JPH0311080B2

JPH0311080B2 -

Info

Publication number: JPH0311080B2
Application number: JP9457780A
Authority: JP
Inventors: Okuman Rudorufu
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-07-12
Filing date: 1980-07-12
Publication date: 1991-02-15
Also published as: JPS5730299A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はＸ線発生装置内の回転陽極型Ｘ線管に
供給する電力を制御するために、陽極円板温度を
連続して求め、これを第１の限界値と比較し、陽
極円板温度がこの第１の限界値を越える時はＸ線
管に供給する電力を自動的に下げる回転陽極型Ｘ
線管に供給する電力の制御方法に関するものであ
る。

このような方法の基本的な点はドイツ国公開特
許第2208871号明細書から既知である。しかし
こゝでは陽極円板温度（即ち焦点に集つた熱が少
なくともほぼ一様に陽極円板全面に拡散する時陽
極円板がとる温度）の代りに、焦点の温度を測つ
ている。そして温度を算出するためにアナログの
演算回路を設けている。勿論使おうと思えばデイ
ジタルの演算回路を用いることも等しく可能であ
るし、陽極円板温度を測定により求めることもで
きる。

而して上記既知の方法では焦点温度がその限界
値に達したことを検出した瞬時に管電力を制御し
て焦点温度が正確にこの限界値にとどまるように
している。しかしこのように照射中入力電力を自
動的に下げると同一被検体に対する負荷はこの限
界値近傍のある範囲内に納める必要があるため照
射時間が絶えず変わり、それが長くなると被検体
が動くため像が不鮮明になり同一被検体に対する
照射時間の再現性が劣化する。また、この方法は
焦点温度を常にチエツクしていても、熱抵抗が相
当に大きいシヤフトを介して陽極円板に連結され
ている回転陽極の軸受が加熱されてその温度が軸
受を損傷し、このためＸ線管の寿命が劣化する温
度に達することがあるという事実を看過してい
る。このようにこの方法では焦点温度を監視して
いるにもかゝわらずＸ線管が全ての場合過負荷に
ならないよう保護されているとは云えないという
欠点を有している。

これと同じことはドイツ国公告特許第1050458
号から既知の方法及び装置についても云える。
こゝでは焦点温度が限界値に達するや否や特性表
又は特性図に基づいてＸ線管にそれ以降負荷する
負荷を冷めたい時のＸ線管に負荷し得る負荷の値
の何割かに固定している。

またドイツ国公開特許第2031590号から、その
時々の陽極温度を（熱放射測定プローブを用いて
測定し）、その陽極温度に依存して制御装置を制
御し、未だ冷めたいＸ線管に負荷し得る負荷の何
割を負荷できるかを表示装置に表示させている。
しかしこの場合は操作員が前記限界を考慮に入れ
つゝ次の照射に対する照射パラメータを計算し直
して何十パーセントの負荷を与え得るかを求めね
ばならないが、これはルーチンワークとしては余
りにも複雑で時間もかゝる。

最后にドイツ国公開特許第2345947号から陽極
温度をシミユレート又は測定して陽極円板の冷却
を高速シミユレートし、操作員に陽極温度が限界
値を越えた後陽極円板を破損することなく次の照
射をスタートさせる迄の待時間を教えることが知
られている。しかしこの場合も前述した他の全て
の場合と同様にＸ線管に与えられる平均電力が高
くなりすぎた時Ｘ線管の過負荷を十全に防止する
ことはできない。その理由は、回転陽極の軸受が
高温になりすぎているにもかゝわらず陽極円板の
温度が限界値に達していないというケースがあり
得るからである。

それ故本発明の目的はＸ線管が絶対に過負荷に
ならず、一つの被検体に対する照射時間の再現性
が良好な回転陽極型Ｘ線管に対する給電電力を制
御する方法を提供するにある。

この目的を達成するため本発明方法によればＸ
線管に供給される電力を自動的に一回につき許容
し得る電力の予じめ定められた一定の比率迄下
げ、この電力を下げることを照射と照射の間で行
ない、陽極円板温度を第１の限界値（T_g1）より
も高い第２の限界値（T_g2）と比較し、陽極円板
温度が照射と照射の間にこの第２限界値（T_g2）
を越える時は管電力を第２の予じめ定められた一
定比率（値零とすると好適である）迄下げ、回転
陽極の軸受の温度を連続して求めて電力が供給さ
れている間中の平均値をモニタし、この温度を第
３の限界値（T_lg）と比較し、求められた軸受温
度がこの第３の限界値を越えている限り照射の開
始を抑えることを特徴とする。

このように本発明方法によればＸ線管に与える
電力を毎回管電流及び多くは管電圧用の制御部材
を自動制御することにより許容し得る最大電力の
一定比率に迄自動的に下げている。こゝで許容し
得る最大電力といつたのはそれだけの電力を負荷
した時Ｘ線管が焦点通路内での溶融現象により過
負荷になることなく第１の限界値に対応する温度
でなお動作し得る電力のことである。而してこの
許容し得る最大電力は照射時間が0.1秒以下の場
合例えば50〓管ならば50〓である。そして照射時
間が長くなればそれに対応してこの許容し得る最
大電力は下げねばならなくなる。また勿論陽極円
板温度が第１の限界値を越える場合はＸ線管に与
える電力が許容し得る電力に対してとる比率も下
げねばならない。

