JP4341088B2 - コンピュータ断層撮影システムのためのエラストマー接続 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にコンピュータ断層撮影画像形成に関し、かつ特に、Ｘ線ビーム検出器モジュールからの電気信号をデータ収集システムに結合することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくともいくつかのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像形成システム構成においては、Ｘ線源が投射する扇形ビームがデカルト座標系の一般に「画像形成プレーン」と称されるＸ−Ｙ面内に位置するようにコリメートされる。Ｘ線ビームは患者など画像形成化中の対象を透過する。ビームは対象物によって減衰された後、放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受けた減衰ビーム放射の強さは対象によるＸ線ビームの減衰に依存する。検出器アレイの検出器要素はそれぞれに検出器の位置におけるビーム減衰の測定結果を表す個別の電気的信号を出す。すべての検出器からの減衰測定結果は別々に収集されて伝送プロファイルが生成される。
【０００３】
周知の第三世代ＣＴシステムにおいては、Ｘ線源および検出器アレイはガントリとともに画像形成プレーン内で画像形成化される対象の周囲を回転し、それによってＸ線ビームが対象を横断する角度が絶えず変化する。Ｘ線源はＸ線管を通常含み、これがＸ線ビームを焦点に放射する。Ｘ線検出器は検出器で受けたＸ線ビームをコリメートするためのコリメータを通常含む。シンチレータがコリメータに隣接して置かれ、フォトダイオードがシンチレータに隣接して置かれる。
【０００４】
マルチスライスＣＴシステムは走査中により多くのスライスに対するデータを得るために使用される。周知のマルチスライス・システムは一般に３−Ｄ検出器として知られる検出器を通常含む。この３−Ｄ検出器では、複数の検出器要素個別のチャネルを形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
３−Ｄ検出器アレイの各検出器モジュールの出力信号は既知の１−Ｄ検出器より数倍多い。１−Ｄモジュールの出力線は一般的にＣＴシステム・データ収集システム（ＤＡＳ）にピン・コネクタまたはＤＡＳバックプレーンに機械的に接続された印刷配線板を用いて接続される。しかし、出力線の数が大きくなれば、ピン・コネクタのアレイのサイズも大きくなる。大型のピン・コネクタ・アレイを挿入するために力が要るために、その力によってＤＡＳバックプレーンが損傷するおそれがある。
【０００６】
したがって、大型のピン・コネクタ・アレイをＤＡＳバックプレーンに機械的に結合する必要のないコネクタ装置を提供することが望ましい。また、高密度の低レベル・アナログ出力線をＤＡＳバックプレーンに接続するその種のコネクタを提供することが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これらの目的および他の目的は検出器モジュール出力線をＤＡＳバックプレーンに電気的に接続するエラストマー・コネクタによって達成することができる。特に、マルチスライス・システムのための検出器モジュールは複数の検出器モジュールと第１端が各素子に電気的に接続された可撓ケーブルを備えている。可撓ケーブルの第２端はエラストマー・コネクタを用いてＤＡＳバックプレーンに電気的に結合され、それによって検出器素子とデータ収集システムとの間に電気的接続が形成される。
【０００８】
特に、各可撓ケーブル・ワイヤの第２端は接続パッドに電気的に接続される。同一の接続パッドがＤＡＳバックプレーンの各線に電気的に接続される。エラストマー・コネクタは接続パッドに整合する複数の導体を含み、かつコネクタは可撓ケーブルの第２端接続パッドとバックプレーン接続パッドとの間に位置決めされ、それによってパッド同士の電気的接続がエラストマー・コネクタを介して構成される。次いでエラストマー・コネクタが圧縮され、ハウジングによってバックプレーンに固定される。具体的には、ハウジングがバックプレーンに固定されると、エラストマー・コネクタが圧縮され、それによってエラストマー・コネクタ導体の接続パッドとの電気的接触が強固に保持される。その結果、検出器モジュールとデータ収集システムとの間に電気的接続が形成される。特に、各フォトダイオード出力線は各ＤＡＳ入力線に電気的に接続される。
【０００９】
上述のエラストマー製接続装置により、多数の高密度低レベル・アナログ・フォトダイオード出力線のＤＡＳバックプレーンへの電気的接続が可能になる。さらに、上述のエラストマー・コネクタ装置によりピン・コネクタ・アレイをバックプレーンに機械的に結合させる必要が無くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、「第３世代」ＣＴスキャナに特有のガントリ１２を含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像形成システム１０を示す。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、このＸ線源からガントリ１２の相対する側にある検出器アレイ１８に向かってＸ線のビーム１６が投射される。検出器アレイ１８はいくつかの検出器モジュール２０によって形成され、患者２２を透過する投射Ｘ線をそれらのモジュールが共々感知する。各検出器モジュール２０は入射するＸ線ビームの強さおよび患者２２を透過したビームの減衰を表す電気信号を出す。Ｘ線投射データを収集する走査の間、ガントリ１２とそれに搭載された構成部品が回転の中心２４を中心にして回転する。
【００１１】
