(57)【要約】  加工性に優れ、より生体組織に近い状態で線量を測定し、より広い電圧範囲（例えば低電圧１０Ｖ以下の小さな暗流で大きな信号電流を検出しうる電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子および放射線の線量測定装置を提供する。この目的を達成するため、常温で電気絶縁性を有する高分子材料により構成される基板１１と、この電気絶縁性高分子基板１１の表面または内部に設けた少なくとも一対の電極１２，１２とを有しており、基板１１に放射線が照射されると、その放射線の線量率に対して線形的な一意性を有する出力電流値が得られる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で電気絶縁性を有する高分子材料により構成される基板と、この電気絶縁性高分子基板の表面または内部に設けた少なくとも一対の電極とを有することを特徴とする電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子。
【請求項２】
請求項１において、前記電気絶縁性高分子基板は、放射線の照射によって出力電流値が放射線の線量に対して線形的な一意性を有しているものであることを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記電気絶縁性高分子基板は、前記電極間の電気抵抗値が約１０１０Ω以上となる電極間距離に構成されていることを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、前記電気絶縁性高分子基板は、前記電極間の電気抵抗値が約１０１２Ω以上となる電極間距離に構成されていることを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、前記電気絶縁性高分子基板は、生体組織等価プラスチックから構成されており、身体表面に貼付あるいは体内に挿入されるものであることを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項６】
請求項１または請求項２において、放射線照射による透過画像撮影や放射線照射治療等の際における被曝線量の測定に使用する場合、前記電気絶縁性高分子基板を、当該照射する放射線の実効エネルギーにおいて約９０％以上の透過性を有する電気絶縁性高分子材料によって構成することを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項７】
請求項１または請求項２において、放射線を扱う空間の窓などに使用する場合、前記電気絶縁性高分子基板を、可視光に対する透明度を有する電気絶縁性高分子材料によって構成することを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の放射線の線量測定素子と、
前記放射線の線量測定素子の一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電極間を流れる電流を検出する電流検出手段と、
検出された電極間電流から線量を換算する線量換算手段と、
線量を表示する表示手段とを有していることを特徴とする放射線の線量測定装置。
【請求項９】
カテーテルの先端内に請求項１から請求項４のいずれかに記載の線量測定素子を取り付けるとともに、カテーテルのチューブ内に配置した一定の特性インピ−ダンス線に接続して電圧印加手段および電流検出手段に接続し、これにより検出された電極間電流から線量を換算する線量換算手段と、線量を表示する表示手段とを有していることを特徴とする放射線の線量測定装置。
【請求項１０】
ボタン状の小型筐体内に、請求項１から請求項４のいずれかに記載の線量測定素子と、電流増幅器を内蔵した線量換算機能を有する演算処理部および計測データ蓄積する記憶部を備えた電子回路基板と、小型電池と、警報装置と、外部接続コネクタとを内蔵し、前記線量測定素子と前記電子回路基板および小型電池とを一対の一定な特性インピ−ダンス線を介して接続して構成されたことを特徴とする放射線の線量測定装置。
【請求項１１】
靴の底部内に、請求項１から請求項４のいずれかに記載の線量測定素子と、電流増幅器を内蔵した線量換算機能を有する演算処理部および計測データ蓄積する記憶部を備えた電子回路基板と、小型電池と、警報装置と、外部接続コネクタとを内蔵し、前記線量測定素子と前記電子回路基板および小型電池とを一対の一定な特性インピ−ダンス線を介して接続して構成されたことを特徴とする放射線の線量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の線量測定素子および放射線の線量測定装置に関し、特に、放射線治療における生体内吸収線量や診断用Ｘ線の照射による被曝線量、放射線管理区域における被曝や一般環境放射線による被曝線量等を測定するのに好適な電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子および放射線の線量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、放射線の吸収線量や照射線量、放射線強度等を測定する技術が提案されている。例えば、特開平９−１６７５９４号公報には、比例計数管を用いた放射線検出器が記載されている（特許文献１）。この放射線検出器は、ガスを封入した計数管を有しており、この計数管内部の中心に線状電極を配設している。そして、入射した放射線によって電離された電子とイオン対を電圧を印加した線状電極に集電し、この線状電極から出力されるパルスに基づいて放射線のエネルギーや線量を測定している。そして、生体組織モデルとして比例計数管を使用する場合には、計数管内部に生体組織等価ガスを封入して測定されるものである。【０００３】
また、特開２００４−２０２４９号公報には、電離箱を用いた放射線検出装置が提案されている（特許文献２）。この放射線検出装置は、ガスを封入した電離箱内に中心電極を設けている。そして、電離箱内に入射した放射線によってガス中に電離生成されたイオンの分量に基づいて、その放射線の強度を測定している。生体モデルとして電離箱を使用する場合には、水が満たされたタンク内に通じる挿入穴に指頭型の電離箱を挿入し、生体組織と等価するものと想定して放射線量を測定している。【０００４】
さらに、ＵＳ６，２７８，１１７号公報に記載のRadiation Detector（放射線検知器）は、「polymeric substrate（高分子基板）」上に金属電極を配線し、この金属電極を被覆するように「active polymeric layer（活性高分子層）」を形成している（特許文献３）。そして、放射線を照射した際の「active polymeric layer（活性高分子層）」における電流変化に基づいて放射線量を測定するとされている。【０００５】
また、特開平５−１０７３６０号に記載の放射線センサーは、「ハロゲンを含有する有機高分子物質」と「ポリアニリン」とから構成されている（特許文献４）。そして、この「ポリアニリン」の電気伝導度が、放射線の照射線量に依存することを利用して照射線量を求めている。【０００６】
また、特開平２−１４３１８８号に記載の放射線検知素子は、絶縁基板上に設けられた一対の電極上に、「導電性高分子化合物」と「放射線感応物質」とからなる「組成物」を塗布して構成されている（特許文献５）。そして、「放射線感応物質」に放射線を照射した際に生成されるドーパントが、「導電性高分子化合物」にドーピングされて導電率や抵抗値が変化することを利用して、放射線量を測定している。【０００７】
さらに、特開昭６２−２９９７８０号に記載の放射線検知素子は、「導電性付与剤」を添加した高分子またはゴムにより検知層が構成されている（特許文献６）。そして、放射線照射量の増加に伴って、抵抗値が低下することを利用して照射量を検知している。【０００８】
