JP6674180B2 - 放射線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリから電力の供給を受ける放射線源を有する放射線照射装置に関するものである。

従来、手術室、検査室または入院患者の病室などにおいて患者の放射線画像を撮影する場合に用いられる可搬型の放射線照射装置が種々提案されている。

この可搬型の放射線照射装置は、基本的に、車輪により走行可能とされた脚部と、放射線源駆動用のバッテリおよび放射線源の駆動に関わる電気回路等からなる制御部を収容して脚部の上に保持された本体部と、本体部に接続されたアーム部とを備え、アーム部の先端に放射線源を取り付けることにより構成されている。

このような放射線照射装置の使用時には、まず、放射線照射装置を患者のベッドの近くまで移動する。次いで、放射線源を所望とする位置に移動し、かつ放射線検出器を被検体の背後の所望とする位置に移動する。そして、この状態において、放射線源を駆動して被検体に放射線を照射し、被検体を透過した放射線を放射線検出器により検出して、被検体の放射線画像を取得する。

ここで、従来、可搬型の放射線照射装置においては、バッテリとして鉛蓄電池が用いられていた。しかしながら、鉛蓄電池は、頻繁に充電を行った場合、メモリ効果によって電池の劣化が早くなり、また、エネルギー密度が小さいため重量が重くなるという問題がある。

そこで、放射線照射装置のバッテリとして、リチウムイオンバッテリを用いることが提案されている（たとえば特許文献１〜特許文献３参照）。

特開２０１３−１８００５９号公報 特開２０１０−２７３８２７号公報 特開２０１４−１５０９４８号公報

しかしながら、リチウムイオンバッテリを用いる場合でも、いつくかの問題点がある。リチウムイオンバッテリは、リチウムイオン電池を直列接続したものであるため、内部抵抗が大きい。したがって、放射線を発生させる際、放射線源に大電流を流した場合には、リチウムイオンバッテリの電圧降下が大きくなり、電池定格に下限値以下となってリチウムイオンバッテリの寿命が短くなってしまう。

また、リチウムイオンバッテリを直列接続して数を増やせば各リチウムイオンバッテリの電流値を抑えることができるが、直列化によって内部抵抗が大きくなり電圧降下が増加する。

本発明は、上記の問題に鑑み、放射線を発生した際に流れる大電流に起因するバッテリの劣化を防止することができる放射線照射装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線照射装置は、放射線を発生する放射線発生部と、放射線発生部に電力を供給するバッテリ部と、放射線発生部からの放射線の出射指示を受け付ける出射指示受付部とを備え、バッテリ部が、蓄電池と、蓄電池に並列接続されたコンデンサと、蓄電池からコンデンサに対して電力供給する状態から、コンデンサから放射線発生部に対して電力供給する状態に切り替える切替部とを有し、切替部が、出射指示受付部において受け付けられた指示に応じて、電力供給の状態を切り替える。

また、上記本発明の放射線照射装置において、切替部は、蓄電池とコンデンサとの間に接続されたスイッチ素子を有することができる。

また、上記本発明の放射線照射装置において、出射指示受付部は、放射線の出射準備指示および放射線の出射指示の２段階の指示を受け付け、切替部は、出射準備指示に応じて、蓄電池からコンデンサに対して電力供給する状態にすることができる。

また、上記本発明の放射線照射装置においては、蓄電池からコンデンサへの充電が完了したことを報知する報知部を備えることができる。

また、上記本発明の放射線照射装置において、報知部は、蓄電池からコンデンサへの充電が完了した時点で発光する発光部を備えることができる。

また、上記本発明の放射線照射装置においては、コンデンサから蓄電池への逆流電流を抑制する逆流電流抑制部を備えることができる。

また、上記本発明の放射線照射装置において、逆流電流抑制部は、ダイオード素子を有することができる。

また、上記本発明の放射線照射装置においては、蓄電池からコンデンサへの突入電流を抑制する突入電流抑制部を備えることができる。

また、上記本発明の放射線照射装置において、突入電流抑制部は、抵抗素子を有することができる。

また、上記本発明の放射線照射装置においては、コンデンサとして、電気２重層コンデンサを用いることが好ましい。

また、上記本発明の放射線照射装置においては、蓄電池として、リチウムイオン電池を用いることが好ましい。

本発明の放射線照射装置によれば、バッテリ部が、蓄電池と、蓄電池に並列接続されたコンデンサと、蓄電池からコンデンサに対して電力供給する状態から、コンデンサから放射線発生部に対して電力供給する状態に切り替える切替部とを有し、切替部が、出射指示受付部において受け付けられた指示に応じて、電力供給の状態を切り替える。したがって、放射線発生部から放射線を発生させる際、蓄電池から放射線発生部に対して直接電力を供給するのではなく、コンデンサの放電電圧によって放射線発生部に電力を供給するようにしたので、蓄電池の電圧降下による劣化を防止することができる。

また、出射指示受付部において受け付けられた指示に応じて電力供給の状態を切り替えるようにしたので、ユーザの所望のタイミングでコンデンサの放電電圧を放射線発生部に供給することができる。

