特開 2023-169908 放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169908

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 7/00 20060101AFI20231124BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

G01T7/00 A

A61B6/00 300S

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081235

(22)【出願日】2022-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 浩

(72)【発明者】

【氏名】八野 悠里

【テーマコード（参考）】

2G188

4C093

【Ｆターム（参考）】

2G188BB02

2G188CC22

2G188CC32

2G188DD05

2G188DD10

2G188DD14

2G188DD47

2G188FF13

4C093CA06

4C093EB12

4C093EB13

4C093EB17

4C093FA32

(57)【要約】

【課題】カセッテ装置厚みの制約を考慮しつつ、周辺部品からＸ線センサーへのノイズ流入を抑制する。
【解決手段】放射線検出器１は、Ｘ線の照射を検出するＸ線センサー２６と、Ｘ線センサー２６に対する電磁波ノイズを低減するシールド２８と、Ｘ線センサー２６を組み付ける基台３１と、を備えた放射線検出器１であって、放射線検出器１の厚み方向におけるＸ線センサー２６とシールド２８との距離（Ｈ１）がシールド２８と基台３１との距離（Ｈ２）よりも大きくなるように、Ｘ線センサー２６、シールド２８、及び基台３１のそれぞれが配設されている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線の照射を検出するＸ線センサーと、
前記Ｘ線センサーに対する電磁波ノイズを低減するシールドと、
前記Ｘ線センサーを組み付ける基台と、
を備えた放射線検出器であって、
前記放射線検出器の厚み方向における前記Ｘ線センサーと前記シールドとの距離が前記シールドと前記基台との距離よりも大きくなるように、前記Ｘ線センサー、前記シールド、及び前記基台のそれぞれが配設されている、
ことを特徴とする放射線検出器。

【請求項2】

前記基台は、前記シールドとの電位を同電位とする同電位処理が施されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記基台は、導電性素材が添加されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記基台は、表面が導体で覆われている、
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。

【請求項5】

前記基台は、誘電体である、
ことを特徴とする請求項４に記載の放射線検出器。

【請求項6】

前記基台は、発泡材で構成されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の放射線検出器。

【請求項7】

前記Ｘ線センサーを複数備える、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の放射線検出器。

【請求項8】

前記Ｘ線センサーは、フォトダイオードである、
ことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出器。

【請求項9】

前記シールドは、前記厚み方向において前記Ｘ線センサーと対向する位置に開口部が設けられ、
前記開口部は、前記シールドよりも放射線透過率の高い導体で塞がれている、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の放射線検出器。

【請求項10】

前記Ｘ線センサーを複数備える、
ことを特徴とする請求項９に記載の放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、放射線（以下、Ｘ線とも称す）画像の撮影にフラットパネルディテクター（ＦＰＤ）と称される軽量薄型の放射線検出器が利用されている。この放射線検出器に関して、例えば、特許文献１には、内部部品を覆うハウジングによって、外部の電気ノイズから当該内部部品を保護するシールドを構成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５５８０９７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、ＩＳＯ４０９０やＪＩＳ Ｚ ４９０５で規格化されているカセッテ装置厚み（１５ｍｍ（＋１/－２ｍｍ；カセッテサイズ１４inch×１７inchの場合））を考慮した場合、ハウジング内に内部部品を収納するスペースが限られてしまう。この結果、例えば、内部部品であるＸ線センサーは、周辺部品（周辺の内部部品）との間で容量結合し易く、Ｘ線センサーと周辺部品との距離が振動により変動した場合、容量成分が変動し、Ｘ線センサーにノイズが流入し、Ｘ線の照射の誤検知が発生してしまう。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、カセッテ装置厚みの制約を考慮しつつ、周辺部品からＸ線センサーへのノイズ流入を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る放射線検出器は、
Ｘ線の照射を検出するＸ線センサーと、
前記Ｘ線センサーに対する電磁波ノイズを低減するシールドと、
前記Ｘ線センサーを組み付ける基台と、
を備えた放射線検出器であって、
前記放射線検出器の厚み方向における前記Ｘ線センサーと前記シールドとの距離が前記シールドと前記基台との距離よりも大きくなるように、前記Ｘ線センサー、前記シールド、及び前記基台のそれぞれが配設されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、カセッテ装置厚みの制約を考慮しつつ、周辺部品からＸ線センサーへのノイズ流入を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る放射線検出器の外観を示す斜視図である。

