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技術 軽量X−線シールドをもつ放射線透過撮影用フラットパネル検出器およびその製法

出願人 アグファ・ナームローゼ・フェンノートシャップ
発明者 ルブラン,ポールバンデンブルーク,デイルクタホン,ジヤン−ピエールエレン,サビーナ
出願日 2014年12月16日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-533137
公開日 2016年12月22日 (2年6ヶ月経過) 公開番号 2016-540206
状態 特許登録済
技術分野 放射線診断機器
主要キーワード 印刷回路盤 特徴文 二重スクリーン 粘着性面 特注生産 二次光線 一次光線 頭部電極
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課題・解決手段

放射線透過撮影用フラットパネル検出器並びに、吸収層結合剤および、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物を含んでなることを特徴とする、与えられた順の層構造、a)シンチレーターまたは光導電層(1)、b)画像化アレイ(2)、c)第1の支持体(3)、d)第2の支持体(4)および第2の支持体の1つの面上のX−線吸収層(5)を含んでなるX−線シールド、をもつフラットパネル検出器の製法

概要

背景

X−線の画像化は、患者または動物医学的画像を捕促し、同時にまた荷物包装物および他の小包のような密閉容器中味検査するための非侵襲的方法である。これらの画像を捕促するためにX−線ビーム物体照射する。次にX−線は物体を通過する時に減衰される。減衰の程度は、対象の内部の組成および/または厚さのばらつきの結果として対象全体でばらつく。減衰されたX−線ビームは、減衰ビームを、対象の内部構造使用可能な影の画像に変えるようになっているX−線検出器上に衝突する。

放射線透過撮影用フラットパネル検出器(RFPD)は益々、検査法期間中の検体の、または分析される患者の身体部分の画像を捕促するために、使用されるようになっている。これらの検出器はX−線を直接(直接変換直接放射線透過撮影法−DCDR)または間接的方法(間接変換直接放射線透過撮影法−ICDR)で電荷に変換することができる。

直接変換直接放射線透過撮影法において、RFPDはX−線を電荷に直接変える。X−線は非晶質セレン(a−Se)のような光導電層と直接相互作用する。

間接変換直接放射線透過撮影法において、RFPDは、X−線を光に変え、次にそれが非晶質ケイ素(a−Si)の半導体層相互反応し、そこで電荷が形成されるCsI:TlまたはGd2O2Sのようなシンチレチョン燐をもつ。

形成される電荷は、薄膜トランジスター(TFT)を含んでなる切り替えアレイを介して集電される。トランジスターは、横列毎に、そして縦列毎にスイッチをいれて作動されて、検出器の信号を読み出す。電荷は電圧に変換され、それがデジタル数字に変換されて、コンピューターファイル内に保存され、それを使用してソフトコピーまたはハードコピーの画像を形成することができる。近年、相補的金属酸化物半導体(CMOS)センサーがX−線の画像化において重要になりつつある。CMOSに基づく検出器はすでに、乳房撮影法歯科蛍光透視心臓学および血管造影の画像に使用されている。これらの検出器を使用する利点は、高い読み出し速度および低い電子ノイズである。

一般に、切り替えアレイとしてのTFTおよび光ダイオード(ICDRの場合)を含む画像化アレイは、ガラスの薄い支持体上にメッキされる。ガラス支持体上の、シンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーは、X−線源から来て、診断の対象により透過されるすべての一次光線は吸収しない。従って、このアセンブリーの下方に配置される電子機器は、特定の割合の一次X−線光線に暴露される。電子機器は十分には放射線抵抗性でないので、この透過光線が損傷を誘発するかも知れない。更に、ガラス支持体上のシンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーにより吸収されないX−線は、ガラス支持体の下方の構造物中に吸収されることができる。これらの構造物中に吸収される一次光線は、等方向に放射され、従って検出器の画像化部分を暴露する二次光線を形成する。二次光線は「後方散乱光」と呼ばれ、検出器の画像部分を暴露し、それにより再構築された画像中にアーチファクト(artifacts)を導入する可能性がある。アセンブリーの下方の空間は均等には充填されていないので、散乱光の量は位置により左右される。散乱光の一部はシンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーの方向に放射され、そして記録される信号に寄与することができる。この寄与は空間的に均等ではないので、この寄与が画像の曇りをもたらすかも知れず、従って、ダイナミックレンジを低下すると考えられる。それはまた、画像のアーチファクト(artefacts)を形成すると考えられる。

散乱光線による電子機器への損傷および画像アーチファクトを回避するために、シンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーの下方にX−線シールドを適用することができる。高い原子番号をもつ金属が、それらの高い密度およびX−線に対する高い固有の停止力のために、このようなX−線シールド中の材料として使用される。これらの例は、特許文献1、特許文献2および特許文献3に開示されたようなタンタルム、鉛またはタングステンからのシートまたはプレートである(特許文献1、2、3参照)。

しかし、高い原子番号をもつ金属はまた、高い密度をもつ。従って、これらの材料を基材にしたX−線シールドは高い重量をもつ。重量は特にRFPDの運搬性のためにRFPDの重要な特徴である。従って、あらゆる重量の減少が、医療スタッフのようなRFPDの使用者にとり有益である。

特許文献4は、X−線検出器の背面カバーのX−線の反射を減少するための放射線吸収材を含んでなる、放射線を吸収するX−線検出器パネル支持体を開示している(特許文献4参照)。鉛、硫酸バリウムおよびタングステンのような重原子を含む吸収材を、硬いパネル支持体上に、化学蒸着法により膜としてメッキするか、または射出成形により、硬いパネル支持体を加工するために使用される土台の材料と混合することができる。

特許文献5において、変換および検出ユニットを支持する支持体を含むX−線画像化検出器が開示されている(特許文献5参照)。その支持体は22を超える原子番号をもつ一つ以上の元素を含む。検出アレイは支持体上に直接メッキされるので、支持体の適切な材料の種類はむしろ限定される。

特許文献6において、支持体、好適には、Pb、Ba、TaもしくはWにより形成される群から選択される一つの金属を含むガラス、を含んでなる画像化装置が開示されている(特許文献6参照)。該発明者等によると、このガラスの使用は、鉛基材の更なるX−線シールドを必要としないと考えられる。しかし、Pb、Ba、TaもしくはWにより形成される群からの十分量の金属を含むガラスは、画像化アレイのための支持体として通常使用されるガラスより高価である。

特許文献7は、それぞれ、異なる厚さをもつシンチレーターとしての2枚のシンチレーチョン燐層および、前記の2層の間のX−線に透過性の支持体を含んでなる、放射線透過撮影の画像化装置、すなわちRFPDを開示している(特許文献7参照)。支持体の反対の面における更なる燐層の使用が、空間分解能(spatial resolution)を維持しながら、X−線吸収率を改善する。開示された通りの更なる燐層の存在は、その下方に横たわる電子機器の損傷を防止し、後方散乱を防止するために、すべての一次X−線放射を吸収するには十分でない。このRFPDのデザインには、更なるX−線シールドがまだ、必要であると考えられる。

特許文献8において、二重スクリーンデジタル放射線透過撮影装置が請求されている(特許文献8参照)。この装置はそれぞれ、X−線を捕促し、処理するためのシンチレーチョン燐層を含んでなる、2枚の平らパネルの検出器(前方パネル後方パネル)よりなる。後方パネル中のシンチレーチョン燐層は画像形成に寄与し、下方の電子機器を防護するためのX−線シールドとしての機能をもたない。この二重スクリーンのデジタルのフラットパネルはまだ、下方の電子機能を防護し、そして散乱放射による、画像アーチファ
クト(artefacts)を回避するためのX−線シールドを必要とする。

特許文献9は、鉛または他の適切な材料がCT−装置中の処理回路の前方に配置されているX−線検出器のための遮蔽につき記載している(特徴文献9参照)。

特許文献10は、少なくとも0.254mm当量の鉛のX−線吸収率をもち、そしてエプロン甲状腺シールド生殖腺シールド、手袋、等のような個人放射線防護または減衰のために、衣類または布類の上に適用しなければならない軽量の膜を開示している(特許文献10参照)。前記の膜は、高い原子量の金属またはそれらの関連化合物および/または合金を含んでなるポリマーラテックス合物から得られる。適切な金属は、45を超える原子番号をもつものである。RFPD中への、この軽量の膜の使用は言及されていない。軽量の膜は請求されているが、その膜の組成物中に使用される金属粒子はまだ、シールドの重量に高度に寄与する。

