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JP5009330B2 - Radiation detector - Google Patents

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JP5009330B2 JP2009076817A JP2009076817A JP5009330B2 JP 5009330 B2 JP5009330 B2 JP 5009330B2 JP 2009076817 A JP2009076817 A JP 2009076817A JP 2009076817 A JP2009076817 A JP 2009076817A JP 5009330 B2 JP5009330 B2 JP 5009330B2
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Description

本発明は、被検体内の放射性同位元素が発する放射線を半導体検出器で検出しそれら放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する放射線検出装置に関し、特に、その半導体検出器で発生するポーラリゼーションを効率的に解消できる半導体PET(Positron Emission Tomography)装置に関する。   The present invention relates to a radiation detection apparatus for detecting radiation emitted from a radioisotope in a subject with a semiconductor detector and acquiring distribution information of the radioisotope in the subject, and more particularly to a polar generated in the semiconductor detector. The present invention relates to a semiconductor PET (Positron Emission Tomography) apparatus that can efficiently eliminate the activation.

従来、PET装置を用いた診断方法は、まず、放射性同位元素であるポジトロン(陽電子)核種で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被検体の体内に導入する。体内に導入された検査用薬剤は、その検査用薬剤に応じた機能を有する特定の部位に蓄積される。例えば、糖類の検査用薬剤を用いた場合、ガン細胞等の新陳代謝の盛んな部位に選択的に蓄積される。このとき、その検査用薬剤のポジトロン核種から陽電子が放出され、放出された陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に2つのガンマ線が互いに約180度の方向に放出される。そこで、この2つのガンマ線を被検体の周りに配置したガンマ線検出器により同時検出してコンピュータ等で処理することにより、その被検体内におけるポジトロン核種の分布画像(PET画像)を取得する。精密診断装置として用いられるCTスキャン(コンピュータ断層撮影)装置が体内の病変等の構造情報が得られるのに対し、PET装置は、被検体の体内の機能情報が得られるため、様々な難病の病理解明が可能となる。   Conventionally, in a diagnostic method using a PET apparatus, first, a test drug labeled with a positron (positron) nuclide that is a radioisotope is introduced into the body of a subject by injection or inhalation. The test drug introduced into the body is accumulated in a specific part having a function corresponding to the test drug. For example, when a saccharide test drug is used, it is selectively accumulated at sites with high metabolism such as cancer cells. At this time, positrons are emitted from the positron nuclide of the test agent, and when the emitted positrons and surrounding electrons are combined and annihilated, two gamma rays are emitted in the direction of about 180 degrees. Therefore, the two gamma rays are simultaneously detected by a gamma ray detector arranged around the subject and processed by a computer or the like, thereby obtaining a positron nuclide distribution image (PET image) in the subject. The CT scan (computer tomography) apparatus used as a precision diagnostic apparatus can obtain structural information such as lesions in the body, whereas the PET apparatus can obtain functional information in the body of the subject, and thus various pathologies of intractable diseases. Elucidation becomes possible.

また、半導体PET装置は、CdTe(テルル化カドニウム)、GaAs(ガリウム砒素)、TlBr(臭化タリウム)等の半導体材料を採用した半導体検出器をガンマ線検出器として利用し、シンチレータを用いた装置に比べて高い空間分解能を実現させている。   In addition, the semiconductor PET device uses a semiconductor detector employing a semiconductor material such as CdTe (cadmium telluride), GaAs (gallium arsenide), TlBr (thallium bromide) as a gamma ray detector, and is a device using a scintillator. Compared to high spatial resolution.

このような半導体PET装置の中には、ポーラリゼーションと呼ばれる分極現象に対する対策を備えた半導体PET装置も知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Among such semiconductor PET devices, a semiconductor PET device having a countermeasure against a polarization phenomenon called polarization is also known (see, for example, Patent Document 1).

ポーラリゼーションは、ショットキー型CdTe半導体検出器で顕著に現れる現象であり、ショットキー型CdTe半導体検出器にバイアス電圧を印加し続けると、電極近傍に電子が引き付けられてその検出器内の電界が減少しその検出器の感度が低下する現象である。なお、ポーラリゼーションは、半導体検出器に印加されるバイアス電圧を所定時間に亘ってゼロ又は極めて低い電圧値にすることで解消される。その所定時間は、半導体検出器に印加されるバイアス電圧の大きさ、及び、バイアス電圧の印加を継続させた時間に依存する。   Polarization is a phenomenon that appears prominently in a Schottky CdTe semiconductor detector. When a bias voltage is continuously applied to the Schottky CdTe semiconductor detector, electrons are attracted to the vicinity of the electrode and an electric field in the detector is detected. Is a phenomenon in which the sensitivity of the detector decreases. Polarization is eliminated by setting the bias voltage applied to the semiconductor detector to zero or an extremely low voltage value over a predetermined time. The predetermined time depends on the magnitude of the bias voltage applied to the semiconductor detector and the time during which the application of the bias voltage is continued.

特許文献1に記載のPET装置は、例えば、電源(11)、保護抵抗器(12)、平滑コンデンサ(13)、定電流ダイオード(15、16)、フォトモスリレー(17)、及びスイッチ制御装置(18)を含むバイアス印加回路(106a)を備え(特許文献1の図1参照。)、500Vのバイアス電圧を3分間にわたってその半導体検出器に印加した後、0.2秒以上のリセット時間にわたってそのバイアス電圧をゼロとし、その後バイアス電圧を500Vに戻すという操作を繰り返すことでポーラリゼーションの解消を図っている。   The PET apparatus described in Patent Document 1 includes, for example, a power source (11), a protective resistor (12), a smoothing capacitor (13), a constant current diode (15, 16), a photo MOS relay (17), and a switch control device. A bias application circuit (106a) including (18) (see FIG. 1 of Patent Document 1), and after applying a bias voltage of 500 V to the semiconductor detector for 3 minutes, over a reset time of 0.2 seconds or more. Polarization is eliminated by repeating the operation of setting the bias voltage to zero and then returning the bias voltage to 500V.

特開2006−184139号公報JP 2006-184139 A

しかしながら、特許文献1に記載のバイアス印加回路は、定電流ダイオード(15、16)をそれぞれ6個ずつ直列に接続した構成であり、そのうち一つでも故障してしまうと電源(11)へ大電流が流れるおそれがある。また、電源(11)と半導体放射線検出器(14)とが接続されたままの状態(電源(11)から半導体放射線検出器(14)に電流を流した状態)でポーラリゼーションの解消を行うため、ポーラリゼーションを有効に解消することができない(特許文献1の図1及び段落[0020]参照。)。   However, the bias application circuit described in Patent Document 1 has a configuration in which six constant current diodes (15, 16) are connected in series, and if one of them fails, a large current is supplied to the power source (11). May flow. Further, the polarization is eliminated in a state in which the power source (11) and the semiconductor radiation detector (14) remain connected (current flows from the power source (11) to the semiconductor radiation detector (14)). Therefore, the polarization cannot be effectively eliminated (see FIG. 1 and paragraph [0020] of Patent Document 1).

上述の点に鑑み、本発明は、半導体検出器にバイアス電圧を印加する電源への悪影響を防止しながらその半導体検出器におけるポーラリゼーションを解消できる放射線検出装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a radiation detection apparatus capable of eliminating the polarization in a semiconductor detector while preventing adverse effects on a power supply that applies a bias voltage to the semiconductor detector.