本発明の放射線照射装置の一実施形態の全体形状を示す斜視図 本発明の放射線照射装置の一実施形態の使用時の状態を示す図 脚部を下方から見た図 バッテリ部および放射線発生部の電気的な構成を示す模式図 バッテリ部のコンデンサへの充電から放射線の曝射までの動作を説明するためのタイミングチャート バッテリ部のその他の実施形態を示す図 スイッチ素子に印加されるゲート電圧の一例を示す図 バッテリ部のその他の実施形態を示す図 図１に示す放射線照射装置を前方から見た図 放射線検出器を放射線の検出面側から見た外観斜視図

以下、本発明の放射線照射装置の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、放射線照射装置における放射線発生部への電力供給の構成に特徴を有するものであるが、まずは、放射線照射装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態の放射線照射装置の非使用時における全体形状を示す斜視図であり、図２は、本実施形態の放射線照射装置の使用時の状態を示す側面図である。なお、以下において、たとえば医療機関の床等の装置載置面上に放射線照射装置が載置された状態において、鉛直方向上側および下側をそれぞれ「上」および「下」といい、また、同じ状態において鉛直方向に対して直角となる方向を「水平」方向という。また、以下に説明する図中においては、鉛直方向をz方向とし、放射線照射装置の左右方向をｘ方向とし、放射線照射装置の前後方向をｙ方向として設定している。なお、ここでいう前方とは、装置使用時に放射線照射装置の本体部からアーム部が延伸している側のことをいう。

本実施形態の放射線照射装置１は、図１および図２に示すように、脚部１０と、本体部２０と、支持部材３０と、アーム部４０と、放射線発生部５０とを備える。

脚部１０は、装置載置面２上を走行可能なものであり、本体部２０が載置される板状の台座部１１と、台座部１１から前方に向かって延設されたフットアーム部１２とから構成されている。図３は、脚部１０を下方から見た図である。図３に示すように、フットアーム部１２は、前方に向かって左右方向に広がるＶ字型に形成されている。そして、フットアーム部１２の前方の２つの先端部１２ａの底面に第１のキャスター１０ａがそれぞれ設けられており、台座部１１の後方の２つの隅の底面に第２のキャスター１０ｂがそれぞれ設けられている。上述したようにフットアーム部１２をＶ字型とすることによって、たとえば脚部１０全体を矩形に形成した場合と比較すると、脚部１０を回転させた際に、その縁部が周囲の障害物にぶつかりにくいので、取り回しやすくできる。また、軽量化も図ることができる。

第１のキャスター１０ａは、上下方向に延びる軸を有し、その軸を中心として、水平面内において車輪の回転軸が旋廻可能にフットアーム部１２に取り付けられている。また、第２のキャスター１０ｂも、上下方向に延びる軸を有し、その軸を中心として、水平面内において車輪の回転軸が旋回可能に台座部１１に取り付けられている。なお、ここでいう車輪の回転軸とは、車輪が回転して走行する際の回転軸のことである。第１のキャスター１０ａおよび第２のキャスター１０ｂによって、脚部１０は、装置載置面２上を任意の方向に走行可能に構成されている。

また、脚部１０の後方には、図１に示すように、ペダル部１３が設けられている。ペダル部１３は、第１のペダル１３ａと第２のペダル１３ｂとの２つのペダルから構成されている。第１のペダル１３ａは、第２のキャスター１０ｂを旋廻不可能な状態とするためのペダルである。ユーザが第１のペダル１３ａを踏むことによって、第２のキャスター１０ｂの旋廻がロック機構によってロックされ、旋廻不可能な状態となるように構成されている。

また、第２のペダル１３ｂは、第２のキャスター１０ｂを旋廻不可能な状態から旋廻可能な状態とするためのペダルである。ユーザが第２のペダル１３ｂを踏むことによって、ロック機構による第２のキャスター１０ｂのロックが解除され、再び旋廻可能な状態となるように構成されている。

第２のキャスター１０ｂの旋廻をロックするロック機構については、公知の構成を用いることができ、たとえば第２のキャスター１０ｂの車輪の両サイドを板状の部材で挟むようにして旋廻をロックするようにしてもよいし、第２のキャスター１０ｂが有する上下方向に延びる軸の回転を停止させる部材を設けることによって旋廻をロックするようにしてもよい。

本体部２０は、脚部１０の台座部１１に載置されたものであり、筐体２１を備える。筐体２１内には、放射線照射装置１の駆動を制御する制御部２２および電力供給部６０が収容されている。

制御部２２は、放射線発生部５０における管電流、照射時間および管電圧等の放射線の発生および照射に関する制御、並びに後述する放射線検出器により取得された放射線画像に対する画像処理等の放射線画像の取得に関する制御を行うものである。制御部２２は、たとえば制御のためのプログラムをインストールしたコンピュータ、専用のハードウェア、または両者を組み合わせて構成される。

電力供給部６０は、放射線発生部５０、モニタ２３および後述するクレードル２５内に収容された放射線検出器に対して電力を供給するものである。なお、モニタ２３は、本体部２０に対して着脱可能に構成するようにしてもよく、その場合、電力供給部６０は、モニタ２３に内蔵されたバッテリに対して電力を供給して充電する。また、放射線検出器もバッテリを内蔵したものであり、電力供給部６０は、その内蔵されたバッテリに対して電力を供給して充電する。

図４は、電力供給部６０および放射線発生部５０の電気的な構成を示す模式図である。電力供給部６０は、図４に示すように、バッテリ部６１、インバータ回路部６２および第１の昇圧回路部６３を備えている。

