KR20140061125A - 양이온 발생용 타깃, 그 제조 방법 및 이를 이용한 치료 장치 - Google Patents

양이온 발생용 타깃, 그 제조 방법 및 이를 이용한 치료 장치 Download PDF

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Abstract

이온 빔 치료 장치가 제공된다. 이 치료 장치는 양이온 발생용 박막 및 양이온 발생용 박막의 적어도 일면 상에 제공된 나노 선들을 포함하는 양이온 발생용 타깃, 및 양이온 발생용 박막으로부터 양이온을 발생시켜 환자의 종양 부위로 투사하기 위해, 나노 선들로 레이저 빔을 입사시키기 위한 레이저를 포함한다. 나노 선들 각각은 금속 나노 코어 및 금속 나노 코어를 둘러싸는 폴리머 쉘을 포함할 수 있다. 나노 선들로 입사된 레이저 빔은 표면 플라즈몬 공명을 형성하고, 표면 플라즈몬 공명에 의해 레이저 빔의 세기보다 증강된 근접장이 형성되고, 근접장에 의해 양이온 발생용 박막으로부터 양이온이 방출된다.

Description

양이온 발생용 타깃, 그 제조 방법 및 이를 이용한 치료 장치{Target for Generating Positive Ion, Method of Fabricating the Same and Treatment Apparatus Using the Same}
본 발명은 양이온 발생용 타깃, 그 제조 방법 및 이를 이용한 치료 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 표면 플라즈몬 공명을 이용한 양이온 발생용 타깃, 그 제조 방법 및 이를 이용한 이온 빔 치료 장치에 관한 것이다.
방사선 치료 방법들에는 엑스선(X-ray), 전자선(electron beam) 및 이온 빔(ion beam) 치료법들이 있다. 엑스선 치료법은 가장 간단한 장치를 이용하여 구현될 수 있는 가장 저렴한 방법이기 때문에, 방사선 치료법들 중에서 현재 가장 보편적으로 사용되고 있다. 전자를 가속기로 가속하여 종양(tumor)에 주입할 경우 종양을 치료할 수 있음이 1950년대에 증명되었지만, 전자선 치료는 1980년대에 전자 가속기의 소형화가 실현됨으로써, 본격적으로 방사선 치료의 한 방법으로 자리를 잡게 되었다. 한편, 엑스선 치료 또는 전자선 치료는 암 세포 내의 수소 결합을 끊음으로써, 암의 디엔에이(DNA)를 파괴하지만, 진행 경로 상에 존재하는 건강한 세포들을 심각하게 손상시키는 부작용을 수반하였다. 이러한 정상 세포에 대한 피폭의 문제를 줄이기 위한 방법으로 아이엠알티(Intensity-Modulated Radiation Therapy : IMRT) 또는 단층 치료기(Tomo Therapy), 사이버 나이프(Cyber Knife) 등의 기술이 개발되었지만, 이들은 상술한 부작용을 완전하게 해결하지 못하였다.
이온 빔 치료법은 엑스선 치료 또는 전자선 치료에서의 부작용을 경감시킬 수 있는 치료 수단으로 주목받고 있다. 이온 빔이 물질을 투과하기 위해서는 전자와 마찬가지로 가속되어 빠른 속도를 가져야 한다. 비록 이온 빔이 어떤 물질을 투과하게 될 경우 점차 속도가 감소하게 되지만, 이온 빔은 정지하기 직전에 가장 많은 전리 에너지 손실(energy loss of ionizing radiation)을 경험한다. 이러한 현상은, 1903년에 이를 발견한 윌리엄 헨리 브래그(William Henry Bragg)의 이름을 따, 브래그 피크(Bragg Peak)라고 불린다. 따라서, 이온 빔 치료법의 경우, 이온들의 속도를 정확하게 제어할 경우, 악성 종양들에 대한 선택적이면서 국소적인 치료가 가능하다. 몸속 깊은 곳에 종양이 위치할 경우 몸 밖에서 매우 큰 에너지의 양성자 혹은 이온을 가속시켜야 한다. 이러한 양성자 혹은 이온을 가속시키는 방법 중에 레이저 유도 이온 가속(laser driven ion acceleration) 방법이 있다. 고출력 레이저 빔을 박막에 조사하면 타깃 정상 쉬스 가속 모델(Target Normal Sheath Acceleration model : TNSA model) 혹은 방사압 가속 모델(Radiation Pressure Acceleration model : RPA model) 등에 의해 박막 중의 이온 혹은 양성자가 가속 에너지를 가지고 박막 밖으로 탈출하게 된다. 탈출한 이온들은 각각 가지고 있는 에너지만큼 환자의 몸을 투과하여 종양이 위치한 일정한 깊이에서 정지하게 되고, 정지된 영역에서 활성 산소(free oxygen radical)가 다량 발생하면서 종양 세포가 괴사하게 되는 것이 일반적인 이온 빔 치료의 원리가 된다.
