CN101836129A - 盒式放射线图像固体检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种FPD,即与CR用的盒具有互换性,在薄的同时,具有足够的强度,针对来自外部的应力能够抑制壳体的变形,可以应对来自外部的冲击,且可以进行便携摄影的盒式放射线图像固体检测器。该盒式放射线图像固体检测器具备:检测器单元(2),其具有将入射的放射线转换成光的闪烁器层(211)、和接收由闪烁器层(211)转换后的光并将其转换成电信号的检测部(151);以及内置检测器单元(2)的壳体(3),其具有使用碳纤维形成的壳体主体部(31)、和对壳体主体部(31)的开口部(311、312)进行覆盖的第一盖部件(32)及第二盖部件(33);壳体(3)的放射线入射方向的厚度是遵照JIS Z4905的厚度,盖部件(32、33)中的至少一个构成为能够插入检测器单元(2)。
Description
技术领域
本发明涉及盒式放射线图像固体检测器。
背景技术
以往,以疾病诊断等为目的,广泛应用了以X线图像为代表的使用放射线来进行拍摄的放射线图像。
这种医疗用的放射线图像,以往通过使用屏片(screen film)来进行拍摄,但近年来,放射线图像实现了数字化,例如,广泛普及了一种在使透过了被摄体的放射线蓄积到形成有辉尽性荧光体层的辉尽性荧光体片材之后,利用激光对该辉尽性荧光体片材进行扫描,由此,将从辉尽性荧光体片材发出的辉尽光进行了光电转换,从而获得图像数据的CR(Computed Radiography)装置(例如参照专利文献1及专利文献2)。
在放射线图像摄影中,可以使用将屏片、辉尽性荧光体片材等记录介质收纳到内部的盒(例如参照专利文献1及专利文献2)。其中,利用CR装置进行摄影而使用的CR用盒,按照可以继续使用作为适合于现有的屏/胶片用盒的部件而被导入的现有设备,例如盒架(cassetteholder)与滤线器的方式,模仿该屏/胶片用盒的JIS标准尺寸,来设计、制造。换言之,能够维持盒的尺寸的互换性,实现了设施的有效灵活运用和图像数据的数字化。
而且,作为获得医疗用放射线图像的机构,最近公知有一种对被照射的放射线进行检测,来将其作为数字图像数据而取得的检测器、即FPD(Flat Panel Detector)(例如参照专利文献3)。
并且,还实际应用了将该FPD收纳到壳体(框体)中的可搬运型的摄影装置(可搬运型的FPD)(例如参照专利文献4及专利文献5)。这样的可搬运型的检测器由于能够被搬运移动,所以还可以搬到患者的病房等来进行摄影等。而且,由于能够根据摄影部位的位置、角度等自如地调整位置、角度,所以,被期待着广泛地灵活应用。
对于可搬运型的检测器,如专利文献4及专利文献5中记载的那样,在收纳FPD的框体的一端设置有把手,将其构成为容易搬运移动。这是由于采用了用于保护内部检测面板的牢固的壳体,使得检测器整体与CR盒相比重量增大,因此改善了技师等对该重量增大的检测器操作性。
专利文献1:日本特开2005-121783号公报
专利文献2:日本特开2005-114944号公报
专利文献3:日本特开平9-73144号公报
专利文献4:日本特开2002-311527号公报
专利文献5:美国专利第7189972号说明书
如上所述,目前普及的CR用盒成为遵照以往的屏/胶片用盒的JIS标准尺寸的尺寸,滤线器等也被制作成与JIS标准尺寸匹配。因此,如果对于FPD也能够以收纳到遵照该JIS标准尺寸的盒中的方式进行使用,则能够将设置于设施中的现存设备利用到使用了FPD的摄影中,从而将作为摄影机构而导入FPD之际的设备投资抑制为最小限度。
但是,专利文献4及专利文献5中记载的检测器,从设置有把手这一情况可以看出,不是遵照上述JIS标准尺寸的设备,具有无法利用现有设备的形状。
而且,当因为下落等使得检测器受到冲击时,有可能导致壳体变形,对内部的玻璃基材、电部件等施加负荷,从而发生部件破损、画质劣化的情况。
对于该点而言,在框体上安装了把手的情况下,由于搬运移动之际握着该把手移动,所以,当不留神使检测器落下时,将从与把手相反侧的端部落下。因此,在是专利文献4及专利文献5记载那样的简单的可搬运型检测器的情况下,只要构成为能够承受来自这样的被预测出落下的方向的冲击即可。
与之相对,由于遵照上述JIS标准尺寸的盒是没有设置把手等的薄平板状设备,所以,不限定于在搬运移动时把持了盒的什么部位,在落下的情况下都无法预测其从何处、怎样落下。而且,在使用了这样的盒的情况下,由于在拍摄患者时盒装填位置(装填方向)的自由度也大幅提高,所以,当修正盒相对患者的位置时对于患者的体重(荷重)从何方向加载在盒上也无从预测。因此,存在着需要提高盒整体的强度这一问题。
并且,要求在谋求强度提高之际,尽量不会导致重量增大、轻量且牢靠的构造。
发明内容
鉴于此,本发明为了解决上述的课题而提出,其目的在于,提供一种能够实现图像数据的数字化的FPD,即盒式放射线图像固体检测器,其为与CR用盒间具有互换性的薄式,且具有足够的强度,相对于来自外部的应力,能够抑制壳体的变形,可应对来自外部的冲击,并能够实现便携摄影。
为了实现上述目的,本发明涉及的盒式放射线图像固体检测器具备:检测器单元,其具有将入射的放射线转换成光的闪烁器、和接收由所述闪烁器转换后的光并将其转换成电信号的检测部;以及内置所述检测器单元的壳体,其具有使用碳纤维形成为在两端部具有开口部的方筒状的主体部,和通过卡合机构与所述主体部卡合、对所述各开口部进行覆盖的第一盖部件及第二盖部件,所述壳体的放射线入射方向的厚度是遵照JIS Z4905的厚度,所述第一盖部件及第二盖部件中的至少一个构成为能够插入所述检测器单元。
