JP2012073186A - 放射線撮影用電子カセッテ - Google Patents

Abstract

【課題】堅牢性、ノイズ耐性を維持したまま軽量で小型薄型化を実現し、操作性に優れた放射線撮影用電子カセッテを提供する。
【解決手段】放射線撮影用電子カセッテは、筐体と、筐体の内部に配置され、放射線量を電気信号に変換する撮像検出パネルと、筐体の内部に配置され、前記撮像検出パネルに駆動信号を提供して該撮像検出パネルを駆動し、該撮像検出パネルから電気信号を読み出す回路部と、筐体の内部に配置され、前記撮像検出パネルを支持する保持基台とを有する。保持基台は、放射線入射側である第一の面に撮像検出パネルを支持し、第一の面とは反対側の第二の面に回路部を保持する。また、保持基台は、金属層を間に積層した炭素繊維積層板からなり、金属層は回路部のグランドと導電している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線撮影用電子カセッテに関するものである。

対象物に放射線（例えば、Ｘ線）を照射し、当該対象物を透過した放射線の強度分布を検出して放射線画像を撮影する放射線撮影装置が知られており、医療分野・産業分野等で広く利用されている。このような放射線撮影の一般的な方式としては、フィルム／スクリーン方式やＣＲ方式が挙げられる。これらの方式では、感光性フィルム或いは潜像として画像を蓄積する蛍光体プレートを、非特許文献１で規格化されているフィルムカセッテといわれる収納ケースに入れて撮影に用いてきた。一方で、絶縁基板上に薄膜半導体材料によって形成されたフラットパネルセンサ（以下ＦＰＤ）を用いたＤＲ（デジタルラジオグラフィ）方式の放射線撮影装置が用いられる場合がある。このようなＤＲ方式の放射線撮影に用いられるカセッテを電子カセッテと称する。

一般に、放射線撮影装置は、放射線室に設置され利用されてきた。しかし、近年の実装技術の向上に伴い、より迅速かつ広範囲な部位の撮影を可能にするため、薄型で軽量な可搬型の電子カセッテが製品化され、耐荷重仕様を満足しながら薄型軽量化を実現した電子カセッテが提案されている（特許文献１）。

また、所望の撮影形態に合せ、被験者に対してカセッテを位置決め保持するために、立位用のスタンドや臥位用のテーブルといった各種架台がある。これらの多くは、非特許文献１において規定された規格サイズのフィルムカセッテの外形に合せて設計されている。ＤＲ方式の放射線撮影用の電子カセッテがこのような規格サイズを満たさない場合、ＤＲ方式の放射線撮影装置を導入するにあたって新規に架台も導入しなければならず、投資費用が多くなってしまう。そのため、非特許文献１により規格化されたフィルムカセッテと略同一外形のＤＲ方式による放射線撮影装置（電子カセッテ）の提供が望まれている。そのため、高密度実装技術や無線技術の進歩により、規格サイズのフィルムカセッテと互換外形サイズの電子カセッテも提案されている（特許文献２）。このような、規格化されたフィルムカセッテと同一サイズの電子カセッテはフィルムカセッテサイズに合せて作られた種々の既存の架台に収納出来るため、設備投資を最小限に抑えてＤＲ方式の撮影装置を導入することが可能となった。

ＪＩＳ Ｚ ４９０５

特開２００５−１９５６４３号公報 特開平０７−１４０２５５号公報

外形寸法を非特許文献１で規格化されているフィルムカセッテと同等寸法とする場合、外形サイズは撮影領域の周囲に１５ｍｍ程度の余白しかないため、ＦＰＤの背面側に各電気部品を配置することになる。したがって、カセッテの厚さ１５ｍｍの中に、ＦＰＤと電気部品が厚み方向に配置されるように構成しなければならない。そのため、薄型高密実装による電気的なノイズによる画像の影響を考慮した設計が必要となる。

