FR2910226A1 - Protection cover e.g. front protection cover, for e.g. portable X-ray detector in medical imaging field, has fibers that are in electrical contact with case on entire surface between cover and case to establish electrical continuity of case - Google Patents
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Abstract
Description
1 Capot de protection pour un boîtier électronique La présente invention1 Protective cover for an electronic box The present invention
concerne un capot de protection pour un boîtier électronique. Elle s'applique par exemple dans le domaine des appareils à rayons X et de l'imagerie médicale. relates to a protective cover for an electronic box. It applies for example in the field of X-ray equipment and medical imaging.
Les détecteurs de rayons X sont utilisés pour faire de l'imagerie dans des domaines très divers, domaines allant de la médecine à la qualification de pièces manufacturées, en passant par les portiques de sécurité dans les aéroports. Un détecteur numérique de rayons X comporte un grand nombre de capteurs sensibles à la lumière visible agencés sur une dalle plane, en lignes et en colonnes selon une configuration matricielle plane. Un scintillateur est placé en face de la dalle pour transformer les rayons X en lumière visible. L'ensemble formé par la dalle et le scintillateur s'appelle un panneau. La dalle comporte sur ses bords les connections vers chacun des capteurs qu'elle supporte. Chaque capteur reçoit de la lumière dont l'intensité est proportionnelle à l'intensité de l'onde X reçue par le scintillateur et peut ainsi générer un signal électrique proportionnel à l'intensité de cette onde X. En effet, les rayons X voient leur intensité modifiée lorsqu'ils traversent un objet, ceci en fonction des matières rencontrées. En disposant un patient humain entre une source de rayons X et un détecteur numérique de rayons X, un système de traitement informatique est capable de reconstituer une image virtuelle de l'intérieur du corps du patient à partir des signaux électriques générés par chaque capteur. La position d'un capteur sur le panneau, connue sous la forme d'un indice de ligne i et d'un indice de colonne j, associée à l'intensité du signal électrique qu'il génère, constituent un pixel. Un système de traitement informatique peut facilement reconstituer une image en exploitant l'ensemble des pixels fournis par le panneau sous forme de lignes et de colonnes de pixels. Un détecteur numérique de rayons X se présente à l'utilisateur sous la forme d'un boîtier. Ce boîtier renferme non seulement un panneau de capteurs comme décrit précédemment, mais également des composants 2910226 2 électroniques et des systèmes de traitement informatique permettant de synthétiser l'image finale. Pour permettre des opérations de maintenance, le boîtier comporte généralement un capot frontal disposé devant le panneau de capteurs et un capot arrière. X-ray detectors are used to make imaging in a wide variety of fields, ranging from medicine to the qualification of manufactured parts, to security gates in airports. A digital X-ray detector has a large number of visible light sensitive sensors arranged on a flat slab, in rows and columns in a planar matrix configuration. A scintillator is placed in front of the slab to transform X-rays into visible light. The assembly formed by the slab and the scintillator is called a panel. The slab has on its edges the connections to each of the sensors that it supports. Each sensor receives light whose intensity is proportional to the intensity of the X-wave received by the scintillator and can thus generate an electric signal proportional to the intensity of this wave X. In fact, the X-rays have their modified intensity when crossing an object, this depending on the materials encountered. By arranging a human patient between an X-ray source and a digital x-ray detector, a computer processing system is capable of reconstructing a virtual image of the interior of the patient's body from the electrical signals generated by each sensor. The position of a sensor on the panel, known in the form of a line index i and a column index j, associated with the intensity of the electrical signal that it generates, constitutes a pixel. A computer processing system can easily reconstruct an image by exploiting all the pixels provided by the panel as rows and columns of pixels. A digital x-ray detector is presented to the user in the form of a housing. This housing contains not only a sensor panel as described above, but also electronic components and computer processing systems for synthesizing the final image. To allow maintenance operations, the housing generally comprises a front cover disposed in front of the sensor panel and a rear cover.
