生命維持装置
【課題】本発明の目的は、中性子線及びガンマ線を遮蔽する生命維持装置を提供することである。
【解決手段】本発明に係る生命維持装置は、散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えた。
【解決手段】本発明に係る生命維持装置は、散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマ線等の放射線を遮蔽する生命維持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高放射線環境においては、作業者を放射線から守る放射線遮蔽手段が必要とされている。
【０００３】
例えば、作業者の全身を覆う放射線防護服及び放射線防護服を形成する放射線遮蔽素材が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
特許文献１記載の発明は、着用者のほぼ全身を覆う放射線防護服に湿分透過素材を使用したものである。特許文献２記載の発明は、防護服に用いることができる空調衣服において、衣服本体の内面に複数のスペーサを取り付け、これによって、衣服本体と身体又は下着との間に空気を流通させるための空気流通路を形成しているものである。上記構成によって、特許文献１及び２記載の発明に係る防護服は、除湿機能を有し、発汗による着用者の不快感を軽減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９７６８８号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０８２１８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射線防護服を着用する場合、放射線防護服と着用者の身体との間に皮膚呼吸を行うための空気を送り込んだり、着用者の呼吸のための酸素を送り込んだりする必要がある。このため、着用者は放射線防護服とは別に空気や酸素の送風・排気等を行うための生命維持装置を装着する必要がある。
【０００７】
この生命維持装置は、放射線防護服と同様に被ばくの恐れがある環境下で用いられる装置である。このため、生命維持装置経由で着用者の被曝が起こらないように十分に放射線を遮蔽するための対策を講じる必要がある。例えば、放射線に含まれる中性子線が水や酸素に照射されると、低い確率ではあるが物性変化を起こす可能性がある。また、水や酸素に含まれる微細な物質が、放射能汚染してしまう可能性がある。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１及び２には、放射線防護服に関する技術が開示されているのみで、上述した生命維持装置に対する放射線遮蔽技術については考慮されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、中性子線、ガンマ線等の放射線を好適に遮蔽する生命維持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る生命維持装置は、上述した課題を解決するために、散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、前記内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、前記中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、前記放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る生命維持装置によれば、中性子線、ガンマ線等の放射線を好適に遮蔽することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における生命維持装置の構成図。
【図２】本実施形態における生命維持装置の機能ブロック図。
【図３】生命維持装置を装着した放射線防護服の正面図。
【図４】生命維持装置を装着した放射線防護服の側面図。
【図５】生命維持装置を装着した放射線防護服の背面図。
【図６】放射線遮蔽素材の断面図。
【図７】図６のVII−VII線断面図。
【図８】放射線防護服の外皮部の断面図。
【図９】図８のIX部分の拡大図。
【図１０】ガンマ線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図１１】上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図１２】実施例１で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材の画像。
【図１３】生命維持装置を適用可能な宇宙服の断面図。
【図１４】図１３のXIV部分拡大図。
【図１５】第２の実施形態に係る放射線防護服の正面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る放射線防護服の右側面図である。
【図１７】第２の実施形態に係る放射線防護服の左側面図である。
【図１８】第２の実施形態に係る放射線防護服の背面図である。
【図１９】第２の実施形態に係る放射線防護服と共に使用される生命維持装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を添付の図により説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態における生命維持装置１の構成図である。
【００１５】
図２は、本実施形態における生命維持装置１の機能ブロック図である。
【００１６】
図３は、生命維持装置１を装着した放射線防護服３０の正面図である。
【００１７】
図４は、生命維持装置１を装着した放射線防護服３０の側面図である。
【００１８】
図５は、生命維持装置１を装着した放射線防護服３０の背面図である。
【００１９】
本実施形態における生命維持装置１は、例えば原子力発電所等の高放射線環境下で作業する際に用いられる。この生命維持装置１は、放射線防護服３０を着用した着用者（作業者、生命維持装置１の装着者）により装着されて用いられる。生命維持装置１は、例えば図1に示す取付部材１０により、図５に示すように放射線防護服３０の背面側に取り付けられる。
【００２０】
図１に示すように、生命維持装置１は、主酸素タンク１１と、エアータンク１２と、給水用タンク１３と、呼吸循環エアー冷却装置１４と、二酸化炭素吸収材１５と、機器制御部１６と、ＧＰＳ（Global Positioning System）１７と、マイクロポンプユニット１８と、バッテリーユニット１９と、を備える。
【００２１】
主酸素タンク（酸素タンク）１１及びエアータンク１２は、それぞれ酸素と窒素を貯蔵する。図２に示すように、主酸素タンク１１及びエアータンク１２から供給される酸素と窒素は混合され、装着者が呼吸用の空気として用いられる。また、生命維持装置１からの空気は、装着者の皮膚呼吸等のために、後述する放射線防護服３０の外皮部３１の内側に設けられる供給口６１ａに供給される。
【００２２】
給水用タンク１３は、装着者に水分を補給する。呼吸循環エアー冷却装置１４は、主酸素タンク１１及びエアータンク１２から供給される空気、放射線防護服３０から排気される空気、及び給水用タンクから供給される水分を冷却し、装着者の体温を調節する。また、呼吸循環エアー冷却装置１４は、装着者の呼吸により排出された空気を循環させる。二酸化炭素吸収材１５は、カセット型であり、二酸化炭素吸収材１５は、主に二酸化炭素検知器１５ａおよび二酸化炭素濃度調整器１５ｂを有する。放射線防護服３０から排気される装着者の呼吸（排出）した二酸化炭素を吸収し再循環させる。
【００２３】
機器制御部（制御部）１６は、主に、生命維持装置１の主酸素タンク１１、エアータンク１２、呼吸循環エアー冷却装置１４、二酸化炭素吸収材１５に設けられる電気制御ユニット１６ａに対して電気信号を送信し、各部を制御する。
【００２４】
例えば、機器制御部１６は、生命維持装置１を装着した装着者に対して、主酸素タンク１１の酸素を供給するように制御する。機器制御部１６は、装着者が呼吸した二酸化炭素を吸収させるように制御する。機器制御部１６は、呼吸循環エアー冷却装置１４を制御することで装着者の呼吸により排出されたエアーを循環させる。
【００２５】
ＧＰＳ（位置情報取得手段）１７は、生命維持装置１の装着者（放射線防護服３０の着用者）の現在位置を検出する。機器制御部１６及びＧＰＳ１７は、無線又は有線により管理基地と通信することができ、生命維持装置１の各機器の状態は適宜管理基地に送信され得る。なお、管理基地は、作業者が作業を行う際に設けられる、作業を統括的に管理するための施設をいう。
【００２６】
マイクロポンプユニット１８は、空気や水分を所定の供給先に供給する。バッテリーユニット１９は、電気的に動作する生命維持装置１内の各部に、駆動するための電源を供給する。
【００２７】
生命維持装置１は、放射線防護服３０との間で空気や水分を供給又は排気するための給気側接続部品２１、排気側接続部品２２、ヘルメット側給気側接続部品２３、ヘルメット側排気側接続部品２４及び給水側接続部品２５を有する。
【００２８】
次に、本実施形態における生命維持装置１が取付けられる放射線防護服３０について説明する。
【００２９】
図３〜図５に示すように、放射線防護服３０は、着用者の頭部、上肢、体幹、下肢を覆う外皮部３１と、外皮部３１の上から頭部を保護するヘルメット３２と、両手を保護するグローブ３４と、両足先を保護するブーツ３５を備える。
【００３０】
外皮部３１とヘルメット３２とはジョイント部３７によって接合され、外皮部３１とグローブ３４とはジョイント部３８によって接合され、外皮部３１とブーツ３５とはジョイント部３９によって接合される。また、着用者の膝及び肘に対応する部位には、膝当て４０（図３参照）及び肘あて４１（図５参照）が設けられる。
【００３１】
このような構成を有する生命維持装置１及び放射線防護服３０（外皮部３１、グローブ３４、ブーツ３５、膝当て４０及び肘あて４１）は、放射線遮蔽素材５１によって形成される。
【００３２】
図６は、放射線遮蔽素材５１の断面図である。
【００３３】
図７は、図６のVII−VII線断面図である。
【００３４】
放射線遮蔽素材５１は、内皮層５２と中皮層５３と上皮層５４とを有する３層構造によって形成されている。放射線遮蔽素材５１は、上皮層５４側から入射する放射線を遮断するように設計されている。上皮層５４は中性子線を遮蔽し、中皮層５３はガンマ線を遮蔽する。ガンマ線が物質に接触すると、光電効果及びコンプトン散乱により、散乱エックス線と電子線を発生させる。したがって、中皮層５３によってガンマ線を遮蔽した際に生じる可能性のある散乱エックス線と電子線を、内皮層５２によって遮蔽するように構成している。
【００３５】
内皮層５２には中皮層５３が積層されている。中皮層５３は内皮層５２に対向し、且つ内皮層５２との間に所定の空間を保持して延びる外層部５６と、外層部５６から内皮層５２に向かって延びる隔壁部５７と、該隔壁部５７と外層部５６によって画定される複数の中空層５５とを備えている。
【００３６】
図７に示すように、隔壁部５７によって、内皮層５２と中皮層５３の外層部５６との間の空間が仕切られて、気体により構成される複数の中空層５５が形成されている。隔壁部５７には、隣合う複数の中空層５５内の充填物が流通できるように、連通孔５７ａが形成されている。なお、特定の充填物を中空層５５に充填する工程を経ない場合には、中皮層５３が内皮層５２に積層された際に、中空層５５には空気が充填されていることになる。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態において、隔壁部５７は格子状に形成されている。隔壁部５７は、内皮層５２と中皮層５３の外層部５６との間に空間、すなわち、中空層５５を保持すると共に、この３層構造の形体補強にも寄与している。
【００３８】
中皮層５３の外層部５６の外表面には、該外表面に沿って延びる上皮層５４が積層されている。図６に示すように、中皮層５３の外層部５６及び上皮層５４の断面は、隣り合う隔壁部５７の間において上皮層５４側に突出する波形状を有している。一例として、内皮層５２の厚さｌ１は２ｍｍであり、中皮層５３の隔壁部５７における厚さｌ２は８ｍｍであり、上皮層５４の厚さｌ３は３ｍｍである。
【００３９】
上皮層５４は、シリコンゴムに、中性子線を吸収するホウ素を混合して形成する。
【００４０】
中皮層５３は、シリコンゴムに独自のガンマ線遮蔽材を混合して形成する。この独自のガンマ線遮蔽材は、少なくとも、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有する。このガンマ線遮蔽材については後に詳述する。
【００４１】
内皮層５２は、シリコンゴムに独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材を混合して形成する。この独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する。この散乱エックス線及び電子線遮蔽材料については後に詳述する。
【００４２】
上皮層５４、中皮層５３及び内皮層５２のそれぞれについて、シリコンゴムと上記各混合物とを混練して、成形のため加硫し、熱と圧力を加えて架橋反応させる。シリコンゴムの硬度は調整可能である。例えば、シリコンゴムとシリコンゴムに加える上記各混合物との混合体積比を調整することによって、より柔らかく又はより硬く形成することができる。シリコンゴムとこのシリコンゴムに加えられる混合物との混合体積比は、一例として、４０：６０である。上皮層５４及び内皮層５２はシート状に形成する。中皮層５３については、外層部５６をシート形状に形成し、外層部５６から突出する隔壁部５７を、金型を用いて外層部５６と一体成型する。
【００４３】
形成した中皮層５３の外層部５６の表面に沿って、シート状に形成した上皮層５４を積層する。次いで、シート状に形成した内皮層５２の表面に中皮層５３の隔壁部５７の端部を接着することによって、内皮層５２に中皮層５３を積層する。積層の際に、隔壁部５７の端部間の距離を狭くすることによって、中皮層５３の外層部５６及び上皮層５４を、隔壁部５７の端部間において上皮層５４側に撓ませることができる。これにより、図７に示すように、中皮層５３の外層部５６及び上皮層５４の断面が波形状に形成される。
