JP6742291B2 - 放射線画像撮影装置及び放熱方法 - Google Patents

Description

本開示は、放射線画像撮影装置及び放熱方法に関する。

従来、放射線照射装置から射出されて被写体を透過した放射線を放射線検出器で検出することにより放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置が知られている。この放射線画像撮影装置は、放射線検出器を駆動するための制御部として機能する電子回路や放射線検出器等を収納部の内部に備えている。この放射線画像撮影装置では、電子回路等の発熱により収納部の内部に熱がこもってしまう場合がある。

そのため、例えば、特許文献１及び特許文献２には、放射線画像撮影装置の内部で発生した熱を放熱する技術が記載されている。

特許第５６１９２０３号公報 特開２０１２−４２３０２号公報

しかしながら、従来の技術では、収納部の内部の熱を放熱するには、必ずしも充分な放熱効果が得られない場合があった。

本開示は、以上の事情を鑑みて成されたものであり、放射線検出器及び制御部を収納する収納部の内部の熱の放熱効果を向上させることができる放射線画像撮影装置及び放熱方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が配置された放射線検出器と、放射線検出器を制御する制御部と、放射線を射出する放射線照射部と、放射線検出器及び制御部を収納し、放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面及び放熱口を有する収納部と、放射線検出面に対向する位置に放射線照射部を支持し、放熱口を介して収納部の内部と連続した空間を形成する空洞部を有する支持部と、収納部に収納され、かつ制御部と熱的に結合するヒートシンクと、ヒートシンクよりも放熱口側に突出している熱伝導部材と、を備える。

また、本開示の放射線画像撮影装置の熱伝導部材は、制御部及びヒートシンクのいずれか一方に接触してもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置は、ヒートシンクの一部の領域、放射線検出器、及び制御部を一体的に覆う筐体をさらに備えてもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置は、放射線検出器及び制御部を一体的に覆う筐体をさらに備え、ヒートシンクは、筐体上に設けられていてもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の筐体は収納部に収納されており、制御部及びヒートシンクのいずれか一方に接触する熱伝導部材は、筐体に接触していてもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置のヒートシンクは、収納部及び支持部と離間されていてもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置は、収納部の内部からヒートシンクのフィンの領域を経由して放熱口へ内気を送風する送風機をさらに備えてもよい。

また、本開示の放射線画像撮影装置の支持部は、収納部を保持し、かつ収納部を保持した状態で放熱口を介して収納部の内部と空洞部とを連続した空間とさせる開口部を有する保持部と、保持部と放射線照射部とを一端部と他端部との間で繋ぐアームと、を備え、空洞部は、保持部の内部及びアームの内部にわたって設けられていてもよい。

上記目的を達成するために、本開示の放熱方法は、照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が配置された放射線検出器と、放射線検出器を制御する制御部と、放射線を射出する放射線照射部と、放射線検出器及び制御部を収納し、放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面を有する収納部と、放射線検出面に対向する位置に放射線照射部を支持する支持部と、収納部に収納され、かつ制御部と熱的に結合するヒートシンクと、ヒートシンクよりも放熱口側に突出している熱伝導部材と、を備えた放射線画像撮影装置の放熱方法であって、収納部内の熱を、収納部が有する放熱口から、放熱口を介して収納部の内部と連続した空間を形成する支持部が有する空洞部に放熱する方法である。

本開示によれば、放射線検出器及び制御部を収納する収納部の内部の熱の放熱効果を向上させることができる。

実施形態の放射線画像撮影装置の構成の一例を示す側面図である。 実施形態の放射線検出器及び制御部の電気系の要部構成の一例を示すブロック図（一部回路図）である。 実施形態の収納部に収納される放射線検出器及び制御部の一例を示す斜視図である。 図３に示したユニット化された放射線検出器及びＦＰＧＡが収納部の内部に収納された収納状態の一例を表す断面図である。 図４に示した収納状態の一例において、収納部の内部の熱を放熱する構成及び方法について説明するための断面図である。 図４に示した収納状態の一例において、収納部の内部の熱を放熱する構成及び方法について説明するための断面図である。 一般的な閉鎖系における放熱について説明するための説明図である。 図７に示した閉鎖系よりも容積（表面積）が大きな一般的な閉鎖系における放熱について説明するための説明図である。 比較のため、実施形態の放射線画像撮影装置と異なり、収納部が閉鎖系である場合の放熱について説明するための説明図である。 実施形態の放射線画像撮影装置において、ファンを駆動させない場合の放熱について説明するための説明図である。 実施形態の放射線画像撮影装置において、ファンを駆動させる場合の放熱について説明するための説明図である。 放射線画像撮影装置の収納部における収納部の内部温度の変化について閉鎖系を模式的に示した説明図である。 図１２に示した場合よりも熱源が放熱口の近傍に配置された状態について、放射線画像撮影装置の収納部における収納部の内部温度の変化について閉鎖系を模式的に示した説明図である。 ヒートシンクを直接、Ｃアームに接続することが好ましくない理由を説明するための説明図である。 ヒートシンクを直接、Ｃアームに接続することが好ましくない理由を説明するための説明図である。 実施形態の収納部に収納される放射線検出器及び制御部の他の例を示す斜視図である。 実施形態の熱伝導部材の他の形態例について模式的に示した平面図である。 実施形態の熱伝導部材の他の形態例について模式的に示した平面図である。 実施形態の熱伝導部材の他の形態例について模式的に示した平面図である。 実施形態の熱伝導部材の他の形態例について模式的に示した平面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態の放射線画像撮影装置１０の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、アーム部２２と保持部２４とを有するＣアーム２０を備えている。

