JP2022089252A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可搬型の放射線撮影装置において、筐体側面方向への良好な通信性能の確保をしつつ、外装筐体の強度の低下を低減する。【解決手段】本発明に係る放射線撮影装置は、放射線を検出し、画像信号に変換する放射線センサと、前記画像信号を外部装置に無線送信する無線送信部と、前記放射線センサと前記無線送信部とを覆い、前記放射線が入射する前面、前記前面と対向する背面、および、前記前面と前記背面とを接続する４つの側面を含む筐体と、を備え、前記背面は、第一面と、前記第一面と略平行であり、且つ、前記前面に直交する軸方向において前記第一面に比べて前記前面に距離が近い第二面を含み、前記第二面は、前記４つの側面のうち少なくとも一つの側面と接し、前記無線送信部による無線送信を行うための開口部が設けられていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、放射線撮影装置に関する。

近年、医療画像診断や非破壊検査に用いる放射線撮影装置として、半導体センサを使用してデジタル画像を取得する装置の普及が進められている。これにより、従来の感光性フィルムによる画像取得と異なり、取得画像を瞬時に確認出来ることで作業効率の向上が実現されている。更に、非常に広いダイナミックレンジを有していることから、放射線露光量の変動に影響されない撮影も可能となっている。

放射線撮影装置は、小型・軽量化が進められることで可搬型のものも実用化されている。可搬性を向上させるために、放射線撮影装置の駆動電力を供給するバッテリ、および、外部の制御装置との通信を無線で行うための無線通信部を備えているものもある。特許文献１には、導電性材料で形成される筐体に無線通信用の開口を形成している放射線撮影装置が開示されている。特許文献２には、前記開口を筐体の側面と背面の２面に設けている放射線撮影装置が開示されている。

特許第６６８６２０７号公報 特許第５４５１３４１号公報

近年、可搬型の放射線撮影装置の更なる軽量化や高強度化への要求がある。可搬型の放射線撮影装置の外装筐体はマグネシウムやアルミニウム、ＣＦＲＰなどの軽量かつ高強度な材料で作られることが一般的である。しかしながら、前記外装筐体の外周枠部に無線開口を設けることによって、前記無線開口近傍の枠部への衝撃荷重や撮影装置全体の曲げによって無線開口近傍の筐体に変形が生じうるという強度低下の課題がある。一方で、筐体の外周枠部に無線開口を設けずに筐体背面のみに無線開口を設けた場合には、筐体側面方向への無線通信性能が得られず、たとえば筐体背面を撮影台などの金属で覆われた場合に良好な通信性能を得られないという課題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、可搬型の放射線撮影装置において、筐体側面方向への良好な通信性能の確保をしつつ、外装筐体の強度の低下を低減することを目的の一つとする。

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の１つとして位置付けることができる。

本発明に係る放射線撮影装置は、放射線を検出し、画像信号に変換する放射線センサと、前記画像信号を外部装置に無線送信する無線送信部と、前記放射線センサと前記無線送信部とを覆い、前記放射線が入射する前面、前記前面と対向する背面、および、前記前面と前記背面とを接続する４つの側面を含む筐体と、を備え、前記背面は、第一面と、前記第一面と略平行であり、且つ、前記前面に直交する軸方向において前記第一面に比べて前記前面に距離が近い第二面を含み、前記第二面は、前記４つの側面のうち少なくとも一つの側面と接し、前記無線送信部による無線送信を行うための開口部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、可搬型の放射線撮影装置において、筐体側面方向への良好な通信性能の確保をしつつ、外装筐体の強度の低下を低減することが可能となる。

実施形態１における放射線画像撮影システムを示す図 実施形態１における放射線撮影装置を示す図 実施形態１における無線通信部の構造を示す図 実施形態２における無線通信部の構造を示す図 実施形態３における放射線撮影装置を示す図

