ＤＡＳ検出器及びＸ線コンピュータ断層撮影装置
【課題】Ｘ線によるＤＡＳの故障を防止したうえで、Ｘ線検出器とＤＡＳとが一体化されたＤＡＳ検出器及びＤＡＳ検出器を備えるＸ線コンピュータ断層撮影装置の提供。
【解決手段】Ｘ線検出器は、Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生する。基板６０は、Ｘ線検出器に結合され、電気信号をＸ線検出器から引き出すための配線パターン９０を有する。ＤＡＳ７０は、基板に結合され、電気信号を信号処理するための電子部品８０を有する。各Ｘ線遮蔽板６２は、Ｘ線検出器を透過したＸ線が電子部品８０に曝されないように基板６０に設けられる。配線パターン９０の一部は、複数のＸ線遮蔽板６２の間に配置される。
【解決手段】Ｘ線検出器は、Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生する。基板６０は、Ｘ線検出器に結合され、電気信号をＸ線検出器から引き出すための配線パターン９０を有する。ＤＡＳ７０は、基板に結合され、電気信号を信号処理するための電子部品８０を有する。各Ｘ線遮蔽板６２は、Ｘ線検出器を透過したＸ線が電子部品８０に曝されないように基板６０に設けられる。配線パターン９０の一部は、複数のＸ線遮蔽板６２の間に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＤＡＳ検出器及びＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線検出器は、Ｘ線を検出し、検出されたＸ線をアナログの電気信号に変換する。Ｘ線検出器は、Ｘ線管とともに回転フレームに回転可能に支持されている。Ｘ線検出器には、信号ケーブル等を介してＤＡＳ（データ収集回路：data acquisition system）が接続されている。ＤＡＳは、Ｃ―ａｍｐチップやＡ／Ｄ変換チップ等の電子部品を備えている。電子部品は、Ｘ線等の放射線に長時間曝されることにより壊れてしまう。従ってＤＡＳは、架台の内部のＸ線に曝されない位置に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９―１３１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、Ｘ線によるＤＡＳの故障を防止したうえで、Ｘ線検出器とＤＡＳとが一体化されたＤＡＳ検出器及びＤＡＳ検出器を備えるＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係るＤＡＳ検出器は、Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器に結合され、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から引き出すための配線パターンを有する基板と、前記基板に結合され、前記電気信号を信号処理するための電子部品を有するデータ収集回路と、前記Ｘ線検出器を透過したＸ線が前記電子部品に曝されないように前記基板に設けられる複数のＸ線遮蔽板と、を具備し、前記配線パターンの一部は、前記複数のＸ線遮蔽板の間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】図１のＤＡＳ検出器に含まれるＤＡＳ検出器モジュールの構造を模式的に示す図。
【図３】図２のＸ線検出器に含まれるＸ線検出素子の内部構造を模式的に示す分解斜視図。
【図４】図２の基板とＤＡＳとを切り離して示す斜視図。
【図５】本実施形態に係る多層構造を有する基板の一例を示す図。
【図６】本実施形態に係る多層構造を有する基板を装備するＤＡＳ検出器の一例を示す図。
【図７】本実施形態に係るＸ線遮蔽板の配列例を示す図。
【図８】本実施形態に係るＸ線遮蔽板の他の配列例を示す図。
【図９】本実施形態に係るＸ線遮蔽板の他の配列例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＤＡＳ検出器とＸ線コンピュータ断層撮影装置を説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の構成を示す図である。図１に示すようにＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、架台３とコンソール５とを備える。
【０００９】
架台３は、円環又は円板状の回転フレーム１１を搭載する。回転フレーム１１は、Ｘ線管１３とＤＡＳ検出器１５とを被検体Ｐ回りに回転可能に支持している。ＤＡＳ検出器１５は、撮影領域を挟んでＸ線管１３に対向する。回転フレーム１１は、回転駆動部１７に電気的に接続されている。回転駆動部１７は、コンソール５内のスキャン制御部３１による制御に従って回転フレーム１１を回転軸回りに回転し、Ｘ線管１３とＤＡＳ検出器１５とを被検体Ｐ回りに回転する。
【００１０】
なお、Ｚ軸は、回転フレーム１１の回転軸に規定される。Ｙ軸は、Ｘ線管１３のＸ線焦点とＤＡＳ検出器１５のＸ線検出面の中心とを結ぶ軸に規定される。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する。Ｘ軸は、Ｙ軸とＺ軸とに直交する軸に規定される。このように、ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ線管１３の回転とともに回転する回転座標系を構成する。
【００１１】
Ｘ線管１３は、スリップリング機構（図示せず）等を介して高電圧発生部１９に電気的に接続される。Ｘ線管１３は、高電圧発生部１９から高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。高電圧発生部１９は、スキャン制御部３１による制御に従ってＸ線管１３に高電圧を印加する。
【００１２】
ＤＡＳ検出器１５は、後述するＸ線検出器５０とＤＡＳ７０（データ収集回路：data acquisition system）との一体構造を実現している。ＤＡＳ検出器１５は、スリップリング機構（図示せず）等を介してスキャン制御部３１に電気的に接続されている。ＤＡＳ検出器１５は、Ｘ線管１３から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。そしてＤＡＳ検出器１５は、検出されたＸ線に応じたデジタルのデータを、スキャン制御部３１による制御に従って生成する。生成されたデータは、スリップリング機構（図示せず）や非接触データ伝送部（図示せず）を介してコンソール５の前処理部３３に供給される。ＤＡＳ検出器１５の構造については後述する。
【００１３】
被検体Ｐは、天板２１に載置される。天板２１は、Ｚ軸に沿って移動可能に天板支持機構２３により支持されている。典型的には、天板支持機構２３は、天板２１の長軸がＺ軸に平行するように天板２１を支持する。天板支持機構２３は、天板移動部２５に電気的に接続されている。天板移動部２５は、スキャン制御部３１による制御に従って天板支持機構２３を駆動し、天板２１をＺ軸に沿って移動する。
【００１４】
コンソール５は、スキャン制御部３１、前処理部３３、再構成部３５、画像処理部３７、表示部３９、操作部４１、記憶部４３、及びシステム制御部４５を備える。
【００１５】
スキャン制御部３１は、ＣＴスキャンを実行するために、ＤＡＳ検出器１５、回転駆動部１７、高電圧発生部１９、及び天板移動部２５を制御する。前処理部３３は、ＤＡＳ検出器１５から供給されたデータに対数変換や感度補正等の前処理を施す。前処理が施されたデータは、生データと呼ばれる。再構成部３５は、生データに基づいて被検体に関する画像データを再構成する。画像処理部３７は、画像データに種々の画像処理を施す。表示部３９は、再構成部３５により発生された画像データや、画像処理部３７により画像処理が施された画像データをディスプレイに表示する。操作部４１は、入力機器による操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。記憶部４３は、生データや画像データを記憶する。また、記憶部４３は、Ｘ線ＣＴ装置の制御プログラムを記憶している。システム制御部４５は、記憶部４３に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って各部を制御する。
【００１６】
次にＤＡＳ検出器１５の構造について説明する。ＤＡＳ検出器１５は、複数のＤＡＳ検出器モジュールにより構成されている。ＤＡＳ検出器モジュールは、例えば、２次元状に並べられる。
【００１７】
