JP3982839B2 - フィルタを含むｘ線診断装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、Ｘ線源、Ｘ線検出器及びＸ線フィルタを含むＸ線診断装置に関する。このＸ線フィルタは、Ｘ線源とＸ線検出器との間に置かれると共に複数のフィルタ要素を有する。これらフィルタ要素のＸ線吸収率が個々のフィルタ要素内におけるＸ線吸収液の量を制御することで調節可能である。
背景技術
Ｘ線診断装置は、国際出願番号第WO96/13040号から既知である。
このＸ線診断装置は、例えば放射線によって診断すべき患者のような診断すべき物体の画像を形成する。このＸ線源はＸ線ビームをこの物体に照射し、この物体内のＸ線吸収量に関する局部的差によって、Ｘ線画像がＸ線検出器上に形成される。このＸ線フィルタは、Ｘ線画像の輝度値の範囲が制限されたままであることを保証する。Ｘ線フィルタは調節されるので、一方では前記物体によってわずに減衰するＸ線ビームの部分は、Ｘ線フィルタによってわずかに減衰し、他方では前記物体によってかなり減衰するＸ線ビームの部分は、それ程減衰することなくＸ線フィルタによって伝達される。Ｘ線画像の輝度値が制限された範囲内にあるので、低いコントラストの小さな細部を鮮明に再現することを達成するために、Ｘ線画像の更なる処理が十分可能となる。
既知のＸ線診断装置のＸ線フィルタは、非常に多くのガラスの導管を有し、これら導管の各々の一端は、Ｘ線吸収液に通じている。このような導管の内壁にＸ線吸収液が付着するのは、当該導管に与えられる電圧に依存する。特に、Ｘ線吸収液によって閉じられる、上記導管の内壁に関する接触角は、この内壁とＸ線吸収液との間の電位差に依存する。この接触角が９０度よりも大きい場合、Ｘ線吸収液は、上記導管にほとんど入らない。この接触角が９０度よりも小さい場合、上記導管は、電位差の大きさに依存した量のＸ線吸収液で満たされる。各導管におけるＸ線吸収液の量は、これら導管に与えられる電圧に基づいて制御される。
非常に多くの導管を規則的なパターンで束ねることは難しいので、既知のＸ線診断装置のＸ線フィルタの製造は複雑であり、それ故に高価な作業となる。
発明の開示
本発明の目的は、より簡単に製造可能なＸ線フィルタを持つＸ線診断装置を提供することを特徴とする。
本目的は、フィルタ要素が略平行なプレート間の空間によって形成され、それぞれのプレートがこのようなプレートの面からほぼ横断的に突き出る分離部材を具備することを特徴とする本発明に係るＸ線診断装置で達成される。
これら分離部材は、前記プレートの面に平行し、前記プレートの面に横断的に平行してフィルタ要素を境界付け、隣接する分離部材間のプレートの部分がこれらフィルタ要素を境界付ける。隣接して置かれたプレートの部分は、これらプレートに対し常に一列に置かれるフィルタ要素を自動的に形成する。これらプレート上の分離部材間の規則的な距離がフィルタ要素の列の規則的な繰り返しを供給し、平行なプレート間の規則的な距離がフィルタ要素の行の規則的な繰り返しを供給する。上記構造物の製造は容易であり、それ故安価である。これらフィルタ要素は、狭い許容誤差を持つ規則的なパターンで配置される。好ましくは、上記プレートの分離部材と隣接して置かれたプレートの空間との間の距離が選択されるので、これらフィルタ要素は導管を構成する。これらフィルタ要素の一端はＸ線吸収液に通じている。前記フィルタ要素内のＸ線吸収液の量が特に個々のフィルタ要素に電圧を与えることで制御される。
本発明に係るＸ線診断装置の実施例は、フィルタ要素がほぼ平行な波形プレートによって形成されることを特徴とする。
面は容易に波形を備えることができる。例えば、これら面は金型におけるプレス又は射出形成によって波形を備えることができる。これら波形プレートは、例えば滑らかな波形又は鋭形褶曲(acute fold)を備えるプレートである。複数の波形プレートは、個々のプレートが向き合うように位置する波形の凹部側間の空間がフィルタ要素を構成するような方法で互いに隣接して配置される。前記波形の凸部側は分離部材を構成する。これら波形のプレートが好ましくは導管形状であるフィルタ要素を構成する。
本発明に係るＸ線診断装置の実施例は、本質的に六角形の断面を持つフィルタ要素を含む。本場合、これら六角形の導管の間に、無駄な空間が少しもない又はそれすらない。結果的に、Ｘ線吸収量は六角形の導管におけるＸ線吸収液の量を制御することでＸ線フィルタの全体の断面をほぼ横断するように調節することが可能である。六角形の導管の間の空間に無駄な空間がほとんど残らないので、比較的厚い波形プレートがこれら六角形の導管を形成するのに使用可能である。この種類のプレートは、例えば数十マイクロメータの厚さを持つ。