【特許文献１】特開平９−１６７５９４号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２４９号公報
【特許文献３】ＵＳ６，２７８，１１７号公報
【特許文献４】特開平５−１０７３６０号
【特許文献５】特開平２−１４３１８８号
【特許文献６】特開昭６２−２９９７８０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２に記載された発明を含め、従来の放射線測定装置では、以下に示す問題が存在する。
（１）組織吸収線量を測定しようとする従来の装置では、生体組織モデルを想定して組織等価ガスや水を使用しているが、本来、人体は液体と固体の混合体と把握されるから、実際に人体が吸収している放射線の線量との誤差が生じるおそれが高い。ここで、吸収線量とは物質の単位質量あたりのエネルギー吸収量を表わす。従って、その量は物質の種類に依存する量である。
（２）従来の比例計数管や電離箱では、形状の自由度がほとんどないため、人体部位や臓器のごとき曲面形状や球面形状、複雑な形状に形成して測定することはできず、現実の人体部位や臓器が受ける吸収線量との誤差が大きくなるおそれがある。
（３）比例計数管の場合、測定対象となる生体組織に等価な体積分の組織等価ガスを封入するためには、計数管が相当に大きくならざるを得ず、装置全体が大型化してしまう。
（４）電離箱の場合、放射線の線量を算出するに際し、使用するガスやビルドアップキャップ等の壁材物質の物性を考慮したブラッグ・グレイの原理に基づいた変換式によって校正する必要があり、算出処理が複雑である。
（５）比例計数管や電離箱では、印加電圧が±（５００Ｖ〜８００Ｖ）と高く、特別な電源が必要である。【００１０】
一方、半導体素子を用いた放射線検出器も知られているが、高強度の放射線環境下では半導体素子が電気的に壊れたり劣化してしまい、耐久性に欠けるという問題があり、放射線の線量測定素子としては適さない。【００１１】
また、上述した特許文献３では、「polymeric substrate（高分子基板）」上にフォトリソグラフィによって電極をプリント配線した後、その上から本願の「高分子基板」に相当する「active polymeric layer（活性高分子層）」を被覆している。このため、ＦＩＧ．２に示されるように複雑な構造で製造工程も多くなり、コストが嵩むという問題がある。【００１２】
さらに、特許文献３では、ＦＩＧ．２に示されるように金属電極が極めて小さい間隔で複雑に配線されるため、放射線を照射していないときの出力電流（以下、「暗流」という）が大きくなるものと考えられる。このため、ＦＩＧ．４に示されるように、印加電圧が１Ｖ以上の範囲では、放射線を照射したときの出力電流値が暗流と重なったり、暗流よりも低くなっている。また、ＦＩＧ．５に示されるように、印加電圧が４Ｖ以上の範囲では、抵抗比（放射線ＯＦＦ／放射線ＯＮ）が１．０以下になっている。すなわち、印加電圧が１Ｖ以上の範囲では、放射線を照射したときに増加する信号電流に比べて暗流が大きいため、信号電流を判別できず、放射線検知器として使用することが困難である。【００１３】
さらに、特許文献４〜６に記載の放射線検知素子は、導電性高分子を対象とするものであり、さらに高分子材料のみから構成されるものではない。つまり、特許文献４は「ハロゲンを含有する有機高分子物質」に「ポリアニリン」を合成しており、特許文献５は、絶縁基板上に設けられた一対の電極上に「組成物」を塗布しており、特許文献６は、高分子またはゴムに「導電性付与剤」を添加しており、いずれも導電性高分子を対象としている。【００１４】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、少なくとも以下の一つ以上の作用効果を得ることを目的としている。すなわち、放射線の測定素子を気体ではなく、組織等価プラスチックをはじめとする各種の高分子材料として固体で構成することにより小型化、簡素化および低コスト化し、しかも任意の形状に成形可能であるため人体部位に貼れたり、臓器形状に形成して臓器モデルを成形するなどして、より生体組織に近い状態で吸収線量を精度よく測定することができる。さらにリアルタイムな放射線の線量の測定が可能である。また常温で電気絶縁性を有する高分子材料を採用することにより広い電圧範囲（例えば低電圧１０Ｖ以下でも可）においても、小さな暗流で大きな信号電流を検出し線量測定素子として使用することができる電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子および放射線の線量測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、すでに特願２００４−１５１０８７号において、組織等価プラスチックにより構成した基礎部材の表面に半導体あるいは絶縁体からなる薄膜層を形成し、この薄膜層に一対の電極を設けた線量測定素子を発明し、従来の問題点を解消し得るものであることを提案しているところである。そして、今回、発明者らはさらに研究を進め、前述した半導体あるいは絶縁体の薄膜層を形成することなく電気絶縁性高分子材料のみから構成される素子であっても、放射線線量と出力電流との線形性が得られ、放射線センサーとしての動作を確認することができた。これによれば、格段に成形性に優れるとともに大幅なコスト抑制が可能となり、実用性が高い。また、高分子材料は生体組織の低原子番号物質に近いことから生体の吸収線量の推定が容易であるというメリットもある。【００１６】
そこで、本発明に係る電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子の特徴は、常温で電気絶縁性を有する高分子材料により構成される基板と、この電気絶縁性高分子基板の表面または内部に設けた少なくとも一対の電極とを有する点にある。【００１７】
また、本発明において、前記電気絶縁性高分子基板は、放射線の照射によって出力電流値が放射線の線量に対して線形的な一意性を有しているものである。【００１８】
ここで、本発明のメカニズムについて説明する。絶縁体、半導体に光を照射したときに、光が照射された絶縁体、半導体の光起電力効果が発生する現象は内部光電効果として知られている。本件出願に係る発明者らが鋭意研究したところ、生体組織等価プラスチックをはじめとする電気絶縁性高分子材料に放射線を照射することによっても、放射線が照射された高分子材料の電流値が外部信号として取り出すのに十分な変化をすることがわかり、しかも放射線強度および放射線の線量と出力電流値の変化が一意に対応して、直線的な線形性を有することがわかった。これは全く新しい知見である。また、電流値の変化が、主として高分子の表面近傍や内部において放射線による高分子鎖状結合手の切断により、ダングリングボンドの発生を引き起こし、そこからの電子などキャリアが生成されているものと考えられ、これが外部電界でドリフトすることで外部電流が得られると考えられる。放射線の照射により電流値が変化するという現象のみから見ると内部光電効果と類似するが、β線（電磁波ではない）の照射によっても電流値が変化することが確認されており、内部光電効果とは異なるものであると考えられる。つまり、通常の高分子材料の場合、電荷を運ぶ粒子である電子は、分子を構成する原子から動けない束縛状態にあり、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光領域ではその束縛を切る程のエネルギーを持たないので電流が流れない。放射線照射によって、放射線が照射された表面あるいは表面近傍にキャリアが誘起されるものと考えられる。本発明における放射線は電離放射線であり、γ線、β線、α線、Ｘ線を対象とする。【００１９】
また、本発明において、前記高分子材料は、電極間の電気抵抗値が約１０１０Ω以上、より好ましくは１０１２Ω以上となる電極間距離に設定されていることが好ましく、人体への被曝線量を測定対象とする際には生体組織等価プラスチックを採用することが望ましい。この場合、放射線の線量は生体組織の吸収線量に対応している。これによれば、生体と同等若しくは類似の組成によって放射線の吸収量を測定することができ、より一層人体に対する放射線吸収量等を精度よく測定することが可能となる。【００２０】