図２は、ＤＡＳ検出器モジュール１５０の構造を模式的に示す図である。図２に示すように、ＤＡＳ検出器モジュール１５０は、Ｘ線管１３側から順番にＸ線検出器５０、基板６０、及びＤＡＳ７０が機械的に接続されてなる。
【００１８】
Ｘ線検出器５０は、Ｘ線管１３から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じたアナログの電流信号を生成する。Ｘ線検出器５０は、１次元あるいは２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を装備する。例えば、１０００個のＸ線検出素子がＺ軸を中心とした円弧に沿って配列される。このＸ線検出素子の配列方向はチャンネル方向と呼ばれる。Ｚ軸方向は、スライス方向または列方向と呼ばれる。例えば、３２０列仕様では、１０００×３２０個のＸ線検出素子が設けられる。また、上述のように、チャンネル方向及びスライス方向に沿って複数のＤＡＳ検出器モジュールが並べられる（タイリングされる）ことでＤＡＳ検出器が構成される。
【００１９】
図３は、Ｘ線検出素子の内部構造を模式的に示す分解斜視図である。図３に示すように、Ｘ線検出素子は、複数のシンチレータ５４を有する。シンチレータ５４は、Ｘ線を受けて光を発生する。複数のシンチレータ５４の表面（Ｘ線管側の面）には、散乱線を除去するための複数のコリメータ５５が設けられている。複数のシンチレータ５４の背面には、複数のフォトダイオード５６が接続されている。フォトダイオード５６は、シンチレータ５４により発生された光を電流信号に変換する。フォトダイオード５６としては、既存の如何なる構造のものが使用されてもよい。例えば、フォトダイオード５６としては、前面照射型フォトダイオード（front-illuminated photodiode）、裏面照射型フォトダイオード（back-illuminated photodiode）等が使用可能である。
【００２０】
図４は、基板６０とＤＡＳ７０とを切り離して示す斜視図である。基板６０としては、例えば、プリント配線基板が利用される。基板６０は、ＤＡＳ７０と一体化されている。基板６０は、Ｘ線検出器５０と信号をやりとりする。ＤＡＳ７０は、複数の電子部品８０を備える。電子部品８０は、基板６０に電気的に接続されている。電子部品８０は、ＤＡＳ７０側に搭載されても良いし、基板６０側（例えば、基板６０の背面）に搭載されても良い。電子部品８０は、Ｘ線検出器５０からの電気信号を信号処理する。電子部品８０としては、例えば、Ｘ線検出器５０からの電流信号を増幅するためのＣ―ａｍｐチップや、アナログをデジタルに変換するためのＡ／Ｄ変換チップ等、既存のＤＡＳに搭載可能な電子部品が利用可能である。これら電子部品８０は、Ｘ線耐性が比較的低く、長時間Ｘ線に曝された場合故障してしまう。
【００２１】
一方、基板６０の表面（基板６０のＸ線管側の面）は、基板６０とＸ線検出器５０とが電気接続されるように、Ｘ線検出器５０の背面（Ｘ線検出器５０のＤＡＳ側の面）に結合される。このように基板６０は、Ｘ線検出器５０と電子部品８０とを導通するように構成される。
【００２２】
基板６０の局所部分には、Ｘ線遮蔽板（シールド）６２が設けられている。Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の表面、背面、及び内部の何れに設けられても良い。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の表面に取り付けられる。Ｘ線遮蔽板６２は、例えば鉛やタングステン、モリブデン等の重金属により形成される。また、Ｘ線遮蔽板６２は、アルミニウム等の配線の材料となる金属により形成されてもよい。Ｘ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されることを防止するために、Ｘ線管１３から発生されＸ線検出器５０を透過したＸ線を遮蔽するような位置に設けられる。また、基板６０の表面（基板６０のＸ線検出器５０との結合面）と背面（基板６０のＤＡＳ７０との結合面）とを導通させるため、基板６０の内部に配線パターンが形成され、結果的にＸ線検出器５０と電子部品８０とが導通する。配線パターンは、Ｘ線検出器５０のモジュール毎に、Ｘ線検出器５０から電子部品８０へ電気信号を引き出し可能に設けられる。具体的には、配線パターンは、Ｘ線検出器５０と電子部品８０とが導通するように、基板６０の表面と背面とに設けられる。配線パターンは、既存の金属により形成可能である。配線パターンは、Ｘ線遮蔽板６２と同じ金属で形成されても、異なる金属で形成されてもよい。
【００２３】
Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとは、例えば、エッチングやフォトリソグラフィにより形成される。この場合、基板６０の面にアルミニウム等の金属薄膜が被着され、金属薄膜の一部分がフォトリソグラフィにより配線パターンに加工される。配線パターンに加工されない残りの金属薄膜部分がＸ線遮蔽板６２に使用される。基板６０の表面と背面とは、基板６０の保護・絶縁等のために薄膜でコーティングされる。本実施形態の場合、例えば、基板６０の面にＸ線遮蔽板６２と配線パターンとが形成され、その後、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとを覆うように基板６０の面が薄膜でコーティングされる。このようにして、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとは、基板６０の内部に設けられることとなる。また、基板６０には表面と背面とを貫く貫通孔が形成される。貫通孔には、基板６０の表面に設けられた配線パターンと背面に設けられた配線パターンとを導通するための配線パターンが設けられる。
【００２４】
このように、配線パターンは、基板６０内のＸ線遮蔽板６２が設けられていない部分に限定して形成される。逆に言えば、Ｘ線遮蔽板６２が基板６０全体をカバーしてしまうと、基板６０内に配線パターンを形成することができない。これら事情により、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の局所部位に設けられている。
【００２５】
Ｘ線遮蔽板６２の設置位置や大きさは、電子部品８０がＤＡＳ７０上に占める範囲に応じて設計される。ここで、ＤＡＳ７０の表面上の範囲であって、Ｘ線遮蔽板６２がＸ線を遮蔽することによりＸ線に曝されなくなる範囲を保護範囲７３と呼ぶことにする。この場合、Ｘ線遮蔽板６２の設置位置や大きさは、保護範囲７３が電子部品８０の設置範囲を包含するように設計される。なおＤＡＳ検出器１５の軽量化の観点から、Ｘ線遮蔽板６２は小さい方が良い。従って保護範囲７３が電子部品８０の設置範囲に略一致するように、Ｘ線遮蔽板６２の設置位置と大きさとが設計されるとよい。
【００２６】
なお基板６０に設けられるＸ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されないのであれば、一枚であっても複数枚であってもよい。また、上述においてＸ線遮蔽板６２は、基板６０の内部に設けられるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の外面に設けられていても良い。すなわち、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０を保護・絶縁するための薄膜の外側に設けられても良い。
【００２７】
このような構造により、ＤＡＳ７０は、スキャン制御部３１による制御に従ってＸ線検出器５０からチャンネルごとに電流信号を読み出す。ＤＡＳ７０は、読み出された電流信号を増幅したり、増幅された電流信号をデジタル変換したりすることによって、デジタル信号である生データを生成する。
【００２８】
上記構成において基板６０は、単層であるした。しかしながら、本実施形態に係る基板６０は、単層のみに限定されず、多層構造を有していても良い。以下、多層構造を有する基板６０を装備するＤＡＳ検出器１５について説明する。
【００２９】
図５は、本実施形態に係る多層構造を有する基板６０の構造の一例を示す図である。なお、図５の基板６０は、ＹＺ断面を示している。図５に示すように、基板６０は、５枚のサブ基板（プリント配線基板）６０―ｎがＹ軸に沿って積み重ねられた５層構造を有している。ここで５層のサブ基板６０―ｎの各々をＸ線検出器側から順番に１層目のサブ基板６０―１、２層目のサブ基板６０―２、３層目のサブ基板６０―３、４層目のサブ基板６０―４、及び５層目のサブ基板６０―５と呼ぶことにする。これら５枚のサブ基板６０は、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とを導通するための基板ユニットを構成する。各サブ基板６０の表面、内部、及び背面には、１層目のサブ基板６０―１の表面と５層目のサブ基板６０―５の背面とが複数のサブ基板６０―ｎを介して電気接続されるように配線パターンが形成されている。
