(57)【要約】  本発明は、放射線防護を目的とする鉛代用材料であって、０．２５から２．０ｍｍまでの全体的な名目上の鉛等価性のため、かかる鉛代用材料は、１２から２２重量％までのマトリクス材、０から７５重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、０から７３重量％までのＷまたはＷ化合物、０から８０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含み、そしてこれら構成成分のうち０重量％であるのは１つ以下である鉛代用材料に関する。本発明はさらに、１以上のＥｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｔｈ、Ｕの元素および／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含む鉛代用材料に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
６０から１４０ｋＶまでの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とする鉛代用材料であって、０．２５から２．０ｍｍまでの全体的な名目上の鉛等価性のため、該鉛代用材料は
１２から２２重量％までのマトリクス材、
０から７５重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、
０から７３重量％までのＷまたはＷ化合物、
０から８０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含み、そして
これら構成成分のうち０重量％であるのは１つ以下である鉛代用材料。
【請求項２】
前記鉛代用材料が、
１２から２２重量％までのマトリクス材、
０から３９重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、
０から６０重量％までのＷまたはＷ化合物、
０から６０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含み、そして
これら構成成分のうち０重量％であるのは１つ以下であることを特徴とする請求項１記載の鉛代用材料。
【請求項３】
前記鉛代用材料が、
１２から２２重量％までのマトリクス材、
０から３９重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、
１６から６０重量％までのＷまたはＷ化合物および
１６から６０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含むことを特徴とする請求項２記載の鉛代用材料。
【請求項４】
前記鉛代用材料が、
１２から２２重量％までのマトリクス材、
４０から６０重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、
７から１５重量％までのＷまたはＷ化合物および
７から１５重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含むことを特徴とする請求項１記載の鉛代用材料。
【請求項５】
前記鉛代用材料がさらに、４０重量％までの以下の元素：Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉ、Ｐｒのうち１つ以上および／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鉛代用材料。
【請求項６】
前記鉛代用材料がさらに、２０重量％までの以下の元素：Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉ、Ｐｒのうち１つ以上および／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含むことを特徴とする請求項５記載の鉛代用材料。
【請求項７】
前記鉛代用材料がさらに、８重量％までの以下の元素：Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉ、Ｐｒのうち１つ以上および／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含むことを特徴とする請求項６記載の鉛代用材料。
【請求項８】
前記鉛代用材料がさらに、４０重量％までの以下の元素：Ｔａ、Ｈｆ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｔｈ、Ｕのうち１つ以上および／またはそれらの化合物を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の鉛代用材料。
【請求項９】
前記鉛代用材料がさらに、２０重量％までの以下の元素：Ｔａ、Ｈｆ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｔｈ、Ｕのうち１つ以上および／またはそれらの化合物を含むことを特徴とする請求項８記載の鉛代用材料。
【請求項１０】
前記鉛代用材料がさらに、８重量％までの以下の元素：Ｔａ、Ｈｆ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｔｈ、Ｕのうち１つ以上および／またはそれらの化合物を含むことを特徴とする請求項９記載の鉛代用材料。
【請求項１１】
