JP2019024815A

JP2019024815A - 移動型ｘ線装置

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Publication number: JP2019024815A
Application number: JP2017146245A
Authority: JP
Inventors: 美幸布施; Miyuki Fuse
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: JP6896548B2

Abstract

【課題】鉛蓄電池のバッテリー放電可能量をより正確に計算して使用者に知らせることが可能な移動型Ｘ線装置を実現する。【解決手段】充電器１０５は、充電時の放電量に応じて重み付けを行ってカウントしたバッテリーの充電回数及び初回充電時の満充電電圧に基づく基準電圧値と充電完了後の電圧値との差に基づき、バッテリーの内部抵抗値の劣化を予測し、制御部１０１は、充電器が予測した内部抵抗値の劣化に基づきバッテリーの放電可能量を算出する。【選択図】図４

Description

本発明は、移動型Ｘ線装置に関する。

特許文献１、特許文献２において、バッテリーの残量を計算する手段を有する移動型Ｘ線装置が開示されている。また、特許文献３においては、移動型放射線撮影装置の使用履歴として、曝射回数、移動距離及びバッテリーの充電回数をカウントし、使用履歴に基づき、複数の移動型放射線撮影装置が平均的に使用されるよう選択することを開示している。

また、特許文献２には、撮影オーダーから必要とされるバッテリー容量を推測し、現在のバッテリー容量と比較することにより、充電量の過不足を操作者に知らせることが開示されている。

特開２００５−３０４６９６号公報特開２０１５−１６３８８号公報特開２０１５−６４３３号公報

移動型Ｘ線装置に使用される鉛蓄電池のバッテリー残量を計算するとき、劣化して内部抵抗値が上がっているバッテリーでは、実際に出力可能な電力は、無負荷の状態で計測した見かけの電圧に基づき計算される出力可能な電力よりも大幅に減っている。このバッテリー劣化は充電回数だけでなく、充電時の放電量にも影響されるため、充電回数を監視するだけでは鉛蓄電池の劣化を正確に予測することができない。

見かけのバッテリー電圧から残量が十分と判断されても、バッテリー劣化により十分な電流を出力できないと、Ｘ線撮影時に電流不足で撮影が停止されることになり、無効被曝を生じる可能性がある。

本発明の第１の目的は、鉛蓄電池のバッテリー放電可能量をより正確に計算して使用者に知らせることが可能な移動型Ｘ線装置を実現することである。また、本発明の第２の目的は、鉛蓄電池のバッテリー劣化を抑制可能な移動型Ｘ線装置を実現することである。

移動型Ｘ線装置において、充電器では、充電時の放電量に応じて重み付けを行ってカウントしたバッテリーの充電回数及び初回充電時の満充電電圧に基づく基準電圧値と充電完了後の電圧値との差に基づきバッテリーの内部抵抗値の劣化を予測し、制御部では充電器が予測した内部抵抗値の劣化に基づきバッテリーの放電可能量を算出する。

また、省電力モードを有する移動型Ｘ線装置において、省電力モードではバッテリーの充電を促すレベルが設定されており、制御部は、省電力モードにおいて、バッテリーの残量がバッテリーの充電を促すレベルに達した場合に、バッテリーの充電を促す。

なお、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面により明らかにする。

移動型Ｘ線装置において、バッテリー劣化による無効被曝の発生を抑制する。

移動型Ｘ線装置の機能ブロック図である。バッテリー劣化と充電回数の関係を説明する図である。充電サイクル回数及び基準電圧との差に応じた内部抵抗増加率を示す図である。バッテリーの充電制御フローである。Ｘ線撮影の制御フローである。操作パネルの例である。エコモードの例である。エコモードを有する移動型Ｘ線装置の制御フローである。操作パネルによるエコモードの設定を説明するための図である。

図１に移動型Ｘ線装置の機能ブロック図を示す。移動型Ｘ線装置は、バッテリー１０２からの電力により動作する。バッテリー１０２としては鉛蓄電池が使用される。また、移動型Ｘ線装置の筐体部には制御部１０１が備えられており、制御部１０１は移動型Ｘ線装置の各機能ユニットを制御する。

