JP2011247881A - 放射線変換パネル - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像の画質の劣化を防止する放射線変換パネルを提供する。
【解決手段】放射線変換パネル７０は、蛍光体１２２が練り込まれた放射線に感度を持つシンチレータとしても機能する支持基板１２０と、前記支持基板１２０上に形成された、前記蛍光体１２２が発光する蛍光に感度を有する光電変換素子７２、及び光電変換素子７２の信号を出力するためのＴＦＴ８２とを備える。これにより、支持基板１２０上に設けられた光電変換素子７２の上に、シンチレータを貼り付ける必要がないので、シンチレータと光電変換素子７２との剥離による放射線画像の画質の劣化を防止することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、放射線を可視光に変換して、その光を受光する放射線変換パネルに関する。

医療分野においては、放射線を人体に照射し、人体を透過した放射線の強度を検出することで人体内部の撮像を行う放射線撮像装置が用いられている。放射線撮像装置においては、放射線を直接電気信号に変換する直接変換型の放射線変換パネルと、放射線を可視光に変換し、該変換した可視光を電気信号に変換する間接変換型の放射線変換パネルとがある。

間接変換型の放射線変換パネルにおいては、光電変換素子が設けられた光電変換層にシンチレータを接着剤等によって貼り付けることで、ゴミの進入を防いだり、光電変換層とシンチレータとの間に形成されるエアギャップによる光屈折を少なくして、画質の向上を図っている。

しかし、接着剤として用いられる光カプラ（光半導体封止用エポキシ樹脂）の熱膨張率は、２００ＰＰＭ／℃であり、これは、シンチレータ、光電変換素子の熱膨張率の約３０倍以上である。接着剤と、シンチレータ及び光電変換素子との膨張率の差が大きいために、温度変化によって、光カプラが剥離してしまい、シンチレータと光電変換層とが離れてしまう。

このような問題を解決するために、下記に示す特許文献１には、光カプラ層にシンチレータを混ぜることで、光カプラ層の熱膨張率を下げて、剥離を防止することが記載されている。

特開２００１−１８８０８５号公報

しかしながら、上記した特許文献１の技術では、光カプラ層の剥離が発生することを抑えることはできるが、シンチレータと光電変換層とは光カプラを用いて貼り合わされているので、シンチレータと光電変換層とは剥がれてしまう可能性は残されており、剥離により放射線画像の画質が劣化してしまう虞がある。また、接着剤は、放射線によって劣化して着色してしまい、この接着剤の着色によって放射線画像の画質が劣化する。

そこで本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、放射線画像の画質の劣化を防止する放射線変換パネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、放射線変換パネルであって、蛍光体が練り込まれた放射線に感度を持つシンチレータとしても機能する支持基板と、前記支持基板上に形成された、前記蛍光体が発光する蛍光に感度を有する第１光電変換素子、及び前記第１光電変換素子の信号を出力するための第１スイッチング素子と、を備えることを特徴とする。

前記第１光電変換素子及び前記第１スイッチング素子は、前記支持基板に接して形成されていてもよい。

前記第１光電変換素子は、前記支持基板に接して形成されており、前記第１スイッチング素子は、前記第１光電変換素子を介装して、前記支持基板上に形成されていてもよい。

前記支持基板の前記第１光電変換素子及び前記第１スイッチング素子が設けられた側は、前記第１光電変換素子が設けられていない側に比べ、練り込まれた蛍光体の粒子のサイズが大きい、練り込まれた蛍光体の粒子の密度が高い、及び練り込まれた付活剤の量が多い、のうち少なくとも１つ以上の条件を満たしてもよい。

前記第１光電変換素子は、有機光電変換材料を用いて成形されていてもよい。

前記支持基板の前記第１光電変換素子及び前記第１スイッチング素子が設けられていない側には、前記蛍光体が発光する蛍光に感度を有する第２光電変換素子、及び前記第２光電変換素子の信号を出力するための第２スイッチング素子が形成されてもよい。

前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子のうち、少なくとも放射線が照射される側に設けられた前記光電変換素子は、有機光電変換材料を用いて成形されてもよい。

前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子のうち、照射側とは反対側に設けられている前記光電変換素子は、無機光電変換材料を用いて成形されてもよい。

前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち少なくとも一方は、酸化物半導体を用いて成形されていてもよい。

前記支持基板は、アラミド又はバイオナノファイバーを含んでいてもよい。

本発明によれば、支持基板に蛍光体を練り込んでシンチレータとして機能させるので、第１光電変換素子の上に、接着剤を用いてシンチレータを貼り付ける必要が無くなり、シンチレータと第１光電変換素子との剥離による放射線画像の画質の劣化を防止することができる。また、シンチレータを支持基板とは別途製造する工程及びシンチレータの貼り付け工程がなくなるので、コストが低廉となる。また、接着剤を用いないので、接着剤によって放射線画像の画質が劣化することはない。

