JP6693296B2 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents
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Description
このため、筐体に触れる患者や技師等のユーザが火傷を負う危険性があるといった問題がある。
センサーパネル全体の温度が高くなった場合には、全体的に信号値を補正する等、比較的簡易な手法により画像の補正が可能であるが、局所的に高温の部分がある場合のように温度ムラがあると簡易な補正によっては対応できず、良好な画質の画像を得ることが難しいといった問題もある。
放射線が入射する入射側に配置されるフロント板及び前記入射側とは反対側に配置されるバック板を有して構成される筐体と、
前記筐体内に収納され、複数の放射線検出素子が二次元状に配列されたセンサー基板と、
前記センサー基板の前記バック板側に配設され前記センサー基板を支持する基台と、
前記基台と前記バック板との間に配設されたプリント基板と、
前記プリント基板における前記基台に対向する面に実装され、動作時に発熱する電子部品である発熱部品と、
を備え、
前記プリント基板における前記発熱部品の実装側とは反対側には、前記プリント基板から前記センサー基板に向かう厚み方向よりも、前記厚み方向に直交する面方向への熱伝導性が高くなるように構成された熱拡散部が設けられており、
前記基台と前記プリント基板との間隔よりも、前記プリント基板と前記バック板との間隔の方が小さいことを特徴とする。
図1から図3を参照しつつ、本発明に係る放射線画像撮影装置の第1の実施形態について説明する。
まず、図1を参照しつつ、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成等について説明する。
図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成を示す断面図である。
なお、図1では、放射線画像撮影装置1が、放射線が照射される放射線入射面Rが図中下側になるように配置された状態で表されている。
また、以下では、放射線画像撮影装置1における上下方向について、放射線画像撮影装置1を図1の状態に配置した場合に基づいて説明する。
本実施形態では、放射線画像撮影装置1の筐体2は、放射線が入射する入射側に配置されるフロント板21及び入射側とは反対側に配置されるバック板22を有して構成される。
本実施形態のフロント板21は、略矩形状の平板状に形成され放射線入射面Rを構成するフロント板本体21aとこのフロント板本体21aの外周縁に立設された側壁部21bとを有する。
本実施形態において、フロント板21は、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)やガラス繊維強化プラスチック(GFRP)等の繊維強化プラスチックで形成されている。なお、フロント板21を形成する材料はこれに限定されない。
具体的には、フロント板21の側壁部21bの端面には、その全周にわたってパッキン23が配設されている。そして、バック板22は、フロント板21の側壁部21bとの間にこのパッキン23を挟み込んだ状態で側壁部21bに対してネジ24により螺着される。バック板22は、フロント板21に対して螺着される際に、パッキン23に押し付けられる。これにより、バック板22は、気密が確保された状態でフロント板21に取り付けられ、フロント板21とバック板22等により構成される放射線画像撮影装置1の筐体2の内部空間の密閉性が保たれるようになっている。
本実施形態の放射線画像撮影装置1では、後述するプリント基板50における発熱部品51の実装側とは反対側に、プリント基板50からセンサー基板31に向かう厚み方向(図1における上下方向)よりも、当該厚み方向に直交する面方向(図1における左右方向)への熱伝導性が高くなるように構成された熱拡散部が設けられる。
バック板22を、上記のように熱拡散性に優れた材料により形成した場合には、バック板22自体が熱拡散部として機能する。
なお、バック板22を形成する材料は上記に例示したものに限定されず、例えば銅やアルミニウム、鉄等の金属で形成されていてもよい。また、バック板22はカーボン等で形成されていてもよい。
バック板22におけるプリント基板50と対向する側(筐体2における内側)には、熱拡散部として熱を拡散させる熱拡散層が設けられていてもよい。
