JPH0712943A - 核放射線の近接検出用ミニカメラ - Google Patents
核放射線の近接検出用ミニカメラInfo
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- JPH0712943A JPH0712943A JP6092458A JP9245894A JPH0712943A JP H0712943 A JPH0712943 A JP H0712943A JP 6092458 A JP6092458 A JP 6092458A JP 9245894 A JP9245894 A JP 9245894A JP H0712943 A JPH0712943 A JP H0712943A
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- G—PHYSICS
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- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 外科手術システムへの応用の可能な、放射性
同位元素の放射する核放射線の近接検出用ミニカメラ。
癌組織の摘出用に応用される。 【構成】 ミニカメラは人体(1,2) 内ある放射性同位元
素の放射するβ及びγ核放射線の少なくとも1つを検出
する。ミニカメラの撮像ヘッド(300) は、コリメータ(3
01) と、シンチレータ(302) と、光検出器アセンブリー
(303ないし309)とを有する。撮像ヘッドは孔を持つ変調
グリッド(312) を更に有し、それはコリメータとシンチ
レータとの間に配置される。適切な機構(313) の影響下
に該グリッドはコリメータを完全に開又は閉にすること
ができる。開位置及び閉位置にある光検出器アセンブリ
ーが認知した信号はそれぞれの画像メモリ(423及び424)
に与えられる。計算及び比較手段(421) は両メモリの内
容を単に引き算することにより所望の有用な信号が得ら
れる。
同位元素の放射する核放射線の近接検出用ミニカメラ。
癌組織の摘出用に応用される。 【構成】 ミニカメラは人体(1,2) 内ある放射性同位元
素の放射するβ及びγ核放射線の少なくとも1つを検出
する。ミニカメラの撮像ヘッド(300) は、コリメータ(3
01) と、シンチレータ(302) と、光検出器アセンブリー
(303ないし309)とを有する。撮像ヘッドは孔を持つ変調
グリッド(312) を更に有し、それはコリメータとシンチ
レータとの間に配置される。適切な機構(313) の影響下
に該グリッドはコリメータを完全に開又は閉にすること
ができる。開位置及び閉位置にある光検出器アセンブリ
ーが認知した信号はそれぞれの画像メモリ(423及び424)
に与えられる。計算及び比較手段(421) は両メモリの内
容を単に引き算することにより所望の有用な信号が得ら
れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人体内に存在する放射
性同位元素の放射するところの、複合β及びγ核放射
線、若しくはβ放射線で吸収された転換電子の付随する
γ核放射線の少なくとも1つを検出するためのミニカメ
ラで、その撮像ヘッドが、γ放射線には透明なβ放射線
コリメータと、シンチレータと、光検出器アセンブリー
とを有して成るミニカメラに関する。
性同位元素の放射するところの、複合β及びγ核放射
線、若しくはβ放射線で吸収された転換電子の付随する
γ核放射線の少なくとも1つを検出するためのミニカメ
ラで、その撮像ヘッドが、γ放射線には透明なβ放射線
コリメータと、シンチレータと、光検出器アセンブリー
とを有して成るミニカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】それは、既に器官に吸収されているトレ
ーサ放射性同位元素により放射される複合β及びγ放射
線を検出するために使用して好適であり、その場合にそ
れは外科手術の過程で上記器官内での切開に対して応用
されることが意図され、そのときには撮像ヘッドは防護
隔膜を具える。この場合にはそれは外科手術用カメラに
関する。
ーサ放射性同位元素により放射される複合β及びγ放射
線を検出するために使用して好適であり、その場合にそ
れは外科手術の過程で上記器官内での切開に対して応用
されることが意図され、そのときには撮像ヘッドは防護
隔膜を具える。この場合にはそれは外科手術用カメラに
関する。
【0003】専門技術文献には、純粋βエミッタにより
マークされた分子の像を形成するミニカメラ(分子生物
学)、又はβ放射線の存在を検出するミニカメラ(粒子
物理学におけるビーム研究、インパクト研究)が記述さ
れている。
マークされた分子の像を形成するミニカメラ(分子生物
学)、又はβ放射線の存在を検出するミニカメラ(粒子
物理学におけるビーム研究、インパクト研究)が記述さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】トレーサの役割は医学
においても極めて重要になって来ている。βとγとを同
時に放射するマーカーの族である放射性同位元素 131I
を用いて癌腫瘍をマークすることは顕著に可能となって
いる。 131I の放射するβ放射線は、組織内に極めて限
定された相互作用媒体の無い経路、すなわち1ないし2
mmのオーダーの経路で平均エネルギーが数百keV と考え
られるものを持つという性質がある。本発明の根底にあ
る理念は、マークされた癌組織の放射するこのβ放射線
を検出するという意図であって、それは癌腫瘍の切除か
らなる外科手術中にのみ可能で、それがないときは癌組
織を覆う健康な組織のあることがこれら健康な組織の必
然的に吸収するこのβ放射線の検出を困難にするのであ
る。この段階で解決すべき正確な技術的問題点はβ放射
線を伴うγ放射線を消去することであり、該γ放射線が
結果的に検出された信号はβ放射線のそれよりも相当大
きい振幅を持つのである。
においても極めて重要になって来ている。βとγとを同
時に放射するマーカーの族である放射性同位元素 131I
を用いて癌腫瘍をマークすることは顕著に可能となって
いる。 131I の放射するβ放射線は、組織内に極めて限
定された相互作用媒体の無い経路、すなわち1ないし2
mmのオーダーの経路で平均エネルギーが数百keV と考え
られるものを持つという性質がある。本発明の根底にあ
る理念は、マークされた癌組織の放射するこのβ放射線
を検出するという意図であって、それは癌腫瘍の切除か
