JP2020153995A - 放射線画像撮影装置及び熱拡散方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線検出器の温度ムラを改善することができる放射線画像撮影装置及び熱拡散方法を提供する。【解決手段】照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が二次元状に配置された放射線検出器と、放射線検出器を制御する制御部と、所定の誘導方向に気流を誘導する誘導部が設けられ、制御部の熱を放熱するヒートシンクと、放射線検出器、制御部、及びヒートシンクを収納し、放射線を射出する放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面を有する収納部と、放射線検出器と制御部との間に設けられ、熱伝導率が予め定められた熱伝導率よりも低い低熱伝導部材と、低熱伝導部材の近傍に設けられ、低熱伝導部材の熱を拡散する熱拡散部材と、を備えた放射線画像撮影装置。【選択図】図１

Description

本開示は、放射線画像撮影装置及び熱拡散方法に関する。

従来、放射線照射装置から射出されて被写体を透過した放射線を放射線検出器で検出することにより放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置が知られている。この放射線画像撮影装置は、放射線検出器を駆動するための制御部として機能する電子回路や放射線検出器等を収納部の内部に備えている。この放射線画像撮影装置では、電子回路等が発熱する場合がある。

そのため、例えば、特許文献１には、冷却空気流により、放射線検出器を冷却する技術が記載されている。

特開２００７−３１９６７０３号公報

ところで、放射線検出器として、複数の画素が二次元状に配置された放射線検出器が知られている。この放射線検出器では、収納部の内部の熱により、二次元上に配置された複数の画素において、温度ムラ（温度勾配）が生じる場合がある。

しかしながら、従来の技術では、放射線検出器を冷却する技術であるものの、放射線検出器の温度ムラを改善するには、必ずしも充分ではない場合があった。

本開示は、以上の事情を鑑みて成されたものであり、放射線検出器の温度ムラを改善することができる放射線画像撮影装置及び熱拡散方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が二次元状に配置された放射線検出器と、放射線検出器を制御する制御部と、所定の誘導方向に気流を誘導する誘導部が設けられ、制御部の熱を放熱するヒートシンクと、放射線検出器、制御部、及びヒートシンクを収納し、放射線を射出する放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面を有する収納部と、放射線検出器と制御部との間に設けられ、熱伝導率が予め定められた熱伝導率よりも低い低熱伝導部材と、低熱伝導部材の近傍に設けられ、低熱伝導部材の熱を拡散する熱拡散部材と、を備える。

また、本開示放射線画像撮影装置は、ヒートシンクによる放熱を補助する放熱補助部をさらに備え、所定の誘導方向は、放熱補助部に応じて予め定められた放熱方向であってもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の放熱補助部は、収納部の内部から誘導部へ内気を送風する送風機を含んでもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の放熱補助部は、収納部に設けられた通気口を含み、所定の誘導方向は、通気口に向かう方向であってもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置は、放射線を射出する放射線照射部と、所定の方向に対する放射線検出器及び制御部の角度を一体的に変更する変更部と、をさらに備えてもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の変更部は、放射線検出面に対向する位置に、放射線照射部を支持する支持部を含んでもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置は、放射線を射出する放射線照射部と、所定の方向に対する放射線検出器及び制御部の角度を一体的に変更する変更部と、をさらに備え、変更部は、放射線検出面に対向する位置に、放射線照射部を支持し、かつ通気口を介して収納部の内部と連続した空間を形成する空洞部を有する支持部を含んでもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の熱拡散部材は、低熱伝導部材よりも熱伝導率が高い部材であってもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の誘導部は、１．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下のギャップで整列した複数のフィンであってもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の制御部は、放射線照射部から放射線が照射された状態で複数の画素の各々に蓄積された電荷を複数の画素の各々から読み出して画像信号を取得し、放射線照射部から放射線が照射されていない状態で複数の画素の各々に蓄積された電荷を、複数の画素の各々から読み出してオフセットデータを取得し、画像信号をオフセットデータで補正する補正処理を行ってもよい。

上記目的を達成するために、本開示の熱拡散方法は、照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が二次元状に配置された放射線検出器と、放射線検出器を制御する制御部と、放射線検出器、制御部、及びヒートシンクを収納し、放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面を有する収納部と、放射線検出器と制御部との間に設けられ、熱伝導率が予め定められた熱伝導率よりも低い低熱伝導部材と、低熱伝導部材の近傍に設けられ、低熱伝導部材の熱を拡散する熱拡散部材と、を備えた放射線画像撮影装置の熱拡散方法であって、ヒートシンクに設けられた誘導部により、所定の誘導方向に気流を誘導して制御部の熱を放熱することにより、熱を拡散する方法である。

