拭作破砕券 とその衝撃波特性

研 究 B 支

那 iW fI:[

面

微小爆発によや尿路. 結石の故砕 ( 第 2 報)

拭作破砕券 とその衝撃波特性

生 酒仙三● ,推野和夫., 田中一三■,大森正義 ̀●

尿路鈷石を爆薬で破砕するために,魚丘のアジ化鉛を細いステンL ,ス銅管に圧塀し.点火玉 を付した尿路結石破 砕 世を釈作し,それから生ずる衝撃波の空中及び水中に於ける方向性を抑 べた｡その結A,空中.水中とも予期したように圧力は破砕卓の前面が丑 も高 く.仰面から後 方に向か うにしたが?て急故に低 くな り.衝撃勤 ま｢方向に茄東されていることが判明した｡

1.

錐 ℡

人体の背旗.尿管 , 厨朕.尿道などにできる尿路結 石を耽 り出すには.普通外科手術が行なわれる｡しか し体内でこれを細か く砕 くことができれば外科手術す ることな く排石することができる｡それで皆から鈷石 の破砕については色々な手段が考えられて来た｡例え は般近は レーザーや超普波などを利用することも就あ られている｡また放称 こより苑生する衝撃波で破砕す るV{ 配1 )もある｡ところで叫 こ鈷石を破砕するだけな ら , 爆薬を使えばよい｡ただ対奴がきわめて小さいも のであること.また体内での苑破であることなどの条 件があ り,これまで爆薬の使用に考え及ばなかったも のであろう｡われわれは赦免の爆薬を うまく コ . / I .ロ ールして煽尭させることにより人総に別作用を与える ことな く.比較的附恥 こ結石が破砕できるのではない かと考え.この研究を始めた｡

尿路培石を破砕するためには.先ず小型{･ 性鰻の長 い破砕哲を開発しなければならない｡生体内で発鼓を 行な うのであるから.破砕弓 削王効率良 く結石を破砕す ると同時に生蜘 こl + /Cきるだけ蜘俗を与えぬことが必 要灸仲となる｡結石を破砕する主力となるものは爆尭 により生ずる衝撃波であると同時にまたこれが生体に 対すろ醐作用の一因とも考えられるので.破砕番とし ては,苑生する衝撃波が結石の方向に娘中できること が包ましい｡

破砕染 馴土.小型で丈夫な管体に遠見の爆薬を充現し 内祝掛 こつけて肪耽内に挿入し.煤兆の充項部分を結

噸BL約年11114El 安

和

4化学拭iFi研究所

苧3VT)茨胡瓜坑汝が谷ttl拡町

煎1 ‑1

*+掴谷火工持戒会社

〒1

石に母君させ.点火し発破することのできる魚小の火 工品である

このようなものを作製するに当って.基 礎資料を得 るため'使用堺市の爆也' ' ,尿路鈷石の成 分や強

■

などについてすでに挽射してきた｡

これ らの資料をもとにして.先ずアジ化飴 政mg を 細いス

ソt ,ス鋼管に充填し,点火玉を付した破砕粋 を就作し.空中及び水中で爆発させた時の衝撃波の圧 力分布を洞べたのでその結果を報告する｡

2 . 拭作故砂田の構造

爆掛 こはアジ化鉛を用いたが,a: 敬.成形を容易に するため.外部

の固形. くラフィ' /な砕剤に溶か

して混入させた後.乾塊 してから蚊用 した｡

このアジ化鉛 2 mg,5 mg , l o ng.1 5 mg ,おJ : ぴ2 0 mg を市政の内径 2 mm.外径 3 mm.長さ 2 h m のステ ンレス銅管 ( SUS ‑ 3 叫)に圧唄したが.畢丑

の場 合は,串丘が少なすぎて圧塀できなかった｡そこでこ の場合は.内径 l t z n. 外径 3 m のステ ･ / レス鋼管に圧 現 した｡圧項圧力はすべて 1 0 0 0 k g / c m 'である｡先ず ステ' /レス鍋管の強度を見るために.これ らを起爆し 管の破瓜状況を放察した｡

