(57)【要約】【解決課題】高強度の医療機器用天板を提供する。【解決手段】コアとＦＲＰ製スキンとのサンドイッチ構造を有し、スキンは複数個のＦＲＰ層を含み、かつ、曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層を配し、曲げモーメントが作用したときに圧縮側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも引張強度の高いＦＲＰ層を配する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとＦＲＰ製のスキンとのサンドイッチ構造を有し、スキンは複数個のＦＲＰ層を含み、かつ、曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層を配してなる医療機器用天板。
【請求項２】
最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数個のＦＲＰ層のうち圧縮強度の最も高いＦＲＰ層である、請求項１に記載の医療機器用天板。
【請求項３】
コアとＦＲＰ製スキンとのサンドイッチ構造を有し、スキンは複数個のＦＲＰ層を含み、かつ、曲げモーメントが作用したときに圧縮側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも引張強度の高いＦＲＰ層を配してなる医療機器用天板。
【請求項４】
最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数個のＦＲＰ層のうち引張強度の最も高いＦＲＰ層である、請求項３に記載の医療機器用天板。
【請求項５】
コアとＦＲＰ製スキンとのサンドイッチ構造を有し、スキンは複数個のＦＲＰ層を含み、かつ、曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層を配し、長さ方向に曲げ応力が作用したときに圧縮側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも引張強度の高いＦＲＰ層を配してなる医療機器用天板。
【請求項６】
曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンの最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数個のＦＲＰ層のうち圧縮強度の最も高いＦＲＰ層であり、曲げモーメントが作用したときに圧縮側となるスキンの最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数個のＦＲＰ層のうち引張強度の最も高いＦＲＰ層である、請求項５に記載の医療機器用天板。
【請求項７】
コアがポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、アクリルフォーム、ポリメタクリルイミドフォーム、酢酸セルロースフォーム、エポキシフォーム、フェノールフォーム等の硬質プラスチックフォームである、請求項１〜６のいずれかに記載の医療機器用天板。
【請求項８】
複数層のＦＲＰ層がＣＦＲＰ層を含んでいる、請求項１〜７のいずれかに記載の医療機器用天板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ強度に優れる、Ｘ線撮影装置、ＣＴスキャナ等の医療用Ｘ線機器に好適な天板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線撮影装置、ＣＴスキャナ等の医療用Ｘ線機器の天板においては、上面に１トンの荷重を等分布で負荷したような場合でも撮影に支障をきたさないように高い曲げ強度が求められている。特に、近年は、広い範囲を一度に撮影すべく天板の長尺化と耐久性の向上の要求が強い。
【０００３】
さて、そのような天板の多くは、硬質のプラスチックフォームからなるコアとＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のスキンとのサンドイッチ構造として構成されている。かかる構成の天板においては、コアの厚みやスキンの厚みを増大させることで上述の要求に対応しているが、厚みの増大は重量の増大や価格の上昇を招くばかりでなく、Ｘ線透過率が減少するのでＸ線強度をより高くする必要がでてきて、被験者のＸ線被曝量が増大するという問題がある。そこで、使用時、すなわち曲げモーメントが加わったときに凸側（引張側）となる上側スキンを高い引張強度、引張弾性率を発現できる炭素繊維によるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）で構成し、凹側（圧縮側）となる下側スキンを高い圧縮強度、圧縮弾性率を発現できる炭素繊維のＣＦＲＰで構成することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。