特許 7596945 放射線撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】放射線撮影装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 7/00 20060101AFI20241203BHJP

【ＦＩ】

G01T7/00 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021095791

(22)【出願日】2021-06-08

(65)【公開番号】P2022187675

(43)【公開日】2022-12-20

【審査請求日】2024-05-16

(73)【特許権者】

【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】丸山 忠

(72)【発明者】

【氏名】八野 悠里

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２３７６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２５１１２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／００－１／１６

１／１６７－７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二次元状に配列され、放射線画像を検出するための複数の放射線検出素子を備えるセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールを含む各部を制御し放射線画像を生成する制御回路が実装された電子回路基板と、
電源としての複数のバッテリーと、
前記複数のバッテリーを前記電子回路基板に個別に接続する電気導線と、を備え、
前記電気導線は、前記センサーモジュールの信号線に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる第一区間部を有する放射線撮影装置。

【請求項2】

前記第一区間部において一方向に流れる電流による磁界発生量と、その逆方向に流れる電流による磁界発生量とが同じになるように構成されている請求項１に記載の放射線撮影装置。

【請求項3】

前記複数のバッテリーは、同一仕様の２つのバッテリーであり、一方のバッテリーに接続された電気導線の前記第一区間部に属する部分と、他方のバッテリーに接続された電気導線の前記第一区間部に属する部分とは、同一長さで同一断面積である請求項１に記載の放射線撮影装置。

【請求項4】

前記複数の放射線検出素子の二次元状の配列を平面視したとき、前記電気導線は、前記センサーモジュールの信号線に直交する第二区間部を有し、
前記第二区間部は前記第一区間部より長い請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の放射線撮影装置。

【請求項5】

前記複数のバッテリーは、前記センサーモジュールの信号線に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる内部導電部を有する請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の放射線撮影装置。

【請求項6】

前記複数のバッテリーは、表裏逆に配置されることで、前記センサーモジュールの信号線に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる内部導電部を有するようにされている請求項５に記載の放射線撮影装置。

【請求項7】

二次元状に配列され、放射線画像を検出するための複数の放射線検出素子を備えるセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールを含む各部を制御し放射線画像を生成する制御回路が実装された電子回路基板と、
電源としての複数のバッテリーと、
前記複数のバッテリーを前記電子回路基板に個別に接続する電気導線と、を備え、
前記複数のバッテリーは、前記センサーモジュールの信号線に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる内部導電部を有する放射線撮影装置。

【請求項8】

前記複数のバッテリーは、表裏逆に配置されることで、前記センサーモジュールの信号線に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる内部導電部を有するようにされている請求項７に記載の放射線撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線撮影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線撮影装置は、画像読取や無線転送など多くの電流変動が生じる要因があり、それにより内部の電子回路基板や基板間束線、バッテリーから、電磁界ノイズが発生する。その電磁界ノイズが放射線を検出するＴＦＴ（薄膜トランジスタ（thin film transistor））センサーモジュールに伝搬し、放射線画像の画像信号にノイズとして重畳するため、得られた放射線画像には横スジ等のノイズが発生してしまい、画質を著しく低下させてしまうことがある。
そのため、一般的には内部の電子回路基板から発する電磁界ノイズを低減する手段の一つとして、電子回路基板とＴＦＴセンサーモジュール間に金属シールドを配置することが知られている（特許文献１等）。
一方で、シールドのノイズ低減効果は（シールド面積）×（シールド厚み）で決まるため、（シールド厚み）を厚くする方がノイズ低減効果を得ることができるが、シールドの重量が増えてしまうので、可搬性を一つの価値としているフラットパネルディテクター（ＦＰＤ）と称される放射線撮影装置にとっては、その価値を損なってしまうことになる。

【0003】

特許文献２に記載の発明にあっては、配線を互いに近接させ或いは接触された状態とし、各配線に発生する磁界を互いに打ち消しあう状態にすることで発生する磁界を弱め、或いは磁界が発生していない状態とし、ＴＦＴセンサーモジュールへの電磁界ノイズを低減させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第０５７４３４７７号公報

【文献】特許第５８１１５８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一方、本発明者らは、ＴＦＴセンサーモジュールの信号線に直交して流れる電流よりも、ＴＦＴセンサーモジュールの信号線と並走して流れる電流による当該信号線への電磁界ノイズの影響が顕著であることを見出した。

