(57)【要約】【課題】吸熱反応を示す充電池の持つ吸熱作用を利用して充電時に発生する熱を吸熱・放熱することにより、充電時の装置内の温度上昇を抑制し、画質の劣化を生じない放射線画像検出装置を提供する。【解決手段】各機能部に電力を供給するものであって、充電時に吸熱反応を示すバッテリ２７と、このバッテリ２７の充電時に発熱する発熱部として充電用ＩＣ２８３、ＦＥＴ２８４を含み、バッテリ２７の充電制御を行う充電回路２８１と、一端側が充電回路２８１の発熱部に取り付けられ、他端側がバッテリ２７に取り付けられて、発熱部で発生した熱をバッテリ２７に伝達する放熱板２０とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各機能部に電力を供給するものであって、充電可能に構成され、充電時に吸熱反応を示す内部電源と、
この内部電源の充電時に発熱する発熱部を含み、前記内部電源の充電制御を行う充電回路と、
一端側が前記充電回路の前記発熱部に取り付けられ、他端側が前記内部電源に取り付けられて、前記発熱部で発生した熱を前記内部電源に伝達する放熱部材と、を備えていることを特徴とする放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記発熱部は、充電制御用ＩＣ及びスイッチ機構のうちの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
前記内部電源は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ等のリチウムイオン系の充電池であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用の放射線画像を取得する手段として、いわゆるフラットパネルディテクタ（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）と呼ばれる固体撮像素子を２次元的に配置した放射線画像検出装置が知られている。このような放射線画像検出装置には、放射線検出素子として、ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）のような光導電物質を用いて放射線エネルギーを直接電荷に変換し、この電荷を２次元的に配置されたＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）等の信号読出し用のスイッチ素子によって画素単位に電気信号として読み出す直接方式のものや、放射線エネルギーをシンチレータ等で光に変換し、この光を２次元的に配置されたフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換してＴＦＴ等によって電気信号として読み出す間接方式のもの等があることが知られている。
【０００３】
そして近年では、内部にバッテリを内蔵し、ケーブルレスで駆動可能な可搬型に構成されたカセッテ型の放射線画像検出装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。放射線画像検出装置をこのように構成した場合、患者のベッドサイド等におけるポータブル撮影をはじめとする自由度の高い撮影が可能となる。
【０００４】
従来バッテリを充電する方式としては、充電経路上に充電回路を設け、外部から定電圧給電を行って、供給された電力を内部の充電回路でバッテリ充電に適した電圧に変換し、バッテリの電圧を監視しながら、所定の電圧に達するまで充電を行う方式が広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０４０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この方式により充電を行う場合、充電回路の効率は８０％程度であるため、例えば外部から定電圧給電（例えば１５Ｖ）で給電を行い、４Ａで３．６Ｖのバッテリの充電を行うとした場合に、最大２．８８Ｗ（すなわち、３．６Ｖ×４Ａ×（１−０．８））もの損失が生じ、この損失分が装置内部（例えば充電回路に設けられた充電用ＩＣやＭＯＳＦＥＴ等で構成されたスイッチング機構等）において熱として発生する。このため、熱による影響を受けやすいセンサパネル部、信号読出し回路等の信号値が不安定となり、画質に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。
【０００７】
そして、このような充電時の発熱は、充電用ＩＣ等、充電に関わる限られた部分において生じるため、装置内部の全体に分布するのではなく、限定的な領域で温度ドリフトが起きてしまう。
このため、事後的に画像データに対して補正を行っても、局所的な温度のずれに起因するむら（アーチファクト）を完全に取り除くことは難しい。
【０００８】
そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、吸熱反応を示す充電池の持つ吸熱作用を利用して充電時に発生する熱を吸熱・放熱することにより、充電時の装置内の温度上昇を抑制し、画質の劣化を生じない放射線画像検出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、本発明の放射線画像検出装置は、
