JP7015373B2 - 放射線撮影装置および放射線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮影装置および放射線撮影システムに関する。

対象物に放射線を照射し、対象物を透過した放射線の強度分布を検出して対象物の放射線画像を得る放射線撮影装置が工業用の非破壊検査や医療診断の場で広く一般に利用されている。近年では、デジタル放射線画像を撮影する放射線検出パネルを有した撮影装置が開発され、即時に出力画像を得ることができるようになった。

このような撮影装置により迅速かつ広範囲な部位の撮影を可能にするため、薄型で軽量な可搬型の撮影装置、いわゆる電子カセッテが開発されている。特に近年では、可搬性を増すために、ケーブル接続のいらないワイヤレスタイプの撮影装置が開発されている。

特許文献１には、撮影装置の可搬性を向上させるために、放射線入射方向から見た時に、開口を有した把持部を撮影領域の外部に配した撮影装置が記載されている。また、特許文献２には、背面にかけられた手の滑り止め部として機能する凹部を背面に設けた撮影装置が記載されている。

特許第３５７７００３号公報 特開２０１５－５１２０６号公報

特許文献１のように撮影領域の外部に開口を有する把持部を配すると、把持性は充分で可搬性は向上するが、撮影装置の十分な小型化が図れない。一方、特許文献２のように撮影装置の背面に凹部からなる滑り止め部を形成すると、撮影領域と撮影装置の外形との隙間を少なくできるため小型化し易いが、撮影装置の把持性が充分でないことがある。その結果、誤って落下させたり、迅速な撮影の妨げになったりすることも考えられる。

本発明は、小型で良好な把持性を有する放射線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの側面は、放射線を検出する放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを収容する直方体形状の筐体と、を備える放射線撮影装置であって、前記筐体は、前記放射線が入射する前面と、前記放射線検出パネルの前記前面の側とは反対の側に配置された背面と、を含み、前記背面の周辺領域には、前記放射線検出パネルに向かって窪んだ把持部が配置され、前記周辺領域によって囲まれた中央領域には、充電池を配置するための、前記放射線検出パネルに向かって窪んだ凹部が配置され、前記把持部と前記凹部とは接触せずに離れて配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、小型で良好な把持性を有する放射線撮影装置を提供することができる。

第１実施形態の撮影装置の外観を示す図。 第１実施形態の撮影装置の内部断面図。 第１実施形態の撮影装置の筺体の断面図。 第１実施形態の撮影装置を把持した状態を説明するための図。 第１実施形態の撮影装置の把持部の断面図。 第１実施形態の撮影装置をクレードルから取り出す時の状態を説明する図。 第１実施形態の撮影装置の把持部の断面図。 第２実施形態の撮影装置の背面から見た外観図。 第２実施形態の撮影装置の内部断面図。 第２実施形態の撮影装置の外観を示す図。 本発明の実施形態の放射線撮影システムを示す図。

［第１実施形態］
図１（ａ）は、放射線検出パネル１を内蔵した放射線撮影装置（撮影装置）１００の放射線が入射する直方体形状の筐体７の前面７ａおよび側面７ｃの一部を見た外観を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）の反対側の撮影装置１００の背面７ｂおよび側面７ｃの一部を見たときの斜視図である。図１（ｂ）に示されるように、第１実施形態の撮影装置１００の筐体７の背面７ｂには、窪んだ把持部１０が形成されている。図２（ａ）は、図１（ｂ）におけるＡ－Ａ方向の撮影装置１００の内部断面図を示している。図２（ｂ）は、図１（ｂ）におけるＢ－Ｂ方向の撮影装置１００の内部断面図を示している。一般的に、撮影装置１００は、図１１に示される放射線源２１０によって発せられ、被写体を透過した放射線を放射線検出パネル１によって検出する。この撮影装置１００で取得された画像は、外部に転送され、モニタ上などに表示され診断などに使用される。図１（ｂ）では、背面７ｂの周辺領域に配置された４つの把持部１０が示されている。各把持部１０は、背面７ｂの外形を規定する互いに平行な１つの辺に直交する第１方向に延びている。各把持部１０は、前記１対の辺の間の中心位置を含んで延びている。

