JP2014200436A - Ｘ線画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電力の電源容量が比較的小さい場合でも、検査が円滑に行えるＸ線画像診断装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線源に供給する電力を蓄える曝射バッテリと、曝射バッテリに対し、外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第一スイッチング回路と、表示装置などの負荷回路と、外部電源から受電して、負荷回路に給電する電力を蓄えるバックアップコンデンサと、負荷回路及びバックアップコンデンサに対し、外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第二スイッチング回路と、バックアップコンデンサの電圧を検出する検出部と、検出部による検出結果に基づいて、第一スイッチング回路及び第二スイッチング回路のＯＮ／ＯＦＦの切替制御を行うフィードバック制御部と、を備える。バックアップコンデンサの残量が十分のときは、第一スイッチング回路をＯＮに切り替えて曝射バッテリの充電を行うとともに、第二スイッチング回路をＯＦＦに切り替えて、負荷回路をバッテリ駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線画像診断装置に係り、特に、Ｘ線源に対する電源供給についての改良技術に関する。

特許文献１には、Ｘ線源及びＸ線検出器をＣ型アームにより対向支持するＣアーム台車と、Ｘ線画像を表示するモニタを搭載したモニタ台車と、を有するＣアームシステムが開示されている。

特開２０１０−６３５８６号公報

上記Ｃアームシステムは、Ｃアーム台車内に曝射用バッテリを搭載し、このバッテリからＸ線源に給電してＸ線を出力しているので、曝射用バッテリに必要量がない場合、充電のためにＸ線の照射を待たなければならない。一方、Ｃアームシステムには、１００Ｖ系商用電源受電システムを採用されることが多い。そのため、曝射用バッテリの充電速度を速めたくても、商用電源の定格電力内でシステムを動作させる必要があり、曝射用バッテリの充電待ちによる検査の滞り（ダウンタイム）が生じ得るという問題があった。

そこで、本発明は、外部電力の電源容量という制約下においても、検査がより円滑に行えるＸ線画像診断装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線画像診断装置は、前記Ｘ線源と、外部電源から受電して、前記Ｘ線源に印加する電力を蓄える第一蓄電部と、前記第一蓄電部に対し、前記外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第一スイッチング回路と、前記Ｘ線源と異なる負荷回路と、前記外部電源から受電して、前記負荷回路に給電する電力を蓄える第二蓄電部と、前記負荷回路、及び前記第二蓄電部に対し、前記外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第二スイッチング回路と、前記第二蓄電部に蓄電された電力の残量を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に基づいて、前記第一スイッチング回路及び前記第二スイッチング回路のＯＮ／ＯＦＦの切替制御を行うフィードバック制御部と、を備え、前記フィードバック制御部は、前記第二蓄電部に蓄電された電力の残量が所定の閾値以上である場合に、前記第一スイッチング回路をＯＮに切り替えて前記第一蓄電部の充電を行うとともに、前記第二スイッチング回路をＯＦＦに切り替えて、前記負荷回路を前記第二蓄電部からの給電により駆動させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、外部電力の電源容量に規定される制約下においても、検査がより円滑に行えるＸ線画像診断装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるＣアームシステムの概略構成を示す説明図 第一実施形態に係るＣアームシステムの内部構成を示す機能ブロック図 第一実施形態に係る処理の流れを示すフローチャート 第一実施形態における第一スイッチング回路及び第二スイッチング回路の切替動作を示す説明図 第二実施形態に係るＣアームシステムの内部構成を示す機能ブロック図 第二実施形態に係る処理の流れを示すフローチャート 第二実施形態における第一スイッチング回路及び第二スイッチング回路の切替動作及び充電モードを示す説明図 第三実施形態に係る処理の流れを示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、全図を通じて、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複説明を省略する。以下では、Ｘ線画像診断装置として、Ｘ線源及びＸ線検出器をＣ型アームにより対向支持するＣアーム台車と、Ｘ線画像を表示するモニタを搭載したモニタ台車と、を有するＣアームシステムを例に挙げて説明するが、本発明は、Ｘ線源に供給する電力を蓄える第一蓄電部と、第一蓄電部の充電とは異なる処理を行う負荷回路と、を有するＸ線画像診断装置であれば、その種類を問わずに適用することができる。

まず、図１に基づいて、本発明を適用したＣアームシステムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＣアームシステムの概略構成を示す説明図である。

図１に示すＣアームシステム１００は、使用時に保管場所から手術室に搬送され、手術台２上で手術中の被検体３の患部のＸ線透視撮影を行う装置である。Ｃアームシステム１００は、Ｘ線画像を表示するモニタ１２を搭載したモニタ台車１１と、Ｘ線源３４を搭載するＣアーム台車３１と、を備え、これらモニタ台車１１及びＣアーム台車３１は、ケーブル２０により電気的に接続される。

モニタ台車１１は、タッチパネル付きディスプレイからなるモニタ１２、モニタ台車１１内の各構成部品の制御を行うモニタ制御部１３、及び外部電源５０に接続される電源部１４を備える。外部電源５０は、商用交流電源であってもよい。またモニタ台車１１には、後に詳述するが、モニタ１２やモニタ制御部１３等の負荷回路をバッテリ駆動するためのバッテリが搭載されている。

