JP2018063217A - 可搬型放射線画像撮影装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、近年、上記のスクリーン/フィルム用のカセッテやCRカセッテに代わる装置として、複数の放射線検出素子が二次元状(マトリクス状)に配列され、各放射線検出素子で、被写体を透過して照射された放射線の線量に応じて電荷を発生させ、発生した電荷を信号値として読み出す放射線画像撮影装置(flat panel detector。半導体イメージセンサー等ともいう。)の開発が進んでいる。また、複数の放射線検出素子が配列されたセンサーパネルが筐体内に収納された可搬型放射線画像撮影装置(FPDカセッテ等ともいう。)の開発も進められている。
例えば、近年は、組立性や製造容易性、メンテナンス容易性、部品コスト等の面で優れることから、放射線の入射面側となるフロント板とその逆側の背面側となるバック板の二部材からなる筐体が放射線画像撮影装置に採用されている。
また、他の可搬型放射線画像撮影装置は、図17に示すように、フロント板201の端部に側壁部203が形成され、当該側壁部203の外側面が、バック板202の側壁部204の内側面に当接した状態で、フロント板201とバック板202とが連結された筐体200を備えている。そして、フロント板201の端部とバック板202の端部には、側壁部203,204よりも外側に延出した延出部205,206が形成されている(例えば特許文献2参照)。
従って、筐体の変形や破損の防止や抑制は放射線画像撮影装置にとって重要課題であり、その解決には、フロント板とバック板の両方の部材強度を十分強くすれば、解決することが可能だが、この方法では別の問題が発生する。
また、放熱性と軽量化を考慮した場合、アルミ合金やマグネシウム合金が好適だが、CFRPに比して比強度が低く、塑性変形しやすいという問題があった。
また、金属材料は、プレス加工により高い生産性を確保することができるが、プレス加工では、部分的に厚みを持たせて衝撃力を受けやすい部分の強化を図ることが困難であり、強度を持たせるためには全体的に厚みを生じてしまうことから、軽量化が困難となるという問題があった。
複数の放射線検出素子が二次元状に配列されたセンサーパネルと、
前記センサーパネルが収納された筐体とを備え、
前記筐体が、放射線が入射する側のフロント部材と、当該フロント部材とは反対側のバック部材とを有する可搬型放射線画像撮影装置において、
前記フロント部材と前記バック部材のいずれか一方の部材が他方の部材よりも強度の高い材質から形成されており、
前記筐体の少なくとも一つの角部において、
前記一方の部材の最外部は、前記他方の部材よりも、放射線が入射する方向に対して垂直な方向に向かって外側に突出しており、前記他方の部材の外側を向いた面はいずれも前記一方の部材により遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする。
前記筐体の四つの全ての角部において、
前記一方の部材の最外部は、前記他方の部材よりも、放射線が入射する方向に対して垂直な方向に向かって外側に突出しており、前記他方の部材の外側を向いた面はいずれも前記一方の部材により遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする
前記一方の部材は側壁部を有し、
前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記一方の部材の前記側壁部も含めて最も外側となる最外部が、前記他方の部材よりも外側に突出しており、前記他方の部材の外側を向いた面は前記一方の部材の前記側壁部にも遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする。
前記他方の部材は側壁部を有し、
前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記他方の部材の前記側壁部の外側を向いた面も前記一方の部材に遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする。
前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記一方の部材の最外部から前記他方の部材までの、前記角部の突出方向における長さが、1.5mm以上であることを特徴とする。
前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記筐体の厚さ方向に対する、前記一方の部材の最外部の頂点と前記他方の部材の頂点とを結んだ方向の傾斜角度が15度以上であることを特徴とする。
