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(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】2024-07-05
(54)【発明の名称】中性子捕捉療法システム
(51)【国際特許分類】
A61N 5/10 20060101AFI20240628BHJP
G21K 5/02 20060101ALI20240628BHJP
G21K 1/00 20060101ALI20240628BHJP
H05H 3/06 20060101ALI20240628BHJP
H05H 7/04 20060101ALI20240628BHJP
【ＦＩ】
A61N5/10 S
A61N5/10 H
G21K5/02 N
G21K1/00 N
H05H3/06
H05H7/04
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023580383
(86)(22)【出願日】2022-07-13
(85)【翻訳文提出日】2023-12-27
(86)【国際出願番号】 CN2022105433
(87)【国際公開番号】W WO2023284780
(87)【国際公開日】2023-01-19
(31)【優先権主張番号】202110807235.1
(32)【優先日】2021-07-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520417207
【氏名又は名称】中硼（厦▲門▼）医▲療▼器械有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｎｅｕｂｏｒｏｎ Ｔｈｅｒａｐｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２０６０ Ｗｅｎｇｊｉａｏ Ｗｅｓｔ Ｒｏａｄ， Ｈａｉｃａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｘｉａｍｅｎ， Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖａｎｃｅ， ３６１０２６ Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100169904
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100219117
【弁理士】
【氏名又は名称】金 亨泰
(72)【発明者】
【氏名】舒迪▲ゆん▼
(72)【発明者】
【氏名】▲貢▼秋平
【テーマコード（参考）】
2G085
4C082
【Ｆターム（参考）】
2G085BA14
2G085BA15
2G085BE07
4C082AA01
4C082AC07
4C082AE01
4C082AG13
4C082AR01
4C082AR02
4C082AT04
(57)【要約】
中性子捕捉療法システム（１００）は、ビーム転送部（２０）と、中性子ビーム発生部（３０）が中性子ビームを発生させる過程において発生した反跳中性子との作用による二次放射線及び放射線損傷を低減することができる。中性子捕捉療法システム（１００）は、加速器（１０）と、ビーム転送部（２０）と、中性子ビーム発生部（３０）とを含み、加速器（１０）は、荷電粒子を加速して荷電粒子ビームを発生させ、ビーム転送部（２０）は、加速器により発生した荷電粒子ビームを中性子ビーム発生部（３０）に転送し、中性子ビーム発生部（３０）は、治療用中性子ビームを発生させ、中性子捕捉療法システム（１００）は、ビーム転送部（２０）に用いられるビーム転送遮蔽アセンブリ（６０）を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加速器と、ビーム転送部と、中性子ビーム発生部とを含み、前記加速器は、荷電粒子を加速して荷電粒子ビームを得て、前記ビーム転送部は、前記加速器により発生した荷電粒子ビームを前記中性子ビーム発生部に転送し、前記中性子ビーム発生部は、治療用中性子ビームを発生させる中性子捕捉療法システムであって、前記ビーム転送部に用いられるビーム転送遮蔽アセンブリを含む、ことを特徴とする中性子捕捉療法システム。
【請求項2】
前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、少なくとも部分的に移動可能又は取り外し可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項3】