Ｃアーム台車３１は、移動用の車輪、例えば、１個の前輪と２個の後輪を備えた台座と、その上に固定された本体部３１ａと、撮像部３１ｂとを備える。本体部３１ａは、操作部３７、制御部３８、電源部３９、及び画像処理部４０などを収納する筐体で、移動用ハンドル４１が設けられている。撮像部３１ｂは、主として、Ｃアーム３３と、Ｃアーム３３の一端に固定されたＸ線源３４と、Ｃアーム３３の他端に受像部支持部３５を介して固定されたＸ線平面検出器（フラットパネルディテクタ、以下、ＦＰＤと記す。）３６とを備え、Ｃアーム支持部３２によって本体部３１ａの筐体上部に支持されている。

Ｃアーム支持部３２には、詳細な図示を省略されているが、Ｃアーム３３をＣアームの円弧方向にスライド移動（矢印Ａ方向）させる旋回機構と、Ｃアーム３３を水平方向に直線的に移動（矢印Ｂ方向）させる前後動機構と、Ｃアーム３３を垂直方向に上下動させる（矢印Ｃ方向）昇降動機構と、Ｃアーム３３を回転させる（矢印Ｄ方向）回転機構とを備えている。

Ｃアーム３３は、Ｘ線源３４とＦＰＤ３６とを、それらが対向するように支持するとともに、Ｃアーム支持部３２の上記４つの移動機構によって被検体２に対するＸ線照射方向を可変設定するものである。

Ｘ線源３４は、被検体３へＸ線を照射する、いわゆるモノタンク型Ｘ線発生装置であり、Ｘ線遮蔽容器内にＸ線管球及び高電圧発生器（高圧変圧器、高圧整流器）を収納して構成される。Ｘ線は、電源部３９から出力された高周波電圧（交流電圧）が高圧変圧器で昇圧され、高圧整流器を介して直流高電圧に変換されてＸ線管球へ印加されることで発生する。

ＦＰＤ３６は、Ｘ線を光に変換する蛍光体（シンチレータ）と、光電変換素子、例えばフォトトランジスタやフォトダイオードのような半導体光電変換素子とから成るＸ線検出素子を多数、２次元平面上に配列して成るＸ線検出器である。このＦＰＤ３６は、受像部支持部３５を介してＣアーム３３の一端へ取り付けられている。ＦＰＤ３６は、Ｘ線検出素子が行×列の２次元マトリクス状に配置されている。そして、ＦＰＤ３６はＸ線源３４から被検体３へＸ線が照射されると、被検体３を透過したＸ線を上記Ｘ線検出素子で電流に変換して検出し、デジタルＸ線画像データを画像処理部４０へ出力するように構成される。

操作部３７は、透視及び撮影パラメータの入力器、術式選択器、透視及び撮影の操作器又はスイッチ、画質調整器等を備えている。透視及び撮影のパラメータを設定するための入力器としては、管電圧（ｋＶ）、管電流（ｍＡ）並びに撮影時間（ｍｓ）又は管電流撮影時間積（ｍＡｓ）の設定器が設けられている。また、透視及び撮影の操作器として、透視時にＸ線照射を行うフットペダルや、撮影時にＸ線照射を行うハンドスイッチを備える。更にＣアーム３３をモータ駆動により移動させる上下動スイッチが含まれる。

電源部３９は、バッテリを内蔵する。そして、このバッテリから供給される電力をインバータ回路（図示を省略）で高周波電圧に変換して、上記Ｘ線源３４へ電力を供給する周知の構成と成っている。

画像処理部４０は、ＦＰＤ３６から入力したデジタルＸ線画像データに対して種々の画像処理又は設定を行うもので、例えばガンマカーブの可変設定機能、ノイズ低減機能、輪郭強調、拡大処理等の画質調整機能の他に、ラストイメージホールド機能を備えている。これらの諸機能のうち、ラストイメージホールド機能は、周知のように、透視をオフするとその最終画像をメモリへ格納するとともに再生し、静止画像としてモニタへ表示する機能である。

移動用ハンドル４１は、本体部３１ａの筐体上部に設けられた一対の移動操作用のハンドルから成り、このハンドルの一方へ加える力を他方のハンドルへ加える力より大きくすると、後輪のステアリング機能により、Ｃアーム台車３１の進行方向が変化するようになっている。

タッチパネル付きディスプレイ１２は、モニタ台車１１によってＸ線装置とともに手術室へ搬送され、画像処理部４０から出力された画像を表示して手術者に提供するものである。そして、タッチパネル付きディスプレイ１２は、本実施形態では画面上の任意の位置を触れることで画像の表示方向を入力することが可能となっている。

本実施形態のＣアームシステム１００は、撮像部３１ｂが待機状態にあるときに、モニタ台車１１が接続されている外部電源５０を利用して、撮像部３１ｂの電源部３９を充電し、充電待ちによる検査の滞りを回避することを特徴としている。

