JP2022076469A - 放射線検出器構造 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線検出器構造を提供する。【解決手段】ポータブル放射線カセット１０に関し、ポータブル放射線カセット１０は、シンチレータ２０、感光性スラブ３０であって、シンチレータ２０及び感光性スラブ３０はパネル４０を形成し、パネル４０は入射Ｘ線を受信するように意図された前面４１０及び前面４１０に対向する後面４２０を有する、感光性スラブ３０、電子回路基板５０、パネル４０及び電子回路基板５０が配置されるとともに上面６１０及び底面６２０を含む機械的保護筐体６０を含み、ポータブル放射線カセット１０は、機械的保護筐体６０の上面６１０が剛性材料の第１の層６１１、パネル４０の前面４１０と接触する剛性材料の第２の層６１２、剛性材料の第１の層６１１及び第２の層６１２の間に配置された気泡材料の層６１３を含む、ことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は撮像の分野に入る。本発明は任意のタイプの撮像器（特にはＸ線、可視及び赤外撮像器）に適用され得る。本発明は本明細書では、一例としてそして他の撮像分野への適用可能性を失うことなくＸ線医療撮像の分野内で説明される。本発明は、ポータブル放射線カセットに関し、特に、落下、外部物体からの衝撃、局所又は分散圧力、及び任意の応力に対するカセットの保護を強化する革新的放射線カセット構造に関する。

過去に、放射線システムは嵩張っておりしたがって大抵は移動不能だった。所望画像を取得するために物体をシステムに対して位置決めすることが必要だった。ソリッドステート検出器の出現により、検出器はそれほど嵩張らなくなり、したがって、固定されたままである物体に対して検出器を移動することが可能となった。医用放射線に関して、デジタル検出器は、患者の健康状態が患者を放射線のために確保された室へ移動することを妨げる場合に画像が必要とされる患者のすぐ近くに今や置かれる可能性が高いモバイルカセットの形式で製造された。

デジタル放射線カセットは実質的に、その役割がＸ線の作用で可視光を発射することである少なくとも１つのシンチレータ、ガラスで通常は作られる基板上に製造されるフォトダイオードのマトリクス（本明細書では以降「スラブ」と呼ばれる）であってシンチレータにより発射される光信号を電荷へ変換するフォトダイオードのマトリクス、及びこれらの電荷を読み出して可視デジタル画像へ変換する１つ又は複数の電子回路基板から構成される。

このタイプの機器の使用における柔軟性及び反応性の必要性が、製造者にポータブル形式のデジタル放射線カセットを提案させた。次に、これらのポータブルカセットは、外部侵略に対する極度の抵抗と低減される重量及びサイズとを調和させる必要がある。実際、これらのポータブルカセットは、それらの取り扱い中にそしてそれらの寿命にわたって、落下、外部物体からの衝撃、局所又は分散圧力負荷、及び一様に支持されない検出器上に患者の重量がかかる場合の曲げ応力に晒され得る。このため、検出器の機械的構造は、シンチレータ、スラブ及び電子回路基板である脆弱な要素の最大保護を保証する必要がある。

ポータブル放射線カセットの伝統的設計では、シンチレータは、パネルと呼ばれるサブアセンブリを形成するためにスラブを伴う。このパネルは、剛性及び機械的支持をパネルに提供する基部に対して保持される。最後に、このパネルは、筐体内へ挿入される前に１つ又は複数の電子回路基板を装備される。ポータブルカセットの全重量を制限し、そしてポータブルカセットを通過するＸ線の低吸収を保証するために、この筐体の厚さ（特にＸ線源に面する筐体の前面の厚さ）が通常は制限される。

図１は従来技術のから知られたポータブル放射線カセット構造の断面図を表す。従来、ポータブル放射線カセット１は以下のものを含む：
－入射Ｘ線を光信号へ変換することができるシンチレータ２、
－Ｘ線の変換後にシンチレータ２により発射された光信号を電荷へ変換することができる感光性スラブ３。シンチレータ２及び感光性スラブ３はパネル４を形成する。パネル４は、Ｘ線の入射方向Ｚに従って入射Ｘ線を受信するように意図された前面４１、前面４１に対向する後面４２、及び２つの横縁４３（断面図内の）を含む。
－電荷のデジタル画像への変換を保証する電子回路基板５、
－パネル４及び電子回路基板５が配置される機械的保護筐体６であって、入射Ｘ線が投射される上面６１、上面６１に対向する底部６２、及び２つの側面６３（断面図内）を含む機械的保護筐体６。