레이저 유도 이온 가속 방법을 이용한 이온 빔 치료법에 있어서, 이온들이 가져야 할 성질은 크게 두 가지이다. 몸속 깊이 이온을 주입하기 위해서는 고에너지 상태의 이온일 것 그리고 대부분의 이온들이 같은 에너지를 가지고 있어야 한다. 양성자의 경우 250 MeV의 에너지에서 인체의 20 cm를 투과한다. 안구암 치료의 경우 70 MeV 정도의 고에너지의 이온들이, 그리고 몸속 깊은 곳의 암 치료에는 200 MeV 이상의 고에너지 이온들이 필요하다.
또한, 펨토(femto) 초 레이저에 의해 유도되는 대부분의 양성자 혹은 이온들의 에너지가 균일해야 한다. 균일하지 않으면 종양의 위치에만 이온들이 집적되지 못하여, 정상 조직이 이온들에 의해 피폭될 가능성이 있기 때문이다.
이러한 두 가지의 이유들을 만족하기 위해서는 이온의 원천(source)으로서의 타깃의 두께가 매우 작아야 한다. 따라서, 타깃은 초박막(ultra thin film)이어야 한다.
위와 같은 이온들을 가속시키기 위한 레이저의 에너지는 1019~1021 W/cm2의 매우 큰 에너지를 가져야 한다. 이는 매우 큰 레이저 시스템을 의미하며 큰 예산이 소요됨을 의미한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고에너지의 양이온을 생성할 수 있는 양이온 발생용 타깃을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 고에너지의 양이온을 생성할 수 있는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 고에너지의 양이온을 생성할 수 있는 양이온 발생용 타깃을 이용하는 이온 빔 치료 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 양이온 발생용 타깃을 제공한다. 이 타깃은 양이온 발생용 박막 및 양이온 발생용 박막의 적어도 일면 상에 제공된 나노 선들을 포함할 수 있다. 나노 선들 각각은 금속 나노 코어 및 금속 나노 코어를 둘러싸는 폴리머 쉘을 포함할 수 있다. 양이온 발생용 박막은 나노 선들로 입사된 레이저 빔에 의해 양이온을 발생시킬 수 있다.
금속 나노 코어는 금속 나노 입자들로 구성될 수 있다. 금속 나노 입자들은 금, 은, 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다.
나노 선들은 금속 나노 입자들을 포함하는 폴리머 용액을 전기방사시켜 형성될 수 있다.
금속 나노 코어는 수십~수백 나노미터의 선폭을 가질 수 있다.
양이온은 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온일 수 있다.
양이온은 양성자이고, 양이온 발생용 박막은 수소 또는 나트륨을 함유하는 물질을 포함할 수 있다. 수소 또는 나트륨을 함유하는 물질은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 나트륨 질화물, 나트륨 산화물 또는 금속일 수 있다.
양이온은 탄소 이온이고, 양이온 발생용 박막은 그래핀을 포함할 수 있다.
양이온은 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온이고, 양이온은 폴리머 쉘로부터 발생할 수 있다.
양이온 발생용 박막의 가장자리가 부착되되, 양이온 발생용 박막을 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 양이온 발생용 타깃의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 서로 대향하는 양면들을 갖는 양이온 발생용 박막의 하나의 면 상에, 전기방사 방식을 이용하여 금속 나노 코어 및 금속 나노 코어를 둘러싸는 폴리머 쉘을 각각 포함하는 나노 선들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 금속 나노 코어는 입사되는 레이저 빔에 의해 표면 플라즈몬 공명을 형성하고, 표면 플라즈몬 공명에 의해 레이저 빔의 세기보다 증강된 근접장이 형성되고, 근접장에 의해 양이온 발생용 박막으로부터 양이온이 방출될 수 있다.
전기방사 방식을 이용하여 나노 선들을 형성하는 단계는 금속 나노 입자들을 함유하는 폴리머 용액을 준비하는 단계, 및 폴리머 용액 및 양이온 발생용 박막 사이에 전압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
금속 나노 입자들은 금, 은, 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다.
나노 선들은 금속 나노 코어가 수십~수백 나노미터의 선폭을 갖도록 형성될 수 있다.
양이온 발생용 박막은 수소 또는 나트륨을 함유하는 물질, 또는 그래핀을 포함할 수 있다.
이에 더하여, 상기한 또 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 이온 빔 치료 장치를 제공한다. 이 치료 장치는 앞서 서술된 양이온 발생용 타깃 및 양이온 발생용 박막으로부터 양이온을 발생시켜 환자의 종양 부위로 투사하기 위해, 나노 선들로 레이저 빔을 입사시키기 위한 레이저를 포함할 수 있다. 나노 선들로 입사된 레이저 빔은 표면 플라즈몬 공명을 형성하고, 표면 플라즈몬 공명에 의해 레이저 빔의 세기보다 증강된 근접장이 형성되고, 근접장에 의해 양이온 발생용 박막으로부터 양이온이 방출될 수 있다.
레이저는 양이온 발생용 박막에 대향하는 나노 선들의 타 측에 배치될 수 있다.
레이저 빔은 펨토 초 레이저 빔일 수 있다.
