JP2007222604A - 放射線撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ひとつの平面検出器により様々な撮影形態に対応可能な放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】 入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器と、平面検出器を保持する保持部と、保持部と平面検出器の着脱を可能とする接続機構と、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、平面検出器は、保持部から外された状態で平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数が、保持部にて保持された状態で平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数よりも少なくなるように制御される。
【選択図】 図６
【解決手段】 入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器と、平面検出器を保持する保持部と、保持部と平面検出器の着脱を可能とする接続機構と、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、平面検出器は、保持部から外された状態で平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数が、保持部にて保持された状態で平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数よりも少なくなるように制御される。
【選択図】 図６
Description
本発明は、例えば医療用の診断等に用いて好適な放射線撮像装置に関し、特に検出器として半導体素子を用いて構成された平面検出器を含む放射線撮像装置に関する。なお、本発明においては、放射線には放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含まれるものとする。
従来、透視撮影などに用いられる医療診断用の放射線撮像装置において、放射線画像撮影用の検出器としてイメージインテンシファイヤ（以下Ｉ．Ｉ．と略記する）が用いられていた。このＩ．Ｉ．を用いた放射線撮像装置では、被検体を透過した透過放射線に基づく放射線画像情報を光学情報に変換し、この光学情報を輝度倍増及び集光してＴＶカメラで取り込むことにより、透視撮影を行っている。
近年、薄膜半導体技術の進歩により、放射線画像撮影用の検出器として特許文献１に記載されているような平面検出器が実用化されている。この平面検出器は、ガラス等の絶縁性基板上に、薄膜半導体からなる画素がアレイ状に複数配置された変換部を有し、この変換部により放射線画像情報を電気信号に変換して画像情報を取得するものである。画素には、放射線を電荷に変換する変換素子と変換された電荷を転送するためのスイッチ素子を有している。この変換素子には、放射線を光に変換するシンチレータと、変換された光を電荷に変換する光電変換素子によって構成される間接変換方式のものや、放射線を直接電荷に変換する半導体材料を用いた直接変換方式のものが知られている。また、スイッチ素子としては、薄膜半導体によって構成された薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと略記する）や薄膜ダイオードなどを用いるものが知られている。このような薄膜半導体からなる画素を、非晶質半導体や多結晶半導体などの非単結晶半導体を用いることにより、従来のＩ．Ｉ．より撮影面積が大きくかつ軽量な検出器を実現することが可能となった。図７に、平面検出器の等価回路を例示する。
このような平面検出器は、これまでフィルムを用いて行われていたレントゲン撮影などの静止画撮影用の検出器として利用されてきた。そして現在では、透視撮影などの動画撮影用の検出器として利用することが検討されている。特許文献２には、検出器として平面検出器を用いた放射線撮影装置が開示されている。この放射線撮影装置は、検出器として従来のＩ．Ｉ．を用いた検出器に比べて軽量で可搬性に優れた平面検出器を用いているために、平面検出器を装置から着脱可能な構成としている。また、視野サイズ（撮影面積）の異なる平面検出器を複数準備し、要求される視野サイズに適した平面検出器を用いることにより、１台の装置で複数の視野サイズに対応可能な装置を提供している。
このような平面検出器を用いた放射線撮像装置を図８に例示する。図８（Ａ）は、診察室の天井などに固定して用いられる据置型の放射線撮像装置の概念図、図８（Ｂ）は、移動可能である移動型の放射線撮像装置の概念図である。図８において、８０１はＸ線などの放射線を発生する放射線発生部、８０２は平面検出器、８０３は放射線発生部８０１及び平面検出器８０２を保持するＣ型アームと称される保持部である。８０４は平面検出器８０２で得られた放射線画像情報の表示が可能な表示部、８０５は被検体を載せるための寝台である。また、８０６は放射線発生部８０１、平面検出器８０２、保持部８０３、及び又は表示部８０４を移動可能とし、それらを制御可能な構成を有する台車、８０７は、放射線発生部８０１、平面検出器、及び保持部８０３を取り付けるための取付部である。
特開平０９−２８８１８４号公報
特開平１１−００９５７９号公報
