JP2019164069A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波によるノイズを遮蔽しつつ外部との無線通信を行うことが可能な放射線撮影装置を提供する。【解決手段】放射線撮影装置は、受光した放射線を電気信号に変換する放射線検出部と、外部機器と無線通信を行う通信部と、該放射線検出部と該通信部とを収納する、少なくとも一部が非導電部材で構成された外装とを有する。導電体が、該放射線検出部を覆うように形成され、該通信部は、該外装と該導電体との間に配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、外部ユニットと無線通信を行う放射線撮影装置に関する。

ＤＲ（Digital Radiography）装置、すなわち放射線撮影装置は、半導体センサを内蔵しているため、高額な医療機器となり得る。このことから、コストを低減させるために、外装である筐体材料を樹脂化することが検討されている。筐体材料の樹脂化により、安価な医療機器を実現できるが、外部から半導体センサへの電磁波を遮蔽する部材がないために、ノイズが問題となる場合がある。

筐体材料が樹脂化された放射線撮影装置における、外部からの電磁波を原因とするノイズの対策として、特許文献１には、回路基板を導電層で覆った放射線検出装置が開示されている。また、特許文献２には、各構成部品を収納するための容器の内面にアルミニウム箔等の導電部材が設けられたＸ線画像センサが開示されている。

特開２０１０−２７６６８７号公報 特開平７−２８０９４４号公報

特許文献１および特許文献２に記載のように、放射線撮影装置の外部からの電磁波を原因とするノイズを対処するためには、内蔵される半導体センサを導体で覆うことが対処法としている。しかし、無線通信を行う放射線撮影装置では、無線通信を行うための通信部が内蔵されることが多い。当該通信部は、周辺を導体で覆われると、発する電波が遮蔽されるため、外部との通信を行うことが困難となる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電磁波によるノイズを遮蔽しつつ外部との無線通信を行うことが可能な放射線撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一手段として、本発明の放射線撮影装置は以下の構成を有する。すなわち、放射線撮影装置であって、受光した放射線を電気信号に変換する放射線検出部と、外部機器と無線通信を行う通信部と、前記放射線検出部と前記通信部とを収納する、少なくとも一部が非導電部材で構成された外装と、を有し、導電体が前記放射線検出部を覆うように形成され、前記通信部は、前記外装と前記導電体との間に配置される。

本発明によれば、電磁波によるノイズを遮蔽しつつ外部との無線通信を行うことが可能な放射線撮影装置が提供される。

（ａ）と（ｂ）は、一般的な放射線撮影装置の主な構成を示す。 図１（ｂ）のの線Ａ−Ａ’における断面図を示す。 撮影装置１００の後方筐体２を取り外した図である。 実施形態１における放射線撮影装置の断面図を示す。 実施形態２における放射線撮影装置の断面図を示す。 実施形態２における放射線撮影装置の断面図を示す。 実施形態２における放射線撮影装置の前後方筐体の接合部分の拡大図を示す。 実施形態３における放射線撮影装置の断面図を示す。 実施形態３における放射線撮影装置の断面図を示す 実施形態４における放射線撮影装置の断面の一部拡大図を示す。

以下、添付の図面を参照して、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

（一般的な放射線撮影装置の構成）
本発明の実施形態における放射線撮影装置の構成を説明する前に、一般的な放射線撮影装置の構成について説明する。図１（ａ）と図１（ｂ）は、一般的な放射線撮影装置（以下、撮影装置と呼ぶ）である撮影装置１００の主な構成を示す図である。図１（ａ）は、撮影装置１００の表面側から見た図、図１（ｂ）は、撮影装置１００の背面から見た図を示している。撮影装置１００は、外装として放射線受光面１ａを有する前方筐体１と、無線通信を可能とするための電波透過窓２ａを有する後方筐体２から構成される。撮影装置１００の外装、すなわち、前方筐体１および後方筐体２の材料は、軽量で且つ強度の高い材料である、ＣＦＲＰ、アルミニウム合金、マグネシウム合金等とする。また、前方筐体１の放射線受光面１ａには、放射線透過率の良好な材質を選定する必要がある。その為、外装材料としてアルミニウム合金やマグネシウム合金等の金属材料を使用する際は、放射線受光面１ａを開口とし、そこにＣＦＲＰ等の高剛性且つ高放射線透過率を有する部品を構成してもよい。

