(57)【要約】【課題】放射線検出器の配線負担を軽減すること。【解決手段】検出器モジュールは、放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記シンチレータの裏面に粘着シートを介して接続され、前記シンチレータからの光を電気信号に変換するフォトダイオードを有するフォトダイオードチップと、前記フォトダイオードチップの裏面に接続された支持基板と、前記支持基板の裏面に接続された配線基板と、前記配線基板の前記支持基板との接続面に対向する裏面部分に接続され、前記裏面部分に対して垂直に配置されたねじ穴を有する固定部品と、を具備する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を可視光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータの裏面に粘着シートを介して接続され、前記シンチレータからの光を電気信号に変換するフォトダイオードを有するフォトダイオードチップと、
前記フォトダイオードチップの裏面に接続された支持基板と、
前記支持基板の裏面に接続された配線基板と、
前記配線基板の前記支持基板との接続面に対向する裏面部分に接続され、前記裏面部分に対して垂直に配置されたねじ穴を有する固定部品と、
を具備する検出器モジュール。
【請求項２】
チャネル方向及び列方向に関して２次元状に配列された複数の検出器モジュールを具備し、
前記複数の検出器モジュール各々は、
放射線を可視光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータの裏面に粘着シートを介して接続され、前記シンチレータからの光を電気信号に変換するフォトダイオードを有するフォトダイオードチップと、
前記フォトダイオードチップの裏面に接続された支持基板と、
前記支持基板の裏面に接続された配線基板と、
前記配線基板の前記支持基板との接続面に対向する裏面部分に接続され、前記裏面部分に対して垂直に配置されたねじ穴を有する固定部品と、を有する、
放射線検出器。
【請求項３】
前記複数の検出器モジュールを支持し、前記ねじ穴に対応する位置に貫通孔が形成された支持板を更に備え、
前記複数の検出器モジュールと前記支持板とは、前記貫通孔を介して前記ねじ穴にねじをねじ込むことにより固定される、
請求項２記載の放射線検出器。
【請求項４】
Ｘ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線管から照射され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、を具備し、
前記Ｘ線検出器は、チャネル方向及び列方向に関して２次元状に配列された複数の検出器モジュールを有し、
前記複数の検出器モジュール各々は、
Ｘ線を可視光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータの裏面に粘着シートを介して接続され、前記シンチレータからの光を電気信号に変換するフォトダイオードを有するフォトダイオードチップと、
前記フォトダイオードチップの裏面に接続された支持基板と、
前記支持基板の裏面に接続された配線基板と、
前記配線基板の前記支持基板との接続面に対向する裏面部分に接続され、前記裏面部分に対して垂直に配置されたねじ穴を有する固定部品と、を有する、
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
前記配線基板にコネクタを介して接続された制御基板を更に備える請求項１記載の検出器モジュール、請求項２記載の放射線検出器又は請求項４記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
前記固定部品は、
前記ねじ穴を有する金属部品と、
前記金属部品が中空部に取り付けられた樹脂部品と、を有する、
請求項１記載の検出器モジュール、請求項２記載の放射線検出器又は請求項４記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
前記固定部品は、
前記ねじ穴を有する金属部品と、
前記金属部品が中空部に取り付けられた樹脂部品と、
前記樹脂部品に設けられ、前記裏面部分に前記固定部品を接続するための接続部品と、を有する、
請求項１記載の検出器モジュール、請求項２記載の放射線検出器又は請求項４記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
シンチレータと、前記シンチレータの裏面に粘着シートを介して接続されたフォトダイオードチップと、前記フォトダイオードチップの裏面に接続された支持基板と、前記支持基板の裏面に接続された配線基板と、前記配線基板の前記支持基板との接続面に対向する裏面部分に、ねじ穴が前記裏面部分に対して垂直に配置されるように接続された固定部品とを有する複数の検出器モジュールの各々を組み立てる工程と、
前記複数の検出器モジュールと、前記ねじ穴に対応する位置に貫通孔が形成された支持板とを、前記貫通孔を介して前記ねじ穴にねじをねじ込むことにより固定する工程と、
