JP2016085063A

JP2016085063A - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム

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Publication number: JP2016085063A
Application number: JP2014216357A
Authority: JP
Inventors: 元気多川; Genki Tagawa; 正隆鈴木; Masataka Suzuki; 弘人近藤; Hiroto Kondo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: JP6598449B2

Abstract

【課題】高い剛性の確保と高い熱均一性の確保の両立が可能な放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】放射線センサパネルと、集積回路と、放射線センサパネルが正射影された領域よりも広い面を有する略方形の板状部材を含み放射線センサパネルと集積回路とを収容する筐体と、を有し、板状部材は、第１炭素繊維強化樹脂１３１と、第２炭素繊維強化樹脂１３１と、第１炭素繊維強化樹脂１３１と第２炭素繊維強化樹脂１３１の間に配置された第３炭素繊維強化樹脂１３２と、を含み、第１炭素繊維強化樹脂１３１及び第２炭素繊維強化樹脂１３１のうちの少なくとも一方は、板状部材の一辺と平行な第１方向に対する剛性よりも板状部材の対角線と平行な第２方向に対する剛性が高くなるように配置され、第３炭素繊維強化樹脂１３２は、第１方向に対する熱伝導率が第２方向に対する熱伝導率よりも高くなるように配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される撮像装置及び放射線撮像システムに関するものである。

近年、医療画像診断や非破壊検査等の放射線撮像システムに用いられる放射線撮像装置としては、装置の小型化及び軽量化が進められ、可搬型の放射線撮像装置が用いられている。可搬型の放射線撮像装置は、任意の姿勢での放射線撮影が可能となり、病室や屋外等での放射線撮影に用いられ得る。可搬型の放射線撮像装置においては、軽量化による可搬性に加えて、外力によって装置の変形による破損等が生じないような強度が要求される。そのため、装置の筐体には、アルミニウムやマグネシウム等の低比重で且つ高強度の合金に加えて、近年ではＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）といった炭素繊維強化樹脂複合材（以下、炭素繊維強化樹脂と示す）が用いられ得る。特許文献１には、可搬性を確保しつつ外部応力による筒状筐体の変形を抑制するために、筐体の放射線入射面及びその対向面の炭素繊維強化樹脂の繊維方向が放射線入射面と対向面との間の側面に対して傾斜し且つ傾斜方向が互いに異なる装置が開示されている。炭素繊維強化樹脂は、繊維方向とその繊維方向と異なる方向とで伸縮率に異方性を有しており、対向する２面の繊維方向が異なるように側面に対して２面の繊維方向を傾斜させることにより、外部応力に対する耐久性を向上させている。

一方、放射線撮像装置はその装置内部に、放射線センサパネルの動作制御や放射線センサパネルの画素アレイからの信号を処理する集積回路を収容しており、この集積回路はその動作によって発熱し得る。集積回路は装置内部に局所的に配置されるものであるため、集積回路による装置内部の局所的な温度上昇により画素アレイの温度分布にムラが生じ、画素アレイから得られる信号に基づく画像に温度分布が反映されたムラが生じ得る。そのため、装置の温度分布のムラを抑制するために、集積回路によって発生した熱を画素アレイ外に効率的に伝導する必要がある。筐体に炭素繊維強化樹脂複合材が用いられる場合には、合金材料に比べて熱伝導率が低く、また炭素繊維強化樹脂複合材の熱伝導率は炭素繊維の方向により高い熱伝導性を示す異方性を有しているため、装置内部で発生する熱に対する対策に工夫が必要である。特許文献２には、熱に起因した画像ムラを低減するために、筐体の放射線入射面及び対向面の炭素繊維強化樹脂の繊維方向が複数の集積回路が配置される方向である装置の一側面と平行な方向に沿うように炭素繊維強化樹脂が配置される装置が開示されている。

国際公開第２００９／１２２８０８号特開２０１３−００２８２８号公報

しかしながら、いずれの特許文献も、高い剛性の確保と高い熱均一性の確保の両立のためには、検討の余地がある。特許文献１の装置は、装置内で発生した熱は傾斜した方向に伝導されるため、特許文献２の装置の構成と比較すると、画素アレイの外側までの距離が長くなるため、画素アレイの外側に排熱する効率では不利である。一方、特許文献２の装置は、側面に対して傾斜した方向、すなわち斜め方向、に対する剛性が側面に平行な方向に比べて低く、捻じれ変形等に対しては、特許文献１の装置と比較すると、不利である。

