特表 2023-546755 照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-07

(54)【発明の名称】照射装置

(51)【国際特許分類】

   G21K 5/02 20060101AFI20231030BHJP

   G01N 23/046 20180101ALI20231030BHJP

   G21K 5/10 20060101ALI20231030BHJP

【ＦＩ】

G21K5/02 X

G01N23/046

G21K5/10 T

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023549954

(86)(22)【出願日】2021-10-22

(85)【翻訳文提出日】2023-06-20

(86)【国際出願番号】 US2021056177

(87)【国際公開番号】W WO2022087357

(87)【国際公開日】2022-04-28

(31)【優先権主張番号】2016906.6

(32)【優先日】2020-10-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523152525

【氏名又は名称】シンタコール・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＣＩＮＴＡＣＯＲ ＬＩＭＩＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】１２５ Ｃｏｗｌｅｙ Ｒｏａｄ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｐａｒｋ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｃａｍｂｒｉｄｇｅｓｈｉｒｅ ＣＢ４ ０ＤＬ Ｇｒｅａｔ Ｂｒｉｔａｉｎ

(71)【出願人】

【識別番号】523152536

【氏名又は名称】プレシジョン・エックス－レイ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ Ｘ－ＲＡＹ，ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】１５ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ Ｄｒｉｖｅ，Ｕｎｉｔ １，Ｎｏｒｔｈ Ｂｒａｎｆｏｒｄ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ ０６４７１ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ウイリアム・マクラフリン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ラヴィオラ

(72)【発明者】

【氏名】エドワード・フレデリック・ブラード

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001AA10

2G001BA11

2G001CA01

2G001DA07

2G001HA14

2G001JA02

2G001JA08

2G001SA13

(57)【要約】

照射装置は、電離放射線を出力するように構成されている複数の電離放射線源点１２２を備える。複数の電離放射線源点１２２は、照射ボリューム１４０の周囲に分散されたアレイである。電離放射線源点１２２のアレイは、電離放射線を照射ボリューム１４０の内側に向けるように構成されている。搬送装置１３０は、照射ボリューム１４０内で照射される少なくとも１つのサンプル１３８を支持するように構成されている。搬送装置１３０は、照射ボリューム１４０内にある第１回転軸１３１の周りを回転するように構成されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

照射装置であって、
遮蔽されたハウジングと；
電離放射線を出力するように構成されている複数の電離放射線源点であって、前記複数の電離放射線源点は、照射ボリュームの周囲に分布するアレイであり、前記電離放射線源点の前記アレイは、電離放射線を当該照射ボリュームの内側に向けるように構成されている、複数の電離放射線源点と；
前記照射ボリューム内で照射される少なくとも１つのサンプルを支持するように構成されている搬送装置であって、前記照射ボリューム内にある第１回転軸の周りを回転するように構成されている搬送装置と、
を備える照射装置。

【請求項2】

前記電離放射線源点のアレイは、前記電離放射線源点のリングを含む、請求項１に記載の照射装置。

【請求項3】

前記電離放射線源点のアレイが前記電離放射線源点の複数のリングを備え、前記リングが前記複数のリングを通過する長手方向軸に沿ってオフセットされている、請求項１または２に記載の照射装置。

【請求項4】

前記電離放射線源点のアレイが直線アレイを備える、請求項１に記載の照射装置。

【請求項5】

合計Ｎ個の前記電離放射線源点を備え、照射サイクル中に最大Ｎ個の電離放射線源点を同時に活性化するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項6】

照射サイクル中、前記複数の電離放射線源点のそれぞれの動作パラメータを独立して制御するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項7】

電離放射線源点の前記動作パラメータが、
前記電離放射線源点の活性化状態と；
前記電離放射線源点の動作電流および／または動作電圧と；
前記電離放射線源点のビーム制御デバイスのパラメータと
の少なくとも１つである、請求項６に記載の照射装置。

【請求項8】

前記複数の電離放射線源点が、複数の個別の電離放射線源；複数の電離放射線源点を有する電離放射線源のうちの少なくとも１つを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項9】

前記搬送装置が、前記照射ボリューム内にある前記第１回転軸の周りを回転するように構成されているターンテーブルを備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項10】

前記搬送装置は、それぞれが回転の第２軸を有する複数のサンプルホルダーを備え、前記搬送装置は、前記サンプルホルダーをそれぞれの第２軸の周りでも回転させるように構成されている、請求項９に記載の照射装置。

【請求項11】

検出器のアレイを備え、前記放射線源点のうちの少なくとも１つおよび前記検出器のアレイを使用して前記照射ボリュームを画像化するように構成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項12】

前記検出器のアレイが軸方向に延在し、前記照射装置が前記照射ボリュームの軸方向次元を画像化するように構成されている、請求項１１に記載の照射装置。

【請求項13】

前記照射装置は、前記検出器のアレイと前記搬送装置との間で軸方向の相対移動を与えて、前記照射ボリュームの軸方向次元を画像化するように構成されている、請求項１１または１２に記載の照射装置。

【請求項14】

前記検出器のアレイは静止したままでありながら、前記搬送装置を軸方向に移動させること；前記搬送装置の軸方向位置を一定に保ちながら、前記検出器のアレイを軸方向に移動させること、のいずれかによって相対移動を与えるように構成されている、請求項１３に記載の照射装置。

【請求項15】

第１放射線源点を活性化させて画像化のための放射線ビームを放射すること；
前記搬送装置を制御して前記第１回転軸の周りに回転させること；及び
前記検出器のアレイを使用して画像データを取得すること
によって照射ボリュームを画像化するように構成されている、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項16】

前記搬送装置が前記第１回転軸の周りを１回転するように構成されているときに、画像データを繰り返しまたは連続的に取得するように構成されている、請求項１５に記載の照射装置。

【請求項17】

画像データを用いて３次元画像を構築するように構成されている、請求項１１～１６のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項18】

前記取得された画像データに基づいて前記複数の電離放射線源点を制御するように構成されている、請求項１１～１７のいずれかに記載の照射装置。

【請求項19】

前記取得された画像データに基づいて、前記照射ボリューム内のサンプルの密度を示すデータを決定するように構成されている、請求項１１～１８のいずれかに記載の照射装置。

【請求項20】

前記取得された画像データに基づいて、前記照射ボリューム内のサンプルの体積分布および／または空間分布を示すデータを決定するように構成されている、請求項１１～１９のいずれかに記載の照射装置。

【請求項21】

前記取得された画像データに基づいてサンプルが受けるべき照射の必要な量を決定し、前記必要な量を照射するように前記複数の電離放射線源点を制御する、請求項１１～２０のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項22】

前記複数の電離放射線源点を制御し、サンプルホルダーおよび／またはサンプル包装の存在を考慮して放射の必要な量を照射するように構成されている、請求項２１に記載の照射装置。

【請求項23】

活性化される電離放射線源点の数と；
前記活性化した電離放射線源点のそれぞれの動作電流および／または動作電圧と；
電離放射線源点におけるビーム制御デバイスのパラメータと；
前記照射の合計時間と；
の少なくとも１つを決定するように構成されている、請求項１８～２２のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項24】

前記電離放射線がＸ線放射である、請求項１～２３のいずれか１項に記載の照射装置。

【請求項25】

照射装置によって少なくとも１つのサンプルを照射する方法であって、
照射ボリュームの周囲に分布する複数の電離放射線源点から電離放射線を出力する工程であって、前記電離放射線源点は電離放射線を照射ボリュームの内側に向ける、工程と；
前記照射ボリューム内で前記少なくとも１つのサンプルを支持し、前記照射ボリューム内にある第１回転軸の周りで前記少なくとも１つのサンプルを回転させる工程と、
を含む、方法。

【請求項26】

合計Ｎ個の電離放射線源点があり、前記方法が、最大Ｎ個の前記電離放射線源点を選択して照射サイクル中に同時に活性化する工程を含む、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

照射サイクル中に前記複数の電離放射線源点のそれぞれの動作パラメータを独立して制御する工程を含む、請求項２５または２６に記載の方法。

【請求項28】

電離放射線源点の前記動作パラメータが、
前記電離放射線源点の活性化状態（オン／オフ）と；
前記電離放射線源点の動作電流および／または動作電圧と；
前記電離放射線源点のビーム制御デバイスのパラメータ；
のうちの少なくとも１つである、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

少なくとも１つの前記放射線源点と検出器のアレイとを使用して、前記照射ボリュームの画像データを取得する工程を含む、請求項２５～２８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項30】

