(57)【要約】  Ｘ線コンピュータ断層撮影マシンのためのアクティブシールドが、放射シールディング基板と、放射シールディング基板の周りにラップされる可撓性回路基板とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線装置であって、
第１の側及び反対の第２の側を有する放射シールディング基板、
前記基板の周りにラップされるラップアラウンド電気的回路、
Ｘ線センサアッセンブリであって、前記Ｘ線センサアッセンブリの上に当たるＸ線を表すセンサ信号を生成するように適合され、前記ラップアラウンド電気的回路に接続され、前記基板の前記第１の側に近接して配置される、前記Ｘ線センサアッセンブリ、及び
前記ラップアラウンド電気的回路に接続され、及び前記基板の前記第２の側に近接して配置される、センサ信号処理アッセンブリ、
を含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記ラップアラウンド電気的回路が可撓性印刷回路基板を含む、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記ラップアラウンド電気的回路が、前記放射シールディング基板上に形成される誘電体層、及び前記誘電体層上に形成される回路層を含む、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記ラップアラウンド電気的回路が、前記基板の前記第１の側及び前記第２の側を実質的に覆う、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記センサアッセンブリが、
Ｘ線を光に変換するシンチレーターアレイ、及び
前記シンチレーターアレイアレイから光を受け取り、それをアナログ電気信号に変換する、光検出器、
を含む、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置であって、前記ラップアラウンド電気的回路が、前記アナログ電気信号を、前記光センサアレイから前記センサ信号処理電子機器まで伝送し、前記センサ信号処理電子機器が、前記アナログ電気信号をデジタル信号に変換する、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記ラップアラウンド電気的回路が複数の回路トレースを含み、前記複数の回路トレースの各々が約１００ｍｍより長くない長さを有する、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記放射シールディング基板が、金属及び金属合金の少なくとも一方からつくられる、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記放射シールディング基板がタングステンからつくられる、装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置であって、前記基板の前記第１及び第２の表面の間の距離が約０．５ｍｍ〜２ｍｍの間である、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、前記センサアッセンブリが、前記センサ信号処理電子機器から約３ｍｍ未満に配置される、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、前記可撓性回路基板が複数の回路層を含む、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記複数の回路層の一つが接地層を含む、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記接地層が前記放射シールディング基板に接続される、装置。
【請求項１５】
Ｘ線コンピュータ断層撮影マシン（ＣＴマシン）のためのアクティブシールドであって、
放射シールディング基板、及び
前記基板の周りにラップされるラップアラウンド電気的回路、
を含む、アクティブシールド。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアクティブシールドであって、前記放射シールディング基板が第１の側及び第２の側を有し、前記ラップアラウンド電気的回路が、電気信号を、前記基板の前記第１の側に隣接して配置されるセンサアッセンブリから、前記基板の前記第２の側に隣接して配置される信号処理電子機器まで配路するように適合される、アクティブシールド。
