JPH03191850A - Ｘ線を用いた成分分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、Ｘ線を用いた成分分析装置、特にＸ線装置な
どにより被測定物中にＸ線を照射してその通過Ｘ線の線
量を測定し、被測定物の成分、例えば骨の骨塩量などを
分析する装置に関する。

［従来の技術］ 医療分野において、放射線を被検体に照射してその通過
線量を測定し、該被検体中の所望測定部位の成分分析を
することが広範囲に行われている。

具体的には、例えば生体内の骨に含まれているカルシウ
ムを中心とする成分の測定が行われておリ、骨中の含有
カルシウムを中心とする成分量を骨塩量として計測して
いる。

そして、この骨塩量により、特に腎透析患者の腎性骨形
成異常、ステロイドホルモン治療における骨消失、又は
代謝性骨疾患等の診断を行うことが可能となる。

この種の放射線を用いた成分分析装置において、単色化
放射線の被検体中の透過率変化により、生体中の骨塩量
変化を測定することは、臨床上有用であり、近年、老人
人口の増加と共に高年齢者に多く見られる骨粗壓（こつ
そしよう）症等の診断にとって最も重要である。

一般的に、従来の１２５１　（ヨウ素）等のＲ１（放射
性同位元素）を放射線源として利用した分析装置におい
ては、主に骨塩量の測定が行われている。

例えば、Ｒ１を使用する骨塩量分析装置では、放射線源
から被検体に照射されるγ線は、水槽、水袋及び被検体
軟組織と骨組織とでは、異なった減衰が認められる性質
があり、これにより、透過された骨の大きさや骨塩量に
応じた放射線強度の変化を測定し、この測定結果から骨
塩量が計測される。

このようにして、骨塩量の測定装置としては、Ｒ１分析
装置が広範囲に利用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の放射線源を用いた成分分析装置に
よれば、特に前述したＲ１を線源１２５工、１５３Ｇｄ
として利用した骨塩量測定装置においては、使用される
放射線源は半減期が短いために照射線量が経時的に低下
し、これによって測定精度が悪化していた。

従って、測定精度を保つためには、比較的頻繁に放射線
源を交換しなければならず、これには高額な放射線設備
管理費用がかかり、更に該放射性廃棄物は法律に定めら
れた手続に従って廃棄しなければならず、放射線設備管
理が非常に煩雑であった。

また、従来のＲ１分析装置においては、十分な放射線エ
ネルギー強度が得られず、被測定物の１１定精度や、そ
の再現性が悪くなるという欠点があった。

そこで、Ｘ線源を用いて成分分析を行う骨塩量測定装置
が用いられ、特に回折法によりＸ線の単色化を行い、こ
の単色化Ｘ線を利用して所望の骨塩量を高精度に分析す
る骨塩量測定装置が本出願人により出願されている（特
開昭６４−４９５４７号）。

すなわち、このＸ線回折法を利用した骨塩量測定装置は
、例えば回折格子を用いて２種類の異なった低エネルギ
ーの単色化Ｘ線ビームを被測定物に照射し、該被測定物
におけるＸ線の通過率変化により生体中の骨塩量を測定
することが特徴であり、これにより、Ｘ線回折格子を用
いた分析装置は、前述したＲ１における問題点を改善す
ることが可能となり、高精度にかつ長期間にわたって、
優れた再現性を有する骨塩量の分析結果が得られるとい
う利点がある。

しかしながら、このようなＸ線回折法による骨塩量測定
装置によれば、Ｘ線発生器から照射される白色Ｘ線スペ
クトル分布から複数の単色化された所定エネルギーのＸ
線を得る必要があり、このためにＸ線発生器とＸ線検出
器との間に所定のＸ線ビーム幅を得るためのコリメータ
と、このＸ線ビームから所定エネルギー幅の単色Ｘ線ス
ペクトルに変換するための回折格子とを所望のエネルギ
ーレベルに応じて複数個設けなければならない。

この結果、測定装置自体が複雑になり、非常に大型にな
っていた。

そして、前記Ｘ線回折格子を介して得られる単色化され
たＸ線ビームのエネルギー幅は、Ｘ線ビーム幅に依存し
ており、高精度の分析結果を得るためには、コリメータ
及び回折格子により、前記Ｘ線ビームを幅の細いビーム
に絞る必要がある。

すなわち、これは、第８図に示されるように、例えば、
６０ｋｅＶの広いエネルギー幅を有する白色Ｘ線スペク
トルＡのエネルギー領域から非常にエネルギー幅の狭い
領域、例えば２７±１，５ｋｅＶの単色化Ｘ線ビームＢ
を取り出すことになり、この照射Ｘ線ビーム幅を細くし
たために、使用するエネルギー領域は、ごくわずかにな
る。

従って、このようなＸ線回折格子を用いた成分分析装置
では、Ｘ線エネルギー領域を効率的に使用することが困
難であった。

また、このＸ線回折格子を用いた分析装置は、従来のＲ
１分析装置よりも、強いビーム強度が得られ、これによ
り、被検体が全身の場合においては、比較的精度の良い
分析結果が得られ、更に測定あるいは検査も短時間で行
えるようになったが、被検体の一部分である例えば、腕
部等のＡｌ１Ｊ定の場合においては、照射Ｘ線線量が強
すぎるために、Ｘ線検出器側に検出誤差が生じる場合が
あった。

