KR20220035397A - 스트론튬 밀봉 선원 - Google Patents

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KR20220035397A
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마크 지. 실턴
마크 더블유. 보세
제이슨 더블유. 보우른
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큐에스에이 글로벌 인크.
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Abstract

본 개시는, 예를 들어 눈의 치료 또는 다른 의학적 또는 산업적 프로세스들과 더불어 사용될 수 있는, 스트론튬-90 밀봉 방사 선원 또는 방사성 선원에 관한 것이다. 밀봉 방사 선원은, 봉입체 내부의 방사선 삽입체를 포함한다. 봉입체는, 그의 중심부에 증가된 차폐를 구비할 수 있을 것이다.

Description

스트론튬 밀봉 선원
본 PCT 출원은, 그의 모든 내용이 전체적으로 그리고 모든 목적을 위해 참조로 본 명세서에 통합되는, 2015년 5월 7일에 출원된 미국 가출원번호 제62/158,091호의 35 U.S.C. 119(e) 하에서의 우선권을 주장하는, 2016년 3월 15일 출원된 PCT/US2016/022437의 우선권을 주장하는, 2017년 11월 2일 출원된 미국 특허출원번호 제15/571,310호의 부분 계속 출원인, 2019년 7월 16일 출원된 미국 특허출원번호 제16/513,032호의 우선권을 주장한다.
본 개시는, 예를 들어 눈의 치료 또는 다른 의학적, 근접치료적(brachytherapeutic) 또는 산업적 프로세스들과 더불어 사용될 수 있는, 스트론튬-90 밀봉 선원에 관한 것이다. 특히, 상대적으로 일정한 흡수 선량률이, 방사선으로 치료될 치료 관심 조직의 표적 체적 전체에 걸쳐 추구된다(이하 "평평한 방사선 프로파일"이라고 언급됨).
의료적, 산업적 및 다른 프로세스들을 위한 다양한 유형의 방사 선원들 또는 방사성 선원들에 대한 종래 기술은, 잘 발달되어 있다. 예를 들어, 2013년 4월 30일 브리가티 등에게 허여된 그리고 그의 면전에서 Salutaris Medical Devices, Inc. 사에 양도된, "눈의 뒤쪽 부분에 방사선의 최소 침습 외안 전달을 위한 방법 및 장치"로 명칭이 부여된, 미국 특허 제8,430,804호는, 방사성 핵종 근접치료 선원으로부터 눈의 후방 부분으로의 베타 방사선의 최소 침습 전달을 위한 애플리케이터를 개시한다. 특히, 이는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 습성 연령 관련 황반 변성과 같은, 다양한 눈 질환들의 치료에 적합하다. 다른 종래 기술이, 2018년 1월 23일 루츠 등에게 허여된 그리고 그의 면전에서 Salutaris Medical Devices, Inc. 사에 양도된, "눈에 대한 방사선의 최소 침습 전달을 위한 방법 및 장치"로 명칭이 부여된, 미국 특허 제9,873,001호; 2016년 3월 18일 출원된, "내부 감쇠 구성요소를 둘러싸는 방사원을 갖는 방사선 시스템"으로 명칭이 부여된, PCT/US2014/056135; 2006년 7월 4일 화이트 등에게 허여된 그리고 그의 면전에서 Theragenics Corporation 사에 양도된, "근접치료 장치 및 그를 사용하는 방법"으로 명칭이 부여된, 미국 특허 제7,070,554호; 및 2002년 9월 3일 핑거에게 허여된, "안과용 근접치료 장치"로 명칭이 부여된, 미국 특허 제6,443,881호를 포함한다.
이러한 종래 기술이 잘 개발되었으며 그리고 의도된 목적에 적합하지만, 추가적 개선들이, 개시된 장치들에서 사용되는 방사성 선원들에 관해 추구된다. 특히, 방사선의 등방성(구형 "4π") 분포 대신에, 방사선의 평행 분포(평행 분포)가, 방사 선원이 치료 중인 조직들에 방사선을 지향시키는 것을 허용하는 가운데, 치료 중이 아닌 주변 조직으로 지향되는 방사선을 감소시키며 그리고 또한 과도한 방사선이 방출된 방사선 빔의 중심에서 치료 중인 조직들로 지향되는 것을 방지한다.
따라서, 본 개시의 목적은, 근접치료에서 그리고 다른 의료적 또는 산업적 프로세스에서 사용되는 방사 선원들에 관한 개선을 제공하는 것이다. 특히, 본 개시의 목적은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 습성 연령 관련 황반 변성을 포함하는, 눈의 질환들의 치료를 위한 공지의 애플리케이터들을 위한 개선된 방사 선원들을 제공하는 것이다. 이러한 방사 선원들은, 불필요한 방사선에 대해 더 많은 주변의 건강한 조직을 노출시키며 그리고 방사선 빔의 중심에서 치료 중인 조직을 과도하게 노출시킬 수 있는 등방성 방사선을 사용하는 것보다, 병든 조직에 더욱 균일하게 방사선을 집중시키도록 의도된다.
