JP5802007B2

JP5802007B2 - ディジタルｘ線検出器

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Publication number: JP5802007B2
Application number: JP2010267965A
Authority: JP
Inventors: ニコラス・ライアン・コンクル; ギャリー・ヴァーノン・マクブルーム
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: CN102121993A; JP2011117961A; US20110133096A1; CN102121993B; US8269182B2

Description

本発明は、ディジタル撮像システムに関し、また詳細にはこうしたシステムのディジタルＸ線検出器の組み上げに関する。

様々な設計による多くの放射線撮像システムが知られると共に、現在使用されている。こうしたシステムは一般に、関心対象の方向に導かれるＸ線の発生に基づく。このＸ線は対象を横切りフィルムまたはディジタル検出器に当たる。医用診断のコンテキストでは例えば、こうしたシステムを用いて内部組織を視覚化し患者の病気を診断することがある。別のコンテキストでは、その内容物の検査その他の目的のために、部品、手荷物、小包その他の対象物を撮像することがある。

こうしたＸ線システムでは、対象の介在構造により減衰、散乱または吸収を受けたＸ線を検出するために半導体検出器などのディジタル回路を使用することが増大しつつある。半導体検出器は受け取ったＸ線の強度を示す電気信号を発生させることがある。一方これらの信号は、収集されて関心対象の画像を再構成するように処理されることがある。

米国特許第７４９５２２６号

ディジタルＸ線検出器の従来の構造体は、その１つとして物理的インパクトまたは衝撃による損傷を極めて受けやすい脆弱な構成要素を保護するために、ディジタルＸ線検出器がかなり重くかつ分厚くなる。典型的にはディジタルＸ線検出器はさらに、内部の構成要素に対して堅固に取り付けられた剛性の大きいエンクロージャを含む。しかし、ディジタルＸ線撮像システムが益々普及するにつれて、ディジタルＸ線検出器は融通性をさらに高めるように可搬性がより高まっている。可搬式ディジタルＸ線検出器の出現によって、同じイメージャサイズを保持しながら検出器の快適操作性及び耐久性を向上させるようなより軽量でより薄くかつより小型の検出器が必要となっている。

一実施形態では、支持パネルと、該支持パネルの前面側にその背面側が確保されているディジタル検出器アレイと、検出器アレイと支持パネルの間に配置させた反射光吸収層と、支持パネルの背面側に対して確保された背側衝撃吸収構造と、検出器アレイの前面側に対して確保された前側衝撃吸収構造と、を含む検出器アセンブリを有するディジタルＸ線検出器を提供する。本ディジタルＸ線検出器はさらに、検出器アセンブリを囲繞すると共に背側衝撃吸収構造に対して確保されたシェルアセンブリを含む。

別の実施形態では、ディジタルＸ線検出器を組み上げるための方法を提供する。本方法は、支持パネルの背面側に対して電子アセンブリを確保する工程と、支持パネルの背面側に対して衝撃マウントアセンブリを結合させる工程と、支持パネルの前面側に反射光吸収層を付着させる工程と、反射光吸収層の前面側に検出器アレイを付着させる工程と、検出器アレイの前面側に前側衝撃吸収構造を付着させる工程と、を含む検出器アセンブリの組み上げを提供する。本方法はさらに、検出器アセンブリを囲繞するシェルアセンブリ内に検出器アセンブリを挿入する工程と、衝撃マウントアセンブリを介してシェルアセンブリに対して検出器アセンブリを確保する工程と、を提供する。

本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。

本技法を利用できる一実施形態のディジタルＸ線撮像システムの全体概要図である。本技法の一実施形態に従った可搬式ディジタルＸ線検出器の前側斜視図である。本技法のある種の実施形態に従った図２に示すような可搬式ディジタルＸ線検出器の前側分解斜視図である。本技法のある種の実施形態に従った図２に示すような可搬式ディジタルＸ線検出器の背側分解斜視図である。本技法のある種の実施形態に従った図２に示すような可搬式ディジタルＸ線検出器の横断断面図である。本技法のある種の実施形態に従った検出器パネルアセンブリの長手方向分解断面図である。本技法のある種の実施形態に従った図６に示すような反射光吸収層の詳細図である。本技法のある種の実施形態に従った可搬式ディジタルＸ線検出器のシェルの後ろ側の内部図である。本技法のある種の実施形態に従った熱ギャップパッドの詳細図である。本技法のある種の実施形態に従った検出器パネルアセンブリを組み上げた図である。本技法のある種の実施形態に従った図１０に示すような検出器パネルアセンブリの分解図である。本技法のある種の実施形態に従った図１０に示すような検出器パネルアセンブリの側面概要図である。

ここで図面を見ると図１は、離散画素画像データを収集し処理するための撮像システム１０の概要を表している。図示した実施形態では、撮像システム１０は本技法に従って原画像データの収集と該画像データに対する表示のための処理の両方を行うように設計されたディジタルＸ線システムである。図１に示した実施形態では、撮像システム１０はコリメータ１４に隣り合うように位置決めされたＸ線放射源１２を含む。コリメータ１４によって患者１８などの物体または対象をその内部に位置決めさせた領域内まで放射線ストリーム１６を通過させることが可能となる。放射線の一部２０は対象内またはその周囲を通過し、ディジタルＸ線検出器（その全体を参照番号２２で示す）に当たる。検出器２２はその表面上で受け取ったＸ線光子をこれよりエネルギーが低い光子に変換し、また続いて電気信号に変換し、これが収集され処理されて対象内部にあるフィーチャの画像を再構成できることは当業者であれば理解されよう。

