KR101307200B1

KR101307200B1 - 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템

Info

Publication number: KR101307200B1
Application number: KR1020127011842A
Authority: KR
Inventors: 다카마사 우에다
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-09-11
Also published as: TW201241839A; US8618519B2; EP2660825B1; US20120267544A1; JP5638606B2; EP2660825A4; JPWO2012090614A1; KR20120100979A; CN102763169A; TWI450279B; EP2660825A1; CN102763169B; WO2012090614A1

Abstract

하전입자의 에너지의 감쇠량을 조절 가능함과 함께, 하전입자 빔의 빔 직경의 확대를 조절 가능한 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템을 제공한다.
에너지 디그레이더(10)에 있어서, 감쇠재(11)를 구비하는 구성으로 하여, 감쇠재에 입사된 하전입자를 감속시켜 에너지를 감쇠시킨다. 감쇠재(11)를 제1 축선방향(X)으로 구동하는 에너지조정용 구동수단을 설치하고, 제1 감쇠재에 대한 하전입자의 입사위치를 변경함으로써, 하전입자의 감쇠량을 조절 가능하게 한다. 또한, 감쇠재(11)를 제2 축선방향(Y)으로 구동하는 빔 직경조정용 구동수단을 설치하고, 하전입자 빔의 진행방향에 있어서의 감쇠재(11)의 위치를 변경함으로써, 빔 직경의 확대를 조절한다.

Description

에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템{Energy degrader and charged particle irradiation system including the same}

본 발명은, 하전입자의 에너지를 감쇠(減衰)시키는 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사(照射)시스템에 관한 것이다.

양자빔 등의 하전입자를 환자에게 조사하여 암치료를 행하는 설비가 알려져 있다. 이런 종류의 설비는, 이온원(源)에서 생성된 하전입자를 가속시키는 사이클로트론, 사이클로트론에서 가속된 하전입자를 수송하는 수송라인, 및 환자에 대하여 임의의 방향으로부터 하전입자를 조사하는 회전 가능한 조사장치(회전갠트리)를 구비하고 있다.

하기 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 하전입자 빔의 에너지를 감쇠시키는 한 쌍의 감쇠재가 쐐기형을 이루도록 형성되고, 쐐기형의 감쇠재의 경사면끼리가 서로 마주보도록 배치되어 있다. 이 한 쌍의 감쇠재는, 서로 접근, 이격되도록, 한 축방향으로 진퇴이동 가능한 구성으로 되고, 하전입자 빔이 통과하는 감쇠재의 두께를 조절함으로써, 에너지의 감쇠량을 조절하고 있다.

일본국 특허공표 평8－511978호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 하전입자 빔의 에너지의 감쇠량을 적게 하기 위하여, 하전입자 빔이 통과하는 감쇠재의 길이를 짧게 하기 위하여, 감쇠재끼리를 이격시키면, 하전입자 빔이 통과하는 경로에 있어서, 감쇠재의 경사면끼리의 간격이 커져 버린다. 경사면끼리의 간격이 커지면, 하전입자 빔이 공간 내를 통과하는 경로가 길어지고, 하전입자가 공기 중에서 발산되어, 그 결과, 빔 직경이 커진다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 이상의 과제를 해결하는 것을 목적으로 하고 있고, 하전입자의 에너지의 감쇠량을 조절 가능함과 함께, 하전입자 빔의 빔 직경의 확대(빔의 산란)를 조절 가능한 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 입사된 하전입자의 에너지를 감쇠시키는 감쇠재를 구비한 에너지 디그레이더로서, 하전입자의 입사위치에 따라 상이한 감쇠량으로 에너지를 감쇠시키는 감쇠재와, 하전입자의 입사위치를 변경하기 위하여, 제1 축선방향으로 감쇠재를 구동하는 에너지조정용 구동수단과, 하전입자의 빔 직경을 조절하기 위하여, 감쇠재를, 제1 축선방향과는 상이한 제2 축선방향으로 구동하는 빔 직경조정용 구동수단을 구비하는 에너지 디그레이더를 제공한다.