이러한 그리고 다른 목적들이, 방사선 삽입체가 그의 주변부 둘레에서 증가된 방사능을 그리고 그의 중심에서 적은 방사능을 갖는, 일반적으로 스트론튬-90을 수용하는, 베타 방사 선원을 제공함으로써 달성된다. 이것은, (중앙에 구멍 또는 개구를 갖는 도넛형 형상과 같은) 원환형 또는 환형 형상에 의해, 또는 감소된 두께 또는 감소된 방사능 함량을 갖는 디스크의 중앙 부분과 더불어, 달성될 수 있을 것이다. 이것은, 추가로, 아래쪽 오목 표면이 위쪽 오목 표면보다 더 짧은 곡률 반경을 가지며, 그로 인해 융기된 더 얇은 부분 및 아래쪽 더 두꺼운 주변 부분을 초래하도록 하는, 마이너스 렌즈 메니스커스 형상(meniscus shape)에 의해, 달성될 수 있을 것이다. 이것은, 추가로, 그로 인해 선원의 중앙 부분으로부터 방출되는 방사선을 실질적으로 감쇠시키도록, 치료 방사선이 그로부터 방출되는 면의 중심에 증가된 차폐를 갖는 봉입체를 제공함으로써, 달성된다. 추가로, 봉입체의 내부 또는 외부에서, 선원의 전방에 별도의 더 조밀한 감쇠 디스크를 사용하는 것이, 가능하다. 감쇠 디스크 내의 재료는, 이에 국한되는 것은 아니지만, 은, 구리, 납, 텅스텐, 금 및/또는 이리듐을 포함할 수 있을 것이다.
본 개시의 다른 목적들 및 이점들이, 뒤따르는 설명으로부터 그리고 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다:
도 1은 본 개시의 방사 선원의 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1의 방사 선원에 의해 생성되는 방사선량 프로파일에 관한 예시도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 개시의 방사 선원의 다양한 다른 실시예들을 예시한다.
도 4는 의학적 치료 도중의 사람의 안구에 대한 방사 선원의 배치를 예시한다.
도 5는 도 4의 일부분을 더욱 상세하게 예시한다.
도 6은, 마이너스 렌즈 메니스커스 형상을 구비하는, 본 개시의 방사 선원의 또 다른 실시예를 예시한다.
도 7a 및 도 7b는, 복수의 요소가 1개 또는 2개의 층으로 준-원환형 형상으로 배치되는, 본 개시의 방사 선원의 또 다른 실시예를 예시한다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는, 본 개시의 방사 선원의 여전히 또 다른 실시예를 예시한다.
동일한 참조부호들이 여러 도면 전체에 걸쳐 동일한 요소들을 참조하는 도면들을 지금부터 상세하게 참조하면, 도 1이 방사 선원(100)의 실시예에 대한 단면도를 예시한다는 것이, 확인된다. 방사 선원(100)은, 원통형, 환형, 원환형 형상을 포함하는, 실질적으로 회전 대칭형이다. 티타늄 또는 스테인리스 스틸로 이루어지는, 캡슐 몸체(300)가, 중앙 융기부(304)를 갖는 아래쪽 바닥체(302)를 포함하고, 그로 인해 캡슐 몸체(300)의 외측 원통형 벽(308)과 (그로 인해 아래쪽 바닥체(302)의 중앙 부분들에 베타 차폐를 증가시키는) 중앙 융기부(304) 사이에 원환형 채널(306)을 형성한다. 외측 원통형 벽(308)의 위쪽 에지는, 대체로 원통형이지만 모깍기된 아래쪽 원형 에지(312)를 구비하며 그리고 추가로, 신축형 내측 뚜껑(316)을 수용하기 위한 그리고 일반적으로 캡슐 몸체(300) 내부에 방사선 삽입체(318)를 타이트하게 배치하기 위해 그들 사이에 타이트한 마찰 또는 간섭 끼워맞춤을 형성하기 위한, 중앙 원통형 막힌 개구부(314)를 구비하는, 외측 뚜껑(310)을 수용하기 위한 원형 개구부를 형성한다. 일반적으로 티타늄 또는 스테인리스 스틸로 이루어지며 그리고 내부 원주 방향 원환형 릿지(327)를 갖는 것으로 도시되는, 외측 뚜껑(310)은, 일반적으로, 산업의 통상적인 표준을 사용하여, 캡슐 몸체(300)에 용접된다. (이전 실시예들의 삽입체(130)와 유사한) 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는, 캡슐 몸체(300)의 중앙 융기부(304)와 신축형 내측 뚜껑(316)의 아래쪽 에지 사이에 맞물리는, 위쪽 원형 형상 또는 디스크 형상 부분(320)을 구비한다. 이러한 구성은, 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 덜컹거림(rattling)을 감소시키기 위한 것이다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 위쪽 표면은, 볼록한 중앙 구역(325)을 포함한다. 이러한 볼록한 중앙 구역(325)은, 구조를 보강하기 위한 그리고 생산 도중에 뒤틀림 및 있을 수 있는 박리를 방지 또는 최소화하기 위한 것이다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는 추가로, 캡슐 몸체(300)의 원환형 채널(306) 내로 연장되는, 하방으로 연장되는 원주 방향 원환형 부분(323)을 구비한다.