Ｘ線発生部１０４はＸ線管を備え、Ｘ線管は、金属ターゲット（陽極）とこれに近接して電子を放出するためのフィラメント（陰極）とを備えている。Ｘ線管によりＸ線を発生させるため、陽極と陰極との間に印加される高電圧が昇圧回路１０３より供給され、フィラメントから電子を放出させるための電力が加熱回路１０６から供給される。昇圧回路１０３、加熱回路１０６の電力は、いずれもバッテリー１０２から供給されている。Ｘ線発生部１０４でのＸ線の発生は、制御部１０１のＸ線制御演算部１０８により実行される。Ｘ線制御演算部１０８にはＸ線を発生させる設定１２０が保持されている。設定１２０には、Ｘ線管への印加電圧を示すｋＶ設定、Ｘ線管への印加電流を示すｍＡ設定、印加電流×Ｘ線の照射時間を示すｍＡｓ設定が含まれる。Ｘ線制御演算部１０８は、Ｘ線発生部１０４の状態をモニタし、設定１２０に応じた電圧（ｋＶ）フィードバック制御１２１、電流（ｍＡ）フィードバック制御１２２、加熱制御１２３を行い、昇圧回路１０３、加熱回路１０６の出力を調整する。

この他にも、移動型Ｘ線装置の表示部１１３（後述する操作パネル等）の表示内容は表示制御演算部１１０により制御される。また、操作者が表示部１１３に対して入力した内容は表示制御演算部１１０により制御部に伝えられる。移動型Ｘ線装置のアームやランプなどの各種操作スイッチ１１４は各スイッチ制御演算部１１１により制御される。また、操作者が各種操作スイッチ１１４に対して行った操作は各スイッチ制御演算部１１１により制御部に伝えられ、操作に応じた制御が実行される。また、移動型Ｘ線装置を走行させる走行モータ１１５は走行制御演算部１１２により演算される。

バッテリー１０２は充電器１０５により充電される。充電器１０５に充電電圧が印加されると、移動型Ｘ線装置は充電モードへ移行する。充電器１０５は、バッテリー１０２の残量および充電電圧、充電電流を計測し、充電制御を行う。

図２にバッテリーの劣化と充電回数との関係を模式的に示す。バッテリーが無負荷の状態で計測した見かけの電圧２０１に大きく変化が表われなくとも、バッテリーの充電回数が大きくなるにつれて内部抵抗値２０２が大きくなる。これに伴い、バッテリーから実際に取り出せる電力２０３は大幅に下がっていく。このため、バッテリーが実際に取り出せる電力２０３がある程度低くなると（領域２０４）では、見かけの電圧２０１の大きさに関わらず、電流不足により撮影不可能となる。

このバッテリーの内部抵抗値は簡単な計測では測ることができない。このため、図３に示すテーブル２５０を用意する。テーブル２５０により、バッテリー１０２の充電サイクル回数及び充電完了時の電圧と基準電圧との差に基づき、内部抵抗増加率を求めることができる。テーブル２５０によりバッテリー１０２の内部抵抗値を予測することで、実際のバッテリー電力を予測する。

図４に移動型Ｘ線装置が実施するバッテリー１０２の充電制御フローを示す。充電器１０５は、バッテリー１０２の使用開始前に実測した内部抵抗値を充電器１０５のメモリに登録している。また、本制御フローではバッテリー１０２の内部抵抗値を推定するために「充電サイクル回数」を用いる。充電サイクル回数とは、バッテリーの充電回数とは異なり、充電時の放電量に応じて重み付けを行ってカウントした充電回数である。また、初回充電時（ステップ３０２がYes）には、満充電時のバッテリー１０２の見かけの電圧（無負荷状態で計測した充電電圧）を「基準電圧値」として充電器１０５のメモリに登録しておく（ステップ３０３）。最初の充電では充電回数＝充電サイクル回数＝１回である（ステップ３０４）。

初回充電以外においては（ステップ３０２がNo）、充電開始時の放電レベルに応じて充電サイクル回数の重み付けを異ならせる。図４の制御フローの例では、バッテリー１０２の放電量が15%未満である場合は１倍（ステップ３０６）、バッテリー１０２の放電量が15%以上50%未満である場合は５倍（ステップ３０７）、バッテリー１０２の放電量が50%以上である場合は１０倍（ステップ３０８）の重み付けを行う例である。この重み付けは一例であり、バッテリー１０２の特性に応じて、放電レベルに応じた重み付けと図３に示したテーブル２５０とを定めればよい。

バッテリー１０２の充電が完了すると、満充電となったバッテリーの電圧値と基準電圧値とを比較し、その差を求める（ステップ３０９）。テーブル２５０を参照し、満充電時のバッテリーの電圧値と基準電圧値との差及び充電サイクル回数に基づき、内部抵抗増加率を求め、内部抵抗値を更新する（ステップ３１０）。更新された内部抵抗値は、充電器１０５から制御部１０１のバッテリー残量演算部１０７に伝達される。

