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JP6161334B2 - 放射線撮影システム及びコネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、コネクタを着脱可能な放射線撮影システム、放射線撮影装置、及び当該コネクタを含む装置に関する。
近年、医療画像診断や非破壊検査に用いるX線画像撮影装置として、半導体センサを使用してデジタル画像を取得する装置の普及が進められている。これにより、従来の感光性フィルムによる画像取得と異なり、取得画像を瞬時に確認出来ることで作業効率の向上が実現されている。更に、非常に広いダイナミックレンジを有していることから、X線露光量の変動に影響されない撮影も可能となっている。
また、前記装置の小型・軽量化が進められることで可搬型のものも実用化されている(特許文献1)。任意の姿勢での撮影が可能となり、一般病室や屋外などでのX線画像撮影に好んで用いられている。この可搬型のX線画像撮影装置においては、電源装置からの電源供給や制御装置へのデータ転送を担うケーブルが備えられる場合がある。また、前記ケーブルとX線画像撮影装置とを着脱可能に構成する装置も提案されている(特許文献2)。保管時、運搬時等、ケーブル接続が不要な場合にケーブルを外して運用することが可能となるので、取り扱い性が向上される。更に、磁石の吸着力を用いて、前記ケーブルをX線画像撮影装置に接続する技術も考案されている(特許文献3)。
特許第3848288 特許第3610348 特開2010−259680
振動やケーブルの自重などで磁石の吸着が意図せず容易に外れてしまうと、操作性悪化の原因となる一方で、意図した着脱の際には適切な力で容易に外れることが望ましい。
本発明に係る放射線撮影システムは、外部装置との通信路または前記外部装置からの電力少なくともいずれか提供するためのケーブル端部にされるコネクタと、コネクタと着脱可能な放射線撮影装置とを有する放射線撮影システムであって、前記放射線撮影装置は、放射線センサと、前記放射線センサを収納する筐体と、前記筐体の側面に設けられた装置側接続端子と、装置側固定部材と、を備え、前記コネクタは、前記装置側接続端子と結合するコネクタ側接続端子と、前記装置側固定部材との間で所定の固定力を生ずる第一のコネクタ側固定部材と、前記装置側固定部材との間で前記所定の固定力よりも大きな固定力を生ずる第二のコネクタ側固定部材と、前記ケーブルの取り出し口と、を備え、前記取り出し口は、前記第一のコネクタ側固定部材よりも前記第二のコネクタ側固定部材に近い位置に配置されることを特徴とする。
これにより放射線撮影装置のコネクタ接続において、例えばケーブルを引っ張られた際の接続保持力とケーブルを外す際の操作性とを両立させることができる。
本発明の実施形態に係る放射線撮影システムの構成を示す図である。 実施形態に係る放射線撮影装置の断面図である。 実施形態に係る放射線撮影装置とコネクタとの接続部分を示す図である。 その他の実施形態に係る放射線撮影装置とコネクタとの接続部分を示す図である。 その他の実施形態に係る放射線撮影装置とコネクタとの接続部分を示す図である。 実施形態に係る放射線撮影装置とコネクタの接続部分を示す図である。 放射線撮影装置とコネクタの接続面を示す図である。図7(a)は放射線撮影装置側の接続面を示す図、図7(b)は放射線撮影装置側の接続面の断面図、図7(c)はケーブル側の接続面を示す図である。 実施形態に係る放射線撮影装置とコネクタとの2つの装着形態を示す図である。 接続端子を流れる信号を示す図である。図9(a)は、実施形態に係るピン配置を示す図であり、図9(b)は、その他の実施形態に係るピン配置を説明する図であり、図9(c)は、差動通信信号を用いる場合のピン配置を説明する図であり、図9(d)はピン数をより少なくした場合のピン配置を説明する図であり、図9(e)は信号の極性反転を示す図である。 実施形態に係る放射線撮影装置及びコネクタの電気的接続部を示す図である。 実施形態に係る放射線撮影装置を収納する収納部を示す図である。図11(a)は放射線撮影装置を横置きした場合を示す図であり、図11(b)は放射線撮影装置を横置きした場合を示す図である。 実施形態に係るコネクタ側固定部の位置を調整可能なコネクタを示す図である。 実施形態に係るコネクタの内部構造を示す図である。
図1に基づき実施形態に放射線撮影システムの構成を説明する。実施形態に係る放射線撮影システムは放射線撮影装置100とこれに着脱可能なコネクタ200とを有する。放射線撮影装置100はX線発生装置430(放射線発生装置)で発生され被検体440を透過した放射線が検出し読み出すことで放射線画像データを生成するものである。コネクタ200は制御装置410と通信するための通信路や電源装置420からの電力を放射線撮影装置100へ提供する。コネクタ200はケーブル300の端部に固定される。コネクタ200によりケーブル300を介して制御装置410や電源装置420等の外部装置と電気的物理的に接続される。
放射線撮影装置100とコネクタ200とに上述の通信路または電力の少なくともいずれかを提供する電気的接続部が形成される。また、これを固定するため、放射線撮影装置100とコネクタ200の第一の領域との間で互いに所定の固定力を生ずる第一の固定部と、放射線撮影装置100とコネクタ200の第二の領域との間で互いに前記所定の固定力よりも大きな固定力を生ずる第二の固定部とが形成される。これにより、小さな固定力が働く第一の領域付近でコネクタ200に力を加えることにより容易に取り外しが可能となる。つまり、取り外しの際の位置を定めておけば、取り外し位置以外で取り外される場合にはより大きな力が必要となり、結果的に意図せずに取り外される可能性を減らすことができる。
放射線撮影装置100は例えば放射線撮影装置100は略直方体の形状を有する筐体内に略矩形の検出面を備える放射線センサを有する可搬型の放射線撮影装置であり、コネクタ200との接続部及び無線通信回路を有し、外部の装置と無線及び有線で通信可能である。実施形態に係る放射線撮影装置100は、制御装置410からの制御信号に応じて駆動され、また、放射線撮影装置100で得られた画像情報は、制御装置410に伝送されて各種画像処理や表示処理が実施される。