本発明に係るＸ線診断装置の実施例における平行なプレートは、このプレートの面から横断的に突き出る仕切りを具備する。これら仕切りは、フィルタ要素、特に導管を前記プレートに沿った方向に境界付ける分離部材である。隣接する仕切り間に置かれるプレート部分が、これらプレートの横断方向にフィルタ要素を境界付ける。面は、規則的に間隔を空けた仕切りを容易に備えることができる。仕切りを備えたこのようなプレートは、ウェットケミカル(wet chemical)又はプラズマエッチングによって又はガラス若しくは合成材料でパウダーブラスティング(powder blasting)することで容易に製造可能である。
本発明に係るＸ線診断装置の実施例は、隣接するフィルタ要素間において相互接続される隣接して配置されたプレートを含む。隣接するプレートが隣接するフィルタ要素間において相互接続されるので、フィルタ要素、例えば導管が互いに適切に分離され、Ｘ線吸収液は、ある導管から他の導管へ漏れない若しくはわずかしかない。従って、個々の導管内のＸ線吸収液の量が互いに独立して容易に制御可能である。隣接するプレートを導管の間、好ましくは分離部材近傍に相互に取り付けること、例えばボンディング(bonding)又はフュージョン(fusion)によって当該プレートを当該導管の間に相互接続する。よってＸ線フィルタに対し、強固な構造が得られる。個々の導管を互いに分離するために、前記プレートを互いに接着する必要はなく、隣接する導管の間に隣接するプレートを互いに接触させるので十分である。
本発明に係るＸ線診断装置の実施例において、導電性層が前記分離部材の間に供給される。当該導管内のＸ線吸収液の量を制御するために、電圧が前記導電性層に与えられる。この導電性層が好ましくは、Ｘ線フィルタ内の当該導管の内壁に置かれる。その上、隣接する導管のそれぞれの導電性層が分離部材によって互いに電気的に絶縁されるので、ある導管に与えられる電圧は、他の導管に与えられる電圧とは独立している。
分離した導電性層が用いられるので、波形プレートに対する材料が原則的には任意に選択可能であり、前記波形プレートに導電性材料を用いることは特に必要ではない。波形プレート又は仕切りを備えたプレートは、好ましくはプラスチック膜又はガラス膜からなる。
本発明に係るＸ診断装置の実施例において、導電性層は関連する波形の凹部側に供給される。この波形の凸部側の導電性層は、関連する波形によって構成される導管の内壁上に置かれる。結果的に、前記導電性層に与えられた電圧によって起こる電界は、Ｘ線吸収液を適切に減衰可能にする。この電界がＸ線吸収液の前記内壁への粘着性に影響する。
本発明に係るＸ線診断装置の実施例において、電気的絶縁層は前記導電性層上に供給され、場合によっては、疎水性コーティング層がこの導電性層上に供給される。この電気的絶縁層は、Ｘ線吸収液と導電性層との間の静電容量がＸ線フィルタの素早い反応を可能にするために十分低いことを保証する。導電性層とＸ線吸収液との間の破壊が打ち消されるので、好ましくはこの電気的絶縁層がＸ線吸収液を通さない。しかしながら、この電気的絶縁層は、破壊を避けるために封止層で覆われる。好ましくは誘電層が電気的絶縁層として用いられる。
前記疎水性コーティング層は、電圧が関連する導電性層に与えられない場合は常に、Ｘ線吸収液により閉じられる、このコーティング層に関する接触角が略９０度よりも大きい。Ｘ線吸収液に用いられる材料及び特に導管の形式である前記フィルタ要素の壁に依存して、本場合においては、導電性層及びＸ線吸収液の間の電位差が無いか又はフィルタ要素の壁とＸ線吸収液との間の電気的に充電された二重の層が原因の残留電位差が存在するかのどちらかである。この与えられた電圧が導電性部分とＸ線吸収液との間の電位差を変化させる。電圧の適用又は変化が前記接触角を減少させ、適切な電圧の場合、接触角は９０度より低い値に減少し、この場合フィルタ要素が少なくとも部分的にＸ線吸収液で満たされる。疎水性コーティング層を選択することにより、電圧が入力されない導管はＸ線吸収液で満たされないことを達成する。上記フィルタ要素の導線性層に電圧が与えられる場合、この接触角は９０以下の値に減少する。これによって、疎水性がキャンセルされ、当該導管がＸ線吸収液で満たされる。フィルタ要素に電圧が与えられない場合、当該フィルタ要素のＸ線吸収率はごくわずか小さくなる。疎水性コーティング層を選択することにより、導電性部分又はトラックに電圧が与えられる場合、意図しない残留Ｘ線吸収液が導管にほとんど又は全く残らないことを達成する。結果的に、トラックの関連する導電性部分近くのＸ線フィルタを空にするために別々のステップを取る必要はない。よって、前記フィルタによる所望しない（バックグランドの）Ｘ線吸収が容易に打ち消される。
