KR20230106647A - 중성자 포획 치료 시스템 - Google Patents
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Abstract
가속기에 기초하여 작동되어 보다 안전하고 더 신뢰할 수 있는 중성자 포획 치료 시스템(100)은 보다 콤팩트한 구조와 합리적인 레이아웃을 갖고 병원 등과 같은 치료 장소에 적용될 수 있다. 중성자 포획 치료 시스템(100)은 하전 입자 빔 생성 유닛(11), 빔 전달 유닛(12) 및 중성자 빔 생성 유닛(13)을 포함하며; 하전 입자 빔 생성 유닛(11)은 이온 소스(111) 및 가속기(112)를 포함하고, 가속기(112)는 이온 소스(111)에 의해 생성된 하전 입자를 가속하여, 필요한 에너지의 하전 입자 빔을 획득하며; 중성자 빔 생성 유닛(13)은 타겟 재료, 빔 성형체(131) 및 시준기(132)를 포함하고, 가속기(112)에 의해 생성된 하전 입자 빔은 빔 전달 유닛(12)을 통해 타겟 재료 상에 조사되고 타겟 재료와 작용하여 중성자를 생성하며, 생성된 중성자는 빔 성형체(131)와 시준기(132)를 순차적으로 통과하여 치료용 중성자 빔을 형성하고; 중성자 포획 치료 시스템(100)은 콘크리트로 구성된 건물에 일체로 수용되며 조사 챔버(101), 가속기 챔버(102) 및 빔 전달 챔버(103)를 포함하고, 중성자 빔 생성 유닛(13)은 조사 챔버(101)와 빔 전달 챔버(103)의 격벽에 적어도 부분적으로 수용된다.
Description
본 발명은 방사선 조사 시스템에 관한 것으로, 특히 중성자 포획 치료 시스템에 관한 것이다.
원자학의 발달로, 코발트 식스티(cobalt sixty), 선형 가속기, 전자 빔 등과 같은 방사선 치료는 암을 치료하기 위한 주요 수단 중 하나가 되었다. 그러나, 전통적인 광자 또는 전자 치료는 방사선 자체의 물리적 조건에 의해 제한되므로, 종양 세포를 사멸하면서 빔 경로에 있는 많은 정상 조직에 또한 해를 입히게 된다. 더욱이, 방사선에 대한 종양 세포의 민감도 레벨이 상이하기 때문에, 전통적인 방사선 치료는 일반적으로 방사선 내성이 있는 악성 종양(예를 들어, 다형교모세포종(glioblastoma multiforme) 및 흑색종(melanoma))에 대한 치료 효과가 열악하다.
종양 둘레의 정상 조직에 대한 방사선 손상을 감소시키기 위해, 화학 치료의 타겟 치료 개념이 방사선 치료에 적용된다. 방사선 내성이 높은 종양 세포와 관련하여, 양성자 치료, 중입자 치료, 중성자 포획 치료 등과 같은 상대 생물학적 유효성(relative biological effectiveness)(RBE)이 높은 조사 소스가 또한 현재 활발히 개발되고 있다. 여기서, 중성자 포획 치료는 전술한 2개의 개념, 예를 들어 붕소 중성자 포획 치료(boron neutron capture therapy)(BNCT)를 조합하고, 정확한 중성자 빔 조절 및 제어와 조합하여 종양 세포에 붕소 함유 약물의 특정 응집에 의해 전통적인 방사선보다 더 나은 암 치료 선택을 제공한다.
이전의 중성자 포획 치료 시스템은 대부분 반응기에 기초하여, 핵 반응기 자체가 고가이고 사용이 제한적일 뿐만 아니라 안전하지 않은 요인, 복잡한 설비가 있고 의료 용례에 사용되기에 어려움이 있었다. 따라서, 위의 문제를 해결하기 위한 새로운 기술적 해결책을 제안할 필요가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 이온 소스와 가속기를 포함하고, 이온 소스는 하전 입자를 생성하도록 구성되며, 가속기는 이온 소스에 의해 생성된 하전 입자를 가속하여 필요한 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 획득하도록 구성된다. 중성자 빔 생성부는 타겟, 빔 성형체 및 시준기를 포함하고, 타겟은 빔 전달부와 빔 성형체 사이에 배열되며, 가속기에 의해 생성된 하전 입자 빔은 빔 전달부를 통해 타겟 상에 조사되고 타겟과 작용하여 중성자를 생성하고, 생성된 중성자는 빔 성형체와 시준기를 순차적으로 통과하여 치료용 중성자 빔을 형성한다. 중성자 포획 치료 시스템은 콘크리트로 이루어진 건물에 전체적으로 수용되며 조사 챔버, 가속기 챔버, 및 빔 전달 챔버를 포함한다. 약제가 주입된 피조사체(irradiated body)는 조사 챔버에서 치료용 중성자 빔에 의해 조사 치료를 받는다. 가속기 챔버는 하전 입자 빔 생성부를 적어도 부분적으로 수용한다. 빔 전달 챔버는 빔 전달부를 적어도 부분적으로 수용하고, 중성자 빔 생성부는 조사 챔버와 빔 전달 챔버 사이의 격벽에 적어도 부분적으로 수용된다. 중성자 포획 치료 시스템은 가속기에 기초하여 작동되고, 따라서 보다 안전하고 더 신뢰할 수 있으며, 보다 콤팩트한 구조와 합리적인 레이아웃을 갖고, 병원 등과 같은 치료 장소에 적용될 수 있다.
바람직하게는, 중성자 포획 치료 시스템은 약제 제어 챔버 및 약제 주입 디바이스를 더 포함할 수 있다. 약제 주입 디바이스는 조사 치료 동안 피조사체에 약제를 주입하도록 구성되며, 약제 통로 조립체, 약제 수용 메커니즘 및 약제 제어 메커니즘을 포함한다. 약제 통로 조립체는 약제 제어 챔버와 조사 챔버 사이에 배열되고, 약제 수용 메커니즘과 약제 제어 메커니즘은 약제 제어 챔버에 배열되어 약제 제어 챔버에서 피조사체의 약제 주입을 제어한다. 안전성 및 신뢰성을 개선시키기 위해 조사 챔버에서의 작동을 피할 수 있으며, 한편, 조사 챔버에서의 중성자 방사선은 약제 수용 메커니즘 및 약제 제어 메커니즘에 영향을 미치는 것이 방지된다.
또한, 약제 통로 조립체는 약제 통로 부재 및 수용 부재를 포함할 수 있다. 약제 통로 부재는 약제를 주입하도록 구성된다. 수용 부재는, 약제 통로 부재를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성되고, 격벽에 배열되며, 약제 통로 부재가 격벽을 통과하기 위한 통로를 형성한다.
바람직하게는, 중성자 포획 치료 시스템은 치료 테이블, 치료 테이블 위치 설정 디바이스, 및 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스를 더 포함할 수 있다. 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템에 의해 생성된 중성자 및 다른 방사선에 의해 야기되는 치료 테이블 위치 설정 디바이스에 대한 방사선 손상을 감소시키거나 회피함으로써, 그 서비스 수명을 연장할 수 있다.
또한, 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 치료 테이블을 지지하고 위치 설정하도록 구성되고 적어도 하나의 아암 부분을 포함하는 로봇 아암을 포함할 수 있고, 차폐 디바이스는 아암 부분을 둘러싸는 로봇 아암 외장을 포함한다.
더욱이, 로봇 아암 외장에는 충돌 방지 보호 메커니즘이 제공될 수 있다. 또는, 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 선형 샤프트를 더 포함할 수 있고, 로봇 아암은 선형 샤프트와 치료 테이블 사이에 배열되며, 선형 샤프트는 건물에 고정된 활주 레일 및 로봇 아암에 연결된 지지 시트를 포함하고, 지지 시트는 활주 레일을 따라 함께 활주하도록 치료 테이블과 로봇 아암을 구동하고, 차폐 디바이스는 활주 레일 커버링 부재를 포함한다. 활주 레일 커버링 부재는 지지 시트가 활주 레일을 따라 활주할 때 야기되는 방사선의 누설을 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 중성자 차폐 공간은 건물 내에 형성되어 빔 전달 챔버 또는 조사 챔버 내에 형성될 수 있으며, 콘크리트는 붕소 함유 바라이트 콘크리트이거나, 콘크리트 표면 상에 중성자 차폐판이 배열되어 중성자 차폐 공간을 형성한다. 중성자 포획 치료 프로세스에서 특히 중성자 빔 생성부 근방에서 많은 수의 중성자가 생성되기 때문에, 중성자 차폐 공간이 제공되어 중성자 누설 또는 방사선 손상 및 다른 실내 디바이스에 대한 방사선 오염을 최대한 회피하거나 감소시킨다.
바람직하게는, 건물 내부에는 중성자 포획 치료 시스템의 작동을 위한 케이블, 또는 가스와 액체가 통과하는 관형 부재, 또는 건물에 고정 장착된 막대 형상 부재, 또는 케이블 또는 관형 부재를 지지하는 지지 디바이스가 제공될 수 있다. 지지 디바이스, 관형 부재 또는 막대 형상 부재의 재료는 C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca 또는 Ti 원소 중 적어도 하나로 90%(중량 측면에서 백분율) 이상 구성된다. 관형 부재, 고정 막대, 케이블 및 관형 부재의 지지 디바이스가 제공되고, 중성자 조사 후 생성되는 2차 방사선이 적은 재료가 선택되어 방사선 손상 및 방사선 오염을 감소시킬 수 있다. 또는, 케이블의 주연부, 관형 부재 또는 막대 형상 부재에 내부 슬리브, 외부 슬리브, 및 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이에 배열된 차폐 재료를 포함하는 환형 차폐 디바이스가 제공된다. 중성자 포획 치료 시스템에 의해 생성된 중성자의, 건물 내에 배열된 케이블, 관형 부재 및 고정 막대에 대한 방사선 손상 및 방사선 오염을 감소시킬 수 있는 환형 차폐 디바이스가 제공된다.
바람직하게는, 중성자 포획 치료 시스템은 가속기 챔버 또는 빔 전달 챔버에 적어도 부분적으로 배열되는 보조 디바이스를 더 포함할 수 있고, 보조 디바이스는 냉각 디바이스, 또는 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스, 또는 압축 공기를 제공하는 공기 압축 디바이스, 또는 진공 환경을 제공하는 진공 펌프를 포함한다.
또한, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 60 mg/L 미만의 경도를 가질 수 있다. 냉각 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템의 냉각 대상 구성요소를 냉각하는 데 사용됨으로써 디바이스의 서비스 수명을 연장시킨다. 냉각 디바이스의 냉각 매체는 연수(soft water)이고, 그에 따라 냉각 동안 송수관에 스케일이 쉽게 생성되지 않음으로써, 열 교환 효율에 영향을 미친다.
또한, 냉각 디바이스는 이온 소스 또는 가속기 또는 타겟을 냉각하도록 구성될 수 있거나, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 17 mg/L 미만의 경도를 갖거나, 또는 냉각 디바이스의 냉각 매체는 0.5-1.5 μS/cm의 전도도를 갖는 탈이온수이다. 또는, 냉각 디바이스는 외부 순환 디바이스, 내부 순환 디바이스 및 열 교환기를 포함할 수 있다. 내부 순환 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템의 냉각 대상 구성요소에 냉각 매체를 전달하여 열을 흡수한 다음, 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각 매체를 열 교환기로 전달하여, 외부 순환 디바이스에 의해 열 교환기로 전달된 냉각수와 열 교환을 수행한 다음, 온도 강하 후 냉각 매체를 다시 냉각 대상 구성요소로 전달하여 열을 흡수한다. 외부 순환 디바이스는 냉각수를 열 교환기로 지속적으로 제공하고, 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각수를 회수할 수 있다.
또한, 가속기는 가속 에너지를 제공하고 내부에 절연 가스가 제공된 가속기 고전압 전원을 포함하여, 가속기 고전압 전원 내부의 전자 구성요소의 고장을 회피할 수 있다. 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 가속기 고전압 전원에 절연 가스를 제공하거나 가속기 고전압 전원으로부터 절연 가스를 회수한다. 절연 가스는 절연 가스의 이용률을 개선하기 위해 관련 디바이스가 유지, 검사 및 수리될 때 회수될 수 있다.
또한, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 가스 소스 및 저장 용기를 포함할 수 있다. 가스 소스는 절연 가스를 수용하는 용기를 포함하고, 저장 용기는 가스 소스와 가속기 고전압 전원에 각각 연결된다.
본 발명의 제2 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 중성자 포획 치료 시스템은 콘크리트로 이루어진 건물에 전체적으로 수용된다. 건물 내부에는 중성자 포획 치료 시스템의 작동을 위한 케이블, 또는 가스와 액체가 통과하는 관형 부재, 또는 건물에 고정 장착된 막대 형상 부재가 제공된다. 케이블, 관형 부재 또는 막대 형상 부재의 주연부에 환형 차폐 디바이스가 제공된다. 중성자 포획 치료 시스템에 의해 생성된 중성자의, 건물 내에 배열된 케이블, 관형 부재 및 고정 막대에 대한 방사선 손상 및 방사선 오염을 감소시킬 수 있는 환형 차폐 디바이스가 제공된다.
바람직하게는, 환형 차폐 디바이스는 내부 슬리브, 외부 슬리브, 및 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이에 배열된 차폐 재료를 포함할 수 있다.
또한, 내부 슬리브 또는 외부 슬리브의 재료는 C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca 또는 Ti 원소 중 적어도 하나로 90%(중량 측면에서 백분율) 이상 구성될 수 있다.
또한, 내부 슬리브 또는 외부 슬리브의 재료는 PVC일 수 있다.
또한, 외부 슬리브는 중성자 지연기로서 사용될 수 있으며, 지연된 중성자는 차폐 재료에 의해 더 잘 흡수될 수 있다.
또한, 차폐 재료는 중성자 차폐 재료로 구성될 수 있다.
또한, 차폐 재료는 붕소 함유 수지일 수 있다.
더욱이, 바람직하게는, 관형 부재는 환기 파이프 또는 소방 파이프일 수 있고, 막대 형상 부재는 지지 막대 또는 나사 막대일 수 있다.
더욱이, 바람직하게는, 하전 입자 빔 생성부는 가속기를 포함할 수 있고, 중성자 빔 생성부는 타겟, 빔 성형체 및 시준기를 포함할 수 있고, 타겟은 빔 전달부와 빔 성형체 사이에 배열되며, 가속기에 의해 생성된 하전 입자 빔은 빔 전달부를 통해 타겟 상에 조사되고 타겟과 작용하여 중성자를 생성하고, 생성된 중성자는 빔 성형체와 시준기를 순차적으로 통과하여 치료용 중성자 빔을 형성한다.
또한, 빔 성형체는 반사기, 지연기, 열 중성자 흡수체, 방사선 차폐체 및 빔 출구를 포함할 수 있다. 지연기는 타겟으로부터 생성된 중성자를 열외 중성자 에너지 영역으로 감속시킨다. 반사기는 지연기를 둘러싸고 편향된 중성자를 다시 지연기로 안내하여 열외 중성자 빔의 강도를 개선시킨다. 열 중성자 흡수체는 열 중성자를 흡수하여 치료 동안 표피 층에서 정상 조직에 과도한 선량이 작용하는 것을 회피하도록 구성된다. 방사선 차폐체는 빔 출구를 둘러싸고 반사기의 후방에 배열되어 누설된 중성자와 광자를 차폐하여, 비조사 영역에서 정상 조직에 작용하는 선량을 감소시킨다. 시준기는 중성자 빔을 수렴하기 위해 빔 출구의 후방에 배열된다.