先に説明したように、平面検出器を用いた放射線撮像装置は、従来のＩ．Ｉ．を用いた放射線撮像装置に比べて優れた点を有しているが、現状医療現場のニーズに十分答えられているとは言い難い。医療現場では、レントゲン撮影などの静止画を取得する一般撮影と、透視診断をするために動画像を取得する透視撮影が行われている。一般撮影では１枚の画像を取得することが目的であるため、多量の放射線を用いた撮影が可能である。一方透視撮影においては、複数枚の画像を取得する必要があるため、１枚あたりの画像を取得するための放射線は一般撮影に比べて極めて少量にする必要がある。そのため、少量の放射線より得られる放射線画像情報を一般撮影と同程度の画像信号にするためには、異なる動作制御を行う必要がある。また、頭部や胸部など、撮影部位によって必要とされる撮影面積や放射線量が異なる。そのため、撮影部位によっても異なる動作制御を行う必要がある。特許文献２では、撮影部位に応じて複数の平面検出器を準備し、それらを着脱交換可能とする放射線撮像装置が開示されている。しかしながらそれぞれの撮影に応じて複数の平面検出器を準備することは、放射線撮像装置のコストの増大を招き、医療機関への費用負担の増大を招くこととなる。また、それぞれの平面検出器に適した動作制御を行う必要があるため、放射線撮像装置の動作制御が煩雑となる可能性がある。
本発明の放射線撮像装置は、入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器と、該平面検出器を保持する保持部と、前記保持部と前記平面検出器の着脱を可能とする接続機構と、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、前記接続機構は、前記平面検出器と前記保持部との機械的な接続を行う機械的接続部と、前記平面検出器と前記保持部との熱の伝達を行う熱伝達部を有することを特徴とするものである。
また、本発明の放射線撮像装置は、入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器と、該平面検出器を保持する保持部と、前記保持部と前記平面検出器の着脱を可能とする接続機構と、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、前記平面検出器は、前記保持部から外された状態で前記平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数が、前記保持部にて保持された状態で平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数よりも少なくなるように制御されることを特徴とするものである。
また、本発明の放射線撮像装置は、入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器を保持する保持部と、前記保持部と前記平面検出器の着脱を可能とする接続機構と、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、前記接続機構は、前記平面検出器と前記保持部との機械的な接続を行う機械的接続部と、前記平面検出器と前記保持部との熱の伝達を行う熱伝達部を有することを特徴とするものである。
本願発明により、平面検出器を保持部から取り外した状態での一般撮影や短時間の透視撮影が可能となり、平面検出器の特徴である可搬性を維持しつつ、様々な撮影形態に対応可能な放射線撮像装置を提供することが可能となる。また、ひとつの平面検出器により様々な撮影形態に対応可能であるため、放射線撮像装置のコストの増大を抑制することが可能となり、医療機関の費用負担を抑制することが可能となる。
以下に、図面を用いて本発明を実施するための好適な形態を説明する。本発明の放射線撮像装置に用いられる平面検出器は、従来のものと同様の等価回路で表すことが可能であるため、図７を用いて説明する。
図７において、７０１は変換部、７０２は放射線を電荷に変換する変換素子、７０３は変換素子７０２で変換された電荷を転送するためのスイッチ素子である。変換素子７０２は、放射線を光に変換するシンチレータと、変換された光を電荷に変換する光電変換素子によって構成される間接変換方式のものや、放射線を直接電荷に変換する半導体材料を用いた直接変換方式のものが好適に用いられる。また、スイッチ素子７０３は、薄膜半導体によって構成されたＴＦＴや薄膜ダイオードなどが好適に用いられる。図７においては、変換素子７０２としてシンチレータ（不図示）とＭＩＳ型光電変換素子が、スイッチ素子７０３としてはＴＦＴが用いられている。本発明はＭＩＳ型光電変換素子に限定されるものではなく、例えばＰＩＮフォトダイオードなどの他の光電変換素子も適用可能である。変換素子７０２はＳ１１〜Ｓ３３まで複数配置され、またスイッチ素子７０３もＴ１１〜Ｔ３３まで複数配置され、一対の変換素子７０２とスイッチ素子７０３、例えばＳ１１とＴ１１によって１画素が構成される。そのような画素がアレイ状に複数配置されて変換部７０１を構成する。行方向の複数のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３の制御電極には駆動配線Ｖｇ１が、スイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３の制御電極には駆動配線Ｖｇ２が、スイッチ素子Ｔ３１〜Ｔ３３の制御電極には駆動配線Ｖｇ３がそれぞれ共通に接続される。それら駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３には、画素のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３を駆動制御するための駆動回路７０５が接続され、駆動回路７０５からの駆動信号が駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３にそれぞれ与えられることにより、行単位の駆動制御を可能としている。また、列方向の複数のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３１のソース電極及びドレイン電極の一方には信号配線Ｓｉｇ１が共通に接続される。