電力を下げることは照射中には行なわず、照射
と照射の間に行なう。而して陽極円板温度が第１
の限界値以下に下つてから次の照射を開始する場
合は、既知の方法と同じにＸ線管に供給する電力
は毎回許容し得る最大電力迄自動的に上昇させ
る。しかし、本発明方法によれば第２の限界値を
導入したことによりＸ線管が低くされた入力電力
でなお過負荷になるということが確実に防げる。
そのためには第２の限界値と許容し得る最大電力
に対する比率とを互に適合させてこの第２の限界
値の下で許容し得る最大電力に対しこの比率を有
する電力をＸ線管に負荷してもＸ線管が破壊しな
いようにする必要がある。

また本発明方法によれば回転陽極の軸受の温度
も絶えず測定し、許容し得る最高軸受温度と絶え
ず比較するから、一回の照射当り負荷される電力
は比較的低いが、個々の照射や透視操作を通じて
のＸ線管に供給される平均電力が比較的高い場合
（このような場合普通は陽極円板温度の方は第２
の限界値に達していない）にＸ線管が破壊される
ことは確実に避けられる。しかし、これでも場合
によつては軸受温度が第３の限界値に達する前に
回転子と陽極円板が装着されているシヤフトとの
間の継ぎ目（例えば溶接継ぎ目）の温度が限界値
を越えることがある。このような場合は軸受温度
の代りにこの継ぎ目の温度をモニタしなければな
らない。そのいずれの場合でも数分間に亘つて平
均した供給電力が限界値を越えてはならない。

本発明方法の好適な一実施例によれば、前記第
１の限界値をＸ線管に長時間に亘つて平均透視電
力を負荷する時の陽極円板温度に近い温度に対応
させることを特徴とする。この実施例はＸ線管の
公称負荷〔例えば50KW管ならば（0.1秒以下）
50KW〕は陽極円板が冷めたい時に許容し得る最
大電力ではなく（陽極円板が冷めたい時はもつと
大きな負荷を負荷し得る）、長時間透視し、陽極
円板の温度が数百℃にも達した後でなお陽極円板
を破壊することなく許容し得る電力であることで
ある。斯くして陽極円板温度の第１の限界値は陽
極円板を荒い面にしたり黒化したか（この場合は
陽極円板の熱放散が良くなり、一層温度が低くな
る）否かにより500℃又はそれ以上になる。

管電流を下げることだけにより入力電力を下げ
る場合にはこのように下げられた電力の下で記録
される像はその特性を維持するが、同一密度即ち
同一ｍAs積（電流−照射時間積）にするには照
射時間を長くする必要がある。しかし、多くの場
合、例えば照射時間が予じめ規定されているＸ線
断層撮影の場合はこのように照射時間を延ばすこ
とは許されない。そこで本発明の一実施例によれ
ば前記の供給電力をＸ線管の管電圧は予じめ定め
られた比率だけ高くし、これと同時に管電流の方
はこの比率の３乃至５倍だけ下げることにより小
さくすることを特徴とする。このようにすればＸ
線管に供給する電力は下がるが、Ｘ線管が出す照
射力は下がらないで済む。その理由は、照射力は
管電流に比例して変化するが、管電圧に対しては
その３乗〜５乗で変化し、管電流を小さくしたこ
とによる照射力の減少分が管電圧を高くすること
により補償されるからである。このように照射力
がほぼ一定に保たれるため照射を変える場合でも
照射時間は同一に保たれる。しかし、管電圧が変
わるため照射性は変わる。

図面につき本発明を詳細に説明する。

第１図は種々の温度が時間と共に変化する様子
を示したものである。基準線T_g1は陽極円板温度
の第１の限界値を示す。この陽極円板温度の第１
の限界値は陽極円板に例えば250Wの平均透視電
力（mean flnoroscopic power）を負荷した時
陽極円板の温度が次第に漸近する値である。普通
Ｘ線管はこの第１の限界値の時設計通りの定格入
力（例えば30KW管ならば0.1秒以下30KW）を過
負荷にならずに扱えるように設計されている。符
号T_g2は第２の限界値を示すが、この値は陽極円
板温度がこの限界値に対応する時Ｘ線管に陽極円
板温度の第１の限界値の下で許容し得る電力の約
80％の電力が負荷されてもＸ線管が過負荷になら
ないように選ばれている。

符号T_a2はＸ線管に管の軸受が破損されること
なくかけ得る電力を連続的に負荷した時陽極円板
の温度が時間の関数として変化する様子を示した
ものであつて、これは第１の限界値T_g1と第２の
限界値T_g2との間に位置する限界値T_glに近づく。
なお第１の限界値T_g1と第２の限界値T_g2とは代
表的なＸ線管では夫々730℃と1050℃であり、こ
れは陽極円板の表面や回転子の表を荒らしたり黒
化したりしない場合の値である。符号T_lはＸ線管
に上記電力を負荷した時の軸受の温度変化を示し
たものである。この場合軸受温度は限界値T_lgに
漸近する。照射開始時に陽極円板温度が限界値
T_g1以下である時はこの温度T_g1で許容し得る電
力をフルに入力してＸ線照射を行なう。照射と照
射の間で陽極円板温度が限界値T_g1と第２の限界
値T_g2との間にある時は電力が第１の限界値T_g1
で許容し得る電力の丁度80％になるように入力電
力を小さくする、即ち管電圧と管電流の調整部材
を制御する。これにより照射と照射の間での陽極
円板温度が第１の限界値T_g1以下に下がつた時は
再度供給電力をフルにする。その結果照射と照射
の間で陽極円板温度が第２の限界値を越えたら今
度は温度が少なくなるとも値T_g2以下になる迄照
射を中止する。