＜第一実施形態＞
第一実施形態は、Ｃアーム台車３１側で比較的大きな電力が必要な動作をする場合に、モニタ台車内のバッテリを使って、モニタ台車内をバッテリ駆動にし、モニタ台車１１に供給予定だった電力を、Ｃアーム台車３１に分配することで、Ｃアーム台車３１に使用可能な電力を増加させる。以下、図２乃至図４に基づいて、第一実施形態について説明する。図２は、第一実施形態に係るＣアームシステムの内部構成を示す機能ブロック図である。図３は、第一実施形態に係る処理の流れを示すフローチャートである。図４は、第一実施形態における第一スイッチング回路及び第二スイッチング回路の切替動作を示す説明図である。

まず、図２に基づいて、本実施形態に係るＣアームシステム１００の内部構成について説明する。図２において、実線は電力線を示し、点線は信号線を示す。

Ｃアーム台車３１の電源部３９（図１）は、モニタ台車１１への接続端子３９１と、モニタ台車１１を経由して外部電源からの電圧を、Ｃアーム台車３１に適した電圧に変換する第一電圧変換回路３９２と、第一電圧変換回路３９２に接続された充電回路３９３と、充電回路３９３に接続され、通電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第一スイッチング回路（図２では「ＳＷ１」と記載する）３９４と、第一スイッチング回路３９４に接続され、充電回路３９３及び第一スイッチング回路３９４を介して受電した電力を蓄電し、Ｘ線源３４に供給する曝射バッテリ３９５と、を備える。Ｘ線源３４（図１）は高電圧発生器３４２及びＸ線管球３４１を備える。

第一電圧変換回路３９２には、Ｃアーム台車３１に搭載された、Ｘ線源３４以外の電力負荷回路（第一負荷回路）４００が接続されている。第一負荷回路４００は、例えば、Ｃアーム台車３１に搭載された画像処理部４０、ＦＰＤ３６の受光部、Ｃアーム３３の上下動、前後動等の移動を行うアーム移動装置（図示を省略）などが含まれる。
第一スイッチング回路３９４は、後述する制御部（フィードバック制御部）１３からの信号により制御されてＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。第一スイッチング回路３９４がＯＮの場合には、曝射バッテリ３９５は充電状態、ＯＦＦの場合には非充電状態となる。
曝射バッテリ３９５は、非充電状態のときに、Ｘ線源３４の高電圧発生器３４２に所定の電力を供給し、Ｘ線源３４をバッテリ駆動する。本実施形態では、曝射バッテリ３９５の充電状態では、Ｘ線源３４は動作しない。すなわち、Ｘ線源３４が非動作時のみに曝射バッテリ３９５の充電が行われる。

Ｃアーム台車３１の制御部３８は、操作部３７から入力されたＸ線照射条件に従って、高電圧発生器３４２を制御し、Ｘ線照射条件にあったＸ線を照射するための制御を行なうための高電圧回路制御部３８１を備える。

モニタ台車１１の電源部１４（図１）は、外部電源５０への接続端子１４１と、外部電源５０をモニタ台車１１に適した電力へ変換する第二電圧変換回路１４２と、その第二電圧変換回路１４２に接続され、通電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第二スイッチング回路（図２では「ＳＷ２」と記載する）１４３と、第二スイッチング回路１４３に接続された蓄電部（１４４〜１４６）とを備える。蓄電部は、モニタ台車側の電力負荷回路(第二負荷回路) １５０に接続される。第二負荷回路１５０は、例えば、モニタ台車１１に搭載されるモニタ（タッチパネルディスプレイ）１２やモニタ制御部１３など電力供給を受けて動作する要素である。さらに、モニタ台車１１には、Ｃアーム台車３１への接続端子１４７が設けられており、第二電圧変換回路１４２を接続端子１４７及びケーブル２０を介して、Ｃアーム台車３１の第一電圧変換回路３９２に接続している。

第二スイッチング回路１４３は、後述する制御系（フィードバック制御部）からの信号により制御されてＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。第二スイッチング回路１４３がＯＮのときに、第二電圧変換回路１４２から蓄電部への充電と第二負荷回路１５０への給電が行われる。第二スイッチング回路１４３がＯＦＦのときは、第二電圧変換回路１４２からの電力はＣアーム台車３１側に供給される。本実施形態では、第二スイッチング回路１４３は、Ｃアーム台車３１の曝射バッテリ３９５への充電時のみＯＦＦとなる。

蓄電部は、図示する実施形態では、第二スイッチング回路１４３と第二負荷回路１５０との間に挿入された整流器１４４と、第二負荷回路１５０に接続されたバックアップコンデンサ１４５と、バックアップコンデンサ１４５と並列に接続された電圧検出回路１４６と、を備える。なお蓄電部はバックアップコンデンサに代えて、バッテリ及び充電回路を用いて構成してもよい。
整流器１４４は、バックアップコンデンサ１４５から第二電圧変換回路１４２に電流が逆流するのを防止するもので、半導体ダイオード等の整流素子が用いられる。バックアップコンデンサ１４５は、外部電源からの給電が停止したときに第二負荷回路１５０を駆動するものである。電圧検出回路１４６は、バックアップコンデンサ１４５の残量を検出し、その結果を制御部１３に送る。

