REGIUS MODEL 170 用輝尽性蛍光体プレートの開発
The Development of a BaFI:Eu Photostimulable Phosphor Plate for REGIUS MODEL 170

柳多貴

文＊

若Yanagita, Takafumi

松秀明＊

Wakamatsu, Hideaki

本田哲＊

Honda, Satoshi

中野寧＊

Nakano, Yasushi

New technologies were adapted to the photostimulable phosphor plate in the REGIUS MODEL 170: lightweight cassette to use the strengthened plastic, the high rate of compaction of the photostimulable phosphor,and the control of the excitation laser. The REGIUS MODEL 170 provides high usability and high-quality diagnostic images by using these technologies.
するトレイには、プラスチック板を使用した。軽量化の１ はじめに結果、半切１枚で約 400 ｇの軽量化を実現した。

病院内におけるデジタル画像診断は普及期に入り、CRカセッテの繰り返し耐久性については、使用するプラ（Computed Radiography）は、単純 X 線画像診断市場にスチックの素材剛性および形状を検討し、従来カセッテおいて設置台数を伸ばしている。

同等以上を達成した。

1998 年、コニカはＸ線吸収率の高い、ヨウ素元素（I）を含有する BaFI:Eu プレート RP-1S を開発し、カセッテ型

２．２

BaFI:Eu 蛍光体の粒子合成技術CR（レジウス 150）を上市した１）２）３）４）５）。2002 年発売の

これまで、輝尽性蛍光体の種類として、実用化された

レジウス170用プレートには、プラスチック素材によるカものとしては、塗布型材料として BaFBr:Eu, と BaF(Br,I):

セッテ軽量化と、プレート構成素材の改良による画質特Eu があり、蒸着型材料としては、1984 年コニカが見いだ性向上を実現したプレート（RP-3S）を開発した。

したRbBr:Tl 蛍光体があった６）。輝度特性やＸ線吸収で、Fig.１にプレート外観図を示す。本報告では、RP-3Sに使用した基本技術について紹介する。

これまで魅力ある特性を持つといわれながら７）８）９）、実用化されていなかった BaFI:Eu の実用化に、コニカは 1998
年に成功した。
CR 画質において、画像のノイズを示す粒状性は、Ｘ線量子モトルと光量子モトル、さらに構造モトルの３つの総和である。構造モトルはプレートの構造的なムラによる物であり、大線量のＸ線照射時に問題になる。光量子モトルは、輝尽発光の時間的ゆらぎであり、プレート発光量に依存する。Ｘ線量子モトルはＸ線量子のバラツキであり、低い線量撮影で問題になる。Ｘ線撮影では、被爆線量低減の観点より、Ｘ線曝射量は低下傾向にある。
そのため、Ｘ線量子モトルを低減させることは、今後のＸ線画像における画質向上のポイントになる。 Ｘ線量子モトル低減のためには、プレートのＸ線吸収率の向上が必須である。Ｘ線吸収特性は主に蛍光体吸収特性や蛍光Fig.1 RP-3S plates been used for REGIUS MODEL 170

体充填率によって決まる。蛍光体としては、分子量が大きいほどＸ線吸収率は高くなる。たとえば、BaFBr:Eu や

２ コニカレジウス170用プレートの基本技術
２．１

レジウス 170 用カセッテ及びトレイ

BaF（Br0.8、I 0.2 ）:Eu よりも大きい分子量を持つ BaFI:EuのＸ線吸収率は高い。
RP-3Sプレートでは従来プレートで採用したBaFI:Euの通常CRカセッテは落下等の衝撃より内部のプレートを特性を更に引き出すために蛍光体の合成方法に着目し、守るため、高い剛性が要求される。そのため、部材とし検討を行った。レジウスに使用されている BaFI:Eu 蛍光て剛性の高い金属を多用し、カセッテとしては重くなる

体は、晶析により粒子を形成し、焼成により輝尽発光を傾向にあった。そこで、RP-3Sカセッテは強化プラスチッ発現するように合成されている。これらの工程の中で、クを多く使用し、軽量化を計った。更にプレートを保持