본 발명의 제3 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 중성자 포획 치료 시스템은 콘크리트로 이루어진 건물에 전체적으로 수용되며, 조사 챔버와 약제 제어 챔버를 포함한다. 약제가 주입된 피조사체는 조사 챔버에서 중성자 빔에 의해 조사 치료를 받는다. 조사 챔버는 약제 제어 챔버로부터 분리된 격벽을 갖는다. 중성자 포획 치료 시스템은 약제 주입 디바이스를 더 포함하고, 약제 주입 디바이스는 약제 제어 챔버와 조사 챔버 사이에 배열된 약제 통로 조립체를 포함한다. 약제 통로 조립체는 약제 통로 부재 및 수용 부재를 포함한다. 약제 통로 부재는 약제를 주입하도록 구성된다. 수용 부재는, 약제 통로 부재를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성되고, 격벽에 배열되며, 약제 통로 부재가 격벽을 통과하기 위한 통로를 형성한다. 약제 주입 디바이스는 격벽을 통과하는 약제 통로 부재에 의해 조사 챔버 내의 피조사체에 약제를 주입함으로써, 조사 챔버에서의 작동을 회피하고 안전성과 신뢰성을 개선시킨다. 한편으로, 수용 부재를 제공하면 약제 통로 부재의 통과가 편리하고, 다른 한편으로 수용 부재를 제공하면 콘크리트 벽이 분리되어, 먼지 등이 약제 통로 부재를 오염시키는 것을 방지한다.
바람직하게는, 약제 주입 디바이스는 조사 치료 중에 피조사체에 약제를 주입하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 약제 주입 디바이스는 약제 수용 메커니즘과 약제 제어 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 약제 수용 메커니즘과 약제 제어 메커니즘은 약제 제어 챔버에 배열되어 약제 제어 챔버에서 피조사체의 약제 주입을 제어한다. 조사 챔버에서의 중성자 방사선은 약제 수용 메커니즘 및 약제 제어 메커니즘에 영향을 미치는 것이 방지된다. 또한, 약제 통로 부재는 약제 수용 메커니즘에 연결되고, 약제 제어 메커니즘에 의해 피조사체에 약제가 주입된다.
바람직하게는, 수용 부재는 두께 방향으로 격벽의 관통 구멍에 배열될 수 있다.
또한, 관통 구멍의 중심축은 격벽의 두께 방향을 따라 지면 및 지면에 직교하는 평면 모두와 교차할 수 있고, 그에 따라 방사선 누설이 감소될 수 있다.
또한, 약제 제어 챔버와 대면하는 격벽의 제1 측벽에 위치된 관통 구멍의 중심으로부터 지면까지의 거리는 조사 챔버와 대면하는 격벽의 제2 측벽에 위치된 관통 구멍의 중심으로부터 지면까지의 거리보다 크다.
또한, 2개 이상의 관통 구멍이 존재하며, 관통 구멍 중 하나가 막히거나 다른 문제가 생기는 경우, 나머지 관통 구멍이 사용된다.
바람직하게는, 수용 부재의 재료는 PVC일 수 있으며, 중성자 조사를 받은 후 제품은 방사능을 갖지 않거나 매우 낮은 방사능을 가짐으로써, 생성된 2차 방사선을 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 약제 통로 부재는 적어도 부분적으로 중성자 차폐 재료로 제조되고, 약제 통로 부재 내의 붕소 함유 약물에 대한 조사 챔버의 중성자 방사선의 영향이 감소될 수 있다.
본 발명의 제4 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 중성자 포획 치료 시스템은 콘크리트로 이루어진 건물에 전체적으로 수용되며, 콘크리트로 이루어진 건물에는 중성자 차폐 공간이 형성된다. 중성자 포획 치료 프로세스에서 특히 중성자 빔 생성부 근방에서 많은 수의 중성자가 생성되기 때문에, 중성자 차폐 공간이 제공되어 중성자 누설 또는 방사선 손상 및 다른 실내 디바이스에 대한 방사선 오염을 최대한 회피하거나 감소시킨다.
바람직하게는, 중성자 포획 치료 시스템은 조사 챔버 및 빔 전달 챔버를 포함할 수 있고, 빔 전달 챔버는 빔 전달부를 적어도 부분적으로 수용하고, 중성자 빔 생성부는 조사 챔버와 빔 전달 챔버 사이의 격벽에 적어도 부분적으로 수용되며, 빔 전달 챔버 또는 조사 챔버에는 중성자 차폐 공간이 형성된다.
더욱이, 바람직하게는, 콘크리트 표면 상에 중성자 차폐판이 배열되어 중성자 차폐 공간을 형성할 수 있다.
또한, 중성자 차폐판은 지지 조립체를 통해 콘크리트 표면 상에 배열되고, 지지 조립체의 일 측면은 콘크리트에 연결되며, 지지 조립체의 다른 측면은 중성자 차폐판에 연결된다.
또한, 중성자 차폐판은 붕소 함유 PE 판일 수 있고, 지지 조립체의 재료는 알루미늄 합금이며, 지지 조립체는 서로 연결된 2개의 L자형 판을 포함한다.
더욱이, 바람직하게는, 중성자 포획 치료 시스템은 보조 디바이스를 더 포함할 수 있으며, 보조 디바이스 둘레에 중성자 차폐판이 배열되어 중성자 차폐 공간을 형성함으로써, 중성자 포획 치료 프로세스에서 보조 디바이스에 대한 중성자의 방사선 손상 및 방사선 오염을 감소시킬 수 있다.
또한, 하전 입자 빔 생성부는 이온 소스와 가속기를 포함할 수 있고, 이온 소스는 하전 입자를 생성하도록 구성되며, 가속기는 이온 소스에 의해 생성된 하전 입자를 가속하여 필요한 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 획득하도록 구성된다. 중성자 포획 치료 시스템은 가속기 챔버 및 빔 전달 챔버를 더 포함한다. 가속기 챔버는 하전 입자 빔 생성부를 적어도 부분적으로 수용한다. 빔 전달 챔버는 빔 전달부를 적어도 부분적으로 수용하고, 보조 디바이스는 가속기 챔버 또는 빔 전달 챔버에 적어도 부분적으로 배열된다.
또한, 보조 디바이스 격실은 보조 디바이스를 수용하거나 둘러싸도록 제공될 수 있으며, 보조 디바이스 격실은 적어도 부분적으로 지지 조립체 및 지지 조립체 상에 고정된 중성자 차폐판으로 이루어진다.
또한, 보조 디바이스 격실은 도어 및 그 가동 메커니즘을 포함할 수 있으며, 가동 메커니즘은 도어를 개방하여 조작자가 보조 디바이스 격실 내부로 진입하게 하여 디바이스의 검사, 수리 등을 용이하게 할 수 있다.
또한, 가동 메커니즘은 가이드 레일 및 활주 막대를 포함할 수 있고, 도어는 가이드 레일을 따라 활주 막대를 통해 수평 방향으로 활주할 수 있다.
또한, 가동 메커니즘은 리프팅 조립체 및 풀리를 더 포함할 수 있으며, 리프팅 조립체는 도어를 수직 방향으로 리프팅하여 풀리를 도어 하단에 배치할 수 있고, 도어는 풀리에 의해 수평 방향으로 활주될 수 있으며, 이는 더 노동 절약적이다.
본 발명의 제5 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부, 중성자 빔 생성부, 치료 테이블 및 치료 테이블 위치 설정 디바이스를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 치료 테이블을 지지하고 위치 설정하도록 구성되며 적어도 하나의 아암 부분을 포함하는 로봇 아암을 포함하고, 중성자 포획 치료 시스템은 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스를 더 포함하고, 차폐 디바이스는 아암 부분을 둘러싸는 로봇 아암 외장을 포함한다. 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템에 의해 생성된 중성자 및 다른 방사선에 의해 야기되는 치료 테이블 위치 설정 디바이스에 대한 방사선 손상을 감소시킴으로써, 그 서비스 수명을 연장할 수 있다.
바람직하게는, 로봇 아암 외장의 재료는 적어도 부분적으로 중성자 차폐 재료일 수 있어, 아암 부분 및 아암 부분의 메커니즘에 배열된 금속 구성요소, 전자 구성요소 등이 중성자에 의해 활성화되어 고장 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 로봇 아암 외장의 재료는 적어도 부분적으로 붕소 함유 유리 섬유 수지 복합 재료이고, 유리 섬유 복합 재료는 특정 강도를 가지며 중성자에 의해 쉽게 활성화되지 않고, 붕소는 중성자를 흡수할 수 있다.
더욱이, 바람직하게는, 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 선형 샤프트를 더 포함할 수 있고, 로봇 아암은 선형 샤프트와 치료 테이블 사이에 배열되며, 치료 테이블을 선형 샤프트에 연결하고, 치료 테이블과 로봇 아암이 함께 선형 샤프트를 따라 활주 가능하게 한다. 또한, 중성자 포획 치료 시스템은 조사 챔버와 준비 챔버를 포함할 수 있으며, 선형 샤프트는 조사 챔버 또는 준비 챔버 내의 활주 레일 및 로봇 아암에 연결되어 활주 레일을 따라 활주하는 지지 시트에 고정되도록 구성되고, 차폐 디바이스는 지지 시트와 함께 이동하며 항상 활주 레일의 노출된 부분을 덮는 활주 레일 커버링 커튼을 포함한다.
더욱이, 바람직하게는, 로봇 아암 외장은 함께 고정 연결되고 아암 부분을 둘러싸는 제1 하우징 및 제2 하우징을 포함할 수 있다. 또한, 제1 하우징 및 제2 하우징 각각의 재료는 붕소 함유 유리 섬유 수지 복합 재료일 수 있으며, 유리 섬유 복합 재료는 특정 강도를 가지며 중성자에 의해 쉽게 활성화되지 않고, 붕소는 중성자를 흡수하여, 아암 부분 및 아암 부분의 메커니즘에 배열된 금속 구성요소, 전자 구성요소 등이 중성자에 의해 활성화되어 고장 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 바람직하게는, 로봇 아암 외장은 함께 고정 연결되고 아암 부분을 둘러싸는 제1 하우징과 제2 하우징, 및 함께 고정 연결되고 제1 하우징 및 제2 하우징을 둘러싸는 제3 하우징과 제4 하우징을 포함할 수 있다. 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 충돌 방지 보호 메커니즘을 더 포함하고, 충돌 방지 보호 메커니즘은 제1 하우징과 제3 하우징 사이 및/또는 제2 하우징과 제4 하우징 사이에 배열된 센서를 포함한다.
또한, 제1 하우징 및 제2 하우징 각각의 재료는 붕소 함유 유리 섬유 수지 복합 재료일 수 있고, 제3 하우징 및 제4 하우징 각각의 재료는 유리 섬유 수지 복합 재료이며, 센서의 하우징은 알루미늄 합금으로 이루어지거나; 또는, 제3 하우징 및 제4 하우징 각각의 재료는 붕소 함유 유리 섬유 수지 복합 재료이다. 유리 섬유 복합 재료는 특정 강도를 가지며 중성자에 의해 쉽게 활성화되지 않고, 붕소는 중성자를 흡수하여, 아암 부분 및 아암 부분의 메커니즘에 배열된 금속 구성요소, 전자 구성요소 등이 중성자에 의해 활성화되어 고장 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제3 하우징 또는 제4 하우징에는 센서에 대응되는 위치에 관통 구멍이 제공될 수 있으며, 관통 구멍은 센서의 전원 및 통신 케이블이 통과하는 데 사용된다.
또한, 제1 하우징과 제2 하우징에는 센서를 수용하는 수용 공동이 제공될 수 있고, 센서는 수용 공동에 배열되어 간섭 방식으로 제1 하우징과 제3 하우징 사이 및/또는 제2 하우징과 제4 하우징 사이에 장착된다.
또한, 제1 하우징과 제3 하우징 사이 및/또는 제2 하우징과 제4 하우징 사이에 간극이 제공되어, 센서를 장착하도록 구성되거나 센서의 전원 및 통신 케이블이 통과하는 데 사용될 수 있다.
또한, 충돌 방지 보호 메커니즘은 센서 제어 조립체 및 휴먼-머신 인터페이스(human-machine interface)(HMI)를 더 포함할 수 있고, 센서는 압력 센서로서, 제3 하우징 또는 제4 하우징에 작용하는 압력을 압력 신호로 변환하고 압력 신호를 센서 제어 조립체에 송신하며 HMI에 그 수치값을 디스플레이한다. 센서에 의해 수신된 압력 신호가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 미리 설정된 값을 초과하는 압력 신호는 센서 제어 조립체로 우선적으로 송신되고 HMI에 알람 방식으로 디스플레이된다.
더욱이, 바람직하게는, 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 충돌 방지 보호 메커니즘을 더 포함할 수 있고, 충돌 방지 보호 메커니즘은 로봇 아암 외장 상에 또는 로봇 아암 외장과 아암 부분 사이에 배열된 센서를 포함한다.
또한, 충돌 방지 보호 메커니즘은 센서 제어 조립체와 HMI를 더 포함할 수 있으며, 센서에 의해 송신된 신호는 센서 제어 조립체로 송신되어 HMI 상에 디스플레이되고, 센서 제어 조립체는 수신된 신호에 따라 대응 제어를 수행한다.
또한, 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 구동 메커니즘을 더 포함할 수 있고, 중성자 포획 치료 시스템은 구동 메커니즘에 연결되고 구동 메커니즘을 제어함으로써 로봇 아암의 움직임을 제어하는 치료 테이블 제어 디바이스를 더 포함할 수 있으며, 센서 제어 조립체는 수신된 신호를 치료 테이블 제어 디바이스로 송신하여 대응 제어를 수행한다.
본 발명의 제6 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부, 중성자 빔 생성부, 치료 테이블 및 치료 테이블 위치 설정 디바이스를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 중성자 포획 치료 시스템은 콘크리트로 이루어진 건물에 전체적으로 수용된다. 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 선형 샤프트 및 선형 샤프트와 치료 테이블 사이에 배열되어 치료 테이블을 지지하고 위치 설정하는 로봇 아암을 포함하고, 선형 샤프트는 건물에 고정된 활주 레일 및 로봇 아암에 연결된 지지 시트를 포함하며, 지지 시트는 활주 레일을 따라 함께 활주하도록 치료 테이블과 로봇 아암을 구동한다. 중성자 포획 치료 시스템은 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스를 더 포함하고, 차폐 디바이스는 활주 레일 커버링 부재를 포함한다. 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템에 의해 생성된 중성자 및 다른 방사선에 의해 야기되는 치료 테이블 위치 설정 디바이스에 대한 방사선 손상을 감소시키거나 회피함으로써, 그 서비스 수명을 연장할 수 있고, 활주 레일 커버링 부재는 지지 시트가 활주 레일을 따라 활주할 때 야기되는 방사선의 누설을 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 활주 레일 커버링 부재의 재료는 중성자 차폐 재료를 포함할 수 있다.
더욱이, 바람직하게는, 중성자 포획 치료 시스템은 조사 챔버를 포함할 수 있고, 피조사체는 조사 챔버에서 중성자 빔에 의한 조사 치료를 받으며, 활주 레일은 조사 챔버의 고정 표면 상에 고정된다.
또한, 활주 레일 커버링 부재는 지지 시트와 함께 이동하여 항상 활주 레일의 노출된 부분을 덮을 수 있다.
바람직하게는, 고정 표면에는 중성자 차폐판이 제공될 수 있고, 활주 레일 커버링 부재는 지지 시트와 중성자 차폐판 사이에 배열된다.
