(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用の交流電源から単相交流電源電圧を単相誘導電動機に給電してトルクを発生させ、このトルクを伝達する機構を介して被検者の特定部位を圧迫する圧迫手段と、
上記単相交流電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、
上記電源電圧検出手段の出力と上記単相交流電源電圧が変化しない時の基準値とから上記単相交流電源電圧の変動量を求める電源電圧変動量検出手段と、
上記交流電源と上記単相誘導電動機との間に二方向３端子サイリスタ又は逆並列接続の逆阻止３端子サイリスタを含む第１の交流電力制御素子及び第２の交流電力制御素子と、上記単相交流電源電圧が変動しても上記単相誘導電動機に給電される電圧の実効値が所定の値に一定になるように上記電源電圧変動量検出手段の出力に応じて上記第１の交流電力制御素子及び第２の交流電力制御素子の導通位相角を制御する位相制御手段とを備え、  圧迫を加える場合、上記第１の交流電力制御素子を非導通にして上記第２の交流電力制御素子の導通位相角を制御し、圧迫を解除する場合、上記第１の交流電力制御素子を非導通にして上記第２の交流電力制御素子の導通位相角を制御し、上記位相制御手段で制御された上記導通位相角に基づいて上記トルクを制御することを特徴とするＸ線透視撮影装置。
【請求項２】
上記第１の交流電力制御素子と上記第２の交流電力制御素子の両方を導通させることによって、上記単相誘導電動機にブレーキ力を発生させることを特徴とする請求項１記載のX線透視撮影装置。
【請求項３】
上記ブレーキ力の大きさは、上記第１の交流電力制御素子及び第２の交流電力制御素子の導通位相角により調整されることを特徴とする請求項２記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項４】
上記単相交流電源電圧の変動量と上記単相誘導電動機に給電する電圧の実効値を一定に補正制御するための上記交流電力制御素子の導通位相角との関係を記憶する記憶手段を有し、上記位相制御手段は、上記関係から上記単相交流電源電圧の変動量に応じて上記第１の交流電力制御素子及び第２の交流電力制御素子の上記導通位相角を制御することを特徴とする請求項１記載のＸ線透視撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線透視撮影装置に係り、特に圧迫装置の圧迫力を電源電圧の変動の影響を受けることなく、圧迫力のきめ細かな制御が可能な圧迫装置を備えたＸ線透視撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硫酸バリューム等の造影剤を用いた消化管の造影検査は、消化管内の形状に関するより多くの情報を画像情報として抽出するために、遠隔操作式Ｘ線透視撮影装置を用いて被検者の体位やテーブルの起倒角度を頻繁に変えて前記消化管内の造影剤の付着部分と付着量を変えながら透視，撮影を行う。このような検査において、軽度の隆起性病変を明瞭に抽出するために、疑わしい部分を圧迫した状態で透視撮影を行う圧迫撮影は、上記消化管の造影検査には欠かせない手技となっている。
【０００３】
この圧迫撮影を行う従来のＸ線透視撮影装置では、安全上の理由から、圧迫力に上限を設けることはもちろん、必要に応じて圧迫力を操作する操作器の操作力に応じて圧迫用駆動モータのトルク（圧迫トルク）を制御したり、又は圧迫装置と被検者との距離に応じて圧迫駆動モータのトルクを、例えば大，中，小の３段階に切り替えている。
【０００４】
この圧迫駆動モータには、直流モータを使う方法と交流モータを使う方法がある。
直流モータを使う方法は、このモータの直流電源を安定化するために直流安定化電源が必要となり、かつ前記モータに印加する直流電圧の大きさを広範囲に微細に制御できるパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）を用いて速度又はトルク等をフィードバック制御することにより、圧迫用駆動モータのトルクをきめ細かく制御することができる。
【０００５】
