JP2018020090A - モバイルｘ線装置 - Google Patents

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明濟 金
Myeong-Je Kim
明濟 金
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Abstract

【課題】リチウムイオンバッテリを使用したモバイルＸ線装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線を照射するＸ線照射部３０５と、Ｘ線照射部を制御する制御部３１０と、リチウムイオンバッテリ３２２を介して、Ｘ線照射部及び制御部に動作電源を供給し、Ｘ線照射部によるＸ線照射時に発生する過電流を制御する電源部３２０を有し、電源部は、動作電源を供給するために、リチウムイオンバッテリに連結され、過電流を制御する放電ＦＥＴと、充電部３３０からリチウムイオンバッテリを充電するためにリチウムイオンバッテリに連結される充電ＦＥＴとを含み、放電ＦＥＴは、複数のＦＥＴが並列に構成されたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、リチウムイオンバッテリを含むＸ線装置に関する。
Ｘ線（Ｘ−ray）とは、一般的に、０．０１〜１００Åの波長を有する電磁波（electromagnetic wave）であり、物体を透過する性質を有しており、生体内部を撮影する医療装備や、一般産業の非破壊検査装備などに一般的に汎用される。
Ｘ線を利用するＸ線装置は、Ｘ線ソースから放出されたＸ線を対象体に透過させ、透過されたＸ線の強度差をＸ線ディテクタで検出し、対象体に係わるＸ線映像を獲得することができる。Ｘ線映像によって対象体の内部構造を把握し、対象体を診断することができる。Ｘ線装置は、対象体の密度、対象体を構成する原子の原子番号によって、Ｘ線の透過率が異なる原理を利用し、対象体の内部構造を簡便に把握することができるという長所がある。Ｘ線の波長が短ければ、透過率が高くなり、画面が鮮明に（bright）なる。
本発明が解決しようとする課題は、リチウムイオンバッテリを含むモバイルＸ線装置を提供することである。
第１側面によるモバイルＸ線装置は、Ｘ線照射部と、Ｘ線照射部を制御する制御部と、リチウムイオンバッテリを介して、Ｘ線照射部及び制御部に動作電源を供給し、Ｘ線照射部によるＸ線照射時に発生する過電流を制御する電源部と、電源部を充電する充電部と、を含んでもよい。
また、該電源部は、電源部の状態を検出し、電源部の動作を制御するＢＭＳ（battery management system）と、過電流を制御するための、複数のＦＥＴ（field effect transistor）が並列に構成された放電ＦＥＴと、充電ＦＥＴと、を含んでもよい。
また、放電ＦＥＴ及び充電ＦＥＴは、リチウムイオンバッテリが放電または充電される場合、放電電流または充電電流の経路を制御することができる。
また、ＢＭＳは、電源部の状態を検出し、放電ＦＥＴ及び充電ＦＥＴをオン／オフ（on/off）にし、充電経路及び放電経路を制御することができる。
また、ＢＭＳは、過放電状態、過電流状態、過熱状態、及びリチウムイオンバッテリのセル間アンバランシング（unbalancing）状態のうち少なくとも一つに係わる保護回路の動作を制御することができる。
また、該電源部は、大容量電流感知センサ及び小容量電流感知センサをさらに含み、該ＢＭＳは、Ｘ線照射部によるＸ線照射時、大容量電流感知センサを活性化させ、過電流を感知することができる。
また、該モバイルＸ線装置は、充電電流を感知するために、充電部の出力端側に位置する電流感知センサをさらに含んでもよい。
また、該制御部、該電源部及び該充電部のそれぞれは、互いに異なるモジュールから構成されてもよい。
また、該電源部は、該電源部内の温度を検出する温度センサを含み、該制御部は、温度センサによって検出される温度に係わる情報を直接モニタリングすることができる。
また、該電源部及び該充電部のそれぞれは、該制御部において直接制御可能なインタラプトピン（interrupt pin）を含み、該制御部は、インタラプトピンを介して、該電源部及び該制御部のそれぞれをオフ（off）にする。
また、該充電部は、送信モジュール及び受信モジュールから構成された無線充電システムでもある。
また、該充電部は、外部から無線で電力を受信し、受信された電力に基づいて、該電源部を充電することができる。
また、該充電部は、充電電流が所定の基準値より小さい低電流状態が一定時間維持される場合、該電源部に対する充電を中断することができる。
また、該充電部は、該リチウムイオンバッテリの電圧が所定の基準値より小さくなる場合、該電源部に対する充電を再開することができる。
モバイルＸ線装置で具現されるＸ線装置を図示した外観図である。 Ｘ線ディテクタの外観図である。 一実施形態によるＸ線装置を図示する図面である。 一実施形態によるＸ線装置を図示する図面である。 リチウムイオンバッテリが放電される一実施形態を示す図面である。 リチウムイオンバッテリが充電される一実施形態を示す図面である。 一実施形態によるＸ線装置を図示する図面である。 一実施形態によるＸ線装置を図示する図面である。 一実施形態による充電部を図示する図面である。 リチウムイオンバッテリを充電する動作の一実施形態を示す図面である。 充電部が低電流状態を感知する一実施形態を示す図面である。