而且,本发明涉及的盒式放射线图像固体检测器具备:检测器单元,其具有将入射的放射线转换成光的闪烁器、和接收由所述闪烁器转换后的光并将其转换成电信号的检测部;以及内置所述检测器单元的壳体,其具有使用碳纤维形成为在两端部具有开口部的方筒状的主体部,和通过卡合机构与所述主体部卡合、对所述各开口部进行覆盖的第一盖部件及第二盖部件;所述壳体的放射线入射方向的厚度为16mm以下,所述第一盖部件及第二盖部件中的至少一个构成为能够插入所述检测器单元。
根据本发明的盒式放射线图像固体检测器(盒式FPD),由于壳体的放射线入射方向的厚度为16mm以下,满足了盒的JIS标准,所以,能够与CR用的盒同样地利用现存的装置、设备,可以将导入FPD作为摄影机构时的设备投资抑制为最小限度。
另外,由于内置检测器单元的壳体,由使用碳纤维形成的方筒状的主体部、和对形成在主体部的两端部的开口部进行覆盖的第一盖部件及第二盖部件形成,所以,无论从何方向施加外力,都能抑制壳体的变形,可避免设置于壳体内部的部件发生破损等。
而且,由于部件之间的接缝(接合部)比以往的结构少,所以,粉尘、患者的汗水、消毒液等水分或异物难以侵入到壳体的内部,因此能够延长内部电器部件等的寿命。
并且,由于在构成牢靠的壳体之际,不是以往那样依赖于金属部件自身的刚性(板厚)的强度维持结构,所以,即使构成为与CR用盒互换的尺寸,也能够同时兼顾即便受到患者的所有荷重作用变形也会很少的牢靠性、与重量降低这两方面。
附图说明
图1是表示本实施方式涉及的盒式检测器的立体图。
图2是本实施方式中的壳体的分解立体图。
图3是对各种材料的弹性模量及热传导率进行比较的图。
图4是表示针对壳体的挠曲量的模拟结果的图表。
图5是对以悬臂方式保持时的负载的施加状况进行说明的说明图。
图6是表示在每个摄影姿势下对玻璃基材施加的荷重的图表。
图7是表示压力测定装置的简略结构的图。
图8是表示玻璃基材的容许应力的说明图。
图9是表示4边支承的玻璃基材的最大应力、最大挠曲量的说明图。
图10是针对4边支承的玻璃基材进行说明的说明图。
图11是表示4边支承的玻璃基材的系数的图。
图12是表示图1所示的盒式检测器的内部结构的概略图。
图13是图12的A-A剖面图。
图14是图12的B-B剖面图。
图15是表示本实施方式中的检测面板的俯视图。
图16是从向视F方向观察图15所示的检测面板的侧视图。
图17是图15所示的检测面板的G-G剖面图。
图18是构成信号检测部的光电转换部的一个像素量的等效电路构成图。
图19是将图18所示的光电转换部二维排列的等效电路构成图。
图20(a)是表示检测器单元与缓冲部件的倾斜抵接的状态的图,图20(b)是表示检测器单元被缓冲部件的倾斜引导而移动到水平位置的状态的图,图20(c)是表示检测器单元被缓冲部件保持的状态的图。
图21是表示图1所示的盒式检测器的一个变形例的剖面图。
图22是表示图1所示的盒式检测器的一个变形例的剖面图。
图23是表示图1所示的盒式检测器的盖部件与壳体主体部的卡合部分的一个变形例的剖面图。
图24是表示图1所示的盒式检测器的一个变形例的剖面图。
图25(a)是表示图1所示的盒式检测器的一个变形例的侧视图,图25(b)是图25(a)的E-E剖面图。
符号说明:1-盒式检测器(盒式放射线图像固体检测器),2-检测器单元,3-壳体,9-天线装置(接口用部件),21-检测面板,22-电子部件,23-电路基板,24-基台,25-充电池(电力供给部),31-壳体主体部(主体部),32-第一盖部件,33-第二盖部件,45-充电用端子(接口用部件),46-电源开关(接口用部件),47-指示器(接口用部件),151-信号检测部(检测部),211-闪烁器层(闪烁器),213-第二玻璃基材,214-第一玻璃基材,217-密封部件(粘接部件),323-缓冲部件,333-缓冲部件,324-卡合片(卡合机构),334-卡合片(卡合机构)。
具体实施方式
下面,参照图1~图20,对本发明涉及的盒式放射线图像固体检测器的一个实施方式进行说明。其中,发明的范围不限定于图示的例子。
图1是本实施方式中的盒式放射线图像固体检测器(以下称作“盒式检测器”)的立体图。
本实施方式的盒式检测器1是盒式平板探测器(Flat PanelDetector:以下称作“FPD”),盒式检测器1具备:对被照射的放射线进行检测,取得该放射线作为数字图像数据的检测器单元2(参照图12等);和将该检测器单元2收纳在内部的壳体3。
在本实施方式中,壳体3被形成为其放射线入射方向的厚度为15mm。另外,壳体3的放射线入射方向的厚度尺寸不限定于15mm,优选为16mm以下,优选是收敛在以往的屏/胶片用盒的遵照JIS标准(JIS Z 4905)的尺寸(15mm+1mm、且15mm-2mm)范围内的尺寸。其中,与该JIS标准(JIS Z 4905)对应的国际标准为IEC 60406。
由于CR用的盒或滤线器等大部分的现有装置,被制成与该屏/胶片用盒的JIS标准尺寸相匹配,所以,通过使壳体3的尺寸与JIS标准尺寸匹配,在通过作为盒式FPD的盒式检测器1进行摄影的情况下,也可以利用现有的设备。
图2是本实施方式中的壳体3的分解立体图。
如图2所示,壳体3具备:在两端部具有开口部311、312且形成为中空的方筒状的壳体主体部31;和覆盖壳体主体部31的各开口部311、312,对其进行封闭的第一盖部件32及第二盖部件33。
第一盖部件32及第二盖部件33具备盖主体部321、331、和插入部322、332,例如由非导电性的塑料等非导电性材料形成。
盖主体部321、331被形成为,其外周成为与壳体主体部31的各开口部311、312的外周的尺寸大致相等的尺寸。而且,盖主体部321、331的相对于开口部311、312的插入方向的尺寸为8mm。另外,虽然不将盖主体部321、331的上述尺寸特殊限定为某种程度,但对于设置有后述的天线装置9的盖主体部321而言,优选将上述尺寸设为6mm以上,更优选为8mm以上。
并且,插入部322、332成为在相对于开口部311、312的插入侧具有开口部的框状,插入部322、332的外周形成为比壳体主体部31的各开口部311、312的内周尺寸稍小的尺寸。
