JP2018171241A

JP2018171241A - Neutron capture therapy device

Info

Publication number: JP2018171241A
Application number: JP2017070932A
Authority: JP
Inventors: 暁矢島; Akira Yajima
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP6997529B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a neutron capture therapy device capable of prolonging a life of a target.SOLUTION: A neutron capture therapy device 1 includes a first cooling part 15A for cooling a target 10 by cooling fluid from a rear surface 10a side, and a second cooling part 15B for cooling the target 10 from a surface 10b side. Accordingly, the target 10 receives a pressure from the cooling fluid of the first cooling part 15A from the rear surface 10a side, and receives a pressure from the cooling fluid of the second cooling part 15B from the surface 10b side. By this configuration, since the target 10 receives the pressure from the surfaces of both sides, a pressure difference between the pressure at the surface 10b side and the pressure at the rear surface 10a side can be mitigated/reduced. Thereby, stress acting on the target 10 can be reduced. Since it is not necessary to make a thickness of the target 10 large to withstand the pressure, occurrence of blistering can be suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、中性子捕捉療法装置に関する。 The present invention relates to a neutron capture therapy device.

中性子線を用いて治療を行う中性子捕捉療法装置として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に係る中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線が照射されることで中性子線を発生させるターゲットを備えている。また、当該ターゲットを冷却するために、冷却水を用いてターゲットを冷却する冷却部が設けられている。冷却部は、ターゲットの裏面側に冷却水の流路を形成する部材である。 There exists a technique of patent document 1 as a neutron capture therapy apparatus which treats using a neutron beam. The neutron capture therapy apparatus according to Patent Document 1 includes a target that generates a neutron beam when irradiated with a charged particle beam. Moreover, in order to cool the said target, the cooling part which cools a target using a cooling water is provided. The cooling unit is a member that forms a flow path of cooling water on the back side of the target.

特開２００９−１９３９３４号公報JP 2009-193934 A

しかしながら、上述の中性子捕捉療法装置では、ターゲットは、裏面側において冷却流体からの圧力を受けるため、ターゲットの寿命を延ばすためには、当該圧力に耐えるための構造が必要となる。ここで、ターゲットの厚みを厚くすることで圧力に耐えようとする場合、荷電粒子線（陽子線）の水素がターゲット内に溜まり易くなることで、水素の影響によりターゲットがダメージを受けるブリスタリングが発生し易くなる。 However, in the above-described neutron capture therapy apparatus, the target receives pressure from the cooling fluid on the back surface side, and thus a structure for withstanding the pressure is required to extend the life of the target. Here, when trying to endure the pressure by increasing the thickness of the target, hydrogen in the charged particle beam (proton beam) is likely to accumulate in the target, so that blistering that damages the target due to the influence of hydrogen is caused. It tends to occur.

従って、本発明は、ターゲットの寿命を延ばすことができる中性子捕捉療法装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a neutron capture therapy apparatus that can extend the life of a target.

本発明に係る中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線が照射されることで中性子線を発生させるターゲットと、ターゲットの裏面側に冷却流体を接触させる第１の流路を有し、ターゲットを冷却する第１の冷却部と、ターゲットの表面側に冷却流体を接触させる第２の流路を有し、ターゲットを冷却する第２の冷却部と、を備える。 The neutron capture therapy apparatus according to the present invention includes a target that generates a neutron beam when irradiated with a charged particle beam, and a first channel that contacts a cooling fluid on the back side of the target, and cools the target. A first cooling unit, and a second cooling unit that has a second flow path that contacts the cooling fluid on the surface side of the target and cools the target.

この中性子捕捉療法装置は、ターゲットを冷却流体によって裏面側から冷却する第１の冷却部と、ターゲットを表面側から冷却する第２の冷却部と、を備えている。従って、ターゲットは、裏面側からは第１の冷却部の冷却流体からの圧力を受け、表面側からは第２の冷却部の冷却流体からの圧力を受ける。このような構成によれば、ターゲットは両側の面から圧力を受けるため、表面側の圧力と裏面側の圧力との圧力差を緩和・低減することができる。これにより、当該ターゲットに作用する応力を低減することができる。従って、圧力に耐えるためにターゲットの厚みを厚くする必要性を低減することができるため、ブリスタリングの発生も抑制することができる。以上により、ターゲットの寿命を延ばすことができる。 This neutron capture therapy apparatus includes a first cooling unit that cools the target from the back side with a cooling fluid, and a second cooling unit that cools the target from the front side. Therefore, the target receives pressure from the cooling fluid of the first cooling unit from the back side, and receives pressure from the cooling fluid of the second cooling unit from the front side. According to such a configuration, since the target receives pressure from both sides, the pressure difference between the pressure on the front side and the pressure on the back side can be reduced / reduced. Thereby, the stress which acts on the said target can be reduced. Therefore, the necessity of increasing the thickness of the target in order to withstand the pressure can be reduced, and the occurrence of blistering can also be suppressed. As described above, the life of the target can be extended.

