JP2020134274A - 放射線撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】放射線撮像装置の軽量化および信頼性の向上を比較的簡素な構成で実現する。【解決手段】本発明に係る放射線撮像装置は、基板上に複数の放射線検出素子が配列されて成る可撓性の放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを収容するための筐体と、を備え、前記筐体は、一方面を形成する板部を含み、前記可撓性の前記放射線検出パネルは、その中央部において前記筐体の前記板部により緩衝部材を介して支持されており、前記中央部より外側の縁部には、前記放射線検出パネルの撓みを抑制するための補強部材が設けられている。【選択図】図1
Description
本発明は、放射線撮像装置に関する。
放射線撮像装置は、基板上に複数の放射線検出素子が配列された放射線検出パネルを備えており、放射線検出パネルのなかには、軽量化等を目的として、可撓性を有するように構成されたものがある(特許文献1参照)。一方、このような放射線検出パネルの撓みは、信号線や電源線の断線等、装置の信頼性の低下の原因となる場合があった。
ところで、放射線撮像装置の信頼性の向上を目的として該装置の筐体内に緩衝部材を設け、それにより外部衝撃に起因する放射線検出パネルへの影響を低減することが考えられる(特許文献2参照)。上記可撓性の放射線検出パネルを備える放射線撮像装置においては、このような緩衝部材をどのように設置するか、構造上の工夫が求められる。
本発明は、放射線撮像装置の軽量化および信頼性の向上を比較的簡素な構成で実現することを例示的目的とする。
本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、基板上に複数の放射線検出素子が配列されて成る可撓性の放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを収容するための筐体と、を備える放射線撮像装置であって、前記筐体は、一方面を形成する板部を含み、前記可撓性の前記放射線検出パネルは、その中央部において前記筐体の前記板部により緩衝部材を介して支持されており、前記中央部より外側の縁部には、前記放射線検出パネルの撓みを抑制するための補強部材が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、放射線撮像装置の軽量化および信頼性の向上を比較的簡素な構成で実現可能となる。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
(第1実施形態)
図1(A)は、第1実施形態に係る放射線撮像装置1の構成例を示す上面図を示す。図1(B)は、図1(A)記載の線d1−d1における放射線撮像装置1の断面図を示す。放射線撮像装置1は、放射線検出パネル11、プリント基板12、フレキシブルケーブル13、バッテリ14、緩衝部材15、補強部材16、支持用板材17、及び、これらを収容する筐体10を備える。
図1(A)は、第1実施形態に係る放射線撮像装置1の構成例を示す上面図を示す。図1(B)は、図1(A)記載の線d1−d1における放射線撮像装置1の断面図を示す。放射線撮像装置1は、放射線検出パネル11、プリント基板12、フレキシブルケーブル13、バッテリ14、緩衝部材15、補強部材16、支持用板材17、及び、これらを収容する筐体10を備える。
筐体10は、第1板部101、第2板部102および側壁部103を含む。板部101は、放射線の入射側に位置して一方面を形成する天板である。板部102は、板部101に対向して他方面を形成する底板である。側壁部103は、板部101及び102を接続するように周設されており、本実施形態では、連結部103aにおいて上部と下部とに分離可能となっている。筐体10は、例えば1.0[mm]程度の厚さのCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)、合成樹脂等、比較的軽量かつ所望の剛性を満たす材料で構成されるとよく、塑性変形の生じ難い材料で構成されると更によい。
放射線検出パネル11は、基板111、シンチレータ112、及び、シンチレータ保護膜113を含む。基板111は、例えばガラス、PET(ポリエチレンテレフタラート)等、比較的軽量の材料で構成され、また、可撓性を有するように比較的薄く、例えば0.1[mm]程度の厚さで構成される。詳細については後述とするが、基板111上には、複数の放射線検出素子(放射線検出素子D1とする。)およびそれらの信号を読み出すための複数のスイッチ素子(スイッチ素子T1とする。)が設けられる。本実施形態においては、放射線検出素子D1にはPIN型センサ等の光電変換素子が用いられ、スイッチ素子T1には薄膜トランジスタが用いられ、それらは、例えば0.05[mm]程度の厚さのアモルファスシリコン等で構成される。このような構造により、放射線検出パネル11は可撓性を有するよう構成されている。
