JP2007260092A - 放射線画像情報撮影装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化を図るとともに、外部環境温度に影響されることがなく、高精度な温度制御を確実に行うことを可能にする。
【解決手段】撮影台26を構成する筐体26a内には、デバイス電源部82、固体検出器36、増幅器52、A/D変換器84及び基板86が配設されるとともに、制御用電源部92が前記筐体26aの外部に配置される。筐体26a内は、実質的に閉塞された空間部44を形成するとともに、前記筐体26aには、前記空間部44の空気を外部熱媒体との熱交換により温度調整する熱交換部46が設けられる。
【選択図】図6

Description

本発明は、被写体の放射線画像を電気信号に変換して読み取る放射線画像情報撮影装置に関する。
例えば、X線乳房撮影装置(マンモグラフィ装置)においては、放射線の照射により被写体(マンモ)の放射線画像を記録する一方、読取光の走査によって前記放射線画像に応じた情報を発する放射線画像記録部(固体検出器)に対し、前記読取光を照射する読取光源部を相対的に移動させて、前記放射線画像情報の読み取りを行っている。
放射線画像記録部としては、複数の光電変換素子及び薄膜トランジスタ(TFT)が配設される方式や光読み出し方式の他、光変換方式又は直接変換方式の放射線固体検出器等が使用されている。
この種の固体検出器では、前記固体検出器から出力された画像信号(アナログ電気信号)は、微少な電荷であるため、外部に取り出されて増幅器で増幅されている。さらに、増幅されたアナログ電気信号は、A/Dコンバータでデジタル電気信号に変換された後、処理装置に送られて各種の信号処理が施されている。
その際、固体検出器から出力されるアナログ電気信号は、微少な電荷であるため、固体検出器及び増幅器のわずかな温度変化に影響され易く、温度変化に対する安定した放射線画像情報の取得が望まれている。
そこで、例えば、特許文献1に開示された放射線撮影装置が知られている。この放射線画像撮影装置は、図9に示すように、架台1に対して昇降可能に撮影部2が取り付けられており、この撮影部2内には、図示しないX線管球側から二次元放射検出器3、及び前記二次元放射検出器3からの信号を画像信号に変換する信号変換手段4が設けられている。
撮影部2の上部には、冷却手段であるファン5が設けられるとともに、前記撮影部2の下部には、外気の吸い込み口2aが形成されている。信号変換手段4は、ケーブル6を介して制御部7内の画像処理部8及び電源部9に接続されている。
このように、電源部9及び画像処理部8を収容する制御部7は、撮影部2の外部に設けられるため、前記撮影部2の小型化を図るとともに、ファン5を介して二次元放射検出器3を良好に冷却することができる、としている。
特開2000−37374号公報
しかしながら、上記の特許文献1では、撮影部2の内部には、ファン5を介して吸い込み口2aから、直接、撮影外部の空気が取り込まれるため、前記撮影部2内の冷却媒体温度が外部環境温度に依存している。従って、撮影部2内に吸い込まれる冷却媒体温度が変動し、この撮影部2の内部温度を高精度に制御することができないという問題がある。
しかも、信号変換手段4の電源を含む電源部9は、撮影部2の外部に分離されている。これにより、電源部9から信号変換手段4への電源伝送長さが長尺化してしまい、外部ノイズに影響され易いという問題がある。
本発明は、この種の問題を解決するものであり、小型化を図るとともに、外部環境温度に影響されることがなく、高精度な温度制御を確実に行うことができ、高品質な放射線画像情報を効率的に得ることが可能な放射線画像情報撮影装置を提供することを目的とする。
本発明は、被写体の放射線画像を電気信号に変換して読み取る放射線画像情報撮影装置に関するものである。
放射線画像情報撮影装置は、被写体の放射線画像情報を電気信号に変換する変換部、前記変換部により変換された前記電気信号を増幅する増幅部、増幅された前記電気信号を処理する信号処理部、及び、少なくとも前記変換部に電源を供給するデバイス電源部を収容する筐体と、前記筐体の外部に配置される制御用電源部とを備えている。
