JPH08201581A - 放射線遮蔽用組成物並びにその用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は放射線照射治療時に，要照射部位の
みを限定的に照射し得て，それ以外の非患部は放射線被
曝から遮蔽し得る，簡易にして，効果的な材料を提供す
ることにある。 【構成】 上記目的は，融点が４０〜８０⁰ Ｃである熱
可塑性樹脂に，放射線遮蔽材粉又は／及び吸収材粉を混
練した組成物，又はそれ等組成物を積層した材料により
達せられる。この材料を加温，軟化した状態で被照射部
体外表面に，要照射部のみに穴をあけて貼り付け，後に
冷却固化することにより上記目的を達することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，放射線利用技術の分野
で，有効に使用し得る器材の造形用組成物にかかり，特
に放射線遮蔽性又は／及び吸収性を付与され，かつ体温
より少し高い程度の低温で可塑性を有する複合材料にか
かり，放射線照射治療時の非患部の保護用等に簡易に，
かつ有効に使用し得る造形用組成物及びその用途に関す
る。

【０００２】本願は特に医療関係に限定されるものでは
ないが，本発明の有用性を説明する為に医療分野での応
用を例に説明する。我が国において放射線によるガンの
治療が広く実用化され，治療を受けたガン患者数は年間
９万人と見込まれ，これは全ガン患者数の約３割に相当
する。γ線（ｘ線）中性子，陽子等を体外から照射する
方法はガン治療の全般に適用されている。例えば，速中
性子線による耳下腺ガンや肉腫等の治療，熱中性子を用
いた脳腫瘍やメラノ−マへの中性子捕捉治療等がある。
又患部に線量を集中照射することが可能な陽子線治療
法，眼の悪性腫瘍及び前立腺ガンなどの他，深部臓器ガ
ンに対しても優れた治療効果が得られることが明らかに
なってきている。これらの放射線を用いた医学への応用
が益々注目されている。

【０００３】かかる治療等において，患部は必要な放射
線量を受けて始めてその治療目的が達せられるが，非患
部は副作用等の低減の為出来るだけ被ばくを少なくする
配慮が必要である。従って患者が放射線治療を受ける場
合，照射する患部（局部）以外は被ばくしないように効
果的に遮蔽（保護）するようにしなければならない。

【０００４】

【従来の技術】かかる分野において，放射線遮蔽性能を
有する化合物を，高分子材料に添加し，混練した材料は
本願以前に，幾つか知られている。

【０００５】例えば実開昭６３−１３５２９６号，実開
昭５６−１６５２号，特開昭５４−１７９８号，特開昭
６１−１７３１９８号（シリコ−ンエラストマにホウ素
化合物混入したもの），特開昭５４−６９６９８号（シ
リコンゴムにバリウム系化合物を混練したもの），特開
昭５６−１３３３４９号，平３−１０７７９７号（ポリ
エチレン樹脂に無機質ホウ素化合物を混練したもの），
特開昭５７−８６７９７号（ホウ素を混練したポリエチ
レン），特開昭５８−６０２９９号，特開昭６０−８９
８００号（合成樹脂に鉛金属短繊維を配合したもの），
特開昭６０−１１１１９２号（ポリオレフィン樹脂に無
機ホウ素化合物を分散したもの），特開昭６０−１９４
３９４号（エポキシ樹脂に無機ホウ素化合物を混合した
もの）等数多く知られている。

【０００６】然しこれ等従来公知の遮蔽材は何れも予め
一定の形状に成形されたシ−ト状，ブロック状等であっ
て，取扱いに制限が多く，特に身体との密着性は低い。
従って遮蔽効果も低くなっていた。使用時に相手の形状
に従って任意に形状を変えることが出来，患部に対する
密着性を保持させたまま，その形状に保たれる特性を有
する放射線遮蔽材は無かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，前記の従来
材料の欠点を補って，遮蔽を要する相手物体の任意の形
状に，簡単な処理で即応し得て，かつ一旦形状が設定さ
れた後は安定にその形状を維持し，身体に密着し，かつ
完全な遮蔽効果を発揮し得る材料及びその用途を見出す
ことを課題とする。