本開示によれば、放射線検出器の温度ムラを改善することができる。

実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す側面図である。 実施形態の放射線検出器及び制御部の電気系の要部構成の一例を示すブロック図（一部回路図）である。 実施形態の収納部に収納される放射線検出器及び制御部の一例を示す斜視図である。 実施形態のヒートシンクをフィンが突出している側から見た状態の一例を表す平面図である。 図３に示したユニット化された放射線検出器及びＦＰＧＡが収納部の内部に収納された収納状態の一例を表す断面図である。 図５に示した収納状態の一例において、収納部の内部の熱を放熱する構成及び方法について説明するための断面図である。 図５に示した収納状態の一例において、収納部の内部の熱を放熱する構成及び方法について説明するための断面図である。 一般的な閉鎖系における放熱について説明するための説明図である。 図８に示した状態から、Ｃアームを９０度、支軸を回転軸として回転させた場合の、放射線検出器、ＦＰＧＡ、及びヒートシンクの状態を模式的に示した説明図である。 図９Ａに示した状態におけるファン、ヒートシンク、及び通気口を底板側から見た状態を模式的に示した説明図である。 比較例における、Ｃアームを９０度、支軸を回転軸として回転させた場合の、放射線検出器、ＦＰＧＡ、及びヒートシンクの状態を模式的に示した説明図である。 図１０Ａに示した状態におけるファン、ヒートシンク、及び通気口を底板側から見た状態を模式的に示した説明図である。 実施形態の収納部に収納される放射線検出器及び制御部の他の例を示す斜視図である。 フィンの形状及び配置のその他の例を示す、平面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態の放射線画像撮影装置１０の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、アーム部２２と保持部２４とを有するＣアーム２０を備えている。

アーム部２２の一端には、放射線Ｒを射出する放射線照射部１４が設けられる一方、他端には保持部２４が設けられている。本実施形態では、図１に示すように、保持部２４は、詳細を後述する放射線Ｒを検出して放射線画像を表す画像データを生成する放射線検出器４０及び放射線検出器４０を制御する制御部６０等を収納する収納部１２を保持する。

本実施形態のＣアーム２０は、図１に示した矢印Ｚ方向（垂直方向）に対する放射線検出器４０及び制御部６０の角度を一体的に変更する機能を有する。本実施形態において図１に示した矢印Ｚ方向が、開示の技術の所定の方向の一例であり、本実施形態のＣアーム２０が開示の技術の変更部及び支持部の一例である。

収納部１２の放射線照射部１４と対向する側には、放射線照射部１４から射出された放射線Ｒが照射される放射線検出面１６が設けられている。なお、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、放射線検出面１６と放射線照射部１４の線源（図示省略）との距離である、いわゆるＳＩＤ（Source Image Distance）が固定値とされている。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０のＣアーム２０の内部には、アーム部２２及び保持部２４にわたって空洞部２５が設けられている。

Ｃアーム２０は、Ｃアーム保持部２６によって図１に示した矢印Ａ方向に移動可能に保持されている。また、Ｃアーム保持部２６は軸部２７を有しており、軸部２７は、Ｃアーム２０を軸受け２８に連結する。Ｃアーム２０は、軸部２７を回転軸として回転可能とされている。

また、図１に示すように本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、底部に複数の車輪３３が設けられた本体部３０を備えている。本体部３０の筐体の図１における上部側には、図１のＺ軸方向に伸縮する支軸２９が設けられている。支軸２９の上部には、軸受け２８が、矢印Ｂ方向に移動可能に保持されている。

また、本体部３０には、Ｉ／Ｆ（Interface）部３１及び線源制御部３２が内蔵されている。

Ｉ／Ｆ部３１は、放射線画像撮影装置１０による放射線画像の撮影に関する全体的な制御を行うコンソール（図示省略）と無線または有線により通信を行う機能を有している。本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、コンソールからＩ／Ｆ部３１を介して受信した撮影指示に基づいて、放射線画像の撮影を行う。

線源制御部３２は、上記撮影指示に付随する曝射条件に基づいて、放射線照射部１４が有する線源（図示省略）から放射線Ｒを射出させる。一例として本実施形態の線源制御部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部等を備えたマイクロコンピュータによって実現されている。

また、本体部３０の上部には、ユーザインタフェース３４が設けられている。ユーザインタフェース３４は、放射線画像撮影装置１０により放射線画像の撮影を行う技師や医師等のユーザが、放射線画像の撮影に関する指示を行う機能、及びユーザに対して放射線画像の撮影に関する情報を提供する機能を有している。ユーザインタフェース３４の一例としては、タッチパネルディスプレイ等が挙げられる。

次に、図２を参照して、収納部１２に収納される放射線検出器４０及び制御部６０の電気系の要部構成について説明する。図２に示すように、本実施形態の放射線検出器４０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板４２、ゲート配線ドライバ５４、及び信号処理部５６を備える。

ＴＦＴ基板４２には、画素４４が一方向（図２の行方向）及び一方向に交差する交差方向（図２の列方向）に２次元状に複数設けられている。画素４４は、センサ部４６及び電界効果型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、以下、単に「薄膜トランジスタ」という）４８を含む。

