(57)【要約】【課題】湿気の影響を受け易い装置のための保護カバー及びその取り付け方法を提供する。【解決手段】放射線撮像装置（２０）は、シンチレータ（２６）と、カバー（２２）と、撮像装置基板（２８）とを含んでいる。複数の光検出器（３２）を有する光検出器アレイ（３０）が撮像装置基板（２８）上に配置されている。カバー（２２）は封止材（２４）により基板（２８）に密封固着されている。カバーは、外側壁（４２、４４）、及び該外側壁に接続する上面（４６）を含んでいる。カバー２２は、基板に取り付ける際、シンチレータを取り囲むように撮像装置基板（２８）上に配置する。次いで、硬化可能な封止材をカバーの外面に沿って塗布する。そこで、封止材を硬化させることにより、カバーを基板に密封固着する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）撮像装置基板（２８）と、
ｂ）前記撮像装置基板（２８）上に配置された複数の光検出器（３２）を有する光検出器アレイ（３０）と、
ｃ）前記光検出器アレイ（３０）に隣接して配置された、湿気の影響を受け易い材料を有するシンチレータ（２６）と、
ｄ）封止材（２４）により前記基板（２８）に密封固着された外側壁（４２、４４）、及び該外側壁に接続する上面（４６）を持つカバー（２２）であって、前記シンチレータ（２６）を湿気の侵入から保護するように、実質的に湿気に対し不浸透性であり且つ放射線減衰度の低い材料で構成されているカバー（２２）と、
を有している放射線撮像装置（２０）。
【請求項２】
前記光検出器アレイ（３０）は、前記撮像装置基板（２８）上に配置された、沃化水銀（ＨｇＩ２ ）及び沃化鉛（ＰｂＩ２ ）より成る群から選ばれた複数の直接検出材料を有する直接検出アレイで構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記カバー（２２）は、前記撮像装置基板（２８）の熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数を持つ、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記カバー（２２）は、高圧縮成形された粒子状物質であり且つ連続した繊維で補強した金属合金から製作されている、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記封止材（２４）は、室温で硬化可能である材料の連続したビ−ドを有している、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記シンチレータ（２６）は沃化セシウムで構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記カバー（２２）は、５％以下のＸ線減衰度を有する、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記カバー（２２）は、１〜３％のＸ線減衰度を有する、請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記カバー（２２）は、１．５〜２．５％のＸ線減衰度を有する、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
放射線撮像装置（２０）に保護カバーを取り付ける方法であって、
ａ）実質的に湿気に対し不浸透性であり且つ放射線減衰度の低い材料で構成されていて、外側壁（４２、４４）、及び該外側壁に接続する上面（４６）を持つカバー（２２）を用意するステップと、
ｂ）前記撮像装置のシンチレータ（２６）を取り囲むように前記カバーを前記撮像装置の撮像装置基板（２８）上に配置するステップと、
ｃ）硬化可能な封止材（２４）を前記カバーの外面に沿って塗布するステップと、
ｄ）前記封止材を硬化させることにより、前記シンチレータ（２６）を湿気の侵入から保護するように前記カバーを前記基板に密封固着するステップと、
を含んでいる当該方法。
【請求項１１】
