JP5539109B2 - 可搬型放射線撮影装置 - Google Patents
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Description
本発明は、照射された放射線により示される放射線画像を撮影する可搬型放射線撮影装置に関する。
近年、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)アクティブマトリクス基板上に放射線感応層を配置し、照射されたＸ線等の放射線を検出し、検出された放射線により表わされる放射線画像を示す電気信号を出力するＦＰＤ(Flat Panel Detector)等の放射線検出器が実用化されている。この放射線検出器は、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがある。
この放射線検出器を内蔵し、放射線検出器から出力される放射線画像データを記憶する可搬型放射線撮影装置（以下、電子カセッテともいう）も実用化されている。電子カセッテは、可搬性に優れているのでストレッチャーやベッドに載せたまま患者を撮影できると共に、電子カセッテの位置を変更することで撮影部位の調整も容易であるため、動けない患者を撮影する場合にも柔軟に対処することができる。
ところで、放射線検出器は、温度上昇による放射線検出器の電気的な特性が変化することが一般的に知られている。また、電気部品の正常動作、耐久性を向上させるためにも放熱／冷却は、極めて重要である。
そこで、本出願人は、特許文献１に、電子カセッテを、放射線検出器を内蔵したカセッテ本体と、カセッテ本体に対して着脱自由かつ離間可能とされ、放射線検出器に電源を供給するとともに、放射線検出器を制御して画像情報を受け取る制御ユニットと、によって構成して発熱する電子部品と放射線検出器を分離可能に構成する技術を開示した。
また、特許文献２には、電子カセッテの筐体の一部を開閉可能とし、放射線検出器を含むユニット化したユニット部品を取出し可能に構成する技術が開示されている。
この特許文献１の技術を用いて制御ユニットをカセッテ本体から分離可能に構成したり、特許文献２の技術を用いて電子カセッテの筐体の一部を開閉可能とし、ユニット部品を取出し可能に構成することにより、発熱する部分を放射線検出器から分離できる。
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術は、物理的に分離する必要があるため操作性が悪く、また電子カセッテ自体の放熱／冷却効率を高めるものではない。
本発明は、上記の事情に鑑み、操作性の低下を抑えつつ冷却効果を高めた可搬型放射線撮影装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の可搬型放射線撮影装置は、平板状に形成されると共に、照射された放射線により表わされる放射線画像を撮影し、撮影された放射線画像を示す電気信号を出力する放射線検出器が内蔵され、当該平板の表側、裏側の何れにおいても照射された放射線による放射線画像を撮影可能な撮影ユニットと、前記放射線検出器の撮影動作を制御する制御部が内蔵された制御ユニットと、前記撮影ユニットと前記制御ユニットとが並んだ展開状態、及び前記撮影ユニットと前記制御ユニットとが重なり合って折り畳まれた収納状態に開閉可能に連結する連結部材と、前記撮影ユニットと前記制御ユニットとの開閉状態を検出する検出手段と、を備え、前記制御部が、前記検出手段による検出結果に基づいて前記撮影ユニットと前記制御ユニットとの開閉状態が前記収納状態である場合、静止画撮影を行うように制御し、前記展開状態である場合、動画撮影を行うように制御する。
本発明の可搬型放射線撮影装置は、平板状に形成された撮影ユニットに、照射された放射線により表わされる放射線画像を撮影し、撮影された放射線画像を示す電気信号を出力する放射線検出器が内蔵され、当該撮影ユニットの表側、裏側の何れにおいても照射された放射線による放射線画像を撮影可能とされている。また、制御ユニットに放射線検出器の撮影動作を制御する制御部が内蔵されている。
そして、本発明では、連結部材により、撮影ユニットと制御ユニットとが並んだ展開状態、及び撮影ユニットと制御ユニットとが重なり合って折り畳まれた収納状態に開閉可能に連結されている。また、本発明では、検出手段により、撮影ユニットと制御ユニットとの開閉状態が検出される。さらに、本発明では、制御部により、検出手段による検出結果に基づいて撮影ユニットと制御ユニットとの開閉状態が収納状態である場合、静止画撮影が行われるように制御され、展開状態である場合、動画撮影が行われるように制御される。
このように、本発明によれば、撮影ユニットと制御ユニットとが連結部材により、展開状態及び収納状態に開閉可能に連結されているため、撮影ユニットと制御ユニットとを物理的に離すため展開状態とする際の操作性の低下を抑えられる。撮影ユニットと制御ユニットとを展開状態とすることにより冷却効果を高めることができる。
なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記撮影ユニットと前記制御ユニットとの開閉状態が前記展開状態である場合にも静止画撮影の撮影指示を受け付ける受付手段をさらに有し、前記制御部が、前記受付手段で静止画撮影の撮影指示を受け付けた場合、前記展開状態においても静止画撮影を行うように制御してもよい。
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、前記放射線検出器が、放射線が照射されることにより電荷が発生する電荷発生層と当該電荷発生層に発生した電荷を蓄積すると共に当該電荷を読み出すためのスイッチ素子が形成された基板とが積層され、前記収納状態において前記電荷発生層が前記制御ユニットと対向する面側となるように前記撮影ユニットに内蔵されてもよい。
