JPH10508224A - Ｃｔスキャナのｘ線検知器をシールド及びアースするための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、Ｘ線検知器アセンブリをシールド及びアースするための装置を提供し、これにより、上記Ｘ線検知器アセンブリはピックアップ及びマイクロホニックスから実質的に保護される。本装置は、導電性の囲壁（４２）を備えており、この導電性の囲壁は、検知器アセンブリ（２６）を実質的に包囲すると共に、検知器アセンブリ（２６）とデータ収集システム（ＤＡＳ）（２８）との間の信号経路及びリターン経路とは独立して、ＤＡＳ（２８）のアース面に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ＣＴスキャナのＸ線検知器をシールド及びアースするための装置 発明の分野 本発明は、一般に、Ｘ線検知器に関し、より詳細には、ＣＴスキャナの如き電 気ノイズを発生する環境において感受性を有するＸ線検知器アセンブリをシール ド及びアースする技術に関する。発明の背景 Ｘ線検知器のアレイを備える大部分の周知のＣＴスキャナにおいては、電気ノ イズが、そのような検知器の性能を大幅に低下させ、従って、ＣＴスキャナの全 体的な性能を低下させることがある。その結果、そのような電気ノイズの発生源 を見つけ出して、ＣＴスキャナにおける電気ノイズの効果を除去する方法を開発 するために、多大な努力が行われている。 例えば、半導体Ｘ線検知器のアレイを備えるＣＴスキャナにおいては、代表的 な検知器は、Ｘ線の光子を可視光線の光子に変換するための結晶と、上記可視光 線の光子を検知器に入射するＸ線光束を表す極めて微弱（ピコアンペアからナノ アンペアのオーダー）な電流に変換するためのフォトダイオードとを備えている 。上述の極めて微弱な電流は、それぞれの導線を介して、信号処理を行うための データ収集システム（ＤＡＳ）へ伝送される。 しかしながら、上述の極めて微弱な電流は、低レベルの周囲の電気ノイズの発 生源に露呈されると、干渉を受けやすい。そのようなノイズは、摩擦電気効果に よってノイズを誘起する検知器の微小な運動（マイクロホニックス：マイクロホ ニック雑音）によって生ずることがある。ノイズは、また、ピックアップと呼ば れることが多い望ましくない電気的な干渉を発生する周囲電圧の小さな変動によ っても生ずることがある。 各々の検知器及びＤＡＳは、アースするすなわち接地しなければならない。図 ２に示し、また、後に詳細に説明するように、検知器のリターンラインを用いて 検知器をシステムアースに接続することが知られている。しかしながら、システ ムアースに流れる大きな電流は、ノイズを発生し、その結果、異常ではないミリ ボルトのオーダーの電圧の変動を生ずることがある。従って、検知器をリターン ラインを介してシステムアースに接地すると、検知器を望ましくない電気ノイズ に露呈させることになる。また、検知器の取り付け構造における電圧の変動は、 検知器に望ましくないピックアップを与えることもある。 更に、検知器の外側には信号源が存在し、そのような信号源は、検知器のフォ トダイオードに静電結合して、検知器のリターンラインを介してＤＡＳの入力側 へ戻る電流を発生し、従って、検知器のリターンラインとＤＡＳのアースの前後 に電位差（通常はＡＣ）を生成することがある。そのような電位差は小さい（一 般的には、ミリボルトのオーダー）が、ＣＴスキャナの如き感受性を有する機器 の性能に悪影響を与えることがある。発明の目的 本発明の一般的な目的は、ＣＴスキャナの如き電気ノイズが発生する環境にお いて感受性を有するＸ線検知器アセンブリをシールド及びアースして、従来技術 の問題を大幅に解消する装置を提供することである。 本発明のより特定の目的は、ＣＴスキャナの１又はそれ以上のＸ線検知器、並 びに、これら検知器に関連する信号及びリターンラインを電気的に絶縁すること である。 本発明の別の目的は、周囲のピックアップがＣＴスキャナの１又はそれ以上の Ｘ線検知器によって与えられる信号を阻害するのを防止すると共に、各々のＸ線 検知器を周囲光線から保護することである。 本発明の別の目的は、ＣＴスキャナにおけるマイクロホニックスの効果を改善 することである。 本発明の他の目的の一部は、後に示唆され、また、他の一部は後に明らかにな る。従って、本発明は、以下の詳細な説明及び出願の範囲に総て例示されており 、また、請求の範囲に総て記載されている、構造、要素の組み合わせ、及び、部 品の配列を有する装置を含む。