前記封止材（２４）は紫外光によって硬化する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記カバー（２２）は、高圧縮成形された粒子状物質であり且つ連続した繊維で補強した金属合金から製作されている、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記封止材（２４）は、室温で硬化可能である材料の連続したビ−ドを有している、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記シンチレータ（２６）は沃化セシウムで構成されている、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
ａ）撮像装置基板（２８）と、
ｂ）前記撮像装置基板（２８）上に配置された複数の直接光検出器（３２）を有する直接検出アレイ（３０）と、
ｃ）前記直接検出アレイ（３０）に隣接して配置された、沃化セシウムで構成されているシンチレータ（２６）と、
ｄ）紫外光で硬化した封止材（２４）の連続したビードにより前記基板に密封固着された額縁形のカバー（２２）であって、Ｘ線透過性であり、且つ前記シンチレータ（２６）を湿気の侵入から保護するように実質的に湿気に対し不浸透性であるカバー（２２）と、
を含んでいるディジタルＸ線撮像装置（２０）。
【請求項１６】
前記直接光検出器（３２）は、沃化水銀（ＨｇＩ２ ）及び沃化鉛（ＰｂＩ２ ）より成る群から選ばれた複数の直接検出材料で構成されている、請求項１５記載のディジタルＸ線撮像装置。
【請求項１７】
前記カバー（２２）は、前記撮像装置基板（２８）の熱膨張係数とほぼ同じ熱膨張係数を持つ、請求項１５記載のディジタルＸ線撮像装置。
【請求項１８】
前記カバー（２２）は、高圧縮成形された粒子状物質であり且つ連続した繊維で補強した金属合金から製作されている、請求項１５記載のディジタルＸ線撮像装置。
【請求項１９】
前記カバー（２２）は、５％以下のＸ線減衰度を有する、請求項１５記載のディジタルＸ線撮像装置。
【請求項２０】
前記カバー（２２）は、１〜３％のＸ線減衰度を有する、請求項１５記載のディジタルＸ線撮像装置。
【請求項２１】
前記カバー（２２）は、１．５〜２．５％のＸ線減衰度を有する、請求項１５記載のディジタルＸ線撮像装置。
【請求項２２】
ディジタルＸ線撮像装置（２０）に保護カバーを取り付ける方法であって、
ａ）実質的に湿気に対し不浸透性であるＸ線透過性材料で構成されている額縁形のカバー（２２）を用意するステップと、
ｂ）前記Ｘ線撮像装置の沃化セシウム・シンチレータ（２６）を取り囲むように前記カバーを前記ディジタルＸ線撮像装置の撮像装置基板（２８）上に配置するステップと、
ｃ）紫外光で硬化可能な封止材（２４）の連続したビードを前記カバーの外面に沿って適用するステップと、
ｄ）前記封止材を硬化させることにより、前記シンチレータ（２６）を湿気の侵入から保護するように前記カバーを前記基板に密封固着するステップと、
を含んでいる当該方法。
【請求項２３】
前記カバー（２２）は、高圧縮成形された粒子状物質であり且つ連続した繊維で補強した金属合金から製作されている、請求項２２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
１．発明の属する技術分野
本発明は放射線撮像システムに関する。より具体的に述べると、本発明は医用診断用途に使用するのに適したＸ線撮像装置用の保護カバーに関する。Ｘ線撮像装置の基板の上面にカバーを取り付ける方法もまた提供される。
【０００２】
２．先行技術
医用及び工業用に使用される放射線撮像システム用に多数の保護カバーが知られている。例えば、発明者Ｋｗａｓｎｉｃｋ等に付与された米国特許第５，１３２，５３９号は耐湿性封止構造を持つプレーナ型撮像装置に関するものである。
【０００３】
このような封止カバーは、撮像システムのシンチレータ材料が吸湿するのを防ぐために望ましい。これらのカバーは、最終用途環境が高い湿度を含んでいるときは特に望ましい。例えば、通常のシンチレータ材料である沃化セシウムは吸湿性であり、その周囲の雰囲気から水分を吸収する傾向がある。該材料は、水分を吸収すると、加水分解され、その結果として発光特性の劣化を生じる。放射線撮像システムでは、放射線は典型的にはＸ線又はγ線である。この放射線はシンチレータ材料中で吸収されて、光のフォトンを生じさせる。これらのフォトンは光検出器によって検出されて、電気出力信号を発生させる。この信号は処理されて、検出された電磁放射線のパターンを解析するために可視表示装置又は他の装置を駆動する。セシウム酸化物シンチレータと放射線検出器の最終使用環境での雰囲気の水分との間では連続的に化学的反応が生じる。これらの反応は、検出器の分解能の劣化をもたらす。また、変換係数の劣化をもたらし、検出器／装置の信頼性を低下させる。
