KR0158185B1 - 방사능 물질을 담는 소형의 금속제 캡슐 - Google Patents
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Abstract
방사선 치료용의 방사능 물질을 담는 캡슐(10)은 두 개 이상의 서로 끼워지는 슬리이브(11, 12)를 포함하며, 각각의 슬리이브는 바닥부(13)와, 이 바닥부(13)로부터 연장되는 원주형 벽(16)과, 상기 바닥부(13)의 반대편에 제공된 개방단부를 포함한다. 슬리이브(11, 12)는 서로 끼워져 효과적으로 밀봉된 캡슐을 형성한다.
Description
[발명의 명칭]
방사능 물질을 담는 소형의 금속제 캡슐
[배경]
본 발명은 임상 치료에 사용되는 방사능 물질을 담는 캡슐 및 캡슐화 방법에 관한 것이다.
방사선 치료에 방사능 물질을 사용하는 각종 방법이 공지되어 있다. 이들 방법중, 작은 방사능 시이드(seed)를 사용함으로써 방사능원을 투여하는 방법이 널리 공지되어 있다. 이러한 시이드는 밀봉 캡슐내에 포함된 방사능원으로 이루어 졌다. 시이드는 환자 체조직의 치료하고자 하는 부위에 삽입되거나 주입된다.
시이드가 인체내에 삽입되므로, 방사능 물질을 함유하는 캡슐은 잘 밀봉 되어야만 한다. 그렇지않으면, 캡슐에서 원치않는 방사능 누출이 일어날 수 있다. 미합중국 식품 및 약제 관리기관 및 미합중국 핵 통제 위원회는 방사능 누출 및 그 결과 환자와 방사능 물질을 처리하는 임상인에 대한 방사능 누출의 위험을 막기 위해 방사능 물질을 캡슐화하도록 요구하게 되었다.
종래에는 방사능 물질을 캡슐화하는 바람직한 물질로 스테인레스 강, 티타늄 및 다른 낮은 원자 번호의 금속을 사용하였다. 그러나, 이들 재료로 제조한 캡슐을 적절히 밀봉하는 문제점은 여전히 존재한다. 금속성 캡슐은 주로 용접에 의해서 밀봉 된다. 그러나, 크기가 작은 캡슐을 용접하기란 어렵다. 작은 캡슐을 용접함으로써 캡슐의 벽두께가 국부적으로 증가되거나 용접부분이 위치한 캡슐의 양끝으로 높은 원자 번호의 재료가 유입될 수도 있으며, 국부적인 두께의 편차가 존재함으로 인해 용접시 또는 용접 후에 캡슐의 기하학적 형상을 상당히 변경시킬 수 있으므로, 방사능원에서 방사되는 방사선 패턴에 바람직하지 않은 새도우(shadow) 효과를 초래 시킨다. 캡슐을 생성하는 다른 방법으로 금속성 블록(block)에 캡슐형 구멍을 뚫고 마개를 채워 밀봉하는 것을 들 수 있다. 그러나, 이러한 방법에서도 균일한 벽두께를 갖는 캡슐을 수득하기 어려우며, 그 결과 방사능원이 방사선을 균일하게 분포할 수 없게 하는 단점을 제공한다.
로렌스(Lawrence)의 미합중국 특허 제3,351,049호에는, 방사능 동위원소를 포함하는 금속성 용기 및 이러한 용기의 벽면을 금속간 연결에 의해서 또는 초음파 용접에 의해서 양호하게 밀봉 및 밀폐시키는 방법이 기재되어 있다. 사용하는 물질에 따라, 구조물을 용접하기 위한 다른 기술이 또한 기재되어 있다. 쿠비아토윅츠(Kubiatowicz)의 미합중국 특허 제4,323,055호에는 방사능 물질을 캡슐화하기 위한 유사한 방법이 기재되어 있다. 쿠비아토윅츠의 티타늄용기 밀봉방법은 레이저, 전자빔 또는 텅스텐 불황성기체를 이용한 용접방법이다. 칸(Kahn)의 미합중국 특허 제2,269,458호에는 두 개의 나사부를 함께 조여서 캡슐을 형성하는 다소 원시적인 형태의 방사능물질 캡슐화방법이 기재되어 있다.
방사능 물질을 캡슐화하는 이러한 모든 방법은, 방사선의 누출을 적당하게 막고 그를 통해 방사선을 균일하게 방사시킬 수 있도록 용이하게 제조되는 캡슐을 제공하는데 있어서 본질적인 결점을 가지고 있다.
