(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォトダイオードを配列したフォトダイオードアレイと、
光を透過する主接着剤を介して前記フォトダイオードアレイに接着されており、放射線により発光する複数のシンチレータを配列したシンチレータアレイと
を備えたＸ線検出器において、
前記シンチレータアレイが、前記主接着剤よりも硬化時間の短い補助接着剤により前記フォトダイオードアレイに仮固定されており、
前記補助接着剤は、前記シンチレータアレイの側面に、部分的であって前記シンチレータアレイの中心線に対して対称に塗布されていることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】
Ｘ線管と、このＸ線管に対向して配置されたＸ線検出器と、前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を保持して被検体の周りで回転駆動される回転盤とを備えたＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線検出器は、請求項１に記載のＸ線検出器であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
複数のフォトダイオードを配列したフォトダイオードアレイと、前記フォトダイオードアレイに接着されており、放射線により発光する複数のシンチレータを配列したシンチレータアレイとを備えたＸ線検出器の製造方法において、
光を透過する主接着剤を介して前記フォトダイオードアレイ上に前記シンチレータアレイを接着する工程と、
前記主接着剤が実用強度まで硬化する前に、前記主接着剤よりも硬化時間の短い補助接着剤により、前記シンチレータアレイを前記フォトダイオードアレイに仮固定する工程と  を含み、
前記補助接着剤は、前記シンチレータアレイの側面に、部分的であって前記シンチレータアレイの中心線に対して対称に塗布することを特徴とするＸ線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フォトダイオードアレイ上にシンチレータアレイが接着されているＸ線検出器、そのＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置、及びＸ線検出器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線ＣＴ装置においては、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、被検体を透過したＸ線量を投影データとして検出するＸ線検出器とが、被検体の周囲を回転される。これにより得られた複数角度からの投影データを用いて、被検体の断層画像が再構成され、再構成された断層画像が表示される。このようなＸ線ＣＴ装置で表示される画像は、被検体の臓器の形状を描写するものであり、画像診断に使用される。
【０００３】
一方、近年は、１回のスキャンで被検体の複数枚の断層画像データが得られるマルチスライス型のＸ線ＣＴ装置が実用化されている。マルチスライス型のＸ線ＣＴ装置のＸ線検出器では、複数のＸ線検出素子が、被検体の体軸方向に沿うスライス方向（Ｘ線源及びＸ線検出器の回転軸に平行な方向）と、スライス方向に直交しスライス面と平行なチャンネル方向との２次元方向に配列されている。
【０００４】
また、Ｘ線検出素子の数をスライス方向へ増大させることで、より多くの断層画像（例えば、１回のスキャンで６４スライスや１２８スライス）が短時間で得られるＸ線ＣＴ装置の開発も行われている。
【０００５】
一般的に、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器では、複数のフォトダイオードが２次元配列されたフォトダイオードアレイ上に、複数のシンチレータが２次元配列されたシンチレータアレイが取り付けられ、この組立体が配線基板上に実装されている。本明細書では、個々のシンチレータとフォトダイオードとの組み合わせをＸ線検出素子と呼び、このＸ線検出素子を長方形かつ格子状に配列し、さらに配線基板上に実装したものをＸ線検出素子モジュールと呼ぶ。
【０００６】
Ｘ線を受けたＸ線検出素子は、その強度に応じた電気信号を発生する。この電気信号は微弱なアナログ電流であるため、断層画像を再構成するためには増幅・アナログ／デジタル変換を行う必要があり、この処理を行うための信号処理基板（データ収集系）がＸ線検出素子モジュールの後段に接続されている。
【０００７】
