CN101479809A - 层合无铅x-射线防护材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种层合无铅辐射防护材料(10、12、14)，包含至少两个单独的复合层(2)，每个单独的复合层(2)包括具有低Z材料的次级辐射层(4)和具有高Z材料的屏蔽层(4)。单独的复合层(2)在辐射防护材料(10、12、14)中以如下方式排列：屏蔽层(8)排列在辐射防护材料(10、12、14)的两个表面(18、20)上，且各自的次级辐射层(8)排列在与表面(18、20)有一定距离的位置。

Description

层合无铅X-射线防护材料

技术领域

本发明涉及层合的X-射线或辐射防护材料，特别地涉及包括具有低Z辐射防护材料的次级辐射层和具有高Z辐射防护材料的屏蔽层的辐射防护材料。

背景技术

可由WO 2005/024846 A1、WO 2005/023116 A1和DE 1 010 666 A1得知包括具有低Z辐射防护材料的次级辐射层和具有高Z辐射防护材料的屏蔽层的辐射防护材料，然而，所述辐射防护材料并没有得到实际应用。

在医学技术用使用辐射防护材料以保护主治医生，以及保护患者身体上不应接受辐射的部分。此类应用的典型实例为主要由医生和医务人员穿着的防护围裙，以及用于局部身体的防护装备，例如手套、防护帽、甲状腺防护装备、性腺防护装备、卵巢防护装备。后三种特别用于保护将接受X-射线检查的患者身体中不应暴露于辐射的部分。此外，还有位于紧邻患者或专业医务人员附近的固定防护设备，例如X-射线机上的辐射防护帘和屏蔽物。

医学领域中的常规辐射防护服装常包含作为防护材料的铅或氧化铅。由于其毒性造成的环境污染并由于其相对高的重量，铅并不便于使用。因此，目前已取得越来越多的成果以提供无铅辐射防护材料，并以此提供无铅防护服。此类辐射防护材料应在电压为60至125kV的X-射线管的能量范围内具有足够的吸收性质。所述辐射防护材料的吸收性质可表示为衰减值，或衰减因子，例如表示为铅衰减值的形式(缩写为：铅当量)(国际标准IEC61331-1，抗诊断性医用X-辐射的防护设备)。在无铅辐射防护材料中使用的一些元素显示出对显著不同于铅的辐射能量吸收的辐射能量吸收依赖性。此外，尽管一些用于吸收的元素显示出在相应能量范围的吸收，但是一部分被吸收的能量以X-射线荧光辐射形式被所述无铅辐射防护材料按空间分布模式重新辐射出来。X-射线荧光辐射、经典散射辐射和康普顿散射一起被称为次级辐射。X-射线荧光辐射占次级辐射的主要部分。为了屏蔽次级辐射，常使用不同元素的组合以模拟铅的吸收行为。如现有证明所示，就重量而言，目前可商购的无铅辐射防护材料与铅相比几乎没有任何优势。既有较低重量又有相同的衰减作用的结合效果只能使用包含次级辐射层和屏蔽层的结构来实现，其中所述次级辐射主要由X-射线荧光辐射(特征性X-射线辐射)组成，并且可被所述屏蔽层有效屏蔽，因此不会逸脱出所述辐射防护材料。只有在此条件下才有可能获得相对铅的最大约20％的重量优势。特别地，所述屏蔽层用于吸收次级辐射，特别是所述次级辐射层在吸收低能X-射线辐射期间产生的高含量X-射线荧光辐射。由于所述次级辐射层基本均匀地向所有方向辐射次级辐射或荧光辐射，在所述辐射防护服中提供为所述屏蔽层接近于身体，而所述次级辐射层则远离身体。

取决于应用的类型，X-射线或辐射防护服通常提供不同的防护等级，例如0.25mm、0.35mm、0.50mm、1.0mm标称铅值，由此，现已提出通过组合单独层创造出具有所有以上不同防护等级的辐射防护材料以促进生产过程。

到目前为止，在很大程度上被忽视的一个问题是在具有接近身体的屏蔽层和远离身体的次级辐射层的辐射防护材料中，只有针对专业医疗工作者的次级辐射被所述屏蔽层吸收。这对于常见X-射线检查是足够的，因为在这些情况下，成像期间通常只有患者一人。然而，如果患者规律地或连续地接受X-射线检查，同时外科医生和/或其他医务人员停留在患者附近区域时，例如在手术期间，则存在较大的问题。医务人员通过其穿着的防护围裙得到较好的防护。但是患者的情况则不同：除了正常X-射线外，患者还暴露于由医务人员的辐射防护服辐射出的额外剂量的次级辐射中。迄今为止，此问题很少或没有受到关注。