そして、筐体内部は、外部に対して実質的に閉塞された空間部を形成するとともに、前記筐体には、前記空間部の空気を外部熱媒体との熱交換により温度調整する熱交換部が設けられている。ここで、外部熱媒体は、外部空気、外部クーラント、外部伝熱部材等を含む。
また、筐体内部には、空間部の温度を検出するための温度測定部が設けられることが好ましく、前記空間部の温度は、20℃〜30℃の範囲内に温度制御されることが好ましい。
さらに、熱交換部は、ペルチェ素子を備えることが好ましい。さらにまた、熱交換部は、空間部の空気と外部空気との間で熱交換を行うことが好ましく、また、前記熱交換部は、前記空間部の空気と前記筐体との間で熱交換を行うことが好ましい。
さらに、筐体内部には、少なくとも増幅部の温度調整を行う温度調整部が配設されることが好ましい。さらにまた、筐体は、内壁又は外壁に空間部を覆って断熱部材を設けることが好ましい。
本発明では、筐体の外部に制御用電源部が配置されるため、この筐体全体の小型化が図られる一方、前記筐体内にデバイス電源部が収容されるため、少なくとも前記デバイス電源部と変換部との電源伝送距離が有効に短尺化され、外部ノイズの影響を良好に除去することができる。
さらに、筐体内部は、実質的に外部から閉塞された空間部を形成するとともに、この空間部の空気が熱交換部によって温度調整されている。従って、筐体内部に外部空気を直接吸入する従来方式とは異なり、外部環境温度に影響されることがない。これにより、高精度な温度制御を確実且つ容易に行うことができ、高品質な放射線画像情報を効率的に得ることが可能になる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る放射線画像情報撮影装置であるマンモグラフィ装置10の斜視説明図である。
マンモグラフィ装置10は、立設状態に設置される基台16と、この基台16の略中央部に配設される旋回軸18に固定されるアーム部材20と、被写体22に対して放射線を照射する放射線源を収納し、前記アーム部材20の一端部に固定される放射線源収納部24と、前記被写体22を透過した放射線を検出して放射線画像情報を取得する固体検出器(後述する)を収納し、前記アーム部材20の他端部に固定される撮影台26と、この撮影台26に対して前記被写体22の撮影部位を押圧して保持する押圧板28とを備える。
放射線源収納部24及び撮影台26が固定されたアーム部材20は、旋回軸18を中心として矢印A方向に旋回することで、被写体22の撮影部位に対する撮影方向が調整可能に構成される。押圧板28は、アーム部材20に連結された状態で放射線源収納部24及び撮影台26間に配設されており、矢印B方向に変位可能に構成される。
基台16には、マンモグラフィ装置10によって検出された被写体22の撮影部位、撮影方向等の撮影情報、前記被写体22のID情報等を表示するとともに、必要に応じてこれらの情報を設定可能な表示操作部30が配設される。
図2は、マンモグラフィ装置10における撮影台26の内部構成図であり、撮影台26及び押圧板28間に被写体22の撮影部位であるマンモ34を設定した状態を示す。
撮影台26を構成する筐体26aの内部には、放射線源収納部24に内蔵された放射線源から出力された放射線Xに基づく放射線画像情報を蓄積し、電気信号として出力する固体検出器(変換部)36と、前記固体検出器36に蓄積記録された放射線画像情報を読み取るために、前記固体検出器36に読取光を照射する読取光源部38と、前記読取光源部38を前記固体検出器36の読取光走査面に略平行な矢印Y方向(図1参照)に移動させる走査部40と、前記固体検出器36に蓄積されている不要電荷を除去するために、固体検出器36に消去光を照射する消去光源部42とが設けられる。
筐体26aの内部には、外部に対して実質的に閉塞された空間部44が形成されるとともに、前記筐体26aには、前記空間部44の空気を外部熱媒体との熱交換により温度調整する熱交換部46が設けられる。
固体検出器36は、直接変換方式且つ光読出方式の放射線固体検出器(変換部)であって、マンモ34を透過した放射線Xからなる放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、読取光源部38からの読取光により走査されることで、静電潜像に応じた電流を発生する。