これは、天板全体としてみると、凸側には引張応力が発生し、凹側には圧縮応力が発生することから、それぞれに適した炭素繊維を用いることで効率的に高強度化を達成しようというものである。しかしながら、天板全体としてみるとそうであっても、スキンのみに着目すると、力学上明らかなように、凸側となる上側スキンにおいても、内層側では圧縮応力が発生している。したがって、引張強度、引張弾性率のみに着目して炭素繊維を選定することが、必ずしも効率的であるとはいえない。同様に、凹側となる下側スキンにおいては、内層側では引張応力が発生するから、圧縮強度、圧縮弾性率のみに着目して炭素繊維を選定すると、それによる作用はスキン全体としてみると減殺されることになる。かかる傾向は、コアとスキンとの剛性差が大きいほど顕著になる。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−６２２０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の天板の上述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、より高強度の医療機器用天板を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、コアとＦＲＰ製のスキンとのサンドイッチ構造を有し、スキンは複数個のＦＲＰ層を含み、かつ、曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層を配してなる医療機器用天板を提供する。最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数層のＦＲＰ層のうち圧縮強度の最も高いＦＲＰ層であるのが好ましい。
【０００７】
また、本発明は、上記目的を達成するために、コアとＦＲＰ製スキンとのサンドイッチ構造を有し、スキンは複数個のＦＲＰ層を含み、かつ、曲げモーメントが作用したときに圧縮側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも引張強度の大きいＦＲＰ層を配してなる医療機器用天板を提供する。最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数個のＦＲＰ層のうち引張強度の最も高いＦＲＰ層であるのが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、最も好ましい態様として、コアとＦＲＰ製スキンとのサンドイッチ構造を有し、スキンは複数個のＦＲＰ層を含み、かつ、曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層を配し、曲げモーメントが作用したときに圧縮側となるスキンには、最もコア側に位置するＦＲＰ層にそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも引張強度の高いＦＲＰ層を配してなる医療機器用天板を提供する。この場合、曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンの最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数個のＦＲＰ層のうち圧縮強度の最も高いＦＲＰ層であり、曲げモーメントが作用したときに圧縮側となるスキンの最もコア側に位置するＦＲＰ層は、複数個のＦＲＰ層のうち引張強度の最も高いＦＲＰ層であるのが好ましい。
【０００９】
上記において、コアは、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、アクリルフォーム、ポリメタクリルイミドフォーム、酢酸セルロースフォーム、エポキシフォーム、フェノールフォーム等の硬質プラスチックフォームのようなものである。これらの硬質フォームは、おおむね１００ＧＰａ以下の剪断弾性率を有している。大きさは、用途等にもよるが、厚み３０〜７０ｍｍ程度、幅２００〜５００ｍｍ程度であり、また、長さは２，０００ｍｍを超えるものもある。
【００１０】
スキンは、複数個のＦＲＰ層を含んでいる。すなわち、層状構成をしている。層数は、用途や、天板の大きさや、用いる強化繊維の種類、特性、形態等にもるが、２〜６層程度である。厚みは、通常、１〜８ｍｍ程度である。スキンの表面は塗装されている場合もあり、ＦＲＰ層を形成しているマトリクス樹脂そのものの表面である場合もある。
【００１１】
