KR102412851B1 - 하전입자 생성용 일체형 타겟 구조체 및 이를 이용한 의료기구의 구동방법 - Google Patents

하전입자 생성용 일체형 타겟 구조체 및 이를 이용한 의료기구의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 하전입자 생성용 일체형 타겟 구조체에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 일체형 타겟 구조체는 레이저 빔의 조사에 대응하여 하전입자들을 방출하는 타겟층과, 상기 레이저 빔 및 하전입자들 중 적어도 하나를 제어하기 위한 광 부품과, 상기 타겟층 및 광 부품을 하나의 구조물로 지지하기 위한 지지체를 구비한다.

Description

하전입자 생성용 일체형 타겟 구조체 및 이를 이용한 의료기구의 구동방법{INTEGRATED TARGET STRUCTURE FOR GENERATING CHARGED PARTICLE AND DRIVING METHOD OF MEDICAL APPLIANCE USING THE SAME}
본 발명의 실시예는 의료기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하전입자 생성용 일체형 타겟 구조체 및 이를 이용한 의료기구의 구동방법에 관한 것이다.
복잡해진 사회를 살아가는 현대인들은 많은 스트레스와 불규칙한 식사 등으로 건강을 유지하기 힘들어졌다. 특히, 이런 현대인들은 악성 종양(Malignant Tumor) 즉, 암(Cancer 또는 Tumor)에 의한 사망 확률이 가장 높다. 사회적으로 암의 발병률 또한 증가하는 추세에 있으며, 국가적인 대책이 시급히 요구되고 있다. 이에 따라, 암에 대한 치료 방법도 주요한 관심의 대상이 되고 있다.
암 치료 방법에는 방사선을 이용한 치료(Radiotherapy), 외과적 수술 또는 항암 화학 요법, 자기장 치료, 열 치료 등 다양한 치료 방법들이 있다.
특히, 방사선을 이용한 암 치료는 외과적 수술, 항암 화학 요법과 함께 3대 암 치료 방법 중의 하나로서, 엑스선 치료(X-ray Therapy), 전자선 치료(Electron Beam Therapy) 또는 하전입자 치료(또는 양성자 빔 치료(Proton Beam Therapy)) 등 다양한 치료 방법들이 있다.
엑스선 치료는 간단한 장치를 이용하여 구현될 수 있는 가장 저렴한 방법으로서, 방사선을 이용한 암 치료 방법 중에서 가장 보편적으로 사용되고 있다. 또한, 전자선 치료는 1980년대에 전자 가속기의 소형화가 실현됨으로써 본격적으로 방사선을 이용한 암 치료의 한 방법으로 자리를 잡게 되었다. 하지만, 엑스선 치료 및 전자선 치료는 암 세포 내의 수소 결합을 끊음으로써 암 세포의 DNA를 파괴하는 방법으로써, 빔의 진행 경로 상에 존재하는 건강한 세포들을 손상시키는 부작용을 수반한다. 따라서, 정상 세포에 대한 피폭 문제를 줄이기 위한 방법으로 아이엠알티(Intensity-Modulated Radiation Therapy : IMRT), 단층 치료기,사이버 나이프 등의 기술이 개발되었지만, 이들은 상술한 부작용을 완전하게 해결하지 못한다.
하전입자 치료 방법은 암에 대하여 선택적이면서 국소적인 치료가 가능하기 때문에 환자 친화적인 치료법으로 주목받고 있다.
하전입자 치료를 위한 이온 빔 치료장치는 가속기(사이클로트론(Cyclotron) 또는 싱크로트론(Synchrotron))와 겐트리(gantry) 및 방사선 차폐시설 등을 위하여 충분한 공간(3층 건물 이상의 공간)이 필요함과 동시에 많은 설치비용이 소모된다. 그리고, 이온 빔 치료장치를 유지하기 위하여 많은 인력과 비용이 필요하다.