上述の目的を達成するために、本発明に係る放射線検出装置は、被検体内の放射性同位元素が発する放射線を検出する半導体検出器を備えた放射線検出装置であって、電源と前記半導体検出器との間に接続される有接点型スイッチ素子と、前記有接点型スイッチ素子と前記半導体検出器とを接続する第一配線に一端が接続され他端が接地される第一スイッチ素子と、前記有接点型スイッチ素子及び前記第一スイッチ素子の開閉を制御するコントローラと、を備えることを特徴とする。これにより、本発明に係る放射線検出装置は、半導体検出器にバイアス電圧を印加する電源への悪影響を防止しながらその半導体検出器におけるポーラリゼーションを解消することができる。   In order to achieve the above object, a radiation detection apparatus according to the present invention is a radiation detection apparatus including a semiconductor detector that detects radiation emitted from a radioisotope in a subject, the power source and the semiconductor detector. A contact switch element connected between the first switch element, one end connected to the first wiring connecting the contact switch element and the semiconductor detector, and the other end grounded; And a controller that controls opening and closing of the contact-type switch element and the first switch element. Thereby, the radiation detection apparatus according to the present invention can eliminate the polarization in the semiconductor detector while preventing the adverse effect on the power supply that applies the bias voltage to the semiconductor detector.

更に、抵抗と第二スイッチ素子とを直列に接続した第二配線であって、前記第一配線に一端が接続され他端が接地される前記第二配線を備え、前記第二スイッチ素子は、前記コントローラによって開閉が制御されることが好ましい。これにより、本発明に係る放射線検出装置は、ポーラリゼーションを解消する際におけるバイアス電圧の過大な変動、及び、平滑コンデンサからの過大な放電電流の発生を防止することができる。   Furthermore, a second wiring in which a resistor and a second switching element are connected in series, the second wiring having one end connected to the first wiring and the other end grounded, the second switching element, It is preferable that opening and closing is controlled by the controller. As a result, the radiation detection apparatus according to the present invention can prevent excessive fluctuation of the bias voltage and elimination of excessive discharge current from the smoothing capacitor when the polarization is eliminated.

更に、前記半導体検出器に印加される電圧が所定圧となったことを検出する電圧検出部を更に備え、前記コントローラは、前記電圧検出部の出力に基づいて各スイッチ素子の開閉を制御することが好ましい。これにより、本発明に係る放射線検出装置は、経年劣化や環境温度の変化に応じて平滑コンデンサの放電特性が変化した場合であってもその放電特性の変化に応じてスイッチ素子の切り替えタイミングを柔軟且つ適切に適応させることができる。   Furthermore, a voltage detector that detects that the voltage applied to the semiconductor detector has reached a predetermined pressure is further provided, and the controller controls opening and closing of each switch element based on an output of the voltage detector. Is preferred. As a result, the radiation detection apparatus according to the present invention can flexibly switch the switching timing of the switching element according to the change of the discharge characteristic even when the discharge characteristic of the smoothing capacitor changes according to the aging deterioration or the change of the environmental temperature. And can be appropriately adapted.

更に、前記第一配線は、配線中にコイルを含むことが好ましい。これにより、本発明に係る放射線検出装置は、スイッチ素子で発生するスイッチングノイズ等を除去することができる。   Further, the first wiring preferably includes a coil in the wiring. Thereby, the radiation detection apparatus concerning this invention can remove the switching noise etc. which generate | occur | produce in a switch element.

更に、前記電源は、可変直流電圧源であることが好ましい。これにより、本発明に係る放射線検出装置は、バイアス電圧を逓減させることができる。   Further, the power source is preferably a variable DC voltage source. Thereby, the radiation detection apparatus according to the present invention can gradually decrease the bias voltage.

更に、前記半導体検出器は、複数であり、前記有接点型スイッチ素子は、前記電源と複数の前記半導体検出器のそれぞれとの間に接続され、前記第一スイッチ素子は、前記有接点型スイッチ素子と複数の前記半導体検出器とを接続する第一配線に一端が接続され他端が接地されることが好ましい。これにより、本発明に係る放射線検出装置は、構成部品の数を更に削減し、構成を簡略化することができる。   In addition, the semiconductor detector includes a plurality of contacts, and the contact type switch element is connected between the power source and each of the plurality of semiconductor detectors, and the first switch element is the contact type switch. It is preferable that one end is connected to the first wiring connecting the element and the plurality of semiconductor detectors, and the other end is grounded. Thus, the radiation detection apparatus according to the present invention can further reduce the number of components and simplify the configuration.

上述の手段により、本発明は、半導体検出器にバイアス電圧を印加する電源への悪影響を防止しながらその半導体検出器におけるポーラリゼーションを解消できる放射線検出装置を提供することができる。   With the above-described means, the present invention can provide a radiation detection apparatus capable of eliminating the polarization in the semiconductor detector while preventing the adverse effect on the power supply that applies the bias voltage to the semiconductor detector.

本発明に係る放射線検出装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the radiation detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る放射線検出装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the radiation detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る放射線検出装置で使用されるバイアス印加回路の回路図(その1)である。It is a circuit diagram (the 1) of the bias application circuit used with the radiation detection apparatus which concerns on this invention. 各スイッチ素子の開閉状態とコンデンサにおけるバイアス電圧との間の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship between the opening / closing state of each switch element, and the bias voltage in a capacitor | condenser. 本発明に係る放射線検出装置で使用されるバイアス印加回路の回路図(その2)である。It is a circuit diagram (the 2) of the bias application circuit used with the radiation detection apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る放射線検出装置で使用されるバイアス印加回路の回路図(その3)である。It is a circuit diagram (the 3) of the bias application circuit used with the radiation detection apparatus which concerns on this invention. 各スイッチ素子の開閉状態、可変直流電圧源の出力電圧、及びコンデンサにおけるバイアス電圧の間の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship between the switching state of each switch element, the output voltage of a variable DC voltage source, and the bias voltage in a capacitor | condenser. 本発明に係る放射線検出装置の別の構成例における回路図である。It is a circuit diagram in another example of composition of a radiation detection device concerning the present invention.

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2はそれぞれ、本発明に係る放射線検出装置であるPET装置の構成例を示すブロック図及び概略図であり、PET装置100は、被検体Pを載置する可動式ベッド50と、リング状の固定式ガントリ30とを備え、被検体Pを載せた可動式ベッド50が固定式ガントリ30のリング内を通過するよう可動式ベッド50を移動させながら被検体P内の広い範囲にわたって分布するポジトロン核種が発するガンマ線を検出する装置であり、制御部1、入力部2、半導体検出器3、表示部4、及び撮影範囲変更部5を主要部品として構成される。被検体Pは、例えば、実験用マウスである。   FIGS. 1 and 2 are a block diagram and a schematic view showing a configuration example of a PET apparatus that is a radiation detection apparatus according to the present invention, respectively. The PET apparatus 100 includes a movable bed 50 on which a subject P is placed, A ring-shaped fixed gantry 30 is provided, and the movable bed 50 on which the subject P is placed is distributed over a wide range in the subject P while moving the movable bed 50 so as to pass through the ring of the fixed gantry 30. This is a device for detecting gamma rays emitted by positron nuclides, and comprises a control unit 1, an input unit 2, a semiconductor detector 3, a display unit 4, and an imaging range changing unit 5 as main components. The subject P is, for example, an experimental mouse.

制御部1は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory)、タイマ等を備えたコンピュータであって、例えば、後述する画像処理手段10に対応するプログラムをROMに記憶しながら、画像処理手段10に対応する処理をCPUに実行させる。   The control unit 1 is a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an NVRAM (Non-Volatile Random Access Memory), a timer, and the like. While the program corresponding to the image processing means 10 is stored in the ROM, the CPU executes the processing corresponding to the image processing means 10.

入力部2は、制御部1に対して各種情報を入力するための装置であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、音声認識装置等である。   The input unit 2 is a device for inputting various types of information to the control unit 1, and is, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, a voice recognition device, or the like.