第１図から明らかなように陽極円板温度が限界
値T_g1とT_g2との間にあれば何時でも照射可能と
いうものではない。たとえ入力電力を小さくして
もそうである。蓋し、陽極円板温度が第２の限界
値を越えなくても軸受温度が許容し得る限界値に
達することがあるからである。本発明によれば軸
受温度を求め、軸受温度が限界値T_g1に達した時
照射をやめることによりＸ線管が過負荷になるの
を防いでいる。これに対し既知の方法では陽極円
板温度が限界値を越えた時間自動的にＸ線管に供
給する電力を下げているが、そのためには陽極円
板温度が２個の限界値T_g1とT_g2の間の値T_g1を越
えられないようにすることになる。しかしそうす
るとなお利用できる負荷の蓄わえが十分に利用で
きないことになる。

第２の限界値T_g2をあまりに高くすることは適
当ではない。蓋し限界値T_g2が高すぎると２個の
限界値の間で供給電力を大幅に下げる（例えば第
１の限界値T_g1以下の場合に許容し得る電力の50
％迄）必要があるからであり、また高温域で供給
電力を小さくしてＸ線を照射するということは実
際には行なわれないからであり、更に陽極円板温
度がこうして高くとられた第２の限界値に達する
前に軸受の温度T_lがその限界値に達してしまうか
らである。

第２図のブロツク図は本発明方法を実施するＸ
線発生装置を示す。回転陽極形Ｘ線管１に高電圧
発生装置２を接続する。この高電圧発生装置２は
限時装置３０を介して低電圧調整部材６０に接続
する。電子技術で制御される加熱回路５に導線８
を介して管ノモグラム用の関数発生装置２０から
基準値を入力する。この関数発生装置２０には制
御卓１０上に配設されている照射パラメータ（管
電圧、管電流、照射時間）を入れるための信号発
生器１４，１５，１６から調整信号を受け取る。
関数発生装置２０は既知の態様で（ドイツ国公開
特許第2158865号）種々のＸ線管に対する管負荷
ノモグラムを発生し、その上多くは個々のＸ線管
内の種々の焦点に対する管負荷ノモグラムをも発
生する。

但しこれらのモノグラムはどれも１回の照射に
対して与えられる。斯様に関数発生装置２０から
は何時でも１回の照射に用いるＸ線管とその焦点
に対してその瞬時で許容し得る管電流、従つて電
力を指定する信号が供給され、それが基準値とし
て導線８に現われる。このような信号は各Ｘ線照
射の度毎に起動期間（0.1秒）後減少し続け、こ
れにより電力も減少し続けるものであることもあ
るし、例えば一定電流で照射する場合のように一
定値をとり続けることもあり、それは制御コンソ
ール１０で調整できる。

管電流Ｉを制御し、管電流の実際の値を決める
のは高電圧発生装置２内にあるトランスジユーサ
計器である。基界値は関数発生装置２０内にある
増幅器（この利得は階段的に制御される）２１を
介して導線８に出力される。この増幅器２１の利
得は何時も一回の照射中一定である。

Ｘ線発生装置１を自動照射装置と併用する時は
制御卓１０で調整されるのは管電圧だけであり、
この管電圧と管電力とから関数発生装置２０でこ
の管電力を与えるのに必要な管電流を求める。こ
の管電流は時間と共に逓減して（「逓減負荷」）、
その値が増幅器２１を介して導線８に管電流制御
回路の基準値として与えられる。従つて基準値の
大きさは管電圧の調整値及び管電力に依存するだ
けでなく、増幅器２１の調整利得にも依存する。

同じことは管電圧の他にmAs積を調整する
「２ボタン制御」モードの場合にもあてはまる。
しかし、この時得られる照射時間も利得に依存す
る。関数発生装置２０で既知の態様で形成した
（ドイツ国公開特許第2721535号）この値を導線３
２を介して一方では表示器１３に送り、他方では
限時装置３０に送る。

増幅器２１の利得は陽極円板と、陽極軸受と、
Ｘ線管容器の温度により制御する。

これらの温度は装置100で求められるが、この
装置１００には３個の演算回路１１０，１２０，
１３０がある。演算回路１１０は既知の態様で
（ドイツ国公開特許第1050458号）抵抗とコンデン
サとから成る回路網で構成され、陽極温度の変化
をシミユレートする。この目的で演算回路１１０
の入力端子１１１には導線７１を介してＸ線管に
供給される電力の瞬時値を表わし、照射即ち透視
動作同志の間は値零をとる信号を入力する。その
信号は照射時即ち透明時にあつては管電圧（Ｕ）
と管電流（Ｉ）との積を形成する乗算器７０で発
生させる。演算回路１１０の要素はＸ線管の陽極
円板の熱パラメータに従つて大きさを決めるが、
何本かのＸ線管又は１本だが何個かの焦点を持つ
Ｖ線管を用いる場合は当然上記要素を切り換えて
使用する。出力導線１１３に現われる電圧は関連
陽極円板温度を近似的に表わす。この出力導線１
１３に現われる電圧は一方では第２の演算回路１
２０の入力端子に送られて回転陽極の軸受の温度
をシミユレートするのに用いられ（第２の演算回
路の要素もＸ線管の熱パラメータに従つて調整さ
れる）、他方では演算回路１１０から供給される
値が第１の限界値T_g1又は第２の限界値T_g2に対
応する時夫々動作する２個の比較段階４０及び４
１の入力端子に送られる。

