JP5607426B2 - 放射線検出装置及び放射線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は放射線検出装置及び放射線撮像システムに関する。

放射線検出装置において、放射線を可視光線を変更するためにシンチレータが用いられるのが一般的である。シンチレータは水分により潮解しやすいという性質を有する。そこで、特許文献１では、センサパネル上に形成されたシンチレータ層をホットメルト樹脂層を含む保護膜で覆うことで放射線検出装置の防湿性を高めている。さらに、センサパネルの辺のうち配線パターンを有する辺において、保護膜はセンサパネルの表側（シンチレータ層が形成された側）の面に対してホットプレスされる。これにより、センサパネルと保護膜との間からシンチレータ層に水分が浸入することを抑止している。

特許文献２では、シンチレータ層がセンサパネルの端まで形成された放射線検出装置において、シンチレータ層の側面を覆う保護膜をセンサパネルの側面又は背面まで延ばしている。これにより、シンチレータ層がセンサパネルの端まで形成された辺において、シンチレータ層に水分が浸入することを抑止している。

特開２００６−０７８４７１号公報 特開２００６−０７８４７２号公報

特許文献２の放射線検出装置では、シンチレータ層がセンサパネルの端まで形成された辺において、センサパネルの表側の面にホットプレスを行うための領域を確保できない。そのため、シンチレータ層がセンサパネルの端まで形成された辺では、保護膜をセンサパネルの側面又は背面に圧着させているに過ぎなかった。しかしながら、センサパネルの側面や背面において水分の浸入を防止するように保護膜を隙間なく形成することは難しく、その結果として特許文献２の放射線検出装置の防湿性は充分なものではなかった。そこで、本発明は、放射線検出装置の防湿性を向上させる技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の一側面に係る放射線検出装置は、画素領域が形成された第１面とその反対側の第２面とを有しており、前記画素領域に電気的に接続された配線接続部を一部の辺に有するセンサパネルと、前記センサパネルの前記画素領域の上に配置されたシンチレータ層と、前記シンチレータ層と前記センサパネルにおける前記シンチレータ層の周辺領域とを覆う保護膜とを備え、前記保護膜は、前記センサパネルに対してホットプレスがなされることによって、前記ホットプレスがなされなかった部分よりも膜厚が薄くなったホットプレス部を含み、前記配線接続部が配置された辺以外の前記センサパネルの辺において、前記シンチレータ層の側面と前記センサパネルの側面と前記第２面の少なくとも一部とを更に覆い、前記ホットプレス部は、前記配線接続部が配置された辺以外の前記センサパネルの辺において、前記保護膜のうち前記第２面を覆う部分に配置されている。

本発明により、放射線検出装置の防湿性を向上させる技術が提供される。

第１実施形態の放射線検出装置１００の断面図。 第１実施形態の放射線検出装置１００の正面図、平面図及び底面図。 保護膜１３０を説明する図。 第１実施形態の放射線検出装置４００の断面図。 第１実施形態の放射線検出装置４００の正面図、平面図及び底面図。 保護膜４１０を説明する図。 第１実施形態の放射線検出装置７００の断面図。 第３実施形態の放射線撮像システムを説明する図。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本実施形態に係る例示的な放射線検出装置１００の断面図であり、図２は放射線検出装置１００の平面図、正面図、底面図である。放射線検出装置１００の右側面図は正面図と左右対称であるため図示しない。放射線検出装置１００はセンサパネル１１０、シンチレータ層１２０及び保護膜１３０を備える。

本実施形態のセンサパネル１１０は、センサ基板１１１、画素領域１１２、センサ保護層１１３、配線接続部１１４及び配線部材１１５を備える。センサ基板１１１はガラス、耐熱性プラスチック等を材料とした基板である。センサ基板１１１は、光電変換素子と、スイッチ素子と、スイッチ素子をオン／オフ信号を転送するためのゲート配線と、スイッチ素子を介して光電変換素子の電荷に基づく信号を転送するための信号配線とが形成された画素領域１１２を含む。画素領域内で複数の画素がマトリクス状に配置され、各画素は光電変換素子とスイッチ素子とを有する。配線接続部１１４は、ゲート配線又は信号配線と電気的に接続されている。画素領域１１２の上にはセンサ表面を保護するためのセンサ保護層１１３が形成されている。信号配線からの信号は、配線接続部１１４から電気的に接続された配線部材１１５を通り放射線検出装置１００の外部に取り出される。配線部材１１５は、例えばフレキシブル回路基板であり、必要に応じてフレキシブル回路基板にはＩＣが搭載される。

