JPH07333395A - コリメータの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性に優れ、且つ設計の自由度に富む製造
法を提供をすることを目的とする。 【構成】 所定の方法で樹脂モデル１０１を成形し、こ
の樹脂モデル１０１の空間部に鋳型素材を充填し、この
鋳型素材を固化するとともに樹脂モデル１０１を除去す
ることにより鋳型１０２を成形し、この鋳型１０２に溶
融したコリメータ素材１０３を鋳込んだ後、意込まれた
コリメータ素材１０３と鋳型１０２を離間しコリメータ
を得ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＰＥＣＴ装置などの
核医学装置に用いるコリメータの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission C
onputed Tomography）装置等の核医学装置は、被検体に
投与された放射性医薬品より放出されるγ線を検出し、
この検出に基づいて放射線医薬品の体内分布を画像化
し、癌や腫瘍の診断に用いられるものである。

【０００３】この核医学装置において、コリメータは被
検体に投与された放射性医薬品より放出されるγ線を選
択的に透過する要素部品である。そして、このコリメー
タによって選択的に透過させられたγ線は、シチレータ
で光に変換され更に電気信号に変換され、画像データと
して用いられる。

【０００４】このコリメータには、格子状に配列された
貫通穴が全て平行穴であるパラレルコリメータや、格子
状に配列された貫通穴に対し所定の角度を与え、焦線を
もたせることにより感度及び分解能を向上させたファン
ビームコリメータ等がある。特に頭部測定用のＳＰＥＣ
Ｔ装置ではファンビームコリメータを例えば３枚用いて
これを正三角形に組み合わせた三検出器型構成を採用し
ている。

【０００５】従来、この種のコリメータのうち、パラレ
ルホールコリメータは比較的容易に製造できる一方、フ
ァンビームコリメータは格子状に配列される各貫通孔を
１つの焦線に向けた配置で並べなければならないため製
造することが困難なものであると知られている。

【０００６】以下、従来のファンビームコリメータの製
造法の一例を説明する。コリメータの貫通孔形状のピン
を約３万〜５万本用意し、この全てのピンが１つの焦線
に向かって並ぶように複数のガイド板で固定した状態
で、そのガイド板間に例えば鉛を鋳込む（鋳型に鉛を注
入する）。鋳込み後ピンを抜くと、格子状に貫通孔が配
列され且つその各貫通孔が１つの焦点方向に向いたファ
ンビームコリメータが得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の製
造法では以下のような問題がある。複数の貫通孔の方向
がそれぞれ別角度に傾斜しているため一体の鋳型では成
形困難であり複数の分割型を用いる必要がある。これに
より鋳造作業が複雑になり、熟練した技術が要求され特
に１台当たりファンビームコリメータが３枚以上必要と
するＳＰＥＣＴ装置では生産性が悪くなる。

【０００８】また、コリメータの焦点角度の設計変更が
ある場合、鋳型を大幅に変更する必要があるため、ＳＰ
ＥＣＴ装置全体の構造設計を拘束する。そこで本発明は
上記欠点を除去するものであり、生産性に優れ、且つ設
計の自由度に富む製造法を提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、樹脂を所定の形状に成形する第１の工程
と、第１の工程で成形された前記樹脂に鋳型素材を注入
し、前記鋳型素材を固化する一方で前記樹脂を除去する
ことにより鋳型を成形する第２の工程と、前記鋳型にコ
リメータ素材を鋳込む第３の工程と、前記第３の工程で
鋳込まれたコリメータ素材と前記鋳型を離間する第４の
工程とを有するものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、以下のようにコリメータ特に
ファンビームコリメータを製造する。光硬化性樹脂をレ
ーザによって例えばコリメータの形状の樹脂モデルを成
形する。次に、この樹脂モデルを母型として鋳型素材を
充填し、鋳型素材を固化するとともに樹脂モデルを除去
して鋳型を成形する。そして、この鋳型に溶融したコリ
メータ素材を鋳込んだ後、鋳型を取り除くことによりコ
リメータを製造する。これにより、生産性に優れ、且つ
設計の自由度に富むコリメータの製造方法を実現するこ
とが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下本発明に係る一実施例について図面を参
照しながら説明する。図１は、本発明のコリメータ製造
方法によりファンビームコリメータを製造工程順序を示
した図である。

