放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置
【課題】検出したアナログ信号を伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線から可視光を発生するシンチレータ６２と、可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部７０と、第１基板８０と、光検出部７０と第１基板８０の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部１１０と、第１基板８０に対面して配置される第２基板９０と、第１基板の第１面部とは反対側の第２面部８２と、第２基板９０の第１面部９１とを電気的に接続する第２電気接続構造部１３０と、光検出部からの電気信号が第１電気接続構造部１１０と第１基板８０と第２電気接続構造部１３０を通じて送られて電気信号を処理するデータ収集装置９５を備える。
【解決手段】放射線から可視光を発生するシンチレータ６２と、可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部７０と、第１基板８０と、光検出部７０と第１基板８０の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部１１０と、第１基板８０に対面して配置される第２基板９０と、第１基板の第１面部とは反対側の第２面部８２と、第２基板９０の第１面部９１とを電気的に接続する第２電気接続構造部１３０と、光検出部からの電気信号が第１電気接続構造部１１０と第１基板８０と第２電気接続構造部１３０を通じて送られて電気信号を処理するデータ収集装置９５を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を被検体に照射して被写体の断層像を撮影するために用いられる放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像撮影装置は画像診断撮影装置ともいい、画像撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ断層像撮影）装置は、病院等の医療施設において使用されている。Ｘ線ＣＴ装置の架台には、Ｘ線検出装置を備えている。Ｘ線管球で発生したＸ線ビームは、このＸ線管球の回転に伴って被検体に対して曝射され、この被検体を透過したＸ線ビームは、Ｘ線検出装置に入射されることで、被検体の断層像を取得するようになっている。
【０００３】
Ｘ線検出装置では、入射したＸ線ビームが可視光に変換され、この可視光は配線基板に搭載されたフォトダイオードアレイにより電気信号に変換される。そして、この電気信号は増幅された後に、データ収集装置（データ収集部：ＤＡＳ：Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）のアナログ／デジタル変換素子（Ａ／Ｄ変換素子）によりデジタル信号に変換される。このデジタル化されたデータ信号は、データ収集装置からデータ伝送システムを用いてコンソール側に送出される。
【０００４】
Ｘ線検出装置は検出器を有しており、この検出器は複数の検出器モジュールを二次元的に配列することで構成されている。被検体を載せた寝台は、被検体の体軸方向に沿って移動して、架台の開口部内に挿入されることが特許文献１に開示されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８―２５９７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えばマルチスライス方式のＸ線ＣＴ装置では、さらなる撮影の高速化と高精度化が進むと、より鮮明で高品質な断層像の画像が要求される。ところが、フォトダイオードアレイからＡ／Ｄ変換素子へ伝搬するアナログ信号は、外部からのノイズの影響を受けやすく、画像の品質に大きな影響を与える。
【０００７】
フォトダイオードアレイが搭載された配線基板から、Ａ／Ｄ変換素子が内蔵されたデータ収集装置までの間は、フレキシブル基板やフレキシブルケーブル等のフレキシブル配線部材で電気的に接続されている。このため、フレキシブル配線部材の配線長が長くなり、フレキシブル配線部材の配線長の静電容量が大きくなってしまい、他の部分からの微小な振動や電源系の電磁界の影響を受けて、ノイズが増大する。このために、高品質な画像が得られないという問題が発生していた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射線検出装置は、放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータと、
前記シンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部と、
第１基板と、
前記光検出部と前記第１基板の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部と、
前記第１基板に対面して配置される第２基板と、
前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の第１面部とを電気的に接続する第２電気接続構造部と、
前記第２基板の前記第１面部とは反対側の第２面部に配置されて、前記光検出部からの前記電気信号が前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて送られて前記電気信号を処理するデータ収集装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の放射線検出装置の製造方法は、前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部を、第１基板の第１面部に対して第１電気接続構造部を介して電気的に接続して固定する光検出部固定工程と、
前記光検出部からの前記電気信号を処理するデータ収集装置を、第１面部と前記第１面部とは反対側の第２面部とを有する第２基板の前記第２面部に配置するデータ収集装置配置工程と、
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータを前記光検出部に配置して、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の前記第１面部とを、第２電気接続構造部を介して電気的に接続して、前記光検出部からの前記電気信号を前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて前記データ収集装置に対して送れるように組み立てる組み立て工程と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像撮影装置は、上記の放射線検出装置と、放射線を被検体に対して発生する放射線発生源を備え、前記被検体を透過した前記放射線を前記放射線検出装置により検出することで前記被検体の撮影を行う画像撮影装置であって、
前記放射線検出装置と前記放射線発生源を回転可能に保持する架台を有し、
前記架台には、前記放射線検出装置と前記放射線発生源の間に、前記被検体を挿入する開口部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像撮影装置の一例である医用診断のために断層像の画像撮影を行うＸ線ＣＴ装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置の内部構造例を示す図である。
【図３】図２に示す架台をＢ方向から見た正面図である。
【図４】放射線検出装置の検出器モジュールの好ましい構造例を示す図である。
【図５】図４の第１電気接続構造部の一部分を拡大して示す図である。
【図６】図４の第２電気接続構造部の一部分を拡大して示す図である。
【図７】セラミックス基板の第１面部に対して、光検出部をマウントしてアンダーフィルを塗布して、オーブン内で硬化させる光検出部固定工程を示す図である。
【図８】プリント基板の第２面部に、各種の電子部品と複数のデータ収集装置をマウントしてリフローを用いて硬化後、アンダーフィルを塗布してオーブンで硬化させるデータ収集装置配置工程を示す図である。
