JP2010253089A - 放射線画像生成装置及び放射線画像生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】定期的に無線通信により動作状態の情報を送信し、暗電流による電荷蓄積量が所定以上になる時間よりも短い周期で初期化を行うＦＰＤにおいて、初期化に影響を与えずに無線通信を行うことを目的とする。
【解決手段】リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、無線通信部による通信を行わない放射線画像生成装置とする。
【選択図】図８

Description

本発明は無線通信を行う可搬型の放射線画像生成装置、及び該放射線画像生成装置を用いる放射線画像生成システムに関する。

被検者に放射線を照射し、被検体を透過した放射線を検出して放射線画像を得る方法としては、近年、デジタル方式の放射線画像生成装置が用いられている。このような放射線画像生成装置としては、いわゆるＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）がある。

ＦＰＤとは、基板上に複数の検出素子を２次元的に配列したものであり、被検体を透過した放射線が蛍光体（シンチレータ）に照射され、照射された放射線量に応じて発光する可視光を検出素子により電荷に変換してコンデンサに蓄積し、コンデンサに蓄積した電荷を読み出すことにより放射線画像を得るものである。このようないわゆる間接型ＦＰＤに対し、被写体を透過した放射線が直接検出素子に照射され、照射された放射線量を電荷に変換する直接型ＦＰＤも知られている。

いずれのＦＰＤにおいても、放射線の照射がされていない場合にも、コンデンサに微量の電荷が蓄積する、いわゆる暗電流がある。この暗電流によりコンデンサに蓄積された電荷は、放射線画像を得る上ではノイズとなり画像に悪影響を及ぼす。この暗電流の影響を極力少なくするためには、撮影の直前に初期化を行って、暗電流に起因する電荷を消去する必要がある。

また、ＦＰＤとしては近年、内部にバッテリを備えた可搬性のカセッテ型ＦＰＤが用いられるようになっており、カセッテ型ＦＰＤでは可搬性と、撮影した放射線画像データを即時確認するという点で有用な、放射線発生装置を制御する制御装置とカセッテ型ＦＰＤとを無線により通信する無線通信手段を備えた撮影システムが提案されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された撮影システムでは、ＦＰＤにおいて暗電流の蓄積による影響を避けるために、光電変換モードにおいてはリフレッシュおよび空読みによるリセット動作を所定間隔で繰り返している。そしてそのタイミングを事前に前記制御装置と共有しておくことにより、リアルタイム性が問題となる無線通信であっても、適正なタイミングで放射線撮影が行えるようにしている。

また、特許文献２においては、無線通信の通信動作にともなう、電源電圧、グランド電位変動の影響や、放射線ノイズの影響により、取得する放射線画像データに意図しない画像ノイズが発生するということを課題としている。そしてこのような課題を解決するために、撮影部から電荷を読み出す際には、ＦＰＤの無線通信モジュールを停止させている。

特開２００６−３０５１０６号公報 特開２００６−２４７１０２号公報

撮影を正常に行うためには、ＦＰＤが撮影可能な状態であることが必要である。ＦＰＤ内部のバッテリの残量等が少なく撮影不可能な動作状態であれば、患者への無駄な放射線照射を防止するためにも、その状態を事前に制御装置に伝える必要がある。またその動作状態は、変化するものであり、定期的にＦＰＤから制御装置に動作状態を通知することが望まれる。

また、放射線が照射されたことを検知する検知手段をＦＰＤ自身が備えた場合には、撮影に先だって、事前通知は不要となる。このような系においては、前述の暗電流に起因する電荷による影響を低減するために、電荷蓄積量が所定以上になる時間よりも短い周期で初期化を行う必要が生じることになる。

本願発明は、定期的に無線通信により動作状態の情報を送信し、暗電流による電荷蓄積量が所定以上になる時間よりも短い周期で初期化を行うＦＰＤにおいて、初期化に影響を与えずに無線通信を行うことを目的とする。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．放射線照射装置から照射された放射線量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子と、
前記各検出素子に逆バイアス電圧を供給するバイアス線と、
前記バイアス線を流れる電流を検出する電流検出手段と、
リセット信号を発することにより前記検出素子により変換された電荷量を初期化するリセット信号発生手段と、
前記電流検出手段により検出された前記バイアス線を流れる電流の増加および減少に基づいて放射線が照射されていることを検出する照射検知手段と、
無線通信により通信する無線通信部と、を有し、
前記リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、前記無線通信部による通信を行わないことを特徴とする放射線画像生成装置。