同様に、スイッチ素子Ｔ１２〜Ｔ３２のソース電極及びドレイン電極の一方には信号配線Ｓｉｇ２が、スイッチ素子Ｔ１３〜Ｔ３３のソース電極及びドレイン電極の一方には信号配線Ｓｉｇ３が共通に接続される。信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、変換素子７０２で変換されスイッチ素子で転送された電荷に基づくアナログ電気信号を読み出すための信号処理回路７０６に接続される。信号処理回路７０６は、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３にそれぞれに応じて設けられた増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３からなる増幅部７０７を有する。そしてＡＭＰ１〜ＡＭＰ３それぞれの出力を一時的に保持するサンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨ３からなるサンプルホールド部７０８を有する。信号処理回路７０６は更に、サンプルホールド部７０８（ＳＨ１〜ＳＨ３）からの並列信号を直列信号に変換するマルチプレクサ７０９を有する。また、７１０は信号処理回路７０６の後段に設けられた増幅器、７１１は信号処理回路７０６によってアナログ電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。また、７１２は信号処理回路７０６に基準電位を与えるための基準電源部、７０４は変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３の一方の電極に共通に接続されるバイアス配線Ｖｓにバイアスを与えるための電源部である。変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３の他方の電極は、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３のソース電極及びドレイン電極の他方にそれぞれ接続される。
次に、図７を用いて平面検出器の動作を説明する。まず、基準電源部７１２より信号配線に基準電位を与えて信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３をリセットし、また電源部７０４から各変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３を変換動作が可能な状態にするためのバイアスを与える。次にスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ３３が非導通状態で、変換部７０１に放射線が入射され、変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３で放射線に応じた電荷に変換される。変換された電荷を変換部７０１から行ごとに読み出すために以下に説明する駆動動作を行う。まず、駆動回路７０５は１行目の駆動配線Ｖｇ１に対して駆動信号を与えて、１行目の駆動配線Ｖｇ１に接続されているスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３を導通状態にする。導通状態となったＴ１１〜Ｔ１３は、変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３で変換された電荷を信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３にそれぞれ転送する。転送された電荷はそれぞれ信号処理回路７０６に並列的に伝送され、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３それぞれに接続された増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３で増幅され、アナログ電気信号として並列的に出力される。出力されたアナログ電気信号は、増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３の後段に設けられたサンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨ３にそれぞれ並列的に記憶される。そして、サンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨ３からの並列的なアナログ電気信号はマルチプレクサ７０９によって直列信号へと変換される。変換された直列信号は増幅器７１０を介してＡ／Ｄ変換器７１１に入力されてアナログデジタル変換され、１行分のデジタル信号として出力される。また、１行目のアナログ電気信号が増幅器ＡＭＰ１〜ＡＭＰ３からサンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨ３に出力、記憶されたら、次行の転送に備えて信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３をリセットし、１行目と同様に２行目の電荷を転送する。このような駆動動作を行うことにより、１行目の直列信号への変換及びアナログデジタル変換動作と、２行目の転送動作を同じ期間に行うことが可能となる。このような駆動動作を１行目から３行目まで行うことにより、１画像分の放射線画像即ち一般撮影画像が取得される。また、このような１画像分の駆動動作を繰り返し行うことにより、複数画像分の放射線画像が取得され、連続的に複数画像分の放射線画像を取得することにより透視画像が取得される。