中性子捕捉療法装置において、第１の冷却部の第１の流路と、第２の冷却部の第２の流路とは、ターゲットを基準として面対称、または回転対称をなしていてよい。このような構成によれば、ターゲットの裏面側の第１の流路の形状と、表面側の第２の流路の形状を略同等とすることができるため、ターゲットが裏面側から受ける圧力と表面側から受ける圧力とを略同等とすることができる。これによって、ターゲットに作用する応力を低減することができる。 In the neutron capture therapy apparatus, the first flow path of the first cooling unit and the second flow path of the second cooling unit may be plane symmetric or rotationally symmetric with respect to the target. According to such a configuration, since the shape of the first flow path on the back surface side of the target and the shape of the second flow path on the front surface side can be made substantially equal, the pressure that the target receives from the back surface side The pressure received from the surface side can be made substantially equal. Thereby, the stress acting on the target can be reduced.

本発明によれば、ターゲットの寿命を延ばすことができる中性子捕捉療法装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the neutron capture therapy apparatus which can extend the lifetime of a target can be provided.

本発明の実施形態に係る中性子捕捉療法装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the neutron capture therapy apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１に示すターゲット周辺の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the target periphery shown in FIG. 図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line | wire shown in FIG. 図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line shown in FIG. 図２に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the VV line shown in FIG. 変形例に係る第２の冷却部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd cooling part which concerns on a modification.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１に示される中性子捕捉療法装置１は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）を用いたがん治療を行う装置である。中性子捕捉療法装置１では、例えばホウ素（^１０Ｂ）が投与された患者（被照射体）５０の腫瘍に中性子線Ｎを照射する。 A neutron capture therapy device 1 shown in FIG. 1 is a device that performs cancer treatment using boron neutron capture therapy (BNCT). In the neutron capture therapy apparatus 1, for example, a neutron beam N is irradiated to a tumor of a patient (irradiated body) 50 to which boron ( ¹⁰ B) is administered.

中性子捕捉療法装置１は、加速器２を備えている。加速器２は、陰イオン等の荷電粒子を加速して、荷電粒子線Ｒを出射する。加速器２は、例えばサイクロトロンによって構成される。本実施形態において、荷電粒子線Ｒは陰イオンから電荷を剥ぎ取って生成した陽子ビームである。この加速器２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する。なお、加速器は、サイクロトロンに限られず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロン、ライナック、静電加速器などであってもよい。 The neutron capture therapy apparatus 1 includes an accelerator 2. The accelerator 2 accelerates charged particles such as negative ions and emits a charged particle beam R. The accelerator 2 is configured by, for example, a cyclotron. In the present embodiment, the charged particle beam R is a proton beam generated by stripping charges from negative ions. The accelerator 2 generates a charged particle beam R having a beam radius of 40 mm and 60 kW (= 30 MeV × 2 mA), for example. The accelerator is not limited to a cyclotron, and may be a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, an electrostatic accelerator, or the like.

加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、中性子線生成部Ｍへ送られる。中性子線生成部Ｍは、ビームダクト９とターゲット１０とからなる。加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト９を通り、ビームダクト９の端部に配置されたターゲット１０へ向かって進行する。このビームダクト９に沿って複数の四極電磁石４、電流モニタ５、及び走査電磁石６が設けられている。複数の四極電磁石４は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｒのビーム軸調整を行うものである。 The charged particle beam R emitted from the accelerator 2 is sent to the neutron beam generation unit M. The neutron beam generation unit M includes a beam duct 9 and a target 10. The charged particle beam R emitted from the accelerator 2 passes through the beam duct 9 and travels toward the target 10 disposed at the end of the beam duct 9. A plurality of quadrupole electromagnets 4, a current monitor 5, and a scanning electromagnet 6 are provided along the beam duct 9. The plurality of quadrupole electromagnets 4 adjust the beam axis of the charged particle beam R using, for example, an electromagnet.