【００４４】
生命維持装置１及び放射線防護服３０（外皮部３１、グローブ３４、ブーツ３５、膝当て４０及び肘あて４１）は、このような放射線遮蔽素材５１により覆われて（形成されて）おり、内部に放射線が侵入することが一切遮断される。
【００４５】
このような放射線防護服３０の外皮部３１について詳細に説明する。
【００４６】
図８は、放射線防護服３０の外皮部３１の断面図である。なお、説明のため、ヘルメット３２の図示は省略する。
【００４７】
図９は、図８のIX部分の拡大図である。
【００４８】
外皮部３１は、着用者の体表面６２との間に空間６３を有している。なお、説明のため、着用者の体表面６２を覆う下着６４（図８参照）の図示は省略する。
【００４９】
シリコンゴムと散乱エックス線及び電子線遮蔽材によって形成された内皮層５２は、断熱機能も有している。内皮層５２の外表面、すなわち、着用者の体表面６２と対向する表面には、図示しないナイロン繊維等の繊維布を内貼りしている。シリコンゴム等から形成された内皮層５２の外表面が露出している場合と比べて、繊維布を内貼りすることによって肌触りが良くなり、放射線防護服３０の着脱が容易になる。また、ナイロン繊維を用いることによって、吸湿、速乾、抗菌、消臭、保温機能を付加することができる。
【００５０】
図９に示すように、繊維布を内貼りした内皮層５２の外表面には、供給口６１ａ及び排気口６１ｂが設けられる。なお、図９においては、供給口６１ａのみ示すが、排気口６１ｂは、図８のIX部分と対称位置である左肘部分における内皮層５２の外表面に設けられる。
【００５１】
図５に示すように、供給口６１ａは、生命維持装置１より供給される空気を着用者の体表面６２との間の空間６３に供給チューブ４５ａを介して供給する。排気口６１ｂは、空間６３より排気される空気を排気チューブ４５ｂを介して排気する。
【００５２】
供給チューブ４５ａ及び排気チューブ４５ｂは、内皮層５２の外表面に固定されている。供給チューブ４５ａは、一端が生命維持装置１の給気側接続部品２１（図２参照）に接続され、他端が放射線防護服３０の供給口６１ａに接続される。排気チューブ４５ｂは、一端が生命維持装置１の排気側接続部品２２（図２参照）に接続され、他端が放射線防護服３０の排気口６１ｂに接続される。
【００５３】
供給口６１ａから空気を供給、及び排気口６１ｂから空気を排気することによって、着用者の皮膚呼吸を維持することができる。また、供給する空気の温度を調整することによって着用者の体温を調節することもできる。
【００５４】
また、図５に示すように、供給チューブ４５ａ及び排気チューブ４５ｂは、ヘルメット３２に設けられるヘルメット内呼吸機構３２ａ（図２参照）の設けられる供給口６１ａ及び排気口６１ｂにも接続される。着用者の呼吸用の空気は、ヘルメット側給気側接続部品２３及び該供給口に接続する供給チューブ（ともに図示せず）を介して、ヘルメット３２内の呼吸機構に送られる。また、呼吸用の空気は、ヘルメット側排気側接続部品２４及び該排気口に接続する排気チューブ（ともに図示せず）を介して、ヘルメット３２内の呼吸機構から排気される。
【００５５】
なお、ヘルメット３２には図示しない給水チューブも設けられる。給水チューブは、一端が給水側接続部品２５（図２）に接続され、他端が放射線防護服３０の給水口（図示せず）に接続される。
【００５６】
本実施形態において、中空層５５にはヘリウムガスが充填されている。これによって、放射線防護服３０の軽量化を図ることができ、作業性が向上する。また、中空層５５を画定する隔壁部５７には連通孔５７ａが形成されているため、各中空層５５に充填されたヘリウムガスは各中空層５５の間を流通できる。したがって、放射線遮蔽素材５１の変形が容易となり、着用者の可動性を高めている。加えて、図３に示す着用者の関節に対応する部位３１ａにおいては、他の部位よりも中空層５５に充填するヘリウムガスの量を減らしている。したがって、部位３１ａにおける放射線遮蔽素材５１は他の部位に比べて変形しやすくなる。これにより、着用者の可動性をさらに高めることができる。
【００５７】
膝当て４０及び肘あて４１には、膝及び肘の保護のために、外皮部３１よりも硬度を高めた放射線遮蔽素材５１を用いている。前述のように、上皮層５４、中皮層５３、内皮層５２を形成する際に、シリコンゴムへ混合する混合物の割合を変化させることによって、放射線遮蔽素材５１の硬度を高めることができる。
【００５８】
本実施形態における生命維持装置１は、中性子線を遮蔽する上皮層５４と、ガンマ線を遮蔽する中皮層５３と、散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層５２とを有する３層構造によって、外部から入射する中性子線、ガンマ線を遮蔽し、ガンマ線を遮蔽する際に生じる可能性のある散乱エックス線及び電子線も遮蔽することができる。なお、中性子線、ガンマ線よりも物質透過能力の低いアルファ線及びベータ線も放射線遮蔽素材５１によって遮蔽される。
【００５９】
特に生命維持装置１は、生命維持装置１を装着する高放射線環境下における作業者に対して供給される水や酸素に放射線が照射されることによる物性変化や、水や酸素に含まれる微細な物質の放射能汚染を好適に抑制することができる。この結果、生命維持装置１は、作業者の安全を確保することができる。
【００６０】
また、生命維持装置１は、ＧＰＳ１７を備え管理基地と通信可能に構成したため、作業者の状態を把握することができ、より作業者の安全を確保することができる。
【００６１】
［ガンマ線遮蔽材］
前述した独自のガンマ線遮蔽材は、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有する。例えば、ビスマス２０〜５０質量％、ケイ素３〜２５質量％及びストロンチウム２０〜５０質量％を含有する。一例として、チタン２０〜５０質量％、ケイ素３〜２５質量％及びストロンチウム２０〜５０質量％を含有する。
【００６２】
酸化ビスマス、チタン及び酸化チタンの少なくとも１種、ケイ素酸化物、並びに炭酸ストロンチウムを焼成して得ても良い。上記ガンマ線遮蔽材の製造に際して、ビスマス化合物及びチタン化合物の少なくとも１種、ケイ素化合物、並びにストロンチウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備えても良い。一例として、この焼成工程は、上記化合物に加えて、さらにホウ酸を混合し、焼成する工程である。
【００６３】
以下、上記ガンマ線遮蔽材について詳述する。
【００６４】
上記ガンマ線遮蔽材は、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有することを特徴とする。これらの元素を組み合わせることにより、ガンマ線を良好に遮蔽することができる。また、ケイ酸塩系化合物であるため鉛よりも比重が軽く、さらには加工性にも優れている。
【００６５】
ビスマス（Ｂｉ）及びチタン（Ｔｉ）の少なくとも１種の含有量は、例えば２０〜５０質量％、好ましくは３０〜４０質量％である。
【００６６】
ケイ素（Ｓｉ）の含有量は、例えば３〜２５質量％、好ましくは５〜１５質量％である。ストロンチウム（Ｓｒ）含有量は例えば、２０〜５０質量％、好ましくは２５〜４０質量％質量％である。
【００６７】
ガンマ線遮蔽材は、上記必須元素に加えて、酸素原子（好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％）を含んでいてもよい。また、ホウ素原子、上記以外の放射線吸収原子（例えば、エルビウム等のランタノイド元素）等を含んでいてもよく、さらには、製造上不可避な不純物等を含んでいてもよい。
上記ガンマ線遮蔽材では、有害性の観点から、鉛元素を実質的に含まないことが好ましい。例えば、５質量％以下、好ましくは１質量％以下である。
【００６８】
ガンマ線遮蔽材の形状は、遮蔽材の使用方法等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、粒状（粉体）、ペレット状、塊状、フィルム状、板状等が挙げられる。特に、上記遮蔽材は、粉体加工が可能で、他の有機物（粉状、繊維状）等に混入させ、様々な遮蔽用途に使用することができる。
【００６９】
粒状の場合は、例えば、平均粒子径が０．１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍとすればよい。
【００７０】
また、上記ガンマ線遮蔽材は、上記必須元素等を含有する化合物単独で使用してもよいし、例えば、水、有機溶剤（アルコール、エーテル等）、界面活性剤、樹脂バインダー、無機粒子、有機粒子、上記独自のガンマ線遮蔽材以外のガンマ線遮蔽材等といった添加剤と併せて使用してもよい。
【００７１】
上記ガンマ線遮蔽材は、放射線を遮蔽（防護）する用途に様々な形で使用できる。例えば、防護エプロン、医療用エプロン、防護服、宇宙服、壁紙、外装壁面、屋根材、化粧品、日焼け止め、顔用クリーム、医療機器（マンモグラフィー等）等に使用することができる。
【００７２】
上記ガンマ線遮蔽材の好適な製造方法は、ビスマス化合物及びチタン化合物の少なくとも１種、ケイ素化合物、並びにストロンチウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備える。
【００７３】
図１０は、上記ガンマ線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャートである。具体的には、例えば、
（ｉ）酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、チタン及び酸化チタンの少なくとも１種、
（ｉｉ）ケイ素酸化物、並びに
（ｉｉｉ）炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、
を混合し、焼結する工程を経ることにより製造することができる。酸化チタンは、一酸化チタン（ＴｉＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）等のいずれでもよい。ケイ素酸化物としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）等のいずれでもよいが、一例として、ＳｉＯ２が好適に用いられる。
配合割合は限定的でないが、例えば、
（１）酸化ビスマス３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％
ケイ素酸化物５〜３０質量％、好ましくは１０〜２０質量％、
炭酸ストロンチウム３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％、
（２）チタン又は酸化チタン３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％
ケイ素酸化物５〜３０質量％、好ましくは１０〜２０質量％、
炭酸ストロンチウム３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％、
等とすればよい。
【００７４】
上記原料に加えて、さらにホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）等のホウ素化合物を加えてもよい。これにより、焼成時に金属間の電子移動を容易にさせ、酸化還元作用を促進させることができる。ホウ酸の配合量は限定的でないが、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００７５】
混合した後、ボールミル、ロッドミル等の粉砕機で上記原料を粉砕してもよいし、粉砕しなくてもよいが、粉砕することが好ましい。
【００７６】
焼成温度は、例えば、電気炉にて５００〜２０００℃、好ましくは８００〜１５００℃とすればよい。
【００７７】
焼成雰囲気は、大気雰囲気及び不活性ガス雰囲気のいずれでもよいが、好ましくは大気雰囲気である。
【００７８】
焼成時間は、焼成温度、焼成雰囲気等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、１０分〜１０時間、好ましくは３０分〜５時間とすればよい。上記焼成する焼成工程に代えて、又は焼成工程後に、プラズマ焼結工程を行ってもよい。これにより、得られるガンマ線遮蔽材のガンマ線の吸収量を向上させることができる。プラズマ焼結は、常法に従って行えばよく、例えばプラズマ焼結機で、５００〜２０００℃（好ましくは７００〜１５００℃）にて焼結すればよい。焼結時間は、焼結温度に応じて適宜決定すればよいが、例えば、５分〜２時間、好ましくは１０分〜１時間とすればよい。
【００７９】
上記ガンマ線遮蔽材を、以下に実施例を用いて、さらに詳細に説明する。なお、上記ガンマ線遮蔽材は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００８０】
＜ガンマ線遮蔽材の実施例１＞
ＳｉＯ２（岩井化学薬品社製）１２．５８質量％、ＳｒＣＯ３（本荘ケミカル社製）４２．４２質量％、Ｂｉ２Ｏ３（岩井化学薬品社製）４３．８５質量％及びＨ３ＢＯ３（岩井化学薬品社製）１．１５質量％をボールミル混合器に入れ、１時間混合した。次いで、電気炉に入れ、大気雰囲気で、９００℃、２時間の条件で焼成した。焼成後、常温まで自然冷却し、ボールミル混合機にて平均粒子径が７μｍになるまで粉砕した（図１０参照）。これにより、実施例１のガンマ線遮蔽材を得た。なお、実施例１のガンマ線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Ｂｉ３７．０５質量％、Ｓｉ９．６８質量％、Ｓｒ３５．１２質量％、Ｏ（酸素原子）１３．９４質量％であり、残りは不純物であった。比重を測定したところ、４．７８ｇ／ｃｍ３であった。蛍光Ｘ線分析で測定したところ、上記実施例１は、Ｂｉ２Ｏ３＋ＳｒＳｉＯ３であることが推定された。
＜ガンマ線遮蔽材の実施例２＞
