JP4715974B2 - 散乱線除去グリッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法に関し、更に詳しくは、中間物質を空気とした散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法に関する。
例えば医用や産業用のＸ線透視撮影装置やＸ線ＣＴ装置においては、一般に、被写体で散乱したＸ線がＸ線検出器に入射することを防止することを目的として、被写体とＸ線検出器との間に散乱Ｘ線除去用グリッドが配置される。
この種のグリッドは、鉛などからなる多数枚の箔状のＸ線吸収物質と、その各箔状のＸ線吸収物質の間に介在するスペーサとしての中間物質とからなり、Ｘ線吸収物質は一次Ｘ線と平行となるように配置される。Ｘ線管球を線源とする通常のＸ線透視装置やＸ線ＣＴ装置においては、箔状のＸ線吸収物質は、それぞれの面の延長が集束距離において１つの直線に集束するように配置された、いわゆる集束グリッドが用いられる。また、各箔状のＸ線吸収物質を互いに平行に配置された、平行グリッドも特殊な用途に用いられることもある。
中間物質としては、アルミニウムや紙質のファイバが多用され、実用に供されているものはこれらのいずれかと考えてよい（例えば非特許文献１参照）。
ここで、一次Ｘ線は中間物質として用いられているアルミニウムやファイバによっても吸収を受けるため、その分、被写体へのＸ線被曝量も多くする必要が生じる。これを改善することを目的として、従来、中間物質を空気としたグリッドが幾つか提案されている（例えば特許文献１参照）。
この提案においては、グリッドの外枠を形成する枠体の対向する部分に、互いに略平行に間隔を開けて複数のピンを配列するとともに、その各ピンに対してＸ線吸収物質としてのテープを順次掛け回した構造を採用している。この提案においては、Ｘ線吸収物質としてのテープは、ポリエチレンテレフタレート樹脂製のテープの表面にタングステン粉末を塗布したものを用いている。
飯田 昇「Ｘ線グリッドのやさしい理解」日本放射線技術学会雑誌１９９９年６月ｐｐ５２９−５３５ 特開２００２−４０１５０号公報
飯田 昇「Ｘ線グリッドのやさしい理解」日本放射線技術学会雑誌１９９９年６月ｐｐ５２９−５３５
また、より実践的な提案として、所定の距離を隔てて互いに平行に、これらの間に設けられるＸ線吸収物質としての多数の金属箔が、一次Ｘ線と平行となるようにそれぞれ嵌まり込む多数のガイドスリットが形成されてなるガイドスリット板を相対的に固定して配置されているとともに、これらの各ガイドスリット板の互いに対向する各ガイドスリットに上記金属箔の両端が挿入された状態で、スリットの外側で、それぞれの金属箔の一端、もしくは両端が付勢手段により張力が付与された状態で保持されてなる散乱Ｘ線除去用グリッドが既に考えられている。この提案では、引張ロッドと弾力性のあるチューブ（例えばシリコンチューブ）を被覆された固定ロッドを用いて、各金属箔の孔に挿入し引っ張ることにより、各金属箔の孔間隔のバラツキを吸収し各金属箔に対して均等に張力を付与するというものであった。
しかしながら上述した提案における付勢手段では、各金属箔の孔径の大きさには制限がある一方、固定ロッドも剛性を保つためには径を出来るだけ大きくする必要があり、結果として弾力性のチューブの外径及び内径は最小限に制限され弾力性のチューブの断面の肉厚は非常に薄いもの、つまり弾力性のチューブの圧縮の際に決定されるバネ定数ｋは大きい状態になっている。そこで各金属箔の孔間隔にバラツキがある場合、ロッドが引っ張られた状態においては弾力性のチューブ圧縮量xは金属箔の孔間隔が短いときは大きく、金属箔の孔間隔が長いときは小さくなる。すなわち張力はF=ｋｘで表されるから、バネ定数ｋが大きく各金属箔の孔間隔にバラツキがあると各金属箔に対して均等に張力を付与することができないという問題がある。そのため引っ張った状態でも各金属箔は完全に真っ直ぐに伸びたものや湾曲変形したものなどが混在することになり散乱Ｘ線除去用グリッドとして機能しなくなる。
Ｘ線吸収物質としての多数の金属箔は、通常、その厚さが数十μｍと薄いものであるが、材料として、タングステン、タングステン合金、モリブデン等を選択した場合は比較的強度が高くロッドを各金属箔の孔に挿入し引っ張っても、金属箔の孔は変形する限界点が高く問題はない。一方、材料として、鉛、鉛合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金、ニッケル等のような比較的強度が低いもの、もしくはこれらと同じような強度を持つ材料を選択した場合はロッドを各金属箔の孔に挿入し引っ張ると金属箔の孔は変形する限界点が低く、金属箔の孔間隔が短いものは特異的に大きい張力がかかることになり、孔が変形しうまく引張りができなくなり最悪の場合切断してしまうことも起こりうる。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、空気を中間物質とし、しかもＸ線吸収物質としての金属箔を正確に位置決め保持することのできる散乱Ｘ線除去用グリッドを安価に安定して製造することのできる方法の提供を課題としている。