더욱이, 바람직하게는, 활주 레일 커버링 부재는 제1 부분과 제2 부분을 포함할 수 있고, 제1 부분과 제2 부분 각각은 순차적으로 연결된 평판을 포함한다.
또한, 평판은 활주 가능하게 또는 피봇식으로 순차적으로 연결될 수 있다.
또한, 활주 레일 커버링 부재는 활주 레일 커버링 부재의 지지 부재에 의해 지지될 수 있으며, 지지 시트의 활주 방향을 따라 지지 시트에 가까운, 제1 부분 및 제2 부분 각각의 일 단부는 지지 시트에 고정 연결되고, 제1 부분 및 제2 부분 각각의 다른 단부는 지지 부재에 고정 연결된다.
또한, 지지 부재의 재료는 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 재료일 수 있으며, 중성자 차폐판은 지지 부재를 덮는다. 또는 지지 부재의 재료는 지지 부재와 정합하는 중성자 차폐 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 제7 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 중성자 포획 치료 시스템은 콘크리트로 이루어진 건물에 전체적으로 수용된다. 건물 내부에는 중성자 포획 치료 시스템의 작동을 위한 케이블, 또는 가스와 액체가 통과하는 관형 부재, 또는 건물에 고정 장착된 막대 형상 부재, 또는 케이블 또는 관형 부재를 지지하는 지지 디바이스가 제공될 수 있다. 지지 디바이스, 관형 부재 또는 막대 형상 부재의 재료는 C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca 또는 Ti 원소 중 적어도 하나로 90%(중량 측면에서 백분율) 이상 구성된다. 관형 부재, 고정 막대, 케이블 및 관형 부재의 지지 디바이스가 제공되고, 중성자 조사 후 생성되는 2차 방사선이 적은 재료가 선택되어 방사선 손상 및 방사선 오염을 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 지지 디바이스, 관형 부재 또는 막대 형상 부재의 재료는 알루미늄 합금 또는 플라스틱 또는 고무일 수 있다.
더욱이, 바람직하게는, 지지 디바이스는 케이블이 통과하고 케이블을 지지하는 나사 파이프를 포함할 수 있으며, 나사 파이프는 케이블의 연장 방향을 따라 연장되고 케이블의 연장 방향 둘레에서 원주방향으로 적어도 부분적으로 폐쇄된다.
또한, 케이블의 연장 방향에 직교하는 방향으로 나사 파이프의 단면 형상은 원형, 다각형, V-형상, ＜-형상, ┗┘-형상, [-형상일 수 있다.
또한, 나사 파이프는 연결 부재에 의해 건물의 벽 또는 바닥 또는 천장에 고정될 수 있다.
또한, 중성자 포획 치료 시스템은 조사 챔버, 가속기 챔버 및 제어 챔버를 포함할 수 있으며, 피조사체는 조사 챔버에서 중성자 빔에 의한 조사 치료를 받고, 가속기 챔버는 하전 입자 빔 생성부를 적어도 부분적으로 수용하며, 제어 챔버는 중성자 빔의 조사 치료를 제어하도록 구성되고, 나사 파이프는 조사 챔버, 가속기 챔버 또는 제어 챔버에 배열된다.
더욱이, 바람직하게는, 지지 디바이스는 관형 부재 또는 케이블을 지탱하고 관형 부재 또는 케이블을 안내하도록 구성된 지지 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 지지 프레임은 관형 부재 또는 케이블을 지지하는 지탱 표면을 가질 수 있고, 지지 프레임은 지탱 표면이 지면에 평행하거나 지탱 표면이 지면에 직교하는 방식으로 고정된다. 또한, 지지 프레임은 측판 및 측판 사이에 미리 결정된 간격으로 연결되는 횡판을 포함할 수 있으며, 횡판은 지탱 표면을 형성한다.
또한, 중성자 포획 치료 시스템은 가속기 챔버 및 빔 전달 챔버를 포함할 수 있으며, 가속기 챔버는 하전 입자 빔 생성부를 적어도 부분적으로 수용하고, 빔 전달 챔버는 빔 전달부를 적어도 부분적으로 수용하며, 지지 프레임은 가속기 챔버 또는 빔 전달 챔버에 배열된다.
더욱이, 바람직하게는, 하전 입자 빔 생성부는 가속기를 포함할 수 있고, 중성자 빔 생성부는 타겟, 빔 성형체 및 시준기를 포함할 수 있고, 타겟은 빔 전달부와 빔 성형체 사이에 배열되며, 가속기에 의해 생성된 하전 입자 빔은 빔 전달부를 통해 타겟 상에 조사되고 타겟과 작용하여 중성자를 생성하고, 생성된 중성자는 빔 성형체와 시준기를 순차적으로 통과하여 치료용 중성자 빔을 형성한다.
또한, 빔 성형체는 반사기, 지연기, 열 중성자 흡수체, 방사선 차폐체 및 빔 출구를 포함할 수 있다. 지연기는 타겟으로부터 생성된 중성자를 열외 중성자 에너지 영역으로 감속시킨다. 반사기는 지연기를 둘러싸고 편향된 중성자를 다시 지연기로 안내하여 열외 중성자 빔의 강도를 개선시킨다. 열 중성자 흡수체는 열 중성자를 흡수하여 치료 동안 표피 층에서 정상 조직에 과도한 선량이 작용하는 것을 회피하도록 구성된다. 방사선 차폐체는 빔 출구를 둘러싸고 반사기의 후방에 배열되어 누설된 중성자와 광자를 차폐하여, 비조사 영역에서 정상 조직에 작용하는 선량을 감소시킨다. 시준기는 중성자 빔을 수렴하기 위해 빔 출구의 후방에 배열된다.
본 발명의 제8 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 중성자 포획 치료 시스템은 냉각 디바이스를 더 포함하고, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 60 mg/L 미만의 경도를 갖는다. 냉각 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템의 냉각 대상 구성요소를 냉각하는 데 사용됨으로써 디바이스의 서비스 수명을 연장시킨다. 냉각 디바이스의 냉각 매체는 연수이고, 그에 따라 냉각 동안 송수관에 스케일이 쉽게 생성되지 않음으로써, 열 교환 효율에 영향을 미친다.
바람직하게는, 하전 입자 빔 생성부는 이온 소스와 가속기를 포함할 수 있고, 이온 소스는 하전 입자를 생성하도록 구성되며, 가속기는 이온 소스에 의해 생성된 하전 입자를 가속하여 필요한 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 획득하도록 구성되고, 냉각 디바이스는 이온 소스 또는 가속기를 냉각하도록 구성된다.
더욱이, 바람직하게는, 중성자 빔 생성부는 타겟을 포함할 수 있고, 하전 입자 빔은 타겟과 작용하여 중성자 빔을 생성하며, 냉각 디바이스는 타겟을 냉각시킴으로써 타겟의 서비스 수명을 연장하도록 구성된다.
또한, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 17 mg/L 미만의 경도를 가질 수 있고, 그에 따라 냉각 중에 송수관에서 스케일이 쉽게 생성되지 않음으로써, 특히 열 교환부가 구리 파이프를 사용하는 경우 열 교환 효율에 영향을 미치며; 또는, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 10 μS/cm 미만의 전도도를 가질 수 있으며, 이는 고전압 조건 하에서 사용 요건을 충족할 수 있고, 고전압 환경에서 누설 전류의 생성 및 중성자 빔의 생성에 대한 간섭을 방지할 수 있다.
또한, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 전도도가 0.5-1.5 μS/cm인 탈이온수일 수 있다.
바람직하게는, 냉각 디바이스는 외부 순환 디바이스, 내부 순환 디바이스 및 열 교환기를 포함할 수 있다. 내부 순환 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템의 냉각 대상 구성요소에 냉각 매체를 전달하여 열을 흡수한 다음, 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각 매체를 열 교환기로 전달하여, 외부 순환 디바이스에 의해 열 교환기로 전달된 냉각수와 열 교환을 수행한 다음, 온도 강하 후 냉각 매체를 다시 냉각 대상 구성요소로 전달하여 열을 흡수한다. 외부 순환 디바이스는 냉각수를 열 교환기로 지속적으로 제공하고, 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각수를 회수할 수 있다.
또한, 외부 순환 디바이스는 저온 소스 유닛, 제1 펌프, 저온 소스 유닛 및 제1 펌프를 제어하는 제1 제어 디바이스를 포함할 수 있다. 외부 순환 디바이스는 열 흡수 및 온도 상승 후 열 교환기로부터 나오는 냉각수를 저온 소스 유닛으로 전달하여 냉각시키고, 냉각된 냉각수는 제1 펌프에 의해 가압되어 열 교환기로 전달되며, 제1 제어 디바이스는 냉각수의 전달을 제어한다.
또한, 내부 순환 디바이스는 필터, 제2 펌프, 및 필터와 제2 펌프를 제어하는 제2 제어 디바이스를 포함할 수 있다. 내부 순환 디바이스의 일 단부는 냉각 대상 구성요소에 연결되고, 내부 순환 디바이스의 다른 단부는 열 교환기에 연결된다. 냉각 매체는 냉각 대상 구성요소의 열을 흡수한 다음, 제2 펌프에 의해 가압되어 열 교환기로 전달되고, 냉각수와 열 교환을 수행한다. 냉각 및 온도 강하 후 냉각 매체는 필터에 의해 여과된 다음, 열 교환을 위해 냉각 대상 구성요소로 전달되고, 제2 제어 디바이스는 냉각 매체의 전달을 제어한다.
또한, 내부 순환 디바이스는 압력 안정화 루프 또는 냉각 매체 보충 루프를 포함할 수 있고, 압력 안정화 루프 및 냉각 매체 보충 루프는 제2 제어 디바이스에 의해 제어되며, 외부 순환 디바이스는 제1 제어 디바이스에 의해 제어되는 냉각수 보충 루프를 포함한다.
본 발명의 제9 양태는 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하는 중성자 포획 치료 시스템을 제공한다. 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자 빔을 생성한다. 빔 전달부는 하전 입자 빔을 중성자 빔 생성부로 전달하고, 중성자 빔 생성부는 치료용 중성자 빔을 생성한다. 하전 입자 빔 생성부는 이온 소스와 가속기를 포함하고, 이온 소스는 하전 입자를 생성하도록 구성되며, 가속기는 이온 소스에 의해 생성된 하전 입자를 가속하여 필요한 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 획득하도록 구성되고, 가속기는 가속 에너지를 제공하고 내부에 절연 가스가 제공되는 가속기 고전압 전원을 포함한다. 가속기 고전압 전원은 내부에 절연 가스가 제공되어, 가속기 고전압 전원 내부의 전자 구성요소의 고장을 회피할 수 있다.
바람직하게는, 중성자 포획 치료 시스템은 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스를 포함하는 보조 디바이스를 더 포함할 수 있다. 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 가속기 고전압 전원에 절연 가스를 제공하거나 가속기 고전압 전원으로부터 절연 가스를 회수한다. 절연 가스는 절연 가스의 이용률을 개선하기 위해 관련 디바이스가 유지, 검사 및 수리될 때 회수될 수 있다.
바람직하게는, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 가스 소스, 및 가스 소스와 가속기 고전압 전원에 각각 연결되는 저장 용기를 포함할 수 있다. 가스 소스는 절연 가스를 수용하는 용기를 포함한다.
또한, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 진공 펌프를 더 포함할 수 있으며, 진공 펌프는 팽창 전에 시작되어, 저장 용기, 파이프, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스의 구성요소 등을 진공화하여 디바이스 내의 공기를 배출시킨다.
또한, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 팽창 및 회수(역팽창) 프로세스를 위한 동력을 제공하는 압축기를 더 포함할 수 있다.
또한, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 저장 용기와 가속기 고전압 전원 사이에 배열되어, 회수된 절연 가스 내의 대부분의 물 분자를 제거하여 가스를 비교적 건조한 상태로 유지시키는 건조 디바이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 저장 용기와 가속기 고전압 전원 사이에 배열되어, 회수된 절연 가스 내의 오일, 큰 입자 불순물 등을 제거하여 절연 가스의 순도를 유지시키는 여과 디바이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 가스 소스의 용기와 가속기 고전압 전원 사이에 배열된 냉동 디바이스 및 압축 디바이스를 더 포함할 수 있다. 절연 가스가 가속기 고전압 전원으로부터 다시 가스 소스의 용기로 팽창되는 경우, 냉동 디바이스는 절연 가스를 액체 상태로 변환하고, 압축 디바이스는 절연 가스를 가스 또는 액체 상태로 압축하여, 가스 소스의 용기에 채운다.
바람직하게는, 중성자 빔 생성부는 타겟, 빔 성형체 및 시준기를 포함할 수 있고, 타겟은 빔 전달부와 빔 성형체 사이에 배열되며, 가속기에 의해 생성된 하전 입자 빔은 빔 전달부를 통해 타겟 상에 조사되고 타겟과 작용하여 중성자를 생성하고, 생성된 중성자는 빔 성형체와 시준기를 순차적으로 통과하여 치료용 중성자 빔을 형성한다.
또한, 빔 성형체는 반사기, 지연기, 열 중성자 흡수체, 방사선 차폐체 및 빔 출구를 포함할 수 있다. 지연기는 타겟으로부터 생성된 중성자를 열외 중성자 에너지 영역으로 감속시킨다. 반사기는 지연기를 둘러싸고 편향된 중성자를 다시 지연기로 안내하여 열외 중성자 빔의 강도를 개선시킨다. 열 중성자 흡수체는 열 중성자를 흡수하여 치료 동안 표피 층에서 정상 조직에 과도한 선량이 작용하는 것을 회피하도록 구성된다. 방사선 차폐체는 빔 출구를 둘러싸고 반사기의 후방에 배열되어 누설된 중성자와 광자를 차폐하여, 비조사 영역에서 정상 조직에 작용하는 선량을 감소시킨다. 시준기는 중성자 빔을 수렴하기 위해 빔 출구의 후방에 배열된다.
본 발명에 따른 중성자 포획 치료 시스템은 가속기에 기초하여 작동되고, 따라서 보다 안전하고 더 신뢰할 수 있으며, 보다 콤팩트한 구조와 합리적인 레이아웃을 갖고, 병원 등과 같은 치료 장소에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 개략적인 구조 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 냉각 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 외부 순환 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 4는 도 2의 내부 순환 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 평면 레이아웃의 개략도이다.
도 7은 도 6의 제어 챔버와 조명 챔버 사이의 격벽의 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 조사 챔버와 빔 전달 챔버 사이의 격벽의, 빔 전달 챔버와 대면하는 측면에 배열된 중성자 차폐판과 지지 조립체의 개략적인 레이아웃 다이어그램이고, 여기서 도 8a는 중성자 차폐판의 개략적인 레이아웃 다이어그램이며, 도 8b는 지지 조립체의 개략적인 레이아웃 다이어그램이다.
도 9는 도 8a 및 도 8b의 중성자 차폐판과 지지 조립체의 고정 방식의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 빔 전달 챔버에 배열된 보조 디바이스 격실의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 개략도이다.
도 12는 다른 배향에서 도 11의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 치료 테이블 위치 설정 디바이스 및 그 제어 디바이스의 모듈 다이어그램이다.
도 14는 도 11의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 활주 레일 커버링 부재의 실시예의 개략도이다.
도 15는 도 11의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 활주 레일 커버링 부재의 다른 실시예의 개략도이다.
도 16은 도 11의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 로봇 아암 외장의 실시예의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 나사 파이프 및 지지 프레임의 개략적인 레이아웃 다이어그램이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 환형 차폐 디바이스의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 냉각 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 외부 순환 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 4는 도 2의 내부 순환 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스의 개략적인 모듈 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 평면 레이아웃의 개략도이다.