本明細書は、本発明の権利範囲を明確にし、本発明が属する技術分野で当業者が本発明を実施することができるように、本発明の原理について説明し、実施形態を開示する。開示された実施形態は、多様な形態に具現される。
明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を指す。本明細書が、実施形態の全ての要素について説明するものではなく、本発明が属する技術分野において、一般的な内容、または実施形態間で重複する内容は省略する。明細書で使用される「部」（part，portion）という用語は、ソフトウェアまたはハードウェアでもって具現され、実施形態によって、複数の「部」が１つの要素（unit，element）として具現されたり、１つの「部」が複数の要素を含んだりすることも可能である。以下、添付された図面を参照し、本発明の作用原理及び実施形態について説明する。
本明細書において映像は、磁気共鳴映像（ＭＲＩ：magnetic resonance imaging）装置、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：computed tomography）装置、超音波撮影装置またはレントゲン撮影装置のような医療映像装置によって獲得された医療映像を含む。
本明細書において「対象体（object）」は、撮影の対象になるものであり、人、動物、またはその一部を含んでもよい。例えば、該対象体は、身体の一部（臓器または器官（organ）など）またはファントム（phantom）などを含んでもよい。
図１は、モバイルＸ線装置で具現されるＸ線装置を図示した外観図である。
図１を参照すれば、Ｘ線装置１００は、Ｘ線を発生させて照射するＸ線照射部１１０、ユーザから命令を入力される入力部１５１、ユーザに情報を提供するディスプレイ部１５２、入力された命令によって、モバイルＸ線装置１００を制御する制御部１２０、及び外部機器と通信する通信部１４０を含む。
Ｘ線照射部１１０は、Ｘ線を発生させるＸ線ソースと、Ｘ線ソースから発生するＸ線の照射領域を調節するコリメータ（collimator）と、を具備することができる。
Ｘ線装置１００がモバイルＸ線装置として具現される場合には、Ｘ線照射部１１０が連結された本体１０１が自由に移動可能であり、Ｘ線照射部１１０と本体１０１とを連結するアーム１０３も、回転及び直線移動が可能であるために、Ｘ線照射部１１０を三次元空間上で自由に移動させることができる。
入力部１５１は、撮影プロトコル、撮影条件、撮影タイミング、Ｘ線照射部１１０の位置制御などのための命令を入力される。入力部１５１は、キーボード、マウス、タッチスクリーン、音声認識機などを含んでもよい。
ディスプレイ部１５２は、ユーザの入力をガイドするための画面、Ｘ線映像、Ｘ線装置１００の状態を示す画面などを表示することができる。
制御部１２０は、ユーザから入力された制御命令によって、Ｘ線照射部１１０の撮影タイミング、撮影条件などを制御することができ、Ｘ線ディテクタ２００から受信されたイメージデータを利用して、医療イメージを生成することができる。また、制御部１２０は、撮影プロトコル及び対象体（Ｐ）の位置によって、Ｘ線照射部１１０の位置や姿勢を制御することもできる。
制御部１２０は、前述の動作、及び後述する動作を遂行するプログラムが保存されたメモリ、並びに保存されたプログラムを実行するプロセッサを含んでもよい。制御部１２０は、単一プロセッサを含み、複数のプロセッサを含んでもよいが、後者の場合には、複数のプロセッサが１つのチップ上に集積されもし、物理的に分離されもする。
本体１０１には、Ｘ線ディテクタ２００を保管する保管部１０５が設けられる。また、保管部１０５内部には、Ｘ線ディテクタ２００を充電することができる充電端子が設けられ、Ｘ線ディテクタ２００を保管しながら、充電まで共に行うことができる。
入力部１５１、ディスプレイ部１５２、制御部１２０及び通信部１４０は、本体１０１に設けられ、Ｘ線ディテクタ２００が獲得したイメージデータは、本体１０１に伝送されて映像処理を経た後、ディスプレイ部１５２に表示されるか、あるいは通信部１４０を介して外部の装置に伝送される。
また、制御部１２０及び通信部１４０は、本体１０１と別途にも設けられ、制御部１２０及び通信部１４０の構成要素のうち一部だけ本体１０１にも設けられる。
Ｘ線装置１００は、通信部１４０を介して、外部装置（例えば、外部のサーバ３１、医療装置３２及び携帯用端末３３（スマートフォン、タブレットＰＣ（personal computer）、ウェアラブル機器など））と連結され、データを送受信することができる。
通信部１４０は、外部装置との通信を可能にする１以上の構成要素を含み、例えば、近距離通信モジュール、有線通信モジュール及び無線通信モジュールのうち少なくとも一つを含んでもよい。
または、通信部１４０が外部装置から制御信号を受信し、受信された制御信号を制御部１２０に伝達し、制御部１２０をして、受信された制御信号により、Ｘ線装置１００を制御させることも可能である。
また、制御部１２０は、通信部１４０を介して、外部装置に制御信号を送信することにより、外部装置を制御部の制御信号によって制御することも可能である。例えば、外部装置は、通信部１４０を介して受信された制御部１２０の制御信号によって、外部装置のデータを処理することができる。
また、通信部１４０は、Ｘ線装置１００の構成要素間において、通信を可能にする内部通信モジュールをさらに含んでもよい。該外部装置には、Ｘ線装置１００を制御することができるプログラムがインストールされるが、該プログラムは、制御部１２０の動作のうち一部または全部を遂行する命令語を含んでもよい。
