JP2019152597A - 放射線画像検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板の駆動熱でセンサパネルが局所的に熱せられることを低減し、放射線画像の画質の劣化を抑えることが可能な放射線画像検出装置を提供する。【解決手段】電子カセッテ１０の筐体１２内には、第１センサパネル１１Ａ、第２センサパネル１１Ｂ、基台２８が収容されている。基台２８の裏面３１には回路基板３２〜３４が実装されている。基台２８は、ピッチ系炭素繊維４０にマトリクス樹脂４１を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂４２で形成されている。ピッチ系炭素繊維４０の繊維方向ＦＤは一方向に揃えられている。このため基台２８は、繊維方向ＦＤと平行な方向ＤＴＣの熱伝導性が高い。これにより、回路基板３２〜３４の駆動熱は、裏面３１の全体に速やかに拡散される。【選択図】図３

Description

本発明は、放射線画像検出装置に関する。

医療分野において、放射線画像検出装置で検出された放射線画像に基づく診断が盛んに行われている。放射線画像検出装置は、センサパネルと、回路部と、基台とを備えている。センサパネルには、放射線源から照射されて被写体（患者）を透過した放射線に感応して電荷を蓄積する複数の画素が二次元に配列されている。このようなセンサパネルを備える放射線画像検出装置は、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；Flat Panel Detector）とも呼ばれる。回路部は、センサパネルの画素に蓄積された電荷をデジタル信号に変換し、これを放射線画像として出力する。回路部は、各種回路が搭載された複数の回路基板を含む。基台は、表面にセンサパネルが取り付けられ、裏面に回路基板が実装される。

回路基板は各種回路の駆動により発熱する。特許文献１には、表面にセンサパネルが取り付けられ、裏面に回路基板が実装された基台を断熱構造とし、回路基板の駆動熱が基台を通してセンサパネルに伝わり難くした放射線画像検出装置が記載されている。具体的には、基台を、二枚の板と、二枚の板で挟まれた内部部分とで構成し、内部部分を、正六角柱のセル壁で形成した柱状空間を隙間なく配置したハニカム構造としている。ハニカム構造は中実な構造と比べて熱伝導経路が狭いため、駆動熱がセンサパネルに伝わる量を極めて少なくすることができる。

特開２０１３−２００１８８号公報

回路基板には、駆動熱が比較的高いものもあれば低いものもある。また、回路基板は、大きさや形状が異なるものが種々あり、基台の裏面におけるレイアウトも様々である。このため、基台の裏面の面内における温度分布は一様ではなく、局所的に熱せられる部分とそうでない部分とが出てくる。この温度分布が一様でない熱が基台を通してセンサパネルに伝わり、センサパネルが局所的に熱せられると、放射線画像に局所的な濃度ムラが発生し、放射線画像の画質が劣化する。

特許文献１では基台を断熱構造とし、その厚さ方向に駆動熱を伝わり難くしている。しかしながら、基台の裏面の面内において温度分布が一様ではないことにより生じる放射線画像の画質の劣化という問題に対しては、対策が講じられていない。

本発明は、回路基板の駆動熱でセンサパネルが局所的に熱せられることを低減し、放射線画像の画質の劣化を抑えることが可能な放射線画像検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、放射線源から照射されて被写体を透過した放射線に感応して電荷を蓄積する画素が二次元に配列されたセンサパネルと、電荷をデジタル信号に変換して放射線画像として出力する回路部であり、各種回路が搭載された複数の回路基板を含む回路部と、表面にセンサパネルが取り付けられ、裏面に回路基板が実装され、少なくとも裏面の面内において、熱伝導性に異方性を有する基台とを備える。

複数の回路基板のうちの少なくとも一つは平面視で長方形状であり、裏面の熱伝導性が高い方向に対して長辺方向が直交する配置とされていることが好ましい。この場合、回路基板の長辺は、長辺方向に沿う基台の辺の１／４以上の長さを有することが好ましい。

回路基板は、回路基板の実装密度が相対的に高い高密度領域と、実装密度が相対的に低い低密度領域の二つの領域に裏面が等分される配置とされ、裏面は、高密度領域から低密度領域に向かう方向の熱伝導性が高いことが好ましい。

回路基板は、回路基板の発熱量が相対的に大きい高熱領域と、発熱量が相対的に小さい低熱領域の二つの領域に裏面が等分される配置とされ、裏面は、高熱領域から低熱領域に向かう方向の熱伝導性が高いことが好ましい。

基台は、ピッチ系炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂を含むことが好ましい。基台は、少なくとも裏面がピッチ系炭素繊維強化樹脂で形成されていることが好ましい。あるいは、基台の裏面には、ピッチ系炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂のシートが貼り付けられていることが好ましい。これらの場合、ピッチ系炭素繊維の繊維方向が一方向に揃えられていることが好ましい。

基台の表面には断熱材が取り付けられており、断熱材を介してセンサパネルが表面に取り付けられていることが好ましい。

センサパネルと回路部のペアは二つあり、二つのセンサパネルは、厚さ方向に順に配置されていることが好ましい。この場合、二つの回路部から出力された二つの放射線画像は、骨に関する指標値の算出に利用されることが好ましい。

本発明によれば、表面にセンサパネルが取り付けられ、裏面に各種回路の回路基板が実装された基台を、少なくとも裏面の面内において、熱伝導性に異方性を有するものとするので、回路基板の駆動熱でセンサパネルが局所的に熱せられることを低減し、放射線画像の画質の劣化を抑えることが可能な放射線画像検出装置を提供することができる。

