KR900007238B1 - 방사선상 촬상장치 - Google Patents

방사선상 촬상장치 Download PDF

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가부시기가이샤 시마즈세이사구쇼
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Abstract

내용 없음.

Description

방사선상 촬상장치
제 1 도는 방사선검출회로에 있어서의 본 발명의 일실시예의 1화소분의 회로도.
제 2 도는 마찬가지로 다른 실시예의 1화소분의 회로도.
제 3 도는 마찬가지로 IC화된 회로에 있어서의 회로각부의 배치의 일례의 평면도.
제 4 도는 본 발명에 있어서의 드리프트보정수단의 일실시예의 요부회로도.
제 5 도는 마찬가지로 다른 실시예의 요부회로도.
제 6 도는 본 발명에 있어서의 강제냉각에 관한 일실시예의 요부사시도.
제 7 도는 마찬가지로 다른 실시예의 요부사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 방사선검출소자(검출기) 2 : 애널로그회로부분
3 : 디지탈회로부분
21 : 애널로그회로중의 온도변화의 영향이 큰부분
22 : 애널로그히로중의 온도면화의 영향이 작은부분 4:기판
5 : 가이드 6 : 액조
10 : 반열소자 11: 팬
본 발명은 디지탈방사선검출소자어레이를 사용한 방사선상 촬상장치에 관한 것이다.
최근 의학진단용 방사선화상을 전자적촬상기술에 의해서 디지탈 촬상으로서 촬상하는 일이 행하여지게 되었다.
방사선화상의 디지탈방식에 의한 촬상을 행할리면, 방사선 이이지 증강관과 이미지측적판을 사용하는 방법도 있으나, 디지탈방사선 검출소자어레이를 사용해서 방사선광자를 계수하는 방법드 제안되고 있다. 이경우 디지탈방사선짐출소자어레이에 있어서의 1화소분의 구성은 섬광체와 광검출소자 흑은 반도체빙사선검출기로 이루어진 방사선검출소자와 방사선검출신호를 증폭하는 증폭기, 증폭기출력을 잡음과 진짜의 방사선검출펄스로 변별하는 레벨선별기등으로 이루어진 애널로그동작부분과, 상기 레벨선별기에 의해 뽑아낸 방사선검출펄스를 계수하는 카운터 및 외부제어회로로부터의 지령으로 카운터의 게수개시, 정지, 카운터계수데이터의 출력, 카운터리세트등을 행하는 제어부등의 디지탈동작부분으로 이루어져 있으며, 이와같은 1화소분의 소자가 어레이형상으로 배열되어서 하나의 촬상소자를 구성하고 있다. 이와같은 디지탈방시·선상촬상의기술에 대해서는 예를 들면 일본국 특개소 59-94046호, 동 특개소 60-80746호 등에 의해서 제안이 되어있다.
상술한 방사선파상의 디지탈촬상방식에는 다음과 같은 문제가 있다.1화소분의 디지탈방사선검출소자는상기한 바와 같은 구성을 가지게 되나, 이 1소자의 소비전력은 증폭기부분에서 약 140mW, 레벨선별부에서약 100mW, 카운터에서 약 10mW·합계 약 250mW이며,1000화소의 1차원 어레이에서는 250W라고 하는 전력소비로 된다. 이 전력소비는 모두 열로된다. 인체의 방사선투시화상의 촬상의 경우 1화상의 촬상시간은1초이하로 짧으므로, 1회만의 촬상의 경우, 상술한 바와 같은 발열은 문제로하지 않아도 되지만, 통상 의료검사의 경우,1인의 피검자에 대해서 수내지 십수매의 투시화상을 촬상하기 때문에,1화상의 촬상때마다 몇분이라는 냉각휴지기간을 설정하는 일은 검사능률을 현저히 저하시키며, 피검자로서도 괴로운 일이다.
본 반명은 이 반열의 문제를 해결할려고 하는것이다. 반열의 문제 그 자체는 촬상소자의 통전시간을 극력 짧게하는일, 촬상을 행하지 않는 기간은 통전을 하지않는 일로 일단 해결할 수 있으나. 단지 이것만으로는 촤상개시시의 온도상승속도가 크기때문에, 회로소자의 동작점이 온도에 의해서 이동하여, 촬상기간중에 정상동작법위를 일탈해버릴 염려가 있으며, 촬상을 계속해서 반복하는 경우, 촬상소자의 온도가 상승해서 애널로그동작부분의 반도체소자의 특성의 변화하여, 방사선검출특성에 드리프트를 발생한다. 본 반명은, 촬상소자의 반열을 억제하는 동시에, 온도변화에 의한 반도체히로소자의 동작상태의 변화의 문제를 해결할려고하는것이다. 또 발열의 처리는 통전시간의 단축과 동시에 적극적인 냉각이 유효하나, 촬상장치는 움직이게할 필요가 있어, 냉각수단에는 구조기능상의 제약이 많다. 본 발명은 이 냉각수단에 대해서도 해결방향을 제시하는 것이다.