ガントリ１２の回転およびＸ線源１４の作動はＣＴシステム１０の制御機構２６により支配される。制御機構２６はＸ線源１４に電力とタイミング信号を供給するＸ線コントローラ２８およびガントリ１２の回転速度と位置を制御するガントリ・モータ・コントローラ３０を含む。制御機構２６のデータ収集システム（ＤＡＳ）３２は検出器モジュール２０からのアナログ・データをサンプリングし、かつデータを次の処理のためにディジタル信号に変換する。画像再構成器３４はサンプリングおよびディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け、高速画像再構成を行う。再構成された画像は画像を大容量記憶装置３８に記憶するコンピュータ３６に入力として印可される。
【００１２】
コンピュータ３６はまた、オペレータからのコマンドと走査パラメータをキーボード付きのコンソール４０を介して受け取る。結合されたＣＲＴディスプレイ４２によりオペレータはコンピュータ３６からの再構成された画像および他のデータを見ることができる。オペレータ供給のコマンドとパラメータはコンピュータ３６によって制御信号と情報をＤＡＳ３２、Ｘ線コントローラ２８およびガントリ・モータ・コントローラ３０に供給するために使われる。さらに、コンピュータ３６は、モータ駆動テーブル４６を制御して患者２２をガントリ１２内の位置に着けるテーブル・モータ・コントローラ４４を操作する。特に、テーブル４６はガントリ開口部４８を通して患者２２を部分的に移動させる。
【００１３】
図３、図４および図５に示すように、検出器アレイ１８は複数の検出器モジュール２０を含む。各検出器モジュールは検出器素子２６のアレイを含む。特に、各Ｘ線検出器モジュール２０は複数のフォトダイオード６６、半導体デバイス６８、および少なくとも１つの可撓電気ケーブル７０を含む。シンチレータ７４が、当技術分野で周知の様に、フォトダイオード６６の上部にかつ隣接して置かれている。フォトダイオード６６は個々のフォトダイオードでも、あるいは多次元フォトダイオード・アレイでもよい。フォトダイオード６６は基板（図示せず）に被着または形成される。フォトダイオード６６は、シンチレータ７４に光学的に結合され、かつシンチレータ７４による光出力を表す電気的出力を生じる。各フォトダイオード６６は、特定の素子２６についてビーム減衰の測定結果である個々の電気的出力８２を生じる。フォトダイオード出力線８２は、たとえば、モジュール２０の１つの側部か、またはモジュール２０の複数の側部に物理的に置くことができる。図４に示すように、フォトダイオードの出力８２はフォトダイオード・アレイの上下端に置かれる。
【００１４】
半導体デバイス６８は、一実施形態においては、２つの半導体スイッチ８４、８６を含む。スイッチ８４、８６は多次元アレイとして配置された複数の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（図示せず）をそれぞれ含む。各ＦＥＴは各フォトダイオード出力線８２の１つに電気的に接続された入力線と、出力線と、制御線（図示せず）とを含む。ＦＥＴの出力線と制御線は可撓ケーブル７０に電気的に接続されている。特に、フォトダイオード出力線８２の約半分はスイッチ８４の各ＦＥＴ入力線に電気的に接続され、フォトダイオード出力線８２の他の半分はスイッチ８６のＦＥＴ入力線に電気的に接続されている。
【００１５】
可撓電気ケーブル７０は第１端（図示せず）と、第２端（図示せず）と、その間を通る複数の電線９０とを含む。ケーブル７０は、たとえば、第１端１００と１０４および第２端１２４と１２８をそれぞれ有する２つのケーブル９４および９６でもよし、あるいは代替の実施形態においては、多重第１端（図示せず）を有する単一のケーブル（図示せず）を含んでもよい。一実施形態においては、スイッチ８４のＦＥＴの出力線と制御線はケーブル９４のワイヤ９０に接続され、かつスイッチ８６のＦＥＴの出力線と制御線はケーブル９６のワイヤ９０に接続されている。特に、各ＦＥＴの出力線と制御線は各ケーブルの第１端１００、１０４のワイヤ９０に電気的に接続されている。各ケーブルの第１端１００、１０４はＦＥＴとの強固な電気的接触を取付ブラケット１１６Ａおよび１１６Ｂによって保持される。
【００１６】
一実施形態において、かつ図６、図７および図８に関しては、ケーブル９４および９６は同一である。特にケーブル９４に関しては、第２端１２４は１つのパターン状に配列された複数の接続パッド１４０を含む。各接続パッド１４０はケーブルの第２端１２４でワイヤ９０に電気的に接続されている。ケーブルの第２端１２４はＤＡＳバックプレーン１４２にエラストマー・コネクタ（図６、図７および図８には図示せず）を用いて電気的に結合されている。パックプレーン１４２は接続パッド１４０と同じパターン状に配列された複数の接続パッド１４８を含む。バックプレーン接続パッド１４８はＤＡＳ入力と制御線（図示せず）に電気的に接続されている。一実施形態においては、接続パッド１４０は２つの平行な列１５２、１５４を有するパターン状に配列され、接続パッド１４８は２つの平行な列１５８、１６２を有するパターン状に同様に並べられ、かつ２つのエラストマー・コネクタ（図示せず）を用いて接続パッド１４０と１４８とが電気的に接続される。各エラストマー・コネクタは接続パッドに整合する複数の導体（図示せず）を含むので、エラストマー・コネクタをケーブルの第２端１２４とバックプレーン１４２との間に位置決めすることによって接続パッド１４０と１４８とが電気的に接続される。特に、第１のエラストマー・コネクタは接続パッド列１５２、１５８間に位置決めされ、かつ第２のエラストマー・コネクタは接続パッド列１５４、１６２間に位置決めされる。ケーブルの第２端１２４はバックプレーン１４２にハウジング（図示せず）とともに固定される。ケーブル９６はバックプレーン１４２に同様にして接続される。