その結果.非 丑2 mg と 5 mg のものには管体に異状 がなかったが.薬 丑1 0 mg 以上のものになると℡体に 亀裂が入った り.破片が飛放した りすることが定めら れた｡

生体内で管体が破損 してl 土困るので.空にステ ソレ

ス銅管の坪内の もの を 作 り,強度な挽肘した｡英丘 5 T ng のものについては,もう一皮 . 叩節足の先晩を行 なってみた｡その結果を Ta b l e lに示したが,薬 政5 mg の管には朗状がなかった｡兆 丘2 5 mg の管では,肉厚 1 m mの場合.管の先端部分に長さ 2 ‑3 T r L mの亀裂が入 ったが,肉呼を 1 . 5m mにするとそのような兄状はほと

‑ 9 81 エ粟火薬協会牡r

TAbl e 1 . R世ul t soE s t

ngt ht e s t soEs t a i nl e s ss t e e lt u b e

書 蓋 ^{芸 ･ : ‑ I: ‑}

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書Cble:帆

FI 甘. ■ 1 St r u c t t J mlv i e woEs t a i n

l e S BS l e e tt u beA nd bl 8 8 t e rt l S e di nt

t bt 8 . んど温められな くなった｡ 以上の培魚か ら .

Fi g . 1に示 した梯道の慈砕軽を作 製 したC

点火玉は.衝撃乱 ガスなどが尭生しないキ ルコニサム弟延時盛でつ くり.珪砕

潜の爆発特性に捗 帝しない

ようにした｡

3 破砕皆で . gi 畢汝の方向性

尿路捨石を破砕する場合,爆薬の爆発によ る術繋汝

のために生体が租 偽を受け る こ と が予想 さ れ.この間

超を検討する必要を感 じたので.破砕潜か ら生ずる

空中および水中訴撃波の方向性を朗べた｡

圧力脚定 には.

壁. h i. 中ともキスラー社製 7 0 6A 型のt = ' . iI /

正 確 束子を用いたが.空中の場合,それを 前

● '{. 使用

した鉛ブp'グホルダーに装着 した｡水 中の切合は,水

中術常圧抑衰用の大型ホJ Jダー, ,に装 潜 した｡そ

して爆苑方向に向けて位いた｡その際使用 した チャー･ ?7. /

. 7 ' は.同社の 5 4 5A 型フィルター内 談の 5 0 4

E . A である｡圧力汲形は‑臥 岩 遜 電 子 袈

Y●l.JJ.NhJ.lM

DM‑ 7 0 3型デジタルノI eI )

‑に紀蝦 させ,同社の SS

‑ 1 5 1 1 型オシT 'スコープI C硯和

Fi g ･2 には,薬血 1 0 z t l g 入 りと した｡ 5mg 入 り破砕幹 の空 早,水中におけ′ る正面及び 4 5o .9 5● .

1 3 5 o 方向におけ る衝撃波のピーク圧耐定位を示 した｡甜泣悠配の民隆 国は ,T l i i ! 報 ● ) I ) に示 してある ｡Fi g .

3 には,その伍を基 にして砕いた街帝政の等圧線図を

示 した｡回の同心円 は火薬の中心から

間鰐で 目盛った

ものである｡囲 P, ら空F F, ●水中とも衝撃波に方向

性がある こ とが 判 る｡ これ らの圧力汲形の一例を Fj g .

4 に示 した｡

Fi g, S には拭作破砕掛 こついて

,それぞれ正r d方向 の水中桁帝政のど‑ク旺湘定位

を示 したが,薬丑の少 ない破砕野程舵い伍になっている｡

これ らの河定借は 換罪障 放 ( a / V 軒 ) で並理 し

てあるか ら.英丑の迎 う破砕野間に相似性が

あれは一つの起臥 こなるはずで あるが,図

はそれがないことを示 している.

