JP2018112529A - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】互いに積層された２枚のセンサ基板が同じ筐体内の電気部品から受ける影響の差を低減して画質の安定性を向上する。【解決手段】放射線撮像装置は、互いに積層された２枚のセンサ基板を含むセンサユニットと、センサユニットを支持する基台と、基台に対してセンサユニットとは反対側にある電気部品と、電気部品とセンサユニットとの間に位置する部分を含む断熱部材と、を備える。断熱部材の熱伝導率は、基台の熱伝導率よりも低い。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関する。

特許文献１に、１回の放射線の照射で複数のエネルギーの放射線による放射線画像を得る（いわゆるワンショット法）ための放射線撮像装置が記載されている。この放射線撮像装置は、互いに積層された２枚のセンサ基板を有する。低エネルギーの放射線は入射面に近い方のセンサ基板で検出される。一方、高エネルギーの放射線は、その一部が入射面に近い方のセンサ基板で吸収され、残りが入射面から遠い方のセンサ基板で吸収される。２枚のセンサ基板は支持基板の一方の面に配置されている。支持基板の他方の面にはセンサ基板を制御する集積回路や、センサ基板で得られた信号を処理する集積回路などの電気部品が配置されている。

特開２０１０−１０１８０５号公報

特許文献１の放射線撮像装置では、２枚のセンサ基板と電気部品とが同一の筐体に格納されている。そのため、電気部品によって生じた熱の影響をこれらのセンサ基板のそれぞれが受け、電気部品に近い方のセンサ基板の方が熱の影響を受けやすい。２枚のセンサ基板が受ける熱の影響が互いに異なるとワンショット法で得られる画質の低下につながる。本発明は、互いに積層された２枚のセンサ基板が同じ筐体内の電気部品から受ける影響の差を低減して画質の安定性を向上するための技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、放射線撮像装置であって、互いに積層された２枚のセンサ基板を含むセンサユニットと、前記センサユニットを支持する基台と、前記基台に対して前記センサユニットとは反対側にある電気部品と、前記電気部品と前記センサユニットとの間に位置する部分を含む断熱部材と、を備え、前記断熱部材の熱伝導率は、前記基台の熱伝導率よりも低いことを特徴とする放射線撮像装置が提供される。

上記手段により、互いに積層された２枚のセンサ基板が同じ筐体内の電気部品から受ける影響の差が低減して画質の安定性が向上する。

本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成例を説明する図。 本発明の第２実施形態の放射線撮像装置の構成例を説明する図。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置の構成例を説明する図。 本発明の第４実施形態の放射線撮像装置の構成例を説明する図。 本発明のその他の実施形態の放射線撮像システムの構成例を説明する図。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。本発明の一部の実施形態は、医療画像診断装置、非破壊検査装置、分析装置等に応用されているＸ線、α線、β線、γ線等の放射線を検出する放射線撮像装置、例えばフラットパネル検出器（ＦＰＤ）に関する。放射線撮像装置は、撮影室に運べない患者の撮影等を行なうための可搬型の放射線撮像装置であってもよい。

＜第１実施形態＞
図１を参照して、第１実施形態に係る放射線撮像装置１００について説明する。図１（ａ）は、入射面１０６ａに直交する平面における放射線撮像装置１００の断面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における放射線撮像装置１００の断面図を示す。

放射線撮像装置１００は、図１に示される構成要素を有し、とりわけ、センサユニット１０４と、基台１０５と、断熱部材１０９と、実装基板１１０、１１２と、筐体１０８とを有する。筐体１０８は、上カバー１０６と下カバー１０７とによって構成される。上カバー１０６及び下カバー１０７はそれぞれ、底板と、この底板の外周に連結された側壁とによって構成される箱型の形状を有する。上カバー１０６の開口面を下カバー１０７が塞ぐことによって、筐体１０８の内部に空間が形成される。上カバー１０６の底板は、放射線の入射面１０６ａとなる。すなわち、放射線撮像装置１００の使用時に図１（ａ）の上側から放射線撮像装置１００へ放射線が照射される。上カバー１０６は、放射線の吸収量が少ない材料、例えばプラスチック、カーボン、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）で形成される。一方、下カバー１０７は、放射線の吸収量が大きい材料で形成されてもよい。

センサユニット１０４は、筐体１０８に格納されている。センサユニット１０４は、２枚のセンサ基板１０１、１０３と、フィルタ１０２とを有する。センサ基板１０１とセンサ基板１０３とは互いに積層されており、フィルタ１０２はこの２枚のセンサ基板１０１、１０３の間に位置する。センサ基板１０１とセンサ基板１０３とは同一の構成であってもよいので、以下ではセンサ基板１０１について説明する。

