JP2000286092A - X線装置 - Google Patents

X線装置

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JP2000286092A
JP2000286092A JP11090324A JP9032499A JP2000286092A JP 2000286092 A JP2000286092 A JP 2000286092A JP 11090324 A JP11090324 A JP 11090324A JP 9032499 A JP9032499 A JP 9032499A JP 2000286092 A JP2000286092 A JP 2000286092A
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ray
ray tube
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Makoto Furuyama
誠 古山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮影条件に応じたX線管装置の回転陽極の定
格を超えな最低限度の回転数に立ち上げることで起動時
間の短縮化を図り、撮影準備(Ready)スイッチボ
タンを押してから実際にX線が出力されて撮影完了まで
の時間を短くすることができるX線装置を得る。 【解決手段】 X線管装置8の回転陽極32を回転させ
るスタータ装置40に、X線管装置8の回転陽極32の
回転数と短時間定格の関係を記憶する駆動条件メモリ5
6と、 X線高電圧装置において選択されたX線管装置
8と設定された撮影条件に基づいて回転陽極32の撮影
時保持回転数を算出する回転数−電力時間積特性メモリ
54と、X線管装置8の回転陽極32の回転数を算出さ
れた撮影時保持回転数に立ち上げて回転を維持するステ
ータ180Hz駆動回路54とを設け、 X線高電圧装
置からの高速回転起動信号を受けた時にステータ180
Hz駆動回路54で、X線管装置8の回転陽極32の回
転数を撮影時保持回転数まで上昇させて維持するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、 X線管装置の回
転陽極の回転速度を制御するスタータ装置を備えたX線
装置、特に、スタータ装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線装置では、撮影時に管電流を多く得
るために管容器内に回転陽極X線管と回転陽極の回転駆
動用のステータを収容してなるX線管装置を使用し、回
転陽極の回転数を撮影時には透視時の普通回転数より高
速回転数に切り換えてX線撮影を行っており、この透視
時の普通回転数と撮影時の高速回転数の相互の切り換え
を制御するスタータ装置を備えており、スタータ装置は
X線高電圧装置と組み合わされ、連動して動作するよう
に構成されている。胸部撮影等の一般撮影において、術
者が撮影準備ボタン(スイッチ)を押して(オンして)
撮影準備を行うと、X線高電圧装置のフィラメント加熱
回路により撮影時に必要な加熱電流をX線管装置のフィ
ラメントに流してフィラメントを加熱させる。これによ
りフィラメントは、1.5秒後に撮影時に必要な温度に
到達する。
【0003】また、X線高電圧装置からスタータ装置に
撮影のための高速回転動作信号が出力されるとスタータ
装置では、X線管装置のステータに起動電力(AC50
0V[180Hz],9A程度)を加えて回転陽極(デ
ィスク)に連結されたベアリング支承のロータに回転磁
界をかけて回し、連結された回転陽極を回転させる。
3.5秒程度連続してステータに駆動電流を流し、回転
数を撮影時に必要な高速回転数(9000回転以上/
分)まで上昇させる。一方、スタータ装置に設けられた
回転数検出器が、回転陽極の回転数が高速回転数(90
00回転以上/分)に達した時点で回転数確認信号をX
線高電圧装置に送り、X線高電圧装置の撮影準備操作完
了表示(Ready up)を点灯させる。その後はス
テータに間欠駆動電力(AC500V[180Hz],
9A,1.0秒を約26秒に1回程度)を加え、撮影に
必要な高速回転数を維持し続ける。
【0004】術者が、撮影準備操作完了表示(Read
y up)の点灯を確認して撮影スイッチ(X−ray
スイッチ)をオンすることで撮影操作を行い、X線高電
圧装置からX線装置の回転陽極と陰極(フィラメント)
間に高電圧が0.5秒程度印加されて、X線が放射され
て撮影が終了する。X線の放射終了後は、直ちにステー
タに制動電力(AC150V[50Hz],10A程
度)を5.0程度連続して加えてロータに制動をかけ、
回転陽極の回転数を規定回転数以下に低下させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のX線装置による
一般撮影では、術者が撮影準備ボタンを押して後、撮影
準備操作完了表示(Ready up)の点灯を確認し
て撮影スイッチ(X−rayスイッチ)をオンしてX線
管装置から実際にX線が出力されるまでに、早くて3.
