(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-09
(45)【発行日】2024-01-17
(54)【発明の名称】X線撮像装置
(51)【国際特許分類】
G21K 5/00 20060101AFI20240110BHJP
G01N 23/04 20180101ALI20240110BHJP
G21K 5/02 20060101ALI20240110BHJP
【FI】
G21K5/00 S
G01N23/04
G21K5/02 X
(21)【出願番号】P 2020200224
(22)【出願日】2020-12-02
【審査請求日】2023-03-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001081
【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松花 文太
(72)【発明者】
【氏名】神戸 悟郎
(72)【発明者】
【氏名】植木 太
【審査官】藤本 加代子
(56)【参考文献】
【文献】特開2003-315288(JP,A)
【文献】特開2003-161707(JP,A)
【文献】特開平05-264476(JP,A)
【文献】特開2010-266471(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2010/0111266(US,A1)
【文献】特開2004-138488(JP,A)
【文献】特開平08-037094(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G21K 5/00
G21K 5/02
G21F 3/00
G21F 7/00
G01N 23/00-23/2276
H05G 1/00-2/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
X線源と、前記X線源から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器との間に配置され撮影対象物を支持するステージと、前記X線源、前記X線検出器、及び前記ステージを収容する遮蔽室と、を備えるX線撮像装置であって、
前記遮蔽室は、前記撮影対象物を搬入及び搬出する扉と、前記扉が開状態に変化することを禁止するロック機構と、を含み、
前記遮蔽室から外部に漏洩する漏洩線量に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する解除制御部を備える、X線撮像装置。
【請求項2】
前記X線源の管電圧と、前記X線源の管電流とを検出する検出部を更に備え、
前記解除制御部は、前記管電圧、及び前記管電流の少なくとも一方に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する、
請求項1に記載のX線撮像装置。
【請求項3】
前記解除制御部は、前記管電圧が電圧閾値以下であり、且つ、前記管電流が電流閾値以下である場合に、前記ロック機構のロックを解除する、
請求項2に記載のX線撮像装置。
【請求項4】
前記電圧閾値、及び前記電流閾値は、前記漏洩線量が線量閾値以下になるように設定される、
請求項3に記載のX線撮像装置。
【請求項5】
前記線量閾値は、被曝線量限度に基づいて決定される、
請求項4に記載のX線撮像装置。
【請求項6】
X線源と、前記X線源から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器との間に配置され撮影対象物を支持するステージと、前記X線源、前記X線検出器、及び前記ステージを収容する遮蔽室と、を備えるX線撮像装置であって、
前記遮蔽室は、前記撮影対象物を搬入及び搬出する扉と、前記扉が開状態に変化することを禁止するロック機構と、を含み、
前記X線源の管電圧と、前記X線源の管電流との少なくとも一方を検出する検出部と、
前記管電圧、及び前記管電流の少なくとも一方に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する解除制御部と、を備える、X線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、X線撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
X線を用いて、撮影対象物の内部構造を撮像するX線撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のX線撮像装置は、X線源と、X線検出器と、X線源とX線検出器との間に配置され、撮影対象物が搬送される搬送ユニットと、を備える。すなわち、このX線撮像装置は、いわゆる「産業用X線撮像装置」として構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の搬送ユニットによって撮影対象物が搬送されるため、撮影対象物を適正な位置又は姿勢に配置できない場合がある。このような場合には、搬送ユニットに換えて、撮影対象物が載置されるテーブルが配置される。この場合には、X線源、テーブル、及びX線検出器を収容する遮蔽室が配置される。また、遮蔽室には、撮影対象物の搬入、搬出のための扉が配置される。