晶析工程における反応系のばらつきにより、粒子の均一＊ MG カンパニー性や、発光効率が変化していることを見いだした。

MG 開発センター

MI システムグループ

KONICA TECHNICAL REPORT VOL.16（2003）129ここでいう晶析反応系のばらつきとは反応温度および、レート内で大きな部分を占めている。

元素の反応系内での濃度の時間的、部分的なゆらぎであ

蛍光体と樹脂の分散性が悪いと、塗料中で樹脂と蛍光る。晶析時のこれらのばらつきを押さえることにより、体が分離を生じ、樹脂が凝集する。凝集した樹脂は、塗反応速度がより精度良く制御できるため、粒子の均一性膜が乾燥する時に蛍光体が充填することを阻害し、充填が向上し、更には、発光効率が向上するためと考えられ率が低下してしまう。

る。
Fig. ２に RP-3S に使用した蛍光体の原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscopy）写真像を示す。写真より蛍光体構成原子が整然と配置し、均一な蛍光体を形成していることがわかる。

Fig.3 Relationship between the degree of variation in liquidcrystalization and the value of photostimulable luminescence

分散性を向上させるためには樹脂を形成する有機高分子鎖の電気的な極性と蛍光体表面の極性の、２つのパラメーターをマッチングさせることが重要であることがわかった。有機高分子鎖は親油性であり、親水性表面を持
つ BaFI:Eu 蛍光体とは相互作用を持ちにくい。有機高分子中に親水性の極性基を導入すると、蛍光体表面に極性Fig.2 AFM image of BaFI:Eu基が吸着し蛍光体表面を樹脂が覆うため分散が進行する。
ばらつきの制御は反応釜内での反応液流動に着目し、装置的な改良により温度、濃度分布を制御した。デー

データーは示さないが、極性基の導入量と分散度を比較したところ、極性基量と分散度には相関があった。

ターは、反応釜内の温度と反応釜内での元素濃度を複数RP-3Sプレートでは樹脂と蛍光体のマッチングを向上さカ所サンプリングし、反応時間より単位時間あたりの分せるため、極性基及び樹脂高分子鎖の極性についての検布を求めた。Fig.３に反応系におけるばらつきと合成され討を行い分散度向上を試みた。Fig.４に分散度と充填率のた蛍光体の輝度の関係を示す。反応系のばらつきを約半関係を示す。ここで示す分散度は樹脂を変更したときの分に押さえることによって蛍光体の輝度が約 25% 向上し塗料に存在する最大凝集物粒径と比較品塗料に存在するた。

最大凝集物粒径の比で、数値が大きいほど分散度が高い、つまり凝集物が小さことを示す。Fig.４より樹脂の分散度２．３

蛍光体分散による充填率向上技術を向上することによって、塗料の分散度は従来比で倍以

Ｘ線量子モトルの低減には、蛍光体素材の選択以外に上になり、充填率は約 20% 向上した。

蛍光体層における蛍光体充填率の向上が上げられる。蛍光体充填率の向上は、単位体積あたりのＸ線吸収を増加させ、プレートのＸ線吸収の均一性を増すことができ、そ２．４

保護層内励起光制御技術

従来のレジウスプレートの保護層は励起光散乱層を設けることによって、レーザの輝尽励起光が通過する際の散の結果としてＸ線量子モトルを低減できる。
蛍光体プレートは蛍光体以外に樹脂及び溶剤、各種添

乱による鮮鋭性10）低下を防いでいる。RP-3Sでは、励起光加剤を調整した蛍光体塗料を作成し、その蛍光体塗料を散乱防止層に加え、励起光吸収層を設けることにより、画塗布、乾燥することにより形成されている。溶剤は乾燥質コントラストの向上を図った。 Fig.５にRP-3Sプレート

時にプレート外に放出される。プレート内には蛍光体とと従来プレートの層構成を示す。レーザー光の散乱解析に樹脂、各種添加剤が残るが、樹脂は蛍光体に次いで、プより、レーザーが保護層に入射する時に、その表面で若130

KONICA TECHNICAL REPORT VOL.16（2003）

干量の散乱が生じていることが解った。この散乱励起光により、直接励起すべき蛍光体層とは違う部分の蛍光体層を励起することによって、画像におけるコントラストが悪化する。励起光吸収層を設けることにより、散乱励起光を吸収し、画像のコントラストを向上させることができた。