上記の課題を解決するため、本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法は、所定の距離を隔てて互いに平行に、これらの間に設けられるＸ線吸収物質としての多数の金属箔が、一次Ｘ線と平行となるようにそれぞれ嵌まり込む多数のガイドスリットが形成されてなるガイドスリット板を相対的に固定して配置されているとともに、これらの各ガイドスリット板の互いに対向する各ガイドスリットに上記金属箔の両端が挿入された状態で、スリットの外側で、それぞれの金属箔の一端、もしくは両端が付勢手段により張力が付与された状態で保持されて、各金属箔のＸ線入射側およびＸ線出射側に軽元素からなる薄板をグリッドカバーとして、それぞれ覆うように接着した後、各金属箔の付勢手段および固定手段を取り外し上記ガイドスリット板の内側で各金属箔の両端部を切断して両側のガイドスリット板から取り出して形成する散乱Ｘ線除去用グリッドにおいて、上記付勢手段が各金属箔に対して均一に張力を付与できるように、各金属箔は、その両端部近傍がガイドスリットに挿入された状態で、その挿入部分よりも更に先端側に形成されている孔に弾力性のある弾性体で被覆されたロッドを挿入されることによって保持され引っ張られ、前記ロッドを被覆する弾性体の断面形状は、張力が発生する際弾性体が圧縮される方向に対して十分な肉厚を確保する構造とし、圧縮の際に決定されるバネ定数ｋを小さくして圧縮量に差があっても張力の差はなくなるようにすることを特徴とする（請求項１）。
本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法によれば、Ｘ線吸収物質としての多数の金属箔の両端部を互いに平行に固定されたガイドスリット板の各ガイドスリットに挿入した状態で、スリットの外側で、各金属箔の一端、もしくは両端を付勢手段により張力を均一に付与して当該各金属箔の形状の矯正が行われた状態で、金属箔の一次Ｘ線入射側および出射側に軽元素からなる薄板（例えばカーボンファイバシートやアルミシートなど）をそれぞれ覆うようにグリッドカバーとして接着し、その状態でガイドスリット板の内側で金属箔の両端部を切断して、グリッドカバーが接着された金属箔を取り出すことにより中間物質を空気としたグリッドを実現しているので、中間物質としてアルミニウムやファイバを用いる場合に比して、一次Ｘ線の透過率が向上し、その分、被写体の被爆量を少なくすることができる。
また、本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法によれば、Ｘ線吸収物質としての薄い金属箔材料として、鉛、鉛合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金、ニッケル等のような比較的強度が低いもの、もしくはこれらと同じような強度を持つ材料を選択した場合であっても、ロッドを各金属箔の孔に挿入し均一に引っ張ることができるため金属箔の孔は変形することがなく、金属箔の位置決めおよび形状の矯正を確実に行うことができ、空気を中間物質とする散乱Ｘ線除去用グリッドを安定して安価に製造することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は散乱Ｘ線除去用グリッドの製造過程を表す斜視図であり、図２はその側面図である。
くりぬき空間２を持つ矩形の枠体１の対向二辺に直交する他の二辺の上面にそれぞれ支持部材２３、２４が固定されている。ガイドスリット機構２０の一方のガイドスリット板２１の両端部がその支持部材２３、２４の端部に固定され、そのガイドスリット板２１に対して、他方のガイドスリット板２２が板厚方向に重ね合わされた状態で固定されている。このガイドスリット板２２は、ガイドスリット板２１に対してねじ止めされ、そのねじ止め用の通し孔はねじに対して所要の隙間を有し、この隙間の範囲内で、ガイドスリット板２２のガイドスリット板２１に対する位置をガイドスリット２０ａの幅方向に変化させることができるようになっている。
