JP2009026756A - Ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線装置の高電圧電力供給源の供給電圧を調整することを目的とする一体化した制御論理回路（２７）をその中に有するコンバータ（２６）を備えるＸ線装置（２１）を提供する。
【解決手段】この目的のために、インテリジェント電圧−電圧コンバータが、電源バッテリ（２４）とコンデンサバンク（２５）の間に配置されている。このインテリジェントコンバータは、電源バッテリの電流を必要な電流レベルに調整する際に、行われる予定の放射線検査のために発生装置へ移送される予定の最適電圧を決定することが可能である。
【選択図】図３

Description

本発明の目的は、Ｘ線装置である。本発明は、医療撮像および医療診断装置の分野において、排他的でなく特別な利点に対して適用されることができる。これらの診断装置は、Ｘ線画像取得装置である。

本発明のＸ線装置は、Ｘ線装置のための高電圧供給源の供給電圧を調整することを目的とした集積制御論理回路を備えるコンバータを有する。

今日、Ｘ線装置は、生物、特に人間の中に位置している器官の画像、または画像シークエンスを得るために使用されている。Ｘ線装置は、金属製のシースまたはケーシング内に一般に含まれるＸ線チューブを有する。この金属製のシースは、第１に、Ｘ線チューブのための電気的、熱的および機械的な保護を提供する。第２に、これは、電気的衝撃およびＸ線からオペレータを保護する。

Ｘ線装置は、Ｘ線チューブにエネルギーを供給する高電圧発生装置を有する。発生装置は、ある場合では、電力供給バッテリすなわち電源バッテリによって電力供給される。高水位発生装置が約１００キロボルトのパルスをチューブに供給するとき、電源バッテリ上に引き出される突然の電流が、一般に観測される。電源バッテリは、ほぼ瞬時にそのピーク値に到達する。この値が次に、その一定の動作値に迅速に到達するように、かなり指数的に減少する。発生装置によって与えられるパルスが終了するとき、電源バッテリが、発生装置に電力供給することを急に停止する。

したがって、電源バッテリが受ける衝撃を減少させるために、電源バッテリによって移送される電流のピーク値および実効値（二乗平均値）を減少させることが重要である。電源バッテリによって移送される電流は、発生装置によって与えられる短い高電圧パルスに対してさえも極めて高い。この電流はまた、平均出力が減少されたときでさえも、すなわち負荷サイクルまたは１／３の負荷サイクルでさえも、極めて高いままである。この負荷サイクルは、パルスの継続時間とパルスの間隔の間の比である。この負荷サイクルは、パルス自体が持続する実時間を計算するために使用される。

電源バッテリの電流のピーク値および実効値が、前記バッテリの寿命に関する情報を提供する。したがって、これらの電源バッテリ電流値は、発生装置に電力供給するために選択されるべき電源バッテリを決定することをもたらす。

極めて高レートの電源バッテリの電流によって生じる欠点を解決する古典的な解決策が存在する。この古典的な解決法では、コンデンサのバンクが、供給バッテリと並列接続される。この種の解決法の例が、図１に示されている。

図１は、電源バッテリの電流を減少させることが可能である手段を備えるＸ線装置のトポロジーの概略図を提供する。図１のＸ線装置は、発生装置２３によって電力供給されるチューブ２２を備える。この発生装置２３は、高電圧パルス、たとえば２０キロワットパルスを、チューブ２２に移送する。発生装置２３は、電源バッテリ１３によって電力供給される。電源バッテリ内の電流ピークを防止するために、コンデンサバンク１４が、電源バッテリと並列接続されている。発生装置２３からエネルギーが引き出されるとき、コンデンサバンクは、放電システムのように振る舞い、電源バッテリ１３を短絡させる。

このタイプのトポロジーによって得られた結果が、図２のグラフに示されている。図２では、２つの異なる曲線が、放射線検査中、チューブに電力供給する高電圧、および発生装置に電力供給する電源電流の、時系列での進行を示すために使用されている。

