JP6267990B2

JP6267990B2 - ホールボディカウンタ

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Publication number: JP6267990B2
Application number: JP2014030636A
Authority: JP
Inventors: 友也小野; 雅好須子; 清文手塚; 聡司勝又
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: JP2015155834A

Description

本発明はホールボディカウンタに関し、特に、椅子に座った被検者から放出される放射線を測定するホールボディカウンタに関する。

ホールボディカウンタは、原子力発電所、被曝検査機関等において設置され、被検者の内部被曝管理のために、被検者から放出される放射線、特にγ線を測定する放射線測定装置である。仰臥姿勢にある被検者を測定するホールボディカウンタ、立位姿勢にある被検者を測定するホールボディカウンタ、及び、座位姿勢にある被検者を測定するホールボディカウンタが知られている（例えば特許文献１乃至４参照）。

後者のホールボディカウンタにおいては、放射線遮蔽部材によって囲まれた測定室の中に椅子が設置されている。椅子の背もたれ側（背面側）に測定ユニットが配置されている。その測定ユニットは、典型的には、シンチレータ部材及び光電子増倍管によって構成される。シンチレータ部材は、例えば、背もたれ面あるいは被検者の背骨にほぼ平行な関係をもって上下方向に伸長した形態を有する。その上端面又は下端面に光電子増倍管が接合されている。そのような構成において、シンチレータ部材の感度分布の中心は被検者の体幹部の中央位置あるいは腹部におけるやや胸部寄りの位置にある。

特開平９−１０１３７０号公報特開平９−２８１２４２号公報特開平１１−３０６６８号公報特開２００４−３７３９５号公報特開２０００−１９６０７７号公報

¹³⁴Ｃｓや¹³⁷Ｃｓといった放射性物質が人体に摂取されると、それらは内臓で吸収された上で、それらの内の少なからずの部分が筋肉内に蓄積されるといわれている。筋肉は、上肢、胸部及び腹部にも存在するが、特に、臀部及び大腿部に比較的に多く存在する。それらは椅子に座った姿勢において中間的な高さよりも下方に分布している。

よって、筋肉（及び内蔵）に多く存在する放射性物質からのγ線を測定するに際しては、椅子に座った被検者の下腹部を中心とする感度分布が生じるように、あるいは、大腿部まで十分にカバーされる感度分布が生じるように、検出部を構成することが望まれる。しかしながら、上記従来のホールボディカウンタにおいてそのような感度分布は実現されていない。

なお、特許文献５には椅子における座面の下側に放射線検出器を配置することが開示されている。しかし、その構成は、単一の放射線検出器で体幹部全般の測定を行うものである。被検者の背中側に他の放射線検出器は設けられていない。そもそも、特許文献５に開示された構成は、被検者の測定と食品等の試料の測定の両方を行うためのものであり、後者の測定をも行えるように検出器が上向きとなっている。

本発明の目的は、ホールボディカウンタにおいて、椅子に座った被検者における下腹部を中心として広い範囲に亘る感度分布が生じるようにすることにある。あるいは、本発明の目的は、筋肉に蓄積し易い放射性物質からの放射線を高感度で測定することにある。

本発明に係るホールボディカウンタは、背もたれ面と座面とを有する椅子と、前記椅子に座った被検者の後方に設けられた測定ユニットであって、前記背もたれ面に沿って上下方向に伸長した第１の放射線検出器を備える第１の測定ユニットと、前記椅子に座った被検者の下方に設けられた測定ユニットであって、前記座面に沿って前後方向に伸長した第２の放射線検出器を備える第２の測定ユニットと、を含むことを特徴とするものである。