먼저 첫째로 방사선검출소자어레이를 사용한 촬상장치에 있어서, 각 소자 대응회로중 온도변화의 영향을 무시할 수 없는 부분 예를 들면 방사선검출소자의 출력신호를 증폭하는 증폭기등을 제의한 부분에의 통전을 촬상동작과 연동시켜서 촬상기간중만 통전하고, 온도변화의 영향을 무시할 수 없는 부분은 연속동전되는 예열수단을 배설하였다.
또, 회로의 가열 및 급격한 온도변화를 억제하였다고해도 게속해서 촬상동작을 반복하고 있으면 차차로온도가 상승해서 애널로그회로의 출력레벨이 드리프트하므로, 애널로그히로의 신호증폭부분에 부(負)귀환회로와, 부귀환신호를 어떤 시점에서 고정해서 유지하는 메모리수단과, 신호증독부의 임력단자를 0레벨로 떨어뜨리는 스위치수단을 배설하였다.
또 방사선검출소자어레이 및 회로부분의 이동법위의 끝위치에 냉각수단 예를 들면 팬을 착설하여,1화상의 촬상에 있어서의 이동의 행정단부에서 방사선검출회로부분이 강제냉각을 받을 수 있게 하였다.
방사선검출회로중, 특성상 온도변화의 영향을 생각하지 않아도 되는 부분은 촬상기간중에만 통전되므로, 장치예의 전력공급이 저감되어서 온도상승의 문제는 일단 회피된다. 여기에서 본 발명의 특징은 온도변화의영향을 무시할 수 없는 부분은 예열해두므로서, 포화온도가까이까지 온도가 상승해있기 때문에, 그 온도에 맛추어서 회로설계롤 해두므로서 온도변화의 영향을 해소할 수 있다. 온도변화의 영향을 무시할 수 없는 회로부분은 미약신호를 소정레벨까지 증폭하는 전치증폭기둥으로. 이 부분에서는 개인을 크게 설정하고 있으므로, 소자특성이 온도에 의해서 약간씩 어굿나도 회로의 동작점이 크게 변동하여, 출력에 현저한 변형을 발생하므로, 온도변화에 대한 동작의 안정화가 중요하다. 본 발명에서는 이와같은 부분은 연속통전으로 미리 포화온도가까이까지 온도를 올려놓고 있으므로, 온도적으로 안정되어 있어, 동작이 안정된다. 더구나 회로전체로서는 풀파우어는 촬영기간중만 공급되므로, 전체적으로는 발열은 억제되는 것이다.
또 상술한 방식에 의해서도 계속 촬영을 반복하는 경우, 장치의 전체적인 온도는 약간씩 상승하여 어떤포화온도에 접근해가므로, 애널로그회로부분에서는 출력 레벨에 드리프트가 발생하나, 어떤횟수의 촬상동작의 직전에 증폭회로부분의 입력쪽을 0레벨로 떨어뜨려서 그때의 증폭회로부분의 출력신호를 부귀환신호로서 메모리수단에 유지시키고, 이 신호를 그 횟수의 촬영동작중의 부귀환신호로서 증폭회로부분에 피이드백하므로, 촬상을 반복하는 동안의 드리프트가 누적됨이 없이, 매회 동일한 화조(畵調)의 살상이 가능하게 된다.