자체의 두꺼워진 둘레부를 갖는, 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 원환형 형상은, 둘레부 주변에서의 증가된 방사선 방출 및 중심부 내부에서의 감소된 방사선 출력으로 이어진다. 이것은, 중앙 융기부(304)의 중앙 영역에서의 증가된 베타 차폐와 조합으로, 전형적인 값들이 4.05 밀리미터의 직경 및 1.75 밀리미터의 최대 높이의 방사 선원(100)에 대해 주어지는, 도 2에 예시된 선원의 전방에 위치되는 치료 관심 조직의 표적 체적 전체에 걸친 더욱 일정한 흡수 선량률을 달성하도록, 평면형 빔 프로파일을 야기한다. 주어진 예에서, 의도된 치료 체적(400)이, 3.0 밀리미터의 직경 그리고, 첫 번째 경우 (방사 선원(100)의 아래쪽 표면으로부터 1.817 밀리미터의 표적까지의 평균 깊이를 갖는) 1.438 내지 2.196 밀리미터의 깊이 또는 두 번째 경우 (방사 선원(100)의 아래쪽 표면으로부터 1.752 밀리미터의 표적까지의 평균 깊이를 갖는) 1.353 내지 2.111 밀리미터의 깊이를 갖는다. 11.50 밀리미터의 반경이, 사람의 안구(2000)의 (외측을 커버하는) 공막(2002)에 대해 일반적이다(도 4 및 도 5 참조). 당업자는, 본 개시의 검토 이후에, 상이한 구조적 파라미터들이, 특정 적용에 의해 요구될 수 있는 바와 같은, 상이한 방사선 분포들을 야기할 것임을, 이해할 것이다.
스트론튬-90 베타 방사선 삽입체(130)가, 스트론튬 세라믹, 스트론튬 유리, 또는 (다양한 가능한 형상들의) 타이트하게 패키징된 세라믹 구슬들 또는 내화-금속 복합재료의 집합체와 같은, 다양한 재료로 이루어질 수 있다는 것을, 알아야 한다. 스트론튬-90을 함유하는 내화 세라믹들 및 유리들은, 무엇보다도, 알루미늄, 실리콘, 지르코늄, 티타늄, 마그네슘, 칼슘의 금속 산화물들을 함유하는 것들과 같은, 광범위한 재료들로 조합하여 이루어질 수 있다. 다른 부가적인 재료들이, 이에 국한되는 것은 아니지만, SrF2, Sr2P2O7, SrTiO3, SrO, Sr2TiO4, SrZrO3, SrCO3, Sr(NbO3)2, SrSiO3, 3SrO.Al2O3, SrSO4, SrB6, SrS, SrBr2, SrC2, SrCl2, SrI2 및 SrWO4와 같은, 그러한 스트론튬-90 화합물들로 선택될 수 있다는 것이, 예상된다. 부가적으로, 스트론튬-90 이외의 재료들에 기초하는 베타 방출체들이 또한, 본 개시와 양립 가능할 수 있을 것이다. 그러한 베타 방출체들은, 구리-66, 납-209, 프라세오디뮴-145, 텔루륨-127, 주석-121, 니켈-66, 이트륨-90, 비스무트-210, 에르븀-169, 프라세오디뮴-143, 인-32, 인-33, 스트론튬-89, 이트륨-91, 텅스텐-188, 황-35, 주석-123, 칼슘-45, 버클륨-249, 루테늄-106, 툴륨-171, 프로메튬-147, 크립톤-85, 수소-3, 카드뮴-113m, 플루토늄-241, 스트론튬-90, 아르곤-42, 사마륨-151, 니켈-63, 실리콘-32, 아르곤-39, 탄소-14, 테크네튬-99, 셀레늄-79, 베릴륨-10, 세슘-135, 팔라듐-107, 레늄-187, 인듐-115 및 카드뮴-113을 포함할 수 있을 것이다. 특히, 상업적 및 기술적 고려 사항들(예를 들어, 에너지 준위 및 반감기) 이후에, 뒤따르는 것들, 즉 스트론튬-90/이트륨-90, 스트론튬-89, 인-32, 주석-123 및 이트륨-91이, 특별한 관심사의 것들이다.
도 3a 내지 도 3f는, 본 개시의 방사 선원(100)에 대한 6가지 추가적 설계를 예시한다. 도 3a의 방사 선원(100)은, 도 1과 매우 유사하며 그리고 아래쪽 바닥체(302)를 포함하는 캡슐 몸체(300)를 포함하고, 아래쪽 바닥체(302)의 내부 벽은, 자체의 내부에 중앙 융기부(304)를 구비하여 그로 인해 캡슐 몸체(300)의 외측 원통형 벽(308)과 중앙 융기부(304) 사이에 원환형 채널(306)을 형성하도록 한다. 외측 원통형 벽(308)의 위쪽 에지는, 대체로 원통형인 외측 뚜껑(310)을 수용하기 위한 원형 개구부를 형성한다. 외측 뚜껑(310)은 일반적으로, 산업의 통상적인 표준을 사용하여, 캡슐 몸체(300)에 용접된다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는, 그로 인해 중앙 통로(319)를 생성하도록 중심축을 중심으로 직사각형 단면을 회전시킴에 의해, 원환형으로 성형된다. 원환형으로 성형된 방사선 삽입체(318)는, 원환형 채널(306) 위에 배치되며, 그리고 중앙 융기부(304) 및 외측 원통형 벽(308)의 내부 내에 형성되는 쇼울더부(308A, 308B)에 의해 지지된다. 일반적으로 티타늄 또는 스테인리스 스틸로 이루어지는, 원통형 디스크 형상 스페이서(320)가, 외측 뚜껑(310)의 아래쪽 표면과 방사선 삽입체(318) 사이에 배치된다. 부가적으로, 일반적으로 티타늄 또는 스테인리스 스틸로 이루어지는, 원통형 차폐 삽입체(322)가, 중앙 개구(319) 내부에 삽입된다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 형상은, 중앙 개구(319) 내부에서의 감소된 방사선 출력과 더불어, 둘레부 주변에서의 증가된 방사선 출력으로 이어진다. 이것은, 중앙 융기부(304)의 중앙 영역 및 원통형 차폐 삽입체(322)에서의 증가된 차폐와 조합으로, 결과적으로 생성되는 베타 방사선의 (즉, 이방성) 특성의 선원의 전방에 위치되는 치료 관심 조직의 표적 체적 전체에 걸친 더욱 일정한 흡수 선량률을 달성하도록, 평면형 빔 프로파일을 초래한다.
