特表 2021-532532 Ｘ線管診断システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2021-532532(P2021-532532A)

(43)【公表日】2021年11月25日

(54)【発明の名称】Ｘ線管診断システム

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/10 20060101AFI20211029BHJP

   H05G 1/66 20060101ALI20211029BHJP

【ＦＩ】

   H01J35/10 Z

   H05G1/66

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2020-568430(P2020-568430)

(86)(22)【出願日】2019年6月28日

(85)【翻訳文提出日】2021年2月3日

(86)【国際出願番号】US2019039891

(87)【国際公開番号】WO2020006456

(87)【国際公開日】20200102

(31)【優先権主張番号】16/024,841

(32)【優先日】2018年6月30日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】517023736

【氏名又は名称】ヴァレックス イメージング コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】リッチモンド、ミシェル

(72)【発明者】

【氏名】ヴァーシュプ、ゲイリー エフ．

(72)【発明者】

【氏名】ジョーンズ、ダン

【テーマコード（参考）】

4C092

【Ｆターム（参考）】

4C092AA01

4C092AB20

4C092BD07

4C092CC15

4C092CF35

4C092DD26

4C092EE12

(57)【要約】

いくつかの実施形態は、真空を囲むように構成された外囲器と、外囲器内に配置された陰極と、陰極から電子ビームを受け取るように構成された外囲器内に配置された陽極と、外囲器内に配置され、駆動入力に応答して陽極を回転させるように構成されたモータと、駆動入力に電気的に接続され、駆動入力の電圧と駆動入力の電流とに基づいて位相信号を生成するように構成された回路であって、位相信号が、駆動入力の電圧と駆動入力の電流との位相差を示す、回路とを備えるシステムを含む。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空を囲むように構成された外囲器と、
前記外囲器内に配置された陰極と、
前記陰極から電子ビームを受け取るように構成された前記外囲器内に配置された陽極と、
前記外囲器内に配置され、駆動入力に応答して前記陽極を回転させるように構成されたモータと、
前記駆動入力に電気的に接続され、前記駆動入力の電圧と前記駆動入力の電流とに基づいて位相信号を生成するように構成された回路であって、前記位相信号が、前記駆動入力の前記電圧と前記駆動入力の前記電流との位相差を示す、回路と
を備える、システム。

【請求項2】

前記駆動入力は、第１の電圧、第２の電圧、及び第３の電圧を含む三相入力であり、それぞれが他の電圧からの位相差を有し、
前記回路は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との比較に基づいて第１のパルスを生成するように構成された第１の比較器をさらに備え、
前記回路は、前記第１のパルスに基づいて前記位相信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記回路は、さらに、
前記第１の電圧に関連する電流に基づいて第２のパルスを生成するように構成された第２の比較器と、
前記第１のパルス及び前記第２のパルスに応答して前記位相信号を生成するように構成された論理回路と
を備える、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記駆動入力は単相入力であり、
前記駆動入力の前記電圧は前記単相入力の電圧であり、
前記駆動入力の前記電流は前記単相入力の電流である、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項5】

前記位相信号を受け取り、前記位相信号に応答して、前記モータの状態の表示を生成するように構成された診断回路をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項6】

前記外囲器を含む回転可能ガントリと、
前記回転可能ガントリの加速度を測定するように構成された加速度計と
をさらに備え、
前記診断回路は、前記回転可能ガントリの前記加速度に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成するように構成されている、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記診断回路は、
前記位相信号を、前記位相信号の前の状態に基づく範囲と比較することと、
前記比較に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成することと
を行うように構成されている、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記範囲は、前記モータの回転周波数と、前記回転可能ガントリの遠心加速度との少なくとも一方に基づいている、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記診断回路は、さらに、
始動から前記位相信号の定常状態までの時間を測定することと、
始動から前記位相信号の定常状態までの前記時間に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成することと
を行うように構成されている、請求項５から８のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

前記診断回路は、さらに、
始動から定常状態までの前記位相信号の変化率を測定することと、
始動から定常状態までの前記位相信号の前記変化率に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成することと
を行うように構成されている、請求項５から９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

真空を囲むように構成された外囲器と、
前記外囲器内に配置された陰極と、
前記陰極から電子ビームを受け取るように構成された前記外囲器内に配置された陽極と、
前記外囲器内に配置され、回転して駆動入力を受け取るように構成されたモータと、
前記モータからの信号を受け取るように構成されているセンサと、
前記センサに電気的に接続され、前記モータから受け取られた前記信号に応答して、前記モータの状態の表示を生成するように構成された回路と
を備える、システム。

【請求項12】

前記回路は、
前記モータに供給される電力が非アクティブ化されてから、前記モータからの前記信号が閾値を超えるまでの時間を測定することと、
前記時間に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成することと
を行うように構成されている、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記センサは音響センサであり、
前記モータから受け取られる前記信号は、前記音響センサによって感知される音響信号である、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記センサは電圧センサであり、
前記モータから受け取られる前記信号は、前記電圧センサによって感知される電圧である、請求項１２または１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記センサは、前記陰極に結合された電流センサであり、
前記モータから受け取られる前記信号は、前記電流センサによって感知される電流である、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項16】

前記回路は、
前記モータに電力が供給されてから、前記モータからの前記信号が定常状態に達するまでの時間を測定することと、
前記時間に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成することと
を行うように構成されている、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項17】

前記モータからの前記信号は、前記モータを駆動する電圧と前記電圧に関連する電流との間の位相シフトである、請求項１１から１６のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項18】

前記回路は、
前記モータに電力が供給されてから、前記モータからの前記信号が定常状態に達するまでの、前記モータからの前記信号の変化率を測定することと、
前記変化率に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成することと
を行うように構成されている、請求項１１から１７のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項19】

真空を囲むＸ線管の外囲器の中でモータを動作させるための手段と、
動作時に前記モータを駆動する電圧と電流との間の位相シフトを測定するための手段と、
前記位相シフトに応答して、前記モータの状態の表示を生成するための手段と
を備える、システム。

【請求項20】

前記Ｘ線管の動作条件を新たな動作条件に変更するための手段と、
前記新たな動作条件に応答して、前記モータの前記状態の前記表示を生成するための手段と
をさらに備える、請求項１９に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本開示は、Ｘ線管、Ｘ線管を含むシステム、ならびにそのような管及びシステムの診断技法に関する。

【0002】

Ｘ線管は様々な用途で使われている。Ｘ線管によっては、回転陽極などの回転構造を有するものがある。この陽極は、Ｘ線管の真空外囲器内に収容されたモータによって回転する。時間の経過とともに、モータは、故障する可能性があり、したがってＸ線管の故障を招く原因となり得る。Ｘ線管が故障した場合には、Ｘ線管を交換することができる。しかしながら、故障の警告が表示されない場合がある。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1A】いくつかの実施形態によるシステムのブロック図である。

【図1B】いくつかの実施形態によるシステムのブロック図である。

【図2A】いくつかの実施形態による三相電力を備えたシステムのブロック図である。

【図2B】いくつかの実施形態による図２Ａのセンサ及び位相検出器の例のブロック図である。

【図2C】図２Ｂの回路における電圧、電流、及び論理信号の例を説明するチャートである。

【図3A】いくつかの実施形態によるＸ線管の診断に用いられる信号の例を説明するチャートである。

【図3B】いくつかの実施形態によるＸ線管の診断に用いられる信号の例を説明するチャートである。

【図3C】いくつかの実施形態によるＸ線管の診断に用いられる信号の例を説明するチャートである。

【図4】いくつかの実施形態による単相電力を備えたシステムのブロック図である。

【図5A】いくつかの実施形態による様々なモータセンサを備えたシステムの例である。

【図5B】いくつかの実施形態による様々なモータセンサを備えたシステムの例である。

【図5C】いくつかの実施形態による様々なモータセンサを備えたシステムの例である。

【図6】いくつかの実施形態によるＸ線管の診断に用いられる信号の例を説明するチャートである。

【図7】いくつかの実施形態によるセンサの種類の組み合わせを備えたシステムのブロック図である。

【図8】いくつかの実施形態による始動診断手順を説明するフローチャートである。

【図9】いくつかの実施形態による停止診断手順を説明するフローチャートである。

【図10】いくつかの実施形態による動作診断手順を説明するフローチャートである。

【図11】いくつかの実施形態によるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）ガントリのブロック図である。