【図９】図７において組み立てたセラミックス基板と光検出部のユニットに対してシンチレータユニットを組み立て、しかも図８において組み立てたプリント基板を、セラミックス基板に対してシートコネクタを用いて電気的に接続する組み立て工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の画像撮影装置の一例である医用診断のために断層像の画像撮影を行うＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置を示す斜視図である。図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置の内部構造例を示す図である。
【００１６】
図１に示すＸ線ＣＴ装置１０は、架台（ガントリ）１１と、寝台３０を備えている。架台１１と寝台３０は、設置面１２に設定されている。架台１１の内部には、回転部１３が設けられている。架台１１の中心部であって回転部１３の中心部には、円形状の開口部１４が設けられている。この開口部１４内には、検査や画像撮影時に寝台３０の天板３１とともにこの天板３１に載せた被検体Ｍが、Ｚ方向（開口部１４の軸方向）に沿って移動して挿入され、必要に応じて位置決め可能である。
【００１７】
ここで、図２を参照しながら、架台１１の構成例をさらに詳しく説明する。
【００１８】
図２に示すように、架台１１は、本体カバー１５と基台１６を有しており、本体カバー１５は基台１６の上に設けられている。基台１６は設置面１２に設置されている。
【００１９】
図２に示すように、本体カバー１５の構造例を説明すると、本体カバー１５は、前面カバー部１７と、背面カバー部１８と、表面カバー部１９を有している。これらの前面カバー部１７と背面カバー部１８と表面カバー部１９は、回転部１３を覆っている。前面カバー部１７と背面カバー部１８は、開口部１４を形成している。
【００２０】
図２に示すように、回転部１３は、放射線の一例であるＸ線の発生源としてのＸ線管球２０と、Ｘ線管球２０のＸ線ビームを検出する放射線検出装置５０と、高電圧発生部２０Ｐを備えており、Ｘ線管球２０と放射線検出装置５０は、開口部１４の中心軸を中心として対向して配置されている。
【００２１】
図２に例示するように、開口部１４内には、寝台３０の天板３１とともに天板３１に載せた被検体Ｍの例えば頭部ＨＤが挿入される。そして、Ｘ線管球２０は被検体Ｍの例えば頭部ＨＤに対してＸ線ビームを曝射（投射）して、被検体Ｍの例えば頭部ＨＤを透過したＸ線ビームは放射線検出装置５０で検出されようになっている。これにより、放射線検出装置５０は、検出したＸ線量を一旦可視光に変換して、さらにこの可視光を光―電気変換によりアナログの電気信号に変換する。そして、放射線検出装置５０では、アナログの電気信号は、データ収集装置（ＤＡＳ：Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）においてアナログ／デジタル変換されてしかも増幅されて、デジタルデータ（投影データ）に変換される。この放射線検出装置５０の構造は、後ほど説明する。
【００２２】
図２に示すデータ伝送部２３は、放射線検出装置５０からのコンソール２４へ、上述のデジタルデータを非接触で伝送するものであり、デジタルデータは、回転部１３側の送信部２３Ａから架台１１の固定部側の受信部２３Ｂへ送信されることで、データ伝送部２３を通じてコンソール２４側に伝送される。これにより、コンソール２４は被検体Ｍの断層像の画像を取得することができる。
【００２３】
また、回転部１３には、スリップリング２５が設けられており、スリップリング２５はＸ線管球２０に対して高電圧発生部２０Ｐから高電圧を供給する。
【００２４】
図２に示す寝台３０は、天板３１と台座部３２を有しており、天板３１の上には被検体Ｍを載置させる。台座部３２は、天板３１をＹ方向に沿って上下移動して高さ方向の位置決めができ、Ｚ方向に沿って移動して水平方向の位置決めができる。Ｙ方向とＺ方向は直交している。このＺ方向は被検体Ｍの体軸方向ＣＬと平行である。
【００２５】
次に、図３は、図２に示す架台１１をＢ方向から見た正面図である。
【００２６】
図３に示すように、Ｘ線管球２０と放射線検出装置５０とは、開口部１４を挟んで対向して配置されている。図３では、開口部１４内に被検体Ｍと天板３１が位置されている様子を示している。破線で示す扇型の領域は、放射線の一例であるＸ線ビーム１００の投射範囲の例を示している。このＸ線ビーム１００は、放射線検出装置５０に投射されている。図３では、一例として放射線検出装置５０は、Ｘ方向とＺ方向からなる平面に平行に位置されている。図２に示すＸ線管球２０と放射線検出装置５０を有する回転部１３は、開口部１４の周りを、図２に示す駆動部２００の作動により回転するようになっている。
【００２７】
図３に示すように、放射線検出装置５０は、コリメータ４と検出器５とを重ねて組み合わせることで構成されている。この検出器５は、複数の検出器モジュール６０により構成されている。これらの検出器モジュール６０は、コリメータ４の裏側において、Ｘ方向とＺ方向に沿って二次元アレイ状に配列されている。
【００２８】
図４は、検出器５の各検出器モジュール６０の好ましい構造例を示している。
【００２９】
図４に示す検出器モジュール６０は、コリメータ４の内側に配置された平板状のシンチレータユニット６１と、平板状の光検出部７０と、第１基板としてのセラミック基板８０と、シートコネクタ８５と、第２基板としてのプリント基板９０と、プリント基板９０に比べて小さく薄い複数のデータ収集装置９５を有している。検出器モジュール６０では、シンチレータユニット６１と、光検出部７０と、セラミックス基板８０と、シートコネクタ８５と、プリント基板９０と、データ収集装置９５は、積層方向Ｖに沿って積層されることでブロック化されている。
【００３０】
図３に示すコリメータ４は、Ｘ線管球２０から発生するＸ線ビーム１００を、図４に示すシンチレータユニット６１に効率良く曝射させるために設けられており、別の部分で反射したＸ線ビーム等のノイズを除去する。シンチレータユニット６１は、基材６３と、複数のシンチレータ６２を有している。これらのシンチレータ６２は、この基材６３において、Ｓ方向とＴ方向に沿って、二次元アレイ状に並べて配置されている。Ｓ方向とＴ方向は、直交しており、Ｓ方向とＴ方向は、各要素の積層方向Ｖに対して直交している。各シンチレータ６２は、Ｘ線ビーム１００が入射することにより、可視光を発生する。
【００３１】
図４に示すように、光検出部７０は、基材７２と、例えば複数の光検出素子の一例であるフォトダイオード７１を有しており、これらのフォトダイオード７１は、基材７２の一方の面において、Ｓ方向とＴ方向に沿って二次元アレイ状に並べることで、フォトダイオードアレイを構成している。そして、各フォトダイオード７１は、対応する各シンチレータ６２に対応して配置されている。シンチレータユニット６１と光検出部７０は、感光面部９９を構成している。各フォトダイオード７１は、対応する各シンチレータ６２が発生した可視光の強度に基づいて電気信号を発生する。これにより、シンチレータ６２は、図３のコリメータ４を通過したＸ線ビーム１００を可視光に変換して、この可視光を対応するフォトダイオード７１に到達させることで、フォトダイオード７１は可視光の強度に基づいて電気信号に変換することができる。
【００３２】
図４に示すように、感光面部９９は、セラミックス基板８０の上に搭載されており、光検出部７０は、セラミックス基板８０の第１面部８１に対して、第１電気接続構造部１１０を介して電気的にしかも機械的に接続されている。光検出部７０とセラミックス基板８０の間の第１電気接続構造部１１０について、図４と図５を参照して説明する。図５は、図４の第１電気接続構造部１１０の一部分１０９を拡大して示している。
【００３３】
図４と図５に示すように、第１電気接続構造部１１０は、フォトダイオード７１の電気接続端子１１１と、セラミックス基板８０の電気接続端子１１２とを電気的にしかも機械的に接続するために、複数のバンプ（突起電極の一例）１１３と、導電性接着剤とアンダーフィル１１４とを有している。
【００３４】
フォトダイオード７１の電気接続端子１１１は、基材７２の他方の面に配置されている。バンプ１１３はボールバンプであり、バンプ１１３は電気接続端子１１１と、セラミックス基板８０の電気接続端子１１２とを電気的に接続している。導電性接着剤とアンダーフィル１１４は、基材７２の他方の面とセラミックス基板８０の第１面部８１とを固定している。これにより、光検出部７０は、セラミックス基板８０の第１面部８１側に対して、複数のバンプ１１３を介して、導電性接着剤を含むアンダーフィル１１４により固着されている。
【００３５】
