(57)【要約】  本発明は、中性子捕捉治療システムおよび中性子線発生装置用のターゲットを提供し、ターゲットの放熱性能を向上させ、発泡を低減させ、ターゲットの耐用年数を延ばすことができる。本発明における中性子捕捉治療システムは、中性子発生装置およびビーム整形体を含み、中性子発生装置は、加速器およびターゲットを含み、加速器の加速によって発生した荷電粒子線は、ターゲットと作用して中性子線を発生させ、ターゲットは、作用層、ベース層および放熱層を含み、作用層は、荷電粒子線と作用して中性子線を発生させ、ベース層は、作用層を支持し、放熱層は、複数の管が並んで構成された管状部材を含む。
2020513885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子捕捉治療システムであって、前記中性子捕捉治療システムは、中性子発生装置およびビーム整形体を含み、前記中性子発生装置は、加速器およびターゲットを含み、前記加速器の加速によって発生した荷電粒子線は前記ターゲットと作用して中性子線を発生させ、前記ビーム整形体は、反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射シールドおよびビーム出口を含み、前記減速体は、前記ターゲットから発生した中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、熱外中性子ビームの強度を増加させるように、前記減速体を取り囲み、かつ偏向された中性子を前記減速体に戻させ、前記熱外中性子吸収体は、治療中に浅い正常組織への過剰な線量を避けるように熱中性子を吸収するために使用され、前記放射シールドは、漏れた中性子および光子を遮断して非照射領域の正常組織線量を低減させるように、前記ビーム出口を取り囲み、反射体の後部に設けられ、前記ターゲットは、作用層、ベース層および放熱層を含み、前記作用層は、荷電粒子線と作用して中性子線を発生させ、前記ベース層は、前記作用層を支持し、前記放熱層は、複数の管が並んで構成された管状部材を含むことを特徴とする、中性子捕捉治療システム。
【請求項２】
前記中性子捕捉治療システムは、治療テーブルおよびコリメータをさらに含み、前記中性子発生装置が発生した中性子ビームは、前記ビーム整形体によって前記治療テーブル上の患者に照射され、放射シールド装置は、前記患者とビーム出口との間に設けられ、前記ビーム出口から出たビームが患者の正常組織への放射を遮断し、前記コリメータは、前記ビーム出口の後部に設けられて中性子線を集中させ、前記ビーム整形体内に第一、第二冷却管が設けられ、前記ターゲットは、冷却入口、冷却出口、および冷却入口と冷却出口との間に配置された冷却通路を有し、前記第一、第二冷却管の一端はそれぞれ前記ターゲットの冷却入口および冷却出口に接続され、他端は外部冷却源に接続され、前記管状部材の各管の内部が前記冷却通路の少なくとも一部を構成することを特徴とする、
請求項１に記載の中性子捕捉治療システム。
【請求項３】
前記ターゲットは、前記ビーム整形体内に配置され、前記加速器は、荷電粒子線を加速させる加速管を有し、前記加速管は、荷電粒子線の方向に沿って前記ビーム整形体に進入し、かつ順に前記反射体および減速体を通り抜け、前記ターゲットは、前記減速体内に設けられ、かつ前記加速管の端部に位置し、前記第一、第二冷却管は、前記加速管と前記反射体および減速体との間に設けられることを特徴とする、
請求項２に記載の中性子捕捉治療システム。
【請求項４】
粒子線発生装置用のターゲットであって、前記ターゲットは、作用層、ベース層および放熱層を含み、前記作用層は、荷電粒子線と作用して中性子線を発生させ、前記ベース層は、前記作用層を支持し、前記放熱層は、複数の管が並んで構成された管状部材を含むことを特徴とする、粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項５】
前記粒子線発生装置は中性子線発生装置であり、前記作用層の材料は、Ｌｉまたはその合金であり、前記作用層は、入射陽子ビームとの７Ｌｉ（ｐ、ｎ）７Ｂｅ核反応によって中性子を発生させ、または、前記作用層の材料は、Ｂｅまたは他の合金であり、前記作用層は、入射陽子ビームとの９Ｂｅ（ｐ、ｎ）９Ｂ核反応によって中性子を発生させる、ことを特徴とする、
請求項４に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項６】
前記ターゲットは、酸化防止層をさらに含み、前記酸化防止層の材料は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂｅおよびそれらの合金、またはステンレス鋼の少なくとも１つを含み、前記作用層とベース層との間に接着層が設けられ、前記接着層の材料は、Ｃｕ、Ａｌ、ＭｇまたはＺｎの少なくとも１つを含み、前記放熱層は、熱伝導材料又は熱伝導性かつ発泡抑制可能な材料で製造され、前記ベース層は、発泡抑制の材料で製造され、発泡抑制の材料または熱伝導でも発泡抑制でもよい材料は、Ｆｅ、ＴａまたはＶの少なくとも１つを含み、熱伝導材料は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌのうちの少なくとも１つを含み、前記放熱層と前記ベース層は、ＨＩＰプロセスによって接続され、前記作用層と前記ベース層は、キャスティング、蒸着またはスパッタリングプロセスによって接続されることを特徴とする、
請求項４に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項７】
前記管状部材は、同時に前記ベース層であり、前記管状部材の材料は、Ｔａであり、前記作用層と前記管状部材は、蒸着またはスパッタリングプロセスによって接続されることを特徴とする、
請求項４に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項８】
前記ベース層の材料は、Ｔａ−Ｗ合金であり、前記Ｔａ−Ｗ合金中のＷの重量割合は、２．５％〜２０％であり、前記陽子線のエネルギーは、１．８８１ＭｅＶ〜１０ＭｅＶであり、前記ベース層の厚さは、少なくとも５０μｍであることを特徴とする、
請求項４に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項９】
前記管状部材の各管上の作用層は、少なくとも管の外周の１／４を覆い、円周方向に作用層と管の中心線との間の角度は、少なくとも４５度であり、前記管状部材は、隣接する管の間に接続部が形成され、前記接続部は、ベース層、作用層および酸化防止層で構成されることを特徴とする、