본 발명에 관한 에너지 디그레이더에서는, 하전입자의 에너지를 감쇠시키는 감쇠재를, 에너지조정용 구동수단에 의하여 제1 축방향으로 구동함으로써, 감쇠재에 대한 하전입자의 입사위치를 변경하여, 하전입자의 감쇠량을 조절할 수 있다. 그리고, 에너지 디그레이더는, 제1 축선방향과는 상이한 제2 축선방향으로 감쇠재를 구동하는 빔 직경조정용 구동수단을 구비하고, 감쇠재의 위치를 변경함으로써, 감쇠재를 통과한 후의 하전입자의 경로길이를 조절하는 것이 가능하여지기 때문에, 하전입자 빔의 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다.

또한, 에너지 디그레이더는, 하전입자의 진행방향에 있어서 감쇠재의 상류측 또는 하류측에 배치되어, 하전입자의 입사위치에 따라 상이한 감쇠량으로 에너지를 감쇠시키는 제2 감쇠재와, 하전입자의 입사위치를 변경하기 위하여, 제1 축선방향으로 제2 감쇠재를 구동하는 제2 에너지조정용 구동수단을, 더욱 구비하는 것이 적합하다. 이로써, 감쇠재 외에, 제2 감쇠재를 구비하여, 감쇠재만을 제2 축선방향으로 구동하는 구성으로 하고, 감쇠재와 제2 감쇠재의 간극을 좁힘으로써, 하전입자 빔의 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다.

또한, 감쇠재는, 하전입자의 진행방향에 있어서 제2 감쇠재보다 상류측에 배치되어 있는 것이 적합하다. 이로써, 감쇠재와 제2 감쇠재의 간극을 좁히는 경우에는, 상류측의 감쇠재만을 제2 축선방향으로 구동하기만 하면 되고, 하류측의 제2 감쇠재의 빔 경로 상의 위치를 변경할 필요가 없다.

또한, 본 발명은, 상기의 에너지 디그레이더를 구비하고, 하전입자를 조사하는 하전입자 조사시스템으로서, 에너지 디그레이더에 도입되는 하전입자를 가속하는 가속기와, 에너지 디그레이더에 의하여 에너지가 감쇠된 하전입자를, 조사하는 조사장치를 구비하는 하전입자 조사시스템을 제공한다.

본 발명에 관한 하전입자 조사시스템은, 입사된 하전입자의 에너지를 감쇠시키는 에너지 디그레이더를 구비하고 있다. 이 에너지 디그레이더에서는, 하전입자의 에너지를 감쇠시키는 감쇠재를, 에너지조정용 구동수단에 의하여 제1 축방향으로 구동함으로써, 감쇠재에 대한 하전입자의 입사위치를 변경하여, 하전입자의 감쇠량을 조절할 수 있다. 그리고, 에너지 디그레이더는, 제1 축선방향과는 상이한 제2 축선방향으로 감쇠재를 구동하는 빔 직경조정용 구동수단을 구비하여, 감쇠재의 위치를 변경함으로써, 감쇠재를 통과한 후의 하전입자의 경로길이를 조절하는 것이 가능하여지기 때문에, 하전입자 빔의 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다. 그리고, 에너지 디그레이더에 의하여 에너지가 감쇠된 하전입자를 조사할 수 있어서, 하전입자의 에너지에 따라서, 피조사체에 있어서의 조사깊이를 조정하는 것이 가능하여진다.

본 발명에 의하면, 하전입자의 에너지의 감쇠량을 조절 가능함과 함께, 하전입자 빔의 빔 직경의 확대를 조절 가능한 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 입자선 치료시스템의 배치도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 관한 에너지 디그레이더를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 감쇠재의 구동제어를 행하는 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 4는, 변형예에 관한 에너지 디그레이더의 감쇠재의 배치를 나타내는 개략도이다.
도 5는, 변형예에 관한 에너지 디그레이더의 감쇠재의 배치를 나타내는 개략도이다.
도 6은, 변형예에 관한 감쇠재를 나타내는 개략도이다.
도 7은, 감쇠재의 구동기구의 실시예를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명에 관한 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템의 적합한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에서는, 하전입자 조사시스템을 입자선 치료시스템으로 한 경우에 대하여 설명한다.

