特表 2024-508814 即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する装置、システム、および方法

(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】2024-02-28

(54)【発明の名称】即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する装置、システム、および方法

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20240220BHJP

   H01L 21/261 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 E

H01L21/26 N

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023551657

(86)(22)【出願日】2022-02-23

(85)【翻訳文提出日】2023-10-19

(86)【国際出願番号】 US2022070785

(87)【国際公開番号】W WO2022183181

(87)【国際公開日】2022-09-01

(31)【優先権主張番号】63/153,494

(32)【優先日】2021-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】501010395

【氏名又は名称】ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100091568

【弁理士】

【氏名又は名称】市位 嘉宏

(72)【発明者】

【氏名】ヘイベル、マイケル、ディー

(72)【発明者】

【氏名】ガーシュタイン、デボン

(72)【発明者】

【氏名】ジティー、モーリーン

(72)【発明者】

【氏名】ジャン、ヤジュ

(72)【発明者】

【氏名】デッカー、ジャック

(72)【発明者】

【氏名】スタグナー、エメリ

(72)【発明者】

【氏名】ダンストン、ジェレミー

【テーマコード（参考）】

4C082

【Ｆターム（参考）】

4C082AC03

4C082AC06

4C082AC07

4C082AG31

4C082AG41

(57)【要約】

即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する装置、システム、および方法を開示する。一態様において、デルタ線を供給する装置は、中性子発生器、電子放出体、および照射標的を含むことができる。当該中性子発生器は、中性子束場を発生させるように構成することができる。照射標的は、熱中性子断面積の大きい照射標的材料を含み、当該中性子束場への曝露に応答してガンマ線を放出するように構成することができる。当該電子放出体は、当該ガンマ線への暴露に応答してデルタ線を放出するように構成することができる。いくつかの態様では、当該照射標的および当該電子放出体は、当該中性子発生器と対象物の表面との間に配置され、当該対象物内の標的領域に当該デルタ線が照射されるように構成可能である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する装置であって、
中性子束場を発生させるように構成された中性子発生器と、
当該中性子束場への曝露に応じてガンマ線を放出するように構成された照射標的と、
当該ガンマ線への暴露に応答してデルタ線を放出するように構成された電子放出体とを含み、
当該照射標的および当該電子放出体は、当該中性子発生器と対象物の表面との間に配置され、当該対象物内の標的領域に当該デルタ線が照射されるように構成され、
当該照射標的は、熱中性子断面積の大きい照射標的材料を含むことを特徴とする装置。

【請求項2】

前記照射標的材料がガドリニウム－１５７を含む、請求項１の装置。

【請求項3】

前記電子放出体が、高Ｚ物質を含む電子放出体材料を備える、請求項１の装置。

【請求項4】

前記電子放出体材料が、タングステン、鉛、またはそれらの組み合わせを備える、請求項３の装置。

【請求項5】

前記照射標的から放出されるガンマ線であって、前記電子放出体から遠ざかる方向に当該装置から漏れるガンマ線の量を最小限に抑えるように構成された放射線遮蔽体をさらに備える、請求項１の装置。

【請求項6】

前記装置内に前記中性子束場を最大限封じ込めるように構成された放射線遮蔽体をさらに含む、請求項１の装置。

【請求項7】

前記中性子発生器の端部と前記照射標的との間に配置された中性子減速体をさらに備え、当該中性子減速体は、前記照射標的の前記中性子束場への曝露を最適化するように構成されている、請求項１の装置。

【請求項8】

前記対象物が患者であり、前記標的領域が癌組織である、請求項１の装置。

【請求項9】

前記対象物が半導体材料である、請求項１の装置。

【請求項10】

即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する方法であって、
中性子発生器によって中性子束場を発生させるステップと、
当該中性子束場への曝露に応答して、熱中性子断面積の大きい照射標的材料を備える照射標的からガンマ線を放出させるステップと、
当該ガンマ線への曝露に応答して電子放出体からデルタ線を放出させるステップと、
当該照射標的および当該電子放出体を、当該中性子発生器と対象物の表面との間に配置するステップと、
当該デルタ線を当該対象物内の標的領域に照射するステップとを含む方法

【請求項11】

前記照射標的材料がガドリニウム－１５７を含む、請求項１０の方法。

【請求項12】

前記電子放出体が、高Ｚ物質を含む電子放出体材料を備える、請求項１１の方法。

【請求項13】

前記電子放出体材料が、タングステン、鉛、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１２の方法。

【請求項14】

前記照射標的から放出されるガンマ線であって、前記電子放出体から遠ざかる方向に前記装置から漏れるガンマ線の量を遮蔽体によって最小限に抑えるステップをさらに含む、請求項１０の方法。