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。ただし、各実施形態に示す寸法や構造の詳細は、本文および図中に示す限りではない。なお、本明細書では、Ｘ線だけでなく、α線、β線、γ線、粒子線、宇宙線なども、放射線に含まれるものとする。

［実施形態１］
まず、図１を用いて本発明に係る放射線撮影システムを説明する。図１は、放射線撮影システムを説明するための概略構成図である。

放射線撮影システム１０は、放射線画像（以下、撮影画像と呼ぶ）を撮影する。放射線撮影システム１０は、複数の検査情報を含む検査オーダーに基づいて検査（撮影）を行う。検査情報には、撮影プロトコル情報が含まれ、撮影プロトコルのそれぞれは、撮影時又は画像処理時等に用いられるパラメータ情報又は撮影実施情報、並びに、例えばセンサ種類若しくは撮影姿勢のような撮影環境情報を規定する。また、検査情報には、検査ＩＤ及び受付番号等の、検査オーダーを特定する、又は検査オーダーに従う撮影画像を特定する情報が含まれる。

放射線撮影システム１０は、放射線撮影装置１００と、放射線発生制御部３１と、放射線撮影制御部２０と、表示部２１と、操作部２２と、放射線源３０とを備える。放射線源３０は、放射線発生部として機能する。すなわち、放射線源３０は、本実施形態ではＸ線管球であり、被写体４０（すなわち、被検者）に向けて放射線（ここではＸ線）を照射する。

放射線発生制御部３１は、放射線撮影制御部２０の制御に従い、撮影プロトコルに基づいて放射線の発生を制御する。具体的には、放射線撮影制御部２０は、撮影プロトコルに対応する撮影条件（例えば、管電流、管電圧、照射時間等のパラメータ）に従って、放射線源３０に電圧を印加して放射線を発生させる。

放射線撮影制御部２０は、撮影プロトコルに基づいた放射線撮影処理を統括制御する。また、放射線撮影制御部２０は、放射線撮影装置１００から得た撮影画像に対して画像処理を行う。画像処理には階調処理や周波数処理等が含まれ、撮影プロトコルに従う画像処理パラメータを用いて行われる。

表示部２１は、操作者に対してシステム状態等の情報を表示する。表示部２１は、例えばディスプレイでありうる。表示部２１は、例えば、外部から受信した検査オーダー、又は放射線撮影装置１００の操作者が作成した検査オーダーを表示することができる。操作部２２は、操作者からの指示を取得する。操作部２２は、例えばキーボード、マウス又は各種のボタン等でありうる。例えば、操作者は、操作部２２を介して、放射線撮影装置１００に対して動作指示を入力することができる。

放射線撮影装置１００は、被写体４０を透過した放射線を透過放射線量に相当する電荷として検出して、画像データである撮影画像を生成し、撮影画像を放射線撮影制御部２０へ転送する。

図２（ａ）は、本実施形態における放射線撮影装置１００を放射線入射面から見た正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ断面図であり、図２（ｃ）は放射線撮影装置１００の内部構造を示す図である。

放射線撮影装置１００の筺体は、前筺体１１０、後筺体１２０、放射線透過板１３０とで構成される。換言すると、放射線撮影装置１００の筺体は、放射線が入射する前面、前面と対向する背面、および、前面と背面とを接続する４つの側面を含み構成される。

前筺体１１０と後筺体１２０は、落下や衝撃などに対する強度確保、および、運搬時の負担軽減を目的とした軽量化のため、アルミニウムやマグネシウム、ＣＦＲＰなどの低比重の材料が好んで用いられている。

放射線透過板１３０は、たとえばＣＦＲＰなどが用いられる。この放射線透過板１３０には、センサパネル１４０の読取中心、読取範囲が分かる指標１３１、１３２が記されている。放射線撮影装置１００の側面には、スイッチ１３３、状態表示部１３４、有線通信接続部１３６が備えられている。