さらに、本発明において、前記電気絶縁性高分子基板は、身体表面に貼付あるいは体内に挿入される場合、生体組織等価プラスチックから構成されていることが好ましい。【００２１】
また、本発明において、放射線照射による画像撮影や放射線照射治療等の際における患者の被曝線量の測定に使用する場合、前記電気絶縁性高分子基板を、当該照射する放射線の実効エネルギーにおいて約９０％以上の透過性を有する電気絶縁性高分子材料によって構成され、例えばシーツ状などに加工して患者にかけることが望ましい。【００２２】
また、本発明において、放射線を扱う空間の窓などに使用する場合、前記電気絶縁性高分子基板を、可視光に対する透明度を有する電気絶縁性高分子材料によって構成することが好ましい。【００２３】
また、本発明に係る放射線の線量測定装置の特徴は、電気絶縁性高分子基板の表面または内部に少なくとも一対の電極を有する放射線の線量測定素子と、この放射線の線量測定素子の一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電極間を流れる電流を検出する電流検出手段と、検出された電極間電流から線量を換算する線量取得手段と、線量を表示する表示手段とを有し、放射線の照射によって前記線量測定素子の出力電流値が放射線の線量に対して線形的な一意性をもって変化することを用いて放射線の線量を測定する点にある。【００２４】
このような構成によれば、電圧印加手段により一対の電極に電圧を印加した状態で、放射線の線量測定素子の電気絶縁性高分子基板が放射線を受けると、その電気絶縁性高分子基板の表面およびまたは表面近傍においてキャリアが生成され、発生したキャリアが正負電極へ流れるため、そのキャリアによる微弱電流を電流検出手段により検出することにより、放射線を検出することができる。そして、電流検出手段により前記微弱電流を測定することで、放射線の線量も検出することが可能となる。【００２５】
そして、本発明において、カテーテルの先端内に前記線量測定素子を取り付けるとともに、カテーテルのチューブ内に配置したマイクロストリップライン等の一定な特性インピ−ダンス線に接続して電圧印加手段および電流検出手段に接続し、これにより検出された電極間電流から線量を換算する線量換算手段と、線量を表示する表示手段とを有する構成としてもよい。【００２６】
さらには、本発明において、ボタン状の小型筐体内に、前記線量測定素子と、電流増幅器を内蔵した線量換算機能を有する演算処理部および計測データ蓄積する記憶部を備えた電子回路基板と、小型電池と、警報装置と、外部接続コネクタとを内蔵し、前記線量測定素子と前記電子回路基板および小型電池とを一対の一定な特性インピ−ダンス線を介して接続して構成されるようにしてもよい。【００２７】
さらにまた、靴の底部内に、前記線量測定素子と、電流増幅器を内蔵した線量換算機能を有する演算処理部および計測データ蓄積する記憶部を備えた電子回路基板と、小型電池と、警報装置と、外部接続コネクタとを内蔵し、前記線量測定素子と前記電子回路基板および小型電池とを一対の一定な特性インピ−ダンス線を介して接続して構成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、
１）放射線の線量測定素子を曲面や球状等の任意の形状に形成できるため、放射線治療において人体や臓器に貼付して生体内吸収線量を測定したり、診断用Ｘ線の照射による被曝線量を測定することができる。この場合、人体部位や臓器の形状に形成することにより臓器モデルケースを使って吸収線量を予測したり、放射線を照射しながらリアルタイムに実測することも可能である。
２）放射線管理区域や一般環境における放射線量を人体を模擬する組織モデルにて測定することも可能である。
３）従来に比べて装置全体を小型化、簡素化および低コスト化することができる。
４）高強度の放射線環境下でも動作安定性、信頼性、耐久性に優れた測定ができる。
５）広い電圧範囲（低電圧１０Ｖ以下でも可）においても小さな暗流で大きな信号電流を検出し放射線の線量を測定することができる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子１およびこれを用いた放射線の線量測定装置２の実施形態について図面を用いて説明する。【００３０】
図１は、本実施形態の放射線の線量測定装置２の構成を示す模式図である。本実施形態の放射線の線量測定装置２は、放射線の線量を検出するための放射線の線量測定素子１と、この放射線の線量測定素子１を制御し放射線の線量を算出する装置本体３と、放射線線量の測定結果を表示する表示装置４とから構成されている。なお、本実施形態において線量とは、生体組織をはじめとする物質の吸収線量に対応した線量を示す。【００３１】
まず、放射線の線量測定素子１について説明する。本出願に係る発明者らは、前述した課題に対して鋭意研究した結果、電気絶縁性高分子材料のみから構成される電気絶縁性高分子基板の表面に放射線を照射することにより電流が流れ、しかもその出力電流値が照射された放射線の線量に対して線形な一意性を有していることを見い出した。このような電流値と放射線線量との線形性関係を利用することによって前記電気絶縁性高分子基板に発生する電流値、あるいはその電流によって起こる電極間電圧の変化を検出することにより照射された放射線の線量率を測定できる本発明に想到した。【００３２】
図１に示すように、本実施形態の放射線の線量測定素子１は、組織等価プラスチックあるいはこれと同等の性質を有する材料により構成され、常温で電気絶縁性を有する高分子基板１１と、この電気絶縁性高分子基板１１の表面に設けた一対の電極１２，１２とから構成されている。この電極１２，１２は一対に限定する必要はなく、たとえば下面側にも形成して二対の電極１２，１２として構成してもよい。【００３３】
電気絶縁性高分子基板１１は、放射線照射によって表面や表面近傍または内部、あるいはそれら両方においてキャリアを生成してコンダクタンスに変化を生じさせるためのものであり、組織等価プラスチックをはじめ各種の高分子材料によって成形可能である。前記電気絶縁性高分子基板１１は、放射線非照射時には電気的な絶縁性に優れる一方、放射線を照射した際に微小電流が流れ、その電流値が放射線の線量に対して比例的な線形性を有している。【００３４】
本実施形態における電気絶縁性高分子基板１１は、放射線照射による実用的大きさの信号を検出するために、一対の電極間の電気抵抗値が約１０１０Ω以上、より好ましくは約１０１２Ω以上の電極間距離に設定されている。また、電気絶縁性物質の抵抗率は一般的には約１０１０Ωｃｍ以上のものを示すが、電気絶縁性高分子基板１１に使用される高分子材料の抵抗率としては、放射線照射による信号検出が可能であればよく、約１０１２Ωｃｍ以上が好ましく、約１０１４Ωｃｍ以上であればより好ましい。例えば、室温程度における体積抵抗率で、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、およびポリカーボネート等は１０１６Ωｃｍ以上であり、フェノール樹脂では１０１１〜１０１２Ωｃｍ、エポキシ樹脂では１０１５〜１０１７Ωｃｍ、ポリエステル樹脂では約１０１４Ωｃｍである。【００３５】
ここで、組織等価プラスチックとは、生体組織を構成する元素（Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ，Ｆ等）の組成に近い化学式（または混合比）を有する電気絶縁性高分子材料（プラスチック）のことであり、化学組成が類似しているため、放射線との相互作用を考える上では生体組織と等価とみなせるものである。前記組織等価プラスチックの組成は、生体軟組織や筋肉組織の元素組成に類似しており、高エネルギーを有する放射線粒子に対しては、阻止能というエネルギー付与量を表す物理量が等価な値を示す。組織等価プラスチックの例としては、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリアミドナイロン、ポリエチレンテレフタレート、水等価プラスチック、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。また、組織等価プラスチックは、プラスチックとしての性質を備えているため、任意の形状に形成することが可能であり、曲面形状や複雑な形状にも容易に対応できる。【００３６】
