JP2015200606A - 放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システム - Google Patents

放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システム Download PDF

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Abstract

【課題】 放射線検出パネルの保護と小型化の点で有利な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】 放射線画像撮影装置は、放射線を検出する放射線検出パネルと、該放射線検出パネルを収容する筐体と、電気部品と、を備える。前記筐体は、前記放射線を前記放射線検出パネルに入射させるための頂部部材と、前記放射線検出パネルを挟んで前記頂部部材と反対の側に配置された底部部材と、前記頂部部材と前記底部部材とを接続する側部部材と、を含む。前記底部部材の前記放射線検出パネルの側の内表面は、前記放射線検出パネルを支持する支持面を含む。前記底部部材の前記放射線検出パネルの側とは反対の側に少なくとも1つの凹部が形成される。前記少なくとも1つの凹部のそれぞれは、前記筐体の外部に露出された前記底部部材の外表面の一部によって画定される。前記少なくとも1つの凹部に前記電気部品が配置される。
【選択図】 図4

Description

本発明は、放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムに関する。
対象物に放射線を照射し、対象物を透過した放射線の強度分布を検出して対象物の放射線画像を得る放射線画像撮影装置が工業用の非破壊検査や医療診断の場で広く一般に利用されている。近年では、蛍光体に入射した放射線に対応して発光した光をセンサにより電気的情報に変換する放射線検出パネルを用いて放射線デジタル画像を撮影する撮影装置が開発され、即時的に出力画像を得ることができるようになった。
このような撮影装置は、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撮影装置、いわゆる電子カセッテが開発されている。特に近年では、可搬性を増すために、ケーブル接続のいらないワイヤレスタイプの撮影装置が開発されている。このようなタイプの撮影装置の場合、電力を供給するための電源である充電池が内蔵、もしくは、着脱できる状態の構成となり、従来のものより高い可搬性を有している。
撮影時に、撮影装置に対して衝撃力や外力が負荷されることが想定される。そういった外力に対し、放射線検出パネルを構成するガラス基板が破損する恐れがある。ガラス基板が破損すると、放射線画像を鮮明に撮影することが著しく困難になるため、ガラス基板の破損を避けるように撮影装置を十分に保護することが必要である。そのような事態においても、撮影装置の内部の放射線検出機能が正常に機能するために、撮影装置には、強度、耐振動性、耐衝撃性を考慮したものが要求される。それと同時に、撮影装置は、取り扱いを容易にしたり、可搬性を向上したり、迅速な撮影を可能とするために、小型化、薄型化、軽量化することが求められている。
そのために、撮影装置は様々な構成がとられることがある。特許文献1記載の撮影装置では、放射線検出パネルを凹部を有する基台で支持し、それらを補強板、支持体を介して筺体の底部の内面上に支持することで、剛性の向上と軽量化を狙っている。また、特許文献2記載の撮影装置では、放射線検出パネルを基台と構造体とを介して筺体の底部の内面上に支持することで、剛性の向上と軽量化を狙っている。
特許文献3記載の撮影装置では、筐体を繊維強化樹脂などのモノコック構造にすることで、撮影装置の強度向上を狙っている。特許文献3記載の撮影装置では、放射線検出パネルは筐体の側壁を構成する2つの蓋部材に取り付けた緩衝部材によって保持される。特許文献3には、放射線検出パネルを筐体の頂部の内壁に接着層によって保持することが開示されている。このように、様々な構造で撮影装置の小型化、薄型化、軽量化が従来行われてきた。
特許第3848288号公報 特開2010−281753号公報 特開2012−181238号公報
