JP2003194951A

JP2003194951A - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP2003194951A
Application number: JP2001400487A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kobayashi; 正明小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】内部電気部品に悪影響を及ぼす不要電磁波
に対する耐性を向上させ、アーチファクトのない安定し
た画像が得られようにすると共に、電気部品からの放熱
経路を確保し温度上昇を防ぐことにより電気部品の特性
を安定させ、ＳＮ比の高い信号を得る。【解決手段】固体光検出器３７と、固体光検出器３７
を信号処理又は駆動する信号処理部３９、電源部と、固
体光検出器３７をＸ線入射側に信号処理部３９と、電源
部を固体光検出器３７と反対面となるように固定する保
持板３４と、固体光検出器３７、信号処理部３９、電源
部、保持板３４を内部に密閉する導電性を有する筐体３
１と、保持板３４を筐体３１の内部に固定する固定部
と、保持板３４に固定した信号処理部３９、電源部内の
発熱体から生ずる熱を電気的に絶縁した状態で筐体３１
に伝える放熱部４５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線をその強度
に応じて電気信号に変換する検出部と、この検出部から
の信号を処理する電気部品とを備えるＸ線撮影装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線撮影装置は工業用の非破壊検
査や医療診断の分野で広く利用されており、例えば図７
に示すようにＸ線源１から放射されたＸ線は、被写体Ｐ
で吸収や散乱が行われた後にシンチレータ２に入射す
る。シンチレータ２では、Ｘ線の入射量に比例した強度
の蛍光が発生し、この蛍光による可視像は受像手段３に
おいて画像に変換される。

【０００３】一般に、シンチレータ２には支持体に蛍光
体を塗布して成る増感紙が使用され、受像手段３には銀
塩フィルムが使用されている。フィルムには蛍光量の対
数に比例した濃度のＸ線像が潜像として記録され、この
フィルムが現像により可視像とされた後に検査や診断に
供される。この際に、医療用にはフィルムの両面に乳剤
を備えた両面乳剤フィルムが使用され、この両面乳剤フ
ィルムの両面にシンチレータ２を設けることにより、フ
ィルムの感度の向上が図られると共に、被写体Ｐつまり
患者の被曝線量の低減が図られている。

【０００４】近年では、半導体プロセス技術の進歩を利
用したＸ線撮影装置も開発されており、この装置には受
光手段３として固体光検出手段が利用されている。固体
光検出手段は光電変換素子とスイッチング素子等から成
る微小な画素が二次元状に配列され、光を電気信号とし
て検出するようになっている。

【０００５】図８はこの固体光検出手段を用いたＸ線撮
影装置の構成例を示し、フレーム１１とカバー１２から
成る筐体の内部に固体光検出部１３が配置され、この固
体光検出部１３の前面にシンチレータ１４が積層されて
いる。固体光検出部１３は保持部材１５に固定され、そ
の背後には信号処理部１６が配置され、固体光検出部１
３と信号処理部１６はフレキシブルプリント回路基板１
７により接続されている。

【０００６】このフレキシブルプリント回路基板１７上
には、ＴＣＰ（Tape carrier package）と称し、固体光
検出部１３の可能な限りの近傍に半導体素子１８が実装
され、この半導体素子１８は固体光検出部１３からの微
弱信号を検出直後に処理することにより、ノイズの混入
を防止する。なお、信号処理部１６からの信号は、外部
に接続された画像処理手段１９に送られ、場合により任
意の画像処理が行われた後に、モニタ２０に表示され診
断に供される。

【０００７】また、これらの固体光検出手段を用いたＸ
線撮影装置には、半導体素子１８や信号処理部１６に実
装された増幅器やＡ／Ｄ変換ＩＣの温度上昇を抑えるた
めに前述の画像取得手段とは別に冷却手段が必要とされ
ている。これらの電気部品は高集積化され、高速で動作
するために発熱し、その温度上昇は部品の性能を劣化さ
せ寿命に影響を与え、故障の原因となるだけでなく、周
辺の電子部品の温度上昇を招き、特性を変化させる虞れ
がある。特に、固体光検出部１３の温度上昇は暗電流の
変化をもたらし、正確な光電変換の妨げとなり画質へ悪
影響を与えることになる。

