(57)【要約】【課題】容易に製造可能なシンチレータアレイ、検出器リング、及びシンチレータアレイの製造方法を提供すること。【解決手段】シンチレータアレイ３は、反射材構造物１０と複数のシンチレータ２０とを有している。反射材構造物１０は、２次元状に稠密に配列された多角柱形状を有する複数の貫通孔を有し、光を反射する反射材から。複数のシンチレータ２０は、複数の貫通孔にそれぞれ挿入され、多角柱形状を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に稠密に配列された多角柱形状を有する複数の貫通孔を有し、光を反射する反射材からなる反射材構造物と、
前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入され前記多角柱形状を有する複数のシンチレータと、
を具備するシンチレータアレイ。
【請求項２】
前記反射材構造物は、平面形状を有し伸縮性を有する複数の反射材シートが、所定間隔をおいて離散的に設けられた複数の接着部分において貼り合わされることにより形成される、請求項１記載のシンチレータアレイ。
【請求項３】
前記複数の貫通孔の各々は、六角柱形状を有する、請求項１記載のシンチレータアレイ。
【請求項４】
中心軸回りの円周上に配列された複数の検出器を具備し、
前記複数の検出器の各々は、
２次元状に稠密に配列された多角柱形状を有する複数の貫通孔を有し、光を反射する反射材からなる反射材構造物と、前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入され前記多角柱形状を有する複数のシンチレータと、を有するシンチレータアレイと、
前記シンチレータアレイに光学的に接続された複数の光電子増倍管を有するＰＭＴアレイと、
を備える検出器リング。
【請求項５】
前記シンチレータアレイは、前記円周方向に沿って交互に配列された第１のシンチレータアレイと第２のシンチレータアレイとを有し、
前記第１のシンチレータアレイは、前記反射材構造物として第１の反射材構造物を有し、
前記第２のシンチレータアレイは、前記反射材構造物として、前記第１の反射材構造物に嵌め合わせ可能な形状を有する第２の反射材構造物を有する、
請求項４記載の検出器リング。
【請求項６】
前記複数の光電子増倍管は、第１のサイズの受光面を有する複数の第１の光電子増倍管と、前記第１のサイズより小さい第２のサイズの受光面を有する複数の第２の光電子増倍管とを有し、
前記複数の第１の光電子増倍管と前記複数の第２の光電子増倍管とは、前記第１のシンチレータアレイと前記第２のシンチレータアレイとに稠密に配列される、
請求項４記載の検出器リング。
【請求項７】
光を反射する柔軟性の反射材を利用して複数の貫通孔を有する反射体を形成し、
柱状の複数のシンチレータの各々の側面が前記反射材構造物に包まれるように、前記複数のシンチレータを前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入する、
ことを具備するシンチレータアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、シンチレータアレイ、検出器リング、及びシンチレータアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核医学診断装置の１つであるＰＥＴ装置は、中心軸回りの円周上に配列された複数の検出器からなる検出器リングを備えている。各検出器は、２次元状に配列された複数のシンチレータ（シンチレータアレイ）と複数の光電子増倍管とからなる。シンチレータ間には、光の反射材が配置される。例えば、カットされた反射材を一枚一枚シンチレータに張り合わせることによってシンチレータ間に反射材を配置している。シンチレータは、とても小さく、膨大な量を必要とする。従って、シンチレータアレイの製造は、反射材の高度な加工精度を要し、また、多大な製作時間を要している。