各機能部に電力を供給するものであって、充電可能に構成され、充電時に吸熱反応を示す内部電源と、
この内部電源の充電時に発熱する発熱部を含み、前記内部電源の充電制御を行う充電回路と、
一端側が前記充電回路の前記発熱部に取り付けられ、他端側が前記内部電源に取り付けられて、前記発熱部で発生した熱を前記内部電源に伝達する放熱部材と、を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、充電回路に設けられている発熱部と吸熱反応を示す充電池とを放熱部材でつなぐことにより、充電時に発熱部から発生する熱を充電池側で吸熱・放熱することができ、充電時の発熱によりセンサパネル部、信号読出し回路等の信号値が不安定となることを防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１に示す放射線画像検出装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す放射線画像検出装置の内部構成を模式的に示す平面図である。
【図３】図２におけるIII−III線に沿う断面図である。
【図４】本実施形態における充電時のバッテリの電圧値の変化及びバッテリの温度の変化を示すグラフである。
【図５】本実施形態における放射線画像検出装置の充電経路を示す説明図である。
【図６】図１に示す放射線画像検出装置のセンサパネル部及び読取部等の構成を示す等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１から図６を参照しつつ、本発明に係る放射線画像検出装置の好適な実施形態について説明する。なお、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本実施形態における放射線画像検出装置の斜視図であり、図２は、図１に示す放射線画像検出装置２の内部構成を模式的に示した平面図であり、図３は、図２におけるIII−III線に沿う断面図である。
本実施形態において放射線画像検出装置２は、いわゆるフラットパネルディテクタ（Flat Panel Detector：以下「ＦＰＤ」という。）をカセッテ型に構成した可搬型のカセッテ型ＦＰＤであり、放射線画像撮影に用いられ、放射線画像データ（以下、単に「画像データ」と称する。）を取得するものである。
なお、以下では、放射線画像検出装置２として、シンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像検出装置について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像検出装置に対しても適用することができる。
【００１４】
本実施形態における放射線画像検出装置２は、後述するように、バッテリ２７を内蔵しており、このバッテリ２７を充電するための充電経路（図５参照）を備えている。
放射線画像検出装置２は、バッテリ２７から電力を取得して各機能部を駆動させるケーブルレスでの使用が可能となっている。
なお、放射線画像検出装置２は、バッテリ２７のみから電力を取得して各機能部を駆動させるバッテリ駆動状態と、給電ケーブル７等の給電手段を介して外部から給電することにより駆動する外部給電駆動状態との２つの駆動状態を選択的に取り得るように構成されていてもよい。また、この外部給電駆動状態のときには、各機能部の駆動と並行してバッテリ２７の充電を行うことができるように構成されていてもよい。
【００１５】
図１に示すように、放射線画像検出装置２は、内部を保護する筐体２１を備えている。筐体２１は、少なくとも放射線の照射を受ける側の面Ｘ（以下、放射線入射面Ｘという。）が、放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。
なお、図１では、筐体２１がフロント部材２１ａとバック部材２１ｂとで形成されている場合が示されているが、その形状、構成は特に限定されず、この他にも、筐体２１を筒状のいわゆるモノコック状に形成することも可能である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態において、放射線画像検出装置２の側面部分には、電源スイッチ２２、インジケータ２５、検出装置側コネクタ部２６等が配置されている。
【００１７】
電源スイッチ２２は、放射線画像検出装置２の電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものであり、電源スイッチ２２を操作することにより、後述するバッテリ２７（図２等参照）による放射線画像検出装置２の各機能部に対する電力供給の開始及び停止を指示する信号が後述する制御部３０（図６参照）に出力される。放射線画像検出装置２を撮影に使用しないときには、電源をＯＦＦ（すなわち、バッテリ２７による各機能部に対する電力供給を停止）にしておくことにより、バッテリ２７の電力消費を抑えることができる。
【００１８】
インジケータ２５は、例えばＬＥＤ等で構成されバッテリ２７の充電残量や各種の操作状況等を表示するものである。
【００１９】