放射線検出パネル１は、上部に多数の光電変換素子（センサ）が配置されたセンサ基板１ｃと、センサ基板１ｃの上に配置された蛍光体層（シンチレータ層）１ａと、蛍光体保護膜１ｂなどから構成される、いわゆる、間接変換方式である。蛍光体保護膜１ｂは、透湿性の低いものから成り、蛍光体層１ａを保護する。放射線検出パネル１は、フレキシブル回路基板４と接続されている。更に、放射線検出パネル１から検出信号を読み出し、読み出した検出信号を処理する制御基板５が、フレキシブル回路基板４と接続されている。図２（ａ）に示されるように、第１実施形態の撮影装置１００は、必要な電力を供給するための充電池２を備えている。また、第１実施形態の撮影装置１００は、外部から有線接続で給電したり、外部と通信を行うためのコネクタ８も備えている。制御基板５、充電池２をまとめて、電気部品と総称する。第１実施形態では、把持部１０が形成される背面７ｂの周辺領域によって囲まれた中央領域における背面７ｂと放射線検出パネル１との間に充電池２が配置されている。放射線検出パネル１は、ａ－Ｓｅなどからなる変換素子及びＴＦＴ等の電気素子が２次元に配置されている変換素子部からなる、いわゆる直接変換型でもよいし、それらに限ることもない。

放射線検出パネル１は、支持基台６に支持されて、筺体７に内包されている。筺体７は、放射線が入射する矩形状の前面７ａと、放射線検出パネル１を挟んで前面７ａの反対側にある矩形状の背面７ｂと、前面７ａと背面７ｂを結ぶ４つの側面７ｃを有している。また、前面７ａと放射線検出パネル１の間に緩衝材３を配置して、放射線検出パネル１を保護している。

第１実施形態の撮影装置１００は、把持性、可搬性を向上させるために、以下のような構成をとっている。筺体７は、図１（ｂ）に示すように、矩形状の背面７ｂの各辺に沿う周辺領域に、放射線検出パネル１に向かって窪んだ把持用の凹部（把持部）１０を有している。背面７ｂの各辺に沿って把持部１０を有することで、撮影装置１００の様々な向きでの把持を可能とし、撮影装置１００の取り回しが容易になり、撮影を迅速に行い易くする。

これらの把持部１０は、放射線入射方向の反対方向から見た時に、筺体７の側面７ｃから６０ｍｍ以内に、把持部１０の一部、もしくは、最大深さ領域（底面）Ｄがくる。図３は、図１（ｂ）におけるＣ－Ｃ方向の撮影装置１００の筺体７の断面図を示している。図３に、把持部１０の位置、形状の例を示す。図３の例では、筺体７側面７ｃから把持部１０の始端までの領域（Ａ領域）の長さ２５～４０ｍｍ、把持部１０の始端と終端との間の領域（Ｂ領域）の長さを１５～３０ｍｍとしている。Ａ領域の寸法を２５～４０ｍｍとするのは、図４（ａ）のようにパネル状の撮影装置１００を地面に略垂直に保持する場合の把持力α、βが、撮影装置１００に十分に加わるようにするためである。Ａ領域の寸法が２５～４０ｍｍより大きすぎたり小さすぎたりすると、撮影装置１００の把持が難しくなっていく。Ｂ領域が小さすぎると指が挿入しにくいといった問題が発生し、逆にＢ領域が大きすぎると撮影装置１００の内部の体積が減少するといった課題が発生する。つまり、Ａ領域とＢ領域が上述の寸法であることによって、可搬性を確保しつつ、撮影装置１００の各構成物を収容する体積を確保し得る。具体的には、Ｂ領域が撮影装置１００の内側方向に大きくなると、図２（ａ）に示す充電池２と制御基板５が収容される空間が制限し得る。あるいは、図２（ｂ）に示す支持基台６を配置する空間が制限され得る。