ＦＲＰ層は、強化繊維とマトリクス樹脂を含んで構成されている。強化繊維としては、炭素繊維（黒鉛繊維を含む）、アラミド繊維、高強度ポリエチレン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維等の少なくとも１種を用いることができるが、高強度、高弾性率のものが得られ、しかも、Ｘ線透過性に優れている炭素繊維であるのが最も好ましい。これらの強化繊維は、ストランドや、平織、朱子織、綾織等の織物の形態で用いられる。また、マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらのなかでも、炭素繊維と、それとの接着性に優れるエポキシ樹脂やビニルエステル樹脂との組み合わせが好ましい。
【００１２】
スキンを構成するＦＲＰ層の引張強度や圧縮強度は、強化繊維の種類、特性、形態や、マトリクス樹脂の種類や、厚み等によって変更することができる。たとえば、炭素繊維は、原料繊維や製法の違いにより、引張強度、引張弾性率等においてさまざまな特性のものが提供されている。
【００１３】
本発明の天板は、Ｘ線撮影装置、ＣＴスキャナ（Ｘ線断層撮影装置）等の医療用Ｘ線機器に好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１において、天板は、コア１と、このコア１を覆うように設けたスキン２とのサンドイッチ構造を有する。スキン２は、上側スキン２ａと、下側スキン２ｂと、右側スキン２ｃと、左側スキン２ｄとを有している。もっとも、スキン２は、コア１を覆うように設けるのではなく、コア１の上下面のみに設けることもできる。このような天板は、たとえば、コアに強化繊維のプリプレグを巻き付け、加熱、加圧してコアとスキンとを一体成形したり、コアの上下面に強化繊維のプリプレグを配し、同様に一体成形することによって製造することができる。別途成形したスキンとコアとを貼り合わせることによってもよい。
【００１５】
さて、スキン２は、図２に示すように、上側スキン２ａ、下側スキン２ｂともに、複数個、この例では５個のＦＲＰ層を有する。すなわち、上側スキン２ａは、コア１側から順にＦＲＰ層２ａ１、２ａ２、２ａ３、２ａ４、２ａ５からなり、下側スキン２ｂは、コア１側から順にＦＲＰ層２ｂ１、２ｂ２、２ｂ３、２ｂ４、２ｂ５からなっている。そして、天板に曲げモーメントが加わったときに引張側（凸側）となる上側スキン２ａは、最もコア１側に位置するＦＲＰ層２ａ１をそのＦＲＰ層２ａ１の次に位置するＦＲＰ層２ａ２よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層としている。最もコア１側に位置するＦＲＰ層２ａ１は、好ましくは、５個のＦＲＰ層のうち圧縮強度の最も高いＦＲＰ層とする。一方、天板に曲げモーメントが加わったときに圧縮側（凹側）となる下側スキン２ｂは、最もコア１側に位置するＦＲＰ層２ｂ１をそのＦＲＰ層２ｂ１の次に位置するＦＲＰ層２ｂ２よりも引張強度の高いＦＲＰ層としている。最もコア１側に位置するＦＲＰ層２ｂ１は、好ましくは、５個のＦＲＰ層のうち引張強度の最も高いＦＲＰ層とする。このように、本発明においては、天板に曲げモーメントが加わったときに、天板全体としてみると、上側スキンには引張応力が加わり、下側スキンには圧縮応力が加わることになるのであるが、スキンのみに着目してみると、内層側では、上側スキンにおいては圧縮応力が発生し、下側スキンにおいては引張応力が発生することに着目し、そのような応力の発生を考慮して上側スキンにおいては圧縮強度に優れるＦＲＰ層を、また下側スキンにおいては引張強度に優れるＦＲＰ層をそれぞれ最もコア側に配することで、コアやスキンをより薄くすることができるようになり、効率的に高強度化を達成することができるようになるのである。
【００１６】
上記の例では、天板に曲げモーメントが加わったときに引張側となる上側スキンは、最もコア側に位置するＦＲＰ層をそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも圧縮強度の高いＦＲＰ層とし、また、天板に曲げモーメントが加わったときに圧縮側となる下側スキンは、最もコア側に位置するＦＲＰ層をそのＦＲＰ層の次に位置するＦＲＰ層よりも引張強度の高いＦＲＰ層としているが、効果は減るものの、上側スキンのみを上述の構成としたり、下側スキンのみを上述の構成としたりすることもできる。
【００１７】
【実施例および比較例】
（実施例）
図１、図２に示したような、コア１とスキン２とのサンドイッチ構造を有する天板を製作した。ただし、上側スキンおよび下側スキンは各３個のＦＲＰ層で構成した。
【００１８】
コアには、厚み５０ｍｍ、幅５００ｍｍ、長さ１，３００ｍｍの硬質アクリルフォーム（剪断弾性率：２７ＭＰａ）を用いた。
【００１９】
また、ＦＲＰ層には、強化繊維として炭素繊維の朱子織物を用い、マトリクス樹脂としてエポキシ樹脂とビニルエステル樹脂を用いた。ただし、各ＦＲＰ層の引張強度、圧縮強度、厚みが以下のようになるよう、炭素繊維の種類や織密度、マトリクス樹脂の種類を選定した。