該プログラムは、携帯用端末３３にあらかじめインストールされもし、携帯用端末３３のユーザが、アプリケーションを提供するサーバからプログラムをダウンローディングしてインストールすることも可能である。該アプリケーションを提供するサーバには、当該プログラムが保存された記録媒体が含まれもする。
また、通信部１４０は、Ｘ線装置１００の構成要素間において通信を可能にする内部通信モジュールをさらに含んでもよい。
図２は、Ｘ線ディテクタの外観図である。
前述のように、Ｘ線装置１００に使用されるＸ線ディテクタ２００は、携帯用Ｘ線ディテクタとして具現される。この場合、Ｘ線ディテクタ２００は、電源を供給するバッテリを含んで無線で動作も行い、図２に図示されているように、充電ポート２０１が別途の電源供給部とケーブルＣによって連結されて動作することもできる。
Ｘ線ディテクタ２００の外観を形成するケース２０３の内部には、Ｘ線を検出してイメージデータに変換する検出素子、イメージデータを、一時的または非一時的に保存するメモリ、Ｘ線装置１００から制御信号を受信したり、Ｘ線装置１００にイメージデータを送信する通信モジュール、及びバッテリが設けられる。また、該メモリには、ディテクタのイメージ補正情報、及びＸ線ディテクタ２００の固有識別情報が保存され、Ｘ線装置１００と通信するとき、保存された識別情報を共に伝送することができる。
図３は、一実施形態によるＸ線装置を図示している。
Ｘ線装置１００は、Ｘ線照射部３０５、制御部３１０、リチウムイオンバッテリ３２２を含む電源部３２０、及び充電部３３０を含んでもよい。図３に図示されたＸ線装置は、図１のようにモバイルＸ線装置としても具現され、本実施形態と係わる構成要素だけが図示されている。従って、図３に図示された構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれもすることは、本実施形態に係わる技術分野で当業者であるならば、理解することができるであろう。
Ｘ線照射部３０５は、図１のＸ線照射部１１０に係わる内容を含んでもよいが、重複内容については省略する。また、制御部３１０は、図１の制御部１２０に係わる内容を含んでもよいが、重複内容については省略する。
電源部３２０は、リチウムイオンバッテリ３２２を介して、Ｘ線照射部３０５及び制御部３１０に動作電源を供給することができる。また、電源部３２０は、リチウムイオンバッテリ３２２を介して、Ｘ線装置１００において動作電源を必要とする各構成要素に、動作電源を供給することができる。例えば、電源部３２０は、リチウムイオンバッテリ３２２を介して、Ｘ線装置１００の入力部１５１、ディスプレイ部１５２及び通信部１４０に動作電源を供給することができる。
電源部３２０は、Ｘ線照射部３０５によって、Ｘ線照射時に発生する過電流を制御することができる。言い換えれば、Ｘ線照射部３０５がＸ線を照射することにより、電源部３２０においては、平素の使用電流よりもさらに高い電流である過電流が流れ、そのとき、電源部３２０は、過電流を制御することができる。一実施形態によって、電源部３２０は、並列に構成された放電用ＦＥＴ（field effect transistor）及び充電用ＦＥＴを含む回路を構成し、過電流を制御することができる。他の実施形態によって、電源部３２０は、放電する電流量を測定するための互いに異なる容量の電流感知センサを含む回路を構成し、過電流を制御することができる。
充電部３３０は、電源部３２０を充電することができる。さらに具体的には、充電部３３０は、電源部３２０のリチウムイオンバッテリ３２２が充電されるように、充電電源を供給することができる。このとき、充電電源は、充電部３３０が生成する電源を意味する。一実施形態によって、充電部３３０は、外部の電源供給部と結合されるように構成され、電源供給部から電源を伝達される。次に、充電部３３０は、伝達された電源を、ユーザの入力、または装置内部の演算によって制御し、リチウムイオンバッテリ３２２に充電電源を供給することができる。
電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれは、互いに通信することができる通信インターフェースを含んでもよい。例えば、電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれは、通信インターフェースを介して、互いにＣＡＮ（controller area network）通信を行うことができる。
また、電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれは、互いに別個のモジュール化単位で構成される。電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれが互いに異なるモジュール化単位で構成されることにより、制御部３１０は、高電圧を直接モニタリングする必要がないので、制御部３１０内に、高電圧回路を構成する必要がなく、結果として、高電圧回路による危険要素を減らし、安定性の側面で効果的である。また、電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれが、互いに異なるモジュール化単位として構成されることにより、電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれが、互いに異なるモバイルＸ線装置でも使用されるので、共用プラットホーム設計が可能である。また、電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれが、互いに異なるモジュール化単位で構成されることにより、電源部３２０、充電部３３０及び制御部３１０のそれぞれに、シールドケース（shield case）を適用し、相互間で発生しうるＥＭＩ（electromagnetic interference）／ＥＭＣ（electromagnetic compatibility）ノイズを防止することができる。
