(57)【要約】【課題】中性子線発生装置を提供する。【解決手段】支持ベースと、回転軸線を回って前記支持ベースに回転可能に係合され、第１の開口部を有する外殻と、外殻の中に設けられるターゲットと、回転軸線に沿って第１の開口部からターゲットまで延伸し、イオンビームを伝送してターゲットに衝突して中性子線を生成するように配置される第１のチューブと、を含む中性子線発生装置。【選択図】図１Ｂ
2020184537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ベースと、
回転軸線を回って前記支持ベースに回転可能に係合され、第１の開口部を有する外殻と、
前記外殻の中に設けられるターゲットと、
前記回転軸線に沿って前記第１の開口部から前記ターゲットまで延伸し、イオンビームを伝送して前記ターゲットに衝突して中性子線を生成するように配置される第１のチューブと、
を含む中性子線発生装置。
【請求項２】
前記回転軸線は、延伸して前記ターゲットを貫通する請求項１に記載の中性子線発生装置。
【請求項３】
前記第１のチューブと前記支持ベースとは、ある距離で離れる請求項１又は２に記載の中性子線発生装置。
【請求項４】
前記外殻は、前記ターゲットと第１の方向に並列され、前記中性子線が前記外殻を通過して離れるために配置されるチャネルを有し、前記第１の方向と前記回転軸線とが交差する請求項１〜３の何れか１項に記載の中性子線発生装置。
【請求項５】
前記チャネルと前記ターゲットとが並列される前記第１の方向は、実質に前記回転軸線に垂直である請求項４に記載の中性子線発生装置。
【請求項６】
前記外殻の中に位置し、前記ターゲットの前記チャネルから離れる側に位置する反射体を更に含む請求項４又は５に記載の中性子線発生装置。
【請求項７】
前記外殻の中に位置し、前記ターゲットと前記チャネルとの間に位置し、且つ前記第１のチューブの中心軸延長線から離れる中性子減速構造を更に含む請求項４〜６の何れか１項に記載の中性子線発生装置。
【請求項８】
ロータリージョイント及び第２のチューブを更に含み、前記ロータリージョイントは、前記第１のチューブと前記第２のチューブとの間に接続され、前記第１のチューブと前記第２のチューブとを連通し、且つ前記第１のチューブと前記第２のチューブとを前記回転軸線に対して相対的に回転させるように配置される請求項１〜７の何れか１項に記載の中性子線発生装置。
【請求項９】
前記第２のチューブの前記第１のチューブに対する一端に接続され、且つ前記イオンビームを生成して前記第２のチューブに入らせるように配置される加速器を更に含む請求項８に記載の中性子線発生装置。
【請求項１０】
前記支持ベースは、前記外殻が穿設される第２の開口部を有する請求項１〜９の何れか１項に記載の中性子線発生装置。
【請求項１１】
前記支持ベースは、前記第２の開口部の内縁に位置する第１の係合構造を含み、前記外殻は、前記外殻の外面に位置し、且つ前記支持ベースの前記第１の係合構造に摺動可能に係合される第２の係合構造を含む請求項１０に記載の中性子線発生装置。
【請求項１２】
前記支持ベースの前記第１の係合構造は凹部であり、前記外殻の前記第２の係合構造はストッパ凸部であり、且つ前記凹部に対して回転するように配置される請求項１１に記載の中性子線発生装置。
【請求項１３】
前記凹部は係合面を有し、前記係合面が曲率中心線及び曲率半径を有し、前記曲率中心線と前記回転軸線とが重なり、且つ前記曲率半径が前記係合面と前記回転軸線との距離である請求項１２に記載の中性子線発生装置。
【請求項１４】
前記外殻は、回転軸線に沿って突出し前記支持ベースに支持され、且つ前記第１のチューブが穿設されるベアリングを含む請求項１〜１３の何れか１項に記載の中性子線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、中性子線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
具体的には、ホウ素中性子捕獲療法（Ｂｏｒｏｎ  Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ｃａｐｔｕｒｅ  Ｔｈｅｒａｐｙ；ＢＮＣＴ）の原理は、次のとおりである。ホウ素含有薬物を血液循環を介して腫瘍細胞に結合させてから、中性子線で腫瘍組織の位置を中心として照射して、ホウ素に中性子を吸収させてリチウムイオンとヘリウムイオンを生成し、他の正常組織を破壊せずにがん細胞を正確に破壊する。
【０００３】
患者に対して、ホウ素中性子捕獲療法によれば、極小の損傷しか生じず、且つ外科手術と麻酔をする必要はない。更にいうと、脳腫瘍を治療する場合、ホウ素中性子捕獲療法として低浸透性の熱中性子を使用すれば、更に患者の頭蓋骨を開く必要がある。それに対して、ホウ素中性子捕獲療法としてエピサーマル中性子を採用する場合、患者の頭蓋骨を開く必要はない。
【０００４】
しかしながら、現在、ホウ素中性子捕獲療法用の中性子線源発生器のほとんどは、研究用原子炉に由来している。通常、原子炉が病院に設けられないため、医師と患者は、原子炉の所在地に合わせて治療しなければならない。これと比較すると、加速器型中性子線発生器は、低コストであるだけでなく、医師と患者の時間を節約するように、病院に設けられることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
