JP2016530407A - 放射線不透過性の繊維、フィラメント、および布地 - Google Patents

Abstract

本明細書において、放射線不透過性の繊維、フィラメントおよび糸が開示される。放射線不透過性の繊維、フィラメントまたは糸は、複数の放射線不透過性材料（１０４）および第１のポリマー（１０６）を含むマトリックス（１０２）を含み、放射線不透過性材料（１０４）は、放射線不透過性元素、放射線不透過性元素の合金、および放射線不透過性元素の化合物のうちの少なくとも１つ、またはそれらの組合せであり、放射線不透過性元素は原子番号が２９以上のものであり、マトリックス（１０２）は一体化した柔軟構造を形成する。放射線不透過性の繊維、フィラメントまたは糸は、複数のマトリックス（１０２）を結合し紡糸性を与えて繊維、フィラメントおよび糸を形成する、担体ポリマー（１０８）をさらに含む。

Description

本発明は、放射線不透過性の繊維、フィラメントおよび布地材料に一般的に関し、特に、放射線不透過性の繊維、フィラメント、および柔軟で高エネルギー放射線に不透過性の布地材料に関する。

Ｘ線およびγ線などの高エネルギー放射波は、反射も吸収もされずに種々の表面を透過するそれらの能力の故に、種々の用途にますます使用されるようになっている。これらの放射波の透過性によって、それらは、医学的診断および治療の目的のために、および疑わしい材料などの検出のため旅行荷物を走査するために有用になる。

添付図を参照して詳細な説明を記載する。図において、参照番号の最も左側の数字がその参照番号が最初に表れる図であることを示す。同じ数字が、特徴および構成成分を参照する図を通して使用される。ここで、本発明の実施形態による系および／または方法の幾つかの実施形態を、単なる例として、添付図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態による放射線不透過性フィラメントの実施の断面図を例示する図である。

図２は、本発明の実施形態による放射線不透過性フィラメントの種々の実施の断面図を例示する図である。

図３は、本発明の実施形態による放射線不透過性の繊維を紡糸する方法を例示する図である。

図４は、本発明の実施形態による放射線不透過性フィラメントの断面図の種々の顕微鏡写真を例示する図である。

図５は、本発明の実施形態による複数の放射線不透過性布地について放射線不透過性の試験を例示する図である。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、Ｘ線画像で見られる溶解前および溶解後の本発明の実施形態による放射線不透過性布地の構造を例示する図である。

（詳細な説明）
本明細書においては放射線不透過性を供する繊維およびフィラメントが記載される。放射線不透過性の繊維、フィラメントおよび布地は、電磁スペクトルにおける広範囲の周波数に対して放射線不透過性を供する。本明細書において開示する放射線不透過性の繊維、フィラメントおよび布地は、適当な粒子状形態で放射線不透過性材料を使用して作製され、柔軟で、垂れ下がることが可能であり、縫合可能、および洗濯可能である。さらに、放射線不透過性布地は、衣類、手袋、放射能マスク、甲状腺保護カラーなどを作製するのに適する。これらの繊維、フィラメントおよび布地で作製された衣類は比較的軽量である。さらに、該材料で作製された衣類は、多層化することができ、多層の各層が広範囲の周波数の電磁放射線スペクトルにおける異なった範囲に対して放射線不透過性を示すことができる。

Ｘ線などの放射波は、診断および治療のようないくつかの医学的用途、および構成成分中の欠陥を検出する非破壊検査のような工業的用途で一般的に使用される。医学的用途には、ヒトにおける骨構造および骨障害を研究することが含まれる。Ｘ線が筋肉塊を透過するが骨は放射線不透過性であるという性質によって、骨構造はＸ線照射で捕らえられる。Ｘ線照射手順中に、医師、技師、およびサポートスタッフは意図せずに放射線に曝される。彼らは、Ｘ線照射手順中に散乱された放射線または他の放射線不透過性の表面から反射した放射波にも意図せずに曝されることがあるが、直接の放射線と比較して低い強度であることもある。さらに、診断および治療を受ける患者は、放射線曝露を意図されていない体の一定の領域を曝すことがある。例えば、脛骨のＸ線診断が行われる人は、大腿骨をＸ線に曝すことは望まないかもしれない。放射線への曝露は、ヒトの健康を損なうことが知られており、長期の曝露は癌を含む合併症に到り得る。同様に、γ線も、成形における欠陥を検出するなどの工業的用途に使用される。γ線への長期の曝露も健康上の危険をもたらし得る。

以下の記載において、用語「管理者」は、診断の試験を管理するまたは手順を実施するためにＸ線を使用する人を指して使用される。管理者は直接のＸ線、または散乱された放射線のビームを意図せずに受けることがあることは認識されてもよい。用語「被験対象」は、診断を受ける患者、および工業的用途における診断の分析の被験対象である被験体を指して使用されている。用語「線源」は、Ｘ線またはγ線などの電磁放射線を発射する線源を指して使用されている。この記載は、多くはＸ線を指すが、本明細書において記載される材料は、他の周波数の電磁スペクトルに対しても程度は変わるが同様に不透過性であることは認識されてよい。

そのような意図されない曝露を防止または低減するために、従来、実質的に厚い鉛板で作製された放射線不透過性の遮蔽物が使用されている。鉛板の構造物は、鉛の層がその上に分散された機械加工、鋳造またはプレス加工されたアルミニウム、真鍮または鋼を含む。管理者をＸ線投射から遮蔽するために、鉛板は線源と管理者の間に置かれる。鉛板は、診断を意図されない被験対象の体部を遮蔽するためにも線源と被験対象の間に置かれる。しかしながら、これらの鉛板は重くて非柔軟性である。それ故、管理者および被験対象が十分に保護されることを確実にするために、鉛板を適切に移動させて設置することは難題である。それに加えて、管理者が鉛板の鉛に曝露されると、他の健康上の危険の原因となることが知られている。さらに、鉛の毒性は、製作中に生ずる鉛廃棄物の処分、および使用されたおよび使い古した鉛板の処分が環境の脅威となるので、鉛板の製作者に対して問題を提起する。