前記取得された画像データに基づいて前記複数の電離放射線源点を制御する工程を含む、請求項２９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線などの電離放射線を使用した物体やバルク材料の処理は、種子、幹細胞、血液、医療機器、タバコ、マリファナ、食品などのさまざまな物体や材料を処理する効果的な方法である。それは動物や昆虫にも使用され得る。照射の有用な効果としては、病原体（ウイルス、細菌、カビなど）または白血球を破壊または分解すること；不要な昆虫や殺虫剤などの化学物質を破壊すること；果物の熟成などの生物学的プロセスを遅らせること、がある。

【0003】

照射装置は、放射線源を有するキャビネットと、固定棚、または、ターンテーブルなどの搬送システムと、を備えることができ、搬送システムは、キャビネット内で照射を必要とする物体を移動させる。ターンテーブルは、放射線源の周囲に物体を回転させることができる。ターンテーブルと中央放射線源を備えた照射デバイスの一例が米国特許第４，０２９，９６７号に記載されている。より高容量の照射装置は、照射が必要なバルク材料をトート（ｔｏｔｅ）で運び、そのトートを放射線源の前を通過させることができる。

【0004】

特定の用途の照射プロセスでは、照射される物体全体にわたる吸収線量の分布の特定の均一性が必要である。用途によって異なるが、物体全体にわたる堆積線量の１０％の変動は通常許容される。

【0005】

セシウム１３７（Ｃｓ－１３７）やコバルト６０（Ｃｏ－６０）などの同位体線源が照射に一般的に使用される。これらの同位体は、それぞれ６６２ｋｅＶと１．２ＭｅＶのエネルギーを持つガンマ光子を放出する。これらの比較的高エネルギーの光子は、食品などの有機材料をよく透過するため、良好な線量分布を容易に達成できる。しかし、それらには望ましくない代替用途があり、重要な放射線遮蔽と安全性を備えた大規模な固定施設が必要である。Ｘ線源は照射に使用される。Ｘ線源は通常、タングステンフィラメント（カソード）から放出された電子が電圧を使用して金属サンプル（アノード）上で加速される真空密閉管である。同位体線源は単一波長の放射線を放出する。Ｘ線源では、アノード材料は電子から受け取ったエネルギーを、非常に低エネルギーのＸ線光子からアノードとカソードの間に印加される電位まで広がるブレムスストラング放射（制動放射）スペクトルの上にある特性Ｘ線輝線として、再放出する。Ｘ線源は、この広いブレムスストラングスペクトルの放射線を生成するため、生成される吸収線量の均一性は、同じ最大エネルギーの同位体線源を照射に使用した場合よりも劣る。

【0006】

Ｘ線源には、エネルギーが与えられたときにのみ放射線を生成するという利点があるため、放射線セキュリティ上のリスクが少なく、モバイルシステムで使用できる。便利ではあるが、これらのデバイスの電力損失、したがってＸ線出力は低くなる。Ｘ線源のエネルギーは通常は２５ｋＶ～５５０ｋＶであり、Ｃｓ－１３７やＣｏ－６０よりも低く、これも線量均一性の低下につながる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、従来技術に関連する少なくとも１つの欠点に対処することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

照射装置が提供され、前記照射装置は、
遮蔽されたハウジングと；
電離放射線を出力するように構成されている複数の電離放射線源点であって、前記複数の電離放射線源点は、照射ボリュームの周囲に分布するアレイであり、前記電離放射線源点の前記アレイは、電離放射線を当該照射ボリュームの内側に向けるように構成されている、複数の電離放射線源点と；
前記照射ボリューム内で照射される少なくとも１つのサンプルを支持するように構成されている搬送装置であって、前記照射ボリューム内にある第１回転軸の周りを回転するように構成されている搬送装置と、
を備える。

【0009】

少なくとも１つの例または実施形態の利点は、照射ボリューム内のサンプルに対する放射線の線量がより均一になることである。使用中、サンプルはさまざまな方向から届く放射線にさらされる。複数の放射線源点は、より均一な放射線量を提供することができる。

【0010】

照射ボリュームの周囲に電離放射線源点を配置する利点は、電子の運動エネルギーが放射線に変換されるアノード領域を大幅に拡大できることである。これにより、（必要に応じて）長時間にわたって高いエネルギーレベルを維持することができる。通常、電離放射線源点（Ｘ線管のアノードなど）は、電子の運動エネルギーの１％未満を電離放射線に変換し、残りは熱に変換する。不要な熱を放散することは重大な問題である。電離放射線源点を照射ボリュームの周囲に配置すると、不要な熱エネルギーを簡単に放散することもできる。

【0011】

任意に、前記電離放射線源点のアレイは、前記電離放射線源点のリングを含む。この形状は、複数の線源点が搬送装置の回転中心軸の周りに等距離にあるので有利である。リングは、複数の電離放射線源点がリング状の管の周りに分散されたリング状の単一の真空管として実装することができる。あるいは、複数の電離放射線源点は、個々のＸ線管などの個々の線源によって実装することもできる。放射線源点のアレイの他の可能な形状は、直線（例えば、正方形）アレイである。

【0012】

任意に、前記電離放射線源点のアレイが前記電離放射線源点の複数のリングを備え、前記リングが前記複数のリングを通過する長手方向軸に沿ってオフセットされている。

【0013】

任意に、前記電離放射線源点のアレイが直線アレイを備える。

【0014】

任意に、前記照射装置は、合計Ｎ個の前記電離放射線源点を備え、照射サイクル中に最大Ｎ個の電離放射線源点を選択的に同時に活性化するように構成されている。

【0015】

任意に、前記照射装置は、照射サイクル中、前記複数の電離放射線源点のそれぞれの動作パラメータを独立して制御するように構成されている。

【0016】

任意に、電離放射線源点の前記動作パラメータが、前記電離放射線源点の活性化状態（すなわち、オン／オフ）と；前記電離放射線源点の動作電流および／または動作電圧と；前記電離放射線源点のビーム制御デバイスのパラメータと、の少なくとも１つである。

【0017】

任意に、前記複数の電離放射線源点が、複数の個別の電離放射線源；複数の電離放射線源点を有する電離放射線源のうちの少なくとも１つを含む。

【0018】

任意に、前記搬送装置が、前記照射ボリューム内にある前記第１回転軸の周りを回転するように構成されているターンテーブルを備える。

【0019】

任意に、前記搬送装置は、それぞれが回転の第２軸を有する複数のサンプルホルダーを備え、前記搬送装置は、前記サンプルホルダーをそれぞれの第２軸の周りでも回転させるように構成されている。

【0020】

任意に、前記照射装置は、検出器のアレイを備え、前記放射線源点のうちの少なくとも１つおよび前記検出器のアレイを使用して前記照射ボリュームを画像化するように構成されている。

【0021】

任意に、前記検出器のアレイが軸方向に延在し、前記照射装置が前記照射ボリュームの軸方向次元を画像化するように構成されている。

【0022】

任意に、前記照射装置は、前記検出器のアレイと前記搬送装置との間で軸方向の相対移動を与えて、前記照射ボリュームの軸方向次元を画像化するように構成されている。

【0023】

任意に、前記照射装置は、前記検出器のアレイは静止したままでありながら、前記搬送装置を軸方向に移動させること；前記搬送装置の軸方向位置を一定に保ちながら、前記検出器のアレイを軸方向に移動させること、のいずれかによって相対移動を与えるように構成されている。

【0024】

任意に、前記照射装置は、第１放射線源点を活性化させて画像化のための放射線ビームを放射すること；
前記搬送装置を制御して前記第１回転軸の周りに回転させること；及び
前記検出器のアレイを使用して画像データを取得すること
によって照射ボリュームを画像化するように構成されている。

【0025】

任意に、前記照射装置は、前記搬送装置が前記第１回転軸の周りを１回転するように構成されているときに、画像データを繰り返しまたは連続的に取得するように構成されている。

【0026】

任意に、前記照射装置は、画像データを用いて３次元画像を構築するように構成されている。

【0027】

任意に、前記照射装置は、前記取得された画像データに基づいて前記複数の電離放射線源点を制御するように構成されている。

【0028】

任意に、前記照射装置は、前記照射ボリューム内のサンプルの密度を示すデータを決定するように構成されている。

【0029】

任意に、前記照射装置は、前記取得された画像データに基づいて、前記照射ボリューム内のサンプルの密度を示すデータを決定するように構成されている。

【0030】

任意に、前記照射装置は、前記取得された画像データに基づいて、前記照射ボリューム内のサンプルの体積分布および／または空間分布を示すデータを決定するように構成されている。