前記フロント部材と前記バック部材とを締結する締結部材が、前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部から10mm以上離れた位置に設けられていることを特徴とする。
前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記一方の部材の角部の突出端部は、前記他方の部材よりも強度の高い材質から形成された別部材であるブロックからなることを特徴とする。
前記一方の部材の角部の前記ブロックは、当該ブロックの周囲の材質とは異なる材質から形成されていることを特徴とする。
前記一方の部材の角部の前記ブロックは、前記角部に形成された凹状の取り付け部に密着して設けられていることを特徴とする。
前記一方の部材の角部の前記ブロックは、前記凹状の取り付け部に対して一本の軸部により保持され、
前記凹状の取り付け部は、その内面が前記軸部を中心とする回転形状以外の形状であることを特徴とする。
以下、本発明に係る可搬型放射線画像撮影装置の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の回路構成等について説明する。図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の等価回路を表すブロック図である。図1に示すように、放射線画像撮影装置1には、後述するセンサー基板51(後述する図3参照)上に複数の放射線検出素子7が二次元状(マトリクス状)に配列されている。
図2は本実施形態に係る可搬型放射線画像撮影装置1の構成を示す斜視図、図3は図2のX−X線に沿った可搬型放射線画像撮影装置1の断面図である。なお、図3では内部構成をわかりやすくするために上下方向の厚さを実際によりも厚くして図示している。
放射線画像撮影装置1は、図3に示すように、筐体40内にセンサーパネルSP(TFTパネル等ともいう。)が収納されて構成されている。なお、図3では、放射線画像撮影装置1が、放射線が照射される放射線入射板415が図中下側になるように配置された状態で表されている。また、以下では、放射線画像撮影装置1における上下方向について、放射線画像撮影装置1を図3の状態に配置した場合に基づいて説明する。
また、バック板42は、例えば、比強度や放熱性の高い金属、具体的には、マグネシウム合金(例えば、プレス用AZ31板材)を材料とし、プレス加工により底板425と側壁部426が一体的に形成されている。また、バック板42には、比強度の高さとコスト性と放熱性とを考慮してアルミニウム合金(例えば、A5052)を使用しても良い。
また、ここでいう「強度の高い材質」とは、引張強さの高い材質を示す。
例えば、フロント板41のように、樹脂材料を使用した場合には、引張強さはJIS K7161に基づいて評価する。これによれば、上記CFRPの引張強さはおよそ600〜800MPa程度となる。
また、バック板42のように、金属材料を使用した場合には、引張強さはJIS Z2241に基づいて評価する。これによれば、上記マグネシウム合金の引張強さはおよそ280〜300MPa程度となる。また、アルミニウム合金を使用した場合には、その引張強さはおよそ260MPa程度となる。
バック板42とフロント板41との間にはパッキン417が介挿され、筐体40の内部の密閉性や水密性が確保されている。
なお、筐体40を構成するフロント板41及びバック板42の構造については、より詳細に後述する。
また、特にことわりがない場合には、筐体40において、バック板42側を上部、フロント板41側を下部と定義し、これらに定義される上下方向を厚さ方向ともいう場合があるものとする。
次に、図4〜図8に基づいて筐体40の構造について詳細に説明する。図4(A)は図2のY−Y線に沿った断面のみを示した断面図、図4(B)は図4(A)とは異なるネジ取付位置における断面のみを示した断面図である。また、図5は筐体40の角部を上方から見た平面図である。
筐体40は直角であって円弧状に丸みが付けられた四つの角部を有し、図4(A)はそのうちの一つの角部の突出する方向(角部の二等分線Kに沿った方向)と筐体40の上下方向(厚さ方向)の二方向に平行であって角部の頂点を通過する断面を示している。
なお、筐体40の「上下方向(厚さ方向)」とは放射線画像撮影装置1における放射線の入射方向に平行な方向である。