センサ部４６は、図示しない上部電極、下部電極、及び光電変換膜等を含み、図示を省略したシンチレータにより放射線Ｒから変換された可視光を検知して、電荷を発生させ、発生させた電荷を蓄積する。センサ部４６により発生される電荷は、検知した可視光が多くなるほど増加する。薄膜トランジスタ４８は、センサ部４６に蓄積された電荷を制御信号に応じて読み出して出力する。

また、ＴＦＴ基板４２には、上記一方向に配設され、各薄膜トランジスタ４８のオン状態及びオフ状態を切り替えるための複数本のゲート配線５０が設けられている。また、ＴＦＴ基板４２には、上記交差方向に配設され、オン状態の薄膜トランジスタ４８により読み出された電荷が出力される複数本のデータ配線５２が設けられている。

ＴＦＴ基板４２の個々のゲート配線５０はゲート配線ドライバ５４に接続され、ＴＦＴ基板４２の個々のデータ配線５２は信号処理部５６に接続されている。

ＴＦＴ基板４２の各薄膜トランジスタ４８は、ゲート配線ドライバ５４からゲート配線５０を介して供給される制御信号により各ゲート配線５０毎（本実施形態では、図２に示した行単位）で順にオン状態とされる。そして、オン状態とされた薄膜トランジスタ４８によって読み出された電荷は、電気信号としてデータ配線５２を伝送されて信号処理部５６に入力される。これにより、電荷が各ゲート配線５０毎（本実施形態では、図２に示した行単位）に順次、読み出され、二次元状の放射線画像を表す画像データが取得される。

信号処理部５６は、個々のデータ配線５２毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路及びサンプルホールド回路（いずれも図示省略）を備えており、個々のデータ配線５２を伝送された電気信号は増幅回路で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、及びＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器（いずれも図示省略）が順に接続されている。そして、個々のサンプルホールド回路に保持された電気信号はマルチプレクサに順に（シリアルに）入力され、マルチプレクサにより順次選択された電気信号がＡ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換され、制御部６０に出力される。

制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ６０Ｂ、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部６０Ｃを備えている。本実施形態では、一例として制御部６０をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）６２（図３及び図６参照）により実現している。ＣＰＵ６０Ａは、放射線検出器４０の全体的な動作を制御する。

また、本実施形態の制御部６０は、ＣＰＵ６０Ａにより、信号処理部５６から入力される放射線画像を表す画像データに対して、オフセット補正及びゲイン補正等の各種補正を行う。なお、オフセット補正を行う場合、本実施形態の制御部６０は、ＣＰＵ６０ＡがＲＯＭ６０Ｂに予め記憶されているオフセット補正処理用の制御プログラムを実行することによりオフセット補正処理を実行する。オフセット補正処理では、まず、制御部６０は、放射線照射部１４から放射線Ｒが照射されていない状態で、放射線検出器４０の複数の画素４４の各々に蓄積された電荷を、複数の画素４４の各々から読み出させ、信号処理部５６からオフセットデータを取得する。そして、制御部６０は、放射線照射部１４から放射線Ｒが照射された状態で、放射線検出器４０の複数の画素４４の各々に蓄積された電荷を、複数の画素４４の各々から読み出させて信号処理部５６から画像データを取得する。さらに、取得した画像データをオフセットデータで補正する。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、収納部１２の内部に、通信部６４が収納されており、通信部６４は制御部６０に接続され、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、Ｉ／Ｆ部３１を介して図示を省略したコンソール等の外部の装置との間で、放射線画像の画像データを含む各種情報の送受信を行う。

図３には、本実施形態の収納部１２に収納される放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２の一例の斜視図を示す。また、図４には、ヒートシンク７０をフィン７２が突出している側から見た状態の一例を表す平面図を示す。さらに、図５には、図３に示したユニット化された放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２が収納部１２の内部に収納された収納状態の一例を表す断面図を示す。さらに、図６及び図７には、図５に示した収納状態の一例において、収納部１２の内部の熱を放熱する構成及び方法について説明するための断面図を示す。なお、図６では、錯綜を回避するため、熱伝導部材７４について、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂ個々の形状を省略して簡略化して記載している。

本実施形態の放射線検出器４０は、ゲート配線ドライバ５４及び信号処理部５６と共に、筐体８０に覆われている。また、本実施形態のＦＰＧＡ６２は、基板６３（図６参照）に搭載されており、基板６３と共に、開口部８３を有する筐体８２に覆われている。本実施形態では、筐体８０及び筐体８２を組み合わせることにより、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２を一体的に覆うことで、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２をユニット化している。なお、本実施形態に限定されず、例えば、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２を１つの筐体で一体的に覆うことによりユニット化してもよい。

本実施形態の筐体８０及び筐体８２は、各々フレームアースとしての機能を有しており、各々ＴＦＴ基板４２やＦＰＧＡ６２におけるＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility）対策としての機能を有している。このように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２は、ユニット化されており、ＥＭＣ対策が施されている。

