專利名稱：具有印刷的有機(jī)光電二極管陣列的成像測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
具有印刷的有機(jī)光電二極管陣列的成像測(cè)量系統(tǒng)本申請(qǐng)總體涉及成像領(lǐng)域，具體涉及對(duì)CT和其他成像模態(tài)有用的數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)。 這些成像模態(tài)在很多環(huán)境中是有用的，例如，醫(yī)療成像、諸如行李掃描的安全成像和其他環(huán)
^Mi ο先前已知的CT成像系統(tǒng)提出的一個(gè)挑戰(zhàn)是將X射線探測(cè)器從機(jī)械上和電氣上連接到系統(tǒng)的其余部分。實(shí)際上，已知CT數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)成本的很大部分來自連接器，連接器使得能夠?qū)⒚總€(gè)探測(cè)器陣列插入到數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中并以高的空間和電氣精確度機(jī)械安裝于其上。CT成像中良好的圖像質(zhì)量通常需要相對(duì)于彼此、相對(duì)于X射線管焦斑以及相對(duì)于托架，精確地安裝每個(gè)陣列中的攝素(dixel)(探測(cè)器像素)。本發(fā)明利用連續(xù)的子組件實(shí)現(xiàn)了必需的精度，由此相對(duì)于印刷的光電二極管陣列定位閃爍體以形成探測(cè)器陣列，具有非常精細(xì)的精確度以避免造成過大的公差。這種設(shè)計(jì)顯著減小了總體數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。提出的系統(tǒng)還有助于在各層中復(fù)制，以形成多層能譜CT數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)，例如雙層能譜CT系統(tǒng)。于是，使用印刷的有機(jī)光電二極管陣列形成CT或其他成像設(shè)備中的數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)是非常有益的。本發(fā)明涉及在CT掃描器或其他成像掃描器數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中使用印刷的有機(jī)光電二極管的各種結(jié)構(gòu)和幾何形狀。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種成像系統(tǒng)，包括輻射源，所述輻射源繞所述成像系統(tǒng)的中央Z軸旋轉(zhuǎn)，以執(zhí)行成像掃描；以及包括若干分立的光電二極管的印刷的有機(jī)光電二極管陣列，所述光電二極管成行和列地印刷在彎曲支撐上，使得每行光電二極管沿著彎曲支撐的曲線對(duì)齊，每列光電二極管平行于所述成像系統(tǒng)的中央ζ軸對(duì)齊。所述有機(jī)光電二極管可以包括基于PCBM的聚合材料。每個(gè)光電二極管與閃爍體相關(guān)聯(lián)，閃爍體可以是復(fù)合閃爍體，以形成探測(cè)器陣列的攝素之一。探測(cè)器陣列可以包括兩層或更多層，每層包括印刷的有機(jī)光電二極管陣列和關(guān)聯(lián)層的閃爍體陣列，用作能譜CT成像系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于成像系統(tǒng)中的可彎折的印刷有機(jī)光電二極管陣列組件，其包括可彎折的支撐。所述可彎折的支撐可以包括例如PET膜、聚酰亞胺膜、PEET膜或尼龍膜。陣列組件可以安裝在托架之內(nèi)，使得每個(gè)光電二極管與閃爍體相關(guān)聯(lián)，以形成攝素，作為成像設(shè)備中的圖像數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)。探測(cè)器陣列可以包括兩層或更多層，用作能譜CT成像系統(tǒng)。還提供了用于制造這種陣列的相關(guān)方法。在閱讀優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述之后，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，很多優(yōu)點(diǎn)和益處將變得顯而易見。本發(fā)明可以采用各種部件和部件布置，以及通過各種過程操作和過程操作布置的形式。附圖僅僅是為了對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行圖示說明的目的，不應(yīng)認(rèn)為其對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。