前記ビーム転送部は、前記荷電粒子ビームを加速又は転送する転送管を含み、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記転送管を取り囲む第１遮蔽部材を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項4】
前記ビーム転送部は、前記荷電粒子ビームを加速又は転送する転送管と、前記転送管に設置され、かつ前記荷電粒子ビームを調整するビーム調整部とを含み、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記転送管に設置された第２遮蔽部材を含み、前記第２遮蔽部材は、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿う前記ビーム調整部の下流側に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項5】
前記第２遮蔽部材は、板面が荷電粒子ビームの転送方向に垂直な遮蔽板である、ことを特徴とする請求項４に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項6】
前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿って前記転送管の両側に設置された第３遮蔽部材を含み、前記第２遮蔽部材と第３遮蔽部材は、一体に接続されるとともに、前記ビーム調整部及び前記転送管を少なくとも部分的に取り囲む、ことを特徴とする請求項４に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項7】
前記第３遮蔽部材は、荷電粒子ビームの転送方向に平行であり、かつ前記転送管の両側に設置された遮蔽板である、ことを特徴とする請求項６に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項8】
前記ビーム調整部は、前記荷電粒子ビームの軸を調整するＸ－Ｙ磁石又は荷電粒子ビームの発散を抑制する四重極磁石又は荷電粒子ビームＰの整形に用いられる四方向セプタム磁石又は荷電粒子ビーム走査磁石を含み、前記第２遮蔽部材は、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿って前記磁石の下流側に位置する少なくとも１つの遮蔽板を含む、ことを特徴とする請求項４に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項9】
照射室及び荷電粒子ビーム発生室を含み、被照射体は、前記照射室内に前記中性子ビーム照射による治療を受け、前記荷電粒子ビーム発生室は、前記加速器及び少なくとも一部の前記ビーム転送部を収容し、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記荷電粒子ビーム発生室内に設置される、ことを特徴とする請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項10】
前記ビーム転送部は、前記加速器に接続された第１転送部と、前記荷電粒子ビームの進行方向を切り替えるビーム方向切替器と、前記荷電粒子ビームを前記ビーム方向切替器から前記中性子ビーム発生部に転送する第２転送部とを含み、前記荷電粒子ビーム発生室は、加速器室及びビーム転送室を含み、前記第１転送部は、前記加速器室から前記ビーム転送室まで延び、前記第２転送部は、前記ビーム転送室から前記中性子ビーム発生部まで延び、前記中性子ビーム発生部は、前記ビーム転送室と前記照射室との仕切り壁内に少なくとも部分的に設置され、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記ビーム転送室内に設置される、ことを特徴とする請求項９に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項11】
前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記ビーム方向切替器を取り囲む遮蔽シェルを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項12】
