JP2019105447A

JP2019105447A - Ｘ線画像検出器

Info

Publication number: JP2019105447A
Application number: JP2017236155A
Authority: JP
Inventors: 角　誠; Makoto Sumi; 誠角; 順一朗大瀧; Junichiro Otaki; 石本　一; Hajime Ishimoto; 一石本
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-27

Abstract

【課題】曲げによる基板の割れを防止することができるＸ線画像検出器を提供する。【解決手段】Ｘ線画像検出器は、光電変換素子が形成された脆性材料の基板と、前記基板を基準にしてＸ線の照射面と反対側に配置され、前記基板が固着された支持体と、を備え、前記基板は、当該基板と前記支持体とが前記照射面側からの力により一体的に曲げられる場合に中立軸に対し圧縮側に位置するように構成されている。例えば、筐体をさらに備え、筐体は、基板を基準にして照射面と反対側に位置し、基板が固着される支持体としての第１板部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線画像検出器に関する。

近年、医療診断用のＸ線撮影分野において、Ｘ線画像検出器としてフラットパネルディテクター（ＦＰＤ）が広く利用されつつある。ＦＰＤには、照射されたＸ線を可視光に変換し、当該可視光を光電変換素子で電気信号に変換する間接変換型と、照射されたＸ線を光電変換素子（例えば、アモルファスセレン）で直接電気信号に変換する直接変換型とがある。

例えば、特許文献１には、Ｘ線入射面方向の順に、筐体のＸ線入射面である筐体上面、スペーサー、Ｘ線検出パネル、緩衝部材、Ｘ線遮蔽部材、基台が配置されたＸ線画像検出器が開示されている。Ｘ線検出パネルは、Ｘ線入射方向の順に、ガラス基板、半導体素子、蛍光体、蛍光体保護層の順に配置されている。

特開２０１５−２５６８２号公報

ところで、ガラスの表面にはグリフィス傷と呼ばれる微小な傷がある。外力によりガラスに引張応力が作用すると、グリフィス傷を拡大させて割れ、破損することが知られている。

可搬型のＦＰＤでは被検体を乗せて撮影される場合があるため、ＦＰＤに荷重が直接作用する。特に、ＦＰＤがベッド等の柔らかい面に載置される場合や、ＦＰＤがストレッチャー等に橋渡しした状態（２辺支持状態）で負荷を掛けられる場合もある。このような場合、ＦＰＤが大きく曲がり、ＦＰＤ内部のガラス基板も同様に曲げられることとなる。

また、近年、ＦＰＤの軽量化や、薄型化が求められている。このため、ＦＰＤにおける曲げに対する剛性を下げざるを得ない場合がある。

上記特許文献１に記載のＸ線画像検出器は、筐体上面からの外力によりＸ線検出パネルにかかる引張応力を減らすことができる構成であるが、Ｘ線検出パネルを構成するガラス基板に引張応力が全くかからない構成ではない。ガラス基板に引張応力がかかる場合、ガラス基板が割れ、破損するおそれがあるという問題点があった。

本発明は、曲げによる基板の割れを防止することができるＸ線画像検出器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明におけるＸ線画像検出器は、
光電変換素子が形成された脆性材料の基板と、
前記基板を基準にしてＸ線の照射面と反対側に配置され、前記基板が固着された支持体と、
を備え、
前記基板は、当該基板と前記支持体とが前記照射面側からの力により一体的に曲げられる場合に中立軸に対し圧縮側に位置するように構成されている。

本発明によれば、曲げによる基板の割れを防止することができる。

本発明の実施の形態に係るＸ線画像検出器の基本構成を示す模式断面図複数の板状材を積み重ねた積層体を示す図本実施の形態の変形例１に係るＸ線画像検出器の基本構成を示す模式断面図本実施の形態の変形例２に係るＸ線画像検出器の基本構成を示す模式断面図本実施の形態の変形例３に係るガラス基板における接着剤が塗布される領域を概略的に示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＸ線画像検出器の基本構成を示す模式断面図である。なお、図１には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が描かれている。以下の説明では、図１における左右方向をＸ方向又は長手方向といい、左方向を「＋Ｘ方向」、右方向を「−Ｘ方向」という。また、図１において紙面に垂直な方向をＹ方向又は短手方向といい、手前方向を「＋Ｙ方向」奥方向を「−Ｙ方向」という。さらに、図１における上下方向をＺ方向といい、下方向を「＋Ｚ方向」又は「Ｘ線照射方向」、上方向を「−Ｚ方向」という。

