(57)【要約】本発明は、Ｘ線管（２００）に給電する高電圧発生器（１００）に関する。高電圧発生器は、ＤＣ電圧を供給する電圧レギュレータデバイス（１００−１）と、レギュレータデバイスへ結合され、スイッチドモード電力回路（１００−２Ａ）を有し、波形パターン（ＷＰ）を供給するＮ個の発生器デバイス（１００−２）と、Ｎ個の発生器デバイスへ結合され、供給された波形パターンを用いて高電圧出力パターン（ＨＶＯＰ）を供給するよう構成され、Ｎ個の変圧器デバイスの直列接続として更に構成され、これにより、供給される高電圧出力パターンの全てが足し合わされて、より高い電圧（ＴＨＶ）をＸ線管においてもたらすＮ個の変圧器デバイス（１００−３）とを有する。発生器デバイスの夫々は、変圧器デバイスの夫々の出力としてのＨＶＯＰとして略フラットパルス形状のパルスを生成するよう調整された波形パターンを供給するよう構成され、略フラットパルス形状のパルスは、ダブルパルス／最短時間制御を用いて実現される。
2017527084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管に給電する高電圧発生器であって、
ＤＣ電圧を供給するよう構成される電圧レギュレータデバイスと、
前記レギュレータデバイスへ結合される複数のＮ個の発生器デバイスであり、夫々がスイッチドモード電力回路を有し、夫々が前記供給されたＤＣ電圧を用いて波形パターンを供給するよう構成される前記複数のＮ個の発生器デバイスと、
前記Ｎ個の発生器デバイスへ結合され、該Ｎ個の発生器デバイスの１つによって夫々給電される複数のＮ個の変圧器デバイスであり、前記供給された波形パターンを用いて高電圧出力パターンを供給するよう構成され、当該Ｎ個の変圧器デバイスの直列接続として更に構成され、これにより、供給される高電圧出力パターンの全てが足し合わされて、より高い電圧を前記Ｘ線管においてもたらす前記複数のＮ個の変圧器デバイスと
を有し、
前記複数のＮ個の発生器デバイスの夫々は、前記Ｎ個の変圧器デバイスの夫々の出力としての前記高電圧出力パターンとして略フラットパルス形状のパルスを生成するよう調整された前記波形パターンを供給するよう構成され、前記略フラットパルス形状のパルスは、ダブルパルス／最短時間制御を用いて実現される、高電圧発生器。
【請求項２】
前記電圧レギュレータデバイスは、高電圧バッテリを有する、
請求項１に記載の高電圧発生器。
【請求項３】
前記電圧レギュレータデバイスは、前記ＤＣ電圧として±１２Ｖから±１２００Ｖの間の範囲にあるＤＣ電圧を供給するよう構成される、
請求項１又は２に記載の高電圧発生器。
【請求項４】
前記電圧レギュレータデバイスは、ハーフブリッジ回路又はフルブリッジ回路又はブーストコンバータ回路又は電力コンバータ回路を有する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項５】
当該高電圧発生器は、３つの発生器デバイス及び３つの変圧器デバイスを有し、前記３つの変圧器デバイスの夫々は、前記３つの発生器デバイスの１つによって給電される、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項６】
前記Ｎ個の変圧器デバイスの夫々又は前記３つの変圧器デバイスの夫々は、前記高電圧出力パターンの異なった最大振幅を有する、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項７】
前記３つの変圧器デバイスのうちの第１の変圧器デバイスは、±６０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成され、前記３つの変圧器デバイスのうちの第２の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成され、前記３つの変圧器デバイスのうちの第３の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成される、
請求項５に記載の高電圧発生器。
【請求項８】
前記３つの変圧器デバイスの各変圧器デバイスは、±４０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成される、
請求項５に記載の高電圧発生器。
【請求項９】
当該高電圧発生器は、極性反転に対する保護を提供するよう構成される逆極性保護ダイオードを更に有する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器と、Ｘ線管とを有する医用イメージングシステム。
【請求項１１】
Ｘ線管に給電する方法であって、
電圧レギュレータデバイスによってＤＣ電圧を供給するステップと、
複数のＮ個の発生器デバイスによって前記供給されたＤＣ電圧を用いて複数の波形パターンを供給するステップと、
前記Ｎ個の発生器デバイスの１つによって夫々給電される複数のＮ個の変圧器デバイスによって、前記供給された波形パターンを用いて高電圧出力パターンを供給するステップと