放射線源１２は、検査シーケンスのためのパワー信号と制御信号の両方を供給する電源／制御回路２４によって制御される。さらに検出器２２は、検出器２２で発生させた信号の収集を指令する検出器制御器２６に対して通信可能に結合されている。ここに図示した実施形態では、検出器２２は適当な任意のワイヤレス通信標準を介して検出器制御器２６と連絡することができるが、ケーブルや別の何らかの機械的な接続を通じて検出器制御器２６と連絡するような検出器２２の使用も想定される。検出器制御器２６はさらに、ダイナミックレンジの初期調整、ディジタル画像データの交互配置その他などの様々な信号処理及びフィルタ機能を実行することがある。

電源／制御回路２４と検出器制御器２６の両者はシステム制御器２８からの信号に応答する。一般にシステム制御器２８は、検査プロトコルを実行し収集画像データを処理するように撮像システムの動作を指令する。本コンテキストではシステム制御器２８はさらに、プログラムされた汎用または特定用途向けディジタルコンピュータに基づくのが典型的である信号処理回路と、様々な機能を実行するためにコンピュータのプロセッサにより実行されるプログラムやルーチンの保存並びに構成パラメータや画像データの保存のための光学記憶デバイス、磁気記憶デバイスまたは半導体記憶デバイスなどの付属製作物と、インタフェース回路と、その他と、を含む。

図１に示した実施形態ではシステム制御器２８は、参照番号３０で示したようなディスプレイやプリンタなどの少なくとも１つの出力デバイスとリンクしている。出力デバイスは、標準的または特殊目的のコンピュータモニター、並びに関連する処理回路を含むことがある。システム内ではさらに、システムパラメータの出力、検査の要求、画像の観察その他のために１つまたは複数のオペレータワークステーション３２をリンクさせることがある。一般にシステム内部に供給されるディスプレイ、プリンタ、ワークステーション及び同様のデバイスはデータ収集構成要素に対してローカルとすること、あるいはインターネット、仮想プライベートネットワークその他などの１つまたは複数の構成可能ネットワークを介して画像収集システムとリンクさせて、ある施設や病院内部のどこかあるいは全体的に異なる箇所などこれらの構成要素からリモートとすることもある。

例示的な撮像システム１０や放射線検出に基づくその他の撮像システムは、フラットパネル式ディジタルＸ線検出器などの検出器２２を利用する。こうした例示的なフラットパネル式ディジタルＸ線検出器２２の斜視図を図２に提供している。この例示的なフラットパネル式ディジタルＸ線検出器２２は入射Ｘ線の受け取りに応答して電気信号を発生させるための検出器サブシステムを含む。ある種の実施形態では、外部荷重またはインパクトに曝されても脆弱な検出器構成要素を損傷から保護するためにシェルアセンブリ３４によって検出器パネルアセンブリを囲繞する外部エンクロージャを提供している。以下でさらに詳細に検討するが検出器２２はさらに、シェルアセンブリ３４内部にある内部構成要素を保護するための衝撃吸収性構造を含むことがある。一実施形態ではそのシェルアセンブリ３４は一体型の連続構造とすることや、あらゆる不連続を実質的に存在させないことがある。例えば、一体型のシェルアセンブリ３４は、検出器パネルアセンブリの挿入を可能にするように少なくとも１つの開口部を有するスリーブ様構成をした４面〜５面構造とすることがある。シェルアセンブリ３４は放射線３８を受け取るための前面側３６を含む。一体型スリーブの個々の面またはエッジは、検出器の丈夫さや使いやすさを向上させるように、平坦とする、丸みをつける、湾曲させる、起伏をもたせる、あるいは成形させ得ることに留意すべきである。別法としてそのシェルアセンブリ３４は多ピース型アセンブリとすることがある。シェルアセンブリ３４は、金属、金属合金、プラスチック、複合材料、あるいはこれらの組み合わせなどの材料から形成させることがある。ある種の実施形態ではその材料は低Ｘ線減衰特性を有する。一実施形態ではそのシェルアセンブリ３４は、炭素繊維強化プラスチック材料、炭素強化プラスチック材料と発泡コアの合成体、グラファイト繊維−エポキシ複合材などの軽量で耐久性のある複合材料から形成させることがある。幾つかの実施形態は、導電性の構成要素をその内部に配置させた非導電性母材を有する１つまたは複数の材料合成物を含むことがあり、また幾つかの実施形態は、検出器２２の内部構成要素を外部の電子ノイズから保護するための電磁気干渉遮蔽を提供することがある。さらにシェルアセンブリ３４は、外部荷重を受けたときのたわみを最小とさせて実質的に剛性とするように設計されることがある。

ある種の実施形態では、シェルアセンブリ３４を形成させるようにスリーブまたはシェル４２の一方の端部に端部キャップ４０を設けることがある。端部キャップ４０は、ナイロン、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）、デルリン（ｄｅｌｒｉｎ）、またはポリカーボネートなどインパクト抵抗性でエネルギー吸収性の材料から形成し得ることに留意すべきである。ＵＨＭＷポリエチレンは、分子量が概して約３，１００，０００〜約６，０００，０００の範囲にあるような線状ポリマーである。さらに、検出器２２の可搬性を容易にするためにシェルアセンブリ３４に対してハンドル４４を機械的に結合させることがある。このハンドル４４はシェルアセンブリ３４に取り付けられる単独の構成要素とすることがある。この場合でも、ハンドル４４は高分子量ポリエチレンなどのインパクト抵抗性でエネルギー吸収性の材料から形成し得ることに留意すべきである。ハンドル４４は一方、技師やその他のユーザによる検出器２２の取り扱いを容易にするような様々なフィーチャを含むことがある。図２に示した実施形態などの幾つかの実施形態では、ハンドル４４は１つまたは複数のグリップを含むことがあるが、別の実施形態ではこれに加えてまたはこれに代えてユーザによるより容易な検出器２２の把持を可能にするような輪郭などの別のフィーチャを含み得ることに留意されたい。

