JPWO2019182076A1 - 撮影台、マンモグラフィ装置用撮影台およびその製造方法およびマンモグラフィ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、一般市場製品に見られるマンモグラフィ装置用撮影台は中空の箱型の形状であるが、炭素繊維複合材料を用いたものであっても、形状追従性に優れるとの理由から織物形態の材料に限定されている実状がある。このような炭素織物複合材料は、マトリックス樹脂中で、炭素繊維がうねりを有しながら織組織を形成していることから、特定形状への賦形時には、この織組織が組変わるため形状追従性に優れる。
しかしながら、医療用カセッテとはX線撮影に用いるフィルムを装填する入れ物のことであり、マンモグラフィ装置に片持ち梁の状態で支持されるマンモグラフィ装置用撮影台とは求められる特性が異なる。平板形状のフロント部材およびバック部材と立ち壁を形成するフレームより構成されるため、マンモグラフィ撮影のような中央面荷重が作用する条件では、立ち壁部が変形しやすく、X線照射面を形成するフロントパネルと立ち壁を形成するフレームの境界で破壊が生じる可能性がある。
X線画像撮影装置に片持ち梁の状態で支持される撮影台であって、
前記撮影台は、装置と接続する面に開口部を有した面状体と、装置と接続する連結部を含み、
前記面状体における少なくともX線照射面は、一方向に引揃えられた炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む一方向炭素繊維複合材料を含み、
前記一方向炭素繊維複合材料で形成された領域に、前記連結部が接合されている、撮影台。
マンモグラフィ装置本体に片持ち梁の状態で支持されるマンモグラフィ装置用撮影台であって、
前記撮影台は、少なくともX線照射面が該炭素繊維複合材料で形成されており、
前記炭素繊維複合材料には、一方向に引揃えられた炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む一方向炭素繊維複合材料が含まれる、マンモグラフィ装置用撮影台。
マンモグラフィ装置本体に片持ち梁の状態で支持される、面状体により形成されたマンモグラフィ装置用撮影台であって、
前記面状体における少なくともX線照射面は、連続繊維とマトリックス樹脂とを含む炭素繊維複合材料を有する表皮材と、前記表皮材より内層側に配された樹脂シートとにより形成された、マンモグラフィ装置用撮影台。
マンモグラフィ装置用撮影台の製造方法であって、以下に示す工程(I)〜(II)を含む、マンモグラフィ装置用撮影台の製造方法。
工程(I):連続繊維からなる炭素繊維(A)と熱硬化性樹脂(B)とを含む基材を片面型に賦形する工程
工程(II):該片面型と前記基材とを含む空間を可撓性のフィルムで覆い、加熱・加圧する工程
また、本発明によれば、薄肉・高剛性となるため、薄肉によるX線透過性向上の効果により被験者の被曝量が低減され、高剛性化の効果により撮影時の荷重負荷によるたわみが抑制されて撮影画像の質が向上することができるマンモグラフィ装置用撮影台を提供できる。
また、軽量な樹脂シートを有するためX線透過性が向上して被験者の被曝量が低減され、また炭素繊維複合材料からなる表皮材を有するため、高い剛性を発現して撮影時の荷重負荷によるたわみが抑制されて撮影画像の質が向上することができるマンモグラフィ装置用撮影台を提供できる。
ここでの板厚とは、X線透過性に寄与するX線照射面の板厚であり、好ましくは、0.5mm以上5.0mm以下である。より好ましくは、0.8mm以上3.5mm以下である。上記の上限と下限のいずれを組み合わせた範囲であってもよい。前記板厚が、0.5mmよりも薄い場合は、撮影台としての剛性を担保できずに撮影時に容易に変形してしまうおそれがある。前記板厚が、5.0mmより厚い場合は、X線透過性が劣るためにX線照射強度を上げる必要があり、1回の撮影における被験者の被曝量が増えるおそれがある。
また、前記X線照射面とは、本発明の実施形態に係る撮影台の天面に含まれる平面領域のことである。該平面領域としては、撮影台の天面全体でもその一部分でも構わないが、X線透過性と剛性の観点から、X照射面は炭素繊維複合材料で形成される。また、X線照射面は、更に樹脂シートを含んでいてもよい。
さらに好ましくは、X線照射面以外の天面領域に段差部を設けるのが良い。かかる形状を設けることで、段差部が立ち壁として機能するため、マンモグラフィ撮影時の圧迫板の荷重によるたわみを抑制することができる。また、撮影台内部にX線検出器などを収納する領域を広げることができる。段差部を設ける位置としては、装置接続面が例示できる(図21)。
面状体における少なくともX線照射面は、炭素繊維複合材料を有する表皮材が、樹脂シートを含むコア材の両面に配されたサンドイッチ構造により形成されることが好ましい。面状体の構造としては、表皮材が最表面の片側のみに存在するカナッペ構造でも、撮影台表面の両側に表皮材が存在するサンドイッチ構造でも構わないが、高い剛性と高いX線透過性を達成する観点から、X線照射面が炭素繊維複合材料からなる表皮材と樹脂シートからなるコア材とを有するサンドイッチ構造が好ましい。