このように、平面検出器を有する放射線撮像装置を用いることにより、医療現場では一般撮影や透視撮影など複数の撮影モードを１つの放射線撮像装置で行うことが要求されている。しかしながら、一般撮影と透視撮影では平面検出器の動作制御が異なる。透視撮影では複数枚の放射線画像を取得する必要があるため、１画像分の放射線画像を取得するために被検体に照射される放射線は一般撮影に比べて極めて少量にすることが求められる。透視撮影に用いられる放射線画像の数にもよるが、透視撮影において１画像分の取得するために被検体に照射される放射線は、一般撮影に比べて１〜３桁少ない線量で照射される。しかしながら、一般撮影と透視撮影で取得される１画像分の放射線画像は同程度のものが求められるため、特に平面検出器の信号処理回路に係る動作制御を変える必要がある。つまり、透視撮影においては、信号処理回路の増幅率を一般撮影時に比べて大きくする、または画素の感度を高くする必要がある。そのため、透視撮影においては、一般撮影に比べて信号処理回路及び平面検出器全体の消費電力が大きく、それに伴い信号処理回路及び平面検出器全体の発熱量が大きくなる。また、透視撮影は一般撮影に比べて動作時間も長く、それに伴い信号処理回路及び平面検出器全体の消費電力が大きくなり、発熱量も大きくなる。平面検出器に用いられる画素は、前述したように半導体素子を用いて構成されているため、温度の上昇により暗電流やリーク電流の増加が起こり、放射線画像にアーチファクトが発生する恐れがある。また、平面検出器の信号処理回路も半導体集積回路を用いて構成されるため、温度の上昇によりノイズの増加や特性の変動などが起こり、放射線画像にアーチファクトが発生する恐れがある。放射線画像が医療診断に用いられる場合にはこれらのアーチファクトが放射線画像の画質の低下につながる恐れがある。
このような平面検出器の温度の上昇を抑制するために、ヒートパイプなどを用いて液体により冷却する水冷式のものや、ファンなどを用いて空気により冷却する空冷式のものなどの冷却機構を平面検出器に設けることが検討される。しかしながら、平面検出器は持ち運び移動することが可能（以下、可搬性と記す）であることが求められており、上述のような冷却機構を設けると、平面検出器の重量が大きくなり可搬性が低下してしまう。また、平面検出器の重量が大きくなると、保持部であるＣ型アームとの着脱も困難となり、また保持部の機械的強度も大きくしなければならない。
そこで本願発明では、平面検出器と保持部が着脱可能な構成を有する放射線撮像装置において、以下に記載するように構成する。保持部から外された状態で平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数をｎ、保持部にて保持された状態で平面検出器が撮影可能な放射線画像の最大画像数をｍとすると、ｍ＞ｎであるように平面検出器が制御される。その平面検出器には発生した熱を外部に放出するための放熱部が設けてあり、平面検出器が保持部から外された状態で連続した撮影を行う場合には、撮影可能な放射線画像の最大画像数を制限する必要がある。これは、連続した撮影に伴う熱の発生による温度上昇を、放熱部で平面検出器が悪影響を受けない温度以下にとどめなければならないためである。つまり、保持部から外された状態での平面検出器による連続した撮影は、放熱部によって所定の温度以下に温度上昇が抑制可能な放射線画像の最大画像数以下に制御することが重要となる。ここで、アモルファスシリコンなどの薄膜半導体によって形成された画素を有する変換部７０１では、温度が上昇すると暗電流が増加してしまう。暗電流の増加によって画像信号に含まれるノイズ成分が増加するため、Ｓ／Ｎ比が低下してしまう。薄膜半導体からなる変換部７０１を５０℃以下に抑えられると、放射線撮像装置として求められるＳ／Ｎ比が確保される。そのため、保持部から平面検出器が外された状態で、変換部７０１の温度を５０℃以下に保つように最大画像数ｎを設定することが望ましい。また、信号処理回路並びにＡ／Ｄ変換器７１１では、温度の上昇に伴い消費電力やノイズが増加し、Ｓ／Ｎ比が低下してしまう。信号処理回路並びにＡ／Ｄ変換器７１１が正常に動作できる温度はおおよそ７０℃までである。故に、保持部から平面検出器が外された状態で、信号処理回路７０６並びにＡ／Ｄ変換器７１１の温度を７０℃以下に保つように最大画像数ｎを設定することが望ましい。また、連続した撮影とは、平面検出器の電源を落とさずに行われる撮影であり、電源を落とさずに行われる複数回の静止画撮影や、透視撮影などの動画撮影を含むものである。
一方、放射線撮像装置は冷却機構を平面検出器とは別に有しており、冷却機構は平面検出器が保持部に取り付けられた状態で保持部を介して平面検出器の冷却を行う。この冷却機構は、保持部内に設けられていてもよいし、他の台車や取付部に設けられていてもよい。また、保持部及び／または平面検出器には、平面検出器を機械的に接続する接続機構が設けられている。その接続機構には、平面検出器と機械的な接続を行う機械的接続部と、平面検出器と電気的な接続を行う電気的接続部と、平面検出器の放熱部と冷却機構とを熱的に接続して平面検出器で発生した熱を伝達する熱的接続部が設けられている。平面検出器の発熱を放熱部と熱的接続部を介して冷却機構によって冷却することにより、平面検出器が保持部に取り付けられた状態では、平面検出器が保持部から外された状態での撮影よりも多い放射線画像の撮影が可能となる。
これらにより、平面検出器を保持部から取り外した状態での一般撮影や短時間の透視撮影が可能となり、平面検出器の特徴である可搬性を維持しつつ、様々な撮影形態に対応可能な放射線撮像装置を提供することが可能となる。また、ひとつの平面検出器により様々な撮影形態に対応可能であるため、放射線撮像装置のコストの増大を抑制することが可能となり、医療機関の費用負担を抑制することが可能となる。
以下に、本発明の実施例について、図面を参照して具体的に説明する。