근접장의 세기는 레이저 빔의 세기보다 수십~수만 배일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 양이온 발생용 타깃이 금속 나노 코어를 가짐으로써, 양이온 발생용 타깃에 입사된 레이저 빔의 세기가 증강될 수 있다. 이에 따라, 레이저의 출력을 증가시키지 않으면서 고에너지의 양이온을 발생시킬 수 있는 양이온 발생용 타깃이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 양이온 발생용 박막 상에 금속 나노 코어를 갖는 나노 선들이 형성됨으로써, 양이온 발생용 타깃에 입사된 레이저 빔의 세기가 증강될 수 있다. 이에 따라, 레이저의 출력을 증가시키지 않으면서 고에너지의 양이온을 발생시킬 수 있는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법이 제공될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 과제의 해결 수단에 따르면 이온 빔 치료 장치가 금속 나노 코어를 갖는 양이온 발생용 타깃을 이용함으로써, 고에너지의 양이온을 환자의 종양 부위로 투사할 수 있다. 이에 따라, 낮은 비용으로 환자의 종양을 치료할 수 있는 이온 빔 치료 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 금속 나노 물질에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 금속 나노 입자들을 포함하는 금속 나노 코어에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃의 나노 선에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성 입체도이다.
도 5b는 도 5a의 일부를 확대한 확대 입체도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃의 평면 사진이다.
도 6b는 도 6a의 일부분에 대한 입체도이다.
도 6c는 도 6b의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃들에서 양이온이 발생하는 것을 설명하기 위한 구성도들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 또 다른 양이온 발생용 타깃을 설명하기 위한 각각의 단면도 및 평면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 또 다른 양이온 발생용 타깃을 설명하기 위한 각각의 단면도 및 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 도 11a 및 도 11b의 양이온 발생용 타깃에서 양이온이 발생하는 것을 설명하기 위한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 금속 나노 물질에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 금속 나노 물질(metal nano material, 10)에 레이저 빔(laser beam, 145)이 입사되면, 금속 나노 물질(10)의 가장자리에서 나노플라즈모닉스(nanoplasmonics) 현상이 발생한다. 나노플라즈모닉스 현상은 나노미터(nm)의 선폭을 갖는 금속 나노 물질(10) 내의 자유 전자(free electron)와의 상호 작용에 의한 결과로서, 빛이 금속 나노 물질(10)의 표면에서 갇히는 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이 발생한다. 이러한 표면 플라즈몬 공명의 결과로서, 금속 나노 물질(10)의 표면에서 전자기장의 세기가 증폭되는 것이다. 즉, 금속 나노 물질(10)의 가장자리 부근의 영역(A)에서 10~104 이상의 매우 큰 전자기장인 강한 근접장(near field, 150)이 발생한다. 이러한 근접장(150)은 금속 나노 물질(10)로 입사되는 레이저 빔(145)의 세기보다 증강되었음을 의미한다. 즉, 근접장(150)의 세기는 금속 나노 물질(10)로 입사되는 레이저 빔(145)의 세기보다 수십~수만 배일 수 있다.
근접장(150)의 세기는 금속 나노 물질(10)의 가장자리의 표면에서 가장 크고, 이로부터 멀어질수록 약해진다. A 영역은 B 영역보다 근접장(150)의 세기가 매우 크다. A 영역은 금속 나노 물질(10)의 가장자리 부근의 영역이고, 그리고 B 영역은 금속 나노 물질(10)의 가장자리로부터 멀어지는 영역이다. 즉, B 영역은 금속 나노 물질(10)의 중심 부분이거나 금속 나노 물질(10)의 바깥 영역에 해당한다. 금속 나노 물질(10)의 중심 부분은 외부에서 입사하는 레이저 빔(145)의 영향을 덜 받는 부분에 해당하므로, 근접장(150)의 세기가 약해진다. 그러나 금속 나노 물질(10)의 크기가 매우 작아지면, 금속 나노 물질(10)의 중심 부분도 레이저 빔(145)의 영향을 많이 받는 부분에 해당하기 때문에, 근접장(150)의 세기가 증강될 수 있다.
도 2는 금속 나노 입자들을 포함하는 금속 나노 코어에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 금속 나노 입자들로 구성된 금속 나노 코어(metal nano core, 110m)에 레이저 빔(145)이 입사되면, 금속 나노 코어(110m)의 가장자리 부근 및 중심 부분을 포함하는 금속 나노 코어(110m)의 모든 영역(C)에서 매우 큰 전자기장인 강한 근접장(150)이 발생한다. 이는 금속 나노 코어(110m)를 구성하는 금속 나노 입자들은 그 크기가 매우 작기 때문이다. 즉, 금속 나노 코어(110m)로 레이저 빔(145)이 입사되면, 금속 나노 코어(110m)의 모든 영역(C)에서는 근접장(150)의 세기가 매우 크지만, 금속 나노 코어(110m)로부터 멀어지는 바깥 영역(D)에서는 근접장(150)의 세기가 약해진다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃의 나노 선에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 금속 나노 코어(110m) 및 금속 나노 코어(110m)를 둘러싸는 폴리머 쉘(polymer shell, 110s)을 포함하는 나노 선(110)에 레이저 빔(145)이 입사되면, 도 2에서 설명된 것과 유사하게, 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)의 가장자리 부근 및 중심 부분을 포함하는 금속 나노 코어(110m)의 모든 영역(E)에서 매우 큰 전기장인 강한 근접장(150)이 발생한다. 이는 금속 나노 코어(110m)를 구성하는 금속 나노 입자들은 그 크기가 매우 작고, 그리고 폴리머 쉘(110s)은 레이저 빔(145)에 의해 영향을 받지 않기 때문이다. 즉, 나노 선(110)으로 레이저 빔(145)이 입사되면, 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)의 모든 영역(E)에서는 근접장(150)의 세기가 매우 크지만, 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)로부터 멀어지는 바깥 영역(F)에서는 근접장(150)의 세기가 약해진다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃을 설명하기 위한 단면도이고, 그리고 도 4b는 양이온 발생용 타깃에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 양이온 발생용 타깃은 양이온 발생용 박막(thin film for generating positive ion, 120), 양이온 발생용 박막(120)의 하나의 면 상에 제공된 나노 선들(nano wire, 110) 및 양이온 발생용 박막(120)을 고정하여 지지할 수 있는 지지부(105)를 포함한다.