２．装置の各部に電力を供給する電源部を有し、前記無線通信により前記電源部の残量情報を送信することを特徴とする前記１に記載の放射線画像生成装置。

３．前記照射検知手段により放射線の照射を検知している間は、前記無線通信部による通信を行わないことを特徴とする前記１又は２に記載の放射線画像生成装置。

４．前記リセット信号は連続して発信されるものであり、
前記リセット信号発生手段は、前記無線通信部の無線通信に開始に先だって前記リセット信号を停止させ、無線通信の終了の後に前記リセット信号を発信することを特徴とする前記１から３のいずれかに記載の放射線画像生成装置。

５．放射線照射装置から照射された放射線量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子と、
リセット信号を発することにより前記検出素子により変換された電荷量を初期化するリセット信号発生手段と、
装置の各部に電力を供給する電源部を有し、
前記電源部の電力の残量情報を無線通信により送信する無線通信部と、
前記リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、前記無線通信部による前記残量情報の送信を行わないことを特徴とする放射線画像生成装置。

６．放射線照射装置から照射された放射線量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子と、
前記各検出素子に逆バイアス電圧を供給するバイアス線と、
前記バイアス線を介して前記検出素子に逆バイアス電圧を印加する電源と、
前記バイアス線を流れる電流を検出する電流検出手段と、
リセット信号を発することにより前記検出素子により変換された電荷量を初期化するリセット信号発生手段と、
前記電流検出手段により検出された前記バイアス線を流れる電流の増加および減少に基づいて放射線が照射されていること検出する照射検知手段と、
無線通信により通信する無線通信部と、を有する放射線画像生成装置と、
前記無線通信部と通信する通信部を、有する制御装置と、
を備え、
前記リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、前記無線通信部による通信を行わないことを特徴とする放射線画像生成システム。

７．前記放射線画像生成装置は、装置の各部に電力を供給する電源部を有し、前記無線通信により前記電源部の残量情報を送信することを特徴とする前記６に記載の放射線画像生成システム。

８．表示部を有し、
前記放射線画像生成装置から受信した前記残量情報を前記表示部に表示させることを特徴とする前記７に記載の放射線画像生成システム。

９．前記制御装置は、前記残量情報が所定値以下の場合には、前記放射線照射装置に照射禁止させることを特徴とする前記７に記載の放射線画像生成システム。

本願発明によれば、リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、前記無線通信手段による通信を行わないことにより、初期化に影響を与えずに無線通信を行うことが可能となる。

本実施形態における放射線画像生成システムの概略構成を示す図である。 コンソール７の要部構成を示すブロック図である。 ＦＰＤ６の斜視図である。 撮像パネル６２の断面図である。 撮像パネル６２及び電流検出部６３４の回路構成を示す模式図である。 図５における１画素分についての等価回路図である。 電流検出部６３４で電流から変換され出力される電圧値の時間変化の一例を示す図である。 一の実施形態におけるＦＰＤ６におけるリセット信号ＲＴと無線通信のタイミングチャートである。 他の実施形態におけるＦＰＤ６におけるリセット信号ＲＴと無線通信のタイミングチャートである。 放射線画像生成システムが行う制御フロー図である。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

本実施形態における放射線画像生成システムの構成について図１から図７に基づいて説明する。図１は、本実施形態における放射線画像生成システムの概略構成を示す図である。

放射線画像生成システムは、図１に示すように、放射線撮影に関する操作を行う撮影操作装置４と、放射線画像生成装置６（以下、単にＦＰＤ６と称す）により生成された放射線画像データに画像処理を行うコンソール７とがネットワークＮを通じて接続されて構成されている。１００は撮影室である。撮影室１００には放射線照射装置３、撮影操作装置４が配置されている。

なお、ここでは図示してないが、放射線画像生成システムは、患者診断情報や会計情報を一元管理するＨＩＳ（Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）や放射線診療の情報を管理するＲＩＳ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）とネットワークＮを介して接続されている。ネットワークＮは、当該システム専用の通信回線であってもよいが、システム構成の自由度が低くなってしまう等の理由のため、イーサネット（登録商標）等の既存の回線である方が好ましい。

ＦＰＤ６とコンソール７とは、無線通信により直接通信を行う。通信方式としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ準拠の無線ＬＡＮや、ＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＵＳＢ）等のＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）の電波を用いた無線通信方式、あるいは赤外線や可視光線等（レーザー等）を用いた光無線通信（例えば、ＩｒＤＡ）、音波または超音波を用いた音響通信による無線通信方式であってもよい。

なお、図１等に示した実施形態においてはコンソール７とＦＰＤ６とが、いわゆるアドホックモードにより直接的に無線通信を行うような構成としているが、インフラストラクチャモードによりネットワークに接続した無線通信のアクセスポイントを撮影室１００の内部に設けて、当該アクセスポイントを介して無線通信を行うようにしてもよい。