また、製造者にとっては、忍耐のいる作業である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―２３２８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、容易に製造可能なシンチレータアレイ、検出器リング、及びシンチレータアレイの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係るシンチレータアレイは、２次元状に稠密に配列された多角柱形状を有する複数の貫通孔を有し、光を反射する反射材からなる反射材構造物と、前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入され前記多角柱形状を有する複数のシンチレータと、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る検出器リングの構造を概略的に示す図。
【図２】図１の検出器に含まれるシンチレータアレイの平面図。
【図３】図１の検出器に含まれるシンチレータアレイの斜視図。
【図４】図３の反射材構造物の斜視図。
【図５】図３のシンチレータの斜視図。
【図６】本実施形態に係るシンチレータアレイの製造方法の典型的な流れを示す図。
【図７】図６のステップＳ２において形成される反射材構造物の平面図。
【図８】図６のステップＳ３の処理の概要を示す図。
【図９】本実施形態に係るシンチレータアレイの円周方向に沿う配列の一例を示す図。
【図１０】本実施形態に係るシンチレータアレイ上における光電子増倍管の配列の一例を示す図。
【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シンチレータアレイ、検出器リング、及びシンチレータアレイの製造方法を説明する。
【０００８】
本実施形態に係る検出器リングは、ＰＥＴ装置のガントリに搭載されている。図１は、本実施形態に係る検出器リング１の構造を概略的に示す図である。図１に示すように、検出器リング１は、中心軸Ａを中心とした円周上に配列された複数の検出器２から構成される。検出器リング１の開口部内は、ＦＯＶ（field of view）に設定される。ＦＯＶには、天板に載置された被検体が配置される。被検体には、放射性同位元素が標識された薬剤が注入される。放射性同位元素には、陽電子（ポジトロン）を放出するポジトロン核種がある。ポジトロン核種から放出された陽電子は、周囲にある電子（エレクトロン）と結合して一対のガンマ線を発生する。発生されたガンマ線は、検出器２により検出される。
【０００９】
検出器２は、図１に示すように、検出器リング１の内側から順番にシンチレータアレイ３、ライトガイド４、及びＰＭＴアレイ５を有している。シンチレータアレイ３は、詳細は後述するが、２次元状に配列された複数のシンチレータと、各シンチレータを個別に遮光するための反射材構造物とからなる。ＰＭＴアレイ５は、２次元状に配列された複数の光電子増倍管（ＰＭＴ：photomultiplier）を有している。シンチレータアレイ３とＰＭＴアレイ５とはライトガイド４を介して光学的に接続されている。
【００１０】
被検体内で発生されたガンマ線は、シンチレータアレイ３内のシンチレータに入射し、シンチレータ内においてシンチレーション光に変換される。シンチレーション光は、ライトガイド４を介してＰＭＴアレイ５の光電子増倍管に到達する。光電子増倍管において、シンチレーション光は、電気信号に変換される。電気信号は、図示しないＰＥＴ装置のコンピュータ装置に伝送される。コンピュータ装置は、電気信号に基づいて放射性同位元素の濃度分布を示すＰＥＴ画像を発生する。
【００１１】
図２は、検出器２に含まれるシンチレータアレイ３の平面図である。図３は、シンチレータアレイ３の斜視図である。図４は、反射材構造物１０の斜視図である。図５は、シンチレータ２０の斜視図である。シンチレータアレイ３は、反射材構造物１０と複数のシンチレータ２０とを含んでいる。反射材構造物１０は、光の反射材から形成される立体構造物である。反射材としては、光を遮光する特性を有するものであれば既存の如何なるものが利用可能である。例えば、反射材としては、ポリエステル系の素材を含むものが採用される。なお、反射材としては、後述するシンチレータアレイ３の製造の容易さのため、伸縮性を有するものが適用されるとよい。反射材構造物１０は、２次元状に稠密に配列された複数の貫通孔ＴＨを有している。このように、反射材構造物１０は、反射材からなる中空の複数の多角柱構造が連結されてなるハニカム構造を有している。各貫通孔ＴＨは、多角柱形状を有している。