JP2008022991A - Energy transfer capillary, energy transfer apparatus, and method of forming energy transfer capillary - Google Patents

Energy transfer capillary, energy transfer apparatus, and method of forming energy transfer capillary Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy transfer capillary which performs an energy transfer by charged particles in a three-dimensional manner more precisely. <P>SOLUTION: The energy transfer capillary 1 for transferring energy by charged particles to a target is equipped with a main body part 3 of the capillary which is surrounded by cylindrical side walls and has a hollow part where the charged particles pass through in the direction of the axis of the capillary and a lid body part 2 for closing an open end of the hollow part at an end part of the main body part of the capillary. The hollow part 4 formed as a closed space in the main body part 3 by the lid body part 2 is kept in a vacuum state, and the thickness of the lid body part 2 is determined in a manner to perform the energy transfer by charged particles to the target in a region to a position at a prescribed distance from the outer surface of the lid body part. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、荷電粒子によるエネルギーを標的に付与するためのエネルギー付与用キャピラリーと、それを利用したエネルギー付与装置、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an energy application capillary for applying energy by charged particles to a target, an energy application apparatus using the capillary, and a method for manufacturing the same.

従来、癌に対する放射線治療において、癌の腫瘍に対して陽子線、α線、重粒子線等の荷電粒子による線エネルギーの付与(LET:Linear Energy Transfer)を行うことで、癌細胞を破壊する治療が行われている。この治療においては、余計な被曝を回避するためにも線エネルギーを患部に正確に与えることが重要であるため、X線吸収部材を用いた被検体の位置決めに関する技術が公開されている(例えば、特許文献1を参照。)。また、癌治療の具体例として、炭素イオン(重粒子線)のブラッグピークが患部に位置するように線エネルギー付与が行われており、患者の余計な被爆を避けるためにも、患部への正確な荷電粒子の照射は必要とされる。
特開2005−304909号公報
Conventionally, in radiotherapy for cancer, treatment of destroying cancer cells by applying linear energy transfer (LET) to cancer tumors by charged particles such as proton beams, α rays, and heavy particle beams. Has been done. In this treatment, since it is important to accurately give the line energy to the affected part in order to avoid unnecessary exposure, a technique related to the positioning of the subject using the X-ray absorbing member is disclosed (for example, (See Patent Document 1). As a specific example of cancer treatment, linear energy is applied so that the Bragg peak of carbon ions (heavy particle beam) is located in the affected area. In order to avoid unnecessary exposure to the patient, Neat charged particle irradiation is required.
JP 2005-304909 A

生物の細胞内の葉緑体やゴルジ体等の大きさは概ね1μmのオーダーで、それぞれが三次元的にネットワークを形成している。そのため、これらの細胞内器官に対してブラッグピークの広がりを考慮して荷電粒子によるエネルギー付与を行うには、荷電粒子と標的との相対位置関係を、三次元的に1μmのオーダーで制御できるのが好ましい。   The size of chloroplasts and Golgi bodies in the cells of living organisms is generally on the order of 1 μm, and each forms a three-dimensional network. Therefore, in order to give energy by charged particles in consideration of the spread of the Bragg peak for these intracellular organs, the relative positional relationship between the charged particles and the target can be controlled three-dimensionally on the order of 1 μm. Is preferred.

しかし、従来においては、荷電粒子ビームを生成するための加速器や荷電粒子のビームラインの真空保持、更には標的である細胞のハンドリングを考慮すると、荷電粒子の出射口と標的との間には10mm程度の距離が必要である。この場合、出射口から出射された荷電粒子は空気層により散乱されて、エネルギー付与が為される領域(以下、「エネルギー付与領域」とも言う。)が大きく広がってしまう。例えば、空気中の飛程が8mmの500keVの陽子線の場合、飛程の広がりは半値で300μm程度にもなる。このことは、特定の標的に正確に荷電粒子によるエネルギー付与を行うことを困難とさせ、エネルギー付与の不必要な標的に対してはダメージを与えることを意味する。   However, conventionally, in consideration of vacuum holding of an accelerator for generating a charged particle beam, a charged particle beam line, and handling of a target cell, the distance between the charged particle exit port and the target is 10 mm. Some distance is necessary. In this case, charged particles emitted from the emission port are scattered by the air layer, and a region to which energy is applied (hereinafter also referred to as “energy application region”) is greatly expanded. For example, in the case of a 500 keV proton beam with an air range of 8 mm, the range of the range is about 300 μm at half value. This means that it is difficult to accurately apply energy to the specific target by charged particles, and damage is given to a target that does not require energy application.

また、荷電粒子ビームのエネルギーを小さくすることで、出射口と標的との距離を短くし空気層による影響を可及的に小さくすることも可能ではあるが、それでも空気層による散乱を受ける可能性は残り、また標的が人体内部等の深い位置に位置する場合、標的にエネルギーを与えることが困難となる。一方で、荷電粒子ビームのエネルギーが大きくなると、荷電粒子が標的を貫通し、標的の前方だけではなくその後ろの正常な細胞等にダメージを与えてしまう虞がある。   In addition, by reducing the energy of the charged particle beam, it is possible to shorten the distance between the exit port and the target and minimize the influence of the air layer, but it may still be scattered by the air layer. If the target is located in a deep position such as inside the human body, it is difficult to give energy to the target. On the other hand, when the energy of the charged particle beam increases, the charged particles may penetrate the target and damage not only the front of the target but also normal cells behind the target.

本発明では、上記した問題に鑑み、標的に対して、荷電粒子によるエネルギー付与を三次元的に、より正確に行うことを可能とするエネルギー付与用キャピラリーと、それを利用したエネルギー付与装置、およびその製造方法を提供することを目的とする。   In the present invention, in view of the above-described problems, an energy application capillary capable of more accurately performing three-dimensional energy application to charged targets, and an energy application apparatus using the capillary, and It aims at providing the manufacturing method.

本発明では、上記した課題を解決するために、荷電粒子によるエネルギーを標的に付与するためのエネルギー付与用キャピラリーにおいて、荷電粒子が通るために真空状態にされる部位が、可及的に標的に近接した位置にまで到達することが可能となる構造を採用し
た。このようにすることで、標的と荷電粒子の出射口との間に空気層が介在することを回避し、荷電粒子の散乱を抑制して、以てエネルギー付与領域の広がりを抑制することが可能となる。
In the present invention, in order to solve the above-described problem, in the capillary for energy application for applying energy by charged particles to the target, a portion that is in a vacuum state for passing charged particles passes to the target as much as possible. A structure that can reach close positions has been adopted. By doing this, it is possible to avoid the presence of an air layer between the target and the charged particle exit, and to suppress the scattering of the charged particles, thereby suppressing the spread of the energy application region. It becomes.

詳細には、本発明は、標的に対し荷電粒子によるエネルギーを付与するためのエネルギー付与用キャピラリーであって、筒状の側壁に囲まれ、キャピラリー軸方向に荷電粒子が通る中空部を有するキャピラリー本体部と、前記キャピラリー本体部の先端部において前記中空部の開放端を塞ぐ蓋体部と、を備え、前記蓋体部によって前記キャピラリー本体部内に閉空間として形成される前記中空部は、真空状態に維持可能であり、前記蓋体部の厚さは、該蓋体部の外表面から所定距離の位置までの領域で、前記標的に対し荷電粒子によるエネルギー付与がなされるように決定されている。   More specifically, the present invention is an energy application capillary for applying energy by charged particles to a target, and is a capillary body having a hollow portion surrounded by a cylindrical side wall and through which charged particles pass in the capillary axis direction. And a lid portion that closes the open end of the hollow portion at the distal end portion of the capillary body portion, and the hollow portion that is formed as a closed space in the capillary body portion by the lid portion is in a vacuum state The thickness of the lid portion is determined so that energy is applied to the target by charged particles in a region from the outer surface of the lid portion to a position at a predetermined distance. .

また、本発明は、標的に対し荷電粒子によるエネルギーを付与するためのエネルギー付与用キャピラリーであって、筒状の側壁に囲まれ、キャピラリー軸方向に荷電粒子が通る中空部を有するキャピラリー本体部と、前記キャピラリー本体の先端部において前記中空部の開放端を塞ぎ、該中空部を真空状態に維持可能とする蓋体部と、を備えることを特徴とするエネルギー付与用キャピラリーであってもよい。   The present invention also provides a capillary for energy application for applying energy by charged particles to a target, the capillary main body having a hollow part surrounded by a cylindrical side wall and through which charged particles pass in the capillary axis direction. An energy applying capillary comprising: a lid portion that closes an open end of the hollow portion at a distal end portion of the capillary body and that can maintain the hollow portion in a vacuum state.

上記のエネルギー付与用キャピラリーにおいては、キャピラリー本体部が有する中空部内を、荷電粒子が通る。ここで、中空部は、その開放端、即ち、中空部内に荷電粒子を供給する端部とは反対側の端部が、蓋体部によって塞がれるため、そこに閉空間が形成される。そして、その閉空間は真空状態となるため、荷電粒子は散乱することなく、蓋体部まで到達することが可能である。そして、その到達した荷電粒子は、蓋体部を通過して、標的が存在するキャピラリー外部へ出射されることになる。即ち、蓋体部の外表面は、荷電粒子の出射口として機能することになる。   In the energy applying capillary, the charged particles pass through the hollow portion of the capillary body. Here, since the open end, that is, the end opposite to the end that supplies charged particles in the hollow portion is closed by the lid portion, a closed space is formed in the hollow portion. Since the closed space is in a vacuum state, the charged particles can reach the lid without scattering. Then, the reached charged particles pass through the lid body and are emitted to the outside of the capillary where the target exists. That is, the outer surface of the lid portion functions as a charged particle emission port.

尚、該出射口の径は、標的の大きさに応じて適宜設定される。即ち、その使用用途において細胞等の極小の標的に対して使用する場合、エネルギー付与用キャピラリーの出射口の径は、荷電粒子を該標的に向けるために、該標的の大きさと同等程度が好ましい。   Note that the diameter of the emission port is appropriately set according to the size of the target. That is, when used for a very small target such as a cell in its usage, the diameter of the exit port of the energy applying capillary is preferably about the same as the size of the target in order to direct charged particles toward the target.