[발명의 요약]
따라서, 본 발명의 주 목적은 이와같은 선행 기술의 단점을 극복할 수 있도록 방사능 물질을 캡슐화하기 위한 신규의 유용한 방법 및 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 캡슐을 통해 방사선을 균일하게 방사시킬 수 있는 구조의 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 바람직하지 않은 방사선의 누출을 방지할 수 있도록 용이하게 제조될 수 있는 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 용접을 사용하지 않고서도 적절히 밀봉되도록 방사능 물질을 캡슐화하는 방법 및 캡슐을 제공하는 것이다.
이와같은 본 발명의 목적은, 적어도 두 개 이상의 서로 끼워지는 슬리이브를 포함하는 방사능 물질을 담는 캡슐에 의해 달성되며, 상기 각각의 슬리이브는 바닥부와, 상기 바닥부로부터 연장되는 원주형 벽과, 상기 바닥부의 반대편에 제공된 개방단부를 포함한다. 하나의 슬리이브의 외부면이 다른 슬리이브의 내부면과 대체로 동일한 크기를 가지며, 하나의 슬리이브의 개방단부상으로 다른 슬리이브가 스냅식으로 끼워져서 균일한 벽두께의 내부공동을 가지는 밀봉 및 밀폐된 캡슐을 형성한다.
[도면의 간단한 설명]
이하, 본 발명의 방사능 물질을 캡슐화하여 수용하기 위한 캡슐의 구조, 장점 및 특징들을 다음의 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
제1도는 서로 결합된 슬리이브간의 관계를 나타내는, 본 발명의 방사능 물질을 포함하는 캡슐의 한 바람직한 실시예에 대한 개략적인 부분 단면도이다.
제2도는 서로 결합된 슬리이브간의 관계를 나타내는, 본 발명의 캡슐의 다른 바람직한 실시예에 대한 개략적인 부분 단면도이다.
제3도는 본 발명의 방사능 물질을 수용하기 위한 캡슐의 또 다른 바람직한 실시예에 대한 개략적인 부분 단면도이다.
[발명의 상세한 설명]
방사능 물질에 대한 본 발명의 캡슐(capsule)의 한 바람직한 실시예가, 두 개의 서로 끼워지는 슬리이브(11) 및 (12)로 형성된 캡슐(10)을 나타낸 제1도에 도시되어 있다. 각각의 슬리이브는, 제1a도 및 제1b도에 도시된 바와같이, 바닥부(13)와 이 바닥부(13)로부터 연장되는 원주형 벽(16)을 포함한다. 슬리이브들이 서로 끼워지면, 방사능 물질을 수용하도록 효과적으로 밀봉된 내부 공동(inner cavity)을 갖춘 견고하게 밀봉된 캡슐(10)이 얻어진다. 슬리이브들의 바람직한 형태는 원통형이다.
각각의 슬리이브 및 그에 따른 캡슐은, 얇은 벽면에 대해 충분한 강도를 제공하는 동시에 방사선이 균일하게 통과할 수 있는 재료로 제조된다. 얇은 벽면은 캡슐에 수용되는 재료의 양을 증가시킬 것이다. 또한, 유동체와 접촉시켰을 때 쉽게 부식되지 않은 재료가 바람직하다. 이러한 캡슐을 형성하는데 특히 바람직한 재료는 티타늄 및 스테인레스강이다. 다른 적당한 재료로는 백금, 금, 탄탈, 니켈합금 및 부식성이 덜한 보호코팅을 갖는 구리 또는 알루미늄 합금등이 있다. 그 밖의 다른 적당한 재료들도 이러한 유리한 특성을 가질 경우에 사용될 수도 있으며, 본 발명은 상기 언급한 재료만으로 구성되도록 제한된 것은 아니다.
제1도에 기술된 내부 슬리이브(11)는 제1b도에 도시된 외부 슬리이브(12)의 내경 또는 폭과 거의 크기가 같은 외경 또는 폭을 가지도록 구성된다. 내부 슬리이브(11)의 외경은 약 0.2mm 내지 20.0mm의 범위를 가질 수 있다. 외부 슬리이브(12)의 내경은 내부 슬리이브(11)의 외경과 거의 동일한 크기로 선택된다. 그러므로, 1.0mm의 외경을 갖는 내부 슬리이브에 대해 외부 슬리이브의 내경은 1.0mm으로 형성될 수 있다. 외부 슬리이브(12)가 내부 슬리이브(11)상으로 끼워질 때, 밀봉된 공동(15)이 형성된다. 이들 슬리이브가 서로 끼워지면, 두 개의 슬리이브(11) 및 (12)의 사이로 밀봉이 이루어지기 때문에, 공동(15)은 별다른 누출이 없이 효과적으로 방사능 물질을 수용할 수 있다. 이들 슬리이브는 용접되거나, 필요 하다면 슬리이브들 사이에 접착제가 도포됨으로써 서로에 대해서 밀봉가능하게 결합된다.
