JP2021512712A - デジタルx線撮像のためのシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

デジタルX線撮像のためのシステム及び方法が開示される。一例示の可搬型X線スキャナーは、入射X線放射に基づいてデジタル画像を生成するX線検出器と、X線放射を出力するX線管と、X線管を制御し、X線検出器からデジタル画像を受信し、デジタル画像を表示装置にリアルタイムに出力する演算装置と、X線管、X線検出器、及び演算装置に電力を提供する電源と、フレームであって、X線検出器、演算装置、及び電源を保持し、X線管がX線放射をX線検出器に方向付けるようにX線管を保持するフレームとを備える。

Description

[関連出願の相互参照]
本特許は、「Systems and Methods for Digital X-Ray Imaging」という名称の2019年2月6日に出願された米国特許出願第16/269,459号、「X-Ray Detectors for Generating Digital Images」という名称の2018年2月7日に出願された米国仮特許出願第62/627,473号、「Systems and Methods for Digital X-Ray Imaging」という名称の2018年2月7日に出願された米国仮特許出願第62/627,469号、「Systems and Methods for Digital X-Ray Imaging」という名称の2018年2月7日に出願された米国仮特許出願第62/627,464号、及び、「Radiography Backscatter Shields and X-Ray Imaging Systems Including Backscatter Shields」という名称の2018年2月7日に出願された米国仮特許出願第62/627,466号に対して優先権を主張する。米国特許出願第16/269,459号、米国仮特許出願第62/627,473号、米国仮特許出願第62/627,469号、米国仮特許出願第62/627,464号、及び米国仮特許出願第62/627,466号は引用することにより本明細書の一部をなす。
本開示は、包括的には、X線撮影に関し、より詳細には、デジタルX線撮像のためのシステム及び方法に関する。
デジタルX線撮像のためのシステム及び方法は、実質的に、図のうちの少なくとも1つの図によって示され、その少なくとも1つの図に関連して述べられるように、特許請求の範囲においてより完全に述べられるように、開示される。
本開示のこれらの特徴、態様、及び利点並びに他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照して読まれるとより良好に理解され、図面を通して同様の参照符号は同様の部分を表す。
本開示の態様による、入射X線に基づいてデジタル画像及び/又はビデオを生成し出力する、一例示の手持ち式X線撮像システムの斜視図である。 図1の例示の手持ち式X線撮像システムのブロック図である。 X線発生器、電源、及びオペレーター制御ハンドルを含む、図1の手持ち式X線撮像システムの第1の部分の斜視図である。 例示のハンドルを含む、図3の手持ち式X線撮像システムの第1の部分のより詳細な図である。 図3の例示のハンドルの斜視図である。 図3の例示のハンドルの斜視図である。 図1の例示のデジタルX線検出器の部分分解図である。 デジタルX線検出器アセンブリを含む、図1の手持ち式X線撮像システムの第1の部分の斜視図である。 例示のデジタル検出器ハウジング、シンチレーター、及び反射体の側面図である。 デジタルX線検出器による入射X線の撮像を示す、図1の例示のデジタルX線検出器の側面図である。 X線をX線管からX線検出器に方向付けることによる試験下の対象物の走査を示す、図1の手持ち式X線撮像システムの側面図である。 本開示の態様による、デジタルX線撮像を実施するために、図2の例示の演算装置によって実行することができる例示の機械可読命令を示すフローチャートである。 図2の演算装置を実装するために使用することができる例示の演算システムのブロック図である。
図面は、必ずしも正確な縮尺ではない。適切な場合は、同様の又は同一の参照符号を使用して、同様の又は同一の構成要素を指す。
開示される例示の手持ち式X線撮像システムは、X線撮影中にデジタル画像のリアルタイム生成及び/又は表示を可能にする。従来のシステムと対照的に、開示される例は、給電、X線生成、X線画像取り込み、X線画像表示、又はX線画像記憶のための外部機器を必要としないオールインワンX線撮影ユニットを提供する。
開示される例示の手持ち式X線撮像システムは、減少した重量(例えば、20ポンド未満)を有することによって、及び/又は、オペレーターの身体の近くに手持ち式X線撮像システムの重量を集中させる改善された重量分布を提供することによって、従来の走査デバイスと比べてオペレーター疲労を低減する。
本明細書で使用するとき、用語「リアルタイム(real-time)」は、演算装置による計算の実施において経過した実際の時間を指し、計算の結果は、物理的プロセスの継続のために必要とされる(すなわち、有意の遅延は全く導入されない)。例えば、取り込まれる画像のリアルタイム表示は、画像が取り込まれるとすぐに表示されるという感覚をユーザーに対して作成するために、取り込まれる画像データを処理すること、及び、結果として得られる出力画像を表示することを含む。本明細書で使用するとき、用語「可搬型(portable)」は、手持ち式(例えば、一人の人によって運ばれ作業されることが可能である)及び又はホイール付き(例えば、ホイールが取り付けられている及び/又はホイール上に設置されている間に輸送され作業されることが可能である)を含む。
図1は、入射X線に基づいてデジタル画像及び/又はビデオを生成し出力する、例示の手持ち式X線撮像システム100の斜視図である。例示の手持ち式X線撮像システム100は、非破壊試験(NDT:non-destructive testing)、医療走査、セキュリティ走査、及び/又は任意の他の走査アプリケーションを実施するために使用することができる。