第１光電変換素子から遠い位置にある蛍光体ほど粒子を小さくするので、第１光電変換素子に到達したときの蛍光の広がり範囲を狭くさせることができ、撮像される放射線画像のボケを抑えることができ、放射線画像の画質を向上させることができる。

第１光電変換素子から遠い位置にある蛍光体ほど密度を小さくするので、第１光電変換素子から遠い位置にある蛍光体ほど、発光する蛍光の量が小さくなり、撮像される放射線画像のボケを抑えることができ、放射線画像の画質を向上させることができる。

第１光電変換素子から遠い位置にある蛍光体ほど、付活剤の量が少なくなるので、第１光電変換素子から遠い位置にある蛍光体ほど、発光する蛍光の量が小さくなり、撮像される放射線画像のボケを抑えることができ、放射線画像の画質を向上させることができる。

支持基板の第１光電変換素子及び第１スイッチング素子が設けられていない側には、蛍光体が発光する蛍光に感度を有する第２光電変換素子、及び第２光電変換素子の信号を出力するための第２スイッチング素子が形成されているので、同時に２枚の放射線画像を得ることができる。

第１光電変換素子及び第２光電変換素子のうち、少なくとも放射線が照射される側に設けられた光電変換素子は、有機光電変換材料を用いて成形されているので、照射された放射線を左程減衰させることなくシンチレータとして機能する支持基板に入射させることができる。

第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のうち少なくとも一方は、酸化物半導体を用いて成形されているので、支持基板を熱によって変形させることなくスイッチング素子を成形することができる。

支持基板は、アラミド又はバイオナノファイバーを含むので、支持基板の耐熱性を向上させることができるとともに、熱膨張率を低くすることができる。

本実施の形態の放射線撮像システムの構成図である。 図１に示す電子カセッテの斜視図である。 放射線変換パネルにおける光電変換素子の配列と、光電変換素子とカセッテ制御部との間の電気的接続を模式的に示す図である。 図１に示す電子カセッテの回路構成を示す図である。 図３及び図４に示す放射線変換パネルの断面の一例を模式的に示した図である。 図５に示す放射線変換パネルの断面の他の例を模式的に示した図である。 図３及び図４に示す放射線変換パネルの断面の他の例を模式的に示した図である。 変形例１の放射線変換パネルの断面の一例を模式的に示した図である。 変形例１の放射線変換パネルの断面の他の例を模式的に示した図である。 変形例２のパネル部と制御部とが積層された電子カセッテの斜視図である。 図１１Ａは、変形例２の搬送時におけるパネル部と制御部とがヒンジで接合された電子カセッテの状態を示す斜視図であり、図１１Ｂは、電子カセッテを使用するために、図１１Ａの状態からパネル部を回動させた状態を示す側面図であり、図１１Ｃは、使用時における電子カセッテの状態を示す斜視図である。

本発明に係る放射線変換パネルについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、実施の形態の放射線撮像システムの構成図である。放射線撮像システム１０は、ベッド等の撮像台１２に横臥した被写体１４である患者に対して、撮像条件に従った線量からなる放射線１６を照射する放射線源１８と、被写体１４を透過した放射線１６を検出して放射線画像に変換する電子カセッテ（放射線撮像装置）２０と、放射線源１８及び電子カセッテ２０を制御するコンソール２４と、放射線画像を表示する表示装置２６とを備える。

コンソール２４と、放射線源１８と、電子カセッテ２０と、表示装置２６との間には、例えば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）、ＩＥＥＥ８０２．１１．ａ／ｇ／ｎ等の無線ＬＡＮ、又は、ミリ波等を用いた無線通信により信号の送受信が行われる。なお、ケーブルを用いた有線通信により信号の送受信を行ってもよい。

コンソール２４には、病院内の放射線科において取り扱われる放射線画像やその他の情報を統括的に管理するＲＩＳ（放射線科情報システム）２８が接続され、ＲＩＳ２８には、病院内の医事情報を統括的に管理するＨＩＳ（医事情報システム）３０が接続されている。

図２は、図１に示す電子カセッテ２０の斜視図であり、電子カセッテ２０は、パネル部３２と、該パネル部３２上に配置された制御部３４とを備える。なお、パネル部３２の厚みは、制御部３４の厚みよりも薄く設定されている。