アーム部２２の一端には、放射線Ｒを射出する放射線照射部１４が設けられる一方、他端には保持部２４が設けられている。本実施形態では、図１に示すように、保持部２４は、詳細を後述する放射線Ｒを検出して放射線画像を表す画像データを生成する放射線検出器４０及び放射線検出器４０を制御する制御部６０等を収納する収納部１２を保持する。収納部１２の放射線照射部１４と対向する側には、放射線照射部１４から射出された放射線Ｒが照射される放射線検出面１６が設けられている。なお、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、放射線検出面１６と放射線照射部１４の線源（図示省略）との距離である、いわゆるＳＩＤ（Source Image Distance）が固定値とされている。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０のＣアーム２０の内部には、アーム部２２及び保持部２４にわたって空洞部２５が設けられている。

Ｃアーム２０は、Ｃアーム保持部２６によって図１に示した矢印Ａ方向に移動可能に保持されている。また、Ｃアーム保持部２６は軸部２７を有しており、軸部２７は、Ｃアーム２０を軸受け２８に連結する。Ｃアーム２０は、軸部２７を回転軸として回転可能とされている。

また、図１に示すように本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、底部に複数の車輪３３が設けられた本体部３０を備えている。本体部３０の筐体の図１における上部側には、図１の矢印Ｂ方向に伸縮する支軸２９が設けられている。支軸２９の上部には、軸受け２８が、矢印Ｂ方向に移動可能に保持されている。

また、本体部３０には、Ｉ／Ｆ（Interface）部３１及び線源制御部３２が内蔵されている。

Ｉ／Ｆ部３１は、放射線画像撮影装置１０による放射線画像の撮影に関する全体的な制御を行うコンソール（図示省略）と無線または有線により通信を行う機能を有している。本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、コンソールからＩ／Ｆ部３１を介して受信した撮影指示に基づいて、放射線画像の撮影を行う。

線源制御部３２は、上記撮影指示に付随する曝射条件に基づいて、放射線照射部１４が有する線源（図示省略）から放射線Ｒを射出させる。一例として本実施形態の線源制御部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部等を備えたマイクロコンピュータによって実現されている。

また、本体部３０の上部には、ユーザインタフェース３４が設けられている。ユーザインタフェース３４は、放射線画像撮影装置１０により放射線画像の撮影を行う技師や医師等のユーザが、放射線画像の撮影に関する指示を行う機能、及びユーザに対して放射線画像の撮影に関する情報を提供する機能を有している。ユーザインタフェース３４の一例としては、タッチパネルディスプレイ等が挙げられる。

次に、図２を参照して、収納部１２に収納される放射線検出器４０及び制御部６０の電気系の要部構成について説明する。図２に示すように、本実施形態の放射線検出器４０は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板４２、ゲート配線ドライバ５４、及び信号処理部５６を備える。

ＴＦＴ基板４２には、画素４４が一方向（図２の行方向）及び一方向に交差する交差方向（図２の列方向）に２次元状に複数設けられている。画素４４は、センサ部４６及び電界効果型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、以下、単に「薄膜トランジスタ」という）４８を含む。

センサ部４６は、図示しない上部電極、下部電極、及び光電変換膜等を含み、図示を省略したシンチレータにより放射線Ｒから変換された可視光を検知して、電荷を発生させ、発生させた電荷を蓄積する。センサ部４６により発生される電荷は、検知した可視光が多くなるほど増加する。薄膜トランジスタ４８は、センサ部４６に蓄積された電荷を制御信号に応じて読み出して出力する。

また、ＴＦＴ基板４２には、上記一方向に配設され、各薄膜トランジスタ４８のオン状態及びオフ状態を切り替えるための複数本のゲート配線５０が設けられている。また、ＴＦＴ基板４２には、上記交差方向に配設され、オン状態の薄膜トランジスタ４８により読み出された電荷が出力される複数本のデータ配線５２が設けられている。

ＴＦＴ基板４２の個々のゲート配線５０はゲート配線ドライバ５４に接続され、ＴＦＴ基板４２の個々のデータ配線５２は信号処理部５６に接続されている。

ＴＦＴ基板４２の各薄膜トランジスタ４８は、ゲート配線ドライバ５４からゲート配線５０を介して供給される制御信号により各ゲート配線５０毎（本実施形態では、図２に示した行単位）で順にオン状態とされる。そして、オン状態とされた薄膜トランジスタ４８によって読み出された電荷は、電気信号としてデータ配線５２を伝送されて信号処理部５６に入力される。これにより、電荷が各ゲート配線５０毎（本実施形態では、図２に示した行単位）に順次、読み出され、二次元状の放射線画像を表す画像データが取得される。