発明の概要 本発明の原理は、信号経路及びリターン経路を有するＸ線検知器アセンブリを 備えていて、上記信号経路及びリターン経路がそれぞれ、検知器アセンブリをＤ ＡＳの信号入力部及びアース面（定義するシステムアース）に電気的に接続して いる、ＣＴ走査装置に関する。本発明によれば、導電性の囲壁（すなわち、ファ ラデーシールド又はファラデー箱）の形態であるのが好ましい導電性のシールド 手段が、Ｘ線検知器アセンブリを包囲すなわち格納しており、検知器の上記リタ ーン経路とは別個の導電性の経路が、上記シールド手段をＤＡＳのアース面に接 続している。これにより、上記導電性の囲壁によって拾われた電流は、上記検知 器によって発生された信号と混合されることはない。この特徴は、上記囲壁へ及 び該囲壁からリターンラインを通って流れる電流が、マイクロホニックス及びピ ックアップからのノイズのために、検知器アセンブリの各々の検知器の出力電流 よりも数倍大きくなることがある場合に、特に効果的である。検知器アセンブリ を包囲する囲壁とＤＡＳのアース面との間のリターン経路も、装置の信号経路及 びリターン経路をシールドする。ＤＡＳに関する電圧の変動は、シールド又はリ ターン経路においては全く存在しない。その理由は、シールド又はリターン経路 は、ＤＡＳにおいてアースされているからである。環境の電圧の変動は、電流を 流す電荷をシールドに誘起するが、問題となる程度に大きな電圧は誘起されない 。図面の簡単な説明 本発明は、添付の図面と組み合わせて以下の詳細な説明を読むことにより、よ り十分に理解されよう。図面において、 図１は、本発明の利益を受けることのできるＣＴスキャナの軸方向の図であり 、 図２は、従来技術に従ってシールド及びアースされたデータ収集システム（Ｄ ＡＳ）に接続されたＸ線検知器アセンブリの単純化した概略図であり、 図３は、本発明に従ってシールド及びアースされたデータ収集システム（ＤＡ Ｓ）に接続されたＸ線検知器アセンブリの単純化した概略図であって、この例に おいては、一般的に、局部的にアースされた表面が設けられているが、これら面 は、アース電流が比較的大きいので、ＤＡＳのアースに関する電圧の変動を受け やすく、 図４は、取り付けブロック上に支持されたＸ線検知器アセンブリの斜視図であ って、部分的に組み立てられて見える導電性の囲壁を示している。図面の詳細な説明 図１を参照すると、図示のＣＴスキャナ１０は、本件譲受人に譲渡されている 米国特許出願シリアルNo．０８／１９３，６９６（発明の名称：“Tomographic Scanner Having Center of Rotation for All Physics”、出願日：１９９４年 ２月８日、発明者：Ronald E．Swain and Gilbert W．McKenna）に詳しく記載さ れているタイプである。ＣＴスキャナ１０は、ガントリー１４を支持するための カート（荷車）１２を備えている。ガントリー１４は、環状のフレーム１６を備 えており、このフレームは、環状のディスク１８を回転軸線２０の周囲で回転可 能に支持している。ディスク１８の中央開口２２は、スキャンすなわち走査を受 ける患者を収容するに十分な大きさを有している。 Ｘ線管２４が、検知器のアレイすなわち検知器アレイを含む検知器アセンブリ ２６から直径方向に横断した上記ディスクの一側部に設けられている。データ収 集システム（ＤＡＳ）２８も、検知器アセンブリ２６から信号を受信するように 、ディスク１８上に設けられている。 図２を参照すると、従来技術の構成によれば、検知器アセンブリ２６（図１に 示す）の代表的なＸ線検知器３０が、信号ライン３４及びリターンライン３６を 介して、ＤＡＳ２８に接続されている。検知器アセンブリは、比較的低いレベル の信号を発生するタイプであって、例えば、Ｘ線の光子を可視光線の光子に変換 するための結晶部分と、可視光線の光子を電流に変換するための光電検出器部分 とを有するタイプの、半導体Ｘ線検知器とすることができる。検知器アセンブリ の各々の検知器３０、及び、ＤＡＳ２８は、アースするすなわち接地する必要が ある。検知器３０のリターンライン３６を、システムのアースライン４０を介し て、ＤＡＳ２８のアース面４４によって形成されたシステムアース３８に接続す ることが知られている。ＤＡＳ２８を静電シールド４２で静電的にシールドする ことも知られている。シールド４２も、このシールド４２をシステムアース３８ と同じ電位に維持するために、システムアース３８を形成するＤＡＳのアース面 ４４に接続されている。