【００３０】
図５に示すように、Ｘ線検出器５０を透過したＸ線がＤＡＳ７０へ透過しないように、複数のサブ基板６０―ｎに複数のＸ線遮蔽板６２が千鳥（オフセット）で設けられている。Ｙ軸は、各サブ基板６０―ｎの中心軸方向に一致する。換言すれば、複数のＸ線遮蔽板６２により規定される保護範囲がＤＡＳ上の電子部品の設置範囲を包含するように、複数のＸ線遮蔽板６２は複数のサブ基板６０―ｎ内に設けられる。各サブ基板６０―ｎの少なくとも一部分に配線パターンが形成されなければならないため、各Ｘ線遮蔽板６２のＸＺ面に関する面積は、サブ基板６０―ｎのＸＺ面に関する面積より小面積に設計されるとよい。小面積の複数のＸ線遮蔽板６２は、千鳥配列されることにより、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０との導通を可能にしたうえで、電子部品８０をＸ線から保護することができる。なお、Ｘ線遮蔽を確実に行うため、各Ｘ線遮蔽板６２により規定される各保護範囲の一部分がＸ線の入射方向から見てオーバラップするように、複数のＸ線遮蔽板６２が配置されるとよい。
【００３１】
典型的には、最下層（図５の場合５層）のサブ基板６０―ｎの背面は、ＤＡＳ７０との電気接続に利用される。従って、Ｘ線遮蔽板６２は、最下層のサブ基板６０―ｎの背面には設けられないほうがよい。また、基板６０は５層構造を有するとしたが本実施形態はこれに限定されない。例えば、２枚、３枚、４枚、あるいは６枚以上のサブ基板が積み重ねられても良い。すなわち、基板６０は、２層以上の複数のサブ基板からなる多層配線基板により構成されても良い。そして、複数のサブ基板６０―ｎには、複数のＸ線遮蔽板６２が、例えば、基板６０の中心軸に沿って千鳥で設けられている。
【００３２】
図６は、多層構造を有する基板６０を装備するＤＡＳ検出器１５の構造の一例を模式的に示す図である。図６は、ＤＡＳ検出器１５のＹＺ断面を示している。図６に示すように、複数のフィトダイオード５６の背面には、複数の端子５８（ＢＧＡ（ball grid array））を介して基板６０が結合されている。
【００３３】
図６の基板６０は、７枚のサブ基板６０―ｎから構成される７層構造を有している。ここで７層のサブ基板６０―ｎの各々をＸ線検出器側から順番に１層目のサブ基板６０−１、２層目のサブ基板６０−２、３層目のサブ基板６０−３、４層目のサブ基板６０−４、５層目のサブ基板６０−５、６層目のサブ基板６０−６、７層目のサブ基板６０−７と呼ぶことにする。これら７枚のサブ基板６０―ｎは、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とを導通するための基板ユニットを構成する。最下層のサブ基板６０―７の背面には、電子部品８０が電気的に接続されている。
【００３４】
複数のサブ基板６０―ｎの局所部分には、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられている。Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎの表面、背面、及び内部の何れに設けられても良い。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎ基板６０の表面に取り付けられる。Ｘ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されることを防止するために設けられる。この目的のため、複数のＸ線遮蔽板６２は、Ｘ線管１３から発生されＸ線検出器５０を透過したＸ線を遮蔽するように、複数のサブ基板６０―ｎの適切な位置に設けられる。
【００３５】
配線パターン９０は、複数のＸ線遮蔽板６２を迂回するように複数のサブ基板６０―ｎに設けられる。それに加え、配線パターン９０は、１層目のサブ基板６０―１の表面と７層目のサブ基板６０―７の背面とが電気接続されるように各サブ基板６０―ｎに設けられる。配線パターン９０の一部は、Ｘ線遮蔽板６２に物理的に接触しないように、複数のＸ線遮蔽板６２の間に設けられる。これによりＸ線遮蔽板６２と配線パターン９０との導通を避けることができる。なお、配線パターン９０の一部は、単一のサブ基板６０―ｎ内の二つのＸ線遮蔽板６２の間に設けられたり、異なるサブ基板（層）６０―ｎに亘る二つのＸ線遮蔽板６２の間に設けられたりする。配線パターン９０の一部とは、最上層のサブ基板６０―１の表面と最下層のサブ基板６０―７の背面とを結ぶ全配線経路のうちの一部分という意味である。
【００３６】
より詳細には、各サブ基板６０―ｎの表面と背面とには、配線パターン９０が設けられる。また、各サブ基板６０―ｎの表面と背面とを導通させるため、各サブ基板６０―ｎの内部に配線パターンが形成される。結果的にＸ線検出器５０と電子部品８０とが導通する。配線パターン９０は、Ｘ線検出器５０のモジュール毎に、Ｘ線検出器５０から電子部品８０へ電気信号を引き出し可能に設けられる。配線パターン９０は、既存の金属により形成可能である。配線パターン９０は、Ｘ線遮蔽板６２と同じ金属で形成されても、異なる金属で形成されてもよい。
【００３７】
Ｘ線遮蔽板６２と配線パターン９０とは、例えば、フォトリソグラフィにより形成される。この場合、サブ基板６０―ｎの面にアルミニウム等の金属薄膜が被着され、金属薄膜の一部分がフォトリソグラフィにより配線パターン９０に加工される。配線パターン９０に加工されない残りの金属薄膜部分がＸ線遮蔽板６２に使用される。各サブ基板６０―ｎの表面と背面とは、サブ基板６０―ｎの保護・絶縁等のために薄膜でコーティングされる。本実施形態の場合、例えば、一部のサブ基板６０―ｎの面にＸ線遮蔽板６２と配線パターン９０とが排他的に形成され、その後、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとの両方を覆うようにサブ基板６０―ｎの面が薄膜でコーティングされる。このようにして、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターン９０とは、サブ基板６０―ｎの内部に設けられることとなる。また、各サブ基板６０―ｎには表面と背面とを貫く貫通孔が形成される。貫通孔には、サブ基板６０―ｎの表面に設けられた配線パターン９０と背面に設けられた配線パターン９０とを導通するための配線パターン９０が設けられる。
【００３８】
図６に示すように、複数のＸ線遮蔽板６２は、Ｘ線検出器５０を透過したＸ線がＤＡＳ７０へ透過しないように、複数のサブ基板６０―ｎ内に千鳥（オフセット）で設けられている。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、Ｘ線検出器５０と電子部品８０との導通の容易さのため、１サブ基板６０―ｎおきに設けられる。例えば、２層目のサブ基板６０―２、４層目のサブ基板６０―４、及び６層目のサブ基板６０―６の各々にＸ線遮蔽板６２が設けられる。１層目のサブ基板６０―１、３層目のサブ基板６０―３、５層目のサブ基板６０―５、及び７層目のサブ基板６０―７の各々にはＸ線遮蔽板６２が設けられない。複数のＸ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されないように基板６０内において千鳥配列されている。また、Ｘ線遮蔽を確実に行うため、異なるサブ基板６０―ｎに配置されたＸ線遮蔽板６２の一部分がＸ線の入射方向から見てオーバラップするように、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられるとよい。
【００３９】
次に、Ｘ線遮蔽板６２の配列のバリエーションについて説明する。図７は、Ｘ線遮蔽板６２の配列の一例を示す図である。図７の基板６０は、図５と同様に５層構造を有しており、５枚のサブ基板６０―ｎを有している。図７の配列の場合、Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎの短軸方向に関して互い違いに配列される。図８は、Ｘ線遮蔽板６２の他の配列例を示す図である。図８の基板６０は、図５と同様に５層構造を有しており、５枚のサブ基板６０―ｎを有している。図８の配列の場合、Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎの長軸方向に関して互い違いに配列される。図９は、Ｘ線遮蔽板６２の配列の一例を示す図である。図９の基板６０は、図５と同様に９層構造を有しており、９枚のサブ基板６０―ｎを有している。図９の配列の場合、Ｘ線遮蔽板６２は、各サブ基板６０―ｎの異なる位置に配列される。
