(57)【要約】【課題】  部品の実装エリアを確保できる検出器パック及びＸ線ＣＴ装置が望まれている。【解決手段】  一形態にかかる検出器パックは、対向する第１面及び第２面を有する第１基板と、前記第１面に配されるＸ線検出部と、対向する第３面及び第４面を有し、前記第２面に前記第３面が対向して配置される第２基板と、前記第２基板の前記第３面上に配されるデータ収集装置と、前記第２基板の前記第４面上に配されるコネクタを有し、前記第２基板を第３基板に接続するフレキシブル基板と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１面及び第２面を有する第１基板、
前記第１面に配されるＸ線検出部、
対向する第３面及び第４面を有し、前記第２面に前記第３面が対向して配置される第２基板、及び、
前記第２基板の前記第３面上に配されるデータ収集装置、を備える検出器パックと、
前記第２基板の前記第４面上に配されるコネクタを有し、前記第２基板を第３基板に接続するフレキシブル基板と、
を備える、検出器パック。
【請求項２】
前記フレキシブル基板により前記第２基板に接続される第３基板と、前記第３基板に設けられる画像処理回路と、を有する画像処理装置を備える、請求項１記載の検出器パック。
【請求項３】
前記Ｘ線検出部は、前記第１面上に配され前記第１基板に電気的に接続され光を電気信号に変換して出力する光半導体素子と、前記光半導体素子上に配されＸ線を光に変換して出力するシンチレータと、を備え、
前記データ収集装置は、前記第２基板に電気的に接続され、前記光半導体素子が出力した電気信号を収集し、画像処理に用いられる電気信号を出力するＡＳＩＣである、請求項１または２に記載の検出器パック。
【請求項４】
前記第１基板の前記第２面には、凹部が形成され、
前記データ収集装置の少なくとも一部は、前記凹部内に収容される、請求項１に記載の検出器パック。
【請求項５】
前記第１基板の前記第２面側に、前記第２基板及び前記データ収集装置を有するデータ収集ユニットを、複数積層して備え、
前記コネクタは、複数の前記データ収集ユニットのうち少なくともいずれかの前記第２基板の前記第４面上に配され、
前記フレキシブル基板の前記コネクタの反対側の面に電子部品が実装可能に構成された請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検出器パック。
【請求項６】
複数の前記データ収集ユニットのうち少なくともいずれかの第４の主面には、凹部が形成され、前記データ収集装置の少なくとも一部は、前記凹部内に収容される、請求項５に記載の検出器パック。
【請求項７】
前記フレキシブル基板の、前記第４面と対向する面の反対側の面に、電子部品が搭載される、請求項１乃至６のいずれか１項記載の検出器パック。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検出器パックを複数備えるＸ線検出器と、
Ｘ線を照射するＸ線照射部と、
を備える、Ｘ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線を検出する検出器パック及びこの検出器パックを備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置（Ｘ線断層撮影装置）は、被検体が載置される寝台部と、寝台部を内側に収容可能に形成された環状のガントリ部と、被検体の状態を表示するモニタ等を有するコンソール部と、を備える。  
ガントリ部は、被検体に向かってＸ線を照射するＸ線照射部と、被検体を透過したＸ線を検出する検出器ユニットと、を備える。検出器ユニットは、ガントリ部の回転方向に円弧状に並んで配置される複数の検出器パックを備える。  
検出器パックは、例えば、セラミックス材料で構成されたメイン基板と、メイン基板上に配された光半導体素子と、光半導体素子上に配されたシンチレータと、データ収集装置と、を備えている。データ収集装置は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、光半導体素子が出力した電気信号を収集し、この電気信号に基づいて画像処理に用いられる電気信号を形成し、画像処理に用いられる電気信号を出力する。また、検出器パックは、コネクタを有するフレキシブル基板を介して画像処理装置の制御基板に接続される。画像処理装置は、制御基板と、制御基板上に搭載されたＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、画像処理回路、を備える。    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−４７１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