【請求項１７】
請求項１６に記載のアクティブシールドであって、前記基板が、前記センサアッセンブリ及び前記信号処理電子機器を機械的に支持するように適合される、アクティブシールド。
【請求項１８】
請求項１７に記載のアクティブシールドであって、前記放射シールディング基板が、前記基板の前記第２の側に隣接して配置される前記信号処理電子機器を、前記基板の第１の側に配置されるＸ線源からシールドするように適合される、アクティブシールド。
【請求項１９】
対象の画像を表すデジタル信号を生成する方法であって、
前記対象を介して、前記対象の１つの側のＸ線源から、反対の第１及び第２の側を有するアクティブシールドの１つの側に支持されるセンサアッセンブリまでＸ線を伝送することであって、前記アクティブシールドが、前記Ｘ線源が位置する側とは反対の前記対象の側に位置すること、及び
前記センサアッセンブリにより生成されるアナログ信号を、前記センサアッセンブリを支持する側とは反対の前記アクティブシールドの側に支持される信号処理電子機器まで配路すること、
を含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記配路することが、前記アクティブシールドのＸ線ブロック基板部の周りにラップされる前記アクティブシールドのラップアラウンド回路部を介して前記アナログ信号を配路することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示されるＸ線装置は、第１の側及び反対の第２の側を有する放射シールディング基板と、この基板の周りにラップされるラップアラウンド電気的回路と、Ｘ線センサアッセンブリであって、Ｘ線センサアッセンブリの上に当たるＸ線を表すセンサ信号を生成するように適合され、ラップアラウンド電気的回路に接続され、放射シールディング基板の第１の側に近接して配置される、Ｘ線センサアッセンブリと、ラップアラウンド電気的回路に接続され、放射シールディング基板の第２の側に近接して配置されるセンサ信号処理アッセンブリとを含む。Ｘ線コンピュータ断層撮影マシン（ＣＴマシン）のためのアクティブシールドが、放射シールディング基板と、放射シールディング基板の周りにラップされるラップアラウンド電気的回路とを含む。対象の画像を表すデジタル信号を生成する或る方法が、対象の１つの側のＸ線源から対象を介して、反対の第１及び第２の側を有するアクティブシールドの１つの側に支持されるセンサアッセンブリにＸ線を伝送することとであって、アクティブシールドが、Ｘ線源が位置する側とは反対の対象の側に位置すること、及びセンサアッセンブリにより生成されるアナログ信号を、センサアッセンブリを支持する側の反対のアクティブシールドの側に支持される信号処理電子機器に配路することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）マシン（従来技術）の全体的な斜視図である。
【０００３】
【図２】ＣＴマシンの従来のガントリー（従来技術）の概略端部立面図である。
【０００４】
【図３】ＣＴマシンの従来のＸ線センサアッセンブリ（従来技術）の概略の側部立面図である。
【０００５】
【図４】従来のＸ線センサアッセンブリのシンチレーター（従来技術）の概略等角図である。
【０００６】
【図５】従来のＸ線センサアッセンブリと信号処理電子機器の間の関係（従来技術）を示す等角図である。
【０００７】
【図６】第１の側に搭載されるＸ線センサアッセンブリと、第２の側に搭載される信号処理電子機器とを有するアクティブシールドの概略の側部立面図である。
【０００８】
【図７】アクティブシールドの等角上面図である。
【０００９】
【図８】アクティブシールドの逆さの断面図である。
【００１０】
【図９】アクティブシールド及びその上に搭載される電子機器の等角底部図である。
【００１１】
【図１０】ラップアラウンド電気的回路の１つの層の頂部平面図である。
【００１２】
【図１１】アクティブシールドの別の実施例の部分的に切り取った等角図である。
【００１３】
【図１２】ＣＴマシンのガントリーの概略の端部立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