【図12】いくつかの実施形態による２次元Ｘ線画像化システムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0004】

Ｘ線管の故障は、Ｘ線管が交換されるのを待つ間、手順の中断及び／または望ましくない停止時間をもたらし得る。例えば、システムインテグレータが、電球に似たＸ線管を処理する場合があり、すなわち、Ｘ線管が故障した場合には、それは交換される。故障から交換までの時間は、特にＸ線管の予期せぬ故障が発生した場合、望ましくない中断及び／または停止時間につながり得る。だが、本明細書に記載されているように、Ｘ線管を監視してＸ線管の故障を予測することにより、中断及び／または望ましくない停止時間を削減し、または排除することができる。以下でさらに詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、Ｘ線管内のモータの様々なパラメータを、直接的または間接的に監視して、Ｘ線管の故障を予測するのに用いることができる。この警告により、Ｘ線管を含むシステムが未使用である時間帯などで、Ｘ線管の交換を計画的に行うことが可能になり得る。その結果、Ｘ線システムの稼働時間は増加する可能性がある。

【0005】

図１Ａ〜図１Ｂは、いくつかの実施形態によるシステムのブロック図である。図１Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、システム１００ａは、真空を囲むように構成された外囲器１０１を含む。この外囲器１０１は、Ｘ線管１０３の収納容器であり得る。外囲器１０１内には、陰極１０２、回転可能陽極１０６、及びモータ１１０が配置されている。

【0006】

陰極１０２は、電子のビーム１０４を生成するように構成されている。ビーム１０４を生成、形成、及び／または案内するために、他の構造、回路構成、またはこれらに類するものが存在してもよい。例えば、電子の所望のビーム１０４を生成するために、ビームの集束及び位置調整用の磁気機器が、陰極１０２に対して外囲器１０１内に配置され得る。簡単のために、そのような構成要素は図示しない。

【0007】

ビーム１０４は、陽極１０６に向けられている。陽極１０６は、モータ１１０によって回転するように構成された回転可能陽極１０６である。回転可能陽極１０６は、ビーム１０４を受け取り、それに応答してＸ線１０８を生成するように構成されている。

【0008】

モータ１１０は、外囲器１０１内に配置されている。モータ１１０は、モータ駆動装置１１８から駆動入力１１６を受け取るように構成されている。駆動入力１１６は、モータ１１０を駆動するために使用される電源入力である。いくつかの実施形態では、モータ１１０は誘導モータである。しかし、他の実施形態では、他種のモータが使用され得る。

【0009】

システム１００ａはまた、診断回路１１４を含む。診断回路１１４は、システム１００ａに関連する感知された電圧、電流、加速度、回転速度、またはこれらに類するものなど、１つ以上の感知信号１１２の入力を含む回路である。

【0010】

診断回路１１４は、少なくとも一部分または全体が外囲器１０１の外側に配置され得る。診断回路１１４は、モータ１１０の駆動入力１１６に電気的に接続されている。ここで、診断回路１１４は、駆動入力１１６から感知信号１１２を受け取るように構成されている。診断回路１１４は、モータ駆動装置１１８をモータ１１０に接続するケーブル、外囲器１０１の壁にあるモータ１１０の端子、モータ駆動装置１１８、またはこれらに類するものに電気的に接続され得る。

【0011】

診断回路１１４は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス、ディスクリート回路、そのようなデバイスの組み合わせ、またはこれらに類するものを含み得る。診断回路１１４は、独立した回路であってもよく、またはシステム１００ａの他の制御システムと部分的もしくは全体的に一体化されていてもよい。例えば、診断回路１１４は、Ｘ線管コントローラ、システムコントローラ、またはこれらに類するものの一部であってもよい。診断回路１１４は、状態情報を提供すること、交換が推奨されることをユーザに通知すること、またはこれらに類することのために、診断回路１１４の出力をユーザまたは他の機構に提供する通信モジュール（図示せず）に結合され得る。通信モジュールは、Ｘ線管コントローラ、システムコントローラ、またはこれらに類するものの一部であってもよい。診断回路１１４はまた、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、またはこれらに類するものなどのメモリを含む場合もある。診断回路１１４は、設定情報、履歴測定結果、診断情報、またはこれらに類するものをメモリに格納するように構成され得る。診断回路１１４はまた、タイマ、比較器、またはこれらに類するものを含み得る。

【0012】

いくつかの実施形態では、診断回路１１４は、電圧、電流、音、振動、またはこれらに類するものを感知するように構成されたセンサを含む。他の実施形態では、診断回路１１４は、そのようなセンサに結合される。他の実施形態では、そのようなセンサは、診断回路１１４と他の回路との間に分散される。様々な実施形態が、センサを診断回路１１４とは別個にして、以下に説明される。しかしながら、他の実施形態では、センサが上記のように分散していてもよい。

【0013】

以下でさらに詳細に説明するように、診断回路１１４は、駆動入力１１６の電圧と駆動入力１１６の電流とに基づいて、位相信号を受け取るように、または位相信号を生成するように構成され得る。この位相信号は、駆動入力１１６の電圧と駆動入力１１６の電流との位相差を示す。誘導モータでは、位相信号は、モータ１１０の負荷または負荷の変化を示すものであり得る。

【0014】

図１Ｂを参照すると、システム１００ｂは、システム１００ａと類似しており、同様の構成要素を含み得る。モータ１１０は、回転子１１０ａ、固定子１１０ｂ、及び軸受け１１０ｃを含み得る。回転子１１０ａは、回転子１１０ａが回転すると回転可能陽極１０６が回転するように、回転可能陽極１０６に結合され得る。回転子１１０ａは、軸受け１１０ｃを介して固定子１１０ｂに回転可能に結合されている。これらの軸受け１１０ｃは、摩耗し、最終的にシステム１００ｂの故障を引き起こす可能性があるモータ１１０の一部分の一例である。

【0015】

いくつかのモータ１１０では、固定子１１０ｂと回転子１１０ａとは、誘導モータなどにおいて、誘導的に結合されている。その結果、固定子１１０ｂの巻線に流れる駆動電流と、その電流を駆動する駆動電圧との間に位相差が生じる。特に、固定子１１０ｂの駆動電圧と電流との位相差は、軸受けの摩耗が原因で変化する可能性がある。固定子１１０ｂの抵抗は、実数成分及び虚数成分を有する。実数成分は、主に固定子１１０ｂ巻線の抵抗である。虚数成分は、回転子１１０ａへの誘導結合によるものである。誘導抵抗は、固定子１１０ｂに供給される電力の周波数と、回転子１１０ａの回転周波数とに関係し得る。