検出器パック及びＸ線ＣＴ装置において、広範囲または高画質なＸ線画像を所得するためには、画素数を増やす必要があり、画素数の増加は光半導体素子が出力した電気信号が増加する。これに対応するため、データ収集装置を複数設ける場合、基板上のデータ収集装置とコネクタ搭載面積が増大し、実装エリアが不足する場合がある。そこで、部品の実装エリアを確保できる検出器パックが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態にかかる検出器パックは、対向する第１面及び第２面を有する第１基板、前記第１面に配されるＸ線検出部、対向する第３面及び第４面を有し、前記第２面に前記第３面が対向して配置される第２基板、及び、前記第２基板の前記第３面上に配されるデータ収集装置、を備える検出器パックと、前記第２基板の前記第４面上に配されるコネクタを有し、前記第２基板を第３基板に接続するフレキシブル基板と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示す斜視図。
【図２】同Ｘ線ＣＴ装置の検出器パックを一部断面で示す側面図。
【図３】同Ｘ線検出器パックの平面図。
【図４】第２実施形態に係る検出器パックを一部断面で示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、第１実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、Ｘ線ＣＴ装置１０を示す斜視図である。図２は検出器パックを一部断面で示す側面図であり、図３は検出器パックの平面図である。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【０００８】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１０は、被検体にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出するガントリ部１１と、被検体を載置して移動させる寝台部１２と、寝台部１２及びガントリ部１１を制御し、あるいは操作入力や画像表示を行うコンソール部１３と、を備える。
【０００９】
ガントリ部１１は、環状に形成された回転部２１と、Ｘ線を照射可能に構成されたＸ線照射部２２と、Ｘ線照射部２２から照射されたＸ線を検出可能に構成されたＸ線検出器２３と、を備える。
【００１０】
回転部２１は、その軸線回りに回転可能に形成されている。
【００１１】
Ｘ線照射部２２は、高圧発生装置から供給された管電圧に応じてＸ線を発生し、被検体に向けて照射する。
【００１２】
Ｘ線検出器２３は、回転部２１の、Ｘ線照射部２２と対向する位置に配置される。Ｘ線検出器２３は、回転方向に並列して設けられる複数の検出器ユニット２５を備える。各検出器ユニット２５は、検出器パック３０と、検出器パック３０の第２基板３３の外方に配置される第３基板３５を有する画像処理装置（図示せず）と、コネクタを有し第３基板３５及び第２基板３３を接続するフレキシブル基板３７と、を備えている。本実施形態においては例えば３２〜４８枚の検出器パック３０が回転方向に並列して設けられる。
【００１３】
図２及び図３に示すように、各検出器パック３０は、対向する第１面３１ａ及び第２面３１ｂを有する第１基板３１と、第１基板３１の第１面３１ａ上に配されたＸ線検出部３２と、第１基板３１の第２面３１ｂ側に配された複数の第２基板３３と、各第２基板３３の一方の主面である第３面３３ａ上に搭載された複数のデータ収集装置３４と、を備える。
【００１４】
第１基板３１は、セラミックス材料からなり、対向する一対の主面である第１面３１ａ及び第２面３１ｂを有するセラミックス基板である。第１面３１ａ上と第２面３１ｂ上に、それぞれ配線４１が形成されている。第１基板３１の第１面３１ａ上には光半導体４３が設けられている。また、第１基板３１の第２面３１ｂにはデータ収集装置３４の一部を収容可能な凹部４２が形成されている。
【００１５】
凹部４２は、例えばデータ収集装置３４の形状に沿う凹みであり、本実施形態において、凹部４２は、例えば図３に示されるように、平面視矩形状であって一定の深さを有している。本実施形態において、第２面３１ｂ上に４つの凹部４２が並列配置され、各凹部４２に２つのデータ収集装置３４がそれぞれ配される。