を有し、
前記Ｎ個の変圧器デバイスは、該Ｎ個の変圧器デバイスの直列接続として構成され、これにより、供給される高電圧出力パターンの全てが足し合わされて、より高い電圧を前記Ｘ線管においてもたらし、
前記複数のＮ個の発生器デバイスの夫々は、前記Ｎ個の変圧器デバイスの夫々の出力としての前記高電圧出力パターンとして略フラットパルス形状のパルスを生成するよう調整された前記波形パターンを供給するよう構成され、前記略フラットパルス形状のパルスは、ダブルパルス／最短時間制御を用いて実現される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速ダイナミクス高電圧生成の分野に関係がある。特に、本発明は、Ｘ線管に給電する高電圧発生器及び方法に関係がある。
【背景技術】
【０００２】
医療用途におけるＸ線は、高電圧発生器によって供給される。Ｘ線の線量を最低限とし且つ患者の安全性を高めるために、Ｘ線は、照射中にのみ供給されるべきである。Ｘ線管は、それらが高電圧を供給されて陰極が加熱されると、放射線を生成する。
【０００３】
ある用途では、グリッド電極が陰極の前に使用され、適切な制御電圧が印加される場合に陰極電流を遮断する。この制御電圧の生成は、多大な労力を必要とする。他の選択肢は、管供給電圧をオフ及びオンすることである。
【０００４】
生成される放射線の波長は、供給電圧に依存する。Ｘ線は、通常、管が６０ｋＶから１４０ｋＶの間で給電される場合に生成される。それでもなお、より低い電圧を管に供給することも、放射線を生じさせる。この放射線は、医療プロセスの部分でなく且つ医用イメージングに必要とされ得ないが、患者がさらされるＸ線の線量にやはり寄与しうる。
【０００５】
米国特許出願公開第２００２／００３４０８（Ａ１）号明細書（特許文献１）には、第１及び第２の端部を備えた１次巻線と、放射線源へ接続される２次巻線とを有する高電圧逓昇変圧器を含むラジオグラフィシステムで使用されるパルス高電圧電源が記載されている。電源は、１次巻線の第１の端部へ結合される低電圧電源と、１次巻線の第２の端部へ結合されるスイッチング回路とを更に含む。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１１／０２３５３８２（Ａ１）号明細書（特許文献２）には、入力電圧としてＤＣ電圧を受ける高電圧インバータデバイスにおいて、入力電圧が、同じ特性を有している複数の別々の変圧器の１次側にある励磁巻線に励磁電流を流して励磁巻線を同時に励磁するようスイッチング素子によって切り替えられることが記載されている。
【０００７】
米国特許第６９００５５７（Ｂ１）号明細書（特許文献３）には、コンパクトな変圧器結合型変調器が記載されている。変調器は、１次巻線及び複数の２次巻線を有する変圧器を含み、夫々の２次巻線は出力端子を有している。
【０００８】
米国特許出願公開第２００１／０００８５５２（Ａ１）号明細書（特許文献４）には、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置における高電圧変圧器において、電力の増大及び非接触伝送を同時に実施し、Ｘ線を回転可能なガントリ部分で発生させる所望の電圧を出力することが記載されている。
【０００９】
米国特許出願公開第２００６／０７９９８５（Ａ１）号明細書（特許文献５）には、ＤＣ電圧源、制御ユニット及び複数の高電圧チャネルを有する電源が記載されている。夫々の高電圧チャネルは、インバータ、共振回路、変圧器ユニット、及び整流器を含む。
【００１０】
米国特許出願公開第２００８／０１８７１０４（Ａ１）号明細書（特許文献６）には、次の機構、すなわち、ＤＣ−ＡＣ変換部、高電圧変圧器、ＡＣ−ＤＣ変換部及びＸ線管を、オイルで満たされた収容部分内に密閉状態で受容した構成において有しているＸ線イメージング装置が記載されている。
【００１１】
米国特許出願公開第２０１３／０１６３７２６（Ａ１）号明細書（特許文献７）には、複数の昇圧ユニット、スイッチングユニット、及びスイッチング制御ユニットから構成されるＸ線装置が記載されている。複数の昇圧ユニットは、バッテリへ接続され、直流電圧を生成する。
【００１２】
欧州特許出願公開第０９４６０８２（Ａ１）号明細書（特許文献８）には、Ｘ線源、入力電圧を供給する内部電源、及び内部電源とＸ線源との間の電気接続における電圧コンバータを有するポータブルＸ線システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００３４０８（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２３５３８２（Ａ１）号明細書