ＳｉＯ２（岩井化学薬品社製）１２．５８質量％、ＳｒＣＯ３本荘ケミカル社製）４２．４２質量％、Ｔｉ（トーホーテック社製）４３．８５質量％及びＨ３ＢＯ３（岩井化学薬品社製）１．１５質量％をボールミル混合器に入れ、１時間混合した。次いで、プラズマ焼結機（ＳＰＳシンテック社製、製品名「ＳＰＳ−１０３０」）にて、１０００℃で、約３０分焼結した。これにより、実施例２のガンマ線遮蔽材（ペレット状、厚み３ｍｍ）を得た。
なお、実施例２のガンマ線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Ｔｉ３７．９５質量％、Ｓｉ６．４５質量％、Ｓｒ２７．３７質量％、Ｏ（酸素原子）１７．７３質量％であり、残りは不純物であった。
比重を測定したところ、４．６７ｇ／ｃｍ３であった。蛍光Ｘ線分析で測定したところ、上記実施例２は、ＳｒＴｉＯ２．６＋ＴｉＯ＋ＳｒＳｉＯ３であることが推定された。
＜ガンマ線遮蔽材の比較例＞
鉛板（厚さ１ｍｍ、市販品）、アルミニウム板（厚さ３ｍｍ、市販品）をそれぞれ比較例１及び比較例２とした。
【００８１】
＜ガンマ線遮蔽材のガンマ線遮蔽性能試験＞
実施例１のガンマ線遮蔽材については、さらにプラズマ焼結によりペレット状（厚み３ｍｍ）に加工した。下記の条件にて、実施例及び比較例の試料にガンマ線を照射し、遮蔽率を測定した。この結果を表１に示す。
【００８２】
条件(Laser:CO2,Power:1W,Magnet:10A,Energy:1.7MeV,
Current:200mA,Coll:3mmφ,DTCT:NaI6)
【００８３】
【表１】
【００８４】
上記の結果から、ガンマ線遮蔽性能において、上記独自のガンマ線遮蔽材の実施例１及び２は、厚みを考慮するとガンマ線遮蔽性能としては非常に有用な鉛板（比較例１）には及ばないものの、実用的な厚さで十分な高さの遮蔽率を示し、良好なガンマ線遮蔽能を有していることが分かる。特に、比較例２のアルミニウムと比較すると、より高い遮蔽率を示し、十分なガンマ線遮蔽能を有していることが分かる。
【００８５】
また、上記独自のガンマ線遮蔽材は、比重が鉛の比重（１１．３４）よりも大幅に軽く、粒状や板状に容易に変形することができ加工性にも優れている。よって、さまざまな用途や形態で使用可能であることが分かる。
【００８６】
また、上記独自のガンマ線遮蔽材は、散乱エックス線及び電子線を遮蔽することもできる。
［散乱エックス線及び電子線遮蔽材］
前述した独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する。例えば、ケイ素５〜３０質量％、ストロンチウム３０〜６０質量％、マグネシウム１〜２０質量％、ユーロピウム０．１〜５質量％、及びジスプロシウム０．１〜５質量％を含有する。一例として、少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを焼成して得られる。この場合、焼成後、さらにプラズマ焼結されて、少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを得てもよい。上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材を製造する際には、例えば、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備える。前記焼成工程が、上記化合物に加えて、さらにホウ酸を混合し、焼成する工程であってもよい。さらに、プラズマ焼結する工程を備えてもよい。
【００８７】
以下、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材について詳述する。
【００８８】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有することを特徴とする。これらの元素を組み合わせることにより、実用的なレベルで、エックス線を遮蔽することができる。また、紫外線の吸収も可能である。さらに、ケイ酸塩系化合物であるため鉛よりも比重が軽く、加工性にも優れている。
【００８９】
ケイ素（Ｓｉ）の含有量は、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％である。
ストロンチウム（Ｓｒ）の含有量は、好ましくは３０〜６０質量％、より好ましくは４０〜５０質量％である。
【００９０】
マグネシウム（Ｍｇ）の含有量は、好ましくは１〜２０質量％、より好ましくは５〜１０質量％である。
ユーロピウム（Ｅｕ）の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００９１】
ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００９２】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、上記必須元素以外にも酸素原子（好ましくは１０〜５０質量％、より好ましくは２０〜４０質量％）を含んでいてもよい。また、ホウ素原子、上記以外の放射線吸収原子（例えば、エルビウム等のランタノイド元素）等を含んでいてもよく、さらには、製造上不可避な不純物等を含んでいてもよい。
【００９３】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材では、有害性の観点から、鉛元素を実質的に含まないことが好ましい。例えば、５質量％以下、好ましくは１質量％以下である。
【００９４】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の形状は、遮蔽材の使用方法等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、粒状（粉体）、ペレット状、塊状、フィルム状、板状等が挙げられる。特に、上記遮蔽材は、粉体加工が可能で、他の有機物（粉状、繊維状）等に混入させ、様々な遮蔽用途に使用することができる。
【００９５】
粒状の場合は、例えば、平均粒子径が０．１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍとすればよい。
【００９６】
また、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、上記必須元素等を含有する化合物単独で使用してもよいし、例えば、水、有機溶剤（アルコール、エーテル等）、界面活性剤、樹脂バインダー、無機粒子、有機粒子、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材以外の散乱エックス線及び電子線遮蔽材等といった添加剤と併せて使用してもよい。特に、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材では、チタン、酸化チタン等のチタン化合物を併用することが好ましい。これにより、紫外線の遮蔽性をより向上させることができる。
【００９７】
上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、放射線を遮蔽（防護）する用途に様々な形で使用できる。例えば、防護エプロン、医療用エプロン、防護服、宇宙服、壁紙、外装壁面、屋根材、化粧品、日焼け止め、顔用クリーム、医療機器（マンモグラフィー等）等に使用することができる。なお、エックス線のみならず紫外線も遮蔽できるため、化粧品、日焼け止め等に適用することもできる。
【００９８】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の製造方法は、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備えることを特徴とする。
【００９９】
図１１は、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【０１００】
具体的には、例えば、ケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）及び酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）を混合し、焼結する工程を経ることにより製造することができる。
【０１０１】
ケイ素酸化物としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）等のいずれでもよいが、一例として、ＳｉＯ２が好適に用いられる。
【０１０２】
配合割合は限定的でないが、例えば、
ケイ素酸化物２０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％、
炭酸ストロンチウム２０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％、
酸化マグネシウ５〜４０質量％、好ましくは１０〜３０質量％、
酸化ユーロピウム０．１〜５質量％、好ましくは０．２〜１質量％及び
酸化ジスプロシウム０．１〜５質量％、好ましくは０．２〜１質量％、
とすればよい。
【０１０３】
上記原料に加えて、さらにホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）等のホウ素化合物を加えてもよい。これにより、焼成時に金属間の電子移動を容易にさせ、酸化還元作用を促進させることができる。ホウ酸の配合量は限定的でないが、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【０１０４】
混合した後、ボールミル、ロッドミル等の粉砕機で上記原料を粉砕してもよいし、粉砕しなくてもよいが、粉砕することが好ましい。
【０１０５】
焼成温度は、例えば、電気炉にて５００〜２０００℃、好ましくは１０００〜１５００℃とすればよい。
【０１０６】
焼成雰囲気は、大気雰囲気及び不活性ガス雰囲気のいずれでもよいが、好ましくは大気雰囲気である。
【０１０７】
焼成時間は、焼成温度、焼成雰囲気等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、１０分〜１０時間、好ましくは３０分〜５時間とすればよい。
【０１０８】
また、上記焼成工程後に、さらにプラズマ焼結工程を加えることが好ましい。これにより、得られる散乱エックス線及び電子線遮蔽材のエックス線の吸収量を向上させることができる。
【０１０９】
プラズマ焼結は、常法に従って行えばよく、例えばプラズマ焼結機で、５００〜２０００℃（好ましくは７００〜１５００℃）にて焼結すればよい。
焼結時間は、焼結温度に応じて適宜決定すればよいが、例えば、５分〜２時間、好ましくは１０分〜１時間とすればよい。
【０１１０】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材を、以下に実施例を用いて、さらに詳細に説明する。なお、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１１１】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の実施例１＞
ＳｉＯ２（岩井化学薬品社製）４０質量％、ＳｒＣＯ３（本荘ケミカル社製）３８．２質量％、ＭｇＯ（宇部マテリアルズ社製）２０質量％、Ｅｕ２Ｏ３（ネオマグ社製）０．４質量％、Ｄｙ２Ｏ３（ネオマグ社製）０．４質量％及びＨ３ＢＯ３（岩井化学薬品社製）１質量％をボールミル混合器に入れ、１時間混合した。次いで、電気炉に入れ、大気雰囲気で、１３００℃、２時間の条件で焼成した。焼成後、常温まで自然冷却し、ボールミル混合機にて平均粒子径が７μｍになるまで粉砕した（図１１参照）。これにより、実施例１の散乱エックス線及び電子線遮蔽材を得た。図１２は、実施例１で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材の画像である。
【０１１２】
なお、実施例１の散乱エックス線及び電子線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Ｓｉ１３．３質量％、Ｓｒ４２．４質量％、Ｍｇ６．２３質量％、Ｅｕ０．８４質量％、Ｄｙ１．８３質量％、Ｏ（酸素原子）３１．３質量％であり、残りは不純物であった。
【０１１３】
比重を測定したところ、３．７ｇ／ｃｍ３であった。Ｘ線回折装置による定性分析及び蛍光Ｘ線分析で測定したところ、上記実施例１は、Ｓｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７・Ｅｕ３＋，Ｄｙ３＋であることが推定された。
【０１１４】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の実施例２＞
実施例１で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材をさらに、プラズマ焼結機（ＳＰＳシンテック社製、製品名「ＳＰＳ−１０３０」）にて、１０００℃で、約３０分焼結した。焼結後、常温まで自然冷却し、実施例２の散乱エックス線及び電子線遮蔽材（ペレット状、厚み３ｍｍ）を得た。
【０１１５】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の比較例＞
鉛板（厚さ０．３ｍｍ、市販品）、アルミニウム板（厚さ３ｍｍ、市販品）をそれぞれ比較例１及び比較例２とした。
【０１１６】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材のエックス線遮蔽性能（エックス線透過率測定）＞
実施例１の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、さらにプレス機によりペレット状（厚み３．９５ｍｍ）に加工した。透過法により、測定エネルギー５０ｋｅＶの条件で、実施例１〜２及び比較例１〜２の試料のエックス線の透過率を測定し、透過率から線吸収係数を計算した。なお、線吸収係数は、透過率の自然対数をとった値を、試料の厚み（ｃｍ）で除することにより計算される。得られた測定結果を表２に示す。
【０１１７】
【表２】
【０１１８】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の紫外線遮蔽能：紫外線透過測定＞
紫外可視分光光度計（ＵＶ２４００ＰＣ、島津製作所製）により、実施例１の紫外線の透過率を測定した。その結果、２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域においては、透過率が２０％以下であった。