Ｃアームシステムは、制御系として、第一スイッチング回路３９４及び第二スイッチング回路１４３を制御するフィードバック制御部１３１を備える。フィードバック制御部１３１は、Ｃアーム台車３１の操作部３７に接続され、操作部３７の画面遷移をトリガーとして、Ｃアームシステム１００の待機モード及び撮影モードを判断する。また電圧検出回路１４６による検出結果に基づいて、第一スイッチング回路３９４及び第二スイッチング回路１４３のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。なお図２に示す実施形態では、モニタ台車１１の制御部１３がフィードバック制御部１３１を備える構成を示しているが、Ｃアーム台車３１の制御部３８がフィードバック制御部１３１を備えていてもよい。

次に、図３の各ステップ順に沿って、第一実施形態に係るＣアームシステムの動作の処理の流れについて説明する。

（ステップＳ１）
外部電源（商用電源）５０に接続端子１４１を接続するとモニタ台車１１の電源部とＣアーム台車３１の電源部が通電状態となる。Ｃアーム台車３１は、モニタ台車１１の接続端子１４７、ケーブル２０、及びＣアーム台車３１の接続端子３９１を経由して、外部電源５０から受電する。この状態で、操作者は、操作部３７に備えられた主電源スイッチを操作し、Ｃアームシステムを起動する（Ｓ０）。Ｃアームシステム１００は、起動直後、待機モードの初期状態となる（Ｓ１）。初期状態では、第一スイッチング回路３９４及び第二スイッチング回路１４３は、ともにＯＮとなる（図４参照）。

（ステップＳ２）
Ｃアームシステム１００が撮影モードに移行するか否かで分岐する（Ｓ２）。撮影モードに移行しない場合は待機モードのままステップＳ３へ進み、バックアップコンデンサ１４５及び曝射バッテリ充電のための処理（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ７）が行われる。撮影モードに移行する場合はステップＳ８へ進む。

（ステップＳ３）
フィードバック制御部１３１は、電圧検出回路１４６の検出結果を参照し、モニタ台車１１のバックアップコンデンサ１４５の残量が正常であるか否か、換言すると、電圧が予め定められた閾値以上有るかどうかを判断する（Ｓ３）。バックアップコンデンサ１４５の電圧が、閾値以上であればステップＳ４へ進み、閾値未満であればステップＳ７へ進む。

（ステップＳ４）
曝射バッテリの充電を行う（Ｓ４）。このため、フィードバック制御部１３１は、第一スイッチング回路３９４をＯＮ、第二スイッチング回路１４３をＯＦＦに切り替える（図４参照）。これにより、モニタ台車１１の第二負荷回路（モニタやモニタ制御回路）１５０は、バックアップコンデンサ１４５からの給電により動作可能な状態となる。また、曝射バッテリ３９５への充電が開始する。曝射バッテリ３９５への充電は、操作部３７を介してシステム終了の指示（Ｓ５）または撮像開始の指示（Ｓ２）があるまで続けられる。この状態では、Ｃアーム台車３１の第一負荷回路（アーム駆動機構等）４００は第一電圧変換回路３９２からの給電により動作可能な状態であり、Ｘ線照射以外の動作、例えばアーム移動等は可能な状態になっている。

（ステップＳ５、Ｓ６）
Ｃアームシステム１００を終了するか否かにより処理が分岐する（Ｓ５）。「肯定」の場合は、主電源スイッチをＯＦＦにしてシステムを終了する（Ｓ６）。「否定」の場合は、ステップＳ２へ戻る。

（ステップＳ７）
バックアップコンデンサの電圧が閾値未満の場合であり（Ｓ３）、バックアップコンデンサ１４５の充電を行う（Ｓ７）。このためフィードバック制御部１３１は、第二スイッチング回路１４３をＯＮに、第一スイッチング回路３９４をＯＦＦに切り替える（図４参照）。これにより、バックアップコンデンサ１４５に突入電流が流れ込み、バックアップコンデンサ１４５が充電される。

バックアップコンデンサ１４５への充電状態においても、第二負荷回路１５０は外部電源５０からの給電で動作できる。具体的には、第二負荷回路１５０は、より近い位置にある電源から給電を受けるので、第二スイッチング回路１４３がＯＮになっても、バックアップコンデンサ１４５からの給電で駆動するが、バックアップコンデンサ１４５には、第二負荷回路１５０に給電した電力が瞬時に充電される。このような、第二負荷回路１５０による消費電力が瞬時にバックアップコンデンサ１４５に補充される状態は、外部電源５０からの給電駆動とみなすことができる。

このようにバックアップコンデンサ１４５が充電されている間、曝射バッテリ３９５への充電は停止する。すなわち、バックアップコンデンサ１４５の電圧が閾値未満の場合には、バックアップコンデンサ１４５への充電が優先して行われる。その後、ステップＳ１へ戻る。