パネル部３２は、放射線１６を透過可能な材料からなる略矩形状の筐体４０を有し、パネル部３２の撮像面４２には放射線１６が照射される。撮像面４２の略中央部には、被写体１４の撮像領域及び撮像位置を示すガイド線４４が形成されている。ガイド線４４の外枠が、放射線１６の照射野を示す撮像可能領域３６になる。また、ガイド線４４の中心位置（ガイド線４４が十字状に交差する交点）は、撮像可能領域３６の中心位置であるとともに、電子カセッテ２０の幾何学的な中心位置とされる。

制御部３４は、放射線１６に対して非透過性の材料からなる略矩形状の筐体５０を有する。該筐体５０は、撮像面４２の一端に沿って延在しており、撮像面４２における撮像可能領域３６の外に制御部３４が配設される。この場合、筐体５０の内部には、後述するパネル部３２を制御するカセッテ制御部８０と、バッテリ等の電源部１０８と、コンソール２４との間で無線による信号の送受信が可能な通信部１１０等が配置されている（図３、図４参照）。電源部１０８は、パネル部３２に電力供給を行う一方で、カセッテ制御部８０及び通信部１１０に対しても電力供給を行う。

制御部３４の短手方向の側面５２には、外部の電源から電源部１０８に対して充電を行うためのＡＣアダプタの入力端子５４と、外部機器との間で情報を送受信可能なインターフェース手段としてのＵＳＢ端子５６と、ＰＣカード等のメモリカードを装填するためのカードスロット５８とが設けられている。

パネル部３２は、後述する放射線変換パネル及び駆動回路部を有する。放射線変換パネルは、被写体１４を透過した放射線１６をシンチレータ（光変換部）により可視光領域に含まれる蛍光に一端変換し、変換した前記蛍光を光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型の放射線変換パネルである。

図３は、放射線変換パネルにおける光電変換素子の配列と、光電変換素子とカセッテ制御部との間の電気的接続を模式的に示す図である。放射線変換パネル７０では、多数の光電変換素子（第１光電変換素子）７２が図示しない基板上に配列され、これらの光電変換素子７２に対して駆動回路部７４から制御信号を供給するための複数のゲート線７６と、複数の光電変換素子７２から出力される電気信号を読み出して駆動回路部７４に出力する複数の信号線７８とが配列されている。制御部３４のカセッテ制御部８０は、駆動回路部７４に制御信号を供給することで駆動回路部７４を制御する。

図４は、電子カセッテの回路構成を示す図である。放射線変換パネル７０は、行列状に配置された光電変換素子７２とＴＦＴ８２とを有する。可視光を電気信号に変換する各光電変換素子７２が形成された光電変換層を、行列状のＴＦＴ８２のアレイの上に配置した構造であってもよい。駆動回路部７４を構成するバイアス回路８４からバイアス電圧が供給される各光電変換素子７２では、可視光を電気信号（アナログ信号）に変換することにより発生した電荷が蓄積され、各列毎にＴＦＴ８２を順次オンにすることにより前記電荷を画像信号として読み出すことができる。つまり、ＴＦＴ８２は、光電変換素子７２の信号を出力するためのスイッチング素子である。

各光電変換素子７２に接続されるＴＦＴ（第１スイッチング素子）８２には、列方向と平行に延びるゲート線７６と、行方向に平行に延びる信号線７８とが接続される。各ゲート線７６は、ゲート駆動回路８６に接続され、各信号線７８は、駆動回路部７４を構成するマルチプレクサ９２に接続される。ゲート線７６には、列方向に配列されたＴＦＴ８２をオンオフ制御する制御信号がゲート駆動回路８６から供給される。この場合、ゲート駆動回路８６には、カセッテ制御部８０からアドレス信号が供給され、ゲート駆動回路８６は、該アドレス信号に応じてＴＦＴ８２をオンオフ制御する。

ＴＦＴ８２がオンになると、行方向に配列されたＴＦＴ８２を介して各光電変換素子７２に保持されている電流が信号線７８に流出する。この電荷は、増幅器８８によって増幅される。増幅器８８には、サンプルホールド回路９０を介してマルチプレクサ９２が接続される。マルチプレクサ９２は、信号を出力する信号線７８を切り替えるＦＥＴスイッチ９４と、１つのＦＥＴスイッチ９４をオンにして選択信号を出力させるマルチプレクサ駆動回路９６とを有する。マルチプレクサ駆動回路９６には、カセッテ制御部８０からアドレス信号が供給され、該アドレス信号に応じて１つのＦＥＴスイッチ９４をオンにする。ＦＥＴスイッチ９４には、Ａ／Ｄ変換器９８が接続されＡ／Ｄ変換器９８によってデジタル信号に変換された放射線画像が、フレキシブル基板１１２を介してカセッテ制御部８０に供給される。フレキシブル基板１１２は、カセッテ制御部８０と駆動回路部７４とを電気的に接続するものである。