要するに、現在、ホウ素中性子捕獲療法の開発を促進するために、加速器型中性子線発生器の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態によれば、中性子線発生装置は、支持ベースと、回転軸線を回って支持ベースに回転可能に係合され、第１の開口部を有する外殻と、外殻の中に設けられるターゲットと、回転軸線に沿って第１の開口部からターゲットまで延伸し、イオンビームを伝送してターゲットに衝突して中性子線を生成するように配置される第１のチューブと、を含む。
【０００７】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の回転軸線は、延伸してターゲットを貫通する。
【０００８】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の第１のチューブと支持ベースとは、ある距離で離れる。
【０００９】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の外殻は、ターゲットと第１の方向に並列され、中性子線が外殻を通過して離れるために配置されるチャネルを有し、第１の方向と回転軸線とが交差する。
【００１０】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記のチャネルとターゲットとが並列される第１の方向は、実質に回転軸線に垂直である。
【００１１】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の中性子線発生装置は、外殻の中に位置し、ターゲットのチャネルから離れる側に位置する反射体を更に含む。
【００１２】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の中性子線発生装置は、外殻の中に位置し、ターゲットとチャネルとの間に位置し、且つ第１のチューブの中心軸延長線から離れる中性子減速構造を更に含む。
【００１３】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の中性子線発生装置は、ロータリージョイント及び第２のチューブを更に含み、ロータリージョイントは、第１のチューブと第２のチューブとの間に接続され、第１のチューブと第２のチューブとを連通し、且つ第１のチューブと第２のチューブとを回転軸線に対して相対的に回転させるように配置される。
【００１４】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の中性子線発生装置は、第２のチューブの第１のチューブに対する一端に接続され、且つイオンビームを生成して第２のチューブに入らせるように配置される加速器を更に含む。
【００１５】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の支持ベースは、外殻が穿設される第２の開口部を有する。
【００１６】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の支持ベースは、第２の開口部の内縁に位置する第１の係合構造を含み、外殻は、外殻の外面に位置し、且つ支持ベースの第１の係合構造に摺動可能に係合される第２の係合構造を含む。
【００１７】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の支持ベースの第１の係合構造は凹部であり、外殻の第２の係合構造はストッパ凸部であり、且つ凹部に対して回転するように配置される。
【００１８】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の凹部は係合面を有し、係合面が曲率中心線及び曲率半径を有し、凹部の係合面の曲率中心線と回転軸線とが重なり、凹部の係合面の曲率半径が係合面と回転軸線との距離である。
【００１９】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、外殻は、回転軸線に沿って突出し支持ベースに支持され、第１のチューブが穿設されるベアリングを含む。
【００２０】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記の中性子線発生装置は、外殻の中に設けられる内殻を含み、外殻の第１の開口部は、内殻の内部空間を外殻の外へ連通する。
【００２１】
本開示の１つ又は複数の実施形態において、前記のターゲットは、内殻の内部空間に位置する。
【発明の効果】
【００２２】
要するに、本開示の加速器の発生したイオンビームは、第１のチューブを通過して、第１のチューブの中心軸延長線に沿って外殻に入射するため、イオンビームの移動方向を変更する必要はない。その同時に、外殻は、第１のチューブを軸心として１軸回転して、外殻のチャネルが回転に伴って位置を変えるようにする。従って、外殻が回転軸線に基づいて支持ベースに対して回転すると、中性子線の放出方向は、チャネルの位置によって変化する。従って、一定の姿勢の状態での患者に対して、中性子線発生装置は、中性子線を患者の患部に適切な角度で照射して、更にホウ素中性子捕獲療法の精度や効率を向上させることができる。これにより、本開示の中性子線発生装置は、「方向可変中性子源」と呼ばれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
下記添付図面の説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリット及び実施例をより分かりやすくするためのものである。
【図１Ａ】本開示の一実施形態による中性子線発生装置を示す断面図である。