さらなる従来の方法においては、鉛ベースの放射線不透過性材料から作製された鉛ベースの放射線不透過性の前掛けが、Ｘ線からの保護のために使用される。純粋な鉛を装用可能な放射線不透過性材料に変換するために、鉛が結合剤および添加剤と混合されて、柔軟な鉛ポリビニルシートが作製される。鉛ベースの放射線不透過性の前掛けは、装用可能である。鉛ベースの放射線不透過性の前掛け中のポリビニルシートにおける重元素である鉛の使用によっても前掛けは剛直になり、したがって、管理者および被験対象の体の輪郭の周りに垂れ下がらず、意図されるように十分にはＸ線から保護しない。さらに、柔軟性が欠如するので、鉛ベースの放射線不透過性の前掛けの幾つかには袖もない。鉛ベースの放射線不透過性材料を手袋作製のために使用することも、その衣類の柔軟性が欠如するために難問である。さらに、該材料は、鉛ベースの放射線不透過性の前掛けの構造中にポリビニルシートを使用しているので通気性がない。

鉛ベースの放射線不透過性材料は洗濯できず、蒸気滅菌できない。主な理由は、それらが厚すぎること、および鉛を粉末形態で幾つかの適当な布帛の層間に本質的に保持していることである。それらは非常に剛直で、通例の洗濯サイクルの一部として洗濯機で使用することができない。さらに、粉末を保持するために上記のように使用された層の一部は、昇温に耐えられない材料のシートで作製され、それ故オートクレーブ滅菌サイクルで変形して形状がくずれる。したがって、鉛の放射線不透過性材料の無菌性を維持することは難題である。さらに、鉛は環境破壊を引き起こすので、鉛ベースの放射線不透過性材料のリサイクルの可能性も難題である。

従来、非鉛の放射線不透過性の前掛けもまた使用されている。しかしながら、非鉛ベースの放射線不透過性の前掛けは、非鉛ポリビニルシートに変換される。ポリビニルシートの使用は、非鉛の放射線不透過性の前掛けを通気性でなくし、剛直にもする。複数の層の非鉛ポリビニルシートが、放射線からの有効な不透過性のために使用され、その場合、層の数は、非鉛放射線不透過性の前掛けに入射する放射線の強度に依存する。非鉛放射線不透過性のポリビニルシートの非通気性は、複数の層を長期間にわたる使用に対してさらに着心地を悪くする。放射線不透過性のポリビニルシートの剛直な性質により、前掛けは垂れ下がらなくなる。

さらに、従来の方法では、散乱による放射線が難題であることが証明され得る。管理者により着用される前掛けと同様な放射線不透過性を有する放射線不透過性の前掛けを放射線技師に提供することは、特に、数名の放射線技師が関与し得ることを考慮すれば、経費がかかることになり得る。さらに、放射線不透過性の前掛けに従来に使用される材料の剛直性の故に、放射線技師にとって動作および歩行が困難になり得る。

本発明の実施形態により、放射線不透過性の繊維およびフィラメントから作製された放射線不透過性布地（そのように作製された放射線不透過性布地は柔軟である）が、本明細書で記載される。放射線不透過性の布帛は、ループのかみ合いまたは放射線不透過性の糸の編成(interlooping)または放射線不透過性の繊維もしくはフィラメントのかみ合いにより作製される。放射線不透過性の布帛のために使用される糸は、マルチフィラメントまたはモノフィラメントであってもよい連続したフィラメントで作製することができる。さらに紡績糸は、放射線不透過性の繊維を紡いで、リング精紡または空気Ｖｏｒｔｅｘ技法のような従来の紡績技法で紡績糸にすることにより作製することができる。生ずる布地を作製する構成要素の糸の変化は、様々なフィラメントのタイプの組合せ、または原子番号が２９以上の放射線不透過性元素を含む繊維およびフィラメント集合体という多成分糸またはコアヤーンであってもよい。放射線不透過性材料は、放射線不透過性元素、それらの合金、または化合物、および一体化した構造を有する繊維またはフィラメントを形成するための第１のポリマーから作製される。担体ポリマーは、複数の一体化した構造を結合して一緒にして紡糸性にするために使用される。担体ポリマーは、共押出し工程中に複数の一体化した構造を結合して、編み布地製作工程、織り布地製作工程、または当技術分野において知られた他の不織布地製作工程に適した繊維またはフィラメントまたは糸を形成する。担体ポリマーにより、繊維、フィラメントまたは布帛製作工程が容易になる。放射線不透過性の繊維またはフィラメントからこのように製作された布地は、柔軟で、通気性で、洗濯可能であり、縫合して衣類を形成することができる。第１のポリマーは、エラストマーを含んでいてもよく、放射線不透過性布地に弾性を提供するか、またはエラストマーの糸を、放射線不透過性の繊維またはフィラメントと一緒に柔軟布地の構造物中で使用することもできる。

一実施において、原子番号が２９以上の２種以上の放射線不透過性元素の組合せが、衣類の重量を最適化しながら、遮蔽布帛の適当な遮蔽効果を確実にするために選択される。所与の実施において、繊維またはフィラメントの断面は、複数の一体化した構造を有し、そこで各一体化した構造は、１種または２種以上の放射線不透過性元素と少なくとも１種のポリマーとの組合せを含む。一体化した構造は、放射線不透過性元素が第１のポリマー中に分散される配合(compounding)と呼ばれる方法により得られる。複数の一体化した構造が、担体ポリマーと共押出しされて、放射線不透過性の繊維またはフィラメントを形成する。このことは、この詳細な説明のさらなる段落でさらに詳細に記載される。