また、放射線撮影装置１００の内部には、バッテリ１４５が内蔵されている。バッテリ１４５は、バッテリ残量が少ない際に充電済みのバッテリと交換が可能となるよう、着脱容易に構成されることが好ましい。放射線撮影装置１００は、バッテリ１４５から供給された電源を用いて撮影動作をし、内蔵するアンテナ１４６を用いてＸ線撮影制御部２０と通信することで、無線状態で使用することが可能となる。アンテナ１４６は、画像信号を外部装置に無線送信する無線送信部および無線受信部として機能する。無線接続状態が悪い場合などにおいては、有線通信接続部１３６に不図示のケーブルを接続して、通信を有線で行っても良い。また、バッテリ１４５の残量が不足している場合などに、電力供給を有線で行うことも可能である。スイッチ１３３は、放射線撮影装置１００の電源入／切の操作や、撮影可否状態（レディ状態）の切り替え操作などに用いることができる。

状態表示部１３４は、光の色や点灯／点滅／消灯状態等で電源入／切の状態や、バッテリ１４５の残量等を表示する。

放射線撮影装置１００の内部には、ガラス基板に光電変換素子が形成されたセンサパネル１４０が配されている。

センサパネル１４０の光電変換素子側の面には、放射線を可視光に変換する蛍光体１４１が構成される。センサパネル１４０は、放射線を検出し、画像信号に変換する放射線センサの一例に相当する。

蛍光体１４１には、ＣｓＩなどが好適に用いられる。放射線撮影装置１００に照射した放射線によって蛍光体１４１が発光し、その光をセンサパネル１４０の光電変換素子が少量の電荷信号に変換する。この電荷信号が画像形成に用いられる。放射線を電荷に変換する方法は、上記に限定されるものでは無く、たとえば、ａ－Ｓｅなどの放射線を直接的に電荷に変換する直接変換型センサを用いてもよい。センサパネル１４０で生成された電荷信号は、フレキシブル基板１４７を介して電気回路基板１４３によってセンサパネル１４０の全面にわたって順に走査されて、フレキシブル基板１４２を介して、フレキシブル基板１４２に実装されている集積回路１５１に接続される。

集積回路１５１は、少量の電荷信号を増幅、および、Ａ／Ｄ変換し、電荷信号をデジタル画像信号とする。このデジタル画像信号は、更に電気回路基板１４３内で処理されて放射線撮影制御部１２０へ転送される。

センサパネル１４０は、外部からの荷重や運搬時の振動などによって変形や割れが生じないよう、放射線入射面の反対側に剛性を持つ基台１４４が接着されている。また、必要に応じて、電気回路基板１４３の放射線劣化の低減や、放射線撮影装置１００の後方からの散乱線除去などの役割をもつ放射線遮蔽部材（不図示）が基台１４４に付けられる。放射線遮蔽部材は、例えばモリブデンや鉄、鉛などの高比重材料で作られる。放射線撮影装置１００の筺体と内部の各部材の間には、緩衝材１６０が適宜設けられ、外部からの荷重の分散効果や、衝撃に対する緩衝効果が得られる。緩衝材１６０は、たとえばシリコンまたはウレタン系の発泡材や、シリコンゲルなどを含む材質である。

放射線撮影装置１００の前筐体１１０、後筐体１２０、および、放射線透過板１３０は、前述のようにＣＦＲＰやアルミニウム、マグネシウムなどの導電性材料で形成されるため、アンテナ１４６を用いて外部装置と通信するためには無線通信用の開口部を設ける必要がある。一方で、剛性のある筐体に開口を設けることで部分的な強度低下が生じる。特に、筐体の外周枠部に開口部を設けると、放射線撮影装置１００を落下させた時の衝撃荷重や、不安定な支持のもとで被検者が乗ることによる曲げ荷重などによって、局所的な変形が生じやすくなってしまうという課題がある。また、放射線撮影装置１００は、放射線入射面の反対側である背面を下にして金属の台の上に置かれたり、側面を下にして置かれたりするケースがある。装置を撮影台の中に入れて使用する場合には、撮影台の位置決め部材が側面に押し付けられて固定されたり、背面全面が金属の固定ベースに設置されたりするケースもある。そのような側面、もしくは、背面のいずれかが金属で覆われてしまうケースでの通信性能の劣化を抑えるため、放射線撮影装置１００は側面方向と背面方向のいずれの通信性能も確保する必要がある。

