特許第6674037号(P6674037)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6674037ガンマ線の照射処理用3段キャリア及び3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6674037
(24)【登録日】2020年3月9日
(45)【発行日】2020年4月1日
(54)【発明の名称】ガンマ線の照射処理用3段キャリア及び3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法
(51)【国際特許分類】
   G21K 5/08 20060101AFI20200323BHJP
   G21K 5/02 20060101ALI20200323BHJP
   A61L 2/08 20060101ALI20200323BHJP
   B65B 55/02 20060101ALI20200323BHJP
   B65B 55/08 20060101ALI20200323BHJP
【FI】
   G21K5/08 Z
   G21K5/02 W
   A61L2/08 100
   B65B55/02 Z
   B65B55/08 B
【請求項の数】5
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2018-545097(P2018-545097)
(86)(22)【出願日】2016年10月21日
(65)【公表番号】特表2018-536879(P2018-536879A)
(43)【公表日】2018年12月13日
(86)【国際出願番号】KR2016011938
(87)【国際公開番号】WO2017086616
(87)【国際公開日】20170526
【審査請求日】2018年5月14日
(31)【優先権主張番号】10-2015-0160349
(32)【優先日】2015年11月16日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】518168203
【氏名又は名称】グリーンピア テクノロジー インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100091214
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介
(72)【発明者】
【氏名】キム,クァンス
(72)【発明者】
【氏名】キム,クァンフン
(72)【発明者】
【氏名】キム,スジン
(72)【発明者】
【氏名】イ,フチョル
(72)【発明者】
【氏名】オム,ヨンウン
【審査官】 藤原 伸二
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許第5001352(US,A)
【文献】 特開昭60−076700(JP,A)
【文献】 実公昭46−032077(JP,Y1)
【文献】 特開平11−118997(JP,A)
【文献】 特表2000−513103(JP,A)
【文献】 特開平08−215292(JP,A)
【文献】 特開昭62−266500(JP,A)
【文献】 米国特許第5400382(US,A)
【文献】 米国特許出願公開第2007/0009090(US,A1)
【文献】 米国特許第6680482(US,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G21K 5/08
G21K 5/00
G21K 5/02
A61L 2/08
B65B 55/02
B65B 55/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に製品が積載され、移送手段により照射室に移送され線源ラックに設置された多数のガンマ線源によるガンマ線の照射で製品が処理される3段キャリアであって、
前記3段キャリアの中央部に設けられた中央容器と、前記中央容器の上側に設けられた上部容器、及び、前記中央容器の下側に設けられた下部容器が、仕切りによりお互いに区画されて成り立ち、
前記3段キャリアの高さは、前記線源ラックの高さより大きく形成され、
前記中央容器は、前記上部容器又は下部容器に比べ大きい高さを持つように形成され
前記3段キャリアは、前方両側にヒンジで繋がれ回転するフレンチドアが設置され、
前記3段キャリアの上端部にブラケットが結合され、前記ブラケットには移動ホイ―ルが繋がれることにより、下側に設置された下部レールによってガイドされ上側に設置された上部レールに沿って移動可能に設置されたことを特徴とするガンマ線の照射処理用3段キャリア。
【請求項2】
前記3段キャリアの各容器には、製品が積載する引き出しやメッシュパレットが収納されるように具備されたことを特徴とする請求項1に記載のガンマ線の照射処理用3段キャリア。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の3段キャリアに設けられた中央容器、上部容器、下部容器の内部に製品を積載し、前記3段キャリアが移送手段により照射室に移送され線源ラックに設置された多数のガンマ線源によるガンマ線の照射で製品が処理されるガンマ線の照射処理方法において、
