WO2018216266A1 - 移動型ｘ線撮影装置 - Google Patents

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WO2018216266A1
WO2018216266A1 PCT/JP2018/003821 JP2018003821W WO2018216266A1 WO 2018216266 A1 WO2018216266 A1 WO 2018216266A1 JP 2018003821 W JP2018003821 W JP 2018003821W WO 2018216266 A1 WO2018216266 A1 WO 2018216266A1
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WO
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inverter
voltage value
power
storage battery
tube voltage
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/003821
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓也 湯浅
Original Assignee
株式会社島津製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting

Definitions

  • the present invention relates to a mobile X-ray imaging apparatus that is used for in-hospital round-trip imaging, imaging in an emergency room, or imaging in an operating room, and is equipped with a storage battery for power supply.
  • the mobile X-ray imaging apparatus includes a storage battery energy storage type inverter type X-ray high voltage apparatus (hereinafter referred to as “X-ray high voltage apparatus”).
  • the power storage unit which is a power supply unit of the X-ray high-voltage device, includes a plurality of storage batteries connected in series and outputs 100 to 300 VDC.
  • the power storage unit may include a capacitor connected in parallel with the storage battery in order to instantaneously obtain high power. The electric power thus stored is converted into a high frequency by an inverter and input to a high voltage transformer.
  • X-ray exposure is performed by operating an inverter based on X-ray imaging conditions such as tube voltage input by a user (operator).
  • the tube voltage detection circuit detects the tube voltage value of the X-ray tube.
  • the X-ray control circuit adjusts the high frequency converted by the inverter so that the detected tube voltage value matches the target tube voltage value input by the user (see, for example, Patent Document 1).
  • the number of X-ray exposures can be significantly reduced, and the usable time of the apparatus can be reduced. As a result, the user's business is hindered.
  • the replacement of the storage battery is performed when a predetermined number of days of use is reached or when an extremely low voltage value of the storage battery is detected.
  • the progress of deterioration differs depending on the frequency of use of the device at the installation location such as a facility, so it cannot be said that the deterioration state of the storage battery can be accurately grasped.
  • the voltage fluctuates with the elapsed time from charging, and in addition to this, power is also supplied to the control unit and the voltage fluctuates due to the load current from the storage battery. Therefore, the deterioration state of the storage battery cannot be accurately grasped.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a mobile X-ray imaging apparatus capable of accurately grasping a deterioration state of a storage battery.
  • the mobile X-ray imaging apparatus includes a power storage unit having a storage battery, an inverter that converts first DC power sent from the power storage unit into AC power, and AC power converted by the inverter.
  • a step-up transformer a rectifier that converts AC power boosted by the transformer into second DC power
  • an X-ray tube that is supplied with the second DC power converted by the rectifier and generates X-rays
  • a tube voltage detector that detects the voltage value of the second DC power supplied to the X-ray tube as a tube voltage value, and is detected by the tube voltage detector when X-rays are generated from the X-ray tube.
  • a control unit that adjusts the operation amount of the inverter so that the set tube voltage value matches a preset target tube voltage value, and when the operation amount of the inverter is larger than a preset threshold value,
  • the storage battery has deteriorated It includes a determination unit, and a notification unit for notifying the judgment result by the judgment unit and is characterized in.
  • the control unit controls the operation amount of the inverter so that the tube voltage value detected by the tube voltage detector matches the preset target tube voltage value. adjust.
  • the storage battery that has not deteriorated requires a small amount of operation of the inverter until the detected tube voltage value reaches the target tube voltage value.
  • the degraded storage battery has a large amount of operation of the inverter.
  • the determination unit determines that the storage battery has deteriorated when the operation amount of the inverter required for the detected tube voltage value to reach the target tube voltage value is greater than a preset threshold value. . Since the deterioration of the storage battery is determined by the operation amount of the inverter in the actual use state, the deterioration state of the storage battery can be grasped more accurately than before.
  • an example of the operation amount of the inverter is the frequency of AC power converted by the inverter. Moreover, an example of the operation amount of the inverter is a duty ratio of AC power converted by the inverter.
  • the above-described mobile X-ray imaging apparatus further includes a converter that boosts the first DC power sent from the power storage unit and supplies the boosted first DC power to the inverter,
  • the operation amount of the inverter is a voltage value of the first DC power boosted by the converter and supplied to the inverter.
  • the power storage unit further includes a capacitor connected in parallel with the storage battery. Thereby, large electric power can be obtained instantaneously.
  • the power storage unit further includes a switch that opens and closes a connection between the storage battery and the capacitor, and the control unit operates the switch to operate the storage battery and the capacitor. It is preferable that the connection is opened and the determination unit performs deterioration determination of the storage battery in the open state. Since the capacitor has an internal resistance smaller than that of the storage battery, the influence of the internal resistance of the storage battery may not easily appear in the operation amount of the inverter. Therefore, the deterioration state of the storage battery can be grasped more accurately by cutting off the connection between the storage battery and the capacitor.
  • the threshold is set in advance for each target tube voltage value.
  • the range of the manipulated variable differs depending on whether the target tube voltage value is large or small. Therefore, the deterioration state of the storage battery can be accurately grasped for each target tube voltage value.
  • the determination unit determines that the storage battery has deteriorated when the operation amount of the inverter is larger than a preset threshold value. Since the deterioration of the storage battery is determined by the operation amount of the inverter in the actual use state, the deterioration state of the storage battery can be grasped more accurately than before.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a mobile X-ray imaging apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an X-ray tube, an X-ray high voltage device, and the like according to Embodiment 1. It is a figure which shows a target tube voltage value and the frequency (reference frequency) of the inverter corresponding to this.
  • (A) is a figure for demonstrating tube voltage control, and is a figure which shows the ideal state in which a target tube voltage value and the detected tube voltage value correspond, when a reference frequency is used. .
  • (A), (b) is a figure for demonstrating tube voltage control, and is a figure which shows the state by which the detected tube voltage value does not reach
  • (A), (b) is a figure for demonstrating tube voltage control, and is a figure for demonstrating the frequency which is an operation amount, and the threshold value of a frequency.
  • (A), (b) is a figure for demonstrating tube voltage control, and is a figure for demonstrating the frequency which is an operation amount, and the threshold value of a frequency. It is a figure which shows the target tube voltage value, the frequency (reference frequency) of the inverter corresponding to this, and the threshold value of a frequency.
  • FIG. It is a block diagram which shows the detail etc. of the filament heating circuit of the X-ray tube and X-ray high voltage apparatus based on Example 3.
  • FIG. It is a block diagram which shows the X-ray tube which concerns on Example 4, an X-ray high voltage apparatus, etc. It is a figure which shows the target tube voltage value, the frequency (reference frequency) of the inverter corresponding to this, and the voltage value (reference voltage value) of a DC / DC converter.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a mobile X-ray imaging apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the mobile X-ray imaging apparatus 1 includes a carriage 2, an X-ray tube 3, an X-ray high voltage apparatus 4, a column 5, a support arm 6, a housing 8, and a handle 9.
  • the carriage 2 is configured to travel with an electric motor (not shown) or the like.
  • the X-ray tube 3 generates (exposes) X-rays.
  • the X-ray tube 3 includes a filament (cathode) 3A and an anode 3B that generates X-rays when an electron beam emitted from the filament 3A collides (see FIG. 2).
  • the X-ray tube 3 is supported by a support arm 6 as shown in FIG.
  • the support arm 6 is elongated in the horizontal direction and is configured to be extendable. Thereby, the X-ray tube 3 can be moved in the extending / contracting direction (horizontal direction) of the support arm 6.
  • the support arm 6 is supported by a vertical support column 5 so as to be movable in the vertical direction. Thereby, the X-ray tube 3 can be moved up and down.
  • the support column 5 is provided on the carriage 2 so as to be rotatable around the vertical axis AX.
  • the mobile X-ray imaging apparatus 1 further includes a main control unit 11, a display unit 12, an input unit 13, and a storage unit 14.
  • the main control unit 11 includes a central processing unit (CPU).
  • the main control unit 11 controls each component of the mobile X-ray imaging apparatus 1 such as the motor drive of the X-ray high voltage apparatus 4 and the carriage 2.
  • the display unit 12 includes a liquid crystal monitor or the like.
  • the input unit 13 includes a keyboard, a mouse, a joystick, a touch panel, or the like.
  • the user inputs X-ray conditions including tube voltage and tube current through the input unit 13.
  • the storage unit 14 includes a ROM (Read-only Memory), a RAM (Random-Access Memory), a hard disk, or the like.
  • the storage unit 14 stores a program necessary for the operation of the mobile X-ray imaging apparatus 1.
  • the display unit 12 corresponds to a notification unit of the present invention.