らなる外科手術中にのみ可能で、それがないときは癌組
織を覆う健康な組織のあることがこれら健康な組織の必
然的に吸収するこのβ放射線の検出を困難にするのであ
る。この段階で解決すべき正確な技術的問題点はβ放射
線を伴うγ放射線を消去することであり、該γ放射線が
結果的に検出された信号はβ放射線のそれよりも相当大
きい振幅を持つのである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、冒頭に
述べた種類のミニカメラが、上記撮像ヘッドは孔を持つ
変調グリッドを更に有し、該グリッドは、交互に1番目
の位置ではコリメータの孔を開にし、2番目の位置では
コリメータの孔を閉にするような機構を用いて可動とな
るように、コリメータとシンチレータとの間に配置さ
れ、上記光検出器アセンブリーは、変調グリッドの上記
1番目の位置及び上記2番目の位置におけるシンチレー
タにより供給される交互信号を統合するように、且つこ
れらの信号を1番目の開グリッド画像メモリと2番目の
閉グリッド画像メモリとに選択的に与えるように制御さ
れ、上記ミニカメラはディスプレイするべき有用な画像
を供給するために、上記1番目の画像メモリと2番目の
画像メモリとに記憶されている信号の計算及び比較用の
手段を更に有することを特徴とすることにより解決され
る。好適には、ミニカメラは撮像ヘッド用の外部防護隔
膜を更に有する。
述べた種類のミニカメラが、上記撮像ヘッドは孔を持つ
変調グリッドを更に有し、該グリッドは、交互に1番目
の位置ではコリメータの孔を開にし、2番目の位置では
コリメータの孔を閉にするような機構を用いて可動とな
るように、コリメータとシンチレータとの間に配置さ
れ、上記光検出器アセンブリーは、変調グリッドの上記
1番目の位置及び上記2番目の位置におけるシンチレー
タにより供給される交互信号を統合するように、且つこ
れらの信号を1番目の開グリッド画像メモリと2番目の
閉グリッド画像メモリとに選択的に与えるように制御さ
れ、上記ミニカメラはディスプレイするべき有用な画像
を供給するために、上記1番目の画像メモリと2番目の
画像メモリとに記憶されている信号の計算及び比較用の
手段を更に有することを特徴とすることにより解決され
る。好適には、ミニカメラは撮像ヘッド用の外部防護隔
膜を更に有する。
【0006】米国特許第US-A 3,940,626号が、γ放射線
に鋭敏で変調グリッドを有するカメラを開示しているこ
とに留意すべきである。しかしこのグリッドは、ダウン
ストリーム増倍型光電管が、この増倍型光電管の光陰極
に光学的に結合するpシンチレータの間からγ光子によ
り刺激されたシンチレータをマークするのに使われるこ
とのできる出力信号を供給することのできるように用い
られている。実際にこの変調グリッドは2つの閉塞具<o
bturators>を有し、それらは同期して変位し、一方はシ
ンチレータと増倍型光電管の間に配置され、もう一方は
入射するγ放射線用の閉塞具である。
に鋭敏で変調グリッドを有するカメラを開示しているこ
とに留意すべきである。しかしこのグリッドは、ダウン
ストリーム増倍型光電管が、この増倍型光電管の光陰極
に光学的に結合するpシンチレータの間からγ光子によ
り刺激されたシンチレータをマークするのに使われるこ
とのできる出力信号を供給することのできるように用い
られている。実際にこの変調グリッドは2つの閉塞具<o
bturators>を有し、それらは同期して変位し、一方はシ
ンチレータと増倍型光電管の間に配置され、もう一方は
入射するγ放射線用の閉塞具である。
【0007】再び本発明によれば、マークされた癌腫瘍
の放射する複合β及びγ放射線に関して好適なミニカメ
ラは、β放射線用と意図されたコリメータはγ放射線に
は透明であり、上記変調グリッドの固体部分はγ放射線
には透明であるがβ放射線には不透明であること、及び
上記計算及び比較用の手段は、グリッドの位置を変更し
てγ信号に導入されたバイアスを訂正するよう等しい信
号統合時間を達成するために1番目及び2番目のメモリ
の信号に重み付けをし、及びそれに続いて、それらのバ
イアスに対し重み付けられ訂正された1番目の画像メモ
リと2番目の画像メモリの相同画素の内容間の差をディ
スプレイすべき有用な信号と見做すものとすることを特
徴とする。
の放射する複合β及びγ放射線に関して好適なミニカメ
ラは、β放射線用と意図されたコリメータはγ放射線に
は透明であり、上記変調グリッドの固体部分はγ放射線
には透明であるがβ放射線には不透明であること、及び
上記計算及び比較用の手段は、グリッドの位置を変更し
てγ信号に導入されたバイアスを訂正するよう等しい信
号統合時間を達成するために1番目及び2番目のメモリ
の信号に重み付けをし、及びそれに続いて、それらのバ
イアスに対し重み付けられ訂正された1番目の画像メモ
リと2番目の画像メモリの相同画素の内容間の差をディ
スプレイすべき有用な信号と見做すものとすることを特
徴とする。
【0008】この技術はγ転移に付随する多数の転換電
子のあるγエミッタにも適用できる。そのとき転換電子
はβ放射線と共に吸収される。
子のあるγエミッタにも適用できる。そのとき転換電子
はβ放射線と共に吸収される。
【0009】変調グリッドはγ放射線には透明な素材で
作られており、検出時間が等しいとすれば、(小さいバ
イアスを除いて)同量のγ放射線が、開グリッド及び閉
塞グリッドで検出される。しかし(γと同時の)β放射
線は開グリッドでは検出されるが、閉塞グリッドでは検
出されない。従って2つの検出間の差はγ放射線を、そ
れは寄生であると考えて例えそれが検出されたエネルギ
ーの95%を占めていても消去し、動作期間の半分の間に
放射されたβ放射線を示す。更に一般的に云えば、切除
された組織の像を得るために放射されたβ放射線を好適
に検出することが望ましいのだから、グリッドが開の時
間をグリッドが閉の時間に対して所与の比率で相対的に
大きくすることができるようにし、その後でγ信号を消
去するための引き算の前に検出された放射線に逆の比率
を掛けて重み付けできるようにする。そのような引き算
は、時間的に極めて近いので密接に相関のある2つの雑
音間の引き算により雑音の大部分が消去されるという利
点をもたらすことに留意すべきである。これは光検出器
アセンブリーの一部を形成する電荷転移検出マトリクス
に課される冷却の要求を顕著に緩和することができる。
作られており、検出時間が等しいとすれば、(小さいバ
イアスを除いて)同量のγ放射線が、開グリッド及び閉
塞グリッドで検出される。しかし(γと同時の)β放射
線は開グリッドでは検出されるが、閉塞グリッドでは検