【請求項15】

前記遮蔽体によって前記装置内に前記中性子束場を最大限封じ込めるステップをさらに含む、請求項１０の方法。

【請求項16】

前記照射標的の前記中性子束場への曝露を中性子減速体によって最適化するステップをさらに含む、請求項１０の方法。

【請求項17】

前記デルタ線を前記対象物内の標的領域に照射するステップが、前記デルタ線を患者の癌組織に照射することを含む、請求項１０の方法。

【請求項18】

前記癌組織が前記デルタ線に２分間で４０００Ｒ以上の線量で照射されるステップをさらに含む、請求項１７の方法。

【請求項19】

前記患者が２．５ｒｅｍ未満の線量でガンマ線に照射されるステップをさらに含む、請求項１８の方法。

【請求項20】

前記電子放出体へ照射された前記ガンマ線を前記電子放出体によって封じ込めるステップをさらに含む、請求項１０の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、参照によりその全てが本願に組み込まれる２０２１年２月２５日に出願された「Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥ ＴＯ ＤＥＬＩＶＥＲ ＤＥＬＴＡ－ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ Ａ ＰＲＯＭＰＴ ＮＥＵＴＲＯＮ ＣＡＰＴＵＲＥ ＧＡＭＭＡ ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ ＧＥＮＥＲＡＴＥＤ ＤＥＬＴＡ－ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６３／１５３，４９４号の利益および優先権を主張する。

【0002】

本願は、概して、即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する装置、システム、および方法に関する。いくつかの態様において、本願に開示される装置、システム、および方法は、即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射することにより癌を治療すること、または半導体材料中の電荷担体濃度を高めることに関する。

【発明の概要】

【0003】

以下の概要は、本願で開示する態様に特有のいくつかの革新的な特徴を理解しやすくするためのものであり、完全な記述を意図するものではない。これらの様々な態様を完全に理解するには、本願の明細書、請求項、および要約書の全体を総合的にとらえる必要がある。

【0004】

本願では、様々な態様において、即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する装置を開示する。一態様において、この装置は、中性子束場を発生させるように構成された中性子発生器と、当該中性子束場への曝露に応じてガンマ線を放出するように構成された照射標的と、当該ガンマ線への暴露に応答してデルタ線を放出するように構成された電子放出体とを含む。当該照射標的および当該電子放出体は、当該中性子発生器と対象物の表面との間に配置され、当該対象物内の標的領域に当該デルタ線が照射されるように構成可能である。当該照射標的は、熱中性子断面積の大きい照射標的材料を含むことができる。

【0005】

本願では、様々な態様において、即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する方法を開示する。一態様において、この方法は、中性子発生器によって中性子束場を発生させるステップと、当該中性子束場への曝露に応答して照射標的からガンマ線を放出させるステップと、当該ガンマ線への曝露に応答して電子放出体からデルタ線を放出させるステップと、当該照射標的および当該電子放出体を、当該中性子発生器と対象物の表面との間に配置するステップと、当該デルタ線を当該対象物内の標的領域に照射するステップとを含む。当該照射標的は、熱中性子断面積の大きい照射標的材料を含むことができる。

【0006】

本開示の上記および他の目的、特徴および性質、関連する構造要素の操作方法および機能、部品の組み合わせ、ならびに製造の経済性は、いずれも本明細書の一部を構成する添付図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を読めばより明白になるであろう。様々な図面の中で使用している同じ参照符号は、対応する部品を指している。ただし、添付図面はもっぱら例示および解説のためのものであり、本願で開示する態様の範囲を限定するものではないことを明確に理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本願に記載する様々な態様ならびにその目的および利点は、以下の添付図面と併せて以下の説明を参照することにより、最も理解が深まるであろう。

【0008】

【図1】本開示の少なくとも１つの非限定的な態様に基づく、即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を発生させる装置の断面概略図である。

【0009】

【図2】本開示の少なくとも１つの非限定的な態様に基づく、入射ガンマ線エネルギー（すなわち光子エネルギー）の関数としての例示的な材料の吸収係数を示す線グラフである。

【0010】

同一の参照符号は、いくつかの図面を通して対応する部品を指している。本願に記載された実施例は、本発明の様々な態様の一形態を示すものであり、かかる例示は、本開示のいかなる態様についてもその範囲を限定的に解釈するものでないことを理解されたい。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本願に記載され、添付の図面に例示されているような態様の全体的構造、機能、製造、および使用について深く理解できるよう、数多くの具体的な詳細事項を記載する。本願に記載された態様が不明瞭になることを避けるため、よく知られた操作、構成部品、および要素については詳述しない。読者においては、本願で説明および図示する態様が非限定的な例であり、したがって、本願で開示する特定の構造および機能の詳細が代表的かつ例示的であり得ることを理解されたい。これらの実施形態は、本願の特許請求の範囲から逸脱することなく変形・変更される可能性がある。