发明内容

因此，本发明的目的是提供具有不同防护水平，例如0.25mm、0.35mm、0.50、1.0mm标称铅值的辐射防护材料，所述辐射防护材料可相对容易地制造，并在很大程度上吸收辐射向两个方向——向专业医疗工作者和患者的次级辐射。

根据本发明，通过包含至少两个单独的复合层的多层无铅辐射防护材料达成所述目的，其中每个单独的复合层包含具有低Z辐射防护材料的次级辐射层和具有高Z辐射防护材料的屏蔽层，并且其中所述单独的复合层经过在所述辐射防护材料中排列而使屏蔽层位于所述辐射防护材料的各表面，而各次级辐射层则远离表面。换句话说，次级辐射层位于辐射防护材料的内部，而屏蔽层则位于表面，或朝向于表面。

在此材料中，进入防护材料的X-射线被所述无铅辐射防护材料内部提供的次级辐射层特别有效地吸收。然而，因为在两个表面均提供有屏蔽层，在此吸收期间形成的次级辐射则不能逸出所述辐射防护材料。根据本发明包含至少两个单独的复合层的结构可在制造上提供相当多的优点。特别地，单个此类单独的复合层材料可用于生产具有所需防护值的辐射防护材料，而两个此类复合层则可产生具有0.25mm标称铅值的辐射防护材料，三个此类单独的复合层则可产生具有0.35mm标称铅值的辐射防护材料，而四个此类单独的复合层则可产生具有0.50mm标称铅值的辐射防护材料。可在制造期间立即加工单独的复合层以形成具有所需防护值的辐射防护材料，例如通过折叠和/或粘合加工。或者，单独的复合层的顺序可在辐射防护服的制造期间产生。可通过粘合连接顺序的层。也可以将单独的层缝合在一起。另一种连接层的方式是在接合的壳(joint shell)中提供这些层。例如，可提供由合适材料，例如纺织品材料或PVC制造的“袋子”，并将上述层“放入”此袋子中。随后，将上述单独的层以类似于幕帘的方式悬挂在袋子中。此类排列具有的优点是不必将所述层粘合在一起，而是松散地悬挂在一起，与将所述层粘合在一起相比，这样可获得显著降低的刚度。可将袋子和/或上述单独的层缝合在一起，例如可沿其边缘进行缝合。也可以密封上述单独的层。同样可沿其边缘进行密封。与基本完全闭合而仅有一个开口的袋子不同，可提供由单独的中间层连接的内层和外罩面层，例如通过缝合或密封连接。也可以应用其他结合方法。

松散堆叠单独层式的辐射防护材料结构的一个缺点在于其易于发生机械损坏。例如，现已发现在防护围裙中，辐射防护材料在折叠或日常接触点处破损，例如在使用者与工作台边缘发生摩擦的位点发生破损。对于由多个单独的层组成的结构尤其如此，对于由单一个厚层生产的辐射防护材料也是如此。因此，优选在辐射防护材料层的至少一个侧面提供滑动层。所述滑动层可作为独立的层提供。所述滑动层也可以与辐射防护材料层整体形成。例如，在此情况下，可在辐射防护材料层上提供Teflon薄涂层。在多个单独层的情况下，在单独层之间提供促进滑动的中间层特别有利。可分离地提供由上述Teflon制造的这些中间层，或者如上所述，以位于无铅材料上的附加层的形式提供。另一方面，可使用能生成极薄层的纤维材料，例如玻璃丝作为促进滑动的中间层。特别是在上文所述的在“袋子”中生产的情况下，可相对简单地并入此类中间层。也可以提供两个中间层，在此情况下，两个单独层之间的中间层的相互摩擦转化成相对低的摩擦系数。此外，还可能由促进滑动的材料生产“袋子”或在其内部提供滑动层。需要指出，滑动层本身这一特征是具有创造性的，特别是在没有权利要求1所有特征或仅有权利要求1所述的某些特征的情况下。