하전입자 치료를 위한 레이저 빔 치료장치는 상술한 이온 빔 치료장치와 비교하여 좁은 설치 공간(일례로, 1/10) 및 낮은 유지 비용이 소모된다. 하지만, 기존의 레이저 빔 치료장치는 하전 입자를 생성하기 위한 타켓 및 광부품이 별도로 설치되고, 이에 따라 환자의 특성에 대응하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 타겟 및 광 부품 등이 일체형으로 형성되는 하전입자 생성용 일체형 타겟 구조체 및 이를 이용한 의료기구의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 일체형 타겟 구조체는 레이저 빔의 조사에 대응하여 하전입자들을 방출하는 타겟층과, 상기 레이저 빔 및 하전입자들 중 적어도 하나를 제어하기 위한 광 부품과, 상기 타겟층 및 광 부품을 하나의 구조물로 지지하기 위한 지지체를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 광 부품은 상기 레이저 빔을 집속하기 위한 집속부와, 상기 레이저 빔의 특성을 제어하기 위한 제 1필터와, 상기 레이저 빔을 증폭하기 위한 증폭부와, 상기 하전입자들 중 특정 에너지의 하전입자들만을 투과하기 위한 제 2필터 중 적어도 하나를 구비한다.
본 발명의 실시예에 의한 의료기구는 일체형 타겟 구조체와, 상기 일체형 타겟 구조체에 레이저 빔을 조사하는 광원과, 상기 일체형 타겟 구조체를 제작하기 위한 3D 프린터를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 3D 프린터에 의하여 제작되는 상기 일체형 타겟 구조체를 스캔하기 위한 스캐너와, 상기 일체형 타겟 구조체에서 방출되는 하전입자들의 특성을 측정하기 위한 센서를 더 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 일체형 타겟 구조체는 상기 레이저 빔의 조사에 대응하여 하전입자들을 방출하는 타겟층과, 상기 레이저 빔 및 하전입자들 중 적어도 하나를 제어하기 위한 광 부품과, 상기 타겟층 및 광 부품을 하나의 구조물로 지지하기 위한 지지체를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 광 부품은 상기 레이저 빔을 집속하기 위한 집속부와, 상기 레이저 빔의 특성을 제어하기 위한 제 1필터와, 상기 레이저 빔을 증폭하기 위한 증폭부와, 상기 하전입자들 중 특정 에너지의 하전입자들만을 투과하기 위한 제 2필터 중 적어도 하나를 구비한다.
본 발명의 실시예에 의한 의료기구의 구동방법은 환자의 종양 위치를 추적하는 단계와, 광원으로부터 생성되는 레이저 빔의 특성을 측정하는 단계와, 상기 종양 위치 및 레이저 빔의 특성에 대응하여 하전입자들을 생성하기 위한 일체형 타겟 구조체를 시뮬레이션하는 단계와, 상기 시뮬레이션 결과에 대응하여 3D 프린터를 이용하여 상기 일체형 타겟 구조체를 제작하는 단계를 포함한다.
실시 예에 의한, 스캐너를 이용하여 상기 3D 프린터에서 제작되는 상기 일체형 타겟 구조체를 스캔하는 단계와, 상기 스캔 결과에 대응하여 상기 3D 프린터를 제어하는 단계를 더 포함한다.
실시 예에 의한, 상기 일체형 타겟 구조체에서 방출되는 하전입자들을 상기 종양으로 조사하는 단계와, 상기 일체형 타겟 구조체에서 방출되는 하전입자들의 특성을 측정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 의한 하전입자 생성용 일체형 타겟 구조체 및 이를 이용한 의료기구의 구동방법에 의하면 하전입자들을 생성하기 위한 타겟층과 광 부품들이 일체형으로 형성된다. 이와 같이 타겟층과 광 부품들이 일체형으로 형성되면 환자의 특성에 대응하여 일체형 타겟 구조체의 구조를 쉽게 변경할 수 있고, 이에 따라 원하는 에너지의 하전입자들을 생성할 수 있다. 또한, 타겟 구조체가 일체형인 경우, 3D 프린터를 이용하여 타겟 구조체를 제작할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본원 발명의 실시예에 의한 일체형 타겟 구조체를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 타겟층 및 필터의 역할을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 개념도에 대응하여 구현될 수 있는 일체형 타겟 구조체의 제 1실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 개념도에 대응하여 구현될 수 있는 일체형 타겟 구조체의 제 2실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 개념도에 대응하여 구현될 수 있는 일체형 타겟 구조체의 제 3실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본원 발명의 실시예에 의한 의료기구의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 하전입자빔 생성장치의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본원 발명의 실시예에 의한 의료기구의 구동방법 실시예를 나타내는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본원 발명의 실시예에 의한 일체형 타겟 구조체를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본원 발명의 실시예에 의한 일체형 타겟 구조체(1)는 집속부(12), 제 1필터(13), 증폭부(14), 타겟층(16), 제 2필터(18) 및 지지체(10)를 구비한다. 여기서, 집속부(12), 제 1필터(13), 증폭부(14) 및 제 2필터(18)는 레이저 빔 및 하전입자들을 제어하는 광 부품들로 이용된다.
