KR20230018106A - 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀 - Google Patents

방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선 치료를 위한 방사선 선량교정 수행 시 워터 팬텀(water phantom)의 물의 온도를 정확하고 고르게 평행 상태가 되도록 함으로써 방사선 선량 교정의 오차를 방지하여 정확한 방사선 선량 교정을 행할 수 있도록 하며, 셋업(setup) 및 측정 시간을 단축할 수 있는 간을 단축할 수 있는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 수온을 조절하기 위한 장치로서, 물 탱크; 상기 물 탱크의 물을 상기 워터 팬텀으로 순환시키도록 구성되는 물 순환 장치; 상기 워터 팬텀의 수온을 검출하도록 구비되고, 하기 제어 모듈로 검출 온도를 전달하는 온도 검출 센서; 상기 온도 검출 센서에서 검출된 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀의 수온이 미리 설정된 온도를 갖도록 물 탱크의 물을 냉각 또는 가열시키도록 구성되는 물온도 조절 장치; 및 상기 물 순환 장치 및 물온도 조절 장치의 동작을 제어하도록 구성되는 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 팬텀의 자동 온도조절 장치가 제공된다.

Description

방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀 {HIGH PRECISION AUTOMATIC TEMPERATURE DEVICE OF WATER PHANTOM FOR RADIATION THERAPY DOSE CORRECTION AND WATER PHANTOM COMPRISING THE HIGH PRECISION AUTOMATIC TEMPERATURE DEVICE}
본 발명은 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사선 치료를 위한 방사선 선량교정 수행 시 워터 팬텀(water phantom)의 물의 온도를 정확하고 고르게 평행 상태가 되도록 함으로써 방사선 선량 교정의 오차를 방지하여 정확한 방사선 선량 교정을 행할 수 있도록 하며, 셋업(setup) 및 측정 시간을 단축할 수 있는 간을 단축할 수 있는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀에 관한 것이다.
의료용으로 사용하는 방사선 중 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.
치료방사선을 이용한 방사선 치료는 예컨대 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 높은 경우 재발을 방지하기 위해서, 또는 수술을 하지 못하는 경우, 또는 수술보다는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 또는 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자의 삶의 질을 높이고자 하는 경우, 또는 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 행해진다.
방사선치료는 선형가속기(linear accelerator)라고 하는 고가의 의료장비에 의해 행해진다. 선형가속기는 높은 선량율의 엑스레이 및 전자선을 출력할 수 있음은 물론 출력 에너지를 세밀하게 조절할 수 있어 현재 방사선 치료의 표준장비로 사용되고 있다.
그런데, 선형가속기로 방사선 치료를 수행할 때에 무엇보다 중요한 것은 선형가속기가 적당한 에너지의 방사선을 출력하도록 하는 것이다. 종양의 상태나 크기 또는 깊이에 대응한 최적 에너지의 방사선을 조사하여야 최대의 치료효과를 거둘 수 있으므로 선형가속기가 최적의 에너지를 갖는 방사선을 출력하도록 하는 것은 매우 중요한 일이다.
이에 따라 선형가속기를 사용하기 전에 선형가속기가 제대로 작동하는지 특히 방사선량의 조절이 정상적으로 이루어져 필요한 에너지의 방사선을 출력하는지 등의 동작 정밀성을 미리 체크하여야 한다. 이를 정도관리(Quality Assurance)라고 하며 실제로 병원에서 주기적 또는 비주기적으로 수행한다.
상기 정도관리를 위해 다양한 종류의 방사선량 계측장치가 사용되고 있다. 상기 방사선량 계측장치는, 방사선 방출부의 하부에 위치하여 방사선을 조사(照射)받고 조사된 에너지의 크기에 대응하는 신호를 발생하여 외부로 알려주는 것이다.
상기한 계측장치 없이는 출력방사선 에너지의 크기를 환자 종양의 특성에 맞추어 최적화하기가 불가능하므로 최적의 방사선을 처방할 수 없게 되어 치료효과가 매우 낮으며, 경우에 따라 환자에게 필요이상의 강한 에너지의 방사선을 가하여 의료 사망사고를 일으킬 수도 있다.