バッテリ部６１は、リチウムイオンバッテリ６１ａと、コンデンサ６１ｂと、スイッチ素子６１ｃと、バッテリ制御部６４とを備えている。

リチウムイオンバッテリ６１ａは、本発明の蓄電池に相当するものであり、複数のリチウムイオン電池を直列および並列接続してセル化したものである。本実施形態のリチウムイオンバッテリ６１ａは、４８Ｖの電圧を出力するものである。リチウムイオンバッテリ６１ａから出力される電圧は４８Ｖに限られるものではないが、６０Ｖ以下であることが望ましい。６０以下とすることによって、絶縁沿面空間距離を小さくすることができ、小型化を図ることができる。

また、本実施形態においては、１つのリチウムイオンバッテリを用いるようにしたが、これに限らず、２以上のリチウムイオンバッテリを並列接続して用いるようにしてもよい。この場合、複数のリチウムイオンバッテリは同極同士を短絡することが好ましい。このように接続することによってノイズを低減することができる。

また、このようにリチウムイオンバッテリを並列接続することによって、直列接続する場合と比較すると絶縁沿面空間距離を小さくすることができ、小型化を図ることができる。ただし、２以上のリチウムイオンバッテリを直列接続するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、軽量化および取扱いが容易という観点から蓄電池としてリチウムイオンバッテリを用いるようにしたが、これに限らず、ニッケル水素電池からなるバッテリ、ＮａＳ電池からなるバッテリおよび燃料電池からなるバッテリなどを用いることができる。なお、蓄電池は、必ずしも本体部２０内に設置されたものでなくてもよく、たとえば電気自動車の蓄電池を用いるようにしてもよい。

コンデンサ６１ｂは、リチウムイオンバッテリ６１ａに並列接続され、リチウムイオンバッテリ６１ａによって充電されるものである。コンデンサ６１ｂとしては、電気２重層コンデンサを用いることが好ましいが、これに限らず、電解コンデンサを用いるようにしてもよい。コンデンサ６１ｂの容量としては、電力供給部６０からの出力される電圧が、リチウムイオンバッテリ６１ａの出力電圧の４倍以上６倍以下となるような容量とすることが望ましい。

電力供給部６０からの出力される電圧をリチウムイオンバッテリ６１ａの出力電圧の４倍以上とすることによって、後述するケーブル部７０を経由する際における外部からのノイズに対して強くすることができる。また、電力供給部６０からの出力される電圧をリチウムイオンバッテリ６１ａの出力電圧の６倍以下とすることによって、ケーブル部７０として高圧ケーブルを用いる必要がなく、コストの削減を図ることができる。さらに、ケーブル部７０の配線被覆を薄くすることができるので、ケーブル部７０の自由度を向上させることができる。これによりケーブル部７０が内部に延設される後述するアーム部４０の動きをスムーズにすることができる。具体的には、電力供給部６０からの出力される電圧は、６０Ｖ以上３００Ｖ以下であることが望ましい。本実施形態においては、電力供給部６０からの出力される電圧は２５０Ｖとする。

スイッチ素子６１ｃは、リチウムイオンバッテリ６１ａとコンデンサ６１ｂとの間に接続されるものであり、後述する曝射スイッチ９０の操作に応じてオンおよびオフするものである。スイッチ素子６１ｃとしては、たとえばＦＥＴ（Field effect transistor）スイッチのような半導体スイッチを用いることが好ましい。ただし、これに限らず、リレーのようなメカニカルスイッチを用いてもよい。

スイッチ素子６１ｃがオンしている間、リチウムイオンバッテリ６１ａによってコンデンサ６１ｂが充電され、スイッチ素子６１ｃがオフした際、コンデンサ６１ｂに充電された電圧が放電される。

バッテリ制御部６４は、曝射スイッチ９０の操作に応じてスイッチ素子６１ｃのオンおよびオフを制御するものである。具体的には、本実施形態においては、スイッチ素子６１ｃとしてＦＥＴスイッチを用い、バッテリ制御部６４は、曝射スイッチ９０の操作に応じてＦＥＴスイッチのゲートに対してゲート電圧を印加するものである。なお、本実施形態においては、スイッチ素子６１ｃおよびバッテリ制御部６４が、本発明の切替部に相当するものである。

インバータ回路部６２は、バッテリ部６１のコンデンサ６１ｂから放電された直流電圧を交流電圧に変換するものである。具体的には、インバータ回路部６２は、正極側インバータ回路６２ａと負極側インバータ回路６２ｂとを備えている。なお、インバータ回路の回路構成としては、図４に示す回路構成に限らず、その他の公知なインバータ回路を採用するようにしてもよい。

第１の昇圧回路部６３は、インバータ回路部６２から出力された交流電圧を昇圧するものである。具体的には、第１の昇圧回路部６３は、正極側第１の昇圧回路６３ａと負極側第１の昇圧回路６３ｂとを備えている。そして、本実施形態の正極側第１の昇圧回路６３ａは、正極側インバータ回路６２ａから出力される交流電圧を昇圧するものであり、たとえば４倍以上６倍以下の交流電圧に昇圧するものである。本実施形態においては、正極側第１の昇圧回路６３ａは、正極側インバータ回路６２ａから出力された４８Ｖの交流電圧を２５０Ｖの交流電圧に昇圧する。