特に、最近のＸ線ＣＴ装置の多スライス化に伴い、Ｘ線検出素子から出力される膨大な量の電気信号を高速に処理するため、積分器、電流電圧変換器、アナログ／デジタル変換器などの多くの機能を１つにまとめた集積回路が開発されており、この集積回路に制御や電源などの回路を組み合わせることで信号処理基板が構成されている。そして、Ｘ線検出素子モジュールと信号処理基板とをチャンネル方向へ複数組配列することによって、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線検出器が構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２５９７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のＸ線検出器では、シンチレータアレイとフォトダイオードアレイとを接着するために、光を透過し、かつ強度や耐熱性に優れたエポキシ樹脂系接着剤が用いられている。しかし、エポキシ樹脂系接着剤は、一般的に熱硬化型であるため、実用強度に達するまでに長時間の硬化時間が必要になる。このため、接着剤の十分な強度が確保されるまで、フォトダイオードアレイとシンチレータアレイとの組立体を製造装置から動かすことができず、製造効率が低下する。また、未硬化の組立体をクリップ等の治具で挟んで製造装置から移動させる方法もあるが、シンチレータアレイの位置ずれが生じ、歩留まりが低下する。また、硬化中の接着剤の硬化収縮によってもシンチレータアレイの位置ずれが生じ、感度が不均一になり、歩留まりが低下する。
【００１０】
特に、近年のマルチスライス型のＸ線ＣＴ装置では、多スライス化及び低価格化に伴い、シンチレータアレイ及びフォトダイオードアレイが大型化されているとともに、マトリクスが細分化されており、高精度な位置合わせと製造効率の向上が求められている。
【００１１】
また、特許文献１のＸ線検出器では、プラスチック製のシムを使って高精度に位置合わせを行い、エポキシ樹脂系接着剤などの接着剤を流し込む隙間を確保した上で、シンチレータアレイの四隅を固定してからシンチレータアレイとフォトダイオードアレイとが接着される。しかし、この構造では、位置合わせのためのシムを高精度に作る必要があるため、高価になり、またその材質から部品精度を十分に満足することが難しい。また、接着層からはみ出した接着剤が既に組まれている部品の隙間に入り、その除去が非常に煩雑な作業になる恐れがある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、シンチレータアレイとフォトダイオードアレイとを高精度に位置合わせしつつ、製造効率を向上させることができるＸ線検出器、Ｘ線ＣＴ装置、及びＸ線検出器の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係るＸ線検出器は、複数のフォトダイオードを配列したフォトダイオードアレイと、光を透過する主接着剤を介してフォトダイオードアレイに接着されており、放射線により発光する複数のシンチレータを配列したシンチレータアレイとを備え、シンチレータアレイが、主接着剤よりも硬化時間の短い補助接着剤によりフォトダイオードアレイに仮固定されている。
また、この発明に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管と、このＸ線管に対向して配置されたＸ線検出器と、Ｘ線管及びＸ線検出器を保持して被検体の周りで回転駆動される回転盤とを備え、Ｘ線検出器は、複数のフォトダイオードを配列したフォトダイオードアレイと、光を透過する主接着剤を介してフォトダイオードアレイに接着されており、放射線により発光する複数のシンチレータを配列したシンチレータアレイとを備え、シンチレータアレイが、主接着剤よりも硬化時間の短い補助接着剤によりフォトダイオードアレイに仮固定されている。
さらに、この発明に係るＸ線検出器の製造方法は、複数のフォトダイオードを配列したフォトダイオードアレイと、フォトダイオードアレイに接着されており、放射線により発光する複数のシンチレータを配列したシンチレータアレイとを備えたＸ線検出器の製造方法であって、光を透過する主接着剤を介してフォトダイオードアレイ上にシンチレータアレイを接着する工程と、主接着剤が実用強度まで硬化する前に、主接着剤よりも硬化時間の短い補助接着剤により、シンチレータアレイをフォトダイオードアレイに仮固定する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のＸ線検出器、Ｘ線ＣＴ装置、及びＸ線検出器の製造方法によれば、シンチレータアレイとフォトダイオードアレイとを高精度に位置合わせしつつ、製造効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１によるＸ線ＣＴ装置を示す概略の構成図である。
