JP4779894B2 - X-ray equipment - Google Patents
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Description
本発明はX線撮影装置に関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus.
垂直に立設された支柱に上下動可能に支持され、かつ支柱に支持された点を中心に回転可能に構成された腕の一方の側にフラットパネル型X線検出器(以下FPDと記載する。)が、また他方の側にX線管が、少なくともどちらかが腕の長手方向に移動可能に取り付けられたX線撮影装置は、通常腕の回転中心に対してモーメント的にバランスしていないので、腕の回転および上下動は電動により行われる。そのためこれらの操作は手動で行うほど高速で行うことができず、検査効率を悪化させる。 A flat panel X-ray detector (hereinafter referred to as FPD) is provided on one side of an arm that is supported by a vertically erected column so as to be movable up and down, and is rotatable about a point supported by the column. However, an X-ray imaging apparatus in which an X-ray tube is attached on the other side so that at least one of them is movable in the longitudinal direction of the arm is not momentarily balanced with respect to the center of rotation of the arm. Therefore, the rotation and vertical movement of the arm are performed electrically. Therefore, these operations cannot be performed as fast as manual operation, and the inspection efficiency is deteriorated.
この問題を解決するために図11および図12に示すようなX線撮影装置が考案されている。ここで図12は装置の正面図であり、図11その上面図である。この装置では支柱5に上下動可能に支持された上下動キャリッジ8に回転可能に支持された腕6の一方の端にFPD1が固定して取り付けられ、他方にはX線管2が腕6の長手方向に移動可能に支持された水平動キャリッジ3を介して、例えば図12の実線で示す位置から破線で示す位置まで移動可能に取り付けられている。そしてX線管2がその移動範囲内のFPD1に最も接近した位置、すなわち図12の実線で示す位置にあるとき、腕6の回転中心14に対して両側の回転モーメントが等しくなるように構成されており、かつ腕6の回転はX線管2がこの位置にあるときのみ可能であるように構成されている。
In order to solve this problem, an X-ray imaging apparatus as shown in FIGS. 11 and 12 has been devised. Here, FIG. 12 is a front view of the apparatus, and FIG. 11 is a top view thereof. In this apparatus, an FPD 1 is fixedly attached to one end of an
また上下動についてもカウンターバランス(図示しない)によりFPD1、X線管2および腕6の重量とバランスを取るように構成されているので、このような構成の装置では腕6の回転および上下動を手動で行うことが可能であり、電動方式に比べて高速で移動させることができる。なお9は腕6を上下動キャリッジ8に回転可能に支持するための回転機構(図示しない)の一部である回転円板であり、腕6は直接的には回転円板9に取り付けられている。
Further, the vertical movement is also configured to balance the weight of the
しかしこの場合でもFPD1とX線管2とそれらを保持する腕6の重量はかなり大きいので腕6を手動で上下動させるにはかなりの力を必要とし、このことは操作者(図示しない)にとってかなりの負担になる。この問題を解消するために支柱5にモータ7および上下動駆動機構(図示しない)を取り付け、X線管2に取り付けられた操作ハンドル4を上または下側に押すことにより、腕6の上下動を一定の力でパワーアシストするようにモータ7および上下動駆動機構を動作させる方式が用いられる。なおパワーアシスト方式は特許文献1等に見られるように一般的に用いられる方法である。
上述のような腕6の両側にそれぞれFPD1とX線管2を備え、腕6の上下動を一定の力でパワーアシストする、または電動で行うX線撮影装置においては、装置が操作者によりX線管2に取り付けられた操作ハンドル4に加えられた力の方向を判別して、腕6の上下動を駆動するモータ7の回転方向、すなわち腕6の上下動の方向を決定する方式が一般的に考えられるが、X線管2がFPD1に最も接近した位置では腕6は回転中心14を中心に回転可能なので、腕6は図12に示すような支柱5に対して垂直な状態だけではなく、後述する図6(a)や図6(c)、(d)に示すように任意の角度で静止することができる。
In the X-ray imaging apparatus that includes the
そのため例えば腕6が支柱5と平行の場合上下方向は腕6の長手方向になるが、腕6が支柱5と直交する場合上下方向は腕6の長手方向に直交する方向になるので、腕6に配設された操作ハンドル4により腕6に対して一定の方向に力を加えても、腕6が支柱5に対してなす角度により水平面を基準にした方向は変化する。このような装置では腕6が支柱5に対していかなる角度で支持されていても、操作ハンドル4が水平軸よりも上側に押されたら腕6を上側に移動させ、水平軸よりも下側に押されたら腕6を下側に移動させるように駆動することが操作性の点から重要であり、本発明はこのことを実現するためのものである。
Therefore, for example, when the