【００１７】
図９を参照すると、エラストマー・コネクタ１７０は、全周を絶縁材１７８で囲まれた少なくとも１つの導体１７４を含む。エラストマー・コネクタの端部は導体１７４のパッド１４０、１４８との電気的接続のため、絶縁材１７８による被覆はされていない。一実施形態においては、エラストマー・コネクタ１７０は複数の金めっきされた黄銅製導体１７４を備えている。導体１７４は単一の導体１７４が各接続パッド１４０と各接続パッド１４８に電気的に接続されるように間隔を置くことができる。あるいは、図１０に示すように、導体１７４は複数の導体１７４が各接続パッド１４０と各接続パッド１４８に電気的に接続するように間隔を置くこともできる。エラストマー導体１７４同士は、ケーブルの第２端１２４およびバックプレーン１４２が不整合の場合でも、パッド１４０、１４８間の電気的接続が複数の導体１７４によって維持されるように間隔を置かれる。一実施形態においては、たとえば、パッド１４０と１４８とが完全に整合しているとき、９つの導体１７４がパッド１４０と１４８とを電気的に接続するが、パッド１４０と１４８とが不整合の場合でも、４つの導体１７４がパッド１４０と１４８とを電気的に接続する。
【００１８】
図１１に示す代替実施形態においては、エラストマー・コネクタ１７８は、たとえば、銀含浸シリコンの複数の導体レイヤ１８２を含む。レイヤ１８２同士は絶縁レイヤ１８４によって相互に分離されている。絶縁材１８８は各レイヤ１８２を完全に絶縁する。各レイヤ１８２は接続パッド１４０と接続パッド１４８とが電気的に接続され、それによってフォトダイオード出力線８２が（ＦＥＴおよび可撓ケーブルを介する等して）バックプレーン入力に結合され、かつＦＥＴ制御線がＤＡＳ制御線に接続される。
【００１９】
一実施形態の図１２、図１３および図１４に関して、ハウジング１９２は複数のケーブルの第２端に一致させられ、かつバックプレーン１４２に固定される。特に、ハウジング１９２はエラストマー・コネクタ１７０を可撓ケーブルの第２端１２４とバックプレーン１４２の間で圧縮し、それによって接続パッド１４０と１４８による電気的接続がエラストマー導体１７４を介して構成される。その結果、検出器モジュール半導体スイッチ８４、８６が構成されるように、出力線８２がバックプレーン入力線に電気的に結合され、かつＦＥＴ制御線がＤＡＳ制御線に接続される。ハウジング１９２はバックプレーン１４２に少なくとも１つのボルト（図示せず）を用いて固定される。
【００２０】
図１５に示すように、検出器モジュール２０に関連して、フォトダイオード６６およびスイッチ８４、８６は、フォトダイオード６６がスイッチ８４と８６に隣接しかつその間に置かれるように基板２００に取り付け、または形成される。ＦＥＴ入力線はフォトダイオード出力線８２に電気的に接続される。特に、フォトダイオード出力８２の約半分はスイッチ８４入力線にワイヤ・ボンディングされ、かつフォトダイオード出力８２の約半分はスイッチ８６入力線にワイヤ・ボンディングされ、それによって各出力線８２と各ＦＥＴの入力線間に電気的パスが形成される。スイッチ入力線は、たとえば、アルミニウム・ワイヤ・ウェッジ・ボンディングおよびゴールド・ワイヤ・ボール・ボンディング等の当技術分野で周知の様々なワイヤ・ボンディング技術によりワイヤ・ボンディングすることができる。ワイヤ・ボンドは、一括してボンド３００として識別する。
【００２１】
各ケーブルの第１端１００、１０４は各スイッチ８４、８６に隣接して置かれ、かつ基板２００に、たとえば、接着剤（図示せず）を用いて結合される。次いでＦＥＴの出力線と制御線の一部がケーブル９４のワイヤ９０にワイヤ・ボンディングされ、かつＦＥＴの出力線と制御線の一部がケーブル９６のワイヤ９０にワイヤ・ボンディングされ、それによって各ＦＥＴの出力線とワイヤ９０の間および各ＦＥＴの制御線とワイヤ９０の間に電気的パスが形成される。ケーブル第１端１００、１０４は取付ブラケット１１６Ａ、１１６Ｂを用いて所定の箇所に保持される。
【００２２】
検出器モジュール２０を検出器アレイ１８内に取り付けた後、ケーブルの第２端１２４、１２８がＤＡＳ３２に結合され、それによって電気的パスがフォトダイオード出力線８２とＤＡＳ入力との間に存在し、かつ半導体デバイスＦＥＴをエネーブルするためにＦＥＴ制御線がＤＡＳ出力に電気的に接続される。特に、エラストマー・コネクタ１７０の第１端はバックプレーン１４２に隣接して置かれ、それによってエラストマー導体１７４が接続パッド１４８に隣接して置かれる。次いで可撓ケーブルの第２端１２４がエラストマー・コネクタ１７０の第２端に隣接して置かれ、それによってエラストマー導体１７４が接続パッド１４０に隣接して置かれる。ハウジング１９２をケーブルの第２端１２４上部にかつ隣接して位置決めした後、ハウジング１９２はエラストマー・コネクタ１７０が圧縮され、それによってエラストマー導体１７４がケーブルの第２端接続パッド１４０とバックプレーン接続パッド１４８に電気的に接続されるまでバックプレーン１４２に固定される。
【００２３】
上述のエラストマー・コネクタ装置は各種の電気的接続を完成するのに用いることができる。たとえば、２つの可撓電気ケーブルはエラストマー・コネクタ装置を用いて電気的に結合することができる。特に、ケーブルの端部は複数の接続パッドを含むことができ、エラストマー・コネクタ（図示せず）は各第１および第２のケーブル接続パッドに電気的に接続するための複数の導体を含むことができる。
【００２４】
第１および第２のケーブルを固定し、エラストマー・コネクタ導体が各ケーブル接続パッドに電気的に接続されるようにエラストマー・コネクタを圧縮するには、下部および上部を有する継手を使用することができよう。
【００２５】