演算回路１２０は導線７１を介して軸受の加熱
の点ではなお許容し得る連続電力に対応する信号
が絶えず供給される時その出力信号が限界値T_lg
に対応する限界値に漸近するように設計する。導
線１２３に現われるこの出力信号は上記限界値に
達した時動作するもう一つの比較装置４２の入力
端子に入力する。この他演算回路１２０は回転陽
極の起動又は制動に応答して起動又は制動電力の
回転子に誘導により伝達される成分をカバーする
電流が入る入力端子１２１を具える。

演算回路１２０の出力信号はＸ線管容器の温度
をシミユレートする第３の演算回路１３０の入力
端子に入力する。この出力信号は主な熱伝導抵抗
で生ずる熱出力に対応する。また演算回路１３０
は導線１１５を介して演算回路１１０に接続され
ており、演算回路１１０から陽極円板から放射さ
れる熱出力に対応する信号を受け取る。この容器
の温度をシミユレートするための演算回路１３０
の出力端子は第４の比較段４３の入力端子に接続
する。この容器温度は電圧源（可変又は固定）で
シミユレートできる。この電圧源は簡単に適当な
ツエナダイオード１３４で造ることができる。演
算回路１３０の出力端子はそこに現われる出力電
圧が予じめ定められた容器温度の限界値に対応す
る時動作する第４の比較段４３に接続する。

演算回路１３０は容器の温度を測定できる適当
な温度センサで置き換えることができる。演算回
路１１０及び１２０も原理的には夫々陽極円板温
度及び軸受温度を測定する温度センサで置き換え
ることができるが、このような温度センサは当該
温度をシミユレートしたり計算したりするのより
は相当にむずかしい。

比較器４０，４１，４２及び４３の夫々の出力
端子４５，４６，４７及び４８は関数発生装置２
０の制御入力端子に接続し、適当なスイツチング
回路網を介して可変利得増幅器２１の利得を制御
できるようにする。この利得制御は照射と照射の
間でのみ行うのであるが、比較段４１，４２及び
４３の少なくとも一つが働いた時、即ち陽極円板
温度が第２の限界値T_g2を越えた時、軸受温度が
その限界値を越えた時及び／又は容器の温度がそ
の限界値を越えた時に利得が零になるように行な
われる。これに対し、これらの比較段４１，４２
及び４３はいずれも働らかず、比較段４０だけが
働く時、即ち陽極円板温度が第１の限界値T_g1を
越えた時は可変利得増幅器２１の利得を80％にセ
ツトする。これは管電流の基準値をＸ線管の負荷
率を所与の通りとし、制御卓１０のセツト状態を
所定の条件に合わせた時なお許容し得る第１の限
界値以下での管電流の値の80％に下げることを意
味する。動作をタイマで制御する場合は同時に照
射時間を変えるが、その時は信号導線３２を介し
て限時装置３０と制御卓１０上の表示器１３を変
更された照射時間の値に合わせる。これと同時に
例えば表示器が点滅したりするなどして操作員は
入力電力が下がつたことを知る。４個の比較段４
０，４１，４２，４３がいずれも働らかない場合
は利得は定格値の100％になり、関数発生装置か
ら出る基準値がＸ線管の入力電力をフルに利用す
る場合の管電流に対応することになる。

比較段４０〜４３の一つが限界温度の一つを越
えたことを検出した時は例えばドイツ国公開特許
第2345947号から知られるように第２のシミユレ
ーシヨン回路網により高速モードでの高速シミユ
レーシヨンをスタートさせる。この第２のシミユ
レーシヨン回路網２００も３個の演算回路２１
０，２２０，２３０を具えるが、その構造は演算
回路１１０，１２０及び１３０の構造と同じであ
り、唯時定数が１より相当に小さな一定倍率を乗
じただけ演算回路１１０，１２０及び１３０の時
定数と相違している。比較段４０〜４３の一つが
働らくと電圧増幅器１１２，１２２及び１３２を
介して演算回路２１０，２２０及び２３０が演算
回路１１０，１２０及び１３０により求まる（実
時間）温度にセツトされ、その後で冷却プロセス
をシミユレートする高速シミユレーシヨンサイク
ルがスタートする。この高速シミユレーシヨン中
比較段４０〜４３はスイツチa₁〜a₃を介して第２
のシミユレーシヨン回路網２００の出力端子に接
続される。この高速シミユレーシヨンサイクルと
同時に回路５０内のゲートが開いて信号発生器Ｇ
が制御卓１０上の表示器１７付きの待時間カウン
ターを高速モード倍率に適合した周波数で歩進さ
せ続ける。シミユレーシヨン回路網２００の値が
再び限界温度以下に下つた時、待時間カウンタに
はその時間が経過してから再度100％の入力電力
で照射を行なうべき待時間が蓄えられている。そ
の後待時間カウンタは実時間でデクリメントし、
何時でもその時点以后の待時間が表示器１７に表
示される。

なおシミユレーシヨン回路網１００、シミユレ
ーシヨン回路網２００、比較段４０〜４３及び関
数発生装置２０は一つのマイクロプロセサで造る
と好適である。こうすれば種々の温度を実時間で
計算したり、高速モードで計算したりすることが
殊に簡単になる。その理由は、高速モード動作の
場合は時間の進みが早いだけで各種計算段階は温
度の実時間計算の場合の時間の進みに対応する速
度よりも高速に進めるものゝ順序は同じだからで
ある。