なお、筐体40、フロント板41及びバック板42のそれぞれの角部において「外側」とは、角部の二等分線Kに沿った方向、即ち、角部の先端突出方向であて筐体40の外側に向かう方向をいう。
上記の図に示すように、フロント板41は、長方形状の放射線入射板415とその四辺の外周縁に沿って上方に立設された四つの側壁部416とを備えている。
そして、隣接する側壁部416同士の間には90度の角部411が形成されており、当該角部411は、上下方向から見て円弧状に丸みを帯びている。
さらに、各側壁部416の上端部には、その外縁部沿って側壁部内側方向及び下方に凹状となる凹部412が形成されている。また、角部411では、凹部412が角部411の円弧形状に沿って形成されている。
そして、隣接する側壁部426同士の間には90度の角部421が形成されており、当該角部421は、上下方向から見て円弧状に丸みを帯びている。なお、バック板42の角部421の円弧の径はフロント板41の角部411の円弧の径よりも大きい。
また、バック板42の角部421における側壁部426の外面全体は、外側から見て、フロント板41に遮蔽されることなく露出した状態となっている。
従って、放射線画像撮影装置1の筐体40が角部から落下した場合に、専ら、材質強度の高いフロント板41の角部411を床面に衝突させることができ、材質強度の低いバック板42の角部421を高確率で保護することができる。
一般に、筐体40の厚さは、その規格により15mm程度に設定される場合が多く、フロント板41の角部411の最外部413の頂点位置からバック板42の角部421の頂点位置までの長さAを1.5mm以上とすると、落下時に最初にバック板42の角部421が単独で床面に衝突する可能性を十分に低減することができる。また、衝撃力が大きく、落下後にフロント板41の角部411が変形し、直後にバック板42と床面が衝突する場合でも、フロント板41よって落下のエネルギーが十分に吸収された後にバック板42が衝突することになるため、バック板42の破損を抑制することができる。
この角度θは、筐体40の角部を下に向けた状態でバック板42側に筐体40を全体的に傾斜させて、フロント板41の角部411における一点とバック板42の角部421における一点とによる二点で床面に接地した状態の場合の鉛直上下方向に対するフロント板41の放射線入射板415又はバック板42の底板425の傾斜角度と合致する。
一方、筐体40の角部から落下した場合には、衝撃力(衝突時の荷重又は応力)が角部に集中する。
前述したように、筐体40は少なくともフロント板41にバック板42よりも十分に強度の高い材質を採用し、さらに、フロント板41の角部411の最外部413をバック板の角部421よりも外側に突出させて、バック板42の角部421を保護して筐体40の損傷の発生を低減させている。
また、フロント板41の最外部413の頂点Feとバック板42の側壁部426の頂点Beとを結んだ方向の傾斜角度θを15度以上とした場合には、筐体40の全体がバック板42側に傾斜した傾斜角度がθよりも小さければ、バック板42の角部421を直接的な衝突から回避させることが可能となる。
図7(A)に示すように、放射線画像撮影装置1の傾きが小さく、筐体40のフロント板41の角部411から落下した場合には、当該角部411と放射線画像撮影装置1の重心Gの水平方向の距離が近くなるので、落下衝突時には、放射線画像撮影装置1の衝撃力の大部分が角部411に集中することになる。
これに対して、図7(B)に示すように、放射線画像撮影装置1が筐体40のバック板42の角部421から落下した場合には、放射線画像撮影装置1の傾きが大きく、当該角部421と放射線画像撮影装置1の重心Gの水平方向の距離が遠くなるので、落下と同時に放射線画像撮影装置1全体に角部421を中心とする回動が発生し、衝撃力は大きく低減される。
従って、上記筐体40では、落下時の損傷は最小限に抑えることが可能である。
各締結部材424は、バック板42の底板425を貫通し、フロント板41の側壁部416に締結されている。そして、各締結部材424は、フロント板41及びバック板42の角部411,421を避ける配置、即ち、角部411,421から所定距離B以上離れた位置となるように配置されている。
より詳細には、フロント板41のいずれかの側壁部416に締結された各締結部材424は、当該側壁部416(一方の側壁部416とする)に隣接する他の側壁部416(他方の側壁部416とする)の外側面から、一方の側壁部416に形成された締結部材424の取付穴414の他方の側壁部側の端部までの距離Bが、一方の側壁部416に沿った方向について、10mm以上となる範囲に配置されている。