すなわち、Ｘ線回折格子を用いた成分分析装置では、例
えば、照射Ｘ線が強いので、全身への照射には」−分な
線量強度が得られるので、高精度測定が可能とな−】た
が、例えば腕部、腰椎、大腿部等の被検体の一部分につ
いては、被検体の種類や大きさに応じて適切な照射Ｘ線
線量に減少させ、調整する必要がある。

しか【７、従来においては、このような線量の調整は何
ら行われておらず、このために、被検体を通過したＸ線
線量が強すぎて、検出器側で誤差が生じ、これにより、
高精度測定が困難であった。

これは、Ｘ線検出器の最大線量の検出能力において、限
界があるために生ずるものであり、検出されるＸ線線量
が強すぎると、例えば該検出信号のパルス数に換算すれ
ば、数百ｋ　ｃ　ｐ　ｓ　（７）ｌｉｌｆｆｉ強度以上
において、著しい検出誤差を生ずることが実験的に確認
されている。

一方、以上のような照射Ｘ線の線量を調整することは、
例えば、Ｘ線管へ印加される高圧管電流を増減させて調
整し、これにより前記白色Ｘ線スペクトル分布のピーク
値を変える手法があるが、どうしても被検体の大きさや
種類に応じて微調整することが困難であり、また管電流
の調整に時間がかかっていた。

このため、例えば被検体が全身の場合は問題ないが、腕
部などの場合の測定には、照射Ｘ線線量が強すぎてしま
い、これにより複雑で微妙な変化を有する被測定物の成
分を高精度にかつ短時間で分析することができなかった
。

すなわち、この種のＸ線を用いた成分分析装置において
は、Ｘ線エネルギーを効率的に使用するとともに、あら
ゆる種類や大きさの被測定物に応じてＸ線線量を最適値
に設定し、これにより、被測定物の成分分析をより短時
間でかつ高精度に行うことが要求されている。

発明の目的 本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、被測定物の種類や大きさなどに応じて照射
Ｘ線強度を減衰させて最適値を得ることにより、より短
時間で高精度に被測定物の成分分析を行うことができ、
これにより測定精度を常に一定に保ち、再現性を有する
成分分析結果を得ると共に、照射Ｘ線エネルギーを効率
的に使用することのできるＸ線を用いた成分分析装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ Ｘ線の照射軸上に配置され被測定物を照射するＸｉ！ｉ
ｔ及び被／ＪＰＪ定物を通過した通過Ｘ線のどちらか一
方を所定のエネルギー領域にに殻吸収端を有する吸収特
性により減衰させ低エネルギー及び高エネルギーの各領
域に該吸収特性に応じた線量ピーク値を有するＸ線吸収
スペクトル分布の透過Ｘ線を得る第１のフィルタと、前
記白色Ｘ線スペクトル分布及びＸ線吸収スペクトル分布
のどちらが一方のＸ線線量を所定レベルに減衰させて減
衰Ｘ線を得る第２のフィルタと、前記第２のフィルタを
Ｘ線照射軸上から退避する位置と照射軸上の位置とに進
退可能に移動させるフィルタ切換え手段と、を有し、前
記フィルタ切換え手段により被測定物に応じて被測定物
を照射するＸ線の線量を所定レベルに減衰させ該被測定
物を通過した通過Ｘ線線量を測定して被測定物の成分分
析を可能とすることを特徴とする。

［作用］ 以上のような構成としたので、本発明に係るＸ線を用い
た成分分析装置によれば、所定線量の白色Ｘ線スペクト
ル分布を有するｘｖａをＸ線発生器から被測定物に向か
って照射する。

そして、前記白色Ｘ線スペクトル分布を有する照射Ｘ線
は、所定のエネルギー領域にに殻吸収端を有する吸収特
性により、被測定物を照射するＸ線及び被測定物を通過
した通過Ｘ線のどちらか一方をＸ線照射軸上に配置され
ている第１のフィルタにより減衰させて、低エネルギー
及び高エネルギーの各領域に前記吸収特性に応じた線量
ピーク値を有するＸ線吸収スペクトル分布を得る。

そして、前記白色Ｘ線スペクトル分布及びＸ線吸収スペ
クトル分布のどちらか一方のＸ線線量を第２のフィルタ
により所定レベルに減衰させて、減衰Ｘ線を得る。

このような、Ｘ線線量が所定レベルに減衰された吸収ス
ペクトル分布を得るための前記第２のフィルタをＸ線照
射軸上から退避する位置と、照射軸上の位置とに進退可
能に移動させるフィルタ切換え手段により、前記第１の
フィルタのみと、第１、第２フイルタ双方とのどちらか
を選択、切換え可能としている。

従って、第１フイルタのみの選択時には、該第１のフィ
ルタの減衰により得られた透過Ｘ線が被測定物に照射さ
れ、また前記フィルタ切換え手段により前記第１フイル
タに加えて第２のフィルタ選択時には、該第１フイルタ
と第２のフィルタとによる両者の減衰量によって得られ
た透過Ｘ線が被測定物に照射される。