圖1圖示說明了 CT成像設(shè)備100 ；圖2和3分別是有機(jī)光電二極管陣列200的前視圖和側(cè)視圖；圖4是有機(jī)光電二極管陣列200的前表面的近距視圖；圖5和6分別是陣列200的前視圖和側(cè)視圖，添加了閃爍體502以形成宏觀探測(cè)器陣列250 ；圖7是設(shè)置于CT成像設(shè)備100之內(nèi)的宏觀有機(jī)光電二極管陣列200的示意性經(jīng)軸視圖，增加了閃爍體502以形成宏觀探測(cè)器陣列250 ；圖8圖示說明了制造和組裝宏觀有機(jī)光電二極管陣列200以及增加閃爍體502以形成宏觀探測(cè)器陣列250的過程800 ；圖9是宏觀有機(jī)光電二極管陣列900的部分前視圖；圖10是沿圖11的線10-10截取的宏觀有機(jī)光電二極管陣列900的橫截面?zhèn)纫晥D；圖11是宏觀有機(jī)光電二極管陣列900的遠(yuǎn)端表面的近距視圖；圖12圖示說明了制造和組裝結(jié)合了光電二極管陣列900和閃爍體的宏觀探測(cè)器陣列950的過程1200 ；圖13是具有超過一層的宏觀有機(jī)光電二極管陣列1300的橫截面視圖；圖14是能譜CT成像系統(tǒng)的示意性經(jīng)軸視圖；圖15和16分別是第四代CT成像設(shè)備1500的示意性前視圖和示意性橫截面?zhèn)纫晥D；圖17圖示說明了使用復(fù)合閃爍體制造和組裝宏觀探測(cè)器陣列的過程1700 ；圖18是使用宏觀有機(jī)光電二極管陣列的扇形成像元件1801的示意性經(jīng)軸視圖；圖19是結(jié)合了若干扇形元件1801的宏觀探測(cè)器陣列1850的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；以及圖20是使用適合能譜CT設(shè)備的宏觀有機(jī)光電二極管陣列的扇形成像元件1901 的示意性經(jīng)軸視圖。CT成像設(shè)備圖1圖示說明了用于執(zhí)行成像掃描的CT成像設(shè)備100的一個(gè)范例。CT成像采集系統(tǒng)102包括掃描架104以及沿ζ軸移動(dòng)的臺(tái)子106?；颊呋蛞上竦钠渌麑?duì)象(未示出) 躺在臺(tái)子106上并被移動(dòng)，以被設(shè)置于掃描架104中的孔徑108之內(nèi)。一旦患者或?qū)ο缶臀?，X射線源110發(fā)射要由掃描架104內(nèi)部的X射線數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)114收集的一束X射線 112。(在圖1中切除了掃描架104的一部分116，以顯示罩在掃描架104內(nèi)部的X射線源 110和X射線數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)114。)數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)114包括若個(gè)光電探測(cè)器，每個(gè)都具有設(shè)置于托架118上的關(guān)聯(lián)X射線閃爍體(未示出)。X射線源110和數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)114 一起繞孔徑108旋轉(zhuǎn)(常常與臺(tái)子106的線性運(yùn)動(dòng)協(xié)同地)，以記錄來自各種位置的CT成像數(shù)據(jù)。這種旋轉(zhuǎn)是可能的，因?yàn)閄射線源110和托架118均安裝到掃描架104內(nèi)部的公共轉(zhuǎn)子(未示出)。CT成像采集系統(tǒng)102然后通過通信鏈路101向CT成像、處理和顯示系120傳遞 CT成像數(shù)據(jù)。盡管為了圖示說明的目的在此將系統(tǒng)102和120示為和描述為獨(dú)立的系統(tǒng)， 但在其他實(shí)施例中它們可以是單個(gè)系統(tǒng)的部分。CT成像數(shù)據(jù)傳遞到圖像處理器122，圖像處理器122在存儲(chǔ)器IM中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。圖像處理器122以電子方式處理CT成像數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生被成像患者或其他對(duì)象的圖像。圖像處理器122能夠在關(guān)聯(lián)的顯示器1 上示出所得的圖像。可以為用戶提供諸如鍵盤和/或鼠標(biāo)裝置的用戶輸入128以控制處理器122。CT數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)(四切片)如圖2和3中所示，這里描述的一種數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)包括有機(jī)光電二極管陣列200， 其可以是印刷的有機(jī)光電二極管陣列。陣列200由支撐204的前表面203上印刷的若干，優(yōu)選為有機(jī)光電二極管202構(gòu)成。