CN103006247B - X射线图像拍摄设备 - Google Patents
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Abstract
一种X射线图像拍摄设备，其包括：X射线传感器，其被构造为将X射线转换为图像信号；支撑构件，其被构造为支撑X射线传感器；以及壳体，X射线传感器和支撑构件被装入该壳体，其中壳体包括前壳体和后壳体，前壳体被构造为覆盖X射线图像拍摄设备的、X射线所进入的前表面，后壳体被构造为覆盖X射线图像拍摄设备的、与前表面相反的后表面，并且在前壳体和后壳体的连接部处朝向壳体的外部形成凹部。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式X射线图像拍摄设备（X-ray imagingapparatus）。
背景技术
近年来，利用半导体传感器获取数字图像的设备已经被广泛用作用于医疗图像诊断和非破坏性检查的X射线图像拍摄设备。这种设备使得能够以不同于传统的利用感光胶片的设备的方式获取图像，并且使用该设备的操作人员可以即时检查图像的获取，从而使工作效率提高。该设备还覆盖了非常宽的动态范围，使得图像拍摄不受变化的X射线曝光量的影响。
如日本特许第3848288号公报中所讨论的，在设备小型化和轻量化方面的进步使得便携式设备得以实际应用。便携式设备允许以任何姿态对病人进行图像获取，并且容易用于普通病房以及病房外的X射线图像拍摄。
不幸的是，操作人员在携带便携式X射线图像拍摄设备时，有时会因为不小心而使便携式X射线图像拍摄设备掉落。从台子的高度以及该设备被携带时所处位置的高度考虑，可以假设这种掉落通常发生在大约0.5m到1m的高度。因此，该设备需要具有足够的机械强度。
同时，因为该设备具有被构造为对装入该设备的传感器进行驱动的电路，因此该设备的重量通常不能减少到少于2.5kg。这个重量导致掉落时作用于该设备的大的冲击能量。有时X射线图像拍摄设备被载置于被摄体的下方用于图像拍摄。为了减少该设备给被摄体带来的不舒适的物理接触，薄型设备一般具有约为15mm的厚度。因此，也难以增加X射线图像拍摄设备的刚性和耐掉落性。
日本特开2006-006424号公报讨论了如下的X射线图像拍摄设备：在该X射线图像拍摄设备的侧面设置有用于吸收冲击以确保足够强度的缓冲材料。此外，日本特开2005-006806号公报对用于X射线图像拍摄设备的保护框架进行了讨论。该框架被用于替代使设备尺寸增大的缓冲材料，在携带设备时该框架被安装于设备的壳体的外部。
发明内容
本发明涉及便携式X射线图像拍摄设备，其在不引起外部尺寸增大的情况下具有足够的机械强度。
根据本发明的一个方面，一种X射线图像拍摄设备，其包括：X射线传感器，其被构造为将X射线转换为图像信号；支撑构件，其被构造为支撑所述X射线传感器；以及壳体，所述X射线传感器和所述支撑构件被装入所述壳体，其中，所述壳体包括前壳体和后壳体，所述前壳体被构造为覆盖所述X射线图像拍摄设备的、X射线所进入的前表面，所述后壳体被构造为覆盖所述X射线图像拍摄设备的、与所述前表面相反的后表面，并且在所述前壳体和所述后壳体互相连接的连接部处形成面朝所述壳体的外部的凹部。
从以下参照附图对示例性实施方式的详细描述，本发明的其他特征和方面将变得明显。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性实施方式、特征和方面，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1A和图1B示出根据本发明的第一示例性实施方式的X射线图像拍摄设备。
图2A和图2B均为示出根据第一示例性实施方式的X射线图像拍摄设备的周缘部的剖面图。
图3示出根据第二示例性实施方式的X射线图像拍摄设备。
图4A和图4B均为示出根据第二示例性实施方式的X射线图像拍摄设备的周缘部的剖面图。
图5示出根据第二示例性实施方式的X射线图像拍摄设备的内部结构。
图6为示出根据第三示例性实施方式的X射线图像拍摄设备的周缘部的剖面图。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的各种示例性实施方式、特征和方面进行详细描述。