以下段落将给出关于向辐射防护材料中提供一个或多个滑动层的其他说明：

在辐射防护材料中，在这些区域中提供滑动层是有利的：没有相邻元件通过其表面相连从而减小摩擦，抵消磨损和破坏并避免由于摩擦造成的柔性下降。这可应用于相邻的辐射防护元件(特别是次级辐射层背靠次级辐射层、屏蔽层背靠屏蔽层或次级辐射层背靠屏蔽层的情况下，上述层为单独复合层的一部分，或不是单独复合层的一部分)，也可应用于辐射防护材料中与罩面层(也具有单层或多层结构)相邻的辐射防护元件(特别是在次级辐射层或屏蔽层都是或都不是单独的复合层的一部分的情况下)。可以以上述所有结构提供滑动层，或者仅在这种相邻元件的认为重要的部分，或者至少仅在相邻元件中的一个此类位置提供滑动层。

各个滑动层可以是其本身的层，例如聚四氟乙烯膜，或优选地，聚酰胺、聚酯或其他塑料纤维或玻璃纤维的较轻且易弯的织物。所述滑动层可以是经打孔的部分，在所需轮廓线中进行穿孔。优选以下由以下方法连接所述滑动层和辐射防护材料：仅在滑动层的上缘和/或两个侧边连接或额外地也在下边缘进行连接。缝合和粘合是优选的连接方法。

或者，通过大表面区域或整个表面区域连接所述滑动层和辐射防护元件，优选通过层合或以织物的形式连接到辐射防护材料层上。优选聚四氟乙烯膜和聚酰胺或聚酯或其他塑料纤维或玻璃纤维的较轻且易弯的织物。

不必在辐射防护材料的所有滑动层中以相同的方式应用上述方法。可对辐射防护材料中的各个滑动层应用有改变的方法。

如果通过大表面区域或整个表面区域连接与辐射防护层进行连接，则所述滑动层也可作为强化层或载体层，或构成此辐射防护材料层中唯一的强化层或载体层。

可在滑动层和其他辐射防护材料层之间提供粘结层以使结合更加完美。

需要明确强调的是具有至少一层上述滑动层的辐射防护材料，其本身即构成发明，且即使在不具有权利要求1的特征和甚至在含铅辐射防护材料的情况下和/或不具有包含次级辐射层和屏蔽层结构的辐射防护材料的情况下，其仍以有利的方式得以实现。另一方面，本申请所公开的所有特征可以单独实现或作为优选特征与滑动层组合实现。

优选地，单独的复合层具有约0.25mm、0.20mm、0.175mm或约0.125mm标称铅值的防护值。例如，可以用于建立普通防护值的单独的复合层可以具有0.05mm至0.15mm间的标称铅值的防护值。防护值越小，生产出的单独的复合层越薄且越易于生产，并且得到的辐射防护服块越轻和越具有弹性，因为每个单独层均具有低的刚度。在辐射防护材料中，单独的复合层可以基本相同。单个类型的单独的复合层足够生产出所希望的辐射防护材料。可以用5个分别具有0.100mm标称值的相同的单独复合层构建具有0.5mm标称铅值的防护围裙，以实现对于穿用者的高水平舒适性(柔顺性)。此外，可以将具有不同标称铅值(例如0.125和0.100mm)的单独的复合层组合以达到防护服的特定总标称值。例如，可以从具有约0.125mm标称铅值的两个单独层生产具有0.25mm标称铅值的防护值的防护层。然而，也可以想象使用，例如具有略低于0.1mm标称铅值的防护值的三个单独的复合层。也有可能将具有约0.1mm标称铅值的防护值的两个单独的复合层与具有0.05mm标称铅值的另一层组合。因此，例如，可以从分别具有0.175mm标称铅值的两个单独的复合层或从具有0.125mm标称铅值的三个单独的复合层生产具有约0.35mm标称铅值的防护值的辐射防护材料。因此，例如，可以从分别具有0.125mm标称铅值的四个单独的复合层或从具有0.25mm标称铅值的两个单独的复合层生产具有约0.5mm标称铅值的防护值的辐射防护材料。也可以使用其它组合，例如一个0.25mm标称铅值和两个0.125mm标称铅值的单独的复合层。也可以想象只提供在辐射防护材料外侧上具有屏蔽层和次级辐射层的单独的复合层，还可以想象将一个或多个单独层排列在具有或不具有屏蔽层的那两个单独复合层之间(例如低Z材料层或主要包含低Z材料的层)。

例如，可以在辐射防护服的外表面和/或辐射防护材料的内表面中加入面罩层，例如纺织品面罩或PVC。可以在面罩层，特别是其内侧面上涂覆高Z材料。此外，可以在其由高Z材料制得的屏蔽层的更内侧涂覆次级辐射层。后一个次级辐射层也可以提供为与涂覆的面罩层分开地存在，且其可以包括其自身的强化层。一些这样的次级辐射层可以随即单独地或整体地形成。在这样的层顺序中，可以提供一个或多个单独的复合层，但这不是必须的。可以在相反的表面上提供涂覆或不涂覆的面罩层。