一般的に、たわみ量に影響を与える曲げ剛性は板厚を厚くするほど向上して、たわみ量が低減できる効果があるものの、単純に板厚を厚くしてしまうとX線透過性の観点で不利になる。本発明のように、X線透過性に優れる樹脂シートをコア材とした構成とすることで、高いX線透過性と高い剛性を達成することができる。
なお、連続繊維とは、短繊維の状態に切断することなく、繊維束を連続した状態で引揃えたものを意味する。ここで、短繊維とは、長さが100mm以下の繊維のことを指す。中でもX線透過率の面内分布を均一にする、つまり面内の密度差を小さくする観点から、連続繊維が隙間無く並べやすい、一方向に引揃えられた連続繊維の形態を採用することが好ましい。また、形状追従性の観点から、不連続繊維が一方向に配列した形態や不連続繊維が分散された形態のものと組み合わせて、表皮材を形成しても良い。
かかる構成とすることで、炭素繊維織物複合材料による形状追従性の効果と一方向炭素繊維複合材料による高剛性の効果の両方を得ることができる。例えば、X線透過性や剛性に寄与する撮影台の天面には、一方向炭素繊維複合材料を多く用いるとか、デザイン性が重視されるなどの場合には最外層に炭素繊維織物複合材料を用いるなどの例が挙げられる。
炭素繊維複合材料の最外層には、炭素繊維の織物と樹脂とを含む炭素繊維織物複合材料が含まれることが好ましい。炭素繊維織物複合材料の割合を多くすればそれだけ形状成形が容易となる傾向にある一方、薄肉・高剛性が好ましいX線照射面には一方向炭素繊維複合材料を含めさせ、その割合を増やすことで、かかる特性の向上を達成しやすくなる。
さらに好ましくは、炭素繊維複合材料の最外層に炭素繊維織物複合材料が含まれる態様である。また、前記面状体の最外層に炭素繊維織物複合材料が含まれる態様である。
被験者の素肌と接触する最表面をかかる構成とすることで、使用環境における消毒液の暴露などによる経時変化によって樹脂が劣化した場合でも、炭素繊維織物複合材料は炭素繊維の毛羽が一方向炭素繊維複合材料に比べて起毛しにくく、被験者に与える刺激が緩和される。この観点から、特に、X線照射面の最外層が炭素繊維織物複合材料で形成され、内層に一方向炭素繊維複合材料が配される態様が好ましい。
本発明の実施形態に係る炭素繊維複合材料は、炭素繊維とマトリックス樹脂を含む。
炭素繊維としては、特に限定されないが、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系、ピッチ系などの炭素繊維を使用でき、これらは1種または2種以上を併用しても良い。中でも、得られる炭素繊維複合材料の強度と弾性率とのバランスの観点から、PAN系炭素繊維がさらに好ましい。炭素繊維のストランド弾性率は、200GPa以上が好ましく、220GPa以上がより好ましく、240GPa以上がさらに好ましい。炭素繊維のストランド弾性率が、200GPa未満の場合には、炭素繊維複合材料としたときに、所望の特性が得られないことがある。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられ、熱により架橋反応を起こし、少なくとも部分的な三次元架橋構造を形成するものであればよい。また、炭素繊維複合材料を形成する成形基材としては、プリプレグを例示でき、その中における熱硬化性樹脂の形態としては、プリプレグ積層時にプリプレグ同士や型に圧着する必要があることから、タック性に優れる半硬化状態であることが好ましい。中でも、貼り付ける工程でのタック性、および成形品としたときの力学特性を考慮するとエポキシ樹脂が好ましい。
本発明の実施形態に係る炭素繊維織物複合材料は、炭素繊維を織りあげたシート状物とマトリックス樹脂とを含むものであり、通常は層構造を有し、1層から構成されていても、2層以上積層された積層状態から構成されていても構わない。炭素繊維の織組織としては、平織り、綾織り、繻子織りなどが例示でき、中でも、形状追従性とX線透過性の観点から、綾織りが好ましい。
ここで、略モノフィラメントとは、不連続強化繊維の単糸が500本未満の細繊度ストランドにて存在することを指す。前記不連続強化繊維の単糸径は、X線透視画像への映り込みの観点から、20μm以下が好ましく、10μm以下がさらに好ましい。単糸径が20μmより太い場合、X線透視画像への映り込みに影響を与える可能性がある。また、不連続強化繊維の種類は特に限定されないが、X線透過性と補強効果の観点から炭素繊維が好ましい。
本発明の実施形態に係るマンモグラフィ装置用撮影台は、通常は、マンモグラフィ装置に片持ち梁の状態で支持される機構を有するものであり、好ましくは、前記炭素繊維複合材料で形成された領域に、マンモグラフィ装置本体と接続可能な連結部材が設けられる。また、前記面状体で形成された領域に、マンモグラフィ装置本体と接続可能な連結部材が設けられる。すなわち、上記領域に連結部材が取り付けられる部分が設けられ、当該部分に連結部材が取り付けられる態様が挙げられる。剛性が高い炭素繊維複合材料部を介してマンモグラフィ装置本体と連結することで、撮影時の運用荷重の大部分を炭素繊維複合材料で担保することができるため、撮影時のたわみが抑制され、撮影画像ムラを防止することができる。