도 3b의 방사 선원(100)의 실시예는, 도 3a의 실시예와 유사하다. 아래쪽 바닥체(302)의 내부 벽은, 도 3a의 중앙 융기부를 갖지 않고, 대체로 평면형이다. 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는, 저-융점 유리 본드(321) 또는 유사한 구성에 의해 원통형 디스크 형상 스페이서(320)에 고정된다. 원통형 차폐 삽입체(322)가, 스페이서(320)로부터 아래쪽 바닥체(302)의 내측 벽까지 연장되고, 그로 인해 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318) 아래에 원환형 형상 공동(306’)을 갖는 구성을 초래하도록 한다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 형상은, 중앙 개구(319) 내부의 방사선 선원의 제거와 더불어, 둘레부 주변에서의 증가된 방사선 선원으로 이어진다. 이것은, 원통형 차폐 삽입체(322)의 증가된 차폐와 조합으로, 선원의 전방에 위치되는 치료 관심 조직의 표적 체적 전체에 걸친 더욱 일정한 흡수 선량률을 달성하도록, 평면형 빔 프로파일을 초래한다.
도 3c의 방사 선원(100)의 실시예는, 도 3a의 실시예와 유사하다. 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는, 중앙 원통형 디스크 부분(318A)을 포함하며, 그리고, 개별적으로 디스크 부분의 외주부 둘레에서 연장되는, 위쪽 및 아래쪽 원환형 부분(318B, 318C)을 더 포함한다. 부가적으로, 스페이서(320)가 추가로, 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 외주부와 외측에서 접경하는, 하방으로 연장되는 원통형 스커트부(320A)를 포함한다. 스페이서(320)는 추가로, 차폐 삽입체(322)의 변형예를 수용하는 중앙 원통형 개구(320B)를 포함하고, 추가로, 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 중앙 원통형 디스크 부분(318A)에 대해 맞물리기 위한 그리고 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 위쪽 원환형 부분(318B) 내부에 배치되는, 하방으로 연장되는 절두-원추형 부분(322A)을 포함한다. 이러한 구성은, 차폐 삽입체(322)의 하방으로 연장되는 절두-원추형 부분(322A)과 중앙 융기부(304) 사이에서 중앙 원통형 디스크 부분(318A)을 맞물게 된다. 도 3b의 실시예와 유사하게, 원환형 형상 공동(306’)이, 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 아래쪽 원환형 부분(318C)과 바닥체(302)의 내측 벽 사이에 형성된다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 형상은, 원통형 디스크 부분(318A)으로부터의 방사선의 감소와 더불어, 둘레부 주변에서의 증가된 방사선 선원으로 이어진다. 이것은, 중앙 융기부(304)의 증가된 차폐와 조합으로, 선원의 전방에 위치되는 치료 관심 조직의 표적 체적 전체에 걸친 더욱 일정한 흡수 선량률을 달성하도록, 평면형 빔 프로파일을 초래한다.
도 3d의 실시예는, 도 3b의 실시예와 유사하다. 그러나, 원통형 벽(308)의 내부는, 원환형 채널(306) 위에서 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)를 지지하기 위한, 쇼울더부들(308A, 308B)을 포함한다. 이것은, 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)를 스페이서(320)에 부착하기 위한 저-융점 유리 본드(321) 또는 유사한 구성에 대한 필요성을 제거할 수 있을 것이다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 형상은, 중앙 개구(319) 내부의 방사선 선원의 제거와 더불어, 둘레부 주변에서의 증가된 방사선 선원으로 이어진다. 이것은, 원통형 차폐 삽입체(322)의 증가된 차폐와 조합으로, 선원의 전방에 위치되는 치료 관심 조직의 표적 체적 전체에 걸친 더욱 일정한 흡수 선량률을 달성하도록, 평면형 빔 프로파일을 초래한다.
