CN100352314C - X射线装置以及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种X射线装置，包括具有配置：真空外壳(11)内的阳极型靶(12)和一个随着阳极型靶(12)整体同时旋转的转子(14)，及支持转子可以旋转的固定轴(15)等的旋转式阳极型X射线管；用来产生使得旋转式阳极型X射线管的转子(14)旋转的旋转磁场的定子绕组(17)；以及对定子绕组提供驱动功率进行控制的驱动电源装置(18)。X射线装置还具有记录对控制定子绕组(17)的驱动电源装置供给的驱动条件的存储单元(212)，以及从多个驱动条件中择一个驱动条件并从控制驱动电源装置(18)输出和一个控制条件相匹配的驱动功率的控制单元(213)。

Description

X射线装置以及其驱动方法

技术领域：

本发明是关于用于医疗诊断装置等的X射线装置以及其驱动方法。

背景技术：

X射线装置是由可以发出X射线的X射线管构成的，可装在CT扫描设备等的医疗器械中使用。要求CT扫描设备改善对被扫描物体的图像的图像质量，为了改善图像质量，要求提高X射线装置中的X射线管的输出。

X射线装置中安装的X射线管有很多种类，有一种就是阳极型靶可以旋转的旋转阳极型X射线管，旋转阳极型射线管是这样构成的：利用管外配置的定子绕组所产生的旋转磁场使转子旋转，再使与转子相连的阳极型靶旋转。所以，在使X射线的输出提高的情况下，为了避免因电子冲击而产生的阳极型靶局部加热，例如可以提高阳极型靶的旋转速度。

因此，对于旋转阳极型射线管，为了提高X射线的输出，近年来，阳极型靶的旋转速度不断的提高。

但是，在提高阳极型靶的旋转速度的情形下，例如说由于阳极型靶转矩，定子绕组就要变为新规格。对于新规格的定子绕组，由于从外部供给的驱动功率的频率以及电压都会不同，因此随着规格的变化，向定子绕组供给驱动功率和驱动电源装置也随之改变。另外，市场上使用的X射线管，有的情况下也可以照原样继续使用的。在这种情况下，驱动电源装置也可照原样持续地使用。

如上所说的，对于以前的X射线装置，每种X射线管的种类要使用不同规格的驱动电源装置。因此，需要各种类型的驱动电源装置，规格的统一很困难，而且这也是成本增加的原因。

另外，作为以前的X射线装置，例如说日本专利申请公报，特开2000-150193号所示的，与具有三相式旋转机构的阳极型X射线管，二相式旋转机构的阳极型X射线管等相匹配的驱动电源装置。

对于以前的X射线装置，若其中所组装的X射线管的规格不同，转子的旋转部分的构造以及旋转速度不一样，对于每种X射线管要使用不同的驱动电源装置。这样一来，驱动电源装置的规格统一就很困难，而且这也是成本增加的原因。

本发明就是要解决所述问题，目的在于提供对于不同类型的X射线管可以供给定子绕组匹配的驱动功率的X射线装置以及其驱动方法。

发明内容：

本发明的X射线装置构成如下：包括具有配置在真空外壳内的阳极型靶与前述阳极型靶机械连接并与前述阳极型靶一体转动的转子和通过轴承支持前述转子能够旋转的固定轴的旋转式阳极型X射线管；产生使得前述旋转式阳极型X射线管的前述转子旋转的旋转磁场的定子定子绕组，以及对前述定子绕组提供驱动功率的驱动电源装置。该X射线装置还具有记录对给前述定子绕组驱动电源装置进行控制的多个驱动条件的存储单元，以及从前述多个控制条件选择一个驱动条件，并使前述驱动能源装置输出和前述一个驱动条件相匹配的驱动功率的控制单元。

而且，本发明的X射线装置的驱动方法具有以下几种特征：具有从纪录供给产生旋转磁场的定子绕组的驱动功率的多个驱动条件的存储单元中选择一个驱动条件的第一步骤；根据所选定的驱动条件的控制对所述定子绕组供给驱动电力的驱动电源装置并供给所述定子绕组与驱动条件相对应的驱动功率的第二步骤；第二步骤之后，检测定子绕组的消耗消耗电流或消耗功率值的第三步骤；判定在第三步骤检测出的消耗消耗电流值或消耗功率值是否在所限定的范围之内的第四步骤；以及当第四步骤判定所述消耗消耗电流值或消耗功率值超出了所限定的范围的情况时、停止所述驱动电源装置对所述定子绕组供给驱动电力的第五步骤。