  • the X-ray high voltage device 4 the main control unit 11, the display unit 12, the input unit 13, and the storage unit 14 are illustrated outside the mobile X-ray imaging apparatus 1.
  • these configurations are mounted in the housing 8 on the carriage 2.
  • the handle 9 is gripped by the user to move the carriage 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the X-ray tube 3, the X-ray high voltage device 4 and the like.
  • Each component of the X-ray high-voltage device 4 is configured by an electric circuit and supplies electric power necessary for X-ray generation.
  • the X-ray high voltage apparatus 4 includes a power storage unit 21, an inverter 23, a resonance capacitor 24, a high voltage transformer 25, a rectifier 27, and a filament heating circuit 29.
  • the high voltage transformer 25 corresponds to the transformer of the present invention.
  • the power storage unit 21 includes a plurality of storage batteries 31, a plurality of capacitors 32, and a switch 33.
  • the storage battery 31 is configured to be connected in series and outputs 100 to 300 VDC.
  • the storage battery 31 can be used repeatedly by charging and is configured as a sealed type.
  • each of the capacitors 32 is connected in parallel to the storage battery 31 connected in series. Thereby, large electric power can be obtained instantaneously.
  • the switch 33 is used in a closed state.
  • the switch 33 opens and closes the connection between the storage battery 31 and the capacitor 32.
  • the switch 33 is in the closed state, the storage battery 31 and the capacitor 32 are connected. In this closed state, power is supplied from the storage battery 31 and the capacitor 32.
  • the switch 33 is in the open state, the storage battery 31 and the capacitor 32 are not connected and the distribution is interrupted. In this open state, power is not supplied from the capacitor 32, but power is supplied from the storage battery 31.
  • the power storage unit 21 includes not only the X-ray high-voltage device 4 but also a rotor (electric motor) that rotates, for example, the anode 3B of the X-ray tube 3, an electric motor that runs the carriage 2, and the main control unit 11 and X described later. Electric power is also supplied to a control system including the line control circuit 39.
  • the X-ray high voltage apparatus 4 is supplied with relatively larger power than other supply destinations.
  • the inverter 23 converts the first DC power of DC 100 to 300 V sent from the power storage unit 21 into AC power.
  • the inverter 23 includes a plurality of switches (not shown) and a drive circuit (not shown) that drives the switches.
  • the inverter 23 is controlled by an X-ray control circuit 39 described later. That is, the X-ray control circuit 39 sends a signal to the inverter 23 and adjusts the frequency of the AC power converted by the inverter 23.
  • the high voltage transformer 25 boosts the AC power (first AC power) converted by the inverter 23.
  • the voltage of the AC power is boosted to 40 to 150 kV by the high voltage transformer 25, for example.
  • a resonant capacitor 24 is interposed between the inverter 23 and the high voltage transformer 25.
  • the rectifier 27 converts AC power boosted by the high voltage transformer 25 into second DC power.
  • second DC power is supplied as a tube voltage.
  • the filament heating circuit 29 is for heating the filament 3A.
  • the X-ray high voltage apparatus 4 further includes a tube voltage detection circuit 35, a tube current detection circuit 37, an X-ray control circuit 39, and a determination unit 41.
  • the tube voltage detection circuit 35 corresponds to the tube voltage detector of the present invention.
  • the X-ray control circuit 39 or the main control unit 11 corresponds to the control unit of the present invention.
  • the tube voltage detection circuit 35 includes a resistance voltage divider.
  • the tube voltage detection circuit 35 detects the actual voltage value of the second DC power as the tube voltage value. That is, the tube voltage detection circuit 35 detects a potential difference between the filament 3A and the anode 3B as a tube voltage value.
  • the tube current detection circuit 37 detects a tube current value by detecting a voltage drop with a resistor, for example. The tube current detection circuit 37 detects the tube current value that actually flows through the X-ray tube 3 (between the filament 3A and the anode 3B).
  • the X-ray control circuit 39 includes, for example, a central processing unit (CPU).
  • the X-ray control circuit 39 controls each component of the X-ray high voltage device 4 such as the inverter 23, the filament heating circuit 29, and the switch 33.
  • the X-ray control circuit 39 converts a target tube voltage value input by the user and set in advance into a reference frequency, and transmits a signal of the reference frequency to the inverter 23. Further, the X-ray control circuit 39 adjusts the frequency of the AC power converted by the inverter 23 so that the tube voltage value detected by the tube voltage detection circuit 35 matches the target voltage value.
  • the determination unit 41 determines that the storage battery has deteriorated when the frequency of the AC power converted by the inverter 23 is greater than a preset threshold value.
  • the determination unit 41 includes a central processing unit (CPU).
  • Step S01 Input of Target Tube Voltage Value
  • the user inputs a target tube voltage value (for example, 100 kV) using the input unit 13.
  • Information on the target tube voltage value (preset target tube voltage value) input using the input unit 13 passes through the main control unit 11 and is sent to the X-ray control circuit 39 of the X-ray high voltage apparatus 4. .
  • Step S02 X-ray Generation by Open Loop Control
  • the X-ray control circuit 39 converts the target tube voltage value into a signal for operating the inverter 23. Specifically, the X-ray control circuit 39 prepares a table (map) 43 as shown in FIG. 3 in advance, for example, and a frequency (for example, FB [Hz]) corresponding to a target tube voltage value (for example, 100 kV). Convert to Note that the frequency corresponding to the target tube voltage value is hereinafter referred to as “reference frequency” as appropriate.
  • the X-ray control circuit 39 sends a signal indicating the reference frequency to the inverter 23.
  • the reference frequency may be converted from the target tube voltage value by calculation without using the table 43 shown in FIG. Further, in FIG. 3, the relationship between the sizes of the reference frequencies is FA>FB> FC.
  • X-rays are generated from the X-ray tube 3 when the user presses a switch (not shown). X-ray generation is performed as follows.
  • the switch 33 of the power storage unit 21 shown in FIG. 2 is in a closed state.
  • the power storage unit 21 (the storage battery 31 and the capacitor 32) supplies the inverter 23 with the first direct current power of DC 100 to 300V.
  • the inverter 23 Based on the signal of the reference frequency (for example, FB [Hz]) sent by the X-ray control circuit 39, the inverter 23 converts the first DC power sent from the power storage unit 21 into AC power.
  • the high voltage transformer 25 boosts the AC power converted by the inverter 23.
  • the rectifier 27 converts AC power boosted by the high voltage transformer 25 into second DC power.
  • the second DC power is supplied to the X-ray tube 3.
  • the filament heating circuit 29 supplies power to the filament 3 ⁇ / b> A of the X-ray tube 3. Thereby, the filament 3A is heated and an electron beam is emitted from the filament 3A.
  • the electron beam collides with the anode 3B, and X-rays are generated with the point of collision as the focal point. That is, X-rays are generated from the X-ray tube 3.
  • Step S03 X-ray Generation by Closed Loop Control (Feedback Control) and Deterioration Determination of Storage Battery
  • the X-ray control circuit 39 performs closed loop control.
  • the tube voltage detection circuit 35 detects the voltage value of the second DC power supplied to the X-ray tube 3 as a tube voltage value. That is, the tube voltage detection circuit 35 detects the tube voltage value of the X-ray tube 3.
  • the tube voltage value detected by the tube voltage detection circuit 35 matches the preset target tube voltage value. The frequency of the AC power converted by the inverter 23 is adjusted.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing a case where the detected tube voltage value matches the target tube voltage value by operating the inverter 23 at the reference frequency. 4A and 4B are ideal operations. However, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), even if the inverter 23 is actually operated at the reference frequency, the detected tube voltage value does not match the target tube voltage value. Therefore, as shown in FIGS. 6A and 6B, the X-ray control circuit 39 detects the tube voltage value and the target tube voltage value that are detected when the X-ray tube 3 generates X-rays. And the frequency of the AC power that is the operation amount and converted by the inverter 23 is adjusted from the deviation.
  • the X-ray control circuit 39 increases the frequency of the inverter 23 (for example, 20 kH) as shown by the waveform WA in FIG. 6A, and the detected tube voltage value matches the target tube voltage value 100 kV. Adjust to Note that the reference frequency, the adjusted frequency, the detected tube voltage value, and the threshold value described later do not always match the actual values.
  • the determination unit 41 determines whether or not the storage battery 31 has deteriorated. That is, the determination unit 41 determines that the storage battery 31 has deteriorated when the frequency that is the operation amount of the inverter 23 is larger than the preset threshold value Fth during X-ray generation. In this embodiment, the deterioration determination of the storage battery is performed using the frequency that is the operation amount of the inverter 23. The determination of the deterioration of the storage battery 31 may be performed by the user inputting execution of the deterioration determination with the input unit 13 at an arbitrary timing during the generation of X-rays.