【０００８】そこで図８に示すように、発熱部に放熱部
材２１を取り付け、またフレームの上部と下部に通気口
２２、２３を設けると共に、通気口２２に冷却ファン２
４を設け、外気を筐体の内部に取り入れ強制的に冷却す
る手段が採用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成を有する固体光検出手段を用いた撮影装置において、
新たな要望と共に新たな問題が生じている。第１の課題
として、近年では被検者の被曝線量を抑える目的から、
固体光検出手段の感度を上げる試みがなされている。こ
れにより、益々微弱な信号を扱うこととなり、検出信号
にノイズの混入を防止する手段が求められる。特に、固
体光検出手段を駆動する電源の影響は大きく、これにノ
イズが混入すると画質の信頼性を著しく損うことにな
る。

【００１０】そこで、その一対策として、固体光検出手
段及び信号処理部で使用する電源電圧を固体光検出手段
の近傍で生成し、ノイズの混入やドロップアウトの影響
の少ない状態で供給する手段が有効とされている。その
ためには、電源部を固体光検出手段の近傍に配置する必
要がある。従来では、外部で生成した電源を内部に引き
込んで使用していたために熱源とはなっていなかった
が、筐体内部に設けた電源部はその効率の点から新たな
熱源となり、放熱経路の確立が必要とされている。

【００１１】また、光電変換部の温度分布は暗電流の変
化をもたらすので、微弱な信号を更に精度良く測定する
上で、固体光検出部への熱を押さえる熱対策が、装置の
信頼性維持と安定性向上のため益々重要となっている。

【００１２】一方、撮影技師の操作性の点から撮影装置
の小型化、薄型化が要求されている。外形寸法の小型化
は内部部品間の隙間をなくし、撮影装置の熱密度の上昇
を招いている。これらの放熱に対し、上述のように冷却
ファン２４を用いれば、冷却能力が向上することが可能
であるが、装置の小型化が難しくなる上に、次のような
問題もある。即ち、冷却ファン２４を用いた場合に、通
気孔２２、２３からの漏光を防止するために遮光板２
５、２６を設けなければならず、また外気に含まれる塵
埃を装置内に取り込む虞れがある。そのために、通気孔
２２、２３にはフィルタを設ける必要があり、このフィ
ルタの目詰まりにより冷却能力が低下し、結果として画
質の安定性を損なう虞れがある。

【００１３】第２の課題として、通常では撮影室にはＸ
線撮影装置と共にＸ線発生装置や他の診断検査装置が併
設されて、限られた空間の中に大電力系機器と極めて弱
い信号系機器が共存するといった環境となっている。こ
れらの機器から不必要に発生したり漏れたりする不要な
電磁エネルギが、他の機器の作動妨害や誤作動という所
謂ＥＭＣ電磁波妨害に関するトラブルを引き起こすこと
が近年では問題となっている。

【００１４】Ｘ線撮影装置においても、微弱電流を扱う
上で、内部電気部品や検出信号が外部からの電磁波ノイ
ズの影響を受け難い構造とする必要性が高まっている。
これに対してその一対策として、筐体を可能な限り密閉
状態とすることが考えられるが、輻射性ノイズに対して
は或る程度耐性を高めることが可能であっても、筐体か
らの伝導性ノイズに対しては不十分であり、総合的に更
に電磁耐性を高めることが必要とされている。

【００１５】第３の課題として、装置内部にも電磁波ノ
イズを発生する部品が存在し、これらの部品と電磁波の
影響を受ける部品とが密接に共存している。そこで、外
部からの電磁波ノイズの進入を防ぐ手段のみでなく、内
部電気部品が出す電磁波が他の部品に与える影響や、外
部に漏れて他の機器に悪影響を与えることがないよう
に、電磁放射を抑えることも必要とされている。