そこで本発明は、高い剛性の確保と高い熱均一性の確保の両立が可能な放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係る放射線撮像装置は、複数の画素が２次元に配列された画素アレイを有する第１表面と該第１表面と対向する第２表面とを有する放射線センサパネルと、前記放射線センサパネルに電気的に接続された集積回路と、前記放射線センサパネルが正射影された領域よりも広い面を有する略方形の板状部材を含み前記放射線センサパネルと前記集積回路とを収容する筐体と、を有する放射線撮像装置であって、前記板状部材は、第１炭素繊維強化樹脂と、第２炭素繊維強化樹脂と、前記第１炭素繊維強化樹脂と前記第２炭素繊維強化樹脂の間に配置された第３炭素繊維強化樹脂と、を含み、前記第１炭素繊維強化樹脂の繊維方向及び前記第２炭素繊維強化樹脂の繊維方向のうちの少なくとも一方が前記板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する角度よりも前記板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する角度が小さく、前記第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向が前記第１方向に対する角度よりも前記第２方向に対する角度が大きくなるように、前記第１炭素繊維強化樹脂と前記第２炭素繊維強化樹脂と前記第３炭素繊維強化樹脂とが配置されていることを特徴とする。

本発明により、高い剛性の確保と高い熱均一性の確保の両立が可能な放射線撮像装置を提供することが可能となる。

第１の実施形態に係る放射線撮像装置の平面図及び断面模式図である。第１の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図及び断面斜視図である。第１の実施形態に係る放射線撮像装置の層構成を説明するための分解斜視図及び平面図である。第１の実施形態に係る放射線撮像装置の層構成を説明するための分解斜視図及び平面図である。第２の実施形態に係る放射線撮像装置の平面図及び断面模式図である。放射線撮像装置の支持部材の構成を説明する模式図である。第３の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図である。放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムを説明する概念図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。なお、本明細書では、放射線は、α線、β線、γ線、Ｘ線、粒子線、宇宙線を含むものとする。

（第１の実施形態）
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、第１の実施形態に係る放射線撮像装置について説明する。図１（ａ）は、第１の実施形態に係る放射線撮像装置の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ箇所に係る断面模式図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ箇所に係る断面模式図であり、図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る放射線撮像装置を構成する筒状筐体１３０の構成を説明するための断面斜視図である。

第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００は、放射線センサパネル１４０と、集積回路１４４及び１４５と、筐体１０１と、を含む。放射線センサパネル１４０は、複数の画素が２次元に配列された画素アレイを有する。集積回路１４４及び１４５は、放射線センサパネル１４０に電気的に接続されている。筐体１０１は、放射線センサパネル１４０が正射影された領域よりも広い面を有する略方形の板状部材を含み、少なくとも放射線センサパネル１４０と集積回路１４４及び１４５とを収容する。筐体１０１に含まれる板状部材は、集積回路１４４及び１４５で発生した熱を放射線センサパネル１４０の画素アレイ外に効率良く排熱することによる高い熱均一性と、外部からの衝撃に対する高い破壊強度を確保するための剛性と、を備える必要がある。そこで、本願発明の板状部材は、少なくとも３層以上の炭素繊維強化樹脂が積層された構成とする。すなわち、本願発明の板状部材は、第１炭素繊維強化樹脂と、第２炭素繊維強化樹脂と、第１炭素繊維強化樹脂と２炭素繊維強化樹脂の間に配置された第３炭素繊維強化樹脂と、を含む。ここで、誠意検討の結果、３層以上の炭素繊維強化樹脂が積層された構成とした場合、板状部材の剛性は最表面層の剛性に強く影響され、板状部材の排熱は内層の熱伝導率によって制御可能であることを見出した。そこで、本願発明の板状部材では、以下のような構成とする。第１炭素繊維強化樹脂及び第２炭素繊維強化樹脂の少なくとも一方は、板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する剛性よりも板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する剛性が高くなるように配置される。そのために、第１炭素繊維強化樹脂の繊維方向及び第２炭素繊維強化樹脂の繊維方向のうちの少なくとも一方が、板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する角度よりも板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する角度が小さくなるように、第１炭素繊維強化樹脂と第２炭素繊維強化樹脂が配置されている。好ましくは、第１炭素繊維強化樹脂及び第２炭素繊維強化樹脂のいずれもが、板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する剛性よりも板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する剛性が高くなるように配置される。すなわち、第１炭素繊維強化樹脂の繊維方向及び第２炭素繊維強化樹脂の繊維方向が、板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する角度よりも板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する角度が小さくなるように、第１炭素繊維強化樹脂と第２炭素繊維強化樹脂が配置されている。一方、第３炭素繊維強化樹脂は、板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する熱伝導率よりも板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する熱伝導率が高くなるように配置される。そのために、第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向が板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する角度よりも板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する角度が大きくなるように、第３炭素繊維強化樹脂が配置されている。このような構成によって、最表面層により高い剛性が確保されつつ内層により高い熱均一性が確保されることとなり、高い剛性の確保と高い熱均一性の確保の両立が可能な放射線撮像装置を提供することが可能となる。

