JP2010204072A - 放射線画像検出パネル及び放射線画像検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】荷重が加わった際の基板の破損を抑制し、放射線の適正な検出を常時実行出来ること。
【解決手段】センサアレイ基板２１２と対向基板２１３は、レーザーの照射により所望のサイズに切断されたものであり、切断用のレーザーの照射面が、センサアレイ基板２１２では信号検出部１５１の設置面と反対側の面であり、対向基板２１３では放射線が照射される側の面と反対側の面である。これにより放射線画像の撮影時に検出器ユニット２１に荷重が加わったとしても、センサアレイ基板２１２等の破損を抑制し、放射線の適正な検出を常時実行出来る。
【選択図】図９

Description

本発明は、放射線画像検出パネル及び放射線画像検出装置に関する。

医療診断の場において、ＣＲ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）カセッテに内蔵された蛍光体プレートを励起光で走査することにより放射線画像データを読み取る読取装置と、当該読取装置で読み取られた放射線画像データを取得する制御装置（コンソール）とを用いたＣＲシステムが実用化されている。

更に、ＣＲカセッテに代わり、基板上に二次元状に配列された放射線検出素子を内蔵し、当該放射線検出素子に照射された放射線量に応じた電気信号を出力することが可能な放射線画像検出装置（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が提案されている。この放射線画像検出装置を用いれば、励起光で走査して放射線画像データを読み取る読取装置を必要とせず、直接的に放射線画像データを得るという即時性を確保することが出来る。

図１０は、特許文献１に示される放射線画像検出装置Ａの概略を示す縦断面図である。図１０（ａ）に示すようにケースＡ１の内部には、基台Ａ２が設けられており、基台Ａ２上にはＸ線エリアセンサＢが設けられている。Ｘ線エリアセンサＢは、概略として、ガラス基板Ｂ１、二次元状に配列された光電変換素子Ｂ２、シンチレータＢ３、ガラスにより構成されたベースプレートＢ４が一体的に積層されて構成されている。基台Ａ２の下方には光電変換された電気信号を処理するための電子部品を搭載した処理回路Ａ３が設けられている。処理回路Ａ３と光電変換素子Ｂ２間は、不図示のフレキシブル回路基板によって接続されている。

一方、特許文献２には、光電変換基板にレーザーを照射することによりガラスカットを行う技術が記載されている。

特開２００１−７４８４５号公報 特開２００３−２６４３０１号公報

特許文献２に示されるようなレーザー照射によりガラスカットを行う技術においては、ガラス端部に生じさせた亀裂をレーザー照射により引きこみ、その後亀裂に沿ってガラス板を機械的に分断（切断）して所望のサイズのガラス基板を生成するのが一般的である。

しかし、亀裂に沿ってガラス板を機械的に分断する場合、分断するための大きな力がガラス板に加わるため、レーザーの照射面（亀裂が生じている面）と反対側の面が分断時に破壊されて、当該面に微小なクラックが生じてしまう。つまり、ガラス基板の一方の面には微小のクラックが生じてしまっている。

Ｘ線撮影時には被写体Ｐが放射線画像検出装置Ａの上に横になったり座ったりするため、図１０（ｂ）に示すように放射線画像検出装置Ａには一定の荷重Ｆが加わって、放射線画像検出装置Ａ自体が図１０（ｂ）に示すように撓む。放射線画像検出装置Ａの撓みにより、場合によってはガラス基板Ｂ１やベースプレートＢ４に生じた微小のクラックが広がって大きなクラックに成長し、ガラス基板Ｂ１やベースプレートＢ４が破損してしまう可能性がある。

そこで、本発明の目的は、荷重が加わった際の基板の破損を抑制し、放射線の適正な検出を常時実行出来る放射線画像検出パネル及び放射線画像検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る放射線画像検出パネルは、
被写体に向けて照射された放射線を検出する放射線検出素子が二次元状に配列されたセンサアレイ基板と、
当該センサアレイ基板に配列された前記放射線検出素子に対して放射線が照射される側に設置された対向基板と、
を有する放射線画像検出パネルであって、
前記センサアレイ基板及び前記対向基板は、レーザーの照射により所望のサイズに切断されたものであり、
前記レーザーの照射面が、前記センサアレイ基板では前記放射線検出素子の配列面と反対側の面であり、前記対向基板では放射線が照射される側の面と反対側の面であることを特徴とするものである。