上記放射線画像撮影装置1は、筐体40のフロント板41がバック板42よりも強度の高い材質から形成されており、筐体40の各角部において、フロント板41の側壁部416の最外部413はバック板42の側壁部426よりも外側に突出している。
このため、放射線画像撮影装置1の落下時において、筐体40の角部から落下する場合に、強度の低いバック板42の角部421が先に単独で床面や地面等に衝突する可能性を低減することができ、落下時の損傷の発生を低減することが可能となる。
また、これによりバック板42の材質として、強度が高いという制約を緩和し、材質選択の幅を拡大することができ、落下時の損傷の低減を図りつつも、低コスト、高い放熱性或いは軽量の材質等、放射線画像撮影装置1に対する各種の要求に対応することが可能となる。
また、筐体40の四つの全ての角部において、フロント板41の側壁部416の最外部413がバック板42の側壁部426よりも外側に突出しているので、いずれの角部から落下した場合でも効果的にバック板42の角部421を保護することが可能である。
仮に、側壁部426の外面が一部でもフロント板41により遮蔽されている場合には、フロント板41の角部411から落下した場合に、バック板42の側壁部426の遮蔽部分にはフロント板41から衝撃力(衝突時の荷重又は応力)が伝わり、損傷が発生しうる。しかしながら、筐体40では、バック板42の側壁部426の遮蔽部分を排除しているので、フロント板41から衝撃力が伝わりにくく、強度の低いバック板42を効果的に保護することが可能である。
また、筐体40の全体がバック板42側に傾斜した場合であって、落下時に最初にバック板42の角部421が単独で床面に衝突した場合でも、当該角部421と放射線画像撮影装置1の重心Gとの水平方向の距離を離すことができるので、衝突の際に衝撃力を筐体40全体の回動動作の運動エネルギーに転換することができ、角部421に加わる荷重や応力を十分に低減することが可能となる。
この第二の実施形態では、前述した筐体40の他の形状例である筐体40Aについて説明する。以下において、特に言及しない放射線画像撮影装置の構成については前述した放射線画像撮影装置1の各構成と同一であり、当該放射線画像撮影装置1と同じ符号を使用する。
この筐体40Aは、前述したフロント板41と同じ材質からなるフロント板41Aと、前述したバック板42と同じ材質からなるバック板42Aとを備えている。
そして、このバック板42Aは、フロント板41Aの側壁部416Aの上端面に載置された状態で締結部材424によって締結固定される。
また、筐体40Aの四つの角部において、フロント板41Aの角部411Aの側壁部416Aの最外部413Aはバック板42Aの角部421Aの外側端面(外側を向いた面)よりも外側に突出している。なお、バック板の外側を向いた面は凹状や凸状となっていてもよく、バック板が平面であっても僅かに存在する外側端面が該当する。
この第三の実施形態では、前述した筐体40の他の形状例である筐体40Bについて説明する。以下において、特に言及しない放射線画像撮影装置の構成については前述した放射線画像撮影装置1の各構成と同一であり、当該放射線画像撮影装置1と同じ符号を使用する。
この筐体40Bは、前述したフロント板41と同じ材質からなるフロント板41Bと、前述したバック板42と同じ材質からなるバック板42Bとを備えている。
このため、バック板42Bの角部421Bにおいて、側壁部426Bは、凹部412Bの内側となり、バック板42Bの側壁部426Bの外側面の全体は、フロント板41Bの側壁部416Bに遮蔽されずに露出されている。
また、フロント板41Bの最外部413Bは、バック板42Bの側壁部426Bの外側面よりも外側に延出されている。
また、フロント板41Bの角部411Bにおいて、最外部413Bが外側に突出しているので、放射線画像撮影装置を取り上げやすくなるという利点がある。
この第四の実施形態では、前述した筐体40の他の構造例である筐体40Cについて説明する。以下において、特に言及しない放射線画像撮影装置の構成については前述した放射線画像撮影装置1の各構成と同一であり、当該放射線画像撮影装置1と同じ符号を使用する。
筐体40Cは、フロント板41Cの四つの角部411Cの突出端部を、フロント板41Cとは別部材となるブロック45Cにより構成している点が前述した筐体40と異なっている。なお、角部411Cの突出端部が別部材となるブロック45Cである点以外は、前述したフロント板41と同一である。
また、バック板42については、筐体40と同一である。