検出装置側コネクタ部２６は、給電ケーブル７の接続部７１と電気的に接続可能に構成されており、外部から放射線画像検出装置２に供給される電力の受電を行う接続部である。
【００２０】
また、放射線画像検出装置２の側面部分には、筐体２１内に内蔵されたバッテリ２７の交換のために開閉される蓋部材５０が設けられており、蓋部材５０の側面部には、放射線画像検出装置２が図示しない無線アクセスポイント等を介して外部と無線方式で情報の送受信を行うためのアンテナ装置５１が埋め込まれている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、放射線画像検出装置２の内部には、バッテリ２７や、制御部３０（図６参照）を構成する制御基板、バッテリ２７への充電やバッテリ２７から各部への電力供給を制御するための電源基板、アンテナ装置５１と接続される無線モジュール３５、後述するセンサパネル部２４、走査駆動回路３２、信号読出し回路３３等が設けられている。
本実施形態では、図２に示すように、放射線入射面（図１においてＸ）側を上にした場合、上からセンサパネル部２４、鉛シート２４１、緩衝材２４２が順に積層されており、この緩衝材２４２の下方に充電回路２８１等が配置された電源基板２８やバッテリ２７等が配置されている構成となっている。
【００２２】
バッテリ２７は、放射線画像検出装置２の各機能部に電力を供給する内部電源であって、充電可能なものであり、かつ、充電時において吸熱反応を示す充電池である。
バッテリ２７としては、具体的には、例えばリチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ）等のリチウムイオン系の充電池、蓄電素子等が好適に適用される。なお、内部電源としてのバッテリ２７は、充電時に吸熱反応を示す充電池であればよく、ここに例示したものに限定されない。
このうち、特に、リチウムイオンキャパシタは、蓄電効率に優れるとともに、大電流（例えば５〜１０Ａ）による高速充電が可能であり、充電時間を大幅に短縮することができるため、好ましい。
【００２３】
ここで、図４を参照しつつ、本実施形態におけるバッテリ２７の吸熱反応について説明する。
図４は、バッテリ２７充電時におけるバッテリ２７の電圧値（Ｖ）の変化とバッテリ２７の温度変化とを示したグラフである。図４において一点鎖線はバッテリ２７を充電する際の充電電流値（Ａ）を表し、２点差線はバッテリ２７の電圧値（Ｖ）を表し、実線はバッテリ２７の温度（℃）を表している。
【００２４】
例えば、リチウムイオンキャパシタにおいては、充電の目標とする電圧値（以下、目標電圧値という。）近くまで定電流充電を行い、その後目標電圧値近くまでバッテリ２７の電圧が上がったところで、定電圧充電に切り替え、目標電圧値ぎりぎりまで充電するという手法で充電が行われる。なお、この目標電圧値は、バッテリ２７について定められている定格電圧値でもよいし、ユーザが使用用途等に応じて任意に設定する値であってもよい。
本実施形態では、図４に示すように、目標電圧値を４Ｖとし、まず、１０Ａ程度の高い電流値で定電流充電を行い、バッテリ２７の電圧値が４Ｖ近くまで上がったら、定電圧充電に切り替えて目標電圧値である４Ｖぎりぎりまで充電を行う。
このとき、バッテリ２７の温度は、充電開始時点から徐々に下がり始め、最終的にもとの温度（すなわち、充電を開始する前の温度。例えば図４では２０℃程度）よりも２℃から３℃低下する。
なお、バッテリ２７を充電する手法等は、ここに例示したものに限定されず、バッテリ２７として適用するものの種類等に応じて適宜最適な手法が選択される。例えば、定電流充電と定電圧充電との切り替え方（両充電方法の組合せ方や切り替えのタイミング等）はここに示したものに限定されないし、定電流充電と定電圧充電とを併用して充電するものでなくてもよい。
【００２５】
本実施形態において、電源基板２８には、外部電源８（図５参照）からバッテリ２７への充電を制御する充電回路２８１、バッテリ２７から各部への電力供給を制御する給電回路２８２等が配設されている。
電源基板２８は、検出装置側コネクタ部２６と接続されており、検出装置側コネクタ部２６に給電ケーブル７が接続されて外部電源８から電力が供給されたときは、充電回路２８１により、外部電源８からの電力の電流値をバッテリ２７の充電に適した電流値に切り替えたり、定電流充電から定電圧充電に切り替える等、前述したような手法による充電が行われるように各種制御を行うようになっている。
充電回路２８１は、バッテリ２７の充電制御を行う充電用ＩＣ２８３や充電のＯＮ／ＯＦＦ等を切り替えるスイッチ機構としてのＦＥＴ２８４（例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor））等を備えている。これら充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４は、バッテリ２７の充電時に発熱する発熱部である。
なお、スイッチ機構はＦＥＴ２８４（ＭＯＳＦＥＴ）に限定されず、他の構成であってもよい。
【００２６】
図５は、本実施形態における充電経路を模式的に示したものである。
