JP2009230000A - 放射線画像撮影用カセッテおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で寸法精度が高く、かつＸ線透過性と剛性に優れたフロント部材を有する、軽量かつ安価な放射線画像撮影用カセッテとその製造方法を提供すること。
【解決手段】パネル部と該パネル部外周端部に隣接するフレーム部から構成されるフロント部材と、バック部材を備え、該フロント部材と該バック部材が開閉可能な機構を有し、該フロント部材と該バック部材で形成される空間に放射線画像記録体を収容する放射線撮影用カセッテにおいて、放射線照射源と放射線画像記録体の間に位置する前記パネル部は主として連続繊維により強化された繊維強化樹脂からなり、前記フレーム部は実質的に前記パネル部端部の全周を被覆し、かつ成形収縮率０．５％以下の樹脂で一体成形したことを特徴とする放射線画像撮影用カセッテ。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療用放射線画像診断システムに用いられ、撮影時に放射線画像記録体を収容する筐体として使われる放射線画像撮影用カセッテおよびその製造方法に関する。

医療の放射線画像診断では、Ｘ線写真フイルムや蓄積性蛍光体シートなどの放射線記録体に記録された被写体の放射線画像情報を可視化した画像が用いられるが、通常、放射線記録体は１枚ずつカセッテに収容された状態で撮影装置にセットされ、カセッテを通して放射線が照射される。一般に、カセッテは、放射線が透過するフロント部材、バック部材、放射線記録体を保持する支持部材を備えており、放射線記録体の挿入と取り出しのため、フロント部材とバック部材はヒンジなどの機構により開閉可能となっている。また、カセッテ内部に光や空気中水分が侵入しないようにするため、フロント部材とバック部材の合わせ部分には相互に噛み合う凹溝と凸部を設けている。このため、フロント部材とバック部材は、部分的に複雑な形状となることが多い。

カセッテは、画像撮影時や持ち運び時に作用する外力により内部の放射線画像記録体が損傷を受けないようすることが重要な機能であり、一定以上の強度、剛性が必要である。また、一人の患者に対して多くの画像を撮影することもあり、持ち運び作業を容易にするため軽量化も求められている。さらに、放射線画像の高精細化や患者の放射線被爆量低減を図るため、放射線透過性の要求も高まっている。

これら要求を満足するため、従来アルミニウムが使われていたカセッテの部材、特に放射線が透過するフロント部材に、軽量、高剛性で、放射線透過性に優れた炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと略す）が用いられることが非常に多くなっている。

しかしながら、ＣＦＲＰ製フロント部材は、優れた特性を有する反面、アルミ製に比べると製造コストが高くなることが多い。また、設計形状が複雑なフロント部材の場合には、ＣＦＲＰで形状が容易に作れないことも起こり得る。

これら問題を解決する手段として、特許文献１では、単純な形状のフロント部材の本体プレート部をＣＦＲＰで作り、凹溝と凸部を有する複雑な形状の周辺フレーム部を溶融時の流動性が良い熱可塑性樹脂で成形するカセッテを提案している。本カセッテの製造は、予め本体プレート部をＣＦＲＰで成形し、本体プレート部の周辺フレーム部を熱可塑性樹脂により射出成形した後、フロント部材全体を１３０〜１５０℃で熱処理し、その熱間状態の間に、フレーム部を略直線上になるようにプレスした状態のまま常温まで冷却している。プレート部とフレーム部の熱収縮差により生じる歪みを修正することにより、寸法精度の高いフロント部材を得ることができるが、歪み修正の工程が必要なため、生産タクトタイムを縮めることが難しく、またプレス用冶工具が必要になるなどの課題があり、大幅な低コストを達成することが困難である。

別な手段として、特許文献２では、カセッテの一部品である筐体において、外部から放射線が照射されるプレート部材と、プレート部材の内面端縁部に配置される金属板部材と、金属板部材を埋設してプレート部材の端部に一体成形される樹脂製フレーム部材を備えているカセッテを提案している。金属板部材は、樹脂製フレーム部材の成形収縮による筐体の変形を防止しており、金属板部材の断面がＬ字状の場合に変形防止の効果がさらに高まる。また、筐体に変形が発生した際には、金属板部材にプレス処理を施すことにより、筐体の変形を容易かつ確実に修正することが可能である。金属板部材は、寸法精度の高い筐体を得るために必要であるが、筐体つまりカセッテ重量に対しては好ましくない部材であり、カセッテの大幅な軽量化達成を難しくする要因になっている。
特開平７−１８１６２９号公報 特開２００１−３４０３２５号公報