次に、図４に示すように、セラミックス基板８０の第２面部８２は、プリント基板９０の第１面部９１に対して、第２電気接続構造部１２０を介して電気的にしかも機械的に接続されている。セラミックス基板８０の第２面部８２とプリント基板９０の第１面部９１との間の第２電気接続構造部１３０について、図４と図６を参照して説明する。図６は、図４の第２電気接続構造部１３０の一部分１４０を拡大して示している。
【００３６】
図４と図６に示す第２電気接続構造１３０は、セラミックス基板８０の第２面部８２の電極１３１と、プリント基板９０の第１面部９１の電極１３２とを電気的しかも機械的に接続するために、シートコネクタ８５を有している。このシートコネクタ８５は、複数の銀バンプ（突起電極の一例）１５０と、２枚の樹脂シート１５１，１５１と、接着シート１５２を有する。２枚の樹脂シート１５１，１５１は、各銀バンプ１５０を所定の間隔をおいて保持した状態で、接着シート１５２により接着されている。銀バンプ１５０は、セラミックス基板８０の第２面部８２の電極１３１とプリント基板９０の電極１３２とを電気的しかも機械的に接続している。
【００３７】
プリント基板９０の第２面部９２には、各種の電子部品、例えばコネクタ１６０やレーザダイオード１６１、そして複数のデータ収集装置９５が搭載されている。
【００３８】
これにより、図４に示す各検出器モジュール６０は、被検体Ｍを透過したＸ線ビーム１００を感知して、被検体Ｍを透過したＸ線ビーム１００の線量を信号電流に変換するもので、各シンチレータ６２がＸ線ビーム１００を受けて蛍光を発生して、この可視光である蛍光は、フォトダイオード７１により電気信号（電流信号）に変換している。各フォトダイオード７１から出力された電気信号は、セラミックス基板８０の第１面部８１を介して、セラミックス基板８０の第２面部８２に導かれる。各フォトダイオード７１から出力された電気信号は、セラミックス基板８０の第２面部８２から、シートコネクタ８５の銀バンプ１５０を介して、プリント基板９０に導かれて、データ収集装置９５に送られるようになっている。
【００３９】
データ収集装置９５が各フォトダイオード７１から出力された電気信号を受け取ると、信号処理を行い、処理された信号は、最終的にコンピュータで演算処理ができるようにＡ／Ｄ変換素子によりアナログデジタル変換されて、図１のコンソール２４のコンピュータに送出される。なお、プリント基板９０に配置されるデータ収集装置９５の配置個数は、マルチスライスの数によって、適宜変更することができる。また、セラミックス基板８０とプリント基板９０とシートコネクタ８５は、特殊な溶剤等を用いることなく、適宜交換することができることが好ましい。これにより、例えばセラミックス基板８０とプリント基板９０の少なくとも一方の不都合が生じた場合でも、不都合が生じた基板を簡単に交換することができる。
【００４０】
検出器モジュール６０は、入射するＸ線ビーム１００の強さ、および被検体Ｍを透過したＸ線ビーム１００の減衰を表す電気信号を出力する。Ｘ線投射データを収集するためにＸ線ビーム１００を走査する間は、図３に示すようにＸ線管球２０と放射線検出装置５０は、開口部１４の周りを回転する。データ収集装置９５に送られてきたＸ線透過データに対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理等を施して、被検体Ｍの各スライス分のＸ線投影データを収集するようになっている。
【００４１】
上述したように、検出器５は、上述した構造を有する複数の検出器モジュール６０からなるが、次に、図７〜図９を参照して、検出器モジュール６０の製造方法について説明する。
【００４２】
図７は、セラミックス基板８０の第１面部８１に対して、光検出部７０をマウントしてアンダーフィル１１４を塗布して、オーブン１５９内で硬化させる光検出部固定工程を示している。
【００４３】
図８は、プリント基板９０の第２面部９２に、各種の電子部品、例えばコネクタ１６０等や、そして複数のデータ収集装置９５をマウントしてリフロー１７９を用いて硬化後、アンダーフィル１７０を塗布してオーブン１８９で硬化させるデータ収集装置配置工程を示している。
【００４４】
図９は、図７において組み立てたセラミックス基板８０と光検出部７０のユニットに対してシンチレータユニット６１を組み立て、しかも図８において組み立てたプリント基板９０を、セラミックス基板８０に対してシートコネクタ８５を用いて電気的にしかも機械的に接続する組み立て工程を示している。
【００４５】
まず、図７に示すように、第１基板であるセラミックス基板８０の第１面部８１上には導電性接着剤としての導電ペーストを印刷し、第１面部８１上に光検出部７０をマウントする。そして、第１面部８１と光検出部７０にアンダーフィル１１４を塗布した後に、セラミックス基板８０と光検出部７０からなるユニットは、オーブン１５９内に入れて、例えば１５０℃で４時間加熱して、導電ペーストとアンダーフィル１１４を硬化させる。硬化後は、セラミックス基板８０と光検出部７０からなるユニットを検査工程に送って所定の検査を行う。
【００４６】
一方、図８に示すように、プリント基板９０の第２面部９２にははんだを印刷して、例えばコネクタ１６０やレーザダイオード１６１、そして複数のデータ収集装置９５をマウントして配置する。そして、複数のデータ収集装置９５等をマウントしたプリント基板９０は、リフロー１７９内で例えば２５０℃で１０分間加熱してはんだをリフロー硬化させてはんだ接続をする。その後、各データ収集装置９５に対してアンダーフィル１７０を塗布して、オーブン１８９内に入れて、例えば１００℃で３０分間加熱することで、アンダーフィル１７０を硬化させる。硬化後は、プリント基板９０を検査工程に送って所定の検査を行う。
【００４７】
最後に、図９に示すように、シンチレータユニット６１を光検出部７０に対して搭載して組み立てる。そして、セラミックス基板８０とシンチレータユニット６１と光検出部７０からなるユニット２２０と、プリント基板９０とを、シートコネクタ８５を用いて電気的にしかも機械的に接続して、検出器５の検出器モジュール６０が完成する。
【００４８】
このように製造された検出器モジュール６０は、図３に示すように、Ｘ方向とＺ方向に沿って２次元アレイされて、平面型の検出器５が構成される。そして、この検出器５とコリメータ４が積層されることで、放射線検出装置５０が完成する。
【００４９】
従来のＸ線ＣＴ装置では、検出器モジュールからデータ収集装置へのアナログ信号の伝達は、伝達距離の長いフレキシブル基板のようなフレキシブル配線部材を介して送られていた。このため、データ収集装置においてアナログ信号がデジタル信号に変換される際に、ノイズの影響を受けていた。このノイズ対策としては、例えば信号配線の上下層にグランド配線パターンを配置したシールド構造を用いていたが、このシールド構造によってもフレキシブル配線部材による配線長が長いために、配線容量が大きくなることや、磁界に対しては効果が小さいこと等の問題が残っていた。
【００５０】
これに対して、本発明の実施形態では、図４に示すように複数のフォトダイオード７１を有する光検出部７０が、セラミックス基板８０の第１面部８１に対して、第１電気接続構造部１１０を用いて実装されている。複数のデータ収集装置９５が、プリント基板９０の第２面部９２に実装されている。そして、セラミックス基板８０の第２面部８２が、プリント基板９０の第１面部９１に対して、第２電気接続構造部１３０のシートコネクタ８５を介して電気的にかつ機械的に接続されている。このため、各フォトダイオード７１とデータ収集装置９５の間の物理的な距離が極めて小さくなり、ノイズによる悪影響を受けることがなく、データ収集装置９５においてアナログ信号をデジタル信号に変換する信号処理が良好に行える。
【００５１】
本発明の放射線検出装置は、放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータと、前記シンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部と、第１基板と、前記光検出部と前記第１基板の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部と、前記第１基板に対面して配置される第２基板と、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の第１面部とを電気的に接続する第２電気接続構造部と、前記第２基板の前記第１面部とは反対側の第２面部に配置されて、前記光検出部からの前記電気信号が前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて送られて前記電気信号を処理するデータ収集装置と、