如圖2所示的有機(jī)光電二極管202形狀為矩形，但可以使用任何形狀，并且光電二極管的尺寸優(yōu)選大致在0. 5到5mm乘0. 5到5mm的量級(jí)。將有機(jī)光電二極管202布置成光電二極管202的組206，例如每組206中有十六個(gè)光電二極管202。 盡管圖2和3中未示出，但典型地在給定組206中任意兩個(gè)相鄰光電二極管202之間有間隙，導(dǎo)致每個(gè)方向上間距為大致1. 2mm。將組206布置成例如四行208和四十二列210，但圖2中僅示出了三列210，陣列200中共有沈88個(gè)光電二極管202。于是，有機(jī)光電二極管陣列200典型地將具有大致75到IOOcm的長(zhǎng)度L，大致15cm的寬度W和大致100 μ m的厚度t。這樣的陣列200對(duì)于四切片CT成像系統(tǒng)是有用的，其中四行208中的每一行代表一成像切片。于是，陣列200設(shè)置于CT成像設(shè)備100中，使得將ζ軸取向?yàn)槿鐖D2所示。陣列200中有機(jī)光電二極管202的這種布置僅僅是代表性的；也可以使用任何其他布置以適合特定應(yīng)用的需求。每個(gè)光電二極管202都由印刷的材料，優(yōu)選為有機(jī)材料來構(gòu)成。在優(yōu)選實(shí)施例中，將基于PCBM的聚合材料用作印刷的有機(jī)光電二極管材料。例如，Ramuz等人的 “High Sensitivity Organic Photodiodes with Low Dark Currents and Increased Lifetimes”，Organic Electronics，第 9 卷第 3 期，369-376 頁。008)報(bào)道了結(jié)合有 PCBM/ P3HT和其他聚合物共混的有機(jī)光電二極管。而且，Keiranidis等人的“X-Ray Stability and Response of Polymeric Photodiodes for Imaging Applications，，,Applied Physics Letters,第92卷第2期(3頁)Q008)報(bào)道了包括PCBM/P3HT基聚合物體系的有機(jī)光電二極管，其是耐X射線的。使用由Nanoident Co.開發(fā)的種類的印刷技術(shù)(其二極管陣列實(shí)測(cè)高達(dá)160cm)，宏觀有機(jī)光電二極管陣列將跨越托架的整個(gè)弧長(zhǎng)，閃爍體陣列安裝于其上。Milwaukee, Wisconsin 的 Sigma-Aldrich 公司提供了若干種 PCBM 材料，可用于制造適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)光電二極管，例如表1.選擇的 Sigma-Aldrich PCBM 的性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種成像系統(tǒng)，包括輻射源，其繞所述成像系統(tǒng)的中央ζ軸旋轉(zhuǎn)，以執(zhí)行成像掃描；以及包括若干分立的有機(jī)光電二極管的有機(jī)光電二極管陣列，所述有機(jī)光電二極管成行和列布置在彎曲支撐上，使得每行有機(jī)光電二極管沿著所述彎曲支撐的曲線對(duì)齊，并且每列有機(jī)光電二極管平行于所述成像系統(tǒng)的所述中央ζ軸對(duì)齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述有機(jī)光電二極管包括基于PCBM的聚合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像系統(tǒng)，其中，所述彎曲支撐包括可彎折膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其中，所述可彎折膜包括PET膜、聚酰亞胺膜、PEET 膜或尼龍膜。
5.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，在所述成像系統(tǒng)執(zhí)行的成像掃描期間，每行有機(jī)光電二極管對(duì)應(yīng)于單個(gè)成像切片。
6.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，還包括設(shè)置于所述輻射源和所述有機(jī)光電二極管之間的一個(gè)或多個(gè)閃爍體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像系統(tǒng)，其中，所述閃爍體是由復(fù)合閃爍體材料形成的。
8.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述有機(jī)光電二極管是通過印刷工藝設(shè)置于所述彎曲支撐上的。