【0006】

本発明の課題は、放射線画像を検出するセンサーモジュールへの内部電流よるノイズ影響を低減することにより、センサーモジュールが出力する信号のノイズを低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための本発明に係る放射線撮影装置の一態様は、二次元状に配列され、放射線画像を検出するための複数の放射線検出素子を備えるセンサーモジュールと、前記センサーモジュールを含む各部を制御し放射線画像を生成する制御回路が実装された電子回路基板と、電源としての複数のバッテリーと、前記複数のバッテリーを前記電子回路基板に個別に接続する電気導線と、を備え、前記電気導線は、前記センサーモジュールの信号線に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる第一区間部を有する。

【0008】

また、本発明に係る放射線撮影装置の他の一態様は、二次元状に配列され、放射線画像を検出するための複数の放射線検出素子を備えるセンサーモジュールと、前記センサーモジュールを含む各部を制御し放射線画像を生成する制御回路が実装された電子回路基板と、電源としての複数のバッテリーと、前記複数のバッテリーを前記電子回路基板に個別に接続する電気導線と、を備え、前記複数のバッテリーは、前記センサーモジュールの信号線に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる内部導電部を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、放射線画像を検出するセンサーモジュールへの内部電流よるノイズ影響を低減することにより、センサーモジュールが出力する信号のノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一例の放射線撮影装置の断面模式図である。

【図2】本発明の第一実施形態の配置に係る放射線撮影装置の背面図（内部透視）である。

【図3】比較例の配置に係る放射線撮影装置の背面図（内部透視）である。

【図4】電磁気影響の相殺原理を説明するための、信号線と電源導線の斜視図である。

【図5】各信号線への電磁界ノイズのレベルを示すグラフである。

【図6】本発明の第二実施形態の配置に係る放射線撮影装置の背面図（内部透視）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明の範囲は、以下の実施形態や図面に記載されたものに限定されるものではない。

【0012】

図１に示すように本発明の一実施形態の放射線撮影装置１００は、フロント板１及びバック板２を含む筐体と、ＴＦＴセンサーモジュール３と、鉛シート４と、基台５と、電子回路基板６と、電源としてのバッテリー７、電気導線８，９等を備える。
フロント板１側から、ＴＦＴセンサーモジュール３、鉛シート４、基台５の順で積層配置され、バック板２に対向する基台５の裏面に、電子回路基板６と、バッテリー７とが設置されている。

【0013】

ＴＦＴセンサーモジュール３は、二次元状に配列され、放射線画像を検出するための複数の放射線検出素子を備える。放射線検出素子は、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の半導体素子である。放射線検出素子は、放射線の被照射量に応じた電荷を発生させる。ＴＦＴで構成されたスイッチ素子が放射線検出素子に一対一に接続され二次元状に配列されている。かかるスイッチ素子のオン・オフのタイミング制御により、各列の放射線検出素子の検知アナログ信号が信号線を通して送出される。
電子回路基板６は、バッテリー７から供給される電力に基づき動作し、ＴＦＴセンサーモジュール３を含む各部を制御し放射線画像を生成する制御回路のほか、電源回路、通信回路が実装されている。
以上の点は、従来の技術である。
放射線撮影装置１００の動作による変動電流により、電子回路基板６や電気導線８，９、バッテリー７から電磁界が発生しＴＦＴセンサーモジュール３にノイズを発生させる要因となり得る。

【0014】

（第一実施形態）
図２に、本発明の第一実施形態の配置に係る放射線撮影装置１００Ａを示す。図３に、比較例の配置に係る放射線撮影装置１００Ｚを示す。図１に示した断面視の構成は共通である。