【0031】

任意に、前記照射装置は、前記取得された画像データに基づいてサンプルが受けるべき照射の必要な量を決定し、前記必要な量を照射するように前記複数の電離放射線源点を制御する。

【0032】

任意に、前記照射装置は、前記複数の電離放射線源点を制御し、サンプルホルダーおよび／またはサンプル包装の存在を考慮して放射の必要な量を照射するように構成されている。

【0033】

任意に、前記照射装置は、
活性化される電離放射線源点の数と；
前記活性化した電離放射線源点のそれぞれの動作電流および／または動作電圧と；
電離放射線源点におけるビーム制御デバイスのパラメータと；
前記照射の合計時間と；
の少なくとも１つを決定するように構成されている。

【0034】

任意に、前記照射装置は、前記電離放射線がＸ線放射である。

【0035】

照射装置によって少なくとも１つのサンプルを照射する方法が提供され、前記方法は：
照射ボリュームの周囲に分布する複数の電離放射線源点から電離放射線を出力する工程であって、前記電離放射線源点は電離放射線を照射ボリュームの内側に向ける、工程と；
前記照射ボリューム内で前記少なくとも１つのサンプルを支持し、前記照射ボリューム内にある第１回転軸の周りで前記少なくとも１つのサンプルを回転させる工程と、
を含む。

【0036】

任意に、合計Ｎ個の電離放射線源点があり、前記方法が、最大Ｎ個の前記電離放射線源点を選択して照射サイクル中に同時に活性化する工程を含む。

【0037】

任意に、方法は、照射サイクル中に前記複数の電離放射線源点のそれぞれの動作パラメータを独立して制御する工程を含む。

【0038】

任意に、電離放射線源点の前記動作パラメータが、
前記電離放射線源点の動作状態（オン／オフ）と；
前記電離放射線源点の動作電流および／または動作電圧と；
前記電離放射線源点のビーム制御デバイスのパラメータ；
のうちの少なくとも１つである。

【0039】

任意に、前記照射ボリュームの画像データを取得する工程は、少なくとも１つの前記放射線源点と検出器のアレイとを使用する。

【0040】

任意に、前記方法は、前記取得された画像データに基づいて前記複数の電離放射線源点を制御する工程を含む。

【0041】

少なくとも１つの例または実施形態の利点は、サンプル全体（または複数のサンプル全体）にわたって閾値レベルを超える放射線量を提供することである。サンプルの特性は異なり得る。例えば、サンプルは他のサンプルと比較してより高い密度を有する場合があり、またはサンプルの領域はそのサンプルの他の領域と比較してより高い密度を有する場合がある。サンプルの水分含有量により、そのサンプルが吸収する放射線の量が変化し得る。照射装置は、サンプル（またはサンプルの領域）に適用される線量を、エネルギーレベル；照射時間のうちの少なくとも１つによって変え得る。

【0042】

本発明のさらなる態様では、電離放射線源点のリングを含む電離放射線源点のアレイが提供される。この形状は、複数の線源点が搬送装置の回転中心軸の周りに等距離になるように配置され得るので有利である。

【0043】

リングは、リング状の単一の真空管として実装することができる。リングは、連続したリングであってもよいし、リング状の要素を実質的に画定する一対の対向する端部を有する不連続なものであってもよい。複数の電離放射線源点は、リング状の管の周囲に分布していてもよい。あるいは、複数の電離放射線源点は、個々のＸ線管などの個々の線源によって実装することもできる。放射線源点のアレイの他の可能な形状は、直線（例えば、正方形）アレイである。

【0044】

任意に、前記電離放射線源点のアレイが前記電離放射線源点の複数のリングを備え、前記リングが前記複数のリングを通過する長手方向軸に沿ってオフセットされている。

【0045】

任意に、前記電離放射線源点のアレイが直線アレイを備える。

【0046】

照射装置が提供され、前記照射装置は、合計Ｎ個の前記電離放射線源点のアレイを備え、照射サイクル中に最大Ｎ個の電離放射線源点を選択的に同時に活性化するように構成され得る。

【0047】

任意に、前記照射装置は、照射サイクル中、前記複数の電離放射線源点のそれぞれの動作パラメータを独立して制御するように構成されている。

【0048】

任意に、電離放射線源点の前記動作パラメータが、前記電離放射線源点の活性化状態（すなわち、オン／オフ）と；前記電離放射線源点の動作電流および／または動作電圧と；前記電離放射線源点のビーム制御デバイスのパラメータと、の少なくとも１つである。

【0049】

任意に、前記複数の電離放射線源点が、複数の個別の電離放射線源；複数の電離放射線源点を有する電離放射線源のうちの少なくとも１つを含む。
本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲を参照して理解することができる。

【0050】

本出願の範囲内で、前述の段落、特許請求の範囲、および／または以下の説明および図面に提示された様々な態様、実施形態、実施例および代替、並びに特にそれらの個々の特徴は、独立して又は任意の組み合わせで取られ得ることが想定される。例えば、一実施形態に関連して記載された特徴は、そのような特徴が互換性のないものでない限り、すべての実施形態に適用可能である。

【0051】

疑義を避けるため、本発明の一態様に関して記載した特徴は、単独で、または１つ以上の他の特徴と適切に組み合わせて、本発明の他の態様に含まれ得ることを理解されたい。

【0052】

次に、本発明の１つ以上の実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】図１は、照射装置の一例を示す断面図である。

【図2】図２は、照射装置の外観を示す斜視図である。

【図3】図３は、図１の照射装置の放射線源を示す図である。

【図4】図４は、使用中の照射装置を示す図である。

【図5】図５は、個々の放射線源を備えた照射装置の一例を示す図である。

【図6】図６は、照射装置を使用してサンプルを画像化する例を示す図である。

【図7】図７は、サンプルを画像化できる照射装置の側面図を示す。

【図8】図８は、反射型Ｘ線管の一例を示す図である。

【図9】図９は、透過型Ｘ線管の一例を示す図である。

【図10】図１０は、Ｘ線管からのＸ線放射のグラフ例を示す図である。

【図11】図１１は、リング状のＸ線放射線源の一例の一部を示す図である。

【図12】図１２は、放射線源点およびビーム制御デバイスを示す図である。

【図13】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、単一の真空管の形態のＸ線管が提供される本発明の実施形態を示す。

【図14(a)】図１４（ａ）は、照射装置を動作させる方法を示す。

【図14(b)】図１４（ｂ）は、包装内のサンプルの取得された画像を概略的に示す。

【図14(c)】図１４（ｃ）は、照射装置を動作させるさらなる方法を示す。

【図15】図１５は、照射装置の処理装置を示す。

【発明を実施するための形態】

【0054】

図１および図２は、照射装置１００の一例を示す。図１は、照射装置１００の断面図を示す。照射装置１００は、遮蔽ハウジング１１０を備える。放射線源１２０、または複数の放射線源が遮蔽ハウジング１１０内に配置される。遮蔽ハウジング１１０は、放射線源１２０から遮蔽ハウジングの外部への放射線の通過を防止または制限する。この例では、遮蔽ハウジング１１０は放射線源１２０の全側面（すなわち、前、後、左、右、上、下）を取り囲んでいる。遮蔽ハウジングの一方の側には、遮蔽ハウジング１１０の内部へのアクセスを可能にするアクセスドアまたはハッチ１１２が含まれる。図１では、遮蔽ハウジング１１０は装置１００の外側ハウジングの一部を形成しているが、装置１００の外側ハウジングの内側または外側に配置される別個の構造であってもよい。

【0055】

放射線源１２０は、Ｘ線放射などの電離放射線を放出することができる。以下の説明ではＸ線放射について説明するが、ガンマ線などの他の種類の電離放射線も発生させることができることが理解されるであろう。

【0056】

放射線源１２０は、Ｘ線放射を出力するように構成された複数の放射線源点１２２を有する。複数の放射線源点１２２は、照射ボリューム１４０の周囲に放射線源点１２２のアレイを形成する。アレイ内の放射線源点１２２は分散され、すなわち互いにオフセットされる。間隔は均一であってもよい。図１では、８つの放射線源点１２２のそれぞれは、リングの周囲に隣接する放射線源点から４５度オフセットされている。他の例では、放射線源点１２２の間隔は不均一であってもよい。

