JP6454451B1 - シンチレータモジュール、シンチレータセンサユニット及びシンチレータモジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
シンチレータモジュールは、溶着性及び防湿性を有する材料で形成され、ファイバーオプティックプレートに積層されたシンチレータ層及び可視光反射層をファイバーオプティックプレートの側面まで延在して密閉状態で覆う防湿溶着層と、防湿溶着層を覆う樹脂製ケースと、を備えるので、シンチレータモジュールを容易に製造可能で、機械的な衝撃に強く、防湿性を高く維持することが可能なシンチレータモジュールが得られる。
Description
本発明は、シンチレータモジュール、シンチレータセンサユニット及びシンチレータモジュールの製造方法に関する。
近年、医療、工業用のＸ線撮影では、感光フィルムが用いられてきたが、リアルタイム性や維持管理費の観点から放射線イメージセンサを備えた放射線イメージングシステムが普及してきている。
このような放射線イメージングシステムに適用可能な放射線イメージセンサとしては、様々考えられるが、一例として、フラットパネルディテクタが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
このようなフラットパネルディテクタに用いられルシンチレータモジュールとして、ファイバーオプティックプレート（ＦＯＰ）を用いたシンチレータモジュールが知られている。
ファイバーオプティックプレートを用いたシンチレータモジュールにおいては、ファイバーオプティックプレート上にシンチレータ層を成膜した後、放射線入射側からの可視光を反射するためにアルミニウムなどの金属を真空蒸着して反射層を形成し、防湿性を持たせるために樹脂層（例えば、パリレンポリマー）でコーティングして防湿コーティング層を形成する必要があった。
ところで、反射層及び防湿コーティング層を形成するには、高度な真空蒸着装置が必要となり、製造工程が複雑化し、生産コストが高くなるという問題点があった。
また、防湿コーティング層の透湿性（ＷＶＴＲ：Water Vapor Transmission Rate）は、膜厚２０μｍの場合、４ｇ／ｍ２・２４ｈ（＝４ｇ／ｍ２・ｄａｙ）程度であり、決して高いとは言えなかった。
また、防湿コーティング層の透湿性（ＷＶＴＲ：Water Vapor Transmission Rate）は、膜厚２０μｍの場合、４ｇ／ｍ２・２４ｈ（＝４ｇ／ｍ２・ｄａｙ）程度であり、決して高いとは言えなかった。
また防湿コーティング層の厚さは上述したように非常に薄いため、外部からの衝撃に対し弱く、キズや剥離が発生し防湿性を著しく悪化させ、ひいては、フラットパネルディテクタの性能を低下させてしまう虞があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に製造可能で、機械的な衝撃に強く、防湿性を高く維持することが可能なシンチレータモジュール、シンチレータセンサユニット及びシンチレータモジュールの製造方法を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態のシンチレータモジュールは、溶着性及び防湿性を有する材料で形成され、ファイバーオプティックプレートに積層されたシンチレータ層及び可視光反射層を前記ファイバーオプティックプレートの側面まで延在して密閉状態で覆う防湿溶着層と、防湿溶着層をファイバーオプティックプレートの側面に対し圧着状態で覆う樹脂製ケースと、を備える。
この場合において、樹脂製ケースは、可視光反射層と防湿溶着層を介して対向する面及びファイバーオプティックプレートの周面の形状に沿った周壁面を有するようにしてもよい。
また、樹脂製ケースは、周壁面及び防湿溶着層を介して前記ファイバーオプティックプレートに対向するように嵌め込まれているようにしてもよい。
また、樹脂製ケースは、収縮時に圧着状態となる所定の収縮率以上の収縮率を有する熱可塑性樹脂で形成されているようにしてもよい。
さらに樹脂製ケースは、収縮率が１０／１０００％以上である結晶性樹脂で形成されているようにしてもよい。
さらに樹脂製ケースは、収縮率が１０／１０００％以上である結晶性樹脂で形成されているようにしてもよい。
また、防湿溶着層は、ブチルゴム系溶着材により形成されているようにしてもよい。
また、実施形態のシンチレータセンサユニットは、上記いずれかのシンチレータモジュールと、ファイバーオプティックプレートに対向する位置に配置されたフォトダイオードアレイユニットと、を備える。