上述したように従来カセッテでは、カセッテに要求される高い寸法精度、重量低減、低コストを同時に満足することが困難であるという問題があった。

本発明はかかる従来技術の欠点を改良し、簡単な構成で寸法精度が高く、かつＸ線透過性と剛性に優れたフロント部材を有する、軽量かつ安価な放射線画像撮影用カセッテとその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の放射線画像撮影用カセッテは次の構成を有する。すなわち、
（１）パネル部とパネル部外周端部に隣接するフレーム部から構成されるフロント部材と、バック部材を備え、該フロント部材と該バック部材が開閉可能な機構を有し、該フロント部材と該バック部材で形成される空間に放射線画像記録体を収容する放射線撮影用カセッテにおいて、放射線照射源と放射線画像記録体の間に位置する前記パネル部は主として連続繊維により強化された繊維強化樹脂からなり、前記フレーム部は実質的に前記パネル部端部の全周を被覆し、かつ成形収縮率０．５％以下の樹脂で一体成形したことを特徴とする放射線画像撮影用カセッテである。

なお、パネル部が「主として連続繊維により強化された繊維強化樹脂」とは、パネル部を構成する材料の４０重量％以上が繊維強化樹脂で構成されていれば良いことを意味し、繊維強化樹脂以外の材料としては、例えば、後述の樹脂発泡体が用いられていても良い。

さらに、本発明のカセッテは、次の（２）から（１０）に記載の具体的構成を有するものである。すなわち、
（２）前記繊維強化樹脂を構成する連続繊維は炭素繊維であることが好ましい。

（３）前記繊維強化樹脂を構成する樹脂は熱硬化性樹脂であることが好ましい。

（４）前記繊維強化樹脂を構成する樹脂は熱可塑性樹脂であっても良い。

（５）前記パネル部が、放射線が照射される厚み方向において、該パネル部厚みの中心に位置する全ての点を含む仮想中心面を基準に対称積層構造であることが好ましい。

（６）前記パネル部が、中央部領域と外周部領域で、放射線が照射される方向の厚みが異なり、該中央部領域の厚みが該外周端部領域の厚みより厚くても良い。

（７）前記パネル部が、内層に樹脂発泡体を含むサンドイッチ構造であってもよい。

（８）前記パネル部の表面任意点におけるＸ線照射管電圧６０ｋＶでのＸ線透過線量が、Ｘ線が照射される厚み方向において、アルミニウム当量０．５ｍｍＡｌ以下であることが好ましい。

（９）前記フレーム部が、主として不連続の炭素繊維で強化された熱可塑性樹脂からなることが好ましい。

（１０）前記フレーム部が、主として不連続のガラス繊維で強化された熱可塑性樹脂であっても良い。

なお、フレーム部が「主として不連続の炭素繊維で強化された熱可塑性樹脂」、「主として不連続のガラス繊維で強化された熱可塑性樹脂」とは、フレーム部を構成する強化繊維の全てが炭素繊維、ガラス繊維で構成されていることが望ましいが、８０重量％以上の強化繊維が炭素繊維、ガラス繊維で構成されていれば良いことを意味する。

さらに、前記目的を達成するため、本発明の放射線画像撮影用カセッテの製造方法は次の構成を有する。すなわち、
（１１）パネル部と該パネル部外周端部に隣接するフレーム部から構成されるフロント部材と、バック部材を備え、該フロント部材と該バック部材が開閉可能な機構を有し、該フロント部材と該バック部材で形成される空間に放射線画像記録体を収容する放射線撮影用カセッテの製造方法において、強化繊維として用いられる連続繊維と樹脂を用いて前記パネル部材を成形する第１工程と、第１工程で得られた前記パネル部材を成形金型内にセットする第２工程、第２工程でセットされた前記パネル部材の端部を実質的に全周被覆するように、成形収縮率０．５％以下の樹脂を用いて前記フレーム部を一体成形する第３工程を少なくとも製造工程に含むことを特徴とする放射線画像撮影用カセッテの製造方法である。

（１２）前記パネル部材の成形は、プレス成形であることが好ましい。

（１３）前記フレーム部の一体成形は、射出成形であることが好ましい。
である。

本発明の放射線画像撮影用カセッテおよび製造方法によれば、放射線照射源と放射線画像記録体の間に位置するパネル部は主として連続繊維により強化された繊維強化樹脂からなり、パネル外周端部に隣接するフレーム部は実質的に前記パネル部端部の全周を被覆し、かつ成形収縮率０．５％以下の樹脂で一体成形しているため、前記パネル部と前記フレーム部から構成されるフロント部材は、寸法変化防止を目的とした金属部材など用いずに、高い寸法精度を達成できる。さらに、構成が単純であり、反り矯正も不要であるため、軽量のフロント部材を低コストにて製造することが可能である。