【0057】

複数の放射線源点１２２は、Ｘ線放射を照射ボリューム１４０の内側に向けるように構成される。放射線源点１２２のアレイは中心軸１２５を有する。

【0058】

搬送装置１３０は、照射される少なくとも１つのサンプル１３８を支持するように構成されている。搬送装置１３０は、照射ボリューム１４０内に配置され、照射ボリューム１４０内にある第１回転軸１３１の周りを回転するように構成される。搬送装置１３０は、ターンテーブルまたは他の円形支持構造を備えることができる。この例では、放射線源点１２２のアレイの中心軸１２５は、ターンテーブルの第１回転軸１３１と位置合わせされる。搬送装置１３０は、複数のホルダーまたはキャリア１３４を備えることができる。ホルダー１３４のそれぞれは、照射されるサンプル（例えば、物体または一定量の材料）を保持することができる。例えば、各ホルダー１３４は、血液の入ったバッグまたは照射を必要とする一定量のばらばらの材料を支持することができる。サンプルは、ホルダー１３４内に直接配置されてもよいし、容器（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）内に収容されてもよい。例えば、ばらばらの材料は、ホルダー１３４内に置かれたバッグの中に入れられてもよい。各ホルダー１３４は、照射を必要とするサンプルの重量を支えることができなければならない。各ホルダー１３４は、炭素繊維またはアルミニウムなど、Ｘ線に対する減衰が低い材料から製造することができる。各ホルダー１３４は、中実または部分的に開いた（例えばケージ）壁を備えたカップ状構造の形態であってもよい。搬送装置１３０は、ターンテーブルを駆動するモータ（図示せず）を備えている。奇数のサンプルホルダー（例：３、５、７など）は、画像化の目的に有利な場合がある。

【0059】

任意選択で、各ホルダー１３４は、それ自体の中心軸１３５の周りを回転することもできる。各ホルダー１３４の回転は、破線の矢印１３６によって示される。この動きはダブルプラネタリと呼ばれる。各ホルダー１３４は、中心軸１３１の周りのアセンブリ１３０全体の回転と同時に、それ自身の軸１３５の周りで方向１３６に回転する。他の例では、ホルダー１３４の回転軸は偏心していてもよい。

【0060】

この例では、放射線源点１２２のアレイは、照射ボリューム１４０を取り囲むリングの形態である。各放射線源点１２２は、放射線を照射ボリュームに対して半径方向内側に放射する。この例では、放射線源点１２２のアレイは８つの放射線源点１２２を有する。放射線源点の総数は、より少ない数であっても、より多くの数であってもよい。有利には、放射線源点の最小数は３である。源点の数が多いと均一性が向上する。

【0061】

放射線源点１２２のリング状のアレイを実現する１つの方法は、管の周りの位置に取り付けられたアノードを有するリング状の真空管を備えるＸ線管によるものである。Ｘ線管については、本明細書の後半でさらに詳しく説明する。放射線源点１２２のそれぞれは、独立して放射線を放出するように制御され、照射サイクルにわたって必要な量（線量）の放射線を照射することができる。

【0062】

真空管の都合のよい形状は、環状（リングまたは「ドーナツ」）の形状の構造である。図３は、放射線源１２０および照射ボリューム１４０の斜視図を示す。放射線源１２０は、放射線源点１２２の単一のリング、または放射線源点１２２のアレイの長手方向軸１２５に沿ってオフセットされた放射線源点１２２の複数のリング（ドーナツ）を備えることができる。複数のリングは、複数のセットのアノードを備えたより長い真空管によって、または軸１２５に沿って配置された複数の真空管によって実現することができる。個々の管は、互いに直接隣り合って配置されてもよいし、軸１２５に沿って間隔を置いて配置されてもよい。図３は、３組の放射線源点１２３Ａ、１２３Ｂ、１２３Ｃを示す。他の数の放射線源点のセットを設けることもできる。リングの数が増えると、長手方向軸１２５に沿った適用範囲が改善される。

【0063】

照射装置１００は、検出器のアレイ１５０も備えることができる。検出器のアレイ１５０は、照射ボリューム１４０を画像化（撮像）するために使用することができる。「画像化（ｉｍａｇｉｎｇ）」という用語は、照射ボリューム１４０内のサンプルの特性に関する情報を取得することを意味する。サンプルの密度などの特性を知ることは有用である。検出器のアレイ１５０は、Ｘ線放射（または放射線源点１２２によって使用される他の放射線）を検出できる複数の検出器を備える。検出器のアレイ１５０は、軸１３１と位置合わせされた中心軸を有する円形アレイとして図１に示されている。検出器のアレイ１５０は、搬送装置１３０の全体または一部のみの周囲に延在してもよい。例えば、検出器のアレイ１５０は、放射線源点１２２の１つに対向する領域に設けることができる。検出器のアレイ１５０は、画像（ｉｍａｇｅ）のピクセルを提供する検出器要素またはデバイスのグリッドを備える。検出器要素のグリッド１５２の一部が図７に示されている。検出器のアレイ１５０の出力は読み出し回路に接続されている。

【0064】

照射装置１００は、コントローラ１６０を備える。コントローラ１６０は、放射線源点１２２のオンおよびオフの切り替え、放射線源１２０の出力レベルの制御など、放射線源１２０の動作を制御する。コントローラ１６０は、検出器のアレイ１５０の動作を制御する。コントローラ１６０は、装置の他の部分と同じメインユニット１００内に配置されてもよいし、メインユニットとは別に配置されてもよい。放射線源１２０は、放射線源１２０用の少なくとも１つの電源など、これらの図には示されていない他の要素を備えることが理解されよう。

【0065】

図４は、使用中の図１の放射線源１２０および照射ボリューム１４０を示す。この例では、放射線源１２０は８つの放射線源点１２２Ａ～１２２Ｈを有する。明確にするために、これらのうちの２つの放射線源点１２２Ａ、１２２Ｃだけが放射線を放出するように示されている。照射装置１００は、放射線源点１２２Ａ～１２２Ｈのうちの１つから８つまでを同時に活性化させることができる。照射ボリューム１４０の周囲の複数の異なる位置から放射線を放射することにより、照射ボリュームのより均一な適用範囲およびサンプルのより均一な線量を達成することができる。

【0066】

放射線源点１２２を実装する別の方法は、別々の（すなわち、個別の）放射線源によるものである。図５は、照射装置２００の別の例を示す。照射装置２００は、上述したように、遮蔽ハウジング１１０、搬送装置１３０および照射ボリューム１４０を備える。この例では、放射線源２２０は、複数の個別の線源が実装する複数の放射線源点２２２を備える。放射線源は、遮蔽ハウジング１１０の内面に取り付けたり、遮蔽ハウジング内の構造によって支持したり、あるいは他の方法で取り付けることができる。放射線源２２２は、異なる形状のアレイに配置することができる。この例では、放射線源２２２は直線アレイに配置されている。

【0067】

照射装置１００、２００は、照射ボリュームの画像化を実行することもできる。すなわち、照射装置は、照射ボリューム内のサンプルに関するデータを取得する。これは、照射を必要とする材料の特性（密度など）や放射線源の最適な使用法（線源の数、出力電力、ビーム幅など）を決定するのに役立つ。また、照射ボリューム１４０内の異物を検出することもできる。

【0068】

Ｘ線は直線的に進み、放射線源点１２２の１つからビームとして現れる。Ｘ線は、減衰の程度が異なる材料（非金属材料など）を通過するか、金属などの特定の材料でより強く散乱または吸収される。検出器で受光される放射線の量は、試料の特性（材料の種類、密度など）を示す。

【0069】

図６は、サンプルを画像化するために構成された照射装置の一例を示す。放射線源点１２２と放射線源点に対向する検出器のアレイの領域は、画像化の目的でペアとして使用される。図６に示す例では、放射線源点１２２Ａは活性化して画像化のための放射線を放射し、検出器のアレイ１５０の領域１５１（太字で示す）は線源点１２２Ａから受け取った放射線を検出するために使用される。領域１５１は、検出器のアレイ１５０全体の一部であってもよい。より小さい検出器のアレイを備えた簡略化された装置では、領域１５１は検出器のアレイ全体であってもよい。