また、請求項３に記載の発明は、請求項４に記載の発明のように、前記放射線検出器が、基板上に照射された放射線を光に変換する変換層がさらに形成され、前記電荷発生層が、前記変換層で変換された光が照射されることにより電荷が発生してもよい。
また、請求項４に記載の発明は、請求項５に記載の発明のように、前記電荷発生層が、有機光電変換材料を含んで構成されてもよい。
また、本発明は、請求項６に記載の発明のように、前記放射線検出器が、プラスチック樹脂、アラミド、バイオナノファイバ、可撓性を有するガラスを含んで構成された基板に形成されることが好ましい。
また、本発明は、請求項７に記載の発明のように、前記連結部材内に前記放射線検出器から出力された電気信号を増幅する増幅回路を設けることが好ましい。
また、本発明は、請求項８に記載の発明のように、前記制御ユニットに、外部装置と無線通信を行う無線通信部を設けることが好ましい。
また、本発明は、請求項９に記載の発明のように、前記制御ユニットが、表面が凹凸状に形成されてもよい。
また、本発明は、請求項１０に記載の発明のように、前記制御ユニットが、前記収納状態において前記撮影ユニットと対向する面に表示部を有してもよい。
本発明の放射線撮影装置は、操作性の低下を抑えつつ冷却効果を高めることができる、という優れた効果を有する。
以下、図面を参照して本発明を発明を実施するための形態について説明する。
図１及び図２には、実施の形態に係る電子カセッテ１０の構成を示す斜視図が示されている。
図１に示すように、電子カセッテ１０は、放射線検出器２０（図３参照）が内蔵され、照射された放射線による放射線画像を撮影する平板状の撮影ユニット１２と、放射線検出器２０の撮影動作を制御する制御部５０が内蔵された制御ユニット１４とがヒンジ１６によって開閉可能に連結されている。
撮影ユニット１２及び制御ユニット１４は、一方に対して他方がヒンジ１６を回動中心にて回動することにより、撮影ユニット１２と制御ユニット１４とが並んだ展開状態（図２）と、撮影ユニット１２と制御ユニット１４とが重なり合って折り畳まれた収納状態（図１）とに開閉可能とされている。
なお、本実施の形態では、展開状態（図２）において撮影ユニット１２と制御ユニット１４の段差を無くすため、撮影ユニット１２と制御ユニット１４を同じ高さとしている。
制御ユニット１４は、収納状態において撮影ユニット１２と対向する面に、画像等を表示可能な表示デバイスを備えた表示部１９Ａと、十字キーやテンキーなどの各種ボタンを備えた操作パネル１９Ｂとが設けられている。
図３には、本実施の形態に係る電子カセッテ１０の概略構成を示す断面図が示されている。
撮影ユニット１２には、照射された放射線により表わされる放射線画像を撮影し、撮影された放射線画像を示す電気信号を出力する放射線検出器２０が内蔵されている。
一方、制御ユニット１４には、放射線検出器の撮影動作を制御する制御部５０と、制御部５０に対して電力を供給する電源部７０とが内蔵されている。
放射線検出器２０と制御部５０とは、ヒンジ１６を介して設けられた接続配線４４により接続されている。
また、ヒンジ１６には、撮影ユニット１２と制御ユニット１４との開閉状態を検出する開閉センサ４５が設けられている。この開閉センサ４５は、例えば、磁石の小型とホールセンサを組合わせにより撮影ユニット１２と制御ユニット１４の開閉による磁界の変化を検出することにより、開閉状態を検出してもよく、また、開閉角度を検出する角度センサとしてもよく、また、開閉状態によってオン、オフ状態の組み合わせが変わるように配置された複数のメカニカルスイッチとしてもよい。
撮影ユニット１２と制御ユニット１４は、ヒンジ１６によって開閉可能とされているので、接続配線４４のヒンジ１６部分には絶えず折曲げあるいは屈曲応力が加わり断線や破損が発生しやすくなる。このため、本実施の形態では、接続配線４４を、例えばフレキシブルなプリント基板等により形成し、図４に示すように、撮影ユニット１２と制御ユニット１４とを開閉可能に支持するヒンジ１６の回転軸１６Ａに接続配線４４を回転軸１６Ａに対して複数回巻いて円筒部４４Ａを形成し、その外周にテープを巻いて円筒部４４Ａを保持固定する。そして、接続配線４４の円筒部４４Ａの両側をそれぞれ回転軸１６Ａに対してそれぞれ余裕を持たせてゼンマイ状に複数回巻いてそれぞれ撮影ユニット１２及び制御ユニット１４へ引出している。
これにより、撮影ユニット１２を開閉させると、回転軸１６Ａに沿って接続配線４４が回転するが、接続配線４４の円筒部４４Ａの両側をそれぞれ回転軸１６Ａに対して余裕を持たせて巻いてあるので、撮影ユニット１２の開閉に極めて柔軟に追随し、接続配線４４が破損することがない。
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係る放射線検出器２０について説明する。なお、図５には、本実施形態に係る放射線検出器２０の構成を模式的に示した断面図が示されており、図６には、放射線検出器２０の構成を示す平面図が示されている。
図５に示すように、放射線検出器２０は、絶縁性基板２２に薄膜トランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）などのスイッチ素子２４が形成されたＴＦＴ基板２６を備えている。
このＴＦＴ基板２６上には、入射される放射線を変換する放射線変換層の一例として、入射される放射線を光に変換するシンチレータ層２８が形成されている。
シンチレータ層２８としては、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）を用いることができる。なお、シンチレータ層２８は、これらの材料に限られるものではない。
絶縁性基板２２としては、例えば、ガラス基板、各種セラミック基板、樹脂基板を用いることができる。なお、絶縁性基板２２は、これらの材料に限られるものではない。