概して、Ｘ線コンピュータ断層撮影マシン２１０（ＣＴマシン）が本明細書に記載される。図６〜図９及び図１２に最もよく示されるように、ＣＴマシン２１０は、第１の側１０２及び反対の第２の側１０４を備えた放射シールディング基板１００を有する。ＣＴマシン２１０は、放射シールディング基板１００の周りにラップされる（wrapped）ラップアラウンド電気的回路１１０を含む。ＣＴマシンはまた、その上に当たるＸ線を表すセンサ信号を生成するように適合されるＸ線センサアッセンブリ１３０を有する。センサアッセンブリ１３０は、ラップアラウンド電気的回路１１０に接続され、基板の第１の側１０２に近接して配置される。ＣＴマシンはまた、ラップアラウンド電気的回路１１０に接続されるセンサ信号処理アッセンブリ１５０を有する。信号処理アッセンブリ１５０は、基板１００の第２の側１０４に近接して配置される。信号処理アッセンブリ１５０は、放射シールディング基板１００によりＸ線からシールドされる。
【００１５】
図１は、従来技術のＸ線コンピュータ断層撮影マシン１０（ＣＴマシン１０）を図示する。ＣＴマシン１０は、中に中央の開口１４を備えたＣＴハウジング１２を有する。ＣＴオペレーションの間、水平に配置されるテーブル１８の上に患者１６がいる。テーブル１８は、マシンからのＸ線が患者の体を通過するにつれて中央の開口１４を介してゆっくりと移動する。
【００１６】
図２は、従来技術のＣＴマシン１０のガントリー３０の概略図である。ガントリー３０は、ＣＴマシン１０のフロントカバーの後ろに配置される大型のドーナツ形状のデバイスである。ガントリー３０は、患者が開口１４を介して移動するにつれて方向３２に回転する。ガントリー３０は、中央の穴１４の１つの側に配置されるＸ線管３４を含む。Ｘ線センサアッセンブリ３８が、中央の開口１４の反対側に配置される。Ｘ線管３４からのＸ線３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃがセンサアッセンブリ３８により感知される。センサアッセンブリ３８からのアナログ信号が、処理され、患者の体の内部の三次元画像を作るために用いられる。
【００１７】
図３は、従来技術のＸ線センサアッセンブリ３８の一部の概略の側部立面図である。センサアッセンブリ３８は、光検出器アレイ４４上に搭載されるシンチレーターアレイ４０を含み、光検出器アレイ４４はセラミック基板５０上に搭載される。図４は、シンチレーターアレイ４０の頂部拡大等角図であり、シンチレーターアレイ４０は、格子状のシンチレーター画素４２を含む。図３で図示するように、シンチレーターアレイ４０は、シンチレーターアレイ４０の画素４２に対応する複数の画素（個別には図示しない）を有する光検出器アレイ４４上に支持される。（本明細書において用いられるように「画素」という用語は、画像センサの要素だけでなく画像の要素を指し得る。）シンチレーター及び光検出器画素は、機械的、熱的、重量、及び経年的影響に対して高レベルの幾何学的公差を備えて保たれる必要がある。典型的に、必要な支持を提供するために厚いセラミック基板５０が用いられる。セラミック基板５０は、平坦な上側及び下側表面５２、５４を有する。光検出器アッセンブリ４４上の導体４６に整合する基板５０の頂部表面５２上に複数の導体パッド（図示せず）が提供される。ボールグリッドアレイ５８のボール５６などの電気的コンタクトが、セラミック基板５０の底部表面５４上に提供される。基板５０におけるビアを介して延在する導体５９が、頂部表面５２上の導体パッド（図示せず）を対応する底部表面５４上のボール導体５６に接続する。
【００１８】
図５で図示するように、Ｘ線センサアッセンブリ３８は、光検出器アレイ４４からのアナログ信号を処理する信号処理電子機器８０に接続される。光検出器アレイからのアナログ信号は、長距離にわたって送信される場合、破損される恐れがある。このような信号破損を避けるために、アナログ信号は理想的にフィルタされ得及び光検出器４４に近接する電子機器によりデジタル化され得る。そのため、生成されたデジタル信号は、安全に伝送、ストアされ得、保全性の損失なく処理され得る。
【００１９】
シンチレーターアレイ４０に当たるＸ線は、それにより吸収される。しかし、シンチレーター画素４２間のギャップに起因して、又はいくらかのＸ線がセンサアッセンブリ３８を完全に通るため、いくらかの量の放射がセンサアッセンブリ３８から逃れ得る。このような逸れたＸ線は、センサアッセンブリ３８に近接して置かれる信号処理電子機器の特性を著しく変える恐れがある。
【００２０】