第３図は代表的なＸ線検査時における回転陽極
Ｘ線管の陽極円板の温度T_a及び軸受の温度T_lが
時間と共に変化する様子を示すものである。各照
射時毎に陽極円板の温度T_aは殆んど一足飛びに
上昇し（厳密に云えば、単位時間当りの温度上昇
がＸ線管に与えられる入力電力の瞬時値に比例す
る）、そのステツプの幅は一回の照射時に供給さ
れるエネルギーの量に依存する。その後図示した
通り陽極円板の温度は照射と照射の間ほぼ指数関
数的に下がる。これは照射時における温度上昇に
比べ本質的にゆつくりとしている。而して時刻t₁
では照射時に陽極円板の温度が第１の限界値T_g1
だけでなく第２の限界値T_g2も越えてしまう。従
つて比較段４０と４１が働らいて高速シミユレー
シヨンサイクルがスタートする。この時操作員は
制御卓上の表示。１７を見て、次に照射できるよ
うになる迄どの位の時間待たねばならないかを知
る。陽極円板温度が第２の限界値T_g2以下に下つ
た後は比較段４１が停止状態に戻る。即ち、照射
の禁止が解かれる。この時比較段４０だけは働ら
き続ける。従つて80％に下つた電力であるが照射
を行なえる。時刻t₂で行なわれる次の照射では定
格電力の80％で照射が行なわれる。その理由はこ
の時刻t₂では陽極円板温度が未だ第１の限界値
T_g1以下に下つていないからである。この陽極円
板温度T_aは再度第２の限界値を越え、比較段４
１が動作し、比較段４０も動作状態にとゞまる。
時刻t₃での次の照射時では再び、しかも今度はは
つきりと第２の限界値T_g2も越える。この時も
（比較段４０と４１とが動作状態にあり）照射が
暫時とめられる。

上述した陽極円板温度T_aと比較して軸受温度
T_lは陽極円板と軸受との間に熱抵抗があるため可
成りゆつくりと変化するだけである。この軸受温
度T_lは時刻t₃での照射が完了した後（比較段４２
も動作する）、軸受温度限界値T_lgを越える。その
後もＸ線管には更に電力が入つてこないにもかゝ
わらず軸受温度T_lは上昇し、最大値に達する。そ
れ故軸受温度の限界値T_lgは許容し得る最高軸受
温度よりも僅かながら低く選ぶ必要がある。陽極
円板温度T_aが第２の限界値よりも低くなつた後
比較段４１は元の状態に戻り、比較段４２は動作
状態にとゞまることになる。軸受温度T_lがその限
界値T_lg以下に下がれば原理的にはもう一度照射
を行なえる筈であるが、これは余り効率が良くな
い、その理由は、一寸照射電力を加えただけで限
界値T_lgを越えてしまうからである。それ故比較
段４２はヒステリシスを呈し、軸受温度が相当に
限界値T_lg以下になつてはじめて初期状態に戻る
ようにすると好適である。こうすればこの后軸受
温度が限界値T_lgへ到達したため比較段４２が動
作するということもなく何回もＸ線照射を行うこ
とができる。

勿論Ｘ線管容器又はＸ線管冷却剤（油）の温度
を監視し、その温度が限界値を越えた時も照射を
禁止するようにすることもできる。

第４図にＸ線管過負荷保護回路の好適な一実施
例を示した。マイクロコンピユータ３００をバス
系４００を介して一次電圧アクチユエータ５１０
と給電スイツチ回路５２０とフイラメント電流制
御回路５３０と（Ｘ線管操作員用の）制御パネル
５４０とに接続する。またこれらの一次電圧アク
チユエータ５１０と電力スイツチ回路５２０とフ
イラメント電流制御回路５３０とを主電源５５０
に接続する。操作員用制御パネル５４０は押しボ
タンを押すことによりデイジタルデータを入力で
きるようになつており、種々のデータを表示でき
るようになつている。

給電スイツチ回路５２０とフイラメント電流制
御回路５３０とを高電圧タンク６００に接続す
る。この高電圧タンク６００には高電圧変圧器、
整流器、線条絶縁変圧器（filament insulation
transformer）並びに実KV及びｍＡデータを与
える測定回路（図示せず）が内蔵されている。こ
の高電圧タンク６００にＸ線管６１０を接続す
る。高電圧タンク６００内のKV及びｍＡ測定用
測定回路の出力端子を夫々一次電圧アクチユエー
タ５１０とフイラメント電流制御回路５３０とに
接続してデータをフイードバツクし、（フイラメ
ント電流を）閉グループ制御すると共に、データ
バス４００にその時の照射データ（KV）、（ｍ
Ａ）をのせる。

Ｘ線照射に関するデータを制御パネル５４０を
用いて入力し、マイクロコンピユータ３００に移
す。するとマイクロコンピユータ３００はこの照
射データに基づいて一次電圧アクチユエータ５１
０を制御して高電圧をセツトし、給電スイツチ回
路５２０を制御してＸ線管をオンオフし、フイラ
メント電流制御回路５３０を制御してＸ線管６１
０のフイラメント電流を制御する。