以下、本発明に係わる放射線画像撮影用カセッテおよびその製造方法について、図面を参照しながら、望ましい実施形態とともに詳細を説明する。

図１は、本発明のカセッテのフロント部材の一例を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその断面図である。図２は、本発明のカセッテの一例の概略断面図である。

先ず、カセッテ１の基本構造を説明する。カセッテ１は、フロント部材２とバック部材３を備えている筐体であり、ヒンジ４やネジなどの機構を有し、フロント部材２とバック部材３は開閉可能となっている。画像撮影時、放射線画像記録体６は、発泡樹脂シートなどの記録体支持部材５上に１枚ずつセットされ、フロント部材２とバック部材３が閉じられた状態で、フロント部材２側から放射線が照射され画像情報を記録する。

フロント部材２は、概ね平板状のパネル部２１とパネル部２１の外周端部２３に隣接するフレーム部２２から構成されるが、画像撮影時や持ち運び時にカセッテ１に作用する外力による放射線画像記録媒体６の損傷を防ぐため、フロント部材２、特にパネル部２１は、高強度かつ高剛性であることが必要である。さらに、パネル部２１は、放射線照射源と放射線画像記録体６の間に位置するため、放射線の透過性が良く、かつ面内の密度差が小さいことも必要である。

また、放射線画像記録媒体６を保護するため、フロント部材２とバック部材３が閉じられた状態では、光や空気中水分がカセッテ１内部に侵入することを防ぐ、つまり密閉状態を作ることも必要である。従って、フロント部材２のフレーム部２２とバック部材３の合わせ部分には、相互に噛み合う凹溝と凸部を設けていることが多い。さらに、開閉に必要なヒンジ４やネジなどの金属部品が取り付くこともあり、一般に、フレーム部２２は複雑な形状となる。

従来、フロント部材２の材料にはアルミニウムが用いられていたが、放射線画像の高精細化や患者の放射線被爆量低減を目的に、放射線透過性の要求が高まるにつれ、パネル部２１を薄くしながらたわみを小さくすることが困難になってきた。従って、フロント部材２、特にパネル部２１の材料として、軽量、高剛性に優れた繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと略す）を用いることが現在主流となっている。

かかるＦＲＰに用いられる強化繊維としては、ガラス繊維、ポリアミド繊維（例えば、米国デュポン（株）製“ケブラー”（登録商標））、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維などの高強度、高弾性率繊維を使用することができる。また、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ビニロン繊維などの合成繊維や、有機天然繊維なども使用することができる。さらには、これら複数の強化繊維を併用することもできるが、比強度、比弾性率が高く、放射線透過性に優れている炭素繊維を用いることが望ましい。炭素繊維としては、例えばポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系、セルロース系などのものを用いることができ、これら２種類以上を併用してもよい。中でも、弾性率と価格のバランスに優れているＰＡＮ系炭素繊維が本発明のパネル部２１の材料には適している。

また、強化繊維の形態としては、短繊維や不織布、一方向に引き揃えられた連続繊維、連続繊維の織物などを採用することができ、これら２種類以上を併用してもよい。放射線が透過されるパネル部２１は、高い剛性だけでなく、Ｘ線透過率の面内分布を均一にする、つまり面内の密度差を小さくする必要があるため、補強繊維の形態は連続繊維であることが望ましい。中でも、連続繊維が隙間なく並べやすい、一方向に引き揃えられた連続繊維の形態を採用することが好ましい。他方、複雑な形状のフレーム部２２は、強度、剛性だけでなく、成形し易さも必要であるため、成形性に優れた不連続な短繊維の形態を採用することが多い。フレーム部２２に用いられる強化繊維としては、上記例示された繊維を用いることができるが、フロント部材２の剛性を高めるという観点からは炭素繊維が、フロント部材２を低コストで製造するという観点からはガラス繊維が特に好ましく用いられる。

ＦＲＰのマトリクス樹脂としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を使用することができる。具体的には、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、シアネート樹脂などを挙げることができ、熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。パネル部２１は放射線が照射されるため、放射線や熱に対する樹脂劣化が少ないことが好ましく、エポキシ樹脂を用いることが多い。フレーム部２２は成形し易さを重視して、熱可塑性樹脂を用いることが多いが、パネル部２１との接合性を考慮し、パネル部２１とフレーム部２２を同じ樹脂にすることもある。