【図１Ｂ】本開示の一実施形態による中性子線発生装置を示す斜視図である。
【図１Ｃ】本開示の一実施形態による中性子線発生装置を示す側面図である。
【図２】本開示の一実施形態による支持ベースを示す斜視図である。
【図３】図１Ｂに示す構造の線分３−３に沿った一部の構造を示す断面図である。
【図４Ａ】本開示の一実施形態による外殻及び内殻を示す解析斜視図である。
【図４Ｂ】本開示の一実施形態による外殻を示す解析側面図である。
【図５Ａ】それぞれ本開示の一実施形態による中性子線発生装置の異なる操作過程での側面図であり、図５Ａに比べると、図５Ｂにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約３０度回転し、図５Ｃにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約６０度回転し、図５Ｄにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約９０度回転する。
【図５Ｂ】それぞれ本開示の一実施形態による中性子線発生装置の異なる操作過程での側面図であり、図５Ａに比べると、図５Ｂにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約３０度回転し、図５Ｃにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約６０度回転し、図５Ｄにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約９０度回転する。
【図５Ｃ】それぞれ本開示の一実施形態による中性子線発生装置の異なる操作過程での側面図であり、図５Ａに比べると、図５Ｂにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約３０度回転し、図５Ｃにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約６０度回転し、図５Ｄにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約９０度回転する。
【図５Ｄ】それぞれ本開示の一実施形態による中性子線発生装置の異なる操作過程での側面図であり、図５Ａに比べると、図５Ｂにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約３０度回転し、図５Ｃにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約６０度回転し、図５Ｄにおける外殻が回転軸線を回って支持ベースに対して約９０度回転する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
下記の説明で、本開示の主題を実施するために、多くの異なる実施形態又は実施例を提供する。素子又は配列の具体例については、本開示を簡素化するように、下記で検討される。もちろん、これらの説明は、範例の一部だけであり、本開示はこれに限定されない。例えば、第１の特徴を第２の特徴に又はその上方に形成する記述には、第１の特徴と第２の特徴とが直接接触する実施形態に加えて、他の特徴が第１の特徴と第２の特徴との間に形成され、且つこの場合に第１の特徴と第２の特徴とが直接接触しない実施形態も含まれる。また、本開示は、異なる範例で符号又は文字を繰り返す場合がある。この繰り返しは、記述を簡単化及び明確化するためのものであり、検討された異なる実施形態と配列との関係を定義するためのものではない。
【００２５】
なお、例えば、「下」、「下方」、「よりも低い」、「上」、「上方」のような空間相対用語及び他の類似な用語等は、ここで、図面におけるある素子や特徴が別の素子や特徴に対する関係を説明しやすくするためのものである。空間相対用語は、図面に示す方位以外、使用又は操作される場合の他の方位を更に含む。つまり、前記装置の方位が図面のと異なる（９０度回転し又は他の方位に位置する）場合、本文で使用された空間相対用語は、同様に対応して解釈することができる。
【００２６】
図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照されたい。図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃは、それぞれ本開示の一実施形態による中性子線発生装置１を示す断面図、斜視図、側面図である。本願をより明らかに示すために、図１Ｂ及び図１Ｃは、図１Ａに示すロータリージョイント１６、第２のチューブ１７及び加速器１８を省略する。図面に示すように、本実施形態において、中性子線発生装置１は、支持ベース１０、支持部材３０（図１Ｂ参照）、外殻１１、第１のチューブ１３（図１Ａ参照）、ロータリージョイント１６、第２のチューブ１７及び加速器１８を含み、且つ外殻１１の中に設けられるターゲット１２、中性子減速構造１４、反射体１５、内殻１９及び収束コンポーネント２０を更に含む。以下、中性子線発生装置１に含まれる各素子の構造、機能及び各素子同士の接続関係を詳しく説明する。
【００２７】
図２、図３を参照されたい。図２は、本開示の一実施形態による支持ベース１０を示す斜視図である。図３は、図１Ｂに示す構造の線分３−３に沿った一部の構造を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態において、支持ベース１０は、ほぼＬ状の支持構造である。具体的に、支持ベース１０は、対向する第１の曲面１０４及び第２の曲面１０６（図１Ｃ参照）、第１の曲面１０４と第２の曲面１０６とを接続する開口部１００を有し、且つ第１の係合構造１０２を含む。