마지막으로 촬상장치의 방사선검출소자어레이와 각 소자에 대응하는 회로부분을 별체로하여 양자간을 케이블로 접속하도록하면, 회로부분은 임의로 강제냉각할 수 있으나, 그와같이 하면, 어레이는 1차원 어레이에서도 1000화소정도이므로, 케이블도 같은수의 도선을 포함한것으로 되어, 방사선검출소자어레이의 이동방해가 된다. 특히 1차원 어레이를 사용해서 상면주사를 행하여 1장의 화상을 촬상하는 방식에서는 어레이소자의 주사이동은 고속을 필요로하므로, 케이블에 의한 접속은 곤란하다. 본 발명에서는 방사선검출소자어레이와 회로부분을 일체화하고, 그 촬상을 위한 이동법위의 끝위치에 강제냉각수단을 배설하였으므로, 촬상동작의 전후에서 장치는 강제냉각을 맡으며, 계속해서 촬상을 반복하는 경우에도, 온도상승을 낮게 억제되어, 촬상과 촬상과의 사이의 휴지귀환을 충분히 취한다고하는 필요가 없어지기 때문에 촬상능률이 향상되고, 방사선검출소자어레이 및 후속회로부분과 냉각장치가 일체화되어있지 않기때문에, 어레이부분이 구조적으로 가볍고, 이동기구도 가볍게할 수 있어, 고속이동이 용이하게 된다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
제 1 도는 방사선검출기(1) 및 그것에 접속되는 애널로그 및 디지탈 양 회로부분의 1화소분의 구성의 일례를 도시한다 (1)은 방사선검출소자로서 반도체검출기가 사용되고 있으며,(A1)은 바이어스단자로서 수십내지 수백볼트의 부의 전압이 인가되어 있다 (21)은 애널로그회로중 온도변화의 영향이 그게 나타나 회로부분이며,(22)는 애널로그회로중 온도변화의 영향이 적은부분,(3)은 디지탈회로부분이다.(7)은 전체화소공통의 전원이고,(S)는 전체화소공동의 주스위치이다. 회로중, 온도변화의 영향이 적은 애널로그회로부분(22) 및 디지탈회로부분은 주스위치(S)와 직렬의 스위치(8)를 개재해서 급전되고, 온도변화의 영향이 큰애널로그회로부분(21)은 주스위치(S)를 통해서 직접 급전된다. 따라서 주스위치 (S)를 투입하면 회로부분(21)은 즉시로 통전되나, 회로부분(22) 밋및(3)은 주스위치외의 스위치(8)도 페쇄되지 않으면 급적되지 않는다. 그리고 스위치(8)는 촬상장치의 조각과 관계해서 촬상기간중만 계쇄된다. 도면에서는 스위치(8)는 편의상 각 화소마다 배설되게 그려져 있으나. 스위치(8)는 전체화소공통이다.
제 2 도의 예와의 차이는 온도변화의 영향이 큰 회로부분(21)의 바이어스전류를 대소절환하는 바이어스제어회로(9)가 부가된 점이다. 바이어스제어회로(9)는 스위치(8)의 개페와 연동해서 촬상기간중은 통상의 바이어스전류를 회로(21)에 흐르게하고 촬상기간외에는 바이어스전류를 작은값으로 절환한다.(B1)은 비이어스제어회로(9)에 바이어스전류 절환지령신호를 인가하는 단자이다. 이 구성에 의하면, 온도변화의 영향이 큰회로부분에 상시 통전하므로서 온도를 안정화시키는 효과를 얻는 동시에 비촬상시에 통전량을 감소시키므로서 전력소비를 감소시키고, 회로부분(21)의 온도상승을 성균적으로 낮게 억제할 수 있다.
제 3 도는 다른 실시예에 있어서의 IC화된 방사선검출회로에 있어서의 1화소분의 회로부분의 IC칩상의 배치를 도시하며, 앞에서의 예와 마찬가지로, (21)온 애널루그회로중의 온도변화의 영향이 큰부분,(22)는 애널로그회로중 온도변화의 영향이 작은부분,(3)은 디지탈회로부분으로서, 회로부분(21)과(22) 사이에.(21)을 ㄷ자형으로 에워싼 발열소자(10)가 배설되어 있다. 반연소자(10)는 트랜지스터의 반열을 이용할 수 있다. 본 실시예에서는 전체회로부분에 일률적으로 촬상기간반 전원을 공급하고, 그동안 반열소자(10)의 통전을 정지, 비촬상기간중 발열소자(10)에 통전하도록 하는것이다. 이와같이하므로서, 온도변화의 영향이 큰회로부분(21)이 촬상중의 통전에 의해 자신 및 다른 회로부분의 반열에 의해서 반는 열량과. 비촬상중의 반열소자(10)로부터 반는 열량을 대략 동일하게해서 온도변화의 진폭을 작게 억제할 수 있다.