【０００８】即ち放射線による被曝を最少限にする為
に，遮蔽物が如何なる形状の保護物体，例えば患部の複
雑な形状に応じても密着し，簡単な前処理で形状や厚さ
を随時，自由に，かつ容易に造形でき，而も充分な遮蔽
効果を有する対放射線保護材料を提供することを課題と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は，融点が４
０〜８０℃である熱可塑性樹脂に，放射線遮蔽材及び／
又は吸収材を混練してなる材料の使用により解決され
る。

【００１０】ここに，融点が４０〜８０℃と限定したの
は，４０℃以下では若しこの材料を身体に接して使用し
た時，体温（３６〜３８℃）によって容易に軟化してパ
テ状或いは流動状となり形状が崩れ密着させた時の効果
的な遮蔽の目的が損なわれるからであり，又８０℃を超
える場合は，かかる高い温度では遮蔽材を身体に接して
その表面に適用させようと加熱すると，火傷の危険があ
るからである。従って軟化開始温度は４０〜８０℃の軟
化範囲が選ばれ，より好適には軟化範囲が４０〜７０
℃，更に最適には４０〜６０℃にあることが望ましい。

【００１１】融点が４０〜８０℃の範囲にある可塑性樹
脂としては，幾つかの高分子化合物が知られている。例
えばポリカプトラクトン〔（商品名，プラクセルＨ）ダ
イセル化学工業（株）製〕が知られている。〔化学経済
・平成４年１１月号，融点６０℃と記される。〕 又こ
のような高分子量カプロラクトンを，特定の脂肪族ジカ
ルボン酸と特定の脂肪族ジオ−ルと共重合させることに
よって，より低温（４０〜５８℃）の融点を有する樹脂
が製造されることが知られている（特開昭５８−８１０
４２号）。この樹脂は易加工性，軽量のギブス材料とし
て使用されている例もあるが，放射線遮蔽材としての用
途については全く言及が無い。又造形用粘土として，低
温で塑性が発現する材料〔（商品名，クラフト）ダイセ
ル化学工業（株）〕もこの用途に使用出来る。

【００１２】その他，低融点樹脂（ビカット軟化点５
２．４℃）として，乳酸を主要な構成成分としたラクテ
イ（商品名，島津製作所），低分子量スチレン系熱可塑
性樹脂，例えばハイマ−〔商品名，三洋化成（株），同
社配布技術資料，軟化点７７℃〕が知られている。
〔注：上記の軟化点数値はパンフレット又は配布技術資
料の表示値を示す。〕このような樹脂はペレット状又は
粉状として原体が市販されており，これに，後記する遮
蔽材の粉末と共に溶融，混練して使用される。かつ軟化
点以下の温度，例えば体温付近に冷却されると固化して
その形状を保持する性質を有する。

【００１３】ここに本願に謂う放射線とは広義に意味
し，γ線（ｘ線），中性子線，電子線，陽子線，重粒子
線等を含むものとする。又，放射線遮蔽材又は／及び吸
収材としては，公知のものが粉末にて市販され，これを
先記の樹脂と溶融，混練処理することにより達せられ
る。例えば中性子遮蔽用化合物として代表的なものはリ
チウム，ホウ素，カドミウム，ガドリニウム等の元素単
体，若しくはそれ等の化合物，又はこれ等の混合物等が
具体的に挙げられる。特にホウ素は中性子吸収率が非常
に高く，又自然界産出の同位元素構成のままで良好な遮
蔽性能を有し，かつ元素自体が無害であるので好都合で
ある。化合物としては具体的には炭化ホウ素（Ｂ₄ Ｃ）
酸化ホウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）並びにその水和物等が例示出来
る。〔化学便覧：１３５６頁他（日本化学会編）〕

【００１４】又γ線（ｘ線）に対する遮蔽材としては，
鉄，タングステン，鉛，ビスマス等又はそれ等の化合物
が好適なるものとして知られている。これ等にホウ素化
合物などを混合して添用するか，又は二層に重ねて中性
子とγ線（ｘ線）兼用遮蔽材として使用し得る。遮蔽材
又は吸収材は熱軟化性樹脂との均一混練性を考慮して，
微細な粉状，例えば１００メッシュ以下の粒度として供
用される。但し，樹脂成分（Ａ）に対する，これ等粉体
（Ｂ）の混合比率が余りに高い場合，組成物は脆くな
り，塑性の低下又はこれを失うので，その混合比率（Ｂ
／Ａ＋Ｂ）は１０〜７０％程度が好ましい性質を与え
る。