シンチレータ層２８とＴＦＴ基板２６との間には、シンチレータ層２８によって変換された光が入射されることにより電荷を発生する光導電層３０が配置されている。この光導電層３０のシンチレータ層２８側の表面には、光導電層３０にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極３２が形成されている。
光導電層３０は、有機光電変換材料を含み、シンチレータ層２８から発せられた光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。このように有機光電変換材料を含む光導電層３０であれば、可視域にシャープな吸収スペクトルを持ち、シンチレータ層２８による発光以外の電磁波が光導電層３０に吸収されることがほとんどなく、Ｘ線等の放射線が光導電層３０で吸収されることによって発生するノイズを効果的に抑制することができる。
光導電層３０を構成する有機光電変換材料は、シンチレータ層２８で発光した光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ層２８の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ層２８の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ層２８から発された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ層２８の放射線に対する発光ピーク波長との差が、１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ層２８の材料としてＣｓＩ（Ｔｉ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光導電層３０で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
ＴＦＴ基板２６には、光導電層３０で発生した電荷を収集する電荷収集電極３４が形成されている。ＴＦＴ基板２６では、各電荷収集電極３４で収集された電荷が、スイッチ素子２４によって読み出される。
電荷収集電極３４は、図６に示すように、ＴＦＴ基板２６に二次元状に配置されており、それに対応して、スイッチ素子２４が、絶縁性基板２２に２次元状に配置されている。
また、ＴＦＴ基板２６には、一定方向（行方向）に延設され各スイッチ素子２４をオンオフさせるための複数本のゲート配線４０と、ゲート配線４０と直交する方向（列方向）に延設されオン状態のスイッチ素子２４を介して電荷を読み出すための複数本のデータ配線４２が設けられている。
なお、ＴＦＴ基板２６上には、ＴＦＴ基板２６上を平坦化するための平坦化層３８が形成されている。また、ＴＦＴ基板２６とシンチレータ層２８との間であって、平坦化層３８上には、シンチレータ層２８をＴＦＴ基板２６に接着するための接着層３９が、形成されている。
放射線検出器２０における各画素部３６を構成するセンサ部３７は、１対のバイアス電極３２及び電荷収集電極３４と、該バイアス電極３２及び電荷収集電極３４間に挟まれた光導電層３０を含む有機層により構成することができる。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び層間接触改良部位等の積み重ねもしくは混合により形成することができる。
上記有機層は、有機ｐ型化合物または有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。
有機ｐ型半導体（化合物）は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体（化合物）であり、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物をいう。したがって、ドナー性有機化合物としては、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。
有機ｎ型半導体（化合物）は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体（化合物）であり、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物をいう。したがって、アクセプター性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。
この有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料、及び光導電層３０の構成については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
ここで、各画素部３６を構成するセンサ部３７は、少なくとも電荷収集電極３４、光導電層３０、及びバイアス電極３２を含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、図７に示すように、電子ブロッキング膜３３及び正孔ブロッキング膜３１の少なくとも一方を設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
電子ブロッキング膜３３は、電荷収集電極３４と光導電層３０との間に設けることができ、電荷収集電極３４とバイアス電極３２間にバイアス電圧を印加したときに、電荷収集電極３４から光導電層３０に電子が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。
電子ブロッキング膜３３には、電子供与性有機材料を用いることができる。