図1のシステム100は、X線発生器104及びX線検出器106を保持するフレーム102を含む。図1の例において、フレーム102は、X線発生器104がX線検出器106に向かってX線放射を方向付けるようにC形状である。以下でより詳細に述べるように、フレーム102は、X線によってスキャンされる対象物の周りで位置決め可能である(例えば、オペレーターによって保持される、外部支持構造によって支持される、及び/又は、オペレーターによって操作される等)。例示のフレーム102は、炭素繊維及び/又は機械加工されたアルミニウムを使用して構築される。
X線発生器104は、C形状フレーム102の第1のセクション108上に位置し、X線放射を生成し出力し、X線放射は、試験下の対象物の状態に基づいて通過する及び/又は散乱する。X線検出器106は、フレーム102の第2のセクション110(例えば、第1のセクション108に対向する)上に位置し、X線発生器104によって生成された入射放射を受信する。
例示のフレーム102は、1つ以上のハンドル112、114を使用して操作することができる。ハンドルのうちの第1のハンドル112は、オペレーター制御ハンドルであり、オペレーターが、フレーム102を機械式に操作するとともに手持ち式X線撮像システム100の動作を制御することを可能にする。ハンドルのうちの第2のハンドル114は、調整可能であり、フレーム102を操作するてこ装置をオペレーターに提供するために固定することができる。例示のハンドル114を、複数の自由度で方向付ける及び/又はフレーム102の中央セクション116の長さに沿って調整することができる。
動作中、手持ち式X線撮像システム100は、X線放射からデジタル画像(例えば、デジタルビデオ及び/又はデジタル静止画像)を生成する。手持ち式X線撮像システム100は、デジタル画像を1つ以上の記憶装置上に記憶する、デジタル画像を表示装置118上で表示する、及び/又は、デジタル画像をリモートサーバーに送信することができる。例示の表示装置118は、例示のフレーム102に取り付け可能である及び/又はオペレーターが観察するために方向付けることができる。表示装置118をフレーム102から取り外すこともできる。取り外されると、表示装置118は、無線データ接続によってデジタル画像(例えば、静止画像及び/又はビデオ)を受信する。取り付けられると、表示装置118は、有線接続及び/又は無線接続によってデジタル画像を受信することができる。
取り外し可能電池等の電源120は、フレーム102に取り付けられ、X線発生器104、X線検出器106、及び/又は手持ち式X線撮像システム100の他の回路部に電力を提供する。使用することができる例示の電源120は、リチウムイオン電池パックである。表示装置118は、電源120から及び/又は表示装置118の内部電池等の別の電源から電力を受け取ることができる。
フレーム102の例示の中央セクション116は、継手122によって第1のセクション108に、また、継手124によって第2のセクション110に結合される。例示の継手122、124は、セクション108、110、116の間の配線のルーティングを容易にするために中空である。継手122、124は、第1のセクション108及び第2のセクション110が、中央セクションに向かって折り畳まれて、使用中でないときに(例えば、保管及び/又は移動中に)手持ち式X線撮像システム100のコンパクトさを更に改善することを可能にする。
図2は、図1の手持ち式X線撮像システム100を実装するために使用することができる例示のデジタルX線撮像システム200のブロック図である。図2の例示のデジタルX線撮像システム200は、X線発生器204と、X線検出器206と、演算装置208と、電池210と、1つ以上の表示装置212と、1つ以上のオペレーター入力デバイス214と、1つ以上のハンドル216とを保持するフレーム202を含む。
X線発生器204は、X線管218、コリメーター220、及びシールドスイッチ222を含む。X線管218は、通電されるとX線を生成する。幾つかの例では、X線管218は40kV〜120kVの電圧で動作する。シールドデバイスと組み合わせて、70kV〜120kVのX線管電圧を、オペレーターについての許容可能なX線線量限度内に留まりながら使用することができる。他の電圧範囲も使用することができる。
コリメーター220は、X線管218によって出力されたX線放射をフィルタリングして、X線放射を、X線検出器206及び介在する任意の対象物により狭く方向付ける。コリメーター220は、システム200のオペレーターに対するX線線量を低減する、X線散乱から生じる検出器206に対する望ましくないX線エネルギーを低減する、及び/又は、X線検出器206において生成される結果として得られるデジタル画像を改善する。
シールドスイッチ222は、後方散乱シールドデバイス224がフレームに取り付けられているか否かに基づいて、X線管218を選択的にイネーブル及び/又はディセーブルする。後方散乱シールドデバイス224は、コリメーター220と試験下の対象物との間にシールドを設けることによって、フレーム202を保持するオペレーターに対する線量を低減する。例示の後方散乱シールドデバイス224は、適切に設置されると、シールドスイッチ222をトリガーするスイッチトリガーを含む。例えば、シールドスイッチ222は、リードスイッチ又は同様の磁気トリガー式スイッチとすることができ、後方散乱シールドデバイス224は磁石を含む。リードスイッチ及び磁石は、後方散乱シールドデバイス224がフレーム202に取り付けられると、磁石がリードスイッチをトリガーするように、フレーム202及び後方散乱シールドデバイス224上にそれぞれ位置決めされる。シールドスイッチ222は、任意のタイプの静電容量性センサー、誘導性センサー、磁気センサー、光センサー、及び/又は任意の他のタイプの近接センサーを含むことができる。
シールドスイッチ222は、後方散乱シールドデバイス224が設置されていないとき、X線管218をディセーブルする。シールドスイッチ222は、例えばハードウェア回路部を使用して及び/又は演算装置208によって実行されるソフトウェアによって実装することができる。幾つかの例では、演算装置208は、後方散乱シールドデバイス224が設置されていないとき、X線管218の動作を可能にするために、シールドスイッチ222を選択的にオーバーライドすることができる。オーバーライドを、管理者又は他の認定ユーザーが制御することができる。