【０００４】
公知のディジタルＸ線検出器は、検出器のシンチレータを雰囲気の水分から隔離するために、カバー／エポキシ・シール／Ｘ線撮像装置の界面（インターフェース）を用いている。Ｘ線撮像装置は、基板上に配置されたシンチレータと共に、基板上に配置された光検出器アレイを有している。カバーがエポキシのビードにより基板に固着されて、シンチレータを覆うように延在する。
【０００５】
この既存のカバー／シール／基板の界面構成では、幾分かの周囲の水分が、エポキシを通る水分の拡散によって駆動されて、エポキシのビードを通って浸透し得る。その上、基板へカバーを取り付ける上記方法では、一貫性があり且繰返し再現可能である結果が得られない。上記方法は多数の複雑な処理器具を必要とする。また作業者の高度の器用さが必要であると共に、４８〜７２時間もの処理期間が必要になる。
【０００６】
従って、沃化セシウム・シンチレータ・アレイへの拡散による水分の浸透を低減するためのカバー及びその取り付け方法が要望される。
【０００７】
【発明の概要】
シンチレータを最終使用環境から隔離するためにカバー／撮像装置基板の界面を備えた放射線撮像装置が提供される。装置は、沃化セシウムのような湿気（水分）の影響を受け易い材料を有するシンチレータを含む。複数の光検出器を有する光検出器アレイが撮像装置基板上に配置されている。カバーが封止材（シーラント）によって基板に密封固着される。カバーは一般的に「額縁」又は開口端付きの箱の形である。カバーは第１及び第２の面を持つと共に、第１の面及び第２の面を接続する第３の面を持っている。カバーは実質的に湿気に対し不浸透性であって且つ放射線減衰度の低い材料で構成される。
【０００８】
本発明では、放射線撮像装置に保護カバーを取り付ける方法も提供される。本方法によれば、シンチレータを囲むようにカバーを撮像装置基板上に配置する。次いで、硬化可能な封止材をカバーの外面に沿って連続的に塗布する。そして、封止材を硬化させて、カバーを基板に密封固着する。
【０００９】
本発明のその他の目的および利点は、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになろう。ところで、図面は例示の目的でのみ示されたものであり、本発明の範囲を定めるものではないことを理解されたい。
【００１０】
図面においては、同じ要素には同じ参照符号を付してある。
【００１１】
【好ましい実施形態の詳しい説明】
図１は、既存の封止方式を簡略に示している。図１において、Ｘ線撮像装置１０は、基板７上に配置された光検出器アレイ（図示していない）を含む。シンチレータ５が基板７上に配置されている。カバー１が、エポキシのビード３によって基板７に固着されて、シンチレータ５を覆うように延在している。
【００１２】
次に図２には、本発明の好ましい実施形態の放射線撮像装置２０を示している。装置２０は、基板２８上に配置された光検出器アレイ３０、及び光検出器アレイに隣接して配置されたシンチレータ２６を含んでいる。カバー２２が基板７に密封固着されて、シンチレータ２６を覆うように延在している。光検出器アレイは処理回路（図示していない）に結合される。処理回路は、表示及び解析装置（図示していない）で使用するために電気信号を処理する。
【００１３】
光検出器アレイ３０は、所定のパターン、典型的には行及び列のパターンに配列され且つ電気接続された複数の光検出器３２を有する。光検出器は、アレイを形成するように撮像装置基板２８上に配置される。アレイは、撮像装置２０の使い方に適した任意の大きさ及び形状であってよい。例えば、アレイは身体の特定の部分の医学的解析に適合するように構成できる。光検出器は光ダイオードであるのが便利であるが、直接検出アレイ、すなわち、ＨｇＩ２ （沃化水銀）及びＰｂＩ２ （沃化鉛）光検出器装置のような、他の公知のソリッドステートＸ線検出器で構成してもよい。コネクタ（図示していない）により、光検出器で発生された電気信号が処理回路へ伝送される。
【００１４】