請求項1記載の発明は上記の目的を達成するために、支柱に上下動可能でかつ回転可能に支持された腕の両側に、それぞれフラットパネル型X線検出器とX線管が取り付けられたX線撮影装置において、前記腕に設けられ操作者が前記腕の上下動操作を行う上下動操作手段と、前記上下動操作手段に配設され前記操作者による上下の操作力を検知して上下動の実行を指示する信号を出力する操作力検知手段と、前記腕が前記支柱となす角度を検出する回転角度検出手段と、前記操作力検知手段の出力と前記回転角度検出手段の出力から、前記上下動操作手段が前記腕の上昇または下降のいずれを指示しているかを判断する制御手段と、前記制御手段の判断出力に従って前記腕の上昇または下降をパワーアシストするパワーアシスト手段、または前記腕を電動で上昇または下降させる電動手段を備えたX線撮影装置を提供する。 In order to achieve the above object, a flat panel X-ray detector and an X-ray tube are respectively attached to both sides of an arm that is vertically movable and rotatably supported by a support column. In the X-ray imaging apparatus, an up / down movement operating means provided on the arm for an operator to move the arm up and down, and an up / down operating force provided by the operator to detect the up / down movement force From an operation force detection means for outputting a signal instructing execution of movement, a rotation angle detection means for detecting an angle between the arm and the support, an output of the operation force detection means, and an output of the rotation angle detection means, A control means for determining whether the vertical movement operating means instructs to raise or lower the arm; a power assist means for power assisting the raising or lowering of the arm according to a judgment output of the control means; To provide an X-ray imaging apparatus having an electric means for raising or lowering the arms in electric.
請求項2記載の発明は上記の目的を達成するために、支柱に上下動可能でかつ回転可能に支持された腕の両側に、それぞれフラットパネル型X線検出器とX線管が取り付けられたX線撮影装置において、前記腕に設けられ操作者が前記腕の上下動操作を行う上下動操作手段と、前記上下動操作手段に配設され前記操作者による上下の操作力を検知して上下動の実行を指示する信号を出力する操作力検知手段と、前記腕が前記支柱となす角度を検出する回転角度検出手段と、前記操作力検知手段の出力と前記回転角度検出手段の出力から、前記上下動操作手段が前記腕の上昇または下降のいずれを指示しているかを判断するとともに、前記操作力検知手段の出力から操作者が上下動操作手段に加えた力の大きさを算出する制御手段と、前記制御手段が算出した力の大きさに応じた駆動力で、前記制御手段の判断に従って腕の上昇または下降をパワーアシストするパワーアシスト手段、または前記腕を電動で上昇または下降させる電動手段を備えたX線撮影装置を提供する。 In order to achieve the above object, a flat panel type X-ray detector and an X-ray tube are respectively attached to both sides of an arm that is supported by a column so as to be movable up and down and rotatable. In the X-ray imaging apparatus, an up / down movement operating means provided on the arm for an operator to move the arm up and down, and an up / down operating force provided by the operator to detect the up / down movement force From an operation force detection means for outputting a signal instructing execution of movement, a rotation angle detection means for detecting an angle between the arm and the support, an output of the operation force detection means, and an output of the rotation angle detection means, Control for determining whether the vertical movement operating means indicates raising or lowering of the arm and calculating the magnitude of the force applied by the operator to the vertical movement operating means from the output of the operating force detection means Means and said control A power assist means for power assisting the raising or lowering of the arm according to the judgment of the control means with a driving force corresponding to the magnitude of the force calculated by the stage, or an electric means for electrically raising or lowering the arm A radiographic apparatus is provided.