図４は、一実施形態によるＸ線装置を図示している。
電源部３２０は、リチウムイオンバッテリ３２２、ＢＭＳ（battery management system）４１０、放電ＦＥＴ ４３０及び充電ＦＥＴ ４４０を含んでもよい。図４に図示された電源部３２０は、本実施形態に係わる構成要素だけが図示されている。従って、図４に図示された構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれてもよいということは、本実施形態に係わる技術分野で当業者であるならば、理解することができるであろう。
リチウムイオンバッテリ３２２は、二次電池の一種であり、複数のバッテリセルが連結されて結合された構造によって構成される。例えば、リチウムイオンバッテリ３２２は、８８個の直列結合、及び４個の並列結合によって構成され、総３５２個のセルによって構成される。
ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の電圧、温度などの状態を検出することができる。一例によれば、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の電圧及びバッテリセル温度をモニタリングすることができるバッテリスタックモニタ（battery stack monitor）という回路を含んでもよい。ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の状態を基に、電源部３２０を制御して管理することができる。また、ＢＭＳ ４１０は、充電ＦＥＴ ４４０及び放電ＦＥＴ ４３０のオン／オフ（on／off）を制御し、充電経路及び放電経路を制御することができる。
また、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の状態を基に、保護回路を動作させることができる。言い換えれば、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の状態を基に、リチウムイオンバッテリ３２２の危険状態を防止すべく、保護回路を動作させることができる。具体的には、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の状態を基に、過放電状態、過電流状態、過熱状態、及びバッテリセル間アンバランシング（unbalancing）状態のうち少なくとも一つに係わる保護回路を動作させることができる。
ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の電圧が基準値より低くなる過放電状態である場合、保護回路を動作させることができる。例えば、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の電圧が２７５Ｖ以下に落ちる場合、シャットダウン回路を動作させ、ＢＭＳ ４１０が自体的にオフになる。また、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の電流が基準値より高くなる過電流状態である場合、保護回路を動作させることができる。例えば、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の電流が４０Ａ以上である場合、シャットダウン回路を動作させ、ＢＭＳ ４１０が自体的にリセット（reset）される。ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の温度が基準値より高くなる過熱状態である場合、保護回路を動作させることができる。例えば、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の温度が７０℃以上である場合、保護回路を動作させ、充電経路及び放電経路を遮断することができる。ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２が、セル間アンバランシング状態である場合、保護回路を動作させることができる。例えば、ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２のセルの間電圧差が０．５Ｖ以上である状態で１０秒以上持続され場合、シャットダウン回路を動作させ、ＢＭＳ ４１０が自体的にオフになる。
ＢＭＳ ４１０は、通信インターフェースを介して、制御部３１０と通信することができ、一例として、通信インターフェースを介して、互いにＣＡＮ通信を行うことができる。また、充電部３３０は、制御部３１０と通信することができ、一例として、通信インターフェースを介して、互いにＣＡＮ通信を行うことができる。また、ＢＭＳ ４１０は、制御部３１０を含むＸ線装置１００の各構成要素に、ＤＣ（direct current）電源を供給することができる。