請求項４〜７のいずれか１項に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１０】
前記放熱層は、支持部材をさらに含み、前記支持部材の材料は、Ｃｕであり、前記管状部材は、前記支持部材と溶接され、または脱着可能に接続され、または全体として付加製造で製造され、前記支持部材および／または管状部材は、冷却通路を有することを特徴とする、
請求項４〜７のいずれか１項に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１１】
前記支持部材は、前記管状部材の両端に設けられた第一支持部および第二支持部を含み、前記第一支持部は、冷却入口および第一冷却通路を有し、前記第二支持部は、冷却出口および第二冷却通路を有し、冷却媒体は、前記冷却入口から前記第一冷却通路を介して前記管状部材の各管の内部に入り、続いて前記第二冷却通路を介して前記冷却出口から排出され、前記冷却媒体は、水であり、前記支持部材は、前記第一、第二支持部に接続された第三支持部をさらに含み、前記第三支持部は、前記管状部材の前記作用層に接続された片側に対向する向こう側に接触し、前記第三支持部は、冷却通路を有し、冷却媒体は、前記支持部材のみ、または、前記管状部材の各管の内部と支持部材の第三支持部の両方、または、管の内部と支持部材の第一、第二および第三支持部の両方を通過することを特徴とする、
請求項９に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１２】
中性子捕捉治療システムであって、前記中性子捕捉治療システムは、中性子発生装置およびビーム整形体を含み、前記中性子発生装置は、加速器およびターゲットを含み、前記加速器の加速によって発生した荷電粒子線は、前記ターゲットと作用して中性子線を発生させ、前記ビーム整形体は、反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射シールドおよびビーム出口を含み、前記減速体は、前記ターゲットから発生した中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、熱外中性子ビームの強度を増加させるように、前記減速体を取り囲み、かつ偏向された中性子を前記減速体に戻させ、前記熱外中性子吸収体は、治療中に浅い正常組織への過剰な線量を避けるように熱中性子を吸収するために使用され、前記放射シールドは、漏れた中性子および光子を遮断して非照射領域の正常組織線量を低減させるように、前記ビーム出口を取り囲み、反射体の後部に設けられ、前記ターゲットは、冷却入口、冷却出口、および冷却入口と冷却出口との間に設けられた冷却通路を有し、前記冷却通路内に少なくとも１つの突起が設けられ、前記突起は冷却面を有することを特徴とする、
中性子捕捉治療システム。
【請求項１３】
粒子線発生装置用のターゲットであって、前記ターゲットは、作用層、ベース層および放熱層を含み、前記作用層は、前記粒子線を発生させるために使用され、前記ベース層は、前記作用層を支持し、前記放熱層は、冷却媒体を流通させるための冷却通路を有し、前記冷却通路内に少なくとも１つの突起が設けられ、前記突起は冷却面を有することを特徴とする、
粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１４】
前記粒子線発生装置は、中性子線発生装置であり、前記作用層の材料は、Ｌｉまたはその合金であり、前記作用層は、入射陽子ビームとの７Ｌｉ（ｐ、ｎ）７Ｂｅ核反応によって中性子を発生させ、または、前記作用層の材料は、Ｂｅまたは他の合金であり、前記作用層は、入射陽子ビームとの９Ｂｅ（ｐ、ｎ）９Ｂ核反応によって中性子を発生させる、ことを特徴とする、
請求項１３に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１５】
前記突起は、冷却流路の内壁から冷却媒体の流れ方向に垂直または傾斜した方向へ突出し、前記突起は、前記冷却通路の内壁から冷却媒体の流れ方向に螺旋状または線状に延在し、または、冷却媒体の流れ方向に離間して分布されたリングまたはリングの一部であることを特徴とする、
請求項１３に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１６】
前記突起と前記冷却通路は一体的であって、または前記突起は単独で成形されて前記冷却通路内に取り付けられ、前記冷却面上にサブ突起が設けられることを特徴とする、
請求項１３に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１７】
前記突起の冷却媒体の流れ方向に垂直な方向における断面形状は、長方形、台形または三角形であり；異なる断面形状または大きさが異なり、冷却媒体の流れ方向にパルス状、鋸歯状または波状であることを特徴とする、
請求項１５に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１８】
冷却媒体の流れ方向に垂直な方向に、前記突起が冷却流路の内壁から延在する最大距離は、該延在方向において反対側の内壁まで延在する距離の半分未満であり、少なくとも２つの隣接する突起の形状および／または突出する長さが異なることを特徴とする、
請求項１５に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項１９】
前記突起の少なくとも一部は、作用層またはベース層と接触する冷却通路の内壁に設けられることを特徴とする、
請求項１５に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項２０】
前記冷却通路内に少なくとも１つの第二壁が配置されて前記冷却通路は少なくとも２つの独立したサブ通路に分割され、少なくとも２つの隣接するサブ通路の冷却媒体の流れ方向が異なることを特徴とする、
請求項１３に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項２１】
前記放熱層は、複数の管が並んで構成された管状部材を含み、前記管の内部の少なくとも一部は、前記冷却通路を形成し、前記管は、付加製造で製造され、前記冷却通路の内壁は、円筒面であり、前記突起は、前記冷却通路の内壁から冷却媒体の流れ方向に垂直な方向に突出し、かつ、冷却媒体の流れ方向に直線状に延在する帯状部材であり、前記突起は、複数個であり、かつ、前記冷却通路の内壁に沿って均等に分配されることを特徴とする、
請求項１３に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項２２】