【0016】

モータ１１０により、回転可能陽極１０６は、様々な異なる速度で回転することができる。例えば、モータ１１０により、回転可能陽極１０６は、１Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数で回転し得る。別の例では、この周波数は５０Ｈｚ〜１８０Ｈｚである場合がある。この回転は、回転可能陽極１０６によって受け取られるビーム１０４の瞬時のパワーを、より大きな有効面積に分散させることができる。ビーム１０４のパワーを分散させる効果を得るために、モータ１１０及び回転可能陽極１０６が連続的に回転しているので、モータ１１０、特に軸受け１１０ｃの故障により、モータ１１０を含むＸ線管１０３が故障する可能性がある。

【0017】

軸受け１１０ｃの動作の変化を測定して識別することを、軸受け１１０ｃ、したがってモータ１１０及びＸ線管１０３の寿命末期を予測するために使用することができる。固定動作条件での、モータ１１０の駆動入力１１６の電流と電圧との相対位相の変化は、軸受け１１０ｃの状態の変化を示し得る。この変化には、摩擦を増加させる摩耗の増加が含まれ得る。相対位相の大きさは、増加した摩擦に打ち勝つように摩耗が増加するにつれて増加し得る。

【0018】

Ｘ線管１０３内の軸受けを他の環境と比較した場合、その軸受け故障を予測することは、より困難であり、または不可能であり得る。Ｘ線管１０３の動作環境内には、センサを組み込むことは困難であり、または不可能であり得る。例えば、Ｘ線管１０３内の電圧は、数十キロボルト（ｋＶ）から数百キロボルト（ｋＶ）以上のオーダであり得る。Ｘ線管１０３は、陰極１０２、ヒータ、またはこれらに類するものからの熱などの高熱にさらされ得る。さらに、モータ１１０の可動部分は、冷却目的のために非導電性または高抵抗性のオイルによって囲まれ得る。Ｘ線管１０３は、高磁場を受けることがあり得る。Ｘ線管１０３は、金属製であり、光学的または磁気的な技法による外部からの内部構造の感知を阻止し得る。さらに、Ｘ線管１０３内の高電場は、モータ１１０の特性を感知するために回転構造が使用された場合、アーク放電の問題を生じさせ得る。モータが高真空、高熱、高電圧、磁場、またはこれらに類するものを受けない状況では、モータ１１０に、回転子１１０ａの上死点を判定することができるセンサまたはその他のセンサを取り付けてもよい。

【0019】

本明細書に記載されたシステムを使用することにより、過酷さを抑えた環境にセンサを配置することができる。さらに、いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたシステムを従来のＸ線管に結合してもよく、情報を取得することができ、関連する予測を生成することができる。すなわち、本明細書に記載されたシステムの利点を現実化するために、Ｘ線管１０３への変更、特に、Ｘ線管１０３の内部構成要素及び内部構造への変更が不要となり得る。

【0020】

いくつかの実施形態では、診断回路１１４は、モータ１１０への負荷を増加させるあらゆる故障を感知するように構成される。駆動電流と電圧との間の位相シフトの変化は、何かがモータ１１０の負荷の増加を引き起こしたことを示し得る。以下でさらに詳細に説明するように、位相は、特定の動作条件のセットに対して較正された値または範囲と比較されてもよい。いくつかの実施形態では、通常動作時に異なる値または範囲をもたらす可能性がある動作条件の各セットに、値または範囲が設けられてもよい。特定の例では、陽極１０６の周波数とガントリの遠心加速度との各組み合わせに対して、位相の値または範囲が設定されてもよい。位相が特定の値から変化するか、または特定の範囲を超える場合に、その変化は、軸受け１１０ｃの過度の摩耗など、故障を示し得る。

【0021】

図２Ａは、いくつかの実施形態による三相電力を備えたシステムのブロック図である。モータは、デルタ（Δ）またはワイ字形（Ｙまたはスター）の構成に構成され得る。図２Ｂは、いくつかの実施形態による図２Ａのセンサ及び位相検出器の例のブロック図である。図２Ａ〜図２Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、システム２００は、図１Ａまたは図１Ｂのシステム１００ａまたはシステム１００ｂに類似するものであり得る。ただし、モータ駆動装置１１８は三相モータ駆動装置２１８である。三相モータ駆動装置２１８は、それぞれ約１２０度ずつ位相シフトされた３つの正弦波駆動電圧２１６−１〜２１６−３を有する駆動入力２１６を生成するように構成された回路である。モータ１１０は、そのような三相電圧を使用して動作するように構成された三相モータである。

【0022】

電圧及び電流（Ｖ／Ｉ）センサ２２０は、駆動入力２１６の１つ以上の電圧及び１つ以上の電流を感知するように構成される。図２Ｂの具体的な例は、１つの電流センサ２２０−１と、２つの電圧センサ２２０−２及び２２０−３とを含む。

【0023】

電流センサ２２０−１は、電流に基づいて信号を生成し得る任意の様々な回路であり得る。例えば、電流センサ２２０−１は、ホール効果センサ、抵抗器両端の電圧降下測定値を変換する直列抵抗器及び回路構成、またはこれらに類するものであってもよい。電流センサ２２０−１は、三相モータ駆動装置２１８と、駆動電圧２１６−３が印加されるモータ１１０との接続部を流れる電流を感知するように構成される。

【0024】

電圧センサ２２０−２及び２２０−３は、電圧に基づいて信号を生成し得る任意の様々な回路であり得る。例えば、電圧センサ２２０−２及び２２０−３は、タップ抵抗器、変圧器、またはこれらに類するものを含んでもよい。電圧センサ２２０−２は、駆動電圧２１６−２の電圧を感知して電圧信号２２２−２を生成するように構成される。同様に、電圧センサ２２０−３は、駆動電圧２１６−３の電圧を感知して電圧信号２２２−３を生成するように構成される。本明細書に記載されたセンサ２２０はまた、電流、電圧、またはこれらに類するものを下流の回路構成に適した形態に適切に変換するための他の回路を含んでもよい。

【0025】

いくつかの実施形態では、Ｖ／Ｉセンサ２２０は、三相モータ駆動装置２１８とモータ１１０との間の電力ケーブルの一部分であってもよい。しかしながら、他の実施形態では、Ｖ／Ｉセンサ２２０の１つ以上は、他の場所に配置してもよく、及び／または電力ケーブルと他の回路構成との間に分散させてもよい。

【0026】

Ｖ／Ｉ位相検出器２２４は、電圧と電流との相対位相を表す位相信号２２６を生成するように構成された回路である。図２Ｂの特定の例は、２つの比較器２２４−１及び２２４−２を含む。比較器２２４−１及び２２４−２は、それぞれ、２つの信号の比較に基づいてデジタル出力を生成するように構成される。比較器２２４−１は、感知電圧信号２２２−２を感知電圧信号２２２−３と比較するように構成される。出力２２５−１は、どちらが大きいかを示すデジタル信号である。したがって、出力２２５−１は、正弦波駆動電圧２１６−２と２１６−３とが交差したときに切り替わるパルス列である。結果として、出力２２５−１は、駆動電圧２１６−３に対して特定の位相関係を有する。

【0027】

比較器２２４−２は、感知電流信号２２２−１を閾値２２４−４と比較するように構成される。いくつかの実施形態では、閾値２２４−４はグランドである。しかし、他の実施形態では、閾値２２４−４は異なっていてもよい。比較の結果、出力２２５−２は、駆動電圧２１６−３に関連する電流が閾値２２４−４を横切るときに切り替わるパルス列である。したがって、出力２２５−２は、駆動電圧２１６−３に関連する電流との特定の位相関係を有する。

【0028】

出力２２５−１及び２２５−２の両方が、ＡＮＤゲート２２４−３で結合される。出力２２６は、駆動電圧２１６−３とその関連電流との間の位相シフトを表す幅を有したパルスを伴う位相信号２２６である。