また、基板６３に搭載されたＦＰＧＡ６２の表面には、ヒートシンク７０が設けられている。ヒートシンク７０は、ＦＰＧＡ６２で発生した熱を放熱する機能を有しているため、ヒートシンク７０はＦＰＧＡ６２と近接して設けられていることが好ましい。本実施形態では、一例として、ヒートシンク７０と基板６３との間に設けたバネ等の弾性部材（図示省略）により、ヒートシンク７０をＦＰＧＡ６２に押しつけた状態としている。

図３及び図４に示すように、本実施形態のヒートシンク７０は、平面視した場合に矩形状の基台７１に、複数の平板状のフィン７２が設けられている。なお、図示の便宜上、図３と図４とでは、ヒートシンク７０に設けられたフィン７２の数が異なるが、実際には同一の数となっていることはいうまでもない。なお、フィン７２の数は、ヒートシンク７０の大きさ、フィン７２の形状、及び所望の放熱量（熱拡散量）等に応じて任意であり、特に限定されるものではない。本実施形態のフィン７２が、開示の技術の誘導部の一例である。また、図４に示した矢印Ｄ方向が、開示の技術の所定の誘導方向の一例であり、以下「誘導方向Ｄ」という。

フィン７２は、筐体８２の開口部８３から筐体８２の外部へ向けて突出している。また、図３及び図４に示すように、本実施形態では、フィン７２の形状を、誘導方向Ｄに沿った幅Ｗ２の方が、誘導方向Ｄと直交する方向に沿った幅Ｗ１よりも長い平板状とすることにより、誘導方向Ｄに気流を生じやすくしている。なお、幅Ｗ１と幅Ｗ２との比率は、特に限定されないが、幅Ｗ１に比べて幅Ｗ２が長いほど、気流を誘導方向Ｄに誘導しやすくなる。また、フィン７２の各々の間のギャップＧ１及びピッチＰは、誘導方向Ｄへの気流の誘導のしやすさに影響し、ギャップＧ１が長いほど、気流を誘導方向Ｄに誘導しやすくなる。本実施形態のギャップＧ１が、開示の技術のギャップの一例である。

一方、放熱性を高め、熱拡散効果を高めるためには、ヒートシンク７０における複数のフィン７２の全体の表面積を極力広くすることが好ましい。しかしながら、ギャップＧ１が長くなるほど、複数のフィン７２全体の表面積は小さくなる傾向がある。一方、ギャップＧ２を長くなるほど、誘導方向Ｄと交差する方向に気流が誘導されてしまう傾向があるため、気流を誘導する観点からは、ギャップＧ２は短いことが好ましい。また、幅Ｗ２は長くなるほど、放熱効果が低下する場合がある。

なお、ファン８８による送風Ｗの風力が強くなるほど、ギャップＧ１を小さくすることができる。しかしながら、送風Ｗの風力を強くする場合、例えば、ファン８８の回転速度を速めたりしなくてはならず、ファン８８の駆動によって生じる振動等がノイズとして撮影される放射線画像に影響を与え、放射線画像の画質を低下させる場合がある。また、ファン８８の駆動音が騒音となる場合もある。

そのため、幅Ｗ１と幅Ｗ２の比率やギャップＧ１及びＧ２は、ファン８８の風力及び放熱性能等に応じて定めることが好ましい。なお、一般的に用いられている種々のヒートシンクを用いた場合における発明者らの検討によれば、ギャップＧ１は、１．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下が好ましい。ギャップＧ１が１．３ｍｍ未満の場合、風力の圧力損失が大きく、フィン７２を通過する送風Ｗの風量が不足してしまう場合がある。一方、ギャップＧ１が４．０ｍｍを越えた場合、複数のフィン７２の全体の表面積が小さくなり過ぎてしまい、ヒートシンク７０による放熱量が低下し、また、熱拡散（熱伝達）が不十分となり、温度ムラが生じる場合がある。

なお、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、収納部１２の内部で発生する熱として、主にＦＰＧＡ６２に起因するヒートシンク７０によって放熱することにより、熱を拡散する場合について説明している。

さらに、図３に示すように、ヒートシンク７０の対向する一対の辺の各々に沿って、一対の熱伝導部材７４が設けられている。熱伝導部材７４は、熱伝導性や強度の観点から、アルミニウム、銅、真鍮、及び鉄等の金属やこれらの合金が好ましい。

本実施形態の熱伝導部材７４は、図３及び図６に示すように、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂを有している。一例として図３及び図５に示すように、本実施形態の熱伝導部材７４は、本体部７４Ａが両端部に断面視Ｌ字状の屈曲部を有し、全体として長尺状で、かつ平板状の部材により構成されている。また、本実施形態の熱伝導部材７４は、接触部７４Ｂが、各々、本体部７４Ａの中間部から突出された断面視クランク状の複数の部材により構成されている。

