JPS6349140A - 放射線像撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明はディジタル放射線検出素子アレーを用いた放射
線像撮像装置に関する。

口、従来の技術 近時医学診断用Ｘ線画像を電子的撮像技術によってディ
ジタル画像として撮像することが行われるようになって
きた。

放射線画像のディジタル方式による撮像を行うには、Ｘ
線イメージインテンシファイアとイメージ蓄積板を用い
る方法もあるが、ディジタル放射線検出素子アレーを用
いてＸ線光子を計数する方法も提案されている。この場
合ディジタル放射腺検素子アレーにおける一画素分の構
成はシンチレータと光検出素子或は半導体放射線検出器
よりなる放射線検出素子と放射線検出信号を増幅するア
ンプ、アンプ出力をノイズと真の放射線検出パルスとに
弁別するレベル選別器等よりなるアナログ動作部分と、
上記レベル選別器により取出された放射線検出パルスを
計数するカウンタ及び、外部制御回路からの指令でカウ
ンタの計数の開始、停止、カウンタ計数データの出力、
カウンタリセット等を行う制御部等のディジタル動作部
分とより成っており、このような一画素分の素子がアレ
ー状に配列されて一つの撮像素子を構成している。

このようなディジタル放射線像撮像の技術については例
えば特開昭５９−９４０４６号、特開昭６０−８０７４
６号等によって提案がなされている。

ハ０発明が解決しようとする問題点 上述した放射線画像のディジタル撮像方式には次のよう
な問題がある。一画素分のディジタル放射線検出素子は
前述したような構成を持つが、この−素子の消費電力は
アンプ部分で約１４０ｍＷルベル選別部で約１００ｍＷ
、カウンタで約１０ｍＷ合計約２５０ｍ　Ｗであり、１
０００画素の一次元アレーでは２５０Ｗと云うような電
力消費になる。この電力消費は全て熱になる。人体のＸ
線透視画像の撮像の場合−画像の撮像時間は１秒以下で
短いから、−回だけの撮像の場合、上述したような発熱
は問題にしな（てもよいが、通常医療検査の場合、−人
の被験者について数乃至十数枚の透視画像を撮像するの
で、−画像の撮像の度に何分もの冷却休止期間を設ける
ことは検査能率を著しく低下させ、被検者にとっても迷
惑なことである。

本発明はこの発熱の問題を解決しようとするものである
。発熱の問題そのものは撮像素子の通電時間を極力短く
すること、撮像を行わない期間は通電をしないことで一
応解決できるが、単にこれだけでは撮像開始時の温度上
昇速度が大きいから、回路素子の動作点が温度によって
移動し、撮像期間中に正常動作範囲を逸脱してしまうお
それがあり、撮像を引続いて繰返す場合、撮像素子の温
度が上昇して来てアナログ動作部分の半導体素子の特性
が変化し、放射線検出特性にドリフトを生ずる。本発明
は、撮像素子の発熱を抑えると共に、温度変化による半
導体回路素子の動作状態の変化の聞届を解決しようとす
るものである。また発熱の処理は通電時間の短縮と共に
積極的な冷却が有効であるが、撮像装置は動かす必要が
あり、冷却手段には構造機能上の制約が多い。本発明は
この冷却手段についても解決の方向を示すものである。

二１問題点解決のための手段 まず第１に放射線検出素子アレーを用いた撮像装置にお
いて、各素子対応回路中湿度変化の影響が無視できない
部分例えば放射線検出素子の出力信号を増幅するアンプ
等を除いた部分への通電を撮像動作と連動させて撮像期
間中のみ通電し、温度変化の影響が無視できない部分は
連続通電される予熱手段を設けた。

更に回路の加熱及び急激な温度変化を抑制したとしても
引続いて撮像動作を繰返していると次第に温度が上昇し
てアナログ回路の出力レベルがドリフトするので、アナ
ログ回路の信号増幅部分に負帰還回路と、負帰還信号を
或時点で固定して保持するメモリ手段と、信号増幅部の
入力端子をＯレベルに引落とすスイッチ手段を設けた。

また放射線検出素子アレー及び回路部分の移動範囲の端
の位置に冷却手段例えばファンを設け、−画像の撮像に
おける移動の行程端において放射線検出回路部分が強制
冷却を受は得るようにした。

ホ９作用 放射線検出回路中、特性上温度変化の影響を考えな（で
もよい部分は撮像期間中だけ通電されるので、装置への
電力供給が低減されて温度上昇の問題は一応回避される
。こ＼で本発明の特徴は温度変化の影響が無視できない
部分は予熱しておくことにより、飽和温度近（まで温度
が上昇しているので、その温度に合わせて回路設計をし
てお（ことで温度変化の影響を解消することができる。