在插入部322、332的内部,设置有能够缓解从外部向检测器单元2传递的外力的缓冲部件323、333(参照图12等)。缓冲部件323、333只要能够缓解外力即可,没有特殊的限定,例如可以采用发泡氨基甲酸乙酯、硅等。
而且,尤其对设置于插入部332的缓冲部件333而言,剖面形状大致为V字状(参照图14及图20),只要由弹性体、粘性体、粘弹性体(viscoelatic等)中的任意一个形成即可,优选是与检测器单元2抵接时能够变形的材料。缓冲部件323、333还作为将检测器单元2保持在壳体3的内部的恰当位置的保持部件发挥功能。
作为将壳体主体部31与盖部件32、33卡合的卡合机构的卡合片324、334,从插入部322、332的各侧面朝向相对于开口部331、312的插入方向延伸。在卡合片324、334的外侧面,分别设置有卡合凸部325、335。
另外,优选在插入部322、332的外周面设置由橡胶等形成的防水用密封环(未图示)。在设置有防水用密封环的情况下,增加了壳体主体部31与各盖部件32、33的密接性,能够防止粉尘、患者的汗水、消毒液等水分或异物侵入到壳体3的内部。
在第一盖部件32的盖主体部321的一个侧面、即与盒式检测器1的放射线入射侧的面正交的面,埋设有用于在盒式检测器1与外部设备之间通过无线方式进行信息的收发的天线装置9。
天线装置9中设置有:由金属构成的平板状的一对放射板91、92;和连接一对放射板91、92,向该一对放射板91、92供电的供电部93。
在本实施方式中,一对放射板91、92中的一个放射板91形成为主视形状为梯形,另一个放射板92形成为主视形状大致为圆形。而且,供电部93连接在一个放射板91的上底部的大致中央,并且与另一个放射板92的一部分连接。
通过利用供电部93进行连接,在一对放射板91、92之间形成了规定的间隙。
另外,天线装置9的种类、形状并不限于这里例示的种类、形状。而且,天线装置9不限定于被埋设于盖主体部321的情况,还可以被粘贴在盖主体部321的外侧或内侧。不过,由于当将天线装置9设置在与由金属、碳等导电性材料构成的导电性部件接近的位置时,接收灵敏度、接收增益降低,所以,优选设置在尽量远离由碳等导电性材料形成的壳体主体部31、由金属等形成的各种电子部件22(参照图12等)的位置,优选至少远离6mm以上,更优选远离8mm以上。
对于该点,在本实施方式中如上所述,天线装置9被设置在由非导电性材料形成的盖主体部321,盖主体部321相对于开口部311的插入方向的尺寸为8mm。因此,天线装置9被配置在从包含碳纤维等导电材料而形成的壳体主体部31远离了8mm的位置,在维持接收灵敏度、接收增益方面是优选的设置位置。
另外,在盖主体部321的一面、即与形成有天线装置9的面为同一面的面上,如图1及图2所示,形成有对设置在壳体3的内部的充电池25(参照图12等)进行充电时与外部的电源等连接的充电用端子45,而且,配置有用于对盒式检测器1的电源接通/断开进行切换的电源开关46。并且,在由形成有天线装置9的面和放射线入射侧的面形成的角部,设置有例如由LED等构成、对充电池25的充电状况和各种操作状况等进行显示的指示器47。
在本实施方式中,接口用部件包括这些充电用端子45、电源开关46、指示器47、天线装置9,是被设置于盒式检测器1的电子/电气部件,即设置在检测器单元2之外的部件。
另外,在本实施方式中例示了上述所有的接口用部件被设置于第一盖部件32的情况,但也可以采用这些部件的全部或一部分设置于第二盖部件33等的构成。而且,接口用部件不限定于此处例示的部件,还可以包括其他的部件,也可以是不具备其中的一部分的构成。
壳体主体部31例如通过在芯材(模)上卷绕碳纤维,在成为所希望的厚度(例如1mm~2mm)的基础上调整形状,并在卷绕的碳纤维上流淌了热固化性树脂的基础上,通过以高温高压将其烧结固定使其成形,然后,拔出芯材而形成。
而且,通过以所希望的厚度(例如1mm~2mm),预先形成与规定尺寸的壳体主体部31的展开长度一致的矩形状的板状部件,将该板状部件沿着芯材(模)折曲,并利用粘接剂等将端部之间结合,由此成为方筒状。
在通过这样的方法形成了壳体主体部31的情况下,由于壳体主体部31的内周的尺寸通过芯材(模)的外周的尺寸被准确地决定,所以,能够简单地形成没有尺寸偏差的壳体主体部31。
而且,由于可以将壳体主体部31形成为没有接缝的一体构造,所以,在从外部施加了冲击等情况下,可以使该外力、外压分散。
其中,作为形成壳体主体部31的碳纤维,优选使用沥青系碳纤维。
图3是对各种材料的弹性模量和热传导率进行比较的表。作为碳纤维,有PAN系碳纤维和沥青系碳纤维,如图3所示,沥青系碳纤维具有PAN系碳纤维3倍以上的弹性模量,即便使壳体主体部31的板厚较薄,也能够获得足够的强度。而且,碳纤维一般与铝等金属相比,热传导率低,如果在由碳纤维形成的壳体中产生了热,则存在着无法释放热而导致热被蓄积的问题。
对于该点而言,由于沥青系碳纤维具有与铝相同程度的高的热传导率,所以,即使在壳体3的内部具备多个后述的各种电子部件22、充电池25等发热的部件的情况下,也能够将产生的热有效地释放,能够防止热蓄积在壳体3的内部而对各部造成不良影响。
在壳体主体部31的内侧的、与各盖部件32、33的卡合片324、334的卡合凸部325、335对应的位置,如图2及图12所示,形成有与卡合凸部325、335卡合的卡合凹部315、316。
壳体3通过将第一盖部件32的插入部322插入到壳体主体部31的一侧端部的开口部311,将第二盖部件33的插入部332插入到另一侧端部的开口部312,并使卡合凸部325、335分别与卡合凹部315、316卡合,由此两开口部311、312被关闭,内部被密封而成为一体。其中,接合壳体主体部31和各盖部件32、33的手段并不局限于此处所例示的情况,例如还可通过螺纹紧固来实现接合,亦可进行粘接固定。