(하전입자 조사시스템)

입자선 치료시스템은, 예컨대 암치료에 적용되는 것으로서, 환자의 체내의 종양(조사 목표물)에 대하여, 양자빔(하전입자)을 조사하는 장치이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 입자선 치료시스템(1)은, 이온원(源)(미도시)에서 생성된 수소의 음이온을 가속시킨 다음 전자를 빼버리고 양자빔으로서 취출하는 사이클로트론(입자가속기)(2), 환자에 대하여 임의의 방향으로부터 양자빔을 조사하는 회전 가능한 회전갠트리(조사장치)(3), 사이클로트론(2)에서 가속된 양자빔을 회전갠트리(3)까지 수송하는 수송라인(4)을 구비하고 있다.

사이클로트론(2)에서 가속된 양자빔은, 수송라인(4)을 따라 경로가 변경되어, 회전갠트리(3)에 수송된다. 수송라인(4)에는, 양자빔의 경로를 변경시키기 위한 편향자석이 설치되어 있다. 또한, 수송라인(4)에는, 하전입자의 에너지를 감쇠시키는 에너지 디그레이더(10)가 설치되어 있다(상세히는 후술한다).

회전갠트리(3)는, 환자가 눕는 치료대, 환자를 향하여 양자빔을 조사하는 조사부를 구비하고 있다. 에너지 디그레이더(10)에 의하여 에너지가 감쇠된 하전입자는, 조사부로부터 출사되어, 환자의 대상부위에 조사된다.

(에너지 디그레이더 )

도 2는, 본 발명의 실시형태에 관한 에너지 디그레이더를 나타내는 개략도이다. 도 2에 나타내는 에너지 디그레이더(10)는, 양자빔의 경로 상에 설치되어, 양자빔의 에너지를 감쇠시키는 것이다. 에너지 디그레이더(10)는, 투과하는 양자빔의 에너지를 감쇠시키는 한 쌍의 감쇠재(제1 감쇠재, 제2 감쇠재)(11, 12)를 구비하고 있다.

(제1 감쇠재 )

감쇠재(11)는, 청구항에 기재된 감쇠재에 상당하는 것이다. 감쇠재(11)는, 양자빔(B)의 진행방향에 있어서, 감쇠재(12)보다 상류측(에너지 디그레이더(10)의 입구측)에 배치되어 있다. 감쇠재(11)는, 쐐기형을 이루고, 양자빔(B)에 대하여 직교하는 면인 입사면(11a)과, 양자빔(B)에 대하여 경사져 배치되고 양자빔(B)을 출사하는 경사면(11b)을 가진다. 감쇠재(11)는, 양자빔(B)과 교차하는 방향에 있어서, 상이한 두께를 가지는 구성으로 되어 있다. 다만, 감쇠재(11)는, 쐐기형이 아닌 형상이어도 된다. 입사면(11a)은, 양자빔(B)에 대하여 경사지는 면이어도 된다. 또한, 출사측의 면이, 양자빔(B)과 직교하도록 배치되어 있어도 된다.

감쇠재(11)는, 예컨대, 탄소(C)나 베릴륨(Be) 등에 의하여 제작되어 있다. 감쇠재(11)는, 양자빔(B)의 감쇠재(11)에의 입사위치에 따라 상이한 감쇠량으로 양자빔(B)의 에너지를 감쇠시키는 것이다. 양자빔(B)은, 투과하는 감쇠재(11)의 두께에 따라 상이한 감속도로 감속되어, 운동에너지가 감소된다. 다만, 감쇠재(11)는, 단일의 재질에 의하여가 아니라 상이한 복수의 재질로 제작되어 있는 것이어도 된다. 입사위치에 따라 상이한 재질을 투과시킴으로써, 에너지 감쇠량을 변화시키는 구성이어도 된다.