なお、本実施形態に熱伝導部材７４Ａは、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂを１枚の平板状の部材から一体的に切り出し、曲げ加工を行うことで製作しているが、製作方法は、この方法に限るものではない。例えば、熱伝導部材７４は、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂを個別に製作して接合することで製作すること等としてもよいことはいうまでもない。

熱伝導部材７４の接触部７４Ｂの終端部は、ヒートシンク７０の基台７１に接触しており、ヒートシンク７０の保有する熱が接触部７４Ｂにより本体部７４Ａに伝熱する。なお、本実施形態では、接触部７４Ｂの終端部と、基台７１とが接触している形態について説明したが、この形態に限定されず、基台７１から熱が接触部７４Ｂに伝熱すればよく、例えば、接触部７４Ｂの終端部と基台７１とが近接した位置に離間して設けられていてもよい。

一方、熱伝導部材７４の本体部７４Ａは、筐体８２を跨いで両端部が筐体８０に電気的に接続されている。このように、熱伝導部材７４が筐体８０と電気的に接続されていることにより、熱伝導部材７４は、ＥＭＣ対策としての機能を有する。

また、本実施形態の本体部７４Ａは、ヒートシンク７０のフィン７２よりも外側（具体的には、詳細を後述する通気口９０側）に突出している。このように、熱伝導部材７４の本体部７４Ａがヒートシンク７０のフィン７２よりも通気口９０側に突出することにより、フィン７２が底板１０４等に接触するのを抑制することができ、フィン７２やヒートシンク７０を介して、外部の衝撃がＦＰＧＡ６２や放射線検出器４０に伝わるのを抑制することができる。

図５に示すように、本実施形態の収納部１２は、放射線検出面１６を有する天板１０２、及び底板１０４を有する筐体１００を含んでいる。本実施形態の底板１０４には、通気口９０が設けられている。本実施形態では、上述したように保持部２４及びアーム部２２の各々の内部にわたって空洞部２５が設けられており、空洞部２５と収納部１２の各々の内部は、通気口９０を介して連続した空間を形成している。本実施形態において「連続した空間」とは、収納部１２の内部の熱を伝達（放熱）する観点において、１つの空間とみなせる空間のことをいい、本実施形態では、熱力学的に閉鎖系である空間（熱は移動するが、物質は移動しない空間）である。なお、「連続した空間」は、完全には閉鎖されていなくてもよいが、少なくとも、血液等の体液や、水分等が侵入しない空間であることが好ましい。

図５〜図７に示すように、収納部１２には、放射線検出器４０（筐体８０）が放射線検出面１６側（天板１０２側）、ヒートシンク７０が底板１０４側とされた状態で、ユニット化された放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２が収納されている。また、本実施形態では、一例として図５〜図７に示すように底板１０４のアーム部２２側と反対側に通気口９０が設けられている。

ところで、放射線検出器４０と放射線検出面１６との間隔Ｌ１が離れるほど、放射線検出器４０により撮影された放射線画像がぼやけてしまい、画質が低下するため、放射線検出器４０と放射線検出面１６との間隔Ｌ１は、極力短いことが好ましい。また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、一例として図６に示すように、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２とがフレキシブルケーブル６６により接続されているが、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２との間隔Ｌ２が離れるほどノイズの影響を受けやすくなり、放射線検出器４０により撮影された放射線画像の画質が低下する。そのため、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２との間隔Ｌ２も、極力短いことが好ましいが、ＦＰＧＡ６２の熱が放射線検出器４０に伝わりやすなる。

そこで、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、一例として図６及び図７に示すように、放射線検出器４０と基板６３との間に、ＦＰＧＡ６２の熱が放射線検出器４０へ伝わるのを抑制する低熱伝導部材９４を備えている。低熱伝導部材９４はＦＰＧＡ６２の熱が伝熱するのを抑制する観点から予め定められた熱伝導率よりも熱伝導率が低い部材である。低熱伝導部材９４は、特に限定されないが、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂やＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）樹脂が好ましい。なお、低熱伝導部材９４としては、ＪＩＳ Ａ １４１２−１（熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法）に準拠して測定された熱伝導率がＰＣ樹脂を用いる場合は０．１９Ｗ／ｍＫ程度、ＡＢＳ樹脂を用いる場合は、０．１９Ｗ／ｍＫ以上、０．３６Ｗ／ｍＫ以下の範囲内程度であることが好ましい。

さらに、一例として図６及び図７に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、低熱伝導部材９４の近傍、具体的には基板６３とＦＰＧＡ６２との間に、低熱伝導部材９４を伝わる熱を拡散する熱拡散部材９６を備えている。

