JP6609105B2 - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

放射線源から放射され被検体を透過した放射線をシンチレータによって光に変換し、その光を複数のセンサが配列されたセンサアレイで検出することによって画像を得る放射線撮像装置が知られている。放射線撮像装置は、放射線源とセンサアレイとの間にシンチレータが配置されたタイプと、放射線源とシンチレータとの間にセンサアレイが配置されたタイプとがある。後者のタイプは、特許文献１に記載されており、シンチレータによって変換された光の検出効率が高い点、および、画質が良いという点で優れている。

一方、シンチレータおよびセンサアレイは脆弱であるので、それらを筺体内においてどのように支持するかが重要である。特許文献２には、対向して配置された第１板部および第２板部を有する筺体と、第１板部と第２板部との間に配置されたセンサパネルと、センサパネルと第２板部との間に配置されたシンチレータとを有する放射線撮像装置が記載されている。ここで、センサパネルは、光を検出する複数のセンサがアレイ状に配されたセンサアレイを含む。該放射線撮像装置は、シンチレータを支持するようにシンチレータと第２板部との間に配置された支持部と、センサパネルと第１板部との間に配置され、衝撃を緩和する緩衝作用を有する材料で構成された部材とを有する。該部材は、第１板部への正投影において、該部材の外縁の内側にセンサアレイの外縁が収まるように構成され、該部材の周囲には空間が形成されている。

特許第３３３３２７８号 特開２０１４−２１１４号公報

特許文献２に記載されたように筺体の第１板部とセンサアレイとの間に緩衝作用を有する部材を配置する構成において、該部材には、センサアレイを保護するための十分な緩衝作用の他に、放射線の十分な透過率が要求される。このために該部材の材料の選定の自由度が狭められうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、衝撃や荷重に対して強く、かつ高品位の放射線画像を得るために有利な放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、対向する第１板部および第２板部を有する筺体と、複数のセンサが配列されたセンサアレイを有し、前記第１板部と前記第２板部との間に配置されたセンサパネルと、前記センサパネルと前記第２板部との間に配置されたシンチレータと、前記シンチレータと前記第２板部との間に配置され、前記シンチレータを支持する支持部と、前記センサパネルと前記第１板部との間に配置された緩衝部とを備え、前記第１板部への正投影において、前記緩衝部の内縁が前記センサアレイの撮像領域の外縁と前記シンチレータの外縁との間に収まっており、前記内縁の内側に緩衝部が存在しない。

本発明によれば、衝撃や荷重に対して強く、かつ高品位の放射線画像を得るために有利な放射線撮像装置が提供される。

第１実施形態の放射線撮像装置の模式的な断面図。 図１に示された放射線撮像装置をＡ−Ａ’面から矢印方向に見た模式的な断面図。 第１実施形態の第１変形例としての放射線撮像装置の模式的な断面図。 第１実施形態の第２変形例を示す模式図。 第１実施形態の第２変形例を示す模式図。 第２実施形態の放射線撮像装置の模式的な断面図。 第３実施形態の放射線撮像装置の模式的な断面図。 放射線撮像システムの構成を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置１００の模式的な断面図であり、図２は、図１に示された放射線撮像装置１００をＡ−Ａ’面から矢印方向に見た模式的な断面図である。放射線撮像装置１００は、筺体１１０と、センサパネル１２０と、シンチレータ１３０と、支持部１４０と、枠状緩衝部１６０とを備えている。筺体１１０は、第１板部１１１と、第２板部１１２と、側部１１３とを含む。第１板部１１１と第２板部１１２とは、互いに対向して配置されていて、枠状の側部１１３によって結合されている。筺体１１０は、全体として板形状を有しうる。シンチレータ１３０は、センサパネル１２０と第２板部１１２との間に配置される。シンチレータ１３０とセンサパネル１２０とは、接着層を介して接着されてもよいし、接着層を介することなく接触してもよい。センサパネル１２０およびシンチレータ１３０によって放射線検出パネルＲＤＰが構成される。支持部１４０は、シンチレータ１３０と第２板部１１２との間に配置され、シンチレータ１３０を支持する。第１板部１１１は、放射線透過率が高い材料、例えば、ＣＦＲＰ等の樹脂で構成されうる。筺体１１０は、典型的には、第１板部１１１の側の部分と、第２板部１１２の側の部分とに分割可能な構造を有する。