図2のX線検出器206は、入射X線放射(例えば、X線管218によって生成され、コリメーター220によってX線検出器206に向かって方向付けられる)に基づいてデジタル画像を生成する。例示のX線検出器206は、シンチレーションスクリーン228と、反射体230と、デジタル撮像センサー232とを保持する検出器ハウジング226を含む。シンチレーションスクリーン228、反射体230、及びデジタル撮像センサー232は、透視検出システム234の構成要素である。例示の透視検出システム234は、デジタル撮像センサー232(例えば、カメラ、センサーチップ等)が、シンチレーションスクリーン228及び反射体230を介して間接的に画像を受信する。他の例において、透視検出システム234は、X線を直接受信し、デジタル画像を生成するセンサーパネル(例えば、CCDパネル、CMOSパネル等)を含む。X線検出器206の一例示の実施態様は、図5〜図8を参照して以下で述べられる。
幾つかの他の例において、シンチレーションスクリーン228は、固体パネルと置換することができ、固体パネルは、シンチレーションスクリーン228に結合され、シンチレーションスクリーン228の部分に対応するピクセルを有する。例示の固体パネルはCMOS X線パネル及び/又はCCD X線パネルを含むことができる。
演算装置208は、X線管218を制御し、X線検出器206から(例えば、デジタル撮像センサー232から)デジタル画像を受信し、デジタル画像を表示装置212に出力する。付加的に又は代替的に、演算装置208はデジタル画像を記憶装置に記憶することができる。演算装置208は、リアルタイム非破壊試験を補助するためにデジタルビデオとしてデジタル画像を出力する及び/又はデジタル静止画像を記憶することができる。
上記で述べたように、演算装置208は、デジタル画像を、有線接続又は無線接続を介して表示装置212に提供することができる。そのため、演算装置208は無線通信回路部を含む。例えば、表示装置212は、フレーム202から取り外し可能であり、フレーム202と別個に保持することができ、一方、演算装置208はデジタル画像を表示装置212に無線送信する。表示装置212は、スマートフォン、タブレットコンピューター、ラップトップコンピューター、無線モニタリングデバイス、及び/又は、演算装置208と通信する(例えば、演算装置208からデジタル画像を受信する)有線及び/又は無線通信回路部を装備する任意の他のタイプの表示装置を含むことができる。
幾つかの例では、演算装置208は、デジタル画像の後続の解析を補助するために、デジタル画像にデータを付加する。例示のデータは、タイムスタンプ、データスタンプ、地理的データ、又はスキャナー傾斜を含む。例示の演算装置208は、デジタル画像ファイルにメタデータを付加することによって、及び/又は、デジタル画像の一部分上にデータの視覚表現を重ね合わせることによって、画像にデータを付加する。
オペレーター入力デバイス214は、オペレーターが、例示のデジタルX線撮像システム200を構成する及び/又は制御することを可能にする。例えば、オペレーター入力デバイス214は、デジタルX線撮像システム200の動作を制御する及び/又は設定を構成する入力を演算装置208に提供することができる。例示のオペレーター入力デバイス214は、トリガー(例えば、X線管218の起動を制御するための)、ボタン、スイッチ、アナログジョイスティック、サムパッド、トラックボール及び/又は、任意の他のタイプのユーザー入力デバイスを含む。
ハンドル216は、フレーム202に取り付けられ、フレーム202、X線発生器204、及びX線検出器206の物理的制御及び操作を可能にする。幾つかの例では、オペレーター入力デバイス214の1つ以上は、ハンドル216上に実装されて、ユーザーが、デジタルX線撮像システム200を物理的に操作するとともにその動作を制御することを可能にする。
図3は、X線発生器104、電源120、及びオペレーター制御ハンドル112を含む、図1の手持ち式X線撮像システム100の第1の部分108の斜視図である。図3は、ハウジング302の或る部分と共に示されるが、ハウジングの第2の部分(図1に示す)は、他のコンポーネントの可視性のために省略される。
例示の第1の部分108は、図2の演算装置208等の演算装置304に更に結合される。演算装置304は、プリント回路基板306によってフレーム102に取り付けられる。
X線管308(例えば、図2のX線管218)は、コリメーター310(例えば、図2のコリメーター220)に結合され、演算装置304によって及び/又はハンドル112上のオペレーター入力デバイスによって制御される。図3に示すように、ハンドル112は、X線トリガー312(例えば、図2のオペレーター入力デバイス214の1つ)を備えることができる。(例えば、手持ち式X線撮像システム100のオペレーターによって)作動されると、X線トリガー312は、X線管308を、X線放射を生成するように起動することができる。X線トリガー312は、X線管308を、直接及び/又は演算装置304を介して起動することができる。
コリメーター310は、X線管308によって生成されたX線放射をフィルタリングして、X線検出器106に方向付けられないX線放射を低減する、及び/又は、X線検出器106に方向付けられない放射と比較して、X線検出器106に方向付けられるX線放射(例えば、X線検出器106のシンチレーター上に入射することになる放射)の割合を増加させる。
標的カメラ314は、演算装置304に結合されて、手持ち式X線撮像システム100のオペレーターが、生成されるX線の標的を決定することを可能にする。例示の標的カメラ314は、表示装置118を介してオペレーターに表示するために、デジタル画像(例えば、デジタルビデオ、デジタル静止画等)を生成し、演算装置304に出力する。標的(例えば、標的の外部)のデジタル画像は、X線走査のデジタル画像に関連して保存されて、デジタルX線画像がそこから取り込まれる場所又は対象物に関する文脈情報を提供することができる。付加的に又は代替的に、レーザーを、標的カメラ314の場所からX線検出器106に向かって発射することができる。レーザーは、近似場所を、デジタルX線撮像システム100によってスキャンされ、及び/又は、表示装置118に出力される工作物上に照射する。
図4は、例示のハンドル112を含む、図3の手持ち式X線撮像システムの第1の部分108のより詳細な図である。デジタルX線撮像システム100のハンドリングを改善するために、ハンドル112は、フレーム102上の複数の場所に取り付けることが可能である。ハンドル112は、図4において、フレーム102上の第1の場所402に示される。図4の例において、ハンドル112は、複数のねじによってハウジング302に固定される。