シンチレータ112は、上記複数の放射線検出素子D1を覆うように基板111上に設けられる。シンチレータ112には、タリウム添加ヨウ化セシウム、テルビウム添加酸硫化ダドリニウム等、放射線を光に変換可能な公知の蛍光体材料が用いられればよい。シンチレータ保護膜113は、シンチレータ112を封止するように設けられ、シンチレータ112の潮解を防止可能とする。シンチレータ保護膜113には、防湿性を有する材料、例えばアルミニウム等の金属が用いられればよい。
プリント基板12は、1以上の電子部品が実装されたリジッド基板である。詳細については後述とするが、プリント基板12は、放射線検出パネル11を駆動制御する制御部として機能し、また、放射線検出パネル11から受け取った信号群に基づいて画像データを生成可能な処理部としても機能する。フレキシブルケーブル13は、信号線および電源線を含む配線部であり、放射線検出パネル11とプリント基板12とを電気接続する。付随的にフレキシブルケーブル13には半導体IC(Integrated Circuit)等の電子部品131が配置される。バッテリ14は、放射線撮像装置1が備える各要素を駆動するための電力源であり、交換可能または充電可能に構成されうる。
詳細については後述とするが、緩衝部材15は、筐体10内の所定位置に設置され、筐体10に加わりうる外部衝撃による筐体10内の要素への影響を低減ないし緩和する。緩衝部材15は、比較的軽量な材料で構成され、また、筐体10外の温度による筐体10内への影響を低減可能となるように、断熱性を更に有しているとよい。緩衝部材15は、例えば2.0[mm]程度の厚さの発砲ポリエチレン、シリコン樹脂等で構成される。
また、詳細については後述とするが、補強部材16は、上記可撓性の放射線検出パネル11の姿勢を維持可能となるように、該パネル11の縁部に設けられる。補強部材16は、比較的高い剛性の材料で構成され、例えば0.5[mm]程度の厚さの金属板、CFRP等で構成される。
支持用板材17は、筐体10の側壁部103に跨設される。本実施形態では、連結部103aにリブが設けられ、板材17は、このリブに対して、例えば締結、接着等により固定される。また、板材17は、板部102から1以上の支柱191で支持され固定される。板材17には、放射線撮像装置1の幾つかの要素が、締結、接着等により支持され、これにより筐体10に対して間接的に固定される。板材17には、モリブデン、ステンレス等の金属の板材が用いられ、これにより、装置1の要素間での放射ノイズの影響を低減可能とし、また、不測の放射線の散乱による影響を抑制可能とする。
放射線撮像装置1は裏面照射型の構造であり、即ち、放射線検出パネル11は、基板111がシンチレータ112に対して放射線の入射側となるように(シンチレータ112が基板111に対して板部101とは反対側に位置するように)配置される。放射線検出パネル11は、筐体10の板部101と板材17との間に位置し、また、中央部において板部101により緩衝部材15を介して支持される。本実施形態においては、放射線検出パネル11を直接的に支持する要素は緩衝部材15のみとなっているが、付随的に、放射線検出パネル11を補助的に支持する他の要素が更に加えられてもよい。補強部材16は、放射線検出パネル11の縁部に設けられる。
プリント基板12は、板材17の下面側に固定される。板材17には開口OP1が設けられており、フレキシブルケーブル13は、この開口OP1を挿通して配置され、板材17に対して互いに反対側に位置する放射線検出パネル11とプリント基板12とを電気接続する。本実施形態では、板材17は、モリブデン、ステンレス等の金属で構成されており、それにより、放射線検出パネル11及びプリント基板12間の放射ノイズの影響が低減されうる。
また、バッテリ14は、筐体10の板部102と板材17との間に固定され、不図示のケーブルを介してプリント基板12に電力を供給可能とする。
上述の構造により、放射線撮像装置1は、所望の強度を維持しながら比較的軽量に構成され、医師等のユーザにより容易に持運び可能となっている。
図2は、放射線撮像装置1のシステム構成を示すブロック図である。他の観点において、放射線撮像装置1は、図1を参照しながら述べた各要素により、複数のセンサ部S1、駆動部U1、読出部U2、制御部U3および電力供給部U4を備える、とも云える。個々のセンサ部S1は、放射線検出素子D1およびスイッチ素子T1を含む。複数のセンサ部S1は、放射線検出パネル11の撮像領域(有効画素領域)R1において行列状に配列される。センサ部S1に入射した放射線は、シンチレータ112(図1参照)により光に変換された後、放射線検出素子D1である光電変換素子により光電変換される。
駆動部U1は、信号線L1を介して複数のセンサ部S1を行(又は列)単位で駆動可能であり、ここではスイッチ素子T1を導通状態または非導通状態に制御可能である。上記光電変換により得られる電気信号は、スイッチ素子T1により画素信号として出力される。読出部U2は、信号線L2を介して複数のセンサ部S1から列(又は行)単位で画素信号を読出し可能であり、上記駆動されたセンサ部S1の個々から画素信号を読み出すと共に該画素信号に対して付随的に所定の信号処理を行う。尚、各センサ部S1には電源線L3を介して所定のバイアスが加えられる。制御部U3は、駆動部U1及び読出部U2の同期制御を行い、読出部U2により複数のセンサ部S1から読み出された画素信号に基づいて画像データを生成する。このようにして生成される画像データは、外部の画像表示部(例えば液晶ディスプレイ等)に出力され、放射線画像として表示される。電力供給部U4は、バッテリ14の電力に基づいて、各ユニットに対応の電圧を生成して供給する。