特に、第１および第２ケーブルはエラストマー・コネクタをケーブルの第２端間に固定することによって電気的に接続される。まず、第１ケーブルの第１端を継手下部内に置く。エラストマー・コネクタを第１ケーブル接続パッドに隣接する継手内に置いた後、第２ケーブル接続パッドがエラストマー・コネクタに隣接するように第２ケーブルの第１端をエラストマー・コネクタの隣り合わせに位置決めする。次いで継手上部を第２ケーブルの第２端の隣り合わせに位置決めおよび継手下部に固定し、それによってエラストマー・コネクタが圧縮される。圧縮の結果、エラストマー・コネクタ導体が各第１、第２ケーブル接続パッドに電気的に接続され、それによって信号パスが第１ケーブルと第２ケーブルの間に存在する。さらに、エラストマー・コネクタを使用し、たとえば、可撓ケーブルと印刷配線板とを接続し、あるいは可撓ケーブルをフォトダイオード等のシリコン・デバイスに接続することにより様々な他の電気的接続を完成することができる。
【００２６】
上述の検出器モジュールにより、多数の高密度低レベル・アナログ・フォトダイオード出力線をバックプレーンに電気的に接続することが可能になる。さらに、可撓ケーブルのエラストマー接続の結果、大型のピン・コネクタ・アレイをバックプレーンに接続する必要が無くなる。さらには、ピン・コネクタを接続する必要がないため、検出器モジュールがピン・コネクタを挿入する力を受けることがなく、またそのような接続による損傷を被るおそれが回避される。
【００２７】
本発明の様々な実施形態に関するこれまでの説明から、本発明の目的が達成されることは明らかである。以上に本発明を詳細に説明したが、それは例示にすぎず本発明はそれに制限されるものではない。したがって、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲の用語によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＣＴ画像形成システムの斜視図である。
【図２】 図１に示すシステムの概略ブロック図である。
【図３】 ＣＴシステム検出器アレイの斜視図である。
【図４】 図３に示す検出器モジュールの斜視図である。
【図５】 図４に示す検出器モジュールの上面図である。
【図６】 ハウジングを固定する前の検出器モジュールとデータ収集システムとの相互接続の斜視図である。
【図７】 図６に示す可撓ケーブルの第２端の拡大上面図である。
【図８】 バックプレーン接続パッドの拡大上面図である。
【図９】 エラストマー・コネクタの斜視図である。
【図１０】 図６に示す可撓ケーブルの第２端とデータ収集システムとの相互接続のエラストマー・コネクタから絶縁材を取り除いた拡大側面図である。
【図１１】 エラストマー・コネクタの代替実施形態の絶縁材を一部取り除いた斜視図である。
【図１２】 コネクタをバックプレーンに固定するハウジングの斜視図である。
【図１３】 パックプレーンに固定されたハウジングの上面図である。
【図１４】 図１３に示すハウジングの側面図である。
【図１５】 図５に示す検出器モジュールの一部側面図である。
【符号の説明】
１７０ エラストマー・コネクタ
１７４ 導体
１７８ 絶縁材
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にコンピュータ断層撮影画像形成に関し、かつ特に、Ｘ線ビーム検出器モジュールからの電気信号をデータ収集システムに結合することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくともいくつかのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像形成システム構成においては、Ｘ線源が投射する扇形ビームがデカルト座標系の一般に「画像形成プレーン」と称されるＸ−Ｙ面内に位置するようにコリメートされる。Ｘ線ビームは患者など画像形成化中の対象を透過する。ビームは対象物によって減衰された後、放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受けた減衰ビーム放射の強さは対象によるＸ線ビームの減衰に依存する。検出器アレイの検出器要素はそれぞれに検出器の位置におけるビーム減衰の測定結果を表す個別の電気的信号を出す。すべての検出器からの減衰測定結果は別々に収集されて伝送プロファイルが生成される。
【０００３】
周知の第三世代ＣＴシステムにおいては、Ｘ線源および検出器アレイはガントリとともに画像形成プレーン内で画像形成化される対象の周囲を回転し、それによってＸ線ビームが対象を横断する角度が絶えず変化する。Ｘ線源はＸ線管を通常含み、これがＸ線ビームを焦点に放射する。Ｘ線検出器は検出器で受けたＸ線ビームをコリメートするためのコリメータを通常含む。シンチレータがコリメータに隣接して置かれ、フォトダイオードがシンチレータに隣接して置かれる。
【０００４】
マルチスライスＣＴシステムは走査中により多くのスライスに対するデータを得るために使用される。周知のマルチスライス・システムは一般に３−Ｄ検出器として知られる検出器を通常含む。この３−Ｄ検出器では、複数の検出器要素個別のチャネルを形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
３−Ｄ検出器アレイの各検出器モジュールの出力信号は既知の１−Ｄ検出器より数倍多い。１−Ｄモジュールの出力線は一般的にＣＴシステム・データ収集システム（ＤＡＳ）にピン・コネクタまたはＤＡＳバックプレーンに機械的に接続された印刷配線板を用いて接続される。しかし、出力線の数が大きくなれば、ピン・コネクタのアレイのサイズも大きくなる。大型のピン・コネクタ・アレイを挿入するために力が要るために、その力によってＤＡＳバックプレーンが損傷するおそれがある。
【０００６】