  • the internal resistance of the storage battery 31 is small, and it is easy to output a large current from the storage battery 31. Therefore, even when the X-ray output (for example, the tube voltage value) is large, the frequency that is the operation amount of the inverter 23 is smaller than the reference frequency. On the other hand, when the storage battery 31 deteriorates and the internal resistance increases, a phenomenon that the X-ray output cannot be reached occurs unless the frequency that is the operation amount of the inverter 23 is further increased.
  • the X-ray output for example, the tube voltage value
  • the frequency threshold Fth is preset to 30 kHz.
  • the X-ray control circuit 39 increases the frequency of the inverter 23 so that the detected tube voltage value matches the target tube voltage value (100 kV), and the waveform WB in FIG. Assume that the frequency is 35 kHz. In this case, since the frequency 35 kHz is larger than the frequency threshold Fth of 30 kHz, it is determined that the storage battery 31 has deteriorated.
  • the determination result by the determination unit 41 is notified to the user by displaying it on the display unit 12, for example.
  • 6A and 6B show a case where the frequency (waveform WB) exceeds the threshold value Fth before the detected tube voltage value matches the target tube voltage value. Not only in this case, but also in the case where the frequency exceeds the threshold value Fth after the detected tube voltage value matches the target tube voltage value as shown in FIGS. Good.
  • the frequency that is the operation amount of the inverter 23 is adjusted in order to keep the detected tube voltage value at the target tube voltage value.
  • the frequency as the operation amount gradually increases (waveform WC in FIG. 7A) and reaches the threshold value Fth.
  • the determination unit 41 determines that the storage battery 31 has deteriorated.
  • FIG. 8 is a diagram showing a target tube voltage value, a frequency (reference frequency) of the inverter 23 corresponding to the target tube voltage value, and a frequency threshold value Fth.
  • the frequency threshold value Fth is preset for each target tube voltage value.
  • the threshold value Fth is larger than the reference frequency (for example, FY> FB).
  • the X-ray control circuit 39 uses the AC power converted by the inverter 23 so that the tube voltage value detected by the tube voltage detection circuit 35 matches the preset target tube voltage value. Adjust the frequency.
  • the storage battery 31 that has not deteriorated requires a small amount of operation of the inverter 23 until the detected tube voltage value reaches the target tube voltage value.
  • the operation amount of the inverter 23 is large in the deteriorated storage battery 31.
  • the determination unit 41 determines that the storage battery 31 has deteriorated when the frequency of the inverter 23 required until the detected tube voltage value reaches the target tube voltage value is greater than a preset threshold value Fth. Is determined.
  • the deterioration of the storage battery 31 is determined by the operation amount of the inverter 23 in the actual use state, the deterioration state of the storage battery 31 can be grasped more accurately than before. As a result, it is possible to prevent troubles caused by the storage battery 31 that may hinder the user's business.
  • Example 1 the frequency of AC power converted by the inverter 23 was used as the operation amount of the inverter 23.
  • the duty ratio of the AC power converted by the inverter 23 is used as the operation amount of the inverter 23.
  • FIG. 9 (a) and 9 (b) are diagrams for explaining the duty ratio.
  • the frequency of AC power is fixed to a preset value (reference frequency), and the pulse width Ton of AC power is adjusted.
  • Ton indicates a pulse width in a state in which it is ON in either positive or negative direction.
  • Toff indicates the width of the OFF state that does not turn ON in either positive or negative direction.
  • the pulse width Ton is increased as shown in FIG. 9B (Ton2> Ton1).
  • the X-ray control circuit 39 sends a reference duty ratio corresponding to the target tube voltage value to the inverter 23 in the open loop control.
  • the X-ray control circuit 39 generates a tube voltage value detected by the tube voltage detection circuit 35 and a preset target tube voltage value when X-rays are generated from the X-ray tube 3 in the closed loop control. Are adjusted so that the duty ratio of the AC power converted by the inverter 23 is matched.
  • the X-ray control circuit 39 increases the duty ratio of the inverter 23 (for example, 60%) and adjusts so that the detected tube voltage value matches the target tube voltage value 100 kV. Note that the numerical values such as the duty ratio and the threshold value used in this description do not always match the actual values.
  • the threshold value of the duty ratio is set to 70% in advance in the determination unit 41, for example. Assume that the X-ray control circuit 39 increases the duty ratio of the inverter 23 to 75% so that the detected tube voltage value matches the target tube voltage value (100 kV). In this case, since the duty ratio 75% is larger than the duty ratio threshold 70%, it is determined that the storage battery 31 has deteriorated.
  • Example 2 the frequency of the AC power converted by the inverter 23 was fixed, and the duty ratio of the AC power was adjusted.
  • the duty ratio of the AC power is fixed and the frequency of the AC power is adjusted.
  • the storage battery 31 that has not deteriorated requires a small amount of operation of the inverter 23 until the detected tube voltage value reaches the target tube voltage value.
  • the operation amount of the inverter 23 is large in the deteriorated storage battery 31.
  • the determination unit 41 has deteriorated the storage battery 31 when the duty ratio of the inverter 23 required until the detected tube voltage value reaches the target tube voltage value is larger than a preset threshold value. Is determined. Since the deterioration of the storage battery is determined by the operation amount of the inverter in the actual use state, the deterioration state of the storage battery 31 can be grasped more accurately than before.
  • the determination unit 41 determines the “first” related to the adjustment of the tube voltage value when the operation amount (frequency or duty ratio) of the inverter 23 related to the adjustment of the tube voltage value is larger than a preset threshold value. As a “determination result”, it was determined that the storage battery 31 was deteriorated.
  • the operation amount (frequency or duty ratio) of the heating inverter 51 related to the adjustment of the tube current value is larger than a preset threshold, You may determine with the storage battery 31 having deteriorated as a "2nd determination result" regarding adjustment of a value.
  • FIG. 10 is a block diagram showing details of the X-ray tube 3 and the filament heating circuit 29 of the X-ray high voltage apparatus 4.
  • the filament heating circuit 29 includes a heating inverter 51, a heating transformer 53, and a resonant capacitor 54.
  • Heating inverter 51 converts the first DC power sent from power storage unit 21 (which may have a power value different from the first DC power sent to inverter 23 shown in FIG. 2) into second AC power.
  • the heating transformer 53 boosts the second AC power converted by the heating inverter 51.
  • the second AC power boosted by the heating transformer 53 is supplied to the filament 3 ⁇ / b> A of the X-ray tube 3.
  • the tube current detection circuit 37 detects a tube current value flowing through the X-ray tube 3.
  • the X-ray control circuit 39 sends a reference frequency or a reference duty ratio corresponding to the target tube current value to the heating inverter 51 in the open loop control.
  • the X-ray control circuit 39 generates a tube current value detected by the tube current detection circuit 37 and a preset target tube current value when X-rays are generated from the X-ray tube 3 in the closed loop control. Are adjusted so that the frequency or duty ratio of the AC power converted by the inverter 23 is adjusted.
  • the determination unit 41 determines that the “second determination result” regarding the adjustment of the tube current value when the operation amount (frequency or duty ratio) of the heating inverter 51 is greater than a preset threshold value. It is determined that the storage battery 31 has deteriorated. Furthermore, in the present embodiment, when the determination unit 41 determines that both the “first determination result” related to the adjustment of the tube voltage value and the “second determination result” related to the adjustment of the tube current value have deteriorated the storage battery 31. In addition, it is comprehensively determined that the storage battery 31 has deteriorated.
  • the determination unit 41 determines that the storage battery 31 has deteriorated based on the first determination result, but does not determine that the storage battery 31 has deteriorated based on the second determination result. To do. The comprehensive determination result by the determination unit 41 is notified to the user by the display unit 12.
  • the determination unit 41 determines that both the “first determination result” related to the adjustment of the tube voltage value and the “second determination result” related to the adjustment of the tube current value have deteriorated, the storage battery 31 is deteriorated. It is comprehensively determined that the storage battery 31 has deteriorated. Since the second determination result is taken into account, the deterioration state of the storage battery can be grasped more accurately than before. That is, the determination reliability can be improved.
  • the first determination result is more deteriorated than the second determination result. Can be grasped accurately.
  • Example 1 the frequency of AC power converted by the inverter 23 was used as the operation amount of the inverter 23.
  • the voltage value of the first DC power boosted by the DC / DC converter 61 is used as the operation amount of the inverter 23.
  • the DC / DC converter 61 corresponds to the converter of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating the X-ray tube 3 and the X-ray high voltage apparatus 4 according to the fourth embodiment.
  • a DC / DC converter 61 is provided between the power storage unit 21 and the inverter 23.
  • the DC / DC converter 61 boosts the first DC power sent from the power storage unit 21. Specifically, the voltage value of the first DC power is boosted.
  • the DC / DC converter 61 supplies the boosted first DC power to the inverter.
  • the DC / DC converter 61 is composed of a circuit.