電流モニタ５は、ターゲット１０に照射される荷電粒子線Ｒの電流値（つまり、電荷，照射線量率）をリアルタイムで検出するものである。電流モニタ５は、荷電粒子線Ｒに影響を与えずに電流測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ（DC Current Transformer）が用いられている。電流モニタ５は、検出結果を後述する制御部（不図示）に出力する。なお、「線量率」とは、単位時間当たりの線量を意味する。 The current monitor 5 detects the current value of the charged particle beam R irradiated to the target 10 (that is, charge and irradiation dose rate) in real time. The current monitor 5 uses a non-destructive DCCT (DC Current Transformer) that can measure current without affecting the charged particle beam R. The current monitor 5 outputs the detection result to a control unit (not shown) described later. “Dose rate” means a dose per unit time.

具体的には、電流モニタ５は、ターゲット１０に照射される荷電粒子線Ｒの電流値を精度よく検出するため、四極電磁石４による影響を排除すべく、四極電磁石４より下流側（荷電粒子線Ｒの下流側）で走査電磁石６の直前に設けられている。すなわち、走査電磁石６はターゲット１０に対して常時同じところに荷電粒子線Ｒが照射されないように走査するため、電流モニタ５を走査電磁石６よりも下流側に配設するには大型の電流モニタ５が必要となる。これに対し、電流モニタ５を走査電磁石６よりも上流側に設けることで、電流モニタ５を小型化することができる。 Specifically, the current monitor 5 detects the current value of the charged particle beam R irradiated to the target 10 with high accuracy, so that the influence of the quadrupole electromagnet 4 is eliminated on the downstream side (charged particle beam). It is provided immediately before the scanning electromagnet 6 on the downstream side of R). That is, since the scanning electromagnet 6 always scans the target 10 so that the charged particle beam R is not irradiated to the same place, the large current monitor 5 is required to dispose the current monitor 5 on the downstream side of the scanning electromagnet 6. Is required. On the other hand, the current monitor 5 can be reduced in size by providing the current monitor 5 on the upstream side of the scanning electromagnet 6.

走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット１０に対する荷電粒子線Ｒの照射制御を行うものである。この走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒのターゲット１０に対する照射位置を制御する。 The scanning electromagnet 6 scans the charged particle beam R and controls irradiation of the charged particle beam R to the target 10. The scanning electromagnet 6 controls the irradiation position of the charged particle beam R with respect to the target 10.

中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｒをターゲット１０に照射することにより中性子線Ｎを発生させ、患者５０に向かって中性子線Ｎを出射する。中性子捕捉療法装置１は、ターゲット１０、遮蔽体３９、減速材８、コリメータ２０、ガンマ線検出部４１を備えている。 The neutron capture therapy apparatus 1 generates a neutron beam N by irradiating the target 10 with the charged particle beam R, and emits the neutron beam N toward the patient 50. The neutron capture therapy apparatus 1 includes a target 10, a shield 39, a moderator 8, a collimator 20, and a gamma ray detection unit 41.

ターゲット１０は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを生成するものである。ここでのターゲット１０は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）やリチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）により形成され、例えば直径１６０ｍｍの円板状を成している。なお、ターゲット１０は、円板状に限らず、他の形状であってもよい。本実施形態では、ターゲット１０は、ターゲットホルダー１１によって保持される。ターゲットホルダー１１は、第１の冷却部１５Ａと第２の冷却部１５Ｂとを備えている。冷却部１５Ａ，１５Ｂの詳細な構成については後述する。 The target 10 generates a neutron beam N when irradiated with the charged particle beam R. The target 10 here is made of, for example, beryllium (Be), lithium (Li), tantalum (Ta), or tungsten (W), and has a disk shape with a diameter of, for example, 160 mm. Note that the target 10 is not limited to a disk shape, and may have another shape. In the present embodiment, the target 10 is held by the target holder 11. The target holder 11 includes a first cooling unit 15A and a second cooling unit 15B. The detailed configuration of the cooling units 15A and 15B will be described later.

減速材８は、ターゲット１０で生成された中性子線Ｎを減速させる（中性子線Ｎのエネルギーを低下させる）ものである。減速材８は、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる層と、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる層と、からなる積層構造を有している。 The moderator 8 decelerates the neutron beam N generated by the target 10 (decreases the energy of the neutron beam N). The moderator 8 has a laminated structure including a layer that mainly decelerates fast neutrons contained in the neutron beam N and a layer that mainly decelerates epithermal neutrons contained in the neutron beam N.