【００４０】
図７、図８、及び図９の何れの配列においても、複数のＸ線遮蔽板６２により生じる保護範囲が電子部品８０の設置範囲を覆い、且つ、最上層のサブ基板の表面と最下層のサブ基板の背面とが複数のサブ基板６０―ｎを介して電気接続されるように、複数のＸ線遮蔽板６２と配列パターン９０とが基板６０に設けられる。換言すれば、配列パターン９０が複数のＸ線遮蔽板６２の間に設けられることで、また、Ｘ線遮蔽を確実に行うため、異なるサブ基板６０―ｎに配置された複数のＸ線遮蔽板６２の一部分がＸ線の入射方向から見てオーバラップするように、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられるとよい。
【００４１】
広範囲に分布する電子部品８０をＸ線から確実に保護するために、基板６０の広範囲にＸ線遮蔽板６２が設けられなくてはならない。従って、単層構造の場合、基板６０の大部分がＸ線遮蔽板６２で占められ、配線パターン９０を形成するための区域を確保し難い。しかしながら、多層構造の場合、単層構造に比して小面積を有するＸ線遮蔽板６２を複数のサブ基板６０―ｎに選択的に設ければよい。そのため、多層構造の場合、単層構造に比して各サブ基板６０―ｎにおいて配線パターン９０を形成するための区域を確保し易い。また、多層構造の場合、Ｘ線遮蔽板６２の一部分をオーバラップさせることで、単層構造に比して、電子部品８０へのＸ線の伝播経路において多くのＸ線遮蔽物を配置することができる。そのため、多層構造の場合、単層構造に比して、電子部品８０へ向かうＸ線のエネルギーを減弱することができる。
【００４２】
上述の通り、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０との間に、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられた基板６０を有している。Ｘ線検出器５０、基板６０、及びＤＡＳ７０は、Ｙ軸に沿って順番に接続されている。複数のＸ線遮蔽板６２は、Ｘ線管１３から発生されたＸ線がＤＡＳ７０上の電子部品８０に照射されないように配置される。基板６０には、Ｘ線検出器５０から電気信号を引き出すための配線パターン９０が設けられている。配線パターン９０は、複数のＸ線遮蔽板６２の間に設けられている。
【００４３】
この構成により、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、ＤＡＳ７０をＸ線から保護したうえで、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とが一体化されたＤＡＳ検出器１５を実現している。ＤＡＳ検出器１５の実現により、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とが別体であった従来に比して、コンパクトな架台３を製造することが可能となる。また、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とが信号ケーブルを介して接続されている従来構造の場合、電流信号が信号ケーブルを通る際、ノイズの発生が避けられない。しかしながら、本実施形態に係るＤＡＳ検出器１５は信号ケーブルを用いないので、Ｘ線検出器５０からＤＡＳ７０までの経路におけるノイズの発生を従来構造に比して低減することができる。また、本実施形態は信号ケーブルが不要なので、この信号ケーブル分のコストを減少することができる。
【００４４】
また上述のようにＤＡＳ検出器１５は複数のＤＡＳ検出器モジュール１５０により構成されており、ＤＡＳ検出器１５の機能及び構造はモジュール化されている。ＤＡＳ検出器モジュール１５０は、スライス方向やチャンネル方向に並べる（タイリングする）ことができる。タイリングは、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とがスライス方向やチャンネル方向に沿って接続される場合、構造的に実現することができない。本実施形態においては、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とがＹ軸に沿って接続されるので、ＤＡＳ検出器モジュール１５０のタイリングが可能であり、Ｘ線検出範囲のスライス方向やチャンネル方向に関する拡張が容易となる。また、ＤＡＳ検出器１５が複数のＤＡＳ検出器モジュール１５０に細分化されていることにより、１つのＤＡＳ検出器モジュール１５０が故障した場合であっても、ＤＡＳ検出器１５全体を交換する必要がなく、故障したＤＡＳ検出器モジュール１５０のみを交換すればよい。従って本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、より詳細には、ＤＡＳ検出器１５は、修理が容易なうえ経済的である。
【００４５】
かくして本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１とＤＡＳ検出器１５とは、Ｘ線によるＤＡＳ７０の故障を防止したうえで、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とを一体化することができる。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、３…架台、５…コンソール、１１…回転フレーム、１３…Ｘ線管、１５…ＤＡＳ検出器、１７…回転駆動部、１９…高電圧発生部、２１…天板、２３…天板支持機構、２５…天板移動部、３１…スキャン制御部、３３…前処理部、３５…再構成部、３７…画像処理部、３９…表示部、４１…操作部、４３…記憶部、４５…システム制御部、６０…基板、６２…Ｘ線遮蔽板、７０…データ収集回路（ＤＡＳ）、８０…電子部品
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＤＡＳ検出器及びＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線検出器は、Ｘ線を検出し、検出されたＸ線をアナログの電気信号に変換する。Ｘ線検出器は、Ｘ線管とともに回転フレームに回転可能に支持されている。Ｘ線検出器には、信号ケーブル等を介してＤＡＳ（データ収集回路：data acquisition system）が接続されている。ＤＡＳは、Ｃ―ａｍｐチップやＡ／Ｄ変換チップ等の電子部品を備えている。電子部品は、Ｘ線等の放射線に長時間曝されることにより壊れてしまう。従ってＤＡＳは、架台の内部のＸ線に曝されない位置に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９―１３１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、Ｘ線によるＤＡＳの故障を防止したうえで、Ｘ線検出器とＤＡＳとが一体化されたＤＡＳ検出器及びＤＡＳ検出器を備えるＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係るＤＡＳ検出器は、Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器に結合され、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から引き出すための配線パターンを有する基板と、前記基板に結合され、前記電気信号を信号処理するための電子部品を有するデータ収集回路と、前記Ｘ線検出器を透過したＸ線が前記電子部品に曝されないように前記基板に設けられる複数のＸ線遮蔽板と、を具備し、前記配線パターンの一部は、前記複数のＸ線遮蔽板の間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成を示す図。
【図２】図１のＤＡＳ検出器に含まれるＤＡＳ検出器モジュールの構造を模式的に示す図。
【図３】図２のＸ線検出器に含まれるＸ線検出素子の内部構造を模式的に示す分解斜視図。
【図４】図２の基板とＤＡＳとを切り離して示す斜視図。
【図５】本実施形態に係る多層構造を有する基板の一例を示す図。
【図６】本実施形態に係る多層構造を有する基板を装備するＤＡＳ検出器の一例を示す図。