中性子線発生装置用のターゲットであって、前記ターゲットは、作用層およびベース層を含み、前記作用層は、入射粒子線と作用して前記中性子線を発生させ、前記ベース層は、入射粒子線によって引き起こされる発泡を抑制でき、かつ、前記作用層を支持することができ、前記作用層は、第一作用層および第二作用層を含み、入射粒子線は、入射方向に沿って順に前記第一作用層および第二作用層を通り抜けることを特徴とする、
中性子線発生装置用のターゲット。
【請求項２３】
前記第一、第二作用層の材料は、いずれも前記入射粒子線と核反応を発生可能な材料であり、前記第一、第二作用層の材料は、異なることを特徴とする、
請求項２２に記載の中性子線発生装置用のターゲット。
【請求項２４】
前記第一作用層の材料は、Ｂｅまたはその合金であり、前記第二作用層の材料は、Ｌｉまたはその合金であり、前記入射粒子線は、陽子線であり、前記第一、第二作用層は、それぞれ前記陽子線との９Ｂｅ（ｐ、ｎ）９Ｂおよび７Ｌｉ（ｐ、ｎ）７Ｂｅ核反応によって中性子を発生し、前記陽子線のエネルギーは、２．５ＭｅＶ〜５ＭｅＶであり、中性子収率は、７．３１Ｅ−０５ｎ／プロトン〜５．６１Ｅ−０４ｎ／プロトンであることを特徴とする、
請求項２３に記載の中性子線発生装置用のターゲット。
【請求項２５】
前記第一作用層の厚さは、５μｍ〜２５μｍであり、前記第二作用層の厚さは、８０μｍ〜２４０μｍであることを特徴とする、
請求項２２に記載の中性子線発生装置用のターゲット。
【請求項２６】
前記第二作用層は、キャスティング、蒸着またはスパッタリングプロセスによってベース層に接続され、前記第一作用層は、ＨＩＰ処理によってベース層を封止して１つのキャビティを形成しおよび／または第二作用層を取り囲むことを特徴とする、
請求項２２に記載の中性子線発生装置用のターゲット。
【請求項２７】
前記第二作用層とベース層との間に接着層が設けられ、前記接着層の材料は、Ｃｕ、Ａｌ、ＭｇまたはＺｎの少なくとも１つを含むことを特徴とする、
請求項２２に記載の中性子線発生装置用のターゲット。
【請求項２８】
前記ターゲットは、放熱層をさらに含み、前記放熱層は、冷却通路を含み、前記冷却通路は、付加製造によって製造されることを特徴とする
請求項２２に記載の中性子線発生装置用のターゲット。
【請求項２９】
前記ベース層は、発泡抑制の材料で製造され、前記放熱層は、熱伝導材料または熱伝導性かつ発泡抑制可能な材料で製造され、発泡抑制の材料または熱伝導でも発泡抑制でもよい材料は、Ｆｅ、ＴａまたはＶの少なくとも１つを含み、熱伝導材料は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌのうちの少なくとも１つを含み、前記放熱層と前記ベース層は、ＨＩＰプロセスによって接続されることを特徴とする、
請求項２８に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項３０】
前記放熱層およびベース層の少なくとも一部は、同じ材料であり、または、一体的であり、前記同じ材料はＴａまたはＴａ−Ｗ合金であることを特徴とする、
請求項２８に記載の粒子線発生装置用のターゲット。
【請求項３１】
中性子捕捉治療システムであって、中性子発生装置およびビーム整形体を含み、前記中性子発生装置は、加速器およびターゲットを含み、前記加速器の加速によって発生した荷電粒子線は、前記ターゲットと作用して中性子線を発生させ、前記ビーム整形体は、反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射シールドおよびビーム出口を含み、前記減速体は、前記ターゲットから発生した中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、熱外中性子ビームの強度を増加させるように、前記減速体を取り囲み、かつ偏向された中性子を前記減速体に戻させ、前記熱外中性子吸収体は、治療中に浅い正常組織への過剰な線量を避けるように熱中性子を吸収するために使用され、前記放射シールドは、漏れた中性子および光子を遮断して非照射領域の正常組織線量を低減させるように、前記ビーム出口を取り囲み、前記反射体の後部に設けられ、前記ターゲットが請求項２２〜３０のいずれか１項に記載のターゲットであることを特徴する、中性子捕捉治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、放射線照射システムに関し、特に中性子捕捉治療システムに関し、本発明の別の態様は、放射線照射システム用のターゲットに関し、特に粒子線発生装置用のターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子科学の発展に従って、例えば、コバルト60、線形加速器、電子ビームなどの放射線療法は、すでにがん治療の主な手段の一つとなった。しかし、従来の光子または電子療法は、放射線そのものの物理的条件の制限で腫瘍細胞を殺すとともに、ビーム経路上の大量の正常組織に損傷を与える。また、腫瘍細胞により放射線に対する感受性の度合いが異なっており、従来の放射線療法では、放射線耐性の高い悪性腫瘍（例、多形神経膠芽腫（ｇｌｉｏｂｌａｓｔｏｍａ  ｍｕｌｔｉｆｏｒｍｅ）、黒色腫（ｍｅｌａｎｏｍａ））に対する治療効果が良くない。
【０００３】
腫瘍の周囲の正常組織への放射線損傷を軽減するすために、化学療法（ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ）における標的療法が、放射線療法に用いられている。また、放射線耐性の高い腫瘍細胞に対し、現在では生物学的効果比（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ、ＲＢＥ）の高い放射線源が積極的に開発されている（例えば、陽子線治療、重粒子治療、中性子捕捉療法など）。このうち、中性子捕捉療法は、上記の2つの構想を結びつけたものである。例えば、ホウ素中性子捕捉療法では、ホウ素含有薬物が腫瘍細胞に特異的に集まり、高精度な中性子ビームの制御と合わせることで、従来の放射線と比べて、より良いがん治療オプションを提供する。
【０００４】