  • the X-ray control circuit 39 prepares a table 63 as shown in FIG. 12 in advance and converts the table 63 into a reference voltage value corresponding to a target tube voltage value (for example, 100 kV).
  • the X-ray control circuit 39 sends a reference voltage value corresponding to the target tube voltage value to the DC / DC converter 61 in the open loop control.
  • the X-ray control circuit 39 generates a tube voltage value detected by the tube voltage detection circuit 35 and a preset target tube voltage value when X-rays are generated from the X-ray tube 3 in the closed loop control.
  • the relationship between the magnitudes of the reference voltage values is DX> DY> DZ.
  • the frequency of the AC power converted by the inverter 23 is fixed, and the duty ratio of the AC power converted by the inverter 23 is fixed, and the DC / DC converter 61 boosts the frequency.
  • the voltage value of the first DC power supplied to the inverter 23 is adjusted as the operation amount of the inverter 23.
  • the X-ray control circuit 39 increases the voltage value of the DC / DC converter 61 (for example, 450V), and adjusts the detected tube voltage value to match the target tube voltage value of 100 kV. It should be noted that numerical values such as the voltage value and threshold value of the DC / DC converter 61 used in this description do not always match the actual values.
  • the threshold value of the voltage value is set in advance, for example, to 500 V in the determination unit 41.
  • the X-ray control circuit 39 increases the voltage value of the DC / DC converter 61 to 550 V so that the detected tube voltage value matches the target tube voltage value (100 kV).
  • the voltage value 550V is larger than the voltage value threshold value 500V, it is determined that the storage battery 31 has deteriorated.
  • the storage battery 31 that has not deteriorated requires a small amount of operation of the inverter 23 until the detected tube voltage value reaches the target tube voltage value.
  • the operation amount of the inverter 23 is large in the deteriorated storage battery 31.
  • the determination unit 41 allows the storage battery 31 when the voltage value of the DC / DC converter 61 required for the detected tube voltage value to reach the target tube voltage value is greater than a preset threshold value. Is determined to have deteriorated. Since the deterioration of the storage battery is determined by the operation amount of the inverter in the actual use state, the deterioration state of the storage battery 31 can be grasped more accurately than before.
  • the X-ray control circuit 39 uses the first DC power boosted by the DC / DC converter 61 so that the tube voltage value detected by the tube voltage detection circuit 35 matches the preset target tube voltage value. And the frequency or duty ratio of the AC power converted by the inverter 23 are adjusted. Further, the determination unit 41 determines that the storage battery 31 has deteriorated when the voltage value of the first DC power is greater than the threshold and when the frequency or duty ratio of the AC power is greater than the threshold.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the determination unit 41 determines that the storage battery 31 has deteriorated both in the “first determination result” regarding the adjustment of the tube voltage value and in the “second determination result” regarding the adjustment of the tube current value. When the determination was made, it was comprehensively determined that the storage battery 31 had deteriorated. Similarly, in addition to the “first determination result” regarding the adjustment of the tube voltage value, the determination unit 41 includes at least one of the “second determination result” regarding the adjustment of the tube current value, the determination result based on the usage days, and the determination result based on the voltage. The deterioration of the storage battery 31 may be determined using one of them. Thereby, the reliability of determination can be improved.
  • the deterioration of the storage battery 31 is determined using the first determination result and the determination result based on the number of days used. At this time, even if the first determination result determines that the storage battery 31 has deteriorated, if the number of days of use is less than the preset number of days of use, the increase in the internal resistance of the storage battery 31 is temporary.
  • the determination unit 41 may comprehensively determine that the storage battery 31 has not deteriorated.
  • X-rays are generated with the switch 33 of the power storage unit 21 shown in FIG. 1 closed, and the determination unit determines the deterioration state of the storage battery 31.
  • the X-ray control circuit 39 operates the switch 33 to open the connection between the storage battery 31 and the capacitor 32.