上記構成によれば、座位姿勢にある被検者の後方に第１の測定ユニットが設けられており、且つ、当該被検者の下方に第２の測定ユニットが設けられているので、臀部及び大腿部をカバーする合成感度分布を得ることが可能となる。すなわち、第１の測定ユニットにおいては、背もたれ面に沿っておよそ上下方向に（望ましくは斜面としての背もたれ面に平行に）伸長した第１の放射線測定器を有しているので、背骨方向の広い範囲にわたる第１の感度分布を得ることが可能である。第１の放射線検出器の長さや設置位置にもよるが、その第１の感度分布によって臀部までを十分にカバーすることは一般に難しく、あるいは、そのためにはかなり長い第１の放射線検出器を使用する必要が生じることからコストアップという別の問題が生じる。第１の放射線検出器を長くしても、前方にまで及ぶ大腿部を十分にカバーする感度分布を得ることはそもそも困難である。一方、第２の放射線検出器は、座面に沿っておよそ前後方向に（望ましくは斜面としての座面に平行に）伸長しているので、それによって大腿骨方向の広い範囲にわたる第２の感度分布を得ることが可能である。それは屈曲姿勢にある下肢それ全体に対する感度の向上をもたらすものである。本発明によれば、上記のような２つの感度分布からなる合成感度分布を得ることが可能である。つまり、第１の検出ユニットと第２の検出ユニットは被検者の側面側から見ておおよそＬ字状の配列をもっており、それらによる２つの感度分布はおおよそ直交関係にある。これにより、下腹部の位置に相当するＬ字の内側（小さい角度側）において、感度のピークあるいは感度の山が生じ易くなる。よって、臀部及び大腿部の体内被曝を精度良く測定することが可能であるから、筋肉に蓄積し易い放射性核種からの放射線を効率的に検出できる。望ましくは、大腿部から胸部までの広い範囲にわたって、あるいは、足先から頭頂部までにわたって、比較的良好な感度を得られる。

望ましくは、前記第１の測定ユニットは、前記第１の放射線検出器としての第１のシンチレータ部材と、前記第１のシンチレータ部材で生じた光を検出する第１の光検出器と、を含み、前記第２の測定ユニットは、前記第２の放射線検出器としての第２のシンチレータ部材と、前記第２のシンチレータ部材で生じた光を検出する第２の光検出器と、を含む。第１のシンチレータ部材は背骨あるいは体幹部の中心軸にほぼ平行な中心軸を有し、第２のシンチレータ部材は大腿骨あるいは大腿部の中心軸にほぼ平行な中心軸を有する。左右方向に複数本のシンチレータ部材を配置することも可能であるが、コスト面からは左右方向の中央に１本のシンチレータ部材を配置した方が有利であり、そのような構成でも左右方向に十分な感度を得られる。

望ましくは、前記第１のシンチレータ部材の上端側に前記第１の光検出器が設けられ、前記第２のシンチレータ部材の後端側に前記第２の光検出器が設けられる。第１のシンチレータ部材の上端側に第１の光検出器を設ければ、第１の光検出器と、第２の測定ユニットとの物理的干渉を回避できる。すなわち、第２のシンチレータ部材の後端側に第２の光検出器を配置した場合においても、それが第１の光検出器に衝突してしまうことがない。第２のシンチレータ部材の後端側に第２の光検出器を設ければ、第２のシンチレータ部材をより前方へ配置することが可能となる。これにより、大腿部の前側及び膝下部位に対する感度を高められる。

望ましくは、前記第１のシンチレータ部材の下端部の直下付近に前記第２のシンチレータ部材の後端部が位置している。第１のシンチレータ部材と第２のシンチレータ部材の後端部との間に隙間が生じている場合において、第２のシンチレータ部材の後端部が第１のシンチレータ部材の直下位置まで及んでいれば、放射線の検出漏れを少なくすることが可能である。すなわち、放射線の検出漏れを軽減するために、第２のシンチレータ部材をより長くしてもよいが、その場合にはコストアップという問題が生じるので、上記構成のように、第１のシンチレータ部材の直下位置程度まで第２のシンチレータ部材の後端部を伸長させるのが望ましい。背骨の長さよりも大腿部の長さの方が短いという観点から見て、上記の配列は合理的である。

