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製造環境

医療現場や構造物の検査でポータブルシステムでのX線検査像の撮影を可能とするX線源を開発

東京都

株式会社サンバック

2020年4月7日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 「CNX冷陰極X線管」特有真空環境の最適化及びX線発生装置の開発
基盤技術分野 製造環境
対象となる産業分野 医療・健康・介護、自動車、建築物・構造物
事業化状況 実用化に成功し事業化間近
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

従来の熱陰極X線源による非破壊検査は出力変動等の課題があり、厳しい検査を要求される自動車産業用(例:車載電子回路の欠陥検査)に導入が進まなかった。前年度は、真空環境の維持・最適化により「X線フラッシング装置」を開発し、「CNX冷陰極」活用新型X線源の「長寿命化(15,000時間)」に成功。今年度は「真空内一体組立(真空工場)」を実証化し、新型X線源の生産性向上・低コスト化を図り、各種川下産業による採用を目指す

開発した技術のポイント

X線検査装置の性能を向上
・管電圧:従来(熱陰極X線管)は130kV→新技術(新型X線管)で160kVに
・出力安定度:従来(熱陰極X線管)は5%→新技術(新型X線管)で1%以下に
・寿命:従来(熱陰極X線管)は1万時間→新技術(新型X線管)で1.5万時間に
(新技術)
・CNX冷陰極による新型X線管
‐電界電子放出を行い、待機電力不要
‐また、熱電子と比べ方向性が収束しやすく、出力安定性が良い
‐セラミック絶縁構成であり、チャージアップしづらい。3極管構造により、印加電圧の均等分担化がしやすい
・全固体絶縁モールド(実装)
‐小型化、軽量化が可能であり、取扱が容易である

具体的な成果

・シミュレーション・解析を繰り返し限界設計の基準を構築
‐凹型構造を持つ陰極について、X線源の放出軌道や電界分布のシミュレーションを行い、放出された電子がターゲットで収束する条件を分析
‐X線管制作過程で、真空中でエージング処理を行う際にメタライズしたセラミック等が破損し、リークが生じたことから、電界分布のシミュレーションにより、放電防止対策方法を検討
‐シミュレーション結果に基づいて試作し、繰返し解析を行うことで、X線発生管の限界設計基準を構築
・様々な用途に活用可能な新しいX線管を開発
‐事業初年度においては、1台当たりコストに比べると、魅力が薄いことから更なる低コスト化を検討
‐部品点数の削減のため、平型・排気管レスのX線管形状を検討・試作し、部品購入費用を従来型の1/3以下とし、大幅なコストダウンを実現
‐ロウ付け加工を行う低管電圧・低出力全固体X線管を設計
・超高真空内X線発生装置組立技術を開発し、量産システムを検討
‐真空内で一体組立できる超高真空ロウ付け炉の設計を進め、装置を開発
‐装置内での温度処理プロセスは炉制御プログラムを開発し、自動制御を可能とした

知財出願や広報活動等の状況

特許:電子放出体及びX線放射装置(特願2009-149991)、電子放出体および電子放出体を備えた電界放射装置(特開2010-56062)

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・実用化に成功、H26年度に事業化見込み
・有償サンプルあり(動作可能なX線管を提供できる)

製品・サービスのPRポイント

・軽量化→従来品はガラス管を用いており、冷却する為に絶縁油の外装箱に封入する必要があり、システム全体が大きくなる。一方、開発品では空冷が可能であり、固体モールドも可能なので重さが1/10以下になる
・精度向上→従来品は熱陰極フィラメントを使用するためX線強度揺らぎを避けられない。一方開発品は冷陰極使用のため安定度が1桁程度良い
・耐久性向上→従来品はガラス管を用いているが、開発したX線発生管はセラミックス製であるため、衝撃による破損は考慮する必要がなく、通常は固化可能な絶縁材によってモールドする

今後の実用化・事業化の見通し

医療機器関連企業に試作品を提供し、信頼度評価・耐久試験を進めている。今後は海外企業との連携も視野に、様々なニーズに対応することを目指していく
・X線検査機器及び医療機器関連の企業に試作品を提供し、信頼度評価・耐久試験を実施している
・汎用のX線管に関しては、川下各企業とも保守的で従来型のガラス管使用に固執する傾向が強い。従って、高輝度型の大出力X線管開発も同時に進めて、特殊仕様の側から市場の隙間を狙うことも必要である
・開発された新技術への興味は各企業ともに高いので、海外企業との連携も視野に入れて、様々なニーズに対するグローバルな市場展開を試みている

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社サンバック
事業管理機関 一般社団法人研究産業・産業技術振興協会
研究等実施機関 株式会社ライフ技術研究所
国立研究開発法人産業技術総合研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社サンバック
本社所在地 東京都江東区住吉1-19-1ツインタワーすみとし住吉館205号