【００２８】
図２において、支持ベース１０の第１の曲面１０４は、順に互いに接続される第１の領域１０４ａ、曲げ領域１０４ｂ及び第２の領域１０４ｃを有する。第１の領域１０４ａの延伸面と第２の領域１０４ｃの延伸面とが交差する。本実施形態において、第１の領域１０４ａの延伸面は、実質に第２の領域１０４ｃの延伸面に垂直であるが、本願はこれに限定されない。曲げ領域１０４ｂは、第１の領域１０４ａと第２の領域１０４ｃとの間に接続され、且つ支持ベース１０の第２の曲面１０６へ凹む（図１Ｃ参照）。
【００２９】
本実施形態において、支持ベース１０の開口部１００は少なくとも曲げ領域１０４ｂに設けられ、且つ曲げ領域１０４ｂからその両側に位置する第１の領域１０４ａ及び第２の領域１０４ｃへ伸びる。支持ベース１０の第１の係合構造１０２は、開口部１００の内縁１０１に位置する。本実施形態において、支持ベース１０の第１の係合構造１０２は、第１の領域１０４ａに位置する凹部であるが、本願はこれに限定されない。他の実施形態において、外殻１１における第２の係合構造１１５と係合可能な構造であれば、何れも本開示に適用されることができる。第１の係合構造１０２は、開口部１００の内縁１０１に凹み、且つ第１の係合表面１０２ａ（図３参照）、第２の係合表面１０２ｂ（図２参照）及び第３の係合表面１０２ｄで定義される。第１の係合構造１０２の第１の係合表面１０２ａ（図３参照）は、曲げ領域１０４ｂに向かい、且つ、曲率中心線１０２ｃ及び曲率半径１０２ｒを有する。第１の係合構造１０２の第２の係合表面１０２ｂは、開口部１００に向かい、且つ第１の係合表面１０２ａと第３の係合表面１０２ｄとの間に接続される。図３において、第１の係合構造１０２の第３の係合表面１０２ｄは、曲げ領域１０４ｂから離れる方向に向かう。
【００３０】
図１Ｂを参照されたい。外殻１１は、外殻本体１１０及び第２の係合構造１１５を含む。外殻１１の外殻本体１１０は、支持ベース１０の開口部１００に穿設される。外殻１１は、少なくとも第２の係合構造１１５によって支持ベース１０に係合され、回転軸線Ａに基づいて支持ベース１０に対して回転する。
【００３１】
図３を参照されたい。いくつかの実施形態において、支持ベース１０において、第１の係合構造１０２の第１の係合表面１０２ａの曲率中心線１０２ｃと回転軸線Ａとは重なる。従って、第１の係合表面１０２ａの曲率半径１０２ｒは、第１の係合表面１０２ａと回転軸線Ａとの間の距離に等しい。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい。図４Ａは、本開示の一実施形態による外殻１１及び内殻１９を示す解析斜視図である。図４Ｂは、本開示の一実施形態による外殻１１を示す解析側面図である。本開示を更に理解できるように、図４Ｂ及び図４Ｂに示す形態で本開示の外殻１１及び／又は内殻１９を解析するが、本開示はこれに限定されない。本実施形態において、外殻１１の外殻本体１１０は、回転軸線Ａを回って支持ベース１０に回転可能に係合され（図１Ｂ参照）、厚さｔ１を有する。つまり、外殻本体１１０は、ドラム状の構造に基づいて、その中心軸線方向に沿って一部の構造を取り除いたものであるので、実質に平面である放射表面１１０ｄを有する。
【００３３】
詳しく言えば、外殻本体１１０は、収容スペース１１０ｓを有し、且つ対向する第１の外面１１０ａと第２の外面（この視角では図示せず）、第１の外面１１０ａと第２の外面との間に接続される第３の外面１１０ｃ、及び放射表面１１０ｄを有する。第１の外面１１０ａと第２の外面（図示せず）は、実質に支持ベース１０の第１の曲面１０４に垂直である（図１Ｂ参照）。第３の外面１１０ｃは、回転軸線Ａを回る。放射表面１１０ｄは、実質に平面であるが、本願はこれに限定されない。
【００３４】
なお、外殻本体１１０は、外殻本体１１０に設けられる開口部１１１及びチャネル１１３を更に有する（図１Ａ参照）。例として、開口部１１１は、外殻本体１１０の第１の外面１１０ａに設けられる。チャネル１１３は、外殻本体１１０の放射表面１１０ｄに設けられる。図１Ａにおいて、外殻１１のチャネル１１３と外殻１１の中に設けられるターゲット１２とが方向Ｄに並列され、方向Ｄと回転軸線Ａとが交差する。いくつかの実施形態において、チャネル１１３は、放射表面１１０ｄの中央に位置するが、本願はこれに限定されない。本実施形態において、方向Ｄと回転軸線Ａとは実質に垂直である。外殻１１のチャネル１１３は、ターゲット１２の発生した中性子線Ｎを通過させて外殻１１から離れさせることに用いられる。図１Ｂにおいて、外殻１１の開口部１１１は、第１のチューブ１３を通過させて、第１のチューブ１３におけるイオンビームＩをターゲット１２に衝突させて、更に中性子線Ｎを生成することに用いられる。
【００３５】
図１Ａを参照されたい。更に言えば、ホウ素中性子捕獲療法を行うために、中性子線Ｎは、患者２（図１Ｃ参照）の患部に対して、異なる照射方位でホウ素中性子捕獲療法行う必要がある。しかしながら、患者２がホウ素中性子捕獲療法を受ける場合、中性子線Ｎに対応して姿勢を変えると、姿勢を変える過程中に患者２の臓器が移動してホウ素中性子捕獲療法の効果に影響を与えることがある。従って、患者２に一定の姿勢（例えば、横になる）のままでホウ素中性子捕獲療法を受けさせると、治療の精度及び効率を向上させる。
【００３６】