信号処理部５６は、個々のデータ配線５２毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路及びサンプルホールド回路（いずれも図示省略）を備えており、個々のデータ配線５２を伝送された電気信号は増幅回路で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、及びＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器（いずれも図示省略）が順に接続されている。そして、個々のサンプルホールド回路に保持された電気信号はマルチプレクサに順に（シリアルに）入力され、マルチプレクサにより順次選択された電気信号がＡ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換され、制御部６０に出力される。

制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ６０Ｂ、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部６０Ｃを備えている。本実施形態では、一例として制御部６０をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）６２（図３及び図５参照）により実現している。ＣＰＵ６０Ａは、放射線検出器４０の全体的な動作を制御する。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、収納部１２の内部に、通信部６４が収納されており、通信部６４は制御部６０に接続され、無線通信及び有線通信の少なくとも一方により、Ｉ／Ｆ部３１を介して図示を省略したコンソール等の外部の装置との間で、放射線画像の画像データを含む各種情報の送受信を行う。

図３には、本実施形態の収納部１２に収納される放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２の一例の斜視図を示す。また、図４には、図３に示したユニット化された放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２が収納部１２の内部に収納された収納状態の一例を表す断面図を示す。さらに、図５及び図６には、図４に示した収納状態の一例において、収納部１２の内部の熱を放熱する構成及び方法について説明するための断面図を示す。なお、図５では、錯綜を回避するため、熱伝導部材７４について、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂ個々の形状を省略して簡略化して記載している。

本実施形態の放射線検出器４０は、ゲート配線ドライバ５４及び信号処理部５６と共に、筐体８０に覆われている。また、本実施形態のＦＰＧＡ６２は、基板６３（図５参照）に搭載されており、基板６３と共に、開口部８３を有する筐体８２に覆われている。本実施形態では、筐体８０及び筐体８２を組み合わせることにより、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２を一体的に覆うことで、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２をユニット化している。なお、本実施形態に限定されず、例えば、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２を１つの筐体で一体的に覆うことによりユニット化してもよい。

本実施形態の筐体８０及び筐体８２は、各々フレームアースとしての機能を有しており、各々ＴＦＴ基板４２やＦＰＧＡ６２におけるＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility）対策としての機能を有している。筐体８０及び筐体８２は、単一の金属や合金等の導体を用いたものが好ましい。このように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２は、ユニット化されており、ＥＭＣ対策が施されている。

また、基板６３に搭載されたＦＰＧＡ６２の表面には、平面視した場合に矩形状の基台７１に、複数の平板状のフィン７２が形成されたヒートシンク７０が設けられている。図３に示すように、ヒートシンク７０のフィン７２は、筐体８２の開口部８３から筐体８２の外部へ向けて突出している。ヒートシンク７０は、ＦＰＧＡ６２で発生した熱を放熱する機能を有しているため、ヒートシンク７０はＦＰＧＡ６２と熱的に結合している。そのため、ヒートシンク７０はＦＰＧＡ６２に近接して設けられていることが好ましい。本実施形態では、一例として、ヒートシンク７０と基板６３との間に設けたバネ等の弾性部材（図示省略）により、ヒートシンク７０をＦＰＧＡ６２に押しつけた状態としている。

なお、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、収納部１２の内部で発生する熱として、主にＦＰＧＡ６２に起因する熱を放熱する場合について説明している。

さらに、図３に示すように、ヒートシンク７０の対向する一対の辺の各々に沿って、一対の熱伝導部材７４が設けられている。熱伝導部材７４は、熱伝導性や強度の観点から、アルミニウム、銅、真鍮、及び鉄等の金属やこれらの合金が好ましい。

本実施形態の熱伝導部材７４は、図３及び図５に示すように、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂを有している。一例として図３及び図４に示すように、本実施形態の熱伝導部材７４は、本体部７４Ａが両端部に断面視Ｌ字状の屈曲部を有し、全体として長尺状で、かつ平板状の部材により構成されている。また、本実施形態の熱伝導部材７４は、接触部７４Ｂが、各々、本体部７４Ａの中間部から突出された断面視クランク状の複数の部材により構成されている。

なお、本実施形態の熱伝導部材７４は、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂを１枚の平板状の部材から一体的に切り出し、曲げ加工を行うことで製作しているが、製作方法は、この方法に限るものではない。例えば、熱伝導部材７４は、本体部７４Ａ及び接触部７４Ｂを個別に製作して接合することで製作すること等としてもよいことはいうまでもない。