优选地，上述单独的复合层包括强化层。可以在屏蔽层和次级辐射层之间提供强化层。或者，也可以在屏蔽层和次级辐射层的一侧提供。强化层在其层平面应该具有相对的撕裂抗性且不易于伸长，以避免在相应的拉伸应力下，相对薄的次级辐射层和特别是更薄的屏蔽层发生局部扩大并变得更薄，或是在极端情况下甚至发生断裂。可以将膜材料用作强化层。强化层可以包括薄的抗撕裂的织物。强化层可以包括芳胺(aramide)或玻璃纤维材料。或者，可以使用其它含纤维的材料，例如塑料、碳或陶瓷纤维或金属丝，例如铜或钨丝。织物可以由所有这些纤维和丝制得。特别适合用于吸收X-射线的材料，例如铜或特别是钨材料提供了附加的优点，即其在提供刚度的同时增加了吸收效果。金属丝，特别是由金属丝制得的织物的优点在于不但提供特别高的稳定性，而且具有某种内在的稳定性，这种稳定性对于应用特别重要，例如辐射防护材料必须被制成某种形状且在使用时应该保持这种形状，例如用于性腺保护等。

上述可成形的辐射防护材料应用的另一极其重要的领域是将其用于手上防护。当必须进行使用辐射防护手套会妨碍进行的非常困难的操作时，可以使用所述手上防护。在此类情况中，将被称为手上防护的材料与例如外科医生或患者的手臂连接，并且外科医生在手术时能操控所述手上防护的材料，以便使其下未受防护的手得到充分的防护。

也可以将上述纤维材料或丝引入屏蔽层的基质和/或次级辐射层的基质并使其包埋其中。

也可以在单独的复合层的外表面上提供强化层，或在单独的复合层每个外表面上提供强化层。也可同时形成作为滑动促进层的强化层。

优选选择次级辐射层的低Z材料，以便使其(特别是与屏蔽层一起)在贯穿60至125kV的所希望能量范围呈现出尽可能一致并且尽可能高的吸收，可以不依据产生的次级辐射进行选择。特别是对于仅考虑在具有特定有限能量范围的特殊应用中使用的辐射防护材料的情况，也可以根据其特定有限能量范围对选择进行优化。

最好对次级辐射层的高Z材料进行选择，如果有可能的话，以使其对次级辐射层的典型次级辐射提供最大吸收，其中所述次级辐射的能量基本由次级辐射层的元素的X-射线发射光谱组成。在对次级辐射层的材料和屏蔽层的材料选择中，除了要考虑其吸收性质，还要考虑能达到所希望吸收系数的材料的每单位面积的重量。同时，也要考虑可生产性、与基质材料的可混性等方面。

低Z材料和高Z材料的边界大约位于原子序数Z为60的元素，其中低Z材料具有约39至60的原子序数，高Z材料具有高于60的原子序数，优选高于70的原子序数。即使两个范围在原子序数60处的重叠，高Z材料总是不同于低Z材料以便满足不同吸收要求。

可以在以薄膜的形式在辐射防护材料中分别提供低Z材料或高Z材料的单个元素。然而，通常将其以粉末形式分散在基质材料中。基质材料的实例包括橡胶、乳胶、人造的柔软或固体聚合物或有机硅材料。

低Z材料可以包含下述元素中的至少一种：锡、锑、碘、铯、钡、镧、铈、镨和钕。可以在一种或多种这些元素中另外混入除上述元素之外的元素；适合用在所述混合物中的元素包括例如具有Z＝60至70的稀土元素，优选钐、钆、铽和/或铒和/或镱。

屏蔽层的高Z材料可以包含下述元素中的至少一种：钽、钨、铋。

在优选的实施方案中，屏蔽层包含铋，且次级辐射层包含锡以及元素镧、铈或钆中的至少一种。

优选地，具有0.25mm标称铅值的辐射防护材料由两个单独的复合层组成，而具有0.35mm标称铅值的辐射防护材料由三个单独的复合层组成。可以使上述单独的层彼此直接相邻，例如彼此相接触或连接。也可以通过例如气隙、织物或其它中间层将上述单独层分离。这种应用一般不取决于标称铅值。