放電ＦＥＴ ４３０は、複数のＦＥＴが並列に構成される。Ｘ線照射部３０５によるＸ線照射時、過電流が電源部３２０内に流れることがあるので、放電ＦＥＴ ４３０は、所定容量のＦＥＴが並列に構成される。すなわち、所定容量のＦＥＴが並列に連結され、放電ＦＥＴ ４３０の電流許容容量が増大される。例えば、Ｘ線照射部３０５によるＸ線照射時、３００Ａ以上の過電流が電源部３２０内に流れることがあるので、３００Ａ以上の過電流に耐えられるように、放電ＦＥＴ ４３０は、４個の１００Ａ容量のＦＥＴが並列に連結されるように構成される。
放電ＦＥＴ ４３０及び充電ＦＥＴ ４４０は、一例により、ＮチャネルのＦＥＴとして構成される。
放電ＦＥＴ ４３０及び充電ＦＥＴ ４４０は、リチウムイオンバッテリ３２２が充放電される場合、放電電流または充電電流の経路を制御することができる。一実施形態により、リチウムイオンバッテリ３２２が放電される場合、充電ＦＥＴ ４４０は、オフになり、放電ＦＥＴ ４３０を介した放電電流ループ（loop）が形成される。他の実施形態により、リチウムイオンバッテリ３２２が充電される場合、放電ＦＥＴ ４３０は、オフになり、放電ＦＥＴ ４３０のボディダイオード（body diode）、及び充電ＦＥＴ ４４０を介した充電電流ループ（loop）が形成される。また、リチウムイオンバッテリ３２２は、放電ＦＥＴ ４３０及び充電ＦＥＴ ４４０を介して、放電または充電が同時に行われもする。
また、リチウムイオンバッテリ３３２から電源を供給されるロード（load）４０６が、制御部３１０及びＸ線照射部３０５を含むように図示されているが、ロード４０６は、Ｘ線装置１００において電源を必要とする各構成要素をさらに含んでもよい。
図５は、リチウムイオンバッテリが放電される一実施形態を示している。
リチウムイオンバッテリ３２２が放電される場合、充電ＦＥＴ ４４０のソース（Ｓ）電圧がドレイン（Ｄ）電圧より高く、充電ＦＥＴ ４４０は、オフになる。また、リチウムイオンバッテリ３２２が放電される場合、放電ＦＥＴ ４３０のドレイン（Ｄ）電圧がソース（Ｓ）電圧より高く、放電ＦＥＴ ４３０は、オンになる。
従って、図５に図示されているように、放電電流が、ロード４０６、放電ＦＥＴ ４３０及びリチウムイオンバッテリ３２２を通過する時計回り方向への放電電流ループが形成される。また、充電ＦＥＴ ４４０がオフになっても、リチウムイオンバッテリ３２２の放電は、正常に動作することができる。
図６は、リチウムイオンバッテリが充電される一実施形態を示している。
リチウムイオンバッテリ３２２が充電される場合、放電ＦＥＴ ４３０のソース（Ｓ）電圧がドレイン（Ｄ）電圧より高く、放電ＦＥＴ ４３０は、オフになる。放電ＦＥＴ ４３０がオフになるので、放電ＦＥＴ ４３０のボディダイオードに充電電流が流れる。また、リチウムイオンバッテリ３２２が充電される場合、充電ＦＥＴ ４４０のドレイン（Ｄ）電圧がソース（Ｓ）電圧より高く、充電ＦＥＴ ４４０は、オンになる。
従って、図６に図示されているように、充電電流が、充電部３３０、リチウムイオンバッテリ３２２、放電ＦＥＴ ４３０のボディダイオード及び充電ＦＥＴ ４４０を通過する反時計回り方向への放電電流ループが形成される。また、放電ＦＥＴ ４３０がオフになっても、リチウムイオンバッテリ３２２の充電は、正常に動作することができる。
図７は、一実施形態によるＸ線装置を図示している。
電源部３２０は、リチウムイオンバッテリ３２２、ＢＭＳ ４１０、放電ＦＥＴ ４３０、充電ＦＥＴ ４４０、シャットダウン回路（shutdown circuit）７１０、小容量電流感知センサ７３０、大容量電流感知センサ７４０、ＤＣ−ＤＣコンバータ７２０及びヒューズ７６０を含んでもよい。また、Ｘ線装置１００は、充電電流感知センサ７５０を含んでもよい。リチウムイオンバッテリ３２２、ＢＭＳ ４１０、放電ＦＥＴ ４３０及び充電ＦＥＴ ４４０は、図４のリチウムイオンバッテリ３２２、ＢＭＳ ４１０、放電ＦＥＴ ４３０及び充電ＦＥＴ ４４０と対応するので、重複説明は省略する。
ＢＭＳ ４１０は、互いに異なる容量の電流感知センサ７３０，７４０を利用して、リチウムイオンバッテリ３２２の電流を感知することができる。ＢＭＳ ４１０は、小容量電流感知センサ７３０を利用して、リチウムイオンバッテリ３２２に流れる電流を感知することができ、リチウムイオンバッテリ３２２に過電流が流れる場合、ＢＭＳ ４１０は、大容量電流感知センサ７４０を利用して、リチウムイオンバッテリ３２２に流れる過電流を感知することができる。
まず、ＢＭＳ ４１０は、小容量電流感知センサ７３０を活性化させ、大容量電流感知センサ７４０を非活性化させ、小容量電流感知センサ７３０を利用して、リチウムイオンバッテリ３２２に流れる電流を感知することができる。次に、Ｘ線照射部３０５がＸ線を照射する場合、ＢＭＳ ４１０は、小容量電流感知センサ７３０を非活性化させ、大容量電流感知センサ７４０を活性化させ、大容量電流感知センサ７４０を利用して、Ｘ線照射時に発生する過電流を感知することができる。次に、Ｘ線の照射が完了する場合、ＢＭＳ ４１０は、大容量電流感知センサ７４０を非活性化させ、小容量電流感知センサ７３０を活性化させ、小容量電流感知センサ７３０を利用して、リチウムイオンバッテリ３２２に流れる電流を感知することができる。一例によれば、ＢＭＳ ４１０は、制御部３１０からＸ線の照射準備信号を受信し、大容量電流感知センサ７４０を活性化させ、大容量電流感知センサ７４０を利用して、Ｘ線照射時に発生する過電流を感知することができる。