前記ビーム転送部は、ビーム収集器を更に含み、前記ビーム方向切替器は、前記荷電粒子ビームを前記中性子ビーム発生部又は前記ビーム収集器に選択的に転送し、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記ビーム収集器の端部に設置された第１遮蔽板又は前記ビーム収集器の頂部に設置された遮蔽カバー又は前記ビーム収集器を囲む遮蔽スリーブを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項13】
前記第１転送部及び第２転送部は、前記荷電粒子ビームを加速又は転送する転送管と、前記転送管に設置されるとともに、前記荷電粒子ビームを調整するビーム調整部とを含み、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記第１転送部及び第２転送部の転送管にそれぞれ設置されるとともに、板面が前記荷電粒子ビームの転送方向に垂直な第２遮蔽板を含み、前記第２遮蔽板は、前記荷電粒子ビームの転送方向における前記ビーム調整部の下流側に位置し、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿って前記第１転送部及び第２転送部の両側に設置された第３遮蔽板を更に含み、前記第２遮蔽板における少なくとも一部と、前記第１遮蔽板と、前記第３遮蔽板と、は一体に接続されるとともに、前記加速器室と前記ビーム転送室との仕切り壁と閉構造を形成する、ことを特徴とする請求項１２に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項14】
前記ビーム転送部は、転送補助装置を更に含み、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記転送補助装置を少なくとも部分的に取り囲むか又は覆う第４遮蔽部材を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。
【請求項15】
前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、携帯型遮蔽板を更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線照射システムに関し、特に中性子捕捉療法システムに関する。
【背景技術】
【0002】
原子科学の発展に従って、コバルト６０、線形加速器、電子ビームなどの放射線療法は、既にがん治療の主な手段の１つとなった。しかしながら、従来の光子又は電子療法は、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、ビーム経路上の数多くの正常組織に損傷を与え、また、腫瘍細胞の放射線に対する感受性の度合いが異なるため、従来の放射線療法では、放射線耐性の高い悪性腫瘍（例えば、多形神経膠芽腫（ｇｌｉｏｂｌａｓｔｏｍａ ｍｕｌｔｉｆｏｒｍｅ）、黒色腫（ｍｅｌａｎｏｍａ））に対する治療効果が高くない。
【0003】
腫瘍の周囲の正常組織への放射線損傷を低減するために、化学療法（ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ）における標的療法の構想が、放射線療法に適用され、また、放射線耐性の高い腫瘍細胞に対し、現在では、陽子線治療、重粒子治療、中性子捕捉療法などの、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。このうち、中性子捕捉療法は、上記２つの概念を組み合わせたものであり、例えば、ホウ素中性子捕捉療法では、ホウ素含有薬剤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、従来の放射線に比べて、より良いがん治療オプションを提供する。
【0004】
放射線療法の過程において、様々な放射線が発生し、例えばホウ素中性子捕捉療法の過程において低エネルギーから高エネルギーまでの中性子及び光子が発生し、これらの放射線は、人体の正常組織に対して異なる程度の損傷を与える可能性がある。したがって、放射線療法の分野において、どのように効果的な治療を実現するとともに、外部環境、医療スタッフ又は患者の正常組織への放射線汚染を低減するかは、極めて重要な課題である。
【0005】
したがって、上記問題を解決するために新たな技術手段を提供する必要がある。
【発明の概要】
【0006】
上記問題を解決するために、本発明の一態様に係る中性子捕捉療法システムは、加速器と、ビーム転送部と、中性子ビーム発生部とを含み、前記加速器は、荷電粒子を加速して荷電粒子ビームを得て、前記ビーム転送部は、前記加速器により発生した荷電粒子ビームを前記中性子ビーム発生部に転送し、前記中性子ビーム発生部は、治療用中性子ビームを発生させ、前記中性子捕捉療法システムは、前記ビーム転送部に用いられるビーム転送遮蔽アセンブリを含む。ビーム転送遮蔽アセンブリは、ビーム転送部と、中性子ビーム発生部が中性子ビームを発生させる過程において発生した反跳中性子との作用による二次放射及び放射線損傷を低減することができる。
