JP2011056131A - Medical drape - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a medical drape for giving a visual alarm to an operator easily in order to avoid suffering from radiation exposure without the use of a radiation detection alarm nor a radiation detector. <P>SOLUTION: A medical drape is composed as follows. A reflective layer comprising a metal, which reflects a visible light, and a luminance layer generating the visible light by X-ray excitation having 10 eV or more of energy are laminated on a substrate sheet having radiation resistance and elasticity. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、手術等で利用される医療用ドレープに係わり、特に放射線の被曝の有無を発光により確認することが可能な医療用ドレープに関する。   The present invention relates to a medical drape used in surgery or the like, and more particularly to a medical drape capable of confirming the presence or absence of radiation exposure by light emission.

X線透視下のカテーテル手術では、術者は患者の傍らでX線透視しながらカテーテルを操作するため、放射線発生領域に近づくことが多い。X線源からの直接放射されるX線は直接目で見ることができないだけでなく、副次的に生じる散乱放射線によっても放射線被曝してしまうことから、放射線からの回避行動をとることは非常に難しい。このため、術者等が誤って放射線を被曝してしまうおそれがあった。   In a catheter operation under fluoroscopy, an operator often approaches a radiation generation region because the operator operates the catheter while performing fluoroscopy near the patient. X-rays emitted directly from an X-ray source are not only directly visible, but are also exposed to radiation caused by secondary scattered radiation. It is difficult. For this reason, there was a possibility that an operator etc. may accidentally be exposed to radiation.

そこで術者を放射線被曝から守るために、従来から放射線被曝に対していくつかの警告を出す装置が提案されてきた。例えば、放射線被曝警告装置を搭載したX線透視装置が考えられた。この装置は、放射線発生領域と一致する場所に可視光線が当たるようにするための光学式インジケータ(可視光線照明)をX線透視装置に付加する。また、X線発生領域と一致する場所に赤外線などを当て、それをビデオカメラ等で監視することで、その領域に術者の身体の一部が侵入したときに音響警告を与える。放射線被爆について前者は、術者に対し視覚的に注意を喚起し、後者は聴覚的に注意を喚起する(特許文献1参照)。   Therefore, in order to protect the surgeon from radiation exposure, there have conventionally been proposed devices that give several warnings against radiation exposure. For example, an X-ray fluoroscopy device equipped with a radiation exposure warning device has been considered. This apparatus adds an optical indicator (visible light illumination) to the X-ray fluoroscopic apparatus so that visible light hits a place that coincides with the radiation generation region. In addition, by applying infrared rays or the like to a place that coincides with the X-ray generation area and monitoring it with a video camera or the like, an acoustic warning is given when a part of the operator's body enters the area. For the radiation exposure, the former visually alerts the surgeon, and the latter alerts auditorily (see Patent Document 1).

更に、従来から放射線を検出する警報器が種々市販されている。例えば、米国NukAlert社製の携帯型の放射線検出警報器(商品名:NukAlert )がある。この装置は、「放射線モニター&アラームが可能」、「モニタリングは24時間ON状態で寿命10年(バッテリー搭載)」、「人間の生命に危険を及ぼす 1mSV/h〜1000mSV/hあたりのレンジで検出、10段階のアラーム(1mSV/h の場合、約35秒に1回アラームが鳴る;2mSV/h の場合、約30秒に2回アラームが鳴る;500mSV/h以上(最大)の場合、アラーム鳴り続ける)」等の特徴を持っている。   Furthermore, various alarm devices for detecting radiation have been commercially available. For example, there is a portable radiation detection alarm (trade name: NukAlert) manufactured by NukAlert, USA. This device is capable of "radiation monitoring & alarm", "monitoring is ON for 24 hours and life is 10 years (with battery)", "detects in the range of 1mSV / h to 1000mSV / h, which is dangerous to human life 10 levels of alarm (1mSV / h, alarm once every 35 seconds; 2mSV / h, alarm twice every 30 seconds; 500mSV / h or more (maximum) Continue)).

特開2001−112750号公報JP 2001-112750 A

しかしながら特許文献1開示の技術では、X線透視装置に予め、X線によって横切られる領域の擬視覚化のための光学式インジケータ手段と、放射線領域中への介入をモニターする光学式モニタリング手段と、放射線領域に侵入した際に音響警告信号を発生する音響警告手段とを付加しておく。したがってこれらを付属していないX線透視装置ではこのような警告はできない。また、放射線は物質を透過するが、光学式インジケータが発する可視光線は殆ど物体を透過しないので、光学式インジケータと術者の身体の一部との間に遮蔽物体があると“手暗がり”の状態が発生し、正しく警告を発することができなくなってしまうという問題点がある。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, an optical indicator means for pseudo-visualization of an area crossed by X-rays in advance in an X-ray fluoroscopic apparatus, an optical monitoring means for monitoring intervention in a radiation area, An acoustic warning means for generating an acoustic warning signal when entering the radiation area is added. Therefore, such a warning cannot be made with an X-ray fluoroscopic apparatus not provided with these. In addition, radiation passes through the material, but visible light emitted by the optical indicator hardly transmits the object. Therefore, if there is a shielding object between the optical indicator and a part of the operator's body, it will be “hand dark”. There is a problem that a situation occurs and the warning cannot be issued correctly.

また、放射線検出警報器では、この放射線検出器に照射された放射線は検出可能であるが、放射線発生領域全体を把握しようとすると、この検出器を空間的に複数設置して測定するしかなく現実的ではないという問題点がある。   In addition, the radiation detection alarm can detect the radiation applied to the radiation detector. However, in order to grasp the entire radiation generation region, there is no choice but to install and measure a plurality of detectors spatially. There is a problem that it is not appropriate.

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、新たに放射線検出警報器や放射線検出器を用いることなく、容易に、術者に対して放射線被曝回避のための視覚的警告を与えることのできる医療用ドレープを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and easily gives a visual warning for avoiding radiation exposure to an operator without using a new radiation detection alarm or radiation detector. It is an object to provide a medical drape that can be used.

