JP2005181922A - Ｘ線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多くの放熱が必要とされる状況が生じた場合、筐体のサイズにより放熱能力に限界が生じる為、対応が困難であった。
【解決手段】 被検者を透過したＸ線をＸ線平面検出器で検出するＸ線画像撮影装置において、前記Ｘ線平面検出器を内包する筐体と、筐体内部の温度上昇を抑制する冷却ユニットとを有し、前記冷却ユニットは前記筐体外装に対して着脱可能に構成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

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線画像撮影装置に関するものである。

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。そして技術の進歩により、デジタルＸ線撮影装置は、従来のアナログカセッテのサイズまで小型化され、いわゆる、電子カセッテと呼ばれる携帯型デジタルＸ線撮影装置が開発されている。電子カセッテは、ポータブル撮影に使用されてきた従来のアナログカセッテと同様に可搬性に優れ、放射線撮影室、更に、病棟において携帯することにより汎用的に使用できる利点を有している。

一方、これらのデジタルＸ線撮影装置では、一般に撮影に際して多くの電力を消費し、これに伴い撮影装置内部に実装された電子部品からの発熱が生じる。そして、この電子部品での発熱を放熱する手段が必要とされている。電子カセッテにおいては、これまでカセッテとしての取り扱い上、サイズ、質量等の制約により、内部に特別な放熱機構を設けることが難しく、放熱は主に筐体からの自然対流、輻射の形態で行われていた。

デジタルＸ線撮影装置における放熱の必要性は、発熱する電気部品の正常動作、耐久性を保証する為に、また、撮影装置内部の温度上昇に起因する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。更に、考慮する点として、装置外装の温度上昇がある。これは、本発明が関与する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 ＪＩＳ Ｔ０６０１−１中に記載）があり、これを遵守しなければならない。

従って、内部に特別な放熱機構を持たない電子カセッテにおいては、温度上昇を防ぐ為に、撮影頻度を制限する必要があった。そして、この結果として、撮影頻度の高い使用環境下では、電子カセッテとは別の撮影装置を使用する必要が生じ、本来、電子カセッテの持つ、優れた汎用性を十分に活かすことができなかった。

これに対して、筐体内に第２のユニットとして、取り出し可能に放熱手段を内蔵するＸ線撮影装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−３１１５２６号公報（第５図）

しかし、前記従来例のような構成を有したＸ線撮影装置では、次のような問題が生じていた。

前記従来例では、筐体内部に放熱部材を取り付ける為、放熱手段を必要としない撮影の場合でも筐体のサイズは変化せず、放熱手段を収納する容積分、筐体を大きくしておく必要があった。反対に、より多くの放熱が必要とされる状況が生じた場合、筐体のサイズにより放熱能力に限界が生じる為、対応が困難であった。

また、放熱能力が高い冷媒等を用いた強制冷却を利用する場合、筐体外から冷媒を入れ替える、更に、冷媒を冷却する部位が必要であり、密閉された筐体内部では、実装することが不可能であった。

本発明の目的は、上述の問題点を解消すべく、携帯型デジタルＸ線撮影装置において、可搬性に優れた特性を維持したまま、撮影頻度の高い撮影に対応すべく、状況に応じて効率良く放熱できるＸ線撮影装置を提供するものである。

上記目的を達成する為の請求項１に係わる本発明は、被検者を透過したＸ線をＸ線平面検出器で検出するＸ線画像撮影装置において、前記Ｘ線平面検出器を内包する筐体と、筐体内部の温度上昇を抑制する冷却ユニットとを有し、前記冷却ユニットは前記筐体外装に対して着脱可能に構成することを特徴とするＸ線画像撮影装置である。

請求項２に係わる発明は、前記冷却ユニットにおいて、形体が異なる複数の冷却ユニットから選択的に使用可能とすることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置である。

請求項３に係わる発明は、前記冷却ユニットにおいて、放熱能力が異なる複数の冷却ユニットから選択的に使用可能とすることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置である。