また、実施形態のシンチレータモジュールの製造方法は、ファイバーオプティックプレートにシンチレータ層及び可視光反射層を積層して形成する工程と、可視光反射層に載置された溶着性及び防湿性を有する材料で形成されたシートに熱可塑性樹脂で形成された蓋形状を有する樹脂製ケースを当接させて覆う工程と、金型により樹脂製ケース及びシートを加熱しつつファイバーオプティックプレート側に向けて樹脂製ケースを加圧し、シートをファイバーオプティックプレートの側面まで延在させて防湿溶着層を形成する工程と、金型を外して冷却する工程と、を備える。
次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図１は、実施形態のシンチレータセンサユニットの概要構成図である。
シンチレータセンサユニット１０は、大別すると、入射面１１Ａ側から入射した放射線（例えば、Ｘ線）を可視光に変換して出射面１１Ｂ側から出力するシンチレータモジュール１１と、シンチレータモジュール１１により変換された可視光を受光して画像データとして出力するフォトダイオードアレイユニット１２と、を備えている。
図１は、実施形態のシンチレータセンサユニットの概要構成図である。
シンチレータセンサユニット１０は、大別すると、入射面１１Ａ側から入射した放射線（例えば、Ｘ線）を可視光に変換して出射面１１Ｂ側から出力するシンチレータモジュール１１と、シンチレータモジュール１１により変換された可視光を受光して画像データとして出力するフォトダイオードアレイユニット１２と、を備えている。
図２は、シンチレータモジュールの概要構成断面図である。
シンチレータモジュール１１は、入射した放射線を可視光に変換するシンチレータ層２１と、シンチレータ層２１により変換された可視光をフォトダイオードアレイユニット１２まで導く導光部材としてのファイバーオプティックプレート２２と、シンチレータ層２１に積層され放射線の入射面１１Ａ側から入射する可視光を反射して入射を妨げるとともにシンチレータ層２１により変換された可視光をファイバーオプティックプレート２２側に反射する可視光反射フィルム層２３と、を備えている。
シンチレータモジュール１１は、入射した放射線を可視光に変換するシンチレータ層２１と、シンチレータ層２１により変換された可視光をフォトダイオードアレイユニット１２まで導く導光部材としてのファイバーオプティックプレート２２と、シンチレータ層２１に積層され放射線の入射面１１Ａ側から入射する可視光を反射して入射を妨げるとともにシンチレータ層２１により変換された可視光をファイバーオプティックプレート２２側に反射する可視光反射フィルム層２３と、を備えている。
さらにシンチレータモジュール１１は、可視光反射フィルム層２３の入射面１１Ａ側及び側面、シンチレータ層２１の側面（周面）及びファイバーオプティックプレート２２の側面の一部を覆って、ファイバーオプティックプレート２２との間にシンチレータ層２１及び可視光反射フィルム層２３を防湿状態で収容するブチルゴム系溶着材層２４と、ブチルゴム系溶着材層２４の入射面１１Ａ側の面及び可視光反射フィルム層２３、平面視長方形状の蓋形状を有し、シンチレータ層２１及びファイバーオプティックプレート２２の側面に対向している面の全てに対向して圧着状態を維持しブチルゴム系溶着材層（防湿溶着層）２４を機械的に保護する樹脂製ケース（樹脂製カバー部材）２５と、を備えている。
上記構成において、シンチレータ層２１は、ファイバーオプティックプレート２２上に成膜されて形成され、例えば、ＣｓＩ（Ｔｌ）［タリウム活性化ヨウ化セシウム］、ＣｓI（Ｎａ）［ナトリウム活性化ヨウ化セシウム］、ＮａＩ（Ｔｌ）［タリウム活性化ヨウ化ナトリウム］等として構成されている。
また、ファイバーオプティックプレート２２は、多数本のシングルモード光ファイバと、シングルモード光ファイバの周囲に形成され漏れ光を吸収する吸収体ガラスと、によりプレート状に形成されて、入射光をダイレクトにフォトダイオードアレイユニット１２まで導く。
可視光反射フィルム層２３は、例えば、アルミ薄膜等金属薄膜とポリエステル系樹脂を用いた多層膜構造を有するフィルムとして構成されている。
ブチルゴム系溶着材層２４としては、透湿性が低く（例えば、＜＜４ｇ／ｍ２・２４ｈ）、すなわち、防湿性が高く、粘着性があり、ファイバーオプティックプレート２２及び樹脂製ケース２５との密着性が高い材料が用いられる。例えば、アイカ工業株式会社製ＨＸ−７７９ＢＴ等が用いられる。