5 La fonction essentielle du capot frontal est d'assurer une protection mécanique contre les chocs pour le panneau de capteurs. En effet, le panneau est fragile sur toute sa surface. Actuellement, les boîtiers 10 des détecteurs de rayons X sont bâtis autour d'un châssis métallique. Le capot frontal doit également assurer une fonction de collimation des rayons X. La collimation a un objectif double. Premièrement, elle permet de définir le cadrage de l'image finale. Un exemple de technologie utilisée actuellement est une fenêtre en fibres de carbone, transparente aux rayons 15 X et de forme rectangulaire, sertie dans le châssis métallique. Deuxièmement, la collimation aide à protéger contre les rayons X le médecin et les composants électroniques dans le détecteur. Actuellement, un cadre blindé en un matériau lourd comme du plomb est encastré dans le châssis métallique derrière la fenêtre en fibre de carbone.5 The primary function of the front cover is to provide mechanical impact protection for the sensor panel. Indeed, the panel is fragile on all its surface. Currently, the housings 10 of X-ray detectors are built around a metal frame. The front cover must also provide an X-ray collimation function. Collimation has a dual purpose. First, it defines the framing of the final image. An example of a technology currently used is a carbon fiber window, transparent to X-rays and of rectangular shape, set in the metal frame. Second, collimation helps protect the doctor and electronic components from X-rays in the detector. Currently, a shielded frame made of heavy material such as lead is embedded in the metal frame behind the carbon fiber window.
20 Enfin, le capot frontal doit aussi assurer une fonction d'isolation aux ondes électromagnétiques. La terminologie de Compatibilité Electro-Magnétique (CEM) sera utilisée par la suite pour qualifier cette fonction. Il s'agit autant de limiter les perturbations provoquées par le détecteur sur son environnement que de limiter les effets des perturbations environnantes sur 25 les performances de détecteur. Le châssis métallique actuellement utilisé présente l'avantage de limiter naturellement les fuites électromagnétiques. Cependant, une feuille d'aluminium doit être collée derrière la fenêtre en fibre de carbone, ceci afin d'établir la continuité électrique au niveau de la fenêtre. En effet, la continuité électrique amène automatiquement l'imperméabilité 30 aux ondes électromagnétiques. Un inconvénient majeur des solutions actuelles réside dans leur poids excessif, dû notamment à l'utilisation d'un châssis métallique pour la 35 protection mécanique et d'un cadre en un matériau lourd pour la collimation 2910226 3 des rayons X. Dans le cas des applications portables, de plus en plus répandues en imagerie médicale, une telle conception est par conséquent difficilement transposable. Des tentatives ont été faites, visant à gagner du poids sur les quantités de matière utilisées. Du poids ne peut être gagné 5 qu'en réduisant l'épaisseur du châssis métallique et de la fenêtre en fibres de carbone. Mais si le châssis est allégé, c'est au détriment de la robustesse mécanique du produit final, la robustesse étant par ailleurs une qualité essentielle des produits portables. Si la fenêtre est allégée, elle perd en homogénéité et ses fibres de carbone risquent d'apparaître à l'image. Ainsi, 10 sauf à sacrifier aux performances, il apparaît donc bien que l'art antérieur ne soit pas adapté à satisfaire les exigences en poids très faible des produits portables. Un compromis acceptable entre poids et robustesse ne peut être trouvé.Finally, the front cover must also provide an isolation function for electromagnetic waves. Electro-Magnetic Compatibility (EMC) terminology will be used later to qualify this function. It is as much to limit the disturbances caused by the detector on its environment as to limit the effects of the surrounding disturbances on the detector performance. The metal frame currently used has the advantage of naturally limiting electromagnetic leakage. However, an aluminum foil must be glued behind the carbon fiber window, in order to establish electrical continuity at the window. Indeed, the electrical continuity automatically brings impermeability 30 to electromagnetic waves. A major drawback of current solutions lies in their excessive weight, due in particular to the use of a metal frame for mechanical protection and a frame made of a heavy material for X-ray collimation. portable applications, more and more widespread in medical imaging, such a design is therefore difficult to transpose. Attempts have been made to gain weight on the amounts of material used. Weight can only be gained by reducing the thickness of the metal frame and the carbon fiber window. But if the chassis is lightened, it is to the detriment of the mechanical strength of the final product, robustness is also an essential quality of portable products. If the window is lightened, it loses in homogeneity and its carbon fibers may appear in the image. Thus, except for sacrificing performance, it is apparent that the prior art is not suited to meeting the very low weight requirements of portable products. An acceptable compromise between weight and robustness can not be found.