図２のｘ軸は、ミリ秒単位での時間を表している。左側のｙ軸は、キロボルト単位での高電圧を表している。右側のｙ軸は、電源バッテリによって与えられるアンペア単位での電流を示している。曲線１５は、放射線検査中、チューブに電力供給する高電圧の時系列での進行を表している。曲線１６は、放射線検査中、電源バッテリによって移送される電流の時系列での進行を表している。

ステップ１７では、高電圧発生装置が、曲線１５によって示されるように約１００キロボルトのパルスをチューブに与える。この目的のために、電源バッテリが、曲線１６に示すように、発生装置に高出力電流を与える。

示されているこのパルスは、図２の例では１０ミリ秒の幅を有し、かつステップ１８まで持続する。ステップ１７と１８間で、チューブが、発生装置によって与えられたエネルギーをＸ線強度に変換する。

ステップ１８は、発生装置によって与えられたパルスの終端をマークする。ステップ１８からステップ１９では、電源バッテリの電流が、電流が突然停止される従来技術と比較して徐々に減少される。曲線１６を見ればわかるように、電源バッテリによって移送される電流が、コンデンサバンクによってフィルタリングされる。このことが、バッテリが耐えなければならない衝撃がより少なくなるように、電流ピークを防止する。

しかし、このタイプの古典的な解決法は、このタイプの回路が単に受動的であるため、最適ではない。

本発明は、上記で言及した従来技術の問題点を克服することをまさに目的とする。この目的のために、本発明は、電圧−電圧コンバータが電源バッテリとコンデンサバンクの間に配置されるＸ線装置を提案する。このインテリジェントコンバータは、行われる予定の放射線検査と比較して、発生装置へ移送されるべき最適電圧を決定し、それと同時に、電流の必要な値で、電力供給バッテリの電流を調節することが可能である。

コンバータは、電源バッテリの電流および出力電圧の調整のためのアルゴリズムを備える、インテリジェントな埋め込み型システムを有する。このアルゴリズムは、電流の平均値を単に制限することによって、電源バッテリの電流を減少させることが可能である。この制限に影響を与えるために、本発明のアルゴリズムは、パラメータ内の考えられる任意の不明確さを考慮する。

前記コンデンサおよびコンデンサバンクの値は、パルス中、発生装置の効率的な動作を確実にするのに十分高いべきである。この目的のために、本発明のアルゴリズムは、発生装置のパルス周期中、コンデンサバンクの容量の値を減少させ、発生装置の非パルス周期中、これを増加させる。このようにして、発生装置のための最小の電圧を確実にするために、コンデンサバンクの容量が計算される。コンデンサバンクは、このようにしてエネルギーバッファとして働く。

電源バッテリのピーク値および実効値を調節するという事実は、電源バッテリ内に存在する熱のエネルギーを減少させ、したがって、この種の電源バッテリの寿命を延長させる。このことは、発生装置に電力供給するための小さいサイズの電源バッテリの選択を可能にする。

本発明のインテリジェントコンバータは、すでに使用中のチューブ上に直接、工場内で装着されてもよいし、もしくは、整流器回路およびフィルタリング回路を備える変圧器ユニット内でＸ線発生装置と一体化されてもよい。装着は、Ｘ線装置内にすでに存在している電気回路の設定も修正も必要としない。２、３本の電線が、既存の回路に追加されることになるだけである。本発明のインテリジェントコンバータは、元の電気回路を損なわない。本インテリジェント回路が、ある場合に不具合を被った場合、このことが、Ｘ線装置の使用における劣化を生じさせず、この場合、短絡される。従来技術の欠点のみがもはや解決されないだけである。

より具体的には、本発明の目的は、
Ｘ線チューブと、
チューブに高電圧を供給する発生装置と、
発生装置に電圧を供給する電源バッテリと、
バッテリと並列接続されたコンデンサバンクとを備えるＸ線装置であって、
前記方法が、
電源バッテリとコンデンサバンクの間に接続された電圧−電圧コンバータと、
コンバータを制御することが可能な制御論理回路とを備え、
制御論理回路が、電流バッテリの電流およびコンバータの出力電圧を調整および最適化するために、所定の負荷サイクルを変動させることが可能な負荷サイクルレギュレータを備える装置である。