ハンドル112を、第1の場所402から取り外し、第2の場所404に取り付けることができる。図4に示すように、ハウジング302上の第2の場所404は、第1の場所402のナット及びデータコネクタに一致する複数のナット406a〜406c及びデータコネクタ408を備える。例示のハンドル112は、ハンドル112上の対応するコネクタをデータコネクタ408に接続し、ハンドルをナット406a〜406cにねじ留めすることによって第2の場所404に取り付けることができる。
図5A及び図5Bは、図1及び図3の例示のハンドル112の斜視図を示す。上記で述べたように、ハンドル112は、X線放射を出力するためにX線管308をイネーブル及び/又は起動するトリガー312を備える。ハンドル112は更なる入力デバイス502、504(例えば、図2のオペレーター入力デバイス214)を備える。入力デバイス502はサムスティックであり、サムスティックは、メニューをナビゲートすること、選択を確認すること、X線管308及び/又はX線発生器106を構成すること、ビュー及び/又は任意の他のタイプのオペレーター入力を変更すること等のコマンドを演算装置304に入力するために使用することができる。入力デバイス504は、選択を確認及び/又は取り消すためにオペレーターが使用することができるプッシュボタンである。演算装置304は、トリガー312、入力デバイス502、504、及び/又は任意の他の入力デバイスからの入力に基づいて、X線管308、X線検出器106(たとえば、図2のX線発生器206及び/又はデジタル撮像センサー232)、表示装置118、及び/又は、デジタルX線撮像システム100の任意の他の態様を制御する。
ハンドル112は、ハウジング302上のデータコネクタ408にかみ合うデータコネクタ506を備える。データコネクタ408、506は、トリガー312及び/又は入力デバイス502、504と演算装置304及び/又は他の回路部との間の配線式接続を確立する。
ハンドル112は、偶発的破損から入力デバイス502、504を保護する入力ガード508を備える。入力ガード508は、入力デバイス502、504に隣接しかつ入力デバイス502、504より離れてハンドル112から延在する。
例示のハンドル112はトリガーロック510を更に備える。トリガーロック510は、起動されると、トリガー312の起動を機械的に防止する機械式ロックである。例示のトリガーロック510は、オペレーターによる押し下げに抗してトリガー312をロックするプッシュボタン安全用具である。
図6は、図1の例示のデジタルX線検出器106の部分分解図である。図7は、図1の例示のデジタルX線検出器106の斜視図である。図6に示すように、X線検出器106は、検出器ハウジング602、シンチレーションスクリーン604、及び反射体606を備える。シンチレーションスクリーン604及び反射体606は、ハウジング602内に保持され、ハウジング602の形状とシンチレーションスクリーン604及び反射体606の幾何形状との間の関係を示すために図6に示される。
検出器ハウジング602は、炭素繊維、アルミニウム、及び/又は任意の他の材料、及び/又は材料の組み合わせを使用して構築することができる。例示の検出器ハウジング602は、シンチレーションスクリーン604における望ましくないX線放射を低減し、それにより、結果として得られるデジタル画像のノイズを低減する軟X線フィルターとして機能することができる。シンチレーションスクリーン604及び/又は反射体606は、接着剤(例えば、エポキシ、糊等)及び/又は任意の他の取り付け技法を使用して検出器ハウジング602に取り付けることができる。幾つかの例において、検出器ハウジング602は、鉛又は別の後方散乱シールド材料の層でライニングされて、手持ち式システムのオペレーターに対する線量を低減する。
図8は、例示のデジタル検出器ハウジング、シンチレーター、及び反射体の側面図である。図9は、デジタルX線検出器による入射X線の撮像を示す、図1の例示のデジタルX線検出器106の側面図である。図9に示すように、デジタル撮像センサー612は、入射X線放射に応答してシンチレーションスクリーン604によって生成された光を取り込むために方向付けられる。
シンチレーションスクリーン604は、入射X線608を可視光610に変換する。手持ち式X線スキャナーで使用することができる例示のシンチレーションスクリーン604は、4インチ×6インチの表面積を有する。シンチレーションスクリーン604のサイズ及び材料は、結果として得られるデジタル画像のサイズ、輝度、及び/又は分解能を少なくとも部分的に決定する。例示のシンチレーションスクリーンは、テルビウムをドープしたGadox(酸硫化ガドリニウム)であり、実質的に560nmの波長でピーク可視光を放出する。
例示の反射体606は、シンチレーションスクリーン604によって生成された可視光を(例えば、レンズ614を介して)デジタル撮像センサー612に反射するミラーである。例示の反射体606は、シンチレーションスクリーン604と同じ表面積(例えば、4インチ×6インチ)を有し、可視光610をデジタル撮像センサー612及び/又はレンズ614に方向付けるために角度616で方向付けられる。例示の角度616は、30度であり、4インチ×6インチのシンチレーションスクリーン604及び4インチ×6インチの反射体606が2.5インチより小さい厚さ618を有するハウジング内に嵌合することを可能にする。他の例において、角度616は45度より小さい角度である。他のサイズ及び/又は幾何形状を、シンチレーションスクリーン604及び/又は反射体606のために使用することができる。付加的に又は代替的に、デジタルX線検出器106は、可視光610をデジタル撮像センサー612に方向付けるためにプリズム等の光学部品を備えることができる。
例示のデジタル撮像センサー612は、CMOSカメラ等の固体センサーである。シンチレーションスクリーン604及び反射体606、及び6mmレンズ614を使用する示す例において、デジタル撮像センサー612は、実質的に反射体606の全体からの光を取り込むために143度の視野を有する。