また、本発明に掛かる放射線画像検出装置は、
前記放射線画像検出パネルを有し、被写体に向けて照射された放射線を検出して放射線画像データを取得することを特徴とするものである。

本発明に係る放射線画像検出パネル及び放射線画像検出装置によれば、荷重が加わった際の基板の破損を抑制し、放射線の適正な検出を常時実行することが出来る。

カセッテ型検出器を示す斜視図である。 ハウジングの分解斜視図である。 図１に示すカセッテ型検出器をａ方向から見た所定箇所の断面図である。 信号検出部を構成する光電変換部の１画素分の等価回路構成図である。 図４に示す光電変換部を二次元状に配列した等価回路構成図である。 ガラス板の表面にレーザーにより亀裂溝を形成する過程を示す説明図である。 ガラス板の表面に形成された亀裂溝を基点としてガラス板を分断する過程を示す説明図である。 検出器ユニットを示す説明図である。 検出器ユニットを示す説明図である。 従来の放射線画像検出装置Ａの概略を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図を基に説明する。

［カセッテ型検出器の概要］
図１は、カセッテ型検出器の斜視図である。放射線画像検出装置であるカセッテ型検出器１は、カセッテ型のフラットパネルディテクタ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。カセッテ型検出器１は、照射された放射線を検出してデジタル画像データとして取得する放射線検出部２（図３等参照）と、放射線検出部２を内部に収納するハウジング３とを備えている。

図２は、ハウジング３の分解斜視図である。図２に示すように、ハウジング３は、両端部に開口部３１１、３１２を有する中空の本体部３１と、本体部３１の各開口部３１１、３１２を塞ぐ第１の蓋部材３２及び第２の蓋部材３３とを備えている。

本体部３１は、カーボン繊維体（例えば炭素繊維強化プラスチック：ＣＦＲＰ）で構成され、軽量で強度が優れたものである。本体部３１の厚さは例えば、１ｍｍ〜２ｍｍであり、筒状にしてカセッテ型検出器１の強度を保つようにしている。

第１の蓋部材３２及び第２の蓋部材３３は、蓋本体部３２１、３３１と、挿入部３２２、３３２とを備えており、アルミニウムで形成されている。

挿入部３２２、３３２の各側面には、第１の蓋部材３２及び第２の蓋部材３３と、本体部３１と、を係合する係合片３２４、３３４が、開口部３１１、３１２に対する挿入方向に向かって延出している。係合片３２４、３３４の外側面には、それぞれ係合凸部３２５、３３５が設けられている。第１の蓋部材３２と第２の蓋部材３３が本体部３１に挿入されると、係合凸部３２５、３３５が本体部３１に設置された係合凹部３１５、３１６に係合する。

第１の蓋部材３２における蓋本体部３２１の一側面には、カセッテ型検出器１と外部の機器との間で無線により情報の送受信を行うためのアンテナ装置９が埋め込まれており、アンテナ装置９には、金属からなる平板状の一対の放射板９１、９２と、一対の放射板９１、９２に対して給電する給電部９３とが設けられている。

また、蓋本体部３２１の一面であって、アンテナ装置９が形成されている面と同一面上には、ハウジング３の内部に設けられた充電池２４（図３等参照）を充電する際に外部の電源等と接続される充電用端子４５と、カセッテ型検出器１の電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源スイッチ４６が設けられている。更に、アンテナ装置９が形成されている面と放射線入射側の面とによって形成される角部には、例えばＬＥＤ等で構成され充電池２４の充電状況や各種の操作状況等を表示するインジケータ４７が設けられている。