したがって、大型のピン・コネクタ・アレイをＤＡＳバックプレーンに機械的に結合する必要のないコネクタ装置を提供することが望ましい。また、高密度の低レベル・アナログ出力線をＤＡＳバックプレーンに接続するその種のコネクタを提供することが望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これらの目的および他の目的は検出器モジュール出力線をＤＡＳバックプレーンに電気的に接続するエラストマー・コネクタによって達成することができる。特に、マルチスライス・システムのための検出器モジュールは複数の検出器モジュールと第１端が各素子に電気的に接続された可撓ケーブルを備えている。可撓ケーブルの第２端はエラストマー・コネクタを用いてＤＡＳバックプレーンに電気的に結合され、それによって検出器素子とデータ収集システムとの間に電気的接続が形成される。
【０００８】
特に、各可撓ケーブル・ワイヤの第２端は接続パッドに電気的に接続される。同一の接続パッドがＤＡＳバックプレーンの各線に電気的に接続される。エラストマー・コネクタは接続パッドに整合する複数の導体を含み、かつコネクタは可撓ケーブルの第２端接続パッドとバックプレーン接続パッドとの間に位置決めされ、それによってパッド同士の電気的接続がエラストマー・コネクタを介して構成される。次いでエラストマー・コネクタが圧縮され、ハウジングによってバックプレーンに固定される。具体的には、ハウジングがバックプレーンに固定されると、エラストマー・コネクタが圧縮され、それによってエラストマー・コネクタ導体の接続パッドとの電気的接触が強固に保持される。その結果、検出器モジュールとデータ収集システムとの間に電気的接続が形成される。特に、各フォトダイオード出力線は各ＤＡＳ入力線に電気的に接続される。
【０００９】
上述のエラストマー製接続装置により、多数の高密度低レベル・アナログ・フォトダイオード出力線のＤＡＳバックプレーンへの電気的接続が可能になる。さらに、上述のエラストマー・コネクタ装置によりピン・コネクタ・アレイをバックプレーンに機械的に結合させる必要が無くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、「第３世代」ＣＴスキャナに特有のガントリ１２を含むコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像形成システム１０を示す。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、このＸ線源からガントリ１２の相対する側にある検出器アレイ１８に向かってＸ線のビーム１６が投射される。検出器アレイ１８はいくつかの検出器モジュール２０によって形成され、患者２２を透過する投射Ｘ線をそれらのモジュールが共々感知する。各検出器モジュール２０は入射するＸ線ビームの強さおよび患者２２を透過したビームの減衰を表す電気信号を出す。Ｘ線投射データを収集する走査の間、ガントリ１２とそれに搭載された構成部品が回転の中心２４を中心にして回転する。
【００１１】
ガントリ１２の回転およびＸ線源１４の作動はＣＴシステム１０の制御機構２６により支配される。制御機構２６はＸ線源１４に電力とタイミング信号を供給するＸ線コントローラ２８およびガントリ１２の回転速度と位置を制御するガントリ・モータ・コントローラ３０を含む。制御機構２６のデータ収集システム（ＤＡＳ）３２は検出器モジュール２０からのアナログ・データをサンプリングし、かつデータを次の処理のためにディジタル信号に変換する。画像再構成器３４はサンプリングおよびディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け、高速画像再構成を行う。再構成された画像は画像を大容量記憶装置３８に記憶するコンピュータ３６に入力として印可される。
【００１２】
コンピュータ３６はまた、オペレータからのコマンドと走査パラメータをキーボード付きのコンソール４０を介して受け取る。結合されたＣＲＴディスプレイ４２によりオペレータはコンピュータ３６からの再構成された画像および他のデータを見ることができる。オペレータ供給のコマンドとパラメータはコンピュータ３６によって制御信号と情報をＤＡＳ３２、Ｘ線コントローラ２８およびガントリ・モータ・コントローラ３０に供給するために使われる。さらに、コンピュータ３６は、モータ駆動テーブル４６を制御して患者２２をガントリ１２内の位置に着けるテーブル・モータ・コントローラ４４を操作する。特に、テーブル４６はガントリ開口部４８を通して患者２２を部分的に移動させる。
【００１３】
図３、図４および図５に示すように、検出器アレイ１８は複数の検出器モジュール２０を含む。各検出器モジュールは検出器素子２６のアレイを含む。特に、各Ｘ線検出器モジュール２０は複数のフォトダイオード６６、半導体デバイス６８、および少なくとも１つの可撓電気ケーブル７０を含む。シンチレータ７４が、当技術分野で周知の様に、フォトダイオード６６の上部にかつ隣接して置かれている。フォトダイオード６６は個々のフォトダイオードでも、あるいは多次元フォトダイオード・アレイでもよい。フォトダイオード６６は基板（図示せず）に被着または形成される。フォトダイオード６６は、シンチレータ７４に光学的に結合され、かつシンチレータ７４による光出力を表す電気的出力を生じる。各フォトダイオード６６は、特定の素子２６についてビーム減衰の測定結果である個々の電気的出力８２を生じる。フォトダイオード出力線８２は、たとえば、モジュール２０の１つの側部か、またはモジュール２０の複数の側部に物理的に置くことができる。図４に示すように、フォトダイオードの出力８２はフォトダイオード・アレイの上下端に置かれる。
【００１４】