望ましくは、前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットは互いに同一の構成を有する。この構成を採用する場合、第１のシンチレータ部材と第２のシンチレータ部材が同じ形態で構成され、つまり同じ長さで構成されるので、上記のような配置関係を採用するのが特に望ましい。なお、個々のシンチレータ部材を湾曲させることも可能であるが、その場合には製造困難性及びコストアップという問題が生じやすい。そこで、一般には直線的に伸長したシンチレータ部材が利用される。

椅子が設置される測定室の内部に甲状腺測定ユニットを更に配置し、第１及び第２の測定ユニットによる測定と同時に、甲状腺に対して局所的な測定を行うようにしてもよい。その甲状腺測定ユニットを取り外し可能に構成し、測定室の外部において、甲状腺の測定を行えるようにしてもよい。その場合、測定室内の被検者に対して第１及び第２の測定ユニットによる測定が行われ、それと同時に、測定室外の被検者に対して甲状腺に対する測定が行われてもよい。

本発明によれば、ホールボディカウンタにおいて、椅子に座った被検者における下腹部を中心として広い範囲に亘る感度分布を得られる。あるいは、本発明によれば、筋肉に蓄積し易い放射性物質からの放射線を高感度で測定できる。

本発明に係るホールボディカウンタの好適な実施形態を示す第１の斜視図である。ホールボディカウンタの第２の斜視図である。ホールボディカウンタの水平断面図である。図３においてＩＶで示される断面を表した断面図である。第１測定ユニット及び第２測定ユニットを示す図である。合成感度分布を模式的に示す図である。測定室内での甲状腺測定を示す図である。測定室外での甲状腺測定を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係るホールボディカウンタの好適な実施形態が示されており、図１はその第１の斜視図である。このホールボディカウンタは原子力発電所、被曝検査機関等に設置されるものであり、被検者からの放射線を測定する放射線測定装置である。ホールボディカウンタは特に内部被曝を検査する場合において用いられる。

図１において、ホールボディカウンタ１０は放射線遮蔽部材によって囲まれた測定室１２を有している、測定室１２内には被検者が座る椅子が設置されている。これについては後に説明する。

測定室１２の周囲には、囲い１４、天井板１８及び底板１６が設けられている。それらは遮蔽体を構成するものである。それらは鉛などの放射線遮蔽部材を含んで構成されており、これにより宇宙線等の外来放射線が遮断されている。囲い１４は本実施形態において、左側壁１４Ａ、コーナー壁１４Ｂ、前方壁１４Ｃ、右側壁１４Ｄ、後方壁１４Ｅ及び仕切壁１４Ｆにより構成されている。後方壁１４Ｄの上部には窓開口２２が生じている。窓開口２２は、具体的には、椅子の上部を開放する通路を構成している。仕切壁１４Ｆの上部には図示のように三角形の形状を有する窓開口２４が設けられている。仕切壁１４Ｆの全体にわたって放射線遮蔽部材が設けられ、遮蔽の必要のない空間が図示の例においては三角形の形態を構成しており、それが窓開口２４を構成している。

仕切壁１４Ｆと左側壁１４Ａとの間に入口開口（出入口開口）２０が形成されている。被検者は入口開口２０を介して外部から測定室１２内に進入する。なお、座位姿勢にある被検者を基準として見て、Ｘ方向が前後方向であり、Ｙ方向が左右方向であり、Ｚ方向が垂直方向である。