なお、スイッチング素子として機能するＴＦＴ８２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の、他の撮像素子と組み合わせて実現してもよい。さらに、ＴＦＴで言うところのゲート信号に相当するシフトパルスにより電荷をシフトしながら転送するＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサに置き換えることも可能である。

カセッテ制御部８０は、ゲート駆動回路８６及びマルチプレクサ駆動回路９６に対して供給するアドレス信号を発生するアドレス信号発生部１００と、放射線変換パネル７０によって検出された放射線画像を記憶する画像メモリ１０２とを備える。画像メモリ１０２に記憶された放射線画像は、通信部１１０によりコンソール２４等に送信される。

図５は、図３及び図４に示す放射線変換パネルの断面の一例を模式的に示した図である。放射線変換パネル７０は、支持基板１２０と、蒸着等により支持基板１２０上に形成された光電変換素子７２及びＴＦＴ８２とを有する。光電変換素子７２及びＴＦＴ８２は、支持基板１２０に接して形成されている。なお、図５では、光電変換素子７２とＴＦＴ８２とを１層で表したが、図６に示すように、光電変換素子７２とＴＦＴ８２とが２層になっていてもよい。詳しくは、支持基板１２０上に光電変換素子７２の層が形成され、その上にＴＦＴ８２が形成されていてもよい。つまり、光電変換素子７２を介装して支持基板１２０上にＴＦＴ８２の層が形成されていてもよい。支持基板１２０は、プラスチック等を含む可撓性の基板である。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等を含む可撓性基板（フレキシブル基板）を用いることができる。また、支持基板１２０は、アラミド、バイオナノファイバー等を含む可撓性基板であってもよい。アラミド、バイオナノファイバーは、高い耐熱性と低い膨張率を両立する材料である。ポリエチレンテレフタレートは、放射線を吸収して３７０ｎｍにピークを持つ光を発光する。

支持基板１２０には、放射線を吸収して蛍光を発光する蛍光体１２２が練り込まれている。つまり、シンチレータが混練された支持基板１２０は、入射された放射線を、光電変換素子７２が感度を有する波長帯域の蛍光に変換するシンチレータとして機能する。これにより、支持基板１２０は、放射線に感度を持つシンチレータとして機能する。蛍光体１２２が発する蛍光の波長帯域は、可視光帯域（約波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）内にあることが好ましく、光電変換素子７２によってモノクロ撮像を可能とするためには、緑色の波長帯域を含んでいることが好ましい。

蛍光体１２２としては、具体的には、ガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）を含むものやＬａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、ＢａＦＸ：Ｅｕ、ＢａＳＯ_４：Ｐｂ、ＣａＷＯ_４、Ｌａ₂ＯＢｒ：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ａｇを含むもの等であっても良い。

光電変換素子７２は、有機光電変換材料（ＯＰＣ；Organic Photoconductor）を用いて成形されていてもよく、蛍光体が発光した蛍光を吸収し、受光した光に応じた電荷を発生する。有機光電変換材料を用いて成形された光電変換素子７２であれば、可視光にシャープな吸収スペクトルを持ち、蛍光体１２２が発光した蛍光以外の電磁波が光電変換素子７２に吸収されることは殆ど無く、Ｘ線等の放射線が光電変換素子７２で吸収されることによって発生するノイズを効果的に抑えることができる。なお、有機光電変換材料は、真空蒸着法で形成されるので、粘着等の貼り合わせに比べて剥離し難い。

光電変換素子７２を構成する有機光電変換材料は、蛍光体が発光した蛍光を最も良く吸収するためには、その吸収ピーク波長と蛍光体の発光ピーク波長とが近い程好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長と蛍光体１２２の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、両者の差が小さければ小さいほど、光電変換素子７２は、蛍光体１２２が発光した蛍光を十分に吸収することが可能となる。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、蛍光体１２２の放射線に対する発光ピーク波長との差が、１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。なお、有機光電変換材料は、支持基板１２０に塗布されてもよい。この場合も密着性がよい。

なお、光電変換素子７２は、無機光電変換材料を用いて成形してもよい。無機光電変換材料は、光の波長による選択性が低いので、可視光を透過するフィルタを光電変換素子７２に設けてもよい。これにより、光電変換素子７２は、該フィルタを透過した光を吸収することで、有機光電変換材料と同等の機能を有することができる。無機光電変換材料としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等がある。

