(57)【要約】【課題】口腔内画像形成に適し、且つ、フォトセンサアレイと蛍光体層との間に光学的結合をもたらすデジタルＸ線撮影用検出器を提供する。【解決手段】デジタルＸ線撮影用検出器がシンチレータ素子を有し、このシンチレータ素子が、感圧接着剤である結合剤組成物中に分散された、入射放射線のレベルに対応する光を発する粒子状の蛍光体を有する。フォトセンサのアレイが存在し、前記アレイにおけるフォトセンサの各々が、受けた発光のレベルを示す出力信号を提供するために電圧印加可能である。前記シンチレータ素子は、前記フォトセンサのアレイ、又は、前記フォトセンサのアレイに光を導く光ファイバのアレイのいずれかに直接接着され且つ光学的に接触している。【選択図】図４
2011117966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルＸ線撮影用検出器であって、
感圧接着剤を含む結合剤組成物中に分散された、発光する粒子状の材料を含むシンチレータ素子と、
フォトセンサのアレイとを備え、前記アレイにおけるフォトセンサの各々が、受けた発光のレベルを示す出力信号を提供するために電圧印加可能であり、且つ、
前記シンチレータ素子が、前記フォトセンサのアレイ、又は、前記フォトセンサのアレイに光を導く光ファイバのアレイのいずれかに、直接接着され且つ光学的に接触しているデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項２】
前記粒子状の材料が、入射放射線のレベルに対応する光を発する粒子状の蛍光体である請求項１に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項３】
前記シンチレータ素子が放射線検出素子であり、前記粒子状の材料が、第１のエネルギレベルの放射線を受光したときに、第２のエネルギレベルの放射線を、自発的に、又は、第３のエネルギレベルの刺激エネルギに応答して放出するように励起可能であり、且つ、前記出力信号が、受光された前記第２のエネルギレベルの放射線のレベルを示す、請求項１に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項４】
前記結合剤がアクリルポリマを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項５】
前記シンチレータ素子がさらに基板を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項６】
前記粒子状の蛍光体が、ルテチウムオキシ硫化物、ガドリニウムオキシ硫化物、酸化テルビウム蛍光体及び酸化ガドリニウム蛍光体、並びにＧｄ２Ｓ２Ｏ：Ｔｂから成る群から選択される請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項７】
前記シンチレータ素子が、前記フォトセンサのアレイ又は前記光ファイバのアレイのいずれかに、熱及び圧力の組合せを用いて接着される請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項８】
前記フォトセンサが、電荷結合素子デバイス及びＣＭＯＳセンサから成る群から選択される請求項１に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項９】
前記シンチレータ素子から、前記フォトセンサのアレイにおけるフォトセンサに向かって放射される光を導くために配置された光ファイバのアレイをさらに含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルＸ線撮影用検出器。
【請求項１０】
デジタルＸ線撮影用検出器を形成する方法であって、
感圧結合剤中に蛍光体粒子を懸濁させて懸濁物をベース支持体上に付与することによりシンチレータ素子を形成するステップと、
前記シンチレータ素子を、光ファイバのアレイの第１の面に、熱及び圧力を用い、且つ接着剤を用いずに直接接着させるステップと、
前記光ファイバのアレイの第２の面とフォトセンサアレイとの間に光学的接触をもたらすステップとを含む、デジタルＸ線撮影用検出器を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、デジタルＸ線撮影（デジタルラジオグラフィ）の分野に関し、より詳細には、フォトセンサアレイに結合されたシンチレータ／放射線検出素子層を有する、改良されたデジタルＸ線撮影用検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
間接タイプ（indirect type）の典型的なデジタルＸ線撮影において、放射線検出材料（蛍光体層又はシンチレータとも称される）が、入射Ｘ線を可視光に変換し、次いで、この可視光線がフォトセンサアレイにより検出され、フォトセンサアレイは、光強度情報を、対応する電子画像信号に変換する。蛍光体層から光をフォトセンサアレイに導くために、中間の光ファイバ素子が用いられ得る。
【０００３】