包括三个单独的复合层的辐射防护材料具有两个外侧屏蔽层和一个内侧屏蔽层的不对称结构。因此，其具有一个比第二表面更接近内侧屏蔽层的表面。在屏蔽层的顺序中，邻近的内侧屏蔽层也对来自次级辐射层更深内侧的次级辐射的吸收有贡献。可以将最靠近内侧屏蔽层的表面作为辐射防护服中最靠近使用者身体的层。因此可以标记三层辐射防护材料和辐射防护材料以便保证在辐射防护服中正确的插入。这种方法通常应用在具有奇数层的辐射防护材料和具有偶数层但结构不对称的辐射防护材料上。记号可以是例如颜色标记或笔迹。

本发明还涉及包含根据本发明的辐射防护材料的辐射防护服，并特别涉及其中在辐射防护材料的不对称结构中，其附近有最多的屏蔽层的表面被提供为最靠近要被包护的身体的辐射防护服。

以下，通过说明性实施例详细描述本发明和本发明的实施方案。

附图说明

图1显示了用于根据本发明的辐射防护材料的单独的复合层；

图2显示了根据本发明的各种辐射防护材料；

图3显示了对根据本发明的辐射防护材料的机制的说明；

图4显示了用于测定根据本发明的辐射防护材料效率的试验安排的示意图；和

图5、6和7显示了具有滑动层的辐射防护材料的三个实施方案的截面。

具体实施方式

图1显示了包含屏蔽层4、强化层6和次级辐射层8的单独的复合层2的结构。特别地，屏蔽层包括含有适合的弹性体基质的0.5kg/m²铋的层，且次级辐射层包括含有弹性体基质的0.9kg/m²锡/钆填充物的层。每单位面积锡的重量是0.7kg/m²，且每单位面积钆的重量是0.2kg/m²，这导致每单位面积次级辐射层的总重量是约0.9kg/m²。纯基质重量占每单位面积总重量的10至20％，优选12至15％。

具有约0.125mm标称铅值的单独的复合层的厚度是在约0.3至0.6mm之间，更精确地是约0.40mm。通过分别具有0.40mm的4个单独的复合层，可以构成具有0.50mm标称铅值的防护围裙，其提供的衰减效果与相应的铅围裙相同。因此，具有0.5mm标称铅值的无铅围裙称重是5.6kg/m²。相应的铅围裙的纯铅重量是5.7kg/m²。在此中加入了铅氧化物中氧的重量和基质的重量。因此，具有0.5mm标称铅值的铅围裙称重是7kg/m²。因此，无铅围裙称重要比铅围裙低20％。

根据实施方案，在单独的复合层2的两层之间，提供了由非常薄的撕裂抗性织物，例如玻璃纤维或芳胺制备的强化层。因此，每单位面积玻璃丝织物的重量是约25g/m²且因此其对所涉及的围裙重量的增加可以忽略。因此，可以将整个单独的复合层2设计成相对薄和非常轻。其每单位面积的重量是约1.4kg/m²。

在制备过程中将单独的复合层2的三个层相连。例如，在第一步中，可以将次级辐射层8贴到强化层6上，并且在第二步中，可以将屏蔽层4贴到强化层6的另一侧。单独的复合层本身显示出相对高度的弹性。单独屏蔽层的弹性基本由基质材料的选择决定。强化层的材料也影响了单独的复合层的弹性/刚度。例如，由于具有高度的弹性，玻璃纤维材料特别适合。此外，其具有化学安全性。玻璃纤维有可能的替代品是芳胺材料。其具有稍高的刚度，这对于其用作辐射防护服是特别不利的。为了制备刚性构成元件例如板和支撑物，可以在强化层中使用碳纤维。可以额外地或单独地将碳纤维嵌入基质材料。

图2显示了不同辐射防护材料10、12和14。最顶部辐射防护材料10包括两个单独的复合层。与图1相似，两层顺序的层结构包含屏蔽层4、强化层6和次级辐射层8。包含两个单独的复合层2的辐射防护材料10具有对称结构。显示于两个次级辐射层8之间的间隙16表明两个单独的复合层不必须通过其表面相连。也可以从图1推断出通过屏蔽层4分别形成双层辐射防护材料10的两个表面18和20。

三层辐射防护材料由附图标记12表示。本质上，关于双层辐射防护材料10的描述也在此适用。可以推断出的是与双层辐射防护材料10相比，已经由下面加入第三单独的复合层，以便使第二屏蔽层8′(位于辐射防护材料12的内侧)更接近下表层20而不是上表层18。在此不对称结构中，优选使下表层20更接近皮肤。