第５図には第４図に示したマイクロコンピユー
タ３００が詳細に示されている。このマイクロコ
ンピユータ３００にはINTEL8086マイクロプロ
セサ３０１と、クロツクパルス発生器３０２
（INTEL8284）と、実時間クロツクパルス発生器
３１０と、INTEL8282ポート３０３と、
INTEL8286ドライバ３０４と、ROM３０５と、
RAM３０６が含まれる。実時間クロツクパルス
発生器３１０からマイクロプロセサ３０１の割込
入力ピン１７にパルスを供給する。その理由につ
いては後述する。ROM３０５とRAM３０６と
ポート３０３とドライバ３０４とはデータ・アド
レス兼用制御バス４００に接続する。このデー
タ・アドレス兼用制御バス４００はマイクロプロ
セサ３０１の制御ラインも含む（ピン２５及び３
４）。マイクロプロセサ３０１のピン２〜１６と
ピン３５〜３９とに時分割多重方式で現われるア
ドレス信号とデータ信号とをポート３０３とドラ
イバ３０４とを用いて多重分離する。こうして多
重分離されたデータとアドレスとはバス系４００
に送られる。マイクロプロセサ３０１はそのピン
２５及び３４から出力される制御信号を介してメ
モリ３０５若しくは３０６又は入出力ポート５０
０の一つにアクセスする。この入出力ポート５０
０は（集積回路化した）アドレスデコーダ兼デー
タラツチ回路を具え、このアドレスデコーダ兼デ
ータラツチ回路から（Ｄ／Ａ変換器を介して）一
次電圧アクチユエータ５１０、給電スイツチ回路
５２０、フイラメント電流制御回路５３０又は制
御パネル５４０に出力データが送られる。入出力
ポート５００は更に（Ａ／Ｄ変換器を介して）実
管電圧、管電流及びフイラメント電流のような入
力データを受け取り、この入力データをバス４０
０にのせてマイクロプロセサ３０１を制御するた
めの回路を具える。

RAM３０６は変数データとを蓄わえるために
使用する。ROM３０５はマイクロプロセサ３０
１が第４図に示す回路を制御し、本発明に係る過
負荷保護機能を果せるようにするための命令系列
を蓄わえる。このような命令系列の一例を第６図
乃至第７図につき説明するが、各図は（第４図に
示した）Ｘ線発生器を制御するための多数のステ
ツプを分割して示した流れ図（の一部）である。
なおこれらの流れ図は本発明に関係し、しかも本
発明を明瞭にするために必要な限りで示したもの
である。

第６図にメインプログラムの一部を示した。第
４図の回路に主電源を接続した後しばらくして操
作員が制御パネル５４０に入力しておいた照射デ
ータの一つであるＸ線管番号（指標）ｉをマイク
ロコンピユータ３００が取り出す（第６図のステ
ツプ680）。

こうしてＸ線管指標ｉがマイクロコンピユータ
３００に入力され終つたら、この選択したＸ線管
ｉを用いてＸ線照射即ち検査を行う前に経過する
必要がある待時間WTが既に経過しているか否か
をチエツクする（ステツプ690）。若し待時間WT
が残つているならば制御パネル５４０から別の照
射データを入力し、他のＸ線管を用いて検査でき
るようにする。待時間WTが経過し終つているな
らばマイクロコンピユータ３００が他の全ての照
射データを取り出す（ステツプ700）。

次に照射データの種類如何によりマイクロコン
ピユータ３００はその時選択されたＸ線技術に対
応するサブプログラムに分岐する（ステツプ
710）。例えば普通の撮影ならばｍＡ、KW及び照
射時間を入力し、他方負荷を小さくしつゝ記録す
る場合ならばKVデータだけを入力する。こゝで
は後者の逓滅負荷記録を行なうものと仮定する。
この時はステツプ720でマイクロプロセサ３０１
がROM３０５から選択されたＸ線管に対する負
荷ノモグラムを取り出す。この負荷ノモグラムは
Ｘ線管６１０の陽極が冷めたい場合（直前に使用
されていない場合）にＸ線管６１０にこれを過負
荷にすることなく供給し得る最大電力P_NOを与え
る。そしてマイクロプロセサ３０１内でこの最大
電力P_NOに因子KPOWを乗ずる。この因子
KPOWはＸ線管の陽極、陽極の軸受又はＸ線管
容器の状態（冷めたいか熱いか或は加熱されすぎ
ているか）により決まる。これについては後述す
る。次のステツプ730ではこの修正電力P_N＝P_NO
×KPOWと操作員が選択したKV値とを用いてＸ
線管の陽管電流及びフイラメント電流を計算し、
これらのデータとKV値とを用いて第４図の高電
圧発生回路（５１０，５２０，５３０，６００）
を制御する。

第７図に流れ図の形でこの制御プログラムを示
した。この制御プログラムの第１のステツプ750
で透視検査を行うのか否かをチエツクする。透視
検査をしない場合は先ずフイラメント電流の大き
さに関する第１のデータをフイラメント電流制御
回路５３０に送る（ステツプ760）。次に照射が終
つているか否かをチエツクする（ステツプ
770END EXP.）。照射が終つていなければプロ
グラムは戻り道を通つてステツプ750及び760に戻
りフイラメント電流に関する次のデータをフイラ
メント電流制御回路５３０に与える。換言すれば
この制御プログラムは照射が続いている限り実ク
ロツクパルス発生回路３１０で決まる等時間間隔
でフイラメント電流設定点を与える。透視の場合
を除いて因子KPOWはＸ線管に供給される電力
を「モニタ」するのに用いられる。