本発明の一態様によれば、耐放射線性と弾力性を有する基材シート上に、可視光を反射する金属から成る反射層と、エネルギーが10eV以上を有するX線励起により可視光を発する発光層を積層して成ることを特徴とする医療用ドレープが提供される。   According to one embodiment of the present invention, on a base sheet having radiation resistance and elasticity, a reflective layer made of a metal that reflects visible light, and light emission that emits visible light by X-ray excitation having an energy of 10 eV or more. A medical drape characterized by comprising a stack of layers is provided.

また、前記発光層は、照射するX線強度にほぼ比例した発光輝度を持つ第1の領域と、照射する放射線強度によらず、ほぼ一定の輝度となる第2の領域の少なくともどちらか一方から構成されて成ることを特徴とする医療用ドレープが提供される。   In addition, the light emitting layer is formed from at least one of a first region having a light emission luminance that is substantially proportional to the X-ray intensity to be irradiated and a second region having a substantially constant luminance regardless of the irradiation radiation intensity. A medical drape characterized by comprising is provided.

本発明によれば、新たに放射線検出警報器や放射線検出器を用いることなく容易に、術者に対して放射線被曝回避のための視覚的警告を与えることができる。   According to the present invention, a visual warning for avoiding radiation exposure can be easily given to an operator without newly using a radiation detection alarm or a radiation detector.

さらに、本発明では、X線透視装置等の変更を不要にできるので低コストで警告を可能にできるという効果を奏する。   Furthermore, in the present invention, since the change of the X-ray fluoroscopy device or the like can be made unnecessary, there is an effect that warning can be made at low cost.

本発明の第1の実施形態に係る医療用ドレープの斜視図である。1 is a perspective view of a medical drape according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る医療用ドレープの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the medical drape which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る医療用ドレープの量子ドットにおいて、オージェ失活過程を説明する図である。(a)は励起光が紫外線の場合、(b)は励起光がX線の場合である。It is a figure explaining an Auger deactivation process in the quantum dot of the medical drape which concerns on embodiment of this invention. (A) is the case where the excitation light is ultraviolet light, and (b) is the case where the excitation light is X-rays. CIE標準で規定される波長に対する比視感度を示すグラフである。It is a graph which shows the relative visibility with respect to the wavelength prescribed | regulated by a CIE standard. 本発明の第2の実施形態に係る医療用ドレープの斜視図である。It is a perspective view of the medical drape which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る医療用ドレープの輝度の経時変化を模式的に描いた図である。(a)は、励起光の強度変化、(b)は蛍光輝度の時間変化、(c)は燐光輝度の時間変化を示す。It is the figure which drawn typically the change with time of the brightness of the medical drape concerning the embodiment of the present invention. (A) shows the intensity change of excitation light, (b) shows the time change of fluorescence brightness, (c) shows the time change of phosphorescence brightness. 本発明の第3の実施形態に係る医療用ドレープの斜視図である。It is a perspective view of the medical drape which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る医療用ドレープの断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the medical drape which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る医療用ドレープに形成する判定領域形状の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the determination area | region shape formed in the medical drape which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。X線透視下でカテーテル手術などの手術を行う場合、衛生的観点から患者を医療用ドレープで覆うことがほとんどである。本実施形態は、放射線で発光する医療用ドレープを示しており、放射線被曝の有無を術者に対して視覚的に、且つ簡便に警告することができる。特に本実施形態においては、使用する放射線として10eV以上のエネルギーを持つX線に適用する。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. When performing an operation such as a catheter operation under fluoroscopy, the patient is mostly covered with a medical drape from a hygienic viewpoint. The present embodiment shows a medical drape that emits radiation, and can visually and simply warn the operator of the presence or absence of radiation exposure. In particular, the present embodiment applies to X-rays having energy of 10 eV or more as radiation to be used.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る医療用ドレープの斜視図であり、図2は、この実施形態に係る医療用ドレープの断面構造を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of a medical drape according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of the medical drape according to this embodiment.

図1は、医療用ドレープ11と星印で示す放射線源(X線源)12を示している。X線源12を点光源とすると、放射線は円錐状に広がり、医療用ドレープ11上で円形状の被爆領域13となる。この実施形態の医療用ドレープ11は、放射線の照射により発光するよう形成されているので、放射線の被爆領域13は、可視光を発光する。このように医療用ドレープは、本来の医療用ドレープとしての機能の他に、放射線の被爆の有無を判定できる機能が付加されることとなる。さらに放射線強度は発光部分の輝度に比例するので放射線強度を判別できる。   FIG. 1 shows a medical drape 11 and a radiation source (X-ray source) 12 indicated by an asterisk. When the X-ray source 12 is a point light source, the radiation spreads in a conical shape and becomes a circular exposed region 13 on the medical drape 11. Since the medical drape 11 of this embodiment is formed so as to emit light when irradiated with radiation, the radiation-exposed region 13 emits visible light. As described above, the medical drape has a function capable of determining the presence or absence of radiation exposure in addition to the function as the original medical drape. Furthermore, since the radiation intensity is proportional to the luminance of the light emitting part, the radiation intensity can be determined.

図2は、図1のA-B線に沿って切断した断面図を示している。本発明の医療ドレープ11は、ドレープの生地となる基材シート21と、その上に可視光線を反射させる反射層22と、さらにその上部に放射線24を受けて可視光線25を発光する発光層23から構成される。   FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line AB in FIG. The medical drape 11 of the present invention includes a base material sheet 21 serving as a drape fabric, a reflective layer 22 that reflects visible light thereon, and a light emitting layer 23 that emits visible light 25 upon receiving radiation 24 thereon. Consists of

基材シート21は、通常のドレープに用いる衛生上の特性の他に、耐放射線性が要求され、かつ被験者を覆う必要があることから可撓性のある材料が選択される必要がある。例えば、耐放射線性ゴムの薄いシート等が好適である。   The base material sheet 21 is required to have a radiation resistance in addition to the sanitary characteristics used for normal drape, and it is necessary to select a flexible material because it is necessary to cover the subject. For example, a thin sheet of radiation resistant rubber is suitable.