ＴＦＴ８２は、例えば、酸化物半導体を用いて成形されている。酸化物半導体として、アモルファス酸化物半導体（ＩＧＺＯ）を用いてもよい。ＩＧＺＯ（ＩｎＧａＺｎＯ_４）は、低温で成形可能であるため、プラスチック等の可撓性を有する支持基板１２０を用いても、熱によって支持基板１２０を変形させずにＴＦＴ８２を成形することができる。なお、アラミド、又はバイオナノファイバーを用いて支持基板１２０を構成する場合は、ＴＦＴ８２は、酸化物半導体以外の半導体を用いて成形してもよい。アラミド及びバイオナノファイバーは耐熱性が高いので、高温でＴＦＴ８２を成形しても、支持基板１２０が変形し難いからである。

このように、支持基板１２０に蛍光体１２２を練り込んで、支持基板１２０をシンチレータとして機能させることで、支持基板１２０上に設けられた光電変換素子７２の上に、接着剤によってシンチレータを貼り付ける必要がなくなり、シンチレータと光電変換素子７２との剥離による放射線画像の画質の劣化を防止することができる。また、シンチレータを支持基板１２０とは別途製造する工程及びシンチレータの貼り付け工程がなくなるので、コストが低廉となる。また、接着剤を用いないので、接着剤によって放射線画像の画質が劣化することはない。

図７は、図３及び図４に示す放射線変換パネルの断面の他の例を模式的に示した図であり、図５と異なる部分のみを説明する。図７に示す支持基板１２０は、図５に示す支持基板１２０と異なり、練り込まれている蛍光体１２２の粒子のサイズ（大きさ）、密度が場所によって異なるというものである。

図７に示すように、支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が設けられている側の蛍光体１２２の粒子は、支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が設けられていない側の蛍光体１２２の粒子より大きい。

蛍光体１２２の粒子が大きい場合には、発光する蛍光の量が大きくなるので、光電変換素子７２から出力される輝度信号は大きくなるが、発光する蛍光が拡散し易くなるので（発光する光の広がり範囲が広くなるので）、得られる放射線画像がボケ易くなる。また、蛍光体１２２の粒子が小さい場合は、発光する蛍光が拡散し難くなるので（発光する光の広がり範囲が狭くなるので）、鮮明な放射線画像が得られるが、発光する蛍光の量が小さくなるので、光電変換素子７２から出力される輝度信号は小さくなる。

図７に示すように、支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が設けられている側に練り込まれている蛍光体１２２の粒子は、支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が設けられていない側の蛍光体１２２より密度が高い。蛍光体の粒子の密度が高いほど、発光する蛍光の量が大きくなる。

参照符号１２４は、界面を表しており、界面１２４を境にして、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度が異なる。このように、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度を段階的に変えている。なお、界面１２４は、蛍光体の粒子サイズにあるのであって、支持基板１２０に界面はない。つまり、支持基板１２０は１つである。

さらに、支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が設けられている側の蛍光体１２２の付活剤を、支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が設けられていない側の蛍光体１２２の付活剤より多くしてもよい。付活剤の量が多くなるほど、蛍光体１２２が発光する蛍光の量が多くなる。

支持基板１２０となるプラスチック等に、蛍光体を練り込むときに、攪拌力を制御することで、蛍光体１２２を沈降させながら硬化させて、図７に示すような蛍光体１２２の粒子分布を作ることができる。

図７では、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度を２段階に分けているが、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度を３段階以上に分けてもよい。３段階以上に分ける場合は、支持基板１２０の光電変換素子７２等が設けられた側に近づくにつれ、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度を、大きく、高くしてもよい。また、図７では、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度を段階的に分けたが（界面１２４が生じるように分けたが）、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度を界面が生じないように徐々に変化させてもよい。つまり、支持基板１２０の光電変換素子７２等が設けられた側に近づくにつれ、蛍光体１２２の粒子の大きさ、粒子の密度が徐々に大きく、高くなるようにしてもよい。付活剤の量も同様に、光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が設けられている側に近づくほど、蛍光体１２２の付活剤の量を、段階的に、又は、界面が生じないように徐々に多くしてもよい。

また、支持基板１２０がアラミド、バイオナノファイバーを多く含むことで、図７に示すような蛍光体１２２の粒子分布を作っても、支持基板１２０の熱膨張率を略均一にできる。支持基板１２０がアラミド、バイオナノファイバーを含まない場合は、蛍光体１２２が多い場所は熱膨張率が低くなり、蛍光体１２２が少ない場所は熱膨張率が高くなる傾向にある。なお、支持基板１２０のアラミド、バイオナノファイバーを含む割合に応じて、支持基板１２０の熱膨張率が変わり、アラミド、バイオナノファイバーを含む割合が多ければ多いほど、熱膨張率が低くなり、支持基板１２０の熱膨張率を略一定に近づけることができる。