温度変化の影響が無視できない回路部分は微弱信号を所
定レベルまで増幅するプリアンプ等で、この部分ではゲ
インを大きく設定しているので、素子特性が温度によっ
て少しずれても回路の動作点が大きく変動し、出力に著
しい歪を生ずるので、温度変化に対する動作の安定化が
重要である。本発明ではこのような部分は連続通電で予
め飽和温度近（まで温度が上げであるので、温度的に安
定しており、動作が安定する。しかも回路全体としては
フルパワーは撮影期間中だけ供給されるので、全体的は
発熱は抑制されるのである。

更に上述した方式によっても引続いて撮像を繰返す場合
、装置の全体的な温度は少しずつ上昇して成る飽和温度
に近付いていくので、アナログ回路部分では出力レベル
にドリフトが発生するが、成る回の撮像動作の直前に増
幅回路部分の入・力個を○レベルに引落し、その時の増
幅回路部分の出力信号を負帰還信号としてメモリ手段に
保持させ、この信号をその回の撮像動作中のの負帰還信
号として増幅回路部分にフィードバックするので、撮像
を繰返す間のドリフトが累積されることなく、毎回同じ
画調の撮像が可能となる。

最後に撮像装置の放射線検出素子アレーと各素子に対応
する回路部分とを別体として両者間をケーブルで接続す
るようにすれば、回路部分は任意に強制冷却できるが、
そのようにすると、アレーは一次元アレーでも１００ｏ
画素程度であるから、ケーブルも同数の導線を含んだも
のとなり、放射線検出素子アレーの移動の妨げになる。

特に−次元アレーを用いて像面走査を行って一枚の画像
を撮像する方式ではアレー素子の走査移動は高速を要す
るので、ケーブルによる接続は困難である。本発明では
放射線検出素子アレーと回路部分を一体化し、その撮像
のための移動範囲の端の位置に強制冷却手段を設けたの
で、撮影動作の前後で装置は強制冷却を受け、引続いて
撮像を繰返す場合でも、温度上昇が低（抑えられ、撮像
と撮像との間の休止帰還を充分に取ると云う必要がなく
なるから撮像能率が向上し、放射線検出素子アレー及び
後続回路部分と冷却装置とが一体化されていないので、
アレ一部分が構造的に軽（、移動機構も軽（でき、高速
移動が容易となる。

へ、実施例 第１図はＸ線検出器１及びそれに接続されるアナログ及
びディジタル両回路部分の一画素分の構成の一例を示す
。１はＸ線検出素子で半導体検出器が用いられており２
．Ａ１はバイアス端子で数十乃至数百Ｖの負の電圧が印
加されている。２１はアナログ回路中温度変化の影響が
太き（現れる回路部分であり、２２はアナログ回路中温
度変化の影響の少ない部分、３はディジタル回路部分で
ある。７は全画素共通の電源で、Ｓは全画素共通の主ス
ィッチである。回路中、温度変化の影響の少ないアナロ
グ回路部分２２及びディジタル回路部分は主スィッチＳ
と直列のスイッチ８を介して給電され、温度変化の影響
の大きいアナログ回路部分２１は主スィッチＳを通して
直接給電される。

従って主スィッチＳを投入すると回路部分２１は直ちに
通電されるが、回路部分２２及び３は主スィッチの他の
スイッチ８も閉じられなければ給電されない。そしてス
イッチ８は撮像装置の操作と関係して撮像期間中だけ閉
じられる。図ではスイッチ８は便宜上各画素毎に設けら
れるように画かれているが、スイッチ８は全画素共通で
ある。

第２図は一画素分の回路構成の他の実施例を示す。第２
図の例との違いは温度変化の影響の大きい回路部分２１
のバイアス電流を大小切換えるバイアス制御回路９が付
加された点である。バイアス制御回路９はスイッチ８の
開閉と連動して撮像期間中は通常のバイアス電流を回路
２１に流し撮像期間外にはバイアス電流を小さな値に切
換える。Ｂ１はバイアス制御回路９にバイアス電流切換
え指令信号を印加する端子である。この構成によると、
温度変化の影響の大なる回路部分に常時通電することで
温度を安定化させる効果を得ると共に非撮像時に通電量
を減少させることで電力消費を減らし、回路部分２１の
温度上昇を平均的に低く抑えることができる。