中性子線Ｎが適切な角度で一定の姿勢の状態での患者２の患部に対してホウ素中性子捕獲療法を行うようにするために、本実施形態において、まずイオンビームＩを第１のチューブ１３から通過させて、第１のチューブ１３の中心軸延長線１３０に沿って外殻１１に入射させてよいため、イオンビームＩの運動方向を変更する必要はない。その同時に、外殻１１が第１のチューブ１３を軸心として一軸回転するようすにすることで、外殻１１のチャネル１１３が回転に伴って位置を変更する。従って、外殻１１が回転軸線Ａに基づいて支持ベース１０に対して回転する場合、中性子線Ｎの放出方向は、チャネル１１３の位置によって変わる。これにより、中性子線発生装置１は、「方向可変中性子源」と呼ばれてもよい。
【００３７】
又は、いくつかの実施形態において、患者２が支持台３にもたれる（例えば、横になる）（図１Ｃ参照）。例として、支持台３は、病院用ベッドである。支持台３は、支持ベース１０に対して移動するように配置される。従って、中性子線Ｎの放出方向を変更すると、支持台３は、支持ベース１０に対して移動することで、患者２の患部が外殻１１に対して適切な角度及び距離に位置するようになる。これにより、中性子線Ｎは、適切な角度で患者２の患部に照射して、ホウ素中性子捕獲療法の精度や効率を更に向上させることができる。本実施形態において、中性子線発生装置１は、深部腫瘍治療用のマルチフィールド（Ｍｕｌｔｉ−ｆｉｅｌｄ）照射であってよい。
【００３８】
図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい。外殻本体１１０は、回転軸線Ａの延伸方向で長さＬを有し、且つその外面と回転軸線Ａとの間に最大距離Ｒを有する。いくつかの実施形態において、外殻本体１１０の厚さｔ１は約０．０１ｍであり、回転軸線Ａと外殻本体１１０との間の最大距離Ｒは約０．８６ｍであり、外殻本体１１０の回転軸線Ａの延伸方向での長さＬは約１．４ｍであるが、本願はこれに限定されない。
【００３９】
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、外殻１１は、回転軸線Ａに沿ってそれぞれ外殻本体１１０の方向から離れ第１の外面１１０ａと第２の外面（図示せず）から突出する２つのベアリング１１６を更に含む。本実施形態において、ベアリング１１６は、ディスク状の構造であるが、本願はこれに限定されない。図１Ｂにおいて、支持部材３０は、ベアリング１１６と支持ベース１０との間に位置する。詳しく言えば、支持部材３０は、支持ベース１０の第１の曲面１０４に固設され、且つその頂面３００がベアリング１１６の一部の輪郭に一致する。支持部材３０は、ベアリング１１６を介して外殻１１及び外殻１１の中に設けられる複数の素子を支持することに用いられ、更に、外殻１１が回転軸線Ａに基づいて支持部材３０に対して回転できるように補助する。なお、ベアリング１１６には、外殻本体１１０の収容スペース１１０ｓ（図４Ａ参照）を外殻１１外に連通する開口部１１６ａを有する。
【００４０】
いくつかの実施形態において、第１の係合構造１０２及び第２の係合構造１１５を略して、ベアリング１１６及び支持部材３０を設けてよい。それに対して、いくつかの実施形態において、ベアリング１１６及び支持部材３０を略して、第１の係合構造１０２及び第２の係合構造１１５を設けてよい。
【００４１】
図１Ｂ、図４Ａ、図４Ｂを参照されたい。本実施形態において、外殻１１は、更に、その第２の係合構造１１５によって支持ベース１０の第１の係合構造１０２（図１Ｂ参照）に摺動可能に係合される。具体的に、第２の係合構造１１５は、ストッパ凸部であるが、本願はこれに限定されない。本実施形態において、第２の係合構造１１５は、レール構造である。複数の第２の係合構造１１５は、外殻本体１１０に設けられ、且つ回転軸線Ａに沿ってそれぞれ外殻本体１１０の第１の外面１１０ａと第２の外面（図示せず）から突出する。更に言えば、第２の係合構造１１５は、更に、第１の外面１１０ａの外縁に沿って延伸し、且つ少なくとも一部が支持ベース１０における第１の係合構造１０２の第１の係合表面１０２ａ（図３参照）と第３の係合表面１０２ｄ（図３参照）との間に位置する。第２の係合構造１１５の回転中心線は、回転軸線Ａである。外殻１１が回転軸線Ａに基づいて支持ベース１０に対して回転すると（図１Ｂ参照）、第２の係合構造１１５は、支持ベース１０の第１の係合構造１０２の中にストッパされ、少なくとも第１の係合構造１０２の第１の係合表面１０２ａに当接され回転する。
【００４２】
いくつかの実施形態において、第２の係合構造１１５は、凹構造であってよく、第１の係合構造１０２は、第２の係合構造１１５と係合する凸構造であってよいが、本開示はこれらに限定されない。他の実施形態において、第１の係合構造１０２と第２の係合構造１１５とを係合させ、更に外殻１１を支持ベース１０に対して回転させる構造であれば、何れも本開示に適用されることができる。
【００４３】
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、内殻１９は、２つのベアリング１１６の間に接続され、回転軸線Ａを回る。内殻１９は、厚さｔ２を有し、且つ内部空間１９０（図４Ｂ）を有する。更に言えば、内殻１９は、四角い中空ビームであるが、本願はこれに限定されない。四角い中空ビームは、第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２を有する。本実施形態において、ベアリング１１６の開口部１１６ａは、内殻１９の両端に接続され、更に内殻１９の内部空間１９０を外殻１１外に連通する。内殻１９は、その中に位置するターゲット１２、第１のチューブ１３、一部の中性子減速構造１４及び一部の反射体１５を支持し固定して、中性子線発生装置１の構造上の強度を強め、中性子線発生装置１をメンテナンスする場合の利便性を向上させることに用いられる。いくつかの実施形態において、内殻１９の第１の幅Ｗ１は約０．３ｍであり、第２の幅Ｗ２は約０．３ｍであるが、本願はこれらに限定されない。