特許文献11は、身体の放射線防護のために衣類または布類上に適用される放射線遮蔽組成物を開示している(特許文献11参照)。該組成物はポリマー、好適にはエラストマーおよび、充填剤として組成物の少なくとも80重量%の量の、高い原子番号をもつ金属の均一に分散された粉末よりなった。装填物質(loading material)は180℃未満の温度で、充填材(filler)と混合され、エラストマーと混練されて、工業的規模で衣類および布類に均一に適用することができる放射線遮蔽組成物をもたらす。しかし、金属の使用は、本発明のシールドの重量をかなり増加している。

特許文献12は、高い放射線遮蔽能および優れた経済効率をもつ、鉛および他の有害成分を含まない放射線遮蔽シートを開示している(特許文献12参照)。前記シートは遮蔽材有機ポリマー物質中に充填することにより形成され、該遮蔽材は、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)およびガドリニウム(Gd)よりなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む酸化物の粉末であり、そして該ポリマーは、ゴム熱可塑性エラストマーポリマー樹脂または類似物のような物質である。放射線遮蔽シート中に充填される遮蔽材の容量は、シートの総容量に対して40〜80容量%である。RFPD中へのこの軽量の膜の使用は言及されていない。

以上の考察から、下方の電子機器を防護し、そして下方の構造物により形成される散乱放射線を吸収して画像化領域における画像のアーチファクトを回避するためのX−線シールドをもつが、しかし軽量、低コストをもち、そして経済効率的な方法で生産可能なRFPDの需要が存在することが明白であるにちがいない。

概要

放射線透過撮影用フラットパネル検出器並びに、吸収層結合剤および、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物を含んでなることを特徴とする、与えられた順の層構造、a)シンチレーターまたは光導電層(1)、b)画像化アレイ(2)、c)第1の支持体(3)、d)第2の支持体(4)および第2の支持体の1つの面上のX−線吸収層(5)を含んでなるX−線シールド、をもつフラットパネル検出器の製法

目的

本発明の目的である

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

与えられた順の層構造、a)シンチレーターまたは光導電層(1)、b)単一の画像化アレイ(2)、c)第1の支持体(3)d)第2の支持体(4)および、第2の支持体の1つの面上のX−線吸収層(5)、を含んでなるX−線シールド、を含んでなる、放射線透過撮影用フラットパネル検出器であって、ここで、吸収層(5)が、結合剤(binder)並びに、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物、を含んでなることを特徴とする、放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項2

第2の支持体(4)が本質的に、アルミニウムポリエチレンテレフタレートポリエチレンナフタレートポリイミドポリエーテルスルホン炭素繊維強化プラスチックガラスセルローストリアセテートよりなる群から選択される物質およびそれらの組み合わせ物またはそれらの積層物より成る、請求項1に従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項3

第2の支持体が柔軟なシートである、前記請求項のいずれかに従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項4

層構造が、a)シンチレーターまたは光導電層(1)、b)画像化アレイ(2)、c)第1の支持体(3)d)第2の支持体(4)e)X−線吸収層(5)、で与えられた順である、前記請求項のいずれかに従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項5

化合物がCsI、Gd2O2S、BaFBr、CaWO4、BaTiO3、Gd2O3、BaCl2、BaF2、BaO、Ce2O3、CeO2、CsNO3、GdF2、PdI2、TeO2、SnI2、SnO、BaSO4、BaCO3、BaI、BaFX、RFXn、RFyOz、RFy(SO4)z、RFySz、RFy(WO4)z、CsBr、CsCl、CsF、CsNO3、Cs2SO4、ハロゲン化オスミウム酸化オスミウム、硫化オスミウム、ハロゲン化レニウム酸化レニウムおよび硫化レニウムまたはそれらの混合物よりなる群から選択され、そこで−XがF、Cl、BrおよびIの群から選択されるハロゲンであり、そして−RFがLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびLuから選択されるランタニドであり、そして−n、y、zが独立して1を超える整数である、前記請求項のいずれかに従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項6

X−線シールドが、第1の支持体(3)と下方の電子機器(6)との間に配置されている、前記請求項のいずれかに従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項7

結合剤が、セルロースアセテートブチレートポリアルキルメトアクリレートポリビニル−n−ブチラールポリビニルアセテート−コ−ビニルクロリド)、ポリ(アクリロニトリル−コ−ブタジエン−コ−スチレン)、ポリ(ビニルクロリド−コ−ビニルアセテート−コ−ビニルアルコール)、ポリ(ブチルアクリレート)、ポリ(エチルアクリレート)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルブチラール)、トリメリット酸ブテンジオン酸無水物、フタル酸無水物ポリイソプレンおよびそれらの混合物の群から選択される、前記請求項のいずれかに従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項8

X−線吸収層中の結合剤の量が10重量%以下である、前記請求項のいずれかに従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器。

請求項9

a)第1の支持体の1つの面上に画像化アレイ(2)を伴う、第1の支持体(3)を提供する工程、およびb)画像化アレイ上にシンチレチョン燐(1)を張り付ける工程、およびc)第2の支持体(4)を提供する工程およびd)第2の支持体(4)の1つの面上にX−線吸収層(5)を被覆する工程およびe)X−線吸収層(5)の反対側の第2の支持体(4)の面、またはX−線吸収層(5)のいずれかを、画像化アレイ(2)の反対側の第1の支持体(3)の面と接触させる工程、を含んでなる、請求項1に規定される放射線透過撮影用フラットパネル検出器の製法

請求項10

被覆がナイフコーティングまたはドクターブレードコーティングにより実施される、請求項9に従う放射線透過撮影用フラットパネル検出器の製法。

技術分野

0001

本発明は、診断用画像化、そしてより具体的には、検出器電子機器防護し、そしてX−線源に対する対象の暴露期間中の後方散乱X−線の影響を減少または排除するX−線シールドをもつ放射線透過撮影用(radiography)X−線検出器に関する。

背景技術

0002

X−線の画像化は、患者または動物医学的画像を捕促し、同時にまた荷物包装物および他の小包のような密閉容器中味検査するための非侵襲的方法である。これらの画像を捕促するためにX−線ビーム物体照射する。次にX−線は物体を通過する時に減衰される。減衰の程度は、対象の内部の組成および/または厚さのばらつきの結果として対象全体でばらつく。減衰されたX−線ビームは、減衰ビームを、対象の内部構造使用可能な影の画像に変えるようになっているX−線検出器上に衝突する。

0003

放射線透過撮影用フラットパネル検出器(RFPD)は益々、検査法期間中の検体の、または分析される患者の身体部分の画像を捕促するために、使用されるようになっている。これらの検出器はX−線を直接(直接変換直接放射線透過撮影法−DCDR)または間接的方法(間接変換直接放射線透過撮影法−ICDR)で電荷に変換することができる。

0004

直接変換直接放射線透過撮影法において、RFPDはX−線を電荷に直接変える。X−線は非晶質セレン(a−Se)のような光導電層と直接相互作用する。

0005

間接変換直接放射線透過撮影法において、RFPDは、X−線を光に変え、次にそれが非晶質ケイ素(a−Si)の半導体層相互反応し、そこで電荷が形成されるCsI:TlまたはGd2O2Sのようなシンチレチョン燐をもつ。

0006

形成される電荷は、薄膜トランジスター(TFT)を含んでなる切り替えアレイを介して集電される。トランジスターは、横列毎に、そして縦列毎にスイッチをいれて作動されて、検出器の信号を読み出す。電荷は電圧に変換され、それがデジタル数字に変換されて、コンピューターファイル内に保存され、それを使用してソフトコピーまたはハードコピーの画像を形成することができる。近年、相補的金属酸化物半導体(CMOS)センサーがX−線の画像化において重要になりつつある。CMOSに基づく検出器はすでに、乳房撮影法歯科蛍光透視心臓学および血管造影の画像に使用されている。これらの検出器を使用する利点は、高い読み出し速度および低い電子ノイズである。

0007

一般に、切り替えアレイとしてのTFTおよび光ダイオード(ICDRの場合)を含む画像化アレイは、ガラスの薄い支持体上にメッキされる。ガラス支持体上の、シンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーは、X−線源から来て、診断の対象により透過されるすべての一次光線は吸収しない。従って、このアセンブリーの下方に配置される電子機器は、特定の割合の一次X−線光線に暴露される。電子機器は十分には放射線抵抗性でないので、この透過光線が損傷を誘発するかも知れない。更に、ガラス支持体上のシンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーにより吸収されないX−線は、ガラス支持体の下方の構造物中に吸収されることができる。これらの構造物中に吸収される一次光線は、等方向に放射され、従って検出器の画像化部分を暴露する二次光線を形成する。二次光線は「後方散乱光」と呼ばれ、検出器の画像部分を暴露し、それにより再構築された画像中にアーチファクト(artifacts)を導入する可能性がある。アセンブリーの下方の空間は均等には充填されていないので、散乱光の量は位置により左右される。散乱光の一部はシンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーの方向に放射され、そして記録される信号に寄与することができる。この寄与は空間的に均等ではないので、この寄与が画像の曇りをもたらすかも知れず、従って、ダイナミックレンジを低下すると考えられる。それはまた、画像のアーチファクト(artefacts)を形成すると考えられる。

