(57)【要約】      （修正有）【課題】  簡単な回路でガンマ線の入射時刻を精確に検出可能な放射線検出回路及び放射線検査装置を提供する。【解決手段】  ＰＥＴ（ポジトロン断層撮影装置）１０は、被検体Ｓの周囲に配置され、ガンマ線を検出する複数の検出素子ブロック１２と検出回路１３からなる検出部１１と、得られた検出データのコインシデンス検出を行い、被検体の体内のポジトロン核種の位置の画像データを再生成する情報処理部１４等から構成される。検出回路１３は、検出信号の立上がり波形の波高が、第１閾値電圧Ｖ1となる時刻ｔ1、第２閾値電圧Ｖ2となる時刻ｔ2（ｔ1＜ｔ2）を各々測定して、時刻ｔ1及びｔ2に基づいて検出信号の立ち上がり開始時刻ｔ0（入射時刻）を１次回帰により算出し検出データとする。【選択図】  図２
2006284546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性同位元素を含む被検体から入射するガンマ線を検出してガンマ線の入射時刻を含む検出データを出力する検出手段と、
前記検出手段から取得した検出データのうち、有効な検出データに基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置であって、
前記検出手段は、
ガンマ線を検出する検出部と、
前記検出部からの検出信号の波高値が第１の閾値と同等となる第１の時刻を測定する第１の測定部と、
前記検出信号の波高値が第１の閾値よりも大きな第２の閾値と同等となる第２の時刻を測定する第２の測定部と、
前記第１及び第２の時刻に基づいて、前記検出信号の立上がり開始時刻を算出し、該立上がり開始時刻を入射時刻とする入射時刻算出部と、を有することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項２】
前記立上がり開始時刻は、第１及び第２の時刻と第１及び第２の閾値とを用いて算出することを特徴とする請求項１記載の放射線検査装置。
【請求項３】
前記立上がり開始時刻は、１次回帰により算出することを特徴とする請求項２記載の放射線検査装置。
【請求項４】
前記検出手段は、
前記第１の時刻から第２の測定部が第２の時刻を測定するまでの時間が所定の時間よりも長い場合は、第１の時刻の破棄を指示する信号を出力する第１のタイマ部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか一項記載の放射線検査装置。
【請求項５】
前記検出信号の波高値と、第２の閾値よりも大きな第３の閾値とを比較して、立上がり開始時刻の算出動作を指示する信号を生成する比較部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか一項記載の放射線検査装置。
【請求項６】
前記検出手段は、
前記第２の時刻から検出信号の波高値が第３の閾値となるまでの時間が他の所定の時間よりも長い場合は、第１及び第２の時刻の破棄を指示する信号を出力する第２のタイマ部をさらに有することを特徴とする請求項５記載の放射線検査装置。
【請求項７】
前記検出部と第１の測定部との間に検出信号の波形を整形する波形整形部をさらに有し、
前記波形整形部は、１次ないし３次のローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか一項記載の放射線検査装置。
【請求項８】
前記第１の閾値は、ガンマ線のエネルギーに換算して８ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの範囲に設定されることを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか一項記載の放射線検査装置。
【請求項９】
前記検出部は半導体検出素子を備え、
前記半導体検出素子は、半導体結晶体と、該半導体結晶体の一方の面を略覆う一つの第１の電極と、他方の面に設けられたストライプ状の複数からなる第２の電極とを有し、該複数からなる第２の電極の各々から検出信号が出力されることを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか一項記載の放射線検査装置。
【請求項１０】
放射線検出器に入射したガンマ線の入射時刻を取得する放射性検出回路であって、
前記放射線検出器からの検出信号の波高値が第１の閾値となる第１の時刻を測定する第１の測定回路と、
前記検出信号の波高値が第１の閾値よりも高い第２の閾値となる第２の時刻を測定する第２の測定回路と、
前記第１及び第２の時刻に基づいて、前記検出信号の立上がり開始時刻を算出し、該立上がり開始時刻を入射時刻とする入射時刻算出回路と、を有することを特徴とする放射線検出回路。
【請求項１１】
前記検出信号の波高値と、第２の閾値よりも大きな第３の閾値とを比較して、立上がり開始時刻の算出動作を指示する信号を生成する第１の比較回路をさらに有することを特徴とする請求項１０記載の放射線検出回路。
【請求項１２】
前記第１の測定回路は、前記検出信号の波高値が第１の閾値となることを検出する第２の比較回路と、前記第２の測定回路は、前記検出信号の波高値が第２の閾値となることを検出する第３の比較回路とを有し、
前記第１の比較回路の出力、前記第２の比較回路の出力及び前記第３の比較回路の出力をエンコードするエンコーダ及び該エンコーダの出力をデコードするデコーダを有することを特徴とする請求項１１記載の放射線検出回路。
【請求項１３】
前記放射線検出回路は、二つの基板上に配置され、
前記半導体検出素子側の基板には、少なくとも、前記第１の比較回路、前記第２の比較回路、前記第３の比較回路及び前記エンコーダを設け、
前記情報処理手段側の基板には、少なくとも、前記第２の比較回路以外の前記第１の測定回路、前記第３の比較回路以外の前記第１の測定回路、前記入射時刻算出回路及び前記デコーダを設けたことを特徴とする請求項１２記載の放射線検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出回路及び放射線検査装置に関し、特に、被検体内にある放射性同位元素からのガンマ線を検出し、同時計数する放射線検出回路及び放射線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体の精密情報が得られる装置としてポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）装置がある。ＰＥＴ装置を用いた診断方法は、まず、ポジトロン（陽電子）核種で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被検体の体内に導入する。体内に導入された検査用薬剤は、検査用薬剤に応じた機能を有する特定の部位に蓄積される。例えば、糖類の検査用薬剤を用いた場合、ガン細胞等の新陳代謝の盛んな部位に選択的に蓄積される。このとき、検査用薬剤のポジトロン核種から陽電子が放出され、放出された陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に２つのガンマ線が互いに約１８０度の方向に放出される。そこで、この２つのガンマ線を被検体の周りに配置したガンマ線検出器により同時検出し、コンピュータ等で処理することにより被検体における放射性同位元素の分布画像データを取得する。精密診断装置として用いられるＣＴスキャン（コンピュータ断層撮影）装置が体内の病変等の構造情報が得られるのに対し、ＰＥＴ装置は、被検体の体内の機能情報が得られるため、様々な難病の病理解明が可能である。