コネクタ200は、放射線撮影装置100(相手方装置)に電源装置420からの電力または制御装置410との通信路の少なくともいずれかを提供するケーブルの端部に接続固定される着脱可能なコネクタである。
制御装置410は、放射線撮影装置100に、例えば電力制御やセンサの駆動制御を指示する制御信号を送信し、放射線撮影装置100からの放射線画像データを受信する通信回路と、受信した放射線画像データを画像処理する画像処理回路と、処理された画像データを表示部に表示させる表示制御部とを有する画像表示端末である。
電源装置420は放射線撮影装置100に電源を供給する。ケーブル300は、上記の制御信号や画像情報を伝送する信号線と、上記電源供給に用いられる電源線とで構成され、放射線撮影装置100と制御装置410、および、電源装置420にそれぞれ接続される。なお実施形態に係るケーブル300は制御装置410と電源装置420のいずれか一方に接続することとしてもよい。
図2に基づいて実施形態に係る放射線撮影装置を説明する。図2は、本実施例における放射線撮影装置100の断面構成を示す図であり、放射線が図の上方から入射する。放射線撮影装置100はコネクタ200と筺体101の側面部で接続される。もちろん、入射面や裏面で接続される構成を採用してもよいが、側面部に配置されることで放射線撮影装置100の配置時に入射面側やその裏面側に突起が生じることなく、被検者への負担が少ない。放射線撮影装置100の筺体101には、アルミニウムやマグネシウム、CFRP などの材料が用いられている。これらの材料を用いることにより撮影時の被検者支持、不注意による落下等に対して十分な機械的強度が得られ、また運搬の際の負担軽減のために軽量化することができる。X線入射面側には、CFRPなどで作られるX線透過板102が配置される。放射線撮影装置100の内部には、ガラス基板に光電変換素子と蛍光体が積層されて構成されるX線センサパネル(放射線センサ)103が収納されている。X線センサパネル103に照射したX線によって蛍光体が発光し、その光を光電変換素子が電気信号に変換することで、画像信号を得る。X線センサパネル103は、外部からの荷重や運搬時の振動などによって変形や割れが生じないよう、X線入射面の反対側の面に、剛性を持つ支持部材104が接着されている。また、X線センサパネル103は、フレキシブル基板105を介して、支持部材104に固定された電気回路基板106と接続されている。ケーブル300を用いて伝送される信号等は、放射線撮影装置100の内部に有する配線107によって電気回路基板106に接続され、電気回路基板106によってX線センサパネル103の制御や画像信号の処理が行われる。電源装置420に接続されない場合や、放射線撮影装置100の内部の処理の問題で外部給電を停止する場合には、放射線撮影装置100内に設けられたバッテリから各部に電力が供給される。
実施形態に係る電気回路基板106は、制御信号や画像信号のやり取りを無線で行うための無線通信回路と、コネクタ200との接続部を介した通信を制御する有線通信回路と、放射線センサ103を駆動する駆動回路と、駆動回路により出力された電気信号を増幅しAD変換する読み出し回路と、読み出された画像データを記憶するメモリと、読み出された画像データを処理する画像処理回路と、バッテリや電源装置420からの電力を各部に供給する電圧制御回路と、を有する。またその他の実施例では、これらを統合的に制御するMPU(Micro Processing Unit)と、これに上述の撮影制御を実行させるプログラムを記憶した記憶部と、プログラムを展開するためのワークメモリとを備える。
次に、図3を用いて、実施形態に係る放射線撮影装置100とコネクタ200との接続部分について説明する。放射線撮影装置100の接続部は第一の装置側固定部120及び第二の装置側固定部130と、これら固定部の間の装置側の複数の接続端子140が筺体101の外面に配置される。第二の装置側固定部120は筺体101の外面上で第一の装置側固定部130よりも大きな面積を有する。またコネクタ200には第一のコネクタ側固定部230と第二のコネクタ側固定部220とが放射線撮影装置100との接触面に沿って設けられる。第二のコネクタ側固定部220はコネクタ200の接触面で第一のコネクタ側固定部230よりも大きな面積を有する。またコネクタ側接続端子250とその周縁部を覆う外壁部203とが第一及び第二のコネクタ側固定部230,220の間に配置される。第一及び第二のコネクタ側固定部230、220、コネクタ側接続端子250、周縁部203はコネクタの筺体210に固定される。
第一のコネクタ側固定部230と第一の装置側固定部130、第二のコネクタ側固定部220及び第二の装置側固定部120との間で互いに力が及ぼされ、コネクタ200と放射線撮影装置100とが固定される。第一及び第二のそれぞれの固定部が固定されることにより、接続端子同士が接触され、通信路あるいは電力供給路が確立される。外壁部203は装置側固定部と接続端子140との間に設けられた孔部に挿入され、放射線撮影装置100の側面に沿う方向の移動を規制する。これにより、コネクタ200は、第一及び第二の固定部により放射線撮影装置100に装着された状態で、放射線撮影装置100から離れる向きに固定力より大きい力がかけられると放射線撮影装置100から取り外される。
ここで第一の装置側及びコネクタ側固定部130、230との間で働く固定力よりも、第二の装置側及びコネクタ側固定部120、220との間で働く固定力を大きくすることで第一のコネクタ側固定部230側から図3のAの方向にコネクタ200を引っ張った場合と、第二のコネクタ側固定部220側から図3のBの方向にコネクタ200を引っ張った場合とで、コネクタ200の取り外しに要する力の大きさが異なることとなる。これを詳しく説明すると以下のようになる。