請求項3記載の発明は上記の目的を達成するために、支柱に上下動可能でかつ回転可能に支持され、回転中心の両側の回転モーメントが等しいときのみ回転が許可されるように構成された腕の両側に、それぞれフラットパネル型X線検出器とX線管が、少なくとも一方が前記腕の長手方向に移動可能に取り付けられたX線撮影装置において、前記腕に設けられ操作者が前記腕の上下動操作を行う上下動操作手段と、前記上下動操作手段に配設され前記操作者による上下の操作力を検知して上下動の実行を指示する信号を出力する操作力検知手段と、前記腕が前記支柱となす角度を検出する回転角度検出手段と、前記操作力検知手段の出力と前記回転角度検出手段の出力から、前記上下動操作手段が前記腕の上昇または下降のいずれを指示しているかを判断する制御手段と、前記制御手段の判断出力に従って前記腕の上昇または下降をパワーアシストするパワーアシスト手段、または前記腕を電動で上昇または下降させる電動手段を備えたX線撮影装置を提供する。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項4記載の発明は上記の目的を達成するために、支柱に上下動可能でかつ回転可能に支持され、回転中心の両側の回転モーメントが等しいときのみ回転が許可されるように構成された腕の両側に、それぞれフラットパネル型X線検出器とX線管が、少なくとも一方が前記腕の長手方向に移動可能に取り付けられたX線撮影装置において、前記腕に設けられ操作者が前記腕の上下動操作を行う上下動操作手段と、前記上下動操作手段に配設され前記操作者による上下の操作力を検知して上下動の実行を指示する信号を出力する操作力検知手段と、前記腕が前記支柱となす角度を検出する回転角度検出手段と、前記操作力検知手段の出力と前記回転角度検出手段の出力から、前記上下動操作手段が前記腕の上昇または下降のいずれを指示しているかを判断するとともに、前記操作力検知手段の出力から操作者が上下動操作手段に加えた力の大きさを算出する制御手段と、前記制御手段が算出した力の大きさに応じた駆動力で、前記制御手段の判断に従って腕の上昇または下降をパワーアシストするパワーアシスト手段、または前記腕を電動で上昇または下降させる電動手段を備えたX線撮影装置を提供する。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項5記載の発明は上記の目的を達成するために、上下動操作手段が、通常は水平に保たれ、操作者が腕の上下動を行うとき任意の方向に傾斜させることが可能な操作棒により構成され、操作力検知手段が前記操作棒の周囲を取り囲んで配置され、前記操作棒を傾斜させることにより前記操作棒から加えられる圧力を検出する複数個の圧力検出器により構成される請求項1〜請求項4記載のX線撮影装置を提供する。
In order to achieve the above object, the vertical movement operation means is normally kept horizontal and can be tilted in any direction when the operator moves the arm up and down. And a plurality of pressure detectors configured to detect the pressure applied from the operation rod by inclining the operation rod. An X-ray imaging apparatus according to any one of
本発明により、X線撮影装置は腕が支柱に対していかなる角度で支持されていても、操作ハンドルが水平軸より上側または下側のいずれに押されたかを判断することができるので、操作者は支柱に対する腕の角度を気にすることなく操作ハンドルを上または下側に押すだけで、腕の上昇または下降について意図する方向へ移動させることができる。これにより操作者は常に直感的な操作により腕の上下動を行うことができる。 According to the present invention, the X-ray imaging apparatus can determine whether the operation handle is pushed above or below the horizontal axis regardless of the angle at which the arm is supported with respect to the support column. Can move the arm up or down in the intended direction by simply pushing the operating handle up or down without worrying about the angle of the arm with respect to the column. As a result, the operator can always move the arm up and down by intuitive operation.