另外,本实施方式中,在一旦进行了组装之后,成为第一盖部件32及第二盖部件33被固着于壳体主体部31而无法拆卸的构成。通过如此构成,可提高壳体3内部的密封性。因此,例如虽然在需要更换充电池25时等,要破坏盖部件32、33而将盒式检测器1分解,但由树脂等形成的盖部件32、33比较廉价,即使进行破坏损失也少,且能够将内部的检测器单元2取出重新利用。
而且,在壳体主体部31的内侧的两侧部,设置有对检测器单元2进行保护、以使检测器单元2不因与壳体主体部31的内壁面干涉而发生破损的缓冲部件317。其中,缓冲部件317的材料没有特殊限定,例如可以采用硅、聚氨基甲酸酯等具有弹性的树脂等。
为了使来自外部的荷重(患者的体重等)不对收纳在壳体3内部的检测器单元2造成影响,需要将盒式检测器1整体的挠曲量限制为检测器单元2的容许挠曲量以内。
这里,针对实际进行患者摄影时的假定的盒式检测器1的壳体3的最大挠曲量、及对构成检测器单元2的玻璃基材213、214作用的应力,在表示数据的同时进行说明。
图4是表示针对盒式检测器1的壳体3的挠曲量进行模拟的结果的图。
在该模拟中,壳体主体部31采用了下述构造的中空立方体状(壁厚2mm)的壳体(盒式检测器1):使用拉伸弹性模量为790Gpa的沥青系碳纤维作为碳纤维,壳体3的侧面部分的高度为16mm(因此,盒的厚度为16mm),壳体主体部31的基准板厚(基准壁厚)为2mm。而且,作为其尺寸,采用了最容易发生挠曲的半截尺寸(14英寸×17英寸的尺寸)。
另外,虽然对盒式检测器1施加的荷重因摄影姿势而不同,但由于在能够设想的使用环境中施加最大荷重的摄影姿势,是患者躺在床上,在其臀部之下配置了盒式检测器1的情况(参照图6),所以,图4所示的模拟是在这样的摄影姿势下,使配置在患者之下的盒式检测器1移动的情况下进行的。
在图4中,模式1是如图5(a)所示那样,以悬臂方式仅保持盒式检测器1的一端部,使被从上施加了荷重的状态的盒式检测器1移动时的盒式检测器1的最大挠曲量。例如,设想了暂时在躺卧于床上的患者的臀部之下设置了盒式检测器1的基础上,为了改变该位置而由一个人移动检测器的情况。模式2是如图5(b)所示那样,保持位于对角的2个部位的端部,使与模式1同样地被施加荷重的状态的盒式检测器1移动时的盒式检测器1的最大挠曲量。该情况例如设想了由两个人移动检测器的情况。
由于当使被插入在躺卧于床上的患者之下的盒式检测器1移动之际,获得了盒式检测器1的壳体3被施加的最大荷重约为294N(30kg)的实测结果,所以,模式1及模式2都测定了对保持盒式检测器1的端部施加了294N(30kg)的荷重的状态下的挠曲量。
结果如图4所示,在任何一种情况下,都能够使盒式检测器1的壳体3的最大挠曲量小于2mm。
另外,图6表示了当在滤线器等刚性较高的部件上载置盒式检测器1来进行摄影时,使用压力测定装置7(参照图7)对作用于检测器单元2的玻璃基材213、214(参照图13等)的力(应力),进行了测定的结果。
压力测定装置7例如如图7所示,具备:通过压电元件将从外部施加的压力的变化转换成电信号的传感器片71、和通过传感器连接器72来接收从传感器片71输出的电信号的计算机73,具体而言,使用ニツタ株式会社制造的I-SCAN系统进行了测定。
测定是针对下述4种摄影姿势与摄影位置的组合进行的,在各自的情况下,将压力测定装置7的传感器片71配置到患者的摄影部位之下,测定了对盒式检测器1的壳体3施加的压力,其中,所述4种摄影姿势与摄影部位的组合是指:在患者面朝上躺卧的状态下,在其臀部之下配置了盒式检测器1的情况及在后背之下配置了盒式检测器1的情况;在或者侧卧的状态下,在其臀部之下配置了盒式检测器1的情况及在肩部分之下配置了盒式检测器1的情况。
如上所述,盒式检测器1被施加的荷重最大的摄影姿势,是患者侧卧于床上、在其臀部之下配置了盒式检测器1的情况。当在这样的摄影姿势下例如对体重为100kg的患者进行摄影时,对盒式检测器1的检测器单元2的玻璃基材213、214作用的最大荷重如图6所示,为108N(11kg)左右。
而且,如上述那样以悬臂方式保持盒式检测器1并使其移动之际所产生的壳体3的挠曲量(形变量)为2mm以下,另一方面,由于检测器单元2的容许挠曲量为6mm,所以,在进行患者的所有体重作用于壳体3的所有荷重摄影时,即使对被暂时设置在患者之下的盒式检测器1进行移动、位置变更等,作用于玻璃基材213、214的最大应力也不会超过玻璃基材213、214的容许应力,不会引发玻璃基材213、214的破裂等故障。
即,如图8所示那样,在是8mm以下的玻璃板(玻璃基材)的情况下,与使盒式检测器1移动时等所作用的瞬间施加力对应的容许应力(短期容许应力),在玻璃基材的面内为24.5MPa。
而且,在对玻璃基材213、214那样的矩形状板状部件的4条边进行支承的状态下,施加了等分布荷重的情况下,如图9所示,最大应力为23MPa,最大挠曲量为6mm。
其中,在如图10所示那样,将支承4条边的矩形状板状部件的长边方向设为b、与长边方向正交的方向设为a时,确定了边长比b/a为1.2时的系数α1、β1(参照图11),通过式(1)算出图9中的最大应力,在同样的条件下,通过式(2)算出了最大挠曲量。
(数学式1)
(数学式2)
综上所述,在使用盒式检测器1的基础上施加了能够设想的最大限度的荷重时所产生的最大应力为23MPa,最大挠曲量为6mm,此时,如本实施方式中的玻璃基材213、214那样,8mm以下的玻璃板(玻璃基材)的情况下的容许应力为24.5MPa,而且容许6mm以内的挠曲量。因此,无论在以怎样的摄影姿势进行摄影的情况下,玻璃基材213、214及包含该基材的检测器单元2都不会发生破裂等故障。
图12是从上侧(摄影时的放射线入射侧)观察检测器单元2被收纳在壳体3中的状态的俯视图,图13是图12的A-A剖面图,图14是图12的B-B剖面图。其中,为了便于说明,在图12中示意地表示了将壳体主体31的上面、检测面板21及基台24除去之后的状态下的盒式检测器1内部的各部件的配置。