【0029】

図２Ｃは、図２Ｂの回路における電圧、電流、及び論理信号の例を説明するチャートである。駆動電圧２１６−３に関連する感知電流２２２−１の例と、２つの駆動電圧２１６−２及び２１６−３に対応する感知電圧２２２−２及び２２２−３の例とが図示されている。感知駆動電圧２２２−２と２２２−３とは、１２０度だけ位相が外れている。感知電流２２２−１は、関連する感知駆動電圧２２２−３から位相シフト２２７だけ位相が外れている。具体的には、感知電流２２２−１は、感知駆動電圧２２２−３に対し位相シフト２２７だけ遅れている。

【0030】

出力２２５−１は、感知駆動電圧２２２−２と感知駆動電圧２２２−３との交差に合わせて遷移するパルス列である。出力２２５−２は、感知電流２２２−１のゼロ交差に合わせて遷移するパルス列である。出力２２６は、出力２２５−１と出力２２５−２との論理積の結果である。結果として生じるパルスの幅は２２９である。この幅は、相対位相２２７によって決まる。感知電流２２２−１の位相遅れが増えるにつれて、すなわち、位相２２７が増えるにつれて、出力２２５−２の立ち上がりエッジは、それに対応して遅れが増えるようになる。結果として、出力２２６のパルスの前縁は、その分だけ遅れが増え、パルス幅２２９を増大させる。

【0031】

いくつかの実施形態では、出力２２６のパルスは、感知駆動電圧２２２−３と感知電流２２２−１との間にゼロの位相シフトがある場合でも、ゼロ以外の幅２２９を有するようになる。また一方、他の実施形態では、回路は異なるように構成されてもよい。さらに、信号の特定の極性と２つの特定の電圧２１６−２及び２１６−３とが例として使用されてきたが、他の実施形態では、異なる極性と異なる電圧とが使用されてもよい。パルス幅２２９の絶対値は異なっていてもよいが、相対的変化及び／または絶対値は引き続き検出されてもよい。

【0032】

上記のように、この位相シフト２２７は、モータ１１０への負荷を表し得る。位相シフト２２７は、位相信号２２６のパルス幅２２９に符号化されている。診断回路１１４は、パルス幅２２９を測定するように構成され得る。したがって、診断回路１１４は、診断目的で使用し得る駆動入力１１６の電流及び電圧の相対位相または絶対位相を表す利用可能な値を有する。例えば、診断回路１１４は、位相信号２２６のパルスをデジタル化した値に変換するために、マイクロコントローラ、特定の回路構成、ソフトウェア、またはこれらに類するものを含み得る。特定の例では、パルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのそれぞれが、クロック値の読み取りをトリガし得る。これらの２つの対応する値の差は、パルス幅２２９、したがって位相シフト２２７を示し得る。

【0033】

診断回路１１４は、位相信号２２６をさらに処理し、または蓄積するように構成され得る。例えば、診断回路１１４は、１秒間隔にわたって位相信号２２６のパルスの幅の移動平均を出力するように構成されてもよい。別の例では、位相信号２２６の全てのパルスよりも小さい幅をデジタル化することができる。他の実施形態では、他の処理技法が実行されてもよい。

【0034】

いくつかの実施形態では、２つの電圧２１６−２及び２１６−３が感知されて比較され、それによってノイズが低減される。例えば、電圧２１６−２と電圧２１６−３とを比較すると、２つの電圧の相対位相が固定されているので、位相情報が得られる。また一方、両方に存在するコモンモードノイズは低減され、または排除され得る。

【0035】

Ｖ／Ｉ位相検出器２２４の特定の例が説明されてきたが、他の実施形態では、他の回路が使用されてもよい。相対位相を示す幅のパルスを生成することができる任意の回路を、Ｖ／Ｉ位相検出器２２４として使用してもよい。さらに、出力はパルスの形をとっている必要はない。例えば、出力２２６は、相対位相を表すアナログ信号またはデジタル信号であってもよい。いくつかの実施形態では、位相信号２２６のパルスは、アナログ位相信号を生成するために、ローパスフィルタでフィルタリングされてもよい。

【0036】

いくつかの実施形態では、Ｖ／Ｉ位相検出器２２４は、診断回路１１４に組み込まれてもよい。例えば、診断回路１１４は、感知電流２２２−１と感知電圧２２２−２及び２２２−３とのそれぞれをデジタル化するために、アナログデジタル変換器などの数値化回路構成を含んでもよい。診断回路１１４は、Ｖ／Ｉ位相検出器２２４によって実行される動作と同様の動作、またはその他の動作を実行するように構成され得る。さらに、診断回路１１４は、電圧２１６の周波数、電圧２１６の振幅、電圧２１６のうちの１つ以上の電圧の電流の振幅、またはこれらに類するものなど、利用可能な駆動入力２１６の他の属性を有してもよい。

【0037】

図３Ａ〜図３Ｃは、いくつかの実施形態によるＸ線管の診断に用いられる信号の例を説明するチャートである。本明細書に記載されたものと同様の技法を使用して、診断回路１１４は、モータ１１０の状態の表示を生成するように構成され得る。図３Ａは、一連の動作条件に対する位相３００の例を示すチャートである。位相３００は、上記のように取得され、処理された、デジタル化されたパルス幅２２９であり得る。例えば、位相３００は、ミリ秒（ｍｓ）単位のパルス幅２２９であり得る。

【0038】

いくつかの実施形態では、診断回路１１４は、駆動電圧２１６と対応電流との間の相対位相シフトを表す位相３００を、１つ以上の範囲と比較する。いくつかの実施形態では、本システムは、１つ以上の範囲を判定するように較正され得る。他の実施形態では、位相３００の初期定常状態を使用して、１つ以上の範囲を生成し得る。ここで、第１の範囲３０２は、特定の動作条件が与えられた場合の許容可能な動作範囲を表す。特定の例では、良好な状態のシステムが、ベースライン位相シフトを生成するように動作され得る。その位相シフトを使用して、許容範囲を表す範囲３０２を生成してもよい。いくつかの実施形態では、範囲３０２は、本システムが特定の動作条件に対してその範囲３０２で動作し続ける場合に、本システムが監視対象の構成要素に関して無期限に動作し得る範囲である。

【0039】

範囲３０４は、予測可能な時間内に故障が発生する可能性がある位相３００の動作範囲を表す。測定された位相３００が範囲３０４に入るように変化した場合、診断回路１１４は、本システムがまもなく故障することを予測することができる。診断回路１１４は、予測された残存寿命を生成してもよい。例えば、診断回路１１４は、システムの位相３００が範囲３０４に入った後の残存寿命に関する統計データにアクセスできるようにしてもよい。特定の例では、本システムは、統計データからのゼロ以上の標準偏差によって低減された範囲３０４に入った時点からの平均故障までの時間を組み合わせてもよい。

【0040】

いくつかの実施形態では、位相３００は、範囲３０４を抜け出る場合がある。範囲３０２及び３０４の外側は、システムが故障しかかっているか、または既に故障しているという所与の動作条件に対する位相シフトを表し得る。

【0041】

図３Ａでは、時間Ｔ１及びＴ２は、位相３００がそれぞれ範囲３０２及び範囲３０４から外へシフトする時間の例として使用される。例えば、稼働の初めに、位相３００は、範囲３０２内にあり得る。この時点では、システムの残存寿命は予測できない可能性がある。しかしながら、時間Ｔ１付近では、モータ軸受けの摩耗の増加など、位相３００の変化が範囲３０２から外れる原因となる何かが変化する。この時点で、本システムの残りの寿命は、有限であり、予測可能であり得る。