を備える。
【００５２】
上記構成により、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置を提供できる。
【００５３】
本発明の放射線検出装置では、好ましくは前記光検出部は第１電気接続端子を有し、前記第１基板の前記第１面部は第２電気接続端子を有し、前記第１電気接続構造部は、前記第１電気接続端子と前記第２電気接続端子を電気的に接続する突起電極を有し、前記光検出部と前記第１基板の前記第１面部は、アンダーフィルにより固定されている。
【００５４】
上記構成により、第１電気接続構造部を用いることで、光検出部は第１基板に対して電気的に接続して機械的に固定することができる。
【００５５】
本発明の放射線検出装置では、好ましくは前記第２電気接続構造部は、複数の突起電極と、前記突起電極を保持する一対の電気絶縁シートと、前記一対の電気絶縁シートの間を接着する接着シートと、を有する。
【００５６】
上記構成により、第２電気接続構造部を用いることで、第１基板の第２面部と、対面する第２基板の第１面部とを確実に電気的に接続することができる。
【００５７】
また、本発明の放射線検出装置の製造方法は、放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部を、第１基板の第１面部に対して第１電気接続構造部を介して電気的に接続して固定する光検出部固定工程と、
前記光検出部からの前記電気信号を処理するデータ収集装置を、第１面部と前記第１面部とは反対側の第２面部とを有する第２基板の前記第２面部に配置するデータ収集装置配置工程と、
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータを前記光検出部に配置して、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の前記第１面部とを、第２電気接続構造部を介して電気的に接続して、前記光検出部からの前記電気信号を前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて前記データ収集装置に対して送れるように組み立てる第２基板接続工程と、
を有する。
【００５８】
上記構成により、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置を提供できる。
さらに、Ｍ本発明の画像撮影装置は、上記の放射線検出装置と、放射線を被検体に対して発生する放射線発生源を備え、前記被検体を透過した前記放射線を前記放射線検出装置により検出することで前記被検体の撮影を行う画像撮影装置であって、前記放射線検出装置と前記放射線発生源を回転可能に保持する架台を有し、前記架台には、前記放射線検出装置と前記放射線発生源の間に、前記被検体を挿入する開口部が設けられていることを特徴とする。
【００５９】
上記構成により、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置を有する画像撮影装置を提供できる。
【００６０】
本発明は、上記実施形態に限定されない。本発明を、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それらの変更例および修正例は本発明の範囲に属するものと了解され、例えば次に述べるようにその要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば図示例では、画像撮影装置の一例としてＸ線ＣＴ装置を挙げており、放射線の例としてはＸ線ビームを例にしている。しかしこれに限らず、例えば、本発明の画像撮影装置は、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：陽電子放出コンピュータ断層撮影）装置としても適用できる。このＰＥＴの場合には、Ｘ線管球２０からのＸ線ビーム１００が被検体Ｍに対して曝射されて、Ｘ線ビーム１００が被検体Ｍ内の薬剤に入射されると、その薬剤投与の部位からはガンマ線が発生して、このガンマ線がシンチレータに入射され、ガンマ線を光に変換して、光が光検出部に受光される。
【００６２】
具体的な配線基板の例として、第１基板としてはセラミックス基板を採用し、第２基板としてはプリント基板を採用しているが、特に第１基板と第２基板の種類は限定されず、任意の種類の配線基板を採用できる。
【００６３】
さらに、本発明の実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、本発明の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
４・・・コリメータ、５・・・検出器、１０・・・Ｘ線ＣＴ装置、１１・・・架台（ガントリ）、１３・・・回転部、２０・・・Ｘ線発生源（放射線発生源の一例）としてのＸ線管球、５０・・・放射線検出装置、６０・・・検出器モジュール、６１・・・シンチレータユニット、６２・・・シンチレータ、７０・・・光検出部、７１・・・フォトダイオード、８０・・・セラミックス基板（第１基板の一例）、８１・・・セラミックス基板の第１面部、８２・・・セラミックス基板の第２面部、８５・・・シートコネクタ、９０・・・プリント基板（第２基板の一例）、９５・・・データ収集装置（ＤＡＳ）、１００・・・Ｘ線ビーム、１１０・・・第１電気接続構造部、１１１，１１２・・・電気接続端子、１１３・・・バンプ（突起電極）、１１４・・・アンダーフィル、１３０・・・第２電気接続構造部、１３１，１３２・・・電極、１５０・・・銀バンプ（突起電極）、１５１・・・樹脂シート、１５２・・・接着シート、Ｍ・・・被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を被検体に照射して被写体の断層像を撮影するために用いられる放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像撮影装置は画像診断撮影装置ともいい、画像撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ断層像撮影）装置は、病院等の医療施設において使用されている。Ｘ線ＣＴ装置の架台には、Ｘ線検出装置を備えている。Ｘ線管球で発生したＸ線ビームは、このＸ線管球の回転に伴って被検体に対して曝射され、この被検体を透過したＸ線ビームは、Ｘ線検出装置に入射されることで、被検体の断層像を取得するようになっている。
【０００３】
Ｘ線検出装置では、入射したＸ線ビームが可視光に変換され、この可視光は配線基板に搭載されたフォトダイオードアレイにより電気信号に変換される。そして、この電気信号は増幅された後に、データ収集装置（データ収集部：ＤＡＳ：Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）のアナログ／デジタル変換素子（Ａ／Ｄ変換素子）によりデジタル信号に変換される。このデジタル化されたデータ信号は、データ収集装置からデータ伝送システムを用いてコンソール側に送出される。
【０００４】
Ｘ線検出装置は検出器を有しており、この検出器は複数の検出器モジュールを二次元的に配列することで構成されている。被検体を載せた寝台は、被検体の体軸方向に沿って移動して、架台の開口部内に挿入されることが特許文献１に開示されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８―２５９７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えばマルチスライス方式のＸ線ＣＴ装置では、さらなる撮影の高速化と高精度化が進むと、より鮮明で高品質な断層像の画像が要求される。ところが、フォトダイオードアレイからＡ／Ｄ変換素子へ伝搬するアナログ信号は、外部からのノイズの影響を受けやすく、画像の品質に大きな影響を与える。
【０００７】
フォトダイオードアレイが搭載された配線基板から、Ａ／Ｄ変換素子が内蔵されたデータ収集装置までの間は、フレキシブル基板やフレキシブルケーブル等のフレキシブル配線部材で電気的に接続されている。このため、フレキシブル配線部材の配線長が長くなり、フレキシブル配線部材の配線長の静電容量が大きくなってしまい、他の部分からの微小な振動や電源系の電磁界の影響を受けて、ノイズが増大する。このために、高品質な画像が得られないという問題が発生していた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射線検出装置は、放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータと、