【００１６】
光半導体４３は、マトリクス状に配された複数の光半導体素子を備える。各光半導体素子は、光を電気信号に変換し、その電気信号を出力可能に構成されている。光半導体４３は、第１基板３１の配線４１に電気的に接続されている。光半導体４３上にシンチレータ４４が実装される。
【００１７】
シンチレータ４４は、光半導体素子に対向してマトリクス状に配置されている。シンチレータ４４は、Ｘ線を光に変換し、その光を出力可能に構成されている。
【００１８】
第２基板３３は、矩形の板状に形成されたインターポーザ４７である。材料は例えばセラミックス、シリコン、樹脂を用いることが可能である。駆動時に温度変化があることを考慮すると、第１基板３３と同じ材質であり熱膨張差がないセラミックスが好ましい。
第２基板３３は、対向する一対の主面である第３面３３ａ及び第４面３３ｂを有している。第２基板３３は、第３面３３ａが第１基板３１の第２面３１ｂに対向配置されている。本実施形態においては第１基板３３の第２面３１ｂに対して２つの第２基板３３が対向配置されている。各第２基板３３は、第１基板３１よりも小さく、データ収集装置３４が４つ配列可能な大きさを有している。第２基板３３は、バンプ４６ａを用いて、第１基板３１の第２面３１ｂ上の配線４１に電気的に接続されている。
【００１９】
第２基板３３の第３面３３ａには、凹部４２にその一部が収容された複数のデータ収集装置３４が搭載されている。また、第２基板３３の第４面３３ｂ上には、フレキシブル基板３７の第１コネクタ４８が接続されている。
【００２０】
データ収集装置３４は、例えばＡＳＩＣ５０である。ＡＳＩＣ５０は、光半導体素子が出力した電気信号を収集してこの電気信号に基づいて画像処理に用いられる信号を形成し、かつ、この画像処理に用いられる信号を出力する機能を有している。例えば本実施形態においては、第１基板３１の長手方向であって回転軸に平行な第１方向に４列、回転方向に沿う第２方向に２列、計８つのＡＳＩＣ５０が配列されている。
【００２１】
データ収集装置３４は、例えば第２基板３３の第３面３３ａ上に、バンプ４６ａを介して搭載され、第２基板３３の配線４１に電気的に接続されている。データ収集装置３４の一方側の一部は第１基板３１の第２面３１ｂに形成された凹部４２に収容される。
【００２２】
フレキシブル基板３７は、可撓性を有する配線基板であって、その両端に第１コネクタ４８及び第２コネクタ（図示せず）をそれぞれ備えている。フレキシブル基板３７は、第１コネクタ４８を介してインターポーザ４７の第４面３３ｂに接続される第１接続部３７ａと、第２コネクタ（図示せず）を介して制御基板（図示せず）の主面に接続される第２接続部(図示せず)と、第１接続部３７ａと第２接続部との間の連続部３７ｃと、を一体に備えている。
【００２３】
第１コネクタ４８は、第２基板３３の第４面３３ｂ上に搭載され、第２基板３３の第４面３３ｂ上の配線４１に電気的に接続される。すなわち、第１コネクタ４８は第２基板３３に電気的及び機械的に接続される。すなわち、フレキシブル基板３７の第１接続部３７ａにおける一方の主面である第９面は、第１コネクタ４８を介して第２基板３３の第４面３３ｂに接続されている。フレキシブル基板３７の、第１接続部３７ａの他方の主面である第１０面にも、各種電子部品が実装可能な実装領域が形成可能である。
【００２４】
第２コネクタは、第３基板３５の主面上に搭載され、第３基板３５上の配線に電気的に接続される。すなわち、第２コネクタは第３基板３５に電気的及び機械的に接続される。
【００２５】
すなわち、検出器パック３０において、第１基板３１、データ収集装置３４、第２基板３３、第１コネクタ４８、及びフレキシブル基板３７、が所定の積層方向に積層配置され、フレキシブル基板３７に部品が搭載可能な実装領域が形成される。
【００２６】
画像処理装置は、画像処理用の各種電子部品を搭載するとともに画像処理回路を有する第３基板３５としての制御基板を備える。
【００２７】
画像処理装置は、ＡＳＩＣ５０が出力した信号を受信し、受信した信号に基づいて画像処理を行い、画像処理したデータを出力可能に形成されている。
【００２８】
寝台部１２は、移動可能であって被検体を載置可能に構成された台部１２ａを備えている。被検体が載置された状態でこの台部１２ａを移動させることで、Ｘ線の照射範囲を通るように被検体を移動させる。
【００２９】
