JP2012177655A - ２次元コリメータモジュール、ｘ線検出器、ｘ線ｃｔ装置、２次元コリメータモジュールの組立て方法、および２次元コリメータ装置の製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】チャネル方向およびスライス方向の散乱線除去が可能であり、組立てが容易で位置精度の高い２次元コリメータモジュールを提供する。
【解決手段】第１ブロック13および第２ブロック14が、ＣＨ（チャネル）方向に並ぶ複数の第１コリメータ板11をＳＬ（スライス）方向に挟んで支持しており、第１コリメータ板11の板面には、Ｘ線焦点からの放射方向に沿った複数のスリット111が形成されており、第２コリメータ板12は、複数の第１コリメータ板11におけるＣＨ方向に並ぶスリット111の列ごとにそれぞれ挿入されており、第２コリメータ板12の＋ＳＬ方向側の板面は、複数の第１コリメータ板11のうちの一部におけるスリット111の＋ＳＬ方向側の壁面と当接しており、第２コリメータ板12の−ＳＬ方向側の板面は、複数の第１コリメータ板11のうちの他部におけるスリット111の−ＳＬ方向側の壁面と当接している構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、２次元コリメータモジュール（collimator module）、Ｘ線検出器、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、２次元コリメータモジュールの組立て方法、および２次元コリメータ装置の製造方法に関する。

近年、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線検出器の多列化が進み、スライス（slice）方向の散乱線の影響が深刻になってきている。これに伴い、Ｘ線検出器のＸ線入射面側に配置される散乱線除去用のコリメータ（collimator）として、コリメータ板がチャネル（channel）方向すなわちＸ線のファン（fan）角方向だけでなく、スライス方向にも複数配列されている２次元コリメータが種々提案されている。

例えば、チャネル方向のコリメータ板とスライス方向のコリメータ板とを格子状に組み合わせた２次元コリメータが提案されている（例えば、特許文献１，図１〜図７参照）。

特開２０１０−１２７６３０号公報

しかしながら、これまでに提案されている２次元コリメータは、組立てや加工が難しく、位置精度を高めるのが容易ではない。例えば、特許文献１の例では、スリット（slit）の加工が難しく、スライス方向のコリメータの板厚に対して十分余裕のある溝幅を設けなければ、例えば数十枚のチャネル方向のコリメータ板に数百枚のスライス方向のコリメータ板を差し込むことは難しい。そうかと言って、溝幅の余裕を十分に取ると、コリメータ板の位置誤差、傾斜誤差を生じる。

このような事情により、チャネル方向およびスライス方向の散乱線除去が可能であり、組立てが容易で位置精度が高い２次元コリメータモジュールが望まれている。

第１の観点の発明は、チャネル方向に配列されている複数の第１コリメータ板と、該複数の第１コリメータ板と組み合わされて格子を形成するようにスライス方向に配列されている複数の第２コリメータ板と、前記複数の第１コリメータ板をスライス方向に挟んで支持する第１ブロック（block）および第２ブロックとを備えており、前記複数の第１コリメータ板が、それぞれ、Ｘ線焦点からの放射方向に沿った複数のスリットがスライス方向に並んで形成されており、前記複数の第２コリメータ板が、それぞれ、前記複数の第１コリメータ板におけるチャネル方向に並ぶスリットの列ごとにそれぞれ挿入されており、前記第２コリメータ板のスライス方向における一方向側の板面が、前記複数の第１コリメータ板のうちの一部の第１コリメータ板において、前記スリットのスライス方向における２つの壁面のうちの一方とのみ当接しており、前記第２コリメータ板のスライス方向における前記一方向側とは反対の他方向側の板面が、前記複数の第１コリメータ板の前記一部の第１コリメータ板を除いた他部の第１コリメータ板において、前記スリットのスライス方向における２つの壁面のうちの他方とのみ当接している２次元コリメータモジュールを提供する。