しかし、上記直流モータを使う方法は、高精度のトルク制御が可能であるが、直流安定化電源やＰＷＭ制御装置が非常に高価であるために、安価な単相の交流モータを用いる方法をとっていた。これは、商用の単相交流電源と前記交流モータとの間に抵抗器を挿入し、この抵抗器の抵抗値を可変してモータに印加する電圧を変えてトルクを可変する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記交流モータを用いる方法は安価ではあるが、商用の交流電源電圧をトルク調整用の抵抗器を介して交流モータに印加しているため、前記交流電源電圧が変動するとこれに対応してモータトルクも変動し安定したトルク制御ができない。また、抵抗器に消費するエネルギー損失が大きく、さらにトルクを決めるための抵抗器の抵抗値を調整する手間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決し、圧迫駆動モータに安価な単相の交流モータを用いても電源電圧の変動の影響を受けることなく安定した圧迫トルクの制御ができ、かつ消費電力が少なく、トルクの調整に手間のかからない圧迫装置を備えたＸ線透視撮影装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、商用の交流電源から単相交流電源電圧を単相誘導電動機に給電してトルクを発生させ、このトルクを伝達する機構を介して被検者の特定部位を圧迫する圧迫手段と、上記単相交流電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、 上記電源電圧検出手段の出力と上記単相交流電源電圧が変化しない時の基準値とから上記単相交流電源電圧の変動量を求める電源電圧変動量検出手段と、上記交流電源と上記単相誘導電動機との間に二方向３端子サイリスタ又は逆並列接続の逆阻止３端子サイリスタを含む第１の交流電力制御素子及び第２の交流電力制御素子と、上記単相交流電源電圧が変動しても上記単相誘導電動機に給電される電圧の実効値が所定の値に一定になるように上記電源電圧変動量検出手段の出力に応じて上記第１の交流電力制御素子及び第２の交流電力制御素子の導通位相角を制御する位相制御手段とを備え、圧迫を加える場合、上記第１の交流電力制御素子を非導通にして上記第２の交流電力制御素子の導通位相角を制御し、圧迫を解除する場合、上記第１の交流電力制御素子を非導通にして上記第２の交流電力制御素子の導通位相角を制御し、上記位相制御手段で制御された上記導通位相角に基づいて上記トルクを制御することによって達成される。
【０００９】
上記交流電力制御素子の導通位相角は、上記単相交流電源電圧の変動量と上記単相誘導電動機に給電する電圧の実効値を一定に補正制御するための上記交流電力制御素子の導通位相角との関係を記憶しておき、この関係から上記電源電圧の変動量に応じて上記交流電力制御素子の導通位相角を補正制御する。
【００１０】
このように構成することによって、上記交流電源電圧が変動しても上記単相誘導電動機に給電する電圧の実効値を所定の値に一定にできるので、上記単相誘導電動機の発生トルクは上記交流電源電圧変動の影響を受けることなく安定に圧迫力を制御することができる。また、実効値制御手段に電力損失の小さい電力用半導体の交流電力制御素子を用いたので、従来の抵抗器を挿入する方法よりも格段に消費電力が少なく、さらに圧迫トルクは上記交流電力制御素子の導通位相角の設定で済むのでその調整が簡単になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施例について図１を用いて説明する。
図１において、商用電源１の単相交流電源電圧を二方向３端子サイリスタ（一つのゲート信号で両方向の導通機能を持たせたもので、逆阻止３端子サイリスタを逆並列に接続したものと等価な機能を有する）４，５（以下、これらを単に交流電力制御素子と呼ぶことにする）を介して圧迫トルク発生用の単相誘導電動機２に印加する。
【００１２】
この単相誘導電動機２は、二つの固定子巻線２ａ，２ｂを有し、これらの巻線２ａ，２ｂとコンデンサ１０の結線方法により回転子３の回転方向を変えることができる。
例えば、被検者に圧迫力を加える場合には図２（ａ）の結線として回転子３の回転方向を時計方向に回転させ、圧迫を解除する場合には図２（ｂ）の結線として反時計方向に回転させる。
【００１３】
図１において、圧迫力を加える場合には、交流電力制御素子４を非導通にして交流電力制御素子５の導通位相角を制御し（時計方向の回転力を制御）、圧迫の解除時には、交流電力制御素子５を非導通にして交流電力制御素子４の導通位相角を制御する（半時計方向の回転力を制御）。