도 7은 도 6의 제어 챔버와 조명 챔버 사이의 격벽의 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 조사 챔버와 빔 전달 챔버 사이의 격벽의, 빔 전달 챔버와 대면하는 측면에 배열된 중성자 차폐판과 지지 조립체의 개략적인 레이아웃 다이어그램이고, 여기서 도 8a는 중성자 차폐판의 개략적인 레이아웃 다이어그램이며, 도 8b는 지지 조립체의 개략적인 레이아웃 다이어그램이다.
도 9는 도 8a 및 도 8b의 중성자 차폐판과 지지 조립체의 고정 방식의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 빔 전달 챔버에 배열된 보조 디바이스 격실의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 개략도이다.
도 12는 다른 배향에서 도 11의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 치료 테이블 위치 설정 디바이스 및 그 제어 디바이스의 모듈 다이어그램이다.
도 14는 도 11의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 활주 레일 커버링 부재의 실시예의 개략도이다.
도 15는 도 11의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 활주 레일 커버링 부재의 다른 실시예의 개략도이다.
도 16은 도 11의 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 로봇 아암 외장의 실시예의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 나사 파이프 및 지지 프레임의 개략적인 레이아웃 다이어그램이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 중성자 포획 치료 시스템의 환형 차폐 디바이스의 개략도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 추가로 상세히 설명하고, 본 기술 분야의 숙련자가 설명의 텍스트를 참조하여 실시예를 구현할 수 있게 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 중성자 포획 치료 시스템은 붕소 중성자 포획 치료를 사용하여 암 치료를 수행하는 디바이스인 붕소 중성자 포획 치료(boron neutron capture therapy)(BNCT) 시스템(100)인 것이 바람직하다. 붕소 중성자 포획 치료 시스템은 붕소(B-10)가 주입된 피조사체(200) 상에 중성자 빔(N)을 조사하여 암 치료를 수행한다. 피조사체(200)가 붕소(B-10) 함유 약물을 섭취하거나 약물이 주입된 후, 붕소 함유 약물은 종양 세포(M)에서 선택적으로 응집된 다음, 2개의 강하게 하전된 입자(4He 및 7Li)는 열 중성자에 대한 포획 섹션이 높은 붕소(B-10) 함유 약물의 특성을 사용하여, 그리고 10B(n, α)7Li 중성자 포획 및 핵분열 반응을 통해 생성된다. 2개의 하전 입자는 약 2.33 MeV의 평균 에너지를 갖고, 높은 선형 에너지 전달(linear energy transfer)(LET) 및 짧은 범위의 특성을 갖는다. α 입자의 LET 및 범위는 각각 150 keV/μm 및 8 μm이고, 강하게 하전된 입자(7Li)의 LET 및 범위는 각각 175 keV/μm 및 5 μm이며, 2개의 입자는 총 범위가 세포 크기와 대략 동일하고, 그에 따라 유기체에 대한 방사선 손상은 세포 레벨로 제한될 수 있으며, 정상 조직에는 너무 큰 손상을 유도하지 않는다는 전제 하에 종양 세포를 국소적으로 사멸하는 목적이 달성될 수 있다.
BNCT 시스템(100)은 빔 생성 디바이스(10)와 치료 테이블(20)을 포함하고, 빔 생성 디바이스(10)는 하전 입자 빔 생성부(11), 빔 전달부(12) 및 (제1) 중성자 빔 생성부(13)를 포함한다. 하전 입자 빔 생성부(11)는 양성자 빔과 같은 하전 입자 빔(P)을 생성하고, 빔 전달부(12)는 하전 입자 빔(P)을 중성자 빔 생성부(13)로 전달하며, 중성자 빔 생성부(13)는 치료용 중성자 빔(N)을 생성하고 치료 테이블(20) 상의 피조사체(200)에 중성자 빔(N)을 조사한다.
하전 입자 빔 생성부(11)는 이온 소스(111) 및 가속기(112)를 포함하고, 이온 소스는 H-, 양성자, 중수소 코어 등과 같은 하전 입자를 생성하도록 구성되며, 가속기(112)는 이온 소스(111)에 의해 생성된 하전 입자를 가속하여 양성자 빔과 같은 필요한 에너지를 갖는 하전 입자 빔(P)을 획득하도록 구성된다.
중성자 빔 생성부(13)는 타겟(T), 빔 성형체(131) 및 시준기(132)를 포함하며, 가속기(112)에 의해 생성된 하전 입자 빔(P)은 빔 전달부(12)를 통해 타겟(T) 상에 조사되고 타겟(T)과 작용하여 중성자를 생성하며, 생성된 중성자는 빔 성형체(131)와 시준기(132)를 순차적으로 통과하여 치료용 중성자 빔(N)을 형성하고 중성자 빔(N)을 치료 테이블(20) 상의 피조사체(200)에 조사한다. 바람직하게는, 타겟(T)은 금속 타겟이다. 원하는 중성자 수율 및 에너지, 가속된 하전 입자의 가용 에너지, 전류, 금속 타겟의 물리적 및 화학적 특성 등과 같은 특성에 따라 적절한 핵 반응이 선택된다. 일반적으로 설명된 핵 반응은 7Li(p, n)7Be 및 9Be(p, n)9B를 포함하고, 양자 모두는 흡열 반응이며 1.881 MeV 및 2.055 MeV의 에너지 임계값을 각각 갖는다. BNCT용의 이상적인 중성자 소스는 keV 에너지 레벨에서 열외 중성자이며, 이론적으로, 임계값보다 약간만 높은 에너지를 갖는 양성자가 금속 리튬 타겟을 타격하는 데 사용될 때, 비교적 낮은 에너지를 갖는 중성자는 너무 과도한 지연 치료 없이 임상 용례를 위해 생성될 수 있다. 그러나, 임계 에너지의 양성자를 갖는 리튬(Li) 및 베릴륨(Be) 금속 타겟의 작용 섹션은 높지 않으므로, 일반적으로 더 높은 에너지를 갖는 양성자를 선택하여 핵 반응을 시작하여, 충분히 큰 중성자 선속을 생성한다. 이상적인 타겟은 중성자 수율이 높고, 열외 중성자 에너지 영역(아래에서 상세히 설명됨)에 가까운 분포로 중성자 에너지를 생성하며, 너무 과도하게 강한 관통 방사선을 생성하지 않고, 안전하며, 저렴하고, 작동하기 쉽고 내고온성, 또는 다른 특성이 있어야 한다. 그러나, 모든 요건을 충족하는 핵 반응은 실제로 발견될 수 없다. 본 기술 분야의 숙련자에게 널리 알려진 바와 같이, 타겟(T)은 또한 Li, Be 이외의 금속 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들어 Ta 또는 W, 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 가속기(10)는 선형 가속기, 사이클로트론, 싱크로트론, 싱크로사이클로트론일 수 있다.
빔 성형체(131)는 타겟(T)과 작용하는 하전 입자 빔(P)에 의해 생성된 중성자 빔(N)의 빔 품질을 조절할 수 있으며, 시준기(132)는 중성자 빔(N)이 치료 중에 높은 표적화를 갖도록 중성자 빔(N)을 수렴시키도록 구성된다. 빔 성형체(131)는 반사기(1311), 지연기(1312), 열 중성자 흡수체(1313), 방사선 차폐체(1314) 및 빔 출구(1315)를 더 포함한다. 타겟(T)과 작용하는 하전 입자 빔(P)에 의해 생성된 중성자는 넓은 에너지 스펙트럼을 가지므로, 치료 요건을 충족하는 열외 중성자를 제외하고, 다른 유형의 중성자 및 광자의 함량은 조작자 또는 피조사체에 대한 부상을 회피하기 위해 가능한 한 많이 감소되어야 한다. 따라서, 타겟(T)으로부터 나오는 중성자는 지연기(1312)를 통과하여 내부의 고속 중성자의 에너지(> 40 keV)를 열외 중성자 에너지 영역(0.5 eV 내지 40 keV)으로 조절하고 가능한 한 많이 열 중성자(< 0.5 eV)를 감소시켜야 한다. 지연기(312)는 고속 중성자가 작용하는 큰 작용 섹션 및 열 중성자와 작용하는 작은 작용 섹션을 갖는 재료로 이루어진다. 본 실시예에서, 지연기(312)는 D2O, AlF3, 플루엔탈(Fluental), CaF2, Li2CO3, MgF2 또는 Al2O3 중 적어도 하나로 이루어진다. 반사기(1311)는 지연기(1312)를 둘러싸며, 지연기(1312)를 통해 사방으로 확산되는 중성자를 다시 중성자 빔(N)으로 반사시켜 중성자 이용률을 개선시킨다. 반사기(1311)는 중성자 반사 능력이 강한 재료로 이루어진다. 본 실시예에서, 반사기(1311)는 Pb 또는 Ni 중 적어도 하나로 이루어진다. 열 중성자 흡수체(1313)는 지연기(1312)의 후방에 배열되며 열 중성자와 작용하는 큰 작용 섹션을 갖는 재료로 이루어진다. 본 실시예에서, 열 중성자 흡수체(1313)는 Li-6으로 이루어지며, 지연기(1312)를 통과하는 열 중성자를 흡수하여 중성자 빔(N)의 열 중성자 함량을 감소시켜, 치료 동안 표피 층에서 정상 조직에 과도한 선량이 작용하는 것을 회피하도록 구성된다. 열 중성자 흡수체도 지연기와 일체화될 수 있으며, 지연기의 재료는 Li-6을 포함한다는 것이 이해될 수 있다. 방사선 차폐체(1314)는 빔 출구(1315) 이외의 부분으로부터 누설되는 중성자 및 광자를 차폐하도록 구성되며, 방사선 차폐체(1314)의 재료는 광자 차폐 재료 또는 중성자 차폐 재료 중 적어도 하나를 포함한다. 실시예에서, 방사선 차폐체(1314)의 재료는 광자 차폐 재료로서 사용되는 납(PB)과 중성자 차폐 재료로서 사용되는 폴리에틸렌(PE)을 포함한다. 빔 성형체(131)는 치료를 위해 원하는 열외 중성자 빔이 획득될 수 있는 한 다른 구성을 가질 수 있음이 이해될 수 있다. 시준기(132)는 빔 출구(1315)의 후방에 배열되며, 시준기(132)로부터 나오는 열외 중성자 빔은 피조사체(200) 상에 조사되고 표피 층에서 정상 조직을 통과한 후 열 중성자로서 지연되어, 종양 세포(M)에 도달한다. 시준기(132)는 또한 생략되거나 다른 구조로 대체될 수 있으며, 빔 출구(1315)로부터 나오는 중성자 빔은 피조사체(200) 상으로 직접 조사된다는 것이 이해될 수 있다. 본 실시예에서, 피조사체(200)와 빔 출구(1315) 사이에 방사선 차폐 디바이스(30)가 추가로 배열되어 빔 출구(1315)로부터 나오는 빔이 피조사체의 정상 조직으로 조사되는 것을 차폐한다. 방사선 차폐 디바이스(30)도 제공되지 않을 수 있음이 이해될 수 있다. 타겟(T)은 빔 전달부(12)와 빔 성형체(131) 사이에 배열되고, 빔 전달부(12)는 하전 입자 빔(P)을 가속 또는 전달시키도록 구성된 전달 파이프(C)를 갖는다. 본 실시예에서, 전달 파이프(C)는 하전 입자 빔(P)의 방향을 따라 빔 성형체(131) 내로 연장되어 반사기(1311)와 지연기(1312)를 순차적으로 통과하며, 타겟(T)은 지연기(1312)에 배열되고 전달 파이프(C)의 단부에 위치되어 더 나은 중성자 빔 품질을 획득한다. 타겟은 다른 방식으로 배열될 수 있고, 또한 타겟 대체를 용이하게 하거나 하전 입자 빔이 타겟과 균일하게 작용하게 하도록 가속기 또는 빔 성형체에 대해 이동 가능할 수 있음이 이해될 수 있다.
BNCT 시스템(100)은 보조 디바이스(14)를 더 포함하며, 보조 디바이스(14)는 하전 입자 빔 생성부(11), 빔 전달부(12) 및 중성자 빔 생성부(13)가 작동하기 위한 전제 조건을 제공하는 임의의 보조 디바이스를 포함할 수 있다. 실시예에서, 보조 디바이스(14)는 냉각 디바이스(141), 압축 공기를 제공하는 공기 압축 디바이스, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142), 진공 환경을 제공하는 진공 펌프(143) 등을 포함하며, 이들은 본 발명에서 특별히 제한되지 않는다.
냉각 디바이스(141)는 하전 입자 빔 생성부(11), 타겟(T), 다른 보조 디바이스(14) 등과 같은 냉각 대상 구성요소(CP)를 냉각시켜 디바이스의 서비스 수명을 연장시키도록 구성될 수 있다. 냉각 디바이스(141)의 냉각 매체는 연수일 수 있고, 그에 따라 냉각 동안 송수관에서 스케일이 쉽게 생성되지 않음으로써, 특히 열 교환부가 구리 파이프를 사용하는 경우, 예를 들어 냉각 매체가 60 mg/L 미만의 경도를 갖는 경우 열 교환 효율에 영향을 미친다. 냉각 디바이스(141)가 하전 입자 빔 생성부(11)와 타겟(T)을 냉각하도록 구성될 때, 냉각 매체는 고전압 조건 하에서 사용 요건을 충족하고, 고전압 환경에서 누설 전류의 생성 및 중성자 빔의 생성에 대한 간섭을 방지하기 위해, 매우 낮은 전도도를 가져야 하고, 예를 들어 냉각 매체의 전도도는 10 μS/cm 미만이다. 실시예에서, 2 세트의 냉각 디바이스가 제공되며, 한 세트의 냉각 디바이스는 경도가 17 mg/L 미만인 연수를 사용하고, 다른 세트의 냉각 디바이스는 전도도가 0.5-1.5 μS/cm인 탈이온수를 사용한다. 다른 유형의 냉각 매체도 사용될 수 있음이 이해될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 디바이스(141)는 외부 순환 디바이스(1411), 내부 순환 디바이스(1412) 및 열 교환기(1413)를 포함한다. 내부 순환 디바이스(1412)는 냉각 대상 구성요소(CP)에 냉각 매체(예컨대, 연수 또는 탈이온수)를 전달하여 열을 흡수한 다음, 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각 매체를 열 교환기(1413)로 전달하여, 외부 순환 디바이스(1411)에 의해 열 교환기(1413)로 전달된 냉각수와 열 교환을 수행한 다음, 온도 강하 후 냉각 매체를 다시 냉각 대상 구성요소(CP)로 전달하여 열을 흡수하며, 프로세스는 상기와 같이 반복된다. 외부 순환 디바이스(1411)는 냉각수를 열 교환기(1413)로 지속적으로 제공하고, 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각수를 회수할 수 있다. 외부 순환 디바이스(1411)는 실외, 즉, BNCT 시스템(100)을 수용하는 건물(아래에서 상세히 설명됨) 외부에 배열되어 대기로 열을 배출한다. 본 실시예에서, 외부 순환 디바이스(1411)는 건물의 옥상에 배열된다. 내부 순환 디바이스(1412)와 열 교환기(1413)는 실내, 즉, BNCT 시스템(100)을 수용하는 건물 내부에 배열되어 냉각 대상 구성요소(CP)의 열을 흡수한다. 다른 배열이 또한 제공될 수 있고, 예를 들어 열 교환기가 실외에 배열된다는 것이 이해될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 외부 순환 디바이스(1411)는 저온 소스 유닛(1411a), 제1 펌프(1411b), 저온 소스 유닛(1411a) 및 제1 펌프(1411b)를 제어하는 제1 제어 디바이스(1411c) 등을 포함할 수 있다. 열 흡수 및 온도 상승 후 열 교환기(1413)로부터 나오는 냉각수는 저온 소스 유닛(1411a)으로 전달되어 냉각되고, 냉각된 냉각수는 제1 펌프(1411b)에 의해 가압되어 열 교환기(1413)로 전달되며, 제1 제어 디바이스(1411c)는 냉각수의 전달을 제어한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 순환 디바이스(1412)는 필터(1412a), 제2 펌프(1412b), 필터(1412a) 및 제2 펌프(1412b)를 제어하는 제2 제어 디바이스(1412c) 등을 포함할 수 있다. 내부 순환 디바이스(1412)의 일 단부는 냉각 대상 구성요소(CP)에 연결되고, 내부 순환 디바이스(1412)의 다른 단부는 열 교환기(1413)에 연결된다. 냉각 매체는 일 단부에서 냉각 대상 구성요소(CP)의 열을 흡수한 다음, 제2 펌프(1412b)에 의해 가압되어 열 교환기(1413)로 전달되고, 냉각수와 열 교환을 수행한다. 냉각 및 온도 강하 후 냉각 매체는 필터(1412a)에 의해 여과된 다음, 열 교환을 위해 냉각 대상 구성요소(CP)로 전달되고, 제2 제어 디바이스(1412c)는 냉각 매체의 전달을 제어한다. 냉각 매체가 탈이온수를 사용하는 경우, 냉각 매체는 순환 동안 다양한 요인의 영향을 받고, 그에 따라 그 전도도는 지속적으로 증가되며, 냉각 매체의 전도도는 필터를 통해 유지되어 요건을 충족한다. 필터(1412a)의 출구에서 냉각 매체의 전도도를 검출하기 위해 전도도 센서(도면에 도시되지 않음)가 또한 제공되어 요건이 충족됨을 보장할 수 있다. 본 실시예에서, 열 교환기(1413)는 또한 제1 제어 디바이스(1411c)에 의해 제어되며, 열 교환기(1413)도 별개의 제어 디바이스를 갖거나 제2 제어 디바이스(1412c)에 의해 제어될 수 있음을 이해할 수 있다.