一実施において、放射線不透過性の布帛は縫合されて放射線不透過性の衣類になり、それは柔軟、軽量、および通気性である。複数の層の放射線不透過性の布帛は、有効な放射線遮蔽のために提供されてよく、その際、層の数は、遮蔽されるべき放射線強度などの放射線の性質に依存する。該放射線不透過性の衣類は、放射線管理者の周りに垂れ下がり、意図されない露出からその放射線管理者を実質的に保護するために体の輪郭を覆うことができる。放射線の被験対象は、開口部を有する放射線不透過性布地をまとわせることもできて、その際、開口部が放射線診断または治療を意図される被験対象の部分を露出させる。放射線不透過性の衣類の柔軟性およびドレープ性のおかげで、それは、長袖シャツに縫合することができ、または手袋もしくは任意の他の衣類形状に作製することができて、したがって保護が意図される体または対象の全ての部分を実質的に保護する。

放射線不透過性の布帛は洗濯可能であり、したがって汚物および他の汚染物質を、放射線不透過性の布帛から洗濯で除くことができる。それに加えて、この放射線遮蔽布帛は、無菌性を供するためにオートクレーブで滅菌することができる。無菌性は、医学関連用途にとって特に重要である。

該放射線不透過性の布帛は通気性でもあり、したがってこの放射線不透過性の衣類を使用する人は、衣類を長期にわたって使用しても心地よい。

さらに、使用される原子番号が２９以上の複数の放射線不透過性元素のおかげで、様々な重量および直接のＸ線放射または散乱されたＸ線放射などの放射線の様々な強度に適した放射線不透過性の衣類を作製することができる。放射線不透過性材料１０４の第１のポリマー１０６に対してより高い重量パーセンテージを使用するとより高い密度を生じ、同様により低い重量パーセンテージを使用するとより低い密度が生ずる。より低い密度の放射線不透過性材料で作製された放射線不透過性の衣類は、散乱された放射線を遮蔽するために使用することができる。さらに、放射活性元素は原子番号２９以上の低い方の範囲を含むことができる。高強度のＸ線の直接入射の場合、放射線不透過性材料１０４の第１のポリマー１０６に対してより高い重量パーセンテージで作製されたより高い密度の放射線不透過性の衣類を使用することができる。さらに複数の層の放射線不透過性の布帛は、γ放射線などの高強度の放射線を遮蔽するのに有効な放射線不透過性の衣類を作製するために使用してもよい。層の仕分けは、入射放射線に面する層がより高い原子番号の組合せであってもよく、それに続く層がより小さい原子番号の組合せであるようにすることができる。それ故、放射線不透過性の衣類は、経済的実現性と共に重量および保護の程度について最適化される。

したがって、本発明は、比較的軽量かつ柔軟で有効な放射線不透過性を提供する。放射線不透過性の布帛は、縫合して任意の衣類に成形することもできる。放射線不透過性の布帛に使用される繊維またはフィラメントは、衣類の重量を最適化しながら、適切な遮蔽を供する複数の放射線不透過性元素、それらの合金、または化合物の組合せであってもよい。それに加えて、該衣類は、放射線に対する適切な遮蔽を供するための複数の層を有することができる。

一方、記載された放射線不透過性の布帛の態様は、直接または他の布地を裏打ちする二次表面として使用することができ、その実施は以下の用途に関して記載される。以下の記載は例として解釈されるべきであって、本発明の範囲を限定しない。

図１は、本発明の一実施による放射線不透過性フィラメント１００の断面図を例示する。放射線不透過性の繊維および放射線不透過性フィラメントは、以下、一般にフィラメント１００と称する。

フィラメント１００は、複数のマトリックス１０２および担体ポリマー１０８を含み、ここで担体ポリマー１０８は、複数のマトリックス１０２を結合して複数のマトリックス１０２の繊維またはフィラメントへの紡糸性を与えるための基礎材料である。第１のポリマー１０６および放射線不透過性材料１０４の重量に対する担体ポリマー１０８の重量比は、第１のポリマー１０６と放射線不透過性材料１０４の組み合わされた重量の２０％から８０％で変化させることができる。マトリックス１０２は、一体化した構造であり、放射線不透過性材料１０４および第１のポリマー１０６を含む。この文脈で、一体化した構造とは、接着されて一緒に保たれ崩壊しない構造として理解することができる。一体化した構造は、放射線不透過性材料１０４を第１のポリマー１０６中に分散することにより得られる。放射線不透過性材料１０４は、放射線不透過性元素、放射線不透過性元素の合金、化合物のうちの１つ、またはそれらの組合せであり、放射線不透過性元素の原子番号は２９以上である。以下の記載において、原子番号が２９以上の放射線不透過性元素は、説明を簡単にするために、放射線不透過性元素と称する。

一実施において、放射線不透過性材料１０４で使用される放射線不透過性元素には、アクチニウム、アンチモン、バリウム、ビスマス、臭素、カドミウム、セリウム、セシウム、金、ヨウ素、インジウム、イリジウム、ランタン、水銀、モリブデン、オスミウム、白金、ポロニウム、レニウム、ロジウム、銀、ストロンチウム、タンタル、テルル、タリウム、トリウム、スズ、タングステン、ウラン、ジルコニウム、およびプロメチウムを除くランタニド系列の元素が含まれる。

さらに他の実施において、放射線不透過性材料１０４は、放射線不透過性元素から作製された放射線不透過性の化合物である。放射線不透過性の化合物は、放射線不透過性の金属酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物特にフッ化物およびヨウ化物、水酸化物、タングステン酸塩、炭化物、硫化物、ウラン酸塩(urinates)およびテルル化物または有機酸の金属塩、ならびに他の有機スズ(organotic)化合物および有機鉛化合物の形態のうちの１つであってもよく、有機酸は、酢酸、ステアリン酸、ナフテン酸、安息香酸、ギ酸、プロピオン酸のうちの１つである。