センサ基板１０１はいわゆるＤＲ（Digital Radiography）センサであってもよい。センサ基板１０１は複数の画素を有しており、各画素は入射した放射線量に応じた電気信号を生成する。センサ基板１０１の構成は既存の構成であってもよいので、その一例を以下に簡単に説明する。センサ基板１０１の各画素は、ガラス基板等の絶縁基板上に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチ素子と、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる光電変換部と、シンチレータ層とが配置されることによって構成される。シンチレータ層によって放射線が可視光に変換され、光電変換部がこの可視光を電荷に変換する。シンチレータ層として、ＣｓＩ、ＧＯＳ（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ:Ｔｂ）等が用いられる。特に、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）では、Ｔｌ（タリウム）又はＮａ（ナトリウム）が付活剤として使用される。シンチレータ層は、ポリパラキシリレン(パリレン)、ホットメルト樹脂又はホットメルト樹脂とアルミの積層シート等の保護膜で覆われる。各画素は、シンチレータ層を有する代わりに、放射線を直接に電荷に変換するアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等で構成された変換部を有してもよい。

フィルタ１０２は、所定の波長帯の放射線を低減する。例えば、フィルタ１０２は、低エネルギー側の放射線を低減する。フィルタ１０２として、金属フィルタが使用されてもよい。例えば、３３ｋｅＶ以下の放射線を低減する銅フィルタが使用されてもよい。

筐体１０８の入射面１０６ａから入射した放射線のうち低エネルギーの成分は、入射面に近い方のセンサ基板１０１で電気信号に変換される。センサ基板１０１を透過した放射線のうち残存した低エネルギーの成分は、フィルタ１０２によって吸収される。センサ基板１０１を透過した放射線のうち高エネルギーの成分は、入射面から遠い方のセンサ基板１０３で電気信号に変換される。２つのセンサ基板１０１、１０３で得られた画像の差分をとることによって、エネルギーサブトラション撮影が行われる。放射線のうち低エネルギーの成分の大部分はセンサ基板１０１で吸収されるので、フィルタ１０２は省略されてもよい。

基台１０５は、筐体１０８に格納されている。基台１０５は、支持板と、この支持板の外周に連結された側壁とによって構成される箱型の形状を有する。基台１０５の開口は、センサユニット１０４とは反対側（図１（ａ）の下側）に開いている。これに代えて、基台１０５は、支持板と、支持板に連結された複数の脚とによって構成されてもよい。基台１０５は、センサユニット１０４を支持する。例えば、センサユニット１０４は、基台１０５の支持板の裏側（図１（ａ）の上側）に固定されている。また、基台１０５、具体的にはその側壁の端部は筐体１０８の下カバー１０７に固定されている。放射線撮像装置１００がこのような基台１０５を有することによって、放射線撮像装置１００の堅牢性が向上する。基台１０５は、例えば樹脂や金属によって形成される。

実装基板１１０、１１２は、筐体１０８に格納されている。実装基板１１０、１１２は、基台１０５に対してセンサユニット１０４とは反対側にある。実装基板１１０はＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等のケーブル１１４を介してセンサ基板１０１に接続されている。実装基板１１２はＦＰＣ等のケーブル１１６を介してセンサ基板１０３に接続されている。実装基板１１０には、電気部品１１１が搭載されている。電気部品１１１は、センサ基板１０１の動作を制御する集積回路（例えば、駆動回路）と、センサ基板１０１からの信号を処理する集積回路（例えば、アンプＩＣ、読出し回路）との少なくとも一方を含む。ケーブル１１４には、集積回路等の電気部品１１５が搭載されている。実装基板１１２には、電気部品１１３が搭載されている。電気部品１１３は、センサ基板１０３の動作を制御する集積回路（例えば、駆動回路）と、センサ基板１０３からの信号を処理する集積回路（例えば、アンプＩＣ、読出し回路）との少なくとも一方を含む。ケーブル１１６には、集積回路等の電気部品１１７が搭載されている。電気部品１１５、１１７の発熱による周辺への熱伝搬を抑制するために、ケーブル１１４、１１６に断熱層を設けてもよい。電気部品１１１、１１３、１１５、１１７は、基台１０５に対してセンサユニット１０４とは反対側にある。以下、電気部品１１１、１１３、１１５、１１７を電気部品１１１等と呼ぶ。

放熱部材１１８、１１９は、筐体１０８に格納されている。放熱部材１１８は、電気部品１１１、１１５と、下カバー１０７との両方に接しており、電気部品１１１、１１５で発生した熱を下カバー１０７から放射線撮像装置１００の外側へ逃がす。放熱部材１１９は、電気部品１１３、１１７と、下カバー１０７との両方に接しており、電気部品１１３、１１７で発生した熱を下カバー１０７から放射線撮像装置１００の外側へ逃がす。放熱部材１１８、１１９は、例えば放熱ゴムで構成される。