第７図のステツプ770で照射即ち透視検査が終
了していることが判明した場合は測定回路（図示
せず）で測定したｍＡ値をフイラメント電流制御
回路５３０からマイクロプロセサ３０１に取り出
し（ステツプ780）、その後でＸ線管電圧（KV、
これは一次電圧アクチユエータ５１０から取り出
す）を乗算してＸ線管に現に供給されている電気
負荷（電力）Ｅを計算する（ステツプ790）。この
ようにして計算された負荷Ｅは各照射検査終了后
Ｘ線管の陽極円板に蓄わえられるエネルギー量の
尺度である管エネルギー量に加算される（ステツ
プ800）。

因子KPOWは最初はＸ線管６１０に許容し得
る限りでの最大電力を供給するため１にセツトさ
れるが、その後は「温度シミユレーシヨン」と呼
ばれるサブプログラムで決められる。この温度シ
ミユレーシヨンサブプログラムは実時間クロツク
パルス発生路３１０からマイクロプロセサ３０１
の特別な割込みピンを介してクロツクパルスが供
給されるのを受けて１秒毎にスタートする。その
結果１秒毎に「温度シミユレーシヨン」が行なわ
れる（これを第８図の流れ図に示す）。

Ｘ線発生装置には２本以上のＸ線管が具えられ
ていることが多いから温度シミユレーシヨンは
各々のＸ線管につき一度づつ行なわねばならな
い。今指標ｉのＸ線管につき温度シミユレーシヨ
ンをするものとする（ステツプ810）。それが済ん
だら次の指標ｉ＋ｌのＸ線管に移る（ステツプ
940）。こうして全てのＸ線管（iMaX）につきシ
ミユレーシヨンプログラムが行なわれ、ステツプ
950でｉ＞iMaXであることが判明したらマイク
ロプロセサ３０１はシミユレーシヨンプログラム
を去つて主プログラムに戻る。ステツプ810の次
のステツプ820ではマイクロプロセサ３０１がＸ
線管パラメータとＸ線管エネルギー量Eiとを取り
出す。（実時間クロツクパルス発生装置３１０に
よる）割込みサイクルに対応して時間増分DTを
１秒に設定する（ステツプ830）。その後で（ステ
ツプ840で）温度シミユレーシヨンを行なう。こ
の際次の式に従つて回転陽極温度（陽極円板温
度）TA（Ta）と軸受温度TL（T_l）とを計算す
る。

TA＝TA＋（E_i−DTx（Kx（TS↑４−TO↑４）＋＋LAMx（TA−TR）））／（CS＋
DTx2xKxTS↑３） TL＝TL＋DTxLAMx（TA−TL）／CR＋ −DTx（TR−TO）／TAM こゝで TA＝陽極円板温度 E_i＝陽極に供給されるエネルギー量 DT＝時間増分Ｋ＝熱放射係数 TS＝Ｘ線管シールド温度 TO＝Ｘ線管の周囲温度 LAM＝陽極から回転子への熱伝導係数 TR＝回転子温度 CS＝陽極の熱容量 TL＝軸受温度 CR＝回転子系の熱容量 TAU＝回転子からシールドへの放射係数こうしてその時の陽極円板温度TAと軸受温度
TLとが計算され終つたらそれらが許容限界内に
納まつているか否かを検査する（ステツプ850）。

第９図にこの詳細を示す。陽極円板温度TAが
第２の限界値TG2（T_g2）を越えるか又は軸受温
度TLがその許容し得る限りの限界値TLG（T_lg）
を越えるかすると因子KPOWが零にセツトされ
る（ステツプ851）。いずれも限界値を越えない場
は陽極円板温度TAが第１の温度限界TG1（T_lg）
と第２の温度限界（T_g2）との間にあるか否かを
チエツクする。もしその通りならば因子KPOW
を0.8にセツトし、納まつていなければ因子
KPOWを１にセツトする（ステツプ852，853，
854）。こうして因子KPOWが決まつたら（第８
図の）ステツプ860で待時間WTが残つているか
否かをチエツクする。もしKPOWが零で待時間
WTが零ならば新しい待時間WTを計算する。こ
のようにして次のステツプ870で時間増分DTを
10（秒）にセツトする。そして待時間バツフアを
始動する（ステツプ880）。次に温度シミユレーシ
ヨンを再度行なう（ステツプ890）。この温度シミ
ユレーシヨンはステツプ840と同一であるが、
こゝでは時間増分DTが10（秒）であり、高速モ
ードで温度シミユレーシヨンが行なわれる。次の
ステツプ900では高速モードでシミユレートされ
た温度（TA，TL）が何等かの温度限界値ろ越
えているが否か、即ちTA＞TG1又はTL＞TLG
になつているか否かをチエツクする。若し越えて
いれば待時間バツフアの内容WTを多10秒だけ増
し（ステツプ910）、その後で再度温度シミユレー
シヨンステツプ890に戻り、そこから上記プロセ
スを再度反復し、これを高速モードでシミユレー
トされた温度TA又はTLがもはや夫々の限界値
を越えなくなる迄行なう。こうしてステツプ900
でTA＞TG1でもTL＞TGLでもないことが判明
したらステツプ920に移り、バツフアの待時間を
１秒だけ減らす。そして残つている待時間を外部
に表示させる（ステツプ930）。その後でＸ線管の
指標ｉだけ大きくし（ステツプ940）、次のステツ
プ950で全てのＸ線管に対して温度シミユレーシ
ヨン（と待時間の計算）が完了しているか否かを
チエツクする。そして若し済んでいなければ次の
Ｘ線管に対しステツプ820以降のサブプログラム
をスタートさせる。若し済んでいれば主プログラ
ムに戻る。