図１の斜視図は、間接タイプのデジタルＸ線撮影（ＤＲ）用検出器１０の小さい縁部の部分切取斜視図である。発光する（scintillating）材料から形成された蛍光体層１２が、入射Ｘ線放射に、可視光を発生することにより応答する（この可視光は、次いでディテクタアレイ２０により検出される）。蛍光体層１２からの光をディテクタアレイ２０に向けさせるために、任意に光ファイバアレイを設けることができる。ディテクタアレイ２０は、多数の放射線感受性画素２４を有する２次元アレイを有し、放射線感受性画素２４は、行及び列から成るマトリクス状に配列され、且つ、読み出し素子２５に接続されている。拡大図Ｅに示されているように、画素２４の各々が１以上のフォトセンサ２２を有し、且つ、何らかのタイプの関連するスイッチ素子２６を含む。画像情報をパネルから読み出すために、画素２４の各行が連続的に選択され、各列における対応する画素が順番に電荷増幅器（図示せず）に接続される。次いで、各列からの電荷増幅器の出力が、デジタル画像データを発生する他の回路に印加され、次いでこのデータは記憶され、そして、その後の記憶及び表示のために必要に応じて適切に処理されることができる。
【０００４】
図１に示したように配置された部品を用いた間接的ＤＲ画像形成は、高レベルの画質を有する改良された診断用画像形成性能を提供することを期待させる。しかし、幾つかの欠点が残っている。発光する蛍光体層材料が、入射Ｘ線の放射に対し、広範囲の角度にわたって光を放出することにより応答するため、間接的検出プロセスにおいて幾らかの必然的な量の散乱が生じる。蛍光体から放射される可視光がその発光点から拡散することを許容される場合、画像の鮮明度が低下する。放射される光が、フォトセンサによる検出の前に拡散する程度が高いほど、光及び鮮明度の損失が大きくなる。蛍光体層とその対応するフォトディテクタ（光検出器）アレイとの間のどのようなタイプの間隙も、光を拡散させ、その結果、画質を低下させる可能性がある。このような理由により、蛍光体層１２をフォトディテクタ（ディテクタアレイ２０）の可能な限り近くに配置することが望ましいであろう。
【０００５】
拡散及び散乱による損失に加えて、幾らかのさらなる光の損失が、反射により生じることがあり、これは、例えば、光が、屈折率のより低い材料に、境界面を横断して達する場合に生じる。蛍光体層に向かって戻された反射光が蛍光体により再び反射され、その発光点からかなり離れた位置にてフォトセンサに達し、それにより画像の鮮明性をさらに損なうことがある。このタイプの影響が、画像形成の全体的な光学的効率を、光の損失、信号クロストーク、及び関連する影響により低減させ、また、画質を低下させる傾向がある。
【０００６】
Ｘ線撮影法にてＸ線を可視光に変換するために用いられる蛍光体層は、典型的に、２つの方法のうちの一方により作製される。１つの方法は、粒子状の蛍光体を結合剤と混合し、この混合物をシート状に形成する（通常、混合物をキャリアフィルム上にコーティングすることにより行われる）ことである。別の方法は、蛍光体をシート基板上に蒸着させて、ニードル状の構造を形成することである。これらの両方の方法において、蛍光体層は、物理的及び化学的損傷を防止するために保護コーティングにより覆われる。
【０００７】
図２の断面図は、慣用のデジタル検出器１０の層状の配置を示し、また、接着剤が一般的にどこに用いられているかを示す。蛍光体層１２は、典型的に基板１４上に設けられ、任意に光ファイバアレイ５２に取り付けられる。光ファイバアレイ５２はディテクタアレイ２０に取り付けられ、且つ、ディテクタアレイ２０と光学的に結合される。接着剤層２８が、ディテクタアレイ２０と光ファイバアレイ５２との間に、及び、光ファイバアレイ５２と蛍光体層１２との間に設けられている。慣用的な実施例において、基板１４は、後に示すように、さらなる部品も支持することができ、これらの部品は、漏れ光を吸収するためのカーボン顔料含有（carbon-pigmented）黒色層、及び、散乱光の幾らかの部分を反射させて蛍光体層１２を通過させるための白色顔料（pigmented white）層を含む。
【０００８】
シンチレータスクリーンとディテクタとの光学的結合を改善するために用いられる方法の幾つかが、図３Ａ〜図３Ｆに概略的に示されており、それらは以下の通りである。
（ｉ）蛍光体層とディテクタアレイとの間に連続的な圧力を加え、それにより、これらのアセンブリ間の物理的接触を維持する。このタイプの解決方法（図３Ａの矢印により示されている）は、ディテクタの全面にわたって圧力を維持することが困難な場合がある。また、デジタルＸ線撮影用センサを必要に応じて薄く製造することが、蛍光体層とフォトセンサアレイとの光学的接触を維持するために機械的クランプ又は押さえ装置を用いる場合には困難である。光学的接触の均一性は絶対に必須の条件である。空隙が生じた場合には、光透過率及び空間分解能（変調伝達関数）（ＭＴＦ）が著しく低下するであろう。
（ｉｉ）蛍光体材料をディテクタアレイ２０のフォトダイオードアレイ上に直接蒸着させる。図３Ｂは、シンチレータ層１２を形成するための蒸着装置５０を示す。この方法は、物理的接触と、それにより、良好な光学的接触とを保証する。しかし、このタイプのプロセスは複雑なことがあり、フォトダイオードアレイへの損傷をもたらす危険性があり、また非常に高価なことがある。ディテクタアレイ２０は高価なデバイスであり、材料の蒸着又はコーティングのための「基板」（“substrate”）として用いられることを非現実的にしている。蒸着の均一性も障害となり、このタイプの解決法を望ましくないものにしている。