そして、該透過Ｘ線が被測定物を通過し、該測定物を通
過した通過Ｘ線の線量をＸ線検出器により、検出するこ
とができる。

従って、前記フィルタ切換え手段により、被測定物に応
じて照射されるＸ線の線量を最適なレベルに減衰させ、
該被測定物を通過した通過Ｘ線線量を測定し、被測定物
の成分分析が可能となる。

この結果、Ｘ線エネルギーを効率的に使用してあらゆる
種類及び大きさの被測定物において、例えば被検体組織
内の異なる物質の減衰量を他の組織と良好に識別して、
例えば骨の骨塩量を短時間にかつ高精度に測定すること
が可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、本発明に係るＸ線を用いた成分分析装置の
基本原理が示されており、また第２図には、本発明に係
るＸ線を用いた成分分析装置の回路構成が示されている
。

本実施例において特徴的なことは、前記フィルタ切換え
手段により、前記第１のフィルタに加えて第２のフィル
タを所定の周期で選択、切換え可能としたことにあり、
これにより被測定物に応じて該被測定物に照射される照
射Ｘ線線量を減衰させ、最適レベルに設定可能としたこ
とにある。

第１図の基本原理の説明 以下、第１図を用いて、本発明に係る分析装置の基本原
理を説明する。

第１図（ａ）は、前述した第８図（ａ）と同様のＸ線発
生器から被測定物に向かって照射される白色Ｘ線スペク
トル分布Ａを示しており、第１図（ｂ）は、前記白色Ｘ
線スペクトル分布Ａを減衰させるための吸収特性を示し
た図であり、これは所定のエネルギー領域にに殻吸収端
を有し、図に示すように、例えば中エネルギー領域に減
衰値をもったフィルタ特性であり、縦軸には、Ｘ線の吸
収係数を示し、横軸には、エネルギーを示している。

このに殻吸収端は、Ｘ線の光電効果による光電吸収が急
激に変化して、例えばに殻電子による吸収が始まるエネ
ルギー状態を示しており、このエネルギー状態では、第
１図（ｂ）に示すようにＸ線の減衰が急激に変化してい
ることが理解される。

このようなに殻吸収端を有する単色化Ｘ線吸収スペクト
ル分布を得る方法は、平衡フィルタ法と呼ばれ、一般的
には前記白色Ｘ線スペクトル分布を減衰させて、単色条
件を得る一つの方法として用いられている。

すなわち、この平衡フィルタ法によれば、第１図（ｂ）
に示されたフィルタ特性は、例えば物質ガドリニウムＧ
ｄ、セリウムＣｅ、鉛Ｐｂ１金Ａｕ等から成り、所定エ
ネルギー範囲に対しては、等しい吸収を示すようにその
物質の厚さが調整される。

そして、これらの物質を用いたフィルタ特性は、前記物
質の厚さの設定により、Ｋ膜吸収端の狭いエネルギー範
囲以外の全てのエネルギー領域に対し、第１図（ｂ）に
示す特性の傾き部分が同一の吸収特性を示すことになる
。

これにより、該物質の厚さを厚くすることにより、所定
レベルにＸ線線量を減衰させることができる。

そこで、本出願人は、この平衡フィルタ法を用いてＫ殻
吸収端エネルギーの異なる種類の物質及びその物質の厚
さを調整したフィルタ特性を利用し、第１図（ｃ）に示
すように、低エネルギー及び高エネルギーの各領域に吸
収特性に応した線量ピーク値を有する透過Ｘ線の吸収ス
ペクトル分布の所定線Ｍピーク値レベルを下げることに
着目した。

これにより、被測定物に応じて被測定物を通過した通過
Ｘ線強度を得て、該Ｘ線強度の線量を測定することを考
え出した。

すなわち、前記第１、第２のＸ線吸収スペクトル分布ｃ
、　　ｃ’は、前記第１図（ｂ）に示す所定エネルギー
領域にＫ殻吸収端を有する第１．第２吸収特性Ｂ、　　
Ｂ’に応じて、前記白色スペクトル分布Ａを減衰させる
ことにより得られ、これにより、低エネルギー及び高エ
ネルギーの各領域に所定のＸ線強度の線量ピーク値を有
する減衰特性が得られる。

コノｆｆ１ｌ、第２のＸ線吸収スペクトル分布ｃ、　　
ｃ’の特徴は、吸収特性Ｂ、　　Ｂ’に示すＫ殻吸収端
のエネルギーレベルが第１図（Ｃ）に示す１つ目の山の
線量ピーク値エネルギーレベルと同一になっていること
であり（第１図に示す一点鎖線）、かつ図に示すように
物質の厚さの設定により、減衰量ΔＢが定められ、該減
衰量に対応した二つの線２ピーク値のＸ線強度変化幅Δ
Ｃを得ることができることである。

従って、第１図（ｂ）に示すように、フィルタ特性を得
るための物質の厚さを薄くした場合の第１吸収特性Ｂと
、厚さを厚くした場合の第２吸収特性Ｂ°とによって、
Ｘ線吸収スペクトル分布は、第１、第２吸収特性に応じ
て、Ｘ線強度の強い第１のＸ線吸収スペクトルＣと、Ｘ
線強度の弱い第２のＸ線吸収スペクトルＣ゛とが得られ
る。

