JPH04114631A

JPH04114631A - 固体ファントムの製造方法

Info

Publication number: JPH04114631A
Application number: JP2235250A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nojima; 俊雄野島; Takehiko Kobayashi; 岳彦小林; Kenji Yamada; 健次山田; Shunjiro Imagawa; 今川　俊次郎; Katsumi Yugawa; 湯川　克巳; Atsushi Harada; 淳原田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1992-04-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コこの発明は、人体への電磁波の影響を観察するための疑
似人体すなわちファントムの製造方法に関するもので、
特に、高分子複合体を用いる固体ファントムの製造方法
に関するものである。

［従来技術］マイクロ波の利用が、通信やレーダ、その他の産業分野
だけでなく、家庭電化製品の分野にまで浸透した結果、
一般の人々にも、マイクロ波に接する機会が増えている
。

マイクロ波は生体に重なる領域で干渉されやすく、また
、生体はマイクロ波を吸収しゃすい。それゆえに、マイ
クロ波を含めて電磁波が人体に及ぼす影響、あるいは人
体が電磁波に及ぼす影響を明らかにすることが必須とな
ってきており、近年、マイクロ波と人体との相互作用を
調査する研究が活発に行なわれている。

電磁波と人体との相互作用を調査す淋にあたって、人体
を直接測定対象にすることは、人体に影響を及ぼす危険
性を考慮すれば、不可能であると言わざるを得ない。し
たがって、このような調査では、人体の物理特性と同等
の特性を持つファントム材料を使用するのが一般的であ
る。ちなみに、人体のマイクロ波帯における物理特性は
、たとえ４ｆ筋肉では、ＩＧＨｚで比誘電率が（ε、）
カ５０程度、誘電損失（ｔａｎδ）が５０％程度であり
、脂肪では、同周波数で比誘電率が６程度、誘電損失が
３０％程度である。また、比熱は０．３ｃａｌ／ｇ・℃
程度とされている。

従来、固体ファントム材料としては、例えば食塩水とポ
リエチレン粉末およびゲル化剤の混和物が使われている
が、これには、（１）　時間の経過とともに、表面が乾燥する一方、内
部から水が分離してくる、（２）　バクテリアやかびが繁殖する（８）　半流動物であるため扱いに＜＜、容器が必要で
ある、等の使用上の欠点がある。

そこで、本件出願人は、別途特許出願した「複合誘電体
」において、上述したゲル状のファントム材料の欠点を
解消すべく、高分子材料に誘電体セラミクス粉末および
導電性粉末の少なくとも一方を複合化した高分子複合体
からなるファントム材料を提案した。より詳細には、こ
の先願においては、樹脂が３０〜９０容量％と、高誘電
率系セラミクス粉末がＯ〜６０容量％と、炭素粉末が１
０〜７０容量％とからなる、疑似人体用複合誘電体を提
案している。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述したような高分子複合体を用いてフ
ァントムを製造しようとする場合、高分子複合体に対し
て、全体的であれ部分的であれ、人体の形状を付与しな
ければならない。その形状には、たとえば、人体の頭部
と同一寸法をもつ球体や円柱も含まれる。

高分子複合体は樹脂をベースとするものであるので、通
常の樹脂に所望の形状を付与するために一般的に適用さ
れる成形技術、すなわち射出成形やトランスファ成形ま
たは押出成形のような成形技術を、このような高分子複
合体に適用することが考えられる。

しかしながら、このような成形技術を適用すると、得ら
れた成形品が比較的薄い肉厚のもとでない限り、樹脂の
硬化時における表層部と中心部との間の温度差が大きく
なりすぎ、そのために硬化時に表層部が先に収縮して、
成形品の表面にクラックが生じることがある。また、中
心部が未硬化の状態にあるにもかかわらず、表層部が先
に硬化し、表層部から未硬化の中心部に圧力が加わるた
め、成形品が異常に変形することがある。そのため、成
形品を寸法精度の高い状態で得ることが困難である。

それゆえに、この発明の目的は、上述したような成形技
術を適用する場合に遭遇し得る問題を解決し得る、高分
子複合体を用いた固体ファントムの製造方法を提供しよ
うとすることである。

［問題を解決するための手段］この発明に係る固体ファントムの製造方法は、上述した
技術的課題を解決するために、次のようなステップを備
えることを特徴としている。すなわち、（１）高分子材料に誘電体セラミクス粉末および導電性
粉末の少なくとも一方を複合化した高分子複合体を準備
するステップと、（２）前記高分子複合体を板状に成形し、複数の板状成
形品を得るステップと、（３）前記複数の板状成形品を接着剤によって接着しな
がら積層して、積層体を得るステップと、（４）前記積
層体を必要形状に加工するステップと、を備えている。

好ましくは、前記接着剤は誘電体セラミクス粉末および
導電性粉末の少なくとも一方を分散させた高分子複合系
接着剤で準備される。また、前記接着剤の比誘電率は、
前記成形品の比誘電率の３０％以上とされる。

［作用］この発明では、上記（２）のステップにおいてのみ、成
形技術が適用される。しかしながら、この（２）のステ
ップでは、板状の成形品を得るために成形技術が適用さ
れるにすぎない。そのため、クラックの発生や寸法精度
の問題には遭遇しない。

また、上記（３）および（４）の各ステップにおいて、
複数の板状成形品を接着剤によって接着しながら積層し
てから、積層体を必要形状に加工することが行なわれる
ので、たとえ（２）のステップにおいて寸法精度の問題
が生じたとしても、最終的には、（４）のステップにお
いて問題なく修正される。

［発明の効果］このように、この発明において、ファントムの構成要素
となる板状の成形品は、容易にかつ短時間で製造するこ
とができる。この発明では、このような板状成形品を積
層した後、加工することが行なわれるので、ファントム
に要求される寸法および形状を容易かつ正確に与えるこ
とができる。

また、この発明によれば、予め多数の板状成形品を用意
しておくことができるので、その後、必要が生じた場合
、これら板状成形品を積層して加工すれば、必要なファ
ントムの提供に迅速に対応することができる。

また、この発明によって得られたファントムは、板状成
形品の積層構造を有しているため、全体を成形する場合
に比べて、全体としての特性の均一化を図ることが容易
である。

また、この発明により得られたファントムは、固体であ
るので、容器に入れる必要がなく、シたがって、容器の
影響を受けずに、温度分布などの測定を行なうことがで
きる。

接着剤の比誘電率を成形品の比誘電率の３０％以上とす
れば、比誘電率の低い接着剤への電界の集中を抑制する
ことができ、接着層が電磁波に及はす影響を低減するこ
とができる。

［実施例］以下に、この発明の一実施例として、球状のファントム
の製造方法について説明する。

第１図は、球状のファントムの製造方法に含まれる代表
的なステップを示すブロック図である。

第１図に示すように、まず、高分子複合体からなるベレ
ットを準備するステップ１が実施される。

ここでは、人体の筋肉の誘電特性（９００ＭＨＺにおい
て、ε、＝５０；ｔａｎδ＝５０％）を模した、フッ素
系樹脂に誘電体セラミクス粉末およびカーボン粉末を複
合化した高分子複合体ペレットを、２軸混練押出機を用
いて作製した。

次いで、第１図の成形ステップ２において、上述したペ
レットを用いて、第２図に示すような円板を４分割した
形状の板状成形品３を射出成形により得た。

次いで、第１図の接着／積層ステップ４において、第３
図に示すような積層体５を得た。この積層体５は、複数
の板状成形品３を接着剤によって接着しながら積層して
得られたものである。この実施例では、接着剤として、
誘電体セラミクス粉末および導電性粉末の少なくとも一
方を分散させた高分子複合系接着剤が用いられる。また
、この実施例では、接着層６をできるだけ薄くするため
、最大粒径１０ＡＬｍ以下の誘電体セラミクス微粉末を
５０容量％添加したエポキシ樹脂を接着剤として用いた
。この接着剤の比誘電率ε、は、１５であった。

このような接着剤によって形成される接着層６は、接着
作業を行なう上で、その厚みがばらつくことが通常であ
る。しかしながら、たとえ接着層６の厚みにばらつきが
生じても、積層体５全体としての誘電率にそれほど大き
な影響を及ぼさないことが望ましい。このことを、第４
図に示した直列モデルを使って説明する。

第４図には、高分子複合体からなる第１の板状成形品７
と第２の板状成形品８との間に接着層９が挟まれた状態
が示されている。ここで、板状成形品７および８の誘電
率をε、とし、接着層９の誘電率をε２とする。また、
第１の板状成形品７の厚みをｔ、とし、第２の板状成形
品８の厚みをｔ２とし、第１の板状成形品７、接着層９
および第２の板状成形品８の合計の厚みをＴとする。こ
のとき、第１の板状成形品７、接着層９および第２の板
状成形品８からなる積層体１０の全体としての比誘電率
ε７は、次の式で表わされる。

ε、＝８１ε＊’ｒ／　　［（Ｔ−ｔ　１−　ｔ　２）
　　ε１＋　　（ｔ　　１＋　　ｔ　　り　　　ε　２
コ上述した積層体１０の全体の厚みを５０ｍｍとして、
積層体１０の全体としての比誘電率ε２と接着層９の厚
みとの関係を示したものが第５図である。第５図から、
接着層９の比誘電率ε２が１５以上のとき、すなわちε
２が成形品７および８の誘電率ε１（＝５０’）の３０
％以上であるとき、接着層９の厚みが変動しても、積層
体１０全体としての比誘電率ε、の低下は１％以内に抑
えられることがわかる。

したがって、接着剤の比誘電率は、成形品の比誘電体の
３０％程度以上あれば、電磁波に対する接着剤の影響は
小さいものとなり、そのため、接着剤としては、前述し
たように、誘電体セラミクス粉末および導電性粉末の少
なくとも一方を所要量だけ分散させた高分子複合系接着
剤が用いられる。さらに、接着剤は、接着作業性を考慮
した上での許容範囲内で、その比誘電率をできるだけ高
くする、すなわち、成形品の比誘電率にできるだけ近づ
ける方が望ましいと言える。

なお、第３図においては、円柱状の積層体５が図示され
ている。この積層体５は、第２図に示したような形状の
板状成形品３を積層して得られたものであるので、円柱
を軸線方向に沿って４分割する２つの界面１１および１
２を備えている。

次いで、第１図の球面用ニステップ１３が実施される。

具体的には、第３図に示した円柱状の積層体５を旋盤加
工し、第６図に示すような頭部を想定した球状のファン
トム１４を作製した。

このようにして得られたファントム１４に対し、９００
ＭＨｚの電磁波を照射し、その表面温度、ならびに第７
図に示すように界面１１に沿って２分割した状態で内部
の温度分布を測定することが可能であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に含まれる代表的なステ
ップを示すブロック図である。第２図は、第１図の成形ステップ２によって得られた板
状成形品３を示す斜視図である。第３図は、第１図の接着／積層ステップ４によって得ら
れた積層体５を示す斜視図である。第４図は、接着層の厚みの影響を考察するために描かれ
た積層体１０のモデル図である。第５図は、いくつかの比誘電率を有する接着層を用いた
場合における接着層の厚みと積層体全体としての誘電率
との関係を示すグラフである。第６図は、第１図の球面用ニステップ１３によって得ら
れたファントム１４を示す斜視図である。第７図は、第６図に示したファントム１４の内部の温度
分布を測定するために、ファントム１４を２分割した状
態を示す斜視図である。図において、１はペレット準備ステップ、２は成形ステ
ップ、３は板状成形品、４は接着／積層ステップ、５は
積層体、６は接着層、１３は球面用ニステップ、１４は
固体ファントムである。第１図特許出願人　株式会社村田製作所日本電信電話株式会社第４図／′″１０第に図接着層の厚み（μｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高分子材料に誘電体セラミクス粉末および導電性
粉末の少なくとも一方を複合化した高分子複合体を準備
するステップと、前記高分子複合体を板状に成形し、複数の板状成形品を
得るステップと、前記複数の板状成形品を接着剤によって接着しながら積
層して、積層体を得るステップと、前記積層体を必要形
状に加工するステップと、を備える、固体ファントムの
製造方法。
（２）前記接着剤は誘電体セラミクス粉末および導電性
粉末の少なくとも一方を分散させた高分子複合系接着剤
からなる請求項１に記載の固体フアントムの製造方法。
（３）前記接着剤の比誘電率は、前記成形品の比誘電率
の３０％以上とされる、請求項１に記載の固体ファント
ムの製造方法。