熱伝導部材７４の接触部７４Ｂの終端部は、ヒートシンク７０の基台７１に接触しており、ヒートシンク７０の保有する熱が接触部７４Ｂにより本体部７４Ａに伝熱する。なお、本実施形態では、接触部７４Ｂの終端部と、基台７１とが接触している形態について説明したが、この形態に限定されず、基台７１から熱が接触部７４Ｂに伝熱すればよく、例えば、接触部７４Ｂの終端部と基台７１とが近接した位置に離間して設けられていてもよい。

一方、熱伝導部材７４の本体部７４Ａは、筐体８２を跨いで両端部が筐体８０に電気的に接続されている。このように、熱伝導部材７４が筐体８０と電気的に接続されていることにより、熱伝導部材７４は、ＥＭＣ対策としての機能を有する。

また、本実施形態の本体部７４Ａは、ヒートシンク７０のフィン７２よりも外側（具体的には、詳細を後述する放熱口９０側）に突出している。このように、熱伝導部材７４の本体部７４Ａがヒートシンク７０のフィン７２よりも放熱口９０側に突出することにより、フィン７２が底板１０４等に接触するのを抑制することができ、フィン７２やヒートシンク７０を介して、外部の衝撃がＦＰＧＡ６２や放射線検出器４０に伝わるのを抑制することができる。

なお、熱伝導部材７４の端部がヒートシンク７０の端部よりも放熱口９０側に突出している態様ならば、本実施形態の態様に限定されない。例えば、接触部７４Ｂの方が本体部７４Ａよりも放熱口９０側に突出している場合、接触部７４Ｂがフィン７２よりも放熱口９０側に突出していればよい。

図４に示すように、本実施形態の収納部１２は、放射線検出面１６を有する天板１０２、及び底板１０４を有する筐体１００を含んでいる。本実施形態の底板１０４には、放熱口９０が設けられている。本実施形態では、上述したように保持部２４及びアーム部２２の各々の内部にわたって空洞部２５が設けられており、空洞部２５と収納部１２の各々の内部は、保持部２４に設けられた開口部９２（図１０参照）及び放熱口９０を介して、連続した空間を形成している。本実施形態において「連続した空間」とは、収納部１２の内部の熱を伝達（放熱）する観点において、１つの空間とみなせる空間のことをいい、本実施形態では、熱力学的に閉鎖系である空間（熱は移動するが、物質は移動しない空間であり、以下、単に「閉鎖系」という）である。なお、「連続した空間」は、完全には閉鎖されていなくてもよいが、少なくとも、血液等の体液や、水分等が侵入しない空間であることが好ましい。

図４及び図５に示すように、収納部１２には、放射線検出器４０（筐体８０）が放射線検出面１６側（天板１０２側）、ヒートシンク７０が底板１０４側とされた状態で、ユニット化された放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２が収納されている。また、本実施形態では、図４及び図５に示すようにヒートシンク７０と対向する底板１０４の領域に放熱口９０が設けられている。

ところで、放射線検出器４０と放射線検出面１６との間隔Ｌ１が離れるほど、放射線検出器４０により撮影された放射線画像がぼやけてしまい、画質が低下するため、放射線検出器４０と放射線検出面１６との間隔Ｌ１は、極力短いことが好ましい。また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、一例として図５に示すように、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２とがフレキシブルケーブル６６により接続されているが、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２との間隔Ｌ２が離れるほどノイズの影響を受けやすくなり、放射線検出器４０により撮影された放射線画像の画質が低下する。そのため、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２との間隔Ｌ２も、極力短いことが好ましい。

また、上述したように、ヒートシンク７０とＦＰＧＡ６２とは近接していることが好ましい。そのため、ヒートシンク７０と放熱口９０との距離が比較的離れてしまう場合がある。

そこで、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、一例として図４及び図５に示すように、熱伝導部材７４の本体部７４Ａが、放熱口９０に向けて突出している。これにより、熱伝導部材７４の本体部７４Ａを介して、放熱口９０から保持部２４の内部の空洞部２５に、収納部１２の内部の熱を放熱し易くなる。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、一例として図４及び図６に示すように、収納部１２の内部からヒートシンク７０のフィン７２の領域を経由して放熱口９０へ内気を送風するファン８８が、収納部１２の内部のアーム部２２側に設けられている。なお、本実施形態において「内気」とは、収納部１２の内部の気体（本実施形態では、一例として空気）のことをいう。

本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、一例として、Ｉ／Ｆ部３１を介して受信した撮影指示に応じてファン８８を駆動する制御を行う。具体的には、ＦＰＧＡ６２が駆動するタイミングに応じて、ファン８８が駆動する。本実施形態のファン８８が、開示の技術の送風機の一例である。なお、図６では、簡略化のため、熱伝導部材７４の記載を省略している。

一例として図４及び図６に示すように、本実施形態の収納部１２の底板１０４は、ファン８８が設けられたアーム部２２側から先端部に向けて傾斜しており、先端部に向けて徐々に天板１０２と底板１０４との間隔が狭くなっている。なお、本実施形態の底板１０４は、一例として図４に示したようにアーム部２２側から先端部に向けて緩やかに湾曲している。このように底板１０４を形成することにより、ファン８８による送風Ｗがヒートシンク７０のフィン７２の領域を経由して放熱口９０を通過し易くなる。