上記領域とそれ以外の材料で形成された領域の両方で連結部材を支持してもよい。
側面に連結部材を取り付けることでX線照射面を広くすることができ、マンモグラフィ被検者の身体に近い位置も撮影することができ、検査可能領域を広くすることができる。
マンモグラフィ装置本体と撮影台とを接続する構造としては、マンモグラフィ装置本体に具備されたフレームに、連結部材を具備した撮影台の連結部材を介して接続する方法と、マンモグラフィ装置用撮影台がフレーム状の連結部材を具備しており、該連結部材をマンモグラフィ装置に固定することで接続する方法が例示できる。
第2の部材をかかる材料とすることで、X線透過性を担保する機能と被験者の持ち手などの形状を付与する機能を分離することができ、従来のマンモグラフィ装置に必要な機能を維持しつつ、良好な生産性で複雑形状の設計が容易になるため好ましい。
第2の部材の材料としては、成形・加工性と製造コストの観点からはプラスチックが好ましく用いられ、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂などが例示できる。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂が例示でき、また、これらのいずれかの樹脂の前駆体である環状のオリゴマーも好ましく用いられる。また、力学特性を高める観点から、第2の部材の材料は、プラスチックがガラス繊維などのフィラーを含んでいても良い。
または、被験者を保護する観点からは、第2の部材の材料は、エラストマーが好ましく用いられ、シリコーンゴム、ウレタンゴム、熱可塑エラストマーなどが例示できる。
撮影台は、X線照射面を含む天面を形成する第1の部材と、前記X線照射面と対面する底面及びその外周に立設された立ち壁部を形成する第2の部材を有することが好ましい。
第1の部材における立ち壁の高さは10mm以上であることが好ましい。第1の部材は、立ち壁の高さが10mm以上であるとX線検出器を収納するスペースを大きくとることができる。立ち壁の高さとは、天面上部から立ち壁端部までの天面と垂直方向の距離である。また立ち壁の高さは20mm以上がより好ましく、特に好ましくは30mm以上である。
図2に示すマンモグラフィ装置用撮影台1は、立ち壁部7を有し、マンモグラフィ装置本体と接続する接続面(マンモグラフィ装置本体側)に、開口部を有する。図3a及び図3bに示すように、開口部8は、マンモグラフィ装置本体に接続する接続面の全てが開口したものであってよく、図3c及び図3dに示すように、接続面の一部が開口したものであってもよい。図3b及び図3dは、図2に示すマンモグラフィ装置用撮影台1におけるy−z面の断面形状の一例を示す断面図である。
マンモグラフィ装置用撮影台1は、開口部8を有することで、マンモグラフィ装置本体に容易に脱着することができ、またメンテナンスが容易となる。また、マンモグラフィ装置用撮影台1は、開口部8を有する面にて互いに相対する2つの立ち壁部7に、上記連結部材のそれぞれが接合されることが好ましい。
好ましくは、第1の部材の立ち壁部と第2の部材の立ち壁部の両方と接合する第3の部材を有することが良い。第3の部材の接合位置としては、被検者が接触する面の内壁側が例示できる(図17)。かかる態様とすることで、第3の部材が補強部材の役割を担い剛性が向上するため、第1の部材の立ち壁部端部と第2の立ち壁部端部で生じる開口を抑制することができ、撮影時の位置精度が向上する。
好ましくは、被検者が接触する装置接続面の対面において、第1の部材と第2の部材の境界線がない態様とすることが良い。かかる態様とすることで、撮影時に被検者の素肌が触れる領域に凹凸が存在しなくなるため、撮影時に被検者が感じる不快感を緩和することができる。装置接続面の対面に第1の部材と第2の部材の境界線が存在しなければ、形態は特に限定されないが、例えば、第1の部材において装置接続面の対面に位置する立ち壁の長さを第2の部材の立ち壁高さまで伸ばし、該第1の部材の立ち壁で第2の部材の立ち壁を覆うように接合する形態(図22a)や、第2の部材において装置接続面の対面に位置する立ち壁長さを第1の部材の立ち壁高さまで伸ばし、該第2の部材の立ち壁で第1の部材の立ち壁を覆うように接続する形態(図22b)が例示できる。
工程(I):連続繊維からなる炭素繊維(A)と熱硬化性樹脂(B)とを含む基材を片面型に賦形する工程。
工程(II):前記片面型と前記基材とを含む空間を可撓性のフィルムで覆い、加熱・加圧する工程。
かかる製造方法を適用することで、曲面などへの形状賦形が容易となり、ボイドが抑制されて寸法精度の高いマンモグラフィ装置用撮影台を得ることができるため好ましい。