このように、光電変換素子７２から遠い位置にある蛍光体１２２ほど粒子が小さいので、光電変換素子７２から遠い位置にある蛍光体１２２ほど、発光する蛍光が拡散し難くなる。これにより、光電変換素子７２に到達したときの蛍光の広がり範囲を狭くさせることができ、撮像される放射線画像のボケを抑えることができ、放射線画像の画質を向上させることができる。

光電変換素子７２から遠い位置にある蛍光体１２２ほど粒子の密度が小さくなるので、光電変換素子７２から遠い位置にある蛍光体１２２ほど、発光する蛍光の量が小さくなる。これにより、撮像される放射線画像のボケを抑えることができ、放射線画像の画質を向上させることができる。また、光電変換素子７２から遠い位置にある蛍光体１２２ほど、付活剤の量が少なくなるので、光電変換素子７２から遠い位置にある蛍光体１２２ほど、発光する蛍光の量が小さくなり、撮像される放射線画像のボケを抑えることができ、放射線画像の画質を向上させることができる。なお、図７では、光電変換素子７２とＴＦＴ８２とを１層で表したが、図６に示すように、光電変換素子７２とＴＦＴ８２とが２層になっていてもよい。

なお、光電変換素子７２を有機光電変換材料で構成すると共に、有機材料からなるＴＦＴ８２を備えたＣＭＯＳ回路によって可撓性を有するＴＦＴ層を実現してもよい。この場合、ＣＭＯＳ回路で用いられるｐ型有機半導体の材料としてペンタセンを採用すると共に、ｎ型有機半導体の材料としてフッ化銅フタロシアニン（Ｆ_１６ＣｕＰｃ）を採用すればよい。これにより、より小さな曲げ半径にすることが可能な可撓性を有するＴＦＴ層を実現することができる。また、このようにＴＦＴ層を構成することにより、ゲート絶縁膜を大幅に薄くすることができ、駆動電圧を低下させることも可能となる。さらに、ゲート絶縁膜、半導体、各電極を室温又は１００℃以下で作製することができる。さらにまた、可撓性を有する支持基板１２０上にＣＭＯＳ回路を直接作製することもできる。しかも、有機材料からなるＴＦＴ８２は、スケーリング則に沿った製造プロセスにより微細化することが可能となる。なお、支持基板１２０は、薄厚のポリイミド基板上にポリイミド前駆体をスピンコート法で塗布して加熱すれば、ポリイミド前駆体がポリイミドに変化するので、凹凸のない平坦な基板を実現することができる。

また、ミクロンオーダの複数のデバイスブロックを基板上の指定位置に配置する自己整合配置技術（Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ法）を適用して、結晶Ｓｉからなる光電変換素子７２及びＴＦＴ８２を、樹脂基板からなる支持基板１２０上に配置してもよい。この場合、ミクロンオーダの微小デバイスブロックとしての光電変換素子７２及びＴＦＴ８２を他の基板に予め作製した後に該基板から切り離し、液体中で、前記光電変換素子７２及び前記ＴＦＴ８２をターゲット基板としての支持基板１２０上に散布して統計的に配置する。支持基板１２０には、デバイスブロックに適合させるための加工が予め施されており、デバイスブロックを選択的に支持基板１２０に配置することができる。従って、最適な材料で作られた最適なデバイスブロック（光電変換素子７２及びＴＦＴ８２）を最適な基板（支持基板１２０）上に集積化させることができ、結晶でない支持基板１２０（樹脂基板）に光電変換素子７２及びＴＦＴ８２を集積化することが可能となる。

上記実施の形態は、以下のように変形可能である。

（変形例１）
上記実施の形態では、支持基板１２０の片面にのみ光電変換素子及びＴＦＴを形成するようにしたが、支持基板１２０の両面に、光電変換素子及びＴＦＴを形成してもよい。この場合は、両面から放射線画像が読み出し可能となり、同時に２枚の放射線画像を得ることができる。

図８は、変形例１の放射線変換パネルの断面の一例を模式的に示した図である。本変形例の放射線変換パネル７０は、図５に示す支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が形成されていない側に、さらに光電変換素子（第２光電変換素子）１３０及びＴＦＴ（第２スイッチング素子）１３２を形成したものである。