被験者などの背面に撮影装置１００を挿入したりする際など、撮影装置１００を地面と略平行に保持する際には、図４（ｂ）のように、指を伸ばして保持することも考えられる。この場合、Ａ領域とＢ領域との合計の寸法が大きすぎると、撮影装置１００の安定した支えが難しくなり、操作性が悪くなる。そのため、Ａ領域とＢ領域との寸法の合計は６０ｍｍ以内とする。これにより、撮影装置１００は、様々な撮影に迅速に対応することが可能となる。

把持部１０の深さＣは、図４（ａ）のように撮影装置１００を地面に対して略垂直に持った場合に手の平の方向に撮影装置１００が回転し易いように、筐体７の前面７ａと背面７ｂとの間の距離の１／２以上とする。もしくは、把持部１０の深さＣは、筐体７の背面７ｂと撮影装置１００の重心との距離以上とする。把持部１０の深さＣをこのように設けることで、手の平の方向に撮影装置１００が回転するモーメントが発生し易くし、手の平から逃げる方向の回転モーメントを極力少なくする。その結果、把持した際に、撮影装置１００が安定し易く、使用者の負担を軽減することができる。把持部１０の深さＣを撮影装置１００の重心位置より深くできない場合でも、撮影装置１００の保持力βを充分大きくするために、把持部１０の深さＣは、およそ５ｍｍ以上とすることができる。

第１実施形態では、ＪＩＳＺ４９０５（写真－医用撮影用カセッテ・増感紙・フィルム－寸法及び仕様）の一般撮影用カセッテ標準寸法に準ずるように、撮影装置１００の厚みを１３～１６ｍｍとしている。したがって、把持部１０の深さＣを６．５～８．０ｍｍよりも大きくするとよい。また、把持部１０の底面（Ｄ領域）は、放射線入射方向から見た時に撮影を行う撮影領域と重なる。そのため、把持部１０が放射線検出パネル１を貫通しないように、把持部１０の深さＣの上限は、１０～１４ｍｍ程度に規定される。また、把持部１０を掴み易くするために、筐体７の側面７ｃが前面７ａ、背面７ｂと交差する撮影装置１００の端部の形状は、図３に示すようにＲや傾斜が付与された形状でありうる。更に、図３に示すように、把持部１０は、背面７ｂの外形を規定する互いに平行な１つの辺に直交する第１方向にそれぞれ延びる第１側壁および第２側壁と、２つの側壁をつなぐ底面とを含んでいる。第１方向は、図１（ｂ）で示される把持部１０の長手方向であり、かつ、図３の紙面に直交する方向である。撮影装置１００の重心から遠い方の側壁と背面７ｂとがなす角（第１角度）Ｅは、摩擦力にも依存するが、内部空間の減少を極力抑え、且つ充分な把持力を維持するために、１２０°以下で且つ９０°以上の大きさとする。また、角Ｅをなす側壁と対向する側壁と背面７ｂとが角（第２角度）Ｆは、角Ｅよりも大きい。ここで、角Ｆは、少なくとも９０°よりも大きくすることが好ましい。把持部１０の内部の傾斜角が緩やかになるため、手を差し込み易くすることができる。これにより、図４（ａ）のように把持する際に、撮影装置１００の内部空間の減少を極力抑えながら、把持部１０に手を差し込み易くするといった効果を得られる。

把持部１０の凹部内部の表面摩擦係数は、把持部１０を把持している手から撮影装置１００が滑り落ちるのを防ぐために、把持部１０を除いた筺体７の外表面の表面摩擦係数より高くすることができる。このことは、筺体７の表面性状の仕上げを変えたり、把持部１０に摩擦性のシート材などを貼りつけたりすることで実現できる。シート材は、例えば、ゴムや発泡樹脂などの材料などから構成する。把持部１０の表面摩擦係数を向上させるために、把持部１０の表面に凹凸を持たせてもよい。筺体７の背面７ｂより把持部１０の摩擦係数を上げることで、撮影装置１００を患者の背面などに挿入する際には、滑りがよく挿入し易い一方で、把持部１０で把持することによって撮影装置１００を安定して把持しうる。その結果、撮影装置１００の取り扱い性が向上する。