図５に移動型Ｘ線装置によるＸ線撮影の制御フローを示す。操作者は移動型Ｘ線装置を操作し、モータ駆動または手動により被験者のいるベッドサイドに移動する。ポジショニング後、Ｘ線撮影条件を設定する。Ｘ線撮影条件の設定は、移動型Ｘ線装置の操作パネルから行う。操作パネルの例を図６に示す。操作パネル６００には各種表示パネルや各種制御スイッチを含んでいる。例えば、操作者が設定する管電圧はｋＶ表示器６０３に表示され、管電流はｍＡｓ表示器６０４に表示され、操作者はスイッチ６０５，６０６を操作することにより、その値を変更することができる。操作者は、表示器の値を所望の値にしてメモリーライトスイッチ６０２を押下することにより、Ｘ線撮影条件を確定させる。すなわち、制御部１０１のＸ線制御演算部１０８は、メモリーライトスイッチ６０２が押下されたときの値を設定１２０として読み込む（ステップ４０１）。

一方、制御部１０１のバッテリー残量演算部１０７は、バッテリー１０２の見かけの電圧と充電器１０５から伝達された最新の内部抵抗値とに基づき、バッテリー１０２が放電可能な電流量を計算する（ステップ４０２）。Ｘ線制御演算部１０８は、設定された撮影条件でＸ線を照射する際、計算された放電可能な電流量で撮影可能かどうか判定し、可能であれば（ステップ４０３でYes）、設定された撮影条件によりＸ線撮影を実施する（ステップ４０４）。一方、撮影電流が不足する可能性があれば（ステップ４０３でNo）、撮影電流不足の可能性を操作者にアラームで通知する（ステップ４０５）。アラームは、操作パネルからの音や表示パネルの表示により行う。操作者が撮影終了を選択すれば（ステップ４０６でYes）、Ｘ線撮影を終了する（ステップ４０７）。操作者が撮影継続を選択すれば（ステップ４０６でNo）、設定されたｍＡｓ値に合うように出力電流を抑え（ステップ４０８）、照射時間を延長することによりＸ線撮影を行う（ステップ４０９）。なお、このように電流を抑えてもＸ線撮影を完了できないと判断された場合は、再度操作者にアラームで通知するとともに、Ｘ線撮影を終了する。

実施例２として、バッテリーを長持ちさせる省電力モード（ここでは「エコモード」と称する）を有する移動型Ｘ線装置について説明する。実施例１と共通する部分については重複する説明を避け、エコモードを中心に説明する。図７に移動型Ｘ線装置が設定可能なエコモードの例を示す。図７の例では、エコモードに１〜３の３つのエコレベルを設け、順に省電力レベルが高くなるように設定している。エコレベルはそれぞれ「バッテリーの充電を促すレベル」、「Ｘ線電流制御量」、「各動作電流制御の有無」の項目に対して適宜パラメータが設定されている。各動作電流には走行モータ用の電流等が含まれており、例えば、各動作電流制御をONにするとモータ駆動による走行は低速走行とされる。

図８にエコモードを有する場合の移動型Ｘ線装置の制御フローを示す。まず、移動型Ｘ線装置の動作モードを通常モードからエコモードに切替設定する（ステップ５０１）。切替設定は操作パネル６００を用いて行う。図９を用いて、このための操作パネル６００の操作を説明する。まず操作者が操作パネル６００（図６参照）のメニュースイッチ６０１を押下する（ステップ９０１）ことにより、ユーザメンテナンスモードに切替わる（ステップ９０２）。操作者がスイッチ６０５を操作することにより、ｋＶ表示器６０３に「Ｃ．ＥＣ」と表示される（ステップ９０３）。これがエコモードを示す表示である。この状態でさらに、操作者がスイッチ６０６を操作することにより、ｍＡｓ表示器６０４に「ＯＮ」と表示される（ステップ９０４）。この状態で、メモリーライトスイッチ６０２を押下する（ステップ９０５）ことで、移動型Ｘ線装置の動作モードはエコモードに設定される（ステップ９０６）。引き続いてｍＡｓ表示器６０４に数字が表示される（ステップ９０７）。図７の例ではエコレベル１〜３を設けているので、例えばデフォルト値として、ｍＡｓ表示器６０４に「１」を表示させる。操作者は所望のエコレベルを設定するため、スイッチ６０６を操作し、所望のエコレベルを表示させる（ステップ９０８）。この状態で、メモリーライトスイッチ６０２を押下する（ステップ９０９）ことで、移動型Ｘ線装置の動作モードは所望のエコレベルに設定される（ステップ９１０）。