이와 같은 목적으로 사용되는 것이 의료계에서 소위 워터 팬텀(water phantom)이라 불리는 것으로 인체를 대신하여 방사선 계측이 가능하도록 만들어진 계측 장치이다.
일반적으로 방사선량 측정용 팬텀은 방사선 치료 혹은 방사선 이용 실험을 위해 조사되는 방사선량의 정밀한 양을 미리 측정하여 실제 치료 혹은 실험 과정에서 인체 혹은 대상물에 가해지는 방사선량을 최적으로 제어할 수 있도록 하는 인체 혹은 실험 대상물의 대체용 기구이다.
일반적으로 물은 유효 원자번호가 인체조직과 비슷하고 어디서나 쉽게 구할 수 있으며, 동일한 조성비와 균질한 밀도를 가진다. 따라서 물은 인체를 대신하여 방사선 흡수선량 측정 대상 물질로 사용된다.
워터 팬텀의 일 예는 대한민국 공개특허 제10-2007-0118394호에 개시되어 있다.
워터 팬텀은 일반적으로 아크릴이나 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지와 같은 합성수지로 제조되며 내부에 물을 수용할 수 있는 구조로 이루어진다. 상기 팬텀 내부에 수용된 물은 인체조직을 모사 하는 것으로서 필요에 따라 특정한 화학 물질이 첨가되기도 한다.
물 흡수선량은 국제원자력안전기구(IAEA)에서 제안한 바에 따라 일정한 크기의 수용부가 구비된 팬텀 장치에 물을 채운 상태에서 그 물속에 설치된 전리함(detector)(또는 이온 챔버(ion chamber)라고도 함)으로 입사되는 방사선량을 측정함으로써 얻을 수 있다.
방사선량은 방사선원으로부터 거리와 빔 중심축으로부터 벗어난 정도에 따라 측정값이 달라진다. 따라서 방사선량을 정밀하게 측정하기 위해서는 방사선 빔 중심축과 전리함을 일직선상과 방사선원으로부터의 거리의 한 점에 정확하게 정렬하는 것이 중요하며 매 측정마다 반복성 및 재현성이 확보되어야 한다. 특히 위와 같은 정밀 측정은 국가표준기본법에 의한 2차 표준기관 교정 분야 등에서 중요하다.
도 1은 종래 소형 워터 팬텀을 촬영한 사진으로서, 방사선 치료의 선량 교정 시에는 도 1과 같은 small water phantom(IBA사)을 이용하여 TRS-398 Protocol(IBA사)을 이용하여 선량교정을 수행한다.
이러한 방사선 선량교정 수행 시, 워터 팬텀의 물의 온도에 따라서 방사선량이 달라지기 때문에 물의 온도를 측정하고 보정하여 선량을 교정해야 한다.