デジタル撮像センサー612は、搭載ブラケット622によってイメージャーブラケット620に結合される。検出器ハウジング602もイメージャーブラケット620に結合される。イメージャーブラケット620は、検出器ハウジング602及びデジタル撮像センサー612を共に手持ち式X線撮像システム100のフレーム102に結合させる。
搭載ブラケット622は、撮像ブラケット626が調整可能に結合されるスロット624を備える。デジタル撮像センサー612は(例えば、プリント回路基板によって)撮像ブラケット626に取り付けられる。撮像ブラケット626を、反射体606に対するデジタル撮像センサー612の角度を調整するためにスロット624の長さに沿って調整し固定することができる。デジタル撮像センサー612の視野は、スロット624及び撮像ブラケット626を使用して許容される角度制限内で、シンチレーションスクリーンに実質的に垂直に方向付けられる。
例示のイメージャーブラケット620は、デジタル撮像センサー612から演算装置又は他の画像表示装置及び/又は画像記憶装置に対する十分なデータスループットを可能にするデータコネクタ628(図8)を備えることができる。例示のデータコネクタ628は、デジタル撮像センサー612と受信デバイスとの間にUSB3.0バスを接続するUSB3.0コネクタとすることができる。USB3.0バスは、高品位ビデオ又はより良い分解能のためにデジタル撮像デバイス608と受信デバイスとの間に十分な帯域幅を提供する。
X線検出器106の例示の実施態様が上記で述べられるが、X線検出器106の他の例示の実施態様は、シンチレーターに直接結合される、CMOSパネル又はCCDパネル等の固体画像センサーを使用することを含む。CMOSパネルは、シンチレーターによって生成された可視光に基づいてデジタル画像を生成し、デジタル画像を演算装置304に出力する。
図10は、X線1004をX線管308からX線検出器106に方向付けることによる試験下の対象物1002の走査を示す、図1の手持ち式X線撮像システムの側面図である。上記で述べたように、コリメーター310は、X線検出器106に方向付けられないX線放射を減少させるため、対象物1002によって散乱されないX線放射1004の濃縮体がX線検出器106上に入射する。
図11は、デジタルX線撮像を実施するために、図2の例示の演算装置208によって実行することができる例示の機械可読命令1100を示すフローチャートである。図11の例示の機械可読命令1100は、図2のデジタルX線撮像システム200を参照して以下で述べられるが、図1のデジタルX線撮像システム100によって実施することができる。
ブロック1102にて、例示の演算装置208はX線検出器206を初期化する。例えば、演算装置208は、X線検出器206が、演算装置208と通信状態にある、及び/又は、X線放射のデジタル画像を取り込むように構成されることを検証することができる。ブロック1103にて、デジタルX線撮像システム200のオペレーターは、X線検出器206とX線管218との間に試験下の対象物が位置するように、フレーム202を試験下の対象物に隣接して位置決めすることができる。
ブロック1104にて、演算装置208は、トリガーが起動されているか否かを判定する。例えば、演算装置208は、オペレーターによるトリガー(例えば、物理的トリガー、ボタン、スイッチ等)の起動に応答して、X線管218を起動することができる。トリガーが起動されていない場合(ブロック1104)、制御はブロック1104に戻り、トリガーの起動を待つ。
トリガーが起動されると(ブロック1104)、ブロック1105にて、演算装置208は、X線管電圧が少なくとも閾値電圧であるか否かを判定する。例えば、X線管電圧は、70kV〜120kVになるように構成することができ、その場合、演算装置208は、後方散乱シールドデバイス224が(例えば、シールドスイッチ222によって)検出されることを必要とする。
X線管電圧が少なくとも閾値電圧である場合(ブロック1105)、ブロック1106にて、演算装置208は、後方散乱シールドが検出されるか否かを判定する。例えば、演算装置208は、後方散乱シールド(例えば、後方散乱シールドデバイス224、後方散乱シールド300、後方散乱シールド600)がシールドスイッチ222を使用して設置されているか否かを判定することができる。後方散乱シールドが検出されない場合(ブロック1106)、ブロック1108にて、演算装置208は、X線管218をディセーブルし、後方散乱シールド警報を(例えば、視覚及び/又は可聴アラームによって、表示装置212によって等で)出力する。制御は、その後、ブロック1104に戻る。
後方散乱シールドが検出される場合(ブロック1106)、又は、X線管電圧が閾値より小さい場合(ブロック1105)、ブロック1110にて、X線管218は、X線放射を生成し出力する。ブロック1112にて、X線検出器106は、(例えば、シンチレーションスクリーン228、反射体230、及びデジタル撮像センサー232によって、及び/又は、シンチレーターに結合された固体パネルによって)デジタル画像(例えば、デジタル静止画像及び/又はデジタルビデオ)を取り込む。X線検出器106は、取り込まれたデジタル画像を演算装置208に提供する。ブロック1114にて、演算装置208は、デジタル画像に補助データを付加する。例示の補助データは、タイムスタンプ、データスタンプ、地理的データ、及び/又は、フレーム202、X線検出器206、X線管218、及び/又はデジタルX線撮像システム200の任意の他の構成要素の傾斜を含む。ブロック1116にて、演算装置208は、デジタル画像を表示装置218に(例えば、有線及び/又は無線接続によって)出力する。幾つかの例では、演算装置208は、デジタル画像を、ラップトップ、スマートフォン、サーバー、タブレットコンピューター、パーソナルコンピューター等の外部演算装置、及び/又は、任意の他のタイプの外部演算装置に出力する。
ブロック1118にて、演算装置208は、デジタル画像が(例えば、記憶装置に)記憶されるか否かを判定する。デジタル画像が記憶される場合(ブロック1118)、ブロック1120にて、例示の演算装置208は画像を記憶する。例示の演算装置208は、取り外し可能記憶装置等の1つ以上の利用可能な記憶装置にデジタル画像を記憶するように構成することができる。
画像を記憶した(ブロック1120)後、又は、デジタル画像が記憶されない場合(ブロック1118)、制御はブロック1104に戻る。幾つかの例では、ブロック1110〜1120を、トリガーが停止されるまで、実質的に連続して反復することができる。