以下に、第１の実施形態の構成について、具体的に説明する。放射線センサパネル１４０の画素アレイを構成する各画素は、例えばフォトダイオード等の光電変換素子とＴＦＴ等のスイッチ素子とを含む。ガラス基板等の絶縁性基板上に配置された光電変換素子の上に、放射線を光電変換素子が感知可能な光に変換するシンチレータ１４１が配され得る。ただし、画素アレイはそれに限定されるものではなく、各画素の光電変換素子及びシンチレータ１４１に代えて、放射線を直接電荷に変換する変換素子を各画素に用いてもよい。このような画素が２次元行列状に複数配列され、画素アレイが構成される。すなわち、放射線センサパネル１４０の第１表面に、画素アレイが配列されている。集積回路１４４は、プリント回路基板１４３に設けられており、画素アレイからの画像信号の処理及び画素アレイの制御の少なくともいずれか一方を行う。集積回路１４５は、プリント回路基板１４３に搭載されており、画素アレイからの画素アレイからのアナログ信号をデジタル信号に変換した画像信号を出力する。プリント回路基板１４３は、フレキシブルプリント基板１４２を介して放射線センサパネル１４０と電気的に接続されており、放射線センサパネル１４０の第１表面と対向する第２表面側に配置される。すなわち、集積回路１４４及び１４５は、後述する放射線センサパネル１４０の第１板状部材側とは反対側に配置されたプリント回路基板に搭載される。

放射線撮像装置１００の筐体１０１は、炭素繊維強化樹脂部材（以下ＣＦＲＰと示す）を用いて筒状に成形した筒状筐体１３０と、筐体１０１の側面となる側面部材１２０と、を含む。筒状部材１３０のうち、放射線センサパネル１４０の第１表面と対向する側の第１領域、及び／又は、放射線センサパネル１４０の第１表面と対向する第２表面と対向する側、すなわち、第１領域と反対側の第２領域とが、板状部材に相当する。本実施形態では、筒状筐体１３０の第１領域が第１板状部材に相当し、第２領域が第２板状部材に相当する。第１板状部材及び第２板状部材は、画素アレイの形状に対応して、略方形の形状である。ここで、略方形の形状とは、正方形や長方形、それらの角部を一部欠いた形状、及び、それらの角部が丸みを帯びた形状を含む形状である。筐体の大部分を占める筒状筐体１３０にＣＦＲＰを用いることで、落下や衝撃などに対する強度確保、および、運搬時の負担軽減を目的とした軽量化の両立が可能となる。また、ＣＦＲＰは高い放射線透過性を有するため、放射線センサパネル１４０の放射線入射面側に配置しても、放射線減衰の低い画像を取得することが可能となる。放射線撮像装置１００の放射線入射面側には、放射線センサパネル１４０の読取中心（画素アレイの中心）が分かる指標１３３、読取範囲（画素アレイの配置範囲）が分かる指標１３４が記されている。放射線撮像装置１００の内部には、放射線センサパネル１４０の第２表面側を支持する支持部材１１０が備えらえている。支持部材１１０は、緩衝部材１６０を介して筒状筐体１３０の第２板状部材に結合されており、すなわち支持部材１００は筐体の一部を構成し得る。放射線センサパネル１４０は、外部からの荷重や運搬時の振動などによって変形や割れが生じないよう、第２表面側に剛性を持つ支持部材１１０が固定されている。支持部材１１０には、強度と軽量化の両立のためにＣＦＲＰを用い得る。また、必要に応じて、集積回路１４４及び１４５の放射線劣化の抑制や放射線撮像装置１００の後方からの散乱線除去などの役割をもつ放射線遮蔽部材（不図示）が支持部材１１０と放射線センサパネル１４０との間に備えられ得る。放射線遮蔽部材には、例えばモリブデンや鉄、鉛などの高比重材料が用いられ得る。緩衝部材１６０は、例えば放射線センサパネル１４０の第１表面に備えられたシンチレータと第１板状部材の間等、筺体１０１と内部の各部材の間に適宜設けられ、外部からの荷重の分散効果や、衝撃に対する緩衝効果が得られる。緩衝部材１６０は、たとえばシリコンまたはウレタン系の発泡材や、シリコンゲルや、気体を封入した気嚢などからなる。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、筒状筐体１３０及び／又は支持部材１１０に用いられる板状部材の詳細な構成を説明する。ここで、図３（ａ）は、例として筒状部材１３０に用いられるＣＦＲＰの層構成を説明するための分解斜視図、図３（ｂ）はＣＦＲＰを構成する第１及び第２炭素繊維強化樹脂１３１の平面図、図３（ｃ）は、第３炭素繊維強化樹脂１３２の平面図である。また、図４（ａ）は、例として支持部材１１０に用いられるＣＦＲＰの層構成を説明するための分解斜視図、図４（ｂ）はＣＦＲＰを構成する第１及び第２炭素繊維強化樹脂１１１の平面図、図４（ｃ）は、第３炭素繊維強化樹脂１１２の平面図である。

