号の場合も、Ｘ線高電圧装置の制御部を介して出力電圧制御部１２に入力されるように構成することができる。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
本実施形態に係るＸ線高電圧装置は、Ｘ線ＣＴ装置に適用され、Ｘ線ＣＴ装置において心臓撮影を行う場合に、Ｘ線高電圧装置の直流変換部における出力電力を制御する。
【００５８】
Ｘ線ＣＴ装置における心臓撮影時は、被検体の心拍に同期させて管電流を低管電流から高管電流に瞬時に上昇させる。つまり、Ｘ線高電圧装置の直流変換部にとっては、撮影中に負荷が重負荷から軽負荷、または軽負荷から重負荷に瞬時に切り替わるので、直流変換部の電圧目標値を切り替えずに制御を実施すると高管電流から低管電流に切り替わった際に、ＤＣバスコンデンサの電圧の跳ね上がりが発生してしまう。
【００５９】
このため、本実施形態においては、Ｘ線ＣＴ装置の心電計から心拍タイミング信号がＸ線高電圧装置に入力され、Ｘ線高電圧装置において、心拍に同期させて電圧目標値を切り替える。従って、本実施形態に係るＸ線高電圧装置は、図７に示すように、管電流指令値作成部１７及び管電流判定回路１８を備えている。その他、上述した第１及び第２の実施形態に係るＸ線高電圧装置と同一の構成には同符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
管電流指令値作成部１７は、Ｘ線ＣＴ装置から入力された心拍タイミング信号に同期する管電流を出力するための管電流指令値を生成し、管電流判定回路１８に出力する。
管電流判定回路１８は、管電流指令値作成部１７から受け取った管電流指令値に基づいて、高管電流から低管電流に切り替わるタイミングを判定し、タイミング信号を出力電圧目標値設定部１５に出力する。
【００６１】
出力電圧目標値設定部１５は、Ｘ線曝射判定回路１４からＸ線曝射信号が入力されている場合において、管電流判定回路１８から入力されたタイミング信号に従って、すなわち、高管電流から低管電流に切り替わるタイミングに同期させて出力電圧目標値を任意の値まで下げるように制御を行う（図８参照）。
任意の値まで出力電圧を下げた後に、次の曝射に備えて出力電圧目標値を初期値に戻す必要があることは上述した第１の実施形態及び第２の実施形態に記載した通りであり、心拍に同期させる場合は、低管電流から高管電流に移る動作が「次の曝射」に相当する。心拍に同期させてスキャンを実施する場合、低管電流から高管電流に移る間隔は被検体の心拍速度により異なる。そのため、心拍に同期させたＸ線曝射を実施する場合には、例えば、心拍が早い被検体を考慮して、出力電圧目標値を５０ｍｓの間だけ任意の値まで下げ、５０ｍｓ経過した後に初期値に戻す。
【００６２】
このように、心臓撮影機能を有するＸ線ＣＴ装置に本実施形態に係るＸ線高電圧装置を適用した場合に、心拍に同期してタイミング信号を生成し、このタイミング信号に基づいて出力電圧目標値を制御することで、ＤＣバスコンデンサの電圧の跳ね上がりを抑制することができる。
【００６３】
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態として、上記した第１〜第３の実施形態に係るＸ線高電圧装置を適用したＸ線撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置について説明する。
【００６４】
図９に、Ｘ線ＣＴ装置３０１の全体構成図を示す。Ｘ線ＣＴ装置３０１はスキャンガントリ部３００と操作卓３２０とを備えている。
スキャンガントリ部３００は、Ｘ線管８と、回転円盤３０２と、コリメータ３０３と、Ｘ線検出器３０６と、データ収集装置３０７と、寝台３０５と、ガントリ制御装置３０８と、寝台制御装置３０９と、Ｘ線高電圧装置２０７と、を備えている。
【００６５】
Ｘ線高電圧装置２０７には、上述した第１〜第３の実施形態の何れかのＸ線高電圧装置を適用する。Ｘ線高電圧装置のうち、Ｘ線管８と高電圧発生部５３は、回転円盤３０２に搭載され、回転円盤３０２と共に回転する。他の構成は、回転円盤３０２には搭載されず、静止している。
【００６６】
コリメータ３０３は、Ｘ線管８から照射されるＸ線の照射範囲を制御する。
Ｘ線検出器３０６は、Ｘ線管８と対向配置され被検体を透過したＸ線を検出する。
回転円盤３０２は、寝台３０５上に搭載された被検体が入る開口部３０４を備えると共に、Ｘ線管８とＸ線検出器３０６を搭載し、被検体の周囲を回転する駆動部を備える。