上述したように、低熱伝導部材９４は、ＦＰＧＡ６２の熱が伝熱するのを抑制するが、完全に断熱するには至らない場合が多い。そのため、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、一端、熱拡散部材９６により、低熱伝導部材９４を伝わる熱を拡散させる。熱拡散部材９６によって低熱伝導部材９４を伝わる熱が拡散されることにより、放射線検出器４０の画素４４が二次元状に配置された面内における、低熱伝導部材９４を介して放射線検出器４０に伝わる熱のムラが抑制され、上記面内における温度分布の均一化が図れる。

熱拡散部材９６は、特に限定されないが、低熱伝導部材９４よりも熱伝導率が高い部材が好ましく、例えば、アルミ箔やアルミのテープ等が挙げられる。なお、ＪＩＳ Ａ １４１２−１（熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法）に準拠して測定されたアルミの熱伝導率は、２２６Ｗ／ｍＫである。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、一例として図５及び図７に示すように、収納部１２の内部からヒートシンク７０のフィン７２へ内気を送風するファン８８が、収納部１２の内部のアーム部２２側に設けられている。本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、ファン８８の送風Ｗが、収納部１２の内部から通気口９０を介して収納部１２の外部へ排出される。本実施形態の放射線画像撮影装置１０におけるファン８８の送風Ｗを通気口９０へ誘導する方向が誘導方向Ｄである。なお、本実施形態において「内気」とは、収納部１２の内部の気体（本実施形態では、一例として空気）のことをいう。

本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、一例として、Ｉ／Ｆ部３１を介して受信した撮影指示に応じてファン８８を駆動する制御を行う。具体的には、ＦＰＧＡ６２が駆動するタイミングに応じて、ファン８８が駆動する。本実施形態のファン８８が、開示の技術の送風機の一例である。なお、図７では、簡略化のため、熱伝導部材７４の記載を省略している。

一例として図５及び図７に示すように、本実施形態の収納部１２の底板１０４は、ファン８８が設けられたアーム部２２側から先端部に向けて傾斜しており、先端部に向けて徐々に天板１０２と底板１０４との間隔が狭くなっている。なお、本実施形態の底板１０４は、一例として図５に示したようにアーム部２２側から先端部に向けて緩やかに湾曲している。このように底板１０４を形成することにより、ファン８８による送風Ｗがヒートシンク７０のフィン７２の領域を経由して通気口９０を通過し易くなる。

次に、本実施形態の放射線画像撮影装置１０の作用を説明する。

上述したように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０のＣアーム２０は、支軸２９を回転軸として回転が可能であり、また、図１に示した矢印Ａ方向に移動が可能である。そのため、本実施形態では、図１に示した矢印Ｚ方向に対する収納部１２、すなわち放射線検出器４０、ＦＰＧＡ６２、及びヒートシンク７０の角度が変化する。なお、以下では、図１に示した矢印Ｚ方向の上側を単に「上側」、矢印Ｚ方向の下側を単に「下側」という。

図８には、放射線画像撮影装置１０の上側に放射線照射部１４が、下側に収納部１２が位置する場合（図５〜図７参照）の、放射線検出器４０、ＦＰＧＡ６２、及びヒートシンク７０の状態を模式的に示す。

図８に示した状態では、上述したように、ファン８８の送風Ｗは、ヒートシンク７０のフィン７２を経由して、通気口９０から外部に排出される。

なお、図示は省略するが、放射線画像撮影装置１０の上側に収納部１２が、下側に放射線照射部１４が位置する場合（図１参照）も同様に、ファン８８の送風Ｗは、ヒートシンク７０のフィン７２を経由して、通気口９０から外部に排出される。

一方、図９Ａには、図８に示した状態から、Ｃアーム２０を９０度、支軸２９を回転軸として回転させた場合の、放射線検出器４０、ＦＰＧＡ６２、及びヒートシンク７０の状態を模式的に示す。また、図９Ｂには、図９Ａに示した状態におけるファン８８、ヒートシンク７０、及び通気口９０を底板１０４側から見た状態を模式的に示す。

本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、ヒートシンク７０のフィン７２が、通気口９０（誘導方向Ｄ）に送風Ｗ（気流）を誘導するため、図９Ａに示した状態であっても、図９Ｂに示すように、ファン８８の送風Ｗは、ヒートシンク７０のフィン７２によって誘導され、通気口９０から外部に排出される。

ここで、比較例として、本実施形態の放射線画像撮影装置１０と異なり、ヒートシンク７０のフィン７２が通気口９０（誘導方向Ｄ）に送風Ｗ（気流）を誘導しない場合について説明する。

一例として、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して、本実施形態の基台２０１上に、複数のピン（針）状のフィン２０２が設けられたヒートシンク２００を用いた場合の比較例について説明する。図１０Ａには、上記図９Ａと同様に、Ｃアーム２０を９０度、支軸２９を回転軸として回転させた場合の、放射線検出器４０、ＦＰＧＡ６２、及びヒートシンク２００の状態を模式的に示す。また、図１０Ｂには、図１０Ａに示した状態におけるファン８８、ヒートシンク２００、及び通気口９０を底板１０４側から見た状態を模式的に示す。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、複数のピン（針）状のフィン２０２が設けられている場合、フィン２０２を経由する送風Ｗが暖まっているため、送風Ｗは、上昇気流となって上昇する。そのため、図１０Ｂに示すように、送風Ｗは通気口９０に到達せず、収納部１２の内壁にぶつかり外部に排気されない。この場合、収納部１２内に熱気がこもり、ＦＰＧＡ６２の熱が拡散されにくくなる。