  • the determination part 41 may perform degradation determination of the storage battery 31 when the switch 33 is an open state. Since the capacitor 32 has an internal resistance smaller than that of the storage battery 31, the influence of the internal resistance of the storage battery 31 hardly appears in the operation amount of the inverter 23. Therefore, the deterioration state of the storage battery 31 can be grasped more accurately by cutting off the connection between the storage battery 31 and the capacitor 32.
  • the determination unit 41 includes a CPU and is configured by hardware.
  • the operation of the determination unit 41 may be configured by software, and the X-ray control circuit 39 or the main control unit 11 may cause the operation of the determination unit 41 configured by software.
  • the determination unit 41 may be incorporated in the X-ray control circuit 39 or the main control unit 11.
  • the storage battery is composed of a plurality, but it may be singular. That is, the power storage unit 21 may include at least one storage battery 31.
  • the capacitor 32 is composed of a plurality, but may be a singular. That is, the power storage unit 21 may include at least one capacitor 32.
  • the determination result by the determination unit 41 is notified to the user by the display unit 12 as a notification unit.
  • the notification unit may be, for example, an electric lamp such as a lamp, or may be a device that emits a sound such as a buzzer.
  • the power storage unit 21 includes the capacitor 32 connected in parallel with the storage battery 31.
  • the power storage unit 21 may not include the capacitor 32 as necessary.

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Abstract

Ｘ線制御回路は、管電圧検出器で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、インバータで変換される交流電力の周波数を調整する。劣化していない蓄電池は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータの操作量が小さい。一方、劣化した蓄電池は、前記インバータの操作量が大きい。この性質を利用することにより、判定部は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータの周波数が予め設定された閾値Ｆｔｈよりも大きい場合、蓄電池が劣化したと判定する。実使用状態のインバータの操作量で蓄電池の劣化を判定しているので、蓄電池の劣化状態を従来よりも正確に把握できる。

Description

移動型Ｘ線撮影装置
　本発明は、院内の回診撮影、緊急時の病室での撮影、または手術室での撮影に用いられ、電力供給用の蓄電池を備えた移動型Ｘ線撮影装置に関する。
　移動型Ｘ線撮影装置は、蓄電池エネルギー蓄積形インバータ式Ｘ線高電圧装置（以下、「Ｘ線高電圧装置」と呼ぶ）を備えている。
　Ｘ線高電圧装置の電源部である蓄電ユニットは、直列に接続された複数の蓄電池を備え、ＤＣ１００～３００Ｖを出力する。また、蓄電ユニットは、瞬間的に大電力を得るために、蓄電池と並列に接続されたコンデンサを備える場合もある。このようにして蓄えられた電力は、インバータで高周波に変換され、高電圧トランスに入力される。
　Ｘ線曝射は、ユーザ（操作者）が入力した管電圧などのＸ線の撮影条件に基づいて、インバータを動作させることによって実行される。Ｘ線曝射中、管電圧検出回路は、Ｘ線管の管電圧値を検出する。検出した管電圧値と、ユーザにより入力された目標管電圧値とが一致するように、Ｘ線制御回路は、例えば、インバータで変換される高周波を調整する（例えば、特許文献１参照）。
特開平０７－０３７６９６号公報
　充電を繰り返し行い蓄電池が劣化した際には、Ｘ線曝射できる回数が著しく低下し、また、装置の使用可能時間が低下する。これにより、ユーザの業務に支障が生じてしまう。蓄電池の交換は、現状、既定の使用日数に達した場合、または蓄電池の電圧値の極端な低下を検出した場合に行われる。しかしながら、使用日数による交換方法では、施設などの設置場所での装置の使用頻度によって劣化の進行が異なるので、蓄電池の劣化状態を正確に把握できているとは言えない。また、電圧値による交換方法では、充電からの経過時間で電圧が変動し、これに加えて、制御部などにも電力を供給しており、蓄電池からの負荷電流によって電圧が変動する。そのため、蓄電池の劣化状態が正確に把握できない。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、蓄電池の劣化状態を正確に把握できる移動型Ｘ線撮影装置を提供することを目的とする。
　本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る移動型Ｘ線撮影装置は、蓄電池を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットから送られた第１直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータで変換された交流電力を昇圧する変圧器と、前記変圧器で昇圧された交流電力を第２直流電力に変換する整流器と、前記整流器で変換された第２直流電力が供給されてＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管に供給された第２直流電力の電圧値を管電圧値として検出する管電圧検出器と、前記Ｘ線管からＸ線を発生させているときに、前記管電圧検出器で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、前記インバータの操作量を調整する制御部と、前記インバータの操作量が予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記蓄電池が劣化したと判定する判定部と、前記判定部による判定結果を報知する報知部と、を備えていることを特徴とするものである。
　本発明に係る移動型Ｘ線撮影装置によれば、制御部は、管電圧検出器で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、インバータの操作量を調整する。劣化していない蓄電池は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータの操作量が小さい。一方、劣化した蓄電池は、前記インバータの操作量が大きい。この性質を利用することにより、判定部は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータの操作量が予め設定された閾値よりも大きい場合、蓄電池が劣化したと判定する。実使用状態のインバータの操作量で蓄電池の劣化を判定しているので、蓄電池の劣化状態を従来よりも正確に把握できる。
　また、上述の移動型Ｘ線撮影装置において、前記インバータの操作量の一例は、前記インバータで変換される交流電力の周波数である。また、前記インバータの操作量の一例は、前記インバータで変換される交流電力のデューティ比である。
　また、上述の移動型Ｘ線撮影装置の一例は、前記蓄電ユニットから送られた前記第１直流電力を昇圧し、昇圧された前記第１直流電力を前記インバータに供給するコンバータを更に備え、前記インバータの操作量は、前記コンバータで昇圧され、前記インバータに供給される前記第１直流電力の電圧値である。
　また、上述の移動型Ｘ線撮影装置において、前記蓄電ユニットは、前記蓄電池と並列に接続されたコンデンサを更に備えていることが好ましい。これにより、瞬間的に大電力を得ることができる。
　また、上述の移動型Ｘ線撮影装置において、前記蓄電ユニットは、前記蓄電池と前記コンデンサとの接続を開閉するスイッチを更に備え、前記制御部は、前記スイッチを操作して前記蓄電池と前記コンデンサとの接続を開いた開状態にさせ、前記判定部は、前記開状態のときに、前記蓄電池の劣化判定を実行することが好ましい。コンデンサは、蓄電池よりも内部抵抗が小さいので、蓄電池の内部抵抗の影響がインバータの操作量に表れにくい場合がある。そのため、蓄電池とコンデンサとの接続を遮断することで、蓄電池の劣化状態を更に正確に把握できる。
　また、上述の移動型Ｘ線撮影装置において、前記閾値は、目標管電圧値ごとに予め設定されていることが好ましい。目標管電圧値が大きい場合と小さい場合とでは、操作量の範囲が異なる。そのため、目標管電圧値ごとに蓄電池の劣化状態を正確に把握できる。
　本発明に係る移動型Ｘ線撮影装置によれば、判定部は、インバータの操作量が予め設定された閾値よりも大きい場合、蓄電池が劣化したと判定する。実使用状態のインバータの操作量で蓄電池の劣化を判定しているので、蓄電池の劣化状態を従来よりも正確に把握できる。