【０００３】
ＰＥＴ装置では、ポジトロン核種から互いに約１８０度の方向に放出される２つのガンマ線を、被検体を挟む一対のガンマ線検出器が同時に検出した場合に有効なデータと判定する。例えば、同時刻に入射したガンマ線が１つしか検出されない場合は無効なデータとして廃棄する。近接した時刻に入射した２つのガンマ線があっても、一定以上の時間差がある場合には無効なデータとして廃棄する。したがって、取得効率を高めるため、ガンマ線がガンマ線検出器に入射した時刻を正確に取得する必要がある。
【０００４】
ガンマ線の検出回路は、時間軸方向に波高が広がる検出信号のある時点（検出点）を求め、その検出点をガンマ線の入射時刻としている。検出信号から検出点を決定する検出回路は様々な回路が提案されている。例えば、検出信号が所定の波高値に達した時点を検出点とする方法がある。この方法は単純な回路で検出回路を構成できるという利点があるが、検出信号の最大波高値や、波形が異なる検出信号に対して、検出点のばらつきが生じ易い。
【０００５】
他方、図１に示す検出回路１００は、検出信号を分圧抵抗Ｒ1、Ｒ2により分圧した信号Ｙzと、検出信号を遅延回路１０１により所定時間遅延した信号Ｘzとを
ゼロクロスコンパレータ１０２により比較して、ゼロクロス時刻を検出点として、出力信号を生成するものである。このような回路は、コンスタントフラクションディスクリミネータ（ＣＦＤ）と呼ばれている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
ＣＦＤでは、検出信号が一定割合の波高値に達してから一定の時間後に出力パルスを出力し、そのパルスが出力された時点を測定して検出点としている。検出信号の波高値自体とは無関係に検出点を決定できるため、検出点のばらつきが抑制されるという特長を有する。
【非特許文献１】２００３  ＩＥＥＥ−Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｓｙｎｐｏｓｉｕｍ、  Ｓｈｏｒｔ  Ｃｏｕｒｃｅ  “Ｐｕｌｓｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ”  ｐｐ．１０〜１１（２００３  Ｏｃｔ．）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１に示す検出回路の遅延回路１０１は、通常、オペアンプを多段に接続して構成されるため、多数のオペアンプを必要とし、その結果、検出回路が複雑になるという欠点がある。
【０００８】
ところで、ＰＥＴ装置は検出位置精度と検出効率を高めるために、検出素子を微細化すると共に多数の検出素子を配置する必要がある。そうすると、検出素子に対応する検出回路の数も増加するため、検出回路を半導体チップに搭載することが実用上必須となる。図１に示す遅延回路１０１の遅延時間は、検出素子の特性等により調整が必要になる場合がある。しかし、遅延時間を調整するためにはオペアンプの数を変更しなければならず、半導体チップの設計変更が必要となりさらに、半導体チップを再度製造しなければならない。その結果、ＰＥＴ装置の製造コストの増大、開発期間の長期化を招くという欠点がある。さらに、検出素子の設計変更や特性が異なる検出素子を使用する場合も同様の問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、簡単な回路でガンマ線の入射時刻を精確に検出可能な放射線検出回路及び放射線検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、放射性同位元素を含む被検体から入射するガンマ線を検出してガンマ線の入射時刻を含む検出データを出力する検出手段と、前記検出手段から取得した検出データのうち、有効な検出データに基づいて前記放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する情報処理手段と、を備える放射線検査装置であって、前記検出手段は、ガンマ線を検出する検出部と、前記検出部からの検出信号の波高値が第１の閾値と同等となる第１の時刻を測定する第１の測定部と、前記検出信号の波高値が第１の閾値よりも大きな第２の閾値と同等となる第２の時刻を測定する第２の測定部と、前記第１及び第２の時刻に基づいて、前記検出信号の立上がり開始時刻を算出し、該立上がり開始時刻を入射時刻とする入射時刻算出部と、を有することを特徴とする放射線検査装置が提供される。
【００１１】
本発明によれば、検出信号の立上がり波形の波高が、第１の閾値となる第１の時刻と、第２の閾値となる第２の時刻を測定して、第１の時刻及び第２の時刻に基づいて検出信号の立ち上がり開始時刻、つまり入射時刻を算出する。したがって、本発明は、検出信号の波高値を検出する測定部を２つ設ければよいので、従来の図１に示す検出回路のような多段のオペアンプからなる遅延回路を必要とせず、簡単な回路で構成できる。
【００１２】
また、本発明は、検出回路を半導体チップに搭載した場合に、図１に示す検出回路のような遅延時間の変更のための再度の製造が必要ないため、製造コストの低減及び開発期間の短縮化を図れる。
【００１３】
前記立上がり開始時刻は、第１及び第２の時刻と第１及び第２の閾値とを用いて算出してもよく、さらに、１次回帰により算出してもよい。立ち上がり波形の波高値は、時刻に対して略１次関数としてよいので、１次回帰により立ち上がり開始時刻を精確に算出できる。
【００１４】
また、前記検出信号の波高値と、第２の閾値よりも大きな第３の閾値とを比較して、立上がり開始時刻の算出動作を指示する信号を生成する比較部をさらに有してもよい。検出信号の波高値が第２の閾値よりも大きな第３の閾値に達しない検出信号を無効なデータとすることで、ＰＥＴ装置は検査の信頼性がいっそう向上できる。
【００１５】
本発明の他の観点によれば、放射線検出器に入射したガンマ線の入射時刻を取得する放射性検出回路であって、前記放射線検出器からの検出信号の波高値が第１の閾値となる第１の時刻を測定する第１の測定回路と、前記検出信号の波高値が第１の閾値よりも高い第２の閾値となる第２の時刻を測定する第２の測定回路と、前記第１及び第２の時刻に基づいて、前記検出信号の立上がり開始時刻を算出し、該立上がり開始時刻を入射時刻とする入射時刻算出回路と、を有することを特徴とする放射線検出回路が提供される。