請求項４に係わる発明は、前記冷却ユニットにおいて、付加機能が異なる複数の冷却ユニットから選択的に使用可能とすることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置である。

請求項５に係わる発明は、前記付加機能において、筐体の剛性向上機能、防水機能、防塵機能の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項４記載のＸ線画像撮影装置である。

以上説明したように本発明に係わるＸ線撮影装置は、使用状況に応じて選択的に付加機能を加えることにより、携帯型デジタルＸ線撮影装置を、使用頻度が高く発熱量が大きな条件下での撮影、病棟等でのポータブル撮影、手術室や屋外等での防水、防塵を必要とする条件下での撮影等、様々な状況下での撮影を可能とすることができる。これにより、携帯型デジタルＸ線撮影装置が有する優れた汎用性を十分に発揮することが可能となる。

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。

図１〜５は本発明に係わる第１の実施形態の説明図である。第１の実施形態のＸ線画像撮影装置は、図１に記載の線Ａ−Ａで、上部のカセッテ型撮像ユニット１００と下部の付加機能ユニット１２０に大別され、両ユニットは、線Ａ−Ａ部で分離可能となっている。

カセッテ型撮像ユニット１００は、放射線を電気信号に変換するＸ線平面検出器、Ｘ線平面検出器を駆動し信号を取り出す電気部品、Ｘ線平面検出器及び電気部品を保持する機械部品等のＸ線画像データを取得する工程に必要な部品が内蔵されており、下部の付加機能ユニット１２０から分離し、カセッテ型撮像ユニット１００単体でＸ線撮影が可能なように構成される。

まず、図１を用いて、カセッテ型撮像ユニット１００の内部構成例について説明する。

カセッテ型撮像ユニット１００の外装筐体であるカセッテ本体筐体１０２内部には、放射線を電気信号に変換するＸ線平面検出器１０４が高い剛性を有した保持板１０５の上面に、Ｘ線平面検出器１０４を駆動し信号を取り出す電気基板１１０が保持板１０５の下面に取り付けられ、保持板１０５は、複数箇所設けられた支柱１１２を介してカセッテ本体筐体１０２内壁に固定されている。カセッテ本体筐体１０２には、外部ケーブル１１３が接続され、電源の供給、制御信号や取得データの通信が行われる。カセッテ型撮像ユニット１００内部において特に発熱量が大きい電気部品は、Ｘ線平面検出器１０４と電気基板１１０を結ぶフレキシブルプリント回路基板１１４（通称、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｐａｃｋａｇｅ））上に位置する半導体素子１０６と、電気基板１１０上に配置されたアンプやＡ／Ｄ変換ＩＣ等の電気素子１０７である。これら電気素子１０６、１０７からの熱は、熱伝導性部材１０８、１０９を通してカセッテ本体筐体１０２の側面部と裏面部に導かれる。カセッテ本体筐体１０２は、アルミニウム、マグネシウム合金等の軽量で熱伝導性の優れた材料からなり、半導体素子１０６、１０７からの発熱は、カセッテ型撮像ユニット１００単体の状態では、最終的にカセッテ本体筐体１０２の外表面から自然対流、輻射の形態で放熱される。カセッテ型撮像ユニット１００は、内部に流体等を循環させる強制冷却等の放熱手段を備えず、撮影に必要な最小限の構成とすることにより、カセッテ型撮像ユニット１００を薄型、軽量に実装することが可能となっている。

薄型、軽量であるカセッテ型撮像ユニット１００は、携帯して病棟等で撮影を行うポータブル撮影を可能とする。ポータブル撮影の場合、Ｘ線発生装置や撮影装置の搬送、これら装置の設置等に時間を要する為、撮影装置を駆動している時間自体は比較的短い。従って、撮影に伴い生じる平均発熱量は小さく、カセッテ本体筐体１０２表面からの放熱のみで温度上昇を抑えることが可能である。