Ｘ線撮影の様子を示す図である。 電子カセッテの内部構造を示す図である。 筐体の背面側から基台を平面視した図である。 電子カセッテの電気的構成を示すブロック図である。 コンソールの骨密度算出に関わる構成を示すブロック図である。 第２実施形態の電子カセッテの内部構造を示す図である。 基台の裏面に溝を形成して、基台の熱伝導性に異方性を付与する例を示す図であり、図７Ａは基台の裏面の平面図、図７Ｂは基台の側面図である。 基台にスリットを形成して、基台の熱伝導性に異方性を付与する例を示す図であり、図８Ａは基台の裏面の平面図、図８Ｂは基台の側面図である。 基台にスリットを形成して、基台の熱伝導性に異方性を付与する別の例を示す図であり、図９Ａは基台の裏面の平面図、図９Ｂは基台の側面図である。 基台にスリットを形成して、基台の熱伝導性に異方性を付与するさらに別の例を示す図であり、図１０Ａは基台の裏面の平面図、図１０Ｂは基台の側面図である。 熱伝導性が高い方向を裏面の各領域で変更し、かつ基台の辺に対して傾けた例を示す図である。 基台の裏面の各領域の熱伝導性を変更する例を示す図である。

［第１実施形態］
図１において、本発明の放射線画像検出装置に相当する電子カセッテ１０は、第１センサパネル１１Ａおよび第２センサパネル１１Ｂが筐体１２内に収容されたものである。各センサパネル１１Ａ、１１Ｂは、平面視が矩形状の薄板であり、その厚さ方向ＴＤに順に配置されている。

筐体１２は、直方体形状をした可搬型の箱であり、例えば、フイルムカセッテやＩＰ（Imaging Plate）カセッテ、ＣＲ（Computed Radiography）カセッテと略同様の、国際規格ＩＳＯ（International Organization for Standardization）４０９０：２００１に準拠した大きさである。筐体１２は、炭素繊維が混入された樹脂あるいはアルミニウムやニッケルのフィラーが混入された樹脂、アルミニウム合金、マグネシウム合金といった導電性材料で形成される。

電子カセッテ１０は、被写体Ｈが仰臥する撮影台１３のホルダ１４にセットされる。そして、放射線源に相当するＸ線源１５から照射されて被写体Ｈを透過した、放射線に相当するＸ線（一点鎖線で示す）を受けて、放射線画像に相当するＸ線画像を検出する。

電子カセッテ１０はコンソール１６と接続され、これらは各種情報を通信する。各種情報には、電子カセッテ１０で検出したＸ線画像や、コンソール１６を介してオペレータが入力する撮影メニュー等が含まれる。撮影メニューは、例えば、頭部、胸部等の撮影部位、立位、臥位、座位等の姿勢、正面、側面、背面等のＸ線に対する被写体Ｈの向きの組である。

コンソール１６は、例えばノート型パーソナルコンピュータといったコンピュータをベースに、オペレーティングシステム等の制御プログラムや、各種アプリケーションプログラムをインストールして構成される。コンソール１６は、ディスプレイ１７、およびタッチパッドやキーボード等の入力デバイス１８を有する。ディスプレイ１７には、電子カセッテ１０から送信されたＸ線画像等が表示される。

図２において、Ｘ線が入射する筐体１２の前面には矩形状の開口が形成されており、開口にはＸ線透過性を有する透過板２５が取り付けられている。そして、この透過板２５の直下に第１センサパネル１１Ａおよび第２センサパネル１１Ｂが配されている。ここで、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂが順に配置される厚さ方向ＴＤとは、筐体１２の前面とこれに対向する筐体１２の背面の法線と平行な方向である。第１センサパネル１１Ａは、第１光検出基板２６Ａと第１シンチレータ２７Ａとで構成される。第１光検出基板２６Ａと第１シンチレータ２７Ａは、Ｘ線が入射する筐体１２の前面側からみて、第１光検出基板２６Ａ、第１シンチレータ２７Ａの順に配置されている。同様に、第２センサパネル１１Ｂも、第２光検出基板２６Ｂと第２シンチレータ２７Ｂとで構成され、これらは筐体１２の前面側からみて、第２光検出基板２６Ｂ、第２シンチレータ２７Ｂの順に配置されている。なお、筐体１２の前面側からみて、シンチレータ２７、光検出基板２６の順に配置したセンサパネルを用いてもよい。また、アモルファスセレン等の光導電膜によりＸ線を直接電荷に変換する直接変換型のセンサパネルを用いてもよい。

第１シンチレータ２７Ａは、例えばＣｓＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）といった蛍光体を有し、第２シンチレータ２７Ｂは、例えばＧＯＳ（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、テルビウム賦活ガドリニウムオキシサルファイド）といった蛍光体を有する。各シンチレータ２７Ａ、２７Ｂは、入射したＸ線を可視光に変換して放出する。各光検出基板２６Ａ、２６Ｂは、各シンチレータ２７Ａ、２７Ｂから放出された可視光を検出して電荷に変換する。

筐体１２内には、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂに加えて、基台２８が収容されている。基台２８の表面（Ｘ線が入射される側の面）２９には、シート状の断熱材３０が取り付けられている。各センサパネル１１Ａ、１１Ｂは、この断熱材３０を介して基台２８の表面２９に取り付けられている。断熱材３０は、例えばスポンジシート等で構成される。一方、基台２８の裏面（表面２９と対向する面）３１には、各種回路が搭載された三つの回路基板３２、３３、３４が、金属製のスペーサー３５を介して実装固定されている。

基台２８は、樹脂製の接着剤等で筐体１２の内面に固定されている。なお、筐体１２内には、これらの他にも、コンソール１６と有線通信し、かつ商用電源からの電力を受けるためのケーブルコネクタ（図示せず）が収容されている。コンソール１６と無線通信するためのアンテナや、電子カセッテ１０をワイヤレスで駆動するためのバッテリを、筐体１２内に収容してもよい。

筐体１２の背面側から基台２８を平面視した図３において、回路基板３２〜３４は、基台２８の裏面３１の片側（図３では上側）に寄せて、互いに近接して配置されている。回路基板３２〜３４は、平面視でいずれも長方形状であり、その長辺方向ＬＤと短辺方向ＳＤが一致する配置とされている。