9.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，還包括操作性地將每個(gè)所述有機(jī)光電二極管連接到設(shè)置于所述彎曲支撐上的一個(gè)或多個(gè)有源電子部件的導(dǎo)體路徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其中，所述導(dǎo)體路徑設(shè)置于所述彎曲支撐的遠(yuǎn)端表面上，所述遠(yuǎn)端表面基本與所述支撐的其上設(shè)置所述有機(jī)光電二極管的表面相對(duì)，并且所述成像系統(tǒng)還包括在所述支撐中的孔，所述孔填充有導(dǎo)體材料以將所述導(dǎo)體路徑電連接到所述有機(jī)光電二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像系統(tǒng)，其中，所述彎曲支撐由超過一層構(gòu)成，所述超過一層包括頂部層和一個(gè)或多個(gè)下部層，所述有機(jī)光電二極管設(shè)置于所述頂部層上，且每個(gè)下部層包括頂部表面，所述頂部表面靠近所述頂部層并且其上設(shè)置所述導(dǎo)體路徑中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述彎曲支撐繞所述成像系統(tǒng)的所述中央ζ軸的整個(gè)圓周延伸。
13.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的成像系統(tǒng)，其中，所述有機(jī)光電二極管陣列包括兩層有機(jī)光電二極管，其中，第一層與一個(gè)或多個(gè)高能量閃爍體相關(guān)聯(lián)，并且第二層與一個(gè)或多個(gè)低能量閃爍體相關(guān)聯(lián)。
14.一種成像系統(tǒng)，包括輻射源，其繞所述成像系統(tǒng)的中央ζ軸旋轉(zhuǎn)，以執(zhí)行成像掃描；以及有機(jī)光電二極管陣列，其包括至少兩個(gè)彼此成堆疊關(guān)系的扇形元件，所述扇形元件上布置若干分立的有機(jī)光電二極管。
15.一種用于成像系統(tǒng)中的可彎折有機(jī)光電二極管陣列組件，所述陣列包括可彎折支撐、設(shè)置于所述支撐上的若干分立有機(jī)光電二極管、于所述支撐上的所述有機(jī)光電二極管之上設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)閃爍體、設(shè)置于所述支撐上的一個(gè)或多個(gè)有源電子部件以及操作性地將每個(gè)所述有機(jī)光電二極管連接到所述有源電子部件中的至少一個(gè)的導(dǎo)體路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可彎折陣列組件，其中，所述有機(jī)光電二極管成行和列布置在所述可彎折支撐上，在成像系統(tǒng)執(zhí)行的成像掃描期間，每行有機(jī)光電二極管對(duì)應(yīng)于單個(gè)成像切片，并且所述列平行于所述成像系統(tǒng)的中央ζ軸對(duì)齊。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的可彎折陣列組件，其中，所述有機(jī)光電二極管包括基于PCBM的聚合材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17所述的可彎折陣列組件，其中，所述可彎折支撐包括PET 膜、聚酰亞胺膜、PEET膜或尼龍膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17或18所述的可彎折陣列組件，其中，所述閃爍體是由復(fù)合閃爍體材料形成的。
20.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17、18或19所述的可彎折陣列組件，其中，所述組件安裝在成像系統(tǒng)之內(nèi)的托架上，以形成成像數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17、18、19或20所述的可彎折陣列組件，其中，所述有機(jī)光電二極管是通過印刷工藝設(shè)置于所述支撐上的。
22.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17、18、19、20或21所述的可彎折陣列組件，其中，所述導(dǎo)體路徑與所述有機(jī)光電二極管設(shè)置于所述可彎折支撐的公共表面上。