7秒程度必要となっている。したがって、撮影準備ボタ
ンを押してから実際にX線が出力されるまでの3.7秒
程の間、被検者である患者は、息を止めての静止姿勢を
強要されるので、精神的にも肉体的にも負担になってお
り、特に乳幼児や病弱者にとっては問題となる。このこ
とから、この時間は短い程好ましく、この時間を短縮す
ることが求められている。
【0006】撮影準備ボタンを押してから実際にX線が
出力されるまでのこの時間は、X線管装置のステータに
高速回転のための起動電力を加えて回転陽極を高速回転
数(9000回転以上/分)まで上昇させる時間に大き
く依存している。また、撮影時の回転陽極の回転数は、
撮影条件(管電圧、管電流、撮影時間)によらず高速回
転数(9000回転以上/分)が必要とされていること
にもよる。これは、X線高電圧装置のおいて設定されて
た撮影条件に対して撮影前に過負荷計算されるとき、X
線管装置の回転陽極の定格が高速回転数(9000回転
以上/分)のデータを用いて行われるためである。した
がって、乳幼児などの被写体厚が薄い場合には、撮影条
件自体が低いため高速回転数より低い回転数でも回転陽
極の定格を超えることがなく撮影が可能であるにもかか
わらず、X線管装置の回転陽極を高速回転数(9000
回転以上/分)に立ち上げて撮影しているのが現状であ
る。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであって、X線高電圧装置で設定された撮影条件に
応じたX線管装置の回転陽極の定格を超えない程度の回
転数で撮影を行うことで起動時間、すなわち、スタータ
装置からX線管装置のステータに起動電力を印加する時
間を短縮して、撮影準備ボタンを押してから実際にX線
が出力される撮影までの時間を短縮できるようにしたX
線装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るX線装置は、X線高電圧装置と組み
合わされて使用され、連動して動作しX線管装置の回転
陽極を高速に回転させるスタータ装置を備えたX線装置
であって、前記スタータ装置にX線管装置の回転陽極の
回転数と短時間定格の関係を記憶する手段と、 前記X
線高電圧装置において選択されたX線管装置と設定され
た撮影条件に基づいて回転陽極の撮影時保持回転数を算
出する手段と、 X線管装置の回転陽極の回転数を算出
された前記撮影時保持回転数に立ち上げて回転を維持す
る手段とを設け、 前記X線高電圧装置からの高速回転
起動信号を受けた時に前記X線管装置の回転陽極の回転
数を前記撮影時保持回転数まで上昇させて維持するよう
にしたことを特徴としている。
【0009】本発明のX線装置は上記のように構成され
ており、術者が選択したX線管装置と撮影条件がX線高
電圧装置から出力されると、スタータ装置が、X線高電
圧装置で選択されたX線管装置の情報からその機種を求
め、X線管装置の機種毎に回転陽極の回転数と短時間定
格の関係を記憶する手段から、記憶されたその機種の定
格を読み出す。次に設定された撮影条件に基づいて、X
線管装置の回転陽極の撮影時の保持回転数を算出する手
段により撮影時保持回転数を算出し、X線高電圧装置か
らの高速回転起動信号を受けた時点で、X線管装置の回
転陽極の回転数を算出された撮影時保持回転数まで立ち
上げ回転を維持する手段により、回転陽極の回転数を撮
影時保持回転数まで上昇させて維持しておく。
【0010】一方、スタータ装置に設けられた回転数検
出器が、回転陽極を回転数が算出された撮影時保持回転
数まで上昇した時点で回転数確認信号をX線高電圧装置
に送り、X線高電圧装置の撮影準備操作完了表示(Re
ady up)が点灯する。術者が撮影準備操作完了表
示(Ready up)の点灯を確認して撮影スイッチ
(X−rayスイッチ)をオンすることで撮影操作を行
い、X線高電圧装置からX線管装置の回転陽極と陰極
(フィラメント)間に高電圧が印加されて、タイマで設
定された撮影時間0.5秒程度X線が放射されて撮影が