まず、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて筒状筐体１３０に用いられ得る板状部材の構成を説明する。図３（ａ）に示すＣＦＲＰは、カーボン繊維にマトリクス樹脂を含浸させたプリプレグと呼ばれる薄いシート状の材料（以下、炭素繊維強化樹脂と称する）を４層積層し、加熱硬化させて得られる。筒状筺体１３０は、炭素繊維強化樹脂を型に複数層、本実施形態では４層巻いて、加熱硬化して成型することによって得られる。図３（ｂ）に示すように、ここで、ＣＦＲＰの最表面層を構成する第１及び第２炭素繊維強化樹脂１３１は、その繊維方向が側辺に対して傾斜するように配置されている。例えば、繊維方向１３１ａが、板状部材の一辺と垂直な第１方向１３１ｂに対する角度θａ−ｂよりも、板状部材の一対角線と平行な第２方向１３１ｃに対する角度θａ−ｃが小さくなるように、第１及び第２炭素繊維強化樹脂１３１が配置される。第１及び第２炭素繊維強化樹脂１３１の繊維方向は、板状部材の一対角線と平行な方向である第２方向１３１ｃと平行であることがより好ましい。炭素繊維強化樹脂は、その繊維方向に沿って高い剛性を示し、最表面層の炭素繊維強化樹脂が板状部材の剛性に最も寄与する。そのため、板状部材の斜め方向の変形に対して高い剛性を持った筒状筐体１３０が得られる。また、筒状筐体であるため、第１板状部材と第２板状部材とでは、その繊維方向の傾斜が逆向きとなる。そのため、第１板状部材と第２板状部材とで高い剛性を示す傾斜方向が逆になるため、それぞれが反対向きの捻じれに対して高い剛性を付与することが可能となり、より高い剛性を持った筒状筐体１３０が得られる。一方で、第１方向の材料剛性は弱いが、筒状筺体１３０や側面部材１２０によって形成される筺体側面がそれぞれの方向の剛性を確保する。これにより、十分な剛性を有する筺体構造を得ることが可能となる。

一方、図３（ｃ）に示すように、第３炭素繊維強化樹脂１３２は、その側辺に直交した繊維方向を有している。例えば、繊維方向１３２ａが、板状部材の一対角線と平行な第２方向１３２ｃに対する角度θａ−ｃよりも、板状部材の一辺と垂直な第１方向１３２ｂに対する角度θａ−ｂが小さくなるように、第３炭素繊維強化樹脂１３２が配置される。第３の炭素繊維強化樹脂１３２の繊維方向は、板状部材の一辺と垂直な第１方向１３２ｂと平行であることがより好ましい。炭素繊維強化樹脂は、その繊維方向に沿って高い熱伝導率を示し、内層の炭素繊維強化樹脂が板状部材の熱伝導性を制御可能とする。そのため、第２方向に比べて辺部に対してより近い距離で、集積回路１４４等で発生した熱を画素アレイ外に効率良く排熱できる。