なお上記説明では、ステップＳ７において、バックアップコンデンサ１４５を充電する場合に第一スイッチング回路３９４をＯＦＦにしたが、バックアップコンデンサ１４５の充電に要する消費電力が相対的に小さかったり、曝射バッテリ３９５に満量の充電が行われている場合、第一スイッチング回路３９４をＯＦＦにしなくてもよい。

（ステップＳ８）
「撮影モード」は、静止画像を取得する「撮影」、及び動画像を取得する「透視」の少なくとも一つを実行するモードである。撮影モードへの移行は、操作者が操作部３７の表示画面を撮影条件入力用の画面に遷移させたことをトリガーとして、フィードバック制御部１３１が判断する。撮影モードに移行すると、フィードバック制御部１３１は、第二スイッチング回路１４３をＯＮ、第一スイッチング回路３９４をＯＦＦに切り替え、Ｘ線照射への準備（放電）に備える（Ｓ８）。直前のステップで曝射バッテリ３９５への充電を行っていた場合（Ｓ４）には、曝射バッテリ３９５への充電を停止して、放電可能な状態とする。これにより曝射バッテリ３９５から高電圧発生器３４２への電力供給が開始する。また第一負荷回路４００は、第一電圧変換回路３９２からの給電を受け、動作可能な状態となっている。

一方、モニタ台車側では、第二スイッチング回路１４３がＯＮになったことで、第二負荷回路１５０は、外部電源５０からの給電で動作するとともに、バックアップコンデンサ１４５にも突入電流が流れ込み、バックアップコンデンサ１４５に充電される。

（ステップＳ９）
操作者がＣアーム台車３１に搭載された図示しないフットペダルや曝射スイッチを操作し、Ｘ線を照射して透視や撮影を開始、終了する（Ｓ９）。

（ステップＳ１０）
撮影モードの終了後は、曝射バッテリ３９５の残量が次の透視や撮影を行うに十分か否か、すなわち充電が必要か否かで分岐する。「肯定」（充電要）であれば、上述のステップＳ３に進み、ステップＳ４又はステップＳ７が実行され、撮像（Ｘ線透視や撮影）によって残量が減った曝射バッテリ３９５の充電が行われる。「否定」（充電不要）であれば、ステップＳ５を経て、システム停止（Ｓ６）または待機モード（Ｓ２）に戻る。つまり撮影開始前や撮影終了後の待機モードでは、常にバックアップコンデンサ１４５と曝射バッテリ３９５が充電される状態にあり、ステップＳ２で撮影モードに移行する時点では、それぞれの負荷回路の動作に必要な電力を供給可能な状態になっている。

なお曝射バッテリ３９５の残量が十分か否かは、曝射バッテリ３９５に電圧検出回路を設けて、その出力から判断するようにしてもよいし、Ｘ線源の消費電力をもとに算出し、その結果から判断するようにしてもよい。

本実施形態によれば、モニタ台車にバックアップコンデンサを設けるとともに、モニタ台車に供給される外部電源からの電力をＣアーム台車に分配する構成としたことにより、システムの待機状態では、モニタ台車をバッテリ駆動しながら曝射バッテリへの充電を行うことができる。これにより、曝射バッテリへの充電を待つために検査が中断するといったシステムのダウンタイムの短縮化が図れ、検査のスループットの向上が期待できる。

上記各ステップの順序は、一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な変更態様がありうる。例えば、通常、Ｃアームシステムの起動直後（Ｓ０）は、待機モードとなるので、図３のステップＳ２の前に、必ずステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ７のループを行ってから、撮影モードか否かの判断処理（Ｓ２）を行うように構成してもよい。

また、ステップＳ５でシステム終了の判断がされた後、次の使用時に備えて、バックアップコンデンサ１４５及び曝射バッテリ３９５の双方に撮影モードへの移行に十分な程度の蓄電がされてからシステムが停止（Ｓ６）するように構成してもよい。

更に、Ｃアームシステムの起動直後（Ｓ０）に撮影モードに移行した場合に、ステップＳ８の前にバックアップコンデンサ１４５及び曝射バッテリ３９５の残量チェックを実行し、これらに透視・撮影に必要な電力を確保してからステップＳ８を実行するように構成してもよい。

また本実施形態では、第一スイッチング回路３９４のＯＮ／ＯＦＦの制御をバックアップコンデンサの電圧に応じて、フィードバック制御部１３１が行う場合を示したが、例えば、第一スイッチング回路３９４のＯＮ／ＯＦＦの制御をＸ線曝射（高電圧発生器３４２の駆動）と連動させて、撮影モードにおいてもＸ線曝射が行われない間は第一スイッチング回路３９４をＯＮにして、充電回路３９３から曝射バッテリ３９５への充電が行われるように構成することも可能である。