本実施の形態に係るＸ線画像検出器は、フラットパネルディテクター１（ＦＰＤ）である。ＦＰＤ１は、波長変換体２を用いた間接変換型であるが、光電変換素子自体がＸ線を電気信号に変換する直接変換型でもよい。ＦＰＤ１は、図１に示すように、波長変換体２と、ガラス基板３と、支持体４と、固着層５と、筐体６と、を備えている。本実施の形態では、Ｘ線照射方向（＋Ｚ方向）の順に、波長変換体２、ガラス基板３、固着層５および支持体４が配置されている。

波長変換体２は、外部から照射されたＸ線のエネルギーを可視光に変換する。波長変換体２は蛍光体原料により構成される。波長変換体２はガラス基板３に接着されている。

ガラス基板３には、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子が形成されている。なお、光電変換素子が形成される基板としては、ガラス基板３に限らず、例えば、単結晶シリコン基板、サファイア基板、セラミック基板などの脆性材料基板でもよい。

支持体４は樹脂により形成されている。支持体４を金属により形成し、あるいは樹脂に金属を積層することにより形成すれば剛性が高くなる。しかし、支持体４の材料として金属が含まれる場合、軽量化を図ることができない。軽量化のためには、支持体４の材料として金属が含まれないものが好ましい。例えば、支持体４の材料として、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）が好ましく、特に、軽量かつ高剛性の観点からＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）がより好ましい。支持体４は脚４ａを有している。脚４ａはバック板部６ｂ（後述する）に固定されている。

固着層５はガラス基板３と支持体４とを固着する。ガラス基板３は、固着層５を介して支持体４に固着されることにより、支持体４と一体的に曲げられる。

ガラス基板３と支持体４との固着は、接着剤によることが好ましい。ガラス基板３の全面は支持体４に接着される。接着剤としては、例えば、エポキシ系、シアノアクリレート系の化学的に硬化するものでもよく、ホットメルトのように温度変化で硬化するものでもよい。ホットメルトであれば再加熱することで、ガラス基板３と支持体４とを分離でき、修理や交換をし易くなる利点がある。

なお、ガラス基板３と支持体４との固着は、せん断粘着力が高く、ガラス基板３と支持体４とが一体的に曲げられる場合、相互に実質的に滑らなければ両面テープでもよい。ガラス基板３と支持体４との相互の滑りは、例えば、ＪＩＳＺ０２３７に規定される保持力試験で滑り（ずれ）を確認すればよい。

また、ガラス基板３と支持体４との固着は、何れかの部材に凸部を形成し、相対する部材の対向する位置に凹部を設け、嵌合することによる固着でもよい。また、ネジ等による螺着でもよい。

筺体６は、図１において上側に位置するフロント板部６ａ（本発明の「第２板部」に対応）、下側に位置するバック板部６ｂ（本発明の「第１板部」に対応）、左右両側に位置するサイド板部６ｃを有している。フロント板部６ａは、ガラス基板３を基準にして＋Ｚ方向に照射されるＸ線の照射面側に位置している。フロント板部６ａは、例えば、被検体が載置される面である。

筐体６内部における中央部には、波長変換体２、ガラス基板３および支持体４が配置されている。また、支持体４とバック板部６ｂの間の空間には、図示しないが、信号処理基板、画像メモリー、制御基板、通信部およびバッテリー等が配置されている。

以上のように、ガラス基板３と支持体４とを固着することより、ガラス基板３と支持体４とがＸ線の照射面側からの力により、ガラス基板３と支持体４とが一体的に曲げられるようになる。しかし、ガラス基板３に引張応力がかかると、ガラス基板３が割れて、破損するおそれがある。そこで、本実施の形態では、ガラス基板３は中立軸に対し圧縮側に位置するように構成される。

次に、積層体における中立軸について、図２を参照して説明する。図２はｎ数の板状材を積み重ね相互に固着した積層体を示す図である。図２に、板状材のそれぞれの厚さｔ１，ｔ２・・・，ｔｎ、ヤング率Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅｎ、最上位の板状材の上面から各板状材の下面までの距離ｈ１，ｈ２，・・・，ｈｎ、最上位の板状材の上面から中立軸までの距離λを示す。
λは、次の式（１）で求められる。