【0042】

本システムは、この状態で動作することがある。ただし、ある時点で摩耗が増加して、システムを故障させる可能性がある。時間Ｔ２は、位相３００が範囲３０４から外に出るその時点を表す。時間Ｔ１と時間Ｔ２との差は、所与のシステムに固有であり得る。つまり、その差は予測された残存寿命に関係している可能性があるが、実際の残存寿命は異なる場合がある。

【0043】

時間Ｔ１及びＴ２の相対的な大きさは、図示されているものとは異なる場合がある。例えば、時間Ｔ１は、時間Ｔ２と時間Ｔ１との間の時間と比較して、比較的大きい可能性がある。ここでの時間は、説明のためだけに使用される。

【0044】

いくつかの実施形態では、位相３００は、誤検出を除去するために、診断回路によってフィルタリングされるか、または別の方法で処理され得る。例えば、位相３００の予想される過渡変化が位相３００を範囲３０２または範囲３０４の外に移動させる可能性がある場合、そのような過渡の影響を無視しまたは低減するために、位相３００は診断回路１１４によってフィルタリングされてもよい。

【0045】

上記のように、位相シフト３００は、特定の動作条件に左右され得る。動作条件の例として、陽極１０６の回転周波数とガントリの求心加速度とを使用する場合、診断回路１１４は、回転周波数とガントリ求心加速度との各組み合わせに特有の範囲３０２及び３０４を含み得る。他の実施形態では、所与の動作条件のセットに対して範囲３０２及び３０４を生成するために、方程式が使用されてもよい。他の実施形態では、範囲３０２及び３０４は、有限の動作条件のセットに対して範囲３０２と範囲３０４との間を補間することに基づいてもよい。範囲３０２及び３０４は、他の方法で生成されてもよい。さらに、２つの範囲３０２及び３０４が例として使用されているが、他の実施形態では、１つの範囲または３つ以上の範囲が使用されてもよい。

【0046】

陽極回転周波数及びガントリ求心加速度は、通常動作で位相シフト３００に影響を及ぼし得る動作条件の例として使用されてきたが、他の実施形態では、これらの例の１つ以上に加えて、またはこれらの代わりに、他の条件を使用してもよい。例えば、ガントリ回転速度、モータ１１０の駆動周波数、モータ１１０の駆動電圧、またはその他の動作条件が、範囲３０２及び３０４、または類似した範囲に影響を与える動作条件として使用されてもよい。

【0047】

図３Ｂは、始動からの位相の変化を用いた診断技法を説明するチャートである。２つの例示的な位相３００ａ及び３００ｂが図示されている。位相３００ａは、正常に動作しているシステムから測定された位相の例である。位相３００ｂは、有限の予測された寿命が残っているシステム、故障しかかっているシステム、または故障しているシステムから測定された位相の例である。

【0048】

特に、位相３００ａは、始動から時間Ｔ３までに定常状態に到達し、３００ａ−１で位相３００ａの特定の最大変化率を有する。同様に、位相３００ｂは、始動から、時間Ｔ３よりも長い時間Ｔ４までに、定常状態に到達する。さらに、位相３００ｂは、変化率３００ａ−１よりも小さい最大変化率３００ｂ−１を有する。

【0049】

定常状態は、様々な方法で定義され得る。例えば、定常状態とは、ある測定値から、閾値を下回る次の値への絶対的変化のことであり得る。別の例では、定常状態とは、始動からの変化の割合など、閾値未満の相対的変化のことであり得る。別の例では、閾値を下回る経時変化の量が、定常状態を示し得る。別の例では、経時的な測定信号の微分係数の大きさや、または測定信号と閾値を下回る予想信号との間の差の微分係数の大きさが、定常状態を示し得る。

【0050】

定常状態までの時間と位相の変化率との一方または両方を、上記の位相の定常状態値と同様に、またはそれに加えて使用してもよい。例えば、診断回路１１４は、閾値時間Ｔ_ｔｈ１及びＴ_ｔｈ２を含み得る。閾値時間Ｔ_ｔｈ１は、正常に動作しているシステムと、故障が発生する可能性がある、または故障が進行中であるシステムとの間の境界を定義する。閾値時間Ｔ_ｔｈ２は、所与の残存寿命のうちに故障が発生する可能性のあるシステムと、故障が進行中である、または故障が発生したシステムとの間の境界を定義し得る。したがって、所与の動作条件のセットに関しては、位相の異なる態様が軸受けの状態の別の指標となり得る。

【0051】

図２Ｂを再び参照すると、いくつかの実施形態では、診断回路１１４は、感知電流値２２２−１を受け取るように構成され得る。破線は任意選択の接続を表す。上記のように、診断回路１１４は、感知電流２２２−１をデジタル化するように構成され得る。図３Ｃは、始動からの電流の変化を用いた診断技法を説明するチャートである。図３Ｂに関して上に述べた定常状態までの時間及び位相の変化率と同様に、定常状態になるまでの時間と電流の変化率は、モータ及び／またはシステムの状態の指標として使用することができる。例えば、電流３１５ａは、最大変化率３１５ａ−１を有して、始動から定常状態までモータ１１０を駆動する電流を表す。定常状態になるまでの時間は時間Ｔ５である。同様に、電流３１５ｂは、最大変化率３１５ｂ−１を有して、時間Ｔ６までに始動から定常状態までモータ１１０を駆動する電流を表す。電流３１５ａは、正常に動作しているシステムを表す。電流３１５ｂは、故障する可能性が高い、または故障の過程にあるシステムの電流を表す。図３Ｂと同様に、閾値時間Ｔ_ｔｈ３を使用して、正常に動作しているシステムと故障する可能性のあるシステムとを区別することができる。別の閾値時間Ｔ_ｔｈ４を使用して、残りの寿命が限られ、予測可能であるシステムと、故障しかかっているか、または故障が発生したシステムとを区別することもできる。ここで、時間Ｔ５は、閾値時間Ｔ_ｔｈ３よりも小さく、関連システムが正常に動作していることを示す。時間Ｔ６が閾値時間Ｔ_ｔｈ３より大きく、閾値時間Ｔ_ｔｈ４より小さいことは、システムの残りの寿命が限られ、予測可能である可能性があることを示す。

【0052】

図３Ａ〜図３Ｃでは、位相または電流の変化は、時間とともに特定の方向に変化するものとして説明されているが、他の実施形態では、変化は反対の方向であってもよい。また、動作条件に基づいて、変化の方向が変わる場合もある。

【0053】

図４は、いくつかの実施形態による単相電力を備えたシステムのブロック図である。システム４００は、図２Ａのシステム２００と類似しており、類似した対応する構成要素を有し得る。ただし、システム４００は、単相モータ駆動装置４１８を含む。単相モータ駆動装置４１８は、単相駆動入力４１６を生成するように構成されている。Ｖ／Ｉセンサ４２０は、感知信号４２２としての感知電流及び感知電圧を生成するように構成されている。Ｖ／Ｉ位相検出器４２４は、感知された電流信号及び電圧信号４２２の位相を比較して、位相信号４２６を生成するように構成されている。図２Ｂの回路と同様の回路を、Ｖ／Ｉ位相検出器４２４として使用してもよい。ただし、感知電圧２２２−３は、感知電圧２２２−３のゼロ交差に合わせて遷移する信号を生成するために、グランドまたは別の固定電圧と比較され得る。その信号は、出力２２５−２と論理積されて、信号位相駆動入力４１６の電圧及び電流の相対位相によって決まる幅を有した位相信号４２６を生成し得る。他の実施形態では、位相信号４２６を生成するために異なる回路を使用してもよく、位相信号４２６は、位相情報を有するパルス幅を符号化する以外の形態をとってもよい。