【０１１９】
上記の結果から、エックス線透過率測定において、実施例１及び２は、比較例１のエックス線遮蔽物質としては非常に優れている鉛には及ばないものの、実用的な厚さで十分低い透過率を得ることができ、良好な線吸収係数を有している。特に、比較例２のアルミニウムと比較すると、十分に良好な線吸収係数を持っていることが分かる。
【０１２０】
加えて、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材の実施例１は、紫外線の透過率が低いため、良好な紫外線遮蔽性能を有していることも分かる。さらには、電子線に対しても効果がある。
【０１２１】
また、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、比重が鉛の比重（１１．３４）よりも大幅に軽く、粒状や板状に容易に変形することができ加工性にも優れている。よって、さまざまな用途や形態で使用可能であることが分かる。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。一例として、中空層５５に、ガンマ線遮蔽材を含む物質を充填して、ガンマ線遮蔽機能をより高めても良い。他の例として、中皮層５３に中空層５５を形成せず、内皮層５２及び上皮層５４と同様に中皮層５３をシート状に形成しても良い。
【０１２３】
例えば、上皮層５４は、シリコンゴムに加える混合物として、ホウ素に代えて、ベリリウム、カドミウム、ガドリニウム等を添加しても良い。
【０１２４】
前述のように、中皮層５３の形成に用いられる、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有するガンマ線遮蔽材は、散乱エックス線及び電子線の遮蔽機能も有する。したがって、内皮層５２を形成する際に、シリコンゴムに、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを混合しても良い。すなわち、中皮層５３と同じ素材によって内皮層５２を形成しても良い。
【０１２５】
放射線防護服３０において、外皮部３１の内皮層５２と着用者の体表面６２との間に、内圧による酸素の漏れを防止するための気密維持層を設けても良い。この場合、空気を供給する供給口６１ａは気密維持層と体表面６２との間に空気を供給するように、気密維持層の表面に設けられる。第３の実施形態における宇宙服１００においても同様に、放射線防護部１０２と冷却下着１０３との間に気密維持層を設けても良い。また、生命維持装置１を宇宙服に適用してもよい。
【０１２６】
図１３は、生命維持装置１を適用可能な宇宙服の断面図である。なお、生命維持装置１については図示を省略する。
【０１２７】
宇宙服１００は、着用者の全身を覆う宇宙環境保護部１０１と、宇宙環境保護部１０１の内側において着用者の全身を覆う放射線防護部１０２と、冷却下着１０３を備えている。宇宙環境保護部１０１は、断熱と耐宇宙線機能を有する多層構造からなり、宇宙環境から着用者を保護する。冷却下着１０３は、宇宙服の着用による異常な体温上昇を防止する。放射線防護部１０２は、前述した放射線遮蔽素材５１によって形成され、中性子線、ガンマ線、散乱エックス線及び電子線等の放射線から着用者を保護する。着用者の両手及び両足先を保護するグローブ１０４及びブーツ１０５も、他の部分と同様に、宇宙環境保護部１０１と放射線防護部１０２とから構成されている。
【０１２８】
図１４は、図１３のXIV部分拡大図である。
【０１２９】
図９に示す放射線防護服３０の外皮部３１と異なる特徴として、水銀層１１１が内皮層５２の外表面に沿って設けられている。水銀層１１１と着用者の体表面１１２との間には、図示しない冷却下着１０３を介して、空間１１３が形成されている。水銀層１１１は水銀保持層１１５を備え、水銀層１１１の水銀は、シリコンゴム等で形成した水銀保持層１１５によって内皮層５２との間に保持されている。水銀層１１１を設けることによって、無重力空間における身体の膨張を抑制することができる。
【０１３０】
水銀保持層１１５の表面には図示しないナイロン繊維布を内貼りしている。これにより、着脱が容易になると共に、吸湿、速乾、抗菌、消臭、保温機能を付加することができる。ナイロン繊維布を内貼りした水銀保持層１１５の表面には、着用者の体表面１１２との間の空間１１３に空気を供給する供給口１１７を設けている。供給口１１７から延びる図示しないチューブは、宇宙服と共に用いられる生命維持装置１に連結し、生命維持装置１の酸素タンクからの供給される空気を供給口１１７に送るように構成されている。供給口１１７及び供給口１１７から延びるチューブは水銀保持層１１５の表面に固定されている。供給口１１７から空気を供給することによって、着用者の皮膚呼吸を維持することができる。また、供給する空気の温度を調整することによって着用者の体温を調節することもできる。
【０１３１】
中空層５５には水銀が充填されている。これにより、水銀層１１１による身体の膨張抑制機能をさらに補強することができる。
【０１３２】
各中空層５５に充填された水銀は、連通孔５７ａを介して流通可能である。また、着用者の関節に対応する部位においては、他の部位よりも中空層５５に充填される水銀の量を減らしている。したがって、着用者の可動性を高めることができる。
【０１３３】
宇宙服１００は、宇宙環境保護部１０１の内側において着用者の全身を覆う放射線防護部１０２を放射線遮蔽素材５１によって形成しているが、これに限定されない。例えば、放射線防護部１０２を宇宙環境保護部１０１の内側に設けずに、放射線遮蔽素材５１を硬質化して、この硬質化した放射線遮蔽素材５１を宇宙環境保護部１０１の形成に用いても良い。
【０１３４】
第２の実施形態に係る放射線防護服を図１５〜図１８に示す。図１５は放射線防護服１１０の正面図であり、図１６は放射線防護服１１０の右側面図である。図１７は放射線防護服１１０の左側面図である。図１８は放射線防護服１１０の背面図である。放射線防護服１１０は、前述した放射線防護服１０と同一の構成を有するが、異なる構成について説明する。放射線防護服１１０は、図１５〜図１８に示すように、着用者と前記内皮層との間にクッション材を設けている。クッション材１４０は、ウレタンまたはシリコンから形成されるものであって、着用者の肩、胸、腰、背を防護するものである。
【０１３５】
図１６に示すように、放射線防護服１１０の背面側には生命維持装置１３０を取り付けることができる。生命維持装置１３０の構成を図１９に示す。生命維持装置１３０は、第一のエアータンク１３１と、第二のエアータンク１３２と、呼吸循環エアー冷却装置１３４とを備える。第一のエアータンク１３１及び第二のエアータンク１３２から、着用者が呼吸できるように、供給口１３５及び該供給口１３５に接続するチューブを介して、ヘルメット１２内に酸素が送られる。加えて、後述するように、生命維持装置１３０からの空気は着用者の皮膚呼吸等のために、内皮部２の内側にも供給される。給水用タンク１３８は着用者に水分を補給する。
【０１３６】
流動食用タンク１３９は、着用者に流動食を補給する。呼吸循環エアー冷却装置１３４は第一のエアータンク１３１及び第二のエアータンク１３２から供給される空気を冷却することによって、着用者の体温を調節する。また、生命維持装置１３０は、カセット型の二酸化炭素吸収部１３６を搭載しているため、着用者の排出した二酸化炭素を処理することができる。その他、各種構成部を制御する機器制御部１３７、マイクロポンプユニット１３８、電源部１３３、機器制御部１３７のＧＰＳ（Global Positioning System）等が生命維持装置１３０内に備えられている。
【０１３７】
第一のエアータンク１３１は、カセット式ボンベから構成されるエアータンクであって、逆止弁およびエアーホースを組み合わせ、機器制御部１３７によって、エア圧力を感知し、エアを供給する。第二のエアータンク１３２は、カセット式ボンベから構成されるエアータンクであって、電磁弁およびエアーホースを組み合わせ、機器制御部１３７によって、酸素量を計測し、酸素を供給する。なお、第一のエアータンク１３１または第２のエアータンク１３２を生命維持手段として、上述した放射線遮蔽素材として覆ってもよい。
【０１３８】
電源部１３３は、リチウムイオン電池を使用し、当該リチウムイオン電池を交換可能とするものである。電源部１３３は、リチウムイオン電池以外の電池を交換するものであってもよく、また、これらの電池は充電可能なものである。電源部１３３は、リチウムイオン以外の電池から構成されるものであってもよい。電源部１３３は、更に、排気部分に使用しヘルメット１２の二酸化炭素の増加を調整する循環ファンユニット、放射線防護服１１０の胴体部分に冷却エアーを体温調整のために作動する小型ポンプ機器からなる循環ポンプユニット、液体窒素を魔法瓶上の冷却装置に封入し、冷却ファンを有する空間に吸気エアーを送り込む冷却装置を有する。
【０１３９】
二酸化炭素吸収部１３６は、ヘルメット１２内での呼吸の際、排出二酸化炭素の濃度を常時、吸収（吸着）、循環する。また、呼吸循環冷却エアー１３４は、液体窒素を用いて、エアーの冷却を可能とする機能を有する。
【０１４０】
機器制御部１３７は、サーモスタット機能、通信機能、ＧＰＳ機能を有するものであって、電源部１３３からの電気を利用し、電磁弁バルブ開閉、濃度測定、ＧＰＳ・通信・サーモスタット機能をコンピュータ管理しているものである。この機器制御部１３７は、上述した放射線遮蔽材を覆うように保護し、ユニット交換できる機能を付加する。また、生命維持装置１３０は、シリコンおよび遮蔽素材により、生命維持装置１３０の各部をパッケージしている。
【０１４１】
また、本実施形態において、放射線防護服１１０の中空層５内には、ヘリウムや水銀ではなく、その他の液体や気体を充填してもよい。
【０１４２】
放射線防護服１１０は、着用者と前記内皮層との間にクッション材を設けることにより、着用者への衝撃を吸収し、更に着用者の身体に固定することを可能とする。
【符号の説明】
【０１４３】
１ 生命維持装置
１１ 主酸素タンク
１２ エアータンク
１３ 給水用タンク
１４ 呼吸循環エアー冷却装置
１５ 二酸化炭素吸収材
１６ 機器制御部
１７ ＧＰＳ
１８ マイクロポンプユニット
１９ バッテリーユニット
３０ 放射線防護服
５１ 放射線遮蔽素材
５２ 内皮層
５３ 中皮層
５４ 上皮層
５５ 中空層
５６ 外層部
５７ 隔壁部
５７ａ 連通孔
１１０ 放射線防護服
１３０ 生命維持装置
１３１ 第一のエアータンク
１３２ 第二のエアータンク
１３３ 電源部
１３４ 呼吸循環エアー冷却装置
１３５ 供給口
１３６ 二酸化炭素吸収材
１３７ 機器制御部
１３８ マイクロポンプユニット
１３８ 給水用タンク
１３９ 流動食用タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマ線等の放射線を遮蔽する生命維持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高放射線環境においては、作業者を放射線から守る放射線遮蔽手段が必要とされている。
【０００３】
例えば、作業者の全身を覆う放射線防護服及び放射線防護服を形成する放射線遮蔽素材が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
特許文献１記載の発明は、着用者のほぼ全身を覆う放射線防護服に湿分透過素材を使用したものである。特許文献２記載の発明は、防護服に用いることができる空調衣服において、衣服本体の内面に複数のスペーサを取り付け、これによって、衣服本体と身体又は下着との間に空気を流通させるための空気流通路を形成しているものである。上記構成によって、特許文献１及び２記載の発明に係る防護服は、除湿機能を有し、発汗による着用者の不快感を軽減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９７６８８号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０８２１８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射線防護服を着用する場合、放射線防護服と着用者の身体との間に皮膚呼吸を行うための空気を送り込んだり、着用者の呼吸のための酸素を送り込んだりする必要がある。このため、着用者は放射線防護服とは別に空気や酸素の送風・排気等を行うための生命維持装置を装着する必要がある。
【０００７】
この生命維持装置は、放射線防護服と同様に被ばくの恐れがある環境下で用いられる装置である。このため、生命維持装置経由で着用者の被曝が起こらないように十分に放射線を遮蔽するための対策を講じる必要がある。例えば、放射線に含まれる中性子線が水や酸素に照射されると、低い確率ではあるが物性変化を起こす可能性がある。また、水や酸素に含まれる微細な物質が、放射能汚染してしまう可能性がある。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１及び２には、放射線防護服に関する技術が開示されているのみで、上述した生命維持装置に対する放射線遮蔽技術については考慮されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、中性子線、ガンマ線等の放射線を好適に遮蔽する生命維持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る生命維持装置は、上述した課題を解決するために、散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、前記内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、前記中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、前記放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る生命維持装置によれば、中性子線、ガンマ線等の放射線を好適に遮蔽することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における生命維持装置の構成図。
