JP2007020986A - 医療用放射線機器天板およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の高精度化や装置の高機能化、患者の放射線被爆量低減を図る。
【解決手段】横臥状態の被検者を載せる上面板12aと、該上面板に対向配置した下面板12bを含み、駆動部材および／または支持部材を該下面板に接触させ前記被検者の身長方向に片持ち状態で往復移動させて使用する医療用放射線機器天板10であって、該上面板と該下面板は(1)式で表す関係が成り立つ繊維強化樹脂成形品であり、かつ、身長方向の片側が、被検者診断のために放射線を照射する放射線透視部、もう片側が、前記片持ち状態を実現するために固定する非透視部であり、少なくとも該放射線透視部ではアルミ当量（Ｘ線透過性の指標）が１ｍｍ以下であることを特徴とする医療用放射線機器天板。 Ｃ_U／Ｃ_L ＜ １ (1) 式中 Ｃ_U：上面板における、被検者の身長方向弾性率Ｅu0／断面方向弾性率Ｅu90 Ｃ_L：下面板における、被検者の身長方向弾性率ＥL0／断面方向弾性率ＥL90 を示す。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばＸ線ＣＴ装置やＸ線撮影装置などの医療用放射線機器において、透視撮影する患者を移動するために用いる天板に関するものであり、放射線透過性が均一かつ良好な天板およびＸ線ＣＴ装置を供給するものである。

Ｘ線ＣＴ装置やＸ線撮影装置など医療用放射線機器による患者の画像診断は、現代の医療分野では必要不可欠になっており、画像の高精度化や装置の高機能化、患者の放射線被爆量低減などが望まれている。これら要望を満足するため、患者が横たわる寝台である医療用放射線機器の天板においては、広範囲を一度に撮影するための長尺化と、患者位置精度を高めるための高剛性化・高強度化、優れた放射線透過性などが強く要求されている。例えばＸ線ＣＴ装置の場合、装置は、天板を上下・水平方向に移動させる駆動部、断層画像の構成に必要なデータを収集する走査ガントリ（撮影部）、制御部、電源ユニットから構成されるが、患者は、天板が両持ち状態で最も低い位置にあるとき乗り降りし、横たわった状態で走査ガントリの開口部を身長方向に通過しＸ線撮影される。従って、撮影時の天板は、駆動部から突き出た状態、つまり片持ち状態となり、天板には患者体重による曲げモーメントが作用することになる。このことから、上述した天板要求を満足するには、患者身長方向の曲げ剛性、曲げ強度を高めた天板設計が非常に重要となる。

一般に医療用放射線機器の天板は、プラスチック発泡体などをコア材とし、コア外側のスキン層に繊維強化樹脂（以下ＦＲＰと記す）を用いたサンドイッチ構造体で構成されている。特にスキン層は、アルミニウムや汎用樹脂、木材など一般材料に比べて、比強度・比弾性率が高く、放射線透過性にも優れている炭素繊維を強化繊維とした炭素繊維強化樹脂（以下ＣＦＲＰと記す）を用いている場合が多い。かかる構成の天板において、曲げ剛性、曲げ強度を高めるため、使用材料の検討だけでなく、天板厚みの増大やＣＦＲＰスキン層厚みの増大など天板形状の検討も行われている。しかしながら、厚みを増大させると天板の放射線透過性が悪化するため、診断に際して放射線強度をより高く設定する必要が生じ、結果として患者の放射線被爆の問題が生じる。さらには、天板重量増大によるハンドリング不具合や、天板価格の上昇も生じる。

そこで、天板曲げ剛性、曲げ強度を低下させることなく、天板またはスキン層厚みを低減する手段の一つとして、患者を移動させる時、すなわち片持ち状態で天板に曲げモーメントが作用する時に、天板が凸側（引張側）となる上面側スキンを高い引張強度、引張弾性率を発現できる炭素繊維によるＣＦＲＰで構成し、凹側（圧縮側）となる下面側スキンを高い圧縮強度、圧縮弾性率を発現できる炭素繊維によるＣＦＲＰで構成することが提案されている（例えば、特許文献１）。この提案は、天板全体として見た場合の変形に着目し、ＣＦＲＰスキン層の上下それぞれに適した炭素繊維を用いることにより、効率的に高剛性、高強度を達成しようとするものである。しかしながら、スキン層のみに着目すると、力学上明らかなように、凸側となる上面側スキンにおいても、内層側では圧縮応力が発生している。従って、引張強度、引張弾性率のみに着目して上面側スキン層の炭素繊維を選定することは、必ずしも天板またはスキン層厚みを最適化しているとは言えない。凹側となる下面側スキン層についても、同様である。