しかしながら、上述の従来例においては、いくつかの課題も存在する。特許文献1、2記載の撮影装置では、放射線検出パネルを内包する筺体とは別に、放射線検出パネルを支持する基台および支持体を必要とする。特許文献3記載の撮影装置では、外装となる筺体が剛性を確保する構造となっているが、放射線検出パネルを筐体に支持する支持部材が他に必要である。放射線検出パネルの支持部材は、比較的剛性のある部材であることが望ましいが、支持部材に剛性を十分に持たせると、軽量化が難しくなる。そのため、支持部材と筐体とを、ビスなどで締結したり、接触させたりすることで剛性の向上が計られる。しかし、このような場合は、撮影装置内に包括する必要性がある制御基板や、充電池などを配置することが困難となりやすい。
例えば、特許文献2では、放射線検出パネルを制御する制御基板が放射線の入射方向からみて放射線検出パネルの外側に配置されている。この場合、放射線検出パネルを保護する撮影装置の筐体とガラス基板との距離を少なくする、いわゆる狭額縁構造がとりにくく、撮影装置の小型化が難しくなる。
特許文献3には、放射線検出パネルを筐体の放射線入射面側の頂部の内壁に貼りつけることによって、放射線検出パネルを筐体の支持する支持部材をなくす構成が紹介されている。このような構成の場合、筐体の頂部で必要な剛性を確保する必要がある。放射線源から発せられた放射線は、被写体と筐体の頂部を通過したあと放射線検出パネルにおいて検出される。筐体の頂部は、撮影した画像にアーチファクトとして残らないように、均一な板厚である単純な板状の形状をした場合が多い。そのため、必要な剛性を確保するために、筐体の頂部にリブ状の構造を持たせる等、部材の形状を変えることによる剛性の向上が困難である。その結果、必要な剛性を確保するには、単純に板厚を増すような構造となってしまい、撮影装置全体の小型化、軽量化が困難となる。また、放射線検出パネルを筐体の頂部の内面に接着すると、筺体に外力などの負荷が加わった場合に、放射線検出パネルへ外力の伝達がされやすく、負荷が大きくなってしまう。更に、曲げ応力の関係から、外力が加わった時に、放射線検出パネルに強い引張応力が負荷されやすい。この引張応力は、放射線検出パネルのセンサ基板を構成するガラス基板を破壊する原因となりやすい。
本発明は、放射線検出パネルの保護と小型化の点で有利な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
本発明は、放射線を検出する放射線検出パネルと、該放射線検出パネルを収容する筐体と、電気部品と、を備える放射線画像撮影装置であって、前記筐体は、前記放射線を前記放射線検出パネルに入射させるための頂部部材と、前記放射線検出パネルを挟んで前記頂部部材と反対の側に配置された底部部材と、前記頂部部材と前記底部部材とを接続する側部部材と、を含み、前記底部部材の前記放射線検出パネルの側の内表面は、前記放射線検出パネルを支持する支持面を含み、前記底部部材の前記放射線検出パネルの側とは反対の側に少なくとも1つの凹部が形成され、該少なくとも1つの凹部のそれぞれは、前記筐体の外部に露出された前記底部部材の外表面の一部によって画定され、前記少なくとも1つの凹部に前記電気部品が配置されることを特徴とする。
本発明によれば、放射線検出パネルの保護と小型化の点で有利な放射線画像撮影装置を提供することができる。
実施例1の放射線画像撮影装置の外観図である。 実施例1の放射線画像撮影装置の縦断面図である。 実施例1の放射線画像撮影装置の横断面図である。 実施例2の放射線画像撮影装置の縦断面図である。 実施例2の放射線画像撮影装置の横断面図である。 実施例3の放射線画像撮影装置の外観図である。 実施例3の放射線画像撮影装置の縦断面図である。 実施例3の放射線画像撮影装置の横断面図である。 放射線画像撮影システムを説明する図である。
[実施例1]
図1は、放射線検出パネル1を内蔵した放射線画像撮影装置(撮影装置)100の外観を示している。図1の(a)は、放射線の入射面側からみた撮影装置100の外観図であり、(b)は、放射線の入射面側とは反対の側からみた撮影装置100の外観図である。図2は、図1の撮影装置100のA−A方向の縦断面図であり、図3は、図1の撮影装置100のB−B方向の横断面図である。一般的に、撮影装置100は、図示しない放射線源によって発せられ、被写体を透過した放射線を二次元の格子状に配列した光電変換素子(センサ)によって検出する。この撮影装置100で取得された画像は、外部に転送され、モニタ上などに表示され診断などに使用される。