出されない。従って2つの検出間の差はγ放射線を、そ
れは寄生であると考えて例えそれが検出されたエネルギ
ーの95%を占めていても消去し、動作期間の半分の間に
放射されたβ放射線を示す。更に一般的に云えば、切除
された組織の像を得るために放射されたβ放射線を好適
に検出することが望ましいのだから、グリッドが開の時
間をグリッドが閉の時間に対して所与の比率で相対的に
大きくすることができるようにし、その後でγ信号を消
去するための引き算の前に検出された放射線に逆の比率
を掛けて重み付けできるようにする。そのような引き算
は、時間的に極めて近いので密接に相関のある2つの雑
音間の引き算により雑音の大部分が消去されるという利
点をもたらすことに留意すべきである。これは光検出器
アセンブリーの一部を形成する電荷転移検出マトリクス
に課される冷却の要求を顕著に緩和することができる。
【0010】こうして摘出の過程で外科医は、視準<col
limation> により更に鮮明な像を得て手術中にまだ除去
すべき腫瘍の部分を正確に知り、腫瘍だけを完全に除去
する目的のためにミニカメラの撮像ヘッドを傷の近くに
持って来ることができ、好適には傷に接触させることさ
えできる。
limation> により更に鮮明な像を得て手術中にまだ除去
すべき腫瘍の部分を正確に知り、腫瘍だけを完全に除去
する目的のためにミニカメラの撮像ヘッドを傷の近くに
持って来ることができ、好適には傷に接触させることさ
えできる。
【0011】前述の実施例と両立する本発明の好適実施
例は、上記放射線が 131I により放射されたものであ
り、ミニカメラは外側に防護隔膜を有し、該隔膜は金属
処理したカプトン又はビニールで作られ、可視放射線に
は不透明で、その厚さは数十ミクロンであり、直径が1
mmでピッチが1.5mm の平行な孔を持つコリメータは、ア
ルミニウム又は真鍮で作られ、その厚さは数十分の1mm
ないし数mmであり、アルミニウム、銅又は真鍮で作られ
ている変調グリッドは、その厚さが数分の1mmであり、
コリメータと同じような穴を明けてあり、型式NE 102又
はNE 108のプラスティック素材の薄板で形成されている
シンチレータは、その厚さが0.5mm ないし1.5mm であ
り、数cm2 のオーダーの視野をカバーすることを特徴と
する。
例は、上記放射線が 131I により放射されたものであ
り、ミニカメラは外側に防護隔膜を有し、該隔膜は金属
処理したカプトン又はビニールで作られ、可視放射線に
は不透明で、その厚さは数十ミクロンであり、直径が1
mmでピッチが1.5mm の平行な孔を持つコリメータは、ア
ルミニウム又は真鍮で作られ、その厚さは数十分の1mm
ないし数mmであり、アルミニウム、銅又は真鍮で作られ
ている変調グリッドは、その厚さが数分の1mmであり、
コリメータと同じような穴を明けてあり、型式NE 102又
はNE 108のプラスティック素材の薄板で形成されている
シンチレータは、その厚さが0.5mm ないし1.5mm であ
り、数cm2 のオーダーの視野をカバーすることを特徴と
する。
【0012】次に図面を引用して本発明を詳細に説明す
る。
る。
【0013】図1に示すミニカメラは、トレーサでマー
クされた領域2を含む人体1により放射される核輻射、
すなわち複合β及びγ放射線又は純粋γ放射線のいずれ
かの検出用に設計されている。該ミニカメラは撮像ヘッ
ド<image pick-up head>300及び電子結像部<electronic
imaging section>400 で形成される。
クされた領域2を含む人体1により放射される核輻射、
すなわち複合β及びγ放射線又は純粋γ放射線のいずれ
かの検出用に設計されている。該ミニカメラは撮像ヘッ
ド<image pick-up head>300及び電子結像部<electronic
imaging section>400 で形成される。
【0014】γカメラについて特によく知られているよ
うに、撮像ヘッドは、意図した方向の所望の口径角度を
与える平行な孔を持つコリメータ301 と、核輻射が可視
領域に光子<photons> を生成するように反応するシンチ
レータ302 とを有する。続いて可視光子は光検出アセン
ブリー303 に捕捉され、該光検出アセンブリーは通常の
やり方で光学結合<optical coupling>、及びシンチレー
タ302 の出力面と電荷転移検出マトリクス304 の入口窓
<entrance window> との間の光の適切な増大を行う。光
検出アセンブリーの好適実施例には、1番目のファイバ
ー光ビーム減少器305 及び2番目のファイバー光ビーム
減少器308 があり、1番目のファイバー光ビーム減少器
305 は、シンチレータ302 を光増強管307(例えば Phili
psの型番XX 1410)の光陰極306 に結合し、また、2番目
のファイバー光ビーム減少器308は、光増強管307 の出
口スクリーン311 をフレーム転移用のマトリクス304(例
えばPhilips and Valvo 型式NXA 1011) に結合する。番
号309 を付した部分は画像読み出しデバイスである。筐
体310 は、撮像ヘッドの種々のコンポネントを搭載する
と共に、周囲のγ放射線に対し防護するものである。
うに、撮像ヘッドは、意図した方向の所望の口径角度を
与える平行な孔を持つコリメータ301 と、核輻射が可視
領域に光子<photons> を生成するように反応するシンチ
レータ302 とを有する。続いて可視光子は光検出アセン
ブリー303 に捕捉され、該光検出アセンブリーは通常の
やり方で光学結合<optical coupling>、及びシンチレー
タ302 の出力面と電荷転移検出マトリクス304 の入口窓
<entrance window> との間の光の適切な増大を行う。光
検出アセンブリーの好適実施例には、1番目のファイバ
ー光ビーム減少器305 及び2番目のファイバー光ビーム
減少器308 があり、1番目のファイバー光ビーム減少器
305 は、シンチレータ302 を光増強管307(例えば Phili
psの型番XX 1410)の光陰極306 に結合し、また、2番目
のファイバー光ビーム減少器308は、光増強管307 の出
口スクリーン311 をフレーム転移用のマトリクス304(例
えばPhilips and Valvo 型式NXA 1011) に結合する。番
号309 を付した部分は画像読み出しデバイスである。筐
体310 は、撮像ヘッドの種々のコンポネントを搭載する
と共に、周囲のγ放射線に対し防護するものである。
【0015】電子結像アセンブリー400 は、既知のやり