樹脂製ケース２５としては、加工が容易で放射線の入射を妨げにくい樹脂材料である熱可塑性樹脂が用いられている。特に好ましくは、収縮率が１０／１０００％以上の結晶性樹脂が用いられる。例えば、ポリエチレン樹脂（収縮率２０／１０００〜６０／１０００％）、ポリプロピレン樹脂（収縮率１０／１０００〜２５／１０００％）が用いられる。
ここで、樹脂製ケース２５の厚さとしては、加工の容易さ、取り扱いの容易さおよび強度の観点、シンチレータセンサユニット１０が搭載されるカセッテや機器の形状による厚み制限などのアプリケーションからの要求等から、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のものが用いられるが、加工時に必要とされる強度（必要に応じてさらに形状）が確保されれば、基本的には任意である。
そして、これらの樹脂は、金型成形によりその形状が、例えば、平面視長方形状の蓋形状とされて樹脂製ケース２５として形成される。なお、平面視形状は、これに限るものでは無く、円形状、多角形状等シンチレータセンサユニット１０に要求される形状であればいずれの形状でも可能である。
ところで、上述したブチルゴム系溶着材層２４は、粘着性及び軟質性のため、そのままでは物理的な接触や衝撃などに弱いが、樹脂製ケース２５が覆っているため、ブチルゴム系溶着材層２４への影響を低減している。
ここで、実施形態のシンチレータモジュールの作製手順について説明する。
図３は、シンチレータモジュールの作製手順のフローチャートである。
図４は、シンチレータモジュールの作製手順の説明図（その１）である。
図３は、シンチレータモジュールの作製手順のフローチャートである。
図４は、シンチレータモジュールの作製手順の説明図（その１）である。
まず、平面視長方形状のファイバーオプティックプレート２２の一方の面に、図４（Ａ）に示すように、シンチレータ層２１を成膜する（ステップＳ１１）。
次に図４（Ｂ）に示すように、シンチレータ層２１に可視光反射用フィルムを貼り付けて、可視光反射フィルム層２３を形成する（ステップＳ１２）。
次に図４（Ｂ）に示すように、シンチレータ層２１に可視光反射用フィルムを貼り付けて、可視光反射フィルム層２３を形成する（ステップＳ１２）。
次に図４（Ｃ）に示すように、可視光反射フィルム層２３の上面にブチルゴム系溶着材シート２４Ｓを載置し（ステップＳ１３）、さらに図４（Ｄ）に示すように、樹脂製ケース２５を被せる（ステップＳ１４）。
この状態においては、図４（Ｃ）に示したように、ブチルゴム系溶着材シート２４Ｓは可視光反射フィルム層２３の上面に位置するだけであり、ファイバーオプティックプレート２２の側面には至っておらず、可視光反射フィルム層２３及びシンチレータ層２１を収納する状態とはなっていない。
図５は、シンチレータモジュールの作製手順の説明図（その２）である。
続いて、図５（Ａ）に示すように、樹脂製ケース２５の上面側（ファイバーオプティックプレート２２から遠い側）から、加熱、加圧可能な上部金型３１Ｕが樹脂製ケース２５の上面及び側面を覆い、下部金型３１Ｌがファイバーオプティックプレート２２を支持するように金型３１を当接させ、加圧及び加熱するヒートプレス処理を行う（ステップＳ１５）。
続いて、図５（Ａ）に示すように、樹脂製ケース２５の上面側（ファイバーオプティックプレート２２から遠い側）から、加熱、加圧可能な上部金型３１Ｕが樹脂製ケース２５の上面及び側面を覆い、下部金型３１Ｌがファイバーオプティックプレート２２を支持するように金型３１を当接させ、加圧及び加熱するヒートプレス処理を行う（ステップＳ１５）。
この場合において、金型３１の内寸は、樹脂製ケース２５の加熱時の膨張分を考慮したサイズとするのが好ましい。これは、加工後のブチルゴム系溶着材層２４の厚さが必要以上に薄くなり、防湿性が低下するのを抑制するためである。
この結果、熱可塑性樹脂で形成されている樹脂製ケース２５は加熱により膨張し、ブチルゴム系溶着材シート２４Ｓは、硬度が低下し、流動性が高くなり、図５（Ｂ）に示すように、樹脂製ケース２５と、可視光反射フィルム層２３、シンチレータ層２１およびファイバーオプティックプレート２２の側面との隙間に沿って流れて、可視光反射フィルム層２３の入射面１１Ａ側及び側面、シンチレータ層２１の側面（周面）並びにファイバーオプティックプレート２２の側面の一部を覆って、ファイバーオプティックプレート２２との間にシンチレータ層２１及び可視光反射フィルム層２３を収容した状態となる。