ＤＡＳ２８は、「ファラデー箱」の効果をもたらすシー ルド４２によって実質的に包囲されており、上記シールドの中の電気的な要素は 、シールド４２の外部で発生するどのような外部発生電界によっても影響を受け ることはない。 検知器３０は、シールド４２の外部に設けられている。その理由は、ＣＴスキ ャナの如き用途においては、検知器アレイをシールド４２の内部に含めることは 、不可能であるか、あるいは、望ましくないからである。信号ライン３４及びリ ターンライン３６は、検知器をＤＡＳ２８から離して設けることを許容するよう に、延長されている。ライン３４、３６を電気的にシールドするために、ストリ ップラインケーブルに代表的に見られるようなアース面４６が、ライン３４、３ ６に十分に接近して設けられることが多く、図示のように、リターンライン３６ に接触していて、上記両方のラインの全長に沿って、シールド効果をもたらして いる。また、アース面４６は、ＤＡＳのアース４４に接続されていて、アース面 ４６をＤＡＳのアース４４と同じ電位に維持している。 しかしながら、図２に示すように、Ｘ線検知器３０は、マイクロホニックス、 ピックアップ、及び、他の形態の電気的な干渉に対して、特に感受性を有してい てその影響を受けやすい。感度の高いＸ線検知器が一般に採用されるＣＴスキャ ナのＸ線検知器の場合には、特にそうである。 その結果、リターンライン３６は、ノイズを発生し、ミリボルトのオーダーの 電圧の変動を有する。従って、検知器３０は、リターンライン３６及びシステム のアースライン４０を介して、システムアース３８に接続されているが、マイク ロホニックス及びピックアップに関連するノイズが、ＤＡＳ２８が受信する信号 に誤差を生じさせる。 本発明によれば、図３に概略的に示すように、導電性の囲壁４８の形態の静電 シールドを用いて、ファラデー箱又はファラデーシールドを形成しており、これ により、シールドの外部のどのような電界もシールドの中に設けられた検知器３ ０に影響を与えないような空間が形成されている。上記囲壁は、導電性材料から 形成されているが、Ｘ線に対して実質的に透過性を有していて、可能な限り少な い光子を吸収し、これにより、検知器アレイによって行われるＸ線の測定に殆ど 又は全く影響を与えないものでなければならない。導電性の囲壁４８は、アース 面４６に接続されており、シールド囲壁４８は、リターンライン３６に直線的に は接続されておらず、ＤＡＳのアース面４４に別個に接続されている。従って、 図３においては、シールド４２、４８は、検知器３０及びＤＡＳ２８を効果的に 包囲する状態が分かり、上記検知器及びＤＡＳは共に、リターンライン３６とは 別個に、ＤＡＳのアース面４４に接続されている。シールド４２、４８、並びに 、面４４は総て、同じ電位にあり、従って、そのような面の内部又はこれら面の 付近には、電位勾配が全く存在しない。 シールド４８が設けられていない場合には、周囲環境に関する検知器３０の微 小な運動（この運動は、電位勾配を生ずる可能性がある）が、「マイクロホニッ クス」と呼ばれる現象によって、非常に大きな信号をＤＡＳ２８に伝送する場合 が生じ得る。シールド４８が設けられているので、そのような運動は、電荷をシ ールド囲壁４８の表面及びアース面４６に流して、リターンライン３４及び信号 ライン３６に影響を与えることがなく、従って、ＤＡＳ２８への入力に影響を与 えることはない。本発明の導電性の囲壁４８、及び、ＤＡＳのアース面へのその 独立した接続は、検知器３０がその位置する環境に対して動く際に受ける電位の 変動を除去することによって、マイクロホニックスを実質的に排除する。また、 外部の周囲電界の変動は、囲壁４８の内部の環境に影響を全く与えない。その理 由は、そのような変動は、囲壁４８の外側面に電流を誘起し、そのような電流は 、囲壁４８によって形成される空間の中のいずれの箇所においてもキャンセルす る電界を誘起するからである。 囲壁４８は、一般に、「ファラデー箱」又は「ファラデーシールド」と呼ばれ る。囲壁４８は、Ｘ線に対しては十分な透過性を有し、光線に対しては不透過性 を有するのが好ましい、適宜な導電性材料から形成することができ、例えば、薄 板、金属箔、金属膜、ワイヤメッシュ、平行な導線から成る網、又は、これらの 組み合わせとすることができる。 図４を参照すると、シンチレータ結晶５０のアレイの斜視図が示されており、 上記シンチレータ結晶のアレイは、基板５８の上に設けられた半導体検知器４９ のアレイの上に設けられている。シンチレータ結晶のアレイは、本件出願人（代 理人ドケットＡＮＡ−２３）に譲渡されている米国特許出願シリアルNo．