JP2005000370A

JP2005000370A - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP2005000370A
Application number: JP2003166725A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kobayashi; 正明小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】立位、臥位と異なる設置形態に対して、効率良く放熱を行うと同時に、被検者への接触温度への規制も満足するＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線平面検出器と前記Ｘ線平面検出器を駆動する又は前記Ｘ線平面検出器からの信号を処理する電気部品とを内部に有したＸ線撮影装置において、前記電気部品からの発熱を前記Ｘ線撮影装置の外装の一部まで導く第１の放熱経路と、前記電気部品からの発熱を前記部位とは異なる位置の外装まで導く第２の放熱経路と、前記第１の放熱経路と前記第２の放熱経路への熱の流れを選択的に切り替える放熱経路切り替え手段を有する。
【選択図】図１

Description

【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Ｘ線平面検出器と、前記Ｘ線平面検出器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】
近年、蛍光体と大面積固体撮像素子を密着させたＸ線平面検出器、いわゆるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を使用し、放射線像を直接デジタル化するデジタルＸ線撮影装置が実用化され、従来のアナログＸ線撮影装置に置き換わり、広く使われるようになってきた。放射線像のデジタル化により、技師による撮影作業の省力化、医師による読影の効率化等、多くの利点が得られている。そして普及に伴い、デジタルＸ線撮影装置の小型化、撮影画像の画質向上、画像の安定性等、技術的な課題に対する要求は一層厳しくなっている。
【０００３】
これらを実現する上で考慮しなければならない点として、デジタルＸ線撮影装置内部に使用され、デジタル化には不可欠の電気部品の発熱があり、この発熱を効率良く放熱する放熱手段が必要とされる。放熱は、発熱する電気部品の正常動作、耐久性を保証する為だけでなく、撮影装置内部の温度上昇によるＸ線平面検出器の特性の変化を防ぐ為にも重要な課題である。図５は、デジタルＸ線撮影装置１００内部の主要な電気部品配置図である。内部において特に発熱量が大きい電気部品は、平面検出器１０４と信号処理部１０７とを結ぶフレキシブルプリント回路基板１０９（通称、ＴＣＰ（Ｔａｐｅｃａｒｒｉｅｒｐａｃｋａｇｅ））上に位置する半導体素子１１０である。半導体素子１１０は平面検出器１０４近傍に位置する為、この素子からの発熱を効率良く放熱する手段が必要とされ、各種の手段が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
また、放熱において考慮する点として、装置外装の温度上昇がある。これは、医療機器においては、被検者の安全性確保の点から、診断において被検者が接触する箇所に対する表面温度の規制（医用電気機器の安全通則ＪＩＳＴ０６０１−１中に記載）があり、本発明が関係する撮影装置においても被検者を立位で撮影する立位撮影の場合、装置の前面、側面、上面の外装は被検者が接触する箇所に相当する。
【０００４】
そこで、図６のような内部の電気部品からの発熱を、被検者が接触する恐れのない装置裏面に伝え放熱する構成を本発明者は提案した。本発明において、放熱と共に、筐体を密閉構造とすることにより外来からの不要ノイズの進入も防いでいる。図６おいて、Ｘ線撮影装置１００の筐体は、カバー１０２とフレーム１０３から構成されており、筐体には装置の耐環境性を向上させるため、ノイズ、埃の進入路となる開口部は設けられていない。筐体内部に、平面検出器１０４が保持板１０５上に保持材１０６を介して固定されている。また、保持板１０５裏面には、平面検出器１０４からの信号を読み出し処理する信号処理部１０７、平面検出器１０４及び信号処理部１０７に電源を供給する電源部１０８等が固定されている。平面検出器１０４と信号処理部１０７とは、主な熱源である半導体素子１１０を実装したフレキシブルプリント回路基板１０９で接続されている。