熱拡散層は、例えば、グラファイトシート、アルミシート、銅シート等の熱拡散シートをバック板22の裏面(筐体2における内側の面)に貼着することにより形成される。なお、熱拡散層の構成はここに例示したものに限定されない。
バック板22にこのような熱拡散層を設ける場合には、バック板22自体を熱拡散性に優れた材料以外(例えばカーボン等)により形成した場合でも十分な熱拡散性を確保することができる。
例えばフロント板及びバック板がともに側壁部を有し、フロント板にバック板を取り付ける際に、フロント板をバック板に被せるようにして取り付け、或いはバック板をフロント板に被せるようにして取り付ける構成とすることも可能であり、特定の構成に限定されない。
センサー基板31の上面側(放射線が入射する入射側、図1では下側)には、複数の放射線検出素子7(図2参照)が二次元状(マトリクス状)に配列されており、センサー基板31及びシンチレーター基板32は、センサー基板31の放射線検出素子7等とシンチレーター基板32に形成されたシンチレーター層33とが対向する状態で重畳配置されている。
センサーパネル3は、スペーサ34を介してフロント板21の内側(図1において上側)に配置されている。
本実施形態において、プリント基板50は、例えば、金属ベース基板、セラミック基板、有機樹脂基板等、熱拡散性に優れた材料で形成された高拡散基板である。
なお、プリント基板50を形成する材料は上記に例示したものに限定されない。
また、プリント基板50におけるバック板22と対向する側に、熱拡散層を設けてもよい。熱拡散層は、例えば、グラファイトシート、アルミシート、銅シート等の熱拡散シートをプリント基板50におけるバック板22と対向する側の面に貼着することにより形成される。なお、熱拡散層の構成はここに例示したものに限定されない。
プリント基板50にこのような熱拡散層を設ける場合には、プリント基板50自体を高拡散基板としなくてもよい。
このように基台4とプリント基板50とをできるだけ離間させることにより、基台4とプリント基板50との間に空間(図3において空気層A)を確保することができる。この空間(空気層A)は基台4とプリント基板50との間の断熱層(熱伝導性が低い層)として機能するため、発熱部品51やこれを搭載するプリント基板50自体が熱くなった場合に、プリント基板50側からの熱をセンサー基板31の側に伝わりにくくすることができる。
また、プリント基板50とバック板22とをできるだけ近接させることで、発熱部品51から生じた熱(及び発熱部品51からプリント基板50に伝わった熱)を速やかに筐体2側に逃がし、効率よく筐体2の外部に放熱することができる。
なお、基台4とプリント基板50との距離及びプリント基板50とバック板22との距離をどの程度とするかはプリント基板50やこれに実装される発熱部品51等の電子部品の厚み等に応じて適宜設定される。
本実施形態では、熱拡散層は、例えば、グラファイトシート、アルミシート、銅シート等の熱拡散シート41を基台4におけるプリント基板50と対向する側の面に貼着することにより形成される。なお、熱拡散層の構成はここに例示したものに限定されない。
図1では、熱拡散シート41が基台4におけるプリント基板50と対向する側の全面に設けられている場合を例示しているが、熱拡散層としての熱拡散シート41を設ける範囲はこれに限定されない。例えば、プリント基板50が設けられている位置に対応する範囲や、当該範囲とその周辺部分にのみ熱拡散層としての熱拡散シート41が設けられていてもよい。
ここで発熱部品51とは、発熱による損失を算出した場合にその値が一定以上である電子部品であり、本実施形態では、電源回路15a(図2参照)等に設けられる電源系のコイルやスイッチング等に用いられるFET(Field effect transistor;電界効果トランジスタ)等を意味する。
なお、発熱部品51は、ここに例示したものに限定されず、放射線画像撮影装置1の各部に影響を与える程度の熱を発するものを広く含んでもよい。
前述のように、プリント基板50とバック板22とはできるだけ近接させることが好ましいが、発熱部品51等の電子部品は、大きなものでは3mm程度の厚みがある。このため、プリント基板50におけるバック板22に対向する面に電子部品を配置すると、プリント基板50とバック板22との間に電子部品の厚みプラスαの距離を確保する必要が生じる。
この点、プリント基板50におけるバック板22に対向する面には電子部品を配置しないとすることにより、プリント基板50におけるバック板22に対向する面を凹凸のない状態とすることができ、プリント基板50をよりバック板22に近い位置に配置することが可能となる。