ポータブル放射線カセット１はまた、筐体６の内部に位置決めされる２つの固定支持体７を含み、それぞれの固定支持体７は筐体の側面６３に接触して置かれる。２つの固定支持体７はパネル４の一種の基部を形成する。

パネルは、固定支持体７を使用することにより筐体６の側面６３に対しその横縁４３において保持される。したがって、筐体６の内部には少なくとも１つの空洞６４が存在し、パネル４の前面４１と筐体６の上面６１との間の空きスペースを画定する。任意選択的に、パネル４の後面４２と筐体６の底部６２との間に電子回路基板５により部分的に満たされる第２の空きスペースも存在し得る。

次に、軟質フォーム８が、空洞６４を完全に満たすためにそして一方の側でパネル４の前面４１とそして他の側で筐体６の上面６１と物理的接触するために空洞６４内へ挿入される。ＩＳＯ４０９０標準規格はポータブルカセットの寸法に関して制限的であるので軟質フォーム８は極めて可鍛性である必要がある。この軟質フォーム８はＸ線の入射方向Ｚの衝撃に対する絶縁性を提供する。

したがって、固定支持体７により形成される基部は、ポータブルカセットが落下されれば又は撓みの場合に剛性を提供し、そしてパネル４の過剰変形を回避し、筐体６の軟質フォーム８はパネル４を衝撃から保護することを可能にする。最後に、筐体６（軟質フォーム８を伴う）と基部との合成された剛性が、カセットに対する圧力の場合にいかなる大きな劣化をも回避する。

それにもかかわらず、筐体に関する厚さ制約、及び特にはこの寸法を１５ミリメートルへ制限するＩＳＯ４０９０標準規格の遵守は、それらの機能を完全に満たすために望ましいであろう厚さにより、これらの部分（すなわち基部、筐体６及び軟質フォーム８）のそれぞれを設けることを妨げる。

このために、図１に表される最先端技術によるポータブルカセット１は望まれるほど頑強ではないとことが判明した。

本発明は、その剛性を強化し、変形に対するより高い抵抗を保証し、そしてポータブル放射線カセットに含まれる脆弱な要素をより効果的に保護することを可能にする革新的ポータブル放射線カセット構造を提案することにより、上に引用された問題のすべて又はいくつかを軽減することを目的とする。

そのために、本発明の主題は以下のものを含むポータブル放射線カセットである：
－入射Ｘ線を光信号へ変換することができるシンチレータ、
－シンチレータにより発射された光信号を電荷へ変換することができる感光性スラブであって、シンチレータ及び感光性スラブはパネルを形成し、パネルは入射Ｘ線を受信するように意図された前面と前面に対向する後面とを有する、感光性スラブ、
－電荷のデジタル画像への変換を保証する電子回路基板、
－パネル及び電子回路基板が配置される機械的保護筐体であって上面及び底面を含む機械的保護筐体。

ポータブル放射線カセットは、機械的保護筐体の上面が以下のものを含むことを特徴とする：
－剛性材料の第１の層、
－パネルの前面と接触する剛性材料の第２の層、
－剛性材料の第１の層と剛性材料の第２の層との間に配置される気泡材料の層。

本発明の一態様によると、気泡材料の層は気泡体で作製される。

本発明の一態様によると、気泡材料の層はパネルの前面に対しほぼ直角に延伸する少なくとも部分的に中空な管の積層を含む。

本発明の一態様によると、気泡材料の層は多数のビードを含む。

本発明の一態様によると、ビードは中空である。

本発明の一態様によると、剛性材料の第２の層はパネルの前面へ接着される。

本発明の一態様によると、気泡材料の層は第３の厚さにより規定され、剛性材料の第１及び第２の層は第１の厚さ及び第２の厚さによりそれぞれに規定され、第１の厚さ及び第２の厚さは気泡材料の層の第３の厚さより小さい。