图1A和图1B示出根据本发明的第一示例性实施方式的便携式X射线图像拍摄设备100。图1A是从X射线入射面观察的正视图。图1B是沿图1A中的A-A线截取的剖面图。
为了拍摄X射线图像，使被摄体位于X射线发生器（未示出）和X射线图像拍摄设备100之间，从而X射线图像拍摄设备100读取透过被摄体的X射线以获得图像信息。X射线图像拍摄设备100包括装入其中的X射线传感器面板140。X射线传感器面板140包括玻璃基板，在该玻璃基板上层叠有光电转换元件和荧光体。
在X射线照射下，X射线传感器面板140中的荧光体发射光线，且该光线通过面板140的光电转换元件被转换为作为图像信号的电信号。X射线传感器面板140具有刚性支撑构件141，该刚性支撑构件141附接在X射线传感器面板140上的与X射线入射面相反的面上。刚性支撑构件141防止X射线传感器面板140在携带X射线图像拍摄设备100的过程中因为外部负载和振动而变形和损坏。
X射线传感器面板140还具有位于X射线入射面和X射线图像拍摄设备100的壳体之间的缓冲片（未示出）。该缓冲片防止X射线传感器面板140因为从X射线入射面施加的负载而损坏。
X射线传感器面板140经由柔性电路板142与电路板143连接。电路板143控制X射线传感器面板140并处理图像信号。支撑构件141还用于固定电路板143。支撑构件141具有肋部，以支撑壳体并防止负载从壳体的后表面直接施加于电路板143。
X射线图像拍摄设备100的壳体包括前壳体110、后壳体120以及X射线透射板130。前壳体110包括前平面部111以及侧壁112。类似地，后壳体120包括后平面部121以及侧壁122。前壳体110和后壳体120由例如铝和镁等低比重材料制成以具有抵御掉落和冲击的足够强度以及减小的便于携带的重量。
为了形成复杂的结构，理想地，壳体110和120通过模铸形成。前平面部111在与X射线读取区域对应的位置具有X射线透射板130。X射线透射板130可以由例如碳纤维增强塑料（CFRP）制成。
X射线透射板130具有用于识别X射线传感器面板140的读取中心的标记131和用于识别X射线传感器面板140的读取区域的标记132。X射线图像拍摄设备100的外侧壁通过前壳体110的侧壁112和后壳体120的侧壁122以重叠方式形成。
该结构能够分别增加前壳体110和后壳体120的侧壁的高度，从而能够增加侧壁的抗弯刚度。此外，侧壁还可以防止光线从外部进入X射线图像拍摄设备100内。
如果X射线图像拍摄设备100意外地掉落，其碰撞地面的位置通常是侧面或角部。因此，X射线图像拍摄设备100的周缘部需要具有高的耐冲击性能。在壳体110和120因为耐冲击性能不足而变形的情形下，光线可能进入X射线图像拍摄设备100内而产生不良品质的图像。另外该变形还可能使壳体110和120的一部分增厚，使得X射线图像拍摄设备100无法载置于固定架。
参照图2A和图2B，对根据本示例性实施方式的、为X射线图像拍摄设备100提供足够耐冲击性的结构进行描述。图2A和图2B示出X射线图像拍摄设备100的周缘部的截面。图2A是沿图1A的B-B线截取的剖面图，其示出X射线图像拍摄设备100的侧面的剖面图。图2B是沿图1A的C-C线截取的剖面图，其示出X射线图像拍摄设备100的角部的剖面图。
如图2A和图2B所示，沿X射线图像拍摄设备100的侧面和角部、沿着厚度方向上的大约中间位置形成凹部。更具体地，前壳体110具有侧壁112，后壳体120具有侧壁122，侧壁112和122均在一端具有突出的台阶，使得当前壳体110与后壳体120结合时形成凹部。
凹部具有从前平面部111的内侧表面向后平面部121的内侧表面延伸的长度。在没有凹部的情况下，施加于侧面和角部的冲击负载将由整个侧壁112和122接收，这将产生对应于侧壁112和122的总长度的弯矩。
本示例性实施方式的结构提供在X射线图像拍摄设备100掉落时不会与地面接触的凹部，从而施加于侧面和角部的冲击负载由前平面部111和后平面部121接收。换句话说，该冲击仅产生施加于平面部111和121的压缩负载而不产生弯矩，而这不太可能导致壳体110和120变形。
该结构为X射线图像拍摄设备100提供足够的耐冲击性能。该凹部具有约为0.5mm至1.5mm的深度，这提供了与使用缓冲材料的情形相比要窄的壳体裁边（casing trim）。