配線接続部１１４はセンサパネル１１０の一部の辺にのみ形成されており、それ以外の辺には形成されていない。本実施形態では隣り合う２辺にのみ配線接続部１１４が形成されているが、例えば３辺にのみ配線接続部１１４が形成されているような他の構成であってもよい。配線接続部１１４が形成された辺以外のセンサパネル１１０の辺では、画素領域１１２がセンサ基板１１１の端まで形成されている。

画素領域１１２の上にはセンサ保護層１１３を介してシンチレータ層１２０が形成されている。シンチレータ層１２０は放射線検出装置１００へのＸ線などの放射線を光電変換素子が感知可能な波長の光に変換する。シンチレータ層１２０として例えば柱状結晶構造を有するシンチレータを用いる。柱状結晶構造を有するシンチレータは発生した光が結晶内を伝播するので光散乱が少なく、放射線検出装置１００の解像度を向上させることができる。柱状結晶構造を有するシンチレータの材料として、例えばハロゲン化アルカリを主成分とする材料であるＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌなどが用いられる。例えばＣｓＩ：ＴｌはＣｓＩとＴｌＩを同時に蒸着することによって得られる。配線接続部１１４が形成されていない辺では、シンチレータ層１２０はセンサパネル１１０の端まで形成されている。

シンチレータの耐久性向上のために、シンチレータ層１２０は保護膜１３０で覆われている。本実施形態では、シンチレータ層１２０の上面と側面とが保護膜１３０で覆われており、シンチレータ層１２０の下面はセンサパネル１１０に接している。すなわち、シンチレータ層１２０は露出した部分を含まない。シンチレータ層１２０はさらに、センサパネル１１０のうちのシンチレータ層１２０の周辺領域も覆う。保護膜１３０は、シンチレータ層１２０に接するホットメルト樹脂層１３１と、シンチレータ層１２０からの可視光を反射するための反射層１３２と、反射層１３２を保護するための反射層保護層１３３とを含む。

ホットメルト樹脂層１３１はホットメルト樹脂で形成される。ホットメルト樹脂とは、加熱溶融状態で他の有機材料及び無機材料に接着性をもち、常温の固体状態では接着性を持たず、溶媒・溶剤を含有しない性質を有する樹脂のことである。本実施形態で用いられるホットメルト樹脂は、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系等をベースポリマー（主成分）とするホットメルト樹脂であってもよい。特に、防湿性、光透過性高い材料としてポリオレフィン系樹脂をベースにしたホットメルト樹脂を用いてもよい。

反射層１３２はシンチレータ層１２０で変換された可視光のうち光電変換素子とは反対側に進行した光を反射して光電変換素子に導く。反射層１３２は、シンチレータ層１２０で発生された光以外の外部光が光電変換素子に到達するのを抑止する機能も有する。反射層１３２の材料として、例えば金属箔または金属薄膜を用いる。金属膜を用いた場合には、反射層１３２としての機能を果たしながらさらに水分浸入を防止することができる。反射層１３２の厚さは例えば１〜１００μｍとする。１μｍ未満ではピンホールの欠陥が発生しやすくなり遮光性に劣り、１００μｍを超えると放射線吸収が大きくなり被爆線量の増加に繋がる恐れがあるからである。反射層１３２の材料として、アルミニウム、金、銅、アルミ合金などの金属材料を用いてもよい。例えば、反射特性の高いアルミニウムや金を用いる。

反射層保護層１３３は、反射層１３２の衝撃による破壊や水分による腐蝕を防止するために例えば樹脂フィルムを用いる。反射層保護層１３３の材料として、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドなどのフィルム材料を用いてもよい。反射層保護層１３３の厚さは例えば５〜１００μｍとする。