（ｉｉｉ）図３Ｃに示されているように、光ファイバアレイ５２（光ファイバプレート又はタイルとも称する）を、ディテクタアレイ２０と蛍光体層１２との間に用いる。アレイ５２は、多数のガラス光ファイバ５４（各々の直径が数マイクロメートルであり、互いに平行に接着されている）を含む光学デバイスである。光ファイバの各々が、光ガイドとして機能する。放射線画像からの光が、蛍光体層１２からディテクタアレイ２０のフォトダイオードアレイに、各ファイバ５４を通して伝送される。典型的な光ファイバアレイは約３ｍｍの厚さを有する。蛍光体層１２が光ファイバアレイ５２の一方の面に配置され、次いで、光ファイバアレイ５２の他方の面がディテクタアレイ２０に押し付けられる。光ファイバアレイは、高解像度の画像形成を提供し、また、幾つかのタイプの相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）（ＣＭＯＳ）及び電荷結合素子（Charge-Coupled Device）（ＣＣＤ）フォトセンサデバイスと共に用いられて、フォトセンサを高放射線レベルから保護する手段を提供するために有用であり得る。しかし、これには、かなりの光損失（約３７％）の犠牲が伴う。光ファイバアレイの透過率は、波長が０．５５ｕ（μ）ｍのランバート光に関して約６３％である。さらに、空隙４４も、光ファイバアレイ５２の両面に生じることがある。従って、この解決法も（ｉ）に記載して図３Ａに示した問題を有する。
（ｉｖ）蛍光体層を光ファイバフェースプレート上に直接蒸着させる。図３Ｄは、このような混合型の解決法を示す。この解決法は、蛍光体層１２と光ファイバアレイ５２との間の空隙４４を低減又は排除する。しかし、光ファイバアレイ５２の他方の面にまだ空隙が存在し得る問題がある。この解決法も、解決法（ｉｉｉ）と同様に、透過率の低下の問題を有する。
（ｖ）図３Ｅに示されているように、（ｉｖ）と同様に、蛍光体層を光ファイバフェースプレート上に直接蒸着させ、光学接着剤５６を、コーティングされた光ファイバアレイ５２とディテクタアレイ２０との間に付与する。上記の方法（ｉｉｉ）及び方法（ｉｖ）の場合と同様に、この方法も、光ファイバフェースプレート、光ファイバアレイ５２により生じる、本質的な透過率低下の問題を有する。
（ｖｉ）図３Ｆに示されているように、光学的に透明な慣用のポリマ層５８を、蛍光体層１２とディテクタアレイ２０との間に挿入する。この目的のために用いられる光学ポリマ材料は、流体、ゲル、熱可塑性材料又は接着剤の形態であり得る。これらの光学ポリマの各々が問題を有する。光学流体は最も便利に利用できる。しかし、光学流体は、実際の流体として、閉じ込めを必要とし、そうせずに非密封状態にすれば、光インタフェースから流出し易いであろう。光学ゲルは、非移動性（non-migrating）であり、閉じ込めシールを必要としない。しかし、これらのゲルは過度に柔軟であるため、寸法安定性をもたらさず、また、長時間の露出、又は昇温により膨張することがある。熱可塑性光学物質（例えばエラストマ及び樹脂）は、硬化するときに幾らかの寸法安定性をもたらす柔軟なプラスチックを含む。しかし、通常、硬化のための追加の熱又は放射線による処理が必要であり、これらの処理は、ディテクタアレイ２０の電子部品に対して危険な場合がある。光学接着剤も光学ゲルと類似の問題を有する。蛍光体層とディテクタアレイとの間に均一の厚さの接着剤を付与することも困難である。この問題に対する１つの解決法が、「放射線検出装置及びその製造方法」（“Radiation Detecting Device and the Manufacture Thereof”）と題された、ヨシダ（Yoshida）らに付与された特許文献１に提示されており、この方法は、接着剤の適切な厚さを保証するために球状のスペーサを使用する。しかし、この方法は、適切な接着のためのさらなる多数のステップを必要とし、幾分の複雑さがあり、また、スペーサの分布が不規則になる危険性がある。
【０００９】
デジタルＸ線撮影用検出器を構成する別の方法は、蛍光体層を光ファイバ素子又はフォトセンサに直接取り付けることである。この場合、蛍光体層と光ファイバアレイ又はフォトセンサとの間の介在接着剤層（intervening adhesive layer）が存在する。こうして、蛍光体は、光ファイバ素子又はフォトセンサに光学的に結合されることが可能であり、それにより、スクリーン表面で反射及び屈折される光の量を低減することができる。この方法は、例えば、イップ（Yip）による「シンチレータスクリーンと検出器との光学結合のための感圧接着剤を有するデジタルラジオグラフィパネル及びその製造方法」（DIGITAL RADIOGRAPHY PANEL WITH PRESSURE-SENSITNE ADHESNE FOR OPTICAL COUPLING BETWEEN SCINTILLATOR SCREEN AND DETECTOR AND METHOD OF MANUFACTURE）と題された、同一出願人による特許文献２にて提案されている。