ＢＭＳ ４１０は、互いに異なる容量の電流感知センサ７３０，７４０を利用して感知した電流量を介して、リチウムイオンバッテリ３２２の残量をチェックすることができる。具体的には、ＢＭＳ ４１０は、感知した電流量を介して、電流積算法（coulomb counting based gauging）を使用して、リチウムイオンバッテリ３２２の残量をチェックすることができる。
また、Ｘ線装置１００は、充電電流を測定するための充電電流感知センサ７５０をさらに含んでもよい。すなわち、Ｘ線装置１００は、充電部３３０の出力端側に、充電電流感知センサ７５０をさらに含んでもよい。リチウムイオンバッテリ３２２が同時に充放電される場合、小容量電流監視センサ７３０または大容量電流感知センサ７４０で測定される電流は、放電電流と充電電流との和合になる。従って、正確な放電電流と充電電流とを測定するために、Ｘ線装置１００は、充電電流感知センサ７５０を利用して、充電電流を測定することができる。
ＢＭＳ ４１０は、Ｘ線照射部３０５がＸ線を照射するという信号、及びＸ線照射部３０５がＸ線の照射を完了するという信号を、通信インターフェースを介して制御部３１０から伝達される。
ＢＭＳ ４１０は、シャットダウン回路７１０を利用して、自体的にオフになる。ＢＭＳ ４１０は、リチウムイオンバッテリ３２２の状態を検出した結果、過放電及び過充電のような危険状況を認識し、保護回路であるシャットダウン回路７１０を利用して、自体的にオフになる。ＢＭＳ ４１０がオフになる場合、制御部３１０に供給される電源も、中断されるので、制御部３１０もオフになる。
ヒューズ７６０は、電源部３２０内に、規定値以上の過度な電流が続けて流れないよう遮断する装置であり、リチウムイオンバッテリ３２２に対する外部短絡時、バッテリセルを保護することができる。
ＤＣ−ＤＣコンバータ７２０は、リチウムイオンバッテリ３２２の電圧を、ＢＭＳ ４１０の動作電源、またはＸ線装置１００の各構成要素のＤＣ電源に変換することができる。
図８は、一実施形態によるＸ線装置を図示している。
電源部３２０、制御部３１０及び充電部３３０のそれぞれは、通信インターフェースを含み、通信インターフェースを介して互いに通信することができる。例えば、電源部３２０、制御部３１０及び充電部３３０のそれぞれは、ＣＡＮ通信することができる。
電源部３２０は、ＢＭＳ専用温度センサ８２０を含んでもよい。ＢＭＳ ４１０は、ＢＭＳ専用温度センサ８２０を利用して、電源部３２０の温度をモニタリングし、電源部３２０が加熱されるか否かということを判断することができる。例えば、ＢＭＳ ４１０は、電源部３２０の温度が所定臨界値以上に過熱される場合、充電経路及び放電経路を遮断する保護回路を動作させることができる。
また、電源部３２０は、制御部専用温度センサ８１０をさらに含んでもよい。言い換えれば、電源部３２０は、制御部３１０において、直接モニタリング可能な制御部専用温度センサ８１０を含んでもよい。制御部３１０とＢＭＳ ４１０との通信エラーである場合、制御部３１０は、ＢＭＳ ４１０から電源部３２０の温度情報を知ることができないので、制御部３１０は、制御部専用温度センサ８１０を介して、電源部３２０の温度をモニタリングすることができる。従って、制御部３１０は、通信状態がエラーである場合、ＢＭＳ ４１０を強制的にオフにする必要はなく、制御部専用温度センサ８１０を利用して、ＢＭＳ ４１０をオフにするか否かということを判断することができる。
電源部３２０及び充電部３３０のそれぞれは、制御部３１０において直接制御可能なインタラプトピン（interrupt pin）８３１，８３３を含んでもよい。言い換えれば、制御部３１０は、インタラプトピン８３１，８３３を介したdisable信号を介して、電源部３２０及び充電部３３０のそれぞれをオフにすることができる。従って、制御部３１０は、制御部専用温度センサ８１０を介して、電源部３２０の温度が所定臨界値以上であると判断した場合、インタラプトピン８３１，８３３を介して、電源部３２０及び充電部３３０を強制オフにすることができる。
また、ＢＭＳ ４１０が自体的にオフになるために、シャットダウン回路を動作させる場合、ＢＭＳ ４１０のシャットダウン信号が制御部３１０に伝達される。制御部３１０は、シャットダウン信号を伝達された後、一定時間、ＢＭＳ ４１０がシャットダウンされるか否かということをモニタリングすることができる。モニタリング結果、一定時間、ＢＭＳ ４１０がシャットダウンされないのであるならば、制御部３１０は、インタラプトピン８３１を介して、ＢＭＳ ４１０を強制的にオフにすることができる。例えば、ＢＭＳ ４１０がシャットダウンビットを活性化させた後、制御部３１０は、１０秒間、ＢＭＳ ４１０がシャットダウンされるか否かということをモニタリングすることができ、１０秒間、ＢＭＳ ４１０がシャットダウンされないのであるならば、制御部３１０は、インタラプトピン８３１を介して、ＢＭＳ ４１０を強制的にオフにすることができる。
図９は、一実施形態による充電部を図示している。
一実施形態により、充電部３３０は、送信モジュール９２０及び受信モジュール９１０によって構成された無線充電システムから構成される。一例により、充電部３３０は、磁気誘導方式の無線充電システムにもなるが、送信モジュール９２０は、外部電源供給部の交流電源を直流電源に変換し、直流電源を増幅し、送信コイルを介して、無線で電力を受信モジュール９１０に伝送することができる。次に、受信モジュール９１０は、無線で受信された電力を整流し、リチウムイオンバッテリ３２２を充電することができる。