【図2】図１のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。

【図3】基板の構成を示す平面図である。

【図4】放射線検出器の等価回路を示すブロック図である。

【図5】図２のＸ線センサーユニットの部分を拡大した部分概略断面図である。

【図6】基台とシールドとの間に容量成分が生じている場合のＸ線センサーユニットの例を示す図である。

【図7】基台とシールドとの各電位を同電位とする同電位処理の例を示す図である。

【図8】基台とシールドとの各電位を同電位とする同電位処理の例を示す図である。

【図9】シールドの天井部に設けられた開口を当該シールドよりもＸ線透過率が高い導体で塞いだ場合のＸ線センサーユニットの例を示す図である。

【図10】Ｘ線センサーユニットを複数設けた場合の放射線検出器の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、以下の実施形態及び図示例に限定されるものではない。

【0010】

［放射線検出器の構成］
まず、本実施形態に係る放射線検出器について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線検出器の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。なお、以下では、放射線検出器１における上下方向については、放射線検出器１を図２の状態に配置した場合に基づいて説明する。

【0011】

図１に示すように、放射線検出器１の筐体２の一方の側面には、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクター３９、インジケーター４０等が配置されている。また、図示を省略するが、筐体２の反対側の側面には、外部と無線方式で通信を行うためのアンテナ４１（後述する図４参照）が設けられている。

【0012】

図２に示すように、筐体２の内部には、基台３１が配設されており、基台３１の上面側には、図示しない鉛の薄板等を介して基板４が配置されている。基板４の上面にはＸ線検出素子７等が設けられているが、この点については後で説明する。そして、基板４の上方には、シンチレーター基板３４に形成されたシンチレーター３と基板４のＸ線検出素子７等とが対向する状態でシンチレーター３やシンチレーター基板３４が配置されている。

【0013】

基台３１の下面側には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３や内蔵電源２４等が取り付けられている。また、基台３１の下面側には、Ｘ線センサーユニット２５が取り付けられている。Ｘ線センサーユニット２５の構成については後で説明する。本実施形態では、このようにしてセンサーパネルＳＰが形成されている。また、本実施形態では、センサーパネルＳＰと筐体２の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材３５が設けられている。

【0014】

図３に示すように、基板４の上面（すなわちシンチレーター３に対向する面）４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。また、複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各領域ｒには、Ｘ線検出素子７がそれぞれ設けられている。本実施形態では、このように、各Ｘ線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列されている。

【0015】

また、本実施形態では、複数のバイアス線９が各信号線６に平行に配設されており、各バイアス線９は結線１０に接続されている。そして、基板４の周縁部に、複数の入出力端子１１が設けられており、各入出力端子１１はそれぞれ各走査線５や各信号線６、結線１０と接続されている。そして、図示を省略するが、各入出力端子１１は、後述する読み出しＩＣ１６等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板と接続され、フレキシブル回路基板が基板４の裏面側に引き回されて前述したＰＣＢ基板３３等に接続されるようになっている。

【0016】

ここで、放射線検出器１の回路構成について説明する。図４は本実施形態に係る放射線検出器１の等価回路を表すブロック図である。各Ｘ線検出素子７では、図示しない被写体を介して照射されたＸ線の線量（或いはシンチレーター３で変換された電磁波の光量）に応じた電荷が各Ｘ線検出素子７内でそれぞれ発生するようになっている。なお、以下では、Ｘ線検出素子７がフォトダイオードで構成されている場合について説明するが、Ｘ線検出素子７を例えばフォトトランジスターやＣＣＤ（Charge Coupled Device）等を用いることも可能である。