把持部１０は、図３に示す形状以外にも、図５（ａ）～（ｃ）に示すような様々な形状をとり得る。図５（ａ）では、撮影装置１００の筐体７の内部の容積を少しでも大きくするために、断面形状が半円形の把持部１０としている。図５（ｂ）では、把持部１０の断面形状が平行四辺形であり、図５（ｃ）では、把持部１０の断面形状が多角形である。把持部１０の断面形状が図５（ｂ）や図５（ｃ）のような場合には、図４（ａ）のように撮影装置１００を地面に対して略垂直に保持するときに保持力βの向きが変わり、手の平に回転する方向に撮影装置１００を保持し易くし、安定した把持を可能とする。第１実施形態では、把持部１０と放射線検出パネル１との間には、充電池２や制御基板５などの電気部品を配置しない。

把持部１０において、筐体７の背面７ｂを有する背面部材と、放射線検出パネル１を支持する支持基台６とを、接着や、ビスなどで結合することにより、筺体７と支持基台６とを一体化して撮影装置１００の剛性を向上させることができる。電気部品などを把持部１０と放射線検出パネル１との間に配置する場合には、大きな荷重が付加されても電気部品などの破損を回避するために、電気部品と把持部１０との間にスペーサー、緩衝材となる発泡材などを配置することができる。また、電気部品と把持部１０との間に放熱材を配置して、外部への放熱を効率的に行うような構成してもよい。

撮影装置１００を放射線入射方向と反対の方向から見た時に、図６に示すように、側面７ｃに外部通信用のコネクタ８を配置することができる。この場合、４つの把持部１０が配置される周辺領域は、コネクタ８が配置された側面７ｃを境界線として含む第１周辺領域と、コネクタ８が配置された側面７ｃを境界線として含まない第２周辺領域とに分けられる。図６に示されるように、コネクタ８が配置された側面７ｃを境界線として含む第１周辺領域に形成される把持部１０は、第２周辺領域に形成される把持部１０よりも長く、互いに異なる形状を有している。すなわち、コネクタ８が配置された側面７ｃを境界線として含む第１周辺領域に形成される把持部１０は、背面７ｂの角部の近傍まで延びていてもよい。撮影装置１００を充電するために、撮影装置１００の外部の充電用のクレードル２００などを利用することが考えられるが、その際の取り扱いを容易にすることができるからである。コネクタ８は、磁石などを用いて保持力を持たせることができるが、図６のように、長い把持部１０を用いてクレードル２００から撮影装置１００を引っ張ったり、回転する力を与えたりすることで、取り外しが容易にすることができる。また、把持部１０を長くすると、把持できる領域が増えて撮影装置１００の取り回しが容易になるため、迅速な撮影をし易くなるといった利点も得られる。

図６では、外部通信用のコネクタ８は、筐体７の側面７ｃに設けられている。しかし、図７に示すように、外部通信用のコネクタ８は、把持部１０の内部に設けられていてもよい。これにより、外力が直接加わりにくい位置にコネクタ８が配置され、コネクタ８の保護がし易い状態になる。図７は、図３と同様の、図１（ｂ）のＣ－Ｃ方向の断面図である。図示したように、撮影装置１００を把持する際に触れる把持部１０の側壁と逆の側壁にコネクタ８を配置すると良い。

把持部１０を使って撮影装置１００を把持する際は、図４に示されるように、撮影装置１００を把持する手が、把持部１０とその把持部１０に近い撮影装置１００の側部周辺を覆うことが想定される。そのため、撮影装置１００を把持する手によって覆われる撮影装置１００の領域には、スイッチ１１などを配置しないように設ける。これは、撮影装置１００を把持する手によって覆われる領域にスイッチ１１などを配置すると、誤った操作をしてしまうことが想定されるためである。第１実施形態でも、スイッチ１１は、図６に示すように、その近傍に把持部１０がなく、把持する手によって覆われない領域に設置されている。