【0012】

以下の説明において、同一参照記号は、いくつかの図面を通して同一のまたは対応する部品を指すものである。また、以下の説明において、前方、後方、左、右、上、下、上方へ、下方へなどの用語は便宜的に使用するものであり、限定的に解釈するものでないことを理解されたい。

【0013】

皮膚がん財団（Ｓｋｉｎ Ｃａｎｃｅｒ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）によると、皮膚癌は、米国と世界のいずれにおいても最も多い癌である。米国では５人に１人が７０歳までに皮膚癌を発症し、１時間に２人以上が皮膚癌で亡くなっている。皮膚癌の有病率およびその原因に関する詳細は、参照によりその全体が本願に組み込まれる皮膚がん財団のＳｋｉｎ Ｃａｎｃｅｒ Ｆａｃｔｓ ａｎｄ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ（２０２２年１月更新、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｋｉｎｃａｎｃｅｒ．ｏｒｇ／ｓｋｉｎ－ｃａｎｃｅｒ－ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／ｓｋｉｎ－ｃａｎｃｅｒ－ｆａｃｔｓ／）に記されている。

【0014】

限局性の高い癌細胞（例えば、腫瘍や皮膚癌などの癌）の電離放射線による治療は、かなり効果があることが証明されている。しかし、電離放射線は、身体に照射すると、通常、標的部位を取り囲む正常組織の中を通過する必要があるため、正常組織が損傷する可能性がある。また、正常組織の損傷が懸念されるため、１回の治療で照射できる電離放射線量が制限される。そのため、複数回の電離放射線治療が必要となる場合があり、その結果、正常組織への損傷が蓄積し、患者の経済的負担が増大する可能性がある。さらに、腫瘍や癌細胞の増殖速度が、患者に放射線治療を施せる速度を上回った場合、患者は最終的に病に屈するおそれがある。したがって、周囲の正常組織への影響を最小限に抑えながら癌組織を攻撃するための新しい治療装置、システム、方法が必要とされている。

【0015】

いくつかの態様では、電離放射線治療の代替として、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ）を使用することができる。ＢＮＣＴでは、例えばホウ素－１０を含む治療線源を患者体内の癌細胞に近接して埋め込むことを含むことができる。治療線源が患者体外で発生させた中性子場に曝されることにより、アルファ線および／またはベータ線を発生させることができる。いくつかの態様において、治療線源は、アルファ線が放出されることによってデルタ線を発生させる電子放出体を含むことができる。このように、治療線源と入射熱中性子を用いて発生させた放射線を使って、癌細胞を死滅させることができる。この方法に関連するいくつかの態様のさらなる詳細は、２０１８年８月８日に出願され、現在は米国特許第１０，６０３，５１０号として発行されている「ＳＵＲＧＩＣＡＬＬＹ ＰＯＳＩＴＩＯＮＥＤ ＮＥＵＴＲＯＮ ＦＬＵＸ ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ ＨＩＧＨ ＥＮＥＲＧＹ ＴＨＥＲＡＰＥＵＴＩＣ ＣＨＡＲＧＥＤ ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願第１６／１０２，０６３号に提供されており、その全体が参照により本願に組み込まれる。

【0016】

いくつかの態様では、電離放射線治療の代替として、ハフニウム－１７４（Ｈｆ－１７４）から放出される即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を生成することができる。この即発中性子捕獲ガンマ線に基づく治療法では、ハフニウム－１７４を含む治療線源を患者体内の癌細胞に近接して埋め込むことができる。治療線源はまた、ハフニウム－１７４を少なくとも部分的に取り囲む、例えば金、白金、タングステン、鉛、またはそれらの組み合わせなどの電子放出体を含むものであってよい。治療線源が患者体外で発生させた中性子場に曝されることにより、ハフニウム－１７４からガンマ線を放出させることができる。ハフニウム－１７４から放出されるガンマ線は、コンプトン散乱および光電散乱の相互作用により、電子放出体からデルタ線を放出させることができる。このように、治療線源と入射熱中性子を用いて発生させた放射線により、癌細胞を死滅させることが可能である。この方法に関連するいくつかの態様の追加的な詳細は、２０１９年２月１３日に出願された「ＴＨＥＲＡＰＥＵＴＩＣ ＥＬＥＣＴＲＯＮ ＲＡＤＩＡＴＯＲ ＦＯＲ ＣＡＮＣＥＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」と題する米国特許出願第１６／２７４，８０８号に提供されており、その全体が参照により本願に組み込まれる。