0008

散乱光線による電子機器への損傷および画像アーチファクトを回避するために、シンチレーターまたは光導電体および画像化アレイのアセンブリーの下方にX−線シールドを適用することができる。高い原子番号をもつ金属が、それらの高い密度およびX−線に対する高い固有の停止力のために、このようなX−線シールド中の材料として使用される。これらの例は、特許文献1、特許文献2および特許文献3に開示されたようなタンタルム、鉛またはタングステンからのシートまたはプレートである(特許文献1、2、3参照)。

0009

しかし、高い原子番号をもつ金属はまた、高い密度をもつ。従って、これらの材料を基材にしたX−線シールドは高い重量をもつ。重量は特にRFPDの運搬性のためにRFPDの重要な特徴である。従って、あらゆる重量の減少が、医療スタッフのようなRFPDの使用者にとり有益である。

0010

特許文献4は、X−線検出器の背面カバーのX−線の反射を減少するための放射線吸収材を含んでなる、放射線を吸収するX−線検出器パネル支持体を開示している(特許文献4参照)。鉛、硫酸バリウムおよびタングステンのような重原子を含む吸収材を、硬いパネル支持体上に、化学蒸着法により膜としてメッキするか、または射出成形により、硬いパネル支持体を加工するために使用される土台の材料と混合することができる。

0011

特許文献5において、変換および検出ユニットを支持する支持体を含むX−線画像化検出器が開示されている(特許文献5参照)。その支持体は22を超える原子番号をもつ一つ以上の元素を含む。検出アレイは支持体上に直接メッキされるので、支持体の適切な材料の種類はむしろ限定される。

0012

特許文献6において、支持体、好適には、Pb、Ba、TaもしくはWにより形成される群から選択される一つの金属を含むガラス、を含んでなる画像化装置が開示されている(特許文献6参照)。該発明者等によると、このガラスの使用は、鉛基材の更なるX−線シールドを必要としないと考えられる。しかし、Pb、Ba、TaもしくはWにより形成される群からの十分量の金属を含むガラスは、画像化アレイのための支持体として通常使用されるガラスより高価である。

0013

特許文献7は、それぞれ、異なる厚さをもつシンチレーターとしての2枚のシンチレーチョン燐層および、前記の2層の間のX−線に透過性の支持体を含んでなる、放射線透過撮影の画像化装置、すなわちRFPDを開示している(特許文献7参照)。支持体の反対の面における更なる燐層の使用が、空間分解能(spatial resolution)を維持しながら、X−線吸収率を改善する。開示された通りの更なる燐層の存在は、その下方に横たわる電子機器の損傷を防止し、後方散乱を防止するために、すべての一次X−線放射を吸収するには十分でない。このRFPDのデザインには、更なるX−線シールドがまだ、必要であると考えられる。

0014

特許文献8において、二重スクリーンデジタル放射線透過撮影装置が請求されている(特許文献8参照)。この装置はそれぞれ、X−線を捕促し、処理するためのシンチレーチョン燐層を含んでなる、2枚の平らパネルの検出器(前方パネル後方パネル)よりなる。後方パネル中のシンチレーチョン燐層は画像形成に寄与し、下方の電子機器を防護するためのX−線シールドとしての機能をもたない。この二重スクリーンのデジタルのフラットパネルはまだ、下方の電子機能を防護し、そして散乱放射による、画像アーチファ
クト(artefacts)を回避するためのX−線シールドを必要とする。

0015

特許文献9は、鉛または他の適切な材料がCT−装置中の処理回路の前方に配置されているX−線検出器のための遮蔽につき記載している(特徴文献9参照)。

0016

特許文献10は、少なくとも0.254mm当量の鉛のX−線吸収率をもち、そしてエプロン甲状腺シールド生殖腺シールド、手袋、等のような個人放射線防護または減衰のために、衣類または布類の上に適用しなければならない軽量の膜を開示している(特許文献10参照)。前記の膜は、高い原子量の金属またはそれらの関連化合物および/または合金を含んでなるポリマーラテックス合物から得られる。適切な金属は、45を超える原子番号をもつものである。RFPD中への、この軽量の膜の使用は言及されていない。軽量の膜は請求されているが、その膜の組成物中に使用される金属粒子はまだ、シールドの重量に高度に寄与する。

0017

特許文献11は、身体の放射線防護のために衣類または布類上に適用される放射線遮蔽組成物を開示している(特許文献11参照)。該組成物はポリマー、好適にはエラストマーおよび、充填剤として組成物の少なくとも80重量%の量の、高い原子番号をもつ金属の均一に分散された粉末よりなった。装填物質(loading material)は180℃未満の温度で、充填材(filler)と混合され、エラストマーと混練されて、工業的規模で衣類および布類に均一に適用することができる放射線遮蔽組成物をもたらす。しかし、金属の使用は、本発明のシールドの重量をかなり増加している。

0018

特許文献12は、高い放射線遮蔽能および優れた経済効率をもつ、鉛および他の有害成分を含まない放射線遮蔽シートを開示している(特許文献12参照)。前記シートは遮蔽材有機ポリマー物質中に充填することにより形成され、該遮蔽材は、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)およびガドリニウム(Gd)よりなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む酸化物の粉末であり、そして該ポリマーは、ゴム熱可塑性エラストマーポリマー樹脂または類似物のような物質である。放射線遮蔽シート中に充填される遮蔽材の容量は、シートの総容量に対して40〜80容量%である。RFPD中へのこの軽量の膜の使用は言及されていない。

0019

以上の考察から、下方の電子機器を防護し、そして下方の構造物により形成される散乱放射線を吸収して画像化領域における画像のアーチファクトを回避するためのX−線シールドをもつが、しかし軽量、低コストをもち、そして経済効率的な方法で生産可能なRFPDの需要が存在することが明白であるにちがいない。

先行技術

0020

欧州特許第1471384B1号明細書
米国特許第2013/0032724A1号明細書
米国特許第2012/0097857A1号明細書
米国特許第7317190B2号明細書
米国特許第5650626号明細書
米国特許第5777335号明細書
米国特許第7569832号明細書
米国特許第2008/011960A1号明細書
国際公開第2005057235A1号パンフレット
国際公開第20051055938号パンフレット
米国特許第6548570号明細書
国際公開第2009/0078891号パンフレット

0021

発明の要約
従って、単一の画像化アレイをもつ放射線透過撮影用フラットパネル検出器(radiography flat panel detector)中のX−線シールドの高い重量の寄与に対する解決策を与え、そして同時に、経済効率のよい方法でX−線シールドを生産する解決策を与えることが、本発明の目的である。その目的は、請求項1に規定される通りの放射線透過撮影用フラットパネル検出器により達成された。X−線シールドは請求項1に規定される通りの第2の支持体とX−線吸収層との組み合わせ物である。

0022

請求項1に規定されるRFPDの更なる利点は、前記X−線シールドの厚さが、標準の厚さをもつ市販のシールド用金属シートの場合におけるような大規模工程の代わりに、連続的方法で、必要な程度のX−線シールド効果に調整することができる点である。注文に従って作製された厚さをもつプレートを購入することができても、これらの金属プレートの価格は、特注生産のためにまだ非常に高価である。

0023

本発明の他の態様に従うと、X−線シールドの組成物は第2の支持体で層を封印する工程を回避するほど機械的に十分強いか、または高価な成型技術を必要としないX−線吸収層をもたらす。更に、X−線シールドは第2の支持体を含んでなり、従って、X−線シールドはRFPD全体、そしてより具体的には単一の画像化アレイの、薄い、脆弱なガラス支持体の機械的強度に寄与する。

0024

他の態様に従うと、本発明は放射線透過撮影用フラットパネル検出器の製法を含む。その方法は、支持体を提供する工程並びに、前記支持体上に20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素をもつ少なくとも一つの化合物とともに結合剤被覆する工程、を含む。