4. 鉄製啓相中の

電気留守の紡車浪侍性 前記のように小型破砕削 ､ ら

生ず る的撃波の方向性

は 茄記できたが.より詳しく構

造 と圧力の敷皮及び方 向性との関係を知 るための炎 旗

を行なった｡ただし.

結石鼓砕翌のように故小薬銃の も

ので蚊3 け るよりも 大桑丘のものを使った方が再現性のあ

るh･ 柴が和られ るので,大型鉄製沓ぎ入 り6 号花'

^･ G骨の衝撃波を耐 起 し,それか ら上妃破砕器の衝撃汝の

嘩劫を推甜する ことにした｡空中では.I , 打甘の破

片などの飛放物がビ エ L /両やホルダーに当 り,結射 こ

影野するので.突放 は水中で

行なった｡屯 鮎 . 百官を入れ る容掛 土.爆発で 変形 しないよう坪内に

Fj g ･ 6 の上には. その左下I した｡ 糾こ示すように外 捷 3 0 mJ n.

内径 7 mm, 長さ5 0 J T mの鉄製容掛 こ屯

免田管を入れ, 矢 印方向の折撃波のt = ' ‑ク圧を封建

した結果を示 した｡

その正面方向 ( Oo )の値は,筒

先 ^{宙骨叫軌で燥蒐させ}

た時の他より貫 く僅かではあるが低い

ネうであった｡

Fi g･ 6 の下には.上図を基に等圧線図を示 した｡ この

(

z

m J

l u Ⅷ 諾

湖 加 00 印 的 印 00 抑 甜 2 8 V さ 一 n

( L

u 3 r a q ) d V

2 3 4 56

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20 3040 6080

(

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Fi g･2 Pe a kpr e S S ur eV S .r e duc e d

di s t a n c e Up :Bl a s t e r( Pb N 6 l o ng),i na i

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Do w

諾

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脚 等

3 ' " 一z t

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○IPbN65mg

AiPbN610Ehg

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F n g.5

2 3456 810 20JO109070fO

O a O O J･ /

F t e n/ g書)

FJ

g

8

Vr

のt gl で放小の破砕辞では見られなかった特異な点は.

135

o 方向の故形がなだらかなことである｡

このように蓉歩の形状,大きさなどで圧力汝形,分 布が大き く変わる梯子なの{･ .更にこの点を辞しく換 肘してみた｡1 3 5. 方向のなだらかなせ形は二つの故が 丑なっているためであると考えられる｡その一つは鉄 袈容哲を遜過して くる波であ り.もう一つは容密の正 面方向 (Ol )から水中を伝わって くる政 で あ ろ う｡

Fig.

8はそれ らの径路を示した ものであるが.国I Cは 撤苑がはじまる位位を電気領管の庇から

m上として ある｡鉄中の邦牲汲速度を

s e e .水中の析雫波 速庇を

S e C.爆薬 ( 雷管)の爆速を

とすると.ビエ･ /の位世を鉄製容容の底面より.彼方

(P) に世いた時,距離 (A : )の所にある

瓜に殻 も 早 く到達する波は.AD を通 りP に適すろ液である｡

AD

は

T u n

は′p‑91

恥+ 27

l Cあ るから,この扱路を通過する故の所要時間は,

( I /∫* ‑91 . 9 1+2 7 2 5 /I . 4 6+4 5 . 5 / 5 )

c cである｡

ただし

I 土田管の部分も含 まれるが,汝は

I,SeC

で伝播す るとした｡Fi

における1 3 5〇 万向田 の圧砕1 5 c m (J ; )の場合は 8 2 . 4 p s e cを賓することに なる｡

もう一つの帆両方向 ( Oo )からくる最も速い波は.