【0015】

図２は、バック板２側から見た内部透視図で、電子回路基板６と、２つのバッテリー７Ａ，７Ｂと、電気導線８，９とを示す。また背後にはＴＦＴセンサーモジュール３の信号線１０を示す。信号線１０は一方向（縦方向）に互いに平行に走っている。
バッテリー７Ａは電気導線８により、バッテリー７Ｂは電気導線９により、個別に電子回路基板６に接続されている。
バッテリー７Ａの正極から電子回路基板６に繋がる配線を、電気導線８Ｐ１，８Ｐ２とする。バッテリー７Ａの負極から電子回路基板６に繋がる配線を、電気導線８Ｎ１，８Ｎ２とする。バッテリー７Ｂの正極から電子回路基板６に繋がる配線を、電気導線９Ｐ１，９Ｐ２とする。バッテリー７Ｂの負極から電子回路基板６に繋がる配線を、電気導線９Ｎ１，９Ｎ２とする。

【0016】

本実施形態に係る電気導線８Ｐ１及び電気導線９Ｐ１は、ＴＦＴセンサーモジュール３の信号線１０に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる第一区間部１１に相当する。
また、本実施形態に係る電気導線８Ｎ１及び電気導線９Ｎ１は、ＴＦＴセンサーモジュール３の信号線１０に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる第一区間部１１に相当する。
第一区間部１１において一方向に流れる電流による磁界発生量と、その逆方向に流れる電流による磁界発生量とが同じになるように構成されている。そのために図２に示す実施形態では、搭載される複数のバッテリーは、同一仕様の２つのバッテリー７Ａ，７Ｂであり、一方のバッテリー７Ａに接続された電気導線８の第一区間部１１に属する部分８Ｐ１（８Ｎ１）と、他方のバッテリー７Ｂに接続された電気導線９の第一区間部１１に属する部分９Ｐ１（９Ｎ１）とは、同一長さで同一断面積である。

【0017】

図２に示すように複数の放射線検出素子の二次元状の配列を平面視したとき、電気導線８，９は、ＴＦＴセンサーモジュール３の信号線１０に直交する第二区間部１２を有する。第二区間部１２に属するのは、電気導線８Ｐ２、８Ｎ２、９Ｐ２，９Ｎ２である。
第二区間部１２は第一区間部１１より長くされている。個別に言及すると、電気導線８Ｐ１より電気導電８Ｐ２が長く、電気導線８Ｎ１より電気導電８Ｎ２が長く、電気導線９Ｐ１より電気導電９Ｐ２が長く、電気導線９Ｎ１より電気導電９Ｎ２が長い。

【0018】

また、本実施形態に係る複数のバッテリー７Ａ，７Ｂは、ＴＦＴセンサーモジュール３の信号線１０に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる内部導電部７Ａ１と内部導電部７Ｂ１、内部導電部７Ａ２と内部導電部７Ｂ２を有する。内部導電部７Ａ１と内部導電部７Ｂ１とが信号線１０に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れるペアとなる。同様に内部導電部７Ａ２と内部導電部７Ｂ２とが信号線１０に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れるペアとなる。
図２に示す実施形態では、複数のバッテリー７Ａ，７Ｂは、表裏逆に配置されることで正極同士、負極同士が信号線１０に平行な方向で対向し、ＴＦＴセンサーモジュール３の信号線１０に平行な同一線上で互いに逆向きに電流が流れる内部導電部７Ａ１と内部導電部７Ｂ１、内部導電部７Ａ２と内部導電部７Ｂ２を有するようにされている。
なお、バッテリー７Ａ，７Ｂ内に流れる電流は、負極から正極へバッテリー面内全体に流れ、電極に近いほど電流量が大きい。

【0019】

電気導線８，９に流れる電流により発生する磁界の影響により、信号線１０にノイズが重畳し得るが、信号線１０と並走する電流による影響が比較的大きく、信号線１０と直交する電流による影響が比較的小さい。第二区間部１２は第一区間部１１より長いが、信号線１０と直交する配置としたので、第二区間部１２から信号へのノイズ影響を低く抑えることができる。