내부 순환 디바이스(1412)는 제2 제어 디바이스(1412c)에 의해 제어되는 압력 안정화 루프(1412d)를 더 포함할 수 있다. 실시예에서, 압력 안정화 루프(1412d)는 버퍼 탱크, 질소 탱크, 압력 센서 등을 포함할 수 있다. 질소 탱크의 압력은 압력 센서에 의해 검출되고, 압력이 설정값 미만일 때 버퍼 탱크에 질소가 보충되어, 압력이 증가되며, 시스템 내 양압이 보장되고, 공기가 시스템에 진입하는 것이 방지된다. 외부 순환 디바이스(1411)와 내부 순환 디바이스(1412)는 제1 제어 디바이스(1411c)와 제2 제어 디바이스(1412c)에 의해 각각 제어되는 냉각수 보충 루프(1411d)와 냉각 매체 보충 루프(1412e)를 각각 더 포함할 수 있으며, 냉각수/냉각 매체가 부족할 때 알람 프롬프트가 발생할 수 있고, 냉각수/냉각 매체는 냉각수 보충 루프(1411d)/냉각 매체 보충 루프(1412e)를 통해 보충된다. 외부 순환 디바이스(1411) 및 내부 순환 디바이스(1412) 각각은 제1 제어 디바이스(1411c) 및 제2 제어 디바이스(1412c)에 의해 제어되는 온도 센서, 조절 밸브, 압력 센서 등을 더 포함할 수 있다. 냉각 디바이스(141)는 다른 구성을 가질 수도 있음이 이해될 수 있다.
가속기(112)는 가속 에너지를 제공하는 가속기 고전압 전원(ELV)(1121)을 포함하고, 가속기 고전압 전원(1211)에는 절연 가스가 제공되어(예를 들어, 절연 가스는 가속기 고전압 전원(1121)의 하우징에 배열됨), 가속기 고전압 전원(1211) 내부의 전자 구성요소의 고장을 방지한다. 절연 가스는 SF6일 수 있으며, 다른 절연 가스도 사용될 수 있음이 이해될 수 있다. 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 가속기 고전압 전원(1121)에 절연 가스를 제공하거나 가속기 고전압 전원(1121)으로부터 절연 가스를 회수한다. 절연 가스는 절연 가스의 이용률을 개선하기 위해 관련 디바이스가 유지, 검사 및 수리될 때 회수될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 가스 소스(1421)(예를 들어, SF6를 수용하는 강철 실린더) 및 가스 소스(1421) 및 가속기 고전압 전원(1121)에 각각 연결된 저장 용기(1422)를 포함한다. 초기 상태에서, 가스 소스(1421)의 용기 내에 절연 가스가 수용된 다음, 가스 소스(1421)의 용기로부터 저장 용기(1422)로 절연 가스가 팽창된 후, 저장 용기(1422)로부터 ELV로 팽창되어, ELV가 정상적으로 작동을 시작할 수 있다. 유지 보수, 검사, 수리 등을 위해 ELV가 개방되어야 하는 경우, 절연 가스는 ELV로부터 저장 용기(1422)로 회수되고, 유지 보수, 검사, 수리가 완료된 후, 절연 가스는 저장 용기(1422)로부터 ELV로 팽창된다. 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)의 저장 용기(1422), 파이프, 구성요소 등이 유지 보수가 필요하거나 고장이 발생하여 검사 및 수리가 필요한 경우, 절연 가스는 저장 용기(1422)로부터 다시 가스 소스(1421)의 용기로 팽창되어, 초기 상태로 복귀할 수 있고, 유지 보수, 검사 및 수리가 완료된 후, 다시 절연 가스가 팽창된다.
절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 저장 용기(1422)와 ELV 사이에 배열된 여과 디바이스(1423) 및 건조 디바이스(1424)를 더 포함할 수 있다. 절연 가스가 ELV로부터 저장 용기(1422)로 회수된 경우, 여과 디바이스(1423)는 회수된 절연 가스 내의 오일, 큰 입자 불순물 등을 제거하여 절연 가스의 순도를 유지하고, 건조 디바이스(1424)는 회수된 절연 가스 내의 대부분의 물 분자를 제거하여 비교적 건조한 상태로 가스를 유지한다. 여과 디바이스(1423)는 여과 스크린일 수 있으며, 건조 디바이스(1424)는 전기 가열에 의한 건조를 수행할 수 있거나, 건조 또는 여과가 다른 방식으로 수행될 수 있다. 실시예에서, 절연 가스는 여과 디바이스(1423)를 통과한 다음 건조 디바이스(1424)를 통과하는 데, 절연 가스는 또한 건조된 다음 여과될 수 있음이 이해될 수 있으며, 여과 디바이스(1423)는 또한 건조 디바이스(1424)와 일체화될 수 있고, 습기 검출 구성요소, 또는 오일 검출 구성요소, 또는 불순물 검출 구성요소가 또한 포함될 수 있다.
절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 가스 소스(1421)의 용기와 저장 용기(1422) 사이에 배열된 냉동 디바이스(1425) 및 압축 디바이스(1426)를 더 포함할 수 있다. 절연 가스가 저장 용기(1422)로부터 다시 가스 소스(1421)의 용기로 팽창되는 경우, 냉동 디바이스(1425)는 절연 가스를 액체 상태로 변환하고, 압축 디바이스(1426)는 절연 가스를 가스 또는 액체 상태로 압축하여, 가스 소스(1421)의 용기에 채운다. 냉동 디바이스(1425)와 압축 디바이스(1426)의 순서는 제한되지 않으며, 냉동 디바이스(1425)는 또한 압축 디바이스(1426)와 일체화될 수 있음이 이해될 수 있다.
절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 진공 펌프를 더 포함할 수 있으며, 진공 펌프는 팽창 전에 시작되어, 저장 용기(1422), 파이프, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)의 구성요소 등을 진공화하여 디바이스 내의 공기를 배출시킨다. 가속기 고전압 전원(1121)에는 또한 ELV의 팽창 및 ELV의 작동 전에 ELV를 진공화하여 공기를 배출시키는 진공 펌프(143)가 제공될 수 있다. 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 또한 상기 팽창 및 회수(역팽창) 프로세스를 위한 동력을 제공하는 압축기를 포함할 수 있다. 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 상기 팽창 및 회수(역팽창) 프로세스를 제어하도록 밸브, 진공도 검출 구성요소, 압력 검출 구성요소 등을 더 포함할 수 있다. 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스(142)는 또한 다른 구성을 가질 수 있음이 이해될 수 있다.
도 6을 참조하면, BNCT 시스템(100)은 전체적으로 콘크리트로 이루어진 건물에 수용된다. 구체적으로, BNCT 시스템(100)은 (제1 ) 조사 챔버(101), 가속기 챔버(102) 및 빔 전달 챔버(103)를 포함한다. 치료 테이블(20) 상의 피조사체(200)는 조사 챔버(101)에서 중성자 빔(N)에 의해 조사 치료를 받는다. 가속기 챔버(102)는 하전 입자 빔 생성부(11)(이온 소스(111), 가속기(112) 등)를 적어도 부분적으로 수용한다. 빔 전달 챔버(103)는 빔 전달부(12)를 적어도 부분적으로 수용하고, 중성자 빔 생성부(13)는 조사 챔버(101)와 빔 전달 챔버(103) 사이의 격벽(W1)에 적어도 부분적으로 수용된다. 보조 디바이스(14)는 가속기 챔버(102) 또는 빔 전달 챔버(103)에 적어도 부분적으로 배열된다.
BNCT 시스템(100)은 제2 조사 챔버(101')를 더 포함할 수 있고, 빔 생성 디바이스(10)는 제2 조사 챔버(101')에 대응하는 제2 중성자 빔 생성부(13')를 더 포함하고, 빔 전달부(12)는 빔 방향 전환 조립체(121)를 포함한다. 빔 방향 전환 조립체(121)를 이용하여, 빔 전달부(12)는 하전 입자 빔 생성부(11)에 의해 생성된 하전 입자 빔(P)을 제1 중성자 빔 생성부(13) 또는 제2 중성자 빔 생성부(13')로 선택적으로 전달하여, 빔을 제1 조사 챔버(101) 또는 제2 조사 챔버(101')로 방출할 수 있다. 제2 조사 챔버(101')에 조사된 중성자 빔(N)은 중성자 빔(N)에 의해 제2 조사 챔버(101')에서 치료 테이블(20') 상의 다른 피조사체의 조사 치료에 사용될 수 있고, 샘플 검출 등에 또한 사용될 수 있음을 이해하여야 하며, 이는 본 발명에서 제한되지 않는다.
빔 생성 디바이스(10)는 또한 다른 구성을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 제3 조사 챔버가 있는 경우, 제3 조사 챔버에 대응하도록 제3 중성자 빔 생성부가 추가될 수 있으며, 중성자 빔 생성부의 개수는 조사 챔버의 개수에 대응하며, 이는 본 발명의 실시예에서 특별히 제한되지 않는다. 각각의 중성자 빔 생성부에 하전 입자 빔을 전달하는 하전 입자 빔 생성부가 제공되어, 시스템 비용이 효과적으로 절감될 수 있다. 빔 생성 디바이스는 또한 하전 입자 빔을 각각의 중성자 빔 생성부로 전달하기 위해 다수의 하전 입자 빔 생성부를 포함할 수 있고, 다수의 조사 챔버에서 다수의 중성자 빔이 동시에 생성되어 조사를 수행할 수 있음이 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 빔 방향 전환 조립체(121)는 하전 입자 빔(P)의 방향을 편향시키는 편향 자석(도면에 도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들어, 제1 조사 챔버(101)에 대응하는 편향 자석이 턴 온될 때, 빔은 제1 조사 챔버(101)로 도입되며, 이는 본 발명에서 특별히 제한되지 않는다. BNCT 시스템(100)은 또한 빔이 필요하지 않을 때 빔을 수집하거나 치료 전 하전 입자 빔(P)의 출력 확인 등을 수행하는 빔 수집기(40)를 포함할 수 있으며, 빔 방향 전환 조립체(121)는 하전 입자 빔(P)이 그 정상 트랙으로부터 분리되게 하고 하전 입자 빔(P)을 빔 수집기로 안내할 수 있다.
BNCT 시스템(100)은 또한 준비 챔버(도면에 도시되지 않음), 제어 챔버(104), 및 보조 치료를 위한 다른 공간(도면에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 각각의 조사 챔버에는 준비 챔버가 제공되어, 조사 치료 전에 피조사체를 치료 테이블에 고정하고, 피조사체의 위치 설정을 시뮬레이션하며, 치료 계획을 시뮬레이션하는 등을 행할 수 있다. 제어 챔버(104)는 가속기, 빔 전달부, 치료 테이블 등을 제어하여, 전체 조사 프로세스를 제어 및 관리하도록 구성되며, 관리자는 또한 제어 챔버에서 다수의 조사 챔버를 동시에 모니터링할 수 있다. 제어 챔버의 한 가지 구성만이 도면에 도시되어 있다. 제어 챔버가 또한 다른 구성을 가질 수 있음이 이해될 수 있다.
BNCT 동안 지속적인 투여가 필요하므로, BNCT 시스템(100)은 또한 조사 치료 동안 피조사체(200)에 붕소 함유(B-10) 약물을 주입하도록 구성된 약제 주입 디바이스(50)를 포함한다. 약제 주입 디바이스(50)는 약제 제어 챔버(본 실시예에서는 제어 챔버(104))와 조사 챔버(101) 사이에 배열된 약제 통로 조립체(51)를 포함한다. 약제 통로 조립체(51)는 붕소 함유(B-10) 약물을 주입하도록 구성된 약제 통로 부재(511) 및 약제 통로 부재(511)를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 수용 부재(512)를 포함한다. 조사 챔버(101)는 약제 제어 챔버로부터 이격된 격벽(W2)을 갖고, 격벽(W2)에는 수용 부재(512)가 배열되어 약제 통로 부재(511)가 격벽(W2)을 통과하는 통로를 형성하고, 수용 부재(512)는 약제 통로 부재(511)를 추가로 지지할 수 있다. 본 실시예에서, 수용 부재(512)는 격벽(W2)에 고정 배열되며, 예를 들어 간섭 방식으로 장착된다. 수용 부재(512)는 또한 다른 방식으로 배열될 수 있음이 이해될 수 있다. 한편으로, 수용 부재(512)는 약제 통로 부재(511)의 통과를 용이하게 하고, 다른 한편으로 수용 부재(512)는 콘크리트 벽을 분리시켜, 먼지 등이 약제 통로 부재(511)를 오염시키는 것을 방지한다. 도면에는 제1 조사 챔버(101)에서 피조사체(200) 붕소 약물을 주입하는 디바이스만이 도시되어 있다. 동일한 약제 주입 디바이스(50)가 또한 각각 다른 조사 챔버에서 피조사체에 붕소 약물을 주입하는 데에 사용될 수 있음이 이해될 수 있다.