６０から９０ｋＶまでの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の鉛代用材料であって、
０．２５から０．６ｍｍまでの全体的な名目上の鉛等価性のため、該鉛代用材料は
１２から２２重量％までのマトリクス材、
４９から６５重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、
０から２０重量％までのＷまたはＷ化合物、
０から２０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物、ならびに
２から３５重量％までの、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉ、Ｐｒの元素の１つ以上および／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含むことを特徴とする鉛代用材料。
【請求項１２】
前記鉛代用材料が、２〜２５重量％のＩ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒおよび／もしくはＮｄならびに／またはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含むことを特徴とする請求項１１記載の鉛代用材料。
【請求項１３】
１００から１４０ｋＶまでの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の鉛代用材料であって、
０．２５から０．６ｍｍまでの全体的な名目上の鉛等価性のため、該鉛代用材料は
１２から２２重量％までのマトリクス材、
４０から７３重量％までのＢｉおよび／もしくはＷまたはそれらの化合物ならびに
５から３８重量％までの以下の元素のうち１つ以上：Ｇｄ、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｈｆおよび／もしくはそれらの化合物を含むことを特徴とする鉛代用材料。
【請求項１４】
異なる組成物の防護層の構造を含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の鉛代用材料。
【請求項１５】
異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、身体からより隔たった１または複数の防護層はより低い原子番号を有する元素またはそれらの化合物を主に含み、そして身体に近接した１または複数の防護層はより高い原子番号を有する元素またはそれらの化合物を主に含むことを特徴とする請求項１４記載の鉛代用材料。
【請求項１６】
異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、少なくとも一層で、総重量の少なくとも５０％がＳｎ、ＷおよびＢｉの群からの１つだけの元素またはそれらの化合物からなることを特徴とする請求項１４または１５記載の鉛代用材料。
【請求項１７】
異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、少なくとも一層で、総重量の少なくとも５０％が少なくとも４０重量％のＳｎまたはその化合物と、少なくとも１０重量％のＩ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒおよび／もしくはＮｄおよび／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩのみと、からなることを特徴とする請求項１４または１５記載の鉛代用材料。
【請求項１８】
異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、身体からより隔たった１または複数の層はより高いＸ線蛍光収量を有する元素またはそれらの化合物を主に含み、そして身体に近接した１または複数の防護層はより低いＸ線蛍光収量を有する元素またはそれらの化合物を含むことを特徴とする請求項１４記載の鉛代用材料。
【請求項１９】
異なる組成物の少なくとも３つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、身体からより隔たった１または複数の防護層と、身体に近接した１または複数の防護層とは、より高い原子番号を有する元素またはそれらの化合物を主に含み、そして、その中央により低い原子番号を有する元素を主に含む少なくとも１つの防護層が配置されていることを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載の鉛代用材料。
【請求項２０】
弱い放射活性を有する層が、２つの非放射活性防護層（放射活性層と離れているか、または接合されている）の間に埋設されていることを特徴とする請求項１４乃至２０のいずれかに記載の鉛代用材料。
【請求項２１】
金属または金属化合物が粒状であり、そしてそれらの粒子径が、以下の式：
Ｄ50  ＝  ｄ・ｐ／１０  ｍｍ
（式中、Ｄ50は粒子径分布の第５０位のパーセンタイル値を表し、
ｄはｍｍ単位で層の厚みを表し、そして
ｐは総重量中の特定の材料成分の重量比を表す）
にしたがう第５０位のパーセンタイル値を呈し、
且つ粒子径分布の第９０位のパーセンタイル値Ｄ90は
Ｄ90  ≦  ２・Ｄ50
であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の鉛代用材料。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれかに記載の鉛代用材料の放射線防護エプロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、６０から１４０ｋＶまでの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とする鉛代用材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断において使用するための従来の放射線防護被服は、ほとんどが防護材料として鉛または鉛酸化物を含んでいる。
【０００３】
特に以下の理由により、この防護材料を他の材料に取り替えることが望ましい。
【０００４】
一つには、その毒性のために鉛およびその処理は環境に対してかなりの被害をもたらし、いま一つとしては、鉛は非常に重量があるため防護被服が必然的に非常に重くなって、使用者に相当の身体的重圧をもたらしてしまう。例えば医事作業の際などに防護被服を着用する場合、着やすさや医師およびその助手への身体的重圧の点で重量はきわめて重要である。
【０００５】
このような理由のために、放射線防護における鉛の代用材料が長年探究されてきた。５０から７６までの原子番号を有する化学元素またはそれらの化合物の使用が、主に提案されている。
【０００６】
特許文献１には、マトリクス材としてのポリマーと、高原子番号を有する金属の粉末とによる、放射線防護材料の製造のための方法が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、非常に弾力性があり、軽量で可撓性を有するゴム様の放射線防護材料が記載されており、５０以上の原子番号を有する化学元素およびそれらの酸化物が特定のポリマーに添加される。
【０００８】
従来の鉛エプロンと比べて重量を減少させるために、特許文献３では、マトリクスとしてのポリマーに加えて、高原子番号を有する元素を同様に含有する材料が提案されている。この明細書では、数多くの金属が言及されている。
【０００９】
特許文献４には、６０から１２５ｋＶの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とした鉛代用材料が記載されている。
【００１０】
使用元素によっては、該当の材料の減衰の程度または鉛等価性（国際基準ＩＥＣ  ６１３３１−１、診断医療用Ｘ線放射に対する防護装置）は、放射エネルギー（これはＸ線管の電圧の関数である）に対する著しい依存性を呈する場合がある。
【００１１】
鉛と比較して、鉛非含有材料の吸収挙動は、Ｘ線エネルギーに依存してかなり異なる場合がある。この理由のために、鉛の吸収挙動を模倣しつつも同時に重量の削減を最大限にするべく、異なる元素の好都合な組み合わせが必要とされている。
【００１２】
したがって、鉛と比べると、既知の非含有材料の放射線防護被服は、７０ｋＶよりも下、および１１０ｋＶよりも上、特に１２５ｋＶよりも上の吸収の低下がより著しいか、またはより軽微である。このことは、鉛含有材料の場合と同じ遮蔽効果を成し遂げるために、防護被服はこの管電圧の範囲に対する単位面積当たりの重量がより高くなければならないことを意味している。
【００１３】
この理由により、市販の鉛非含有放射線防護被服の適用分野は、一般に限られたものになっている。
【００１４】
放射線防護を目的として鉛に取って代わることができるためには、鉛に関連した吸収挙動で、比較的広いエネルギー範囲にわたったできる限り均一なものが必要とされる。これは、放射線防護材料が従来鉛等価性にしたがって分類され、そして放射線防護の計算は鉛等価性に基づくことが多いためである。
【００１５】
防護層で構成される鉛代用材料の場合、鉛等価性の全体は防護層すべての総計の鉛等価性であるものとして理解される。全体的な名目上の鉛等価性は、個装防護具に対してＤＩＮ  ＥＮ  ６１３３１−３にしたがって製造業者により示されるべき鉛等価性であるものとして理解される。
【００１６】
マトリクス材は、防護材料のためのキャリア層であるものとして理解され、これは例えば、ゴム、ラテックス、可撓性または剛性ポリマーから成っていてよい。
【００１７】
特にコンピュータ断層撮影や骨密度計測の場合などといったＸ線適用、さらには手荷物検地装置でも、１４０ｋＶまでものＸ線電圧が発生している。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９  ５５  １９２  Ａ１号明細書
【特許文献２】西独国実用新案出願公開第２０１  ００  ２６７  Ｕ１号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０  ３７１  ６９９  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許発明第１０２  ３４  １５９．１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、Ｘ線管の広範なエネルギー範囲にわたり、すなわち広いエネルギー範囲にわたり、その遮蔽性に関し放射線防護材料として鉛に取って代わり、同時に、可能な限り重量の低減を成し遂げることにある。鉛に比較して環境に優しい材料のみが使用されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明の目的は、６０から１４０ｋＶまでの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とする鉛代用材料によって成し遂げられ、ここで鉛代用材料は１２から２２重量％までのマトリクス材、０から７５重量％までのスズまたはスズ化合物、０から７３重量％までのタングステンまたはタングステン化合物、０から８０重量％までのビスマスまたはビスマス化合物を含み、そしてこれら構成成分のうち０重量％であるのは１つ以下である。この混合物が、０．２５から２．０ｍｍまでの全体的な名目上の鉛等価性をカバーする。