シンチレータ２６は、光検出器アレイ３０に隣接して配置され、且つシンチレータからの光フォトンが光検出器へ直ぐに通過するように配列されている。光学指数整合用物質を２つのアレイの間の分離層内に設けてもよい。シンチレータから光検出器へ光フォトンを効率よく伝達する他の材料を設けてもよい。図２に示されるように、シンチレータ２６は実質的に均質なシンチレータ材料のブロックで構成される。代替例として、大きなシンチレータ材料のブロックからダイスカット又は切断によって形成された複数の別々のシンチレータ素子（図示していない）で構成してもよい。また、公知の方法を使用して、複数のシンチレータ素子を柱状構造に別々に成長又は堆積して形成してもよい。例えば、この目的のために蒸着又はスパッタリングを使用することができる。シンチレータ２６は第１の端面３４を有し、該第１の端面３４を通ってＸ線又はガンマ線の入射放射線３６がシンチレータへ入る。第２の端面３８が第１の端面に対向する。光フォトンが面３８を通過して隣接の光検出器アレイ３０に入る。シンチレータ２６は更に、第１の端面３４と第２の端面３８との間を延在する外周縁４０を有する。典型的には、沃化セシウムがシンチレータ２６を形成するために使用される。この代わりに、他の公知のシンチレータ材料を使用することができる。
【００１５】
カバー２２は、シンチレータによって発生された光を受ける光検出器アレイ３０の部分の周りに配置される。図２に示されるように、カバー２２は、カバー２２の上面４６と基板２８の上面との間に延在する外側壁を有する。図２には、この外側壁の（読者から見て）左側部分４２及び右側部分４４が示されているが、外側壁はカバー２２の外面の周りに沿って延在していることを理解されたい。上面４６は外側壁を接続して、カバーの上部を閉じる。カバーの底面部分、すなわち、カバー２２の開口した面又は内面は、基板２８の面によって閉じられる。この「開口面」カバー／基板の界面は、最終使用環境からシンチレータの局部的な周囲雰囲気へ至る直接的な湿気経路を大幅に低減する。最終使用環境と局部的な環境との間に密実な壁材料を介在配置したことにより、エポキシ・シールを通しての拡散が実際上無くなる。先行技術と異なり、湿気はエポキシ・シールとカバーの外側壁の両方を通って進入しなければならない。従って、「開口面」カバー／基板の界面は、シンチレータ材料（例えば、沃化セシウム）と雰囲気の水分との連続的な化学反応を防止する。この構成の結果として、Ｘ線検出器の信頼性が改善される。更に、先行技術の封止方式と比べて、本構成のシールは、たとえ生じたとしても、先行技術の封止方式において亀裂や漏洩を引き起こしたような収縮、熱膨張及び粘性変化の影響を受けにくい。
【００１６】
Ｘ線検出用途に使用するために、カバーの材料は低いＸ線減衰度を持つべきである。好ましくは、Ｘ線減衰度は３〜５％以下であり、望ましくは１〜３％、好ましくは１．５〜２．５％である。カバーの熱膨張係数は基板２８の熱膨張係数と整合するのが有利である。またカバーの材料は、撮像装置の構造的一体性を保証するのに充分なスチフネス（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を持つべきである。
【００１７】
材料及びカバー構成を製作するために、高圧縮成形された粒子状物質であり且つ連続した繊維で補強した金属合金を使用することができる。例えば、改良加圧浸透鋳造法によって生産された金属合金が、米国０２４５３−７０１２、マサチューセッツ州ウォルサム、クレマチス・アヴェニュー１０１に所在のＭｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃａｓｔ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ， Ｉｎｃ．から入手できる。発明者Ｋｗａｓｎｉｃｋに付与された米国特許第５，１３２，５３９号に開示されたカバー材料もまた使用することができる。
【００１８】