제 4 도의 실시예는 증폭기에 온도변화에 의한 드리프트를 보정하는 기능을 지니게 한 것이다. 상술한 각실시예의 적용, 혹은 회로를 부착하는 기판을 열전도가 좋은 열용량이 큰것으로 하는등의 방법으로 회로의 급격한 온도변화 및 가연을 피할 수 있게된 경우에도 촬상동작을 계속 및회이고 반복할 필요가 있는경우, 회로전체의 온도가 차차로 상승하여, 애널로그회로의 동작점이 변화하므로서 출력의 드리프트를 무시할 수 없는 경우가 있다. 본 실시예는 그와같은 경우에도 대처할 수 있는 것이다. 제 4 도에서 (A1)은 신호증폭용의 증폭기이며,(In)이 신호입력단자.(Out)가 출력단자이다. 입력단자(In)는 스위치(Sw)를 개재해서 0레벨로 떨어뜨릴 수 있게 되어있다. 출력단자(Out)는 판충증목기(BA) 및 스위치(Ss)를 개재해서, 증폭기(A1)의 반선임력단자에 피이드백 되고있다. 이 임력단자에는 신호유지용의 콘덴서(C)가 접속되어 있다. 스위치(Sw)(Ss)는 촬상동작이 행하여지고 있지앓는 동안 ON이고, 촬상개시직전에 OFF로 된다. 스위치(Sw)가 ON이면 증목기(A1)의 신호임력은 0이고. 그때 반전단자임력이 0이면. (A1)의 출력은 0이지만 온도에 따라서 동작점이 이동하면 0으로 되지않고. 온도상승과 더불어 증가한다. 이 출력의 오프세트를 e라고 한다. 스위치(Ss)가 ON인 동안 (A1)의 출력이 판충증목기(BA)로 증폭되어서 (A1)의 입력쪽에 부귀환되어있으므로, 반전단자임력은 0보다 높아지고,(A1)의 출력은 e보다 내려간다.(BA)의 이득을 층분히 크게해두면,(A1)의 출력은 신호입력의 여하에 관계없이 대략 0으로 되며,(A1)의 반전단자레벨은 오프세트 e와 대략 동등하게 되어있다.
즉 증폭기(A1)의 반전단자레벨은 방사선검출신호가 없는 상태에 있어서의 증폭기(A1)의 출력레벨과 대략 동일하고, 이 것이 드리프트보정 신호이며, 촬상개시 직 전에 스위 치(Sw)(Ss) 가 OFF로 되면, 메모리용의 콘덴서(C)에 이 보정신호가 유지되어 촬상기간중에는 촬상개시직전의 드리프트에 대하여 보정이 행하여진다. 촬상을 행할때마다 이와같이 해서 드리프트보정이 행하여지므로, 드리프트가 누적되어 가는것이 저지된다.
제 5 도는 제 4 도의 실시예의 개량형이다. 제 4 도의 증폭기(A1)를 (A1)(A1')의 2단구성으로 하고,(A1')의 출력을 완충증폭기(BA1)(BA2)에 의해서 (A1)(A1')양 증폭기에 부귀환하도록 하였다. 촬상개시전. 먼저 스위치(Sp)를 열고,(Sw')(Ss')를 ON으로하여 (A1')의 드리프트보정신호를 콘덴서(C')에 메모리시져,(Sw')(Ss')를 OFF로하고,(Sp)(Sw')(Ss')를 ON으로 하여(A1)의 드리프트보정신호를 콘덴서(C1)에 메모리시켜서 (Sw)(Ss)를 OFF로 한다.
제 6 도는 본 발명의 강제냉각을 행하는 경우의 일실시예를 도시한다.(1)은 방사선검출소자로서 1차원 어레이 형상으로 배열되어 있으며, 방사선은 화살드시와 같이 왼쪽으로부터 입사하게 된다.(2)는 증폭기, 레벨선별기등의 애널로그동작을 행하는 회로부분,(3)은 카운터, 콤퓨터와의 인터페이스등의 디지탈동작을 행하는 회로부분으로서, 방사선검출소자(1)의 1차원 어레이.(2)(3)등의 회로부분은 하나의 기판(4)상에 부각되어 있으며, 기판(4)은 상하반향의 가이드(5)에 점동가능하게 유지되어서, 도시하지 않는 상하 주사기구에의해 구동되어, 방사선검출기(1)의 1차원 어레이가 방사선상을 일방향으로 주사하도록 되어있다. 가이드(5)의 하부에는 액조(6)가 있으며. 가이드(5)는 이 액조의 바닥에 심어 세워져있다. 따라서 기판(4)은 상하방향의 스트로우크의 하단위치에서는 액조(6)내에 수용되도록 되어있으며, 액조(6)에는 실리콘오일과 같은 블휘발성,· 고전기절연성의 액이 충만되어 있어서, 기판(4)상의 전기회로는 이 액에 의해서 냉각되게 되어있다. 촬상을 행할때는, 기판(4)이 위쪽으로 구동되어서 액조(6)로부터 나와서 방사선상을 밑으로부터 위로주사하여 하나의 방사선상의 촬상을 행한다.