【発明の効果】
【００２０】
したがって、発明の目的を成し遂げるために、高エネルギー範囲にあってもＸ線放射を効果的に遮蔽することができる材料の選択と、その量の選択を行なう必要があった。
【００２１】
驚くべきことに、鉛代用材料中のタングステンおよび／またはビスマスの比率が高いと、高エネルギーの場合の吸収効果が実質的に向上することが認められている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好ましい実施形態において、鉛代用材料は１２から２２重量％までのマトリクス材、０から３９重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、０から６０重量％までのＷまたはＷ化合物および０から６０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含み、そしてこれら構成成分のうち０重量％であるのは１つ以下であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の特に好ましい実施形態において、鉛代用材料は１２から２２重量％までのマトリクス材、０から３９重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、１６から６０重量％までのＷまたはＷ化合物および１６から６０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明のさらなる好ましい実施形態において、鉛代用材料は１２から２２重量％までのマトリクス材、４０から６０重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、７から１５重量％までのＷまたはＷ化合物および７から１５重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物を含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明のさらなる特に好ましい実施形態において、鉛代用材料は、４０重量％までの以下の元素のうち１つ以上：Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉおよび／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを付加的に含むことを特徴とする。
【００２６】
以下の表１は、異なるフォトンエネルギーでの吸収端の外側における鉛非含有防護材料の質量減衰係数を示す。特定のエネルギーの場合に好都合に使用されるべき元素に下線を付している。
【００２７】
【表１】
2007504451.tif 000002
【００２８】
Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉおよび／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩの１またはそれ以上の元素を付加的に含む鉛代用材料によって、吸収効果の特に著しい増大が成し遂げられる。こうして、防護被服の重量を実質的に低減することができる。
【００２９】
前記の特質を達成するために、特定のエネルギー範囲をカバーするような、または比較的広いエネルギー範囲にわたってできるだけ均一な減衰の進展（progression）がなされるような方法で、表１にしたがって個々の元素を組み合わせることが可能である。
【００３０】
驚くべきことに、鉛代用材料中に前記の付加的な元素またはそれらの化合物を使用すると、特に鉛代用材料中でのそれらの重量が２０％から４０％までの場合に、防護効果の超比例的な（superproportional）増大が起こることが見出されている。
【００３１】
本発明のさらなる好ましい実施形態において、鉛代用材料は４０重量％までの以下の元素のうち１つ以上：Ｔａ、Ｈｆ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｔｈ、Ｕおよび／またはそれらの化合物を付加的に含むことを特徴とする。
【００３２】
かかる鉛代用材料に付加的に使用されうる金属Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｂａ、Ｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｔｈ、Ｕの場合、廃棄物として得られるので、比較的低い純度を有する金属および／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを使用することも可能である。
【００３３】
ＤＩＮ  ＥＮ  ６１３３１−３では、名目上の鉛等価性よりも下方の偏差は許容されていない。基準のドイツ版のみが、例外、すなわち、名目上の鉛等価性から１０％の偏差を許容している。これらの理由のため、鉛代用材料の場合の鉛等価性の進展にあっては、そのエネルギー全体にわたってできる限り平坦であることが望ましい。
【００３４】