終了する。X線の放射終了後は、直ちにステータに制動
電力(AC150V[50Hz],10A程度)を加え
てロータに制動をかけ、回転陽極の回転数を共振回転数
以下に低下させる。
【0011】このように、X線管装置の回転陽極の回転
数と短時間定格の関係より撮影条件に基づいた撮影時保
持回転数を算出して、撮影条件に対応するこの算出され
た撮影時保持回転数に立ち上げて撮影を行うので、従来
のこの種装置のように撮影条件に関係なく一律に高速回
転数(9000回転以上/分)まで立ち上げる必要がな
くなり、起動時間を短縮して、撮影準備ボタンを押して
から実際にX線が出力されるまでのこの時間を短縮でき
る。したがって、撮影条件の低い薄い被写体等程、X線
高電圧装置の撮影準備操作完了表示(Ready u
p)を点灯するまでの時間が短縮され、撮影完了までの
時間を短くすることができる。
【0012】
【発明の実施の態様】以下、本発明に係るX線装置の実
施の態様を一実施例について図面を参照しながら説明す
る。図1は、本発明に係るスタータ装置およびインバー
タ式X線高電圧装置を備えたX線装置の構成を示すブロ
ック図である。
【0013】図1において、先ずインバータ式X線高電
圧装置の構成から説明する。交流電源1からの交流出力
がインバータ式高電圧装置HGの整流・平滑回路4の整
流器・平滑コンデンサで整流・平滑されて直流出力に変
換される。そして、この直流出力がインバータ回路5で
スイッチングされて交流出力に変換され、高電圧発生回
路6を経て高圧の直流出力に変換され、X線管装置8に
印加される。10は、X線制御卓であり、撮影準備操作
のための撮影準備スイッチ(以下Readyスイッチと
称する)11、撮影のためのX線放射用スイッチ(以下
X−rayスイッチと称する)12、撮影条件を設定す
る撮影条件設定器16、X線管装置を選択するX線管装
置選択器17で構成されている。
【0014】20は、X線制御装置であり、インバータ
回路5のスイッチング動作を制御するインバータ制御回
路13、X線管装置8のフィラメント31を加熱するフ
ィラメント加熱回路14、X線制御卓10のReady
スイッチ11とX−rayスイッチ12からの各信号を
受けてインバータ制御回路13やスタータ装置40への
制御信号を出力する撮影操作回路15、マイクロコンピ
ュータ18で構成されている。マイクロコンピュータ1
8は、X線管装置選択器17で選択されたをX線管装置
を読み取り、撮影条件設定器16を制御し、撮影管電圧
設定値、撮影管電流設定値、撮影時間設定値を読み取
り、過負荷計算を行う。過負荷計算は、マイクロコンピ
ュータ18内に記憶された図示しないX線管装置の回転
陽極短時間定格を記憶したメモリ内のデータに基づいて
行われる。
【0015】撮影管電圧及び撮影管電流に対応するフィ
ラメント加熱電流値が、マイクロコンピュータ18内に
記憶された図示しないメモリから読み出されフィラメン
ト加熱信号が出力され、フィラメント加熱回路14に入
力される。X線管装置8は、フィラメント31、フィラ
メント31からの熱電子があたってX線を発生させる回
転陽極32、回転陽極32に接続されたロータ33、ロ
ータ33に回転磁界を発生させるステータ34から構成
され、インバータ式X線高電圧装置HGに接続されてい
る。X線管装置8のフィラメント31は、フィラメント
加熱回路14に接続されており、フィラメント加熱回路
14からのフィラメント加熱信号に応じて加熱される。
【0016】40は、スタータ装置であり、スタータ用
交流電源41からの電力を制御するスタータ電源回路4
2、ステータ34にロータ33の起動・回転維持のため
の駆動電力を供給するステータ180Hz駆動回路4
4、ロータ33の制動のための電力を供給するステータ
50Hz制動回路43、ステータ34に供給する前記制
動回路43と駆動回路44との出力を切り換える切り換
え器60、61、回転陽極32の回転数を検出する回転
数検出回路45、及びこれらの動作を制御するマイクロ