그러나 종래에는 교정값을 받아오는 교정장치부에서 약 21℃도에서 교정값을 메인 장치부에 전달하기 때문에 물 온도에 따른 교정값의 변화를 최소화 하기 위해서 방사선 측정장치부에서는 가능한 물의 온도를 21℃로 맞추는데, 이와 같이 물의 온도를 맞추기 위해서 대부분의 정수기나 수돗물을 이용하여 물의 온도를 맞추고 있는 실정이며, 이에 따라 물의 평행상태를 맞추는 시간이 상당히 소요되고 불정확도를 발생시킬 요소가 많이 포함되어 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2007-0118394(2007.12.17. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2016-0038635(2016.04.07. 공개) 대한민국 등록특허공보 10-1728512(2017.04.19. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1751168(2017.06.27. 공고)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 방사선 치료를 위한 방사선 선량교정 수행 시 워터 팬텀(water phantom)의 물의 온도를 정확하고, 신속하게 평행 상태가 되도록 함으로써 방사선 선량 교정의 오차를 방지하여 정확한 방사선 선량 교정을 행할 수 있도록 하며, 셋업(setup) 및 측정 시간을 단축할 수 있는 간을 단축할 수 있는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 수온을 조절하기 위한 장치로서, 물 탱크; 상기 물 탱크의 물을 상기 워터 팬텀으로 순환시키도록 구성되는 물 순환 장치; 상기 워터 팬텀의 수온을 검출하도록 구비되고, 하기 제어 모듈로 검출 온도를 전달하는 온도 검출 센서; 상기 온도 검출 센서에서 검출된 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀의 수온이 미리 설정된 온도를 갖도록 물 탱크의 물을 냉각 또는 가열시키도록 구성되는 물온도 조절 장치; 및 상기 물 순환 장치 및 물온도 조절 장치의 동작을 제어하도록 구성되는 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 팬텀의 자동 온도조절 장치가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 물 순환 장치는, 상기 물 탱크의 물을 펌핑하도록 구비되는 제1 펌프; 일단부는 상기 제1 펌프에 연결되고, 타단부는 제1 펌프에 의해 펌핑되는 물을 워터 팬텀로 배출하도록 구성되는 물 공급 라인; 상기 워터 팬텀의 물을 펌핑하도록 구비되는 제2 펌프; 및 일단부는 상기 제2 펌프에 연결되고 타단부는 상기 물 탱크에 연결되는 물 회수 라인;을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 물 공급 라인은, 상기 제1 펌프에 연결되는 메인 공급 라인, 및 상기 메인 공급 라인의 타단부에서 복수로 분지되어 워터 펌프의 상부 측에 위치되는 분지 라인을 포함하며, 상기 제2 펌프는 워터 팬텀의 하부 측에서 물을 펌핑하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 물 온도 조절 장치는, 열전소자 모듈로 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 모듈은, 장치 온/오프 및 온도 제어 조작을 위한 제어 패널, 및 상기 물 순환 장치와 물온도 조절 장치의 동작을 제어하는 제어 회로 모듈을 포함하며, 상기 제어 회로 모듈은, 상기 온도 검출 센서의 검출 온도를 전달받는 검출온도 수신부와, 상기 검출온도 수신부에서 수신된 신호에 근거하여 물 탱크의 수온이 미리 설정된 온도가 되도록 상기 물온도 조절 장치를 제어하는 물온도 제어부, 및 상기 물 순환 장치를 제어하는 물순환 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 물온도 제어부는 검출 온도가 미리 설정된 온도에 도달할 때까지 제어하고, 상기 물순환 제어부는 물의 공급과 배출을 연속적으로 또는 간헐적으로 제어하고, 상기 검출 온도가 미리 설정된 온도에 도달하는 경우, 상기 물온도 제어부와 물순환 제어부의 동작은 정지되며, 상기 검출 온도가 미리 설정된 온도를 벗어나는 경우, 상기 물온도 제어부와 물순환 제어부의 동작이 자동 실행되도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 물을 신속하게 평행 상태가 되도록 할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 방사선 선량 교정의 오차를 방지하여 정확한 방사선 선량 교정을 행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 워터 팬텀의 물을 자동으로 정밀하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 셋업(setup) 및 측정 시간을 단축할 수 있는 간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 소형 워터 팬텀을 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치에 포함되는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 9는 워터 팬텀의 자동 온도 조절을 위하여 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치를 시제작한 것을 촬영한 사진이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치를 나타내는 평면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 정면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 측면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치를 포함하는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀을 나타내는 평면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 정밀 자동 온도조절 장치에 포함되는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치는, 도 2 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 크게 물 탱크(100); 물 순환 장치(200); 온도 검출 센서(300); 물온도 조절 장치(400); 및 제어 모듈(500);을 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치는, 도 2 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 워터 팬텀(WP)의 일측에 구비되는 물 탱크(100); 상기 물 탱크(100)의 물을 상기 워터 팬텀(WP)으로 순환시키도록 구성되는 물 순환 장치(200); 상기 워터 팬텀(WP)에 구비되어 그 워터 팬텀(WP)의 수온을 검출하고, 검출 신호를 하기 제어 모듈(500)로 전달하는 하나 이상의 온도 검출 센서(300); 상기 온도 검출 센서(300)에서 검출된 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀(WP) 내의 물의 온도가 미리 설정된 온도를 갖도록 물 탱크(100)의 물을 냉각 또는 가열시키도록 구성되는 물온도 조절 장치(400); 및 상기 온도 검출 센서(300)의 검출 신호를 전달받으며, 상기 물 순환 장치(200) 및 물온도 조절 장치(400)의 동작을 제어하도록 구성되는 제어 모듈(500);을 포함한다.