还展示了四层辐射防护材料14。与三层辐射防护材料12相比，已经在三层层顺序的顶部加入另一单独的复合层2。

因此，实际中通过使用单一的单独的复合层2作为具有不同防护值的辐射防护材料的起始原料，可以以相对低的花费制备具有不同防护值的辐射防护材料。特别地，通过多层层叠可以生产出具有0.25mm标称铅值的双层辐射防护材料10、具有35mm标称铅值的三层辐射防护材料12和具有0.50mm标称铅值的四层辐射防护材料14(根据DIN IN 61331-3)。

这样的辐射防护材料适合于上述应用。具体来说，其可以被用来生产辐射防护服，特别是围裙、手套、甲状腺防护装备、性腺防护装备、卵巢防护装备等，以及眼睛防护装备、防护屏蔽物等。也可以生产次级辐射低的柔软防护帘作为X射线机的固定防护设备。这种防护帘可以用于固定设备或用在活动或可移动框上。

图3显示了个体X-射线部分和包含根据本发明的辐射防护材料10的辐射防护服的效果的示意图。这种情况会发生在经常发生专业医务人员与患者接近的条件下，例如通常在微创手术和血管造影术的导管检查中。主要从X-射线辐射的患者22发出的辐射24会遇到辐射防护服26，通常是专业医务人员28的辐射防护围裙，并激发出荧光或次级辐射，其中的部分(参见箭头30)向着患者被散射回来。在专业医务人员28的一侧，附图标记32表示主要辐射部分，且附图标记34表示来自专业医务人员一侧的次级辐射。可以从图的尺寸(其并不是真实的比例尺)推断出初级辐射以及次级辐射没有完全被辐射防护材料所吸收，而仅仅是被显著的降低。

以上将荧光辐射和次级辐射层8的次级辐射等同的做法在物理学上不完全正确。更确切地，来自次级辐射层8的次级辐射30和34包含不同部分，例如典型的散射辐射、康普顿散射和荧光辐射。然而，荧光辐射占此次级辐射的大部分。对于用在次级辐射层8中的锡，荧光辐射(K辐射)能量是26keV。这种低能X-射线主要影响皮肤和皮肤附近的器官。在这种关联下，应该关注于相对放射敏感的雌性乳腺组织，以及雄性睾丸和甲状腺。根据最近的科学发现，这种低能辐射的生物学效果比较高能X-射线更大。另一方面，因为在屏蔽层4的高Z辐射防护材料的K吸收边界属于高能范围(通常在70至90keV)，所以其仅发出相对很少的荧光辐射或次级辐射，因此在通常使用60至125kV的管电压范围的X-射线源中，没有或仅有很少的激发发生。因此，两外侧屏蔽层4也对患者22的身体形成了抗次级辐射的有效屏蔽。

可以通过在图4示意图中显示的测量方法来确定上述的效果。具体来说，图4显示了具有附图标记36的X-射线管和屏蔽物38。X-射线从这里向由水模体40表示的专业医务人员身体的方向延伸。附图标记42表示处在与辐射防护服26距离是a位置上的测量室。附图标记4还代表分别朝向患者和专业医务人员的屏蔽层，其中次级辐射层标记为8。具有25×25×15cm³水含量的水模体40模拟了专业医务人员身体的散射性质。辐射防护服26的次级辐射层由无铅材料形成，特别是每单位面积重量是2.0kg/m²的锡。在与具有0.7kg/m²铋的屏蔽层的辐射防护服的距离为0(身体接触)、5、10、20和30cm时，通过具有空气比释动能测量室42来测定患者一侧和专业医务人员一侧的剂量，上述屏蔽层一次在患者一侧，一次在专业医务人员一侧。两个测量值之间的差异与由于材料(例如锡K辐射)产生的次级辐射造成的剂量的增加相一致。如果患者身体的表面位于测量室42，其将暴露在此额外的辐射中。

测量结果显示出如果将屏蔽层置于患者一侧，则在患者位置上的部分次级辐射可以减少到三分之一。当专业医务人员40直接站立在患者旁时，患者处的次级辐射的减少最显著。

在第二轮中，因为专业医务人员在身体表面直接穿着围裙，所以选择在辐射防护服26和水模体40(对应于专业医护人员的身体)之间的测量位置。0.7kg/m²铋的屏蔽层还是一次在患者一侧，一次在专业医务人员一侧。两个测量值之间的差异对应于由于次级辐射造成的剂量的相对降低。因此，通过在专业医护人员一侧提供屏蔽层(正如在患者一侧提供一样)，可以将次级辐射减少到三分之一。正如在根据本发明的辐射防护材料10、12、14中，双侧屏蔽层的提供将这两种减弱效果结合并导致了在专业医务人员一侧和患者一侧的次级辐射都显著降低。