前記シンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部と、
第１基板と、
前記光検出部と前記第１基板の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部と、
前記第１基板に対面して配置される第２基板と、
前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の第１面部とを電気的に接続する第２電気接続構造部と、
前記第２基板の前記第１面部とは反対側の第２面部に配置されて、前記光検出部からの前記電気信号が前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて送られて前記電気信号を処理するデータ収集装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の放射線検出装置の製造方法は、前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部を、第１基板の第１面部に対して第１電気接続構造部を介して電気的に接続して固定する光検出部固定工程と、
前記光検出部からの前記電気信号を処理するデータ収集装置を、第１面部と前記第１面部とは反対側の第２面部とを有する第２基板の前記第２面部に配置するデータ収集装置配置工程と、
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータを前記光検出部に配置して、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の前記第１面部とを、第２電気接続構造部を介して電気的に接続して、前記光検出部からの前記電気信号を前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて前記データ収集装置に対して送れるように組み立てる組み立て工程と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像撮影装置は、上記の放射線検出装置と、放射線を被検体に対して発生する放射線発生源を備え、前記被検体を透過した前記放射線を前記放射線検出装置により検出することで前記被検体の撮影を行う画像撮影装置であって、
前記放射線検出装置と前記放射線発生源を回転可能に保持する架台を有し、
前記架台には、前記放射線検出装置と前記放射線発生源の間に、前記被検体を挿入する開口部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置、放射線検出装置の製造方法および画像撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像撮影装置の一例である医用診断のために断層像の画像撮影を行うＸ線ＣＴ装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＸ線ＣＴ装置の内部構造例を示す図である。
【図３】図２に示す架台をＢ方向から見た正面図である。
【図４】放射線検出装置の検出器モジュールの好ましい構造例を示す図である。
【図５】図４の第１電気接続構造部の一部分を拡大して示す図である。
【図６】図４の第２電気接続構造部の一部分を拡大して示す図である。
【図７】セラミックス基板の第１面部に対して、光検出部をマウントしてアンダーフィルを塗布して、オーブン内で硬化させる光検出部固定工程を示す図である。
【図８】プリント基板の第２面部に、各種の電子部品と複数のデータ収集装置をマウントしてリフローを用いて硬化後、アンダーフィルを塗布してオーブンで硬化させるデータ収集装置配置工程を示す図である。
【図９】図７において組み立てたセラミックス基板と光検出部のユニットに対してシンチレータユニットを組み立て、しかも図８において組み立てたプリント基板を、セラミックス基板に対してシートコネクタを用いて電気的に接続する組み立て工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の画像撮影装置の一例である医用診断のために断層像の画像撮影を行うＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置を示す斜視図である。図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置の内部構造例を示す図である。
【００１６】
図１に示すＸ線ＣＴ装置１０は、架台（ガントリ）１１と、寝台３０を備えている。架台１１と寝台３０は、設置面１２に設定されている。架台１１の内部には、回転部１３が設けられている。架台１１の中心部であって回転部１３の中心部には、円形状の開口部１４が設けられている。この開口部１４内には、検査や画像撮影時に寝台３０の天板３１とともにこの天板３１に載せた被検体Ｍが、Ｚ方向（開口部１４の軸方向）に沿って移動して挿入され、必要に応じて位置決め可能である。
【００１７】
ここで、図２を参照しながら、架台１１の構成例をさらに詳しく説明する。
【００１８】
図２に示すように、架台１１は、本体カバー１５と基台１６を有しており、本体カバー１５は基台１６の上に設けられている。基台１６は設置面１２に設置されている。
【００１９】
図２に示すように、本体カバー１５の構造例を説明すると、本体カバー１５は、前面カバー部１７と、背面カバー部１８と、表面カバー部１９を有している。これらの前面カバー部１７と背面カバー部１８と表面カバー部１９は、回転部１３を覆っている。前面カバー部１７と背面カバー部１８は、開口部１４を形成している。
【００２０】
図２に示すように、回転部１３は、放射線の一例であるＸ線の発生源としてのＸ線管球２０と、Ｘ線管球２０のＸ線ビームを検出する放射線検出装置５０と、高電圧発生部２０Ｐを備えており、Ｘ線管球２０と放射線検出装置５０は、開口部１４の中心軸を中心として対向して配置されている。
【００２１】
図２に例示するように、開口部１４内には、寝台３０の天板３１とともに天板３１に載せた被検体Ｍの例えば頭部ＨＤが挿入される。そして、Ｘ線管球２０は被検体Ｍの例えば頭部ＨＤに対してＸ線ビームを曝射（投射）して、被検体Ｍの例えば頭部ＨＤを透過したＸ線ビームは放射線検出装置５０で検出されようになっている。これにより、放射線検出装置５０は、検出したＸ線量を一旦可視光に変換して、さらにこの可視光を光―電気変換によりアナログの電気信号に変換する。そして、放射線検出装置５０では、アナログの電気信号は、データ収集装置（ＤＡＳ：Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）においてアナログ／デジタル変換されてしかも増幅されて、デジタルデータ（投影データ）に変換される。この放射線検出装置５０の構造は、後ほど説明する。
【００２２】
図２に示すデータ伝送部２３は、放射線検出装置５０からのコンソール２４へ、上述のデジタルデータを非接触で伝送するものであり、デジタルデータは、回転部１３側の送信部２３Ａから架台１１の固定部側の受信部２３Ｂへ送信されることで、データ伝送部２３を通じてコンソール２４側に伝送される。これにより、コンソール２４は被検体Ｍの断層像の画像を取得することができる。
【００２３】
また、回転部１３には、スリップリング２５が設けられており、スリップリング２５はＸ線管球２０に対して高電圧発生部２０Ｐから高電圧を供給する。
【００２４】
図２に示す寝台３０は、天板３１と台座部３２を有しており、天板３１の上には被検体Ｍを載置させる。台座部３２は、天板３１をＹ方向に沿って上下移動して高さ方向の位置決めができ、Ｚ方向に沿って移動して水平方向の位置決めができる。Ｙ方向とＺ方向は直交している。このＺ方向は被検体Ｍの体軸方向ＣＬと平行である。
【００２５】
次に、図３は、図２に示す架台１１をＢ方向から見た正面図である。
【００２６】
図３に示すように、Ｘ線管球２０と放射線検出装置５０とは、開口部１４を挟んで対向して配置されている。図３では、開口部１４内に被検体Ｍと天板３１が位置されている様子を示している。破線で示す扇型の領域は、放射線の一例であるＸ線ビーム１００の投射範囲の例を示している。このＸ線ビーム１００は、放射線検出装置５０に投射されている。図３では、一例として放射線検出装置５０は、Ｘ方向とＺ方向からなる平面に平行に位置されている。図２に示すＸ線管球２０と放射線検出装置５０を有する回転部１３は、開口部１４の周りを、図２に示す駆動部２００の作動により回転するようになっている。