【図２】本実施形態における生命維持装置の機能ブロック図。
【図３】生命維持装置を装着した放射線防護服の正面図。
【図４】生命維持装置を装着した放射線防護服の側面図。
【図５】生命維持装置を装着した放射線防護服の背面図。
【図６】放射線遮蔽素材の断面図。
【図７】図６のVII−VII線断面図。
【図８】放射線防護服の外皮部の断面図。
【図９】図８のIX部分の拡大図。
【図１０】ガンマ線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図１１】上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図１２】実施例１で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材の画像。
【図１３】生命維持装置を適用可能な宇宙服の断面図。
【図１４】図１３のXIV部分拡大図。
【図１５】第２の実施形態に係る放射線防護服の正面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る放射線防護服の右側面図である。
【図１７】第２の実施形態に係る放射線防護服の左側面図である。
【図１８】第２の実施形態に係る放射線防護服の背面図である。
【図１９】第２の実施形態に係る放射線防護服と共に使用される生命維持装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を添付の図により説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態における生命維持装置１の構成図である。
【００１５】
図２は、本実施形態における生命維持装置１の機能ブロック図である。
【００１６】
図３は、生命維持装置１を装着した放射線防護服３０の正面図である。
【００１７】
図４は、生命維持装置１を装着した放射線防護服３０の側面図である。
【００１８】
図５は、生命維持装置１を装着した放射線防護服３０の背面図である。
【００１９】
本実施形態における生命維持装置１は、例えば原子力発電所等の高放射線環境下で作業する際に用いられる。この生命維持装置１は、放射線防護服３０を着用した着用者（作業者、生命維持装置１の装着者）により装着されて用いられる。生命維持装置１は、例えば図1に示す取付部材１０により、図５に示すように放射線防護服３０の背面側に取り付けられる。
【００２０】
図１に示すように、生命維持装置１は、主酸素タンク１１と、エアータンク１２と、給水用タンク１３と、呼吸循環エアー冷却装置１４と、二酸化炭素吸収材１５と、機器制御部１６と、ＧＰＳ（Global Positioning System）１７と、マイクロポンプユニット１８と、バッテリーユニット１９と、を備える。
【００２１】
主酸素タンク（酸素タンク）１１及びエアータンク１２は、それぞれ酸素と窒素を貯蔵する。図２に示すように、主酸素タンク１１及びエアータンク１２から供給される酸素と窒素は混合され、装着者が呼吸用の空気として用いられる。また、生命維持装置１からの空気は、装着者の皮膚呼吸等のために、後述する放射線防護服３０の外皮部３１の内側に設けられる供給口６１ａに供給される。
【００２２】
給水用タンク１３は、装着者に水分を補給する。呼吸循環エアー冷却装置１４は、主酸素タンク１１及びエアータンク１２から供給される空気、放射線防護服３０から排気される空気、及び給水用タンクから供給される水分を冷却し、装着者の体温を調節する。また、呼吸循環エアー冷却装置１４は、装着者の呼吸により排出された空気を循環させる。二酸化炭素吸収材１５は、カセット型であり、二酸化炭素吸収材１５は、主に二酸化炭素検知器１５ａおよび二酸化炭素濃度調整器１５ｂを有する。放射線防護服３０から排気される装着者の呼吸（排出）した二酸化炭素を吸収し再循環させる。
【００２３】
機器制御部（制御部）１６は、主に、生命維持装置１の主酸素タンク１１、エアータンク１２、呼吸循環エアー冷却装置１４、二酸化炭素吸収材１５に設けられる電気制御ユニット１６ａに対して電気信号を送信し、各部を制御する。
【００２４】
例えば、機器制御部１６は、生命維持装置１を装着した装着者に対して、主酸素タンク１１の酸素を供給するように制御する。機器制御部１６は、装着者が呼吸した二酸化炭素を吸収させるように制御する。機器制御部１６は、呼吸循環エアー冷却装置１４を制御することで装着者の呼吸により排出されたエアーを循環させる。
【００２５】
ＧＰＳ（位置情報取得手段）１７は、生命維持装置１の装着者（放射線防護服３０の着用者）の現在位置を検出する。機器制御部１６及びＧＰＳ１７は、無線又は有線により管理基地と通信することができ、生命維持装置１の各機器の状態は適宜管理基地に送信され得る。なお、管理基地は、作業者が作業を行う際に設けられる、作業を統括的に管理するための施設をいう。
【００２６】
マイクロポンプユニット１８は、空気や水分を所定の供給先に供給する。バッテリーユニット１９は、電気的に動作する生命維持装置１内の各部に、駆動するための電源を供給する。
【００２７】
生命維持装置１は、放射線防護服３０との間で空気や水分を供給又は排気するための給気側接続部品２１、排気側接続部品２２、ヘルメット側給気側接続部品２３、ヘルメット側排気側接続部品２４及び給水側接続部品２５を有する。
【００２８】
次に、本実施形態における生命維持装置１が取付けられる放射線防護服３０について説明する。
【００２９】
図３〜図５に示すように、放射線防護服３０は、着用者の頭部、上肢、体幹、下肢を覆う外皮部３１と、外皮部３１の上から頭部を保護するヘルメット３２と、両手を保護するグローブ３４と、両足先を保護するブーツ３５を備える。
【００３０】
外皮部３１とヘルメット３２とはジョイント部３７によって接合され、外皮部３１とグローブ３４とはジョイント部３８によって接合され、外皮部３１とブーツ３５とはジョイント部３９によって接合される。また、着用者の膝及び肘に対応する部位には、膝当て４０（図３参照）及び肘あて４１（図５参照）が設けられる。
【００３１】
このような構成を有する生命維持装置１及び放射線防護服３０（外皮部３１、グローブ３４、ブーツ３５、膝当て４０及び肘あて４１）は、放射線遮蔽素材５１によって形成される。
【００３２】
図６は、放射線遮蔽素材５１の断面図である。
【００３３】
図７は、図６のVII−VII線断面図である。
【００３４】
放射線遮蔽素材５１は、内皮層５２と中皮層５３と上皮層５４とを有する３層構造によって形成されている。放射線遮蔽素材５１は、上皮層５４側から入射する放射線を遮断するように設計されている。上皮層５４は中性子線を遮蔽し、中皮層５３はガンマ線を遮蔽する。ガンマ線が物質に接触すると、光電効果及びコンプトン散乱により、散乱エックス線と電子線を発生させる。したがって、中皮層５３によってガンマ線を遮蔽した際に生じる可能性のある散乱エックス線と電子線を、内皮層５２によって遮蔽するように構成している。
【００３５】
内皮層５２には中皮層５３が積層されている。中皮層５３は内皮層５２に対向し、且つ内皮層５２との間に所定の空間を保持して延びる外層部５６と、外層部５６から内皮層５２に向かって延びる隔壁部５７と、該隔壁部５７と外層部５６によって画定される複数の中空層５５とを備えている。
【００３６】
図７に示すように、隔壁部５７によって、内皮層５２と中皮層５３の外層部５６との間の空間が仕切られて、気体により構成される複数の中空層５５が形成されている。隔壁部５７には、隣合う複数の中空層５５内の充填物が流通できるように、連通孔５７ａが形成されている。なお、特定の充填物を中空層５５に充填する工程を経ない場合には、中皮層５３が内皮層５２に積層された際に、中空層５５には空気が充填されていることになる。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態において、隔壁部５７は格子状に形成されている。隔壁部５７は、内皮層５２と中皮層５３の外層部５６との間に空間、すなわち、中空層５５を保持すると共に、この３層構造の形体補強にも寄与している。
【００３８】
中皮層５３の外層部５６の外表面には、該外表面に沿って延びる上皮層５４が積層されている。図６に示すように、中皮層５３の外層部５６及び上皮層５４の断面は、隣り合う隔壁部５７の間において上皮層５４側に突出する波形状を有している。一例として、内皮層５２の厚さｌ１は２ｍｍであり、中皮層５３の隔壁部５７における厚さｌ２は８ｍｍであり、上皮層５４の厚さｌ３は３ｍｍである。
【００３９】
上皮層５４は、シリコンゴムに、中性子線を吸収するホウ素を混合して形成する。
【００４０】
中皮層５３は、シリコンゴムに独自のガンマ線遮蔽材を混合して形成する。この独自のガンマ線遮蔽材は、少なくとも、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有する。このガンマ線遮蔽材については後に詳述する。
【００４１】
内皮層５２は、シリコンゴムに独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材を混合して形成する。この独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する。この散乱エックス線及び電子線遮蔽材料については後に詳述する。
【００４２】
上皮層５４、中皮層５３及び内皮層５２のそれぞれについて、シリコンゴムと上記各混合物とを混練して、成形のため加硫し、熱と圧力を加えて架橋反応させる。シリコンゴムの硬度は調整可能である。例えば、シリコンゴムとシリコンゴムに加える上記各混合物との混合体積比を調整することによって、より柔らかく又はより硬く形成することができる。シリコンゴムとこのシリコンゴムに加えられる混合物との混合体積比は、一例として、４０：６０である。上皮層５４及び内皮層５２はシート状に形成する。中皮層５３については、外層部５６をシート形状に形成し、外層部５６から突出する隔壁部５７を、金型を用いて外層部５６と一体成型する。
【００４３】
形成した中皮層５３の外層部５６の表面に沿って、シート状に形成した上皮層５４を積層する。次いで、シート状に形成した内皮層５２の表面に中皮層５３の隔壁部５７の端部を接着することによって、内皮層５２に中皮層５３を積層する。積層の際に、隔壁部５７の端部間の距離を狭くすることによって、中皮層５３の外層部５６及び上皮層５４を、隔壁部５７の端部間において上皮層５４側に撓ませることができる。これにより、図７に示すように、中皮層５３の外層部５６及び上皮層５４の断面が波形状に形成される。
【００４４】
生命維持装置１及び放射線防護服３０（外皮部３１、グローブ３４、ブーツ３５、膝当て４０及び肘あて４１）は、このような放射線遮蔽素材５１により覆われて（形成されて）おり、内部に放射線が侵入することが一切遮断される。
【００４５】
このような放射線防護服３０の外皮部３１について詳細に説明する。
【００４６】
図８は、放射線防護服３０の外皮部３１の断面図である。なお、説明のため、ヘルメット３２の図示は省略する。
【００４７】
図９は、図８のIX部分の拡大図である。
【００４８】
外皮部３１は、着用者の体表面６２との間に空間６３を有している。なお、説明のため、着用者の体表面６２を覆う下着６４（図８参照）の図示は省略する。
【００４９】
シリコンゴムと散乱エックス線及び電子線遮蔽材によって形成された内皮層５２は、断熱機能も有している。内皮層５２の外表面、すなわち、着用者の体表面６２と対向する表面には、図示しないナイロン繊維等の繊維布を内貼りしている。シリコンゴム等から形成された内皮層５２の外表面が露出している場合と比べて、繊維布を内貼りすることによって肌触りが良くなり、放射線防護服３０の着脱が容易になる。また、ナイロン繊維を用いることによって、吸湿、速乾、抗菌、消臭、保温機能を付加することができる。
【００５０】
図９に示すように、繊維布を内貼りした内皮層５２の外表面には、供給口６１ａ及び排気口６１ｂが設けられる。なお、図９においては、供給口６１ａのみ示すが、排気口６１ｂは、図８のIX部分と対称位置である左肘部分における内皮層５２の外表面に設けられる。
【００５１】
図５に示すように、供給口６１ａは、生命維持装置１より供給される空気を着用者の体表面６２との間の空間６３に供給チューブ４５ａを介して供給する。排気口６１ｂは、空間６３より排気される空気を排気チューブ４５ｂを介して排気する。
【００５２】
供給チューブ４５ａ及び排気チューブ４５ｂは、内皮層５２の外表面に固定されている。供給チューブ４５ａは、一端が生命維持装置１の給気側接続部品２１（図２参照）に接続され、他端が放射線防護服３０の供給口６１ａに接続される。排気チューブ４５ｂは、一端が生命維持装置１の排気側接続部品２２（図２参照）に接続され、他端が放射線防護服３０の排気口６１ｂに接続される。
【００５３】
供給口６１ａから空気を供給、及び排気口６１ｂから空気を排気することによって、着用者の皮膚呼吸を維持することができる。また、供給する空気の温度を調整することによって着用者の体温を調節することもできる。
【００５４】
また、図５に示すように、供給チューブ４５ａ及び排気チューブ４５ｂは、ヘルメット３２に設けられるヘルメット内呼吸機構３２ａ（図２参照）の設けられる供給口６１ａ及び排気口６１ｂにも接続される。着用者の呼吸用の空気は、ヘルメット側給気側接続部品２３及び該供給口に接続する供給チューブ（ともに図示せず）を介して、ヘルメット３２内の呼吸機構に送られる。また、呼吸用の空気は、ヘルメット側排気側接続部品２４及び該排気口に接続する排気チューブ（ともに図示せず）を介して、ヘルメット３２内の呼吸機構から排気される。
【００５５】
なお、ヘルメット３２には図示しない給水チューブも設けられる。給水チューブは、一端が給水側接続部品２５（図２）に接続され、他端が放射線防護服３０の給水口（図示せず）に接続される。
【００５６】