なお、第１及び第２炭素繊維強化樹脂１３１のうちの少なくとも一方にはＰＡＮ系の炭素繊維を、第３炭素繊維強化樹脂１３２にはピッチ系の炭素繊維を用いるのが好ましい。ピッチ系の炭素繊維に比べてＰＡＮ系の炭素繊維の方が高い破壊強度を持つため、変形時等に大きな応力が発生する最表面層への配置に適している。また、ＰＡＮ系の炭素繊維に比べてピッチ系の炭素繊維の方が高い熱伝導率を持つため、排熱機能を必要とする内側層への配置に適している。なお、図３（ａ）〜（ｃ）の構成は、筒形筐体１３０に適用される場合に限られるものではなく、支持部材１１０に適用してもよい。

次に、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて支持部材１１０に用いられ得る板状部材の構成を説明する。図４（ａ）に示すＣＦＲＰは、炭素繊維強化樹脂を５層積層し、加熱硬化させて得られる。支持部材１１０の最表面層となる第１及び第２炭素繊維強化樹脂１１１は、炭素繊維が交差して編み込まれたクロスプリプレグとよばれる樹脂を用いている。そのため、交差する２つの繊維方向に平行な２方向に高い剛性を示す。図４（ｂ）に示すように、ここで、ＣＦＲＰの最表面層を構成する第１及び第２炭素繊維強化樹脂１１１は、その２つの繊維方向が側辺に対して傾斜するように配置されている。例えば、第１繊維方向１１１ａが、板状部材の一辺と垂直な第１方向１１１ｂに対する角度θａ−ｂよりも、板状部材の一対角線と平行な第２方向１１１ｃに対する角度θａ−ｃが小さくなるように、第１及び第２炭素繊維強化樹脂１１１が配置される。また、第２繊維方向１１１ａ’が、板状部材の一辺と垂直な第１方向１１１ｂに対する角度θａ’−ｂよりも、板状部材の他の対角線と平行な第３方向１１１ｃ’に対する角度θａ’−ｃ’が小さくなるように、第１及び第２炭素繊維強化樹脂１１１が配置される。繊維方向１１１ａは、板状部材の一対角線と平行な方向である第２方向１３１ｃと平行であり、繊維方向１１１ａ’は、板状部材の他の対角線と平行な方向である第３方向１３１ｃ’と平行であることがより好ましい。このような構成により十分な剛性を有する支持部材を含む筺体構造を得ることが可能となる。

一方、図４（ｃ）に示すように、第３炭素繊維強化樹脂１１２は、その側辺に直交した繊維方向を有している。例えば、繊維方向１１２ａが、板状部材の一対角線と平行な第２方向１１２ｃに対する角度θａ−ｃよりも、板状部材の一辺と垂直な第１方向１１１ｂに対する角度θａ−ｂが小さくなるように、第３炭素繊維強化樹脂１３２が配置される。第３の炭素繊維強化樹脂１１２の繊維方向は、板状部材の一辺と垂直な第１方向１１２ｂと平行であることがより好ましい。そのため、第２方向に比べて辺部に対してより近い距離で、集積回路１４４等で発生した熱を画素アレイ外に効率良く排熱できる。なお、図４（ａ）〜（ｃ）の構成は、支持部材１１０に適用される場合に限られるものではなく、筒形筐体１３０に適用してもよい。なお、第１板状部材や第２板状部材の第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向と、支持部材１１０の第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向とを、交差するように配置すれば、全辺に効率よく排熱できる構成となり得る。更に、支持部材１１０の第３炭素繊維強化樹脂１１２の繊維方向が、第１板状部材や第２板状部材の第３炭素繊維強化樹脂１３２の繊維方向と交差するように配置されることが好ましい。これにより、板状部材による排熱がより効率化され、また、装置全体の剛性も向上する。特に、支持部材１１０の第３炭素繊維強化樹脂１１２の繊維方向が、第１板状部材や第２板状部材の第３炭素繊維強化樹脂１３２の繊維方向と直交するように配置されることがより好ましい。

（第２の実施形態）
次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて、第２の実施形態に係る放射線撮像装置について説明する。図５（ａ）は、第２の実施形態に係る放射線撮像装置の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ箇所に係る断面模式図である。なお、第２の実施形態は以下の点で第１の実施形態と相違し、第２の実施形態と同様の箇所は同じ符号を付与して詳細な説明は省略する。