放射線検出装置１００の防湿性を向上するために保護膜１３０はホットプレス部１４０ａ〜１４０ｄを含む。以下、ホットプレス部１４０ａ〜１４０ｄを総称してホットプレス部１４０と呼ぶ。ホットプレス部１４０とは、加熱加圧処理（ホットプレス処理）によってホットメルト樹脂層１３１の厚さが薄くなるように圧着された領域のことである。ホットプレス部１４０は他の部分よりも防湿性が高くなる。

センサパネル１１０の辺のうち配線接続部１１４が形成された辺において、保護膜１３０はシンチレータ層１２０の側面を覆い、さらにセンサパネル１１０の表面（第１面）まで延びる。そして、配線接続部１１４が形成された辺では、保護膜１３０のうち、センサパネル１１０の表面を覆う部分にホットプレス部１４０ａが形成されている。

一方で、センサパネル１１０の辺のうち配線接続部１１４が形成されていない辺において、保護膜１３０はシンチレータ層１２０の側面を覆い、センサパネルの側面をも覆い、さらにセンサパネル１１０の裏面（第２面）まで延びる。そして、配線接続部１１４が形成されていない辺では、保護膜１３０のうち、センサパネル１１０の裏面を覆う部分にホットプレス部１４０ｂが形成されている。このように、本実施形態の放射線検出装置１００は、配線接続部１１４が形成されていない辺の保護膜１３０に対してもホットプレス部１４０ｂを形成することで防湿性を向上している。配線接続部１１４が形成されていない辺において、ホットプレス部１４０ｂに追加して又はホットプレス部１４０ｂの代わりに、センサパネル１１０の側面を覆う部分にホットプレス部が形成されていてもよい。

本実施形態の保護膜１３０はさらに、センサパネル１１０の側面を覆う部分にホットプレス部１４０ｃを有し、センサパネル１１０の裏面を覆う部分にホットプレス部１４０ｄを有する。これにより、ホットプレス部１４０ａ〜１４０ｄは連続した領域となり、この領域によってシンチレータ層１２０が全周的に取り囲まれる。このようにシンチレータ層１２０をホットプレス部１４０で全周的に取り囲むことによって、放射線検出装置１００の防湿性はさらに向上する。

図３を用いて保護膜１３０の例示的な形状を説明する。図３（ａ）は放射線検出装置１００に用いられる前の保護膜１３０を示す図であり、図３（ｂ）は保護膜１３０を放射線検出装置１００に接着している途中の状態を説明する図である。図３（ｂ）では見易さのために放射線検出装置１００の右手前側を部分的に示しており、センサパネル１１０、シンチレータ層１２０及び保護膜１３０の全体を示しているわけではない。保護膜１３０の点線は、保護膜１３０が放射線検出装置１００に接着される場合の折り線を示す。保護膜１３０は折り畳み部３０１を有しており、折り畳み部３０１は保護膜１３０が放射線検出装置１００に接着される際に、図３（ｂ）に示されるように折り畳まれて接着される。この折り畳み部３０１を有することによって、保護膜１３０の隙間（保護膜１３０の端同士が合わさる部分）からセンサパネル１１０及びシンチレータ層１２０が露出されることを防止する。ここで、「露出」とはセンサパネル１１０及びシンチレータ層１２０が外部から視認できる状態だけでなく、外部から水分が浸入可能な状態であることも含む。このように、保護膜１３０に折り畳み部３０１を設けることによって、保護膜１３０のうちホットプレス部１４０によって囲まれた部分において、センサパネル１１０及びシンチレータ層１２０は露出されない。これにより、放射線検出装置１００の防湿性はさらに向上する。

続いて、本実施形態に係る放射線検出装置１００の例示的な製造方法について説明する。センサパネル１１０とシンチレータ層１２０とは従来技術を用いて形成すればよいため説明を省略する。まず、保護膜１３０を形成方法を説明する。ホットメルト樹脂とアルミ箔と樹脂シートとが積層された保護膜１３０をシンチレータ層１２０の上面に熱ローラーで加熱加圧しながら接着する。次に、保護膜１３０をシンチレータ層１２０の側面及びセンサパネル１１０の側面に沿うよう折り曲げながら引いた状態でさらに加熱加圧しながら接着する。次に、同様にして加熱加圧ローラーで保護膜１３０をセンサパネル１１０の裏面に接着する。