図12は、図2の演算装置208を実装するために使用することができる例示の演算システム1200のブロック図である。例示の演算システム1200は、パーソナルコンピューター、サーバー、スマートフォン、ラップトップコンピューター、ワークステーション、タブレットコンピューター、及び/又は、任意の他のタイプの演算装置を使用して実装することができる。
図12の例示の演算システム1200はプロセッサ1202を含む。例示のプロセッサ1202は、任意の製造業者からの任意の汎用中央処理ユニット(CPU:central processing unit)とすることができる。幾つかの他の例において、プロセッサ1202は、ARMコアを有するRISCプロセッサ、グラフィック処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、及び/又は、システムオンチップ(SoC:system-on-chip)等の1つ以上の専用処理ユニットを含むことができる。プロセッサ1202は機械可読命令1204を実行し、機械可読命令1204は、プロセッサに(例えば、含まれるキャッシュ又はSoC内に)、ランダムアクセスメモリ1206(又は他の揮発性メモリ)内に、読み出し専用メモリ1208(又はフラッシュメモリ等の他の不揮発性メモリ)内に、及び/又は、大容量格納装置1210内に局所的に記憶することができる。例示の大容量格納装置1210は、ハードドライブ、固体記憶装置、ハイブリッドドライブ、RAIDアレイ、及び/又は、任意の他の大容量データ記憶装置とすることができる。
バス1212は、プロセッサ1202、RAM1206、ROM1208、大容量格納装置1210、ネットワークインターフェース1214、及び/又は入力/出力インターフェース1216の間の通信を可能にする。
例示のネットワークインターフェース1214は、演算システム1200をインターネット等の通信ネットワーク1218に接続するために、ハードウェア、ファームウェア、及び/又はソフトウェアを含む。例えば、ネットワークインターフェース1214は、通信情報を送信及び/又は受信するためのIEEE902.X準拠無線及び/又は有線通信ハードウェアを含むことができる。
図12の例示のI/Oインターフェース1216は、1つ以上の入力/出力デバイス1220をプロセッサ1202に接続して、プロセッサ1202に入力を提供する及び/又はプロセッサ1202から出力を提供するハードウェア、ファームウェア、及び/又はソフトウェアを含む。例えば、I/Oインターフェース1216は、表示装置にインターフェースするためのグラフィクス処理ユニット、1つ以上のUSB準拠デバイスにインターフェースするためのユニバーサルシリアルバスポート、ファイヤーワイヤー(FireWire)、フィールドバス、及び/又は任意の他のタイプのインターフェースを含むことができる。例示のI/Oデバイス1220は、キーボード、キーパッド、マウス、トラックボール、ポインティングデバイス、マイクロフォン、オーディオスピーカー、光媒体ドライブ、マルチタッチタッチスクリーン、ジェスチャー認識インターフェース、表示装置(例えば、表示装置118、212)、磁気媒体ドライブ、及び/又は、任意の他のタイプの入力及び/又は出力デバイスを含むことができる。
例示の演算システム1200は、I/Oインターフェース1216及び/又はI/Oデバイス1220を介して非一時的機械可読媒体1222にアクセスできる。図12の機械可読媒体1222の例は、光ディスク(例えば、コンパクトディスク(CD:compact discs)、デジタル多用途/ビデオディスク(DVD:digital versatile/video discs)、Blu−ray(登録商標)ディスク等)、磁気媒体(例えば、フロッピー(登録商標)ディスク)、可搬型記憶媒体(例えば、可搬型フラッシュドライブ、セキュアデジタル(SD:secure digital)カード等)、及び/又は任意の他のタイプの取り外し可能及び/又は設置式機械可読媒体を含む。
表示装置212と通信するため等で、ネットワークインターフェース1214及び/又はI/Oインターフェース1216がサポート及び/又は使用することができる、例示の無線インターフェース、プロトコル、及び/又は規格は、Bluetooth(登録商標)(IEEE 802.15)等の無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN:wireless personal area network)プロトコル;近接場通信(NFC:near field communication)規格;WiFi(IEEE 802.11)等の無線ローカルエリアネットワーク(WLAN:wireless local area network)プロトコル;2G/2G+(例えば、GSM(登録商標)/GPRS/EDGE及びIS−95又はcdmaOne)及び/又は2G/2G+(例えば、CDMA2000、UMTS、及びHSPA)等のセルラー規格;WiMAX(IEEE 802.16)及びLTE等の4G規格;ウルトラワイドバンド(UWB:Ultra-Wideband);等を含む。表示装置212と通信するため等で、ネットワークインターフェース1214及び/又はI/Oインターフェース916がサポート及び/又は使用することができる、例示の有線インターフェース、プロトコル、及び/又は規格は、イーサネット(登録商標)(IEEE 802.3)、ファイバー分散データインターフェース(FDDI:Fiber Distributed Data Interface)、統合サービスデジタルネットワーク(ISDN:Integrated Services Digital Network)、ケーブルテレビジョン及び/又はインターネット(ATSC、DVB−C,DOCSIS)、ユニバーサルシリアルバス(USB)ベースインターフェース等を含む。
プロセッサ202、ネットワークインターフェース1214、及び/又はI/Oインターフェース1216、及び/又は表示装置212は、例えば、フィルタリング、増幅、アナログ対デジタル変換及び/又はデジタル対アナログ変換、ベースバンド信号のアップコンバージョン/ダウンコンバージョン、エンコーディング/デコーディング、暗号化/解読、変調/復調、及び/又は、任意の他の適切な信号処理を実施することができる。