【0017】

しかしながら、電離放射線治療に代わる追加のおよび／または改良された治療法を開発する余地がある。例えば、患者にとって、ハフニウム－１７４から放出されるガンマ線を長時間浴びるのは危険である。したがって、上述の方法の或る態様では、患者に多量の中性子線を照射し、治療線量のデルタ線を生じさせるほどのガンマ線を急速に発生させることがある。そうではあるが、ガンマ線を用いることにより生成されたデルタ線の方が、ガンマ線のみの場合と比べて、線エネルギー付与が相対的に高くなり、組織への最大透過範囲がより明瞭になる。したがって、ガンマ線を用いて発生させたデルタ線を利用すれば、放射線を効率的に癌組織に照射可能である。様々な態様において、本開示は、対象物（例えば患者）の熱中性子およびガンマ線への曝露を制限しつつ、対象物内の標的（患者体内の癌組織など）にデルタ線を照射するための装置、システム、および方法を提供する。

【0018】

図１は、本開示の少なくとも１つの非限定的な態様に基づく、即発中性子捕獲ガンマ線１０６を用いてデルタ線１１０を発生させる装置１００の概略図である。装置１００は、熱中性子を発生させるように構成された中性子発生器１０２を含む。いくつかの態様において、中性子１０２発生器は、市販されている管状の電子式中性子発生器であってよい。中性子発生器１０２によって発生した熱中性子は、中性子束場１１８を形成する。

【0019】

装置１００はさらに照射標的１０４を含む。中性子発生器１０２で発生した熱中性子（すなわち中性子束場１１８）は、照射標的１０４に差し向けることができる。照射標的１０４は、中性子発生器１０２からの入射熱中性子に応答してガンマ線１０６（すなわち即発中性子捕獲ガンマ線）を放出するように構成された照射標的材料を含む。いくつかの態様では、照射標的材料は熱中性子断面積が大きい。本願で使用する「熱中性子断面積が大きい」という表現は、ハフニウム－１７４の熱中性子断面積よりも大きい熱中性子断面積を意味することがある。別の態様では、照射標的材料はガドリニウム－１５７を含んでよい。さらに別の態様では、照射標的材料は約２５７，０００バーンの、および／または約２５７，０００バーンより大きな熱中性子断面積を有してよい。

【0020】

装置１００はさらに電子放出体１０８を含む。電子放出体１０８は、照射標的１０４から放出された入射ガンマ線１０６に応答してデルタ線１１０を放出するように構成された電子放出体材料を含む。いくつかの態様において、電子放出体材料は、高Ｚ物質（例えば、原子番号が３０、４０、５０、６０、または７０より大きな物質）であってよい。別の態様では、電子放出体材料は、鉛、タングステン、金、白金、またはそれらの組み合わせを含んでよい。電子放出体１０８から放出されたデルタ線１１０は、対象物１１２内の標的領域１１４に照射することができる。いくつかの態様において、標的領域１１４は癌組織（癌組織１１４）であり、対象物１１２は患者（患者１１２）である。この態様では、デルタ線１１０を使用して癌組織１１４を死滅させる。別の態様では、標的領域１１４および対象物１１２は、半導体材料の標的領域（半導体材料１１２の標的領域１１４）であってよい。この態様では、デルタ線１０８を用いて、標的領域１１４の電荷担体濃度を高めることができる。このように、いくつかの態様において、装置１００は、癌治療向けに構成してよい。また、別の態様において、装置１００は、現行の電子ビーム法と比べて、より安価で、より深い、および／または電荷担体密度がより均一なゲート素子を製造できるように構成可能である。