半導体検出器3は、被検体Pから放出されるガンマ線の空間的分布及び時間的分布を検出するための装置であり、例えば、板状の半導体結晶から構成され、リング状の固定式ガントリ30の円周に沿って複数並べて配置される。なお、半導体検出器3で使用される半導体結晶の例には、CdTe(テルル化カドニウム)、GaAs(ガリウム砒素)、TlBr(臭化タリウム)等がある。   The semiconductor detector 3 is a device for detecting the spatial distribution and temporal distribution of gamma rays emitted from the subject P. For example, the semiconductor detector 3 is composed of a plate-like semiconductor crystal, and includes a ring-shaped fixed gantry 30. A plurality are arranged side by side along the circumference. Examples of the semiconductor crystal used in the semiconductor detector 3 include CdTe (cadmium telluride), GaAs (gallium arsenide), and TlBr (thallium bromide).

ポジトロン核種からの陽電子の消滅の際に同時に発生する2つのガンマ線は、互いに約180度の角度をなして放出され、被検体Pを挟んで対向する半導体検出器3に入射する。それら二つのガンマ線が入射した2つの半導体検出器3の各々は、それらガンマ線の入射に応じて電気信号(検出信号)を発生させ、その検出信号を制御部1に対して出力する。   Two gamma rays generated simultaneously when the positron from the positron nuclide disappears are emitted at an angle of about 180 degrees and enter the semiconductor detector 3 facing each other with the subject P interposed therebetween. Each of the two semiconductor detectors 3 on which the two gamma rays are incident generates an electrical signal (detection signal) in response to the incidence of the gamma rays and outputs the detection signal to the control unit 1.

表示部4は、制御部1が出力する各種情報を表示するための装置であり、例えば、CRTモニタ、液晶ディスプレイ、プロジェクタ等である。   The display unit 4 is a device for displaying various types of information output by the control unit 1, and is a CRT monitor, a liquid crystal display, a projector, or the like, for example.

撮影範囲変更部5は、PET装置100の撮影範囲を変更するための機構であり、例えば、可動式ベッド50を図2の双方向矢印ARで示す方向に移動させるための電動モータである。   The imaging range changing unit 5 is a mechanism for changing the imaging range of the PET apparatus 100, and is, for example, an electric motor for moving the movable bed 50 in the direction indicated by the bidirectional arrow AR in FIG.

画像処理手段10は、半導体検出器3のそれぞれが出力する検出信号に基づいてPET画像を生成するための手段であり、例えば、コインシデンス検出及び画像再生成アルゴリズムによりPET画像を生成する。コインシデンス検出は、ガンマ線入射時刻がほぼ一致する2つ以上の検出信号がある場合、それらの検出信号を有効と判定し、コインシデンス情報とする。また、コインシデンス検出は、ガンマ線入射時刻が一致しない検出信号を無効と判定し破棄する。   The image processing means 10 is a means for generating a PET image based on the detection signal output from each of the semiconductor detectors 3. For example, the image processing means 10 generates a PET image by coincidence detection and an image regeneration algorithm. In the coincidence detection, when there are two or more detection signals having substantially the same gamma ray incident times, the detection signals are determined to be valid and used as coincidence information. In the coincidence detection, a detection signal whose gamma ray incident times do not coincide is determined to be invalid and discarded.

また、画像処理手段10は、コインシデンス情報と、そのコインシデンス情報に関するガンマ線を検出した半導体検出器3の位置情報とを用いて所定の画像再生成アルゴリズム(例えば、期待値最大化(Expectation Maximization)法である。)によりPET画像を生成し、生成したPET画像を表示部4に対して出力する。   Further, the image processing means 10 uses a coincidence information and a position information of the semiconductor detector 3 that detects a gamma ray related to the coincidence information by a predetermined image regeneration algorithm (for example, expectation maximization (Expectation Maximization) method). A PET image is generated, and the generated PET image is output to the display unit 4.

図3は、PET装置100で使用されるバイアス印加回路の回路図であり、バイアス印加回路E1は、直流電圧源HV1、コンデンサC1、電圧検出部D1、抵抗R1及びR2、スイッチ素子SW1、SW2、及びSW3、並びにコントローラ20を含む。   FIG. 3 is a circuit diagram of a bias application circuit used in the PET apparatus 100. The bias application circuit E1 includes a DC voltage source HV1, a capacitor C1, a voltage detection unit D1, resistors R1 and R2, switch elements SW1, SW2, And SW3, and the controller 20.

直流電圧源HV1は、例えば500V〜1kVの高圧直流電圧であるバイアス電圧を発生させるための電源であり、その一端が接地され、その他端がスイッチ素子SW1及び抵抗R1を介して半導体検出器3に接続される。   The DC voltage source HV1 is a power source for generating a bias voltage that is a high-voltage DC voltage of, for example, 500 V to 1 kV, one end of which is grounded, and the other end is connected to the semiconductor detector 3 via the switch element SW1 and the resistor R1. Connected.

コンデンサC1は、直流電圧源HV1が出力するバイアス電圧を平滑して半導体検出器3に印加するための平滑コンデンサであり、例えば、その一端が接地され、その他端が直流電圧源HV1と半導体検出器3との間の配線上の点(以下、「第一接点」とする。)に接続される。これにより、バイアス印加回路E1は、半導体検出器3に掛かるバイアス電圧のノイズを低減させることができる。   The capacitor C1 is a smoothing capacitor for smoothing the bias voltage output from the DC voltage source HV1 and applying it to the semiconductor detector 3. For example, one end of the capacitor C1 is grounded and the other end is connected to the DC voltage source HV1 and the semiconductor detector. 3 is connected to a point on the wiring (hereinafter referred to as “first contact”). Thereby, the bias application circuit E1 can reduce the noise of the bias voltage applied to the semiconductor detector 3.

電圧検出部D1は、コンデンサC1に掛かるバイアス電圧が所定圧に達したか否かを検出するための素子であり、例えば、コンデンサC1に掛かるバイアス電圧が所定電圧値を上回る若しくは下回ると内部リレーが開閉するメータリレーであって、検出結果をコントローラ20に対して出力する。   The voltage detector D1 is an element for detecting whether or not the bias voltage applied to the capacitor C1 has reached a predetermined pressure. For example, when the bias voltage applied to the capacitor C1 exceeds or falls below a predetermined voltage value, the internal relay is activated. A meter relay that opens and closes, and outputs a detection result to the controller 20.

また、電圧検出部D1は、コンデンサC1に掛かるバイアス電圧を監視することで、半導体検出器3の劣化を監視することもできる。半導体検出器3は、経年劣化等により劣化すると放射線未検出時であっても微弱な漏れ電流を発生させ、例えば抵抗R1のところで電圧降下を生じさせ、ひいてはコンデンサC1に掛かるバイアス電圧を低減させるからである。   In addition, the voltage detector D1 can monitor the deterioration of the semiconductor detector 3 by monitoring the bias voltage applied to the capacitor C1. If the semiconductor detector 3 is deteriorated due to aging or the like, a weak leakage current is generated even when no radiation is detected. For example, a voltage drop is generated at the resistor R1, thereby reducing the bias voltage applied to the capacitor C1. It is.

スイッチ素子SW1は、何れの抵抗を介することもなくコンデンサC1を直接接地させ且つ放電させるための素子であり、例えば、高耐圧(例えば5kVである。)の有接点リードリレーであって、その一端が接地され、その他端が直流電圧源HV1と半導体検出器3との間の配線上の点(以下、「第二接点」とする。)に接続される。   The switch element SW1 is an element for directly grounding and discharging the capacitor C1 without any resistance, and is, for example, a contact reed relay having a high withstand voltage (for example, 5 kV), and one end thereof. Is connected to the ground, and the other end is connected to a point on the wiring between the DC voltage source HV1 and the semiconductor detector 3 (hereinafter referred to as “second contact”).

