(57)【要約】【課題】  PET装置の製造コストを低減し、生産性を向上させたPET装置用シンチレーター及びこれを用いたPET装置を提供することを目的とする。【解決手段】  PET装置用シンチレーターを、荷電粒子が入射した際に発光する焼結シンチレーターを有するものとした、さらに、焼結シンチレーターの厚さが5mm以下とすると望ましい。また、PET装置用シンチレーターを、荷電粒子が入射した際に発光する高速抽出シンチレーターを有するものとした。さらに、前記高速抽出シンチレーターが、1日当たり10cm以上の速度で引き上げて製造したものであると望ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子が入射した際に発光する焼結シンチレーターを有するPET装置用シンチレーター。
【請求項２】
前記焼結シンチレーターの厚さが5mm以下であることを特徴とする請求項１記載のPET装置用シンチレーター。
【請求項３】
荷電粒子が入射した際に発光する高速抽出シンチレーターを有するPET装置用シンチレーター。
【請求項４】
前記高速抽出シンチレーターが、1日当たり10cm以上の速度で引き上げて製造したものであることを特徴とする請求項３記載のPET装置用シンチレーター。
【請求項５】
放射線が入射した場合に発光する焼結シンチレーター結晶と、前記焼結シンチレーター結晶の表面又は裏面に少なくとも２方向に配置され、前記焼結シンチレーター結晶から放出された光が入射した場合、再発光する光ファイバーと、前記光ファイバーの端部が接続され、前記光ファイバーにおいて再発光した光を検出する受光素子と、を有するPET装置。
【請求項６】
放射線が入射した場合に発光する高速抽出シンチレーター結晶と、前記高速シンチレーター結晶の表面又は裏面に少なくとも２方向に配置され、前記高速シンチレーター結晶から放出された光が入射した場合、再発光する光ファイバーと、前記光ファイバーの端部が接続され、前記光ファイバーにおいて再発光した光を検出する受光素子と、を有するPET装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、PET装置用シンチレーター及びこれを用いたPET装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
PETとは、positron emission tomography （陽電子放出断層撮影）の略で、放射能を含む薬剤を用いる、核医学検査の一種である。放射性薬剤を体内に投与し、その分析を特殊なカメラでとらえて画像化する。位置分解能を向上させたPET装置は、極めて高価格となる。
【０００３】
特許文献１に記載されているPET装置では、放射線が入射した場合に発光する複数のシンチレーター結晶（２１）と、シンチレーター結晶の表面又は裏面に少なくとも2方向に配置され、シンチレーター結晶（２１）から放出された光が入射した場合、再発光する光ファイバー（２３）と、光ファイバー（２３）の端部が接続され、光ファイバーにおいて再発光した光を検出する受光素子とを有する構造とし、PET装置の低コスト化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３３３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、多量、多数のシンチレーター結晶を使用することになるが、シンチレーター結晶は高価であり、生産性も低いため、PET装置の製造コストや生産性の低さが課題となる。
【０００６】
そこで、本発明では、PET装置の製造コストを低減し、生産性を向上させたPET装置用シンチレーター及びこれを用いたPET装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一つの観点によれば、PET装置用シンチレーターを、荷電粒子が入射した際に発光する焼結シンチレーターを有するものとした、さらに、焼結シンチレーターの厚さが5mm以下とすると望ましい。
【０００８】
また、本発明の他の観点によれば、PET装置用シンチレーターを、荷電粒子が入射した際に発光する高速抽出シンチレーターを有するものとした。さらに、前記高速抽出シンチレーターが、1日当たり10cm以上の速度で引き上げて製造したものであると望ましい。