【0070】

複数の線源－検出器のペアを同時に活性化することができる。例えば、第１線源－検出器のペアと第２線源－検出器のペアを同時に活性化することができる。有利には、第１線源－検出器のペアと第２線源－検出器のペアは互いに直交している。図６では、放射線源点１２２Ａおよび１２２Ｃは互いに直交している。

【0071】

１つ以上の放射線源点は、画像化の目的で比較的低い電力レベルで動作する。画像化に使用される放射線レベルは、照射に使用される放射線レベルよりも大幅に低くなる。

【0072】

照射ボリューム内のサンプル１３８の画像データを取得するには様々な方法がある。画像データを取得する１つの方法は、搬送装置１３０が軸１３１を周りに回転するように制御されている間に、単一の線源－検出器ペア（または複数の線源－検出器ペア）を使用することである。有利には、サンプルホルダー１３４は静止したまま、すなわち、それぞれの軸１３５の周りで回転しない。これにより、サンプル１３８は、放射線源点によって発せられるビーム（または複数の放射線源点によって発せられるビーム）の中を移動し、一方、サンプルを通過する放射線は、対応する検出器によって受け取られることになる。単一のサンプル１３８のみが、線源－検出器のペアの線源点と検出器との間の視線内に位置することが望ましい。サンプルホルダー１３４の数が奇数（例えば、図６に示すように３つ）にされる場合、これは、サンプルホルダーが互いにオフセットされることを保証するのに役立つことができる。つまり、サンプルホルダーはターンテーブル上で互いに正反対に配置されなくなる。これにより、ターンテーブルが回転するときに単一のサンプルホルダーを画像化することができる。この構成には、ボリューム１４０の画像化に必要な検出器のアレイのサイズを最小限に抑えるという利点がある。画像データは、画像化動作中に検出器のアレイから繰り返しまたは連続的に取得される。

【0073】

画像データを取得する別の方法は、搬送装置１３０が静止したままになるように制御されている間に、線源－検出器のペアのシーケンスを使用することである。シーケンスは次の通りである：
（ｉ）放射線源点１２２Ａを活性化させ、放射線源点１２２Ａの反対側の位置で放射線を検出する；
（ｉｉ）放射線源点１２２Ｂを活性化させ、放射線源点１２２Ｂの反対側の位置で放射線を検出する；そして、複数の放射線源点１２２Ｃ～１２２Ｈの周囲で同様に継続する。

【0074】

複数の放射線源点が同時に使用される例では、シーケンスは次の通りである：
（ｉ）放射線源点１２２Ａを活性化させて放射線源点１２２Ａの反対側の位置で放射線を検出し、且つ、放射線源点１２２Ｃを活性化させて放射線源点１２２Ｃの反対側の位置で放射線を検出する；
（ｉｉ）放射線源点１２２Ｂを活性化させて放射線源点１２２Ｂの反対側の位置で放射線を検出し、且つ、放射線源点１２２Ｄを活性化させて放射線源点１２２Ｄの反対側の位置で放射線を検出する；
（ｉｉｉ）放射線源点１２２Ｅを活性化させて放射線源点１２２Ｅの反対側の位置で放射線を検出し、且つ、放射線源点１２２Ｇを活性化させて放射線源点１２２Ｇの反対側の位置で放射線を検出する；
（ｉｖ）放射線源点１２２Ｆを活性化させて放射線源点１２２Ｆの反対側の位置で放射線を検出し、且つ、放射線源点１２２Ｈを活性化させて放射線源点１２２Ｈの反対側の位置で放射線を検出する。

【0075】

一連の異なる線源－検出器のペアを使用すると、単一の放射線源が活性化される構成と比較して、より大きな検出器のアレイが必要になることが理解されるであろう。搬送装置１３０の周囲の複数の異なる位置で放射線を検出する必要があるためである。

【0076】

図７は、放射線源１２０、検出器のアレイ１５０および搬送装置１３０を示す。搬送装置１３０のサンプルホルダー１３４内のサンプル１３８が示される。搬送装置１３０によって運ばれるサンプル１３８は、軸１２５、すなわち軸方向、または図７に示す垂直方向と平行な方向に延びる。サンプルの全体積を画像化することが望ましい。これはさまざまな方法で実現できる。軸方向の次元に沿ってサンプル１３８を画像化する１つの可能な方法は、サンプル１３８を画像化するのに十分な軸方向の距離だけ延びる検出器のアレイ１５０を提供することである。これには、検出器のアレイ１５０が、少なくともサンプルと同じ高さの距離だけ軸方向に延びる必要がある。上述したように、検出器のアレイ１５０は、搬送装置１３０の全体または一部の周囲に延在してもよい。軸方向の次元に沿ってサンプル１３８を画像化する別の可能な方法は、検出器のアレイ１５０と搬送装置１３０との間の相対移動１５３を可能にすることである。これにより、検出器のアレイ１５０の小型化が可能となる。検出器のアレイ１５０と搬送装置１３０の相対位置ごとに、検出器のアレイ１５０は、サンプル１３８の一部（すなわち、１枚）の画像を取得する。相対移動は、次のうちの１つにより達成できる：（ｉ）検出器のアレイ１５０を静止させたまま、検出器のアレイ１５０内で搬送装置１３０を軸方向に移動させること；（ｉｉ）搬送装置が同じ軸方向位置に留まりながら、搬送装置を通過して検出器のアレイ１５０を軸方向に移動させること。

【0077】

異なる方向からサンプルの画像データのセットを取得することにより、検出器のアレイによって取得された画像データのセットから三次元画像を決定することが可能である。これはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）と呼ばれる。ＣＴは既知であるため、これ以上説明しない。画像は、例えば、サンプルホルダー１３４の軸１３５の周りのサンプル１３８の回転によって、異なる方向から取得され得る。上述の方法などによる、異なる方向からサンプルの画像を取得する能力により、サンプル内のサンプルの密度の変化に関する情報を取得できることが理解されるべきである。また、決定対象のサンプルの体積分布および空間分布に関する情報も提供する。サンプルホルダー１３４および／または対象サンプルの包装の相対位置も決定され得る。

【0078】

本発明の実施形態によって利用可能となる体積および空間分布情報を伴う密度の理解の向上は、特定の用途にとって有利である可能性がある。

【0079】

第１に、約３００ｋＶ未満のエネルギーを有するＸ線放射線は、高エネルギー源（ガンマ線や高エネルギーＸ線放射線など）よりも微生物の改善（ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）に効果的であることが示されている。ただし、これらのより低いエネルギーでは、サンプルによるＸ線の吸収と散乱がはるかに大きく、したがって放射線は高エネルギーのガンマ線源やＸ線源ほど均一にサンプルを透過しない。これらの低エネルギーＸ線の吸収と散乱の増加により、異なる密度、体積、空間分布でサンプルやサンプルの包装に照射される線量は、高エネルギーのガンマ線源やＸ線源よりも大幅に変化させる。したがって、サンプルへの線量照射を計画する際の注意は非常に重要であり、説明した画像化手順により、サンプルのすべての部分への均一な低エネルギーＸ線線量照射の計画を比較的迅速に作成することができる。

【0080】

第２に、画像化工程は、サンプルの限られた量が必要以上に線量を受けることなく、サンプルのすべての部分に対して必要な線量に達することを保証することによって、電力（省エネルギー）とスループットの最適化を可能にすることができる。これは線量均一性比の改善とも言える。

【0081】

第三に、肉、果物、香辛料、及び、大麻などの植物作物などの多くの種類の農産物では、照射されるサンプルの周囲に複数の種類の包装材を有している可能性があり、サンプルに適用する線量レベルを決定する際には、これらの包装の変更を考慮する必要がある。したがって、いくつかの実施形態では、包装によるＸ線放射の吸収量を考慮することができ、包装内のサンプルに対して必要な線量が達成されることを確実にするため、物品（サンプルおよび包装）が受けるＸ線放射の線量がこれに応じて調整され得る。いくつかの実施形態では、装置１００に関連付けられたホルダー１３４などのサンプルホルダーによるＸ線放射の吸収量を考慮することができ、ホルダー１３４内のサンプル１３８への必要な線量が達成されることを確実にするため、ホルダー１３４およびサンプル１３８が受けるＸ線放射の線量がこれに応じて調整され得る。

【0082】

第４に、所望の最終製品包装中のサンプルのＸ線照射には、下流での取り扱い中のサンプルの再汚染のリスクの低減が達成され得るため、サンプルの下流での取り扱いが容易になるという利点がある。