反射層22は、発光層23で発光した可視領域の光を反射させるために必要であり、金属から成る反射層を設ける。この反射層22は、可撓性の要求から十分可視光を反射できるならば、出来るだけ薄い厚みの方がよい。反射層22は金属箔から形成され、金属蒸着などの方法で直接基材シート21上に形成することが可能である。反射層22としては可視光を反射する金属材料であれば何でもよいが、蒸着可能で反射率を高くすることができる比較的安価な金属として、例えばアルミニウムを使用する。   The reflective layer 22 is necessary for reflecting light in the visible region emitted from the light emitting layer 23, and a reflective layer made of metal is provided. The reflective layer 22 should have a thickness as thin as possible as long as the reflective layer 22 can sufficiently reflect visible light due to the requirement for flexibility. The reflective layer 22 is formed from a metal foil, and can be directly formed on the base material sheet 21 by a method such as metal vapor deposition. The reflection layer 22 may be any metal material that reflects visible light. For example, aluminum is used as a relatively inexpensive metal that can be deposited and can have high reflectance.

ここで蒸着金属としてアルミニウムを用いた場合、反射層22がどの位の厚さになるかを試算してみる。可視光は400[THz]〜750[THz]の周波数を持つ電磁波であり、アルミニウムの導電率σは、40×10[S/m]、また透磁率は、4π×10−7である。可視光の1番長い波長の場合を考えて電磁波の侵入深さ(skin depth)を計算すると、400[THz](赤色)においては、skin depthは約4.0[nm]にしかならないことが分かる。よって余裕を持って10倍の40[nm]の厚みを持たせれば十分反射層として機能することが可能である。このように見積もられた反射層22の厚みは、非常に薄くすることが出来るので上記アルミニウムなどの金属を蒸着した基材シート21は、可撓性に何ら問題を生じないことが分かる。本実施形態では、蒸着によって反射層22を形成する例を示したが、金属箔と基材シート21とを接合するなどの他の方法でも形成可能である。 Here, when aluminum is used as the vapor deposition metal, the thickness of the reflective layer 22 is estimated. Visible light is an electromagnetic wave having a frequency of 400 [THz] to 750 [THz], and aluminum has a conductivity σ of 40 × 10 6 [S / m] and a magnetic permeability of 4π × 10 −7 . When the penetration depth (skin depth) of electromagnetic waves is calculated considering the case of the longest wavelength of visible light, the skin depth may be only about 4.0 [nm] at 400 [THz] (red). I understand. Therefore, if it has a thickness of 40 [nm] with a margin, it can sufficiently function as a reflective layer. Since the thickness of the reflection layer 22 estimated in this way can be made very thin, it can be seen that the base sheet 21 on which the metal such as aluminum is deposited does not cause any problem in flexibility. In this embodiment, although the example which forms the reflection layer 22 by vapor deposition was shown, it can form also by other methods, such as joining metal foil and the base material sheet 21. FIG.

次に、発光層23は、この反射層22の上に、放射線を励起光とした時に、可視光領域で蛍光を発生する直接遷移型半導体材料からなる量子ドット26を積層することにより形成される(図2(a)に発光層23の拡大図を示す)。量子ドット単体の発光強度は非常に小さいので、可視光25の輝度を目視で確認することが可能なレベルまで積層すればよい。量子ドット26は充填材料27と混合され塗布される。また、可撓性を保持するための溝28は必要に応じて形成される。   Next, the light emitting layer 23 is formed on the reflective layer 22 by stacking quantum dots 26 made of a direct transition type semiconductor material that emits fluorescence in the visible light region when radiation is used as excitation light. (The enlarged view of the light emitting layer 23 is shown to Fig.2 (a)). Since the emission intensity of a single quantum dot is very small, it is only necessary to stack to a level at which the luminance of visible light 25 can be visually confirmed. The quantum dots 26 are mixed with the filling material 27 and applied. Moreover, the groove | channel 28 for hold | maintaining flexibility is formed as needed.

量子ドットとは、通常粒子径が数ナノ〜数10ナノメートルの無機化合物からなるナノ粒子のことで、励起光が同じ波長の場合、量子ドットにおいても、形成する化合物材料の組成比率を変えることにより蛍光の波長をコントロールすることができる。さらに量子ドットでは、電子が3次元的に閉じ込められる3次元井戸型ポテンシャル構造になっているので、使用する化合物材料に発光利得がある波長領域では、量子ドットの粒子径を変化させることで、電子のバンドギャップ構造を変化させ、発光する蛍光自体の波長をコントロールできるという著しい特徴がある。   A quantum dot is a nanoparticle made of an inorganic compound having a particle diameter of several nanometers to several tens of nanometers. When the excitation light has the same wavelength, the composition ratio of the compound material to be formed is changed even in the quantum dots. Thus, the wavelength of fluorescence can be controlled. Furthermore, since the quantum dot has a three-dimensional well-type potential structure in which electrons are confined three-dimensionally, by changing the particle diameter of the quantum dot in the wavelength region where the compound material used has a light emission gain, There is a remarkable feature that the wavelength of the emitted fluorescence itself can be controlled by changing the band gap structure.

半導体材料を使用した量子ドットとして、CdSe、CdTeなどを使ったものがいち早く実用化されているが、カドミウム(Cd)は特定有害物質であるので、特に医療用ドレープとして使用することは好ましくない。   As quantum dots using semiconductor materials, those using CdSe, CdTe, etc. have been put into practical use as soon as possible. However, since cadmium (Cd) is a specific harmful substance, it is not preferable to use it as a medical drape.