方で、電子制御及びインターフェース・ユニット410
と、結像副アセンブリー420 と、カラーテレビジョン・
モニター430 とから成る。
方で、電子制御及びインターフェース・ユニット410
と、結像副アセンブリー420 と、カラーテレビジョン・
モニター430 とから成る。
【0016】本発明の一実施例では、ユニット410 は、
撮像ヘッド及びその他の電子回路に対し電源供給機能を
与える回路411 と、ビデオ増幅、画像読み出し、プロセ
ッサ421 へのインターフェース等の諸機能を実現する回
路412 とを持ち、プロセッサ421 は通常の周辺装置を含
み結像副アセンブリー420 を形成し、それは更に諸メモ
リ、特にディスプレイされるべき有用な信号を構成する
画素のディジタル化された内容を記憶するためのメモリ
を含む。これらのメモリは、型式VGF 又はAFGのインタ
ーフェース及び画像処理ビデオ・カード422(米国Imagin
g Technology社製造) に関連する。
撮像ヘッド及びその他の電子回路に対し電源供給機能を
与える回路411 と、ビデオ増幅、画像読み出し、プロセ
ッサ421 へのインターフェース等の諸機能を実現する回
路412 とを持ち、プロセッサ421 は通常の周辺装置を含
み結像副アセンブリー420 を形成し、それは更に諸メモ
リ、特にディスプレイされるべき有用な信号を構成する
画素のディジタル化された内容を記憶するためのメモリ
を含む。これらのメモリは、型式VGF 又はAFGのインタ
ーフェース及び画像処理ビデオ・カード422(米国Imagin
g Technology社製造) に関連する。
【0017】カラーテレビジョン・モニター430 には、
(ディジタル処理後の)最終画像がユーザーのためにデ
ィスプレイされる。
(ディジタル処理後の)最終画像がユーザーのためにデ
ィスプレイされる。
【0018】本発明によれば、上述の既知の構造は、コ
リメータ301 とシンチレータ302 との間に配置された孔
を持つ変調グリッド312 により拡大される。このグリッ
ドにはコリメータ301 と同じやり方で穴を明けてある。
それは変位可能であって、典型的には1Hzという極めて
低周波でコリメータの孔を最初の位置では開き次の位置
では閉塞するための交互機構の制御の下に、直線上の往
復運動をする。こうして撮像ヘッドは、2つのタイプの
核輻射すなわち、部分2から放射されコリメータ及びグ
リッドの孔を通過した後でシンチレータに突き当たる核
輻射か又はグリッドの固体部分を通してフィルターされ
た核輻射かのいずれかを検出することができる。その結
果、2つのタイプの信号がマトリクス304 により統合さ
れる。画像読み出しデバイス309 における読み出し動作
はグリッドの交互変位用の機構と同期して実行され、そ
れによってマトリクスから読み出された信号が、ディジ
タル画像の形態で1番目の開グリッド・メモリ423 と2
番目の閉塞グリッド・メモリ424 とにそれぞれ選択的に
記憶される。
リメータ301 とシンチレータ302 との間に配置された孔
を持つ変調グリッド312 により拡大される。このグリッ
ドにはコリメータ301 と同じやり方で穴を明けてある。
それは変位可能であって、典型的には1Hzという極めて
低周波でコリメータの孔を最初の位置では開き次の位置
では閉塞するための交互機構の制御の下に、直線上の往
復運動をする。こうして撮像ヘッドは、2つのタイプの
核輻射すなわち、部分2から放射されコリメータ及びグ
リッドの孔を通過した後でシンチレータに突き当たる核
輻射か又はグリッドの固体部分を通してフィルターされ
た核輻射かのいずれかを検出することができる。その結
果、2つのタイプの信号がマトリクス304 により統合さ
れる。画像読み出しデバイス309 における読み出し動作
はグリッドの交互変位用の機構と同期して実行され、そ
れによってマトリクスから読み出された信号が、ディジ
タル画像の形態で1番目の開グリッド・メモリ423 と2
番目の閉塞グリッド・メモリ424 とにそれぞれ選択的に
記憶される。
【0019】変調グリッド312 を変位させる機構は、例
えば図1の313 と番号を付した1個又は複数個の電磁石
を用いて実現する。本発明の機械的態様に関する詳細は
次に図3を用いて説明される。本発明の1番目の好適実
施例では、ミニカメラは、生体が既に吸収したトレーサ
同位元素 (例えばヨウ素 131I)の輻射する複合β及びγ
放射線を検出するものと考えられており、カメラは外科
手術の過程で上記生体内に施された切開に対し応用する
ことを意図するものである。血液及び手術室からの寄生
発光輻射に対して器具を防護するために、例えば金属処
理したカプトン<Kapton>又はビニールの防護隔膜314 が
撮像ヘッド上に設けられ、該隔膜は可視放射線に対して
は不透明でその厚さは数十ミクロンである。
えば図1の313 と番号を付した1個又は複数個の電磁石
を用いて実現する。本発明の機械的態様に関する詳細は
次に図3を用いて説明される。本発明の1番目の好適実
施例では、ミニカメラは、生体が既に吸収したトレーサ
同位元素 (例えばヨウ素 131I)の輻射する複合β及びγ
放射線を検出するものと考えられており、カメラは外科
手術の過程で上記生体内に施された切開に対し応用する
ことを意図するものである。血液及び手術室からの寄生
発光輻射に対して器具を防護するために、例えば金属処
理したカプトン<Kapton>又はビニールの防護隔膜314 が
撮像ヘッド上に設けられ、該隔膜は可視放射線に対して
は不透明でその厚さは数十ミクロンである。
【0020】目的は強烈なγ放射線が存在する中でマー
クされた領域2により放射されるβ放射線の画像の形成
を可能にすることである。そのために視準<collimation
> は、数十分の1mmないし数mmの厚さを持つアルミニウ
ム・ブロック内に設けられた直径が1mmでピッチが1.5m
m の平行な孔を持ち30×40mmの全視野をカバーするβ放
射線コリメータ301 により実行される。このコリメータ
は厚さが数十分の1mmの真鍮又は銅で作ってもよい。β
放射線用の変調グリッド312 は、典型的には厚さが0.5m
m の銅又は真鍮の薄板で形成するのが好適であり、該薄
板には直径が1mmでピッチが1.5mm の孔が設けられて数
百Hzないし数Hzの間の周波数で振動的に駆動されるの
で、コリメータの孔はグリッドの固体部分により継続的
に閉塞される。シンチレータ302 内ではエネルギー的連
続体を形成する電子βが反応してそのエネルギーの全部
又は一部を開放する。シンチレータの好適実施例は、0.