第２の観点の発明は、前記第１および第２ブロックの互いに対向するそれぞれの面は、前記第１コリメータ板を挿入するための複数の溝が形成されている上記第１の観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第３の観点の発明は、前記第１ブロックに形成されている複数の溝が、スライス方向の深さが一定である溝により構成されており、前記第２ブロックに形成されている複数の溝が、スライス方向の深さが第１の深さである溝と、スライス方向の深さが該第１の深さより深い第２の深さである溝とにより構成されており、前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の一方が、前記第１の深さの溝に挿入され、該溝のスライス方向の壁面に当接しており、前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の他方が、前記第２の深さの溝に挿入され、該溝のスライス方向の壁面との間に空間を有している上記第２の観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第４の観点の発明は、前記第１の深さの溝と前記第２の深さの溝とが、チャネル方向に交互に並んでいる上記第３の観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第５の観点の発明は、前記第１ブロックに形成されている複数の溝が、スライス方向の深さが一定である溝により構成されており、前記第２ブロックに形成されている複数の溝が、スライス方向の深さが一定である溝により構成されており、前記複数の第１コリメータ板が、スライス方向の長さが第１の長さであるコリメータ板と、スライス方向の長さが前記第１の長さより短い第２の長さであるコリメータ板とにより構成されており、前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の一方は、前記第１の長さのコリメータ板であって、自身が挿入されている前記溝の少なくともいずれかのスライス方向の壁面と当接しており、前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の他方は、前記第２の長さのコリメータ板であって、自身が挿入されている前記溝のスライス方向の壁面との間に空間を有している上記第２の観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第６の観点の発明は、前記２次元コリメータモジュールのＸ線入射面側およびＸ線出射面側の少なくとも一方に、前記複数の第１コリメータ板と接着される固定シートを有している上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第７の観点の発明は、前記複数の第１コリメータ板が、チャネル方向に沿って扇状に配列されている上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第８の観点の発明は、前記複数の第１コリメータ板が、それぞれ、Ｘ線焦点からのＸ線ビームのコーン（cone）角方向に沿った扇状の要部を有している上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第９の観点の発明は、前記複数の第２コリメータ板が、Ｘ線焦点からのＸ線ビームのコーン角方向に沿って扇状に配列されている上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第１０の観点の発明は、前記複数の第２コリメータ板が、それぞれ、チャネル方向に沿った扇状の要部を有している上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第１１の観点の発明は、前記複数の第２コリメータ板が、それぞれ、チャネル方向の一端に前記スリットの長さより広い端部を有している上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第１２の観点の発明は、前記第２コリメータ板の板厚が、０．０６ｍｍ〜０．２２ｍｍであり、前記スリットの幅が、０．１ｍｍ〜０．２８ｍｍであって、該板厚より幅広である上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第１３の観点の発明は、前記スリットの幅が、０．２０ｍｍ〜０．２８ｍｍである上記第１２の観点の２次元コリメータモジュールを提供する。

第１４の観点の発明は、上記第１の観点から第１３の観点のいずれか一つの観点の２次元コリメータモジュールがＸ線入射面側に複数配置されたＸ線検出器を提供する。

第１５の観点の発明は、上記第１４の観点のＸ線検出器を備えているＸ線ＣＴ装置を提供する。

第１６の観点の発明は、第１および第２ブロックの互いに対向するそれぞれの面に形成されている複数の溝に、複数の第１コリメータ板を挿入する工程と、前記複数の第１コリメータ板を前記第１ブロック側に寄せることにより、前記複数の第１コリメータ板を前記第１ブロックの溝の壁面に当接させ、前記第１コリメータ板に形成されている複数のスリットの位置を揃える工程と、複数の第２コリメータ板を、位置が揃った前記スリットの列ごとにそれぞれ挿入する工程と、前記複数の第１コリメータ板を前記第２ブロック側に寄せることにより、前記複数の第１コリメータ板のうちの一部の第１コリメータ板を前記第２ブロックの溝の壁面に当接させるとともに、前記複数の第１コリメータ板のうちの前記一部の第１コリメータ板を除いた他部の第１コリメータ板を前記第２ブロックの溝の壁面に近づけ、前記第２コリメータ板を、前記一部の第１コリメータ板における前記スリットの壁面と前記他部の第１コリメータ板における前記スリットの壁面とで挟む工程と、前記第１および第２ブロックと前記複数の第１コリメータ板とを接着するとともに、前記複数の第１コリメータ板と前記複数の第２コリメータ板とを接着する工程とを有する２次元コリメータモジュールの組立て方法を提供する。

第１７の観点の発明は、上記第１６の観点の組立て方法により複数の２次元コリメータモジュールを組み立てる工程と、前記２次元コリメータモジュールをチャネル方向に複数配設する工程とを有する２次元コリメータ装置の製造方法を提供する。

上記観点の発明によれば、第２コリメータ板が第１コリメータ板のスリットに挿入され、その壁面で挟まれていることにより、第１コリメータ板と第２コリメータ板との間で位置合せが良好に行われ、チャネル方向およびスライス方向の散乱線除去が可能であり、組立てが容易で位置精度が高い２次元コリメータモジュールを提供することができる。

Ｘ線ＣＴ装置の外観図である。 Ｘ線管およびＸ線検出装置を示す図である。 ２次元コリメータモジュールの斜視図である。 第１コリメータ板と第２コリメータ板を示す図である。 ２次元コリメータモジュールの組立て方法を示すフロー図である。 トップエンドブロックおよびボトムエンドブロックを位置決めする工程を説明するための図である。 トップエンドブロックおよびボトムエンドブロックの溝に複数の第１コリメータ板を挿入する工程を説明するための図である。 複数の第１コリメータ板をトップエンドブロック側に寄せてスリットを揃える工程を説明するための図である。 第２コリメータ板をスリットに挿入する工程を説明するための図である。 複数の第１コリメータ板１１をボトムエンドブロック側に寄せる工程を説明するための図である。 Ｘ線入射面側および／またはＸ線射出面側にＸ線透過性の固定シートを貼り付ける工程を説明するための図である。 第１コリメータ板を位置決めする工程を説明するための図である。 複数の第１コリメータ板をトップエンドブロック側に寄せたときの溝周辺の拡大図である。 複数の第１コリメータ板をボトムエンドブロック側に寄せたときの溝周辺の拡大図である。 複数の第１コリメータ板をトップエンドブロック側に寄せたときのスリット同士の位置関係を説明するための図である。 第２コリメータ板をスリットに挿入したときのスリットと第２コリメータ板との位置関係を説明するための図である。 複数の第１コリメータ板をボトムエンドブロック側に寄せたときのスリットと第２コリメータ板との位置関係を説明するための図である。