半導体デバイス６８は、一実施形態においては、２つの半導体スイッチ８４、８６を含む。スイッチ８４、８６は多次元アレイとして配置された複数の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（図示せず）をそれぞれ含む。各ＦＥＴは各フォトダイオード出力線８２の１つに電気的に接続された入力線と、出力線と、制御線（図示せず）とを含む。ＦＥＴの出力線と制御線は可撓ケーブル７０に電気的に接続されている。特に、フォトダイオード出力線８２の約半分はスイッチ８４の各ＦＥＴ入力線に電気的に接続され、フォトダイオード出力線８２の他の半分はスイッチ８６のＦＥＴ入力線に電気的に接続されている。
【００１５】
可撓電気ケーブル７０は第１端（図示せず）と、第２端（図示せず）と、その間を通る複数の電線９０とを含む。ケーブル７０は、たとえば、第１端１００と１０４および第２端１２４と１２８をそれぞれ有する２つのケーブル９４および９６でもよし、あるいは代替の実施形態においては、多重第１端（図示せず）を有する単一のケーブル（図示せず）を含んでもよい。一実施形態においては、スイッチ８４のＦＥＴの出力線と制御線はケーブル９４のワイヤ９０に接続され、かつスイッチ８６のＦＥＴの出力線と制御線はケーブル９６のワイヤ９０に接続されている。特に、各ＦＥＴの出力線と制御線は各ケーブルの第１端１００、１０４のワイヤ９０に電気的に接続されている。各ケーブルの第１端１００、１０４はＦＥＴとの強固な電気的接触を取付ブラケット１１６Ａおよび１１６Ｂによって保持される。
【００１６】
一実施形態において、かつ図６、図７および図８に関しては、ケーブル９４および９６は同一である。特にケーブル９４に関しては、第２端１２４は１つのパターン状に配列された複数の接続パッド１４０を含む。各接続パッド１４０はケーブルの第２端１２４でワイヤ９０に電気的に接続されている。ケーブルの第２端１２４はＤＡＳバックプレーン１４２にエラストマー・コネクタ（図６、図７および図８には図示せず）を用いて電気的に結合されている。パックプレーン１４２は接続パッド１４０と同じパターン状に配列された複数の接続パッド１４８を含む。バックプレーン接続パッド１４８はＤＡＳ入力と制御線（図示せず）に電気的に接続されている。一実施形態においては、接続パッド１４０は２つの平行な列１５２、１５４を有するパターン状に配列され、接続パッド１４８は２つの平行な列１５８、１６２を有するパターン状に同様に並べられ、かつ２つのエラストマー・コネクタ（図示せず）を用いて接続パッド１４０と１４８とが電気的に接続される。各エラストマー・コネクタは接続パッドに整合する複数の導体（図示せず）を含むので、エラストマー・コネクタをケーブルの第２端１２４とバックプレーン１４２との間に位置決めすることによって接続パッド１４０と１４８とが電気的に接続される。特に、第１のエラストマー・コネクタは接続パッド列１５２、１５８間に位置決めされ、かつ第２のエラストマー・コネクタは接続パッド列１５４、１６２間に位置決めされる。ケーブルの第２端１２４はバックプレーン１４２にハウジング（図示せず）とともに固定される。ケーブル９６はバックプレーン１４２に同様にして接続される。
【００１７】
図９を参照すると、エラストマー・コネクタ１７０は、全周を絶縁材１７８で囲まれた少なくとも１つの導体１７４を含む。エラストマー・コネクタの端部は導体１７４のパッド１４０、１４８との電気的接続のため、絶縁材１７８による被覆はされていない。一実施形態においては、エラストマー・コネクタ１７０は複数の金めっきされた黄銅製導体１７４を備えている。導体１７４は単一の導体１７４が各接続パッド１４０と各接続パッド１４８に電気的に接続されるように間隔を置くことができる。あるいは、図１０に示すように、導体１７４は複数の導体１７４が各接続パッド１４０と各接続パッド１４８に電気的に接続するように間隔を置くこともできる。エラストマー導体１７４同士は、ケーブルの第２端１２４およびバックプレーン１４２が不整合の場合でも、パッド１４０、１４８間の電気的接続が複数の導体１７４によって維持されるように間隔を置かれる。一実施形態においては、たとえば、パッド１４０と１４８とが完全に整合しているとき、９つの導体１７４がパッド１４０と１４８とを電気的に接続するが、パッド１４０と１４８とが不整合の場合でも、４つの導体１７４がパッド１４０と１４８とを電気的に接続する。
【００１８】
図１１に示す代替実施形態においては、エラストマー・コネクタ１７８は、たとえば、銀含浸シリコンの複数の導体レイヤ１８２を含む。レイヤ１８２同士は絶縁レイヤ１８４によって相互に分離されている。絶縁材１８８は各レイヤ１８２を完全に絶縁する。各レイヤ１８２は接続パッド１４０と接続パッド１４８とが電気的に接続され、それによってフォトダイオード出力線８２が（ＦＥＴおよび可撓ケーブルを介する等して）バックプレーン入力に結合され、かつＦＥＴ制御線がＤＡＳ制御線に接続される。
【００１９】
一実施形態の図１２、図１３および図１４に関して、ハウジング１９２は複数のケーブルの第２端に一致させられ、かつバックプレーン１４２に固定される。特に、ハウジング１９２はエラストマー・コネクタ１７０を可撓ケーブルの第２端１２４とバックプレーン１４２の間で圧縮し、それによって接続パッド１４０と１４８による電気的接続がエラストマー導体１７４を介して構成される。その結果、検出器モジュール半導体スイッチ８４、８６が構成されるように、出力線８２がバックプレーン入力線に電気的に結合され、かつＦＥＴ制御線がＤＡＳ制御線に接続される。ハウジング１９２はバックプレーン１４２に少なくとも１つのボルト（図示せず）を用いて固定される。
【００２０】