【０００５】
半導体素子１１０は、シリコン系ゴムシート等の熱伝導性が高く難燃性に優れ電気的絶縁性を有する熱伝導性弾性部材１１１により電気的に絶縁された状態で、熱伝導率の高い放熱部材１１２の入熱側に狭持されている。放熱部材１１２の他端である放熱側は、フレーム１０３に密着されている。このような構成により、半導体素子１１０の熱を被検者が接触する恐れのない筐体の裏面に伝えるように構成した。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１７７２２４号公報（第５−６項、第３−４図）
【０００７】
【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した装置でも、次のような問題が生じてきた。
【０００８】
▲１▼ Ｘ線撮影装置の主な使用形態として、前述の被検者を立位状態で撮影する立位撮影の他に、被検者をブッキーテーブルと呼ばれる寝台の天板上に臥位状態で寝かせ、Ｘ線撮影を行う臥位撮影がある。臥位撮影の場合、Ｘ線撮影装置は任意のブッキーテーブルに横にした状態で組み込まれることになる。
【０００９】
前述のように、立位での設置形態において、表面温度に関する規制を遵守する為、放熱面として装置裏面を利用することが適していた。しかし、臥位撮影での設置形態では、撮影装置は天板の下に位置する為、被検者が撮影装置に直接接触する恐れは無く、表面温度に関する規制は適用されなくなる。逆に撮影装置の裏面（臥位設置状態では底面）を放熱面として利用するのは、放熱設計の観点から不利という問題が生じる。
【００１０】
自然対流により放熱量Ｑは、一般に、
Ｑ＝α・Ａ・ΔＴ
で表される。ここで、α：熱伝達率、Ａ：伝熱面積、ΔＴ：温度差である。周囲環境、放熱部の面積が同一でも、熱伝達率αが異なれば放熱量が増減する。平板からの自然対流による放熱では、熱伝達率αは、近似的に次式で表される。
【００１１】
α＝２．８・Ｄ・（ΔＴ／Ｌ）０．２５
ここで、Ｄ：平板の状態により変化する定数、Ｌ：放熱部の代表長さであり、Ｄは平板の姿勢により異なり、各姿勢での値を図７に示す。Ｄの値は、図７（ａ）のような垂直状態で０．５６、図７（ｃ）のように水平状態の下面で０．２６となる。従って、同面積、同温度の放熱面からの放熱量は、垂直に対して水平下面では１／２に低下してしまう。これを撮影装置に置き換えて考えれば、同一条件でも立位姿勢に対して放熱面が下となる臥位姿勢では、自然空冷による放熱量が半分に低下してしまうことを表す。この放熱量の減少は撮影装置内部の温度上昇を招く。更に、取り付けられるテーブルの構造により裏面の空気の流れが閉ざされ、よどみが生じる恐れがある。この場合、裏面からの自然対流による放熱はほとんど期待できず、内部温度の更なる上昇を招くこととなり、安定した画像が得られなくなる危険性がある。
【００１２】
▲２▼ 本撮影装置の別の使用形態として、ユニバーサル撮影台への設置がある。図８は、ユニバーサル撮影台への取り付け状態の概略図であり、ユニバーサル撮影台１２１は、Ｘ線撮影装置１１０とＸ線管球１０１をフレーム１１４両端に対向状態で支持し、フレーム１１４が回転軸１１５を支点に回動することにより、撮影装置１１０の姿勢を垂直、水平と自由に変更可能とし、一つの撮影装置で立位撮影、臥位撮影を行えるように構成したものである。この場合、前述▲１▼と同じ放熱の問題が生じると共に、その姿勢が自由に変更できるため、設置後も姿勢が特定されないという特徴を有する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のＸ線撮影装置は、異なる設置状態でも的確に放熱する為、Ｘ線平面検出器と前記Ｘ線平面検出器を駆動する又は前記Ｘ線平面検出器からの信号を処理する電気部品とを内部に有した撮影装置において、前記電気部品からの発熱を前記Ｘ線撮影装置の外装の一部まで導く第１の放熱経路と、前記電気部品からの発熱を前記部位とは異なる位置の外装まで導く第２の放熱経路と、前記第１の放熱経路と前記第２の放熱経路への熱の流れを選択的に切り替える放熱経路切り替え手段を有するものである。
【００１４】