如图12~图14所示,检测器单元2具备安装了检测面板21、和各种电子部件22的电路基板23等,在本实施方式中,电路基板23被固定在由树脂等形成的基台24,通过将该基台24向检测面板21粘接固定等,电路基板23借助基台24被固定于检测面板21。另外,基台24不是本发明必备的构成要素,也可以构成为不借助基台24而将电路基板23等直接固定于检测面板21。
如图12所示,在本实施方式中,搭载电子部件22的电路基板23被分割为4个,分别靠近检测面板21的各角部附近而配置,而且,电子部件22沿着检测面板21的外周被配置在电路基板23上。优选电子部件22被配置在尽量与检测面板21的各角部接近的位置。通过将电子部件22如此配置到电路基板23上,在将检测器单元2收纳于壳体3时,电子部件22沿着壳体3的角部附近及壳体主体部31的周缘部的相对外力难以变形(高强度)的区域配置。另外,电路基板23、电子部件22的数量、配置等不限定于这里例示的情况。
在本实施方式中,作为被配置在电路基板23上的电子部件22,例如有:构成对各部进行控制的控制部27(参照图19)的CPU(centralprocessing unit)(未图示)、由ROM(read only memory)、RAM(RandomAccess Memory)等构成的存储部(未图示)、扫描驱动电路16(参照图19等)、信号读出电路17(参照图19)等。另外,也可以与ROM、RAM独立地具备由闪存存储器等可重写的读出专用存储器等构成、对从检测面板21输出的图像信号进行存储的图像存储部。
而且,在检测器单元2中设置有用于和外部装置之间进行各种信号的收发的通信部(未图示)。通信部例如将从检测面板21输出的图像信号,经由上述的天线装置9向外部装置传输,或将从外部装置发送来的摄影开始信号等,通过天线装置9来接收。
另外,在基台24上的、将检测器单元2收纳到壳体3的内部时成为设置于第一盖部件32的充电用端子45的附近的位置,设置有充电池25,作为向构成盒式检测器1的多个驱动部(例如后述的扫描驱动电路16(参照图19)、信号读出电路17(参照图19)、通信部(未图示)、存储部(未图示)、充电量检测部(未图示)、指示器47、检测面板21等)供给电力的电力供给部。
作为充电池25,例如可以采用镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、小型密封铅电池、铅蓄电池、电气双重性电容器等自由充电的电池。另外,也可以取代充电池25而采用燃料电池等。其中,作为电力供给部的充电池25的形状、大小、个数、配置等,不限定于图12等所例示的情况。
充电池25通过设置在基台24上的规定位置,而与上述的充电用端子45电连接,例如,通过安装到将盒式检测器1与外部电源连接的支架等充电用装置(未图示),使得充电用装置侧的端子与壳体3侧的充电用端子45连接,可进行充电池25的充电。
在与各种电子部件22、充电池25连接的电路基板23的端部,设置有由柔软性的材料构成的挠性电气配线327。
电路基板23等通过该挠性电气配线327,与设置于第一盖部件32的作为接口用部件的充电用端子45、电源开关46、指示器47以及天线装置9电连接。其中,将该挠性电气配线327与第一盖部件32的各接口用部件连接的方法,可以采用连接器,也可以通过焊接来实现。
图15是检测面板21的俯视图,图16是从图15的向视F方向观察检测面板21的侧视图,图17是检测面板21的图15中的G-G剖面图。
检测面板21具备:在一个面形成了闪烁器层(发光层)211作为将入射的放射线转换成光的闪烁器的第一玻璃基材214;和层叠在闪烁器层211的下侧,在一个面上形成有对被闪烁器层211转换后的光进行检测,并将其转换成电信号的信号检测部151(参照图19)的第二玻璃基材213等,该检测面板21成为层叠了这些基材的层叠构造。
闪烁器层211例如以荧光体为主成分,根据入射的放射线,输出波长为300nm~800nm的电磁波、即以可见光线为中心,遍布紫外光到红外光的电磁波(光)。
该闪烁器层211中使用的荧光体例如可以采用以CaWO4等为母体材料的荧光体、在CsI:Tl或Gd2O2S:Tb、ZnS:Ag等母体材料内发光中心物质被赋予活性的荧光体。另外,在将稀土类元素设为M时,可以使用由(Gd、M、Eu)2O3的通式表示的荧光体。从放射线吸收及发光效率高的观点出发,尤其优选CsI:Tl或Gd2O2S:Tb,通过使用这些材料,能够获得噪声低的高画质图像。
闪烁器层211例如是在由纤维素乙酸酯膜、聚酯膜、聚乙二醇对苯二甲酸酯膜等各种高分子材料(聚合物)形成的支承体(未图示)上,例如通过气相生长法将荧光体形成为层状的层,荧光体的层由荧光体的柱状晶体构成。作为气相生长法,优选采用蒸镀法、溅射法、化学蒸镀(CVD:chemical vapor deposition)法等。在任意的方法中,都能够使荧光体的层在支承体上气相生长成独立的细长柱状晶体。
闪烁器层211被粘贴在第一玻璃基材214的下侧(摄影时放射线入射一侧的相反侧),在第一玻璃基材214的上侧(摄影时放射线入射一侧)还层叠有玻璃保护膜215。
而且,在闪烁器层211的下侧(摄影时放射线入射一侧的相反侧)层叠有第二玻璃基材213,在第二玻璃基材213的下侧还层叠有玻璃保护膜216。
第一玻璃基材214及第二玻璃基材213的厚度都为0.6mm左右,通过利用激光将端面切断,实施了使端面,即切断面、该切断面与玻璃基材的上面的棱线部分、以及切断面与玻璃基材的下面的棱线部分平滑化的平滑化处理。另外,第一玻璃基材214及第二玻璃基材213的厚度不限定于0.6mm。而且,第一玻璃基材214与第二玻璃基材213的厚度可以不同。