测量结果总结在下表1和2中：

表1：患者身体表面上的部分次级辐射(管电压70kV)

 

专业医护人员与患者的距离	患者上没有屏蔽层	患者上具有屏蔽层	被屏蔽层屏蔽的荧光部分
				0cm(身体接触)	33.6％	10.6％	23％
10cm	12.1％	4.7％	7.4％
				20cm	5.4％	2.2％	3.2％
30cm	1.5％	0.4％	1.1％

表2：专业医护人员身体表面的部分次级辐射

 

管电压	专业医护人员上没有屏蔽层	专业医护人员上具有屏蔽层	被屏蔽层屏蔽的荧光部分
				70kV	241％	77％	164％
100kV	155％	74％	81％
				125kV	139％	81％	58％

通常且特别在以上实施例中，辐射防护服26通常包括粉末形式的辐射防护材料。如果在有关的实施方案中仅提到元素，此特指元素的粉末形式或粉末形式的元素化合物或元素。

基于根据图5、6和7的实施例，对具有一个或几个滑动层的辐射防护材料作出更加详细地解释。

图5描绘的辐射防护材料2包含三个辐射防护元件或单独辐射防护层，即在图5左侧面向患者的屏蔽层4、在中间的次级辐射层8和在图5右侧靠近专业医护人员的屏蔽层4。每个层4和层8包括可在层的中间某处区域提供或也可以在层的表面区域提供的强化层6。

此外，图5显示了在左侧的罩面层50和在右侧的罩面层52。左侧的罩面层50优选由在其左侧表面上具有涂层的强塑料纤维织物形成，优选聚氨酯涂层，以便使织物免受飞溅液体的破坏。也优选向在右侧的罩面层52提供强塑料纤维织物，其中在这种情况下，可以向图5描绘的罩面层52的左侧或罩面层52的右侧提供涂层，优选聚氨酯。

在左侧罩面层50和左侧屏蔽层4之间具有滑动层54，同样的情况也出现在左侧屏蔽层4和次级辐射层8之间、次级辐射层8和右侧屏蔽层4之间，以及右侧屏蔽层4和右侧罩面层52之间。为了达到清晰的目的，以放大的比例尺对单独层的厚度和滑动层54所处的两层间的距离进行描述。实际上，与层厚度相比，这些距离很小，以便各种滑动层54或多或少完全地与其相邻的两层物理接触。

滑动层54仅在其顶部边缘的区域与其它辐射防护材料缝合或粘合在一起。可以任选地沿两侧边缘，即在拉伸平面后部和前部和/或下边缘的区域进行额外的粘结。也可以将每个滑动层54层合到两个相邻层中的一个上。

需要强调的是强化层6是可选的且其不是必须存在的。还要强调的是这有左侧屏蔽层4不存在的辐射防护材料2的实施方式。此外，需要强调的是左侧屏蔽层4和次级辐射层8也可以结合形成单独的复合层，优选在本申请所描述的结构中。也可以使用如本申请所描述的包括几个所述单独的复合层的结构。或者，可以提供两个次级辐射层8来替代图中所描绘的单个次级辐射层8。

并非所有四个滑动层54都必须存在。特别是在右侧屏蔽层4和右侧罩面层52之间，如果将右侧罩面层52涂覆在其左侧上，则不需要滑动层54。

图6说明任选地在一些或全部相连元件的情况中，如果提供的滑动层54是偶数个，可以通过大表面区域或整个表面区域与辐射防护材料2元件相连的层的形式完成滑动层54。与根据图5的实施方案相比，在左侧屏蔽层4的左侧上提供滑动层54，在次级辐射层8的右侧上提供滑动层54，且在右侧屏蔽层4的右侧上提供滑动层。与根据图5的实施例一样，在左侧屏蔽层4和次级辐射层8之间是“游离的”滑动层54。

在此情况中，通过大表面区域或整个表面区域与辐射防护元件相连的滑动层54优选由质轻且易弯的织物形成，优选聚酰胺织物或聚酯织物。可以获得这种具有每单位面积重量是约30g/m²和更高的所述织物。在层4和层8的生产中，将粘性材料例如基质材料(特别是聚氨酯或橡胶)和低Z材料或高Z材料的混合物分别涂敷到织物上，且随后由于基质材料中的化学反应达到即用的状态。