도 4a의 단면도와 같이, 지지부(105)에 양이온 발생용 박막(120)의 가장자리가 부착된 형태일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와는 달리, 지지부(105)는 액자 틀과 같은 형태를 가져, 지지부(105)의 하나의 면에 양이온 발생용 박막(120)의 가장자리가 부착되고, 양이온 발생용 박막(120)의 중심부는 외부로 노출된 형태일 수 있다. 즉, 지지부(105)는 양이온 발생용 박막(120)을 지지하는 동시에, 레이저 빔(145)이 조사되는 영역을 한정할 수 있다.
나노 선들(110)은 각각 금속 나노 입자들로 구성된 금속 나노 코어(110m) 및 금속 나노 코어(110m)를 둘러싸는 폴리머 쉘(110s)을 포함할 수 있다. 금속 나노 코어(110m)는 수십~수백 나노미터의 선폭을 가질 수 있다. 금속 나노 입자들은 전기 전도도가 매우 큰 물질인 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
양이온 발생용 박막(120)은 입사된 레이저 빔(145)에 의해 양이온(도 7의 210 참조)을 발생시킬 수 있다. 양이온은 양성자(proton), 탄소(C) 이온, 산소(O) 이온, 질소(N) 이온 등일 수 있다.
양이온이 양성자일 경우, 양이온 발생용 박막(120)은 수소(H) 또는 나트륨(Na)을 함유하는 물질을 포함할 수 있다. 수소 또는 나트륨을 함유하는 물질은 실리콘 질화물(silicon nitride), 실리콘 산화물(silicon oxide), 나트륨 질화물(sodium nitride), 나트륨 산화물(sodium oxide) 또는 금속일 수 있다. 또한, 양이온이 탄소 이온일 경우, 양이온 발생용 박막(120)은 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다.
이와는 달리, 양이온이 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온일 경우, 양이온은 양이온 발생용 박막(120)이 아닌 나노 선들(110) 각각의 폴리머 쉘(110s)로부터 발생할 수 있다.
나노 선들(110)에 레이저 빔(145)이 입사되면, 도 2 또는 도 3에서 설명된 것과 유사하게, 각각의 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)의 가장자리 부근 및 중심 부분을 포함하는 금속 나노 코어(110m)의 모든 영역(G)에서 매우 큰 전기장인 강한 근접장(150)이 발생한다. 이는 금속 나노 코어(110m)를 구성하는 금속 나노 입자들은 그 크기가 매우 작고, 그리고 폴리머 쉘(110s)은 레이저 빔(145)에 의해 영향을 받지 않기 때문이다. 즉, 나노 선들(110)로 레이저 빔(145)이 입사되면, 각각의 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)의 모든 영역(G)에서는 근접장(150)의 세기가 매우 크지만, 나노 선들(110)의 사이의 영역(H) 및 각각의 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)로부터 멀어지는 바깥 영역(H)에서는 근접장(150)의 세기가 약해진다.
이에 따라, 나노 선들(110) 주변의 양이온 발생용 박막(120) 부위에는 강력한 근접장(150)이 유도되지만, 근접장(150)의 세기가 약한 나노 선들(110) 사이의 영역(H)의 양이온 발생용 박막(120) 부위에는 입사하는 레이저 빔(145)의 세기만이 전달된다. 결과적으로, 강력한 근접장(150)이 유도되는 양이온 발생용 박막(120) 부위에서는 고에너지의 양이온들이 발생하지만, 근접장(150)의 세기가 약한 나노 선들(110) 사이의 양이온 발생용 박막(120)에서는 이온 빔 치료 장치에 사용할 수 없는 낮은 에너지의 양이온들이 발생한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성 입체도이고, 그리고 도 5b는 도 5a의 일부를 확대한 확대 입체도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 양이온 발생용 박막(120)의 하나의 면 상에 전기 방상된 나노 선들(60)이 전기방사(electrospinning) 방식을 이용하여 형성된다.
전기방사 방식을 이용하는 전기방사 장치는 양이온 발생용 박막(120)이 장착되는 접지판(grounding substrate, 100), 금속 나노 입자들(52m)을 함유하는 폴리머 용액(52p)이 담겨있는 전기방사 용기(50), 폴리머 용액(52p)에 전압을 인가하기 위한 전극(54), 전압 인가 장치(56), 접지판(100)과 전압 인가 장치(56)를 연결하는 접지 전선(58g) 및 전극(54)과 전압 인가 장치(56)를 연결하는 인가 전선(58v)으로 구성될 수 있다.