駆動部U1、読出部U2、制御部U3および電力供給部U4は、プリント基板12に設けられる。駆動部U1及び/又は読出部U2の機能の一部は、電子部品131に設けられてもよいし、放射線検出パネル11に設けられてもよい。
図3(A)は、図1(A)記載の領域Kの拡大模式図である。図3(B)は、図3(A)記載の線d2−d2における放射線撮像装置1の断面図である。前述のとおり、放射線検出パネル11は、筐体10の板部101と板材17との間に位置し、また、中央部において板部101により緩衝部材15を介して支持される。緩衝部材15は、放射線検出パネル11および板部101のそれぞれに対して、所定の接着部材により接着され固定される。付随的に、放射線検出パネル11と緩衝部材15との間に導電性のシート(例えば接地された金属シート)を介在させて、放射線検出パネル11に対する静電気による影響の抑制を図ることも可能である。
平面視において(放射線の入射方向で見た場合)、緩衝部材15は、その外縁が撮像領域R1よりも外側に位置するように設けられるとよい。即ち、緩衝部材15は、図3(B)に破線で示される撮像領域R1の端よりも外側まで延設されているとよい。図2を参照しながら述べたセンサ部S1の視点では、複数のセンサ部S1の全部は平面視において緩衝部材15の外縁より内側に位置しているとよい、と云える。このような構造によれば、撮像領域R1の全部を略水平状態に維持可能となり、例えば、上述の画像データに基づく放射線画像の歪み等を抑制し、放射線画像の品質を向上可能となる。
また、前述のとおり、補強部材16は放射線検出パネル11の縁部に設けられる。この縁部は、緩衝部材15が固定された上記中央部より外側の部分に対応する。本実施形態においては、補強部材16は、放射線検出パネル11の基板111の板部101側の面(第1面)に、所定の接着部材により接着され固定される。放射線検出パネル11の実質的に全部を略水平状態に維持可能とするため、補強部材16は緩衝部材15と隣接しているとよい。
本実施形態では、補強部材16は、平面視において略矩形形状の放射線検出パネル11の個々の辺部に個別に設けられるものとするが、補強部材16の設置態様はこれに限られない。例えば、複数の辺部にそれぞれ設けられる複数の補強部材16の一部/全部は一体に設けられてもよく、一例として、放射線検出パネル11の周縁部に枠状の補強部材16が一体に設けられてもよい。他の実施形態として、或る一辺部に沿って複数の補強部材16が互いに離間して設置されてもよい。
放射線検出パネル11の基板111は、板部101側の面とは反対側の面(第2面)の縁部において、複数の電極1111を含む。個々の電極1111は、対応の信号線L2を介してセンサ部S1に電気接続される。ここでは不図示とするが、他の縁部についても同様であり、即ち、該他の縁部の電極1111は、例えば対応の信号線L1を介してセンサ部S1に電気接続される。個々の電極1111は、ACF(Anisotropic Conductive Film(異方性導電フィルム))を用いた接続領域R2での熱圧着により、フレキシブルケーブル13に電気接続される。
補強部材16は、平面視において、上記接続領域R2と重なるように設けられる。このような構造によれば、可撓性の放射線検出パネル11の撓みが抑制され、フレキシブルケーブル13および電極1111間の断線、接続不良等の発生を抑制可能となり、それにより、放射線撮像装置1の信頼性を向上可能となる。
また、本実施形態においては、筐体10の板部101と補強部材16との間には空隙が形成されており、板部101から接続領域R2への衝撃や加重等の影響が実質的にない。そのため、放射線撮像装置1の信頼性の一層の向上に有利と云える。
また、図3(B)から分かるように、筐体10に衝撃が加わった際に放射線検出パネル11の基板111が側壁部103に干渉することのないように、補強部材16は基板111の端よりも側壁部103側まで延在している。そのため、放射線撮像装置1の信頼性の一層の向上に更に有利と云える。
以上、本実施形態によれば、可撓性の放射線検出パネル11は、中央部において板部101により緩衝部材15を介して支持されており、板部101からの外部衝撃による影響を低減可能となっている。緩衝部材15は、板部101より伸縮しやすく構成されていればよい。また、放射線検出パネル11の縁部には補強部材16が設けられており、放射線検出パネルの撓みを抑制可能となっている。補強部材16は、緩衝部材15よりも高い剛性を有するように構成されていればよい。本実施形態によれば、放射線撮像装置1の軽量化および信頼性の向上を比較的簡素な構成で実現可能となる。
また、本実施形態では、緩衝部材15は、板部101とは別体としたが、板部101に対して一体成形されていてもよい。一例として、緩衝部材15は、内部に空洞を有することにより変形可能な構造、例えばハニカム構造、であってもよい。