ここで、本発明に係るエネルギー付与用キャピラリーは、上述したように、キャピラリー本体部と蓋体部とで閉空間が形成され、その閉空間が真空状態に維持されることが可能であるため、この蓋体部の外表面を標的に近づけることで、蓋体部から出射された荷電粒子は、空気層から受ける影響を可及的に小さくして標的に照射されることが可能となる。従って、標的の位置や大きさに応じて本発明に係るエネルギー付与用キャピラリーの標的に対する位置を制御することで、荷電粒子を標的の近くまで運ぶことが可能となり、以て荷電粒子によるエネルギー付与を、より正確に行うことが可能となる。   Here, as described above, the capillary for energy application according to the present invention forms a closed space between the capillary body and the lid, and the closed space can be maintained in a vacuum state. By bringing the outer surface of the lid portion closer to the target, the charged particles emitted from the lid portion can be irradiated to the target with as little influence as possible from the air layer. Therefore, by controlling the position of the capillary for energy application according to the present invention with respect to the target according to the position and size of the target, it becomes possible to carry the charged particles to the vicinity of the target, and thus the energy application by the charged particles is performed. It becomes possible to carry out more accurately.

換言すると、標的の直近まで荷電粒子の出射口を近づけることが可能となるため、荷電粒子によるエネルギー付与領域を、荷電粒子の出射口である蓋体部の外表面から所定距離の位置までの間に調整して、その領域内に標的を位置させることが容易に行い得る。これにより、より正確に、荷電粒子によるエネルギー付与が可能となる。また、出射口と標的との間の空気層の影響を可及的に排除されるため、比較的低いエネルギーの荷電粒子によっても標的へのエネルギー付与が可能となる。荷電粒子のエネルギーが低くなることで、当然にその飛程は短くなるが、一方でエネルギー付与領域の広がりは抑制される。従って、本発明に係るエネルギー付与用キャピラリーは、低エネルギーの荷電粒子による標的への正確なエネルギー付与に資する。   In other words, since it is possible to bring the exit of the charged particle close to the target, the energy application region by the charged particle is located between the outer surface of the lid, which is the exit of the charged particle, to a position at a predetermined distance. To easily position the target within that region. As a result, energy can be imparted more accurately by charged particles. Further, since the influence of the air layer between the emission port and the target is eliminated as much as possible, energy can be imparted to the target even with charged particles having a relatively low energy. When the energy of the charged particles is lowered, the range is naturally shortened, but the spread of the energy application region is suppressed. Therefore, the capillary for energy application according to the present invention contributes to accurate energy application to the target by the low energy charged particles.

ここで、真空状態とされる閉空間としての中空部では、荷電粒子エネルギーの減衰は生じないが、荷電粒子が蓋体部を通過する際、その蓋体部の材質および蓋体部の厚さ(中空
部側から外表面側までの厚さ)によって荷電粒子のエネルギーは減衰する。この点を踏まえると、蓋体部の厚さを調整することで、蓋体部の外表面から出射される荷電粒子のエネルギーを制御することが可能となる。このことは、荷電粒子のブラッグピークの出現位置を、蓋体部の厚さで制御することが可能であり、更には、荷電粒子の出射口としての蓋体部の外表面から外部に形成されるエネルギー付与領域を、蓋体部の厚さで制御することが可能であることを意味する。そこで、本発明に係るエネルギー付与用キャピラリーでは、蓋体部の厚さは、該蓋体部の外表面から所定距離の位置までの領域で、標的に対し荷電粒子によるエネルギー付与がなされるように決定される。このように蓋体部の厚さが調整されることで、標的に対するエネルギー付与がより正確に行われ得る。
Here, in the hollow portion as a closed space that is in a vacuum state, attenuation of the charged particle energy does not occur, but when the charged particles pass through the lid portion, the material of the lid portion and the thickness of the lid portion The energy of the charged particles is attenuated by (thickness from the hollow portion side to the outer surface side). In consideration of this point, it is possible to control the energy of charged particles emitted from the outer surface of the lid body portion by adjusting the thickness of the lid body portion. This is because the appearance position of the Bragg peak of the charged particle can be controlled by the thickness of the lid part, and further, it is formed outside from the outer surface of the lid part as a charged particle exit port. This means that the energy application region can be controlled by the thickness of the lid portion. Therefore, in the energy application capillary according to the present invention, the thickness of the lid is such that energy is applied to the target by charged particles in a region from the outer surface of the lid to a position at a predetermined distance. It is determined. Thus, the energy provision with respect to a target can be performed more correctly by adjusting the thickness of a cover body part.

上述までのエネルギー付与用キャピラリーにおいて、前記中空部は、前記キャピラリー軸方向において先端部側に進むに従い、該中空部の断面積が小さくなるようにテーパ形状を有するようにしてもよい。   In the energy applying capillary described above, the hollow portion may have a taper shape so that the cross-sectional area of the hollow portion decreases as it advances toward the tip end side in the capillary axis direction.

即ち、先端部が細くなるようなテーパ形状とすることで、中空部を通る荷電粒子の一部がキャピラリー本体部の側壁内に入射されるため、蓋体部の外表面から出射される荷電粒子の量が少なくなる。これにより、エネルギー付与用キャピラリーから最終的に照射される荷電粒子量を細かく制御することができる。尚、側壁内に入射された荷電粒子は、側壁に対して比較的浅い角度で入射されるので、側壁内で減衰して外部に漏れ出すことは抑制される。   That is, by forming the tapered shape so that the tip is thin, a part of the charged particles that pass through the hollow portion is incident on the side wall of the capillary body, so that the charged particles emitted from the outer surface of the lid body The amount of. Thereby, the amount of charged particles finally irradiated from the energy applying capillary can be finely controlled. In addition, since the charged particles incident on the side wall are incident on the side wall at a relatively shallow angle, it is suppressed from being attenuated in the side wall and leaking outside.

この側壁について付言すると、前記筒状の側壁は、荷電粒子の該側壁への入射角度に基づいて、該荷電粒子の該側壁からの漏出防止を可能とする厚さを有するようにしてもよい。即ち、キャピラリー本体部の側壁の厚さは、荷電粒子が側壁側から漏出して、側壁周囲の標的(本来の標的ではない標的)に対しエネルギー付与をするのを防止する程度の厚さであることが好ましい。   As for the side wall, the cylindrical side wall may have a thickness that enables leakage of the charged particles from the side wall based on an incident angle of the charged particles to the side wall. That is, the thickness of the side wall of the capillary main body is such a thickness that prevents charged particles from leaking out from the side wall and applying energy to a target around the side wall (a target that is not the original target). It is preferable.

上述までのエネルギー付与用キャピラリーにおいて、前記キャピラリー本体部と前記蓋体部の材質は、同一の材質であってもよい。キャピラリー本体部と蓋体部とを同一の材質で構成することで、蓋体部によって閉空間として形成される中空部内の真空状態を、より良好に維持することが可能となる。   In the energy application capillary described above, the capillary body and the lid may be made of the same material. By configuring the capillary body portion and the lid portion with the same material, the vacuum state in the hollow portion formed as a closed space by the lid portion can be maintained better.

また、上述までのエネルギー付与用キャピラリーにおいて、前記キャピラリー本体の先端側における前記中空部の内径は、直径で0.2μm〜25μmとしてもよい。即ち、エネルギー付与用キャピラリーの荷電粒子の出射口径を規定するものである。標的を細胞内の細胞器官としたとき、その細胞器官の大きさが上記範囲以内に含まれることを考慮すると、出射口径をこのようにすることで、出射口から出射された荷電粒子をより確実に標的に対して照射することが可能となる。   In the energy application capillary described above, the inner diameter of the hollow portion on the tip side of the capillary body may be 0.2 μm to 25 μm in diameter. That is, it defines the exit diameter of the charged particles of the energy applying capillary. Considering that the size of the cell organ is within the above range when the target is a cell organ in the cell, the charged particle emitted from the emission port can be more reliably obtained in this way. It is possible to irradiate the target.

また、前記キャピラリー本体の先端側における前記中空部の内径について別の側面から捉えると、その内径を直径で0.08μm〜1μmとしてもよい。本発明に係るエネルギー付与用キャピラリーを生体の細胞へのエネルギー付与のために利用する場合、細胞への無用な損傷を抑えるためには、上記寸法であることが好ましい。   Further, when the inner diameter of the hollow portion on the distal end side of the capillary body is taken from another side, the inner diameter may be 0.08 μm to 1 μm in diameter. When the energy applying capillary according to the present invention is used for applying energy to cells of a living body, the above dimensions are preferable in order to suppress unnecessary damage to the cells.

ここで、本発明を、上述までのエネルギー付与用キャピラリーを用いて前記標的に荷電粒子によるエネルギーを付与するエネルギー付与装置の側面からも捉えることが可能である。即ち、上記エネルギー付与用キャピラリー用いたエネルギー付与装置であって、前記エネルギー付与用キャピラリーの中空部内を真空状態に保持する真空保持手段と、前記エネルギー付与用キャピラリーに荷電粒子を供給する荷電粒子供給手段と、前記エネルギー付与用キャピラリーからの荷電粒子の照射方向であるZ軸方向において、前記エネルギー
付与用キャピラリーと前記標的との相対位置を調整するZ軸方向位置調整手段と、前記Z軸方向と垂直な面であるXY面において、前記エネルギー付与用キャピラリーと前記標的との相対位置を調整するXY面位置調整手段と、を備える。
Here, the present invention can also be grasped from the side of an energy application device that applies energy by charged particles to the target using the above-described capillary for energy application. That is, an energy application apparatus using the energy application capillary, the vacuum holding unit for holding the inside of the hollow part of the energy application capillary in a vacuum state, and the charged particle supply unit for supplying charged particles to the energy application capillary Z-axis direction position adjusting means for adjusting the relative position between the energy-applying capillary and the target in the Z-axis direction, which is the irradiation direction of charged particles from the energy-applying capillary, and perpendicular to the Z-axis direction XY plane position adjusting means for adjusting a relative position between the energy applying capillary and the target on the XY plane which is a smooth plane.

即ち、本発明に係るエネルギー付与装置は、Z軸方向位置調整手段とXY面位置調整手段によって、エネルギー付与用キャピラリーと標的との相対位置関係を、三次元的に制御することを可能とする。   That is, the energy application device according to the present invention enables three-dimensional control of the relative positional relationship between the energy application capillary and the target by the Z-axis direction position adjustment unit and the XY plane position adjustment unit.

尚、Z軸方向は、換言すると、荷電粒子ビームのビーム軸であるが、このZ軸とキャピラリー軸がずれていると荷電粒子による標的へのエネルギー付与を行うことが困難となる。即ち、Z軸とキャピラリー軸のずれは、標的に対するエネルギー付与領域の相対位置に影響を及ぼす可能性がある。そこで、前記Z軸方向と前記キャピラリー軸方向との相対角を調整するZ軸角調整手段を、更に備えるようにしてもよい。   In other words, the Z-axis direction is the beam axis of the charged particle beam, but if the Z-axis and the capillary axis are deviated, it is difficult to apply energy to the target by the charged particles. That is, the deviation between the Z axis and the capillary axis may affect the relative position of the energy application region with respect to the target. Therefore, a Z-axis angle adjusting means for adjusting a relative angle between the Z-axis direction and the capillary axis direction may be further provided.