そこで、医療用ドレープとしてはCdを使わない材料が求められる。例えば、大阪大学、名古屋大学、IDECのグループが開発した、(AgIn)Zn(1−2X)S(銀・インジウム・亜鉛・イオウ)という組成の半導体ナノ粒子がある。この半導体ナノ粒子は光エッチング法で作成しており、波長350[nm]の紫外線光を照射した場合、2〜3[nm]の範囲で粒子径を制御することで、緑色から赤色までの12段階に蛍光を発光させることに成功している。 Therefore, materials that do not use Cd are required for medical drapes. For example, there is a semiconductor nanoparticle having a composition of (AgIn) X Zn (1-2X) S (silver, indium, zinc, sulfur) developed by a group of Osaka University, Nagoya University, and IDEC. These semiconductor nanoparticles are prepared by a photoetching method, and when irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 350 [nm], the particle diameter is controlled within a range of 2 to 3 [nm], thereby enabling the change from 12 to 12 from green to red. It has succeeded in emitting fluorescence at the stage.

この量子ドットの量子効率は、波長350nmの紫外線が励起光の場合、0.4と比較的高い量子効率であるが、本実施形態のようにX線励起の場合、励起光のエネルギーが紫外線に比べ非常に大きいため後述するオージェ失活過程が生じ、さらに量子効率を増大させることができる特徴を有する。   The quantum efficiency of this quantum dot is a relatively high quantum efficiency of 0.4 when ultraviolet light having a wavelength of 350 nm is excitation light. However, in the case of X-ray excitation as in this embodiment, the energy of excitation light is converted to ultraviolet light. Since it is very large, the Auger deactivation process described later occurs, and the quantum efficiency can be further increased.

図3は、半導体内で起こるオージェ失活過程について説明するための図である。(a)は励起光が紫外線の場合、(b)は励起光がX線の場合である。図3(a)に示すように、紫外線を量子ドットに照射することで価電子帯の電子が伝導帯に励起され、価電子帯にホールが生成されていることを示している。この場合、量子効率の増大はない。   FIG. 3 is a diagram for explaining an Auger deactivation process occurring in a semiconductor. (A) is the case where the excitation light is ultraviolet light, and (b) is the case where the excitation light is X-rays. As shown in FIG. 3A, it is shown that by irradiating the quantum dots with ultraviolet rays, electrons in the valence band are excited to the conduction band, and holes are generated in the valence band. In this case, there is no increase in quantum efficiency.

一方、図3(b)の場合では、オージェ失活過程による量子効率の増大が見込まれる。紫外線よりも非常にエネルギーの大きいX線を量子ドットに照射することにより、価電子帯の基底状態である1s軌道から連続帯まで電子が励起される。この時、1s軌道に生じたホールに対して電子が次々と価電子帯の浅い準位に遷移するが、これと同時に、エネルギー保存則により他の電子が次々と価電子帯から伝導帯へ励起されることを示している。これがオージェ失活過程である。   On the other hand, in the case of FIG. 3B, an increase in quantum efficiency due to the Auger deactivation process is expected. By irradiating the quantum dots with X-rays having energy much higher than that of ultraviolet rays, electrons are excited from the 1s orbit which is the ground state of the valence band to the continuous band. At this time, electrons move one after another to the shallow level of the valence band with respect to holes generated in the 1s orbital. At the same time, other electrons are excited from the valence band to the conduction band one after another by the energy conservation law. It is shown that. This is the Auger deactivation process.

このことから、本発明一例の医療用ドレープでは、量子ドットを使用することで発光効率を著しく増大させることが出来、さらに有害物質を含まない化合物材料を選択して形成することができる。   From this, in the medical drape of an example of the present invention, it is possible to remarkably increase the luminous efficiency by using quantum dots, and it is possible to select and form a compound material that does not contain harmful substances.

この量子ドット26自体をそのまま積層することは困難であるので、充填材料27に量子ドット26を形成する半導体ナノ粒子を混合する。さらにこの充填材料27は、反射層22と接合するための足場材料との機能を有する。このときの充填材料27としては、耐放射線性があり且つ可視光領域で透明に近いポリカーボネートなどを使用することが好ましい。   Since it is difficult to directly stack the quantum dots 26 themselves, semiconductor nanoparticles that form the quantum dots 26 are mixed into the filling material 27. Further, the filling material 27 functions as a scaffold material for bonding to the reflective layer 22. As the filling material 27 at this time, it is preferable to use polycarbonate which has radiation resistance and is almost transparent in the visible light region.

量子ドット26を充填材料27に混合して医療用ドレープ11全体に塗布した場合、塗布厚にもよるが、この医療用ドレープが可撓性を失う可能性がある。そこでこの可撓性を維持するため、医療用ドレープに対して例えば縦横に複数本の溝28を設けておくことも考えられる。このように量子ドット26と充填材料27を積層しない溝28を作成することにより基材シート21の可撓性は確保され、さらに溝28を畳みやすくなるように設けることにより、医療用ドレープ11を清潔に保管、収納することが可能となる。   When the quantum dots 26 are mixed with the filling material 27 and applied to the entire medical drape 11, the medical drape may lose flexibility depending on the application thickness. Therefore, in order to maintain this flexibility, it is conceivable that a plurality of grooves 28 are provided in the medical drape, for example, vertically and horizontally. Thus, by making the groove | channel 28 which does not laminate | stack the quantum dot 26 and the filling material 27, the flexibility of the base material sheet 21 is ensured, and also the medical drape 11 is provided by providing the groove | channel 28 so that it may be easy to fold. It becomes possible to store and store cleanly.

量子ドット26は、十分な輝度を確保するため積層する必要があるが、以下、その積層厚に関して試算してみることにする。   The quantum dots 26 need to be stacked in order to ensure sufficient luminance. Hereinafter, the thickness of the stack will be estimated.

例えば、非特許文献(「放射線ものがたり」森内和之 著、(株)裳華房、P.191)によれば、「胸部のX線撮影の場合、X線のエネルギーが平均で70keVの単色光子群と仮定すれば5×10〜1.5×10[個/cm]のオーダーのフォトンが照射される」と記述されており、通常、成人の胸部X線撮影の撮影時間は25〜40[msec]であるといわれている。そこで上記文献に示されたフォトン数の平均値を使うと、3.1×1014[個/m・sec]の程度のフォトンが人体に照射されることが分かる。 For example, according to a non-patent document (“Radiation Monogatari” written by Kazuyuki Moriuchi, Tsuji Hanafusa Co., Ltd., P.191), “In the case of X-ray imaging of the chest, the monochromatic photon whose X-ray energy is 70 keV on average Assuming a group, it is described that a photon of the order of 5 × 10 8 to 1.5 × 10 9 [pieces / cm 2 ] is irradiated ”. Usually, an adult chest X-ray imaging time is 25 It is said that it is ˜40 [msec]. Therefore, using the average value of the number of photons shown in the above document, it can be seen that the human body is irradiated with photons of the order of 3.1 × 10 14 [pieces / m 2 · sec].