【図７】本実施形態に係るＸ線遮蔽板の配列例を示す図。
【図８】本実施形態に係るＸ線遮蔽板の他の配列例を示す図。
【図９】本実施形態に係るＸ線遮蔽板の他の配列例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わるＤＡＳ検出器とＸ線コンピュータ断層撮影装置を説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の構成を示す図である。図１に示すようにＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、架台３とコンソール５とを備える。
【０００９】
架台３は、円環又は円板状の回転フレーム１１を搭載する。回転フレーム１１は、Ｘ線管１３とＤＡＳ検出器１５とを被検体Ｐ回りに回転可能に支持している。ＤＡＳ検出器１５は、撮影領域を挟んでＸ線管１３に対向する。回転フレーム１１は、回転駆動部１７に電気的に接続されている。回転駆動部１７は、コンソール５内のスキャン制御部３１による制御に従って回転フレーム１１を回転軸回りに回転し、Ｘ線管１３とＤＡＳ検出器１５とを被検体Ｐ回りに回転する。
【００１０】
なお、Ｚ軸は、回転フレーム１１の回転軸に規定される。Ｙ軸は、Ｘ線管１３のＸ線焦点とＤＡＳ検出器１５のＸ線検出面の中心とを結ぶ軸に規定される。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する。Ｘ軸は、Ｙ軸とＺ軸とに直交する軸に規定される。このように、ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ線管１３の回転とともに回転する回転座標系を構成する。
【００１１】
Ｘ線管１３は、スリップリング機構（図示せず）等を介して高電圧発生部１９に電気的に接続される。Ｘ線管１３は、高電圧発生部１９から高電圧の印加を受けてＸ線を発生する。高電圧発生部１９は、スキャン制御部３１による制御に従ってＸ線管１３に高電圧を印加する。
【００１２】
ＤＡＳ検出器１５は、後述するＸ線検出器５０とＤＡＳ７０（データ収集回路：data acquisition system）との一体構造を実現している。ＤＡＳ検出器１５は、スリップリング機構（図示せず）等を介してスキャン制御部３１に電気的に接続されている。ＤＡＳ検出器１５は、Ｘ線管１３から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。そしてＤＡＳ検出器１５は、検出されたＸ線に応じたデジタルのデータを、スキャン制御部３１による制御に従って生成する。生成されたデータは、スリップリング機構（図示せず）や非接触データ伝送部（図示せず）を介してコンソール５の前処理部３３に供給される。ＤＡＳ検出器１５の構造については後述する。
【００１３】
被検体Ｐは、天板２１に載置される。天板２１は、Ｚ軸に沿って移動可能に天板支持機構２３により支持されている。典型的には、天板支持機構２３は、天板２１の長軸がＺ軸に平行するように天板２１を支持する。天板支持機構２３は、天板移動部２５に電気的に接続されている。天板移動部２５は、スキャン制御部３１による制御に従って天板支持機構２３を駆動し、天板２１をＺ軸に沿って移動する。
【００１４】
コンソール５は、スキャン制御部３１、前処理部３３、再構成部３５、画像処理部３７、表示部３９、操作部４１、記憶部４３、及びシステム制御部４５を備える。
【００１５】
スキャン制御部３１は、ＣＴスキャンを実行するために、ＤＡＳ検出器１５、回転駆動部１７、高電圧発生部１９、及び天板移動部２５を制御する。前処理部３３は、ＤＡＳ検出器１５から供給されたデータに対数変換や感度補正等の前処理を施す。前処理が施されたデータは、生データと呼ばれる。再構成部３５は、生データに基づいて被検体に関する画像データを再構成する。画像処理部３７は、画像データに種々の画像処理を施す。表示部３９は、再構成部３５により発生された画像データや、画像処理部３７により画像処理が施された画像データをディスプレイに表示する。操作部４１は、入力機器による操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。記憶部４３は、生データや画像データを記憶する。また、記憶部４３は、Ｘ線ＣＴ装置の制御プログラムを記憶している。システム制御部４５は、記憶部４３に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って各部を制御する。
【００１６】
次にＤＡＳ検出器１５の構造について説明する。ＤＡＳ検出器１５は、複数のＤＡＳ検出器モジュールにより構成されている。ＤＡＳ検出器モジュールは、例えば、２次元状に並べられる。
【００１７】
図２は、ＤＡＳ検出器モジュール１５０の構造を模式的に示す図である。図２に示すように、ＤＡＳ検出器モジュール１５０は、Ｘ線管１３側から順番にＸ線検出器５０、基板６０、及びＤＡＳ７０が機械的に接続されてなる。
【００１８】
Ｘ線検出器５０は、Ｘ線管１３から発生され被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じたアナログの電流信号を生成する。Ｘ線検出器５０は、１次元あるいは２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を装備する。例えば、１０００個のＸ線検出素子がＺ軸を中心とした円弧に沿って配列される。このＸ線検出素子の配列方向はチャンネル方向と呼ばれる。Ｚ軸方向は、スライス方向または列方向と呼ばれる。例えば、３２０列仕様では、１０００×３２０個のＸ線検出素子が設けられる。また、上述のように、チャンネル方向及びスライス方向に沿って複数のＤＡＳ検出器モジュールが並べられる（タイリングされる）ことでＤＡＳ検出器が構成される。
【００１９】
図３は、Ｘ線検出素子の内部構造を模式的に示す分解斜視図である。図３に示すように、Ｘ線検出素子は、複数のシンチレータ５４を有する。シンチレータ５４は、Ｘ線を受けて光を発生する。複数のシンチレータ５４の表面（Ｘ線管側の面）には、散乱線を除去するための複数のコリメータ５５が設けられている。複数のシンチレータ５４の背面には、複数のフォトダイオード５６が接続されている。フォトダイオード５６は、シンチレータ５４により発生された光を電流信号に変換する。フォトダイオード５６としては、既存の如何なる構造のものが使用されてもよい。例えば、フォトダイオード５６としては、前面照射型フォトダイオード（front-illuminated photodiode）、裏面照射型フォトダイオード（back-illuminated photodiode）等が使用可能である。
【００２０】
図４は、基板６０とＤＡＳ７０とを切り離して示す斜視図である。基板６０としては、例えば、プリント配線基板が利用される。基板６０は、ＤＡＳ７０と一体化されている。基板６０は、Ｘ線検出器５０と信号をやりとりする。ＤＡＳ７０は、複数の電子部品８０を備える。電子部品８０は、基板６０に電気的に接続されている。電子部品８０は、ＤＡＳ７０側に搭載されても良いし、基板６０側（例えば、基板６０の背面）に搭載されても良い。電子部品８０は、Ｘ線検出器５０からの電気信号を信号処理する。電子部品８０としては、例えば、Ｘ線検出器５０からの電流信号を増幅するためのＣ―ａｍｐチップや、アナログをデジタルに変換するためのＡ／Ｄ変換チップ等、既存のＤＡＳに搭載可能な電子部品が利用可能である。これら電子部品８０は、Ｘ線耐性が比較的低く、長時間Ｘ線に曝された場合故障してしまう。
【００２１】
一方、基板６０の表面（基板６０のＸ線管側の面）は、基板６０とＸ線検出器５０とが電気接続されるように、Ｘ線検出器５０の背面（Ｘ線検出器５０のＤＡＳ側の面）に結合される。このように基板６０は、Ｘ線検出器５０と電子部品８０とを導通するように構成される。
【００２２】