図3のAの方向にコネクタ200を引っ張り上げる場合、コネクタ200には第二端部2002の付近の周りのモーメントが働くこととなる。この場合、コネクタ200を放射線撮影装置100側に動かす方向のモーメントは、周縁部203や接続端子間の摩擦等の影響を除くと、第一のコネクタ側固定部230及び第二のコネクタ側固定部220により生じることとなる。第二のコネクタ側固定部220は第二端部2002に十分近いため、主に第一のコネクタ側固定部230による影響が大きくなる。逆に図3のBの方向にコネクタ200を引っ張り上げる場合、コネクタ200には第一端部2001の付近の周りのモーメントが働き、同様の理由から第二のコネクタ側固定部220による影響が大きくなる。このように、第一及び第二のコネクタ側固定部230、220より第一端点2001に働くモーメントの大きさと、第二端点2002に働くモーメントの大きさとが異なるように構成される。第一のコネクタ側固定部220は第二のコネクタ側固定部230よりも固定力が大きくなっているため、図3のAの方向から引っ張り上げるよりも、図3のBの方向から引っ張り上げる方がより大きな力(モーメント)をかける必要があることになる。よって、図3のAの方向から引っ張り上げることによるコネクタ200の取り外しが容易となり、図3のBの方向から引っ張り上げることによるコネクタ200の取り外しが相対的に困難となる。なおこの原理は、図3の例でいえばコネクタ200の中心軸240回りに働くモーメントの大きさが、第一の固定部よりも第二の固定部が大きくなることと同様である。
ここで、第一のコネクタ側固定部230あるいは第一端部2001の付近に窪み202(凹部)が設けられる。窪み202は少なくとも第二端部2002よりも第一端部2001に近い位置に設けられる。窪み202はコネクタ200の対向する2面に設けられ、2つの窪みによりコネクタ200の握持部が構成される。これにより把持が容易になるとともに、図3のAの方向に操作者が力を加えるよう誘導することができる。
ここでコネクタの筺体210に設けられた取出し口201からケーブル300、コネクタ200内部に入り、接続端子250と直接的あるいは間接的に接続される。ここで取り出し口201は第二のコネクタ側固定部220あるいは第二端部2002の付近に設けられ、少なくとも第一端部2001よりも第二端部2002に近い位置に配置される。このようにすることで、仮にケーブル300に大きな力がかけられることにより図3のBの方向に力が働いたとしても、少なくとも図3のAの方向から取り外される場合よりは大きな力(モーメント)がかからない限りはコネクタ200が外れてしまうことはなくなる。これにより、例えば握持部を利用した意図のある取り外しはより容易となる一方で、例えばケーブル300に対する荷重による意図しない取り外しはより困難となる。
コネクタ200の各接続端子250は、コネクタ200の内部でケーブル300の各電線と接続されている。ケーブル300は、必要に応じてクランプ部材によってコネクタ200の内部に抜け止め固定され、ケーブル取り出し口201からコネクタ200の外部に取り出される。X線撮影装置100は、コネクタ200の接続端子250に対応する位置に接続端子140を有する。コネクタ200が放射線撮影装置100に固定されることによって、接続端子250、140を介してケーブル300と放射線撮影装置100が接続される。ケーブル300は、放射線撮影装置100のコネクタ接続面に対して略水平に取り出されることが好ましい。これは、コネクタ200を放射線撮影装置100に取り付けた状態での外形が大きくなりすぎず、各種収納台等に入れる際の取り回しが良いためである。
図4に基づいてその他の実施形態に係る放射線撮影装置100とコネクタ200の接続部分を説明する。図4に示す例では、第一及び第二のコネクタ側固定部231、221のコネクタ筺体211に対する配置を換えることで、上述の例と同等の機能を実現している。の図4に示す例では、第一及び第二のコネクタ側固定部231、221は略同一の形状をしており、第一及び第二のコネクタ側固定部231,221にそれぞれ働く力の大きさは略同一となっている。また第一及び第二の装置側固定部130、120は図3の例と異なり略同一の大きさとなっている。ここで略同一とは、例えば製造誤差や数パーセント程度の差は同一とみなすことを示している。ここで第一のコネクタ側固定部231あるいはその接触面の中心位置と第一端部2001の距離は第二のコネクタ側固定部221あるいはその接触面の中心位置と第二端部2002の距離よりも大きくなっている。これにより、第一及び第二の固定部により第一端部2001に働くモーメントの大きさは、第二端部2002に働くモーメントの大きさよりも大きいことなる。そのため、図4のAの方向に取り外す際に必要な力(モーメント)の大きさが、図4のBの方向に取り外す際に必要な力(モーメント)の大きさよりも小さくなる。これにより窪み202を利用した取り外しが容易になる一方で、ケーブル300への荷重によるコネクタ200の脱離がより困難となる。このような配置を実現するために、コネクタの筺体211では接触面よりも上面の面積が小さくなる構造を有し、ケーブル300の取り出し口201がより中心軸240あるいは第一端部2001に近い位置に設けられる。このように、第一及び第二のコネクタ側固定部231、221を同一の部材で構成することができ、部品管理やコスト面で利点がある。また、ケーブル300の取り出し口201が第一端部2001に近くなることで、ケーブル300の荷重によるモーメントの大きさを抑えることができ、磁石221と吸着板120との吸着力をあまり大きくせずに接続保持力を確保することが出来る。
一方で図3の例では、コネクタの形状を簡単にすることができるというメリットがある。その他の例では、図3及び図4の例を適宜部分的に採用し、これら固定部の配置と固定部の大きさを適切に配置することができる。
図5に基づいてその他の実施形態に係る放射線撮影装置100とコネクタ200の接続部分を説明する。この例では、コネクタ側固定部としてコネクタ200の接触面から外側に突出する凸部と該凸部の先端から接触面に沿う方向(水平方向)に更に突出したL字状の形状を有する第一のロック234及び第二のロック224を有する。ロック234及びロック224の水平方向の突出は少なくとも互いに反対向きに突出する部分を備える。これとかみ合う装置側の固定部は、L字型の窪みを有する第一及び第二の固定部134、124を有する。ここで第一のロック224の水平方向の突起は第二のロック234の水平方向の突起よりも大きくなっている。ロック234、224は例えば樹脂等の変形可能な部材で構成される。ここで、ロック234、224が固定部134、124に挿入される場合、ロック234、224は変形しながら挿入され、固定部134、124のL字のくぼみとかみ合う形で第一及び第二の固定部が構成される。固定された状態ではロック234、224の変形は無い状態若しくは挿入中よりは小さい状態となる。ここで、ロック234の突起はロック224の突起よりも大きくなっているため、ケーブル側から引き抜かれる場合にはよりロック234の変形及び摩擦により大きな力(モーメント)が必要となる。