コンピュータMから構成されている。
【0017】マイクロコンピュータMは、プログラムメ
モリ57に書かれたプログラムをCPUバスライン48
を経て中央演算装置(以下CPUと称する)47に読み
込み、読み込まれたプログラムに従って動作している。
CPUバスライン48には、X線制御装置20用入出力
回路49、X線管装置選択・撮影条件を受信するデータ
受信回路53、X線管装置毎の高速回転数(9000回
転以上/分)駆動時の条件を記憶している駆動条件メモ
リ56、回転数−電力時間積特性メモリ54、前記制動
回路43と駆動回路44用の出力回路51、スタータ装
置40の各動作時間を設定、計測するタイマ50が接続
されている。
【0018】次に、以上に述べた構成を有するX線装置
によりX線撮影を実行する装置動作について、図2のタ
イムチャートをも参照しながら説明する。撮影のため術
者が、まずX線制御卓10のX線管装置選択器14にて
撮影に使用するX線管装置を選択すると、X線管装置選
択信号がマイクロコンピュータ18に読み込まれる。X
線管装置選択信号は、マイクロコンピュータ18からス
タータ装置40の入力回路49にも入力され、CPU4
7にX線管装置選択信号が読み込まれる。以降撮影条件
は、このX線管選択と合わせて記憶される。撮影条件設
定器16にて設定された撮影条件kW1、mA1、se
c1がマイクロコンピュータ18に読み込まれ、選択さ
れたX線管装置の回転陽極の短時間定格に対しての過負
荷計算が行われる。
【0019】X線管装置8の回転陽極の短時間定格は、
マイクロコンピュータ18内の図示しないメモリに図3
の形態で記憶され与えられており、回転陽極が9000
回転以上/分の高速回転を維持した時の100%定格図
で表されている。この特性図は、撮影時間を指定すれば
許容電力時間積が決まることを表しており、設定された
撮影時間sec1において図3から100%の許容電力
時間積kWsmaxが求められる。撮影条件kV1、m
A1、sec1の3者の積から求まる撮影電力時間積k
Ws1がKWsmax1を超えていると短時間定格オー
バとなり、以下であれば許容負荷と判定され撮影が可能
となる。管電流信号及び管電圧信号が、マイクロコンピ
ュータ18から出力されてインバータ制御回路13に入
力さ、また、それに対応するフィラメント加熱電流値も
出力されフィラメント加熱回路14に入力され、この値
に応じて、X線管装置8のフィラメント31が予備加熱
されている〔図2のa時点前〕。
【0020】設定された撮影条件は、マイクロコンピュ
ータ18より出力され、スタータ装置40のデータ受信
回路53を経由してCPU47に読み込まれる。この設
定された撮影条件kV1、mA1、sec1の3者の積
から求まる撮影電力時間積kWs1を再び求める。今度
は、過負荷判定ではなく図4の形態で与えられている回
転数−電力時間積特性を記憶した回転数−電力時間積特
性メモリ54のデータに基づいて回転陽極の撮影時保持
回転数を算出する。撮影電力時間積kWs1と設定撮影
時間sec1から撮影条件に適した保持すべき撮影時保
持回転数rpm1回転/分が求められる〔図2のa時
点〕。
【0021】Readyスイッチ11が押されると、R
eadyスイッチ11に接続されたX線制御装置20の
撮影操作回路15から高速回転動作信号が出力され、ス
タータ装置40の入出力回路49に入力されてCPU4
7に読み込まれる。出力回路51の出力信号でステータ
180Hz駆動回路44の出力とX線管装置8のステー
タ34を接続する切り換え器61をオンすると共に、ス
テータ180Hz駆動回路44に起動動作信号63が出
力される。ステータ180Hz駆動回路44は、この起
動動作信号63を受けてステータ起動電力(AC500
V[180Hz],9A程度)を出力して、X線管装置
8のステータ34に電流が流れてロータ33(回転陽極
32)が回転し始め、回転数が上昇していく〔図2のb
時点〕。