지지체(10)는 집속부(12), 제 1필터(13), 증폭부(14), 타겟층(16) 및 제 2필터(18)를 하나의 구조물로 지지한다. 이와 같은 지지체(10)에 의하여 집속부(12), 제 1필터(13), 증폭부(14), 타겟층(16) 및 제 2필터(18)를 포함한 타겟 구조체가 일체형으로 형성될 수 있다. 지지체(10)는 집속부(12), 제 1필터(13), 증폭부(14), 타겟층(16) 및 제 2필터(18)의 구조에 대응하여 그 모양이 다양하게 설정될 수 있다.
집속부(12)는 외부 광원으로부터 공급되는 레이저 빔(LB)을 집속하며, 그 구조에 따라서 레이저 빔(LB)의 경로를 변경할 수 있다. 일례로, 집속부(12)는 깔대기 모양으로 형성되며, 광원으로부터의 레이저 빔(LB)을 증폭부(14)에 포커싱(Focusing) 시킨다. 이와 같은 집속부(12)는 금속 등으로 형성될 수 있다.
레이저 빔(LB)은 광원으로부터 생성되며, 약 800nm 내지 1,000nm 정도의 파장과 약 1 내지 3THz 정도의 주파수로 설정될 수 있다.
레이저 빔(LB)은 나노초(Nanosecond) 레이저, 피코초(Picosecond) 레이저, 펨토초(Femtosecond) 레이저, 헬륨-네온 레이저, 아르곤 레이저, 헬륨-카드뮴 레이저, 이산화탄소 레이저, 탄산 가스 레이저, 루비(Ruby) 레이저, 유리(Glass) 레이저, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저, YLF(Yttrium Lithium Fluoride) 레이저, 색소(Dye) 레이저, 헤테로 접합(Hetero-Junction) 레이저, 양자 우물(Quantum Well) 레이저, 양자점(Quantum Dot) 레이저 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 레이저 빔(LB)은 상술한 레이저의 종류에 한정되지 않으며, 고에너지의 레이저 빔을 발생시킬 수 있다면 어떠한 레이저도 사용 가능하다.
제 1필터(13)는 광학 필터이며, 집속부(12)로부터의 공급되는 레이저 빔(LB)의 광특성을 제어한다. 일례로, 제 1필터(13)는 레이저 빔(LB)이 펄스 레이저인 경우, 높은 에너지를 갖도록 레이저 빔(LB)의 펄스 특성을 제어할 수 있다.
증폭부(14)는 제 1필터(13)로부터 공급되는 레이저 빔(LB)을 증폭하고, 증폭된 레이저 빔(LB)을 타겟층(16)으로 공급할 수 있다. 이를 위하여, 증폭부(14)는 타겟층(16) 상에 소정 모양으로 패터닝되어 형성될 수 있다. 여기서, 증폭부(14)의 패터닝 모양은 레이저 빔(LB)을 증폭할 수 있는 한 다양하게 설정될 수 있다.
타겟층(16)은 증폭부(14)로부터 입사된 레이저 빔(LB)에 대응하여 하전입자들을 생성한다. 타겟층(16)은 금속물질 또는 이들의 화합물 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 타겟층(16)은 백금, 금 및 은과 같은 비활성 금속(inert metal) 물질들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같은 타겟층(16)은 지지체(10)에 의하여 지지되기 때문에 두께에 상관없이 형성될 수 있다. 일례로, 타겟층(16)이 얇게 형성되더라도 지지체(10)의 지지에 의하여 파손이 방지된다.