演算装置208及び/又は表示装置212は、無線通信のための1つ以上のアンテナ及び/又は有線通信のための1つ以上の有線ポートを使用することができる。アンテナは、周波数、電力レベル、ダイバーシティ、及び/又は、通信するために使用される無線インターフェース及び/又はプロトコルのために必要とされる他のパラメーターに適する任意のタイプのアンテナ(例えば、指向性アンテナ、全方向性アンテナ、多入力多出力(MIMO:multi-input multi-output)アンテナ等)とすることができる。ポートは、演算装置208及び/又は表示装置212がサポートする有線インターフェース/プロトコルを介した通信に適する任意のタイプのコネクタを含むことができる。例えば、ポートは、ツイストペアを介したイーサネット(登録商標)(Ethernet(登録商標) over twisted pair)ポート、USBポート、HDMI(登録商標)ポート、受動光ネットワーク(PON:passive optical network)ポート、及び/又は、有線又は光ケーブルにインターフェースするための任意の他の適したポートを含むことができる。
本方法及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、及び/又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせで実現することができる。本方法及び/又はシステムは、例えば、少なくとも1つの演算システムにおいて集中的に、又は幾つかの相互接続された演算システムにわたって異なる要素が分散される分散方式で、実現することができる。本明細書に記載した方法を実行するように適合された任意の種類の演算システム又は他の装置が適している。ハードウェア及びソフトウェアの典型的な組み合わせは、汎用演算システムを、ロードされ実行されると演算システムを本明細書に記載した方法を実行するように制御するプログラム又は他のコードとともに、含むことができる。別の典型的な実施態様は、特定用途向け集積回路又はチップを含むことができる。幾つかの実施態様は、非一時的機械可読(例えば、コンピューター可読)媒体(例えば、フラッシュドライブ、光ディスク、磁気記憶ディスク等)を含むことができ、そうした非一時的機械可読媒体は、機械によって実行可能なコードの1つ以上のラインを記憶し、それにより、機械に、本明細書に記載したようなプロセスを実施させる。本明細書で用いる「非一時的機械可読媒体」という用語は、全てのタイプの機械可読記憶媒体を含み、伝播信号を排除するように定義される。
本明細書で使用する「回路」及び「回路部」という用語は、物理的な電子構成要素(すなわち、ハードウェア)と、ハードウェアを構成することができ、ハードウェアが実行することができ、及び/又は他の方法でハードウェアに関連付けることができる、任意のソフトウェア及び/又はファームウェア(「コード」)とを指す。本明細書で用いる場合、例えば特定のプロセッサ及びメモリは、コードの第1の1つ以上のラインを実行しているとき、第1の「回路」を含むことができ、コードの第2の1つ以上のラインを実行しているとき、第2の「回路」を含むことができる。本明細書で使用する「及び/又は」は、「及び/又は」によって連結されるリストにおける項目のうちの任意の1つ以上の項目を意味する。一例として、「x及び/又はy」は、3つの要素の組{(x),(y),(x,y)}のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「x及び/又はy」は、「x及びyのうちの一方又は両方」を意味する。別の例として、「x、y及び/又はz」は、7つの要素の組{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「x、y及び/又はz」は、「x、y及びzのうちの1つ以上」を意味する。本明細書で使用する「例示的な」という用語は、非限定的な例、事例又は例証としての役割を果たすことを意味する。本明細書で使用する「例えば」という用語は、1つ以上の非限定的な例、事例又は例証のリストを開始する。本明細書で使用する場合、回路部は、或る機能を実施するために必要なハードウェア及びコード(いずれかが必要である場合)を含む場合はいつでも、その機能の実施が(例えば、ユーザーが構成可能な設定、工場トリム等により)無効にされる又は有効にされていないか否かに関わりなく、回路部はその機能を実行するように「動作可能」である。
本方法及び/又はシステムを、或る特定の実施態様を参照して記載してきたが、当業者であれば、本方法及び/又はシステムの範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができること及び均等物に置き換えることができることを理解するであろう。例えば、開示した例のブロック及び/又は構成要素を、組み合わせ、分割し、再配置し、及び/又は他の方法で変更することができる。加えて、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示の教示に対して特定の状況又は材料を適合させるように多くの改変を行うことができる。したがって、本方法及び/又はシステムは、開示されている特定の実施態様に限定されない。代わりに、本方法及び/又はシステムは、字義どおりにでも均等論のもとにおいても、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施態様を含む。
100 デジタルX線撮像システム
102 C形状フレーム
104 X線発生器
106 X線検出器
108 第1のセクション
110 第2のセクション
112 第1のハンドル
114 第2のハンドル
116 中央セクション
118 表示装置
120 電源
122 継手
124 継手
200 デジタルX線撮像システム
202 フレーム
204 X線発生器
206 X線検出器
208 演算装置
210 電池
212 表示装置
214 オペレーター入力デバイス
216 ハンドル
218 X線管
220 コリメーター
222 シールドスイッチ
224 後方散乱シールドデバイス
226 検出器ハウジング
228 シンチレーションスクリーン
230 反射体
232 デジタル撮像センサー
234 透視検出システム
300 後方散乱シールド
302 ハウジング
304 演算装置
306 プリント回路基板
308 X線管