23.根據(jù)權(quán)利要求15、16、17、18、19、20、21或22所述的可彎折陣列組件，其中，所述導(dǎo)體路徑設(shè)置于所述支撐的遠(yuǎn)端表面上，所述遠(yuǎn)端表面基本與其上設(shè)置所述有機(jī)光電二極管的表面相對(duì)，并且所述支撐包括孔，所述孔填充有導(dǎo)體材料以將所述導(dǎo)體路徑電連接到所述有機(jī)光電二極管。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的可彎折陣列組件，其中，所述支撐由超過一層構(gòu)成，所述超過一層包括頂部層和一個(gè)或多個(gè)下部層，所述有機(jī)光電二極管設(shè)置于所述頂部層上，且每個(gè)下部層包括頂部表面，所述頂部表面靠近所述頂部層并且其上設(shè)置所述導(dǎo)體路徑中的至少一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可彎折陣列組件，其中，所述可彎折支撐的長(zhǎng)度大致等于圍繞所述成像系統(tǒng)的中央ζ軸的整個(gè)圓周，以用于第四代成像系統(tǒng)中。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可彎折陣列組件，其中，所述有機(jī)光電二極管陣列包括兩層有機(jī)光電二極管，其中，第一層與一個(gè)或多個(gè)高能量閃爍體相關(guān)聯(lián)，并且第二層與一個(gè)或多個(gè)低能量閃爍體相關(guān)聯(lián)。
27.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可彎折陣列組件，其中，所述閃爍體成組布置在所述可彎折支撐上，其中，任何兩個(gè)相鄰組之間有間隙，所述間隙足夠?qū)挘员阌趶澱鬯鲫嚵薪M件而不在所述閃爍體之間造成干擾。
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可彎折陣列組件，還包括設(shè)置于所述可彎折支撐中的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)孔徑。
29.一種制造用于成像系統(tǒng)中的可彎折有機(jī)光電二極管陣列組件的方法，所述方法包括在可彎折支撐的前表面上沉積若干分立的有機(jī)光電二極管、在所述支撐上的所述有機(jī)光電二極管之上安置一個(gè)或多個(gè)閃爍體、在所述支撐上安置一個(gè)或多個(gè)有源電子部件以及形成操作性地將每個(gè)所述有機(jī)光電二極管連接到所述有源電子部件中的至少一個(gè)的導(dǎo)體路徑。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，還包括將所述一個(gè)或多個(gè)閃爍體形成在閃爍體陣列中，然后在所述支撐上的所述有機(jī)光電二極管之上安置所述閃爍體陣列。
31.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，還包括在所述有機(jī)光電二極管上澆鑄復(fù)合閃爍體塊、固化所述復(fù)合閃爍體塊、在所述復(fù)合閃爍體塊中切割縫隙以形成包括所述一個(gè)或多個(gè)閃爍體的閃爍體陣列、利用反射體材料涂布所述閃爍體以及固化所述反射體材料。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述縫隙中的一些被切割得足夠?qū)?，以便于彎折所述陣列組件而不會(huì)在所述閃爍體之間造成干擾。
33.根據(jù)權(quán)利要求四、30、31或32所述的方法，其中，在所述可彎折支撐上設(shè)置所述有機(jī)光電二極管包括印刷工藝。
34.根據(jù)權(quán)利要求四、30、31、32或33所述的方法，還包括在所述可彎折支撐的遠(yuǎn)端表面上形成所述導(dǎo)體路徑，所述遠(yuǎn)端表面基本與其上設(shè)置所述有機(jī)光電二極管的表面相對(duì)；在所述支撐中形成孔并利用導(dǎo)體材料填充所述孔以將所述導(dǎo)體路徑電連接到所述有機(jī)光電二極管。
35.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中，所述可彎折支撐的長(zhǎng)度大致等于圍繞所述成像系統(tǒng)的中央ζ軸的整個(gè)圓周，以用于第四代成像系統(tǒng)中。
36.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，還包括在兩層中形成所述有機(jī)光電二極管陣列，其中，第一層與一個(gè)或多個(gè)高能量閃爍體相關(guān)聯(lián)，并且第二層與一個(gè)或多個(gè)低能量閃爍體相關(guān)聯(lián)。
37.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，還包括在所述可彎折支撐中形成至少一個(gè)基準(zhǔn)孔徑。
全文摘要
一種成像系統(tǒng)，包括具有成行和列的印刷的光電二極管的宏觀有機(jī)光電二極管陣列。該陣列可以是可彎折的，以容易制造并組裝在成像系統(tǒng)之內(nèi)的彎曲支撐上。可以提供兩層或更多層光電二極管以用于能譜CT成像系統(tǒng)中或用作切片。
文檔編號(hào)G01T1/20GK102428387SQ201080017626
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者A·阿爾特曼, D·M·德里兀, E·哈斯克爾, N·魏納, S·萊韋內(nèi) 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司