타겟층(16)에서는 도 2와 같이 서로 다른 에너지를 가지는 하전입자들(일례로 양성자들(20, 22, 24))이 생성된다. 여기서, 하전입자들(20, 22, 24)의 에너지는 레이저 빔(LB)의 에너지 및 타겟층(16)의 구조에 의하여 다양하게 설정될 수 있으며, 일례로, 70MeV 내지 250MeV로 설정될 수 있다. 여기서, 대략 70MeV 에너지를 갖는 하전입자들은 안구암 치료에 사용될 수 있다. 그리고, 250MeV 에너지를 갖는 하전입자들은 인체 깊숙한 곳에 위치하는 암 치료에 사용될 수 있다. 예컨데, 250MeV 에너지를 갖는 하전입자들은 인체의 20㎝까지 투과할 수 있다.
타겟층(16)에서 생성된 제 1하전입자(20)는 에너지가 상대적으로 큰 고 에너지를 가지며, 제 2하전입자(22)는 에너지가 상대적으로 보통인 중 에너지를 갖는다. 그리고, 타겟층(16)에서 생성된 제 3하전입자(24)는 에너지가 상대적으로 작은 소 에너지를 갖는다.
여기서, 제 1하전입자(20) 내지 제 3하전입자(24)는 에너지에 대응하여 인체의 투과 깊이가 상이하다. 일례로, 고 에너지를 가지는 제 1하전입자(20)는 인체의 제 1깊이, 중 에너지를 가지는 제 2하전입자(22)는 제 1깊이보다 낮은 제 2깊이, 소 에너지를 가지는 제 3하전입자(24)는 제 2깊이보다 낮은 제 3깊이 만큼 투과한다.
제 2필터(18)는 타겟층(16)으로부터 생성된 하전입자들(20, 22, 24) 중 특정 에너지를 갖는 하전입자들을 투과하고, 특정 에너지를 제외한 나머지 에너지를 갖는 하전입자들을 차단한다. 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이 제 2필터(18)는 환자의 종양에 대응하여 제 2하전입자(22)를 투과하고, 제 1하전입자(20) 및 제 3하전입자(24)를 차단할 수 있다. 제 2필터(18)에서 투과된 하전입자들(22)은 하전입자 빔 형태로 공급된다.
한편, 상술한 설명에서는 일체형 타겟 구조체(1)가 집속부(12), 제 1필터(13), 증폭부(14), 타겟층(16) 및 제 2필터(18)를 구비한 것으로 도시하였지만, 본원 발명이 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 일체형 타겟 구조체(1)는 타겟층(16)을 필수로 구비하며, 집속부(12), 제 1필터(13), 증폭부(14) 및 제 2필터(18)를 선택적으로 구비할 수 있다. 예컨데, 일체형 타겟 구조체(1)는 환자의 종양에 대응하여 다양한 형태로 변경될 수 있다
추가적으로, 본원 발명의 타겟 구조체(1)는 일체형의 구조를 갖고, 이에 따라 3D 프린터로 제작될 수 있다. 3D 프린터를 이용하여 일체형 타겟 구조체(1)가 형성되는 경우, 환자의 종양 등에 대응하여 일체형 타겟 구조체(1)의 구조가 쉽게 변경 가능하다.
도 3은 도 1의 개념도에 대응하여 구현될 수 있는 일체형 타겟 구조체의 제 1실시예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본원 발명의 제 1실시예에 의한 일체형 타겟 구조체(1)는 지지체(10'), 집속부(12'), 제 1필터(13'), 증폭부(14'), 타겟층(16') 및 제 2필터(18')를 구비한다.
집속부(12')는 레이저 빔(LB)을 증폭부(14') 및 타겟층(16')으로 포커싱한다. 이를 위하여, 집속부(12')는 깔대기 모양 등으로 형성될 수 있으며, 깔대기의 각도를 이용하여 레이저 빔(LB)의 진행경로를 제어할 수 있다.
제 1필터(13')는 집속부(12')로부터 공급되는 레이저 빔(LB)의 특성을 제어한다.
증폭부(14')는 레이저 빔(LB)을 증폭시킴과 동시에 단일 에너지를 갖도록 마이크로 나노 구조체로 형성된다. 이와 같은 증폭부(14')는 집속부(12')와 타겟층(16') 사이에 위치되며, 일례로 타겟층(16') 상에 형성될 수 있다.(도 3에서는 실제 증폭부(14')가 관측되지 않으며, 이에 따라 점선으로 표시하였다.)