図示したように検出器２２は、固定のテザー（ｔｅｔｈｅｒ）やケーブルを伴わずに製作されることがある。別法としてその検出器２２は、使用時にスキャナのデータ収集システムに対して検出器読み出し用電子回路を接続するために用いられるテザーに接続されることがある。使用していないときには、検出器２２をテザーから容易に取り外して撮像システムから離れた箇所に格納することができる。このために、互いに離れた複数のスキャン場所間で検出器２２を移送することができる。このことは、救急処置室やその他のトリアージ（ｔｒｉａｇｅ）施設にとって特に有利である。

図３〜４は、シェルアセンブリ３４から取り外された可搬式フラットパネルディジタルＸ線検出器２２のディジタル検出器パネルアセンブリ４６を表している。図３に示した検出器パネルアセンブリ４６は、撮像パネル４８、検出器パネル５０及び前側衝撃吸収構造５２を含む。撮像パネル４８と検出器パネル５０は一体となって検出器アレイ５４を成している。撮像パネル４８は入射Ｘ線を可視光に変換するためのシンチレータ層を含む。ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）その他のシンチレーション材料から製作され得るシンチレータ層は、吸収したＸ線のエネルギー及び量に比例した光を放出するように設計されている。このために、シンチレータ層のうちの受け取ったＸ線がより多いあるいは受け取ったＸ線エネルギーレベルがより高い領域において光放出がより大きくなる。Ｘ線源により投射されたＸ線の減衰は対象の組成によってその程度が様々であるため、シンチレータ層上に当たるＸ線のエネルギーレベル及び量はシンチレータ層全体にわたって均一ではない。光放出のこの変動を用いて再構成画像にコントラストが生成されることになる。

シンチレータ層により放出される光は、検出器パネル５０上の感光層によって検出される。この感光層は、それぞれの検出器素子が吸収した入射光の量に比例した電荷を蓄積するような感光素子または検出器素子のアレイを含む。一般に各検出器素子は、光感応性の領域と、当該検出器素子からの電荷の蓄積及び出力を制御するための電子回路を含む領域と、を有する。この光感応性領域は、光を吸収し続いて電荷を生成し蓄積するフォトダイオードから構成されることがある。照射後に、各検出器素子内の電荷はロジック制御式電子回路６６（図４参照）を用いて読み出される。

各検出器素子は一般に、トランジスタ式のスイッチを用いて制御される。この際に、トランジスタのソースがフォトダイオードに接続され、トランジスタのドレインが読み出しラインに接続され、かつトランジスタのゲートは検出器２２（図４参照）内の電子回路７０上に配置されたスキャン制御インタフェース６８に接続される。ゲートに負電圧が印加されているときはスイッチがＯＦＦ状態になるように駆動され、これによってソースとドレインの間の導通が妨げられる。逆にゲートに正電圧が印加されているときはスイッチがＯＮになり、これによってフォトダイオードを再充電することが可能となり、その際の電荷量は読み出しライン上で検出された入射エネルギーの指示値であるダイオード空乏（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）の関数となる。検出器アレイ５４の各検出器素子はそれぞれ１つのトランジスタ（例えば、薄膜トランジスタ）によって製作される。

具体的にはＸ線の照射中に、すべてのゲートラインに対して負電圧を印加し、これによりすべてのトランジスタスイッチをＯＦＦ状態になるように駆動するまたはＯＦＦ状態にしておく。その結果、照射中に受けた電荷空乏によって各検出器素子の電荷が減少する。読み出し中は、各ゲートラインに対して順次、正の電圧が印加される。すなわち、検出器は検出器素子からなるＸ−Ｙマトリックスであり、またあるゲートラインをＯＮにすると当該ライン内のすべての検出器素子が同時に読み出されるように、１つのライン内のトランジスタのゲートはすべて互いに接続されている。検出器素子からのより高速な読み出しに対応するためにマルチプレクサを使用することもある。各検出器素子の出力は次いで、後続の画像再構成のために各画素単位で収集信号をディジタル化している出力回路（例えば、ディジタイザー）に入力される。典型的な再構成では、再構成画像の各画素は検出器アレイ５４の単一の検出器素子に対応する。

ある種の実施形態では、検出器パネルアセンブリ４６とシェルアセンブリ３４の内側表面との間に前側衝撃吸収構造５２を配置させることがある。前側衝撃吸収構造５２は、材料が異なる、幾何形状（例えば、矩形、円形、三角形、その他）が異なる、寸法（例えば、長さ、幅、厚さ、その他）が異なる、あるいはこれらの組み合わせが異なる複数の層を含むことがある。前側衝撃吸収構造５２は検出器パネルアセンブリ４６とシェルアセンブリ３４の両方に接することがある。この方式において前側衝撃吸収構造５２は検出器パネルアセンブリ４６のための位置支持体と衝撃吸収体の両方の役割をすることがある。ある種の実施形態では、前側衝撃吸収構造５２は、ゴム、発泡材（ｆｏａｍ）、エラストマ、発泡ゴム、別の弾性材料、またはこれらを組み合わせたものを含むことがある。例えば前側衝撃吸収構造５２は、微細孔（ｆｉｎｅ−ｃｅｌｌｅｄ）で圧縮永久歪が低い高密度ポリウレタン発泡材、及び／または高密度で柔軟な極小多孔（ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ）ウレタン発泡材料を含むことがある。これらの発泡材は高密度であるように記載しているが、前側衝撃吸収構造５２は一般にその他の材料と比較してより低密度である。幾つかの実施形態ではその前側衝撃吸収構造５２は、ＡｅａｒｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（米国インディアナ州インディアナポリス）の一業務部門であるＥ−Ａ−ＲＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ製造のＣＯＮＦＯＲ発泡材及び／またはＩＳＯＬＯＳＳ発泡材を含むことがある。別の実施形態ではその前側衝撃吸収構造５２は、ＲｏｇｅｒｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国コネチカット州ロジャーズ）製造のＰＯＲＯＮ発泡材を含むことがある。前側衝撃吸収構造５２は一般に、インパクトのうちの５０、６０、７０、８０または９０パーセントを吸収するなど高いインパクト抵抗性やエネルギー吸収特性を有する。幾つかの実施形態ではその前側衝撃吸収性構造５２によるエネルギー吸収は、インパクトのうちの約９６、９６、９７、９８または９９パーセントとなることがある。さらにこれらの発泡材は、一般に軽量であると共に、検出器パネルアセンブリ４６の検出器アレイ５４の前面側に対して前側衝撃吸収構造５２を確保するように発泡材層の後ろ側上に片面接着剤層を含むことがある。これらの発泡材はさらに発泡材層の前面側の上に、シェルアセンブリ３４内における検出器パネルアセンブリ４６の配置を容易にするためにシェルアセンブリ３４の内側表面に接触する片面摩擦低減層を含むことがある。この摩擦低減層は超高分子量ポリエチレンから形成されることがある。