以下、発明の実施形態について説明する。

図１は、Ｘ線ＣＴ装置１００の外観図である。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、被検体をスキャン（scan）して投影データ（data）を収集する走査ガントリ（gantry）１０１と、被検体を載置して撮影空間である走査ガントリ１０１のボア（bore）に出入りするクレードル（cradle）１０２とを有している。さらに、Ｘ線ＣＴ装置１００は、Ｘ線ＣＴ装置１００の操作を行ったり、収集された投影データを基に画像を再構成したりする操作コンソール（console）１０３を具備している。

クレードル１０２は、その内部にモータを内蔵し、クレードル１０２を昇降および水平直線移動する。そして、クレードル１０２は、被検体を載せて走査ガントリ１０１のボアに出入りする。

操作コンソール１０３は、操作者からの入力を受け付ける入力装置と、画像を表示するモニタとを具備している。また、操作コンソール１０３は、その内部に被検体の投影データを収集するための各部の制御や３次元画像再構成処理等を行う中央処理装置と、走査ガントリ１０１で取得したデータを収集するデータ収集バッファ（buffer）と、プログラム（program）やデータ等を記憶する記憶装置とを備えている。

走査ガントリ１０１は、被検体をスキャンするためのＸ線管およびＸ線検出装置を有している。

図２は、Ｘ線管およびＸ線検出装置を示す図である。ここでは、図２に示すように、走査ガントリ１０１の回転軸方向（クレードル１０２の水平移動方向あるいは被検体の体軸方向）をスライス方向ＳＬ、Ｘ線ビーム２３のファン角方向をチャネル方向ＣＨとする。また、チャネル方向ＣＨおよびスライス方向ＳＬに直交し、走査ガントリ１０１の回転中心に向かう方向をアイソセンタ方向Ｉとする。なお、チャネル方向ＣＨ、スライス方向ＳＬおよびアイソセンタ方向は、それぞれ、矢印の方向を＋方向とし、その逆方向を−方向とする。

Ｘ線検出装置４０は、Ｘ線を検出する複数のＸ線検出器モジュール５０と、Ｘ線管２０のＸ線焦点２１からのＸ線ビーム（beam）２３をコリメートする複数の２次元コリメータモジュール２００と、複数のＸ線検出器モジュール５０および複数の２次元コリメータモジュール２００を基準位置に固定するベース（base）部６０とを有している。

複数の２次元コリメータモジュール２００は、チャネル方向ＣＨに沿って配設されて２次元コリメータ装置を形成している。複数のＸ線検出器モジュール５０は、複数の２次元コリメータモジュール２００に対してチャネル方向ＣＨに沿って配列されている。１つのＸ線検出器モジュール５０は、１つの２次元コリメータモジュール２００に対して取り付けられ、２次元コリメータモジュール２００のＸ線出射側に設けられている。Ｘ線検出器モジュール５０は、クレードル１０２に載置されてボアに搬送された被検体を透過したＸ線ビームを検出する。

Ｘ線検出器モジュール５０は、Ｘ線を受けて可視光を発する不図示のシンチレータブロック（scintillator block）と、光電変換を行うフォトダイオード（photo diode）がチャネル方向ＣＨおよびスライス方向ＳＬに沿って２次元的に配列された不図示のフォトダイオードチップ（chip）とを有している。また、Ｘ線検出器モジュール５０は、基板に設けられたフォトダイオードチップからの出力を積算したり、スライス厚を変えるための出力切換えを行ったりする機能を有している不図示の半導体チップを備えている。

ベース部６０は、矩形の枠形状であり、一対の円弧状の基底材６１およびこれら基底材６１の端部を連結した一対の直線状の基底材６２を備えている。また、基底材６１には、複数の２次元コリメータモジュール２００の位置決めをするためのベース側位置決めピンまたは位置決め孔が設けられている。

ベース部６０において、スライス方向ＳＬの長さは、例えば３５０ｍｍ〜４００ｍｍであり、厚みは、例えば３５ｍｍ〜４０ｍｍであり、基底材６１および基底材６２により構成された内部空間の長さは、例えば３００ｍｍ〜３５０ｍｍである。また、各２次元コリメータモジュール２００のチャネル方向ＣＨの幅は、例えば５０ｍｍである。２次元コリメータモジュール２００の詳細については後述する。

ベース部６０の材料としては、例えば、アルミ（aluminum）合金、カーボン（carbon）繊維と熱硬化樹脂との複合材料である炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等が用いられる。アルミ合金またはＣＦＲＰは、軽くて強く、高い耐久性を持っているため、ベース部６０がＸ線ＣＴ装置１００の走査ガントリ１０１中で高速回転する際に、余計な離心力を生じることなく、回転することができる。また、ベース部６０は歪みにくくなり、それに固定された２次元コリメータモジュール２００も歪みにくい。

図２では、２次元コリメータモジュール２００を簡略化して描いているが、実際には、１つのベース部６０に数十個の２次元コリメータモジュール２００が固定されている。

これより、２次元コリメータモジュールの構造について詳しく説明する。

図３は、本実施形態による２次元コリメータモジュールの斜視図である。また、図４は、この２次元コリメータモジュールを構成する第１コリメータ板と第２コリメータ板を示す図である。