もちろん、第１図（ｅ）に示すＸ線線量ピーク値の強度
変化幅ΔＣは、前記フィルタとして使用される物質の厚
さに応じて所定レベル減衰されることになる。

第２図の主要構成の説明 次に、前記第１図に示されているＸ線を用いた分析方法
を適用して、例えば、骨塩量測定装置の一例を第２図に
示し、以下構成を説明する。

図において、Ｘ線発生器１０は、第１図Ｃａ＞に示す白
色Ｘ線スペクトル分布Ａを有するＸ線を被測定物に向か
って照射する、例えばＸ線管であり、図示しないＸ線管
用高圧電源により高電圧が供給され、コーンビーム等の
所定線量の照射Ｘ線１０ａを発生する。

この照射Ｘ線１０ａは、フィルタ切換え手段としてのフ
ィルタ装置１２に透過されて、透過Ｘ線１２ｅを得る。

前記フィルタ装置１２は、白色Ｘ線スペクトル分布Ａを
有する照射Ｘ線１．０　ａを透過させ、該Ｘ線線量を所
定レベルに減衰させるフィルタであり、所定線量レベル
に減衰させる第１、第２のフィルタと、該フィルタをＸ
線照射方向に面して対向配置するための円板状のフィル
タ板１２ａと、該フィルタ板１２ａを回転させるための
回転駆動源であるフィルタモータ１２ｂとから構成され
ている。

このフィルタ板１２ａは、前記フィルタモータ１２ｂの
回転軸先端部に該フィルタ板１２ａの円板中心部がくる
ように取り付けられており、これによって、該フィルタ
板１２ａを回転させながら、照射Ｘ線１０ａを各第１．
第２フイルタに透過するようにしている。

すなわち、前記フィルタ板１２ｇには、第３図、第４図
に示すように、例えば２組から成る４種類の物質で構成
された第１のフィルタ］、　２　ｃと、１つの物質で構
成された第２のフィルタ１２ｄとが重合されて設けられ
ている。つまり、第１のフィルタ１２ｃがフィルタ板側
周に配設されており、このフィルタ板１２ａには、第１
のフィルタ１２Ｃとしては、所定の厚さｔｌに設定され
た物質、例えば、低エネルギー用にＧｄ５Ｃｅが使われ
、高エネルギー用にＰｂＳＡｕが使われる。

また、第２のフィルタ１２ｄとしては、第３図に示すよ
うに前記円板状の第１のフィルタの円形状に対して、半
円状に形成されており、所定の厚さｔ２に設定された物
質、例えば銅Ｃｕ又はＺｎとＣｕの合金である真鍮など
が使われる。

そして、前記フィルタ装置１２には、第３図Ａ−Ａ断面
に示すように円形状のｍｌのフィルタと半円状の第２の
フィルタとが、フィルタ板１２ａを介して、交互に重合
されて配設されている。

このフィルタ装置１２は、第１図及び第３図に示されて
いるようにフィルタモータ１２ｂにより矢印の方向へ該
フィルタ板１２ａを所定周期で回転させ、これにより、
前記照射Ｘ線ＩＤａを、第１のフィルタ１２ｃではＧｄ
、Ｃｅ、Ｐｂ、Ａｕを、Ｔ４２のフィルタ１２ｄでは例
えばＣｕをそれぞれ、所定時間ごとに透過させる。

そして、前記フィルタ装置１２により、前記各第１、第
２のフィルタを透過した透過Ｘ線１２ｅが被検体１４に
照射される。

前記被検体１４は、例えば人体の全身又は腕部、腰椎部
など、あるいは被測定物としての被破壊性検査用物質等
であり、この被検体１４には、前記Ｘ線吸収スペクトル
分布Ａが通過され、これにより、腕部の骨の骨塩量を測
定する場合には、骨塩量に応じたＸ線線量が減衰される
。

前記被検体１４を通過した通過Ｘ線１４ａは、例えば、
２次元検出素子としてのＣｄＴｅアレイ等のＸ線検出器
１６で検出され、通過Ｘ線の線量に応じた検出信号１６
ｇに変換される。

前記検出信号１６ａは、例えば図示しないプリアンプで
所定振幅レベルまで増幅され、線量に応じた検出信号１
６ａをコンパレータ１８に出力する。

前記検出信号１６ａが入力されるコンパレータ１８は、
該検出信号１６ａを所定波高値以上に弁別し、あらかじ
め設定されている弁別レベル以上の検出信号のみが出力
され、カウンタ２０に入力して、計数される。

前記カウンタ２０は、該計数結果を記憶したり、演算し
たりするためにデジタル信号２０ａに変換して出力し、
メモリ２２と演算器２４とに供給する。

前記メモリ２２は、例えば、該デジタル信号２０ａをデ
ータとして一時的に保存したり、又は、あらかじめフィ
ルタ制御パターン等を記憶したりするＲＯＭ等から成り
、これらの記憶内容は、前記演算器２４又は制御回路２
８に供給される。

前記演算器２４は、前記メモリ２２に記憶されているデ
ジタル信号２２ａや、前記カウンタ出力のデジタル信号
２０ａを演算し、所望のエネルギー領域のＸ線線量に対
応したデジタル信号を算出し、これにより、骨の骨塩量
を求め表示器２６に演算信号２４ｇを供給している。