上記に示した(AgIn)Zn(1−2X)S(銀・インジウム・亜鉛・イオウ)という化合物組成の量子ドットの場合は、量子効率が0.4であるので(3.1×1014)×0.4=1.24×1014[個/m・sec]の程度の蛍光が生じる計算になる(オージェ失活過程は後で考慮する)。 In the case of the quantum dot having the compound composition of (AgIn) X Zn (1-2X) S (silver, indium, zinc, sulfur) shown above, the quantum efficiency is 0.4 (3.1 × 10 14 ) × 0.4 = 1.24 × 10 14 [pieces / m 2 · sec] of fluorescence is generated (the Auger deactivation process is considered later).

これが立体角4π[sr]に放射することになるので、1.24×1014÷(4π)=0.98×1013[個/sr・m・sec]の蛍光フォトンが、医療用ドレープ11から放射されることになる。 Since this emits to a solid angle of 4π [sr], fluorescent photons of 1.24 × 10 14 ÷ (4π) = 0.98 × 10 13 [pieces / sr · m 2 · sec] are medically draped. 11 will be emitted.

一方、比視感度が最大になる波長が555[nm]の光が立体角当たり1/683[W]のエネルギーを放出するときに1[cd]と定義されている。555[nm]の波長を持つフォトン1個のエネルギーは3.24×10−19[J]であることから、1[cd]の点光源からは0.453×1016[個/sr・sec]のフォトンが放射される計算になる。輝度の単位は[cd/m]であり、例えば高輝度液晶モニターの代表的輝度は500[cd/m]といわれていることから、500[cd/m]の輝度をこの積層した量子ドットで達成しようとすると、500×0.453×1016=2.27×1018[個/sr・m・sec]の蛍光フォトンが必要となることを意味する。 On the other hand, it is defined as 1 [cd] when light having a wavelength of 555 [nm] at which the relative visibility is maximized emits 1/683 [W] of energy per solid angle. Since the energy of one photon having a wavelength of 555 [nm] is 3.24 × 10 −19 [J], 0.453 × 10 16 [pieces / sr · sec from a point light source of 1 [cd]. ] Is emitted. Unit of luminance was [cd / m 2], for example, high luminance representative brightness of the LCD monitor because it is said to 500 [cd / m 2], the luminance of 500 [cd / m 2] and the laminated When trying to achieve with quantum dots, it means that 500 × 0.453 × 10 16 = 2.27 × 10 18 [pieces / sr · m 2 · sec] fluorescent photons are required.

量子ドットを積層した時に、その厚みが非常に薄いので輝度はX線強度に対し線形に増加すると考える。更に反射層による効果を2倍、オージェ失活過程による寄与が1桁以上期待できるので、いま仮に10倍とすると、積層数は(2.27×1018)÷(0.98×1013)÷2÷10=1.16×10となり、これから算出される厚みは、量子ドットの直径を例えば3[nm]として積層数に掛けることにより(3×10−9)×(1.16×10)=34.8[μm]程度で済む計算になる。 When the quantum dots are stacked, the thickness is very thin, so that the luminance is considered to increase linearly with respect to the X-ray intensity. Furthermore, since the effect of the reflective layer can be expected to be doubled and the contribution due to the Auger deactivation process can be expected to be an order of magnitude or more, if it is assumed to be 10 times now, the number of layers is (2.27 × 10 18 ) ÷ (0.98 × 10 13 ). ÷ 2 ÷ 10 = 1.16 × 10 4 , and the thickness calculated therefrom is (3 × 10 −9 ) × (1.16 ×) by multiplying the number of stacked layers by setting the diameter of the quantum dots to 3 [nm], for example. 10 4 ) = 34.8 [μm].

即ち、代表的なX線強度で被験者を透視した場合、放射線被爆の際に十分に視認できる輝度で発光する医療用ドレープを実現できる。   That is, when a subject is seen through with a representative X-ray intensity, a medical drape that emits light with a luminance that is sufficiently visible when exposed to radiation can be realized.

図4は、CIE(Commission Internationale de l'Eclairage)標準で規定される波長に対する比視感度を示すグラフである。横軸が波長、縦軸が比視感度を示している。波長555nmの時、比視感度は1.0となる。また、この図から量子ドットの蛍光色として緑から黄色、波長で言えば500nm〜600nmの範囲内で設定することが効率上好ましい。   FIG. 4 is a graph showing the relative visibility with respect to the wavelength defined by the CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) standard. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the relative visibility. When the wavelength is 555 nm, the relative visibility is 1.0. From this figure, it is preferable in terms of efficiency that the fluorescent color of the quantum dot is set in the range of 500 nm to 600 nm in terms of wavelength from green to yellow.

また、波長が555[nm]は、黄緑色であるが、緑色は医療現場では血液の色と対照となる色であり、色比視感度が最大であるので、量子ドット26の蛍光波長を555[nm]近傍か、さらに緑色側に設定しても全く構わない。   Further, the wavelength of 555 [nm] is yellowish green, but green is a color that contrasts with the color of blood in the medical field, and since the color ratio visual sensitivity is maximum, the fluorescence wavelength of the quantum dot 26 is set to 555. It may be set in the vicinity of [nm] or even on the green side.

以上説明したように、実用的な量子ドットの積層厚で、本発明の第1の実施例を実現することは十分可能である。   As described above, it is sufficiently possible to realize the first embodiment of the present invention with a practical layer thickness of quantum dots.