図３はさらに、可搬式ディジタルＸ線検出器２２のハンドル４４の幾つかの構成要素を表している。ハンドル４４は、ハンドル上側部５６、ハンドル下側部５８、パワーコネクタ６０及びハンドルインタフェース６２を含む。ディジタル検出器２２に対しては、取外し可能電池６４とケーブル（例えば、テザー）のいずれかを係合するように構成されたパワーコネクタ６０を介して動作パワーを提供することがある。一実施形態ではそのコネクタ６０は一般に、取外し可能電池６４とテザーのいずれかを受け容れるためのレセプタクルを含むことがあると共に、この電池からまたは外部電源からのパワーをテザーを介してディジタル検出器２２の様々な構成要素までルート設定するための電気接点を含むことがある。ハンドルインタフェース６２は、共通の電圧ポテンシャルにある電気コードの導体と電気的に結合されるように構成させることがある。

ディジタル検出器２２の内部電子回路は外部の電子デバイスからの干渉を受けやすいことがあり、またこうした外部デバイスがディジタル検出器２２の内部電子回路が発生させる電子ノイズによる影響を受けることもある。さらに幾つかの実施形態では、内部構成要素を電磁気干渉から遮蔽するためにシェルアセンブリ３４全体が検出器アレイ５４の周りで１つの導電性の一体シェルを形成することがある。ある種の実施形態では、ハンドルインタフェース６２がシェル４２の上側の開放端を覆うと共にシェルアセンブリ３４の第１の導電端部キャップ６２を形成することがあり、また第２の導電端部キャップ４０によりシェル４２の下側開放端を覆うことがある。導電端部キャップ４０は、端部キャップ４０を導電性とさせるような複合材料でその内部がコーティングされることがある。この内部コーティングは、銅、ニッケル及び／または別の導電性金属からなることがある。

図４は、図３のフラットパネル式ディジタルＸ線検出器２２の背面斜視図を表している。検出器パネルアセンブリ４６はさらに、支持パネル７２、電子回路７０及び背側衝撃吸収構造を含む。支持パネル７２は、検出器アレイ５４、電子回路７０及び背側衝撃吸収構造に対して支持を提供する。データモジュール６６及びスキャンモジュール６８を含んだ電子回路７０並びに背側衝撃吸収構造は、支持パネル７２の背面側上に確保される。検出器アレイ５４の背面側は支持パネル７２の前面側に対して確保されている。すなわち支持パネル７２は検出器アレイ５４の撮像構成要素を電子回路７０から機械的に分離させている。

一般に支持パネル７２は、金属、金属合金、プラスチック、複合材料またはこれら材料の組み合わせから形成されることがある。一実施形態ではその支持パネル７２は実質的に、炭素繊維強化プラスチック材料またはグラファイト繊維−エポキシ複合材から形成されることがある。別の実施形態ではその支持パネル７２は実質的に、支持パネル７２の役割をするような軽量でありながら剛性のアセンブリを提供するように、複合材料と発泡コアを積層サンドイッチ構成で組み合わせたものから形成されることがある。複合材料単独または複合材料と発泡コアの組み合わせによって支持パネル７２を製作すると重量が低減される一方、機械的剛性が増大すると共にエネルギー吸収能力が向上する。例えば、支持パネル７２の一実施形態は発泡コアを有するグラファイト繊維−エポキシ複合材を含む。

複合材料は典型的には、強化材と母材とを組み合わせたものである。樹脂やエポキシなどの母材材料は強化材材料を囲繞しかつ支持している。有機または無機の繊維や粒子などの強化材材料は、複合材母材によって互いに結着させている。繊維強化材に関しては、個々の繊維の方向を複合材の剛性及び強度が制御されるような向きにすることがある。さらに複合材は、強化材層の向きまたは整列を複合材の厚さ全体にわたって変動させた数層の個別層から形成されることがある。この構造体は積層タイプの（強化材層のみを含む）構造体とすることや、サンドイッチタイプの（２組の強化材層の間に軟質コアが挿入された）構造体とすることができる。用いる樹脂は、熱硬化性とすることも熱可塑性とすることも可能である。サンドイッチタイプ構成では、その軟質コアによって追加的な重量低減が可能であると共に、エネルギー吸収能力を増強するための金属製または非金属製のピンを有することが可能である。さらにこの複合材層は、様々な形態（粒子、繊維、織布、薄い箔、その他）をした複数の材料（炭素、Ｋｅｖｌａｒ、アルミニウム箔、その他）を用いることが可能である。一実施形態では、ディジタルＸ線検出器２２向けの複合材料は、発泡コアを用いて層状構造体とさせた炭素繊維またはエポキシ樹脂から構成されることがある。