図6に基づいてその他の実施形態にかかる放射線撮影装置100とコネクタ200の接続部分を説明する。
装置側及びコネクタ側の固定部には、種々の形態を採用することができる。例えば一方に磁石と他方に磁性材料を用い、磁力によりコネクタ200を結合させることができる。磁石には磁性を帯びた物質のほか、電磁石を用いることもできる。電磁石が用いられる場合には、電源装置420やバッテリからの電力供給を受け磁石として動作する。磁石を用いる場合には、磁石の体積や接触面の表面積を大きくすることにより固定部間に働く磁力の大きさを調整することができる。磁石を用いる場合、例えばコネクタ側の固定部を磁石とし、装置側の固定部を磁性材料で構成された吸着板とするができ、その逆も可能である。両方とも磁石であっても良い。
コネクタ200の内部には、磁石220と磁石230を有する。放射線撮影装置100の接続部分には、磁石220、磁石230と対向する位置に吸着板120と吸着板130を有する。磁石220と吸着板120との吸着力、および、磁石230と吸着板130との吸着力によって、コネクタ200が放射線撮影装置100に固定される。磁石の吸着力のみで固定されているため、ケーブル300に操作者が足を引掛けたときなどの過負荷が生じた際、コネクタ200が放射線撮影装置100から外れ、放射線撮影装置100やコネクタ200、ケーブル300の破損を防ぐことが出来る。
ここで、磁石232と吸着板130との吸着力よりも、磁石222と吸着板120との吸着力の方を大きく設定する。例えば、磁石222、232のサイズや材質をそれぞれ異なるものとすることで可能となる。これにより、図6のA方向にコネクタ200を外すよりも、図6のB方向にコネクタ200を外す方が大きなモーメント力を必要とすることとなる。また、ケーブル取り出し口201を、コネクタ外形中心軸240よりも磁石220の側に配置する。これにより、ケーブル300が引っ張られた際、図6のB方向にコネクタ202が外れる力となる。上記の構成によって、ケーブル300を引っ張られた際の接続保持力(B方向)を十分に確保しつつ、コネクタ200を外す際にはA方向に力を加えて外すことで大きな力を要さずに容易に外すことが出来、操作性の良い放射線撮影システムの実現が可能となる。更に、コネクタ外形中心軸240よりも磁石232側に、凹形状の窪み202を設けることで、操作者が外す際にA方向に力を加えるように誘導することが出来る。
ここで第一のコネクタ側固定部232の磁石と、第二のコネクタ側固定部222の磁石との極性を揃えて配置される。図6に示す例では、N極側が接触面に向くように第一及び第二のコネクタ側固定部232、222が配置されることとなる。どちらの向きに取り付けても機能する場合、片方の向きに長時間接続して吸着板が着磁してしまった際、逆の向きに取り付ける際に反発力が生じてしまうことでコネクタ200を固定することが出来なくなる可能性を減らすことができる。
その他、磁石を用いる場合には、接触面に磁石の保護部材を設け、保護部材を挟んで放射線撮影装置100とコネクタ200が力を及ぼしあう構成とすることで、磁石の破損による影響を低減することができる。
図7に基づき実施形態に係る放射線撮影装置100とコネクタ200の接続面の付近の構成を説明する。
図7(a)は放射線撮影装置100の接続部を示す図であり、図7(b)は放射線撮影装置側の接続面の断面図である。接続部は、構成された吸着板144と装置側接続端子140と、コネクタハウジング141とを有する。吸着板144はコネクタ側の固定部の磁石と磁力を及ぼし合い固定部を形成する板部材である。吸着板144は磁性材料で構成された1部材であり、筺体101の側面にネジ143a、143bにより固定される。吸着板144には外側から順にネジを通すための2つのネジ穴とコネクタ300のピンを通すための長丸穴142a及び142bと、接続端子140及びコネクタハウジング141を露出させるとともにコネクタ200の接続端子140を貫通させるための孔部とが外側から順に一列に並んだ構成となっている。吸着板144が磁力を受けるため、筺体はマグネシウム等の非磁性材料で構成される。コネクタハウジング141はコネクタ200装着時に周縁部203が配置される空隙である。
また図7(a)に示すように撮影装置側の接続部は接続端子140を中心に点対称の配置となっており、後述するように反転接続にも対応することができる。
図7(c)はコネクタ200側の接触面を示す図である。コネクタ200の接触面は長辺側の二端である第一端部2001及び第二端部2002の間に、端部側から順に第一及び第二の固定部材232及び222、第一及び第二のガイドピン255a及び255b、周縁部(ハウジング)203、コネクタ側接続端子250が一列に並んだ構成となっている。
ガイドピン255a及び255bは、例えば金属のような合成の高い部材で構成され、撮影装置側の長丸穴142a及び142bに挿入される突出部である。これにより、接触面に双方向にコネクタ200が移動してしまうのを防ぐことができる。またここで、長丸穴142a及び142bは、略楕円上の形状を有しており、放射線撮影装置100の筺体101の側面に沿う方向(長辺方向)の径が、側面の短辺方向の径よりも大きくなっている。これにより、ガイドピン255a及び255bは長辺方向に移動しやすく、短辺方向に移動しにくくなっている。それにより、まずガイドピンが移動しやすい方向、放射線撮影装置100及びコネクタ200の互いの接触面を向かい合わせて装着しやすく、かつ、取り外しやすくなる。一方でガイドピンにより放射線撮影装置100の入射面側あるいは裏面側にコネクタ200を倒す向きへの規制がかかることとなり、意図しない取り外しの可能性をより低減させることができる。
図8に基づきコネクタ200の装着形態の例を説明する。コネクタ200は、放射線撮影装置100と第一の装着形態及びこれとコネクタ200の向きが反転された第二の装着形態で装着される。これら装着形態はコネクタ側固定部材232,222と、装置側固定部材の第一の領域130、第二の領域120と、接続端子250、140により提供される。
図8(a)はケーブル取り出し口201を外向きにした第一の装着形態を示し、図8(b)はコネクタ200を180°回転し、ケーブル取り出し口201を内向きにした第二の装着形態を示す。コネクタ200の勘合部は、どちらにも取り付け可能となる形状とする。接続端子を用いて伝送される信号、もしくは、供給される電源は、接続端子中心260に対して対称として、どちらの向きに取り付けても電気的に機能するような構成とする。また、実施例1、2で示したような、コネクタ200を外す際のモーメント力の非対称性は、コネクタ内200内に有する磁石の吸着力や配置によるものとし、放射線撮影装置100に有する吸着板120(130)は接続端子中心260に対して対称とする。これにより、第一のコネクタ側固定部232及び第一の装置側固定部材の第一の領域130のペア並びに前記第二のコネクタ側固定部材222及び第二の装置側固定部材の第二の領域120のペアにそれぞれ固定力を生じさせつつコネクタ側接続端子250及び装置側接続端子140を接続させる第一の装着形態と、第一のコネクタ側固定部材232及び第二の領域120のペア並びに第二のコネクタ側固定部材222及び第一の領域130のペアにそれぞれ固定力を生じさせつつコネクタ側接続端子250及び装置側接続端子140を接続させる第二の装着形態と、が提供される。
これにより、図8(a)のA方向と図8 (b)のA´方向にコネクタ200を外すモーメント力が同じになり、同様、図8(a)のB方向と図8(b)のB´方向にコネクタ200を外すモーメント力が同じになる。即ち、第一の装着形態及び第二の装着形態において、第一及び第二のコネクタ側固定部材によりコネクタに働くモーメントの合計の大きさが実質的に同一となる。これにより、どちらの向きに取り付けても、上述の実施形態で示したような操作感の向上を得ることが出来る。更に、コネクタ200と放射線撮影装置100とが当接する面は、どちらの向きに取り付けても放射線撮影装置100の角部R形状150にかからないようにする。コネクタ200が放射線撮影装置100に安定して取り付けられるようにするためである。
図9に基づき、上述のように複数の装着形態を実現可能とするための接続端子のピン配置について説明する。図9(a)では電力供給線とシングルエンド信号の通信線を有する場合のピン配置について説明する。図9(a)では、左側に放射線撮影装置100の接続端子140のピン配置が、中央に第一の装着形態で装着した場合のコネクタ200の接続端子250のピン配置が、右側に第二の装着形態で装着した場合のコネクタ200の接続端子250のピン配置が、それぞれ互いに対応する形で示されている。接続端子140は放射線撮影装置100の筺体101から突出しており、接続端子140は配線107に接続される。接続端子140では、1番から8番までのピンが順に並んでおり、1番と8番が送信信号Sout、2番と7番が受信信号Sin、3番と6番が電源電圧Vcc、4番と5番が基準の電位GNDとなっている。1番と8番、2番と7番、3番と6番、4番と5番はそれぞれコネクタ200の内部で接続されている。接続端子250では、1番が送信信号Sout、2番が受信信号Sin、3番が電源電圧Vcc、4番が基準電位GNDとし、5番から8番をフリー(N.C.(Normally Closed):常時閉)にしておく。このように、一方のピン配置が点対称となっているため、コネクタ200を反転させて勘合させても正常な電力供給路及び信号通信路が確保される。図9(b)の例では、両方の接続端子250および140のピン配置が両方とも図9(a)の例の接続端子140と同様に点対称であるため、当然にコネクタ200の反転接続にも対応する。
図9(c)に示すピン配置は、電源及び差動信号の通信線を有する場合のピン配置の例である。接続端子140では1番と8番が信号S−、2番と7番が信号S+、3番と6番が電源電圧Vcc、4番と5番が基準電圧GNDにそれぞれ対応する。これに対して接続端子250側では、1番と8番が信号S−、2番と7番が信号S+、3番が電源電圧Vcc、4番が基準電圧GNDにそれぞれ対応し、5番と6番はN.C.である。このように配置することで、差動信号の場合においても反転接続が可能となる。
またここで図9(d)に示す例では、接続端子140及び250は1番から6番までこの順に並ぶピンを有し、接続端子140では1番が信号S−、2番及び5番が電源電圧Vcc,3番及び4番が基準電圧GND、6番が信号S+とし、接続端子250では1番が信号S−、2番が電源電圧Vcc,3番が基準電圧GND、6番が信号S+とする。このようにすれば、ピン数を削減することができ、コネクタ200を小さくすることができる。この場合、反転接続する場合に信号S+の信号線にS−が、信号S−の信号線にS+が印加されてしまうので極性判定処理とビット反転処理が必要となる。
図9(e)に基づいて極性判定処理及びビット反転処理について説明する。特に調歩同期方式の場合の極性反転処理を示す。図9(e)には調歩同期方式の信号の例が示される。上段が接続端子140への入力データ“10100000”を示しており、1.5ビットのスタートビット、1ビットのブランク、8ビットのデータ部分、1ビットのストップビットで構成されている。下段には、上段に示すデータが反転されて入力された場合のデータが示されている。
調歩同期方式の場合には、場合はデータ列の前にスタートビットが配置され、その後にデータが続く。スタートビットは他のデータ列等と明確に区別可能な様に、ビット長が異なる(1.5bit)。受信側、例えば放射線撮影装置100の有線通信回路内で、1.5bit長で信号のエッジが検出されるとスタートビットと判定し、その後に続くデータを取り込む処理を行う。この際に有線通信回路で、スタートビット検出時に信号極性を検出し、上記例においてはスタートビット=“H”ならば正極性(正勘合、第一の装着形態)で接続され、スタートビット=“L”ならば逆極性(逆勘合、第二の装着形態)で接続されたと判定する。判定結果が逆極性ならば、有線通信回路でデータ受信時に受信した信号極性を反転して取り込む、または有線通信回路で8bit分のデータ取込み後に一括してデータビットを反転させるいずれかの処理を実施することで、送信側からの送信データが正しく受信側で受け取ることができる。
図9(f)の例では、接続端子140で1番が送信側の信号TX−、2番が送信側の信号TX+、3番及び6番が電源電圧Vcc、4番及び5番が基準電圧GND、7番が受信側の信号RX+、8番が受信側の信号RX−にそれぞれ対応する。また接続端子250側では、1番乃至4番と7番及び8番が同様で、5番及び6番がN.C.となる。このように配置した場合、送受信の同相信号線が点対称に配置されているため、逆接続した場合に送受信信号が受信側で入れ替わる。(信号極性判定は発生しない)。このような場合は送受信信号の接続先を受信側装置で入れ替える処理が行われる。この機能を自動クロスオーバ機能と呼び、代表的にはEthernet(登録商標)におけるAuto−MDIXがあげられる。Auto−MDIXについてはIEEE802.3 条項40.4.4で標準化されている。
図10に基づき、実施形態に係るコネクタ側接続端子250と装置側接続端子140の構成について説明する。接続端子250は、スプリング252、プランジャー253の2部品またはこれにバレル251を加えた3部品を有するスプリングプローブを用いる。パレル251は、コネクタ200内に固定されており、ケーブル300の各電線と接続される。スプリング252はプランジャー253に対して前記突出部に対して外側への押圧を与える弾性部材である。プランジャー253は、バレル251内において、放射線撮影装置100との接続面に対して垂直に移動可能であり、スプリング252によって外向きに押圧力を受けて保持されている。一方の接続端子140は単純なピン構造であり、プランジャー253と接続する平面部を有する。コネクタ200が放射線撮影装置100に固定されることで、スプリング252によってプランジャー253が接続端子140の平面部に押付けられ、ケーブル300と放射線撮影装置100を接続することが出来る。一般的なコネクタに用いられるような各端子の嵌め合い等の接続方法を用いると接続部分での破損のおそれがあるが、上記構成により、コネクタ200と放射線撮影装置100が過負荷によって外れた際の接続部分の破損を防ぐことが可能となる。スプリングプローブは単純なピン構造と比べるとサイズが大きい。放射線撮影装置100のサイズアップを最小限にするために、放射線撮影装置100内の接続端子140を単純なピン構造とし、コネクタ200内の接続端子250をスプリングプローブとするのが好ましい。また、接続端子250を囲うようにハウジング203を設け、更に、ハウジング203にテーパを設けることで、スプリングプローブに対する横からの外荷重を受けにくくし、また、取り付ける際にガイドとして機能させることが出来る。
図11に基づき、放射線撮影装置100を撮影台などの架台の収納部500に入れたときの使用形態を示す図である。収納部500は、図中の横方向に移動可能な位置決め機構510を2つ有しており、それぞれが連動して動く。これと同様に、図中縦方向に移動可能な位置決め機構520も有する。収納部500は、一般的に、14×17インチの画像有効領域を有する従来のフィルムカセッテの規格サイズ(384×460mm)に合わせて設計されている。
フィルムカセッテを90°回転させて搭載する場合もあるため、位置決め機構510、520で形成される搭載領域の最大外形は、1辺が460mmの正方形となっており、位置決め機構510、520が移動することで搭載する撮影装置に合わせた搭載領域を作る。従来のフィルムカセッテのような上下左右に対称形状を持つ撮影装置においては、この位置決め機構の動きによって、収納部500の中心と、収納した撮影部の中心を一致させることが可能となっている。
コネクタ200を有する放射線撮影装置100においても、以下の構成で、同様の位置決め機構によって中心位置決めが可能となる。放射線撮影装置100の、X線読取領域の中心からコネクタ200の外端までの最外距離をL1とし、X線読取領域の中心からコネクタ200を接続する側面に直行する側面までの距離をL2とする。L1、L2は、L1≦L2の関係を満たすように形成する。ここでコネクタ200の外端とは、コネクタ200を放射線撮影装置100に装着した際に放射線撮影装置100の側面から最も離れた位置に配置される側面であり、1実施形態では放射線撮影装置100の側面に沿って平行な面であって接触面とは異なる面である。具体的には、L2は従来のフィルムカセッテの規格サイズより約230mm(=460×1/2)に設計される。またL1は、位置決め機構の最大外形の1/2以下(約230mm以下)に設計する。加えて、スペーサ530をコネクタ200と反対側の辺に配置して、X線読取領域の中心からスペーサ530までの最外距離がL1となるようにする。これにより、従来のフィルムカセッテ用の収納部500においても、放射線撮影装置100のX線読取領域の中心と、収納部300の中心を合わせることが可能となる。
また、図11で示すように、使用形態によって、コネクタ200のケーブル取り出し口201を外向きにしたい場合(図11(a))や内向きにしたい場合(図11(b))がある。そのため、コネクタ200をどちらの向きに取り付けても機能するようになると操作性が向上する。これには例えば図8に示すような構造とすることで実現される。
その他の実施例として、収納部500を放射線センサの法線周り即ちX線の入射方向に対して回転可能に保持する回転機構を設け、収納部と回転機構とを有する保持部により放射線撮影装置100を保持する。これにより、縦向きと横向きあるいはポートレート撮影とランドスケープ撮影との両方に対応させることができる。
ここで、コネクタ200を収納部500に固定し、放射線撮影装置100が収納部に収納されることに応じてコネクタ200と放射線撮影装置100とが接続されるような配置としておくことで、コネクタ200を取り付ける手間が省け効率的である。
図12に基づき、実施形態に係るコネクタ200に与えるモーメントの大きさを調整する調整部を設けた実施形態の例を説明する。上述の実施形態で示したとおり、磁石の吸着力、磁石の位置、ケーブル取り出し口の位置によって、接続保持力、および、外す際に要する力を調整することが可能である。しかし、操作者の筋力や手の大きさの違い等によって、外しやすいと感じる力が異なる場合がある。本実施例においては、スライド型のスイッチ260を有する。スイッチ260は磁石233に連結しており、スイッチ260を動かすことで磁石233の位置を移動させることで、コネクタ中心軸240との距離を変更することが出来る。これにより、A方向にコネクタ200を外すのに要するモーメント力を調整することが可能となり、操作者が自由に操作感を調整可能とすることが出来る。