破線の円内に示すように、基台２８は、ピッチ系炭素繊維４０にマトリクス樹脂４１を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂４２で形成されている。ピッチ系炭素繊維４０は、周知のように、コールタールまたは石油重質分といったピッチプリカーサを炭素化して得られるものである。

ピッチ系炭素繊維４０は、その繊維方向ＦＤが一方向に揃えられている。ピッチ系炭素繊維４０はマトリクス樹脂４１よりも熱伝導率が高いので、その繊維方向ＦＤに沿って熱が伝わりやすい。このため、ピッチ系炭素繊維４０の繊維方向ＦＤが一方向に揃えられていた場合、ピッチ系炭素繊維強化樹脂４２は、繊維方向ＦＤの熱伝導率が高くなる。基台２８は、こうしたピッチ系炭素繊維強化樹脂４２で形成されているため、熱伝導性に異方性を有する。より具体的には、基台２８は、繊維方向ＦＤと平行な方向ＤＴＣの熱伝導性が高い。

回路基板３２〜３４は、長辺方向ＬＤが方向ＤＴＣに対して直交する（短辺方向ＳＤが方向ＤＴＣと平行となる）配置とされている。また、回路基板３２〜３４は、その長辺の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３が、長辺方向ＬＤに沿う基台２８の辺の長さＬ４の１／４以上（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３≧（１／４）・Ｌ４）である。

回路基板３２〜３４は、前述のように、裏面３１の片側に寄せて配置されている。このため、裏面３１は、一点鎖線で示す中心線ＣＬによって、回路基板の実装密度が相対的に高い高密度領域４５と、実装密度が相対的に低い低密度領域４６の二つの領域に等分される。より詳しくは、高密度領域４５には、回路基板３２、３３と回路基板３４の半分が配置され、低密度領域４６には、回路基板３４のもう半分のみが配置されている。

高密度領域４５には全回路基板３２〜３４のうちの大半が配置され、低密度領域４６には回路基板３４の半分のみが配置されている。このため、高密度領域４５は、回路基板の発熱量が相対的に大きい高熱領域にも相当し、低密度領域４６は、回路基板の発熱量が相対的に小さい低熱領域にも相当する。

裏面３１の熱伝導性が高い方向ＤＴＣは、高密度かつ高熱領域４５から低密度かつ低熱領域４６に向かう方向となっている。このため、裏面３１は、高密度領域から低密度領域に向かう方向の熱伝導性が高く、かつ高熱領域から低熱領域に向かう方向の熱伝導性が高い、と言える。

回路基板の実装密度とは、文字通り、裏面３１を二等分した領域のそれぞれにおける、回路基板が占める面積の割合である。回路基板の発熱量とは、具体的には回路基板の駆動熱の最高到達温度である。

回路基板の発熱量が相対的に大きい、小さいとは、配置される回路基板の発熱量の合計の比較結果である。すなわち、裏面３１を二等分した領域のうちの一方の領域に配置される回路基板の発熱量の合計が、他方の領域に配置される回路基板の発熱量の合計よりも高い場合、一方の領域が高熱領域、他方の領域が低熱領域となる。このため、一方の領域に配置される回路基板が一つで、他方の領域に配置される回路基板が四つであっても、一方の領域に配置される一つの回路基板の発熱量が、他方の領域に配置される四つの回路基板の発熱量の合計よりも高ければ、一方の領域が高熱領域、他方の領域が低熱領域となる。つまり、高熱領域、低熱領域の区別は、配置される回路基板の個数には依存せず、あくまでも配置される回路基板の発熱量の合計で決まる。

図４において、第１光検出基板２６Ａは、ガラス基板（図示せず）上に、Ｎ行×Ｍ列の二次元マトリックス状に配列された第１画素５０Ａと、Ｎ本の第１ゲート線５１Ａと、Ｍ本の第１信号線５２Ａとが設けられたものである。第１ゲート線５１Ａは、第１画素５０Ａの行方向に沿うＸ方向に延伸し、かつ第１画素５０Ａの列方向に沿うＹ方向に所定のピッチで配置されている。第１信号線５２Ａは、Ｙ方向に延伸し、かつＸ方向に所定のピッチで配置されている。第１ゲート線５１Ａと第１信号線５２Ａとは直交しており、第１ゲート線５１Ａと第１信号線５２Ａの交差点に対応して第１画素５０Ａが設けられている。

Ｎ、Ｍは２以上の整数で、例えばＮ＝２８８０、Ｍ＝２３０４である。なお、第１画素５０Ａの配列は、図４のように正方配列でなくともよい。第１画素５０Ａを４５°傾けて、かつ千鳥状に配置してもよい。

第１画素５０Ａは、周知のように、可視光の入射によって電荷（電子−正孔対）を発生してこれを蓄積する第１光電変換部５３Ａ、および第１ＴＦＴ（Thin Film Transistor）５４Ａを備える。第１光電変換部５３Ａは、電荷を発生する半導体層とその上下に上部電極および下部電極を配した構造を有している。半導体層は例えばＰＩＮ（p-intrinsic-n）型であり、上部電極側にＮ型層、下部電極側にＰ型層が形成されている。第１ＴＦＴ５４Ａは、ゲート電極が第１ゲート線５１Ａに、ソース電極が第１信号線５２Ａに、ドレイン電極が第１光電変換部５３Ａの下部電極にそれぞれ接続されている。なお、ＴＦＴ型ではなく、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の光検出基板を用いてもよい。

第１光電変換部５３Ａの上部電極にはバイアス線（図示せず）が接続されている。このバイアス線を通じて上部電極に正のバイアス電圧が印加される。正のバイアス電圧の印加により半導体層内に電界が生じる。このため、光電変換により半導体層内で発生した電子−正孔対のうちの電子は、上部電極に移動してバイアス線に吸収され、正孔は、下部電極に移動して電荷として収集される。

なお、第２光検出基板２６Ｂは、第１光検出基板２６Ａと同じ構成である。このため、第２光検出基板２６Ｂの構成部品には、数字の後に「Ｂ」の添え字を付加して、第１光検出基板２６Ａの構成部品と区別し、説明を省略する。