加速器ホウ素中性子捕捉治療において、加速器ホウ素中性子捕捉治療は加速器で陽子ビームを加速させ、前記陽子ビームは、ターゲット核カレンの反発力に打ち勝つのに十分なエネルギーまで加速され、前記ターゲットと反応して中性子を発生させ、したがって、中性子を発生させる過程において、ターゲットは非常に高いエネルギーレベルの加速された陽子線の照射を受け、ターゲットの温度が大幅に上昇し、同時にターゲットの金属部分が発泡しやすくて、それによってターゲットの耐用年数に影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、上記問題を解決する新たな技術的解決手段を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、中性子捕捉治療システムを提供し、中性子発生装置およびビーム整形体を含み、前記中性子発生装置は加速器およびターゲットを含み、前記加速器の加速によって発生した荷電粒子線は前記ターゲットと作用して中性子線を発生させ、前記ビーム整形体は反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射シールドおよびビーム出口を含み、前記減速体は前記ターゲットから発生した中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、熱外中性子ビームの強度を増加させるように、前記減速体を取り囲み、かつ偏向された中性子を前記減速体に戻させ、前記熱外中性子吸収体は、治療中に浅い正常組織への過剰な線量を避けるように熱中性子を吸収するために使用され、前記放射シールドは、漏れた中性子および光子を遮断して非照射領域の正常組織線量を低減させるように、前記ビーム出口を取り囲み、反射体の後部に設けられ、前記ターゲットは、作用層、ベース層および放熱層を含み、前記作用層は荷電粒子線と作用して中性子線を発生させ、前記ベース層は前記作用層を支持し、前記放熱層は複数の管が並んで構成された管状部材を含む。管状部材を採用する放熱構造は、放熱面を増加させ、放熱効果を向上させ、ターゲット耐用年数の延長に役立つ。
【０００７】
本発明の別の態様は、粒子線発生装置用のターゲットを提供し、前記ターゲットは、作用層、ベース層および放熱層を含み、前記作用層は前記粒子線を発生させるために使用され、前記ベース層は前記作用層を支持し、前記放熱層は複数の管が並んで構成された管状部材を含む。管状部材を採用する放熱構造は、放熱面を増加させ、放熱効果を向上させ、ターゲット耐用年数の延長に役立つ。
【０００８】
本発明の別の態様は、中性子捕捉治療システムを提供し、中性子発生装置およびビーム整形体を含み、前記中性子発生装置は加速器およびターゲットを含み、前記加速器の加速によって発生した荷電粒子線は前記ターゲットと作用して中性子線を発生させ、前記ビーム整形体は反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射シールドおよびビーム出口を含み、前記減速体は前記ターゲットから発生した中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、熱外中性子ビームの強度を増加させるように、前記減速体を取り囲み、かつ偏向された中性子を前記減速体に戻させ、前記熱外中性子吸収体は、治療中に浅い正常組織への過剰な線量を避けるように熱中性子を吸収するために使用され、前記放射シールドは、漏れた中性子および光子を遮断して非照射領域の正常組織線量を低減させるように、前記ビーム出口を取り囲み、反射体の後部に設けられ、前記ターゲットは、冷却入口、冷却出口、および冷却入口と冷却出口との間に配置された冷却通路を有し、前記冷却通路内に少なくとも１つの突起が設けられ、前記突起は冷却面を有する。冷却通路内で流通する冷却媒体をターゲットの放熱として使用されることによって、放熱効果を向上させ、冷却通路内に突起を設けることによって、放熱面をさらに増加させ、および/または渦巻きが形成され、ターゲット耐用年数の延長に役立つ。
【０００９】
本発明の別の態様は、粒子線発生装置用のターゲットを提供し、前記ターゲットは、作用層、ベース層および放熱層を含み、前記作用層は前記粒子線を発生させるために使用され、前記ベース層は前記作用層を支持し、前記放熱層は冷却媒体を流通させるための冷却通路を有し、前記冷却通路内に少なくとも１つの突起が設けられ、前記突起は冷却面を有する。冷却通路内で流通する冷却媒体をターゲットの放熱として使用されることによって、放熱効果を向上させ、冷却通路内に突起を設けることによって、放熱面をさらに増加させ、および/または渦巻きが形成され、ターゲット耐用年数の延長に役立つ。
【００１０】
本発明の別の態様は、中性子線発生装置用のターゲットを提供し、前記ターゲットは、作用層およびベース層を含み、前記作用層は入射粒子線と作用して前記中性子線を発生させ、前記ベース層は入射粒子線によって引き起こされる発泡を抑制できるし、前記作用層を支持することができ、前記作用層は第一作用層および第二作用層を含み、入射粒子線は入射方向に沿って順に前記第一作用層および第二作用層を通り抜ける。粒子線の入射方向に沿って配置された第二作用層および第二作用層を採用し、中性子の収率を高めることができる。
【００１１】
本発明の別の態様は、中性子捕捉治療システムを提供し、中性子発生装置およびビーム整形体を含み、前記中性子発生装置は加速器およびターゲットを含み、前記加速器の加速によって発生した荷電粒子線は前記ターゲットと作用して中性子線を発生させ、前記ビーム整形体は反射体、減速体、熱中性子吸収体、放射シールドおよびビーム出口を含み、前記減速体は前記ターゲットから発生した中性子を熱外中性子エネルギー領域に減速させ、前記反射体は、熱外中性子ビームの強度を増加させるように、前記減速体を取り囲み、かつ偏向された中性子を前記減速体に戻させ、前記熱外中性子吸収体は、治療中に浅い正常組織への過剰な線量を避けるように熱中性子を吸収するために使用され、前記放射シールドは、漏れた中性子および光子を遮断して非照射領域の正常組織線量を低減させるように、前記ビーム出口を取り囲み、反射体の後部に設けられ、前記ターゲットは、作用層およびベース層を含み、前記作用層は入射粒子線と作用して前記中性子線を発生させ、前記ベース層は入射粒子線によって引き起こされる発泡を抑制できるし、前記作用層を支持することができ、前記作用層は第一作用層および第二作用層を含み、入射粒子線は入射方向に沿って順に前記第一作用層および第二作用層を通り抜ける。粒子線の入射方向に沿って配置された第二作用層および第二作用層を採用し、中性子の収率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の実施例における中性子捕捉治療システムの概略図である。
【図２】図２は本発明の実施例におけるターゲットの概略図である。
【図３】図３は図２におけるターゲットの部分拡大概略図である。
【図４】図４は図２における方向Ａから見たターゲットの放熱層の概略図である。
【図５ａ】図５ａは図２におけるターゲットの放熱通路内壁の第一実施例の概略図である。
【図５ｂ】図５ｂは図２におけるターゲットの放熱通路内壁の第一実施例の軸線Ｂ−Ｂに沿った概略図である。
【図６ａ】図６ａは図２におけるターゲットの放熱通路内壁の第二実施例の概略図である。