前記線源ラックより大きい高さを持つ前記3段キャリアが、前記線源ラックの周りを移動しながら製品がガンマ線により照射処理されることにより、
前記中央容器に積載され照射処理される製品には線源重畳(source overlap)のガンマ線の照射效果を現わし、前記上部容器及び下部容器に照射処理される製品には製品重畳(product overlap)のガンマ線の照射效果を現わすことを特徴とする3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法。
【請求項4】
前記中央容器に第1線量の照射が必要な製品を積載し、前記上部容器及び下部容器に滅菌效果の均一度の維持が必要な製品を積載し、3段キャリアを照射室に移送させガンマ線源によるガンマ線の照射で製品を処理することにより、
前記中央容器に第1線量の照射が成り立ち、
前記上部容器及び下部容器には、均一な第2線量の照射が成り立つことにより、
線量の違う様々な種類の製品を同時に照射処理することができ、
前記第1線量は前記第2線量より高い
ことを特徴とする請求項に記載の3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法。
【請求項5】
前記上部容器の内部に積載される製品の高さを均一な第2線量が照射されるようにし、前記第2線量は前記中央容器に照射される第1線量より低いことを特徴とする請求項に記載の3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はガンマ線の照射処理技術に関することであり、もう詳しくはキャリアを利用して線源重畳と製品重畳を適用することができるし、均一な滅菌、エネルギーの利用效率の増大、迅速な処理による生産性向上が可能なガンマ線の照射処理技術に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に電磁気輻射スペクトル(electromagnetic radiation spectrum)からガンマ線(gamma radiation)は、X線と一緒に高エネルギー部の末端の近くに位置され、ガンマ線のエネルギーは分子結合を破壊し原子をイオン化させるほどに強いであるが、原子核の構造に影響を与えるだけの強さではないことが知られている。したがってガンマ線は照射を受ける対象製品の化学的、物理的または生物学的性質を変化させるが、対象製品は放射能を現わさない。
【0003】
コバルト―60とセシウム―137は高エネルギーとかなり長い半減期(コバルト―60は 5.27年、セシウム―137は30.1年)のため放射線処理のための最もて適するガンマ線源(gamma radiation source)である。しかし、セシウム―137は、空気中に露出され水分吸収しとける常温潮解性(deliquescence)に因る酸化などの取り扱い上の問題の発生する恐れがあるので食品の照射には利用されていない。よって、現在ほとんどすべての産業の放射線処理施設はガンマ線源でコバルト―60を使っている。
【0004】
図1を参考すれば、従来のガンマ線の照射施設(gamma irradiation facility)は、照射対象物である製品をフォ―クリフトで移してキャリアCに積載しコンベヤー10に乗せ照射室(radiation room、20)に送られる。
【0005】
コバルト−60のガンマ線源は、多数が線源ラック(radiation source rack、R)に収納されたまま照射室20の下に位置した貯蔵室(shielded storage room、30)の内部に格納されることができるし、これは乾式または湿式に設計されることができる。例えば、コバルト―60で発生するガンマ線は水深4.5mで遮蔽されるため水槽の深みは6〜7mで十分で、水槽の水は定数装置によって循環されながら精製される。
【0006】
前記照射室20は約2m厚さのコンクリ―トの遮蔽壁(radiation shield、40)で取り囲まれていてコントロ―ルコンソ―ル(control console、50)などが位置した室外に放射線が漏出されないように幾何学的な迷路(maze)のように設計される。
【0007】
そして、貯蔵室30に遮蔽され貯蔵されたガンマ線源は、昇降装置(source hoist mechanism、60)により貯蔵室30の水槽から自動的に上昇し、コンベヤー10を通じ照射室30の内部に移動したキャリアCに積載された製品に対し連続的な照射が成り立って滅菌処理された後、コンベヤー10により照射室30の外部に移動するようになることである。
【0008】
共に、ガンマ線源の照射処理の中には、作業員が照射室に入って行くことができないように、インターロックシステム(interlock system)に設計されていて、作業中に放射線が漏出されれば自動警報装置が作動する。
この時、線源の照射においてエネルギーの利用を極大化するために、製品に対する線源露出量と吸収均一性が重要であり、製品によって他の処理量が要求され、このような多様な要請に合わせるために何種類の照射タイプが開発された。