15 Mais les solutions actuelles présentent encore bien d'autres inconvénients. Tout d'abord, malgré sa très faible épaisseur, la feuille d'aluminium disposée derrière la fenêtre absorbe une partie des rayons X et par conséquent altère légèrement l'image finale. Très fine, elle est également 20 très fragile et impose une attention particulière à l'assemblage et lors des opérations de maintenance. Ensuite, l'utilisation d'un métal lourd toxique comme le plomb nécessite que des précautions particulières soient prises par les opérateurs d'assemblage et de maintenance. Enfin, un tel arrangement présente de nombreux interstices, notamment au niveau de 25 l'interface entre la fenêtre en carbone et le châssis métallique, interstices qui sont difficiles à nettoyer. En milieu hospitalier où l'asepsie est de rigueur, ceci peut être gênant.However, the present solutions have many other disadvantages. Firstly, despite its very small thickness, the aluminum sheet disposed behind the window absorbs part of the X-rays and therefore slightly alters the final image. Very fine, it is also very fragile and requires particular attention to assembly and during maintenance operations. Secondly, the use of a toxic heavy metal such as lead requires that special precautions be taken by the assembly and maintenance operators. Finally, such an arrangement has many interstices, especially at the interface between the carbon window and the metal frame, interstices that are difficult to clean. In hospital where asepsis is de rigueur, this can be embarrassing.
30 L'invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités, notamment celui concernant le poids trop élevé du détecteur. A cet effet, l'invention a pour objet un capot de protection pour un boîtier électronique en un matériau conducteur. Le capot est en le capot étant en un mélange de résine et de fibres de carbone perméable aux rayons X. Les 35 fibres de carbone du capot sont mises en contact électrique avec le boîtier 2910226 4 sur toute la surface de contact entre le capot et le boîtier. Ceci établit la continuité électrique du boîtier et garantit sa compatibilité électromagnétique. Par exemple, les fibres de carbone du capot peuvent être mises en contact électrique avec le boîtier en les mettant à nu sur toute la surface de contact 5 entre le capot et le boîtier. Avantageusement, une couche en un matériau conducteur du courant peut être déposée sur la surface interne ou insérée entre deux couches de fibres du capot sur toute la surface du capot, la couche conductrice étant en contact électrique avec les fibres de carbone et en 10 contact électrique avec le boîtier sur toute la surface de contact entre le capot et le boîtier. Par exemple, la couche conductrice peut être une feuille d'aluminium. Un blindage contre les rayons X en un élément lourd, comme du plomb ou du tungstène, ou en un mélange d'éléments lourds, peut être 15 inséré entre des couches de fibres du capot. Par exemple, il peut être en forme de cadre rectangulaire. Dans un mode de réalisation, le boîtier peut être un détecteur portable de rayons X, pour de l'imagerie médicale par exemple.The invention particularly aims to overcome the aforementioned drawbacks, particularly that concerning the excessive weight of the detector. For this purpose, the invention relates to a protective cover for an electronic box made of a conductive material. The hood is in the hood being a mixture of resin and X-ray permeable carbon fibers. The hood carbon fibers are electrically contacted with the housing 2910226 over the entire contact area between the hood and the hood. housing. This establishes the electrical continuity of the housing and guarantees its electromagnetic compatibility. For example, the carbon fibers of the hood can be electrically contacted with the housing by exposing them to the entire contact surface between the hood and the housing. Advantageously, a layer of a current-conducting material may be deposited on the inner surface or inserted between two layers of fibers of the cover over the entire surface of the cover, the conductive layer being in electrical contact with the carbon fibers and in electrical contact. with the housing over the entire contact area between the hood and the housing. For example, the conductive layer may be an aluminum foil. X-ray shielding of a heavy element, such as lead or tungsten, or a mixture of heavy elements, may be inserted between fiber layers of the hood. For example, it may be in the form of a rectangular frame. In one embodiment, the housing may be a portable X-ray detector for medical imaging, for example.