放射線照射装置３は、臥位撮影台１１に横たわっている被写体である患者１２に対して放射線を照射するようになっており、臥位撮影台１１の下方には、ＦＰＤ６を装着する検出装置装着口１１ａが設けられている。放射線照射装置３は、撮影操作装置４により制御されて所定の撮影条件で放射線撮影を行うようになっている。撮影操作装置４は表示部４７を有しており、撮影条件等を表示することができる。なお放射線照射装置３と検出装置装着口１１ａに装着したＦＰＤ６との撮影タイミングの同期は、両者間でコンソール７を経由した無線通信により行うようにしてもよい。

［コンソール７］
図２は、「制御装置」として機能するコンソール７の要部構成を示すブロック図である。コンソール７は、図２に示すように、制御部７４、表示部７７、入力操作部７８、無線通信部７６、有線通信部７９、記憶部７０等を備えて構成されており、各部はバス７１により接続されている。

制御部７４は、ＣＰＵ等から構成され、記憶部７０に記憶されているプログラムに従って各種処理を実行するように構成されている。

表示部７７は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を備えて構成され、制御部７４から送られる表示信号の指示に従って、前記患者リスト、各種のメッセージや画像等、各種画面を表示するものである。

入力操作部７８は各種指示を入力可能である。例えば、キーボードやマウス等から構成されており、キーボードで押下操作されたキーの押下信号やマウスによる操作信号を入力信号として制御部７４に対して出力するものである。なお、入力操作部７８は、表示部７７の表示画面を覆う透明なシートパネルに、指または専用のスタイラスペンで触れることにより入力される位置情報を入力信号として制御部７４に出力する、いわゆる、タッチパネルにより構成されていてもよい。また入力操作部７８からは放射線技師により患者氏名、撮影部位等の撮影オーダ情報を入力可能である。

［ＦＰＤ６］
図３乃至図８に基づいて放射線画像生成装置として機能するＦＰＤ６について説明する。図３はＦＰＤ６の斜視図である。図４は撮像パネル６２の断面図である。図５は、撮像パネル６２及び電流検出部６３４の回路構成を示す模式図である。図６は図５における１画素分についての等価回路図である。

図３及び図５に示すように制御部６４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出してＲＡＭ内に形成されたワークエリアに展開し、当該制御プログラムに従ってＦＰＤ６の各部を制御する。ＲＯＭは、不揮発性の半導体メモリ等により構成され、制御部６４で実行される制御プログラム等を記憶する。

記憶部６０は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリやＲＡＭから構成され、撮像パネル６２に蓄積された電気信号が読み取られることにより取得された、複数回分の撮影に相当する放射線画像データを記憶可能である。

無線通信部６９は、前述の無線通信方式によりコンソール７との間で各種情報の無線通信を行うものである。

電源部６７は、ＦＰＤ６を構成する複数の駆動部（制御部６４、撮像パネル６２、記憶部６０など）に電力を供給する。この電源部６７は、例えば予備電池と充電自在な充電池とで構成されており、コネクタ６９５を図示しないクレードルに接続することにより、充電池を充電することが可能である。電源部６７は内部に残量検知部を備え、制御部６４は残量検知部の出力により電源部６７の電池容量の残量情報を得ることができる。残量検知部としては、電源部６７の電圧を測定する方法により検知してもよく、フル充電状態からの流出電流の積分値を測定することにより検知してもよい。

図３に示すように、ＦＰＤ６は、内部を保護する筐体６０１を備えており、カセッテとして可搬可能に構成されている。筐体６０１の内部には、照射された放射線を電気信号に変換する撮像パネル６２が層を成して形成されている。この撮像パネル６２における放射線の照射面側には、入射された放射線の強度に応じて発光を行う発光層６３が設けられている。

発光層６３は、一般的にはシンチレータ層とも呼ばれるものであり、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。

この発光層６３の放射線が照射される側の面と反対側の面には、発光層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光電変換部がマトリクス状に配列された撮像パネル６２が形成されている。なお、１つの光電変換部から出力される信号が、放射線画像データを構成する最小単位となる１画素に相当する信号となる。また撮像パネル６２には、蓄積された電気エネルギーを読み出す走査駆動回路６０９と、蓄積された電気エネルギーを画像信号として出力する信号選択回路６０８と、放射線の照射量に応じた電流を検出する電流検出部６３４と接続されている。なお電流検出部６３４と制御部６４が協働することにより「照射検知手段」として機能する。

本実施形態におけるＦＰＤ６は、放射線照射装置３による放射線の照射開始及びその照射停止を電流検出部６３４により検出することが可能である。本実施形態では、検出素子６２０としてフォトダイオードを用いているが、この他にも、フォトトランジスタ等を用いることも可能である。各検出素子６２０は、スイッチ素子である薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴという）６２２に接続されており、ＴＦＴ６２２を介して信号線６２４に接続されている。