図３に示すように、２次元コリメータモジュール２００は、複数の第１コリメータ板１１と、複数の第２コリメータ板１２と、トップエンドブロック（第１ブロック）１３と、ボトムエンドブロック（第２ブロック）１４とを有している。なお、図３では、構造を分かりやすくするために、第１コリメータ板１１および第２コリメータ板１２を少なめに描いているが、実際には、第１コリメータ板１１は、３２枚〜６４枚程度、第２コリメータ板１２は、１２９枚〜２５７枚程度が想定される。

複数の第１コリメータ板１１は、板面同士が略平行になるようにチャネル方向ＣＨに間隔を空けて配置されている。

トップエンドブロック１３およびボトムエンドブロック１４は、複数の第１コリメータ板１１をスライス方向ＳＬで挟んで支持するように配置されている。

複数の第２コリメータ板１２は、複数の第１コリメータ板１１と略直交するように組み合わされている。すなわち、複数の第１コリメータ板１１と複数の第２コリメータ板１２とは、組み合わさって、格子状の２次元コリメータ部分を形成している。

トップエンドブロック１３、ボトムエンドブロック１４、複数の第１コリメータ板１１、および複数の第２コリメータ板１２は、それぞれ所定の方法で位置決めされ、接着剤等により互いに接着されている。

２次元コリメータモジュールの構成要素について、さらに詳しく説明する。

図４に示すように、第１コリメータ板１１は、矩形状または緩やかに曲がった扇状である。第１コリメータ板１１は、Ｘ線を吸収しやすい重金属、例えばモリブデン（molybdenum）、タングステン（tungsten）、鉛などにより構成されている。２次元コリメータモジュール２００がベース部６０に取り付けられた際には、第１コリメータ板１１の板面は、Ｘ線焦点２１からのＸ線ビーム２３の放射方向と平行になり、その長辺方向はスライス方向ＳＬまたはＸ線ビームのコーン角方向と一致する。なお、ここでは、第１コリメータ板１１の板厚は、約０．２ｍｍである。

第１コリメータ板１１の板面には、第２コリメータ板１２を挿入するための細長い穴、いわゆるスリット１１１が複数形成されている。複数のスリット１１１は、２次元コリメータモジュール２００がベース部６０に取り付けられた際には、Ｘ線焦点２１からのＸ線ビーム２３の放射方向に沿うように形成されている。

ところで、スリット１１１のスライス方向ＳＬの幅は、第２コリメータ板１２の挿入を容易にするには、第２コリメータ板１２の板厚に対して十分な余裕を持つ方がよい。一方、スリット１１１の幅が広すぎると、第１コリメータ板１１の剛性が低くなり、組立て時やスキャン時に歪みが生じ易くなる。これらを考慮すると、第２コリメータ板１２の板厚は、０．０６ｍｍ〜０．２２ｍｍであり、スリット１１１のスライス方向ＳＬの幅は、０．１ｍｍ〜０．２８ｍｍであって、第２コリメータ板１２の板厚より幅広であることが好ましい。

また、スリット１１１をワイヤ放電で加工する場合、使用するワイヤとして、０．１ｍｍ径、０．２ｍｍ径、０．３ｍｍ径などの選択肢があるが、コストと加工精密度とのバランスは、０．２ｍｍ径がよい。これを考慮すると、スリット１１１のスライス方向ＳＬの幅は、０．２ｍｍ〜０．２８ｍｍ程度がさらに好ましい。

ここでは、スリット１１１のスライス方向ＳＬの幅は、約０．２４ｍｍであり、スリット１１１の長さは、約１５．４ｍｍである。

図４に示すように、第２コリメータ板１２は、扇状の要部１２１と矩形状の端部１２２とを有している。第２コリメータ板１２は、第１コリメータ板１１と同様に、Ｘ線を吸収しやすい重金属により構成されている。２次元コリメータモジュール２００がベース部６０に取り付けられた際には、第２コリメータ板１２の板面は、Ｘ線焦点２１からのＸ線ビーム２３の放射方向と平行になり、その扇状の要部１２１を形成する湾曲した長辺の方向はチャネル方向ＣＨに一致する。

図３に示すように、第２コリメータ板１２は、複数の第１コリメータ板１１におけるチャネル方向ＣＨに並ぶスリット１１１の列ごとに当該スリット１１１を貫くように挿入されている。第２コリメータ板１２の矩形状の端部は、スリット１１１のスリットの長さより広い。そのため、スリット１１１に挿入される際にストッパ（stopper）の役目を果たす。また、複数の２次元コリメータモジュール２００がベース部６０に取り付けられた際には、互いに隣接する一方の２次元コリメータモジュール２００における第２コリメータ板１２の先端部と、互いに隣接する他方の２次元コリメータモジュール２００における第２コリメータ板１２の矩形状の端部とが、スライス方向ＳＬで合わさり、格子状の２次元コリメータの一部を形成する。