【0054】

図５Ａ〜図５Ｃは、いくつかの実施形態による様々なモータセンサを備えたシステムの例である。これらの例は、上記の相対位相に類似した方法で使用され得る様々なセンサを説明する。これらのシステムでは、センサは、管１０３の外囲器１０１の外側に配置され、モータ１１０から信号を受け取るように構成される。以下でさらに詳細に説明するように、モータ１１０からの信号は、様々な形態をとり得る。いずれにしても、信号は、回転速度などのモータ１１０の状態を示し得るので、モータ１１０の停止から、信号が閾値を超えるか、または定常状態に達するまでの時間を、診断情報として使用することができる。

【0055】

図５Ａを参照すると、システム５００ａは、上記のシステム１００ａ、１００ｂ、２００、及び４００に類似するものであり得る。Ｖ／Ｉセンサ（複数可）５２０ａはまた、対応するＶ／Ｉセンサ２２０及び４２０と同様のものであってもよい。しかしながら、Ｖ／Ｉセンサ（複数可）５２０ａは、電流または電圧センサのいずれかであってもよい１つ以上のセンサを含み得る。例えば、Ｖ／Ｉセンサ（複数可）５２０は、いくつかの実施形態では電流センサのみを含み、他の実施形態では電圧センサのみを含み、さらに他の実施形態では電流センサと電圧センサとの両方を含んでもよい。

【0056】

Ｖ／Ｉセンサ（複数可）５２０ａからの感知信号（複数可）５２２ａに応答して、診断回路５１４は、モータ１１０から受け取る信号に応答してモータ１１０の状態の表示を生成するように構成され得る。例えば、診断回路１１４は、残存寿命を予測するように、及び／またはＸ線管１０３が故障したかどうかを示すように構成され得る。

【0057】

図５Ｂを参照すると、システム５００ｂは、図５Ａのシステム５００ａと類似したものであり得る。ただし、システム５００ｂは、モータ１１０に電気的に接続されていないセンサ５２０ｂを含む。例えば、センサ５２０ｂは、音響センサ、振動センサ、またはこれらに類するものであってもよい。その結果、センサ５２０ｂは、モータ１１０の回転に基づいて信号５２２ｂを生成するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、センサ５２０ｂは、モータ１１０または回転可能陽極１０６と無関係の他の構造またはノイズ及び／または振動の発生源から隔離され得る。

【0058】

図５Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、システム５００ｃは、上記のシステム５００ｂに類似するものであり得る。しかしながら、センサ５２０ｃは、モータ１１０または回転可能陽極１０６によって間接的に影響を受けるＸ線管１０３の別の態様を感知するように構成され得る。例えば、モータ１１０及び／または回転可能陽極１０６の回転は、陰極１０２のフィラメントに電流を誘導し得る。センサ５２０ｃは、陰極１０２からのこの誘導信号を感知するように構成されてもよい。陰極１０６から感知された誘導信号が例として用いられているが、センサ５２０ｃは、Ｘ線管１０３の別の構成要素からの誘導信号を感知するように構成されてもよい。

【0059】

図６は、いくつかの実施形態によるＸ線管の診断に用いられる信号の例を説明するチャートである。図５Ａ〜図５Ｃに関して説明された様々なセンサ５２０は、診断回路１１４によって受け取られる対応する信号５２２を生成し得る。図３Ｂ及び図３Ｃの定常状態までの時間の測定と同様に、定常状態までの時間、ゼロ値、または適切な閾値を使用して、モータ１１０及び／またはＸ線管１０３の状態を示すことができる。いくつかの実施形態では、ガントリが回転を停止した後に、モータ１１０及び回転可能陽極１０６はまだ回転していてもよい。なお、モータ１１０が停止するまでの時間、速度が特定の閾値を下回るまでの時間、または方向が反転するまでの時間は、例えば、軸受けの摩耗の状態など、モータ１１０の状態を示すものであってもよい。

【0060】

信号６２６ａは、正常に動作しているシステムからの信号５２２または派生信号を表す。同様に、信号６２６ｂは、予測可能で限られた寿命が残っているシステムからの信号５２２または派生信号を表す。モータ１１０が適切に動作している場合、モータ１１０が回転を停止するまでの時間、速度が閾値を超えるまでの時間、騒音または振動のレベルが閾値を超えるまでの時間、またはこれらに類する時間は、閾値時間Ｔ_ｔｈ５よりも長くなり得る。ここで、信号６２６ａ及び正常に動作しているモータ１１０に関連する時間Ｔ７は、閾値時間Ｔ_ｔｈ５よりも長い。また一方、信号６２６ｂに関連する時間Ｔ８は、閾値時間Ｔ_ｔｈ５よりも短い。したがって、信号６２６ｂを生成したシステムは、予測可能で限られた寿命が残っている可能性がある。閾値時間Ｔ_ｔｈ６はまた、いくらかの寿命が残っているシステムか、故障しかかった、または故障したシステムかを判別するための閾値の例として説明される。

【0061】

いくつかの実施形態では、測定は、回転するガントリが回転を停止した時点で開始してもよい。この時間は、図６の停止時間に対応する。いくつかの実施形態では、モータ１１０への電力は、ガントリが回転を停止するまで維持され得る。しかしながら、他の実施形態では、モータ１１０への電力は、実質的に同時に遮断され得る。

【0062】

いくつかの実施形態では、モータ１１０への電力は遮断される。しかし、他の実施形態では、モータ１１０の回転方向を逆にすることを意図した方法で、比較的少量の電力がモータ１１０に印加され得る。モータ１１０が停止するまでの時間、または方向を転換するまでの時間が測定され得る。いくつかの実施形態では、モータ１１０が方向を反転すると、図２Ｃにおいて上記に説明した電流及び電圧の関係が反転することになる。このことを利用して、モータが停止する時間、または方向を反転する時間を判定してもよい。

【0063】

図７は、いくつかの実施形態によるセンサの種類の組み合わせを備えたシステムのブロック図である。いくつかの実施形態では、システム７００は、システム１００、２００、４００、及び５００ａ〜５００ｃと類似したものであり得る。すなわち、システム７００は、モータ１１０に電気的に接続され、様々なセンサ及びその他の回路構成を備えたシステム１００、２００、４００、及び５００ａ〜５００ｃに関して説明したように構成された診断回路７１４を有し得る。さらに、診断回路７１４はまた、別のセンサ７２０に接続されている。このセンサ７２０は、動作条件センサ７２０である。例えば、センサ７２０は、管１０３またはガントリに取り付けられた加速度計であってもよい。いくつかの実施形態では、センサ７２０は、半径方向加速度を感知するように構成された単軸加速度計であってもよい。ただし、他の実施形態では、この加速度計は、複数の軸の加速度を感知するように構成されてもよい。他の実施形態では、センサ７２０は、モータ１１０に供給される駆動入力の周波数を検出するように構成された周波数検出器であってもよい。他の実施形態では、センサ７２０は、求心加速度を示す感知信号７２６を生成するように構成されてもよい。他の実施形態では、複数のそのようなセンサ７２０が存在し、複数の感知信号７２６を生成するように構成されてもよい。

【0064】

感知信号７２６は、モータ１１０に結合されたセンサからのデータと組み合わされ、モータ１１０の状態の表示を生成するために、上記のように使用されてもよい。例えば、求心加速度を示す感知信号７２６と、モータ１１０の回転周波数を示す感知信号７２６とは、上記のように位相、電流、またはこれらに類するものと比較するための特定の閾値、値、範囲、またはこれらに類するものを選択するために使用されてもよい。