本実施形態において、中空層５５にはヘリウムガスが充填されている。これによって、放射線防護服３０の軽量化を図ることができ、作業性が向上する。また、中空層５５を画定する隔壁部５７には連通孔５７ａが形成されているため、各中空層５５に充填されたヘリウムガスは各中空層５５の間を流通できる。したがって、放射線遮蔽素材５１の変形が容易となり、着用者の可動性を高めている。加えて、図３に示す着用者の関節に対応する部位３１ａにおいては、他の部位よりも中空層５５に充填するヘリウムガスの量を減らしている。したがって、部位３１ａにおける放射線遮蔽素材５１は他の部位に比べて変形しやすくなる。これにより、着用者の可動性をさらに高めることができる。
【００５７】
膝当て４０及び肘あて４１には、膝及び肘の保護のために、外皮部３１よりも硬度を高めた放射線遮蔽素材５１を用いている。前述のように、上皮層５４、中皮層５３、内皮層５２を形成する際に、シリコンゴムへ混合する混合物の割合を変化させることによって、放射線遮蔽素材５１の硬度を高めることができる。
【００５８】
本実施形態における生命維持装置１は、中性子線を遮蔽する上皮層５４と、ガンマ線を遮蔽する中皮層５３と、散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層５２とを有する３層構造によって、外部から入射する中性子線、ガンマ線を遮蔽し、ガンマ線を遮蔽する際に生じる可能性のある散乱エックス線及び電子線も遮蔽することができる。なお、中性子線、ガンマ線よりも物質透過能力の低いアルファ線及びベータ線も放射線遮蔽素材５１によって遮蔽される。
【００５９】
特に生命維持装置１は、生命維持装置１を装着する高放射線環境下における作業者に対して供給される水や酸素に放射線が照射されることによる物性変化や、水や酸素に含まれる微細な物質の放射能汚染を好適に抑制することができる。この結果、生命維持装置１は、作業者の安全を確保することができる。
【００６０】
また、生命維持装置１は、ＧＰＳ１７を備え管理基地と通信可能に構成したため、作業者の状態を把握することができ、より作業者の安全を確保することができる。
【００６１】
［ガンマ線遮蔽材］
前述した独自のガンマ線遮蔽材は、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有する。例えば、ビスマス２０〜５０質量％、ケイ素３〜２５質量％及びストロンチウム２０〜５０質量％を含有する。一例として、チタン２０〜５０質量％、ケイ素３〜２５質量％及びストロンチウム２０〜５０質量％を含有する。
【００６２】
酸化ビスマス、チタン及び酸化チタンの少なくとも１種、ケイ素酸化物、並びに炭酸ストロンチウムを焼成して得ても良い。上記ガンマ線遮蔽材の製造に際して、ビスマス化合物及びチタン化合物の少なくとも１種、ケイ素化合物、並びにストロンチウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備えても良い。一例として、この焼成工程は、上記化合物に加えて、さらにホウ酸を混合し、焼成する工程である。
【００６３】
以下、上記ガンマ線遮蔽材について詳述する。
【００６４】
上記ガンマ線遮蔽材は、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有することを特徴とする。これらの元素を組み合わせることにより、ガンマ線を良好に遮蔽することができる。また、ケイ酸塩系化合物であるため鉛よりも比重が軽く、さらには加工性にも優れている。
【００６５】
ビスマス（Ｂｉ）及びチタン（Ｔｉ）の少なくとも１種の含有量は、例えば２０〜５０質量％、好ましくは３０〜４０質量％である。
【００６６】
ケイ素（Ｓｉ）の含有量は、例えば３〜２５質量％、好ましくは５〜１５質量％である。ストロンチウム（Ｓｒ）含有量は例えば、２０〜５０質量％、好ましくは２５〜４０質量％質量％である。
【００６７】
ガンマ線遮蔽材は、上記必須元素に加えて、酸素原子（好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％）を含んでいてもよい。また、ホウ素原子、上記以外の放射線吸収原子（例えば、エルビウム等のランタノイド元素）等を含んでいてもよく、さらには、製造上不可避な不純物等を含んでいてもよい。
上記ガンマ線遮蔽材では、有害性の観点から、鉛元素を実質的に含まないことが好ましい。例えば、５質量％以下、好ましくは１質量％以下である。
【００６８】
ガンマ線遮蔽材の形状は、遮蔽材の使用方法等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、粒状（粉体）、ペレット状、塊状、フィルム状、板状等が挙げられる。特に、上記遮蔽材は、粉体加工が可能で、他の有機物（粉状、繊維状）等に混入させ、様々な遮蔽用途に使用することができる。
【００６９】
粒状の場合は、例えば、平均粒子径が０．１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍとすればよい。
【００７０】
また、上記ガンマ線遮蔽材は、上記必須元素等を含有する化合物単独で使用してもよいし、例えば、水、有機溶剤（アルコール、エーテル等）、界面活性剤、樹脂バインダー、無機粒子、有機粒子、上記独自のガンマ線遮蔽材以外のガンマ線遮蔽材等といった添加剤と併せて使用してもよい。
【００７１】
上記ガンマ線遮蔽材は、放射線を遮蔽（防護）する用途に様々な形で使用できる。例えば、防護エプロン、医療用エプロン、防護服、宇宙服、壁紙、外装壁面、屋根材、化粧品、日焼け止め、顔用クリーム、医療機器（マンモグラフィー等）等に使用することができる。
【００７２】
上記ガンマ線遮蔽材の好適な製造方法は、ビスマス化合物及びチタン化合物の少なくとも１種、ケイ素化合物、並びにストロンチウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備える。
【００７３】
図１０は、上記ガンマ線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャートである。具体的には、例えば、
（ｉ）酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、チタン及び酸化チタンの少なくとも１種、
（ｉｉ）ケイ素酸化物、並びに
（ｉｉｉ）炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、
を混合し、焼結する工程を経ることにより製造することができる。酸化チタンは、一酸化チタン（ＴｉＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）等のいずれでもよい。ケイ素酸化物としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）等のいずれでもよいが、一例として、ＳｉＯ２が好適に用いられる。
配合割合は限定的でないが、例えば、
（１）酸化ビスマス３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％
ケイ素酸化物５〜３０質量％、好ましくは１０〜２０質量％、
炭酸ストロンチウム３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％、
（２）チタン又は酸化チタン３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％
ケイ素酸化物５〜３０質量％、好ましくは１０〜２０質量％、
炭酸ストロンチウム３０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％、
等とすればよい。
【００７４】
上記原料に加えて、さらにホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）等のホウ素化合物を加えてもよい。これにより、焼成時に金属間の電子移動を容易にさせ、酸化還元作用を促進させることができる。ホウ酸の配合量は限定的でないが、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００７５】
混合した後、ボールミル、ロッドミル等の粉砕機で上記原料を粉砕してもよいし、粉砕しなくてもよいが、粉砕することが好ましい。
【００７６】
焼成温度は、例えば、電気炉にて５００〜２０００℃、好ましくは８００〜１５００℃とすればよい。
【００７７】
焼成雰囲気は、大気雰囲気及び不活性ガス雰囲気のいずれでもよいが、好ましくは大気雰囲気である。
【００７８】
焼成時間は、焼成温度、焼成雰囲気等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、１０分〜１０時間、好ましくは３０分〜５時間とすればよい。上記焼成する焼成工程に代えて、又は焼成工程後に、プラズマ焼結工程を行ってもよい。これにより、得られるガンマ線遮蔽材のガンマ線の吸収量を向上させることができる。プラズマ焼結は、常法に従って行えばよく、例えばプラズマ焼結機で、５００〜２０００℃（好ましくは７００〜１５００℃）にて焼結すればよい。焼結時間は、焼結温度に応じて適宜決定すればよいが、例えば、５分〜２時間、好ましくは１０分〜１時間とすればよい。
【００７９】
上記ガンマ線遮蔽材を、以下に実施例を用いて、さらに詳細に説明する。なお、上記ガンマ線遮蔽材は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００８０】
＜ガンマ線遮蔽材の実施例１＞
ＳｉＯ２（岩井化学薬品社製）１２．５８質量％、ＳｒＣＯ３（本荘ケミカル社製）４２．４２質量％、Ｂｉ２Ｏ３（岩井化学薬品社製）４３．８５質量％及びＨ３ＢＯ３（岩井化学薬品社製）１．１５質量％をボールミル混合器に入れ、１時間混合した。次いで、電気炉に入れ、大気雰囲気で、９００℃、２時間の条件で焼成した。焼成後、常温まで自然冷却し、ボールミル混合機にて平均粒子径が７μｍになるまで粉砕した（図１０参照）。これにより、実施例１のガンマ線遮蔽材を得た。なお、実施例１のガンマ線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Ｂｉ３７．０５質量％、Ｓｉ９．６８質量％、Ｓｒ３５．１２質量％、Ｏ（酸素原子）１３．９４質量％であり、残りは不純物であった。比重を測定したところ、４．７８ｇ／ｃｍ３であった。蛍光Ｘ線分析で測定したところ、上記実施例１は、Ｂｉ２Ｏ３＋ＳｒＳｉＯ３であることが推定された。
＜ガンマ線遮蔽材の実施例２＞
ＳｉＯ２（岩井化学薬品社製）１２．５８質量％、ＳｒＣＯ３本荘ケミカル社製）４２．４２質量％、Ｔｉ（トーホーテック社製）４３．８５質量％及びＨ３ＢＯ３（岩井化学薬品社製）１．１５質量％をボールミル混合器に入れ、１時間混合した。次いで、プラズマ焼結機（ＳＰＳシンテック社製、製品名「ＳＰＳ−１０３０」）にて、１０００℃で、約３０分焼結した。これにより、実施例２のガンマ線遮蔽材（ペレット状、厚み３ｍｍ）を得た。
なお、実施例２のガンマ線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Ｔｉ３７．９５質量％、Ｓｉ６．４５質量％、Ｓｒ２７．３７質量％、Ｏ（酸素原子）１７．７３質量％であり、残りは不純物であった。
比重を測定したところ、４．６７ｇ／ｃｍ３であった。蛍光Ｘ線分析で測定したところ、上記実施例２は、ＳｒＴｉＯ２．６＋ＴｉＯ＋ＳｒＳｉＯ３であることが推定された。
＜ガンマ線遮蔽材の比較例＞
鉛板（厚さ１ｍｍ、市販品）、アルミニウム板（厚さ３ｍｍ、市販品）をそれぞれ比較例１及び比較例２とした。
【００８１】
＜ガンマ線遮蔽材のガンマ線遮蔽性能試験＞
実施例１のガンマ線遮蔽材については、さらにプラズマ焼結によりペレット状（厚み３ｍｍ）に加工した。下記の条件にて、実施例及び比較例の試料にガンマ線を照射し、遮蔽率を測定した。この結果を表１に示す。
【００８２】
条件(Laser:CO2,Power:1W,Magnet:10A,Energy:1.7MeV,
Current:200mA,Coll:3mmφ,DTCT:NaI6)
【００８３】
【表１】
【００８４】
上記の結果から、ガンマ線遮蔽性能において、上記独自のガンマ線遮蔽材の実施例１及び２は、厚みを考慮するとガンマ線遮蔽性能としては非常に有用な鉛板（比較例１）には及ばないものの、実用的な厚さで十分な高さの遮蔽率を示し、良好なガンマ線遮蔽能を有していることが分かる。特に、比較例２のアルミニウムと比較すると、より高い遮蔽率を示し、十分なガンマ線遮蔽能を有していることが分かる。
【００８５】
また、上記独自のガンマ線遮蔽材は、比重が鉛の比重（１１．３４）よりも大幅に軽く、粒状や板状に容易に変形することができ加工性にも優れている。よって、さまざまな用途や形態で使用可能であることが分かる。
【００８６】
また、上記独自のガンマ線遮蔽材は、散乱エックス線及び電子線を遮蔽することもできる。
［散乱エックス線及び電子線遮蔽材］
前述した独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有する。例えば、ケイ素５〜３０質量％、ストロンチウム３０〜６０質量％、マグネシウム１〜２０質量％、ユーロピウム０．１〜５質量％、及びジスプロシウム０．１〜５質量％を含有する。一例として、少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを焼成して得られる。この場合、焼成後、さらにプラズマ焼結されて、少なくともケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ユーロピウム及び酸化ジスプロシウムを得てもよい。上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材を製造する際には、例えば、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備える。前記焼成工程が、上記化合物に加えて、さらにホウ酸を混合し、焼成する工程であってもよい。さらに、プラズマ焼結する工程を備えてもよい。
【００８７】
以下、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材について詳述する。
【００８８】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを必須元素として有することを特徴とする。これらの元素を組み合わせることにより、実用的なレベルで、エックス線を遮蔽することができる。また、紫外線の吸収も可能である。さらに、ケイ酸塩系化合物であるため鉛よりも比重が軽く、加工性にも優れている。