【図６ｂ】図６ｂは図２におけるターゲットの放熱通路内壁の第二実施例の軸線Ｃ−Ｃに沿った概略図である。
【図７】図７は図２におけるターゲットの放熱通路内壁の第三実施例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下は、図面を結合して本発明をさらに説明し、当業者は明細書の文字を参照して実施することができるようにする。
図１に示すとおり、本実施例における中性子捕捉治療システムは、好ましくはホウ素中性子捕捉治療システム１００であり、中性子発生装置１０、ビーム整形体２０、コリメータ３０および治療テーブル４０を含む。中性子発生装置１００は加速器１１およびターゲットＴを含み、加速器１１は荷電粒子（陽子、重陽子など）を加速し、陽子などの荷電粒子線Ｐを発生させ、荷電粒子線ＰをターゲットＴに照射してターゲットＴと反応させて中性子線（中性子ビーム）Ｎを発生させ、ターゲットＴは、好ましくは金属ターゲットである。必要な中性子の収率とエネルギー、供給可能な加速荷電粒子のエネルギーと電流の大きさ、金属ターゲットの物理化学的特性に応じて、適切な核反応を選択し、常に議論される核反応は７Ｌｉ（ｐ、ｎ）７Ｂｅおよび９Ｂｅ（ｐ、ｎ）９Ｂであり、この両方はいずれも吸熱反応である。この２つの核反応のエネルギー閾値はそれぞれ１．８８１ＭｅＶおよび２．０５５ＭｅＶであり、ホウ素中性子捕捉治療の理想的な中性子源はｋｅＶエネルギーレベルの熱外中性子であるため、理論的には閾値をわずかに上回るエネルギーを持つ陽子を用いて金属リチウムターゲットを衝撃し、比較的低いエネルギーの中性子を発生することができ、あまり減速処理することなく臨床的に使用することができるが、リチウム金属（Ｌｉ）およびベリリウム（Ｂｅ）という２つのターゲットと閾値エネルギーの陽子との作用断面が高くなく、十分に大きな中性子束を発生するために、一般に比較的高いエネルギーの陽子を選択して核反応を誘発する。理想的なターゲットは、高い中性子収率を有し、発生した中性子エネルギー分布は熱外中性子エネルギー領域に近く（以下に詳述する）、あまり強い放射線の発生はなく、安全かつ安価で操作しやすく、かつ高温耐性などの特性を有するが、実際にはすべての要件を満たす核反応を見つけることは不可能である。当業者には周知のように、ターゲットＴは、Ｌｉ、Ｂｅ以外の金属材料、例えばＴａまたはＷ、およびそれらの合金で製造することができる。加速器１１は、線形加速器、回転加速器、同期加速器、同期回転加速器であってもよい。
【００１４】
中性子発生装置１０が発生した中性子ビームＮは順にビーム整形体２０およびコリメータ３０を通過して治療テーブル４０上の患者２００に照射する。ビーム整形体２０は中性子発生装置１０が発生した中性子ビームＮのビーム品質を調整することができ、コリメータ３０は、中性子ビームＮを集中させるために使用され、中性子ビームＮが治療中に高度の標的性を備えさせる。ビーム整形体２０は、さらに反射体２１、減速体２２、熱中性子吸収体２３、放射シールド２４およびビーム出口２５を含み、中性子発生装置１０が発生した中性子はエネルギースペクトルが非常に広いため、熱外中性子が治療ニーズを満たすことに加えて、操作者または患者へのダメージを回避するために、可能な限り他の種類の中性子および光子含有量を低減させる必要があり、したがって、中性子発生装置１０から出た中性子は、減速体２２を介してその中の高速中性子エネルギーを熱外中性子エネルギー領域に調整する必要があり、減速体２２と高速中性子との作用断面が大きく、熱外中性子との作用断面が小さい材料で製造され、本実施例において、減速体２２はＤ２Ｏ、ＡｌＦ３、Ｆｌｕｅｎｔａｌ、ＣａＦ２、Ｌｉ２ＣＯ３、ＭｇＦ２およびＡｌ２Ｏ３のうちの少なくとも１つで製造され、反射体２１は減速体２２を取り囲み、かつ減速体２２を通り抜けて周囲へ分散した中性子を中性子ビームＮに戻して中性子の利用率を向上させ、中性子反射能力の強い材料で製造され、本実施例において、反射体２１はＰｂまたはＮｉのうちの少なくとも１つで製造され、減速体２２の後部に１つの熱中性子吸収体２３を有し、熱中性子との作用断面が大きい材料で製造され、本実施例において、熱中性子吸収体２３はＬｉ−６で製造され、熱中性子吸収体２３は減速体２２に通り抜けた熱中性子を吸収して中性子ビームＮ中の熱中性子の含有量を低減させ、治療中に浅い正常組織に過剰な線量をもたらすことを回避し、放射シールド２４はビーム出口２５を取り囲んで反射体の後部に設けられ、ビーム出口２５の外から漏れた中性子および光子を遮断するために使用され、放射シールド２４の材料は光子遮断材料および中性子遮断材料のうちの少なくとも１つを含み、本実施例において、放射シールド２４の材料は光子遮断材料鉛（Ｐｂ）および中性子遮蔽材料ポリエチレン（ＰＥ）を含む。理解できるように、治療が必要する熱外中性子ビームを獲得できれば、ビーム整形体２０は他の構造があってもよい。コリメータ３０はビーム出口２５の後部に設けられ、コリメータ３０から出た熱外中性子ビームは患者２００に照射され、浅い正常組織を介して熱中性子に減速されて腫瘍細胞Ｍに到達し、コリメータ３０は除去してまたは他の構造で置き換えることも可能であることが理解されたく、中性子ビームはビーム出口２５から直接患者２００に照射する。本実施例において、患者２００とビーム出口２５との間にまた放射シールド装置５０が設けられ、ビーム出口２５から出たビームが患者の正常組織への放射を遮断し、放射シールド装置５０を設置しなくてもよいと理解されたい。
【００１５】
患者２００がホウ素含有（Ｂ−１０）薬剤を服用または注入した後、ホウ素含有薬剤が腫瘍細胞Ｍに選択的に集まり、続いてホウ素含有（Ｂ−１０）薬剤が熱中性子に対して高い捕捉断面を有する特性を利用して、１０Ｂ（ｎ、α）７Ｌｉ中性子捕捉および核分裂反応により、２つの重荷電粒子、４Ｈｅと７Ｌｉが発生される。２つの荷電粒子の平均エネルギーは約２．３３ＭｅＶであり、高線形伝達（Ｌｉｎｅａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ、ＬＥＴ）、短距離の特性を有し、α短粒子の線形エネルギー伝達および範囲は、それぞれ１５０ｋｅＶ／μｍ、８μｍであり、７Ｌｉ重荷電粒子は１７５ｋｅＶ／μｍ、５μｍであり、２つの粒子の合計範囲は約１つのセルのサイズに相当し、したがって、生物によって引き起こされる放射線損傷は細胞レベルに限定され、正常組織にあまりにも大きな損傷を与えない前提で、腫瘍細胞を局所的に殺す目的を達成することができる。
【００１６】
以下は図２、図３および図４を参照してターゲットＴの構造を詳細に説明する。