第２の実施形態に係る放射線撮像装置の筐体２０１は、第１板状部材２３０、第２板状部材２５０、及び、枠部材２２０によって構成される。第１板状部材２３０と第２板状部材２５０は、第１の実施形態と同様ＣＦＲＰが用いられるが、第１の実施形態では第１板状部材と第２板状部材は一体的に構成されていたが、第２の実施形態では別々の部材である点で、第１の実施形態とは相違する。枠部材２２０は、たとえばアルミニウムやマグネシウム、樹脂材料などで形成する。側面部材１２０以外の放射線撮像装置１００の側面をＣＦＲＰで形成する第１の実施形態と比べて、側面に複雑な形状を成型することが容易となる。また、第１板状部材２３０と第２板状部材２５０とが別々の部材であるため、第１板状部材２３０と第２板状部材２５０とでＣＦＲＰの層構成を変えることができる。そのため、強度と熱拡散性についてバランスの良い構造を作ることが可能となる。

また、本実施形態では、プリント回路基板１４３上の集積回路１４４と第２板状部材２５０の間に熱伝導部材２６０を配置する。熱伝導部材２６０としては、例えば熱伝導性のシリコンゴムなどが用いられる。集積回路１４４での発熱を第２板状部材２５０側に伝熱することで、放射線センサパネル１４０のある側への伝熱を少なくし、放射線センサパネル１４０の温度上昇を抑えることができる。ここで、第２板状部材２５０に集積回路１４４の熱を直接伝熱するため、第２板状部材２５０にヒートスポットが出来やすくなる。そのため、第２板状部材２５０は、第１の実施形態の第２板状部材と比較して熱拡散性が高いものが求められる。第２板状部材２５０の層構成は、第１の実施形態に比べて第３炭素繊維強化樹脂の数を増やし、第１及び第２炭素繊維強化樹脂は第１の実施形態と同様に側面に対して傾斜して配置して、熱拡散性を高める。すなわち、２以上の第３炭素繊維強化樹脂を、更に３以上に増やしており、本発明では第３炭素繊維強化樹脂は２以上含むことが好ましい。さらに本実施形態においては、第１及び第２炭素繊維強化樹脂に熱伝導性の高いピッチ系の炭素繊維を用いても良い。また、枠部材２２０を熱伝導性の高い金属で形成し、第２板状部材２５０と伝熱可能に接合することで、第２板状部材２５０の内側層で伝熱された熱を更に拡散する効果が得られる。なお、支持部材２１０についても同様であり、支持部材２１０と枠部材２２０の間に熱伝導部材２６０を配置すると排熱効果を高めることができる。

なお、第１板状部材２３０及び第２板状部材２５０のうち放射線が照射される面側となるいずれか一方では、放射線の照射の抑制を優先して上記ＣＦＲＰの構成を採用しなくてもよい。例えば図５（ｂ）の構成では、集積回路１４４の発熱が第１板状部材２３０側に伝熱されることが少ないので、第１板状部材２３０には熱拡散性はあまり必要ではない。そのため、第１板状部材２３０は第１及び第２炭素繊維強化樹脂のいずれか一方のみで構成して、斜め方向の剛性をより強いものとする。ただし、第１板状部材２３０の熱拡散性が低いため、第１板状部材２３０側から被写体が触れたときなどに、被写体の熱が放射線センサパネル１４０に伝熱して、放射線センサパネル１４０に温度ムラが生じるおそれがある。そこで、第１板状部材２３０とセンサパネル１４０の間に緩衝部材を兼ねた断熱部材２７０を配置して、熱が伝わらないような構成とすることがより好ましい。

次に、図６を用いて、支持部材２１０とプリント回路基板１４３の配置について説明する。プリント回路基板１４３上に搭載された集積回路１４４は、支持部材２１０の中心よりも側面に近い位置に配置する。支持部材２１０の第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向は、支持部材２１０の４辺のうち集積回路１４４が最も近い側面に直交する方向とする。これにより、集積回路１４４の発熱を短い距離で側面に伝熱できるため、効率の良い排熱が可能となる。また、プリント回路基板１４３は、放射線センサパネル１４０上の光電変換素子で得られた画像信号を増幅してＡ／Ｄ変換する集積回路１４５が複数個搭載されている。この集積回路１４５のそれぞれで温度差が生じると、温度特性の違いから画像にムラが生じるおそれがある。そのため、支持部材２１０の第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向と平行して複数の集積回路１４５を並べて配置することで、各集積回路間の熱伝導性が良くなるため、温度差を低減することが可能となる。なお、支持部材２１０だけでなく、第２板状部材２５０の繊維方向も支持部材２１０と同様とすることができる。また、支持部材２１０だけでなく、第１の実施形態で用いた支持部材１１０も同様とすることができる。