第３図は他の実施例におけるＩＣ化されたＸ線検出回路
における一画素分の回路部分のＩＣチップ上の配置を示
し、前例と同じく、２１はアナログ回路中の温度変化の
影響の大きな部分、２２はアナログ回路中温度変化の影
響の小さな部分、３はディジタル回路部分で、回路部分
２１と２２との間に１．２１をコ字形に囲んで発熱素子
１０が設けられている。発熱素子１０はトランジスタの
発熱を利用することができる。この実施例では全回路部
分−律に撮像期間だけ電源を供給し、その間発熱素子１
０の通電を停止、非撮像期間中発熱素子１０に通電する
ようにするものである。このようにすることで、温度変
化の影響の大なる回路部分２１が撮像中の通電により自
身及び他の回路部分の発熱によって受ける熱量と、非撮
像中の発熱素子１０から受ける熱量とを略同じにして温
度変化の振幅を小さく抑えることができる。

第４図の実施例はアンプに温度変化によるドリフトを補
正する機能を持たせたものである。上述した各実施例の
適用、或は回路を取付ける基板を熱伝導の良い熱容量の
大きなものにする等の方法で回路の急激な温度変化及び
加熱を避けることができた場合でも撮像動作を引続いて
何回も繰返す必要がある場合、回路全体の温度が次第に
上昇して来て、アナログ回路の動作点が変化することに
よる出力のドリフトが無視できない場合がある。

この実施例はそのような場合にも対処することができる
ものである。第４図でＡ１は信号増幅用のアンプであり
、Ｉｎが信号入力端子、○ｕｔが出力端子である。入力
端子ＩｎはスイッチＳｗを介して０レベルに落せるよう
になっている。出力端子ＯｕｔはバッファアンプＢＡ及
びスイッチＳｓを介して、アンプＡ１の反転入力端子に
フィードバックされている。この入力端子には信号保持
用のコンデンサＣが接続しである。スイッチＳ　ｗ　。

Ｓｓは撮像動作が行われていない間ＯＮであり、撮像開
始直前にＯＦＦとなる。スイッチＳｗがＯＮであるとア
ンプＡ１の信号入力はＯであり、その時反転端子入力が
Ｏであれば、Ａ１の出力はＯの筈であるが温度によって
動作点が移動すると０でなくなり、温度上昇と共に増加
する。この出力のオフセットをｅとする。スイッチＳｓ
がＯＮである間Ａ１の出力がバッファアンプＢＡで増幅
されてＡ１の入力側に負帰還されているので、反転端子
入力は○より高くなり、ＡＩの出力はｅより下がる。Ｂ
Ａの利得を充分大きくしてお（と、Ａ１の出力は信号入
力の如何にか＼わりなく略Ｏとなり、Ａ１の反転端子レ
ベルはオフセットｅと略々等しくなっている。つまりア
ンプＡ１の反転端子レベルはＸ線検出信号なしの状態に
おけるアンプＡ１の出力レベルと略同じで、これがドリ
フト補正信号であり、撮像開始直前にスイッチＳ　ｗ　
。

ＳｓがＯＦＦになると、メモリ用のコンデンサＣにこの
補正信号が保持され撮像期間中は撮像開始直前のドリフ
トに対して補正が行われる。撮像を行う度にこのように
してドリフト補正が行われるので、ドリフトが累積して
行くのが阻止される。

第５図は第４図の実施例の改良型である。第４図のアン
プＡ１をＡｌ、Ａｌ’の２段構成とし、ＡＩ’の出力を
バッファアンプＢＡ１．ＢＡ２によってＡ１．ＡＩ　’
両アンプに負帰還するようにした。撮像開始前、まずス
イッチｓｐを開き、Ｓｗ’、ｓｓ’をＯＮにしてＡＩ’
のドリフト補正信号をコンデンサＣ゛にメモリさせ、Ｓ
ｗ’、Ｓｓ゛をＯＦＦにし、Ｓｐ、Ｓｗ、ＳｓをＯＮに
してＡ１のドリフト補正信号をコンデンサＣにメモリさ
せてＳｗ、ＳｓをＯＦＦにする。

第６図は本発明の強制冷却を行う場合の一実施例を示す
。１はＸ線検出素子で一次元アレイ状に配列されており
、Ｘ線は矢印のように左方から入射せしめられる。２は
アンプ、レベル選別器等のアナログ動作を行う回路部分
、３はカウンタ、コンピュータとのインターフェース等
のディジタル動作を行う回路部分で、Ｘ線検出素子１の
一次元アレー、２，３等の回路部分は一つの基板４上に
取付けられており、基板４は上下方向のガイド５に摺動
可能に保持されて、不図示の上下走査機構により駆動さ
れ、Ｘ線検出器１の一次元アレーがＸ線像を一方向に走
査するようになっでいる。ガイド５の下部にはｔｉ槽６
があり、ガイド５はこの液槽の底に植立されている。従
って基板４は上下方向のストロークの下端位置では液槽
６内に納まるようになっており、液槽５にはシリコンオ
イルのような不揮発性、高電気絶縁性の液が満たしてあ
って、基板４上の電気回路はこの液によって冷却される
ようになっている。撮像を行うときは、基板４が上方に
駆動されて液槽６から出てＸ線像を下から上へと走査し
て一つのＸ線像の撮像を行う。