放射線検出パネル1は、基板に多数の光電変換素子(センサ)が配置されたセンサ基板と、センサ基板の上に配置された蛍光体層(シンチレータ層)と、蛍光体保護膜などを含む。放射線検出パネル1は、フレキシブル回路基板4と接続されている。放射線検出パネル1から検出信号を読み出し、読み出した検出信号を処理する制御基板5が、フレキシブル回路基板4と接続されている。図2に示されるように、実施例1の撮影装置100は、必要な電力を供給するための充電池2を備えているが、外部から有線接続で電力を供給してもよい。制御基板5、充電池2をまとめて、電気部品と総称する。
実施例1の撮影装置100は、その軽量化、薄型化、小型化を実現するために、図1に示す以下のような構成をとる。撮影装置100は放射線検出パネル1を収容する筐体(外装)7を有する。筐体7は、放射線源から発せられた放射線を放射線検出パネル1へ入射させるための頂部部材7aと、放射線の入射側と反対側に位置して放射線検出パネル1を支持する底部部材7cと、頂部部材7aと底部部材7cとを接続する側部部材7bと、を含む。底部部材7cの放射線検出パネル1の側の内表面のうち、少なくとも放射線検出パネル1の有効画素の領域を支持する支持面は、平坦に形成されている。ここで、有効画素の領域とは、実際に放射線画像を取得する撮影領域を指す。底部部材7cは、放射線検出パネル1を挟んで頂部部材7aと反対の側に配置されている。
制御基板5や充電池2等の電気部品を保持するために、底部部材7cは、放射線検出パネル1の側とは反対の側の外表面に少なくとも1つの凹部を有している。少なくとも1つの凹部のそれぞれは、筐体7の外部に露出された底部部材7cの外表面の一部によって画定される。これにより、放射線の入射方向からみて、放射線検出パネル1の外側に電気部品を配置することがなくなるため、狭額縁をとりやすい構成となる。実施例1では、図2や図3に示すように、頂部部材7aは、側部部材7bおよび底部部材7cとは異なる部材で構成されている。頂部部材7aは、放射線の透過や剛性などの関係から炭素繊維強化樹脂などから構成されるが、これに限らない。一方、側部部材7b、底部部材7cは、放射線検出パネル1を十分に保護するための剛性を確保するために、繊維強化樹脂、繊維強化金属、アルミニウム合金、マグネシウム合金などから構成される。
底部部材7cは、頂部部材7aよりも曲げ剛性が高くなるように構成する。これにより、センサ基板を構成するガラス基板に対する曲げ応力によって発生する引張応力の負荷を緩和することができる。また、放射線の入射側からの衝撃力から放射線検出パネル1を保護するために、放射線検出パネル1と頂部部材7aとの間には衝撃を吸収するための緩衝材3が配置される。以上の構造により、実施例1の撮影装置100は、十分な剛性の確保と軽量化、薄型化、小型化とを両立しながら、撮影装置100に必要な構成物を配置するための構造を確保することができる。
実施例1では、図2、図3に示されるように、電気的な安全性の確保と、制御基板5や充電池2などの電気部品の交換を可能にするために、凹部を閉空間として形成するためのアクセスカバー(カバー部材)6が凹部を覆うように配置される。アクセスカバー6は、筐体7の底部部材7cに例えば嵌めこみによって締結されるが取り外しが可能である。凹部に対する防水性を維持するために、底部部材7cとアクセスカバー6との接触部にシール部材を配置してもよい。更に、アクセスカバー6は、形成された閉空間に配置する制御基板5や充電池2と一体化されていてもよい。
アクセスカバー6は、熱による反りなどの影響を抑制するために、底部部材7cと同じ部材で構成し得る。撮影装置100と外部との無線通信などを可能にするために、アクセスカバー6や筐体7の一部は非導電性材料で構成してもよい。アクセスカバー6は、非導電性の樹脂や、炭素繊維強化樹脂等の繊維強化樹脂などの材料から実現することができるが、これに限らない。アクセスカバー6を底部部材7cに固定することで、剛性を更に向上することもできるため、より軽量化を行いやすい構成となる。
実施例1では、これらの構成により、剛性を全体の部材で確保するため、剛性の確保と軽量化、薄型化、小型化とを両立しながら、電気部品を配置するための構造を確保することができる。これにより、従来技術では難しかった撮影装置100の更なる軽量化、薄型化、小型化を行うことができる。