実際に電子ブロッキング膜３３に用いる材料は、隣接する電極の材料および隣接する光導電層３０の材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数（Ｗｆ）より１．３ｅＶ以上電子親和力（Ｅａ）が大きく、かつ、隣接する光導電層３０の材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）と同等のＩｐもしくはそれより小さいＩｐを持つものが好ましい。この電子供与性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
電子ブロッキング膜３３の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させるとともに、センサ部３７の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
正孔ブロッキング膜３１は、光導電層３０とバイアス電極３２との間に設けることができ、電荷収集電極３４とバイアス電極３２間にバイアス電圧を印加したときに、バイアス電極３２から光導電層３０に正孔が注入されて暗電流が増加してしまうのを抑制することができる。
正孔ブロッキング膜３１には、電子受容性有機材料を用いることができる。
正孔ブロッキング膜３１の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させるとともに、センサ部３７の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
実際に正孔ブロッキング膜３１に用いる材料は、隣接する電極の材料および隣接する光導電層３０の材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数（Ｗｆ）より１．３ｅＶ以上イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が大きく、かつ、隣接する光導電層３０の材料の電子親和力（Ｅａ）と同等のＥａもしくはそれより大きいＥａを持つものが好ましい。この電子受容性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
図８には、本実施の形態に係るＴＦＴ基板２６に形成されたスイッチ素子２４の構成が概略的に示されている。
絶縁性基板２２上には、電荷収集電極３４に対応してスイッチ素子２４が形成されている。スイッチ素子２４の形成された領域は、平面視において電荷収集電極３４と重なる部分を有しており、このような構成とすることで、各画素部における蓄積容量６８及びスイッチ素子２４とセンサ部７２とが厚さ方向で重なりを有することとなり、少なく面積で蓄積容量６８及びスイッチ素子２４とセンサ部７２を配置できる。
スイッチ素子２４は、絶縁性基板２２と電荷収集電極３４との間に設けられた絶縁膜２７Ａを貫通して形成された導電性材料の配線を介して対応する電荷収集電極３４と電気的に接続されている。これにより、電荷収集電極３４で捕集された電荷をスイッチ素子２４に移動させることができる。
スイッチ素子２４は、ゲート電極２４Ａ、ゲート絶縁膜２７Ｂ、及び活性層（チャネル層）２４Ｂが積層され、さらに、活性層２４Ｂ上にソース電極２４Ｃとドレイン電極２４Ｄが所定の間隔を開けて形成された薄膜トランジスタとして構成されている。また、放射線検出器２０では、活性層２４Ｂが非晶質酸化物により形成されている。活性層２４Ｂを構成する非晶質酸化物としては、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物（例えばＩｎ−Ｏ系）が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物（例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系）がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が特に好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍは６未満の自然数）で表される非晶質酸化物が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。
スイッチ素子２４の活性層２４Ｂを非晶質酸化物で形成したものとすれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、あるいは吸収したとしても極めて微量に留まるため、信号出力部１４におけるノイズの発生を効果的に抑制することができる。
ここで、スイッチ素子２４の活性層２４Ｂを構成する非晶質酸化物や、上述の光導電層３０を構成する有機光電変換材料は、いずれも低温での成膜が可能である。従って、絶縁性基板２２としては、半導体基板、石英基板、及びガラス基板等の耐熱性の高い基板に限定されず、プラスチック等の可撓性基板、アラミド、バイオナノファイバを用いることもできる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の可撓性基板を用いることができる。このようなプラスチック製の可撓性基板を用いれば、軽量化を図ることもでき、例えば持ち運び等に有利となる。
また、絶縁性基板２２には、絶縁性を確保するための絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するためのアンダーコート層等を設けてもよい。
アラミドは、２００度以上の高温プロセスを適用できるために，透明電極材料を高温硬化させて低抵抗化でき、また、ハンダのリフロー工程を含むドライバＩＣの自動実装にも対応できる。また、アラミドは、ＩＴＯ（indium tin oxide）やガラス基板と熱膨張係数が近いため、製造後の反りが少なく、割れにくい。また、アラミドは、ガラス基板等と比べて薄く基板を形成できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層して絶縁性基板２２を形成してもよい。