本発明の一態様によると、気泡材料の層は有機複合物で構成される。

本発明の一態様によると、剛性材料の第１及び／又は第２の層は、アルミニウム及び／又は及び／又はマグネシウム及び／又は炭素又は鉱物有機ファイバ複合物で構成される。

本発明の一態様によると、ポータブル放射線カセットはパネルの後面に対して配置された抗後方散乱保護膜を含み、抗後方散乱保護膜は好適には高い原子質量の少なくとも１つの材料で構成される。

本発明の一態様によると、ポータブル放射線カセットは電子回路基板とパネルの後面との間に位置決めされる断熱層を含む。

本発明は、添付図面により示され、一例として与えられる一実施形態の詳細な説明を読むことによりさらに良く理解され、他の利点が明らかになる。

従来技術から知られたポータブルデジタルカセット構造の断面図を概略的に表す。 本発明によるポータブルデジタルカセット構造を概略的に表す。 本発明によるポータブルデジタルカセットの筐体の上面の分解図を概略的に表す。 本発明の変形実施形態によるポータブルデジタルカセットの筐体の上面の分解図を概略的に表す。

明瞭性のために、同じ要素は様々な図面において同じ参照符号を有することになる。

図２は本発明によるポータブルデジタルカセット１０を概略的に表す。ポータブル放射線カセット１０は以下のものを含む：
－入射Ｘ線を光信号へ変換することができるシンチレータ２０、
－シンチレータ２０により発射された光信号を電荷へ変換することができる感光性スラブ３０。感光性スラブ３０は暗示的例として感光素子のマトリクスである。シンチレータ２０及び感光性スラブ３０は、入射Ｘ線を受信するように意図された前面４１０及び前面４１０に対向する後面４２０を有するパネル４０を形成する。
－電荷のデジタル画像内への変換を保証する電子回路基板５０、
－パネル４０及び電子回路基板５０が配置される機械的保護筐体６０であって上面６１０及び底面６２０を含む機械的保護筐体６０。

機械的保護筐体６０の上面６１０は以下のものを含む：
－アルミニウム及び／又はマグネシウム及び／又は炭素又は鉱物有機ファイバ複合物からなる剛性材料の第１の層６１１；
－剛性材料の第２の層６１２。剛性材料の第２の層６１２はパネル４０の前面４１０と直接接触する。具体的には、パネル４０のシンチレータ２０は剛性材料の第２の層６１２に寄り掛かる。したがって、剛性材料の第２の層６１２は、剛質構造の役割を保証し、したがって、脆弱な要素であるパネル４０が堅固に保持されることを可能にする。この接触無しでは、パネルの単純な捻じりが、パネル４０の望ましくない劣化を生じる可能性がある。好適には、第１の層６１１とは異なる材料で構成され得る第２の層６１２は第１の層６１１と同じ剛性材料から取得される；
－剛性材料第１の層６１１と剛性材料第２の層６１２との間に配置された気泡材料の層６１３。気泡材料の層６１３は気泡体で作製され得る。

気泡材料の層６１３の第１の層６１１と剛性材料の第２の層６１２との積み重ねのこの構造は所謂「サンドイッチ」構造に例えられ得る。したがって、気泡材料の層６１３は、剛性材料の第１の層６１１と剛性材料の第２の層６１２との間の機械的保護筐体６０内の空間を完全に満たすように剛性材料の第１の層６１１及び剛性材料の第２の層６１２と接触する。この連続積み重ねは、Ｘ線の吸収を最小化する一方で衝撃だけでなく捩じれにも対するアッセンブリの全体的剛性を保証する利点がある。変形形態として、気泡材料の層６１３は剛性材料の第１の層６１１及び剛性材料の第２の層６１２へ固定され得る。暗示的例として、この固定は接着することにより行われ得る。

この新しい構造のおかげで、最先端技術に基づきポータブル放射線カセット内に形成される基部は削除され得、新しいポータブル放射線カセットが軽量化を得ることを可能にする。