【特許文献３】米国特許第６９００５５７（Ｂ１）号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００１／０００８５５２（Ａ１）号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／０７９９８５（Ａ１）号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００８／０１８７１０４（Ａ１）号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１３／０１６３７２６（Ａ１）号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第０９４６０８２（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【００１４】
Ｘ線管のための高電圧生成を改善する必要性がありうる。そのような必要性は、本発明の独立請求項の主題によって満足される。本発明の実施形態の更なる例は、従属請求項及び以下の記載から明らかである。
【００１５】
本発明の態様は、Ｘ線管に給電する高電圧発生器であって、ＤＣ電圧を供給するよう構成される電圧レギュレータデバイスと、前記レギュレータデバイスへ結合される複数のＮ個の発生器デバイスであり、夫々がスイッチドモード電力回路（例えば、フルブリッジ）を有し、夫々が前記供給されたＤＣ電圧を用いて波形パターンを供給するよう構成される前記複数のＮ個の発生器デバイスと、前記Ｎ個の発生器デバイスへ結合され、該Ｎ個の発生器デバイスの１つによって夫々給電される複数のＮ個の変圧器デバイスであり、前記供給された波形パターンを用いて高電圧出力パターンを供給するよう構成され、当該Ｎ個の変圧器デバイスの直列接続として更に構成され、これにより、供給される高電圧出力パターン（ＨＶＯＰ）の全てが足し合わされて、より高い電圧（ＴＨＶ）を前記Ｘ線管においてもたらす前記複数のＮ個の変圧器デバイスとを有し、前記複数のＮ個の発生器デバイスの夫々は、前記Ｎ個の変圧器デバイスの夫々の出力としての前記高電圧出力パターン（ＨＶＯＰ）として略フラットパルス形状のパルスを生成するよう調整された前記波形パターン（ＷＰ）を供給するよう構成され、前記略フラットパルス形状のパルスは、ダブルパルス／最短時間制御を用いて実現される、高電圧発生器に関する。
【００１６】
本発明の更なる第２の態様は、前述の態様に従う又は前述の態様のいずれかの実施形態に従う高電圧発生器と、Ｘ線管とを有する医用イメージングシステムに関する。
【００１７】
本発明の更なる第３の態様は、Ｘ線管に給電する方法であって、電圧レギュレータデバイスによってＤＣ電圧を供給するステップと、発生器デバイスによって前記供給されたＤＣ電圧を用いて波形パターンを供給するステップと、変圧器デバイスによって前記供給された波形パターンを用いて高電圧出力パターンを供給するステップと有する方法に関する。
【００１８】
本発明は、高速ダイナミクス高電圧生成のための手段を提供する。
【００１９】
本発明は、有利なことに、高速な遷移を有する高電圧パルスを供給することができる高電圧発生器を提供する。このことは、その結果として、Ｘ線管がグリッドスイッチなしで高電圧発生器へ直接に接続され得ることを意味する。
【００２０】
本発明は、有利なことに、複数の高電圧変圧器と、それらの夫々の電力供給又は波形発生器を提供する。
【００２１】
本発明は、有利なことに、Ｘ線管にフラットな電圧を供給する特定の制御技術、例えば、最短時間又はダブルパルス制御を使用する。給電されるＸ線管に応じて、ダイオード、例えば、高電圧／高電流整流タスクのための高電圧ダイオードの組が、管に負電圧を供給することを防ぐために必要でありうる。
【００２２】
最短時間制御又はダブルパルス制御は、状態空間における軌跡を解析して、制御アクションの適切な組を導出することによって、より高速な遷移を達成する。複数の変圧器、発生器及びＸ線管をモデリングする等価回路がＬＣ共振回路によって近似され得るという条件で、状態空間における軌跡は近似的に楕円である（適切なスケーリング係数を使用する場合には、円周）。そのような場合に、状態空間における軌跡は、図５に表されている。時間領域では、電圧（実線）及び電流（破線）は、図６に表されている。
【００２３】
制御アクションの適切な組を使用することによって、電流及び電圧は両方ともが同時に、必要とされる値に達して、フラットパルスを実現する。例えば、最初の遷移が値０（図５の状態空間における中心）で電流及び電圧の両方から始まる。最初の制御アクションが適用される場合に、電圧及び電流は両方とも、次いで減少し始める（状態空間において反時計回りで負になる）。次いで、第２の制御アクションが適用される。第２の制御アクションの間、電圧は更に低下するが、電流は増大する。制御アクションが適切にタイミング良く作動したならば、電圧及び電流は両方とも同時に目標値に達する（この場合に、−６０ｋＶ及び０Ａ）。次いで、定常制御アクションが適用され得る。電圧及び電流が両方とも安定値に一致するという条件で、それらのいずれもがその値をもはや変更せず、よって、フラットパルスが生成される。