図13に基づき、実施形態に係るコネクタ200の内部構造を説明する。上述した構成については重複した説明を避ける。コネクタ200は、PCA(Printed Circuit Assembly、プリント回路アセンブリ)291と、プリント基板上に接続されたLED292と拡散板293と、PCA291とケーブル300とを接続するケーブルコネクタ201とを有する。ケーブル300はコネクタ筺体201に固定され、ケーブル300から取り出された例えば15本の信号線の一部がPCA291の第一面と接続され、残りがPCA291の第二面に接続される。PCA291は筺体291に固定され、接続端子250とハンダ付けされる。PCA291はケーブル300からの電力供給及び信号を接続端子250に伝達する。また、放射線撮影装置100からの信号を受信し、これに基づいてLED292の点灯状態を制御する。
LED292はPCA291からの制御を受けて点灯し拡散板293はLED292から発せられた光を拡散する。このように、ケーブル300を接続端子250がPCA291を介して接続されるため、ケーブルをピンに直接接続せずケーブル破損時の交換・修理が容易となる。
LED292は4つのモードで放射線撮影装置100からの信号を受けたPCA291により制御される。第一のモードは継続的な点灯であり放射線撮影装置100のバッテリが満充電の場合、またはケーブル300からの電力による充電が完了している状態に実行されるモードである。第二のモードは、第一の時間間隔で点灯と消灯を繰り返すものであり、放射線撮影装置100のバッテリがケーブル300からの電力で充電されている状態で実行されるモードである。第三のモードは、第一の時間間隔よりも短い第二の時間間隔で点灯と消灯とを繰り返すものであり、放射線撮影装置100に供給される電力になんからの異常があった場合に実行されるモードである。第四のモードは消灯であり、充電がされていない状態を示すモードである。
上述の例に限らず、PCA291及びLED292により、電力供給及び通信路に関する状態をLED292が表示することとしてもよい。また、ケーブル300が制御装置410とのみ接続される場合には、通信路に関する状態を表示させる。通信路に関する情報とは、例えばデータの送信中であるかあるいは受信中であるか、通信路にエラーがあるか、通信品質の高低などで、これらについても放射線撮影装置100の状態やあるいはPCA291でケーブル300あるいは接続端子140からの信号をモニタし、モニタ結果に応じてLED292の表示を制御することにより実現される。
なお、上述の実施形態では、コネクタ200の固定手段として、コネクタ200内に磁石を有する形態を示したが、本発明はこれに限らず、放射線撮影装置100内に磁石を有する形態、あるいは、抜脱荷重で抜けるように機能する係止構造などであっても良い。
その他、上述の実施形態を適宜組み合わせた実施形態についても本発明の実施形態に含まれる。
以上の実施形態によれば、放射線撮影装置のケーブル接続において、ケーブルを引っ張られた際の接続保持力を十分確保しつつ、ケーブルを外す際の操作性を損なわない構造を提供することができる。また、磁石を用いたケーブルの接続において、ケーブルの取り回しやX線画像撮影装置の移動などの定常的に生じる作業ではケーブルは外れず、X線画像撮影装置やケーブルの破損が生じるような強い荷重が生じた場合にのみケーブルが外れるように磁石の吸着力を大きく設定することができる。これにより、振動やケーブルの自重などで磁石の吸着が意図せず容易に外れてしまうことによる操作性悪化の可能性を減らすことができ、さらにはシステムやX線画像撮影装置の障害を減らすことができる。

Claims (24)

  1. 外部装置との通信路または前記外部装置からの電力の少なくともいずれかを提供するためのケーブル端部に接続されるコネクタと、該コネクタと着脱可能な放射線撮影装置とを有する放射線撮影システムであって、
    前記放射線撮影装置は、
    放射線センサと、
    前記放射線センサを収納する筐体と、
    前記筐体の側面に設けられた装置側接続端子と、
    装置側固定部材と、を備え、
    前記コネクタは、
    前記装置側接続端子と結合するコネクタ側接続端子と、
    前記装置側固定部材との間で所定の固定力を生ずる第一のコネクタ側固定部材と、前記装置側固定部材との間で前記所定の固定力よりも大きな固定力を生ずる第二のコネクタ側固定部材と、
    前記ケーブルの取り出し口と、を備え、
    前記取り出し口は、前記第一のコネクタ側固定部材よりも前記第二のコネクタ側固定部材に近い位置に配置される
    ことを特徴とする放射線撮影システム。
  2. コネクタの接続面における長辺方向の二端部について、前記第一及び第二のコネクタ側固定部材が第一端部の周りに生ずるモーメントの大きさよりも、前記第一及び第二のコネクタ側固定部材が第二端部の周りに生ずるモーメントの大きさが大きいことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮影システム。
  3. 前記第一のコネクタ側固定部材により生ずる前記コネクタの中心軸周りのモーメントの大きさよりも、前記第二のコネクタ側固定部材により生ずる前記コネクタの中心軸周りのモーメントの大きさの方が大きい
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮影システム。
  4. 前記第一及び第二のコネクタ側固定部材と、前記第一及び第二の装置側固定部材との少なくとも一方はそれぞれ磁力の異なる磁石を有する
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  5. 前記第一のコネクタ側固定部材と第二のコネクタ側固定部材の磁石とで、前記放射線撮影装置と前記コネクタとの接続した際に前記第一及び第二の装置側固定部材に沿う面側が同じ極性となるように配置されることを特徴とする請求項に記載の放射線撮影システム。
  6. 前記装置側固定部材は、前記第一及び第二のコネクタ側固定部材との間で互いに固定力を生ずる接触面を形成するとともに、前記コネクタ側接続端子が貫通する孔部を有する板部材であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  7. 前記コネクタは、前記コネクタ側接続端子と前記第一のコネクタ側固定部材の間、及び前記コネクタ側接続端子と前記第二のコネクタ側固定部材の間の少なくともいずれかに突出部を更に有し、