状態表示を示すＬＥＤやスピーカーは、手で覆われることによって状態の判別がしにくくなる恐れがある。アンテナは、手で覆われるとアンテナの放射性能に影響をもたらすため、手で覆われる領域から半波長以上空けて配置することが好ましい。スピーカーも、把持する手が影響して音の拡散を妨げてしまう。有線接続用のコネクタ８を手が覆う位置に配置してしまうと、コネクタ８とケーブルを接続した場合に撮影装置１００を把持しにくい状態になってしまう。したがって、状態表示を示すＬＥＤやスピーカー、赤外線通信や無線通信を行うアンテナ、有線接続を行うコネクタ８についても、スイッチ１１と同様に、撮影装置１００を把持する手によって覆われない領域に配置する。

以上の構成を備える第１実施形態の撮影装置１００は、撮影領域内に把持部１０を設けることによって、把持性の向上と小型化とを両立させている。

［第２実施形態］
第１実施形態では、小型で良好な把持性を有する撮影装置の一つの実施形態について説明した。第２実施形態では、撮影装置の可搬性を向上させるために、把持し易さに加えて、軽量化を図る。図８は、第２実施形態における撮影装置１００を放射線入射方向と反対側から見た時の図である。第２実施形態の把持部１０の少なくとも一部は、第１実施形態の把持部１０と同様の形状等を有している。把持部１０を挟む背面７ｂの１対の辺の間隔の中心に指を挿入して撮影装置１００を把持すると、モーメントが生じないので撮影装置１００を安定して把持することができる。第２実施形態では、撮影装置１００が被験者の背後などに隠れ、目視で把持部１０を見ることができない場合でも、把持部１０の前記中心を触覚で感知可能に設けている。第２実施形態では、一部の把持部１０ａに、前記中心を示す部位１０ａ１が形成されている。中心を示す部位１０ａ１は、例えば、図８に示されるように、突起または窪みである。中心を示す部位１０ａ１は、把持部１０ａの他の部位とは異なる平滑性を有していてもよい。さらに、把持部１０ａの断面形状の一部の形状や深さを変えることで、中心を示す部位１０ａ１を形成してもよい。

図８では、５つの把持部１０のうちの４つは、第１実施形態の把持部１０と同じように、その長手方向が、背面７ｂの外形を規定する辺に平行である。そのうちの２つは、第１実施形態の把持部１０と同じように中心を示す部位１０ａ１を有さない把持部１０ｂであり、残りの２つが中心を示す部位１０ａ１を有する把持部１０ａである。残り１つの把持部１０ｃは、第１実施形態の把持部１０と同じ構造、形状を有するが、背面７ｂの角部に配置され、長手方向が背面７ｂの外形を規定する辺のそれぞれと交差するように形成されている。この１つの把持部１０ｃは、凹部の長手方向と直交する方向（短手方向）が、撮影装置１００の重心や中心を向くように形成されている。

図９に、図８で示される撮影装置１００のＣ－Ｃ方向の断面図を示す。第１実施形態と同じように、放射線検出パネル１の読み出し制御や電気出力の処理を行う制御基板５がフレキシブル回路基板４を介して放射線検出パネル１と接続されており、それらを収容する筺体７を有している。また、電力を供給するための充電池２も同様に設けられている。

第２実施形態の筐体７の背面７ｂを含む背面部材の放射線検出パネル１の側の内表面は、放射線検出パネル１を支持する支持面を含み、背面部材の放射線検出パネル１とは反対側の外表面に、電気部品を配置するための凹部１２が形成されている。これにより、第１実施形態における支持基台６と、背面部材の一部とを一体にすることが可能なため、軽量化を行い易い。更に、筺体７には、把持部１０となる凹部と、電気部品などを配置するための凹部１２とで、凹部が多数形成されるため、筺体７の曲げ剛性を大きくすることができる。また、背面部材は、図９に示すように、コア層７ｂ２と該コア層を挟むスキン層７ｂ１との多層構造を含む構成にすることで、より軽量化し易い構成となる。スキン層７ｂ１は、ＣＦＲＰ等の繊維強化樹脂、繊維強化金属、または、アルミ合金、マグネシウム合金などの金属合金で形成されうる。コア層７ｂ２は、発泡樹脂、または、ハニカム構造もしくは格子構造を有する構造体で形成され得る。さらに、本実施形態では、電気部品などを配置するための凹部１２には、電気部品が外部に露出しないように、取り外しが可能なアクセスカバー（カバー部材）９を設けている。