一実施において、マトリックス１０２は、粒子状形態にある放射線不透過性材料１０４をポリマー１０６中に組み込むことにより得られる。所与の実施において、放射線不透過性材料１０４は、ポリマーマトリックス１０２の断面の直径に依存して、０．０５ミクロンから１００ミクロンの範囲のサイズ分布である。放射線不透過性材料１０４は、ポリマー１０６に添加剤として添加される。放射線不透過性材料１０４は、ポリマー１０６中に配合(compounding)と呼ばれる方法により組み込まれる。配合において、ポリマー１０６の溶融塊を採って、放射線不透過性材料１０４の必要とされるパーセンテージを、放射線不透過性材料１０４の均一な分布を確実にするための幾つかの分散剤、および配合工程中に混合物が凝集しないことを確実にするための凝集防止剤と共に添加する。一実施において、配合後、配合された混合物を冷却して、次にペレット様の構造に作製する。ペレットは、図３で説明するように押し出して繊維にする工程で使用することができる。

フィラメント１００の放射線不透過性は、フィラメント中における放射線不透過性材料１０４中の放射線不透過性元素の密度に依存することが、認識され得る。放射線不透過性元素の密度は、フィラメント１００中における放射線不透過性元素の重量または体積により、または放射線不透過性元素の第１のポリマーに対する重量または体積による比として測定することができる。しかしながら、マトリックス１０２中における放射線不透過性元素の密度の増大と共に、マトリックス１０２は、その粘度、流動、および剪断強度を失い、それ故、元素ポリマーマトリックス１０６の細い繊維への紡糸性に影響する。繊維またはフィラメントの好ましい繊度は２０〜４０ミクロンである。より細い繊維およびフィラメントは、より細い繊維およびフィラメントから作製される布地をより柔らかく、より柔軟におよび垂れ下がりやすくする。

一例において、フィラメント１００のＸ線に対する放射線不透過性のために、マトリックス１０２中の放射線不透過性材料１０４の重量比は、３０から８０重量％の範囲内である。フィラメント１００中の放射線不透過性材料の重量のこの比は、Ｘ線に対する放射線不透過性の異なったレベルをフィラメント１００に付与する。この重量比は、必要な遮蔽の等級に応じて、５０％から８０％の範囲内で選択することができる。

一実施において、放射線不透過性材料１０４の最小密度を含むフィラメント１００の紡糸性を保持するために、マトリックス１０２と相溶性の担体ポリマー１０８が使用される。所与の実施において、担体ポリマー１０８は、複数のマトリックス１０２と共押出しされる。フィラメント１００の断面図中で、多数のマトリックス１０２が担体ポリマー１０８中に分散している。所与の実施において、担体ポリマー１０８は、柔軟な布地に作製されるために対応できる微細繊維およびフィラメントに変換するために、マトリックス１０２に強度および保護を付与する。

一実施において、フィラメント１００を紡糸して、そのフィラメント１００を放射線不透過性布地形態に変換した後、フィラメント１００は、担体ポリマー１０８を溶解する後処理にかけることができる。一実施において担体ポリマー１０８は、布地材料の単なる高温洗濯により容易に溶解されるポリビニルアルコールである。所与の実施において、後処理の後、複数のマトリックス１０２は一体化した構造を形成する。複数のマトリックス１０２は、絡み合ってまたは一緒に撚られて一体化した構造を形成することができる。

さらに他の実施において、複数のフィラメント１００が、編み布製作技法、織り布製作技法、または不織布製作技法、またはそれらの技法の組合せの１つにより放射線不透過性の布帛に作製される。一実施において、このようにして得られた放射線不透過性の布帛は、後処理にかけることができる。布帛のための後処理は、放射線不透過性布地に影響せずに、担体ポリマー１０８に対する溶解の媒体としてはたらく溶媒で布帛を処理することであってもよい。ギ酸は、ナイロンである担体ポリマー１０８に対する溶媒として使用することができる。熱水は、担体ポリマー１０８がポリビニルアルコールである場合に溶媒として使用することができる。このようにして得られた後処理された放射線不透過性の布帛は、より柔軟であり、放射線不透過性であり、縫合可能であり、通気性であり、かつ軽量である。上で述べたような布地の構造中におけるエラストマー糸の適当な用法は、布地に伸縮性を与えて、布帛のカバーファクターを増大させ、布帛をより密にして、入射する放射線ビームの入射光子を遮断する。後処理された放射線不透過性の布帛は、保護前掛け、甲状腺保護カラー、保護手袋、分離衝立、保護帽、男性の生殖腺遮蔽物、女性の生殖腺遮蔽物、おむつ、乳房遮蔽物、脊柱側彎症の柔軟布地、および保護用眼遮蔽物を作製するために使用することができる。該放射線不透過性の布帛は、敏感な電子機器および回路、フィルムマーカーの保護、および放射性核種材料の輸送保護のための裏当てまたは複合材として使用することもできる。Ｘ線およびγ線の放射線不透過性のためのフィラメント１００および後処理された布帛。

図２（ａ）（１）および２（ａ）（２）、２（ｂ）（１）および２（ｂ）（２）、２（ｃ）（１）および２（ｃ）（２）、２（ｄ）（１）および２（ｄ）（２）、２（ｅ）（１）および２（ｅ）（２）、２（ｆ）（１）および２（ｆ）（２）、２（ｇ）（１）および２（ｇ）（２）、２（ｈ）（１）、および２（ｈ）（２）は、フィラメント１００の種々の断面図を開示する。断面図の幾何学的形状は、共押出し工程により得られる。ここで示した断面図は例示であり、網羅的ではないことは認識されてよい。種々の他の断面図または組合せを使用することもできる。特定の断面図は、繊維およびフィラメントの柔軟性、有用性、感触、および扱いやすさに基づいて決定することができる。図２（ａ）（１）、２（ｂ）（１）、…、２（ｈ）（１）の各々は、後処理にかけられる前のフィラメント１００を例示する。一実施において、フィラメント１００は、担体ポリマー１０８を溶解するための後処理にかけられる。図２（ａ）（２）、２（ｂ）（２）、…、２（ｈ）（２）の各々は、担体ポリマー１０８を溶解するための後処理にかけられた後の処理されたフィラメント２０２を例示する。