【００２０】
ＦＲＰ層２ａ１：引張強度０．５ＧＰａ・圧縮強度０．８ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ａ２：引張強度０．９ＧＰａ・圧縮強度０．５ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ａ３：引張強度０．９ＧＰａ・圧縮強度０．５ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ｂ１：引張強度０．９ＧＰａ・圧縮強度０．５ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ｂ２：引張強度０．５ＧＰａ・圧縮強度０．８ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ｂ３：引張強度０．５ＧＰａ・圧縮強度０．８ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
得られた天板の破壊荷重は１．４トンであった。ここで、破壊荷重は天板の曲げ強度の指標となるもので、次のようにして測定した。
【００２１】
すなわち、図３に示すように、天板３を本体４に取り付けた可動部５に固定し、さらに本体４に設けられているローラ６で単純支持する。可動部５は前後（図面左右方向）に移動自在に設けられており、試験時は天板３の非固定端とローラ６との距離が最も長くなるようにする。そして、天板３に等分布荷重をかけ、荷重を徐々に増大させて天板３が１分間耐えきれなくて破壊したときの荷重をもって破壊荷重とし、その破壊荷重の値をもって曲げ強度の指標とする。
（比較例１）
実施例において、引張側である上側スキンのＦＲＰ層２ａ１〜２ａ３には高引張強度のＦＲＰ層を、圧縮側である下側スキンのＦＲＰ層２ｂ１〜２ｂ３は高圧縮強度のＦＲＰ層をそれぞれ配するというこれまでの設計指針にしたがい、各ＦＲＰ層の引張強度、圧縮強度、厚みを次のとおりとした。
【００２２】
ＦＲＰ層２ａ１：引張強度０．９ＧＰａ・圧縮強度０．５ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ａ２：引張強度０．９ＧＰａ・圧縮強度０．５ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ａ３：引張強度０．９ＧＰａ・圧縮強度０．５ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ｂ１：引張強度０．５ＧＰａ・圧縮強度０．８ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ｂ２：引張強度０．５ＧＰａ・圧縮強度０．８ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
ＦＲＰ層２ｂ３：引張強度０．５ＧＰａ・圧縮強度０．８ＧＰａ・厚み０．６ｍｍ
得られた天板の破壊荷重は０．９トンであり、実施例のものにくらべて大きく低下していた。
（比較例２）
比較例１において、天板の破壊荷重値が実施例で得られた天板のそれとほぼ等しくなるよう、各ＦＲＰ層の厚みを０．８ｍｍに変更したところ、Ｘ線透過率を表すアルミニウム当量が実施例のものにくらべて約２０％低下した。また、ＦＲＰ層の厚みの増加により、その層の材料費が実施例のものにくらべて約３０％増大した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、コアとＦＲＰ製のスキンとのサンドイッチ構造を有する天板において、曲げモーメントが作用したときに引張側となるスキンに高圧縮強度のＦＲＰ層を配したり、曲げモーメントが作用したときに圧縮側となるスキンに高引張強度のＦＲＰ層を配したりすることで、実施例と比較例との対比からも明らかなように、医療機器用天板の高強度化を極めて効果的に達成することができるようになる。また、すべてのＦＲＰ層を高仕様のものとする必要がなくなるので、材料費等を低減することができ、製造コストを下げることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る天板の概略斜視図である。
【図２】図１に示した天板の縦断面を示すモデル図である。
【図３】天板の強度試験方法のモデル図である。
【符号の説明】
１：コア
２：スキン
２ａ：上側スキン
２ｂ：下側スキン
２ｃ：右側スキン
２ｄ：左側スキン
２ａ１〜２ａ５：ＦＲＰ層
２ｂ１〜２ｂ５：ＦＲＰ層
３：天板
４：本体
５：可動部
６：ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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