回路基板３２〜３４に搭載された各種回路は、第１回路部６０Ａと第２回路部６０Ｂのいずれかに属する。第１回路部６０Ａは第１センサパネル１１Ａ用である。また、第２回路部６０Ｂは第２センサパネル１１Ｂ用である。すなわち、センサパネルと回路部のペアは、第１センサパネル１１Ａと第１回路部６０Ａのペア、第２センサパネル１１Ｂと第２回路部６０Ｂのペアの二つある。

第１回路部６０Ａは、第１ゲート駆動回路６１Ａ、第１信号処理回路６２Ａ、および制御回路６３で構成される。第２回路部６０Ｂは、第２ゲート駆動回路６１Ｂ、第２信号処理回路６２Ｂ、および制御回路６３で構成される。つまり、制御回路６３は、各回路部６０Ａ、６０Ｂで共用される。

第１ゲート駆動回路６１Ａは、第１ゲート線５１Ａの端部に接続され、第１ＴＦＴ５４Ａを駆動するゲートパルスを発する。制御回路６３は、第１ゲート駆動回路６１Ａを通じて第１ＴＦＴ５４Ａを駆動し、かつ第１信号処理回路６２Ａの駆動を制御することにより、第１センサパネル１１Ａの動作を制御する。具体的には、制御回路６３は、第１画素５０Ａから暗電荷を読み出してリセット（破棄）する画素リセット動作と、Ｘ線の到達線量に応じた電荷を第１画素５０Ａに蓄積させる画素電荷蓄積動作と、第１信号線５２Ａを通じて第１画素５０Ａに蓄積された電荷を第１信号処理回路６２Ａに読み出す画像読み出し動作とを第１センサパネル１１Ａに実行させる。

第１信号処理回路６２Ａは、画像読み出し動作で読み出された第１画素５０Ａの蓄積電荷を、アナログの電圧信号に変換する。そして、アナログの電圧信号に対して周知の相関二重サンプリング処理を施し、アナログの電圧信号からノイズ成分を除去する。続いて第１信号処理回路６２Ａは、アナログの電圧信号を、その電圧値に応じたデジタル信号に変換（アナログ／デジタル変換）し、デジタル信号を制御回路６３に出力する。制御回路６３は、内蔵のメモリ（図示せず）に、第１信号処理回路６２Ａからのデジタル信号をＸ線画像（第１Ｘ線画像、図５参照）として記憶する。なお、第２回路部６０Ｂは、第１回路部６０Ａと同じ構成である。このため、第２光検出基板２６Ｂの場合と同じく、第２回路部６０Ｂの説明は省略する。

電源部６４は、制御回路６３の制御の下、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂと各回路部６０Ａ、６０Ｂに給電する。電源部６４にはスイッチング電源が設けられている。スイッチング電源は、パルス変調方式、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Width Modulation）方式により、バッテリや商用電源からの電力に基づく電圧を、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂと各回路部６０Ａ、６０Ｂに適合した電圧に変換して出力する。

図５において、コンソール１６は、第１センサパネル１１Ａから第１Ｘ線画像を、第２センサパネル１１Ｂから第２Ｘ線画像をそれぞれ受信する。第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像は、Ｘ線源１５から照射されて被写体Ｈを透過したＸ線に感応して各画素５０Ａ、５０Ｂに蓄積された電荷に基づくもので、被写体Ｈの体内構造を表すものである。

第１Ｘ線画像および第２Ｘ線画像は、環境温度等の電子カセッテ１０の使用環境に起因するノイズ等の固定パターンノイズによるアーチファクトを除去するオフセット補正処理を施された後、ＥＳ画像生成部７０に入力される。ＥＳ画像生成部７０は、第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像とから、ＥＳ画像を生成する。具体的には、ＥＳ画像生成部７０は、第２Ｘ線画像に所定の係数を乗算したものから、第１Ｘ線画像に所定の係数を乗算したものを画素単位で減算する。こうしたサブトラクション処理で生成されたＥＳ画像は、例えば、軟部組織が除去され、骨部組織が強調されたものとなる。

骨密度算出部７１は、骨に関する指標値として、被写体Ｈの撮影部位における骨密度を算出する。具体的には、骨密度算出部７１は、まず、ＥＳ画像生成部７０からのＥＳ画像を解析し、ＥＳ画像内の骨部組織の領域を抽出する。そして、例えば骨部組織の領域の画素値の代表値（平均値、最大値、最頻値等）に、画素値を骨量に変換する変換係数を乗算し、骨量を算出する。骨密度算出部７１は、算出した骨量を骨部組織の領域の面積で除算することで、骨密度を算出する。

コンソール１６は、骨密度算出部７１で算出した骨密度を、ＥＳ画像生成部７０で生成したＥＳ画像等とともにディスプレイ１７に表示する。このように、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂから出力された各Ｘ線画像は、骨に関する指標値の算出に利用される。なお、骨密度に加えて、あるいは代えて、骨量をディスプレイ１７に表示してもよい。

ＥＳ画像生成部７０、骨密度算出部７１は、例えば、Ｘ線撮影に関わるアプリケーションプログラムを実行することにより、コンソール１６のＣＰＵ（Central Processing Unit）に構築される。これら各部のうちの一部または全部を電子カセッテ１０のＣＰＵに構築し、電子カセッテ１０でＥＳ画像の生成や骨密度の算出を行っても構わない。

次に、上記構成による作用を説明する。電子カセッテ１０を用いた被写体ＨのＸ線撮影を行う場合、オペレータは、電子カセッテ１０の電源をオンし、電子カセッテ１０を撮影台１３のホルダ１４にセットする。そして、電子カセッテ１０、Ｘ線源１５、および被写体Ｈの相互の位置関係を調整した後、Ｘ線源１５からＸ線を照射させる。