各断面図２（ａ）（１）ないし２（ｈ）（１）の繊維から作製された布地は、各々特異的な感触の性質を有し得ることが認識されてもよい。例えば、三角形の断面は、三角断面の繊維から作製された布地に絹の感触を与える。さらに、豆の形状の断面は、布地に綿のような感触を与える。したがって、繊維の断面図の選択は、布地にドレープ性を与えることもできる。

さらに他の実施において、フィラメント１００は布地に変換されて、次に後処理にかけられる。そのような実施において、後処理にかけられる布地は、その後、複数の処理されたフィラメント２００を含み、布帛を形成する。

図２（ａ）（１）は、担体ポリマー１０８中に分散した複数のポリマー元素マトリックス１０２を含むフィラメント１００を例示する。図に示したように、マトリックス１０２の各々は、一体化した構造であり、放射線不透過性材料１０４および第１のポリマー１０６を含み、両者共に円形の形態にある。

図２（ａ）（２）は、担体ポリマー１０８の溶解のための後処理にかけられた処理されたフィラメント２００を例示する。複数のマトリックス１０２が、処理されたフィラメント２００を形成する。一例において、複数のマトリックス１０２の長軸方向の部分が絡み合ってまたは撚られて、処理されたフィラメント２００を形成している。

一方、図２（ａ）（１）および２（ａ）（２）は、マトリックス１０２の円形の断面図を例示し、図２（ｂ）（１）、および２（ｂ）（２）は円形以外の断面図を例示する。

図２（ｃ）（１）は、同心の三角形の形態にあって、担体ポリマー１０８に封入されたマトリックス１０２のフィラメント１００を例示する。例においては、同心の三角形２０２、２０４、および２０６の各々はマトリックス１０２の同様な組成物であるが、その際、同心の三角形２０２、２０４、および２０６の各々のマトリックス１０２中の放射線不透過性材料１０４のパーセンテージおよび組成が異なっていてもよい。所与の例において、放射線不透過性材料の組成は、同心の三角形２０６中では、同心の三角形２０４中の放射線不透過性材料１０４より高い原子番号のものであり、それは最も内側の三角形２０２中の放射線不透過性材料１０４のパーセンテージより大きい。同心の三角形２０６中の放射線不透過性材料１０４のパーセンテージは、最も内側の三角形中の放射線不透過性材料１０４のパーセンテージより低い。

さらに他の例において、同心の三角形２０２、２０４、および２０６の各々のマトリックス１０２の組成物は、異なった原子番号範囲の放射線不透過性材料１０４を含む。最も外側の同心の三角形２０６は、内側のおよび隣接する同心の三角形２０４と比較してより高い原子番号の放射線不透過性元素を含む放射線不透過性材料１０４を有する。さらに、同心の三角形２０４は、内側のおよび隣接する同心の三角形２０２と比較してより高い番号の放射線不透過性元素を含む放射線不透過性材料１０４を有する。

図２（ｃ）（２）は、処理されたフィラメント２００を例示する。上で説明したように、複数のマトリックス１０２の長軸方向の部分が絡み合ってまたは撚られて処理されたフィラメント２００を形成する。

一方、図２（ｃ）（１）および２（ｃ）（２）は、マトリックス１０２および担体ポリマー１０８の三角形の断面構造を例示し、図２（ｄ）（１）は、三角形以外の断面図を例示する。図２（ｄ）（２）は同心構造の長軸方向の見取り図を例示し、図中で同心性の全ての層が例示されている。

２（ｅ）（１）、２（ｅ）（２）、および２（ｅ）（３）は、断面構造を例示し、図中で２つ以上の同心の外側の層が担体ポリマー１０８を含む。元の構造２（ｅ）（１）が担体ポリマー１０８の複数の層で作製されて、マトリックス１０２中に高い密度の放射線不透過性材料１０４を含有するフィラメント１００の紡糸性を可能にすることが理解され得る。

図２（ｅ）（２）では、担体ポリマー１０８の最も外側の同心層の１層が溶解される。一方、２（ｅ）（３）では、担体ポリマー１０８の複数の層が溶解される。このような構造では、溶解は担体ポリマー１０８に限定されることに注目することができる。

図２（ｆ）（１）は、多成分の配置から得られたフィラメント１００を例示し、ここで、ある層はマトリックス１０２であり、それに隣接する層は担体ポリマー１０８である。一実施において、マトリックス１０２および担体ポリマー１０８の層が円の形態で配置され、そこで、マトリックス１０２は円の扇形として配置されていてもよく、隣接する担体ポリマー１０８は円の隣接する扇形を形成する。マトリックス１０２および担体ポリマー１０８の隣接する扇形のこの配置が繰り返されて円を形成することができる。

図２（ｆ）（２）は処理されたフィラメント２００を例示する。処理されたフィラメント２００において、マトリックス１０２の扇形は保持されて相互に接続され、担体ポリマー１０８は溶解される。

図２（ｇ）（１）は、多成分の配置から得られたフィラメント１００を例示し、ここで、マトリックス１０２のある層およびそれに隣接する担体ポリマー１０８の層が円の切片の形態で配置されている。図２（ｇ）（２）は、担体ポリマー１０８を含む切片の溶解後の処理されたフィラメント２００を例示する。

図２（ｈ）（１）は、フィラメント１００の豆の形状の断面図を例示する。図に示したように、マトリックス１０２は、担体ポリマー１０８を隣接する層として有する一体化した構造である。図２（ｈ）（２）は、担体ポリマー１０８の溶解後の処理されたフィラメント２００の豆の形状の断面図を例示する。

図２（ａ）（２）は、担体ポリマー１０８を溶解する後処理にかけられた処理されたフィラメント２００を例示する。複数のマトリックス１０２が処理されたフィラメント２００を形成する。一例において、複数のマトリックス１０２の長軸方向の部分が絡み合ってまたは撚られて処理されたフィラメント２００を形成する。

図３は、異なったポリマーを含むフィラメントを紡糸するための二軸押出機を使用する方法を例示する。ここに記載する方法は、第１の供給容器３０２からのマトリックス１０２を受け取る第１の押出機３０４を利用する。一実施において、上記に説明したような配合(compounding)により形成されたマトリックス１０２の溶融塊が、第１の供給容器３０２に満たされる。