【００１２】図１に示すようにまず樹脂モデル１０１を
成形する（工程１）。次に、鋳型１０２を成形する（工
程２）。次に鋳型１０２にコリメータ素材１０３を鋳込
む（工程３）。そして、鋳型１０２とコリメータ素材１
０３を離間して例えばコリメータ形状の構造体を製造す
る（工程４）。

【００１３】このように製造される構造体の各製造工程
の具体的構成を説明する。工程１は、光硬化性樹脂１０
４をレーザによって所定の形状に（樹脂モデル１０１
を）成形するものであり、例えばＣＴ（Conputed Tomog
uraphy）方式を応用したものがある。以下、ＣＴ方式を
応用した樹脂モデル１０１の成形方法を説明する。

【００１４】光硬化性樹脂１０４とは、紫外線、可視光
線、赤外線などの光の特定波長にのみ反応して硬化する
樹脂であり、アクリレート系、エポキシ系、シリコーン
系などがある。その中でアクリル酸エステルが加熱によ
り容易に気化するため望ましい。

【００１５】ＣＴ方式とは、３次元ＣＡＤデータよりレ
ーザを走査することで光硬化性樹脂を例えば層状（等高
線的）に硬化することをいう。図２は、ＣＴ方式を応用
した成形装置の概略構成図の一例である。

【００１６】図２においてレーザ発振器２０１は光硬化
性樹脂１０４の種類に応じて紫外線、可視光線、赤外線
のいずれかのレーザを発振するものである。ミラー２０
２は、溶液槽中の光硬化性樹脂１０４に向けてレーザを
反射するものである。制御部２０３は、光硬化性樹脂１
０４を所定の形状例えばコリメータの形状に樹脂モデル
１０１を成形するために、ミラー２０２の動きを制御
（例えば輪郭制御）するものである。支持エレベータ２
０４は、レーザにより固化した光硬化性樹脂１０４を所
定の高度だけ液中（光硬化性樹脂１０４）に沈下するも
のである。

【００１７】尚、この装置の成形精度は、機械の精度と
樹脂にもよるが０．１〜０．５ｍｍとなる。また、樹脂
モデル１０１の寸法は、光硬化性樹脂１０４が固化に伴
い若干の収縮をするため、予め収縮率を考慮し補正した
ものにする。

【００１８】以上のように工程１では、溶液状の樹脂１
０４の液面に例えば等高線的にレーザビームを走査し、
固化した光硬化性樹脂１０４のみを液中に沈下させるこ
とによりコリメータ形状、層状などの樹脂モデル１０１
を必要な数だけ造形する。

【００１９】工程２は、工程１で成形された樹脂モデル
１０１を母型とし鋳型１０２を成形するものである。以
下、鋳型１０２の成形方法を説明する。鋳型１０２の成
形は、母型（樹脂モデル１０１）の空間部に液状もしく
はスラリー状の鋳型素材１０５を充填（注入）し、この
鋳型素材１０５を固化するとともに樹脂モデル１０１を
除去することにより行われる。

【００２０】鋳型素材１０５には、水もしくはアルカリ
性の溶液に溶解し通気性ないし加熱により通気性を有す
る消石灰、石膏、水溶性セラミックス等を用いる。鋳型
素材１０５の母型への充填は、以下のように行われる。

【００２１】図３は、樹脂モデル１０１に鋳型素材１０
５を注入するスラリー法の概念図である。充填は、図３
に示す樹脂モデル１０１の表面にパラフィン、ワックス
等の加熱分解物（加熱溶融物）をコーティングした後、
スラリー状の鋳型素材１０５を樹脂モデル１０１に注入
することにより行われる。

【００２２】鋳型素材１０５を固化すると共に樹脂モデ
ルを除去するには、両者を例えば加熱乾燥させる。両者
を加熱乾燥させる方法として、自然乾燥、赤外線照射、
マイクロウェーブ、真空状態に放置するなどがある。そ
の中で、鋳型１０５を真空状態に放置する方法が短時間
で温度むらを少なく乾燥できるため望ましい。

【００２３】また、このように加熱乾燥することにより
樹脂モデル１０１は、溶融蒸発し消滅する。尚、アクリ
レート系等の樹脂の場合には、メタノール、アセトン等
の有機系溶媒で化学的に除去しても良く、樹脂の組成も
しくは配合によっては着火し焼滅しても良い。

【００２４】以上のように、工程２では例えばコリメー
タと相対的にネガ構造の鋳型１０２を造形する。工程３
は、工程２で成形された鋳型１０２に熱溶融したコリメ
ータ素材１０３を鋳込むものである。以下、その方法を
説明する。