도 3e의 실시예는, 도 3c의 실시예와 유사하다. 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는, 중앙 원통형 디스크 부분(318A)을 포함하며, 그리고 디스크 부분의 외주부 둘레에서 연장되는, 아래쪽 원환형 부분(318C)을 더 포함한다. 위쪽 원환형 부분의 부재는, 스페이서(320)가 원통형 디스크 형상으로 단순화되는 것을 허용한다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 형상은, 원통형 디스크 부분(318A)으로부터의 방사선의 감소와 더불어, 둘레부 주변에서의 증가된 방사선 선원으로 이어진다. 이것은, 중앙 융기부(304)의 증가된 차폐와 조합으로, 선원의 전방에 위치되는 치료 관심 조직의 표적 체적 전체에 걸친 더욱 일정한 흡수 선량률을 달성하도록, 평면형 빔 프로파일을 초래한다.
도 3f의 실시예는, 도 3e의 실시예와 유사하다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는, 원환형 형상 대신에, 디스크 형상으로 단순화된다. 부가적으로, 스페이서(320)가 추가로, 원환형 형상 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)의 외주부와 외측에서 접경하는, 하방으로 연장되는 원통형 스커트부(320A)를 포함한다. 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)는, 중앙 융기부(304) 및 원환형 채널(306) 위에 매달리게 되도록, 저-융점 유리 본드(321)에 의해 원통형 디스크 형상 스페이서(320)에 고정된다. 이러한 실시예가 추가로, 적어도 부분적으로, 중앙 융기부(304)와 접촉하며 그리고 그에 의해 지지되는, 스트론튬-90 방사선 삽입체(318)를 구비할 수 있다는 것이, 예상된다.
도 6의 실시예는, 위쪽 및 아래쪽 표면(502, 504) 상에 2가지 상이한 곡률이 존재하는, 마이너스 렌즈 메니스커스 형상을 갖는 스트론튬-90 방사선 삽입체(500)이다. 위쪽 표면(502)(또는 "후면")은 볼록하고, 아래쪽 표면(504)(또는 "전면")은 오목하며, 그리고 방사선 삽입체(500)는, 자체의 에지들(512, 514)에서보다 자체의 중심(510)에서 더 얇다. 일반적으로, 이러한 마이너스 렌즈 메니스커스 형상은, 위쪽 표면(502)에 대한 것보다 아래쪽 표면(504)에 대해 더 짧은 곡률 반경을 구비함에 의해 구현될 수 있을 것이다. 비록 도시되지 않지만, 이러한 방사선 삽입체(500)는, 일반적으로, 가능하게는 더 평평한 방사선 프로파일을 달성하기 위해 자체의 중앙 부분에서 (즉, 중심(510) 아래에서) 증가된 차폐를 갖도록, 도 3a 내지 도 3f에 도시된 것과 유사한 봉입체 또는 캡슐 몸체(300)에 의해 둘러싸일 것이다. 이러한 메니스커스 구성은, 수학적 관점에서, 원통형 또는 평평한 디스크와 원환형 "도우넛-형상" 구성 사이의 중간인 것으로 간주될 수 있을 것이다. 구성은, "메니스커스" "양면 오목형(biconcave)" 또는 "평평한 오목형(planar concave)"으로 언급될 수 있을 것이다.
도 7a의 실시예는, 준-원환형 형상으로 배열되는 스트론튬-90의 디스크형 하위-요소들(602)의 링을 포함하는, 스트론튬-90 방사선 삽입체(600)를 예시한다. 유사하게, 도 7b의 실시예는, 준-원환형 형상으로 배열되는 스트론튬-90의 디스크형 하위-요소들(602)의 제1 링과 함께, 첫 번째 링으로부터 하나의 디스크의 반경 또는 너비의 절반만큼 회전 방향으로 오프셋되며 그리고, 일반적으로 하위-요소들(602, 604)의 두께만큼, 축 방향으로 오프셋되는, 스트론튬-90의 디스크형 하위-요소들(604)의 제2 링을 포함하는, 스트론튬-90 방사선 삽입체(600)를 예시한다. 제1 링 및 제2 링은, 서로 인접하게 놓이며 그리고 공통 회전축(606)을 공유한다. 도 7a 및 도 7b의 실시예들은 추가로, 밀봉된 봉입체를 포함한다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c의 실시예들은, 융합 Sr-90 유리(702)가 그 내부에 용융 및 접합되는, 금속, 세라믹, 또는 유사한 접시(700)를 포함한다. Sr-90 유리(702)는, 점성 상태에서, 메니스커스(704)(도시된 오목 표면)를 형성하도록 하기 위해, 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시된 위치로부터 반전된 위치에서, 접시 내에 부어진다. 접시(700)의 둘레 부분들에서 Sr-90 유리의 양을 증가시키기 위해, 원환형 홈통부들(706)이, 도 8a 및 도 8에 도시된 바와 같이, 형성될 수 있을 것이다. 이러한 도 8a, 도 8b 및 도 8c의 실시예들은 추가로, 밀봉된 봉입체를 포함한다.
본 개시에 대한 다른 대안예들이, 스테인리스 스틸 삽입체 내로 사전-용융되는 유리, 세라믹과 함께 압축된 유리 분말 및 세라믹과 혼합된 다음 압축된 유리 분말과 같은, 유리를 사용하는 능동형 삽입체의 고정을 포함한다. 부가적으로, 대안예들은, 구리, 은, 알루미늄 등과 같은 연질 재료들 또는 다양한 유형(파형, 원추형, 접힌 디스크 등)의 스프링들의 사용과 같은, 기계적 방법을 사용하는, 능동형 삽입체의 고정을 포함한다. 추가적 대안예들이, 캡슐 뚜껑과 접속하는 개구 또는 돌출부를 갖는 테이퍼형 세라믹 디스크들 또는 디스크와 같은, 위치적 오류를 방지하기 위한 능동형 삽입체 중심 맞춤 특징부들을 구비한다.