天板またはスキン層厚みを低減する別の手段として、複数のＦＲＰ層からなるスキン層において、曲げモーメントが作用したときに、引張側となる上面側スキン層では、最もコア側に位置するＦＲＰ層に、そのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層を配置し、圧縮側となる下面側スキン層では、最もコア側に位置するＦＲＰ層に、そのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも引張強度の大きいＦＲＰ層を配置することが提案されている（例えば、特許文献２）。この提案は、片持ち状態で天板に曲げモーメントが作用する時の上面側および下面側スキン層の変形を考慮し、コアに対する位置に応じて、スキン層を構成するＦＲＰ層の圧縮強度と引張強度を決定しており、天板またはスキン層厚み低減には非常に効果的である。しかしながら、上面側シェルに比べて下面側シェルの厚みが小さく、患者身長方向の剛性が低い場合、下面側シェルと接する駆動部材や支持部材の位置において、下面側シェルとコアが局所的に曲げられるため、往復移動を繰り返すにことにより下面シェルの面外せん断やコアの圧縮による疲労破壊が生じることがある。疲労破壊を防止し、長期間の繰り返しＸ線撮影において天板が機械的要求仕様を満足するには、下面シェルの厚みを増やす必要があるため、本提案も、スキン層の総厚みを最適化しているとは言い難い。
実開平５−６２２０８号公報 特開２００４−２１６０２１号公報

本発明は、従来の天板の上述した問題点に鑑みてなされたもので、医療用放射線機器による患者の画像診断において、画像の高精度化や装置の高機能化、患者の放射線被爆量低減を図るため、放射線透過性が均一かつ良好な医療用放射線機器天板およびＸ線ＣＴ装置を供給することである。

上記課題を解決するために、本発明の医療用放射線機器天板は、横臥状態の被検者を載せる上面板と、該上面板に対向配置した下面板を含み、駆動部材および／または支持部材を該下面板に接触させ前記被検者の身長方向に片持ち状態で往復移動させて使用するものであって、該上面板と該下面板は(1)式で表す関係が成り立つ繊維強化樹脂成形品であり、かつ、身長方向の片側が、被検者診断のために放射線を照射する放射線透視部、もう片側が、前記片持ち状態を実現するために固定する非透視部であり、少なくとも該放射線透視部ではＸ線透過性の指標であるアルミ当量が１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

Ｃ_U／Ｃ_L ＜ １ … (1)
式中
Ｃ_U：上面板における、被検者の身長方向弾性率Ｅu0／断面方向弾性率Ｅu90
Ｃ_L：下面板における、被検者の身長方向弾性率ＥL0／断面方向弾性率ＥL90
なお、天板の放射線透過性を良好にするため、上面板と下面板はそれぞれ、連続した炭素繊維を強化繊維とした繊維強化樹脂成形品であることが好ましい。

また、天板および天板スキン層の厚みを低減するには、上面板、下面板それぞれの被検者の身長方向と断面方向の弾性率比Ｃ_U、Ｃ_Lに(2)式で表す関係が成り立つことが好ましい。

Ｃ_U／Ｃ_L ＜ ０．８ … （2）
上述した本発明の天板は、上面板の身長方向長さが２．０ｍ以上３．５ｍ以下であり、かつ、片持ち状態のスパンが上面板長さの７０％の位置において、上面板全面に等分布荷重を作用させたときの破壊荷重が９８００Ｎ以上である場合に、天板およびスキン層の厚みを効果的に低減できる。

さらに、アルミ当量の最小化を図る最も好ましい形態として、上面板と下面板が各断面方向の両端部で連結しており、少なくとも放射線透視部が中空構造であることが望ましい。

天板の放射線透視部が中空構造の場合には、非透視部に補強部材を配置していることが好ましい。

なお、補強部材の少なくとも一部は、上面板と下面板の両方に連結しており、上面板に横臥した被検者の体重が、補強部材を介して下面板に伝播することが好ましい。

また、被検者の身長方向に片持ち状態で往復移動させて使用する場合、放射線透視部と非透視部の曲げ剛性に大きな差があると、放射線透視部と非透視部の境界部が駆動部材や支持部材を通過する際に、天板たわみに急激な変化を生じる可能性がある。たわみの急激な変化は、被検者の上下方向位置を変動させ、診断画像の画質を低下させるだけでなく、乗り心地の悪化も招き、被検者に不安感を与える。そこで、緩やかな天板たわみ変化を実現するため、非透視部の天板端部から放射線透視部に向かって、補強部材の被検者身長方向の曲げ剛性が、一定であるかあるいは減少していることが好ましい。

また、天板総重量の低減による医療用放射線機器への組立・メンテナンス性の向上を図るため、補強部材の材質にアルミニウムを用いていることが好ましい。別材質として、補強部材の材質に繊維強化樹脂を用いても良い。