さらに好ましくは、前記工程(I)において、基材を自動積層装置により片面型に賦形することが、好ましい。
一方向炭素繊維プリプレグとして、東レ(株)製の“トレカ(登録商標)プリプレグ”P3252S−10を準備した。
炭素繊維織物プリプレグとして、東レ(株)製の“トレカ(登録商標)プリプレグ”F6347B−05Pを準備した。
作製したマンモグラフィ装置用撮影台のX線照射面の平面部から切り出して得られた試験片を用いて、JIS K7074(1988)に準拠して3点曲げ弾性率Ebを取得した。また、弾性率Ebの試験前にJIS Z8807(2012)に準拠して密度ρを取得した。得られた曲げ弾性率Ebと密度ρから下記式を用いて比曲げ弾性率を算出した。
(比曲げ弾性率)=(曲げ弾性率:Eb[GPa])1/3×(密度:ρ[g/cm3])−1
作製したマンモグラフィ装置用撮影台のX線照射面の平面部について、その領域内で任意に設定した計10箇所に対し、X線照射装置を用いて、X線照射管電圧60kVおよび20kVでX線を平面部に厚みと垂直方向、すなわち厚み方向に入射し、平面部を透過したX線量を線量計で測定した。そして、得られた透過X線量からアルミニウム当量を算出した。なお、X線照射装置として、(株)東芝製 診断用X線高電圧装置 KXO−30Fを用い、線量計として、Radical Corporation製 model No.2025 Radiation Monitorを用いた。
平面部のX線照射面におけるX線透過線量は、任意の点において、X線照射管電圧の条件に関わらずアルミニウム当量が0.5mmAL以下であることが好ましく、X線照射管電圧20kV〜60kVのいずれかの条件で0.5mmAL以下であってもよく、X線照射管電圧が20kV又は60kVで0.5mmAL以下であってもよい。
作製したマンモグラフィ装置用撮影台のX線照射面の平面部について、その領域内から任意に小片を切り出し、エポキシ樹脂に包埋した後、X線照射面の厚み方向断面を研磨した試料を作製した。レーザー顕微鏡(KEYENCE社製 VK−9500)を用いて、前記試料を拡大倍率100倍で観察し、観察画像範囲内に見える50個の独立気泡について、長径と短径の長さをそれぞれ測定し、その平均値を算出することで、取得した。
前記[独立気泡の長径と短径の比率(短径/長径)の測定]と同様に、レーザー顕微鏡(KEYENCE社製 VK−9500)を用いて、前記試料を拡大倍率100倍で観察し、観察画像範囲内に見える独立気泡から任意に選択した50個の独立気泡について、厚さ方向軸に対する短径軸の傾きをそれぞれ測定し、その平均値を算出することで、取得した。
図4に示す片面型9に12層の一方向炭素繊維プリプレグ13を積層した。前記片面型9は、X線照射面を含む天面を形成するA面10とマンモグラフィ装置用撮影台1Aの側面の立ち壁面を形成する3つの面(B面11)とマンモグラフィ装置用撮影台1Aの底面を形成するC面12とを有する。片面型9に一方向炭素繊維プリプレグ13を賦形する工程は、一枚一枚、片面型9の上記各面に積層する方法で実施した。
まず、B面11に一方向炭素繊維プリプレグ13を積層し(図5)、その後に、A面10とC面12にそれぞれ一方向炭素繊維プリプレグ13を積層構成[0/90]3Sで積層し(図6)、最後にB面11に一方向炭素繊維プリプレグ13を積層した(図7)。
ここで、[0/90]は一方向炭素繊維プリプレグ13の繊維配向方向を0°方向と90°方向となるよう2層積層することを示す。また、下付き記号の3Sとは、前記2層の積層を3回繰り返して、さらに対称に積層することを示す。従って、合計12層の一方向炭素繊維プリプレグ13を積層することを意味する。
なお、本積層構成における一方向炭素繊維プリプレグ13の裁断パターンは、B面11に積層する裁断パターン、A面10およびC面12に積層する0°方向裁断パターン(x方向に炭素繊維が配向している)、A面10およびC面12に積層する90°方向裁断パターン(y方向に炭素繊維が配向している)の3種類である。
一方向炭素繊維プリプレグ13を積層した領域の外周をシール材18(可撓性のフィルム16と型を密着させ、型内を密閉する)で覆った後、図9に示すようにプリプレグ積層体15の外周部に厚手の不織布からなるブリーダー17(空気の通り道となるスペーサーの役割を果たす)を配置した。
(実施例1)と同じ片面型を用い、積層構成を型表面側から[0/90/0/90/0/0/90/0/90/0]として一方向炭素繊維プリプレグ13を積層した後、A面10、B面11、C面12すべての最外層に炭素繊維織物プリプレグを1層積層すること以外は、(実施例1)と同様の方法でマンモグラフィ装置用撮影台1Bを得た。得られたマンモグラフィ装置用撮影台1Bは開口部8を有するものであり、さらにアルミニウム合金製の連結部材14を(実施例1)と同様に接合し(図8a、図8b及び図8c)、マンモグラフィ装置本体2に組み付けて、さらにマンモグラフィ画像を撮影したところ良好な画像を得ることができた。前記[アルミニウム当量の測定]に記載の方法に従って、A面(X線照射面5)のアルミ当量を測定した結果、X線照射管電圧60kV条件で0.18mmAL、20kV条件で0.15mmALであった。