양이온 발생용 박막(120)이 장착된 접지판(100)과 전극(54) 사이에 500~3,000 V 정도의 전압이 인가되면, 폴리머 용액(52p)이 대전되어 양이온 발생용 박막(120) 상으로 직경이 수십~수백 마이크로미터 정도의 매우 가는 실 모양의 전기 방사된 나노 선들(60)이 전기 방사 용기(50)의 방사 구멍을 통해 방사될 수 있다. 이때, 폴리머 용액(52p)에 함유된 금속 나노 입자들(52m)도 전기 방사된 나노 선들(60)에 포함된 때로 방사되기 때문에, 금속 나노 입자들(52m)은 전기 방사된 나노 선들(60) 각각 내에서 금속 나노 코어(도 4의 110m 참조)를 구성하는 형태를 가질 수 있다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃의 평면 사진이고, 도 6b는 도 6a의 일부분에 대한 입체도이고, 그리고 도 6c는 도 6b의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 양이온 발생용 박막(120) 상에 전기방사 방식에 의해 형성된 나노 선들(110)이 보인다. 전기방사 방식에 의해 형성된 각각의 나노 선(110)은 폴리머 성분을 포함하는 폴리머 쉘(110s)의 내부에 금속 나노 입자들이 배치된 형태를 가질 수 있다. 즉, 각각의 나노 선(110)은 금속 나노 입자들로 구성된 금속 나노 코어(110m) 및 금속 나노 코어(110m)를 둘러싸는 폴리머 쉘(110s)로 구성될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 양이온 발생용 타깃들에서 양이온이 발생하는 것을 설명하기 위한 구성도들이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 나노 선(110)으로 입사되는 레이저 빔(145)에 의해 발생한 근접장(150)에 의해 양이온 발생용 박막(120)에서 양이온들인 양성자들(210) 또는 탄소 이온들(220)이 방출될 수 있다.
레이저 빔(145)이 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)에 입사하면, 금속 나노 코어(110m)의 가장자리 부근에서 레이저 빔(145)의 주파수에 공명된 금속 나노 입자들 내의 자유 전자들이 집단적으로 움직이면서 표면파(surface wave)를 생성하게 된다. 생성된 표면파는 금속 나노 코어(110m)의 가장자리 부근에서 근접한 거리(수십 나노미터)에서 강한 전자기장인 근접장(150)을 매우 짧은 거리에서 생성한다. 이러한 근접장(150)은 금속 나노 입자들 내의 자유 전자들의 가속 운동에 의해 발생한다.
이러한 근접장(150)의 세기(200)는 공명이 일어나는 지점, 즉, 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)의 가장자리에서 가장 세기가 크다. 근접장(150)의 세기(200)는 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)의 가장자리로부터 거리가 멀어질수록 급격히 감소한다. 이러한 근접장(150)은 나노 선(110)으로 입사된 레이저 빔(145)의 세기보다 수십~수만 배 정도일 수 있다.
양이온 발생용 박막(120)이 입사된 레이저 빔(145)의 세기보다 수십~수만 배로 증간된 세기를 갖는 근접장(150) 하에 노출되면, 양이온 발생용 박막(120)에 함유된 원자들은 이온화 과정을 겪으면서 양성자들(210) 또는 탄소 이온들(220)이 되어, 인체 내의 종양 부위(도 9의 340 참조)에 투사될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 이온 빔 치료 장치는 레이저(140), 광학 부재(170) 및 양이온 발생용 타깃을 포함한다.
레이저(140)는 양이온 발생용 타깃으로부터 양이온(330)을 발생시켜 환자의 종양 부위(340)로 투사하기 위한 것일 수 있다. 레이저(140)는 양이온 발생용 타깃으로 레이저 빔(145)을 제공할 수 있다. 레이저(140)는 양이온 발생용 타깃의 양이온 발생용 박막(120)에 대향하는 나노 선들(110)의 타 측에 배치될 수 있다. 레이저 빔(145)은 펨토 초 레이저 빔일 수 있다. 레이저 빔(145)의 파장은 800~1,000 나노미터 범위일 수 있다. 이는 레이저 빔(145)의 주파수에 의해 양이온 발생용 타깃의 나노 선들(110) 각각의 금속 나노 코어(도 7의 110m 참조)를 구성하는 금속 나노 입자들 내의 자유 전자들이 공명되어 가속 운동을 할 수 있기 때문이다.
양이온 발생용 타깃은 레이저(140)로부터 레이저 빔(145)을 제공받아 양이온들(330)을 발생시킬 수 있다. 양이온 발생용 타깃은 양이온 발생용 박막(120) 및 양이온 발생용 박막(120)의 하나의 면 상에 배치된 나노 선폭을 갖는 나노 선들(110)을 포함할 수 있다.
나노 선들(110) 각각의 금속 나노 코어는 수십~수백 나노미터의 선폭을 가질 수 있다. 나노 선들(110) 각각의 금속 나노 코어를 구성하는 금속 나노 입자는 전기 전도도가 매우 큰 물질을 포함할 수 있다. 즉, 금속 나노 입자는 금, 은, 구리 또는 알루미늄을 포함할 수 있다.