つぎに、一対の電極１２，１２は、正電極と負電極とから構成されており、図１に示すように、所定の間隔を隔てて電気絶縁性高分子基板１１の表面に設けられている。本実施形態の各電極１２，１２は、真空蒸着法等の薄膜技術を使って金（Ａｕ）からなる金属薄膜として形成している。前記一対の電極１２，１２は、所定のケーブルを介して装置本体３に接続される。なお、電極１２，１２の配置は上記構成に限られるものではなく、後述するように電気絶縁性高分子基板１１の内部に挿入するようにしてもよい。【００３７】
つぎに、装置本体３について図２を用いて説明する。本実施形態の装置本体３は、放射線の線量測定素子１の電極１２，１２間にバイアス電圧を印加する電圧印加回路３１と、前記電極１２，１２間を流れる微弱電流を検出する電流検出器３２と、この電流検出器３２で検出した微弱電流を増幅する増幅回路３３と、表示装置４を表示させる表示駆動回路３４と、これら電流検出器３２、増幅回路３３および表示駆動回路３４とインターフェース３５を介して接続されるマイクロコンピュータ３６とを有している。【００３８】
電圧印加回路３１は、図２に示すように、所定のケーブルにより放射線の線量測定素子１の各電極１２，１２に接続されている。また、インターフェース３５を介してマイクロコンピュータ３６と接続され、印加するバイアス電圧が調整されている。電極１２，１２間に印加するバイアス電圧は、電気絶縁性高分子基板１１の材質や一対の電極１２，１２間の距離に応じて適宜決定され、本実施形態では、約１〜１００Ｖの直流電圧に設定されている。【００３９】
電流検出器３２は、図２に示すように、放射線の線量測定素子１の正電極１２に接続されている。本実施形態では、図示しないソレノイドコイルとホール素子とから構成されており、正電極１２からの微弱電流によりソレノイドコイルに発生した磁力線をホール素子が検出している。したがって、微弱な電流であっても高精度に検出する。なお、電流検出器３２としては、安価な電流オペアンプを使用してもよい。【００４０】
マイクロコンピュータ３６は、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）とＣＰＵ（Central Processing Unit）とを有しており、線量換算手段をはじめ各種の制御手段として機能する。ＲＯＭには、放射線の線量を測定するための線量測定プログラムや、表示装置４に表示を行うための表示制御プログラム等が予め入力格納されている。線量測定プログラムには、検出した電流値から放射線の線量を算出するための所定の換算式あるいは換算表が組み込まれている。前記換算式あるいは換算表は、構成や材質の異なる線量測定素子１ごとに求められるものであり、放射線の強度とその放射線が照射された電気絶縁性高分子基板１１における電流値との比例的な線形関係により定められる。ＲＡＭには、電流検出器３２が検出した微弱電流値が所定の時間間隔（例えば１秒）で更新されつつ格納される。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された線量測定プログラムに基づいて、ＲＡＭに格納された最新の電流値データを取得し、所定の換算式や換算表により放射線の線量を取得する。この取得した値は、表示駆動回路３４を介して表示装置４に表示される。【００４１】
つぎに、本実施形態の電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子１およびこれを用いた放射線の線量測定装置２による作用を説明する。【００４２】
まず、放射線の線量測定素子１を放射線が照射される位置にセットする。このとき、放射線の線量測定素子１は任意の形状に薄く形成することができるため、被照射体の表面形状に沿って張り付けることも可能である。また、例えば、人体の所定の部位（臓器など）の模型を組織等価プラスチックにより形成し、この模型の表面に電極１２、１２を形成すると、その部位に照射される放射線の線量をモニタするための放射線の線量測定素子１として構成される。【００４３】
放射線の線量測定素子１を所定位置にセットした後、電圧印加回路３１により所定のバイアス電圧を一対の電極１２，１２に印加する。これにより、電気絶縁性高分子基板１１を通じて正電極から負電極へほぼ一定の微弱電流が流れる。電流検出器３２は、常時その微弱電流を検出するとともに、検出された電流値は増幅回路３３で増幅された後、インターフェース３５を介してマイクロコンピュータ３６に入力される。マイクロコンピュータ３６は、取得した最新の電流値を所定の時間間隔でＲＡＭに更新しつつ格納する。格納された電流値はＣＰＵにより逐次取得され、その増減が監視される。【００４４】
以上のように、放射線の線量測定素子１にバイアス電圧が印加された状態で電気絶縁性高分子基板１１の表面に放射線が照射されると、電気絶縁性高分子基板１１の表面近傍にキャリアが発生する。これにより、発生したキャリアは、バイアス電圧により電極１２，１２へ流されるため、電極１２，１２へ流れる電流が僅かに増加する。ＣＰＵは、放射線照射による微小な電流増加を検出したとき、その電流増加と上述した所定の換算式あるいは換算表に基づいて、電気絶縁性高分子基板１１に入射した放射線の線量を算出する。算出された放射線の線量は、表示装置４に数値とグラフの形で表示される。【００４５】
つぎに、本実施形態の放射線の線量測定素子１に係る実験例を説明する。本特許出願に係る発明者らは、線量測定素子１に電気絶縁性高分子基板１１を適用するに先立ち、絶縁性の基板としてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や組織等価プラスチックを使用し、これらの基板上に酸化チタン薄膜層、アルミナ薄膜層、酸化ジルコニウム薄膜層を形成して放射線を照射する基礎実験を行い、その放射線量に対して出力電流が線形的な一意性を有するとの結果を得て、特願２００４−１５１０８７号にて開示しているところであるが、本件ではさらなる実験により、前記酸化金属薄膜を形成する必要がなく、電気絶縁性高分子材料のみによる基板１１を使用することによって放射線量に対して出力電流が線形的な一意性を有するとの実験結果を得た。以下、各実験例について説明する。【００４６】
『実験例１』
本発明に係る実験例について説明する。図３は実験に用いた放射線検出素子１（放射線の線量測定素子でもある）の測定回路の模式図である。放射線検出素子１は、各種の電気絶縁性高分子材料から構成される基板１１と、この電気絶縁性高分子基板１１の上に間隔を隔てて対向状に設けた一対の直線状の電極１２，１２とから構成される。電気絶縁性高分子基板１１の膜厚は１ｍｍ、縦および横の長さはそれぞれ１０ｍｍとした。電極１２，１２は基板１１の端部に形成されており、縦１０ｍｍ、横３ｍｍ、厚さ２００〜３００ｎｍであり、電極間距離は６ｍｍである。【００４７】
電気絶縁性高分子基板１１の材料としては、プラスチックウォーター（米国ＣＩＲＳ社の登録商標）、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：英国ビクトレックス社の登録商標）、テフロン（登録商標）（米国デュポン社）をそれぞれ使用した。プラスチックウォーター（登録商標）は比重が１．０３９（ｇ／ｃｍ３）であって水に極めて近い比重を備えており、その組成比率は炭素Ｃが０．５９９，酸素Ｏが０．２３５、水素Ｈが０．０７８，窒素Ｎが０．０１８，カルシウムＣａが０．０６８，塩素Ｃｌが０．００２である。また、ポリイミドは全芳香族ポリイミドであってＴＩ−３０００（東レ製）を使用し、その比重は約１．４（ｇ／ｃｍ３）であり、その組成比率は炭素Ｃが０．５２５，水素Ｈが０．３００，酸素Ｏが０．１２５、窒素Ｎが０．０５である。また、ポリカーボネートの比重は約１．２（ｇ／ｃｍ３）である。一方、実験用電源は０〜１００Ｖ出力のエレクトロメータ内蔵の直流安定化電源を使用し、検流計（エレクトロメータ）Ｇで電流の出力を測定した。【００４８】