약제 주입 디바이스(50)는 약제 수용 메커니즘(52) 및 약제 제어 메커니즘(53)을 더 포함할 수 있으며, 약제 수용 메커니즘(52) 및 약제 제어 메커니즘(53)은 약제 제어 챔버에 배열되어 약제 제어 챔버에서 피조사체(200)의 붕소 함유(B-10) 약물의 주입을 제어할 수 있고, 그에 따라 조사 챔버(101) 내의 중성자 방사선이 약제 수용 메커니즘(52) 및 약제 제어 메커니즘(53)에 영향을 미치는 것이 방지되며, 예를 들어 약제 제어 메커니즘(53)의 전자 구성요소는 정상적으로 작동할 수 없거나 약제 수용 메커니즘(52)에 수용된 붕소 함유 약물과 반응할 수 없다. 약제 통로 부재(511)는 약제 수용 메커니즘(52)에 연결되어 약제 제어 메커니즘(53)을 통해 붕소 함유(B-10) 약물을 피조사체(200)에 주입한다. 약제 수용 메커니즘(52)은 주입 백, 또는 주입 병 등일 수 있다. 약제 제어 메커니즘(53)은 약제 통로 부재(511)에 연결되어 약제 통로 부재(511)에서 붕소 함유(B-10) 약물의 유동을 제어할 수 있으며, 예를 들어 약제 제어 메커니즘(53)은 펌프를 사용하여 액체(붕소 함유(B-10) 약물)의 유동을 위한 동력을 제공하고, 또한 유량을 제어할 수 있으며, 또한 검출, 알람 등의 기능을 가질 수 있다. 약제 통로 부재(511)는, 예를 들어 피조사체에 삽입되는 바늘, 바늘 보호 슬리브, 호스, 약제 수용 메커니즘(52)에 연결된 조인트 등을 포함하는 일회용 주입 파이프 등일 수 있다. 약제 통로 부재(511)는 또한 적어도 부분적으로 중성자 차폐 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 조사 챔버(101)에 배열되는 바늘과 호스의 일부는 중성자 차폐 재료로 이루어질 수 있어, 약제 통로 부재(511) 내의 붕소 함유 약물에 대한 조사 챔버의 중성자 방사선의 영향을 감소시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서, 수용 부재(512)는 두께 방향으로 격벽(W2)의 관통 구멍(513)에 배열된다. 관통 구멍(513)의 중심축(X)은 격벽(W2)의 두께 방향을 따라 지면 및 지면에 직교하는 평면 모두와 교차하고, 즉, 관통 구멍(513)은 수평 및 수직 방향으로 비스듬하게 격벽(W2)을 통과하여 방사선 누설을 감소시키며, 관통 구멍(513)의 중심축(X)은 직선이다. 관통 구멍(513)은 또한 다른 방식으로 배열될 수 있음이 이해할 수 있고, 예를 들어 관통 구멍(513)의 중심축(X)은 점선 또는 곡선이고, 관통 구멍(513)의 단면은 원형, 정사각형 등일 수 있다. 실시예에서, 제어 챔버(104)와 대면하는 격벽(W2)의 제1 측벽(S1)에 위치된 관통 구멍(513)의 중심으로부터 지면까지의 거리(D1)는 조사 챔버(101)와 대면하는 격벽(W2)의 제2 측벽(S2)에 위치된 관통 구멍(513)의 중심으로부터 지면까지의 거리(D2)보다 크며, 예를 들어 관통 구멍(513)의 중심으로부터 지면까지의 거리는 제어 챔버(104)로부터 격벽(W2)을 따라 조사 챔버(101)로의 방향으로 점진적으로 감소된다. 본 실시예에서, 수용 부재(512)는 관통 구멍(513)에 배열된 관형 부재로서, 관형 부재의 외부 벽은 관통 구멍의 내부 벽과 협력하며, 관형 부재의 내부 벽은 형상이 제한되지 않는다. 수용 부재(512)는 또한 약제 통로 부재(511)가 통과하는 구멍이 제공된 상자 본체일 수 있거나, 하나 이상의 버클 등일 수 있음이 이해될 수 있다.
수용 부재(512)는 PVC로 이루어지며, 중성자 조사를 받은 후 제품은 방사능을 갖지 않거나 매우 낮은 방사능을 가짐으로써, 생성된 2차 방사선을 감소시킬 수 있다. 수용 부재(512)는 또한 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료로 이루어질 수 있음이 이해될 수 있다. 각각의 격벽에는 적어도 2개의 수용 부재(512)와 적어도 2개의 관통 구멍(513)이 배열될 수 있고, 그에 따라 수용 부재 중 하나 또는 관통 구멍 중 하나가 막히거나 다른 문제가 생기는 경우, 나머지 수용 부재 또는 나머지 관통 구멍이 사용된다.
조사 치료 동안 붕소 함유(B-10) 약물을 주입하는 프로세스: 조사 치료를 시작하기 전에, 적절한 약제 통로 부재(511)가 선택되고 약제 수용 메커니즘(52) 및 약제 제어 메커니즘(53)에 연결되며, 약제 통로 부재(511)는 수용 부재(512)를 통과함으로써 조사 챔버(101) 내의 적절한 위치에 배치되고; 조사 챔버(101)에서 피조사체(200)의 위치 설정이 완료되고 치료 계획이 결정된 후, 약제 제어 챔버의 조작자가 약제 제어 메커니즘(53)을 개방하고, 조사 챔버(101)의 의사가 바늘 보호 슬리브를 벗기고 바늘을 피조사체(200)에 삽입하거나 피조사체(200)를 위치 설정하기 전에 피조사체(200)에 바늘을 삽입하고, 의사가 조사 챔버(101)를 떠난 후, 조작자는 중성자 빔을 제어하여 피조사체를 조사하고 제어 챔버(104)에서 붕소 함유(B-10) 약물의 주입을 제어한다. 동일한 약제 주입 디바이스(50)(수용 부재(512) 제외)는 또한 조사 치료 전에 붕소 함유(B-10) 약물을 주입하는 데 사용될 수 있으며, 약제 통로 부재(511)는 조사 챔버(101)에 진입하기 전에 연결 해제된다는 것이 이해될 수 있고, 예를 들어 바늘이 뽑히거나 내재 바늘이 사용되고, 조사 챔버(101)에 진입한 후 약제 통로 부재(511)는 다시 연결되거나 새로운 약제 통로 부재(511)로 대체되거나, 또는 조사 치료 전에 붕소 함유(B-10) 약물의 주입에 관한 제어 또는 조사 치료 동안 붕소 함유(B-10) 약물의 주입이 또한 준비 챔버에서 수행될 수 있으며, 이때 준비 챔버는 약제 제어 챔버로서 사용된다. 약제 주입 디바이스(50)는 또한 다른 유형의 중성자 포획 치료 시스템에 적용될 수 있으며, 붕소 함유(B-10) 약물이 또한 다른 약제로 대체될 수 있음이 이해될 수 있다.
중성자 포획 치료 프로세스에서, 특히 중성자가 생성되는 타겟(T) 근방에서 많은 수의 중성자가 생성되므로, 중성자 누설을 가능한 한 회피해야 한다. 실시예에서, 공간(예를 들어, 빔 전달 챔버(103), 조사 챔버(101, 101'))의 적어도 일부를 형성하는 콘크리트는 중성자 차폐 공간을 형성하도록 붕소 함유 바라이트 콘크리트와 같은 중성자 차폐 재료가 첨가된 콘크리트이다. 다른 실시예에서, 붕소 함유 PE 판과 같은 중성자 차폐판(60)은 실내 콘크리트의 표면(예를 들어, 빔 전달 챔버(103) 및 조사 챔버(101, 101')의 벽 또는 바닥 또는 천장) 상에 배열되어 중성자 차폐 공간을 형성한다. 중성자 차폐판(60)은 콘크리트 표면에 단단히 부착될 수 있거나, 콘크리트 표면으로부터 미리 결정된 거리만큼 이격될 수 있음이 이해될 수 있다. 중성자 차폐판은 콘크리트 벽의 전체 표면 상에 배열될 수 있거나, 콘크리트 벽의 부분 영역에만 배열될 수 있으며, 예를 들어 중성자 차폐판은 조사 챔버의 중심 영역의 바닥 표면 상에 배열되고, 조사 챔버의 입구 영역에서 바닥 표면 상에는 배열되지 않으며, 2개의 영역은 경사부에 의해 연결되어 높이차를 형성한다. 중성자 차폐판(60)은, 조사 챔버(101)와 빔 전달 챔버(103) 사이의 격벽(W1)의, 빔 전달 챔버(103)와 대면하는 측면에 배열된 중성자 차폐판(60)과 지지 조립체(61)의 레이아웃을 도시하는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 지지 조립체(61)를 통해 콘크리트 표면 상에 배열된다. 도 9는 중성자 차폐판(60)과 지지 조립체(61)를 고정하는 방식을 도시한다. 중성자 차폐판(60)은 여러 피스의 조합에 의해 형성된다. 스트립 형상의 지지 조립체(61)는 팽창 볼트에 의해 격벽(W1)의 콘크리트 상에 미리 설정된 간격으로 배열된다. 중성자 차폐판(60)의 각각의 피스는 나사에 의해 지지 조립체(61) 상의 대응 위치에 순차적으로 고정되고, 즉, 지지 조립체(61)의 일 측면은 콘크리트에 연결되며, 지지 조립체(61)의 다른 측면은 중성자 차폐판(60)에 연결된다. 본 실시예에서, 지지 조립체(61)는 볼트에 의해 연결된 2개의 L자형 판을 포함한다. 지지 조립체(61)는 또한 다른 방식으로 배열되고 고정될 수 있음이 이해될 수 있고, 예를 들어 지지 조립체(61)는 적어도 부분적으로 프로파일로 이루어지거나, 중성자 차폐판(60)이 콘크리트 표면 상에 직접 고정될 수 있으며; 중성자 차폐판(60)은 또한 중성자 빔 생성부(13)를 수용하는 격벽(W1)의 수용 홈의 측벽 상에 배열될 수 있다.
중성자 포획 치료 프로세스에서 보조 디바이스(14)와 같은 다른 실내 디바이스에 대한 중성자의 방사선 손상 및 방사선 오염을 감소시키기 위해, 중성자 차폐판(60)은 보조 디바이스(14) 둘레에 배열되어 차폐 공간을 형성할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 실시예에서, 보조 디바이스 격실(105)은 빔 전달 챔버(103)에 제공되어 보조 디바이스(14) 등을 수용하거나 둘러싼다. 보조 디바이스 격실(105)은 적어도 부분적으로 지지 조립체(61) 및 지지 조립체(61) 상에 고정된 중성자 차폐판(60)으로 이루어진다(도면에는 중성자 차폐판의 일부만이 도시됨). 본 실시예에서, 보조 디바이스 격실(105)은 빔 전달 챔버(103)의 코너에 배열되고 빔 전달 챔버(103)의 벽 및 바닥의 일부를 공유한다. 지지 조립체(61) 및 지지 조립체(61) 상에 고정된 중성자 차폐판(60) 및 빔 전달 챔버(103)의 벽 및 바닥의 일부는 함께 보조 디바이스(14)를 수용하고 둘러싸는 공간을 형성한다. 즉, 지지 조립체(61) 상에 고정된 중성자 차폐판(60)은 입방체의 수용 공간의 3개의 표면을 형성하고, 빔 전달 챔버(103)의 벽 및 바닥의 일부는 입방체의 수용 공간의 또 다른 3개의 표면을 형성한다. 보조 디바이스 격실(105)은 도어(1051) 및 그 가동 메커니즘(1052)을 더 가질 수 있으며, 가동 메커니즘(1052)은, 디바이스가 검사 및 수리될 때 조작자가 보조 디바이스 격실(105)의 내부에 진입할 수 있게 도어(1051)를 개방하도록 구성되며, 가동 메커니즘(1052)은 가이드 레일(1052a) 및 활주 막대(1052b)를 포함하고, 도어(1051)는 활주 막대(1052b)를 통해 수평 방향으로 가이드 레일(1052a)을 따라 활주할 수 있다. 본 실시예에서, 도어(1051)는 도어 지지 조립체(1051a) 및 도어 지지 조립체(1051a) 상에 고정된 중성자 차폐판(60)으로 이루어지며, 활주 막대(1052b)는, 예를 들어 도어(1051)의 상단 단부에 배열된 도어 지지 조립체(1051a)에 고정 연결되고, 가이드 레일(1052a)은 보조 디바이스 격실(105)의 지지 조립체(61)에 고정 연결된다. 가동 메커니즘(1052)은 또한 다른 구성을 가질 수 있고, 예를 들어 도어가 회전 가능하다는 것이 이해될 수 있다. 가동 메커니즘(1052)은 리프팅 조립체(1052c) 및 풀리(1052d)를 더 포함할 수 있고, 리프팅 조립체(1052c)는 도어(1051)를 수직 방향으로 리프팅하여 풀리(1052d)를 도어(1051)의 하단에 배치하도록 구성되고, 그에 따라 도어(1051)는 풀리(1052d)에 의해 수평 방향으로 활주될 수 있다. 본 실시예에서, 리프팅 조립체(1052c)는 잭(1052e) 및 도어 지지 조립체(1051a) 상에 고정된 연결판(1052f)으로 이루어지며, 잭(1052e)은 연결판(1052f)에 작용하며, 그에 따라 도어(1051)는 활주 막대(1052b)를 통해 수직 방향으로 가이드 레일(1052a)을 따라 활주되어, 도어(1051)를 수직 방향으로 리프팅한다. 리프팅 조립체(1052c)가 또한 다른 구성을 가질 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 보조 디바이스 격실(105)은, 도어(1051)가 폐쇄될 때 효과가 나타나는 고정 부재(1053)를 더 포함하여, 도어(1051)와 보조 디바이스 격실(105)을 함께 고정시켜 고정을 보강하고 전복을 방지할 수 있다. 본 실시예에서, 고정 부재(1053)는 도어 지지 조립체(1051a) 및 보조 디바이스 격실(105)의 지지 조립체(61) 또는 중성자 차폐판(60)에 각각 2개의 측판이 고정되는 L자형 판으로 이루어진다. 보조 디바이스 격실(105)은 또한 파이프, 케이블 등이 통과하는 개구(1054)를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 개구(1054)는 벽과 바닥의 코너 근방에 배열된다. 보조 디바이스 격실(105)의 지지 조립체(61) 및 도어 지지 조립체(1051a)는 상호 연결된 프로파일로 이루어진다. 보조 디바이스 격실(105)은 또한 다른 구성을 가질 수 있고, 보조 디바이스 격실은 또한 다른 공간에 제공될 수 있음이 이해될 수 있다.
