JP4153486B2 - 放射線検出器 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドヘルドの放射線検出器に関し、特に、放射線検出プローブを有する放射線検出器に関する。

ハンドヘルドの医療用放射線検出器が米国特許６２３６８８０Ｂ１号に開示されている。この放射線検出器は、プローブと、そのプローブの先端に着脱自在に装着されるプローブチップとを有する。
放射線検出プローブを有する一般的な放射線検出器は、プローブの先端を被測定箇所に接触させるか、あるいは被測定箇所に極力接近させて放射線を検出するように構成されている。このため、放射線を検出している箇所からプローブの先端が遠く離れると、使用者がその箇所を把握することは難しい。

本発明は、放射線を検出している箇所の把握が容易な放射線検出器を提供することを課題とする。
本発明に係る放射線検出器は、本体と、本体に接続された放射線検出プローブとを備えている。放射線検出プローブは、放射線検出プローブの先端を透過する放射線を検出する放射線検出素子と、放射線検出プローブの先端に向けてポインタ光を発する発光デバイスと、放射線検出プローブの先端に設けられ、前記ポインタ光を透過させる第１の窓とを含んでいる。
放射線検出素子は、放射線検出プローブの先端と発光デバイスとの間に配置されていて、ポインタ光を透過させる第２の窓を有していてもよい。この場合、ポインタ光は、第２窓および第１窓を順次に透過して放射線検出プローブから放出される。放射線検出素子は、第２窓を取り囲むように配置された複数の素子片に分割されていてもよい。
放射線検出プローブは、第１窓の中に設置された集光レンズをさらに含んでいてもよい。
放射線検出器は、発光デバイスから第１窓へポインタ光を案内する光ガイドをさらに含んでいてもよい。光ガイドは、発光デバイスから第１窓まで延びるパイプを有していてもよい。このパイプは放射線検出素子の第２窓を貫通していてもよい。このパイプ内に光ファイバが収容されていてもよい。
放射線検出プローブは、発光デバイスを覆う遮光カバーをさらに含んでいてもよい。この場合、光ガイドは、遮光カバーに設けられた貫通孔を有していてもよい。上記のパイプは、この貫通孔に連通する中空部を有していてもよい。
放射線検出プローブは、放射線検出プローブの先端と放射線検出素子の間に配置され放射線をコリメートするコリメータをさらに含んでいてもよい。第１窓はコリメータの中心軸上に形成されていてもよい。この場合、ポインタ光は被測定箇所の中央に照射されるので、ポインタ光によって被測定箇所をより正確に示すことができる。放射線検出素子が第２窓を有する場合、第１および第２窓の双方がコリメータの中心軸上に形成されていることが好ましい。
放射線検出プローブは、その先端に設けられた入力板をさらに有していてもよい。入力板は１ｋｅＶ以下のエネルギーを有する電磁波を遮断してもよい。
この発明は、以下の詳細な説明および添付図面から、より十分に理解されるようになる。添付図面は、単なる例示に過ぎない。したがって、添付図面がこの発明を限定するものと考えるべきではない。
この発明のさらなる適用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかし、この詳細な説明および特定の例は、この発明の好適な形態を示してはいるが、単なる例示に過ぎない。この発明の趣旨と範囲内における様々な変形および変更が、この詳細な説明から当業者には明らかになるからである。

図１は、第１実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図である。
図２は、図１に示した放射線検出器の縦断面図である。
図３は、図２に示した放射線検出プローブの組立状態での拡大断面図である。
図４は、図３に示した放射線検出プローブをその先端側から見た分解斜視図である。
図５は、第２実施形態に係る放射線検出素子を示す斜視図である。
図６は、第３実施形態に係る放射線検出素子を示す斜視図である。
図７は、第４実施形態に係る放射線検出素子を示す斜視図である。