【００１５】一般に中性子吸収剤は中性子を吸収，遮蔽
する効果があることは良く知られているが，中性子吸収
に際して，二次的にγ線を発するものが多い。然し本願
組成物のように身体に極めて密着して使用する材料につ
いては，例え微弱でも二次放射線を発することは好まし
くない。この対策として中性子遮蔽材と共に，γ線（ｘ
線）遮蔽材を併用することも出来る。例えば中性子遮蔽
材とγ線（ｘ線）遮蔽材とを樹脂に同時に混合，溶融
し，単一シ−ト（実施例５）にすることも出来るし，そ
れぞれを別々のシ−トにして，使用に際し積層（実施例
６）して用いることも出来る。この場合には，用済み後
は二つのシ−トを剥がして，それぞれを別々に再混練し
て，再び目的に応じた厚さ，遮蔽材を組み合わせて再利
用出来る。

【００１６】かかる中性子遮蔽性とγ線（ｘ線）遮蔽性
を兼備する材料として，リチウム化合物，特にフッ化リ
チウムの添加物を特記することが出来る（実施例４）。
フッ化リチウムを用いる場合は，中性子を吸収しても，
二次γ線放射量は他の物質に比べて格段に低いことが知
られ，本願目的の吸収，遮蔽材として極めて好ましい性
質を有する（ 古林他：京都大学原子炉実験所報告，Ｋ
ＵＲＲＩ−ＴＲ−１９８，１９８０年）。勿論この粉状
のフッ化リチウムと他の吸収，遮蔽材と併用することも
可能である（実施例６）。但し，自然界産出のリチウム
化合物はホウ素化合物に比べ，一般には吸収率が低い。
特に熱中性子に対しては質量が７の同位体元素は低く，
質量６の元素は高いので，リチウム−６の濃縮を行った
ものが本願目的には好ましい。（注）表１中のＬｉ＊は
９５％の濃縮品である。

【００１７】以上の〔融点が４０〜８０℃である低温熱
可塑性樹脂〕と，〔放射線遮蔽材粉〕が本願組成物の必
須構成成分であるが，商品としての配慮等から必要に応
じて組成物の物性調整剤を少量添用することが出来る。
例えば融点調整剤として低分子量ポリエチレン樹脂粉，
或いは融点が４０〜７０℃の固形パラフィンを１〜２０
（重）部，又組成物の安定剤としてエポキシ樹脂を０．
５〜５％，カラ−コントロ−ル用として少量の着色顔料
等を，更に添加して物性の風合を改善することが出来
る。

【００１８】このようにして得られた組成物は，シ−ト
状にして準備され，使用に際しては，適当な大きさ及び
放射線を照射すべき部分に小孔を明けて裁断する。鋏，
カッタ−或いは型抜き法等によって容易に切断出来る。
これを予め温水又はレンジで５０〜６０℃位に暖めて柔
らかくしておく。図１に説明するように放射線を照射し
ようとする患部にこれと同等の大きさに準備した木片
（プラスチック，ゴム等なんでも良く限定されるもので
ない）を置き，その周辺に先に温めておいた本発明の組
成物を手で伸ばし，厚さを考慮しながら，被曝から保護
しようとする部分に密着させつつ，この部分を覆う。こ
の時の厚みや形状は恰も粘土細工のように手で捏ねたり
押し付けることによって容易に造形することが出来る。
此の際身体に対して快適感を与え，また吸汗用として，
この軟化性樹脂シ−トと身体の間にガ−ゼを一枚挟むこ
とも可能である（図４）。この状態で室温まで冷却す
る。その後木片（照射孔）を除去すると，照射部分が開
孔した患部に密着した，硬い放射線遮蔽用プロテクタ−
を得る。尚，当該プロテクタ−の成形，適用において，
この要領に必ずしもこだわる必要は無い。又当該組成物
は繰り返し使用が可能である。

【００１９】又加熱方法としては，上記の例のように温
水等で温める方法の他，ヘアドライヤ−等を用いて温風
による軟化，冷風吹き付けによる固化等の手段によって
も簡易に軟化させ，又固化させることが出来る。

【００２０】本発明による組成物の用途は上記の患部の
プロテクタ−としての用途以外にも，放射線防蔽機能を
要する原子力関連設備のシ−ル部分例えば覗き窓や気密
室目止め等に，パテやパッキン等のシ−ラント材料とし
て使用することが出来る。例えば図３のように外枠と鉛
ガラス（遮蔽用）の隙間に加熱，軟化した本組成物を圧
入し，自然冷却により固化，封止する用途にも使用でき
る。