一方向炭素繊維プリプレグ13を、積層構成[0/90]3Sで積層してプリプレグ積層体15を得た。プリプレグ積層体15は、正方形の形状で、一方向炭素繊維プリプレグ13の裁断パターンは1種類である。そのため、端材などの無駄が少なかった。前記積層体15を、図10に示す雌型20及び雄型21の一対の両面型内に配して、油圧プレス機を用いて130℃90分間、面圧1.0MPaで加熱加圧して、成型品を得た。
なお、面圧は成型前の積層体の面積(積層方向から見た投影面積)から算出した。前記成型品において、図11aのx方向が0°方向と一致するように、立ち壁面をNCルーターでトリムして、A面10とその外周3辺に立設されたB面11のそれぞれの一部を形成する炭素繊維複合材料部材22a(第1の部材22)を得た(図11a及び図11b)。
得られたマンモグラフィ装置用撮影台1Cは一面に開口部8を有するものであり、さらにアルミニウム合金製の連結部材14を(実施例1)と同様に接合し、マンモグラフィ装置本体2に組み付けて、さらにマンモグラフィ画像を撮影したところ良好な画像を得ることができた。
一方向炭素繊維プリプレグ13を、積層構成[0/90/0/90/0/0/90/0/90/0]で積層し、その片面に炭素繊維織物プリプレグを1層積層して積層体15を得た。炭素繊維織物プリプレグ面を雌型面と接触させて両面型で加熱・加圧する以外は、(実施例3)と同様にして、炭素繊維複合材料部材22b(第1の部材22)を得た。次に、押出成形にてポリカーボネート樹脂(“ユーピロン(登録商標)”E−2000、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)を厚さ3mmの樹脂シートに成形し、該樹脂シートを真空成型にて、3つの立ち壁面を有する成型品を得た。
一方向炭素繊維プリプレグ13をその長手方向と繊維配向方向とを一致させて10mm幅に切り出し、一方向炭素繊維テープを得た。前記一方向炭素繊維テープを自動積層装置にセットし、(実施例1)と同じ片面型9を用い、型表面側から[0/90]3Sの構成で、自動積層装置を用いて、賦形した。賦形工程では、立ち壁面に継ぎ目を形成することなく、角部にも均一の厚さで一方向炭素繊維テープが賦形されていた。それ以外は、(実施例1)と同様の方法でマンモグラフィ装置用撮影台1Eを得た。マンモグラフィ装置用撮影台1Eは開口部8を有するものであり、アルミニウム合金製の連結部材14を(実施例1)と同様に接合し(図8a、図8b及び図8c)、マンモグラフィ装置本体2に組み付けてマンモグラフィ画像を撮影したところ良好な画像を得ることができた。
炭素繊維織物プリプレグ7層を金型に賦形するために用いた以外は、(実施例1)と同様の方法でマンモグラフィ装置用撮影台1Fを得た。マンモグラフィ装置用撮影台1Fは開口部8を有するものであり、アルミニウム合金製の連結部材14を(実施例1)と同様に接合し(図8a、図8b及び図8c)、マンモグラフィ装置本体2に組み付けてマンモグラフィ画像を撮影したところ問題なく画像を得ることができた。前記[アルミニウム当量の測定]に記載の方法に従って、A面(X線照射面5)のアルミ当量を測定した結果、X線照射管電圧60kV条件で0.20mmAL、20kV条件で0.16mmALであった。また、得られたマンモグラフィ装置用撮影台1Fについて(実施例1)と同様に求めた比曲げ弾性率は2.46であった。また、得られたマンモグラフィ装置用撮影台1FのA面(X線照射面5)の厚みは1.45mmであった。
樹脂シートとして、酸変性ポリプロピレン樹脂(“アドマー(登録商標)” QB510、三井化学(株)製)を押出機にて厚さ1.2mmの樹脂シートを得た。図4に示す片面型9に前記樹脂シート25と炭素繊維織物プリプレグ24を積層した。前記片面型9は、X線照射面を含む天面を形成するA面10とマンモグラフィ装置用撮影台1Aの側面の立ち壁面を形成する3つの面(B面11)とマンモグラフィ装置用撮影台1Aの底面を形成するC面12とを有する。片面型9に炭素繊維織物プリプレグ24と樹脂シート25を賦形する工程は、一枚一枚、片面型9に積層する方法で実施した。
樹脂シートとして、酸変性ポリプロピレン樹脂(“アドマー(登録商標)” QB510、三井化学(株)製)を押出機にて厚さ1.2mmの樹脂シートを得た。炭素繊維織物プリプレグを2枚積層したものを2組準備し、前記樹脂シートの両面にそれぞれ積層して積層体を得た。前記積層体を、図10に示す雌型20及び雄型21の一対の両面型内に配して、油圧プレス機を用いて130℃90分間、面圧1.0MPaで加熱加圧して、成型品を得た。なお、面圧は成型前の積層体の面積(積層方向から見た投影面積)から算出した。