スイッチ素子SW2は、抵抗R2を介してコンデンサC1を接地させ且つ放電させるための素子であり、例えば、スイッチ素子SW1と同様、高耐圧(例えば5kVである。)の有接点リードリレーであって、抵抗R2及びスイッチ素子SW2を直列に接続した配線を想定した場合、その配線の一端が接地され、その配線の他端が直流電圧源HV1と半導体検出器3との間の配線上の点(以下、「第三接点」とする。)に接続される。なお、その配線上における抵抗R2及びスイッチ素子SW2の並びは順不同である。   The switch element SW2 is an element for grounding and discharging the capacitor C1 through the resistor R2. For example, like the switch element SW1, the switch element SW2 is a contact reed relay having a high withstand voltage (for example, 5 kV). Assuming a wire in which the resistor R2 and the switch element SW2 are connected in series, one end of the wire is grounded, and the other end of the wire is a point on the wire between the DC voltage source HV1 and the semiconductor detector 3 (hereinafter referred to as “wire”). , “Third contact”). Note that the arrangement of the resistor R2 and the switch element SW2 on the wiring is in no particular order.

また、スイッチ素子SW1及びSW2は、フォトリレー、フォトカプラ、フォトMOS等の無接点型半導体スイッチ素子であってもよいが、有接点型リレーを採用した場合のほうが無接点型半導体スイッチ素子のようなON抵抗が存在せず閉(通電)状態とした場合に電圧降下を発生させることもないのでより好適である。   Further, the switch elements SW1 and SW2 may be contactless semiconductor switch elements such as photorelays, photocouplers, photoMOSs, etc., but contactless relays are more likely to be contactless semiconductor switch elements. This is more preferable because no voltage drop is generated when no ON resistance is present and the closed (energized) state is set.

また、直流電圧源HV1と半導体検出器3との間の配線上における第一接点、第二接点及び第三接点の並びは、順不同である。   Further, the arrangement of the first contact, the second contact, and the third contact on the wiring between the DC voltage source HV1 and the semiconductor detector 3 is in no particular order.

スイッチ素子SW3は、抵抗R1を介した直流電圧源HV1と接地との間の短絡を防止するための有接点型スイッチ素子であり、例えば、スイッチ素子SW1及びSW2と同様、高耐圧(例えば5kVである。)の有接点リードリレーであって、抵抗R1及びスイッチ素子SW3を直列の一組とした場合、その一組が直流電圧源HV1と半導体検出器3との間の配線中に接続される。なお、抵抗R1及びスイッチ素子SW3の並びは順不同である。   The switch element SW3 is a contact type switch element for preventing a short circuit between the DC voltage source HV1 and the ground via the resistor R1. For example, the switch element SW3 has a high withstand voltage (for example, 5 kV, as with the switch elements SW1 and SW2). In the case where the resistor R1 and the switch element SW3 are set in series, the set is connected in the wiring between the DC voltage source HV1 and the semiconductor detector 3. . Note that the arrangement of the resistor R1 and the switch element SW3 is in random order.

また、抵抗R1及びスイッチ素子SW3の一組は、第一接点、第二接点、及び第三接点の何れに対しても直流電圧源HV1寄りに配置される。   In addition, one set of the resistor R1 and the switch element SW3 is disposed closer to the DC voltage source HV1 with respect to any of the first contact, the second contact, and the third contact.

なお、抵抗R1は、所定の時定数でコンデンサC1を充電するために配置される抵抗であり、抵抗R2は、所定の時定数でコンデンサC1を放電するために配置される抵抗である。   The resistor R1 is a resistor arranged to charge the capacitor C1 with a predetermined time constant, and the resistor R2 is a resistor arranged to discharge the capacitor C1 with a predetermined time constant.

抵抗R2の大きさを選択することにより、バイアス印加回路E1は、コンデンサC1に掛かるバイアス電圧を任意の速度で放電することができる。   By selecting the size of the resistor R2, the bias application circuit E1 can discharge the bias voltage applied to the capacitor C1 at an arbitrary speed.

コントローラ20は、スイッチ素子SW1、SW2、及びSW3の開閉を制御するための素子であり、例えば、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)又は専用の電子回路であって、電圧検出部D1の出力に基づいてスイッチ素子SW1、SW2、及びSW3のそれぞれを所望のタイミングで開閉させる。なお、コントローラ20は、PET装置100の制御部1に接続され、制御部1との間で各種情報のやり取りを行うようにしてもよい。   The controller 20 is an element for controlling opening and closing of the switch elements SW1, SW2, and SW3. For example, the controller 20 is a programmable logic controller (PLC) or a dedicated electronic circuit, and switches based on the output of the voltage detection unit D1. Each of the elements SW1, SW2, and SW3 is opened and closed at a desired timing. Note that the controller 20 may be connected to the control unit 1 of the PET apparatus 100 and exchange various information with the control unit 1.

なお、本実施例では、バイアス電圧が500V、R1が100kΩ、R2が1MΩ、コンデンサC1が1nFとされるが、これらの値は、増幅アンプAMPの仕様等に応じて適宜選択される。   In this embodiment, the bias voltage is 500 V, R1 is 100 kΩ, R2 is 1 MΩ, and the capacitor C1 is 1 nF. These values are appropriately selected according to the specifications of the amplifier AMP.

また、バイアス印加回路E1は、コンデンサC1を介して半導体検出器3に接続され、半導体検出器3は、増幅アンプAMPを介して、PET装置100の制御部1に対して検出信号を出力する。   The bias application circuit E1 is connected to the semiconductor detector 3 via the capacitor C1, and the semiconductor detector 3 outputs a detection signal to the control unit 1 of the PET apparatus 100 via the amplification amplifier AMP.

増幅アンプAMPは、半導体検出器3が出力する検出信号を増幅するためのものであり、例えば、アナログASIC(Application Specific Integrated Circuit)で構成される。   The amplification amplifier AMP is for amplifying the detection signal output from the semiconductor detector 3, and is composed of, for example, an analog ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

次に、図4を参照しながら、コントローラ20がスイッチ素子SW1、SW2、及びSW3の開閉を制御する処理について説明する。なお、図4は、各スイッチ素子SW1、SW2、及びSW3の開閉状態とコンデンサC1におけるバイアス電圧との間の関係を示すタイミングチャートであり、横軸に時間の推移を示す。なお、本実施例において、バイアス電圧は正の値を採用するが、負の値を採用してもよく、また、負の値を採用する場合であっても以下と同様の説明が適用されるものとする。   Next, a process in which the controller 20 controls the opening and closing of the switch elements SW1, SW2, and SW3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between the open / close state of each switch element SW1, SW2, and SW3 and the bias voltage in the capacitor C1, and the horizontal axis shows the transition of time. In the present embodiment, the bias voltage adopts a positive value, but may adopt a negative value, and even when a negative value is adopted, the same explanation as below applies. Shall.

最初に、PET装置100の制御部1からPET画像の撮影を開始するための信号を受信すると、コントローラ20は、スイッチ素子SW1及びSW2を開(遮断)状態とする。なお、スイッチ素子SW1及びSW2の閉(通電)状態から開(遮断)状態への切り替えは、同時であってもよく、スイッチ素子SW1の切り替えが先であってもよく、スイッチ素子SW2の切り替えが先であってもよい。   First, when receiving a signal for starting PET image capturing from the control unit 1 of the PET apparatus 100, the controller 20 opens (shuts off) the switch elements SW1 and SW2. The switch elements SW1 and SW2 may be switched from the closed (energized) state to the open (shut-off) state at the same time, the switch element SW1 may be switched first, and the switch element SW2 may be switched. It may be the destination.

その後、スイッチ素子SW1及びSW2が開(遮断)状態に切り替わるのに十分な時間が経過した時点で、コントローラ20は、スイッチ素子SW3を閉(通電)状態に切り替えてコンデンサC1の充電を開始させる。   Thereafter, when a sufficient time has elapsed for the switch elements SW1 and SW2 to switch to the open (shutoff) state, the controller 20 switches the switch element SW3 to the closed (energized) state and starts charging the capacitor C1.