【００２１】

【実施例１〜６】 （Ａ）低温軟化性樹脂に対して，（Ｂ）粉状の中性子吸
収材又はγ線遮蔽材を加え溶融，混練し，それに（Ｃ）
物性調整剤を加え，加えずして均一に混合し，二軸混練
押出機にてペレットを得る。次いで真空乾燥後，金型温
度８０℃，成型圧力５ｋｇ／ｃｍ² で加熱，加圧成形し
て５ｍ／ｍ厚のシ−ト状成形用原反を得る。特に限定さ
れるものではないが，温めて手で身体に適合させるには
３〜６ｍ／ｍ程度が好ましい。これより厚いと深部への
熱の伝達が遅く，表面は流動的に成り過ぎても，深部は
未だ固い状態の場合があり，又手で延ばし過ぎ，部分的
に薄く成り過ぎると遮蔽効果にムラが出る可能性が生じ
る。但し，線源の種類又は強度によって，より分厚い遮
蔽層を要する場合は５ｍｍ程度の厚さのものを，遮蔽特
性を考慮しながら，複数枚組み合わせて用いることも可
能である（図４）。

【００２２】このようにして得た組成物の物性を表１に
示す。（表１は１１頁に記す）

【００２３】但し，融点測定法は，文献によって，ビカ
ット軟化点（ＪＩＳ・Ｋ−７２０６），環球法（ＪＩＳ
・Ｋ−２５３１），ゼ−ゲルコ−ン法等統一されて居な
い為，本願発明者がサ−マル・メカニカル・アナライザ
−（ＴＭＡ）法によって便宜上統一的に測定した。従っ
て本願に限定する融点範囲４０〜８０℃は，客観的に定
義が容易であるＴＭＡ法によって示す。図２は，ＴＭＡ
法による軟化点測定方法及び結果の一例を示す。

【００２４】但し，測定方法が異なるので，融点表示値
はそれぞれの樹脂メ−カ−のカタログ値と若干のズレが
あること，無機質遮蔽材を混練している為融点範囲がブ
ロ−ドになり，結果表示に若干の巾が出ること，又不明
原因により融点表示のピ−クが二つ観察されることがあ
る等の為，表１記載の融点表示は若干の巾を以て表示し
た。代表的測定例を図２に示す。実施例の何れの試料も
４０〜８０℃の範囲内にある。

【００２５】尚表中の中性子透過率の表示は，所定の組
成の５ｍｍ厚（実施例６は５ｍｍ＋５ｍｍ積層）の供試
試料に対して，面状熱中性子又はγ線を照射した時の入
射側１（ＩＮ）に対し，供試遮蔽材を透過した中性子
（ＯＵＴ）を金の放射化法で測定し，その比率（ＯＵＴ
／ＩＮ）をもって示した。

【００２６】

【実施例７】実施例１によって得た組成物を図１に示す
ように被照射患部１及びその周辺を全面覆うサイズに，
カッタナイフ又は鋏によって裁断する。これを予め，５
０〜８０℃の温水に浸して軟らかくする。放射線を照射
しようとする患部１に，これと同じ大きさを持つ木片
（ゴム，プラスチック等）を置き，その周辺に先に温め
て置いた本願組成物を指先で軽く押し延べながら，被爆
から保護しようとする部分を覆う。厚みや形状は恰も粘
土細工のように任意に，かつ容易に造形することが出来
る。その後，自然放冷で硬化を待つか，ヘヤドライヤ−
による空冷又は冷水タオル等により強制的に融点以下に
冷却して固化させ放射線保護用遮蔽被覆として使用す
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る組成物は以上のように構成
されているので， （１）極めて温和な加温条件下にて容易に軟化させるこ
とが出来，柔軟な人体の患部に密着するように，これを
覆うことが出来る。 （２）本材料を用いる時，要照射部位のみをハサミ，カ
ッタ−等により正確に，限定的に開穴出来，それ以外は
人体に密着しているので放射線，即ち，γ線（ｘ線），
中性子線，電子線，陽子線，重粒子線等を効果的に遮蔽
することが出来る。従来法に比べて，本願は患部のみを
限定的に照射することが出来るので安全である。 （３）従来の遮蔽材料である鉛板，カドミウム板，等に
比べ高分子材料を主体にした組成物である為，極めて軽
量で人体への圧迫感が殆ど無い。かつ安価で，任意の形
状，サイズに対して通常の道具で即座に対応出来る等の
特徴を有する。