【００１６】以上の課題において、放熱対策とＥＭＣ対
策とは通常では相反する問題であり、ＥＭＣ対策として
密閉した筐体を使用することは、内部発熱の放熱対策を
困難にする。

【００１７】本発明の目的は、上述の相反する課題を解
決し、放熱対策、電磁波対策を施した安定した性能が得
られるＸ線撮影装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るＸ線撮影装置は、固体光検出器と、該固
体光検出器を駆動又は信号処理する電気部品と、前記固
体光検出器をＸ線入射側に前記電気部品を前記固体光検
出器と反対面となるように固定する保持部材と、前記固
体光検出器及び電気部品及び保持部材とを内部に密閉す
る導電性を有する筐体と、前記保持部材を前記筐体に対
して電気的に絶縁した状態で前記筐体の内部に固定する
固定手段と、前記保持部材に固定した前記電気部品内の
発熱体から生ずる熱を電気的に絶縁した状態で前記筐体
に伝える放熱手段とを有することを特徴とする。

【００１９】また、本発明に係るＸ線撮影装置は、固体
光検出器と、該固体光検出器を駆動又は信号処理する電
気部品と、前記固体光検出器をＸ線入射側に前記電気部
品を前記固体光検出器と反対面となるように固定する保
持部材と、前記固体光検出器及び電気部品及び保持部材
とを内部に密閉する導電性を有する筐体と、前記保持部
材を前記筐体に対して電気的に絶縁した状態で前記筐体
の内部に固定する固定手段と、前記保持部材に固定した
前記電気部品内の発熱体から生ずる熱を電気的に絶縁し
た状態で前記筐体のＸ線入射面に対する裏面まで伝達す
る放熱手段と、前記筐体の裏面の外表面を冷却する冷却
手段とを有することを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図６に図示の実施
の形態に基づいて詳細に説明する。図１はＸ線撮影装置
の側方から見た断面図、図２は上方から見た断面図を示
している。筐体３１はカバー３２とフレーム３３から構
成されており、筐体３１にはノイズ、塵埃の進入路とな
る開口部は設けられておらず、筐体３１内に密閉されて
いる。カバー３２とフレーム３３は導電性を有する材質
又は合成樹脂等に導電性塗料を塗布した構成とされ、特
にカバー３２における撮影範囲は、Ｘ線透過率が高く機
械的強度もあり、かつ導電性を有するＣＦＲＰ（Carbon
Fiber Reinforced Plastic）等が適している。

【００２１】更に、カバー３２とフレーム３３との接合
部は、導電性材料から成るシールド部材等で互いに密着
されていることが望ましく、これにより高いシールド効
果、防塵効果を得ることができる。密閉状態にある筐体
３１の内部には、保持板３４が絶縁部材３５を介してビ
ス３６により複数個所でフレーム３３に固定されてお
り、筐体３１と保持板３４とは電気的に絶縁状態とされ
ている。

【００２２】保持板３４のＸ線入射側となるＡ側に、固
体光検出器３７が保持材３８を介して固定され、反対面
Ｂ側には固体光検出器３７からの信号を読出処理する信
号処理部３９、固体光検出器３７及び信号処理部３９に
電源を供給する電源部４０が固定されている。固体光検
出器３７と信号処理部３９とは、半導体素子４１を実装
したフレキシブルプリント回路基板４２により接続され
ている。

【００２３】図３は図１のＢ側が見た電気部品配置図を
示し、５つの信号処理部３９ａ〜３９ｅ、電源部４０
ａ、４０ｂは分割して配置され、これらはケーブル４３
により適宜に接続されている。

【００２４】半導体素子４１の発熱を放熱するために、
フレーム３３の内側には断熱特性を有する連結部材４４
を介して放熱部材４５が保持板３４に固定されている。
半導体素子４１は熱伝導性弾性部材４６により電気的に
絶縁された状態で、放熱部材４５の入熱側に接触してい
る。熱伝導性弾性部材４６としては、熱伝導性が高く、
難燃性に優れ、電気的絶縁性を有するシリコン系ゴムシ
ートが一例として挙げられるが、半導体素子４１と放熱
部材４５との間に、熱伝導性と電気絶縁性を有する放熱
グリース等を充填して保持してもよい。また、放熱部材
４５は組立性を容易とするために任意の位置で分割して
もよく、材料としてはアルミニウム、銅等の熱伝導率の
高い金属材料が適している。