【0007】
好ましくは、前記ビーム転送遮蔽アセンブリの材料は、ホウ素を含有するＰＥである。
【0008】
好ましくは、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、少なくとも部分的に移動可能又は取り外し可能である。
【0009】
好ましくは、前記ビーム転送部は、前記荷電粒子ビームを加速又は転送する転送管を含み、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記転送管を取り囲む第１遮蔽部材を含む。第１遮蔽部材は、転送管を取り囲む環状遮蔽スリーブであってもよい。
【0010】
好ましくは、前記ビーム転送部は、前記荷電粒子ビームを加速又は転送する転送管と、前記転送管に設置され、かつ前記荷電粒子ビームを調整するビーム調整部とを含み、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記転送管に設置された第２遮蔽部材を含み、前記第２遮蔽部材は、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿う前記ビーム調整部の下流側に位置する。第２遮蔽部材は、板面が荷電粒子ビームの転送方向に垂直な遮蔽板であってもよい。
【0011】
更に、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿って前記転送管の両側に設置された第３遮蔽部材を含み、第３遮蔽部材は、荷電粒子ビームの転送方向に平行であり、かつ転送管の両側に設置された遮蔽板であってもよい。また更に、前記第２遮蔽部材と第３遮蔽部材は、一体に接続されるとともに、前記ビーム調整部及び前記転送管を少なくとも部分的に取り囲み、より効果的な遮蔽効果を発揮する。
【0012】
更に、前記ビーム調整部は、前記荷電粒子ビームの軸を調整するＸ－Ｙ磁石又は荷電粒子ビームの発散を抑制する四重極磁石又は荷電粒子ビームＰの整形に用いられる四方向セプタム磁石又は荷電粒子ビーム走査磁石を含み、前記第２遮蔽部材は、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿って前記磁石の下流側に位置する少なくとも１つの遮蔽板を含む。
【0013】
好ましくは、前記中性子捕捉療法システムは、照射室及び荷電粒子ビーム発生室を含み、被照射体は、前記照射室内に前記中性子ビーム照射による治療を受け、前記荷電粒子ビーム発生室は、前記加速器及び少なくとも一部の前記ビーム転送部を収容し、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記荷電粒子ビーム発生室内に設置される。
【0014】
更に、前記ビーム転送部は、前記加速器に接続された第１転送部と、前記荷電粒子ビームの進行方向を切り替えるビーム方向切替器と、前記荷電粒子ビームを前記ビーム方向切替器から前記中性子ビーム発生部に転送する第２転送部とを含み、前記荷電粒子ビーム発生室は、加速器室及びビーム転送室を含み、前記第１転送部は、前記加速器室から前記ビーム転送室まで延び、前記第２転送部は、前記ビーム転送室から前記中性子ビーム発生部まで延び、前記中性子ビーム発生部は、前記ビーム転送室と前記照射室との仕切り壁内に少なくとも部分的に設置され、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記ビーム転送室内に設置される。
【0015】
また更に、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記ビーム方向切替器を取り囲む遮蔽シェルを含む。
【0016】