実施例１に係る移動型Ｘ線撮影装置の概略構成図である。 実施例１に係るＸ線管とＸ線高電圧装置等を示すブロック図である。 目標管電圧値と、これに対応するインバータの周波数（基準周波数）とを示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、管電圧制御を説明するための図であり、基準周波数を用いた場合に目標管電圧値と検出された管電圧値とが一致する理想状態を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、管電圧制御を説明するための図であり、基準周波数を用いた場合に目標管電圧値に、検出された管電圧値が到達しない状態を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、管電圧制御を説明するための図であり、操作量である周波数と周波数の閾値を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、管電圧制御を説明するための図であり、操作量である周波数と周波数の閾値を説明するための図である。 目標管電圧値と、これに対応するインバータの周波数（基準周波数）と、周波数の閾値とを示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施例２に係る、インバータの操作量であるデューティ比を説明するための図である。 実施例３に係る、Ｘ線管と、Ｘ線高電圧装置のフィラメント加熱回路の詳細等を示すブロック図である。 実施例４に係るＸ線管とＸ線高電圧装置等を示すブロック図である。 目標管電圧値と、これに対応するインバータの周波数（基準周波数）と、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧値（基準電圧値）とを示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、実施例１に係る移動型Ｘ線撮影装置１の概略構成図である。
　＜移動型Ｘ線撮影装置１の構成＞
　図１を参照する。移動型Ｘ線撮影装置１は、台車２、Ｘ線管３、Ｘ線高電圧装置４、支柱５、支持アーム６、ハウジング８、およびハンドル９を備えている。台車２は、電動モータ（図示しない）等で走行するように構成されている。
　Ｘ線管３は、Ｘ線を発生（曝射）するものである。Ｘ線管３は、フィラメント（陰極）３Ａと、フィラメント３Ａから放出された電子ビームが衝突することによりＸ線を発生する陽極３Ｂとを備えている（図２参照）。Ｘ線管３は、図１のように、支持アーム６で支持されている。
　支持アーム６は、水平方向に長手であり、伸縮自在に構成されている。これにより、Ｘ線管３を支持アーム６の伸縮方向（水平の一方向）に移動させることができる。支持アーム６は、垂直に立てられた支柱５によって上下方向に移動可能に支持されている。これにより、Ｘ線管３を上下方向に移動させることができる。支柱５は、垂直軸ＡＸ周りに回転可能に台車２上に設けられている。
　移動型Ｘ線撮影装置１は、更に、主制御部１１、表示部１２、入力部１３および記憶部１４を備えている。主制御部１１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えている。主制御部１１は、Ｘ線高電圧装置４および台車２のモータ駆動など、移動型Ｘ線撮影装置１の各構成を制御する。表示部１２は、液晶モニタ等で構成されている。入力部１３は、キーボード、マウス、ジョイスティックまたはタッチパネル等で構成されている。ユーザは、入力部１３によって管電圧および管電流を含むＸ線条件を入力する。記憶部１４は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）またはハードディスク等で構成されている。記憶部１４は、移動型Ｘ線撮影装置１の動作に必要なプログラムなどを記憶する。なお、表示部１２は、本発明の報知部に相当する。
　図１において、図示の便宜上、Ｘ線高電圧装置４、主制御部１１，表示部１２、入力部１３、および記憶部１４は、移動型Ｘ線撮影装置１の外部に示している。しかしながら、これらの構成は、台車２上のハウジング８内に搭載される。ハンドル９は、ユーザが把持して台車２を移動させるものである。
　図２は、Ｘ線管３とＸ線高電圧装置４等を示すブロック図である。Ｘ線高電圧装置４の各構成は、電気回路で構成され、Ｘ線発生に必要な電力を供給する。Ｘ線高電圧装置４は、蓄電ユニット２１、インバータ２３、共振コンデンサ２４、高電圧トランス２５、整流器２７、フィラメント加熱回路２９を備えている。高電圧トランス２５は、本発明の変圧器に相当する。
　蓄電ユニット２１は、複数の蓄電池３１、複数のコンデンサ３２、およびスイッチ３３を備えている。蓄電池３１は、直列に接続されて構成されており、ＤＣ１００～３００Ｖを出力する。蓄電池３１は、充電により繰り返し使用でき、密封型で構成されている。一方、コンデンサ３２は各々、直列に接続された蓄電池３１に対して並列に接続されて構成されている。これにより、瞬間的に大電力を得ることができる。なお、通常は、スイッチ３３は閉状態で使用される。
　スイッチ３３は、蓄電池３１とコンデンサ３２との接続を開閉する。スイッチ３３が閉状態のときは、蓄電池３１とコンデンサ３２は接続されている。この閉状態のときは、蓄電池３１およびコンデンサ３２から電力は供給される。一方、スイッチ３３が開状態のときは、蓄電池３１とコンデンサ３２は接続されておらず、流通が遮断される。この開状態のときは、コンデンサ３２から電力は供給されず、蓄電池３１から電力が供給される。
　蓄電ユニット２１は、Ｘ線高電圧装置４だけでなく、Ｘ線管３の例えば陽極３Ｂを回転させるロータ（電動モータ）、台車２を走行させる電動モータ、並びに、主制御部１１と後述するＸ線制御回路３９を含む制御系等にも電力を供給する。Ｘ線高電圧装置４には他の供給先よりも比較的大きな電力が供給される。
　インバータ２３は、蓄電ユニット２１から送られたＤＣ１００～３００Ｖの第１直流電力を交流電力に変換する。インバータ２３は、複数のスイッチ（図示しない）と、このスイッチを駆動させる駆動回路（図示しない）とを備えている。インバータ２３は、後述するＸ線制御回路３９により制御される。すなわち、Ｘ線制御回路３９は、インバータ２３に信号を送り、インバータ２３で変換される交流電力の周波数を調整する。
　高電圧トランス２５は、インバータ２３で変換された交流電力（第１交流電力）を昇圧する。高電圧トランス２５によって、交流電力の電圧は例えば４０～１５０ｋＶに昇圧される。なお、インバータ２３と高電圧トランス２５の間には、共振コンデンサ２４が介在する。整流器２７は、高電圧トランス２５で昇圧された交流電力を第２直流電力に変換する。Ｘ線管３のフィラメント３Ａと陽極３Ｂとの間には、第２直流電力が管電圧として供給される。フィラメント加熱回路２９は、フィラメント３Ａを加熱するためのものである。
　Ｘ線高電圧装置４は、更に、管電圧検出回路３５、管電流検出回路３７、Ｘ線制御回路３９および判定部４１を備えている。なお、管電圧検出回路３５は、本発明の管電圧検出器に相当する。Ｘ線制御回路３９または主制御部１１は、本発明の制御部に相当する。
　管電圧検出回路３５は、抵抗分圧器を備えている。管電圧検出回路３５は、実際の第２直流電力の電圧値を管電圧値として検出する。すなわち、管電圧検出回路３５は、フィラメント３Ａと陽極３Ｂとの間の電位差を管電圧値として検出する。一方、管電流検出回路３７は、例えば、抵抗を備えて電圧降下を検出することで、管電流値を検出する。管電流検出回路３７は、Ｘ線管３（フィラメント３Ａと陽極３Ｂとの間）を実際に流れる管電流値を検出する。
　Ｘ線制御回路３９は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えている。Ｘ線制御回路３９は、インバータ２３、フィラメント加熱回路２９、スイッチ３３などのＸ線高電圧装置４の各構成を制御する。また、Ｘ線制御回路３９は、ユーザにより入力されて予め設定された目標管電圧値を基準周波数に変換して、インバータ２３に基準周波数の信号を送信する。更に、Ｘ線制御回路３９は、管電圧検出回路３５で検出された管電圧値と目標電圧値とが一致するように、インバータ２３で変換される交流電力の周波数を調整する。
　判定部４１は、インバータ２３で変換される交流電力の周波数が予め設定された閾値よりも大きい場合に蓄電池が劣化したと判定する。判定部４１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えている。
　＜移動型Ｘ線撮影装置の動作＞
　次に、移動型Ｘ線撮影装置１の動作、すなわち、蓄電池３１の劣化状態を判定する動作について説明する。
　〔ステップＳ０１〕目標管電圧値の入力
　ユーザは、入力部１３を用いて目標管電圧値（例えば１００ｋＶ）を入力する。入力部１３を用いて入力された目標管電圧値（予め設定された目標管電圧値）の情報は、主制御部１１を通過してＸ線高電圧装置４のＸ線制御回路３９に送られる。
　〔ステップＳ０２〕開ループ制御によるＸ線発生
　Ｘ線制御回路３９は、目標管電圧値を、インバータ２３を操作するための信号に変換する。具体的には、Ｘ線制御回路３９は、例えば、図３のようなテーブル（マップ）４３を予め準備しておき、目標管電圧値（例えば１００ｋＶ）に対応する周波数（例えばＦＢ［Ｈｚ］）に変換する。なお、目標管電圧値に対応する周波数は、以下適宜、「基準周波数」と呼ぶものとする。Ｘ線制御回路３９は、基準周波数を示す信号をインバータ２３に送る。なお、基準周波数は、図３に示すテーブル４３を用いず、演算でもって目標管電圧値から変換してもよい。また、図３において、基準周波数の大きさの関係は、ＦＡ＞ＦＢ＞ＦＣである。
　ユーザがスイッチ（図示しない）を押すことによりＸ線管３からＸ線を発生させる。Ｘ線の発生は、次のように実施される。図２に示す蓄電ユニット２１のスイッチ３３は、閉状態である。蓄電ユニット２１（蓄電池３１およびコンデンサ３２）は、インバータ２３にＤＣ１００～３００Ｖの第１直流電力を供給する。
　Ｘ線制御回路３９により送られた基準周波数（例えばＦＢ［Ｈｚ］）の信号に基づき、インバータ２３は、蓄電ユニット２１から送られた第１直流電力を交流電力に変換する。高電圧トランス２５は、インバータ２３で変換された交流電力を昇圧する。整流器２７は、高電圧トランス２５で昇圧された交流電力を第２直流電力に変換する。第２直流電力は、Ｘ線管３に供給される。一方、フィラメント加熱回路２９は、Ｘ線管３のフィラメント３Ａに電力を供給する。これにより、フィラメント３Ａは加熱され、フィラメント３Ａから電子ビームが放出される。電子ビームは陽極３Ｂに衝突し、衝突した点を焦点としてＸ線が発生する。すなわち、Ｘ線管３からＸ線が発生される。
　〔ステップＳ０３〕閉ループ制御（フィードバック制御）によるＸ線発生と蓄電池の劣化判定
　Ｘ線発生開始から予め設定された時間が経過した後、Ｘ線制御回路３９は、閉ループ制御を行う。管電圧検出回路３５は、Ｘ線管３に供給された第２直流電力の電圧値を管電圧値として検出する。すなわち、管電圧検出回路３５は、Ｘ線管３の管電圧値を検出する。Ｘ線制御回路３９は、Ｘ線管３からＸ線を発生させているときに、管電圧検出回路３５で検出された管電圧値と、予め設定された目標管電圧値とが一致するように、インバータ２３で変換される交流電力の周波数を調整する。
　ここで、インバータ２３における周波数の調整について説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）は、基準周波数でインバータ２３を動作させて、検出された管電圧値と、目標管電圧値とが一致する場合を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）は、理想的な動作である。しかしながら、図５（ａ）、図５（ｂ）のように、実際には、基準周波数でインバータ２３を動作させても、検出された管電圧値と目標管電圧値とが一致しない。そのため、図６（ａ）、図６（ｂ）のように、Ｘ線制御回路３９は、Ｘ線管３からＸ線を発生させているときに、検出された管電圧値と目標管電圧値との偏差を演算し、偏差から操作量であってインバータ２３で変換される交流電力の周波数を調整する。