ところで、第２コリメータ板１２は、熱変形等による位置ずれが生じる。このような位置ずれが起こると、Ｘ線の遮蔽状況が変化して検出セル間でのクロストークが発生し、Ｘ線検出装置２０の検出特性が変動する。これを抑えるには、第２コリメータ板１２の板厚を薄くすることが有効である。一方、板厚を薄くし過ぎると剛性が低くなり、組立て時やスキャン時に歪みを生じ易くなる。これらを考慮すると、第２コリメータ板１２の板厚は、０．０６ｍｍ〜０．１４ｍｍ程度が好適であり、０．０８ｍｍ〜０．１２ｍｍ程度がより好ましい。ここでは、第２コリメータ板１２の板厚は、約０．１ｍｍである。また、第２コリメータ板１２の短辺方向の幅は、約１５ｍｍである。

トップエンドブロック１３およびボトムエンドブロック１４は、アルミニウムなどの軽量な金属またはプラスチックにより構成されている。

図３に示すように、トップエンドブロック１３は、チャネル方向ＣＨおよびスライス方向ＳＬに直交する方向、すなわちアイソセンタ方向Ｉに延びる柱部１３Ｔと、−スライス方向ＳＬに張り出したフランジ（flange）部１３Ｆとを有しており、これらは一体的に形成されている。したがって、トップエンドブロック１３は、−ＣＨ方向に見ると、概ね逆「Ｌ」字形状を有している。

同様に、ボトムエンドブロック１４は、アイソセンタ方向Ｉに延びる柱部１４Ｔと、＋ＳＬ方向に張り出したフランジ（flange）部１４Ｆとを有しており、これらは一体的に形成されている。したがって、ボトムエンドブロック１４は、−チャネル方向ＣＨに見ると、概ね「Ｌ」字形状を有している。

また、図３に示すように、トップエンドブロック１３およびボトムエンドブロック１４のフランジ部１３Ｆ，１４Ｆの中央には、位置決め用の孔が形成されており、この孔に位置決めピン１３５，１４５が挿入され、配置されている。この位置決めピン１３５，１４５をあるべき位置に固定すると、２次元コリメータモジュール２００は、ベース部６０の基準位置に位置決めされる。

位置決めピン１３５（１４５）の周囲には４つの位置決め孔１３６（１４６）が形成されている。これら４つの位置決め孔１３６（１４６）は、図２で示されたＸ線検出モジュール５０が正確に取り付けられるよう形成されている。

図３に示すように、トップエンドブロック１３およびボトムエンドブロック１４の互いに対向するそれぞれの面１３ａ，１４ａには、第１コリメータ板１１を挿入するための複数の溝が形成されている。複数の溝は、２次元コリメータモジュール２００がベース部６０に取り付けられた際には、Ｘ線焦点２１からのＸ線ビーム２３の放射方向に沿うように形成されている。

トップエンドブロック１３の面１３ａには、スライス方向ＳＬの深さが一定である複数の第１の溝１３１が形成されている。ここでは、第１の溝１３１のスライス方向ＳＬの深さは、約１ｍｍであり、チャネル方向ＣＨの幅は、約０．２４ｍｍである。

一方、ボトムエンドブロック１４の面１４ａには、スライス方向ＳＬの深さが互いに異なる２種類の溝が形成されている。ここでは、スライス方向ＳＬの深さが相対的に浅い第２の溝１４１と同深さが相対的に深い第３の溝１４２とがチャネル方向ＣＨに交互に並んで形成されている。本例では、−ＣＨ方向に向かって奇数番目に第２の溝１４１、偶数番目に第３の溝１４２が形成されている。ここでは、第２の溝１４１のスライス方向ＳＬの深さは、約１ｍｍであり、チャネル方向ＣＨの幅は、約０．２４ｍｍである。また、第３の溝１４２のスライス方向ＳＬの深さは、約１．５ｍｍであり、チャネル方向ＣＨの幅は、約０．２４ｍｍである。

第２の溝１４１の＋スライス方向ＳＬ側の壁面１４１Ｋは、基準面であり、位置決めピン１３５，１４５に対して所定の正確な位置関係を持つように形成されている。また、スリット１１１の＋ＳＬ方向側の壁面１１１Ｋは、基準面であり、第１コリメータ板１１のスライス方向ＳＬの端辺に対して所定の正確な位置関係を持つように形成されている。

奇数番目の第１コリメータ板１１の＋ＳＬ方向側の端辺は、第２の溝１４１の＋ＳＬ方向側の壁面１４１Ｋに当接している。すなわち、奇数番目の第１コリメータ板１１におけるスリット１１１の＋ＳＬ方向側の壁面１１１Ｋが位置決めされている。奇数番目の第１コリメータ板１１の−ＳＬ方向側の端辺は、第１の溝１３１の−ＳＬ方向の壁面１３１Ｚとは当接しておらず、壁面１３１Ｚとの間に空間を有している。

偶数番目の第１コリメータ板１１のスライス方向ＳＬにおける両側の端辺は、第１の溝１３１の−ＳＬ方向側の壁面１３１Ｚ、および、第３の溝１４２の＋ＳＬ方向側の壁面１４２Ｚとは当接しておらず、これらの壁面との間にそれぞれ空間を有している。

第２コリメータ板１２の＋ＳＬ方向側の板面は、上記の位置決めされた壁面、すなわち、奇数番目の第１コリメータ板１１におけるスリット１１１のスライス方向ＳＬにおける両壁面のうち、＋ＳＬ方向側の壁面１１１Ｋとのみ当接している。