図２は、図１（ｂ）の線Ａ−Ａ’における断面図を示す。放射線検出部であるセンサ４には、被写体を透過した放射線を受光し、受光した放射線を光へ変換する蛍光体３が積層される。変換された光は、センサ４により電気信号に変換される。センサ４は、放射線遮蔽材５を介してセンサ保持板６に貼り付けられている。センサ４に積層される蛍光体３の材料としては、一般的にＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）もしくはＣｓＩが用いられる。センサ４は、一般的にガラスを用いているため、強い衝撃、荷重、変位を受けると割れが発生する。そのため、センサ４の放射線受光面側には、衝撃を吸収するための衝撃吸収部材７が配置されている。衝撃吸収部材７は、被写体を透過した放射線をできる限り減衰させないように蛍光体３へ届かせるため、放射線透過率の高い材質を選定する必要がある。放射線遮蔽材５は、被写体およびセンサ４を透過した放射線から電気基板を保護する機能、加えて撮影装置１００を透過しその背後にある壁等で散乱した放射線が跳ね返り、蛍光体３、センサ４へ再入射することを防ぐ機能を有する。そのため、材料としてはＭｏ、Ｗ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃｕ、ＳＵＳや硫酸Ｂａ等が採用されることが多い。

センサ保持板６のセンサ貼付面との対面には、センサ４で変換された電気信号をケーブル９を介して読み出すための電気基板８ａ、８ｂ、および、読み出した後に放射線画像（画像データ）を生成する電気基板８ｃ、通信モジュール基板８ｄが設置されている。生成された放射線画像は、ＰＣやタブレット等の外部機器（不図示）に送信され、操作者等に対して表示され得る。通信の方法としては、有線、無線の何れでもよいが、撮影装置１００は少なくとも無線通信を行うものとし、無線通信部１０を有する。無線通信部１０は、例えば２．４ＧＨｚや５ＧＨｚ帯で通信を行う。外装が金属材料で作られる場合、無線電波は遮蔽されてしまうため、電波透過窓２ａを設けられ、無線通信部１０は、電波透過窓２ａに近い位置に無線放射特性を考慮し配置される。

図３は、後方筐体２を取り除いた場合の撮影装置１００の構成図である。撮影装置１００は無線で動作するため、撮影装置１００を駆動させるための電源１１が搭載されている。電源１１は、充電が可能であることから一般的にリチウムイオンバッテリ、リチウムイオンキャパシタなどの２次電池が採用されることが多いが、それに限りはない。また、図３では、電源１１は撮影装置１００に内蔵されるように構成されているが、容易に着脱をすることを考慮した構造でもよく、内蔵構成であることに限らない。電源１１が容易に着脱可能な構造としては、例えば、後方筐体２を取り外すことなく電源１１に直接アクセスできるような構造が考えられる。

［実施形態１］
続いて、実施形態１における撮影装置の構成について説明する。図４は、本実施形態における撮影装置２００の断面図を示す。撮影装置２００の外装は、前方筐体１、後方筐体２ともに非金属材料（非導電部材）で構成されている。非金属であるため、電磁波遮蔽能力が非常に低く無線通信を行う上で障害とならない。しかし、電磁波遮蔽能力の低い材料を外装に使用することで、センサ４、電気基板８ａ〜８ｃ、通信モジュール基板８ｄ、ケーブル９などへ電磁波がノイズとして印可され、放射線画像にアーチファクトが発生する可能性が非常に高まる。