０８／ １９０，９４５（発明の名称：“Modular Detector Arrangement for X-ray Tom ographic System”、出願日：１９９４年２月３日、発明者：John Dobbs and Da vid Banks）に詳細に説明されている。基板５８は、金属から形成することので きる取り付けブロック５４の上に設けられている。アース面を含むストリップラ インケーブルの如き多導体リボン５６を、ワイヤボンディング技術を用いて、検 知器アレイに接続して、それぞれの複数の信号ライン及びリターンライン、並び に、これら信号ライン及びリターンラインをシールドするためのアース面を形成 することができる。 図４を参照すると、セラミック層５２が、ダイオードアレイ４９の下に設けら れており、上記セラミック層は、ダイオードアレイ４９の各々のダイオードを多 導体リボン５６の中のそれぞれの信号ライン及びリターンラインに接続するため のワイヤボンディングトレース（図示せず）を備えている。 本発明によれば、導電性の囲壁４８が、検知器アセンブリ５０、４９を実質的 に包囲すなわち格納している。囲壁４８は、頂部の箔要素６０と、底部の箔要素 ６２とを備えており、この底部の箔要素は、第１の、第２の、及び、第３のフラ ップ６４、６６、６８を有している。導電性の囲壁を形成するための可能な閉鎖 順序を説明すると、第２の及び第３のフラップ６６、６８を検知器アレイ４９、 ５０の周囲にぴったりと巻き付けてこれら検知器アレイに固定することができる 。次に、第１のフラップ６４を検知器アレイ４９、５０の端部の回りで折り曲げ て、第２の及び第３のフラップ６６、６８の上に着座させることができる。次に 、頂部の箔要素６０を第１の、第２の及び第３のフラップ６４、６６、６８の露 出された部分に固定して、検知器アセンブリ４９、５０がその中に存在する実質 的に包囲された領域を形成することができる。頂部の箔要素６０のフラップ７０ をその長さに沿って多導体リボン５６のアース面４６にシールし、これにより、 導電性の囲壁４８全体をアースする。従って、結晶アレイ５０及びダイオードア レイ４９を実質的に完全に静電シールドする導電性の囲壁４８が形成される。 Ｘ線光検知器を周囲光線からシールドすることが知られている。従って、優れ た静電シールドを形成することに加えて、金属箔、金属シート、又は、金属膜を 使用する場合には、導電性の囲壁４８は、Ｘ線検知器アレイ４９の光検知器を周 囲光線から保護する実質的な光線シールドを提供して、検知器の信号の劣化を更 に防止する。また、アルミニウム箔を用いることによって、導電性のシールドは 、Ｘ線に対して実質的に透過性を有することになる。 取り付け構造５４の電圧の変動は、検知器アレイ５０に望ましくないピックア ップを与えることがあるので、導電性の囲壁４８は、誘電材料の層の如き電気的 な絶縁層７２によって、取り付け構造５４から電気的に絶縁される。適宜な誘電 材料は、例えば、エポキシ含浸されたガラス繊維であり、このガラス繊維は、１ インチの１００分の１の厚みを有する層として、所要の絶縁を行うことができる 。従って、検知器アレイ５０から導電性の囲壁４８を通って取り付け構造５４ま での電気的な接続は全く行われない。 従って、本発明によれば、検知器をシールドすると共に、検知器３０のリター ンライン３６及びシールド４８を、これら２つの要素をいずれの箇所においても 接続することなく、アース面４４に別個に接続することによって、劇的な改善が 得られ、マイクロホニックス及びピックアップに起因するノイズ源とは実質的に 独立した信号を検知器３０からＤＡＳ２８に与えることができる。 従って、本発明は、周囲のピックアップ、マイクロホニックス、及び、システ ムのアース電圧の変動に対する驚異的な非感受性を提供する。例えば、大型のス イッチング電源を検知器アレイ５０に近接して設けることができ、その際に、悪 影響は殆ど生ずることがない。 当業者は、本発明の精神及び請求の範囲に記載する本発明の範囲から逸脱する ことなく、他の変更例及び具体例を考えることができよう。従って、上の説明は 、以下の請求の範囲に示す要件を除いて、本発明を限定するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．Ｘ線検知器アセンブリをシールド及びアースするための装置であって、Ｘ線 検知器アセンブリは、取り付け構造によって支持されており、前記Ｘ線検知器ア センブリは、少なくとも信号ライン及びリターンラインを介して、データ収集シ ステム（ＤＡＳ）に電気的に接続されており、前記ＤＡＳは、システムアースを 形成するアース面を有しており、当該装置は、 前記Ｘ線検知器アセンブリを実質的に包囲する導電性の囲壁と、 前記導電性の囲壁を、前記信号ライン及び前記リターンラインから独立して 、前記アース面に電気的に接続するための手段とを備えることを特徴とする装置 。 ２．請求項１の装置において、前記導電性の囲壁は、ワイヤメッシュを含むこと を特徴とする装置。 ３．請求項１の装置において、前記導電性の囲壁は、金属膜を含むことを特徴と する装置。 ４．請求項１の装置において、前記導電性の囲壁は、金属箔を含むことを特徴と する装置。 ５．請求項１の装置において、前記導電性の囲壁は、前記取り付け構造から実質 的に電気絶縁されていることを特徴とする装置。 ６．請求項１の装置において、更に、前記導電性の囲壁と前記取り付け構造との 間に介挿される電気絶縁層を備えることを特徴とする装置。 ７．請求項６の装置において、前記電気絶縁層は、樹脂含浸されたガラス繊維を 含むことを特徴とする装置。 ８．請求項１の装置において、前記リターンラインも前記ＤＡＳのアース面に接 続されていることを特徴とする装置。 ９．請求項１の装置において、更に、前記ＤＡＳのアース面に電気的に接続され ていて前記ＤＡＳを電気的にシールドするための手段を備えることを特徴とす る装置。 １０．請求項１の装置において、前記Ｘ線検知器アセンブリを実質的に包囲する 前記導電性の囲壁は、周囲光線に対して実質的に不透過性を有し且つＸ線に対し て透過性を有する材料を含むことを特徴とする装置。 １１．（ａ）ガントリーと、（ｂ）Ｘ線検知器アセンブリと、（ｃ）データ収集 システム（ＤＡＳ）とを備え、前記ガントリーは、（１）少なくとも１つのＸ線 源を支持するためのディスクと、（２）ドラムを回転軸線の周囲で回転可能に支 持するためのフレームとを有しており、前記Ｘ線検知器アセンブリは、 （ｉ）前記少なくとも１つのＸ線源と協働する少なくとも１つのＸ線検知器と 、 （ii）前記ディスクに接続されていて前記検知器を支持するための取り付け構 造とを有しており、前記データ収集システムは、前記検知器から受信された信号 を処理するためのものであって、前記Ｘ線検知器は、少なくとも信号ライン及び リターンラインによって、前記ＤＡＳに接続されており、前記ＤＡＳは、システ ムアースを形成するアース面を有しているタイプのＣＴスキャナであって、当該 ＣＴスキャナは、更に、 前記Ｘ線検知器アセンブリを実質的に包囲する導電性の囲壁と、 前記導電性の囲壁を、前記信号ライン及び前記リターンラインとは独立して 、前記アース面に電気的に接続するための手段とを備えることを特徴とするＣＴ スキャナ。 １２．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、前記導電性の囲壁は、ワイヤメッシ ュを含むことを特徴とするＣＴスキャナ。 １３．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、前記導電性の囲壁は、金属膜を含む ことを特徴とするＣＴスキャナ。 １４．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、前記導電性の囲壁は、金属箔を含む ことを特徴とするＣＴスキャナ。 １５．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、前記導電性の囲壁は、前記取り付け 構造から実質的に電気絶縁されていることを特徴とするＣＴスキャナ。 １６．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、更に、前記導電性の囲壁と前記取り 付け構造との間に介挿される電気絶縁層を備えることを特徴とするＣＴスキャナ 。 １７．請求項１６のＣＴスキャナにおいて、前記電気絶縁層は、樹脂含浸された ガラス繊維を含むことを特徴とするＣＴスキャナ。 １８．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、前記リターンラインも、前記ＤＡＳ のアース面に接続されていることを特徴とするＣＴスキャナ。 １９．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、更に、前記ＤＡＳのアース面に接続 されていて前記ＤＡＳを電気的にシールドするための手段を備えることを特徴と するＣＴスキャナ。 ２０．請求項１１のＣＴスキャナにおいて、前記Ｘ線検知器アセンブリを実質的 に包囲する前記導電性の囲壁は、周囲光線に対して実質的に不透過性を有し、且 つ、Ｘ線に対して透過性を有する材料を含むことを特徴とするＣＴスキャナ。