コンソール部１３は、入力部１３ａと、表示部１３ｂと、を有している。入力部１３ａは、作業者が寝台部１２とガントリ部１１の動作を行う際の操作情報等を入力可能に構成されている。コンソール部１３は、入力部１３ａに入力する操作情報に基づいて、寝台部１２の動作とガントリ部１１の動作とを制御可能に形成されている。
【００３０】
表示部１３ｂは、画像処理装置が出力したデータに基づく画像を表示可能に形成されている。画像処理装置が出力したデータに基づく画像は、被検体を透過したＸ線に基づいて形成される、被検体の内部の画像である。
【００３１】
次に、Ｘ線ＣＴ装置１０の動作を説明する。寝台部１２の台部１２ａ上に被検体が載置されると、作業者は、入力部１３ａを操作して、Ｘ線ＣＴ装置１０の動作を開始する。Ｘ線ＣＴ装置１０の動作が開始されると、寝台部１２の台部１２ａがガントリ部１１の内側の空間において所定方向に移動し、Ｘ線照射部２２は、Ｘ線を照射する。
【００３２】
Ｘ線検出器２３の各検出器パック３０は、被検体を透過したＸ線を検出する。具体的には、被検体を透過したＸ線は、各シンチレータ４４に進入する。各シンチレータ４４は、Ｘ線を受けて光を発生する。光半導体４３の各光半導体素子は、シンチレータ４４が発生した光を電気信号に変換する。光半導体４３の光半導体素子は、その電気信号を出力する。光半導体素子から出力された電気信号は、第１基板３１の配線４１と第２基板３３とを介してＡＳＩＣ５０に送信される。ＡＳＩＣ５０は、光半導体素子が出力した電気信号を収集し、かつこの電気信号に基づいて画像処理に適した信号を形成する。また、ＡＳＩＣ５０は、形成した信号を出力する。ＡＳＩＣ５０から出力される信号は、第２基板３３の配線４１とフレキシブル基板３７とを介して制御基板に送信される。
【００３３】
画像処理装置は、ＡＳＩＣ５０が形成した信号に基づいて、画像処理を行う。画像処理装置は、画像処理後のデータを、コンソール部１３に送信する。  
コンソール部１３は、画像処理装置で形成されたデータを受信する。表示部１３ｂは、受信したデータに基づいて形成する被検体の内部の画像を表示する。
【００３４】
このように構成された検出器ユニット２５及びＸ線ＣＴ装置１０は、第１基板３１に対向する第２基板３３を備え、データ収集装置３４及びコネクタ４８をこの第２基板３３に搭載することにより、第１基板３１の表面に電子部品の実装面積を確保することができる。すなわち、第２基板３３の一方の主面にＡＳＩＣ５０を複数配列し、他方の主面にフレキシブル基板３７のコネクタ４８を搭載することで、第１基板３１を大きくすることなく、複数のＡＳＩＣ５０を搭載することができる。
【００３５】
また、検出器ユニット２５及びＸ線ＣＴ装置１０において、第１コネクタを４８介して第２基板３３の主面にフレキシブル基板３７を搭載することで、フレキシブル基板３７への部品実装が可能となるため、実装エリアを確保できる。
【００３６】
また、第２基板３３としてのインターポーザ４７を用いることによって、ＡＳＩＣ５０を第１基板の近くに配置することができる。この為、光半導体素子からＡＳＩＣ５０までの距離を短くし、光半導体素子が出力した電気信号が通るＡＳＩＣ５０までの電気的経路の距離を短くすることができるので、ノイズの発生を防止することができる。
【００３７】
また第２面３１ｂに凹部４２を形成し、ＡＳＩＣ５０の少なくとも一部を凹部４２内に収容することで、インターポーザ４７とＡＳＩＣ５０とから構成されるデータ収集ユニット６０を、光半導体素子に近づけることができる。このため光半導体素子からインターポーザ４７に設置されたＡＳＩＣ５０までの距離を短くすることができる。
［第２実施形態］
以下、第２実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０Ａについて、図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０Ａの検出器パック３０Ａの一部の構成を示す側面図であり、その一部を断面で示している。
【００３８】
なお、第２実施形態に係る検出器パック３０Ａは、ＡＳＩＣ５０を搭載した第２基板３３を複数段備えているが、この他は第１実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０と同様であるため、第２実施形態にかかる検出器ユニット２５Ａ、検出器パック３０Ａ及びＸ線ＣＴ装置１０Ａにおいて、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