【0017】

そして、各Ｘ線検出素子７の一方の電極７ａには、バイアス線９が接続されており、バイアス線９や結線１０を介してバイアス電源１４から各Ｘ線検出素子７に逆バイアス電圧が印加されるようになっている。また、各Ｘ線検出素子７の他方の電極７ｂには、スイッチ素子としてＴＦＴ８が接続されており、ＴＦＴ８は信号線６に接続されている。

【0018】

また、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５を介してオン電圧が印加されるとオン状態となり、Ｘ線検出素子７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させる。また、走査線５を介してオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、Ｘ線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止して、Ｘ線検出素子７内に電荷を蓄積させるようになっている。

【0019】

各走査線５は、それぞれ走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂに接続されている。走査駆動手段１５では、配線１５ｃを介して電源回路１５ａからゲートドライバー１５ｂにオン電圧とオフ電圧が供給されるようになっており、ゲートドライバー１５ｂで走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるようになっている。

【0020】

また、各信号線６は、それぞれ読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７に接続されている。本実施形態では、読み出し回路１７は、積分回路１８と相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサー２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図４では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。

【0021】

撮影時に、スイッチ素子である各ＴＦＴ８がオフ状態とされた状態で図示しないＸ線照射装置から放射線検出器１にＸ線が照射されると、Ｘ線の照射により各Ｘ線検出素子７内で発生した電荷がＸ線検出素子７内に蓄積される。そして、各Ｘ線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理の際には、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘにオン電圧が順次印加されて、各Ｘ線検出素子７内から信号線６に電荷がそれぞれ放出される。

【0022】

そして、その電荷が、各読み出し回路１７の積分回路１８に流れ込んで蓄積され、蓄積された電荷量に応じた電圧値が出力される。相関二重サンプリング回路１９は、各Ｘ線検出素子７から電荷が流れ込む前と後にそれぞれ積分回路１８から出力された出力値の差分をアナログ値の画像データｄとして出力する。

【0023】

そして、出力された各画像データｄがアナログマルチプレクサー２１を介してＡ／Ｄ変換器２０に順次送信され、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値の画像データｄに順次変換されて記憶手段２３に出力されて順次保存される。このようにして画像データｄの読み出し処理が行われるようになっている。

【0024】

制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等で構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。

【0025】

制御手段２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリー等で構成される記憶手段２３や、リチウムイオンキャパシター等で構成される内蔵電源２４、前述したＸ線センサーユニット２５のＸ線センサー２６等が接続されている。また、制御手段２２には、前述したアンテナ４１やコネクター３９を介して外部と無線方式や有線方式で通信を行うための通信部４２が接続されている。

【0026】

なお、例えば、Ｘ線センサー２６と制御手段２２とを結ぶ配線でノイズを拾ったりしないように配線をシールドしたり、或いはＸ線センサー２６にＸ線が到達し易いようにするために、基台３１（図５参照）のＸ線センサー２６に対応する部分には鉛の薄板を設けないようにする等の処理が適宜行われる。

【0027】

一方、制御手段２２は、Ｘ線センサー２６の出力に基づいてＸ線の照射開始を検知するようになっている。Ｘ線の照射開始を検知した場合には、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘにオフ電圧を印加して、各ＴＦＴ８をオフ状態として、Ｘ線の照射によりＸ線検出素子７内で発生する電荷を各Ｘ線検出素子７内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。

【0028】

そして、制御手段２２は、電荷蓄積状態に移行してから所定時間が経過すると、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１～Ｌｘにオン電圧を順次印加させ、各読み出し回路１７に読み出し動作をさせて、前述したようにして各Ｘ線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理を行わせるようになっている。

【0029】

［Ｘ線センサーユニットの構成］
次に、Ｘ線センサーユニット２５について説明する。図５は、図２のＸ線センサーユニット２５の部分を拡大した部分概略断面図である。

【0030】

図５に示すように、Ｘ線センサーユニット２５は、Ｘ線センサー２６と、シールド２８と、を備えている。なお、Ｘ線センサーユニット２５は、基台３１の下面側に垂設されたリブ（図示省略）に後述のＸ線センサー基板２７が固定されるようになっている。