本発明は、例えばＸ線ＣＴ装置やＸ線撮影装置など医療用放射線機器において、被検者を移動するために用いる天板に関するものであり、放射線透過性が均一かつ良好な医療用放射線機器天板およびＸ線ＣＴ装置を供給するものである。本発明の天板およびＸ線ＣＴ装置を用いることにより、高精度な画像による診断や、被検者のＸ線被爆量が少ない安全な診断などを行うことができる。

本発明の医療用放射線機器天板（以下天板と略す）は、横臥状態の被検者を載せ、該被検者の身長方向に片持ち状態で往復移動させて使用するものである。ここで、横臥状態とは、狭義の横臥のみではなく、仰臥、伏臥等も含む横たわっている状態全般を指す。かかる使用に供するため、天板の断面は、三日月状または、矩形や台形を基本とした形状を有する。

上面板は、被検者の姿勢を安定な状態に保つため、被検者側の面が凹形の曲面であることが好ましい。なお、上面板には、強制的に被検者の姿勢を固定するためのベルトなどを取り付けても良い。

下面板は、上面板に対向配置され、身長方向に片持ち状態で往復移動させるときの、駆動部材および／または支持部材を接触させ支える機能を有する。なお、下面板と上面板は、直接連結しても、他の部材を介して連結しても良い。形状としては、断面が円弧や放物線となる様な曲面で直接上面板と連結する様な曲面板や、平面板の両端に上面板と連結する側面板を有する平面板を連結した複合面形状のものが挙げられるが、駆動部材や支持部材の形状単純化および取り付け部、接触部での上下方向位置安定化の観点から、平面の両端に上面板と連結する側面板を有する複合面形状であることが好ましい。下面板を複合面形状とする場合には、上面板と対向配置される平面板と側面板の厚み・積層構成を同様とした場合、成形条件の自由度が向上する点で好ましく、上面板と対向配置される平面板と側面板の厚み・積層構成をそれぞれ別設計した場合、駆動部材や支持部材から受ける反力の均一化にも対応できることから好ましい。

上面板と下面板は画像の高精度化や医療用放射線機器の高機能化、患者の放射線被爆量低減などの要望を満足できる強度剛性と放射線透過性を兼ね備えるため、Ｃ_U／Ｃ_Lが１未満である繊維強化樹脂成形品（以下ＦＲＰと記す）であることが必要である。

ここで、Ｃ_Uは、上面板における、被検者の身長方向弾性率Ｅu0を、断面方向弾性率Ｅu90で除した値を、Ｃ_Lは、下面板における、被検者の身長方向弾性率ＥL0を、断面方向弾性率ＥL90で除した値を表す。Ｃ_U／Ｃ_Lが１以上となると、上面板が断面方向に変形し易くなり、被検者体重による天板断面の変形（つぶれ）が問題となる。かかる観点からＣ_U／Ｃ_Lが０．８未満であればより好ましい。ここで、弾性率は、長さ２００ｍｍ×幅２５ｍｍのサンプルを上面板・下面板から切り出して試験片を製作し、ＪＩＳに従い測定する。炭素繊維強化樹脂の場合、引張試験方法はＪＩＳ Ｋ７０７３、曲げ試験方法はＪＩＳ Ｋ７０７４に従う。但し、試験片厚みは、上面板と下面板のそれぞれの厚みとする。また、上面板、下面板が曲面である場合は、ＪＩＳに準じた試験片サイズとする。サンプルを切り出す位置は、上面板は断面方向の中央部、下面板は曲面の場合は断面方向中央部から、平面板と側面板を含む複合面形状の場合は、上面板と対向する平面板の断面方向中央部とする。

また、天板を被検者の身長方向で考えると、放射線透視部と非透視部の二つの領域に区分できる。放射線透視部は、診断するために放射線を照射する領域であり、用途にもよるが、天板の片側端部から天板全長の５０〜７０％を占めることが多い。透視範囲の拡大を目的に天板長尺化が進み、最近では放射線透視部長さが１．５ｍ以上の天板も存在する。非透視部は、放射線透視部以外の天板領域のことであり、非透視部の天板端部側において、天板は医療用放射線機器の駆動部材に固定されている。

また、本発明の天板は、患者の放射線被爆量低減の観点から少なくとも該放射線透視部ではＸ線透過性の指標であるアルミ当量が１ｍｍ以下であることが必要である。アルミ当量とは、Ｘ線の透過性をアルミニウムの透過性と比較し、何ｍｍのアルミニウム板の板厚に相当するかで示す指標である。

ＦＲＰは、異方性の設計と同時に、強化繊維とマトリクス樹脂により物性の設計ができることが特徴であるが、本発明においては、強度剛性と共に良好な放射線透過性を得るために、上面板と下面板はそれぞれ、連続した炭素繊維を強化繊維とすることが好ましい。