前記成型品の外周をNCルーターでトリムして炭素繊維複合材料からなる表皮材と樹脂シートからなるコア材を有する第1の部材22Hを得た(図18a及び図18b)。ポリカーボネート樹脂ペレット(“パンライト(登録商標)”G−3420、帝人(株)製)を原料として、射出成型機を用いて、図12a及び図12bに示される形状を有する第2の部材23Hを成型した。得られた第1の部材22Hと第2の部材23Hを2液系のエポキシ接着剤を用いて接合し、マンモグラフィ装置用撮影台1Hを得た。
樹脂シートとしてアクリルフォーム(“フォーマック(登録商標)”S#1000、積水化学工業(株)製)を切り出して、厚さ1.5mmの樹脂シートを得た。この樹脂シートと一方向炭素繊維プリプレグを[0/90/樹脂シート/90/0]で積層し、積層体を得た。なお、上記積層構成において、図19aに示すx方向が0°方向となる。この積層体を用いること以外は、(実施例12)と同様にして、第1の部材22Iと第2の部材23Iからなるマンモグラフィ装置用撮影台1Iを得た。得られたマンモグラフィ装置用撮影台1Iは開口部を有するものであり、さらにアルミニウム合金製の連結部材14を(実施例12)(図19a、図19b及び図19c)と同様に接合し、マンモグラフィ装置本体2に組み付けて、さらにマンモグラフィ画像を撮影したところ良好な画像を得ることができた。
樹脂シートとしてポリメタクリルイミドフォーム(“ROHACELL(登録商標)”110HP、ダイセル・エボニック(株)製)を切り出して、厚さ1.5mmの樹脂シートを得た。この樹脂シートと一方向炭素繊維プリプレグを[0/90/樹脂シート/90/0]で積層し、積層体を得た。なお、上記積層構成において、0°方向が一方向炭素繊維の繊維配向方向と一致し、図19に示すx方向が0°方向となる。この積層体を用いること以外は、(実施例12)と同様にして、第1の部材22Jを得た。
次に、ABS樹脂(“トヨラック(登録商標)”600−309、東レ(株)製)を押出成形にて厚さ3mmの樹脂シートを作製し、前記樹脂シートを真空成型にて、立ち壁面を有する成型品を得た。
また、得られたマンモグラフィ装置用撮影台1J中の第1の部材22JのX線照射面のx方向を長手方向として、NCルーターを用いて矩形の試験片を切り出し、[比曲げ弾性率Epの算出]に記載の方法で算出した、比曲げ弾性率は7.54であった。前記[独立気泡の長径と短径の比率(短径/長径)の測定]および[短径軸と厚さ方向軸の角度測定]に記載の方法で評価した独立気泡の長径と短径の比率は0.75で、平均短径は209μmで、短径軸と厚さ方向軸がなす角度は24°であった。
一方向炭素繊維プリプレグと(実施例14)で用いた樹脂シートを、[0/90/樹脂シート/90/0]で積層し、その片面に炭素繊維織物プリプレグを1層積層して、積層体を得た。なお、上記積層構成において、図19aに示すx方向が0°方向となる。炭素繊維織物プリプレグ面を雌型面と接触させて図10に示す雌型20及び雄型21の一対の両面型内に配して、油圧プレス機を用いて130℃90分間、面圧1.0MPaで加熱加圧して、成型品を得た。
前記成型品の外周をNCルーターでトリムして炭素繊維複合材料からなる表皮材と樹脂シートからなるコア材を有する第1の部材22Kを得た。なお、面圧は成型前の積層体の面積(積層方向から見た投影面積)から算出した。それ以外は(実施例14)と同様の方法にて、第1の部材22Kと第2の部材23Kからなるマンモグラフィ装置用撮影台1Kを得た。
(実施例11)と同じ片面型9を用いて、型表面から炭素繊維織物プリプレグを7層、金型に賦形した。それ以外は、(実施例11)と同様の方法でマンモグラフィ装置用撮影台1Lを得た。得られたマンモグラフィ装置用撮影台1Lは開口部を有するものであり、さらにアルミニウム合金製の連結部材14を(実施例11)(図17a、図17b及び図17c)と同様に接合し、マンモグラフィ装置本体2に組み付けてマンモグラフィ画像を撮影したところ問題なく画像を得ることができた。前記[アルミニウム当量の測定]に記載の方法に従って、A面(X線照射面5)のアルミ当量を測定した結果、X線照射管電圧60kV条件で0.20mmAL、20kV条件で0.16mmALであった。また、得られたマンモグラフィ装置用撮影台1Lのx方向を長手方向として、NCルーターを用いて矩形の試験片を切り出し、[比曲げ弾性率Epの算出]に記載の方法で算出した、比曲げ弾性率は2.46であった。
ポリアクリロニトリルを主成分とする共重合体から紡糸、焼成処理、及び表面酸化処理を行い、総単糸数12,000本の連続炭素繊維を得た。この連続炭素繊維の特性は、単繊維径7μm、密度1.8g/cm3、引張強度4600MPa、引張弾性率220GPaであった。得られた連続炭素繊維をカートリッジカッターで6mmにカットし、チョップド炭素繊維を得た。水と界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル(商品名)、ナカライテクス(株)製)とからなる濃度0.1質量%の分散液を作製し、この分散液とチョップド炭素繊維とを抄紙した。抄紙装置は、分散槽としての容器下部に開口コックを有する直径1000mmの円筒形状の容器、分散槽と抄紙槽とを接続する直線状の輸送部(傾斜角30°)を備えている。分散槽の上面の開口部には撹拌機が付属し、開口部からチョップド炭素繊維及び分散液(分散媒体)を投入可能である。抄紙槽は、底部に幅500mmの抄紙面を有するメッシュコンベアを備え、メッシュコンベアは得られる炭素繊維基材(抄紙基材)を運搬可能である。抄紙は分散液中の炭素繊維濃度を0.05質量%として行った。抄紙した炭素繊維基材は200℃の乾燥炉で30分間乾燥し、強化繊維マットを得た。得られた目付は25g/m2であった。