【0021】

いくつかの態様において、装置１００は、装置１００および／またはその構成要素の少なくとも一部を取り囲む遮蔽体１１６を含んでよい。例えば、遮蔽体１１６は、中性子発生器１０２の伸長部分の端部を取り囲み、且つ当該端部を越えて延び、照射標的１０４を取り囲むように構成することができる。いくつかの態様では、遮蔽体１１６は、図１に示すように、中性子発生器１０２の伸長部分の端部を越えて電子放出体１０８の位置まで延び、標的１１４に近接する開口部を有してもよい。遮蔽体１１６は遮蔽材を含む。いくつかの態様において、遮蔽材は、装置１００からのガンマ線１０６の漏れを最小限に抑え、かつ／または防止するのに適した鉛または他の同様の遮蔽材を含んでよい。例えば、遮蔽体１１６は、照射標的１０４から放出されるガンマ線１０６であって、電子放射体１０８から遠ざかる方向に装置１００から漏れるガンマ線１０６の量を最小限に抑えるように構成可能である。いくつかの態様では、遮蔽材は、装置１００内の中性子束場１１８を封じ込めるのに適した鉛または他の同様の遮蔽材を含んでよい。例えば、遮蔽体１１６は、中性子発生器１０２から放出される熱中性子（中性子束場１１８）であって、照射標的１０４から離れる方向に装置１００から漏れる熱中性子の量を最小限に抑えるように構成可能である。遮蔽体１１６は、中性子発生器１０２の一部の周りにぴったり合うように構成することができ、それにより、例えば、病院やオフィスの環境での装置の使用を可能にするのに必要な、装置を取り囲んでいる機器の中性子１１８および／またはガンマ線１０６への曝露を最小限に抑えることができる。遮蔽体１１６、照射標的１０４、および／または電子放出体１０８は、従来の管状設計の電子式中性子発生器と併用されるように構成してもよい。

【0022】

いくつかの態様において、装置１００は、中性子発生器１０２と照射標的１０４との間に配置された中性子減速体１２０を含んでよい。中性子減速体１２０は、中性子減速材を含む。中性子減速材および／またはその厚さは、照射標的１０４における熱中性子束１１８のレベルに応じて最適化することができる。この最適化は、モンテカルロＮ粒子輸送コード（ＭＣＮＰ）など、さまざまなソフトウェアツールを使って行うことができる。中性子減速材は、装置１００から放出されるガンマ線１０６を低減するのに役立つ。装置１００には、中性子減速材１２０および／または装置１００内の他の構成要素を配置可能にするための出入扉および／または開口部を含めてもよい。

【0023】

本願に開示された装置、システム、および方法の様々な態様により、患者の熱中性子束およびガンマ線への被曝を抑制しつつ、治療線量のデルタ線を標的領域に照射することができる。一態様では、ガドリニウム－１５７のような熱中性子断面積の大きい材料を含む照射標的を使用することで、熱中性子断面積の小さい材料に比べて、入射中性子束のレベルが低くても高いエネルギーのガンマ線を発生させることができる。例えば、ガドリニウム－１５７の熱中性子断面積は約２５７，０００バーンである。これに対し、ハフニウム－１７４の熱中性子断面積は約５６２バーンである。その結果、ガドリニウム－１５７から放出される即発中性子捕獲ガンマ線の最大エネルギーは約８ＭｅＶであるのに対し、ハフニウム－１７４から放出されるガンマ線の最大エネルギーは約３．３ＭｅＶに過ぎない。したがって、電子放出体材料とガドリニウム－１５７から放出されるガンマ線とを用いて生成されるデルタ線は、同じ電子放出体材料とハフニウム－１７４から放出されるガンマ線とを用いて生成されるデルタ線に比べて、患者組織への透過性が約２倍になる。さらには、ガドリニウム－１５７を含む照射標的材料を使用すると、ハフニウム－１７４をベースとする材料に比べて、治療線量のデルタ線を短時間で発生させるのに要する中性子束がはるかに小さくて済む。したがって、従来の方法と比べて、図１に関して上述した装置、システム、および方法は、潜在的に有害な中性子束およびガンマ線への被曝を抑えながら、治療線量のデルタ線を照射することができる。

【0024】

別の態様では、本願に記載の装置、システム、および方法は、様々な電子放出体材料のエネルギー依存的な光電散乱およびコンプトン散乱の確率を利用することができる。例えば、図２は、本開示の少なくとも１つの非限定的な態様に基づく、入射ガンマ線エネルギー２０４（すなわち光子エネルギー２０４）の関数として例示的な電子放出体材料（すなわち鉛）の吸収係数２０２（すなわち相互作用確率）を示す線グラフである。入射ガンマ線エネルギー２０４が減少すると、光電散乱２０６とコンプトン散乱２０８の確率は実際に増加する。なお、合計確率曲線２１２は、光電散乱２０６、コンプトン散乱２０８、およびペア散乱２１０を総合した確率である。図２は、参照によりその全体が本願に組み込まれるＩｒｖｉｎｇ Ｋａｐｌａｎ，ＮＵＣＬＥＡＲ ＰＨＹＳＩＣＳ，４０８，Ｃｈ．１５（２ｎｄ Ｅｄ．）からの引用である。