【図２】図１のＸ線検出素子モジュールを示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態２によるＸ線ＣＴ装置のＸ線検出素子モジュールを示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態３によるＸ線ＣＴ装置のＸ線検出素子モジュールを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＸ線ＣＴ装置を示す概略の構成図である。Ｘ線ＣＴ装置は、スキャンガントリ１と操作卓（図示せず）とを有している。スキャンガントリ１は、固定部２と、固定部２に回転可能に設けられた円環状の回転盤３とを有している。回転盤３は、固定部２内に設けられた回転機構（図示せず）により、スライス方向（図のＺ軸方向）に平行な軸線を中心として高速回転される。
【００１７】
回転盤３の中央には、円形の開口部３ａが設けられている。開口部３ａ内には、被検体４を載せる寝台５が水平に設置されている。寝台５は、駆動機構（図示せず）により上下方向及び前後方向へと移動可能になっている。回転盤３は、被検体４を中心として回転される。
【００１８】
回転盤３には、Ｘ線管６とＸ線検出器７とが、被検体４を挟んで互いに対向するように設置されている。Ｘ線管６は、円錐状のＸ線を陽極（図示せず）から被検体４に向けて照射する。Ｘ線管６の前方には、コリメータ８が配置されている。コリメータ８は、陽極から照射されたＸ線を扇状のＸ線ビームにコリメートする。
【００１９】
Ｘ線検出器７は、チャンネル方向へ配列された複数のＸ線検出素子モジュール７ａと複数の信号処理基板（図示せず）とを有している。
【００２０】
図２は図１のＸ線検出素子モジュール７ａを示す斜視図である。Ｘ線検出素子モジュール７ａは、配線基板１１と、配線基板１１上に固定されたフォトダイオードアレイ１２と、フォトダイオードアレイ１２上に固定されたシンチレータアレイ１３とを有している。配線基板１１、フォトダイオードアレイ１２及びシンチレータアレイ１３は、いずれも長方形の平板状である。
【００２１】
フォトダイオードアレイ１２は、はんだバンプやはんだボールなどにより、配線基板１１に固定され電気的にも接続されている。シンチレータアレイ１３は、複数の微小なシンチレータを長方形かつ格子状に配列して構成されている。各シンチレータは、Ｘ線管６から照射されたＸ線を受けて発光する。
【００２２】
フォトダイオードアレイ１２は、複数の微小なフォトダイオードを長方形かつ格子状に配列して構成されている。各フォトダイオードは、シンチレータから導かれた蛍光を受けてその光の強さに応じた電流を発生する。各シンチレータは、発光した蛍光をフォトダイオードの受光面へと導く面以外を全て反射材により覆うことにより、効率良く光を伝達するように構成されている。
【００２３】
シンチレータアレイ１３は、主接着剤１４を介してフォトダイオードアレイ１２に接着（本固定）されている。即ち、シンチレータアレイ１３とフォトダイオードアレイ１２との間には、主接着剤１４が一様に介在している。このため、主接着剤１４としては、シンチレータからの光を透過する接着剤が用いられている。
【００２４】
また、回転盤３が高速で回転することにより、Ｘ線検出素子モジュール７ａには大きな遠心力が作用するため、主接着剤１４には、これに耐える十分な強度（耐衝撃性）が要求される。
【００２５】
さらに、Ｘ線検出素子モジュール７ａは、検出特性を安定させるために常温よりも高い温度（例えば４５℃）に保たれているため、主接着剤１４には、この温度で安定した強度を保つ耐熱性が要求される。
【００２６】
主接着剤１４としては、このような条件（透明性、強度、耐熱性）を満たす接着剤、例えばエポキシ樹脂系接着剤が用いられている。
【００２７】
また、シンチレータアレイ１３は、主接着剤１４よりも硬化時間の短い補助接着剤１５によりフォトダイオードアレイ１２に仮固定されている。この例では、シンチレータアレイ１３の１辺（短辺）が補助接着剤１５によりフォトダイオードアレイ１２に仮固定されている。具体的には、補助接着剤１５は、シンチレータアレイ１３のスライス方向の一端面とフォトダイオードアレイ１２との間に、チャンネル方向に連続して塗布されている。補助接着剤１５としては、例えば紫外線硬化型接着剤が用いられている。
【００２８】
Ｘ線検出素子モジュール７ａを製造する場合、主接着剤１４を介してフォトダイオードアレイ１２上にシンチレータアレイ１３を接着する。この後、主接着剤１４が実用強度まで硬化するのを待たず、補助接着剤１５によりシンチレータアレイ１３をフォトダイオードアレイ１２に仮固定する。補助接着剤１５として紫外線硬化型接着剤を用いる場合、塗布後の補助接着剤１５に、紫外線照射器により紫外線を照射し、補助接着剤１５を瞬時に硬化させる。
【００２９】