【００２４】
変圧器の２次側でフラットパルスを実現するそのような制御アクションの組は、変圧器の１次側でパルスの組として捕捉される。これはダブルパルス制御と呼ばれる。２つの図５及び６に対応するシーケンス全体は、図７に表される。
【００２５】
いくつかの変数（例えば、電流）の値を制限するために、遷移ごとに２つよりも多い制御アクションを使用することが可能である。従って、語「ダブルパルス制御」は、２つよりも多い制御アクセション（例えば、更なるパルス）をカバーしてよい。遷移において異なった電圧レベルを使用することも可能である。
【００２６】
波形発生器は、ＤＣ電源から、通常は数百ボルト、例えば、１２Ｖから１２００Ｖの間、を供給されてよい。
【００２７】
本発明は、１つの変圧器及び１つの波形発生器のみによって、あるいは、複数の変圧器及び複数の波形発生器によって実装され得るモジュール概念を提供し、非常に多数の変圧器及び波形発生器は、異なる種類であってよい。
【００２８】
本発明の例となる実施形態に従って、電圧レギュレータデバイスは高電圧及び高電力バッテリを有する。電圧レギュレータデバイスは、信頼できない電力グリッド、又はバッテリからＸ線管に部分的に給電するオフグリッドにおいて作動するよう、高電圧及び／又は高電力バッテリを有してよい。このことは、有利なことに、電力による高電圧発生器の信頼できる十分な供給を可能にする。
【００２９】
本発明の更なる例となる実施形態に従って、電圧レギュレータデバイスは、共通の用途のために通常は±１２Ｖから±１２００Ｖの範囲にあるＤＣ低電圧（出力電圧と比較して。）を供給するよう構成される。
【００３０】
本発明の例となる実施形態に従って、電圧レギュレータデバイスは、ハーフブリッジ回路又はフルブリッジ回路又はブーストコンバータ回路又は電力コンバータ回路を有する。ブルブリッジコンバータは、有利なことに、高出力電力及び効率的な設計を提供し、増大した電力出力を供給する。
【００３１】
本発明に従って、当該高電圧発生器は、複数のＮ個の発生器デバイス及びＮ個の変圧器デバイスを有し、該Ｎ個の変圧器の夫々は、前記Ｎ個の発生器デバイスの１つによって給電される。このことは、有利なことに、高電圧発生器を製造するためのモジュールアプローチを提供する。同様の回路は、電圧発生器を組み立てるために使用されてよい。
【００３２】
本発明の例となる実施形態に従って、当該高電圧発生器は、３つの発生器デバイス及び３つの変圧器デバイスを有し、該３つの変圧器デバイスの夫々は、前記３つの変圧器デバイスの１つによって給電される。このことは、有利なことに、高電圧発生器を製造するためのモジュールアプローチを提供する。
【００３３】
本発明の例となる実施形態に従って、Ｎ個の変圧器デバイスの夫々又は３つの変圧器デバイスの夫々は、高電圧出力パターンの異なった最大振幅を有する。このことは、有利なことに、Ｘ線管のためのとり得る供給電圧レベルの数を増大させる。
【００３４】
本発明の例となる実施形態に従って、３つの変圧器デバイスのうちの第１の変圧器デバイスは、±６０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成され、３つの変圧器デバイスのうちの第２の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成され、３つの変圧器デバイスのうちの第３の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成される。
【００３５】
このことは、有利なことに、様々な必要性及び要件に応じて、生成される電圧の振幅を調整する手段を提供する。
【００３６】
本発明の例となる実施形態に従って、３つの変圧器デバイスの各変圧器デバイスは、±４０ｋＶの振幅を有する波形パターンを供給するよう構成される。このことは、有利なことに、様々な必要性及び要件に応じて、生成される電圧の振幅を調整する手段を提供する。
【００３７】
本発明に従って、発生器デバイス又は複数のＮ個の発生器デバイスの夫々は、変圧器デバイスの出力としての又はＮ個の変圧器デバイスの夫々の出力としての高電圧出力パターンとして略フラットパルス形状のパルスを生成するよう調整された波形パターンを供給するよう構成される。
【００３８】
本発明に従って、発生器デバイス又は複数のＮ個の発生器デバイスの夫々は、ダブルパルス／最短時間制御を提供するよう構成される。
【００３９】
本発明の更なる例となる実施形態に従って、当該高電圧発生器は、極性反転に対する保護を提供するよう構成される逆極性保護ダイオードを更に有する。このことは、有利なことに、給電されるＸ線管を保護することを可能にする。
【００４０】
本発明の方法を実施するコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体において記憶されてよい。