また、電子カセッテを用いた撮影形態には、病棟の寝台など柔軟な面に電子カセッテを置いてその上に被検者を載せて行われる撮影や、被検者の頭部や四肢など局所的な荷重を電子カセッテに掛けながら行われる撮影がある。このような撮影形態では患者の体重が電子カセッテに直接作用するため、電子カセッテの剛性が求められる。また、技師が撮影位置まで電子カセッテを持ち運ぶため、電子カセッテ自体が軽量であることも求められている。従って、電子カセッテには、前述したノイズなどによる画像品質の劣化に配慮し、堅牢性と軽量化を両立した上で、規格サイズのフィルムカセッテと略同一外形を実現するということが求められる。しかしながら、特許文献１、２ではこれらに関する課題は考慮されていない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、堅牢性、ノイズ耐性を維持したまま軽量で小型薄型化を実現し、操作性に優れた放射線撮影用電子カセッテを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による放射線撮影用電子カセッテは以下の構成を備える。すなわち、
筐体と、
前記筐体の内部に配置され、放射線量を電気信号に変換する撮像検出パネルと、
前記筐体の内部に配置され、前記撮像検出パネルに駆動信号を供給して該撮像検出パネルを駆動し、該撮像検出パネルから電気信号を読み出す回路部と、
前記筐体の内部に配置され、前記撮像検出パネルを支持する保持基台とを備え、
前記保持基台は、放射線入射側である第一の面に前記撮像検出パネルを支持し、前記第一の面とは反対側の第二の面に前記回路部を保持し、
前記保持基台は、金属層を間に積層した炭素繊維積層板からなり、前記金属層は前記回路部のグランドと導電している。

本発明によれば、堅牢性、ノイズ耐性を維持しながら、軽量で小型薄型化を実現した放射線撮影用電子カセッテを提供することが出来る。

第１実施形態における電子カセッテの側面断面図。 第１実施形態における電子カセッテの平面断面図。 第２実施形態における電子カセッテの側面断面図。 第３実施形態における電子カセッテの側面断面図。

以下、本発明の好適な実施形態のいくつかを添付図に基づき詳細を説明する。

［第１実施形態］
図１、図２は、第１実施形態による放射線撮影用電子カセッテ（以下、電子カセッテ）の構成例を示す図である。図１は、本実施形態における電子カセッテの側面断面図である。図２は、本実施形態における電子カセッテの平面断面図である。

電子カセッテ１の本体筐体２は、放射線入射側に配置される前板２１と、それ以外の面を形成する筐体２２とで構成されている。前板２１は、照射された放射線を放射線画像センサ３の撮像検出パネル３１上に透過させるために、放射線透過率の高い材料からなる。また、筐体２２は、マグネシウム合金、アルミニウム合金などの電磁ノイズシールド性や剛性に優れた金属からなる。本体筐体２の内部には、放射線画像センサ３が配置されている。また、放射線画像センサ３の表面保護のための緩衝材８が前板２１と放射線画像センサ３との間に配置されている。

放射線画像センサ３は、絶縁性基板（例えば、ガラス基板）上に画素デバイスが２次元状に複数配列された撮像検出パネル３１を有する。ここで、各々の画素デバイスは、放射線量に応じた電荷に変換するための変換素子と、当該電荷に基づく電気信号を転送するためのスイッチ素子とを有する。撮像検出パネル３１は、フレキシブル回路基板３２を介して、駆動／読み出し回路３３と接続される。駆動／読み出し回路３３は、撮像検出パネル３１の画素デバイスからの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、画素デバイスのスイッチ素子を導通するための電圧を有する駆動信号をスイッチ素子に供給するための駆動回路部とを有する。図２に示すように、撮像検出パネル３１の撮像画素領域Ａは、当該撮像画素領域以上の面積のノイズシールド用シート３４で覆われている。なお、ノイズシールド用シート３４は、外部機器からの電磁波による影響（外部機器からの電磁波がパネルへ到達するの）を抑制するためのものである。

保持基台７の放射線入射側である第一の面には、撮像検出パネル３１が支持される。なお、本実施形態では、撮像検出パネル３１は、反射防止や衝撃吸収効果がある絶縁体９を介して保持基台７の第一の面に接合されている。なお、絶縁体９による反射防止とは、放射線を可視光に波長変換するシンチレータ（蛍光体）によって変換された光が背面（放射線入射面と反対側の面）から反射してパネルへ再入射することを防ぐことである。また、保持基台７の第一の面とは反対側の第二の面には、駆動／読み出し回路３３（読み出し回路部、駆動回路部）、電気信号を制御する制御回路部４などの各種の回路部（各種電気回路基板）が保持されている。なお、本実施形態では、これら回路部は、保持基台７の放射線入射面とは反対面である第二の面に絶縁シート１０を介して、締結部材１１により取り付けられている。なお、締結部材１１は締結部７３に嵌合或いはねじ締結などにより、固定される。

本体筐体２の放射線入射面である前板２１には、撮影方法によっては患者の体重が直接作用するため、内部に構成された放射線画像センサ３や電気実装部品へ応力が発生する可能性がある。従って内部部品の破損防止の為、本体筐体２と保持基台７とで剛性を確保し、電子カセッテ１全体の変形や局所的なたわみ、ゆがみを抑える構造とすることが望ましい。