一方、負極側第１の昇圧回路６３ｂは、負極側インバータ回路６２ｂから出力される交流電圧を昇圧するものであり、正極側第１の昇圧回路６３ａと同様に、たとえば４倍以上６倍以下の交流電圧に昇圧するものである。本実施形態においては、負極側第１の昇圧回路６３ｂは、負極側インバータ回路６２ｂから出力された４８Ｖの交流電圧を２５０Ｖの交流電圧に昇圧する。負極側第１の昇圧回路６３ｂから出力される交流電圧についても、６０Ｖ以上３００Ｖ以下であることが望ましい。なお、第１の昇圧回路部６３の具体的な回路構成については、種々の公知な回路構成を採用することができる。

なお、電力供給部６０のリチウムイオンバッテリ６１ａは、図示省略したコネクタを介して外部電源と接続され、外部電源からの電力の供給を受けてリチウムイオンバッテリ６１ａが充電される。

そして、電力供給部６０の第１の昇圧回路部６３から出力された交流電圧は、ケーブル部７０を介して放射線発生部５０に供給される。ケーブル部７０は、本体部２０内に設けられた電力供給部６０とアーム部４０の先端に設けられた放射線発生部５０とを電気的に接続するものであり、正極側電力供給配線７０ａと負極側電力供給配線７０ｂとを備えている。正極側電力供給配線７０ａと負極側電力供給配線７０ｂは、それぞれ導電性部材を絶縁性部材で被覆したものであり、支持部材３０内部およびアーム部４０内部に延設されたものである。ケーブル部７０の長さは、たとえば３ｍ程度であり、配線抵抗は、たとえば約７５ｍΩである。また、図示省略したが、ケーブル部７０は、正極側電力供給配線７０ａおよび負極側電力供給配線７０ｂの他に、制御部２２から出力された制御信号を放射線発生部５０に供給する制御信号配線も備えている。

放射線発生部５０は、筐体５１（図１参照）内に放射線源、昇圧回路および倍電圧整流回路などが設けられたものであり、いわゆるモノタンクである。本実施形態の放射線発生部５０は、図４に示すように、放射線源としてのＸ線管５２と、第２の昇圧回路部５３と、倍電圧整流回路部５４とを備えている。

第２の昇圧回路部５３は、ケーブル部７０を経由して入力された交流電圧を昇圧するものである。具体的には、第２の昇圧回路部５３は、正極側第２の昇圧回路５３ａと負極側第２の昇圧回路５３ｂとを備えている。そして、本実施形態の正極側第２の昇圧回路５３ａは、正極側電力供給配線７０ａから供給される交流電圧を昇圧するものであり、たとえば５０倍以上の交流電圧に昇圧するものである。本実施形態の正極側第２の昇圧回路５３ａは、正極側電力供給配線７０ａから供給された２５０Ｖの交流電圧を１２．５ｋＶの交流電圧に昇圧する。

一方、負極側第２の昇圧回路５３ｂは、負極側電力供給配線７０ｂから供給される交流電圧を昇圧するものであり、正極側第２の昇圧回路５３ａと同様に、たとえば５０倍以上の交流電圧に昇圧するものである。本実施形態の負極側第２の昇圧回路５３ｂは、負極側電力供給配線７０ｂから供給された２５０Ｖの交流電圧を１２．５ｋＶの交流電圧に昇圧する。なお、第２の昇圧回路部５３の具体的な回路構成については、種々の公知な回路構成を採用することができる。

また、本実施形態においては、上述したように第１の昇圧回路部６３と第２の昇圧回路部５３の２つの昇圧回路部を設けるようにしたが、必ずしもこのような構成に限らず、いずれか一方のみの昇圧回路部を設け、これにより昇圧するようにしてもよい。

倍電圧整流回路部５４は、第２の昇圧回路部５３から出力された交流電圧を倍電圧整流するものである。具体的には、倍電圧整流回路部５４は、正極側倍電圧整流回路５４ａと負極側倍電圧整流回路５４ｂとを備えている。そして、正極側倍電圧整流回路５４ａは、正極側第２の昇圧回路５３ａから出力される交流電圧を倍電圧整流するものであり、たとえば４倍の正の直流電圧に整流するものである。本実施形態の正極側倍電圧整流回路５４ａは、正極側第２の昇圧回路５３ａによって昇圧された１２．５ｋＶの交流電圧を５０ｋＶの直流電圧に整流するものである。

一方、負極側倍電圧整流回路５４ｂは、負極側第２の昇圧回路５３ｂから出力される交流電圧を倍電圧整流するものであり、たとえば４倍の負の直流電圧に整流するものである。本実施形態の負極側倍電圧整流回路５４ｂは、負極側第２の昇圧回路５３ｂによって昇圧された１２．５ｋＶの交流電圧を−５０ｋＶの直流電圧に整流するものである。なお、倍電圧整流回路部５４の具体的な回路構成については、図４に示す回路構成に限らず、種々の公知な回路構成を採用することができる。