20 L'invention a encore pour principaux avantages qu'en favorisant l'utilisation de matériaux composites, l'invention permet toujours de trouver un compromis intéressant entre poids et robustesse, en fonction des exigences du client auquel est destiné le détecteur de rayons X.The main advantages of the invention are that by promoting the use of composite materials, the invention always makes it possible to find an interesting compromise between weight and robustness, depending on the customer's requirements for which the X-ray detector is intended.
25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : 30 - la figure 1, une illustration par une vue de dessus et par un schéma en coupe d'un capot frontal pour un détecteur de rayons X selon l'art antérieur ; - la figure 2, une illustration par un schéma en coupe d'un exemple de capot frontal selon l'invention.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description made with reference to the accompanying drawings which show: FIG. 1, an illustration from a top view and a sectional drawing of FIG. a front cover for an X-ray detector according to the prior art; - Figure 2, an illustration by a sectional diagram of an exemplary front cover according to the invention.
35 2910226 5 La figure 1 illustre, à gauche par une vue de dessus et à droite par un schéma en coupe, un capot frontal pour un détecteur de rayons X selon l'art antérieur. Une droite C sur la vue de dessus représente la ligne de 5 coupe utilisée pour le schéma en coupe. Le capot frontal représenté par la figure 1 se place juste devant un panneau de capteurs de rayons X et s'assemble à un capot arrière. Le panneau de capteurs et le capot arrière ne sont pas représentés sur la figure 1. Le capot frontal comporte un châssis métallique 1 assurant en tout 10 premier lieu une protection mécanique contre les chocs pour le panneau de capteurs. Une fenêtre 3 en fibres de carbone, transparente aux rayons X et de forme rectangulaire, est sertie dans le châssis métallique 1. Elle laisse passer les rayons X à l'intérieur du détecteur, afin qu'ils illuminent les capteurs du panneau. Un cadre 2 blindé en plomb est fixé dans le châssis 15 métallique 1 derrière la fenêtre 3 en fibres de carbone. Le cadre 2 arrête les rayons X, notamment sur les bords de la fenêtre 3. Il protège contre les rayons X le médecin et les composants électroniques dans le détecteur. La fenêtre 3 et le cadre 2 assurent ainsi la collimation des rayons X : ils permettent de former et de cadrer une image rectangulaire, tout en 20 protégeant contre les rayons X le médecin et les composants électroniques du détecteur. Une feuille d'aluminium 4 est collée derrière la fenêtre 3 en fibres de carbone. Elle est en contact électrique tout le long de ses bords avec le châssis métallique 1, établissant ainsi la continuité électrique au niveau de la fenêtre 3 et donc la compatibilité électromagnétique. Le châssis 25 métallique 1, quant à lui, limite naturellement les fuites électromagnétiques sur tout le reste du capot. Il est à noter que le capot arrière, non représenté sur la figure 1, doit également assurer la compatibilité électromagnétique. De poids excessif, un détecteur comportant un capot frontal selon l'art antérieur comme celui de la figure 1 est particulièrement peu adapté à 30 une application portable dans le domaine médical. La figure 2 illustre par un schéma en coupe un exemple de capot frontal selon l'invention, pour un détecteur portable de rayons X utilisé en 35 imagerie médicale par exemple. Un capot frontal 10 est destiné à être couplé 2910226 6 à un capot arrière, afin de former un boîtier pour un détecteur de rayons X. Il se trouve alors juste devant un panneau de capteurs de rayons X. Le capot arrière et le panneau de capteurs ne sont pas représentés sur la figure 2. Le capot frontal 10 est en fibres de carbone. Il a une forme 5 générale de couvercle, proche de la forme du capot de la figure 1. Il est confectionné avec suffisamment de fibres de carbone pour avoir une robustesse équivalente à celle d'un châssis métallique. Le capot 10 