【0022】回転陽極32(ロータ33)の回転数は、
スタータ装置40の回転検出回路45によりを検出され
ており、ロータ33の回転数が撮影時保持回転数(rp
m1+500回転/分)に達した時点で出力回路51に
出力されていた起動動作信号63を停止し、ステータ1
80Hz駆動回路44からのX線管ステータ起動電力の
出力も停止される〔図2のc時点〕。駆動電力の供給が
停止されることによりロータ33の回転数が低下してい
き、この低下していくロータ33(回転陽極32)の回
転数は、回転数検出回路45により検出されており、そ
の回転数が撮影時保持回転数(rpm1回転/分)未満
に低下すると〔図2のd時点〕、ステータ180Hz駆
動回路44に起動動作信号63を送り、再びステータ3
4に駆動電力を供給して回転数を上昇させ、撮影時保持
回転数(rpm1+500回転/分)に達した時点で、
ステータ180Hz駆動回路44よりのステータ34へ
の駆動電力の供給を停止する〔図2のe時点〕。この動
作を繰り返して、X線管装置8の回転陽極32の回転数
を撮影時保持回転数(rpm1回転/分)以上に維持し
ておく。
【0023】一方、図2のc時点で、入力回路49から
の回転確認信号がX線制御装置20の撮影操作回路15
に出力され、この信号を受けて図示しない撮影準備完了
表示がX線制御卓10に表示される。撮影準備完了表示
を確認して術者が、X線制御卓10のX−rayスイッ
チ12を押す〔図2のf時点〕。X−rayスイッチ1
2が押されると、X−rayスイッチ12に接続された
撮影操作回路15からX線放射信号が作成されてインバ
ータ制御回路13に送られ、インバータ回路5のスイッ
チング動作が開始される。インバータ回路5がスイッチ
ング動作を行い高電圧発生回路6から高電圧が出力さ
れ、X線管装置8の回転陽極32と陰極(フィラメント
31)間に設定管電圧が印加されて管電流が流れ、X線
が放射される〔図2のg時点〕。
【0024】図示しない撮影用タイマにより設定撮影時
間sec1後、X線放射信号が停止されてインバータ回
路5の動作も止まり、X線の放射が止まる。また、同時
に撮影操作回路15からの高速回転動作信号も停止され
る〔図2のh時点〕。高速回転動作信号の停止が入出力
回路49を通してCPU47に読み込まれ、出力回路5
1の出力によりステータ180Hz駆動回路44をステ
ータ34に接続する切り換え器61をオフに、ステータ
50Hz制動回路43をステータ34に接続する切り換
え器60をオンにして制動動作信号62を出力する。
【0025】これによりステータ50Hz制動回路43
からX線管ステータ制動電力(AC150V[50H
z],10A程度)が出力され、X線管装置8のステー
タ34に電流が流れ、ロータ33に制動が掛かり始める
〔図2のh時点〕。回転数検出回路45からの回転数信
号を回転数入力回路52を介して読み取り、回転数の監
視を開始し、ロータ33(回転陽極32)の回転数が共
振回転数(4000回転/分)以下に低下すと、それを
検出して出力回路51からのステータ50Hz制動回路
43への制動動作信号62の出力を停止し、撮影を終了
する〔図2のi時点〕。
【0026】このように、撮影条件に応じたX線管装置
の回転陽極の定格を超えない最低限度の回転数に立ち上
げて撮影を行うので、従来のこの種装置のように撮影条
件に関係なく一律に高速回転数(9000回転以上/
分)まで立ち上げる必要がなくなり、起動時間を短縮し
て、撮影準備ボタンを押してから実際にX線が出力され
るまでの時間を短縮することができ、特に、乳幼児等の
ように被写体厚が薄く撮影条件が低い被写体等程、X線
高電圧装置の撮影準備操作完了表示(Readyup)
が点灯するまでの時間が短縮され、撮影完了までの時間
を短くすることができる。
【0027】なお、前述の回転数−電力時間積特性メモ
リ54に記憶される図4に示す回転数−回転陽極短時間
定格特性、動作条件記憶メモリ56に記憶される高速回
転(9000回転以上/分)時の駆動条件は、図5に示