本実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０Ａは、Ｘ線ＣＴ装置１０と同様に構成された、ガントリ部１１と、寝台部１２と、コンソール部１３と、を備える。
【００４０】
ガントリ部１１は、環状に形成された回転部２１と、Ｘ線を照射可能に構成されたＸ線照射部２２と、Ｘ線照射部２２から照射されたＸ線を検出可能に構成されたＸ線検出器２３と、を備える。回転部２１は、その軸線回りに回転可能に形成されている。
【００４１】
Ｘ線検出器２３Ａは、回転部２１の、Ｘ線照射部２２と対向する位置に配置される。Ｘ線検出器２３Ａは、回転方向に並列する複数の検出器ユニット２５を備える。各検出器ユニット２５Ａは、検出器パック３０Ａと、検出器パック３０Ａの第２基板３３の外方に配置される第３基板３５を有する画像処理装置と、コネクタを有し最も下段の第２基板３３と第３基板３５とを接続するフレキシブル基板３７と、を備える。本実施形態においては例えば３２〜４８枚の検出器パック３０Ａを回転方向に並列して備える。
【００４２】
図４に示すように、各検出器パック３０Ａは、対向する第１面３１ａ及び第２面３１ｂを有する第１基板３１と、セラミック基板の第１面３１ａ上に配されたＸ線検出部３２と、第１基板３１の第２面３１ｂ側においてそれぞれ複数段に積層して配される複数の第２基板３３と、各第２基板３３の第３面３３ａ上に搭載されたデータ収集装置３４としての複数のＡＳＩＣ５０と、を備えている。
【００４３】
すなわち、本実施形態においては第２基板３３と第２基板３３上のＡＳＩＣ５０とで構成されるデータ収集ユニット６０を、複数段積層して備える。複数段の第２基板３３のうち、積層方向において第１基板３１と最も離れた第２基板３３の第４面３３ｂには、フレキシブル基板３７の第１コネクタ４８が搭載されている。当該第２基板３３はフレキシブル基板３７を介して画像処理装置の制御基板に接続される。
【００４４】
フレキシブル基板３７が接続される第２基板３３を除いた各第２基板３３には、その第４面３３ｂにＡＳＩＣ５０の一部が配される凹部４２が形成されている。第２基板３３はバンプ４６ａを介して搭載されている。したがって、第２基板３３の第４面３３ｂに形成された配線４１は、当該第２基板３３の第４面３３ｂに対向配置される他の第２基板３３の第３面３３ａに、電気的及び機械的に接続される。
【００４５】
本実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置１０Ａ及び検出器ユニット２５Ａにおいても、上記第１実施形態と同様の効果を得られる。すなわち、ＡＳＩＣ５０を搭載する第２基板３３を備え、当該第２基板３３にコネクタを搭載することで、第１基板３１の実装エリアを確保することができる。  
さらに、本実施形態においては、第２基板３３を複数段積層して、それぞれの段に複数のＡＳＩＣ５０配置することができるため、面方向に装置を大型化することなく、多くのＡＳＩＣ５０を設置することができる。
【００４６】
なお、本実施形態では、Ｘ線を電気信号に変換して出力するＸ線検出部３２の一例として光半導体４３と、シンチレータ４４を例示したが、これに限られるものではない。例えば他の例として、光半導体４３とシンチレータ４４とに代えて、Ｘ線検出部３２として、Ｘ線を直接電気信号に変換して出力可能なＸ線検出素子が用いられてもよい。
【００４７】
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する発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１０、１０Ａ…Ｘ線ＣＴ装置、…Ｘ線ＣＴ装置、１１…ガントリ部、２１…回転部、２２…Ｘ線照射部、２３…Ｘ線検出器、２５…検出器ユニット、３０，３０Ａ…検出器パック、３１…第１基板、３２…Ｘ線検出部、３３…第２基板、３４…データ収集装置、３５…画像処理装置、３５…基板、３５…制御基板、３６…画像処理装置、３７…フレキシブル基板、４１…配線、４２…凹部、４３…光半導体、４４…シンチレータ、４５…ワイヤボンディング、４６ａ…バンプ、４７…インターポーザ、６０…データ収集ユニット。
【図１】
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【図２】
2017156233.tif 000004
【図３】
2017156233.tif 000005
【図４】
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