【００８９】
ケイ素（Ｓｉ）の含有量は、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％である。
ストロンチウム（Ｓｒ）の含有量は、好ましくは３０〜６０質量％、より好ましくは４０〜５０質量％である。
【００９０】
マグネシウム（Ｍｇ）の含有量は、好ましくは１〜２０質量％、より好ましくは５〜１０質量％である。
ユーロピウム（Ｅｕ）の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００９１】
ジスプロシウム（Ｄｙ）の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【００９２】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、上記必須元素以外にも酸素原子（好ましくは１０〜５０質量％、より好ましくは２０〜４０質量％）を含んでいてもよい。また、ホウ素原子、上記以外の放射線吸収原子（例えば、エルビウム等のランタノイド元素）等を含んでいてもよく、さらには、製造上不可避な不純物等を含んでいてもよい。
【００９３】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材では、有害性の観点から、鉛元素を実質的に含まないことが好ましい。例えば、５質量％以下、好ましくは１質量％以下である。
【００９４】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の形状は、遮蔽材の使用方法等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、粒状（粉体）、ペレット状、塊状、フィルム状、板状等が挙げられる。特に、上記遮蔽材は、粉体加工が可能で、他の有機物（粉状、繊維状）等に混入させ、様々な遮蔽用途に使用することができる。
【００９５】
粒状の場合は、例えば、平均粒子径が０．１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜１００μｍとすればよい。
【００９６】
また、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、上記必須元素等を含有する化合物単独で使用してもよいし、例えば、水、有機溶剤（アルコール、エーテル等）、界面活性剤、樹脂バインダー、無機粒子、有機粒子、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材以外の散乱エックス線及び電子線遮蔽材等といった添加剤と併せて使用してもよい。特に、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材では、チタン、酸化チタン等のチタン化合物を併用することが好ましい。これにより、紫外線の遮蔽性をより向上させることができる。
【００９７】
上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、放射線を遮蔽（防護）する用途に様々な形で使用できる。例えば、防護エプロン、医療用エプロン、防護服、宇宙服、壁紙、外装壁面、屋根材、化粧品、日焼け止め、顔用クリーム、医療機器（マンモグラフィー等）等に使用することができる。なお、エックス線のみならず紫外線も遮蔽できるため、化粧品、日焼け止め等に適用することもできる。
【００９８】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の製造方法は、ケイ素化合物、ストロンチウム化合物、マグネシウム化合物、ユーロピウム化合物及びジスプロシウム化合物を混合し、焼成する焼成工程を備えることを特徴とする。
【００９９】
図１１は、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【０１００】
具体的には、例えば、ケイ素酸化物、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）及び酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）を混合し、焼結する工程を経ることにより製造することができる。
【０１０１】
ケイ素酸化物としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）等のいずれでもよいが、一例として、ＳｉＯ２が好適に用いられる。
【０１０２】
配合割合は限定的でないが、例えば、
ケイ素酸化物２０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％、
炭酸ストロンチウム２０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％、
酸化マグネシウ５〜４０質量％、好ましくは１０〜３０質量％、
酸化ユーロピウム０．１〜５質量％、好ましくは０．２〜１質量％及び
酸化ジスプロシウム０．１〜５質量％、好ましくは０．２〜１質量％、
とすればよい。
【０１０３】
上記原料に加えて、さらにホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）等のホウ素化合物を加えてもよい。これにより、焼成時に金属間の電子移動を容易にさせ、酸化還元作用を促進させることができる。ホウ酸の配合量は限定的でないが、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。
【０１０４】
混合した後、ボールミル、ロッドミル等の粉砕機で上記原料を粉砕してもよいし、粉砕しなくてもよいが、粉砕することが好ましい。
【０１０５】
焼成温度は、例えば、電気炉にて５００〜２０００℃、好ましくは１０００〜１５００℃とすればよい。
【０１０６】
焼成雰囲気は、大気雰囲気及び不活性ガス雰囲気のいずれでもよいが、好ましくは大気雰囲気である。
【０１０７】
焼成時間は、焼成温度、焼成雰囲気等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、１０分〜１０時間、好ましくは３０分〜５時間とすればよい。
【０１０８】
また、上記焼成工程後に、さらにプラズマ焼結工程を加えることが好ましい。これにより、得られる散乱エックス線及び電子線遮蔽材のエックス線の吸収量を向上させることができる。
【０１０９】
プラズマ焼結は、常法に従って行えばよく、例えばプラズマ焼結機で、５００〜２０００℃（好ましくは７００〜１５００℃）にて焼結すればよい。
焼結時間は、焼結温度に応じて適宜決定すればよいが、例えば、５分〜２時間、好ましくは１０分〜１時間とすればよい。
【０１１０】
上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材を、以下に実施例を用いて、さらに詳細に説明する。なお、上記散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１１１】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の実施例１＞
ＳｉＯ２（岩井化学薬品社製）４０質量％、ＳｒＣＯ３（本荘ケミカル社製）３８．２質量％、ＭｇＯ（宇部マテリアルズ社製）２０質量％、Ｅｕ２Ｏ３（ネオマグ社製）０．４質量％、Ｄｙ２Ｏ３（ネオマグ社製）０．４質量％及びＨ３ＢＯ３（岩井化学薬品社製）１質量％をボールミル混合器に入れ、１時間混合した。次いで、電気炉に入れ、大気雰囲気で、１３００℃、２時間の条件で焼成した。焼成後、常温まで自然冷却し、ボールミル混合機にて平均粒子径が７μｍになるまで粉砕した（図１１参照）。これにより、実施例１の散乱エックス線及び電子線遮蔽材を得た。図１２は、実施例１で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材の画像である。
【０１１２】
なお、実施例１の散乱エックス線及び電子線遮蔽材の組成比率を測定したところ、Ｓｉ１３．３質量％、Ｓｒ４２．４質量％、Ｍｇ６．２３質量％、Ｅｕ０．８４質量％、Ｄｙ１．８３質量％、Ｏ（酸素原子）３１．３質量％であり、残りは不純物であった。
【０１１３】
比重を測定したところ、３．７ｇ／ｃｍ３であった。Ｘ線回折装置による定性分析及び蛍光Ｘ線分析で測定したところ、上記実施例１は、Ｓｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７・Ｅｕ３＋，Ｄｙ３＋であることが推定された。
【０１１４】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の実施例２＞
実施例１で得られた散乱エックス線及び電子線遮蔽材をさらに、プラズマ焼結機（ＳＰＳシンテック社製、製品名「ＳＰＳ−１０３０」）にて、１０００℃で、約３０分焼結した。焼結後、常温まで自然冷却し、実施例２の散乱エックス線及び電子線遮蔽材（ペレット状、厚み３ｍｍ）を得た。
【０１１５】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の比較例＞
鉛板（厚さ０．３ｍｍ、市販品）、アルミニウム板（厚さ３ｍｍ、市販品）をそれぞれ比較例１及び比較例２とした。
【０１１６】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材のエックス線遮蔽性能（エックス線透過率測定）＞
実施例１の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、さらにプレス機によりペレット状（厚み３．９５ｍｍ）に加工した。透過法により、測定エネルギー５０ｋｅＶの条件で、実施例１〜２及び比較例１〜２の試料のエックス線の透過率を測定し、透過率から線吸収係数を計算した。なお、線吸収係数は、透過率の自然対数をとった値を、試料の厚み（ｃｍ）で除することにより計算される。得られた測定結果を表２に示す。
【０１１７】
【表２】
【０１１８】
＜散乱エックス線及び電子線遮蔽材の紫外線遮蔽能：紫外線透過測定＞
紫外可視分光光度計（ＵＶ２４００ＰＣ、島津製作所製）により、実施例１の紫外線の透過率を測定した。その結果、２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域においては、透過率が２０％以下であった。
【０１１９】
上記の結果から、エックス線透過率測定において、実施例１及び２は、比較例１のエックス線遮蔽物質としては非常に優れている鉛には及ばないものの、実用的な厚さで十分低い透過率を得ることができ、良好な線吸収係数を有している。特に、比較例２のアルミニウムと比較すると、十分に良好な線吸収係数を持っていることが分かる。
【０１２０】
加えて、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材の実施例１は、紫外線の透過率が低いため、良好な紫外線遮蔽性能を有していることも分かる。さらには、電子線に対しても効果がある。
【０１２１】
また、上記独自の散乱エックス線及び電子線遮蔽材は、比重が鉛の比重（１１．３４）よりも大幅に軽く、粒状や板状に容易に変形することができ加工性にも優れている。よって、さまざまな用途や形態で使用可能であることが分かる。
【０１２２】
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。一例として、中空層５５に、ガンマ線遮蔽材を含む物質を充填して、ガンマ線遮蔽機能をより高めても良い。他の例として、中皮層５３に中空層５５を形成せず、内皮層５２及び上皮層５４と同様に中皮層５３をシート状に形成しても良い。
【０１２３】
例えば、上皮層５４は、シリコンゴムに加える混合物として、ホウ素に代えて、ベリリウム、カドミウム、ガドリニウム等を添加しても良い。
【０１２４】
前述のように、中皮層５３の形成に用いられる、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを必須元素として有するガンマ線遮蔽材は、散乱エックス線及び電子線の遮蔽機能も有する。したがって、内皮層５２を形成する際に、シリコンゴムに、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを混合しても良い。すなわち、中皮層５３と同じ素材によって内皮層５２を形成しても良い。
【０１２５】
放射線防護服３０において、外皮部３１の内皮層５２と着用者の体表面６２との間に、内圧による酸素の漏れを防止するための気密維持層を設けても良い。この場合、空気を供給する供給口６１ａは気密維持層と体表面６２との間に空気を供給するように、気密維持層の表面に設けられる。第３の実施形態における宇宙服１００においても同様に、放射線防護部１０２と冷却下着１０３との間に気密維持層を設けても良い。また、生命維持装置１を宇宙服に適用してもよい。
【０１２６】
図１３は、生命維持装置１を適用可能な宇宙服の断面図である。なお、生命維持装置１については図示を省略する。
【０１２７】
宇宙服１００は、着用者の全身を覆う宇宙環境保護部１０１と、宇宙環境保護部１０１の内側において着用者の全身を覆う放射線防護部１０２と、冷却下着１０３を備えている。宇宙環境保護部１０１は、断熱と耐宇宙線機能を有する多層構造からなり、宇宙環境から着用者を保護する。冷却下着１０３は、宇宙服の着用による異常な体温上昇を防止する。放射線防護部１０２は、前述した放射線遮蔽素材５１によって形成され、中性子線、ガンマ線、散乱エックス線及び電子線等の放射線から着用者を保護する。着用者の両手及び両足先を保護するグローブ１０４及びブーツ１０５も、他の部分と同様に、宇宙環境保護部１０１と放射線防護部１０２とから構成されている。
【０１２８】
図１４は、図１３のXIV部分拡大図である。
【０１２９】
図９に示す放射線防護服３０の外皮部３１と異なる特徴として、水銀層１１１が内皮層５２の外表面に沿って設けられている。水銀層１１１と着用者の体表面１１２との間には、図示しない冷却下着１０３を介して、空間１１３が形成されている。水銀層１１１は水銀保持層１１５を備え、水銀層１１１の水銀は、シリコンゴム等で形成した水銀保持層１１５によって内皮層５２との間に保持されている。水銀層１１１を設けることによって、無重力空間における身体の膨張を抑制することができる。