更に、扉が開状態に変化することを禁止するロック機構が設けられる。X線発生器がX線を照射している場合には、ロック機構によって扉がロックされる。しなしながら、ロック機構による扉のロックをどのようなタイミングで解除するかについて、具体的な方法は開示されていない。
扉のロックの解除が遅過ぎる場合には、作業者の作業性が低下する。扉のロックの解除が早過ぎる場合には、X線が遮蔽室に外部に漏洩する可能性がある。
【0005】
本発明は、遮蔽室に配置された扉のロックを適正なタイミングで解除することが可能なX線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の態様に係るX線撮像装置は、X線源と、前記X線源から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器との間に配置され撮影対象物を支持するステージと、前記X線源、前記X線検出器、及び前記ステージを収容する遮蔽室と、を備えるX線撮像装置であって、前記遮蔽室は、前記撮影対象物を搬入及び搬出する扉と、前記扉が開状態に変化することを禁止するロック機構と、を含み、前記遮蔽室から外部に漏洩する漏洩線量に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する解除制御部を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明の態様に係るX線撮像装置によれば、遮蔽室から外部に漏洩する漏洩線量に基づいて、ロック機構のロックの解除を制御する。したがって、遮蔽室に配置された扉のロックを適正なタイミングで解除できる。すなわち、作業者の作業性の低下を抑制し、X線の遮蔽室の外部への漏洩を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本実施形態に係る産業用X線撮像装置の構成の一例を示す平面図である。
【
図2】管電圧及び管電流の検出位置の一例を示す図である。
【
図3】X線源をオフしたときの管電圧、管電流、及び漏洩線量の変化の一例を示すグラフである。
【
図4】解除制御部の処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0010】
[1.産業用X線撮像装置の構成]
図1は、本実施形態に係る産業用X線撮像装置1の構成の一例を示す平面図である。
図1に示すように、産業用X線撮像装置1は、X線源11と、ステージ12と、X線検出器13と、撮像制御部15と、解除制御部16と、を備える。
X線源11、ステージ12、及びX線検出器13は、遮蔽室14に収容される。
なお、以下の説明では、産業用X線撮像装置1を、便宜上、X線撮像装置1と記載する場合がある。
産業用X線撮像装置1は、「X線撮像装置」の一例に対応する。
【0011】
X線源11は、図略のX線電源部から給電されることによって、X線を放射し、ステージ12に載置された被写体BJに向けてX線を照射する。X線源11は、例えば、X線電源部から供給された高電圧が、陰極112と陽極として機能するターゲット113との間に印加される。そして、陰極112から放出された電子がターゲット113に衝突することによって、ターゲット113がX線を放射する。
陰極112、及びターゲット113については、
図2を参照して説明する。
【0012】
ステージ12は、X線源11とX線検出器13との間に配置され、被写体BJが載置される。ステージ12は、例えば、モータ等によって回転自在に構成される。
被写体BJは、「撮影対象物」の一例に対応する。
【0013】
X線検出器13は、X線源11から照射されたX線の像を撮像し、撮像画像Pを生成する。X線検出器13は、例えば、フラットパネルディテクタ(FPD)で構成される。フラットパネルディテクタは、X線のエネルギーを吸収して蛍光を発するシンチレータを含む薄膜層が受光面上に形成された二次元イメージセンサを備える。
【0014】
撮像制御部15は、X線源11にX線を被写体BJに向けて照射させて、X線検出器13が生成した被写体BJの撮像画像Pを取得する。
【0015】
遮蔽室14は、X線源11、ステージ12、及びX線検出器13を収容し、X線の外部への漏洩を抑制する。遮蔽室14には、被写体BJを搬入及び搬出する扉141と、扉141が閉状態から開状態に変化することを禁止するロック機構142と、が配置される。
【0016】
ロック機構142は、例えば、電磁ロックを備える。ロック機構142は、例えば、作業者によって撮像画像Pの生成が指示された場合に、扉141が閉状態から開状態に変化することを禁止する。また、ロック機構142は、解除制御部16からの指示に従って、扉141のロックを解除する。
【0017】
解除制御部16は、遮蔽室14から外部に漏洩する漏洩線量LDに基づいて、ロック機構142に対して、扉141のロックを解除するように指示する。