（ステツプ860で）因子KPOWが零でない場合
は待時間バツフアが零であるか否かをチエツクす
る（ステツプ960）。若し零でなければ待時間WT
を１秒だけ下げる（ステツプ920）。若し零であれ
ばサブプログラムはステツプ940に飛ぶ（Ｘ線管
の指標ｉを変える）。

このような温度シミユレーシヨン並びに因子
KPOW及び待時間TWの計算の結果Ｘ線管を撮
影又は透視に使えるか否かが決まる。そしてＸ線
管が使用可能である場合は因子KPOWが最大電
力の何％をＸ線管に供給できるかを決める。斯く
して上述した本発明方法により確実にＸ線管が過
負荷にならないで済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は種々の温度の限界値を示す説明図、第
２図は本発明方法を実施するための回路のブロツ
ク図、第３図は長時間に亘つてＸ線検査をする場
合の温度の変化を示す説明図、第４図はマイクロ
コンピユータを利用するＸ線管過負荷保護回路の
好適な一実施例のブロツク図、第５図はマイクロ
コンピユータの部分の詳細図、第６乃至９図はＸ
線管を過負荷にならないように保護するためのプ
ログラムの流れ図である。 T_a（TA）……陽極（円板）温度、T_l（TL）…
…軸受温度、T_g1……第１の限界値、T_g2……第
２の限界値、T_lg……第３の限界値、１……Ｘ線
管、２……高電圧発生装置、５……加熱回路、１
０……制御卓、２０……関数発生装置、３０……
限時装置、４０，４１，４２，４３……比較段、
１００……実時間シミユレーシヨン回路、２００
……高速モードシミユレーシヨン回路、３００…
…マイクロコンピユータ、３０１……マイクロプ
ロセサ、３０２……クロツクパルス発生器、３０
３……ポート、３０４……ドライバ、３０５……
ROM、３０６……RAM、３１０……実時間ク
ロツクパルス発生器、４００……バス、５１０…
…一次電圧アクチユエータ、５２０……電力スイ
ツチ回路、５３０……フイラメント電流制御回
路、５４０……制御パネル、６００……高電圧タ
ンク、６１０……Ｘ線管。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｘ線発生装置内の回転陽極型Ｘ線管に供給す
る電力を制御するために、陽極円板温度を連続し
て求め、これを第１の限界値と比較し、陽極円板
温度がこの第１の限界値を越える時はＸ線管に供
給する電力を自動的に下げるようにして回転陽極
型Ｘ線管に供給する電力を制御するに当り、前記
Ｘ線管に供給される電力を自動的に一回につき許
容し得る電力のあらかじめ定められた一定の比率
迄下げ、この電力を下げることを照射と照射の間
で行ない、陽極円板温度を第１の限界値（Tg₁）
よりも高い第２の限界値（Tg₂）と比較し、陽極
円板温度が照射の間にこの第２の限界値（Tg₂）
を越える時は管電力を第２のあらかじめ定められ
た一定比率（値零とすると好適である）まで下
げ、回転陽極の軸受の温度を連続して求めて電力
が供給されている間の平均値をモニタし、この温
度を第３の限界値（Tl₂）と比較し、求められた
軸受温度がこの第３の限界値を越えている限り照
射の開始を抑えるようにしたことを特徴とする回
転陽極型Ｘ線管に供給する電力の制御方法。２前記第１の限界値をＸ線管に長時間に亘つて
平均透視電力を負荷する時の陽極円板温度に近い
温度に対応させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の回転陽極型Ｘ線管に供給する電力
の制御方法。３前記第２の限界値を、陽極円板に長時間電力
を負荷し、回転陽極の軸受が許容し得る軸受温度
に丁度到達する時陽極円板がとる温度に近い温度
よりも高くとることを特徴とする特許請求の範囲
第１項及び第２項のいずれかに記載の回転陽極型
Ｘ線管に供給する電力の制御方法。４前記第１の限界値に達した時供給する電力を
この第１の限界値以下の場合に許容し得る電力の
約80％に下げることを特徴とする特許請求の範囲
第１項〜第３項のいずれかに記載の回転陽極型Ｘ
線管に供給する電力の制御方法。５前記供給電力をＸ線管の管電圧はあらかじめ
定められた比率だけ高くし、これと同時に管電流
の方はこの比率の３乃至５倍だけ下げることによ
り小さくすることを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第４項のいずれかに記載の回転陽極型Ｘ線
管に供給する電力の制御方法。６更に前記Ｘ線発生装置内の回転陽極型Ｘ線管
の容器温度を連続して求め、その限界値と比較
し、こうして求められた容器温度がこの限界値を
越える時は照射の開始を抑えることを特徴とする
特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載
の回転陽極型Ｘ線管に供給する電力の制御方法。７種々の温度の少なくとも一つがその限界値を
越えた後これらの温度を高速モードでシミユレー
トし、限界値を越えた温度が再び限界値以下にな
る迄待たねばならぬ時間を上記の高速モードでの
温度シミユレーシヨンにより求めて表示すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項のい
ずれかに記載の回転陽極型Ｘ線管に供給する電力
の制御方法。