Ｘ線源１５から照射されて被写体Ｈを透過したＸ線は、透過板２５を介して第１センサパネル１１Ａおよび第２センサパネル１１Ｂに入射される。各センサパネル１１Ａ、１１Ｂでは、Ｘ線の照射を受けて、画素リセット動作後に画素電荷蓄積動作が実行され、各画素５０Ａ、５０ＢにＸ線の到達線量に応じた電荷が蓄積される。

Ｘ線の照射終了後、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂで画像読み出し動作が実行される。これにより、第１センサパネル１１Ａから第１Ｘ線画像が、第２センサパネル１１Ｂから第２Ｘ線画像が、それぞれ出力される。

各センサパネル１１Ａ、１１Ｂに各種動作を実行させることで、各回路部６０Ａ、６０Ｂに含まれる回路基板３２〜３４は発熱する。回路基板３２〜３４の駆動熱は、スペーサー３５を介して、これらが実装された基台２８の裏面３１に伝わる。

基台２８は、図３に示したように、ピッチ系炭素繊維４０にマトリクス樹脂４１を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂４２で形成され、ピッチ系炭素繊維４０の繊維方向ＦＤが一方向に揃えられていて、繊維方向ＦＤと平行な方向ＤＴＣの熱伝導性が高くなっている。このため、基台２８の裏面３１に伝わった回路基板３２〜３４の駆動熱は方向ＤＴＣに沿って裏面３１全体に速やかに拡散され、基台２８の裏面３１が直ちに熱平衡状態となる。したがって、回路基板３２〜３４の駆動熱で、基台２８の裏面３１、ひいては基台２８の表面２９に取り付けられた各センサパネル１１Ａ、１１Ｂが局所的に熱せられることを低減することができる。各Ｘ線画像に局所的な濃度ムラが発生して画質が劣化する、という問題を改善することができる。

また、平面視で長方形状の回路基板３２〜３４を、その長辺方向ＬＤが方向ＤＴＣと直交する配置とするので、幅狭な短辺からではなく幅広な長辺から多く回路基板３２〜３４の駆動熱を拡散させることができ、基台２８の裏面３１が熱平衡状態となる速度をより速めることができる。

回路基板３２〜３４の長辺の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、長辺方向ＬＤに沿う基台２８の辺の長さＬ４の１／４以上である。このため、より幅広い領域に回路基板３２〜３４の駆動熱を拡散させることができ、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂが局所的に熱せられることを効果的に防止することができる。反対に、回路基板３２〜３４の長辺の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３が、長辺方向ＬＤに沿う基台２８の辺の長さＬ４の１／４よりも短かった場合は、裏面３１の熱伝導性に異方性を付与することによる回路基板３２〜３４の駆動熱の拡散効果は限定的となる。なお、回路基板の長辺の長さは、長辺方向ＬＤに沿う基台２８の辺の長さの１／２以上であることがより好ましい。

裏面３１は、回路基板の実装密度が相対的に高い高密度領域かつ回路基板の発熱量が相対的に大きい高熱領域４５と、実装密度が相対的に低い低密度領域かつ発熱量が相対的に小さい低熱領域４６の二つの領域に等分される。そして、高密度かつ高熱領域４５から低密度かつ低熱領域４６に向かう方向の熱伝導性が高くなっている。このため、高密度かつ高熱領域４５から低密度かつ低熱領域４６に効率的に駆動熱を拡散させることができ、基台２８の裏面３１が熱平衡状態となる速度をさらに速めることができる。

基台２８の表面２９には断熱材３０が取り付けられており、断熱材３０を介して各センサパネル１１Ａ、１１Ｂが基台２８の表面２９に取り付けられているので、基台２８の裏面３１に伝わった回路基板３２〜３４の駆動熱が、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂに伝わることを効果的に防止することができる。

各センサパネル１１Ａ、１１Ｂは、Ｘ線が入射する筐体１２の前面側からみて、各光検出基板２６Ａ、２６Ｂ、各シンチレータ２７Ａ、２７Ｂの順に配置されている。このため、各シンチレータ２７Ａ、２７Ｂ、各光検出基板２６Ａ、２６Ｂの順に配置されている場合と比べて、各光検出基板２６Ａ、２６Ｂに回路基板３２〜３４の駆動熱がより伝わり難くなる。

各Ｘ線画像は、電子カセッテ１０からコンソール１６に送信される。コンソール１６では、図５に示したように、ＥＳ画像生成部７０でＥＳ画像が生成され、さらにＥＳ画像に基づいて骨密度算出部７１で骨密度が算出される。骨密度はＥＳ画像等とともにディスプレイ１７に表示される。

骨密度といった骨に関する指標値の算出の元となるＸ線画像の画質が保証されていないと、指標値の信頼性が大きく低下するおそれがある。しかしながら、本発明では、Ｘ線画像の画質が比較的高いレベルで保証されるので、指標値の信頼性を向上させることができる。

また、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂを厚さ方向に順に配置した構成では、センサパネル１１Ｂへの到達線量は、センサパネル１１Ａへの到達線量の１０〜２０％と、どうしても低下してしまう。このため、第２Ｘ線画像のＳＮ（Signal-Noise）比は低くなり、もし回路基板３２〜３４の駆動熱でセンサパネル１１Ｂが局所的に熱せられ、第２Ｘ線画像に局所的な濃度ムラが発生してしまった場合は、その影響が比較的高くなる。したがって、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂを厚さ方向に順に配置した構成では、本発明は有効である。

なお、基台２８は、全体がピッチ系炭素繊維強化樹脂４２で形成されている必要はない。ピッチ系炭素繊維強化樹脂４２を含んでいればよく、より具体的には、少なくとも裏面３１がピッチ系炭素繊維強化樹脂４２で形成されていればよい。

［第２実施形態］
図６に示す第２実施形態の電子カセッテ８０は、各センサパネル１１Ａ、１１Ｂの構成や、基台８１の表面８２に断熱材３０を介して各センサパネル１１Ａ、１１Ｂが取り付けられている構造等は、図２に示した上記第１実施形態の電子カセッテ１０と同じである。電子カセッテ１０との相違点は、基台８１の裏面８３にシート８４が貼り付けられている点である。