ここで、上記エネルギー付与装置において、前記標的が時間経過とともに前記エネルギー付与用キャピラリーに対する相対位置を変化させるとき、前記Z軸方向位置調整手段および/または前記XY面位置調整手段によって該エネルギー付与用キャピラリーの該標的に対する相対位置を、該標的の動きに追従させる追従手段を、更に備えるようにしてもよい。   Here, in the energy application device, when the target changes a relative position with respect to the energy application capillary with time, the energy application capillary is adjusted by the Z-axis direction position adjustment unit and / or the XY plane position adjustment unit. A follow-up means for following the movement of the target with respect to the target relative to the target may be further provided.

この追従手段を備えることで、エネルギー付与用キャピラリーと標的との相対位置関係を、荷電粒子によるエネルギー付与に適した状態に維持することが可能となる。これは、標的が流動性のあるもの、即ち時間経過とともにエネルギー付与用キャピラリーに対する相対位置を変化させるものであるとき、特に有用である。   By providing this follow-up means, the relative positional relationship between the energy applying capillary and the target can be maintained in a state suitable for energy application by charged particles. This is particularly useful when the target is fluid, i.e., changes relative to the energy application capillary over time.

ここで、上記エネルギー付与装置において、標的に対して荷電粒子によるエネルギー付与を行う場合、前記エネルギー付与用キャピラリーの蓋体部の外表面と前記標的との間に空気層が介在しない状態で、該標的に対して荷電粒子によるエネルギー付与を行うのが好ましい。このようにすることで、空気層による散乱を回避して、標的に対してより正確にエネルギー付与を行うことが可能となる。   Here, in the energy application device, when energy is applied to the target by charged particles, the air layer is not interposed between the outer surface of the lid portion of the capillary for energy application and the target. It is preferable to apply energy to the target by charged particles. By doing in this way, scattering by an air layer can be avoided and energy can be more accurately applied to the target.

また、上記エネルギー付与装置によるエネルギーの付与のより具体的な形態としては、前記標的が生体の細胞である場合、前記Z軸方向位置調整手段および/または前記XY面位置調整手段による位置調整によって、前記エネルギー付与用キャピラリーの蓋体部の外表面が前記細胞の外表部に接触した状態で、または該蓋体部の外表面が該細胞の内部に挿入された状態で、即ち、標的である細胞と外表面との間に空気層が介在しない状態で、該細胞内の所定部位に荷電粒子によるエネルギー付与を行ってもよい。   Further, as a more specific form of energy application by the energy application device, when the target is a living cell, by the position adjustment by the Z-axis direction position adjustment means and / or the XY plane position adjustment means, In a state where the outer surface of the lid portion of the capillary for energy application is in contact with the outer surface portion of the cell, or in a state where the outer surface of the lid portion is inserted into the cell, that is, the target cell Energy may be imparted by charged particles to a predetermined site in the cell in a state where no air layer is interposed between the outer surface and the outer surface.

ここで、本発明を上記エネルギー付与用キャピラリーの製造方法の側面からも捉えることが可能である。詳細には、標的に対し荷電粒子によるエネルギーを付与するためのエネルギー付与用キャピラリーを製造する方法であって、管状体を加熱しながら引き伸ばして暫定キャピラリーを作成する第一ステップと、前記第一ステップによって作成された暫定キャピラリーを切断し、所定の内径の開口部を形成する第二ステップと、前記第二ステップによって切断された暫定キャピラリーの前記開口部側を加熱して溶融させて、該開口部を塞ぐ第三ステップと、を備える。   Here, the present invention can also be grasped from the aspect of the method for producing the capillary for energy application. Specifically, a method for producing an energy application capillary for applying energy by charged particles to a target, the first step of creating a provisional capillary by stretching a tubular body while heating, and the first step Cutting the provisional capillary created by the second step to form an opening having a predetermined inner diameter, and heating and melting the opening side of the provisional capillary cut by the second step, thereby opening the opening. And a third step of closing.

第一ステップでは、管状体を引き伸ばすことで、その内径部が上記中空部に相当する暫定キャピラリーが作成される。従って、この暫定キャピラリーとは、上記キャピラリー本体部の基礎となるものである。そして、暫定キャピラリーに対して第二ステップが実行されることで、上記キャピラリー本体部が形成される。ここで、所定の内径とは、最終的に
キャピラリーから荷電粒子が出射される出射口の口径であり、その寸法は標的の大きさ等に応じて適宜設定される。
In the first step, a temporary capillary whose inner diameter portion corresponds to the hollow portion is created by stretching the tubular body. Accordingly, the provisional capillary is the basis of the capillary body. And the said capillary main-body part is formed by performing a 2nd step with respect to a temporary capillary. Here, the predetermined inner diameter is the diameter of the emission port through which charged particles are finally emitted from the capillary, and the size is appropriately set according to the size of the target and the like.

その後、第三ステップで開口部近傍の加熱により開口部が塞がれることで、暫定キャピラリー内の内径部が閉空間となり、そこを真空状態に維持することが可能となる。従って、上記製造方法によって、本発明にかかる上述のエネルギー付与用キャピラリーを製造することが可能となる。   Thereafter, in the third step, the opening is closed by heating in the vicinity of the opening, so that the inner diameter portion in the temporary capillary becomes a closed space and can be maintained in a vacuum state. Therefore, the above-described manufacturing method can manufacture the above-described energy applying capillary according to the present invention.

更に、上記エネルギー付与用キャピラリーの製造方法において、前記第二ステップで形成された開口部に、該開口部を塞ぐ蓋体を嵌め込む嵌め込みステップを、更に備え、前記第三ステップは、前記嵌め込みステップによって前記蓋体が嵌め込まれた開口部を加熱して溶融させて、該蓋体を該暫定キャピラリーと一体化させることで前記開口部を塞ぐようにしてもよい。この嵌め込みステップで開口部が蓋体で塞がれて、第三ステップで蓋体と暫定キャピラリーとが一体化されることで、上記蓋体部が形成されることになる。この一体化により、暫定キャピラリー内の内径部が閉空間となり、そこを真空状態に維持することが可能となる。   Furthermore, in the manufacturing method of the capillary for energy application, the fitting step further includes a fitting step of fitting a lid that closes the opening into the opening formed in the second step, and the third step is the fitting step. The opening in which the lid is fitted may be heated and melted, and the opening may be closed by integrating the lid with the temporary capillary. In this fitting step, the opening is closed with a lid, and in the third step, the lid and the temporary capillary are integrated, whereby the lid is formed. By this integration, the inner diameter portion in the temporary capillary becomes a closed space, which can be maintained in a vacuum state.

ここで上記製造方法において、前記第三ステップで塞がれた開口部を切断し、該塞がれた開口部の厚さを、その外表面から所定距離の位置までの領域で前記標的に対し荷電粒子によるエネルギー付与がなされる厚さとする第四ステップを、更に備えるようにしてもよい。ここで言う所定距離とは、上述の所定距離と同義である。即ち、第四ステップによって蓋体の厚さを調整することで、荷電粒子によるエネルギー付与領域を調整することが可能となり、これは、標的に対してより正確なエネルギー付与を可能とするキャピラリーの製造に資することになる。   Here, in the manufacturing method, the opening that is blocked in the third step is cut, and the thickness of the blocked opening is determined with respect to the target in a region from the outer surface to a position at a predetermined distance. You may make it further provide the 4th step made into the thickness by which the energy provision by a charged particle is made. The predetermined distance here is synonymous with the above-mentioned predetermined distance. That is, by adjusting the thickness of the lid in the fourth step, it becomes possible to adjust the energy application region by charged particles, which makes it possible to produce a capillary that enables more accurate energy application to the target. Will contribute.

ここで、前記管状体および前記蓋体は、可視光透過性を有する材質によって形成される場合、前記第四ステップは、前記塞がれた開口部又は前記暫定キャピラリーに基準となる基準マークを付し、光学顕微鏡によって該基準マークと該塞がれた開口部の内表面との位置に基づいて該塞がれた開口部を切断する位置を決定し、該塞がれた開口部の一部を切断するようにしてもよい。管状体および蓋体が可視光透過性を有するため、光学顕微鏡による位置の確認を行いながら蓋体の厚さの調整が可能である。蓋体の内表面は、蓋体の厚さを決定する要素の一つであり、もう一つの要素である蓋体の外表面は、上記基準マークと蓋体の内表面とに基づくことで、蓋体の厚さを所定の厚さとすべく、第四ステップによって、その位置が決定され、蓋体の切断が行われる。   Here, when the tubular body and the lid are formed of a material having visible light permeability, the fourth step attaches a reference mark as a reference to the closed opening or the temporary capillary. And determining a position to cut the blocked opening based on the position of the reference mark and the inner surface of the blocked opening by an optical microscope, and a part of the blocked opening. May be cut off. Since the tubular body and the lid have visible light permeability, it is possible to adjust the thickness of the lid while confirming the position with an optical microscope. The inner surface of the lid is one of the elements that determine the thickness of the lid, and the outer surface of the lid, which is another element, is based on the reference mark and the inner surface of the lid. In order to set the thickness of the lid to a predetermined thickness, the position is determined by the fourth step, and the lid is cut.

標的に対して、荷電粒子によるエネルギー付与を三次元的に、より正確に行うことを可能とするエネルギー付与用キャピラリーと、それを利用したエネルギー付与装置、およびその製造方法を提供することが可能となる。   It is possible to provide a capillary for energy application capable of performing energy application by charged particles to a target more accurately in three dimensions, an energy application device using the same, and a method for manufacturing the same. Become.

ここで本発明に係るエネルギー付与用キャピラリー、それを利用したエネルギー付与装置、およびその製造方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。   Embodiments of an energy applying capillary, an energy applying device using the same, and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るエネルギー付与用キャピラリー(以下、単に「キャピラリー」という。)1の概略構造を示す図である。キャピラリー1は、材質がボロシリケイトによるガラスで構成されている。尚、キャピラリー1の製造方法については後述する。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of an energy applying capillary (hereinafter simply referred to as “capillary”) 1 according to the present invention. The capillary 1 is made of glass made of borosilicate. A method for manufacturing the capillary 1 will be described later.