제1도에 기술된 실시예에서, 방사선이 비교적 균일한 패턴으로 통과될 수 있도록 균일한 치수를 갖는 캡슐을 구성하는 것이 바람직하다. 원주형 벽(16)의 전체 두께는 개개의 바닥부(13)의 두께와 거의 동일하다. 따라서, 두 개의 슬리이브(11) 및 (12)가 서로 끼워질 때, 전체 벽 두께가 균일한 캡슐이 제공된다. 바닥부(13)의 두께는 원주형 벽(16)의 두께에 따라 변화될 수 있다. 따라서, 각각의 슬리이브의 바닥부는 완성된 캡슐의 바닥부와 원주형 벽의 전체 두께가 어떤 의도하는 관계로 제공될 수 있도록 변화될 수 있다. 따라서, 원주형 벽의 두께가 약 0.03 내지 2.0mm이면, 바닥부의 두께는 약 0.05 내지 3.0mm 일 수 있다.
슬리이브의 원주형 벽(16)은, 외부 슬리이브(12)의 원주형 벽이 대략 내부 슬리이브(11)의 바닥부(13)의 두께만큼 내부 슬리이브(11)의 원주형 벽보다 조금 더 길게 연장되도록 구성되어 있다. 예를들면, 슬리이브의 바닥부의 두께가 0.05mm일 때, 외부 슬리이브(12)의 원주형 벽은 내부 슬리이브(11)의 원주형 벽보다 0.05mm 더 긴 길이를 가지게 된다. 이러한 구조는, 슬리이브(11) 및 (12)가 서로 결합될 때 균일한 두께를 가지는 궁긍적인 캡슐을 제공한다.
내부 슬리이브(11)가 외부 슬리이브(12)속으로 용이하게 삽입될 수 있도록, 각각의 슬리이브의 원주형 벽(16)의 개방단부는 슬리이브의 내경쪽으로 테이퍼지도록 구성되어 있다(제1a도에 부호 100으로 표시됨).
본 발명의 캡슐의 최종 외부 치수는, 외경이 0.25 내지 25.0mm이고, 길이가 1.1 내지 25.0mm이다. 이와같이 밀봉된 캡슐은 방사선원을 포함하며, 또한 환자의 몸의 치료 부위에 위치하는 밀봉된 캡슐이나 시이드의 위치와 방향을 볼 수 있도록 방사선 비투과성 물질을 포함한다. 따라서, 본 발명의 캡슐은 얇은 벽으로 이루어지기 때문에 방사능원의 유효양을 포함할 수 있는 미세 캡슐로 만들어질 수 있도록 그 치수가 변화될 수 있다. 시이드의 완전한 내부구조는 본 출원인에 의해 1988년 7월 28일자로 출원된 미합중국 특허출원 제07/225,302호의 출원 명써에 기재 되어 있다.
제2도는 본 발명에 따른 방사능 물질용 캡슐의 다른 바람직한 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 캡슐은 서로 끼워지는 3개의 슬리이브로 구성된다. 앞의 실시예를 참조하여 설명된 바와같이, 슬리이브는 내부 슬리이브의 외경이 외부 슬리이브의 내경과 거의 동일하도록 구성되어 있다. 따라서, 제2도에 도시된 실시예에서는, 서로 끼워지는 3개의 슬리이브(21), (22), 및 (23)으로 구성되는 캡슐(20)이 제공되는데, 내부 슬리이브의 외경은 외부 슬리이브의 내경과 거의 동일하다. 슬리이브는 각각의 내부 슬리이브의 개방단부가 외부 슬리이브의 바닥부에 의해 덮여지도록 서로 끼워진다.