以下図1〜図10を用いて本発明の実施例について説明する。なおこれらの図において図11、図12と同じ符号で示される部品等は図11、図12と同じものなのでそれらについての説明は省略する。まず図2および図3は本発明によるX線撮影装置の外観を示す図であり、図3はその正面図、図2は上面図である。装置の構成および動作は図11、図12に示すX線撮影装置とほぼ同じで、支柱5に上下動可能に支持された上下動キャリッジ8に回転可能に支持された腕6の一方の端にFPD1が固定して取り付けられ、他方にはX線管2が腕6の長手方向に移動可能に支持された水平動キャリッジ3を介して、例えば図3に実線で示す位置から破線で示す位置まで、移動可能に取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. In these drawings, the parts and the like denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 11 and 12 are the same as those in FIGS. 2 and 3 are views showing the appearance of the X-ray imaging apparatus according to the present invention, FIG. 3 is a front view thereof, and FIG. 2 is a top view thereof. The configuration and operation of the apparatus are almost the same as those of the X-ray imaging apparatus shown in FIGS. 11 and 12, and are arranged at one end of an
そしてX線管2がその移動範囲内のFPD1に最も接近した位置、すなわち図3の実線で示す位置で腕6の回転中心14に対して腕6の両側の回転モーメントが等しくなるように構成されており、かつ腕6の回転はX線管2がこの位置にあるときのみ可能であるように構成されている。また上下動についてもカウンターバランス(図示しない)によりFPD1、X線管2および腕6の重量とバランスを取るように構成されている。そして支柱5にモータ7および上下動駆動機構(図示しない)を取り付け、操作者(図示しない)がX線管2に取り付けられた操作ハンドル4を上または下に押すと、モータ7および上下動駆動機構が動作し腕6の上下動を一定の力でパワーアシストするように構成されている。
The
本発明によるX線撮影装置においては図11、図12に示すX線撮影装置の回転円板9の代わりに回転円板9の外周に歯を形成した歯車10を取り付けるとともに、たとえばロータリエンコーダ11と、ロータリエンコーダ11の回転軸に同軸状に固定された歯車12により構成される回転角度検出器13を上下動キャリッジ8に取り付け、歯車12を歯車10と噛合させることにより支柱5に対する腕6の回転角度φを検出する機構が設けられている。そして図6(a)に示すように腕6と支柱5が平行でFPD1が下側、X線管2が上側に配置されている状態をφ=0度とし、図6(b)に示すように腕6と支柱5が直交しFPD1が左、X線管2が右に配置されている状態をφ=90度として、任意の角度を検出できるように構成されている。
In the X-ray imaging apparatus according to the present invention, a gear 10 having teeth formed on the outer periphery of the rotating disk 9 is attached instead of the rotating disk 9 of the X-ray imaging apparatus shown in FIGS. A
また図4および図5は操作ハンドル4の構成例を示す図であり、図4は上面図、図5は側面図である。図5に示すように操作ハンドル4は主として操作ハンドルケース23と、操作ハンドルケース23の上面に設けられた孔24を通して外部に突き出た操作棒21、および操作棒21の上端部に取り付けられ2個の孔25を有するハンドル20により構成され、操作棒21は操作者(図示しない)がハンドル20に触れていないときは操作ハンドルケース23内の操作棒保持部22により孔24の中央部に孔24の面に垂直になるように保持されているが、操作者によりハンドル20が押されることにより孔24内で360度任意の方向に倒されることができるように構成されている。
4 and 5 are diagrams showing a configuration example of the
そして操作ハンドルケース23内には図4に示すように操作棒21を取り囲んで正方形を描くように4個の圧力検出器26〜29が配置されており、圧力検出器26および28が腕6の長手方向に垂直に、また圧力検出器27および29が腕6の長手方向に平行に配置されている。これにより操作者がハンドル20を任意の方向に押すと操作棒21がその方向に倒れて圧力検出器26〜29のいずれか1個または2個に圧力を印加する。そして操作ハンドル4は操作者がハンドル20に触れていないとき操作棒21が水平になるようにX線管2に取り付けられる。