キャピラリー1は、厚さTsの側壁を有する管状のキャピラリー本体部3を有する。こ
のキャピラリー本体部3の中央部分には、中空の中空部4が形成されている。そして、この中空部4の先端側には、該中空部2の開放端を塞ぐように位置する蓋体部2が設けられる。このキャピラリー本体部3と蓋体部2は、最終的には一体化した状態であるが、本実施例においてはその製造工程では、それぞれは当初、別部材により構成され、後に一体化される工程を経る。従って、キャピラリー本体部3の側壁と蓋体部2とによって、中空部4は閉空間に形成される。尚、キャピラリー本体部3の基端側(蓋体部2が設けられた反対側の端部)は、キャピラリー1内を真空状態とする真空ポンプ15やキャピラリー1にα線を供給する加速器14に接続されている(図4参照)。
The capillary 1 has a tubular capillary body 3 having a side wall having a thickness Ts. A hollow portion 4 is formed at the center of the capillary body 3. A lid body portion 2 is provided on the distal end side of the hollow portion 4 so as to close the open end of the hollow portion 2. The capillary body 3 and the lid 2 are finally in an integrated state, but in this embodiment, in the manufacturing process, each is initially constituted by a separate member and later integrated. Go through. Therefore, the hollow portion 4 is formed in a closed space by the side wall of the capillary body portion 3 and the lid portion 2. The base end side of the capillary body 3 (the opposite end where the lid 2 is provided) is connected to a vacuum pump 15 that evacuates the capillary 1 and an accelerator 14 that supplies alpha rays to the capillary 1. Are connected (see FIG. 4).

また、蓋体部2の形成については、後述するように、キャピラリー本体部3と蓋体部2とを別部材により構成する以外にも、同一部材で構成する場合もある。このような場合でも、最終的に中空部4は閉空間とされ、その閉空間の先端側の部分が蓋体部2となり、その基端側は加速器14に接続される。   In addition, as will be described later, the cap body part 3 and the cap body part 2 may be formed of the same member in addition to the cap body part 3 and the cap body part 2, as will be described later. Even in such a case, the hollow portion 4 is finally closed space, the portion on the distal end side of the closed space becomes the lid portion 2, and the proximal end side thereof is connected to the accelerator 14.

更に、キャピラリー1の詳細について説明する。中空部4は、キャピラリー1の軸方向において先端側に進むに従い、その断面積が小さくなるようなテーパ形状を有している。これは、キャピラリー1の製造工程に起因するものである。このように、中空部4が先細りのテーパ形状を有することで、最終的にキャピラリー1に供給されたα線は、蓋体部2を通過して、キャピラリー1の外部に位置する標的Tgに照射されることになる。   Further, details of the capillary 1 will be described. The hollow portion 4 has a tapered shape such that the cross-sectional area thereof becomes smaller as it advances toward the tip end in the axial direction of the capillary 1. This is due to the manufacturing process of the capillary 1. As described above, since the hollow portion 4 has a tapered shape, the α rays finally supplied to the capillary 1 pass through the lid portion 2 and irradiate the target Tg located outside the capillary 1. Will be.

ここで、本実施例に係るキャピラリー1の寸法について述べると、蓋体部2の内側(中空部4側)の内径は、直径1.5μmであり、蓋体部2の厚さ(内側と外側との間の距離)Tmは、8μmである。更に、キャピラリー本体部3の側壁の厚さTsは、5〜6μmである。これらの寸法は例示に過ぎず、本発明に係るキャピラリーは、この寸法で示されるものに限定されるわけではない。   Here, the dimensions of the capillary 1 according to the present embodiment will be described. The inner diameter of the inside of the lid portion 2 (the hollow portion 4 side) is 1.5 μm in diameter, and the thickness of the lid portion 2 (inner side and outer side). The distance between them and Tm is 8 μm. Furthermore, the side wall thickness Ts of the capillary body 3 is 5 to 6 μm. These dimensions are merely examples, and the capillaries according to the present invention are not limited to those shown in these dimensions.

加速器14から供給されたα線は、真空状態に維持された中空部4内を進む。その過程で、一部のα線は蓋体部2まで到達せずにキャピラリー本体部3の側壁に入射され(本実施例では、入射角θで入射されたα線を図1に例示している。)、残りは蓋体部2に入射される(本実施例では、入射角が蓋体部の内側にほぼ垂直に入射しているα線を例示している。)。ここで、蓋体部2に入射されたα線は、蓋体部2を構成する部材(本実施例では、ガラス部材)によるエネルギー減衰を受け、蓋体部2の外表面に到達したときは、エネルギー減衰に応じた分だけ低下したα線となる。その後、蓋体部2の外表面から出射されたα線は、標的Tgに対して照射されることになる。   The α rays supplied from the accelerator 14 travel through the hollow portion 4 maintained in a vacuum state. In this process, some α rays are incident on the side wall of the capillary body 3 without reaching the lid 2 (in this embodiment, the α rays incident at the incident angle θ are illustrated in FIG. The remainder is incident on the lid portion 2 (in the present embodiment, an example is shown in which the incident angle is incident on the inner side of the lid portion substantially perpendicularly). Here, when the α rays incident on the lid body part 2 are subjected to energy attenuation by a member (a glass member in the present embodiment) constituting the lid body part 2 and reach the outer surface of the lid body part 2. The α ray is reduced by the amount corresponding to the energy decay. Thereafter, the α rays emitted from the outer surface of the lid body 2 are irradiated to the target Tg.

一方で、キャピラリー本体部3の側壁に入射されたα線も、蓋体部2に入射されたα線と同様に側壁を構成する部材(ガラス部材)によるエネルギー減衰を受ける。ここで、本実施例では、側壁の厚さTsは、蓋体部2の厚さTmより若干薄い。しかし、側壁に対してα線は、照射角θで入射されるため、α線の進路方向における側壁の実質的な厚さは、Tsをsinθで除した厚さとなる。中空部4のテーパ形状は、キャピラリー軸とほぼ平行に近い程度のテーパであるため、Tsをsinθで除した厚さは、厚さTmの数百倍程度に至る。そのため、側壁に入射されたα線は、一部が中空部4に戻るとともに残りが側壁内でほぼ完全に減衰してしまい、側壁に接するキャピラリー1の外部には出射されない。そのため、側壁近傍に位置する物(本来の標的ではない物)に対しては、α線によるエネルギー付与は行われないことになり、これは、キャピラリー1によるエネルギー付与の安全性を高める上で非常に重要である。   On the other hand, the α ray incident on the side wall of the capillary main body 3 is also subjected to energy attenuation by the member (glass member) constituting the side wall in the same manner as the α ray incident on the lid portion 2. Here, in the present embodiment, the thickness Ts of the side wall is slightly thinner than the thickness Tm of the lid portion 2. However, since α rays are incident on the side walls at an irradiation angle θ, the substantial thickness of the side walls in the direction of the α ray path is the thickness obtained by dividing Ts by sin θ. Since the tapered shape of the hollow portion 4 is a taper that is almost parallel to the capillary axis, the thickness obtained by dividing Ts by sin θ reaches several hundred times the thickness Tm. For this reason, a part of the α rays incident on the side wall returns to the hollow portion 4 and the rest is attenuated almost completely inside the side wall, and is not emitted outside the capillary 1 in contact with the side wall. Therefore, energy application by α rays is not performed on an object located near the side wall (an object that is not an original target), which is very important for enhancing the safety of energy application by the capillary 1. Is important to.

以上をまとめると、本発明に係るキャピラリー1を用いると、キャピラリー1に供給されたα線は、蓋体部2の外表面からのみ標的Tgに対して、α線によるエネルギー付与を行うことになる。即ち、キャピラリー1を用いたエネルギー付与の特徴点の一つとして、
この蓋体部2の外表面からのみα線が標的に対して照射されることである。換言すると、加速器14からキャピラリー1に対して供給されたα線は、途中真空状態に維持された中空部4を経て、内径が1.5μmの蓋体部2から標的に照射される。即ち、キャピラリー1が、α線をその供給源から標的まで、真空状態に維持された中空部4を介して確実に導く。その結果、標的Tgに対して、α線をより確実に照射することが可能となる。
In summary, when the capillary 1 according to the present invention is used, the α-ray supplied to the capillary 1 applies energy to the target Tg only from the outer surface of the lid 2 by the α-ray. . That is, as one of the features of energy application using the capillary 1,
That is, the target is irradiated with α rays only from the outer surface of the lid 2. In other words, α rays supplied from the accelerator 14 to the capillary 1 are irradiated to the target from the lid portion 2 having an inner diameter of 1.5 μm through the hollow portion 4 maintained in a vacuum state. That is, the capillary 1 reliably guides α rays from the supply source to the target through the hollow portion 4 maintained in a vacuum state. As a result, it becomes possible to more reliably irradiate the target Tg with α rays.

次に、中空部4から蓋体部2へ入射し、その後標的Tgに照射されるα線によるエネルギー付与について説明する。蓋体部2に入射したα線はその内部でエネルギー減衰を受け、その後標的Tg内を、α線が有するエネルギーに応じた距離だけ進んでいく。この過程において、α線の線エネルギー付与におけるブラッグピークが出現するとともに、蓋体部2の外表面からα線が止まる位置までの図1中所定距離Leで示される領域(エネルギー付与領域)内において、α線によるエネルギー付与が行われることになる。尚、このブラッグピークの出現位置は、蓋体部2の厚さ等によって、蓋体部2内または標的Tg内で生じる。従って、この所定距離Leで表されるエネルギー付与領域内に標的Tgを配置させることで、特定の標的Tgに対するエネルギー付与が確実に行われる。更には、標的Tg内の特定部位Tgpに対して、ブラッグピークにおけるエネルギー付与を行いたい場合は、特定部位Tgpが、蓋体部2の外表面からブラッグピークが出現する距離だけ離れた位置に位置すればよい。   Next, energy application by α rays that are incident on the lid 2 from the hollow portion 4 and are then irradiated on the target Tg will be described. The α rays incident on the lid portion 2 are subjected to energy attenuation therein, and then travel within the target Tg by a distance corresponding to the energy of the α rays. In this process, a Bragg peak in the application of α-ray linear energy appears, and in the region (energy application region) indicated by a predetermined distance Le in FIG. 1 from the outer surface of the lid 2 to the position where the α-ray stops. Then, energy is applied by α rays. The appearance position of the Bragg peak occurs in the lid body 2 or the target Tg depending on the thickness of the lid body 2 or the like. Therefore, by providing the target Tg in the energy application region represented by the predetermined distance Le, energy application to the specific target Tg is performed reliably. Furthermore, when it is desired to apply energy at the Bragg peak to the specific part Tgp in the target Tg, the specific part Tgp is located at a position away from the outer surface of the lid 2 by the distance at which the Bragg peak appears. do it.