導電性層、電気的絶縁層及び疎水性コーティング層が導管を形成するために、それらを組み立てる前に、波形プレート上に容易に供給される。プレート又は薄膜上に上記層を供給すると共に、次いで当該プレート又は薄膜を波形にすることさえも可能である。前記プレートの組み立て後に、前記疎水性層及び電気的絶縁層を供給することも可能であり、波形作業が原因によるこれら層の歪みが避けられるという利点を提供する。
これら及び他の本発明の特徴を以下の実施例に基づくと共に添付する図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を用いたＸ線診断装置を概略的に示す。
第２図は、本発明を用いたＸ線フィルタを概略的に示す。
第３図は、第２図のＸ線フィルタの平面図である。
第４図は、本発明に係るＸ線診断装置に用いられるＸ線フィルタの他の実施例の平面図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、本発明に係るＸ線診断装置１を概略的に示す。Ｘ線源２は物体４にＸ線を照射するためのＸ線ビーム３を放射する。例えば放射線で診断すべき患者のような物体４内のＸ線吸収量における差によって、Ｘ線画像がＸ線源２に対向するように置かれたＸ線検出器５のＸ線感応面１５上に形成される。高電圧電源５１は電気的に高い電圧をＸ線源２に与える。本実施例のＸ線検出器５は、Ｘ線画像を出口窓１７上の光学画像に変換するためのＸ線画像増強装置（インテンシファイア）１６及びこの光学画像をピックアップするためのビデオカメラ１８を含む画像増強装置ピックアップチェーンによって形成される。入口スクリーン１９は、入射Ｘ線を電子光学的システム２０によって出口窓上に画像化される電子ビームに変換するＸ線画像増強装置のＸ線感応面として働く。これら入射電子が出口窓１７の蛍光層２１上に光学画像を形成する。ビデオカメラ１８は、例えばレンズシステム又は光学ファイバカップリングのような光学的カップリング２２によってＸ線画像増強装置と結合される。このビデオカメラ１８は前記光学画像から電子画像信号を抽出し、Ｘ線画像内の画像情報を視覚化するために、この画像信号をモニタ２３に与える。この電子画像信号は、更なる処理のための画像処理ユニット２４にも与えられる。
Ｘ線ビームの局部的減衰のためのＸ線フィルタ６が、Ｘ線源２と物体４との間に置かれる。Ｘ線フィルタ６の個々のフィルタ要素７のＸ線吸収率は、調節ユニット５０で調節される。この調節ユニット５０は高電圧電源５１に結合され、これによって、Ｘ線フィルタ６は、Ｘ線源で放射されるＸ線ビーム３の強度に基づいて調節することが可能である。
第２図は、本発明に係るＸ線診断装置のＸ線フィルタを概略的に示す。このＸ線フィルタは、フィルタ要素７を構成する多数のほぼ平行な波形のプレート８を含む。隣接する波形プレートは、個々のプレートの波形の凹側が常に互いに対向するように位置するようなやり方で置かれる。個々のプレートの凹側はそのつど導管(capillary tube)を構成する。図面の簡略化のために、プレート８を４枚のみ示し、各プレートはいくつかの波形を構成する。これら波形の凸側は、隣接する波形の凹側に対しほぼ横切るように突き出す。凸部に突き出た側は、隣接するフィルタ要素７を互いに分離する分離部材１０として働く。実際には、それぞれ数十から数百もの波形を持つ数十から数百の平行なプレートが数多く使用される。Ｘ線フィルタは、（Ｘ線ビームの方向に対し）約５ｃｍ×５ｃｍの横方向の大きさを持つ。前記導管は約１ｃｍの長さ持つ。示される実施例における波形は、約１２０度の角度を持つ鋭形褶曲で形成され、これによってほぼ六角形の断面を持つ導管が形成される。これら導管は例えば３００μｍの直径を持つ。波形プレートは、円形又は楕円形の導管を形成するのにも使用可能である。このプレートに適した材料は、厚さが２μｍから２０μｍの間であるプラスチック膜及びガラス膜であり、適切な結果は、特に厚さが約５μｍの薄いプラスチック又はガラス膜で得られる。適切なプラスチック膜は特にポリエチレン(polyethene)、ポリエーテルスルホン(polyether sulphon)又はポリエーテルテレフタラート(polyether terephtalate)膜等である。