5mmないし1.5mm の厚さの型式NE 102又はNE 108のプラ
スティック素材で作られた薄板から成る。本発明による
画像読み取り用デバイス309 は、マトリクス304 の属性
を特別のやり方で利用して、それによりβ及びγミニカ
メラ自身の空間解像特性を考慮に入れて、好適には縮小
した画像周波数すなわち1秒当たり4又は5マトリクス
画素での(p×q 画素のパターンの) マクロ画素を持つ出
力モードで、信号対雑音比を改善する。この動作はペル
チエ<Peltier> 冷却機を用いて簡単に達成され、該冷却
機は電荷転移検出マトリクスを 5°C 程度に保持し、必
要があれば更に低い温度 -40°C にさえ保持する。変調
グリッド312 の継続的位置極めに同期した適切なマトリ
クス読み出しの継続により、これらのマトリクス画像
は、1番目のメモリ423(開グリッドのとき) 又は2番目
のメモリ424(閉塞グリッドのとき) のいずれかに与えら
れる。撮像ヘッドの固定位置におけるメモリ423 及びメ
モリ424 に与えられるマトリクス画像の数は数十画像か
ら数千画像まで変動するので、従って測定時間も数秒か
ら数十分まで変動する。マトリクス上の等統合時間の同
数の画像がメモリ423 及びメモリ424 に記憶されること
を保証するステップをとることができる。従って検出さ
れたγ信号は、コリメータ301 もグリッド312 もγ放射
線に対して透明であることを考えれば、2つのメモリの
各々の中でほぼ同じである。しかしこれは一次近似での
み真である、その理由は自然界の僅かのバイアス及びコ
リメータとグリッドとを通した僅かなコムトン<Comton>
効果の誘導によるγ放射線の量が、これら2つのエレメ
ントの異なる相対位置により導入されるからである。こ
のバイアスは、当業者にとって既知の任意の手段、例え
ば開ポジション及び閉塞ポジションにおけるグリッドの
位置極め時間を僅かに異ならせることにより訂正された
ところの純粋γ放射の事前の較正によって測定できる。
クされた領域2により放射されるβ放射線の画像の形成
を可能にすることである。そのために視準<collimation
> は、数十分の1mmないし数mmの厚さを持つアルミニウ
ム・ブロック内に設けられた直径が1mmでピッチが1.5m
m の平行な孔を持ち30×40mmの全視野をカバーするβ放
射線コリメータ301 により実行される。このコリメータ
は厚さが数十分の1mmの真鍮又は銅で作ってもよい。β
放射線用の変調グリッド312 は、典型的には厚さが0.5m
m の銅又は真鍮の薄板で形成するのが好適であり、該薄
板には直径が1mmでピッチが1.5mm の孔が設けられて数
百Hzないし数Hzの間の周波数で振動的に駆動されるの
で、コリメータの孔はグリッドの固体部分により継続的
に閉塞される。シンチレータ302 内ではエネルギー的連
続体を形成する電子βが反応してそのエネルギーの全部
又は一部を開放する。シンチレータの好適実施例は、0.
5mmないし1.5mm の厚さの型式NE 102又はNE 108のプラ
スティック素材で作られた薄板から成る。本発明による
画像読み取り用デバイス309 は、マトリクス304 の属性
を特別のやり方で利用して、それによりβ及びγミニカ
メラ自身の空間解像特性を考慮に入れて、好適には縮小
した画像周波数すなわち1秒当たり4又は5マトリクス
画素での(p×q 画素のパターンの) マクロ画素を持つ出
力モードで、信号対雑音比を改善する。この動作はペル
チエ<Peltier> 冷却機を用いて簡単に達成され、該冷却
機は電荷転移検出マトリクスを 5°C 程度に保持し、必
要があれば更に低い温度 -40°C にさえ保持する。変調
グリッド312 の継続的位置極めに同期した適切なマトリ
クス読み出しの継続により、これらのマトリクス画像
は、1番目のメモリ423(開グリッドのとき) 又は2番目
のメモリ424(閉塞グリッドのとき) のいずれかに与えら
れる。撮像ヘッドの固定位置におけるメモリ423 及びメ
モリ424 に与えられるマトリクス画像の数は数十画像か
ら数千画像まで変動するので、従って測定時間も数秒か
ら数十分まで変動する。マトリクス上の等統合時間の同
数の画像がメモリ423 及びメモリ424 に記憶されること
を保証するステップをとることができる。従って検出さ
れたγ信号は、コリメータ301 もグリッド312 もγ放射
線に対して透明であることを考えれば、2つのメモリの
各々の中でほぼ同じである。しかしこれは一次近似での
み真である、その理由は自然界の僅かのバイアス及びコ
リメータとグリッドとを通した僅かなコムトン<Comton>
効果の誘導によるγ放射線の量が、これら2つのエレメ
ントの異なる相対位置により導入されるからである。こ
のバイアスは、当業者にとって既知の任意の手段、例え
ば開ポジション及び閉塞ポジションにおけるグリッドの
位置極め時間を僅かに異ならせることにより訂正された
ところの純粋γ放射の事前の較正によって測定できる。
【0021】検出されたβ放射線信号は開グリッドでの
み得られ、メモリ424 中でγ信号に加算される。ディス
プレイ用に役立つ画像は画素ごとに2つのメモリの内容
の間の単純な差によって得られる、そして上記画像は例
えば3番目のメモリ425 に記憶されるのである。
み得られ、メモリ424 中でγ信号に加算される。ディス
プレイ用に役立つ画像は画素ごとに2つのメモリの内容
の間の単純な差によって得られる、そして上記画像は例
えば3番目のメモリ425 に記憶されるのである。
【0022】上のバイアスもまた、γ信号を等化するた
めにメモリ423 又はメモリ424 内に1つになった信号に
適当な乗算係数を適用することにより訂正できる。もっ
と一般的に云えば、本発明の実施例の代替案は、開ポジ
ションにおけるグリッドの位置極め時間を閉塞ポジショ
ンにおけるグリッドの位置極め時間に較べて圧倒的に優
勢なものにすることである。これが検出されたβの数の
増加を可能とし、従って有用な信号の増加を可能とす
る。逆の割合の重み付け演算が、プロセッサ421を形成
する計算及び比較手段により実行され、その演算を重み
付け演算と組み合わせてγ信号中に導入された上記バイ
アスを消去し、引き続き引き算によってγ信号を消去す
ることができ、その結果はメモリ425 に与えることがで
きる。