を具備する放射線検出器の製造方法。
【請求項９】
前記固定部品を製造する工程を更に備え、
前記固定部品を製造する工程は、
環形状を有する樹脂部品を生成する工程と、
前記樹脂部品の中空部に、内周面にねじが形成された金属部品を挿入する工程、を有する、
請求項８記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項１０】
前記組み立てる工程は、
前記シンチレータと前記フォトダイオードチップと前記支持基板と前記配線基板とを有するモジュール部を組み立てる工程と、
前記裏面部分に、前記ねじ穴が前記前記裏面部分に対して垂直に配置されるように前記固定部品を接続する工程と、を有する、
請求項８記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項１１】
前記組み立てる工程は、
前記裏面部分に、前記ねじ穴が前記前記裏面部分に対して垂直に配置されるように前記固定部品を接続する工程と、
前記シンチレータと前記フォトダイオードチップと前記支持基板とを有するモジュール部を組み立てる工程と、
前記裏面部分に前記固定部品が接続された前記配線基板と前記モジュール部とを接続する工程と、を有する、
請求項８記載の放射線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、検出器モジュール、放射線検出器、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及び放射線検出器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置のＸ線検出器においてフォトダイオードチップの多機能化及び薄化が進んでいる。しかしながら、フォトダイオードチップの多機能化に伴い配線数が増加し、Ｘ線検出器の制御基板や当該制御基板とフォトダイオードチップとを中継する配線基板の配線負担が増加してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５００７９号公報
【特許文献２】特開２００６−２９６８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明が解決しようとする課題は、放射線検出器における配線負担を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る検出器モジュールは、放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記シンチレータの裏面に粘着シートを介して接続され、前記シンチレータからの光を電気信号に変換するフォトダイオードを有するフォトダイオードチップと、前記フォトダイオードチップの裏面に接続された支持基板と、前記支持基板の裏面に接続された配線基板と、前記配線基板の前記支持基板との接続面に対向する裏面部分に接続され、前記裏面部分に対して垂直に配置されたねじ穴を有する固定部品と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】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の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１のＸ線検出器の概略的な平面図である。
【図３】図３は、図２の単一の検出器モジュールの斜視図である。
【図４】図４は、図３の４−４’断面を示す図である。
【図５】図５は、図２の単一の検出器パックの概略的な平面図である。
【図６】図６は、図５の６−６’断面を示す図である。
【図７】図７は、図５の検出器パックの斜視図である。
【図８】図８は、図５、図６及び図７の支持板の概略的な平面図である。
【図９】図９は、図６及び図７の支持板の形状の一例を示す図であり、ねじ止めされた検出器モジュールと支持板とを示す図である。
【図１０】図１０は、図６の固定部品の縦断面を示す図である。
【図１１】図１１は、図６の固定部品の横断面を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る固定部品の製造工程の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係るノンリード部品型の固定部品の縦断面を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る検出器モジュールの製造工程を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係るＸ線検出器の製造工程を示す図である。
【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検出器モジュール、放射線検出器、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及び放射線検出器の製造方法を説明する。