［カセッテ型検出器の内部構造］
次にカセッテ型検出器１の内部構造について説明する。図３は、図１に示すカセッテ型検出器１をａ方向からみた所定箇所の断面図である。

図３に示すように、放射線検出部２は、検出器ユニット（放射線画像検出パネル）２１、基台２２、電気部品（中継基板２３Ａ、制御基板２３Ｂ、充電池２４等）により構成されている。本実施形態において、基台２２の上方の面には遮蔽部材２５を介して検出器ユニット２１が取り付けられており、基台２２の下方の面には制御基板２３Ｂや充電池２４等、複数の電気部品が取り付けられている。

基台２２は可撓性であり、薄い樹脂により構成されている。厚さは約１ｍｍであり、材質は例えば、ポリカーボネイトとＡＢＳを混合した樹脂である。

検出器ユニット２１はシンチレータ層２１１、センサアレイ基板２１２、対向基板２１３、補強部材２１４等から構成されている。検出器ユニット２１の基本構造を説明すると、センサアレイ基板２１２の上に信号検出部１５１が支持されており（センサアレイ基板２１２は、後述する信号検出部１５１におけるフォトダイオード１５２が二次元状に配列されている）、その上方にシンチレータ層２１１が設置されている。シンチレータ層２１１の上方には対向基板２１３が設置されており、シンチレータ層２１１は対向基板２１３とセンサアレイ基板２１２に挟まれている。

シンチレータ層２１１は入射した放射線を光に変換する機能を有する。シンチレータ層２１１は、例えば、蛍光体を主たる成分とし、入射した放射線に基づいて、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を出力するようになっている。

シンチレータ層２１１の下方には信号検出部１５１が形成されおり、信号検出部１５１はシンチレータ層２１１から出力された電磁波（光）を電気エネルギーに変換して蓄積し、蓄積された電気エネルギーに基づく画像信号の出力を行う。

センサアレイ基板２１２と対向基板２１３は、ともに厚みが０．６ｍｍ程度のガラス基板である。

センサアレイ基板２１２の下方には補強部材２１４が設置されており、対向基板２１３に対するセンサアレイ基板２１２の突出部を補強されている。また、対向基板２１３の上方には対向基板２１３を保護する保護部材２１５が設置されている。

センサアレイ基板２１２の端部には信号検出部１５１で発生した電気信号を取り出すための電気信号取出部２１６が設けられており、電気信号取出部２１６と第１中継基板２３Ａとはフレキシブルハーネス２６により接続されている。

基台２２の下方の面に取り付けられた充電池２４として、本実施形態では電気二重層コンデンサを使用している。

［検出器ユニットの回路構成］
次に、検出器ユニット２１の回路構成について説明する。図４は、信号検出部１５１を構成する１画素分の光電変換部の等価回路図である。

図４に示すように、１画素分の光電変換部の構成は、フォトダイオード１５２と、フォトダイオード１５２で蓄積された電気エネルギーをスイッチングにより電気信号として取り出す薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」と称する。）１５３とから構成されている。フォトダイオード１５２は、電荷を生成し蓄積する放射線検出素子である。フォトダイオード１５２から取り出された電気信号は、増幅器１５４により信号読出し回路１７が検出可能なレベルにまで電気信号を増幅するようになっている。

具体的には、光の照射を受けるとフォトダイオード１５２で電荷が発生し、ＴＦＴ１５３のゲートＧに信号読出し用の電圧が印加されると、ＴＦＴ１５３のソースＳに接続されたフォトダイオード１５２から電荷がＴＦＴ１５３のドレインＤ側に流れ、増幅器１５４に並列に接続されたコンデンサ１５４ａに蓄積される。そして、増幅器１５４から、コンデンサ１５４ａに蓄積された電荷に比例して増幅された電気信号が出力されるようになっている。

また、増幅器１５４から増幅された電気信号が出力されて電気信号が取り出されると、増幅器１５４やコンデンサ１５４ａに並列に接続されたスイッチ１５４ｂがオンされてコンデンサ１５４ａに蓄積された電荷が放出されて、増幅器１５４がリセットされるようになっている。