【0031】

Ｘ線センサー２６は、Ｘ線照射装置（図示省略）から放射線検出器１に照射されるＸ線を検出するためのセンサーである。Ｘ線センサー２６は、Ｘ線エネルギーを電荷に変換するセンサー素子（例えば、フォトダイオード）等で構成されている。Ｘ線センサー２６は、Ｘ線センサー基板２７に組み込まれた状態で構成されている。

【0032】

シールド２８は、Ｘ線センサー２６に対する電磁波ノイズを低減するためのシールドであり、Ｘ線センサー２６の上面及び側面を覆う箱状に形成されている。より具体的には、シールド２８は、Ｘ線センサー２６の上面及び側面のそれぞれとの間に隙間を有しつつ、当該Ｘ線センサー２６の上面及び側面を覆っている。シールド２８は、電気伝導率が高い銅やアルミニウム等を用いて形成される。

【0033】

［Ｘ線センサーユニットと基台との位置関係］
次に、放射線検出器１の厚み方向におけるＸ線センサーユニット２５と基台３１との位置関係について説明する。
図５に示すように、シールド２８の天井部２８ａからＸ線センサー２６（Ｘ線センサー基板２７の上面）までの高さをＨ１、基台３１の下面からシールド２８の天井部２８ａまでの高さをＨ２とした場合、Ｈ１＞Ｈ２となるようにＸ線センサーユニット２５を基台３１の下面側に配設する。ここで、Ｘ線センサー２６とシールド２８との間に生じる容量成分Ｃ１は、上記のＨ１に反比例して小さくなる。したがって、Ｈ１＞Ｈ２となるようにＸ線センサーユニット２５を基台３１の下面側に配設することで、上記のＨ１を大きくすることができるので、Ｘ線センサー２６とシールド２８との間に生じる容量成分Ｃ１を小さくすることができる。この結果、上記の容量成分Ｃ１に起因して発生する電磁波ノイズを低減することができるので、Ｘ線センサー２６によるＸ線の照射の誤検知を抑制できる。

【0034】

なお、基台３１が誘電体（例えば、硬質の発泡材等）で構成されている場合、基台３１は帯電しやすい。図６に示すように、基台３１が帯電状態にあるとき、基台３１とシールド２８との間には容量成分Ｃ２が生じる。したがって、基台３１が帯電状態にあるとき、容量成分Ｃshunt（＝Ｃ１//Ｃ２）がＸ線センサー２６に結合（容量結合）することとなる。ここで、Ｈ１＋Ｈ２の値が一定である場合、容量成分Ｃshuntの値は変化しない。しかし、振動によりＨ１＋Ｈ２の値が変化した場合、容量成分Ｃshuntの値も変化する。これにより、電磁波ノイズが発生し、Ｘ線センサー２６によるＸ線の照射の誤検知を招いてしまうおそれがある。そこで、前述したようにＨ１＞Ｈ２となるようにＸ線センサーユニット２５を基台３１の下面側に配設するとともに、上記の容量成分Ｃ２を生じさせないようにすることが好ましい。つまり、基台３１とシールド２８との各電位を同電位とする同電位処理を施すことが好ましい。ここで、基台３１とシールド２８との各電位を同電位とする方法としては、例えば、基台３１を導電性素材（例えば、カーボン等）が添加されたものとし、帯電しないようにすることでシールド２８との電位を同電位とする方法がある。これにより、上記の容量成分Ｃ２を生じさせないようにすることができ、専ら容量成分Ｃ１がＸ線センサー２６に結合（容量結合）することとなるが、前述したようにＨ１＞Ｈ２となるようにＸ線センサーユニット２５を基台３１の下面側に配設するので、当該容量成分Ｃ１を小さくすることができる。この結果、上記の容量成分Ｃ１に起因して発生する電磁波ノイズを低減することができるので、Ｘ線センサー２６によるＸ線の照射の誤検知を抑制できる。

【0035】

（変形例）
次に、基台３１とシールド２８との各電位を同電位とする同電位処理の他の例について説明する。図７は、基台３１とシールド２８との各電位を同電位とする同電位処理の例を示す図である。図７は、図５と同様に、Ｘ線センサーユニット２５の部分を拡大した部分概略断面図となっている。