遮蔽体３９は、発生させた中性子線Ｎ、及び当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等を外部へ放出されないよう遮蔽するものである。遮蔽体３９は、減速材８を囲むように設けられている。遮蔽体３９の上部及び下部は、減速材８より荷電粒子線Ｒの上流側に延在している。 The shield 39 shields the generated neutron beam N and the gamma rays generated by the generation of the neutron beam N so as not to be emitted to the outside. The shield 39 is provided so as to surround the moderator 8. The upper and lower parts of the shield 39 extend upstream of the charged particle beam R from the moderator 8.

コリメータ２０は、中性子線Ｎの照射野を整形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口２０ａを有する。コリメータ２０は、例えば中央に開口２０ａを有するブロック状の部材である。 The collimator 20 shapes the irradiation field of the neutron beam N, and has an opening 20a through which the neutron beam N passes. The collimator 20 is a block-shaped member having an opening 20a at the center, for example.

次に、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１のターゲット装置６０の構成について、図２〜図４を参照して説明する。ターゲット装置６０は、加速器２に繋がるように敷設されたビームダクト９の端部に、着脱自在に取り付けられている。ターゲット装置６０は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを発生するターゲット１０と、ターゲット１０を保持するターゲットホルダー１１とからなる。本実施形態において、ターゲット１０は、円板状に成形されており、ターゲットホルダー１１は、ターゲット１０を挟み付けて保持する第１の冷却部１５Ａと、第２の冷却部１５Ｂとを有する。 Next, the configuration of the target device 60 of the neutron capture therapy apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The target device 60 is detachably attached to an end portion of the beam duct 9 laid so as to be connected to the accelerator 2. The target device 60 includes a target 10 that receives a charged particle beam R and generates a neutron beam N, and a target holder 11 that holds the target 10. In the present embodiment, the target 10 is formed in a disk shape, and the target holder 11 includes a first cooling unit 15A and a second cooling unit 15B that sandwich and hold the target 10.

第１の冷却部１５Ａは、ターゲット１０の裏面１０ａ側に冷却流体を接触させる第１の流路２６Ａを有することで（図４参照）、ターゲット１０を裏面１０ａ側から冷却する部材である。第２の冷却部１５Ｂは、ターゲット１０の表面１０ｂ側に冷却流体を接触させる第２の流路２６Ｂを有することで（図４参照）、ターゲット１０を表面１０ｂから冷却する部材である。第１の冷却部１５Ａ及び第２の冷却部１５Ｂはビームダクト９に固定されている。なお、冷却流体は、ターゲットの冷却に用いることができる流体であれば特に限定されないが、例えば、冷却水、窒素（液体、ガス）や二酸化炭素（ガス）などを適用してよい。 15 A of 1st cooling parts are the members which cool the target 10 from the back surface 10a side by having the 1st flow path 26A which makes a cooling fluid contact the back surface 10a side of the target 10 (refer FIG. 4). The second cooling unit 15B is a member that cools the target 10 from the surface 10b by having the second flow path 26B that contacts the cooling fluid on the surface 10b side of the target 10 (see FIG. 4). The first cooling unit 15 A and the second cooling unit 15 B are fixed to the beam duct 9. The cooling fluid is not particularly limited as long as it is a fluid that can be used for cooling the target. For example, cooling water, nitrogen (liquid, gas), carbon dioxide (gas), or the like may be applied.

荷電粒子線Ｒは、第２の冷却部１５Ｂを介してターゲット１０の一方の表面１０ｂに照射される。ターゲット１０は、荷電粒子線Ｒの照射を受けると中性子線Ｎを発生し、その中性子線Ｎは、ターゲット１０の裏面１０ａから第１の冷却部１５Ａを介して放出される。なお、ターゲット１０の表面１０ｂ及び裏面１０ａには、防錆、防蝕のための陽極酸化処理が施されてよい。 The charged particle beam R is irradiated to one surface 10b of the target 10 through the second cooling unit 15B. When the target 10 is irradiated with the charged particle beam R, the target 10 generates a neutron beam N, and the neutron beam N is emitted from the back surface 10a of the target 10 through the first cooling unit 15A. The front surface 10b and the back surface 10a of the target 10 may be subjected to anodic oxidation treatment for rust prevention and corrosion prevention.