また、第１の放熱経路は、前記電気部品から前記Ｘ線撮影装置外装のＸ線入射面に対する裏面まで形成し、第２の放熱経路は、前記電気部品から前記Ｘ線撮影装置外装のＸ線入射面及び側面まで形成し、立位設置時は、第１の放熱経路のみを使用し、臥位設置時は、第２の放熱経路も同時に使用するように切り替える構成とすることにより、立位、臥位の設置形態に応じて、効率よく放熱できると共に、被検者への接触温度への規格も満足することができるようにしたものである。
【００１５】
更に、設置後に姿勢が変更されるユニバーサル撮影台のような設置形態に対しても、前述の構成に、前記Ｘ線撮影装置の姿勢を検出する姿勢検出手段を付加し、前記姿勢検出手段の検出結果に応じて、前記放熱経路切り替え手段を制御することにより、対応したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を参照にして詳細に説明していく。
【００１７】
図１、２は本発明に係わる第一の実施形態の説明図であり、図１は立位スタンド１２０に取り付けられたＸ線撮影装置１００の内部構造を表している。前述の図５において説明したように、カバー１０２とフレーム１０３から構成される筐体内部に、平面検出器１０４が保持板１０５上に保持され、熱源である半導体素子１１０からの熱は、熱伝導性弾性部材１１１、放熱部材１１２を通して撮影装置１００裏面のフレーム１０３に導かれている。図５と異なるのは、前述の放熱経路（以後、第１の放熱経路）とは別の放熱経路（以後、第２の放熱経路）を有する点と、第２の放熱経路への熱の流入を切り替える放熱経路切り替え手段とを有する点である。
【００１８】
第２の放熱経路は、例えば、カバー１０２内壁に第２の放熱部材１１５を取り付けて構成することができる。第２の放熱部材１１５の入熱側となる１１５ａ部は、放熱部材１１２に近接しているが、図１の状態では、放熱部材１１５との間に隙間Ｌを確保し接触していない。また、放熱経路切り替え手段は、例えば、カバー１０２において第２の放熱部材１１５の入熱側１１５ａ上方に、内側にネジが切られたボス１１６を設け、そこにネジ軸１１７をネジ込むことで構成することができる。
【００１９】
立位設置時には、前述のような放熱部材１１２と第２の放熱部材１１５との間に隙間Ｌを確保した位置関係により、内部の発熱は第１の放熱経路のみを通り、撮影装置１００裏面のフレーム１０３へと流れていく。フレーム１０３へ流れた熱は、外壁から自然対流Ｆ１、輻射Ｒ１、スタンド１２０への熱伝導Ｃ１の形を取り放熱されていく。一方、被検者の接触部であるカバー１０２の温度上昇は、第２の放熱部材１１５が接触していない為、伝導による熱が流れ込まず、押さえられる。
【００２０】
図２は、撮影部１００をテーブル等へ取り付けた臥位設置の状態を表している。設置時に放熱経路切り替え手段であるネジ軸１１７を締め込みＡ方向に移動させる。これにより第２の放熱部材１１５の入熱側１１５ａが、放熱部材１１２に接触する。第２の放熱部材１１５としては、ネジ軸１１６の押し付けによる変位量Ｌを吸収できる弾性を有すると共に、銅等の熱伝導性に優れた金属材料が適している。接触することにより、半導体素子１０４からの熱は、放熱部材１１４、第２の放熱部材１１５を通してカバー１０２にも伝導されるようになる。カバー１０２に伝わる熱は、カバー１０２外壁から、自然対流、輻射により放熱されていく。これによりフレーム１０３底面からの放熱量の減少を補い、設置されるテーブルの構造上、撮像部の底面が塞がれてしまう場合も、放熱が可能となる。
【００２１】
なお、図１、２では、ネジ軸１１６が第２の放熱部材１１５を押すことにより、放熱経路を切り替えるように構成したが、ビスで引き寄せて接触、非接触を切り替える等、任意に放熱経路を変更できる手段を有すれば、同様の効果が得られる。
【００２２】
図３は、第二の実施形態の説明図である。第一の実施形態は、立位スタンド、ブッキーテーブル等への設置のような設置後に撮影装置の姿勢が変更されない条件には適している。しかし、図６で説明したようなユニバーサル撮影台等への設置のような設置後に撮影装置の姿勢が変更される条件下では、姿勢変更の度に手動で放熱経路を切り替える必要があり作業が煩雑になる。そこで、第二の実施形態は、撮影装置の姿勢変更に応じて自動的に放熱経路が変更されるように構成したものである。
【００２３】