枠状緩衝部１６０は、枠状の形状を有する。枠状緩衝部１６０は、例えば、発砲ゴムのような反発弾性または伸縮性を有する材料あるいは部材で構成されうる。枠状緩衝部１６０は、センサパネル１２０と第１板部１１１との間に配置され、第１板部１１１を介してセンサパネル１２０に加わる衝撃および荷重を低減する。枠状緩衝部１６０を設けることにより、筺体１１０の第１板部１１１とセンサパネル１２０とが、枠状緩衝部１６０を介して相互に補強し合うことを可能にする。したがって、枠状緩衝部１６０は、放射線撮像装置１００あるいは筺体１１０の剛性を高める役割も果たす。また、枠状緩衝部１６０は、圧縮された状態で第１板部１１１とセンサパネル１２０との間に配置されうる。これにより、センサパネル１２０がシンチレータ１３０に押し付けられるので、センサパネル１２０がシンチレータ１３０から剥がれることや、センサパネル１２０が変形することを防止することができる。

センサパネル１２０は、複数のセンサ（光電変換素子）が配列されたセンサアレイ１２２を含む。センサパネル１２０は、基板１２１を含む。一例において、基板１２１はガラス基板等の絶縁基板で構成され、センサアレイ１２２は、該絶縁基板の上に形成されうる。他の例において、基板１２１が半導体基板で構成され、センサアレイ１２２を構成する各センサの全体または一部が該半導体基板の中に形成されてもよい。センサパネル１２０は、センサアレイ１２２を覆う保護膜１２３を有しうる。

図２に模式的に示されているように、第１板部１１１への正投影において、枠状緩衝部１６０の内縁１６０Ｅ１の内側にセンサアレイ１２２の撮像領域が収まっている。ここで、センサアレイ１２２を構成するすべてのセンサで撮像がなされる場合には、センサアレイ１２２の外縁と撮像領域の外縁とが一致する。一方、例えば、センサアレイ１２２を構成するすべてのセンサのうちセンサアレイ１２２における周辺部に基準信号の取得用の遮光されたセンサ（以下、基準センサ）が存在する場合には、センサアレイ１２２の全体領域のうち基準センサを除く領域が撮像領域である。

上記のような構成によれば、第１板部１１１とセンサアレイ１２２の撮像領域との間の経路における放射線の減衰を抑えることができる。また、枠状緩衝部１６０が帯電したとしても、それがセンサパネル１２０によって撮像される放射線画像に与える影響は無視可能である。また、枠状緩衝部１６０の材料を緩衝部材としての機能を優先して選定することができる。よって、衝撃や荷重に対して強く、かつ高品位の放射線画像を得るために有利な放射線撮像装置１００を得ることができる。

図３には、第１実施形態の放射線撮像装置１００の第１変形例が示されている。図３に示されているように、放射線撮像装置１００は、枠状緩衝部１６０の内側に内側緩衝部１６５を更に備えてもよい。ただし、この場合、内側緩衝部１６５の放射線吸収率は、枠状緩衝部１６０の放射線吸収率よりも小さくされるべきである。

図２に模式的に示されているように、第１板部１１１への正投影において、シンチレータ１３０の外縁は、センサパネル１２０（より詳しくは基板１２１）の外縁の内側に収まっている。つまり、第１板部１１１への正投影において、センサパネル１２０（より詳しくは基板１２１）における周辺部分は、シンチレータ１３０よりも外側に突出している。また、図２に模式的に示されているように、第１板部１１１への正投影において、シンチレータ１３０の外縁の内側に枠状緩衝部１６０の外縁１６０Ｅ２が収まっている。このような構成によれば、センサパネル１２０の基板１２１における周辺部分に対して、基板１２１を変形させるように枠状緩衝部１６０によって力が加わることが防止される。

放射線Ｒは、第１板部１１１に入射し、第１板部１１１を通過して、更にセンサパネル１２０を通過してシンチレータ１３０に入射する。シンチレータ１３０に入射した放射線は、シンチレータ１３０で光（可視光）に変換され、その光は、センサパネル１２０のセンサアレイ１２２に入射する。センサパネル１２０を通過する際の放射線Ｒの減衰は少なく、また、センサパネル１２０に入射した放射線Ｒの殆どがセンサパネル１２０を通過してシンチレータ１３０に入射しうる。シンチレータ１３０で光に変換される放射線Ｒの比率は、シンチレータ１３０の入射面に近いほど高い。シンチレータ１３０の入射面の近傍で放射線Ｒから変換された光は、少ない減衰でセンサパネル１２０のセンサアレイ１２２に入射する。よって、このようなタイプの放射線撮像装置１００は、シンチレータ１３０によって変換された光の検出効率が高く、また、鮮鋭度などの画質が良いという利点を有する。