複数の貫通孔ＴＨには、多角柱形状を有する複数のシンチレータ２０がそれぞれ挿入される。シンチレータ２０は、例えば、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）やＢＧＯ（ビスマス酸ジャーマネイト）等のシンチレータ結晶により形成される。シンチレータ２０と貫通孔ＴＨとは同一形状を有している。換言すれば、シンチレータ２０の形状に合わせ貫通孔ＴＨの形状が定められている。シンチレータ２０と貫通孔ＴＨとは、シンチレータ２０を平面上に隙間無く充填可能な形状であれば、正三角柱形状や正四角柱形状、正六角柱形状のような如何なる正多角柱形状でもよい。以下、図２，３，４，５に示すように、シンチレータ２０と貫通孔ＴＨとは、正六角柱形状を有しているものとする。
【００１２】
なお、シンチレータアレイ３の構造は、図２や図３に示される構造のみに限定されない。例えば、図２や図３のシンチレータアレイ３は、１３個のシンチレータ２０を含んでいるがシンチレータ２０の数はこれに限定されず如何なる数のシンチレータ２０を含むように構成されてもよい。
【００１３】
図６は、シンチレータアレイの製造方法の典型的な流れを示す図である。図６に示すように、まず、複数のシンチレータを形成する（ステップＳ１）。シンチレータは、例えば、円柱状のシンチレータインゴットを正六角柱形状に切削することにより生成される。全てのシンチレータは、同一の寸法に形成される。シンチレータの寸法は、検査対象のサイズ等に応じて任意に設定可能である。例えば、人間用のシンチレータの場合、高さが３０ｍｍ程度、底面の一辺の長さが３ｍｍ程度に設定され、小動物用のシンチレータの場合、高さが２０ｍｍ程度、底面の一辺の長さが１ｍｍ程度に設定される。
【００１４】
次に反射材構造物１０を形成する（ステップＳ２）。図７は、ステップＳ２において形成される反射材構造物１０の平面図である。具体的には、まず、シート状に成形された複数の反射材（反射材シートと呼ぶことにする。）１２を用意する。反射材シート１２の高さの寸法（ｚ方向の長さ）は、例えば、シンチレータ２０の高さと略同一寸法に設計される。反射材シート１２の横の寸法（ｘ方向の長さ）は、例えば、シンチレータ２０の横の寸法と略同一寸法に設計される。接着剤１４の横の寸法は、例えば、シンチレータ２０の底面の一辺の長さと略同一に設計される。接着剤１４の高さの寸法は、例えば、シンチレータ２０の高さの寸法と略同一に設計される。
【００１５】
図７に示すように、複数の反射材シート１２は、各反射材シート１２に所定間隔をおいて離散的に設けられた複数の接着部分において貼り合わされる。これにより、反射材構造物１０が形成される。具体的には、複数の反射材シート１２は、これら複数の接着部分において接着剤１４により貼り合わされる。例えば、複数の反射材シート１２は、各反射材シート１２の表面と裏面とにそれぞれ横方向に沿って所定間隔毎に接着材１４により貼り合わされる。裏面における接着材１４による接着部分は、表面における隣り合う接着材１４による接着材の略中心に設定される。換言すれば、接着剤１４による接着部分は、反射材シート１２に横方向に沿って千鳥配列（ジグザグに配列）される。このようにして接着剤１４により貼り合わされた反射材シート１２は、反射材構造物１０の骨組みをなす。反射材シート１２と接着材１４とにより囲まれる空間がシンチレータ２０のための貫通孔ＴＨをなす。そのため、隣り合う接着剤１４による接着部分の間隔は、例えば、シンチレータ２０の底面の３辺分の長さに設定される。このようにして、複数の反射材シート１２に互い違いに断続的に接着剤１４を塗布して貼り合わせることにより反射材構造物１０が形成される。
【００１６】
反射材構造物１０とシンチレータ２０とが形成されると、シンチレータ２０の側面が反射材構造物１０に包み込まれるように貫通孔ＴＨにシンチレータ２０を挿入することによりシンチレータアレイ３を形成する（ステップＳ３）。図８は、ステップＳ３の処理の概要を示す図である。具体的には、まず、シンチレータ２０の挿入を容易にするため、反射材構造物１０を反射シート１２の積層方向（ｙ方向）に引っ張ることにより貫通孔ＴＨを積層方向に広げる。反射シート１２のうちの接着剤１４による接着部分は、接着されていない部分よりも積層方向の引っ張りに対する強度が高い。従って、反射材構造物１０を積層方向に引っ張ることにより、貫通孔ＴＨを六角柱に成形することができる。換言すれば、積層方向の引っ張りにより貫通孔ＴＨが六角柱を形成するように、接着剤１４による接着部分の寸法や反射材シート１２における接着部分の配置位置が設定される。貫通孔ＴＨが広げられると、シンチレータを貫通孔ＴＨに挿入する。この際、シンチレータと反射材シート１２の接着のため、シンチレータの表面にグリースや接着剤１４を塗布してからシンチレータを貫通孔ＴＨに挿入するとよい。これによりシンチレータアレイが完成する。