操作者は回診を開始して移動型Ｘ線装置を操作し、モータ駆動または手動により被験者のいるベッドサイドに移動する。エコモードに設定されているため、モータ駆動による走行ならば、出力が抑えられ、ゆっくりとしたスタートになる。病室に着いた後、ポジショニングを行い、Ｘ線撮影条件を設定する。また、制御部１０１のバッテリー残量演算部１０７は、バッテリー１０２が放電可能な電流量を計算する。これらのステップは、図５の制御フローのステップ４０１，４０２と同様である。

移動型Ｘ線装置は、エコモードで設定されているため、Ｘ線の照射を実行する際、設定されているエコレベルに応じてＸ線電流値を抑え、設定されたｍＡｓ値に合うよう照射時間を調整して撮影を行う（ステップ５０２，５０３）。

バッテリー残量がエコレベルで設定した状態まで減る（ステップ５０４でYes）と、操作パネル６００のバッテリー残量表示灯６０７の状態に関わらず、例えば、バッテリー残量表示灯６０７を点滅させる等により、操作者に充電を促す（ステップ５０５）。図８の例は、エコレベル３に設定した例である。充電を開始する場合には（ステップ５０６でYes）、操作者は図４のフローにしたがって、バッテリーの充電を実行する。

１０１：制御部、１０２：バッテリー、１０３：昇圧回路、１０４：Ｘ線発生部、１０５：充電器、１０６：加熱回路、１０７：バッテリー残量演算部、１０８：Ｘ線制御演算部、１１０：表示制御演算部、１１１：各スイッチ制御演算部、１１２：走行制御演算部、１１３：表示部、１１４：各種操作スイッチ、１１５：走行モータ。

Claims

バッテリーと、
前記バッテリーからの電力供給を受けてＸ線を発生させるＸ線発生部と、
前記バッテリーを充電する充電器と、
制御部とを有し、
前記充電器は、充電時の放電量に応じて重み付けを行ってカウントした前記バッテリーの充電回数及び初回充電時の満充電電圧に基づく基準電圧値と充電完了後の電圧値との差に基づき前記バッテリーの内部抵抗値を予測し、
前記制御部は、前記充電器が予測した前記内部抵抗値に基づき前記バッテリーの放電可能量を算出する移動型Ｘ線装置。
請求項１において、
前記制御部は、設定されたＸ線撮影条件での撮影電流が前記バッテリーの放電可能量では不足する可能性がある場合に、アラームを発する移動型Ｘ線装置。
請求項１において、
前記制御部は、設定されたＸ線撮影条件での撮影電流が前記バッテリーの放電可能量では不足する可能性がある場合に、出力電流を抑えてＸ線照射時間を延長してＸ線撮影を行う移動型Ｘ線装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、
前記バッテリーは鉛蓄電池である移動型Ｘ線装置。
省電力モードを有する移動型Ｘ線装置において、
バッテリーと、
前記バッテリーからの電力供給を受けてＸ線を発生させるＸ線発生部と、
前記バッテリーを充電する充電器と、
制御部とを有し、
前記省電力モードにおいて、前記バッテリーの充電を促すレベルが設定されており、
前記制御部は、前記省電力モードにおいて、前記バッテリーの残量が前記バッテリーの充電を促すレベルに達した場合に、前記バッテリーの充電を促す移動型Ｘ線装置。
請求項５において、
走行のための走行モータを有し、
前記省電力モードにおいて、動作電流制御が設定されており、
前記制御部は、前記省電力モードにおいて、前記走行モータは低速走行とされる移動型Ｘ線装置。
請求項５において、
前記省電力モードにおいて、前記Ｘ線発生部のＸ線電流制御量が設定されており、
前記制御部は、前記省電力モードにおいて、前記Ｘ線電流制御量に出力電流を抑えてＸ線照射時間を調整してＸ線撮影を行う移動型Ｘ線装置。
請求項５〜７のいずれか一項において、
前記省電力モードは、省電力レベルの異なる複数のレベルを有する移動型Ｘ線装置。
請求項５〜７のいずれか一項において、
前記充電器は、充電時の放電量に応じて重み付けを行ってカウントした前記バッテリーの充電回数及び初回充電時の満充電電圧に基づく基準電圧値と充電完了後の電圧値との差に基づき前記バッテリーの内部抵抗値を予測し、
前記制御部は、前記充電器が予測した前記内部抵抗値に基づき前記バッテリーの放電可能量を算出する移動型Ｘ線装置。
請求項９において、
前記バッテリーは鉛蓄電池である移動型Ｘ線装置。