λを求めた結果、例えば、λ＞ｈｋ（ｋは１以上の整数）の場合、上記の積層体に下方向の外力がかかって、積層体が曲げられたとき、つまり、それぞれの板状材が一体的に曲げられたとき、中立軸より上方向に位置する板状材（最上位の１番目からｋ番目までの板状材）には圧縮応力がかかるが、ｋ＋１番目から最下位のｎ番目の板状材（中立軸より下方向に位置する板状材）には引張応力がかかる。

次に、本実施の形態におけるＦＰＤ１における中立軸について説明する。本実施の形態において、ガラス基板３および支持体４は、積み重ねられ相互に固着した積層体である。なお、説明をわかり易くするため、積層体から波長変換体２を除いている。この積層体の中立軸は以下の（２）式で求められる。ここで、ガラス基板３、支持体４それぞれの厚さをｔｇ，ｔｓとし、ヤング率をＥｇ，Ｅｓとし、ガラス基板３の上面からガラス基板３の下面、支持体４の下面までの距離をｈ１，ｈ２、ガラス基板３の上面から中立軸までの距離をλｇとする。

本実施の形態においては、ガラス基板３の厚さ等は、例えば、ｔｇ＝０．５ｍｍ、ｔｓ＝２．０ｍｍ、Ｅｇ＝７７ＧＰａ、Ｅｓ＝５ＧＰａに設定されている。

ガラス基板３の厚さ等の数値を上記（２）式に代入してλｇを求める。求められたλｇ（＝０．５１ｍｍ）は、ガラス基板３の厚さｔｇ（＝０．５ｍｍ）より大きい（λｇ＞ｔｇ）。これにより、ガラス基板３に下方向（図１で＋Ｚ方向）の外力がかかって、ガラス基板３と支持体４とが一体的に曲げられた場合、ガラス基板３には圧縮応力がかかる。つまり、ガラス基板３は中立軸に対し圧縮側に位置するように構成されている。

なお、ガラス基板３が中立軸に対し圧縮側に位置するためには、例えば、支持体４の板厚ｔｓを２．０ｍｍ以上に設定すればよい。また、支持体４のヤング率Ｅｓを５ＧＰａ以上に設定すればよい。

次に、本実施の形態の変形例１について図３を参照して説明する。図３は変形例１に係るＦＰＤ１Ａの基本構成を示す模式断面図である。

変形例１におけるＦＰＤ１Ａにおいても、上記実施の形態におけるＦＰＤ１と同様に筐体６を備えている。筐体６は、ガラス基板３を基準にしてＸ線の照射面と反対側に位置するバック板部６ｂを有している。バック板部６ｂには、固着層５により基板３が固着されている。

つまり、変形例１では、バック板部６ｂは、ガラス基板３を支持する支持体４の機能を有している。

変形例１では、バック板部６ｂはサイド板部６ｃと一体であるため、曲がり難くなる。バック板部６ｂが曲がり難くなることは、バック板部６ｂのヤング率を高くしたことに等しい。これにより、バック板部６ｂの曲がり難さに応じてバック板部６ｂの厚さを下げても、ガラス基板３が中立軸に対し圧縮側に位置することになるため、バック板部６ｂの厚さを下げることで、軽量化を図ることが可能となる。

なお、バック板部６ｂを曲がり難くするために、例えば、バック板部６ｂの平面部分に凹凸を設けてもよい。また、バック板部６ｂのヤング率を高くするために、例えば、バック板部６ｂの材質をＣＦＲＰや、金属にしてもよい。

次に、本実施の形態の変形例２について図４を参照して説明する。図４は変形例２に係るＦＰＤ１Ｂの基本構成を示す模式断面図である。

変形例２におけるＦＰＤ１Ｂにおいても、上記実施の形態におけるＦＰＤ１と同様に筐体６を備えている。筐体６は、ガラス基板３を基準にしてＸ線の照射面側に位置するフロント板部６ａを有している。また、筐体６は、ガラス基板３を基準にしてＸ線の照射面と反対側に位置するバック板部６ｂを有している。

フロント板部６ａには、固着層５により波長変換体２が固着されている。バック板部６ｂには、固着層５によりガラス基板３が固着されている。つまり、ガラス基板３の照射面側はフロント板部６ａに固着され、ガラス基板３の照射面と反対側はバック板部６ｂに固着されている。