図５は、このような光電変換部を二次元状に配列した等価回路図であり、画素間には、走査線Ｌ１と信号線Ｌｒが直交するように配設されている。ＴＦＴ１５３のソースＳには前述のフォトダイオード１５２の一端側が接続されており、ＴＦＴ１５３のドレインＤは信号線Ｌｒに接続されている。一方、フォトダイオード１５２の他端側は、各行に配された隣接するフォトダイオード１５２の他端側と接続されて共通のバイアス線Ｌｂを通じてバイアス電源１５５に接続されている。

また、各行に配されたＴＦＴ１５３のゲートＧは、共通の走査線Ｌ１に接続されており、走査線Ｌ１は走査駆動回路１６を介して制御部２８に接続されている。同様に、各列に配されたＴＦＴ１５３のドレインＤは、共通の信号線Ｌｒに接続されて制御部２８に制御される信号読出し回路１７に接続されている。

信号読出し回路１７には、前述した信号線Ｌｒごとの増幅器１５４が設けられている。信号読出し時には、選択された走査線Ｌ１に信号読出し用の電圧が印加され、それによりその走査線Ｌ１に接続されている各ＴＦＴ１５３のゲートＧに電圧が印加され、各ＴＦＴ１５３を介して各フォトダイオード１５２から各信号線Ｌｒにそのフォトダイオード１５２で発生した電荷が流れる。そして、各増幅器１５４でフォトダイオード１５２ごとに電荷が増幅され、１行分のフォトダイオード１５２の情報が取り出される。そして、この走査を走査線Ｌ１をそれぞれ切り替えて全ての走査線Ｌ１について行うことで、全フォトダイオード１５２から情報を取り出すようになっている。

各増幅器１５４にはそれぞれサンプルホールド回路１５６が接続されている。各サンプルホールド回路１５６は信号読出し回路１７に設けられたアナログマルチプレクサ１５７に接続されており、信号読出し回路１７により読み出された信号は、アナログマルチプレクサ１５７からＡ／Ｄ変換器１５８を介して制御部２８に出力されるようになっている。制御部２８に出力された信号は、画像データとして図示しない画像メモリに記憶される。

以上、図１〜図５に示すようなカセッテ型検出器１を使用することにより、被写体の放射線画像を検出することが可能となっている。

［センサアレイ基板及び対向基板の設置方向］
放射線画像を撮影する際には被写体がカセッテ型検出器１の上に横になったり座ったりするため、カセッテ型検出器１には図３で示す一定の荷重Ｆが加わる。検出器ユニット２１におけるセンサアレイ基板２１２と対向基板２１３は、カセッテ型検出器１に荷重Ｆが加わっても破損しないように設置方向が工夫されている。以下のこの点について詳しく説明する。

まず、図６、図７を用いてセンサアレイ基板２１２と対向基板２１３の生成方法を説明する。図６は、ガラス板Ｇの表面にレーザーにより亀裂溝Ｍを形成する過程を示す説明図であり、図７は、ガラス板Ｇの表面に形成された亀裂溝Ｍを基点としてガラス板Ｇを分断する過程を示す説明図である。

センサアレイ基板２１２と対向基板２１３は大きなガラス板Ｇを所望のサイズに切断することにより生成している。所望のサイズに切断する方法としては、まず図６（ａ）に示すように、ダイヤモンドカッターＸを上下動させて、ガラス板Ｇの端部に初期亀裂ＭＳを形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、レーザービームＬＢをガラス板Ｇに照射するとともに、レーザービームＬＢと所定の間隔で離れた冷却媒体ＷＭによりガラス板Ｇを冷却させながら、レーザービームＬＢと冷却媒体ＷＭを移動させてガラス板Ｇの表面に亀裂溝Ｍを形成する。亀裂溝Ｍの深さｔは０．１ｍｍ程度である。亀裂溝Ｍの形成を詳しく説明すると、レーザービームＬＢの加熱により、加熱された領域はガラス板Ｇの内部で膨張しようと働き、その周囲の加熱されていない領域によって押し返されるためにガラス板Ｇに圧縮応力が発生する。この後、加熱された領域が冷却媒体ＷＭにより冷却されると、熱膨張した部分が急激に収縮し引張応力が発生し、この引張応力がガラス板Ｇの破壊靱性値を超えた際に、亀裂溝Ｍが形成される。レーザービームＬＢのレーザーは炭酸ガスレーザーであり、冷却媒体ＷＭとしては、エア、エアと水の気液混流物、ヘリウム等のガス、液化ガス、ドライアイス等がある。