【００１６】
本発明によれば、上記の放射線検査装置の検出手段と同様に、従来の図１に示す検出回路のような遅延回路を必要とせず、簡単な回路で構成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単な回路でガンマ線の入射時刻を精確に検出可能な放射線検出回路及び放射線検査装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の構成を模式的に示す図である。図２を参照するに、ＰＥＴ装置１０は、被検体Ｓの周囲に配置され、ガンマ線を検出する複数の検出素子ブロック１２と検出回路１３からなる検出部１１と、検出データを処理し、得られた被検体の体内のポジトロン核種の位置の画像データを再生成する情報処理部１４と、画像データを表示等する表示部１６と、被検体や検出部の移動等の制御を行う制御部１５と、情報処理部１４や制御部１５に指示を送る端末や画像データを出力するプリンタ等からなる入出力部１８等から構成される。
【００２０】
検出部１１は、予め被検体にポジトロン核種ＲＩで標識化された検査用薬剤を導入し、被検体から放出されるガンマ線γa、γbを空間的及び時間的に検出する。検出部１１は、複数の検出素子（後ほど詳述する。）からなる検出素子ブロック１２を有する。検出素子ブロック１２は被検体の周囲に配置され、ポジトロン核種ＲＩからの陽電子の消滅の際に同時に発生する２つのガンマ線γa、γbを検出する。２つのガンマ線γa、γbは、互いに略１８０度の角度をなして放出されるので、被検体Ｓを挟んで対向する検出素子ブロック１２の検出素子に入射する。ガンマ線γa、γbが入射した２つの検出素子の各々は、ガンマ線γa、γbの入射により生じる電気信号（検出信号）を検出回路１３に送出する。
【００２１】
検出回路１３は、後ほど詳しく説明するが、検出信号から、ガンマ線γa、γbが検出素子に入射した時刻（入射時刻）を決定し、入射時刻と、ガンマ線γa、γbを検出した検出素子の識別情報等（検出素子の番号、検出データ等）を情報処理部１４に送出する。
【００２２】
情報処理部１４では、検出データに基づいてコインシデンス検出及び画像再生成アルゴリズムによる画像データの再生成を行う。コインシデンス検出は、入射時刻が略一致する２つ以上の検出データがある場合、それらの検出データを有効と判定し、コインシデンス情報とする。また、コインシデンス検出は、ガンマ線入射時刻が一致しない検出データを無効と判定し破棄する。そしてコインシデンス情報と、コインシデンス情報に含まれる検出素子番号等と、これに対応する検出素子の位置情報等から所定の画像再生成アルゴリズム（例えば、期待値最大化（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法）に基づいて画像データを再生成する。表示部１６は、入出力部１８の要求に応じて再生成された画像データを表示する。
【００２３】
以上の構成及び動作により、ＰＥＴ装置１０は、被検体Ｓの体内に選択的に位置するポジトロン核種ＲＩからのガンマ線を検出し、同時に発生したガンマ線の検出データを有効なものとして用いて画像データを再生成する。本実施の形態に係るＰＥＴ装置１０は、ガンマ線が入射した時刻を決定する検出回路１３を含む検出部１１に主な特徴がある。以下、検出部１１を詳しく説明する。
【００２４】
図３は、第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出素子ブロックの構成を模式的に示す図である。図４は検出素子の斜視図である。図４に示す検出素子は、一例として図３の検出素子２１Ｂ−２を示している。
【００２５】
図３及び図４を参照するに、検出素子ブロック１２Ａ〜１２Ｄは、被検体Ｓの周囲に配置され、各々、所定の間隔で配置された複数の検出素子２１（２１−Ａ〜Ｄ）から構成される。検出素子ブロック１２Ａ及び１２Ｂは、検出素子２１−Ａ１〜Ａ５、２１−Ｂ１〜Ｂ５がＸ軸方向に所定の間隔で配列されている。また、検出素子ブロック１２Ｃ及び１２Ｄでは、検出素子２１−Ｃ１〜Ｃ５、２１−Ｄ１〜Ｄ５がＹ軸方向に所定の間隔で配列されている。また、各々の検出素子２１はＺ軸方向に所定の幅を有する。このようにして、検出素子ブロック１２Ａ及び１２Ｂでは、入射したガンマ線の位置情報としてＸ軸方向とＺ軸方向の情報が得られる。また、検出素子ブロック１２Ｃ及び１２Ｄでは、入射したガンマ線の位置情報としてＹ軸方向とＺ軸方向の情報が得られる。検出素子ブロック１２Ａ〜１２Ｄは被検体Ｓを挟むように配置すれば特に配置は限定されないが、被検体Ｓの周囲を囲むように周状に配置することが好ましい。このように配置することで、有効な検出データの検出効率が向上する。
【００２６】
また、一つの検出素子ブロック１２に設けられる検出素子２１の数は任意であり、例えば３２個である。なお、図３では説明の便宜のため１ブロック当たりの検出素子２１は５個としている。なお、検出素子ブロック１２及び１つの検出素子ブロック１２当たりの検出素子２１の数は、被検体の大きさ及び所望の空間分解能に応じて選択される。
【００２７】
検出素子２１は、薄板状の半導体結晶体２２と、その両面の各々に形成された電極２３、２４からなる。半導体結晶体２２の材料としては、例えば、エネルギーが５１１ｋｅＶのガンマ線に有感なテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、Ｃｄ1-xＺｎxＴｅ（ＣＺＴ）、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）などが挙げられる。ＣｄＴｅは漏れ電流を低減する点でＣｌをドープしたものでもよい。半導体結晶体２２は、例えば、厚さが０．５ｍｍ、幅が２０ｍｍ、奥行きが１０ｍｍ程度の寸法を有する。
【００２８】
また、電極２３、２４はＰｔやＩｎからなり、半導体結晶体２２の一方の面にはベタ状の電極２３、他方の面にはストライプ状の電極２４が設けられる。半導体結晶体２２にバイアス電界を印加するために、電極２３に例えば８０Ｖ〜８００Ｖ程度の直流電源２５が接続される。図４に示すように、ストライプ状の電極２４1〜２４nは各々がＺ軸方向に所定の間隙を有して配置されている。このように配置することで、ガンマ線が半導体結晶体２２に入射した位置（Ｚ軸方向の位置）が特定される。すなわち、ガンマ線の入射により誘導された誘導電流が流れる電極の番号（電極番号）を特定することにより、ガンマ線のＺ軸方向の入射位置が特定される。電極２４1〜２４nの幅は例えば０．４ｍｍ、隣接する電極間の間隙は０．２ｍｍ程度に設定する。電極２４1〜２４nは、その各々がワイヤ等により各々の検出回路（詳しくは図５に示す。）に電気的に接続されている。なお、検出素子は、図４に示す検出素子に限定されない。他の検出素子の例としては、直方体で図４に示すＹ軸方向に長い棒状の半導体結晶体に電極を設けた検出素子をＺ軸方向に配列したものでもよく、シンチレータと光電子増倍管を組み合わせたものでもよい。