なお、ブロック45Cは、本体部46Cと同一の材質を使用しても良い。その場合でも、摩耗や破損の発生時に、ブロック45Cのみ交換可能であるという効果が得られる。
また、ブロック45Cを本体部46Cの取り付け部461Cに固定装備した状態のフロント板41Cの角部411Cの形状及び寸法は、前述したフロント板41の角部411と同一である。
また、ブロック45Cは、フロント板41Cの全ての角部411Cに設けることが望ましいが、一部の角部411Cのみに装備し、その他の角部は、本体部46Cと同一材質で一体的に形成することも可能である。
フロント板41Cの角部411Cの突出端部を、バック板42よりも強度の高い材質から形成された別部材であるブロック45Cから構成した筐体40Cは、前述した筐体40と同一の技術的効果を得ることが可能である。
さらに、落下による床面等に衝突を生じやすいブロック45Cを本体部46Cとは別部材としたことにより、損傷、摩耗、変形、劣化等が生じた場合にブロック45Cのみを交換することができ、メンテナンス性が良く、装置の長寿命化を図ることが可能となる。
ブロック45Cとその取り付け部461Cの接合面は、いずれも平坦面であることから、ブロック45Cが衝突等により加わる圧縮方向Sに沿った荷重又は応力が加わると、図12(C)に示すように、ブロック45Cは、圧縮方向Sに直交する方向に広がるように変形し、その結果、ブロック45C側の接合面が湾曲して、取り付け部461C側の接合面との間で隙間や剥離が発生する。
即ち、ブロック45Gにおける本体部46Gの取り付け部461G側の端部形状は上下方向における中間部がその上下両端部に対して凸となり、取り付け部461Gの上下方向における中間部がその上下両端部に対して凹となっている。
かかるブロック45G及び本体部46Gの取り付け部461Gであっても、ブロック45Gに圧縮方向Sに沿った荷重又は応力が加わった場合の隙間の発生を抑制することが可能である。
図15(B)に示すように、このような凸条と溝状の嵌合構造の場合、圧縮方向Sを中心とする軸回りの回転を阻むことができるので、ブロック45D〜45Gを固定するための軸部451Eを一本みにしてもブロック45D〜45Gを強固に固定保持することが可能である(図15(B)ではブロック45Eを例示)。
なお、軸部451Eは、軸部451Eの嵌合穴に直交する方向に設けられたネジ穴及びこれにねじ込まれる止めネジにより抜けないように固定することができる。
即ち、ブロック45D〜45Gと取り付け部461D〜461Gの対向面を、軸部451Eを中心とする回転体形状としなければ、ブロック45D〜45Gの回転は生じないので、これに該当する他の形状としてもよい。
例えば、ブロック45D〜45G側の対向面を球面状とし、取り付け部461D〜461Gを球面に対応して凹んだ形状とした場合であっても、軸部451Eを球面の中心から偏心した位置に設けることで、軸部451Eを中心とする回転体形状とはならないので、回転が阻止され、軸部451Eを一本とすることができる。
フロント板41は、全てを一材料で形成しないで、放射線入射板415における放射線の入射領域とその外側領域及び側壁部416とを別部材で形成しても良い。例えば、放射線入射板415における放射線の入射領域をCFRPとし、放射線入射板415における外側領域及び側壁部416をステンレス合金(例えば、SUS)で形成しても良い。この場合、放射線入射板415における放射線の入射領域とその外側領域及び側壁部416とは、接着、ネジ等の締結部材等により接合を行う。この場合でも、側壁部416の引張強さは、JIS Z2241により520MPa程度或いはそれ以上となり、バック板42の側壁部426よりも強度の高い材質となる。
なお、第一の実施形態以外で説明した他の全てのフロント板についても同様である。
なお、第一の実施形態以外で説明した他の全ての筐体についても同様である。
なお、第一の実施形態以外で説明した他の全ての筐体についても同様である。
40,40A,40B,40C 筐体
41,41A,41B,41C フロント板(フロント部材)
42,42A,42B バック板(バック部材)
45C,45D,45E,45F,45G ブロック
46C,46D,46E,46F,46G 本体部
461C,461D,461E,461F,461G 取り付け部
411,411A,411B,411C 角部
412,412B 凹部
413,413A,413B 最外部
414 取付穴
415,415B 放射線入射板
416,416A,416B 側壁部
421 角部
421,421A,421B 角部
424 締結部材
425,425B 底板
426,426B 側壁部
451E 軸部
Be 頂点