양이온 발생용 박막(120)은 입사된 레이저 빔(145)에 의해 양이온들(330)을 발생시킬 수 있다. 양이온(330)은 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온일 수 있다.
양이온(330)이 양성자일 경우, 양이온 발생용 박막(120)은 수소를 함유하는 물질일 수 있다. 수소를 함유하는 물질은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 나트륨 질화물, 나트륨 산화물 또는 금속일 수 있다. 또한, 양이온(330)이 탄소 이온일 경우, 양이온 발생용 박막(120)은 그래핀을 포함할 수 있다.
이와는 달리, 양이온(330)이 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온일 경우, 양이온(330)은 양이온 발생용 박막(120)이 아닌 나노 선들(110) 각각의 폴리머 쉘(도 7의 110s 참조)로부터 발생할 수 있다.
광학 부재(170)는 나노 선들(110)로 레이저 빔(145)을 집약(focusing)할 수 있다. 이러한 레이저 빔(145)의 집약에 이용되는 광학 부재(170)는 비축 포물면 반사경(off-axis parabola mirror)일 수 있다.
레이저 빔(145)이 양이온 발생용 타깃의 나노 선들(110)로 입사되면, 나노 선들(110) 각각의 금속 나노 코어의 표면 플라즈몬 공명에 의해 레이저 빔(145)의 세기보다 증강된 세기를 갖는 근접장(도 7의 150 참조)이 발생한다. 이에 따라, 양이온 발생용 타깃의 이온 발생용 박막(120)으로부터 발생하는 양이온들(330)은 수십~수백 MeV의 고에너지를 갖는 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온일 수 있다. 즉, 이온 발생용 타깃의 이온 발생용 박막(120)으로부터 발생하는 이온(330)은 근접장의 세기에 의해 조절된 에너지를 가질 수 있으므로, 환자의 체내에 있는 종양 부위(340)에서 정지되고, 그리고 이와 충돌할 수 있다.
펨토 초 레이저 빔(155)이 양이온 발생용 타깃의 나노 선(110)에 정확히 집약되면, 나노플라즈모닉스 현상에 의해 나노 선(110)의 금속 나노 코어에 형성된 근접장에 의해 양이온 발생용 박막(120)으로부터 양이온들(330)이 가속되어 나오게 된다.
양이온들(330)은 환자의 종양 부위(340)를 진단하는데 사용되는 장비인 자기공명영상 촬영장치(Magnetic Resonance Imaging : MRI), 컴퓨터 단층촬영장치(Computer Tomography : CT), 양전자 방출 단층촬영장치(Positron Emission Tomography : PET), 초음파(ultrasonics wave) 기기 등과 같은 영상진단기기로부터 얻어진 종양 부위(340)의 위치에 설정되어 투사될 수 있다.
이온 빔 치료 장치의 치료 원리는 레이저(140)로부터 제공되는 레이저 빔(145)이 양이온 발생용 타깃의 나노 선들(110)에 제공되고, 나노 선들(110) 각각의 금속 나노 코어의 표면 플라즈몬 공명에 의해 발생한 근접장에 의해 양이온 발생용 박막(120)으로부터 양이온(330)들이 발생하여 환자의 체내를 향하여 투사되고, 환자의 체내로 투사된 양이온들(330)은, 도시된 것과 같이, 브래그 피크의 원리에 의해 환자의 체내에 있는 종양 부위(340)에서 정지되고, 그리고 이와 충돌함으로써, 양이온들(330)은 활성 산소들을 발생시켜 종양 부위(340)의 종양 세포들을 교란시키는 것일 수 있다.
즉, 양이온들(330)이 종양 부위(340)와 충돌하여, 활성 산소들을 발생시켜 종양 부위(340)의 종양 세포들을 교란시킴으로써, 종양 세포들의 성장을 저해하거나, 또는 종양 세포들을 괴사시키는 것일 수 있다. 양이온들(330)이 종양 부위(340)의 종양 세포들을 교란시키는 것은 종양 세포의 DNA 이중 나선을 교란하거나, 또는 종양 세포의 핵 내의 대사 과정을 교란하는 것일 수 있다.
양이온들(330)의 발생 및 투사 과정들은 이온 발생용 타깃의 나노 선들(110) 각각의 금속 나노 코어로 레이저 빔(145)이 입사되면, 금속 나노 코처의 표면 플라즈몬 공명에 의해 발생한 근접장에 의해 양이온 발생용 박막(120)에 포함된 수소 원자들 또는 탄소 원자들이 근접장의 에너지에 의해 양이온들(330)과 음이온들(미도시)로 분리되는 플라즈마 상태로 변화하고, 이 과정에서 음이온들이 양이온 발생용 박막(120)으로부터 양이온들(330)보다 더 멀리 떨어져 나감으로써, 양이온들(330)과 음이온들 사이의 커패시터(capacitor) 효과에 의해 전기장이 발생하고, 그리고 이 전기장에 의해 양이온들(330)은 음이온들 쪽으로 가속됨으로써, 양이온들(330)이 환자의 체외에서 체내의 종양 부위(340)로 투사될 수 있을 만큼의 충분한 에너지를 갖도록 가속될 수 있다.