めにメモリ423 又はメモリ424 内に1つになった信号に
適当な乗算係数を適用することにより訂正できる。もっ
と一般的に云えば、本発明の実施例の代替案は、開ポジ
ションにおけるグリッドの位置極め時間を閉塞ポジショ
ンにおけるグリッドの位置極め時間に較べて圧倒的に優
勢なものにすることである。これが検出されたβの数の
増加を可能とし、従って有用な信号の増加を可能とす
る。逆の割合の重み付け演算が、プロセッサ421を形成
する計算及び比較手段により実行され、その演算を重み
付け演算と組み合わせてγ信号中に導入された上記バイ
アスを消去し、引き続き引き算によってγ信号を消去す
ることができ、その結果はメモリ425 に与えることがで
きる。
【0023】図2は手術室内における本発明のミニカメ
ラの設置を示す。撮像ヘッド300 は、技術的位置極め手
段、例えば超音波医療器具に使われるのと類似のバラン
スをとったアームを含むスタンド5に固定されているの
で、手術台上での変位は可能になっている。図2はま
た、電子ユニット410,結像副アセンブリー420,及びテレ
ビジョン・モニター430 も示す。
ラの設置を示す。撮像ヘッド300 は、技術的位置極め手
段、例えば超音波医療器具に使われるのと類似のバラン
スをとったアームを含むスタンド5に固定されているの
で、手術台上での変位は可能になっている。図2はま
た、電子ユニット410,結像副アセンブリー420,及びテレ
ビジョン・モニター430 も示す。
【0024】上述の設備は、記憶、累積及びTV標準によ
る再読み出しを含む(メモリ425 に記憶されている)有
用な画像を利用するように、また現在医学的画像化で使
われている輪郭線探索、疑似<false> 色及び疑似射影の
表現等の画像処理演算を実行するように設計してあるの
を好適とし、従ってメモリ425 に記憶されている粗雑で
有用な画像の質を更に向上させることを可能とし、それ
により判断をたやすくさせる。
る再読み出しを含む(メモリ425 に記憶されている)有
用な画像を利用するように、また現在医学的画像化で使
われている輪郭線探索、疑似<false> 色及び疑似射影の
表現等の画像処理演算を実行するように設計してあるの
を好適とし、従ってメモリ425 に記憶されている粗雑で
有用な画像の質を更に向上させることを可能とし、それ
により判断をたやすくさせる。
【0025】手術用のβ及びγ撮像ヘッドの実施例の一
例は: ─ 視野の大きさは図3に示すように12mm×16mmであっ
て、 ─ β放射線コリメータ301 は(直径が1mmでピッチが
1.5mm の)平行な孔11を含み、次の2つのセクションす
なわち厚さが1mmのアルミニウムで作られた固定セクシ
ョン、及び同様にアルミニウムで作られた厚さが1mmの
可動セクションで、厚さが0.3mm の銅の変調グリッド31
2 に機械的に接続されているものを有する。
例は: ─ 視野の大きさは図3に示すように12mm×16mmであっ
て、 ─ β放射線コリメータ301 は(直径が1mmでピッチが
1.5mm の)平行な孔11を含み、次の2つのセクションす
なわち厚さが1mmのアルミニウムで作られた固定セクシ
ョン、及び同様にアルミニウムで作られた厚さが1mmの
可動セクションで、厚さが0.3mm の銅の変調グリッド31
2 に機械的に接続されているものを有する。
【0026】コリメータと変調グリッドとで形成される
副アセンブリーは、直径が20mmで全高は3mmであり、全
視野をカバーする。
副アセンブリーは、直径が20mmで全高は3mmであり、全
視野をカバーする。
【0027】変調グリッドは移動可能で3つの孔形の溝
12を用いて滑動できるように搭載され、溝12には筐体31
0 と一体になった3本のピン13が通っている。図4のレ
バー14がグリッドの切り込み15に取り付けられ、所望の
交互平行移動を起こさせる。そのためにレバー14はシャ
フト15により扇形に回転し、シャフト15自身はカム17を
回転させる電動モータ16で駆動される。 ─ プラスティックのシンチレータは図3及び図4には
示されていないが、型式NE 102又はNE 108のプラスティ
ック素材の円盤<disc>で、厚さは0.5mm ないし1mm、直
径は20mmである。それは、直径が20mmで長さが30mmの非
減少の光ファイバー束に直接結合し、画像増強管の光陰
極に画像転送を行う。 ─ 撮像ヘッドはファイバー光入口窓及び出口窓を持つ
2つのタイプの画像増強管を収容するように設計され、
それらは第1世代画像増強管、例えば Philipsの型式DE
P XX 1490 であるか又はそれより短いいわゆる第2世代
画像増強管、例えば Philipsの型式DEP XX 1410 のいず
れかである。 ─ 回路DTC は Thomson社製のマトリクスTH 7863 であ
って、ペルチエ効果により 5°C に冷却され、該マトリ
クスは第1世代画像増強管の出口窓に直接結合している
か又は減少光ファイバー束を用いて第2世代画像増強管
の出口窓に結合している。
12を用いて滑動できるように搭載され、溝12には筐体31
0 と一体になった3本のピン13が通っている。図4のレ
バー14がグリッドの切り込み15に取り付けられ、所望の
交互平行移動を起こさせる。そのためにレバー14はシャ
フト15により扇形に回転し、シャフト15自身はカム17を
回転させる電動モータ16で駆動される。 ─ プラスティックのシンチレータは図3及び図4には
示されていないが、型式NE 102又はNE 108のプラスティ
ック素材の円盤<disc>で、厚さは0.5mm ないし1mm、直
径は20mmである。それは、直径が20mmで長さが30mmの非
減少の光ファイバー束に直接結合し、画像増強管の光陰
極に画像転送を行う。 ─ 撮像ヘッドはファイバー光入口窓及び出口窓を持つ
2つのタイプの画像増強管を収容するように設計され、
それらは第1世代画像増強管、例えば Philipsの型式DE
P XX 1490 であるか又はそれより短いいわゆる第2世代
画像増強管、例えば Philipsの型式DEP XX 1410 のいず
れかである。 ─ 回路DTC は Thomson社製のマトリクスTH 7863 であ
って、ペルチエ効果により 5°C に冷却され、該マトリ
クスは第1世代画像増強管の出口窓に直接結合している
か又は減少光ファイバー束を用いて第2世代画像増強管