【0065】

図８は、いくつかの実施形態による始動診断手順を説明するフローチャートである。図８と図１Ａのシステムとを例として参照すると、８００において、モータ１１０が始動される。例えば、固定振幅の駆動入力１１６でモータ１１０を始動させてもよい。８００でのモータ始動時に、８０２ではタイマが開始される。タイマは、診断回路１１４の回路、レジスタ、ソフトウェア、またはこれらに類するものを含み得る。ループが実行されて、８０４においてパラメータを測定し、８０６において、モータ１１０の電流、位相、回転速度、またはこれらに類するものなどの測定したパラメータが定常状態に達したかどうかを判定する。例えば、診断回路１１４は、新しい測定パラメータを定期的に取得し、その測定パラメータを過去の測定パラメータと併せて処理して、測定パラメータが定常状態に到達したかどうかを判定してもよい。上記のように、定常状態は様々な方法で定義され得る。

【0066】

測定されたパラメータが定常状態に達すると、８０８においてタイマが停止される。次に、８１０では、タイマの値を使用して、状態の表示を生成し得る。例えば、測定したパラメータは、上記のように位相または電流であり得る。定常状態までの時間は、適切な閾値と比較されて、８１０において状態の指標が生成され得る。

【0067】

いくつかの実施形態では、測定されたパラメータは、８０６において定常状態を待つ間に、経時的に取得され得る。例えば、経時的に測定されたパラメータの値は、診断回路１１４のメモリに記憶され得る。経時的に測定されたパラメータを分析して、８１２では、状態の指標を生成するために使用される変化率を生成し得る。状態の表示は、上記の比較と同様に、変化率を閾値と比較することによって生成し得る。この動作は、８１０の動作とともに、または８１０の動作とは別の方法で実行してもよい。

【0068】

図９は、いくつかの実施形態による停止診断手順を説明するフローチャートである。図９と図１Ａのシステムとを例として参照すると、９００において、モータ１１０が停止される。図９のいくつかの動作は、図８の動作と同様であり得る。例えば、９０２でタイマが開始される。ループが実行されて、９０４においてパラメータを測定し、９０６において、それが定常状態にあるかどうかを判定する。上記のように、測定したパラメータは、モータ１１０に関連する電流、位相、回転速度、振動、音、またはこれらに類するものを含み得る。代替として、または追加として、測定したパラメータは、９０６において、閾値と比較されてもよい。測定パラメータが定常状態に到達したか、または閾値を超えた場合、９０８でタイマは停止され、９１０において、そのタイマの値が使用されて、状態の表示が生成される。したがって、停止時間は、上記のように状態の表示を生成するために使用することができる。

【0069】

図１０は、いくつかの実施形態による動作診断手順を説明するフローチャートである。図１０と図１Ａのシステムとを例として参照すると、いくつかの実施形態では、診断手順は、動作中に実行される。１０００では、パラメータが測定される。１００２において、パラメータは、第１の範囲と比較される。１００４では、そのパラメータがその範囲内であれば、本手順は、１０００においてパラメータを再度測定することによって続行する。

【0070】

パラメータが１００４で第１の範囲内にない場合、可能性のある故障か、または予想される故障が、１００６において示される。１００８では、パラメータが第２の範囲と比較される。第２の範囲は、システムの残りの寿命が予測可能で限られており、まだ故障していないことを示す範囲であり得る。測定されたパラメータが第２の範囲内であれば、１０００において、再度パラメータを測定することによって続行する。測定されたパラメータが第２の範囲外である場合には、１０１２で故障が表示される。ここでは、動作は継続するが、他の実施形態では、動作が停止してもよい。

【0071】

いくつかの実施形態では、範囲を変更することができる。具体的に、１０１４において動作条件が変更されると、１０１６において範囲が変更される。したがって、新しい動作条件に基づいて、新しい公称範囲及び予測範囲を反映するように、範囲が更新されることがある。上記のように、範囲は様々な方法で変更され得る。

【0072】

いくつかの実施形態では、上記のように生成された診断情報を使用して、Ｘ線管１０３が故障する前に、保守手順を開始してもよい。特定の例として上記の位相を使用して、始動時、停止時、またはこれらに類する時に、経時的に位相シフトを追跡することによって、Ｘ線管１０３が故障するかどうか、及び／またはいつ故障するかの予測を判定することができる。この情報は、通常動作への影響を減らすために、スケジュールされたダウンタイム中に、Ｘ線管１０３を交換する時間をスケジュールするために使用され得る。

【0073】

さらに、実際の故障の代わりに情報を利用できること、及びデジタル化された形式で利用できることにより、情報を様々な宛先に送信し、様々な目的に使用することができる。例えば、施設の運営者は、この情報を使用して、交換用Ｘ線管１０３を事前注文し、及び／または使用が一時停止している間に交換をスケジュールすることができる。別の例では、販売業者は、１つ以上のそのようなシステムを監視して、配達をスケジュールし、及び／または交換をスケジュールしてもよい。別の例では、統計情報は、現場での及び／またはテストセットアップでの実際の使用状況と、関連する複数のシステムの予測される故障とから収集されてもよい。

【0074】

図１１は、いくつかの実施形態によるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）ガントリのブロック図である。いくつかの実施形態では、ＣＴガントリは、Ｘ線源１１０２、冷却システム１１０４、制御システム１１０６、モータ駆動装置１１０８、検出器１１１０、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１２、高電圧源１１１４、及びグリッド電圧源１１１６を含む。Ｘ線源１１０２は、上記のようにＸ線管１１３を含み得る。制御システム１１０６、モータ駆動装置１１０８、またはこれらに類するものは、上記の様々なセンサ及び診断回路を含み得る。ＣＴガントリに取り付けられ得る構成要素の例として特定の構成要素が使用されてきたが、他の実施形態では、他の構成要素は異なっていてもよい。本明細書に記載されたセンサ及び診断回路を含むシステムの例として、ＣＴガントリが使用されているが、本明細書に記載されたセンサ及び診断回路は、真空外囲器または回転する内部構造を有する他の過酷な環境を備えた他のタイプのシステムで使用されてもよい。

【0075】

図１２は、いくつかの実施形態による２次元Ｘ線画像化システムのブロック図である。画像化システム１２００は、Ｘ線源１２０２及び検出器１２１０を含む。Ｘ線源１２０２は、上記のようにＸ線管１０３を含み得る。Ｘ線源１００２に接続された制御システム１０３０は、上記の様々なセンサ及び診断回路を含み得る。Ｘ線源１２０２は、Ｘ線１２２０が発生して被検体１２２２を通過し、検出器１２１０によって検出され得るように、検出器１２１０に対して配置される。

【0076】

図１Ａ〜図１２を参照すると、いくつかの実施形態は、真空を囲むように構成された外囲器１０１と、外囲器１０１内に配置された陰極１０２と、陰極１０２から電子ビームを受け取るように構成された外囲器１０１内に配置された陽極１０６と、外囲器１０１内に配置され、駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６に応答して陽極１０６を回転させるように構成されたモータ１１０と、駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６に電気的に接続され、駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６の電圧と駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６の電流とに基づいて位相信号２２６を生成するように構成された回路であって、位相信号２２６が、駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６の電圧と駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６の電流との位相差を示す、回路とを備えるシステムを含む。いくつかの実施形態では、回路は、外囲器１０１の外側に配置されている。

