JP2013076695A - 生命維持装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る生命維持装置は、散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えた。
【選択図】図1
Description
前述した独自のガンマ線遮蔽材は、ビスマス及びチタンの少なくとも1種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有する。例えば、ビスマス20〜50質量%、ケイ素3〜25質量%及びストロンチウム20〜50質量%を含有する。一例として、チタン20〜50質量%、ケイ素3〜25質量%及びストロンチウム20〜50質量%を含有する。
上記ガンマ線遮蔽材では、有害性の観点から、鉛元素を実質的に含まないことが好ましい。例えば、5質量%以下、好ましくは1質量%以下である。
(i)酸化ビスマス(Bi2O3)、チタン及び酸化チタンの少なくとも1種、
(ii)ケイ素酸化物、並びに
(iii)炭酸ストロンチウム(SrCO3)、
を混合し、焼結する工程を経ることにより製造することができる。酸化チタンは、一酸化チタン(TiO)、二酸化チタン(TiO2)等のいずれでもよい。ケイ素酸化物としては、二酸化ケイ素(SiO2)、一酸化ケイ素(SiO)等のいずれでもよいが、一例として、SiO2が好適に用いられる。
配合割合は限定的でないが、例えば、
(1)酸化ビスマス30〜60質量%、好ましくは40〜50質量%
ケイ素酸化物5〜30質量%、好ましくは10〜20質量%、
炭酸ストロンチウム30〜60質量%、好ましくは40〜50質量%、
(2)チタン又は酸化チタン30〜60質量%、好ましくは40〜50質量%
ケイ素酸化物5〜30質量%、好ましくは10〜20質量%、
炭酸ストロンチウム30〜60質量%、好ましくは40〜50質量%、
等とすればよい。
SiO2(岩井化学薬品社製)12.58質量%、SrCO3(本荘ケミカル社製)42.42質量%、Bi2O3(岩井化学薬品社製)43.85質量%及びH3BO3(岩井化学薬品社製)1.15質量%をボールミル混合器に入れ、1時間混合した。次いで、電気炉に入れ、大気雰囲気で、900℃、2時間の条件で焼成した。焼成後、常温まで自然冷却し、ボールミル混合機にて平均粒子径が7μmになるまで粉砕した(図10参照)。これにより、実施例1のガンマ線遮蔽材を得た。なお、実施例1のガンマ線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Bi37.05質量%、Si9.68質量%、Sr35.12質量%、O(酸素原子)13.94質量%であり、残りは不純物であった。比重を測定したところ、4.78g/cm3であった。蛍光X線分析で測定したところ、上記実施例1は、Bi2O3+SrSiO3であることが推定された。
<ガンマ線遮蔽材の実施例2>
SiO2(岩井化学薬品社製)12.58質量%、SrCO3本荘ケミカル社製)42.42質量%、Ti(トーホーテック社製)43.85質量%及びH3BO3(岩井化学薬品社製)1.15質量%をボールミル混合器に入れ、1時間混合した。次いで、プラズマ焼結機(SPSシンテック社製、製品名「SPS−1030」)にて、1000℃で、約30分焼結した。これにより、実施例2のガンマ線遮蔽材(ペレット状、厚み3mm)を得た。
なお、実施例2のガンマ線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Ti37.95質量%、Si6.45質量%、Sr27.37質量%、O(酸素原子)17.73質量%であり、残りは不純物であった。
比重を測定したところ、4.67g/cm3であった。蛍光X線分析で測定したところ、上記実施例2は、SrTiO2.6+TiO+SrSiO3であることが推定された。
<ガンマ線遮蔽材の比較例>
鉛板(厚さ1mm、市販品)、アルミニウム板(厚さ3mm、市販品)をそれぞれ比較例1及び比較例2とした。
実施例1のガンマ線遮蔽材については、さらにプラズマ焼結によりペレット状(厚み3mm)に加工した。下記の条件にて、実施例及び比較例の試料にガンマ線を照射し、遮蔽率を測定した。この結果を表1に示す。
Current:200mA,Coll:3mmφ,DTCT:NaI6)
[散乱エックス線及び電子線遮蔽材]
前述した独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する。例えば、ケイ素5〜30質量%、ストロンチウム30〜60質量%、マグネシウム1〜20質量%、ユーロピウム0.1〜5質量%、及びジスプロシウム0.1〜5質量%を含有する。一例として、少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを焼成して得られる。この場合、焼成後、さらにプラズマ焼結されて、少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを得てもよい。上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材を製造する際には、例えば、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備える。前記焼成工程が、上記化合物に加えて、さらにホウ酸を混合し、焼成する工程であってもよい。さらに、プラズマ焼結する工程を備えてもよい。
ストロンチウム(Sr)の含有量は、好ましくは30〜60質量%、より好ましくは40〜50質量%である。
ユーロピウム(Eu)の含有量は、好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは0.5〜3質量%である。
ケイ素酸化物20〜60質量%、好ましくは30〜50質量%、
炭酸ストロンチウム20〜60質量%、好ましくは30〜50質量%、
酸化マグネシウ5〜40質量%、好ましくは10〜30質量%、
酸化ユーロピウム0.1〜5質量%、好ましくは0.2〜1質量%及び