次に、本実施形態の放射線画像撮影装置１０の作用を説明する。

まず、図７及び図８を参照して容積（表面積）が異なる一般的な閉鎖系（閉鎖系２００、２０２）における放熱について説明する。

図７に示した閉鎖系２００の場合、熱源Ｈから放出される熱量をＷ、閉鎖系２００の表面積をＡ１、閉鎖系２００の内部の温度をＴ１＿Ｈｉｇｈ、室温をＴ＿ｌｏｗ、及び熱伝達係数をｈで表した場合、下記（１）式が成り立つ。
Ｗ＝Ａ１×ｈ×（Ｔ１＿Ｈｉｇｈ−Ｔ＿ｌｏｗ） ・・・（１）

一方、図８に示した閉鎖系２０２は、閉鎖系２００よりも容積（表面積）が大きい。閉鎖系２０２の場合、さらに、閉鎖系２０２の表面積をＡ２、及び閉鎖系２０２の内部の温度をＴ２＿Ｈｉｇｈで表した場合、下記（２）式が成り立つ。
Ｗ＝Ａ２×ｈ×（Ｔ２＿Ｈｉｇｈ−Ｔ＿ｌｏｗ） ・・・（２）

上述したように、表面積Ａ２＞表面積Ａ１であるため、上記（１）式及び（２）式から、下記（３）式の関係が成り立つ。
Ｔ２＿Ｈｉｇｈ＜Ｔ１＿Ｈｉｇｈ ・・・（３）

上記（３）式より、閉鎖系では、容積（表面積）が大きいほど、閉鎖系の内部の温度が下がること、すなわち、放熱効果が向上することがわかる。

次に、放射線画像撮影装置１０の収納部１２における熱の放熱について図９〜図１１を参照して説明する。なお、上述したように本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、熱源ＨをＦＰＧＡ６２としている。

まず、比較のため、本実施形態の放射線画像撮影装置１０と異なり、収納部１２が閉鎖系である場合の放熱について図９を参照して説明する。

図９に示した場合では、収納部１２の表面積をＸ０とすると、上述したように、収納部１２内部の温度、すなわち放熱効果は、収納部１２の表面積Ｘ０に依存する。

一方、本実施形態の放射線画像撮影装置１０において、ファン８８を駆動させない場合の放熱について図１０を参照して説明する。なお、図１０では、錯綜を回避するためファン８８の図示を省略している。

図１０に示したように本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、収納部１２の放熱口９０及び保持部２４の開口部９２を介して収納部１２の内部と連続した空間となる空洞部２５がＣアーム２０内に形成されている。そのため、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、収納部１２の内部及び空洞部２５の連続した空間が１つの閉鎖系となる。従って、放熱口９０及び開口部９２を介して収納部１２の内気が空洞部２５に流れこむため、収納部１２内部の温度、すなわち放熱効果は、収納部１２内部の熱が伝わる領域Ｘ２の表面積Ｘ２に依存する。

また、本実施形態の放射線画像撮影装置１０においてファン８８を稼働させた場合の放熱について図１１を参照して説明する。

図１１に示した場合では、図１０に示した場合と異なり、ファン８８を駆動することにより、送風Ｗが熱源Ｈ（ＦＰＧＡ６２、より具体的には上述したようにヒートシンク７０のフィン７２の領域）を経由して放熱口９０に向かう。そのため、図１１に示した場合の放射線画像撮影装置１０では、収納部１２の内部の熱を放熱しやすくなり、また収納部１２の内気がＣアーム２０内のより広範囲に（奥まで）流れこむことが可能となる。そのたため、図１１に示した場合では、収納部１２内部の熱が伝わる領域Ｘ３は、図１０に示した領域Ｘ２よりも大きくなり、領域Ｘ３の表面積Ｘ３も、領域Ｘ２の表面積Ｘ２よりも大きくなる。上記と同様に、収納部１２内部の温度、すなわち放熱効果は、収納部１２内部の熱が伝わる領域Ｘ３の表面積Ｘ３に依存する。

このように表面積Ｘ１よりも表面積Ｘ２が大きく、さらに表面積Ｘ２よりも表面積Ｘ３は大きい。従って、本実施形態の放射線画像撮影装置１０のように、収納部１２と空洞部２５とを１つの閉鎖系とすることにより、放熱効果が向上する。さらに、本実施形態の放射線画像撮影装置１０において、収納部１２内部のファン８８を駆動することにより、より放熱効果が向上する。

さらに、放射線画像撮影装置１０の収納部１２における熱源Ｈの位置による収納部１２の内部温度の変化について閉鎖系を模式的に示した図１２及び図１３を参照して説明する。なお、上述したように本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、熱源ＨをＦＰＧＡ６２としている。また、図１２及び図１３では、収納部１２の内部温度を等温線として点線を用いて図示しており、熱源ＨであるＦＰＧＡ６２を中心として、ＦＰＧＡ６２が最も温度が高く、徐々に温度が低くなる状態が等温線により示されている。