【００２９】
ガンマ線が入射した位置情報として、検出素子番号及び検出信号が現れた電極の電極番号を用いる電極番号がＺ軸方向の位置情報となる。
【００３０】
検出素子２１の動作を図３及び図４を参照しつつ説明する。２つのガンマ線γa、γbは、被検体Ｓの体内のポジトロン核種ＲＩから互いに略１８０度なす方向に同時に発生し、各々検出素子２１（図３では２１−Ａ４及び２１−Ｂ２）の入射面２１ａから半導体結晶体２２に入射する。半導体結晶体２２中に入射したガンマ線γa、γbはそのエネルギーに応じた電子正孔対を形成する。電子正孔対を一対生成するための生成エネルギーはＣｄＴｅの場合、約５ｅＶであるので、総てのエネルギーが電子正孔対生成に用いられた場合、約１０万対の電子正孔対が生成される。そして、半導体結晶体２２の電極２３には負電圧が、半導体結晶体２２の電極２４には正電圧が印加されているので、半導体結晶体２２において発生した電子は電極２４に移動し、正孔は電極２３に移動する。その結果、検出信号が電極から取り出される。正孔と電子が同時にそれぞれ電極に向かって移動するが、ＣｄＴｅ又はＣＺＴでは、正孔の移動度より電子の移動度が高い。それぞれの電極２４1〜２４nで検出された検出信号は、電極２４1〜２４nに接続された検出回路（図５に示す。）に送出される。
【００３１】
ガンマ線γa、γbが入射面２１ａに入射した際、検出信号が現れる電極２４は入射位置に近接した電極である。例えば、図４に示すように、例えばガンマ線γb1が電極２４2付近の入射面２１ａに入射した場合、電極２４2に検出信号が現れる。この場合、検出信号が後述する検出回路において所定の条件を満たすときは、ガンマ線が入射した位置情報として検出素子番号と電極２４2の番号（電極番号）が使用される。
【００３２】
また、ガンマ線γb2のように、電極２４3と電極２４4のほぼ中間付近の入射面２１ａに入射した場合、電極２４3と電極２４4の２つの電極に検出信号が現れる。この場合、各々の検出信号が検出条件を満たすときは、ガンマ線が入射した位置情報として検出素子番号と電極２４3及び電極２４4の番号（電極番号）が使用される。なお、この場合、電極２４3及び電極２４4の各々に電子の電荷が分けられるため、検出信号の最大波高値が、先に説明したガンマ線γb1の場合よりも低くなり、検出信号の立上がりの傾き（単位時間における波高値の増加分）も小さくなる。次に説明する検出回路は、このような場合であっても精確に検出信号の立上がり開始時刻を算出できるものである。
【００３３】
図５は、第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路のブロック図である。なお、図５は検出素子をあわせて示している。
【００３４】
図５を参照するに、検出回路１３は、前置増幅回路３１と、波形整形回路３２と、検出信号が第１閾値電圧Ｖ1と同等となる時刻ｔ1を測定する第１比較回路３３ａ及び第１ラッチ回路３４ａと、検出信号が第２閾値電圧Ｖ2と同等となる時刻ｔ2を測定する第２比較回路３３ｂ及び第２ラッチ回路３４ｂと、時刻ｔ1（時刻ｔ1データ）と時刻ｔ２（時刻ｔ2データ）から検出信号の立ち上がり時刻を算出する入射時刻算出回路３８と、時刻データを供給するカウンタ回路３５、及び第１タイマ３６ａ等から構成される。
【００３５】
前置増幅回路３１は、検出素子２１の電極（例えば図４に示す２４1〜２４ｎのうちの一つの電極）から検出信号としての電荷を受ける。前置増幅回路３１は、電荷を収集して電圧に変換・増幅し、検出信号として送出する。
【００３６】
波形整形回路３２は、前置増幅回路３１から受けた検出信号を処理しやすい波形に整形する。波形整形回路３２は、例えば、抵抗及びキャパシタからなる受動フィルタや、これにオペアンプを加えた能動フィルタから構成される。波形整形回路３２は、その構成に特に制限はなく、ハイパスフィルタ、あるいはローパスフィルタ、あるいはハイパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせからなる。例えば、ハイパスフィルタとローパスフィルタを組み合わせた場合は、立上がり波形の線形性が良好な点で、ローパスフィルタの次数は１次〜３次の範囲に設定されることが好ましい。波形整形回路３２の具体例としては、例えば、１次のハイパスフィルタと１次のローパスフィルタ、１次のハイパスフィルタと３次のローパスフィルタが挙げられる。
【００３７】
第１比較回路３３ａは、波形整形回路３２から受けた検出信号と第１閾値電圧Ｖ1とを比較して、検出信号が第１閾値電圧と同等になった時点に第１ラッチ回路３４ａにＶ1検出信号を送出する。
【００３８】
第１ラッチ回路３４ａは、カウンタ回路３５から時刻ｔを示す時刻ｔデータが供給されている。第１ラッチ回路３４ａは、Ｖ1検出信号を受けた時点の時刻ｔデータを保存し、時刻ｔ1データとして入射時刻算出回路３８に送出する。
【００３９】
第２比較回路３３ｂは、第２閾値電圧Ｖ2が閾値電圧として設定されている。第２閾値電圧Ｖ2は第１閾値電圧Ｖ1よりも高い電圧に設定される。第２比較回路３３ｂは、波形整形回路３２から受けた検出信号と第２閾値電圧Ｖ2とを比較して、検出信号が第２閾値電圧Ｖ2と同等になった時点で第２ラッチ回路３４ｂにＶ2検出信号を送出する。第２比較回路３３ｂは、検出信号の立ち上がり波形の波高値が第１閾値電圧Ｖ1よりも高い第２閾値電圧Ｖ2となる時点を捉えるものである。
【００４０】
第２ラッチ回路３４ｂは、カウンタ回路３５から時刻ｔを示す時刻ｔデータが供給されている。第２ラッチ回路３４ｂは、Ｖ2検出信号を受けた時点の時刻ｔデータを保存し、時刻ｔ2データとして入射時刻算出回路３８に送出する。
【００４１】
入射時刻算出回路３８は、時刻ｔ1データ及び時刻ｔ2データと、予め設定された第１閾値電圧Ｖ1及び第２閾値電圧Ｖ2とから、検出信号の立上がり開始時刻ｔ0を算出する。立上がり開始時刻ｔ0の算出方法は後ほど説明する。入射時刻算出回路３８は、さらに、立ち上がり開始時刻ｔ0、検出素子番号、及び電極番号を検出データとして情報処理部に送出する。
【００４２】
第１タイマ回路３６ａは、第１比較回路３３ａからのＶ1検出信号を受けた時点でタイマをスタートさせる。そして、第１タイマ回路３６ａは、所定の時間τ1が経過した時点で、入射時刻算出回路３８にリセット要求信号を送出する。第１タイマ回路３６ａは、検出信号の波高値が第２閾値電圧Ｖ2に達しない場合に、次のガンマ線の入射を検出するための待ち状態にするためのものである。時間τ1は、検出信号の立上がり波形の立ち上がり開始時刻からピークに達する時間に応じて適宜選択される。
【００４３】
なお、入射時刻算出回路３８は、時刻ｔ2データを受ける前にリセット要求信号を受けた場合は、既に保存した時刻ｔ1を破棄する。そして、入射時刻算出回路３８は、第１ラッチ回路３４ａ及び第１タイマ３６ａにリセット信号を供給し、次の検出信号の待ち状態にする。
【００４４】