ターゲットＴは加速器１１とビーム整形体２０との間に設置され、加速器１１は荷電粒子線Ｐを加速させる加速管１１１を有し、本実施例において、加速管１１は荷電粒子線Ｐの方向に沿ってビーム整形体２０に進入し、かつ順に反射体２１および減速体２２を通り抜けて、より良い中性子ビーム品質を得るように、ターゲットＴは減速体２２内に設置されかつ加速管１１１の端部に設置される。
【００１７】
ターゲットＴは、放熱層１２、ベース層１３および作用層１４を含み、作用層１４は荷電粒子線Ｐと作用して中性子線を発生し、ベース層１３は作用層１４を支持する。本実施例において、作用層１４の材料はＬｉまたはその合金であり、荷電粒子線Ｐは陽子線であり、ターゲットＴは、作用層１４の片側に位置して作用層の酸化を防止するための酸化防止層１５をさらに含み、ベース層１３は、入射した陽子線による発泡を同時に抑制することができ、荷電粒子線Ｐは入射方向に沿って順に酸化防止層１５、作用層１４およびベース層１３を通り抜ける。酸化防止層１５の材料は、同時に、作用層によって容易に腐食されないことと、陽子線の損失および陽子線による熱損失を低減することを考慮して、たとえばＡｌ、Ｔｉおよびその合金またはステンレス鋼の少なくとも一種を含む。本実施例において、酸化防止層１５は、同時に陽子と原子核反応を起こすことが可能な材料であり、上記の機能を果たす同時に、中性子収率をさらに高めることができ、このとき、酸化防止層は同時に作用層の一部であり、たとえばＢｅまたはその合金を採用すると、入射した陽子ビームのエネルギーは、ＬｉおよびＢｅとの核反応のエネルギー閾値より高く、それぞれ２つの異なる核反応、７Ｌｉ（ｐ、ｎ）７Ｂｅと９Ｂｅ（ｐ、ｎ）９Ｂを発生できる。また、Ｂｅは、高い融点および良好な熱伝導率を有し、その融点が１２８７℃であり、熱伝導率が２０１Ｗ／（ｍＫ）であり、Ｌｉ（融点が１８１℃であり、熱伝導率が７１Ｗ／（ｍＫ））と比較して、耐熱性および放熱性に大きな利点があり、ターゲットの耐用年数をさらに延ばし、かつそれと陽子との核反応の閾値は約２．０５５ＭｅＶであり、陽子ビームを用いた加速器中性子源の大部分のエネルギーはいずれも該反応閾値より高く、ボーリウムターゲットもリチウムターゲット以外の最適な選択である。Ａｌなどの他の材料の酸化防止層と比べ、中性子の収率はＢｅの存在により改善される。本実施例において、陽子線のエネルギーは、２．５ＭｅＶ〜５ＭｅＶであり、リチウムターゲットと比較的高い作用断面が発生するとともに、あまり多くの高速中性子を発生しなくて、より良いビーム品質を得ることができる。作用層１４の厚さは８０μｍ〜２４０μｍであり、陽子と十分に反応することができ、厚過ぎてエネルギー堆積を引き起こし、ターゲットの放熱性能に影響を及ぼすことはない。上記効果を達成すると共に比較的低い製造コストが確保され、酸化防止層１５の厚さは５μｍ〜２５μｍである。比較実験では、２．５ＭｅＶ、３ＭｅＶ、３．５ＭｅＶ、４ＭｅＶ、４．５ＭｅＶ、５ＭｅＶの陽子ビームがターゲットＴの面に垂直な方向から順に酸化防止層１４、作用層１４（Ｌｉ）およびベース層１３（Ｔａ、詳細は後述する）に入射することをモンテカルロソフトでシミュレートし、酸化防止層１５の材料をＡｌとＢｅで比較し、酸化防止層１５の厚さをそれぞれ５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍとし、作用層１４の厚さをそれぞれ８０μｍ、１２０μｍ、１６０μｍ、２００μｍ、２４０μｍとし、ベース層１２の厚さが中性子の収率にほとんど影響を与えず、実際の状況に応じて調整することができ、得られた中性子収率（すなわち、各陽子によって発��された中性子の数）を表１および表２に示す。ＡｌよりＢｅをリチウムターゲット抗酸化層とする中性子収率の増加率の計算結果を表３に示し、この結果から、Ｂｅを抗酸化層材料とする場合、中性子収率はＡｌより顕著に向上され、取得可能な中性子収率は７．３１Ｅ−０５ｎ／プロトン〜５．６１Ｅ−０４ｎ／プロトンである。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
【表３】
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【００２１】
放熱層１２は、熱伝導性材料（例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ等の熱伝導性の良い材料）または熱伝導および発泡抑制の両方が可能な材料で製造され、ベース層１３は発泡抑制の材料で製造され、発泡抑制の材料または熱伝導でも発泡抑制でもよい材料は、Ｆｅ、ＴａまたはＶの少なくとも１つを含む。放熱層は、平らな形状のような様々な構造を有することができ、本実施例において、放熱層１２は、管状部材１２１および支持部材１２２を含み、管状部材１２１および支持部材１２２の材料はいずれもＣｕであり、放熱性が高く、かつ、コストが安く、管状部材１２１は複数の管で並べて構成され、かつ支持部材１２２によって位置決めして取り付け、支持部材１２２はボルトまたはネジなどの締結部材によって減速体２２の内または加速管１１１の端部に固定され、ターゲットの交換を容易にするために、他の取り外し可能な接続を使用してもよいことが理解されたい。管の構造は、放熱面積を増加させ、放熱効果を改善し、ターゲットの耐用年数を延ばすのに役立つ。放熱層１２はさらに冷却媒体が流通する冷却通路Ｐを有し、本実施例では、冷却媒体は水であり、管状部材１２１を構成する管の内部の少なくとも一部が冷却通路Ｐを形成し、冷却媒体が管の内部を流れてその熱を取り去り、管の内部が冷却通路として放熱効果をさらに向上させ、ターゲットの耐用年数を延ばす。実際のターゲットの大きさに応じて管の形状、数、大きさが決定されるが、図では４本の円形管のみが模式的に図示され、それは正方形管、多角形管、楕円管などおよびそれらの組み合わせであってもよい。隣接する管は、それらの外面が互いに接触するように接近してもよく、離間してもよい。管の内孔断面形状は、円形、多角形、楕円形などの様々な形状であってもよく、異なる断面も異なる形状を有することができる。管状部材が実際の製造中に各管の直径が比較的小さく、かつ内部に冷却通路があるため、従来の生産プロセスは困難であり、本実施例では、小さな構造および複雑な構造の形成のための管状部品を得るために付加製造を採用する。まず、管状部材に対して３次元モデリングを行い、管状部材の３次元モデルデータをコンピュータシステムに入力し、かつ２次元スライスデータに層化し、コンピュータ制御の付加製造システムにより原料（例えば、銅粉末）を層毎に積層製造し、最終的には積層後の３次元製品を得る。
【００２２】