【０１３０】
水銀保持層１１５の表面には図示しないナイロン繊維布を内貼りしている。これにより、着脱が容易になると共に、吸湿、速乾、抗菌、消臭、保温機能を付加することができる。ナイロン繊維布を内貼りした水銀保持層１１５の表面には、着用者の体表面１１２との間の空間１１３に空気を供給する供給口１１７を設けている。供給口１１７から延びる図示しないチューブは、宇宙服と共に用いられる生命維持装置１に連結し、生命維持装置１の酸素タンクからの供給される空気を供給口１１７に送るように構成されている。供給口１１７及び供給口１１７から延びるチューブは水銀保持層１１５の表面に固定されている。供給口１１７から空気を供給することによって、着用者の皮膚呼吸を維持することができる。また、供給する空気の温度を調整することによって着用者の体温を調節することもできる。
【０１３１】
中空層５５には水銀が充填されている。これにより、水銀層１１１による身体の膨張抑制機能をさらに補強することができる。
【０１３２】
各中空層５５に充填された水銀は、連通孔５７ａを介して流通可能である。また、着用者の関節に対応する部位においては、他の部位よりも中空層５５に充填される水銀の量を減らしている。したがって、着用者の可動性を高めることができる。
【０１３３】
宇宙服１００は、宇宙環境保護部１０１の内側において着用者の全身を覆う放射線防護部１０２を放射線遮蔽素材５１によって形成しているが、これに限定されない。例えば、放射線防護部１０２を宇宙環境保護部１０１の内側に設けずに、放射線遮蔽素材５１を硬質化して、この硬質化した放射線遮蔽素材５１を宇宙環境保護部１０１の形成に用いても良い。
【０１３４】
第２の実施形態に係る放射線防護服を図１５〜図１８に示す。図１５は放射線防護服１１０の正面図であり、図１６は放射線防護服１１０の右側面図である。図１７は放射線防護服１１０の左側面図である。図１８は放射線防護服１１０の背面図である。放射線防護服１１０は、前述した放射線防護服１０と同一の構成を有するが、異なる構成について説明する。放射線防護服１１０は、図１５〜図１８に示すように、着用者と前記内皮層との間にクッション材を設けている。クッション材１４０は、ウレタンまたはシリコンから形成されるものであって、着用者の肩、胸、腰、背を防護するものである。
【０１３５】
図１６に示すように、放射線防護服１１０の背面側には生命維持装置１３０を取り付けることができる。生命維持装置１３０の構成を図１９に示す。生命維持装置１３０は、第一のエアータンク１３１と、第二のエアータンク１３２と、呼吸循環エアー冷却装置１３４とを備える。第一のエアータンク１３１及び第二のエアータンク１３２から、着用者が呼吸できるように、供給口１３５及び該供給口１３５に接続するチューブを介して、ヘルメット１２内に酸素が送られる。加えて、後述するように、生命維持装置１３０からの空気は着用者の皮膚呼吸等のために、内皮部２の内側にも供給される。給水用タンク１３８は着用者に水分を補給する。
【０１３６】
流動食用タンク１３９は、着用者に流動食を補給する。呼吸循環エアー冷却装置１３４は第一のエアータンク１３１及び第二のエアータンク１３２から供給される空気を冷却することによって、着用者の体温を調節する。また、生命維持装置１３０は、カセット型の二酸化炭素吸収部１３６を搭載しているため、着用者の排出した二酸化炭素を処理することができる。その他、各種構成部を制御する機器制御部１３７、マイクロポンプユニット１３８、電源部１３３、機器制御部１３７のＧＰＳ（Global Positioning System）等が生命維持装置１３０内に備えられている。
【０１３７】
第一のエアータンク１３１は、カセット式ボンベから構成されるエアータンクであって、逆止弁およびエアーホースを組み合わせ、機器制御部１３７によって、エア圧力を感知し、エアを供給する。第二のエアータンク１３２は、カセット式ボンベから構成されるエアータンクであって、電磁弁およびエアーホースを組み合わせ、機器制御部１３７によって、酸素量を計測し、酸素を供給する。なお、第一のエアータンク１３１または第２のエアータンク１３２を生命維持手段として、上述した放射線遮蔽素材として覆ってもよい。
【０１３８】
電源部１３３は、リチウムイオン電池を使用し、当該リチウムイオン電池を交換可能とするものである。電源部１３３は、リチウムイオン電池以外の電池を交換するものであってもよく、また、これらの電池は充電可能なものである。電源部１３３は、リチウムイオン以外の電池から構成されるものであってもよい。電源部１３３は、更に、排気部分に使用しヘルメット１２の二酸化炭素の増加を調整する循環ファンユニット、放射線防護服１１０の胴体部分に冷却エアーを体温調整のために作動する小型ポンプ機器からなる循環ポンプユニット、液体窒素を魔法瓶上の冷却装置に封入し、冷却ファンを有する空間に吸気エアーを送り込む冷却装置を有する。
【０１３９】
二酸化炭素吸収部１３６は、ヘルメット１２内での呼吸の際、排出二酸化炭素の濃度を常時、吸収（吸着）、循環する。また、呼吸循環冷却エアー１３４は、液体窒素を用いて、エアーの冷却を可能とする機能を有する。
【０１４０】
機器制御部１３７は、サーモスタット機能、通信機能、ＧＰＳ機能を有するものであって、電源部１３３からの電気を利用し、電磁弁バルブ開閉、濃度測定、ＧＰＳ・通信・サーモスタット機能をコンピュータ管理しているものである。この機器制御部１３７は、上述した放射線遮蔽材を覆うように保護し、ユニット交換できる機能を付加する。また、生命維持装置１３０は、シリコンおよび遮蔽素材により、生命維持装置１３０の各部をパッケージしている。
【０１４１】
また、本実施形態において、放射線防護服１１０の中空層５内には、ヘリウムや水銀ではなく、その他の液体や気体を充填してもよい。
【０１４２】
放射線防護服１１０は、着用者と前記内皮層との間にクッション材を設けることにより、着用者への衝撃を吸収し、更に着用者の身体に固定することを可能とする。
【符号の説明】
【０１４３】
１ 生命維持装置
１１ 主酸素タンク
１２ エアータンク
１３ 給水用タンク
１４ 呼吸循環エアー冷却装置
１５ 二酸化炭素吸収材
１６ 機器制御部
１７ ＧＰＳ
１８ マイクロポンプユニット
１９ バッテリーユニット
３０ 放射線防護服
５１ 放射線遮蔽素材
５２ 内皮層
５３ 中皮層
５４ 上皮層
５５ 中空層
５６ 外層部
５７ 隔壁部
５７ａ 連通孔
１１０ 放射線防護服
１３０ 生命維持装置
１３１ 第一のエアータンク
１３２ 第二のエアータンク
１３３ 電源部
１３４ 呼吸循環エアー冷却装置
１３５ 供給口
１３６ 二酸化炭素吸収材
１３７ 機器制御部
１３８ マイクロポンプユニット
１３８ 給水用タンク
１３９ 流動食用タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、前記内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、前記中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、
前記放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えたことを特徴とする生命維持装置。
【請求項２】
前記生命維持手段は、少なくとも、酸素タンクと、二酸化炭素吸収材と、呼吸循環エアー冷却装置と、制御部とを備え、
前記制御部は、前記生命維持装置を装着した装着者に対して、前記酸素タンクの酸素を供給するように制御し、前記装着者が呼吸した二酸化炭素を吸収させるように制御し、前記呼吸循環エアー冷却手段を制御することで装着者の呼吸により排出されたエアーを循環させるものであることを特徴とする請求項１記載の生命維持装置。
【請求項３】
前記生命維持手段は、前記生命維持装置を装着した装着者の位置情報を取得し、前記位置情報を送信する位置情報取得手段をさらに備える請求項２記載の生命維持装置。
【請求項４】
前記生命維持手段は、前記生命維持装置を装着した装着者に水分を供給する給水タンクをさらに備える請求項２又は３記載の生命維持装置。
【請求項５】
前記中皮層は、前記内皮層側に、気体により構成される複数の中空層と、該中空層を仕切る隔壁部を備える請求項１から４いずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項６】
前記中空層には、ヘリウムが充填された請求項５記載の生命維持装置。
【請求項７】
前記隔壁部は、該隔壁部を介して隣り合う前記中空層内の充填物を連通させる連通孔を備える請求項５又は６記載の生命維持装置。
【請求項８】
前記上皮層は、少なくともホウ素を加えたシリコンゴムから形成される請求項１〜７のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項９】
前記中皮層は、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを少なくとも加えたシリコンゴムから形成される請求項１〜８のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１０】
前記内皮層は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを加えたシリコンゴムから形成される請求項１〜９のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１１】
前記シリコンゴムと該シリコンゴムに加えられる物質との混合体積比は、４０：６０であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１２】
前記シリコンゴムに加える物質の割合を変化させて、前記シリコンゴムの硬さを調整したことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１３】
前記中空層には、空気または液体が充填されたことを特徴とする請求項５記載の生命維持装置。
【請求項１４】
前記生命維持手段は、前記酸素タンクのみであることを特徴とする請求項１記載の生命維持装置。
【請求項１】
散乱エックス線及び電子線を遮蔽する内皮層と、前記内皮層に積層された、ガンマ線を遮蔽する中皮層と、前記中皮層に積層された、中性子線を遮蔽する上皮層とを備える放射線遮蔽素材と、
前記放射線遮蔽素材により覆われた生命維持手段とを備えたことを特徴とする生命維持装置。
【請求項２】
前記生命維持手段は、少なくとも、酸素タンクと、二酸化炭素吸収材と、呼吸循環エアー冷却装置と、制御部とを備え、
前記制御部は、前記生命維持装置を装着した装着者に対して、前記酸素タンクの酸素を供給するように制御し、前記装着者が呼吸した二酸化炭素を吸収させるように制御し、前記呼吸循環エアー冷却手段を制御することで装着者の呼吸により排出されたエアーを循環させるものであることを特徴とする請求項１記載の生命維持装置。
【請求項３】
前記生命維持手段は、前記生命維持装置を装着した装着者の位置情報を取得し、前記位置情報を送信する位置情報取得手段をさらに備える請求項２記載の生命維持装置。
【請求項４】
前記生命維持手段は、前記生命維持装置を装着した装着者に水分を供給する給水タンクをさらに備える請求項２又は３記載の生命維持装置。
【請求項５】
前記中皮層は、前記内皮層側に、気体により構成される複数の中空層と、該中空層を仕切る隔壁部を備える請求項１から４いずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項６】
前記中空層には、ヘリウムが充填された請求項５記載の生命維持装置。
【請求項７】
前記隔壁部は、該隔壁部を介して隣り合う前記中空層内の充填物を連通させる連通孔を備える請求項５又は６記載の生命維持装置。
【請求項８】
前記上皮層は、少なくともホウ素を加えたシリコンゴムから形成される請求項１〜７のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項９】
前記中皮層は、ビスマス及びチタンの少なくとも１種、ケイ素、並びにストロンチウムを少なくとも加えたシリコンゴムから形成される請求項１〜８のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１０】
前記内皮層は、少なくともケイ素、ストロンチウム、マグネシウム、ユーロピウム及びジスプロシウムを加えたシリコンゴムから形成される請求項１〜９のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１１】
前記シリコンゴムと該シリコンゴムに加えられる物質との混合体積比は、４０：６０であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１２】
前記シリコンゴムに加える物質の割合を変化させて、前記シリコンゴムの硬さを調整したことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の生命維持装置。
【請求項１３】
前記中空層には、空気または液体が充填されたことを特徴とする請求項５記載の生命維持装置。
【請求項１４】
前記生命維持手段は、前記酸素タンクのみであることを特徴とする請求項１記載の生命維持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−７６６９５（Ｐ２０１３−７６６９５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０３７０８（Ｐ２０１２−２０３７０８）
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【出願人】（５１１２２２６７４）株式会社カワハラ技研 (6)
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【出願人】（５１１２２２６７４）株式会社カワハラ技研 (6)
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