BCP

の水中を遜るもの{･ ある｡AB l

mm

I l

I

2 1+

伍路を通過する故の所賓時間は,

〔 7 / 5+( 1 5+/1' ‑2 1 ̲ 2 x+2 2

) /1 . 4 5 〕I (S e e である｡したがってFi

に於けち1 3 5o 方向回の歴任

5 c m (∫)の場合は1 0 7 . 4ps a を酵することKなる｡

Yo

H

2 3 4 06 810 20 3045 60∝HOO

J tct

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Ⅵ屯terh iron

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Up :Peakpressurevs.reduced

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ni

No.6e)ectricbta申ing亡ap

Fig.8CotlrSeOEpropagationofshockwave.

Fi g. 7 Exa mp】 e sofs ho c kwa vef or m di a gr a ms ofbl a s t i ngc a psun de rwa t e ri ni r on

Up :l op s c c / di y . ,3 2 kg / c m' / di y . , 2 1 . 3 c m ( t c s t e d 一i s t . )

･ Mi d dl e ･ .l o p s ∝/ di

. ,1 6 kg/ c n' / di

.

2 1 . 4 c m ( t e s t e ddi s t . ) Do wn :

F ,

e a / di y . ,1 6 kg/ c m' / di v ･ ,

1 5 . 0 c m ( t e s t e ddi s t . ) 上記の波の時間E･ を 求めてみると 1 0 7 . 4‑8 2 . 4=2 5 ( F L S e C )になり.これは波形の立ち上が りはじめから ピーク値までの時間である｡ これを確かめるために上 紀 と同じ条件で,鉄炎容磐入 り電気館管の正面方向か らくる汝,つまり Fi g .8 の ABCP の経路の汝を避 ら

Fi r.9 A wa v ef or m di a gr am ( 1 )oEt hes ho c k wa ycpr o pa ga t i l l gt hr oug h t hewa l lof i r o nv 6S e l .

T由tdi r e c t i on :1 3 5o S c a le :l o

S e C / di y.

2 0 kg / c m

di y.

T由t e dd i s t a t J I C e:1 5 c m

せるよう,その鉄製容器の前面に外径 30 mm, 内径 7J n Z n , 長さ 5 6 m nの鉄管を荘者剤でつないだ｡その結果は,

Fi g.9 に見られるように二つの汝に分かれた｡その添 辛( 1 ) の波形が前記 F. i g17 における 1 3 5 . 方向の波形の立 ち上が り部分と似てお り.鉄到容潜の蛙を遠過して く る汝であると考えられ る｡そ9枚に現われている臓の 広い.比較的圧力の高い故が前面方向からくる汝のよ

うに思える｡

したがって,電気岱管入 り鉄製容哲の伺面や後方{･

紘.このような二つの汝が正なったような圧力が滑走 されていると言えよう｡尿路括石破砕野の場合には.

そのような現象は観察されなかつたが.当然生じてい るはずである｡

次に鉄匙容器の外径を変えた場合.正面方向におい て.衝撃波の波形がどう変わるかな桐べた ｡Fi g ･ 1 0に それ らの波形の一例を示した｡ これらの波形には数多 くのノイズのようなものがある｡ このうち特散のある

‑

Fi g,1 0 Exa mpl e sofwa

v eE or m di a gr amsOL s ho c kwa v ef r om e ) c c l r i cbl a s t i ng 伍pSunde rwa t e ri ni r o nv e

s s e l sc a l e:2 0 F LS e e / di

J.

Ol l t e rdi a me t e roLi r

onv e s ぎ e l:

Up

^{5 c}

m Mi ddl e =1 0 c m Do w

n ‑1

Te s t e dd i s t a n c e:Up

_{1 6 . 2 c m}

:Mi d dle 三 10 . 0cm

:Down ‑ 27 . 7cm 2

0

Distance ,れ+A‑ A(cm) F ig

. llTimevs.distance. のtL添字(1)と

. 添字

は鉄製容辞の径に関係な く同じ位政に現われているが,添 字

(2) はその容器の径 によ17て移肋する｡添字(1)の原田は今のところ判らな いが.添字

(2)は稀薄法に起同す る圧力の減賓のように

Voul.Nh2.1仰

考 えられる ｡ 稀薄掛まインピーダンスの小さい所に衝 撃汝がくるとその界面から尭生する｡この場合は鉄製 容 単の側面であることが予想される

｡Fig･. 11の右下 旺 示したように衝撃波が水中を矢印方向に鉄製容磐の側 面(S) に適し,そこから稀薄汝がどさ'/面

到達して圧力の減賓が起るはず{･ある｡そうすると,

Fig.10 の披形(中及び下)の立ち上がりから添字物の

圧力沸栄位疋ま{･の時問払 Fig. 11の右下屈で示せば

βの圧庫を稀薄汝が進むに 穿する時間lこ

な

5.