他の実施形態によって、充電部３３０は、受信モジュール９１０から構成される。すなわち、外部送信モジュール９２０から無線で伝送される電力を受信し、受信された電力を整流し、リチウムイオンバッテリ３２２を充電することができる。従って、充電部３３０を含むＸ線装置１００は、外部に設けられた送信モジュール９２０の近辺に位置し、送信モジュール９２０から無線で伝送される電力を利用して、リチウムイオンバッテリ３２２を充電することができる。
図１０は、リチウムイオンバッテリを充電する動作の一実施形態を示している。
まず、Ａ区間において、充電部３３０は、充電動作を遂行することができ、これにより、充電電圧は上昇し、充電電流は、一定である。
次に、Ｂ区間において、リチウムイオンバッテリ３２２が緩衝されることにより、充電電流は、減少する。
次に、Ｃ区間において、充電電流が所定の臨界値より小さい低電流状態が一定時間維持される。充電部３３０は、一定時間維持される低電流状態を感知することができる。充電部３３０が低電流状態を感知する具体的な実施形態は、以下の図１１で説明する。低電流状態が一定時間、あるいは一定回数の間感知される場合、充電部３３０は、充電動作を中断させることができる。例えば、充電部３３０が、充電電流が０．５Ａ以下である低電流状態を１０回感知する場合、充電部３３０は、充電動作を中断することができる。従って、リチウムイオンバッテリ３２２が緩衝される場合、充電部３３０は、充電動作を中断することにより、不要な電力消耗を防止することができる。
次に、Ｄ区間において、リチウムイオンバッテリ３２２の電圧が既設定の値まで落ちる場合、充電部３３０は、充電動作を再開することができ、充電電流も増大することができる。
次に、Ｅ区間としては、Ａ区間と対応するように、充電部３３０が充電動作を遂行することにより、充電電圧は、上昇し、充電電流は、一定である。
図１１は、充電部が低電流状態を感知する一実施形態を示している。
段階Ｓ１１０１において、充電部３３０は、充電電流値を検出することができる。
段階Ｓ１１０３において、充電部３３０は、Ｓ１１０１で検出された充電電流値が充電電流オフ上限値より小さいか否かということを判断することができる。例えば、充電電流オフ上限値は、０．５Ａにもなる。
Ｓ１１０３において、充電電流値が充電電流オフ上限値より小さい場合、充電部３３０は、低電流カウント値を１増加させることができる（Ｓ１１０５）。すなわち、充電部３３０は、低電流カウント値を１増加させ、その後、低電流カウント値が１０になる場合、低電流状態が一定時間維持されたと判断することができる。
Ｓ１１０３において、充電電流値が充電電流オフ上限値より小さくない場合、充電部３３０は、Ｓ１１０１で検出された充電電流値が充電電流オン下限値より大きいか否かということを判断することができる（Ｓ１１０７）。例えば、充電電流オン下限値は、０．８Ａにもなる。
Ｓ１１０７において、充電電流値が充電電流オン下限値より大きい場合、充電部３３０は、低電流カウント値を０に設定することができる（Ｓ１１０９）。
Ｓ１１０７において、充電電流値が充電電流オン下限値より大きくない場合、充電部３３０は、充電電流値を検出することができる（Ｓ１１０１）。
段階Ｓ１１１１において、充電部３３０は、低電流カウント値が５であるか否かということを判断することができる。
Ｓ１１１１において、低電流カウント値が５である場合、充電部３３０は、一定時間後、充電が中止されるという信号を発することができる（Ｓ１１１３）。
Ｓ１１１１において、低電流カウント値が５ではない場合、充電部３３０は、低電流カウント値が１０であるか否かということを判断することができる（Ｓ１１１５）。
Ｓ１１１５において、低電流カウント値が１０である場合、充電部３３０は、充電動作を中断することができる（Ｓ１１１３）。すなわち、充電部３３０は、低電流カウント値が１０になる場合、低電流状態が一定時間維持されたと判断し、充電動作を中断することができる。
Ｓ１１１５において、低電流カウント値が１０ではない場合、充電部３３０は、充電電流値を検出することができる（Ｓ１１０１）。
なお、開示された実施形態は、コンピュータによって実行可能な命令語及びデータを保存するコンピュータで読み取り可能な記録媒体の形態に具現される。前記命令語は、プログラムコードの形態に保存され、プロセッサによって実行されたとき、所定のプログラムモジュールを生成して所定の動作を遂行することができる。また、前記命令語は、プロセッサによって実行されたとき、開示された実施形態の所定動作を遂行することができる。
以上、添付された図面を参照して開示された実施形態について説明した。本発明が属する技術分野で当業者であるならば、本発明の技術的思想や、必須な特徴を変更せずにも、開示された実施形態と異なる形態で本発明が実施されるということを理解するであろう。開示された実施形態は、例示的なものであり、限定的に解釈されるものではない。
本発明のモバイルＸ線装置は、例えば、携帯利用Ｘ線関連の技術分野に効果的に適用可能である。
３１ サーバ
３２ 医療装置
３３ 携帯用端末
１００ Ｘ線装置
１０１ 本体
１０３ アーム
１０５ 保管部
１１０，３０５ Ｘ線照射部
１２０，３１０ 制御部
１４０ 通信部
１５１ 入力部
１５２ ディスプレイ部
２００ Ｘ線ディテクタ
２０１ 充電ポート
２０３ ケース
３２０ 電源部
３２２ リチウムイオンバッテリ
３３０ 充電部
４０６ ロード
４１０ ＢＭＳ