基板６０の局所部分には、Ｘ線遮蔽板（シールド）６２が設けられている。Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の表面、背面、及び内部の何れに設けられても良い。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の表面に取り付けられる。Ｘ線遮蔽板６２は、例えば鉛やタングステン、モリブデン等の重金属により形成される。また、Ｘ線遮蔽板６２は、アルミニウム等の配線の材料となる金属により形成されてもよい。Ｘ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されることを防止するために、Ｘ線管１３から発生されＸ線検出器５０を透過したＸ線を遮蔽するような位置に設けられる。また、基板６０の表面（基板６０のＸ線検出器５０との結合面）と背面（基板６０のＤＡＳ７０との結合面）とを導通させるため、基板６０の内部に配線パターンが形成され、結果的にＸ線検出器５０と電子部品８０とが導通する。配線パターンは、Ｘ線検出器５０のモジュール毎に、Ｘ線検出器５０から電子部品８０へ電気信号を引き出し可能に設けられる。具体的には、配線パターンは、Ｘ線検出器５０と電子部品８０とが導通するように、基板６０の表面と背面とに設けられる。配線パターンは、既存の金属により形成可能である。配線パターンは、Ｘ線遮蔽板６２と同じ金属で形成されても、異なる金属で形成されてもよい。
【００２３】
Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとは、例えば、エッチングやフォトリソグラフィにより形成される。この場合、基板６０の面にアルミニウム等の金属薄膜が被着され、金属薄膜の一部分がフォトリソグラフィにより配線パターンに加工される。配線パターンに加工されない残りの金属薄膜部分がＸ線遮蔽板６２に使用される。基板６０の表面と背面とは、基板６０の保護・絶縁等のために薄膜でコーティングされる。本実施形態の場合、例えば、基板６０の面にＸ線遮蔽板６２と配線パターンとが形成され、その後、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとを覆うように基板６０の面が薄膜でコーティングされる。このようにして、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとは、基板６０の内部に設けられることとなる。また、基板６０には表面と背面とを貫く貫通孔が形成される。貫通孔には、基板６０の表面に設けられた配線パターンと背面に設けられた配線パターンとを導通するための配線パターンが設けられる。
【００２４】
このように、配線パターンは、基板６０内のＸ線遮蔽板６２が設けられていない部分に限定して形成される。逆に言えば、Ｘ線遮蔽板６２が基板６０全体をカバーしてしまうと、基板６０内に配線パターンを形成することができない。これら事情により、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の局所部位に設けられている。
【００２５】
Ｘ線遮蔽板６２の設置位置や大きさは、電子部品８０がＤＡＳ７０上に占める範囲に応じて設計される。ここで、ＤＡＳ７０の表面上の範囲であって、Ｘ線遮蔽板６２がＸ線を遮蔽することによりＸ線に曝されなくなる範囲を保護範囲７３と呼ぶことにする。この場合、Ｘ線遮蔽板６２の設置位置や大きさは、保護範囲７３が電子部品８０の設置範囲を包含するように設計される。なおＤＡＳ検出器１５の軽量化の観点から、Ｘ線遮蔽板６２は小さい方が良い。従って保護範囲７３が電子部品８０の設置範囲に略一致するように、Ｘ線遮蔽板６２の設置位置と大きさとが設計されるとよい。
【００２６】
なお基板６０に設けられるＸ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されないのであれば、一枚であっても複数枚であってもよい。また、上述においてＸ線遮蔽板６２は、基板６０の内部に設けられるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０の外面に設けられていても良い。すなわち、Ｘ線遮蔽板６２は、基板６０を保護・絶縁するための薄膜の外側に設けられても良い。
【００２７】
このような構造により、ＤＡＳ７０は、スキャン制御部３１による制御に従ってＸ線検出器５０からチャンネルごとに電流信号を読み出す。ＤＡＳ７０は、読み出された電流信号を増幅したり、増幅された電流信号をデジタル変換したりすることによって、デジタル信号である生データを生成する。
【００２８】
上記構成において基板６０は、単層であるした。しかしながら、本実施形態に係る基板６０は、単層のみに限定されず、多層構造を有していても良い。以下、多層構造を有する基板６０を装備するＤＡＳ検出器１５について説明する。
【００２９】
図５は、本実施形態に係る多層構造を有する基板６０の構造の一例を示す図である。なお、図５の基板６０は、ＹＺ断面を示している。図５に示すように、基板６０は、５枚のサブ基板（プリント配線基板）６０―ｎがＹ軸に沿って積み重ねられた５層構造を有している。ここで５層のサブ基板６０―ｎの各々をＸ線検出器側から順番に１層目のサブ基板６０―１、２層目のサブ基板６０―２、３層目のサブ基板６０―３、４層目のサブ基板６０―４、及び５層目のサブ基板６０―５と呼ぶことにする。これら５枚のサブ基板６０は、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とを導通するための基板ユニットを構成する。各サブ基板６０の表面、内部、及び背面には、１層目のサブ基板６０―１の表面と５層目のサブ基板６０―５の背面とが複数のサブ基板６０―ｎを介して電気接続されるように配線パターンが形成されている。
【００３０】
図５に示すように、Ｘ線検出器５０を透過したＸ線がＤＡＳ７０へ透過しないように、複数のサブ基板６０―ｎに複数のＸ線遮蔽板６２が千鳥（オフセット）で設けられている。Ｙ軸は、各サブ基板６０―ｎの中心軸方向に一致する。換言すれば、複数のＸ線遮蔽板６２により規定される保護範囲がＤＡＳ上の電子部品の設置範囲を包含するように、複数のＸ線遮蔽板６２は複数のサブ基板６０―ｎ内に設けられる。各サブ基板６０―ｎの少なくとも一部分に配線パターンが形成されなければならないため、各Ｘ線遮蔽板６２のＸＺ面に関する面積は、サブ基板６０―ｎのＸＺ面に関する面積より小面積に設計されるとよい。小面積の複数のＸ線遮蔽板６２は、千鳥配列されることにより、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０との導通を可能にしたうえで、電子部品８０をＸ線から保護することができる。なお、Ｘ線遮蔽を確実に行うため、各Ｘ線遮蔽板６２により規定される各保護範囲の一部分がＸ線の入射方向から見てオーバラップするように、複数のＸ線遮蔽板６２が配置されるとよい。
【００３１】
典型的には、最下層（図５の場合５層）のサブ基板６０―ｎの背面は、ＤＡＳ７０との電気接続に利用される。従って、Ｘ線遮蔽板６２は、最下層のサブ基板６０―ｎの背面には設けられないほうがよい。また、基板６０は５層構造を有するとしたが本実施形態はこれに限定されない。例えば、２枚、３枚、４枚、あるいは６枚以上のサブ基板が積み重ねられても良い。すなわち、基板６０は、２層以上の複数のサブ基板からなる多層配線基板により構成されても良い。そして、複数のサブ基板６０―ｎには、複数のＸ線遮蔽板６２が、例えば、基板６０の中心軸に沿って千鳥で設けられている。
【００３２】
図６は、多層構造を有する基板６０を装備するＤＡＳ検出器１５の構造の一例を模式的に示す図である。図６は、ＤＡＳ検出器１５のＹＺ断面を示している。図６に示すように、複数のフィトダイオード５６の背面には、複数の端子５８（ＢＧＡ（ball grid array））を介して基板６０が結合されている。
【００３３】
図６の基板６０は、７枚のサブ基板６０―ｎから構成される７層構造を有している。ここで７層のサブ基板６０―ｎの各々をＸ線検出器側から順番に１層目のサブ基板６０−１、２層目のサブ基板６０−２、３層目のサブ基板６０−３、４層目のサブ基板６０−４、５層目のサブ基板６０−５、６層目のサブ基板６０−６、７層目のサブ基板６０−７と呼ぶことにする。これら７枚のサブ基板６０―ｎは、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とを導通するための基板ユニットを構成する。最下層のサブ基板６０―７の背面には、電子部品８０が電気的に接続されている。
【００３４】
複数のサブ基板６０―ｎの局所部分には、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられている。Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎの表面、背面、及び内部の何れに設けられても良い。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎ基板６０の表面に取り付けられる。Ｘ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されることを防止するために設けられる。この目的のため、複数のＸ線遮蔽板６２は、Ｘ線管１３から発生されＸ線検出器５０を透過したＸ線を遮蔽するように、複数のサブ基板６０―ｎの適切な位置に設けられる。