＜第二実施形態＞
第二実施形態は、Ｃアーム台車の透視・撮影以外の動作の有無に応じて、曝射バッテリの充電モードを標準速度で充電するノーマルモードと、標準速度よりも速い速度で充電する急速充電モードと、に切り替える実施形態である。本実施形態は、Ｃアーム台車の透視・撮影以外の動作の例として、Ｃアームの上下動（図１における矢印Ｃ方向の動作）をモータ駆動する構成を例に挙げて説明する。ただし、充電モード切替判断の対象となる動作は、Ｃアームの上下動動作に限らず、消費電力の多少に応じて決定してもよい。以下、図５乃至図７に従って、第二実施形態について説明する。図５は、第二実施形態に係るＣアームシステムの内部構成を示す機能ブロック図である。図６は、第二実施形態に係る処理の流れを示すフローチャートである。図７は、第二実施形態における第一スイッチング回路及び第二スイッチング回路の切替動作及び充電モードを示す説明図である。

図５に示すように、第二実施形態に係るＣアームシステム２００では、第一実施形態の第一負荷回路４００の代わりに、Ｃアームをモータ駆動させるアーム駆動装置４２０を備え、アーム駆動装置４２０は、第一電圧変換回路３９２から給電されて駆動する。更に、アーム駆動装置４２０の動作制御を行うアーム制御部４２１を備える。アーム制御部４２１は、操作部３７に含まれる図示しないアーム昇降スイッチ、及びアーム駆動装置４２０に接続される。

また、Ｃアーム台車３１の制御部３８は、充電回路３９３に対し、充電速度の切替制御を行う充電制御部３８２を備える。充電制御部３８２は、操作部３７に含まれる図示しないアーム昇降スイッチ、及び充電回路３９３に接続される。そして、充電制御部３８２は、アーム昇降スイッチからのアーム昇降動作の入力信号の有無に従って、ノーマルモード又は急速充電モードに切り替える。

第二実施形態の処理の流れを、図６を参照して説明する。図６において、図３と同じ処理内容のステップは同一の符号で示し、その詳しい説明は省略する。

本実施形態においても、Ｃアームシステム起動後、撮影モードに移行するまでは待機モードであること、及び、初期状態の待機モードでは第一スイッチング回路３９４及び第二スイッチング回路１４３はともにＯＮであることは、第一実施形態と同様である（Ｓ０、Ｓ２）(図７参照)。また撮影モードに移行した後のステップＳ８〜Ｓ１０も第一実施形態と同様である。
本実施形態では、待機モードにおいて、Ｃアームの昇降動作の有無により、曝射バッテリ３９５への充電を比較的低速で行う「ノーマルモード」と比較的高速で行う「急速充電モード」に切り替えて、行うことが特徴である。以下、各ステップを詳述する。

（ステップＳ３）
フィードバック制御部１３１は、電圧検出回路１４６の検出結果を参照し、モニタ台車１１のバックアップコンデンサ１４５の残量が正常であるか否か、換言すると、電圧が予め定められた閾値以上有るかどうかを判断する（Ｓ３）。バックアップコンデンサ１４５の電圧が、閾値以上であればステップＳ４１へ進み、閾値未満であればステップＳ７へ進む。

（ステップＳ４０、Ｓ４１）
第２スイッチング回路１４３をＯＦＦ、第１スイッチング回路３９４をＯＮにして、曝射バッテリへの充電に備える（Ｓ４０）。充電制御部３８２が、操作部３７からの入力信号の有無に基づいて、Ｃアーム３３の昇降動作の有無を判断する（Ｓ４１）。Ｃアーム３３の昇降動作があれば、ステップＳ４２に進み、昇降動作がない場合には、ステップＳ４３に進む。

（ステップＳ４２）
Ｃアーム３３の昇降動作があると、Ｃアーム台車３１側では第一電圧変換回路３９２からアーム駆動装置４２０に比較的大きな電力を供給する必要がある。充電制御部３８２は、充電回路３９３に対して、充電速度を標準速度に設定する指示信号を出力し、ノーマルモードにより曝射バッテリ３９５を充電する。その後、システム終了でなければ待機モード（Ｓ１）に戻る。

（ステップＳ４３）
Ｃアーム３３の昇降動作がなければ、充電制御部３８２は、充電回路３９３に対して、充電速度を急速に設定する指示信号を出力し、急速充電モードにより曝射バッテリ３９５を充電する。その後、システム終了でなければ待機モード（Ｓ３）に戻る。

本実施形態によれば、曝射バッテリの充電を行う際に、アームの昇降動作の有無に応じて、充電速度を切り替えることができる。これにより、曝射バッテリ以外の負荷回路で電力を消費しないときに曝射バッテリを高速充電し、システムのダウンタイムをさらに短縮化できる。

なお図７の実施形態では、撮影モードにおいては、第一スイッチング回路３９４をＯＦＦにする場合を示しているが、第一スイッチング回路３９４のＯＮ／ＯＦＦの制御をＸ線曝射（高電圧発生器３４２の駆動）と連動させて、撮影モードにおいてもＸ線曝射が行われない間は第一スイッチング回路３９４をＯＮにして、充電回路３９３から曝射バッテリ３９５への充電が行われるように構成することも可能である。