【0025】

ここで図１および図２を参照すると、光電散乱とコンプトン散乱が装置１００におけるデルタ線１１０の主要な生成機構であり得るので、図２に示される関係は、電子放出体１０８からガンマ線１０６が漏れないように装置１００によって生成されるガンマ線１０６のレベルを制限しつつ、電子放出体１０８から治療線量のデルタ線１１０を放出させることが可能なことを示している。他の態様では、ガンマ線１０６が放出体１０８から漏れたとしても、実質的に癌組織１１４内にまで透過するように、ガンマ線１０６のレベルを調節することができる。装置１００によって患者１１２に照射されるガンマ線１０６の強度およびエネルギーは、ＭＣＮＰのような多数の各種市販のソフトウェアパッケージを使用して算出することができる。さらに、所与の厚さの電子放出体１０８材料（鉛、タングステンなど）から生じるデルタ線１１０のエネルギーおよび強度と、照射標的１０４材料と相互作用する入射中性子束１１８も、このようなソフトウェアを用いて同様に算出・最適化することができる。したがって、装置１００は、デルタ線１１０の強度とエネルギーを最大にする一方で、患者１１２に照射されるガンマ線１０４を最小にすることは可能である。

【0026】

したがって、本開示の様々な態様は、皮膚癌、リンパ腫関連癌、および／または他のタイプの腫瘍および癌に対する新規な治療法を提供する。いくつかの態様では、患者を危険な全身レベルのガンマ線に曝すことなく、癌部位に直接デルタ線を照射することにより、最小限の時間で所望の放射線量が得られる。さらに、本開示の態様により、医療界では、患者の身体の一部を外科的に切除する必要なく、皮膚癌のより効果的な治療が可能になる。

【0027】

その他の態様として、本開示は、半導体材料のｎドーピングのための新規な装置、システム、および方法を提供する。例えば、装置１００を使用して、半導体材料１１２の標的領域１１４に高濃度の担体を供給することにより、固体ゲート素子の電子特性を調整することができる。装置１００は、ＭｅＶレベルのデルタ線１１０を発生させることができ、標的領域１１４におけるその強度は、中性子束１１８の強度、電子放出体１０８の表面と半導体材料１１２の表面との間の距離、および／または電子放出体１０８の材料を調整することによって容易に調節できる。したがって、装置１００は、電子ビーム発生器を用いる方法に比べて、より安価で、より深い、より均一な半導体材料のｎドーピングを実現できる可能性がある。

【0028】

本願で説明する様々な装置、システム、方法の例示的な能力を、以下の例に示す。
［例１］

【0029】

本願に記載された装置と方法の態様は、ペンシルバニア州立大学のブリージール原子炉（ＢＮＲ）の中性子ビーム実験室を使って実験的にテストされた。厚さ約５ｃｍ、表面積１ｃｍ^２の鉛電子放出体が選ばれた。この電子放出体の構成により、患者に照射するガンマ線を２０ｍＲ／ｓ未満の線量率に抑えつつ、平均エネルギーが約０．４ＭｅＶのデルタ線を生成できることが判明した。中性子束を１ｘ１０^８ｎｖ、Ｇｄ_２Ｏ_３標的密度を７．０７ｇｍ／ｃｍ^３とすると、対応するデルタ線量率は約３０Ｒ／ｓである。現在の癌治療データによれば、皮膚癌に対する総治療線量は約４０００Ｒとすることが推奨されている。したがって、この測定結果から、本願に記載された装置、システム、および方法を使用すれば、２分あまりで４０００Ｒのデルタ線を照射できることがわかる。この期間に患者に照射されるガンマ線量は２．５ｒｅｍ未満である。このガンマ線量は治療に効果的と考えられる。

【0030】

本願に記載された装置、システム、および方法の様々な態様を、以下の条項にて提示する。

【0031】

［条項１］即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する装置であって、中性子束場を発生させるように構成された中性子発生器と、当該中性子束場への曝露に応じてガンマ線を放出するように構成された照射標的と、当該ガンマ線への暴露に応答してデルタ線を放出するように構成された電子放出体とを含み、当該照射標的および当該電子放出体は、当該中性子発生器と対象物の表面との間に配置され、当該対象物内の標的領域に当該デルタ線が照射されるように構成され、当該照射標的は、熱中性子断面積の大きい照射標的材料を含むことを特徴とする装置。