【０００８】
本実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線やガンマ線等の任意の放射線を検出する検出器に適用可能である。以下、本実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により搭載されるＸ線検出器であるとする。
【０００９】
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。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射し、照射されたＸ線をＸ線検出器１２で検出する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線検出器１２からの出力に基づいて被検体Ｐに関するＣＴ画像を生成する。
【００１０】
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１０、寝台３０及びコンソール４０を有する。架台１０は、被検体ＰをＸ線ＣＴ撮影するための構成を有するスキャン装置である。寝台３０は、Ｘ線ＣＴ撮影の対象となる被検体Ｐを載置し、被検体Ｐを位置決めするための搬送装置である。コンソール４０は、架台１０を制御するコンピュータである。例えば、架台１０及び寝台３０はＣＴ検査室に設置され、コンソール４０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。架台１０、寝台３０及びコンソール４０は互いに通信可能に有線または無線で接続されている。なお、コンソール４０は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール４０は、架台１０及び寝台３０とともに同一の部屋に設置されてもよい。また、コンソール４０が架台１０に組み込まれても良い。
【００１１】
図１に示すように、架台１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、回転フレーム１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、コリメータ１７及びデータ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８を有する。
【００１２】
Ｘ線管１１は、Ｘ線を被検体Ｐに照射する。具体的には、Ｘ線管１１は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、陰極と陽極とを保持する真空管とを含む。Ｘ線管１１は、高圧ケーブルを介してＸ線高電圧装置１４に接続されている。陰極と陽極との間には、Ｘ線高電圧装置１４により管電圧が印加される。管電圧の印加により陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔する。陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔することにより管電流が流れる。Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔し、熱電子が陽極に衝突することによりＸ線が発生される。
【００１３】
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８に出力する。Ｘ線検出器１２は、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向）に複数配列された構造を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光量の光を出力する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射面側に配置され、散乱Ｘ線を吸収するＸ線遮蔽板を有する。光センサアレイは、シンチレータからの光の光量に応じた電気信号に変換する。光センサとしては、例えば、フォトダイオードが用いられる。
【００１４】
回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸Ｚ回りに回転可能に支持する円環状のフレームである。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持する。回転フレーム１３は、固定フレーム（図示せず）に回転軸Ｚ回りに回転可能に支持される。制御装置１５により回転フレーム１３が回転軸Ｚ回りに回転することによりＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸Ｚ回りに回転させる。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転する。回転フレーム１３の開口部１９には、画像視野（ＦＯＶ）が設定される。
【００１５】
なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向と定義する。