なお、発熱部品51を含む電子部品の全てをプリント基板50における基台4に対向する面に実装することは必須ではなく、各種部品の配置状況等に応じて適宜調整される。
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の回路構成等について説明する。
図2は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。
図2に示すように、放射線画像撮影装置1には、前述のようにセンサー基板31(図1等参照)上に複数の放射線検出素子7が二次元状(マトリクス状)に配列されている。
次に、図3を参照しつつ、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1における発熱部品51から生じた熱を拡散、放熱させる構成等について説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用についても併せて説明する。
図3は、図1において一点鎖線で囲んだ部分を拡大した要部拡大断面図である。
そして、プリント基板50における発熱部品51の実装側とは反対側に配置されるバック板22をマグネシウム等の熱拡散性に優れた材料により形成することにより、バック板22を、プリント基板50からセンサー基板31に向かう厚み方向よりも、当該厚み方向に直交する面方向への熱伝導性が高くなるように構成された熱拡散部として機能させるようになっている。
これにより、発熱部品51及びこれが搭載されたプリント基板50から生じ、バック板22の側に伝わった熱は、図3に矢印で示すように、バック板22全体に広く拡散した上で筐体2の外に放熱される。このため、バック板22のうち、例えば発熱部品51に対応する部分等だけが局所的に高温となることが防止される。
なお、バック板22自体が熱拡散性に優れた材料により形成されていなくても、バック板22におけるプリント基板50と対向する側に、熱拡散部として熱を拡散させる熱拡散層(例えばグラファイトシート、アルミシート、銅シート等の熱拡散シート)を設けることにより同様の効果が期待できる。
なお、プリント基板50におけるバック板22と対向する側に、熱拡散層として、例えば、グラファイトシート、アルミシート、銅シート等の熱拡散シートを設けた場合には、より効率よく熱を広範囲に拡散させることが期待できる。
本実施形態では、基台4におけるプリント基板50と対向する側に熱拡散層としての熱拡散シート41(例えば、グラファイトシート、アルミシート、銅シート等)が設けられている。このため、支持部材42を介して基台4側に伝わった熱は熱拡散シート41によって広範囲に拡散され、支持部材42が接している部分のみが局所的に高温となることが回避される。
また、空気層Aを介して基台4側に熱が伝わったとしても、当該熱は基台4におけるプリント基板50と対向する側に設けられた熱拡散層としての熱拡散シート41によって広範囲に拡散される。
熱は、断熱層としての空気層Aや支持部材42、熱拡散シート41等を介して基台4に伝わる。このため、基台4からさらにセンサー基板31に伝わった時点では、熱は各種部品に対する影響の少ない程度まで温度が低下することが期待できる。
また、基台4に伝わった熱は基台4全体に比較的均一に広範囲に拡散された上でセンサー基板31等を備えるセンサーパネル3に伝わるため、センサー基板31の一部が局所的に高温になることがない。このため、仮に放射線検出素子7から読みだされる信号値Dに熱による影響が生じたとしても、その熱影響はばらつきが少なくほぼ一様なものと考えられるため、簡易な補正により当該影響を除去することが可能である。
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、プリント基板50における発熱部品51の実装側とは反対側に、プリント基板50からセンサー基板31に向かう厚み方向よりも、当該厚み方向に直交する面方向への熱伝導性が高くなるように構成された熱拡散部を配置する。
これにより、発熱部品51から生じ、バック板22の側に伝わった熱は、バック板22全体に広く拡散した上で筐体2の外部に放熱される。
バック板22は患者の身体に触れる部分であり、また技師等のユーザが手で触れる部分でもあるため、高温になりすぎると火傷等のおそれが生じる。この点、本実施形態のように、熱をバック板22全体に広く拡散させる構成とした場合には、バック板22のうち、例えば発熱部品51に対応する部分等だけが局所的に高温となることが防止され、また熱拡散により熱のピーク温度自体を下げることもできるため、火傷等の危険を回避することができる。