このことから、蓋体部2の厚さによるα線のエネルギー減衰を利用して、所定距離Leで表されるエネルギー付与領域を、蓋体部2の厚さTmを調整することで調整してもよい。例えば、加速器14からα線に与えられたエネルギーが5MeVであるとき、ボロシリケイト製のガラス内でのα線の飛程は20μmである。そこで、蓋体部2の厚さをこの20μmより薄く設定すると、その厚さに応じたエネルギー減衰を受けたα線が蓋体部2の外表面から出射される。そこで、この出射されるα線のエネルギーが、所望するエネルギー付与領域が形成されるように蓋体部2の厚さを調整すればよい。   From this, the energy application region represented by the predetermined distance Le is adjusted by adjusting the thickness Tm of the lid body portion 2 by utilizing the energy attenuation of α rays due to the thickness of the lid body portion 2. Also good. For example, when the energy given to the α ray from the accelerator 14 is 5 MeV, the range of the α ray in the glass made of borosilicate is 20 μm. Therefore, when the thickness of the lid portion 2 is set to be thinner than 20 μm, α rays that have received energy attenuation corresponding to the thickness are emitted from the outer surface of the lid portion 2. Accordingly, the thickness of the lid portion 2 may be adjusted so that the energy of the emitted α-rays forms a desired energy application region.

この点を、図2に基づいてより具体的に説明する。図2は、キャピラリー1の蓋体部2の厚さと、距離Leで表されるエネルギー付与領域の関係を示す。図2(a)は蓋体部2の厚さが8μmのキャピラリーに、図2(b)は蓋体部2の厚さが5μmのキャピラリーに、図2(c)は蓋体部2の厚さが1μmのキャピラリーに、それぞれ対応している。ここで、3MeVのα線が蓋体部2に入射したとき、図2(a)の場合は、8μmの厚さに応じたエネルギー減衰を受けた結果、距離Leが3μmで表されるエネルギー付与領域が標的Tg内に形成される。尚、このとき、ブラッグピークは蓋体部2内で迎えているため、標的Tgに対してはブラッグピークにおけるエネルギー付与は為されない。また、図2(b)の場合は、5μmの厚さに応じたエネルギー減衰を受けた結果、距離Leが8μmで表されるエネルギー付与領域が標的Tg内に形成される。尚、このとき、ブラッグピークを蓋体部2の外表面から5μm先の位置で迎えている。更に、図2(c)の場合は、1μmの厚さに応じたエネルギー減衰を受けた結果、距離Leが16μmで表されるエネルギー付与領域が標的Tg内に形成される。尚、このとき、ブラッグピークを蓋体部2の外表面から13μm先の位置で迎えている。   This point will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 2 shows the relationship between the thickness of the lid portion 2 of the capillary 1 and the energy application region represented by the distance Le. 2A shows a capillary with a lid 2 having a thickness of 8 μm, FIG. 2B shows a capillary with a lid 2 having a thickness of 5 μm, and FIG. 2C shows a thickness of the lid 2. Each corresponds to a capillary with a length of 1 μm. Here, when the α-ray of 3 MeV is incident on the lid part 2, in the case of FIG. 2A, as a result of energy attenuation corresponding to the thickness of 8 μm, energy is applied such that the distance Le is 3 μm. A region is formed in the target Tg. At this time, since the Bragg peak is greeted in the lid 2, no energy is imparted to the target Tg at the Bragg peak. In the case of FIG. 2B, as a result of energy attenuation corresponding to a thickness of 5 μm, an energy application region in which the distance Le is represented by 8 μm is formed in the target Tg. At this time, the Bragg peak is greeted at a position 5 μm away from the outer surface of the lid 2. Further, in the case of FIG. 2C, as a result of energy attenuation corresponding to the thickness of 1 μm, an energy application region where the distance Le is 16 μm is formed in the target Tg. At this time, the Bragg peak is greeted at a position 13 μm away from the outer surface of the lid 2.

このように、蓋体部2の厚さを変えることでエネルギー付与領域を調整することが可能となり、このエネルギー付与領域内にエネルギーが付与されるべき標的Tg内の特定部位Tgp等が位置することで、所望のエネルギー付与が行われることになる。   Thus, it becomes possible to adjust an energy provision area | region by changing the thickness of the cover body part 2, and the specific site | part Tgp etc. in the target Tg to which energy should be provided in this energy provision area | region are located. Thus, the desired energy application is performed.

ここで、本発明に係るキャピラリー1は、上述したように、標的Tgの直近まで真空状態を維持した空間内において、α線を導くことが可能である。そして、そのα線は蓋体部2の外表面から直接標的に対して照射される。その結果、空気層によるα線の散乱を受ける可能性が極めて低くなり、距離Leで表されるエネルギー付与領域をより正確にコント
ロールすることが可能である。従って、蓋体部2の厚さTmの調整は、正確なエネルギー付与に大きく寄与し得る。また、このように標的Tgの直近まで真空状態が維持されていることで、エネルギー付与の過程においてブラッグピークが出現しない程度の低エネルギーのα線等の荷電粒子を利用することも可能である。荷電粒子が低エネルギーとなるに従い、エネルギー付与領域の広がりを抑えることが可能となり、以てより正確な荷電粒子によるエネルギー付与が可能となる。
Here, as described above, the capillary 1 according to the present invention can guide α-rays in a space in which a vacuum state is maintained up to the immediate vicinity of the target Tg. And the alpha ray is directly irradiated with respect to a target from the outer surface of the cover body part 2. FIG. As a result, the possibility of receiving α-ray scattering by the air layer becomes extremely low, and the energy application region represented by the distance Le can be controlled more accurately. Therefore, the adjustment of the thickness Tm of the lid portion 2 can greatly contribute to accurate energy application. In addition, by maintaining the vacuum state as close as possible to the target Tg in this way, it is also possible to use charged particles such as low-energy α rays that do not cause the Bragg peak to appear in the energy application process. As the charged particles become lower in energy, it becomes possible to suppress the spread of the energy application region, so that more accurate energy application by the charged particles becomes possible.

ここで、本実施例に係るキャピラリー1の寸法は上述したとおりであるが、標的Tgとして生体の細胞または細胞内器官を想定する場合、上記以外の寸法もキャピラリー1に適用可能である。「理科年表」によると、ヒトの卵細胞の直径は140μm、肝細胞の直径は20〜35μmである。更に、細胞内器官である核、核小体、葉緑体、ゴルジ体の直径や長さは、それぞれ、5〜25μm、1〜4μm、4〜8μm、0.2〜5.5μmである。キャピラリー1のα線の出射口径である中空部4の先端側の内径は、標的Tgの大きさに適合させるのが好ましい。中空部4の先端側の内径が標的に対して過度に大きすぎたり小さすぎたりすると、α線が標的に対して適切に照射されない可能性があるからである。そこで、細胞内器官を標的Tgとするときは、中空部4の先端側の内径を、標的の大きさに応じて0.2μm〜25μmとするのが好ましい。   Here, the dimensions of the capillary 1 according to the present embodiment are as described above, but dimensions other than those described above can also be applied to the capillary 1 when a living cell or an intracellular organ is assumed as the target Tg. According to the “Science Chronology”, the diameter of human egg cells is 140 μm, and the diameter of hepatocytes is 20 to 35 μm. Furthermore, the diameters and lengths of the nucleus, nucleolus, chloroplast, and Golgi apparatus, which are intracellular organs, are 5 to 25 μm, 1 to 4 μm, 4 to 8 μm, and 0.2 to 5.5 μm, respectively. The inner diameter on the distal end side of the hollow portion 4 that is the diameter of the α-ray emission port of the capillary 1 is preferably adapted to the size of the target Tg. This is because if the inner diameter on the distal end side of the hollow portion 4 is too large or too small with respect to the target, the α-rays may not be appropriately irradiated to the target. Therefore, when the intracellular organ is the target Tg, it is preferable that the inner diameter on the tip side of the hollow portion 4 is 0.2 μm to 25 μm depending on the size of the target.

また、後述するように本発明に係るキャピラリー1は、生体の細胞内に挿入してその細胞内器官に対してエネルギー付与を行うことも可能である。このとき、細胞への余計なダメージを抑制するためにキャピラリー1の先端側の内径は、0.08μm〜1μmの範囲内であるのが好ましい。   Further, as will be described later, the capillary 1 according to the present invention can be inserted into a living body cell to apply energy to the intracellular organ. At this time, in order to suppress extra damage to the cells, the inner diameter on the tip side of the capillary 1 is preferably in the range of 0.08 μm to 1 μm.

ここで、図3に本発明に係るキャピラリー1の性能確認試験の結果を示す。図3(a)は、性能確認試験のための装置構成を示す図である。性能確認試験では、キャピラリー1の先端部分(α線の出射口である蓋体部2の部分)を覆うように、液体シンチレータ20をキャピラリー1に塗布した。この状態で、キャピラリー1の中空部4内を真空状態として、そこに加速器14からα線を供給した。このとき、蓋体部2の外表面から放出されたα線は、液体シンチレータ内を進み、そのときα線によりエネルギー付与された領域が発光部位EP(図3中の斜線部)となって現れる。そして、発光部位EPのビーム軸に沿った長さLeは、α線の液体シンチレータ20内での飛程および該ビーム軸方向の広がりが反映されでおり、発行部位EPの幅方向の直径Deは、キャピラリー1の内径および幅方向の広がりが反映されている。   Here, the result of the performance confirmation test of the capillary 1 according to the present invention is shown in FIG. FIG. 3A is a diagram showing a device configuration for the performance confirmation test. In the performance confirmation test, the liquid scintillator 20 was applied to the capillary 1 so as to cover the tip portion of the capillary 1 (the portion of the lid body portion 2 that is the α-ray emission port). In this state, the inside of the hollow portion 4 of the capillary 1 was evacuated, and α rays were supplied thereto from the accelerator 14. At this time, the α rays emitted from the outer surface of the lid body portion 2 travel through the liquid scintillator, and at that time, the region to which energy is given by the α rays appears as a light emission site EP (shaded portion in FIG. 3). . The length Le along the beam axis of the light emitting part EP reflects the range of the α rays in the liquid scintillator 20 and the spread in the beam axis direction, and the diameter De of the issuing part EP in the width direction is The inner diameter of the capillary 1 and the spread in the width direction are reflected.

図3(a)に示す性能確認試験の結果を図3(b)に示す。α線のビームエネルギーが4MeVのとき、α線のビーム軸方向の距離Leが13μm、幅方向の発光部位EPの直径Deが5μmであり、α線のビームエネルギーが3MeVのとき、Leが6μm、Deが4μmである。このように、本発明に係るキャピラリー1を用いると、標的に対して、比較的低い広がりの程度で、α線によるエネルギー付与を行うことが可能となる。   The result of the performance confirmation test shown in FIG. 3A is shown in FIG. When the beam energy of α rays is 4 MeV, the distance Le in the beam axis direction of α rays is 13 μm, the diameter De of the light emitting portion EP in the width direction is 5 μm, and when the beam energy of α rays is 3 MeV, Le is 6 μm, De is 4 μm. As described above, when the capillary 1 according to the present invention is used, energy can be imparted to the target by α rays with a relatively low extent.