また更に、前記ビーム転送部は、ビーム収集器を更に含み、前記ビーム方向切替器は、前記荷電粒子ビームを前記中性子ビーム発生部又は前記ビーム収集器に選択的に転送し、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記ビーム収集器の端部に設置された第１遮蔽板又は前記ビーム収集器の頂部に設置された遮蔽カバー又は前記ビーム収集器を囲む遮蔽スリーブを含む。また更に、前記第１転送部及び第２転送部は、前記荷電粒子ビームを加速又は転送する転送管と、前記転送管に設置されるとともに、前記荷電粒子ビームを調整するビーム調整部とを含み、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記第１転送部及び第２転送部の転送管にそれぞれ設置されるとともに、板面が前記荷電粒子ビームの転送方向に垂直な第２遮蔽板を含み、前記第２遮蔽板は、前記荷電粒子ビームの転送方向における前記ビーム調整部の下流側に位置し、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記荷電粒子ビームの転送方向に沿って前記第１転送部及び第２転送部の両側に設置された第３遮蔽板を更に含み、前記第２遮蔽板における少なくとも一部と、前記第１遮蔽板と、前記第３遮蔽板と、は一体に接続されるとともに、前記加速器室と前記ビーム転送室との仕切り壁と閉構造を形成し、閉空間内のビーム転送部全体を遮蔽する。
【0017】
好ましくは、前記ビーム転送部は、転送補助装置を含み、前記転送補助装置は、真空ポンプ、冷却媒体制御機構及びアルゴンガス制御機構を含むが、これらに限定されず、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、前記転送補助装置を少なくとも部分的に取り囲むか又は覆う第４遮蔽部材を含む。
【0018】
好ましくは、前記ビーム転送遮蔽アセンブリは、携帯型遮蔽板を更に含む。
【0019】
本発明の中性子捕捉療法システムにはビーム転送遮蔽アセンブリを設置することにより、ビーム転送部と、中性子ビーム発生部が中性子ビームを発生させる過程において発生した反跳中性子との作用による二次放射及び放射線損傷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムの構造概略図である。
【図2】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムのレイアウト図である。
【図3】本発明の実施例に係る中性子捕捉療法システムの転送管遮蔽部材の一実施例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を更に詳細に説明することにより、当業者であれば、明細書の文字を参照して実施することができる。
【0022】
図１に示すように、本実施例に係る中性子捕捉療法システムは、好ましくは、ホウ素中性子捕捉療法システム１００であり、ホウ素中性子捕捉療法システム１００は、ホウ素中性子捕捉療法を利用してがん治療を行う装置である。ホウ素中性子捕捉療法は、ホウ素（Ｂ－１０）を注射した患者２００に対して中性子ビームＮを照射して、がん治療を行い、患者２００は、ホウ素（Ｂ－１０）含有薬剤を服用するか又は注射された後、ホウ素含有薬剤が腫瘍細胞Ｍに選択的に集められ、次にホウ素（Ｂ－１０）含有薬剤が熱中性子に対して高い捕捉断面を有するという特性を利用して、１０Ｂ（ｎ，α）７Ｌｉ中性子捕捉及び核分裂反応により、４Ｈｅ及び７Ｌｉという２種類の重荷電粒子を発生させる。２種類の荷電粒子は、平均エネルギーが約２．３３ＭｅＶであり、高い線エネルギー付与（Ｌｉｎｅａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、ＬＥＴ）及び短い飛程という特性を有し、α粒子の線エネルギー付与と飛程は、それぞれ１５０ｋｅＶ／μｍ、８μｍであり、７Ｌｉ重荷電粒子の線エネルギー付与と飛程は、１７５ｋｅＶ／μｍ、５μｍであり、２種類の粒子の総飛程は、約１つの細胞の大きさに相当するため、生体への放射線損傷を細胞レベルに抑え、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という目的を達成することができる。
【0023】
ホウ素中性子捕捉療法システム１００は、加速器１０、ビーム転送部２０、中性子ビーム発生部３０及び治療台４０を含む。加速器１０は、荷電粒子（例えば、陽子、重陽子など）を加速し、陽子ビームのような荷電粒子ビームＰを発生させ、ビーム転送部２０は、加速器１０により発生した荷電粒子ビームＰを中性子ビーム発生部３０に転送し、中性子ビーム発生部３０は、治療用中性子ビームＮを発生させ、かつ治療台４０上の患者２００に照射する。
【0024】