図4(A)は、本実施形態の変形例に係る放射線撮像装置1の上面拡大図を示し、図4(B)は、その断面図を示す。第1変形例は、他の補強部材16’を更に設ける、という点で上記図1の構造と異なる。平面視において、補強部材16は、放射線検出パネル11の縁部に沿って設けられ、これに対して、補強部材16’は、少なくとも接続領域R2を覆うように、補強部材16が設置された領域よりも小さい領域に亘って設けられる。即ち、補強部材16は、可撓性の放射線検出パネル11の自重による撓みを抑制するのに設置されるのに対して、補強部材16’は、フレキシブルケーブル13および電極1111間の断線、接続不良等の発生を抑制するのに設置される。
補強部材16及び16’は、互いに異なる材料で構成されてもよいし、同一の材料で且つ互いに異なる寸法(幅、長さ、厚さ)で構成されてもよい。例えば、補強部材16は、PET等の比較的軽量の材料で構成され、補強部材16’は、金属等、補強部材16よりも高い剛性の材料で構成されてもよい。このように、補強部材16及び16’の設置態様を目的に応じて変えることにより、更なる軽量化を図ることも可能となる。
上記実施形態の内容は、放射線検出パネル11の構造に応じて変更されてもよい。図5は、他の例に係る放射線撮像装置1の断面図を示す。複数の電極1111は、基板111の板部101側の面(即ち、図3(B)の例とは反対側)に設けられていてもよい。この場合、図5から分かるように、フレキシブルケーブル13による電気接続は、基板111の板部101側の面で実現され、また、補強部材16は、基板111の板部101側の面とは反対側の面に設置されればよい。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係る放射線撮像装置1’の構成例を示す断面図である。本実施形態においては、放射線撮像装置1’は表面照射型の構造であり、即ち、放射線検出パネル11は、シンチレータ112が基板111に対して放射線の入射側となるように(シンチレータ112が基板111に対して板部101側に位置するように)配置される。これに伴い、フレキシブルケーブル13は、基板111の板部101側(放射線の入射側)の面において放射線検出パネル11と電気接続され、また、補強部材16は、その反対側の面に設置される。他の内容については前述の第1実施形態の内容を踏襲するものとし、ここでの説明は省略とする。
図6は、第2実施形態に係る放射線撮像装置1’の構成例を示す断面図である。本実施形態においては、放射線撮像装置1’は表面照射型の構造であり、即ち、放射線検出パネル11は、シンチレータ112が基板111に対して放射線の入射側となるように(シンチレータ112が基板111に対して板部101側に位置するように)配置される。これに伴い、フレキシブルケーブル13は、基板111の板部101側(放射線の入射側)の面において放射線検出パネル11と電気接続され、また、補強部材16は、その反対側の面に設置される。他の内容については前述の第1実施形態の内容を踏襲するものとし、ここでの説明は省略とする。
図7は、本実施形態に係る放射線撮像装置1’の断面図を示す。第1実施形態同様、緩衝部材15は、平面視において、外縁が撮像領域R1よりも外側に位置するように設けられるとよく、即ち、緩衝部材15は、図7に破線で示される撮像領域R1の端よりも外側まで延設されているとよい。
上述のとおり、本実施形態では、補強部材16は、基板111の板部101側とは反対側の面に設置される。ここで、平面視において、緩衝部材15と補強部材16とは部分的に互いに重なっているとよい。これにより、可撓性の放射線検出パネル11の自重による撓みを抑制することに加え、補強部材16が設置されていることによる撓みをも適切に抑制することもできる。よって、本実施形態においても第1実施形態同様の効果が得られる。
また、補強部材16は、平面視において、撮像領域R1よりも外側に位置しているとよく、それにより、補強部材16からの放射線の散乱による撮像領域R1への影響を低減可能となり、放射線画像の品質の向上に有利となりうる。
本実施形態の内容は、放射線検出パネル11の構造に応じて変更されてもよい。図8は、他の例に係る放射線撮像装置1’の断面図を、図5同様に示す。複数の電極1111は、基板111の板部101側とは反対側の面(即ち、図7の例とは反対側)に設けられていてもよい。この場合、図8から分かるように、フレキシブルケーブル13による電気接続は、基板111の板部101側とは反対側の面で実現され、また、補強部材16は、基板111の板部101側の面に設置されればよい。
図9は、実施形態の内容の適用例として、医療検査等に用いられる撮像システムの構成例を示す。放射線源610が発生した放射線611は、患者等の被検者620の胸部621を透過し、放射線検出装置630に入射する。装置630に入射した放射線611には被検者620の体内の情報が含まれており、装置630は、放射線611に応じた電気的情報を取得する。この電気的情報は、デジタル信号に変換された後、例えばプロセッサ640によって所定の信号処理が為される。