断熱部材１０９は、筐体１０８に格納されている。断熱部材１０９は、電気部品１１１等とセンサユニット１０４との間に位置する部分を含む。断熱部材１０９は、電気部品１１１等で発生した熱（特に、消費電力増大に伴う集積回路からの熱）がセンサユニット１０４に伝達することを抑制する。断熱部材１０９の熱伝導率は、基台１０５の熱伝導率よりも低い。例えば、断熱部材１０９の熱伝導率は、０．０１〜０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

断熱部材１０９は、例えば、固体樹脂または積層体、液状樹脂が硬化した充填材料構造体、断熱効果の高い発泡性樹脂である。断熱部材１０９の材料として、樹脂材料、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、塩化ビニル、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ゴム等が挙げられる。断熱部材１０９は、液体状の樹脂の充填であってもよい。断熱部材１０９は、腐食性を考慮して塩素を含まないものであってもよい。断熱部材１０９は、熱硬化型樹脂や、紫外線硬化樹脂であってもよい。

筐体１０８の内部は断熱部材１０９によって複数の空間に分割され、センサユニット１０４と電気部品１１１等とは互いに異なる空間に位置する。第１実施形態では、断熱部材１０９は、内側部分１０９ａと外側部分１０９ｂとを含む。断熱部材１０９の内側部分１０９ａは、基台１０５に対してセンサユニット１０４とは反対側にある。入射面１０６ａに対する平面視において、内側部分１０９ａは、センサユニット１０４と同程度の大きさでもよいし、センサユニット１０４よりも大きくてもよいし、センサユニット１０４よりも小さくてもよい。断熱部材１０９の内側部分１０９ａによって、電気部品１１１等からセンサユニット１０４への直接の熱伝達が抑制される。断熱部材１０９の外側部分１０９ｂは、上カバー１０６と基台１０５との間を塞ぐ。具体的に、断熱部材１０９の外側部分１０９ｂは、上カバー１０６と基台１０５との両方に接している。断熱部材１０９の外側部分１０９ｂによって、電気部品１１１等からセンサユニット１０４への対流による熱伝達が抑制される。また、断熱部材１０９の外側部分１０９ｂによって、筐体１０８の側方からの耐衝撃性が向上する。

断熱部材１０９によって電気部品１１１等からセンサユニット１０４への熱伝達が抑制されるので、センサユニット１０４内の２枚のセンサ基板１０１、１０３の温度上昇差によるＳ／Ｎ低下が軽減する。これによって、放射線撮像装置１００で得られる画像の画質が向上する。

＜第２実施形態＞
図２を参照して、第２実施形態に係る放射線撮像装置２００について説明する。図２（ａ）は、入射面１０６ａに直交する平面における放射線撮像装置２００の断面図を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線における放射線撮像装置２００の断面図を示す。放射線撮像装置２００は、断熱部材１０９の代わりに断熱部材２０９を有する点で放射線撮像装置１００と異なり、その他の点は同じであってもよい。そのため、第２実施形態において第１実施形態と同様の説明を省略する。第２実施形態でも第１実施形態と同様の効果が得られる。

断熱部材２０９は、筐体１０８に格納されている。断熱部材２０９は、電気部品１１１等とセンサユニット１０４との間に位置する部分を含む。断熱部材２０９は、電気部品１１１等で発生した熱がセンサユニット１０４に伝達することを抑制する。断熱部材２０９は、断熱部材１０９と同じ材料で形成されてもよい。

筐体１０８の内部は断熱部材２０９によって複数の空間に分割され、センサユニット１０４と電気部品１１１等とは互いに異なる空間に位置する。第２実施形態では、断熱部材２０９は、センサユニット１０４と基台１０５との間にある内側部分を含む。断熱部材２０９のこの内側部分によって、電気部品１１１等からセンサユニット１０４への直接の熱伝達が抑制される。断熱部材２０９の外側部分は、上カバー１０６と基台１０５との間を塞ぐ。断熱部材２０９の外側部分によって、電気部品１１１等からセンサユニット１０４への対流による熱伝達が抑制される。また、断熱部材２０９の外側部分によって、筐体１０８の側方からの耐衝撃性が向上する。

＜第３実施形態＞
図３を参照して、第３実施形態に係る放射線撮像装置３００について説明する。図３（ａ）は、入射面１０６ａに直交する平面における放射線撮像装置３００の断面図を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線における放射線撮像装置３００の断面図を示す。放射線撮像装置３００は、断熱部材１０９の代わりに断熱部材３０９を有する点で放射線撮像装置１００と異なり、その他の点は同じであってもよい。そのため、第３実施形態において第１実施形態と同様の説明を省略する。第３実施形態でも第１実施形態と同様の効果が得られる。