【００２５】放熱部材４５の他端である放熱側は、熱伝
導性弾性部材４６と同様の特性を有する熱伝導性弾性部
材４７を介してフレーム３３に密着されている。放熱部
材４５の入熱部から放熱部までの距離が構造上長くなる
場合には、中間部を熱伝導率の極めて高いヒートパイプ
等で構成することにより、入熱部から放熱部までの温度
損失を抑えることもできる。

【００２６】これにより、放熱部材４５を通過する熱が
連結部材４４、保持板３４を介して温度上昇を抑える必
要がある固体光検出器３７に伝達することを防止し、熱
は放熱部材４５の入熱部から筐体３１の裏面に効率良く
伝達される。一方、保持板３４を固定しているビス３６
を取り外せば、保持板３４及びこれに取り付けられた固
体光検出器３７、信号処理部３９、電源部４０を２点鎖
線Ｃの位置において、一体として筐体３１から取り外す
ことが可能となり、装置の組立性、保守性が容易となる
構成とされている。

【００２７】保持板３４には、断熱部材４８を介して熱
拡散板４９がそれぞれ間隔をおいて積層され、熱拡散板
４９上に電源基板５０が設けられている。電源基板５０
は外部から供給される単一電圧を内部電気部品で必要と
される各電圧に変換する機能を有し、この際の変換効率
（エネルギロス）のため、放熱対象となる発熱体となっ
ている。電源基板５０は図４に示すように電源基板５０
よりも若干大きなサイズの熱拡散板４９に密着されてい
る。この熱拡散板４９の空所に、電源基板５０に実装す
る半導体素子等の主な発熱体５１を直接固定すると、発
熱体５１の熱を効率良く熱拡散板４９に伝えることがで
きる。

【００２８】また、電源基板５０の実装面側からは蓋材
５２が被せられ、電源基板５０を熱拡散板４９と蓋材５
２とで完全に密閉する構造とされている。熱拡散板４９
と蓋材５２を高熱伝導率でかつ電界シールド効果の高い
銅板等から構成することにより、電源基板５０から放出
される不要な電磁波ノイズを遮断すると共に、発熱体５
１から熱拡散板４９に伝達した熱を蓋材５２に伝える働
きをする。

【００２９】なお、電磁波ノイズの種類により蓋材５２
ではノイズ漏れが生ずる場合に、蓋材５２の内面に磁性
体から成る電磁波吸収シート等を貼付しておくこともで
きる。また、熱拡散板４９と蓋材５２との接合部は、面
積を確保し接触状態が良好であることが望ましい。蓋材
５２の上面５２ａには、電気的な絶縁を保持しながら良
好な熱伝導が得られる熱伝導性弾性体５３が密着されて
おり、熱伝導性弾性体５３を介してフレーム３３に接続
されている。これにより、電源基板５０からの熱は効率
良く筐体３１の裏面のＢ側に導かれる。

【００３０】一方、熱拡散板４９は保持板３４に対して
直接固定しない構造を採用することにより、電源部の熱
が固体光検出器３７側に伝達することを防止し、固体光
検出器３７の温度上昇は抑えられる。また、固体光検出
器３７と保持板３４との間にある保持材３８に断熱性を
有する材料を使用することにより、保持板３４側からの
断熱特性を更に高めることが可能である。

【００３１】また、信号処理部３９の発熱については、
実装された電気部品３９ａ上に、電気的な絶縁を保ちな
がら良好な熱伝導が得られる熱伝導性弾性体５４を取り
付け、また実装高さが低い電気部品３９ｂに対しては、
熱伝導性弾性体５４と高熱伝導性を有する材料から成る
ブロック材５５とを組合わせ、これらを介してフレーム
３３に熱を伝えている。