상기 물 탱크(100)는 워터 팬텀(WP)의 일측에 구비되어 상기 물온도 조절 장치(400)에 의해 온도 조절된 물이 상기 물 순환 장치(200)를 통해 공급되도록 구성된다.
상기 물 탱크(100)는 다양한 형태와 사이즈로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 워터 팬텀(WP)에서 요구되는 물의 양을 충분히 제공할 수 있는 부피를 갖고 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 물 순환 장치(200)는 상기 제어 모듈(500)의 제어 신호에 의해 상기 물 탱크(100) 내의 물을 상기 워터 팬텀(WP)으로 공급하고, 다시 상기 워터 팬텀(WP) 내의 물을 물 탱크(100)로 회수하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 물 순환 장치(200)는 상기 물 탱크(100)의 물을 펌핑하도록 구비되는 제1 펌프(미도시)와, 일단부는 상기 제1 펌프(미도시)에 연결되어 제1 펌프에 의해 펌핑되는 물을 공급하도록 연결되고, 타단부는 워터 팬텀(WP)으로 배출하도록 구성되는 물 공급 라인(210)과, 상기 워터 팬텀(WP)의 물을 펌핑하도록 구비되는 하나 이상의 제2 펌프(220), 및 일단부는 상기 제2 펌프(220)에 연결되고 타단부는 상기 물 탱크(100)에 연결되는 물 회수 라인(230)을 포함한다.
상기 제1 펌프는 예를 들면, 상기 물 탱크(100) 내에 구비되어 그 물 탱크(100) 내부에서 물을 펌핑하도록 이루어지는 수중 펌프로 구성될 수 있다.
상기 물 공급 라인(210)은 상기 제1 펌프에 연결되는 메인 공급 라인(211), 및 상기 메인 공급 라인(211)의 타단부에서 복수로 분지되어 워터 펌프(WP)의 상부 측에 위치되는 분지 라인(212)을 포함할 수 있다.
상기 분지 라인(212)은 도면에 나타낸 바와 같이 물온도 조절 장치(400)에 의해 수온이 조절된 물이 고르게 공급되어 워터 팬텀(WP) 내의 물이 신속한 평행 상태에 도달할 수 있도록 4개로 분지되어 워터 팬텀(WP)의 모서리부 측에 위치되도록 구성될 수 있다.
상기 제2 펌프(220)은 워터 팬텀(WP) 내의 물이 신속한 평행 상태에 도달할 수 있도록 복수 개소에서 배출될 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 제2 펌프(220) 및 물 회수 라인(230)은 워터 팬텀(WP)의 하부 측으로 물이 배출될 수 있도록 구성된다.
계속해서, 상기 온도 검출 센서(300)는 상기 워터 팬텀(WP)에 구비되어 그 워터 팬텀(WP)의 수온을 검출하고, 검출 신호를 제어 모듈(500)로 전달하도록 구성된다.
이러한 온도 검출 센서(300)는 워터 팬텀(WP)의 복수 개소에서 온도를 검출하도록 구비될 수 있다.
다음으로, 상기 물 온도 조절 장치(400)는 상기 온도 검출 센서(300)에서 검출된 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀(WP) 내의 수온이 미리 설정된 온도를 갖도록 상기 물 탱크(100)의 물을 냉각 또는 가열시키도록 구성된다.
구체적으로, 상기 물온도 조절 장치(400)는 일면과 타면에 각각 열전도체(예를 들면, 냉각판과 방열핀)를 갖는 열전소자 및 방열팬을 포함하는 열전소자 모듈로 구성되어 상기 물 탱크(100) 내의 물을 냉각 또는 가열하게 된다.