ＦＲＰの強化繊維含有率は、パネル部２１の場合、２０〜８０重量％の範囲内、より好ましくは４０〜７０重量％の範囲とすることで、強度、剛性を維持しながら、成形し易くなることが多い。フレーム部２２の場合、６０重量％以下、より好ましくは３０重量％以下とすることで、複雑な形状の成形が可能となる。強度、剛性が要求値を満足するならば、強化繊維を用いなくても良い。

フロント部材２は、パネル部２１とフレーム部２２を別々に成形加工した後、ボルトや接着剤を用いて２部品を組み立て、作ることもできるが、予めパネル部２１を用意し、フレーム部２２を後から一体成形して作る方が、組立に必要な機構や作業が無くなり、製造コストダウンが図れるため好ましい。一般には、後から成形するフレーム部２２の溶融樹脂が冷却する際に硬化収縮し、パネル部２１を変形させるため、フロント部材２が反り、寸法精度が悪くなるが、本発明では、パネル部２１の外周端部２３を実質的に全周被覆しているため、パネル部２１の各辺には概ね同じ力が働き、パネル部２１の寸法変化が制御可能となる。ここでいう実質的に全周とは、パネル部２１の外周端部２３が、その長さの９０％以上を意味する。また、一般にパネル部２１は矩形であるが、その各辺それぞれについて９０％以上被覆していることが望ましい。さらに、フレーム部２２の樹脂の硬化収縮が大きいと、パネル部２１を変形させる働きが大きくなるため、フレーム部２２に用いる樹脂の成形収縮率は０．５％以下の範囲、より好ましくは０．３％以下であることが好ましい。

図３から図７に、本発明のフロント部材２におけるパネル部２１とフレーム部２２の接合形態の一例を示す。パネル部２１の変形に着目すると、図３に示すように、外周端部２３を境に、パネル部２１とフレーム部２２が突き合わせ状態で接合している好ましい。この場合、フレーム部２２の硬化収縮の影響は、主にパネル部２１の面内に働くため、パネル部２１の反りが発生し難くなる。一方、図３の場合、十分な接合強度が得られないと、パネル２１に放射線記録体６方向の外力が働くと、パネル部２１の外周端部２３がせん断応力で破壊することがある。

この問題を解決する手段の一つとして、図４に示すように、パネル部２１に凹部、フレーム部２２に凸部２２ａを設け、外周端部２３において、その凹部と凸部が相互に噛み合う様にすることが好ましい。図３の場合に比べて、パネル部２１の外周端部２３の接合領域を広げ、接合強度を高めるだけでなく、パネル２１に放射線記録体６方向の外力が働いた場合、凸部２２ａが力を受けることになり、破壊強度が大幅に高めることができる。

また、別の手段として、図５に示すように、パネル部２２に凸部２２ｂＵと２２ｂＬを設け、外周端部２３において、フレーム部と２つの凸部が相互に噛み合う様にすることもできる。但し、図５の場合は、接合強度は大幅に高めることができるが、２つの凸部２２ｂＵと２２ｂＬの成形収縮影響が、パネル部２１の面外に影響を与えるため、フレーム部２２の形状に起因する２２ｂＵと２２ｂＬの成形収縮量の差により、パネル部２１の反りが凸になったり凹になったりする。反りが凸方向、つまり図２において、パネル部２１と放射線記録体６と隙間が大きくなる方向は問題ないが、隙間が小さくなる凹方向は、放射線記録体６を保護する目的から好ましくない。したがって、図５の場合、フレーム部２２は、成形収縮率が非常に小さな樹脂を選ぶ必要がある。パネル部２１の反りを凸方向に制御する手段として、図６に示すように、フレーム部の凸部２２ｃを、パネル部２１と放射線記録体６の間に位置するように片側一つすることが望ましい。この場合、フレーム部２２の成形収縮影響は、パネル２１の反りが凸方向になるように作用するため、放射線記録媒体６との隙間が小さくなることはない。パネル部２１とフレーム部２２の凸部２２ｃとの段差が、カセッテ設計上問題になる場合には、図７に示すように、パネル部２１の中央部領域と外周部領域で、放射線が照射される方向の厚みを変化させることで、段差をなくすことが可能となる。なお、中央部領域の最大厚みと外周端部領域の最小厚みとの比は、パネル部２１の成形し易さから、１．２〜３．０の範囲内であることが好ましい。