カウンタ回路３５は、クロック回路（不図示）から所定の周波数のクロック信号を受け、クロック信号に基づいて時刻ｔデータを第１ラッチ回路３４ａ及び第２ラッチ回路３４ｂに送出する。時刻ｔデータは、ビット数に特に制限はないが、例えば４８ビットで、最下位の１ビットが例えば１０ｎ秒に相当するように設定される。これによりカウンタ回路３５は、計測開始から約７８０時間の時刻データを供給できる。
【００４５】
なお、検出回路１３は、ディスクリート回路で形成してもよいが、小型化できる点で、半導体チップに搭載した方が好ましい。検出回路１３を半導体チップに搭載した場合、上述した第１閾値電圧Ｖ1及び第２閾値電圧Ｖ2は、半導体チップ内部に予め設定されてもよく、半導体チップの外部から供給するようにされてもよい。
【００４６】
図６は、第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路の動作を示すフローチャートである。図７は、検出信号から立上がり開始時刻を算出する方法を説明するための図である。図７において検出信号の波形は実線で示している。
【００４７】
図５と共に、図６及び図７を参照するに、検査を行う最初に、カウンタ回路３５をリセットし、次いでカウンタ回路３５の計数をスタートし、時刻ｔデータを送出する（Ｓ１００）。
【００４８】
次いで、第１比較回路３３ａは、検出信号の波高値が第１閾値電圧Ｖ1と同等になるまで待ち状態となる（Ｓ１０２）。第１比較回路３３ａは、図７に示すように検出信号が時刻ｔs（実際の立上がり開始時刻）で立ち上がり、その波高値が第１閾値電圧Ｖ1と同等になると（図７に示すＡ点）、Ｖ1検出信号を第１ラッチ回路３４ａ及び第１タイマ３６ａに送出する。
【００４９】
Ｖ1検出信号を受けた第１ラッチ回路３４ａはその時点の時刻ｔデータを時刻ｔ1データとして保存する（Ｓ１０４）。そして、第１ラッチ回路３４ａは時刻ｔ1データを入射時刻算出回路３８に送出する。第１タイマ３６ａは、Ｖ1検出信号を受けて計数をスタートする（Ｓ１０６）。
【００５０】
次いで、検出信号の波高値が第２閾値電圧Ｖ2と同等になるまでで（Ｓ１０８）、かつ第１タイマ３６ａの計数値が時間τ1になる（Ｓ１１０）と、第１タイマ３６ａはリセット要求信号を入射時刻算出回路３８に送出する。リセット要求信号を受けた入射時刻算出回路３８は、リセット信号を第１ラッチ回路３４ａと第１タイマ３６ａに送出し、それとと共に、時刻ｔ1データを破棄する（Ｓ１１８）。そして、次の検出信号の待ち状態になる。
【００５１】
一方、第１タイマ３６ａの計数値が時間τ1になる前に、検出信号の波高値が第２閾値電圧Ｖ2と同等になる（図７に示すＢ点）と、第２比較回路３３ｂは、Ｖ2検出信号を第２ラッチ回路３４ｂに送出する。Ｖ2検出信号を受けた第２ラッチ回路３４ｂはその時点の時刻ｔデータを時刻ｔ2データとして保存する（Ｓ１１２）。そして、第２ラッチ回路３４ｂは時刻ｔ2データを入射時刻算出回路３８に送出する。
【００５２】
次いで、入射時刻算出回路３８は、時刻ｔ1データ、時刻ｔ2データ、第１閾値電圧Ｖ1、及び第２閾値電圧Ｖ2から、検出信号の立上がり開始時刻ｔ0を算出する（Ｓ１１４）。
【００５３】
立上がり開始時刻ｔ0の算出方法は、例えば、１次回帰により次のようにして算出する。検出信号が立ち上がり始めた領域の検出信号の波高値Ｖと時刻ｔとの関係を
ｔ＝αＶ＋ｔ0                      ・・・  （１）
とする。ここでαは比例係数である。上記（１）式に時刻ｔ1データｔ1、時刻ｔ2データｔ2、第１閾値電圧Ｖ1、第２閾値電圧Ｖ2を代入して、
ｔ0＝（Ｖ2ｔ1−Ｖ1ｔ2）／（Ｖ2−Ｖ1）  ・・・  （２）
により、立上がり開始時刻ｔ0を得る。
【００５４】
図７に示すように、検出信号が立ち上がり始めた領域は、検出信号の波高値が時刻ｔについての１次関数に近い。したがって、１次回帰を用いることで、実際の立上がり開始時刻ｔsに対してずれが少ない立上がり開始時刻ｔ0が得られる。上述したように、図５に示す波形整形回路３２がハイパスフィルタと１次から３次のローパスフィルタを用いた場合、立ち上がり波形が時刻に対し一次関数となる。したがって、このような波形整形回路３２を用いることで、実際の立上がり開始時刻ｔsに対してずれがいっそう少ない立上がり開始時刻ｔ0が得られる。
【００５５】
また、立上がり開始時刻ｔ0の算出方法に一次回帰を用いることで、ピーク値が異なる検出信号間でも、実際の立上がり開始時刻ｔsに対するずれ量のばらつきが少ない立上がり開始時刻ｔ0を得ることができる。
【００５６】
第１閾値電圧Ｖ1及び第２閾値電圧Ｖ2は、立ち上がり波形が時刻ｔについての略１次関数である領域において選択されることが好ましい。また、第１閾値電圧Ｖ1及び第２閾値電圧Ｖ2は、ノイズレベルを考慮して適当な電圧値を選択してもよい。
【００５７】
第１閾値電圧Ｖ1は、例えば、検出信号の波高値の最大値Ｖmaxに対して、Ｖ1／Ｖmaxを１／６４〜１／５（ガンマ線のエネルギーに換算して８ｋｅＶ〜１００ｋｅＶに相当する。）の範囲になるように設定することが好ましい。第１閾値電圧Ｖ1は、Ｖ1／Ｖmaxが１／６４よりも小さくなるように設定すると背景ノイズによる誤動作が増加してしまう。ここで、最大値Ｖmaxは、入射した１つのγ線のエネルギー（５１１ｋｅＶ）が総て電子正孔対の生成エネルギーに費やされた場合の検出信号の波高値の最大値である。
【００５８】
また、第２閾値電圧Ｖ2は、第１閾値電圧Ｖ1の約２倍に設定することが好ましく、Ｖ2／Ｖmaxを１／３２〜１／２．５（エネルギー換算で１６ｋｅＶ〜２００ｋｅＶに相当する。）の範囲になるように設定することが好ましい。
【００５９】
次いで、入射時刻算出回路３８は、算出した立上がり開始時刻ｔ0をガンマ線が検出素子２１に入射した入射時刻ｔ0として、入射時刻ｔ0、検出素子番号、及び電極番号からなる検出データを情報処理部に送出する（Ｓ１１６）。なお、検出素子番号、及び電極番号は予め入射時刻算出回路３８に設定されたものである。情報処理部は、上述したように、多数の検出回路１３から送られて検出データについてコインシデンス検出を行い、画像再生成アルゴリズムによる画像データの再生成を行う。
【００６０】
次いで、入射時刻算出回路３８は、リセット信号を第１ラッチ回路３４ａ、第１タイマ３６ａ、第２ラッチ回路３４ｂにリセット信号を送出し（Ｓ１１８）、これらの各々の回路がリセットされる。これにより、検出回路１３は次の検出信号待ちの状態となる。また、時刻ｔが設定された計測時間を過ぎると検査を終了する（Ｓ１２０）。
【００６１】