【００３２】このような構成により、筐体３１の内部の
各発熱体からの熱は、筐体３１の裏面に伝えられ、筐体
３１の裏面の自然対流、輻射による放熱により内部温度
の上昇が抑えられる。また、図１、図２に記載の境界線
Ｃで、筐体３１と内部部品とは電気的な絶縁状態を維持
しており、密閉した筐体３１と共に電磁波に対して高い
耐性を有している。

【００３３】図５、図６は第２、第３の実施の形態を示
し、第１の実施の形態では、内部の発熱を筐体３１の裏
面に伝え、最終的には筐体３１の外壁からの自然対流や
輻射による放熱で、内部温度の上昇を抑えるように構成
したが、これらの第２、第３の実施の形態では筐体３１
の裏面を第２筐体で覆い、筐体３１の裏面と第２筐体と
で囲まれた空間を外気により強制空冷するように構成し
ている。

【００３４】第２、第３の実施の形態では、第１の実施
の形態に比べて撮影装置の厚み寸法が若干増加すること
になるが、設置スペースに余裕がある場合に、強制空冷
を用いることにより放熱量を大幅に増やすことが可能と
なる。これにより、固体光検出素子の熱雑音及び暗電流
を低減させ、より高いＳＮ比の信号を得ることができ
る。また、撮影装置の高性能化に伴い将来的に生ずる装
置内部の発熱量の増大にも、空冷能力の向上を容易に図
ることができる利点もある。一方、筐体３１のシールド
性については、筐体３１に開口部を設けずに筐体３１の
外壁を冷却することにより、第１の実施の形態と同様に
高い耐性を有している。

【００３５】図５は第２の実施の形態の側方から見た断
面図を示し、筐体３１の内部は第１の実施の形態と同様
の構成であり、筐体３１の内部の熱が伝えられたフレー
ム３３の裏面３３ａを覆うように、第２筐体６１が付設
されている。この第２筐体６１の上部及び下部には通気
口６２、６３が設けられ、通気口６２には裏面３３ａと
第２筐体６１とで囲まれた空間の空気を排出する冷却フ
ァン６４が配置されている。なお、６５はＸ線撮影装置
を支持する支柱である。

【００３６】この構成により、第２筐体６１の内部を冷
却ファン６４により強制空冷し、発熱体による温度上昇
を抑えることが可能となる。更に、放熱量を増やす必要
がある場合に、フレーム３３にフィン状の外部放熱部材
６６を取り付け、放熱部の表面積を増やすこともでき
る。外部放熱部材６６は熱伝導率の高いアルミニウム、
銅等の材料が適し、空気との熱伝達を大きくするため表
面積を大きくすることが望ましい。

【００３７】この実施の形態では、筐体３１の外に冷却
ファン６４を配置しているため、従来例のように通気口
に遮光板を設けることや、塵埃等の進入を防ぐフィルタ
等の設置は不要となる。更に、遮光板、フィルタ等の空
気の流れを妨げる部材がないため、空気流路の圧力損失
が少なく、これにより使用する冷却ファン６４の動作風
量が少なくて済み、消費電流が小さく動作音が静かな小
型のものを使用できる利点も有する。

【００３８】また、図６は第３の実施の形態の上方から
見た断面図を示し、フレーム３３と第２筐体６１との接
続部に開閉機構を設けられている。この開閉機構は例え
ばフレーム３３と第２筐体６１とを回動可能に連結する
蝶番７１と、フレーム３３と第２筐体６１との固定、解
放を任意に行えるクランプ７２から構成されている。更
に、フレーム３３に内部の信号処理部、電源部の出力チ
ェック個所等に合わせて開口部が設けられ、通常の状態
では放熱部材６６を取り付けた板材７３により密閉され
ている。