【００２５】コリメータ素材１０３には、γ線に対して
遮蔽性の高い鉛合金、タングステン、モリブテン等があ
るが、低い温度で且つ立体的に成形しやすい鉛合金が望
ましい。 鋳型１０４に熱溶融したコリメータ素材１０
３を注入する技術は、工程２と同様に行われるため説明
を省略する。

【００２６】工程４は、工程３で鋳込まれて固化した鋳
型１０２とコリメータ素材１０３を離間し、例えばコリ
メータ形状の構造体を取り出すものである。鋳型１０２
とコリメータ素材１０３の離間は、鋳型１０２の破砕、
水溶性もしくはアルカリ性に双方を浸し溶解することな
どにより行われる。尚、この離間は、構造体に衝撃や応
力を与えることがない鋳型１０２を溶解することが望ま
しい。また、このとき溶解を加速（促進）するために超
音波振動を起こしても良い。

【００２７】次に作用を説明する。レーザ発振器２０１
からレーザ例えば紫外線を発振する。発振したレーザ
は、ミラー２０２で反射し光硬化性樹脂１０４を照射す
る。このとき、ミラー２０２は、制御部２０３により光
硬化性樹脂１０４の収縮率を考慮した３次元データに基
づいて移動される。このようにミラー２０２を移動し光
硬化性樹脂１０４にレーザを走査すると、光硬化性樹脂
１０４は所定の形状例えばコリメータ形状に固化する。
コントローラは、光硬化性樹脂１０４を固化した段階
で、支持エレベータを用いて固化した光硬化性樹脂１０
４を所定の高度だけ液中（光硬化性樹脂１０４中）に沈
下させる。この動作を何度か繰り返し、例えばコリメー
タ形状の樹脂モデル１０１を成形する。（工程１） このように樹脂モデル１０１を成形すると、樹脂モデル
１０１の表面に加熱分解物例えばワックスを塗布する。
つづいてこの樹脂モデル１０１を母型とし空間部にスラ
リー状の通気性を有する鋳型素材１０５例えば水溶性セ
ラミックスを充填する。鋳型素材１０５を充填すると、
それを例えば真空状態に放置し乾燥する。このとき乾燥
により鋳型素材１０５を固化し、樹脂モデル１０１は消
滅する。このように例えばコリメータ形状と相対的にネ
ガ構造の鋳型１０２を成形する。（工程２） 鋳型１０２を成形すると、鋳型１０２を母型とし空間部
に熱溶融したコリメータ素材１０３を工程２と同様に鋳
込む。（工程３） このように鋳込むと、鋳造されたコリメータ素材１０３
と鋳型１０２を例えば水溶液に浸すことにより鋳型１０
２を溶解し、鋳造されたコリメータ素材１０３と鋳型を
離間する。（工程４） これにより例えばコリメータ形状の構造体が得られる。

【００２８】この結果、以下のような効果をえることが
できる。ＣＴ方式で樹脂モデル１０１を成形することに
より以下の効果が得られる。まず等高線的に溶液状樹脂
の液面にレーザビームを照射するため外部だけでなく内
部構造を造形することができ、原理的にはあらゆる形状
の造形が可能となる。そして、熱硬化性樹脂１０４の各
部分とも熱的に均一な成形硬化条件のため幾何学的に高
精度で、且つ硬化収縮は光照射と同時に進行するため熱
歪を発生しないという射出成形では得られないような樹
脂モデル１０１の造形が可能となる。

【００２９】また、通気性を有する鋳型素材１０５を用
いることにより、熱溶融したコリメータ素材１０３を鋳
型１０２に鋳込む時すなわち溶湯の注入時に巻き込まれ
るガスの排出を容易にし、シールド性が悪くなる原因と
なるピンホール（空気の穴）のないコリメータの鋳造成
形が可能となる。これにより、強度、耐熱性、精度の良
い鋳型１０２を成形できる。

【００３０】そして、鋳型素材１０５を注入する前に樹
脂モデル１０１の表面にパラフィン、ワックス等の加熱
分解物（加熱溶融物）でコーティングすることにより、
鋳型素材１０５が固化する前に加熱分解物が溶解し、ス
ラリー状の鋳型素材１０５と樹脂モデル１０１の離間を
促進することができる。