す様式でX線管装置の製造時にステータの機種に応じて
測定・作成される特性図を利用して、ステータの機種に
応じて記憶されている。なお、上記の実施例では、X線
高電圧装置をインバータ式としたが、変圧式等の他のX
線高電圧装置であってもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明のX線装置は、撮影条件に応じた
X線管装置の回転陽極の定格を超えな最低限度の回転数
に立ち上げて撮影を行うので、従来のこの種装置のよう
に撮影条件に関係なく一律に高速回転数(9000回転
以上/分)まで立ち上げる必要がなくなり、撮影条件の
低い薄い被写体等程、X線高電圧装置の撮影準備操作完
了表示(Ready up)が点灯するまでの時間が短
縮され、撮影完了までの時間を短くすることができる。
また、高速回転数(9000回転以上/秒)より低い撮
影時保持回転数での撮影頻度が増えるため、X線管装置
の回転陽極X線管のロータを支えるベアリングの負担が
軽くなることと、X線管装置のステータに印加される電
力が低く発熱が押さえられることと相俟ってX線管装置
のロータを支えるベアリングの劣化を防いで、X線管装
置の寿命を長く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線装置の一実施例の概略構成を示す
ブロックである。
【図2】図1に示す実施例装置のタイムチャートを示す
図である。
【図3】高速回転時のX線管装置の回転陽極定格特性図
である。
【図4】回転陽極の回転数と電力時間積との関係を示す
特性図である。
【図5】駆動・制動条件一覧表を示す図である。
【符号の説明】
1:交流電源 HG:インバータ式高電圧装置 4…整流・平滑回路 5…インバータ回路 6…高電圧発生回路 8:X線管装置 31…フィラメント 32…回転陽極 33…ロータ 34…ステータ 10:X線制御卓 11…Readyスイッチ 12…X−rayスイッチ 16…撮影条件設定器 17…X線管装置選択器 20:X線制御装置 13…インバータ制御回路 14…フィラメント加熱回路 15…撮影操作回路 18…マイクロコンピュータ 40:スタータ装置 41…スタータ用交流電源 42…スタータ電源回路 43…ステータ50Hz制動回路 44…ステータ180Hz駆動回路 45…回転検出回路 M…マイクロコンピュータ M:マイクロコンピュータ 47…CPU 48…CPUバスライン 49…入出力回路 50…タイマ 51…出力回路 52…入力回路 53…データ受信回路 54…回転数−電力時間積特性メモリ 56…駆動条件記憶メモリ 57…プログラムメモリ 60、61…切り換え回路 62…ステータ50Hz駆動回路動作信号 63…ステータ180Hz駆動回路動作信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線管装置と、X線管装置の回転陽極の
    回転速度を制御するスタータ装置と、スタータ装置を制
    御するX線管高電圧装置とを備えたX線装置であって、
    前記スタータ装置にそれで制御されるX線管装置の回転
    陽極の回転数と短時間定格の関係を記憶する手段と、
    前記X線高電圧装置において選択されたX線管装置と設
    定された撮影条件に基づいて回転陽極の撮影時保持回転
    数を算出する手段と、 X線管装置の回転陽極の回転数
    を算出された撮影時保持回転数に立ち上げて回転を維持
    する手段とを設け、 前記X線高電圧装置からの高速回
    転起動信号を受けた時に前記X線管装置の回転陽極の回
    転数を前記撮影時保持回転数まで上昇させて維持するよ
    うにしたことを特徴とするX線装置。
JP11090324A 1999-03-30 1999-03-30 X線装置 Pending JP2000286092A (ja)

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