一方、一般Ｘ線室で使用する場合は、撮影頻度は一般的に高く、発熱量は大きくなる。特別な放熱手段を有さないカセッテ型撮像ユニット１００単体では、放熱量に対し発熱量が超過し各部の温度上昇が生じる場合がある。この様な使用状況の変化に対して、本発明は、付加機能ユニット１２０を装着し対応する。

装着の要否は、使用状況に応じて、技師が判断しても良いが、本撮影システムからの指示に従い装着しても良い。指示手段は、例えば、次のように構成される。電気基板１１０上には、温度検出素子１１１が実装されており、内部温度が計測される。温度検出素子１１１の出力値と、撮像ユニットの温度管理が必要な部位の温度との相関関係を予め求め、温度管理が必要な部位の温度が規定値となる状態での温度検出素子１１１の出力値を閾値として設定しておく。そして、温度上昇により、温度検出素子１１１の出力値が閾値を超える恐れが生じた場合、撮影システム内の表示部に付加機能ユニットの使用を促す表示を行い、技師に通知する。技師はこれに応じて、付加機能ユニット１２０を装着する。

付加機能ユニット１２０は、第１の実施形態では、図１に示すように、カセッテ型撮像ユニット１００のＸ線入射反対面、即ち、カセッテ本体筐体１０２下面に着脱可能に取り付けられる。着脱手段は、例えば、カセッテ本体筐体１０２外周に溝部を設け、付加機能ユニット１２０のロック爪１２１が噛み込み固定し、取り外しは、ロック爪１２１の解除側を押し、溝部からロック爪１２１を外す構造を取ることができる。

付加機能ユニット１２０の実施形態として、図２に、第１の冷却ユニット１３０を示す。第１の冷却ユニット１３０は、第１の冷却ユニット筐体１３２内部に、熱交換部であるフィン部１３３と筐体内部空気を換気させる冷却ファン１３４が取り付けられ、冷却ファン１３４に対向する位置に開口部１３５を有している。そして、冷却ファン１３４の駆動により、開口部１３５より外気を吸い込み、フィン部１３３でフィン表面と冷却媒体である空気との強制対流熱伝達を行わせる。カセッテ本体筐体１０２と第１の冷却ユニット筐体１３２との接触面には、第１の接続部１３６を有し、ロック時にカセッテ本体筐体１０２に設けられている第２の接続部１１３に接続する。第２の接続部１１３は、カセッテ型撮像ユニット１００内部で電気基板１１０と接続され、カセッテ型撮像ユニット１００より付加機能ユニット１２０に駆動用電源が供給される。

上記構成において、電子素子からの発熱は、カセッテ本体筐体１０２内部から熱伝導の形態で、第１の冷却ユニット筐体１２２へ、そして内部のフィン部１３３に伝わる。そして、温度上昇により温度検出素子１１１の値が一定値を超えた場合、冷却ファン１３４を駆動し、第１の冷却ユニット筐体１３２の内部空気を強制的に交換する。これにより、放熱の形態は、自然対流から強制対流へ移行して、放熱量は増大する。温度検出素子１１１での検出結果に応じて、冷却ファン１３４の動作を制御することにより、冷却が不要な時の動作を停止させ、作動音を抑制することができる。

付加機能ユニット１１０は着脱可能であり、使用状況に応じて第１の冷却ユニット１３０は、他の機能ユニットに交換される。

図３は、第１の冷却ユニット１３０の代替に、第２の冷却ユニット１４０を取り付けた図である。第２の冷却ユニット１４０は、大熱容量を有したプレート１４１から構成される。第１の冷却ユニット１３０は強制空冷を採用することにより放熱能力は高いが、実装にスペースが必要であり撮像装置全体の厚みが増してしまう。そこで、一般撮影室等の撮像装置を固定した状態で、頻繁に撮影を行う状況に適している。一方、第２の冷却ユニット１４０は、カセッテ型撮像ユニット１００の熱を、大熱容量を有したプレートに伝えることにより、温度上昇の速度を遅らせる。これにより、短時間に集中して使用する一方、使用しない時間が入るような撮影形態に対し、薄型を維持したまま温度上昇を抑えることができる。撮像装置全体の厚みは、微増で対応できるので、ポータブル撮影において、一時的に使用頻度を高めることが可能である。