앞의 실시예의 설명에서 논의된 바와같이, 각각의 슬리이브의 치수는 각각의 슬리이브가 서로 끼워져 밀봉되도록 선택된다. 가장 안쪽의 내부 슬리이브(21)의 외경은 약 0.2mm 내지 약 20.0mm이다. 다음에 끼워지는 중간 슬리이브(22)의 내경은 가장 안쪽의 내부 슬리이브(21)의 외경과 거의 동일하게 선택된다. 마찬가지로, 가장 바깥쪽의 외부 슬리이브(23)의 내경은 중간 슬리이브(22)의 외경과 거의 동일하게 선택된다. 각각의 슬리이브의 직경은 각각의 슬리이브의 벽면 두께에 따라서 다르며, 슬리이브의 벽두께는 변할 수 있다는 것을 알 수 있다.
바람직하게는, 바닥부(13)의 두께가 슬리이브의 전체 벽면 두께와 같다. 그러나, 중간 슬리이브(22)의 바닥부(13)의 두께는 각각의 내부 슬리이브(21) 및 외부 슬리이브(23)의 바닥부(13)의 두께 보다 두껍다. 따라서, 바닥부 및 원주형 벽의 두께는 모든 슬리이브가 서로 끼워 졌을 때 캡슐의 전체 두께가 캡슐의 내부 공동 둘레를 따라 균일하도록 선택될 수 있다.
각각의 연속하는 슬리이브의 벽의 길이는 증가되어서 슬리이브의 바닥부의 두께를 보상한다. 가장 안쪽의 내부 슬리이브(21)의 벽의 길이는 슬리이브(22, 23)의 벽 길이보다 짧다. 내부 슬리이브(21)의 벽의 길이는 약 1.0mm 정도로 짧게 만들 수 있다. 중간 슬리이브(22)의 벽의 길이는 내부 슬리이브(21)의 바닥부(13)의 두께를 보상하도록 증가될 것이다. 마찬가지로, 가장 바깥쪽의 외부 슬리이브(23)의 벽의 길이는 내부 및 중간 슬리이브(21, 22)의 바닥부(13)의 전체 두께에 따라서 증가될 것이다.
앞서 설명된 바람직한 제1실시예에서와 같이, 제2실시예에 따른 캡슐은 약 1.1mm 내지 약 25.0mm의 길이 및 약 0.25mm 내지 약 25.0mm의 직경의 최종 외부치수를 갖도록 제조될 수 있다.
각 슬리이브의 재료는 동일할 필요가 없다는 것을 알아야 한다. 밀봉 캡슐을 제공하기 위하여 여러 가지 다른 재료의 슬리이브들이 서로 끼워질 수 있다.
본 발명의 캡슐의 또 다른 실시예가 제3도에 도시되어 있다. 제3실시예에서, 캡슐(30)은 서로 끼워지는 4개의 슬리이브(31, 32, 33, 34)를 가진다. 제3실시예에서 가장 안쪽에 있는 제1슬리이브(31)는 바닥부(13)와 이 바닥부(13)로부터 연장되는 원주형 벽(16)으로 이루어진다. 바닥부의 반대편에는 개방 단부가 제공된다. 제2슬리이브(32)는, 그 내경이 제1슬리이브(31)의 외경과 거의 동일하다는 점 외에는, 제1슬리이브(31)와 동일한 구조를 갖는다. 또한, 제2슬리이브(32)의 벽의 길이는 바닥부(13)의 두께만큼 제1슬리이브(31)의 벽의 길이 보다 더 길다. 마찬가지로, 제3실시예의 캡슐의 제3슬리이브(33)는 제2슬리이브(32)의 외경과 거의 동일한 내경을 갖는다. 또한, 제3슬리이브(33)의 벽의 길이는 대략 제2슬리이브(32)의 바닥부(13)의 두께만큼 제2슬리이브(32)의 벽의 길이 보다 더 길다. 가장 바깥쪽에 있는 제4슬리이브(34)는 제3슬리이브(33)의 외경과 거의 동일한 내경을 갖는다. 제4슬리이브(34)의 벽의 길이는 대략 제3슬리이브(33)의 바닥부(13)의 두께만큼 제3슬리이브(33)의 벽보다 더 길다. 캡슐은 하나의 슬리이브의 개방 단부가 상응하는 다른 슬리이브의 폐쇄단부에 위치되도록 각각의 상응하는 슬리이브들을 끼워 맞춤으로써 제조된다. 슬리이브들은 서로 끼워 맞추어졌을 때, 슬리이브들은 이러한 끼워맞춤 관계에 의해 만들어지는, 벽에 의해 균일하게 둘러싸인 내부 공동을 갖는 캡슐을 제공한다.