また、本実験例１では、まずＸ線を照射する実験を行った。Ｘ線の照射装置はスタビリパンＩＩ（シーメンス社製）を使用し、照射条件は、管電圧１００ｋＶ、実効電圧５７ｋｅＶ、管電流２０ｍＡ、照射時間６０ｓｅｃ、照射距離４０〜１１０ｃｍとした。なお、印可電圧は１０Ｖ一定にして行った。【００４９】
図４は、各種の電気絶縁性高分子基板１１に対してＸ線を照射した際の照射線量率と出力電流値との関係を示すグラフである。グラフの横軸にはＸ線照射線量率、縦軸には出力電流値を示す。このグラフから明らかなように、各種の電気絶縁性高分子材料で作製した基板１１に生じる電流値はＸ線の照射線量率に対して比例的な線形性を示して一意的に定まる。今回の実験に供した高分子の中ではポリカーボネートが最高出力電流を示しており、３５×１０−４（C/kg/min）のＸ線照射線量率のときに約３５０ｐＡの電流値を出力した。このポリカーボネートの比例特性に基づきその傾きである平均感度を求めると、約９０［nA/(C/kg/min)］である。一方、ＰＥＥＫ（登録商標）、プラスチックウォーター（登録商標）およびポリイミドはポリカーボネートおよびテフロン（登録商標）に比べて出力電流値が小さく約１５０ｐＡの出力電流値を示しているが、直線的な線形性を有しているためセンサーとしては問題ない。特に各電気絶縁性高分子材料では、わずか１０Ｖ電圧でも充分な出力が得られており、また１Ｖであっても出力電流が得られることが確認されており、低電圧印加状態でもセンサーとして利用できることは実用上好適である。なお、照射線量と吸収線量とは、生体の軟部組織、例えば筋肉や内臓等ではほぼ比例することから、上記グラフの結果は、発生する電流値と吸収線量との関係に対しても同様に適用し得るものであり、比例的な線形性を有するといえる。【００５０】
『実験例２』
つぎに、実験例２として、放射線のうちγ線を照射した際の照射線量率に対する出力電流値の特性を調べた。放射線線量測定素子１の寸法および電気絶縁性高分子材料の種類は実験例１と同様である。また、γ線の照射装置は東芝コバルト６０回転治療装置（東芝製）を使用した６０Ｃｏのγ線源であり、照射条件は、γ線エネルギーを平均１．２５ＭｅＶ、照射時間６０ｓｅｃ、照射距離６５〜１２５ｃｍとした。印加電圧は１０Ｖである。【００５１】
図５に実験例２の結果を示す。図５は各種の電気絶縁性高分子基板１１に対してγ線を照射した際の照射線量率と出力電流値との関係を示すグラフである。実験例１のＸ線の場合と同様、各種の電気絶縁性高分子材料による基板１１に発生する電流値はγ線の照射線量率に対して比例的な関係を示して一意的に定まることがわかる。また、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）およびＰＥＥＫ（登録商標）の出力電流値が約９×１０−４（C/kg/min）のＸ線照射線量率のときに約３５ｐＡ〜４０ｐＡの電流値を出力したのに対し、ポリイミドは同照射線量率に対して約８ｐＡ、プラスチックウォーター（登録商標）は約１４ｐＡの電流値であった。ただし、いずれの電気絶縁性高分子材料であっても１０Ｖ程度の印加電圧によって充分に測定可能な電流値を出力していることから、いずれもセンサーとしての実用性を備えている。なお、前記ポリカーボネートの平均感度は約３０［nA/(C/kg/min)］であった。【００５２】
『実験例３』
つぎに、電気絶縁性高分子基板１１が真空雰囲気中においても放射線の照射量に対して出力電流値が比例的な線形性を有するか否かについて実験を行った。これは、上記実験例１および実験例２における照射線量と電流値の比例的特性が、周辺雰囲気による影響、例えば、電気絶縁性高分子基板１１の近傍に存在する気体の電離による影響を受けていないかを確認するための実験である。電気絶縁性高分子基板１１の材料としては最高電流出力を示したポリカーボネートを使用し、真空雰囲気の条件以外は実験例１と同様な条件下でＸ線を照射した。真空度は１０−３Ｔｏｒｒオーダーとした。【００５３】
図６は実験例３の結果を示すグラフである。横軸を放射線の照射線量率とし、縦軸を出力電流値としている。このグラフから真空雰囲気中であっても放射線線量率に対して出力電流値は比例的線形性を有することが認められる。なお、出力電流値が約２０×１０−４（C/kg/min）のＸ線照射線量率（真空チャンバ表面での線量率）のときに約１３ｐＡであって大気中の結果（約２３０ｐＡ）より減少している。これは、真空チャンバ内に放射線線量測定素子１をセットすることで線量測定素子１に到達する放射線量が減衰してしまうためと考えられる。【００５４】
『実験例４』
つぎに、Ｘ線のＯＮ／ＯＦＦに対する外部出力電流の応答特性を調べた。電気絶縁性高分子材料はポリカーボネートを使用し、Ｘ線照射時間は６０秒である。外部印加電圧を１０Ｖで一定とし、Ｘ線の強度を８×１０−４（C/kg/min）、９×１０−４（C/kg/min）、１１×１０−４（C/kg/min）、１３×１０−４（C/kg/min）と順次変化させ、そのときの出力電流値を測定した。【００５５】
図７は実験例４の結果を示すグラフであり、横軸はＸ線照射時間、縦軸は出力電流値である。図７によれば、Ｘ線強度が８×１０−４（C/kg/min）のとき約１１５ｐＡの出力電流値を示し、９×１０−４（C/kg/min）のとき約１３０ｐＡ、１１×１０−４（C/kg/min）のとき約１５５ｐＡ、１３×１０−４（C/kg/min）のとき約１８５ｐＡの電流値を示していることがわかる。このようにＸ線強度を増加すると、電気絶縁性高分子基板１１内に発生する電荷キャリア量が増加すると考えられ、出力電流が増加することがわかる。また、Ｘ線源のＯＮ／ＯＦＦに対する応答速度は１秒以内であることがわかる。【００５６】
つぎに、他の構成からなる放射線検出素子１を使った実施例について説明する。前述の各実施例では、電気的絶縁性高分子基板１１の表面に電極１２，１２を配した放射線検出素子１を使用しているが、以下の実験例では、図８に示すように、電極１２，１２を電気的絶縁性高分子基板１１の内部に挿入した放射線検出素子１を使用し、同様な効果が得られるかについて実験した。【００５７】
『実験例５』
本実験例５では、一対の電極１２，１２を表面ではなく内部に挿入した場合であっても同様に実用性のある電流が出力されるか否かについて確認する実験を行った。図８に示すように、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍサイズの放射線検出素子１に最大径０．５ｍｍの針電極を１ｍｍの厚み部分に２ｍｍ程度挿入して一対の電極１２，１２を構成した。電極１２，１２間距離は６ｍｍである。この電極１２，１２に１〜１００Ｖの電圧を印加して実験を行った。Ｘ線照射線量は３５×１０−４（C/kg/min）の一定にした。【００５８】
図９は実験例５の結果を示すグラフであり、横軸は電極間電圧、縦軸は出力電流値である。図９によれば、一定放射線線量において放射線検出素子１内で発生する荷電粒子数が一定と考えられる状態で、印加電圧を１Ｖ〜１００Ｖへと上昇することにより荷電粒子の速度ｖが上昇し、電流密度ｉ＝ｎｅｖ（Ａ／ｍ２）の関係式に従って電流が増加していくことがわかる。ここでｎは荷電粒子の密度、ｅは荷電粒子の電荷量、ｖは荷電粒子の速度でｖ＝μ（Ｖ／ｄ）である。但し、μは荷電粒子の移動度である。したがって、電極１２，１２を電気絶縁性高分子基板１１の内部に挿入しても表面に構成したのと同様に線量測定素子１としての機能が得られることがわかる。【００５９】
『実験例６』