offre ainsi une excellente protection mécanique contre les chocs pour le panneau de capteurs, non représenté sur la figure 2. Le capot 10 en fibres de carbone 10 laisse passer les rayons X à l'intérieur du détecteur, afin qu'ils illuminent les capteurs du panneau. Avantageusement, un cadre rectangulaire 12 en tungstène peut être inséré dans le capot 10 entre des couches de fibres. Mais d'autres éléments lourds ou mélange d'éléments lourds peuvent convenir pour le cadre 12. Eventuellement, il peut être en plomb. Il forme un 15 encadrement rectangulaire blindé contre les rayons X autour de la face du capot 10 recevant directement les rayons X. Le capot 10 et le cadre 12 blindé assurent ainsi la collimation des rayons X : ils permettent de former et de cadrer une image rectangulaire, tout en protégeant contre les rayons X le médecin et les composants électroniques du détecteur.Figure 1 illustrates, on the left, from a top view and on the right by a sectional diagram, a front cover for an X-ray detector according to the prior art. A line C in the top view represents the cut line used for the sectional diagram. The front cover shown in Figure 1 is placed just in front of an X-ray sensor panel and assembles with a rear cover. The sensor panel and the rear cover are not shown in FIG. 1. The front cover has a metal frame 1 which first and foremost provides mechanical impact protection for the sensor panel. A window 3 of carbon fiber, transparent to X-rays and of rectangular shape, is crimped in the metal frame 1. It lets X-rays inside the detector, so that they illuminate the sensors of the panel. An armored lead frame 2 is fixed in the metal frame 1 behind the carbon fiber window 3. The frame 2 stops the X-rays, especially on the edges of the window 3. It protects the doctor and the electronic components against X-rays in the detector. The window 3 and the frame 2 thus provide X-ray collimation: they make it possible to form and frame a rectangular image, while protecting the doctor and the electronic components of the detector against X-rays. An aluminum foil 4 is glued behind the window 3 made of carbon fibers. It is in electrical contact all along its edges with the metal frame 1, thus establishing the electrical continuity at the window 3 and thus the electromagnetic compatibility. The metal chassis 1, meanwhile, naturally limits the electromagnetic leakage over the rest of the hood. It should be noted that the rear cover, not shown in Figure 1, must also ensure electromagnetic compatibility. Overweight, a detector having a front cover according to the prior art as that of Figure 1 is particularly unsuitable for a portable application in the medical field. FIG. 2 illustrates in a sectional diagram an example of a front cover according to the invention, for a portable X-ray detector used in medical imaging for example. A front cover 10 is adapted to be coupled to a back cover to form a housing for an X-ray detector. It is then just in front of an X-ray sensor panel. The back cover and the sensor panel are not shown in Figure 2. The front cover 10 is carbon fiber. It has a general lid shape, close to the shape of the hood of FIG. 1. It is made with enough carbon fibers to have a strength equivalent to that of a metal frame. The cover 10 thus offers excellent mechanical protection against shocks for the sensor panel, not shown in FIG. 2. The cover 10 made of carbon fibers 10 allows the X-rays to pass inside the detector, so that they illuminate panel sensors. Advantageously, a rectangular tungsten frame 12 can be inserted into the cover 10 between layers of fibers. But other heavy elements or mixture of heavy elements may be suitable for the frame 12. Optionally, it may be lead. It forms a rectangular frame shielded against X-rays around the face of the cover 10 directly receiving the X-rays. The hood 10 and the shielded frame 12 thus ensure the collimation of the X-rays: they make it possible to form and frame a rectangular image , while protecting against X-rays the doctor and the electronic components of the detector.