図３を参照して、第１の冷却部１５Ａについて説明する。第１の冷却部１５Ａの材質の一例としては、銅（Ｃｕ）またはグラファイトなどが挙げられる。第１の冷却部１５Ａには、ターゲット１０に接する一方の端面側に冷却流体Ｗが通過する複数の螺旋溝１７（図４も参照）が形成されている。さらに、第１の冷却部１５Ａの裏側には、冷却流体Ｗを導入するための導入孔１９と冷却流体Ｗを排出するための排出孔２１とが形成されている。導入孔１９は、冷却流体Ｗを導入するために敷設された導入管２２（図２参照）に接続され、排出孔２１は、冷却流体Ｗを排出するために敷設された排出管２４（図２参照）に接続されている。 The first cooling unit 15A will be described with reference to FIG. Examples of the material of the first cooling unit 15A include copper (Cu) or graphite. A plurality of spiral grooves 17 (see also FIG. 4) through which the cooling fluid W passes are formed in the first cooling portion 15A on one end face side in contact with the target 10. Further, an introduction hole 19 for introducing the cooling fluid W and a discharge hole 21 for discharging the cooling fluid W are formed on the back side of the first cooling unit 15A. The introduction hole 19 is connected to an introduction pipe 22 (see FIG. 2) laid to introduce the cooling fluid W, and the discharge hole 21 is a discharge pipe 24 (see FIG. 2) laid to discharge the cooling fluid W. Connected).

導入管２２（図２参照）は、第１の冷却部１５Ａのうち、第１の流路２６Ａが設けられる本体部３１の周縁部の一部から突出したフランジ部３２に連結される。フランジ部３２には導入孔１９と連通した貫通孔３３が形成される。導入管２２は、貫通孔３３を介して導入孔１９と連通する。導入孔１９は、フランジ部３２から本体部３１の中央側へ向かって延び、当該本体部３１の中央に形成された中央孔２３と連通している。排出管２４（図２参照）は、第１の冷却部１５Ａのうち、本体部３１の周縁部のフランジ部３２と異なる位置から突出したフランジ部３４に連結される。フランジ部３４には排出孔２１と連通した貫通孔３６が形成される。排出管２４は、貫通孔３６を介して排出孔２１と連通する。排出孔２１は、フランジ部３４から本体部３１へ向かって延び、且つ、当該本体部３１の裏側で広がることにより、本体部３１の複数箇所に形成された貫通孔２５と連通している。なお、導入孔１９及び排出孔２１は、第１の冷却部１５Ａの裏側に設けられた板部材３０（図２参照）によって封止されている。 The introduction pipe 22 (see FIG. 2) is connected to the flange portion 32 protruding from a part of the peripheral edge portion of the main body portion 31 provided with the first flow path 26A in the first cooling portion 15A. A through hole 33 communicating with the introduction hole 19 is formed in the flange portion 32. The introduction pipe 22 communicates with the introduction hole 19 through the through hole 33. The introduction hole 19 extends from the flange portion 32 toward the center side of the main body portion 31 and communicates with the central hole 23 formed in the center of the main body portion 31. The discharge pipe 24 (see FIG. 2) is connected to a flange portion 34 that protrudes from a position different from the flange portion 32 of the peripheral portion of the main body portion 31 in the first cooling portion 15A. A through hole 36 communicating with the discharge hole 21 is formed in the flange portion 34. The discharge pipe 24 communicates with the discharge hole 21 through the through hole 36. The discharge hole 21 extends from the flange portion 34 toward the main body portion 31 and spreads on the back side of the main body portion 31, thereby communicating with the through holes 25 formed at a plurality of locations of the main body portion 31. The introduction hole 19 and the discharge hole 21 are sealed by a plate member 30 (see FIG. 2) provided on the back side of the first cooling unit 15A.