0025

本発明の他の特徴物、要素、工程、特徴および利点は、本発明の好適な実施態様の以下の詳細な説明から、より明確になると考えられる。本発明の具体的な実施態様はまた、付属請求項中に規定されている。

図面の簡単な説明

0026

図1は本発明の一つの実施態様に従うRFPDおよびその下方の電子機器の断面図を表わし、図中、1はシンチレーターまたは光導電層であり、2は単一の画像化アレイであり、3は第1の支持体であり、4は第2の支持体であり、5はX−線吸収層であり、6は下方の電子機器である。
図2は本発明の一つの実施態様に従うRFPDの断面図を表わし、図中、1はシンチレーターまたは光導電層であり、2は単一の画像化アレイであり、3は第1の支持体であり、4は第2の支持体であり、5はX−線吸収層であり、6は下方の電子機器である。

0027

実施態様の説明
本発明は、シンチレーターまたは光導電層、第1の支持体上の単一の画像化アレイ並びに、支持体(第2の支持体)上に被覆された、結合剤および、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物、を含んでなるX−線吸収層をもつX−線シールド、を含んでなる放射線透過撮影用フラットパネル検出器(RFPD)に関する。

0028

X−線吸収層
X−線シールドは、結合剤並びに、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素をもつ一つ以上の化合物を含んでなる層の使用によってのみ、金属よりなるX−線シールドと同様なX−線停止力をもつが、それよりかなり軽量を伴って製造することができることが発見された。これらの化合物は好適には、20以上の原子番号をもつ金属の酸化物または、ハロゲン化物オキシスルフィド亜硫酸化物炭酸化物のような塩である。本発明の範囲内に使用することができる、20より高い原子番号をもつ適切な金属元素の例は、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、セシウム(Cs)、ガドリニウム(Gd)、ランタン(La)、ルテチウム(Lu)、パラジウム(Pd)、錫(Sn)、ストロンチウム(Sr)、テルル(Te)、イットリウム(Y)および亜鉛(Zn)のような金属である。本発明の更なる利点は、これらの化合物が比較的安価であり、低毒性を特徴とする点である。

0029

20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素をもつ好適な化合物の例は、ヨウ化セシウム(CsI)、酸硫化ガドリニウム(Gd2O2S)、フッ化臭化バリウム(BaFBr)、タングステン酸カルシウム(CaWO4)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、酸化ガドリニウム(Gd2O3)、塩化バリウム(BaCl2)、フッ化バリウム(BaF2)、酸化バリウム(BaO)、酸化セリウム硝酸セシウム(CsNO3)、フッ化ガドリニウム(GdF2)、ヨウ化パラジウム(PdI2)、二酸化テルル(TeO2)、ヨウ化錫、酸化錫硫化バリウム炭酸バリウム(BaCO3)、ヨウ化バリウム塩化セシウム(CsCl)、臭化セシウム(CsBr)、フッ化セシウム(CsF)、硫酸セシウム(Cs2SO4)、ハロゲン化オスミウム酸化オスミウム、硫化オスミウム、ハロゲン化レニウム酸化レニウム硫化レニウム、BaFX(式中、XはClもしくはIを表わす)、RFXn(式中、RFはLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu:から選択されるランタニドを表わしそしてXはF、Cl、Br、I:から選択されるハロゲンを表わす)、RFyOz、RFy(SO4)z、RFySzおよび/またはRFy(WO4)z,[ここでn、y、zは独立して1より大きい整数である]である。これらの化合物は比較的軽量のX−線シールドを製造することができ、それらの純粋な金属類似体より、それらの低い吸湿性のために処理し易い。もっとも好適な金属化合物はGd2O2S、Gd2O3、Ce2O3、CsI、BaFBr、CaWO4およびBaO:である。

0030

X−線吸収層のために使用することができる金属元素の範囲は、それらの多数がそれらの元素形態では安定ではないために、純粋な金属および/または合金の対応範囲よりずっと大きいことが本発明の他の利点である。例は、アルカリ金属アルカリ土類金属および希土類金属である。更に、本発明のX−線シールドは、X−線吸収層の厚さが、放射線を減衰するために必要な許容可能な線量限界を参照して決定されるような方法でX−線装置に柔軟な調整を許す

0031

20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物は、結合剤中に分散された粉末として本発明のX−線吸収層中に使用することができる。
X−線吸収層中の結合剤の量は、1重量%〜50重量%、好適には1重量%〜25重量%、より好適には1重量%〜10重量%、もっとも好適には1重量%〜3重量%の範囲内でばらつくことができる。

0032

適切な結合剤は例えば、有機ポリマーまたは無機結合成分である。適切な有機ポリマーの例は、ポリエチレングリコールアクリレートアクリル酸ブテン酸プロペン酸ウレタンアクリレートヘキサンジオールジアクリレートコポリエステルテトラアクリレート、メチル化メラミン酢酸エチルメチルメタクリレートである。無機結合成分も同様に使用することができる。適切な無機結合成分の例は、アルミナシリカもしくはアルミナのナノ粒子リン酸アルミニウムほう酸ナトリウムリン酸バリウム、リン酸、硝酸バリウムである。

0033

好適な結合剤は、有機ポリマー、例えばセルロースアセテートブチレートポリアルキルメト)アクリレート、ポリビニル−n−ブチラールポリビニルアセテート−コ−ビニルクロリド)、ポリ(アクリロニトリル−コ−ブタジエン−コ−スチレン)、ポリ(ビニルクロリド−コ−ビニルアセテート−コ−ビニルアルコール)、ポリ(ブチルアクリレート)、ポリ(エチルアクリレート)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(ビニルブチラール)、トリメリット酸ブテンジオン酸無水物、フタル酸無水物ポリイソプレンおよび/またはそれらの混合物である。結合剤は好適には、ゴム状および/またはエラストマーポリマーのような、ポリブタジエンまたはポリイソプレンからの、飽和ゴムブロックをもつ一つ以上のスチレン−水素ジエンブロックコポリマーを含んでなる。本発明に従うブロックコポリマー結合剤として使用することができる特に適切な熱可塑性ゴムは、KRATONTM Gゴムであり、KRATONTMはSHELLからの商品名である。

0034

X−線吸収層の被膜硬化される場合、結合剤は好適には、単官能性もしくは多官能性モノマーオリゴマーまたはポリマーまたはそれらの組み合わせ物であることができる重合性化合物を含む。重合性化合物は一つ以上の重合性基、好適にはラジカル重合性基を含むことができる。当該技術分野で一般に知られた、あらゆる重合性モノもしくはオリゴ官能性モノマーまたはオリゴマーを使用することができる。好適な単官能性モノマーは、欧州特許第1637322A号明細書の段落[0054]〜[0057]に記載されている。好適なオリゴ官能性モノマーまたはオリゴマーは欧州特許第1637322A号明細書の段落[0059]〜[0064]に記載されている。特に好適な重合性化合物は、ウレタン(メト)アクリレートおよび1,6−ヘキサンジオールジアクリレートである。ウレタン(メト)アクリレートは1、2、3またはそれ以上の重合性基をもつことができるオリゴマーである。

0035

X−線吸収層の被覆溶液の調製期間中に有機ポリマーである結合剤を溶解するために適切な溶媒は、アセトンヘキサンメチルアセテートエチルアセテートイソプロパノールメトキシプロパノールイソブチルアセテートエタノールメタノールメチレンクロリドおよび水であることができる。もっとも好適なものはトルエンメチルエチルケトン(MEK)およびメチルシクロヘキサンである。適切な無機結合成分を溶解するためには、主要な溶媒として水が好適である。硬化性被覆液の場合には、一つ以上の単官能性および/または二官能性モノマーおよび/またはオリゴマーを希釈剤として使用することができる。希釈剤として働く好適なモノマーおよび/またはオリゴマーは前記のウレタン(メト)アクリレートオリゴマー混和性である。希釈剤として使用される一種もしくは複数のモノマーまたは一種もしくは複数のオリゴマーは好適には、低粘度の一種もしくは複数のアクリレートモノマーである。

0036

本発明のX−線吸収層はまた、更なる化合物、例えば、分散剤可塑化剤光反応開始剤光硬化性モノマー静電気防止剤界面活性剤、安定剤、酸化剤、接着剤、ブロッキ
ング剤および/またはエラストマー、を含むことができる。

0037

本発明に使用することができる分散剤は、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物の粒子の分離を改善し、そして更に被覆溶液中の沈降または凝集を防止するために結合剤に添加される、非界面活性ポリマーまたは、界面活性剤のような界面活性物質を含む。分散剤の適切な例は、SakyoからのStann JF95BおよびDaniel Produkts GermanyからのDisperse AydTM 1900である。X−線吸収層の被覆溶液に対する分散剤の添加は更に、層の均一性を改善する。

0038

可塑化剤の適切な例はBASFからのPlastilitTM 3060、Solutia EuropeからのSanticizerTM 278およびBASFからのPalatinolTM Cである。X−線吸収層に対する可塑化剤の存在は、柔軟な支持体との相溶性を改善する。

0039

適切な光開始剤は例えば、G.Bradleyにより編纂され、John Wiley
and Sons Ltd Londonにより1998年に刊行されたSurface Coatings Technology(表面コーティング技術)におけるWiley/SITA Seriesの第III巻、J.V.Crivello等の「フリーラジカルカチオンアニオン光重合のための光開始剤、第2版」、ページ276〜294に開示されている。適切な光開始剤の例は、RahnからのDarocureTM 1173およびNuvopolTM PI−3000であることができる。適切な静電気防止剤の例はAcrisからのCyastatTM SN50およびLangerからのLancoTM STATK 100Nであることができる。

0040

適切な界面活性剤の例は、Dow CorningTM 190およびGafac RM710、RodiaからのRhodafacTM RS−710であることができる。適切な安定剤化合物の例は、ICISurfactantsからのBrijTM 72およびBaerlocher ItaliaからのBarostabTM MSであることができる。適切な酸化剤の例はRiedel De Haenからの酸化鉛(IV)であることができる。適切な接着剤の例は、Cray ValleyからのCraynorTM 435およびNoveonからのLancoTMワックスTF1780であることができる。適切なブロッキング剤の一例はBaxendenからのTrixeneTM BI7951であることができる。適切なエラストマー化合物の一例はSchrammからのMetalineTMであることができる。

0041

X−線吸収層の厚さも同様に異なることができ、必要な遮蔽力および/またはRFPDのデザイン中にX−線シールドを取り入れるために利用可能な空間に左右される。本発明において、X−線吸収層の厚さは、少なくとも0.1mm、より好適には0.1〜1.0mmの範囲内にある。

0042

適用に応じて、X−線シールド中の20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物の被膜量は調整することができ、そして医学目的にRFPDを使用する場合は、この被膜量は好適には、少なくとも100mg/cm2、より好適には少なくとも200mg/cm2である。

0043

X−線吸収層のための支持体
本発明に従うX−線シールドのX−線吸収層のための支持体は、以後第2の支持体と呼ばれるが、硬いかまたは柔軟のいずれか、例えばアルミニウムプレートアルミニウムフォイルポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)
ポリイミド(PI)、ポリエーテルスルホン(PES)の膜、金属フォイル炭素繊維強化プラスチック(CFRP)シート、ガラス、柔軟なガラス、トリアセテートおよびそれらの組み合わせ物またはそれらの積層物であることができる。本発明の第2の支持体に好適な材料は、それらの軽量、それらの低コストおよびそれらの入手性のために、PET、ガラスおよびアルミニウムである。

0044

本発明に適切な支持体はまた、支持体中に光吸収または光反射材料を取り入れることにより、実質的に光透過性でない支持体を含む。

0045

より好適な支持体は例えば、PET、アルミニウムまたは柔軟なガラスから得られる柔軟なシートである。上記のような支持体(第2の支持体)上へのX−線吸収層の適用は好適には、被覆法により実施される。被覆は支持体上への1枚以上の層の適用の、経済的に効率的な方法である。被覆法により、X−線吸収層は光吸収層または光反射層接着層等と一緒に適用されることができる。柔軟な支持体は連続的被覆法に特に適している。更に、柔軟な支持体はロール物として入手可能であり、被覆および乾燥または硬化の生産工程中に巻き取り、そして巻き出すことができる。

0046

X−線吸収層中のシンチレーチョン燐により放射される光を反射するためには、白色層を使用することができる。TiO2を含んでなる層は好適には、シンチレーチョン燐により放射される光の一つ以上の波長において、90%以上の光を反射するために使用される。光反射層中のTiO2の固形分は好適には、25〜50(重量)%の範囲内にあり、そしてその厚さは好適には5〜40μmの範囲内にある。より好適には、TiO2の固形分は層の総固形分の33〜38(重量)%であり、層の厚さは13〜30μmの間である。

0047

本発明の他の好適な実施態様において、光を吸収するそれらの高い効率のために黒色の層を使用して、X−線吸収層中のシンチレーチョン燐により放射される光を吸収することができる。シンチレーチョン燐による放射光の十分な吸収を得るために、微細炭素黒粉末(アイボリー黒、チタン黒、鉄黒)のような黒色粒子が適する。炭素黒の固形分は好適には3〜30(重量)%の範囲内にあり、2〜30μmの層の厚さがシンチレーチョン燐による放射光の90%以上を吸収すると考えられる。より好適には、炭素黒の固形分の範囲は、6〜15(重量)%の範囲にあり、層の厚さは5〜15μm間である。発明の他の実施態様において、特に、X−線吸収層中のシンチレーチョン燐による放射光の最大波長において吸収する有色顔料または染料を使用することができる。

0048

シンチレーター
本発明に従う間接変換直接放射線透過撮影用のRFPDにおいて、シンチレーターは場合により支持体を含んでなり、そしてその上に、Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Eu、Gd2O3:Eu、La2O2S:Tb、La2O2S、Y2O2S:Tb、CsI:Tl、CsI:Eu、CsI:Na、CsBr:Tl、NaI:Tl、CaWO4、CaWO4:Tb、BaFBr:Eu、BaFCI:Eu、BaSO4:Eu、BaSrSO4、BaPbSO4、BaAI12O19:Mn、BaMgAl10O17:Eu、Zn2Si04:Mn、(Zn、Cd)S:Ag、LaOBr、LaOBr:Tm、Lu2O2S:Eu、Lu2O2S:Tb、LuTa04、HfO2:Ti、HfGe04:Ti、YTa04、YTa04:Gd、YTa04:Nb、Y2O3:Eu、YBO3:Eu、YBO3:Tbまたは(Y,Gd)BO3:Euまたはそれらの組み合わせ物のようなシンチレーチョン燐を提供される。結晶質のシンチレーチョン燐以外に、閃光発生ガラスまたは有機シンチレーターも使用することができる。

0049

適当な条件下で蒸発される時にドープCsIの層は支持体上に高い充填密度を伴う、針様の、密に充填された結晶体の形状に凝縮すると考えられる。このような柱状または針様
シンチレーチョン燐は当該技術分野で知られている。例えば、ALN Stevels等の,“Vapor Deposited CsI:Na Layers:Screens
for Application in X−Ray Imaging Devices(蒸着CsI:Na層:X−線画像化装置に適用のためのスクリーン),”Philips Research Reports 29:353−362(1974);およびT.Jing等の“Enhanced Columnar Structure in CsI Layer by Substrate Patterning(支持体のデザインによるCsI層中に高められた柱状構造)”,IEEE Trans.Nucl.Sci.39:1195−1198(1992)を参照されたい。より好適には、シンチレーチョン燐層はドープCsIを含む。

0050

異なるシンチレーチョン燐のブレンドも使用することができる。平均粒度は概括的に約0.5μm〜約40μm間である。1μm〜約20μm間の平均粒度は、配合の容易さ並びに速度、明瞭さおよびノイズのような最適化特性のために好適である。本発明の実施態様のためのシンチレーターは、シンチレーチョン燐の粉末、例えばGd2O2Sが、結合材溶液と混合され、支持体上にブレードコーターにより被覆される従来の被覆法を使用して調製することができる。結合剤は、X−線に透過性で、刺激性で、そして光を放射する様々な知られた有機ポリマーから選択することができる。当該技術分野で一般に使用される結合剤は、ポリ(ビニルアルコール)のナトリウムo−スルホベンズアルデヒドアセタールクロロスルホン化ポリ(エチレン)、高分子ビスフェノールのポリ(カーボネート)および、ビスフェノールカーボネートとポリ(アルキレンオキシド)とを含んでなるコポリマーの混合物、水性エタノール可溶性ナイロン、ポリ(アルキルアクリレートメタクリレート)並びにポリ(アクリル酸とメタクリル酸を含むアルキルアクリレートおよびメタクリレート)のコポリマー、ポリ(ビニルブチラール)、並びにポリ(ウレタン)エラストマー、を含む。使用することができる他の好適な結合剤は、X−線吸収層の項で前記に記載されている。結合剤に対するあらゆる従来の燐の比率を使用することができる。概括的に、結合剤に対して高い重量比率の燐が使用される時には、シンチレーチョン燐層がより薄いほど、より明瞭な画像が実現される。約70:30〜99:1の範囲の重量比の燐対結合剤比率が好適である。

0051

光導電層
本発明に従う直接変換直接放射線透過撮影のためのRFPDにおいて、HgI2、PbO、PbI2、TlBr、CdTeおよびガドリニウム化合物のような他の光導電体を使用することができるが、光導電層は通常、非晶質セレンである。光導電層は優先的に蒸着により画像化アレイ上にメッキされるが、またあらゆる適切な被覆法を使用して被覆されることができる。

0052

画像化アレイおよび第1の支持体
間接変換直接放射線透過撮影のために本発明に使用される単一の画像化アレイは、X−線を光に変換し、その後、それが電荷に変換される幾つかの物理的構成部品を使用する、間接変換法に基づく。第1の構成部品は、X−線を光(光子)に変換するシンチレーチョン燐である。光は更に、非晶質ケイ素の光ダイオード層の方向に誘導され、それが光を電子に変換し、そして電荷が形成される。電荷は集電されて、保存コンデンサーにより保存される。非晶質ケイ素に隣接する薄膜トランジスター(TFT)アレイが電荷を読みだし、画像が形成される。適切な画像アレイの例は、米国特許第5262649号明細書中にそして、Samei E.et al.,“General guidelines for purchasing and acceptance testing ofPACSequipment(PACS装置の購入および許容試験のための一般的指針)”,Radiographics,24,313−334により開示されている。好適には、米国特許第2013/0048866号明細書の段落[90−125]および米国
特許第2013/221230号明細書の段落[53−71]と[81−104]中に記載された通りの画像化アレイを使用することができる。

0053

直接変換直接放射線透過撮影のために本発明に使用される単一の画像化アレイは、電荷へのX−線光子の直接変換法に基づく。このアレイにおいては、光導電層の上部に配置された上部電極TFT素子間に電場が形成される。X−線が光導電体に当たる時に電荷が形成され、電場がそれらをTFT素子の方向に移動させ、そこでそれらは集電され、保存コンデンサーにより保存される。適切な画像アレイの例は、Samei E.et al.,“General guidelines for purchasing and
acceptance testing ofPACSequipment(PACS装置の購入および許容試験のための一般的市指針)”,Radiographics,24,313−334により開示されている。

0054

直接および間接変換法双方に対して、電荷は読み出し電子機器により読み出されなければならない。形成され、保存される電荷が、列毎に読み出される読み出し電子機器の例は、Samei E.et al.,Advances in Digital Radiography.RSNACategorical Course in Diagnostic Radiology Physics(診断放射線物理学におけるRSNAの分類コース)(p.49−61)Oak Brook,Illにより開示されている。

0055

以後「第1の支持体」と呼ばれる、本発明の画像化アレイの支持体は通常、ガラスである。しかし、プラスチック製品、金属フォイルでできた支持体上に加工された画像化アレイも使用することができる。画像化アレイは、ケイ素窒化物の層または、フルオロポリマー、ポリイミド、ポリアミドオリウレタンおよびエポキシ樹脂のようなポリマー基材の被膜により、湿度および環境因子から防護されることができる。更に、B段階ビスベンゾシクロブテン基材の(BCB)モノマーに基づくポリマーを使用することができる。あるいはまた、低誘電定数をもつ多孔質無機誘電体も使用することができる。

0056

下方の電子機器
X−線吸収層の下方に配置される下方の電子機器は、画像化アレイからの電気信号を処理しそして/または画像化アレイのドライバーを制御するための電子部品を備え、そして画像化アレイに電気的に接続している回路盤を含んでなる。

0057

放射線透過撮影用フラットパネル検出器の製法
X−線シールドの製法
本発明のX−線シールドは、ナイフコーティングドクターブレードコーティング、スピン被覆浸漬被覆噴霧被覆スクリーン印刷および張り合わせのようなあらゆる知られた方法により、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する少なくとも一つの化合物および結合剤を含んでなる被覆溶液を支持体(第2の支持体)上に適用することにより得ることができる。もっとも好適な方法はドクターブレードコーティングである。

0058

好適な実施態様において、被覆溶液は最初に、結合剤を適当な溶媒中に溶解することにより調製される。この溶液に、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物が添加される。均一な被覆溶液またはラッカーを得るために、調製工程中に混合物の均一化工程または粉砕工程を含むことができる。20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物と混合する前に、分散剤を結合剤溶液に添加することができる。分散剤は、被覆溶液中の粒子の分離を改善し、被覆溶液中の成分の沈降または凝集を防止する。X−線吸収層の被覆溶液に対する分散剤の添加は、被覆溶液の表面張力を低下させ、そしてX−線吸収層の被膜の質(qua
lity)を改善する。

0059

本発明の他の実施態様において、重合性化合物である結合剤を、1種以上の単官能性および/または二官能性モノマーおよび/またはオリゴマーを含んでなる希釈剤中に溶解することができる。

0060

撹拌または均一化後に、被覆溶液を好適には、被覆ナイフまたはドクターブレードを使用して支持体上に適用する。支持体は第1の支持体または第2の支持体であることができる。被覆溶液が第1の支持体上に被覆される場合は、被覆は好適には画像化アレイに反対側の面上で実施される。支持体上へのX−線吸収層の被覆後に、X−線吸収層を、IR源UV源加熱金属ロールまたは加熱空気により乾燥することができる。光硬化性モノマーが被覆溶液中に使用される時は、被覆層は加熱によりまたはUV源により硬化されることができる。乾燥または硬化後、第2の支持体上に被覆されるX−線シールドは適当なサイズのシートに切断されることができる。

0061

支持体並びに、結合剤並びに20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物を含んでなるX−線吸収層を含んでなる、得られたX−線シールドは、医療装置および非破壊的試験装置中の電子機器をX−線から遮蔽するために使用することができる。X−線吸収層の、支持体との組み合わせ物は、医学装置または非破壊的試験装置中の内蔵型部品として使用されるのに十分な機械的強度を全X−線シールドに与える。

0062

間接変換直接放射線透過撮影のためのRFPDの製法
本発明に従う間接変換直接放射線透過撮影用RFPDは、上記に説明されている異なる構成部品を集成することにより製造される。好適な方法が次に説明される。

0063

第1の工程において、シンチレーチョン燐および支持体を含んでなるシンチレーターが、第1の支持体、好適にはガラス上に配置された単一の画像化アレイ上に張り付けることにより結合される。張り付けは接着剤またはホットメルトを使用して実施される。好適にはホットメルトが使用される。ホットメルトの適例はポリエチレン・ビニルアセテート、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルポリウレタンスチレンブロックコポリマーポリカーボネート、フルオロポリマー、シリコーンゴムポリピロールである。もっとも好適なものは、より高温抵抗性および安定性のために、ポリオレフィンおよびポリウレタンである。ホットメルトは好適には、25μmより薄い。ライニングをもつホットメルトが画像化アレイの表面上に配置される。次に、ホットメルトとともに第1の支持体上の画像化アレイが、記載された温度においてオーブン中で加熱される。冷却後、ライニングを除去され、粘着剤をもたない面に溶融されたホットメルトを解放する。シンチレーチョン燐層をホットメルトの粘着性の面と接触させ、そして高温で高圧を適用することにより、シンチレーターを画像化アレイに接合する。画像化アレイの全領域上に良好な粘着を達成するために、0.6〜20バールの範囲の圧力を適用しなければならず、そして10〜1000秒間、80〜220℃の範囲の温度値が必要である。それにより、シンチレーター−画像化アレイ−第1の支持体、の積層物が形成される。本発明の一つの好適な実施態様において、この積層物は、画像化アレイからの電気信号の処理、または画像化アレイのドライバーの制御、を実施する下方の電子機器の上方に配置することができる。

0064

最後の工程において、X−線シールドは単一の画像化アレイの反対側の面で第1の支持体に結合される。第2の支持体、またはX−線シールドのX−線吸収層、のいずれかが第1の支持体に接することができる。好適な方法は、接触後に、防御能をもつフォイルを使用して、冷ロール張り合わせまたは加熱ロール張り合わせにより得られる積層物の一構成材(component)を固定することである。最良の適切なフォイルは、最大100
μmの厚さをもつ、ポリエチレン、ポリエステル、ポリビニルクロリドまたはアクリル基剤のフォイルである。他の好適な方法は、粘着性の接着剤またはホットメルトを使用することである。ライニングをもつホットメルトは支持体(第2の支持体)またはX−線シールドのX−線吸収層のいずれかの上に配置される。次にX−線シールドを、好適には前記の温度のオーブン中で加熱される。冷却後、ライニングを外し、粘着材のない面に溶融ホットメルトを解放する(releases)。X−線シールドは、積層物の第1の支持体をホットメルトの粘着面と接触させ、そして高温で高圧をかけることにより画像化アレイに結合される。張り付けされる構成材の全領域にわたり良好な接着を達成するために、0.6〜20バールの範囲の圧力を適用しなければならず、そして10〜1000秒間、80〜220℃の範囲の温度値が必要である。

0065

発明の好適な実施態様において、シンチレーチョン燐は被覆またはメッキ法により、単一の画像化アレイ上に直接適用される。この方法は、張り付けが必要でなく、そのため、RFPDの生産工程中の少なくとも一工程を省くという利点を有する。

0066

直接変換直接放射線透過撮影のためのRFPDの製法
本発明に従う直接変換直接放射線透過撮影のためのFPDは、前記の異なる構成部品を集成することにより製造される。

0067

好適な方法は以下の通りである:光導電体、好適には非晶質セレンを、好適にはガラスである第1の支持体上に配置された単一の画像化アレイ上にメッキする。メッキ法の例は、Fischbach et al.,‘Comparison of indirect CsI/a:Si and direct a:Se digital radiography(間接CsI/a:Siおよび直接a:Seデジタルレントゲン撮影法の比較)’,Acta Radiologica 44(2003)616−621に開示されている。光導電層の上部に、頭部電極を提供後、光導電体をもつ単一の画像化アレイをX−線シールドに結合する。これは間接変換地放射線透過用RFPDの製法につき記載されたものと同様な方法に従い実施されることができる。

0068

1.測定法
1.1 X−線シールドのX−線遮蔽能
本発明に従う(INV)X−線シールドおよび市販の金属基材のX−線シールド(COMP)のX−線遮蔽能を、X−線暴露および現像後に、シンチレーターとX−線シールド間に配置された放射線透過撮影フィルム光学密度測定値に基づいて測定した。放射線透過撮影フィルムはAgfa Healthcare(AGFAHDRC1824)から市販され、放射線感光性の一面をもつ緑色感光性フィルムである。X−線暴露はPhilips Optimus 80X線源を使用して実施された。X−線シールドは通常、以下の構造:シンチレーター—放射線透過撮影フィルム—X−線シールド—印刷回路盤(PCB)、鉛ストリップおよびPMMAブロックを含んでなる散乱素子、に配置されている。この構造はRFPDの標準構造と呼ばれる。使用された規定の(default)シンチレーチョン燐は市販のGOSシンチレーター(CAWOからのCAWO Superfine 115 SW)であった。シンチレーチョン燐層は放射線透過撮影フィルムの放射線感光面と接して配置された。RFPDの下方の電子機器は個別の構成部品、鉛のストリップおよびポリ(メチルメタクリレート)のブロックをもつPCBによりシミュレートされた。ポリ(メチルメタクリレート)はその非常に高い散乱性のために使用される。

0069

構成部品間に良好な接触を達成するために、各X−線シールドを、シンチレーターおよび放射線透過撮影フィルムと一緒に、黒色のポリエチレンバッグ(Cornelis PlasticからのPE,Type B,260x369mm,0,19mmの厚さ)中
真空により封入した。X−線シールドの支持体は、別記されない限り常に、放射線透過撮影フィルムの放射線非感光面と接触される。このように準備されたパッケージ基礎RFPDと呼ばれる。

0070

X−線源、基礎RFPDおよび散乱素子は水平な台上に固定された。基礎RFPDはX−線源から1.5mに配置された。基礎RFPDの後方にPMMAのブロック、3mm厚さの鉛のストリップおよびPCBが相互の隣に配置されて、RFPDの下方の電子機器をシミュレートをした。散乱素子と基礎RFPD間の距離は0.2cm未満であった。対照の測定はRFPDの後方に散乱素子を伴わない基礎RFPD構造を使用して実施した。

0071

以下の標準放射線X−線ビームの特性(quality)、IEC標準61267,第1版(1994)中に規定されたようなRQA X−線ビームの特性:RQA3(10mm Al,52kV)、RQA5(21mm Al,73kV)、RQA7(30mm Al,88kV)およびRQA9(40mm Al,117kV)、が使用された。

0072

暴露後に、各フィルムをG138i(Agfa Healthcare)中で33℃で90秒間現像し、MacBeth濃度計、タイプTR−924中にいれて、光学密度を測定した。測定された光学密度が高いほど、X−線の後方散乱が多く起こっていた。

0073

1.2.X−線シールドの量:
本発明に従って調製されたX−線シールド(INV)および対照のX−線シールド(COMP)を0.01gの分析限界(resolution)を伴って、実験室重量計(Mettler ToledoPG5002−S)を使用して秤量した。

0074

1.3.X−線シールドのX−線吸収率
X−線シールドのX−線吸収率は30cc容量のセルをもつTriad線量計と一緒のPhilips Optimus 80装置を使用して測定された。測定セルはX−線シールドのすぐ後方に、X−線源から1.5mの距離に配置された。X−線シールドは双方の場合に、その支持体をX−線源の方向に向けて配置された。各スクリーンにつきデータを複数回、収集し、標準偏差と一緒に平均値を計算した。

0075

すべての試験は、別記されない限り、標準放射線X−線ビームの特性(IEC標準61267,1st Ed.(1994)中に規定された通りのRQA X−線ビーム特性):RQA3(10mm Al,52kV)、RQA5(21mm Al,73kV)、RQA7(30mm Al,88kV)およびRQA9(40mm Al,117kV)に対して実施された。

0076

2.材料
以下の実施例中に使用された材料は、別記されない限り、ALDRICH CHEMICAL Co.(ベルギー)、ACROS(ベルギー)およびBASF(ベルギー)のような標準の製造元から容易に入手可能であった。すべての材料は別記されない限り、更に精製せずに使用された。
・ガドリニウム・オキシスルフィド(Gd2O2S)もしくはGOS:(CAS 12339−07−0)粉末はNichiaから得た、平均粒度:3.3μm。
・ CaWO4粉末はNichiaから得た、平均粒度:7.0μm。
・ YTaO4粉末はNichiaから得た、平均粒度:4.4μm。
・ 白色PET支持体:0.19mmの厚さをもち、Mitsubishi,から得られた、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、商品名Hostaphan WO・黒色PET支持体:0.188mmの厚さをもち、Torayから得られたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、商品名Lumirror X30。
・ Disperse AydTM 9100(Disperse AydTM W−22):アニオン界面活性剤脂肪酸エステル分散剤(Daniel Produkts Companyから)。
・ KratonTM FG1901X(新規名=KratonTM FG1901GT): Shell Chemicalsからの、30%のポリスチレン含量をもつ、スチレンおよびエチレン/ブチレンに基づく、透明な直線状の3ブロックコポリマー。
・ 基準(Default)GOSシンチレーター、CAWO Superfine 115 SW、CAWOから。
・ヨウ化セシウム(CsI):Rockwood Lithiumからの(CAS 7789−17−5)粉末、99.999%。
・ Aluminium 318G:0.3mmの厚さをもつAlanodからのプレート。
・画像化アレイ:0.7mmの厚さをもつ、Corning LotusTM Glass上のTFT(米国特許第2013/0048866号明細書、段落[90−125]および米国特許第2013/221230号明細書、段落[53−71]と[81−104])に従う)。
・放射線透過撮影フィルム:Agfa HealthcareからのAGFAHDRC1824。
・PMMA:ポリ(メチルメタクリレート)、7cmの厚さ、30x30cm、ISO
9236−1標準に準ずる。
・ 鉛ストリップ:13cm×2.5cm、0.3cmの厚さ。
・ PCB:13cm×4.5cm

0077

3.X−線シールドの調製
3.1 X−線吸収層の被覆のための溶液の調製:
4.5gの結合剤(KratonTM FG1901X)を、18gの、トルエンとMEKの溶媒混合物(比率75:25(重量/重量))に溶解し、1900r.p.m.の速度で15分間撹拌した。その後、200gの量の粉末としての、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物を添加し、混合物を1900r.p.m.の速度で更に30分間撹拌した。

0078

3.2 X−線シールドSD−01〜SD−20(INV)の調製:
§1.1中で得られた通りの被覆溶液を、幾つかのPET支持体(白色および黒色)上に4m/分の被覆速度でドクターブレードを使用して被覆して、100〜450μmの、異なる、乾燥した層の厚さを得て、X−線シールドSD−01〜SD−20を得た(表1参照)。その後、X−線シールドを30分間、室温で乾燥した。揮発性溶媒をできるだけ除去するために、被覆したX−線シールドを乾燥オーブン中で、60℃で30分間、再度90℃で20〜30分間乾燥した。各層を乾燥後に、X−線吸収層の全厚さを、湿った層の厚さおよび/または相互の上に被覆される層の数を調整することにより制御した。湿った層の厚さは220μm〜1500μm間の値をもつ。得られたシールドのサイズは18cm×24cmであった。

0079

被覆後に、各X−線シールドを秤量し、20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物の被膜量を、式1を適用することにより得た。結果は表1に報告されている。

0080

0081

式中:
WFはX−線シールド(第2の支持体+X−線吸収層)の重量であり、
WSはX−線シールドの支持体(第2の支持体)の重量であり、
ASは支持体(第2の支持体)の表面積であり、
P%はX−線吸収層中の20以上の原子番号をもつ一つの金属元素および一つ以上の非金属元素を有する化合物の重量%の量である。

0082

3.3モリブデンX−線シールドSD−21(COMP)
モリブデンのプレートよりなるX−線シールドを、市場販売されているRFPDの一つから得た。モリブデンプレートの厚さは0.3mmであり、サイズは18cm×24cmであった。モリブデンプレートは支持体を含まなかった。プレートの組成は99.85(重量)%のMoおよび0.05%(重量)未満のNa、K、Ca、Ni、CuおよびBiであった。

0083

このMoプレートの被膜量を、P%が100でありそしてWsが0であることを考慮にいれて、式1に基づいて計算した。以後SD−21と呼ばれる、Moプレートの計算された被膜量の結果は表1に報告された。

0084

0085

3.4分散剤を含む、または含まないX−線シールドの調製
GOSに基づき、X−線吸収層の被覆溶液中に分散剤を含んで、または含まないで調製されたX−線シールド間の相異を示すために、2種のX−線シールドを§3.1.に記載の方法に従って調製した。双方の場合に、白色PET支持体が使用された。GOSの被膜量は双方のシールドに対して172mg/cm2であった。シールドSD−00.1は被覆溶液中に分散剤を含まずに調製され、SD−00.2は被覆溶液に分散剤(Disperse AydTM 9100)を添加されて調製された。最初に、0.5gの分散剤を、75:25(重量/重量)の比率をもつ、11.21gの、トルエンおよびメチルエチルケトン(MEK)溶媒混合物中に溶解し、§3.1で調製されたように結合剤溶液と混合された。更なる調製工程は§3.1および§3.2と同様であった。双方のシールドのX−線吸収率を、RQA5 X−線ビーム特性および6.3mAsの負荷を使用して測定法3に従って決定した。結果は表2示される。

0086

0087

表2に示されるように、被覆溶液中に存在する分散剤を伴って調製されたX−線シールドは、分散剤を伴わずに調製されたX−線シールドと匹敵する重量およびX−線吸収率に対して、より均一なX−線吸収層を有した。分散剤の存在は、それが更に表面張力を低下し、μmサイズの粒子の浮遊を防止するために、シールドの調製工程に対して好都合である。

0088

4.対照シールドと比較された本発明のX−線シールドのX−線遮蔽能
従って、本発明のX−線シールドSD−17およびSD−18のX−線遮蔽能を、RFPDの標準構造における測定方法1.1に従って対照のMoプレートのX−線シールド(SD−21)と比較して測定した。本発明のX−線シールドSD−19およびSD−20のX−線遮蔽能を、散乱素子が鉛ストリップおよびPMMAブロックよりなる構造において、測定方法1.1に従って、対照のMoプレートのX−線シールド(SD−21)と比較して測定した。同一表面をもつX−線シールドを測定方法1.2に従って秤量した。結果は表3に示される。

0089

0090

これらの結果は、本発明のシールドの遮蔽能が、モリブデンプレートに基づく対照X−線シールドと同等またはそれ以上であり、そして場合により、ごく僅かに低いが、それらの重量は、対照X−線シールドより有意に低いことを示す。

0091

異なるX−線シールドを含むRFPDの調製
間接変換直接放射線透過撮影のためのRFPDsを、シンチレーターをガラス支持体(Corning LotusTM Glass)上の前記の画像化アレイと接触させることにより調製した。次にこのパッケージを異なるX−線シールドSD−01〜SD−18およびモリブデン金属プレートSD−21と接触させた。

0092

RFPDの各層間に良好なオプティカルコンタクトを確保するために、ポリウレタン基材の、25μm以下の厚さをもつホットメルト層を使用した。2タイプのシンチレーター:i)電力に基づくシンチレーチョン燐GOS(CAWOからのCAWO Superfine 115 SW)およびii)120mg/cm2のCsIの被膜量をもつアルミニウム318G支持体上にメッキされた針状のシンチレーチョン燐CsI、を使用した。CsI基材のシンチレーターは次のように調製された:400gのCsIを真空メッキ室内の容器内に入れた。室内の圧力を5.10-5mbarに低下させた。次に容器を680℃の温度に加熱し、CsIを24cm×18cmのサイズをもつアルミニウム支持体AI3 18G上にメッキした。容器と支持体間の距離は20cmであった。蒸発中に、支持体を12r.p.m.で回転し、140℃の温度に維持した。蒸発工程中、アルゴンガスを室内に導入した。工程の期間は160分である。蒸発工程後、X−線シールドをオーブン内に配置し、170℃で1時間保持した。

0093

最初にシンチレーターをガラス上の画像化アレイに結合した。結合は、ガラス上で、画像化アレイの表面上に、ライニングとともにホットメルトを配置することにより実施された。次に画像化アレイをもつガラスをオーブン内にいれ、85℃の温度で10分間維持した。冷却後、ライニングを外して、溶融ホットメルトの粘着性の面を解放した。その後、シンチレーターのシンチレーチョン燐層を高圧、高温下でホットメルトの粘着性面と接触させた。全領域上に良好な接着を達成するために、0.8barの範囲の圧力を115℃の温度で15分間かけた。

0094

以下の工程において、X−線シールドをガラス支持体−画像化アレイ−シンチレーターパッケージに結合した。ライニングを伴う最大25μmの厚さのポリウエタン基材のホットメルトを、X−線吸収層の反対側の面のX−線シールドSD−01〜SD−18の支持体(第2の支持体)上に配置した。対照のシールド、SD−21の使用により、ホットメルトは金属プレートの片面上に直接適用される。X−線シールドをオーブン内にいれ、80℃の温度で、10分間維持した。冷却後、ライニングを外して溶融ホットメルトの粘着性面を解放した。その後、画像化アレイを担持するガラス支持体とシンチレーターを高温、高圧下でホットメルトの粘着性面と接触させた。全領域にわたり良好な接着を達成するために、115℃の温度で15分間0.8barの圧力をかけた。

0095

上記の方法に従って、以下のRFPDを調製した:
a)DRGOS−01〜DRGOS−18:GOSシンチレーター+GOS X−線シールドSD−01〜SD−18、
b)DRCSI−01〜DRCSI−18:CsIシンチレーター+GOS X−線シールドSD−01〜SD−18、
c)DRGOS−19:GOSシンチレーター+Mo X−線シールドSD−21、
d)DRCSI−19:CsIシンチレーター+Mo X−線シールドSD−21。

0096

異なるX−線シールドのX−線遮蔽能
本実施例は、異なる散乱素子を含むRFPDの標準構造における、異なる被膜量および異なる支持体(第2の支持体)をもつX−線シールドのX−線遮蔽能を示す。従って、§3.1〜3.3に従って調製され、そして測定法1.1に記載の通りに、標準RFPD構造に集成された、幾つかのX−線シールドの後方散乱を減少させる、本発明のX−線シールドの能力が示される。標準RFPD構造における暴露された放射線透過撮影フィルムの光学密度が、散乱素子を伴わないRFPD構造で暴露された放射線透過撮影フィルムの光学密度に比較される。試験は測定法1に記載の通りのRQA X−線ビームの特性およびRQA3−12.5mAs、RQA5−6.3mAs、RQA7−5.6mAsおよびRQA9−3mAsに対する負荷を使用して実施された。表4は測定されたX−線遮蔽能を示す。

0097

実施例

0098

結果は、RFPDにおけるすべての本発明のX−線シールドが、RFPDの下方の電子機器をシミュレートする散乱素子から発するX−線の後方散乱を減少させることができることを示す。

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