【００１６】
Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。Ｘ線高電圧装置１４は、架台１０内の回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台１０内の固定フレーム（図示しない）に設けられても構わない。
【００１７】
ウェッジ１６は、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を調節する。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線の線量が予め定められた分布になるようにＸ線を減衰する。例えば、ウェッジ１６としては、ウェッジフィルタ（wedge filter）やボウタイフィルタ（bow-tie filter）等のアルミニウム等の金属板が用いられる。
【００１８】
コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を限定する。コリメータ１７は、Ｘ線を遮蔽する複数の鉛板をスライド可能に支持し、複数の鉛板により形成されるスリットの形態を調節する。
【００１９】
ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２により検出されたＸ線の線量に応じた電気信号をＸ線検出器１２から読み出し、読み出した電気信号を増幅し、ビュー期間に亘り電気信号を積分することにより当該ビュー期間に亘るＸ線の線量に応じたデジタル値を有する検出データを収集する。検出データは、投影データと呼ばれる。ＤＡＳ１８は、例えば、投影データを生成可能な回路素子を搭載した特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）により実現される。投影データは、非接触データ伝送装置等を介してコンソール４０に伝送される。
【００２０】
制御装置３５は、コンソール４０の処理回路４４の撮像制御機能４４１に従いＸ線ＣＴ撮影を実行するためにＸ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を制御する。制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。また、制御装置１５は、ＡＳＩＣやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されても良い。
【００２１】
寝台３０は、基台３１、支持フレーム３２、天板３３及び寝台駆動装置３４を備える。基台３１は、床面に設置される。基台３１は、支持フレーム３２を、床面に対して垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。支持フレーム３２は、基台３１の上部に設けられるフレームである。支持フレーム３２は、天板３３を中心軸Ｚに沿ってスライド可能に支持する。天板３３は、被検体Ｐが載置される柔軟性を有する板である。
【００２２】
寝台駆動装置３４は、寝台３０の筐体内に収容される。寝台駆動装置３４は、被検体Ｐが載置された支持フレーム３２と天板３３とを移動させるための動力を発生するモータ又はアクチュエータである。寝台駆動装置３４は、コンソール４０等による制御に従い作動する。
【００２３】
コンソール４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３及び処理回路４４を有する。メモリ４１とディスプレイ４２と入力インターフェース４３と処理回路４４との間のデータ通信は、バス（BUS）を介して行われる。
【００２４】
メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線ＣＴ装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。
【００２５】
ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイ又は他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。
【００２６】
入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。
【００２７】
処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じてＸ線コンピュータ断層撮影装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、撮像制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４などを実行する。なお、各機能４４１〜４４４は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能４４１〜４４４を実現するものとしても構わない。
【００２８】