つぎに、電極１２，１２を内部に挿入したタイプの放射線検出素子１について、Ｘ線のＯＮ／ＯＦＦに対する外部出力電流の応答特性を調べた。Ｘ線照射線量は３５×１０−４（C/kg/min）の一定に設定し、印加電圧１０Ｖで５分間Ｘ線を照射した。【００６０】
図１０は実験例６の結果を示すグラフであり、横軸はＸ線照射時間、縦軸は出力電流値である。図１０によれば、放射線検出素子１が照射時間に対して一定の安定した出力電流を発生することがわかる。したがって、長時間の測定に対しても安定な信号が保証されると考えられる。なお、図１０中、１分と５分においてスパイク状の信号が見られるが、これはＸ線照射のオン・オフ時にＸ線発生装置から発生する電気的なノイズである。【００６１】
以上のような各実験例によれば、各種の電気絶縁性高分子基板１１にＸ線やγ線等の放射線を照射した場合、前記電極１２，１２間に発生する電流値は放射線の照射線量に対して比例的関係を有していることが認められた。さらに上記実験例の結果を踏まえ、上述した現象が、主として電気絶縁性高分子基板１１で発生する電子（二次荷電粒子）の反応によるものとすれば、電気絶縁性高分子基板１１から構成される線量測定素子１にβ線やα線を照射した場合でも、同様の結果が得られると考えられる。測定電流値は電気絶縁性高分子基板１１の材質に強く依存するものであり、組織等価プラスチックを用いれば人体組織への放射線の線量と等価な値の推定が可能となる。【００６２】
『実験例７』
つぎに、線量測定素子１として使用される電気絶縁性高分子基板１１の好適な厚みについて汎用モンテカルロシミュレーションコードＥＧＳ４により算出した。図１２および図１３は実験例７の結果を示すグラフであり、横軸は本実施形態で使用された組織等価プラスチックに対する照射深さ、縦軸はエネルギー蓄積量を示す。図１２は１．２５ＭｅＶのＣｏ６０（γ線）の照射を条件とする場合の照射深度に対するエネルギー蓄積量を示しており、図１３はＸ線照射に対応する２００ｋｅＶ光子の照射を条件とする場合の照射深度に対するエネルギー蓄積量を示している。【００６３】
図１２を参酌すると、γ線であるＣｏ６０では３〜４ｍｍで飽和しているので電気絶縁性高分子基板１１に適用する場合には、この飽和深度以上の厚みに構成するのが好ましい。一方、図１３に示すように、Ｘ線を想定した２００ＫｅＶ光子を照射した場合、０．１ｍｍ以上で飽和しているので、それ以上の厚みに構成することが好ましい。【００６４】
以上の結果を考慮すれば、γ線の線量を測定する場合には、３〜４ｍｍ以上の厚みをもった電気絶縁性高分子基板１１が好ましく、Ｘ線の線量を測定する場合には、０．１ｍｍ以上の厚みをもった電気絶縁性高分子基板１１が好ましい。そして、高分子材料の加工性のよさを活かすには薄い方が好ましく、本実施形態では、電気絶縁性高分子基板１１の厚さが１ｍｍのものを実験に使用している。【００６５】
なお、本実験例で使用した電気絶縁性高分子基板１１について、電極間の電気抵抗を測定したところ、すべて５×１０１２Ω以上であった。【００６６】
以上のような本実施形態によれば、以下に示すような効果を得ることができる。
（１）組織等価プラスチックをはじめとする電気絶縁性高分子材料を人体や臓器等の任意の形状に形成できるため、従来の組織等価ガスを使った比例計数管や水中での電離箱による測定に比べて格段に測定精度と利便性が向上すると考えられる。特に、線量測定素子１の本体を電気絶縁性高分子材料のみで形成できるので、製造しやすくコストが抑制できる。例えば、薄い曲面状に形成して人体等に直接貼り付け、放射線治療を行いながら生体内吸収線量を測定したり、あるいは線量測定素子１をカテーテルの先端に取り付けて体内に挿入し、手術中の生体内（血液内）吸収線量を測定することができ、極めて応用性、実現性が高いといえる。
（２）臓器モデルを組織等価プラスチックで製作し、どの部位にどの程度の放射線の線量が吸収されるかを実験により予め知ることも可能となる。この場合、図１１に示すような球形の放射線の線量測定素子１によれば、一方向のみならず、多方向からの照射に対して放射線の線量を測定することができ、照射方向に対して表側だけでなく裏側部位における放射線の線量測定など、方向依存性なく測定できるという効果を奏する。
（３）組織等価プラスチックをはじめとする電気絶縁性高分子材料は固体であるため、組織等価ガスのように大きな装置にならないし、低電圧でも電流値を検知して放射線の線量を測定できるため小型化が図れる。さらに、高強度の放射線環境下でも動作安定性、信頼性、耐久性に優れた測定ができる等の効果を奏する。
（４）１０Ｖ以下の低電圧を含めて広い電圧範囲においても小さな暗流で大きな信号電流を検出し放射線の線量を測定することができる。
（５）放射線管理区域や一般環境における放射線量を人体を模擬する組織モデルにて測定することも可能である。【００６７】
なお、本発明に係る放射線の線量測定素子１およびこれを用いた放射線の線量測定装置２は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。【００６８】
例えば、所定値以上の放射線を検出したことを報知する警報器を設けてもよい。これによれば、万一、人体に過度の放射線が照射された場合でも、警報器が警報を発するため、即座にその照射を停止することができる。【００６９】
つぎに、本発明に係る放射線の線量測定素子１および線量測定装置２のより具体的な実施例について説明する。【００７０】
『実施例１』
実施例１は、図１４に示すように、レントゲン撮影やＣＴスキャン撮影などにおいて使用される際に、線量測定素子１をシーツ状に構成し、レントゲン撮影などによる患者の被曝線量を測定する例である。【００７１】
本実施例１では、電気絶縁性高分子基板１１として、照射する放射線の実効エネルギーの約９０％以上の透過性を有する電気絶縁性高分子材料によってシーツ状に加工する。電気絶縁性高分子基板１１の厚さは１００μｍ〜１ｍｍ程度であって、大きさが１０ｃｍ×１０ｃｍ以上の容易に変形が可能な柔軟性を有するものが好ましい。例えばポリエチレンをシーツ状に加工し、その両端に一対の電極１２，１２を埋め込み、一対の一定な特性インピ−ダンス線である同軸ケーブル４１，４１を介して装置本体３に接続することにより線量測定装置２を構成する。装置本体３は、電圧印加制御機能、電流検出・表示機能、電流―被曝線量率換算機能、データ蓄積・記録機能の各機能を備えている。そして、装置本体３により所定の電圧を電極１２，１２間に印加して電流値をモニタし、被曝線量に換算することで患者Ｐの全身の被曝線量をリアルタイムに管理することが可能である。また、電気的絶縁高分子基板１１を患者の生殖器などの特定部分のみに置いて、臓器ごとに被曝線量を管理するようにしてもよい。【００７２】
なお、実施例１の態様で使用される場合、その基板１１の材料と大きさを決定するにあたり要求される特性としては、電気絶縁性、柔軟性のほかに、透過像の画質を維持することであり、Ｘ線発生装置の実効エネルギーにおいて９０％以上の透過性を確保しうる材料と厚さを選択することが望ましい。【００７３】
さらに、図示しないが、電気絶縁性高分子基板１１の特性として可視光に対する透明度の機能を具備させることにより、高レベルの放射性物質を手で取り扱う場合に使用するクリーンベンチやグローブボックスなどの窓面に適用し、作業者の被曝線量をリアルタイムにモニタすることも可能である。【００７４】
『実施例２』
つぎに、本実施形態の実施例２について説明する。本実施例２は、カテーテルの先端に線量測定素子１を取り付けて血管内に挿入できるようにし、血液の被曝線量や特定の臓器の被曝線量を測定しうる例である。【００７５】
図１５に示すように、カテーテル５０の先端に円筒状の電気絶縁性高分子基板１１を取り付け、その基板１１内に一対の電極１２，１２を埋め込み、この一対の電極１２，１２をカテーテル５０のチューブ５１内に配置した一対のマイクロストリップライン５２，５２と接続し、さらにこの一対のマイクロストリップライン５２，５２を一対の同軸ケーブル４１，４１と接続し、装置本体３に接続することで線量測定装置２を構成する。装置本体３は実施例１と同様、電圧印加制御機能、電流検出・表示機能、電流―被曝線量率換算機能、データ蓄積・記録機能の各機能を備えている。【００７６】