20 Les fibres de carbone qui constituent le capot 10 sont d'excellentes conductrices du courant. Le capot 10 subit un procédé abrasif, un simple grattage par exemple, tout le long de ses bords en contact avec le capot arrière, les bords visibles étant représentés par des zones 13 et 14, ceci afin de retirer sur une certaine épaisseur la résine époxydique mêlant 25 les couches de fibre, jusqu'à mettre à nu des fibres de carbone. Ainsi, le capot 10 frontal est connecté électriquement tout le long de ses bords avec le capot arrière, établissant la continuité électrique et la compatibilité électromagnétique du détecteur. Il est à noter que le capot arrière, non représenté sur la figure 2, assure également la continuité électrique, par 30 exemple il est en un matériau conducteur. La demanderesse a vérifié en cage de Faraday la compatibilité électromagnétique du détecteur ainsi réalisé. En fonction de la conductivité des fibres de carbone, qui peut varier selon leur qualité, il peut être utile de renforcer la continuité électrique 35 du capot 10. Ceci peut avantageusement être fait en insérant une feuille 2910226 7 d'aluminium 11 entre 2 couches de fibres sur toute la surface du capot 10. Mais tout autre matériau conducteur déposé en couche peut être utilisé. La feuille 11 s'étend jusqu'aux bords du capot 10 venant au contact du capot arrière, non représenté sur la figure 2. La continuité électrique et la 5 compatibilité électromagnétique du détecteur sont alors garantis. Il est à noter qu'à épaisseur égale de la feuille d'aluminium, le blindage CEM ainsi obtenu selon l'invention est meilleur que celui obtenu avec les solutions de l'art antérieur présentées précédemment.The carbon fibers which constitute the cover 10 are excellent current conductors. The cover 10 undergoes an abrasive process, a simple scraping for example, all along its edges in contact with the rear cover, the visible edges being represented by zones 13 and 14, in order to remove a certain thickness of the epoxy resin blending the layers of fiber until bare carbon fibers. Thus, the front cover is electrically connected all along its edges with the back cover, establishing electrical continuity and electromagnetic compatibility of the detector. It should be noted that the rear cover, not shown in Figure 2, also provides electrical continuity, for example it is a conductive material. The Applicant has verified in Faraday cage the electromagnetic compatibility of the detector thus produced. Depending on the conductivity of the carbon fibers, which may vary according to their quality, it may be useful to increase the electrical continuity of the cover 10. This can advantageously be done by inserting an aluminum foil 11 between two layers of fibers on the entire surface of the hood 10. But any other conductive material deposited in a layer can be used. The sheet 11 extends to the edges of the cap 10 coming into contact with the rear cover, not shown in FIG. 2. The electrical continuity and the electromagnetic compatibility of the detector are then guaranteed. It should be noted that at equal thickness of the aluminum foil, the EMC shield thus obtained according to the invention is better than that obtained with the solutions of the prior art presented above.
10 En évitant l'utilisation d'un châssis métallique, le capot frontal selon l'invention est nettement plus léger que celui de l'art antérieur présenté à la figure 1. En utilisant du tungstène, le blindage peut être plus fin, ce qui permet de l'introduire entre les fibres de carbone. Le capot est plus compact 15 et plus esthétique. De plus, si aucune feuille d'aluminium n'est utilisée, l'image finale n'est en rien altérée. Par ailleurs, aucune précaution particulière n'est conseillée pour manipuler le tungstène, qui n'est pas toxique, et un tel arrangement ne présente plus aucun interstice qui serait difficile à nettoyer. Tout cela rend l'invention particulièrement bien adaptée 20 aux applications médicales portables.By avoiding the use of a metal frame, the front cover according to the invention is considerably lighter than that of the prior art shown in FIG. 1. By using tungsten, the shielding can be thinner, which allows to introduce it between the carbon fibers. The hood is more compact and more aesthetic. In addition, if no aluminum foil is used, the final image is not altered. Moreover, no particular precaution is advised to handle the tungsten, which is not toxic, and such an arrangement has no gap that would be difficult to clean. All of this makes the invention particularly well suited for portable medical applications.
Claims (11)
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150831 |