その対応策として、撮影装置２００は、導電体１２により撮影装置２００の内部の構成物を覆うことにより、前述のアーチファクト発生を抑制する構造を有する。導電体１２は、導体であればよく、導電フィルム材料や板金材料などを採用すればよく、材質及び形状に決まりはない。だが、前述したように、無線通信部１０は導電体１２で覆われてしまうと、無線電波が遮蔽されてしまう。そのため、図４に示すように、導電体１２と撮影装置２００の外装の間に無線通信部１０を配置することにより、無線通信に障害なく、電磁波ノイズへの対策をしたまま放射線撮影が可能となる。さらに、外装材料が非金属であるため、外装全体が無線用電波透過窓となり得ることで、外部通信ユニットとの通信安定性が増す。一方、無線通信部１０と通信モジュール基板８ｄとはケーブル９で接続されているため、導電体１２は、ケーブル９を通すためのだけの開口１２ａを有する。開口１２ａは、ケーブル９を通す用途であるため、開口１２ａの開口サイズは、ケーブル９が通過出来るサイズで出来る限り小さいことが電磁波遮蔽の観点から望ましい。なお、図４では、無線通信部１０は、撮影装置１００の背面側（放射線受光面１ａに対向する壁の内面）に配置されているが、放射線受光面１ａの有効画素領域に被らなければ良く、隣接側面（放射線受光面１ａの隣接側壁の内面）に配置されていてもよい。また、衝撃吸収部材７は、無線通信部１０と同様に導電体１２の外に構成されているが、センサ４等と同様に導電体１２に覆われていてもよい。

このように、本実施形態における撮影装置２００は、導電体１２で撮影装置２００の内部の構成物を覆うことにより、内部の構成物に対する無線通信部１０からの電磁波の影響が緩和される。結果として、放射線撮影により得られる放射線画像にアーチファクトが発生する可能性が抑えられる。

［実施形態２］
次に、実施形態２における撮影装置の構成について説明する。以下、実施形態１と異なる点について説明する。図５は、本実施形態における撮影装置３００の断面図を示す。撮影装置３００では、導電体１２が、前方筐体１と後方筐体２の内壁（内面）に沿って構成されている。導電体１２は、実施形態１と同様に導電フィルム材料や板金材料でもよく、また、導電塗装（導電塗膜）や導電メッキでもよい。導電体１２として導電塗装やメッキを採用する際は、例えば、無線通信部１０を配置する部分のみマスキングをし、開口１２ａを形成した箇所に無線通信部１０を設けることで、外部機器との通信は問題なく行うことが可能となる。また、導電体１２が導電フィルム材料や板金材料などの場合は、無線通信部１０を設置する部分のみに開口１２ａを形成することで、前述の構成と同様に外部機器と問題なく通信することが可能となる。

図６は、本実施形態の変形例としての撮影装置４００を示す。撮影装置４００では、無線通信部１０からの電磁波が撮影装置４００内部により侵入しないよう、無線通信部１０を囲うように、導電部材１３が構成されている。導電部材１３は、導電体１２と電気的に接続されている。この構成の場合、導電部材１３に開口１３ａを設けることで、無線通信部１０と通信モジュール基板８ｄとの接続を可能とする。また、この構成の場合、開口１３ａは、ケーブル９を通すための開口であるため、ケーブル９が通るだけの最小開口サイズが望ましい。

図５に示した撮影装置３００と図６に示した撮影装置４００は共に、前方筐体１と後方筐体２の内壁に沿うように、導電体１２を構成している。ここで、導電体１２が電気的に一連で繋がるように形成されることにより、センサ４や電気基板８ａ〜８ｃ等へ電磁波の侵入をより効果的に防ぐことができる。図７に、撮影装置３００（図５）において、導電体１２を電気的に一連で繋がるように形成した場合の、前後方筐体の接合部分の拡大図を示す。図７に示すように、前方筐体１側、後方筐体２側にそれぞれ設けられた導電体１２は、接合した際に重なるように、筐体の接合部分まで伸ばして形成されることで、撮影装置３００を組み上げる際に導電体１２が接触し電気的に繋がる。また、導電体１２をそれぞれの筐体で形成する場合は、外部からの静電気等の侵入を考慮し、図７に示されるように、前方筐体の側面１ｂと後方筐体の側面２ｂ（すなわち外壁）に達しない位置までにしておくとよい。