第２コリメータ板１２の−ＳＬ方向側の板面は、偶数番目の第１コリメータ板１１におけるスリット１１１のスライス方向ＳＬにおける両壁面のうち、−ＳＬ方向側の壁面１１１Ｚとのみ当接している。

つまり、各第２コリメータ板１２は、奇数番目の第１コリメータ板１１におけるスリット１１１の＋ＳＬ方向側の壁面１１１Ｋと、偶数番目の第１コリメータ板１１におけるスリット１１１の−ＳＬ方向側の壁面１１１Ｚとに挟まれている。この状態で、複数の第１コリメータ板１１、複数の第２コリメータ板１２、トップエンドブロック１３、およびボトムエンドブロック１４が、互いに接着剤で接着されている。

これより、本実施形態に係る２次元コリメータモジュールの組立て方法について説明する。図５は、本実施形態に係る２次元コリメータモジュールの組立て方法を示すフロー図である。

ステップＳ１１１では、図６に示すように、トップエンドブロック１３およびボトムエンドブロック１４を、治具等を用いて所定の位置に位置決めする。

ステップＳ１１２では、図７に示すように、トップエンドブロック１３およびボトムエンドブロック１４の溝に、複数の第１コリメータ板１１を挿入する。

ステップＳ１１３では、複数の第１コリメータ板１１を、治具等を用いて大まかに位置決めする。例えば図１２に示すように、第１コリメータ板１１の上下端を、複数の切欠き部を有するくし状の部材３０１，３０２でチャネル方向ＣＨに軽く挟み込む。この時点では、第１コリメータ板１１はスライス方向ＳＬに移動可能である。

ステップＳ１１４では、図８に示すように、複数の第１コリメータ板１１をトップエンドブロック１３側（−ＳＬ方向側）に寄せる。すると、図１３に示すように、第１コリメータ板１１の−ＳＬ方向側の端辺が第１の溝１３１の−ＳＬ方向側の壁面１３１Ｚに当接する。その結果、図１５に示すように、奇数番目の第１コリメータ板１１′の各スリット１１１′と偶数番目の第１コリメータ板１１″の各スリット１１１″とは、チャネル方向ＣＨにほぼ重なる。これにより、第２コリメータ板１２をスリット１１１に容易に挿入することができるようになる。

ステップＳ１１５では、図９に示すように、複数の第２コリメータ板１２をスリット１１１に挿入し、止まるまで押し込む。図１６に、このときの奇数番目の第１コリメータ１１′のスリット１１１′、偶数番目の第１コリメータ板１１″のスリット１１１″および第２コリメータ板１２の位置関係を示す。

ステップＳ１１６では、図１０に示すように、複数の第１コリメータ板１１をボトムエンドブロック１４側（＋ＳＬ方向側）に寄せる。すると、図１４に示すように、奇数番目の第１コリメータ板１１′の＋ＳＬ方向側の端辺が、第２の溝１４１の＋ＳＬ方向側の壁面１４１Ｋに当接する。その結果、奇数番目の第１コリメータ板１１′におけるスリット１１１′の＋ＳＬ方向側の壁面１１１Ｋが位置決めされる。一方、偶数番目の第１コリメータ板１１″の＋ＳＬ方向側の端辺は、第３の溝１４２の＋ＳＬ方向側の壁面１４２Ｚに近付く。第３の溝１４２は、第２の溝１４１よりも深く、その深さの差は、スリット１１１の幅と第２コリメータ板１２の板厚との差分より大きい。そのため、偶数番目の第１コリメータ板１１″は第３の溝１４２には当接せず、図１７に示すように、偶数番目の第１コリメータ板１１″におけるスリット１１１″の−ＳＬ方向側の端辺が、挿入されている第２コリメータ板１２を＋ＳＬ方向に押圧する。その結果、第２コリメータ板１２の板面は、奇数番目の第１コリメータ板１１′におけるスリット１１１′の＋ＳＬ方向側の壁面１１１Ｋに当接し、第２コリメータ板１２が位置決めされる。

ステップＳ１１７では、複数の第１コリメータ板１１を、治具等を用いて再び位置決めする。ここでは、図８に示すような治具で、第１コリメータ板１１の上下端を、くし状の部材３０１，３０２でチャネル方向ＣＨに強く挟み込む。この時点で、第１コリメータ板１１は固定される。

ステップＳ１１８では、この状態で、複数の第１コリメータ板１１、複数の第２コリメータ板１２、トップエンドブロック１３、およびボトムエンドブロック１４を互いに接着剤等で接着する。これで、２次元コリメータモジュール２００が完成する。

なお、２次元コリメータモジュール２００の剛性をさらに高めるために、図１１に示すように、Ｘ線入射面側およびＸ線射出面側の少なくとも一方に、複数の第１コリメータ板１１と接着されるＸ線透過性の固定シート１５を貼り付けてもよい。固定シート１５は、例えば、剛性が高く、軽量で、Ｘ線透過性が高い、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により構成されている。また、固定シート１５は、例えば、第１コリメータ板１１の長辺に合わせた溝が形成されており、この溝に第１コリメータ板１１の長辺側の端辺を挿入して、接着させるようにしてもよい。