[実施例2]
図4及び図5は、実施例2における撮影装置100の断面図を示しており、図4は、図1におけるA−A方向の縦断面図を、図5は、B−B方向の横断面図をそれぞれ示している。実施例1と同じように、放射線検出パネル1の読み出し制御や電気出力の処理を行う制御基板5がフレキシブル回路基板4を介して放射線検出パネル1と接続されており、電力を供給するための充電池2も同様に設けられている。
実施例1では、放射線検出パネル1を支持する基台を省略しながら、放射線検出パネル1を筐体7の底部部材7cで支持する。また、撮影装置100を小型化したままで制御基板5や充電池2を配置するために、底部部材7cの下面に凹構造を持たせ、アクセスカバー6により閉空間を形成した。しかし、実施例1では、筐体7で撮影装置100に必要な剛性を確保する必要があるので、更なる軽量化が難しい場合も考えられる。
そこで、実施例1よりも更なる軽量化を行うために、実施例2における撮影装置100は、以下のような構成をとっている。筐体7は、実施例1と同様に、放射線検出パネル1を内包するとともに支持するために、底部部材7cの上面に、放射線検出パネル1を内包するとともに支持する平坦な支持面を有している。また、底部部材7cは、その下面に、制御基板5や充電池2を内蔵するための凹部を少なくとも1つ有している。
実施例1では、底部部材7cを単層構造で構成した。これに対し、実施例2では、放射線検出パネル1を支持する底部部材7cを、図4、図5に示されるように、多層構造で構成する。実施例2の底部部材7cは、コア層7cの両面をスキン層7cで挟んだサンドイッチ構造を有する。底部部材7cの上面側に配置されるスキン層7cは平坦面を形成している。また、コア層7cの下面には、少なくとも1つの凹部が形成されている。凹部はコア層7bを肉抜きするような手法で形成することができる。スキン層7cを剛性の高い繊維強化樹脂や繊維強化金属、またはアルミ合金やマグネシウム合金等の金属合金などから形成し、コア層7cを発泡樹脂や、ハニカム構造や格子構造を有するアルミ合金や樹脂などの構造体で構成することができる。
コア層7cは、弾性が非常に小さく、比重が小さい部材となる。そのため、コア層7cだけでは、十分な剛性を確保することは難しいが、コア層7cを剛性の強いスキン層7cで挟むことで、全体的な曲げ剛性を向上している。コア層7cは剛性が低いので、凹部を形成する場合、図4や図5のように、下面側のスキン層7cも同様に凹部に追従するように構成することができる。これにより、サンドイッチ構造の急激な曲げ剛性の変化を少なくすることができる。
そのような構造を取らずに、サンドイッチ構造の曲げ剛性が急激に変化する場合を考える。その場合には、剛性が急激に変化する部分の付近で、底部部材7cによって支持されているセンサ基板を構成するガラス基板が、外力によって局所的にひずみ、応力集中が発生してしまう恐れがある。そのため、撮影装置100が全体として十分な剛性を有していても、ガラス基板が破損する恐れがある。
サンドイッチ構造の底部部材7cの曲げ剛性は、放射線の入射面となる頂部部材7aの曲げ剛性より高くする。これにより、ガラス基板に対する曲げ応力による引張応力の負荷を緩和することができるので、更なる軽量化を行いやすい。実施例1と同様に、実施例2においても、凹部に覆うようにアクセスカバー6を配置し、電気的な安全性の確保と、制御基板5や充電池2等の電気部品の交換を可能にしている。アクセスカバー6は、熱による反りなどの影響を抑制するために、スキン層7cと同一材料であるか、もしくは多層構造の材料で構成してもよい。
これらの構成により、撮影装置100の剛性を確保しながら、撮影装置100に必要な電気部品を配置するための構造を確保することができる。これにより、従来技術では難しかった撮影装置100の更なる軽量化、薄型化。小型化を行うことができる。
[実施例3]
実施例1、実施例2では、図2等に示されるように、筐体7の頂部部材7aを取り外せる構成となっている。しかし、筐体7の取り外し構造は、それに限ることはない。実施例3では、筐体7が撮影装置100の捻りを抑制しやすいような構造を有する。捻りを抑制しながら軽量化を行うために、実施例3における撮影装置100は以下のような構成をとる。図6に実施例3における撮影装置100の外観図を示している。図6の(a)は放射線の入射する側から見た外観図であり、(b)は、放射線の入射側とは反対の側のから見た外観図である。図7および図8は、図6におけるA−A方向の縦断面図とB−B方向の横断面図をそれぞれ示している。実施例3では、側部部材7は、一対の第1の側部部材7bと一対の第2の側部部材7bとを含む。