上記のように、図３から図７に示す、パネル部２１とフレーム部２２の接合形態を採用すると、フレーム部２２を後から成形しても、その硬化収縮の影響によるパネル部２１の反りを小さく、あるいは凸方向に制御することが可能である。しかしながら、パネル部２１自体の寸法精度が悪いと、当然のことならが、フロント部材２の寸法精度は高めることはできない。したがって、図８に示すように、パネル部２１は、放射線が照射される厚み方向において、パネル部２１の厚みｔの中心、つまりｔ／２に位置する全ての点を含む仮想中心面を基準に、対称積層構造であることが好ましい。図８は、パネル部２１の一例であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）と（ｃ）はそのＢ−Ｂ断面図である。パネル部２１が偶数の６層である（ｂ）の場合、仮想中心面を基準にＦＲＰ層２１ａ、２１ｂ、２１ｃがそれぞれ対象と成るように積層している。また、パネル部２１が奇数の５層である（ｃ）の場合は、中心となるＦＲＰ層２１ｄの中に仮想中心面が存在すると考え、中心面を基準にＦＲＰ層２１ｂ、２１ｃがそれぞれ対象と成るように積層している。このような対象積層構造とすることにより、パネル部２１を成形する際に、仮想中心面を基準に上下の成形収縮量が等しくなり、反りの少ないパネル部２１を得ることができる。

近年、一人の患者に対して多くの画像を撮影することが増え、持ち運び作業性からカセッテ１は軽量化を強く求められているが、軽量化を図る手段の一つとして、パネル部２１を樹脂発泡体のサンドイッチ構造体にすることが考えられる。パネル部２１は曲げ剛性が必要であるが、図８（ｃ）の２１ｄ層のように、厚み中央部分の位置する層は、他の外側層に比べて曲げ剛性への寄与度が低いため、ＦＲＰから樹脂発泡体に変更しても、パネル部２１の剛性低下を小さくできることが多い。また、先に述べた図７の接合状態を実現するには、パネル部２１の中央部領域と外周部領域で厚みを変化させる必要があるが、図９に示すように、中央部分２１ｄを樹脂発泡体にすることで、外側ＦＲＰ層２１ｂを機械加工することなく、段差を有するパネル部２１を成形することができる利点もある。

樹脂発泡体２１ｄは、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂に発泡剤や中空ビーズ、炭酸ガスを混合して内部に発泡セルを形成したものである。樹脂発泡体に用いられる熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリウレタン、エポキシ、フェノール、メラミンなどがある。一方、樹脂発泡体に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、変性フェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＨＩＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などのアクリル樹脂、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、変性ポリオレフィン樹脂、熱可塑性ポリイミド、ポリメタクリルイミド、ポリエーテルイミドなどのイミド系樹脂、さらにはエチレン／プロピレン共重合体、エチレン／１‐ブテン共重合体、エチレン／プロピレン／ジエン共重合体、エチレン／一酸化炭素／ジエン共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸グリシジル、エチレン／酢酸ビニル／（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体、ポリエーテルエステルエラストマー、ポリエーテルエーテルエラストマー、ポリエーテルエステルアミドエラストマー、ポリエステルアミドエラストマー、ポリエステルエステルエラストマーなどの各種エラストマー類などがあり、これらを単独で用いてもよいし、２種類以上の混合物として用いてもよい。中でも発泡セルが独立気泡で均質な発泡セル形状を形成しやすいポリプロピレンやポリメタクリルイミドなどの熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。

上述した本発明のフロント部材２は、強度、剛性に優れた軽量なカセッテ１を得るために必要であるが、フロント部材２のパネル部２１は放射線が透過されるため、放射線の透過性にも優れている必要がある。したがって、パネル部２１は、放射線の一つであるＸ線の照射管電圧６０ｋＶにおいて、パネル部２１内の任意な点におけるＸ線透過線量がアルミニウム当量で０．５ｍｍＡｌ以下の範囲、さらに好ましくは０．３ｍｍＡｌの範囲内であることが望ましい。医療用放射線機器においては、構造体のＸ線の透過しやすさ（総ろ過量）をアルミニウム当量（ｍｍＡｌ）というパラメータで評価する。これは構造体のＸ線透過率がアルミニウムの厚さにして何ｍｍに相当するかという尺度であり、アルミニウム当量が小さな値である程、Ｘ線透過性が高く、カセッテ１として好ましいことになる。

本発明の放射線画像撮影用カセッテ１のフロント部材２は、次の様な方法を採用すれば、低コストで製造することができる。図１０は本発明の製造工程を説明するための工程概略図である。