例えば一実施形態ではその背側衝撃吸収構造は、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする「ＳｈｏｃｋＭｏｕｎｔＡｓｓｅｍｂｌｙａｎｄＤｅｔｅｃｔｏｒＩｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅＳａｍｅ」と題する同時係属の米国特許出願第１２／４２６，４１６号（２００９年４月２０日出願）により詳細に記載されているような、電子回路７０及び検出器アレイ５４がシェルアセンブリ３４と接触するのを防止するように構成された複数の衝撃吸収マウント７４を含む衝撃マウントアセンブリを含むことがある。図４に示すように、幾つかの実施形態ではその衝撃吸収マウント７４は３横列で３縦列に配列されている。任意選択では、これより多くのまたはこれより少ない衝撃吸収マウント７４を、４横列で３縦列に（例えば、１２個の衝撃吸収マウント７４）配列させること、４横列で４縦列に（例えば、１６個の衝撃吸収マウント７４）配列させること、その他とすることがある。

図５は、可搬式ディジタルＸ線検出器の横断断面図を表している。ある種の実施形態ではその衝撃吸収マウント７４は、底部部材７６と、上部部材７８と、これら底部部材７６と上部部材７８の間にその少なくとも一部が配置されている絶縁体部材８０と、を含む。各衝撃吸収マウント７４はシェルアセンブリ３４と支持パネル７２の間に装着されると共に、検出器パネルアセンブリ４６を３次元的に囲繞するシェルアセンブリ３４を基準とした電子回路７０及び検出器アレイ５４の移動、たわみ及び／または加速を制限するように異なる３方向に動的剛性を提供するように選択された動的剛性を有する。より具体的には、電子回路７０をその上に配置させて有する回路基板８２は、その内部を通過する少なくとも１つの開口部を含んでおり、そのサイズは衝撃吸収マウント７４の少なくとも一部を支持パネル７２の近傍に配置できこれにより支持パネル７２に対して直に確保できるようなサイズである。衝撃吸収マウント７４の底部部材７６は支持パネル７２の背面側に結合させている。支持パネル７２は、それぞれの開口部を通って底部部材７６内にその各々が挿入された２つの鋲（ｓｔｕｄ）を含むことがある。底部部材７６は次いで、例えば１対のナットを利用して支持パネル７２に対して確保される。底部部材７６を支持パネル７２に対して確保するためにビスやボルトなどの別のデバイスが利用されることもあることを理解すべきである。幾つかの実施形態では、衝撃吸収マウント７４の上部部材７８は、シェルアセンブリ３４内部への支持パネル７２の設置を支援するシェルアセンブリ３４の整列構造８６とインタフェースすることがある。さらに衝撃吸収マウント７４は、シェルアセンブリ３４のシェル４２に対してボルトやビスなどの留め具８４によって確保されることがある。

ある種の実施形態ではその背側衝撃吸収構造は、支持パネル７２の背面側とシェルアセンブリ３４の内側表面の間に延びる熱インタフェースパッド８８を含むことがある。熱インタフェースパッド８８は、電子回路７０からシェルアセンブリ３４への熱伝導体の役割をする。さらに熱インタフェースパッド８８は衝撃吸収体の役割をすることもある。熱インタフェースパッド８８の熱伝導率によって検出器パネルアセンブリ４６が発生させた熱を絶えず除去することが可能となる。

図５（図６と併せて考察することがある）は、検出器２２の構造を示している検出器パネルアセンブリの長手方向分解断面図である。ある種の実施形態では、放射線３８を受け取るシェル４２の前面側３６からシェル４２の背面側までの間に検出器パネルアセンブリ４６は、前側衝撃吸収構造５２と、撮像パネル４８及び検出器パネル５０を含んだ検出器アレイ５４と、後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０と、支持パネル７２と、回路基板８２上に配置させた電子回路７０と、衝撃吸収マウント７４からなる背側衝撃吸収構造と、を含むことがある。

幾つかの実施形態ではその支持パネル７２は検出器アレイ５４に接着接合させることがある。検出器アレイ５４と支持パネル７２の間に後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０を配置させることがある。反射光吸収層９０は支持パネル７２と検出器アレイ５４を接着接合させることがある。図７は、図６に示した後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０の詳細図を表している。幾つかの実施形態ではその後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０は、接着剤層９２、鉛層９４及び黒色層９６を含むことがある。接着剤層９２は後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０を支持パネル７２に取り付けることがある。鉛層９４は反射光の散乱やＸ線の後方散乱を防止する。Ｘ線は検出器アレイ５４を通過して、検出器アレイ５４の後ろ側にあるもの（電子回路７０や支持パネル７２など）で反射されることがある。反射されたＸ線は、シンチレータ層により検出され、光に変換され、さらに検出器素子内の感光層により検出される。鉛層９４は、検出器アレイ５４を通過するＸ線並びにあらゆる後方散乱Ｘ線を吸収することがある。さらに光散乱も生じることがある。光散乱は、光が鉛で反射されて検出器アレイ５４に戻される際に生じる。光散乱を防止するために後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０は、反射光を吸収するように構成された黒色層９６を含むことがある。黒色層９６は、鉛層９４上のコーティングを含むことがある。幾つかの実施形態ではそのコーティングは、支持パネル７２に対して検出器アレイ５４を確保するための黒色接着剤層を含むことがある。別の実施形態ではそのコーティングは、鉛層９４並びに透明な接着剤層の上に配置させた黒色塗料を含むことがある。別の実施形態では、黒色層９６は検出器パネル５０上に配置させることがあり、また接着剤層によって黒色層９６を伴う検出器パネル５０を鉛層９４に付着させている。