【００２７】
図３に示すように、放射線検出装置５０は、コリメータ４と検出器５とを重ねて組み合わせることで構成されている。この検出器５は、複数の検出器モジュール６０により構成されている。これらの検出器モジュール６０は、コリメータ４の裏側において、Ｘ方向とＺ方向に沿って二次元アレイ状に配列されている。
【００２８】
図４は、検出器５の各検出器モジュール６０の好ましい構造例を示している。
【００２９】
図４に示す検出器モジュール６０は、コリメータ４の内側に配置された平板状のシンチレータユニット６１と、平板状の光検出部７０と、第１基板としてのセラミック基板８０と、シートコネクタ８５と、第２基板としてのプリント基板９０と、プリント基板９０に比べて小さく薄い複数のデータ収集装置９５を有している。検出器モジュール６０では、シンチレータユニット６１と、光検出部７０と、セラミックス基板８０と、シートコネクタ８５と、プリント基板９０と、データ収集装置９５は、積層方向Ｖに沿って積層されることでブロック化されている。
【００３０】
図３に示すコリメータ４は、Ｘ線管球２０から発生するＸ線ビーム１００を、図４に示すシンチレータユニット６１に効率良く曝射させるために設けられており、別の部分で反射したＸ線ビーム等のノイズを除去する。シンチレータユニット６１は、基材６３と、複数のシンチレータ６２を有している。これらのシンチレータ６２は、この基材６３において、Ｓ方向とＴ方向に沿って、二次元アレイ状に並べて配置されている。Ｓ方向とＴ方向は、直交しており、Ｓ方向とＴ方向は、各要素の積層方向Ｖに対して直交している。各シンチレータ６２は、Ｘ線ビーム１００が入射することにより、可視光を発生する。
【００３１】
図４に示すように、光検出部７０は、基材７２と、例えば複数の光検出素子の一例であるフォトダイオード７１を有しており、これらのフォトダイオード７１は、基材７２の一方の面において、Ｓ方向とＴ方向に沿って二次元アレイ状に並べることで、フォトダイオードアレイを構成している。そして、各フォトダイオード７１は、対応する各シンチレータ６２に対応して配置されている。シンチレータユニット６１と光検出部７０は、感光面部９９を構成している。各フォトダイオード７１は、対応する各シンチレータ６２が発生した可視光の強度に基づいて電気信号を発生する。これにより、シンチレータ６２は、図３のコリメータ４を通過したＸ線ビーム１００を可視光に変換して、この可視光を対応するフォトダイオード７１に到達させることで、フォトダイオード７１は可視光の強度に基づいて電気信号に変換することができる。
【００３２】
図４に示すように、感光面部９９は、セラミックス基板８０の上に搭載されており、光検出部７０は、セラミックス基板８０の第１面部８１に対して、第１電気接続構造部１１０を介して電気的にしかも機械的に接続されている。光検出部７０とセラミックス基板８０の間の第１電気接続構造部１１０について、図４と図５を参照して説明する。図５は、図４の第１電気接続構造部１１０の一部分１０９を拡大して示している。
【００３３】
図４と図５に示すように、第１電気接続構造部１１０は、フォトダイオード７１の電気接続端子１１１と、セラミックス基板８０の電気接続端子１１２とを電気的にしかも機械的に接続するために、複数のバンプ（突起電極の一例）１１３と、導電性接着剤とアンダーフィル１１４とを有している。
【００３４】
フォトダイオード７１の電気接続端子１１１は、基材７２の他方の面に配置されている。バンプ１１３はボールバンプであり、バンプ１１３は電気接続端子１１１と、セラミックス基板８０の電気接続端子１１２とを電気的に接続している。導電性接着剤とアンダーフィル１１４は、基材７２の他方の面とセラミックス基板８０の第１面部８１とを固定している。これにより、光検出部７０は、セラミックス基板８０の第１面部８１側に対して、複数のバンプ１１３を介して、導電性接着剤を含むアンダーフィル１１４により固着されている。
【００３５】
次に、図４に示すように、セラミックス基板８０の第２面部８２は、プリント基板９０の第１面部９１に対して、第２電気接続構造部１２０を介して電気的にしかも機械的に接続されている。セラミックス基板８０の第２面部８２とプリント基板９０の第１面部９１との間の第２電気接続構造部１３０について、図４と図６を参照して説明する。図６は、図４の第２電気接続構造部１３０の一部分１４０を拡大して示している。
【００３６】
図４と図６に示す第２電気接続構造１３０は、セラミックス基板８０の第２面部８２の電極１３１と、プリント基板９０の第１面部９１の電極１３２とを電気的しかも機械的に接続するために、シートコネクタ８５を有している。このシートコネクタ８５は、複数の銀バンプ（突起電極の一例）１５０と、２枚の樹脂シート１５１，１５１と、接着シート１５２を有する。２枚の樹脂シート１５１，１５１は、各銀バンプ１５０を所定の間隔をおいて保持した状態で、接着シート１５２により接着されている。銀バンプ１５０は、セラミックス基板８０の第２面部８２の電極１３１とプリント基板９０の電極１３２とを電気的しかも機械的に接続している。
【００３７】
プリント基板９０の第２面部９２には、各種の電子部品、例えばコネクタ１６０やレーザダイオード１６１、そして複数のデータ収集装置９５が搭載されている。
【００３８】
これにより、図４に示す各検出器モジュール６０は、被検体Ｍを透過したＸ線ビーム１００を感知して、被検体Ｍを透過したＸ線ビーム１００の線量を信号電流に変換するもので、各シンチレータ６２がＸ線ビーム１００を受けて蛍光を発生して、この可視光である蛍光は、フォトダイオード７１により電気信号（電流信号）に変換している。各フォトダイオード７１から出力された電気信号は、セラミックス基板８０の第１面部８１を介して、セラミックス基板８０の第２面部８２に導かれる。各フォトダイオード７１から出力された電気信号は、セラミックス基板８０の第２面部８２から、シートコネクタ８５の銀バンプ１５０を介して、プリント基板９０に導かれて、データ収集装置９５に送られるようになっている。
【００３９】
データ収集装置９５が各フォトダイオード７１から出力された電気信号を受け取ると、信号処理を行い、処理された信号は、最終的にコンピュータで演算処理ができるようにＡ／Ｄ変換素子によりアナログデジタル変換されて、図１のコンソール２４のコンピュータに送出される。なお、プリント基板９０に配置されるデータ収集装置９５の配置個数は、マルチスライスの数によって、適宜変更することができる。また、セラミックス基板８０とプリント基板９０とシートコネクタ８５は、特殊な溶剤等を用いることなく、適宜交換することができることが好ましい。これにより、例えばセラミックス基板８０とプリント基板９０の少なくとも一方の不都合が生じた場合でも、不都合が生じた基板を簡単に交換することができる。
【００４０】
検出器モジュール６０は、入射するＸ線ビーム１００の強さ、および被検体Ｍを透過したＸ線ビーム１００の減衰を表す電気信号を出力する。Ｘ線投射データを収集するためにＸ線ビーム１００を走査する間は、図３に示すようにＸ線管球２０と放射線検出装置５０は、開口部１４の周りを回転する。データ収集装置９５に送られてきたＸ線透過データに対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理等を施して、被検体Ｍの各スライス分のＸ線投影データを収集するようになっている。
【００４１】
上述したように、検出器５は、上述した構造を有する複数の検出器モジュール６０からなるが、次に、図７〜図９を参照して、検出器モジュール６０の製造方法について説明する。
【００４２】
図７は、セラミックス基板８０の第１面部８１に対して、光検出部７０をマウントしてアンダーフィル１１４を塗布して、オーブン１５９内で硬化させる光検出部固定工程を示している。
【００４３】
図８は、プリント基板９０の第２面部９２に、各種の電子部品、例えばコネクタ１６０等や、そして複数のデータ収集装置９５をマウントしてリフロー１７９を用いて硬化後、アンダーフィル１７０を塗布してオーブン１８９で硬化させるデータ収集装置配置工程を示している。
【００４４】
図９は、図７において組み立てたセラミックス基板８０と光検出部７０のユニットに対してシンチレータユニット６１を組み立て、しかも図８において組み立てたプリント基板９０を、セラミックス基板８０に対してシートコネクタ８５を用いて電気的にしかも機械的に接続する組み立て工程を示している。