このように、上記の２次元コリメータモジュールの組立て方法によれば、第１コリメータ板１１のスライス方向ＳＬの移動により、スリット１１１の位置を揃えて第２コリメータ板１２のスリット１１１への挿入を容易にしたり、第１コリメータ板１１および第２コリメータ板１２を基準面に押し当てて位置決めを行ったりすることができるので、組立てが容易であり、かつ、位置決め精度が高い。

ところで、第２コリメータ板１２のスリット１１１への挿入を容易にするには、第２コリメータ板１２の板厚に対してスリット１１１の幅を十分に大きくする必要がある。この場合、いわゆる遊びが大きくなり、通常であれば、第２コリメータ板１２の位置決め精度が悪くなる。反対に、第２コリメータ板１２の板厚に対してスリット１１１の幅をギリギリまで小さくすると、第２コリメータ板１２の位置決め精度はよくなるが、第２コリメータ板１２のスリット１１１への挿入は難しくなり、組立ての生産性が悪くなる。

一方、本例の場合、第２コリメータ板１２をスリット１１１へ挿入する際には、複数の第１コリメータ板１１をトップエンドブロック１３側に寄せて第１コリメータ板１１のスライス方向ＳＬの位置を揃え、チャネル方向ＣＨで対応するスリット１１１同士を重ねるので、スリット１１１の幅が大きいほど、第２コリメータ板１２の挿入を容易にすることができる。そして、第２コリメータ板１２の挿入後は、複数の第１コリメータ板１１をボトムエンドブロック１４側に寄せて第２コリメータ板１２をスリット１１１同士で挟み込み、その板面を基準面に当接させるので、よい精度で位置決めすることができる。つまり、本例の２次元コリメータモジュールは、第２コリメータ板１２の板厚に対してスリット１１１の幅を比較的大きくしたとしても、第２コリメータ板１２の挿入の容易さと、位置決め精度のよさとの両立を図ることができるという優れた特徴を有している。そのため、スリット１１１の幅および第２コリメータ板１２の板厚の自由度が上がり、それぞれ好適な大きさにすることができる。

本実施形態によれば、シンプルな構造で、位置精度や角度精度の高い２次元コリメータモジュールを実現することができる。また、２次元コリメータモジュールの組立ても非常に容易である。

以上、発明の実施形態について説明したが、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加・変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、ボトムエンドブロック１４の壁面には、浅い溝と深い溝とが交互に形成されているが、浅い溝と深い溝の並び方のパターンはこれに限定されず、第２コリメータ板１２をスリット１１１の壁面で挟んで位置決めできるものであれば、どのようなパターンであってもよい。

また例えば、上記の実施形態では、第２コリメータ板１２の要部は、Ｘ線ビームのファン角方向に沿うような扇状であるが、矩形状であってもよい。

また例えば、上記の実施形態では、ボトムエンドブロック１４に浅い溝と深い溝とが形成されるようにして、第２コリメータ板１２をスリット１１１同士で挟めるようにしているが、ボトムエンドブロック１４に形成される溝の深さを一定にして、第１コリメータ板１１をスライス方向ＳＬの長さが長いものと短いものとにして、同様の効果を得られるようにしてもよい。

なお、発明の実施形態の例は、コリメータモジュールおよびその組立て方法だけでなく、このようコリメータモジュールが複数配置されているＸ線検出器、さらに、このようなＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置もまた発明の実施形態の例である。

１１ 第１コリメータ板
１２ 第２コリメータ板
１３ トップエンドブロック（第１ブロック）
１４ ボトムエンドブロック（第２ブロック）
１３Ｔ，１４Ｔ 柱部
１３Ｆ，１４Ｆ フランジ部
１５ 固定シート
２０ Ｘ線管
２１ Ｘ線焦点
２３ Ｘ線ビーム
４０ Ｘ線検出装置
５０ Ｘ線検出器モジュール
６０ ベース部
６１ 基底材
６２ 基底材
１００ Ｘ線ＣＴ装置
１０１ 走査ガントリ
１０２ クレードル
１０３ 操作コンソール
１１１ スリット
１１１Ｋ 壁面（基準面）
１１１Ｚ 壁面
１３５，１４５ 位置決めピン
１３６，１４６ 位置決め孔
１３１ 第１の溝
１４１ 第２の溝
１４２ 第３の溝
１３１Ｋ 壁面
１４１Ｚ 壁面（基準面）
２００ ２次元コリメータモジュール

Claims (17)