図１５に示すように、検出器モジュール２０に関連して、フォトダイオード６６およびスイッチ８４、８６は、フォトダイオード６６がスイッチ８４と８６に隣接しかつその間に置かれるように基板２００に取り付け、または形成される。ＦＥＴ入力線はフォトダイオード出力線８２に電気的に接続される。特に、フォトダイオード出力８２の約半分はスイッチ８４入力線にワイヤ・ボンディングされ、かつフォトダイオード出力８２の約半分はスイッチ８６入力線にワイヤ・ボンディングされ、それによって各出力線８２と各ＦＥＴの入力線間に電気的パスが形成される。スイッチ入力線は、たとえば、アルミニウム・ワイヤ・ウェッジ・ボンディングおよびゴールド・ワイヤ・ボール・ボンディング等の当技術分野で周知の様々なワイヤ・ボンディング技術によりワイヤ・ボンディングすることができる。ワイヤ・ボンドは、一括してボンド３００として識別する。
【００２１】
各ケーブルの第１端１００、１０４は各スイッチ８４、８６に隣接して置かれ、かつ基板２００に、たとえば、接着剤（図示せず）を用いて結合される。次いでＦＥＴの出力線と制御線の一部がケーブル９４のワイヤ９０にワイヤ・ボンディングされ、かつＦＥＴの出力線と制御線の一部がケーブル９６のワイヤ９０にワイヤ・ボンディングされ、それによって各ＦＥＴの出力線とワイヤ９０の間および各ＦＥＴの制御線とワイヤ９０の間に電気的パスが形成される。ケーブル第１端１００、１０４は取付ブラケット１１６Ａ、１１６Ｂを用いて所定の箇所に保持される。
【００２２】
検出器モジュール２０を検出器アレイ１８内に取り付けた後、ケーブルの第２端１２４、１２８がＤＡＳ３２に結合され、それによって電気的パスがフォトダイオード出力線８２とＤＡＳ入力との間に存在し、かつ半導体デバイスＦＥＴをエネーブルするためにＦＥＴ制御線がＤＡＳ出力に電気的に接続される。特に、エラストマー・コネクタ１７０の第１端はバックプレーン１４２に隣接して置かれ、それによってエラストマー導体１７４が接続パッド１４８に隣接して置かれる。次いで可撓ケーブルの第２端１２４がエラストマー・コネクタ１７０の第２端に隣接して置かれ、それによってエラストマー導体１７４が接続パッド１４０に隣接して置かれる。ハウジング１９２をケーブルの第２端１２４上部にかつ隣接して位置決めした後、ハウジング１９２はエラストマー・コネクタ１７０が圧縮され、それによってエラストマー導体１７４がケーブルの第２端接続パッド１４０とバックプレーン接続パッド１４８に電気的に接続されるまでバックプレーン１４２に固定される。
【００２３】
上述のエラストマー・コネクタ装置は各種の電気的接続を完成するのに用いることができる。たとえば、２つの可撓電気ケーブルはエラストマー・コネクタ装置を用いて電気的に結合することができる。特に、ケーブルの端部は複数の接続パッドを含むことができ、エラストマー・コネクタ（図示せず）は各第１および第２のケーブル接続パッドに電気的に接続するための複数の導体を含むことができる。
【００２４】
第１および第２のケーブルを固定し、エラストマー・コネクタ導体が各ケーブル接続パッドに電気的に接続されるようにエラストマー・コネクタを圧縮するには、下部および上部を有する継手を使用することができよう。
【００２５】
特に、第１および第２ケーブルはエラストマー・コネクタをケーブルの第２端間に固定することによって電気的に接続される。まず、第１ケーブルの第１端を継手下部内に置く。エラストマー・コネクタを第１ケーブル接続パッドに隣接する継手内に置いた後、第２ケーブル接続パッドがエラストマー・コネクタに隣接するように第２ケーブルの第１端をエラストマー・コネクタの隣り合わせに位置決めする。次いで継手上部を第２ケーブルの第２端の隣り合わせに位置決めおよび継手下部に固定し、それによってエラストマー・コネクタが圧縮される。圧縮の結果、エラストマー・コネクタ導体が各第１、第２ケーブル接続パッドに電気的に接続され、それによって信号パスが第１ケーブルと第２ケーブルの間に存在する。さらに、エラストマー・コネクタを使用し、たとえば、可撓ケーブルと印刷配線板とを接続し、あるいは可撓ケーブルをフォトダイオード等のシリコン・デバイスに接続することにより様々な他の電気的接続を完成することができる。
【００２６】
上述の検出器モジュールにより、多数の高密度低レベル・アナログ・フォトダイオード出力線をバックプレーンに電気的に接続することが可能になる。さらに、可撓ケーブルのエラストマー接続の結果、大型のピン・コネクタ・アレイをバックプレーンに接続する必要が無くなる。さらには、ピン・コネクタを接続する必要がないため、検出器モジュールがピン・コネクタを挿入する力を受けることがなく、またそのような接続による損傷を被るおそれが回避される。
【００２７】
本発明の様々な実施形態に関するこれまでの説明から、本発明の目的が達成されることは明らかである。以上に本発明を詳細に説明したが、それは例示にすぎず本発明はそれに制限されるものではない。したがって、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲の用語によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＣＴ画像形成システムの斜視図である。
【図２】 図１に示すシステムの概略ブロック図である。
【図３】 ＣＴシステム検出器アレイの斜視図である。
【図４】 図３に示す検出器モジュールの斜視図である。
【図５】 図４に示す検出器モジュールの上面図である。
【図６】 ハウジングを固定する前の検出器モジュールとデータ収集システムとの相互接続の斜視図である。
【図７】 図６に示す可撓ケーブルの第２端の拡大上面図である。
【図８】 バックプレーン接続パッドの拡大上面図である。
【図９】 エラストマー・コネクタの斜視図である。
【図１０】 図６に示す可撓ケーブルの第２端とデータ収集システムとの相互接続のエラストマー・コネクタから絶縁材を取り除いた拡大側面図である。
【図１１】 エラストマー・コネクタの代替実施形態の絶縁材を一部取り除いた斜視図である。
【図１２】 コネクタをバックプレーンに固定するハウジングの斜視図である。