Ｘ線管５２は、倍電圧整流回路部５４から出力された直流電圧が印加されることによって放射線を発生するものである。本実施形態においては、上述したように正極側倍電圧整流回路５４ａによって５０ｋＶの直流電圧がＸ線管５２の正極側に供給され、かつ負極側倍電圧整流回路５４ｂによって−５０ｋＶの直流電圧がＸ線管５２の負極側に供給され、その結果、Ｘ線管５２には、１００ｋＶの直流電圧が印加されることになる。

曝射スイッチ９０は、放射線発生部５０からの放射線の出射（曝射）指示を受け付けるものである。なお、本実施形態においては、曝射スイッチ９０が、本発明の出射指示受付部に相当するものである。本実施形態の曝射スイッチ９０は、図４に示すように、曝射ＳＷ１と曝射ＳＷ２とを備えている。曝射ＳＷ１は、放射線の出射準備指示を受け付けるものであり、曝射ＳＷ２は、放射線の出射指示を受け付けるものである。

ユーザによって曝射ＳＷ１がオンされた場合には、バッテリ制御部６４によってスイッチ素子６１ｃがオンされ、これによりリチウムイオンバッテリ６１ａによってコンデンサ６１ｂが充電される。また、ユーザによって曝射ＳＷ２がオンされた場合には、バッテリ制御部６４によってスイッチ素子６１ｃがオフされ、これによりコンデンサ６１ｂから放電電圧が出力される。

なお、本実施形態においては、曝射ＳＷ１と曝射ＳＷ２の２つの別のスイッチを設けるようにしたが、曝射スイッチ９０の構成としてはこれに限らず、たとえば半押しと全押しの２段階の押下状態を受け付けるスイッチを用い、半押しされた場合には、スイッチ素子６１ｃをオンし、全押しされた場合には、スイッチ素子６１ｃをオフするようにしてもよい。

また、曝射スイッチ９０は、後述するモニタ２３における入力部２４に設けるようにしてもよいし、モニタ２３とは別に設けるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、ユーザによる曝射ＳＷ１および曝射ＳＷ２の操作に応じて、リチウムイオンバッテリ６１ａによるコンデンサ６１ｂへの充電およびコンデンサ６１ｂからの放電を切り替えるようにしたが、これに限らず、技師が登録する撮影メニューを判断して、リチウムイオンバッテリ６１ａとコンデンサ６１ｂとの接続を切り替える制御機能を付加してもよい。撮影メニューとしては、たとえば短時間のＸ線撮影を短時間で複数回行う撮影メニューなどがある。この撮影メニューが選択された場合には、リチウムイオンバッテリ６１ａとコンデンサ６１ｂとを接続したままの状態で、すなわち充電状態のままでコンデンサ６１ｂから放電させて放射線曝射を行うことが望ましい。なお、この場合、コンデンサ６１ｂの容量については、コンデンサ６１ｂからの放電時に発生する電源供給側の電圧ドロップが、リチウムイオンバッテリ６１ａの使用可能範囲に収まるように設計することが望ましい。

また、バッテリ制御部６４は、コンデンサ６１ｂの端子電圧を監視するものである。そして、スイッチ素子６１ｃがオンされてコンデンサ６１ｂが充電され、コンデンサ６１ｂの端子電圧が予め設定された閾値以上となった場合には、発光部９１を発光させる。発光部９１が発光することによって、ユーザに対してコンデンサ６１ｂの充電が完了したことが知らせることができる。したがって、ユーザは、発光部９１の発光を確認して曝射ＳＷ２をオンすることができ、コンデンサ６１ｂへの充電と放射線の曝射とを効率良く行うことができる。発光部９１としては、たとえばＬＥＤ（light emitting diode）を用いることができる。なお、本実施形態においては、コンデンサ６１ｂの端子電圧を監視して発光部９１を発光させるようにしたが、これに限らず、たとえ曝射ＳＷ１がオンされてからの時間を計測し、計測された時間が予め設定された閾値以上となった場合に発光部９１を発光させるようにしてもよい。計測時間の閾値は、コンデンサ６１ｂへの充電速度およびコンデンサ６１ｂの容量にもよるが、０．８秒以上４秒以下であることが望ましい。

また、上記説明では、コンデンサ６１ｂの充電が完了した場合に発光部９１を点灯させるようにしたが、コンデンサ６１ｂへの充電完了だけでなく、たとえばフィラメントへの電圧印加などのその他の放射線曝射準備動作が完了したことを検出した場合に発光部９１を発光させるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、発光部９１が、本発明の報知部に相当するものであるが、報知部の構成はこれに限らず、たとえばコンデンサ６１ｂの充電が完了した際に音を発するものでもよいし、モニタ２３にメッセージを表示させるものでもよい。

ここで、バッテリ部６１のコンデンサ６１ｂへの充電から放射線の曝射までの放射線照射装置１の動作を、図５に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。

まず、ユーザによって曝射ＳＷ１がオンされ、これに応じてスイッチ素子６１ｃがオンし、コンデンサ６１ｂの充電が開始される。コンデンサ６１ｂの充電が進み、コンデンサ６１ｂの端子電圧が閾値電圧以上となった場合には、バッテリ制御部６４によって発光部９１が制御され、発光部９１が点灯する。

そして、ユーザは、発光部９１の点灯を確認した後、曝射ＳＷ２をオンする。曝射ＳＷ２のオンによってスイッチ素子６１ｃがオフし、これによりコンデンサ６１ｂの放電電圧が放射線発生部５０に供給され、放射線発生部５０から放射線が曝射される。