この状態で金型３１による加熱を停止し、離型し、冷却することにより熱可塑性樹脂で形成されている樹脂製ケース２５を収縮させる（ステップＳ１６）。
これにより、可視光反射フィルム層２３の入射面１１Ａ側及び側面、シンチレータ層２１の側面（周面）並びにファイバーオプティックプレート２２の側面の一部には、ブチルゴム系溶着材シート２４Ｓが溶着されて、図５（Ｃ）に示すように、ブチルゴム系溶着材層２４として形成され、ファイバーオプティックプレート２２との間にシンチレータ層２１及び可視光反射フィルム層２３を防湿状態で収容することとなる。
この状態において、ブチルゴム系溶着材層２４は、加熱、冷却時にほとんど寸法が変化しないファイバーオプティックプレート２２と、加熱時に膨張し、冷却時に収縮する樹脂製ケース２５との間に圧着状態で挟まれるため、確実に防湿性能を確保できるとともに、樹脂製ケース２５により物理的に保護される。
以上の説明のように、本実施形態によれば、シンチレータモジュールの防湿保護及びパッケージングを高度な真空蒸着装置を使用せずに低コストで行える。
以上の説明においては、ブチルゴム系溶着材シート２４Ｓを一枚のシート形状を有するものとして説明したが、シンチレータセンサユニット１０の大きさが大きい場合等には、複数のシートを敷き詰めたり、テープ形状を有し、所定の幅を有するブチルゴム系溶着材テープを複数本敷き詰めて全体としてシート状として用いたりするように構成することも可能である。
また、以上の説明においては、防湿溶着層としてブチルゴム系溶着材を用いていたが、これに限られるものでは無く、加熱及び加圧して同様の性状をしめす材料であれば同様に適用が可能である。
また、以上の説明においては、防湿溶着層としてブチルゴム系溶着材を用いていたが、これに限られるものでは無く、加熱及び加圧して同様の性状をしめす材料であれば同様に適用が可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (8)
- 溶着性及び防湿性を有する材料で形成され、ファイバーオプティックプレートに積層されたシンチレータ層及び可視光反射層を前記ファイバーオプティックプレートの側面まで延在して密閉状態で覆う防湿溶着層と、
前記防湿溶着層を前記ファイバーオプティックプレートの側面に対し圧着状態で覆う樹脂製ケースと、
を備えたシンチレータモジュール。 - 前記樹脂製ケースは、前記可視光反射層と前記防湿溶着層を介して対向する面及び前記ファイバーオプティックプレートの周面の形状に沿った周壁面を有する、
請求項１記載のシンチレータモジュール。 - 前記樹脂製ケースは、前記周壁面及び前記防湿溶着層を介して前記ファイバーオプティックプレートに対向するように嵌め込まれている、
請求項２記載のシンチレータモジュール。 - 前記樹脂製ケースは、収縮時に前記圧着状態となる所定の収縮率以上の収縮率を有する熱可塑性樹脂で形成されている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシンチレータモジュール。 - 前記樹脂製ケースは、前記収縮率が１０／１０００％以上である結晶性樹脂で形成されている、
請求項４記載のシンチレータモジュール。 - 前記防湿溶着層は、ブチルゴム系溶着材により形成されている、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載のシンチレータモジュール。 - 請求項１乃至請求項６記載のいずれか一項記載のシンチレータモジュールと、
前記ファイバーオプティックプレートに対向する位置に配置されたフォトダイオードアレイユニットと、
を備えたシンチレータセンサユニット。 - ファイバーオプティックプレートにシンチレータ層及び可視光反射層を積層して形成する工程と、
前記可視光反射層に載置された溶着性及び防湿性を有する材料で形成されたシートに熱可塑性樹脂で形成された蓋形状を有する樹脂製ケースを当接させて覆う工程と、
金型により前記樹脂製ケース及び前記シートを加熱しつつ前記ファイバーオプティックプレート側に向けて前記樹脂製ケースを加圧し、前記シートを前記ファイバーオプティックプレートの側面まで延在させて防湿溶着層を形成する工程と、
前記金型を外して冷却する工程と、
を備えたシンチレータモジュールの製造方法。
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