中性子ビーム発生部３０は、ターゲットＴ、ビーム整形体３１及びコリメータ３２を含み、加速器１０により発生した荷電粒子ビームＰは、ビーム転送部２０によりターゲットＴに照射し、かつターゲットＴと作用して中性子を発生させ、発生した中性子は、順にビーム整形体３１及びコリメータ３２を通過して治療用中性子ビームＮを形成し、治療台４０上の患者２００に照射する。ターゲットＴは、好ましくは、金属ターゲットである。必要な中性子収率及びエネルギー、提供可能な加速荷電粒子のエネルギー及び電流の大きさ、金属ターゲットの物理的・化学的特性などに応じて、適切な核反応を選択し、一般的に検討されている核反応は、７Ｌｉ（ｐ，ｎ）７Ｂｅ及び９Ｂｅ（ｐ，ｎ）９Ｂであり、これらの２種類の反応は、いずれも吸熱反応である。これらの２種類の核反応は、エネルギー閾値がそれぞれ１．８８１ＭｅＶと２．０５５ＭｅＶであり、ホウ素中性子捕捉療法の理想的な中性子源が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、エネルギーが閾値よりわずかに高い陽子を金属リチウムターゲットに衝撃させることで、比較的低いエネルギーの中性子を発生させることができ、あまり多くの減速処理を必要とせずに臨床的に使用することができるが、金属リチウム（Ｌｉ）及び金属ベリリウム（Ｂｅ）の２種類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、十分な中性子束を発生させるために、一般的に比較的高いエネルギーを持つ陽子を用いて核反応を引き起こす。理想的なターゲットは、中性子収率が高く、発生した中性子のエネルギー分布が熱外中性子エネルギー領域（以下に詳細に説明する）に近く、強い透過性を有する放射線があまり多く発生せず、安全で、安価で、操作しやすく、かつ耐高温などの特性を有するが、実際には全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。当業者に周知のように、ターゲットＴは、Ｌｉ、Ｂｅ以外の金属材料で製造されてもよく、例えば、Ｔａ又はＷ及びその合金などで形成される。加速器１０は、線形加速器、サイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロンであってもよい。
【0025】
ビーム整形体３１は、荷電粒子ビームＰがターゲットＴと作用して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３２は、中性子ビームＮを集めることにより、中性子ビームＮは、治療過程において高い標的性を有する。ビーム整形体３１は、反射体３１１、減速体３１２、熱中性子吸収体３１３、放射線遮蔽体３１４及びビーム出口３１５を更に含み、荷電粒子ビームＰがターゲットＴと作用して発生した中性子のエネルギースペクトルが広いため、治療需要を満たす熱外中性子の以外、他の種類の中性子及び光子の含有量をできるだけ減少させて、操作者又は患者に損傷を与えることを回避する必要があるため、ターゲットＴから出た中性子は、減速体３１２を通して高速中性子のエネルギー（＞４０ｋｅＶ）が熱外中性子エネルギー領域（０．５ｅＶ～４０ｋｅＶ）に調整され、かつ熱中性子（＜０．５ｅＶ）をできるだけ減少させる必要があり、減速体３１２は、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３１２は、Ｄ２Ｏ、ＡｌＦ３、Ｆｌｕｅｎｔａｌ（登録商標）、ＣａＦ２、Ｌｉ２ＣＯ３、ＭｇＦ２及びＡｌ２Ｏ３のうちの少なくとも１種で製造され、反射体３１１は、減速体３１２を取り囲み、かつ減速体３１２を通過して周囲に拡散した中性子を中性子ビームＮに反射して中性子の利用率を向上させ、中性子反射能力が高い材料で製造され、本実施例において、反射体３１１は、Ｐｂ又はＮｉのうちの少なくとも１種で製造され、減速体３１２は、後部に熱中性子吸収体３１３があり、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３１３は、Ｌｉ－６で製造され、減速体３１２を通過した熱中性子を吸収して中性子ビームＮにおける熱中性子の含有量を減少させ、治療時に浅層正常組織に対して多すぎる線量を与えることを回避し、理解できるように、熱中性子吸収体は、減速体と一体であってもよく、減速体の材料にＬｉ－６が含まれ、放射線遮蔽体３１４は、ビーム出口３１５以外の部分からしみ出る中性子及び光子を遮蔽し、放射線遮蔽体３１４の材料は、光子遮蔽材料と中性子遮蔽材料のうちの少なくとも１種を含み、本実施例において、放射線遮蔽体３１４の材料は、光子遮蔽材料の鉛（Ｐｂ）と中性子遮蔽材料のポリエチレン（ＰＥ）を含む。理解できるように、ビーム整形体３１は、更に他の構造であってもよく、治療に必要な熱外中性子ビームを得ればよい。コリメータ３２は、ビーム出口３１５の後部に設置され、コリメータ３２から出た熱外中性子ビームは、患者２００に照射され、浅層正常組織を通した後に熱中性子に減速されて腫瘍細胞Ｍに到着し、理解できるように、コリメータ３２は、除去されてもよく、他の構造であってもよく、中性子ビームは、ビーム出口３１５から出て患者２００に直接的に照射される。本実施例において、患者２００とビーム出口３１５との間に放射線遮蔽装置５０が更に設置され、ビーム出口３１５から出たビームの患者の正常組織に対する放射線を遮蔽し、理解できるように、放射線遮蔽装置５０が設置されなくてもよい。