As shown in FIG. 4, four
圧力検出器26〜29による圧力の検出については、図6(a)に示すφ=0度のとき操作棒21がたとえば垂直軸上を上側に倒されると圧力検出器26のみにより圧力が検出されるが、図6(b)に示すφ=90度のときは操作棒21が同じく垂直軸上を上側に倒されると圧力検出器29のみにより圧力が検出される。また図6(c)に示す0度<φ<90度のときは操作棒21が垂直軸上を上側に倒されると圧力検出器26と29の両方により圧力が検出され、図6(d)に示す90度<φ<180度のときは操作棒21が垂直軸上を上側に倒されると圧力検出器29と28の両方により圧力が検出される。
Regarding the pressure detection by the
上記のように配置された圧力検出器26〜29のいずれか1個または2個の出力から操作者が操作棒21に加えた力の大きさおよび方向を得ることができる。支柱5に対する腕6の回転角度がφの状態を示す図7において、たとえば圧力検出器26が受けた圧力の大きさがP26、圧力検出器29が受けた圧力の大きさがP29である場合、操作棒21に加えられた力の大きさおよび方向は両者のベクトル和として得られ、その大きさはP26の二乗とP29の二乗の和の平方根として得られ、力の方向が腕6の長手方向となす角度AはtanA=P29/P26の関係から得られる。
The magnitude and direction of the force applied to the operating
図1は上述のような演算を行って操作棒21に加えられた力の方向を得、支柱5に対する腕6の回転角度φを勘案して、上下動のパワーアシストを行うモータ7の回転方向を決定し駆動するための構成例を示すブロック図である。図1において例えばマイクロコンピュータ等により構成される演算部15は図2、図3に示す支柱5に内蔵され、圧力検出器26〜29のいずれか1個または2個により検出され出力される圧力の大きさから操作棒21に加えられた力の大きさおよび方向を算出する。
FIG. 1 shows the direction of the force applied to the operating
そして演算部15は回転角度検出器13から支柱5に対する腕6の回転角度φを知ることができるので、例えば図7に示すように0<φ<90のとき圧力検出器26から圧力の大きさP26を得、圧力検出器29から圧力の大きさP29を得た場合、演算部15はおおまかにはそれだけで操作棒21が水平軸より上側に倒されたことを知ることができ、さらに倒された方向が腕6の長手方向となす角度AをtanA=P29/P26の関係から得ることができる。そしてこの場合演算部15はφ−Aを算出して操作棒21に加えられた力の方向が上向きの垂直軸となす角度を得る。
Since the
次に図8に示すように支柱5に対する腕6の回転角度φが0<φ<90であり、圧力検出器26から圧力の大きさP26が得られ、圧力検出器27から圧力の大きさP27が得られた場合、演算部15は操作棒21に加えられた力の方向と腕6の長手方向に垂直な方向とのなす角度AをtanA=P26/P27の関係から得ることができ、さらにφ+90−Aを算出して操作棒21に加えられた力の方向が上向きの垂直軸となす角度を得る。そしてこの角度が90度より小さいかまたは270度より大きい場合操作棒21が水平軸より上に倒されたと判断し、90度以上270度以下の場合下に倒されたと判断する。
Next, as shown in FIG. 8, the rotation angle φ of the
また図9に示すように支柱5に対する腕6の回転角度φが0<φ<90であり、圧力検出器27から圧力の大きさP27が得られ、圧力検出器28から圧力の大きさP28が得られた場合、演算部15は操作棒21に加えられた力の方向と腕6の長手方向とのなす角度AをtanA=P27/P28の関係から得ることができ、さらにφ+180−Aを算出して操作棒21に加えられた力の方向が上向きの垂直軸となす角度を得る。そしてこの角度が90度より小さいかまたは270度より大きい場合操作棒21が水平軸より上に倒されたと判断し、90度以上270度以下の場合下に倒されたと判断する。
As shown in FIG. 9, the rotation angle φ of the
さらに図10に示すように支柱5に対する腕6の回転角度φが0<φ<90であり、圧力検出器28から圧力の大きさP28が得られ、圧力検出器29から圧力の大きさP29が得られた場合、演算部15は操作棒21に加えられた力の方向と腕6の長手方向に垂直な方向とのなす角度AをtanA=P28/P29の関係から得ることができ、さらにφ+270−Aを算出して操作棒21に加えられた力の方向が上向きの垂直軸となす角度を得る。そしてこの角度が90度より小さいかまたは270度より大きい場合操作棒21が水平軸より上に倒されたと判断し、90度以上270度以下の場合下に倒されたと判断する。
Further, as shown in FIG. 10, the rotation angle φ of the