附图说明：

图1是说明本发明的实施形式用的电路构成图。

图2是说明本发明的实施形式用的电路构成图，是X射线管和驱动条件的匹配性的判定方法的说明图。

图3是说明本发明的实施形式用的特性图，是X射线管的消耗消耗电流或消耗功率的特性演示图。

图4是说明本发明的实施形式用的流程说明图，是X射线管和驱动条件的匹配性判定方法的说明图。

具体实施方式：

关于本发明的实施形式参照图1来说明。标号11是旋转式阳极型X射线管的真空外壳，图1中所示是它的一部分。真空外壳11内装有阳极型靶12，阳极型靶12和旋转支持机构13相连，利用旋转支持机构来支持并可旋转的。旋转支持机构13是由例如与阳极型靶12相连的旋转体14以及嵌入旋转体14内部空间的固定轴15等构成的。

旋转体14是由例如通过接头处等(图未显示)与阳极靶12相连的内侧旋转体14a以及与内侧旋转体14a外面连接的转子14b所构成的。固定轴15的图示下端15a是一直延伸到真空外壳11的外部，用作固定由阳极型靶12和旋转支持机构13等所构成的阳极型部分的固定部分。在旋转体14例如内侧旋转体14a部分的内表面和固定轴15外表面的结合部分设置为轴承结构的。图1是表示轴承构造的一部分，例如是由多个螺旋沟槽构成轴向的动压式滑动轴承Ra，Rb。

真空外壳11的外面设有绝缘筒16，在这个绝缘筒上固定着产生旋转磁场的定子绕组17。定子绕组17和驱动电源装置18相连。驱动电源装置18由直流电源19以及逆变器20等构成。其动作由控制装置21来控制的结构。逆变器20是由多个开关SW1-SW6构成，例如把直流电源19的直流电压变成交流电压，该交流电压作为驱动功率供给定子绕组17。

另外，控制装置21是由切换单元211，存储存储单元212，和控制单元213等构成。

切换单元211对逆变器20的开关SW1-SW6在各自规定的时刻进行开和关的控制，将直流电源19的直流电压变换为例如三相交流电压。然后，该三相交流电压加在定子绕组17各线圈上。而且，定子绕组17上所加的电压值可以通过例如开关SW1-SW6的开与关的时间的比例来进行调整。

存储储存单元212具有多个，例如说四个存储区域A-D。在每个存储区域中，存储根据X射线管的种类来控制由逆变器20供给定子绕组17的驱动功率的程序，例如与X射线管相对应的频率数和电压等驱动条件a-d。

例如在存储区域A中，存储供给一种X射线管用定子绕组的驱动功率的驱动条件a，在存储区域B中，存储供给其他种类X射线管用定子绕组的驱动功率的驱动条件b。另外，在存储区域C及D中，存储供给另外的其他种类的X射线管用定子绕组的驱动功率的驱动条件c及d。

控制单元213是由例如具有多个可以切换的双列直插开关构成的。利用多个可切换的开关的开与关的组合，从存储区域A-D中选择一个存储区域中存储的程序即驱动条件。

在上述的构造中，利用控制单元213，选择与X射线管的种类，例如其定子绕组匹配的驱动条件，例如选择存储区域A中存储的驱动条件a，将这个驱动条件a送给切换单元211。切换单元211根据驱动条件a，控制逆变器20的开关SW1-SW6的开和关，这样，从逆变器20输出与驱动条件a相对应的驱动功率，将该驱动功率供给定子绕组17。利用供给的驱动功率，定子绕组17产生旋转磁场。在该旋转磁场的作用下，旋转体14的转子14b产生旋转。然后，转子14b旋转传递给阳极型靶12，使阳极靶12旋转。

根据所述构造，在存储单元212中存储与X射线管定子绕组相匹配的多个驱动条件。因此，通过选择与X射线管的种类相应的驱动条件，能够对于不同种类的X射线管，供给与其定子绕组匹配的驱动功率。而且，在这种情况下，由于能够与多种类型X射线管相对应，因此也能够使驱动电源装置的规格统一。