【０００９】
また、本発明の他の観点によれば、PET装置を、放射線が入射した場合に発光する焼結シンチレーター結晶と、焼結シンチレーター結晶の表面又は裏面に少なくとも２方向に配置され、焼結シンチレーター結晶から放出された光が入射した場合、再発光する光ファイバーと、光ファイバーの端部が接続され、光ファイバーにおいて再発光した光を検出する受光素子と、を有するものとした。
【００１０】
また、本発明の他の観点によれば、PET装置を、放射線が入射した場合に発光する高速抽出シンチレーター結晶と、前記高速シンチレーター結晶の表面又は裏面に少なくとも２方向に配置され、前記高速シンチレーター結晶から放出された光が入射した場合、再発光する光ファイバーと、前記光ファイバーの端部が接続され、前記光ファイバーにおいて再発光した光を検出する受光素子と、を有するものとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、PET装置の製造コストを大幅に低減し、PET装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】荷電粒子が入射した場合のシンチレーター内の発光と光ファイバー内の再発光を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態の例及び実施例を説明するが、本発明の実施形態は以下に説明する実施形態例及び実施例に限定されるものではない。
【００１４】
γ線は光子を１個ずつ独立に測定できる。X線はγ線より個々の光子エネルギーが低いためγ線のように個々の光子を測定するには高性能で高価な受光装置が必要なため、一般的には写真フィルムの原理を応用した測定法を用いる。これは測定器の一つの画素に可視化できる化学的変化が起きるための十分なX線が必要である。
【００１５】
γ線の測定では、高いエネルギー分解能が必要な場合は高価な半導体測定器を用いるが、一般的には無機シンチレーターを用いることが多い。有効面積が１平方メートルで位置分解能が標準偏差で1mmの場合は価格が10億円程度である。本発明者らは、特許文献１に記載のPET装置及びPET装置用放射線測定器を発明した。これは板状の単結晶無機シンチレーターと波長変換ファイバーを用いるもので、有効面積が１平方メートルで位置分解能が0.1mmの場合は価格が2億円程度である。荷電粒子はγ線測定器でも測定可能だが、より安価なガス検出器（位置分解能0.2mm、価格４千万円）や無機シンチレーター（位置分解能10mm、価格2000万円）が用いられている。
【００１６】
本実施例は特許文献１に記載された発明を発展させたもので、無機シンチレーターではあるが価格がプラスチックシンチレーターと同程度の焼結シンチレーターまたは高速抽出シンチレーターを厚さ1mm程度の板状に加工して用いる。
【００１７】
通常のγ線測定用無機シンチレーターは単結晶であるが、焼結シンチレーターは不定形の微小な結晶が不規則に並んでいる。例えば単結晶シンチレーターは大きな水晶の結晶のような構造で焼結シンチレーターはマグマがゆっくり固まった花崗岩のような構造である。シンチレーション光は不規則な方向に放出されるため、焼結シンチレーターはこれまで放射線測定器としてはほとんど利用されていなかった。だが、薄い板状に加工すれば、本来なら側面方向に伝播すべき光が散乱されて上下面方向に放出されるため、単結晶の無機シンチレーターに比べて３倍近いシンチレーション光を放出する。焼結シンチレーターの厚さとしては、1mm以下が望ましい。この光量は同じ厚さのプラスチックシンチレーターに比べて100倍程度である。焼結シンチレーター1m3の価格は200万円程度で、同形状の単結晶シンチレーターの約1/20である。
【００１８】
通常の単結晶シンチレーターは原料をるつぼに入れて融点よりわずかに高い温度に保ち微小結晶をぶら下げて液面にわずかに接する状態にしてから結晶を１日当り１cmから２cmの非常にゆっくりした速度で引き上げる。この引き上げ速度を10〜100倍にしたものが高速抽出シンチレーターである。すなわち、高速抽出シンチレーターでは、１日当たり10cmから200cm程度の速度で引き上げる。結晶内にはマイクロバブルと呼ばれる非常に小さな気泡が入り不透明になる。シンチレーション光はマイクロバブルで不規則に散乱されるため焼結シンチレーターと同様な振る舞いをする。やはりこれまで放射線測定器としてはほとんど利用されていなかったが、やはり本発明のように薄い板状に加工すれば放射線測定に利用できる。価格は引き上げ速度に依存するが同形状の単結晶シンチレーターの1/10以下である。