続いて、ホットプレス部１４０の形成方法を説明する。ホットプレス部１４０は、保護膜１３０をセンサパネル１１０に対して加熱されたヘッドを圧着することによって形成される。この処理をホットプレス処理とよぶ。ホットプレス処理では、例えば圧力を１〜１０ｋｇ／ｃｍ²とし、加熱加圧ヘッドの温度をホットメルト樹脂の溶融開始温度よりも１０Ｋ〜５０Ｋ高い温度として、１秒〜６０秒間圧着する。ホットプレス部１４０を形成する幅は例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下とする。１ｍｍ未満にすると被着体との好適な接着性確保が困難となり、２０ｍｍより大きくするとプレス領域内で溶融した樹脂の流動が阻害され、プレスの厚みにムラが発生しやすいからである。センサ基板１１１の側面に対して保護膜１３０をホットプレスする場合に、この側面全体を加熱ヘッドで一度に圧縮すれば、センサパネル１１０への不均一な加圧を抑止することができる。

以上のように、本実施形態に係る放射線検出装置１００は高い防湿性を有する。

放射線検出装置１００の変形例である放射線検出装置４００を図４〜図６を用いて説明する。これらの図面では、図１〜図３と同様の要素に同一の参照符号を付して説明を省略する。図４は放射線検出装置４００の断面図であり、図５は放射線検出装置４００の平面図、正面図、底面図である。放射線検出装置４００の右側面図は正面図と左右対称であるため図示しない。

放射線検出装置４００の保護膜４１０は、配線接続部１１４が形成されていない辺において、シンチレータ層１２０の側面を覆い、さらにセンサパネル１１０の側面まで延びている。しかし、保護膜４１０はセンサパネル１１０の裏面を覆わない。放射線検出装置４００においても、保護膜４１０はホットプレス部４２０ａ〜４２０ｃを有する。以下、ホットプレス部４２０ａ〜４２０ｃを総括的にホットプレス部４２０と呼ぶ。配線接続部１１４が形成された辺では、保護膜４１０のうち、センサパネル１１０の表面を覆う部分にホットプレス部４２０ａが形成されている。一方で、配線接続部１１４が形成されていない辺では、保護膜４１０のうち、センサパネル１１０の側面を覆う部分にホットプレス部４２０ｂが形成されている。これにより、放射線検出装置４００の防湿性を向上している。さらに、図５に示されるように、センサパネル１１０の側面を覆う部分にホットプレス部４２０ｃが形成されており、これによってホットプレス部４２０ａとホットプレス部４２０ｂとが連結される。これにより、ホットプレス部４２０ａ〜４２０ｃは連続した領域となり、この領域によってシンチレータ層１２０は全周的に取り囲まれる。

図６は保護膜４１０を放射線検出装置４００に接着している途中の状態を説明する図である。図６では見易さのために放射線検出装置４００の右手前側を部分的に示しており、センサパネル１１０、シンチレータ層１２０及び保護膜４１０の全体を示しているわけではない。保護膜４１０の点線は、保護膜４１０が放射線検出装置４００に接着される場合の折り線を示す。保護膜４１０は折り畳み部６０１を有しており、折り畳み部６０１は保護膜４１０が放射線検出装置４００に接着される際に折り畳まれて接着される。この折り畳み部６０１を有することによって、保護膜４１０の隙間（保護膜４１０の端同士が合わさる部分）からセンサパネル１１０及びシンチレータ層１２０が露出されることを防止する。

さらに、放射線検出装置１００と放射線検出装置４００とを組み合わせた構成も可能である。すなわち、センサパネル１１０の一部の辺では放射線検出装置１００のように保護膜がセンサパネル１１０の裏面まで延び、センサパネル１１０の別の辺では放射線検出装置４００のように保護膜がセンサパネル１１０の側面まで延びていてもよい。

＜第２実施形態＞
図７を用いて本実施形態に係る放射線検出装置７００を説明する。第１実施形態で説明した要素と同様の要素は同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態に係るセンサパネル７１０はセンサ基板１１１を裏面側（第２面側）から支持する支持板７１１をさらに備える。