医師等のユーザは、この電気的情報に応じた放射線画像を、例えばコントロールルームのディスプレイ650で観察することができる。ユーザは、放射線画像又はそのデータを、所定の通信手段660により遠隔地へ転送することができ、この放射線画像を、他の場所であるドクタールームのディスプレイ651で観察することもできる。また、ユーザは、この放射線画像又はそのデータを所定の記録媒体に記録することもでき、例えば、プロセッサ670によってフィルム671に記録することもできる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
1:放射線撮像装置、10:筐体、101:板部、11:放射線検出パネル、15:緩衝部材、16:補強部材。
Claims (14)
- 基板上に複数の放射線検出素子が配列されて成る可撓性の放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを収容するための筐体と、を備える放射線撮像装置であって、
前記筐体は、一方面を形成する板部を含み、
前記可撓性の前記放射線検出パネルは、その中央部において前記筐体の前記板部により緩衝部材を介して支持されており、前記中央部より外側の縁部には、前記放射線検出パネルの撓みを抑制するための補強部材が設けられている
ことを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記筐体の前記板部と前記補強部材との間には空隙が形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線検出パネルは、前記基板における前記板部側の第1面とは反対側の第2面に、前記複数の放射線検出素子に電気接続された複数の電極を含み、
前記補強部材は、前記第1面に設けられている
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線検出パネルは、前記基板における前記板部側の第1面に、前記複数の放射線検出素子に電気接続された複数の電極を含み、
前記補強部材は、前記第1面とは反対側の第2面に設けられている
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線の入射方向で見た場合に、前記緩衝部材と前記補強部材とは部分的に互いに重なっている
ことを特徴とする請求項4記載の放射線撮像装置。 - 前記板部を第1板部として、
前記筐体は、
前記第1板部と対向する第2板部と、
前記第1板部及び前記第2板部を接続するように周設された側壁部と、
を更に含んでおり、
前記放射線撮像装置は、
前記第1板部及び前記第2板部の間において前記側壁部に跨設された板材と、
前記放射線検出パネルを駆動制御するための制御部であって前記板材に対して前記放射線検出パネルとは反対側に位置するように前記板材に固定された制御部と、
を更に備える
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線検出パネルと前記制御部とを接続する配線部を更に備え、
前記板材には、前記配線部を挿通させる開口が設けられている
ことを特徴とする請求項6記載の放射線撮像装置。 - 前記緩衝部材は、前記板部より伸縮しやすく構成され且つ前記筐体の前記板部および前記放射線検出パネルのそれぞれに対して接着されている
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項記載の放射線撮像装置。 - 前記緩衝部材は、前記板部より伸縮しやすく構成され且つ前記板部に対して一体成形されている
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線の入射方向で見た場合に、前記複数の放射線検出素子は、前記緩衝部材の外縁より内側に位置している
ことを特徴とする請求項1から請求項9の何れか1項記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線検出パネルは、前記基板上に前記複数の放射線検出素子を覆うように設けられたシンチレータを更に含み、
前記シンチレータは、前記基板に対して前記筐体の前記板部とは反対側に位置する
ことを特徴とする請求項1から請求項10の何れか1項記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線検出パネルは、前記基板上に前記複数の放射線検出素子を覆うように設けられたシンチレータを更に含み、
前記シンチレータは、前記基板に対して前記筐体の前記板部側に位置する
ことを特徴とする請求項1から請求項10の何れか1項記載の放射線撮像装置。 - 前記補強部材は前記緩衝部材よりも高い剛性を有するように構成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項12の何れか1項記載の放射線撮像装置。 - 前記補強部材は、前記放射線検出パネルの前記縁部に複数設けられている
ことを特徴とする請求項1から請求項13の何れか1項記載の放射線撮像装置。
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