本実施形態によれば、第１の実施形態に比べて、集積回路での発熱を、より効率よく排熱することが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、図７を用いて、第３の実施形態に係る放射線撮像装置について説明する。図７は、第３の実施形態に係る放射線撮像装置の断面模式図である。なお、第３の実施形態は以下の点で第２の実施形態と相違し、第２の実施形態と同様の箇所は同じ符号を付与して詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る放射線撮像装置は、放射線センサパネル１４０を第１板状部材３３０に貼り付けた構成である。放射線センサパネル１４０の変形を抑える役割を第１板状部材３３０が担い、支持部材３１０は高い剛性を必要としないため、装置の薄型化、軽量化に寄与する。本実施形態の放射線撮像装置では、放射線センサパネル１４０の放射線入射面の反対側にシンチレータ１４１を構成する場合に特に効果的である。シンチレータ１４１を介さずに放射線センサパネル１４０を第１板状部材３３０に直接貼り付けることができるため、シンチレータ１４１の剥離強度などによらず強度を確保できるためである。このような構成では、画素アレイは放射線センサパネルの第２表面に配置される。

第１板状部材３３０側から被写体が触れたときなどにおいて、第１の実施形態のように緩衝部材やシンチレータを介さないため、被写体の熱が放射線センサパネル１４０に伝熱して、放射線センサパネル１４０に温度ムラが生じるおそれがある。そのため、第１板状部材３３０は、第１の実施形態の第１板状部材と比較して、熱拡散性が高いものが求められる。第１板状部材３３０の層構成は、第１の実施形態の第１板状部材に比べて、第３炭素繊維強化樹脂の数を増やし、第１及び第２炭素繊維強化樹脂は第１実施形態と同様に配置して、熱拡散性をより高めることが可能となる。更に、第１及び第２炭素繊維強化樹脂に熱伝導性の高いピッチ系の炭素繊維を用いることがより好ましい。

本実施例によれば、第１板状部材３３０に放射線センサパネル１４０を貼り付けた構成においても、高い剛性の確保と高い熱均一性の確保の両立が可能な放射線撮像装置を提供することが可能となる。

なお、上述の各実施形態において、第１板状部材、第２板状部材、及び、支持部材のいずれもがＣＦＲＰで形成される例を示したが、本願発明はこれに限定されるものではない。第１板状部材、第２板状部材、及び、支持部材のうちのいずれ１つだけがＣＦＲＰで形成されても良く、特許請求の範囲を逸脱することなく、多様に変形することが可能である。

（応用実施形態）
次に、図８を用いて、本発明の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムを説明する。

放射線源であるＸ線チューブ６０５０から出射されたＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、本願発明の放射線撮像装置６０４０に含まれる各変換素子に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応して変換素子で放射線を電荷に変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルデータに変換され、信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０によりデジタルデータである画像信号が画像処理される。画像処理された信号に基づく画像は、制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で表示されて観察できる。また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

１００放射線撮像装置
１０１筐体
１４０放射線センサパネル
１４４集積回路
１４５集積回路
１３１第１炭素繊維強化樹脂、第２炭素繊維強化樹脂
１３２第３炭素繊維強化樹脂