第1の実施形態の医療用ドレープによれば、放射線を受けて可視光線を発光する構造となっているので、X線透視下で行われる手術、例えばカテーテル導入を伴うカテーテル手術などにおいて、不可視な放射線を術者が誤って被曝した場合、医療用ドレープの放射線被爆領域を発光させることによって術者に警告することが可能となる。さらに、X線透視装置等の変更を不要にできるので低コストで警告を可能にできるという効果を奏する。   According to the medical drape of the first embodiment, since it has a structure that emits visible light upon receiving radiation, it is invisible in surgery performed under fluoroscopy, for example, catheter surgery with catheter introduction. If the surgeon is exposed to radiation by mistake, the surgeon can be warned by causing the radiation-exposed region of the medical drape to emit light. Furthermore, since it is possible to eliminate the need to change the X-ray fluoroscopic apparatus, it is possible to provide an alarm at a low cost.

<第2の実施形態>
図5は、本発明の第2の実施形態に係る医療用ドレープの斜視図である。第2の実施形態では、医療用ドレープ11の量子ドット26の積層部分の形状を医療ドレープ11全面ではなく、一部分だけに限定した場合の変形例を示す図である。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a perspective view of a medical drape according to the second embodiment of the present invention. In 2nd Embodiment, it is a figure which shows the modification when the shape of the lamination | stacking part of the quantum dot 26 of the medical drape 11 is limited not to the medical drape 11 whole surface but to only one part.

第1の実施形態においては発光物質を医療用ドレープ11全面に塗布する場合を示したが、放射線発生領域を視覚的に確認できれば十分なので、第2の実施形態では発光層23を一部分にして視覚パターンによる警告も行う。図5(a)では、医療用ドレープ11の一部を拡大して示す。ここでは発光層23が矩形状51の繰り返しパターンで形成されている。   In the first embodiment, the case where the luminescent substance is applied to the entire surface of the medical drape 11 is shown. However, it is sufficient that the radiation generation region can be visually confirmed. Therefore, in the second embodiment, the luminescent layer 23 is partly visible. Also warn by patterns. FIG. 5A shows an enlarged part of the medical drape 11. Here, the light emitting layer 23 is formed in a repeating pattern of a rectangular shape 51.

この形成方法としては、基材シート21上に反射層22を形成し、その後、パターンマスクを用意して、量子ドット26が混合された充填材料27を医療用ドレープ11全体に塗布する。このようにパターンマスクを用意することで、医療用ドレープ11の一部分に発光層23のパターンを形成することができる。   As this formation method, the reflective layer 22 is formed on the base material sheet 21, and then a pattern mask is prepared, and the filling material 27 mixed with the quantum dots 26 is applied to the entire medical drape 11. By preparing the pattern mask in this way, the pattern of the light emitting layer 23 can be formed on a part of the medical drape 11.

以上述べたように第2の実施形態によれば、発光部分のパターンを作ることにより、医療用ドレープとしての可撓性を向上することが可能となり、且つ、発光色の他にパターン柄により術者に警告を与えることが可能である。   As described above, according to the second embodiment, it is possible to improve the flexibility as a medical drape by making a pattern of the light emitting portion, and the operation can be performed using the pattern pattern in addition to the light emitting color. It is possible to give a warning to the person.

第1および第2の実施形態は、放射線発生の有無を簡易判定することができるだけでなく、放射線強度に比例した輝度の“蛍光”を放射することから、おおよその放射線強度も主観的に簡易判定することが可能である。しかし、人が知覚する輝度は周囲環境の照度などに多大の影響を受けるため、実はあまり定量的な判定ができない。従って第3の実施形態では放射線強度の判定が目視により可能な医療用ドレープを実現する。   In the first and second embodiments, not only the presence / absence of radiation can be easily determined, but also “fluorescence” having a luminance proportional to the radiation intensity is emitted, so that the approximate radiation intensity can also be easily determined subjectively. Is possible. However, since the luminance perceived by humans is greatly affected by the illuminance of the surrounding environment, it is not possible to make a quantitative determination. Therefore, in the third embodiment, a medical drape capable of visually determining the radiation intensity is realized.

<第3の実施形態>
本実施形態では、放射線強度の判定のために燐光という発光プロセスを使用する。まず初めに蛍光と燐光の違いを説明する。量子ドットを構成する直接遷移型半導体の電子が、スピン禁制則に則って励起と失活を行うときに放射されるのが蛍光で、その寿命は数ns〜数μsである。スピン禁制則に違反する失活は全く起こらないとわけではなく、非常に長い間、伝導帯に滞留した後、失活する場合は、燐光と呼ばれ、その寿命は数ms〜数sに及ぶ。一般に、燐光を発生する物質は蓄光材料として知られており、代表的な材料としてはアルミ酸ストロンチウム等がある。また蓄光材料は、輝度は多少下がるものの、着色により発光色を変更することも可能である。
<Third Embodiment>
In this embodiment, a phosphorescence process called phosphorescence is used for the determination of the radiation intensity. First, the difference between fluorescence and phosphorescence will be explained. Fluorescence is emitted when the electrons of the direct transition semiconductor constituting the quantum dot are excited and deactivated in accordance with the spin forbidden law, and the lifetime is several ns to several μs. Deactivation that violates the spin forbidden law does not occur at all, and when it deactivates after staying in the conduction band for a very long time, it is called phosphorescence, and its lifetime ranges from several ms to several s. . In general, a substance that generates phosphorescence is known as a phosphorescent material, and typical materials include strontium aluminate. In addition, although the luminance of the phosphorescent material is slightly lowered, the emission color can be changed by coloring.