固体検出器36は、具体的には、ガラス基板上に形成され、放射線Xを透過する第1導電層と、放射線Xが照射されることで電荷を発生する記録用光導電層と、前記第1導電層に帯電される潜像極性電荷に対して略絶縁体として作用する一方、潜像極性電荷と逆極性の輸送極性電荷に対して略導電体として作用する電荷輸送層と、読取光が照射されることで電荷を発生して導電性を呈する読取用光導電層と、放射線Xを透過する第2導電層とを順に積層して構成される。記録用光導電層と電荷輸送層との界面には、蓄電部が形成される。
第1導電層及び第2導電層は、それぞれ電極を構成する。第1導電層の電極は、二次元状の平坦な平板電極とされ、第2導電層の電極は、記録される放射線画像情報を画像信号として検出するための所定の画素ピッチからなる多数の線状電極として構成される。線状電極の配列方向が主走査方向に対応する一方、前記線状電極の延在する方向が副走査方向(矢印Y方向)に対応する。
読取光源部38は、例えば、複数のLEDチップを一列に並べて構成されるライン光源と、ライン光源から出力された読取光を固体検出器36上に線状に照射させる光学系とを有する。固体検出器36の第2導電層を構成する線状電極の延在方向と直交する方向にLEDチップが配列されたライン光源を、前記線状電極の延在方向に移動させることで、前記固体検出器の全面が露光走査される。
消去光源部42は、短時間で発光/消光し、且つ、残光の非常に小さい光源が好適であり、例えば、読取光源部38を構成するLEDチップの配列方向と直交する方向に延在し、且つ、前記配列方向に配列される複数の外部電極型希ガス蛍光ランプを使用することができる(図2参照)。
図3に示すように、固体検出器36の各線状電極毎にフレキシブル基板50が接続される。各フレキシブル基板50には、線状電極に近接して増幅器(増幅部)52が設けられるとともに、前記フレキシブル基板50は、後述するA/D変換器を介して各種基板に接続されている。
増幅器52及びフレキシブル基板50には、これらの温度調整を行うために第1温調部(温度調整部)54が設けられる。この第1温調部54は、増幅器52及びフレキシブル基板50の一方の面側に配置される第1温調部材56と、前記フレキシブル基板50の他方の面側に配置される第2温調部材58とを備える。第1温調部材56と第2温調部材58とは、図示しないが、例えば、ボルト等により一体的に固定される。
第1温調部材56は、熱伝達率の高い金属で構成されており、断面略L字状を有して各増幅器52に対応する側面部に凹部59が形成される。第1温調部材56の下部には、温調手段として、例えば、ペルチェ素子60が装着されるとともに、このペルチェ素子60には、ヒートシンク62が配設される。
なお、ペルチェ素子60を用いることなく、ヒートシンク62を第1温調部材56に直接設けてもよく、あるいは、ヒートパイプ等の伝熱手段を採用することもできる。
第2温調部材58は、熱伝達率の高い金属で構成され、その上部に固体検出器36の端部を直接保持する上面58aを設ける。第2温調部材58の上面58aには、取付部材64の一端部が載置されるとともに、前記取付部材64の他端部が固体検出器36上に配置される。この状態で、取付部材64は、ボルト66を介して第2温調部材58の上面58aに固定される。第2温調部材58には、各増幅器52の温度を検出するサーミスタ等の温度検出部(図示せず)が設けられる。
熱交換部46は、被写体22から離間した部位、例えば、基台16側の側部に設けられており、図4に示すように、筐体26aの内壁に配設される温調手段、例えば、ペルチェ素子70を備える。このペルチェ素子70には、空間部44に配置されるヒートシンク(主に、吸熱用)72が固着されるとともに、筐体26aの外壁には、ヒートシンク(主に、放熱用)74が固着される。
空間部44全体でペルチェ素子70による温度制御が均一に遂行されるように、この空間部44に空気を循環させる構造や、前記空間部44に空気の強制対流を発生させる構造等が採用される。
例えば、図5に示すように、空間部44に壁板76を設けて、この壁板76と筐体26aの内壁との間に循環通路78が形成されるとともに、この循環通路78にファン80が配置される。壁板76は、熱伝達率の高い金属板で構成される。従って、ファン80の作用下に、循環通路78に沿って空気が流動すると、この空気は、ペルチェ素子70の温度制御によって、ヒートシンク72により冷却及び/又は加温される。そして、温度制御された空気は、循環通路78を移動しながら空間部44の空気と熱交換され、前記空間部44全体の温度調整が遂行される。