유사하게, 캐비티를 구비하는 방사 선원들의 다양한 실시예들이, 방사성 미소구체들로 캐비티를 충전함에 의해 구현될 수 있다. 그러한 형상들은, 선원 내부의 캐비티의 형상에 의해 한정되는 가운데, 미소구체들은, 조립 도중에 와셔들, 공간들 또는 유사한 장치들을 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다. 다른 대안적인 실시예들이, 미소구체들을 움직이지 못하게 하기 위해 그리고 그들의 형상을 한정하기 위해, 융합 유리/에나멜 접합 재료를 사용하여 삽입체(예를 들어, 금속 또는 세라믹 지지체)에 접합되는 방사성 미소구체들을 포함한다.
본 개시의 다른 양태에서, 암모니아 수용액(NH4OH)이, 용해된 방사성 질산스트론튬 90Sr(NO3)2 및 용해된 질산은(AgNO3)(일부 적용들에서 금 또는 구리가 은을 대체할 수 있으며, 은, 금 또는 구리의 혼합물들이 또한 사용될 수 있음)을 함유하는 혼합된 수용액에 첨가되며, 그리고 혼합된 침전물이, 난용성 수산화은 AgOH(그의 일부가 제자리에서 산화은 Ag2O 플러스 물로 변환될 수 있음) 및 수산화 스트론튬 90Sr(OH)2를 형성할 수 있다. 가용성 질산암모늄 NH4NO3이 용액 내에 남게 된다. 과량의 수산화 암모늄은, 수용성 암모니아성 은 착염(water-soluble ammoniacal silver complex)[Ag(NH3)2OH]을 생성하는 가운데, 수산화 스트론튬은 불용성으로 남게 된다. 용액 및/또는 혼합된 침전물은, 모든 고체가, 친밀한 혼합물을 생성하기 위해 용액 밖으로 결정화되거나 공침전되도록, 증발될 수 있다. 이러한 고체들은, 건조를 위해 구워지고, 따라서 질산암모늄은, 분해되고 실질적으로 아무것도 남기지 않도록 (섭씨 250도 이상에서) 승화되고, 수산화은은, 산화은으로 분해된 다음, 추가로 은 금속으로 분해되며, 그리고 수산화 스트론튬은, 산화 스트론튬으로 분해된다. 남겨지는 것은, 은 금속 및 산화 스트론튬(90SrO + Ag)의 친밀한 혼합물이다. 은은 연질 반-귀금속이기 때문에, 은과 방사성 산화 스트론튬의 친밀한 혼합물은, 압착, 단조, 압연, 압출 및/또는 소결과 같은 프로세스들에 의해, 얇은 원환형 삽입체 형상들로 기계적으로 및/또는 열적으로 형성될 수 있다.
수산화은 또는 산화은은, 취급 가능한 녹색-상태 디스크(필요한 경우, 유기 또는 무기 결합제가 첨가될 수 있음)를 생성하기 위해 입자를 함께 결합하기에 충분한 압력에서 그러나 디스크 내부에 다공성 또는 미세 다공성을 남기기에 충분할 정도로 낮은 압력에서, 디스크 형상(원환형 또는 평면형)으로 준비 및 압착될 수 있다. 수용성 질산스트론튬 90Sr(NO3)2 가, 이어서 디스크 내로 스며들 수 있으며, 그리고 이어서 친밀한 혼합을 달성하기 위해 건조될 수 있다. 건조된 디스크는, 산화구리, 산화은, 수산화구리, 수산화은, 수산화금(즉, 금산(auric acid)) 또는 이들의 혼합물들로 형성되는 매트릭스 내부에 매립되거나 고정되는, 산화스트론튬을 함유하는 완전히 조밀한 서멧(cermet)을 생성하기 위해 소결될 수 있다. 스트론튬 및 은(또는 금, 구리 또는 이들의 혼합물)의 비율은, 상이한 기계적 특성들을 야기하도록, 변화될 수 있다. 적은 스트론튬은, 더 많은 연성을 생성하지만 더 두꺼운 더욱 감쇠형의 디스크를 생성한다. 조성의 전형적인 범위는, 은, 금 또는 구리 중의 산화스트론튬의 2 내지 50몰%, 바람직하게 5 내지 40몰%, 더욱 바람직하게 10 내지 30몰%일 수 있다. 서멧 디스크들은, 더욱 조밀화하기 위해 또는 디스크들의 형상을 재성형하기 위해, 소결 이후에 다시 압착되거나 또는 달리 기계적으로 또는 열적으로 처리될 수 있다.