撮像制御機能４４１において処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ撮影を行うためＸ線高電圧装置１４と制御装置１５とＤＡＳ１８とを制御する。
【００２９】
前処理機能４４２において処理回路４４は、ＤＡＳ１８から出力された投影データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施す。
【００３０】
再構成処理機能４４３において処理回路４４は、前処理機能４４２による前処理後の投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行いＣＴ画像データを生成する。
【００３１】
画像処理機能４４４において処理回路４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを、任意断面の断層像データや３次元画像データに変換する。
【００３２】
次に、本実施形態に係るＸ線検出器１２の詳細について説明する。
【００３３】
図２は、Ｘ線検出器１２の概略的な平面図である。図２に示すように、Ｘ線検出器１２は、チャネル方向に関して稠密に配列された複数の検出器パック１２１を有する。各検出器パック１２１は、Ｘ線検出器１２に対して個別に着脱可能に設けられる。検出器パック１２１は、チャンネル方向及び列方向に関して稠密に配列された複数の検出器モジュール１２２を有する。
【００３４】
各検出器モジュール１２２は、検出器パック１２１に対して個別に着脱可能に設けられる。Ｘ線検出器１２に搭載される検出器パック１２１の個数、検出器パック１２１に搭載される検出器モジュール１２２の個数は、特に限定されない。例えば、検出器パック１２１は、チャネル方向及び列方向に関しタイリングされた、４行×２０列＝８０個の検出器モジュールを含む。例えば、検出器モジュール１２２のチャネル数が６チャネル、Ｘ線検出素子の列数が１６列であるとすると、単一の検出器モジュール１２２の出力チャネル数は９６チャネルである。この場合、単一の検出器パック１２１は、単一のＸ線検出器１２の列数が３２０列であり、出力チャネル数は２４チャネル×３２０列＝７，６８０チャネルとなる。単一のＸ線検出器１２の列数が８０列の場合、出力チャネル数は２４チャネル×８０列＝１，９２０チャネルとなる。
【００３５】
図３は、単一の検出器モジュール１２２の斜視図であり、図４は、図３の４−４’断面を示す図である。なお、チャネル方向及び列方向に直交する方向を厚み方向と呼ぶことにする。図３及び４に示すように、検出器モジュール１２２は、シンチレータアレイ５１を有する。シンチレータアレイ５１は、複数のシンチレータ結晶５１１を有する。シンチレータ結晶５１１は、表面から入射したＸ線の線量に応じた光量の光を出力する。シンチレータアレイ５１のＸ線入射面とは反対側の面（裏面）には、粘着シート５１２を介してフォトダイオードチップ５２が接続される。フォトダイオードチップ５２は複数のフォトダイオードが結合された電子回路である。フォトダイオードは、シンチレータ結晶５１１において発生した光を当該光の光量に応じた波高値を有する電気信号に変換する。シンチレータアレイ５１及びフォトダイオードチップ５２のチャネル方向及び列方向の寸法は、従来の大判サイズ（２４ｍｍ×８０ｍｍ）に比して小さい６ｍｍ×１６ｍｍ程度に設計される。なお、シンチレータアレイ５１とフォトダイオードチップ５２との間にはライトガイド等が設けられても良い。
【００３６】
図３及び図４に示すように、フォトダイオードチップ５２の裏面には、接着層５３を介してセラミックス基板５４が接続される。セラミックス基板５４は、フォトダイオードチップ５２を支持する基板である。セラミックス基板５４の裏面には、フレキシブル配線基板５５が接続される。フレキシブル配線基板５５は、柔軟性を有する配線基板である。フレキシブル配線基板５５には、フォトダイオードチップ５２に形成された信号線を引き出すための配線が形成される。フレキシブル配線基板５５のチャネル方向に関する中央部５５１がセラミックス基板５４に、半田付け、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）熱圧着又はコネクタ接続するように配置される。以下、中央部５５１を接続部５５１と呼ぶ。フレキシブル配線基板５５の接続部５５１以外の部分５５２は、検出器モジュール１２２のタイリングのため、厚み方向下方（セラミックス基板５４とは反対側）に折り曲げられる。以下、フレキシブル配線基板５５の接続部５５１以外の部分を端部５５２と呼ぶ。
【００３７】
図３及び図４に示すように、フレキシブル配線基板５５は、フレキシブル配線基板５５の接続部５５１のうちのセラミックス基板５４との接続面５５１Ａに対向する裏面５５１Ｂの一部分には、固定部品５７が接続される。固定部品５７は、ねじ穴５７０を有する。ねじ穴５７０の中心軸Ａ１が裏面５５１Ｂに対し垂直を向くように固定部品５７が裏面５５１Ｂに接続される。固定部品５７は、検出器モジュール１２２のねじ止めに使用される。
【００３８】