以上説明したように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、照射された放射線Ｒに応じた電荷を蓄積する複数の画素４４が二次元状に配置された放射線検出器４０と、放射線検出器４０を制御する制御部６０であるＦＰＧＡ６２と、放射線Ｒを射出する放射線照射部１４と、所定の方向の一例である垂直方向に対す記放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２の角度を一体的に変更するＣアーム２０と、所定の誘導方向Ｄに気流を誘導するフィン７２が設けられ、ＦＰＧＡ６２の熱を放熱するヒートシンク７０と、放射線検出器４０、ＦＰＧＡ６２、及びヒートシンク７０を収納し、放射線照射部１４から射出された放射線Ｒが照射される放射線検出面１６を有する収納部１２と、を備える。

これにより、本実施形態の放射線画像撮影装置１０によれば、ヒートシンク７０を介して放射線検出器４０に伝熱するＦＰＧＡ６２の熱が、誘導された気流により拡散されるため、放射線検出器４０の画素４４が設けられた二次元面における温度勾配が抑制される。従って、本実施形態の放射線画像撮影装置１０によれば、温度ムラを改善することができる。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、ヒートシンク７０とＦＰＧＡ６２とは近接していることが好ましいが、ヒートシンク７０と通気口９０との距離が比較的離れてしまう場合がある。これに対して、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、一例として図６に示すように、熱伝導部材７４の本体部７４Ａが通気口９０に向けて突出しているため、本体部７４Ａを介して、通気口９０から保持部２４の内部の空洞部２５に、収納部１２の内部の熱を放熱し易くなる。

なお、本実施形態では、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２とがユニット化された形態について説明したが、この形態に限定されず、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２とがユニット化されていない形態であってもよい。

また、本実施形態では、熱伝導部材７４がヒートシンク７０に接触している場合について説明したが、熱伝導部材７４は、ＦＰＧＡ６２及びヒートシンク７０の少なくとも一方に接触していることが好ましいが、上述したように、ヒートシンク７０またはＦＰＧＡ６２から熱が伝熱される状態であれば、ヒートシンク７０及びＦＰＧＡ６２のいずれに対しても非接触であってもよい。

また、本実施形態では、ＦＰＧＡ６２の表面にヒートシンク７０が設けられており、ヒートシンク７０の基台７１の一部が筐体８２に覆われている形態について説明したが、この形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、図１１示すように、開口部８３が設けられていない筐体８２によって、ＦＰＧＡ６２が覆われており、筐体８２のＦＰＧＡ６２を覆う領域上に、ヒートシンク７０を設けてもよい。

また、ヒートシンク７０のフィン７２の形状及び配置等も、本実施形態に限定されないことはいうまでもなく、気流の誘導方向に応じた形態とすればよい。例えば、放射線画像撮影装置１０がファン８８及び通気口９０を含む場合、ファン８８及び通気口９０の位置に応じたフィン７２の形状及び配置とすればよい。例えば、図１２に示したように、ヒートシンク７０から見て、ファン８８と、通気口９０とが交差する方向に設けられている場合、複数のフィン７２のうち、少なくとも一部のフィン７２を、ファン８８及び通気口９０の位置に応じて屈曲した形状とすることが好ましい。本実施形態のファン８８及び通気口９０の少なくとも一方が、本開示の放熱補助部の一例である。

また、本実施形態では、放射線画像撮影装置１０が１つのＦＰＧＡ６２を備える形態について説明したが、放射線画像撮影装置１０が備えるＦＰＧＡ６２の数は特に限定されず、例えば、複数であってもよい。この場合、複数のＦＰＧＡ６２の各々毎に、ヒートシンク７０を備えていてもよいし、複数のＦＰＧＡ６２に対して、例えば、全体を覆う１つのヒートシンク７０を備えるようにしてもよい。

また、本実施形態では、収納部１２の内気をアーム部２２の空洞部２５に排気する形態について説明したが、内気の排気先は、空洞部２５に限定されない。例えば、放射線画像撮影装置１０の外部に排気してもよい。

また、通気口９０の大きさ及び形状のいずれも、本実施形態で説明した大きさ及び形状に限定されないことはいうまでもない。

なお、本実施形態では、本開示の技術をＣアーム２０を備える放射線画像撮影装置１０に適用した形態について説明したが、実施形態の放射線画像撮影装置１０に限定されないことはいうまでもない。例えば、本開示の技術を、放射線Ｒを用いて体内を透視して、その様子をリアルタイムで観察する、いわゆるＸ線テレビ等に適用してもよい。