強化繊維マットと樹脂シートを、[樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム]の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下の工程(I)〜(V)を経ることで、厚さ1.5mm、密度が0.2g/cm3の樹脂シートを得た。得られた樹脂シートは、断面観察から、強化繊維が略モノフィラメント状、且つランダムに分散し、強化繊維を柱状の支持体とした空隙を有していることが確認された。
(II)次いで、120秒間保持した後、3MPaの圧力を付与してさらに60秒間保持する。
(III)工程(II)の後、金型キャビティを開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、構造体を得る際の厚みが1.5mmとなるように調整する。
(IV)その後、再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を50℃まで冷却する。
(V)金型を開いて樹脂シートを取り出す。
この樹脂シートと一方向炭素繊維プリプレグとを、[0/90/樹脂シート/90/0]で積層し、積層体を得た。なお、上記積層構成において、図19aに示すx方向が0°方向となる。図10に示す雌型20及び雄型21の一対の両面型内に配して、油圧プレス機を用いて160℃30分間、面圧3.0MPaで加熱加圧して、成型品を得た。
得られたマンモグラフィ装置用撮影台1Mは開口部を有するものであり、さらにアルミニウム合金製の連結部材14を(実施例12)(図19a、図19b及び図19c)と同様に接合し、マンモグラフィ装置本体2に組み付けて、さらにマンモグラフィ画像を撮影したところ良好な画像を得ることができた。前記[アルミニウム当量の測定]に記載の方法に従って、X線照射面のアルミニウム当量を測定した結果、X線照射管電圧60kV条件で0.12mmAL、20kV条件で0.10mmALであった。また、得られたマンモグラフィ装置用撮影台1M中の第1の部材22MのX線照射面のx方向を長手方向として、NCルーターを用いて矩形の試験片を切り出し、[比曲げ弾性率Epの算出]に記載の方法で算出した、比曲げ弾性率は7.70であった。
(実施例16)で作製した強化繊維マットと樹脂シートを、[樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム/強化繊維マット/樹脂フィルム]の順番に配置した積層物を作製した。次いで、以下の工程(I)〜(V)を経ることで、厚さ3.0mm、密度が0.2g/cm3の樹脂シートを得た。得られた樹脂シートは、断面観察から、強化繊維が略モノフィラメント状、且つランダムに分散し、強化繊維を柱状の支持体とした空隙を有していることが確認された。
(II)次いで、120秒間保持した後、3MPaの圧力を付与してさらに60秒間保持する。
(III)工程(II)の後、金型キャビティを開放し、その末端に金属スペーサーを挿入し、構造体を得る際の厚みが3.0mmとなるように調整する。
(IV)その後、再度、金型キャビティを締結し、圧力を保持した状態でキャビティ温度を50℃まで冷却する。
(V)金型を開いて樹脂シートを取り出す。
前記成型品の外周をNCルーターでトリムして炭素繊維複合材料からなる表皮材と樹脂シートの2層構成の第1の部材22Nを得た。なお、面圧は成型前の積層体の面積(積層方向から見た投影面積)から算出した。
次に、ABS樹脂(“トヨラック(登録商標)”600−309、東レ(株)製)を押出成形にて厚さ4.5mmの樹脂シートを作製し、前記樹脂シートを真空成型にて、立ち壁面を有する成型品を得た。
本出願は、2018年3月23日出願の日本特許出願(特願2018−55836)、及び2018年3月23日出願の日本特許出願(特願2018−55840)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
2 マンモグラフィ装置本体
3 圧迫板
4 X線発生部
5 X線照射面
6 マンモグラフィ装置用撮影台の底面
7 立ち壁部
8 開口部
9 片面型
10 A面
11 B面
12 C面
13 一方向炭素繊維プリプレグ
14 連結部材
15 プリプレグ積層体
16 可撓性のフィルム
17 ブリーダー
18 シール材