중성자 차폐판(60)은 붕소 함유 PE 판이며, 지지 조립체(61), 도어 지지 조립체(1051a), 가이드 레일(1052a), 활주 막대(1052b) 및 고정 부재(1053) 각각의 재료는 알루미늄 합금이다. 중성자 차폐판(60)의 재료는 또한 다른 중성자 차폐 재료일 수 있고, 요건에 따라 상이한 위치에서 상이한 두께가 달성될 수 있으며, 표면은 다른 요소를 장착하기 위한 다른 장식 또는 홈을 가질 수 있음이 이해될 수 있고; 알루미늄 합금은, 특정 강도를 갖고 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료, 예컨대 탄소 섬유 복합 재료 또는 유리 섬유 복합 재료로 대체될 수 있다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 조사 챔버(101, 101')에는 또한 치료 테이블 위치 설정 디바이스(70A) 및 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스(70B)가 제공될 수 있다. 치료 테이블 위치 설정 디바이스(70A)는 선형 샤프트(71a)와 로봇 아암(72a)을 포함하고, 로봇 아암(72a)은 선형 샤프트(71a)와 치료 테이블(20) 사이에 배열되어 치료 테이블(20)을 지지하고 위치 설정하며, 치료 테이블(20)을 선형 샤프트(71a)에 연결하고, 치료 테이블(20) 및 로봇 아암(72a)이 함께 선형 샤프트(71a)를 따라 병진 가능하게 한다. 본 실시예에서, 선형 샤프트(71a)는 조사 챔버의 천장에 장착되고, 로봇 아암(72a)은 조사 챔버의 바닥을 향해 전체적으로 연장된다. 선형 샤프트(71a)는 또한 벽 또는 바닥과 같은 다른 표면에 장착될 수 있음이 이해될 수 있다. 선형 샤프트(71a)는 천장의 활주 레일(711a) 및 로봇 아암(72a)에 연결되어 활주 레일(711a)을 따라 활주하는 지지 시트(712a)에 고정되도록 구성된다. 다른 구성도 있을 수 있음이 이해될 수 있다. 선형 샤프트(71a)는 천장에 직접 고정되며, 강철 구조 갠트리와 같은 선형 샤프트 고정 메커니즘이 추가로 제공되지 않아, 조사 챔버 내의 강철의 양을 감소시키고 중성자에 의해 활성화되는 고정 메커니즘으로 인한 2차 방사선을 감소시킨다. 로봇 아암(72a)은 지지 시트(712a)를 치료 테이블(20)에 연결하는 다축 로봇 아암이고, 다수의 아암 부분(721a(721a'))을 포함한다.
로봇 아암(72a)에 연결된 지지 시트(712a)는 활주 레일(711a)을 따라 활주하므로, 천장 또는 다른 고정 표면 상에 배열된 중성자 차폐판(60)은 활주 공간을 확보해야 하며, 이는 활주 레일의 노출 및 방사선 누설을 유도한다. 따라서, 차폐 디바이스(70B)는 활주 레일 커버링 부재(71b)를 포함하고, 활주 레일 커버링 부재(71b)는 지지 시트(712a)와 함께 이동하며 활주 레일(711a)의 노출된 부분을 항상 덮는다. 차폐 디바이스(70B)는 로봇 아암(72a)의 적어도 하나의 아암 부분(721a(721a'))을 둘러싸는 로봇 아암 외장(72b)을 더 포함하고, 로봇 아암 외장(72b)의 재료는 적어도 부분적으로 중성자 차폐 재료이어서, 붕소 함유 유리 섬유 복합 재료와 같이, 아암 부분 및 아암 부분의 메커니즘에 배열된 금속 구성요소, 전자 구성요소 등이 중성자에 의해 조사되어 고장 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다. 다른 차폐 재료도 사용될 수 있음이 이해될 수 있다.
치료 테이블 위치 설정 디바이스(70A)는 구동 메커니즘(73a)을 더 포함할 수 있으며, 조사 챔버(101, 101') 또는 제어 챔버(104)에도 구동 메커니즘(73a)에 연결되어 구동 메커니즘(73a)을 제어함으로써 선형 샤프트(71a) 및 로봇 아암(72a)의 움직임을 제어하는 치료 테이블 제어 디바이스(70C)가 제공될 수 있다. 선형 샤프트(71a)와 로봇 아암(72a)의 위치 정보는 또한 치료 테이블 제어 디바이스(70C)로 피드백될 수 있으며, 구동 메커니즘(73a)은 선형 샤프트(71a) 또는 로봇 아암(72a), 예컨대 지지 시트(712a) 또는 적어도 하나의 아암 부분(721a) 상에 배열될 수 있다.
치료 테이블 위치 설정 디바이스(70A)는 충돌 방지 보호 메커니즘(74a)을 더 포함할 수 있고, 충돌 방지 보호 메커니즘(74a)은 로봇 아암 외장(72b) 상에 배열된 센서(741a), 센서 제어 조립체(742a) 및 HMI(743a)를 포함한다. 센서(741a)는 또한 로봇 아암 외장(72b)과 로봇 아암(72a) 사이에 배열될 수 있음이 이해될 수 있다. 로봇 아암(72a) 또는 로봇 아암 외장(72b)의 에지가 다른 물체와 접촉할 때, 또는 다른 물체가 센서(741a)에 의해 설정된 범위에 도달할 때, 센서(741a)가 트리거되어 신호를 송신하고, 센서(741a)에 의해 송신된 신호는 센서 제어 조립체(742a)로 송신되어 HMI(743a) 상에 디스플레이된다. 센서 제어 조립체(742a)는 수신된 신호를 치료 테이블 제어 디바이스(70C)로 송신하여 대응하는 제어를 수행하는 데, 예를 들어 치료 테이블 제어 디바이스(70C)는 구동 메커니즘(73a)을 제어하여 선형 샤프트(71a)와 로봇 아암(72a)의 구동 운동을 정지시키고, 즉, 치료 테이블(20)을 제어하여 움직임을 정지시킨다. 센서 제어 조립체는 또한 수신된 신호에 따라 대응하는 제어를 수행할 수 있거나; 조작자는 또한 HMI의 디스플레이에 따라 구동을 정지하도록 구동 메커니즘을 수동으로 제어할 수 있거나; 또는 치료 테이블이 움직임을 정지하도록 제어되지 않을 수 있고, 대신에 충돌 전 역이동과 같은 다른 안전한 작동이 수행된다는 것이 이해될 수 있다. 센서(741a)는 기계적 센서, 광전 센서, 레이더 센서, 초음파 센서, 레이저 거리 측정기 등일 수 있으며, 다른 위치에 배열될 수도 있다.
선형 샤프트(71a) 및 그 구동 메커니즘(73a)은 고정 부재 또는 지지 부재(도면에 도시되지 않음)에 의해 조사 챔버(101, 101')의 고정 표면에 장착될 수 있으며, 고정 부재 및 지지 부재 각각은 알루미늄 프로파일로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 활주 레일(711a)은 고정 부재에 의해 천장에 고정되고, 선형 샤프트(71a)의 구동 메커니즘(73a) 및 지지 시트(712a)는 지지 부재에 의해 천장에 고정 또는 지지되며, 활주 레일 커버링 부재(71b)는 선형 샤프트(71a)의 고정 표면 상의 중성자 차폐판(60)과 지지 시트(712a) 사이에 배열된다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 실시예에서, 활주 레일 커버링 부재(71b)는 제1 부분(711b)과 제2 부분(712b)을 포함하고, 제1 부분(711b)과 제2 부분(712b) 각각은 순차적으로 연결된 평판을 포함하며, 활주 레일 커버링 부재의 지지 부재(713b)에 의해 지지된다. 지지 시트(712a)의 활주 방향(A)을 따라 지지 시트(712a)에 가까운, 제1 부분(711b) 및 제2 부분(712b) 각각의 일 단부는 연결판(7111b, 7121b)을 통해 지지 시트(712a)에 고정 연결되고, 제1 부분(711b) 및 제2 부분(712b) 각각의 다른 단부는 지지 부재(713b)에 고정 연결된다. 고정 연결은 나사 연결, 접합 등일 수 있음이 이해될 수 있고; 제1 부분(711b) 및 제2 부분(712b)의 평판은 순차적으로 활주 가능하게 연결되거나(예컨대, 도 14의 좌측에 도시된 제1 부분(711b)) 순차적으로 피봇식으로 연결된다(예컨대, 도 14의 우측에 도시된 제2 부분(712b)). 평판은 또한 다른 방식으로 연결될 수 있고, 상이한 연결 방식은 도면에만 도시되어 있으며, 요건에 따라 제1 부분(711b)과 제2 부분(712b)에 대해 동일하거나 상이한 연결 방식이 선택될 수 있음이 이해될 수 있다. 지지 부재(713b)는 고정 부재 또는 선형 샤프트(71a)의 지지 부재와 그 구동 메커니즘(73a)에 연결되어 고정될 수 있거나, 고정 표면에 직접 고정될 수 있다. 지지 부재(713b)는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 활주 레일 커버링 부재(71b)의 재료는 붕소 함유 PE 또는 다른 중성자 차폐 재료를 포함하고, 중성자 차폐판(60)은 지지 부재(713b)를 덮고 활주 레일 커버링 부재(71b)와 함께 선형 샤프트(71a), 선형 샤프트(71a)의 구동 메커니즘(73a) 및 그 장착부(지지 시트(712a)가 중성자 차폐판(60)을 통과하는 부분은 제외)를 차폐한다. 알루미늄 합금은 특정 강도를 갖고 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료로 대체될 수 있음이 이해될 수 있고; 지지 부재(713b)는 또한 중성자 차폐 재료로 이루어질 수 있으며, 이때 중성자 차폐판(60)은 지지 부재(713b)를 덮지 않을 수 있고, 대신에 지지 부재(713b)와 정합되며, 중성자 차폐판(60), 지지 부재(713b) 및 활주 레일 커버링 부재(71b)는 선형 샤프트(71a), 선형 샤프트(71a)의 구동 메커니즘(73a) 및 그 장착부(지지 시트(712a)가 중성자 차폐판(60)을 통과하는 부분은 제외)를 함께 차폐한다. 지지 시트(712a)가 활주 레일(711a)을 따라 이동하는 동안, 활주 레일 커버링 부재(71b)의 제1 부분(711b)과 제2 부분(712b)은 연장되고 수축됨으로써, 이동 프로세스에 걸쳐 중성자 누설을 감소시킨다.
도 16을 참조하면, 실시예에서, 아암 부분(721a)을 둘러싸는 로봇 아암 외장(72b)은 제1 하우징(721b) 및 제2 하우징(722b)을 포함하고, 제1 하우징(721b) 및 제2 하우징(722b)은 함께 고정 연결되어 아암 부분(721a) 및 아암 부분(721a)에 배열된 구동 메커니즘(73a)(예컨대, 모터, 회로 보드 등) 또는 제어 메커니즘(예컨대, 센서 제어 조립체(742a) 또는 치료 테이블 제어 디바이스(70C)의 구성요소)을 둘러싼다. 제1 하우징(721b) 및 제2 하우징(722b) 각각의 재료는 붕소 함유 유리 섬유 복합 재료이며, 유리 섬유 복합 재료는 특정 강도를 갖고, 중성자 조사를 받은 후 제품은 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 가져, 2차 방사선의 생성을 방지하며, 붕소는 중성자를 흡수하여, 아암 부분 및 아암 부분의 구동 메커니즘 또는 제어 메커니즘에 배열된 금속 구성요소, 전자 구성요소 등이 중성자에 의해 조사되어 고장 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다. 제1 하우징 및 제2 하우징 각각의 재료는 또한 특정 강도를 갖는 또 다른 중성자 차폐 재료일 수 있음이 이해될 수 있다.
본 실시예에서, 아암 부분(721a')을 둘러싸는 로봇 아암 외장(72b')은 제1 하우징(721b) 및 제2 하우징(722b) 이외에 제3 하우징(723b) 및 제4 하우징(724b)을 더 포함한다. 제3 하우징(723b) 및 제4 하우징(724b)은 함께 고정 연결되어 제1 하우징(721b) 및 제2 하우징(722b)을 둘러싸며, 센서(741a)는 제1 하우징(721b)과 제3 하우징(723b) 사이 및 제2 하우징(722b)과 제4 하우징(724b) 사이에 배열된다. 아암 부분(721a) 둘레에 다수의 센서(741a)가 분포될 수 있다. 제1 하우징(721b)과 제2 하우징(722b)에는 센서(741a)를 수용하는 수용 공동(725b)이 제공되고, 센서(741a)는 수용 공동(725b)에 배열되어 간섭 방식으로 제1 하우징(721b)과 제3 하우징(723b) 사이 및 제2 하우징(722b)과 제4 하우징(724b) 사이에 장착된다. 구체적으로, 제1 하우징(721b)과 제3 하우징(723b) 사이 및 제2 하우징(722b)과 제4 하우징(724b) 사이에 간극(726b)이 제공되어 센서(741a)를 내부에 장착하도록 구성된다. 센서(741a)의 전원 케이블, 통신 케이블 등은 간극(726b)을 통과하여 센서 제어 조립체(742a)에 연결될 수 있다. 또는, 제3 하우징(723b)과 제4 하우징(724b)에는 센서(741a)에 대응되는 위치에 관통 구멍(727b)(도면에 도시되지 않음)이 제공될 수 있으며, 관통 구멍(727b)은 센서(741a)의 전원 케이블, 통신 케이블 등이 통과하는 데 사용된다. 센서(741a)는 다른 방식으로도 장착될 수 있음이 이해될 수 있다. 본 실시예에서, 센서(741a)는 압력 센서로서, 제3 하우징(723b)과 제4 하우징(724b)에 작용하는 압력을 압력 신호로 변환하고 압력 신호를 센서 제어 조립체(742a)에 송신하며 그 수치값을 HMI(743a)에 디스플레이한다. 센서(741a)에 의해 수신된 압력 신호가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 미리 설정된 값을 초과하는 압력 신호는 센서 제어 조립체(742a)로 우선적으로 송신되고 HMI(743a)에 알람 방식으로, 예를 들어 광 또는 소리 알람에 의해 디스플레이되며; 센서 제어 조립체(742a)는 신호를 치료 테이블 제어 디바이스(70C)로 송신하여 선형 샤프트(71a) 및 로봇 아암(72a)을 제어하여 움직임을 정지시키거나, 조작자가 선형 샤프트(71a) 및 로봇 아암(72a)의 이동을 정지하도록 수동으로 조작할 수 있다.
제3 하우징(723b) 및 제4 하우징(724b) 각각의 재료는 특정 강도를 갖는 유리 섬유 수지 복합 재료이고, 중성자 조사를 받은 후 제품은 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 가져 2차 방사선의 생성을 방지한다. 특정 강도를 갖고 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료가 또한 사용될 수 있음이 이해될 수 있다. 제3 하우징 및 제4 하우징 각각의 재료는 또한 붕소 함유 유리 섬유 복합 재료로 대체될 수 있음이 이해될 수 있고, 즉, 로봇 아암 외장(72b)의 최외측 층에서의 하우징은 중성자를 흡수할 수 있는 재료로 이루어져, 아암 부분의 구동 메커니즘 또는 제어 메커니즘에 배열된 금속 구성요소, 전자 구성요소 등이 중성자에 의해 조사되어 고장 또는 손상되는 것을 방지하며, 제1 하우징 및 제2 하우징의 재료는 제한되지 않는다. 센서(741a)의 하우징은 알루미늄 합금으로 이루어져, 코발트 식스티와 같이 중성자 조사를 받은 후 반감기가 긴 방사성 동위원소를 생성하여 2차 방사선을 생성하는 전통적인 강철 재료의 사용을 회피한다. 알루미늄 합금은 특정 강도를 갖고 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료로 대체될 수 있음이 이해될 수 있다. 센서(741a)는 또한 제1 하우징(721b)과 제3 하우징(723b) 사이 또는 제2 하우징(722b)과 제4 하우징(724b) 사이에만 배열될 수 있음이 이해될 수 있다.
제1 하우징(721b)을 제2 하우징(722b)에 고정 연결하고 제3 하우징(723b)을 제4 하우징(724b)에 고정 연결하는 방식은 나사 연결, 용접 등이 될 수 있다. 연결 부재는 특정 강도를 갖는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 알루미늄이 중성자 활성화를 받은 후 생성되는 방사성 동위원소는 반감기가 짧다. 알루미늄 합금은 특정 강도를 갖고 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료로 대체될 수 있다.