種々の手法が、信号処理電子機器に対する損傷を防ぐことに関与してきている。このような手法は概して、センサアッセンブリからかなりの距離離れて位置する信号処理電子機器まで信号を配路するため付加的な印刷回路基板（ＰＣＢ）を用いることに関与する。このような従来技術のアセンブリの一例を図５に示す。アナログ信号伝送アッセンブリ７０が、アナログ信号をＸ線センサアッセンブリ３８から信号処理アッセンブリ８０へ伝送する。アナログ信号伝送アッセンブリ７０は、第１の従来のＰＣＢ７２を含む。セラミック基板５０上のボールグリッドアレイ５８は、従来のＰＣＢ７２上の対応する導体アレイ７４と電気的接触させられる。可撓性ＰＣＢ７６が、第１の従来のＰＣＢ７２を第２の従来のＰＣＢ８２に接続し、第２の従来のＰＣＢ８２は、その上に搭載されるアナログ信号処理電子機器８４を有する。可撓性ＰＣＢ７６の一部及び第２の従来のＰＣＢ８２は、第１の従来のＰＣＢ７２に概して垂直に及びＸ線管３４からのＸ線の方向に平行に延在する。この構造は、信号処理電子機器８２をＸ線源から或る距離に置き、それが多数の欠点を有する。このような構造は、信号処理電子機器に到達するためにアナログ信号が進む必要がある距離を好ましくなく増大させる。このような構造はまた、望ましくないスタック高さ（径方向高さ）及び質量をＸ線センサ／信号処理アッセンブリ全体に付加する。ガントリーの高速回転のため、このような構造を機械的に不安定に及び電気的に信頼不能とさせ得る、著しい遠心力が生成される。
【００２１】
図６は、ＣＴマシンにおける上述の問題を克服するために用いられ得るＸ線感知及び信号処理アッセンブリを図示する。Ｘ線センサアッセンブリ１３０が、アクティブシールドアッセンブリ９８の１つの側に搭載される。Ｘ線センサアッセンブリ１３０は、シンチレーターアレイ１３２及び光検出器アレイ１３４を含み得、これらは、上述の従来技術のシンチレーターアレイ４０及び光検出器アレイ４４と同じであってもよい。信号処理電子機器１５０が、アクティブシールドアッセンブリ９８の他方の側に配置される。信号処理電子機器１５０は、例えば、受動回路デバイス１５２及び集積回路パッケージ１５４を含み得る。電気的コネクタアッセンブリ１５６が、処理されたデジタル信号を電子機器１５０から、ストレージデバイス及びディスプレイ（図示せず）などの他のシステム電子機器まで配路する。
【００２２】
信号処理電子機器１５０が、アクティブシールドアッセンブリ９８の、Ｘ線源に面する側の反対である側に配置されるので、電子機器１５０はＸ線からシールドされる。また、電子機器１５０がＸ線センサアッセンブリ１３０に近接して位置するので、センサアッセンブリ１３０からのアナログ信号は、電子機器１５０までの有利に短い距離のみを進む。アナログ信号は、ラップアラウンド電気回路１１０を介して伝送され、これを下記で説明する。
【００２３】
図７〜図９は、図６に示すアクティブシールドアッセンブリ９８の種々の特徴を図示する。アクティブシールドアッセンブリ９８は、放射シールディング基板１００を含む。基板１００は、タングステン又は鉛などの放射ブロック材料から構成され、第１の側１０２及び反対の第２の側１０４を有する。２つの側１０２及び１０４は、平坦な、概して平行の表面を含み得る。これら２つの側１０２、１０４は、一層小さな横側部１０３、１０５により接続される。基板１００は、第１の長手方向端１０６及び第２の長手方向端１０８を有する。基板１００のための典型的な厚み範囲は約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍであり得る。そのため、Ｘ線センサアッセンブリ１３０は、信号処理電子機器１５０から約３ｍｍ未満に配置され得る。タングステン基板１００を用いる一つの利点は、その優れた放射シールディング特性に加えて、それが非常に低い熱膨張係数を有する点である。これは、非常に堅い、温度によりさほど寸法が変わらない平坦な表面をつくることを助ける。そのため、Ｘ線センサアッセンブリ１３０を支持するために安定した表面が提供される。
【００２４】
アクティブシールドアッセンブリ９８は更に、ラップアラウンド電気的回路１１０を含み、その一実施例を図７〜図１０に示す。ラップアラウンド回路１１０は、基板１００の第１の側１０２と係合し、且つ、それを実質的に覆う第１の大きな部分１１２と、基板１００の第２の側１０４と係合し、且つ、それを実質的に覆う第２の大きな部分１１４とを含む。ラップアラウンド回路１１０はまた、基板１００の小さな横側部１０３、１０５に係合し、且つ、それらを実質的に覆う、第３及び第４の小さな部分１１６、１１８を含む。ラップアラウンド電気的回路１１０は端子端部１１７、１１９を有し、これらは、図８に示すもののように、回路１１０が基板１００の周りにラップするとき互いに隣接して配置される。