对沿侧面和角部的凹部的深度进行描述。在X射线图像拍摄设备100掉落时，角部接触到地面的接触区域均比侧面接触到地面的接触区域窄。这通常导致被设备100碰撞的地面变形，而地面的变形部分可能以加载形式与凹部接触。
施加到凹部的负载在侧壁112和122处产生弯矩，从而引起壳体110和120变形。由此，凹部需要具有大的深度以确定地使凹部成为非接触区域，从而可以减小施加负载时设备100变形的风险。由于要实现窄的壳体裁边，从X射线传感器面板140到壳体110和120的最外侧表面的距离小，所以不能沿侧面得到足够的凹部深度，但是可以在角部得到相对大的深度。出于以上原因，理想地，角部处的凹部可以具有比沿侧面的凹部的深度D 1大的深度D2。
对根据第二示例性实施方式的X射线图像拍摄设备进行描述，该X射线图像拍摄设备沿其一侧具有把持部。把持部减小携带该X射线图像拍摄设备的人的负担，并改进该X射线图像拍摄设备的便携性。图3示出根据本示例性实施方式的X射线图像拍摄设备200。在图3中的上部，X射线图像拍摄设备200具有把持部201和开口202，使得人可以抓握把持部201以携带X射线图像拍摄设备200。
对具有把持部的一侧的周缘部的剖面进行描述。图4A是沿图3中的D-D线截取的剖面图。图4B是沿图3中的E-E线截取的剖面图。把持部201通过前壳体110和后壳体120形成并具有通过倒角加工形成为容易抓握的形状的角部。
前壳体110和后壳体120的形成把持部201的部分的外部尺寸并不受限制，其可以具有为该部分提供足够强度的厚度。需要时，该部分可以利用缓冲材料（未示出）形成。在靠近角部的位置，可以借助于螺钉151将前壳体110紧固于后壳体120以防止变形。
当人携带X射线图像拍摄设备200时，把持部201保持向上，由此如果人意外地使X射线图像拍摄设备200掉落，该把持部201很少会首先朝地面落下。由此，把持部201不需要具有沿其侧面和角部的凹部。没有台阶的把持部201为使用者提供了触摸舒适的形状。
对X射线图像拍摄设备200的壳体110和120的内部结构进行描述。图5示出在移除前壳体110的情形下，X射线图像拍摄设备200的内部结构。安装到支撑构件141的X射线传感器面板140被装入壳体110和120中。理想地，支撑构件141比传感器面板140大，从而使传感器面板140不会延伸超出支撑构件141。在掉落的情形下，支撑构件141而非传感器面板140首先与壳体的内侧壁接触，这样可以防止玻璃损坏。
在本示例性实施方式中，支撑构件141具有以距壳体的内侧壁1mm以下的小间隙进行配置的外周。支撑构件141通过嵌合固定于壳体内。与支撑构件141由螺钉固定于壳体的情形相比，这种通过嵌合进行的固定减少了使用螺钉的数量。
传感器面板140沿其两侧具有多个柔性电路板142。为了防止柔性电路板142被夹在壳体的侧壁和支撑构件141之间，支撑构件141具有多个凸部144。凸部144可以是附接于支撑构件141的独立部件。凸部144布置于柔性电路板142之间。结果，多个凸部144的侧面与侧壁接触，这可以防止凸部144在支撑X射线传感器面板140和支撑构件141的重量时发生变形。
当X射线图像拍摄设备200掉落时，支撑构件141和X射线传感器面板140的下落可以由壳体的侧壁的内侧支撑。因此，冲击负载施加于壳体的侧壁的内侧。由于冲击负载从壳体的内侧施加，所以沿壳体的侧壁形成的凹部可能是引起壳体变形的原因。
上述变形的发生是因为从侧壁的内侧施加的冲击负载不能从侧壁的外侧接收和支撑。变形的另一个原因是为了形成凹部而使侧壁的厚度减小。特别地，角部均具有小的接收负载的区域，并且角部处的侧壁可能具有更小的厚度以形成更深的凹部。
考虑到上述结构，理想地，在具有凹部的角部，支撑构件141被配置为与壳体的侧壁的内侧分离。这排除了侧壁内侧的支撑构件141和X射线传感器面板140在无法承受从内侧施加的冲击负载的角部的支撑，从而减小了壳体变形的风险。
特别是对于支撑构件141如本示例性实施方式中那样不使用螺钉地被固定于壳体而是通过嵌合可移动地保持的情形，因为支撑构件141和传感器面板140都仅由壳体的侧壁的内侧支撑，所以可以优选地应用上述结构。
对通过倒角加工处理壳体的侧面和前后表面而形成角部的情形进行描述。图6是示出第三示例性实施方式的X射线图像拍摄设备的剖面图。为了使用者的便携性和设备的美观性，壳体的角部通过倒角加工进行处理以具有约为1.0mm至3.0mm的曲率半径。