【0032】

［条項２］前記照射標的材料がガドリニウム－１５７を含む条項１に記載の装置。

【0033】

［条項３］前記電子放出体が、高Ｚ物質を含む電子放出体材料を備える、条項１～２のいずれかに記載の装置。

【0034】

［条項４］前記電子放出体材料が、タングステン、鉛、またはそれらの組み合わせを備える、条項１～３のいずれかに記載の装置。

【0035】

［条項５］前記照射標的から放出されるガンマ線であって、前記電子放出体から遠ざかる方向に当該装置から漏れるガンマ線の量を最小限に抑えるように構成された放射線遮蔽体をさらに備える、条項１～４のいずれかに記載の装置。

【0036】

［条項６］前記装置内に前記中性子束場を最大限封じ込めるように構成された放射線遮蔽体をさらに含む、条項１～５のいずれかに記載の装置。

【0037】

［条項７］前記中性子発生器の端部と前記照射標的との間に配置された中性子減速体をさらに備え、当該中性子減速体は、前記照射標的の前記中性子束場への曝露を最適化するように構成されている、条項１～６のいずれかに記載の装置。

【0038】

［条項８］前記対象物が患者であり、前記標的領域が癌組織である、条項１～７のいずれかに記載の装置。

【0039】

［条項９］前記対象物が半導体材料である、条項１～８のいずれかに記載の装置。

【0040】

［条項１０］即発中性子捕獲ガンマ線を用いてデルタ線を照射する方法であって、中性子発生器によって中性子束場を発生させるステップと、当該中性子束場への曝露に応答して、熱中性子断面積の大きい照射標的材料を備える照射標的からガンマ線を放出させるステップと、当該ガンマ線への曝露に応答して電子放出体からデルタ線を放出させるステップと、当該照射標的および当該電子放出体を、当該中性子発生器と対象物の表面との間に配置するステップと、当該デルタ線を当該対象物内の標的領域に照射するステップとを含む方法。

【0041】

［条項１１］前記照射標的材料がガドリニウム－１５７を含む、条項１１に記載の装置。

【0042】

［条項１２］前記電子放出体が、高Ｚ物質を含む電子放出体材料を備える、条項１０～１１のいずれかに記載の方法。

【0043】

［条項１３］前記電子放出体材料が、タングステン、鉛、またはそれらの組み合わせを備える、条項１０～１２のいずれかに記載の方法。

【0044】

［条項１４］前記照射標的から放出されるガンマ線であって、前記電子放出体から遠ざかる方向に前記装置から漏れるガンマ線の量を遮蔽体によって最小限に抑えるステップをさらに含む、条項１０～１３のいずれかに記載の方法。

【0045】

［条項１５］前記遮蔽体によって前記装置内に前記中性子束場を最大限封じ込めるステップをさらに含む、条項１０～１４のいずれかに記載の方法。

【0046】

［条項１６］前記照射標的の前記中性子束場への曝露を中性子減速体によって最適化するステップをさらに含む、条項１０～１５のいずれかに記載の方法。

【0047】

［条項１７］前記デルタ線を前記対象物内の標的領域に照射するステップが、前記デルタ線を患者の癌組織に照射することを含む、条項１０～１６のいずれかに記載の方法。

【0048】

［条項１８］前記癌組織が前記デルタ線に２分間で４０００Ｒ以上の線量で照射されるステップをさらに含む、条項１０～１７のいずれかに記載の方法。

【0049】

［条項１９］前記患者が２．５ｒｅｍ未満の線量でガンマ線に照射されるステップをさらに含む、条項１０～１８のいずれかに記載の方法。

【0050】

［条項２０］前記電子放出体へ照射された前記ガンマ線を前記電子放出体によって封じ込めるステップをさらに含む、条項１０～１９のいずれかに記載の方法。

【0051】

通常、本願において、特に添付の特許請求の範囲（例えば添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、一般に「非限定的（ｏｐｅｎ）」な用語として意図されていることが、当業者であればわかるであろう（例えば、用語「含めて（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は「含めるがそれに限定しない」と解釈し、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は「少なくとも～を有する」と解釈し、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は「含むがそれに限定しない」と解釈すべきである等）。さらに当業者は、導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は当該請求項において明示的に記載されるものであり、かかる記載がない場合、かかる意図は存在しないものと理解するであろう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、請求項の記載事項を導くために、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つ以上（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」という導入句を使用する場合がある。しかしながら、そのような句の使用は、「ａ」または「ａｎ」という不定冠詞によって請求項の記載を導入した場合に、たとえ同一の請求項内に「１つ以上の」または「少なくとも１つの」といった導入句と「ａ」または「ａｎ」といった不定冠詞が共に含まれる場合であっても、かかる導入された請求項の記載を含むいかなる特定の請求項も、かかる記載事項を１つだけ含む請求項に限定されることが示唆される、と解釈すべきではない（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つ」または「１つ以上」を意味すると解釈すべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するために定冠詞を使用している場合にも当てはまる。