第２の押出機３０８は、第２の供給容器３０６からの担体ポリマー１０８の溶融塊を受け取る。一実施において、担体ポリマー１０８は均質化されて第２の供給容器３０６中に供給される。所与の方法において、第１の押出機３０４および第２の押出機３０８の各々は、異なった圧力および温度条件で運転され得る。フィラメント１００中のマトリックス１０２および担体ポリマー１０８の各々のパーセンテージは、第１の押出機３０２および第２の押出機３０４の各々からの紡糸口金および相対的処理能力におけるプロファイルにより決定される。さらに、フィルタのサイズは紡糸口金が詰まるのを防止しなければならない。

表１は、ポリマーマトリックス１０２を製造するためのマスターバッチで使用される添加剤の組合せの例を例示する。一実施において、ポリマーマトリックス１０２は、上記において説明したように、第１の押出機３０２から押し出される。図３で示した特定の組合せは例示にすぎず、網羅的でないことは認識されてよい。添加剤の種々の組合せおよびパーセンテージを使用することができ、ここで、各添加剤の組合せおよびパーセンテージは、元素ポリマーマトリックス１０２を含むフィラメント１００から製作された布地の有用性に依存し得る。例えば、布帛の放射線不透過性、布帛を垂れ下がらせる性質、布帛の重量のような要因は、全て布地の特定の有用性に依存し得る。例えば、布地が診断用途で医師のために前掛けとして使用されるなら、布帛に期待される放射線不透過性は、直接の放射線の周波数の特定の範囲のためであってもよく、それ故、表１に示した添加剤のパーセンテージの組合せのマトリックス１０２を使用することができる。それに対して、製作された製品の遮蔽のために使用される布地は、異なった原子番号の他の放射線不透過性材料１０４を含むこともできる。さらに、放射線不透過性材料１０４の第１のポリマー１０６に対する比率は、表１に示したパーセンテージと比較して異なっていてもよい。

図４は、顕微鏡で見た本発明の実施形態によるフィラメント１００の種々の断面図を例示する。

表１に示したように、マスターバッチは、マスターバッチ中の放射線不透過性材料１０４の第１の部分として材料の１５．４重量％の硫酸バリウム、マスターバッチ中の放射線不透過性材料１０４の第２の部分である５４．６重量％の酸化ビスマス、およびマスターバッチ中の材料の３０重量％になる第１のポリマー１０６としてのポリプロピレンを含有する。上記の構成成分から得られたマトリックス１０２の密度は１．９２ｇｍ／ｃｃである。マスターバッチは、図３における第１の供給容器３０２中に供給されるマトリックス１０２を形成する。

表２は、表１に詳細を示したマスターバッチ、および担体ポリマー１０８を含む糸の組成を例示する。この場合において、担体ポリマー１０８はナイロンである。担体ポリマー１０８は、図３で説明したように、第２の押出機３０８中に供給されるために、第２の担体容器３０６中に入れておかれる。この表に示したように、担体ポリマー１０８の重量パーセンテージは５１％であり、一方マスターバッチの重量パーセンテージは４９％である。

表３は、糸中における構成成分の比率を示す。担体ポリマー１０８はフィラメントの５１重量％を形成する。マトリックス１０２の第１のポリマー１０６を形成するポリプロピレンは、フィラメント１００の重量の１４．７％を形成する。放射線不透過性材料１０４の放射線不透過性元素１０４の成分を形成する硫酸バリウムはフィラメントの重量の７．５５％であり、および放射線不透過性材料の放射線不透過性元素のさらなる他の成分である酸化ビスマスは、フィラメントの重量の２６．７５％である。

このようにして形成された糸は、二成分糸と称され、これは、２種の構成成分、すなわち担体ポリマー１０８およびマトリックス１０２を含むことを示す。二成分糸中のフィラメントの数は７２である。このようにして製造された二成分糸のデニールは３９６である。

放射線不透過性布地は、複数のフィラメント１００からレピア織り機で平織りにより、以下のスペックで作製される。
経糸：二成分糸３９６／７２Ｄ
緯糸：７０Ｄポリウレタン糸を含む二成分糸３９６／７２Ｄ
経糸練条（Warp Drawing）：筬羽中に３本の糸
織り：平織り（plain one up one down）
経糸密度：１インチ当たり４０本の経糸
緯糸密度：１インチ当たり６０本の緯糸
布帛の緩和ＧＳＭ（Relaxed GSM of fabric）：３９９
上で説明した方法により実現した布地は、二板法［ＩＳ ７７０２：２０１２／ＩＳＯ ５０８４：１９９６］で測定して０．６９ｍｍの厚さを有した。

このようにして作製された布地を、試験機を用いて種々のＫｖｐ範囲の加速電位で入射Ｘ線の減衰を求める、放射線不透過性試験にかけた。実施された試験の結果を、放射線不透過性の測定のための標準として使用される厚さ０．５ｍｍの鉛前掛けの放射線不透過性のメトリクスと比較する。複数層の布地を試験目的のために使用する。上記のように衣類および放射線不透過性の他の用途は、Ｘ線放射に基づいて複数の層を使用するもできることは注目されてよい。

言及された試験を実施する目的で使用される試験機は、以下のスペックを有する。
東芝のＲｏｔａｎｏｄｅ Ｅ７２５２ Ｘ装置を使用した。
出力が安定な高周波数のＸ線装置
分圧器：侵入電圧（ｋＶ）測定のため
ＲａｙＳａｆｅ Ｘｉ ｋＶおよび管からの発射側における線量測定の品質保証ツールセット
ビームの照準（alignment）を確実にするためのＴＯＲ ＩＱＩＩツールセット
制御された環境の実験室：２４℃＋／−２℃に保たれた温度