Fe 頂点
G 重心
SP センサーパネル
θ 傾斜角度
Claims (11)
- 複数の放射線検出素子が二次元状に配列されたセンサーパネルと、
前記センサーパネルが収納された筐体とを備え、
前記筐体が、放射線が入射する側のフロント部材と、当該フロント部材とは反対側のバック部材とを有する可搬型放射線画像撮影装置において、
前記フロント部材と前記バック部材のいずれか一方の部材が他方の部材よりも強度の高い材質から形成されており、
前記筐体の少なくとも一つの角部において、
前記一方の部材の最外部は、前記他方の部材よりも、放射線が入射する方向に対して垂直な方向に向かって外側に突出しており、前記他方の部材の外側を向いた面はいずれも前記一方の部材により遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする可搬型放射線画像撮影装置。 - 前記筐体の四つの全ての角部において、
前記一方の部材の最外部は、前記他方の部材よりも、放射線が入射する方向に対して垂直な方向に向かって外側に突出しており、前記他方の部材の外側を向いた面はいずれも前記一方の部材により遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする請求項1記載の可搬型放射線画像撮影装置。 - 前記一方の部材は側壁部を有し、
前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記一方の部材の前記側壁部も含めて最も外側となる最外部が、前記他方の部材よりも外側に突出しており、前記他方の部材の外側を向いた面は前記一方の部材の前記側壁部にも遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする請求項1又は2記載の可搬型放射線画像撮影装置。 - 前記他方の部材は側壁部を有し、
前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記他方の部材の前記側壁部の外側を向いた面も前記一方の部材に遮蔽されずに露出した状態であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の可搬型放射線画像撮影装置。 - 前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記一方の部材の最外部から前記他方の部材までの、前記角部の突出方向における長さが、1.5mm以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の可搬型放射線画像撮影装置。 - 前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記筐体の厚さ方向に対する、前記一方の部材の最外部の頂点と前記他方の部材の頂点とを結んだ方向の傾斜角度が15度以上であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の可搬型放射線画像撮影装置。 - 前記フロント部材と前記バック部材とを締結する締結部材が、前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部から10mm以上離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の可搬型放射線画像撮影装置。
- 前記一方の部材の最外部が前記他方の部材よりも外側に突出した前記角部において、
前記一方の部材の角部の突出端部は、前記他方の部材よりも強度の高い材質から形成された別部材であるブロックからなることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の可搬型放射線画像撮影装置。 - 前記一方の部材の角部の前記ブロックは、当該ブロックの周囲の材質とは異なる材質から形成されていることを特徴とする請求項8記載の可搬型放射線画像撮影装置。
- 前記一方の部材の角部の前記ブロックは、前記角部に形成された凹状の取り付け部に密着して設けられていることを特徴とする請求項8又は9記載の可搬型放射線画像撮影装置。
- 前記一方の部材の角部の前記ブロックは、前記凹状の取り付け部に対して一本の軸部により保持され、
前記凹状の取り付け部は、その内面が前記軸部を中心とする回転形状以外の形状であることを特徴とする請求項10記載の可搬型放射線画像撮影装置。
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