図6は、蛍光、燐光の輝度の時間変化を模式的に描いた図である。図6(a)は、励起光の強度変化を示しており、縦軸はX線強度、横軸は時間を表している。励起光となるX線の強度を大、中、小の3種類とし、それぞれ実線、太線、破線で示す。また励起光の照射時間を0からT1までとする。図6(b)は、図6(a)のX線励起光に対して発光する蛍光物質の輝度の時間変化を示している。蛍光の場合は、その輝度は励起光と比例した時間波形となる。一方、図6(c)は燐光輝度の時間変化を示すが、蛍光とは違い、励起光の強度にほとんどよらず、一定の輝度となる。燐光の場合、励起光がT1以降0となっても、しばらくの間は発光し続けることがわかる。   FIG. 6 is a diagram schematically illustrating temporal changes in fluorescence and phosphorescence luminance. FIG. 6A shows the intensity change of the excitation light, the vertical axis represents the X-ray intensity, and the horizontal axis represents time. There are three types of intensity of X-rays that become excitation light, large, medium, and small, which are indicated by solid lines, thick lines, and broken lines, respectively. The irradiation time of the excitation light is set from 0 to T1. FIG. 6B shows the change over time of the luminance of the fluorescent material that emits light with respect to the X-ray excitation light of FIG. In the case of fluorescence, the luminance has a time waveform proportional to the excitation light. On the other hand, FIG. 6C shows a temporal change in phosphorescence brightness, but unlike fluorescence, the brightness is constant regardless of the intensity of excitation light. In the case of phosphorescence, it can be seen that even if the excitation light becomes 0 after T1, it continues to emit light for a while.

この燐光の特性を利用すれば、一定時間以上のX線を照射された燐光物質は、X線強度が変化しても輝度が変化しないため、基準の輝度を発する発光体として利用できることが理解できる。   By utilizing this phosphorescence characteristic, it can be understood that a phosphor that has been irradiated with X-rays for a certain period of time does not change in luminance even when the X-ray intensity changes, and thus can be used as a light emitter that emits reference luminance. .

図7は、本発明の第3の実施形態に係る医療用ドレープの斜視図である。また、図8は、図7のC,D線での断面構造を示す図である。   FIG. 7 is a perspective view of a medical drape according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along lines C and D in FIG.

本実施形態の医療ドレープは、第1の実施形態と同様に、医療用ドレープの生地となる基材シート21と、その上に可視光線を反射させる反射層22と、さらにその上部に放射線を受けて可視光線を発光する発光層23から構成される。   Similar to the first embodiment, the medical drape of the present embodiment receives the radiation on the base material sheet 21 that is the fabric of the medical drape, the reflective layer 22 that reflects visible light thereon, and the upper portion thereof. The light emitting layer 23 emits visible light.

図7(a)の拡大図に示すように、発光層23は励起光の強度に比例して発光する蛍光材料を積層した領域71と、励起光の強度によらず一定の光を発光する燐光材料を積層した領域72とが二重丸のように円形状に隣接した構造に配置されており、この円形構造が繰り返し医療用ドレープ11上に形成されている。この円形構造によって放射線被爆量の判定を目視にて行うことが可能となる。以下、この円形構造を判定領域73と呼ぶことにする。   As shown in the enlarged view of FIG. 7A, the light emitting layer 23 includes a region 71 in which a fluorescent material that emits light in proportion to the intensity of excitation light is laminated, and phosphorescence that emits constant light regardless of the intensity of the excitation light. The region 72 where the materials are laminated is arranged in a circularly adjacent structure like a double circle, and this circular structure is repeatedly formed on the medical drape 11. This circular structure makes it possible to visually determine the radiation exposure amount. Hereinafter, this circular structure is referred to as a determination region 73.

通常のX線透視条件で使われる放射線強度では、単位面積当たりのX線フォトン数が単位面積当たりの量子ドット数よりはるかに少なく、且つ蛍光寿命が非常に小さいため、蛍光材料を積層した領域71は、放射線強度に比例して蛍光フォトンを発することが可能である。これにより放射線強度に比例して輝度が変化することができる。   In the radiation intensity used in normal X-ray fluoroscopic conditions, the number of X-ray photons per unit area is much smaller than the number of quantum dots per unit area and the fluorescence lifetime is very small. Can emit fluorescent photons in proportion to the radiation intensity. Thereby, the luminance can be changed in proportion to the radiation intensity.

また燐光材料を積層した領域72は、燐光物質の発光波長はその材料で決まってしまうが、蛍光材料を積層した領域71は量子ドットの粒子径を調整することで蛍光波長を制御することができる。   In the region 72 where the phosphorescent material is laminated, the emission wavelength of the phosphorescent material is determined by the material, but in the region 71 where the fluorescent material is laminated, the fluorescence wavelength can be controlled by adjusting the particle diameter of the quantum dots. .

したがって燐光材料を積層した領域72の発光波長と一致するように、蛍光材料を積層する領域71の量子ドット26の粒子径を制御し、さらに或る一定の放射線強度において、蛍光の輝度と燐光の飽和輝度とが一致するように積層厚を制御する。   Therefore, the particle diameter of the quantum dots 26 in the region 71 where the fluorescent material is laminated is controlled so as to coincide with the emission wavelength of the region 72 where the phosphorescent material is laminated. The stack thickness is controlled so that the saturation luminance matches.

これにより、或る一定の放射線強度以下では蛍光材料を積層した領域71が燐光材料を積層した領域72より暗く光り、逆にそれ以上のときは、より明るく光ることになり簡単にX線強度を目視にて判定することが可能になる。   As a result, the region 71 where the fluorescent material is laminated shines darker than the region 72 where the phosphorescent material is laminated below a certain radiation intensity, and conversely, when it exceeds that, the region 71 shines brighter and the X-ray intensity is easily increased. It is possible to determine visually.

この判定領域73は、輝度比較を容易にするために領域71と領域72は近接していることが望ましく、且つ燐光材料を積層した領域72が何処(どちら)であるか一目で判別できるような形状に設計されていることが好ましい。即ち、領域71と領域72は異なる形状であることが好ましい。また、図8では判定領域73以外の場所に、蛍光材料からなる発光層を設けているが、判定領域73だけで十分警告を与えられる場合は設けなくとも構わない。   In this determination area 73, it is desirable that the area 71 and the area 72 are close to each other in order to facilitate luminance comparison, and it is possible to determine at a glance where (or which) the area 72 where the phosphorescent material is laminated is. The shape is preferably designed. That is, it is preferable that the region 71 and the region 72 have different shapes. In FIG. 8, a light emitting layer made of a fluorescent material is provided at a place other than the determination area 73, but it may not be provided if the determination area 73 alone gives a sufficient warning.