光電変換素子７２及び光電変換素子１３０のうち、少なくとも一方は、有機光電変換材料を用いて成形されていてもよい。有機光電変換材料は、上述したように、蛍光体１２２が発光した蛍光以外の電磁波を吸収しないので（Ｘ線を透過するので）、有機光電変換材料を用いて成形された光電変換素子が設けられた側を放射線の照射側としてもよい。アモルファスシリコン等の無機光電変換材料は、Ｘ線を吸収する特性を有し、Ｘ線の吸収によって劣化してしまうので、無機光電変換材料で成形された光電変換素子が設けられた側を、裏面側としてもよい。

図８では、照射側である光電変換素子１３０を有機光電変換材料で成形し、裏面側である光電変換素子７２を無機光電変換材料で成形したものとする。これにより、無機光電変換材料で成形された光電変換素子７２の寿命を延ばすことができる。また、照射側から照射されて、支持基板１２０を通過した放射線は、裏面側にある無機光電変換材料である光電変換素子７２によって吸収されるので、裏面側から漏れる放射線量を少なくすることできる。また、放射線側に有機光電変換材料で成形された光電変換素子１３０を設けるので、光電変換素子１３０による放射線の減衰を低減させることができる。したがって、照射された放射線を左程減衰させることなく、支持基板１２０に入射させることができる。

図９は、変形例１の放射線変換パネルの断面の他の例を模式的に示した図である。本変形例の放射線変換パネル７０は、図７に示す放射線変換パネル７０の支持基板１２０の光電変換素子７２及びＴＦＴ８２が形成されていない側に、さらに光電変換素子１３０及びＴＦＴ１３２を形成したものである。光電変換素子７２及び光電変換素子１３０のうち、少なくとも一方は、有機光電変換材料を用いて成形されていてもよく、有機光電変換材料を用いて成形された光電変換素子が設けられた側を放射線の照射側としてもよい。

図９においては、光電変換素子１３０を有機光電変換材料で成形し、光電変換素子７２は、アモルファスシリコン等の無機光電変換材料で成形する。支持基板１２０がアラミド、バイオナノファイバーを含まない場合、若しくは、アラミド、バイオナノファイバーの含量が少ない場合に、支持基板１２０の光電変換素子１３０が設けられた側は、光電変換素子７２が設けられた側に比べて熱膨張率は高くなる。これは、この膨張率の差は、蛍光体１２２が練り込まれた量の差に起因する。また、有機光電変換材料はアモルファスシリコンに比べ熱膨張率が高い。したがって、有機光電変換材料から成形された光電変換素子１３０及び支持基板１２０の光電変換素子１３０が設けられた側は、共に熱膨張率が高いので、支持基板１２０と光電変換素子１３０とが剥離することはない。

なお、図８、図９において、ＴＦＴ１３２は、アモルファス酸化物半導体（ＩＧＺＯ）を用いて成形されてもよい。また、光電変換素子１３０が設けられている側を照射側としたが、光電変換素子７２が設けられた側を照射側としてもよい。また、図８、９では、光電変換素子１３０とＴＦＴ１３２とを１層で表したが、光電変換素子１３０とＴＦＴ１３２とが２層になっていてもよい。

また、図８、図９おいて、有機光電変換材料を用いて光電変換素子１３０を成形し、ＩＧＺＯを用いて光電変換素子７２及びＴＦＴ８２、１３２を成形するとともに、ポリエチレンテレフタレートの支持基板にＧＯＳ：Ｔｂの蛍光体１２２を練りこむ。このような放射線変換パネル７０に放射線が照射されると、ＧＯＳ：Ｔｂの蛍光体１２２は、緑色の光を発光し、ポリエチレンテレフタレートは、３７０ｎｍにピークを持つ光を発光する。ＧＯＳ：Ｔｂの蛍光体１２２が発光した蛍光は、有機光電変換材料で成形された光電変換素子１３０に吸収され、ポリエチレンテレフタレートが発光した光は、ＩＧＺＯを用いて成形された光電変換素子７２によって吸収される。支持基板１２０のポリエチレンテレフタレートが発光した光を受光することで感度を向上させることができる。

さらに、上記実施の形態及び変形例１において、光電変換素子７２、１３０をフレキシブルな有機光電変換材料で構成し、ＴＦＴ８２、１３２もフレキシブルな有機材料で構成することで、放射線変換パネル７０をフレキシブルにすることができ、放射線変換パネル７０を有機材料で構成されたフレキシブルなＣＭＯＳセンサとして機能させることができる。これにより、パネル部３２をフレキシブルにすることが可能となり、搬送時にパネル部３２を巻くことで、携帯性を向上させることができる。

（変形例２）
上記実施の形態では、図２に示すように、パネル部３２の撮像領域外の撮像面４２上に制御部３４が設けられた電子カセッテ２０を用いて説明したが、図１０、図１１に示すような形態の電子カセッテ２０を用いてもよい。なお、図１０及び図１１において、図２に示す構成要素と同様の構成要素について同一の参照符号を付し、図２と異なる部分のみを説明する。