なお、バッテリ部６１については、コンデンサ６１ｂに充電された電荷がリチウムイオンバッテリ６１ａ側に逆流しないように、図６に示すようにダイオード素子６１ｄをさらに設けるようにしてもよい。ダイオード素子６１ｄは、本発明の逆流電流抑制部に相当するものであるが、逆流電流抑制部としては、ダイオード素子６１ｄに限らず、その他の公知な素子または回路を用いることができる。

また、リチウムイオンバッテリ６１ａからコンデンサ６１ｂに充電する際の突入電流を減らすため、電流制限を行うようにしてもよい。具体的には、バッテリ制御部６４によってスイッチ素子６１ｃに印加されるゲート電圧を、図７の実線で示すように時間の経過に応じて徐々に増加させるようにしてもよい。ゲート電圧の波形を図７の実線で示すように制御することによって、コンデンサ６１ｂに流れる電流の波形を図７の点線で示すように制御することができ、コンデンサ６１ｂへの突入電流を抑制することができる。

また、スイッチ素子６１ｃとしてリレースイッチを用いる場合には、リチウムイオンバッテリ６１ａからコンデンサ６１ｂに充電する際の突入電流を減らすため、図８に示すように抵抗素子６１ｅをコンデンサ６１ｂに直列に接続するようにしてもよい。

なお、上述したゲート電圧を印加するバッテリ制御部６４および抵抗素子６１ｅは、本発明の突入電流抑制部に相当するものであるが、突入電流抑制部としては、これに限らず、その他の公知な素子または回路を用いることができる。

図１および図２に戻り、アーム部４０の先端（一端）には、Ｌ字形状の線源取付部３２が設けられている。放射線発生部５０は、アーム部４０の一端に対して、線源取付部３２を介して取り付けられている。そして、図１および図２に示すように、アーム部４０の一端から取り出されたケーブル部７０がコネクタを介して放射線発生部５０に接続されている。

放射線発生部５０は、線源取付部３２に対して、軸ＡＸ２を回動軸として回動可能に接続されている。回動軸ＡＸ２は、左右方向（ｘ方向）に延びる軸である。なお、線源取付部３２は、摩擦機構を介して放射線発生部５０が回動するように放射線発生部５０を保持している。このため、放射線発生部５０は、ある程度強い外力が加えられることによって回動可能であり、外力が加えられない限り回動せず、アーム部４０に対する相対角度を維持する。

また、筐体２１の上面にはモニタ２３が取り付けられている。また、筐体２１の上部には、放射線照射装置１を押したり引いたりするためのハンドル部２６が取り付けられている。ハンドル部２６は、筐体２１を一周するように設けられており、放射線照射装置１の後ろ側だけでなく、前側や側方側からも握ることができるように構成されている。図９は、放射線照射装置１を前方から見た図である。図９に示すように、ハンドル部２６は、本体部２０の前側まで回り込んで設けられている。

モニタ２３は液晶パネル等からなり、被検体の撮影により取得された放射線画像、および放射線照射装置１の制御に必要な各種情報を表示する。また、モニタ２３はタッチパネル方式の入力部２４を備えており、放射線照射装置１の操作に必要な各種指示の入力を受け付ける。具体的には、撮影条件の設定のための入力、および撮影すなわち放射線の出射のための入力を受け付けることができる。モニタ２３は、表示面の水平方向に対する傾きおよび回転位置を変更可能に筐体２１の上面に取り付けられている。また、タッチパネル方式の入力部２４に代えて、各種操作を行うためのボタン等を入力部として備えるものとしてもよい。

アーム部４０の他端には、支持部材３０の一端が接続されている。アーム部４０は、支持部材３０に対して、軸ＡＸ１を回動軸として回動可能に接続されている。回動軸ＡＸ１は、左右方向（ｘ方向）に延びる軸である。アーム部４０は、回動軸ＡＸ１を中心として、支持部材３０となす角度が変更されるように、図２に示す矢印Ａ方向に回動する。

回動軸ＡＸ１を有する回動部３１は、摩擦機構を介してアーム部４０が回動するようにアーム部４０を保持している。このため、アーム部４０は、ある程度強い外力が加えられることによって回動可能であり、外力が加えられない限り回動せず、支持部材３０に対する相対角度を維持する。

なお、アーム部４０および放射線発生部５０の回動について、摩擦機構を介するものとしているが、公知のロック機構により回動位置を固定するものとしてもよい。この場合、ロック機構を解除することにより、アーム部４０および放射線発生部５０の回動が可能となる。そして、所望とする回動位置においてロック機構をロックすることにより、回動位置を固定することができる。

支持部材３０の他端は、本体部２０の前方側の面に接続されている。支持部材３０は、本体部２０に対して固定して設けられており、本体部２０に対して回転不能に取り付けられている。本実施形態においては、上述したように第１のキャスター１０ａおよび第２のキャスター１０ｂの旋廻によって、本体部２０と一緒にアーム部４０の向きを自由に変更することができるので、支持部材３０に自由度を持たせる必要がなく、より簡略な構成とすることができる。ただし、これに限定されず、取り回し性を重視して、支持部材３０を回転するように構成してもよい。すなわち、支持部材３０が、支持部材３０の本体部２０に対する接続部分の中心を通り、かつ鉛直方向に延びる軸を回転軸として回転可能に構成するようにしてもよい。