筐体7は、図7に示されるように、頂部部材7aと底部部材7cとが一対の第1側部部材7bで連結され、一対の開口部を有する角筒状のモノコック構造を有する。一対の第2の側部部材7bは、モノコック構造の一対の開口部に取り外し可能に取り付けられて筐体7の内部を閉空間にすることができる。第2の側部部材7bをモノコック構造から取り外すことによって筐体7の側部部材7bの一対の開口部が開口され、当該開口部を介して放射線検出パネル1を筐体7の内部に挿入し、組み立てることが可能とある。頂部部材7a、底部部材7c、一対の第1側部部材7bからなるモノコック構造は、繊維強化樹脂などを用いてオートクレーブ成形などから作成することができる。
実施例1、実施例2と同様に、底部部材7cの平坦な上面で放射線検出パネル1を支持し、底部部材7cの下面側に少なくとも1つの凹部が形成されている。実施例3の底部部材7cは、図7、図8に示されるように、実施例2と同様に多層構造(サンドイッチ構造)とすることができる。この場合も、スキン層7cは、剛性の高い繊維強化樹脂や繊維強化金属、またはアルミ合金やマグネシウム合金などの金属合金から形成し、コア層7cは、発泡樹脂や、ハニカム構造や格子構造を有するアルミ合金や樹脂などの構造体で構成することができる。また、実施例2と同様に、底部部材7cの曲げ剛性は、頂部部材7aの曲げ剛性よりも高くする。これにより、ガラス基板に対する曲げ応力による引張応力の負荷を緩和することができるので、更なる軽量化を行いやすい。
筐体7に設けた凹部には、制御基板5や充電池2などの電気部品を配置することができる。また、これらの凹部には、アクセスカバー6を配置し、電気的な安全性の確保と、電気部品の交換を可能にしている。これらの構成により、実施例3の撮影装置100は、剛性を筐体7全体で確保するため、剛性の確保と軽量化、薄型化、小型化を両立しながら、撮影装置100に必要な電気部品を配置するための構造を確保することができる。これにより、従来技術では難しかった撮影装置100の更なる軽量化、薄型化、小型化を行うことができる。
[放射線画像撮影システム]
図8は、上述した放射線画像撮影装置100を含む放射線画像撮影システムに関する。図8に示すように、X線チューブ(放射線源)210で発生したX線(放射線)211は、患者あるいは被験者220の胸部221を透過し、放射線画像撮影装置100に入射する。この入射したX線には患者220の体内部の情報が含まれている。X線の入射に対応してシンチレータ(蛍光体)は発光し、この発光をセンサパネル110のセンサ(光電変換素子)111が光電変換して、電気的情報を得る。この電気的情報は、デジタルに変換され、信号処理部(イメージプロセッサ)230により画像処理され、表示部(ディスプレイ)240によって観察できる。
また、イメージプロセッサ230により画像処理された情報は、電話、LAN、インターネットなどのネットワーク等の伝送処理部250により遠隔地へ転送できる。したがって、イメージプロセッサ230により画像処理された情報は、別の場所のドクタールームなどの表示部(ディスプレイ)241に表示したり、光ディスク等の記録部に保存したりすることができ、遠隔地の医師によって診断可能である。また、イメージプロセッサ230により画像処理された情報は、フィルムプロセッサ260によりフィルム261に記録することもできる。
本発明の放射線検出装置は、医療用の放射線検出装置や、非破壊検査装置等の放射線を利用した医療用以外の分析、検査用途の装置への応用が可能である。
100:放射線画像撮影装置。1:放射線検出パネル。2:充電池(電気部品)。5:制御基板(電気部品)。7:筐体。7a:頂部部材。7b:側部部材。7c:底部部材。

Claims (14)

  1. 放射線を検出する放射線検出パネルと、該放射線検出パネルを収容する筐体と、電気部品と、を備える放射線画像撮影装置であって、