以下に、本発明の実施例について、図面を参照して具体的に説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１について、図１を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の放射線撮像装置における平面検出器と保持部を拡大した断面図である。図１（Ａ）は平面検出器が保持部に取り付けられた状態の断面図であり、図１（Ｂ）は平面検出器が保持部から取り外された状態の断面図である。
本発明の実施例１について、図１を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の放射線撮像装置における平面検出器と保持部を拡大した断面図である。図１（Ａ）は平面検出器が保持部に取り付けられた状態の断面図であり、図１（Ｂ）は平面検出器が保持部から取り外された状態の断面図である。
図１において、１０１はシンチレータ、１０２は第１の熱拡散板、１０３は第１のヒートパイプ、１０４は信号処理回路、１０５は冷却機構、１０６は保持部であるＣ型アーム、１０７は電気配線、１０８は第２のヒートパイプ、１０９は第２の熱拡散板である。１１０は熱伝導板、１１１は電気的接続部であるコネクタ、１１２は機械的接続部である固定用フック、１１３は筐体、１１４は支持基台、１１５はセンサーパネル、１１６は回路基板、１１７はケーブルである。
本実施例の平面検出器は、シンチレータ１０１、第１の熱拡散板１０２、第１のヒートパイプ１０３、信号処理回路１０４、コネクタ１１１、筐体１１３、支持基台１１４、センサーパネル１１５、及び回路基板１１６を有して構成される。センサーパネル１１５は、ガラス等の絶縁性基板上に光電変換素子とＴＦＴを含む画素が二次元状に複数配列され、また駆動配線や信号配線、バイアス配線が設けられたものであり、図７の破線内の等価回路に示された回路構成を有するものである。シンチレータ１０１はセンサーパネル１１５の放射線入射側に配置されており、入射した放射線をセンサーパネル１１５の光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換するものである。本実施例では、光電変換素子とそれに応じたシンチレータにより図７の変換素子７０１を構成している。信号処理回路１０４は、センサーパネル１１５からの放射線画像信号を読み出すための回路であり、図７の増幅器７０７、サンプルホールド部７０７、マルチプレクサ７０８などにより構成されている集積回路である。回路基板１１６は、図７の増幅器７１０やＡ／Ｄ変換器７１１などを有する集積回路や、読み出された信号を処理する信号処理回路、また、駆動回路（不図示）や信号処理回路１０４を制御するための制御回路や電源回路などを有するものである。コネクタ１１１は平面検出器とＣ型アーム１０６に設けられた電気配線１０７と電気的な接続を行う。第１のヒートパイプ１０３は、信号処理回路１０４で発生した熱を第１の熱拡散板１０２へ伝達するためのものであり、第１の熱拡散板１０２と接触して配置されている。ここで、ヒートパイプとは、内部に封入された液体の気化／液化の相変化と毛細管現象を利用した熱伝導システムの総称である。ヒートパイプの熱伝導率は非常に高く、効率良く熱を伝達することができる。このヒートパイプは形状の自由度が高いうえ可動部が無くメンテナンスも不要なため、医療機器のような高い信頼性を求められる装置に好適である。熱拡散板１０２は第１のヒートパイプ１０３から伝達された熱を平面検出器の外部に放出するための部材であり、図１（Ａ）においてはＣ型アーム１０６に設けられた熱伝導板１１０に接触して熱を伝達する。また図１（Ｂ）に示されるように、平面検出器がＣ型アームから取り外された状態では、第１の熱拡散板１０２は自然放熱により平面検出器で発生した熱を外部に放出する。つまり、本実施例において第１のヒートパイプ１０３と第１の拡散板１０２により放熱部を構成している。第１の熱拡散板１０２の材料としては、銅やアルミニウムといった熱伝導性の高い金属を用いることが好ましい。支持基台１１４はセンサーパネル１１５や回路基板１１６、信号処理回路などを支持するものである。筐体１１３はシンチレータ１０１、第１の熱拡散板１０２、第１のヒートパイプ１０３、信号処理回路１０４、コネクタ１１１、支持基台１１４、センサーパネル１１５、及び回路基板１１６を内部に保持する容器である。
一方、Ｃ型アーム１０６は、冷却機構１０５、電気配線１０７、第２のヒートパイプ１０８、第２の熱拡散板１０９、熱伝導板１１０、コネクタ１１１、及び固定用フック１１２を有して構成されている。熱伝導板１１０は、平面検出器の第１の熱拡散板１０２から伝達された熱を、Ｃ型アーム１０６に設けられた第２の熱拡散板１０９に伝達するためのものである。熱伝導板１１０としては、熱伝導率の高いシリコーンゴムやアクリルゴムを用いたシート状の物が好ましい。金属の熱拡散板同士の接続であると板と板の間に空気層が出来てしまい効率よく熱伝導ができなくなるのを防ぐ役割がある。第２の熱拡散板１０９は、熱伝導板１１０を介して伝達された熱を、第２のヒートパイプ１０８に伝達するためのものであり、第１の熱拡散板１０２と同様の材料を用いることが好ましい。第２のヒートパイプ１０８は、第２の熱拡散板１０９から伝達された熱を冷却機構１０５に伝達し冷却するためのものであり、第１のヒートパイプ１０３と同様の材料を用いることが好ましい。冷却機構１０５は、第２のヒートパイプ１０８で伝達された熱を冷却するためのものである。本実施例では、第２のヒートパイプ１０８と第２の熱拡散板１０９と熱伝導板１１０によって熱的接続部が構成されている。電気配線１０７は、Ｃ型アーム１０６側から平面検出器を駆動するのに必要な電源や電気信号をコネクタ１１１を介して伝達し、平面検出器から放射線画像信号やシステムの状態信号をＣ型アーム１０６側に伝達するためのものである。固定用フック１１２は、平面検出器をＣ型アーム１０６に機械的に保持させるためのもので、機械的接続部としての機能を有するものである。平面検出器の筐体１１３の側面には溝が設けられており、固定用フック１１２が溝にかかることにより平面検出器をＣ型アームに固定している。