【図１３】 パックプレーンに固定されたハウジングの上面図である。
【図１４】 図１３に示すハウジングの側面図である。
【図１５】 図５に示す検出器モジュールの一部側面図である。
【符号の説明】
１７０ エラストマー・コネクタ
１７４ 導体
１７８ 絶縁材
Claims (14)
- コンピュータ断層撮影装置であって、
少なくとも１つの可撓ケーブルを含む検出器モジュールであって前記可撓ケーブルが前記検出器モジュールと電気的に接続した第１端と第２端を有している、前記検出器モジュールと、
前記コンピュータ断層撮影装置のデータ収集システムのバックプレーンと、
前端と、後端と、前記前端で先端が露出する第１端と前記後端で先端が露出する第２端を備える導体とを有する少なくとも１つのエラストマー・コネクタと、を備え、
前記導体の前記第１端を備える前記コネクタの前端が、前記可撓ケーブルの前記第２端と電気的に接続し、かつ接触し、前記導体の前記第２端を備える前記コネクタの後端が、前記バックプレーンと電気的に接続し、かつ接触するコンピュータ断層撮影装置。 - 前記可撓ケーブルの１端および前記バックプレーンの入力がそれぞれ接続パッドを含み、かつ前記接続パッドが前記エラストマー・コネクタに電気的に結合するように構成される請求項１に記載のコンピュータ断層撮影装置。
- 前記バックプレーンが複数の入力を含み、かつ前記可撓電気ケーブルが複数のワイヤを備えた請求項２に記載のコンピュータ断層撮影装置。
- ２つのエラストマー・コネクタを備え、前記エラストマー・コネクタがそれぞれに前記入力の一部分を前記ワイヤの一部分に電気的に接続するように構成される請求項３に記載のコンピュータ断層撮影装置。
- 前記可撓ケーブルの１端の前記接続パッドは２つの平行な列を有するパターン状に配列され、前記バックプレーンの前記接続パッドは２つの平行な列を有するパターン状に同様に並べられ、
前記２つのエラストマー・コネクタのそれぞれが前記可撓ケーブルの１端の前記接続パッドの１つの列を前記バックプレーンの前記接続パッドの１つの列に電気的に接続する請求項４に記載のコンピュータ断層撮影装置。 - 前記エラストマー・コネクタの前記導体が金めっきされた黄銅またはニッケル製導体である請求項１乃至５のいずれかに記載のコンピュータ断層撮影装置。
- 前記エラストマー・コネクタが複数の銀含浸シリコンレイヤを備えた請求項１乃至５のいずれかに記載のコンピュータ断層撮影装置。
- 前記検出器モジュールが３−Ｄの検出器モジュールであり、前記エラストマー・コネクタを前記可撓ケーブルと前記バックプレーン間で圧縮するように構成されたハウジングをさらに備える請求項１乃至７のいずれかに記載のコンピュータ断層撮影装置。
- 低レベル・アナログ信号をコンピュータ断層撮影装置にエラストマー・コネクタを用いて結合する方法であって、コンピュータ断層撮影装置はシンチレータと、シンチレータに光学的に結合されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードの出力に電気的に結合されたスイッチと、少なくとも１つの可撓電気ケーブルを有する検出器モジュールと、少なくとも１つのエラストマー・コネクタと、バックプレーンを有するデータ収集システムとを備えていて、前記方法は、
可撓電気ケーブルをスイッチの出力に隣接して位置決めするステップと、
ケーブルの第１端をスイッチの出力に接合するステップと、
エラストマー・コネクタの後端を前記バックプレーンの入力に隣接して位置決めするステップであって、前記エラストマー・コネクタが導体を有し、該導体の全ての面が前記エラストマー・コネクタの前端と後端における前記導体の両端部を除き絶縁材で取り囲まれている前記ステップと、
前記可撓電気ケーブルの第２端を前記エラストマー・コネクタの前記後端に隣接して位置決めするステップと、
ケーブルの第２端をバックプレーンに固定するステップと、を備える方法。 - ケーブルの第２端をバックプレーンに固定するステップが、エラストマー・コネクタがケーブルの第２端とバックプレーン入力とが電気的に接続されるまでエラストマー・コネクタを圧縮するステップを有する請求項９に記載の方法。
- エラストマー・コネクタが複数の導体を備え、各バックプレーン入力がコネクタ・パッドを備え、エラストマー・コネクタの第１端をバックプレーンの入力に隣接して位置決めすることが第１端エラストマー・コネクタ導体をバックプレーン入力コネクタ・パッドに隣接して位置決めすることでなされる請求項９に記載の方法。
- 可撓電気ケーブルが複数のワイヤを備え、各ワイヤが可撓ケーブルの第２端に置かれたコネクタ・パッドに電気的に接続され、かつ可撓電気ケーブルの第２端をエラストマー・コネクタの第２端に隣接して位置決めすることが、第２端エラストマー・コネクタ導体を可撓電気ケーブル・コネクタ・パッドに隣接して位置決めすることでなされる請求項１１に記載の方法。
- 前記可撓ケーブルの前記コネクタ・パッドは２つの平行な列を有するパターン状に配列され、前記バックプレーンの前記コネクタ・パッドは２つの平行な列を有するパターン状に同様に並べられ、
前記コンピュータ断層撮影装置が２つのエラストマー・コネクタを備え、
前記２つのエラストマー・コネクタのそれぞれが前記可撓ケーブルの前記コネクタ・パッドの１つの列を前記バックプレーンの前記コネクタ・パッドの１つの列に電気的に接続する請求項１２に記載の方法。 - 前記検出器モジュールが３−Ｄの検出器モジュールであり、前記コンピュータ断層撮影装置がさらにハウジングを備え、エラストマー・コネクタがケーブルの第２端とバックプレーン入力とが電気的に接続されるまでエラストマー・コネクタを圧縮することがハウジングをバックプレーンに固定することでなされる請求項９乃至１３のいずれかに記載の方法。
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