このため、熱が放射線画像撮影装置1内にこもりにくく、装置全体の温度上昇を抑えることができる。
これにより、発熱部品51の直下及びその周辺のみが局所的に高温となることがなく、センサー基板31等への熱影響を低減させることができる。
このため、仮に放射線検出素子7から読みだされる信号値Dに熱による影響が生じたとしても、簡易な補正により当該影響を除去することが可能であり、診断に適した良好な画像を得ることができる。
次に、図4及び図5を参照しつつ、本発明に係る放射線画像撮影装置の第2の実施形態について説明する。なお、以下においては、特に第1の実施形態と異なる点について説明する。
図4に示すように、本実施形態では、プリント基板50とバック板22との間に熱伝導部材52が配置されている。
熱伝導部材52は、例えば、シリコン系、アクリル系の熱伝導性の高い材料を含んで形成された部材である。なお、熱伝導部材52を形成する材料はここに例示したものに限定されない。
なお、熱伝導部材52は、プリント基板50及びバック板22の双方に接していることは必須ではなく、プリント基板50又はバック板22のいずれか一方又は双方の表面に貼着されたシート状のものであってもよい。
なお、熱伝導部材52の大きさは、図示例に限定されない。例えば、プリント基板50よりも広い表面積を有するものであってもよい。この場合には、熱伝導部材52において、プリント基板50の表面積以上の広範囲に熱を拡散させつつバック板22に熱を伝えることが可能となる好ましい。
図5は、プリント基板50の裏面(すなわち、バック板22と対向する側、図4において上側の面)の温度分布を模式的に示す説明図である。
図5の上側に示す図は、発熱部品51が実装されたプリント基板50の平面図であり、プリント基板50とバック板22との間に熱伝導部材52を配置した場合の熱伝導部材52及びその孔部53の位置を二点鎖線で示している。
図5の下側に示す図は、当該図上側のプリント基板50におけるX0からX1までの温度分布を示したグラフである。
この点、本実施形態のように発熱部品51に対応する部分に、放射線画像撮影装置1の厚み方向に貫通する孔部53が形成することにより、当該孔部53とした部分は熱伝導性の低い空気層となり、熱が高温のままバック板22に伝えられるのが阻害される。これにより、バック板22が局所的に高温となるのを防止することができる。
例えば、熱伝導部材52における発熱部品51に対応する部分に放射線画像撮影装置1の厚み方向にくり抜かれた非貫通の凹部であってもよい。
また、孔部53内は中空でもよいし、孔部53内に断熱性を有する(すなわち、熱伝導を阻害する)断熱部材を配置してもよい。断熱部材としては、例えば、ガラスウール、ポリエステル、ウレタンフォーム等を採用することができる。なお、断熱部材を形成する材料はここに例示したものに限定されない。
断熱部材54としては、例えば、空気よりも断熱性に優れたガラスウール、ポリエステル、ウレタンフォーム等を用いることができる。
なお、断熱部材54を形成する材料はここに例示したものに限定されない。
断熱部材54は、発熱部品51と基台4との間に配置され、放射線画像撮影装置1を撮影に使用する際に厚み方向に圧力が加えられると発熱部品51と接触する可能性もあることから、ある程度変形可能な柔軟性を有する部材であることが好ましい。
また、このように熱を速やかにバック板22へと導き、バック板22側から放熱させることができるため、基台4側(すなわちセンサー基板31を含むセンサーパネル3の側)への熱伝導、熱影響をより一層効果的に抑えることができる。
この点、本実施形態では、熱伝導部材52における発熱部品51に対応する部分に孔部53等の熱伝導を阻害する部分を設けている。
これにより、図4に示すように、発熱部品51に対応する部分の熱は孔部53を避けて熱伝導部材52全体に広く拡散した上でバック板22へと伝わる。このため、バック板22の一部が局所的に高温となるのを適切に防止することができる。
このため、単に基台4とプリント基板50とを離間させて、基台4とプリント基板50との間に空気層Aを設けた場合と比較して高い断熱効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、プリント基板50とバック板22との間に熱伝導部材52を配置している。これにより、発熱部品51において発生し、プリント基板50に伝わった熱を効率的かつ速やかにバック板22に伝えることができる。