さらに本発明の天板は、上面板の身長方向長さが２．０ｍ以上３．５ｍ以下であり、かつ、片持ち状態のスパンが上面板長さの７０％の位置において、上面板全面に等分布荷重を作用させたときの破壊荷重が９８００Ｎ以上である場合に、天板およびスキン層の厚みを効果的に低減できるものであるが、アルミ当量の最小化を図るために、上面板と下面板が各断面方向の両端部で連結しており、少なくとも放射線透視部が中空構造である形態が最も好ましい。

以下、本発明一実施例を図面を用いて、具体的に説明する。なお、各図は、代表的な例を表すものであり、本発明は、これらに限定されるものではない。

図１は、医療用放射線機器における本発明の天板の動作例を示す概略図、図２は、一部破断部を有する、本発明の一実施形態である天板の斜視図、図３〜１１に天板を身長方向および断面方向で切断した断面図、図１２〜１４に本発明の天板を製造するためのプロセスおよび設備の概略図を示す。

本発明の天板１０は、図１に示す様に、医療用放射線機器の駆動部２０の移動部材２１にボルト等により端部を固定した片持ち状態で、上面側に横臥状態の被検者３０を載せ、被検者身長方向Ｘに往復移動させて使用する。このため天板１０には、鉛直方向Ｚ下向きの曲げモーメントが作用するが、鉛直方向Ｚの天板たわみを小さくすると共に、身長方向Ｘの往復移動を安定させるため、天板１０の下面側は支持部材２２により支持されていることが多い。一般に支持部材２２には、金属製や樹脂製のロールが用いられている。

なお、天板１０は、片側端部から天板全長の５０〜７０％程度を占め、被検者３０を診断するために放射線を照射する放射線透視部１０ａと、放射線透視部１０ａ以外の端部側で駆動部２０の移動部材２１に固定している非透視部１０ｂの二つの領域に区分できる。近年では、放射線機器の高機能化に伴い広範囲の撮影が要求されており、天板１０長さが２．０ｍ以上３．５ｍ以下、放射線透視部１０ａ長さが１．５ｍ以上であるものが主流となっている。

かかる使用に対応するため、天板１０は、厚みが２０〜７０ｍｍ程度、幅が３００〜６００ｍｍ程度とし、９８００Ｎ以上の破壊強度を有すれば、被検者３０の体重に対して４倍以上の強度安全率を採った場合でも、体重が２５０ｋｇの被検者まで対応可能であり、事実上あらゆる体重の被検者に対しても対応することができることから好ましい。

図２に示すように、天板１０は、コア１１と、コア１１の外側に位置し、コア１１より剛性の高いスキン層１２から構成されるサンドイッチ構造体が一般的である。スキン層１２は、上面板１２ａと下面板１２ｂだけでなく、図３に示すように、二つの側面板１２ｃ，１２ｄにより、コア１１全体を包含することが好ましい。側面板１２ｃ、１２ｄは必ずしも必要ではないが、被検者３０の体重による局所的な荷重により、コア１１が局所的に変形、あるいは圧縮破壊するのを防止するため、天板１０の断面方向Ｙにおいて、上面板１２ａと下面板１２ｂを二つの側面板１２ｃ、１２ｄで連結する方が良い。

天板１０のＹ方向断面は、矩形や台形を基本とした形状であるが、横たわる被検者３０の姿勢を安定な状態に保つため、図３に示すように、上面板１２ａは凹形の曲面状であることが多い。上面板１２ａ以外も曲面状である場合には、断面が三日月形状になる。なお、図３に示す複合面形状の場合には、下面板１２ｂと側面板１２ｃ、１２ｄを合わせて、断面が凹形状の下面板であると解釈する。

コア１１は、高剛性・高強度の要求値を満足する範囲内で可能な限り低密度であることが好ましく、コア１１の材質としては、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、アクリルフォーム、ポリメタクリルイミドフォーム、酢酸セルロースフォーム、エポキシフォーム、フェノールフォームなどのプラスチック発泡体を用いることができる。

上述した通り、天板１０には鉛直方向Ｚ下向きの曲げモーメントが作用するが、医療用放射線機器の他部品との干渉や先端たわみによる被検者３０の不安を考慮すると、剛性に関しては、「たわまない天板」が理想となる。しかしながら、天板たわみ低減のみを目的に、天板１０厚みおよびスキン層１２厚みを増大すると、天板１０の放射線透過性が悪化する。このため、診断に際して放射線強度をより高く設定する必要が生じ、被検者３０の放射線被爆量増加が問題となる。

本発明の天板１０は、アルミ当量が1ｍｍ以下であることが特徴の一つであるが、設計においては、剛性・強度と放射線透過性の両方を考慮する、すなわち、放射線透視部１０ａ側（自由端側）の天板端部たわみが設計範囲内で、天板１０厚みおよびスキン層１２厚みを最小限にすることが非常に重要である。このため、スキン層１２である上面板１２ａと下面板１２ｂ、側面板１２ｃ、１２ｄは、異方性の設計が可能であるＦＲＰであることが好ましい。