【0020】

本実施形態の放射線撮影装置１００Ａにおいては、信号線１０と並走する電流による信号への影響は次の通りの相殺作用がある。
すなわち、電気導線８Ｐ１に流れる電流による信号線１０への影響と、電気導線９Ｐ１に流れる電流による信号線１０への影響とは、大きさが同じで極性が逆であるため、互いに相殺し、信号への影響が抑えられる。この相殺原理を、図４を参照して説明する。図４に示すように電気導線８Ｐ１によって発生する磁界と、電気導線９Ｐ１によって発生する磁界とが逆向きとなる。信号線１０ｉに流れる信号は、電気導線８Ｐ１の近傍において電気導線８Ｐ１によって発生する磁界の影響を受けるが、電気導線９Ｐ１の近傍において電気導線９Ｐ１によって発生する磁界により逆極性でほぼ同量の影響を受けるため相殺される。すなわち、同一信号線１０ｉに大きさが同じで逆向きの電磁界ノイズを与えることで、ノイズ影響を相殺する。
同様の相殺原理により、電気導線８Ｎ１に流れる電流による信号線１０ｊへの影響と、電気導線９Ｎ１に流れる電流による信号線１０ｊへの影響とは、大きさが同じで極性が逆であるため、互いに相殺し、信号への影響が抑えられる。

【0021】

また同様の相殺原理により、内部導電部７Ａ１に流れる電流による信号線１０ｊへの影響と内部導電部７Ｂ１に流れる電流による信号線１０ｊへの影響とが相殺され、内部導電部７Ａ２に流れる電流による信号線１０ｉへの影響と内部導電部７Ｂ２に流れる電流による信号線１０ｉへの影響とが相殺され、信号への影響が抑えられる。

【0022】

以上のように本実施形態の放射線撮影装置１００Ａによれば、内部電流によって発生する磁界のＴＦＴセンサーモジュール３へのノイズ影響を低減することにより、ＴＦＴセンサーモジュール３が出力する信号のノイズを低減することができる。
以上の相殺効果を最大限に得るために、上述のように第一区間部１１において一方向に流れる電流による磁界発生量と、その逆方向に流れる電流による磁界発生量とが同じになるようにした。また、バッテリー７Ａ，７Ｂも、信号線１０に沿って流れる内部電流に関し、一方向に流れる電流による磁界発生量と、その逆方向に流れる電流による磁界発生量とが同じになるようにした。

【0023】

これに対し図３に示す比較例の配置に係る放射線撮影装置１００Ｚは、信号線１０に平行な同一線上では、電気導線８，９内もバッテリー７Ａ，７Ｂ内も同じ方向に電流が流れている。そのため、図５の実線グラフＺに示すように電磁界ノイズが顕著に高まってしまう。図５において、縦軸はノイズレベル、横軸は画像の横方向座標軸であり信号線に直交する。図３に示す比較例の放射線撮影装置１００Ｚにあっては、電源電流の近傍で並走する信号線１０ｉ、１０ｊから取り出される信号に含まれるノイズレベルは、図５に示すように高いピークとなる。図２に示す本実施形態の放射線撮影装置１００Ａによれば、図５中に破線グラフＡで示すように信号線１０ｉ、１０ｊから取り出される信号を含めて全体的にノイズレベルが低く抑えられる。

【0024】

（第二実施形態）
次に搭載バッテリー数を３とした本発明の第二実施形態を開示する。
図６に、本発明の第二実施形態の配置に係る放射線撮影装置１００Ｂを示す。図１に示した断面視の構成は第一実施形態と共通である。
本実施形態の放射線撮影装置１００Ｂは、３つのバッテリー７Ｃ，７Ｄ，７Ｅを搭載している。簡単のため電気導線は正極配線のみを示す。
図６に示すように３つのバッテリー７Ｃ，７Ｄ，７Ｅからの正極配線を電気導線２１Ｐ、電気導線２２Ｐ、電気導線２３Ｐとし、各区間を電気導線２１Ｐ１，２１Ｐ２，２１Ｐ３、電気導線２２Ｐ１，２２Ｐ２，２２Ｐ３、電気導線２３Ｐ１，２３Ｐ２，２３Ｐ３とした。