1. チャネル方向に配列されている複数の第１コリメータ板と、該複数の第１コリメータ板と組み合わされて格子を形成するようにスライス方向に配列されている複数の第２コリメータ板と、前記複数の第１コリメータ板をスライス方向に挟んで支持する第１ブロックおよび第２ブロックとを備えており、
   前記複数の第１コリメータ板は、それぞれ、Ｘ線焦点からの放射方向に沿った複数のスリットがスライス方向に並んで形成されており、
   前記複数の第２コリメータ板は、前記複数の第１コリメータ板におけるチャネル方向に並ぶスリットの列ごとにそれぞれ挿入されており、
   前記第２コリメータ板のスライス方向における一方向側の板面は、前記複数の第１コリメータ板のうちの一部の第１コリメータ板において、前記スリットのスライス方向における２つの壁面のうちの一方とのみ当接しており、
   前記第２コリメータ板のスライス方向における前記一方向側とは反対の他方向側の板面は、前記複数の第１コリメータ板から前記一部の第１コリメータ板を除いた他部の第１コリメータ板において、前記スリットのスライス方向における２つの壁面のうちの他方とのみ当接している２次元コリメータモジュール。
2. 前記第１および第２ブロックの互いに対向するそれぞれの面は、前記第１コリメータ板を挿入するための複数の溝が形成されている請求項１に記載の２次元コリメータモジュール。
3. 前記第１ブロックに形成されている複数の溝は、スライス方向の深さが一定である溝により構成されており、
   前記第２ブロックに形成されている複数の溝は、スライス方向の深さが第１の深さである溝と、スライス方向の深さが該第１の深さより深い第２の深さである溝とにより構成されており、
   前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の一方は、前記第１の深さの溝に挿入され、該溝のスライス方向の壁面に当接しており、
   前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の他方は、前記第２の深さの溝に挿入され、該溝のスライス方向の壁面との間に空間を有している請求項２に記載の２次元コリメータモジュール。
4. 前記第１の深さの溝と前記第２の深さの溝とは、チャネル方向に交互に並んでいる請求項３に記載の２次元コリメータモジュール。
5. 前記第１ブロックに形成されている複数の溝は、スライス方向の深さが一定である溝により構成されており、
   前記第２ブロックに形成されている複数の溝は、スライス方向の深さが一定である溝により構成されており、
   前記複数の第１コリメータ板は、スライス方向の長さが第１の長さであるコリメータ板と、スライス方向の長さが前記第１の長さより短い第２の長さであるコリメータ板とにより構成されており、
   前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の一方は、前記第１の長さのコリメータ板であって、自身が挿入されている前記溝の少なくともいずれかのスライス方向の壁面と当接しており、
   前記一部の第１コリメータ板および前記他部の第１コリメータ板の他方は、前記第２の長さのコリメータ板であって、自身が挿入されている前記溝のスライス方向の壁面との間に空間を有している請求項２に記載の２次元コリメータモジュール。
6. 前記２次元コリメータモジュールのＸ線入射面側およびＸ線出射面側の少なくとも一方に、前記複数の第１コリメータ板と接着される固定シートを有している請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュール。
7. 前記複数の第１コリメータ板は、チャネル方向に沿って扇状に配列されている請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュール。
8. 前記複数の第１コリメータ板は、それぞれ、Ｘ線焦点からのＸ線ビームのコーン角方向に沿った扇状の要部を有している請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュール。
9. 前記複数の第２コリメータ板は、Ｘ線焦点からのＸ線ビームのコーン角方向に沿って扇状に配列されている請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュール。
10. 前記複数の第２コリメータ板は、それぞれ、チャネル方向に沿った扇状の要部を有している請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュール。
11. 前記複数の第２コリメータ板は、それぞれ、チャネル方向の一端に前記スリットの長さより広い端部を有している請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュール。
12. 前記第２コリメータ板の板厚は、０．０６ｍｍ〜０．２２ｍｍであり、
    前記スリットの幅は、０．１ｍｍ〜０．２８ｍｍであって、該板厚より幅広である請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュール。
13. 前記スリットの幅は、０．２０ｍｍ〜０．２８ｍｍである請求項１２に記載の２次元コリメータモジュール。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の２次元コリメータモジュールがＸ線入射面側に複数配置されたＸ線検出器。
15. 請求項１４に記載のＸ線検出器を備えているＸ線ＣＴ装置。
16. 第１および第２ブロックの互いに対向するそれぞれの面に形成されている複数の溝に、複数の第１コリメータ板を挿入する工程と、
    前記複数の第１コリメータ板を前記第１ブロック側に寄せることにより、前記複数の第１コリメータ板を前記第１ブロックの溝の壁面に当接させ、前記第１コリメータ板に形成されている複数のスリットの位置を揃える工程と、
    複数の第２コリメータ板を、位置が揃った前記スリットの列ごとにそれぞれ挿入する工程と、
    前記複数の第１コリメータ板を前記第２ブロック側に寄せることにより、前記複数の第１コリメータ板のうちの一部の第１コリメータ板を前記第２ブロックの溝の壁面に当接させるとともに、前記複数の第１コリメータ板のうちの前記一部の第１コリメータ板を除いた他部の第１コリメータ板を前記第２ブロックの溝の壁面に近づけ、前記第２コリメータ板を、前記一部の第１コリメータ板における前記スリットの壁面と前記他部の第１コリメータ板における前記スリットの壁面とで挟む工程と、
    前記第１および第２ブロックと前記複数の第１コリメータ板とを接着するとともに、前記複数の第１コリメータ板と前記複数の第２コリメータ板とを接着する工程とを有する２次元コリメータモジュールの組立て方法。
17. 請求項１６に記載の組立て方法により複数の２次元コリメータモジュールを組み立てる工程と、前記２次元コリメータモジュールをチャネル方向に複数配設する工程とを有する、２次元コリメータ装置の製造方法。

Images