バイオナノファイバは、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束（バクテリアセルロース）と透明樹脂との複合したものである。セルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと可視光波長に対して１／１０のサイズで、かつ、高強度、高弾性、低熱膨である。バクテリアセルロースにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を６０−７０％も含有しながら、波長５００nmで約９０％の光透過率を示すバイオナノファイバが得られる。バイオナノファイバは、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（３−７ｐｐｍ）を有し、鋼鉄並の強度(４６０ＭＰa)、高弾性(３０ＧＰａ)で、かつフレキシブルであることから、ガラス基板等と比べて薄く絶縁性基板２２を形成できる。
ＴＦＴ基板２６は、図６に示すように、平面視において外縁に４辺を有する四辺形状をしている。具体的には、矩形状に形成されている。
平面視におけるＴＦＴ基板２６の周端部には、１辺において、個々のゲート配線４０及び個々のデータ配線４２が接続された接続端子４２が配置されている。
この接続端子４２は、接続配線４４を介して制御部５０に接続される。
ここで、放射線検出器２０は、シンチレータ層２８が接着された表側から放射線が照射されてもよく、ＴＦＴ基板２６側（裏側）から放射線が照射されてもよい。放射線検出器２０は、表側から放射線が照射された場合、シンチレータ層２８の上面側（ＴＦＴ基板２６の反対側）でより強く発光し、裏側から放射線が照射された場合、ＴＦＴ基板２６を透過した放射線がシンチレータ層２８に入射してシンチレータ層２８のＴＦＴ基板２６側がより強く発光する。各光導電層３０には、シンチレータ層２８で発生した光により電荷が発生する。このため、放射線検出器２０は、表側から放射線が照射された場合の方が裏側から放射線が照射された場合よりも、放射線がＴＦＴ基板２６を透過しないため、放射線に対する感度を高く設計することが可能であり、また、裏側から放射線が照射された場合の方が表側から放射線が照射された場合よりも各光導電層３０に対するシンチレータ層２８の発光位置が近いため、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高い。
本実施の形態に係る撮影ユニット１２は、図３に示すように収納状態においてシンチレータ層２８が制御ユニット１４側、ＴＦＴ基板２６が外側（制御ユニット１４側の反対側）となるように放射線検出器２０が内蔵されており、収納状態において外側となる面が放射線検出器２０に対して裏側から放射線を照射する裏面照射用の照射面１８Ａ（図１）とされ、制御ユニット１４と対向する面が放射線検出器２０に対して表側から放射線を照射する表面照射用の照射面１８Ｂ（図２）とされている。
図９には、本実施形態に係る制御部５０の概略構成を示すブロック図が示されている。
同図に示すように、制御部５０は、ゲート線ドライバ５２と、信号処理部５４と、画像メモリ５６と、カセッテ制御部５８と、無線通信部６０とを備えている。
各スイッチ素子２４（図５及び図６）は、ゲート線ドライバ５２からゲート配線４０を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、オン状態とされたスイッチ素子２４によって読み出された電荷は、電気信号としてデータ配線４２を伝送されて信号処理部５４に入力される。これにより、電荷は行単位で順に読み出され、二次元状の放射線画像が取得可能となる。
図示は省略するが、信号処理部５４は、個々のデータ配線４２毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路及びサンプルホールド回路を備えており、個々のデータ配線４２を伝送された電気信号は増幅回路で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電気信号はマルチプレクサに順に（シリアルに）入力され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換される。
信号処理部５４には画像メモリ５６が接続されており、信号処理部５４のＡ／Ｄ変換器から出力された画像データは画像メモリ５６に順に記憶される。画像メモリ５６は所定枚分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ５６に順次記憶される。
画像メモリ５６はカセッテ制御部５８と接続されている。カセッテ制御部５８はマイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ（中央処理装置）５８Ａ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含むメモリ５８Ｂ、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部５８Ｃを備えており、電子カセッテ１０全体の動作を制御する。
また、カセッテ制御部５８には無線通信部６０が接続されている。無線通信部６０は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ａ／ｂ／ｇ等に代表される無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格に対応しており、無線通信による外部機器との間での各種情報の伝送を制御する。カセッテ制御部５８は、無線通信部６０を介して、コンソールなどの放射線撮影全体を制御する外部装置と無線通信が可能とされており、コンソールとの間で各種情報の送受信が可能とされている。カセッテ制御部５８は、コンソールから無線通信部６０を介して受信される撮影条件や患者情報などの各種情報を記憶し、撮影条件に基づいて電荷の読み出しを開始する。