본 개시의 다른 양태에서, 스트론튬-90 화합물들은, 복합 재료를 만들기 위해 알루미늄과 통합되거나 혼합된다. 이것은, 불화스트론튬(90SrF2) 분말을 알루미늄 분말과 혼합하거나 블렌딩함에 의해 알루미늄 내에 스트론튬-90을 통합하고, 혼합물을 빌렛(billet)으로 압축하며, 이어서, 90SrF2 + Al의 와이어를 생성하기 위해 금속 칼라 내의 개구를 통해 빌렛을 압출하기 이전에, 알루미늄의 녹는점(섭씨 660.3도)보다 약 10℃ 낮은 온도로 가열하는 방법에 의해 실행될 수 있다. 결과적으로 생성되는 재료는, 본 개시에 설명된 바와 같은, 원환형 디스크 또는 유사한 구성으로 형성될 수 있다.
불화스트론튬은, 안정적인 재료이다. 이것은, 섭씨 1477도에서 용융되며, 그리고 물에서 불용성이다(Ksp 값은 섭씨 25도에서 대략 2.0 x 10-10 임). 이것은, 가용성 불화암모늄을 질산스트론튬 용액에 첨가함에 의해, 불용성 불화스트론튬(90SrF2)을 침전시킴에 의해, 그리고 혼합물/혼합재를 디스크로 압착하기 이전에 건조염을 알루미늄 분말과 혼합/블렌딩함에 의해, 상업적으로 이용 가능한 질산스트론튬 90Sr(NO3)2 로부터 만들 수 있습니다. Al에 대한 90SrF2의 유용한 비율은 일반적으로, 90SrF2의 5-50%, 바람직하게 10-30%의 범위일 수 있다(중량 기준). 결과적으로 생성되는 재료는, 본 개시에 설명된 바와 같은, 원환형 디스크 또는 유사한 구성으로 형성될 수 있다.
대안적으로, 90Sr(NO3)2의 수용액이, 다공성 또는 미세다공성 알루미늄으로 이루어진 디스크 내로 흡수될 수 있고, 이어서 건조될 수 있으며, 그리고, 질산스트론튬을 산화스트론튬으로 변환하기 위해, 비-산화성 분위기에서, 섭씨 570도의 90Sr(NO3)2의 분해 온도 이상이지만 알루미늄의 융점 660.3도 이하에서 구워질 수 있다. 이것은, 진공 오븐 내에서, 또는 아르곤과 같은 불활성 기체 또는 아르곤-수소 혼합물과 같은 환원 분위기 하에서, 달성될 수 있다. 스트론튬-90의 다른 가용성 형태들이, 유사한 방식으로 흡수되고 구워질 수 있다. 결과적으로 생성되는 재료는, 본 개시에 설명된 바와 같은, 원환형 디스크 또는 유사한 구성으로 형성될 수 있다.
따라서, 여러 상기한 목적들 및 이점들이 가장 효율적으로 성취된다. 비록 본 발명의 바람직한 실시예들이 여기에서 개시되고 상세하게 설명되었지만, 본 발명은, 결코 그에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 위쪽 볼록 표면 및 아래쪽 오목 표면을 갖는 방사선 삽입체로서,
    아래쪽 오목 표면의 곡률 반경이 위쪽 볼록 표면의 곡률 반경보다 더 짧은 것인, 방사선 삽입체.
  2. 제1항에 있어서,
    방사선 삽입체는, 회전 대칭인 것인, 방사선 삽입체.
  3. 제2항에 있어서,
    방사선 삽입체의 중심이, 방사선 삽입체의 에지들보다 더 얇은 것인, 방사선 삽입체.
  4. 제3항에 있어서,
    방사선 삽입체는, 베타-방출체인 것인, 방사선 삽입체.
  5. 제4항에 있어서,
    방사선 삽입체는, 마이너스 렌즈 메니스커스 형상인 것인, 방사선 삽입체.
  6. 제1항에 있어서,
    방사선 삽입체는, 스트론튬-90을 포함하고, 상기 스트론튬-90은, 스트론튬 세라믹, 스트론튬 유리, SrF2, Sr2P2O7, SrTiO3, SrO, Sr2TiO4, SrZrO3, SrCO3, Sr(NbO3)2, SrSiO3, 3SrO.Al2O3, SrSO4, SrB6, SrS, SrBr2, SrC2, SrCl2, SrI2 및 SrWO4로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료 또는 화합물 내에 함유되는 것인, 방사선 삽입체.
  7. 제1항에 있어서,
    방사선 삽입체는, 재료 또는 화합물 내에 함유되는 베타 선원을 포함하고, 상기 베타 선원은, 구리-66, 납-209, 프라세오디뮴-145, 텔루륨-127, 주석-121, 니켈-66, 이트륨-90, 비스무트-210, 에르븀-169, 프라세오디뮴-143, 인-32, 인-33, 스트론튬-89, 이트륨-91, 텅스텐-188, 황-35, 주석-123, 칼슘-45, 버클륨-249, 루테늄-106, 툴륨-171, 프로메튬-147, 크립톤-85, 수소-3, 카드뮴-113m, 플루토늄-241, 스트론튬-90, 아르곤-42, 사마륨-151, 니켈-63, 실리콘-32, 아르곤-39, 탄소-14, 테크네튬-99, 셀레늄-79, 베릴륨-10, 세슘-135, 팔라듐-107, 레늄-187, 인듐-115 및 카드뮴-113으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 방사선 삽입체.
  8. 방사선 조립체로서,
    그 내부에 캐비티를 갖는 봉입체를 포함하고, 상기 캐비티는, 복수의 미소구슬(microbead)을 포함하는 방사 선원을 포함하는 것인, 방사선 조립체.