括 甘

7･ }化鉛を細いステ' /レス射管に圧現し.それを点 火玉で着火する構造の尿路捨石破砕筆を作製した｡こ の破砕欝から生ずる衝撃汝I i,勝朕壁などに対して甜 作用を与えるおそれがあるので,本報でほ.垂中,求 中における衝撃波の方向性を飼べた｡その結果,空中, 水中とも予期した ように圧力は破砕鞍の前面が濃も描

く,側面から後方に向 うにしたがって急故に低 くな り 衝撃波は一方向に集凍されていることが判明した｡

次に,このような英丑が転職に少ないものの衝撃汝 を固定するより.薬丑の多いものについて鵡定する方 が再現性のある患柴が得られると考えられたので,大 型鉄製容笹入 り6 号現先衝管を使って乗鼓を行ない.

その結果から上紀 破 砕欝の折琴汝の挙動を考察した｡

その結果,(

破砕容の側面や後方で脚定される衝撃 波は,破砕世の正両方向から水中を伝わって くる衝撃 波 と.破砕磐のステソレス管の鑑を通過して くる街革 波が重なったものである｡(

故砕蓉正面方向の衝撃波 の持鋭時間は.その故砕嬰の径の大きさによっても左 右される ｡( 3 ) 爆薬丑が一定でも,爆薬裳塀位匿によ. ? て衝撃波の圧力は変わる｡以上のことが推和された｡

これ らのことは.改砕撃の性億にかかわるものであ り,たとえは同一威力の故砕辞を作る場合.単に薬私 黄塵を同一にするだけではな く,破砕善の形状.爆薬 の装塀位匿を同一にしなければいけないことが(

のことか ら判るし

のことからほ破砕容から生ずる

ニ ュ ー ース

叩 mm

GE 社新物質タグを開発

米ゼネラル ･エ レク トリック (

社は,燥尭 物による犯罪人の割 り出しに大きな威力が期待でき る新物宜を閑為 した｡この新物j 酎王 rタグ｣ ( 荷札 の意)と呼ばれるもので,紫外線を凧射すると,強 い光を発生する性質をもつ｡この光がいわば,爆薬

衝撃汝の方向性をよくする手掛か りが得られそ うであ る｡

尿路岩石破砕卓の作ま 掛王今回が初めてであるので.

折撃故の方向性だけなとってみても,まだ改良すべき ところがあって充分 とは宮えないようである｡本報{.

紘.拭作破砕辞の街帝政の革肋を阿べたと官 うだけに 止まってしまったが.これを参考Kして更に破砕券の 性髄を高めてゆきたいと思っている｡

付 記

化学枝折研究所の藤原停三成には.木病をまとめる に当 り助雷を得た｡また法政大学の追藤治行氏には突 放を行なうに際し協力を舟た｡ここに両氏に謝意を裏 する次弟である｡

文 献

1 )URAT‑ 1 . 聯朕結石破砕袈位使用 岱

2)

生沼仙三,藤原棒三,工火洗

,

焚.生沼仙三,E ]路床会比.

39,270(1978).