名目上の鉛等価性を下回る、または許容下限を下回る鉛等価性の低下は、遮蔽効果が低すぎるために対象とする管電圧でその放射線防護材料を使用できないことを意味する。このような場合、代替法として、ＤＩＮ  ＥＮ  ６１３３１−３の許容公差に適うように鉛代用材料の単位面積当たり重量を増加させることが必要である。しかしながら、単位面積当たり重量の増加は不都合であるとみなされる。
【００３５】
さらなる可能性は、エネルギーまたは管電圧に関して適用の分野を制限することにある。
【００３６】
したがって本発明のさらなる目的は、対象となる特定の元素またはそれらの化合物の利用可能性を考慮し、所望のエネルギー使用範囲においてできる限り鉛等価性の低下の発生が小さくなるように元素またはそれらの化合物を選択することであった。
【００３７】
０．１ｋｇ／ｍ2の標準化された質量負荷に基づく鉛等価性（ＬＥ）の増加としての相対的有効性Ｎrelを、数多くの材料につき一連の試験で定量して以下の表２にまとめた。特定の吸収端の隣接領域においても吸収が流動するので、これは、前記の質量減衰係数よりも個々の元素の減衰特性を明瞭に示すものである。
【００３８】
【表２】
2007504451.tif 000003
【００３９】
驚くべきことに、上記により、元素またはそれらの化合物が以下のように分類できることが示される。
Ａ群：Ｎrelの数値は０．１ｋｇ／ｍ2当たり１．２〜１．６ｍｍ  ＬＥを下回り、そして６０から８０ｋＶまでの増加が低いかまたは増加しない、比較的有効性の低い材料。これらの元素またはそれらの化合物には、Ｓｎ、ＢｉおよびＷが含まれる。
Ｂ群：Ｎrelの数値は、０．１ｋｇ／ｍ2当たり１．３ｍｍ  ＬＥ以上であり、そして
６０から８０ｋＶまでの増加が高い、比較的有効性の高い材料。
【００４０】
本発明の特に好ましい実施形態において、Ｘ線放射の最も高頻度の適用に対応する６０から１４０ｋＶまでのエネルギー範囲は、したがって下記の数種の範囲に分割され、そのうちのいくつかは重複している。
【００４１】
１．６０〜９０ｋＶのエネルギー範囲
主として単一曝露技術およびパノラマ層技術の歯科適用は、このエネルギー範囲で行われる。
【００４２】
２．６０〜１２５ｋＶのエネルギー範囲
血管造影、コンピュータ断層撮影、心臓カテーテル検査、インターベンショナル・ラジオグラフィ（inverventional radiology）、胸部硬放射線技術など、最も頻度の高いＸ線検査およびＸ線処置は、このエネルギー範囲内にある。
【００４３】
３．１００〜１２５ｋＶのエネルギー範囲
ほとんどのコンピュータ断層撮影は、このエネルギー範囲内に入っている。
【００４４】
４．１２５〜１５０ｋＶのエネルギー範囲
これは、特別なコンピュータ断層撮影、骨密度計測、特別な胸部硬放射線技術および核医学診断などの特別な適用に対するエネルギー範囲である。
【００４５】
特定のエネルギー範囲内のみで使用することができる鉛非含有防護被服は、対応するように製造業者によって表示されるべきものである。
【００４６】
６０から９０ｋＶまでの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とする鉛代用材料の一実施形態において、０．２５から０．６ｍｍまでの全体的な名目上の鉛等価性に対する鉛代用材料は、１２から２２重量％までのマトリクス材、４９から６５重量％までのＳｎまたはＳｎ化合物、０から２０重量％までのＷまたはＷ化合物、０から２０重量％までのＢｉまたはＢｉ化合物ならびに２から３５重量％までの、１以上のＧｄ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｉ、Ｐｒの元素および／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含むことを特徴とする。そのエネルギー範囲は、好ましくは歯科用Ｘ線装置のＸ線管のものである。
【００４７】
本発明の特定の実施形態において、鉛代用材料は２から２５重量％までのＩ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒおよび／もしくはＮｄおよび／もしくそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩを含む。
【００４８】
比較的狭いエネルギー範囲内の場合、Ａ群の元素のうちでＳｎが最も有効であることが表２に示されている。Ｂ群からはＧｄに優位性があるが、ＣｓＩもまた非常に良好な特質を有する鉛代用材料を生じさせた。
【００４９】
６０〜１２５ｋＶのエネルギー範囲（一般的なＸ線の範囲）:
【００５０】
表２から、例えば、全範囲にわたって鉛等価性の進展ができる限り平坦なままになるように、鉛等価性が小幅および大幅に増大する元素を好都合に選択することが可能である。８０および１００ｋＶにおける一定の過剰な増加は、物理的に回避することができない。
【００５１】
したがって、Ａ群の１以上の元素またはそれらの化合物をＢ群の１以上の元素またはそれらの化合物と最適に組み合わせることが可能であり、その選択は遮蔽の効率にしたがって、該当の元素またはその化合物の利用可能性にしたがって、そして可能な限り定常的な鉛等価性の進展にしたがってなされる。
【００５２】
元素Ａまたはそれらの化合物の割合は、元素Ｂまたはそれらの化合物に依存するものである。したがって、元素Ｂの割合が増加すると、反対のエネルギー挙動を有する元素Ａの相対的な重量比も、その全エネルギーにわたりできる限り鉛等価性の進展を平坦に保つために顕著に増加されなければならない。
【００５３】
例えば元素Ｂまたはそれらの化合物の割合が２０重量％を越える場合、低いエネルギー依存性を確実にするためにＳｎまたはＢｉの割合を４０重量％を越えるまでに高めるべきである。