以上の構成を備える第２実施形態の撮影装置１００は、第１実施形態と同様に、把持性の向上と小型化とを両立させるとともに、第１実施形態よりも軽量化を向上させている。第１実施形態、第２実施形態共に、把持部１０が複数ある撮影装置１００を説明したが、これに限らず、図１０に示されるように、撮影装置１００に構成される把持部１０の数は１つとしてもよい。

［放射線撮影システム］
図１１は、上述した放射線撮影装置１００を含む放射線撮影システムに関する。図１１に示すように、Ｘ線チューブ（放射線源）２１０で発生したＸ線（放射線）２１１は、患者あるいは被験者２２０の胸部２２１を透過し、放射線撮影装置１００に入射する。この入射したＸ線には患者２２０の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータ（蛍光体）は発光し、この発光をセンサパネル１１０のセンサ（光電変換素子）１１１が光電変換して、電気的情報を得る。この電気的情報は、デジタルに変換され、信号処理部（イメージプロセッサ）２３０により画像処理され、表示部（ディスプレイ）２４０によって観察できる。

また、イメージプロセッサ２３０により画像処理された情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク等の伝送処理部２５０により遠隔地へ転送できる。したがって、イメージプロセッサ２３０により画像処理された情報は、別の場所のドクタールームなどの表示部（ディスプレイ）２４１に表示したり、光ディスク等の記録部に保存したりすることができ、遠隔地の医師によって診断可能である。また、イメージプロセッサ２３０により画像処理された情報は、フィルムプロセッサ２６０によりフィルム２６１に記録することもできる。

本発明の放射線検出装置は、医療用の放射線検出装置や、非破壊検査装置等の放射線を利用した医療用以外の分析、検査用途の装置への応用が可能である。

１００：放射線撮影装置（撮影装置）。１：放射線検出パネル。２：充電池（電気部品）。３：緩衝材。４：フレキシブル回路基板。５：制御基板（電気部品）。６：支持基台。７：筺体。７ａ：前面。７ｂ：背面。７ｂ１：スキン材。７ｂ２：コア材。７ｃ：側面。８：コネクタ。９：アクセスカバー。１０：把持部。

Claims (8)

1. 放射線を検出する放射線検出パネルと、前記放射線検出パネルを収容する直方体形状の筐体と、を備える放射線撮影装置であって、
   前記筐体は、前記放射線が入射する前面と、前記放射線検出パネルの前記前面の側とは反対の側に配置された背面と、を含み、
   前記背面の周辺領域には、前記放射線検出パネルに向かって窪んだ把持部が配置され、
   前記周辺領域によって囲まれた中央領域には、充電池を配置するための、前記放射線検出パネルに向かって窪んだ凹部が配置され、
   前記把持部と前記凹部とは接触せずに離れて配置されていることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記把持部は、５ｍｍ以上の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記把持部の深さが、６.５～８.０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記筐体の側面から前記把持部の始端までの領域の長さが２５～４０ｍｍであり、前記把持部の始端と終端との間の領域の長さが１５～３０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮影装置。
5. 前記放射線撮影装置の厚さが、１３～１６ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
6. 前記把持部は、前記背面の複数の辺の各々に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
7. 前記把持部は、前記背面の４辺全てに沿って配置されていることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮影装置と、
   前記放射線撮影装置からの信号を処理する信号処理部と、
   前記放射線を発生させるための放射線源と、
   を備えることを特徴とする放射線撮影システム。

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