【0077】

いくつかの実施形態では、駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６は、第１の電圧、第２の電圧、及び第３の電圧を含む三相入力であり、それぞれが他の電圧からの位相差を有し、回路は、第１の電圧と第２の電圧との比較に基づいて第１のパルスを生成するように構成された第１の比較器２２４−１をさらに備え、回路は、第１のパルスに基づいて位相信号２２６を生成するように構成されている。

【0078】

いくつかの実施形態では、回路は、さらに、第１の電圧に関連する電流に基づいて第２のパルスを生成するように構成された第２の比較器２２４−２と、第１のパルス及び第２のパルスに応答して位相信号２２６を生成するように構成された論理回路２２４−３とを備える。

【0079】

いくつかの実施形態では、駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６は単相入力であり、駆動入力１１６、４１６、５１６の電圧は単相入力の電圧であり、駆動入力１１６、４１６、５１６の電流は単相入力の電流である。

【0080】

いくつかの実施形態では、本システムは、位相信号２２６を受け取り、位相信号２２６に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成するように構成された診断回路１１４をさらに備える。

【0081】

いくつかの実施形態では、本システムは、外囲器１０１を含む回転可能ガントリ１０００と、回転可能ガントリ１１００の加速度を測定するように構成された加速度計とをさらに備え、診断回路１１４は、回転可能ガントリ１１００の加速度に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成するように構成されている。

【0082】

いくつかの実施形態では、診断回路１１４は、位相信号２２６を、位相信号２２６の前の状態に基づく範囲と比較することと、比較に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとを行うように構成されている。

【0083】

いくつかの実施形態では、範囲は、モータ１１０の回転周波数と、外囲器１０１を含む回転可能ガントリ１１００の遠心加速度との少なくとも一方に基づいている。

【0084】

いくつかの実施形態では、診断回路１１４は、さらに、始動から位相信号２２６の定常状態までの時間を測定することと、始動から位相信号２２６の定常状態までの時間に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとを行うように構成されている。

【0085】

いくつかの実施形態では、診断回路１１４は、さらに、始動から定常状態までの位相信号２２６の変化率を測定することと、始動から定常状態までの位相信号２２６の変化率に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとを行うように構成されている。

【0086】

真空を囲むように構成された外囲器１０１と、外囲器１０１内に配置された陰極１０２と、陰極１０２から電子ビームを受け取るように構成された外囲器１０１内に配置された陽極１０６と、外囲器１０１内に配置され、回転して駆動入力１１６、２１６、４１６、５１６を受け取るように構成されたモータ１１０と、モータ１１０からの信号を受け取るように構成されているセンサと、センサに電気的に接続され、モータ１１０から受け取られた信号に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成するように構成された回路とを備える、システム。いくつかの実施形態では、センサ及び回路は、外囲器１０１の外側に配置されている。

【0087】

いくつかの実施形態では、回路は、モータ１１０に供給される電力が非アクティブ化されてから、モータ１１０からの信号が閾値を超えるまでの時間を測定することと、時間に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとを行うように構成されている。

【0088】

いくつかの実施形態では、センサは音響センサであり、モータ１１０から受け取られる信号は、音響センサによって感知される音響信号である。

【0089】

いくつかの実施形態では、センサは電圧センサであり、モータ１１０から受け取られる信号は、電圧センサによって感知される電圧である。

【0090】

いくつかの実施形態では、センサは、陰極１０２に結合された電流センサであり、モータ１１０から受け取られる信号は、電流センサによって感知される電流である。

【0091】

いくつかの実施形態では、回路は、モータ１１０に電力が供給されてから、モータ１１０からの信号が定常状態に達するまでの時間を測定することと、時間に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとを行うように構成されている。

【0092】

いくつかの実施形態では、モータ１１０からの信号は、モータ１１０を駆動する電圧と電圧に関連する電流との間の位相シフトである。

【0093】

いくつかの実施形態では、回路は、モータ１１０に電力が供給されてから、モータ１１０からの信号が定常状態に達するまでの、モータ１１０からの信号の変化率を測定することと、変化率に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとを行うように構成されている。

【0094】

いくつかの実施形態は、真空を囲むＸ線管の外囲器１０１の中でモータ１１０を動作させることと、動作時にモータ１１０を駆動する電圧と電流との間の位相シフトを測定することと、位相シフトに応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとを備える方法を含む。

【0095】

いくつかの実施形態では、本方法は、Ｘ線管の動作条件を新たな動作条件に変更することと、新たな動作条件に応答して、モータ１１０の状態の表示を生成することとをさらに備える。

【0096】

いくつかの実施形態は、真空を囲むＸ線管の外囲器の中でモータを動作させるための手段と、動作時にモータを駆動する電圧と電流との間の位相シフトを測定するための手段と、位相シフトに応答して、モータの状態の表示を生成するための手段とを備えるシステムを含む。

【0097】

真空を囲むＸ線管の外囲器の中でモータを動作させるための手段の例には、モータ駆動装置１１８、２１８、４１８、及び５１８が含まれる。

【0098】

動作時にモータを駆動する電圧と電流との間の位相シフトを測定するための手段の例には、診断回路１１４、Ｖ／Ｉセンサ２２０及び４２０、Ｖ／Ｉ位相検出器２２４及び４２４が含まれる。

【0099】

位相シフトに応答して、モータの状態の表示を生成するための手段の例には、診断回路１１４が含まれる。

【0100】

いくつかの実施形態では、本方法は、Ｘ線管の動作条件を新たな動作条件に変更するための手段と、新たな動作条件に応答して、モータの状態の表示を生成するための手段とをさらに備える。

【0101】

Ｘ線管の動作条件を新たな動作条件に変更するための手段の例には、モータ駆動装置１１８、２１８、４１８、及び５１８が含まれる。

【0102】

新たな動作条件に応答して、モータの状態の表示を生成するための手段の例には、診断回路１１４が含まれる。

【0103】

構造、デバイス、方法、及びシステムを、特定の実施形態に従って説明してきたが、当業者であれば、特定の実施形態に対する多くの変形が可能であり、それゆえに、いかなる変形も本明細書に開示される趣旨及び範囲の内にあるものと考えられなければならないことを容易に認識するであろう。したがって、多くの修正は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者によって行われ得る。

【0104】

この書面による開示に続く請求項は、本明細書により、本書面による開示に明示的に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態として独立している。本開示は、独立請求項とその従属請求項についての全ての変形例を含む。さらに、以下の独立請求項及び従属請求項から派生することが可能である追加の実施形態も、本書面での説明に明示的に組み込まれる。これらの追加の実施形態は、所与の従属請求項の依存関係を語句「請求項［ｘ］で始まり、この請求項の直前の請求項で終わる請求項のいずれか」に置き換えることによって決定される。ここで、括弧付きの用語「［ｘ］」は、直近に記載された独立請求項の番号に置き換えられる。例えば、独立請求項１で始まる第１の請求項の組について、請求項３が請求項１及び２のいずれかに従属し、これらの別々の従属関係によって２つの異なる実施形態を得ることができ、請求項４が請求項１、２または３のいずれか１項に従属し、これらの別々の従属関係によって３つの異なる実施形態を得ることができ、請求項５が請求項１、２、３または４のいずれか１項に従属し、これらの別々の従属関係によって４つの異なる実施形態を得ることができ、以下同様である。

【0105】

特徴または要素に関する「第１の」という用語の特許請求の範囲における記載は、必ずしも第２または追加のそのような特徴または要素の存在を意味するものではない。手段と機能の形式で具体的に記載されている要素は、もしあれば、米国特許法第１１２条第６パラグラフに従って、本書に記載されている対応する構造、材料、または行為、及びそれらの均等物をカバーするように解釈されることが意図されている。排他的財産または特権が主張される本発明の実施形態は、以下のように定義される。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】