ここで、改めて、キャピラリー1を用いた標的Tgへのエネルギー付与を可能とするエネルギー付与装置の全体の構成について、図4に基づいて説明する。キャピラリー1は、真空ポンプ15によって、中空部4内を真空にされた状態で、加速器14からα線の供給を受ける。そのα線が標的Tgに対して照射されるが、この照射に際して、キャピラリー1と標的Tgとの相対位置関係を調整する、調整装置11、12、13が、本発明に係るエネルギー付与装置には設けられている。   Here, the overall configuration of the energy application device that enables energy application to the target Tg using the capillary 1 will be described with reference to FIG. 4. The capillary 1 is supplied with α rays from the accelerator 14 in a state where the hollow portion 4 is evacuated by the vacuum pump 15. The α rays are irradiated to the target Tg. In this irradiation, the adjustment devices 11, 12, and 13 that adjust the relative positional relationship between the capillary 1 and the target Tg are included in the energy applying device according to the present invention. Is provided.

調整装置11は、キャピラリー1と標的Tgとの相対位置を、Z軸方向に調整する。Z軸方向はα線のビーム軸方向であり、調整装置11によりα線の進行方向に沿った位置調整が可能となる。また、調整装置12は、キャピラリー1と標的Tgとの相対位置を、X
、Y軸方向に調整する。このX、Y軸で構成されるXY面は、Z軸に直交する面であり、調整装置12によりXY面内の二次元の位置調整が可能となる。更に、調整装置13は、調整装置11上に設けられ、Z軸方向とキャピラリー1の軸方向との相対角を調整する。これにより、α線のビームラインをキャピラリー1の出射口である蓋体部2の外表面に垂直な方向に合わせることが可能となり、以て調整装置11、12との連動により、標的に対するエネルギー付与をより正確に行うことが可能となる。尚、本実施例では、調整装置11、12はキャピラリー1側に設けられているが、これに代えて標的Tg側に設けるようにしてもよい。
The adjusting device 11 adjusts the relative position between the capillary 1 and the target Tg in the Z-axis direction. The Z-axis direction is the beam axis direction of the α-ray, and the adjustment device 11 can adjust the position along the traveling direction of the α-ray. Further, the adjusting device 12 determines the relative position between the capillary 1 and the target Tg as X
Adjust in the Y-axis direction. The XY plane constituted by the X and Y axes is a plane orthogonal to the Z axis, and the adjustment device 12 can perform two-dimensional position adjustment in the XY plane. Further, the adjustment device 13 is provided on the adjustment device 11 and adjusts the relative angle between the Z-axis direction and the capillary 1 axial direction. As a result, the α-ray beam line can be aligned in a direction perpendicular to the outer surface of the lid portion 2 that is the exit of the capillary 1, and the energy is applied to the target by interlocking with the adjusting devices 11 and 12. Can be performed more accurately. In this embodiment, the adjusting devices 11 and 12 are provided on the capillary 1 side, but may be provided on the target Tg side instead.

図5に、図4に示すエネルギー付与装置を用いた標的へのα線の照射の、より具体的な例を示す。図5(a)は、標的を細胞自体とするときのα線の照射の様子を示す。このとき、調整装置11、12、13によって、キャピラリー1の蓋体部2の外表面が標的である細胞の外壁(細胞壁)に接触した状態とされた上で、標的に対してα線の照射が行われる。その結果、標的に対して、α線によるエネルギー付与が行われる。この場合、標的である細胞が時間経過とともにその位置を変動させる流動性を有している場合、調整装置11、12、13によって、キャピラリー1の位置を調整することで、キャピラリー1と標的である細胞との相対関係を一定に保って、該細胞に対してエネルギー付与を連続して行うことが可能となる。即ち、調整装置11、12、13は、キャピラリー1を標的である細胞に対して追従させる機能を有する。   FIG. 5 shows a more specific example of α-ray irradiation to the target using the energy application device shown in FIG. 4. FIG. 5A shows the state of irradiation with α rays when the target is the cell itself. At this time, the adjustment device 11, 12, 13 causes the outer surface of the lid portion 2 of the capillary 1 to be in contact with the outer wall (cell wall) of the target cell, and then irradiates the target with α rays. Is done. As a result, energy is applied to the target by α rays. In this case, when the target cell has fluidity that changes its position over time, the position of the capillary 1 is adjusted by the adjusting devices 11, 12, and 13, so that the target cell is the capillary 1 and the target. It is possible to continuously apply energy to the cells while keeping the relative relationship with the cells constant. That is, the adjusting devices 11, 12, and 13 have a function of causing the capillary 1 to follow the target cell.

また、図5(b)には、標的を細胞内器官とするときのα線の照射の様子を示す。この場合、キャピラリー1の先端部(α線の出射口である蓋体部2の外表面を含む)を標的である細胞内に挿入する。細胞内は、一般に水で満たされているが、このようにキャピラリー1の先端部を細胞内に挿入しても、蓋体部2の存在により、標的である細胞内器官の近傍までは、キャピラリー1内に真空状態である中空部4を存在させることが可能となる。これは、標的の近くまでα線を散乱させない状態で運ぶことが可能であることを意味する。従って、図5(b)に示すような場合でも、標的に対してより正確なα線によるエネルギー付与を行うことが可能となる。   FIG. 5B shows the state of irradiation with α rays when the target is an intracellular organ. In this case, the distal end portion of the capillary 1 (including the outer surface of the lid body portion 2 that is the α-ray emission port) is inserted into the target cell. Although the inside of the cell is generally filled with water, even if the tip of the capillary 1 is inserted into the cell as described above, the capillaries 2 cannot reach the vicinity of the target intracellular organ due to the presence of the lid 2. It becomes possible to make the hollow part 4 which is a vacuum state exist in 1. This means that it is possible to carry α-rays close to the target without scattering. Therefore, even in the case shown in FIG. 5B, it is possible to more accurately apply energy to the target by α rays.

<キャピラリーの製造工程>
次に、図6および図7A〜図7Kに基づいて、キャピラリー1の製造工程の説明を行う。図6はキャピラリー1の製造工程の流れを示すフローチャートであり、図7A〜図7Kは、該フローチャートに対応した製造のための各処理を示す図である。先ず、S101に示すように、キャピラリー1の基本部分となるキャピラリー本体部を作成する。このステップに対応する図は、図7Aおよび図7Bである。キャピラリー本体部となる細管の作成には、一般のPuller装置を利用する。当該装置は、中空の管状のガラス管30を固定し、その中心部分をヒータで暖めながら引っ張る装置である。この装置によって細く引っ張られたガラス管を、図7A、図7Bに示すように、ヒータによって温度制御が可能なガラス球31を用いてキャピラリー本体部が作成される。
<Capillary manufacturing process>
Next, the manufacturing process of the capillary 1 will be described based on FIG. 6 and FIGS. 7A to 7K. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the manufacturing process of the capillary 1, and FIGS. 7A to 7K are diagrams showing processes for manufacturing corresponding to the flowchart. First, as shown in S <b> 101, a capillary body that is a basic part of the capillary 1 is created. The diagrams corresponding to this step are FIGS. 7A and 7B. A general puller device is used to create a capillary tube serving as a capillary body. The device is a device that fixes a hollow tubular glass tube 30 and pulls the central portion of the glass tube 30 while heating the central portion with a heater. As shown in FIGS. 7A and 7B, the capillary tube is thinly pulled by this apparatus, and a capillary body is formed using a glass bulb 31 that can be controlled by a heater.

細く引き伸ばされたガラス管30は、ガラス球31によって加熱されながらガラス球31に接着させられる。その後、ガラス管30に応力を加えることで、キャピラリー本体部となるガラス管30aが作成される。尚、ガラス管30のうち残りの部分30bについては、キャピラリー1の製造には不要である。このガラス管30aは、その一端が開口している。この開口部の内径が、上述のキャピラリー1の先端側における中空部4の内径に相当する。従って、この内径を所望の値(本実施例においては、この内径が直径で1.5μmである)とする必要がある場合、このガラス管30の切断箇所を適宜選択しなければならない。   The thinly stretched glass tube 30 is bonded to the glass bulb 31 while being heated by the glass bulb 31. Then, the glass tube 30a used as a capillary main-body part is created by applying stress to the glass tube 30. FIG. The remaining portion 30b of the glass tube 30 is not necessary for manufacturing the capillary 1. One end of the glass tube 30a is open. The inner diameter of the opening corresponds to the inner diameter of the hollow portion 4 on the tip side of the capillary 1 described above. Therefore, when it is necessary to set the inner diameter to a desired value (in the present embodiment, the inner diameter is 1.5 μm in diameter), the cut portion of the glass tube 30 must be appropriately selected.

次に、S102に進み、上記ガラス管30aの開口部に嵌め込まれる蓋体部の作成が行
われる、このステップに対応する図は、図7Cおよび図7Dである。図7Cに示すように、新たなガラス管により作成された新たなキャピラリー32の先端を、ガラス球31によって加熱して、その先端部に開口部が存在しないようにする。その後、図7Dに示すように、キャピラリー32の開口部が存在しない部分32bを、ガラス球31に押し付けてキャピラリー32の本体側32aから切り離す。このとき、ガラス球31に残った部分32bにおいては、キャピラリー本体部となるガラス管30aの開口部径より一回り小さい太さを有する部分(図7D中、角状の部分)が作成される。この角状の部分が、蓋体部となる。
Next, it progresses to S102 and the production | generation of the cover body part engage | inserted by the opening part of the said glass tube 30a is performed, The figure corresponding to this step is FIG. 7C and FIG. 7D. As shown in FIG. 7C, the tip of a new capillary 32 made of a new glass tube is heated by a glass bulb 31 so that there is no opening at the tip. Thereafter, as shown in FIG. 7D, the portion 32 b where the opening portion of the capillary 32 does not exist is pressed against the glass bulb 31 and separated from the main body side 32 a of the capillary 32. At this time, in the portion 32b remaining on the glass sphere 31, a portion having a thickness slightly smaller than the diameter of the opening of the glass tube 30a serving as the capillary body portion (a rectangular portion in FIG. 7D) is created. This square portion becomes the lid portion.