図４に、第２の冷却ユニットの応用形態として、前記プレートの位置を変更する手段を設けた第三の冷却ユニット１５０を示す。ポータブル撮影において、ベッドに横たわる被検者の下に撮像装置を差し込み撮影する場合、撮像装置がマット等に覆われ、自然冷却、輻射、更に、下面からの熱伝導で熱が十分に逃げることができない状態が生じ得る。そこで、第三の冷却ユニット１５０は、熱容量を増やすと共に、この様な状況下において、プレートの位置を変化させることにより放熱効果を維持するものである。

図４において、固定側である第１のプレート１５１は、カセッテ型撮像ユニット１００の下面に着脱可能に固定され、可動側である第２のプレート１５２は、第１のプレート１５１の一端に設けられたヒンジ部１５３を支点に、回転可能に取り付けられている。そして、第２のプレート１５２は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、カセッテ型撮像ユニット１００に対して、位置が変更される。図５（Ａ）は、第２の冷却ユニット１４０と同様の形態であり、通常の使用、及び、搬送時に適用される。そして、被検者Ｐの下で放熱が十分に行えない状況下では、図５（Ｂ）のように形態を変更する。即ち、第２のプレート１５２を、ヒンジ部１５３を支点として回転させ、被検者Ｐの横に第２のプレート１５２を露出させる。これにより第２のプレート１５２の放熱面を開放し、放熱量を維持する。

図６は、本発明の第２の実施形態の説明図である。第１の実施形態の付加機能は、放熱を目的としたものであったが、第２の実施形態は、放熱機能と共に防水、防塵機能及び衝撃吸収機能を付加したものである。第２の実施形態も、カセッテ型撮像ユニット１００と第２の付加機能ユニット２００から構成されるが、第２の付加機能ユニット２００は、カセッテ型撮像ユニット１００及び接続するケーブル１１３を包含するように構成する。

第２の付加機能ユニット２００は、大別して、カセッテ型撮像ユニット１００を密閉する密閉筐体２０１、カセッテ型撮像ユニット１００に接続されるケーブル１１３を密閉保護する保護ダクト２０２、流体の強制循環を行う流体循環機２０３から構成される。密閉筐体２０１は、質量比強度が高く密閉構造が取り易い樹脂等の部材から構成され、カセッテ型撮像ユニット１００の着脱時に分割する上下分割位置周囲に、防水部材２０４を配置することによって、防水、防塵性を向上することができる。また、衝撃、変形による力がカセッテ型撮像ユニット１００に加わらないように、筐体２０１の内壁に対してある程度の空間を設けてカセッテ型撮像ユニット１００が配置されている。例えば、図６のように、弾性部材２０５をカセッテ型撮像ユニット１００の周辺に設け、保持することにより、衝撃を吸収する構造とすることができる。

カセッテ型撮像ユニット１００に接続されるケーブル１１３には、撮影時の取り扱いにおいて、引っ張り、引っ掛け等の不用意の外力が加わる危険性がある。この様な外力によるケーブルの破断を防止する為、保護ダクト２０２に通される。保護ダクト２０２は、フランジ２０６を用いて、付加機能ユニット筐体２０１に密に接続することにより、付加機能ユニット２００の防水性、強度性の保証範囲をケーブル部まで延長することができる。保護ダクト２０２の他端は、流体循環機２０３に接続される。

カセッテ型撮像ユニット１００からの熱は、カセッテ本体筐体１０２外表面から熱伝達により周囲の空気に伝わる。しかし、密閉性を強化した筐体２０２により閉ざされた空間では、周囲の温度上昇を招き、カセッテ本体筐体１０２外表面との温度差の減少により放熱量が減少し、徐々にカセッテ型撮像ユニット１００内部の温度上昇が生じてしまう。そこで、流体循環機２０３により、ダクト２０２を通じて、密閉空間の空気を強制的に循環させて、カセッテ本体筐体１０２外表面からの放熱を持続させる。