電子カセッテ１の外形寸法を非特許文献１で規格化されているフィルムカセッテと同等寸法とした場合、電子カセッテ１の厚さは１５ｍｍである。したがって、構成される各部品（例えば、筐体、ＦＰＤ、回路・制御基板、無線アンテナ、バッテリーなど）の厚さを考慮すると、保持基台７の厚さは３ｍｍ以下に抑えることが望ましい。本実施形態では、前述の剛性確保に加え軽量化を配慮して、保持基台７の材質を、曲げ弾性１４０Ｇｐａ以上の炭素繊維コンポジットからなる積層板（炭素繊維積層板）とした。このような構成により、保持基台７を一様な金属（例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金）とした場合と比べ、質量ではアルミニウム合金の約２／３、最大たわみ量ではアルミニウム合金の約２倍、マグネシウム合金の約３倍の剛性が得られる。なお、曲げ弾性の数値は、好ましい一例を示したものであり、この限りではない。但し、曲げ弾性が高いほどコストが上昇するため、これらのトレードオフで適切な曲げ弾性が設定されることになる。

また、画像品質の観点から電気的なノイズによる影響を配慮し、保持基台７の電位を電気回路の基準電位のための接地（電気グランド）としている。従って、保持基台７は電気抵抗率が小さい材質であることが望ましい。しかしながら炭素繊維積層板の場合、金属（例えば、アルミ合金やマグネシウム合金など）と比べて電気抵抗率は高くなってしまう。この課題を解決するため、本実施形態の保持基台７は、炭素繊維層７１の間に電気グランドとなる金属層７２が積層された複合板となっている。また、各種電気回路基板の固定用として金属（例えば、アルミニウム合金）からなる締結部７３が保持基台７の積層方向に貫通するように複数個圧入されており、各々の締結部７３は金属層７２と定電位で接続（同電位となるように接続）されている。また、駆動／読み出し回路３３や制御回路部４などのグランドは、締結部７３を介して金属層７２と接続される。

本実施形態において、金属層７２は、放射線の入射方向に対して鉛直な平面を形成し、撮像画素領域Ａと同等以上の面積を有し、電気抵抗率が小さく、ノイズ抑制に適した目開きサイズのメッシュ構造を有する。本実施形態の金属層７２は、例えば、目開き（網目角）約０．５ｍｍ、線径０．１５ｍｍのアルミニウムや銅からなるメッシュ構造とする。アルミニウム以外にも、たとえば、、銅、マグネシウム、モリブデン、ステンレスを金属層72の材質として利用可能である。メッシュ構造を用いた場合、熱膨張による変形を抑える効果や炭素繊維積層の樹脂接着層とのアンカー効果もあり、接合強度が高く保持基台７の剛性が確保し易いという効果がある。なお、金属層７２、締結部７３の材質は、電気化学反応による腐食を抑える電位差の材質同士の組み合わせであれば、前述以外の材質でも良い。また、金属層７２は、メッシュ構造でなくても放射線遮蔽機能を兼ねた金属フィルムシートでも良い。

以上のような電子カセッテ１の構造により、保持基台７の電位は電気回路の基準電位接地のためのグランドとなっている。本実施形態における導電経路は以下のとおりである。撮像検出パネル３１は、フレキシブル回路基板３２、駆動／読み出し回路３３を介して保持基台７に設けられた締結部７３と導電している。放射線画像センサ３の表面のノイズシールド用シート３４からは接続部１３が伸びており、ノイズシールド用シート３４は接続部１３、駆動／読み出し回路３３、締結部材１１を介して保持基台７の締結部７３と導電している。制御回路部４は直接もしくは、締結部材１１を介して保持基台７の締結部７３と導電している。

以上のような構成により、撮像検出パネル３１は、ノイズシールド用シート３４と保持基台７の金属層７２、これらと連結する接続部１３、駆動／読み出し回路３３により定電位のシールド（グランド電位のシールド）に覆われる。このため、外部からのノイズが遮蔽され、安定した画像を得ることが可能となっている。また、上述の構成により、堅牢性、ノイズ耐性を維持したまま軽量で小型薄型化を実現している。

［第２実施形態］
第１実施形態では、ノイズシールド用シート３４と金属層７２とが締結部７３を介して接続されたが、第２実施形態では、ノイズシールド用シート３４と金属層７２とが接続部１４によって直接に接続される構成（図３）を説明する。図３は、第２実施形態における電子カセッテの側面断面図である。放射線画像センサ３の表面のノイズシールド用シート３４と保持基台７の金属層７２とが電気抵抗率が小さい材質からなる接続部１４を介して定電位となるように接続されている。また、保持基台７の金属層７２は締結部７３と導電されている。なお、金属層７２は、メッシュ構造でなくても放射線遮蔽機能を兼ねた金属フィルムシートでも良いことは第1実施形態でも述べたとおりである。