基台８１は、上記第１実施形態の基台２８のようなピッチ系炭素繊維強化樹脂製ではなく、例えばステンレス製である。代わりにシート８４が、上記第１実施形態の基台２８と同じく、ピッチ系炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂で形成されている。図示は省略するが、このシート８４のピッチ系炭素繊維も、その繊維方向ＦＤが一方向に揃えられている。また、繊維方向ＦＤと平行な、熱伝導性が高い方向ＤＴＣに対して、回路基板３２〜３４の長辺方向ＬＤが直交する配置とされている。さらに、高密度領域から低密度領域、あるいは高熱領域から低熱領域に向かう方向の熱伝導性が高くなっている。

このように、上記第１実施形態の基台２８のごとく、基台自体をピッチ系炭素繊維強化樹脂で形成するのではなく、本実施形態の基台８１のように、ピッチ系炭素繊維強化樹脂のシートを裏面に貼り付けることで、基台の少なくとも裏面の面内における熱伝導性に異方性を付与してもよい。

上記各実施形態では、ピッチ系炭素繊維の繊維方向ＦＤを揃えることで、基台の熱伝導性に異方性を付与しているが、本発明はこれに限定されない。以下の図７〜図１０等に示す方法で、基台の熱伝導性に異方性を付与してもよい。

図７に示す基台９０は、その裏面９１に複数の溝９２がストライプ状に形成されている。溝９２が延びる方向に対して直交する方向においては、溝９２が熱伝導経路を寸断しているため、熱が伝わり難い。対して溝９２が延びる方向と平行な方向ＤＴＣにおいては、隣り合う溝９２の間の部分９３が熱伝導経路となるため、熱が伝わりやすい。つまり、基台９０は、溝９２によって方向ＤＴＣの熱伝導性が高くなっていて、熱伝導性に異方性が付与されている。

図８に示す基台１００は、表面１０１から裏面１０２にわたって貫通した複数の等幅のスリット１０３が等間隔に形成された一次元格子状である。図７の溝９２と同じく、スリット１０３が延びる方向に対して直交する方向においては、スリット１０３が熱伝導経路を寸断しているため、熱が伝わり難い。対してスリット１０３が延びる方向と平行な方向ＤＴＣにおいては、隣り合うスリット１０３の間の繋ぎ目部分１０４が熱伝導経路となるため、熱が伝わりやすい。つまり、基台１００は、スリット１０３によって方向ＤＴＣの熱伝導性が高くなっていて、熱伝導性に異方性が付与されている。

図９に示す基台１１０は、図８に示す一次元格子状の基台１００に対して、二次元格子状（網目状）としたものである。スリット１１３は、表面１１１から裏面１１２にわたって貫通し、等幅で等間隔に形成されている点では、図８のスリット１０３と同じである。

しかし、スリット１１３は、その延びる方向と平行な方向ＤＴＣに対して直交する方向に沿う繋ぎ目部分１１４によって、方向ＤＴＣにおいて所々寸断されている。より具体的には、スリット１１３は、５本の繋ぎ目部分１１４によって、方向ＤＴＣに沿って６分割されている。この繋ぎ目部分１１４の本数は、方向ＤＴＣに対して直交する方向に沿って数えた、隣り合うスリット１１３の間の繋ぎ目部分１１５の数１４よりも少ない。そして、両繋ぎ目部分１１４、１１５の幅ＷＶ、ＷＨは同じである。したがって、繋ぎ目部分１１４により形成される方向ＤＴＣと直交する方向に沿う熱伝導経路よりも、繋ぎ目部分１１５により形成される方向ＤＴＣに沿う熱伝導経路のほうが熱を伝えやすい。このため、基台１１０は、依然として、方向ＤＴＣの熱伝導性が高くなっていて、熱伝導性に異方性が付与されている。また、繋ぎ目部分１１４があることで、図８に示す基台１００よりも、機械的強度が増している。

図９に示す基台１１０において、繋ぎ目部分１１５の本数に対して、繋ぎ目部分１１４の本数を少なくすることに加えて、あるいは代えて、繋ぎ目部分１１５の幅ＷＨを、繋ぎ目部分１１４の幅ＷＶよりも太くしてもよい。

さらに、図１０に示す基台１２０のように、方向ＤＴＣに沿う隣り合うスリット１２１の間の繋ぎ目部分１２２を、他の部分よりも熱伝導率が高い材料としてもよい。例えば、繋ぎ目部分１２２を銅、他の部分をステンレスとする。こうすれば、より方向ＤＴＣの熱伝導性を高くすることができる。

このように、基台の熱伝導性に異方性を付与する方法としては、様々な方法を採用することが可能である。なお、図示は省略したが、図７〜図１０の場合も、回路基板は、その長辺方向ＬＤが方向ＤＴＣに対して直交する配置とされる。また、高密度領域から低密度領域、あるいは高熱領域から低熱領域に向かう方向の熱伝導性が高くなっている。

図１１に示す基台１３０のように、熱伝導性が高い方向ＤＴＣを、基台の裏面の各領域で変更してもよい。また、熱伝導性が高い方向ＤＴＣを、基台の辺に対して傾けてもよい。

図１１において、基台１３０は、平面視が三角形状の三つのブロック１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃを接合した構成である。ブロック１３０Ａは基台１３０の中央部に配され、各ブロック１３０Ｂ、１３０Ｃはブロック１３０Ａの左右に対称に配されている。

回路基板１３１、１３２、１３３は、裏面１３４の片側（図１１では上側）に寄せて、互いに近接して配置されている。回路基板１３１は、各ブロック１３０Ａ〜１３０Ｃに跨って配置されている。回路基板１３２はブロック１３０Ｂに、回路基板１３３はブロック１３０Ｃに、それぞれ配置されている。

基台１３０の裏面１３４は、上記第１実施形態の場合と同じく、一点鎖線で示す中心線ＣＬによって、高密度かつ高熱領域１３５と、低密度かつ低熱領域１３６の二つの領域に等分される。