本実施形態において、被検体の撮影時には、図２に示すように、ベッド３に仰臥している被検体Ｈの下に放射線検出器８０を配置し、放射線発生部５０から出射した放射線を被検体Ｈに照射することにより行われる。なお、放射線検出器８０および放射線照射装置１は、有線あるいは無線により接続されている。これにより、放射線検出器８０により取得された被検体Ｈの放射線画像は、放射線照射装置１に直接入力される。

ここで、図１０を参照して放射線検出器８０について簡単に説明する。図１０は放射線検出器を放射線の検出面側である前面から見た外観斜視図である。図１０に示すように放射線検出器８０は、矩形平板形状を有し、検出部８１を収容する筐体８２を備えたカセッテ型の放射線検出器である。検出部８１は、周知のように、入射した放射線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）、およびＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス基板を備える。ＴＦＴアクティブマトリクス基板上には、シンチレータからの可視光に応じた電荷を蓄積する複数の画素が配列された矩形状の撮像領域が形成される。

筐体８２は、四隅がＲ面取りされた金属製の枠を備え、その内部には検出部８１の他に、ＴＦＴのゲートにゲートパルスを与えてＴＦＴをスイッチングさせるゲートドライバ、および画素に蓄積された電荷を、Ｘ線画像を表すアナログの電気信号に変換して出力する信号処理回路等を備えた撮影制御部等が内蔵されている。また、筐体８２は、例えば、フイルムカセッテ、ＩＰ（Imaging Plate）カセッテ、あるいはＣＲ（Computed Radiography）カセッテとほぼ同様の、国際規格ＩＳＯ（International Organization for Standardization）４０９０：２００１に準拠した大きさである。

筐体８２の前面には、放射線を透過させる透過板８３が取り付けられている。透過板８３は、放射線検出器８０における放射線の検出領域とほぼ一致するサイズであり、軽量で剛性が高く、かつ放射線透過性が高いカーボン材料から形成されている。なお、検出領域の形状は、筐体８２の前面の形状と同様の長方形である。また、放射線検出器８０の厚さ方向において、筐体８２の枠の部分は透過板８３よりも突出している。このため、透過板８３が傷つきにくいものとなっている。

筐体８２の前面の四隅には、放射線検出器８０を識別するための識別情報を表すマーカ８４Ａ〜８４Ｄが付与されている。本実施形態においては、マーカ８４Ａ〜８４Ｄは、それぞれ直交する２つのバーコードからなる。

また、筐体８２のマーカ８４Ｃ，８４Ｄ側の側面には、放射線検出器８０を充電するためのコネクタ８５が取り付けられている。

本実施形態による放射線照射装置１の使用時においては、操作者は図１に示すアーム部４０の初期位置から、アーム部４０を図示反時計回り方向に回動軸ＡＸ１の周りに回動させることにより、図２に示すように、被検体Ｈの真上の目標位置に放射線発生部５０を移動させる。そして、放射線発生部５０を目標位置に移動させた後、入力部２４からの指示により放射線発生部５０を駆動して、被検体Ｈに放射線を照射し、被検体Ｈを透過した放射線を放射線検出器８０により検出して、被検体Ｈの放射線画像を取得することができる。

なお、放射線検出器８０としては、上述したようにシンチレータと受光素子を備えたＴＦＴアクティブマトリクス基板とを積層したものであって、かつＴＦＴアクティブマトリクス基板側（シンチレータ側とは反対側）から放射線の照射を受けるものを用いることが望ましい。このような高感度な放射線検出器８０を用いることによって、放射線発生部５０として低出力線源を用いることができ、放射線発生部５０の重量を軽くすることができる。なお、一般的に放射線発生部５０の線源出力と放射線発生部５０の重量とは比例関係にある。

そして、上述したように放射線発生部５０の重量を軽くすることができるので、放射線照射装置１全体の重量も軽くすることができる。これにより、本実施形態の放射線照射装置１のように第２のキャスター１０ｂ（後輪）として旋廻キャスターを用いることによって、放射線照射装置１の旋回性能を向上させることができ、著しくハンドリングを良くすることができる。

なお、放射線発生部５０の線源出力は、１５ｋＷ以下であることが好ましく、４ｋＷ以下であることがさらに好ましい。また、放射線照射装置１全体の重量は、１２０ｋｇ以下であることが好ましく、９０ｋｇ以下であることがさらに好ましい。

次に、本体部２０における放射線検出器８０を収容可能な構成について説明する。図１および図２に示すように、本体部２０の筐体２１は、支持部材３０が取り付けられた側とは反対側の面に、支持部材３０の側に傾斜する平坦面２１ａを有し、この平坦面２１ａにクレードル２５が設けられている。

クレードル２５の上面には、放射線検出器８０を挿入するための挿入口２５ａが形成されている。挿入口２５ａは、放射線検出器８０が嵌め合うサイズの細長形状を有する。本実施形態においては、放射線検出器８０のコネクタ８５を有する側の一端部側から挿入口２５ａに挿入され、これにより、この一端部がクレードル２５の底部に支持されて、放射線検出器８０がクレードル２５に保持される。この際、放射線検出器８０の前面は、平坦面２１ａの側に向けられる。