図８は、第５実施形態に係る放射線検出素子を示す斜視図である。
図９は、第６実施形態に係る放射線検出素子を示す斜視図である。
図１０は、第７実施形態に係る放射線検出素子を示す斜視図である。
図１１は、第８実施形態に係る放射線検出素子を示す斜視図である。
図１２は、第９実施形態に係る放射線検出プローブの組立状態での拡大断面図である。
図１３は、第１０実施形態に係る放射線検出プローブの組立状態での拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第１実施形態
図１は本実施形態に係る放射線検出器を示す斜視図、図２は図１に示した放射線検出器の縦断面図、図３は図２に示した放射線検出プローブの組立状態での拡大断面図、図４は図３に示した放射線検出プローブの構成部品を放射線検出プローブの先端側から見た分解斜視図である。
放射線検出器１００は、ハンドヘルドのコードレス型サージカルプローブである。放射線検出器１００は、図１に示すように、本体１と、本体１から突出するように本体１の先端に設けられた放射線検出プローブ２を有する。放射線検出器１００は、本体１を握って操作される。放射線検出器１００は、例えば、放射性薬剤を用いた乳癌の転移巣検出に使用される。本体１の表面には、液晶表示パネル１Ａおよびスイッチ１Ｂが設けられている。
図２に示すように、本体１は中空である。本体１の内部には、図示しない信号処理回路、駆動回路、電子音発生器、電源回路、バッテリ等が収容されている。信号処理回路は、放射線検出プローブ２から送出される検出信号を処理し、放射線量を示すデータ信号を生成する。このデータ信号は駆動回路に送られる。駆動回路は、そのデータ信号が示す放射線量を液晶表示パネル１Ａ上に表示するとともに、電子音発生器を駆動してその放射線量に応じた電子音を鳴らす。
図３および図４に示すように、放射線検出プローブ２は、円筒キャップ状のプローブカバー３に覆われている。プローブカバー３内には、サイドシールド４、放射線検出素子５、遮光カバー６、発光デバイス７などが収容されている。放射線検出素子５および遮光カバー６は筒状のケーシング８に包囲されている。
プローブカバー３は、ほぼ円筒状のカバー本体３Ａを有する。カバー本体３Ａは、その先端において径方向内向きに延びる円環状の突起３Ｂを有する。円環状突起３Ｂの内周には、円形の入力板３Ｃがはめ込まれている。入力板３Ｃは、プローブカバー３が封止されるように接着剤などを用いて固定される。
カバー本体３Ａは、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属材料、あるいは導電性のある樹脂材料から構成されている。カバー本体３Ａの基端部の内周には、メネジ３Ｄが形成されている。メネジ３Ｄは、本体１の先端に設けられたコネクタ９のオネジ９Ａと螺合する。
一方、入力板３Ｃは、可視光および赤外光を遮断するとともに検出すべき放射線を透過させる材料、例えばアルミニウムやアモルファスカーボン、から構成されている。これは、検出すべき放射線以外の電磁波が放射線検出素子５に入射するとノイズ信号の原因となるからである。好ましくは、入力板３Ｃは、１ｋｅＶ以下のエネルギーを有する電磁波を遮断するとともに検出すべき放射線を透過させる材料から構成される。入力板３Ｃの中央には、後述するポインタ光を透過させる投射窓３Ｅがサイドシールド４の中心軸上に形成されている。
放射線検出素子５は、放射線フォトンのエネルギーに応じた波高を持つ電圧パルスを発生する半導体素子である。この検出素子５は、ケーシング８内に収容可能な大きさの円板状をしている。検出素子５の前面（検出面）および後面には、検出信号を出力するためのリード線５Ａおよび５Ｂが接続されている。リード線５Ａおよび５Ｂは、本体１内の信号処理回路（図示せず）に電気的に接続されている。