【0036】

図７に示すように、基台３１の下面側の少なくともＸ線センサー２６と対向する領域を、例えば銅板やアルミ板等の導体２９で覆い、この導体２９とシールド２８とを接続することで、基台３１とシールド２８との各電位を同電位とする。なお、導体２９の固定方法は、上記の方法に限られず、図８に示すように、シールド２８をＸ線センサー基板２７に固定する際に用いられるクリップＣＬに、断面略Ｌ字状に形成された導体２９の端部を挿入して装着することで、導体２９をＸ線センサー基板２７に固定するようにしてもよい。

【0037】

［効果］
以上説明してきたように、本実施形態に係る放射線検出器１は、Ｘ線の照射を検出するＸ線センサー２６と、Ｘ線センサー２６に対する電磁波ノイズを低減するシールド２８と、Ｘ線センサー２６を組み付ける基台３１と、を備えた放射線検出器１であって、放射線検出器１の厚み方向におけるＸ線センサー２６とシールド２８との距離（Ｈ１）がシールド２８と基台３１との距離（Ｈ２）よりも大きくなるように、Ｘ線センサー２６、シールド２８、及び基台３１のそれぞれが配設されている。
このため、放射線検出器１によれば、Ｈ１＞Ｈ２となるようにＸ線センサー２６を基台３１の下面側に配設することで、Ｈ１を大きくすることができるので、Ｘ線センサー２６とシールド２８との間に生じる容量成分Ｃ１を小さくすることができる。この結果、カセッテ装置厚みの制約を考慮しつつ、周辺部品からＸ線センサー２６へのノイズ流入を抑制することができる。

【0038】

また、本実施形態に係る放射線検出器１は、基台３１に対して、シールド２８との電位を同電位とする同電位処理が施されている場合、基台３１とシールド２８との間に容量成分Ｃ２（図６参照）を生じさせないようにすることができるので、Ｘ線センサー２６に結合（容量結合）する容量成分を、Ｘ線センサー２６とシールド２８との間に生じる容量成分Ｃ１だけにすることができる。
この結果、基台３１とシールド２８との各電位を同電位とする同電位処理を施すとともに、前述したようにＨ１＞Ｈ２となるようにＸ線センサーユニット２５を基台３１の下面側に配設することで、周辺部品からＸ線センサー２６へのノイズ流入をより抑制することができる。

【0039】

［その他］
なお、本発明は上記の実施形態等に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

【0040】

例えば、上記の実施形態等では、放射線検出器として、シンチレーター等を備え、放射されたＸ線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得る、いわゆる間接型の放射線検出器を例に挙げて説明したが、本発明は、シンチレーター等を介さずにＸ線を検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線検出器に対しても適用することができる。

【0041】

また、上記の実施形態等では、Ｘ線センサー２６にＸ線が到達し易いようにするために、図９に示すように、シールド２８の天井部２８ａのＸ線センサー２６と対向する領域に開口を設け、当該開口をシールド２８よりもＸ線透過率が高い導体３０で塞ぐようにしてもよい。

【0042】

また、上記の実施形態等では、放射線検出器１にＸ線センサーユニット２５を１つだけ設ける場合を示したが、例えば、図１０に示すように、Ｘ線センサーユニット２５を複数設けることも可能である。すなわち、Ｘ線センサーユニット２５を、基台３１の下面側の中央の位置だけでなく、中央の位置以外の位置にも配置するように構成することが可能である。なお、図１０では、Ｘ線センサーユニット２５を２個設ける場合を示したが、３個以上設けてもよい。このように構成すれば、Ｘ線が放射線検出器１に対して照射野が絞られて照射された場合でも、複数のＸ線センサーユニット２５のうちのいずれかでＸ線を感知することが可能となる。

【符号の説明】

【0043】

１ 放射線検出器
２５ Ｘ線センサーユニット
２６ Ｘ線センサー
２７ Ｘ線センサー基板
２８ シールド
２９ 導体
３０ 導体
３１ 基台

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】