가속된 양이온들(330)은 환자의 체내에 있는 종양 부위(340)와 충돌하여, 활성 산소를 발생시켜 종양 부위(340)의 종양 세포들을 교란시킴으로써, 종양 세포들의 성장을 저해하거나, 또는 종양 세포들을 괴사시키는 것일 수 있다. 이에 따라, 환자의 체내에 있는 종양 부위(340)가 치료되는 효과가 나타날 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 또 다른 양이온 발생용 타깃을 설명하기 위한 각각의 단면도 및 평면도이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 양이온 발생용 타깃은 소정 영역을 노출하는 관통 영역을 갖는 지지부(105), 지지부(105)의 일면 상에 부착된 양이온 발생용 박막(120), 및 금속 나노 입자들로 구성된 금속 나노 코어(도 7의 110m 참조) 및 금속 나노 코어를 둘러싸는 폴리머 쉘(도 7의 110s)을 포함하는 나노 선(110)을 포함할 수 있다. 여기서, 나노 선(110)은 지지부(105)의 관통 영역 및 양이온 발생용 박막(120)에 대향하는 지지부(105)의 타면 상에 배치될 수 있다. 즉, 나노 선(110)은 지지부(105)의 관통 영역에 의해 노출된 양이온 발생용 박막(120)의 하나의 면 상에 배치된 형태일 수 있다. 결과적으로, 레이저 빔(145)은 지지부(105)의 관통 영역을 통해 나노 선(110)으로 입사되어, 양이온 발생용 박막(120)으로부터 양이온들(도 9의 330 참조)을 발생시킬 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 또 다른 양이온 발생용 타깃을 설명하기 위한 각각의 단면도 및 평면도이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 양이온 발생용 타깃은 소정 영역을 노출하는 관통 영역을 갖는 지지부(105), 및 금속 나노 입자들로 구성된 금속 나노 코어(도 7의 110m 참조) 및 금속 나노 코어를 둘러싸는 폴리머 쉘(도 7의 110s 참조)을 포함하는 나노 선(110)을 포함할 수 있다. 여기서, 나노 선(110)은 지지부(105)의 관통 영역 및 지지부(105)의 일면 상으로 배치되어 연장된 형태를 가질 수 있다. 즉, 양이온 발생용 타깃은 양이온 발생용 박막(도 10a 또는 도 10b의 120 참조)을 포함하지 않는 구조일 수 있다. 결과적으로, 레이저 빔(145)은 지지부(105)의 관통 영역을 통해 나노 선(110)으로 입사되어, 나노 선(120)의 폴리머 쉘로부터 양이온들(도 9의 330 참조)을 발생시킬 수 있다.
이러한 나노 선(120)의 폴리머 쉘로부터 양이온들을 발생시킬 수 있는 이유는 폴리머 쉘의 폴리머 성분은 일반적으로 탄소, 수소, 산소, 질소 등과 같은 원자들을 함유하고 있기 때문이다. 즉, 나노 선(120)의 금속 나노 코어에서 형성되는 근접장(도 7의 150 참조)에 의해 폴리머 쉘에 함유된 탄소, 수소, 산소, 질소 등과 같은 원자들이 이온화되고, 이온화에 의한 양이온들이 가속될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 이온 빔 치료 장치에 이용되는 도 11a 및 도 11b의 양이온 발생용 타깃에서 양이온이 발생하는 것을 설명하기 위한 구성도이다.
도 12를 참조하면, 도 11a 및 도 11b에서 설명된 것과 같이, 나노 선(110)의 금속 나노 코어(110m)로 레이저 빔(145)이 입사되면, 금속 나노 코어(110m)에서 형성되는 근접장(150)에 의해 폴리머 쉘(110s)에 함유된 탄소, 수소, 산소, 질소 등과 같은 원자들이 이온화되고, 이온화에 의한 양이온들(220)이 가속될 수 있다.
여기서, 나노 선(110)의 폴리머 쉘(110s)로부터 가속되어 나오는 양이온들(220)은 양성자, 탄소 이온, 산소 이온, 질소 이온 등과 같이 다양할 수 있다. 그러나 이온 빔 치료 장치는 일반적으로 단일 종의 양이온을 이용한다. 그 이유는 종양 부위(도 9의 340)의 깊이를 계산하여 양이온의 가속 에너지를 결정하는데, 양이온의 종류가 많으면, 복수 종류의 양이온들이 도달하는 깊이가 서로 달라서, 효과적으로 종양 부위를 치료하기 어렵기 때문이다. 하지만, 복수 종류의 양이온들을 동시에 필요로 하는 치료에 있어서는, 복수 종류의 양이온들을 이용하는 것은 매우 이로울 수 있다. 편의상 복수 종류의 양이온들(220)은 다양한 탄소 이온들로 대표적으로 도시되었다.