サイドシールド４は、放射線検出の指向性を高めるための部品である。サイドシールド４は、放射線を遮断可能な材料、例えば鉛（Ｐｂ）やタングステン（Ｗ）から構成されている。この材料はゴムでコーティングされていてもよい。サイドシールド４は、プローブカバー３の中空部と嵌合するほぼ円筒キャップ状の部材である。サイドシールド４の中空部は、ケーシング８と嵌合する。サイドシールド４の先端に位置する前壁には、入力板３Ｃおよび放射線検出素子５の双方に対面する放射線導入窓４Ａが設けられている。窓４Ａは、サイドシールド４の中心軸上に設けられた円筒状の貫通孔である。放射線は窓４Ａを通過して放射線検出素子５に入射する。サイドシールド４は、円環状突起３Ｂの後面に当接するようにカバー本体３Ａにはめ込まれ、固定されている。
サイドシールド４が放射線検出素子５の側面を覆っているため、放射線検出素子５の側方からの放射線入射が防止される。この結果、プローブ２の向いている方面から飛来する放射線のみが検出されるので、放射線検出の指向性が高まる。さらに、サイドシールド４は、窓４Ａを有するため、放射線用のコリメータとしても機能する。窓４Ａはサイドシールド４と同軸に形成されており、したがって、窓４Ａおよびサイドシールド４の軸とほぼ平行に進行する放射線のみが放射線検出素子５に入射する。これが窓４Ａのコリメート作用である。このようなコリメート作用により、放射線検出の指向性がいっそう高まる。
放射線検出素子５の中央には、透過窓５Ｃが形成されている。透過窓５Ｃは、サイドシールド４の中心軸上を延在し、放射線検出素子５を貫通する孔である。透過窓５Ｃは、後述するポインタ光を透過させるためのものである。本実施形態では、透過窓５Ｃは、後述する遮光カバー６から突出するパイプ６Ａを収容可能な大きさを有している。
遮光カバー６は、円筒キャップ状をしている。遮光カバー６は、放射線検出素子５と共に筒状のケーシング８内に収容されて保持されている。遮光カバー６は、放射線検出素子５の直後方に配置されている。遮光カバー６の中空部は、発光デバイス７と嵌合してそれを保持する。この遮光カバー６の前壁６Ｂからは、パイプ６Ａが突出している。パイプ６Ａは、放射線検出素子５の透過窓５Ｃを貫通し、プローブカバー３の投射窓３Ｅまで延びている。パイプ６Ａの中空部の先端は、投射窓３Ｅに連通しており、パイプ６Ａの中空部の基端は、前壁６Ｂに形成された貫通孔６Ｃおよび遮光カバー６の中空部に連通している。このように、パイプ６Ａおよび貫通孔６Ｃは、サイドシールド４の中心軸に沿って発光デバイス７から投射窓３Ｅまで延びる光ガイドを形成している。
発光デバイス７は、レーザダイオードや発光ダイオード等の半導体発光素子を内蔵しており、発光部７Ａから指向性のあるポインタ光を放出する。発光デバイス７は、リード線７Ｂおよび７Ｃを介して本体１内の電源回路（図示せず）に接続されている。発光部７Ａは、放射線検出素子５の後方においてサイドシールド４の中心軸上に配置されており、遮光カバー６の貫通孔６Ｃに対面している。
ケーシング８は、放射線検出素子５および遮光カバー６を収容して保持しつつサイドシールド４の中空部にはめ込まれ、固定されている。このケーシング８は、例えば、ジュラコン等の樹脂材料や、導電性のある金属材料から構成されている。
放射線検出器１００は、例えば、放射性薬剤を用いた乳癌の転移巣検出などに使用される。放射線検出プローブ２の先端を患者の被測定部位に接触させることなく被測定部位に向けると、発光デバイス７の発光部７Ａからの指向性のあるポインタ光が遮光カバー６の貫通孔６Ｃおよびパイプ６Ａによって案内され、プローブカバー３の投射窓３Ｅから被測定部位に投射される。この指向性のあるポインタ光により患者の被測定部位が明点として明確に特定される。
ポインタ光により特定された被測定部位から発する放射線はプローブカバー３の入力板３Ｃおよびサイドシールド４の放射線導入窓４Ａを通過して放射線検出素子５に入射する。サイドシール４６および窓４Ａによって、被測定部位以外の部位からの放射線は遮断される。このため、放射線検出素子５は、被測定部位からの放射線量を高精度に検出することができる。
放射線検出素子５は、放射線量に応じた検出信号を生成する。この検出信号は、リード線５Ａおよび５Ｂを通じて本体１内の信号処理回路（図示せず）に送られる。信号処理回路は、検出信号を処理し、放射線量を示すデータ信号を生成する。このデータ信号に基づく放射線量は、液晶表示パネル１Ａに表示される。また、放射線量に応じた電子音が再生される。