また、カセッテ制御部５８は、表示部１９Ａ、操作パネル１９Ｂ、開閉センサ４５が各々接続されており、表示部１９Ａへの各種情報の表示を制御すると共に、操作パネル１９Ｂに対する操作内容、及び撮影ユニット１２と制御ユニット１４との開閉状態を把握することができる。
また、電子カセッテ１０には、上述したように電源部７０が設けられており、上述した各種回路や各素子(表示部１９Ａ、操作パネル１９Ｂ、開閉センサ４５、ゲート線ドライバ５２、信号処理部５４、画像メモリ５６、無線通信部６０やカセッテ制御部５８として機能するマイクロコンピュータ)は、電源部７０から供給された電力によって作動する。電源部７０は、電子カセッテ１０の可搬性を損なわないように、バッテリ（充電可能な二次電池）を内蔵しており、充電されたバッテリから各種回路・素子へ電力を供給する。なお、図９では、電源部７０と各種回路や各素子を接続する配線を省略している。
次に、本実施の形態に係る電子カセッテ１０の作用について説明する。
電子カセッテ１０は、図１及び図３に示すように撮影ユニット１２と制御ユニット１４とが重なり合って折り畳まれた収納状態で搬送される。
一方、電子カセッテ１０は、放射線画像を撮影する際、図２に示すように撮影ユニット１２と制御ユニット１４とが並んだ展開状態とされる。また、電子カセッテ１０は、コンソールから無線通信部６０を介して患者情報を受信する。カセッテ制御部５８は、患者情報が受信されると、当該患者情報に基づく患者に関する情報（例えば、患者の氏名やＩＤ）を表示部１９Ａに表示する。このように、本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、表示部１９Ａに氏名やＩＤが表示されるので、例えば撮影技師が患者本人に対して氏名を確認し、確認した氏名を上記画面に表示されている氏名と照合する等により、撮影を行う患者の取違いが無いか否かを確実に確認することができる。
本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、収納状態において静止画像の撮影が可能とされ、展開状態において動画像の撮影が可能とされている。
撮影技師は、患者の確認の終了後、静止画像の撮影を行う場合、電子カセッテ１０を図１０に示すように収納状態として放射線を発生する放射線発生装置８０と間隔を空けて配置し、照射面１８Ａ上に患者の撮影対象部位Ｂを配置する。一方、動画像の撮影を行う場合、電子カセッテ１０を図１１に示すように展開状態として放射線発生装置８０と間隔を空けて配置し、照射面１８Ｂ上に患者の撮影対象部位Ｂを配置する。
カセッテ制御部５８は、開閉センサ４５による検出結果に基づいて撮影ユニット１２と制御ユニット１４との開閉状態を把握しており、収納状態である場合は静止画像の撮影が可能な静止画撮影モードとなり、展開状態である場合は動画像の撮影が可能な動画撮影モードとなる。カセッテ制御部５８は、無線通信部６０を介してコンソールへ撮影モードを通知する。
コンソールでは、通知された撮影モードに応じた撮影条件の設定が可能となり、撮影技師により撮影条件が設定される。コンソールは、撮影条件の設定が完了すると、設定された撮影条件を示す撮影条件情報を電子カセッテ１０へ無線通信で送信する。
撮影技師は、撮影条件の設定完了後、コンソールに対して撮影開始を指示する指示操作を行う。これにより予め与えられた撮影条件等に応じた放射線量の放射線が放射線発生装置８０から射出される。放射線発生装置８０から射出された放射線Ｘは、撮影対象部位Ｂを透過することで画像情報を担持した後に電子カセッテ１０に照射される。
放射線発生装置８０から照射された放射線Ｘは、撮影対象部位Ｂを透過した後に電子カセッテ１０に到達する。これにより、電子カセッテ１０に内蔵された放射線検出器２０の各電荷収集電極３４には照射された放射線Ｘの線量に応じた電荷が収集されて蓄積される。
カセッテ制御部５８は、ゲート線ドライバ５２を制御してゲート線ドライバ５２から１ラインずつ順に各ゲート配線４０にＯＮ信号を出力させ、各ゲート配線４０に接続された各スイッチ素子２４を１ラインずつ順にＯＮさせる。これにより、１ラインずつ順に各電荷収集電極３４に蓄積された電荷が電気信号として各データ配線４２に流れ出す。各データ配線４２に流れ出した電気信号は信号処理部５４に入力されて、デジタルの画像情報へ変換されて、画像メモリ５６に記憶される。
カセッテ制御部５８は、静止画撮影モードの場合、１フレーム分（１枚分）の画像情報の読み出しが終了すると、画像情報の読み出しを終了して画像メモリ５６に記憶された画像情報をコンソールへ送信し、動画撮影モードの場合、画像情報の読み出しを繰り返し行いつつ、画像メモリ５６に記憶された画像情報を随時コンソールへ送信する。
このように本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、発熱量の多い動画撮影を行う際に展開状態として動画撮影を行うことにより、制御ユニット１４内の制御部５０で発生した熱の撮影ユニット１２内の放射線検出器２０への伝搬を抑制できるため、放射線検出器２０の特性の変化が抑制され、撮影される放射線画像の画質が安定し、また、放射線検出器２０の耐久性が向上する。また、撮影ユニット１２は、放射線画像の撮影の際に患者と接触するため、制御部５０で発生した熱の撮影ユニット１２への伝搬を抑制することにより、撮影ユニット１２の表面温度が高くなりすぎて患者が不快に感じることを防止できる。また、放射線検出器２０は、積層構造とされ、各層を構成する部材の熱膨張係数が異なるため、熱による変形や破損が発生したり、接着材が温度サイクルにより劣化して剥がれてしまうことを抑制できる。