ベース層１３はＴａで製造される場合、ある程度の放熱効果があり、同時に発泡を減少させることができ、陽子とＬｉとの非弾性散乱によるγ放出を抑制し、および過剰な陽子がターゲットを通過するのを防止する。本実施例において、ベース層１３の材料はＴａ−Ｗ合金であり、上記Ｔａの優れた性能を維持すると同時に、純タンタルの強度が低く、熱伝導性が低いという欠点が明らかに改善することができ、作用層１４の核反応によって発生した熱をベース層によって時間的に導出することができ、このとき、放熱層は、少なくとも部分的にベース層と同じ材料または一体構造を採用することができる。ベース層の発泡抑制という特性を確保するためにＴａ−Ｗ合金中のＷの重量割合は２．５％〜２０％であり、同時にベース層はより高い強度および熱伝導率を有し、ターゲットの耐用年数をさらに延ばす。粉末冶金、鍛造、プレスなどを採用し、Ｔａ−Ｗ合金（例えば、Ｔａ−２．５ｗｔ％Ｗ、Ｔａ−５．０ｗｔ％Ｗ、Ｔａ−７．５ｗｔ％Ｗ、Ｔａ−１０ｗｔ％Ｗ、Ｔａ−１２ｗｔ％Ｗ、Ｔａ−２０ｗｔ％Ｗなど）を板状のベース層１３に製造し、陽子線エネルギーが１．８８１ＭｅＶ〜１０ＭｅＶである場合、過剰な陽子を十分に吸収するためにベース層の厚さが少なくとも５０μｍである。
【００２３】
本実施例において、ターゲットＴの製造プロセスは以下のとおりである、
Ｓ１、ベース層１３上に液状のリチウム金属を注入して作用層１４を形成し、蒸着またはスパッタリングなどで処理してもよく、リチウムとルテニウムとの間に非常に薄い接着層１６を設けてもよく、接着層１６の材料はＣｕ、Ａｌ、ＭｇまたはＺｎの少なくとも１つを含み、同様に蒸着またはスパッタリング等の処理を採用でき、ベース層と作用層との接着を向上させる。
【００２４】
Ｓ２、ベース層１３および放熱層１２の管状部材１２１に対してＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ、熱間静水圧プレス）処理を行う。
Ｓ３、酸化防止層１５を同時にＨＩＰ処理または他のプロセスによってベース層１３を閉じて１つのキャビディを形成し、および／または作用層１４を取り囲む。
【００２５】
Ｓ４、支持部材１２２と筒状部材１２１を溶接、圧着等の方式によって接続される。
上記ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は特定の順序がなく、例えば、最初に酸化防止層１５とベース層１３に対してＨＩＰ処理を行い、または他のプロセスによってベース層１３を１つのキャビディに形成させ、続いて液状のリチウム金属を該キャビディ内に注入して作用層１４を形成する。支持部材１２２も省略することができ、複数の管を溶接または他の方式によって順に接続して一体に固定すればよいことが理解されたい。各管上のベース層１３、作用層１４、酸化防止層１５はそれぞれ成形し、続いて管状部材と支持部材１２２を位置決めして接続し、接続した後に各管上に形成されたベース層１３、作用層１４、酸化防止層１５の全体が不連続であってもよく、隣接する管の間に接続部１７を形成する必要があり、接続部１７もベース層１３、作用層１４および酸化防止層１５で構成され、ターゲット全体は複数の単独の作用部分に分割され、金属酸化防止層の発泡現象をさらに低減させ、このとき、Ｓ４における支持部材１２２と管状部材１２１との接続は取り外し可能な方式を採用してもよく、このようにしてターゲットＴを部分的に交換することができ、ターゲットの耐用年数を延ばし、患者の治療コストを低減させる。各管上のベース層１３、作用層１４、酸化防止層１５はまた全体成形してから管状部材に接続することができることを理解されたく、このようにして接続した後にターゲットＴの作用層が全体的に連続であり、荷電粒子線ＰとターゲットＴとの反応に役立ち、このとき、支持部材１２２と管状部材１２１はまた一体的に付加製造で製造することができ、加工、組み立ての難しさを低減させる。ベース層１３、作用層１４、酸化防止層１５により形成された全体は、管の中心線に垂直な断面の形状は様々であってもよく、例えば、管状部材に接続されたベース層１３、作用層１４および抗酸化層１５の側面の外面の輪郭と一致し、本実施例において円弧形状であり、ターゲットＴと荷電粒子Ｐとの作用面積および放熱層１２とベース層１３との接触および熱伝導の面積を増加させる。各管上の作用層１４は少なくとも管の外周の１／４を覆い、すなわち、円周方向に作用層と管の中心線との間の角度αは少なくとも４５度である。
【００２６】
本実施例において、支持部材１２２は第一支持部１２２１および第二支持部１２２２を含み、管状部材１２１の両端に対称に設けられ、それぞれ冷却入口ＩＮおよび冷却出口ＯＵＴを備え、冷却通路Ｐは冷却入口ＩＮと冷却出口ＯＵＴに連通している。冷却通路Ｐは、第一支持部上の第一冷却通路Ｐ１、第二支持部上の第二冷却通路Ｐ２、および管状部材１２１を構成する管の内部に形成された第三冷却通路Ｐ３を含む。冷却媒体は、第一支持部１２２１上の冷却入口ＩＮから第一冷却通路Ｐ１を通って同時に管状部材１２１を構成する各管の内部に入り、続いて第二支持部上の第二冷却通路Ｐ２を通って冷却出口ＯＵＴから排出される。ターゲットＴは、高エネルギーレベルの加速陽子ビームの照射を受けて温度が上昇して加熱し、前記ベース層および放熱層は熱を伝導し、かつ管状部材および支持部材内を流通する冷却媒体を介して熱を放出し、それによって材料Ｔを冷却させる。
【００２７】
第一冷却通路Ｐ１および第二冷却通路Ｐ２はまた他の設定を採用することもできることが理解されたく、例えば、第一支持部１２２１上の冷却入口ＩＮから入った冷却媒体は管状部材１２１を構成する各管の内部に順に通過し、最後に第二支持部上の冷却出口ＯＵＴから排出される。冷却媒体は、支持部材を介さずに管状部材に直接出入りすることができ、このとき、冷却入口ＩＮと冷却出口ＯＵＴを管状部材１２１に設けてもよく、各管は順に接続して冷却通路Ｐを形成し、冷却媒体は各管の内部を順に流す。
【００２８】
支持部材１２２は第一、第二支持部１２２１、１２２２に接続された第三支持部１２２３を含んでもいい、第三支持部１２２３が管状部材１２１の作用層１４に接続された片側に対向する向こう側に接触し、第三支持部１２２３は冷却通路Ｐを構成する第四冷却通路を備えてもよく、このとき、冷却媒体は管状部材１２１の各管の内部を通過せずに支持部材１２２のみを通過することができ、各管の内部は支持部材１２２内の冷却通路にいずれも連通せず、支持部材１２２内の冷却通路は、可能な限り管と接触する領域を通過するように螺旋形状のような様々な配列が存在してもよい。冷却媒体はまた管の内部と支持部材の第三支持部の両方、または管の内部と支持部材の第一、第二および第三支持部の両方を通過することができる。
【００２９】