【００４４】
図１Ａにおいて、ターゲット１２は、外殻１１の収容スペース１１０ｓに位置し、更に内殻１９の内部空間１９０に位置する。なお、ターゲット１２は、第１のチューブ１３の端部に位置し、中性子減速構造１４に隣接する。本実施形態において、回転軸線Ａは、延伸してターゲット１２を貫通する。ターゲット１２の衝突された面（図示せず）は、実質に第１のチューブ１３の中心軸延長線１３０に垂直である。本実施形態において、ターゲット１２の材質は、ベリリウム（Ｂｅ）を含むが、本願はこれに限定されない。
【００４５】
図１Ａにおいて、第１のチューブ１３は、回転軸線Ａを回って、回転軸線Ａに沿って外殻１１の開口部１１１からターゲット１２まで延伸し、且つ少なくとも一部が内殻１９の内部空間１９０に位置する。第１のチューブ１３は、外殻１１及び外殻１１の中に設けられる複数の素子に合わせて、回転軸線Ａに基づいて支持ベース１０に対して回転するように配置される。なお、第１のチューブ１３は、加速器１８の発生したイオンビームＩを通過させて、更にターゲット１２に衝突させて中性子線Ｎを生成するように配置される。本実施形態において、第１のチューブ１３と支持ベース１０とは、距離Ｔで離れて接触しない（図１Ｂ参照）。第１のチューブ１３の中心軸延長線１３０は、ターゲット１２を貫通する。
【００４６】
図１Ａにおいて、中性子減速構造１４は、ターゲット１２と外殻１１のチャネル１１３との間に位置し、且つ第１のチューブ１３の中心軸延長線１３０から離れる。中性子減速構造１４は、第１の減速層１４０、第２の減速層１４２、第３の減速層１４４及び被覆層１４６を含む。しかしながら、中性子減速構造１４は、前記の層状積層構造に限定されない。いくつかの実施形態において、イオンビームＩのエネルギースペクトルを調整可能な構造であれば、何れも本開示の中性子減速構造に適用されることができる。本実施形態において、第１の減速層１４０、第２の減速層１４２及び第３の減速層１４４は、積層方向Ｓに沿って順に積層される。これにより、イオンビームＩがターゲット１２に衝突して発生する中性子は、順に第１の減速層１４０、内殻１９、第２の減速層１４２及び第３の減速層１４４を貫通する。中性子は、中性子減速構造１４によってそのエネルギースペクトルを調整して、ホウ素中性子捕獲療法の時に用いられる中性子線Ｎとする。
【００４７】
更に言えば、中性子減速構造１４の第１の減速層１４０及び被覆層１４６は、内殻１９の内部空間１９０に位置する。中性子減速構造１４の第２の減速層１４２及び第３の減速層１４４は、外殻本体１１０の収容スペース１１０ｓに位置し、内殻１９の内部空間１９０の外に位置する。つまり、第１の減速層１４０は、内殻１９によって第２の減速層１４２から離れる。中性子減速構造１４の被覆層１４６は、第１の減速層１４０の周りに覆われる。
【００４８】
いくつかの実施形態において、中性子減速構造１４の積層方向Ｓと第１のチューブ１３の中心軸延長線１３０とは、交差する。本実施形態において、中性子減速構造１４の積層方向Ｓと第１のチューブ１３の中心軸延長線１３０とは、実質に垂直であるが、本願はこれに限定されない。
【００４９】
本実施形態において、第２の減速層１４２及び第３の減速層１４４は、それぞれターゲット１２に向かう第１の表面１４２ａ及び第２の表面１４４ａを有する。第１の減速層１４０の積層方向Ｓに沿った第１の表面１４２ａでの投影面積は、第１の表面１４２ａの面積よりも小さい。第２の減速層１４２の積層方向Ｓに沿った第２の表面１４４ａでの投影面積は、第２の表面１４４ａの面積よりも小さい。前記構造配置では、中性子減速構造１４は、エピサーマル中性子束強度を増加させる効果を有する。
【００５０】
いくつかの実施形態において、第１の減速層１４０の材質は、鉄を含む。具体的に、第１の減速層１４０における鉄と中性子との間に非弾性衝突が発生して、更に中性子運動の速度を低下させることができる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、中性子減速構造１４の第２の減速層１４２の材質は、フッ化アルミニウム、アルミニウム、フッ化リチウム又はそれらの如何なる組合せを含む。いくつかの実施形態において、中性子減速構造１４の第３の減速層１４４の材質は、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム又はそれらの如何なる組合せを含むが、本願はこれに限定されない。本実施形態において、被覆層１４６の材質は、実質に第２の減速層１４２の材質と同じであるが、本願はこれに限定されない。
【００５２】
図１Ａにおいて、収束コンポーネント２０は、中性子減速構造１４と外殻１１のチャネル１１３との間に位置する。収束コンポーネント２０は、第１の遮蔽構造２２、第２の遮蔽構造２４、第３の遮蔽構造２６及び収束構造２８を含む。収束コンポーネント２０は、エピサーマル中性子束強度を集中し維持するために使用され、且つ同時に高速中性子の線量率を下げることができる。更に言えば、第１の遮蔽構造２２は、開口部２２０を有する。第２の遮蔽構造２４は、開口部２４０を有する。第３の遮蔽構造２６は、第１の遮蔽構造２２の開口部２２０の側壁に位置する。収束構造２８は、第２の遮蔽構造２４の開口部２２４の側壁に位置する。