これら導管の一端は、リザーバ３１内のＸ線吸収液３０に通じている。適切なＸ線吸収液は、例えば純水中の過塩素塩酸鉛(Pb(ClO₄)₂)のような鉛塩(lead salt)溶液である。個々のフィルタ要素における毛細管効果(capillary effect)によって、当該導管に与えられる電圧に依存して、Ｘ線吸収液がそれぞれの導管で上昇する。この毛細管効果は、Ｘ線吸収液とこれら導管の内壁との間の粘着性によって起きる。この粘着性は、導管に与えられる電圧に基づいて制御可能である。当該導管の壁とＸ線吸収液との間に電位差が全く存在しない又はほとんど存在しない場合、この当該導管７は、Ｘ線吸収液に対し疎水性である。上記導管をＸ線吸収液で充填する程度は、当該導管に与えられる電圧を介して制御される。このＸ線フィルタの調節は、約０．０１秒以内で変化可能であることが分かっている。
第３図は、本発明に係るＸ線診断装置に用いられるＸ線フィルタの平面図である。
個々の導電性層９は、プレート８の波形の凹部側の内壁に設けられる。よって、導電性層９は導管７の内壁に形成される。別々の導管の導電性層９は、互いに適切に電気的に絶縁されていることを保証する。これら電圧は、電圧リード線３２を介して個々の導管７の導電性層に与えられる。導電性層を形成するために、好ましくは、蒸気蒸着(vapor deposition)によって適切に付着されると共に小さい原子番号を持つ金属、よって低いＸ線吸収量である金属を利用する。アルミニウム、銅及びクロムがこの蒸気蒸着によって前記プレート上に直ちに設けることができるので、これら材料は導電性層を形成するのに適した材料である。このような導電性層は、酸化スズインジウム(ITO: indium tin oxide)及び更にドープされたシリコンによっても形成される。
電気的絶縁層４２が導電性層９上に設けられる。この電気的絶縁層は、導電性層９とＸ線吸収液３０との間の電位差を維持するために、好ましくは、Ｘ線吸収液を導電性層９から電気的に隔離する絶縁層である。好ましくは、この誘電体層の相対誘電率が比較的大きく、この誘電体層は、導電性層上の電荷によって引き起こされる電界が誘電体層に適切に浸透することを保証するために、比較的薄くなければならない。他方では、誘電体層上の電荷の高速変化を可能にするために、誘電体層の静電容量は比較的低くなければならない。相対誘電率２．６５を持つｎ−パリレン(parylene-n)、相対誘電率３．１５を持つｃ−パリレン(parylene-c)は、２μｍから１０μｍ間の厚さの電気的絶縁層４２を形成するのに適した材料である。その上、ｃ−パリレン及び特にｎ−パリレンは、絶縁破壊に耐えることが可能である。特に、ｎ−パリレンは単量体（モノマー）に導電性層の表面上で重合させることで直ちに蒸着される。プレートの波形及び導管の構成の後に、ｎ−パリレン層を誘電性層上に供給することさえも可能にする。
疎水性コーティング層４３は、電気的絶縁層４２上に設けられる。このコーティング層４３は非常に薄く、必要ならば、このコーティング層は分子単一層でもよい。適切な疎水性特性は、その表面がシラン(silanes)、シロキサン(siloxanes)又は他の炭化水素で終端するＣＨ₃、ＣＦ₃、ＣＨ₂又はＣＦ₂からなるコーティング層によって現れる。その上、例えばテフロン(Teflon)のようなポリフルオロ炭化水素(polyfluoro hydrocarbons)及びパラフィン(paraffin)が疎水性コーティング層にも適する。このようなコーティング層は、気相(gaseous phase)から蒸気蒸着によって容易に且つ正確に蒸着される。
導電性層９、電気的絶縁層４２及び疎水性コーティング層４３は、当該導管の内側のできる限り広い部分に設けられる。よってこの導管をＸ線吸収液で相当量満たすのに非常に短い時間期間しか必要としないことを達成する。
第４図は、本発明に係るＸ線診断装置に使用されるＸ線フィルタの他の実施例の平面図を示す。ほぼ平行なプレート８は分離部材として働く仕切り１０を具備する。隣接する仕切り１０の間のプレート８の部分が導管７を構成する。これら仕切り間のプレートの部分上に、導電性層が導管の内に面する側に設けられ、当該導電性層上に、疎水性コーティング層で覆われた誘電体層が供給される。前記仕切りは、導電性層及び疎水性コーティング層が供給された導電性層で覆われてもいる。導管の内側のできる限り広い部分が前記層で覆われる。