上記においては支柱5に対する腕6の回転角度φが0<φ<90の場合について、圧力検出器26〜29のいずれか2個により検出され出力される圧力の大きさおよび回転角度φから操作棒21に加えられた力の方向を算出する方法について述べたが、この方法は0<φ<90に限定されることなく任意の回転角度φについて成り立つので、演算部15は上述の方法で、操作棒21がいかなる方向に倒されても、また腕6の回転角度φが何度であろうと、操作棒21に加えられた力の方向が垂直軸となす角度を算出することができ、操作棒21が水平軸より上または下のいずれに倒されたかを判定することができる。この判定に従い演算部15は上下動のパワーアシストを行うモータ7の回転方向を決定し、モータ駆動部16を制御して腕6を一定の力で上昇または下降させる。
In the above, when the rotation angle φ of the
このような構成により、腕6が支柱5に対していかなる角度で支持されていても、操作者は腕6の支柱5に対する角度を気にすることなく、常に直感的にハンドル20を上または下に押すだけで、腕6の上昇または下降について意図する方向へのパワーアシストを得ることができる。
With such a configuration, regardless of the angle at which the
上記の実施例では操作棒21が倒された方向のみを算出してモータ7の回転方向のみを決定し、モータ7を駆動する力は一定としたが、図1に示す構成により、上述したように操作棒21に加えられた力の大きさも算出することができるので、算出された力の大きさに応じてモータ7を駆動する力を変化させることも可能である。この場合圧力検出器の出力のベクトル和の大きさ、またはその垂直方向の成分の大きさのいずれを算出して利用してもよい。
In the above embodiment, only the direction in which the operating
上記の実施例では操作棒21を取り囲んで4個の圧力検出器26〜29が配置される構成について説明したが、操作棒21を取り囲む圧力検出器の数は4個に限定するものではない。
In the above embodiment, the configuration in which the four
上記の実施例では腕6の一方の端にFPD1が固定して取り付けられ、他方にはX線管2が腕6の長手方向に移動可能に支持されたX線撮影装置について説明したが、腕6の一方の端にX線管2が固定して取り付けられ、他方にFPD1が腕6の長手方向に移動可能に支持されたX線撮影装置、あるいは腕6の両側にそれぞれFPD1とX線管2がどちらも腕6の長手方向に移動可能に支持されたX線撮影装置についても本発明は有効である。
In the above embodiment, the X-ray imaging apparatus in which the
上記の実施例では操作を容易にするために、操作棒21の上端部にハンドル20を取り付けたが、ハンドル20は本発明の構成上特に必要なものではなく省略することができる。
In the above embodiment, the handle 20 is attached to the upper end portion of the
上記の実施例では操作ハンドル4を上または下に押すと、モータ7および上下動駆動機構が動作し、腕6の上下動を一定の力でパワーアシストする構成について説明したが、操作ハンドル4を上または下に押すとモータ7および上下動駆動機構が動作し、腕6が電動で上下動する構成についても本発明は同様に有効である。
In the above-described embodiment, when the operation handle 4 is pushed up or down, the
本発明はX線撮影装置に関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus.
1:FPD
2:X線管
3:水平動キャリッジ
4:操作ハンドル
5:支柱
6:腕
7:モータ
8:上下動キャリッジ
9:回転円板
10:歯車
11:ロータリエンコーダ
12:歯車
13:回転角度検出器
14:回転中心
15:演算部
16:モータ駆動部
20:ハンドル
21:操作棒
22:操作棒保持部
23:操作ハンドルケース
24:孔
25:孔
26:圧力検出器
27:圧力検出器
28:圧力検出器
29:圧力検出器
1: FPD
2: X-ray tube 3: Horizontal movement carriage 4: Operation handle 5: Support column 6: Arm 7: Motor 8: Vertical movement carriage 9: Rotating disk 10: Gear 11: Rotary encoder 12: Gear 13: Rotation angle detector 14 : Rotation center 15: calculation unit 16: motor drive unit 20: handle 21: operation rod 22: operation rod holding unit 23: operation handle case 24: hole 25: hole 26: pressure detector 27: pressure detector 28: pressure detection 29: Pressure detector
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