図6は、マンモグラフィ装置10を構成する撮影台26に収容される制御回路のブロック図である。
マンモグラフィ装置10の撮影台26は、固体検出器36と、前記固体検出器36に高電圧を供給するデバイス電源部82と、高電圧が供給された前記固体検出器36の各線状電極から出力されるアナログ電気信号を増幅する増幅器52と、増幅されたアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するA/D変換器84と、前記デジタル電気信号の信号処理を行う基板86と、熱交換部46と、第1温調部54と、前記A/D変換器84の温度調整を行う第2温調部(温度調整部)88と、空間部44の温度を検出する温度測定部(温度センサ)90とを備える。第2温調部88は、例えば、第1温調部54と同様に構成される。
撮影台26の外部には、少なくとも制御部である基板86の他、A/D変換器84、読取光源部38、消去光源部42、熱交換部46、第1温調部54、第2温調部88及び温度測定部90に電源を供給するための制御用電源部92が設けられる。この制御用電源部92は、例えば、基台16内に収容される(図1参照)。
このように構成されるマンモグラフィ装置10の動作について、以下に説明する。
先ず、図示しないコンソール、IDカード等を用いて、被写体22に係るID情報、撮影方法等の設定を行う。この場合、ID情報には、被写体22の氏名、年齢、性別等の情報がある。また、撮影方法には、医師によって指示された撮影部位、撮影方向等の情報があり、コンソールから技師が入力することが可能である。これらの情報は、マンモグラフィ装置10の表示操作部30に表示して確認することができる。
次いで、技師は、指定された撮影方法に従ってマンモグラフィ装置10を所定の状態に設定する。例えば、マンモ34の撮影方法としては、上部から放射線Xを照射して撮影を行う頭尾方向(CC)撮影(図2参照)、側面から放射線Xを照射して撮影を行う側面方向(ML)撮影、斜め方向から放射線Xを照射して撮影を行う内外側斜位(MLO)撮影があり、これらの撮影方法に応じてアーム部材20を旋回軸18を中心に旋回させる。
次に、マンモグラフィ装置10に対して被写体22を指定された撮影状態に設定する。例えば、被写体22の左のマンモ34に対する頭尾方向(CC)撮影を行う場合、図2に示すように、左のマンモ34を撮影台26に載置した後、押圧板28を押し下げ、撮影台26及び押圧板28間にマンモ34を保持させる。
そこで、放射線源収納部24に収納されている放射線源を駆動し、放射線画像情報の撮影を行う。押圧板28及び撮影台26間に保持されたマンモ34を透過した放射線Xは、撮影台26に収納されている固体検出器36に照射される。なお、固体検出器36は、撮影に先立ち、消去光源部42からの消去光が全面に照射されて不要電荷が除去されている。
次いで、デバイス電源部82から第1導電層及び第2導電層間に高電圧を印加した状態において、放射線画像情報を担持した放射線Xが固体検出器36に照射されると、この固体検出器36の記録用光導電層内で正負の電荷対が発生し、その負電荷が前記記録用光導電層と電荷輸送層との界面に形成された蓄電部に蓄積される。この蓄積された負電荷、すなわち、潜像極性電荷の量は、マンモ34を透過した放射線Xの線量に略比例している。なお、記録用光導電層で発生した正電荷は、第1導電層に引き寄せられ、高電圧供給部から供給された負電荷と結合して消滅する。
放射線画像情報の撮影が行われた後、読取光源部38は、走査部40の作用下に、矢印Y方向に移動しながら、固体検出器36に向かって読取光を照射する。
このため、読取用光導電層に正負の電荷対が発生し、その正電荷が蓄電部に蓄積されている負電荷(潜像極性電荷)に引きつけられるようにして電荷輸送層内を移動し、蓄電部の負電荷と結合して消滅する。一方、読取用光導電層で発生した負電荷は、デバイス電源部82から第2導電層に供給される正電荷と結合して消滅する。