前記表示器２６は、該演算信号２４ａを入力して、例え
ば骨の骨塩量の算出結果を画像表示するだめのテレビモ
ニタであり、該演算結果を集計、データ整理し、骨塩量
及び所望の被検体骨部を画像表示している。

制御回路２８は、操作パネル３０からの測定者の制御指
令３０ａや、前記カウンタ２０の計数結果あるいは計数
時間、前記メモリ２２の記憶内容、前記フィルタ板１２
ａの回転状態を同期検出器３２により検出する等の、各
情報を入力、監視しており、常に最適な測定動作が行え
るように制御する回路である。

この制御回路２８は、前記同期検出器３２でフィルタモ
ータの回転速度を例えば、前記フィルタ板１２ａの周辺
端部に設けられている切欠き位置により、１回転毎に検
出している。

この結果、各第１、第２のフィルタＧｄ、Ｃｅ。

Ｐｂ、Ａｕ、あるいはＣｕ等を透過するＸ線のＸ線透過
時間を前記カウンタ２０の計数時間と同期して回転制御
が行われる。

従って、各フィルタを透過した透過Ｘ線を所定時間検出
し、該第１、第２のフィルタの減衰量に応じたＸ線線量
を測定することができる。

なお、本実施例において、前記フィルタ装置１２は、円
板状の回転フィルタ板を一例として示したが、例えば、
スライド式に横方向に可動させて、前記第１、第２のフ
ィルタを選択させるフィルタ板構造としてもよい。

もちろん、フィルタ切換え手段としてのフィルタ装置］
２は、フィルタ板に限らず第１のフィルタをＸ線照射軸
上に配置して第２のフィルタをＸ線照射軸上から退避す
る位置と照射軸上の位置とに進退可能に移動させる第２
のフィルタを切り換える装置であればよい。

前記操作パネル３０は、前記コンパレータ１８の弁別レ
ベルを任意に測定者が設定したり、前記カウンタ２０の
計数時間を設定したりする制御部を含み、測定者が必要
に応じて任意に所定値を設定するための入力装置である
。

すなわち、前記操作パネル３０から制御信号３０ａが前
記制御回路２８へ供給され、これにより、所望の各制御
が行われる。

第２図の動作説明 次に、第２図に示されている成分分析装置の測定動作に
ついて、第３図から第６図を用いて詳細に説明する。

本実施例における成分分析装置の実際の使用動作は、被
検体腕部及び全身の骨塩量の分析をＸ線コーンビーム照
射により行った場合の一例を説明する。

まず、測定者は、被検体１４例えば腕部等の所望患部を
定位置に配置し、次に操作パネル３０の操作により、操
作信号３０ａが制御回路２８に入力される。

そして、前記制御回路２８は、フィルタ装置１２のフィ
ルタモータ１２ｂを回転駆動させて、フィルタ板１２ａ
を例えば、第３図に示す矢印の方向に回転させると共に
、Ｘ線発生器１０から白色Ｘ線スペクトル分布Ａを有す
る照射Ｘ線１０ａを前記フィルタ装置１２を介し、被検
体１４に照射させる。

この結果、前記照射Ｘ線１０ａは、第１図（ａ）に示す
白色Ｘ線スペクトル分布Ａを有するＸ線が前記フィルタ
装置１２のフィルタ板１２ａに設けられている、例えば
第１フイルタ１２ｃの第１吸収特性Ｂにより、照射Ｘ線
はそれぞれのフィルタ減衰特性に応じて透過される。

ここで、前記フィルタ板１２ａの回転速度は、前記同期
検出回路３２により検出され、同期信号３２ａを前記制
御回路２８に入力しており、これにより、例えば所定の
一定周期τで同期して、フィルタ板１２ａが回転される
。

これは、第５図、第６図に示すように、１回転の周期Ｔ
が例えば、被検体の全身用又は腰椎・大腿用に応じて、
高精度・標準モード等により設定されている。すなわち
、低エネルギー用及び高エネルギー用の第１フイルタす
なわちＧｄ、　　Ｃｅ。

Ｐｂ、Ａｕには、それぞれ、τ：Ｔ／８″ｒ５ＩＩＳの
周期でＸ線が透過される。

もちろん、図に示す周期Ｔは、例えば操作パネル３０の
操作指令により、前記制御回路２８を介して任意に可変
可能である。

ここで、第１フイルタとして例えば、低エネルギー用の
ＧｄがＸ線を透過した場合を説明すれば、Ｘ線吸収スペ
クトル分布は、第１図（ｂ）に示す第１減衰特性Ｂの第
１フイルタにより減衰されて、被検体１４に照射される
Ｘ線としては、第１図（Ｃ）の第１のＸ線吸収スペクト
ル分布Ｃのようになる。

そして、この第１のＸ線吸収スペクトル分布は、前記被
検体１４を通過し、骨塩量に応じた通過Ｘ線１４ａがＸ
線検出器１６で検出され、検出信号に変換され、更にコ
ンパレータ１８で所定レベルに弁別されて検出信号］、
　８　ａを得る。

そして、この検出信号１８ａは、カウンタ２０に入力さ
れ、計数される。

もちろん、前記カウンタ２０は、前記制御回路２８によ
りオンオフ切換えが行われ、計数時にはオン状態にあり
、第５図に示されているように、透過Ｘ線１０ａが第１
フイルタＧｄを通過している時間を一τ／　８　”＝　
５　ｍｓの間だけ前記カウンタ２０で計数が行われる。