図４に示すように撮像パネル６２は、基板６０４の受光側の面６０４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ６２２（符号６８１、６８２、６８３、６８４ａ、６８４ｂ、６８ｄ、６８ｇから構成される）のゲート電極６８ｇが走査線６２３と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極６８ｇ上及び面６０４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層６８１上のゲート電極６８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層６８２を介して、検出素子６２０（符号６７２から６７９で構成される）の第１電極６７４と接続されたソース電極６８ｓと信号線６２４と一体的に形成されるドレイン電極６８ｄとが積層されて形成されている。

ソース電極６８ｓとドレイン電極６８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第１パッシベーション層６８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層６８３は両電極６８ｓ、６８ｄを上側から被覆している。また、半導体層６８２とソース電極６８ｓやドレイン電極６８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層６８４ａ、６８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ６２２が形成されている。

また、検出素子６２０の部分では、基板６０４の面６０４ａ上にゲート絶縁層６８１と一体的に形成される絶縁層６７１の上にＡｌやＣｒ等が積層されて補助電極６７Ａが形成されており、補助電極６７Ａ上に前記第１パッシベーション層６８３と一体的に形成される絶縁層６７３を挟んでＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極６７４が積層されている。第１電極６７４は、第１パッシベーション層６８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ６２２のソース電極６８ｓに接続されている。

第１電極６７４の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層６７５、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層６７６、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層６７７が下方から順に積層されて形成されている。

放射線の照射を受けた発光層６３で変換された電磁波が図中上方から照射されると、ｉ層６７６で電子正孔対が発生する。検出素子６２０は、このようにして、発光層６３からの電磁波を電荷に変換するようになっている。なお、ｐ層６７７、ｉ層６７６、ｎ層６７５の積層の順番は上下逆であってもよい。

ｐ層６７７の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極６７８が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層６７６等に到達するように構成されている。以上のようにして検出素子６２０が形成されている。

また、検出素子６２０の第２電極６７８の上面には、第２電極６７８を介して検出素子６２０に逆バイアス電圧を印加するためのバイアス線６２９が接続されている。なお、検出素子６２０の第２電極６７８やバイアス線６２９、ＴＦＴ６２２側に延出された第１電極６７４、ＴＦＴ６２２の第１パッシベーション層６８３等、すなわち検出素子６２０とＴＦＴ６２２の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第２パッシベーション層６７９で被覆されている。

次に図５、図６に基づいてＦＰＤ６の回路構成について説明する。撮像パネル６２の各検出素子６２０は、その電極の一端がそれぞれバイアス線６２９に接続されており、各バイアス線６２９は１本の結線６３０に結束されている。結線６３０は電流検出部６３４を介して電源部６７に接続されている。電源部６７は、各バイアス線６２９を介して各検出素子６２０に逆バイアス電圧を印加するようになっている。

本実施形態では、ｐｉｎ型の検出素子６２０のｐ層６７７側に第２電極６７８を介してバイアス線６２９が接続されていることからも分かるように、電源部６７からは、検出素子６２０の第２電極６７８にバイアス線６２９を介して逆バイアス電圧として負の電圧が印加されるようになっている。

しかし、前述したように検出素子６２０のｐ層６７７、ｉ層６７６、ｎ層６７５の積層順を逆に形成して第２電極６７８を介してｎ層６７５にバイアス線６２９を接続する場合には、電源部６７からは第２電極に逆バイアス電圧として正の電圧が印加される。なお、その場合には、図５や図６における検出素子６２０の電源部６７に対する接続の向きが逆向きになる。

電流検出部６３４は、各バイアス線６２９が結束された結線６３０内を流れる電流を検出するようになっている。本実施形態では、電流検出部６３４は、図示を省略するが、結線６３０に直列に接続される所定の抵抗値を有する抵抗と、抵抗の両端子間の電圧を測定する差動アンプとを備えて構成されており、差動アンプで抵抗の両端子間の電圧を測定することで結線６３０を流れる電流を電圧値に変換して検出するようになっている。

各バイアス線６２９や結線６３０を流れる電流が微弱であるため、電流検出部６３４に備えられる前記抵抗として、有効な電圧値を得るために抵抗値が１００ｋΩや１ＭΩ等の大きな抵抗値を有する抵抗が用いられるようになっている。電流検出部６３４は、このようにして変換して検出した結線６３０の電流値に相当する電圧値を制御部６４に出力するようになっている。

なお、このように抵抗値が大きいと、例えば放射線照射によって蓄積された電荷を読み出す場合にバイアス線６２９や結線６３０等を流れる電流の大きな妨げになることから、電流検出部６３４には前記抵抗の両端子間を短絡するスイッチが設けられている。