表４に、実施した試験結果の詳細を示した。

表５は、多数のフィラメント１００から作製された平織りにより得られた放射線不透過性布地の比較試験を示す。そのようにして得られた布地がギ酸中における溶解による後処理にかけられる。したがって、処理された布帛は、ポリウレタン糸と一緒にマスターバッチマトリックスのみを含む。その結果生じた布地は、マスターバッチポリマーマトリックスのみで構成される布地で１９４／７２Ｄになる。処理された布地中の構成成分は、処理された布地の重量により以下の成分を含む：
ポリプロピレン：３０％
硫酸バリウム：１５％
酸化ビスマス：５５％

後処理された布帛は以下のスペックを有する。
経糸密度：１インチ当たり８４本の経糸
緯糸密度：１インチ当たり７２本の緯糸
布帛３９４の緩和ＧＳＭ。
布帛構造中におけるエラストマーの糸のパーセンテージは２％である。
二板法により測定された布帛厚さ：０．６４ｍｍ

後処理された布地は、放射線不透過性試験にかけられて、放射線不透過性試験のための標準として使用される厚さ０．５ｍｍの鉛前掛けの放射線不透過性測定のメトリクスと比較される。異なった電圧で発生したＸ線に対する布地の放射線不透過性を測定するための試験では、上記で言及したように、放射線不透過性の衣類および他の用途で、Ｘ線に基づいて複数の層を使用することもできることに注目することができる。

表４と表５の比較から、表５に例示した後処理にかけられたフィラメント１００から形成された布地の放射線不透過性は、担体ポリマー１０８が保持されたフィラメント１００から形成された対応する布地と比較して、優れた放射線不透過性を示すことを観察することができる。

図５は、一実施による複数の層の放射線不透過性布地を使用する試験の効果を例示する。この例示においては、放射線の線源とＸ線フィルムとの間に置かれた金属の硬貨が被験対象として使用される。複数の放射線不透過性布地層が、放射線の線源と被験対象との間に置かれて、層の数を変えた放射線不透過性布地の放射線不透過性が試験される。ここで試験のために使用される放射線不透過性布地は、表５に関連して記載した。

図５（ａ）では、１層の放射線不透過性布地が、被験対象と放射線の線源の間に放射線不透過性布地を置くことにより放射線不透過性を試験するために使用されている。図５（ｂ）では、３層の放射線不透過性布地が放射線の線源と金属の硬貨との間に置かれる。図５（ｃ）では、４層の放射線不透過性布地が被験対象とＸ線の線源との間に置かれる。観察することができるように、４層の放射線不透過性布地は、１００％の放射線不透過性を供し、単層の放射線不透過性布地で例示された放射線不透過性が最小の放射線不透過性を示す。

図６（ａ）は、放射線不透過性布地の構造を例示する。所与の実施において、構造は、フィラメント１００を使用して形成された放射線不透過性布地のＸ線画像を取り上げて例示した。使用された放射線不透過性布地は、表４に関連して記載した。試験を実施する目的で、２層の放射線不透過性布地が置かれて、ここで各層は、他の層と十字形に交差した。放射線の線源は、試験のために４０ｋＶに設定した。図６（ａ）から、放射線不透過性布地の構造は、糸の網目として可視であることを観察することができる。糸の網目の可視性は、第２のポリマー１０８によりもたらされた放射線不透過性布地中における放射線に透過性の区域の存在により説明することができて、この場合、Ｘ線放射はこれらの放射線に透過性の区域を通過するが、それに対して、放射線不透過性材料１０４を含有する１０６を含むコアは放射線不透過性であり、それ故通過する放射線がＸ線フィルムに捕らえられる。

図６（ｂ）は、担体ポリマー１０８の溶解のための後処理にかけられた放射線不透過性布地の構造を例示する。該構造は、所与の実施において、処理されたフィラメント２００を使用して形成された放射線不透過性布地のＸ線画像を取り上げることにより例示した。使用された放射線不透過性布地は、表５に関連して記載した。試験を実施する目的で、２層の放射線不透過性布地が置かれて、ここで各層は他の層に対して十字形に交差する。放射線の線源は、試験のために４０ｋＶに設定した。図６（ｂ）から、放射線不透過性布地はその全体で捕らえられて、糸の網目は可視でないことを観察することができる。網目構造の可視性の欠如は、放射線不透過性布地から担体ポリマー１０８を溶解して、布地の放射線に透過性の区域を減少させ、それ故、放射線不透過性布地が放射線の線源に対する増大した不透過性を発揮することにより説明することができる。図６（ａ）および図６（ｂ）から、後処理にかけられて、処理されたフィラメント２００から形成された放射線不透過性布地は、フィラメント１００から形成された放射線不透過性布地と比較して優れた放射線不透過性を発揮することを観察することができる。

Claims (19)