【００４５】
まず、図７に示すように、第１基板であるセラミックス基板８０の第１面部８１上には導電性接着剤としての導電ペーストを印刷し、第１面部８１上に光検出部７０をマウントする。そして、第１面部８１と光検出部７０にアンダーフィル１１４を塗布した後に、セラミックス基板８０と光検出部７０からなるユニットは、オーブン１５９内に入れて、例えば１５０℃で４時間加熱して、導電ペーストとアンダーフィル１１４を硬化させる。硬化後は、セラミックス基板８０と光検出部７０からなるユニットを検査工程に送って所定の検査を行う。
【００４６】
一方、図８に示すように、プリント基板９０の第２面部９２にははんだを印刷して、例えばコネクタ１６０やレーザダイオード１６１、そして複数のデータ収集装置９５をマウントして配置する。そして、複数のデータ収集装置９５等をマウントしたプリント基板９０は、リフロー１７９内で例えば２５０℃で１０分間加熱してはんだをリフロー硬化させてはんだ接続をする。その後、各データ収集装置９５に対してアンダーフィル１７０を塗布して、オーブン１８９内に入れて、例えば１００℃で３０分間加熱することで、アンダーフィル１７０を硬化させる。硬化後は、プリント基板９０を検査工程に送って所定の検査を行う。
【００４７】
最後に、図９に示すように、シンチレータユニット６１を光検出部７０に対して搭載して組み立てる。そして、セラミックス基板８０とシンチレータユニット６１と光検出部７０からなるユニット２２０と、プリント基板９０とを、シートコネクタ８５を用いて電気的にしかも機械的に接続して、検出器５の検出器モジュール６０が完成する。
【００４８】
このように製造された検出器モジュール６０は、図３に示すように、Ｘ方向とＺ方向に沿って２次元アレイされて、平面型の検出器５が構成される。そして、この検出器５とコリメータ４が積層されることで、放射線検出装置５０が完成する。
【００４９】
従来のＸ線ＣＴ装置では、検出器モジュールからデータ収集装置へのアナログ信号の伝達は、伝達距離の長いフレキシブル基板のようなフレキシブル配線部材を介して送られていた。このため、データ収集装置においてアナログ信号がデジタル信号に変換される際に、ノイズの影響を受けていた。このノイズ対策としては、例えば信号配線の上下層にグランド配線パターンを配置したシールド構造を用いていたが、このシールド構造によってもフレキシブル配線部材による配線長が長いために、配線容量が大きくなることや、磁界に対しては効果が小さいこと等の問題が残っていた。
【００５０】
これに対して、本発明の実施形態では、図４に示すように複数のフォトダイオード７１を有する光検出部７０が、セラミックス基板８０の第１面部８１に対して、第１電気接続構造部１１０を用いて実装されている。複数のデータ収集装置９５が、プリント基板９０の第２面部９２に実装されている。そして、セラミックス基板８０の第２面部８２が、プリント基板９０の第１面部９１に対して、第２電気接続構造部１３０のシートコネクタ８５を介して電気的にかつ機械的に接続されている。このため、各フォトダイオード７１とデータ収集装置９５の間の物理的な距離が極めて小さくなり、ノイズによる悪影響を受けることがなく、データ収集装置９５においてアナログ信号をデジタル信号に変換する信号処理が良好に行える。
【００５１】
本発明の放射線検出装置は、放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータと、前記シンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部と、第１基板と、前記光検出部と前記第１基板の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部と、前記第１基板に対面して配置される第２基板と、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の第１面部とを電気的に接続する第２電気接続構造部と、前記第２基板の前記第１面部とは反対側の第２面部に配置されて、前記光検出部からの前記電気信号が前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて送られて前記電気信号を処理するデータ収集装置と、
を備える。
【００５２】
上記構成により、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置を提供できる。
【００５３】
本発明の放射線検出装置では、好ましくは前記光検出部は第１電気接続端子を有し、前記第１基板の前記第１面部は第２電気接続端子を有し、前記第１電気接続構造部は、前記第１電気接続端子と前記第２電気接続端子を電気的に接続する突起電極を有し、前記光検出部と前記第１基板の前記第１面部は、アンダーフィルにより固定されている。
【００５４】
上記構成により、第１電気接続構造部を用いることで、光検出部は第１基板に対して電気的に接続して機械的に固定することができる。
【００５５】
本発明の放射線検出装置では、好ましくは前記第２電気接続構造部は、複数の突起電極と、前記突起電極を保持する一対の電気絶縁シートと、前記一対の電気絶縁シートの間を接着する接着シートと、を有する。
【００５６】
上記構成により、第２電気接続構造部を用いることで、第１基板の第２面部と、対面する第２基板の第１面部とを確実に電気的に接続することができる。
【００５７】
また、本発明の放射線検出装置の製造方法は、放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部を、第１基板の第１面部に対して第１電気接続構造部を介して電気的に接続して固定する光検出部固定工程と、
前記光検出部からの前記電気信号を処理するデータ収集装置を、第１面部と前記第１面部とは反対側の第２面部とを有する第２基板の前記第２面部に配置するデータ収集装置配置工程と、
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータを前記光検出部に配置して、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の前記第１面部とを、第２電気接続構造部を介して電気的に接続して、前記光検出部からの前記電気信号を前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて前記データ収集装置に対して送れるように組み立てる第２基板接続工程と、
を有する。
【００５８】
上記構成により、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置を提供できる。
さらに、Ｍ本発明の画像撮影装置は、上記の放射線検出装置と、放射線を被検体に対して発生する放射線発生源を備え、前記被検体を透過した前記放射線を前記放射線検出装置により検出することで前記被検体の撮影を行う画像撮影装置であって、前記放射線検出装置と前記放射線発生源を回転可能に保持する架台を有し、前記架台には、前記放射線検出装置と前記放射線発生源の間に、前記被検体を挿入する開口部が設けられていることを特徴とする。
【００５９】
上記構成により、検出したアナログ信号をデータ収集装置まで伝送する際に、アナログ信号に誘起されるノイズを減少させることで、高品質な画像を得ることができる放射線検出装置を有する画像撮影装置を提供できる。
【００６０】
本発明は、上記実施形態に限定されない。本発明を、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それらの変更例および修正例は本発明の範囲に属するものと了解され、例えば次に述べるようにその要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば図示例では、画像撮影装置の一例としてＸ線ＣＴ装置を挙げており、放射線の例としてはＸ線ビームを例にしている。しかしこれに限らず、例えば、本発明の画像撮影装置は、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：陽電子放出コンピュータ断層撮影）装置としても適用できる。このＰＥＴの場合には、Ｘ線管球２０からのＸ線ビーム１００が被検体Ｍに対して曝射されて、Ｘ線ビーム１００が被検体Ｍ内の薬剤に入射されると、その薬剤投与の部位からはガンマ線が発生して、このガンマ線がシンチレータに入射され、ガンマ線を光に変換して、光が光検出部に受光される。