但是，在所述的X射线装置的情况下，若选择错误的驱动条件，而进入X射线管种类与选择的驱动条件不匹配的工作状态，则X射线管的轴承结构有可能受到损害，或者恐怕会出现阳极型靶温度异常升高的情形。因此，在X射线装置启动的时候等情况下，需要对X射线管的种类和选择的驱动条件是否匹配做出判定。

这里，关于对X射线管的种类和选择的驱动条件是否匹配的判定方法，参照图2进行说明，图2中对于与图1对应的部分附加相同的标号，并省略部分说明。

首先，驱动电源装置18在电源接通时，利用控制装置21就会选择一种与X射线管种类相匹配的驱动条件，例如选择了驱动条件a。这时，驱动电源装置18输出与驱动条件a相对应的驱动功率，该驱动功率供给定子绕组17，而且，通过控制装置21的控制，值阈范围设定单元31将与所选择的驱动条件a对应的，具有规定范围大小的阈值供给比较部32。

然后，从驱动电源装置18的输出规定大小的基准电压，例如50v，50Hz大小的电压加在定子绕组17上有5-10秒左右的时间。

关于基准电压的大小，无论在选择哪种驱动条件的情况下都设定为相同的值、例如频率和电压相同的使得所有种类的X射线管的轴承结构等不发生损伤那样较低的值。例如设定为小于在实际操作时对被拍摄物体进行拍摄时定子绕组所加的电压值，或者设定为阳极的旋转部分不旋转的值。

然后，在加上基准电压的状态下，检测定子绕组17中流过的消耗电流I或消耗功率W，这里，例如通过检测单元33来检消耗电流I。检测出来的消耗电流值I送入比较单元32，同从阈值范围确定单元31送来的阈值相比较。

在这种情况下，定子绕组17的所加电压V和消耗电流I有图3所示的关系。图3的横轴代表定子绕组所加的电压V，纵轴代表定子绕组所通过的消耗电流I和线圈所消耗的功率W，标号A、B分别表示种类不同的A、B两种定子绕组的消耗电流特性(或消耗功率特性)的例子。

例如若X射线管的种类不同，则因其种类不同而定子绕组的绕组规格不同。因此，在对定子绕组加上频率以及大小相同的电压V的情况下，由于X射线管的种类不同，因此定子绕组的消耗电流I会不同。

例如以图3为例，当基准电压为V1时，特性A的定子绕组的消耗电流是Ia，特性B的定子绕组的消耗电流是Ib。所以，在选择特性A的定子绕组的驱动条件a时，阈值范围可以设定为例如a1-a2。在选择特性B的定子绕组的驱动条件b时，阈值范围设定为与特性A的情形不同的范围，例如与特性A的情况不相重合的大小的阈值范围b1-b2。

这里，由于选择特性A的定子绕组的驱动条件a，因此同阈值a1-a2相比较。然后，如果检测出的消耗电流是在阈值a1-a2的范围之内，就判定为定子绕组的种类选择与驱动条件相匹配。

如果是不在这个范围之内的情况下，就判定为定子绕组的种类与选择的驱动条件不匹配。这些判定结果送到控制装置21。然后，通过控制装置21的控制，停止驱动电源装置18对定子绕组17供给驱动电力。

在判定为定子绕组的种类与选择的驱动条件不匹配的情况下，例如选择其他一个驱动条件b-d，同所述方法，来判定新选择的驱动条件和定子绕组之间的匹配性。

所述的判定是说明检测定子绕组的消耗电流I的情况。但是，由于定子绕组的消耗功率W也具有与图3的消耗电流I同样的关系，因此也能够检测出消耗功率W，来判定选择的驱动条件和定子绕组之间的匹配性。

另外，在判定驱动条件和定子绕组做出匹配性的时候，利用与选择的驱动条件无关，例如说频率和大小都相同的基准电压。由于定子绕组的消耗消耗电流特性和消耗电力特性因X射线管的种类而不同，因此若以同样大小的基准电压进行判定，则容易进行匹配性的判定。