本実施例において、第一、第二冷却管Ｄ１、Ｄ２は、加速管１１１と反射体２１および減速体２２との間に配置され、第一、第二冷却管Ｄ１、Ｄ２の一端はターゲットＴの冷却入口ＩＮおよび冷却出口ＯＵＴにそれぞれ接続され、他端が外部冷却源に接続される。第一、第二冷却管はまた、他の方式でビーム整形体内に配置することができ、また、ビーム整形体の外側にターゲットを配置するときにキャンセルすることもできることが理解されたい。
【００３０】
引き続き図５〜図７を参照し、放熱面を増加させ、および／または渦を形成して放熱効果を高めるように冷却面Ｓを有する１つ以上の突起１２３を冷却通路Ｐ内に配置することができ、冷却面Ｓは、冷却媒体が冷却流路Ｐを流通するときに突起１２３と接触可能な面であり、突起１２３は、冷却流路Ｐの内壁Ｗから冷却媒体の流れ方向Ｄに垂直または傾斜した方向へ突出したが、突起１２３は他の方式で冷却流路Ｐの内壁Ｗから突出することができることを理解されたい。冷却媒体の流れ方向Ｄに垂直な方向に、突起１２３が冷却流路Ｐの内壁Ｗから延在した最大距離Ｌ１は、延在方向において反対側の内壁Ｗまで延在する距離Ｌ２の半分未満であり、突起１２３は、冷却通路Ｐにおける冷却媒体の自由な流れに影響を与えず、すなわち、突起は、１つの冷却通路をいくつかの実質的に独立した（冷却媒体は互いに影響しない）冷却通路に分割するよう機能しない。
【００３１】
図５ａおよび５ｂに示す冷却通路の第一実施例では、突起１２３は冷却通路Ｐの内壁Ｗから冷却媒体の流れ方向Ｄと垂直な方向に突出し、冷却通路Ｐの内壁Ｗは円筒面であり、突起１２３は、冷却媒体の流れ方向Ｄに直線状に延在する帯状部材であり、冷却通路Ｐの内壁Ｗは、他の形状であってもよく、突起１２３は冷却通路Ｐの内壁Ｗから冷却媒体の流れ方向に沿って螺旋状または他の形状で延在してもよいことを理解されたい。図における突起は１０個であり、かつ内壁Ｗに沿って周方向に均一に分布し、突起は他の数であってもよく、または作用層またはベース層に接触する冷却通路の内壁Ｗにのみ配置されてもよく、少なくとも２つの隣接する突起の形状および／または突出長さも異なってもよい。冷却媒体の流れ方向Ｄに垂直な方向における突起１２３の断面形状は、矩形、台形、三角形などであってもよく、冷却媒体の流れ方向に、パルス状、鋸歯状または波状など、異なる断面形状またはサイズが異なってもよい。突起１２３の冷却面Ｓにサブ突起１２３１が設けられ、本実施例では、サブ突起１２３１は、冷却媒体の流れ方向Ｄに垂直な方向での断面形状は鋸歯状であり、かつ冷却媒体の流れ方向Ｄに沿って延在し、また、放熱面を大きくすることができれば、サブ突起の形状も様々であることが理解されたい。本実施例において、サブ突起１２３１は、突起１２３の冷却面の１つに概略的にのみ配置されるが、サブ突起１２３１は、突起１２３の他のいずれの冷却面上に配置されてもよいことが理解されたい。
【００３２】
図６ａおよび６ｂに示すのは冷却通路の第二実施例であって、以下では、第一実施例との相違点についてのみ説明し、突起１２３は、冷却媒体の流れ方向に隔離して配置したリングであり、リングの少なくとも一部であってもよいことが理解されたい。図におけるリングの数および冷却通路の長さは例示的なものに過ぎず、実際の条件に従って調整することができる。本実施例において、リングの端面は、冷却媒体の流れ方向Ｄに垂直な平面であり、冷却媒体の流れ方向Ｄと傾斜した平面またはテーパ面または曲面であってもよい。
【００３３】
図７を参照し、冷却通路の第三実施例において、冷却通路Ｐ内に少なくとも１つの第二壁１２４が配置されて冷却通路Ｐを少なくとも２つの独立したサブ通路Ｐ’、Ｐ”に分割され、少なくとも２つの隣接するサブ通路の冷却媒体の流れ方向が異なり、放熱効率を向上させる。本実施例において、第二壁１２４は第一実施例の基礎上に円筒状であり、かつ各突起１２３を通り抜けて、円筒状の第二壁１２４の内部にサブ通路Ｐ’が形成され、同時に各２つの隣接する突起１２３と第二壁１２４との間に１つのサブ通路Ｐ”が形成され、それによりサブ通路Ｐ’の周りに１０個のサブ通路Ｐ”が形成され、サブ通路Ｐ’および少なくとも１つのサブ通路Ｐ”内の冷却媒体の流れ方向が異なり、少なくとも２つの隣接するサブ通路Ｐ”における冷却媒体の流通方向も異なってもよい。第二壁は、突起の異なる設置に応じて他の設置方式を有することができることが理解されたい。冷却通路内の突起およびその上のサブ突起は製造上の難しさをさらに増大させるため、突起および／または第二壁は別々に成形してから管内に挿入して位置決めし、または全体として付加製造によって製造される。
【００３４】
同時に放熱層１２をベース層１３とすることができることを理解されたく、このとき、放熱層１２は少なくとも一部が熱伝導および発泡抑制可能な材料で製造され、例えば、ＴａまたはＴａ−Ｗ合金からなる管状部材１２１およびＣｕからなる支持部材１２２を採用して、作用層１４は、ＴａまたはＴａ−Ｗ合金管に蒸着またはスパッタリングなどのプロセスによって接続され、ＴａまたはＴａ−Ｗ合金管はベース層１２および放熱層１３の両方として機能する。本実施例において、ターゲットＴは、全体として矩形の板状である。ターゲットＴも円盤状であってもよいことを理解されたく、第一支持部および第二支持部は全周または円周の一部を構成し、このときに管の長さは異なってもよい。ターゲットＴは、他の固体形状であってもよい。ターゲットＴはまた、ターゲットの変更を容易にし、または粒子線とターゲットを均一に相互作用させるために、加速器またはビーム整形体に対して移動可能であってもよい。作用層１４はまた液体（液体金属）を使用することができる。
【００３５】
本発明のターゲットは、中性子の発生が粒子線とターゲットとの核反応に基づくものであれば、医療分野および非医療分野の他の中性子発生装置にも適用可能であり、異なる核反応に基づいてターゲット物質も異なって、また他の粒子線発生装置にも適用することができることを理解されたい。
【００３６】
本発明における“管状部材”は、複数の個々の管が配列し、かつ接続部材または接続プロセスによって接続して形成された全体であり、１枚または複数枚の板状部材で形成し、または組み合わせて中空部を形成して得られた中空部付きの物体を本発明の管状部材として理解されるべきではない。
【００３７】
当業者は本発明を理解しやすいように、以上には本発明の説明的な発明を実施するための形態を描述したが、明らかであるように、本発明は発明を実施するための形態の範囲に限らず、当業者であれば、各種の変化が添付の特許請求の範囲によって限定した若しくは確定した本発明の精神と範囲内にあれば、これらの変化は明らかに、いずれも本発明の要求した保護範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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