本発明はまた、
Ｘ線装置の発生装置が、電源バッテリによってエネルギーを供給され、
Ｘ線チューブが、発生装置によってエネルギーを供給され、
コンデンサバンクが、電源バッテリと並列接続される、
本発明のＸ線装置の動作方法に関する。

前記方法は、
制御論理回路を備える電圧−電圧コンバータが、電源バッテリとコンデンサバンクの間に配置されるステップと、
負荷サイクルが、行われる予定の放射線検査に相関して事前決定されるステップであって、負荷サイクルが、発生装置のパルスの継続時間と、パルスの間隔の間の比であるステップと、
Ｘ線装置の電源バッテリの電流の設定点限界値が、決定されるステップと、
測定値が、電源バッテリの電流およびコンバータの出力電圧で作製されるステップと、
測定された電流と電流の設定点限界値の間で比較が行われるステップと、
負荷サイクルが、測定された出力電圧と比較の結果に相関して調整されるステップと、
バッテリの電流が、調整された負荷サイクルに相関して調整されるステップと、
出力電圧が、調整された電流に相関して自動的に制御されるステップとを含む方法に関する。

本発明は、以下の説明および添付の図面から、より明確に理解されよう。これらの図面は、一指摘として与えられており、本発明の範囲を限定するものではない。

好ましい実施形態では、本発明のインテリジェント電圧−電圧コンバータが、Ｘ線装置内に設置される。しかし、電源バッテリ電流の最適化、およびそれと同時に出力電圧の調整を必要とする、他のいかなる装置が設置されてもよい。

図３は、一例での、本発明のインテリジェント電圧−電圧コンバータを備えるＸ線装置の概略図を提供している。Ｘ線装置２１は、Ｘ線チューブ２２、高電圧発生装置２３およびコンピュータ（図示せず）を備える。これらの要素は、大部分の固定されたＸ線装置でのように、物理的に絶縁されてもよい。これらは、患者のベッドサイドへ移動されるように設計されたコンパクトユニットに互いに組立てられてもよい。

チューブ２２は、電子を送り出す役目をする陰極電極、およびＸ線の生成源である陽極電極を備える。チューブ２２は、電気的、熱的および機械的な保護を確実にし、それと同時に漏出放射線に対してオペレータを保護するために、シースなどの保護ケーシングによって包囲されている。

発生装置２３は、４０ｋＶから１５０キロボルトの間で調節可能な電圧を発生させる。発生装置２３は、一例では、電源バッテリ２４によって電力供給されている。電源バッテリ内の電流ピークを防止するために、装置２１は、電源バッテリ２４と並列接続されたコンデンサバンク２５を備える。電源バッテリの電流および発生装置２３へ移送される電圧を調整、制限および最適化するために、装置は、電圧−電圧コンバータ２６を備える。このコンバータ２６は、制御論理回路２０によって制御される。電圧−電圧コンバータ２６は、ブーストコンバータであってよい。コンバータがバックコンバータまたはバックブーストコンバータであってもよいことは、明らかに理解される。

コンバータ２６および制御論理回路２７の動作が、図５を参照にしてより詳細に説明される。

本発明のＸ線装置によって得られた結果が、グラフで図４に示されている。図４は、放射線検査中、チューブに電力供給する高電圧および発生装置に電力供給する電源バッテリの電流の時系列での進行の図を、２つの異なる曲線で、与えている。

図４のＸ軸は、ミリ秒単位での時間を表している。左側のｙ軸は、キロボルト単位での高電圧を表している。右側のｙ軸は、電源バッテリによって与えられるアンペア単位での電流を表している。曲線２８は、放射線検査中にチューブに電力供給する高電圧の時系列での進行の図を表している。曲線２９は、放射線検査中に電源バッテリによって移送される電流の時系列での進行を表している。

ステップ３０では、高電圧発生装置が、曲線２８によって示されるように約１００キロボルトのパルスをチューブに与える。この目的のために電源バッテリが、曲線２９に示すように、発生装置に高出力電流を与える。