その他、上記実施形態で説明した放射線画像撮影装置１０の構成及び動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。

１０ 放射線画像撮影装置
１２ 収納部
１４ 放射線照射部
１６ 放射線検出面
２０ Ｃアーム
２２ アーム部
２４ 保持部
２５ 空洞部
２６ Ｃアーム保持部
２７ 軸部
２８ 軸受け
２９ 支軸
３０ 本体部
３１ Ｉ／Ｆ部
３２ 線源制御部
３３ 車輪
３４ ユーザインタフェース
４０ 放射線検出器
４２ ＴＦＴ基板
４４ 画素
４６ センサ部
４８ 薄膜トランジスタ
５０ ゲート配線
５２ データ配線
５４ ゲート配線ドライバ
５６ 信号処理部
６０ 制御部
６０Ａ ＣＰＵ
６０Ｂ メモリ
６０Ｃ 記憶部
６２ ＦＰＧＡ
６３ 基板
６４ 通信部
６６ フレキシブルケーブル
７０ ヒートシンク
７１ 基台
７２ フィン
７４ 熱伝導部材
７４Ａ 本体部
７４Ｂ 接触部
８０、８２、１００ 筐体
８３ 開口部
８８ ファン
９０ 通気口
９２ 開口部
１０２ 天板
１０４ 底板
Ａ、Ｂ、Ｚ 矢印
Ｄ 誘導方向（矢印）
Ｇ１、Ｇ２ ギャップ
Ｒ 放射線
Ｗ 送風
Ｗ１、Ｗ２ 幅

Claims (11)

1. 照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が二次元状に配置された放射線検出器と、
   前記放射線検出器を制御する制御部と、
   所定の誘導方向に気流を誘導する誘導部が設けられ、前記制御部の熱を放熱するヒートシンクと、
   前記放射線検出器、前記制御部、及び前記ヒートシンクを収納し、放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面を有する収納部と、
   前記放射線検出器と前記制御部との間に設けられ、熱伝導率が予め定められた熱伝導率よりも低い低熱伝導部材と、
   前記低熱伝導部材の近傍に設けられ、前記低熱伝導部材の熱を拡散する熱拡散部材と、
   を備えた放射線画像撮影装置。
2. 前記ヒートシンクによる放熱を補助する放熱補助部をさらに備え、
   前記所定の誘導方向は、前記放熱補助部に応じて予め定められた放熱方向である、
   請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記放熱補助部は、前記収納部の内部から前記誘導部へ内気を送風する送風機を含む、
   請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記放熱補助部は、前記収納部に設けられた通気口を含み、
   前記所定の誘導方向は、前記通気口に向かう方向である、
   請求項２または請求項３に記載の放射線画像撮影装置。
5. 放射線を射出する放射線照射部と、
   所定の方向に対する前記放射線検出器及び前記制御部の角度を一体的に変更する変更部と、
   をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記変更部は、前記放射線検出面に対向する位置に、前記放射線照射部を支持する支持部を含む、
   請求項５に記載の放射線画像撮影装置。
7. 放射線を射出する放射線照射部と、
   所定の方向に対する前記放射線検出器及び前記制御部の角度を一体的に変更する変更部と、
   をさらに備え、
   前記変更部は、前記放射線検出面に対向する位置に、前記放射線照射部を支持し、かつ前記通気口を介して前記収納部の内部と連続した空間を形成する空洞部を有する支持部を含む、
   請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
8. 前記熱拡散部材は、前記低熱伝導部材よりも熱伝導率が高い部材である、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
9. 前記誘導部は、１．３ｍｍ以上、４．０ｍｍ以下のギャップで整列した複数のフィンである、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
10. 前記制御部は、前記放射線照射部から放射線が照射された状態で前記複数の画素の各々に蓄積された電荷を前記複数の画素の各々から読み出して画像信号を取得し、前記放射線照射部から放射線が照射されていない状態で前記複数の画素の各々に蓄積された電荷を、前記複数の画素の各々から読み出してオフセットデータを取得し、前記画像信号を前記オフセットデータで補正する補正処理を行う、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
11. 照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が二次元状に配置された放射線検出器と、前記放射線検出器を制御する制御部と、前記放射線検出器、前記制御部、及びヒートシンクを収納し、放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面を有する収納部と、前記放射線検出器と前記制御部との間に設けられ、熱伝導率が予め定められた熱伝導率よりも低い低熱伝導部材と、前記低熱伝導部材の近傍に設けられ、前記低熱伝導部材の熱を拡散する熱拡散部材と、を備えた放射線画像撮影装置の熱拡散方法であって、
    前記ヒートシンクに設けられた誘導部により、所定の誘導方向に気流を誘導して前記制御部の熱を放熱することにより、前記熱を拡散する
    熱拡散方法。