【0083】

第５に、滅菌のために本発明の実施形態によるＸ線照射装置の使用を検討している顧客は、照射野内のサンプルの体積および空間分布だけでなく、密度が大きく異なるサンプルを照射することを望むかもしれない。しかし、顧客は、サンプルに使用するさまざまな包装タイプの密度と空間分布も大きく異なるサンプルを照射することを望むかもしれない。サンプルおよび関連するサンプル包装の３Ｄ画像に基づいて、サンプルの周囲のさまざまな照射源によって与えられる線量を決定することで、ユーザーはサンプル密度と空間分布のばらつきと、包装材の組成と厚さなどのサンプル包装の性質との両方を補償することができる。したがって、ユーザーは、画像化結果の分析に基づいて実質的にサンプル全体に所望の線量を与えながら、この装置を使用して、さまざまなタイプの異なるサンプルおよび異なるサンプル包装材料を照射することができる。

【0084】

本明細書に記載のいくつかの実施形態では、画像化工程は、より単純で低コストの装置を可能にする照射工程と同じ照射源を利用することができることを理解されたい。さらに、画像化機能と照射機能を同じ装置で実行できるため、ワークフローとスループットが向上する。

【0085】

上述したように、サンプル自体が受ける放射線の量を考慮する際には、照射されるサンプルを通るビームの経路におけるサンプルホルダーの存在も考慮に入れられることを理解されたい。

【0086】

サンプルの包装により、照射されるサンプル１３８の周囲に材料の高密度領域と低密度領域が形成され、これらの領域はＸ線画像化によって検出できることを理解されたい。例えば、サンプルは、複数の密封された容器に包装され得、容器を並べてラックに保持するか、互いの上に積み重ねるか、またはその両方を行うことができる。サンプルの照射に使用されるビームは、各照射源から発される各ビームがラックを通過する際に遭遇する容器の密度と数に基づいて、包装内の材料および包装内に含まれるサンプル内の材料の異なる密度に遭遇するだろう。また、各ビームは、容器の上部にあるプラスチックや金属カバーなどの各容器で使用されている包装材料と、容器の残りに使用されるプラスチック、ガラス、ボール紙等の材料またはその他の材料とが異なるため、各材料の異なる密度にも遭遇するだろう。

【0087】

本発明の実施形態による装置は、必要な線量の放射線をサンプル１３８に照射するために照射ボリュームが受ける必要な照射量を決定することができる。いくつかの実施形態では、装置は、サンプル１３８の異なる領域に必要な線量を照射するために、サンプル１３８が照射ボリューム１３８内で移動するときに、照射ボリュームが受ける放射線の量を決定することができる。装置は、必要な線量をさまざまな領域に照射するために、それぞれのＸ線放射線源をそれに応じて制御する。たとえば、サンプルの密度が高い領域ほど、より多くの放射線を受け得る。いくつかの実施形態では、水分による放射線の吸収を補うために、より高い含水量を有するサンプルの領域は、より低い含水量を有する領域よりも高い線量を受けてもよい。同様に、放射線が、１つ以上のコンテナなどの１つ以上のサンプルホルダー、および任意で照射ボリューム内の１つ以上のラックまたは他の構造要素を通過するように方向付けられる場合、装置は、必要な放射線量を決定する際にそのような物品を考慮に入れて、サンプルが移動するとき、特定の瞬間に特定の放射線源によって照射され得る。

【0088】

いくつかの実施形態では、サンプルを、必要な線量が照射されることを確実にするために、断続的に、または時間の関数として変化する速度で移動させてもよい。

【0089】

さらに、場合によっては、ユーザーは、最終包装内のサンプルを密封状態で照射したいと希望することも予想され、照射プロセスが完了した後、容器内のサンプルが最終包装内で完全に除染されたとみなすことができ、消費者がサンプルを配送または購入する前に、サンプルをさらに操作して再汚染の可能性が発生しないようにすることができる。

【0090】

いくつかの実施形態では、照射ボリュームが曝露されるＸ線放射の量を装置が決定することに加えて、またはその代わりに、装置は、取得された画像データに基づいて、包装および／またはサンプルホルダーによるＸ線吸収を補い、ユーザーによって入力されたデータに少なくとも部分的に基づいて、照射ボリュームに適用される放射線の量を決定することができる。例えば、ユーザーは、使用されている包装材料のタイプを示す（例えば、材料および厚さを示す）データ、および／または１つ以上のサンプルホルダーの存在もしくは照射ボリューム内の装置１００の部分などの他の物品の存在を示すデータなどを入力することができる。装置１００は、ユーザーによって入力されたデータと、包装および／またはサンプルホルダーの所定のタイプによって吸収される放射線の量を示すデータなどの保存されたデータとに少なくとも部分的に基づいて、照射ボリュームに適用されるＸ線放射の量に補正を適用することができる。したがって、装置１００は、サンプル包装および／もしくはサンプルホルダーまたは照射ボリューム内の他の物品による吸収もしくは散乱のためにサンプルを照射しないであろう照射ボリュームに適用される放射線の量を、対応する方法で適用される放射線の量を増やすことによって補い得る。

【0091】

図８および図９は、図１、図４、図５および図６に示されるＸ線源点１２２、２２２のうちの１つを提供するために使用できる２つのタイプのＸ線管１７０、１８０の例を示す。

【0092】

図８は、側面窓１７８を通してＸ線１７７を放出するＸ線管１７０の一例を示す。この窓１７８は、図１、４、５、および６に示すＸ線源点１２２、２２２のうちの１つを形成することができる。このタイプのＸ線管１７０は、クーリッジ（Ｃｏｏｌｉｄｇｅ）型Ｘ線管または反射型Ｘ線管と呼ばれる。Ｘ線管１７０は、カソード１７１、フィラメント１７２およびアノード１７３を有する。電源１７４がフィラメント１７２に接続される。フィラメント１７２は、通常、高融点の金属で作られる。電源１７４は、フィラメント１７２の両端に電圧Ｖ１を供給するように構成されている。フィラメント１７２には電流Ｉ１が流れる。これは管電流と呼ばれる。電流の流れはフィラメントを加熱し、熱電子放出によってフィラメントに電子１７６を放出させる。電源１７５は、カソード１７１およびアノード１７３に接続されている。電源１７５は、アノード１７３とカソード１７１との間に電圧Ｖ２を供給するように構成されている。電源１７５は、典型的には２０ｋＶを超える高電圧電源である。使用中、電子１７６は、高電圧Ｖ２によりアノード１７３に向かって加速される。電子がアノード１７３に衝突すると、制動放射（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）が放出される。制動放射は広いスペクトルを有し、熱およびＸ線光子（Ｘ線）１７７を含む。低エネルギー光子を吸収するために窓１７８にフィルターを設けることができる。

【0093】

図９は、端部窓１８８を通してＸ線１８７を放射するＸ線管１８０の一例を示す。この窓１８８は、図１、４、５、および６に示すＸ線源点１２２、２２２のうちの１つを形成することができる。Ｘ線管１８０のタイプは、送信源と呼ばれる。特徴の多くは図８と同じであり、同じ参照番号が付けられている。この管の動作は図８と同様であるため、主な相違点のみを説明する。Ｘ線管１８０は、カソード１７１、フィラメント１７２およびアノード１８３を有する。アノード１８３は、Ｘ線管のハウジング１８９内に端窓を形成するか、またはアノード１８３をＸ線管のハウジングの端窓に隣接して配置することができる。低エネルギー光子を吸収するために窓１８８にフィルターを設けることができる。このタイプのＸ線管の１つの利点は、アノード１８３がハウジングの外面の一部またはそれに近くなり、ハウジング１８９内に含まれないため、熱放散が改善されることである。

【0094】

Ｘ線管１７０、１８０は、典型的には金属またはガラスで形成されるハウジングまたはチャンバ１７９、１８９を備える。ハウジング１７９、１８９は排気されている、すなわちハウジングの内部は真空である。ハウジング１７９、１８９は、窓１７８、１８８を除いて遮蔽される。遮蔽は、放射線の望ましくない放出を低減または防止する。図８では、窓１７８が、アノード１７３と並んでハウジング１７９の側面に設けられている。図９では、窓１８８がハウジング１８９の端部に設けられており、Ｘ線がアノード１８３からその端部窓を通して放射される。