図３を用いて、上記の要求を鑑みた放射線撮影装置１００の無線通信部の構造を説明する。図３（ａ）は無線通信部の断面図、図３（ｂ）は無線通信部を背面から見た図、図３（ｃ）は無線通信部を側面から見た図である。

本実施形態においては、後筐体１２０の外表面に第一面１２１と略平行な第二面１２２を部分的に設ける。第二面１２２は第一面１２１の縁にあり、言い換えると、第二面１２２は第一面１２１の端部の一部に設けた凹みの底面である。すなわち、後筐体１２０の外表面を背面、放射線透過板１３０の外表面を前面とすると、背面は、第一面１２１と、第一面１２１と略平行であり、且つ、前面に直交する軸方向において第一面１２１に比べて前面に距離が近い第二面１２２とを含む。また、第二面１２２は、前面と背面とを接続する４つの側面のうち少なくとも一つの側面と接する。さらに、背面は、第一面１２１と第二面１２２との間に段差を有する。

さらに、無線通信用の開口部１２３は第二面１２２に設ける。開口部１２３は、放射線入射面から見た際に基台１４４の端よりも内側に設けられる。放射線撮影装置の１００の側面から離した位置とすることで、端部からの衝撃荷重による変形等を低減できる。また、基台１４４の剛性によって開口１２３による剛性低下を補うことが可能となる。さらに、開口部１２３は、開口部１２３の最近傍の側面が集積回路１５１の最近傍の側面と対向するような位置に設けられていることが好ましい。

また、第二面１２２には、開口部１２３を覆うようにカバー部材１７０が取り付けられている。カバー部材１７０を介した無線通信をするため、カバー部材１７０は非導電性材料を含む。カバー部材１７０は筐体外側から固定されることで外部からの荷重で外れづらい構造となり、また、第二面１２２と第一面１２１との段差を埋めることができる点でも好ましい。すなわち、カバー部材１７０は、第一面１２１と第二面１２２との間の段差を埋めるように第二面１２２に取り付けられている。

また、背面を設置した場合の安定性の観点から、カバー部材１７０は、第一面１２１と第二面１２２との前面（放射線透過板１３０の外表面）に直交する軸方向における高さの差が０になるような厚さを有することが好ましい。なお、第一面１２１と第二面１２２との前面に直交する軸方向における高さの差は必ずしも０でなくてもよく、背面を設置した場合の安定性が向上しさえすればよい。例えば、０～０．５ｍｍの厚さ、すなわち、高さの差が０．５ｍｍ以下になるような厚さであってもよい。また、均一に同じ厚みでなくてもよく、例えば、少なくとも一部の高さの差が０～０．５ｍｍの厚さになるような形状でもよい。なお、上記に示したカバー部材１７０の厚さは一例であって、これに限定されない。

また、アンテナ１４６とカバー部材１７０との距離を離すこともできるため、アンテナ１４６がカバー部材１７０と電気的に結合してアンテナとしての機能低下を招く可能性を低減できる。なお、カバー部材１７０は、上記のように開口部１２３を覆うように取り付けられることが好ましいが、開口部１２３の少なくとも一部を埋めるように一部が突起した形状であってもよい。