ＦＲＰは、強化繊維とマトリクス樹脂を含んで構成されるが、強化繊維としては、炭素繊維（黒鉛繊維を含む）、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維などの少なくとも１種類を用いることができる。なかでも、放射線透過性に優れている炭素繊維を用いることが好ましい。なお、これらの強化繊維は、平織、朱子織、綾織、すだれ織りなど織物や、ストランドなどの形態で用いることができる。

マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリオレフィン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。なかでも、炭素繊維との接着性や成形性を考慮すると、エポキシ樹脂やビニルエステル樹脂を用いることが好ましい。

ＦＲＰの弾性率は、強化繊維の種類、特性、形態や、強化繊維とマトリクス樹脂の割合等によって設計することができるが、スキン層１２厚みを最小化するには、天板１０の身長方向Ｘの剛性（曲げ剛性）を高めることが効果的である。従って、上面板１２ａと下面板１２ｂは身長方向Ｘの弾性率を高めた設計にすることが好ましい。

ＣＦＲＰの場合、炭素繊維含有率にもよるが、天板１０のアルミ当量1ｍｍ以下を達成する
には、スキン層１２厚みを１〜８ｍｍ範囲内で天板設計することが目安となる。しかしながら、図４に示す様に、下面板１２ｂの厚みが小さく、曲げ剛性が低い場合、支持部材２２位置において、下面板１２ｂとコア１１が局所的に変形する。この状態で、天板１０が往復移動を繰り返すと、下面板１２ｂは面外剪断力、コア１１は圧縮力により疲労破壊し、天板１０の機械的要求仕様を長期間にわたって満足できなくなる。したがって、図５に示す様に、下面板１２ｂは厚みを増し、スキン層１２全体の曲げ剛性の半分以上を負担する設計することが好ましい。下面板１２ｂの曲げ剛性を高くすると、疲労破壊を防止するだけでなく、支持部材２２位置での局所的な曲げ変形が小さくなり、天板１０の滑らかな往復移動が得られるため、被検者３０の不安感も低減できる。

しかしながら、下面板１２ｂの厚みを増加させ、上面板１２ａの厚みを減少させすぎると、図６に示す様に、被検者３０の体重による局所荷重で、上面板１２ａが局所変形したり、図中黒矢印の方向に天板１０が断面変形したりすることがある。

したがって、スキン層１２の厚みを最適化するには、先ず、天板１０を一つの構造体と見なして、放射線透視部１０ａ側（自由端側）の天板端部たわみが設計範囲内となるように、スキン層１２の弾性率と厚みを身長方向Ｘと断面方向Ｙのそれぞれについて設計し、次に、下面板１２ｂは、スキン層１２全体の曲げ剛性の半分以上を負担するように設計する。そして、上面板１２ａは、下面板１２ｂに比べて断面方向Ｙの剛性を高めることが重要である。すなわち、上面板１２ａと下面板１２ｂの間に、(1)式の関係、好ましくは(2)式の関係が成り立つことが重要である。

Ｃ_U／Ｃ_L ＜ １ (1)
Ｃ_U／Ｃ_L ＜ ０．８ （2）
ここで、式中記号は次の通りである。
Ｃ_U：上面板１２ａにおける、身長方向Ｘの弾性率Ｅu0／断面方向Ｙの弾性率Ｅu90
Ｃ_L：下面板１２ｂにおける、身長方向Ｘの弾性率ＥL0／断面方向Ｙの弾性率ＥL90
上述した関係を満足することにより、スキン層１２の厚みは最適化が図れるが、天板１０のアルミ当量は、スキン層１２だけでなく、コア１１にも影響を受ける。天板１０の剛性・強度の要求値を満たすため、天板１０の厚みは２０〜７０ｍｍ程度になっているが、その厚みの大半はコア１１が占めている。従って、コア１１、可能な限り低密度であり、放射線透過性に優れていることが好ましい。ゆえに、アルミ当量の最小化を図るには、上面板１２ａと下面板１２ｂが各断面方向の両端部で連結、若しくは側面板１２ｃ、１２ｄを介して両端部で連結しており、少なくとも放射線透視部１０ａが中空構造であることが最も好ましい形態となる。

なお、天板１０には、図７に示す様に、その使われ方から最も突き出した状態、つまり支持部材２２が非透視部１０ｂにある時に、最大の曲げモーメントが作用する。従って、画像診断すなわちアルミ当量に関係のない非透視部１０ｂは、補強部材１３を配置し、天板１０の剛性を高め、支持部材２２が位置しても片持ち状態のスパンが短く、曲げモーメントが小さい放射線透視部１０ａのスキン層１２は、厚みを小さくすることが好ましい。