酸化ジスプロシウム0.1〜5質量%、好ましくは0.2〜1質量%、
とすればよい。
焼結時間は、焼結温度に応じて適宜決定すればよいが、例えば、5分〜2時間、好ましくは10分〜1時間とすればよい。
SiO2(岩井化学薬品社製)40質量%、SrCO3(本荘ケミカル社製)38.2質量%、MgO(宇部マテリアルズ社製)20質量%、Eu2O3(ネオマグ社製)0.4質量%、Dy2O3(ネオマグ社製)0.4質量%及びH3BO3(岩井化学薬品社製)1質量%をボールミル混合器に入れ、1時間混合した。次いで、電気炉に入れ、大気雰囲気で、1300℃、2時間の条件で焼成した。焼成後、常温まで自然冷却し、ボールミル混合機にて平均粒子径が7μmになるまで粉砕した(図11参照)。これにより、実施例1の散乱エックス線及び電子線遮蔽材を得た。図12は、実施例1で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材の画像である。
実施例1で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材をさらに、プラズマ焼結機(SPSシンテック社製、製品名「SPS−1030」)にて、1000℃で、約30分焼結した。焼結後、常温まで自然冷却し、実施例2の散乱エックス線及び電子線遮蔽材(ペレット状、厚み3mm)を得た。
鉛板(厚さ0.3mm、市販品)、アルミニウム板(厚さ3mm、市販品)をそれぞれ比較例1及び比較例2とした。
実施例1の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、さらにプレス機によりペレット状(厚み3.95mm)に加工した。透過法により、測定エネルギー50keVの条件で、実施例1〜2及び比較例1〜2の試料のエックス線の透過率を測定し、透過率から線吸収係数を計算した。なお、線吸収係数は、透過率の自然対数をとった値を、試料の厚み(cm)で除することにより計算される。得られた測定結果を表2に示す。
紫外可視分光光度計(UV2400PC、島津製作所製)により、実施例1の紫外線の透過率を測定した。その結果、250nm〜400nmの波長域においては、透過率が20%以下であった。
11 主酸素タンク
12 エアータンク
13 給水用タンク
14 呼吸循環エアー冷却装置
15 二酸化炭素吸収材
16 機器制御部
17 GPS
18 マイクロポンプユニット
19 バッテリーユニット
30 放射線防護服
51 放射線遮蔽素材
52 内皮層
53 中皮層
54 上皮層
55 中空層
56 外層部
57 隔壁部
57a 連通孔
110 放射線防護服
130 生命維持装置
131 第一のエアータンク
132 第二のエアータンク
133 電源部
134 呼吸循環エアー冷却装置
135 供給口
136 二酸化炭素吸収材
137 機器制御部
138 マイクロポンプユニット
138 給水用タンク
139 流動食用タンク
Claims (14)
- 散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、前記内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、前記中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、
前記放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えたことを特徴とする生命維持装置。 - 前記生命維持手段は、少なくとも、酸素タンクと、二酸化炭素吸収材と、呼吸循環エアー冷却装置と、制御部とを備え、
前記制御部は、前記生命維持装置を装着した装着者に対して、前記酸素タンクの酸素を供給するように制御し、前記装着者が呼吸した二酸化炭素を吸収させるように制御し、前記呼吸循環エアー冷却手段を制御することで装着者の呼吸により排出されたエアーを循環させるものであることを特徴とする請求項1記載の生命維持装置。 - 前記生命維持手段は、前記生命維持装置を装着した装着者の位置情報を取得し、前記位置情報を送信する位置情報取得手段をさらに備える請求項2記載の生命維持装置。
- 前記生命維持手段は、前記生命維持装置を装着した装着者に水分を供給する給水タンクをさらに備える請求項2又は3記載の生命維持装置。
- 前記中皮層は、前記内皮層側に、気体により構成される複数の中空層と、該中空層を仕切る隔壁部を備える請求項1から4いずれか1項記載の生命維持装置。
- 前記中空層には、ヘリウムが充填された請求項5記載の生命維持装置。
- 前記隔壁部は、該隔壁部を介して隣り合う前記中空層内の充填物を連通させる連通孔を備える請求項5又は6記載の生命維持装置。
- 前記上皮層は、少なくともホウ素を加えたシリコンゴムから形成される請求項1〜7のいずれか1項記載の生命維持装置。
- 前記中皮層は、ビスマス及びチタンの少なくとも1種、ケイ素、並びにストロンチウムを少なくとも加えたシリコンゴムから形成される請求項1〜8のいずれか1項記載の生命維持装置。
- 前記内皮層は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを加えたシリコンゴムから形成される請求項1〜9のいずれか1項記載の生命維持装置。
- 前記シリコンゴムと該シリコンゴムに加えられる物質との混合体積比は、40:60であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項記載の生命維持装置。
- 前記シリコンゴムに加える物質の割合を変化させて、前記シリコンゴムの硬さを調整したことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項記載の生命維持装置。
- 前記中空層には、空気または液体が充填されたことを特徴とする請求項5記載の生命維持装置。
- 前記生命維持手段は、前記酸素タンクのみであることを特徴とする請求項1記載の生命維持装置。
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