19 バルブ
20 雌型
21 雄型
22 第1の部材
23 第2の部材
24 炭素繊維織物プリプレグ
25 樹脂シート
26 天面の段差部
Claims (17)
- X線画像撮影装置に片持ち梁の状態で支持される撮影台であって、
前記撮影台は、装置と接続する面に開口部を有した面状体と、装置と接続する連結部を含み、
前記面状体における少なくともX線照射面は、一方向に引揃えられた炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む一方向炭素繊維複合材料を含み、
前記一方向炭素繊維複合材料で形成された領域に、前記連結部が接合されている、撮影台。 - マンモグラフィ装置本体に片持ち梁の状態で支持されるマンモグラフィ装置用撮影台であって、
前記撮影台は、少なくともX線照射面が炭素繊維複合材料で形成されており、
前記炭素繊維複合材料には、一方向に引揃えられた炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む一方向炭素繊維複合材料が含まれる、マンモグラフィ装置用撮影台。 - マンモグラフィ装置本体に片持ち梁の状態で支持される、面状体により形成されたマンモグラフィ装置用撮影台であって、
前記面状体における少なくともX線照射面は、連続繊維とマトリックス樹脂とを含む炭素繊維複合材料を有する表皮材と、前記表皮材より内層側に配された樹脂シートとにより形成された、マンモグラフィ装置用撮影台。 - 前記X線照射面は、更に樹脂シートを含む請求項2に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記面状体における少なくとも前記X線照射面は、前記炭素繊維複合材料を有する前記表皮材が、前記樹脂シートを含むコア材の両面に配されたサンドイッチ構造により形成される、請求項3または4に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記樹脂シートがフォーム材である、請求項3から5のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記樹脂シートは、略モノフィラメント状、且つ、ランダムに分散した不連続強化繊維を含む、請求項3から6のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記樹脂シートは、樹脂と不連続強化繊維と空隙からなる、請求項3から7のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記炭素繊維複合材料の最外層には、炭素繊維の織物と樹脂とを含む炭素繊維織物複合材料が含まれる、請求項2から8のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記炭素繊維複合材料で形成された領域に、前記マンモグラフィ装置本体と接続する連結部材を有する、請求項2から9のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記マンモグラフィ装置本体と接続する接続面を有し、前記接続面に開口部を有する、請求項2から10のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記炭素繊維複合材料の比曲げ弾性率が2.50以上である、請求項2から11のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
(比曲げ弾性率)=(曲げ弾性率)1/3×(密度)−1 - 前記撮影台は、前記X線照射面を含む天面を形成する第1の部材と、前記X線照射面と対面する底面及びその外周に立設された立ち壁部を形成する第2の部材を有する、請求項2から12のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 前記第2の部材が、金属、プラスチック及びエラストマーの群から選ばれる少なくとも1種である、請求項13に記載のマンモグラフィ装置用撮影台。
- 請求項2から14のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台と前記マンモグラフィ装置本体とが接続されてなる、マンモグラフィ装置。
- 請求項2から15のいずれか一項に記載のマンモグラフィ装置用撮影台の製造方法であって、
以下に示す工程(I)〜(II)を有する、マンモグラフィ装置用撮影台の製造方法。
工程(I):連続繊維からなる炭素繊維(A)と熱硬化性樹脂(B)を含む基材を片面型に賦形する工程
工程(II):前記片面型と前記基材とを含む空間を可撓性のフィルムで覆い、加熱・加圧する工程 - 前記工程(I)において、前記基材を自動積層装置により片面型に賦形する、請求項16に記載のマンモグラフィ装置用撮影台の製造方法。
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