先ず、第１工程として、パネル部２１を構成する基材であるプリプレグや不織布、樹脂発泡シートなどを用意し、積層した後パネル部２１を成形する。プリプレグは、炭素繊維だけでなく、前記したような炭素繊維以外の強化繊維が含まれていても良く、前記したようなマトリクス樹脂が含浸されている。樹脂発泡シートを用いる場合は、実質的に均一厚みと均一かさ密度を有していることが望ましい。ここでいう均一とは、厚みやかさ密度がそれぞれの平均値に対して±１０％以内のばらつきに収まるような均一性を意味しており、樹脂発泡シートのかさ密度は、ＪＩＳ Ｋ ７２２２（２００５年）にて測定することができる。さらに、熱可塑性樹脂を用いた樹脂発泡体を使用する場合には、パネル部２を成形する時の加熱と加圧で発泡シートが溶融しないように、融点が１４０〜３５０℃の範囲内である熱可塑性樹脂を用いるのが良い。

準備した基材を強度、剛性設計により決めた順に、対象積層となるように積層する。なお１つの層おいて、複数のプリプレグを部分的に並べてもよい。積層完了した基材を成形し、バリ取りなどの機械加工をしてパネル部２を得ることができる。エポキシ樹脂の場合、１３０℃〜１５０℃の熱を与え樹脂を硬化させる必要があり、パネル部２の成形には、プレス成形、オートクレーブ成形などを用いることができる。また、プリプレグを使わない場合の成形方法としては、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）、バルクモールドコンパウンド（ＢＭＣ）、レジントランスファー成形（ＲＴＭ）、引き抜き成形などを採用することもできる。但し、先に述べたように、フロント部材２の寸法精度を高めるには、パネル部２１の寸法精度は非常に重要であり、概ね平板状のパネル部材２を成形するには、寸法精度や生産性に優れた、プリプレグを用いたプレス成形が好ましい。

次に、第２工程として、第１工程で得られたパネル部２１のフレーム部材２成形金型にセットする。フレーム部材成形金型は上金型７１と下金型７２からなり、両金型が開いた状態でパネル部２１をセットするが、その際位置決めが安定するように、下金型７２には、位置決め機構が備えてあることが望ましい。その後、上金型７１と下金型７２を閉じると、凹凸形状のキャビティが形成されるが、セットしたパネル部２１以外のキャビティ空間がフレーム部２２の形状となり、パネル部外周端部２３が実質的に全周キャビティ空間に対面するように、キャビティ空間が設計されている必要がある。

最後の第３工程は、フレーム部２２の材料となる溶融樹脂を第２工程で形成されたキャビティ空間に流し込み、樹脂硬化後に上金型７１と下金型７２を開き、成形完了したフレーム部材２を取り出す工程からなる。前記したように、フレーム部２２は複雑形状であるため、溶融樹脂の流動性がよく、成形収縮率は０．５％以下の範囲、より好ましく０．３％以下である熱可塑性を用いることが好ましく、第２、第３工程は射出成形やトランスファー成形を用いることが多い。得られたフレーム部材２は、バリ取りなどの機械加工をした後、カセッテ１の部品として、バック部材３や他の部材とともに組み立てられることになる。

本発明の製造方法によれば、パネル部２１に所望の機械加工を施したり、別々に成形したパネル部２１とフレーム部２２とを接着接合したりする必要がなく、フレーム部２２を一体成形することができきるため、本発明のカセッテ１のフロント部材２を低コストで提供することができる。

以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。なお、アルミニウム当量は、次のようにして測定した。

測定すべきフロント部材のパネル部について、その領域内で任意に設定した計１０箇所に対し、Ｘ線照射装置を用いて、Ｘ線照射管電圧６０ｋＶでＸ線をパネル部に厚み方向に垂直に照射し、パネルを透過したＸ線量を線量計で測定した。そして、得られた透過Ｘ線量からアルミニウム当量を算出した。なお、本実施例では、Ｘ線照射装置として、（株）東芝製 診断用Ｘ線高電圧装置 ＫＸＯ−３０Ｆを用い、線量計として、Ｒａｄｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製 ｍｏｄｅｌ Ｎｏ．２０２５ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒを用いた。