の出口窓に結合している。
【0028】撮像ヘッドの機械的構成は2つの独立の構
造部に分割され、その一方(内側の方)は画像増強管の
光ファイバー束、冷却されたマトリクス及び電子読み出
し回路網の機械的位置極めを受け持つのに対し、もう一
方(図4参照)は前者の外側にそれと同心に置かれて、
5mm厚の鉛遮蔽19を有し、コリメータと変調グリッドと
で形成されるアセンブリーの機械的位置極めを受け持
ち、また減速マイクロモータ16及びこれに付随するカム
17と起動システム14, 15で形成される既述の移動機構を
支持する。その機械的動作を継続的なマトリクス読み出
しと同期させることができるようにするため、カム17の
位置が2つのフォトカプラーでピックアップされる。
造部に分割され、その一方(内側の方)は画像増強管の
光ファイバー束、冷却されたマトリクス及び電子読み出
し回路網の機械的位置極めを受け持つのに対し、もう一
方(図4参照)は前者の外側にそれと同心に置かれて、
5mm厚の鉛遮蔽19を有し、コリメータと変調グリッドと
で形成されるアセンブリーの機械的位置極めを受け持
ち、また減速マイクロモータ16及びこれに付随するカム
17と起動システム14, 15で形成される既述の移動機構を
支持する。その機械的動作を継続的なマトリクス読み出
しと同期させることができるようにするため、カム17の
位置が2つのフォトカプラーでピックアップされる。
【0029】β及びγミニカメラの電子回路網は上に述
べたものであればよい。
べたものであればよい。
【0030】本発明による複合β及びγ放射線用の、実
際には上記と類似のミニカメラは、転換電子<conversio
n electrons>の付随するγ放射線の検出及び画像化用と
考えて使用できる。
際には上記と類似のミニカメラは、転換電子<conversio
n electrons>の付随するγ放射線の検出及び画像化用と
考えて使用できる。
【0031】本発明の上述の2つの実施例、すなわちβ
及びγミニカメラと、転換電子をもつγミニカメラに対
する好適な適用分野は、外科医を援助して健康な組織を
除去することなく切除しなければならない病巣の傷を局
地化することである。
及びγミニカメラと、転換電子をもつγミニカメラに対
する好適な適用分野は、外科医を援助して健康な組織を
除去することなく切除しなければならない病巣の傷を局
地化することである。
【0032】当業者による何らかの構造的な適合を施し
た後で想定されるその他の応用分野としては、特に: ─ 生物学と免疫学の分野における、切除された組織の
オートラジオグラフィー<autoradiography> や、
(32P,89Sr, 36Cl等の)純粋γ放射同位元素か或いは
(131I等の) β及びγ放射同位元素かでマークされた細
胞培養を含む応用; ─ 核医学で用いられるものを補足して、事前にマーク
した所与の器官の機能的診断を確立する目的の応用(甲
状腺、眼球の接近できる領域、皮膚の表面に近い分泌
腺、皮膚の黒色腫、…の検査); ─ 例えば中性子分析の分野、或いはイオンビーム又は
電子ビームによる表面処理の分野における、粒子ビーム
により起こされる核反応に続き活性化された表面の写像
を描く目的の応用;等がある。
た後で想定されるその他の応用分野としては、特に: ─ 生物学と免疫学の分野における、切除された組織の
オートラジオグラフィー<autoradiography> や、
(32P,89Sr, 36Cl等の)純粋γ放射同位元素か或いは
(131I等の) β及びγ放射同位元素かでマークされた細
胞培養を含む応用; ─ 核医学で用いられるものを補足して、事前にマーク
した所与の器官の機能的診断を確立する目的の応用(甲
状腺、眼球の接近できる領域、皮膚の表面に近い分泌
腺、皮膚の黒色腫、…の検査); ─ 例えば中性子分析の分野、或いはイオンビーム又は
電子ビームによる表面処理の分野における、粒子ビーム
により起こされる核反応に続き活性化された表面の写像
を描く目的の応用;等がある。
【0033】工業上の応用としては、137Cs-137mBa又は
113Sn-113mInのような転換電子をもつβ及びγエミッタ
ー又はγエミッターにより活性化若しくは汚染されたマ
ークされている対象物の表面放射の可視化に関するもの
がある。
113Sn-113mInのような転換電子をもつβ及びγエミッタ
ー又はγエミッターにより活性化若しくは汚染されたマ
ークされている対象物の表面放射の可視化に関するもの
がある。
【図1】図1は、本発明によるミニカメラの撮像ヘッド
の断面を示す図である。
の断面を示す図である。
【図2】図2は、本発明によるミニカメラの外科手術シ
ステムへの応用を可能ならしめるアセンブリーの前面斜
視図である。
ステムへの応用を可能ならしめるアセンブリーの前面斜
視図である。
【図3】図3は、本発明によるミニカメラの撮像ヘッド
の前部の所与の部分の底面図である。
の前部の所与の部分の底面図である。
【図4】図4は、図3に示す撮像ヘッド用の筐体の断面
図である。
図である。
1 人体 2 人体のトレーサでマークされた領域 300 撮像ヘッド 301 コリメータ 302 シンチレータ 303 光検出器アセンブリー 304 電荷転移検出マトリクス 305, 308 ファイバー光ビーム減少器 306 光陰極 307 光増強管 309 画像読み出しデバイス 310 筐体 311 光増強管の出口スクリーン 312 変調グリッド 313 電磁石 314 防護隔膜 400 電子結像アセンブリー 410 電子制御及びインターフェース・ユニット 420 結像副アセンブリー 421 プロセッサ(計算及び比較手段) 423 開グリッド・メモリ 424 閉塞グリッド・メモリ 430 カラーテレビジョン・モニター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエール クレイン フランス国 75011 パリ リュ ド シ ャロン 159
Claims (6)
- 【請求項1】 人体内に存在する放射性同位元素の放射
するところの、複合β及びγ核放射線、若しくはβ放射
線で吸収された転換電子の付随するγ核放射線の少なく
とも1つを検出するためのミニカメラであって、 その撮像ヘッドが、γ放射線には透明なβ放射線コリメ
ータと、シンチレータと、光検出器アセンブリーとを有