このとき、コンデンサC1のバイアス電圧は、抵抗R1との関係で定義される時定数(RC一次遅れ回路の時定数)に従って、直流電圧源HV1と同じ500Vの電圧まで上昇する。   At this time, the bias voltage of the capacitor C1 rises to the same voltage of 500 V as that of the DC voltage source HV1 according to the time constant defined by the relationship with the resistor R1 (time constant of the RC primary delay circuit).

電圧検出部D1によりコンデンサC1のバイアス電圧が所定電圧(例えば、495Vである。)を上回ったことが検出されると、コントローラ20は、半導体検出器3による検出が可能となった旨を知らせる信号を制御部1に対して出力し、制御部1の画像処理手段10を開始させるようにしてもよい。   When the voltage detection unit D1 detects that the bias voltage of the capacitor C1 exceeds a predetermined voltage (for example, 495V), the controller 20 notifies the semiconductor detector 3 that the detection is possible. May be output to the control unit 1 to start the image processing means 10 of the control unit 1.

その後、コントローラ20は、半導体検出器3における半導体材料で過度のポーラリゼーションを発生させない程度の期間にわたって撮影を継続させた上で、ポーラリゼーション解消処理を開始させる。   Thereafter, the controller 20 starts the polarization elimination process after continuing imaging for a period of time that does not cause excessive polarization in the semiconductor material in the semiconductor detector 3.

この場合、コントローラ20は、撮影を開始してから所定時間(例えば、10分間である。)が経過したことを知らせる信号を制御部1から受信した場合にポーラリゼーション解消処理を開始させてもよく、コントローラ20自身が有するタイマを利用して撮影を開始してから所定時間が経過したことを検知した場合にポーラリゼーション解消処理を開始させてもよい。   In this case, the controller 20 may start the polarization elimination process when receiving a signal from the control unit 1 informing that a predetermined time (for example, 10 minutes) has elapsed since the start of imaging. Of course, the polarization elimination process may be started when it is detected that a predetermined time has elapsed since the start of shooting using the timer of the controller 20 itself.

ポーラリゼーション解消処理において、コントローラ20は最初に、スイッチ素子SW3を開(遮断)状態に切り替える。直流電圧源HV1とスイッチ素子SW1及びSW2とを物理的(機械的)に切り離し、無接点型半導体スイッチ素子を用いた場合に発生し得るような絶縁破壊等による電源HV1への大電流の発生を防止し、電源HV1を保護するためである。   In the polarization elimination process, the controller 20 first switches the switch element SW3 to the open (shutoff) state. The DC voltage source HV1 and the switch elements SW1 and SW2 are physically separated (mechanically), and a large current is generated in the power supply HV1 due to dielectric breakdown or the like that may occur when a contactless semiconductor switch element is used. This is to prevent and protect the power supply HV1.

その後、コントローラ20は、スイッチ素子SW2を閉(通電)状態に切り替え、抵抗R2との関係で定義される時定数(RC一次遅れ回路の時定数)に従って、コンデンサC1のバイアス電圧を低減(放電)させるようにする。   Thereafter, the controller 20 switches the switch element SW2 to a closed (energized) state, and reduces (discharges) the bias voltage of the capacitor C1 in accordance with a time constant defined in relation to the resistor R2 (time constant of the RC first-order lag circuit). I will let you.

更に、コントローラ20は、電圧検出部D1によりコンデンサC1のバイアス電圧が所定電圧(例えば、250Vである。)を下回ったことを検出すると、スイッチ素子SW1を閉(通電)状態に切り替え、何れの抵抗を介することもなくコンデンサC1を直接接地させ、コンデンサC1のバイアス電圧をゼロまで低減(放電)させるようにする。   Further, when the controller 20 detects that the bias voltage of the capacitor C1 has fallen below a predetermined voltage (for example, 250 V) by the voltage detection unit D1, the controller 20 switches the switch element SW1 to a closed (energized) state, The capacitor C1 is directly grounded without going through, and the bias voltage of the capacitor C1 is reduced (discharged) to zero.

その後、コントローラ20は、ポーラリゼーションを解消するのに十分な時間(例えば、0.4秒である。)が経過するまで、スイッチ素子SW1、SW2、及びSW3をそれぞれ閉(通電)状態、閉(通電)状態、及び開(遮断)状態とし、ポーラリゼーションを解消するのに十分な時間が経過した時点で、スイッチ素子SW1及びSW2を開(遮断)状態に切り替えてポーラリゼーション解消処理を終了させる。   Thereafter, the controller 20 closes (energizes) each of the switch elements SW1, SW2, and SW3 until a sufficient time (for example, 0.4 seconds) elapses to cancel the polarization. (Electrification) state and open (shut off) state, and when sufficient time has passed to eliminate the polarization, switch elements SW1 and SW2 are switched to the open (shut off) state and the polarization elimination process is performed. Terminate.

なお、スイッチ素子SW1及びSW2の閉(通電)状態から開(遮断)状態への切り替えは、同時であってもよく、スイッチ素子SW1の切り替えが先であってもよく、スイッチ素子SW2の切り替えが先であってもよい。また、コントローラ20は、スイッチ素子SW1を閉(通電)状態とした後、ポーラリゼーションを解消するのに十分な時間が経過する前にスイッチ素子SW2を開(遮断)状態としてもよい。スイッチ素子SW1が閉(通電)状態でありさえすればポーラリゼーションを解消できるからである。   The switch elements SW1 and SW2 may be switched from the closed (energized) state to the open (shut-off) state at the same time, the switch element SW1 may be switched first, and the switch element SW2 may be switched. It may be the destination. In addition, the controller 20 may set the switch element SW2 in an open (cut-off) state before a sufficient time has passed to cancel the polarization after the switch element SW1 is closed (energized). This is because the polarization can be eliminated as long as the switch element SW1 is in a closed (energized) state.

その後、コントローラ20は、スイッチ素子SW3を閉(通電)状態に切り替え、抵抗R1との関係で定義される時定数(RC一次遅れ回路の時定数)に従ってコンデンサC1のバイアス電圧を再び500Vまで上昇(充電)させ、以後、上述の処理を繰り返すようにする。   Thereafter, the controller 20 switches the switch element SW3 to a closed (energized) state, and increases the bias voltage of the capacitor C1 to 500 V again according to the time constant defined by the relationship with the resistor R1 (the time constant of the RC first-order lag circuit) ( Charging), and thereafter the above-described processing is repeated.

以上の構成により、バイアス印加回路E1は、コンデンサC1を放電させる前にスイッチ素子SW3を開(遮断)状態に切り替えて直流電圧源HV1を物理的(機械的)に切り離すので、ポーラリゼーション解消処理による直流電圧源HV1への悪影響を確実に防止しながら半導体検出器3におけるポーラリゼーションを解消することができる。   With the above configuration, the bias application circuit E1 switches the switch element SW3 to an open (cut-off) state before discharging the capacitor C1, and physically disconnects the DC voltage source HV1. Polarization in the semiconductor detector 3 can be eliminated while reliably preventing adverse effects on the direct current voltage source HV1.

また、バイアス印加回路E1は、スイッチ素子SW3を閉(通電)状態にする前にスイッチ素子SW1及びSW2を開(遮断)状態に切り替えた上でそれらによる接地を物理的(機械的)に切り離すので、ポーラリゼーション解消処理のための素子(スイッチ素子SW1及びSW2)による直流電圧源HV1への悪影響を確実に防止しながらコンデンサC1を充電することができる。   Further, since the bias application circuit E1 switches the switch elements SW1 and SW2 to the open (cut off) state before bringing the switch element SW3 into the closed (energized) state, it physically separates the ground by them (mechanical). The capacitor C1 can be charged while reliably preventing adverse effects on the DC voltage source HV1 due to the elements for eliminating the polarization (switch elements SW1 and SW2).