有利には、剛性材料の第１の層６１１及び第２の層６１２は気泡材料の層６１３と同様にＸ線を弱く吸収し、これによりパネル４０のシンチレータ２０のＸ線の良好な受信を保証する。さらに、剛性材料の第２の層６１２は、第２の層６１２に対してパネル４０を完全に固定しそしてパネル４０の良好な剛性を保証するためにパネル４０の前面４１０へ接着され得る。したがって、パネル４０が剛性材料の第２の層６１２へ接着されることを可能にする任意のタイプの永久接着材、例えば両面接着剤、乾き得る可塑性接着剤、又は任意の他の弱い化学結合（ファンデルワールス結合と呼ばれる）などが使用され得る。

さらに、本発明によるポータブル放射線カセット１０は、パネル４０の後面４２０に対して配置される抗後方散乱保護膜９０を含み得る。理想的には、抗後方散乱保護膜９０はパネル４０の後面４２０と直接接触する。抗後方散乱保護膜９０は優先的には、その原子番号が巧妙に選択される１つ又は少なくとも１つの高原子質量の材料又は材料の組合せで構成され、そしてパネル４０の方向へのＸ線の後方散乱をパネル４０及びしたがってポータブル放射線カセット１０の正しい動作を恐らく損ない得るＸ線の入射方向Ｚとほぼ反対方向に制限するように意図されている。ポータブル放射線カセット１０はまた、電子回路基板５０により生成されるいかなる電磁波からもパネル４０を絶縁するために抗後方散乱保護膜９０の他方の側に抗後方散乱保護膜９０に対して配置された電磁遮蔽プレート９２を含み得る。

ポータブル放射線カセット１０は断熱層９４を含み得、断熱層９４は、電子回路基板５０により生成される熱からパネルを絶縁するために電子回路基板５０とパネル４０の後面４２０との間に位置決めされる。

最後に、ポータブル放射線カセット１０は電子回路基板５０のエネルギー源（表されない）を含み得る。

図３はポータブルデジタルカセット１０の筐体６０の上面６１０の分解図を表す。先に述べたように、ポータブルデジタルカセット１０の筐体６０の上面６１０は、第１の層６１１、気泡材料の層６１３、及び剛性材料の第２の層６１２の連続積み重ねにより画定される。

したがって、第１の層６１１は第１の厚さｅ１により規定され、剛性材料の第２の層６１２は第２の厚さｅ２により規定され、気泡材料の層６１３は第３の厚さｅ３により規定される。本発明の一態様によると、第１の厚さｅ１及び第２の厚さｅ２は同一である。したがって、そして一例として、第１の厚さｅ１及び第２の厚さｅ２は約０．２ミリメートルの最小厚さ～０．７ミリメートルの最大厚さであり得る。それにもかかわらず、非対称構造も構想され得る。したがって、第１の層６１１の第１の厚さｅ１は第２の層６１２の第２の厚さｅ２とは異なり得る。一例として、第１の厚さｅ１は０．３ミリメートル～１．５ミリメートルであり得、第２の厚さｅ２は０．３ミリメートル～１ミリメートルであり得る。好適には、第１の厚さｅ１と第２の厚さｅ２との非対称構造の場合、第１の厚さｅ１は第２の厚さｅ２より大きい。実際、筐体６０の外被と比較され得る第１の層６１１に関し、その厚さを増加する（すなわち厚さｅ１を増加する）ことは、筐体６０の外被の厚さを増加することを可能にし、したがって外部環境に由来する衝撃及び変形に対する筐体６０の抵抗を増加することを可能にする。

気泡材料の層６１３の第３の厚さｅ３は第１の厚さｅ１及び第２の厚さｅ２より非常に大きい。より具体的には、第３の厚さｅ３は例えば２ミリメートル～４ミリメートルであり得る。したがって、第３の厚さｅ３と第１の厚さｅ１及び第２の厚さｅ２の合計とのサイズ比を確立することが可能であり、このサイズ比は、第１、第２、第３の厚さｅ１、ｅ２、ｅ３のサイズに依存して２～８の間で変わり得る。