しかし、これは、具体的には第５図に示すように立上が
りで計数開始、立下がりで計数終了となり、第５図に示
すような順序で、すなわち、まず第１のフィルタでは、
Ｇｄ→Ｃｅ　−＋　Ｐ　ｂ→Ａｕの順序で各ｔ”Ｆ５ｍ
ｓでて一〇〜２０ｍ５まで順次計数が行われる。

そして、前記カウンタ２０で計数された計数値は、第１
図（Ｃ）のスペクトル分布に対応したデジタル信号２０
ａに変換されて、前記メモリ２２に一時的に記憶される
。

次に、τ−２０〜４０Ｉｍｓの間においては、前記第１
のフィルタに加えて、第２のフィルタである例えば、銅
ＣｕにＸ線が透過され（第３図に示す平面図の斜線部分
及び第５図の斜線部分）、前述したように、同様に吸収
スペクトルは、第１図（ｂ）の第２吸収特性Ｂ゛のよう
になり、これにより、被検体に照射される白色Ｘ線スペ
クトル分布Ａは、第２フイルタにより更に減衰されて、
第１図（ｃ）の第２のＸ線吸収スペクトル分布（斜線部
分）Ｃ″のようになる。

これは、第３図のＡ−Ａ断面図に示すように、物質の厚
さが第１のフィルタｔｉに加えて第２のフィルタｔ２に
より増加され、これにより、第１図（ｂ）に示す減衰量
（ΔＢ）が増加するためである。

従って、この第２のフィルタにより、Ｘ線が透過された
場合には、そのＸ線強度は、前記減衰量ΔＢに対応して
第１図（ｃ）に示すように線量ピーク値がΔＣだけ減少
する。そして、この第２のＸ線吸収スペクトル分布Ｃ°
は、被検体１４を通過し、骨塩量変化に応じた通過Ｘ線
１４ａが上記と同様にして、前記Ｘ線検出器１６で検出
信号１６ａに変換される。

そして更に、前記カウンタ２０で前記第１図（Ｃ）に示
す第１のｘｇａ吸収吸収スペクトル分布芯じて検出信号
が計数されて、デジタル信号２０ａに変換される。この
計数値を所定のデジタル信号２０ａに変換することは、
該計数結果を記憶したり、演算したりするために行われ
る。

ここで、第５図に示すように、各フィルタのそれぞれの
物質の切換え時には、カウンタ２０は、前記制御回路２
８により、立下がりＬレベルから立上りＨレベル間に瞬
間的にオフ状態（２τ２゜又はτ１＋τ２）にされ、前
記カウンタ２０の計数を停止させて、フィルタ切換え時
の計数変動及び誤差の発生を防止している（第５図には
、ｔｌ−ＩＩＩＩＳ、　　ｔ２＜ｌｌｌ５として一例を
示す）。

このようにして、フィルタ板１２ａの回転速度に応じて
、所定時間、検出信号が計数されて、第１図（Ｃ）の第
２のＸ線吸収スペクトル分布Ｃ゛に対応したデジタル信
号２０ａが演算器２４に供給される。

そして、前記第１、第２フイルタにより得られた前記各
デジタル信号２０ａ、２２ａは、前記演算器２４により
それぞれ骨の骨塩量を算出するために演算され、被検体
患部の骨塩量及び画像情報等が前記表示器２６に送られ
、表示器２６でテレビモニタに画像表示される。

他の実施例を示した第７図の説明 次に、被検体の一部分の骨塩量をより高精度にΔｐ」定
する場合を他の実施例として第７図を用いて説明する。

第７図は、第２図に示されている本発明の分析装置を用
いて、より高精度に骨塩量を測定する場合の一例を示し
ている。

図に示されている実施例においては、前記フィルタ切換
え手段であるフィルタ装置１２により、透過Ｘ線を第１
のフィルタのＧｄと第２のフィルタのＣｕ選択時に吸収
スペクトル分布Ｄ（第７図（ｅ））として求め、第１の
フィルタのＣｅと、第２のフィルタのＣｕ選択時に前記
吸収スペクトル分布りと異なる吸収スペクトル分布Ｅ（
Ｔ４７図（ｆ））として求め、これらの両者をそれぞれ
被検体に通過させて、前記吸収スペクトル分布りから吸
収スペクトル分布Ｅを演算器２４により減算して、低エ
ネルギー領域において、単色化差分スペクトル分布Ｆ（
Ｔ５７図（ｇ））を算出し、これにより、被検体腕部等
のＸ線量を求めることができる。

そして、これにより、より高精度に被検体の例えばｆ１
塩量の成分分析が可能となる。

第７図の動作説明 以下、第２図に基づいて、第７図を詳細に説明する。

すなわち、前記白色Ｘ線スペクトル分布Ａを有する照射
Ｘ線３−　Ｏａは、例えば高エネルギー領域にに殻吸収
端がγｒ存する第１のフィルタＧｄの吸収特性ｄにより
、減衰された透過Ｘ線を得る。