例えば、図2及び図3のように照射線源とキャリアによって製品重畳(product ovelay)と線源重畳(source ovelay)という2タイプに大別される。
【0009】
図2を参考すれば製品重畳において、キャリアCはコンベヤー10上から2個の階と 4個の列を成しながら線源ラックRの周りに沿って移動し、2個の階の間はリフト装置(図示せず)によって製品を上下で位置引換させる。この時、2個の階に置かれたキャリアの高さの和は、線源ラックの高さより大きい。よって、製品重畳では吸収均一性が維持され、線源から照射されるガンマ線のエネルギーは無駄に使いされない製品はエネルギーを最大限吸収し、エネルギーの利用效率の高い長所はあるが、製品の全体が均一な線量分布を現わすためには上側に積層された製品をまた下側に移動させて等しく照射処理しなければならないのに作業が煩わしく照射処理時間が2倍以上必要となる短所がある。
【0010】
図3を参考すれば線源重畳において、キャリアCはコンベヤー10上から1個の階と複数の列を成して線源ラックRの周りに沿って移動し、キャリアたちの高さは製品重畳でのキャリアたちの高さよりもっと大きいであるが、線源ラックの高さよりは小さい。よって、線源重畳では線源中央部で強いガンマ線が放出されながら最大の線量で照射され、製品の照射処理時間が短縮され、吸収均一性が製品重畳と似ている長所があるが、製品に照射されるガンマ線を除いたあげくのガンマ線は虚空に放射されエネルギーの利用效率が落ちる短所がある。
【0011】
ところが、従来には商業的に利用されるガンマ線の照射施設は、製品重畳または線源重畳の中でどの一つの形態に設計され建築されるから、一つの設備からガンマ線の照射処理の中に製品重畳と線源重畳を同時に選択し利用することは不可能な問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は前述の課題を解決するために案出されたものであって、ガンマ線の照射処理に3段キャリアを利用し線源重畳(source overlap)と製品重畳(product overlap)を同時にまたは選択的に適用することができるし、線量の違う様々な種類の製品たちを同時に処理可能であり、均一な滅菌で品質安全性が確保され、エネルギーの利用效率を増大させることができるガンマ線の照射処理用3段キャリア及び3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法の提供にその目的がある。
【0013】
また処理工程の単純化及び迅速な処理により生産性が向上され、線源購買頻度を減らすことができ費用が節減され、処理工程中に製品の破損や誤動作を防止することができることにもその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
前記の課題を解決するために本発明は、内部に製品が積載され、移送手段により照射室に移送され線源ラックに設置された多数のガンマ線源によるガンマ線の照射で製品が処理される3段キャリアであって、前記3段キャリアの中央部に備われた中央容器と、前記中央容器の上側に設けられた上部容器、及び、前記中央容器の下側に設けられた下部容器が、仕切りによりお互い区画され成り立て、前記3段キャリアの高さは、前記線源ラックの高さより大きく形成され、前記中央容器は、前記上部容器又は下部容器に比べ大きい高さを持つように形成されたことを特徴とするガンマ線の照射処理用3段キャリアを提供する。
【0015】
さらに、前記3段キャリアの各容器には、製品が積載する引き出しやメッシュパレットが収納されるように具備されたことにもその特徴がある。
【0016】
なお、前記3段キャリアは、前方両側にヒンジで繋がれ回転するフレンチドアが設置され、前記3段キャリアの上端部にブラケットが結合され、前記ブラケットには移動ホイ―ルが繋がれることにより、下側に設置された下部レールによってガイドされ上側に設置された上部レールに沿って移動可能に設置されたことにもその特徴がある。
【0017】
また、本発明は3段キャリアに備われた中央容器、上部容器、下部容器の内部に製品を積載し、前記3段キャリアが移送手段により照射室に移送され線源ラックに設置された多数のガンマ線源によるガンマ線の照射で製品が処理されるガンマ線の照射処理方法において、前記線源ラックより大きい高さを持つ前記3段キャリアが、前記線源ラックの周りを移動しながら製品がガンマ線の照射処理されることにより、前記中央容器に積載され照射処理される製品には線源重畳(source overlap)のガンマ線の照射效果を現わし、前記上部容器及び下部容器に照射処理される製品には製品重畳(product overlap)のガンマ線の照射效果を現わすことを特徴とする3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法を提供する。
【0018】
ここで、前記中央容器に高線量の照射が必要な製品を積載し、前記上部容器及び下部容器に滅菌效果の均一度の維持が必要な製品を積載し、3段キャリアを照射室に移送させガンマ線源によるガンマ線の照射で製品を処理することにより、前記中央容器に高線量の照射が成り立て、前記上部容器及び下部容器には、均一な低線量の照射が成り立つことにより、線量の違う様々な種類の製品を同時に照射処理することができるにもその特徴がある。