【0025】

電気導線２１Ｐ２、電気導線２２Ｐ２及び電気導線２３Ｐ２が第一区間部１１に属する。なお、電気導線２２Ｐ２は、電気導線２１Ｐ２及び電気導線２３Ｐ２と同一線上に配置されるが、作図上ずらして描いている。
電気導線２１Ｐ２に流れる電流による信号線１０ｋへの影響と、電気導線２２Ｐ２，２３Ｐ２に流れる電流による信号線１０ｋへの影響とは、大きさが同じで極性が逆であるため、互いに相殺し、信号への影響が抑えられる。
このような相殺効果を最大限にえるために各バッテリー７Ｃ，７Ｄ，７Ｅから流れ出る電流量を調節する。
そのため、各電気導線２１Ｐ，２２Ｐ，２３Ｐの太さや電子回路基板６までの長さを変えることで配線のインピーダンスを変え、各電気導線２１Ｐ，２２Ｐ，２３Ｐに流れる電流量を調節する。
また、電気導線２１Ｐ２，２２Ｐ２，２３Ｐ２のなかでも、信号線１０と並走する区間が長いほど信号線１０への磁界影響も大きいため、バッテリー７Ｃに接続する電気導線２１Ｐ２の長さと、バッテリー７Ｄ，７Ｅに接続する電気導線２２Ｐ２及び２３Ｐ２の長さを調整することで信号線１０への影響度を調節する。
以上により、電気導線２１Ｐ２に流れる電流による信号線１０ｋへの影響（磁界発生量）と、電気導線２２Ｐ２，２３Ｐ２に流れる電流による信号線１０ｋへの影響（磁界発生量）とが同じ大きさとなるように調整する。これにより、両者の信号線１０ｋへの影響（磁界発生量）は、大きさが同じで極性が逆であるため、互いに相殺し、信号への影響が抑えられる。

【0026】

電気導線２１Ｐ１，２１Ｐ３、電気導線２２Ｐ１，２２Ｐ３及び電気導線２３Ｐ１，２３Ｐ３が第二区間部１２に属する。
第二区間部１２（２１Ｐ１＋２１Ｐ３，２２Ｐ１＋２２Ｐ３，２３Ｐ１＋２３Ｐ３）は第一区間部１１（２１Ｐ２，２２Ｐ２，２３Ｐ２）より長いが、信号線１０と直交する配置としたので、第二区間部１２から信号へのノイズ影響を低く抑えることができる。
また、３つのバッテリー７Ｃ，７Ｄ，７Ｅも、内部電流が信号線１０と直交する配置としたので、バッテリー７Ｃ，７Ｄ，７Ｅの内部電流から信号へのノイズ影響を低く抑えることができる。

【0027】

図示を省略したが、バッテリー７Ｃ，７Ｄ，７Ｅの負極配線についても正極配線と同様に第一区間部と第二区間部とあるように配置することにより、信号線１０へのノイズ影響を低く抑えることができる。

【0028】

以上のように本実施形態の放射線撮影装置１００Ｂによれば、内部電流によって発生する磁界のＴＦＴセンサーモジュール３へのノイズ影響を低減することにより、ＴＦＴセンサーモジュール３が出力する信号のノイズを低減することができる。
放射線撮影装置１００Ｂにおいても上述の相殺効果を最大限に得るために、第一区間部１１において一方向に流れる電流による磁界発生量と、その逆方向に流れる電流による磁界発生量とが同じになるようにした。
以上の実施形態よれば、バッテリー及びその配線から発生する磁界を互いに打ち消し弱めるのではなく、信号線１０にそのまま影響させておき、互いに逆向きの磁界影響を同一信号線に与えることで当該信号線上での影響を相殺する。
以上の実施形態によれば、電子回路基板６、バッテリー７、電気導線８，９側と、ＴＦＴセンサーモジュール３との間にシールドを配置することなく、十分なノイズ低減効果を得ることができるので軽量に構成でき、画像価値と可搬性価値の両方を損なうことのない放射線撮影装置をユーザーに提供することが可能となる。

【符号の説明】

【0029】

１ フロント板
２ バック板
３ ＴＦＴセンサーモジュール
４ 鉛シート
５ 基台
６ 電子回路基板
７ バッテリー
７Ａ，７Ｂ バッテリー
７Ａ１ 内部導電部
７Ａ２ 内部導電部
７Ｂ１ 内部導電部
７Ｂ２ 内部導電部
７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ バッテリー
８，９ 電気導線
１０ 信号線
１１ 第一区間部
１２ 第二区間部
２１Ｐ，２２Ｐ，２３Ｐ 電気導線
１００ 放射線撮影装置
１００Ａ 放射線撮影装置（第一実施形態）
１００Ｂ 放射線撮影装置（第二実施形態）
１００Ｚ 放射線撮影装置（比較例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】