【００１９】
板状のシンチレーターの場合は通常の単結晶シンチレーターと比べて焼結シンチレーターや高速抽出シンチレーターでは本来全反射を繰り返して側面方向へ伝播するはずの光が不規則散乱によって進行方向が変化し上下面から放出されるため、波長変換ファイバーで観測できる光量が３倍まで増加する可能性がある。このためX線でもγ線と同様に個々の光子が独立に測定できるようになる。また荷電粒子の測定に用いれば、次に述べるように、厚さ1mmで十分な光量が得られるので、同じ面積では厚さ20mmの無機シンチレーターより低価格となり、薄いシンチレーターを用いることによって高い位置分解能も得られる。
【実施例１】
【００２０】
図１のように、厚さ1mmの焼結シンチレーターまたは高速抽出シンチレーター１０３を敷き詰めて、その上面と下面に直径0.2mmの光ファイバー（波長変換ファイバー）１０１を直交する方向に並べる。荷電粒子１０２がシンチレーターを通過すると約８万個のシンチレーション光子が発生し（１０４）、荷電粒子通過位置を中心とする直径1mm以内から放出される。光子が入射した波長変換ファイバーは１０５であるが、波長変換ファイバー１０５に入射した光子の80％は吸収され、その50％は少し長い波長の光子として等方的に再発光する。再発光された光子の10％はファイバー内の全反射条件を満足し、ファイバー端まで伝播する。ファイバーの透過長は約1mなので、一方のファイバー端に接着した受光素子（図示せず。）ではファイバー５本程度で合わせて約50個の光電子が観測される。これは荷電粒子通過位置を標準偏差で0.05mmの精度で知ることができる十分な光量である。
【００２１】
有効面積1m×1mの測定器では上下面に各5000本の波長変換ファイバーを接着する。波長変換ファイバーの価格は1m当り100円弱である。ファイバーの一方の端は50本ずつ束ねて受光素子に接着する。他端は50で割った余りが同じファイバーを10cmごとに束ねる。１面当りに必要な受光素子数は100＋50×10＝600個であり、微小受光素子Silicon PMの単価は1000円程度である。一方の端の100個の受光素子は２系統の信号出力端子を用いて、一方の系統は１ケタ目が同じ数値で、他方の系統は２ケタ目が同じ数値で束ねて信号読み出し回路に接続する。他方の端の500個の受光素子は10個ずつ束ねる。必要な信号読み出し回路は70channelであり、信号読み出し回路の単価は約5,000円である。このように有効面積1平方メートルの本発明品の素材価格は、シンチレーターが200万円、波長変換ファイバーが100万円、受光素子が120万円、信号読み出し回路が70万円である。
【００２２】
本実施例によって、大きさ数メートルまでの任意形状の放射線測定器が製作できる。本実施例品の優位性はX線・γ線・荷電粒子のいずれも測定可能であることと、高い位置分解能と低価格である。一般に放射線測定器は光検出器・ガス検出器・半導体検出器に分類できる。このうち半導体検出器は位置分解能0.01mmまで可能であるが10cm×10cmで1000万円程度と非常に高価で、大面積測定器には全く適さない。有効面積1m2の本発明品とドリフトチェンバーとプラスチックシンチレーターホドスコープの位置分解能と信号読み出し回路も含めた素材価格は、本発明品が0.05mmと500万円、ドリフトチェンバーが0.2mmと4000万円程度、プラスチックシンチレーターホドスコープが10mmと2000万円程度である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、PET装置用シンチレーター及びこれを用いたPET装置として、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１０１  波長変換ファイバー（光ファイバー）
１０２  荷電粒子通過位置、通過方向
１０３  焼結シンチレーター又は高速抽出シンチレーター
１０４  シンチレーション光子発生位置
１０５  光子が入射した波長変換ファイバー
【図１】
2019082409.tif 000003