フォトダイオードで発生した電気信号は、配線基板１１に設けられた回路及び接続手段（図示せず）を介して信号処理基板に伝達される。信号処理基板には、フォトダイオードで発生した微弱なアナログ電気信号を増幅しアナログ／デジタル変換する集積回路が実装されている。信号処理基板は、回転盤３の高速回転時に発生する遠心力により抜けや変形を起こさないように、Ｘ線検出素子モジュール７ａの後方に、ねじやロック付きコネクタなどにより強固に固定されている。
【００３０】
このような構成によれば、シンチレータアレイ１３が、主接着剤１４よりも硬化時間の短い補助接着剤１５によりフォトダイオードアレイ１２に仮固定されているので、主接着剤１４が十分に硬化する前にワークを取り扱うことができ、これにより、作業の効率化を図り、製造効率を向上させることができる。また、主接着剤１４の硬化収縮に伴う位置ずれを防いで、シンチレータアレイ１３とフォトダイオードアレイ１２とを高精度に位置合わせすることができ、歩留まりを向上させることができる。これにより、Ｘ線検出器７及びそれを用いたＸ線ＣＴ装置を安価に提供することができる。
【００３１】
また、シンチレータアレイ１３の１辺が補助接着剤１５によりフォトダイオードアレイ１２に仮固定されているので、補助接着剤１５の使用量を抑えるとともに、塗布作業の手間を軽減することができる。
【００３２】
さらに、主接着剤１４としてエポキシ樹脂系接着剤を用いつつ、補助接着剤１５として紫外線硬化型接着剤を用いることにより、主接着剤１４に要求される条件を満たしつつ、主接着剤１４の硬化時間よりも十分に短い時間で補助接着剤１５を硬化させ、作業効率を十分に向上させることができる。
【００３３】
実施の形態２．
次に、図３はこの発明の実施の形態２によるＸ線ＣＴ装置のＸ線検出素子モジュールを示す斜視図である。この例では、シンチレータアレイ１３の互いに対向する２辺（短辺）が補助接着剤１５によりフォトダイオードアレイ１２に仮固定されている。具体的には、補助接着剤１５は、シンチレータアレイ１３のスライス方向の両端面とフォトダイオードアレイ１２との間に、チャンネル方向に連続して塗布されている。
【００３４】
補助接着剤１５として紫外線硬化型接着剤を用いる場合、紫外線を同時に照射することにより、２箇所の補助接着剤１５を同時に硬化させる。他の構成及び製造方法は、実施の形態１と同様である。
【００３５】
このような構成では、補助接着剤１５の硬化収縮に伴うシンチレータアレイ１３の位置ずれを、シンチレータアレイ１３の両側から抑え込むことができ、硬化収縮率の大きな安価な補助接着剤１５を用いることができる。これにより、材料単価を低減し、Ｘ線検出器７の価格を低減することができる。
【００３６】
実施の形態３．
次に、図４はこの発明の実施の形態３によるＸ線ＣＴ装置のＸ線検出素子モジュールを示す斜視図である。この例では、２枚以上のシンチレータアレイ１３が共通のフォトダイオードアレイ１２上にタイリング、即ち並べて配置されている。そして、各シンチレータアレイ１３のスライス方向の少なくとも１辺（一端）が補助接着剤１５によりフォトダイオードアレイ１２に仮固定されている。
【００３７】
補助接着剤１５として紫外線硬化型接着剤を用いる場合、紫外線を同時に照射することにより、２箇所以上の補助接着剤１５を同時に硬化させる。他の構成及び製造方法は、実施の形態１と同様である。
【００３８】
このように、２枚以上のシンチレータアレイ１３をタイリングした場合においても、補助接着剤１５で仮固定することにより、接着位置精度及び作業効率が悪化することがなく、多スライスのＸ線検出器を容易に提供することができる。
【００３９】
なお、実施の形態１〜３では、シンチレータアレイ１３の端部全体に連続して補助接着剤１５を塗布したが、部分的に塗布してもよい。この場合、シンチレータアレイ１３の中心線に対して対称に補助接着剤１５を塗布するのが好ましい。
また、実施の形態１〜３では、シンチレータアレイ１３とフォトダイオードアレイ１２とに接するように補助接着剤１５を塗布したが、シンチレータアレイ１３と配線基板１１とに接するように補助接着剤１５を塗布し、フォトダイオードアレイ１２に対してシンチレータアレイ１３を間接的に仮固定してもよい。
さらに、主接着剤１４は上述の条件を満たせばエポキシ樹脂系接着剤に限定されるものではない。
同様に、補助接着剤１５も紫外線硬化型接着剤に限定されるものではなく、例えば光（可視光）硬化型接着剤又は電子線硬化型接着剤等を用いることもできる。
【符号の説明】
【００４０】
６  Ｘ線管、７  Ｘ線検出器、１２  フォトダイオードアレイ、１３  シンチレータアレイ、１４  主接着剤、１５  補助接着剤。
【図１】
0005997892.tif 000002
【図２】
0005997892.tif 000003
【図３】
0005997892.tif 000004
【図４】
0005997892.tif 000005