(제2 감쇠재 )

감쇠재(12)는, 청구항에 기재된 제2 감쇠재에 상당하는 것이다. 감쇠재(12)는, 양자빔(B)의 진행방향에 있어서, 감쇠재(11)보다 하류측(에너지 디그레이더(10)의 출구(13)측)에 배치되어 있다. 감쇠재(12)는, 쐐기형을 이루고, 에너지 디그레이더(10)의 출구(13)측과 대면하고 양자빔(B)과 직교하는 면인 출사면(12a)과, 양자빔(B)에 대하여 경사져 배치되고 양자빔(B)을 입사하는 입사면(12b)을 가진다. 감쇠재(12)는, 양자빔(B)과 교차하는 방향에 있어서, 상이한 두께를 가지는 구성으로 되어 있다. 다만, 감쇠재(12)는, 쐐기형이 아닌 형상이어도 된다. 출사면(11a)은, 양자빔(B)에 대하여 경사지는 면이어도 된다. 또한, 입사측의 면이, 양자빔(B)과 직교하도록 배치되어 있어도 된다.

감쇠재(12)는, 예컨대, 탄소(C)나 베릴륨(Be) 등에 의하여 제작되어 있다. 감쇠재(12)는, 양자빔(B)의 감쇠재(12)에의 입사위치에 따라 상이한 감쇠량으로 양자빔(B)의 에너지를 감쇠시키는 것이다. 양자빔(B)은, 투과하는 감쇠재(12)의 두께에 따라 상이한 감속도로 감속되어, 운동에너지가 감소된다. 다만, 감쇠재(12)는, 단일의 재질에 의하여가 아니라 상이한 복수의 재질로 제작되어 있는 것이어도 된다. 입사위치에 따라 상이한 재질을 투과시킴으로써, 에너지 감쇠량을 변화시키는 구성이어도 된다.

그리고, 한 쌍의 감쇠재(11, 12)는, 서로의 경사면(11b, 12b)끼리가 대면하고, 입사면(11a) 및 출사면(12a)이 평행이 되도록 배치되어 있다. 다만, 한 쌍의 감쇠재(11, 12)의 경사면(11b, 12b)은, 평행하게 배치되어 있어도 되며, 상이한 각도로 배치되어 있어도 된다. 또한, 감쇠재(11, 12)는, 동일한 형상인 것이 바람직하지만, 서로 상이한 형상이어도 된다. 또한, 감쇠재(11, 12) 외에, 다른 감쇠재를 더욱 구비하는 구성이어도 된다.

(제1 감쇠재의 구동)

여기서, 감쇠재(11)는, 양자빔(B)의 에너지 감쇠량을 조절하는 방향인 제1 축방향(X)과, 양자빔(B)의 빔 직경의 크기(빔의 폭)를 조절하는 방향인 제2 축방향(Y)으로 이동 가능한 구성으로 되어 있다. 에너지 디그레이더(10)는, 양자빔(B)의 감쇠재(11)에의 입사위치를 변경하기 위하여, 감쇠재(11)를 제1 축방향(X)으로 구동하는 에너지조정용 구동수단과, 양자빔(B)의 빔 직경을 조절하기 위하여, 감쇠재(11)를 제2 축방향(Y)으로 구동하는 빔 직경조정용 구동수단을 구비하고 있다. 즉, 감쇠재(11)는, 제1 축방향(X)과, 제2 축방향(Y)의 두 축방향으로 구동 가능한 구성으로 되어 있다.

(제2 감쇠재의 구동)

또한, 감쇠재(12)는, 양자빔(B)의 에너지 감쇠량을 조절하는 제1 축방향(X)으로 이동 가능한 구성으로 되어 있다. 에너지 디그레이더(10)는, 양자빔(B)의 감쇠재(12)에의 입사위치를 변경하기 위하여, 감쇠재(12)를 제1 축방향(X)으로 구동하는 에너지조정 구동수단을 구비하고 있다. 즉, 감쇠재(12)는, 제1 축방향(X)의 한 축방향으로 구동 가능한 구성으로 되어 있다.

( 감쇠재 구동제어부)

도 3은, 감쇠재의 구동제어를 행하는 제어부를 나타내는 블록도이다. 에너지 디그레이더(10)는, 제어부(20), 구동모터(22A, 22B, 23A), 에너지조정용 구동축(24A, 24B), 및 빔 직경조정용 구동축(25A)을 구비하고 있다.