根据图7的实施例与根据图6的实施例的不同之处在于次级辐射层8和右侧屏蔽层在图7中的左侧(代替在右侧)分别具有其直接指定的滑动层54，且不存在图6的“游离”滑动层54。

关于夸大的距离、滑动层的数量、辐射防护元件的数量和其它可能实施方式的数量，根据图5的实施例作出的陈述也类似地适用于根据图6的实施方案。

Claims (31)

1、一种层合无铅辐射防护材料(10、12、14)，包括至少两个单独的复合层(2)，

每个单独的复合层(2)包括低Z材料的次级辐射层(8)和高Z材料的屏蔽层(4)，

其中单独的复合层(2)在辐射防护材料(10、12、14)中的排列方式是屏蔽层(4)排列在辐射防护材料(10、12、14)的两个表面(18、20)上，且各自的次级辐射层(8)排列在与表面(18、20)有一定距离的位置。

2、根据权利要求1所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中一个单独的复合层(2)具有0.25mm标称铅值或更低的防护值。

3、根据权利要求2所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中一个单独的复合层(2)具有约0.125mm标称铅值的防护值，且单独的复合层(2)是相同的。

4、根据权利要求2或3所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中单独的复合层(2)具有相同的防护值。

5、根据权利要求1至4中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中一个单独的复合层(2)包括强化层(6)。

6、根据权利要求5所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中强化层(6)排列在屏蔽层(4)和次级辐射层(8)之间。

7、根据权利要求5所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中在单独的复合层(2)的外侧上提供强化层(6)。

8、根据权利要求7所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中强化层(6)是用于辐射防护服的罩面层。

9、根据权利要求5至8中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中强化层(6)包含薄的抗撕裂的织物。

10、根据权利要求8所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中强化层(6)包含芳胺织物或玻璃纤维织物。

11、根据权利要求5至10中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中强化层(6)包含碳纤维。

12、根据权利要求5至11中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，还包括在辐射防护材料的单独层(2、6)之间的滑动层。

13、根据权利要求1至12中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中次级辐射层(8)的低Z材料包括具有39至60的原子序数Z的元素。

14、根据权利要求13所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述低Z材料包含下述元素的至少一种：锡、锑、碘、铯、钡、镧、铈、镨和钕。

15、根据权利要求13或14所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述低Z材料还包含至少一种在Z>60和Z＝70之间的元素。

16、根据权利要求13至15中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述低Z材料是锡和元素镧、铈或钆中至少一种的混合物。

17、根据权利要求13至15中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述低Z材料是锑和元素镧、铈或钆中至少一种的混合物。

18、根据权利要求1至17中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中屏蔽层(4)的高Z材料是对于从次级辐射层(8)发出的次级辐射有高吸收系数的材料。

19、根据权利要求1至18中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中屏蔽层(4)的高Z材料包含具有大于60的原子序数Z的元素，铅除外。

20、根据权利要求19所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述高Z材料具有大于70的原子序数Z。

21、根据权利要求19或20所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述高Z材料包含钽和/或铋和/或钨。

22、根据权利要求20或21所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述高Z材料还包含至少一种具有原子序数在Z>60和Z＝70之间的元素。

23、根据权利要求1至22中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中具有0.25mm标称铅值的辐射防护材料包括两个单独的复合层(2)。

24、根据权利要求1至22中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中具有0.35mm标称铅值的辐射防护材料包含三个单独的复合层(2)。

25、根据权利要求1至12中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中具有0.50mm标称铅值的辐射防护材料包含四个单独的复合层(2)，其中每个屏蔽层(4)排列在外侧，面向其邻近的所述辐射防护材料(10、12、14)的表面(18、20)。

26、根据权利要求1至12中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中具有0.50mm标称铅值的辐射防护材料包含五个单独的复合层(2)，其中每个屏蔽层(4)排列在外侧，面向其邻近的所述辐射防护材料(10、12、14)的表面(18、20)。

27、根据权利要求1至26中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)，还包括外侧罩面层。

28、根据权利要求27所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述外侧罩面层包含纺织品材料和/或PVC。

29、根据权利要求27或28所述的辐射防护材料(10、12、14)，其中所述罩面层整体涂覆有屏蔽层(4)。

30、一种辐射防护服(26)或辐射防护装置，包括根据权利要求1至28中任一项所述的辐射防护材料(10、12、14)。

31、根据权利要求30所述的辐射防护服(26)或辐射防护装置，其中在辐射防护材料(10、12、14)的不对称结构的情况下，在其附近具有较多个屏蔽层(4)的表面(18、20)在更接近要被防护的身体处排列。

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