４３０ 放電ＦＥＴ
４４０ 充電ＦＥＴ
７１０ シャットダウン回路
７２０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
７３０ 小容量電流感知センサ
７４０ 大容量電流感知センサ
７５０ 充電電流感知センサ
８１０ 制御部専用温度センサ
８２０ ＢＭＣ専用温度船さ
８３１，８３３ インタラプトピン
９１０ 受信モジュール
９２０ 送信モジュール
Ｃ ケーブル

Claims (15)

  1. モバイルＸ線装置において、
    Ｘ線を照射するＸ線照射部と、
    前記Ｘ線照射部を制御する制御部と、
    リチウムイオンバッテリを介して、前記Ｘ線照射部及び前記制御部に動作電源を供給し、前記Ｘ線照射部によるＸ線照射時に発生する過電流を制御する電源部と、
    前記リチウムイオンバッテリを充電する充電部と、を含むモバイルＸ線装置。
  2. 前記電源部は、
    前記動作電源を供給するために、前記リチウムイオンバッテリに連結され、前記過電流を制御する放電ＦＥＴ（field effect transistor）と、
    前記充電部から前記リチウムイオンバッテリを充電するために、前記リチウムイオンバッテリに連結される充電ＦＥＴと、を含み、
    前記放電ＦＥＴは、複数のＦＥＴが並列に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  3. 前記放電ＦＥＴ及び前記充電ＦＥＴは、
    前記リチウムイオンバッテリが放電または充電される場合、放電電流または充電電流の経路を制御することを特徴とする請求項２に記載のモバイルＸ線装置。
  4. 前記電源部は、前記電源部の状態を検出するＢＭＳ（battery management system）を含み、
    前記ＢＭＳは、
    前記放電ＦＥＴをオフにし、前記充電ＦＥＴにオンにし、充電経路を制御し、前記放電ＦＥＴをオンにし、前記充電ＦＥＴをオフにし、放電経路を制御することを特徴とする請求項２に記載のモバイルＸ線装置。
  5. 前記電源部は、前記電源部の状態を検出するＢＭＳ（battery management system）を含み、
    前記ＢＭＳは、
    過放電状態、過電流状態、過熱状態、及び前記リチウムイオンバッテリのセル間アンバランシング状態のうち少なくとも一つに係わる保護回路の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  6. 前記電源部は、
    大容量の電流を感知するための電流感知センサと、
    前記Ｘ線照射時、前記電流感知センサを活性化させ、前記過電流を感知するＢＭＳ（battery management system）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  7. 充電電流を感知し、前記充電部の出力端側に位置する電流感知センサをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  8. 前記制御部、電源部及び前記充電部のそれぞれは、互いに異なるモジュールによって構成されることを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  9. 前記制御部、前記電源部及び前記充電部のそれぞれは、通信インターフェースを含み、
    前記制御部、電源部及び前記充電部は、通信インターフェースを介して、ＣＡＮ（controller area network）プロトコルによって、互いに通信することを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  10. 前記電源部は、
    前記電源部内の温度を検出する温度センサを含み、
    前記制御部は、前記温度センサによって検出される温度に係わる情報を直接モニタリングすることを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  11. 前記電源部及び前記充電部のそれぞれは、
    前記制御部において直接制御可能なインタラプトピンを含み、
    前記制御部は、前記インタラプトピンを介して、前記電源部及び前記制御部のそれぞれをオフにすることを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  12. 前記充電部は、
    送信モジュール及び受信モジュールを含む無線充電システムであることを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  13. 前記充電部は、
    外部デバイスから無線で電力を受信し、受信された電力に基づいて、前記リチウムイオンバッテリを充電することを特徴とする請求項１に記載のモバイルＸ線装置。
  14. 前記充電部は、
    前記感知された充電電流が、所定の基準値より小さい低電流状態が一定時間維持される場合、前記リチウムイオンバッテリに対する充電を中断することを特徴とする請求項７に記載のモバイルＸ線装置。
  15. 前記充電部は、
    前記リチウムイオンバッテリの電圧が、所定の基準値より小さくなる場合、前記リチウムイオンバッテリに対する充電を再開することを特徴とする請求項１４に記載のモバイルＸ線装置。
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