【００４１】
コンピュータ可読媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）記憶デバイス、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Real  Only  Memory）及びＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）であってよい。コンピュータ可読媒体は、プログラムをダウンロードすることを可能にするデータ通信ネットワーク、例えば、インターネット、であってもよい。
【００４２】
本願で記載される方法、システム及びデバイスは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ；Digital  Signal  Processor）において、マイクロコントローラにおいて、又は何らかの他のサイドプロセッサにおいてソフトウェアとして、あるいは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；Application-Specific  Integrated  Circuit）内でハードウェア回路として、実装されてよい。
【００４３】
本発明のデバイスは、デジタル電子回路構成において、又はコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアにおいて、あるいは、それらの組み合わせにおいて、例えば、医用イメージングデバイスの利用可能なハードウェアにおいて、又は本願で記載される方法を処理する専用のハードウェアにおいて、実装され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
本発明及びその付随する利点のより完全な認識は、以下の図面を参照して、より明らかに理解されるだろう。なお、図面は必ずしも実寸通りではない。
【図１】本発明の例となる実施形態に従ってＸ線管に給電する高電圧発生器の概略図を示す。
【図２】本発明の更なる例となる実施形態に従ってＸ線管に給電する高電圧発生器の概略図を示す。
【図３】本発明の更なる例となる実施形態に従う医用イメージングシステムの概略図を示す。
【図４】本発明の更なる例となる実施形態に従ってＸ線管に給電する方法のフローチャート図の概略図を示す。
【図５】変圧器の２次側での電圧Ｖ対電流Ｉの状態空間図を示す。
【図６】図５のダイアグラムに対応する信号を時間領域で示す。
【図７】変圧器の１次側における対応する信号を時間領域で示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図面における実例は、単に概要であり、相似関係又はサイズ情報を提供することは意図されない。異なる図面において、類似した又は同一の要素は、同じ参照符号を与えられている。一般に、同じ部分、ユニット、エンティティ又はステップは、本明細書において同じ参照符号を与えられている。
【００４６】
図１は、本発明の例となる実施形態に従って、Ｘ線管に給電する高電圧発生器の概略図を示す。
【００４７】
高電圧発生器は、電圧レギュレータデバイス１００−１、複数の発生器デバイス１００−２、及び複数の変圧器デバイス１００−３を有してよい。
【００４８】
図２は、本発明の更なる例となる実施形態に従って、Ｘ線管に給電する高電圧発生器の概略図を示す。高電圧発生器１００は、ただ１つの発生器デバイス１００−２及びただ１つの変圧器デバイス１００−３を有してよいが、そのような場合は図２には図示されておらず、図２では、Ｎ個の発生器デバイス１００−２及びＮ個の変圧器デバイス１００−３が示されている。Ｎは如何なる自然数を指してもよく、例えば、２から３０、又は２から１０の範囲に及ぶ。数は、電圧レギュレータデバイス１００−１の適用によって決定されてよい。
【００４９】
電圧レギュレータデバイス１００−１は、ＤＣ電圧ＤＣＶを供給するよう構成されてよい。発生器デバイス１００−２は、レギュレータデバイス１００−１へ結合されてよく、ブリッジ回路１００−２Ａを有してよく、そして、供給されたＤＣ電圧ＤＣＶを用いて波形パターンＷＰを供給するよう構成されてよい。
【００５０】
変圧器デバイス１００−３は、発生器デバイス１００−２へ結合されてよく、そして、供給された波形パターンＷＰを用いて高電圧出力パターンＨＶＯＰを供給するよう構成されてよい。
【００５１】
図２に示されるように、本発明はモジュールアプローチ（modular  approach）を有している。それは、１つの変圧器及び１つの波形発生器のみによって、又は同じである必要はないＮ個の変圧器若しくはＮ個の波形発生器によって、実装され得る。変圧器及び発生器の道理にかなった選択は、３つの変圧器及び３つの波形発生器を使用するでありうる。本発明の更なる実施形態に従って、１つの発生器及び１つの変圧器が使用されてよい。
【００５２】