第７図は強制冷却を行うもう一つの実施例で、この場合
、基板４の撮像のための走査運動の上下行程端に夫々フ
ァン１１を配置し、基板を上方へ移動させながら走査を
行ったときは撮像後上方のファンで冷却し、下方へ走査
運動を行ったときは撮像後下方のファンで冷却するもの
である。その他第６図の各部と対応する部分には同じ符
号を付し、−々の説明は省略する。

本発明は放射線検出回路を温度変化の影響の大きな部分
と小さな部分とに分け、前者は予熱手段によって温度の
安定化を計り、後者は撮像時のみ通電することで装置全
体の発熱を低く抑え、しかも通電の断続に伴う温度変化
の振幅を抑制し、更に温度変化に伴うドリフトの補正手
段を設け、撮像における放射線検出器の走査運動の行程
端で強制冷却を行うことで加熱を防ぐと云うことを内容
とする発熱対策で、上述各実施例はこれらの発熱対策を
夫々単独で実施しているが、これらの対策を二つ或は三
つ組合わせて実施してもよいことは云うまでもない。

また上記対策の中には撮像動作と関係して動作せられる
スイッチが用いられれているが、これらのスイッチは撮
像装置を制御するコンピュータからのシーケンシャルな
信号によって操作されるようにしてもよ（、或は撮像開
始直前からＸ線照射が開始されるので、撮像用の放射線
検出素子或は別途設けられた放射線検出素子によって放
射線が検出されたことを検知してスイッチを制御するよ
うにしてもよい。

ト、効果 本発明放射線像撮像装置は、放射線検出回路を温度変化
の影響が大なる部分と小なる部分とに分け、後者には撮
像帰還中のみ通電することで発熱を抑制し、かつ前者の
部分は常時通電或は発熱素子を設けて撮像を行わない期
間中子熱しておくことで温度変化の振幅を小さくしたの
で、放射線検出回路の温度による特性の安定性が向上し
、更に温度変化に伴う回路特性のドリフトに対する補正
手段をもうけることで、−層温度に対する安定性が増し
、放射線検出素子アレーの撮像時の走査運動の行程端に
強制冷却手段を配置することにより、走査運動の高速性
を阻害することなく、放射線検出回路の強制冷却が行わ
れるので、装置の過熱が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は放射線検出回路における本発明の一実施例の一
画素分の回路図、第２図は同じ（他の実施例の一画素分
の回路図、第３図は同じくＩＣ化された回路における回
路各部の配置−例の平面図、第４図は本発明におけるド
リフト補正手段の一実施例の要部回路図、第５図は同じ
く他の実施例の要部回路図、第６図は本発明における強
制冷却に関する一実施例の要部斜視図、第７図は同じく
他の実施例の要部斜視図である。 １・・・放射線検出素子、２・・・アナログ回路部分、
３・・・ディジタル回路部分、２１・・・アナログ回路
中の温度変化の影響の大きな部分、２２・・・アナログ
回路中の温度変化の影響の小さな部分、４・・・基板、
５・・・ガイド、６・・・液槽、１０・・・発熱素子、
１１・・・ファン。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線検出素子アレーを用いた放射線像撮像装置
   において、各放射線検出素子に対応する回路を温度変化
   の影響が無視できない部分と無視できる部分に分け、少
   くとも後者の回路部分は撮像動作中のみ電力を供給し、
   前者の部分は非撮像期間中発熱用電力を供給するように
   したことを特徴とする放射線像撮像装置。
2. （２）温度変化の影響が無視できない回路部分への発熱
   用電力の供給が、その回路自身への電力供給である特許
   請求の範囲第１項記載の放射線像撮像装置。
3. （３）温度変化の影響が無視できない回路部分への発熱
   用電力の供給が、同回路部分を囲む発熱素子への給電で
   ある特許請求の範囲第１項記載の放射線像撮像装置。
4. （４）放射線検出素子アレーを用いた放射線像撮像装置
   において、放射線検出素子の出力信号を増幅する回路部
   分において、信号入力端子を０レベルに引落すスイッチ
   手段と負帰還回路を設け、この負帰還回路に負帰還信号
   を保持する手段と、負帰還信号を固定するスイッチ手段
   を設けたことを特徴とする放射線像撮像装置。
5. （５）放射線検出素子アレー及び回路部分を配置した基
   板と、同基板を移動させて放射線像面を走査する手段を
   有し、上記基板の放射線像面走査行程の端の位置に上記
   基板上の回路部分を強制冷却する冷却手段を設けたこと
   を特徴とする放射線像撮像装置。