【0052】

また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、通常「少なくとも記載された数」を意味すると解釈すべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語を伴わずに「２つの記載事項（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」が記載されている場合、通常少なくとも２つの記載事項、または２つ以上の記載事項を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣなどの少なくとも１つ」に類似する慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、ならびに／またはＡとＢとＣのすべてなどを有するシステムを含むが、それらに限定されない）。さらに、「Ａ、Ｂ、またはＣなどの少なくとも１つ」に類似する慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、ならびに／またはＡとＢとＣの全てなどを有するシステムを含むが、それらに限定されない）。一般的に、２つ以上の選択的な用語を表す選言的な語および／または句は、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、当該用語のうちの１つ、当該用語のいずれか、または当該用語の両方を含む可能性を企図すると理解されるべきであることも、当業者には理解されよう。例えば、句「ＡまたはＢ」は、一般的に「Ａ」、「Ｂ」、または「ＡおよびＢ」の可能性を含むものと理解されよう。

【0053】

「一態様（ｏｎｅ ａｓｐｅｃｔ）」、「ある態様（ａｎ ａｓｐｅｃｔ）」、「ある（実施）例（ａｎ ｅｘｅｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」、「一（実施）例（ｏｎｅ ｅｘｅｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」などへの参照は、その態様に関連して記載される特定の特徴物、構造、または特性が少なくとも１つの態様に含まれることを意味することは、特記に値する。したがって、本願の全体を通じて様々な箇所に見られる句「一態様では（ｉｎ ｏｎｅ ａｓｐｅｃｔ）」、「ある態様では（ｉｎ ａｎ ａｓｐｅｃｔ）」、「ある（実施）例では（ｉｎ ａｎ ｅｘｅｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」、および「一（実施）例では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｘｅｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」は、必ずしも全てが同じ態様を指すものではない。さらに、特定の特徴物、構造、または特性は、１つ以上の態様において任意の適当な様式で組み合わせることができる。

【0054】

本願で参照され、かつ／または任意の出願データシートに列挙される任意の特許出願、特許、非特許刊行物、または他の開示資料は、組み込まれる資料が本願と矛盾しない範囲で、参照により本願に組み込まれる。そのため、必要な範囲において、本願に明瞭に記載された開示内容は、それと矛盾のある、参照により本願に組み込まれた資料に優先するものとする。既存の定義、見解、または本願に記載されたその他の開示内容と矛盾する任意の内容またはその一部は、参照により本願に組み込まれるが、組み込まれる内容と既存の開示内容との間に矛盾が生じない範囲においてのみ組み込まれるものとする。

【0055】

「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」の語およびその派生語（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」など）、「有する（ｈａｖｅ）」の語およびその派生語（「ｈａｓ」、「ｈａｖｉｎｇ」など）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」の語およびその派生語（「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」など）、「包有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」の語およびその派生語（「ｃｏｎｔａｉｎｓ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」など）は、非限定的な連結動詞である。すなわち、１つ以上の要素を「備える」、「有する」、「含む」、または「包有する」システムは、当該１つ以上の要素を有しているが、当該１つ以上の要素のみを有することに限定されるものではない。同様に、１つ以上の特徴物を「備えている」、「有する」、「含む」、または「包有する」システム、装置、または機器の要素は、当該１つ以上の特徴物を有しているが、当該１つ以上の特徴物のみを有することに限定されるものではない。

【0056】

本開示で使用される「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、または「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、特に指定がない限り、当業者によって決定される特定の値に対する許容誤差を意味し、これは値がどのように測定または決定されるかに部分的に依存する。特定の実施形態において、用語「実質的に」、「およそ」、または「約」は、標準偏差の１、２、３、または４倍の範囲内を意味する。特定の実施形態において、用語「実質的に」、「およそ」、または「約」は、所定の値から５０％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、または０．０５％以内の範囲を意味する。

【0057】

要約すると、本願に記載された概念を採用することによって得られる多くの利点を記載してきた。１つ以上の形態に関する上述の記載は、例示と説明の目的で提示されているものであり、開示された正確な形態を網羅的または限定的に示すことを意図するものではない。上記の教示に照らして、改修または変形が可能である。当該１つ以上の形態は、原理および実際の応用について例示し、それによって、様々な形態を様々な改修例と共に、想到される特定の用途に適するものとして、当業者が利用できるようにするために選択・説明したものである。本明細書と共に提示される特許請求の範囲によって、全体的な範囲が定義されることを意図している。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】