まず、熱源ＨであるＦＰＧＡ６２が放熱口９０（開口部９２）から離間した収納部１２の内部に設けられている場合の温度について図１２を参照して説明する。

図１２では、熱源ＨであるＦＰＧＡ６２が放熱口９０（開口部９２）から離間しているため、空洞部２５に収納部１２の内気が到達しづらくなるため、収納部１２の内部でしか、ＦＰＧＡ６２の熱が伝熱していないことが示されている。

一方、 図１３では、熱源ＨであるＦＰＧＡ６２が放熱口９０（開口部９２）の近傍に位置するため、空洞部２５に収納部１２の内気が到達し易くなるため、空洞部２５にＦＰＧＡ６２の熱が伝熱することが示されている。

上述したように、閉鎖系の表面積が大きい方が放熱効果が向上するため、図１３に示した場合のようにＦＰＧＡ６２が放熱口９０（開口部９２）の近傍に位置する方が、放熱効果が向上する。

しかしながら、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、上述したように、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２をユニット化している場合、ＦＰＧＡ６２そのものを放熱口９０（開口部９２）の近傍に配置することができない。そこで、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、上述したようにＦＰＧＡ６２の熱をヒートシンク７０を介して伝熱する熱伝導部材７４を放熱口９０（開口部９２）に向けて突出させている。熱伝導部材７４により、図１３に示した状態と同等としているため、本実施形態の放射線画像撮影装置１０によれば、放熱効果が向上する。

以上説明したように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、照射された放射線Ｒに応じた電荷を蓄積する複数の画素４４が配置された放射線検出器４０と、放射線検出器４０を制御する制御部６０であるＦＰＧＡ６２と、放射線Ｒを射出する放射線照射部１４と、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２を収納し、放射線照射部１４から射出された放射線Ｒが照射される放射線検出面１６及び放熱口９０を有する収納部１２と、放射線検出面１６に対向する位置に放射線照射部１４を支持し、放熱口９０を介して収納部１２の内部と連続した空間を形成する空洞部２５を有するＣアーム２０と、を備える。本実施形態のＣアーム２０が、開示の技術の支持部の一例である。

このように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０によれば、放熱口９０を介して、Ｃアーム２０の内部に収納部１２の熱を放熱することができるため、放射線検出器４０及びＦＰＧＡ６２を収納する収納部１２の内部の熱の放熱効果を向上させることができる。

ところで、ヒートシンク７０の放熱効果を高める観点からは、ヒートシンク７０を直接、Ｃアーム２０に接続することが考えられるが、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照して説明する、以下の理由から好ましくない。なお、図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施形態の放射線画像撮影装置１０とは異なるが、説明の便宜上、本実施形態の放射線画像撮影装置１０に用いたのと同様の符号を用いて図示し、説明に用いている。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、ヒートシンク７０の基台７１を、熱伝導率が高い高熱伝導率部材２１０で底板１０４と接続した場合を示している。

図１４Ａは、放射線検出器４０を接続部材２１２により基板６３に接続した場合を示している。この場合、基板６３が接続部材２１２により放射線検出器４０を支えることになるため、接続部材２１２や、基板６３における接続部材２１２の近傍に、意図しない無理な力が掛かる場合があり、強度の観点から懸念が生じる。

一方、図１４Ｂは、放射線検出器４０を、接続部材２１４により、収納部１２の筐体１００に直接、接続した場合を示している。この場合、放射線検出器４０の製造誤差や収納部１２との接続誤差等によって、より大きな意図しない無理な力が生じる場合がある。そのため、接続部材２１４や高熱伝導率部材２１０に、剛性の低い材質を用いる等の必要が生じるが、ヒートシンク７０と保持部２４や放射線検出器４０と収納部１２とが接続しにくくなる場合がある。例えば、本実施形態の放射線画像撮影装置１０のように、ヒートシンク７０をＦＰＧＡ６２に押しつけようとした場合、高熱伝導率部材２１０の剛性が低いと押しつけが困難になる。そのため、高熱伝導率部材２１０の剛性を低くすることは好ましくなく、特に、本実施形態の放射線画像撮影装置１０のように、移動可能な装置である場合、移動による振動を考慮すると、高熱伝導率部材２１０の剛性は高い方が好ましい。

また、図１４Ａ及び図１４Ｂのように、ヒートシンク７０とＣアーム２０の保持部２４とを接続した場合、高熱伝導率部材２１０を介して、Ｃアーム２０から電気ノイズが放射線検出器４０やＦＰＧＡ６２に伝わってしまう場合がある。このような電気ノイズとしては、例えば、電気メス等に起因するノイズが挙げられる。一般的な高熱伝導率な部材として、金属やカーボンが挙げられるが、これらは、導電率も高く、電気ノイズも伝導しやすいため、電気ノイズが伝導しやすくなる。これに対して、高熱伝導率、かつ絶縁体の部材は一般的ではないため、このような部材を用いることは大きな困難が生じる。