図５に示すように、外部電源８に接続された給電ケーブル７の接続部７１が検出装置側コネクタ部２６に接続されると、これを検出してスイッチ機構であるＦＥＴ２８４がＯＮとなる。これにより外部電源８から供給された電力が充電回路２８１に送られ、充電用ＩＣ２８３でバッテリ２７の充電に適した所定の電流値に切り替えられてバッテリ２７に送られる。バッテリ２７の電圧は電圧生成回路２８５により監視され、所定の電圧に達すると、充電用ＩＣ２８３は充電方式を定電流充電から定電圧充電に切り替えたり、充電を停止させる等の充電制御を行うようになっている。
【００２７】
また、本実施形態では、図２及び図３に示すように、一端側が充電回路２８１の発熱部（すなわち、充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４）に取り付けられ、他端側が内部電源であるバッテリ２７に取り付けられた放熱板２０が配置されている。放熱板２０は、発熱部で発生した熱を内部電源であるバッテリ２７に伝達する放熱部材である。バッテリ２７の充電時に発熱部で発生した熱は、放熱板２０を介してバッテリ２７に伝達され、バッテリ２７の吸熱作用及びバッテリ２７自身の熱容量によって吸熱・放熱される。これにより、充電用ＩＣ２８３等から発生した熱がセンサパネル部２４やその他温度により影響を受ける各種ＩＣ、空気等に発散することを防止することができる。
なお、発熱部は充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ３８４に限定されない。充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４以外にも発熱部がある場合には、放熱板２０はこれらにも接するように設けられる。
【００２８】
放熱板２０を形成する材料としては、熱伝導率のよい銅、アルミニウム等の金属が適用可能であるが、これに限定されない。
なお、放熱板２０の形状や配置等は図示例に限定されない。放熱板２０の一端側が充電回路２８１を広く覆うように設けてもよい。また、放熱板２０の他端側がバッテリ２７を広く覆うようにしてもよい。
【００２９】
筐体２１の放射線入射面Ｘ（図１参照）の内側には、放射線入射面Ｘから入射した放射線を吸収して可視光を含む波長の光に変換する図示しないシンチレータ層が形成されている。シンチレータ層は、例えばＣｓＩ：ＴｌやＧｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ａｇ等の母体内に発光中心物質が付活された蛍光体を用いて形成されたものを用いることができる。
【００３０】
シンチレータ層の放射線が入射する側の面とは反対側の面側には、シンチレータ層から出力された光を電気信号に変換する複数の光電変換素子２３（図６参照）が２次元状に複数配列された検出手段としてのセンサパネル部２４が設けられている。光電変換素子２３は、例えばフォトダイオード等であり、シンチレータ層等と共に、被写体を透過した放射線を電気信号に変換する放射線検出素子を構成する。
【００３１】
本実施形態においては、制御部３０、走査駆動回路３２、信号読出し回路３３等により、このセンサパネル部２４の各光電変換素子２３の出力値を読み取る読取手段である読取部４５（図６参照）が構成されている。
【００３２】
センサパネル部２４及び読取部４５の構成について、図６の等価回路図を参照しつつ、さらに説明する。
図６に示すように、センサパネル部２４の各光電変換素子２３の一方の電極にはそれぞれ信号読出し用のスイッチ素子であるＴＦＴ４６のソース電極が接続されている。また、各光電変換素子２３の他方の電極にはバイアス線Ｌｂが接続されており、バイアス線Ｌｂはバイアス電源３６に接続されていて、バイアス電源３６から各光電変換素子２３に逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００３３】
各ＴＦＴ４６のゲート電極はそれぞれ走査駆動回路３２から延びる走査線Ｌｌに接続されており、ＴＦＴ４６のゲート電極には、この走査線Ｌｌを介して図示しないＴＦＴ電源から読み出し電圧（ＯＮ電圧）又はＯＦＦ電圧が印加されるようになっている。また、各ＴＦＴ４６のドレイン電極はそれぞれ信号線Ｌｒに接続されている。各信号線Ｌｒは、それぞれ信号読出し回路３３内の増幅回路３７に接続されており、各増幅回路３７の出力線はそれぞれサンプルホールド回路３８を経てアナログマルチプレクサ３９に接続されている。また、信号読出し回路３３には信号をデジタル信号に変換処理する処理手段としてのＡ／Ｄ変換部４０が接続されており、アナログマルチプレクサ３９から送り出されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部４０によりデジタルの画像信号に変換される。信号読出し回路３３は、このＡ／Ｄ変換部４０を介して制御部３０に接続されており、デジタルの画像信号が制御部３０に出力される。制御部３０には、記憶部３１が接続されており、制御部３０は、Ａ／Ｄ変換部４０から送られたデジタルの画像信号を画像データとして記憶部３１に記憶させるようになっている。
【００３４】
制御部３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random・Access Memory）等を備えるコンピュータであり、放射線画像検出装置２全体を統括的に制御する。
【００３５】