このように、本実施形態における撮影装置３００は、筐体内部に沿って構成された導電体１２で撮影装置３００の内部の構成物を覆い、更に、変形例である撮影装置４００は、導電部材１３で無線通信部１０を覆うことにより、内部の構成物に対する無線通信部１０からの電磁波の影響が緩和される。結果として、放射線撮影により得られる放射線画像にアーチファクトが発生する可能性が抑えられる。

［実施形態３］
次に、実施形態３における撮影装置の構成について説明する。以下、上述の実施形態と異なる点について説明する。図８は、本実施形態における撮影装置５００の断面図を示す。撮影装置５００は、無線通信の通信安定性を考慮し、無線通信部１０を複数配置している。放射撮影装置は撮影の際、患者の背後や下部、架台の内部などのあらゆる場所に設置され得る。撮影直後に外部機器へ放射線画像を転送させる為には、あらゆる方向に無線電波を障害なく飛ばせる構造にすることが重要となる。そのため、図８に示すように、撮影装置５００は、少なくとも１つは隣接する面に複数の無線通信部１０を配置している。図８では、実施形態１において説明した図４と同様に、導電体１２がセンサ４等を包むような構造となっており、無線通信部１０は導電体１２と後方筐体２の間に設置されている。なお、複数の無線通信部１０の配置は図８に示すものに限定されず、同一平面上に複数の無線通信部１０が配置されてもよい。

図９は、本実施形態の変形例としての撮影装置６００を示す。撮影装置６００では、導電体１２が、前方筐体１と後方筐体２の内壁（内面）に沿って構成されている。無線通信部１０の通信を可能にするために開口１２ａが設けられているが、側面に配置された無線通信部１０の周辺には、導電部材１３が設置されている。放射線遮蔽材５が金属材である場合、背面側の開口１２ａから侵入してくる電磁波は、センサ４に到達する前に放射線遮蔽材５で吸収されることが考えられる。これに対し、側面側の開口１２ａはセンサ４が隣接しており、且つ、側面側の開口１２ａとセンサ４の間に電磁波を遮蔽するものが存在していない。そのため、導電部材１３が側面の開口１２ａに設けられている。このとき、導電部材１３に設けられる開口１３ａは、センサ４から遠い位置、放射線遮蔽材５よりも背面側に位置するとなお良い。

このように、本実施形態における撮影装置５００は、複数の無線通信部１０を有し、通信安定性を向上させながらも、導電体１２で内部の構成物を覆うことにより、内部の構成物に対する無線通信部１０からの電磁波の影響が緩和される。更に、変形例である撮影装置６００は、複数の無線通信部１０それぞれの位置周辺の状況に合わせて導電体１２や導電部材１３を形成することにより、内部の構成物に対する無線通信部１０からの電磁波の影響が効果的に緩和される。結果として、放射線撮影により得られる放射線画像にアーチファクトが発生する可能性が抑えられる。

［実施形態４］
次に、実施形態４における撮影装置の構成について説明する。以下、上述の実施形態と異なる点について説明する。図１０は、本実施形態における撮影装置７００の断面図を示す。撮影装置７００は、前方筐体１が放射線受光面１ａと別体であり、放射線受光面１ａが導電部材である構造を有する。導電体１２は、撮影装置７００の無線通信部１０以外の内部構成物を覆っており、導電体１２の端部が、放射線受光面１ａと接続されている。このとき、導電体１２と放射線受光面１ａとは、導電性接着剤や導電テープによる接着、嵌め込みなどを採用することで安定的に電気的接続を達成できる。また、導電体１２が、前方筐体１、後方筐体２の内壁に沿わせて配置される構造では、図１０の前方筐体１と放射線受光面１ａの接触点において、導電体１２と放射線受光面１ａの電気的接続を行えばよい。