解除制御部16は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro-Processing Unit)等のプロセッサ161と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリデバイス162と、を備える。メモリデバイス162は、制御プログラムを記憶する。
プロセッサ161が、メモリデバイス162の制御プログラムを実行することによって、解除制御部16として機能する。
解除制御部16については、
図2~
図4を参照して説明する。
【0018】
[2.管電圧及び管電流の検出位置]
図2は、管電圧RV及び管電流RAの検出位置の一例を示す図である。
図2に示すように、X線源11は、X線管111と、第1電圧源114と、電流センサ115と、電圧センサ116と、第2電圧源117とを備える。X線管111は、陰極112と、ターゲット113とを含む。
第1電圧源114は、陰極112と、陽極として機能するターゲット113との間に電圧を印加する。第2電圧源117は、陰極112の両端に電圧を印加する。
【0019】
陰極112から放出される電子ELは、第1電圧源114によって加速されてターゲット113に衝突する。ターゲット113に電子ELが衝突することによって、ターゲット113からX線XRが放射される。
【0020】
電流センサ115は、ターゲット113と第1電圧源114との間に流れる電流を、管電流RAとして検出する。電流センサ115は、管電流RAを示す信号を解除制御部16に出力する。
電圧センサ116は、第1電圧源114の両端の電圧を、管電圧RVとして検出する。電圧センサ116は、管電圧RVを示す信号を解除制御部16に出力する。
電流センサ115、及び電圧センサ116は、「検出部」の一例に対応する。
【0021】
解除制御部16は、管電圧RV及び管電流RAに基づいて、ロック機構142のロックの解除を制御する。
本実施形態では、解除制御部16は、管電圧RVが電圧閾値VS以下であり、且つ、管電流RAが電流閾値AS以下である場合に、ロック機構142のロックを解除する。
電圧閾値VS及び電流閾値ASについては、
図3を参照して説明する。
【0022】
[3.電圧閾値と電流閾値]
図3は、X線源11をオフしたときの管電流RA、管電圧RV、及び漏洩線量LDの変化の一例を示すグラフである。
図3に示す4つのグラフの横軸は、時間Tを示す。また、
図3に示す4つのグラフの縦軸は、上から順に、X線源のON/OFF、管電流RA、管電圧RV及び漏洩線量LDを示す。
【0023】
図3の最も上に記載のグラフG1に示すように、時間T1において、X線源11がONからOFFに変化する。
図3の上から2番目に記載のグラフG2に示すように、管電流RAは、時間T1から下に凸の曲線を描いて減少する。
図3の上から3番目に記載のグラフG3に示すように、管電圧RVは、時間T1から下に凸の曲線を描いて減少する。
図3の最も下に記載のグラフG4に示すように、漏洩線量LDは、時間T1から下に凸の曲線を描いて減少する。なお、本実施形態では、グラフG4に示す漏洩線量LDは、
図1に示すように、X線の照射領域XR内に、線量センサDSを配置して、測定した線量を示す。
【0024】
グラフG4に示すように、時間T2において、漏洩線量LDが線量閾値RSに到達し、時間T2以降において、漏洩線量LDが線量閾値RS以下に単調に低下する。
グラフG2に示すように、時間T2において、管電流RAは、電流閾値ASに到達し、時間T2以降において、管電流RAが電流閾値AS以下に単調に低下する。
グラフG3に示すように、時間T2において、管電圧RVは、電圧閾値VSに到達し、時間T2以降において、管電圧RVが電圧閾値VS以下に単調に低下する。
【0025】
また、線量閾値RSは、被曝線量限度DLに基づいて決定される。以下に、被曝線量限度DLについて説明する。
平成13年3月30日付けの「労働安全衛生規則及び電離放射線障害防止規則の一部を改正する省令の施行等について」、すなわち「基発第253号」の「第3 細部事項」、「3 3条関係」の(2)には、『労働者の1年間の実効線量が、公衆の1年間の被ばく線量限度である「1ミリシーベルト」を超えないようにすることが望ましい』と規定されている。
一方、電離放射線障害防止規則では、1年間は50週換算とされ、労働基準法では労働時間は、40時間/週と規定されている。
したがって、次の式(1)により、被曝線量限度DLは、0.5μSv/Hr以下にすることが望ましい。
DL(μSv/Hr)≦1(mSv)/50/40×1000 (1)
【0026】
なお、
図3では、X線源11をオフしたときの管電圧RV、管電流RA、及び漏洩線量LDの変化の一例を示したが、管電圧RV、及び管電流RAは、被写体BJに応じて決定される。したがって、X線撮像装置1において、被写体BJに応じて決定される管電圧RV、及び管電流RAに対応する漏洩線量LDと、被曝線量限度DLとに基づいて、電流閾値AS、電圧閾値VS及び線量閾値RSを決定することが好ましい。
【0027】
[4.解除制御部の処理]
図4は、解除制御部16の処理の一例を示すフローチャートである。