このように、指向性のあるポインタ光が光ガイド、すなわちパイプ６Ａおよび貫通孔６Ｃによって投射窓３Ｅに案内されるため、投射窓３Ｅから被測定部位に向けてポインタ光を確実に投射することができる。この結果、放射線検出器１００の使用者は、放射線を検出している部位を容易に把握することができる。
特に、本実施形態では、ポインタ光が示す被測定部位からの放射線が正確に放射線検出素子５に入射する。これは、透過窓５Ｃおよび投射窓３Ｅがサイドシールド４の中心軸上に形成され、さらに、パイプ６Ａおよび貫通孔６Ｃによって案内されるポインタ光の光軸がサイドシールド４の中心軸と一致しているからである。ポインタ光は被測定部位の中央に照射されるので、ポインタ光によって被測定部位をより正確に示すことができる。これに応じて、被測定部位からの放射線を正確に検出することができる。
以下では、図５〜図１１を参照しながら、本発明の第２〜第８実施形態を説明する。これらの実施形態は、放射線検出素子５の構造が第１実施形態と異なっており、そのほかは第１実施形態と同様の構成を有している。すなわち、これらの実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図５〜図１１に示す放射線検出素子に置き換えた構成を有している。図５〜図１１に示すように、これらの実施形態では、放射線検出素子が複数の素子片に分割されて透過窓の周囲に配置される。このため、放射線検出素子に透過窓を形成する難しい加工が必要ない。したがって、第２〜第８実施形態の放射線検出器は製造が容易である。
第２実施形態
第２実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図５に示す放射線検出素子１０に置き換えた構成を有している。放射線検出素子１０は、ほぼ正方形の４枚の素子片１０Ａから構成されている。各素子片１０Ａの一角には、斜めの切欠部１０Ｂが形成されている。これらの素子片１０Ａは、切欠部１０Ｂが相互に向き合って透過窓１０Ｃを画成するように配置されている。
これらの素子片１０Ａの前面（検出面）同士は、ジャンパ線１０Ｄにより相互に並列に接続されている。また、素子片１０Ａの後面同士もジャンパ線１０Ｄにより相互に並列に接続されている。これらの素子片１０Ａの一つの前面にはリード線５Ａが接続され、他の一つの素子片１０Ａの後面にはリード線５Ｂが接続されている。放射線検出素子１０はケーシング８内に収容され、切欠部１０Ｂに取り囲まれた透過窓１０Ｃに遮光カバー６のパイプ６Ａが挿通される。
第３実施形態
第３実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図６に示す放射線検出素子１１に置き換えた構成を有している。放射線検出素子１１は、直角二等辺三角形の４枚の素子片１１Ａから構成されている。これらの素子片１１Ａは、その斜辺１１Ｂを向き合わせて縦横に配置されている。これらの斜辺１１Ｂは、正方形の透過窓１１Ｃを画成する。斜辺１１Ｂに囲まれた透過窓１１Ｃに、遮光カバー６のパイプ６Ａが挿通される。
なお、図示を省略するが、各素子片１１Ａには、図５に示したジャンパ線１０Ｄおよびリード線５Ａ，５Ｂと同様のジャンパ線およびリード線が接続されている。図７〜図１１に示す放射線検出素子１２〜１６についても、図示しないジャンパ線およびリード線が放射線検出素子１０と同様に接続されている。
第４実施形態
第４実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図７に示す放射線検出素子１２に置き換えた構成を有している。放射線検出素子１２は、正方形の４枚の素子片１２Ａから構成されている。これらの素子片１２Ａは、その一角部１２Ｂを向き合わせて配置されている。これらの角部１２Ｂは、透過窓１２Ｃを画成する。角部１２Ｂに囲まれた透過窓１２Ｃに遮光カバー６のパイプ６Ａが挿通される。
第５実施形態