【００３５】
配線パターン９０は、複数のＸ線遮蔽板６２を迂回するように複数のサブ基板６０―ｎに設けられる。それに加え、配線パターン９０は、１層目のサブ基板６０―１の表面と７層目のサブ基板６０―７の背面とが電気接続されるように各サブ基板６０―ｎに設けられる。配線パターン９０の一部は、Ｘ線遮蔽板６２に物理的に接触しないように、複数のＸ線遮蔽板６２の間に設けられる。これによりＸ線遮蔽板６２と配線パターン９０との導通を避けることができる。なお、配線パターン９０の一部は、単一のサブ基板６０―ｎ内の二つのＸ線遮蔽板６２の間に設けられたり、異なるサブ基板（層）６０―ｎに亘る二つのＸ線遮蔽板６２の間に設けられたりする。配線パターン９０の一部とは、最上層のサブ基板６０―１の表面と最下層のサブ基板６０―７の背面とを結ぶ全配線経路のうちの一部分という意味である。
【００３６】
より詳細には、各サブ基板６０―ｎの表面と背面とには、配線パターン９０が設けられる。また、各サブ基板６０―ｎの表面と背面とを導通させるため、各サブ基板６０―ｎの内部に配線パターンが形成される。結果的にＸ線検出器５０と電子部品８０とが導通する。配線パターン９０は、Ｘ線検出器５０のモジュール毎に、Ｘ線検出器５０から電子部品８０へ電気信号を引き出し可能に設けられる。配線パターン９０は、既存の金属により形成可能である。配線パターン９０は、Ｘ線遮蔽板６２と同じ金属で形成されても、異なる金属で形成されてもよい。
【００３７】
Ｘ線遮蔽板６２と配線パターン９０とは、例えば、フォトリソグラフィにより形成される。この場合、サブ基板６０―ｎの面にアルミニウム等の金属薄膜が被着され、金属薄膜の一部分がフォトリソグラフィにより配線パターン９０に加工される。配線パターン９０に加工されない残りの金属薄膜部分がＸ線遮蔽板６２に使用される。各サブ基板６０―ｎの表面と背面とは、サブ基板６０―ｎの保護・絶縁等のために薄膜でコーティングされる。本実施形態の場合、例えば、一部のサブ基板６０―ｎの面にＸ線遮蔽板６２と配線パターン９０とが排他的に形成され、その後、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターンとの両方を覆うようにサブ基板６０―ｎの面が薄膜でコーティングされる。このようにして、Ｘ線遮蔽板６２と配線パターン９０とは、サブ基板６０―ｎの内部に設けられることとなる。また、各サブ基板６０―ｎには表面と背面とを貫く貫通孔が形成される。貫通孔には、サブ基板６０―ｎの表面に設けられた配線パターン９０と背面に設けられた配線パターン９０とを導通するための配線パターン９０が設けられる。
【００３８】
図６に示すように、複数のＸ線遮蔽板６２は、Ｘ線検出器５０を透過したＸ線がＤＡＳ７０へ透過しないように、複数のサブ基板６０―ｎ内に千鳥（オフセット）で設けられている。例えば、Ｘ線遮蔽板６２は、Ｘ線検出器５０と電子部品８０との導通の容易さのため、１サブ基板６０―ｎおきに設けられる。例えば、２層目のサブ基板６０―２、４層目のサブ基板６０―４、及び６層目のサブ基板６０―６の各々にＸ線遮蔽板６２が設けられる。１層目のサブ基板６０―１、３層目のサブ基板６０―３、５層目のサブ基板６０―５、及び７層目のサブ基板６０―７の各々にはＸ線遮蔽板６２が設けられない。複数のＸ線遮蔽板６２は、電子部品８０がＸ線に曝されないように基板６０内において千鳥配列されている。また、Ｘ線遮蔽を確実に行うため、異なるサブ基板６０―ｎに配置されたＸ線遮蔽板６２の一部分がＸ線の入射方向から見てオーバラップするように、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられるとよい。
【００３９】
次に、Ｘ線遮蔽板６２の配列のバリエーションについて説明する。図７は、Ｘ線遮蔽板６２の配列の一例を示す図である。図７の基板６０は、図５と同様に５層構造を有しており、５枚のサブ基板６０―ｎを有している。図７の配列の場合、Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎの短軸方向に関して互い違いに配列される。図８は、Ｘ線遮蔽板６２の他の配列例を示す図である。図８の基板６０は、図５と同様に５層構造を有しており、５枚のサブ基板６０―ｎを有している。図８の配列の場合、Ｘ線遮蔽板６２は、サブ基板６０―ｎの長軸方向に関して互い違いに配列される。図９は、Ｘ線遮蔽板６２の配列の一例を示す図である。図９の基板６０は、図５と同様に９層構造を有しており、９枚のサブ基板６０―ｎを有している。図９の配列の場合、Ｘ線遮蔽板６２は、各サブ基板６０―ｎの異なる位置に配列される。
【００４０】
図７、図８、及び図９の何れの配列においても、複数のＸ線遮蔽板６２により生じる保護範囲が電子部品８０の設置範囲を覆い、且つ、最上層のサブ基板の表面と最下層のサブ基板の背面とが複数のサブ基板６０―ｎを介して電気接続されるように、複数のＸ線遮蔽板６２と配列パターン９０とが基板６０に設けられる。換言すれば、配列パターン９０が複数のＸ線遮蔽板６２の間に設けられることで、また、Ｘ線遮蔽を確実に行うため、異なるサブ基板６０―ｎに配置された複数のＸ線遮蔽板６２の一部分がＸ線の入射方向から見てオーバラップするように、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられるとよい。
【００４１】
広範囲に分布する電子部品８０をＸ線から確実に保護するために、基板６０の広範囲にＸ線遮蔽板６２が設けられなくてはならない。従って、単層構造の場合、基板６０の大部分がＸ線遮蔽板６２で占められ、配線パターン９０を形成するための区域を確保し難い。しかしながら、多層構造の場合、単層構造に比して小面積を有するＸ線遮蔽板６２を複数のサブ基板６０―ｎに選択的に設ければよい。そのため、多層構造の場合、単層構造に比して各サブ基板６０―ｎにおいて配線パターン９０を形成するための区域を確保し易い。また、多層構造の場合、Ｘ線遮蔽板６２の一部分をオーバラップさせることで、単層構造に比して、電子部品８０へのＸ線の伝播経路において多くのＸ線遮蔽物を配置することができる。そのため、多層構造の場合、単層構造に比して、電子部品８０へ向かうＸ線のエネルギーを減弱することができる。
【００４２】
上述の通り、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０との間に、複数のＸ線遮蔽板６２が設けられた基板６０を有している。Ｘ線検出器５０、基板６０、及びＤＡＳ７０は、Ｙ軸に沿って順番に接続されている。複数のＸ線遮蔽板６２は、Ｘ線管１３から発生されたＸ線がＤＡＳ７０上の電子部品８０に照射されないように配置される。基板６０には、Ｘ線検出器５０から電気信号を引き出すための配線パターン９０が設けられている。配線パターン９０は、複数のＸ線遮蔽板６２の間に設けられている。
【００４３】
この構成により、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、ＤＡＳ７０をＸ線から保護したうえで、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とが一体化されたＤＡＳ検出器１５を実現している。ＤＡＳ検出器１５の実現により、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とが別体であった従来に比して、コンパクトな架台３を製造することが可能となる。また、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とが信号ケーブルを介して接続されている従来構造の場合、電流信号が信号ケーブルを通る際、ノイズの発生が避けられない。しかしながら、本実施形態に係るＤＡＳ検出器１５は信号ケーブルを用いないので、Ｘ線検出器５０からＤＡＳ７０までの経路におけるノイズの発生を従来構造に比して低減することができる。また、本実施形態は信号ケーブルが不要なので、この信号ケーブル分のコストを減少することができる。
【００４４】