本実施の形態によれば、検出回路１３は、検出信号の立上がり波形の波高が第１の閾値電圧Ｖ1と第２の閾値電圧Ｖ2となる２つの時刻を測定して、検出信号の立ち上がり開始時刻ｔ0、つまり入射時刻を算出する。したがって、検出回路１３は検出信号の波高値を検出する第１比較回路３３ａと第１ラッチ回路３４ａ、及び第２比較回路３３ｂと第２ラッチ回路３４ｂとを設ければよいので、従来の図１に示す検出回路１００のような遅延回路１０１を必要とせず、簡単な回路で構成できる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、検出回路１３を半導体チップに搭載した場合に、検出回路１３は、従来の図１に示す検出回路１００のような遅延回路１０１が必要ない。したがって、遅延時間の変更のための再度の製造が必要ないため、ＰＥＴ装置の製造コストの低減及び開発期間の短縮化を図れる。
【００６３】
なお、検出回路１３は、検出信号の立上がり波形の波高値が第２閾値電圧よりも高い電圧となる時刻を測定する比較回路及びラッチ回路をさらに設け、３つ以上の時刻データから１次回帰により立上がり開始時刻を算出するようにしてもよい。この場合は１次回帰よりも高次の回帰手法を用いてもよい。
【００６４】
また、図示は省略するが、図２に示す被検体Ｓの周りに回転可能なＸ線源を備えてもよい。この場合、Ｘ線源は５１１ｋｅＶよりも低い、例えば５０ｋｅＶ値度のエネルギーのＸ線を放出可能であると好ましい。このようにすれば、Ｘ線を検出素子２１を介して、図５に示す第１比較回路３３ａと第１ラッチ回路３４ａとにより検出し、得られた時刻ｔ1データをＸ線の入射時刻として検出データを構成する。そして、検出データを情報処理部で処理することで、被検体Ｓの形態情報を得ることができる。このようなＸ線源を備えることで、ＰＥＴ装置は、例えばポジトロン核種が存在する臓器や周辺臓器との位置関係等を把握することができる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置について説明する。第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置は、検出回路以外は第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置と同様の構成を有する。
【００６６】
第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置は、図２〜図４に示した第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置、検出素子ブロック、及び検出素子の構成を有する。したがって、これらの点についてはその説明を省略する。
【００６７】
図８は、第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路のブロック図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
図８を参照するに、検出回路４０は、前置増幅回路３１と、波形整形回路３２と、検出信号が第１閾値電圧Ｖ1と同等となる時刻ｔ1を測定する第１比較回路３３ａ及び第１ラッチ回路３４ａと、検出信号が第２閾値電圧Ｖ2と同等となる時刻ｔ2を測定する第２比較回路３３ｂ及び第２ラッチ回路３４ｂと、検出信号と第３閾値電圧Ｖ3とを比較する第３比較回路３３ｃと、時刻ｔ1（時刻ｔ1データ）と時刻ｔ2（時刻ｔ2データ）から検出信号の立ち上がり時刻ｔ0を算出する入射時刻算出回路４８と、時刻データを供給するカウンタ回路３５、第１タイマ３６ａ、及び第２タイマ３６ｂ等から構成される。本実施の形態の検出回路４０で新たに設けたものは、第３比較回路３３ｃ及び第２タイマ３６ｂである。また、入射時刻算出回路４８は、図５に示す入射時刻算出回路３８に機能をさらに追加した回路構成を有する。
【００６９】
第３比較回路３３ｃは、第３閾値電圧Ｖ3が閾値電圧として設定されている。第３閾値電圧Ｖ3は第２閾値電圧Ｖ2よりも高い電圧に設定される。第３閾値電圧Ｖ3は、例えば、ガンマ線のエネルギーに換算して２００ｋｅＶ〜３００ｋｅＶに相当する電圧に設定される。第３比較回路３３ｃは、波形整形回路３２から受けた検出信号と第３閾値電圧Ｖ3とを比較して、検出信号が第３閾値電圧Ｖ3と同等かそれ以上になった時点で、立ち上がり開始時刻ｔ0、すなわち入射時刻の算出を指示する算出要求信号を入射時刻算出回路４８に送出する。
【００７０】
第２タイマ回路３６ｂは、第２比較回路３３ｂからのＶ2検出信号を受けた時点でタイマをスタートさせる。そして、所定の時間τ2が経過した時点で、リセット要求信号を入射時刻算出回路４８に送出する。第２タイマ回路３６ｂは、検出信号の波高値が第３閾値電圧Ｖ3に達しない場合に、データ待ちを中止し、次のガンマ線の入射を検出するための待ち状態にするためのものである。時間τ2は、検出信号の立上がり波形の立ち上がり開始時刻からピークに達する時間に応じて適宜選択される。
【００７１】
入射時刻算出回路４８は、第３比較回路３３ｃからの算出要求信号を受けると立ち上がり開始時刻ｔ0の算出動作を行う。図５に示す第１の実施の形態の入射時刻算出回路３８は時刻ｔ2データを受けた時点で立ち上がり開始時刻ｔ0の算出動作を行っていたが、入射時刻算出回路４８は算出要求信号により立ち上がり開始時刻ｔ0の算出動作を行う。
【００７２】
また、入射時刻算出回路４８は、時刻ｔ1データの処理については、第１の実施の形態の入射時刻算出回路と同様に行う。入射時刻算出回路４８は、第２タイマ回路３６ｂからリセット要求信号を受けると、時刻ｔ1データ及び時刻ｔ2データを破棄して、次の検出信号の待ち状態になる。
【００７３】
このように、検出回路４０は、検出信号が第３閾値電圧Ｖ3に達しない場合はその検出信号から検出データを取得することを防止する。これにより、所定のエネルギー以上のエネルギーを有するガンマ線を検出することで、ＰＥＴ装置は検査の信頼性を向上できる。
【００７４】
図９は、第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路の動作を示すフローチャートである。図１０（Ａ）及び（Ｂ）は検出信号から立上がり開始時刻を算出する他の方法を説明するための図である。図１０（Ａ）及び（Ｂ）において検出信号の波形は実線で示している。
【００７５】
図８と共に、図９、図１０（Ａ）及び（Ｂ）を参照するに、検査のスタートから時刻ｔ2データを入射時刻算出回路４８に送出するまで（Ｓ１００からＳ１１２）は、図６に示した第１の実施の形態に係る検出回路１３の動作と同様なので説明を省略する。
【００７６】
次いで、第２タイマ３６ｂは、Ｖ2検出信号を受けてタイマをスタートする（Ｓ１２２）。検出信号の波高値が第３閾値電圧Ｖ3と同等になるまでで（Ｓ１２４）、かつ第２タイマの計数値が時間τ2になる（Ｓ１２６）と、第２タイマ３６ｂは、リセット要求信号を入射時刻算出回路４８に送出する。リセット要求信号を受けた入射時刻算出回路４８は、リセット信号を第１ラッチ回路３４ａ、第１タイマ３６ａ、第２ラッチ回路３４ｂ、及び第２タイマ３６ｂに送出し、それと共に、時刻ｔ1データ及び時刻ｔ2データを破棄する（Ｓ１３２）。そして、次の検出信号の待ち状態になる。
【００７７】