なお、
図4では、予め電流閾値AS、及び電圧閾値VSが決定されている場合について説明する。また、
図4では、ロック機構142が扉141を閉状態に予めロックしている場合について説明する。
【0028】
まず、ステップS101において、解除制御部16は、電流センサ115から管電流RAを取得する。
次に、ステップS103において、解除制御部16は、電圧センサ116から管電圧RVを取得する。
次に、ステップS105において、解除制御部16は、管電流RAが電流閾値AS以下であるか否かを判定する。
管電流RAが電流閾値AS以下ではないと解除制御部16が判定した場合(ステップS105;NO)には、処理がステップS101に戻る。管電流RAが電流閾値AS以下であると解除制御部16が判定した場合(ステップS105;YES)には、処理がステップS107へ進む。
【0029】
そして、ステップS107において、解除制御部16は、管電圧RVが電圧閾値VS以下であるか否かを判定する。
管電圧RVが電圧閾値VS以下ではないと解除制御部16が判定した場合(ステップS107;NO)には、処理がステップS101に戻る。管電圧RVが電圧閾値VS以下であると解除制御部16が判定した場合(ステップS107;YES)には、処理がステップS109へ進む。
そして、ステップS109において、解除制御部16は、ロック機構142のロックを解除する。その後、処理が終了する。
【0030】
このようにして、管電流RAが電流閾値AS以下であり、且つ、管電圧RVが電圧閾値VS以下である場合に、解除制御部16は、ロック機構142のロックを解除する。したがって、電流閾値AS及び電圧閾値VSを適正に設定することによって、扉141のロックを適正なタイミングで解除できる。すなわち、作業者の作業性の低下を抑制し、X線の遮蔽室の外部への漏洩を抑制できる。
【0031】
[5.実施形態と効果]
上述した実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0032】
(第1項)
一態様に係るX線撮像装置は、X線源と、前記X線源から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器との間に配置され撮影対象物を支持するステージと、前記X線源、前記X線検出器、及び前記ステージを収容する遮蔽室と、を備えるX線撮像装置であって、前記遮蔽室は、前記撮影対象物を搬入及び搬出する扉と、前記扉が開状態に変化することを禁止するロック機構と、を含み、前記遮蔽室から外部に漏洩する漏洩線量に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する解除制御部を備える。
【0033】
第1項に記載のX線撮像装置によれば、解除制御部は、漏洩線量に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する。
したがって、前記ロック機構のロックを適正なタイミングで解除できる。すなわち、作業者の作業性の低下を抑制し、X線の遮蔽室の外部への漏洩を抑制できる。
【0034】
(第2項)
第1項に記載のX線撮像装置であって、前記X線源の管電圧と、前記X線源の管電流とを検出する検出部を更に備え、前記解除制御部は、前記管電圧、及び前記管電流の少なくとも一方に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する。
【0035】
第2項に記載のX線撮像装置によれば、前記解除制御部は、前記管電圧、及び前記管電流の少なくとも一方に基づいて、前記ロック機構のロックの解除を制御する。
したがって、前記ロック機構のロックを適正なタイミングで解除できる。すなわち、作業者の作業性の低下を抑制し、X線の遮蔽室の外部への漏洩を抑制できる。
【0036】
(第3項)
第2項に記載のX線撮像装置であって、前記解除制御部は、前記管電圧が電圧閾値以下であり、且つ、前記管電流が電流閾値以下である場合に、前記ロック機構のロックを解除する。
【0037】
第3項に記載のX線撮像装置によれば、前記解除制御部は、前記管電圧が電圧閾値以下であり、且つ、前記管電流が電流閾値以下である場合に、前記ロック機構のロックを解除する。
したがって、電圧閾値、及び電流閾値を適正値に設定することによって、前記ロック機構のロックを適正なタイミングで解除できる。すなわち、作業者の作業性の低下を抑制し、X線の遮蔽室の外部への漏洩を抑制できる。
【0038】
(第4項)
第3項に記載のX線撮像装置であって、前記電圧閾値、及び前記電流閾値は、前記漏洩線量が線量閾値以下になるように設定される。
【0039】
第4項に記載のX線撮像装置によれば、前記電圧閾値、及び前記電流閾値は、前記漏洩線量が線量閾値以下になるように設定される。
よって、線量閾値を適正値に設定することによって、前記電圧閾値、及び前記電流閾値を適正値に設定できる。したがって、前記ロック機構のロックを適正なタイミングで解除できる。すなわち、作業者の作業性の低下を抑制し、X線の遮蔽室の外部への漏洩を抑制できる。
【0040】
(第5項)