ＲＯＭには、実写画像データ生成処理、オフセット補正値生成処理、給電制御処理等、放射線画像検出装置２において各種の処理を行うためのプログラム、各種の制御プログラムやパラメータ等が記憶されている。
制御部３０は、ＲＯＭに格納された所定のプログラムを読み出してＲＡＭの作業領域に展開し、当該プログラムに従ってＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。
【００３６】
記憶部３１は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等で構成されており、記憶部３１には、読取部４５（図６参照）により生成される実写画像データ（被写体を透過した放射線に基づく画像データ）や、ダーク読取値（放射線を照射しない状態で取得された画像データ）等が記憶されるようになっている。
なお、記憶部３１は内蔵型のメモリでもよいし、メモリカード等の着脱可能なメモリでもよい。また、その容量は特に限定されないが、複数枚分の画像データを保存可能な容量を有することが好ましい。このような記憶手段を備えることによって、被写体に対して連続して放射線を照射し、その度ごとに画像データを記録し蓄積していくことができ、連続撮影や動画撮影を行うことが可能となる。
【００３７】
次に、本実施形態における放射線画像検出装置２の作用について説明する。
【００３８】
給電ケーブル７が放射線画像検出装置２の検出装置側コネクタ部２６に接続されると、ＦＥＴ２８４がＯＮとなり、バッテリ２７を充電するモードに切り替えられる。充電回路２８１の充電用ＩＣ２８３は、外部電源８から供給された電力をバッテリ２７の充電に適した電流値の電流（例えば１０Ａ。図４参照）に切り替えてバッテリ２７に供給し、バッテリ２７の電圧が目標電圧値（例えば４Ｖ）近くになるまで一定電流値（例えば図４では１０Ａ）で定電流充電を行う。
バッテリ２７の電圧値は常に監視され、これが目標電圧値に近づくと、充電用ＩＣ２８３は、充電方式を定電圧充電に切り替え、目標電圧値（例えば４Ｖ）ぎりぎりまで一定電圧値による充電を行う。
【００３９】
充電時において、バッテリ２７の温度は、充電開始から徐々に下がり始め、最終的にもとの温度（充電開始前の温度）よりも２℃から３℃低くなる。
他方、充電回路２８１の発熱部である充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４からは充電に伴って熱が発生する。発熱部（充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４）から発生した熱は、放熱板２０を介してバッテリ２７に伝達され、バッテリ２７の吸熱作用及びバッテリ２７自体の熱容量により吸熱・放熱される。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、発熱部（充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４）から発生した熱は、放熱板２０を介してバッテリ２７に伝達され、バッテリ２７の吸熱作用及びバッテリ２７自体の熱容量により吸熱・放熱される。
このため、充電時に充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４から発熱しても、これによってセンサパネル部２４や信号読出し回路等の各種ＩＣ等が影響を受けることがなく、温度ドリフトにより信号値が不安定となる等に起因する画質の低下を防止することができる。
【００４１】
また、バッテリ２７は、その温度が低すぎると充電容量が低下するという性質を有するが、本実施形態では、充電用ＩＣ２８３やＦＥＴ２８４から発生した熱をバッテリ２７側に伝達するため、バッテリ２７が温められ、充電容量を一定に保つことができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、検出装置側コネクタ部２６に給電ケーブル７を接続する場合を例として説明したが、検出装置側コネクタ部２６にクレードルを接続してクレードルによる給電等をも行うことのできる構成としてもよい。
【００４３】
また、検出装置側コネクタ部２６は、充電用の給電ケーブル７のみでなく、外部電源８からの電力を直接放射線画像検出装置２の各機能部に供給するための給電ケーブルや、有線通信用のケーブル等をも接続可能に構成されていてもよい。
【００４４】
その他、本発明が本実施形態に限定されず、適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
２    放射線画像撮影装置
７      給電ケーブル
８      外部電源
２０    放熱板
２１    筐体
２３    光電変換素子
２４    センサパネル部
２６    検出装置側コネクタ部
２７    バッテリ
２８    電源基板
３０    制御部
７１    接続部
２８１  充電回路
２８３  充電用ＩＣ
２８４  ＦＥＴ
【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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