一方、第２タイマ３６ｂの計数値が時間τ2になる前に検出信号の波高値が第３閾値電圧Ｖ3と同等になる（図１０（Ａ）に示すＣ点）と（Ｓ１２４）、第３比較回路３３ｃは、算出要求信号を入射時刻算出回路４８に送出する。
【００７８】
すなわち、第３比較回路３３ｃは、図１０（Ａ）に示すように、検出信号が第３閾値電圧Ｖ3と同等かそれ以上になった場合に算出要求信号を生成する。一方、図１０（Ｂ）に示すように、検出信号のピーク値が第３閾値電圧Ｖ3より低い場合は、第２タイマ３６ｂからリセット要求信号が出力されることになるので、立上がり開始時刻ｔ0の算出を行わず、次の検出信号待ちになる。このようにすることで、検出回路４０は、不要な検出信号からの検出データ取得を早期に中止し、有効な検出データの検出効率を向上する。
【００７９】
次いで、入射時刻算出回路４８は、算出要求信号を受けると、時刻ｔ1データ、時刻ｔ2データ、第１閾値電圧Ｖ1、及び第２閾値電圧Ｖ2から、検出信号の立上がり開始時刻ｔ0を算出する（Ｓ１１４）。立上がり開始時刻ｔ0の算出方法は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００８０】
入射時刻算出回路４８は、算出した立上がり開始時刻ｔ0をガンマ線が検出素子２１に入射した入射時刻ｔ0として、入射時刻ｔ0、検出素子番号、及び電極番号からなる検出データを情報処理部に送出する（Ｓ１１６）。なお、検出素子番号、及び電極番号は予め入射時刻算出回路４８に設定されたものである。情報処理部は、上述したように、多数の検出回路から送られて検出データについてコインシデンス検出を行い、画像再生成アルゴリズムによる画像データの再生成を行う。
【００８１】
次いで、入射時刻算出回路４８は、第１ラッチ回路３４ａ、第１タイマ３６ａ、第２ラッチ回路３４ｂ、及びに第２タイマ３６ｂにリセット信号を送出し（Ｓ１３２）、これらの各々の回路がリセットされる。これにより、検出回路４０は次の検出信号待ちの状態となる。また、時刻ｔが設定された所定の計測時間を過ぎると測定を終了する（Ｓ１２０）。
【００８２】
本実施の形態によれば、ＰＥＴ装置は、第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置と同様の効果を有する。さらに、第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置は、第３閾値電圧Ｖ3に達しない検出信号を無効なデータとして破棄することで、検査の信頼性をいっそう向上できる。また、第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置は、第３閾値電圧Ｖ3に達しない検出信号を早期に破棄し、次の検出信号待ちとすることで、検出効率を高めることができる。
【００８３】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、第２の実施の形態に係る検出回路を更に工夫したものである。
【００８４】
図１１は、第３の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路のブロック図の例である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付している。
【００８５】
図１１のＰＥＴ装置の検出回路は、三つの基板４１、４２及び４３上に形成されている。基板４１は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）の結晶を載せた基板であり、基板４２は、前置増幅回路３１、波形整形回路３２、第１比較回路３３ａ、第２比較回路３３ｂ、第３比較回路３３ｃ及びエンコーダ４４を載せた基板であり、基板４３は、第１ラッチ回路３４ａ、第２ラッチ回路３４ｂ、第３ラッチ回路３４ｃ、カウンタ回路３５、第１タイマ３６ａ、第２タイマ３６ｂ、デコーダ４５及び入射時刻算出回路４８から構成される処理回路を載せた基板である。
【００８６】
ところで、検出素子ブロック２１に設けられた検出素子は、図４の検出素子の形態をしており、複数の電極から検出信号が出力される。図１１では、１つの検出素子の検出信号に着目しているが、実際は、三つの基板４１、４２及び４３は、検出素子ブロック２１に設けられた全ての検出素子からの検出信号を処理するものである。
【００８７】
したがって、検出素子ブロック２１に設けられた検出素子が３２個あれば、３２個の検出信号を処理するための同じような回路が、基板４２及び基板４３に搭載されている。
【００８８】
なお、本実施の形態は、第１比較回路３３ａ、第２比較回路３３ｂ及び第３比較回路３３ｃの出力にエンコーダ４４を設け、エンコーダ４４の出力信号をデコードするデコーダ４５の出力を第１ラッチ回路３４ａ、第２ラッチ回路３４ｂ及び第３ラッチ回路３４ｃの入力とするものであれば、図１１の回路構成に関係なく実施できる。
【００８９】
図１１のＰＥＴ装置の検出回路は、エンコーダ４４及びデコーダ４５を用いることにより、基板４２と基板４３の間の回線数を２／３に減少させて接続したものである。
【００９０】
エンコーダ４４の入力には、第１比較回路３３ａ、第２比較回路３３ｂ及び第３比較回路３３ｃの出力である「Ｖ1検出信号Ｃ１」、「Ｖ２検出信号Ｃ２」及び「算出要求信号Ｃ３」が入力され、また、デコーダ４５の出力として、「Ｖ1検出信号Ｃ１」、「Ｖ２検出信号Ｃ２」及び「算出要求信号Ｃ３」が出力されて、第１ラッチ回路３４ａ、第２ラッチ回路３４ｂ、第３ラッチ回路３４ｃ及び入射時刻算出回路４８等に供給されている。
【００９１】
したがって、エンコーダ４４、デコーダ４５及びエンコーダ４４とデコーダ４５との間に設けられた回線を除いた図１１のＰＥＴ装置の検出回路は、図８のＰＥＴ装置の検出回路と同じであり、その動作も同じであるので、エンコーダ４４及びデコーダ４５以外の回路については、その説明を省略する。
【００９２】
エンコーダ４４及びデコーダ４５の例を図１２に示す。図１２（Ａ）がエンコーダである。
【００９３】
図１２（Ａ）のエンコーダでは、「Ｖ２検出信号Ｃ２」はそのまま出力されるが、「Ｖ１検出信号Ｃ１」及び「算出要求信号Ｃ３」は、次の論理演算がされて出力Ｃ１３が出力される。
【００９４】
【数１】
2006284546.tif 000003
図１２（Ｂ）のデコーダでは、「Ｖ２検出信号Ｃ２」はそのまま出力されるが、出力Ｃ１３及び「算出要求信号Ｃ３」からは、次の論理演算がされて、「Ｖ１検出信号Ｃ１」及び「算出要求信号Ｃ３」が出力される。
【００９５】
【数２】
2006284546.tif 000004
図１３により、具体的に、数値を用いて説明する。「Ｖ1検出信号Ｃ１」、「Ｖ２検出信号Ｃ２」及び「算出要求信号Ｃ３」は、第１比較回路３３ａ、第２比較回路３３ｂ及び第３比較回路３３ｃの出力である。
【００９６】
ところで、第１比較回路３３ａ、第２比較回路３３ｂ及び第３比較回路３３ｃは、検出信号と、第１閾値電圧Ｖ1、第２閾値電圧Ｖ２及び第３閾値電圧Ｖ３とがそれぞれ、比較され、検出信号と、これらの閾値電圧が一致したときに出力される。