타겟층(16')은 증폭부(14')로부터의 레이저 빔(LB)에 대응하여 하전입자들을 생성한다. 여기서, 타겟층(16')은 환자의 종양에 대응하여 원하는 하전입자들이 생성될 수 있도록 모양 및 두께가 설정된다.
제 2필터(18')는 타겟층(16')으로부터 생성된 하전입자들 중 특정 에너지를 갖는 하전입자들만을 투과한다. 제 2필터(18')에서 투과되는 하전입자들은 환자 종양의 크기 및 깊이 등에 의하여 제어될 수 있다.
지지체(10')는 집속부(12'), 제 1필터(13'), 증폭부(14'), 타겟층(16') 및 제 2필터(18')를 하나의 구조물로 지지한다. 이와 같은 지지체(10)에 의하여 집속부(12'), 제 1필터(13'), 증폭부(14'), 타겟층(16') 및 제 2필터(18')는 일체형으로 형성될 수 있다.
한편, 상술한 지지체(10'), 집속부(12'), 제 1필터(13'), 증폭부(14'), 타겟층(16') 및 제 2필터(18')는 3D 프린터에 의하여 일체형으로 형성된다.
도 4는 도 1의 개념도에 대응하여 구현될 수 있는 일체형 타겟 구조체의 제 2실시예를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본원 발명의 제 2실시예에 의한 일체형 타겟 구조체(1)는 지지체(10''), 증폭부(14'') 및 타겟층(16'')을 구비한다.
증폭부(14'')는 광원으로부터 공급되는 레이저 빔(LB)을 증폭시킴과 동시에 단일 에너지를 갖도록 마이크로 나노 구조체로 형성된다.
타겟층(16'')은 증폭부(14'')로부터의 레이저 빔(LB)에 대응하여 하전입자들을 생성한다. 여기서, 타겟층(16'')은 환자의 종양에 대응하여 원하는 하전입자들이 생성될 수 있도록 모양 및 두께가 설정된다.
지지체(10'')는 원형 모양으로 형성되며, 증폭부(14'') 및 타겟층(16'')을 하나의 구조물로 지지한다. 이와 같은 지지체(10'')에 의하여 증폭부(14'') 및 타겟층(16'')은 일체형으로 형성될 수 있다.
상술한 지지체(10''), 증폭부(14'') 및 타겟층(16'')은 3D 프린터에 의하여 일체형으로 형성된다. 일체형 타겟 구조체(1)가 3D 프린터에 의하여 제작되는 경우 마이크로 나노 구조를 가는 증폭부(14'') 등을 쉽고 간단하게 제작할 수 있다.
한편, 본원 발명의 제 2실시예에서는 도 1의 개념도에 포함된 집속부(12), 제 1필터(13) 및 제 2필터(18)가 제거된다. 즉, 본원 발명에서 일체형 타겟 구조체(1)는 환자의 종양에 대응하여 다양하게 그 구성에 제어될 수 있다.
도 5는 도 1의 개념도에 대응하여 구현될 수 있는 일체형 타겟 구조체의 제 3실시예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본원 발명의 제 3실시예에 의한 일체형 타겟 구조체(1)는 지지체(10'''), 제 1필터(13'') 및 타겟층(16''')을 구비한다.
제 1필터(13'')는 레이저 빔(LB)의 특성을 제어한다.
타겟층(16''')은 광원으로부터의 레이저 빔(LB)에 대응하여 하전입자들을 생성한다. 여기서, 타겟층(16''')은 환자의 종양에 대응하여 원하는 하전입자들이 생성될 수 있도록 모양 및 두께가 설정된다.
지지체(10''')는 원형 모양으로 형성되며, 제 1필터(13'') 및 타겟층(16''')을 하나의 구조물로 지지한다. 이와 같은 지지체(10''')에 의하여 제 1필터(13'') 및 타겟층(16''')은 일체형으로 형성될 수 있다.
상술한 지지체(10'''), 제 1필터(13'') 및 타겟층(16''')은 3D 프린터에 의하여 일체형으로 형성된다. 일체형 타겟 구조체(1)가 3D 프린터에 의하여 제작되는 경우 반구 형태의 필터(18'') 등을 쉽고 간단하게 제작할 수 있다.
도 6은 본원 발명의 실시예에 의한 의료기구의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본원 발명의 실시예에 의한 의료기구(600)는 하전입자빔 생성장치(610) 및 제어부(620)를 구비한다.