これは低−ネルギー及び高エネルギーの各領域に該吸収
特性ｄに応じた線ｍピーク値を持つＸ線の吸収スベク１
ヘル分Ｉ′ｌ’ｉ　Ｄとなる（第７図（ｅ））。

もぢろん、この場合、第３図に示すように、第２のフィ
ルタのＣｕにより、更に所定レベル減衰されている。

また、低エネルギー領域にに殻吸収端が存在する第１の
フィルタＣｅの吸収特性ｅ（第７図（ｄ））により、減
衰された透過Ｘ線を得る。これは、低エネルギー及び高
エネルギーの各領域に該吸収特性ｅに応じた線量ピーク
値を持つ前記Ｘ線の吸収スペクトル分布りと異なる吸収
スペクトル分布Ｅとなる（第７図（ｆ））。

もちろん、前述したと同様に、この場合も第３図に示す
ように、第２フイルタＣｕにより減衰される。

このような、所定の吸収スペクトル分布り、　　Ｅを得
るための第１のフィルタ（Ｇｄ、Ｃｅ）は、第２のフィ
ルタＣＩＪと共通した基板に配置されたフィルタ板１２
　ａにより、制御回路２８の回転制御で所定の周期で任
意に選択・切換えを可能にしている。

従って、第１のフィルタＧｄ十第２のフィルタＣｕ選択
時には、該フィルタ特性の減衰により得られた透過Ｘ線
が被検体に照射され、Ｘ線検出器１６により該被検体を
通過したＸ線線量を検出して線量に応じた検出信号を出
力する。そして、この検出信号を計数して、該計数結果
を記憶したり、演算したりするために、デジタル信号２
０ａに変換し、メモリ２２に記憶する。

また次に、前記フィルタ板１２ａの回転により第１のフ
ィルタＣｅ十第２のフィルタＣｕ選択時には、該フィル
タによる減衰によって得られた透過Ｘ線が前記Ｃｄ選択
時と同様にＸ線検出器１６により検出信号に変換され、
更にデジタル信号２０ａに変換されて前記メモリ２２に
記憶される。

そして、該メモリ２２に記憶された内容のうち、演算器
２４により、第１のフィルタＧｄ選択時の吸収スペクト
ル分布Ｄ（第７図（ｅ））に対応したデジタル信号から
第１のフィルタＣｅ選択時の吸収スペクトル分布Ｅ（第
７図（ｆ））に対応したデジタル信号を演算して、単色
化差分スペクトル分布Ｆ（第７図（ｇ））に対応したデ
ジタル信号を算出する。

この演算結果により、所定エネルギー領域のＸ線線量を
求めて透過Ｘ線が照射された、例えば被検体腕部の成分
分析を行うことが可能となる。

これにより、Ｘ線エネルギーを効率的に使用し、前記被
検体腕部に応じた最適な照射Ｘ線量が得られ、これによ
り、被検体の一部分の組織内における異なる物質の減衰
量を求めることができ、他の組織と良好に識別して骨の
骨塩量を短時間にかつ、より高精度にＡ１１Ｉ定するこ
とが可能となる。

また、本実施例では、第２のフィルタのＣｕと共に第１
のフィルタを低エネルギー用にＧｄ。

Ｃｅを選択した場合を示したが、第３図に示すように、
高エネルギー用にＰｂ、Ａｕを選択した場合も同様にし
て行うことができる。

また、もちろん、被検体１４が全身の場合には、第１の
フィルタのみを選択して、第２のフィルタによる減衰を
なくし、強い照射Ｘ線線量を得ることができる（第７図
（ｃ）、　　（ｄ）、、（ｅ）。

（ｆ）、　　（ｇ）に−点鎖線で示す）。

以上のようにして、第７図（ｇ）のような所定エネルギ
ー幅を有するＸ線量（単色化差分スペクトルＦ）を測定
することができ、演算器２４の減算算出により、より高
精度な骨塩量を求めることが可能となる。

以上のようにして、本実施例におけるＸ線を用いた成分
分析装置においては、被検体の大きさや種類、例えば人
体の全身あるいは腰椎・大腿部等に応じて、前記白色Ｘ
線スペクトル分布Ａを第１、第２のフィルタにより吸収
特性の減衰量を可変させ、これにより、被検体に応じて
最適な照射Ｘ線強度を得ることが可能となる。

すなわち、本実施例においては、前記フィルタ装置１２
を用いて、照射Ｘ線線量を減衰させて、第１のフィルタ
のみにより強い線量を得て、被検体全身の骨塩量を測定
したり、また第１のフィルタに加えて、更に第２のフィ
ルタにより減衰された最適な弱い線量を得て、被検体腕
部の骨塩量を測定したりすることができる。

もちろん、このような第２のフィルタの切換え制御は、
制御回路２８により前述した第３図〜第６図に示すよう
に被ｄｌ１１定物の種類や、大きさに応じて行うことが
できる。

なお、本実施例では、フィルタ装置１２を第２図に示す
ように、Ｘ線発生器１０と、被検体１４との間に配置さ
せて、前記白色Ｘ線スペクトルＡを吸収特性に応じて減
衰させ、Ｘ線吸収スペクトル分布Ｃの透過Ｘ線を被検体
１４に照射した場合を示したが、もちろん、前記フィル
タ装置１２を被検体１４と、前記Ｘ線検出器１６との間
に設けて前記白色Ｘ線スペクトルを、まず被検体１４に
通過させ、その通過Ｘ線スペクトルを前記６第１、第２
のフィルタで減衰させて、透過Ｘ線として第１、第２の
吸収スペクトルを前記Ｘ線検出器１６で検出するように
してもよい。