【００９７】
ここでは、第１閾値電圧Ｖ1、第２閾値電圧Ｖ２及び第３閾値電圧Ｖ３が
第１閾値電圧Ｖ1＜第２閾値電圧Ｖ２＜第３閾値電圧Ｖ３・・・・（６）
の関係になっているので、「Ｖ２検出信号Ｃ２」は、「Ｖ1検出信号Ｃ１」が“１”の出力の場合にのみ“１”を出力し、「Ｖ３検出信号Ｃ３」は、「Ｖ２検出信号Ｃ２」が“１”の出力の場合にのみ“１”を出力する。
【００９８】
してみると、「Ｖ1検出信号Ｃ１」、「Ｖ２検出信号Ｃ２」及び「算出要求信号Ｃ３」は、図１３（Ａ）に示すように、
（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）＝（０，０，０）
（０，０，１）
（０，１，１）
（１，１，１）              ・・・（７）
の４つの場合しか取り得ない。
【００９９】
これに対して、エンコーダ４４でエンコードすると、（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の４つの場合は、それぞれ、次に示すように、（Ｃ２、Ｃ１３）に変換される（図１３（Ｂ）参照。）。
【０１００】
（Ｃ２、Ｃ１３）＝（０，０）
（０，１）
（１，１）
（１，０）                        ・・・（８）
デコーダ４５は、エンコードされた（Ｃ２、Ｃ１３）を、図１４に示すように、（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）にデコードする。
【０１０１】
図１３（Ａ）と、図１４（Ｂ）の信号を見て判明するように、エンコードされる前の信号が、デコードの出力から得られる。
【０１０２】
これにより、一つの検出素子からの検出信号に対して、本来、基板４２と基板４３の間を３本の回線で接続するところを、２本の回線で接続することができる。
【０１０３】
図１１における検出素子ブロック２１に設けられた検出素子は、図４の検出素子の形態をしている。
【０１０４】
検出素子の数は、上述したように、任意の数であるが、例えば、３２個の検出素子を用いた場合、エンコーダ及びデコーダを用いないと、基板４２と基板４３とが、９６回線（＝３×３２）必要であったものが、６４回線（＝２×３２）となる。
【０１０５】
ところで、配線は、それ自体を直接基板に接続できないので、コネクタを介して接続することになるが、現時点で、最も幅の狭いコネクタでも０．２ｍｍ程度あり、９６個設けた場合、９６回線の場合は、合計で１９．２ｍｍの幅を占める。実際のコネクタでは、コネクタを取り付けるための空間がその両側に必要となることから、実際には、２０ｍｍを超えてしまう。
【０１０６】
結晶基板の幅は、感度に影響するので、狭ければ狭いほど良いが、コネクタの必要な幅の関係で小さくすることができなかった。
【０１０７】
しかしながら、本実施の形態では、基板４２と基板４３とが、６４回線で接続されることからこのような問題が解消した。
【０１０８】
このように、本実施の形態は、配線数（コネクタ数）を減らすことにより、結晶基板の小型化又は配線の接続する手間を省くことが出来る。
【０１０９】
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１１０】
例えば、上述した第１及び第２の実施の形態では、ＰＥＴ装置を例に説明したが、本発明は、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射形コンピュータ断層撮影）装置に適用できる。ＳＰＥＣＴ装置には、一つの検出素子ブロックを有する１検出器型ＳＰＥＣＴ装置や、ガンマ線の入射面を互いに直交するように配置した二つの検出素子ブロック、あるいは対向するように配置した二つの検出素子ブロックを有する２検出器型ＳＰＥＣＴ装置等があるが、本発明はいずれのＳＰＥＣＴ装置にも適用できることはいうまでもない。
【０１１１】
また、第３の実施の形態において、エンコーダ４４の入力を３つ、エンコーダ４４の出力を２つの場合について、説明したが、本発明は、エンコーダ４４の入力を３つ、エンコーダ４４の出力を２つの場合に、限定されるものではない。
【０１１２】
また、第３の実施の形態において、「Ｖ1検出信号Ｃ１」、「Ｖ２検出信号Ｃ２」及び「算出要求信号Ｃ３」を式（７）に示すように変換したが、４つの場合を２ビットで表現したとものであり、他の変換論理であっても、本発明が実施できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】従来の検出回路の一部を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出素子ブロックの構成を模式的に示す図である。
【図４】検出素子の斜視図である。
【図５】第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路のブロック図である。
【図６】第１の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路の動作を示すフローチャートである。
【図７】検出信号から立上がり開始時刻を算出する方法を説明するための図である。
【図８】第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路のブロック図である。
【図９】第２の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路の動作を示すフローチャートである。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は検出信号から立上がり開始時刻を算出する他の方法を説明するための図である。
【図１１】第３の実施の形態に係るＰＥＴ装置の検出回路のブロック図である。
【図１２】エンコーダ及びデコーダを説明するための図である。
【図１３】エンコーダを説明するための図である。
【図１４】デコーダを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０    ＰＥＴ装置
１１    検出部
１２    検出素子ブロック
１３    検出回路
１４    情報処理部
２１、２１−Ａ〜Ｄ    検出素子
２２    半導体結晶体
２３、２４    電極
３３ａ    第１比較回路
３３ｂ    第２比較回路
３３ｃ    第３比較回路
３４ａ    第１ラッチ回路
３４ｂ    第２ラッチ回路
３５    カウンタ回路
３６ａ    第１タイマ
３６ｂ    第２タイマ
３８、４８    入射時刻算出回路
４１、４２、４３    基板
４４    エンコーダ
４５    デコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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