高電圧発生器は、一定のＤＣ電圧、通常は、シリコンＭＯＳＦＥＴに基づくスイッチのための約４００Ｖ、又はシリコンカーバイドに基づくスイッチ若しくはＳＩ−ＩＧＢＴのための約１ｋＶ、を供給する電圧レギュレータデバイス１００−１を有してよい。
【００５３】
電圧レギュレータデバイス１００−１は、Ｎ個のフルブリッジコンバータに給電してよく、それらの夫々は変圧器デバイス１００−３に給電する。１つよりも多い発生器も使用されてよい。
【００５４】
２次側において、それらの変圧器１００−３は、図２に表されているように、全て直列に接続される。両側の端部の一方は接地され、他方はＸ線管２００へ接続され、Ｘ線管２００に、直列に接続された変圧器１００−３における全ての和である高電圧ＴＨＶを供給する。高電圧ＴＨＶは、供給された高電圧出力パターンＨＶＯＰの和に依存する。
【００５５】
Ｘ線管２００に応じて、ダイオード又は複数のダイオード１００−４は、逆極性を管に供給することを防ぐために使用されてよい。高電圧発生器１００の動作は、発生器デバイス１００−２の波形発生器における適切な制御アクションによって、例えば、ダブルパルス制御によって、実施される。
【００５６】
１次側における適切なパルスパターンによれば、全ての２次側における電圧波形は、等しい長さを有する略フラットなパルス、通常は、前磁化（pre-magnetization）パルス、露出（exposure）パルス、及び減磁（demagnetization）パルスである。
【００５７】
本発明の例となる実施形態に従って、高電圧出力パターンＨＶＯＰに及び高電圧ＴＨＶに適用する、パルスパターンの略フラットなパルスの長さ又は存続期間は、１０から１０，０００μｓの範囲にあってよい。
【００５８】
本発明によって使用される用語「略フラットなパルス（substantially  flat  pulses）」は、１０％未満又は５％未満の電圧レベルの変動を指してよい。
【００５９】
変圧器デバイス１００−３の直列接続のために、全ての供給される高電圧出力パターンＨＶＯＰは足し合わされて、より高い電圧、すなわち、高電圧ＴＨＶをＸ線管においてもたらす。
【００６０】
変圧器デバイス１００−３は、電圧を数百ボルトから数十キロボルトまで上げるよう、高い巻線比を有してよい。それでもなお、変圧器の巻線比は同じである必要はなく、それらの全てが常に作動している必要もない。
【００６１】
本発明の例となる実施形態に従って、異なるエネルギのＸ線が生成され得る。例えば、３つの変圧器を使用する場合には、それらは、それらの出力電圧のいずれかの和を供給してよい。例えば、３つの高電圧出力パターンＨＶＯＰが６０ｋＶ、３０ｋＶ及び３０ｋＶの最大振幅を有する場合には、高電圧ＴＨＶとしての６０ｋＶ、９０ｋＶ及び１２０ｋＶの露出が可能である。
【００６２】
高電圧出力パターンＨＶＯＰが３×４０ｋＶに設定される場合には、高電圧ＴＨＶとしての８０ｋＶ及び１２０ｋＶの露出電圧が可能である。
【００６３】
示される高電圧出力パターンＨＶＯＰの任意のスケーリングは、電圧レギュレータデバイス１００−１の出力電圧を調整することによって達成され得る。例えば、出力電圧は、波形パターンＷＰの最大振幅である。それによって、高電圧ＴＨＶとしてのいずれかの電圧レベルのパルス曝露が実現され得る。
【００６４】
高電圧発生器１００は、シングルピクチャ（single  picture）、例えば、Ｘ線写真又はＣＶのような、如何なるＸ線に基づく用途にも使用されてよい。
【００６５】
図３は、本発明の更なる例となる実施形態に従う医用イメージングシステムの概略図を示す。
【００６６】
医用イメージングシステム１０００は、Ｘ線管２００に給電する高電圧発生器１００を有してよい。医用イメージングシステム１０００は、Ｘ線コンピュータ断層撮影システム、ラジオグラフィシステム、連続走査デジタルラジオグラフィシステム、又は如何なる他の種類のＸ線医用イメージングシステムであってもよい。
【００６７】
図４は、Ｘ線管に給電する方法のフローチャート図の例となる実施形態を示す。方法は、次のステップを有してよい。方法の第１のステップとして、電圧レギュレータデバイス１００−１によってＤＣ電圧ＤＣＶを供給するＳ１が実施される。
【００６８】
方法の第２のステップとして、供給されたＤＣ電圧ＤＣＶを用いて発生器デバイス１００−２によって波形パターンＷＰを供給することＳ２が実施されてよい。
【００６９】
方法の第３のステップとして、供給された波形パターンＷＰを用いて変圧器デバイス１００−３によって高電圧出力パターンＨＶＯＰを供給することＳ３が実施されてよい。
【００７０】
図５は、変圧器の２次側での電圧Ｖ対電流Ｉの状態空間図を示す。最短時間制御は、状態空間における軌跡を解析して、制御アクションの適切な組を導出することによって、より高速な遷移を達成する。複数の変圧器、発生器及びＸ線管をモデリングする等価回路がＬＣ共振回路によって近似され得るという条件で、状態空間における軌跡は近似的に楕円である（適切なスケーリング係数を使用する場合には、円周）。そのような場合に、状態空間における軌跡は、図５に表されている通りである。制御アクションの適切な組を使用することによって、電流及び電圧は両方ともが同時に、必要とされる値に達して、フラットパルスを実現する。