各検出素子６２０の第１電極６７４はＴＦＴ６２２のソース電極６８ｓ（図中ではＳと表記）に接続されており、各ＴＦＴ６２２のゲート電極６８ｇ（図中ではＧと表記）は走査駆動回路６０９から延びる各走査線６２３にそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ６２２のドレイン電極６８ｄ（図中ではＤと表記）は各信号線６２４にそれぞれ接続されている。

そして、走査線６２３を介して走査駆動回路６０９からＴＦＴ６２２のゲート電極６８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されるとＴＦＴ６２２のゲートが開き、検出素子６２０に蓄積された電荷すなわち電気信号がＴＦＴ６２２のソース電極６８ｓを介してドレイン電極６８ｄから信号線６２４に読み出されるようになっている。

各信号線６２４は、信号選択回路６０８に接続されており、信号選択回路６０８内の増幅回路６０３に接続されている。増幅回路６０３は、各検出素子６２０から読み出された電気信号を増幅するようになっている。

本実施形態では、増幅回路６０３は、チャージアンプ回路で構成されている。すなわち、増幅回路６０３は、オペアンプ６０３ａと、オペアンプ６０３ａに接続されたコンデンサＣ１とを備えており、さらにコンデンサＣ１には並列に電荷リセット用スイッチＳＷ（以下、単にスイッチＳＷという）が接続されて構成されている。制御部６４及び走査駆動回路６０９は「リセット信号発生手段」として機能し、検出素子６２０に暗電流等の影響で蓄積している電荷の消去、つまり初期化は以下のように行う。まず制御部６４の指示のもとで走査駆動回路６０９により走査線６２３にリセット信号ＲＴを出力し、それとともにオフ状態のスイッチＳＷをオン状態に制御する。そしてこの制御により、検出素子６２０内に蓄積している電荷は、信号線６２４を流れ、（後述する）相関二重サンプリング回路６０５、Ａ／Ｄ変換器６６３を流れる。流れた電荷はデータとして蓄積せず（空読み）に廃棄する。

そして、増幅回路６０３では、スイッチＳＷがオフの状態で検出素子６２０のＴＦＴ６２２のゲートが開かれると（すなわち、ＴＦＴ６２２のゲート電極６８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されると）、コンデンサＣ１に検出素子６２０から読み出された電荷が蓄積され、蓄積される電荷量に応じてオペアンプ６０３ａから出力される電圧値が増加する。

図５に示すとおり撮像パネル６２は光を電気信号に変換する複数の検出素子６２０がマトリクス状に配置されており、１つの検出素子６２０は放射線画像の１画素に対応する。これらの画素は例えば２００〜４００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の密度で、被検体の撮影領域の大きさにわたって配置されている。

また、検出素子６２０間には走査線６２３（横ライン）と信号線６２４（縦ライン）とが配設されており、同図では両者が直交するように格子状に配設されている。ここで、走査線６２３と信号線６２４とで囲まれた１つの区画を１画素とすると、撮像パネル６２の画素数は、例えば、一方向にｍ個、もう一方向にｎ個配置してなる場合にはｍ×ｎ個の画素数より構成されている。そして、撮像パネル６２には、ｍ×ｎ個の画素数分に対応する検出素子６２０とスイッチング素子であるトランジスタ６２２が配置され、画素間には、走査線６２３及び信号線６２４が直交するように配設されることになる。

ＴＦＴ６２２のソース電極６８ｓが検出素子６２０と、ドレイン電極６８ｄが信号線６２４と、ゲート電極６８ｇは走査線６２３とそれぞれ接続される。

各検出素子６２０の第１電極６７４はＴＦＴ６２２のソース電極６８ｓに接続されており、各ＴＦＴ６２２のゲート電極６８ｇは走査駆動回路６０９から延びる各走査線６２３にそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ６２２のドレイン電極６８ｄは各信号線６２４にそれぞれ接続されている。

そして、走査線６２３を介して走査駆動回路６０９からＴＦＴ６２２のゲート電極６８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されるとＴＦＴ６２２のゲートが開き、検出素子６２０に蓄積された電荷すなわち電気信号がＴＦＴ６２２のソース電極６８ｓを介してドレイン電極６８ｄから信号線６２４に読み出されるようになっている。

撮像パネル６２では、これらの回路を介して放射線画像をデジタルの画像信号に変換する。すなわち制御部６４が、走査線６２３各々に、走査駆動回路６０９を介して読出信号を供給して画像走査を行い、レジスタ６６２を介して順次Ａ／Ｄ変換器６６３に送信されて、Ａ／Ｄ変換器６６３でデジタル値に変換される。そして走査線毎のデジタル画像信号を取り込み、デジタルの画像信号に変換して、位置情報と対応させることにより放射線画像データを生成する。