제어부(20)은, 예컨대, 입자선 치료시스템(1)의 동작을 제어하는 양자선 치료장치 제어단말에 장착되어 있다. 이 양자선 치료장치 단말은, 연산처리를 행하는 CPU, 기억부가 되는 ROM 및 RAM, 입력신호 회로, 출력신호 회로, 전원회로 등에 의하여 구성되어 있다.

구동모터(22A, 22B, 23A)는, 제어부(20)로부터의 지령신호에 따라 작동하는 전동모터이다. 구동모터(22A)는, 제1 축방향(X)으로 뻗어 있는 에너지조정용 구동축(24A)에 구동력을 부여한다. 이로써, 에너지조정용 구동축(24A)에 지지된 지지부가 제1 축방향(X)으로 이동하여, 감쇠재(11)를 제1 축방향(X)으로 이동시킨다. 구동모터(22B)는, 제1 축방향(X)에 뻗어 있는 에너지조정용 구동축(24B)에 구동력을 부여한다. 이로써, 에너지조정용 구동축(24B)에 지지된 지지부가 제1 축방향(X)으로 이동하여, 감쇠재(12)를 제1 축방향(X)으로 이동시킨다.

구동모터(23A)는, 제2 축방향(X)으로 뻗어 있는 빔 직경조정용 구동축(25A)에 구동력을 부여한다. 구동모터(23A) 및 빔 직경조정용 구동축(25A)은, 에너지조정용 구동축(24)에 설치된 지지부에 고정되어, 제1 축선방향(X)으로 이동한다. 그리고, 구동모터(23A)에 의한 구동력을 이용하여, 빔 직경조정용 구동축(25A)에 지지된 지지부가 제2 축방향(Y)으로 이동하여, 감쇠재(11)를 제2 축방향(Y)으로 이동시킨다.

그리고, 구동모터(22A) 및 에너지조정용 구동축(24A)이, 제1 축선방향(X)으로 감쇠재(11)를 구동하는 에너지조정용 구동부로서 기능한다. 구동모터(22B) 및 에너지조정용 구동축(24A)이, 제1 축선방향(X)으로 감쇠재(12)를 구동하는 에너지조정용 구동부로서 기능한다. 다만, 에너지조정용 구동축(24A) 및 에너지조정용 구동축(24B)은, 동일한 구동축이어도 된다.

또한, 구동모터(23A) 및 빔 직경조정용 구동축(25A)이, 제2 축선방향(Y)으로 감쇠재(11)를 구동하는 빔 직경조정용 구동수단으로서 기능한다. 다만, 구동모터 대신에, 유압실린더 등 다른 구동수단을 이용하여도 된다. 또한, 구동축(24A, 24B, 25A) 대신에, 그 외의 안내레일 등을 구비하는 구성이어도 된다.

(에너지 디그레이더 및 입자선 치료시스템의 작용)

입자선 치료시스템(1)에서는, 사이클로트론(2)에 의하여 양자빔이 가속되고, 가속된 양자빔은, 에너지 디그레이더(10)에 도입된다. 에너지 디그레이더(10)에 도입된 양자빔은, 감쇠재(12), 감쇠재(11)를 이 순서대로 통과한다. 양자빔은, 감쇠재(12) 및 감쇠재(11)를 통과하고, 감속되어 소정의 감쇠량으로, 에너지가 감속된다. 또한, 양자빔(B)은, 한 쌍의 감쇠재(11, 12)의 간격에 따라, 빔 직경이 확대됨과 함께, 감쇠재(12)의 출사면(12a)과 출구(13)의 거리에 따라, 빔 직경이 확대된다.

에너지 디그레이더(10)에 의하여 에너지가 감쇠된 양자빔(B)은, 수송라인(4)에 의하여 수송되어, 회전갠트리(3)에 도입된다. 회전갠트리(3)에 도입된 양자빔(B)은, 환자의 대상부위에 조사된다. 그리고, 양자빔(B)의 에너지에 따라, 환자의 체표로부터의 조사깊이가 조정된다.