なお、前記上部容器の内部に積載される製品の高さを低め均一な線量が照射されるようにすることにもその特徴がある。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、ガンマ線の照射処理に3段キャリアを利用し線源重畳(source overlap)と製品重畳(product overlap)を同時にまたは選択的に適用することができ、線量の違う色々種類の製品たちを同時に処理可能であり、均一な滅菌で品質安全性が確保され、エネルギーの利用效率を増大させることができる效果がある。
【0020】
また、処理工程の単純化及び迅速な処理により生産性が向上して、線源購買頻度を減らすことができて費用が節減され、処理工程中に製品の破損と誤動作を防止することができる效果がある。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】従来のガンマ線の照射施設を図示した図面である。
図2】製品重畳の照射タイプを図示した図面である。
図3】線源重畳の照射タイプを図示した図面である。
図4】コバルト―60のスラッグとペンシルを図示した図面である。
図5】コバルト―60線源ラックのビルドアップを図示した図面である。
図6】コバルト―60放射性核種の崩壊過程を図示した図面である。
図7】本発明による3段キャリアを図示した斜視図である。
図8】本発明による3段キャリアに製品を積載した状態を図示した図面である。
図9】本発明による3段キャリアの線源重畳と製品重畳の照射を図示した図面である。
図10】ガンマ線ガンマ線源と3段キャリアの位置別線量分布をグラフに図示して現わした図面である。
図11】3段キャリアで他の線量に照射処理できることを見せてくれる図面である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照して本発明によるガンマ線の照射処理用3段キャリア及び3段キャリアを利用したガンマ線の照射処理方法を実施するための具体的な内容に対して実施例を中心に詳しく説明する。
【0023】
まず、放射性核種であるコバルト―60は産業及び医学用などで最も一般的なガンマ線の線源で使われている。放射性コバルトの生産は安定したアイソトープコバルト―59で豊かな元素である天然のコバルト金属から出発する。
【0024】
小さなシリンダー形態を持つ99.9%の純粋コバルト焼結パウダーで作られジルコニウム合金のカプセル中に熔接収納されたスラッグ(slug)は、原子炉中でおおよそ18〜24ヶ月の間とどまるようになる。原子炉中にあるうちにコバルト―59の原子は中性子を吸収しコバルト―60原子に転換される。コバルトスラッグで原子たちの一部がコバルト―60の原子に転換される。非放射能はおおよそコバルトの120Ci/gに制限される。図4のように照射後にコバルトスラッグを含んだカプセルはガンマ線が透過されることができる形態で最終的な線源ペンシル(source pencil)で生産されるためにステンレススチール中にもっとカプセル化される。図5を参考すれば要求されたガンマ線源はこのような線源ペンシルを線源モジュール(source module)の内部の所定の位置にローディングさせることで作られる。そして、このような線源モジュールは産業の照射装置の線源ラック(source rack、R)にかけて分配させる。
【0025】
図6を参考すれば、コバルト―60は主に一つのネガティブベータ粒子(最大エネルギー0.313MeV)を発散しながら5.27年の半減期を持つ安定的なニッケルアイソトープに崩壊される。そして、ニッケル―60は励起状態になって、直ちに安定した状態に到逹するために1.17ないし1.33MeVエネルギーの2個の光子を発散する。コバルト―60原子の崩壊の時ごとにコバルト線源の強度または放射能レベルは5.27年に50%に減少するようになる。照射装置の要求された用量を維持するためにコバルト―60の線源ペンシルが周期的に線源ラックに添加される。コバルト―60線源ペンシルは20年位の有效寿命が終わった時照射装置から除去される。
【0026】
本発明によるガンマ線の照射処理用3段キャリア1は内部に製品Tが積載され、移送手段により照射室に移送され、上述したガンマ線源によるガンマ線の照射で製品が処理される。よって、線源重畳と製品重畳を同時にまたは選択的に適用することができるし、均一な滅菌、エネルギーの利用效率の増大、迅速な処理による生産性の向上が可能である。
【0027】
これのために、図7及び図8を参考すれば3段キャリア1は中央部に中央容器100が具備され、前記中央容器100の上側に形成された上部容器200及び前記中央容器100の下側に形成された下部容器300が仕切り(septum、S)によりお互い区画されて成り立つ。
【0028】
また、前記3段キャリア1の高さは前記線源ラックRの高さより大きく形成される。よって、前記線源ラックRより大きい高さを持つ前記3段キャリア1が内部に製品Tが積載したまま移送手段に沿って照射室に移送され前記線源ラックRの周りを移動しながら製品がガンマ線の照射処理されることにより線源重畳(source overlap)と製品重畳(product overlap)の長所を同時に保有するようになる。