増幅回路６０３の出力側端子には、相関二重サンプリング回路６０５（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ：以下ＣＤＳという）が接続されている。ここで、相関二重サンプリング回路６０５は、電荷−電圧変換回路のコンデンサのリセット後の第１の電圧値と、撮影後（照射後）に読み出した第２の電圧値の差分を取ることによりコンデンサのリセット時の雑音を除去（低減）する回路である。

［電流検出部６３４］
図４に示した実施形態においては検出素子６２０の第２電極６７８に、バイアス線６２９を介して逆バイアス電圧である負の電圧が印加されると、検出素子６２０内に電位勾配が生じる。この状態で、放射線照射装置３等の放射線源から放射線が照射され、放射線の照射を受けた発光層６３により放射線から変換された電磁波が検出素子６２０のｉ層（変換層）６７６に入射すると、ｉ層６７６内で電子正孔対が発生する。

そして発生した電子正孔対のうち、正孔は電位勾配に従って低電位である第２電極６７８側に移動し、第２電極６７８を通ってバイアス線６２９に流れ出る。図５や図６に示すように、この検出素子６２０から流れ出てバイアス線６２９を流れる正孔が電流として電流検出部６３４で検出される。

一方で、電流検出部６３４による電流検出にともない、オン状態であったスイッチＳＷをオフ状態にし、続いて開いている状態であったＴＦＴ６２２のゲートを閉じる。そして発生した電子正孔対のうち、電子は電位勾配に従って高電位である第１電極６７４側に移動するが、ＴＦＴ６２２のゲートが閉じたため、電子は第１電極６７４やｉ層６７６内の第１電極６７４近傍に蓄積する。検出素子６２０のｉ層６７６に電磁波の光子の数に比例して電子正孔対が発生するため、検出素子６２０内には、入射した電磁波の量に応じた量の電子が蓄積される。なお相関二重サンプリング回路６０５においては当該スイッチをオフ状態に変更してから、ＴＦＴ６２２のゲートを開けるまでの間の出力を前述の第１の電圧としている。

このバイアス線６２９を流れる正孔も、検出素子６２０のｉ層６７６に入射する電磁波の光子の数に比例して発生した電子正孔対の分だけ発生するため、入射した電磁波の量に応じて検出素子６２０内に蓄積された電子の量と同量の正孔がバイアス線６２９内を流れるようになる。各バイアス線６２９を流れる、放射線の照射量に比例して流れる電流は結線６３０に集められ、結線６３０中を電流検出部６３４に向かって流れる。

以上の検出素子６２０における電荷の発生原理に基づいた場合、放射線または電磁波が検出素子６２０のｉ層６７６に入射しない放射線照射の前段階では、理想的にはバイアス線６２９や結線６３０内には電流は流れないが、実際には検出素子６２０で暗電流が発生し、電流検出部６３４で微量の電流が検出される。

［放射線照射の検出］
図７は、電流検出部６３４で電流から変換され出力される電圧値の時間変化の一例を示す図である。前述したように、本実施形態では、電流検出部６３４は結線６３０を流れる電流を電圧値に変換して出力するため、放射線または電磁波が検出素子６２０のｉ層６７６に入射されない放射線照射の前段階においても、図７における時刻ｔａに示されるように、電流検出部６３４から制御部６４に微量ではあるが０ではない電圧値Ｖａが入力される。

そして、放射線源からの放射線の照射が開始されると、各検出素子６２０内で電子正孔対が発生し、バイアス線６２９や結線６３０を通じて正孔が電流検出部６３４に運ばれる。そのため、図７における時刻ｔｂに示されるように、電流検出部６３４から出力される電圧値Ｖが増加する。そこで、本実施形態では、制御部６４は、電流検出部６３４から出力される電圧値Ｖが大きく増加し始めたことを検出することで、放射線の照射開始を検出する。

電圧値Ｖの増加による放射線の照射開始については、電圧値Ｖが所定の閾値Ｖｔｈを越えた時刻ｔｃに放射線照射が開始されたとして検出するように構成してもよく、また、電圧値Ｖの時間微分値が所定の閾値を越えた時刻ｔｄに放射線照射が開始されたとして検出するように構成することも可能である。

また、放射線源からの放射線の照射が終了すると、今度は、各検出素子６２０内での電子正孔対の発生が停止し、バイアス線６２９に正孔が供給されなくなる。そのため、図７における時刻ｔｅに示されるように、電流検出部６３４から出力される電圧値Ｖが減少し始める。そこで、本実施形態では、制御部６４は、電流検出部６３４から出力される電圧値Ｖが減少したことを検出することで、放射線の照射終了を検出するようになっている。