図１０は、変形例２のパネル部と制御部とが積層された電子カセッテの斜視図である。電子カセッテ２０は、制御部３４の上にパネル部３２が積層されたものである。パネル部３２の上面は、撮像可能領域３６及びガイド線４４を含む撮像面４２であり、パネル部３２の撮像面４２がある側とは反対側に制御部３４が設けられている。この撮像面４２の上に被写体である患者を配置させ、その患者の上から放射線を照射することで放射線撮像を行うことができる。このパネル部３２と制御部３４とを積層する電子カセッテ２０の場合に、パネル部３２を透過した放射線の制御部３４への入射が、制御部３４の故障の原因となるので、パネル部３２と制御部３４との間には、放射線を透過しない遮蔽板（図示略）を設ける。なお、図１０では、分かり易くするために、パネル部３２と制御部３４とを別筐体とし、パネル部３２と制御部３４とを張り合わせて接合するようにしたが、パネル部３２と制御部３４を１つの筐体の中に収納してもよい。

図１１は、変形例２のパネル部３２と制御部３４とがヒンジ１３４によって接合されることで、折り畳み可能な電子カセッテ２０を示す図である。図１１Ａに示すように、搬送時は、電子カセッテ２０は折り畳まれた状態であり、パネル部３２と制御部３４とが重ね合わされた状態となる。使用時には、図１１Ｂに示すように、ヒンジ１３４を中心として、パネル部３２を制御部３４から離間する方向に回動させることで、電子カセッテ２０を展開させる。図１１Ｃに示すように、パネル部３２が展開されると、撮像可能領域を示す３６、ガイド線４４を含む撮像面４２が現れる。該撮像面４２の上に被写体である患者を配置させ、その患者の上から放射線を照射することで放射線撮像を行うことができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０…放射線撮像システム １２…撮像台
１４…被写体 １６…放射線
１８…放射線源 ２０…電子カセッテ
２４…コンソール ２６…表示装置
２８…放射線科情報システム ３０…医事情報システム
３２…パネル部 ３４…制御部
７０…放射線変換パネル ７２…光電変換素子
８２…ＴＦＴ １２０…支持基板
１２２…蛍光体 １２４…界面
１３０…第２光電変換素子 １３２…ＴＦＴ
１３４…ヒンジ

Claims (10)

1. 蛍光体が練り込まれた放射線に感度を持つシンチレータとしても機能する支持基板と、
   前記支持基板上に形成された、前記蛍光体が発光する蛍光に感度を有する第１光電変換素子、及び前記第１光電変換素子の信号を出力するための第１スイッチング素子と、
   を備えることを特徴とする放射線変換パネル。
2. 請求項１に記載の放射線変換パネルであって、
   前記第１光電変換素子及び前記第１スイッチング素子は、前記支持基板に接して形成されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
3. 請求項１に記載の放射線変換パネルであって、
   前記第１光電変換素子は、前記支持基板に接して形成されており、前記第１スイッチング素子は、前記第１光電変換素子を介装して、前記支持基板上に形成されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線変換パネルであって、
   前記支持基板の前記第１光電変換素子及び前記第１スイッチング素子が設けられた側は、前記第１光電変換素子が設けられていない側に比べ、練り込まれた蛍光体の粒子のサイズが大きい、練り込まれた蛍光体の粒子の密度が高い、及び練り込まれた付活剤の量が多い、のうち少なくとも１つ以上の条件を満たす
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線変換パネルであって、
   前記第１光電変換素子は、有機光電変換材料を用いて成形されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線変換パネルであって、
   前記支持基板の前記第１光電変換素子及び前記第１スイッチング素子が設けられていない側には、前記蛍光体が発光する蛍光に感度を有する第２光電変換素子、及び前記第２光電変換素子の信号を出力するための第２スイッチング素子が形成されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
7. 請求項６に記載の放射線変換パネルであって、
   前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子のうち、少なくとも放射線が照射される側に設けられた前記光電変換素子は、有機光電変換材料を用いて成形されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
8. 請求項７に記載の放射線変換パネルであって、
   前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子のうち、照射側とは反対側に設けられている前記光電変換素子は、無機光電変換材料を用いて成形されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の放射線変換パネルであって、
   前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうち少なくとも一方は、酸化物半導体を用いて成形されている
   ことを特徴とする放射線変換パネル。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の放射線変換パネルであって、
    前記支持基板は、アラミド又はバイオナノファイバーを含む
    ことを特徴とする放射線変換パネル。

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