この与えられたパルスは、図４の例では、１０ミリ秒の幅を有し、ステップ３１まで持続する。ステップ３０と３１の間で、チューブが、発生装置によって与えられるエネルギーをＸ線強度に変換する。

ステップ３１が、発生装置によって与えられるパルスの終端をマークする。ステップ３１からステップ３２まで、電源バッテリの電流は、電流が突然停止される、または徐々に減少される従来技術と比較して事実上一定である。

曲線２９に見られるように、電源バッテリによって移送される電流が、コンデンサバンクによってフィルタリングされ、インテリジェントコンバータによって調節される。

図５は、本発明のインテリジェントシステムを備える電圧−電圧コンバータ３４を示している。図５の例では、考慮される電圧−電圧コンバータが、バックブーストコンバータトポロジーを有する。本発明の電圧−電圧コンバータは、たとえば、ブーストコンバータやバックコンバータトポロジーなどの他のトポロジーを有してもよいことが、明らかに理解される。

コンバータ３４は、バッテリの電圧である入力電圧Ｖｅがそれに印加される入力３５を有する。コンバータ３４は、発生装置によって使用される電圧である出力電圧Ｖｓがそこで印加される、出力３６を有する。図５の例では、電圧Ｖｓは、入力３５での電圧Ｖｅよりも大きい、小さいまたはそれと等しい。

バックモードでのコンバータ３４の場合、コンバータ３４が、入力３５での電圧Ｖｅよりも低い出力３６での電圧Ｖｓを与える。ブーストモードでのコンバータ３４については、コンバータ３４は、入力３５での電圧Ｖｅよりも高い出力３６での電圧Ｖｓを与える。

コンバータ３４は、メインスイッチ３７を有する。このメインスイッチ３７は、高周波数トランジスタであってよい。メインスイッチ３７はまた、低周波数トランジスタであってもよい。図２の例では、メインスイッチ３７が、高周波数トランジスタである。このタイプのメインスイッチ３７は、出力電圧が調整されることを可能にし、電圧係数が修正されることも可能にする。メインスイッチ３７は、制御論理回路３８の命令によって周期的に切り替えられる。制御論理回路３８は、メインスイッチ３７の閉鎖および開放をそれぞれ制御するために命令Ｏ１またはＯ２をコンバータ３４へ送信する。コンバータ３４は、メインスイッチ３７と一体化されたダイオードを備えてもよい。

コンバータ３４は、メインスイッチ３７と並列であり、直列装着されたインダクタ３９および第２のスイッチ４０を備える。この第２のスイッチ４０およびこのインダクタ３９は、互いに直接接続されている。第２のスイッチ４０の開放および閉鎖は、制御論理回路３８によって制御される。制御論理回路３８は、第２のスイッチ４０の開放および閉鎖をそれぞれ命令するために、命令Ｏ３またはＯ４を送信する。

コンバータ３４は、第１のダイオード４１および第１のコンデンサ４２を有する。第１のダイオード４１および第１のコンデンサ４２は、メインスイッチ３７と並列接続されている。第１のダイオード４１は、メインスイッチ３７の終端で電圧が変換されないことを可能にする。

コンバータ３４はまた、第２のダイオード４３および第２のコンデンサ４４を有する。この第２のダイオード４３およびこの第２のコンデンサ４４は、第２のスイッチ４０と並列接続されている。第２のダイオード４３および第２のコンデンサ４４は、開放または閉鎖されているとき第２のスイッチ４０を保護するように設計されている。

コンバータ３４の構造内では、構成要素が、対応する構成要素によって代替されてもよい。同様に、他の構成要素が、説明されたコンバータ３４の構成要素の間に挿入されてもよい。

本発明では、３つのセンサが、コンバータ３４内に設置される。第１の電圧センサ４５が、入力電圧Ｖｅを測定するために入力３５と並列接続される。第２の電流センサ４６が、電源バッテリの電流を測定するために入力３５と直列接続される。第３のセンサ４７が、コンバータ３４の出力電圧を測定するために出力３６と接続される。