하전입자빔 생성장치(610)는 도 7에 도시된 바와 같이 레이저 빔(LB)을 생성하기 위한 광원(LS) 및 일체형 타겟 구조체(1)를 포함한다. 여기서, 일체형 타겟 구조체(1)는 도 1 내지 도 5에 설명된 실시예들에 의한 것들 중 하나일 수 있다.
이에 더하여, 하전입자빔 생성장치(610)는 레이저 빔(LB)을 가이드 하는 광 가이드 구조체(LGS) 및 일체형 타겟 구조체(1)로부터 방출되는 하전 입자빔(PB)(즉, 하전입자들)을 생물학적 대상(BO : 일례로, 환자의 종양)으로 가이드 하는 하전입자빔 가이드 구조체(PGS)를 포함할 수 있다.
광 가이드 구조체(LGS)는 광원(LS) 및 일체형 타겟 구조체(1) 사이에 위치되며, 반사경(706) 등을 포함할 수 있다.
하전입자빔 가이드 구조체(PGS)는 일체형 타겟 구조체(1) 및 생물학적 대상(BO) 사이에 개재되며, 질량 분석기(MA), 가속기(AC) 또는 포커싱 장치(FA) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
추가적으로, 본원 발명의 하전입자빔 생성장치(610)는 3D 프린터(700), 스캐너(702) 및 센서(704)를 더 구비할 수 있다.
3D 프린터(700)는 제어부(620)의 제어에 의하여 일체형 타겟 구조체(1)를 제작한다.
스캐너(702)는 3D 프린터(700)로부터 제작되는 일체형 타겟 구조체(1)의 모양을 스캔하고, 스캔된 모양을 제어부(620)로 공급한다.
센서(704)는 일체형 타겟 구조체(1)로부터 방출되는 하전 입자빔(PB)의 특성을 측정하고, 측정된 특성을 제어부(620)로 공급한다.
제어부(620)는 사용자 인터페이스를 제공함과 동시에 하전입자빔 생성장치(610)를 제어한다. 특히, 제어부(620)는 3D 프린터(700), 스캐너(702) 및 센서(704)를 이용하여 일체형 타겟 구조체(1)를 디자인할 수 있다.
도 8은 본원 발명의 실시예에 의한 의료기구의 구동방법 실시예를 나타내는 도면이다.
<환자 특성 파악 : S800>
먼저, 의료기구(600)는 환자의 종양의 위치를 추적한다. 일례로, 의료기구(600)는 소정의 검사를 통하여 종양의 넓이, 깊이 등을 파악할 수 있다. S800 단계에서 파악된 종양은 하전입자빔(PB)에 의하여 치료될 생물학적 대상(BO)으로 결정된다. 추가적으로, S800 단계에서 환자의 특성은 외부로부터 제어부(620)로 입력될 수도 있다.
<광원 특성 측정 : S802>
환자의 특성이 파악된 후 의료기구(600)는 광원(LS)의 특성을 측정한다. 광원(LS)에서 생성되는 레이저 빔(LB)은 다양한 출력으로 설정되며, S802 단계에서는 레이저 빔(LB)의 출력 등을 파악한다. 추가적으로, S802 단계에서 광원(LS)의 특성은 외부로부터 제어부(620)로 입력될 수도 있다.
<시뮬레이션 : S804>
S804 단계에서 의료기구(600)는 S800 및 S802 단계에서 파악된 생물학적 대상(BO)의 특성 및 광원 특성에 대응하여 일체형 타겟 구조체(1)를 디자인한다. 여기서, 일체형 타겟 구조체(1)는 다양한 시뮬레이션을 통하여 생물학적 대상(BO)의 특성 및 광원 특성에 맞는 일체형 타겟 구조체(1)를 자동적으로 디자인할 수 있다.
<일체형 타겟 구조체 제작 : S806>
일체형 타겟 구조체(1)가 디자인된 후 3D 프린터(700)는 S804 단계의 디자인에 대응하여 일체형 타겟 구조체(1)를 제작한다. 3D 프린터(700)를 이용하는 경우 구조가 복잡하다 하더라도 쉽고 빠르게 일체형 타겟 구조체(1)를 제작할 수 있다. 추가적으로, 스캐너(702)는 3D 프렌터(700)에서 제작되는 일체형 타겟 구조체(1)의 모양을 스캔하여 제어부(620)로 공급한다. 제어부(620)는 스캔 결과에 대응하여 일체형 타겟 구조체(1)가 원하는 형태로 제작될 수 있도록 3D 프린터(700)를 제어한다.
