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May 03, 2024

ウルトラの開発

Scientific Reports volume 12、記事番号: 22532 (2022) この記事を引用 1762 アクセス 7 Altmetric Metrics の詳細 医療機関では、放射線遮蔽は身体を保護する効果的な戦略です。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 22532 (2022) この記事を引用

1762 アクセス

7 オルトメトリック

メトリクスの詳細

医療機関において、放射線遮蔽は医療従事者と患者を被ばくから守るための効果的な戦略です。 放射線発生エリアで医療従事者が着用するシールドの重量を軽減することは、医療従事者の生産性と機動性を向上させる上で重要な役割を果たします。 この研究では、ポリマーとタングステンの複合材料をエレクトロスピニングしてモルフォ蝶の羽に似た多層薄膜構造を持つナノファイバーを生成することにより、新しい軽量放射線シールドを開発した。 作製したシールドは厚さ 0.1 mm の柔軟なシールド紙の形状でした。 薄いシールド紙の多層構造は、タングステン粒子の分散液をエレクトロスピニングすることによるナノファイバーパターンの形成によって得られました。 厚さ 0.1 mm の場合、紙の遮蔽率は 60 keV で 64.88% でした。 さらに、厚さ0.3mmの積層構造でシールド率は90.10%、鉛当量は0.296mmPbでした。 エプロンの素材として使用した場合、従来のリード製品に比べて45％の軽量化が可能です。 また、加工性にも優れており、医療機関で使用される帽子、手袋、下着、スカーフなど、柔軟な製品の製造が可能です。

X 線撮影は、X 線を人体に透過させ、人体内の物質の密度の違いを利用して解剖学的構造を画像化する医療技術です1。 組織の密度が高い場合、X 線の透過は制限されますが、密度が比較的低い組織は容易に透過できます 2。 したがって、シールドの密度が高いほど、放射線防護にとって有利になります。

X 線などの人工放射線は、医療および産業技術のために開発されてきました。 しかし、医療機器の使用が増加しているため、一般住民や医療従事者、産業従事者は放射線被ばく量が増加しています3。 したがって、被曝を軽減するには、積極的な放射線防御技術が必要です。 さらに、最近の新型コロナウイルス感染症のパンデミックにより、モバイル X 線装置の使用が増加しています4。 国際放射線防護委員会 (ICRP) は、医療分野で使用される放射線は患者の利益のために使用されるべきであり、最適化されるべきであると規定しています5。

医療機関で使用される放射線シールド技術は、時間と距離に関連しています6。 一般に X 線シールドとしては、鉛粉末とゴムなどのポリマーで作られた鉛の板またはシートが使用されます7。 しかし、鉛はその毒性のため、鉛中毒や廃棄に関して問題を引き起こします。 そのため、医療機関で使用されるシールドは鉛フリー材料で製造されることが増えています8。 しかし、放射線を使用するほとんどの医療機器、消耗品、施設では、依然として遮蔽材として鉛が使用されています。 したがって、この問題を解決するには、鉛と同等のシールド性能を備えた、安価で環境に優しい鉛フリー材料の使用を拡大する必要があります。

通常、タングステン、酸化ビスマス、硫酸バリウム、ホウ素などの材料が鉛の代替品として使用されます9。 シールド性能を考慮すると、タングステンは最も有用な環境に優しいシールド材料です。 一般に、鉛代替シールド材料は無毒であり、柔軟性と加工性を備えている必要があります。 また、混合するポリマーとの親和性に優れた材料、あるいはシールド製造時の軽量化が可能な材料として提案する必要がある。 これらのシールド材で作製できるシールドの種類は板状、繊維状、シート状などがあり、プロセス技術に応じてプレス成形や射出成形により所望の形状に成形することが可能です。

繊維タイプのシールドは、シールド材料を含浸させた糸から織られます。 ただし、遮蔽性能は、織りの過程で糸の間に発生するピンホールによって制限されます。 したがって、ファイバーベースのシールドは主に二次 (または散乱) 放射線から保護するために使用されます10。 シート状のシールドは、ポリマーとシールド材を混合し、必要な厚さに圧縮して製造されます。 このプロセスで最も重要な要素は、シールド材を均一に分散させることです。 シールド材の分散プロセスはシールド性能の再現性に影響を与えるため、製造プロセスの標準化がなければ量産化が困難である11。