また、図１４Ａ及び図１４Ｂのように、ヒートシンク７０とＣアーム２０の保持部２４とを接続した場合、Ｃアーム２０や保持部２４にユーザや撮影対象である被写体の接触等により与えられた衝撃が、放射線検出器４０やＦＰＧＡ６２に伝わり易くなるという問題が生じる。

さらに、図１４Ａ及び図１４Ｂのように、ヒートシンク７０とＣアーム２０の保持部２４とを接続した場合、接続した保持部２４の箇所に局所的に熱が伝わり、Ｃアーム２０の全体的に熱が伝わった場合に比べて、高温になるという問題が生じる。

一方、上述したように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０では、ヒートシンク７０に、直接Ｃアーム２０（保持部２４）を接続していないため、図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明した上述の問題が生じる懸念が抑制される。

なお、本実施形態では、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２とがユニット化された形態について説明したが、この形態に限定されず、放射線検出器４０とＦＰＧＡ６２とがユニット化されていない形態であってもよい。

また、本実施形態では、熱伝導部材７４がヒートシンク７０に接触している場合について説明したが、熱伝導部材７４は、ＦＰＧＡ６２及びヒートシンク７０の少なくとも一方に接触していることが好ましいが、上述したように、ヒートシンク７０またはＦＰＧＡ６２から熱が伝熱される状態であれば、ヒートシンク７０及びＦＰＧＡ６２のいずれに対しても非接触であってもよい。

また、本実施形態では、ＦＰＧＡ６２の表面にヒートシンク７０が設けられており、ヒートシンク７０の基台７１の一部が筐体８２に覆われている形態について説明したが、この形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、図１５に示すように、開口部８３が設けられていない筐体８２によって、ＦＰＧＡ６２が覆われている場合、筐体８２のＦＰＧＡ６２を覆う領域上に、ヒートシンク７０を設けてもよい。

また、本実施形態では、放射線画像撮影装置１０が１つのＦＰＧＡ６２を備える形態について説明したが、放射線画像撮影装置１０が備えるＦＰＧＡ６２の数は特に限定されず、例えば、複数であってもよい。この場合、複数のＦＰＧＡ６２の各々毎に、ヒートシンク７０を備えていてもよいし、複数のＦＰＧＡ６２に対して、例えば、全体を覆う１つのヒートシンク７０を備えるようにしてもよい。

また、熱伝導部材７４の形状、大きさ、及び配置箇所等は、本実施形態に限定されないことはいうまでもない。熱伝導部材７４の他の形態例について、図１６Ａ〜図１６Ｄを参照して説明する。図１６Ａ〜図１６Ｄは、フィン７２が突出している側から、放射線検出器４０（筐体８０）、ＦＰＧＡ６２（筐体８２）、ヒートシンク７０、及び熱伝導部材７４を見た状態を模式的に表した図である。なお、図１６Ａ〜図１６Ｄでは、フィン７２の図示を省略している。

例えば、図１６Ａに示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置１０（図３参照）と異なる、ヒートシンク７０の対向する一対の辺の各々に沿って、一対の熱伝導部材７４を設けてもよい。図１６Ａに示した形態では、熱伝導部材７４の接触部７４Ｂ（図１６Ａにおける図示省略）が、ファン８８から放熱口９０への送風Ｗの経路上に設けられていないため、送風Ｗが、ヒートシンク７０を通り抜けやすくなる。

また例えば、図１６Ｂに示すように、ヒートシンク７０の角部の一部を囲う形状の熱伝導部材７４を設けてもよい。図１６Ｂに示した形態では、フィン７２が底板１０４等に接触するのを、抑制する効果が高くなるため、フィン７２やヒートシンク７０を介して、外部の衝撃がＦＰＧＡ６２や放射線検出器４０に伝わるのを抑制する効果が高くなる。なお、熱伝導部材７４が囲うヒートシンク７０の角部の位置及び数は、図１６Ｂに示した形態に限定されないことはいうまでもない。

また例えば、図１６Ｃに示すように、ヒートシンク７０の全体を囲う形状の熱伝導部材７４を設けてもよい。この場合、図１６Ｂに示した形態よりも、ヒートシンク７０を囲む領域が多いため、図１６Ｃに示した形態では、フィン７２が底板１０４等に接触するのを、より抑制することができる。そのため、図１６Ｃに示した形態の熱伝導部材７４によれば、フィン７２やヒートシンク７０を介して、外部の衝撃がＦＰＧＡ６２や放射線検出器４０に伝わるのを抑制する効果が高くなる。

さらに例えば、図１６Ｄに示すように、ヒートシンク７０の中央部付近で交差する２つの熱伝導部材７４を設けてもよい。例えば、ＦＰＧＡ６２において、全体が均一に発熱するのではなく、発熱ムラ（温度勾配）が生じる場合があり、ヒートシンク７０の、ＦＰＧＡ６２に対向する面全体が、均一に発熱せず、発熱ムラ（温度勾配）が生じる場合がある。図１６Ｄに示した形態の熱伝導部材７４によれば、ヒートシンク７０の、ＦＰＧＡ６２に対向する面における発熱ムラ（温度勾配）を抑制する効果が得られる。