また上述のようにＤＡＳ検出器１５は複数のＤＡＳ検出器モジュール１５０により構成されており、ＤＡＳ検出器１５の機能及び構造はモジュール化されている。ＤＡＳ検出器モジュール１５０は、スライス方向やチャンネル方向に並べる（タイリングする）ことができる。タイリングは、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とがスライス方向やチャンネル方向に沿って接続される場合、構造的に実現することができない。本実施形態においては、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とがＹ軸に沿って接続されるので、ＤＡＳ検出器モジュール１５０のタイリングが可能であり、Ｘ線検出範囲のスライス方向やチャンネル方向に関する拡張が容易となる。また、ＤＡＳ検出器１５が複数のＤＡＳ検出器モジュール１５０に細分化されていることにより、１つのＤＡＳ検出器モジュール１５０が故障した場合であっても、ＤＡＳ検出器１５全体を交換する必要がなく、故障したＤＡＳ検出器モジュール１５０のみを交換すればよい。従って本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、より詳細には、ＤＡＳ検出器１５は、修理が容易なうえ経済的である。
【００４５】
かくして本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１とＤＡＳ検出器１５とは、Ｘ線によるＤＡＳ７０の故障を防止したうえで、Ｘ線検出器５０とＤＡＳ７０とを一体化することができる。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、３…架台、５…コンソール、１１…回転フレーム、１３…Ｘ線管、１５…ＤＡＳ検出器、１７…回転駆動部、１９…高電圧発生部、２１…天板、２３…天板支持機構、２５…天板移動部、３１…スキャン制御部、３３…前処理部、３５…再構成部、３７…画像処理部、３９…表示部、４１…操作部、４３…記憶部、４５…システム制御部、６０…基板、６２…Ｘ線遮蔽板、７０…データ収集回路（ＤＡＳ）、８０…電子部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器に結合され、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から引き出すための配線パターンを有する基板と、
前記基板に結合され、前記電気信号を信号処理するための電子部品を有するデータ収集回路と、
前記Ｘ線検出器を透過したＸ線が前記電子部品に曝されないように前記基板に設けられる複数のＸ線遮蔽板と、
を具備し、
前記配線パターンの一部は、前記複数のＸ線遮蔽板の間に配置される、
ＤＡＳ検出器。
【請求項２】
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記電子部品を覆うように前記電子部品と前記Ｘ線検出器との間に配置される、請求項１記載のＤＡＳ検出器。
【請求項３】
前記基板は、複数のサブ基板により構成され、
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記複数のサブ基板に設けられる、
請求項１記載のＤＡＳ検出器。
【請求項４】
前記複数のＸ線遮蔽板は、千鳥で設けられている、請求項３記載のＤＡＳ検出器。
【請求項５】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた生データを生成するＤＡＳ検出器と、
前記Ｘ線管と前記ＤＡＳ検出器とを回転可能に支持する支持機構と、を具備し、
前記ＤＡＳ検出器は、
前記Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器に結合され、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から引き出すための配線パターンを有する基板と、
前記基板に結合され、前記電気信号を信号処理するための電子部品を有するデータ収集回路と、
前記Ｘ線検出器を透過したＸ線が前記電子部品に曝されないように前記基板に設けられる複数のＸ線遮蔽板と、
を有し、
前記配線パターンの一部は、前記複数のＸ線遮蔽板の間に設けられる、
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記電子部品を覆うように前記電子部品と前記Ｘ線検出器との間に配置される、請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記基板は、複数のサブ基板により構成され、
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記複数のサブ基板に設けられる、
請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記複数のＸ線遮蔽板は、千鳥で設けられている、請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項１】
Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器に結合され、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から引き出すための配線パターンを有する基板と、
前記基板に結合され、前記電気信号を信号処理するための電子部品を有するデータ収集回路と、
前記Ｘ線検出器を透過したＸ線が前記電子部品に曝されないように前記基板に設けられる複数のＸ線遮蔽板と、
を具備し、
前記配線パターンの一部は、前記複数のＸ線遮蔽板の間に配置される、
ＤＡＳ検出器。
【請求項２】
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記電子部品を覆うように前記電子部品と前記Ｘ線検出器との間に配置される、請求項１記載のＤＡＳ検出器。
【請求項３】
前記基板は、複数のサブ基板により構成され、
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記複数のサブ基板に設けられる、
請求項１記載のＤＡＳ検出器。
【請求項４】
前記複数のＸ線遮蔽板は、千鳥で設けられている、請求項３記載のＤＡＳ検出器。
【請求項５】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた生データを生成するＤＡＳ検出器と、
前記Ｘ線管と前記ＤＡＳ検出器とを回転可能に支持する支持機構と、を具備し、
前記ＤＡＳ検出器は、
前記Ｘ線を検出し、前記検出されたＸ線に応じた電気信号を発生するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器に結合され、前記電気信号を前記Ｘ線検出器から引き出すための配線パターンを有する基板と、
前記基板に結合され、前記電気信号を信号処理するための電子部品を有するデータ収集回路と、
前記Ｘ線検出器を透過したＸ線が前記電子部品に曝されないように前記基板に設けられる複数のＸ線遮蔽板と、
を有し、
前記配線パターンの一部は、前記複数のＸ線遮蔽板の間に設けられる、
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記電子部品を覆うように前記電子部品と前記Ｘ線検出器との間に配置される、請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記基板は、複数のサブ基板により構成され、
前記複数のＸ線遮蔽板は、前記複数のサブ基板に設けられる、
請求項５記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
前記複数のＸ線遮蔽板は、千鳥で設けられている、請求項７記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【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２０１２−１０５９６７（Ｐ２０１２−１０５９６７Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３０５４５（Ｐ２０１１−２３０５４５）
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【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２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【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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