【００５４】
１００〜１４０ｋＶのエネルギー範囲:
【００５５】
これは、最新のコンピュータ断層撮影に対するエネルギー範囲である。
【００５６】
本発明の特に好ましい実施形態において、１００から１４０ｋＶまでの電圧を有するＸ線管のエネルギー範囲における放射線防護を目的とする鉛代用材料は、０．２５から０．６ｍｍまでの全体的な名目上の鉛等価性に対する鉛代用材料が、１２から２２重量％までのマトリクス材、４０から７３重量％までのＢｉおよび／もしくはＷまたはそれらの化合物ならびに５から３８重量％の１以上の以下の元素：Ｇｄ、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｈｆおよび／またはそれらの化合物を含むことを特徴とする。
【００５７】
高い防護効果、または単位面積当たり低重量を、それらの最大の遮蔽効果、特にこの小さなエネルギー範囲内での効果を発揮する元素またはそれらの化合物の使用によって達成することができる。利用可能性の理由から、より高い割合のＡ群の元素またはそれらの化合物が、より低い割合のＢ群の元素またはそれらの化合物と組み合わされるべきであり、この場合、比較的エネルギーウィンドウが小さいために鉛等価性の平坦なエネルギー進展が重要でなくなるのである。
【００５８】
１２５〜１５０ｋＶのエネルギー範囲:
【００５９】
この範囲は、放射線医学および核医学における特殊な適用に関連するものである。この場合は、防護被服が通常、短時間しか着用されないか、または固定された放射線防護スクリーンが使用されるために、放射線防護エプロンの単位面積当たりの重量は、至適化の最優先事項にはならない。
【００６０】
元素またはそれらの化合物の選択は、前記の基準にしたがって行われる。ＧｄおよびＥｒをＢｉと組み合わせると、非常に良好な結果が得られる。この範囲におけるＷの効果は、低すぎる。
【００６１】
したがって要約すれば、最も頻繁に生じるＸ線の適用に対応する個々のエネルギー範囲に対する防護材料の組成物は、分割によって好都合に至適化できると云うことができる。
【００６２】
本発明のさらなる好ましい実施形態において、鉛代用材料は、異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、少なくとも一層で、総重量の少なくとも５０％がＳｎ、ＷおよびＢｉの群からの１つだけの元素またはそれらの化合物からなる。
【００６３】
特に、前記鉛代用材料は、異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、少なくとも一層で、総重量の少なくとも５０％が少なくとも４０重量％のＳｎまたはその化合物と、少なくとも１０重量％のＩ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒおよび／もしくはＮｄおよび／もしくはそれらの化合物ならびに／またはＣｓＩのみと、からなる。４０から５０重量％までのＳｎと、１０から２０重量％までのセリウムとを含むＡ層が、特に好都合である。
【００６４】
本発明のさらなる好ましい実施形態において、鉛代用材料は異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含み、身体からより隔たった１または複数の層はより高いＸ線蛍光収量を有する元素またはそれらの化合物を主に含み、そして身体に近接した１または複数の防護層はより低いＸ線蛍光収量を有する元素またはそれらの化合物を含むことを特徴とする。
【００６５】
Ｘ線照射で材料を放射する場合、特徴的なＸ線照射が蛍光放射として励起される。蛍光収量は原子番号に依存する。この蛍光量は、その直下にある皮膚および臓器の放射への付加的な曝露を惹起する。防護被服での測定から、低い原子番号を有する元素は特に、したがって本発明の場合は特にＳｎで、特段に強く蛍光が認められている。放射線防護材料が層状構造である場合、最も低い蛍光収量を有する元素が皮膚側になるように、元素にしたがって層形成を好都合に行なうことが可能である。
【００６６】
市販の鉛非含有防護材料（材料Ｂ）の、再生係数とも称される前記蛍光量を、本明細書において記載される原理にしたがって構成される材料（材料Ａ）と比較して以下の表３に示す。表から判るように、再生係数は１．４２を上限とする値に達しうる。すなわち、この場合の皮膚の曝露は、蛍光量のために４２％増大していた。
【００６７】
【表３】
2007504451.tif 000004
【００６８】
本発明のさらなる特に好ましい実施形態において、鉛代用材料は異なる組成物の防護層の構造を含むことを特徴とする。
【００６９】
鉛代用材料は、異なる組成物の少なくとも２つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含むことができ、身体からより隔たった１または複数の防護層はより低い原子番号を有する元素またはそれらの化合物を主に含み、そして身体に近接した１または複数の防護層はより高い原子番号を有する元素またはそれらの化合物を主に含む。
【００７０】
鉛代用材料はまた、異なる組成物の少なくとも３つの防護層（離れているか、または接合されている）の構造を含んでもよく、身体からより隔たった１または複数の防護層と、身体に近接した１または複数の防護層とは、より高い原子番号を有する元素またはそれらの化合物を主に含み、そして、その中央により低い原子番号を有する元素を主に含む少なくとも１つの防護層が配置されている。
【００７１】