这里,对利用激光将第一玻璃基材214及第二玻璃基材213的端面切断而实施的平滑化处理进行说明。
在将玻璃切断的情况下,一般要经过下述两道作业步骤:首先,利用坚硬锐利的器件在玻璃表面划上条纹(划痕),沿玻璃的厚度方向形成垂直裂缝(划线作业),然后施加应力,使该裂缝延伸而将玻璃分割(断开作业)。而且,以往使用超硬合金、电镀金刚石、烧结金刚石等,进行在玻璃表面形成划痕的作业(划线作业)。但是,在利用超硬合金或金刚石等对玻璃表面形成划痕的情况下,会在切断(断开)后的玻璃的端面形成微细的凹凸,在玻璃被施加弯曲等负载的情况下,应力会集中在该凹凸部分,因此,存在容易破碎的问题。
对于该点,在本实施方式中,进行了使用激光对第一玻璃基材214及第二玻璃基材213的表面形成划痕的作业(划线作业)。在这样采用了激光的情况下,由于切断(断开)后的玻璃的端面被平滑化,所以,可以提高玻璃相对弯曲等负载的强度。
与其说玻璃基材的破裂是因为外力的大小,倒不如说是起因于裁断玻璃基材时所形成了成为应力集中的根源的局部毛边、局部凹凸部,因此,通过如此进行使裁断后的端面平滑化的处理,即使面对十分大的外力(应力),也能够防止玻璃基材发生破裂等。
其中,作为利用激光将第一玻璃基材214及第二玻璃基材213的端面切断的切断装置,例如优选使用在激光振荡部将YAG(YttriumAluminum Garnet钇铝石榴石晶体)用作激光光学介质的YAG激光等,但切断所使用的切断装置不限定于此。
在第二玻璃基材213的上侧(与闪烁器层211对置的一侧),形成有将从闪烁器层211输出的电磁波(光)转换成电能并蓄积,根据蓄积的电能输出图像信号的检测部、即信号检测部151。
这样,在本实施方式中,信号检测部151被层叠在闪烁器层211的下侧,成为信号检测部151与闪烁器层211以对置的状态,被夹持在配置于信号检测部151的下侧的第二玻璃基材213、与配置于闪烁器层211的上侧的第一玻璃基材214之间的构成。
以往,如果不通过壳体来抑制作用于内部的玻璃基材的应力,则认为无法防止玻璃基材的破裂,因此,大多在壳体与玻璃基材之间设置隔离空间,而在该隔离空间内采用使外力缓解/减少的缓冲部件。从而导致壳体进一步大型化。
对于该点而言,本发明者们发现:与其说玻璃基材的破裂是因为对该玻璃基材作用的外力的大小,倒不如说是起因于裁断玻璃基材时形成了成为应力集中的根源的局部毛边、局部凹凸部。鉴于此,为了除去上述的成为应力集中的根源的上述毛边、凹凸部,执行使裁断后的端面平滑化的处理,由此,针对作用于上述那样构成的壳体3的因患者的体重等引起的荷重或挠曲,能够防止玻璃基材213、214发生破裂等。
而且,沿着第一玻璃基材214和第二玻璃基材213的外周缘,设置有密封部件217,通过该密封部件217使第一玻璃基材214和第二玻璃基材213粘接而结合在一起。由此,相对弯曲等负载,能够进一步提高强度。
并且,在将第一玻璃基材214与第二玻璃基材213粘接时,通过抽吸空气等,从第一玻璃基材214与第二玻璃基材213之间的空间排气,然后通过密封部件217进行粘接、结合,由此,可以防止空气中含有的湿气对闪烁器层211等造成影响,能够实现闪烁器层211等的长寿命化。
另外,在检测面板21的各角部及角部之间的中间附近,设置有用于保护检测面板21不受来自外部的冲击等的缓冲部件218。
这里,对检测面板21的电路结构进行说明。图18是构成信号检测部151的一个像素量的光电转换部的等效电路图。
如图18所示,一个像素量的光电转换部的构成,由光电二极管152、和通过开关控制将光电二极管152中蓄积的电能取出作为电信号的薄膜晶体管(以下称为“TFT”)153构成。光电二极管152是生成并蓄积电荷的摄像元件。对于从光电二极管152取出的电信号而言,由放大器154将电信号放大到信号读出电路17能够检测的程度。
具体而言,若受到光的照射,则在光电二极管152中产生电荷,若对TFT153的栅极G施加信号读出用的电压,则电荷从与TFT153的源极S连接的光电二极管152流向TFT153的漏极D侧,蓄积到与放大器154并联连接的电容器154a中。然后,从放大器154输出与电容器154a中蓄积的电荷成比例被放大的电信号。
另外,若从放大器154输出被放大的电信号而取出了电信号,则与放大器154、电容器154a并联连接的开关154b接通,电容器154a中蓄积的电荷被释放,使得放大器154被复位。其中,光电二极管152可以是只具有限制电容的光电二极管,也可以是为了改良光电二极管152与光电转换部的动态范围而并列包含追加电容器的二极管。
图19是二维排列这样的光电转换部的等效电路,在像素间,扫描线Ll与信号线Lr被配设成正交。上述光电二极管152的一端侧连接在TFT153的源极S上,TFT153的漏极D与信号线Lr连接。另一方面,光电二极管152的另一端侧与配置于各行的邻接的光电二极管152的另一端侧连接,并通过公共的偏置线Lb,与偏置电源155连接。
该偏置电源155与控制部27连接,根据来自控制部27的指示,通过偏置线Lb向光电二极管152施加电压。而且,配置于各行的TFT153的栅极G与公共的扫描线Ll连接,扫描线Ll通过扫描驱动电路16与控制部27连接。同样,配置于各行的TFT153的漏极D与公共的信号线Lr连接,并与被控制部27控制的信号读出电路17连接。
在信号读出电路17中设置有针对上述每条信号线Lr的放大器154。在信号读出时,所选择的扫描线Ll被施加信号读出用的电压,由此,与该扫描线Ll连接的各TFT153的栅极G被施加电压,在光电二极管152中产生的电荷经由各TFT153从各光电二极管152流向各信号线Lr。然后,由各放大器154按每个光电二极管152对电荷进行放大,由此取出一行量的光电二极管152的信息。然后,通过分别切换扫描线Ll,针对所有的扫描线Ll进行该操作,由此从所有的光电二极管152取出信息。
