JP2014011131A - 放射線発生装置及び放射線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】収納容器１０１内に設けられた放射線発生管１０３から出射される放射線を収納容器１０１に設けられた窓部１０４を介して放出する放射線発生ユニット１００と、可視光を反射して放射線を透過させる反射面１０６と、放射線発生ユニット１００から放出された放射線による放射線照射野を反射面１０６に反射させた可視光による可視光照射野として模擬表示する可視光の光源１０９とを備えた放射線発生装置について、放射線照射野を可視光照射野として模擬表示することで目視で事前に確認することが可能で、しかも軽量かつ小型化できるようにする。
【解決手段】窓部１０４の外面を山形凸面又は山形凹面とし、該山形凸面又は山形凹面を構成する２つの傾斜面にそれぞれ反射面１０６ａ，１０６ｂを形成すると共に、各反射面１０６ａ，１０６ｂに対向して設けられ、対向する反射面１０６ａ，１０６ｂにそれぞれ可視光を照射する光源１０９ａ，１０９ｂを設けた放射線発生装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、事前に目視等で確認できるようにするために、放射線照射野を可視光照射野として模擬表示する投光照準機構を備えた放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影システムに関する。

放射線発生装置では、放射線の照射領域を事前に知るために、放射線照射野を目視等で確認できるようにする装置が設けられている。放射線照射野を目視等で確認できるようにするための装置として、例えば特許文献１に記載されているような装置が知られている。この装置を図８に基づいて以下に簡単に説明する。

収納容器１０１は、放射線の発生源となる焦点１０２を有する放射線発生管１０３と、焦点１０２から照射される放射線の照射範囲を制限する窓部１０４を有している。窓部１０４の外側には反射ミラー１０５が設けられている。この反射ミラー１０５は、片面（光源１０９側の面）に可視光に対する反射面１０６を有しており、可視光を反射し放射線を透過させるものとなっている。反射ミラー１０５は、窓部１０４から照射される放射線照射範囲を全て覆い、かつ、反射面１０６が、窓部１０４から照射される放射線の中心軸１０７と約４５°の角度となるように設置されている。光源ユニット１０８は、光源１０９から放射される可視光の放射範囲を制限し、光源１０９から放射された可視光が、反射面１０６を介して、窓部１０４から照射される放射線の放射線照射野に対応した可視光照射野を形成するよう設置されている。これによって、放射線の照射前に、放射線照射野を可視光照射野として目視等によって確認することが可能となる。

ところで、上記従来の放射線発生装置の場合、放射線が窓部１０４を通過した後、その外側に設けられている反射ミラー１０５に照射されて透過する際に、その一部が散乱放射線として放射線照射野外に拡散照射される。従来の放射線発生装置では、この散乱放射線による無用な被曝を防止するために、反射ミラー１０５の周辺部を、放射線照射野に照射される放射線と干渉しない範囲で、鉛等で構成された放射線遮蔽体（不図示）で囲んでいる。

特開平７−１４８１５９号公報

上記従来の放射線発生装置では、上記のように、反射ミラー１０５での散乱放射線を遮蔽するために、放射線遮蔽体が必要となる。そして、これによって装置の重量やサイズが増えるため、これを軽量かつ小型にすることが課題となっている。

上記課題に対して、放射線照射時に、反射ミラー１０５を放射線照射野に照射される放射線の経路から退避させることにより、放射線遮蔽体の設置を省略できるようにすることも可能である。しかし、ミラー退避機構を別途設ける必要があり、構造が複雑になる。また、散乱放射線の発生源である反射ミラー１０５を設置しなければ放射線遮蔽体の設置を省略できるが、放射線照射野を目視等で事前に確認することができなくなる。

そこで、本発明の目的は、放射線照射野を可視光照射野として模擬表示することで目視等で事前に確認することが可能で、しかも軽量かつ小型化できる放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的のために、収納容器内に設けられた放射線発生管から出射される放射線を前記収納容器に設けられた窓部を介して放出する放射線発生ユニットと、可視光を反射して放射線を透過させる反射面と、前記放射線発生ユニットから放出された放射線による放射線照射野を前記反射面に反射させた可視光による可視光照射野として模擬表示する可視光の光源とを備えた放射線発生装置において、
窓部の外面が山形凸面又は山形凹面となっており、該山形凸面又は山形凹面を構成する２つの傾斜面にそれぞれ前記反射面が形成されていると共に、各反射面に対向して設けられ、対向する反射面にそれぞれ可視光を照射する光源を有することを特徴とする放射線発生装置を提供するものである。