カバー／基板の界面を形成するためには、先ずカバー２２を基板２８の上に配置する。次いで、封止材２４の連続したビ−ドをカバー２２の外面に沿って形成する。好ましくは、封止材２４はエポキシのような耐湿性接着材で構成する。例えば、室温で硬化させるために、米国０７６０１ 、ニュージャージ州ハッケンサック、ホバート・ストリート１５４所在のＭａｓｔｅｒ Ｂｏｎｄ， Ｉｎｃ． から入手できるＥＰ３８を使用することができる。この代わりに、アクリル及びアクリレート化ウレタンのような他の公知の接着材を使用することができ、例えば、紫外（ＵＶ）光によって硬化させるために、米国０６０６７−３９１０、コネチカット州ロッキーヒル、トラウト・ブルック・クロッシング１００１所在のＬＯＣＴＩＴＥ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ から入手できる接着材３１０３及び３５２５を使用することができる。さほど好ましいとは云えないが、他の封止材として、Ｍａｓｔｅｒ Ｂｏｎｄ， Ｉｎｃ． から入手できるＵＶ１５−７及びＵＶ１５−７ＳＰ４が挙げられる。
【００１９】
カバー２２は、基板７に密封固着されて、シンチレータ２６を覆うように延在する。カバー２２は、液体又は蒸気の水分が通り抜けるのを防止するシールを形成する。カバー２２は、撮像装置によって検出しようとする放射線と何ら強い相互作用を持たない。カバーは、線源３８から入射する放射線の最大量が、吸収や散乱もなくシンチレータ２６へ入ることができるようにする。
【００２０】
「額縁形」カバー／基板の界面は、精度をより高くすることができる。該界面により、カバーの内面とシンチレータの沃化セシウム能動アレイの縁との間で繰り返し可能な位置合わせが可能になる。カバーの形状及び配置、並びに封止材のビード形成のための簡単な器具の利用により、界面が定められる。「開口面」カバー／基板の共通な境界は、封止材の塗布手順をかなり簡単化する。それにより、製造処理中に手動及び半自動の封止材塗布手段を使い易くすることができる。
【００２１】
カバー２２は、放射線撮像装置に取り付ける際に、シンチレータ２６を取り囲むように撮像装置２０の像装置基板２８上に配置する。次いで、硬化可能な封止材２４をカバー２２の外面に沿って適用する。次いで、封止材２４を、好ましくは窒素雰囲気下で、硬化させることにより、カバー２２を基板２８に密封固着する。生産性の改善のために、ＵＶ硬化封止材が使用され、これは処理期間のかなり（４８〜７２時間から１〜２時間へ）の短縮をもたらす。
【００２２】
従って、「額縁形」カバーとその取り付け方法が提供される。カバーは放射線透過性であり、シンチレータから遠ざかる光の散乱を最小限にする。カバーの外面はＸ線撮像装置の基板の上面に取り付けられる。カバーは、上部が開口した箱を上下逆さまにして撮像装置の基板上に配置したものに類似している。カバー／撮像装置基板の界面により、沃化セシウムと最終使用環境との間の信頼性の悪い水分障壁が無くなる。該界面により、沃化セシウムについての水分の影響に起因したＸ線検出器の分解能及び変換係数の劣化が防止される。更に、検出器の信頼性が改善される。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態を図示し説明したが、特許請求の範囲に記載の本発明の精神および範囲から離れることなく種々の変更および変形をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
先行技術の放射線撮像装置の封止方式を示す略図である。
【図２】
本発明の一実施形態による放射線撮像装置の概略断面図である。
【図１】
2004514915.tif 000003
【図２】
2004514915.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004514915.tif 000005
2004514915.tif 000006
2004514915.tif 000007
2004514915.tif 000008
2004514915.tif 000009
2004514915.tif 000010
2004514915.tif 000011
2004514915.tif 000012
2004514915.tif 000013
2004514915.tif 000014
2004514915.tif 000015
2004514915.tif 000016
2004514915.tif 000017
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004514915.tif 000018
【国際調査報告】
2004514915.tif 000019
2004514915.tif 000020
2004514915.tif 000021