    前記筐体は、前記放射線を前記放射線検出パネルに入射させるための頂部部材と、前記放射線検出パネルを挟んで前記頂部部材と反対の側に配置された底部部材と、前記頂部部材と前記底部部材とを接続する側部部材と、を含み、
    前記底部部材の前記放射線検出パネルの側の内表面は、前記放射線検出パネルを支持する支持面を含み、
    前記底部部材の前記放射線検出パネルの側とは反対の側に少なくとも1つの凹部が形成され、該少なくとも1つの凹部のそれぞれは、前記筐体の外部に露出された前記底部部材の外表面の一部によって画定され、
    前記少なくとも1つの凹部に前記電気部品が配置されることを特徴とする放射線画像撮影装置。
  2. 前記底部部材は、前記頂部部材よりも大きな曲げ剛性を有することを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
  3. 前記底部部材は、コア層と該コア層を挟むスキン層との多層構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線画像撮影装置。
  4. 前記スキン層は、繊維強化樹脂、繊維強化金属または金属合金で形成され、前記コア層は、発泡樹脂、または、ハニカム構造もしくは格子構造を有する構造体で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の放射線画像撮影装置。
  5. 前記側部部材は、一対の第1の側部部材と一対の第2の側部部材とを含み、前記頂部部材と前記底部部材と前記一対の第1の側部部材とは、一体に形成されて一対の開口部を有する角筒状のモノコック構造を形成し、前記一対の第2の側部部材のそれぞれは、前記一対の開口部のそれぞれに取り外し可能に取り付けられることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
  6. 前記頂部部材は、前記側部部材および前記底部部材に対して取り外し可能であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の放射線検出装置。
  7. 前記頂部部材は、炭素繊維強化樹脂で形成され、前記側部部材および前記底部部材は、繊維強化樹脂、繊維強化金属または金属合金で形成されていることを特徴とする請求項6に記載の放射線検出装置。
  8. 前記電気部品は、前記放射線検出パネルから検出信号を読み出す制御基板および前記放射線検出パネルに電力を供給するための充電池の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  9. 前記少なくとも1つの凹部のそれぞれを覆う少なくとも1つのカバー部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  10. 前記少なくとも1つのカバー部材のそれぞれと前記電気部品とは一体化されていることを特徴とする請求項9に記載の放射線画像撮影装置。
  11. 前記少なくとも1つのカバー部材の少なくとも1つは、非導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項9または10に記載の放射線画像撮影装置。
  12. 前記少なくとも1つのカバー部材のそれぞれは、前記底部部材と同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項9ないし11のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  13. 前記頂部部材と前記放射線検出パネルとの間に緩衝材を配置することを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  14. 請求項1ないし13のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置と、
    前記放射線画像撮影からの信号を処理する信号処理部と、
    前記信号処理部からの信号を表示するための表示部と、
    前記放射線を発生させるための放射線源と、
    を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。
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