Claims

複数の画素が２次元に配列された画素アレイを有する放射線センサパネルと、
前記放射線センサパネルに電気的に接続された集積回路と、
前記放射線センサパネルが正射影された領域よりも広い面を有する略方形の板状部材を含み前記放射線センサパネルと前記集積回路とを収容する筐体と、
を有する放射線撮像装置であって、
前記板状部材は、第１炭素繊維強化樹脂と、第２炭素繊維強化樹脂と、前記第１炭素繊維強化樹脂と前記第２炭素繊維強化樹脂の間に配置された第３炭素繊維強化樹脂と、を含み、
前記第１炭素繊維強化樹脂の繊維方向及び前記第２炭素繊維強化樹脂の繊維方向のうちの少なくとも一方が前記板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する角度よりも前記板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する角度が小さく、前記第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向が前記第１方向に対する角度よりも前記第２方向に対する角度が大きくなるように、前記第１炭素繊維強化樹脂と前記第２炭素繊維強化樹脂と前記第３炭素繊維強化樹脂とが配置されていることを特徴とする放射線撮像装置。
前記第１炭素繊維強化樹脂の繊維方向及び前記第２炭素繊維強化樹脂の繊維方向が前記第１方向に対する角度よりも前記第２方向に対する角度が小さくなるように、前記第１炭素繊維強化樹脂と前記第２炭素繊維強化樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記第１炭素繊維強化樹脂及び前記第２炭素繊維強化樹脂の少なくとも一方が、前記第１方向に対する角度よりも前記第２方向に対する角度が小さい第１繊維方向と、前記一対角線と異なる他の対角線と平行な第３方向に対する角度よりも前記第２角度に対する角度が小さい第２繊維方向と、を有するように炭素繊維が編み込まれた炭素繊維強化樹脂を含み、
前記第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向が前記第１方向に対する角度よりも前記第２方向に対する角度が大きくなるように、前記第３炭素繊維強化樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
前記第３炭素繊維強化樹脂の繊維方向が前記第１方向と平行であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記第１炭素繊維強化樹脂の繊維方向及び前記第２炭素繊維強化樹脂の繊維方向が前記第２方向と平行であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記第３炭素繊維強化樹脂を２以上含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記放射線センサパネルは、第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面と、を有し、
前記筐体は、前記第１表面と対向する略方形の第１板状部材と前記第２表面と対向する略方形の第２板状部材とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記板状部材は、前記第１板状部材及び前記第２の板状部材の少なくとも一方であることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
前記放射線センサパネルの前記第２表面側を支持する支持部材を更に含み、
前記板状部材は、前記支持部材であることを特徴とする請求項７又は８に記載の放射線撮像装置。
前記放射線センサパネルの前記第１板状部材側とは反対側に配置されたプリント回路基板と、前記放射線センサパネルと前記プリント回路基板とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、を更に含み、
前記集積回路は、前記プリント回路基板に搭載されており、
前記板状部材は前記第２板状部材であり、
前記集積回路と前記第２板状部材の間に熱伝導部材が配置されており、
前記板状部材の一辺は、前記２板状部材の４辺のうち前記集積回路に最も近い辺であることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記放射線センサパネルの前記第１板状部材側とは反対側に配置されたプリント回路基板と、前記放射線センサパネルと前記プリント回路基板とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、を更に含み、
前記集積回路は、前記フレキシブルプリント基板に搭載されており、
前記板状部材の一辺と平行な方向に沿って前記フレキシブルプリント基板が複数配列されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記画素アレイは、前記第１表面に備えられていることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記放射線センサパネルの前記第１板状部材側とは反対側に配置されたプリント回路基板と、前記放射線センサパネルと前記プリント回路基板とを電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、を更に含み、
前記画素アレイは、前記第２表面に備えられており、
前記集積回路は、前記プリント回路基板に搭載されており、
前記板状部材は前記第１板状部材であり、
前記放射線センサパネルは前記第１板状部材に固定されていることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記第１炭素繊維強化樹脂及び前記第２炭素繊維強化樹脂のうちの少なくとも一方はＰＡＮ系であり、前記第３炭素繊維強化樹脂はピッチ系であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
複数の画素が２次元に配列された画素アレイを有する放射線センサパネルと、
前記放射線センサパネルに電気的に接続された集積回路と、
前記放射線センサパネルが正射影された領域よりも広い面を有する略方形の板状部材を含み前記放射線センサパネルと前記集積回路とを収容する筐体と、
を有する放射線撮像装置であって、
前記板状部材は、第１炭素繊維強化樹脂と、第２炭素繊維強化樹脂と、前記第１炭素繊維強化樹脂と前記第２炭素繊維強化樹脂の間に配置された第３炭素繊維強化樹脂と、を含み、
前記第１炭素繊維強化樹脂及び前記第２炭素繊維強化樹脂のうちの少なくとも一方は、前記板状部材の一辺と垂直な第１方向に対する剛性よりも前記板状部材の一対角線と平行な第２方向に対する剛性が高くなるように配置され、
前記第３炭素繊維強化樹脂は、前記第１方向に対する熱伝導率が前記第２方向に対する熱伝導率よりも高くなるように配置されている
ことを特徴とする放射線撮像装置。
前記第１炭素繊維強化樹脂及び前記第２炭素繊維強化樹脂は、前記第１方向に対する剛性よりも前記第２方向に対する剛性が高くなるように配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の放射線撮像装置。
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する処理装置と、
前記処理装置で処理された信号に基づく画像を表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。