【００５３】
いくつかの実施形態において、第１の遮蔽構造２２の材質は、リチウムカーボネートの混合したポリエチレンを含む。第２の遮蔽構造２４の材質は、テフロン（登録商標）を含む。収束構造２８の材質は、ビスマスを含む。第３の遮蔽構造２６の材質は、リチウムカーボネートの混合したポリエチレンを含む。いくつかの実施形態において、第３の遮蔽構造２６の材質は、濃縮リチウム（６Ｌｉ）を含む。しかしながら、第１の遮蔽構造２２、第２の遮蔽構造２４、第３の遮蔽構造２６及び収束構造２８の材質は、前記材料に限定されない。上記の設計によれば、エピサーマル中性子束強度を高めることができるため、加速器１８の発生した陽子ビームのエネルギー又は電流を減らすことができる。
【００５４】
図１Ａにおいて、反射体１５は、内殻１９のチャネル１１３に対向する側に設けられ、更にターゲット１２を覆うように内殻１９の内部空間１９０に設けられ、且つ更に中性子減速構造１４及び収束コンポーネント２０を覆うように内殻１９のチャネル１１３に近い側に設けられる。反射体１５は、出口から離れる中性子を反射し、最後に生成するエピサーマル中性子束を増加することに用いられる。実際の適用において、イオンビームＩがターゲット１２に衝突してから発生する中性子線Ｎは、ターゲット１２の中性子減速構造１４に対向する側の反射体１５によって反射されて、更に中性子減速構造１４を通過する。いくつかの実施形態において、反射体１５の材質は、鉛（Ｐｂ）を含むが、本願はこれに限定されない。
【００５５】
図１Ａにおいて、ロータリージョイント１６は、第１のチューブ１３と第２のチューブ１７との間に接続され、第１のチューブ１３と第２のチューブ１７とを連通し、且つ第１のチューブ１３と第２のチューブ１７を回転軸線Ａに基づいて相対的に回転させるように配置される。第２のチューブ１７は、ロータリージョイント１６と加速器１８との間に接続され、回転軸線Ａに沿って延伸する。本実施形態において、外殻１１、外殻１１の中に設けられる複数の素子及び第１のチューブ１３は、回転軸線Ａに基づいて、支持ベース１０、ロータリージョイント１６、第２のチューブ１７及び加速器１８に対して回転する。
【００５６】
図１Ａにおいて、加速器１８は、第２のチューブ１７の第１のチューブ１３に対する一端に接続され、且つイオンビームＩを生成して第２のチューブ１７に入らせるように配置される。本実施形態において、イオンビームＩは、プロトンビームであるが、本願はこれに限定されない。いくつかの実施形態において、イオンビームＩのエネルギーは、約１５ＭｅＶ〜約３５ＭｅＶにある。いくつかの実施形態において、イオンビームＩの電流は、約０．２ｍＡ〜２ｍＡにある。これにより、イオンビームＩは、ターゲット１２に衝突して高速中性子を生成する。高速中性子は、中性子減速構造１４と収束コンポーネント２０を貫通してから、調整された過熱中性子線を生成する。
【００５７】
国際原子力機関（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ａｇｅｎｃｙ；ＩＡＥＡ）の意見によると、ホウ素中性子捕獲療法に用いられるエピサーマル中性子束は１０９ｎ・ｃｍ−２・ｓ−１以上であり、且つ単位あたりのエピサーマル中性子束による高速中性子線量率及び単位あたりのエピサーマル中性子束によるガンマ線の線量率は２×１０−１１ｃＧｙ・ｃｍ２／ｎよりも小さい。エピサーマル中性子束が低すぎると、患者２（図１Ｃ参照）の照射治療の時間が長くなる。高速中性子線量率が高すぎると、患者２の他の正常組織を損傷する可能性がある。加速器１８の提供する陽子エネルギーが高すぎると、中性子減速構造１４の設計上の困難性が増し、中性子の収量に対する向上が制限される。加速器１８の提供する陽子エネルギーが低すぎると、中性子の収量が不足であり、電流を増加して補償する必要がある。
【００５８】
いくつかの実施形態において、加速器１８は、サイクロトロンである。いくつかの実施形態において、加速器１８は、アドバンスドサイクロトロン会社（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｃ．）によって製造されたサイクロトロンであってよいが、本願はこれに限定されない。
【００５９】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄを参照されたい。図５Ａ〜図５Ｄは、それぞれ本開示の一実施形態による中性子線発生装置１の異なる操作過程での側面図である。
【００６０】
図５Ａにおいて、患者２は、支持台３にもたれる。この時、中性子線発生装置１の外殻１１は、そのベアリング１１６を介して、更に支持部材３０によって支持ベース１０に支持される。従って、一定の姿勢の状態での患者２に対して、中性子線発生装置１は、外殻１１を介して、更に中性子線Ｎを適切な角度で患者２の患部に照射する。図５Ａに示すように、本実施形態において、支持台３は、中性子線発生装置１の左側に位置する。中性子線発生装置１は、患者２の部位２１に照射することができる。
【００６１】