【００６２】
具体的な配線基板の例として、第１基板としてはセラミックス基板を採用し、第２基板としてはプリント基板を採用しているが、特に第１基板と第２基板の種類は限定されず、任意の種類の配線基板を採用できる。
【００６３】
さらに、本発明の実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、本発明の実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
４・・・コリメータ、５・・・検出器、１０・・・Ｘ線ＣＴ装置、１１・・・架台（ガントリ）、１３・・・回転部、２０・・・Ｘ線発生源（放射線発生源の一例）としてのＸ線管球、５０・・・放射線検出装置、６０・・・検出器モジュール、６１・・・シンチレータユニット、６２・・・シンチレータ、７０・・・光検出部、７１・・・フォトダイオード、８０・・・セラミックス基板（第１基板の一例）、８１・・・セラミックス基板の第１面部、８２・・・セラミックス基板の第２面部、８５・・・シートコネクタ、９０・・・プリント基板（第２基板の一例）、９５・・・データ収集装置（ＤＡＳ）、１００・・・Ｘ線ビーム、１１０・・・第１電気接続構造部、１１１，１１２・・・電気接続端子、１１３・・・バンプ（突起電極）、１１４・・・アンダーフィル、１３０・・・第２電気接続構造部、１３１，１３２・・・電極、１５０・・・銀バンプ（突起電極）、１５１・・・樹脂シート、１５２・・・接着シート、Ｍ・・・被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータと、
前記シンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部と、
第１基板と、
前記光検出部と前記第１基板の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部と、
前記第１基板に対面して配置される第２基板と、
前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の第１面部とを電気的に接続する第２電気接続構造部と、
前記第２基板の前記第１面部とは反対側の第２面部に配置されて、前記光検出部からの前記電気信号が前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて送られて前記電気信号を処理するデータ収集装置と、
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記光検出部は第１電気接続端子を有し、前記第１基板の前記第１面部は第２電気接続端子を有し、前記第１電気接続構造部は、前記第１電気接続端子と前記第２電気接続端子を電気的に接続する突起電極を有し、前記光検出部と前記第１基板の前記第１面部は、アンダーフィルにより固定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装置。
【請求項３】
前記第２電気接続構造部は、複数の突起電極と、前記突起電極を保持する一対の電気絶縁シートと、前記一対の電気絶縁シートの間を接着する接着シートと、を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部を、第１基板の第１面部に対して第１電気接続構造部を介して電気的に接続して固定する光検出部固定工程と、
前記光検出部からの前記電気信号を処理するデータ収集装置を、第１面部と前記第１面部とは反対側の第２面部とを有する第２基板の前記第２面部に配置するデータ収集装置配置工程と、
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータを前記光検出部に配置して、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の前記第１面部とを、第２電気接続構造部を介して電気的に接続して、前記光検出部からの前記電気信号を前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて前記データ収集装置に対して送れるように組み立てる組み立て工程と、
を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の放射線検出装置と、放射線を被検体に対して発生する放射線発生源を備え、前記被検体を透過した前記放射線を前記放射線検出装置により検出することで前記被検体の撮影を行う画像撮影装置であって、
前記放射線検出装置と前記放射線発生源を回転可能に保持する架台を有し、
前記架台には、前記放射線検出装置と前記放射線発生源の間に、前記被検体を挿入する開口部が設けられていることを特徴とする画像撮影装置。
【請求項１】
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータと、
前記シンチレータに配置されて前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部と、
第１基板と、
前記光検出部と前記第１基板の第１面部を電気的に接続する第１電気接続構造部と、
前記第１基板に対面して配置される第２基板と、
前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の第１面部とを電気的に接続する第２電気接続構造部と、
前記第２基板の前記第１面部とは反対側の第２面部に配置されて、前記光検出部からの前記電気信号が前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて送られて前記電気信号を処理するデータ収集装置と、
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記光検出部は第１電気接続端子を有し、前記第１基板の前記第１面部は第２電気接続端子を有し、前記第１電気接続構造部は、前記第１電気接続端子と前記第２電気接続端子を電気的に接続する突起電極を有し、前記光検出部と前記第１基板の前記第１面部は、アンダーフィルにより固定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装置。
【請求項３】
前記第２電気接続構造部は、複数の突起電極と、前記突起電極を保持する一対の電気絶縁シートと、前記一対の電気絶縁シートの間を接着する接着シートと、を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記可視光の強度に基づき電気信号を発生させる受光素子を有する光検出部を、第１基板の第１面部に対して第１電気接続構造部を介して電気的に接続して固定する光検出部固定工程と、
前記光検出部からの前記電気信号を処理するデータ収集装置を、第１面部と前記第１面部とは反対側の第２面部とを有する第２基板の前記第２面部に配置するデータ収集装置配置工程と、
放射線が入射することにより可視光を発生するシンチレータを前記光検出部に配置して、前記第１基板の前記第１面部とは反対側の第２面部と、前記第２基板の前記第１面部とを、第２電気接続構造部を介して電気的に接続して、前記光検出部からの前記電気信号を前記第１電気接続構造部と前記第１基板と前記第２電気接続構造部を通じて前記データ収集装置に対して送れるように組み立てる組み立て工程と、
を有することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の放射線検出装置と、放射線を被検体に対して発生する放射線発生源を備え、前記被検体を透過した前記放射線を前記放射線検出装置により検出することで前記被検体の撮影を行う画像撮影装置であって、
前記放射線検出装置と前記放射線発生源を回転可能に保持する架台を有し、
前記架台には、前記放射線検出装置と前記放射線発生源の間に、前記被検体を挿入する開口部が設けられていることを特徴とする画像撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９１２４５（Ｐ２０１１−１９１２４５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５９１５１（Ｐ２０１０−５９１５１）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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