【0026】
ターゲットＴは、ビーム転送部２０とビーム整形体３１との間に設置され、ビーム転送部２０は、荷電粒子ビームＰを加速又は転送する転送管Ｃを有し、本実施例において、転送管Ｃは、荷電粒子ビームＰの方向に沿ってビーム整形体３１に伸び込み、かつ順に反射体３１１と減速体３１２を貫通し、ターゲットＴは、減速体３１２内に設置され、かつ転送管Ｃの端部に位置して、高い品質の中性子ビームを得る。理解できるように、ターゲットは、他の設置方式を用いてもよく、更に、ターゲットを交換しやすくするか又は荷電粒子ビームをターゲットに均一に作用させるために、加速器又はビーム整形体に対して移動可能であってもよい。
【0027】
ホウ素中性子捕捉療法システム１００は、コンクリート構造の建築物内に全体的に収容され、照射室１０１及び荷電粒子ビーム発生室１０２を含み、治療台４０上の患者２００は、照射室１０１において中性子ビームＮの照射による治療を受け、荷電粒子ビーム発生室１０２は、加速器１０及び少なくとも一部のビーム転送部２０を収容する。図２に示すように、ビーム転送部２０は、加速器１０に接続された第１転送部２１と、荷電粒子ビームＰの進行方向を切り替えるビーム方向切替器２２と、荷電粒子ビームＰをビーム方向切替器２２から中性子ビーム発生部３０に転送し、発生した中性子ビームＮを照射室１０１内の患者２００に照射する第２転送部２３とを含む。ビーム転送部２０は、ビームを必要としない場合にビームを収集するか又は治療前に荷電粒子ビームＰの出力を確認するビーム収集器２４を更に含んでもよく、ビーム方向切替器２２は、荷電粒子ビームＰを正規の軌道から外してビーム収集器２４に導くことができ、ビーム方向切替器２２は、荷電粒子ビームＰを中性子ビーム発生部３０又は上記ビーム収集器２４に選択的に転送する。
【0028】
荷電粒子ビーム発生室１０２は、加速器室１０２１及びビーム転送室１０２２を含んでもよく、第１転送部２１は、加速器室１０２１からビーム転送室１０２２まで延び、第２転送部２３は、ビーム転送室１０２２から中性子ビーム発生部３０まで延び、中性子ビーム発生部３０は、ビーム転送室１０２２と照射室１０１との仕切り壁Ｗ１内に少なくとも部分的に設置される。ビーム収集器２４は、ビーム転送室１０２２内に設置され、理解できるように、他の位置、例えば、コンクリート壁内に設置されてもよい。
【0029】
ビーム方向切替器２２は、荷電粒子ビームＰの方向を偏向させる偏向電磁石と、荷電粒子ビームＰの進行方向を制御する開閉電磁石とを含んでもよい。 第１転送部２１及び第２転送部２３は、転送管Ｃで構造され、転送管Ｃに設置されるとともに荷電粒子ビームＰを調整するビーム調整部２５を更に含んでもよく、ビーム調整部２５は、荷電粒子ビームＰの軸を調整するＸ－Ｙ磁石２５１、荷電粒子ビームＰの発散を抑制する四重極磁石２５２、荷電粒子ビームＰの整形に用いられる四方向セプタム磁石２５３（図示せず）などを含む。第２転送部２３のビーム調整部２５は、必要に応じて荷電粒子ビーム走査磁石２５４を更に含んでもよく、荷電粒子ビーム走査磁石は、荷電粒子ビームＰを走査し、荷電粒子ビームＰのターゲットＴに対する照射を制御し、例えば、荷電粒子ビームＰのターゲットＴに対する照射位置を制御する。
【0030】
中性子捕捉療法の過程において、特に中性子を発生させるターゲットＴの近傍に大量の中性子を発生させるため、中性子の漏れをできるだけ回避する必要がある。一実施例において、少なくとも一部の空間（例えば、ビーム転送室１０２２、照射室１０１）を形成するコンクリートは、中性子遮蔽材料が添加されたコンクリートであり、例えば、ホウ素及び重晶石を含有するコンクリートであり、これにより中性子遮蔽空間を形成する。別の実施例において、室内（例えば、ビーム転送室１０２２、照射室１０１の天井、床、壁）のコンクリートの表面に中性子遮蔽板（図示せず）が設置され、例えば、ホウ素を含有するＰＥ板が設置されて中性子遮蔽空間を形成する。そして、荷電粒子ビームＰとターゲットＴの作用により発生した中性子の出射方向は、ほとんど空間に分布し、ビーム整形体３１が中性子を「整形する」過程において、大量の反跳中性子が発生し、この部分の反跳中性子は、放射線遮蔽の設計において重点的に考慮する必要がある部分であり、反跳中性子は、ビーム転送室１０２２のビーム転送部２０の周囲に集まり、ビーム転送部２０（例えば、転送管Ｃ及び転送管Ｃに設置された磁石）は、材料が一般的に鋼を含有し、中性子による照射を受けた後に半減期の長い放射性同位元素による二次放射が発生するため、ビーム転送部２０に用いられるビーム転送遮蔽アセンブリ６０を設置して、ビーム転送部２０と、中性子ビーム発生部３０が中性子ビームを発生させる過程において発生した反跳中性子との作用による二次放射及び放射線損傷を低減する。