【００２８】（４）これ等の特徴を要約すると，体温を
僅かに上回った程度の温度で容易に可塑的造形が出来，
かつ体温付近での使用時は固化する特性があり，更に中
性子，γ線等の照射源に対して非患部を正確，限定的に
防護し得る性質を兼ね備える材料であって，先記した従
来技術には見られない新規な組成物であり，これによっ
て新規な用途を開発し得たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は，ＫＵＲ重水熱中性子照射設備を用
い，実施例に示す組成物を人体に適用する実施の態様を
示す模式図である。

【図２】 ＴＭＡ法による軟化点測定結果の一例を示す
図である。尚測定条件は図下，欄外に示し，△Ｌは試料
の変形量を示す。

【図３】 本組成物を放射線防蔽用シ−ラント材として
用いる場合の一例示である。

【図４】 中性子遮蔽材（Ｂ₄ Ｃ粉）含有組成物シ−ト
とγ（Ｘ）線遮蔽材（酸化鉛粉）含有シ−トを積層した
使用態様を示す図である。

【符号の説明】

１ 照射を要する患部 ２ 被照射範囲 ３ 遮蔽範囲 ５ 照射線源 ６ 照射線源保持並びに一次遮蔽筺 ７ 放射線防蔽用シ−ラント材 ８ 覗き窓用鉛ガラス ９ 中性子遮蔽材含有シ−ト １０ γ（Ｘ）線遮蔽材含有シ−ト １１ ガ−ゼ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点が４０〜８０℃である熱可塑性樹脂
   に，放射線遮蔽材，及び／又は吸収材を混練してなる放
   射線防護用器材の造形用組成物。
2. 【請求項２】 融点が４０〜８０℃である熱可塑性樹脂
   が，脂肪族ポリエステル樹脂，ポリカプロラクトン重合
   体，スチレン系熱可塑性樹脂，若しくはこれ等の混合物
   である，請求項１に謂う放射線防護用器材の造形用組成
   物。
3. 【請求項３】 融点が４０〜８０℃である熱可塑性樹脂
   が，物性調整剤として，ポリオレフィン系合成樹脂，固
   形パラフィン，エポキシ系樹脂を０．５〜２０％（重）
   含有してなる請求項１に謂う放射線防護用器材の造形用
   組成物。
4. 【請求項４】 放射線遮蔽材及び／又は吸収材が，鉛又
   は鉛化合物，無機質バリウム化合物，ガドリウム化合
   物，ホウ素化合物，リチウム化合物である請求項１に謂
   う放射線防護用器材の造形用組成物。
5. 【請求項５】 放射線遮蔽材又は／及び吸収剤が，特に
   フッ化リチウムを含有する請求項１に謂う放射線防護用
   器材の造形用組成物。
6. 【請求項６】 融点が４０〜８０℃である熱可塑性樹脂
   （Ａ）と放射線遮蔽材及び／又は吸収材（Ｂ）の混合比
   率（Ｂ／Ａ＋Ｂ）が１０〜７０（重）％である請求項
   １，２，３，４に謂う放射線防護用器材の造形用組成
   物。
7. 【請求項７】 融点が４０〜８０℃である熱可塑性樹脂
   と中性子遮蔽材を混融してなる組成物のシ−トと，融点
   が４０〜８０℃である熱可塑性樹脂とγ線（ｘ線）吸収
   材を混融してなる組成物のシ−トとを，二層以上積層し
   てなる放射線遮蔽，吸収用の造形用組成物。
8. 【請求項８】 融点が４０〜８０℃である熱可塑性樹脂
   に放射線遮蔽材及び／又は吸収材を混練，又は中性子吸
   収材とγ線吸収材を積層してなる放射線防護用器材の造
   形用組成物に，必要に応じ物性調整剤を加え，平板（又
   はシ−ト）状に成形し，その必要部分に適当なサイズの
   穴を穿ち，温水（又は温風）にて柔軟にした後，放射線
   治療に際し，照射を欲しない部分を覆い，放射線等から
   人体を保護する用途に供する低温軟化熱可塑性造形用組
   成物のの使用方法。