여기에서, 상기 열전소자 모듈에 의해 발생되는 열은 물 탱크(100)의 물을 직간접적으로 열전도시켜 냉각 또는 가열되도록 한다. 다시 말해서, 상기 열전소자 모듈은 물 탱크(100)의 일측의 개구부에 접합되어 구비되어 물을 직접적으로 냉각 또는 가열시키도록 구성된다. 또한, 상기 열전소자 모듈은 일부 또는 전체가 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 물 탱크(100)에 일측이 접합되어 발생되는 열이 물 탱크로 열전도되어 물 탱크(100) 내의 물을 냉각 또는 가열시키도록 구성될 수 있다.
이와 같이 열전소자 모듈로 구성되는 물온도 조절 장치(400)는 제어 모듈(500)의 제어에 따른 전류 흐름 방향을 제어로 물 탱크(100) 내의 물을 가열하거나 냉각시키게 된다.
상기 제어 모듈(500)은 상기 온도 검출 센서(300)의 검출 신호를 전달받으며, 상기 물 순환 장치(200) 및 물온도 조절 장치(400)의 동작을 제어하도록 구성된다.
상기 제어 모듈(500)은 크게 장치 온/오프 및 온도 제어 조작을 위한 제어 패널(510), 및 상기 물 순환 장치(200)와 물온도 조절 장치(400)의 동작을 제어하는 제어 회로 모듈(520)을 포함한다.
상기 제어 회로 모듈(520)은 온도 검출 센서(300)의 검출 신호(검출 온도)를 전달받는 검출온도 수신부(521)와, 상기 검출온도 수신부(521)에서 수신된 신호에 근거하여 물 탱크(100) 내의 수온이 미리 설정된 온도 또는 제어 패널(510)을 통해 입력된 온도가 되도록 상기 물온도 조절 장치(400)를 제어하는 물온도 제어부(522), 및 상기 물 순환 장치(200)의 제1 펌프 및 제2 펌프(210)의 펌핑 동작을 제어하는 물순환 제어부(523)를 포함한다.
상기 물온도 제어부(522)는 온도 검출 센서(300)에서 검출된 검출 온도가 미리 설정된 온도 또는 제어 패널(510)을 통해 입력된 온도에 도달할 때까지 물온조 조절 장치(400)(열전소자 모듈)의 동작을 제어하고, 상기 물순환 제어부(523)는 물의 공급과 배출을 연속적으로 또는 간헐적으로 제어하며, 상기 온도 검출 센서(300)에서 검출된 검출 온도가 미리 설정된 온도 또는 제어 패널(510)을 통해 입력된 온도에 도달하는 경우, 상기 물온도 제어부(522)와 물순환 제어부(523)의 동작은 정지되며, 이러한 일련의 동작은 온도 검출 센서(300)에 의해 검출된 검출 온도가 미리 설정된 온도 또는 제어 패널(510)을 통해 입력된 온도를 벗어나는 경우, 자동 실행된다.
또한, 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치는, 상기 워터 펌프(WP)의 수위를 검출하기 위한 수위 검출 센서(미도시)를 더 포함하며, 상기 제어 모듈(500)은 상기 수위 검출 센서에서 검출된 수위에 따라 미리 설정된 수위가 유지되도록 상기 물순환 제어부(523)를 제어하는 수위 제어부(524)를 더 포함할 수 있다.
도 9는 워터 팬텀의 자동 온도 조절을 위하여 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치를 시제작한 것을 촬영한 사진이다.