例えばビスマスまたはタングステンなどの高い原子番号を有する材料のバリア層はしたがって、例えば両側の外側に位置することになる。それらの層の間に、低い原子番号を有する材料の１または複数の層が存在する。その内部で形成される蛍光放射は、したがって、両側で効果的に遮蔽されて、外側に通過することはできない。
【００７２】
あるいは、少なくとも１つの、前記の防護材料の混合物を含み高度に同心円性の圧縮された粉末層、およびその粉末層の両側に位置する少なくとも２つのキャリア層を含む層構造を提供することも可能である。粉末層は、できる限り少量のマトリクス材を含有するものである。キャリア層は、マトリクス材で構成されていてもよい。好適な材料の例としては、ラテックスまたはエラストマーなどのポリマー類が挙げられる。キャリア層は機械的安定性を高め、また一方で濃縮充填により放射線遮蔽効果が向上される。図４に、コアとして高度に圧縮された防護材料層２と、外側のキャリア層とを備えた、この層状構造を示す。
【００７３】
鉛代用材料はまた、弱い放射活性を有する層が２つの非放射活性防護層（放射活性層と離れているか、または接合されている）の間に埋設されていることを特徴としていてもよい。
【００７４】
高エネルギー放射を遮蔽するためのＢ群の元素またはそれらの化合物として、アクチノイド系元素のトリウムまたはウランも使用することも可能であり、後者は例えば、劣化ウランの形態で使用できる。それらは、１２５〜１５０ｋＶのエネルギー範囲内で高い遮蔽効果を有しているが、それら自体の放射活性は弱い。
【００７５】
内在性放射の効果は、Ｂｉの２つの非放射活性層の間に当該放射活性層を埋設することによって和らげることができる。トリウムまたはウランへの内在性曝露量は、ほとんどの場合で低く、よって無視しうるはずである。鉛の排除と、低い内在的な曝露に対する高い防護効果とによって成し遂げられる利点は評価されて然るべきである。
【００７６】
本発明のさらなる好ましい実施形態において、鉛代用材料は、金属または金属化合物が粒状であり、そしてそれらの粒子径が、以下の式：
【００７７】
Ｄ50  ＝  ｄ・ｐ／１０  ｍｍ
（式中、Ｄ50は粒子径分布の第５０位のパーセンタイル値を表し、ｄはｍｍ単位で層の厚みを表し、そしてｐは総重量中の特定の材料成分の重量比を表す）にしたがう第５０位のパーセンタイル値を呈し、且つ粒子径分布の第９０位のパーセンタイル値Ｄ90は
Ｄ90  ≦  ２・Ｄ50
であることを特徴とする。
【００７８】
金属粉または金属化合物の粉末からなる防護層の鉛等価性を測定すると、驚くべきことに粒状物質からなる層の透過率は、同じ質量負荷を有するフィルム層と比較すると高いことが見出された。これは主に、６０〜８０ｋＶの低いエネルギー範囲に関するものである。より高エネルギーでは、透過率の局所的差異、すなわち、Ｘ線の明暗がだんだんと小さくなる。
【００７９】
例えば、３０％＝０．３のＳｎ含有量および層の厚みが０．４ｍｍの場合、
Ｄ50＝０．４ｍｍ・０．３＝０．０１２ｍｍ＝１２μｍである。
【００８０】
さらには、粒子径分布の第９０位のパーセンタイル値は、２・Ｄ50＝２４μｍよりも大きくなるべきではない。
【００８１】
したがって、低い重量比を有する材料もまた、至適な防護効果を発現するために小さい粒子径を持っている、すなわち非常に細かく分割されていなければならない。
【００８２】
この効果が利用されれば、放射線防護エプロンの重量はさらにもっと低減することができる。
【００８３】
本発明の材料は、例えば、防護手袋、患者のカバーリング類（coverings）、生殖腺防護、卵巣防護、歯科防護用遮蔽物、固定型下半身防護、テーブルアタッチメント類、固定型または可動式放射線防護壁または放射線防護カーテンに好都合に使用することができる。
【００８４】
以下に本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００８５】
図１には、２２重量％のスズ、２７重量％のタングステン、４重量％のエルビウムおよび１５重量％のマトリクス材を含む本発明の鉛代用材料が示される。この鉛代用材料は、図１において２で示される。１は、６５重量％のアンチモン、２０重量％のタングステンおよび１５重量％のマトリクス材で構成される市販の材料を示している。
【００８６】
図１には、０．５ｍｍの名目上の鉛等価性における鉛代用材料の重量の比較が示されている。
【００８７】
図１から、０．５ｍｍの名目上の鉛等価性を成し遂げるのに必要とされる単位面積当たりの重量が、本発明の材料の場合には１００ｋＶと１４０ｋＶの間で約７％しか増大しないが、一方比較の材料の場合にはかなり増大することがわかるであろう。
【実施例２】
【００８８】
図２には、２０重量％のスズ、３６重量％のタングステン、２９重量％のビスマスおよび１５重量％のマトリクス材を含む本発明の鉛代用材料が示される。この鉛代用材料は、図２において２で示される。１は、７０重量％のスズ、１０重量％のバリウムおよび２０重量％のマトリクス材で構成される市販の材料を示している。
【００８９】
図２には、０．５ｍｍの名目上の鉛等価性における鉛代用材料の重量の比較が示されている。
【００９０】
図２から、０．５ｍｍの名目上の鉛等価性を成し遂げるのに必要とされる単位面積当たりの重量が、本発明の材料の場合には１００ｋＶと１４０ｋＶの間で約９％しか増大しないが、一方比較の材料の場合には約６０％増大することがわかるであろう。
【実施例３】
【００９１】
６０〜９０ｋＶの歯科用範囲に対する、０．５ｍｍのＰｂ名目上の鉛等価性の鉛非含有、軽量放射線防護エプロン。
【００９２】