＜第三実施形態＞
本実施形態は、撮影モードが静止画像を取得する「撮影」か、動画像を取得する「透視」かによって第二スイッチング回路１４３のＯＮ／ＯＦＦを切り替える実施形態である。一般に「透視」はＣアームの移動動作を伴い且つ連続的にＸ線曝射が行われるため、大きな電力を要する。本実施形態では、撮影モードの処理内容に応じて第二スイッチング回路のＯＮ／ＯＦＦを制御し、商用電源５０からの電力を効率的に分配することが特徴である。

本実施形態のＣアームシステムの構成は、図２または図５の機能ブロック図に示す構成と同様であり図示を省略する。以下の説明では、図５を流用して、Ｃアームの昇降動作も考慮した制御を行う実施形態を説明する。図８に、第三実施形態に係る撮像モードの処理の流れを示すが、待機モードについては、図３または図６に示す待機モードの処理と同様であるので図示及び説明を省略する。

（ステップＳ８０）
操作部３７を介して選択された撮影モードが「撮影」か「透視」かによって分岐する。「透視」の場合は、ステップＳ８１に進み、「撮影」の場合は、ステップＳ８２に進む。

（ステップＳ８１）（透視）
充電制御部３８２が、操作部３７からの入力信号の有無に基づいて、Ｃアーム３３の昇降動作の有無を判断する。Ｃアーム３３の昇降動作があれば、ステップＳ８３１に進み、昇降動作がない場合には、ステップＳ８３２に進む。

（ステップＳ８３１）
フィードバック制御部１３１は、第二スイッチング回路１４３、第一スイッチング回路３９４をともにＯＦＦに切り替え、Ｘ線照射への準備（放電）に備える。直前のステップで曝射バッテリ３９５への充電を行っていた場合には、曝射バッテリ３９５への充電を停止して、放電可能な状態とする。これにより曝射バッテリ３９５から高電圧発生器３４２への電力供給が開始する。またアーム駆動装置４２０は、第一電圧変換回路３９２からの給電を受け、動作可能な状態となっている。

一方、モニタ台車側では、第二スイッチング回路１４３がＯＦＦになったことで、第二負荷回路１５０は、バックアップコンデンサ１４５によるバッテリ駆動される。これにより大電力を必要とするＣアーム駆動とＸ線曝射とを同時に行いながら、透視を進めることができる。

（ステップＳ８３２）
フィードバック制御部１３１は、第二スイッチング回路１４３をＯＮ、第一スイッチング回路３９４をＯＮにし、Ｘ線照射への準備（放電）に備える。Ｃアーム３３が駆動されないので、第二電圧変換回路３９２からの突入電流がバックアップコンデンサ１４５に流れ、バックアップコンデンサに充電されるとともに、モニタ台車側の第二負荷回路１５０は外部電源５０からの給電で動作する。

（ステップＳ８２）（撮影）
ステップＳ８３２と同様に、第二スイッチング回路１４３をＯＮ、第一スイッチング回路３９４をＯＦＦにし、Ｘ線照射への準備（放電）に備える。「撮影」は、「透視」に比べ短時間で撮影できるので、Ｃアーム駆動の有無にかかわらず第二スイッチング回路１４３をＯＮにして、モニタ台車側のバックアップコンデンサ１４５への充電を行いながら、Ｃアーム台車側は、分配された電力で必要に応じてＣアーム駆動を行う。

なお「撮影」の場合にも、図８に点線で示すように、Ｃアームの動作有無を判断し（Ｓ８４１）、それによって第二スイッチング回路１４３のＯＮ／ＯＦＦを制御することも可能である。この場合には、例えば、Ｃアームの動作がない場合には、ステップＳ８２に進む。Ｃアームの動作がある場合には、ステップＳ８４２に進む。

ステップＳ８４２で、フィードバック制御部１３１は、検出回路１４６が検出したバックアップコンデンサ１４５の残量が正常であるか否か、電圧が予め定められた第一閾値以上有るかどうかを判断し、バックアップコンデンサ１４５の残量が正常であれば第二スイッチング回路１４３をＯＦＦ、第一スイッチング回路３９４をＯＦＦに切り替え、Ｘ線照射への準備（放電）に備える（Ｓ８４３）。この場合には、モニタ台車側の第二負荷回路１５０はバッテリ駆動され、外部電源５０からの電力はすべてＣアーム側に供給される。これによりＣアーム駆動と「撮影」を順次行うことができる状態となる。

またバックアップコンデンサ１４５の残量が少ない場合には、ステップＳ８２に進み、バックアップコンデンサ１４５への充電を行いながら、Ｃアーム台車側は、分配された電力でＣアーム駆動を行う。

（ステップＳ９１、Ｓ９２）
透視または撮影を実行する。その後のステップＳ１０は、図３及び図６に示すステップＳ９、Ｓ１０と同様であり説明を省略する。
本実施形態によれば、撮影モードの処理内容に応じて第二スイッチング回路１４３を切り替えることにより、電力に制限のある外部電源を効率よく分配して、円滑な検査を行うことができる。

本発明によれば、モニタ台車側に供給される外部電源からの電力を、効率的にＣアーム台車を分配することによって、曝射バッテリの充電のためにシステムのダウンタイムが生じるのを極力回避し、円滑な検査を実現できる。