露光現像などの多数のプロセスを経て光電変化素子、配線、ＴＦＴが形成されるセンサ基板１１１にはガラスが用いられることが多い。これらガラス基板では、平面性、寸法精度、軽量化、大面積化、コスト等の要求から厚さ１ｍｍ以下の基板が多く用いられる。センサ基板１１１が１ｍｍ以下の場合、センサ基板１１１の側面にホットプレス部を形成する場合に、センサ基板の厚みが足りずに充分なホットプレスの幅が確保できないことがある。また、薄く形成されたガラスは剛性が低く、ガラス基板の側面に対するホットプレスの加圧によりガラス基板の端部にクラックやチッピングが発生する場合がある。放射線検出装置７００のセンサパネル７１０は、センサ基板１１１の側面と支持板７１１の側面とを合わせて一つのプレス面として保護膜１３０をホットプレスを行い、ホットプレス部７２０ａを形成する。これにより、ホットプレス部７２０ａは防湿性を向上可能な充分な幅に形成され、またセンサ基板１１１の端部のクラック等を防止できる。

支持板７１１の材料として、加工のしやすい金属、又は照射された放射線の透過を防止のため放射線吸収率の高い金属を用いてもよい。例えばＰｂ、Ｍｏ、Ａｌなどを用いる。また、支持板７１１の材料として剛性保持層として機能させるべく樹脂基板を用いてもよい。支持板７１１はセンサ基板１１１を衝撃や曲げから保護する機能を有していてもよい。支持板７１１をセンサ基板１１１と貼り合せる材料として、一般的な接着剤又は粘着剤を用いればよい。例えばアクリル系、エポキシ系接着剤及び粘着剤などを用いる。本実施形態の放射線検出装置７００に対しても、第１実施形態で説明した様々な変形例を適用できる。

＜第３実施形態＞
図８は本発明に係る放射線検出装置のＸ線診断システム（放射線撮像システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ８５０（放射線源）で発生したＸ線８６０は被験者又は患者８６１の胸部８６２を透過し、シンチレータを上部に実装したイメージセンサ８４０（放射線検出装置）に入射する。この入射したＸ線には患者８６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ８７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ８８０で観察できる。なお、放射線撮像システムは、放射線検出装置と、放射線検出装置からの信号を処理する信号処理手段とを少なくとも有する。

また、この情報は電話回線８９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ８８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ８９１により記録媒体となるフィルム８９２に記録することもできる。また記録手段となるレーザプリンタによって紙に印刷することもできる。

Claims (5)

1. 画素領域が形成された第１面とその反対側の第２面とを有しており、前記画素領域に電気的に接続された配線接続部を一部の辺に有するセンサパネルと、
   前記センサパネルの前記画素領域の上に配置されたシンチレータ層と、
   前記シンチレータ層と前記センサパネルにおける前記シンチレータ層の周辺領域とを覆う保護膜と
   を備え、
   前記保護膜は、前記センサパネルに対してホットプレスがなされることによって、前記ホットプレスがなされなかった部分よりも膜厚が薄くなったホットプレス部を含み、前記配線接続部が配置された辺以外の前記センサパネルの辺において、前記シンチレータ層の側面と前記センサパネルの側面と前記第２面の少なくとも一部とを更に覆い、
   前記ホットプレス部は、前記配線接続部が配置された辺以外の前記センサパネルの辺において、前記保護膜のうち前記第２面を覆う部分に配置されていることを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記ホットプレス部は、前記配線接続部が配置された辺において、前記保護膜のうち前記センサパネルの前記第１面を覆う部分に配置されており、前記配線接続部が配置された辺以外の前記センサパネルの辺において、前記保護膜のうち前記センサパネルの側面を覆う部分と前記第２面を覆う部分とに配置されており、前記シンチレータ層を全周的に取り囲んでいることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記センサパネルは、
   前記画素領域が配置された基板と、
   前記基板を前記第２面側から支持する支持板と
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
4. 前記保護膜はホットメルト樹脂層を含み、前記ホットプレス部は加熱加圧処理によって前記ホットプレスがなされることによって、前記ホットプレスがなされなかった部分よりも前記ホットメルト樹脂の膜厚が薄くなった部分を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線検出装置と、
   前記放射線検出装置からの信号を処理する信号処理手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮像システム。

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