電圧値Ｖの減少による放射線の照射終了については、電圧値Ｖが前述した所定の閾値Ｖｔｈを下回った時刻ｔｆに放射線照射が終了されたとして検出するように構成してもよく、また、電圧値Ｖの時間微分値が所定の負の値の閾値をより負側に越えた時刻ｔｇに放射線照射が終了されたとして検出するように構成することも可能である。

［リセット信号と無線通信のタイミング］
図８、図９は、ＦＰＤ６におけるリセット信号ＲＴと無線通信のタイミングチャートである。図８は所定の周期で走査線６２３にリセット信号ＲＴを出力し、図９は連続してリセット信号ＲＴを出力する実施形態におけるタイミングチャートである。図８、図９においては、放射線照射装置３による放射線の照射タイミング（１０１）、ＦＰＤ６の電流検出部６３４による放射線の照射検知（１０２）、制御部６４による電荷リセット用スイッチＳＷへのリセット信号ＲＴの出力（１０３）、無線通信部６９による無線通信（１０４）のタイミングを示している。

図８においては、リセット信号ＲＴの出力は所定の周期Ｔ１で、時間Ｔ２の間リセット信号ＲＴを出力している。無線通信部６９による無線通信は概ね固定のデータ長の通信を行うので一回の通信時間は時間Ｔ３である。周期Ｔ１、時間Ｔ２、時間Ｔ３の例としては以下のとおりである。
周期Ｔ１：１ｍｓｅｃ
時間Ｔ２：５０μｓｅｃ〜３００μｓｅｃ
時間Ｔ３：１２５μｓｅｃ（通信速度２５６ｋｂｐｓ、通信データ量を固定の４ｂｙｔｅ長）
なお、本実施形態においては無線通信を行う際の通信の電波（電磁波）がノイズとなってＦＰＤ６の回路に影響を及ぼすことがあり、また、無線通信部６９を動作させることでＦＰＤ６内部のグランドのインピーダンス（接地抵抗）が変動して、グランド内に電位差が生じ、ひいてはグランド自体がノイズを生じさせる虞がある。これらのノイズの影響により初期化が正常に機能しなくなることを避けるために、制御部６４ではリセット信号ＲＴを出力して初期化を行っている最中は、無線通信部６９による無線通信を行わないように制御している。

図８に示すように無線通信の開始時刻ｔ３は、リセット信号ＲＴの出力が停止した時刻ｔ２よりも後に設定している。また無線通信の終了時刻ｔ４は次のリセット信号ＲＴの出力が開示される時刻ｔ５よりも十分前になるように、１回の通信で送信する通信データ量の上限を設定している。

また放射線技師による撮影操作装置４の操作により放射線照射装置３から放射線照射が開始される（時刻ｔ６）。当該放射線の照射により、ＦＰＤ６の電流検出部６３４では放射線の照射中であること検知し（図７参照）、当該検知に基づいて制御部６４は、放射線の照射を検知している間は、リセット信号ＲＴ及び無線通信部６９による無線通信を停止させる。放射線照射の停止を検知してから、コンデンサＣに蓄積した電荷の読み出しを行い放射線画像データの生成を行ってから、再び次の撮影の準備の為にリセット信号ＲＴを所定周期で出力する。

図９は、連続してリセット信号ＲＴを出力する実施形態であり、原則として、リセット信号ＲＴは出力し続けている。同図において、無線通信を開始する場合（時刻ｔ１２）には、開始時刻ｔ１２に先だってリセット信号ＲＴを停止させる（時刻ｔ１１）。そして無線通信の終了（時刻ｔ１３）した後に、リセット信号ＲＴを出力する（時刻ｔ１４）。また図８と同様に、制御部６４は、放射線の照射を検知している間は、リセット信号ＲＴを停止させる（時刻ｔ１５）。放射線照射の停止を検知してから、コンデンサＣに蓄積した電荷の読み出しを行い放射線画像データの生成を行ってから、再び次の撮影の準備の為にリセット信号ＲＴを連続して出力する。

本実施形態においても、初期化を行っている間は、無線通信部６９による通信を行わないことでノイズの影響による初期化が正常に機能しなくなることを避けることができる。

［電源部６７の残量情報］
図１０は、放射線画像生成システムが行う制御フロー図である。同図のステップＳ１１では、ＦＰＤ６の無線通信部６９による無線通信によりコンソール７に電源部６７の電池残量（残量情報）を通知する。コンソール７は電池残量を受信し（ステップＳ１２）、取得した電池残量から、残撮影枚数を計算する。残撮影枚数の計算は例えば、電池残量を単位撮影枚数の消費電力で除することにより計算できる。ステップＳ１４では、電池残量、残撮影枚数を撮影操作装置４にネットワークＮを介した通信により通知する。