支持部１４０は、シンチレータ１３０を支持する第１面Ｆ１と、第１面Ｆ１の反対側の第２面Ｆ２とを有する。第１面Ｆ１は、例えば、平面でありうる。支持部１４０とシンチレータ１３０（あるいは放射線検出パネルＲＤＰ）とは、例えば、接着剤によって結合されうる。支持部１４０は、筺体１１０（典型的には筺体１１０の第２板部１１２）に対して、連結部１５０を介して、または直接に連結されうる。支持部１４０と連結部１５０とは、例えば、ボルトなどの締結具、接着剤または粘着剤によって連結されうる。連結部１５０と筺体１１０（（典型的には筺体１１０の第２板部１１２）とは、例えば、ボルトなどの締結具、接着剤または粘着剤によって連結されうる。支持部１４０は、例えば、金属または樹脂で構成されうる。

支持部１４０の第２面Ｆ２には、電気部品１８０が固定されてもよい。センサパネル１２０は、フレキシブル配線板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ （ＦＰＣ））１７０が接続される接続部ＣＰを有しうる。電気部品１８０は、フレキシブル配線板１７０によってセンサパネル１２０の接続部ＣＰに接続されうる。フレキシブル配線板１７０は、フィルム部に半導体チップが実装された構造、例えば、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）またはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）と呼ばれる構造を有しうる。フレキシブル配線板１７０は、例えば、センサパネル１２０の接続部ＣＰに設けられた電極に対して熱圧着により接続されうる。一例において、この接続は、センサパネル１２０およびシンチレータからなる放射線検出パネルＲＤＰを制作する過程で行われ、その後、放射線検出パネルと支持部１４０とが接着され、筺体１１０に組み込まれうる。

しかし、その後の検査工程において、あるいは、提供先における経年変化により、半導体チップや圧着部に不具合が生じる場合がある。この場合、不具合の生じたフレキシブル配線板１７０を新たなフレキシブル配線板１７０に交換する作業が必要となる。この作業は、放射線検出パネルＲＤＰが支持部１４０に固定された状態で実施可能であることが好ましい。そこで、図２に模式的に示されているように、第１板部１１１への正投影において、接続部ＣＰが支持部１４０の外縁の外側に配置されていること、換言すると、接続部ＣＰが露出していることが好ましい。このような構造によれば、筺体１１０から放射線検出パネル１０６と支持部１４０を一体で取り出した後、フレキシブル配線板１７０の交換作業を容易に行うことができる。ここで、センサパネル１２０は、枠状緩衝部１６０を介して第１板部１１１に接合されていないことが好ましい。換言すると、センサパネル１２０と枠状緩衝部１６０とが結合されていないこと、および／または、枠状緩衝部１６０と第１板部１１１とが接合されていないことが好ましい。

図４、図５には、第１実施形態の放射線撮像装置１００の第２変形例が記載されている。図４は、支持部１４０および放射線検出パネルＲＤＰを支持部１４０の側から見た図であり、図５は、断面図である。この変形例においても、接続部ＣＰが支持部１４０の外縁の外側に配置されていて、接続部ＣＰが露出している。支持部１４０は、複数（典型的には、４つ）の角部１４１（図４では、１つのみ示されている）と、複数の角部１４１のうち隣り合う２つの角部１４１の間に位置する縁部１４２と、を含みうる。第１板部１１１への正投影において、複数の角部１４１は、センサパネル１２０（基板１２１）の外縁よりも外側に突出し、支持部１４０の縁部１４２の外縁は、センサパネル１２０（基板１２１）の外縁の内側に収まっている。放射線撮像装置１００は、角部１４１と筺体１１０との間に複数のスペーサ１８５を備えうる。支持部１４０は、複数のスペーサ１８５によって筺体１１０に対して位置決めされうる。つまり、スペーサ１８５によって筺体１１０の第１板部１１１と支持部１４０との距離が規定されうる。スペーサ１８５によって筺体１１０の側部１１３と支持部１４０との距離が規定される構造は、枠状緩衝部１６０の圧縮量を一定の量に規定するために有利である。また、スペーサ１８５によって筺体１１０の側部１１３と支持部１４０との距離が規定されうる。スペーサ１８５は、スペーサ１８５が取り付けられた支持部１４０と放射線検出パネルＲＤＰとからなる構造体を筺体１１０に組み込む際のガイド部材として機能しうる。より具体的には、スペーサ１８５を筺体１１０の側部１１３の内面に対して摺動させながら支持部１４０と放射線検出パネルＲＤＰとからなる構造体を筺体１１０に挿入することができる。