装置本体３により所定の電圧を印加し電流値をモニタして被曝線量に換算することで、人体内の種々の臓器や組織の吸収線量を計測することが可能となる。このような機能が付加されたカテーテル５０によりインターベンショナルラジオロジー（ＩＶＲ：Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）の手技中におけるカテーテル先端部での各臓器の被曝線量を管理することが可能となる。【００７７】
『実施例３』
つぎに、本実施形態の実施例３について説明する。本実施例３は、ボタン状の筐体６０内に線量測定素子１を内蔵させて、作業者の衣服の一部として手軽に取り付けられるようにし、放射線を扱う作業者に対してリアルタイムな線量測定を可能とする例である。【００７８】
図１６に示すように、実施例３の線量測定装置２は、直径２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ程度の大きさを持つ円筒管状の筐体６０内に、一対の電極１２，１２が埋め込まれた円盤状の電気絶縁性高分子基板１１と、電子回路基板６１と、ボタン電池やコイン電池等から構成される小型電池６２と、警報装置６３と、外部接続コネクタ６４とを内蔵させている。電子回路基板６１には、電流増幅器３３を内蔵した線量換算機能を有するＣＰＵ６５と、ＥＰＲＯＭなどの計測データ蓄積電子回路素子６６とが設けられており、円盤状の電気絶縁性高分子基板１１と、小型電池６２および計測データ蓄積電子回路素子６６とは一対の一定な特定インピーダンス線であるマイクロストリップライン５２，５２を介して接続されている。【００７９】
そして、前記外部接続コネクタ６４を介して外部に設置した被曝線量管理装置６７と接続することで線量測定装置３を構成し、任意の時刻に瞬時にして積算被曝線量を計測することができる。このため、放射線管理区域における個人被曝線量管理が可能である。また、被曝線量管理装置６７により計測データ蓄積電子回路素子６６をリセットして初期値に戻すことも可能にしておくことで、１個の線量測定素子１で何度でも個人線量計として使用することができる。【００８０】
さらに、電流増幅器３３を内蔵した線量換算機能を持つＣＰＵ６５に被曝線量の閾値を設定して積算被曝線量がその閾値を超えたら警報装置６３を作動させるように制御することにより、作業者へリアルタイムに被曝の警告を発することができる。警報装置６３としては、ブザーなどの音声発生装置や半導体発光素子等の可視光発生装置、あるいはこれらを併用する装置が考えられる。前記閾値は被曝線量管理装置６７により設定変更にすることも可能である。なお、実施例３の円盤形状の線量測定素子１は一例であって、断面四角形状や断面六角形状等に形成してよい。【００８１】
『実施例４』
つぎに、本実施形態の実施例４について説明する。本実施例４は、靴７０の靴底７１内に線量測定素子１を内蔵させて靴底７１の被曝線量を測定するようにし、作業者の靴底面に付着した放射線物質により放射線被害が拡散するのを防止しうる例である。【００８２】
図１７に示すように、靴底７１に一対の電極１２，１２が埋め込まれた柔軟性を有する電気絶縁性高分子基板１１を埋め込み、靴７０の踵部分に電子回路基板６１と、小型電池６２と、警報装置６３とを内蔵させて線量測定装置を構成する。電子回路基板６１には、電流増幅器３３を内蔵した線量換算機能を持つＣＰＵ６５とＥＰＲＯＭなどの計測データ蓄積電子回路素子６６とを取り付け、電気絶縁性高分子基板１１と前記ＣＰＵ６５および小型電池６２とを一対の同軸ケーブル４１，４１を介して接続する。【００８３】
ＣＰＵ６５には被曝線量の閾値を設定しておき、積算被曝線量がその閾値を超えたら警報装置６３を作動させるようにしておく。本線量測定装置３により、放射線管理区域における床の放射線汚染をリアルタイムにモニタすることが可能である。このような靴７０を用いることで、作業者に危険を瞬時に通達することが可能である上に、汚染の拡大を予防することも可能となる。当該実施例４の場合、警報装置６３はブザーなどの音声発生装置が望ましい。また、床以外からの放射線を遮蔽するために靴底７１以外の部分は鉛の薄膜などを埋め込んでおくことが望ましい。さらに、実施例３と同様に、外部装置と計測データのやり取りや警報発生のための閾値変更ができるように当該線量測定装置２に外部接続コネクタ６４を設けてもよい。【００８４】
以上のように、本実施形態の線量測定素子１および線量測定装置２は、上記各実施例に限定されず、放射線の影響を受ける様々な態様に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る放射線の線量測定装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本実施形態の装置本体を示すブロック図である。
【図３】実験例１における放射線検出素子の模式図である。
【図４】実験例１におけるＸ線照射線量率（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示すグラフでる。
【図５】実験例２におけるγ線照射線量率（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図６】実験例３における真空雰囲気中での真空チャンバ表面でのＸ線照射線量率（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図７】実験例４におけるＸ線照射時間（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示す応答特性のグラフである。
【図８】他の構成からなる放射線検出素子を使った実施例を示す模式図である。
【図９】実験例５における電極間電圧（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図１０】実験例６におけるＸ線照射時間（横軸）と出力電流値（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る放射線の線量測定素子の形状バリエーションを示す図である。
【図１２】実験例７におけるＣｏ６０の照射深度（横軸）とエネルギ蓄積（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図１３】実験例７における２００ＫｅＶ光子の照射深度（横軸）とエネルギ蓄積（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る線量測定装置をシーツ状に応用した実施例１を示す模式図である。
【図１５】本発明に係る線量測定装置をカテーテルに応用した実施例２を示す模式図である。
【図１６】本発明に係る線量測定装置をボタン状の筐体内に応用した実施例３を示す模式図である。
【図１７】本発明に係る線量測定装置を靴に応用した実施例４を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  放射線の線量測定素子
２  放射線の線量測定装置
３  装置本体
４  表示装置
１１  電気絶縁性高分子基板
１２  電極
３１  電圧印加回路
３２  電流検出器
３３  増幅回路
３４  表示駆動回路
３５  インターフェース
３６  マイクロコンピュータ
４１  同軸ケーブル
５０  カテーテル
５１  カテーテルのチューブ
５２  マイクロストリップライン
６０  ボタン状筐体
６１  電子回路基板
６２  小型電池
６３  警報装置
６４  外部接続コネクタ
６５  ＣＰＵ
６６  計測データ蓄積電子回路素子
６７  被曝線量管理装置
７０  靴
７１  靴底
【図１】
2006104046.tif 000002
【図２】
2006104046.tif 000003
【図３】