図9は、本発明の第3の実施形態に係る医療用ドレープに形成する判定領域73の形状変形例を示す図である。図9(a)は、上述した円形のパターンであり、(b)は矩形のパターンである。図9(b)では燐光で発光する領域91と、蛍光で発光する領域92からなり、燐光材料を積層した領域がどちらであるかを識別するため、この2つの形状は同じでないものを採用する。これら判定領域73の形状変形例は種々考えることが可能であるが、同形でなく、点対称でも線対称でもない形状であることがX線強度の識別を容易にするという点で好ましい。   FIG. 9 is a diagram showing a modification of the shape of the determination region 73 formed in the medical drape according to the third embodiment of the present invention. FIG. 9A shows the circular pattern described above, and FIG. 9B shows a rectangular pattern. In FIG. 9 (b), a region 91 that emits phosphorescence and a region 92 that emits fluorescence are distinguished, and in order to identify which region the phosphorescent material is laminated, the two shapes are not the same. . Various modifications of the shape of the determination region 73 can be considered. However, it is preferable that the shape of the determination region 73 is not the same shape and is neither a point symmetry nor a line symmetry because the X-ray intensity can be easily identified.

第3の実施形態によれば、所定の基準レベルの放射線強度より多いか少ないかを発光輝度により判定できる領域を医療用ドレープの一部に設けることによって、放射線強度が目視により判定できる効果を有する。   According to the third embodiment, there is an effect that the radiation intensity can be visually determined by providing, in a part of the medical drape, an area in which it is possible to determine whether or not the radiation intensity is greater or less than a predetermined reference level by the light emission luminance. .

本発明による医療用ドレープによれば、X線透視下で行われる手術、例えばカテーテル導入を伴うカテーテル手術などにおいて被検者に覆うために使用している医療用ドレープに、放射線照射領域を発光させることによって警告することにより、不可視な放射線を術者が誤って被曝するのを防止できる。   According to the medical drape according to the present invention, the radiation region is emitted to the medical drape used to cover the subject in an operation performed under fluoroscopy, for example, a catheter operation with catheter introduction. Therefore, it is possible to prevent the operator from being exposed to invisible radiation by mistake.

また、この医療用ドレープはそれ自身の光により警告を行うので、手術器具等の遮蔽による放射線被爆の見落としも減らすことができる。さらにX線透視装置等を変更する必要がないので低コストで警告を可能にできるという効果を奏する。   In addition, since this medical drape warns with its own light, it is possible to reduce oversight of radiation exposure due to shielding of surgical instruments and the like. Furthermore, since there is no need to change the X-ray fluoroscopy device or the like, there is an effect that warning can be made at low cost.

また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。本発明の技術思想を用いる限り、これらの変形例も本発明に含まれる。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. As long as the technical idea of the present invention is used, these modified examples are also included in the present invention.

11…医療用ドレープ、12…X線源、21…基材シート、22…反射層、23…発光層、24…放射線、25…可視光線、26…量子ドット、27…充填材料、28…溝、73…判定領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Medical drape, 12 ... X-ray source, 21 ... Base material sheet, 22 ... Reflective layer, 23 ... Light emitting layer, 24 ... Radiation, 25 ... Visible light, 26 ... Quantum dot, 27 ... Filling material, 28 ... Groove 73 determination region.

Claims (6)

耐放射線性と弾力性を有する基材シート上に、可視光を反射する金属から成る反射層と、エネルギーが10eV以上を有するX線励起により可視光を発する発光層を積層して成ることを特徴とする医療用ドレープ。   It is characterized by laminating a reflective layer made of a metal that reflects visible light and a light emitting layer that emits visible light by X-ray excitation having energy of 10 eV or more on a base sheet having radiation resistance and elasticity. A medical drape. 前記発光層は、照射するX線強度にほぼ比例した発光輝度を持つ第1の領域と、照射する放射線強度によらず、ほぼ一定の輝度となる第2の領域の少なくともどちらか一方から構成されて成ることを特徴とする請求項1記載の医療用ドレープ。   The light emitting layer is composed of at least one of a first region having a light emission luminance that is substantially proportional to the X-ray intensity to be irradiated and a second region having a substantially constant luminance regardless of the radiation intensity to be irradiated. The medical drape according to claim 1, wherein 前記発光層の第1の領域に使用する発光物質は、X線の励起光に対して蛍光を発する生物毒性のない材料であり、第2の領域では、X線の励起光に対して燐光を発する生物毒性のない材料であることを特徴とする請求項2記載の医療用ドレープ。   The light-emitting substance used for the first region of the light-emitting layer is a non-biotoxic material that fluoresces with respect to X-ray excitation light. In the second region, phosphorescence is generated with respect to the X-ray excitation light. 3. The medical drape according to claim 2, wherein the medical drape is a material that does not emit biotoxicity. 前記発光層の第1の領域に使用する発光物質は、発光波長が粒子径で制御可能な半導体量子ドットであって、所望の発光波長になるように予め粒子径が調整されて成ることを特徴とする請求項3記載の医療用ドレープ。   The light emitting substance used in the first region of the light emitting layer is a semiconductor quantum dot whose light emission wavelength can be controlled by the particle diameter, and the particle diameter is adjusted in advance so as to obtain a desired light emission wavelength. A medical drape according to claim 3. 前記発光層は、前記基材シート上の全面、または一部に形成されて成ることを特徴とする請求項2記載の医療用ドレープ   The medical drape according to claim 2, wherein the light emitting layer is formed on the entire surface or a part of the base sheet. 前記発光層は、耐放射線性と可視光領域で透明性を有する充填材料内に前記量子ドットを混合し、これを塗布することにより形成されて成ることを特徴とする請求項4記載の医療用ドレープ   5. The medical use according to claim 4, wherein the light emitting layer is formed by mixing the quantum dots in a filling material having radiation resistance and transparency in the visible light region and applying the mixture. drape
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