図３において、第２の放熱部材１３１は、第一の実施形態と同様に放熱側１３１ｂがカバー１００の内壁に固定され、入力側１３１ａが放熱部材１１２に接触、非接触と切り替わるように構成されている。但し、第一の実施形態と反対に初期位置では第２の放熱部材１３１の弾性により放熱部材１１２に接触するように設けておく。また、入力側１３１ａ上部に鉄片１３２が固着されている。鉄片１３２上部には、電磁石１３３が配置され、通電状態により鉄片１３２の吸引、離脱を行う。これにより放熱部材１３１の入力側１３１ａの放熱部材１１２への接触、非接触が操作できる。図３では、立位姿勢時（ａ）では電磁石１３３に通電→非接触、臥位姿勢時（ｂ）では非通電→接触となるように構成してある。この電磁石の切り替えは、姿勢検出手段１３４からの姿勢検出結果より判断される。姿勢検出手段１３４は、例えば、図４で示すような、すり鉢状の容器１３５の中にボール１３６が入れてあり、矢印Ｂ方向にすり鉢の角度以上に傾斜が加わると、ボール１３６が接点１３７に接触してＯＮとなるような傾きセンサから構成することができる。このような傾きセンサを撮影装置内に立位姿勢と臥位姿勢とで出力信号が切り替わるように設けておけば、撮影装置の姿勢に連動して、放熱経路の切り替えを自動に行うことが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係わるＸ線撮影装置は、立位、臥位の設置形態に応じて、効率良く放熱できると共に、被検者への接触温度への規制も満足することができるようにしたものである。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れ、より高いＳ／Ｎ比の信号を得ることが出来る。また半導体素子の発熱を起因とする平面検出器の温度上昇を未然に防ぎ、正確な撮影情報を得ることができる。
また、ユニバーサル撮影台のような常に撮影装置の姿勢が変更される設置形態に対しても、同様の効果が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１の実施形態
【図２】本発明に係わる第１の実施形態
【図３】本発明に係わる第２の実施形態
【図４】本発明に係わる第２の実施形態
【図５】従来例の説明図
【図６】従来例の説明図
【図７】従来例の説明図
【図８】従来例の説明図
【符号の説明】
１００Ｘ線撮影装置
１０２カバー
１０３フレーム
１０４Ｘ線平面検出器
１１０半導体素子
１１２放熱部材
１１５第２の放熱部材
１１６ボス
１１７ネジ軸
１２０立位スタンド
１２１ユニバーサル撮影台
１３３電磁石
１３４姿勢検出手段

Claims

Ｘ線平面検出器と前記Ｘ線平面検出器を駆動する又は前記Ｘ線平面検出器からの信号を処理する電気部品とを内部に有したＸ線撮影装置において、
前記電気部品からの発熱を前記Ｘ線撮影装置の外装の一部まで導く第１の放熱経路と、前記電気部品からの発熱を前記部位とは異なる位置の外装まで導く第２の放熱経路と、前記第１の放熱経路と前記第２の放熱経路への熱の流れを選択的に切り替える放熱経路切り替え手段を有したことを特徴とするＸ線撮影装置。
Ｘ線平面検出器と前記Ｘ線平面検出器を駆動する又は前記Ｘ線平面検出器からの信号を処理する電気部品とを内部に有したＸ線撮影装置において、
前記電気部品からの発熱を前記Ｘ線撮影装置の外装の一部まで導く第１の放熱経路と、前記電気部品からの発熱を前記部位とは異なる位置の外装まで導く第２の放熱経路と、前記第１の放熱経路と前記第２の放熱経路への熱の流れを選択的に切り替える放熱経路切り替え手段と、前記Ｘ線撮影装置の姿勢を検出する姿勢検出手段とを有し、前記姿勢検出手段の検出結果に応じて、前記放熱経路切り替え手段を制御するように構成したことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記請求項１、２において、第１の放熱経路は、前記電気部品から前記Ｘ線撮影装置外装のＸ線入射面に対する裏面まで形成され、第２の放熱経路は、前記電気部品から前記Ｘ線撮影装置外装のＸ線入射面及び側面まで形成されていることを特徴とする請求項１、２記載のＸ線撮影装置。
前記請求項１、２における放熱経路切り替え手段により、前記Ｘ線撮影装置が鉛直状態で使用される時は、請求項３で述べた第１の放熱経路のみを使用し、前記Ｘ線撮影装置が水平状態で使用される時は、請求項３で述べた第２の放熱経路も同時に使用するように切り替えることを特徴とする請求項１、２記載のＸ線撮影装置。