して成るミニカメラにおいて、 上記撮像ヘッドは孔を持つ変調グリッドを更に有し、該
グリッドは、交互に1番目の位置ではコリメータの孔を
開にし、2番目の位置ではコリメータの孔を閉にするよ
うな機構を用いて可動となるように、コリメータとシン
チレータとの間に配置され、 上記光検出器アセンブリーは、変調グリッドの上記1番
目の位置及び上記2番目の位置におけるシンチレータに
より供給される交互信号を統合するように、且つこれら
の信号を1番目の開グリッド画像メモリと2番目の閉グ
リッド画像メモリとに選択的に与えるように制御され、 上記ミニカメラはディスプレイするべき有用な画像を供
給するために、上記1番目の画像メモリと2番目の画像
メモリとに記憶されている信号の計算及び比較用の手段
を更に有することを特徴とするミニカメラ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のミニカメラにおいて、
上記撮像ヘッドは外側に防護隔膜を更に有することを特
徴とするミニカメラ。 - 【請求項3】 β放射線用と意図されたコリメータがγ
放射線には透明であるところの、放射性同位元素の放射
する核放射線を検出するための請求項1又は2に記載の
ミニカメラにおいて、 上記変調グリッドの固体部分はγ放射線には透明である
がβ放射線には不透明であること、及び上記計算及び比
較用の手段は、グリッドの位置を変更してγ信号に導入
されたバイアスを訂正するよう等しい信号統合時間を達
成するために1番目及び2番目のメモリの信号に重み付
けをし、及びそれに続いて、それらのバイアスに対し重
み付けられ訂正された1番目の画像メモリと2番目の画
像メモリの相同画素の内容間の差をディスプレイすべき
有用な画像信号と見做すものとすることを特徴とするミ
ニカメラ。 - 【請求項4】 -40°C から 5°C までの間の温度にあ
り且つ0.01Hzから数Hzまでの間の周波数で動作する電荷
転移検出マトリクスを、上記光検出器アセンブリーが含
むところの、複合β及びγ放射線を検出するための請求
項3に記載のミニカメラにおいて、 変調グリッドの開閉の交互周期は等しいものであり、そ
の継続時間は数秒から数十秒の間にあること、及び上記
1番目の画像メモリ及び2番目の画像メモリでは、上記
電荷転移検出マトリクスの数十ないし数千個の画像が上
記計算及び比較手段により加算され、その後で、ディス
プレイすべき有用な画像の画素を供給するために、2番
目の画像メモリの内容は上記バイアス訂正後に画素ごと
に1番目の画像メモリの内容から引き算されることを特
徴とするミニカメラ。 - 【請求項5】 複合β及びγ放射線を検出するための請
求項3又は4に記載のミニカメラにおいて、 上記放射線は 131I により放射されたものであり、 上記ミニカメラは外側に防護隔膜を有し、該隔膜は金属
処理したカプトン又はビニールで作られ、可視放射線に
は不透明で、その厚さは数十ないし数百ミクロンであ
り、 直径が1mmでピッチが1.5mm の平行な孔を持つコリメー
タは、アルミニウム又は真鍮で作られ、その厚さは数十
分の1mmないし数mmであり、 アルミニウム、銅又は真鍮で作られている変調グリッド
は、その厚さが数分の1mmであり、コリメータと同じよ
うな穴を明けてあり、 型式NE 102又はNE 108のプラスティック素材の薄板で形
成されているシンチレータは、その厚さが0.5mm ないし
1.5mm であり、数cm2 のオーダーの視野をカバーするこ
とを特徴とするミニカメラ。 - 【請求項6】 前もって器官に吸収されたβ及びγを放
射するトレーサ放射性同位元素により放射される核輻射
の少なくとも1つを検出する外科用ツールとしての、請
求項1ないし5のうちのいずれか1項に記載のミニカメ
ラの使用方法において、該カメラは、手術の過程で腫れ
物の切除の場面と交互になされる上記器官内での切開に
対して応用されることを意図するものであることを特徴
とするミニカメラの使用方法。
Applications Claiming Priority (2)
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FR9305000 | 1993-04-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0712943A true JPH0712943A (ja) | 1995-01-17 |
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ID=9446516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6092458A Pending JPH0712943A (ja) | 1993-04-28 | 1994-04-28 | 核放射線の近接検出用ミニカメラ |
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JP (1) | JPH0712943A (ja) |
FR (1) | FR2704655B1 (ja) |
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JP2016197092A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | ルサーノ・ダイナミクス | 放射線検体からのガンマ線を検出するシステムおよび方法 |
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- 1993-04-28 FR FR9305000A patent/FR2704655B1/fr not_active Expired - Lifetime
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1994
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- 1994-04-28 JP JP6092458A patent/JPH0712943A/ja active Pending
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