またステップＳ１５では、電池残量が所定値Ｍ１よりも小さいか否かを判断し、少ないと判断した場合には、ステップＳ１６で撮影操作装置４に警告を通知する。なお所定値Ｍ１は、電池残量が少なく、撮影（放射線画像データの取得）に支障が生じる可能性がある電池残量に設定している。

撮影操作装置４ではステップＳ１４で通知された電池残量、残撮影枚数を表示部４７に表示する。またステップＳ１６で警告が通知された場合であれば、ＦＰＤ６を電池残量が少ないことを表示部４７に警告表示する。放射線技師は警告表示により、電池残量が少ない状態であることを認識し、必要であれば、他のＦＰＤ６に交換するか、あるいはコネクタ６９５に商用電源ラインを接続して外部電源により撮影を行う等の対応を行うことができる。なお、警告表示とともに、アラーム音を鳴動させるようにしてもよい。また図１０に示す実施形態においては、撮影操作装置４で警告表示するようにしたが、コンソール７の表示部７７に警告表示するようにしてもよい。

本実施形態によれば、ＦＰＤの動作状態をコンソールに通知し、通知した情報により撮影に支障があると判断した場合には、表示部に表示させることにより、放射線技師に認識させ、ひいては撮影が正常に行われなくなることを防止することができる。

３ 放射線照射装置
４ 撮影操作装置
６ ＦＰＤ（放射線画像生成装置）
６０ 記憶部
６２ 撮像パネル
６４ 制御部
６７ 電源部
６９ 無線通信部
７ コンソール
７０ 記憶部
７４ 制御部
７６ 無線通信部
７７ 表示部
７８ 入力操作部
７９ 有線通信部

Claims (9)

1. 放射線照射装置から照射された放射線量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子と、
   前記各検出素子に逆バイアス電圧を供給するバイアス線と、
   前記バイアス線を流れる電流を検出する電流検出手段と、
   リセット信号を発することにより前記検出素子により変換された電荷量を初期化するリセット信号発生手段と、
   前記電流検出手段により検出された前記バイアス線を流れる電流の増加および減少に基づいて放射線が照射されていることを検出する照射検知手段と、
   無線通信により通信する無線通信部と、を有し、
   前記リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、前記無線通信部による通信を行わないことを特徴とする放射線画像生成装置。
2. 装置の各部に電力を供給する電源部を有し、前記無線通信により前記電源部の残量情報を送信することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像生成装置。
3. 前記照射検知手段により放射線の照射を検知している間は、前記無線通信部による通信を行わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線画像生成装置。
4. 前記リセット信号は連続して発信されるものであり、
   前記リセット信号発生手段は、前記無線通信部の無線通信に開始に先だって前記リセット信号を停止させ、無線通信の終了の後に前記リセット信号を発信することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の放射線画像生成装置。
5. 放射線照射装置から照射された放射線量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子と、
   リセット信号を発することにより前記検出素子により変換された電荷量を初期化するリセット信号発生手段と、
   装置の各部に電力を供給する電源部を有し、
   前記電源部の電力の残量情報を無線通信により送信する無線通信部と、
   前記リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、前記無線通信部による前記残量情報の送信を行わないことを特徴とする放射線画像生成装置。
6. 放射線照射装置から照射された放射線量に応じたエネルギーを電荷量に変換する複数の検出素子と、
   前記各検出素子に逆バイアス電圧を供給するバイアス線と、
   前記バイアス線を介して前記検出素子に逆バイアス電圧を印加する電源と、
   前記バイアス線を流れる電流を検出する電流検出手段と、
   リセット信号を発することにより前記検出素子により変換された電荷量を初期化するリセット信号発生手段と、
   前記電流検出手段により検出された前記バイアス線を流れる電流の増加および減少に基づいて放射線が照射されていること検出する照射検知手段と、
   無線通信により通信する無線通信部と、を有する放射線画像生成装置と、
   前記無線通信部と通信する通信部を、有する制御装置と、
   を備え、
   前記リセット信号発生手段による初期化を行っている間は、前記無線通信部による通信を行わないことを特徴とする放射線画像生成システム。
7. 前記放射線画像生成装置は、装置の各部に電力を供給する電源部を有し、前記無線通信により前記電源部の残量情報を送信することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像生成システム。
8. 表示部を有し、
   前記放射線画像生成装置から受信した前記残量情報を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項７に記載の放射線画像生成システム。
9. 前記制御装置は、前記残量情報が所定値以下の場合には、前記放射線照射装置に照射禁止させることを特徴とする請求項７に記載の放射線画像生成システム。

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