【００７１】
例えば、最初の遷移は、図５の状態空間における中心にある参照符号５１によって示される値０（図５の状態空間における中心）で、電流及び電圧の両方から始まる。最初の制御アクションが適用される場合に、電圧及び電流は両方とも、次いで減少し始める（状態空間において反時計回りで負になる）。次いで、第２の制御アクションが適用される。第２の制御アクションの間、電圧は更に低下するが、電流は増大する。制御アクションが適切にタイミング良く作動したならば、電圧及び電流は両方とも同時に、参照符号５２によって示される目標値に達する（この場合に、−６０ｋＶ及び０Ａ）。次いで、定常制御アクションが適用され得る。電圧及び電流が両方とも安定値に一致するという条件で、それらのいずれもがその値をもはや変更せず、よって、フラットパルスが生成される。次いで第３の制御アクションが同じく適用され、電圧及び電流は両方とも、第４の制御動作が適用されるまで増大し始める。第４の制御アクションの間、電圧は更に増大するが、電流は減少する。制御アクションが適切にタイミング良く作動したならば、電圧及び電流は両方とも同時に、参照符号５３によって示される目標値に達する（この場合に、＋６０ｋＶ及び０Ａ）。次いで、定常制御アクションが適用され得る。電圧及び電流が両方とも安定値に一致するという条件で、それらのいずれもがその値をもはや変更せず、よって、フラットパルスが生成される。
【００７２】
図６は、時間領域において図５のダイアグラムに対応する信号を示し、電圧Ｖは実線として表され、電流Ｉは破線として表される。
【００７３】
図７は、２つの図５及び６に対応するシーケンス全体を示し、変圧器の１次側におけるパルスの組は、変圧器の２次側においてフラットパルスを実現する制御の組をもたらす。これは、ダブルパルス制御／最短時間制御と呼ばれる。
【００７４】
本発明の実施形態は、異なる対象を参照して記載されていることが知られている。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して記載され、一方、他の実施形態は、デバイスタイプの請求項を参照して記載される。
【００７５】
なお、当業者は、別なふうに述べられない限りは、他のタイプの対象に属する特徴のあらゆる組み合わせに加えて、異なる対象に関係する特徴どうしの如何なる組み合わせも、本願の中で開示されていると見なされると、上記及び前述の記載から推測するだろう。
【００７６】
なお、全ての特徴は、それらの特徴の単なる積み上げを上回る相乗効果を提供するよう組み合わされ得る。
【００７７】
本発明は、図面及び前述の記載において詳細に図示及び記載されてきたが、そのような図示及び記載は、限定ではなく例示又は説明と見なされるべきであり、本発明は、開示されている実施形態に制限されない。
【００７８】
開示されている実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求される発明を実施するに際して、当業者によって理解及び達成され得る。
【００７９】
特許請求の範囲において、語「有する(comprising)」は、他の要素又はステップを除外せず、要素の単称（すなわち、不定冠詞a又はanの使用）は、複数を除外しない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【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】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月3日(2017.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管に給電する高電圧発生器であって、
ＤＣ電圧を供給するよう構成される電圧レギュレータデバイスと、
前記レギュレータデバイスへ結合される複数のＮ個の発生器デバイスであり、夫々がスイッチドモード電力回路を有し、夫々が前記供給されたＤＣ電圧を用いて波形パターンを供給するよう構成される前記複数のＮ個の発生器デバイスと、
前記Ｎ個の発生器デバイスへ結合され、該Ｎ個の発生器デバイスの１つによって夫々給電される複数のＮ個の変圧器デバイスであり、前記供給された波形パターンを用いて高電圧出力パターンを供給するよう構成され、当該Ｎ個の変圧器デバイスの直列接続として更に構成され、これにより、供給される高電圧出力パターンの全てが足し合わされて、より高い電圧を前記Ｘ線管においてもたらす前記複数のＮ個の変圧器デバイスと
を有し、