但し、天板１０を中空構造にした場合、図８に示す様に、被検者３０の体重は、上面板１２ａから、側面板１２ｃ、１２ｄを介して下面板１２ｂに伝わるため、下面板１２ｂと補強部材１３には引き剥す力が作用する。天板１０が繰り返し往復移動している間に、下面板１２ｂと補強部材１３が離れると補強効果が得られなくなるため、天板１０の曲げ剛性が著しく低下する。このため、補強部材１３の少なくとも一部は、上面板１２ａと下面板１２ｂの両方に連結していることが好ましい。

図９に示す例では、補強部材１３がスキン層１２で形成される空間を全て埋めているが、この場合、被検者３０の体重が上面板１２ａ、補強部材１３、下面板１２ｂに伝わるため、下面板１２ｂと補強部材１３の間に、引き剥す力が作用することはない。重要なのは、上面板１２ａから下面板１２ｂへの力の伝播であり、補強部材１３の形状としては、図１０に示す様に、板状に突起が付いたものでも良い。

さらに、補強部材１３は、図１１に示す例の様に、天板１０の非透視部１０ｂの端部から放射線透視部１０ａに向かって、被検者３０の身長方向Ｘの曲げ剛性が一定であるか、あるいは減少していることが好ましい。天板１０を片持ち状態で往復移動させて使用する場合、放射線透視部１０ａと非透視部１０ｂの曲げ剛性に大きな差があると、それらの境界部を駆動部材２２が通過する際に、天板１０のたわみに急激な変化を生じる可能性がある。つまり、被検者３０の上下方向Ｚの位置が変動し、診断画像の画質が低下を招くだけでなく、乗り心地が悪化し被検者３０に不安感を与えることを防止するためである。

なお、補強部材１３は、曲げ剛性向上を図ることができれば、あらゆる材質のものでも良いが、天板１０の重量や弾性率を考慮すると、アルミニウムや繊維強化樹脂を材質に設計することが好ましい。

上述した本発明の天板１０は、ＦＲＰで一般に用いられている、引抜成形、オートクレーブ成形、プレス成形、ハンドレイアップ成形、ＲＴＭ成形などの成形法を用いて製造することが可能である。例えば、図１２に示す様に、コア１１を所定の形状に機械加工する第１工程と、上面板１２ａ、下面板１２ｂ、側面板１２ｃ、１２ｄとなる強化繊維プリプレグをコア１１に必要枚数巻きつける第２工程、最後に、金型４０内で加熱・加圧しながらプリプレグ硬化させる第３工程から成形した後、仕上げ加工を行い、製造することができる。上述の成形時、前記上面板１２ａ、下面板１２ｂ、側面板１２ｃ、１２ｄを同時に、幅方向両端部を連結した状態で一体成形して得ることも可能であり、かかる成形法を採れば、接合部を減少することによる機械特性上の利点や、工程が減少できるための生産性の観点での利点などがあることから好ましい。

また、コア１１が不要である中空構造の場合は、先ず、パイプ状のスキン層１２を成形し、非透視部１０ｂに、別工程で製造した補強部材１３を接着剤などで取付け、パイプ状の両端に別部品を取付けることで、天板１０を製造することが可能である。この場合、コア１１の機械加工の工程が省略できるため、コア１１がある場合に比べて、製造時の加工コストは安くなくことが多い。

なお、スキン層１２はＦＲＰであるが、強化繊維に曲がりやうねりが存在すると強度剛性が低下し、設計値を満足できなくなる。このため、パイプ状のスキン層１２を成形する方法としては引抜成形が最も好ましい。引抜成形の場合、強化繊維およびその織物に一定の張力を付与しながら成形できるため、他の成形方法に比べて、強化繊維の曲がりやうねりが小さく、設計値と同じ物性値のスキン層１２が得ることができる。さらに、引抜成形は量産性が高く、加工コストの低減にも効果的である。

図１３に、引抜成形でパイプ状ＦＲＰ成形品を成形する際の概略設備を示す。ロール状の強化繊維織物４１をガイド４２で位置規制しながら引き出し、樹脂バス４３を通して織物４１に樹脂を含浸し、金型４６で樹脂を加熱硬化させる。なお、引抜き装置４７のクランプ４７ａと４７ｂの把持力と推進力および移動タイミングを制御することにより、連続的に成形を行い、カッター４８で所定長さに切断することで、パイプ状のスキン層１２を得ることができる。金型４６は、図１４に示す様に、上型４６ａと下型４６ｂからなり、ヒーター４９で温度制御でき、内部空間に相当する部分には、シリンダー４４で支持された中子４５が配置している。