第２実施形態における導電経路は以下のとおりである。撮像検出パネル３１は、フレキシブル回路基板３２、駆動／読み出し回路３３を介して、保持基台７の締結部７３と導電している。放射線画像センサ３表面のノイズシールド用シート３４からは接続部１４が伸びており、接続部１４は保持基台７の金属層７２と直接接続され導電し、締結部７３と導電している。制御回路部４は直接もしくは、締結部材１１を介し保持基台７の締結部７３と導電している。

このように、ノイズシールド用シート３４（接続部１４）と保持基台の金属層７２を直接に接続することにより、より安定したノイズシールド用シート３４の電気グランドが実現可能な構成となっている。

［第３実施形態］
第３実施形態では、撮像検出パネル３１と保持基台７との間に遮蔽板６が挿入された構成（図４）とし、電子カセッテ１からより安定した画像を取得可能な構成を説明する。図４は、第３実施形態における電子カセッテの側面断面図である。第３実施形態の電子カセッテ１では、撮像検出パネル３１と放射線遮蔽及びノイズ遮蔽効果がある材質からなる遮蔽板６とが、反射防止及び衝撃吸収効果がある絶縁体９を介して接合されている。

以上のような構成によれば、保持基台７は、駆動／読み出し回路３３、制御回路部４などを定電位で接続し、基準電位に接地するための回路グランドとなっている。また、放射線画像センサ３の表面に設けられたノイズシールド用シート３４と遮蔽板６とが電気抵抗率が小さい材質からなる接続部１５を介して定電位で接続されている。

第３実施形態における導電経路としては、撮像検出パネル３１は、フレキシブル回路基板３２を介して駆動／読み出し回路３３と導電している。駆動／読み出し回路３３は、保持基台７の締結部７３と導電している。放射線画像センサ３の表面のノイズシールド用シート３４からは接続部１５が伸びており、これが遮蔽板６と導電している。遮蔽板６は保持基台７の締結部７３と導電しており、制御回路部４は直接もしくは、締結部材１１を介し締結部７３と導電している。

このように、第３実施形態の電子カセッテ１では、撮像検出パネル３１を遮蔽板６でシールドすることにより、第１、第２実施形態よりも近傍の密接された空間で撮像検出パネル３１をシールドすることができる。こうして、撮像検出パネル３１を電気回路グランドである保持基台７と分離することで、回路グランド部からの影響を減らし、より安定した画像を得ることが出来る。

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に配置され、放射線量を電気信号に変換する撮像検出パネルと、
   前記筐体の内部に配置され、前記撮像検出パネルに駆動信号を供給して該撮像検出パネルを駆動し、該撮像検出パネルから電気信号を読み出す回路部と、
   前記筐体の内部に配置され、前記撮像検出パネルを支持する保持基台とを備え、
   前記保持基台は、放射線入射側である第一の面に前記撮像検出パネルを支持し、前記第一の面とは反対側の第二の面に前記回路部を保持し、
   前記保持基台は、金属層を間に積層した炭素繊維積層板からなり、前記金属層は前記回路部のグランドと導電していることを特徴とする放射線撮影用電子カセッテ。
2. 前記保持基台の金属層は放射線の入射方向に対して鉛直な平面を形成し、前記撮像検出パネルの撮像画素領域以上の面積を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影用電子カセッテ。
3. 前記保持基台は、前記金属層と導電する締結部をさらに有し、
   前記回路部は前記保持基台に前記締結部を用いて固定されるとともに、前記回路部のグランドと前記金属層とが前記締結部を介して接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影用電子カセッテ。
4. 前記締結部は、前記保持基台の前記第一の面から前記第二の面へ貫通していることを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影用電子カセッテ。
5. 前記撮像検出パネルの少なくとも撮像画素領域を覆い、前記保持基台の前記金属層と導電するノイズシールド用シートを更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮影用電子カセッテ。
6. 前記ノイズシールド用シートと前記金属層とを直接に接続する接続部を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影用電子カセッテ。
7. 前記撮像検出パネルと前記保持基台との間に設けられ、前記金属層と導電する遮蔽板を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮影用電子カセッテ。
8. 前記保持基台の金属層は、メッシュ構造であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影用電子カセッテ。

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