실시예에서, 제3 하우징(723b), 제4 하우징(724b) 및 센서(741a)는 이동 범위가 더 큰 아암 부분(721a')에 배열되고, 제1 하우징(721b) 및 제2 하우징(722b)만이 이동 범위가 더 작은 아암 부분(721a)에 배열된다. 제3 하우징(723b), 제4 하우징(724b) 및 센서(741a)는 또한 로봇 아암(72a)의 모든 아암 부분에 배열될 수 있음이 이해될 수 있고; 구동 메커니즘(73a)이 없는 아암 부분은 로봇 아암 외장(72b)이 제공되지 않을 수 있으며, 이때 아암 부분은 특정 강도를 갖고 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 재료, 예컨대 알루미늄 합금으로 이루어지거나, 중성자 차폐 재료로 이루어질 수 있다.
치료 테이블 위치 설정 디바이스(70A)는 선형 샤프트를 포함하지 않을 수 있으며, 이때 차폐 디바이스(70B)도 활주 레일 커버링 부재(71b)를 포함하지 않으며, 준비 챔버에는 또한 조사 챔버(101, 101')에서와 동일한 치료 테이블(20), 치료 테이블 위치 설정 디바이스(70A), 및 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스(70B)가 제공될 수 있음이 이해될 수 있다.
방사선 차폐 디바이스는 또한 다른 알람, 감독, 모니터링 디바이스 등에 제공될 수 있음이 이해될 수 있다.
시스템의 각각의 디바이스의 작동을 달성하기 위해, 치료 동안 제어에는 전원 케이블, 통신 케이블 및 제어 케이블이 합리적인 배열로 제공되어야 한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 나사 파이프(80A)는 조사 챔버(101), 제어 챔버(104) 및 가속기 챔버(102)에 배열되고, 나사 파이프(80A)는 케이블이 통과하고 케이블을 지지하는 데 사용되며, 나사 파이프(80A)는 케이블의 연장 방향을 따라 연장되고 케이블의 연장 방향 둘레에서 원주방향으로 적어도 부분적으로 폐쇄되며, 케이블의 연장 방향에 직교하는 방향으로 나사 파이프(80A)의 단면 형상은 원형, 다각형, V-형상, ＜-형상, ┗┘-형상, [-형상 등일 수 있고, 나사 파이프(80A)는 커넥터(볼트 등)에 의해 벽 또는 바닥 또는 천장에 고정된다. 본 실시예에서, 나사 파이프(80A)는 천장 및 벽의 코너를 따라 조사 챔버(101), 제어 챔버(104) 및 가속기 챔버(102)에 배열된다. 나사 파이프(80A)는 또한 다른 위치 또는 다른 공간에 배열될 수 있고, 나사 파이프(80A)의 크기는 수용되는 케이블의 개수에 따라 설계될 수 있음이 이해될 수 있다. 지지 프레임(80B)은 가속기 챔버(102) 및 빔 전달 챔버(103)에 배열된다. 가속기(112), 빔 전달부(12), 보조 디바이스(14) 등은 많은 전원, 통신, 제어 케이블과 액체(냉각 매체 등) 또는 가스(절연 가스 등) 파이프를 갖기 때문에, 지지 프레임(80B)은 이들을 지탱하고 안내하도록 제공된다. 지지 프레임(80B)은 케이블 또는 파이프를 지지하는 지탱 표면(S)을 가지며, 지지 프레임(80B)은 지탱 표면(S)이 지면에 평행하는 방식으로 지면 또는 천장 또는 다른 물체에 고정되거나, 지탱 표면(S)이 지면에 직교하는 방식으로 벽에 고정되며, 지지 프레임(80B)은 또한 요건에 따라 다른 공간에 배열될 수 있다. 도면에는 빔 전달 챔버(103)에서 빔 전달부(12)를 따라 배열된 지지 프레임(80B)만이 도시되어 있으며, 지지 프레임(80B)은 지탱 표면(S)이 지면에 평행하는 방식으로 지면에 고정되고, 지지 프레임(80B)은 측판(81b) 및 측판(81b) 사이에 미리 결정된 간격으로 연결된 횡판(82b)으로 이루어지며, 횡판(82b)은 지탱 표면(S)을 형성한다. 나사 파이프(80A) 및 지지 프레임(80B) 각각의 재료는 알루미늄 합금이며, 알루미늄 합금은 특정 강도를 갖고 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료로 대체될 수 있음이 이해될 수 있는데, 예를 들어 재료는 C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca 또는 Ti 원소 중 적어도 하나로 90%(중량 측면에서 백분율) 이상 구성된다.
시스템의 정상 작동 및 안전 요건과 관련하여, 관형 부재(90A)(예컨대, 가스 및 액체가 통과하는 환기 파이프, 소방 파이프 등)와 막대 형상 부재(90B)(지지 막대, 나사 막대 및 다양한 디바이스를 고정 장착하기 위해 필요한 다른 고정 막대)는 또한 실내에 제공되고 일반적으로 코발트 식스티와 같이 중성자 조사를 받은 후 반감기가 긴 방사성 동위원소를 생성하여 2차 방사선 생성할 수 있는 강철 재료로 이루어진다. 파이프 및 고정 막대에 대한 방사선 손상 및 방사선 오염을 감소시키기 위해, 관형 부재(90A)(상기 냉각 매체 및 절연 가스 파이프를 포함함) 또는 막대 형상 부재(90B)는 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 재료(예를 들어, 재료는, 알루미늄 합금, 플라스틱, 또는 고무 등을 비롯하여 C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca 또는 Ti 원소 중 적어도 하나로 90%(중량 측면에서 백분율) 이상 구성됨)로 이루어질 수 있거나, 환형 차폐 디바이스(91)가 관형 부재(90A) 또는 막대 형상 부재(90B)의 주연부에 배열된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 실시예에서, 환형 차폐 디바이스(91)는 내부 슬리브(911), 외부 슬리브(912), 및 내부 슬리브(911)와 외부 슬리브(912) 사이에 배열된 차폐 재료(913)를 포함한다. 내부 슬리브(911) 및 외부 슬리브(912) 각각은 PVC로 이루어진 관형 구성요소이며, 내부 슬리브(911) 및 외부 슬리브(912) 각각의 단면 형상은 특정 요건에 따라 설정될 수 있다. 내부 슬리브(911) 및 외부 슬리브(912) 각각은 또한 중성자 조사를 받은 후 제품이 방사능을 갖지 않거나 낮은 방사능을 갖거나, 중성자 조사를 받은 후 생성된 방사성 동위원소가 짧은 반감기를 갖는 다른 재료로 이루어질 수 있음이 이해될 수 있는데, 예를 들어 내부 슬리브(911) 및 외부 슬리브(912) 각각의 재료는 C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca 또는 Ti 원소 중 적어도 하나로 90%(중량 측면에서 백분율) 이상 구성된다. 외부 슬리브(912)는 또한 중성자 지연기로서 사용될 수 있고, 지연된 중성자는 차폐 재료(913)에 의해 더 잘 흡수될 수 있다. 차폐 재료(913)는 붕소 함유 수지와 같은 중성자 차폐 재료로 구성된다. 실시예에서, PVC로 이루어진 내부 슬리브(911)와 외부 슬리브(912) 사이에 액체 상의 붕소 함유 수지가 채워지고, 붕소 함유 수지가 고체화되어 전체 환형 차폐 디바이스(91)를 형성한 다음, 환형 차폐 디바이스(91)는 그 중심축이 위치된 평면을 따라 2개의 부분으로 절단되어, 케이블, 관형 부재(90A) 또는 막대 형상 부재(90B)를 2개의 측면으로부터 감싸고, 이어서 2개의 부분은 접착, 번들링, 또는 다른 방식에 의해 고정 연결된다. 차폐 재료(913)는 또한 다른 중성자 차폐 재료를 포함할 수 있거나 다른 방식으로 내부 슬리브(911)와 외부 슬리브(912) 사이에 배열될 수 있음이 이해될 수 있다. 환형 차폐 디바이스(91)는 또한 다른 방식으로 관형 부재(90A) 또는 막대 형상 부재(90B)의 주연부에 배열될 수 있는데, 예를 들어 관형 부재(90A) 또는 막대 형상 부재(90B)는 관형 부재(90A) 또는 막대 형상 부재(90B)가 장착되기 전에 환형 차폐 디바이스(91)의 내부 슬리브(911)로 삽입된다. 환형 차폐 디바이스(91)는 또한 케이블이 중성자 조사를 받은 후 생성되는 2차 방사선을 더 감소시키기 위해 케이블의 주연부에 배열될 수 있음이 이해될 수 있다.
본 발명의 예시적인 특정 구현예가 상기와 같이 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자가 본 발명을 이해할 수 있게 하기 위해, 본 발명은 특정 구현예의 범위로 제한되지 않고, 다양한 변경이 본 기술 분야의 숙련자에게 명백하며, 이들 변경이 첨부된 청구범위에 의해 정의되고 결정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 한, 본 발명의 보호 범위 내에 속한다는 점이 명백해야 한다.
Claims (15)
- 중성자 포획 치료 시스템에 있어서, 중성자 포획 치료 시스템은 하전 입자 빔 생성부, 빔 전달부 및 중성자 빔 생성부를 포함하고, 하전 입자 빔 생성부는 하전 입자를 생성하도록 구성된 이온 소스 및 이온 소스에 의해 생성된 하전 입자를 가속시켜 필요한 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 획득하도록 구성된 가속기를 포함하며, 중성자 빔 생성부는 타겟, 빔 성형체 및 시준기를 포함하고, 타겟은 빔 전달부와 빔 성형체 사이에 배열되며, 가속기에 의해 생성된 하전 입자 빔은 빔 전달부를 통해 타겟 상에 조사되고 타겟과 작용하여 중성자를 생성하고, 생성된 중성자는 빔 성형체와 시준기를 순차적으로 통과하여 치료용 중성자 빔을 형성하고, 중성자 포획 치료 시스템은 콘크리트로 이루어진 건물에 전체적으로 수용되며 조사 챔버, 가속기 챔버 및 빔 전달 챔버를 포함하고, 약제가 주입된 피조사체는 조사 챔버에서 치료용 중성자 빔에 의해 조사 치료되며, 가속기 챔버는 하전 입자 빔 생성부를 적어도 부분적으로 수용하고, 빔 전달 챔버는 빔 전달부를 적어도 부분적으로 수용하며, 중성자 빔 생성부는 조사 챔버와 빔 전달 챔버 사이의 격벽에 적어도 부분적으로 수용되는 것을 특징으로 하는 중성자 포획 치료 시스템.
- 제1항에 있어서, 중성자 포획 치료 시스템은: 약제 제어 챔버; 및 조사 치료 동안 피조사체에 약제를 주입하도록 구성되며 약제 통로 조립체, 약제 수용 메커니즘 및 약제 제어 메커니즘을 포함하는 약제 주입 디바이스를 더 포함하고, 약제 통로 조립체는 약제 제어 챔버와 조사 챔버 사이에 배열되고, 약제 수용 메커니즘과 약제 제어 메커니즘은 약제 제어 챔버에 배열되어 약제 제어 챔버에서 피조사체의 약제 주입을 제어하는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제2항에 있어서, 약제 통로 조립체는:
약제를 주입하도록 구성된 약제 통로 부재; 및
약제 통로 부재를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성되고, 격벽에 배열되며, 약제 통로 부재가 격벽을 통과하기 위한 통로를 형성하는 수용 부재를 포함하는, 중성자 포획 치료 시스템. - 제1항에 있어서, 중성자 포획 치료 시스템은 치료 테이블, 치료 테이블 위치 설정 디바이스, 및 치료 테이블 위치 설정 디바이스의 차폐 디바이스를 더 포함하는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제4항에 있어서, 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 치료 테이블을 지지하고 위치 설정하도록 구성되고 적어도 하나의 아암 부분을 포함하는 로봇 아암을 포함하고, 차폐 디바이스는 아암 부분을 둘러싸는 로봇 아암 외장을 포함하는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제5항에 있어서, 로봇 아암 외장에는 충돌 방지 보호 메커니즘이 제공되는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제5항에 있어서, 치료 테이블 위치 설정 디바이스는 선형 샤프트를 더 포함하고, 로봇 아암은 선형 샤프트와 치료 테이블 사이에 배열되며, 선형 샤프트는 건물에 고정된 활주 레일 및 로봇 아암에 연결된 지지 시트를 포함하고, 지지 시트는 활주 레일을 따라 함께 활주하도록 치료 테이블과 로봇 아암을 구동하고, 차폐 디바이스는 활주 레일 커버링 부재를 포함하는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제1항에 있어서, 중성자 차폐 공간이 건물 내에 형성되어 빔 전달 챔버 또는 조사 챔버 내에 형성되며, 콘크리트는 붕소 함유 바라이트 콘크리트이거나, 콘크리트 표면 상에 중성자 차폐판이 배열되어 중성자 차폐 공간을 형성하는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제1항에 있어서, 건물 내부에는 중성자 포획 치료 시스템의 작동을 위한 케이블, 또는 가스와 액체가 통과하는 관형 부재, 또는 건물에 고정 장착된 막대 형상 부재, 또는 케이블 또는 관형 부재를 지지하는 지지 디바이스가 제공되고, 지지 디바이스, 관형 부재 또는 막대 형상 부재의 재료는 C, H, O, N, Si, Al, Mg, Li, B, Mn, Cu, Zn, S, Ca 또는 Ti 원소 중 적어도 하나로 90%(중량 측면에서 백분율) 이상 구성되거나, 또는 케이블, 관형 부재 또는 막대 형상 부재의 주연부에는 내부 슬리브, 외부 슬리브, 및 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이에 배열된 차폐 재료를 포함하는 환형 차폐 디바이스가 제공되는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제1항에 있어서, 중성자 포획 치료 시스템은, 가속기 챔버 또는 빔 전달 챔버에 적어도 부분적으로 배열되고 냉각 디바이스, 또는 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스, 또는 압축 공기를 제공하는 공기 압축 디바이스, 또는 진공 환경을 제공하는 진공 펌프를 포함하는 보조 디바이스를 더 포함하는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제10항에 있어서, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 60 mg/L 미만의 경도를 갖는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제10항에 있어서, 냉각 디바이스는 이온 소스 또는 가속기 또는 타겟을 냉각하도록 구성되거나, 냉각 디바이스의 냉각 매체는 17 mg/L 미만의 경도를 갖거나, 또는 냉각 디바이스의 냉각 매체는 0.5-1.5 μS/cm의 전도도를 갖는 탈이온수인, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제10항에 있어서, 냉각 디바이스는 외부 순환 디바이스, 내부 순환 디바이스 및 열 교환기를 포함하고, 내부 순환 디바이스는 중성자 포획 치료 시스템의 냉각 대상 구성요소에 냉각 매체를 전달하여 열을 흡수한 다음, 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각 매체를 열 교환기로 전달하여, 외부 순환 디바이스에 의해 열 교환기로 전달된 냉각수와 열 교환을 수행한 다음, 온도 강하 후 냉각 매체를 다시 냉각 대상 구성요소로 전달하여 열을 흡수하고, 외부 순환 디바이스는 냉각수를 열 교환기로 지속적으로 제공하고 열 흡수 및 온도 상승 후 냉각수를 회수할 수 있는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제10항에 있어서, 가속기는 가속 에너지를 제공하고 내부에 절연 가스가 제공된 가속기 고전압 전원을 포함하고, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 가속기 고전압 전원에 절연 가스를 제공하거나 가속기 고전압 전원으로부터 절연 가스를 회수하는, 중성자 포획 치료 시스템.
- 제14항에 있어서, 절연 가스 팽창 및 회수 디바이스는 절연 가스를 수용하는 용기를 포함하는 가스 소스, 및 가스 소스와 가속기 고전압 전원에 각각 연결된 저장 용기를 포함하는, 중성자 포획 치료 시스템.
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