ガラス板Ｇの表面に亀裂溝Ｍが形成された後、亀裂溝Ｍを基点としてガラス板Ｇを分断するわけであるが、この点を図７に示す。図７は、図６（ｂ）におけるｂ方向からみたガラス板Ｇの断面図であり、図７の白抜き矢印で示すように、亀裂溝Ｍを基点としてガラス板Ｇを左右に分けるように機械的に分断し、最終的に所望のサイズのセンサアレイ基板２１２と対向基板２１３を生成する。

亀裂溝Ｍを基点としてガラス板Ｇを分断する過程において、分断するための大きな力がガラス板Ｇに加わるため、レーザービームＬＢの照射面ＬＵと反対側の反対面ＬＤが分断時に破壊されて、反対面ＬＤに微小なクラックが生じてしまう。つまり、図６、図７で説明した方法により生成したセンサアレイ基板２１２と対向基板２１３は、一方の面に微小のクラックが生じている。

ここで、カセッテ型検出器１におけるセンサアレイ基板２１２等の設置方向を検討する。例えば図８に示す検出器ユニット２１のように、センサアレイ基板２１２において前述した照射面ＬＵ（図８、図９では分かりやすいように太線で示す）を信号検出部１５１の支持面（フォトダイオード１５２の配列面）にし、対向基板２１３において照射面ＬＵを放射線が照射される側（図８の上方）の面にすると、図８（ａ）で示すように放射線画像の撮影時にカセッテ型検出器１に荷重Ｆが加わった場合、図８（ｂ）に示すように検出器ユニット２１が撓み、センサアレイ基板２１２や対向基板２１３に加わる曲げ応力により、前述した反対面ＬＤに生じた微小のクラックもしくはその原因となる傷が広がって大きなクラックに成長してしまう。その結果、センサアレイ基板２１２等が破損してしまう恐れがある。

そこで、本実施形態では、図９に示すようにセンサアレイ基板２１２において照射面ＬＵを信号検出部１５１の支持面（フォトダイオード１５２の配列面）と反対側の面にし、対向基板２１３において照射面ＬＵを放射線が照射される側（図９の上方）と反対側の面にしている。センサアレイ基板２１２と対向基板２１３における照射面ＬＵを図９に示す方向にすることにより、放射線画像の撮影時にカセッテ型検出器１に荷重Ｆが加わった場合、検出器ユニット２１が撓んだとしても反対面ＬＤに生じた微小のクラックが広がらない。その結果、センサアレイ基板２１２等の曲げに対する強度を保つことができ、センサアレイ基板２１２等の破損を抑制して、放射線の適正な検出を常時実行することが出来る。

以上説明したようにセンサアレイ基板２１２と対向基板２１３を有する検出器ユニット２１は曲げに対する強度が確保されており、放射線の適正な検出を常時実行することが出来る。

１ カセッテ型検出器
２ 放射線検出部
３ ハウジング
２１ 検出器ユニット
１５１ 信号検出部
１５２ フォトダイオード
１５３ ＴＦＴ
２１１ シンチレータ層
２１２ センサアレイ基板
２１３ 対向基板

Claims (2)

1. 被写体に向けて照射された放射線を検出する放射線検出素子が二次元状に配列されたセンサアレイ基板と、
   当該センサアレイ基板に配列された前記放射線検出素子に対して放射線が照射される側に設置された対向基板と、
   を有する放射線画像検出パネルであって、
   前記センサアレイ基板及び前記対向基板は、レーザーの照射により所望のサイズに切断されたものであり、
   前記レーザーの照射面が、前記センサアレイ基板では前記放射線検出素子の配列面と反対側の面であり、前記対向基板では放射線が照射される側の面と反対側の面であることを特徴とする放射線画像検出パネル。
2. 請求項１に記載の放射線画像検出パネルを有し、被写体に向けて照射された放射線を検出して放射線画像データを取得することを特徴とする放射線画像検出装置。

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