反射による損失の可能性を低減するために、イップ（Yip）の開示は、蛍光体層とフォトセンサとの間に中間の感圧接着材料を用いて、この感圧材料の屈折率を蛍光体層の屈折率及びフォトセンサアレイの屈折率に適合させることを提案している。この方法は、比較的大きい画像形成領域を有する硬質のフラットパネルディテクタのための改善された手段を提供することができ、且つ、光ファイバアレイが用いられない場合に有利であり得る。しかし、この方法は、歯科用の画像形成のための画像検出器の要求条件に適していない。歯科用の画像形成においては、ロープロファイルの検出器が最も有利であり、且つ、高度の画像鮮明性が要求される。中間材料を光路にて用いることも、より柔軟な検出器材料がより望ましいような用途には不利な場合がある。さらに、屈折率が境界面の材料に厳密に適合している場合でも、介在接着剤層のいずれもが、蛍光体層と検出器との距離を、光が拡散し易いように増大させる。従って、この解決法によっても、鮮明度の低下がなお生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，５０６，４０９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０２６１２５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、口腔内画像形成に適し、且つ、フォトセンサアレイと蛍光体層との間に光学的結合をもたらすデジタルＸ線撮影用検出器が必要であることが理解されよう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、（ａ）感圧接着剤を含む結合剤組成物中に分散された、入射放射線のレベルに対応する光を発する粒子状蛍光体を含むシンチレータ素子と、（ｂ）フォトセンサのアレイとを備えた、デジタルＸ線撮影用検出器を提供する。前記アレイにおけるフォトセンサの各々が、受けた発光のレベルを示す出力信号を提供するために電圧印加可能であり、前記シンチレータ素子は、前記フォトセンサのアレイ、又は、前記フォトセンサのアレイに光を導く光ファイバのアレイのいずれかに、直接接着（bond）され且つ光学的に接触している。
【００１３】
本発明の特徴は、感圧接着剤層に埋め込まれ又は懸濁された粒子状の蛍光体材料を用い、それにより、前記デジタルＸ線撮影用検出器の前記シンチレータ素子と、前記デジタルＸ線撮影用検出器の光ファイバアレイとの光学的接触を、或いは、光ファイバアレイが用いられない場合には、前記デジタルＸ線撮影用検出器のフォトセンサとの光学的接触をもたらすことができることである。
【００１４】
本発明の利点は、発光部品と光検出部品との改良された光学的結合をもたらし、且つ、別個に付与される接着剤層の必要性を排除することにある。
【００１５】
これらの目的は例示として与えられるに過ぎず、これらの目的は、本発明の１以上の実施形態の例示であり得る。開示された本発明により本質的に達成されるその他の望ましい目的及び利点が、当業者により考案され、又は当業者に明らかになろう。本発明は、添付の特許請求の範囲により定義される。
【００１６】
本発明の上記及びその他の目的、特徴及び利点は、本発明の実施形態の、添付図面に示されているような、以下に記載する、より詳細な説明から明らかになろう。図面の要素は必ずしも互いに一定の縮尺ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】デジタルＸ線撮影用検出器装置の小さい一部分を示す部分切取図である。
【図２】慣用の検出器装置の断面図であり、接着剤により取り付けられた層の配置を示す。
【図３Ａ】デジタルＸ線撮影用センサにおける蛍光体層とフォトセンサアレイとの光学的結合を改善するために試みられた方法の１つを示す概略断面図である。
【図３Ｂ】デジタルＸ線撮影用センサにおける蛍光体層とフォトセンサアレイとの光学的結合を改善するために試みられた方法の１つを示す概略断面図である。
【図３Ｃ】デジタルＸ線撮影用センサにおける蛍光体層とフォトセンサアレイとの光学的結合を改善するために試みられた方法の１つを示す概略断面図である。
【図３Ｄ】デジタルＸ線撮影用センサにおける蛍光体層とフォトセンサアレイとの光学的結合を改善するために試みられた方法の１つを示す概略断面図である。
【図３Ｅ】デジタルＸ線撮影用センサにおける蛍光体層とフォトセンサアレイとの光学的結合を改善するために試みられた方法の１つを示す概略断面図である。
【図３Ｆ】デジタルＸ線撮影用センサにおける蛍光体層とフォトセンサアレイとの光学的結合を改善するために試みられた方法の１つを示す概略断面図である。
【図４】一実施形態に従う、接着された蛍光体層を有するデジタル検出器デバイスの断面図である。
【図５】別の実施形態に従う、蛍光体層が光ファイバアレイに接着されたデジタル検出器装置の断面図である。
【図６】慣用の検出器の構成を、本発明に従って形成された検出器と比較した表である。
【図７】本発明のデジタルＸ線撮影用検出器を用いた口腔内検出器の分解斜視図である。
【図８】本発明のデジタルＸ線撮影用検出器を用いた口腔内検出器の、組み立てられた状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を、図面を参照しつつ、以下に記載する。図面において、多数の図の各々に示された構造の同一の要素は同一の参照番号により特定される。
【００１９】
本発明に関し、用語「光学的接触」（“optical contact”）は、光学分野の技術者に理解されるように、この用語の慣用的な意味を有する。２つの面の間の、光路に沿った光学的接触を、２つの面の間の「気密の」（“airtight”）物理的及び光学的接触とみなす。２つの面は、接着剤層無しの（glueless）慣用的な光学的接触により、セメント又は接着剤を介在させずに物理的に密接している。
【００２０】
本発明に関し、用語「シンチレータ」（“scintillator”）、「シンチレータ層」（“scintillator layer”）、「シンチレータ素子」（“scintillator element”）、及び、蛍光体層（“phosphor layer”）は、それぞれ交換可能に用いられ、これらの用語の各々が、デジタルＸ線撮影用検出器の部品、すなわち、所与のレベルの放射線を受光したときに、対応するレベルの可視光（この可視光は、フォトセンサアレイにより受けられて、デジタル画像データを形成するために用いられる）を発する部品を示す。
【００２１】
本発明の装置及び方法は、蛍光体層を光ファイバアレイに、又は直接ディテクタアレイに接着させる介在接着剤層を排除することにより、改良されたデジタルＸ線撮影用検出器を提供する。本発明の方法を用いることにより、蛍光体層はその隣接する面に直接接着され、それにより、光学的接触をもたらし、且つ、光の散乱及び拡散を低減し、従って、画素間のクロストークを低減する。
【００２２】
歯科用画像形成、及び、関連する用途に用いるために、比較的高解像度の画像形成が必要である。これを達成するために、比較的薄い蛍光体材料層が用いられ、各検出器との良好な光学的結合が必要である。通常、光ファイバアレイ素子が用いられる。なぜなら、このデバイスは、フォトセンサ回路への放射線損傷の可能性を低減するために有益であるからである。
【００２３】
本発明の実施形態は、シンチレータ素子として蛍光体層を使用し、この蛍光体層は、直接フォトセンサアレイに、或いは光ファイバアレイに接着するように構成されており、図２に関して先に記載したような介在接着剤層を必要としない。図４を参照すると、デジタルＸ線撮影用検出器１００が、蛍光体層、すなわちシンチレータ素子３０を有し、この層は、ディテクタアレイ２０に直接接着し、且つ、ディテクタアレイ２０におけるフォトセンサと光学的に接触している。
【００２４】
また、図４は、本発明の様々な実施形態における基板１４の一部とみなすことができる例示的な支持層も示す。ベースプレート３２が、光の漏れを吸収し且つ散乱作用を低減するためのカーボン顔料含有黒色層３４のための支持面を提供している。黒色層３４は白色顔料層３６の上に重ねられている。白色層３６は、散乱光の幾らかの部分を、反射により返し、シンチレータ素子３０を通過させる。図５に示されている別の実施形態において、シンチレータ素子３０は光ファイバアレイ５２に直接接着され、且つ、光ファイバアレイ５２の表面と光学的に接触している。
【００２５】
シンチレータ素子３０は、接着剤中に分散された粒子状の蛍光体を含む。一実施形態において、蛍光体自体は、酸化ガドリニウム蛍光体、ＧＯＳ：Ｔｂ（ガドリニウムオキシ硫化物：テルビウム）である。一般に、用いられる蛍光体は、画像形成作業に適したエネルギを有するＸ線を、ディテクタアレイ２０のフォトセンサにより検出するための、或いは、場合によって光ファイバ素子によるディテクタアレイ２０への伝送のための適切なエネルギを有する可視光に変換する任意の粒子状物質であり得る。図４及び図５に示されているように、シンチレータ素子３０は、光学支持体又はバッキング層として機能する支持基板１４を有することができる。
【００２６】
シンチレータ素子３０は、蛍光体粒子、接着剤及び溶媒を含む分散物を調製し、この分散物を、均一の厚さを有する層の形態で、基板１４の支持体層に、任意の適切なコーティング方法により塗布し、そして、塗布されたこの分散物を乾燥させることにより形成され得る。この蛍光体層の表面に、一時的な保護フィルムを、蛍光体層が基板１４上に形成された後に貼り付け、それにより蛍光体層を汚染から保護することが可能である。そして、この一時的なフィルムは、シンチレータ素子３０をフォトセンサアレイに接着する前に取り外される。
【００２７】
＜比較実施例＞
図６に示されている表は、多数の様々なＤＲ検出器の実施形態に関する構成及び結果を示し、慣用の蛍光体：結合剤組成物（実施例Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ）を、本発明の実施形態に用いた構成（実施例Ｅ）と比較している。
【００２８】
実施例のための蛍光体層を以下のように調製した。実施例Ａ〜Ｄを、ＧＯＳ：Ｔｂ蛍光体粒子を典型的なポリウレタン結合剤中に慣用の結合剤にて分散させることにより調製した（粒子比率は、典型的に、約２７：１）。この混合物を、支持体フィルム上に、ナイフブレードにより、３.２ｇ／ｄｍ２のコーティング重量でコーティングした。実施例Ｂ及び実施例Ｄにおいては、さらに、１３ｕｍの厚さ（公称）の保護層を蛍光体層上にコーティングした。実施例Ａ及びＢにおいては、蛍光体層とフォトディテクタアレイとの接触を維持するために圧力を加えた。しかし、光学的接触は達成されなかった。実施例Ｃ及びＤにおいて、光をフォトディテクタアレイに向けさせるために、蛍光体シートと光ファイバアレイとの間に接着剤を付与した。この方法により、比較的良好な光学的結合が達成されたが、先に既に記載したように光学的接触は達成されなかった。
【００２９】
実施例Ｅを、本発明に従って、感圧接着剤を結合剤として直接用いて調製した（結合剤：粒子の比率は９：１（公称））。実施例Ｅの蛍光体層を光ファイバ素子に直接接着し、接着前に接着剤コーティングを施さなかった。保護層は用いなかった。
【００３０】
図６の表の右端の２つの列は、これらの実施例にて用いられた各々の構成に関する性能結果を示す。ラインペア（線対）（ｌｐ）／ｍｍで示された限界分解能が、本発明の実施形態である実施例Ｅが従来の構成よりも著しく優れていることを示している。また、本発明の実施形態である実施例Ｅは、従来の検出器である実施例Ａの性能と比較して、検出器の相対的反応に関して性能が改善されていることも示す。
【００３１】
図７及び図８は、それぞれ、本発明のデジタルＸ線撮影用検出器１００を用いた口腔内検出器６０の、分解された形態及び組み立てられた形態の斜視図である。デジタルＸ線撮影検出器１００は、下側カバー６２と、画像データをケーブル６４から得るための接続をもたらす上側カバー６６との間に支持されている。或いは、無線インタフェース（図示せず）を設けることも可能である。図示されている有線式において、ケーブル６４は、コネクタ６８、及び、ケーブル接続を保護するためのシール７０を有する。
【００３２】
＜材料及び作製＞
再び図４を参照すると、デジタルＸ線撮影用検出器１００の基板１４及びシンチレータ素子３０が複数の部品を含むことができる。ベースプレート３２の基本的な支持材料は、Ｘ線を回折させずに透過させ、且つ容易にクリーニングできる任意の適切な材料であり得る。この目的のために用いられる典型的な材料は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又は類似のポリエステル支持体を含む。適切な材料は、厚さが約１０ミル又は１／１００インチ（０．２５４ミリメートル）の透明なポリエステルである。
【００３３】
カーボン顔料含有黒色層３４は、光の透過を遮断する均一の光吸収層をもたらす任意の適切な材料から形成される。一般に、この層は、カーボンブラックと、キャスティング及び層形成のための少量のポリマとから構成される。一実施形態において、このポリマはセルロースアセテートであり、他の適切なポリマも用いることができる。白色層３６は、蛍光体からの光を反射して増大させる任意の適切な材料から形成される。好ましくは、白色層３６は、二酸化チタンと、ＴｉＯ２（二酸化チタン）顔料と、ポリマ（例えばセルロースアセテート）を有するキャストとを含む。二酸化チタンを含む（そして微小孔を有し得る）フィルム、例えば、二酸化チタン粒子周囲に微小孔を形成するように伸張された市販の二酸化チタン含有ポリプロピレンフィルムも適切であろう。
【００３４】
本発明の実施形態においてシンチレータのために用いられる蛍光体層は、接着材料を含む結合剤と共に層として形成される蛍光体粒子を含み、この蛍光体粒子は、入射Ｘ線に反応して発光する既知の蛍光体材料から選択される。適切な蛍光体材料は、例えば、ルテチウムオキシ硫化物（Lutetium oxysulfide）及びガドリニウムオキシ硫化物（Gadolinium oxysulfide）（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）を含む。好ましい材料は、酸化テルビウム蛍光体及び酸化ガドリニウム蛍光体（容易に入手可能でコストが安いことにより有利であるＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂを含む）を含む。
【００３５】
用語「結合剤」（“binder”）は、本文中にて用いられる場合、シンチレータ素子３０を含む蛍光体層中の、それ自体は蛍光体でない材料を意味する。適切な量の結合剤が必要である。この接着材料が多すぎると、コーティングされた層が巻回され又は積み重ねられたときにブロッキングが生じ、一方、接着材料が少なすぎると、感圧接着剤のシール特性が低減し、それにより、蛍光体層が、蛍光体層が取り付けられた面から剥がれることがある。結合剤は、蛍光体粒子を封入し、且つ、ディテクタアレイ２０への（図４）、或いは、光ファイバアレイ５２への（図５）適切な接着をもたらす。結合剤は以下の要求条件を満たさなければならない。
（ｉ）感圧性であり、加熱及び加圧によりシールすることができるが、室温では接触しても粘着せず、また、巻回され又は積み重ねられたときにブロッキングしない。
（ｉｉ）光学的に透明で且つ無色である。
（ｉｉｉ）蛍光体粒子に対して非感光性である。
（ｉｖ）コーティング用途のために少なくとも適度に粘着性である。且つ、
（ｖ）ガラス転移温度が低い（華氏マイナス−３８度付近）。
【００３６】
蛍光体層のための結合剤は、ポリエステル又はポリエーテルであり得る。結合剤組成物は、好ましくは、接着剤及びラテックスと共に用いられる周知の溶媒中で、アクリルラテックス接着剤の固体を３８％〜４６％（全体を１００パーセントとして）含む。
【００３７】
本発明のための好ましい結合剤は、その溶媒の蒸発時に蛍光体粒子周囲及び蛍光体粒子間にマトリクス材料を形成する非架橋アクリルポリマ接着剤を含む。適切な特性を有するアクリル接着剤の一例が、ローム・アンド・ハース／ダウ  ケミカル社（Rohm&Haas/Dow Chemical, Inc.）から販売されているモルスティック（Morstik）である。そして、蛍光体粒子及び非架橋接着剤を含むこの層を、永久的な接着剤を形成するために適度の加熱及びシール圧力下で活性化させる。
【００３８】
シンチレータ素子３０は、キャスティングを可能にするための溶媒材料と結合剤との混合物からキャスティングされる。蛍光体層をキャスティングするための溶媒は、酢酸エチル、酢酸メチル、アセトン、及び、イソプロピルアルコールを含み得る。溶媒は蒸発され、層が形成される。一般に、粒子：結合剤の比率を９：１（公称）にするために、シンチレータ素子３０は、８５重量％〜９５重量％の蛍光体を含む。任意の充填剤を含む結合剤は、乾燥後、５重量％〜１５重量％となる。結合剤の好ましい量は、８重量％〜１２重量％である。なぜなら、これにより、良好な結合特性が層にもたらされ、尚且つ、蛍光体の量が多くなることで画像形成が向上されるからである。
【００３９】
光ファイバアレイ５２のための光ファイバフェースプレートの構成及び組立は、光学部品製造部分野の技術者に公知である。好ましくは、光ファイバフェースプレートは、約１／８インチ（約２ミリメートル）の厚さを有する。光ファイバの直径は、一般に、約６ｕｍである。
【００４０】
光ファイバ素子と接触するフォトセンサアレイの組成も公知である。受けた光に応答して出力信号を提供するために電圧印加可能なタイプの光学センサは、マトリクス状に配列された複数のセンササイト又はフォトサイトから構成されている。センサ自体は、例えば、電荷結合素子（Charged‐Coupled Device）（ＣＣＤ）、若しくは、相補型金属酸化膜半導体（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）（ＣＭＯＳ）検出器、又は、その他の何らかのタイプの光検出デバイスであり得る。底部に位置するこの回路を覆うための何らかのタイプの保護カバーが、一般的に設けられる。
【００４１】
一実施形態において、デジタルＸ線撮影用検出器１００は、シンチレータ素子３０を光ファイバアレイ５２又はディテクタアレイ２０に、接着剤層無しの（glueless）光学的接触のために熱及び圧力を用いて直接接着することにより作製される。空隙又は間隙を最小限にするために、このプロセスは、好ましくは真空下で実行される。
【００４２】
＜放射線検出素子＞
別の態様において、シンチレータ素子は放射線検出素子である。
【００４３】
この態様において、放射線検出素子を備えたデジタルＸ線撮影用検出器が提供され、前記放射線検出素子は、感圧接着剤を含む結合剤組成物中に分散された粒子状材料を含み、前記粒子状材料は、第１のエネルギレベルの放射線を受光したときに、第２のエネルギレベルの放射線を、自発的に、又は、第３のエネルギレベルの刺激エネルギに応答して放出するように励起可能である。前記デジタルＸ線撮影用検出器は、さらに、フォトセンサのアレイを備え、前記アレイにおけるフォトセンサの各々が、受光された前記第２のエネルギレベルの放射線のレベルを示す出力信号を提供するために電圧印加可能である。前記放射線検出素子は、前記フォトセンサのアレイ、又は、前記フォトセンサのアレイに光を導く光ファイバのアレイのいずれかに、直接接着され且つ光学的に接触している。
【００４４】
本発明の特徴は、本発明が、感圧接着剤層に埋め込まれ又は懸濁された粒子状の放射線検出材料を用い、それにより、前記デジタルＸ線撮影用検出器の発光素子と前記検出器の光ファイバアレイとの間に光学的接触を、或いは、光ファイバアレイが用いられない場合には、前記デジタルＸ線撮影用検出器のフォトセンサとの間に光学的接触をもたらすことである。
【００４５】
本発明に関し、用語「放射線検出材料」（“radiation sensing material”）、「シンチレータ」（“scintillator”）、「シンチレータ層」（“scintillator layer”）、「シンチレータ素子」（“scintillator element”）、及び、蛍光体層（“phosphor layer”）は、それぞれ交換可能に用いられ、これらの用語の各々が、放射線検出素子として機能するデジタルＸ線撮影用検出器の部品、すなわち、所与のレベルの放射線の照射時に、対応する放射線（入射放射線の強度に比例した強度の、エネルギがより低い放射線）を放出するように励起可能な部品を意味する。前記放出される放射線は、自発的に、又は、刺激を受けた時に、例えば、光エネルギ、熱エネルギ、又は電気エネルギによる刺激を受けたときに放出され得る。
【００４６】
用語「結合剤」（“binder”）は、本文中に用いられる場合、放射線検出素子３０を含む蛍光体層中の、それ自体は蛍光体でない材料を意味する。
【００４７】
本発明の開示に関し、用語「デジタルＸ線撮影用検出器」（“digital radiography detector”）は、放射線検出層（外部からの励起又は刺激エネルギを受けたときに、受けたＸ線放射エネルギの量に対応する光エネルギを放出する）に接着されたフォトセンサのアレイを含む、間接タイプのデジタルＸ線撮影（ＤＲ）用検出器、及び、コンピュータＸ線撮影（コンピューテッドラジオグラフィ）（ＣＲ）用検出器の両方を包含するとみなされる。
【００４８】
本発明の実施形態は、シンチレータ又は放射線検出素子として機能するために、粒子状材料を含む蛍光体層を用いる。この蛍光体層は、フォトセンサアレイに、或いは光ファイバアレイに、直接（すなわち、図２に関して先に記載したような介在接着剤層を必要とせずに）接着するように構成されている。図４を参照すると、デジタルＸ線撮影用検出器１００は、蛍光体層、すなわちシンチレータ素子、放射線検出素子３０を有し、この層は、ディテクタアレイ２０に直接接着し、且つ、ディテクタアレイ２０のフォトセンサと光学的に接触している。
【００４９】
また、図４は、本発明の様々な実施形態における基板１４の一部とみなすことができる例示的な支持層も示す。ベースプレート３２が、光の漏れを吸収し且つ散乱作用を低減するためのカーボン顔料含有黒色層３４のための支持面を提供している。黒色層３４は白色顔料層３６の上に重ねられている。白色層３６は、散乱光の幾らかの部分を、反射により返し、放射線検出素子３０を通過させる。図５に示されている別の実施形態において、放射線検出素子３０は光ファイバアレイ５２に直接接着され、且つ、光ファイバアレイ５２の表面と光学的に接触している。
【００５０】
放射線検出素子３０は、接着剤中に分散された粒子状の蛍光体、又はその他の適切な無機放射線検出材料を含む。一実施形態において、蛍光体自体は、酸化ガドリニウム蛍光体、ＧＯＳ：Ｔｂ（ガドリニウムオキシ硫化物：テルビウム）である。一般に、用いられる蛍光体は、画像形成作業に適したエネルギを有するＸ線を、ディテクタアレイ２０のフォトセンサにより検出するための、或いは、光ファイバ素子によるディテクタアレイ２０への伝送のための適切なエネルギを有する可視光に変換する任意の粒子状物質であり得る。高エネルギのＸ線光から低エネルギの（可視又は他の）光への変換は、自発的に、又は第３のエネルギレベルである、光型、熱型、電気型又はその他を用いた外部光源からの刺激エネルギに応答可能である。図４及び図５に示されているように、放射線検出素子３０は、光学支持体又はバッキング層として機能する支持基板１４を有することができる。
【００５１】
放射線検出素子３０は、蛍光体粒子、接着剤及び溶媒を含む分散物を調製し、この分散物を、均一の厚さを有する層の形態で基板１４の支持体層に、任意の適切なコーティング方法により塗布し、そして、塗布されたこの分散物を乾燥させることにより形成され得る。この蛍光体層の表面に、一時的な保護フィルムを、蛍光体層が基板１４上に形成された後に貼り付け、それにより蛍光体層を汚染から保護することが可能である。そして、この一時的なフィルムは、放射線検出素子３０をフォトセンサアレイに接着する前に取り外される。
【００５２】
本発明を、現在好ましい実施形態を特に参照して詳細に記載したが、本発明の趣旨及び範囲内で変更及び修正を行うことができることが理解されよう。従って、現在開示されている実施形態は、全ての点において例示的であり、限定的でないとみなされる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲内で生じる全ての変更は特許請求の範囲に包含されるものとする。
【符号の説明】
【００５３】
１０  デジタルＸ線撮影用検出器、１２  蛍光体層（シンチレータ層）、１４  基板、２０  ディテクタアレイ、２２  フォトセンサ、２４  放射線感受性画素（画素）、２５  読み出し素子、２６  スイッチ素子、２８  接着剤層、３０  シンチレータ素子（放射線検出素子）、３２  ベースプレート、３４  黒色層（カーボン顔料含有黒色層）、３６  白色層（白色顔料層）、４４  空隙、５０  蒸着装置、５２  光ファイバアレイ、５４  光ファイバ、５６  光学接着剤、５８  ポリマ層、６０  口腔用検出器、６２  下側カバー、６４  ケーブル、６６  上側カバー、６８  コネクタ、７０  シール、１００  デジタルＸ線撮影用検出器、Ｅ  拡大図。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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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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【外国語明細書】
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