6) ,生沼仙三,推野和夫,田中一三.工火言 も 4 0,

3(

7 ) 生沼仙三,田中一三.梶野和夫,工火誌. 4 0 ,

の 一 身分証明宙ロの役潮を果たし,爆薬の製造業者 令,出荷日その他犯人割 り出しに役立つ桁報を准供 する｡

出典 :日刊工業所柑 昭和5 5

月2 2日号 ( 青田忠雄)

ヽ●

‑104

‑ =薬火薬協会誌

St t l dyonL it hot r i p町 t l yA I i c r oEpェl os i o

Tr i A 1 ‑ A bt L t l f 8C t t L r e d h血 i t e さ i m& l S t L r

C 81 Bbs t e r&T L di t 8Shoc kWAv eChr 8C t e r i s t i c J l

b ySe n z oOI NUMA串 ,Ka 2 u OSHI I NO書 ,Ka 之 u m i TANAKAヰ a ndMa s a y o s hiOHMOR

A

n i n丘 nS t e s i mA Is u r gi c a l" bl a s t e r "i nt e n de df o rus ei n r e mo vi n g u r i n a r y C a l c ul i ha sbe e nt r i A l

A J ) u L A C hr e d , c o mp r i s i n gaf i nes t a inl e s s8 t e e l t u b eGI l e dwi t hp r e s s e d l e a da z ; i °ea nd i ni t i a t e db ya ne l e c t r ics q t J i b .

I ti sc l i ni c 8 1 ] ye s s e nt i a lt ome a s u r et hedi r e c t i o n a l i t yi n t hep r o p a g a t i o n o ft he s h ∝kwa v ep r o du c e db yde t o n a t i o no Et hebl z L S t e r ,t he r e f o r ei nt hep r e s e ntE e S e i L nh t hes t t ) d ywa sk u 恩e dt ot l t ede t e r ni n8 t i o n o Et he di r e c t i o na l i t y oft hec o u r s eo f t hes ho c kwa v e ,a ndi tha sbe e na s c e r t a i ne dt l l a tt hedi r e c t i o n 8 1 i t yi sf a i r l ya t t a i ne d b o t h i nA i ra J l du n de rwa t e r . Undo u bt e dl y,r e p r o du c t i vi t yi nt hee x pe r i me nt a lr e s u･

I t si sf a rr e l i a bl ei nc a s eal 拡g e ra mo u ntO fe x pl o s i v ei su s e dt ha J ti nc a s eo Es ma l l e r a mo t L ntO Ee x p l o s i y e ,conseq u e nt l yi n

i se x pe r i me nt ,t J nde r wa t e rS ho c kwa v eF r o m t

hee x

l o s i v ei nAl 町g e rS c a l e

nc yl i n de rb yaNo .6e l e c t r icbl a s t i n g C a p

de t e r m ine d.Fr o m t hee x pe r i me nt a lr e s ul

,t hebe ha vi o ro ft hes h o c kwA y ef r o m t he bhs t e rw it hi nf i ni t e s i ma la mo t nto Ee x

l o s i v eh a sb e e z )e xt r a pl a t e d.

Fmm t he m t hef ol l o w in g s upp qi t i o n sa r edr a wn;

1 ) Sh o c kwa v e sd e t e r m ine da tt he8 i dea n dba s edi r e c t i o n so ft hebl a S t e rt t J beA r e t hec o m p o s i t ewA v e So ft hes h∝kwa v ef r o m t heh e a do Lt hes t a i nl c s SS t e e lt u be t t l b ez L n dt ha tp r o p a g a t i n gt l m u g h t hewa l lo ft het u be .

2 ) Thew idt h o Et he s h o c kwa v ea tt he he a d di r e c t i o no ft he t u be

l

o de pe nds u pnt hedi i L me t e rO ft hec yl i nde r .

3 ) The

飴t i o no Ee x

l o s i v ei nt i ec yl i n de ri nf he n c c s t I l ep r e S S n r e O Et hes ho c k Wa v e .

( * Na t i o n a lChe m ic a lLa b o r a t o r yf o rl nd u s t r y ･To u ku b aRe s e a r c hCe nt e r ,I b a mgi3 0 5 耕Ho s o y aK A k o Co ･Lt d . . Ohs a w

,Su g

,Aki ka wa1 9 7)

Vd.41.No.1.

] 輔 ‑ 1 0 5 ‑