<하전입자 빔 생성 : S808>
S806 단계에서 일체형 타겟 구조체(1)가 생성된 후 의료기구(600)는 하전입자 빔(PB)을 생물학적 대상(BO)으로 조사한다. 즉, 의료기구(600)는 S808 단계에서 일체형 타겟 구조체(1)를 이용하여 환자의 종양을 치료한다.
<하전입자 빔 특성 측정 : S810>
생물학적 대상(BO)으로 하전입자 빔(PB)이 조사될 때 센서(704)는 하전입자 빔의 특성을 측정하고, 측정 결과를 제어부(620)로 전송한다.
<일체형 타겟 구조체 검증 : S812>
제어부(620)는 S810 단계에서 전송된 하전입자 빔의 특성을 파악하고, 파악된 결과에 대응하여 S806 단계에서 추후 제작될 일체형 타겟 구조체(1)의 구조를 변경한다. 즉, 제어부(620)는 원하는 하전입자 빔이 생성될 수 있도록 추후 생성될 일체형 타겟 구조체(1)의 구조를 미세하게 변경할 수 있다.
추가적으로, S810 단계에서 전송된 하전입자 빔의 특성은 일체형 타겟 구조체(1)의 구조와 결부되어 저장될 수 있다. 그리고, 저장된 결과를 S804 단계의 시뮬레이션 등에 반영될 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10 : 지지체 12 : 집속부
14 : 증폭부 16 : 타겟층
18 : 필터 600 : 의료기구
610 : 하전입자빔 생성장치 620 : 제어부
700 : 3D 프린터 702 : 스캐너
704 : 센서 706 : 반사경

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 일체형 타겟 구조체와,
    상기 일체형 타겟 구조체에 레이저 빔을 조사하는 광원과,
    상기 일체형 타겟 구조체를 일체로 제작하기 위한 3D 프린터를 구비하되,
    상기 일체형 타겟 구조체는
    상기 레이저 빔의 조사에 대응하여 하전입자들을 방출하는 타겟층과,
    상기 레이저 빔 및 하전입자들 중 적어도 하나를 제어하기 위한 광 부품과,
    상기 타겟층 및 광 부품을 하나의 구조물로 지지하기 위한 지지체를 구비하고 있고,
    상기 광 부품은 상기 레이저 빔의 특성을 제어하기 위한 제 1필터 및 상기 하전입자들 중 특정 에너지의 하전입자들만을 투과하기 위한 제 2필터를 포함하고,
    상기 레이저 빔을 집속하기 위한 집속부와,
    상기 레이저 빔을 증폭하기 위한 증폭부 중 적어도 하나를 구비하고,
    상기 지지체는 상기 타겟층과 물리적으로 직접 연결되고,
    상기 지지체는 상기 집속부 및 상기 증폭부 중 상기 적어도 하나와 물리적으로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 의료기구.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 3D 프린터에 의하여 일체로 제작되는 상기 일체형 타겟 구조체를 스캔하기 위한 스캐너와,
    상기 일체형 타겟 구조체에서 방출되는 하전입자들의 특성을 측정하기 위한 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 의료기구.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 환자의 종양 위치를 추적하는 단계와,
    광원으로부터 생성되는 레이저 빔의 특성을 측정하는 단계와,
    상기 종양 위치 및 레이저 빔의 특성에 대응하여 하전입자들을 생성하기 위한 청구항 3의 일체형 타겟 구조체를 시뮬레이션하는 단계와,
    상기 시뮬레이션 결과에 대응하여 3D 프린터를 이용하여 상기 일체형 타겟 구조체를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기구의 구동방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    스캐너를 이용하여 상기 3D 프린터에서 제작되는 상기 일체형 타겟 구조체를 스캔하는 단계와,
    상기 스캔 결과에 대응하여 상기 3D 프린터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기구의 구동방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 일체형 타겟 구조체에서 방출되는 하전입자들을 상기 종양으로 조사하는 단계와,
    상기 일체형 타겟 구조체에서 방출되는 하전입자들의 특성을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기구의 구동방법.
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