図８は、可搬式ディジタルＸ線検出器２２のシェル４２の後ろ側の内部図を表している。シェルアセンブリ３４のシェル４２は上端部９８及び下端部１００からなることがある。シェル４２はさらに整列構造８６を含むことがある。幾つかの実施形態ではその整列構造８６はシェル４２と一緒に鋳造されることがある。別法としてその整列構造８６はシェル４２に付着させることがある。整列構造８６は、シェル４２の上端部９８の方向に配置させた開口部分１０２と、シェル４２の下端部１００の方向に配置させた閉鎖部分１０４と、を含むことがある。整列構造８６の長さ１０６は、長手方向でシェル４２の上側部９８から下端部１００まで及んでいる。シェル４２を通過するように配置させた開口部１０８は整列構造８６の内部に配置されることがある。上ですでに言及したように、衝撃吸収マウント７４の上部部材７８はシェルアセンブリ３４内部における支持パネル７２の設置を支援するシェルアセンブリ３４の整列構造８６とインタフェースすることがある。検出器パネルアセンブリ４６をシェルアセンブリ３４内に挿入すると、整列構造８６は衝撃吸収マウント７４の上部部材７８を開口部分１０２を通って整列構造８６内部に導入することができる。検出器パネルアセンブリ４６は、先頭の衝撃吸収マウント７４の上部部材７８が整列構造８６の閉鎖部分１０４とインタフェースするまで挿入されることがある。さらに整列構造８６は、衝撃マウントアセンブリの衝撃吸収マウント７４を、整列構造８６の内部に配置されたシェル４２の開口部１０８と整列させることがある。開口部１０８の整列によって衝撃マウントアセンブリを介したシェルアセンブリ３４に対する検出器パネルアセンブリ４６の確保が可能となる。衝撃マウントアセンブリの衝撃吸収マウントをシェルアセンブリ３４に対して確保するために留め具が使用されることもある。図８に示すように幾つかの実施形態では、シェル４２は３つの整列構造８６を含む。任意選択では、衝撃吸収マウント７４の数に応じて必要な整列構造８６はこれより多いことも少ないこともある。さらに、衝撃吸収マウント７４の開口部１０８の数も様々となり得る。

上で言及したように、背側衝撃吸収構造は熱インタフェースパッド８８を含むことがある。図９は、熱インタフェースパッドの詳細図を表している。熱インタフェースパッド８８は、支持パネル７２の背面側に対して確保された電子アセンブリ（回路基板８４、電子回路７０、回路群６６）上に設置された電子回路７０上に配置されることがある。熱インタフェースパッド８８は取外し可能摩擦低減層１１０を含むことがある。摩擦低減層１１０はポリイミド薄膜から形成されることがある。摩擦低減層１１０によってシェルアセンブリ３４内への検出器パネルアセンブリ４６の挿入を容易にすることができる。検出器パネルアセンブリ４６をシェルアセンブリ３４内に挿入しかつ確保し終わると、摩擦低減層１１０は熱インタフェースパッド８８から取り外されることがある。摩擦低減層１１０は延長部１１２を含むことがあり、この延長部１１２をシェルアセンブリ３４内に検出器パネルアセンブリ４６を挿入した方向１１６と反対方向１１４に引くことによって摩擦低減層１１０を取り外すことが可能である。

図１０〜１１はそれぞれ、組み上げられた検出器パネルアセンブリ４６とその分解図を表している。ある種の実施形態では、支持パネル７２の前面側がディジタル検出器アレイ５４の検出器パネル５０の背面側に対して確保されている。支持パネル７２は、後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０を介して検出器アレイ５４に接着接合されることがある。後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０は、鉛層９４及び／または反射光を吸収するように構成された黒色層９６を含むことがある。支持パネル７２の少なくとも１つの面は、検出器アレイ５４のエッジ領域１１８を露出させている窪みを含むことがある。この窪みはその長さ及び深さを様々とすることができる。さらに、支持パネル７２の面が複数の窪みを含むこともある。幾つかの実施形態では、支持パネル７２の複数の面が窪みを含むことがある。図１０に示した一実施形態では支持パネル７２は、検出器アレイ５４の第１のエッジ領域１１８を露出させるような１つの面上の窪みと、検出器アレイ５４の第２のエッジ領域１２０を露出させるような別の面上の隣接する窪みと、を含む。窪みを含む面は、必ずしも隣り合っている必要はない。幾つかの実施形態では、検出器アレイ５４の第１のエッジ領域１１８の長さ及び／または深さは第２のエッジ領域１２０と異なることがある。支持パネル７２は窪みに加えて、図１１に示すように検出器アレイ５４の検出器パネル５０のすべてのコーナー（図１０に示したような露出させたエッジ領域１１８及び１２０の近傍のコーナーを含む）を実質的に同延に（ｃｏｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ）支持するためのコーナー延長部１２２を含むことがある。

図１０に示した検出器パネルアセンブリの側面概要図である図１２に示すように、検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８は露出エッジ領域１１８の処理を可能にさせることがある。幾つかの実施形態では、露出したエッジ領域１１８の処理は、検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８に対する導体１２４の結合を含むことがある。例えば検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８は、導体１２４を露出エッジ領域１１８上に結合させる結合用デバイス内に挿入されることがある。導体１２４は柔軟なものすることがある。図１２は、結合器１２６によって検出器アレイ５４の検出器パネル５０に対してコネクタ１２４を確保しているような一実施形態を表している。図１２に示すように、露出エッジ領域１１８の一部は露出させたままとすることがある。この残された露出部分によって、検出器アレイ５４から支持パネル７２を取り外すことなく、検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８に対する同じまたは別の導体１２４の除去及び再確保が可能となる。露出エッジ領域１１８内部における導体１２４の配置深さは様々とし、これにより露出エッジ領域１１８のうち露出状態のままとした部分を様々に変えることができる。