【００１４】
上記交流電力制御素子４，５は、上記商用電源１の交流電源電圧ｖ＝Ｖ0ｓｉｎθ（ただし、θ＝ωｔ，ω＝２πｆ，ｆは商用電源１の周波数）に同期して図３に示す導通位相角αを公知の位相制御回路５で生成して制御し、上記巻線２ａ及び２ｂに印加する電圧を制御する。
【００１５】
このように交流電力制御素子４，５の導通位相角αを制御することによって、モータ２の固定子巻線２ａ，２ｂに印加する電圧を制御して圧迫トルクを制御することができるが、上記商用電源１が変動すると、交流電力制御素子４，５の導通位相角が変化しなくてもモータ２に印加される電圧は変化し、したがって圧迫トルクも変化することになり好ましくない。
【００１６】
ここで、商用電源１の電源電圧が標準時における交流電力制御素子４，５の導通位相角とモータトルクの関係について考察する。
商用電源１の電源電圧をｖ＝Ｖ0ｓｉｎθ，モータ２に印加する電圧の実効値をＶｅｆｆ，導通位相角をαとすれば、Ｖｅｆｆは以下となる。
【数１】
0004116131.tif 000002
【数２】
0004116131.tif 000003
とすれば、
【数３】
0004116131.tif 000004
となる。これらの関係式から交流電力制御素子４又は５の導通位相角αと巻線２ａ，２ｂに印加される電圧（実効値）Ｖｅｆｆの関係は図４のようになり、導通位相角αの制御によりモータに印加される電圧を零から最大まで可変できる。
【００１７】
電源電圧ｖが変化すると、この電源電圧ｖの最大値Ｖ0もその変化量に比例して変化するので、実効値Ｖｅｆｆは（ｂ），（ｃ）のように変化する。（ｂ）は標準値（ａ）より大きい場合、（ｃ）は標準値（ａ）よりも小さい場合である。このように電源電圧が変化すると、交流電力制御素子４，５の導通位相角αが同一の場合、モータ２に印加される電圧の実効値は図４の（ｂ），（ｃ）に示すように変化する。
【００１８】
図５はモータ２の回転数と発生トルクの関係で、モータに印加される電圧が変化すると発生トルクも大幅に変化することを示している。
このように、交流電力制御素子４、５で無段階に電圧を制御したとしても、電源電圧の変化によって発生トルクも変化し、安定した圧迫トルクを制御することはできない。
【００１９】
そこで、本発明は、電源電圧が変化してもモータに印加される電圧が一定になるように、交流電力制御素子の導通位相角を制御するもので、電源電圧が小さい時は導通位相角αを小さく、電源電圧が大きい時は導通位相角αを大きくして、電源電圧の変動によらず常にモータに印加される電圧が一定になるように（設定した圧迫トルクが得られる電圧）交流電力制御素子４，５の導通位相角を制御するものである。
【００２０】
すなわち、式（２）及び図４から明らかなように、電源電圧の最大値がＶ0１からＶ0２に変動した時でもモータに印加される電圧Ｖｅｆｆ（実効値）が一定になるようにするために、式（２）のＫαを、Ｋα２＝（Ｖ0１／Ｖ0２）Ｋα１となるように交流電力制御素子の導通位相角αを制御すれば良い。ただし、Ｋα１はＶ0１の時のＫαである。
【００２１】
図１はこのための電源電圧検出回路８と制御回路９とを備えたもので、商用電源１の交流電源電圧を変圧器７で絶縁してこれを電源電圧検出回路８に入力して電源電圧の大きさを検出する。制御回路９では、電源電圧検出回路８で検出した電源電圧が基準値（変動しない標準の電源電圧に対応）通りであるか、又はどのくらい変動しているかを求め、その結果に基づいてモータ２に印加する電圧が一定となる交流電力制御素子４，５の導通位相角αを求める制御信号を生成し、これを位相制御回路６に入力して導通位相角αに変換して交流電力制御素子４及び５のゲートに与える。
【００２２】
電源電圧検出回路８は、変圧器７の出力電圧を整流しこれを平滑して直流電圧に変換する。そして、これを制御回路９に入力する。
制御回路９は、検出した電源電圧の取り込み、電源電圧変動量の演算，導通位相角信号の導出及び出力する機能を有し、これらはマイクロコンピュータで構成される。
【００２３】
図６は、電源電圧が変動してもモータ２に与える電圧を一定にするための電源電圧の変動量εと導通位相角αとの関係で、この関係をテーブル化しこれをマイクロコンピュータで構成された制御回路９のメモリに記憶しておく。
【００２４】
図７に、電源電圧検出から導通位相角を求めるまでの処理フローを示す。