ブロック１３０Ａにおいて、熱伝導性が高い方向ＤＴＣＡは、基台１３０の辺と平行である。対して、ブロック１３０Ｂ、１３０Ｃの熱伝導性が高い方向ＤＴＣＢ、ＤＴＣＣは、基台１３０の辺に対して傾いている。より詳しくは、方向ＤＴＣＢ、ＤＴＣＣは、高密度かつ高熱領域１３５から低密度かつ低熱領域１３６に向かって、外側に広がる方向となっている。各ブロック１３０Ａ〜１３０Ｃは、破線の円内に示すように、ピッチ系炭素繊維４０の繊維方向ＦＤＡ、ＦＤＢ、ＦＤＣを変更することで、熱伝導性が高い方向ＤＴＣＡ、ＤＴＣＢ、ＤＴＣＣを互いに異ならせている。

このように、熱伝導性が高い方向ＤＴＣを、基台の裏面の各領域で変更してもよいし、熱伝導性が高い方向ＤＴＣを、基台の辺に対して傾けてもよい。なお、ブロック１３０Ａの熱伝導性が高い方向ＤＴＣＡはもちろんのこと、ブロック１３０Ｂ、１３０Ｃの熱伝導性が高い方向ＤＴＣＢ、ＤＴＣＣも、基板の辺に対して傾いてはいるが、高密度かつ高熱領域１３５から低密度かつ低熱領域１３６に向かう方向には違いはない。したがって、裏面１３４も、高密度領域から低密度領域に向かう方向の熱伝導性が高く、かつ高熱領域から低熱領域に向かう方向の熱伝導性が高い、と言える。

上記第２実施形態のピッチ系炭素繊維強化樹脂製のシート８４の貼り付け方向を変更する、図７の溝９２の延設方向を変更する、あるいは、図８〜図１０のスリット１０３、１１３、１２１の延設方向を変更する等して、熱伝導性が高い方向ＤＴＣを、基台の裏面の各領域で変更したり、熱伝導性が高い方向ＤＴＣを、基台の辺に対して傾けてもよい。

図１２の基台１４０に示すように、裏面１４１を複数の領域１４２、１４３、１４４に分割し、各領域１４２〜１４４の熱伝導性を変更してもよい。

基台１４０では、各領域１４２〜１４４におけるピッチ系炭素繊維４０の密度を変更することで、各領域１４２〜１４４で熱伝導性を変更している。具体的には、中央の領域１４２のピッチ系炭素繊維４０の密度を、左右両領域１４３、１４４よりも高める。こうすることで、領域１４２の熱伝導性を領域１４３、１４４の熱伝導性よりも高めている。

この場合、熱伝導性が高い領域１４２には、発熱量が相対的に大きい回路基板１４５を配置し、熱伝導性が低い領域１４３、１４４には、発熱量が相対的に小さい回路基板１４６、１４７を配置する。こうすれば、発熱量が相対的に大きい回路基板１４５の駆動熱をより積極的に拡散させることができる。

なお、図１２では、基台１４０がピッチ系炭素繊維強化樹脂４２で形成されている例を示したが、上記第２実施形態のピッチ系炭素繊維強化樹脂のシート８４に適用してもよい。

また、図７の溝９２に適用してもよい。この場合は、熱伝導性を高めたい領域の溝９２の本数を、熱伝導性を低めたい領域よりも減らす。あるいは、熱伝導性を高めたい領域の隣り合う溝９２の間の部分９３の幅を、熱伝導性を低めたい領域よりも太くする。さらに、図８〜図１０のスリット１０３、１１３、１２１に適用してもよい。この場合は、熱伝導性を高めたい領域の繋ぎ目部分１０４、１１５、１２２の本数を、熱伝導性を低めたい領域よりも増やす。あるいは、熱伝導性を高めたい領域の隣り合う繋ぎ目部分１０４、１１５、１２２の幅を、熱伝導性を低めたい領域よりも太くする。

全ての回路基板を、長辺方向ＬＤが方向ＤＴＣと直交する配置としなくともよい。長辺方向ＬＤが方向ＤＴＣと直交する配置とする回路基板は、例えば、その長辺が、長辺方向に沿う基台の辺の１／４以上の長さの回路基板だけでもよいし、全回路基板のうちの少なくとも発熱量が最も大きい回路基板だけでもよい。

高密度領域と低密度領域を画定する中心線と、高熱領域と低熱領域を画定する中心線が一致する場合を例示したが、回路基板のレイアウトによっては、高密度領域と低密度領域を画定する中心線と、高熱領域と低熱領域を画定する中心線が直交する場合も考えられる。この場合は、熱伝導性が高い方向ＤＴＣを、高熱領域から低熱領域に向かう方向とする。

基台の裏面に実装される回路基板は、平面視で長方形状に限らない。平面視で正方形状でもよいし、平面視で多角形状、円形状、楕円形状等でもよい。

ここで、長方形状、正方形状、多角形状、円形状、楕円形状等の文言は、回路基板の全体的な輪郭が当該形状に沿っているということである。このため、例えば全体的な輪郭が長方形状の回路基板の四つの角部が面取りされていたり、円形状の回路基板の中心部が丸く繰り抜かれていたりする場合等、部分的に欠けている場合も含む。

なお、「二つのセンサパネルが厚さ方向に順に配置」されている状態とは、上記各実施形態の二つのセンサパネルが密着して配置されている状態に限らない。二つのセンサパネルが密着しておらず、二つのセンサパネルが隙間で隔てられている状態や、二つのセンサパネルの間に、Ｘ線の軟線成分の入射を制限するＸ線フィルタ等の介挿物がある状態も含む。

上記各実施形態では、二つのセンサパネル１１Ａ、１１Ｂが厚さ方向ＴＤに順に配置された電子カセッテを例示したが、本発明はこれに限定されない。一つのセンサパネルを有する電子カセッテについても、本発明は適用することが可能である。