［実施例１］
引張弾性率が２３０ＧＰａの連続炭素繊維（東レ（株）製“トレカ”（登録商標）Ｔ３００Ｂ−３Ｋ）をストランド密度が縦糸、横糸ともに１２．５本／２５ｍｍとなるような平織組織の織物にし、エポキシ樹脂を含浸した炭素繊維目付２００ｇ／ｍ^２、炭素繊維含有率５６重量％のクロスプリプレグを用意した。このプリプレグを縦４００ｍｍ×横４００ｍｍの大きさで８枚を切り出し、配向角度が（０°／９０°）となるように８枚を積層しプリフォームとした。ここで配向角度の０°とは縦４００ｍｍの平行方向とした。

このプリフォームをホットプレス装置によりプレス成形（金型温度１３０℃、圧力１ＭＰａ、硬化時間１２０分）した。成形した硬化板をＮＣルーターで外周トリミングの機械加工を行い、縦３７０ｍｍ×横３７０ｍｍ、厚み１．５ｍｍのフロント部材のパネル部材を得た。アルミニウム当量は０．２ｍｍＡｌであった。

フロント部材のフレーム部を射出成形する金型を開いた状態で、前記パネル部材を位置決めしながらセットし、金型を閉じた後型締め力を与えた。フレーム部に相当するキャビティ空間は、図３に示すように、パネル部外周端部の全周において、パネル部材とフレーム部材が突き合わせ状態で接合するように設計した射出成形金型を用いた。

フレーム部の材料として、炭素繊維長繊維ペレットＴＬＰ１１４６Ｓ（東レ（株）製、炭素繊維含有量２０％、樹脂：ポリアミド６トレカ）を用いて射出成形し、パネル部とフレーム部が一体となったフロント部材を得た。本フロント部材は、パネル部の寸法精度が高く、バック部材、ヒンジなどとともに組み立て、カセッテ１を製造するのに好適であった。

［実施例２］
引張弾性率が２３０ＧＰａの連続炭素繊維（東レ（株）製“トレカ”（登録商標）Ｔ７００Ｓ−１２Ｋ）を一方向にシート状に引き揃え、エポキシ樹脂を含浸した炭素繊維目付１００ｇ／ｍ^２、炭素繊維含有率６３重量％の一方向プリプレグを用意した。このプリプレグを縦４００ｍｍ×横４００ｍｍの大きさで４枚切り出し、配向角度が（０°／９０°）となるように常温でそれぞれ２枚を貼り合わせプリプレグ積層物２体を得た。ここで配向角度の０°とは縦４００ｍｍの平行方向とした。さらに、厚み３ｍｍの均一厚みで、かさ密度３３０ｋｇ／ｍ^３の均一かさ密度のポリプロピレン樹脂発泡シート（古河電気工業（株）製“エフセル”（登録商標）ＣＰ３０３０）１枚を縦４００ｍｍ×横４００ｍｍの大きさで準備した。

これらを、配向角度が（０°／９０°）のプリプレグ積層物、ポリプロピレン樹脂発泡シート、配向角度が（９０°／０°）のプリプレグ積層物の順番となるように外周を揃えて常温で貼り合わせ、厚み３．４ｍｍのプリフォームを得た。

このプリフォームをホットプレス装置によりプレス成形（金型温度１３０℃、圧力２ＭＰａ、硬化時間６０分）した。図１１に示すような凹凸形状に沿うようなキャビティを備えた上型と下型を用いることにより、プリプレグ積層物を硬化させると共にプリプレグと樹脂発泡体とを接着接合し、図９に示ように、中央部領域と外周部領域で厚みが異なる硬化板を得た。成形した硬化板をＮＣルーターで外周トリミングの機械加工を行い、縦３７０ｍｍ×横３７０ｍｍ、中央部領域厚み３．０ｍｍ、外周部領域厚み１．８ｍｍの段付きフロント部材のパネル部材を得た。アルミニウム当量は０．１５ｍｍＡｌであった。

その後、実施例１と同様に、パネル部材を射出成形金型にセットした状態でフレーム材部をＴＬＰ１１４６Ｓで射出成形しフロント部材を得た。パネル部材とフレーム部材の接合部が、図７に示す形状となるように設計した射出成形金型を用いることにより、本フロント部材は、パネル部の寸法精度が高く、２部材の接合強度が実用上十分である軽量、高剛性に優れたものであり、カセッテ１を製造するのに好適なものであった。

本発明は、医療用放射線画像診断システムに用いられ、撮影時に放射線画像記録体を収容する筐体として使われる放射線画像撮影用カセッテおよびその製造方法に関するものであるが、一般の筐体においても、高い寸法精度、軽量、低コストが同時要求される場合に応用することができる。