このように、固体検出器36に蓄積されている負電荷が電荷結合によって消滅し、この電荷結合の際の電荷の移動による電流が固体検出器36内に発生する。第2導電層を構成する複数の線状電極に発生した微少な電荷は、各線状電極にフレキシブル基板50に搭載された各増幅器52により増幅される。増幅されたアナログ電気信号は、A/D変換器84に送られてデジタル電気信号に変換された後、各種の基板86に送られて所望の信号処理が行われ、マンモ34の放射線画像情報が得られる。
この場合、第1の実施形態では、図6に示すように、制御用電源部92が撮影台26の筐体26aの外部に配置されるため、この筐体26a全体の小型化が図られる。一方、筐体26a内には、デバイス電源部82が収容されるため、前記デバイス電源部82と固体検出器36との電源伝送距離が有効に短尺化され、外部ノイズの影響を良好に除去することができる。
さらに、筐体26aの内部は、実質的に外部から閉塞された空間部44を形成するとともに、この空間部44の空気は、熱交換部46によって温度調整されている。従って、筐体26aの内部に外部空気が直接吸入される従来方式とは異なり、外部環境温度に影響されることがない。これにより、筐体26a内では、高精度な温度制御を確実且つ容易に行うことができ、高品質な放射線画像情報を効率的に得ることが可能になるという効果が得られる。
さらにまた、第1の実施形態では、熱交換部46は、図4又は図5に示すように、筐体26aの内壁に配設されるペルチェ素子70を備え、このペルチェ素子70には、空間部44に配置されるヒートシンク72が固着される一方、前記筐体26aの外壁には、ヒートシンク74が固着されている。
このため、ヒートシンク72は、主に吸熱用として機能する一方、ヒートシンク74は、主に放熱用として機能し、前記ヒートシンク72が空間部44の空気を冷却する際に、前記ヒートシンク74が外部空気と熱交換することにより放熱が行われる。その際、筐体26aの外部にファン等の送風手段を用いることにより、ヒートシンク74による放熱は、外部空気を用いた強制対流によって一層良好に遂行されるという利点がある。
同様に、空間部44に空気の強制対流を発生させることにより(図5参照)、ヒートシンク72からも吸熱が一層迅速に行われ、この空間部44の冷却機能が向上するという利点がある。
その際、空間部44には、図6に示すように、温度測定部90が配設されており、この空間部44内の温度が検出されている。従って、温度測定部90からの検出結果に基づいて、ペルチェ素子70が駆動されることにより、空間部44内の温度が高精度に制御される。なお、発熱体である増幅器52及びA/D変換器84には、第1温調部54と第2温調部88とが設けられている。このため、増幅器52及びA/D変換器84は、個別且つ良好に温度調整することが可能になる。
図7は、本発明の第2の実施形態に係るマンモフラフィ装置を構成する撮影台100の制御回路のブロック図である。なお、第1の実施形態に係るマンモグラフィ装置10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
撮影台100では、筐体26aの外壁を覆って、例えば、樹脂性の断熱材102が設けられる。このため、第2の実施形態では、筐体26aの内部、すなわち、空間部44は、外部環境から良好且つ確実に断熱され、前記空間部44の温度調整が一層高精度に遂行されるという効果が得られる。なお、筐体26aの内壁に断熱材102を設けてもよい。
図8は、本発明の第3の実施形態に係るマンモグラフィ装置を構成する撮影台110の一部拡大断面図である。
撮影台110を構成する筐体26aには、熱交換部112が設けられる。熱交換部112は、筐体26aの内壁面に固着されるペルチェ素子70と、この内壁に設けられる、例えば、アルミニウム等の塗料材114とを備える。
このように構成される第3の実施形態では、ペルチェ素子70が温度制御されると、塗料材114を介して空間部44に自然対流が発生し、この空間部44内の温度制御が行われる。一方、ペルチェ素子70からの放熱は、筐体26a自体の熱伝導性によって行われる。従って、簡単且つ経済的な構成で、空間部44の温度制御が高精度に遂行されるという効果が得られる。