【００３９】クランプ７２を開放することにより、筐体
３１全体を蝶番６５を支点に回動し、鎖線の位置まで開
くことができる。また、随時に板材７３を取り外すこと
により、主要電気部品へのアクセス性が向上し、サービ
スマン等による定期点検保持が容易となり、装置の信頼
性を維持できる。また、予期しないトラブルに対しても
迅速に対応することが可能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るＸ線撮
影装置は、密閉した筐体からノイズの影響を受け易い内
部電気部品、保持部材を絶縁した状態で固定することに
より、装置に悪影響を及ぼす電磁波に対する耐性を向上
させ、アーチファクトのない安定した画像が得られる。
また、内部から出る熱は電気的絶縁を維持したまま、筐
体に伝え放熱することにより半導体素子の特性を安定さ
せ、ＳＮ比の高い信号出力を得られる。更に、半導体素
子の発熱に起因して、固体光検出素子が配された受像部
が加熱されることを未然に防ぎ、正確な撮影情報を得る
ことができる。

【００４１】また、密閉した筐体を外部の放熱手段によ
り冷却することにより、ノイズに対する耐性は維持した
まま放熱量を増やし、固体光検出素子の熱雑音及び暗電
流を更に低減させ、より高いＳＮ比の信号を得ることが
でき、これに加えて保守性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の側方から見た断面図であ
る。

【図２】上方から見た断面図である。

【図３】筐体内の電気部品配置図である。

【図４】電源部の斜視図である。

【図５】第２の実施の形態の側方から見た断面図であ
る。

【図６】第３の実施の形態の上方から見た断面図であ
る。

【図７】従来例の説明図である。

【図８】従来例の説明図である。

【符号の説明】

３１筐体３２カバー３３フレーム３４保持板３７固体光検出器３９信号処理部４０電源部４１半導体素子４５、６６放熱部材６１第２筐体６４冷却ファン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体光検出器と、該固体光検出器を駆動
又は信号処理する電気部品と、前記固体光検出器をＸ線
入射側に前記電気部品を前記固体光検出器と反対面とな
るように固定する保持部材と、前記固体光検出器及び電
気部品及び保持部材とを内部に密閉する導電性を有する
筐体と、前記保持部材を前記筐体に対して電気的に絶縁
した状態で前記筐体の内部に固定する固定手段と、前記
保持部材に固定した前記電気部品内の発熱体から生ずる
熱を電気的に絶縁した状態で前記筐体に伝える放熱手段
とを有することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】前記放熱手段の放熱経路を前記保持部材
に固定した前記電気部品から前記筐体のＸ線入射面に対
する裏面まで形成したことを特徴とする請求項１に記載
のＸ線撮影装置。
【請求項３】固体光検出器と、該固体光検出器を駆動
又は信号処理する電気部品と、前記固体光検出器をＸ線
入射側に前記電気部品を前記固体光検出器と反対面とな
るように固定する保持部材と、前記固体光検出器及び電
気部品及び保持部材とを内部に密閉する導電性を有する
筐体と、前記保持部材を前記筐体に対して電気的に絶縁
した状態で前記筐体の内部に固定する固定手段と、前記
保持部材に固定した前記電気部品内の発熱体から生ずる
熱を電気的に絶縁した状態で前記筐体のＸ線入射面に対
する裏面まで伝達する放熱手段と、前記筐体の裏面の外
表面を冷却する冷却手段とを有することを特徴とするＸ
線撮影装置。
【請求項４】前記冷却手段は前記筐体の裏面の外表面
に取り付けた前記放熱手段と、前記筐体の裏面の外表面
と前記放熱部材とを覆う第２筐体と、前記筐体の裏面と
前記第２筐体とで囲んだ空間内の空気を循環させるファ
ンとから構成することを特徴とする請求項３に記載のＸ
線撮影装置。
【請求項５】前記第２筐体は、前記筐体を扉状に開閉
する開閉機構と、支持台に固定する固定機構とを有する
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】前記固体光検出器と前記保持部材との
間、前記電気部品と前記保持部材との間の少なくと何れ
かに断熱部材を介在したことを特徴とする請求項１〜５
の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】前記放熱手段は前記電気部品のシールド
部材の機能を兼ねた請求項１〜６の何れか１つの請求項
に記載のＸ線撮影装置。