付加機能ユニット筐体２０１と保護ダクト２０２の内部は、吸気空気と排気空気とが混合しないように分割されている。図７は、図６におけるＢ−Ｂ位置での断面図を表し、吸気空気と排気空気との分割は、例えば、前述の弾性部材２０５を遮蔽部材として利用して、カセッテ型撮像ユニット１００の上面と下面に空間を設ける。図６のＣ部には、遮蔽部材を設けないことにより、ダクト２０２から吸気された空気は、カセッテ型撮像ユニット１００の下面から上面へ抜け、ダクト２０２へ排気されていく。流体循環機２０３には、給排気の流れを生じさせるファン２０７が設けられている。

第２の実施形態は、カセッテ型撮像ユニット１００及び、ケーブル１１３を水、埃に対して耐性を高めた防水、防塵構造とすることが可能である。これにより、手術室等での使用により付着する汚れに対し、筐体の清掃、滅菌が容易に行える。また、災害時等の屋外での厳しい環境下での使用にも耐え得る構造を取る事ができる。また、断線等の故障が生じ易いケーブル部をダクトにより保護することにより、常に正常な動作を保障することができる。

なお、前記実施形態は、冷却流体として空気を使用する例を示したが、更に多くの放熱を必要とする場合、オイル、冷却水等の冷媒を撮影装置内に循環させることも可能である。

本発明に係わる第１の実施形態の説明図であり、付加機能ユニットを装着した構成図 本発明に係わる第１の実施形態の説明図であり、付加機能ユニットの実施例である第１の冷却ユニットを装着した構成図 本発明に係わる第１の実施形態の説明図であり、付加機能ユニットの実施例である第２の冷却ユニットを装着した構成図 本発明に係わる第１の実施形態の説明図であり、付加機能ユニットの実施例である第３の冷却ユニットを装着した構成図 本発明に係わる第１の実施形態の説明図であり、第３の冷却ユニットの使用説明図である 本発明に係わる第２の実施形態の説明図であり、第２の付加機能ユニットを装着した構成図 本発明に係わる第２の実施形態の説明図であり、図６におけるＢ−Ｂ断面図である

符号の説明

１００ カセッテ型撮像ユニット
１０２ カセッテ本体筐体
１０４ Ｘ線平面検出器
１０５ 保持部材
１１０ 電気基板
１２０ 付加機能ユニット
１３０ 第１の冷却ユニット
１３２ 第１の冷却ユニット筐体
１３３ フィン部
１３４ 冷却ファン
１４０ 第２の冷却ユニット
１４１ プレート
１５０ 第３の冷却ユニット
２００ 第２の付加機能ユニット
２０１ 密閉筐体
２０２ 保護ダクト
２０３ 流体循環機

Claims (5)

1. 被検者を透過したＸ線をＸ線平面検出器で検出するＸ線画像撮影装置において、
   前記Ｘ線平面検出器を内包する筐体と、筐体内部の温度上昇を抑制する冷却ユニットとを有し、前記冷却ユニットは前記筐体外装に対して着脱可能に構成することを特徴とするＸ線画像撮影装置。
2. 前記請求項１に記載の冷却ユニットは、形体が異なる複数の冷却ユニットから選択的に使用可能とすることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置。
3. 前記請求項１に記載の冷却ユニットは、放熱能力が異なる複数の冷却ユニットから選択的に使用可能とすることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置。
4. 前記請求項１に記載の冷却ユニットは、付加機能が異なる複数の冷却ユニットから選択的に使用可能とすることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像撮影装置。
5. 前記請求項４に記載の付加機能は、筐体の剛性向上機能、防水機能、防塵機能の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項４記載のＸ線画像撮影装置。

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