第５実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図８に示す放射線検出素子１３に置き換えた構成を有している。放射線検出素子１３は、長方形の２枚の素子片１３Ａから構成されている。これらの素子片１３Ａは、その長辺１３Ｂを向き合わせて配置されている。これらの長辺１３Ｂは、透過窓１３Ｃを画成する。長辺１３Ｂ間に形成された透過窓１３Ｃに遮光カバー６のパイプ６Ａが挿通される。
第６実施形態
第６実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図９に示す放射線検出素子１４に置き換えた構成を有している。放射線検出素子１４は、菱形の３枚の素子片１４Ａから構成されている。これらの素子片１４Ａは、その鈍角をなす一角部１４Ｂを向き合わせて配置されている。これらの角部１４Ｂは、透過窓１４Ｃを画成する。角部１４Ｂに囲まれた透過窓１４Ｃに遮光カバー６のパイプ６Ａが挿通される。
第７実施形態
第７実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図１０に示す放射線検出素子１５に置き換えた構成を有している。放射線検出素子１５は、正三角形の６枚の素子片１５Ａから構成されている。これらの素子片１５Ａは、その一角部１５Ｂを向き合わせて配置されている。これらの角部１５Ｂは、透過窓１５Ｃを画成する。角部１５Ｂに囲まれた透過窓１５Ｃに遮光カバー６のパイプ６Ａが挿通される。
第８実施形態
第８実施形態の放射線検出器は、第１実施形態における放射線検出素子５を、図１１に示す放射線検出素子１６に置き換えた構成を有している。放射線検出素子１６は、扇形の３枚の素子片１６Ａから構成されている。これらの素子片１６Ａは、その小円弧部１６Ｂを向き合わせて配置されている。これらの小円弧部１６Ｂは、透過窓１６Ｃを画成する。小円弧部１６Ｂに囲まれた透過窓１６Ｃに遮光カバー６のパイプ６Ａが挿通される。
第９実施形態
以下では、図１２を参照しながら、本発明の第９実施形態を説明する。本実施形態は、投射窓３Ｅ内に集光レンズ１８が配置されていることを除いて、第１実施形態と同じ構成を有している。集光レンズ１８は、発光部７Ａからのポインタ光を集光する。これにより、ポインタ光の拡散が抑えられ、ポインタ光の指向性が高まる。この結果、投射窓３Ｅから被測定部位に向けてポインタ光がいっそう確実に投射されるので、放射線検出器の使用者は、放射線を検出している部位をさらに容易に把握することができる。
なお、本実施形態では、放射線検出素子５の代わりに第２〜第８実施形態の放射線検出素子を使用してもよい。
第１０実施形態
以下では、図１３を参照しながら、本発明の第１０実施形態を説明する。本実施形態は、パイプ６Ａの中空部内に光ファイバ２０が配置されていることを除いて、第９実施形態と同じ構成を有している。光ファイバ２０は、発光部７Ａおよび集光レンズ１８と光学的に結合されている。光ファイバ２０は発光部７Ａからのポインタ光を受け取り、それを集光レンズ１８に送る。光ファイバ２０によってポインタ光の減衰が抑えられるので、投射窓３Ｅから被測定部位に向けてポインタ光がいっそう確実に投射される。したがって、放射線検出器の使用者は、放射線を検出している部位をさらに容易に把握することができる。
なお、本実施形態では、放射線検出素子５の代わりに第２〜第８実施形態の放射線検出素子を使用してもよい。
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
上記の放射線検出素子５は、放射線の照射によって発光するシンチレータと、光電変換器との組み合わせに置き換えることができる。シンチレータは、ＣｄＷＯ_４などの希土類酸化物から構成される。光電変換器は、例えば、フォトダイオードにＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が積層された構造を有する。好ましくは、複数のシンチレータおよび複数の光電変換器が透過窓の周囲に配置される。