また、本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、展開状態とすることにより、表面積が大きくなるため、放熱効果が高くなる。特に動画撮影時には発生する熱量が多いため、表面積が大きくなることは放熱の面で好ましい。制御ユニット１４は表面を凹凸状に形成して表面積を増やすことにより放熱効果をより高めてもよい。凹凸の形状は、波型、半球形などいずれであってもよい。
また、本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、収納状態において静止画撮影を行うことにより、放射線検出器２０に対して裏側となる照射面１８Ａから放射線を照射することになるため、分解能の高い放射線画像を得ることができる。また、本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、展開状態において動画撮影を行うことにより、放射線検出器２０に対して表側となる照射面１８Ｂから放射線を照射することになり、放射線検出器２０の放射線に対する感度が高くなるため、動画撮影時に照射する放射線の線量を少なく抑えることができ、撮影対象部位の被曝量を低く抑えることができる。
また、本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、展開状態とした際に、患者と離れる制御ユニット１４内に無線通信部６０が設けられており、無線通信の場合、アンテナが患者から離れるため、電波障害が起こりにくい。
なお、上記実施の形態では、展開状態（図２）での撮影ユニット１２と制御ユニット１４の段差を無くすため、撮影ユニット１２と制御ユニット１４を同じ高さとした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、放射線検出器２０は、液晶ディスプレイと同様にガラス基板に形成することができ、比較的薄くすることができる。一方、制御部５０では、インダクタンスやコイルなどの回路が比較的厚くなり、また、バッテリー等も比較的厚くなる。そこで、図１２及び図１３に示すように、電子カセッテ１０は、撮影ユニット１２を薄く形成し、制御ユニット１４を、収納状態において撮影ユニット１２が折り畳まれて重なる重畳部分１４Ａを撮影ユニット１２と同じ厚さで薄く形成し、撮影ユニット１２と重ならない非重畳部分１４Ｂを厚く形成して、非重畳部分１４Ｂの内部にインダクタンスやコイルなどの回路やバッテリーを配置するようにしてもよい。表示部１９Ａ及び操作パネル１９Ｂは、重畳部分１４Ａに設けてもよく、非重畳部分１４Ｂに設けてもよい。
また、上記実施の形態では、コンソールなどの外部装置と無線通信を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、有線通信を行うものとしてもよい。この場合においても、制御ユニット１４に有線通信を行うためのケーブルが接続されるコネクタを設けることにより、コネクタやケーブルが患者の邪魔にならない。また、被検者の下にカセッテを装入する際、摩擦抵抗や無理な荷重が掛からないため、緩みや断線などの接触不良トラブルを起こりにくい。
また、本実施の形態に係る電子カセッテ１０は、展開状態とした際に、動画撮影モードとする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、操作パネル１９Ｂから展開状態である場合にも静止画撮影の撮影指示を受け付けるものとし、カセッテ制御部５８が、操作パネル１９Ｂで静止画撮影の撮影指示を受け付けた場合、展開状態においていも静止画撮影モードで動作するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、表示部１９Ａに患者に関する情報を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、撮影された放射線画像や、撮影条件を表示してもよい。また、患者の同じ撮影対象部位を定期的に撮影して経時的な変化を観察する場合、コンソールから患者の撮影対象部位で過去に撮影された放射線画像を受信して当該放射線画像を表示するようにしてもよい。また、撮影対象部位に応じてサンプル画像や撮影ガイダンスを表示してもよい。
また、上記実施の形態では、ゲート線ドライバ５２や信号処理部５４を制御ユニット１４内に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ゲート線ドライバ５２や信号処理部５４をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）など集積回路５５で構成し、図１４に示すようにヒンジ１６内に配置してもよい。これにより、集積回路５５の冷却効果を高めることができる。なお、集積回路５５は、必ずしもヒンジ１６内に設ける必要はなく、図１５に示すように、ヒンジ１６の近傍に配置してもよい。
また、電子カセッテ１０は、開閉を行うことにより電源オン・オフや、休止モードから撮影モードへの移行など装置状態が遷移するようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では、放射線を一度シンチレータ層２８で光に変換し、変換した光を光導電層３０で電荷に変換して蓄積する間接変換方式の放射線検出器２０に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、放射線を直接、アモルファスセレン等を用いたセンサ部で電荷に変換して蓄積する直接変換方式の放射線検出器に適用してもよい。
直接変換方式の放射線検出器は、図１６に示すように、入射される放射線を変換する放射線変換層の一例として、入射される放射線を電荷に変換する光導電層４８が、ＴＦＴ基板２６上に形成されている。