　例えば、目標管電圧が１００ｋＶであり、基準周波数が１５ｋＨｚである場合、検出された管電圧値が９０ｋＶであったとする。この場合、Ｘ線制御回路３９は、図６（ａ）の波形ＷＡのように、インバータ２３の周波数を高くして（例えば２０ｋＨ）、検出された管電圧値と目標管電圧値１００ｋＶとが一致するように調整する。なお、この説明で用いる基準周波数、調整後の周波数、検出された管電圧値および後述する閾値の数値は、実際の各値と一致するとは限らない。
　判定部４１は、蓄電池３１が劣化したか否かを判定する。すなわち、判定部４１は、Ｘ線発生中にインバータ２３の操作量である周波数が予め設定された閾値Ｆｔｈよりも大きい場合に、蓄電池３１が劣化したと判定する。本実施例では、蓄電池の劣化判定をインバータ２３の操作量である周波数を用いて行っている。蓄電池３１の劣化の判定は、Ｘ線発生中の任意のタイミングで、ユーザが入力部１３で劣化判定の実行を入力することにより、行ってもよい。
　劣化していない蓄電池３１では、蓄電池３１の内部抵抗が小さく、蓄電池３１から大電流の出力を出すことが容易である。そのため、Ｘ線出力（例えば管電圧値）が大きい場合でもインバータ２３の操作量である周波数は、基準周波数に対して少なく済む。一方、蓄電池３１が劣化して内部抵抗が上昇すると、インバータ２３の操作量である周波数をより大きくしなければＸ線出力に到達できなくなる現象が発生する。そこで、閾値Ｆｔｈを予め設定し、大電力を実際に供給してＸ線を発生させている実使用状態で、インバータ２３の操作量である周波数がその閾値Ｆｔｈよりも大きくなった場合に、蓄電池３１が劣化したと判定する。
　例えば、図６（ａ）において、周波数の閾値Ｆｔｈは、３０ｋＨｚに予め設定されているとする。Ｘ線制御回路３９は、検出された管電圧値と目標管電圧値（１００ｋＶ）とが一致するように、インバータ２３の周波数を高くして、図６（ａ）中の波形ＷＢのように、周波数を３５ｋＨｚにしたとする。この場合、周波数３５ｋＨｚは、周波数の閾値Ｆｔｈである３０ｋＨｚよりも大きいので、蓄電池３１が劣化したと判定する。判定部４１による判定結果は、例えば表示部１２により表示することで、ユーザに報知される。
　なお、図６（ａ）、図６（ｂ）は、検出された管電圧値が目標管電圧値に一致する前に、周波数（波形ＷＢ）が閾値Ｆｔｈを超えるような場合を示している。この場合に限らず、図７（ａ）、図７（ｂ）のように、検出された管電圧値が目標管電圧値に一致した後に、周波数が閾値Ｆｔｈを超えるような場合であってもよい。一致後、検出された管電圧値を目標管電圧値に保持するために、インバータ２３の操作量である周波数が調整される。劣化した蓄電池では、操作量である周波数が次第に上がっていき（図７（ａ）の波形ＷＣ）、閾値Ｆｔｈに到達する。周波数が閾値Ｆｔｈに到達する（または超える）と、判定部４１は、蓄電池３１が劣化したと判定する。
　図８は、目標管電圧値と、これに対応するインバータ２３の周波数（基準周波数）と、周波数の閾値Ｆｔｈとを示す図である。図８のように、周波数の閾値Ｆｔｈは、目標管電圧値ごとに予め設定されている。目標管電圧値が大きい場合（例えば１５０ｋＶ）と小さい場合（例えば４０ｋＶ）とでは、操作量の範囲が異なる。そのため、目標管電圧値ごとに蓄電池の劣化状態を正確に把握できる。なお、図８において、閾値Ｆｔｈは、基準周波数より大きい（例えばＦＹ＞ＦＢ）。
　本実施例によれば、Ｘ線制御回路３９は、管電圧検出回路３５で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、インバータ２３で変換される交流電力の周波数を調整する。劣化していない蓄電池３１は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータ２３の操作量が小さい。一方、劣化した蓄電池３１は、前記インバータ２３の操作量が大きい。この性質を利用することにより、判定部４１は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータ２３の周波数が予め設定された閾値Ｆｔｈよりも大きい場合、蓄電池３１が劣化したと判定する。実使用状態のインバータ２３の操作量で蓄電池３１の劣化を判定しているので、蓄電池３１の劣化状態を従来よりも正確に把握できる。これにより、ユーザの業務に支障が生じてしまう蓄電池３１によるトラブルと未然に防ぐことができる。
　なお、他にも自動車用の蓄電池の場合、電解液中の希硫酸の比重による劣化診断なども行われるが、移動型Ｘ線撮影装置１に使用される密封形の蓄電池３１に適用することは現実的ではない。
　次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、実施例１と重複する説明は省略する。
　実施例１では、インバータ２３の操作量は、インバータ２３で変換される交流電力の周波数が用いられた。この点、本実施例では、インバータ２３の操作量は、インバータ２３で変換される交流電力のデューティ比が用いられる。
　図９（ａ）、図９（ｂ）は、デューティ比を説明するための図である。本実施例では、交流電力の周波数を予め設定された値（基準周波数）に固定して、交流電力のパルス幅Ｔｏｎを調整する。デューティ比ＤＴ[%]は、ＤＴ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）で表される。なお、図９（ａ）において、Ｔｏｎは、正負のいずれかの方向にＯＮとなった状態のパルス幅を示す。Ｔｏｆｆは、正負のいずれの方向にもＯＮとならない、ＯＦＦ状態の幅を示す。検出した管電圧値を大きくする場合は、図９（ｂ）のように、パルス幅Ｔｏｎを長くする（Ｔｏｎ２＞Ｔｏｎ１）。
　Ｘ線制御回路３９は、開ループ制御において、目標管電圧値に対応する基準デューティ比をインバータ２３に送る。一方、Ｘ線制御回路３９は、閉ループ制御において、Ｘ線管３からＸ線を発生させているときに、管電圧検出回路３５で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、インバータ２３で変換される交流電力のデューティ比を調整する。
　例えば、目標管電圧値１００ｋＶであり、デューティ比が５０％である場合、検出された管電圧値が９０ｋＶであったとする。この場合、Ｘ線制御回路３９は、インバータ２３のデューティ比を大きくして（例えば６０％）、検出された管電圧値と目標管電圧値１００ｋＶとが一致するように調整する。なお、この説明で用いるデューティ比および閾値等の数値は、実際の各値と一致するとは限らない。
　判定部４１において、デューティ比の閾値が例えば７０％に予め設定されているとする。Ｘ線制御回路３９は、検出された管電圧値と目標管電圧値（１００ｋＶ）とが一致するように、インバータ２３のデューティ比を大きくして、デューティ比を７５％にしたとする。この場合、デューティ比７５％は、デューティ比の閾値である７０％よりも大きいので、蓄電池３１が劣化したと判定する。
　なお、実施例２では、インバータ２３で変換される交流電力の周波数を固定して、その交流電力のデューティ比を調整した。この点、実施例１では、交流電力のデューティ比を固定して、交流電力の周波数を調整している。
　本実施例によれば、実施例１と同様の効果を有する。すなわち、劣化していない蓄電池３１は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータ２３の操作量が小さい。一方、劣化した蓄電池３１は、前記インバータ２３の操作量が大きい。この性質を利用することにより、判定部４１は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータ２３のデューティ比が予め設定された閾値よりも大きい場合、蓄電池３１が劣化したと判定する。実使用状態のインバータの操作量で蓄電池の劣化を判定しているので、蓄電池３１の劣化状態を従来よりも正確に把握できる。
　次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。なお、実施例１および２と重複する説明は省略する。
　実施例１および２では、判定部４１は、管電圧値の調整に関するインバータ２３の操作量（周波数あるいはデューティ比）が予め設定された閾値よりも大きい場合に、管電圧値の調整に関する「第１判定結果」として、蓄電池３１が劣化したと判定した。実施例３では、実施例１および２の第１判定結果に加え、管電流値の調整に関する加熱インバータ５１の操作量（周波数あるいはデューティ比）が予め設定された閾値よりも大きい場合に、管電流値の調整に関する「第２判定結果」として、蓄電池３１が劣化したと判定してもよい。すなわち、管電圧値の調整に関する第１判定結果と管電流値の調整に関する「第２判定結果」で両方とも蓄電池３１が劣化したと判定したときに、総合判定結果として蓄電池３１が劣化したと判定する。
　管電流に関する蓄電池３１の劣化判定について説明する。図１０は、Ｘ線管３と、Ｘ線高電圧装置４のフィラメント加熱回路２９の詳細等を示すブロック図である。フィラメント加熱回路２９は、加熱インバータ５１と加熱変圧器５３と共振コンデンサ５４とを備えている。加熱インバータ５１は、蓄電ユニット２１から送られた第１直流電力（図２に示すインバータ２３に送られる第１直流電力と異なる電力値でもよい）を第２交流電力に変換する。加熱変圧器５３は、加熱インバータ５１で変換された第２交流電力を昇圧する。加熱変圧器５３で昇圧された第２交流電力は、Ｘ線管３のフィラメント３Ａに供給される。管電流検出回路３７は、Ｘ線管３に流れる管電流値を検出する。
　Ｘ線制御回路３９は、開ループ制御において、目標管電流値に対応する基準周波数あるいは基準デューティ比を加熱インバータ５１に送る。一方、Ｘ線制御回路３９は、閉ループ制御において、Ｘ線管３からＸ線を発生させているときに、管電流検出回路３７で検出された管電流値と予め設定された目標管電流値とが一致するように、インバータ２３で変換される交流電力の周波数あるいはデューティ比を調整する。
　実施例１または２と同様に、判定部４１は、加熱インバータ５１の操作量（周波数あるいはデューティ比）が予め設定された閾値よりも大きい場合に、管電流値の調整に関する「第２判定結果」として、蓄電池３１が劣化したと判定する。更に、本実施例では、判定部４１は、管電圧値の調整に関する「第１判定結果」と、管電流値の調整に関する「第２判定結果」の両方とも蓄電池３１が劣化したと判定したときに、蓄電池３１が劣化したと総合判定する。例えば、判定部４１は、第１判定結果で蓄電池３１が劣化したと判定しても、第２判定結果で蓄電池３１が劣化したと判定していない場合、蓄電池３１が劣化していないとして総合判定する。判定部４１による総合判定結果は、表示部１２でユーザに報知される。
　本実施例では、判定部４１は、管電圧値の調整に関する「第１判定結果」と、管電流値の調整に関する「第２判定結果」の両方とも蓄電池３１が劣化したと判定したときに、蓄電池３１が劣化したと総合判定する。第２判定結果が考慮されるので、更に蓄電池の劣化状態を従来よりも正確に把握できる。すなわち、判定の信頼性を高めることができる。
　なお、管電流値は、図５（ｂ）の波形ＷＺのように、オーバーシュートするなど管電圧値に比べ安定しないため、第２判定結果よりも第１判定結果の方が蓄電池３１の劣化状態を正確に把握することができる。
　次に、図面を参照して本発明の実施例４を説明する。なお、実施例１および２と重複する説明は省略する。