図２には、ホールボディカウンタの第２の斜視図が示されている。図２には、特にホールボディカウンタにおける右側壁２８Ｂが表れている。そこにおける中間位置に取付バー２６が設けられている。その取付バー２６は上下方向に伸長したポールであり、その両端部が一対の保持部材によって右側壁１４Ｄに固定されている。取付バー２６に対しては後に説明する甲状腺測定ユニット２８Ｂが着脱可能に取り付けられる。ホールボディカウンタは、単一の甲状腺測定ユニットを備えている。なお、各図において、測定室外に配置された甲状腺測定ユニットが符号２８Ｂで示されている。測定室内に配置された甲状腺測定ユニットが符号２８Ａで示されている。両者２８Ａ，２８Ｂは同じものである。

図３にはホールボディカウンタの水平断面が示されている。図３には、囲い１４の断面が表れている。各壁の内部には放射線遮蔽部材３６が設けられている。ちなみに、符号３８は仕切壁の内部に設けられた放射線遮蔽部材を示している。測定室１２には椅子３０が設けられている。椅子３０の前方には表示器３４が設けられている。符号３２は、外部から椅子３０へアプローチする際の経路を表している。このような曲がりくねった経路により、入口２０からの外来放射線を効果的に遮断することが可能である。

図４には、図３においてＩＶで示される位置の垂直断面が示されている。本実施形態において、ホールボディカウンタは椅子３０を有し、椅子３０に座った被検者の後方に第１測定ユニット４０が設けられており、椅子３０に座った被検者の下方に第２測定ユニット４２が設けられている。椅子３０における右側及び左側にはそれぞれサイドフレームが設けられ、その内部には複数の金具が設けられている。符号４５はサイドフレームのカバーを示している。それらの金具はベルトを引っ掛けるものである。人体に代えてファントムを椅子３０に設置してホールボディカウンタの校正を行う場合、ファントムがベルトによって椅子３０上に固定される。その場合においてはベルトを支持するための複数の金具が利用される。通常、それらの金具はカバー４５によって覆われている。符号４７は物体センサユニットを示している。なお、実際の校正時には、ボックス形態を有する複数のファントムが利用され、それらが椅子の上に積み上げられる。

図５には、第１測定ユニット４０及び第２測定ユニット４２が示されている。被検者３１は椅子３０に腰掛けている。椅子３０は背もたれ面４４を有し、それは上下方向に伸長した面であり、やや後方側に倒れ込んで傾斜している。背もたれ面４４上にはクッション４４Ａが設けられている。背もたれ面４４の下部は腰当て面４６である。腰当て面４６は起立した面であり、腰当て面４６上にはクッション４６Ａが設けられている。椅子３０は座面４８を有する。座面４８は前後方向に伸長したほぼ水平な面であり、より詳しくは前方においてやや高くなっている斜面である。座面４８上にはクッション４８Ａが設けられている。座面４８における前端から下方へ垂直面が構成されている。

第１測定ユニット４０は、本実施形態において、シンチレータ部材５０及び光電子増倍管５２を有する。シンチレータ部材５０は本実施形態においてＮａＩシンチレータにより構成されている。シンチレータ部材５０は角柱状の形態を有し、それは背もたれ面４４に平行に上下方向に伸長した形態を有している。シンチレータ部材５０はアルミケースによって囲まれている。シンチレータ部材５０の上端面に対して受光面を接合させつつ光電子増倍管５２が設けられている。光電子増倍管５２は光検出器である。被検者３１から放出されたγ線がシンチレータ部材５０に到達すると、そこで発光が生じ、その光が光電子増倍管５２において検出され、具体的には光が電気パルスに変換される。第１測定ユニット４０は、背もたれ面４４における左右方向の中央位置に設けられている。

第２測定ユニット４２には、本実施形態において、第１測定ユニット４０と同一の構成を有している。すなわち、２つの同じ測定ユニットを用いて、第１測定ユニット４０及び第２測定ユニット４２が構成されている。具体的には、第２測定ユニット４２はシンチレータ部材５４と光電子増倍管５６とを有している。シンチレータ部材５４は、座面４８に平行に前後方向に伸長した形態を有し、それは具体的には角柱状の形態を有している。シンチレータ部材は左右方向の中央位置に設けられている。シンチレータ部材５０，５４が例えば円柱状の形態を有していてもよい。

椅子３０に被検者３１が腰掛けた状態では、被検者３１の背面が背もたれ面４４に当たることになり、その臀部の後側が腰当て面４６に近接し又はそれに当たることになり、さらに臀部の下面及び大腿部の下面が座面４８に当たることになる。本実施形態においては、椅子３０の右側及び左側に手すりが設けられている。図５において、被検者の右腕及び左腕がそれらの手すり上に置かれている。

図６を用いて合成感度分布について説明する。図６においては、第１測定ユニット４０におけるシンチレータ部材５０が模式的に示されており、同様に第２測定ユニット４２におけるシンチレータ部材５４が模式的に示されている。シンチレータ部材５０の中心軸５８は、本実施形態において、椅子３０における上下方向に伸長した背もたれ面４４に対して平行である。符号６０はシンチレータ部材５０における中心軸５８の中間位置を直交する直交軸である。直交軸６０はＸＺ平面内に属するものである。このようなシンチレータ部材５０の配置により、感度分布６６が得られる。すなわち、直交軸６０を中心にほぼ対称の形態を持った感度分布６６が得られる。ここで感度分布６６は、中心軸５８からの距離によって感度の強さを表したものである。感度分布６６においては、中央部分において感度がより高い。もっとも、この感度分布６６は発明を説明するために模式的にあるいは概念的に表されたものである。

従来においては、以上のような感度分布６６によって被検者の全体を測定対象として放射線の測定が行われていたため、臀部及び大腿部からの放射線を必ずしも感度良く測定できないという問題があった。これに対し、本実施形態においては、第２測定ユニット４２が設けられているため、合成感度分布７０を得ることが可能である。具体的には、第２測定ユニット４２におけるシンチレータ部材５４は中心軸６２を有する。その中心軸６２は座面４８に対しておよそ平行である。符号６４はシンチレータ部材５４における中心軸６２方向の中央を横切る垂直軸を示している。第２測定ユニット４２によれば、垂直軸６４を中心として対称な感度分布６８が生成される。感度分布６８の中央において感度が高くなっている。

感度分布６８によれば被検者における臀部、大腿部及び下肢に対する検出感度を高められる。感度分布６６と感度分布６８とを合成したものが合成感度分布７０である。この合成感度分布７０は、被検者における下腹部あるいは臀部においてもっとも大きな感度を生じさせるものである。あるいは、大腿部から胸部の全体にわたって良好な感度を得られるものである。あるいは、足のつま先から頭頂部の全体にわたって良好な感度を得られるものである。被検者の右側あるいは左側から見て、２つのシンチレータ部材５０，５４はおよそＬ字状の配列を有しており、換言すれば、２つの感度分布６６，６８はおよそ直交関係にある。よって、２つの感度分布６６，６８が重複する部分において大きな感度が得られることになり、そのような部位は下腹部あるいは臀部である。上述したように筋肉の比較的多い臀部や大腿部において特定の放射性核種が蓄積されやすい傾向が認められるため、そのような放射性核種からの放射線の測定に当たっては上記のような合成感度分布７０が効果的に機能する。

一般に、放射性核種の摂取直後において、それは専ら内臓に存在している。上記構成によれば、そのような内臓に存在する核種を高感度に検出することも可能である。甲状腺には特定の放射性核種が集まる傾向が認められるため、それに対しては上述したように甲状腺測定ユニットが設けられている。

背骨に沿った方向におけるより広い範囲にわたって良好な感度を得るために、シンチレータ部材５０の長さをより長くすることが考えられるが、その場合においてはコストアップという問題が生じてしまう。よって、シンチレータ部材５０の長さを自由に大きくすることはできず、その結果、シンチレータ部材５０とシンチレータ部材５４との間に不可避的に隙間が生じ、そこにおける放射線の検出漏れという問題が生じやすくなる。これに対し、本実施形態においてはシンチレータ部材５０の下端部の直下までシンチレータ部材５４の奥側端部が及んでおり、すなわちライン６６で示される位置よりも更に奥側まで奥側端部５４Ａが及んでおり、２つのシンチレータ部材が離間配置されていても、放射線の検出漏れができるだけ少なくなるように構成されている。

本実施形態では、シンチレータ部材５０の上端面に光電子増倍管が接合されており、それが第２測定ユニットと物理的に干渉してしまう問題が回避されている。第２測定ユニット４２において、シンチレータ部材５４の後端面に光電子増倍管が接合されているため、シンチレータ部材５４における前端部５４Ｂをできる限り前方まで伸ばせるという利点が得られる。これにより大腿部における前部及び膝下部に対して良好な感度を得ることが可能となる。

以上のように、同一の形態を有する２つの測定ユニットを以上のような特定の配置関係をもって設けたため、コストアップを回避しつつもより効率的な測定を実現できるという利点が得られる。

図７には、測定室内での甲状腺測定が示されている。被検者３１は椅子３０に腰掛けており、被検者３１の甲状腺が甲状腺測定ユニット２８Ａによって測定されている。甲状腺測定ユニット２８Ａは検出器を構成するシンチレータ部材７２及び光電子増倍管７４を含み、その検出器がアーム機構７６によって支持されている。アーム機構７６は昇降機構７８によって支持されている。２つの測定ユニット４０，４２による測定と同時に甲状腺の測定を行うことが可能である。

図８には、測定室外での甲状腺測定が示されている。測定室外に可搬型の椅子８０が設置され、被検者８２は椅子８０に腰掛けている。そのような甲状腺測定ユニット２８Ｂを利用して、被検者８２における甲状腺が測定されている。その場合においては、測定室内から検出器及びアーム機構７６が取り外され、それが取付バー２６に取り付けられる。このような場合においても、測定室内の被検者の測定と同時進行で測定室外の被検者に対する甲状腺測定を行える。

以上説明したように、本実施形態に係るホールボディカウンタによれば、臀部及び大腿部をカバーする良好な合成感度分布を得ることが可能である。これによって、筋肉に蓄積されやすい特定の放射性核種を感度良く測定することが可能である。

１０ホールボディカウンタ、１２測定室、３０椅子、３１被検者、４０第１測定ユニット、４２第２測定ユニット、７０合成感度分布。

Claims

背もたれ面と座面とを有する椅子と、
前記椅子に座った被検者の後方に設けられた測定ユニットであって、前記背もたれ面に沿って上下方向に伸長した第１の放射線検出器を備える第１の測定ユニットと、
前記椅子に座った被検者の下方に設けられた測定ユニットであって、前記座面に沿って前後方向に伸長した第２の放射線検出器を備える第２の測定ユニットと、
を含み、
前記第１の測定ユニットは、前記第１の放射線検出器としての第１のシンチレータ部材と、前記第１のシンチレータ部材で生じた光を検出する第１の光検出器と、を含み、
前記第２の測定ユニットは、前記第２の放射線検出器としての第２のシンチレータ部材と、前記第２のシンチレータ部材で生じた光を検出する第２の光検出器と、を含み、
前記第１のシンチレータ部材の上端側に前記第１の光検出器が設けられ、
前記第２のシンチレータ部材の後端側に前記第２の光検出器が設けられた、
ことを特徴とするホールボディカウンタ。
請求項１記載のホールボディカウンタにおいて、
前記第１のシンチレータ部材の下端部の直下付近に前記第２のシンチレータ部材の後端部が位置している、
ことを特徴とするホールボディカウンタ。
請求項１記載のホールボディカウンタにおいて、
前記第１の測定ユニットと前記第２の測定ユニットは互いに同一の構成を有する、
ことを特徴とするホールボディカウンタ。