断熱部材３０９は、筐体１０８に格納されている。断熱部材３０９は、電気部品１１１等とセンサユニット１０４との間に位置する部分を含む。断熱部材３０９は、電気部品１１１等で発生した熱がセンサユニット１０４に伝達することを抑制する。断熱部材３０９は、断熱部材１０９と同じ材料で形成されてもよい。

筐体１０８の内部は断熱部材３０９によって複数の空間に分割され、センサユニット１０４と電気部品１１１等とは互いに異なる空間に位置する。第３実施形態では、センサユニット１０４は断熱部材３０９によって包まれている。断熱部材３０９によって、電気部品１１１等からセンサユニット１０４への直接の熱伝達及び対流による熱伝達が抑制される。さらに、断熱部材３０９によってセンサユニット１０４が筐体１０８の内面と基台１０５との両方に支持されるので、筐体１０８の側方からの耐衝撃性に加えて、入射面１０６ａからの耐衝撃性も向上する。

＜第４実施形態＞
図４を参照して、第４実施形態に係る放射線撮像装置４００について説明する。図４（ａ）は、入射面１０６ａに直交する平面における放射線撮像装置４００の断面図を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ線における放射線撮像装置４００の断面図を示す。放射線撮像装置４００は、断熱部材１０９の代わりに断熱部材４０９を有する点で放射線撮像装置１００と異なり、その他の点は同じであってもよい。そのため、第４実施形態において第１実施形態と同様の説明を省略する。第４実施形態でも第１実施形態と同様の効果が得られる。

断熱部材４０９は、筐体１０８に格納されている。断熱部材４０９は、基台１０５の側壁と筐体１０８の下カバー１０７とによって挟まれた部分を含む。断熱部材４０９は、断熱部材１０９と同じ材料で形成されてもよい。断熱部材４０９によって、電気部品１１１等からセンサユニット１０４への対流による熱伝達が抑制される。

＜システムの実施形態＞
図５は本発明に係る放射線用の検出装置のＸ線診断システム（放射線撮影システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生した放射線としてのＸ線６０６０は、被験者又は患者６０６１の胸部６０６２を透過し、上述の何れかの放射線撮像装置に入射する。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電気的情報が生成される。この情報はデジタル信号に変換され信号処理部となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示部となるディスプレイ６０８０で観察できる。なお、放射線撮像システムは、放射線撮像装置と、放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部とを少なくとも有する。

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理部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部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部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。また記録部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、１０４ センサユニット、１０５ 基台、１０８ 筐体、１０９ 断熱部材

Claims (12)

1. 放射線撮像装置であって、
   互いに積層された２枚のセンサ基板を含むセンサユニットと、
   前記センサユニットを支持する基台と、
   前記基台に対して前記センサユニットとは反対側にある電気部品と、
   前記電気部品と前記センサユニットとの間に位置する部分を含む断熱部材と、を備え、
   前記断熱部材の熱伝導率は、前記基台の熱伝導率よりも低いことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記センサユニット、前記基台、前記電気部品及び前記断熱部材を格納する筐体を更に備え、
   前記断熱部材は、前記筐体と前記基台との間を塞ぐ部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記筐体の内部は前記断熱部材によって複数の空間に分割され、前記センサユニットと前記電気部品とは互いに異なる空間に位置することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記断熱部材は、前記基台に対して前記センサユニットとは反対側にある部分を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記断熱部材は、前記センサユニットと前記基台との間にある部分を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記センサユニットは、前記断熱部材によって包まれていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 放射線撮像装置であって、
   互いに積層された２枚のセンサ基板を含むセンサユニットと、
   前記センサユニットを支持する基台と、
   前記基台に対して前記センサユニットとは反対側にある電気部品と、
   前記センサユニット、前記基台及び前記電気部品を格納する筐体と、
   前記筐体と前記基台との間を塞ぐ部分を含む断熱部材と、を備え、
   前記断熱部材の熱伝導率は、前記基台の熱伝導率よりも低いことを特徴とする放射線撮像装置。
8. 前記基台は、前記センサユニットとは反対側に開いた開口を有する箱型であり、
   前記断熱部材は、前記基台の側壁と前記筐体とによって挟まれた部分を含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記センサユニットは、前記２枚のセンサ基板の間に位置し所定の波長帯の放射線を低減するフィルタを更に有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記断熱部材は、発泡性樹脂又はゴムで構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記電気部品は、前記２枚のセンサ基板の動作を制御する集積回路と前記２枚のセンサ基板からの信号を処理する集積回路との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置によって得られた信号を処理する信号処理手段と
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。