接下来，判定所述驱动条件匹配性的步骤参照图4的流程图来进行说明。

首先，通过控制单元213的操作来选择X射线管的种类(s1)，然后，接通电源(S2)。

其次，从驱动电源装置18对定子绕组17供给低电平的驱动功率(S3)(如图3所示的V1)，来判定所选择的X射线管种类与定子绕组的匹配性。

其次，检测出定子绕组的消耗电流I或消耗功率W，判定该消耗电流I或消耗功率W是否与已选定的X射线管的种类相对应的阈值范围之内(S4)。

然后，根据步骤4的判定，当消耗电流I或消耗功率W在阈值范围之内的情况下，驱动电源装置18对定子绕组17供给例如阳极型部分开始旋转所需电平的驱动功率(S5)。

还有，根据步骤4的判定，当消耗电流I或消耗功率W不在阈值范围之内的情况下，停止从驱动电源装置18对定子绕组17供给驱动功率，而且还显示所选定的X射线管种类与定子绕组不相匹配的错误情况(S6)。

根据所述构造，虽然X射线管种类有不同的情况，但是能够供给与其定子绕组匹配的驱动功率，能够使驱动电源装置的规格统一，并且还可以降低成本。

还有，X射线装置在进入对被拍摄物体进行拍摄的工作状态之前，会对所选择的驱动条件与X射线管的匹配性做出判定。这种情况下，就可以防止由于X射线管与驱动条件不匹配而造成的X射线管的轴承结构部分损害和阳极型靶的温度异常升高等情况发生。

根据本发明，能够实现对于不同种类的X射线管可以对其定子绕组供给匹配的驱动功率的X射线装置以及其驱动方法。

Claims (2)

1.一种X射线装置，具有以下特征，包括：

旋转阳极型X射线管，该射线管是由真空外壳内配置的阳极型靶，与所述阳极型靶机械连接并与所述阳极型靶成为一体的旋转的旋转体，和通过轴承支持所述旋转体能够旋转的固定轴组成；

产生使所述旋转阳极型X射线管的旋转体旋转的旋转磁场的定子绕组；

对所述定子绕组供给驱动功率的驱动电源装置，

记录对供给所述定子绕组的驱动功率进行控制的多个驱动条件的存储单元；

从所述存储单元中记录的多个所述驱动条件中选择一个驱动条件并使所述驱动电源装置输出与所述一个驱动条件相匹配的驱动功率的控制单元；

在对定子绕组中加上驱动功率的状态下，检测出所述定子绕组的消耗电流或消耗功率的检测手段；

判定该检测部所检测出的消耗电流或消耗功率值是否在所限定的范围之内的比较手段；以及

当所述消耗电流或消耗功率值不在所限定的范围的时候，停止驱动电源装置对所述定子绕组的供给功率的停止手段。

2.一种X射线装置的驱动方法，其特征在于，

所述X射线装置，包括：

旋转阳极型X射线管，该射线管是由真空外壳内配置的阳极型靶，与所述阳极型靶机械连接并与所述阳极型靶成为一体的旋转的旋转体，和通过轴承支持所述旋转体能够旋转的固定轴组成；

产生使所述旋转阳极型X射线管的旋转体旋转的旋转磁场的定子绕组；

对所述定子绕组供给驱动功率的驱动电源装置，

记录对供给所述定子绕组的驱动功率进行控制的多个驱动条件的存储单元；

从所述存储单元中记录的多个所述驱动条件中选择一个驱动条件并使所述驱动电源装置输出与所述一个驱动条件相匹配的驱动功率的控制单元；

在对定子绕组中加上驱动功率的状态下，检测出所述定子绕组的消耗电流或消耗功率的检测手段；

判定该检测部所检测出的消耗电流或消耗功率值是否在所限定的范围之内的比较手段；以及

当所述消耗电流或消耗功率值不在所限定的范围的时候，停止驱动电源装置对所述定子绕组的供给功率的停止手段，

所述X射线装置的驱动方法包括：

从纪录供给产生旋转磁场的定子绕组的驱动功率的多个驱动条件的存储单元中选择一个驱动条件的第一步骤；

根据所选定的驱动条件的控制对所述定子绕组供给驱动电力的驱动电源装置并供给所述定子绕组与驱动条件相对应的驱动功率的第二步骤；

第二步骤之后，检测定子绕组的消耗电流或消耗功率值的第三步骤；

判定在第三步骤检测出的消耗电流值或消耗功率值是否在所限定的范围之内的第四步骤；

以及当第四步骤判定所述消耗电流值或消耗功率值超出了所限定的范围的情况下，停止所述驱动电源装置对所述定子绕组供给驱动电力的第五步骤。

Images