  9. 방사선 조립체로서,
    원형 패턴으로 배열되는 복수의 디스크형 하위-요소를 포함하고, 상기 디스크형 하위-요소들은, 스트론튬-90을 포함하는 것인, 방사선 조립체.
  10. 방사선 조립체로서,
    원형 패턴으로 배열되는 제1 복수의 디스크형 하위-요소의 제1 층, 및 원형 패턴으로 배열되는 제2 복수의 디스크형 하위-요소의 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은, 공통 종방향 축을 갖는 가운데, 서로 인접하게 배치되며, 상기 디스크형 하위-요소들은, 스트론튬-90을 포함하는 것인, 방사선 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 층의 디스크들은, 상기 디스크형 하위-요소들의 반경 만큼, 상기 제2 층의 디스크들로부터 오프셋되는 것인, 방사선 조립체.
  12. 스트론튬-90을 함유하는 방사 선원 내에서 방사성 삽입체로서의 사용을 위한 원환형 디스크로서,
    상기 스트론튬-90은, 스트론튬 세라믹, 스트론튬 유리, SrF2, Sr2P2O7, SrTiO3, SrO, Sr2TiO4, SrZrO3, SrCO3, Sr(NbO3)2, SrSiO3, 3SrO.Al2O3, SrSO4, SrB6, SrS, SrBr2, SrC2, SrCl2, SrI2 및 SrWO4로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료 또는 화합물 내에 함유되는 것인, 원환형 디스크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스트론튬-90은, 산화스트론튬(SrO) 내에 함유되며, 그리고, 구리, 은, 금 및 이들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료를 더 포함하는 것인, 원환형 디스크.
  14. 구리, 은 또는 금의 수산화물들, 구리 또는 은의 산화물들, 또는 이들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료들의 스트론튬-90 방사 선원에서의 사용을 위한 방사성 삽입체를 제조하는 방법으로서,
    용액으로부터의 침전에 의한, 다공성 디스크들로 재료를 형성, 성형 또는 압착하는 단계가 뒤따르게 되고, 용액으로부터 스트론튬-90을 흡수시키는 단계가 뒤따르게 되며, 건조한 상태로 증발시키는 단계가 뒤따르게 되고, 구리, 은, 금 및 이들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 금속 내부에 혼합되고 고정되는, 적어도 하나의 불용성 스트론튬 화합물을 함유하는, 소결된 서멧을 생성하기 위해 처리하는 단계가 뒤따르게 되는 것인, 방사성 삽입체를 제조하는 방법.
  15. 구리, 은 또는 금의 수산화물들, 구리 또는 은의 산화물들, 또는 이들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료들의 스트론튬-90 방사 선원에서의 사용을 위한 방사성 삽입체를 제조하는 방법으로서,
    용액으로부터의 침전에 의한, 다공성 디스크들로 재료를 형성, 성형 또는 압착하는 단계가 뒤따르게 되고, 용액으로부터 Sr-90을 흡수시키는 단계가 뒤따르게 되며, 건조한 상태로 증발시키는 단계가 뒤따르게 되고, 산화구리, 산화은, 수산화구리, 수산화은, 수산화금, 및 이들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료 내부에 혼합되고 고정되는, 적어도 하나의 불용성 스트론튬 화합물을 함유하는, 소결된 서멧을 생성하기 위해 처리하는 단계가 뒤따르게 되는 것인, 방사성 삽입체를 제조하는 방법.
  16. 구리, 은 또는 금의 수산화물들, 또는 구리 또는 은의 산화물들, 또는 이들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 재료들의 스트론튬-90 방사 선원에서의 사용을 위한 방사성 삽입체를 제조하는 방법으로서,
    용액으로부터의 침전에 의한, 다공성 디스크들로 재료를 형성, 성형 또는 압착하는 단계가 뒤따르게 되고, 용액으로부터 스트론튬-90을 흡수시키는 단계가 뒤따르게 되며, 건조한 상태로 증발시키는 단계가 뒤따르게 되고, 구리, 은, 금 또는 이들의 혼합물들의 분해성 화합물 내부에 혼합되고 고정되는, 적어도 하나의 불용성 스트론튬 화합물을 함유하는, 소결된 서멧을 생성하기 위해 처리하는 단계가 뒤따르게 되는 것인, 방사성 삽입체를 제조하는 방법.
  17. 구리, 은 또는 금 및 이들의 혼합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 금속과 스트론튬-90을 혼합하는 방법으로서,
    용액으로부터의 수산화물들의 공침에 의한, 상기 금속 내부에 혼합되고 고정되는, 적어도 하나의 불용성 스트론튬 화합물을 함유하는 서멧을 형성하기 위해 기계적 및 열적으로 처리하는 것이 뒤따르게 되는 것인, 혼합하는 방법.
  18. 스트론튬-90을 함유하는 방사 선원 내에서 방사성 삽입체로서의 사용을 위한 원환형 디스크로서,
    상기 스트론튬-90은, 알루미늄과 통합 또는 혼합되는, 불화스트론튬(90SrF2) 내에 함유되는 것인, 원환형 디스크.
  19. 제18항에 있어서,
    원환형 디스크는, 사람의 눈의 조사를 위해 사용되는 것인, 원환형 디스크.
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