Ｘ線検出器３０６は、複数の検出素子を回転円盤３０２の回転方向（チャンネル方向ともいう）に配置した構成である。複数の検出素子は、回転方向の並びを１列としたときに、この列を回転円盤３０２の回転軸方向（スライス方向ともいう）に多列（例えば６４列）並べたものであっても良い。
【００６７】
データ収集装置３０７は、Ｘ線検出器３０６で検出されたＸ線を所定の電気信号に変換する装置である。
ガントリ制御装置３０８は回転円盤３０２の回転を制御する装置である。
寝台制御装置３０９は、寝台３０５の上下動および前後動（回転円盤３０２の回転軸方向の移動）を制御する装置である。
【００６８】
操作卓３２０は、入力装置３２１と、画像演算装置３２２と、表示装置３２５と、記憶装置３２３と、システム制御装置３２４とを備えている。
入力装置３２１は、被検体氏名、検査日時、撮影条件などを入力するための装置であり、具体的にはキーボードやポインティングデバイス等である。
【００６９】
画像演算装置３２２は、データ収集装置３０７から送出される計測データを演算処理してＣＴ画像再構成を行う装置であり、具体的には演算処理を実行するＣＰＵ、若しくは専用の演算回路である。
表示装置３２５は、画像演算装置３２２で作成されたＣＴ画像を表示する装置である。記憶装置３２３は、データ収集装置３０７で収集されたデータ及び画像演算装置３２２で作成されたＣＴ画像の画像データを記憶する装置である。
システム制御装置３２４は、これらの装置及びガントリ制御装置３０８と寝台制御装置３０９とＸ線高電圧装置２０７を制御する装置である。
【００７０】
Ｘ線管８には、入力装置３２１から入力された撮影条件（管電圧等）になるように、Ｘ線高電圧装置２０７によって制御された管電流および管電圧が供給される。Ｘ線高電圧装置２０７の構成および動作は、第１〜第３の実施形態で説明した通りであるので、説明を省略する。
【００７１】
Ｘ線管８から照射され被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出器３０６のＸ線検出素子によって検出される。この間、回転円盤３０２は、Ｘ線管８とＸ線検出器３０６とを回転させることにより、被検体の各方向からＸ線が照射され、検出されるようにする。回転円盤３０２の回転速度は、入力装置３２１から入力された撮影条件（スキャン速度など）となるようにガントリ制御装置３０８により制御される。また、Ｘ線が照射されて検出されている間、寝台３０５は、寝台制御装置３０９の制御により、被検体を体軸方向に移動させ、入力装置３２１から入力された撮影条件（らせんピッチなど）となるように動作する。
【００７２】
Ｘ線検出器３０６の出力信号は、データ収集装置３０７により投影データとして収集される。データ収集装置３０７で収集された投影データは、画像演算装置３２２へ送出される。画像演算装置３２２は、投影データを再構成演算してＣＴ画像とする。再構成されたＣＴ画像は表示装置３２５に表示され、また撮影条件とともに画像データとして記憶装置３２３に記憶される。
【００７３】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置に、本発明のＸ線高電圧装置２０７を用いることにより、Ｘ線高電圧装置の直流変換部における電圧の跳ね上がりを抑制することができる。そして、直流変換部における電圧の跳ね上がりを抑制することで、直流変換部を構成するＩＧＢＴモジュール等の部品の損傷を防止することができ、Ｘ線高電圧装置の信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７４】
２・・・直流変換回路、３・・・ＤＣバスコンデンサ、５・・・高電圧変圧器、６・・・多倍圧整流回路、７・・・平滑コンデンサ、８・・・Ｘ線管、９・・・電流検出回路、１０・・・入力電流制御部、１１・・・出力電圧検出回路、１２・・・出力電圧制御部、１３・・・直流変換回路ドライブ回路、１４・・・Ｘ線曝射判定回路、１５・・・出力電圧目標値設定部、５１・・・直流変換部、５２・・・インバータ部、５３・・・高電圧発生部、５４・・・陽極駆動回路、５・・・直流電圧制御回路、５６・・・Ｘ線高電圧装置動作トリガ回路
【図１】
2017157433.tif 000004
【図２】
2017157433.tif 000005
【図３】
2017157433.tif 000006
【図４】
2017157433.tif 000007
【図５】
2017157433.tif 000008
【図６】
2017157433.tif 000009
【図７】
2017157433.tif 000010
【図８】
2017157433.tif 000011
【図９】
2017157433.tif 000012