제 7 도는 강제냉각을 행하는 또하나의 실시예로서, 이 경우, 기판(4)의 촬상을 위한 주사운동의 상하스트로우크 단부에 각각 팬(11)을 배치하여, 기판을 위쪽으로 이동시키면서 주사를 행하였을때는 촬상후 위쪽의 팬으로 냉각하고, 아래쪽으로 주사운동을 행하였을때는 촬상후 아래쪽의 팬으로 냉각하는 것이다 기타 제 6 도의 각부와 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고, 하나하나의 설명은 생략한다.
본 발명은 방사선검출회로를 온도변화의 영향이 큰부분과 작은부분으로 분리하여, 전자는 예열수단에 의해서 온도의 안정화를 도모하고, 후자는 촬상시에반 통전하므로서 장치전체의 반열을 낮게 억제하며, 또한 통전의 단속에 수반되는 온도변화의 진폭을 억제하고, 또 온도변화에 따른 드리프트의 보정수단을 배설하고, 촬상에 있어서의 방사선검출기의 주사운동의 스트로우크단부에서 강제냉각을 행하므로서, 가열을 방지한다고 하는것을 내용으로 하는 발열대책으로서, 상기한 각 실시예는 이들 발열대책을 각각 단독으로 실시하고 있으나, 이들 대책을 2 혹은 3개 조립하여 실시하여도 되는것은 말할것도 없다.
또 상기 대책중에는 촬상동작과 관계해서 동작하게되는 스위치가 사용되고 있으나, 이들 스위치는 촬상장치를 제어하는 콤퓨터로부터의 순차적인 신호에 의해서 조작되게 하여도 좋고, 혹은 촬상개시직전·부터 방사선조사가 개시되므로 촬상용의 방사선검출소자 혹은 별도 배설된 방사선검출소자에 의해서 방사선이 검출된것을 검지하여 스위치를 제어하도록 해도된다.
본 발명의 방사선상 촬상장치는, 방사선검출회로를 온도변화의 영향이 큰부분과 작은부분으로·분리하고, 후자에는 촬상귀한중에만 통전하므로서 반열을 억제하고, 또한 전자의 부분은 상시 통전 혹은 발열소자를 배설하여 촬상을 행하지않는 기간중 예열해두므로서 온도변화의 진폭을 작게하였으므로, 방사선검출회로의 온도에 의한 특성의 안정성이 향상되고, 또 온도변화에 따른 회로특성의 드리프트에 대한 보정수단을 배설하므로서, 한층 온도에 대한 안정성이 증대하고, 방사선검출소자어레이의 촬상시의 주사운동의 스트로우크단부에 강제냉각수단을 배치하므로서 주사운동의 고속성을 저해하는일 없이, 방사선검출회로의 강제냉각이 행하여지므로, 장치의 과열이 방지된다.

Claims (5)

  1. 방사선검출소자어레이를 사용한 방사선상 촬상장치에 있어서. 각 방사선검출소자에 대응하는 회로를 온도변화의 영향을 무시할 수 없는 부분과 무시할 수 있는 부분으로 분리하고, 적어도 후자의 회로부분은 촬상동작중에만 전력을 공급하고, 전자의 부분은 비촬상기간중 발열용전력을 공급하도록 한 것을 특정으로 하는 방사선상 촬상장치.
  2. 제 1 항에 있어서. 온도변화의 영향을 무시할 수 없는 회로부분에의 반열용전력의 공급이, 그 회로자신에의 전력공급인 방사선상 촬상장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 온도변화의 영양을 무시할 수 없는 회로부분에의 발열용선력의 공급이, 동 회로부분을 에워싼 반열소자에의 급전인 방사선상 촬상장치.
  4. 방사선검출소자어레이를 사용한 방사선상 촬상장치에 있어서, 방사선검출소자의 출력신호를 증폭하는 회로부분에 있어서, 신호입력단자를 0레벨로 떨어뜨리는 스위치수단과 부귀환회로를 배설하고, 이 부귀환회로에 부귀환신호를 유지하는 수단과, 부귀환신호산 고정하는 스위치수단을 배설한것을 특징으로 하는 방사선상 촬상장치.
  5. 방사선검출소자어레이 및 회로부분을 배치한 기판과 동 기판을 이동시켜서 방사선상면을 주사하는 수단을 가지며, 상기 기판의 방사선상면주사 스트로우크단부의 위치에 상기 기판상의 회로부분을 강제냉각하는 냉각수단을 배설한것을 특징으로 하는 방사선상 촬상장치.
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