このように、本実施形態における撮影装置７００のように、外装の一部が導電部材である場合も、導電体１２の配置により、上記実施形態と同様の効果が得られる。

［その他の実施形態］
これまでに説明した実施形態における導電体１２に関しては、形成される位置により性質を異ならせてもよい。例えば、放射線受光面側と撮影装置の背面側とで、導電体１２の材質、厚さ、熱伝導率、放射線透過率、体積抵抗率などを異ならせてもよい。厚さに関しては、厚ければ熱伝導、放射線透過率が良くなり、電磁波を遮蔽し易くなる。従って、撮影装置の背面側を厚くすることで、各電気基板の放熱を分散し、放射線の後方散乱もより防ぐことが可能となり得るため、放射線画像へのアーチファクト発生が抑制される。導電体１２の性質の制御は、図７に示した撮影装置４００のように、前方筐体１側、後方筐体２側で導電体１２が分断されている構造の場合に、行いやすい。

また、上記の各実施形態では、無線通信部１０は、外部機器へ放射線画像を転送する通信部として機能する例を説明したが、電源１１への非接触の給電部として機能してもよい。これを考慮すると、図８、図９における複数の無線通信部１０の１つが給電部として機能してもよい。このとき、操作の観点から、給電部として機能する無線通信部１０は、側面（放射線受光面の隣接側壁の内面）に配置されるとよい。なぜならば、実施形態１において記載したが、撮影装置は患者の背後や下部、架台の内部に設置され得るため、給電部として機能する無線通信部１０が側面に配置されると、撮影中の電源１１の電源容量の低下時に、対応する送電ユニット（不図示）が接続しやすくなるからである。なお、給電部として機能する無線通信部１０の配置はこれに限定されない。

１ 前方筐体、１ａ 放射線受光面、２ 後方筐体、２ａ 電波透過用窓、３ 蛍光体、４ センサ（放射線検出部）、５ 放射線遮蔽材、６ センサ保持板、７ 衝撃吸収部材、８ａ〜８ｃ 電気基板、８ｄ 通信モジュール基板、９ ケーブル、１０ 無線通信部、１１ 電源、１２ 導電体、１２ａ 開口、１３ 導電部材、１３ａ 開口、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００ （放射線）撮影装置

Claims (13)

1. 放射線撮影装置であって、
   受光した放射線を電気信号に変換する放射線検出部と、
   外部機器と無線通信を行う通信部と、
   前記放射線検出部と前記通信部とを収納する、少なくとも一部が非導電部材で構成された外装と、を有し、
   導電体が前記放射線検出部を覆うように形成され、前記通信部は、前記外装と前記導電体との間に配置されることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記導電体は、前記通信部と前記放射線検出部とを接続するために使用されるケーブルを通すための開口を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記導電体の少なくとも一部は、導電フィルム材または板金材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
4. 放射線撮影装置であって、
   受光した放射線を電気信号に変換する放射線検出部と、
   外部機器と無線通信を行う通信部と、
   前記放射線検出部と前記通信部とを収納する、少なくとも一部が非導電部材で構成された外装と、を有し、
   導電体が前記外装の内面に沿って形成され、前記通信部は、前記導電体に設けられた開口に配置されることを特徴とする放射線撮影装置。
5. 前記外装は第１の筐体と第２の筐体が組み上げられて構成されており、前記導電体は、前記第１の筐体と前記第２の筐体が接合した場合に重なるように形成されることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮影装置。
6. 前記通信部を囲うように構成された導電部材を更に有することを特徴とする請求項３または５に記載の放射線撮影装置。
7. 前記導電部材は、前記通信部と前記放射線検出部とを接続するために使用されるケーブルを通すための開口を有することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影装置。
8. 前記導電体の少なくとも一部は、前記外装の内面に施された導電性の塗膜、メッキ、導電フィルム材、または板金材料であることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
9. 前記外装の一部は放射線受光面であり、前記通信部は、前記放射線受光面に対して隣接する側壁の内面または、前記放射線受光面と対向する壁の内面に配置されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
10. 前記放射線受光面が導電部材で形成される場合、前記導電体は、前記放射線受光面と電気的に接続するように構成されることを特徴とする請求項９に記載の放射線撮影装置。
11. 前記導電体は、位置により性質が異なることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
12. 前記通信部が複数配置されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
13. 前記放射線撮影装置を駆動するための電源を更に有し、
    前記複数の通信部のうち少なくとも１つが、前記電源への非接触の給電部として機能することを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮影装置。

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