このため、放射線画像撮影装置1内に熱がこもるのを効果的に防止することができるとともに、熱を速やかにバック板22側から装置外に放熱させることができ、センサー基板31を含むセンサーパネル3への熱伝導をより一層効果的に抑えることができる。これにより、、熱影響による画質への悪影響を低減させて診断に適した良好な画像を得ることができる。
これにより、患者や技師等のユーザが火傷を負う危険等を回避することができる。
このため、センサー基板31を含むセンサーパネル3への熱伝導をより一層効果的に抑えることができ、熱影響による画質への悪影響を防いで診断に適した良好な画像を得ることができる。
例えば、筐体2内にさらに多くのプリント基板50が設けられていてもよいし、センサーパネル3とほぼ同程度の大きさのプリント基板50が1つ設けられていてもよい。
また、1つのプリント基板50には、複数の発熱部品51が配置されていてもよい。
この場合、全ての発熱部品51について実施形態で説明した放熱のための構成をとってもよいし、1つのプリント基板50に設けられている発熱部品51のうち、最も発熱量の多いもの等、一部の発熱部品51についてのみ実施形態で説明した放熱のための構成をとってもよい。
2 筐体
3 センサーパネル
4 基台
7 放射線検出素子
21 フロント板
22 バック板
31 センサー基板
41 熱拡散シート
50 プリント基板
51 発熱部品
52 熱伝導部材
54 断熱部材
Claims (11)
- 放射線が入射する入射側に配置されるフロント板及び前記入射側とは反対側に配置されるバック板を有して構成される筐体と、
前記筐体内に収納され、複数の放射線検出素子が二次元状に配列されたセンサー基板と、
前記センサー基板の前記バック板側に配設され前記センサー基板を支持する基台と、
前記基台と前記バック板との間に配設されたプリント基板と、
前記プリント基板における前記基台に対向する面に実装され、動作時に発熱する電子部品である発熱部品と、
を備え、
前記プリント基板における前記発熱部品の実装側とは反対側には、前記プリント基板から前記センサー基板に向かう厚み方向よりも、前記厚み方向に直交する面方向への熱伝導性が高くなるように構成された熱拡散部が設けられており、
前記基台と前記プリント基板との間隔よりも、前記プリント基板と前記バック板との間隔の方が小さいことを特徴とする放射線画像撮影装置。 - 前記バック板は、金属又はカーボンで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記バック板における前記プリント基板と対向する側には、熱を拡散させる熱拡散層が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記基台における前記プリント基板と対向する側に熱を拡散させる熱拡散層が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記基台における前記プリント基板と対向する側に設けられる前記熱拡散層は熱拡散シートであることを特徴とする請求項4に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記基台と前記プリント基板との間に断熱層が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記基台と前記プリント基板との間に設けられる前記断熱層は、ガラスウール、ポリエステル及びウレタンフォームのうち少なくとも1つからなる断熱部材であることを特徴とする請求項6に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記プリント基板と前記バック板との間に熱伝導部材が配置されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記熱伝導部材には、前記発熱部品に対応する部分に前記厚み方向に貫通する孔部又は非貫通の凹部が形成されていることを特徴とする請求項8に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記プリント基板は、金属ベース基板、セラミックベース基板及び有機樹脂基板のうち少なくとも1つで形成されていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
- 前記プリント基板における前記バック板と対向する側には、熱拡散層が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
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