【００１７】
なおステップＳ３において、予め貫通孔ＴＨを広げることなく、シンチレータを貫通孔ＴＨに挿入可能であるならば、必ずしも反射材構造物１０を積層方向に引っ張らなくても良い。
【００１８】
引っ張る力を強くすることにより貫通孔ＴＨを六角柱から四角柱に変形することができる。従って、予め四角柱のシンチレータを形成しておき、この四角柱のシンチレータを貫通孔ＴＨに挿入することにより、四角柱のシンチレータが配列されたシンチレータアレイを製造することができる。
【００１９】
なお、上記の製造方法の流れは一例であり、これに限定されない。例えば、ステップＳ１とステップＳ２との順番を入れ替えても良い。
【００２０】
このように、本実施形態に係る製造方法によれば、ハニカム構造を有する反射材構造物１０の貫通孔ＴＨにシンチレータ２０を挿入するという簡便な作業によりシンチレータアレイ３を製造することができる。従って、本実施形態に係る製造方法を利用すれば、シンチレータ２０への反射材の貼り合わせの作業工程を自動化することも可能である。
【００２１】
シンチレータアレイ３が製造されると、シンチレータアレイ３にライトガイド４やＰＭＴアレイ５を取り付けることにより検出器２を製造する。そして検出器２を中心軸Ａ回りの円周上に配列することにより検出器リング１を製造する。
【００２２】
ガンマ線の検出効率の向上のため、シンチレータは、円周上に稠密に配列されるとよい。しかし、同一形状のシンチレータアレイを円周上に配列した場合、シンチレータアレイ間に隙間があいてしまい、ガンマ線の検出効率は良くない。
【００２３】
本実施形態においては、シンチレータを円周上に稠密に配列するため、形状が異なる２タイプのシンチレータアレイ３ａ，３ｂを円周上に交互に配列する構成をとる。図９は、シンチレータアレイ３ａ，３ｂの円周方向に沿う配列の一例を示す図である。図９に示すように、形状が異なる第１のタイプのシンチレータアレイ３ａと第２のタイプのシンチレータアレイ３ｂとが円周方向に沿って交互に配列される。第１のシンチレータアレイ３ａと第２のシンチレータアレイ３ｂとは、シンチレータ２０の配列、換言すれば、反射材構造物１０ａ，１０ｂの形状が異なる。具体的には、第２のシンチレータアレイ３ｂに含まれる反射材構造物１０ｂは、第１のシンチレータアレイ３ａに含まれる反射材構造物１０ａに円周方向に沿って嵌め合わせ可能な形状を有している。以下、第１のシンチレータアレイ３ａと第２のシンチレータアレイ３ｂとの形状について具体的に説明する。ここで、円周方向に沿って配列された２つのシンチレータのセットを２個セット２２、３つのシンチレータのセットを３個セット２３と呼ぶことにする。
【００２４】
図９に示すように、第１のシンチレータアレイ３ａと第２のシンチレータアレイ３ｂとは、２個セット２２と３個セット２３とが中心軸Ａに沿って交互に配列されている。２個セット２２は、円周方向に陥凹する、シンチレータアレイ３ａ，３ｂの凹部として機能する。３個セット２３は、円周方向に沿って隆起するシンチレータアレイ３ａ，３ｂの凸部として機能する。第１のシンチレータアレイ３ａにおいては、中心軸に沿う端部に２個セット２２が配置されている。第２のシンチレータアレイ３ｂにおいては、中心軸に沿う端部に３個セット２３が配置されている。同一の中心軸位置（中心軸に沿う位置）において、第１のシンチレータアレイ３ａに２個セット２２が配置されている場合、第２のシンチレータアレイ３ｂに３個セット２３が配置され、第１のシンチレータアレイ３ａに３個セット２３が配置されている場合、第２のシンチレータアレイ３ｂに２個セット２２が配置される。換言すれば、同一の中心軸位置において、２個セット２２と３個セット２３とが円周方向に沿って交互に配列される。この２つのシンチレータアレイ３ａ，３ｂ（より詳細には、反射材構造物１０ａ，１０ｂ）の形状の違いにより、第１のシンチレータアレイ３ａと第２のシンチレータアレイ３ｂとの凹部と凸部とを嵌め合わすことができ、シンチレータ２０を円周上に稠密に敷き詰めることができる。