クレードル２５の底部にはコネクタ２５ｂが取り付けられている。コネクタ２５ｂは、放射線検出器８０がクレードル２５に保持された際に、放射線検出器８０のコネクタ８５と電気的に接続する。コネクタ２５ｂは、バッテリ部６１のリチウムイオンバッテリ６１ａと電気的に接続されている。したがって、放射線検出器８０がクレードル２５に保持された際には、放射線検出器８０のコネクタ８５とクレードル２５のコネクタ２５ｂを介して、リチウムイオンバッテリ６１ａによって放射線検出器８０が充電される。

なお、本実施形態においては、リチウムイオンバッテリ６１ａによって放射線検出器８０を充電可能に構成したが、上述したようにモニタ２３をリチウムイオンバッテリ６１ａによって充電可能に構成してもよく、さらに、本体部２０に対して外部コネクタをさらに設け、モニタ以外の外部機器を接続可能に構成してもよい。そして、外部コネクタを介して、リチウムイオンバッテリ６１ａによって外部機器に電力を供給し充電可能に構成するようにしてもよい。外部機器としては、たとえばコンソールとして使用されるノート型のコンピュータなどがある。

なお、本発明の放射線照射装置は、上記実施形態の放射線照射装置１のような脚部１０を必ずしも備えてなくてもよい。また、支持部材３０およびアーム部４０の構成は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、その他の構成としてもよい。

１ 放射線照射装置
２ 装置載置面
３ ベッド
１０ 脚部
１０ａ 第１のキャスター
１０ｂ 第２のキャスター
１１ 台座部
１２ フットアーム部
１２ａ 先端部
１３ ペダル部
１３ａ 第１のペダル
１３ｂ 第２のペダル
２０ 本体部
２１ 筐体
２１ａ 平坦面
２２ 制御部
２３ モニタ
２４ 入力部
２５ クレードル
２５ａ 挿入口
２５ｂ コネクタ
２６ ハンドル部
３０ 支持部材
３１ 回動部
３２ 線源取付部
４０ アーム部
５０ 放射線発生部
５１ 筐体
５２ Ｘ線管
５３ 第２の昇圧回路部
５３ａ 正極側昇圧回路
５３ｂ 負極側昇圧回路
５４ 倍電圧整流回路部
５４ａ 正極側倍電圧整流回路
５４ｂ 負極側倍電圧整流回路
６０ 電力供給部
６１ バッテリ部
６１ａ リチウムイオンバッテリ
６１ｂ コンデンサ
６１ｃ スイッチ素子
６１ｄ ダイオード素子
６１ｅ 抵抗素子
６２ インバータ回路部
６２ａ 正極側インバータ回路
６２ｂ 負極側インバータ回路
６３ 第１の昇圧回路部
６４ バッテリ制御部
７０ ケーブル部
７０ａ 正極側電力供給配線
７０ｂ 負極側電力供給配線
８０ 放射線検出器
８１ 検出部
８２ 筐体
８３ 透過板
８５ コネクタ
９０ 曝射スイッチ
９１ 発光部
ＡＸ１ 回動軸
ＡＸ２ 回動軸
Ｈ 被検体
８４Ａ-８４Ｄ マーカ

Claims (8)

1. 放射線を発生する放射線発生部と、
   前記放射線発生部に電力を供給するバッテリ部と、
   前記放射線発生部からの前記放射線の出射指示を受け付ける出射指示受付部とを備え、
   前記バッテリ部が、蓄電池と、前記蓄電池に並列接続されたコンデンサと、前記蓄電池から前記コンデンサに対して電力供給する状態から、前記コンデンサから前記放射線発生部に対して電力供給する状態に切り替える切替部とを有し、
   前記切替部が、前記蓄電池と前記コンデンサとの間に接続されたスイッチ素子としてのＦＥＴスイッチと、バッテリ制御部とを備え、前記出射指示受付部において受け付けられた指示に応じて、前記バッテリ制御部が前記スイッチ素子のオンオフを制御して前記電力供給の状態を切り替え、かつ、前記コンデンサに対して電力供給するに際して前記スイッチ素子に印加されるゲート電圧を時間の経過に応じて徐々に増加させる放射線照射装置。
2. 前記出射指示受付部が、前記放射線の出射準備指示および前記放射線の出射指示の２段階の指示を受け付け、
   前記切替部が、前記出射準備指示に応じて、前記蓄電池から前記コンデンサに対して電力供給する状態にする請求項１記載の放射線照射装置。
3. 前記蓄電池から前記コンデンサへの充電が完了したことを報知する報知部を備えた請求項１または２記載の放射線照射装置。
4. 前記報知部が、前記蓄電池から前記コンデンサへの充電が完了した時点で発光する発光部を備えた請求項３記載の放射線照射装置。
5. 前記コンデンサから前記蓄電池への逆流電流を抑制する逆流電流抑制部を備えた請求項１から４いずれか１項記載の放射線照射装置。
6. 前記逆流電流抑制部が、ダイオード素子を有する請求項５記載の放射線照射装置。
7. 前記コンデンサが、電気２重層コンデンサである請求項１から６いずれか１項記載の放射線照射装置。
8. 前記蓄電池が、リチウムイオン電池である請求項１から７いずれか１項記載の放射線照射装置。