以下に、本発明の実施例を具体的に説明する。但し、本発明の天板は、本実施例に限定されるものではない。

長さ２ｍ、幅０．４７ｍ、最大高さ０．０３４ｍである三日月型断面を有し、破壊荷重が９８００Ｎ以上（天板上面の等分布荷重）、繰り返し往復移動耐久性４００００回、アルミ当量１ｍｍ以下などの設計仕様を満足することを目的に、次の通り天板を製造した。

強化繊維として炭素繊維を採用し、下記仕様の織物を用いて、引抜成形により三日月断面のＣＦＲＰ中空構造体（スキン層）を成形した。なお、マトリックス樹脂には、ビニルエステル樹脂（日本ユピカ製ネオポール８２５０Ｈ）を用いた。
＜織物基材Ａ＞
縦糸：炭素繊維
引張強度４９００Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、フィラメント数２４０００本
横糸：ポリエステル繊維
引張強度１０００Ｍｐａ
目付 ７４２ｇ／ｍ²
すだれ織り
＜織物基材Ｂ＞
縦糸：炭素繊維
引張強度４９００Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、フィラメント数２４０００本
横糸：炭素繊維
引張強度３５３０Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、フィラメント数１２０００本
目付 ５９６ｇ／ｍ²
朱子織り
＜織物基材Ｃ＞
縦糸：炭素繊維
引張強度３５３０Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、フィラメント数６０００本
横糸：炭素繊維
引張強度３５３０Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、フィラメント数６０００本
目付 ３１７ｇ／ｍ²
平織り
＜織物基材Ｄ＞
縦糸：炭素繊維
引張強度３５３０Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、フィラメント数３０００本
横糸：炭素繊維
引張強度３５３０Ｍｐａ、引張弾性率２３０Ｇｐａ、フィラメント数３０００本
目付 ３１７ｇ／ｍ²
朱子織り
なお、上面板は、基材Ａ：１枚、基材Ｂ：１枚、基材Ｄ：４枚を用いて、厚み２．９ｍｍ、身長方向弾性率６８．２ＧＰａ、断面方向弾性率６２．９Ｇｐａとなるように、成形性と外観を考慮して積層設計を行った。

また、下面板は、基材Ａ：２枚、基材Ｂ：２枚、基材Ｃ：１枚、基材Ｄ：１枚を用いて、厚み３．７ｍｍ、身長方向弾性率８９．１ＧＰａ、断面方向弾性率４３．２Ｇｐａとなるように、成形性と外観を考慮して積層設計を行った。
したがって、
スキン層の総厚み ６．６ｍｍ
上面板の弾性率比 Ｃ_U ＝ １．０８４、 下面板の弾性率比 Ｃ_L ＝ ２．０６３
Ｃ_U／Ｃ_L ＝ ０．５２５ ＜ ０．８
となっている。

補強部材は長さ８５０ｍｍとし、スキン層の全空間を埋めることができるように、三日月断面のＣＦＲＰ成形品（曲げ弾性率７０００ＭＰａ程度）とした。さらに、放射線透視部との境界側先端部を３０°に斜め切断し、斜め切断部で天板方向の厚み、すなわち患者身長方向に曲げ弾性率が減少する形状とした。

上記ＣＦＲＰ中空構造体（スキン層）にエポキシ系接着剤を用いて補強部材を接着した後、射出成形した熱可塑樹脂成形品をＣＦＲＰ中空構造体の両端部に接着、仕上げ加工を施し、天板を製造した。
［評価結果］
ａ）天板強度
天板を医療用放射線機器の駆動部の移動部材に取り付ける位置でボルト固定し、天板が最も突き出た状態に相当する１４００ｍｍ位置に支持部材を配置した状態で片持ち状態を実現した。天板全長において作用する等分布荷重を増大させると、１２８１７Ｎで支持部材と接触する下面板が破壊したが、設計仕様値９８００Ｎを十分に上回ることを確認した。
ｂ）往復移動耐久性
患者体重２０５ｋｇを設定し、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）６０６０１−１に準じた割合で天板に負荷させ、天板の往復移動を実施したところ、４００００回繰り返し後にも、著しい破壊は観察できず、天板性能に問題ないことを確認した。
ｃ）アルミ当量
一般に、Ｘ線の透過性は、アルミニウムの透過性と比較し、何ｍｍの板厚に相当するかで示される場合が多く、ＪＥＳＲＡ（Japan Engineering Standards of Radiation Apparatus）類似条件である８０ｋＶ、２ｍＡ、４０ｓｅｃで測定を実施した。

放射線透視部のアルミ当量は０．８２ｍｍであり、設計仕様値１ｍｍ以下を満足していることを確認した。

本発明を用いると、医療用放射線機器による画像診断時に、患者を移動するために使用する天板において、強度剛性の要求仕様を満足し、かつＸ線透過性の指標であるアルミ当量を１ｍｍ以下にすることができる。従来技術の天板に比べて放射線透過性が良好であるため、高精度な画像による診断や、患者の放射線被爆量が少ない安全な診断を行うことが可能となる。