光導電層４８としては、アモルファスSe、Bi12MO20(M：Ti、Si、Ge)、Bi4M3O12(M：Ti、Si、Ge)、Bi2O3、BiMO4（Ｍ：Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ）、Bi2WO6、Bi24B2O39、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、MNbO3(M：Li、Na、K)、PbO、HgI2、PbI2、CdS、CdSe、CdTe、BiI3、GaAs等のうち少なくとも１つを主成分とする化合物などが用いられるが、暗抵抗が高く、Ｘ線照射に対して良好な光導電性を示し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能な非晶質（アモルファス）材料が好まれる。
光導電層４８上には、光導電層４８の表面側に形成され、光導電層４８へバイアス電圧を印加するためのバイアス電極４９が形成されている。
直接変換方式の放射線検出装置では、間接変換方式の放射線検出装置と同様に、光導電層４８で発生した電荷を収集する電荷収集電極３４がＴＦＴ基板２６に形成されている。
また、直接変換方式の放射線検出装置におけるＴＦＴ基板２６は、各電荷収集電極３４で収集された電荷を蓄積する電荷蓄積容量３５を備えている。この各電荷蓄積容量３５に蓄積された電荷が、スイッチ素子２４によって読み出される。
その他、上記実施の形態で説明した電子カセッテ１０及び放射線検出器２０の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
１０ 電子カセッテ
１２ 撮影ユニット
１４ 制御ユニット
１６ ヒンジ（連結部材）
１９Ｂ 操作パネル（受付手段）
１９Ａ 表示部
２０ 放射線検出器
２２ 絶縁性基板
２４ スイッチ素子
２６ ＴＦＴ基板
２８ シンチレータ層
３０ 光導電層（電荷発生層）
４５ 開閉センサ（検出手段）
４８ 光導電層（電荷発生層）
４９ バイアス電極
５０ 制御部
５５ 集積回路（増幅回路）
６０ 無線通信部
１２ 撮影ユニット
１４ 制御ユニット
１６ ヒンジ（連結部材）
１９Ｂ 操作パネル（受付手段）
１９Ａ 表示部
２０ 放射線検出器
２２ 絶縁性基板
２４ スイッチ素子
２６ ＴＦＴ基板
２８ シンチレータ層
３０ 光導電層（電荷発生層）
４５ 開閉センサ（検出手段）
４８ 光導電層（電荷発生層）
４９ バイアス電極
５０ 制御部
５５ 集積回路（増幅回路）
６０ 無線通信部
Claims (10)
- 平板状に形成されると共に、照射された放射線により表わされる放射線画像を撮影し、撮影された放射線画像を示す電気信号を出力する放射線検出器が内蔵され、当該平板の表側、裏側の何れにおいても照射された放射線による放射線画像を撮影可能な撮影ユニットと、
前記放射線検出器の撮影動作を制御する制御部が内蔵された制御ユニットと、
前記撮影ユニットと前記制御ユニットとが並んだ展開状態、及び前記撮影ユニットと前記制御ユニットとが重なり合って折り畳まれた収納状態に開閉可能に連結する連結部材と、
前記撮影ユニットと前記制御ユニットとの開閉状態を検出する検出手段と、
を備え、
前記制御部は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記撮影ユニットと前記制御ユニットとの開閉状態が前記収納状態である場合、静止画撮影を行うように制御し、前記展開状態である場合、動画撮影を行うように制御する
可搬型放射線撮影装置。 - 前記撮影ユニットと前記制御ユニットとの開閉状態が前記展開状態である場合にも静止画撮影の撮影指示を受け付ける受付手段をさらに有し、
前記制御部は、前記受付手段で静止画撮影の撮影指示を受け付けた場合、前記展開状態においても静止画撮影を行うように制御する
請求項１記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記放射線検出器は、放射線が照射されることにより電荷が発生する電荷発生層と当該電荷発生層に発生した電荷を蓄積すると共に当該電荷を読み出すためのスイッチ素子が形成された基板とが積層され、前記収納状態において前記電荷発生層が前記制御ユニットと対向する面側となるように前記撮影ユニットに内蔵された
請求項１又は請求項２記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記放射線検出器は、基板上に照射された放射線を光に変換する変換層がさらに形成され、
前記電荷発生層は、前記変換層で変換された光が照射されることにより電荷が発生する 請求項３項記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記電荷発生層は、有機光電変換材料を含んで構成された
請求項４記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記放射線検出器は、プラスチック樹脂、アラミド、バイオナノファイバ、可撓性を有するガラスを含んで構成された基板に形成された
請求項１〜請求項５の何れか１項記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記連結部材内に前記放射線検出器から出力された電気信号を増幅する増幅回路を設けた
請求項１〜請求項６の何れか１項記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記制御ユニットに、外部装置と無線通信を行う無線通信部を設けた
請求項１〜請求項７の何れか１項記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記制御ユニットは、表面が凹凸状に形成されている
請求項１〜請求項８の何れか１項記載の可搬型放射線撮影装置。 - 前記制御ユニットは、前記収納状態において前記撮影ユニットと対向する面に表示部を有する
請求項１〜請求項９の何れか１項記載の可搬型放射線撮影装置。
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