如果曲率半径大于前平面部111和后平面部121的厚度，则仅靠前平面部111和后平面部121无法接收从侧面和角部施加的冲击负载，从而在壳体的侧壁上产生弯矩。弯矩与X1+R1的总值成比例，其中R1是前壳体110的外角的曲率半径，X1是从X射线图像拍摄设备的前表面到凹部的距离。弯矩的减小可以通过较大的凹部和较小的X1来实现。
在此，仅对前壳体110进行详细描述，因为对后壳体120的描述与前者相同。当满足以下表达式时，可以说前壳体110具有具备所需机械强度的结构：X1+R1≤B1/C1，其中B1是表示前壳体110的强度的系数，C1是表示所需耐冲击性能的系数。值B1取决于前壳体110的材料、前壳体110的形状、前平面部111的厚度和侧壁的厚度，值C1取决于由掉落所引起的冲击能量。
值B1可以通过模拟和实验获得，也能够以更简单的方式按照与厚度的立方成比例的值（即，通过使厚度的立方与预定系数相乘所获得的值）进行计算。值C1可以按照与X射线图像拍摄设备被认为会掉落的高度以及设备的重量成比例的值（即，通过乘以预定系数所获得的值）进行计算。
例如，在重量为3kg的X射线图像拍摄设备从1m高度掉落，该设备的壳体由镁制成，并且该壳体包括厚度约为1.5mm的平面部和厚度约为2.0mm的侧壁的情形下，通过实验获得的值B1/C1约为6。换句话说，当X1+R1的总值为6mm以上时，壳体中发生塑性变形，这可能导致如下问题：例如因为光线进入壳体而产生的不良品质的图像以及因为壳体的一部分的厚度增加而产生的X射线图像拍摄设备无法容纳于固定架中。
值C1与设备掉落的高度成比例，由此高度减小至一半将使值B1/C1加倍。因此，当X1+R1的总值为12mm以下时可以满足X射线图像拍摄设备所需的耐掉落冲击性。
壳体的侧面的平面区域的宽度由X1-R1的差值表示，并且需要等于或大于预定值（例如，A1）。值A1取决于例如制造公差以及模铸所需的内浇道宽度。
如上所述，当值X1和X2满足表达式Rn+An≤Xn≤Bn/Cn-Rn(n=1、2)时，即使为了便携性和美观性对角部进行了倒角加工的处理，也可以获得具有所需强度的X射线图像拍摄设备。
尽管已经参照示例性实施方式描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求书的范围应符合最宽泛的阐释，以包含所有变型、等同结构和功能。
Claims (6)
1.一种X射线图像拍摄设备，其包括：
X射线传感器，其被构造为将X射线转换为图像信号；
支撑构件，其被构造为支撑所述X射线传感器；以及
壳体，所述X射线传感器和所述支撑构件被装入所述壳体，
其中，所述壳体包括前壳体和后壳体，所述前壳体被构造为覆盖所述X射线图像拍摄设备的、X射线所进入的前表面，所述后壳体被构造为覆盖所述X射线图像拍摄设备的、与所述前表面相反的后表面，并且
其特征在于，在所述前壳体和所述后壳体互相连接的连接部处面朝所述壳体的外部地形成沿着所述壳体的角部的凹部和沿着所述壳体的侧面的凹部，并且沿着所述壳体的角部的凹部的深度大于沿着所述壳体的侧面的凹部的深度。
2.根据权利要求1所述的X射线图像拍摄设备，其中，为了便携性，所述X射线图像拍摄设备还在所述设备的至少一个侧面包括把持部，并且
沿着具有所述把持部的侧面以及在具有所述把持部的侧面上的角部延伸的凹部的深度小于与沿着该具有所述把持部的侧面相反侧的侧面以及在该相反侧的侧面上的角部延伸的凹部的深度。
3.根据权利要求1所述的X射线图像拍摄设备，其中，所述壳体的角部处的所述支撑构件和所述X射线传感器分别位于与所述壳体的侧壁的内表面隔开的位置。
4.根据权利要求3所述的X射线图像拍摄设备，其中，所述支撑构件和所述X射线传感器以能相对于所述壳体移动的方式被保持于所述壳体内。
5.根据权利要求1所述的X射线图像拍摄设备，其中，从所述前壳体和/或所述后壳体的平面部的表面到所述凹部的距离大于所述前壳体和/或所述后壳体的角部的曲率半径。
6.根据权利要求5所述的X射线图像拍摄设备，其中，从所述前壳体和/或所述后壳体的平面部的表面到所述凹部的距离满足表达式R+A≤X≤B/C-R，其中X为上述距离，R为所述前壳体或所述后壳体的角部的曲率半径，A为基于所述设备的制造过程所确定的系数，B为表示所述壳体的强度的系数，C为表示所述设备所需的耐冲击性能的系数。
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