前記複数のＮ個の発生器デバイスの夫々は、前記Ｎ個の変圧器デバイスの夫々の出力としての前記高電圧出力パターンとして略フラットパルス形状のパルスを生成するよう調整された前記波形パターンを供給するよう構成され、前記略フラットパルス形状のパルスは、ダブルパルス／最短時間制御を用いて実現される、高電圧発生器。
【請求項２】
前記電圧レギュレータデバイスは、高電圧バッテリを有する、
請求項１に記載の高電圧発生器。
【請求項３】
前記電圧レギュレータデバイスは、前記ＤＣ電圧として±１２Ｖから±１２００Ｖの間の範囲にあるＤＣ電圧を供給するよう構成される、
請求項１又は２に記載の高電圧発生器。
【請求項４】
前記電圧レギュレータデバイスは、ハーフブリッジ回路又はフルブリッジ回路又はブーストコンバータ回路又は電力コンバータ回路を有する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項５】
当該高電圧発生器は、３つの発生器デバイス及び３つの変圧器デバイスを有し、前記３つの変圧器デバイスの夫々は、前記３つの発生器デバイスの１つによって給電される、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項６】
前記Ｎ個の変圧器デバイスの夫々又は前記３つの変圧器デバイスの夫々は、前記高電圧出力パターンの異なった最大振幅を有する、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項７】
前記３つの変圧器デバイスのうちの第１の変圧器デバイスは、±６０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成され、前記３つの変圧器デバイスのうちの第２の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成され、前記３つの変圧器デバイスのうちの第３の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成される、
請求項５に記載の高電圧発生器。
【請求項８】
前記３つの変圧器デバイスの各変圧器デバイスは、±４０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成される、
請求項５に記載の高電圧発生器。
【請求項９】
当該高電圧発生器は、極性反転に対する保護を提供するよう構成される逆極性保護ダイオードを更に有する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の高電圧発生器と、Ｘ線管とを有する医用イメージングシステム。
【請求項１１】
Ｘ線管に給電する方法であって、
電圧レギュレータデバイスによってＤＣ電圧を供給するステップと、
複数のＮ個の発生器デバイスによって前記供給されたＤＣ電圧を用いて複数の波形パターンを供給するステップと、
前記Ｎ個の発生器デバイスの１つによって夫々給電される複数のＮ個の変圧器デバイスによって、前記供給された波形パターンを用いて高電圧出力パターンを供給するステップと
を有し、
前記Ｎ個の変圧器デバイスは、該Ｎ個の変圧器デバイスの直列接続として構成され、これにより、供給される高電圧出力パターンの全てが足し合わされて、より高い電圧を前記Ｘ線管においてもたらし、
前記複数のＮ個の発生器デバイスの夫々は、前記Ｎ個の変圧器デバイスの夫々の出力としての前記高電圧出力パターンとして略フラットパルス形状のパルスを生成するよう調整された前記波形パターンを供給するよう構成され、前記略フラットパルス形状のパルスは、ダブルパルス／最短時間制御を用いて実現される、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明は、複数の変圧器及び複数の波形発生器によって実装され得るモジュール概念を提供し、非常に多数の変圧器及び波形発生器は、異なる種類であってよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明の例となる実施形態に従って、３つの変圧器デバイスのうちの第１の変圧器デバイスは、±６０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成され、３つの変圧器デバイスのうちの第２の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成され、３つの変圧器デバイスのうちの第３の変圧器デバイスは、±３０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明の例となる実施形態に従って、３つの変圧器デバイスの各変圧器デバイスは、±４０ｋＶの振幅を有する高電圧出力パターンを供給するよう構成される。このことは、有利なことに、様々な必要性及び要件に応じて、生成される電圧の振幅を調整する手段を提供する。
【国際調査報告】
2017527084.tif 000010
2017527084.tif 000011
2017527084.tif 000012