５９重量％のＳｎ、２４重量％のＧｄ、１重量％のＷおよび１６重量％のマトリクス材を含む鉛非含有放射線防護エプロンを製造した。
【００９３】
放射線防護効果は、わずか４．４ｋｇ／ｍ2の単位面積当たり重量の鉛エプロンに対応する効果に対応しており、約３５％の低減がもたらされた。
【実施例４】
【００９４】
６０〜１２５ｋＶの適用範囲に対する、鉛非含有、軽量放射線防護エプロン。
【００９５】
５０重量％のＳｎ、１１重量％のＷ、２３重量％のＧｄおよび１６重量％のマトリクス材を含む鉛非含有放射線防護エプロンを製造した。
【００９６】
０．５ｍｍの鉛の名目上の鉛等価性に対しては、４．５ｋｇ／ｍ2の単位面積当たり重量が得られ；０．３５ｍｍの鉛の名目上の鉛等価性に対しては、３．３ｋｇ／ｍ2の単位面積当たり重量が得られ；そして０．２５ｍｍの鉛の名目上の鉛等価性に対しては、２．４ｋｇ／ｍ2の単位面積当たり重量が得られた。
【実施例５】
【００９７】
６０〜１２５ｋＶの適用範囲に対する、鉛非含有、軽量放射線防護エプロン。
【００９８】
４０重量％のＢｉ、２０重量％のＳｎ、２４重量％のＧｄおよび１６重量％のマトリクス材を含む鉛非含有放射線防護エプロンを製造した。
【００９９】
０．５ｍｍの鉛の名目上の鉛等価性に対して、５．０ｋｇ／ｍ2の単位面積当たり重量が得られた。
【０１００】
市販の鉛非含有放射線防護エプロンは、０．５０ｍｍの名目上の鉛等価性で５．４から６．１ｋｇ／ｍ2までの単位面積当たり重量を呈する。従来の鉛／ゴム材料は、６．７５ｋｇ／ｍ2の単位面積当たり重量を有する。
【０１０１】
このように、本発明の基本的な利点はより明らかになり、それにより防護被服がかなり軽量に作成することができる。これは特に、数時間にわたって防護被服を使用する場合に非常に重要な利点である。
【０１０２】
加うるに８０〜１００ｋＶの管電圧で使用者が作業している場合、鉛等価性は対応する鉛エプロンの０．５ｍｍのＰｂの名目上の数値を約２０％上回っている。これは、放射線防護性のさらなる増大を意味している。
【実施例６】
【０１０３】
コンピュータ断層撮影用の鉛非含有、軽量放射線防護エプロン。
【０１０４】
４０重量％のＢｉ、１０重量％のＷ、３４重量％のＧｄおよび１６重量％のマトリクス材を含む放射線防護エプロンを製造した。
【０１０５】
０．５ｍｍの名目上の鉛等価性に対して、わずか４．６ｋｇ／ｍ2という驚くべき低い単位面積当たり重量が得られた。
【実施例７】
【０１０６】
核医学での適用のための鉛非含有、軽量エプロン。
【０１０７】
５０重量％のＢｉ、２５重量％のＧｄ、９重量％のＥｒおよび１６重量％のマトリクス材を含む核医学用エプロンを製造した。
【０１０８】
０．５ｍｍの全体的な名目上の鉛等価性に対して、単位面積当たり重量は４．８ｋｇ／ｍ2であった。
【実施例８】
【０１０９】
図３に、実施例３、４ および６にかかる、０．５ｍｍの名目上の鉛等価性を有する本発明の防護被服の単位面積当たり重量の相対的計算値を、０．５ｍｍの鉛等価性を有する鉛エプロンと比較して示す。この図から、歯科での使用、一般的なＸ線およびコンピュータ断層撮影（ＣＴ）用の防護エプロンは各々、意図されたエネルギー範囲内で最も低い単位面積当たり重量を呈していることが判るであろう。
【０１１０】
加うるに８０〜１００ｋＶの管電圧で使用者が作業している場合、鉛等価性は対応する鉛エプロンの０．５ｍｍのＰｂの名目上の数値を約２０％上回っている。これは、放射線防護性のさらなる増大を意味している。
【実施例９】
【０１１１】
二層構造を有する、６０から１２０ｋＶまでのエネルギー範囲の鉛非含有、軽量エプロン。
【０１１２】
マトリクス含量は、１５重量％である。
【０１１３】
以下の組成を防護材料層用に選択した。
【０１１４】
【表４】
2007504451.tif 000005
【０１１５】
０．５ｍｍの鉛等価性に対して、わずか４．８ｋｇ／ｍ2という低い単位面積当たり重量が得られた。
【実施例１０】
【０１１６】
二層構造を有する、６０から１２０ｋＶまでのエネルギー範囲の鉛非含有、軽量エプロン。
【０１１７】
マトリクス含量は、１５重量％である。
【０１１８】
組成は以下のとおりである。
【０１１９】
【表５】
2007504451.tif 000006
【０１２０】
０．５ｍｍの鉛等価性に対して、わずか４．８ｋｇ／ｍ2という低い単位面積当たり重量が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】０．５ｍｍの名目上の鉛等価性における鉛代用材料の重量の比較を示すグラフである。
【図２】０．５ｍｍの名目上の鉛等価性における鉛代用材料の重量の比較を示すグラフである。
【図３】実施例３、４ および６にかかる、０．５ｍｍの名目上の鉛等価性を有する本発明の防護被服の単位面積当たり重量の相対的計算値を、０．５ｍｍの鉛等価性を有する鉛エプロンと比較して示すグラフである。
【図４】コアとしての高度に圧縮された防護材料層２と外側のキャリア層とを備えた層状構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  キャリア層
２  防護材料層
【図１】
2007504451.tif 000007
【図２】
2007504451.tif 000008
【図３】
2007504451.tif 000009
【図４】
2007504451.tif 000010
【国際調査報告】
2007504451.tif 000011
2007504451.tif 000012
2007504451.tif 000013
2007504451.tif 000014