１００、２００・・・Ｃアームシステム、１１・・・モニタ台車、１３・・・モニタ制御部、２０・・・ケーブル、３１・・・Ｃアーム台車、３３・・・Ｃアーム、３４・・・Ｘ線源、３７・・・操作部、３８・・・制御部、３９・・・電源部、４０・・・画像処理部、５０・・・外部電源、１３１・・・フィードバック制御部、１４２・・・第二電圧変換回路（モニタ台車側電源部）、１４３・・・第二スイッチング回路、１４５・・・バックアップコンデンサ（第二蓄電部）、１４６・・・電圧検出回路(検出部)、１５０・・・第二負荷回路、３４１・・・Ｘ線管、３８１・・・高電圧、３９２・・・第二電圧変換回路（Ｃアーム台車側電源部）、３９３・・・充電回路、３９４・・・第一スイッチング回路、３９５・・・曝射バッテリ（第一蓄電部）、４００・・・第一負荷回路、４２０・・・アーム駆動装置。

Claims (8)

1. Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源と、
   外部電源から受電して、前記Ｘ線源に印加する電力を蓄える第一蓄電部と、
   前記第一蓄電部に対し、前記外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第一スイッチング回路と、
   前記Ｘ線源と異なる負荷回路と、
   前記外部電源から受電して、前記負荷回路に給電する電力を蓄える第二蓄電部と、
   前記負荷回路、及び前記第二蓄電部に対し、前記外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第二スイッチング回路と、
   前記第二蓄電部に蓄電された電力の残量を検出する検出部と、
   前記検出部による検出結果に基づいて、前記第一スイッチング回路及び前記第二スイッチング回路のＯＮ／ＯＦＦの切替制御を行うフィードバック制御部と、を備え、
   前記フィードバック制御部は、前記第二蓄電部に蓄電された電力の残量が所定の閾値以上である場合に、前記第一スイッチング回路をＯＮに切り替えて前記第一蓄電部の充電を行うとともに、前記第二スイッチング回路をＯＦＦに切り替えて、前記負荷回路を前記第二蓄電部からの給電により駆動させることを特徴とするＸ線画像診断装置。
2. 請求項１に記載のＸ線画像診断装置であって、
   前記フィードバック制御部は、前記第二蓄電部に蓄電された電力の残量が前記第一閾値未満である場合に、前記第一スイッチング回路をＯＦＦ、前記第二スイッチング回路をＯＮに切り替えて前記第二蓄電部への充電を行うことを特徴とするＸ線画像診断装置。
3. 請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置であって、
   Ｘ線画像を表示する表示部を更に備え、
   前記負荷回路は、前記表示部を含むことを特徴とするＸ線画像診断装置。
4. Ｘ線源、Ｘ線検出器、及び前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を対向配置させて連結支持するアーム部を搭載したアーム台車と、
   外部電源との接続端子を有し、表示装置を搭載したモニタ台車と、
   前記アーム台車及び前記モニタ台車を電気的に接続するケーブルと、
   前記アーム台車及び前記モニタ台車の駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記アーム台車は、外部電源から受電して、前記Ｘ線源に印加する電力を蓄える第一蓄電部と、前記第一蓄電部に対し、前記外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第一スイッチング回路と、を備え、
   前記モニタ台車は、前記表示装置を含む負荷回路と、前記外部電源から受電して、前記負荷回路に給電する電力を蓄える第二蓄電部と、前記負荷回路、及び前記第二蓄電部に対し、前記外部電源からの給電のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第二スイッチング回路と、前記第二蓄電部に蓄電された電力の残量を検出する検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づいて、前記第一スイッチング回路及び前記第二スイッチング回路のＯＮ／ＯＦＦの切替制御を行うフィードバック制御部を備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。
5. 請求項４に記載のＸ線画像診断装置であって、
   前記フィードバック制御部は、前記第二蓄電部に蓄電された電力の残量が所定の閾値以上である場合に、前記第一スイッチング回路をＯＮに切り替えて前記第一蓄電部の充電を行うとともに、前記第二スイッチング回路をＯＦＦに切り替えて、前記負荷回路を前記第二蓄電部からの給電により駆動させることを特徴とするＸ線画像診断装置。
6. 請求項４又は５に記載のＸ線画像診断装置であって、
   前記アーム台車は、前記外部電源からの給電を受けてモータ駆動により前記アーム部を移動させるアーム駆動装置を備え、
   前記制御部は、前記アーム駆動装置の動作の有無を判断し、判断結果に応じて、前記第一蓄電部に充電する速度を制御する充電制御部を備えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
7. 請求項４乃至６のいずれか一項に記載のＸ線画像診断装置であって、
   前記制御部は、静止画像を取得する撮影か動画像を取得する透視かを判断し、判断結果に応じて、前記第一スイッチング回路及び第二スイッチング回路のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＸ線画像診断装置であって、
   前記第二蓄電部は、整流器と、前記整流器と前記負荷回路との間に接続されたバックアップコンデンサとを用いて構成されることを特徴とするＸ線画像診断装置。

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