なお、上記の第1の実施形態〜第3の実施形態では、温調手段としてペルチェ素子70を用いて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、空間部44に熱媒体循環用のパイプ材を配設し、筐体26aにラジエータを装着して前記熱媒体と前記外部空気、あるいは、外部冷却水との間で熱交換を行うように構成してもよい。
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
本発明の第1の実施形態に係るマンモグラフィ装置の斜視説明図である。 前記マンモグラフィ装置における撮影台の内部構成図である。 前記撮影台に設けられる固体検出器及び温調部材の側面説明図である。 前記撮影台を構成する筐体及び熱交換部の側面説明図である。 図4の構造に循環通路を設けた状態の側面説明図である。 前記筐体に収容される制御回路のブロック図である。 本発明の第2の実施形態に係るマンモグラフィ装置を構成する撮影台に収容される制御回路のブロック図である。 本発明の第3の実施形態に係るマンモグラフィ装置を構成する撮影台の一部拡大断面図である。 特許文献1の放射線画像撮像装置の側面説明図である。
符号の説明
10…マンモグラフィ装置 16…基台
20…アーム部材 22…被写体
24…放射線源収納部 26、100、110…撮影台
30…表示操作部 34…マンモ
36…固体検出器 38…読取光源部
40…走査部 46、112…熱交換部
50…フレキシブル基板 52…増幅器
54、88…温調部 60、70…ペルチェ素子
62、72、74…ヒートシンク 64…取付部材
78…循環通路 80…ファン
82…デバイス電源部 84…A/D変換器
86…基板 90…温度測定部
92…制御用電源部 102…断熱材
114…塗料材

Claims (8)

  1. 被写体の放射線画像を電気信号に変換して読み取る放射線画像情報撮影装置において、
    前記被写体の放射線画像情報を電気信号に変換する変換部、前記変換部により変換された前記電気信号を増幅する増幅部、増幅された前記電気信号を処理する信号処理部、及び、少なくとも前記変換部に電源を供給するデバイス電源部を収容する筐体と、
    前記筐体の外部に配置される制御用電源部と、
    を備え、
    前記筐体内部は、外部に対して実質的に閉塞された空間部を形成するとともに、
    前記筐体には、前記空間部の空気を外部熱媒体との熱交換により温度調整する熱交換部が設けられることを特徴とする放射線画像情報撮影装置。
  2. 請求項1記載の放射線画像情報撮影装置において、前記筐体内部には、前記空間部の温度を検出するための温度測定部が設けられることを特徴とする放射線画像情報撮影装置。
  3. 請求項2記載の放射線画像情報撮影装置において、前記空間部の温度は、20℃〜30℃の範囲内に温度制御されることを特徴とする放射線画像情報撮影装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の放射線画像情報撮影装置において、前記熱交換部は、ペルチェ素子を備えることを特徴とする放射線画像情報撮影装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の放射線画像情報撮影装置において、前記熱交換部は、前記空間部の空気と外部空気との間で熱交換を行うことを特徴とする放射線画像情報撮影装置。
  6. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の放射線画像情報撮影装置において、前記熱交換部は、前記空間部の空気と前記筐体との間で熱交換を行うことを特徴とする放射線画像情報撮影装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の放射線画像情報撮影装置において、前記筐体内部には、少なくとも前記増幅部の温度調整を行う温度調整部が配設されることを特徴とする放射線画像情報撮影装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の放射線画像情報撮影装置において、前記筐体の内壁又は外壁には、前記空間部を覆って断熱部材が設けられることを特徴とする放射線画像情報撮影装置。

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