なお、検出器モジュール１２２の構成は、図３及び図４に示す構造のみに限定されない。例えば、検出器モジュール１２２は、フォトダイオードチップ５２に含まれるフォトダイオードを制御する制御基板が設けられても良い。当該制御基板は、例えば、フレキシブル配線基板５５の先端部にコネクタを介して制御基板が接続される。制御基板は、フォトダイオードを制御するＡＳＩＣが搭載された電子回路である。フレキシブル配線基板５５と制御基板とは、コネクタ接続ではなく、ＡＣＦ接続されても良い。
【００３９】
また、フォトダイオードチップ５２には、フォトダイオードだけでなく、積分回路やＡ／Ｄ変換器等のＤＡＳ１８の一部機能又は全部機能を実行するための電子部品が実装されても良い。また、フォトダイオードチップ５２には、波高弁別器やカウンタ回路等のフォトンカウンティング検出器用の機能を実行する電子部品が実装されても良い。また、フォトダイオードチップ５２には、複数のＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）セルを有するＳｉＰＭが実装されても良い。
【００４０】
また、セラミックス基板５４の裏面に接続される配線基板は、フォトダイオードチップ５２の信号線を引き出し可能であれば、フレキシブル配線基板５５のみに限定されず、如何なる配線基板でも良い。例えば、フレキシブル配線基板５５の代わりに、リジッド基板とフレキシブル基板とを繋ぎ合わせたリジッドフレキシブル配線基板や、フレキシブル基板を多層化した多層フレキシブル配線基板が用いられても良い。
【００４１】
図５は、単一の検出器パック１２１の概略的な平面図であり、図６は、図５の６−６’断面を示す図である。図７は、図５の検出器パック１２１の斜視図ある。なお、図７においては、分かり易さのため、図面手前の検出器モジュール１２２のフレキシブル配線基板５５を省略し、固定部品５７の内部を図示している。また、分かり易さのため、支持板６１も透明で示している。
【００４２】
図５、図６及び図７に示すように、単一の検出器パック１２１に含まれる複数の検出器モジュール１２２は支持板６１に支持される。１個の検出器パック１２１について１枚の支持板６１が設けられる。１枚の支持板６１には、例えば、８０個程度の検出器モジュール１２２が取り付けられる。この場合、例えば、チャネル方向に４個、列方向に２０個の検出器モジュール１２２が支持板６１に配列される。支持板６１はセラミックス等の任意の材料により形成される。複数の検出器モジュール１２２と支持板６１とは、固定部品５７のねじ穴５７０にねじ６３をねじ込むことにより固定される。
【００４３】
図８は、支持板６１の概略的な平面図である。図８に示すように、支持板６１には、複数の検出器モジュール１２２それぞれについて複数の貫通孔６１１，６１２が設けられている。貫通孔６１１は、固定部品５７のねじ穴５７０にねじ込まれるねじ６３が支持板６１を貫通するために設けられる。貫通孔６１２は、検出器モジュール１２２のフレキシブル配線基板５５が支持板６１を貫通するために設けられる。このため、貫通孔６１２は、貫通孔６１１を挟んでチャネル方向に関して２箇所に設けられる。複数の検出器モジュール１２２と支持板６１とは、フレキシブル配線基板５５の一対の端部５５２を表面５５１Ａ側から裏面５５１Ｂ側に向けて貫通孔６１２に通し、貫通孔６１１を介して固定部品５７のねじ穴５７０にねじ６３を裏面５５１Ｂ側から表面５５１Ａ側にねじ込むことにより固定される。このため、支持板６１における貫通孔６１１は、検出器モジュール１２２の固定部品５７のねじ穴５７０に対応する位置に形成され、貫通孔６１２は、検出器モジュール１２２のフレキシブル配線基板５５の端部５５２に対応する位置に形成される。
【００４４】
検出器モジュール１２２と支持板６１とが固定された状態においては、支持板６１と固定部品５７とが接触することとなる。固定部品５７はフレキシブル配線基板５５の接続部５５１の裏面５１１Ｂの全体ではなく、一部分に取り付けられるので、支持板６１と５１１Ｂのうちの固定部品５７との非接触面との間には空隙が設けられる場合がある。本実施形態に係る支持板６１は、当該空隙を埋めることが可能な形状を有する。
【００４５】
図９は、支持板６１の形状の一例を示す図であり、ねじ止めされた検出器モジュール１２２と支持板６１とを示す図である。図９に示すように、支持板６１と、フレキシブル配線基板５５の固定部品５７との非接触面との間の空隙を埋めるように、支持板６１の形状が設計される。より詳細には、支持板６１と非接触面とフレキシブル配線基板５５とが形成する空隙を埋めるように支持板６１の形状が設計される。
【００４６】
なお、フレキシブル配線基板５５の裏面には固定部品５７の他に、他の電子部品又は機械部品が設けられても良い。この場合、当該他の電子部品又は機械部品の占有範囲を考慮して空隙を埋めるように支持板６１の形状が設計される。
【００４７】
なお、図６及び図７に示すように、検出器モジュール１２２には、フォトダイオードチップ５２に含まれるフォトダイオードを制御する制御基板５８が設けられる場合もある。制御基板５８は、例えば、ＡＳＩＣとして実装される。この場合、制御基板５８は、フレキシブル配線基板５５に取り付けられたＡＳＩＣ基板７１を介して取り付けられる。ＡＳＩＣ基板７１とフレキシブル配線基板５５とは、コネクタ接続又はＡＣＦ接続される。制御基板５８は、フレキシブル配線基板５５の端部を支持板６１の貫通孔６１２に通し、ねじで検出器モジュール１２２と支持板６１とを固定した後に、コネクタ５９を介して取り付けられる。