【0095】

図１０は、Ｘ線管１７０、１８０によって出力される制動放射のグラフを示す。縦軸は強度、または光子の数を表す。横軸は光子当たりのエネルギーを表す。グラフは全体的に湾曲した形状１９１を有し、特定のエネルギー値で１つ以上のピーク１９２を含み得る。低い値のエネルギーは、窓のフィルターによって除去される可能性がある。アノード１７３、１８３とカソード１７１の間の電圧Ｖ２が増加すると、アノード１７３、１８３に衝突する電子１７６のエネルギーが増加し、より高エネルギーのＸ線光子の数が増加する。これは、図１０のグラフを広げる効果がある。フィラメント１７２を横切る電圧Ｖ１（すなわち、管電流Ｉ１）が増加すると、熱電子放出の割合およびアノードに向かう電子の流れが増加し、アノードで生成されるＸ線光子の数が増加する。これにより強度（ｙ軸）が増加するが、グラフの全体的な形状は変わらない。

【0096】

サンプルに照射されるＸ線の総線量は、次の要素によって決まる：放出されるＸ線光子の数を制御するＸ線管電流（Ｉ１）；放出されるＸ線光子のエネルギーを制御するＸ線管電圧（Ｖ２）；放射線が放出される時間、すなわち照射サイクル。

【0097】

照射装置は、複数の放射線源点１２２を備えた単一のリング状のＸ線管１２０（図１、４、６）、または各Ｘ線管がＸ線源点２２２を有する複数のＸ線管（図５）を備えることができる。複数のＸ線管の場合、各Ｘ線管は図８または図９に示すタイプにすることができる。Ｘ線管は遮蔽ハウジング内の必要な位置に配置して、放射線源点のアレイを形成できる。単一のリング状のＸ線管１２０の場合、単一のリング状の真空ハウジング１８９が存在する。図１１は、リング状のＸ線源１２０の一例の一部を示す。図８または図９に示されている特徴（つまり、アノード、フィラメント、カソード、および窓ウィンドウ）がハウジングの周囲の位置に繰り返されている。例えば、８つの線源点１２２Ａ～１２２Ｈを有する図４のＸ線源１２０は、ハウジング１８９の周囲の８つの位置に図８または図９に示される装置の８つのインスタンスを備えた単一のリング状のハウジング１８９を有することができる。

【0098】

さらなる代替例では、リング状のＸ線源１２０は、単一の連続したリング状アノードを有することができる。アノードは高い正の電位に保持することができ、各カソードに印加される電位を制御することにより、カソードを個別にまたは集合的にオンにすることができる。

【0099】

電源は、装置の各インスタンスに電圧Ｖ１／電流を供給して、それぞれのＸ線源点から放出されるＸ線放射の強度を制御することができる。電源は、装置の各インスタンスに電圧Ｖ２を供給して、それぞれのＸ線源点から放射されるＸ線放射のエネルギーを制御することができる。各電源は、装置の各インスタンスに印加される電圧を独立して制御できる。

【0100】

単一の電源を提供してＶ１およびＶ２を生成することもできるし、別個の電源を提供してＶ１およびＶ２のそれぞれを生成することもできることが理解されよう。電源は、放射線源点１２２のすべてに対してＶ１および／またはＶ２を生成することができる。あるいは、放射線源点１２２のそれぞれに別個の電源を提供することもできる。

【0101】

１つ以上の電源は、カソード、アノードおよびフィラメントに印加される電圧を独立して制御して、各放射線源点１２２によるＸ線放射出力を独立して制御することができる。

【0102】

図１２は、放射線源点１２２およびビーム制御デバイスまたはコリメータ１２６を示す。ビーム制御デバイス１２６は、開口または口径のサイズを変えるように制御することができる。これにより、放射線源点１２２によって照射ボリューム１４０に向けて放射される放射線ビームの形状および／または幅が制御される。ビーム制御デバイス１２６は、各放射線源点１２２、２２２に設けることができる。

【0103】

図１３（ａ）は、完全に単一のリング状のＸ線管１２０を示し、その一部が図１１に示されている。図１３（ｂ）は、単一のリング状のＸ線管１２０の代替設計を示している。チューブ１２０は不連続部を有し、チューブ１２０の対向する近接端部の間に間隙１２０ｇが設けられる。そのような設計は、製造が容易であり、および／またはメンテナンスがより便利になり得る。

【0104】

図１４（ａ）は、照射装置の操作方法を示す。ブロック３０２において、照射装置は、照射ボリューム内のサンプルに関する画像データを取得する。

【0105】

ブロック３０４において、本方法は、放射線源点の最適な使用を決定する。これを照射計画データと呼ぶ。照射計画データでは、次のパラメータの１つ以上を使用できる：
・総放射線量；
・放射線を照射する割合；
・照射の総継続時間；
・活性化された放射線源点の数（１から最大まで；照射サイクルの継続期間にわたって固定または変化）；
・活性化された放射線源点による放射線出力（照射サイクルの継続期間にわたって固定または変化）。放射線出力は、（ｉ）光子あたりのエネルギーを制御するための管電流Ｉ１、および（ｉｉ）光子あたりのエネルギーを制御するための管電圧Ｖ２によって決定される。
・活性化された放射線源点のそれぞれのビーム角度（照射サイクルの継続期間にわたって固定または変化）。上記で説明したように、ビーム角度はコリメータによって制御できる；
・搬送装置の回転数（速度）。例えば中心軸１３１の周りの搬送装置全体の回転数と、それぞれの軸１３５の周りのサンプルホルダーの回転数。

【0106】

ブロック３０６で、方法は、照射計画データを使用してボリュームを照射する。

【0107】

いくつかの実施形態では、この方法は、取得された画像データに基づいてサンプルの包装によって吸収される放射線の量が推定され、照射ボリュームへ適用する照射量を決定する際に吸収量が補償されることを必要とする場合があることを理解されたい。たとえば、この方法には、以下を特定することにより、サンプルの包装によって吸収される放射線の量を推定することが含まれ得る：
（ａ）放射線がサンプルのどの部分も通過せずに包装のみを通過した領域に対応する照射ボリュームの画像の一部、および
（ｂ）放射線がサンプルやまたは包装を通過せずに検出器によって直接検出された照射ボリュームの画像の一部。

【0108】

したがって、上記で推定したように包装によって吸収される放射線の推定量は、サンプルに所望の線量を達成するためにサンプルおよび包装が受けるべき放射線の量を推定するために、サンプルに提供される所望の線量に加算され得る。いくつかの実施形態では、包装されたサンプルが提供される照射ボリュームに適用される必要な線量を計算する際のユーザーの作業負荷を軽減するために、この方法を自動化できることを理解されたい。

【0109】

図１４（ｂ）は、装置１００によって取得された画像の概略図であり、サンプル１３８がサンプル包装１３８ｐ、この場合はプラスチックフィルム材料で作られたバッグ内に収容されているのが見られる。画像の適切な第１領域Ｒ１が示されており、これは主に、サンプル１３８ではなくサンプル包装１３８ｐのみを通過したＸ線放射によって形成される（例えばサンプル１３８または装置１００の一部による散乱のため、少量の放射が画像に寄与する可能性があることを理解されたい）。画像の適切な第２領域Ｒ２も示されており、これは主に、サンプル１３８またはサンプル包装１３８ｐを通過せずにＸ線源から検出器まで実質的に直接通過したＸ線放射によって形成される。

【0110】

図１４（ｃ）は、照射ボリュームに適用される包装補償された放射線量の計算方法を示す。この方法は、図１４（ａ）に示す方法のステップ３０２で実施することができる。

【0111】

ブロック３０２ａでは、装置１００によって取得されたサンプル１３８の画像のうち、包装１３８ｐを含みサンプル１３８を含まない画像である第１領域Ｒ１（図１４（ｂ））が特定される。

【0112】

ブロック３０２ｂでは、包装１３８ｐまたはサンプル１３８の一部を含まず、むしろ線源から検出器に直接衝突する放射線によって形成される画像の第２領域Ｒ２が特定される。

【0113】

ブロック３０２ｃでは、包装１３８ｐによって吸収される放射線の量を推定するために、第１および第２領域Ｒ１、Ｒ２のそれぞれの領域において検出器に入射する放射線の量を示す第１および第２領域Ｒ１、Ｒ２に関する画像データが比較される。