2006104046.tif 000004
【図４】
2006104046.tif 000005
【図５】
2006104046.tif 000006
【図６】
2006104046.tif 000007
【図７】
2006104046.tif 000008
【図８】
2006104046.tif 000009
【図９】
2006104046.tif 000010
【図１０】
2006104046.tif 000011
【図１１】
2006104046.tif 000012
【図１２】
2006104046.tif 000013
【図１３】
2006104046.tif 000014
【図１４】
2006104046.tif 000015
【図１５】
2006104046.tif 000016
【図１６】
2006104046.tif 000017
【図１７】
2006104046.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月12日(2007.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
るというメリットもある。
［００１６］
そこで、本発明に係る電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子の特徴は、常温で電気絶縁性を有する高分子材料により構成される基板と、この電気絶縁性高分子基板の表面または内部に設けた少なくとも一対の電極とを有し、放射線の照射により前記電気絶縁性高分子基板内で発生する電子および正孔からなるキャリアを前記電極に収集して電流として検知する点にある。
［００１７］
また、本発明において、前記電気絶縁性高分子基板は、放射線の照射によって出力電流値が放射線の線量に対して線形的な一意性を有しているものである。
［００１８］
ここで、本発明のメカニズムについて説明する。絶縁体、半導体に光を照射したときに、光が照射された絶縁体、半導体の光起電力効果が発生する現象は内部光電効果として知られている。本件出願に係る発明者らが鋭意研究したところ、生体組織等価プラスチックをはじめとする電気絶縁性高分子材料に放射線を照射することによっても、放射線が照射された高分子材料の電流値が外部信号として取り出すのに十分な変化をすることがわかり、しかも放射線強度および放射線の線量と出力電流値の変化が一意に対応して、直線的な線形性を有することがわかった。これは全く新しい知見である。また、電流値の変化が、主として高分子の表面近傍や内部において放射線による高分子鎖状結合手の切断により、ダングリングボンドの発生を引き起こし、そこからの電子などキャリアが生成されているものと考えられ、これが外部電界でドリフトすることで外部電流が得られると考えられる。放射線の照射により電流値が変化するという現象のみから見ると内部光電効果と類似するが、β線（電磁波ではない）の照射によっても電流値が変化することが確認されており、内部光電効果とは異なるものであると考えられる。つまり、通常の高分子材料の場合、電荷を運ぶ粒子である電子は、分子を構成する原子から動けない束縛状態にあり、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光領域ではその束縛を切る程のエネルギーを持たないので電流が流れない。放射線照射によって、放射線が照射された表面あるいは表面近傍にキャリアが誘起されるものと考えられる。本発明における放射線は電離放射線であり、γ線、β線、α線、Ｘ線を対象とする。
［００１９］
また、本発明において、前記高分子材料は、電極間の電気抵抗値が約１０１０Ω以上、より好ましくは１０１２Ω以上となる電極間距離に設定されていることが好ましく、人
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月4日(2007.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で電気絶縁性を有する高分子材料により構成される基板と、この電気絶縁性高分子基板の表面または内部に設けた少なくとも一対の電極とを有し、放射線の照射により前記電気絶縁性高分子基板内で発生する電子および正孔からなるキャリアを前記電極に収集して電流として検知するとともに、前記電気絶縁性高分子基板は、放射線の照射によって出力電流値が放射線の線量に対して線形的な一意性を有していることを特徴とする電気絶縁性高分子材料を使った放射線の線量測定素子。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１において、前記電気絶縁性高分子基板は、前記電極間の電気抵抗値が約１０１０Ω以上となる電極間距離に構成されていることを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項４】
請求項１において、前記電気絶縁性高分子基板は、前記電極間の電気抵抗値が約１０１２Ω以上となる電極間距離に構成されていることを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項５】
請求項１において、前記電気絶縁性高分子基板は、生体組織等価プラスチックから構成されており、身体表面に貼付あるいは体内に挿入されるものであることを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項６】
請求項１において、放射線照射による透過画像撮影や放射線照射治療等の際における被曝線量の測定に使用する場合、前記電気絶縁性高分子基板を、当該照射する放射線の実効エネルギーにおいて約９０％以上の透過性を有する電気絶縁性高分子材料によって構成することを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項７】
請求項１において、放射線を扱う空間の窓などに使用する場合、前記電気絶縁性高分子基板を、可視光に対する透明度を有する電気絶縁性高分子材料によって構成することを特徴とする放射線の線量測定素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の放射線の線量測定素子と、
前記放射線の線量測定素子の一対の電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電極間を流れる電流を検出する電流検出手段と、
検出された電極間電流から線量を換算する線量換算手段と、
線量を表示する表示手段とを有していることを特徴とする放射線の線量測定装置。
【請求項９】
カテーテルの先端内に請求項１から請求項４のいずれかに記載の線量測定素子を取り付けるとともに、カテーテルのチューブ内に配置した一定の特性インピーダンス線に接続して電圧印加手段および電流検出手段に接続し、これにより検出された電極間電流から線量を換算する線量換算手段と、線量を表示する表示手段とを有していることを特徴とする放射線の線量測定装置。
【請求項１０】
ボタン状の小型筐体内に、請求項１から請求項４のいずれかに記載の線量測定素子と、電流増幅器を内蔵した線量換算機能を有する演算処理部および計測データ蓄積する記憶部を備えた電子回路基板と、小型電池と、警報装置と、外部接続コネクタとを内蔵し、前記線量測定素子と前記電子回路基板および小型電池とを一対の一定な特性インピーダンス線を介して接続して構成されたことを特徴とする放射線の線量測定装置。
【請求項１１】
靴の底部内に、請求項１から請求項４のいずれかに記載の線量測定素子と、電流増幅器を内蔵した線量換算機能を有する演算処理部および計測データ蓄積する記憶部を備えた電子回路基板と、小型電池と、警報装置と、外部接続コネクタとを内蔵、し、前記線量測定素子と前記電子回路基板および小型電池とを一対の一定な特性インピーダンス線を介して接続して構成されたことを特徴とする放射線の線量測定装置。
【国際調査報告】
2006104046.tif 000019
2006104046.tif 000020