ある種の実施形態では、露出エッジ領域１１８に対する処理によって、支持パネル７２の背面側上に配置させた電子回路７０にディジタル検出器アレイ５４を結合させることがある。露出エッジ領域１１８上に結合させた導体１２４によって電子モジュールとディジタル検出器アレイ５４の間のインタフェースが可能となる。この電子モジュールは、データモジュール６６及び／またはスキャンモジュール６８を含み得る。別の実施形態では、露出エッジ領域１１８に対する処理によって、検出器アレイ５４からの撮像データの通信のために露出エッジ領域１１８を導体１２４に電気的に結合させることができる。

一実施形態の方法では、上に記載したディジタルＸ線検出器２２を組み上げることがある。本方法は、支持パネルの背面側７２に対して電子アセンブリを確保する工程と、支持パネル７２の背面側に衝撃マウントアセンブリを結合させる工程と、支持パネル７２の前面側に反射光吸収層９０を付着させる工程と、反射光吸収層９０の前面側に検出器アレイ５４を付着させる工程と、検出器アレイ５４の前面側に前側衝撃吸収構造５２を付着させる工程と、を含んだ検出器パネルアセンブリ４６の組み上げを含むことがある。本方法はさらに、検出器パネルアセンブリ４６を囲繞するシェルアセンブリ３４内に検出器パネルアセンブリ４６を挿入する工程を含むことがある。さらに本方法は、衝撃マウントアセンブリを介してシェルアセンブリ３４に対して検出器パネルアセンブリ４６を確保する工程を含むことがある。幾つかの実施形態による方法は、電子アセンブリの背面側上の取外し可能摩擦低減層１１０とで層状にして熱インタフェースパッド８８を配置する工程と、シェルアセンブリ３４に対して検出器パネルアセンブリ４６を挿入し確保した後に熱インタフェースパッド８８から摩擦低減層１１０を取り外す工程と、を含む。

別の実施形態の方法では、上に記載したディジタルＸ線検出器パネルアセンブリ４６が組み上げられることがある。本方法は、検出器アレイ５４の背面側を支持パネル７２の前面側に対して確保する工程を含むことがあり、この支持パネル７２は支持パネル７２の少なくとも１つの面内に検出器アレイ５４のエッジ領域１１８を露出させている窪みを含む。本方法はさらに、検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８を処理する工程を含むことがある。

さらに別の実施形態の方法では、上に記載したディジタルＸ線検出器パネルアセンブリ４６が組み上げられかつ整備されることがある。本方法は、ディジタル検出器アレイ５４と、検出器アレイ５４の背面側に対して確保された前面側を有する支持パネル７２であって、その少なくとも１つの面は検出器アレイ５４のエッジ領域１１８を露出させている窪みを含む支持パネル７２と、検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８に対して確保された導体１２４を介してディジタル検出器アレイ５４とインタフェースされた電子モジュールと、を含む検出器パネルアセンブリ４６を組み上げることを含むことがある。本方法はさらに、支持パネル７２を検出器アレイ５４から取り外すことなく導体１２４の少なくとも１つを検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８から取り外す工程と、支持パネル７２を検出器アレイ５４から取り外すことなく検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８に対して同じまたは別の導体１２４を再確保する工程と、を含むことがある。幾つかの実施形態ではその方法は、検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８を結合用デバイス内に挿入する工程と、検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８に導体１２４を結合させる工程と、を含むことがある。

上で検討した様々な実施形態に記載したＸ線検出器２２は、軽量でありながら機械的な剛性かつ丈夫であると共に、エネルギー吸収能力が向上している。Ｘ線検出器２２の構造的耐荷重構成要素（シェルアセンブリ３４や支持パネル７２）は、複合材料から製作されている。複合材料によれば、高い機械的剛性及び強度が提供されると同時に、構造体が軽量となる。使用する複合材料は低密度であるため軽量化に役立つ一方、炭素繊維複合材は弾性率及び強度が高いので構造体が剛性で高強度となる。

シェルアセンブリ３４はスリーブ設計である（検出器パネルアセンブリ４６の挿入のために少なくとも１つの端部が開いている）ので、外部エンクロージャの表面や面を一体に保持するために留め具を必要としないため機械的な丈夫さが提供される。さらにこの設計によれば、複合材またはプラスチックによる製作が可能となり、したがって重量が軽減されると共に機械的靭性が向上する。

さらに、上で検討した様々な実施形態で記載したＸ線検出器２２に対する新規のパッケージ設計によれば、前側衝撃吸収構造５２（例えば、発泡材）と背側衝撃吸収構造（例えば、衝撃吸収マウント７４）の両方を利用することによって脆弱な検出器パネルアセンブリ４６（検出器アレイ５４や読み出し用電子回路）が外部シェルアセンブリ３４から分離される。検出器パネルアセンブリ４６を外部シェルアセンブリ３４から分離すると、硬い物体に誤って落としたりぶつけたりしたために生じる外部の衝撃や応力から検出器パネルアセンブリ４６が保護される。

この新規のパッケージ設計の特徴によってＸ線検出器２２の組み上げが容易になる。整列構造８６は、検出器パネルアセンブリ４６をシェルアセンブリ３４内に挿入する際に衝撃吸収マウント７４をガイドし、またさらにシェルアセンブリ３４に対する検出器パネルアセンブリ４６の確保を支援するように衝撃吸収マウント７４を整列させる。前側衝撃吸収構造５２上と熱インタフェースパッド８８上の両方にある摩擦低減層によってシェルアセンブリ内への検出器パネルアセンブリ４６の挿入が容易になり、これにより検出器２２の全体厚を低減させるような検出器２２の密着嵌合の組み上げが可能となる。支持パネル７２に検出器アレイ５４及び後方散乱Ｘ線／反射光吸収層９０を付着させることによって組み上げ時間が削減される一方、支持パネル７２に対する構造的支持が増大する。