電源電圧検出回路８で電源電圧を検出し（ステップ１０１）、制御回路９に取り込む。
【００２５】
制御回路９では、検出した電源電圧をデジタル量に変換し、この値Ｖｅｆｆとメモリに記憶してある標準の電源電圧における基準値Ｖ0ｅｆｆとから電源電圧の変動量εを式（４）より求める（ステップ１０２）。
【数４】
0004116131.tif 000005
式（４）より求めた変動量に対応する導通位相角αを制御回路９のマイクロコンピュータのメモリから読み出し、これをアナログ値に変換して位相制御回路６に入力する（ステップ１０４）。
【００２６】
位相制御回路６では、交流電源電圧に同期した交流電力制御素子４，５の導通位相角αを生成し、これを交流電力制御素子４，５のゲートに与えてモータに印加する電圧を任意の値に制御する（ステップ１０５）。
【００２７】
以上の処理により、検出した電源電圧が基準値通りであれば基準の導通位相角となるように、検出した電源電圧が基準値よりも小さければその差に応じて基準の導通位相角よりも小さな位相角となるように、検出した電源電圧が基準値よりも大きければその差に応じて基準の導通位相角よりも大きな位相角となるように、交流電力制御素子４，５の導通位相角αを制御する。
【００２８】
このように、交流電力制御素子４及び５の導通位相角αを電源電圧の大きさに応じて補正制御することにより、電源電圧が変化した場合でも単相誘導電動機２に印加する電圧の実効値を常に一定に保ことができ、これによって電源電圧の変動の影響を受けない圧迫トルクの制御が可能となる。
【００２９】
また、モータ２の発生トルクを伝達機構を介して被検者を圧迫する圧迫装置（図示省略）の機械的なばらつきを調整する必要が有る場合には、前記導通位相角の基準値を据付け時に設定すれば良い。更に、図１の第一の実施例においては、制御回路９により圧迫装置にブレーキをかける事が必要と判断される時には交流電力制御素子４，５の両方を導通させることによって、モータ２の正転，逆転の両方のコイル２ａ，２ｂに電圧を印加してブレーキ力を発生させることができる。更に、必要なブレーキ力の大きさは交流電力制御素子の導通位相角により調整できる。
【００３０】
図１の第一の実施例では、交流電力制御素子として二方向３端子サイリスタを用いた例について説明したが、これに限定するものではなく、ＩＧＢＴ（絶縁型ゲートバイポーラトランジスタ）やトランジスタ等の他の制御素子を用いることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
交流電源電圧が変動しても圧迫駆動モータに印加される電圧が変動しない電源電圧変動補正制御手段を設けたので、圧迫駆動モータに安価な単相誘導電動機を用いても電源電圧の変動の影響を受けることなく安定した圧迫トルクの制御ができる。また、上記単相誘導電動機に印加される電圧を二方向３端子サイリスタ等の電力用半導体交流電力制御素子で制御するようにしたので消費電力が少なく、トルクの調整は前記交流電力制御素子の導通位相角の設定のみで済むので調整に手間がかからないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例である圧迫駆動モータの制御回路である。
【図２】圧迫駆動モータの結線図である。
【図３】交流電源電圧波形と導通位相角を示す図である。
【図４】導通位相角と圧迫駆動モータに印加される電圧の実効値の関係図である。
【図５】圧迫駆動モータの回転数とトルクの関係図である。
【図６】電源電圧変動量と導通位相角の関係図である。
【図７】電源電圧検出から導通位相角を求めるまでのフローを示す図である。
【符号の説明】
１  商用電源
２  圧迫駆動モータ（単相誘導電動機）
２ａ，２ｂ  単相誘導電動機の固定子巻線
３  単相誘導電動機の回転子
４，５  二方向３端子サイリスタ
６  位相制御回路
７  電源電圧検出用絶縁変圧器
８  電源電圧検出回路
９  制御回路
１０  コンデンサ
【図１】
0004116131.tif 000006
【図２】
0004116131.tif 000007
【図３】
0004116131.tif 000008
【図４】
0004116131.tif 000009
【図５】
0004116131.tif 000010
【図６】
0004116131.tif 000011
【図７】
0004116131.tif 000012