상기한 본 발명의 실시예들에 따르면 양이온 발생용 타깃이 금속 나노 코어를 가짐으로써, 양이온 발생용 타깃에 입사된 레이저 빔의 세기가 증강될 수 있다. 이에 따라, 레이저의 출력을 증가시키지 않으면서 고에너지의 양이온을 발생시킬 수 있는 양이온 발생용 타깃이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 양이온 발생용 박막 상에 금속 나노 코어를 갖는 나노 선들이 형성됨으로써, 양이온 발생용 타깃에 입사된 레이저 빔의 세기가 증강될 수 있다. 이에 따라, 레이저의 출력을 증가시키지 않으면서 고에너지의 양이온을 발생시킬 수 있는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법이 제공될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 실시예들에 따른 이온 빔 치료 장치가 금속 나노 코어를 갖는 양이온 발생용 타깃을 이용함으로써, 고에너지의 양이온을 환자의 종양 부위로 투사할 수 있다. 이에 따라, 낮은 비용으로 환자의 종양을 치료할 수 있는 이온 빔 치료 장치가 제공될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 금속 나노 물질
50 : 전기방사 용기
52m : 금속 나노 입자
52p : 폴리머 용액
54 : 전극
56 : 전압 인가기
58g : 접지 전선
58v : 인가 전선
60 : 전기방사된 나노 선
100 : 접지판
110 : 나노 선
110m : 금속 나노 코어
110s : 폴리머 쉘
105 : 지지부
120 : 양이온 발생용 박막
140 : 레이저
145 : 레이저 빔
150 : 근접장
170 : 광학 부재
200 : 근접장의 세기
210 : 양성자
220 : 탄소 이온
330 : 양이온
340 : 종양 부위

Claims (20)

  1. 양이온 발생용 박막; 및
    상기 양이온 발생용 박막의 적어도 일면 상에 제공된 나노 선들을 포함하되,
    상기 나노 선들 각각은 금속 나노 코어 및 상기 금속 나노 코어를 둘러싸는 폴리머 쉘을 포함하고,
    상기 양이온 발생용 박막은 상기 나노 선들로 입사된 레이저 빔에 의해 양이온을 발생시키는 양이온 발생용 타깃.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 나노 코어는 금속 나노 입자들로 구성되는 양이온 발생용 타깃.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자들은 금, 은, 구리 또는 알루미늄을 포함하는 양이온 발생용 타깃.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 나노 선들은 상기 금속 나노 입자들을 포함하는 폴리머 용액을 전기방사시켜 형성되는 양이온 발생용 타깃.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 나노 코어는 수십~수백 나노미터의 선폭을 갖는 양이온 발생용 타깃.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 양이온은 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온인 양이온 발생용 타깃.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 양이온은 양성자이고, 상기 양이온 발생용 박막은 수소 또는 나트륨을 함유하는 물질을 포함하는 양이온 발생용 타깃.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 수소 또는 나트륨을 함유하는 물질은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 나트륨 질화물, 나트륨 산화물 또는 금속인 양이온 발생용 타깃.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 양이온은 탄소 이온이고, 상기 양이온 발생용 박막은 그래핀을 포함하는 양이온 발생용 타깃.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 양이온은 양성자, 탄소 이온, 산소 이온 또는 질소 이온이고, 상기 양이온은 상기 폴리머 쉘로부터 발생하는 양이온 발생용 타깃.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 양이온 발생용 박막의 가장자리가 부착되되, 상기 양이온 발생용 박막을 지지하는 지지부를 더 포함하는 양이온 발생용 타깃.
  12. 서로 대향하는 양면들을 갖는 양이온 발생용 박막의 하나의 면 상에, 전기방사 방식을 이용하여 금속 나노 코어 및 상기 금속 나노 코어를 둘러싸는 폴리머 쉘을 각각 포함하는 나노 선들을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 금속 나노 코어는 입사되는 레이저 빔에 의해 표면 플라즈몬 공명을 형성하고, 상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 레이저 빔의 세기보다 증강된 근접장이 형성되고, 상기 근접장에 의해 상기 양이온 발생용 박막으로부터 상기 양이온이 방출되는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 전기방사 방식을 이용하여 상기 나노 선들을 형성하는 단계는:
    금속 나노 입자들을 함유하는 폴리머 용액을 준비하는 단계; 및
    상기 폴리머 용액 및 상기 양이온 발생용 박막 사이에 전압을 인가하는 단계를 포함하는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자들은 금, 은, 구리 또는 알루미늄을 포함하는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 나노 선들은 상기 금속 나노 코어가 수십~수백 나노미터의 선폭을 갖도록 형성되는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 양이온 발생용 박막은 수소 또는 나트륨을 함유하는 물질, 또는 그래핀을 포함하는 양이온 발생용 타깃의 제조 방법.
  17. 제 1항의 양이온 발생용 타깃; 및
    상기 양이온 발생용 박막으로부터 양이온을 발생시켜 환자의 종양 부위로 투사하기 위해, 상기 나노 선들로 레이저 빔을 입사시키기 위한 레이저를 포함하되,
    상기 나노 선들로 입사된 상기 레이저 빔은 표면 플라즈몬 공명을 형성하고, 상기 표면 플라즈몬 공명에 의해 상기 레이저 빔의 세기보다 증강된 근접장이 형성되고, 상기 근접장에 의해 상기 양이온 발생용 박막으로부터 상기 양이온이 방출되는 이온 빔 치료 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 양이온 발생용 박막에 대향하는 상기 나노 선들의 타 측에 배치되는 이온 빔 치료 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 펨토 초 레이저 빔인 이온 빔 치료 장치.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 근접장의 세기는 상기 레이저 빔의 세기보다 수십~수만 배인 이온 빔 치료 장치.
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