また、バイアス印加回路E1は、予め登録された固定タイミングでスイッチ素子SW1を閉(通電)状態に切り替えるのではなく、電圧検出部D1によりコンデンサC1に掛かるバイアス電圧が所定圧に達したことを検出した上でスイッチ素子SW1を閉(通電)状態に切り替えるようにするので、経年劣化や環境温度の変化に応じてコンデンサC1の放電特性が変化した場合であってもその放電特性の変化に応じてスイッチ素子SW1の開(遮断)状態から閉(通電)状態への切り替えタイミングを柔軟且つ適切に適応させることができ、過大な放電電流を発生させて増幅アンプAMPに悪影響を及ぼしてしまうこともなく、ポーラリゼーションを解消することができる。   The bias application circuit E1 does not switch the switch element SW1 to the closed (energized) state at a fixed timing registered in advance, but detects that the bias voltage applied to the capacitor C1 has reached a predetermined pressure by the voltage detection unit D1. In addition, since the switch element SW1 is switched to the closed (energized) state, even if the discharge characteristic of the capacitor C1 changes in accordance with the aging deterioration or the change in environmental temperature, the change in the discharge characteristic changes. The switching timing of the switch element SW1 from the open (cut off) state to the closed (energized) state can be flexibly and appropriately adapted without generating an excessive discharge current and adversely affecting the amplification amplifier AMP. Polarization can be eliminated.

また、バイアス印加回路E1は、抵抗R2を介してコンデンサC1を接地させコンデンサC1におけるバイアス電圧を所定圧まで低減させた後に、何れの抵抗を介することもなくコンデンサC1を直接接地させて更に放電させるので、コンデンサC1におけるバイアス電圧の過大な変動、及び、コンデンサC1からの過大な放電電流の発生を防止し、増幅アンプAMPを保護することができる。   In addition, the bias application circuit E1 grounds the capacitor C1 via the resistor R2 and reduces the bias voltage at the capacitor C1 to a predetermined voltage, and then directly grounds the capacitor C1 without any resistor and further discharges it. Therefore, excessive fluctuation of the bias voltage in the capacitor C1 and generation of excessive discharge current from the capacitor C1 can be prevented, and the amplification amplifier AMP can be protected.

次に、図5を参照しながら、PET装置100で使用される別のバイアス印加回路E2について説明する。なお、図5は、バイアス印加回路E2の回路図である。   Next, another bias application circuit E2 used in the PET apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a circuit diagram of the bias application circuit E2.

バイアス印加回路E2は、直流電圧源HV1と半導体検出器3との間の配線上にコイルL1及び抵抗R3を備える点でバイアス印加回路E1と相違するが、その他の点でバイアス印加回路E1と共通する。従って、共通点に関する説明を省略しながら、相違点であるコイルL1及び抵抗R3について説明する。   The bias application circuit E2 is different from the bias application circuit E1 in that the coil L1 and the resistor R3 are provided on the wiring between the DC voltage source HV1 and the semiconductor detector 3, but the bias application circuit E2 is common to the bias application circuit E1 in other points. To do. Therefore, the coil L1 and the resistor R3, which are different points, will be described while omitting the description regarding the common points.

コイルL1は、バイアス電圧におけるノイズを低減させるための素子であり、例えば、スイッチ素子SW1、SW2、又はSW3で発生するスイッチングノイズにおける高周波成分の除去に適している。   The coil L1 is an element for reducing noise in the bias voltage. For example, the coil L1 is suitable for removing high-frequency components in switching noise generated in the switch elements SW1, SW2, or SW3.

また、抵抗R3は、コンデンサC1に過大な充電電流が流入したり、或いは、コンデンサC1から過大な放電電流が流出したりするのを防止するための素子であり、直流電圧源HV1と半導体検出器3との間の配線上における第一接点と第二接点との間に配置される。   The resistor R3 is an element for preventing an excessive charge current from flowing into the capacitor C1 or an excessive discharge current from flowing out from the capacitor C1, and includes a DC voltage source HV1 and a semiconductor detector. 3 between the first contact and the second contact on the wiring between the first and second contacts.

以上の構成により、バイアス印加回路E2は、バイアス印加回路E1による上述の効果に加え、バイアス電圧のバラツキ及び増幅アンプAMPにおける過大電流の発生を確実に防止しながら半導体検出器3におけるポーラリゼーションを解消することができる。   With the above configuration, the bias application circuit E2 performs the polarization in the semiconductor detector 3 while reliably preventing variations in the bias voltage and the generation of excessive current in the amplifier AMP in addition to the above-described effects of the bias application circuit E1. Can be resolved.

次に、図6を参照しながら、PET装置100で使用される更に別のバイアス印加回路E3について説明する。なお、図6は、バイアス印加回路E3の回路図である。   Next, still another bias application circuit E3 used in the PET apparatus 100 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a circuit diagram of the bias application circuit E3.

バイアス印加回路E3は、直流電圧源HV1の代わりに可変直流電圧源HV2を備え、スイッチ素子SW2及び抵抗R2を省略した点でバイアス印加回路E1と相違するが、その他の点でバイアス印加回路E1と共通する。従って、共通点に関する説明を省略しながら、相違点である可変直流電圧源HV2について説明する。   The bias application circuit E3 includes a variable DC voltage source HV2 instead of the DC voltage source HV1 and is different from the bias application circuit E1 in that the switch element SW2 and the resistor R2 are omitted. In other points, the bias application circuit E3 differs from the bias application circuit E1. Common. Therefore, the variable DC voltage source HV2, which is a difference, will be described while omitting the description regarding the common points.

可変直流電圧源HV2は、出力するバイアス電圧の大きさを制御可能な直流電圧源であり、例えば、コントローラ20が出力する制御信号に応じて出力電圧を逓減させることができる。   The variable DC voltage source HV2 is a DC voltage source that can control the magnitude of the bias voltage to be output. For example, the variable DC voltage source HV2 can decrease the output voltage in accordance with a control signal output from the controller 20.

可変直流電圧源HV2の出力電圧を逓減させることにより、バイアス印加回路E3は、コンデンサC1に掛かるバイアス電圧を任意の速度で逓減することができる。   By decreasing the output voltage of the variable DC voltage source HV2, the bias application circuit E3 can decrease the bias voltage applied to the capacitor C1 at an arbitrary speed.

図7は、各スイッチ素子SW1及びSW3の開閉状態、可変直流電圧源HV2の出力電圧、並びにコンデンサC1におけるバイアス電圧の間の関係を示すタイミングチャートである。   FIG. 7 is a timing chart showing the relationship between the open / close states of the switch elements SW1 and SW3, the output voltage of the variable DC voltage source HV2, and the bias voltage at the capacitor C1.

最初に、PET装置100の制御部1からPET画像の撮影を開始するための信号を受信すると、コントローラ20は、スイッチ素子SW1を開(遮断)状態とする。   First, when receiving a signal for starting PET image capturing from the control unit 1 of the PET apparatus 100, the controller 20 opens (cuts off) the switch element SW1.

その後、スイッチ素子SW1が開(遮断)状態に切り替わるのに十分な時間が経過した時点で、コントローラ20は、スイッチ素子SW3を閉(通電)状態に切り替えてコンデンサC1の充電を開始させる。   Thereafter, when a sufficient time has elapsed for the switch element SW1 to switch to the open (shutoff) state, the controller 20 switches the switch element SW3 to the closed (energized) state and starts charging the capacitor C1.