도 2(b)에서는, 감쇠재(11, 12)가 구동된 상태를 나타내고 있다. 도 2(b)에 나타내는 상태에서는, 감쇠재(11, 12)는, 제1 축방향(X) 및 제2 축방향(Y)에 있어서 서로 이격되도록 배치되어 있다. 에너지 디그레이더(10)에서는, 감쇠재(11)를 제1 축방향(X)으로 이동함과 함께 제2 축방향(Y)으로 이동할 수 있다. 또한, 에너지 디그레이더(10)에서는, 감쇠재(12)를 제1 축방향(X)으로 이동할 수 있다.

도 2(b)에 나타내는 상태에서는, 도 2(a)에 나타내는 상태와 비교하여, 양자빔(B)의 진행방향에 있어서의, 감쇠재(11, 12)끼리의 간격이 넓어져 있다. 또한, 도 2(b)에 나타내는 상태에서는, 도 2(a)에 나타내는 상태와 비교하여, 감쇠재(11, 12)의 내부를 통과하는 양자빔(B)의 길이가 짧아지도록, 감쇠재(11, 12)가 배치되어 있다. 에너지 디그레이더(10)를 통과함으로써, 양자빔(B)의 에너지는, 예컨대, 235MeV로부터 230MeV로 감쇠된다.

이러한 본 실시형태의 에너지 디그레이더 및 이를 구비한 입자선 치료시스템에 의하면, 복수의 감쇠재(11, 12)를 구비하고, 이들 감쇠재(11, 12)에 입사되는 양자빔(B)의 에너지를 감쇠시킬 수 있다. 에너지 디그레이더(10)에서는, 감쇠재(11)를 제1 축방향(X) 및 제2 축방향(Y)으로 구동할 수 있기 때문에, 에너지 감쇠량을 조절하는 것이 가능함과 함께, 감쇠재(11, 12) 간의 간극을 조절함으로써, 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다. 즉, 감쇠재(11, 12) 간의 간극을 좁힘으로써, 감쇠재(11)와 감쇠재(12) 사이의 공간에서의 양자의 발산을 억제하여, 양자빔(B)의 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다. 또한, 빔 직경이 큰 양자빔(B)의 조사가 필요한 경우에는, 감쇠재(11, 12) 간의 간극을 넓힘으로써, 적극적으로 빔 직경을 크게 할 수도 있다.

또한, 본 실시형태의 에너지 디그레이더(10)에서는, 하류측의 감쇠재(12)와 디그레이더 출구(13)의 거리를 일정하게 함으로써, 출사면(12a)과 출구(13) 사이의 공간에서의 빔 직경의 확대를 일정하게 하는 것이 가능하다. 빔 직경의 확대가 최소한이 되도록 미리 출사면(12a)과 출구(13) 거리를 설정함으로써, 감쇠재(11)만을 Y방향으로 조정함으로써 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다. 다만, 감쇠재(12)를 Y방향으로 가동(可動)으로 하여, 감쇠재(12)를 출구(13)에 접근시키도록 이동시키면, 감쇠재(11)와 감쇠재(12)의 거리가 길어져 버리기 때문에, 감쇠재(11)도 Y방향으로 이동시킬 필요가 있다.

이상, 본 발명을 그 실시형태에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 도 4 및 도 5는, 변형예에 관한 에너지 디그레이더의 배치를 나타내는 개략도, 도 6은, 변형예에 관한 감쇠재를 나타내는 개략도이다.

도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 에너지 디그레이더(10)는, 감쇠재(제2 감쇠재)(12)를 제2 축방향(Y)으로 이동시킴으로써, 빔 직경을 조절 가능한 구성으로 하여도 된다. 이로써, 감쇠재(11, 12)의 양방을 제2 축방향(Y)으로 이동하고, 감쇠재(11, 12) 간의 간격을 변경하여, 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다.