また、本発明は、上記放射線発生装置と、
前記放射線発生装置から放出され、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出装置と、前記放射線発生装置と前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置とを備えることを特徴とする放射線撮影システムを提供するものでもある。

本発明の放射線発生装置によれば、反射面が収納容器の窓部に形成され、窓部が反射ミラーをも兼ねた構造で、窓部の外側に別途反射ミラーを設ける必要がない。このため、反射ミラーを設けた場合に生じる散乱放射線を遮蔽するための放射線遮蔽体を省略することが可能となり、装置を軽量化することが可能となる。また、斜めに反射ミラーを設置するために必要となる広い空間も不要となるため、小型化が可能となる。また、反射ミラーは設けられていないが、反射面を有する窓部がその役割をも兼ねるので、可視光照射野で放射線照射野を模擬表示することで、放射線照射野を目視等で事前に確認することが可能である。

本発明に係る放射線発生装置の第一の例を示す説明図である。 本発明に係る放射線発生装置の第二の例を示す説明図である。 本発明に係る放射線発生装置の第三の例を示す説明図である。 本発明に係る放射線発生装置の第四の例を示す説明図である。 本発明に係る放射線発生装置の第五の例を示す説明図である。 本発明に用いる窓部の他の例を示す拡大断面図である。 本発明に係る放射線撮影システムの一例を示す説明図である。 従来例の説明図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に参照する図面において、おなじ符号は同様の構成要素を示す。

＜放射線発生装置の第一の例＞
図１において、１００は放射線発生ユニットで、この放射線発生ユニット１００の収納容器１０１の中には、放射線発生管１０３、駆動制御部１１０が設置されていて、これらの冷却媒体として、絶縁性液体１１１が内包されている。絶縁性液体１１１は、電気絶縁性を有していれば良く、例えば鉱油、シリコーン油等の電気絶縁油や、フッ素系の絶縁性液体等が用いられる。放射線発生管１０３は、駆動制御部１１０により駆動される。放射線発生管１０３では、発生させた電子を高電圧によって加速して、放射線を発生するターゲット部（不図示）に衝突させることにより放射線を発生させる。放射線発生管１０３の焦点１０２で発生した放射線は、収納容器１０１に設けられた窓部１０４に向かって出射される。放射線発生管１０３の焦点１０２は、放射線の発生箇所で、ターゲット部への電子線照射位置の中心をいう。

収納容器１０１は、放射線発生管１０３内部の焦点１０２から照射される放射線の照射範囲を制限しながら放出するための窓部１０４を有している。窓部１０４は、断面く字形をなし、その凸面を外側にして設けられており、外面が山形凸面となっている。そして、この山形凸面を構成する２つの傾斜面に、可視光を反射して放射線を透過させる反射面１０６ａ，１０６ｂが形成されている。また、放射線発生管１０３と窓１０４部は、放射線発生管１０３から出射される放射線の中心軸１０７が、上記山形凸面の頂部の長さ方向中央と交差するように配置されている。放射線の中心軸１０７を山形凸面の頂部と交差させることにより、２つの反射面１０６ａ，１０６ｂを透過する放射線を均一化させることができる。ここで、放射線の中心軸１０７とは、放射線発生管１０３の焦点１０２と、放射線照射野の中心を結ぶ直線をいう。放射線照射野の中心とは、放射線照射野と同じ形状と大きさで厚さが均一な板材を想定した場合に、この板材の重心位置に対応する位置をいう。

それぞれ反射面１０６ａ，１０６ｂに対向して、対向する反射面１０６ａ，１０６ｂに可視光を照射する光源１０９ａ，１０９ｂを有する光源ユニット１０８ａ，１０８ｂが設けられている。光源ユニット１０８ａ，１０８ｂは、光源１０９ａ，１０９ｂから放射される可視光の放射範囲を制限し、光源１０９ａ，１０９ｂから放射された可視光が、反射面１０６ａ，１０６ｂを介して、窓部１０４から照射される放射線の放射線照射野に対応した可視光照射野を形成するよう設置されている。具体的には、放射線と同様の指向性を持って照射されるように可視光の放射範囲を制限しており、光源１０９ａ，１０９ｂは、対向する反射面１０６ａ，１０６ｂに対して放射線発生管１０３の焦点１０２と対称となる位置に設けられている。これによって、放射線の照射に先立って、放射線照射野を目視等によって確認することが可能となる。

このように構成された放射線発生装置において、放射線を照射した際に窓部１０４で散乱され、反射面１０６ａ，１０６ｂとは異なる方向に散乱された散乱放射線は、収納容器１０１の内部方向に散乱される。このため、これらに対応する放射線遮蔽体を新たに設置する必要はない。また、本発明の放射線発生装置は、窓部１０４の外側に別途反射ミラーが設けられていないので、そのスペースを確保する必要がない。これらにより、放射線発生装置を小型、軽量化することが可能となる。

収納容器１０１は、容器としての十分な強度を有し、焦点１０２で発生した放射線及び窓部１０４で収納容器１０１内部に散乱される放射線を十分に遮蔽可能となるよう構成されている。例えば、材質については、鉛、タングステン、スズ、タンタル、チタン、銅、アルミ等の金属、それらの合金、あるいはそれら複数の材料で構成することができる。また、その他の金属やプラスチック材料等で構成し、放射線の遮蔽が必要となる部位に放射線遮蔽効果の高い材料のシートや板材等を配置することで放射線の遮蔽効果を得ることもできる。

放射線管１０３は、焦点１０２を有する放射線源として、目的の性能を有するものであればよく、透過型でも反射型でもよい。

窓部１０４は、放射線の遮蔽性能の小さい材料から構成されている。例えば、材質については、アルミニウム、ベリリウム、ガラス、ダイヤモンド等を用いることができる。厚さは材料の放射線遮蔽性能や容器の一部を構成する材料として要求される強度等に基づいて選択すればよい。厚さは、例えば１００μｍ〜１０ｍｍ程度とすることができるが、これに限定するものではない。また、窓部１０４の正面形状に関しては、目的とする放射線照射野の形状となるように設定すればよく、円形、楕円形、四角形その他の多角形等とすることができる。

反射面１０６ａ，１０６ｂに関しては、可視光の反射特性がよく、放射線の透過性がよい薄板、もしくは薄膜等で構成すればよく、例えば、アルミや銀等の金属光沢を有す材料等で構成することができる。

光源１０９ａ，１０９ｂに関しては、放射線照射野と同等の範囲を十分な明るさで照射可能な可視光を照射できるものであればよく、例えば、白熱ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることができる。

＜放射線発生装置の第二の例＞
図２に示されるように、本例の放射線発生装置においては、放射線照射野の大きさを調整するための制限羽根１１４を備えており、この制限羽根１１４が光源１０９ａ，１０９ｂを有する光源ユニット１０８ａ，１０８ｂと共に外囲器１１６の中に収容されて可動絞りユニット１１７を構成している。本例の放射線発生装置は、この点以外は第一の例と同様である。

制限羽根１１４は、放射線遮蔽性材料で構成されており、放射線の通過を許容する開口部１１５を形成している。放射線発生ユニット１００から放出される放射線は、この開口部１１５から外部に照射され、開口部１１５を通過した放射線が放射線照射野を形成する。制限羽根１１４の開口部１１５は、その大きさを調整可能で、制限羽根１１４の開口部１１５の大きさを調整することで放射線照射野の大きさを調整することができるようになっている。

制限羽根１１４は、例えば切欠き又は孔を有する二枚の板材を、切欠き同士又は孔同士が重なるようにして相互にスライド移動可能に重ね合せたものを用いることができる。この場合、切欠き又は孔の重なり部分として開口部１１５が形成され、二枚の板材を相互にスライドさせることでこの開口部１１５を形成できるよう、位置をずらせてスライド移動可能に重ね合せたものや、カメラのシャッター状の構造のものを用いることもできる。

上記制限羽根１１４は、光源１０９ａ，１１９ｂを有する光源ユニット１０８ａ，１１８ｂと共に外囲器１１６内に収納されて可動絞りユニット１１７を構成している。外囲器１１６は、制限羽根１１４で散乱される放射線を十分に遮蔽可能となるよう、放射線発生ユニット１００の収納容器１０１と同様に、放射線遮蔽効果が得られるように構成されている。

本例の放射線発生装置によれば、制限羽根１１４によって放射線の照射範囲を調整できると共に、可視光照射野による模擬表示により、目視等での放射線照射野の事前確認が可能となる。また、斜めに設置されることで場所をとる反射ミラーを設置するスペースが不要であるので、その分可動絞りユニット１１７を小型化でき、その外囲器１１６も小型なもので済むので、従来の可動絞りユニットを備えた装置に比して軽量化することができる。

なお、後述する第三の例乃至第五の例は制限羽根１１４を有さない例となっている。しかし、これらについても制限羽根１１４を設け、光源１０９ａ，１０９ｂを有する光源ユニット１０８ａ，１０８ｂと共に外囲器１１６内に収容して構成した可動絞りユニット１１７を備えた装置とすることができる。

＜放射線発生装置の第三の例＞
図３に示されるように、本例における窓部１０４は、断面三角形状をなし、外面が山形凸面となっている。そして、この山形凸面を構成する２つの傾斜面に、可視光を反射して放射線を透過させる反射面１０６ａ，１０６ｂが形成されている。本例は、窓部１０４の断面形状が相違するほかは前述の第一の例と同様である。

上記のような窓部１０４としても、第一の例と同様の効果を得ることができる。

＜放射線発生装置の第四の例＞
図４に示される第四の例は、放射線発生ユニット１００の収納容器１０１のコーナー部に、断面く字形の窓部１０４を、その凸面を外側にして配置した例である。放射線発生管１０３は、放射線の中心軸１０７が、窓部１０４の外面の山形凸面の頂部と交差するよう、収納容器１０１のコーナー部に向けて設置されている。

上記のような配置としても、第一の例と同様の効果を得ることができる。

＜放射線発生装置の第五の例＞
図５に示される第五の例は、断面く字形の窓部１０４を、その凹面を外側にして配置した例である。本例においては、窓部１０４の外面が山形凹面を構成しており、この山形凹面を構成する２つの傾斜面にそれぞれ反射面１０６ａ，１０６ｂが形成されている。放射線発生管１０３は、放射線の中心軸１０７が山形凹面の底部の長さ方向中央と交差するように設けられている。また、第１乃至第四の例の光源１０９ａ，１０９ｂは、それぞれ放射線中心軸１０７を境に同じ側に位置する反射面１０６ａ，１０６ｂに可視光を照射している。しかし、本例における光源１０９ａ，１０９ｂは、それぞれ放射線中心軸１０７を境に反対側に位置する反射面１０６ｂ，１０６ａに可視光を照射するものとなっている。

上記のような配置としても、第一の例と同様の効果を得ることができる。

＜窓部の他の例＞
放射線のエネルギーが約１０ｋｅＶ以下の軟放射線は透過力が小さいため、撮影や透視等には不要となるが、被照射体で吸収されやすい。そのため、軟放射線を利用するような場合を除き、放射線照射の際には軟放射線を遮断することが好ましい。窓部１０４は、その肉厚内に、軟放射線を遮蔽するためのろ過板１１３を挿入可能な隙間部１１２を有している。ろ過板１１３の材料や構成は、目的に応じて設定すればよく、例えばアルミ、銅、鉄、鉛等の金属板等が考えられるが、これに限定するものではない。この隙間部１１２に、ろ過板１１３を着脱可能に挿入することで、小型、軽量化を維持したまま、軟放射線を遮蔽することが可能となる。

＜放射線撮影システムの例＞
システム制御装置２０２は、放射線発生装置２００と放射線検出装置２０１とを連携制御する。駆動回路７は、システム制御装置２０２による制御の下に、放射線発生管６に各種の制御信号を出力する。この制御信号により、放射線発生装置１から放出される放射線の放出状態が制御される。放射線発生装置２００から放出された放射線は、被検体２０４を透過して検出器２０６で検出される。検出器２０６は、検出した放射線を画像信号に変換して信号処理部２０５に出力する。信号処理部２０５は、システム制御装置２０２による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置２０２に出力する。システム制御装置２０２は、処理された画像信号に基づいて、表示装置２０３に画像を表示させるための表示信号を表示装置２０３に出力する。表示装置２０３は、表示信号に基づく画像を、被検体２０４の撮影画像としてスクリーンに表示する。放射線の代表例はＸ線であり、本発明の放射線発生装置２００と放射線撮影システムは、Ｘ線発生装置とＸ線撮影システムとして利用することができる。Ｘ線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に用いることができる。

実施例１
図１のように構成された放射線発生装置を作製した。

窓部１０４としては、断面形状が１２０度の角度で屈曲されたく字形で、厚さ３ｍｍのガラス板を用いた。外面である山形凸面には反射面１０６ａ、１０６ｂを２面有しており、各反射面１０６ａ、１０６ｂの法線が、放射線の中心軸１０７に対してそれぞれ３０°傾けた状態で配置されるよう、放射線発生管１０３との位置を調整した。

窓部１０４の大きさは、必要とする放射線照射野内に照射される放射線が窓部１０４を過不足なく通過するよう調整した。また、反射面１０６ａ、１０６ｂは、厚さ５μｍのアルミ蒸着膜で構成し、この反射面１０６ａ，１０６ｂが互いに交わる頂部の中央点と放射線の中心軸１０７が一致するよう、放射線発生管１０３を位置調整した。