このとき、コンデンサC1のバイアス電圧は、抵抗R1との関係で定義される時定数(RC一次遅れ回路の時定数)に従って、直流電圧源HV2と同じ500Vの電圧まで上昇する。   At this time, the bias voltage of the capacitor C1 rises to a voltage of 500 V, which is the same as that of the DC voltage source HV2, in accordance with a time constant defined by the relationship with the resistor R1 (time constant of the RC primary delay circuit).

その後、コントローラ20は、半導体検出器3における半導体材料で過度のポーラリゼーションを発生させない程度の期間にわたって撮影を継続させた上で、ポーラリゼーション解消処理を開始させる。   Thereafter, the controller 20 starts the polarization elimination process after continuing imaging for a period of time that does not cause excessive polarization in the semiconductor material in the semiconductor detector 3.

ポーラリゼーション解消処理において、コントローラ20は最初に、直流電圧源HV2に対して制御信号を出力し、直流電圧源HV2の出力電圧を逓減させ、コンデンサC1のバイアス電圧を低減(放電)させるようにする。   In the polarization elimination process, the controller 20 first outputs a control signal to the DC voltage source HV2, gradually decreases the output voltage of the DC voltage source HV2, and reduces (discharges) the bias voltage of the capacitor C1. To do.

その後、コントローラ20は、電圧検出部D1によりコンデンサC1のバイアス電圧が所定電圧(例えば、250Vである。)を下回ったことを検出すると、スイッチ素子SW3を開(遮断)状態に切り替える。直流電圧源HV2とスイッチ素子SW1とを物理的(機械的)に切り離すためである。   Thereafter, when the voltage detection unit D1 detects that the bias voltage of the capacitor C1 has fallen below a predetermined voltage (for example, 250 V), the controller 20 switches the switch element SW3 to an open (cut-off) state. This is because the DC voltage source HV2 and the switch element SW1 are physically separated.

その後、コントローラ20は、スイッチ素子SW1を閉(通電)状態に切り替え、何れの抵抗を介することもなくコンデンサC1を直接接地させ、コンデンサC1のバイアス電圧をゼロまで低減(放電)させるようにする。   Thereafter, the controller 20 switches the switch element SW1 to the closed (energized) state, directly grounds the capacitor C1 without any resistance, and reduces (discharges) the bias voltage of the capacitor C1 to zero.

このとき、コンデンサC1からの放電電流は急増するものの、コンデンサC1のバイアス電圧が既に所定電圧未満となっているため、増幅アンプAMPに悪影響を及ぼすほどには増大しない。   At this time, although the discharge current from the capacitor C1 increases rapidly, the bias voltage of the capacitor C1 is already less than the predetermined voltage, so that it does not increase so as to adversely affect the amplification amplifier AMP.

その後、コントローラ20は、直流電圧源HV2に対して制御信号を出力し、直流電圧源HV2の出力を元の500Vにまで増大させるようにする。コンデンサC1の次回の充電に備えるためである。   Thereafter, the controller 20 outputs a control signal to the DC voltage source HV2 so as to increase the output of the DC voltage source HV2 to the original 500V. This is to prepare for the next charging of the capacitor C1.

その後、コントローラ20は、ポーラリゼーションを解消するのに十分な時間(例えば、0.4秒間である。)が経過するまで、スイッチ素子SW1及びSW3をそれぞれ閉(通電)状態及び開(遮断)状態とし、ポーラリゼーションを解消するのに十分な時間が経過した時点で、スイッチ素子SW1を開(遮断)状態に切り替えてポーラリゼーション解消処理を終了させる。   Thereafter, the controller 20 closes (energizes) and opens (cuts off) the switch elements SW1 and SW3 until a sufficient time (for example, 0.4 seconds) elapses to eliminate the polarization. When a sufficient time has passed for canceling the polarization, the switch element SW1 is switched to the open (shut off) state and the polarization canceling process is terminated.

その後、コントローラ20は、スイッチ素子SW3を閉(通電)状態に切り替え、抵抗R1との関係で定義される時定数(RC一次遅れ回路の時定数)に従ってコンデンサC1のバイアス電圧を再び500Vまで上昇(充電)させ、以後、上述の処理を繰り返すようにする。   Thereafter, the controller 20 switches the switch element SW3 to a closed (energized) state, and increases the bias voltage of the capacitor C1 to 500 V again according to the time constant defined by the relationship with the resistor R1 (the time constant of the RC first-order lag circuit) ( Charging), and thereafter the above-described processing is repeated.

以上の構成により、バイアス印加回路E3は、何れの抵抗を介することもなくコンデンサC1を直接接地させて放電させる前にスイッチ素子SW3を開(遮断)状態に切り替えて可変直流電圧源HV2を物理的(機械的)に切り離すので、ポーラリゼーション解消処理による可変直流電圧源HV2への悪影響を確実に防止しながら半導体検出器3におけるポーラリゼーションを解消することができる。   With the above configuration, the bias application circuit E3 physically switches the variable DC voltage source HV2 by switching the switch element SW3 to the open (cut-off) state before directly discharging the capacitor C1 without grounding any resistor. Since it is separated mechanically, the polarization in the semiconductor detector 3 can be eliminated while reliably preventing the adverse effect on the variable DC voltage source HV2 due to the polarization elimination process.

また、バイアス印加回路E3は、スイッチ素子SW3を閉(通電)状態にする前にスイッチ素子SW1を開(遮断)状態に切り替えて接地を物理的(機械的)に切り離すので、ポーラリゼーション解消処理のための素子(スイッチ素子SW1)による直流電圧源HV2への悪影響を確実に防止しながらコンデンサC1を充電することができる。   In addition, the bias application circuit E3 switches the switch element SW1 to the open (cut off) state before switching the switch element SW3 to the closed (energized) state and physically (mechanically) separates the ground. The capacitor C1 can be charged while reliably preventing the adverse effect on the DC voltage source HV2 by the element for switching (switch element SW1).

また、バイアス印加回路E3は、予め登録された固定タイミングでスイッチ素子SW1を閉(通電)状態に切り替えるのではなく、電圧検出部D1によりコンデンサC1に掛かるバイアス電圧が所定圧に達したことを検出した上でスイッチ素子SW1を閉(通電)状態に切り替えるようにするので、経年劣化や環境温度の変化に応じてコンデンサC1の放電特性が変化した場合であってもその放電特性の変化に応じてスイッチ素子SW1の開(遮断)状態から閉(通電)状態への切り替えタイミングを柔軟且つ適切に適応させることができ、過大な放電電流を発生させて増幅アンプAMPに悪影響を及ぼしてしまうこともなく、ポーラリゼーションを解消することができる。   The bias application circuit E3 does not switch the switch element SW1 to the closed (energized) state at a fixed timing registered in advance, but detects that the bias voltage applied to the capacitor C1 has reached a predetermined pressure by the voltage detection unit D1. In addition, since the switch element SW1 is switched to the closed (energized) state, even if the discharge characteristic of the capacitor C1 changes in accordance with the aging deterioration or the change in environmental temperature, the change in the discharge characteristic changes. The switching timing of the switch element SW1 from the open (cut off) state to the closed (energized) state can be flexibly and appropriately adapted without generating an excessive discharge current and adversely affecting the amplification amplifier AMP. Polarization can be eliminated.

また、バイアス印加回路E3は、可変直流電圧源HV2の出力を所定電圧まで逓減させた後、何れの抵抗をも介することなくコンデンサC1を直接接地させて放電させるので、コンデンサC1におけるバイアス電圧の過大な変動、及び、コンデンサC1からの過大な放電電流の発生を防止し、増幅アンプAMPを保護することができる。   In addition, since the bias application circuit E3 decreases the output of the variable DC voltage source HV2 to a predetermined voltage and then discharges the capacitor C1 directly to ground without passing through any resistor, the bias voltage in the capacitor C1 is excessive. Therefore, the amplification amplifier AMP can be protected by preventing excessive fluctuations and generation of excessive discharge current from the capacitor C1.