【0114】

ブロック３０２ｄでは、包装１３８ｐによる放射線の吸収を考慮して、所望のサンプル線量を達成するために照射ボリュームに適用される放射線量の補償値が計算される。

【0115】

サンプルホルダー１３４（存在する場合）による放射線の吸収も同様に補償できることを理解されたい。これは、以下を特定することにより、サンプルホルダー１３４およびサンプルの包装（包装が存在する場合）によって吸収される放射線の量を推定することによって達成され得る：
（ａ）放射線がサンプルのどの部分も通過せずにサンプルホルダーと包装のみを通過した領域に対応する照射ボリュームの画像の一部；
（ｂ）放射線がサンプルホルダー、サンプルまたは包装を通過せずに検出器によって直接検出された照射ボリュームの画像の一部。

【0116】

方法ステップ３０２ａ～３０２ｄは、画像の第１領域が、放射線がサンプル自体は通過しないがサンプルホルダー１３４およびサンプル包装を通過した領域または照射ボリュームに対応し、画像の第２領域が、放射線がサンプルホルダー１３４、サンプル包装、またはサンプル自体を通過することなく検出器によって直接検出された照射ボリュームの領域に対応するように、調整され得る。

【0117】

搬送装置１３０は、中心軸１３１の周りで回転可能である。各サンプルホルダーは、それぞれの軸１３５の周りで回転可能である。回転数（すなわち、単位時間当たりの完全な回転数）は、メインターンテーブルとサンプルホルダーとで異なり得る。通常、サンプルホルダーの回転数は、メインターンテーブルの回転数よりも高くなる。たとえば、サンプルホルダーの回転数は、メインターンテーブルの回転数の整数（２、３、４、…Ｎ）倍にすることができる。典型的には、照射サイクル中に搬送装置が少なくとも１回転することになる。

【0118】

照射計画データは、これらのパラメータの１つ以上を使用する場合がある。各パラメータは、照射期間中固定されてもよい。あるいは、照射中に１つ以上のパラメータ値を変更することも可能である。

【0119】

画像データは、サンプルの１つがより高い密度、またはより高い密度の領域を持っているため、より高いエネルギーの放射線を必要とすることを示している可能性がある。例えば、図６は、サンプル１３８内のより高密度の領域１３９を示す。照射計画データは、より高密度のサンプルが放射線源点に最も近い場合に、放射線源点の線量を増加させることができる。たとえば、より密度の高いサンプル（またはサンプルのより密度の高い領域）が源点に近い場合、管電圧（光子あたりのエネルギー）が増加する可能性がある。サンプルの密度が低い場合は、管電圧を下げることができる。サンプル（またはサンプルの領域）に照射される放射線のエネルギーレベルは不均一であるが、単位体積および単位質量あたりに照射される放射線の全体的なエネルギーレベルはより均一になる。

【0120】

画像化中に使用される放射線量は、通常、照射中に使用される放射線量よりも低いか、はるかに低い。放射線量は、ＳＩ単位のグレイ（Ｇｙ）を使用して測定される。通常、画像化には０．００５～０．１Ｇｙの線量が使用される。照射には通常、少なくとも１Ｇｙの線量が使用されるが、用途によっては、少なくとも０．０２Ｇｙの線量など、より低い線量を使用することもできる。対照的に、画像化は通常０．００５～０．１Ｇｙの範囲にある。

【0121】

次に、動作サイクル全体の概要を説明する。最初に、ホルダー１３４には、照射を必要とするサンプルが装填される。ホルダー１３４は、手動で、または自動装填システムによって装填することができる。次に、図１３に示す方法が実行される。すなわち、照射装置は、照射ボリューム内のサンプルに関する画像データを取得する；照射装置は最適な照射計画データを決定する；照射装置は、照射計画データを使用して、照射期間にわたってボリュームを照射する。照射期間の終わりに、ホルダー１３４は降ろされる。

【0122】

サンプルは動作サイクルごとに異なる場合がある。サンプルの特性が均一である場合、画像化および計画工程（ブロック３０２、３０４）を省略することができ、以前の画像化操作からの計画データを使用することができる。特定のサンプルまたは条件に対してパラメータ値の１つ以上のテンプレートを定義することもできる。

【0123】

より単純な例では、照射に検出器のアレイおよび照射ボリュームを画像化する機能が欠けている場合、照射装置は、例えば以下のうちの１つ以上のパラメータである照射サイクルのパラメータを設定するための入力を受信することができる：総放射線量；放射線を照射する割合；照射の合計時間；活性化された放射線源点の数（１から最大まで）；活性化された放射線源点のそれぞれの電力；活性化された放射線源点のそれぞれのビーム角度；搬送装置の回転数（速度）。線量は、照射装置のコントローラがその線量を達成するために特定の動作パラメータに変換できる数値として指定することも、エネルギー（ｋＶ）や電流（ｍＡ）など、より具体的に指定することもできる。

【0124】

照射に検出器のアレイおよび照射ボリュームを画像化する機能が欠けているさらなる例では、照射装置は、次のようなパラメータを選択するための入力を受け取ることができる：照射サイクル中に供給される総放射線量；照射サイクル中の放射線の照射割合；照射の合計時間。照射装置は、入力値に基づいて放射線源点１２２のアレイの動作パラメータを決定することができる。パラメータは、例えば、ユーザーインターフェース（図１４の５０８）を介して、または別の装置から受け取った入力によって、処理装置に入力することができる。考えられるパラメータの例は以下のとおりである：アノード－カソード電位差（Ｖ２、図８、９）の値、または電位差にマッピングできる値とすることができる、エネルギー；フィラメントを流れる電流の値とすることができる、電流。

【0125】

図１５は、図１に示されるコントローラ１６０など、本発明の処理の少なくとも一部を実装することができる処理装置５００の例を示す。処理装置５００は、図１３の方法を実装することができる。処理装置５００は、１つ以上のプロセッサ５０１を備え、プロセッサ５０１は、デバイスの動作を制御するための命令を実行するための任意のタイプのプロセッサであり得る。プロセッサ５０１は、１つ以上のバス５０６を介してデバイスの他のコンポーネントに接続される。プロセッサ実行可能命令５０３は、任意のデータ記憶デバイスまたはメモリ５０２などのコンピュータ可読媒体を使用して提供され得る。プロセッサ実行可能命令５０３は、説明されている方法の機能を実装するための命令を含む。メモリ５０２は、不揮発性メモリ、磁気記憶装置または光記憶デバイスなどの任意の適切なタイプのものである。処理装置５００は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース５０７を備える。Ｉ／Ｏインターフェース５０７は、検出器から信号を受け取り、照射装置を制御するための信号を出力することができ、例えば、放射線源点の数、電力、ビーム幅を制御し；搬送システムの動作（静止、１軸の周りの回転、多軸の周りの回転）を制御することができる。処理装置５００は、ユーザーインターフェース５０８に接続する。メモリ５０２、または別個のメモリは、プロセッサによって使用されるデータを記憶する。これには、画像データ５１１；照射計画データ５１２；のうちの１つ以上を含めることができる。

【0126】

線量は用途の種類に応じて変化し得る。放射線量は、ＳＩ単位のグレイ（Ｇｙ）とグレイ／分（Ｇｙ／ｍｉｎ）の線量率を使用して測定される。滅菌には通常、高線量または非常に高い線量が必要である（例：血液バッグの場合は１５～５０Ｇｙの線量；果物、野菜、ナッツ、肉、魚、家禽および動物飼料の場合は４００～１５，０００Ｇｙの線量；大麻バッグ／ボトルの場合は２，５００～１５，０００Ｇｙの線量）。これは高線量率で照射することができ、数時間または数十時間の照射サイクルを必要とする場合がある。他の用途では、より少ない用量が必要になる場合があり、例えば、臨床研究のための細胞の照射には、２～１５Ｇｙ／分の線量率で０．２～２５Ｇｙの線量が必要である。

【0127】

本明細書の説明および特許請求の範囲全体を通じて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」という語、およびその語句の変形例、例えば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」ことを意味し、他の部分、添加剤、成分、整数、または工程を除外することを意図するものではない（およびは除外しない）。

【0128】

本明細書の説明および特許請求の範囲を通じて、文脈上別段の必要がない限り、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用される場合、文脈上別段の必要がない限り、明細書は単数だけでなく複数も考慮しているものとして理解されるべきである。

【0129】

本発明の特定の態様、実施形態または実施例に関連して説明される特徴、整数、特性、化合物、化学部分または基は、それと矛盾しない限り、本明細書に記載される任意の他の態様、実施形態または実施例に適用可能であると理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13(a)】

【図13(b)】

【図14(a)】

【図14(b)】

【図14(c)】

【図15】

【国際調査報告】