【００２５】
なお、上述のシンチレータ２０のレイアウトは一例であって本実施形態はこれに限定されない。例えば、上述においては、第１のシンチレータアレイ３ａは４つの２個セット２２と３つの３個セットを含み、第２のシンチレータアレイ３ｂは３つの２個セット２２と４つの３個セットを含むが、第１のシンチレータアレイ３ａと第２のシンチレータアレイ３ｂとは、２個セットと３個セットとを幾つ含んでも良い。また、上記においては、２個セットと３個セットとが中心軸に沿って交互に配列されるとしたが、シンチレータのセットに含まれるシンチレータの個数はこれに限定されない。例えば、３個セットと４個セットとが中心軸に沿って交互に配列されてもよい。
【００２６】
シンチレータアレイ３ａ，３ｂには複数の光電子増倍管が２次元状に稠密に配列される。検出器を円周上に稠密に配列するため、光電子増倍管は、円周方向に関してシンチレータアレイ３ａ，３ｂからはみ出さない方がよい。検出効率の向上のため、複数の光電子増倍管がシンチレータアレイ３ａ，３ｂ上に稠密に配列される方が良い。
【００２７】
図１０は、シンチレータアレイ３ａ，３ｂ上における光電子増倍管５１，５２の配列の一例を示す図である。図１０の円は、光電子増倍管５１，５２の受光面を示す。図１０に示すように、シンチレータアレイ３ａ，３ｂには、受光面のサイズが異なる複数の第１の光電子増倍管５１と複数の第２の光電子増倍管５２とが２次元状に稠密に配列される。第１の光電子増倍管５１の受光面は、シンチレータ２０の底面に内包可能なサイズを有する。例えば、第１の光電子増倍管５１の受光面は、シンチレータ２０の底面に内接するように設計される。第１の光電子増倍管５１は、３個セット２３を構成する３つのシンチレータ２０のうちの円周方向に関する両端のシンチレータ２０上に配置される。第２の光電子増倍管５２は、その中心が２個セット２２の中心に一致するように配置される。第２の光電子増倍管５２の受光面は、第１の光電子増倍管５１の受光面よりも大きく、例えば、近傍の４つの第１の光電子増倍管５１の受光面に接触可能なサイズに設計される。このレイアウトによれば、光電子増倍管５１，５２をシンチレータアレイ３ａ，３ｂ上に可能な限り密に配置し、さらに、円周方向に関して光電子増倍管５１，５２をシンチレータアレイ３ａ，３ｂからはみ出すこと無く配置することができる。
【００２８】
なお、上記の光電子増倍管のレイアウトは一例であり、本実施形態の光電子増倍管のレイアウトはこれに限定されない。例えば、１種類の光電子増倍管がシンチレータアレイ上に配列されてもよい。
【００２９】
上記構成により、本実施形態に係るシンチレータアレイは、２次元状に配列された多角柱形状を有する複数の貫通孔を有する反射材構造物と、多角柱形状を有する複数のシンチレータとを有している。複数のシンチレータは、複数の貫通孔にそれぞれ挿入されている。この構造によれば、シンチレータを反射材構造物に設けられた貫通孔に挿入するという簡便な作業により、シンチレータに反射材を貼り付けることができる。
【００３０】
かくして本実施形態によれば、容易に製造可能なシンチレータアレイ、検出器リング、及びシンチレータアレイの製造方法を提供することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施形態においてシンチレータアレイは、ＰＥＴ装置に搭載されるとした。しかしながら、本実施形態に係るシンチレータアレイはこれに限定されず、ＳＰＥＣＴ装置等の他の核医学診断装置に搭載されてもよい。
【００３２】
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】
【００３３】
１…検出器リング、２…検出器、３…シンチレータアレイ、４…ライトガイド、５…ＰＭＴアレイ、１０…反射材構造物、１２…反射材シート、１４…接着材、２０…シンチレータ、ＴＨ…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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