複数の角部１４１がセンサパネル１２０（基板１２１）の外縁よりも外側に突出した構造は、センサパネル１２０およびシンチレータ１３０からなる放射線検出パネルＲＤＰを保護するために有利である。また、角部１４１にスペーサ１８５を取り付けた構造もまた、センサパネル１２０およびシンチレータ１３０からなる放射線検出パネルＲＤＰを保護するために有利である。

また、スペーサ１８５の放射線入射側の端部は、放射線検出パネル１０６より突出しており、筺体１１０に組み込まれた状態で筺体１１０の側部１１３の内側面に接触する。これにより、枠状緩衝部１６０の圧縮量が定まり、枠状緩衝部１６０が放射線検出パネル１０６に加える力（枠状緩衝部１６０が圧縮されていることにより枠状緩衝部１６０が発生する復元力）を一定に保つことができる。

以上述べたように、第一の実施形態では、放射線の吸収や帯電が生じず画像への影響は抑えた放射線検出パネルの保持構造が提供され、この構造は、メンテナンス性、組立性に対しても好適な構造となっている。

図６を参照しながら本発明の第２実施形態の放射線撮像装置１００について説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第２実施形態の放射線撮像装置１００は、センサパネル１２０と枠状緩衝部１６０との間に配置された枠状補強部１６８を備えている。

センサパネル１２０の基板１２１は、放射線Ｒの減衰を小さくするために薄くされることが好ましい。基板１２１としてガラス基板を採用する場合、現在のところ、０．１ｍｍ程度の厚さのガラス基板を利用することができる。このように薄いガラス基板を利用する場合、ガラス基板の端部の保護が重要である。そこで、基板１２１の端部を保護するように枠状補強部１６８を設けることが好ましい。もちろん、基板１２１としてガラス基板以外の基板を採用する場合にも枠状補強部１６８を設けることが有利である。第１板部１１１への正投影において、枠状補強部１６８の内縁の内側にセンサアレイ１２２の撮像領域が収まっていることが好ましい。枠状補強部１６８は、例えば、接着剤によって基板１２１に結合されうる。枠状補強部１６８は、例えば、樹脂、金属、ガラス等の材料で構成されうる。前述のようなフレキシブル配線板１７０の交換作業において熱圧着を用いる場合を考慮すると、枠状補強部１６８は、耐熱性を有する材料で構成されることが好ましい。枠状補強部１６８と筺体１１０の第１板部１１１との間には、枠状緩衝部１６０が配置される。

ここで、メンテナンス作業を容易にするために、センサパネル１２０は、枠状補強部１６８と枠状緩衝部１６０とが結合されていないこと、および／または、枠状緩衝部１６０と第１板部１１１とが結合されていないことが好ましい。

図７を参照しながら本発明の第３実施形態の放射線撮像装置１００について説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１または第２実施形態に従いうる。第３実施形態の放射線撮像装置１００は、シンチレータ１３０と支持部１４０との間に配置された緩衝部１９０を備えている。緩衝部１９０を設けることによって、センサパネル１２０に加わる衝撃および荷重を低減することができる。

緩衝部１９０は、例えば、複数の部分１９１を有し、複数の部分１９１の間に空気層１９２が形成されてもよい。緩衝部１９０は、例えば、発砲ゴムのように反発弾性または伸縮性を有する材料あるいは部材で構成されうる。シンチレータ１３０と緩衝部１９０とは、粘着剤または接着剤によって接着されうる。また、緩衝部１９０と支持部１４０とは、接着剤によって接着されうる。放射線画像の撮像時、特に動画の撮像時における発熱による画質の低下を抑制すべきである。放射線検出パネルＲＤＰの出力値（画素値）は、放射線検出パネルＲＤＰの温度に依存しうる。空気層１９２を設けることによって、この空気層１９２によって電気部品１８０で発生した熱が放射線検出パネルＲＤＰに伝達されることを抑制することができる。放射線検出パネルＲＤＰの変形を抑えるためには、第１板部１１１への正投影において、緩衝部１９０またはその部分１９１が存在する領域は、枠状緩衝部１６０の領域を包含することが好ましい。第３実施形態においても、第２実施形態のように、センサパネル１２０と枠状緩衝部１６０との間に配置された枠状補強部１６８を備えてもよい。