次に、S103に進み、S102で作成された蓋体部を、S101で作成されたキャピラリー本体部の開口部に嵌め込む。このステップに対応する図は、図7Eと図7Fである。図7Eに示すように、ガラス球31に貼り付いている部分32の一部である角状の部分を、ガラス管30aの開口部に嵌め込む。そして、この状態に応力を加えて、図7Fに示すように、角状の部分を切り離し、蓋体部30cとしてガラス管30aの中に嵌め込まれた状態とする。この角状の部分の切り離しに際しては、ガラス管30aが折れないように細心の注意を払うとともに、ガラス球31により加熱を行いながら応力を加えるようにしてもよい。   Next, the process proceeds to S103, and the lid part created in S102 is fitted into the opening of the capillary body part created in S101. The diagrams corresponding to this step are FIGS. 7E and 7F. As shown to FIG. 7E, the square part which is a part of the part 32 stuck on the glass bulb | ball 31 is engage | inserted in the opening part of the glass tube 30a. And stress is applied to this state, and as shown to FIG. 7F, a square-shaped part is cut | disconnected and it is set as the state engage | inserted in the glass tube 30a as the cover part 30c. At the time of cutting off the square portion, careful attention may be paid so that the glass tube 30a is not broken, and stress may be applied while heating with the glass bulb 31.

次に、S104に進み、蓋体部30cとガラス管30aとの一体化を行う。このステップに対応する図は、図7Gである。この一体化においては、ガラス球31によって、図7Fに示すガラス管30aと蓋体部30cを加熱する。この結果、ガラス管30内に、上記中空部に相当する閉空間30dが形成される。   Next, it progresses to S104 and integration with the cover part 30c and the glass tube 30a is performed. The diagram corresponding to this step is FIG. 7G. In this integration, the glass tube 30a and the lid portion 30c shown in FIG. As a result, a closed space 30 d corresponding to the hollow portion is formed in the glass tube 30.

次に、S105に進み、蓋体部30cとガラス管30aが一体化した状態において、ガラス管30aに基準マーク30eを刻印する。このステップに対応する図は、図7Hである。この刻印は、FIB(Focused Ion Beam)装置によって行われ、基準マーク30eが光学顕微鏡でその形状、位置が確認できる大きさになるように為される。尚、基準マーク30eの位置、数、形状は任意でよい。本実施例では、図7Hに示すように、基準マーク30eの数は一個である。   Next, it progresses to S105 and the reference mark 30e is stamped on the glass tube 30a in the state which the cover part 30c and the glass tube 30a integrated. The diagram corresponding to this step is FIG. 7H. This marking is performed by a FIB (Focused Ion Beam) apparatus so that the reference mark 30e has a size that allows its shape and position to be confirmed with an optical microscope. The position, number, and shape of the reference mark 30e may be arbitrary. In the present embodiment, as shown in FIG. 7H, the number of reference marks 30e is one.

次に、S106に進み、上記基準マーク30eを基準として、ガラス管30aに一体化した蓋体部30cの一部を切断して、蓋体部30cの厚さを調整する。このステップに対応する図は、図7I、図7J、図7Kである。先ず、図7Iに示すように、光学顕微鏡を用いて、基準マーク30eと中空部となる閉空間30dの端部の位置との関係を確認する。即ち、この基準マーク30eは、最終的にガラス管30aに残る蓋体部30cの厚さを確認するためのものである。例えば、図7Iで示す場合、基準マーク30eの左端で蓋体部30cを切断すると蓋体部の厚さは10μmとなり、基準マーク30eの右端で蓋体部30cを切断すると蓋体部の厚さは3μmとなる。これは、キャピラリーの微細加工を行う際に用いるFIB装置では、キャピラリーの外観は確認できるが、その内部に存在する中空部(閉空間30d)の位置を確認することはできない。そこで、ガラス管30aを形成するガラス部材は可視光透過性があることを利用して、図7Iに示すように、基準マーク30eと閉空間30dの相対的な位置関係を確認した上で、FIB装置による蓋体部30cの切断を行う(図7Jを参照。)。   Next, in S106, a part of the lid part 30c integrated with the glass tube 30a is cut using the reference mark 30e as a reference to adjust the thickness of the lid part 30c. The diagrams corresponding to this step are FIGS. 7I, 7J, and 7K. First, as shown in FIG. 7I, the relationship between the reference mark 30e and the position of the end of the closed space 30d serving as a hollow portion is confirmed using an optical microscope. That is, the reference mark 30e is for confirming the thickness of the lid portion 30c finally remaining on the glass tube 30a. For example, in the case shown in FIG. 7I, when the lid 30c is cut at the left end of the reference mark 30e, the thickness of the lid is 10 μm, and when the lid 30c is cut at the right end of the reference mark 30e, the thickness of the lid is obtained. Is 3 μm. This is because in the FIB apparatus used when performing microfabrication of the capillary, the appearance of the capillary can be confirmed, but the position of the hollow portion (closed space 30d) existing therein cannot be confirmed. Therefore, using the fact that the glass member forming the glass tube 30a has visible light transmittance, as shown in FIG. 7I, after confirming the relative positional relationship between the reference mark 30e and the closed space 30d, the FIB The lid 30c is cut by the apparatus (see FIG. 7J).

図7Jには、FIB装置によって蓋体部30cの一部が切断されたガラス管30aが示されている。図7Jの左側の図は、切断後のガラス管30aの側面図を、右側の図は、切断後のガラス管30aを下斜め45度から見た図である。本実施例においては、基準マーク30eの左側端部よりやや右側の部位を、FIB装置によって切断した。この時点で留意しなければならに事は、蓋体部30cの切断によって、ガラス管30aの先端部に過って穴を開けてしまわないことである。   FIG. 7J shows a glass tube 30a in which a part of the lid 30c is cut by the FIB device. The left side view of FIG. 7J is a side view of the glass tube 30a after cutting, and the right side view is a view of the cut glass tube 30a as viewed from 45 degrees obliquely downward. In the present embodiment, a portion slightly on the right side of the left end portion of the reference mark 30e was cut by the FIB apparatus. It should be noted at this point that a hole is not made in the distal end portion of the glass tube 30a by cutting the lid portion 30c.

その後、図7Kに示すように、再度光学顕微鏡を用いて、切断後のガラス管30aにおいて、蓋体部30cの厚さが所望の厚さとなっているか否かを確認する。本実施例においては、蓋体部30cの厚さが所望の厚さである5μmより若干、厚くなっているので、再びFIB装置によって蓋体部30cの切断が行われる。これを繰り返すことで、所望の厚さを有する蓋体部を持つ、本発明に係るキャピラリーを製造することが可能となる。   Thereafter, as shown in FIG. 7K, using the optical microscope again, in the cut glass tube 30a, it is confirmed whether or not the thickness of the lid portion 30c is a desired thickness. In the present embodiment, the lid 30c is slightly thicker than the desired thickness of 5 μm, so that the lid 30c is cut again by the FIB apparatus. By repeating this, it is possible to manufacture the capillary according to the present invention having a lid portion having a desired thickness.

<キャピラリーのその他の製造工程>
上記のキャピラリーの製造方法に代えて、利用可能な製造方法を以下に示す。本製造方法では、図6に示すS102からS104の処理に代えて、S101で作成された開口部を有するキャピラリー本体部であるガラス管30aに対して、ガラス球31を介して加熱処理を行う。その結果、ガラス管30aを溶融させることで、ガラス管30aの開口部を塞ぐ。この場合、上述したS103での開口部に嵌め込まれる物体が存在しないため、ガラス管30aの開口部を塞ぐに十分な加熱を行う必要がある。尚、ガラス管30aを溶融させることでその開口部を塞ぐ部位は、上記の蓋体部30cと同等の機能を発揮し、上述のS105、S106の処理を行うことで、その厚さがエネルギー付与に適した厚さに調整される。
<Other capillary manufacturing processes>
Instead of the above-described capillary manufacturing method, available manufacturing methods are shown below. In this manufacturing method, instead of the processing of S102 to S104 shown in FIG. 6, the glass tube 30a that is the capillary body portion having the opening created in S101 is subjected to heat treatment via the glass bulb 31. As a result, the glass tube 30a is melted to close the opening of the glass tube 30a. In this case, since there is no object fitted in the opening in S103 described above, it is necessary to perform sufficient heating to close the opening of the glass tube 30a. In addition, the part which block | closes the opening part by fuse | melting the glass tube 30a exhibits a function equivalent to said cover part 30c, The thickness gives energy by performing the process of above-mentioned S105 and S106. It is adjusted to a thickness suitable for.

本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの蓋体部の厚さと、距離Leで表されるエネルギー付与領域の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the thickness of the cover body part of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention, and the energy provision area | region represented by distance Le. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの性能試験結果を示す図である。It is a figure which shows the performance test result of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーを用いた、エネルギー付与装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the energy provision apparatus using the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与装置を利用して、標的である細胞に対してエネルギー付与を行う際の、エネルギー付与用キャピラリーの位置の調整について説明する図である。It is a figure explaining adjustment of the position of the capillary for energy provision at the time of performing energy provision with respect to the cell which is a target using the energy provision apparatus which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーを製造するための工程の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process for manufacturing the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、キャピラリー本体部を作成する工程を説明する第一の図である。It is a 1st figure explaining the process of producing a capillary main-body part in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、キャピラリー本体部を作成する工程を説明する第二の図である。It is a 2nd figure explaining the process of producing a capillary main-body part in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、蓋体部を作成する工程を説明する第一の図である。It is a 1st figure explaining the process of creating a cover part in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、蓋体部を作成する工程を説明する第二の図である。It is a 2nd figure explaining the process of creating a cover part in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、蓋体部をキャピラリー本体部の開口部に嵌め込む工程を説明する第一の図である。It is a 1st figure explaining the process of fitting a cover body part in the opening part of a capillary main-body part in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、蓋体部をキャピラリー本体部の開口部に嵌め込む工程を説明する第二の図である。It is a 2nd figure explaining the process of fitting a cover body part in the opening part of a capillary main-body part in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、キャピラリー本体部の開口部に嵌め込まれた蓋体部を一体化させる工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of integrating the cover body part engage | inserted by the opening part of the capillary main-body part in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、ガラス管に基準マークを刻印する工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of marking a reference mark on a glass tube in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、ガラス管に一体化された蓋体部の厚さを調整する工程を説明する第一の図である。It is a 1st figure explaining the process of adjusting the thickness of the cover body part integrated with the glass tube in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、ガラス管に一体化された蓋体部の厚さを調整する工程を説明する第二の図である。It is a 2nd figure explaining the process of adjusting the thickness of the cover body part integrated with the glass tube in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るエネルギー付与用キャピラリーの製造工程において、ガラス管に一体化された蓋体部の厚さを調整する工程を説明する第三の図である。It is a 3rd figure explaining the process of adjusting the thickness of the cover part integrated with the glass tube in the manufacturing process of the capillary for energy provision which concerns on the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・エネルギー付与用キャピラリー
2・・・・蓋体部
3・・・・キャピラリー本体部
4・・・・中空部
11、12、13・・・・調整装置
14・・・・加速器
15・・・・真空ポンプ
30a・・・・ガラス管
30c・・・・蓋体部
30d・・・・閉空間
30e・・・・基準マーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...... Capillary for energy provision 2 .... Lid body part 3 .... Capillary main-body part 4 .... Hollow part 11, 12, 13 ... Adjusting device 14 ... Accelerator 15 .... Vacuum pump 30a ... Glass tube 30c ... Lid 30d ... Closed space 30e ... Reference mark