【００３１】さらに、鋳型１０２とコリメータ素材１０
３の離間を溶解により行うことにより、例えばコリメー
タ形状の構造体を衝撃や応力を与えること無く取り出す
ことができる。これにより、コリメータ壁厚みを薄肉化
でき、ひいては例えばＳＰＥＣＴ装置の分解能と患者か
ら発生するガンマ線量を効率良く検知することができ
る。

【００３２】以上のように、精度及び検出効率が高い放
射線コリメータを設計の自由度に富み、生産性良く製造
する製造方法を提供することができる。尚、本発明は以
上説明した実施例に限定されるものではなく、趣旨の範
囲内であらゆる変形が可能である。

【００３３】例えば、工程１でレーザで走査する前に光
硬化性樹脂１０４に発泡薬剤などを混入し、化学溶解な
いし熱分解を容易にしても良い。また、工程１において
ミラー２０２を移動し樹脂モデル１０１の成形を行って
いるが、光硬化性樹脂１０４を入れた溶液槽を移動して
樹脂モデル１０１を成形しても良く、ミラー２０２と溶
液槽をそれぞれ移動して成形しても良い。

【００３４】そして、コリメータ形状全体の鋳造をせ
ず、焦線方向の傾斜のないビーム方向に鉛シートを挿入
しても良く、列状もしくはブロック状に母型（樹脂モデ
ル１０１）を部分鋳造した後積層ないし組み合わせても
良い。

【００３５】さらに、鋳型１０２は容易に機械加工がで
きる素材を用いているため、コリメータ素材１０３を鋳
込む前に予備切削、補助的加工を行っても良い。尚、以
上はファンビームコリメータの製造方法について説明し
ているが、パラレルホールコリメータでは鋳型１０２を
溶解や破砕せずとも離間できることが明白であるためパ
ラレルホールコリメータの製造において用いても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、設
計の自由度に富み、生産性に優れたコリメータの製造方
法が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコリメータの製造における製造順序を
示した図。

【図２】ＣＴ方式を用いた成形装置の概略構成図の一
例。

【図３】鋳型用スラリー注入概念図。

【符号の説明】 １０１ 樹脂モデル １０２ 鋳型 １０３ コリ
メータ素材 １０４ 光硬化性樹脂 １０５ 鋳型素材

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂を所定の形状に成形する第１の工程
   と、 第１の工程で成形された前記樹脂に鋳型素材を注入し、
   前記鋳型素材を固化する一方で前記樹脂を除去すること
   により鋳型を成形する第２の工程と、 前記鋳型にコリメータ素材を鋳込む第３の工程と、 前記第３の工程で鋳込まれたコリメータ素材と前記鋳型
   を離間する第４の工程とを具備するコリメータの製造
   法。
2. 【請求項２】 樹脂をレーザによって所定の形状に成形
   し、この所定の形状に成形した前記樹脂の空間部に液状
   の鋳型素材を充填し、この鋳型素材を固化するとともに
   前記樹脂を除去することにより鋳型を成形し、この鋳型
   に溶融したコリメータ素材を鋳込んだ後、前記鋳型を排
   除しコリメータを得ることを特徴とするコリメータの製
   造法。
3. 【請求項３】 前記樹脂は、特定波長の光に反応して硬
   化する光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２のいずれかに記載のコリメータの製造法。
4. 【請求項４】 前記樹脂は、３次元ＣＡＤデータに基づ
   いてレーザを走査することにより所定の形状に成形され
   ることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか
   に記載のコリメータの製造法。
5. 【請求項５】 前記樹脂は、前記レーザにより層状の形
   状に成形されることを特徴とする請求項１乃至請求項４
   のうち少なくとも一項記載のコリメータの製造法。
6. 【請求項６】 前記鋳型素材は、通気性を有することを
   特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の
   コリメータ製造法。
7. 【請求項７】 前記鋳型素材は、スラリー状の石膏、セ
   ラミックスのいずれかであることを特徴とする請求項１
   または請求項２または請求項５のうちいずれか一項記載
   のコリメータ製造法。
8. 【請求項８】 前記除去は、前記樹脂を真空状態に放置
   することにより行われることを特徴とする請求項１また
   は請求項２のいずれかに記載のコリメータの製造法。
9. 【請求項９】 前記コリメータ素材は、γ線に対して遮
   蔽性の高い鉛合金であることを特徴とする請求項１また
   は請求項２のいずれかに記載のコリメータの製造法。
10. 【請求項１０】 前記排除は、前記鋳型を溶解すること
    により行われることを特徴とする請求項１記載のコリメ
    ータの製造法。