各放大器154上分别连接有取样保持电路156。各取样保持电路156与设置于信号读出电路17的模拟多路调制器157连接,由信号读出电路17读出的信号从模拟多路调制器157经由A/D转换器158,被输出到上述的控制部27。
另外,TFT153也可以是采用了液晶显示器等中使用的无机半导体系器件、有机半导体的元件中的任意一个。
另外,在本实施方式中,举例说明了采用作为光电转换元件的光电二极管152来作为摄像元件的情况,但光电转换元件也可以采用光电二极管以外的固体摄像元件。
在该信号检测部151的侧部,配置有:向各光电二极管(光电转换元件)152输送脉冲,来扫描、驱动该各光电二极管152的扫描驱动电路16;和读出各光电转换元件中蓄积的电能的信号读出电路17。
接着,对本实施方式中的盒式检测器1的作用进行说明。
在本实施方式中,首先将在一个面形成了信号检测部151的第二玻璃基材213、和在一个面粘贴了闪烁器层211的第一玻璃基材214,层叠成闪烁器层211与信号检测部151对置,在对第一玻璃基材214与第二玻璃基材213之间的空间进行了排气处理之后,通过密封部件217将两个玻璃基材213、214密接、结合。接着,将在规定的位置搭载了配置有各种电子部件22的电路基板23以及充电池25的基台24,按照搭载了电路基板23及充电池25的一侧为下方的方式,固定到第二玻璃基材213的背面侧。由此,完成了检测器单元2。
在检测器单元2完成后,通过挠性电气配线327将与检测器单元2的电路基板23连接的电子部件22和充电器25、与设置于第一盖部件32的充电用端子45、电源开关46、指示器47、天线装置9电连接。
接着,在壳体主体部31的内部,配置当插入检测器单元2时从下侧支承检测器单元2、并且进行引导的未图示的夹具。该夹具例如可以是棒状的,也可以是板状的。
在将第一盖部件32嵌入到壳体主体部31的开口部311时,从开口部311插入通过挠性电气配线327与第一盖部件32连接的检测器单元2,在利用第一盖部件32按压检测器单元2的同时,使其在夹具上滑动,从而收纳到壳体主体部31内。
直到卡合片324的卡合凸部325与壳体主体部31的卡合凹部315卡合为止一直按压第一盖部件32,由此完成了第一盖部件32的安装。
在检测器单元2的收纳及第一盖部件32的安装完成之后,从壳体主体部31的开口部312取出夹具,并将第二盖部件33嵌入到开口部312中。此时,如图20(a)所示,在检测器单元2的端部基于自重而以向下侧倾斜的状态被插入的情况下,检测器单元2的端部与缓冲部件333的端部的倾斜抵接。此时,通过进一步按压第二盖部件33,如图20(b)所示,检测器单元2的端部沿着缓冲部件333的端部的倾斜被引导到水平位置。然后,通过将第二盖部件33按压到卡合片334的卡合凸部335与壳体主体部31的卡合凹部316卡合的位置,使得壳体3在内部被密闭的状态下一体化,并且如图20(c)所示,缓冲部件333的形状按照检测器单元2的端部的形状变形,检测器单元2的端部由缓冲部件333保持。
由此,检测器单元2的一端部被设置在第一盖部件32侧的缓冲部件323保持,另一端部被设置在第二盖部件33侧的缓冲部件333保持。这样,由于检测器单元2只有两端部被保持,在上下方向设置有空间,所以,来自上下方向的冲击会被该空间吸收,外力无法直接传递到检测器单元2。
在将盒式检测器1用于摄影的情况下,例如让作为摄影对象的患者躺倒床上,并使设置了闪烁器层211的一侧作为上侧、将盒式检测器1插入到床与患者的身体之间,然后进行摄影。另外,还能够将盒式检测器1设置到利用现有的CR用盒进行摄影时所使用的滤线器等中而使用。
如上所述,根据本实施例,由于盒式检测器1的壳体主体部31成为没有接缝的一体成形的方筒状,所以,能够在实现薄型化(厚度为16mm以下)的同时,具有可充分承受患者实际摄影的所有方向的强度,并且,由于尺寸收敛在以往的屏/胶片用盒的JIS标准尺寸的范围内,所以,即使在利用盒式FPD的盒式检测器1进行摄影的情况下,也能够利用为了CR用的盒而设置的滤线器等现存的装置、设备。
并且,由于盒式检测器1的构成壳体3的部件间的接缝少,所以,粉尘、患者的汗水、消毒液等水分或异物的侵入概率降低,能够抑制壳体3的变形而对电子部件造成的损害,从而可实现内部电子部件等的长寿命化。
另外,由于摄影时盒式检测器1承受患者的体重等负荷,所以,对其要求抵抗负荷的刚性(强度),但在本实施方式中,由于将检测面板21形成为利用2张玻璃基材(第一玻璃基材214、第二玻璃基材213)夹持闪烁器层211及信号检测部151的构成,并且通过利用激光将上述玻璃基材213、214切断来对端面实施了平滑化处理,所以,玻璃基材213、214的弯曲刚性(弯曲强度)高。
而且,在本实施方式中,由于预先将检测器单元2与第一盖部件32电连接,并通过将第一盖部件32嵌入到开口部311来完成检测器单元2向壳体主体部31的插入,进而通过将第二盖部件33嵌入到开口部312来完成壳体3的组装,所以,在工厂的生产过程中,能高效进行作业,并且可对于检测器单元2的组装作业精度等,不过于严格要求,从而实现成品率的提高。
并且,由于通过两张玻璃基材(第一玻璃基材214、第二玻璃基材213)夹持闪烁器层211及信号检测部151,所以,在被施加了来自外部的负荷等时,能够防止闪烁器层211、信号检测部151破损。
另外,由于对第一玻璃基材214与第二玻璃基材213之间的空间进行了排气,所以,可防止闪烁器层211因空气中含有的湿气而被腐蚀等。
而且,在本实施方式中,由于天线装置9被配置在从由导电性材料形成的部件(壳体主体部31)远离6mm以上的位置,所以,能够将天线装置9的接收灵敏度、接收增益维持得高。
另外,在本实施方式中,当将检测器单元2插入到壳体主体部31时,使用了夹具来引导检测器单元2,但例如也可以像图21及图22所示那样,在第一盖部件32上设置对检测器单元2进行支承的支承部件328,并在将检测器单元2载置到该支承部件328上的状态下,插入到壳体主体部31。