したがって、気泡材料の層６１３がＸ線に対して概して非吸収性であるという事実に加え、気泡材料の層の第３の厚さより非常に小さい第１の厚さｅ１と第２の厚さｅ２とのこの小さな寸法決めは、生成される画像の品質を劣化させない。

実際には、気泡材料の層６１３はＸ線を少し吸収する又は全く吸収しない有機複合物で構成される。より具体的には、気泡材料の層６１３は第１の実施形態では多数のビード６１３０を含む。これらの半剛性ビード６１３０は第３の厚さｅ３を完全に満たす。さらに、円形又は楕円形を有するビード６１３０と平行六面体形式を有する気泡材料の層６１３とにより、ビード６１３０間の空きスペース６１４０は一様に見える。したがって、気泡材料の層６１３の変形を誘起する衝撃又は負荷の場合、ビード６１３０は互いに圧縮され、したがって空きスペース６１４０を縮小する。さらに、ビード６１３０は半剛性であるので、ビード６１３０はまた、気泡材料の層６１３へ印加される極端な衝撃又は負荷の場合に変形され得る。

このようにして、気泡材料の層６１３は、パネル４０ではなく衝撃又は負荷と関連がある変形を引き受けるために剛性層のままであり、完全に変形可能である能力を保持する可鍛性気泡体ではない。

加えて変形されるビード６１３０の能力を増加するためにビード６１３０は中空ビードであり得る。

それにもかかわらず、第２の実施形態では、気泡材料の層６１３は、図４に表されるように、パネル４０の前面４１１に対してほぼ直角で延伸する少なくとも部分的に中空な管６１５０の積み重ねをビード６１３０の代わりに含み得る。内部竹構造のように、管６１５０は、隔壁により分離された一組の管と見做され得るように節により区画化される。気泡材料の層６１３内にこのように積み重ねられた管６１５０は互いに直接接触する。

管６１５０は楕円状、正方形、又は長方形断面であり得るが、優先的には六角形断面である。管は、気泡材料の層６１３の第３の厚さｅ３においてＸ線の入射方向Ｚにほぼ平行に延伸する。したがって、管６１５０間にはまた、気泡材料の層６１３が容易に変形されることを可能にする空きスペース６１４０が存在する。さらに、管６１５０はまた、変形可能であり得、気泡材料の層６１３の変形を誘起する衝撃又は負荷の場合に気泡材料の層６１３が変形される能力をさらに増加する。

さらに、別の好適な実施形態では、一連の気泡材料のような変形可能材料及び巨視的に一様な空洞として画定される硬質気泡体を含む気泡材料の層６１３を使用することを構想することが可能であり、この気泡体は、巨視的一様性を呈示するハニカム形のような行列巨視的形状を有する。そうでなければ、気泡材料の層６１３内の空きスペースの非一様な存在は、生成される画像上に陰影を誘起し、したがって、生成される画像の品質を劣化させ得る。

さらに、変形されるその能力を増加するために気泡材料の層６１３内の拡大された構造を使用することを構想することも可能である。

したがって、ポータブルデジタルカセット１０の筐体６０の上面６１０（第１の層６１１、気泡材料の層６１３、及び剛性材料の第２の層６１２の連続積み重ねにより画定される）は、図１に表される最先端技術による筐体６の内側に形成される基部の剛性に加えて、筐体６の剛性より３～１０倍高い剛性を提示する。さらに、落下された又は曲げられた場合の筐体６０の上面６１０の変形は同じ割合で低減される。第２の層６１２を介しこの上面６１０へ接着されるパネル４０は、ほぼ変形不能であり、筐体６０を損傷する可能性がある変形を最早受けない。さらに、第１の層６１１、気泡材料の層６１３、及び剛性材料の第２の層６１２の連続積み重ねのこの「サンドイッチ」構造は上面６１０の厚さをポータブル放射線カセット１の構造おいて一般的に使用される厚さと等価である厚さへ制限することを可能にし、したがってＩＳＯ４０９０標準規格に適合し、そして生成される画像の品質を劣化させなく、気泡材料の層６１３は無視できるＸ線吸収を呈示する。