ガイドスリット機構２０は、それぞれに同数のガイドスリット２０ａが同じピッチで形成された２枚のガイドスリット板２１，２２からなり、その各ガイドスリット板２１，２２のガイドスリット２０ａの幅は金属箔３の厚さよりも相当に広くなっている。これらのガイドスリット板２１，２２のうち、一方のガイドスリット板２１は枠体１に対して固定され、そのガイドスリット板２１に対して他方のガイドスリット板２２が固定されている。
以上のガイドスリット機構２０によりＸ線吸収物質としての金属箔３を位置決めするに当たっては、まず、双方のガイドスリット機構２０におけるガイドスリット板２１，２２をそれぞれのガイドスリット２０ａの位置が略一致させた状態で金属箔３の両端部を挿入した後、ガイドスリット板２２をガイドスリット２０ａの幅方向に移動させ、ガイドスリット板２１と２２により金属箔３を隙間なく挟み込み、その状態でガイドスリット板２２をガイドスリット板２１に対して固定する。これにより、各金属箔３はその両端部が隙間のない状態でガイドスリット機構２０にガイドされる。
ここでガイドスリット２０ａは、その間に挿入される金属箔３が、あらかじめ設定されている焦点距離（例えば１２０ｃｍ）のもとにＸ線焦点Ｆから照射されるＸ線と平行になるように、かつ、設定されたグリッド比（例えば１０）となるような間隔と姿勢、および長さで形成されている。各ガイドスリット２０ａの幅は、例えばＣＮ放電加工等により精密に加工されている。
各金属箔３は、その両端部近傍がガイドスリット機構２０の各ガイドスリット２０ａに挿入された状態で、その挿入部分よりも更に先端側に形成されている孔２５にそれぞれ固定ロッド４及び引張ロッド５が挿入されることにより保持される。金属箔３の材質は所要のＸ線吸収係数を有するものであれば特に限定されるものではないが、この例においてはモリブデン箔が用いられている。
上記の固定ロッド４及び引張ロッド５のうち、一方の固定ロッド４は枠体１に対して固定金具１１を介して固定されている。引っ張りの際には固定ロッド４が湾曲することなく真直性を保ったまま固定されるように、複数の固定金具１１が多数の金属箔３の何枚かおきに配置され、固定金具１１の孔に通すことにより固定ロッド４を支持している。また他方の引張ロッド５は枠体１に対して固定されていない。
引張ロッド５には複数の引張コイルバネ７の一端が係合されており、複数の引張コイルバネ７のもう一端は引張ロッド５と平行に固定された支持ロッド９に係合する。引っ張りの際には引張ロッド５が湾曲することなく真直性を保ったまま引っ張られるように、複数の引張コイルバネ７が多数の金属箔３の何枚かおきに引張ロッド５へ係合配置される。また支持ロッド９も引っ張りの際には支持ロッド９が湾曲することなく真直性を保ったまま固定されるように、複数の固定金具１２がコイルバネ７の間に配置され、固定金具１２の孔に通すことにより支持ロッド９を支持している。ここで固定金具１２は移動台座１３上に固定配置されており、移動台座１３が枠体１上でスライド移動することにより各金属箔３は引っ張られこれにより各金属箔３に対して張力が付与される。
ここで各ガイドスリット２０ａに挿入され引っ張り配置された各金属箔３の孔２５の間隔は、孔径の加工誤差、孔の間隔の加工誤差、引っ張りによる孔の変形による誤差、配置による誤差などによりバラツキが発生している。このような状態であっても各金属箔３に対して均一に張力を付与するために、引張ロッド５において誤差を吸収するためには、引張ロッド５は金属芯棒６に対して弾力性のある弾性体チューブ１０で被覆された構成にする必要がありその断面形状の詳細を図３に示す。
図３に示すように引張ロッド５内の金属芯棒６を被覆している弾性体チューブ１０の断面形状は、引っ張り力FFが発生する際、弾性体チューブ１０が金属芯棒６と金属箔３の間で圧縮される方向の肉厚ｄに対して十分な厚さを確保する構造をとっている。本実施例の場合の弾性体チューブ１０の外側の形状は長円、内側の形状は一方へ若干偏心配置された真円になっている。これに合わせて各金属箔３の孔２５の形状も長円になっている。圧縮のされるときに決定される弾性体チューブ１０の肉厚ｄ部分のバネ定数ｋを考えると、肉厚ｄが大きい場合は小さくなり、肉厚ｄが小さい場合は大きくなる。圧縮量をxとすると金属箔３へかかる張力はF=ｋｘで表されこの様子を表すグラフを図４に示す。ここに示すように各金属箔３の孔間隔にバラツキがあり弾性体チューブ１０の肉厚ｄの圧縮量にx1、ｘ2などの差が発生するとき、バネ定数ｋが大きい場合には張力差ΔFは大きくなるが、