医療用放射線機器における本発明の天板の動作例を示す概略図 一部破断部を有する、本発明の一実施形態である天板の斜視図 本発明の実施例で得た天板の断面図 本発明の実施例で得た天板を移動方向に切断した断面図 本発明の実施例で得た他の天板を移動方向に切断した断面図 本発明の実施例で得た中空構造天板の断面図と負荷時の変形モデル図 本発明の実施例で得た中空構造天板を移動方向に切断した断面図 本発明の実施例で得た中空構造天板の非透視部断面図と荷重伝達モデル図 本発明の他の実施例で得た中空構造天板の非透視部断面図と荷重伝達モデル図 本発明の他の実施例で得た中空構造天板の非透視部断面図 本発明の他の実施例で得た中空構造天板を移動方向に切断した断面図 本発明の天板を製造する一つの方法を示す工程図 本発明の天板を製造するための引抜成形設備の概略図 本発明の天板を製造するための引抜成形金型の概略図

符号の説明

１０ ：天板
１０ａ ：放射線透視部
１０ｂ ：非透視部
１１ ：コア
１２ ：スキン層
１２ａ ：上面板
１２ｂ ：下面板
１２ｃ ：側面板（右）
１２ｄ ：側面板（左）
１３ ：補強部材
２０ ：駆動部
２１ ：移動部材
２２ ：支持部材
３０ ：被検者（患者）
４０ ：プレス成形金型
４１ ：強化繊維織物
４２ ：ガイド
４３ ：樹脂バス
４４ ：シリンダー
４５ ：中子
４６ ：引抜成形金型
４６ａ ：引抜成形金型の上型
４６ｂ ：引抜成形金型の下型
４７ ：引抜き装置
４７ａ ：クランプ（上流）
４７ｂ ：クランプ（下流）
４８ ：カッター
４９ ：ヒーター

Claims (11)

1. 横臥状態の被検者を載せる上面板と、該上面板に対向配置した下面板を含み、駆動部材および／または支持部材を該下面板に接触させ前記被検者の身長方向に片持ち状態で往復移動させて使用する医療用放射線機器天板であって、該上面板と該下面板は(1)式で表す関係が成り立つ繊維強化樹脂成形品であり、かつ、身長方向の片側が、被検者診断のために放射線を照射する放射線透視部、もう片側が、前記片持ち状態を実現するために固定する非透視部であり、少なくとも該放射線透視部ではＸ線透過性の指標であるアルミ当量が１ｍｍ以下であることを特徴とする医療用放射線機器天板。
   Ｃ_U／Ｃ_L ＜ １ (1)
   式中
   Ｃ_U：上面板における、被検者の身長方向弾性率Ｅu0／断面方向弾性率Ｅu90
   Ｃ_L：下面板における、被検者の身長方向弾性率ＥL0／断面方向弾性率ＥL90
2. 前記上面板と前記下面板がそれぞれ、連続した炭素繊維を強化繊維とした繊維強化樹脂成形品である請求項１に記載の医療用放射線機器天板。
3. 前記上面板、下面板それぞれの被検者の身長方向と断面方向の弾性率比Ｃ_U、Ｃ_Lに(2)式で表す関係が成り立つ請求項１または２のいずれかに記載の医療用放射線機器天板。
   Ｃ_U／Ｃ_L ＜ ０．８ （2）
4. 前記上面板の身長方向長さが２．０ｍ以上３．５ｍ以下であり、かつ、片持ち状態のスパンが該上面板長さの７０％の位置において、該上面板全面に等分布荷重を作用させたときの破壊荷重が９８００Ｎ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の医療用放射線機器天板。
5. 前記上面板と前記下面板が各断面方向の両端部で連結しており、少なくとも前記放射線透視部が中空構造である請求項１〜４のいずれかに記載の医療用放射線機器天板。
6. 前記非透視部に補強部材を配置している請求項１〜５のいずれかに記載の医療用放射線機器天板。
7. 前記補強部材の少なくとも一部が前記上面板と前記下面板の両方に連結している請求項６に記載の医療用放射線機器天板。
8. 非透視部の天板端部から放射線透視部に向かって、前記補強部材の被検者身長方向の曲げ剛性が、一定であるかあるいは減少している請求項６または７のいずれかに記載の医療用放射線機器天板。
9. 前記補強部材の材質にアルミニウムを用いている請求項６〜８のいずれかに記載の医療用放射線機器天板。
10. 前記補強部材の材質に繊維強化樹脂を用いている請求項６〜８のいずれかに記載の医療用放射線機器天板。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の医療用放射線機器天板を用いたＸ線ＣＴ装置。

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