第4項に記載のX線撮像装置であって、前記線量閾値は、被曝線量限度に基づいて決定される。
【0041】
第5項に記載のX線撮像装置によれば、前記線量閾値は、被曝線量限度に基づいて決定される。
よって、前記線量閾値を適正値に設定できる。したがって、前記電圧閾値、及び前記電流閾値を適正値に設定できる。その結果、前記ロック機構のロックを適正なタイミングで解除できる。すなわち、作業者の作業性の低下を抑制し、X線の遮蔽室の外部への漏洩を抑制できる。
【0042】
[6.他の実施形態]
なお、本実施形態に係る産業用X線撮像装置1は、あくまでも「X線撮像装置」の態様の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形および応用が可能である。
本実施形態では、遮蔽室14に扉141が1つ配置される場合について説明したが、これに限定されない。遮蔽室14に複数の扉が配置されてもよい。
【0043】
本実施形態では、ロック機構142が電磁ロックを備える場合について説明したが、これに限定されない。ロック機構142が、解除制御部16からの指示に従って、扉141のロックを解除すればよい。
【0044】
本実施形態では、解除制御部16が、管電圧RV、及び管電流RAに基づいて、ロック機構142のロックの解除を制御する場合について説明したが、これに限定されない。解除制御部16が、管電圧RV、及び管電流RAの少なくとも一方に基づいて、ロック機構142のロックの解除を制御すればよい。
【0045】
本実施形態では、管電流RAが電流閾値AS以下であり、且つ、管電圧RVが電圧閾値VS以下である場合に、解除制御部16は、ロック機構142のロックを解除するが、これに限定されない。例えば、次の(2)式を満たす場合に、解除制御部16は、ロック機構142のロックを解除してもよい。
F(RA,RV)≦FS (2)
関数F(RA,RV)は、管電流RAと管電圧RVとの関数であり、関数閾値FSは、解除制御部16がロック機構142のロックを解除する条件を規定する。
なお、関数F(RA,RV)としては、例えば、次の(3)式が好ましい。
F(RA,RV)=RAn×RV (3)
冪数nは、例えば、2~4である。
【0046】
本実施形態では、解除制御部16が撮像制御部15と別体として構成される場合について説明したが、これに限定されない。解除制御部16が撮像制御部15と一体に構成されてもよい。すなわち、プロセッサ161が、メモリデバイスに記憶された制御プログラムを実行することによって、解除制御部16及び撮像制御部15として機能してもよい。
【0047】
また、
図1に示した各機能部は機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、或いは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。
【0048】
また、
図4に示すフローチャートの処理単位は、解除制御部16の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。
図4のフローチャートに示す処理単位の分割の仕方や名称によって制限されることはなく、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできるし、1つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。
【0049】
また、
図1に示した解除制御部16は、解除制御部16が備えるプロセッサ161に、制御プログラムを実行させることで実現できる。また、この制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体に記録しておくことも可能である。記録媒体としては、磁気的、光学的記録媒体又は半導体メモリデバイスを用いることができる。具体的には、フレキシブルディスク、HDD、CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD、Blu-ray(登録商標) Disc、光磁気ディスク、フラッシュメモリ、カード型記録媒体等の可搬型、或いは固定式の記録媒体が挙げられる。また、記録媒体は、解除制御部16が備える内部記憶装置であるRAM、ROM、HDD等の不揮発性記憶装置であってもよい。また、制御プログラムをサーバ装置等に記憶させておき、サーバ装置から解除制御部16に、制御プログラムをダウンロードしてもよい。
【符号の説明】
【0050】
1 産業用X線撮像装置(X線撮像装置)
11 X線源
111 X線管
112 陰極
113 ターゲット
114 第1電圧源
115 電流センサ(検出部の一部)
116 電圧センサ(検出部の一部)
117 第2電圧源
12 ステージ
121 駆動機構
13 X線検出器
131 画素列
14 遮蔽室
141 扉
142 ロック機構
15 撮像制御部
16 解除制御部
161 プロセッサ
162 メモリデバイス
AS 電流閾値
EL 電子
DL 被曝線量限度
LD 漏洩線量
RA 管電流
RS 線量閾値
RV 管電圧
VS 電圧閾値
XR X線