本発明のカセッテのフロント部材の外観斜視図および断面図。 本発明のカセッテの基本構造を示す概略断面図。 本発明のフロント部材における、パネル部とフレーム部の接合形態を示す一例の断面図。 本発明のフロント部材における、パネル部とフレーム部の接合形態を示す別の一例の断面図。 本発明のフロント部材における、パネル部とフレーム部の接合形態を示す別の一例の断面概略図。 本発明のフロント部材における、パネル部とフレーム部の接合形態を示す別の一例の断面図。 本発明のフロント部材における、パネル部とフレーム部の接合形態を示す一例の断面図。 本発明のフロント部材における、平板状パネル部を示す外観斜視図および断面図 本発明のフロント部材における、厚みがことなるパネル部を示す外観斜視図および断面図 本発名のフロント部材の製造工程を示す概略図 本発名のフロント部材における、厚みがことなるパネル部をプレス成形するときの金型および工程概略図

符号の説明

１ 放射線画像撮影用カセッテ
２ フロント部材
３ バック部材
４ ヒンジ
５ 記録体支持部材
６ 放射線画像記録体
２１ パネル部
２２ フレーム部
２３ パネル部外周端部
７１ フレーム部材成形の上金型
７２ フレーム部材成形の下金型

Claims (13)

1. パネル部と該パネル部外周端部に隣接するフレーム部から構成されるフロント部材と、バック部材を備え、該フロント部材と該バック部材が開閉可能な機構を有し、該フロント部材と該バック部材で形成される空間に放射線画像記録体を収容する放射線撮影用カセッテにおいて、放射線照射源と放射線画像記録体の間に位置する前記パネル部は主として連続繊維により強化された繊維強化樹脂からなり、前記フレーム部は実質的に前記パネル部端部の全周を被覆し、かつ成形収縮率０．５％以下の樹脂で一体成形したことを特徴とする放射線画像撮影用カセッテ。
2. 前記繊維強化樹脂を構成する連続繊維が炭素繊維である、請求項１に記載の放射線画像撮影用カセッテ。
3. 前記繊維強化樹脂を構成する樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項１または２に記載の放射線撮影用カセッテ。
4. 前記繊維強化樹脂を構成する樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項１または２に記載の放射線画像撮影用カセッテ。
5. 前記パネル部が、放射線が照射される厚み方向において、該パネル部厚みの中心に位置する全ての点を含む仮想中心面を基準に対称積層構造である、請求項１から４のいずれかに記載の放射線画像撮影用カセッテ。
6. 前記パネル部が、中央部領域と外周部領域で、放射線が照射される方向の厚みが異なり、該中央部領域の厚みが該外周端部領域の厚みよりも厚い、請求項１から５のいずれかに記載の放射線画像撮影用カセッテ。
7. 前記パネル部が、内層に樹脂発泡体を含むサンドイッチ構造である、請求項１から６のいずれかに記載の放射線画像撮影用カセッテ。
8. 前記パネル部の表面任意点におけるＸ線照射管電圧６０ｋＶでのＸ線透過線量が、Ｘ線が照射される厚み方向において、アルミニウム当量０．５ｍｍＡｌ以下である、請求項１から７のいずれかに記載の放射線画像撮影用カセッテ。
9. 前記フレーム部が、主として不連続の炭素繊維で強化された熱可塑性樹脂からなる、請求項１から８のいずれかに記載の放射線画像撮影用カセッテ。
10. 前記フレーム部が、主として不連続のガラス繊維で強化された熱可塑性樹脂からなる、請求項１から８のいずれかに記載の放射線画像撮影用カセッテ。
11. パネル部と該パネル部外周端部に隣接するフレーム部から構成されるフロント部材と、バック部材を備え、該フロント部材と該バック部材が開閉可能な機構を有し、該フロント部材と該バック部材で形成される空間に放射線画像記録体を収容する放射線撮影用カセッテの製造方法において、強化繊維として用いられる連続繊維と樹脂を用いて前記パネル部材を成形する第１工程と、第１工程で得られた前記パネル部材を成形金型内にセットする第２工程、第２工程でセットされた前記パネル部材の端部を実質的に全周被覆するように、成形収縮率０．５％以下の樹脂を用いて前記フレーム部を一体成形する第３工程を少なくとも製造工程に含む放射線画像撮影用カセッテの製造方法。
12. 前記パネル部材の成形がプレス成形である、請求項１１に記載の放射線画像撮影用カセッテの製造方法。
13. 前記フレーム部の一体成形が射出成形である、請求項１１または１２に記載の放射線画像撮影用カセッテの製造方法。