これら３つのセンサ４５、４６および４７によって作製された測定値が、制御論理回路３８へ送信される。制御論理回路３８はしばしば、集積回路形態で作製される。一例では、この制御論理回路は、マイクロプロセッサ４８、プログラムメモリ４９、データメモリ５０、入力インターフェイス５１および出力インターフェイス５２を備える。マイクロプロセッサ４８、プログラムメモリ４９、データメモリ５０、入力インターフェイス５１および出力インターフェイス５２は、二方向バス５３によって相互接続されている。

実用上、動作がデバイスに起因するとき、この動作は、デバイスのプログラムメモリ内に記録された命令コードによって命令されたデバイスのマイクロプロセッサによって行われる。制御論理回路３８は、このようなデバイスである。

プログラムメモリ４９は、いくつかのゾーンに分割され、各ゾーンは、デバイスの機能を達成するための命令コードに対応する。本発明の変形形態に応じて、メモリ４９は、負荷サイクルを事前決定するための命令コードを備えるゾーン５４を備える。負荷サイクルは、発生装置によって供給されるパルスの継続時間と、バスの間の間隔との間の比である。

メモリ４９は、行われる予定の放射線検査に相関しておよび負荷サイクルに相関して発生装置に印加される出力電圧Ｖｓを決定するための命令コードを備えるゾーン５５を有する。メモリ４９は、電源バッテリの電流の限界の設定点値を計算するための命令コードを備えるゾーン５６を有する。メモリ４９は、電圧および電流測定値の３つのセンサの測定を命令するための命令コードを備えるゾーン５７を有する。

メモリ４９は、測定された電流と設定点電流限界値との間の比較の結果に相関して負荷サイクルを調整するための命令コードを備えるゾーン５８を有する。メモリ４９は、調整された負荷サイクルに相関してバッテリによって移送される電流を調整するための命令コードを備えるゾーン５９を有する。メモリ４９は、調整された電流に相関して出力電圧Ｖ_Ｓの自動フィードバック制御を設定するための命令コードを備えるゾーン６０を有する。

図６は、電源バッテリの電流の調整の例の概略図を提供する。制御論理回路は、電力供給バッテリの電流の設定点限界値を計算する。好ましい実施形態では、この電流の設定点限界値は、電源バッテリの平均電流に等しい。電源バッテリの平均電流は、発生装置がパルスモードであるとき決定される。電源バッテリの平均電流は、以下の式にしたがって計算される。
電源バッテリの平均電流 ＝ （ＫＶ．ｍＡ．負荷サイクル）／η_発生装置
ここで、ＫＶは、発生装置によってＸ線チューブへ移送される高電圧であり、ｍＡは、電源バッテリの測定された電流であり、Ｖｅは、コンバータの測定された入力電圧であり、η_発生装置は、発生装置の効率である。測定されないパラメータは、行われる放射線検査に相関して決定される。

制御論理回路が、電流センサ４６によって行われた各測定値を比較器６１へ送信する。この比較器６１は、２つの入力６２および６３を有する。入力６２では、比較器は、計算された設定点電流限界値を受信し、かつ入力６３では、センサ４６によって測定された電源バッテリ電流を受信する。比較器６１は、制御論理回路のレギュレータ６４に比較の結果を送信する。

レギュレータ６４は、比較器６１の比較の結果およびを出力電圧Ｖｓの測定値を入力する。レギュレータは、電流を制限し、電圧の自動フィードバック制御を促進することが可能な新しい負荷サイクルを出力する。負荷サイクルが大きいほど、電源バッテリの電流は大きい。電源バッテリの電流は負荷サイクルの増加または減少に比例して、それぞれ増加または減少する。レギュレータ６４は、出力電圧Ｖｓを一定に保持するために負荷サイクルに影響を与える。

電源バッテリとＸ線発生装置の間での電圧−電圧コンバータの使用は、電源バッテリによって移送される電流を減少させる、または制限する。この電源バッテリ電流の減少または制限は、電圧−電圧コンバータの出力と接続されたコンデンサバンクの使用によってさらに最適化することができる。