본 발명의 발명자는 도 9에 나타낸 바와 같이 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치를 시제작하여 워터 팬텀(WP) 내의 물의 온도을 조절하기 위한 테스트를 실행한 바, 워터 팬텀(WP) 내의 수온이 일정하게 유지되고, 미리 설정된 수온값이 벗어난 경우에 자동 실행되는 것을 확인하였으며, 실질적으로 워터 팬텀(WP)에 따라 각 구성부의 설계 사양을 최적화하는 경우 보다 신속하고 정밀한 자동 온도조절이 가능할 수 있음을 확인하였다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 정밀 자동 온도조절 장치 및 이를 포함하는 워터 팬텀에 의하면, 본 발명은 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 물을 신속하게 평행 상태가 되도록 할 수 있고, 방사선 선량 교정의 오차를 방지하여 정확한 방사선 선량 교정을 행할 수 있으며, 워터 팬텀의 물을 자동으로 정밀하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 셋업(setup) 및 측정 시간을 단축할 수 있는 간을 단축할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
WP: 워터 팬텀
100: 물 탱크
200: 물 순환 장치
210: 물 공급 라인
211: 메인 공급 라인
212: 분지 라인
220: 제2 펌프
230: 물 회수 라인
300: 온도 검출 센서
400: 물온도 조절 장치
500: 제어 모듈
510: 제어 패널
520: 제어 회로 모듈
521: 검출온도 수신부
522: 물온도 제어부
523: 물순환 제어부
524: 수위 제어부

Claims (6)

  1. 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀의 수온을 조절하기 위한 장치로서,
    물 탱크;
    상기 물 탱크의 물을 상기 워터 팬텀으로 순환시키도록 구성되는 물 순환 장치;
    상기 워터 팬텀의 수온을 검출하도록 구비되고, 하기 제어 모듈로 검출 온도를 전달하는 온도 검출 센서;
    상기 온도 검출 센서에서 검출된 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀의 수온이 미리 설정된 온도를 갖도록 물 탱크의 물을 냉각 또는 가열시키도록 구성되는 물온도 조절 장치; 및
    상기 물 순환 장치 및 물온도 조절 장치의 동작을 제어하도록 구성되는 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는
    워터 팬텀의 자동 온도조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물 순환 장치는,
    상기 물 탱크의 물을 펌핑하도록 구비되는 제1 펌프;
    일단부는 상기 제1 펌프에 연결되고, 타단부는 제1 펌프에 의해 펌핑되는 물을 워터 팬텀로 배출하도록 구성되는 물 공급 라인;
    상기 워터 팬텀의 물을 펌핑하도록 구비되는 제2 펌프; 및
    일단부는 상기 제2 펌프에 연결되고 타단부는 상기 물 탱크에 연결되는 물 회수 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는
    워터 팬텀의 자동 온도조절 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 물 공급 라인은, 상기 제1 펌프에 연결되는 메인 공급 라인, 및 상기 메인 공급 라인의 타단부에서 복수로 분지되어 워터 펌프의 상부 측에 위치되는 분지 라인을 포함하며,
    상기 제2 펌프는 워터 팬텀의 하부 측에서 물을 펌핑하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    워터 팬텀의 자동 온도조절 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 물 온도 조절 장치는,
    열전소자 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는
    워터 팬텀의 자동 온도조절 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은, 장치 온/오프 및 온도 제어 조작을 위한 제어 패널, 및 상기 물 순환 장치와 물온도 조절 장치의 동작을 제어하는 제어 회로 모듈을 포함하며,
    상기 제어 회로 모듈은, 상기 온도 검출 센서의 검출 온도를 전달받는 검출온도 수신부와, 상기 검출온도 수신부에서 수신된 신호에 근거하여 물 탱크의 수온이 미리 설정된 온도가 되도록 상기 물온도 조절 장치를 제어하는 물온도 제어부, 및 상기 물 순환 장치를 제어하는 물순환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    워터 팬텀의 자동 온도조절 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 물온도 제어부는 검출 온도가 미리 설정된 온도에 도달할 때까지 제어하고,
    상기 물순환 제어부는 물의 공급과 배출을 연속적으로 또는 간헐적으로 제어하고,
    상기 검출 온도가 미리 설정된 온도에 도달하는 경우, 상기 물온도 제어부와 물순환 제어부의 동작은 정지되며,
    상기 검출 온도가 미리 설정된 온도를 벗어나는 경우, 상기 물온도 제어부와 물순환 제어부의 동작이 자동 실행되도록 이루어지는
    워터 팬텀의 자동 온도조절 장치.
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