上記各実施形態では、放射線画像検出装置として電子カセッテを例示したが、本発明はこれに限定されない。撮影台に固定される据え置き型の放射線画像検出装置に対しても、本発明は適用することが可能である。また、本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する場合にも適用することができる。

なお、本明細書中に記載の「あるいは」、「または」なる接続詞は、文脈によっては、これらの接続詞で繋げられた複数の選択肢のうちのいずれか一つ、という限定的解釈を意図する表現ではなく、複数の選択肢の組み合わせも含む表現である。例えば、「選択肢Ａ、あるいは選択肢Ｂを行う。」という文章は、文脈によっては、「選択肢Ａを行う。」、「選択肢Ｂを行う。」、「選択肢Ａおよび選択肢Ｂを行う。」の三通りの意があると解釈すべきである。

本発明は、上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。

１０、８０ 電子カセッテ（放射線画像検出装置）
１１Ａ 第１センサパネル
１１Ｂ 第２センサパネル
１２ 筐体
１３ 撮影台
１４ ホルダ
１５ Ｘ線源（放射線源）
１６ コンソール
１７ ディスプレイ
１８ 入力デバイス
２５ 透過板
２６Ａ、２６Ｂ 第１、第２光検出基板
２７Ａ、２７Ｂ 第１、第２シンチレータ
２８、８１、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０ 基台
２９、８２、１０１、１１１ 基台の表面
３０ 断熱材
３１、８３、９１、１０２、１１２、１３４、１４１ 基台の裏面
３２〜３４、１３１〜１３３、１４５〜１４７ 回路基板
３５ スペーサー
４０ ピッチ系炭素繊維
４１ マトリクス樹脂
４２ ピッチ系炭素繊維強化樹脂
４５、１３５ 高密度かつ高熱領域
４６、１３６ 低密度かつ低熱領域
５０Ａ、５０Ｂ 第１、第２画素
５１Ａ、５１Ｂ 第１、第２ゲート線
５２Ａ、５２Ｂ 第１、第２信号線
５３Ａ、５３Ｂ 第１、第２光電変換部
５４Ａ、５４Ｂ 第１、第２ＴＦＴ
６０Ａ、６０Ｂ 第１、第２回路部
６１Ａ、６１Ｂ 第１、第２ゲート駆動回路
６２Ａ、６２Ｂ 第１、第２信号処理回路
６３ 制御回路
６４ 電源部
７０ ＥＳ画像生成部
７１ 骨密度算出部
８４ ピッチ系炭素繊維強化樹脂のシート
９２ 溝
９３ 隣り合う溝の間の部分
１０３、１１３、１２１ スリット
１０４，１１５、１２２ スリットの延びる方向に沿う繋ぎ目部分
１１４ スリットの延びる方向と平行な方向に対して直交する方向に沿う繋ぎ目部分
１３０Ａ〜１３０Ｃ ブロック
１４２〜１４４ 領域
Ｈ 被写体
ＴＤ 厚さ方向
ＬＤ 回路基板の長辺方向
ＳＤ 回路基板の短辺方向
Ｌ１〜Ｌ３ 回路基板の長辺の長さ
Ｌ４ 回路基板の長辺方向に沿う基台の辺の長さ
ＦＤ、ＦＤＡ〜ＦＤＣ ピッチ系炭素繊維の繊維方向
ＤＴＣ、ＤＴＣＡ〜ＤＴＣＣ 熱伝導性が高い方向
Ｘ 画素の行方向
Ｙ 画素の列方向
ＷＶ スリットの延びる方向と平行な方向に対して直交する方向に沿う繋ぎ目部分の幅
ＷＨ スリットの延びる方向に沿う繋ぎ目部分の幅

Claims (12)

1. 放射線源から照射されて被写体を透過した放射線に感応して電荷を蓄積する画素が二次元に配列されたセンサパネルと、
   前記電荷をデジタル信号に変換して放射線画像として出力する回路部であり、各種回路が搭載された複数の回路基板を含む回路部と、
   表面に前記センサパネルが取り付けられ、裏面に前記回路基板が実装され、少なくとも前記裏面の面内において、熱伝導性に異方性を有する基台とを備える放射線画像検出装置。
2. 複数の前記回路基板のうちの少なくとも一つは平面視で長方形状であり、前記裏面の熱伝導性が高い方向に対して長辺方向が直交する配置とされている請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記回路基板の長辺は、前記長辺方向に沿う前記基台の辺の１／４以上の長さを有する請求項２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記回路基板は、前記回路基板の実装密度が相対的に高い高密度領域と、前記実装密度が相対的に低い低密度領域の二つの領域に前記裏面が等分される配置とされ、
   前記裏面は、前記高密度領域から前記低密度領域に向かう方向の熱伝導性が高い請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記回路基板は、前記回路基板の発熱量が相対的に大きい高熱領域と、前記発熱量が相対的に小さい低熱領域の二つの領域に前記裏面が等分される配置とされ、
   前記裏面は、前記高熱領域から前記低熱領域に向かう方向の熱伝導性が高い請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記基台は、ピッチ系炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
7. 前記基台は、少なくとも前記裏面が前記ピッチ系炭素繊維強化樹脂で形成されている請求項６に記載の放射線画像検出装置。
8. 前記基台の裏面には、ピッチ系炭素繊維にマトリクス樹脂を含浸させたピッチ系炭素繊維強化樹脂のシートが貼り付けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
9. 前記ピッチ系炭素繊維の繊維方向が一方向に揃えられている請求項６ないし８のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
10. 前記基台の表面には断熱材が取り付けられており、前記断熱材を介して前記センサパネルが前記表面に取り付けられている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
11. 前記センサパネルと前記回路部のペアは二つあり、
    二つの前記センサパネルは、厚さ方向に順に配置されている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の放射線画像検出装置。
12. 二つの前記回路部から出力された二つの前記放射線画像は、骨に関する指標値の算出に利用される請求項１１に記載の放射線画像検出装置。

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