而且,第一盖部件32及第二盖部件33的形状不限定于这里例示的情况。例如也可以像图23所示那样,成为各盖部件52、53的盖主体部521、531和插入部522、532都被嵌入到壳体主体部51的内侧的形状。
并且,也可以如图24所示那样,对各盖部件62、63的盖主体部621、631设置槽部622、632,并且在壳体主体部61的各开口端部设置作为卡合机构的插入部611,通过将该插入部611插入到槽部622、632,来使各盖部件62、63与壳体主体部61卡合。
另外,也可以如图25所示那样,不对各盖部件72、73设置插入部,而对盖主体部721、731直接设置作为卡合机构的卡合片722、732,通过使设置于该卡合片722、732的卡合凸部723、733卡合到在壳体主体部71的内侧形成的卡合凹部711中,来使各盖部件72、73与壳体主体部71卡合。
而且,在本实施方式中构成为,第一盖部件32及第二盖部件33被固定于壳体主体部31,一旦进行了组装之后,只有破坏各盖部件32、33才能将其取下,但也可以采用将第一盖部件32及第二盖部件33以可拆装的方式安装于壳体主体部31。该情况下,例如采用使壳体主体部的卡合凹部成为从壳体主体部的内侧向外侧贯通的贯通孔,并从外侧利用密封件等将该贯通孔阻塞的构成。并且,当在进行了组装之后,要将第一盖部件及第二盖部件取下时,将密封件剥离,从贯通孔插入棒状的物体,将卡合凸部挤出,来使卡合解除,在此基础上,将第一盖部件及第二盖部件从壳体主体部取下。
另外,在本实施方式中,以检测面板21是由闪烁器层211和信号检测部151构成的间接转换方式的FPD为例进行了说明,但FPD不限定于间接转换方式。例如在通过设置吸收放射线、将放射线转换成电荷的无定形硒(a-Se)层,并以高电压将放射线光子引入到该a-Se层之中,由此将检测器被照射的放射线的放射线能量直接转换成电荷量(电信号化)的直接转换方式的FPD中,也能够应用将a-Se层夹持在两张玻璃基材之间的本发明的构成。
而且,在本实施方式中,举例说明了闪烁器层211是在支承体上气相生长而形成的荧光体层,通过将其粘贴到第一玻璃基材214的一个面,在第一玻璃基材214上形成闪烁器层211的情况,但闪烁器层211不限定于此,例如也可以通过将荧光体直接蒸镀到第一玻璃基材的下侧(与放射线入射侧相反一侧)的面等方法,在第一玻璃基材上形成闪烁器层。
并且,在本实施方式中,采用了在第二玻璃基材213上形成信号检测部151的构成,但也可以构成为使信号检测部151与第二玻璃基材独立形成,并将其载置到第二玻璃基材上。
另外,在本实施方式中,作为对端面实施平滑化的平滑化处理方法,说明了利用激光对玻璃表面赋予划痕的情况,但平滑化处理的方法不限定于这里例示的情况。例如也可以在使用超硬合金或金刚石等将第一玻璃基材及第二玻璃基材切断之后,实施对该切割端面进行研磨、或利用激光对切割端面进行加热处理等事后处理,来进行端面的平滑化。
而且,本实施方式中,以在利用激光对玻璃表面赋予了划痕之后,将其切断(断开)这两个阶段的作业步骤的情况为例,进行了说明,但也可以是利用激光进行到玻璃基材的切断为止的构成。
并且,在本实施方式中,举例说明了使用能够充电的二次电池(充电池25)作为电源供给部的情况,但电源供给部不限定于二次电池。例如也可以使用锰电池、镍镉电池、水银电池、铅电池等需要进行电池更换的一次电池。
此外,本发明不限定于上述实施方式,当然还能够进行适当的变更。
Claims (6)
1.一种盒式放射线图像固体检测器,其特征在于,具备:
检测器单元,其具有将入射的放射线转换成光的闪烁器、和接收由所述闪烁器转换后的光并将其转换成电信号的检测部;以及
内置所述检测器单元的壳体,其具有使用碳纤维形成为在两端部具有开口部的方筒状的主体部、和通过卡合机构与所述主体部卡合来对所述各开口部进行覆盖的第一盖部件及第二盖部件,
所述壳体的放射线入射方向的厚度是遵照JIS Z4905规定的厚度,
所述第一盖部件及第二盖部件中的至少一个构成为能够插入所述检测器单元。
2.一种盒式放射线图像固体检测器,其特征在于,具备:
检测器单元,其具有将入射的放射线转换成光的闪烁器、和接收由所述闪烁器转换后的光并将其转换成电信号的检测部;以及
内置所述检测器单元的壳体,其具有使用碳纤维形成为在两端部具有开口部的方筒状的主体部、和通过卡合机构与所述主体部卡合来对所述各开口部进行覆盖的第一盖部件及第二盖部件,
所述壳体的放射线入射方向的厚度为16mm以下,
所述第一盖部件及第二盖部件中的至少一个构成为能够插入所述检测器单元。
3.根据权利要求1或2所述的盒式放射线图像固体检测器,其特征在于,
所述第一盖部件及所述第二盖部件具备构成为能够保持所述检测器单元,并能够对从外部传递来的外力进行缓解的缓冲部件。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的盒式放射线图像固体检测器,其特征在于,
所述主体部由在碳纤维中含浸树脂后的材料形成。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的盒式放射线图像固体检测器,其特征在于,
在所述第一盖部件及所述第二盖部件中的至少一方,配置有接口用部件,
所述检测器单元与该接口用部件电连接。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的盒式放射线图像固体检测器,其特征在于,
所述检测器单元具备:在一个面上形成有所述闪烁器的第一玻璃基材、和在一个面上形成有所述检测部的第二玻璃基材,所述第一玻璃基材与所述第二玻璃基材在使所述闪烁器和所述检测部对置的状态下通过设置在所述各玻璃基材的周缘部的粘接机构实现结合。
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