本実施例において、平面検出器がＣ型アームに取り付けられた状態では、平面検出器の信号処理回路１０４で発生した熱を、放熱部である第１のヒートパイプ１０３と第１の拡散板１０２により、熱的接続部である熱伝導板１１０、第２の熱拡散板１０９、第２のヒートパイプ１０８を介して、冷却機構１０５に伝達して冷却している。また、平面検出器がＣ型アームから取り外された状態では、第１の熱拡散板１０２は自然放熱により平面検出器で発生した熱を外部に放出している。このことにより、平面検出器がＣ型アーム１０６から外された状態での撮影よりも、平面検出器がＣ型アーム１０６に取り付けられた状態での撮影のほうが、多い放射線画像の撮影が可能となる。
本実施例では、平面検出器をＣ型アーム１０６から取り外した場合、延長ケーブル１１７を用いて電気的な接続を行っている。しかしながら本発明はそれに限定されるものではなく、放射線画像データの送受信は周知の無線通信を用いて行い、平面検出器には別途電源が設けられていてもよい。
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について図２を参照して具体的に説明する。図２は、本発明の放射線撮像装置における平面検出器と保持部を拡大した断面図である。図２（Ａ）は平面検出器が保持部に取り付けられた状態の断面図であり、図２（Ｂ）は平面検出器が保持部から取り外された状態の拡大断面図である。なお、実施例１と同様の構成要素については同一の番号で記し、詳細な説明は割愛する。
次に、本発明の実施例２について図２を参照して具体的に説明する。図２は、本発明の放射線撮像装置における平面検出器と保持部を拡大した断面図である。図２（Ａ）は平面検出器が保持部に取り付けられた状態の断面図であり、図２（Ｂ）は平面検出器が保持部から取り外された状態の拡大断面図である。なお、実施例１と同様の構成要素については同一の番号で記し、詳細な説明は割愛する。
２０１はコネクタであり、平面検出器とＣ型アーム１０６に設けられた電気配線１０７と電気的な接続を行う。２０２は熱伝導率の高い銅などの金属製の継ぎ手であり、第１のヒートパイプ２０３と第２のヒートパイプ２０４が接触するように構成され、第１のヒートパイプ２０３からの熱を第２のヒートパイプ２０４に伝達するものである。２０３は第１のヒートパイプであり、信号処理回路１０４で発生した熱を継ぎ手２０２へ伝達するためのものである。２０４は第２のヒートパイプであり、継ぎ手２０２を介して第１のヒートパイプ２０３から伝達された熱を冷却機構１０５に伝達し冷却するためのものである。２０５は平面検出器側の電気接続部である。
本実施例は、第１の熱拡散板１０２、熱伝導板１１０、第２の熱拡散板１０９に換えて、継ぎ手１０２によって第１のヒートパイプ２０３と第２のヒートパイプ２０４との間の熱の伝達を行っている。本実施例では、放熱部として第１のヒートパイプ２０３が、熱的接続部として継ぎ手２０２と第２のヒートパイプ２０４が、それぞれ設けられている。
本実施例では、実施例１と同様の効果に加えて、発熱部分が平面検出器の筐体１１３表面に露出していないため、平面検出器をＣ型アーム１０６から取り外した際に発熱部分が露出せず安全性が高まる。また、実施例１の形態と比べて熱拡散板の分だけ重量を軽くすることができるため、可搬性がより高まる。
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について図３〜５を参照して具体的に説明する。図３は、平面検出器が保持部に取り付けられた状態の断面図である。図４（Ａ）は平面検出器の接続機構を示す模式的斜視図であり、図４（Ｂ）は保持部の接続機構を示す模式的斜視図である。図５は、平面検出器と保持部との接続方法を示した模式的斜視図である。なお、実施例１または実施例２と同様の構成要素については同一の番号で記し、詳細な説明は割愛する。
次に、本発明の実施例３について図３〜５を参照して具体的に説明する。図３は、平面検出器が保持部に取り付けられた状態の断面図である。図４（Ａ）は平面検出器の接続機構を示す模式的斜視図であり、図４（Ｂ）は保持部の接続機構を示す模式的斜視図である。図５は、平面検出器と保持部との接続方法を示した模式的斜視図である。なお、実施例１または実施例２と同様の構成要素については同一の番号で記し、詳細な説明は割愛する。
本実施例では、平面検出器に設けられた第１の接続機構と保持部であるＣ型アーム１０６に設けられた第２の接続機構を用いて、機械的、電気的、及び熱的な接続を行っている。３０１は本実施例における平面検出器であり、シンチレータ１０１、第１のヒートパイプ１０３、信号処理回路１０４、筐体１１３、支持基台１１４、センサーパネル１１５、回路基板１１６、第１の接続機構３０２、及びコネクタ３０７を有している。３０２は第１の接続機構であり、第１のヒートパイプ１０３から伝達された熱を平面検出器３０１の外部に放出するためのものであり、且つ平面検出器３０１をＣ型アーム１０６の第２の接続機構に機械的に接続し熱を伝達するためのものである。第１の接続機構３０２は、熱を外部に放出する又は第２の接続機構に伝達するための放熱用部材３０２ａと、平面検出器３０１をＣ型アーム１０６の第２の接続機構に機械的に接続するための固定用部材３０２ｂを有している。第１の接続機構３０２は、熱伝導率の高い金属の部分を含むフランジなどが好適に用いられる。３０３は熱伝達部材であり、放熱用部材３０２ａからの熱を第２のヒートパイプ１０８を介して冷却機構１０５に伝達するためのものである。熱伝達部材３０３にも放熱部３０２ａと同様に熱伝導率の高い金属の部分を含むフランジなどが好適に用いられる。３０４は第１の接続機構３０２を固定するための固定部材であり、例えば第１の接続機構３０２に備わる切り欠きにピンなどを挿入する、または、第１の接続機構３０２自体を下方に強く押し付けるなどして固定している。３０５は軸受けであり、配線接続部３０６が回転可能な状態で支持している。３０６は配線接続部であり、筒状の形状をしており、内部に電気配線１０７を有している。３０７は平面検出器３０１のコネクタであり、電気配線１０７と電気的な接続を行うものである。本実施例では、Ｃ型アーム１０６の第２の接続機構は、熱伝達部材３０３、固定部材３０４、軸受け３０５、配線接続部３０６を含んで構成されており、熱伝達部材３０３と第２のヒートパイプ１０８で熱的接続部が構成されている。