Ｘ線装置が、１枚のみの放射線ショット（すなわち「ｒａｄショット」）を撮るとき、電圧−電圧コンバータが、コンデンサバンクを充電し、発生装置のパルス中、それを目標電圧Ｖｓに保持しようとする。患者のＸ線への曝露中のコンデンサバンクの充電は、患者のＸ線への曝露時間を延長する。チューブへの電力供給は、発生装置のパルス後も、コンデンサ内に保管されたエネルギーが尽きるまで、または電圧が、要求された曝露を行うためにもはや十分でなくなるまで持続する。本発明のアルゴリズムは、電源バッテリの電流を電源バッテリからの許容可能な値に制限する。本発明の電流制限を有する電源バッテリは、ピーク電流を移送できない。

Ｘ線装置が、連続した放射線ショット（すなわち、シネマショット）を撮るとき、本発明のアルゴリズムは、発生装置の出力での電源バッテリの消費電流の制限に適応する。患者に適用されるプロトコルの知識によると、電圧−電圧コンバータが、コンデンサバンク内に保管されたエネルギーを使用する際に電源バッテリの電流を最適化する。このエネルギーは、平均出力値よりも大きい瞬時出力値を有する期間の間保管される。

図７は、本発明のインテリジェントコンバータを使用するＸ線装置での、放射線検査中のチューブに電力供給する高電圧、発生装置に電力供給する電圧、負荷サイクル、電源バッテリの平均電流の時系列での進行を示すグラフである。

チューブに電力供給する高電圧の時系列での進行が、図７のグラフで曲線６５によって表されている。曲線６５は、ｘ軸がミリ秒単位の時間に、ｙ軸がキロボルト単位での高電圧に対応するところのデカルト基準座標系で表されている。

負荷サイクルの時系列での進行が、曲線６６によって図７にグラフに表されている。曲線６６は、ｘ軸がミリ秒単位の時間に、およびｙ軸が負荷サイクルに対応するところのデカルト基準座標系で表されている。

電源バッテリの平均電流の時系列での進行が、図７のグラフに曲線６７によって表されている。曲線６７は、ｘ軸がミリ秒単位の時間に、およびｙ軸がアンペア単位での電源バッテリの平均電流に対応するところのデカルト基準座標系で表されている。

発生装置に電力供給する電圧の時系列での進行が、図７のグラフに曲線６８によって表されている。曲線６８は、ｘ軸がミリ秒単位の時間に、およびｙ軸が電圧に対応するところのデカルト参照座標系で表されている。

ステップＴ０では、発生装置に対して与えられる出力電圧Ｖｓは、最適である。これは、ある例、すなわち図７の例では、約５００Ｖに等しい。電源バッテリの平均電流は、ゼロに等しく、かつ負荷サイクルは、事前決定されている。これは、一例では、１／３に等しくてもよい。ステップＴ０では、発生装置は、動作モードにある。

ステップＴ１では、発生装置が、たとえば１００キロボルトに等しいパルスをＸ線チューブに与える。出力電圧Ｖｓは、減少する。制御論理回路は、出力電圧Ｖｓを最適なレベルに再設定するために電源バッテリの電流を増加させる。この目的のために、電源バッテリが、極めて短い構成時間で電源バッテリの電流の限界の設定点値に到達する電流を発生装置に与える。電流の限界の設定点値は、従来技術でのように構成要素に相関してではなく、制御論理回路によって計算された電源バッテリの電流の平均値に相関して決定される。

ステップＴ２では、制御論理回路が、電流が限界の設定点値を超えないように電流を調整するために新しい負荷サイクルを決定する。電源バッテリの電流および出力電圧の測定値が、制御論理回路が新しい負荷サイクルを決定することを可能にする。図７の例では、限界の設定点値が、約５０アンペアに等しい。

制御論理回路が、電流に相関して負荷サイクルを増加させる。しかし、いったん電源バッテリの電流が設定点限界値に到達すると、制御論理回路が、電流を調整するために負荷サイクルを制限する。