螺旋溝１７は、冷却板１５の中央から外側に向けて螺旋（「平面曲線」、（「渦巻き線」ともいう）を描くように形成されている。複数の螺旋溝１７は、互いに交差することなく冷却板１５の略中央で一つにまとまり、中央孔２３を介して裏側の導入孔１９に連通している。また、螺旋溝１７の外側の端部は、貫通孔２５を介して裏側の排出孔２１に連通している。冷却流体Ｗは、導入孔１９内を通り、中央孔２３を抜けて四本の螺旋溝１７それぞれに分かれる。さらに、冷却流体Ｗは、螺旋溝１７の外側の端部から貫通孔２５を通って合流し、裏側の排出孔２１を通って排出される。 The spiral groove 17 is formed so as to draw a spiral (“plane curve”, (also referred to as “spiral line”) from the center to the outside of the cooling plate 15. The plurality of spiral grooves 17 intersect each other. Instead, they are gathered together at substantially the center of the cooling plate 15 and communicated with the back-side introduction hole 19 through the central hole 23. The outer end of the spiral groove 17 is connected to the back side through the through-hole 25. The cooling fluid W is communicated with the discharge hole 21. The cooling fluid W passes through the introduction hole 19, passes through the central hole 23, and is divided into four spiral grooves 17. Further, the cooling fluid W is outside the spiral groove 17. From the end, they merge through the through hole 25 and are discharged through the discharge hole 21 on the back side.

隣接する一対の螺旋溝１７は、カーブを描くように並んでいる。複数の螺旋溝１７によって第１の流路２６Ａが形成される。第１の冷却部１５Ａがターゲット１０の裏面１０ａと接触した状態では、各螺旋溝１７は、裏面１０ａと接触する隔壁部２８によって区画される（図４参照）。なお、本実施形態では、第１の流路２６Ａを複数の螺旋溝１７によって形成するが、例えば、何重にも巻く一本の螺旋溝を第１の流路２６Ａとして形成してもよい。また、第１の流路２６Ａとして左右に蛇行する一本の蛇行溝を形成してもよい。 A pair of adjacent spiral grooves 17 are arranged so as to draw a curve. A first flow path 26 A is formed by the plurality of spiral grooves 17. In a state where the first cooling portion 15A is in contact with the back surface 10a of the target 10, each spiral groove 17 is partitioned by the partition wall portion 28 that is in contact with the back surface 10a (see FIG. 4). In the present embodiment, the first flow path 26A is formed by the plurality of spiral grooves 17, but, for example, a single spiral groove wound in multiple layers may be formed as the first flow path 26A. Moreover, you may form one meandering groove | channel which meanders right and left as the 1st flow path 26A.

以上より、ターゲット１０は、第１の冷却部１５Ａのすべての螺旋溝１７を塞ぐように配置され、螺旋溝１７内に冷却流体Ｗの流路を形成するようになっているので、ターゲット１０の裏面１０ａに接するように冷却流体Ｗの流路が形成される。その結果として、ターゲット１０の裏面１０ａを冷却流体Ｗによって直接冷却できるようになり、ターゲット１０の排熱効率を向上できる。 As described above, the target 10 is disposed so as to close all the spiral grooves 17 of the first cooling unit 15A, and the flow path of the cooling fluid W is formed in the spiral groove 17. A flow path for the cooling fluid W is formed so as to be in contact with the back surface 10a. As a result, the back surface 10a of the target 10 can be directly cooled by the cooling fluid W, and the exhaust heat efficiency of the target 10 can be improved.

図５に示すように、第２の冷却部１５Ｂは、第１の冷却部１５Ａと同趣旨の構成を有している。すなわち、第２の冷却部１５Ｂは、第１の冷却部１５Ａと同趣旨の螺旋溝１７と、導入孔１９と、排出孔２１と、を有している。ここで、第１の冷却部１５Ａの第１の流路２６Ａと、第２の冷却部１５Ｂの第２の流路２６Ｂとは、ターゲット１０を基準として面対称をなしている。なお、「ターゲット１０を基準として面対称」とは、ターゲット１０の厚み方向における中央位置に基準面ＳＰ（図２参照）を設定した場合に、当該基準面ＳＰを基準として面対称をなすことである。従って、図３と軸方向において逆向きの方向を見た断面を示す図５において、第２の流路２６Ｂは、螺旋溝１７が第１の流路２６Ａのものとは逆向きの螺旋を描くように形成されている。 As shown in FIG. 5, the second cooling unit 15B has the same concept as the first cooling unit 15A. That is, the second cooling unit 15B has the spiral groove 17, the introduction hole 19, and the discharge hole 21 having the same meaning as the first cooling unit 15A. Here, the first flow path 26A of the first cooling unit 15A and the second flow path 26B of the second cooling unit 15B are symmetrical with respect to the target 10. Note that “plane symmetry with respect to the target 10” means that when the reference plane SP (see FIG. 2) is set at the center position in the thickness direction of the target 10, the plane is symmetrical with respect to the reference plane SP. is there. Therefore, in FIG. 5 showing a cross section viewed in the axial direction opposite to that in FIG. 3, the second flow path 26B draws a spiral in which the spiral groove 17 is opposite to that of the first flow path 26A. It is formed as follows.