次に、図５（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、本実施例の平面検出器３０１とＣ型アーム１０６の固定方法を説明する。まず図５（Ａ）に示すように、平面検出器３０１の第１の接続機構３０２に設けられた出っ張りと、Ｃ型アーム１０６の熱伝達部材３０３に設けられた切り欠きをあわせる。その状態で、図５（Ｂ）に示すように平面検出器３０１をＣ型アーム１０６に押し付ける。その際、固定用部材３０２ｂは熱伝達部材３０３の内側に位置している。さらにＣ型アーム１０６の配線接続部３０６と平面検出器３０１のコネクタ３０７が接続され、電気的な接続が行われる。押し付けた状態で図５（Ｃ）に示すように平面検出器３０１を所定の角度回転することにより固定を完了する。
（応用例）
次に、図６に本発明を用いた移動可能な放射線撮像装置の応用例を示す。図６（Ａ）は、透視撮影と静止画撮影が可能な可搬型放射線撮像装置において、平面検出器４０５をＣ型アーム４０４から取り外し、Ｃ型アーム４０４に備えられた放射線源４０１を用いて撮影を行う例を示している。ここで、４０１は放射線発生部４０５は平面検出器、４０４は放射線発生部４０１及び平面検出器４０５を保持するＣ型アームである。４０３は平面検出器４０５で得られた放射線画像情報の表示が可能な表示部、４０６は被検体４０８を載せるための寝台である。また、４０９は放射線発生部４０１、平面検出器４０５、及び又はＣ型アーム４０４を移動可能とする台車、４０２はそれらを制御可能な構成を有する移動型システムである。この応用例では、平面検出器４０５は、先の実施例で示された放熱部で、平面検出器が悪影響を受けない温度以下に抑制可能な放射線画像の最大画像数ｎ以下の撮影、例えば静止画撮影や短時間の透視撮影が可能である。また、平面検出器４０５がＣ型アーム４０４に取り付けられた状態では、平面検出器４０５で発生した熱を先の実施例で示された放熱部と熱的接続部を介して冷却機構によって冷却する。このことにより、平面検出器４０５がＣ型アーム４０４から外された状態での撮影よりも多い放射線画像の撮影が可能となる。
次に、図６に本発明を用いた移動可能な放射線撮像装置の応用例を示す。図６（Ａ）は、透視撮影と静止画撮影が可能な可搬型放射線撮像装置において、平面検出器４０５をＣ型アーム４０４から取り外し、Ｃ型アーム４０４に備えられた放射線源４０１を用いて撮影を行う例を示している。ここで、４０１は放射線発生部４０５は平面検出器、４０４は放射線発生部４０１及び平面検出器４０５を保持するＣ型アームである。４０３は平面検出器４０５で得られた放射線画像情報の表示が可能な表示部、４０６は被検体４０８を載せるための寝台である。また、４０９は放射線発生部４０１、平面検出器４０５、及び又はＣ型アーム４０４を移動可能とする台車、４０２はそれらを制御可能な構成を有する移動型システムである。この応用例では、平面検出器４０５は、先の実施例で示された放熱部で、平面検出器が悪影響を受けない温度以下に抑制可能な放射線画像の最大画像数ｎ以下の撮影、例えば静止画撮影や短時間の透視撮影が可能である。また、平面検出器４０５がＣ型アーム４０４に取り付けられた状態では、平面検出器４０５で発生した熱を先の実施例で示された放熱部と熱的接続部を介して冷却機構によって冷却する。このことにより、平面検出器４０５がＣ型アーム４０４から外された状態での撮影よりも多い放射線画像の撮影が可能となる。
図６（Ｂ）は、透視撮影と静止画撮影が可能な可搬型放射線撮像装置において、平面検出器４０５をＣ型アーム４０４から取り外し、Ｃ型アーム４０４に備えられた放射線発生部４０１とは別の放射線発生部４０７を用いて撮影を行う例を示している。４０７はあらかじめ備え付けられている放射線発生部である。この応用例でも先の応用例と同様に、平面検出器４０５は、放熱部で平面検出器が悪影響を受けない温度以下に抑制可能な放射線画像の最大画像数ｎ以下の撮影、例えば静止画撮影や短時間の透視撮影が可能である。また、平面検出器４０５がＣ型アーム４０４に取り付けられた状態では、平面検出器４０５で発生した熱を先の実施例で示された放熱部と熱的接続部を介して冷却機構によって冷却する。このことにより、平面検出器４０５がＣ型アーム４０４から外された状態での撮影よりも多い放射線画像の撮影が可能となる。
本発明は、医療用の診断等に用いて好適な放射線撮像装置に関し、特に検出器として半導体素子を用いて構成された平面検出器を含む放射線撮像装置に用いられるものである。
１０１ シンチレータ
１０２ 第１の熱拡散板
１０３ 第１のヒートパイプ
１０４ 読み出し回路
１０５ 冷却機構
１０６ Ｃ型アーム
１０７ 電気配線
１０８ 第２のヒートパイプ
１０９ 第２の熱拡散板
１１０ 熱伝導板
１１１ コネクタ
１１２ 固定用フック
１１３ 筐体
１１４ 支持基台
１１５ センサーパネル
１１６ 回路基板
１１７ ケーブル
４０１ 放射線発生部
４０２ 移動型システム
４０３ 表示部
４０４ Ｃ型アーム
４０５ 平面検出器
４０６ 寝台
４０７ 放射線発生部
４０８ 被検体
４０９ 台車