上記のプローブカバー３は、筒状のカバー本体３Ａと、その先端の開口を塞ぐ入力板３Ｃという二つの部材から構成されている。しかし、プローブカバーは、キャップ状の一体の部材から構成されていてもよい。この場合、プローブカバーの先端に位置する前壁は放射線が透過し易いように薄肉に形成され、前壁の中央には投射窓３Ｅと同様の投射窓が形成される。このようなプローブカバーは、好ましくは、放射線を透過させる材料から構成される。この材料の例として、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属材料、あるいは導電性の樹脂材料が挙げられる。プローブカバーの前壁は、好ましくは、１ｋｅＶ以下のエネルギーを有する電磁波を遮断するとともに検出すべき放射線を透過させる材料から構成される。
放射線検出プローブの直径と長さの比率は、図示の例に限らず、適宜変更することができる。また、放射線検出プローブの先端部の形状は、平面状に限らず、球面状など丸みを帯びた形状であってもよい。
上記実施形態の放射線検出器は、医療用のサージカルプローブであるが、本発明の放射線検出器の用途はこれに限定されるものではなく、他の幅広い用途で使用することができる。例えば、本発明の放射線検出器は、原子力発電所や放射線設備を有する研究所等において放射線漏れを検出するために使用することができる。

本発明の放射線検出器を用いて放射線を測定する場合、発光デバイスから発するポインタ光がプローブの先端から被測定箇所に投射される。これにより、被測定箇所がポインタ光により明点として示される。したがって、放射線を検出している箇所を離れた位置から容易に把握することができ、放射線の測定を効率良く行うことができる。

Claims (10)

1. 本体と、
   前記本体に接続された放射線検出プローブと、
   を備える放射線検出器であって、
   前記放射線検出プローブは、
   前記放射線検出プローブの先端を透過する放射線を検出する放射線検出素子と、
   前記放射線検出プローブの先端に向けてポインタ光を発する発光デバイスと、
   前記放射線検出プローブの先端に設けられ、前記ポインタ光を透過させる第１の窓と、を含んでおり、
   前記放射線検出素子は、前記放射線検出プローブの先端と前記発光デバイスとの間に配置されており、
   前記放射線検出素子は、前記ポインタ光を透過させる第２の窓を有しており、
   前記ポインタ光は、前記第２窓および前記第１窓を順次に透過して前記放射線検出プローブから放出される、
   放射線検出器。
2. 前記放射線検出素子は、前記第２窓を取り囲むように配置された複数の素子片に分割されている、請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記放射線検出プローブは、前記第１窓の中に設置された集光レンズをさらに含んでいる、請求項１又は２に記載の放射線検出器。
4. 前記発光デバイスから前記第１窓へ前記ポインタ光を案内する光ガイドをさらに含んでいる、請求項１〜３のいずれかに記載の放射線検出器。
5. 前記光ガイドは、前記発光デバイスから前記第１窓まで延びるパイプを有している、請求項４に記載の放射線検出器。
6. 前記パイプ内に光ファイバが配置されている、請求項５に記載の放射線検出器。
7. 前記放射線検出プローブは、前記発光デバイスを覆う遮光カバーをさらに含んでおり、
   前記光ガイドは、前記遮光カバーに設けられた貫通孔を有している、
   請求項４〜６のいずれかに記載の放射線検出器。
8. 前記放射線検出プローブは、前記放射線検出プローブの先端と前記放射線検出素子の間に配置され、前記放射線をコリメートするコリメータをさらに含んでいる、請求項１〜７のいずれかに記載の放射線検出器。
9. 前記第１窓が前記コリメータの中心軸上に形成されている、請求項８に記載の放射線検出器。
10. 前記放射線検出プローブは、その先端に設けられた入力板をさらに有しており、
    前記第１窓は、前記入力板に設けられた貫通孔であり、
    前記入力板は、１ｋｅＶ以下のエネルギーを有する電磁波を遮断する、
    請求項１〜９のいずれかに記載の放射線検出器。

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