1. 複数の放射線不透過性材料（１０４）および第１のポリマー（１０６）を含むマトリックス（１０２）であって、前記放射線不透過性材料（１０４）は、放射線不透過性元素、前記放射線不透過性元素の合金、および前記放射線不透過性元素の化合物のうちの少なくとも１つ、またはそれらの組合せであり、前記放射線不透過性元素は原子番号が２９以上のものであり、前記マトリックス（１０２）は一体化した柔軟構造を形成する、マトリックスと、
   複数のマトリックス（１０２）に結合して紡糸性を与える担体ポリマー（１０８）であって、前記複数のマトリックス（１０２）を結合し前記マトリックス（１０２）と共押出しされる、担体ポリマー
   とを含む、放射線不透過性フィラメント（１００）。
2. 前記放射線不透過性材料（１０４）のパーセンテージ重量比が全フィラメント（１００）の３０から８０重量％の範囲内である、請求項１に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
3. 前記第１のポリマー（１０６）および前記担体ポリマー（１０８）の各々が、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリウレタン、再生セルロース（regereatedcellulose）、ポリアクリロニトリル、ポリトリフェニレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、アラミド、メタアラミド、ナイロン６、ナイロン６，６、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、イソプレンのポリマー、および再生セルロースの１つである、少なくとも１種の再生ポリマーまたは合成ポリマーである、請求項１に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
4. 前記放射線不透過性元素が、アクチニウム、アンチモン、バリウム、ビスマス、臭素、カドミウム、セリウム、セシウム、金、ヨウ素、インジウム、イリジウム、ランタン、鉛、水銀、モリブデン、オスミウム、白金、ポロニウム、レニウム、ロジウム、銀、ストロンチウム、タンタル、テルル、タリウム、トリウム、スズ、タングステン、ウランおよびジルコニウム、プロメチウム以外のランタニド系列の元素のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
5. 前記放射線不透過性元素の化合物が、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、特にフッ化物およびヨウ化物、水酸化物、タングステン酸塩、炭化物、硫化物、ウラン酸塩、およびテルル化物、または有機酸の金属塩、ならびに他の有機スズ化合物および有機鉛化合物のうちの１つの形態であり、前記有機酸が、酢酸、ステアリン酸、ナフテン酸、安息香酸、ギ酸、プロピオン酸のうちの１つである、請求項１に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
6. 前記フィラメント（１００）が複数の同心円形の層を有し、各同心層が前記マトリックス（１０２）を含み、前記複数の同心円形の層が前記担体ポリマー（１０８）により封入されている、請求項５に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
7. 前記複数の同心層の内側の同心層の放射線不透過性材料の放射線不透過性元素が、外側の同心層の対応する原子番号より小さい原子番号のものである、請求項６に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
8. 前記フィラメント（１００）が担体ポリマー（１０８）により結合された複数のマトリックス（１０２）を含むことにより、複数のマトリックス（１０２）に紡糸性を与え、前記複数のマトリックス（１０２）の各々は多角形の断面を有し、前記多角形の断面は、正方形、長方形、三角形、六角形、八角形、九角形、および十角形または任意の他の非特定の幾何学的断面図形状のうちの１つである、請求項５に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
9. 放射線不透過性フィラメント（１００）が、前記担体ポリマー（１０８）を溶解する後処理にかけられて処理されたフィラメント（２０２）を形成し、前記処理されたフィラメント（２０２）が放射線不透過性であり柔軟である、請求項１に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
10. Ｘ線およびγ線のうちの少なくとも１つに不透過性である、請求項１に記載の放射線不透過性フィラメント（１００）。
11. 編み布地製作技法、織り布地製作技法、不織布地製作技法、およびそれらの組合せのうちの１つにより放射線不透過性布地に形成される放射線不透過性フィラメント（１００）から作製された複数の放射線不透過性フィラメント（１００）および複数の糸のうちの少なくとも１つを含む、放射線不透過性布地であって、
    前記放射線不透過性フィラメント（１００）が、
    複数の放射線不透過性材料（１０４）および第１のポリマー（１０６）を含むマトリックス（１０２）であって、前記放射線不透過性材料（１０４）は、放射線不透過性元素、前記放射線不透過性元素の合金、および前記放射線不透過性元素の化合物のうちの少なくとも１つ、またはそれらの組合せであり、前記放射線不透過性元素は原子番号が２９以上のものであり、前記複数の放射線不透過性材料（１０４）と前記第１のポリマー（１０６）とは一体化した柔軟構造を形成する、マトリックス（１０２）と、
    複数のポリマーマトリックス（１０２）を保持する担体ポリマー（１０８）であって、前記複数のマトリックス（１０２）を結合し前記マトリックス（１０２）と共押出しされる、担体ポリマー（１０８）
    とを含む、放射線不透過性布地。
12. 放射線不透過性布地が、前記放射線不透過性材料の前記担体ポリマー（１０８）を溶解する後処理にかけられ、前記担体ポリマー（１０８）が適当な溶媒に溶解される、請求項９に記載の放射線不透過性布地。
13. 衣類または掛け布が、複数の層の放射線不透過性布地を使用して作製され、前記放射線不透過性布地が柔軟で垂れ下がることが可能である、請求項１０に記載の放射線不透過性布地。
14. 複数の放射線不透過性布地層の少なくとも１層が水分に対して多孔性であり、前記少なくとも１層の多孔性が放射線不透過性の衣類を空気に対して透過性にする、請求項１１に記載の放射線不透過性布地。
15. 洗濯可能であり、オートクレーブ滅菌可能である、請求項１１に記載の放射線不透過性布地の衣類。
16. 放射線不透過性布地の衣類が、織り技法、編み技法、または不織布技法、およびそれらの組合せのうちの少なくとも１つにより、前記放射線不透過性布地を形成する工程でポリウレタンのようなエラストマーの糸の使用により伸縮可能にされる、請求項１０に記載の放射線不透過性布地。
17. マトリックス（１０２）を第１の供給容器（３０２）から第１の押出機（３０４）に供給するステップであって、前記マトリックス（１０２）は、複数の放射線不透過性材料（１０４）および第１のポリマー（１０６）を含み、前記放射線不透過性材料（１０４）は、放射線不透過性元素、前記放射線不透過性元素の合金、および前記放射線不透過性元素の化合物のうちの少なくとも１つ、またはそれらの組合せであり、前記放射線不透過性元素は原子番号が２９以上のものであり、前記複数の放射線不透過性材料（１０４）と前記第１のポリマー（１０６）とは一体化した柔軟構造を形成する、ステップと、
    担体ポリマー（１０８）を第２の供給容器（３０６）から第２の押出機（３０８）に供給するステップと、
    紡糸口金中の前記マトリックス（１０２）および前記担体ポリマー（１０８）を紡糸して前記放射線不透過性フィラメント（１００）を形成するステップ
    とを含む、放射線不透過性フィラメント（１００）を紡糸する方法。
18. マトリックス（１０２）が、前記放射線不透過性材料（１０４）と前記第１のポリマー（１０６）との合計重量に対して３０から８０重量％の範囲内で使用される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記マトリックス（１０２）が、前記第１の供給容器（３０２）に、ペレットおよびチップのうちの１つである実質的に小さい固体粒子の形態で供給される、請求項１７に記載の方法。

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