また、開口部１２３の近傍にはアンテナ１４６が内蔵される。アンテナ１４６と外部機器との間の無線通信信号は、開口部１２３を通って送受信される。ここで、第一面１２１を覆うように導電性材料９００が配置されている場合においても、開口１２３、および、第一面１２１と第二面１２２との間の隙間Ｇを通じて無線通信信号の送受信が可能となっている。一般的に、良好な通信性能を得るためには、アンテナの周波数Ｆの波長λの二分の一以上の長さの開口が必要と言われている。そのため、開口１２３の対角の最大寸法Ｌ１、および、図３（Ｃ）に示すように筐体側面から見たときの非導電性材料で形成される領域の対角最大寸法Ｌ２の少なくともいずれか一方の寸法がアンテナの周波数Ｆの波長λの二分の一以上の長さとなることが好ましい。

本構成により、筐体側面方向への良好な通信性能を確保しつつ、外装筐体の強度低下を抑えた構造を提供することが可能となる。

［実施形態２］
本実施形態では、実施形態１よりも無線通信性能が良好となる無線通信部の構成について示す。

図４は第２の実施形態を説明する図である。図４（ａ）は無線通信部の断面図、図４（ｂ）は無線通信部を背面から見た図、図４（ｃ）は無線通信部を側面から見た図である。

本実施形態においては、第二面１２２と側面との間に傾斜面２１０を設ける。カバー部材１７０は、開口１２３を覆って密閉する機能を持つ。そのため、防水性テープや接着材、シール部材を間に挟んだビス固定などの方法でカバー部材１７０と第二面１２２は固定される。そのため、傾斜面２１０は開口１２３に対して密閉性に必要な固着幅だけ離れた配置がなされる。具体的には、開口１２３よりも５～１０ｍｍ程度離れた部分から傾斜を始める。傾斜面２１０を設けることで隙間Ｇの間を抜ける距離が短くなるため、第一面１２１を覆うように導電性材料９００が配置されている場合の通信性能がさらに良好になる。なお、傾斜面２１０は、稜線部でもよい。すなわち、第二面１２２と４つの側面のうち少なくとも一つの側面との間に稜線部を設けてもよい。

［実施形態３］
本実施形態では、実施形態１よりも無線通信性能が良好となる無線通信部の配置について示す。

図５は第３の実施形態を説明する図である。図５（ａ）は無線通信部の配置を示す図であり、図５（ｂ）は内部構造を示す図である。

本実施形態においては、図５（ａ）に示すように無線通信用の開口部１２３ａ、および、開口部１２３ｂの２つを備える。開口部を２か所用意することによって、２つの側面からの無線通信性能が良好となるため、背面と１つの側面が覆われた際にも更なる通信経路があり、無線通信が劣化する可能性が低減される。開口部１２３ａ、開口部１２３ｂはそれぞれ、カバー部材１７０ａ、１７０ｂで覆われる。また、開口部１２３ａと開口部１２３ｂは、背面の１つの角に近接して設けられる。図５を用いて説明すると、開口部１２３ａと開口部１２３ｂは、例えば、開口部の通信経路を含む２つの辺の接点となる１つの角から少なくともそれぞれの辺の二分の一の長さを越えない範囲に設けられていることが望ましい。

また、開口部１２３ａと開口部１２３ｂのうち少なくとも一方が、実施形態１で説明したように第二面１２２に設けられている構成であればよい。そのため、例えば、いずれか一方が、側面と背面（第一面１２１）に開口を有する開口部でもよい。上記のような構成により、いずれか一方は、第二面１２２に開口部を設けることができるため、背面と１つの側面が覆われた際にも更なる通信経路があり、無線通信が劣化する可能性が低減される。

図５（ｂ）に本実施形態の放射線撮影装置内部構造を示す。開口部１２３ａと開口部１２３ｂの両方に近接した位置にアンテナ１４６は配置される。図５では、一例として、開口部１２３ａと開口部１２３ｂは、背面の１つの角に近接して２つ設けられており、アンテナ１４６は、該２つの開口部の近傍に配置されている。なお、２つの開口部を設ける位置、あるいは、アンテナ１４６を設ける位置は上記に限定されず、例えば２つの開口部は必ずしも背面の１つの角に近接して設けられていなくてもよい。