以上より、ターゲット１０は、第２の冷却部１５Ｂのすべての螺旋溝１７を塞ぐように配置され、螺旋溝１７内に冷却流体Ｗの流路を形成するようになっているので、ターゲット１０の表面１０ｂに接するように冷却流体Ｗの流路が形成される。その結果として、ターゲット１０の表面１０ｂを冷却流体Ｗによって直接冷却できるようになり、ターゲット１０の排熱効率を向上できる。 As described above, the target 10 is disposed so as to close all the spiral grooves 17 of the second cooling unit 15B, and the flow path of the cooling fluid W is formed in the spiral groove 17. A flow path for the cooling fluid W is formed so as to contact the surface 10b. As a result, the surface 10b of the target 10 can be directly cooled by the cooling fluid W, and the exhaust heat efficiency of the target 10 can be improved.

ただし、図６に示すように、第１の冷却部１５Ａの第１の流路２６Ａと、第２の冷却部１５Ｂの第２の流路２６Ｂとは、ターゲット１０を基準として回転対称をなしてもよい。なお、「ターゲット１０を基準として回転対称」とは、ターゲット１０の厚み方向における中央位置にターゲット１０の中心を通過するように上下方向に延びる基準線ＳＬ（図２参照）を設定した場合に、当該基準線ＳＬを基準として回転対称をなすことである。従って、図３と軸方向において逆向きの方向を見た断面を示す図６において、第２の流路２６Ｂは、螺旋溝１７が第１の流路２６Ａのものと同じ向きの螺旋を描くように形成されている。 However, as shown in FIG. 6, the first flow path 26 A of the first cooling unit 15 A and the second flow path 26 B of the second cooling unit 15 B are rotationally symmetric with respect to the target 10. Also good. Note that “rotational symmetry with respect to the target 10” means that a reference line SL (see FIG. 2) extending in the vertical direction so as to pass through the center of the target 10 is set at the center position in the thickness direction of the target 10. It is to make rotational symmetry with respect to the reference line SL. Therefore, in FIG. 6, which shows a cross section viewed in the opposite direction in FIG. 3 and the axial direction, the second flow path 26B is such that the spiral groove 17 draws a spiral in the same direction as that of the first flow path 26A. Is formed.

次に、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１の作用・効果について説明する。 Next, the operation and effect of the neutron capture therapy apparatus 1 according to this embodiment will be described.

本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１は、ターゲット１０を冷却流体によって裏面１０ａ側から冷却する第１の冷却部１５Ａと、ターゲット１０を表面１０ｂ側から冷却する第２の冷却部１５Ｂと、を備えている。従って、ターゲット１０は、裏面１０ａ側からは第１の冷却部１５Ａの冷却流体からの圧力を受け、表面１０ｂ側からは第２の冷却部１５Ｂの冷却流体からの圧力を受ける。このような構成によれば、ターゲット１０は両側の面から圧力を受けるため、表面１０ｂ側の圧力と裏面１０ａ側の圧力との圧力差を緩和・低減することができる。これにより、当該ターゲット１０に作用する応力を低減することができる。従って、圧力に耐えるためにターゲット１０の厚みを厚くする必要性を低減することができるため、ブリスタリングの発生も抑制することができる。以上により、ターゲットの寿命を延ばすことができる。 The neutron capture therapy apparatus 1 according to the present embodiment includes a first cooling unit 15A that cools the target 10 from the back surface 10a side with a cooling fluid, and a second cooling unit 15B that cools the target 10 from the front surface 10b side. I have. Therefore, the target 10 receives pressure from the cooling fluid of the first cooling unit 15A from the back surface 10a side, and receives pressure from the cooling fluid of the second cooling unit 15B from the front surface 10b side. According to such a configuration, since the target 10 receives pressure from both surfaces, the pressure difference between the pressure on the front surface 10b side and the pressure on the back surface 10a side can be reduced / reduced. Thereby, the stress which acts on the said target 10 can be reduced. Therefore, the necessity of increasing the thickness of the target 10 to withstand the pressure can be reduced, and the occurrence of blistering can be suppressed. As described above, the life of the target can be extended.