図５Ｂにおいて、図５Ａに示すものに対して、外殻１１は、回転軸線Ａを回って支持ベース１０に対して約３０度回転する。本実施形態において、外殻１１の回転形態としては、歯車伝動の形態で回転する。具体的に、第２の係合構造１１５の外縁は、歯車構造（図示せず）を有する。例として、第２の係合構造１１５は、円弧状ラックであってよいが、本開示はこれに限定されない。中性子線発生装置１は、支持ベース１０に設けられる動力ユニット（図示せず、例えば、モーター及び歯車）を更に含む。いくつかの実施形態において、動力ユニットは、支持ベース１０の第１の曲面１０４（図１Ｂ参照）に設けられる。動力ユニットは、動力を提供して、別の歯車（図示せず）が第２の係合構造１１５における歯車構造を留め、歯車構造の間の噛み合いによってトルクを提供し、更に動力を外殻１１に伝達する。なお、第２の係合構造１１５における歯車構造は、他の歯形の機械部品（例えば、ラック又はウォーム）を介して伝動してもよい。しかしながら、外殻１１の回転形態としては、歯車伝動の形態に限定されない。例として、外殻１１の回転形態としては、摩擦伝動の形態又は如何なる適切な機械的伝動形態を使用してもよい。
【００６２】
本実施形態において、第２の係合構造１１５は、支持ベース１０の第１の係合構造１０２の中にストッパされて、第１の係合構造１０２の第１の係合表面１０２ａに当接され回転する（図３参照）。従って、中性子線発生装置１の外殻１１は、そのベアリング１１６によって支持ベース１０に支持され、回転軸線Ａに基づいて支持ベース１０に対して回転する。本実施形態において、支持台３は、中性子線発生装置１の回転に伴って、図５Ｂに示すように中性子線発生装置１の左下方に移動する。この時、中性子線発生装置１は、患者２の部位２１及び部位２３に照射することができる。
【００６３】
図５Ｃにおいて、図５Ａに示すものに対して、外殻１１は、回転軸線Ａを回って支持ベース１０に対して約６０度回転する。この時、支持台３は、中性子線発生装置１の回転に伴って、更に図５Ｃに示すように下へ移動し中性子線発生装置１に近づく。
【００６４】
図５Ｄにおいて、図５Ａに示すものに対して、外殻１１は、回転軸線Ａを回って支持ベース１０に対して約９０度回転する。この時、支持台３は、中性子線発生装置１の回転に伴って、図５Ｄに示すように中性子線発生装置１の下方に移動する。この時、中性子線発生装置１は、患者２の部位２３に照射することができる。
【００６５】
本願の具体的な実装形態についての上記の詳細な説明から判明されるように、加速器の発生したイオンビームは、第１のチューブを通過して、第１のチューブの中心軸延長線に沿って外殻に入射するため、イオンビームの移動方向を変更する必要はない。その同時に、外殻は、第１のチューブを軸心として１軸回転して、外殻のチャネルが回転に伴って位置を変えるようにする。従って、外殻が回転軸線に基づいて支持ベースに対して回転すると、中性子線の放出方向は、チャネルの位置によって変化する。従って、一定の姿勢の状態での患者に対して、中性子線発生装置は、中性子線を患者の患部に適切な角度で照射して、更にホウ素中性子捕獲療法の精度や効率を向上させることができる。これにより、本開示の中性子線発生装置は、「方向可変中性子源」と呼ばれてもよい。
【００６６】
前記の複数の実施形態の特徴によれば、当業者に本発明の各態様をよりよく理解させることができる。当業者であれば、同じ目的及び／又は本開示の実施形態の同じメリットを実現するために、本開示に基づいて、他のプロセスや構造を設計したり修正したりしてよいことを、理解すべきである。当業者であれば、このような等価的な構造が本開示の精神や範囲から逸脱しなく、且つ、本開示の精神及範囲から逸脱せずに、本開示に各種の変化、置換及び変更を行うことができることも、理解すべきである。
【符号の説明】
【００６７】
１  中性子線発生装置
２  患者
３  支持台
１０  支持ベース
１１  外殻
１２  ターゲット
１３  第１のチューブ
１４  中性子減速構造
１５  反射体
１６  ロータリージョイント
１７  第２のチューブ
１８  加速器
１９  内殻
２０  収束コンポーネント
２１、２３  部位
２２  第１の遮蔽構造
２４  第２の遮蔽構造
２６  第３の遮蔽構造
２８  収束構造
３０  支持部材
１００、１１１、１１６ａ、２２０、２２４  開口部
１０１  内縁
１０２  第１の係合構造
１０２ａ  第１の係合表面
１０２ｂ  第２の係合表面
１０２ｃ  曲率中心線
１０２ｄ  第３の係合表面
１０２ｒ  曲率半径
１０４  第１の曲面
１０４ａ  第１の領域
１０４ｂ  曲げ領域
１０４ｃ  第２の領域
１０６  第２の曲面
１１０  外殻本体
１１０ａ  第１の外面
１１０ｃ  第３の外面
１１０ｄ  放射表面
１１０ｓ  収容スペース
１１３  チャネル
１１５  第２の係合構造
１１６  ベアリング
１３０  中心軸延長線
１４０  第１の減速層
１４２  第２の減速層
１４２ａ  第１の表面
１４４  第３の減速層
１４４ａ  第２の表面
１４６  被覆層
１９０  内部空間
３００  頂面
３−３  線分
Ａ  回転軸線
Ｄ、Ｓ  方向
Ｉ  イオンビーム
Ｌ  長さ
Ｎ  中性子線
Ｒ、Ｔ  距離
ｔ１、ｔ２  厚さ
Ｗ１、Ｗ２  幅
【図１Ａ】
2020184537.tif 000003
【図１Ｂ】
2020184537.tif 000004
【図１Ｃ】
2020184537.tif 000005
【図２】
2020184537.tif 000006
【図３】
2020184537.tif 000007
【図４Ａ】
2020184537.tif 000008
【図４Ｂ】
2020184537.tif 000009
【図５Ａ】
2020184537.tif 000010
【図５Ｂ】
2020184537.tif 000011
【図５Ｃ】
2020184537.tif 000012
【図５Ｄ】
2020184537.tif 000013