    前記板部材は更に、前記突出部が挿入される孔部を更に有することを特徴とする請求項に記載の放射線撮影システム。
  8. 前記コネクタは、前記コネクタ側接続端子と前記第一のコネクタ側固定部材の間、及び前記コネクタ側接続端子と前記第二のコネクタ側固定部材の間の少なくともいずれかに突出部を更に有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  9. 前記コネクタは、前記第二のコネクタ側固定部材よりも前記第一のコネクタ側固定部材に近い位置に、前記コネクタを把持するための凹部を更に有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  10. 前記装置側接続端子において、対応する機能を有するピン同士が対称の位置となるように配置され、
    前記第一及び第二のコネクタ側固定部材、前記装置側固定部材、前記装置側接続端子、並びに前記コネクタ側接続端子により、前記コネクタと前記放射線撮影装置との第一の装着形態と、前記第一の装着形態とは前記コネクタの向きが反転した状態で装着される第二の装着形態と、が提供される
    ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  11. 前記第一のコネクタ側固定部材及び第一の装置側固定部材の第一の領域のペア並びに前記第二のコネクタ側固定部材及び第二の装置側固定部材の第二の領域のペアにそれぞれ固定力を生じさせつつ前記コネクタ側接続端子及び装置側接続端子を接続させる前記第一の装着形態と、前記第一のコネクタ側固定部材及び前記第二の領域のペア並びに前記第二のコネクタ側固定部材及び前記第一の領域のペアにそれぞれ固定力を生じさせつつ前記コネクタ側接続端子及び装置側接続端子を接続させる前記第二の装着形態と、を提供する
    ことを特徴とする請求項10に記載の放射線撮影システム。
  12. 前記第一の装着形態及び前記第二の装着形態において、前記第一及び第二のコネクタ側固定部材により前記コネクタに働くモーメントの合計の大きさが実質的に同一であることを特徴とする請求項10または11に記載の放射線撮影システム。
  13. 前記コネクタ側接続端子は、前記装置側接続端子と接触する突出部と、前記突出部に対して外側への押圧を与える弾性部と、を備えることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  14. 前記放射線撮影装置の読取領域の中心からコネクタの外端までの最外距離が、前記読取領域の中心からコネクタを接続する側面に直する側面までの距離以下であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  15. 前記コネクタは、前記放射線撮影装置が収納されることに応じて前記コネクタと前記放射線撮影装置とが接続する位置に固定されることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  16. 前記第一のコネクタ側固定部材及び前記第二のコネクタ側固定部材の少なくともいずれか1つについて前記コネクタに与えるモーメントの大きさを調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  17. 前記調整手段は、前記第一のコネクタ側固定部材及び前記第二のコネクタ側固定部材の少なくともいずれか1つについての位置を変更する部材であることを特徴とする請求項16に記載の放射線撮影システム。
  18. 前記コネクタは、前記第一及び第二の固定部により前記放射線撮影装置に装着された状態で、放射線撮影装置から離れる向きに前記所定の力より大きい力がかけられると前記放射線撮影装置から取り外されることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  19. 前記コネクタは、前記コネクタにより前記放射線撮影装置に提供される前記通信路及び前記電力の少なくともいずれかに関する状態を表示する表示部を更に有することを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  20. 前記放射線センサにより得られる放射線画像データを前記放射線撮影装置から受信する受信手段と、前記放射線撮影装置に制御信号を送信する送信手段と、を備える画像表示端末とを更に有することを特徴とする請求項乃至19のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  21. 前記放射線センサに対して放射線を照射するための放射線発生装置を更に有することを特徴とする請求項乃至20のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  22. 前記コネクタ側接続端子、前記第一のコネクタ側固定部材および前記第2のコネクタ側固定部材は、前記コネクタの第一の面に配置され、前記取り出し口は、前記第一の面と異なる面に配置されることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項に記載の放射線撮影システム。
  23. 放射線撮影装置に電力または通信路の少なくともいずれかを提供するためのケーブルの端部に接続される、放射線撮影装置に着脱可能なコネクタであって、
    放射線撮影装置の接続端子と結合するコネクタ側接続端子と、
    前記放射線撮影装置の第一の領域との間で互いに所定の固定力を生ずる第一のコネクタ側固定部材と、
    前記放射線撮影装置の第二の領域との間で互いに前記所定の固定力よりも大きな固定力を生ずる第二のコネクタ側固定部材と、
    前記ケーブルの取り出し口を備え、
    前記取り出し口は、前記第一のコネクタ側固定部材よりも前記第二のコネクタ側固定部材に近い位置に配置される
    ことを特徴とするコネクタ。
  24. 前記コネクタ側接続端子、前記第一のコネクタ側固定部材および前記第2のコネクタ側固定部材は、前記コネクタの第一の面に配置され、前記取り出し口は、前記第一の面と異なる面に配置されることを特徴とする請求項23に記載のコネクタ。
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