また、第１の冷却部１５Ａ及び第２の冷却部１５Ｂによって、ターゲット１０を両面から冷却することができるので、ターゲット１０が高い熱負荷を受ける場合であっても、安定した運転を行うことができる。 In addition, since the target 10 can be cooled from both sides by the first cooling unit 15A and the second cooling unit 15B, stable operation can be performed even when the target 10 receives a high heat load. it can.

中性子捕捉療法装置１において、第１の冷却部１５Ａの第１の流路２６Ａと、第２の冷却部１５Ｂの第２の流路２６Ｂとは、ターゲット１０を基準として面対称、または回転対称をなしている。このような構成によれば、ターゲット１０の裏面１０ａ側の第１の流路２６Ａの形状と、表面１０ｂ側の第２の流路２６Ｂの形状を略同等とすることができるため、ターゲット１０が裏面１０ａ側から受ける圧力と表面１０ｂ側から受ける圧力とを略同等とすることができる。これによって、ターゲット１０に作用する応力を低減することができる。 In the neutron capture therapy apparatus 1, the first flow path 26 A of the first cooling unit 15 A and the second flow path 26 B of the second cooling unit 15 B have plane symmetry or rotational symmetry with respect to the target 10. There is no. According to such a configuration, the shape of the first flow path 26A on the back surface 10a side of the target 10 and the shape of the second flow path 26B on the front surface 10b side can be made substantially equal. The pressure received from the back surface 10a side and the pressure received from the front surface 10b side can be made substantially equal. Thereby, the stress acting on the target 10 can be reduced.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.

例えば、図３、図５及び図６に示す各冷却部の流路の構成は一例に過ぎず、冷却流体によってターゲット１０を冷却可能性であれば、あらゆる流路の構成を採用してもよい。例えば、冷却部の流路は線状（細い流路が複数設けられる構造）に限らず、面状（１つの太い流路が設けられた構造）であってもよい。また、上述の実施形態では、第１の冷却部１５Ａの第１の流路２６Ａと、第２の冷却部１５Ｂの第２の流路２６Ｂとは、ターゲット１０を基準として面対称、または回転対称をなしていたが、このように面対称、または回転対称でなくともよい。 For example, the configuration of the flow path of each cooling unit shown in FIGS. 3, 5, and 6 is merely an example, and any flow path configuration may be employed as long as the target 10 can be cooled by the cooling fluid. . For example, the flow path of the cooling unit is not limited to a linear shape (a structure in which a plurality of thin flow paths are provided), but may be a planar shape (a structure in which one thick flow path is provided). In the above-described embodiment, the first flow path 26A of the first cooling unit 15A and the second flow path 26B of the second cooling unit 15B are plane symmetric or rotationally symmetric with respect to the target 10. However, it does not have to be plane symmetric or rotationally symmetric in this way.

また、上述の実施形態では、ターゲットは平らな板状の構造を有していたが、表面と裏面さえ有していれば形状は特に限定されず、湾曲した形状や屈曲した形状などであってもよい。 In the above-described embodiment, the target has a flat plate-like structure, but the shape is not particularly limited as long as it has a front surface and a back surface, such as a curved shape or a bent shape. Also good.

また、中性子捕捉療法装置全体の構成も、ターゲット及び冷却部以外の部分については適宜変更可能である。 Also, the configuration of the entire neutron capture therapy apparatus can be changed as appropriate for portions other than the target and the cooling unit.

１…中性子捕捉療法装置、１０…ターゲット、１５Ａ…第１の冷却部、１５Ｂ…第２の冷却部、２６Ａ…第１の流路、２６Ｂ…第２の流路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Neutron capture therapy apparatus, 10 ... Target, 15A ... 1st cooling part, 15B ... 2nd cooling part, 26A ... 1st flow path, 26B ... 2nd flow path.

Claims

A target that generates a neutron beam by being irradiated with a charged particle beam;
A first cooling section that contacts the cooling fluid on the back side of the target, and that cools the target; and
A neutron capture therapy apparatus comprising: a second flow path for bringing a cooling fluid into contact with a surface of the target; and a second cooling unit for cooling the target.

2. The first flow path of the first cooling unit and the second flow path of the second cooling unit have a plane symmetry or a rotational symmetry with respect to the target. The neutron capture therapy device described in 1.