ステップＴ３が、１０ミリ秒持続するパルスの終端をマークする。出力電圧Ｖｓが、増加する。電源バッテリの電流が、負荷サイクルによって制限される。

ステップＴ４では、出力電圧Ｖｓが、その最適値に到達する。ステップＴ５では、電源バッテリの電流は、ゼロ値に到達するように減少する。同様に、負荷サイクルは、ステップＴ５では、その初期値に到達するように減少する。

ステップＴ６は、発生装置によってＸ線チューブに与えられる新しいパルスの始点をマークする。出力電圧Ｖｓは、減少する。電源バッテリが、発生装置に電流を与え、電流は、極めて短い構成時間で、電源バッテリの電流の設定点限界値に到達する。

ステップＴ７では、制御論理回路が、電流が設定点限界値を超えないように電流を調整するために、新しい負荷サイクルを決定する。ステップＴ８は、１０ミリ秒持続するパルスの終端をマークする。出力電圧Ｖｓは、増加する。電源バッテリの電流が、負荷サイクルによって制限される。

いかなる理由でも、電源バッテリの電流が、ステップＴ９とステップＴ１０の間で示すように増加するとき、制御論理回路が、電源バッテリの電流を設定点限界値に等しい値に再設定することが可能である新しい負荷サイクルを決定する。この場合の制御論理回路は、負荷サイクルの値を増加させる。

いかなる理由でも、電源バッテリの電流が、ステップＴ９とステップＴ１０の間で示すように、減少するとき、制御論理回路が、電源バッテリの電流を設定点限界値に等しい値に再設定することが可能である新しい負荷サイクルを決定する。この場合の制御論理回路は、負荷サイクルの値を減少させる。

ステップＴ１１では、出力電圧Ｖｓが、その最適値に到達する。電源バッテリの電流が、ゼロ値に到達するように減少する。同様に、負荷サイクルが、その初期値に到達するように減少する。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

既に説明された、電源バッテリの電流を減少させることが可能な手段を備えるＸ線装置の従来技術のトポロジーの概略図である。 既に説明された、図１の装置による放射線検査中、発生装置に供給される高電圧および電源バッテリの電流の時系列での進行を示す、２つのグラフである。 本発明の改良型の手段を備えるＸ線装置のトポロジーの概略図である。 図３の装置による放射線検査中、発生装置に供給される高電圧および電源バッテリの電流の時系列での進行を示す、２つのグラフである。 本発明の改良型の手段を備える電圧−電圧コンバータの図である。 本発明による電源バッテリの電流の調整の例の概略図である。 本発明によるＸ線装置の動作のステップを示す図である。

符号の説明

１１ チューブ
１２ 発生装置
１３ バッテリ
１４ コンデンサバンク
１５、１６ 曲線
１７〜１９ ステップ
２０、２７、３８ 制御論理回路
２１ Ｘ線装置
２２ チューブ
２３ 発生装置
２４ バッテリ
２５ コンデンサバンク
２６、３４ 電圧−電圧コンバータ
２８、２９ 曲線
３０〜３２ ステップ
３５ 入力
３６ 出力
３７ メインスイッチ
３９ インダクタ
４０ 第２のスイッチ
４１ 第１のダイオード
４２ 第１のコンデンサ
４３ 第２のダイオード
４４ 第２のコンデンサ
４５ 第１の電圧センサ
４６ 第２の電流センサ
４７ 第３のセンサ
４８ マイクロプロセッサ
４９ プログラムメモリ
５０ データメモリ
５１ 入力インターフェイス
５２ 出力インターフェイス
５３ 二方向バス
５４〜６０ ゾーン
６１ 比較器
６２、６３ ２つの入力
６４ レギュレータ
６５〜６８ 曲線
Ｖｅ 入力電圧
Ｖｓ 出力電圧
Ｏ１またはＯ２ 命令
Ｏ３またはＯ４ 命令
Ｔ０〜Ｔ１１ ステップ

Claims (9)