　実施例１では、インバータ２３の操作量は、インバータ２３で変換される交流電力の周波数が用いられた。この点、本実施例では、インバータ２３の操作量は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１で昇圧された第１直流電力の電圧値が用いられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、本発明のコンバータに相当する。
　図１１は、実施例４に係るＸ線管３とＸ線高電圧装置４等を示すブロック図である。本実施例において、蓄電ユニット２１とインバータ２３との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、蓄電ユニット２１から送られた第１直流電力を昇圧する。具体的には、第１直流電力の電圧値が昇圧される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、昇圧された第１直流電力をインバータに供給する。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、回路で構成される。Ｘ線制御回路３９は、例えば、図１２のようなテーブル６３を予め準備しておき、目標管電圧値（例えば１００ｋＶ）に対応する基準電圧値に変換する。Ｘ線制御回路３９は、開ループ制御において、目標管電圧値に対応する基準電圧値をＤＣ／ＤＣコンバータ６１に送る。一方、Ｘ線制御回路３９は、閉ループ制御において、Ｘ線管３からＸ線を発生させているときに、管電圧検出回路３５で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１で昇圧され、インバータ２３に供給する第１直流電力の電圧値を、インバータ２３の操作量として調整する。なお、図１２において、基準電圧値の大きさの関係は、ＤＸ＞ＤＹ＞ＤＺである。
　なお、実施例４では、インバータ２３で変換される交流電力の周波数を固定して、かつ、インバータ２３で変換される交流電力のデューティ比を固定して、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１で昇圧され、インバータ２３に供給する第１直流電力の電圧値を、インバータ２３の操作量として調整する。
　例えば、目標管電圧値１００ｋＶであり、電圧値が４００Ｖである場合、検出された管電圧値が９０ｋＶであったとする。この場合、Ｘ線制御回路３９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の電圧値を大きくして（例えば４５０Ｖ）、検出された管電圧値と目標管電圧値１００ｋＶとが一致するように調整する。なお、この説明で用いるＤＣ／ＤＣコンバータ６１の電圧値および閾値等の数値は、実際の各値と一致するとは限らない。
　判定部４１において、電圧値の閾値が例えば５００Ｖに予め設定されているとする。Ｘ線制御回路３９は、検出された管電圧値と目標管電圧値（１００ｋＶ）とが一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の電圧値を大きくして、電圧値を５５０Ｖにしたとする。この場合、電圧値５５０Ｖは、電圧値の閾値である５００Ｖよりも大きいので、蓄電池３１が劣化したと判定する。
　本実施例によれば、実施例１と同様の効果を有する。すなわち、劣化していない蓄電池３１は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するインバータ２３の操作量が小さい。一方、劣化した蓄電池３１は、前記インバータ２３の操作量が大きい。この性質を利用することにより、判定部４１は、検出された管電圧値が目標管電圧値に達するまでに要するＤＣ／ＤＣコンバータ６１の電圧値が予め設定された閾値よりも大きい場合、蓄電池３１が劣化したと判定する。実使用状態のインバータの操作量で蓄電池の劣化を判定しているので、蓄電池３１の劣化状態を従来よりも正確に把握できる。
　なお、本実施例の判定方法と、実施例１または２での判定方法とを組み合わせてもよい。すなわち、Ｘ線制御回路３９は、管電圧検出回路３５で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１で昇圧される第１直流電力の電圧値および、インバータ２３で変換される交流電力の周波数またはデューティ比を調整する。また、判定部４１は、第１直流電力の電圧値が閾値よりも大きい場合でかつ、交流電力の周波数またはデューティ比が閾値よりも大きい場合に、蓄電池３１が劣化したと判定する。
　本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
　（１）上述した実施例３では、判定部４１は、管電圧値の調整に関する「第１判定結果」と、管電流値の調整に関する「第２判定結果」の両方とも蓄電池３１が劣化したと判定したときに、蓄電池３１が劣化したと総合判定していた。同様に、判定部４１は、管電圧値の調整に関する「第１判定結果」に加え、管電流値の調整に関する「第２判定結果」、使用日数による判定結果、および電圧による判定結果の少なくとも１つを用いて、蓄電池３１の劣化を判定してもよい。これにより、判定の信頼性を高めることができる。
　例えば、第１判定結果と使用日数による判定結果とを用いて、蓄電池３１の劣化を判定すると仮定する。このとき、第１判定結果が、蓄電池３１が劣化したと判定しても、使用日数が予め設定された使用日数に満たない場合は、蓄電池３１の内部抵抗の上昇は、一時的なものであり、判定部４１は、蓄電池３１が劣化していないと総合判定してもよい。
　（２）上述した各実施例および変形例（１）では、図１に示す蓄電ユニット２１のスイッチ３３を閉状態でＸ線を発生させ、判定部は、蓄電池３１の劣化状態を判定していた。しかしながら、Ｘ線制御回路３９は、スイッチ３３を操作して蓄電池３１とコンデンサ３２との接続を開いた開状態にさせる。そして、判定部４１は、スイッチ３３が開状態のときに、蓄電池３１の劣化判定を実行してもよい。コンデンサ３２は、蓄電池３１よりも内部抵抗が小さいので、蓄電池３１の内部抵抗の影響がインバータ２３の操作量に表れにくい。そのため、蓄電池３１とコンデンサ３２との接続を遮断することで、蓄電池３１の劣化状態を更に正確に把握できる。
　（３）上述した各実施例および各変形例では、判定部４１は、ＣＰＵを備え、ハードウェアで構成されていた。しかしながら、判定部４１の動作は、ソフトウェアで構成され、Ｘ線制御回路３９または主制御部１１は、ソフトウェアで構成された判定部４１の動作を実行させてもよい。
　（４）上述した各実施例および各変形例では、判定部４１は、Ｘ線制御回路３９または主制御部１１に組み込まれていてもよい。
　（５）上述した各実施例および各変形例では、蓄電池は、複数で構成されたが、単数であってもよい。すなわち、蓄電ユニット２１は、少なくとも１つの蓄電池３１を備えていてもよい。これと同様に、コンデンサ３２は、複数で構成されていたが、単数であってもよい。すなわち、蓄電ユニット２１は、少なくとも１つのコンデンサ３２を備えていてもよい。
　（６）上述した各実施例および各変形例では、判定部４１による判定結果は、報知部としての表示部１２でユーザに報知されていた。しかしながら、これに限定されない。報知部は、例えば、ランプなどの電灯であってもよく、ブザーなどの音を発する機器であってもよい。
　（７）上述した各実施例および各変形例では、蓄電ユニット２１は、蓄電池３１と並列に接続されたコンデンサ３２を備えていた。この点、必要により、蓄電ユニット２１は、コンデンサ３２を備えていなくてもよい。
　１　　　　…　移動型Ｘ線撮影装置
　３　　　　…　Ｘ線管
　４　　　　…　Ｘ線高電圧装置
　１１　　　…　主制御部
　１２　　　…　表示部
　２１　　　…　蓄電ユニット
　２３　　　…　インバータ
　２５　　　…　高電圧トランス
　２７　　　…　整流器
　３１　　　…　蓄電池
　３２　　　…　コンデンサ
　３３　　　…　スイッチ
　３５　　　…　管電圧検出回路
　３９　　　…　Ｘ線制御回路
　４１　　　…　判定部
　６１　　　…　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　Ｆｔｈ　　…　閾値

Claims (7)

  1. 　蓄電池を有する蓄電ユニットと、
    　前記蓄電ユニットから送られた第１直流電力を交流電力に変換するインバータと、
    　前記インバータで変換された交流電力を昇圧する変圧器と、
    　前記変圧器で昇圧された交流電力を第２直流電力に変換する整流器と、
    　前記整流器で変換された第２直流電力が供給されてＸ線を発生するＸ線管と、
    　前記Ｘ線管に供給された第２直流電力の電圧値を管電圧値として検出する管電圧検出器と、
    　前記Ｘ線管からＸ線を発生させているときに、前記管電圧検出器で検出された管電圧値と予め設定された目標管電圧値とが一致するように、前記インバータの操作量を調整する制御部と、
    　前記インバータの操作量が予め設定された閾値よりも大きい場合に、前記蓄電池が劣化したと判定する判定部と、
    　前記判定部による判定結果を報知する報知部と、
    　を備えていることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
  2. 　請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置において、
    　前記インバータの操作量は、前記インバータで変換される交流電力の周波数であることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
  3. 　請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置において、
    　前記インバータの操作量は、前記インバータで変換される交流電力のデューティ比であること特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
  4. 　請求項１に記載の移動型Ｘ線撮影装置において、
    　前記蓄電ユニットから送られた前記第１直流電力を昇圧し、昇圧された前記第１直流電力を前記インバータに供給するコンバータを更に備え、
    　前記インバータの操作量は、前記コンバータで昇圧され、前記インバータに供給される前記第１直流電力の電圧値であること特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
  5. 　請求項１から４のいずれかに記載の移動型Ｘ線撮影装置において、
    　前記蓄電ユニットは、前記蓄電池と並列に接続されたコンデンサを更に備えていることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
  6. 　請求項５に記載の移動型Ｘ線撮影装置において、
    　前記蓄電ユニットは、前記蓄電池と前記コンデンサとの接続を開閉するスイッチを更に備え、
    　前記制御部は、前記スイッチを操作して前記蓄電池と前記コンデンサとの接続を開いた開状態にさせ、
    　前記判定部は、前記開状態のときに、前記蓄電池の劣化判定を実行することを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
  7. 　請求項１から４のいずれかに記載の移動型Ｘ線撮影装置において、
    　前記閾値は、目標管電圧値ごとに予め設定されていることを特徴とする移動型Ｘ線撮影装置。
     
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