さらに、全体的なパッケージ設計によってＸ線検出器２２に対するメンテナンス及び整備が提供される。シェルアセンブリ３４のスリーブ設計によって検出器２２の清浄が容易になる。支持パネル７２が検出器アレイ５４のエッジ領域１１８を露出させる窪みを有する１つまたは複数の面を含むように検出器パネルアセンブリ４６を設計することによってエッジ領域１１８の処理をより容易にすることができる。検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８は、露出エッジ領域１１８上に配置させたコネクタ１２４が支持パネル７２の一方の面上の電子回路７０を支持パネル７２のもう一方の面上に配置させたディジタル検出器アレイ５４に結合させることを可能にしている。さらに露出エッジ領域１１８によって、支持パネル７２の検出器アレイ５４からの取り外しを要することなくコネクタ１２４を取り外し検出器アレイ５４の露出エッジ領域１１８に再確保できるだけのスペースが提供される。さらに支持パネル７２は、脆弱な検出器アレイ５４のコーナーに対して、たとえそれが検出器アレイ５４の露出したエッジ１１８の近傍のコーナーであっても支持を提供できるようなコーナー延長部１２２を含む。支持パネル７２、窪み及びコーナー延長部１２２に関するこれらの特徴によって、検出器アレイ５４に起こりうる破損が回避されると共に、ディジタルＸ線検出器２２の組み上げに関する時間及び費用が節減される。

この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。

１０撮像システム
１２Ｘ線放射源
１４コリメータ
１６放射線ストリーム
１８患者
２０放射線の一部
２２検出器
２４電源／制御回路
２６検出器制御器
２８システム制御器
３０ディスプレイ／プリンタ
３２オペレータワークステーション
３４シェルアセンブリ
３６前面側
３８放射線
４０端部キャップ
４２スリーブ／シェル
４４ハンドル
４６検出器アセンブリ
４８撮像パネル／シンチレーション層
５０検出器パネル／感光層
５２前側衝撃吸収構造
５４検出器アレイ
５６ハンドル上側部
５８ハンドル下側部
６０パワーコネクタ
６２ハンドルインタフェース／端部キャップ
６４電池
６６ロジック制御式電子回路／データモジュール
６８スキャン制御インタフェース／スキャンモジュール
７０電子回路
７２支持パネル
７４衝撃吸収マウント
７６底部部材
７８上部部材
８０絶縁体部材
８２留め具
８４回路基板
８６整列構造
８８衝撃吸収パッド
９０反射光吸収層
９２接着剤層
９４鉛層
９６黒色層
９８上端部
１００下端部
１０２整列構造の開放端
１０４整列構造の閉鎖端
１０６整列構造の長さ
１０８開口部
１１０取外し可能摩擦低減層
１１２延長部
１１４引き出し方向
１１６挿入方向
１１８検出器アレイの第１の露出エッジ領域
１２０検出器アレイの第２の露出エッジ領域
１２２コーナー延長部
１２４導体
１２６結合器

Claims

検出器アセンブリ（４６）であって、
支持パネル（７２）と、
その背面側が支持パネル（７２）の前面側に対して確保されたディジタル検出器アレイ（５４）と、
検出器アレイ（５４）と支持パネル（７２）の間に配置された反射光吸収層（９０）と、
支持パネル（７２）の背面側に対して確保された背側衝撃吸収構造と、
検出器アレイ（５４）の前面側に対して確保された前側衝撃吸収構造（５２）と、
を備えた検出器アセンブリ（４６）と、
検出器アセンブリ（４６）を囲繞すると共に背側衝撃吸収構造に対して確保されたシェルアセンブリ（３４）と、
を備え、
前側衝撃吸収構造（５２）は、フォーム層と該フォーム層の前面に配置された摩擦低減層（１１０）を含み、
前記反射光吸収層（９０）は反射光を吸収するように構成された黒色層（９６）を含み、
前記黒色層（９６）は鉛層（９４）上のコーティングを成しており、
該摩擦低減層（１１０）は、前記シェルアセンブリ（３４）の内面に接触して、前記シェルアセンブリ（３４）内への前記検出器アセンブリ（４６）の挿入を容易にする、
ディジタルＸ線検出器（２２）。
前記背側衝撃吸収構造は複数の衝撃吸収マウント（７４）を備える、請求項１に記載のディジタルＸ線検出器（２２）。
前記シェルアセンブリ（３４）は留め具（８２）によって衝撃吸収マウント（７４）に対して確保されている、請求項２に記載のディジタルＸ線検出器（２２）。
前記シェルアセンブリ（３４）は、該シェルアセンブリ（３４）内部に支持パネル（７２）を配置するために衝撃吸収マウント（７４）とインタフェースさせた整列構造（８６）を備える、請求項２に記載のディジタルＸ線検出器（２２）。
前記背側衝撃吸収構造は、支持パネル（７２）の背面側とシェルアセンブリ（３４）の内側表面の間に延びる衝撃吸収パッド（８８）を備える、請求項１乃至４のいずれかに記載のディジタルＸ線検出器（２２）。
前記シェルアセンブリ（３４）は、導電性で一体のシェル（４２）と、該シェル（４２）の下側開放端を覆う第１の導電端部キャップ（４０）と、該シェル（４２）の上側開放端を覆う第２の導電端部キャップ（６２）と、を含んでおり、該シェル（４２）、第１の端部キャップ（４０）及び第２の端部キャップ（６２）は検出器アレイ（５４）の周りに電磁気干渉シールドを形成している、請求項１乃至５のいずれかに記載のディジタルＸ線検出器（２２）。
前記シェル上側端部キャップ（４０）は共通の電圧ポテンシャルにある電気コードの導体に対して電気的に結合するように構成されている、請求項６に記載のディジタルＸ線検出器（２２）。