変形例２におけるＦＰＤ１Ｂによれば、ガラス基板３がバック板部６ｂに固着されるばかりでなく、波長変換体２がフロント板部６ａに固着されるため、全体の剛性が向上し、全体が曲がり難くなる。曲がり難くなる分だけ、筐体６の厚さを薄くすることができるため、さらに軽量化を図ることができる。

次に、本実施の形態の変形例３について図５を参照して説明する。図５は変形例３に係るガラス基板３における接着剤が塗布される箇所を概略的に示す平面図である。図５に接着剤塗布領域５ａについてハッチングを付して示す。

上記の実施の形態および変形例１，２では、ガラス基板３の全面が支持体４に固着されている。つまり、ガラス基板３の全面に均一に塗布された接着剤により、ガラス基板３が支持体４に固着されている。なお、ガラス基板３と支持体４とが一体的に曲げられる場合、相互に実質的に滑らない程度であれば、接着剤はガラス基板３の平面に部分的に塗布されてもよい。

変形例３では、図５に示すように、ガラス基板３の平面の周辺部３ａにおける支持体４に固着される箇所（接着剤塗布領域５ａで示す箇所）は、ガラス基板３の平面の中央部３ｂ（図５における一点鎖線で囲まれた領域）における支持体４に固着される箇所より多い。支持体４に固着される箇所を中央部３ｂより周辺部３ａで多くする理由は、ガラス基板３と支持体４との相対的なずれ量が中央部３ｂより周辺部３ａで大きくなるためである。

接着剤塗布領域５ａは、帯状であって、所定幅でＸ方向（長手方向）に延在している。接着剤塗布領域５ａは、Ｙ方向に所定の間隔で設けられている。ガラス基板３の平面の周辺部３ａにおいて接着剤塗布領域５ａが設けられるＹ方向の間隔は、ガラス基板３の平面の中央部３ｂにおいて接着剤塗布領域５ａが設けられるＹ方向の間隔より細かくなっている。Ｙ方向において隣接する接着剤塗布領域５ａ間の隙間は、ガラス基板３と支持体４との間の空気をガラス基板３の短辺縁３ｃ側に通り抜けさせるための通気部になっている。

変形例３に係るＦＰＤ１Ｃによれば、ガラス基板３の平面に接着剤が部分的に塗布され、また、通気部が設けられるため、ガラス基板３を支持体４に固着する工程が、ガラス基板３の全面に接着剤を塗布してガラス基板３を支持体４に固着する工程に比較して容易になる。すなわち、貼り合わせ時に意図しない空気だまりが発生し、固着が不十分となる事態を防止できる。また、通気部は格子状に配置し、長辺側にも空気を通り抜けさせるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、筐体６に信号処理基板等を収容したが、信号処理基板などを別の筐体に収め、双方の通信部を有線または無線で接続する構成にしてもよい。また、筐体６に把持部を設け、把持部に信号処理基板等を配置してもよい。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１ＣＦＰＤ
２波長変換体
３ガラス基板
３ａ周辺部
３ｂ中央部
３ｃ短辺縁
４支持体
５固着層
６筐体
６ａフロント板部
６ｂバック板部
６ｃサイド板部

Claims

光電変換素子が形成された脆性材料の基板と、
前記基板を基準にしてＸ線の照射面と反対側に配置され、前記基板が固着された支持体と、
を備え、
前記基板は、当該基板と前記支持体とが前記照射面側からの力により一体的に曲げられる場合に中立軸に対し圧縮側に位置するように構成されている、Ｘ線画像検出器。
筐体をさらに備え、
前記筐体は、前記基板を基準にして前記照射面と反対側に位置し、前記基板が固着される前記支持体としての第１板部を有する、
請求項１に記載のＸ線画像検出器。
前記筺体は、前記基板に対して前記照射面側に位置し、前記基板が固着される第２板部を有する、
請求項２に記載のＸ線画像検出器。
前記支持体に固着される前記基板の平面において、
前記基板の平面の周辺部における前記支持体に固着される箇所は、前記基板の平面の中央部における前記支持体に固定される箇所より多い、
請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線画像検出器。
前記基板が前記中立軸に対し圧縮側に位置するように、前記基板および前記支持体の厚さ、ヤング率が設定されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線画像検出器。