本構成により、複数のアンテナを用意することなく２つの通信経路を確保することができる。ただし、開口部を増やしていることによって、外部からの電磁波も筐体内部に入りやすい構造となりうる。前述したように、センサパネル３０５から読みだされる画像信号は微小なものである。そのため外部からの電磁波の影響を受けて、画像ノイズが発生する可能性がある。そこで、画像信号が増幅およびＡＤ変換される以前の部分には、電磁波が届かない構成が好ましい。そのため、アンテナ１４６はフレキシブル基板１４２が配置される辺と対向する角の近傍に設けられることが望ましい。

１００ 放射線撮影装置
１１０ 前筐体
１２０ 後筐体
１４４ 基台
１４０ センサパネル
１４１ 蛍光体
１４６ アンテナ
１２１ 第一面
１２２ 第二面
１７０ カバー部材

Claims (16)

1. 放射線を検出し、画像信号に変換する放射線センサと、
   前記画像信号を外部装置に無線送信する無線送信部と、
   前記放射線センサと前記無線送信部とを覆い、前記放射線が入射する前面、前記前面と対向する背面、および、前記前面と前記背面とを接続する４つの側面を含む筐体と、
   を備え、
   前記背面は、第一面と、前記第一面と略平行であり、且つ、前記前面に直交する軸方向において前記第一面に比べて前記前面に距離が近い第二面を含み、
   前記第二面は、前記４つの側面のうち少なくとも一つの側面と接し、前記無線送信部による無線送信を行うための開口部が設けられていることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記背面は、前記第一面と前記第二面との間に段差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. 非導電性材料を含むカバー部材が前記開口部を覆うように前記第二面に取り付けられてい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. 非導電性材料を含むカバー部材が前記開口部を覆い、且つ、前記第一面と前記第二面との間の段差を埋めるように前記第二面に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
5. 前記カバー部材は、前記第一面と前記第二面との前記前面に直交する軸方向における高さの差が０．５ｍｍ以下になるような厚さを有す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. 前記開口部の対角最大寸法がいずれも前記無線送信部の周波数Ｆの波長λの二分の一以上の長さを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
7. 前記放射線センサを支持する基台を有し、前記前面に直交する方向から見た場合に、前記開口部が前記基台の端部よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
8. 前記前面に直交する方向から見た場合に、前記開口部が前記放射線センサの端部よりも内側にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
9. 前記無線送信部の少なくとも一部が前記開口部と前記基台との間にあることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮影装置。
10. 前記第二面と前記４つの側面のうち少なくとも一つの側面との間に傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
11. 前記第二面と前記４つの側面のうち少なくとも一つの側面との間に稜線部を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
12. 前記放射線センサからの信号をＡＤ変換する集積回路を有し、前記開口部の最近傍の側面は前記集積回路の最近傍の側面と対向することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
13. 開口部が前記筐体の１つの角に近接して２つ設けられ、
    前記無線送信部は、前記２つの開口部に近接して配置され、
    前記２つの開口部のうち、少なくともいずれか一方は、前記第二面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
14. 前記筐体は、導電性材料を含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
15. 放射線を検出し、画像信号に変換する放射線センサと、
    前記画像信号を外部装置に無線送信する無線送信部と、
    前記放射線センサと前記無線送信部とを覆い、前記放射線が入射する前面、前記前面と対向する背面、および、前記前面と前記背面とを接続する４つの側面を含む筐体と、
    を備え、
    前記背面の端部の一部に設けられた凹みに、前記無線送信部による無線送信を行うための開口部が設けられていることを特徴とする放射線撮影装置。
16. 前記開口部の対角最大寸法と、放射線撮影装置を側面から見た場合の前記凹みの対角最大寸法と、の少なくともいずれか一方が、前記無線送信部の周波数Ｆの波長λの二分の一以上の長さを有することを特徴とする請求項１５に記載の放射線撮影装置。

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