【0029】
前記中央容器100は前記上部容器200や下部容器300に比べ大きい高さを持つように形成され、大量の製品を処理することができ単位時間当りの処理量が大きく増加し生産性も向上する。
【0030】
図8を参考すれば、前記3段キャリア1の各容器には製品Tの積載が容易いように製品が積載する引き出しやパレットPが収納されるように具備され、前記パレットはガンマ線の透過が容易いようにメッシュ網の形態で成り立ったメッシュパレットであることが望ましい。
【0031】
一つの実施例として前記3段キャリア1は前方両側にヒンジで繋がれ回転されるフレンチドア400が設置され、上端部に複数のブラケット500が結合され、前記ブラケット500には移動ホイール600が繋がれる。前記移動ホイール600は天井に設置された上部レールUに回転移動可能に繋がれ上部レールUに沿って前記3段キャリア1が移動可能に設置される。この時、前記3段キャリア1の下側には下部レールDが設置されて前記3段キャリア1の移動をガイドする。
【0032】
本発明は前記3段キャリア1に具備された中央容器100、上部容器200、下部容器300の内部に製品Tを積載し、前記3段キャリア1が移送手段により照射室に移送され線源ラックRに設置された多数のガンマ線源によるガンマ線の照射で製品が処理されるガンマ線の照射処理方法を提供する。
【0033】
図9を参考すれば、前記線源ラックRより大きい高さを持つ前記3段キャリア1が前記線源ラックRの周りを移動しながら製品Tがガンマ線の照射処理されるによって、前記中央容器100に積載され照射処理される製品には線源重畳(source overlap)のガンマ線の照射效果を現わし、前記上部容器200及び下部容器300に照射処理される製品には製品重畳(product overlap)のガンマ線の照射效果を現わすので、線源重畳と製品重畳の長所を同時に保有するようになり、こういうわけで線源重畳と製品重畳を同時にまたは選択的に適用することができるので、製品に対する照射処理を依頼する業社は製品重畳と線源重畳の工程に対する選択権を持つようになり滅菌製品の品質確保と納品時間の短縮などによる経済的利益を増加させることができる。
【0034】
また、図10を参考すればガンマ線源は光の直進性に因って線源中央で一番高い照射量を現わしその線量分布は中央容器100では比較的均一な線量分布と高い照射量を現わし、上部容器200及び下部容器300では比較的均一な線量分布と相対的に低い照射量を現わす。
【0035】
さらに、中央容器100は他の容器に比べ大きく形成され中央容器100ではガンマ線の直進性に因って既存の照射量に比べ50%以上高く現れる。よって、既存にはリフト装置を通じ上端部と下端部の製品を上下に入れ替って均一な照射が成り立つように処理したが、本発明ではこのような上、下端部の製品の入れ替え作業が必要なくて、製品投入後リフト装置を使う必要がないので処理工程の中に製品の破損と誤動作を防止することができるし、中央容器100で高くて均一な線量で製品に対する滅菌の照射が短い時間に大量で速かに成り立つことができる。
【0036】
また、前記中央容器100に高線量の照射が必要な製品を積載し、前記上部容器200及び下部容器300に低線量の照射及び滅菌效果の均一度維持が必要な製品を積載し、3段キャリア1を照射室に移送させてガンマ線源によるガンマ線の照射で製品を処理することで、前記中央容器100に高線量の照射が成り立って、前記上部容器200及び下部容器300には均一な低線量の照射が成り立つことで、線量の違う様々な種類の製品を同時に照射処理可能である。
【0037】
そして、前記上部容器200の内部に積載される製品の高さを低めて均一な線量が照射されるようにできるので、すなわち、製品重畳の照射タイプにおいて製品の積載量が少なくなればガンマ線が透過することができる效果がもっと大きくなるから、内部と外部の線量均一度が増加されることになる。したがって線量均一度をもっと望ましい方向に処理することができる。
【0038】
下記の表1は従来技術の製品重畳及び線源重畳の照射処理方法と本発明のガンマ線の照射処理方法による処理時間及び一日生産量などを一例を持って比べたものである。
【0039】
【表1】
前記表1から確認することができるところのように、本発明によるガンマ線照射処理方法は3段キャリアを利用し線源重畳と製品重畳(product overlap)を同時にまたは選択的に適用することができるし、線量の違う様々な種類の製品たちを同時に処理可能であり、均一な滅菌で品質安全性が確保されることができるし、処理工程の単純化及び迅速な処理によって生産性が向上することになる。
本発明で前記の実施形態は一つの例示として本発明がここに限定されるものではない。本発明の特許請求範囲に記載された技術的思想と実質的に等しい構成を持って等しい作用效果を成すことはどんなことでも本発明の技術的範囲に含まれる。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11