또한, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 감쇠재(11, 12)의 양자빔(B)과 직교하는 면끼리를 대면시켜 배치하여도 된다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 에너지 디그레이더(10)는, 감쇠재를 경사면(제3 축방향(Z))을 따라, 이동 가능한 구성으로 하여도 된다. 이로써, 감쇠재를 제3 축방향(Z)으로 이동시킴으로써, 에너지 감쇠량을 조절할 수 있음과 함께, 감쇠재(11, 12)의 간극이 일정하기 위한 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이 한 쌍의 감쇠재(11, 12)를, 양자빔(B)의 진행방향에 대하여 경사지게(Z방향) 구동시켜도 되고, 감쇠재(11, 12)의 일방만을 Z방향으로 구동하여도 된다.

또한, 감쇠재의 형상은, 쐐기형으로 한정되지 않고, 예컨대 도 6에 나타내는 바와 같이, 경사면 대신에, 단차면을 가지는 형상으로 하는 것도 가능하다. 계단형상의 단차면을 가지는 구성이면, 양자빔(B)과 출사면이 직교하도록, 감쇠재를 배치하고, 감쇠재(11)를 Y방향으로 이동시킴으로써 빔의 확대를 조절할 수 있다. 또한, 상기 에너지 디그레이더(10)에서는, 감쇠재(11, 12)를 구비하는 구성으로 하고 있지만, 감쇠재(11)만을 구비하는 구성이어도 된다. 또한, 상기 실시형태에서는, 상류측의 감쇠재(11)를 Y방향으로 구동하고, 하류측의 감쇠재(12)를 Y방향으로 구동하지 않는 구성으로 되어 있지만, 상류측의 감쇠재를 Y방향으로 구동하지 않고, 하류측의 감쇠재만을 Y방향으로 구동하는 구성으로 하여도 된다. 이러한 구성의 경우, Y방향으로 구동되는 감쇠재가 청구항에 기재된 감쇠재에 상당하고, 상류측에 배치되어 Y방향으로 구동되지 않는 감쇠재가 청구항에 기재된 제2 감쇠재에 상당한다.

또한, 에너지 디그레이더는, 빔(B)의 진행방향으로 뻗어 있는 소정의 축 둘레로 감쇠재를 회전이동 가능함과 함께, 빔(B)의 진행방향으로 감쇠재를 이동 가능한 구성으로 하여도 된다. 이 경우에는, 회전방향에 있어서, 두께가 상이하도록 감쇠재를 형성한다. 이로써, 감쇠재를 소정의 축둘레로 회전시킴으로써, 에너지 감쇠량을 조절함과 함께, 감쇠재를 빔(B)의 진행방향으로 이동시킴으로써, 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다.

또한, 에너지 디그레이더(10)의 배치는, 사이클로트론(2)의 직후로 한정되지 않고, 회전갠트리(3)에 설치된 조사노즐 중에 에너지 디그레이더(10)가 설치되어 있는 구성이어도 된다.

또한, 가속기는, 사이클로트론(2)으로 한정되지 않고, 예컨대, 싱크로사이클로트론 등, 다른 가속기이어도 된다.

다음으로 도 7을 참조하여, 감쇠재(11, 12)의 구동기구의 일 실시예에 대하여 설명한다. 감쇠재(11)를 X방향 및 Y방향으로 이동시키는 구동기구(에너지조정용 구동수단, 빔 직경조정용 구동수단)는, X방향으로 뻗어 있는 제1 레일(31)과, 제1 레일(31)에 안내되어, X방향으로 이동하는 제1 스테이지(32)와, 제1 스테이지(32)에 장착되어, Y방향으로 뻗어 있는 제2 레일(33)과, 제2 레일(33)에 안내되어, Y방향으로 이동하는 제2 스테이지(34)를 구비하고 있다. 감쇠재(11)는, 제2 스테이지(34)에 장착되어 있다.

제1 스테이지(32)를 제1 레일(31)을 따라 이동시키는 기구, 및, 제2 스테이지(34)를 제2 레일(33)을 따라 이동시키는 기구로서는, 공지의 나사이송, 롤러, 리니어모터 등을 이용할 수 있다.

그리고, 제1 스테이지(32)가 X방향으로 이동함으로써 제2 스테이지(34) 및 감쇠재(11)가 X방향으로 이동한다. 제2 스테이지(34)가 Y방향으로 이동함으로써 감쇠재(11)가 Y방향으로 이동한다. 이로써, 감쇠재(11)를 X방향 및 Y방향으로 이동시킬 수 있다.