光源ユニット１０８ａ、１０８ｂは、光源１０９ａ、１０９ｂからそれぞれ放射された可視光が、反射面１０６ａ、１０６ｂを介して窓部１０４から照射される放射線照射野に対応した放射範囲となるよう、位置調整して設置した。また、この時、光源ユニット１０８ａ，１０８ｂが、必要とする放射線照射野に照射される放射線と干渉しないようにサイズを調整した。

上記のように構成することにより、従来構造で設置されていた反射ミラーを使用しない構成とすることができ、反射ミラー周辺部に必要であった放射線遮蔽体を設置する必要がなくなり、従来に比べて軽量、小型化を図ることが可能となった。

実施例２
図３のように構成された放射線発生装置を作製した。

本例では、窓部１０４が、断面く字形の屈曲板状ではなく、放射線減衰の少ないガラスで作製された三角柱構造とし、それ以外の部分は実施例１と同様とした。

上記のような窓部１０４とすると、窓部１０４の構造がより簡素となるため、安定的に製作することが可能となる。

実施例３
図４のように構成された放射線発生装置を作製した。

本例では、断面約９０度に屈曲させたく字形のガラス板で構成した窓部１０４を収納容器１０１のコーナー部に配置し、収納容器１０１に突出部が生じないように構成した。それ以外の部分は実施例１と同様とした。

上記のように構成すると、収納容器１０１をより小型にすることが可能となる。

実施例４
図５のように構成された放射線発生装置を作製した。

本例では、窓部１０４は、反射面１０６ａ、１０６ｂの開き角度が１５０°で、収納容器１０１の内部方向が凸面側とした断面く字形のガラス板とし、収納容器１０１に突出部が生じないようにした。それ以外の部分は実施例１と同様とした。

上記のようにすると、収納容器１０１をより小型にすることが可能となる。

実施例５
図６のように構成された窓部１０４を有する放射線発生装置を作製した。

本実施例では、窓部１０４の構造の他は図１と同様とした。

窓部１０４は、１辺の長さが４ｃｍの正方形状で、５ｍｍ厚のガラスを用い、中間部に２ｍｍの間隙１１２を有している。また、窓部１０４の片面に、厚さ５μｍのアルミ蒸着した光反射面１０６を設置した。上記隙間部１１２に、厚さ１．８ｍｍのろ過板１１３を挿入することにより、小型、軽量化を維持したまま、軟放射線を遮蔽することが可能であった。

実施例６
図１に示されるような放射線発生装置を用い、図７のように構成された放射線撮影システムを作製した。図１の放射線発生装置を用いていることにより、放射線を照射することなく、放射線照射野を目視等によって事前に確認することが可能で、かつ小型、軽量の放射線撮影システムを構築することができた。

１００：放射線発生ユニット、１０１：収納容器、１０２：焦点、１０３：放射線発生管、１０４窓部、１０６：反射面、１０７：放射線の中心軸、１０８ａ，１０８ｂ：光源ユニット、１０９ａ，１０９ｂ：光源、１１０：駆動制御部、１１１：絶縁性液体、１１２：隙間部、１１３、ろ過板、１１４：制限羽根、１１５：開口部、１１６：外囲器、１１７：可動絞りユニット、２００：放射線発生装置、２０１：放射線検出装置、２０２：システム制御装置、２０３：表示装置、２０４：被検体、２０５：信号処理部、２０６：検出器

Claims (6)

1. 収納容器の中に設けられた放射線発生管から出射される放射線を前記収納容器に設けられた窓部を介して放出する放射線発生ユニットと、可視光を反射して放射線を透過させる反射面と、前記放射線発生ユニットから放出された放射線による放射線照射野を前記反射面に反射させた可視光による可視光照射野として模擬表示する可視光の光源とを備えた放射線発生装置において、
   窓部の外面が山形凸面又は山形凹面となっており、該山形凸面又は山形凹面を構成する２つの傾斜面にそれぞれ前記反射面が形成されていると共に、各反射面に対向して設けられ、対向する反射面にそれぞれ可視光を照射する光源を有することを特徴とする放射線発生装置。
2. 前記放射線発生管と前記窓部とが、放射線の中心軸が前記山形凸面の頂部又は山形凹面の底部と交差するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。
3. 前記光源が、対向する前記反射面に対して前記放射線発生管の焦点と対称となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線発生装置。
4. 前記光源が、前記放射線照射野の大きさを調整するための制限羽根と共に外囲器の中に収納されて可動絞りユニットを構成していることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか一項に記載の放射線発生装置。
5. 前記窓部の肉厚内に形成された隙間部に、着脱可能にろ過板が挿入されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線発生装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放射線発生装置と、
   前記放射線発生装置から放出され、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出装置と、前記放射線発生装置と前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置とを備えることを特徴とする放射線撮影システム。

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