また、放熱口９０の大きさ及び形状のいずれも、本実施形態で説明した大きさ及び形状に限定されないことはいうまでもない。

なお、本実施形態では、本開示の技術をＣアーム２０を備える放射線画像撮影装置１０に適用した形態について説明したが、実施形態の放射線画像撮影装置１０に限定されないことはいうまでもない。例えば、本開示の技術を、放射線Ｒを用いて体内を透視して、その様子をリアルタイムで観察する、いわゆるＸ線テレビ等に適用してもよい。

その他、上記実施形態で説明した放射線画像撮影装置１０の構成及び動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。

１０ 放射線画像撮影装置
１２ 収納部
１４ 放射線照射部
１６ 放射線検出面
２０ Ｃアーム
２２ アーム部
２４ 保持部
２５ 空洞部
２６ Ｃアーム保持部
２７ 軸部
２８ 軸受け
２９ 支軸
３０ 本体部
３１ Ｉ／Ｆ部
３２ 線源制御部
３３ 車輪
３４ ユーザインタフェース
４０ 放射線検出器
４２ ＴＦＴ基板
４４ 画素
４６ センサ部
４８ 薄膜トランジスタ
５０ ゲート配線
５２ データ配線
５４ ゲート配線ドライバ
５６ 信号処理部
６０ 制御部
６０Ａ ＣＰＵ
６０Ｂ メモリ
６０Ｃ 記憶部
６２ ＦＰＧＡ
６３ 基板
６４ 通信部
６６ フレキシブルケーブル
７０ ヒートシンク
７１ 基台
７２ フィン
７４ 熱伝導部材
７４Ａ 本体部
７４Ｂ 接触部
８０、８２、１００ 筐体
８３ 開口部
８８ ファン
９０ 放熱口
９２ 開口部
１０２ 天板
１０４ 底板
２００、２０２ 閉鎖系
２１０ 高熱伝導率部材
２１２、２１４ 接続部材
Ａ、Ｂ 矢印
Ｌ１、Ｌ２ 間隔
Ｒ 放射線
Ｗ 送風
Ｘ２、Ｘ３ 領域

Claims (9)

1. 照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が配置された放射線検出器と、
   前記放射線検出器を制御する制御部と、
   放射線を射出する放射線照射部と、
   前記放射線検出器及び前記制御部を収納し、前記放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面及び放熱口を有する収納部と、
   前記放射線検出面に対向する位置に前記放射線照射部を支持し、前記放熱口を介して前記収納部の内部と連続した空間を形成する空洞部を有する支持部と、
   前記収納部に収納され、かつ前記制御部と熱的に結合するヒートシンクと、
   前記ヒートシンクよりも前記放熱口側に突出している熱伝導部材と、
   を備えた放射線画像撮影装置。
2. 前記熱伝導部材は、前記制御部及び前記ヒートシンクのいずれか一方に接触する、
   請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記ヒートシンクの一部の領域、前記放射線検出器、及び前記制御部を一体的に覆う筐体をさらに備えた、
   請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記放射線検出器及び前記制御部を一体的に覆う筐体をさらに備え、
   前記ヒートシンクは、前記筐体上に設けられている、
   請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記筐体は前記収納部に収納されており、
   前記制御部及び前記ヒートシンクのいずれか一方に接触する熱伝導部材は、前記筐体に接触している、
   請求項３または請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記ヒートシンクは、前記収納部及び前記支持部と離間されている、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記収納部の内部から前記ヒートシンクのフィンの領域を経由して前記放熱口へ内気を送風する送風機をさらに備えた、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
8. 前記支持部は、前記収納部を保持し、かつ前記収納部を保持した状態で前記放熱口を介して前記収納部の内部と前記空洞部とを連続した空間とさせる開口部を有する保持部と、前記保持部と前記放射線照射部とを一端部と他端部との間で繋ぐアームと、を備え、前記空洞部は、前記保持部の内部及び前記アームの内部にわたって設けられている、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
9. 照射された放射線に応じた電荷を蓄積する複数の画素が配置された放射線検出器と、前記放射線検出器を制御する制御部と、放射線を射出する放射線照射部と、前記放射線検出器及び前記制御部を収納し、前記放射線照射部から射出された放射線が照射される放射線検出面を有する収納部と、前記放射線検出面に対向する位置に前記放射線照射部を支持する支持部と、前記収納部に収納され、かつ前記制御部と熱的に結合するヒートシンクと、前記ヒートシンクよりも前記放熱口側に突出している熱伝導部材と、を備えた放射線画像撮影装置の放熱方法であって、
   前記収納部内の熱を、前記収納部が有する放熱口から、前記放熱口を介して前記収納部の内部と連続した空間を形成する前記支持部が有する空洞部に放熱する、
   放熱方法。