バネ定数ｋが小さい場合には張力差ΔFは小さくなる。つまり従来の提案された付勢手段のように弾力性のチューブの外径及び内径は最小限に制限され弾力性のチューブの断面の肉厚が非常に薄い場合はバネ定数ｋが大きく張力差ΔFが大きくなるが、本実施例の場合のように弾性体チューブ１０の肉厚ｄが十分な厚さを確保している場合はバネ定数ｋが小さく張力差ΔFは小さくなる。以上のように弾性体チューブ１０の肉厚ｄが十分な厚さ持っている場合、上述した金属箔３の誤差などによるバラツキが発生していても各金属箔３に対して均一に張力を付与するために、引張ロッド５において誤差を十分吸収することが可能である。
バネ定数ｋが小さい場合には張力差ΔFは小さくなる。つまり従来の提案された付勢手段のように弾力性のチューブの外径及び内径は最小限に制限され弾力性のチューブの断面の肉厚が非常に薄い場合はバネ定数ｋが大きく張力差ΔFが大きくなるが、本実施例の場合のように弾性体チューブ１０の肉厚ｄが十分な厚さを確保している場合はバネ定数ｋが小さく張力差ΔFは小さくなる。以上のように弾性体チューブ１０の肉厚ｄが十分な厚さ持っている場合、上述した金属箔３の誤差などによるバラツキが発生していても各金属箔３に対して均一に張力を付与するために、引張ロッド５において誤差を十分吸収することが可能である。
以上のように位置決め並びに形状・姿勢の矯正状態にある金属箔３に対して金属箔３のＸ線入射側および出射側を覆うように、例えばカーボンファイバシートからなるグリッドカバーを８ａ，８ｂを接着剤により直接的に接着した後、その状態でガイドスリット機構２０の内側で切断し、グリッドカバーが接着された金属箔を取り出す。これにより、図５に側面図を示すように、多数枚の金属箔３と上下のグリッドカバー８ａ，８ｂとからなる散乱Ｘ線除去用グリッドが得られる。
また、以上の実施の形態においては、本発明を集束グリッドに適用した例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、各金属箔が互いに平行な平行グリッドにも適用し得ることは勿論である。
更に、以上の各実施の形態においては、一端のみに付勢手段として引張コイルバネ及び金属芯棒６に対して弾力性のある弾性体チューブ１０で被覆された引張ロッド５を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、両端に付勢手段を設けてもよく、また、付勢手段として他の弾性部材等を用いてもよいことは言うまでもない。
１ 枠体
２ くりぬき空間
３ 金属箔
４ 固定ロッド
５ 引張ロッド
６ 金属芯棒
７ 引張コイルバネ
８ａ グリッドカバー
８ｂ グリッドカバー
９ 支持ロッド
１０ 弾性体チューブ
１１ 固定金具
１２ 固定金具
２０ ガイドガイドスリット機構
２０ａ ガイドスリット
２１ ガイドスリット板
２２ ガイドスリット板
２３ 支持部材
２４ 支持部材
２５ 金属箔３の孔
２ くりぬき空間
３ 金属箔
４ 固定ロッド
５ 引張ロッド
６ 金属芯棒
７ 引張コイルバネ
８ａ グリッドカバー
８ｂ グリッドカバー
９ 支持ロッド
１０ 弾性体チューブ
１１ 固定金具
１２ 固定金具
２０ ガイドガイドスリット機構
２０ａ ガイドスリット
２１ ガイドスリット板
２２ ガイドスリット板
２３ 支持部材
２４ 支持部材
２５ 金属箔３の孔
Claims (1)
- 所定の距離を隔てて互いに平行に、これらの間に設けられるＸ線吸収物質としての多数の金属箔が、一次Ｘ線と平行となるようにそれぞれ嵌まり込む多数のガイドスリットが形成されてなるガイドスリット板を相対的に固定して配置されているとともに、これらの各ガイドスリット板の互いに対向する各ガイドスリットに上記金属箔の両端が挿入された状態で、スリットの外側で、それぞれの金属箔の一端、もしくは両端が付勢手段により張力が付与された状態で保持されて、各金属箔のＸ線入射側およびＸ線出射側に軽元素からなる薄板をグリッドカバーとして、それぞれ覆うように接着した後、各金属箔の付勢手段および固定手段を取り外し上記ガイドスリット板の内側で各金属箔の両端部を切断して両側のガイドスリット板から取り出して形成する散乱Ｘ線除去用グリッドにおいて、上記付勢手段が各金属箔に対して均一に張力を付与できるように、各金属箔は、その両端部近傍がガイドスリットに挿入された状態で、その挿入部分よりも更に先端側に形成されている孔に弾力性のある弾性体で被覆されたロッドを挿入されることによって保持され引っ張られ、前記ロッドを被覆する弾性体の断面形状は、張力が発生する際弾性体が圧縮される方向に対して十分な肉厚を確保する構造とし、圧縮の際に決定されるバネ定数ｋを小さくして圧縮量に差があっても張力の差はなくなるようにすることを特徴とする散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法。
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