Fig.6 Contrast of RP-3S plate and reference plate

３ 画質評価RP-3S の画質評価をレジウス 170CR システム（コニカ）を用いて行った。比較として基準プレートを用いた。まず、全モトルの評価を行った。同一条件で X 線撮影を行い、その画像を元にウィナースペクトルを求めた。Fig.７
Fig.4 Relationship between the degree of phosphpor paint dispersion
and the rate of Conpaction of the photostimulable phosphorにウィナースペクトルの測定結果を示す。RP-3Sの方が、基準プレートよりウィナースペクトル、すなわち全モトルが低く、粒状性が良いことがわかった。

Fig.5 Layer composition of REGIUS plates

レジウス基準プレートおよび RP-3S での画像のコントラスト測定をおこなった。測定方法としては、厚さの異なるアクリル円形板をそれぞれのプレートについて X 線
撮 影 し 、 画 像 デ ータ ー を 得 た 。画 像 は ド ラ イ イメー
ジャー DryPro752 を使用し、フィルム濃度 0.5 から 2.5 にFig.7 Wiener spectrum of RP-3S plate and reference plate

おける画像階調度 3.0 に画像処理を行い、レーザーフィル
ムに出力した。得られた画像のエッジ部分の濃度差につ次に DQE を W.Hillen11） に基づき、プレートの鮮鋭性いてコニカデンシトメーター PDA25 を使用して測定し、MTF と粒状性であるウィナースペクトル（WS）より求その差をコントラストとして評価した。 Fig. ６より励起めた。空間周波数uにおけるDQE（u）は下記式により現

光吸収層を導入した RP-3S プレートはアクリル板と周辺される。

部の濃度差が大きく、特にアクリルの厚みが薄い物の方

2
DQE（u）=MTF（u）/｛ q ×WS（ u）｝

がより差が広がった。つまり、Ｘ線吸収差が小さい被写

q：入射 X 線フォトン数体をより明瞭に描出可能であることを示唆している。

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131

DQEは、大きい値ほど画質が良好であることを示す12）。
Fig.８に従来プレートと RP-3Sプレートの DQE特性

13）について、空間周波数を横軸にとって示した。 Fig. ８よりRP-3S が基準プレートに対して画質指標である DQE が向上していることがわかる。

aging 11(1),34(1992).
11）W.Hillen, U.Schiebel, and T. Zaengel,Med.Phys.14(5),744(1987).
12）岡部哲夫、
瓜谷富三

13）J. T. Dobbins III, D. L. Ergun, L. Rutz, D. A. Hinshaw, H. Blume,
D. C. Clark, Med. Phys. 22(10),1581(1995).

Fig.8 DQE of RP-3S plate and reference plate

４ まとめ
RP-3S プレート開発の検討により、以下の結果を得た。
a

蛍光体晶析合成速度制御により BaFI:Eu 結晶構造の均一性が向上し、輝度が 25% 向上した。

s

蛍光体粒子径の制御、および樹脂分散性の向上により、蛍光体層の充填率が 20% 向上した。

d

励起光散乱防止層を導入した保護層を採用し、コントラストが向上した。

f

新規技術の導入により、画質が向上した。

●参考文献
１）中野寧、若松秀明、本田哲、日本写真学会誌、64(2),100(2001).
２）中野寧、画像通信 ,23(2),32(2000).
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８）H.Nanto, T.Aaraki, M.Daimon, E.Kusano, A.Kinbaru, K.kawabata
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９）荒木健、大門正和、上條圭一、更井発、草野英二、金原梁、南戸秀仁、川畑香苗、中野寧、蛍光体同学会、第 292 回講演会予稿、April 3rd ,3E24(2002).
10）H. Fujita, Du-Yih Tsai, Takumi Itoh, Kunio Doi, Junji Morishita,
Katsuhiko Ueda, and Akiyoshi Ohtsuka, IEEE Trans. Med. Im-132

編：医用画像工学（医用放射線科学講座14）.

東京、医歯薬出版 ,1998.

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