310 コリメーター
312 X線トリガー
314 標的カメラ
402 第1の場所
404 第2の場所
406a ナット
406b ナット
406c ナット
408 データコネクタ
502 入力デバイス
504 入力デバイス
506 データコネクタ
508 入力ガード
510 トリガーロック
600 後方散乱シールド
602 検出器ハウジング
602 ハウジング
604 シンチレーションスクリーン
606 反射体
608 入射X線
610 可視光
612 デジタル撮像センサー
614 レンズ
616 角度
620 イメージャーブラケット
622 搭載ブラケット
624 スロット
626 撮像ブラケット
628 データコネクタ
916 I/Oインターフェース
1002 対象物
1004 X線放射
1100 機械可読命令
1200 演算システム
1202 プロセッサ
1204 機械可読命令
1206 ランダムアクセスメモリ
1208 専用メモリ
1210 大容量格納装置
1212 バス
1214 ネットワークインターフェース
1216 I/Oインターフェース
1216 出力インターフェース
1218 通信ネットワーク
1220 I/Oデバイス
1222 機械可読媒体

Claims (20)

  1. 入射X線放射に基づいてデジタル画像を生成するX線検出器と、
    X線放射を出力するX線管と、
    前記X線管を制御し、前記X線検出器から前記デジタル画像を受信し、前記デジタル画像を表示装置にリアルタイムに出力する演算装置と、
    前記X線管、前記X線検出器、及び前記演算装置に電力を提供する電源と、
    フレームであって、
    前記X線検出器、前記演算装置、及び前記電源を保持し、
    前記X線管が前記X線放射を前記X線検出器に方向付けるように前記X線管を保持するフレームとを具備する可搬型X線スキャナー。
  2. 前記電源は取り外し可能電池を含む請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  3. 前記フレームに取り付けられた第1のハンドルと、
    前記フレームに取り付けられ、前記X線放射を出力するように前記X線管をユーザーが起動することを可能にするトリガーを有する第2のハンドルとを更に備える請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  4. 前記第1のハンドル又は前記第2のハンドルの少なくとも一方は、前記フレーム上の複数の場所に取り付け可能である請求項3に記載の可搬型X線スキャナー。
  5. 前記第2のハンドルは第2の入力デバイスを有し、前記演算装置は、前記第2の入力デバイスを介して受信される入力に基づいて前記X線管又は前記デジタル撮像センサーを制御する請求項3に記載の可搬型X線スキャナー。
  6. 前記演算装置は前記デジタル画像をデータ記憶装置に出力する請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  7. 前記演算装置はデジタルビデオを出力する請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  8. 無線通信回路部を更に備え、前記演算装置は、前記無線通信回路部を介して前記デジタル画像を出力する請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  9. 前記X線検出器は透視検出システムを備え、
    該透視検出システムは、
    シンチレーターと、
    反射体と、
    デジタル撮像センサーであって、前記シンチレーターによって生成され、前記反射体によって該デジタル撮像センサーに反射された光から前記デジタル画像を生成するデジタル撮像センサーとを備える請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  10. 前記フレームはC形状フレームを含み、前記X線シンチレーター及び前記デジタル撮像センサーは前記C形状フレームの第1の端部にあり、前記X線管は前記C形状フレームの第2の側面にある請求項9に記載の可搬型X線スキャナー。
  11. 前記X線管、前記シンチレーター、及び前記デジタル撮像センサーは、鉄又はアルミニウム材料の非破壊試験のためのX線波長を使用して前記デジタル画像を生成する請求項9に記載の可搬型X線スキャナー。
  12. 前記X線シンチレーター及び前記デジタル撮像センサーを保持する受信機ハウジングを更に備え、該受信機ハウジングは2.5インチ以下の厚さを有する請求項9に記載の可搬型X線スキャナー。
  13. 前記受信機ハウジングは、前記X線シンチレーターから前記デジタル撮像センサーに光を反射するイメージャーミラーを保持する請求項12に記載の可搬型X線スキャナー。
  14. 前記X線検出器は、CCDパネル、CMOSパネル、又は透視検出システムを含む請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  15. 前記X線管に結合され、前記X線放射をフィルタリングするコリメーターを更に備える請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  16. 前記演算装置は、タイムスタンプ、日付スタンプ、地理的データ、又はスキャナー傾斜のうちの少なくとも1つを、前記デジタル画像に付加する請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  17. 20ポンド未満の重さがある請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  18. 前記フレームに結合された前記表示装置を更に備える請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  19. 前記フレームは、炭素繊維又は機械加工されたアルミニウムのうちの少なくとも一方を含む請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
  20. 手持ち式又はホイールを介して可搬型であるように構成される請求項1に記載の可搬型X線スキャナー。
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