次に、図8を参照しながら、本発明に係るPET装置の別の実施例について説明する。なお、図8は、PET装置200におけるバイアス印加回路(図3におけるバイアス印加回路E1と同じバイアス印加回路であり、参照符号E1をそのまま用いることとする。)の回路図であり、一つのバイアス印加回路E1が複数の半導体検出器3−1〜3−n(nは、ゼロを除く自然数である。)に接続され多チャンネル化された点で、一つのバイアス印加回路E1が一つの半導体検出器3に接続されるPET装置100と相違するが、その他の点でPET装置100と共通する。   Next, another embodiment of the PET apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a circuit diagram of a bias application circuit (the same bias application circuit as the bias application circuit E1 in FIG. 3 and the reference symbol E1 is used as it is) in the PET apparatus 200, and one bias application. One bias application circuit E1 is one semiconductor detector in that the circuit E1 is connected to a plurality of semiconductor detectors 3-1 to 3-n (n is a natural number excluding zero) and is multi-channeled. 3 is the same as the PET apparatus 100 in other respects.

図8に示す構成により、PET装置200は、一つのバイアス印加回路E1で複数の半導体検出器3−1〜3−nに対するポーラリゼーション解消処理を一括して実施することが可能であり、半導体検出器3のそれぞれに対応するバイアス印加回路E1を備えるPET装置100に比べて、スイッチ素子、コンデンサ、抵抗等の構成部品の数を大幅に削減することができる。   With the configuration shown in FIG. 8, the PET apparatus 200 can collectively perform the polarization elimination processing for the plurality of semiconductor detectors 3-1 to 3-n with one bias application circuit E 1. Compared with the PET apparatus 100 including the bias application circuit E1 corresponding to each of the detectors 3, the number of components such as a switch element, a capacitor, and a resistor can be significantly reduced.

なお、この構成は、バイアス印加回路としてバイアス印加回路E2又はE3を利用する場合であっても同様に適用可能である。   This configuration can be similarly applied even when the bias application circuit E2 or E3 is used as the bias application circuit.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、上述の実施例において、制御部1又はコントローラ20は、ポーラリゼーション解消処理の際にスイッチ素子SW3を開(遮断)状態にして、直流電圧源HV1又はHV2と半導体検出器3又は増幅アンプAMP等の電圧源以外の部分とを物理的(機械的)に切り離すようにするが、電圧検出部D1等の出力に基づいて直流電圧源HV1又はHV2で異常が発生したこと、或いは、電圧源以外の部分で異常が発生したことを検知した場合に、スイッチ素子SW3を開(遮断)状態にして直流電圧源HV1又はHV2と電圧源以外の部分とを物理的(機械的)に切り離すようにしてもよい。異常のない部分を確実に保護するためである。   For example, in the above-described embodiment, the control unit 1 or the controller 20 opens (cuts off) the switch element SW3 during the polarization elimination process, and the DC voltage source HV1 or HV2 and the semiconductor detector 3 or amplification amplifier. A part other than the voltage source such as AMP is physically separated from the physical source (mechanical), but an abnormality has occurred in the DC voltage source HV1 or HV2 based on the output of the voltage detection unit D1 or the like, or the voltage source When it is detected that an abnormality has occurred in a part other than the DC voltage source HV1 or HV2 and the part other than the voltage source are physically (mechanically) separated by opening (cutting off) the switch element SW3. May be. This is in order to reliably protect the parts having no abnormality.

また、本実施例において、バイアス印加回路E1〜E3は、PET装置100、200の半導体検出器におけるポーラリゼーションを解消させるために利用されるが、CT(Computerized Tomography)装置、PET−CT装置、PET−MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置、又は放射線モニタ装置等の半導体検出器を備えた他の放射線検出装置におけるポーラリゼーションを解消させるために利用されてもよい。   In the present embodiment, the bias application circuits E1 to E3 are used to eliminate the polarization in the semiconductor detectors of the PET apparatuses 100 and 200. However, a CT (Computerized Tomography) apparatus, a PET-CT apparatus, You may utilize in order to eliminate the polarization in other radiation detection apparatuses provided with semiconductor detectors, such as a PET-MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus or a radiation monitor apparatus.

1 制御部
2 入力部
3、3−1〜3−n 半導体検出器
4 表示部
5 撮影範囲変更部
10 画像処理手段
20 コントローラ
30 固定式ガントリ
50 可動式ベッド
100、200 PET装置
AMP、AMP1〜AMPn 増幅アンプ
C1 コンデンサ
D1 電圧検出部
E1〜E3 バイアス印加回路
HV1、HV2 直流電圧源
L1 コイル
R1〜R3 抵抗
SW1〜SW3 スイッチ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control part 2 Input part 3, 3-1 to 3-n Semiconductor detector 4 Display part 5 Imaging | photography range change part 10 Image processing means 20 Controller 30 Fixed gantry 50 Movable bed 100, 200 PET apparatus AMP, AMP1-AMPn Amplification amplifier C1 Capacitor D1 Voltage detection unit E1-E3 Bias application circuit HV1, HV2 DC voltage source L1 Coil R1-R3 Resistance SW1-SW3 Switch element

Claims (6)

被検体内の放射性同位元素が発する放射線を検出する半導体検出器を備えた放射線検出装置であって、
電源と前記半導体検出器との間に接続される有接点型スイッチ素子と、
前記有接点型スイッチ素子と前記半導体検出器とを接続する第一配線に一端が接続され他端が接地される第一スイッチ素子と、
前記有接点型スイッチ素子及び前記第一スイッチ素子の開閉を制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
A radiation detection apparatus comprising a semiconductor detector for detecting radiation emitted by a radioisotope in a subject,
A contact-type switch element connected between a power source and the semiconductor detector;
A first switch element having one end connected to the first wiring connecting the contact switch element and the semiconductor detector and the other end grounded;
A controller for controlling opening and closing of the contact-type switch element and the first switch element;
A radiation detection apparatus comprising:
抵抗と第二スイッチ素子とを直列に接続した第二配線であり、前記第一配線に一端が接続され他端が接地される前記第二配線を備え、
前記第二スイッチ素子は、前記コントローラによって開閉が制御される、
ことを特徴とする請求項1に記載の放射線検出装置。
A second wiring in which a resistor and a second switch element are connected in series, and includes the second wiring having one end connected to the first wiring and the other end grounded,
The second switch element is controlled to be opened and closed by the controller.
The radiation detection apparatus according to claim 1.
前記半導体検出器に印加される電圧が所定圧となったことを検出する電圧検出部を更に備え、
前記コントローラは、前記電圧検出部の出力に基づいて各スイッチ素子の開閉を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線検出装置。
A voltage detector for detecting that the voltage applied to the semiconductor detector has reached a predetermined pressure;
The controller controls opening and closing of each switch element based on the output of the voltage detection unit,
The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein:
前記第一配線は、配線中にコイルを含む、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の放射線検出装置。
The first wiring includes a coil in the wiring,
The radiation detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記電源は、可変直流電圧源である、
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の放射線検出装置。
The power source is a variable DC voltage source.
The radiation detection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the radiation detection apparatus includes:
前記半導体検出器は、複数であり、
前記有接点型スイッチ素子は、前記電源と複数の前記半導体検出器のそれぞれとの間に接続され、
前記第一スイッチ素子は、前記有接点型スイッチ素子と複数の前記半導体検出器とを接続する第一配線に一端が接続され他端が接地される、
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の放射線検出装置。
The semiconductor detector is plural,
The contact type switch element is connected between the power source and each of the plurality of semiconductor detectors,
The first switch element has one end connected to the first wiring connecting the contact type switch element and the plurality of semiconductor detectors, and the other end grounded.
The radiation detection apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the radiation detection apparatus includes:
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