分離された電圧リード線３２は、個々のプレート８に供給される。これら導電性部分は、それぞれのスイッチ３３を介して関連する電圧リード線に電気的に結合される。特にα−Ｓｉ薄膜ＭＯＳトランジスタは、Ｘ線フィルタを制御するのに適したスイッチである。前記電圧リード線３２は列ドライバ３４を介して電圧源３５に結合される。この列ドライバは、個々のプレート８の導電性部分９の間に所望の電圧分布を供給する。好ましくは、電圧は３０Ｖから１００Ｖの間で使用され、本場合において、α−Ｓｉ薄膜トランジスタの形態のスイッチが用いられる。
薄膜トランジスタ３３を制御するための制御ライン３６は、個々のプレート８の導電性部分の各行に供給され、当該制御リード線は薄膜トランジスタ３３の個々のゲート接点３７に電気的に結合する。これら薄膜トランジスタ３３の各々は、そのソース接点３８を介して、関連する電圧リード線３２に接続される一方、ドレイン接点３９は、個々の導電性トラック９に結合する。これら個々の薄膜トランジスタ３３は、制御信号を当該制御リード線に与えることで閉じられる、すなわち電気的にターンオンされる。これら制御信号は、行ドライバ４０によって与えられる。制御信号によって当該薄膜トランジスタ３３を閉じると共に、対応する制御リード線を介して適切な電圧を同時に与えることによって、当該導電性トラック上の電圧が所望の値に調節される。結果的に、前記導電性トラックの近くで、プレート８の疎水性がキャンセルされ、当該導電性トラックの近くの領域は、Ｘ線吸収液で充填される。充填される程度は、与えられる電圧に依存する。列ドライバ３４、行ドライバ４０及び電圧源３５が調節ユニット５０の一部分を形成する。

Claims (10)

1. Ｘ線源、Ｘ線検出器及び前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置されるＸ線フィルタを含むＸ線診断装置であり、当該Ｘ線フィルタが複数のフィルタ要素を有し、前記フィルタ要素のＸ線吸収率が個々のフィルタ要素内にあるＸ線吸収液の量を制御することで調節可能であるＸ線診断装置において、前記フィルタ要素が平行なプレート間の空間によって形成され、それぞれのプレートが前記プレートの面からほぼ横断的に突き出た分離部材を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
2. 請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記プレートが波形プレートであって、個々の前記波形プレートが向き合うように位置する波形の凹部側間の空間が前記フィルタ要素を構成することを特徴とするＸ線診断装置。
3. 請求項２に記載のＸ線診断装置において、隣接して置かれた前記波形プレートの波形が本質的に六角形の断面を持つフィルタ要素を構成することを特徴とするＸ線診断装置。
4. 請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記平行なプレートが当該プレートの面から横断的に突き出た仕切りを具備することを特徴とするＸ線診断装置。
5. 請求項３に記載のＸ線診断装置において、前記隣接して置かれた前記波形プレートは、隣接するフィルタ要素間に相互接続されていることを特徴とするＸ線診断装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載のＸ線診断装置において、導電性層が前記分離部材間に設けられることを特徴とするＸ線診断装置。
7. 請求項２又は３に記載のＸ線診断装置において、導電性層が関連する前記波形の凹部側に設けられることを特徴とするＸ線診断装置。
8. 請求項６又は７に記載のＸ線診断装置において、電気的絶縁層が前記導電性層に設けられることを特徴とするＸ線診断装置。
9. 請求項６又は７に記載のＸ線診断装置において、疎水性コーティング層が前記導電性層に設けられることを特徴とするＸ線診断装置。
10. 請求項８に記載のＸ線診断装置において、疎水性コーティング層が前記電気的絶縁層に設けられることを特徴とするＸ線診断装置。

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