1. Ｘ線チューブと、
   前記チューブに高電圧を供給する発生装置と、
   前記発生装置に電圧を供給する電源バッテリと、
   前記電源バッテリと並列接続されたコンデンサバンクとを備えるＸ線装置であって、
   前記方法が、
   前記電源バッテリと前記コンデンサバンクの間に接続された電圧−電圧コンバータと、
   前記コンバータを制御することが可能な制御論理回路とを備え、
   前記制御論理回路が、前記電流バッテリの電流および前記コンバータの出力電圧を調整および最適化するために、所定の負荷サイクルを変動させることが可能な負荷サイクルレギュレータを備える、装置。
2. 前記コンバータが、
   入力電圧Ｖｅを測定するために前記コンバータの入力と並列接続された第１の電圧センサと、
   前記電源バッテリの前記電流を測定するために、前記コンバータの前記入力と直列接続された第２の電流センサと、
   前記コンバータの前記出力電圧を測定するために、前記コンバータの出力と接続された第３のセンサとを備え、
   これら３つのセンサによって作製された測定値が、前記制御論理回路へ送信される、請求項１記載の装置。
3. 前記制御論理回路が、電流比較器を有し、
   前記電流比較器が、２つの入力、すなわち前記電源バッテリの設定点電流限界値を受ける第１の入力、および、前記コンバータの前記入力と直列接続された前記第２の電流センサによって作製された前記電源バッテリの前記電流の前記測定値を受ける第２の入力を有し、
   前記比較器が、前記負荷サイクルレギュレータの入力と接続された出力を有する、請求項２記載の装置。
4. 前記レギュレータが、前記コンバータの前記出力電圧を測定するために前記第３のセンサから前記測定値を受けることが可能な別の入力を有し、
   前記レギュレータが、このコンバータに調節された負荷サイクルを与えることが可能な、前記コンバータと接続された出力を有する、請求項２記載の装置。
5. 前記設定点電流限界値が、前記電源バッテリの前記電流の平均値である請求項３記載の装置。
6. 前記電圧−電圧コンバータが、ブーストコンバータまたはバックコンバータまたはバック−ブーストコンバータである、請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置。
7. 前記制御論理回路が前記コンバータと一体化された回路の形態で作製されている、請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置。
8. 前記Ｘ線装置の発生装置が、電源バッテリによってエネルギーを供給され、
   Ｘ線チューブが、前記発生装置によってエネルギーを供給され、
   コンデンサバンクが、前記電源バッテリと並列接続される、
   請求項１乃至７のいずれか１項記載のＸ線装置の動作方法であって、
   前記方法が、
   制御論理回路を備える電圧−電圧コンバータが、前記電源バッテリと前記コンデンサバンクの間に配置されるステップと、
   負荷サイクルが、行われる予定の放射線検査に相関して事前決定されるステップであって、前記負荷サイクルが、前記発生装置のパルスの継続時間と、前記パルスの間隔の間の比であるステップと、
   前記Ｘ線装置の前記電源バッテリの前記電流の設定点限界値が、決定されるステップと、
   測定値が、前記電源バッテリの前記電流および前記コンバータの前記出力電圧で作製されるステップと、
   前記測定された電流と前記電流の前記設定点限界値の間で比較が行われるステップと、
   前記負荷サイクルが、前記測定された出力電圧と前記比較の前記結果に相関して調整されるステップと、
   前記バッテリの前記電流が、前記調整された負荷サイクルに相関して調整されるステップと、
   前記出力電圧が、前記調整された電流に相関して自動的に制御されるステップとを含む方法。
9. 前記設定点電流限界値が、以下の式
   電源バッテリの平均電流 ＝ （ＫＶ．ｍＡ．負荷サイクル）／η_発生装置
   であって、ここでＫＶは、前記発生装置によって前記Ｘ線チューブへ与えられる高電圧、ｍＡは、前記電源バッテリの測定された電流、Ｖｅは、前記コンバータの測定された入力電圧、およびη_発生装置は、前記発生装置の効率である式、
   に従って決定される前記電源バッテリの前記電流の平均値である、請求項８記載の方法。

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