마찬가지로, 감쇠재(12)를 X방향 및 Y방향으로 이동시키는 구동기구(에너지조정용 구동수단, 빔 직경조정용 구동수단)는, X방향으로 뻗어 있는 제1 레일(41)과, 제1 레일(41)에 안내되어, X방향으로 이동하는 제1 스테이지(42)와, 제1 스테이지(42)에 장착되어, Y방향으로 뻗어 있는 제2 레일(43)과, 제2 레일(43)에 안내되어, Y방향으로 이동하는 제2 스테이지(44)를 구비하고 있다. 감쇠재(12)는, 제2 스테이지(44)에 장착되어 있다.

제1 스테이지(42)를 제1 레일(41)을 따라 이동시키는 기구, 및, 제2 스테이지(44)를 제2 레일(43)을 따라 이동시키는 기구로서는, 공지의 나사이송, 롤러, 리니어모터 등을 이용할 수 있다.

그리고, 제1 스테이지(42)가 X방향으로 이동함으로써 제2 스테이지(44) 및 감쇠재(12)가 X방향으로 이동한다. 제2 스테이지(44)가 Y방향으로 이동함으로써 감쇠재(12)가 Y방향으로 이동한다. 이로써, 감쇠재(12)를 X방향 및 Y방향으로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 에너지 디그레이더, 및 이를 구비한 하전입자 조사시스템은, 하전입자의 에너지의 감쇠량을 조절 가능함과 함께, 하전입자 빔의 빔 직경의 확대를 조절할 수 있다.

1…입자선 치료시스템(하전입자 조사시스템), 2…사이클로트론(입자가속기), 3…회전갠트리, 4…수송라인, 10…에너지 디그레이더, 11…감쇠재, 11a…입사면, 11b…경사면, 12…감쇠재(제2 감쇠재), 12a…출사면, 12b…출사면, 13…에너지 디그레이더의 출구, 20…감쇠재 구동제어부, 22A, 22B…구동모터(에너지조정용 구동수단), 23A…구동모터(빔 직경조정용 구동수단), 24A, 24B…에너지조정용 구동축(에너지조정용 구동수단), 25A…빔 직경조정용 구동축(빔 직경조정용 구동제어 수단).

Claims

입사된 하전입자의 에너지를 감쇠시키는 감쇠재를 구비한 에너지 디그레이더로서,
상기 하전입자의 입사위치에 따라 상이한 감쇠량으로 에너지를 감쇠시키는 상기 감쇠재와,
상기 하전입자의 상기 입사위치를 변경하기 위하여, 제1 축선방향으로 상기 감쇠재를 구동하는 에너지조정용 구동수단과,
상기 하전입자의 빔 직경을 조절하기 위하여, 상기 감쇠재를, 상기 제1 축선방향과는 상이한 제2 축선방향으로 구동하는 빔 직경조정용 구동수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 디그레이더.
청구항 1에 있어서,
상기 하전입자의 진행방향에 있어서 상기 감쇠재의 상류측 또는 하류측에 배치되어, 상기 하전입자의 입사위치에 따라 상이한 감쇠량으로 에너지를 감쇠시키는 제2 감쇠재와,
상기 하전입자의 상기 입사위치를 변경하기 위하여, 제1 축선방향으로 상기 제2 감쇠재를 구동하는 제2 에너지조정용 구동수단
을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 디그레이더.
청구항 2에 있어서,
상기 감쇠재는, 상기 하전입자의 진행방향에 있어서 상기 제2 감쇠재보다 상류측에 배치되어 있는 것
을 특징으로 하는 에너지 디그레이더.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 에너지 디그레이더를 구비하고, 상기 하전입자를 조사하는 하전입자 조사시스템으로서,
상기 에너지 디그레이더에 도입될 상기 하전입자를 가속하는 가속기와,
상기 에너지 디그레이더에 의하여 에너지가 감쇠된 상기 하전입자를 조사하는 조사장치
를 구비하는 하전입자 조사시스템.