【００４８】
図１０は、図６の固定部品５７の縦断面を示す図である。図１１は、図６の固定部品５７の横断面を示す図である。図１０及び図１１に示すように、固定部品５７は、環形状を有する樹脂部品５７１を有する。樹脂部品５７１は、中空部を有するのであれば、円筒形状でも良いし、角筒形状でも良い。樹脂部品５７１の中空部にはスルーホールタップ５７２が挿入される。スルーホールタップ５７２は、環形状を有する金属部品である。スルーホールタップ５７２の中空部はねじ穴５７０に供される。すなわち、スルーホールタップ５７２の内周面には、支持板６１と検出器モジュール１２２とのねじ止めに供されるねじに形成された雄ねじに合致する雌ねじが形成されている。樹脂部品５７１とスルーホールタップ５７２とは、樹脂部品５７１の中心軸がスルーホールタップ５７２の中心軸Ａ１に空間的に一致するように取り付けられる。樹脂部品５７１の外周面にはリードフレーム５７３が設けられている。リードフレーム５７３は、半田付け等により固定部品５７をフレキシブル配線基板５５に取り付けるための金属細線である。
【００４９】
図１２は、固定部品５７の製造工程の一例を示す図である。図１２に示すように、まず、円環形状を有する樹脂部品５７１を形成するための金型８１，８２を用意する。金型８１，８２は、例えば、厚み方向に分割された上金型８１と下金型８２から成る。上金型８１と下金型８２との間に樹脂材５７４を流し込んで樹脂部品５７１を形成する（ステップＳＡ１）。この際、上金型８１と下金型８２との間に金属細線（リードフレーム）５７３を挟み込んだ状態で、上金型８１と下金型８２との間に樹脂材５７４を流し込むことにより、リードフレーム５７３が取り付けられた樹脂部品５７１が形成される。リードフレーム５７３は樹脂部品５７１を一方側の外側面から反対側の外側面を貫通するように設けられる。
【００５０】
次に、樹脂部品５７１の中空部に、予め生成されたスルーホールタップ５７２が挿入されることにより、樹脂部品５７１にスルーホールタップ５７２が取り付けられる（ステップＳＡ２）。そしてリードフレーム５７３が、フレキシブル配線板に取付け易いようにＬ字形に折り曲げられることにより、リードフレーム５７３が成形される（ステップＳＡ３）。これにより、固定部品５７が完成する。
【００５１】
なお、上記の固定部品５７の製造方法は一例であり、本実施形態はこれに限定されない。例えば、スルーホールタップ５７２は金属により形成されるとしたが、樹脂により形成されても良い。この場合、樹脂製のスルーホールタップと当該スルーホールタップに嵌め合わされる樹脂部品５７１とは、個別に形成されても良いし、一体に形成されても良い。
【００５２】
また、上記の固定部品５７は、リードフレーム５７３が樹脂部品５７１の外周から突出するように設けられる型、すなわち、リード部品型であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。リードフレーム５７３以外の部品により固定部品５７をフレキシブル配線基板５５に取り付け可能であれば、ＱＦＰ型に拘泥されない。例えば、本実施形態に係る固定部品５７は、ノンリード部品型であっても良い。
【００５３】
図１３は、本実施形態に係るノンリード部品型の固定部品５７’の縦断面を示す図である。図１３に示すように、固定部品５７’は、図１０及ぶ図１１の固定部品５７と同様、樹脂部品５７１とスルーホールタップ５７２とを有する。樹脂部品５７１のフレキシブル配線基板５５との接続面には電極パッド５７５が設けられる。半田付け等により電極パッド５７５がフレキシブル配線基板５５に接続される。
【００５４】
次に、検出器モジュール１２２の製造工程について説明する。
【００５５】
図１４は、検出器モジュール１２２の製造工程を示す図である。図１４に示すように、まず、シンチレータアレイ５１、フォトダイオードチップ５２、セラミックス基板５４及びフレキシブル配線基板５５を有する検出器モジュール本体１２３を製造する（ステップＳＢ１）。シンチレータアレイ５１とフォトダイオードチップ５２とは粘着シート５１２を介して接続される。粘着シート５１２としては、例えば、ＯＣＡ(Optically Clear Pressure-sensitive Adhesive)が用いられる。フォトダイオードチップ５２とセラミックス基板５４とは、例えば、Ａｇペースト印刷により接続される。セラミックス基板５４とフレキシブル配線基板５５とは、例えば、半田付けされても良いし、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を介して熱圧着されても良い。
【００５６】
次に、検出器モジュール本体１２３のフレキシブル配線基板５５の接着部分５１１の裏面５１１Ｂに固定部品５７を取り付ける（ステップＳＢ２）。これにより、検出器モジュール１２２が完成する。固定部品５７の設置箇所は、裏面５１１Ｂであれば、特に限定されない。例えば、固定部品５７は、裏面５１１Ｂのチャネル方向及び列方向に関する中央部でも良いし、端部でも良い。また、裏面５１１Ｂに取り付けられる固定部品５７の個数は、１個でも良いし、２個以上の複数個でも良い。固定部品５７を１個取り付ける場合は、複数個取り付ける場合に比して、コストを低減することができる。また、裏面５１１Ｂに固定部品５７以外の他の部品を取り付けるスペースを確保することができる。固定部品５７を複数個取り付ける場合は、１個取り付ける場合に比して、検出器モジュール１２２を支持板６１に強固に取り付けることができる。
【００５７】
なお、検出器モジュール１２２には、端部にコネクタを介して制御基板が取り付けられても良い。
【００５８】
図１５は、Ｘ線検出器１２の製造工程を示す図である。図１５に示すように、まず。支持板６１に検出器モジュール１２２を配置する（ステップＳＣ１）。具体的には、支持板６１の貫通孔６１１の中心軸と固定部品５７のねじ穴５７０の中心軸とが一致するように、支持板６１に検出器モジュール１２２が配置される。配置は、マウンタ等の機械により自動的に行われると良い。そして、マウンタ等の機械により、貫通孔６１１を介してねじ穴５７０にねじ６３をねじ込んで支持板６１と検出器モジュール１２２を固定する（ステップＳＣ２）。上記ステップＳＣ１とステップＳＣ２とを各検出器モジュール１２２について繰り返すことにより、支持板６１に複数の検出器モジュール１２２が稠密にタイリングされる。一検出器モジュール１２２毎に配置（ステップＳＣ１）とねじ止め（ステップＳＣ２）とが順番に行われても良いし、複数個の検出器モジュール１２２について配置（ステップＳＣ１）が行われた後、当該複数個の検出器モジュール１２２についてネジ止め（ステップＳＣ２）が行われても良い。これにより検出器パック１２１が完成する。そして複数の検出器パック１２１をチャネル方向に関して稠密に配置することにより、Ｘ線検出器１２が完成する。
【００５９】
上記の通り、本実施形態に係るＸ線検出器１２は、チャネル方向に稠密に配列された複数の検出器パック１２１を有し、各検出器パック１２１は、チャネル方向及び列方向に稠密に配列された複数の検出器モジュール１２２を有する。このように、本実施形態に係るＸ線検出器１２は、検出器パック１２１を更に小型の検出器モジュール１２２に細分化している。検出器モジュール１２２への細分化により、フォトダイオードチップ５２も小型になる。フォトダイオードチップ５２の小型化により、各フォトダイオードチップ５２の出力チャネル数を減らすことができる。よって、フォトダイオードチップ５２に形成される配線数を減らし、制御基板５８や制御基板５８とフォトダイオードチップ５２とを中継する配線基板５５の配線負担を低減することができる。また、検出器モジュール１２２に固定部品５７を設けることにより、検出器モジュール１２２の稠密なタイリングを容易且つ正確に行うことができる。よって、検出器モジュール１２２に固定部品５７が設けられることにより、小型の検出器モジュール１２２をＸ線検出器１２に現実的に実装することができ、ひいてはＸ線検出器１２における配線負担の低減に寄与する。
【００６０】
以上、上記述べた少なくとも１の実施形態によれば、放射線検出器における配線負担を軽減することができる。
【００６１】
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】
【００６２】
１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、１０…架台、１１…Ｘ線管、１２…Ｘ線検出器（放射線検出器）、１３…回転フレーム、１４Ｘ線高電圧装置、１５…制御装置、１６…ウェッジ、１７…コリメータ、１８…データ収集回路（ＤＡＳ）、３０…寝台、３１…基台、３２…支持フレーム、３３…天板、３４…寝台駆動装置、３５…制御装置、４０…コンソール、４１…メモリ、４２…ディスプレイ、４３…入力インターフェース、４４…処理回路、５１…シンチレータアレイ、５２…フォトダイオードチップ、５３…粘着シート、５４…セラミックス基板、５５…フレキシブル配線基板、５７…固定部品、５７’ …固定部品、５８…制御基板、５９…コネクタ、６１…支持板、７１…ＡＳＩＣ基板、１２１…検出器パック、１２２…検出器モジュール、４４１…撮像制御機能、４４２…前処理機能、４４３…再構成処理機能、４４４…画像処理機能、５１１…シンチレータ結晶、５５１…接続部、５５１Ａ…表面、５５１Ｂ…裏面、５５２…端部、５７０…ねじ穴、５７１…樹脂部品、５７２…スルーホールタップ、５７３…金属細線、５７５…電極パッド、６１１…貫通孔、６１２…貫通孔。
【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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【図１５】
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