Claims (16)

標的に対し荷電粒子によるエネルギーを付与するためのエネルギー付与用キャピラリーであって、
筒状の側壁に囲まれ、キャピラリー軸方向に荷電粒子が通る中空部を有するキャピラリー本体部と、
前記キャピラリー本体部の先端部において前記中空部の開放端を塞ぐ蓋体部と、を備え、
前記蓋体部によって前記キャピラリー本体部内に閉空間として形成される前記中空部は、真空状態に維持可能であり、
前記蓋体部の厚さは、該蓋体部の外表面から所定距離の位置までの領域で、前記標的に対し荷電粒子によるエネルギー付与がなされるように決定されている
ことを特徴とするエネルギー付与用キャピラリー。
An energy applying capillary for applying energy by charged particles to a target,
A capillary body part surrounded by a cylindrical side wall and having a hollow part through which charged particles pass in the capillary axis direction;
A lid that closes the open end of the hollow portion at the tip of the capillary body,
The hollow part formed as a closed space in the capillary body part by the lid part can be maintained in a vacuum state,
The thickness of the lid portion is determined so that energy is applied to the target by charged particles in a region from the outer surface of the lid portion to a position at a predetermined distance. Capillary for application.
標的に対し荷電粒子によるエネルギーを付与するためのエネルギー付与用キャピラリーであって、
筒状の側壁に囲まれ、キャピラリー軸方向に荷電粒子が通る中空部を有するキャピラリー本体部と、
前記キャピラリー本体の先端部において前記中空部の開放端を塞ぎ、該中空部を真空状態に維持可能とする蓋体部と、
を備えることを特徴とするエネルギー付与用キャピラリー。
An energy applying capillary for applying energy by charged particles to a target,
A capillary body part surrounded by a cylindrical side wall and having a hollow part through which charged particles pass in the capillary axis direction;
A lid portion that closes an open end of the hollow portion at a tip portion of the capillary body, and allows the hollow portion to be maintained in a vacuum state;
An energy applying capillary characterized by comprising:
前記中空部は、前記キャピラリー軸方向において先端部側に進むに従い、該中空部の断面積が小さくなるようにテーパ形状を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエネルギー付与用キャピラリー。   The said hollow part has a taper shape so that the cross-sectional area of this hollow part may become small as it advances to the front-end | tip part side in the said capillary axial direction, The energy application of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Capillary. 前記筒状の側壁は、荷電粒子の該側壁への入射角度に基づいて、該荷電粒子の該側壁からの漏出防止を可能とする厚さを有することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載のエネルギー付与用キャピラリー。   The cylindrical side wall has a thickness that enables leakage of the charged particles from the side wall based on an incident angle of the charged particles to the side wall. The capillary for energy provision as described in any of the above. 前記キャピラリー本体部と前記蓋体部の材質は、同一の材質であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のエネルギー付与用キャピラリー。   The capillary for energy application according to any one of claims 1 to 4, wherein the material of the capillary body and the lid are the same material. 前記キャピラリー本体の先端側における前記中空部の内径は、直径で0.2μm〜25μmであることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載のエネルギー付与用キャピラリー。   6. The energy applying capillary according to claim 1, wherein an inner diameter of the hollow portion on a distal end side of the capillary body is 0.2 μm to 25 μm in diameter. 前記キャピラリー本体の先端側における前記中空部の内径は、直径で0.08μm〜1μmであることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載のエネルギー付与用キャピラリー。   6. The energy applying capillary according to claim 1, wherein an inner diameter of the hollow portion on a distal end side of the capillary body is 0.08 μm to 1 μm in diameter. 請求項1から請求項7の何れかに記載のエネルギー付与用キャピラリーを用いて前記標的に荷電粒子によるエネルギーを付与するエネルギー付与装置であって、
前記エネルギー付与用キャピラリーの中空部内を真空状態に保持する真空保持手段と、
前記エネルギー付与用キャピラリーに荷電粒子を供給する荷電粒子供給手段と、
前記エネルギー付与用キャピラリーからの荷電粒子の照射方向であるZ軸方向において、前記エネルギー付与用キャピラリーと前記標的との相対位置を調整するZ軸方向位置調整手段と、
前記Z軸方向と垂直な面であるXY面において、前記エネルギー付与用キャピラリーと前記標的との相対位置を調整するXY面位置調整手段と、
を備えることを特徴とするエネルギー付与装置。
An energy application device that applies energy by charged particles to the target using the capillary for energy application according to any one of claims 1 to 7,
Vacuum holding means for holding the inside of the hollow portion of the energy applying capillary in a vacuum state;
Charged particle supply means for supplying charged particles to the energy applying capillary;
Z-axis direction position adjusting means for adjusting the relative position between the energy-applying capillary and the target in the Z-axis direction, which is the irradiation direction of charged particles from the energy-applying capillary;
XY plane position adjusting means for adjusting a relative position between the capillary for energy application and the target on the XY plane that is a plane perpendicular to the Z-axis direction;
An energy applicator characterized by comprising:
前記Z軸方向と前記キャピラリー軸方向との相対角を調整するZ軸角調整手段を、更に備えることを特徴とする請求項8に記載のエネルギー付与装置。   The energy application device according to claim 8, further comprising Z-axis angle adjusting means for adjusting a relative angle between the Z-axis direction and the capillary axis direction. 前記標的が時間経過とともに前記エネルギー付与用キャピラリーに対する相対位置を変化させるとき、前記Z軸方向位置調整手段および/または前記XY面位置調整手段によって該エネルギー付与用キャピラリーの該標的に対する相対位置を、該標的の動きに追従させる追従手段を、更に備えることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のエネルギー付与装置。   When the relative position of the target with respect to the energy application capillary changes with time, the relative position of the energy application capillary with respect to the target is changed by the Z-axis direction position adjustment means and / or the XY plane position adjustment means. The energy applying apparatus according to claim 8, further comprising a follow-up unit that follows the movement of the target. 前記エネルギー付与用キャピラリーの蓋体部の外表面と前記標的との間に空気層が介在しない状態で、該標的に対して荷電粒子によるエネルギー付与を行う請求項8から請求項10の何れかに記載のエネルギー付与装置。   11. The energy application by charged particles is performed on the target in a state where no air layer is interposed between the outer surface of the lid portion of the capillary for energy application and the target. The energy applicator described. 前記標的は、生体の細胞であって、
前記Z軸方向位置調整手段および/または前記XY面位置調整手段による位置調整によって、前記エネルギー付与用キャピラリーの蓋体部の外表面が前記細胞の外表部に接触した状態で、または該蓋体部の外表面が該細胞の内部に挿入された状態で、該細胞内の所定部位に荷電粒子によるエネルギー付与を行うことを特徴とする請求項8から請求項10の何れかに記載のエネルギー付与装置。
The target is a living cell,
In a state where the outer surface of the lid portion of the capillary for energy application is in contact with the outer surface portion of the cell by the position adjustment by the Z-axis direction position adjusting means and / or the XY plane position adjusting means, or the lid body portion The energy application device according to any one of claims 8 to 10, wherein energy is applied by a charged particle to a predetermined site in the cell in a state where the outer surface of the cell is inserted into the cell. .
標的に対し荷電粒子によるエネルギーを付与するためのエネルギー付与用キャピラリーを製造する方法であって、
管状体を加熱しながら引き伸ばして暫定キャピラリーを作成する第一ステップと、
前記第一ステップによって作成された暫定キャピラリーを切断し、所定の内径の開口部を形成する第二ステップと、
前記第二ステップによって切断された暫定キャピラリーの前記開口部側を加熱して溶融させて、該開口部を塞ぐ第三ステップと、
を備えることを特徴とするエネルギー付与用キャピラリーの製造方法。
A method for producing an energy applying capillary for applying energy by charged particles to a target,
A first step of creating a temporary capillary by heating and stretching the tubular body;
Cutting the provisional capillary created by the first step to form an opening with a predetermined inner diameter; and
A third step of heating and melting the opening side of the temporary capillary cut by the second step to close the opening;
The manufacturing method of the capillary for energy provision characterized by including these.
前記第二ステップで形成された開口部に、該開口部を塞ぐ蓋体を嵌め込む嵌め込みステップを、更に備え、
前記第三ステップは、前記嵌め込みステップによって前記蓋体が嵌め込まれた開口部を加熱して溶融させて、該蓋体を該暫定キャピラリーと一体化させることで前記開口部を塞ぐことを特徴とする請求項13に記載のエネルギー付与用キャピラリーの製造方法。
A fitting step of fitting a lid that closes the opening into the opening formed in the second step;
In the third step, the opening in which the lid is fitted in the fitting step is heated and melted, and the opening is closed by integrating the lid with the temporary capillary. The method for producing a capillary for energy application according to claim 13.
前記第三ステップで塞がれた開口部を切断し、該塞がれた開口部の厚さを、その外表面から所定距離の位置までの領域で前記標的に対し荷電粒子によるエネルギー付与がなされる厚さとする第四ステップを、更に備えることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載のエネルギー付与用キャピラリーの製造方法。   The opening blocked in the third step is cut, and the thickness of the blocked opening is given energy by the charged particles to the target in a region from the outer surface to a predetermined distance. The method for producing a capillary for energy application according to claim 13 or 14, further comprising a fourth step of setting the thickness to a predetermined thickness. 前記管状体および前記蓋体は、可視光透過性を有する材質によって形成され、
前記第四ステップは、前記塞がれた開口部又は前記暫定キャピラリーに基準となる基準マークを付し、光学顕微鏡によって該基準マークと該塞がれた開口部の内表面との位置に基づいて該塞がれた開口部を切断する位置を決定し、該該塞がれた開口部の一部を切断することを特徴とする請求項15に記載のエネルギー付与用キャピラリーの製造方法。
The tubular body and the lid are formed of a material having visible light permeability,
In the fourth step, a reference mark serving as a reference is attached to the closed opening or the temporary capillary, and based on the position of the reference mark and the inner surface of the closed opening by an optical microscope. 16. The method for manufacturing an energy applying capillary according to claim 15, wherein a position for cutting the blocked opening is determined, and a part of the blocked opening is cut.
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