제3실시예에서의 각각의 슬리이브는 서로 다른 재료로 이루어져도 된다. 슬리이브(31, 32)가 방사능 물질을 담기 위하여 하나의 재료로 이루어지고, 슬리이브(33, 34)가 유체에 의한 오염 및 부식에 대해 아주 높은 저항성을 가지는 다른 재료로 이루어지는 캡슐을 구성하는 것도 바람직하다. 캡슐의 특정용도 및 캡슐에 담길 물질에 따라서 재료들의 여러 가지 다른 조합도 생각할 수 있다.
지금까지 방사능 물질을 수용하는 바람직한 캡슐의 여러 실시예를 설명하면서 다양한 재료, 두께, 크기 및 방향으로 가진 캡슐을 제시하였지만, 본 발명은 이러한 실시예들로만 한정되지 않고, 본 발명의 범위내에서 다른 종류의 실시예가 얼마든지 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (22)
- 의학용, 산업진단학용, 치료용 및 기능용의 방사능 물질을 담는 소형의 금속제 캡슐에 있어서, 바닥부와, 상기 바닥부로부터 연장되는 원주형 벽과, 상기 바닥부의 반대편에 제공된 개방단부를 각각 구비하는 적어도 제1슬리이브 및 제2슬리이브를 포함하며, 상기 제1슬리이브는 상기 제2슬리이브의 내부면과 대체로 동일한 크기의 상호 보완적인 외부면을 가지고 상기 제2슬리이브는 상기 제1슬리이브의 상기 개방단부상으로 스냅식으로 끼워져서, 방사선이 균일하게 방사되도록 전체 벽두께가 균일한 내부 공동을 가지는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 제1슬리이브 및 제2슬리이브는 원통형인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 제1슬리이브 및 제2슬리이브는, 티타늄, 스테인레스 강, 플라티늄, 금, 탄탈, 및 구리나 알루미늄 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 구성되며, 상기 구리 및 알루미늄 합금은 보호막을 가지는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 제1슬리이브 및 제2슬리이브는 티타늄 및 스테인레스 강으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 제1슬리이브의 원주형 벽은 대체로 상기 제2슬리이브의 바닥부가지 뻗는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 바닥부와, 상기 바닥부로부터 연장되는 원주형 벽과, 상기 바닥부의 반대편에 제공된 개방단부를 구비하는 제3슬리이브를 더 포함하며, 상기 제3슬리이브는 상기 제2슬리이브의 외부면과 대체로 동일한 크기의 상호 보완적인 내부면을 가지며 상기 제2슬리이브의 상기 개방단부상으로 스냅식으로 끼워지는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제6항에 있어서, 바닥부와, 상기 바닥부로부터 연장되는 원주형 벽과, 상기 바닥부의 반대편에 제공된 개방단부를 구비하는 제4슬리이브를 더 포함하며, 상기 제4슬리이브는 상기 제3슬리이브의 외부면과 대체로 동일한 크기의 상호보완적인 내부면을 가지며 상기 제3슬리이브의 상기 개방단부상으로 스냅식으로 끼워지는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제7항에 있어서, 상기 제2슬리이브의 상기 원주형 벽의 길이는 상기 제1슬리이브의 상기 바닥부의 두께와 대체로 동일한 길이만큼 제1슬리이브의 상기 원주형 벽의 길이 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제7항에 있어서, 상기 제3슬리이브의 상기 원주형 벽의 길이는 상기 제2슬리이브의 상기 바닥부의 두께와 대체로 동일한 길이만큼 상기 제2슬리이브의 상기 원주형 벽의 길이 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제7항에 있어서, 상기 제4슬리이브의 상기 원주형 벽의 길이는 상기 제3슬리이브의 상기 바닥부의 두께와 대체로 동일한 길이만큼 상기 제3슬리이브의 상기 원주형 벽의 길이 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 바닥부의 두께는 상기 각각의 슬리이브의 원주형 벽의 두께의 1 내지 2배인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 길이는 1.0mm 내지 25.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제6항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 길이는 1.0mm 내지 25.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제7항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 길이는 1.0mm 내지 25.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 원주형 벽의 두께는 0.2mm 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 상기 바닥부의 두께는 0.2mm 내지 3.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 폭은 0.25mm 내지 25.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제6항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 폭은 0.25mm 내지 25.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제7항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브의 폭은 0.25mm 내지 25.0mm인 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제1항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브는 용접 또는 접착제에 의해서 결합되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제6항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브는 용접 또는 접착제에 의해서 결합되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
- 제7항에 있어서, 상기 각각의 슬리이브는 용접 또는 접착제에 의해서 결합되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
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Payment date: 20040721 Year of fee payment: 7 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |