JP5788859B2

JP5788859B2 - 散乱ｘ線除去用グリッド

Info

Publication number: JP5788859B2
Application number: JP2012286437A
Authority: JP
Inventors: 章二桑原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: JP2013056272A

Description

本発明は、散乱Ｘ線除去用グリッドに関し、さらに詳しくは、中間物質を空気とした散乱Ｘ線除去用グリッドに関する。

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、被写体に散乱されずに透過するＸ線（一次Ｘ線）の減衰を最小限に抑えるために、一時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広く用いられるが、一次Ｘ線はこの中間物質からも吸収されるので、その分被写体へのＸ線曝射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）。

また、中間物質を空気としたグリッドのより実践的なものとして、一次Ｘ線に平行に配置されるＸ線吸収物質としての多数枚の金属箔全体が、金属箔の一時Ｘ線入射側に相当する端部と出射側に相当する端部にそれぞれ接着された２枚の軽元素からなる薄板状のグリッドカバーによって挟持されている構造の散乱Ｘ線除去用グリッドと、その製造方法が既に提案されている（特許文献２参照）。

特開２００１−３４９９５２号公報特開２００８−１６８１１０号公報

特許文献２によって提案された、金属箔がその一次Ｘ線入射側および一次Ｘ線出射側に接着された軽元素からなるグリッドカバーに被覆・挟持された散乱Ｘ線除去用グリッドは、構造が単純で非常にコンパクトであるという特徴を備えているが、一方で以下に述べる問題点を有している。

この散乱Ｘ線除去用グリッドを構成する金属箔に、グリッドカバーの接着に起因する局部的な歪がある場合、この散乱Ｘ線除去用グリッドを使用したＸ線撮像装置で撮像した画像において前記金属箔の歪部分が偽像を生じる可能性がある。また、接着剤の不均一性等によってグリッドカバーと金属箔端面との間に未接着箇所がある場合、Ｘ線撮像装置で撮像した画像において、Ｘ線撮像時における金属箔の位置変動に起因する偽像を生じる可能性があり、また、散乱Ｘ線除去用グリッド全体の剛性が弱まり変形しやすくなる。

金属箔に、上記のようなグリッドカバー接着に起因する歪や、グリッドカバーと金属箔端面との間に未接着箇所が生じないためには、あらかじめグリッドカバーに接着剤を均一な厚さに塗布する必要がある。また、グリッドカバーを金属箔に当接したのち接着剤が硬化するまでの間に、塗布された接着剤が隣接する金属箔同士の間隙に不均一に流動・浸透し、これによって硬化後に金属箔に歪が生じる現象を回避する必要がある。

しかし、通常の二液混合型のエポキシ系接着剤を用いた場合、二液混合後の接着剤は硬化する前は流動性があるため、スキージ等を用いて混合液をグリッドカバーに塗布しても、厚さにムラが生じていた。そのため、グリッドカバー貼り付け時に、金属箔に歪が生じたり、グリッドカバーと金属箔の端面とに未接着部分が生じたりしていた。また、グリッドカバー貼り付け後、接着剤の一部が完全に硬化するまでに表面張力により隣接する２枚の金属箔の間隙に浸透・流入し、これが硬化後の金属箔の歪の原因になっていた。さらに、これらの接着剤の硬化収縮率が大きいことが、金属箔の歪を大きくする一因になっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コンパクトで、単純な構造を有し、Ｘ線吸収用の金属箔の歪が最小限に抑えられ、結果としてＸ線撮像時の偽像発生の可能性の非常に小さい散乱Ｘ線除去用グリッドを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る散乱Ｘ線除去用グリッドは、一次Ｘ線と平行に配置された短冊状の多数のＸ線吸収箔と、前記多数のＸ線吸収箔の一次Ｘ線入射側端部および一次Ｘ線出射側端部にそれぞれ接着された、軽元素素材からなる薄板状の２枚のグリッドカバーによって構成される散乱Ｘ線除去用グリッドにおいて、前記Ｘ線吸収箔と前記グリッドカバーの接着手段としてチキソトロピー性（揺変性）（以後、チキソ性と略称する）接着剤を用いたことを特徴とする。

さらに、より好ましくは、前記チキソ性接着剤は、その硬化前の粘度が２００００ｍＰａ・ｓ以上のマヨネーズ状で、その硬化収縮率が３％以下のエポキシ樹脂系接着剤であることを特徴とする。

本発明に係る散乱Ｘ線除去用グリッドは、コンパクトで、単純な構造を有し、Ｘ線吸収用の金属箔の歪が最小限に抑えられており、その結果としてＸ線撮像時の偽像発生の可能性の非常に小さい散乱Ｘ線除去用グリッドを実現することができる。さらに、用いているチキソトロピーを有する接着剤は、一般に、建築・土木用途の、主に建築物のコンクリートやタイルなどの剥離部や亀裂部を充填、接着する目的に開発されたものであり、温度、湿度など環境の変化に強く、経年劣化も小さいものである。従って、それを用いている本発明の散乱Ｘ線除去用グリッドは、温度、湿度など環境の変化に強く、経年劣化も小さいという利点を備えている。

本発明に係る散乱Ｘ線除去用グリッドの概念図である。図１の部分Ａの拡大図（Ａ）、図１の部分Ｂの拡大図（Ｂ）である。本発明に係る散乱Ｘ線除去用グリッドにおけるグリッドカバーと金属箔の組立治具の俯瞰図である。図３の組立治具に用いられるガイドスリット板の形状を示す図である。本発明に係る散乱Ｘ線除去用グリッドのグリッドカバーに接着剤を塗布する治具の模式図である。図３の側面図である。

本発明の実施例について図１〜図６を参照して説明する。図１は、本発明の実施例による散乱Ｘ線除去用グリッドの概略構成を示す図である。図２は、図１上の２個の円形部分ＡおよびＢを拡大して示した図である。図３は、グリッドカバーと金属箔の組立治具を示す図である。図４は、組立治具に用いられるガイドスリット板の概略形状を示す図である。図５は、グリッドカバーに接着剤を塗布するための治具を示した図である。図６は、図３の側面図である。

図１に示す本発明に係る散乱Ｘ線除去用グリッド１は、Ｘ線吸収物質である多数枚のタンタル箔３と、互いに平行な２枚のカーボンファイバシート製のグリッドカバー２によって構成される。全てのタンタル箔３の面の延長が、図１の直線Ｃ−Ｃ′に集束するように、それぞれのタンタル箔３のグリッドカバー２に対する角度と方向が設定されている。その結果、図２の（Ａ）および（Ｂ）に示されているように、散乱Ｘ線除去用グリッド１の中央部（図１のＡ部）では、タンタル箔３はグリッドカバー２に対してほぼ直角に接着され、散乱Ｘ線除去用グリッド１の端部（図１のＢ部）ではタンタル箔３はグリッドカバー２に対して傾斜して接着される。このように構成された散乱Ｘ線除去用グリッド１を、直線Ｃ−Ｃ′の中点をＸ線撮像装置のＸ線管焦点４に合致させて配置すれば、各タンタル箔３の面は近傍を通過する一次Ｘ線に平行となる。

本実施例では、タンタル箔３の厚みは０．０３４ｍｍ、タンタル箔３相互の間隔は０．６ｍｍ、グリッドカバー２の厚みは０．１３ｍｍである。また、図２の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、グリッドカバー２の互いに対向する面には接着剤層５が塗布されており、タンタル箔３はその両端を接着剤層５に埋めた形でグリッドカバー２に固着されている。接着剤層５の厚みは、本実施例では０．３ｍｍである。

本実施例の散乱Ｘ線除去用グリッド１を上記のような構成に組み立てるために、特許文献２によって提案されている組立手段を治具として用いた。その治具の概念図を図３に示す。また、その治具の要素の一つであるガイドスリット板９の形状を図４に示す。
図４に示すように、ガイドスリット板９には約０．６ｍｍの間隔で多数のガイドスリット９ａが形成されており、各ガイドスリット９ａの傾斜角は、挿入されるタンタル箔３が一次Ｘ線に平行になるように製作されている。

図３および図６に示す組立治具には、複数枚のガイドスリット板９が相対的にベース板１４上に固定して配置されている。これらの各ガイドスリット板９の互いに対向する各ガイドスリットにタンタル箔３が挿入される。タンタル箔３の長尺方向の一端は、タンタル箔３に設けられた穴にロッド１０を貫通させて固定する。一方、タンタル箔３の他端に設けられた穴にはロッド１１を貫通させ、ロッド１１と、固定されたロッド１２の間に引張バネ１３を架設して、引張バネ１３によりタンタル箔３の長尺方向に張力が付加された状態で保持する。この張力によってタンタル箔３のたるみや歪が除去される。

グリッドカバー２に接着剤層５を塗布する治具を図５に示す。

厚さ０．１３ｍｍのカーボンファイバシートからなる出射側のグリッドカバー２を吸着ベース８上に設置し、真空吸着によってグリッドカバー２の反りや弛みを矯正し平面に保つ。この上に、チキソ製接着剤からなる接着剤層５を約０．３ｍｍの厚みに均一に塗布する。厚みの調節は、調整板６の高さをシムで調節することによっておこなう。接着剤を調整板６の高さより少し高めに盛って、スキージ７を調整板６の上に滑らせて均一な厚みの接着剤層を塗布する。

次に、接着剤層５の塗布されたグリッドカバー２を、接着剤層５を下にして、図３および図６のタンタル箔３の上に破線で示した位置に押し付けて接着させる。これが出射側のグリッドカバー２である。

出射側のグリッドカバー２の接着剤層５が完全に硬化したのち、入射側のグリッドカバー２を取り付ける。治具のベース板１４には、図６において破線で示した矩形の穴が上下に貫穿されており、この穴を通して、図６の左右のガイドスリット板９の中間のタンタル箔３の下端（入射端）全体に到達することができる。入射側にグリッドカバー２を取り付けるには、図６に示す組立治具全体を上下に反転させる。上述の方法で接着剤層５を塗布された入射側のグリッドカバー２を、上記のベース板１４の穴を介してタンタル箔３の入射側に接着する。

両面の接着剤層５の接着剤が完全に硬化した後、引張バネ１３を取り外し、タンタル箔３に通しているロッド１０および１１をタンタル箔３から取り外す。次に、グリッドカバー２が上下に接着されたタンタル箔３を両側のガイドスリット板９から取り外す。最後に、上下のグリッドカバー２の両端より突出しているタンタル箔３の不要部分を切断する。これで図１に示す形の散乱Ｘ線除去用グリッド１が完成する。

一般にチキソ性物質とは、せん断応力を加えられると粘度が低下する性質を持つものを指す。よって、チキソ性接着剤は、狭い間隙に圧力を加えて注入するときは、粘度が低下して容易に流入し、圧力を除けば粘度が高くなり、不要な場所に移動流入することがないという特徴のため、広い用途に使用されている。本実施例における、各タンタル箔３にグリッドカバー２を接着する工程において、チキソ性接着剤はヘラなどで目的の厚さよりやや厚めにグリッドカバー２に接着剤層５を塗布した後に、余分な厚さの部分をスキージ７により、容易に取り除くことができる。また、接着剤の流動性が小さいため、厚さの不足している部分が容易に判別でき、その部分に再度ヘラなどで接着剤を補充し、再度、スキージ７で厚さを揃えることができる。この手順を繰り返すことで目標の厚さに正確に且つ均一に塗布することが可能である。

また、接着剤層５が塗布された面を下にしてグリッドカバー２を持ち、タンタル箔３に上から貼り付ける際にも、接着剤がチキソ性を有するため、重力により一部が流動して厚さが変化することがなく、タンタル箔３に局部的な応力や歪を与えることなく均一に密着する。その結果、タンタル箔３にグリッドカバー２を貼り付ける際に生じる歪は最小限に抑えられ、また、グリッドカバーと金属箔の端面とに未接着部分が生じない。
さらに、グリッドカバー接着後、接着剤が完全に硬化するまでに接着剤の一部が金属箔と金属箔の間に表面張力によって浸透することもない。また、硬化収縮率が小さいため、硬化する間に金属箔に歪を生じさせることがない。
このような特性のために、接着に起因するタンタル箔の変形や歪みは最小限に抑えられる。

チキソ性接着剤は、上記のように多くの利点を有しているが、実際には硬化前の粘度と、接着剤の硬化時の収縮の度合いを示す硬化収縮率が製品によって異なる。最適の接着剤の特性を求めるために、コニシ株式会社製の３種類のチキソ性接着剤を用いて実験を行った。これらはいずれも２液混合型のエポキシ樹脂を主材とするチキソ性接着剤である。そのうちの一つで、混合液の硬化前の粘度が５０００〜２００００ｍＰａ・ｓのものは、硬化時の液の流動性のため、接着剤層５が変形したり、タンタル箔３同士の間に侵入する現象が見られた。また、他の一つで、混合液の粘度が高くグリース状の製品は、接着時にタンタル箔３の変形が見られた。他の一つの製品「ボンドＥ２０８（Ｒ）」（混合液の粘度が２００００ｍＰａ・ｓ以上でマヨネーズ状の特性を持つもの）は、接着時のタンタル箔３の変形や歪みは見られず、良好な結果を示した。

硬化時にタンタル箔３やグリッドカバー２に生じる歪を最小限に抑えるためには、接着剤の硬化収縮率は限りなくゼロに近い方が望ましいが、実質的には、３％以下であれば使用上大きな不都合は生じないと考えられる。上記３種類の接着剤の硬化収縮率は、いずれも２％であった。この結果、本実施例では、コニシ株式会社製接着剤「ボンドＥ２０８（Ｒ）」を採用した。

本発明の特徴は上述のとおりであるが、上記の記載や図面に限定されず、より広く適用されるものである。例えば、図１に示すように、本実施例の散乱Ｘ線除去用グリッド１はタンタル箔３の角度が位置によって変化する「集束型グリッド」であるが、タンタル箔３が全て互いに平行な「平行グリッド」にも適用できる。

グリッド箔の材料もタンタル以外に鉛、モリブデンなども使用でき、グリッドカバーの材料も、カーボンファイバ以外にアルミニウムなども使用可能である。

本発明は、散乱Ｘ線除去用グリッドに関し、さらに詳しくは、中間物質を空気とした散乱Ｘ線除去用グリッドに関するものであり、医用や産業用のＸ線撮像装置やＸ線ＣＴ装置などに利用される。

１散乱Ｘ線除去用グリッド
２グリッドカバー
３タンタル箔
４Ｘ線管焦点
５接着剤層
６調整板
７スキージ
８吸着ベース
９ガイドスリット板
９ａガイドスリット
１０、１１、１２ロッド
１３引張バネ
１４ベース板

Claims

一次Ｘ線と平行に配置される短冊状の多数のＸ線吸収箔と、前記多数のＸ線吸収箔の一次Ｘ線入射側端部および一次Ｘ線出射側端部にそれぞれ接着された、軽元素素材からなる薄板状の２枚のグリッドカバーによって構成される散乱Ｘ線除去用グリッドにおいて、前記Ｘ線吸収箔と前記グリッドカバーの接着手段としてチキソトロピー性（揺変性）接着剤を用いたことを特徴とする散乱Ｘ線除去用グリッド。
前記チキソトロピー性（揺変性）接着剤は、その硬化前の粘度が２００００ｍＰａ・ｓ以上のマヨネーズ状であり、その硬化収縮率が３％以下のエポキシ樹脂系接着剤であることを特徴とする請求項１記載の散乱Ｘ線除去用グリッド。