１０２ 第１の熱拡散板
１０３ 第１のヒートパイプ
１０４ 読み出し回路
１０５ 冷却機構
１０６ Ｃ型アーム
１０７ 電気配線
１０８ 第２のヒートパイプ
１０９ 第２の熱拡散板
１１０ 熱伝導板
１１１ コネクタ
１１２ 固定用フック
１１３ 筐体
１１４ 支持基台
１１５ センサーパネル
１１６ 回路基板
１１７ ケーブル
４０１ 放射線発生部
４０２ 移動型システム
４０３ 表示部
４０４ Ｃ型アーム
４０５ 平面検出器
４０６ 寝台
４０７ 放射線発生部
４０８ 被検体
４０９ 台車
Claims (15)
- 入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器と、該平面検出器を保持する保持部と、前記保持部と前記平面検出器の着脱を可能とする接続機構と、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、
前記接続機構は、前記平面検出器と前記保持部との機械的な接続を行う機械的接続部と、前記平面検出器と前記保持部との熱の伝達を行う熱伝達部を有することを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記平面検出器は、前記平面検出器で発生した熱を放熱するための放熱部を有し、前記保持部は、冷却機構を有し、前記平面検出器が前記保持部にて保持された状態では、前記熱は前記放熱部と前記熱伝達部を介して前記冷却機構にて冷却され、前記平面検出器が前記保持部から外された状態では、前記熱は前記放熱部により前記平面検出器から放熱されることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
- 前記接続機構は、前記平面検出器と前記保持部との電気的接続を行う電気的接続部を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
- 前記平面検出器は、基板上に前記放射線を電気信号に変換して転送する画素を複数有する変換部と、前記変換部から読み出された前記電気信号を処理する信号処理回路と、を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
- 前記画素は、前記放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を転送するスイッチ素子と、を有する請求項４に記載の放射線撮像装置。
- 前記変換素子は、前記放射線を光に変換するシンチレータと、前記光を前記電気信号に変換する光電変換素子と、を有する請求項５に記載の放射線撮像装置。
- 前記保持部に保持された放射線発生装置を更に有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
- 入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器と、該平面検出器を保持する保持部と、前記保持部と前記平面検出器の着脱を可能とする接続機構と、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、
前記平面検出器は、前記保持部から外された状態で前記平面検出器が連続して撮影可能な放射線画像の最大画像数が、前記保持部にて保持された状態で平面検出器が連続して撮影可能な放射線画像の最大画像数よりも少なくなるように制御されうることを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記接続機構は、前記平面検出器と前記保持部との電気的接続を行う電気的接続部と、前記平面検出器と前記保持部との機械的な接続を行う機械的接続部と、前記平面検出器と前記保持部との熱の伝達を行う熱伝達部を有することを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
- 前記平面検出器は、前記平面検出器で発生した熱を放熱するための放熱部を有し、前記保持部は、冷却機構を有し、前記平面検出器が前記保持部にて保持された状態では前記熱は前記放熱部と前記熱伝達部を介して前記冷却機構にて冷却され、前記平面検出器が前記保持部から外された状態では、前記熱は前記放熱部により前記平面検出器から放熱されることを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
- 前記平面検出器は、基板上に前記放射線を電気信号に変換して転送する画素を複数有する変換部と、前記変換部から読み出された前記電気信号を処理する信号処理回路と、を有する請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
- 前記画素は、前記放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記電気信号を転送するスイッチ素子と、を有する請求項１１に記載の放射線撮像装置。
- 前記変換素子は、前記放射線を光に変換するシンチレータと、前記光を前記電気信号に変換する光電変換素子と、を有する請求項５に記載の放射線撮像装置。
- 前記保持部に保持された放射線発生装置を更に有する請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
- 入射した放射線に応じた放射線画像を取得する平面検出器を保持する保持部と、前記保持部と前記平面検出器の着脱を可能とする接続機構、を少なくとも有する放射線撮像装置であって、
前記接続機構は、前記平面検出器と前記保持部との機械的な接続を行う機械的接続部と、前記平面検出器と前記保持部との熱の伝達を行う熱伝達部を有することを特徴とする放射線撮像装置。
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