次に、図８を参照しながら放射線撮像システムについて説明する。この放射線検撮像ステムは、放射線を発生する放射線源としてのＸ線チューブ６０５０と、上記の放射線撮像装置１００が適用された放射線撮像装置６０４０とを備えている。

放射線源であるＸ線チューブ６０５０から出射されたＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者あるいは被験者６０６１の体内部の情報が含まれている。放射線撮像装置６０４０は、入射したＸ線（放射線）によって形成される像を撮像し、電気的な情報としての放射線画像を得る。この放射線画像は、信号処理部であるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され、コントロールルームのディスプレイ６０８０に表示される。

また、放射線画像は、電話回線６０９０等の伝送処理部により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームに配置されたディスプレイ６０８１に表示されたり、光ディスク等の記録部に保存されたりしうる。この放射線画像に基づいて遠隔地の医師が患者あるいは被験者６０６１を診断することもできる。また、放射線画像は、記録部としてのフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

１１１：第１板部、１１２：第２板部、１１０：筺体、１２２：センサアレイ、１２０：センサパネル、１３０：シンチレータ、１４０：支持部、１６０：枠状緩衝部、１４１：角部、ＣＰ：接続部、１７０：フレキシブル配線板、１８０：電気部品、１６８：枠状補強部

Claims (14)

1. 対向する第１板部および第２板部を有する筺体と、
   複数のセンサが配列されたセンサアレイを有し、前記第１板部と前記第２板部との間に配置されたセンサパネルと、
   前記センサパネルと前記第２板部との間に配置されたシンチレータと、
   前記シンチレータと前記第２板部との間に配置され、前記シンチレータを支持する支持部と、
   前記センサパネルと前記第１板部との間に配置された緩衝部とを備え、
   前記第１板部への正投影において、前記緩衝部の内縁が前記センサアレイの撮像領域の外縁と前記シンチレータの外縁との間に収まっており、前記内縁の内側に緩衝部が存在しない、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記第１板部への正投影において、前記シンチレータの外縁の内側に前記緩衝部の外縁が収まっている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記第１板部への正投影において、前記センサパネルの外縁の内側に前記シンチレータの外縁が収まっている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記第１板部への正投影において、前記シンチレータの外縁の内側に前記緩衝部の外縁が収まっている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記第１板部への正投影において、前記緩衝部が帯電したとしても前記センサパネルによって撮像される放射線画像に与える影響が無視できるように、前記緩衝部の内縁の内側に前記センサアレイの前記撮像領域の外縁が収まっており、
   前記センサパネルは、前記緩衝部を介して前記第１板部に接合されていない、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記支持部は、複数の角部と、前記複数の角部のうち隣り合う２つの角部の間に位置する縁部とを含み、
   前記第１板部への正投影において、前記複数の角部は、前記センサパネルの外縁よりも外側に突出し、
   前記第１板部への正投影において、前記縁部の外縁は、前記センサパネルの外縁の内側に収まっている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記角部と前記筺体との間に配置されたスペーサを更に備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記スペーサによって前記第１板部と前記支持部との距離が規定される、
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記センサパネルは、フレキシブル配線板が接続される接続部を有し、前記第１板部への正投影において、前記接続部は、前記支持部の外縁の外側に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記支持部は、前記シンチレータを支持する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第２面には電気部品が固定され、前記接続部と前記電気部品とが前記フレキシブル配線板によって接続されている、
    ことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
11. 前記センサパネルと前記緩衝部との間に配置された補強部を更に備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 前記シンチレータと前記支持部との間に配置された緩衝部を更に備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
13. 前記シンチレータと前記支持部との間に配置された緩衝部は、複数の部分を有し、前記複数の部分の間に空気層が形成されている、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
14. 放射線を発生する放射線源と、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。