また、各実施例において、フィルタ切換え手段としての
フィルタ装置１２は、第３図に示されているように、第
１のフィルタとしてＧｄ、Ｃｅ。

Ｐｂ、Ａｕの４ｔｌ類、第２のフィルタとしてＣｕ１８
類をフィルタ板１２ａに設けた一例を示したが、もちろ
ん、前記各フィルタの物質は、多種類設けてもよく、前
記制御回路２８により回転制御し、所定のタイミングで
同期して第１．第２のフィルタの各物質の透過Ｘ線を検
出することも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るＸ線を用いた成分分
析装置によれば、従来のＲＩを用いた分析装置の問題点
を解決できると共に、更にＸ線回折法による分析装置の
ような回折格子を用いることなく、平衡フィルタ法を応
用して前記白色Ｘ線スペクトル分布を効率的に、かつ被
７Ｉ−１定物に応じて最適に照射Ｘ線線量を減衰させ、
Ｘ線吸収スペクトルエネルギー分布を求めて、所望の照
射Ｘ線強度のＸ線線量を得ることが可能となる。

この結果、被測定物に照射されるＸ線の線量を最適に設
定することが可能となり、Ｘ線回折法による成分分析結
果よりも、被測定物が全身あるいは、腕部等においても
、より高精度にかつ短時間に分析が可能となり、複雑で
微妙な成分変化を有する被測定物の測定を高精度に行う
ことができる。

また、このＸ線回折格子を用いた分析装置では、必然的
にスキャン機構が必要であったが、本発明においては、
スキャン操作しなくても成分分析ができる効果がある。

更に、本発明では所望のエネルギーレベルに応じた数の
回折格子等をまったく用いる必要がなく、前記フィルタ
切換え手段により、被測定物に応じた強さのＸ線線量を
得て、Ａｕ定、分析が可能となるので、装置自体の構造
の簡単化を図ることができ、装置の小型化が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るＸ線を用いた成分分析装置の基
本原理を示すスペクトル分布図、第２図は、本発明に係
るＸ線を用いたＸ線分析装置の回路構成図、 第３図、第４図は、フィルタ装置の構造及び第１フイル
タ、第２フイルタの使用例を示した説明図、 第５図、第６図は、フィルタ装置の動作状態を示した説
明図、 第７図は、本発明に係るＸ線を用いた成分分析装置にお
ける他の実施例を示した説明図、第８図は、従来のＸ線
を用いた成分分析装置の基本原理を示したスペクトル分
布図である。 １０ａ　　・・・　照射Ｘ線 １２　　・・・　フィルタ装置 １２ａ　　・・・　フィルタ板 １２Ｆ） １２ｃ ２ｄ ４ 　２ｅ 　６ ６ａ ８ ０ ０ａ ２ ４ ６ ８ ０ ０ａ ２ フィルタモータ 第１のフィルタ 第２のフィルタ 被検体 透過Ｘ線 Ｘ線検出器 検出信号 コンパレータ カウンタ デジタル信号 メモリ 演算器 表示器 制御回路 ■・■作パネル 操作信号 同期検出部 白色Ｘ線スペクトル分布 第１吸収特性 第２吸収特性 第 １図 Ｂ Ｃ゛ ΔＣ ｄ、　　ｅ Ｄ、　　Ｅ 減衰量 第１のＸ線吸収スペクトル 第２のＸ線吸収スペクトル Ｘ線強度の変化量 吸収特性 吸収スペクトル分布 単色化差分スペクトル分布。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定線量の白色Ｘ線スペクトル分布を有するＸ線を被測
   定物に向かって照射するＸ線発生器と、前記被測定物を
   通過した通過Ｘ線を検出するＸ線検出器と、を有し、前
   記Ｘ線検出器により検出されたＸ線線量を測定し被測定
   物の成分分析を行うＸ線を用いた成分分析装置において
   、 Ｘ線の照射軸上に配置され被測定物を照射するＸ線及び
   被測定物を通過した通過Ｘ線のどちらか一方を所定のエ
   ネルギー領域にＫ殻吸収端を有する吸収特性により減衰
   させ低エネルギー及び高エネルギーの各領域に該吸収特
   性に応じた線量ピーク値を有するＸ線吸収スペクトル分
   布の透過Ｘ線を得る第１のフィルタと、 前記白色Ｘ線スペクトル分布及びＸ線吸収スペクトル分
   布のどちらか一方のＸ線線量を所定レベルに減衰させて
   減衰Ｘ線を得る第２のフィルタと、前記第２のフィルタ
   をＸ線照射軸上から退避する位置と照射軸上の位置とに
   進退可能に移動させるフィルタ切換え手段と、を有し、 前記フィルタ切換え手段により被測定物に応じて被測定
   物を照射するＸ線の線量を所定レベルに減衰させ該被測
   定物を通過した通過Ｘ線線量を測定し、被測定物の成分
   分析を可能とすることを特徴とするＸ線を用いた成分分
   析装置。