【００２５】
この可撓性印刷回路基板（フレックスＰＣＢ）タイプのラップアラウンド電気的回路１１０の１つの層を図１０に図示する。ラップアラウンド電気的回路１１０は、その上に形成される複数の銅トレース１１３を有する、Ｋａｐｔｏｎ、ポリマーなどの、可撓性非導電性の材料１１１のシートを含む。トレース１１３は、アナログ信号を、放射ブロック基板１００の１つの側１０２に位置する光検出器アッセンブリ１３４から、他方の側１０４の信号処理電子機器１５０まで配信する。一実施例において、トレースの各々が約１００ｍｍより短い長さを有する。シート１１１の中心におけるボイド１１５は、信号処理電子機器１５０が位置し得る領域である。ラップアラウンド電気的回路１１０は、図１０に図示するタイプの１つの層又は一つ以上の層を有し得る。多層ラップアラウンド電気的回路構造において、層はビアにより相互接続され得る。これらの層の一つは、高速信号を互いから及び放射シールディング基板１００から隔離するための電気的接地として用いられ得る。如何なる誘導された渦電流又は静電気発生をもなくすために、ラップアラウンド電気的回路１１０の接地を基板１００に電気的に接続することも可能である。
【００２６】
別の実施例において、図１１に示すように、ラップアラウンド電気的回路１１０は金属クラッド構造１２０であり得る。それは、放射シールディング基板１００の全表面に接着される誘電体層１２２を含む。フォトリソグラフィ又はその他の手段によるなど、パターニングされた回路層１２４が誘電体層１２２の頂部上に提供される。
【００２７】
図１２に示すように、アクティブシールド９８、Ｘ線センサアッセンブリ１３０、及びセンサ信号処理電子機器１５０（アッセンブリ２００として総称される）をＣＴマシン２１０に用いることができる。ＣＴマシン２１０は、アッセンブリ２００が、Ｘ線センサアッセンブリ３８及びそこに関連付けられる信号処理電子機器が置き換えられることを除き、図１及び図２を参照して上述したＣＴマシン１０と同じ基本的構造を有し得る。
【００２８】
１つの側の大きなＸ線センサアッセンブリ１３０と他の側のセンサ信号処理電子機器１５０とを支持する連続的な一層大きなアクティブシールド構造をつくるために、複数のアクティブシールド９８が共に並べられ（tiled）得る。複数の基板１００の端部が、それらを共に固定し得る特徴、例えば蟻継ぎ（dovetail）接合、を有し得る。ラップアラウンド電気回路１１０は、このような固定接続を促進するために基板１００の端部１０７、１０９を露出させるように構成され得る。
【００２９】
上述の開示から、対象の画像を表すデジタル信号を生成する或る方法が、Ｘ線２３６Ａ、２３６Ｂ、２３６Ｃを、対象の１つの側のＸ線源２３４から対象を介して、反対の第１及び第２の側を有するアクティブシールド９８の１つの側に支持されるセンサアッセンブリ１３０まで伝送することを含み得、アクティブシールド９８が、Ｘ線源２３４が位置する側とは反対の対象の側に位置することが理解されよう。この方法は更に、センサアッセンブリ１３０により生成されるアナログ信号を、センサアッセンブリ１３０を支持する側とは反対のアクティブシールド９８の側に支持される信号処理電子機器１５０まで配路することを含み得る。配路することは、アクティブシールド９８のＸ線ブロック基板部１００の回りにラップされるアクティブシールド９８のラップアラウンド回路部１１０を介してアナログ信号を配路することを含み得る。
【００３０】
本明細書に記載されるＣＴマシンの特定の実施例は医療用ＣＴマシンであるが、本明細書に記載されるＣＴマシンの特徴は、印刷回路基板上のイメージングはんだ接合に用いられる工業用ＣＴマシンなど、他のタイプのＣＴマシンにも適用し得る。
【００３１】
当業者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び多くの他の実施例が可能であることが分かるであろう。
【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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【国際調査報告】
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