１ ポータブル放射線カセット
２ シンチレータ
３ 感光性スラブ
４ パネル
５ 電子回路基板
６ 筐体
７ 固定支持体
８ 軟質フォーム
１０ ポータブル放射線カセット
２０ シンチレータ
３０ 感光性スラブ
４０ パネル
４１ 前面
４２ 後面
４３ 横縁
５０ 電子回路基板
６０ 機械的保護筐体
６１ 上面
６２ 底面
６３ 側面
６４ 空洞
９０ 抗後方散乱保護膜
９２ 電磁遮蔽プレート
９４ 断熱層
４１０ 前面
４２０ 後面
６１０ 上面
６１１ 第１の層
６１２ 第２の層
６１３ 気泡材料の層
６２０ 底面
６１３０ 多数のビード
６１４０ 空のスペース
６１５０ 管
ｅ１、ｅ２、ｅ３ 厚さ

Claims (11)

1. －入射Ｘ線を光信号に変換することができるシンチレータ（２０）、
   －前記シンチレータ（２０）により発射された光信号を電荷へ変換することができる感光性スラブ（３０）であって、前記シンチレータ（２０）及び前記感光性スラブ（３０）はパネル（４０）を形成し、前記パネル（４０）は前記入射Ｘ線を受信するように意図された前面（４１０）及び前記前面（４１０）に対向する後面（４２０）を有する、感光性スラブ（３０）、
   －前記電荷のデジタル画像への変換を保証する電子回路基板（５０）、
   －前記パネル（４０）及び前記電子回路基板（５０）が配置されるとともに上面（６１０）及び底面（６２０）を含む機械的保護筐体（６０）を含むポータブル放射線カセット（１０）であって、ポータブル放射線カセット（１０）は、前記機械的保護筐体（６０）の前記上面（６１０）が
   －剛性材料の第１の層（６１１）、
   －前記パネル（４０）の前記前面（４１０）と接触する剛性材料の第２の層（６１２）、
   －前記剛性材料の第１の層（６１１）及び前記剛性材料の第２の層（６１２）の間に配置されるとともに前記剛性材料の第１の層（６１１）及び前記剛性材料の第２の層（６１２）に接触する気泡材料の層（６１３）を含む、ことを特徴とする、ポータブル放射線カセット（１０）。
2. 前記気泡材料の層（６１３）は気泡体で作製される、請求項１に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
3. 前記気泡材料の層（６１３）は前記パネル（４０）の前記前面（４１０）に対してほぼ直角で延伸する少なくとも部分的に中空な管（６１５０）の積層を含む、請求項１に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
4. 前記気泡材料の層（６１３）は多数のビード（６１３０）を含む、請求項１に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
5. 前記ビード（６１３０）は中空である、請求項４に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
6. 前記剛性材料の第２の層（６１２）は前記パネル（４０）の前面（４１０）へ接着される、請求項１～５のいずれか一項に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
7. 前記気泡材料の層（６１３）は第３の厚さ（ｅ３）により規定され、前記剛性材料の第１の層（６１１）及び前記剛性材料の第２の層（６１２）はそれぞれ第１の厚さ及び第２の厚さ（ｅ１、ｅ２）により規定され、前記第１の厚さ及び第２の厚さ（ｅ１、ｅ２）は前記気泡材料の層（６１３）の前記第３の厚さ（ｅ３）より小さい、請求項１～６のいずれか一項に記載のポータブル放射線カセット。
8. 前記気泡材料の層（６１３）は有機複合物で構成される、請求項１～７のいずれか一項に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
9. 前記剛性材料の第１の層（６１１）及び／又は前記剛性材料の第２の層（６１２）はアルミニウム及び／又はマグネシウム及び／又は炭素又は鉱物有機ファイバ複合物で構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
10. 前記パネル（４０）の前記後面（４２０）に対して配置されるとともに好適には高い原子質量の少なくとも１つの材料で構成される抗後方散乱保護膜（９０）を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のポータブル放射線カセット（１０）。
11. 前記電子回路基板（５０）と前記パネル（４０）の前記後面（４２０）との間に位置決めされる断熱層（９４）を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載のポータブル放射線カセット。

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