【0031】
ビーム転送遮蔽アセンブリ６０は、ビーム転送室１０２２内に設置され、磁石遮蔽部材６１及び転送管遮蔽部材６２を含む。磁石遮蔽部材６１は、転送管Ｃに設置されるとともに、荷電粒子ビームＰの転送方向に沿ってビーム調整部２５の下流側に位置し、一実施例において、磁石遮蔽部材６１は、板面が荷電粒子ビームＰの転送方向に垂直な遮蔽板であり、各磁石に１つの遮蔽板を設置してもよく、各転送管Ｃの荷電粒子ビームＰの転送方向の最下流の磁石の下流側に１つの遮蔽板を設置してもよく、磁石遮蔽部材６１の材料は、ホウ素を含有するＰＥである。本実施例において、第１転送部２１のビーム調整部２５は、１つのＸ－Ｙ磁石２５１と、２つの四重極磁石２５２とを含み、第２転送部２３のビーム調整部２５は、２つの四重極磁石２５２と、１つの荷電粒子ビーム走査磁石２５４とを含み、磁石遮蔽部材６１は、第１転送部２１のＸ－Ｙ磁石２５１とビーム方向切替器２２との間の転送管Ｃに設置された遮蔽板６１１、第２転送部２３の各２つの磁石の間に設置された遮蔽板６１２、６１３、及び第２転送部２３の荷電粒子ビーム走査磁石２５４と中性子ビーム発生部３０との間に設置された遮蔽板６１４を含み、第２転送部２３と中性子ビーム転送部３０との間の距離が小さいため、より多くの磁石遮蔽部材６１が設置されている。
【0032】
転送管遮蔽部材６２は、転送管Ｃを取り囲む環状遮蔽スリーブ６２１（図３に示す）であるか又は荷電粒子ビームＰの転送方向に平行であり、かつ転送管Ｃの両側に設置された遮蔽板６２２、６２３であり、コストを低減するために、転送管遮蔽部材６２の材料は、ホウ素を含有しないＰＥであってもよい。転送管遮蔽部材６２が荷電粒子ビームＰの転送方向に平行であり、かつ転送管Ｃの両側に設置された遮蔽板６２２、６２３である場合、転送管遮蔽部材６２は、同時に磁石及びビーム転送部２０上の他の部品に追加の遮蔽を提供し、一実施例において、少なくとも一部の磁石遮蔽部材６１と転送管遮蔽部材６２は、一体に接続されるとともに、少なくとも部分的にビーム調整部２５及び転送管Ｃを取り囲み、より高い遮蔽効果を奏する。
【0033】
ビーム転送遮蔽アセンブリ６０は、ビーム収集器２４の端部に設置された遮蔽板６３を更に含み、遮蔽板６３は、ビーム収集器２４とビーム方向切替器２２とが接続された一端とは反対側の端部を少なくとも部分的に取り囲み、遮蔽板６３の横断面形状は、略コの字状又は折れ線状であってもよい。転送管遮蔽部材６２が荷電粒子ビームＰの転送方向に平行であり、かつ転送管Ｃの両側に設置された遮蔽板６２２、６２３である場合、一実施例において、磁石遮蔽部材６１における少なくとも一部と、転送管遮蔽部材６２と、遮蔽板６３と、は一体に接続され、かつ加速器室１０２１とビーム転送室１０２２との仕切り壁Ｗ２と閉構造を形成し、閉空間内のビーム転送部２０全体を遮蔽する。本実施例において、転送管Ｃの一側に設置された遮蔽板６２２、ビーム収集器２４の端部に設置された遮蔽板６３、第２転送部２３の荷電粒子ビーム走査磁石２５４と中性子ビーム発生部３０との間に設置された遮蔽板６１４、転送管Ｃの他側に設置された遮蔽板６２３、及び加速器室１０２１とビーム転送室１０２２との仕切り壁Ｗ２は、順に接続されて閉構造を形成し、第１転送部２１のＸ－Ｙ磁石２５１とビーム方向切替器２２との間に設置された遮蔽板６１１は、転送管Ｃの両側に設置された遮蔽板６２２、６２３にそれぞれ接続されている。ビーム収集器２４の鋼材の含有質量が大きいため、二次放射を更に低減するために、ビーム収集器２４の頂部に遮蔽カバー（図示せず）を設置してもよく、ビーム収集器２４の外周に遮蔽スリーブ（図示せず）を設置してビーム収集器２４を取り囲んでもよい。
【0034】
ビーム方向切替器２２は、遮蔽シェル６４で取り囲まれてもよく、ビーム方向切替器２２と反跳中性子との作用による二次放射の発生を防止し、遮蔽シェル６４の材料は、ホウ素を含有するＰＥであってもよい。
【0035】
ビーム転送遮蔽アセンブリ６０は、操作者が携帯して一緒に移動し、操作者がビーム転送室１０２２に入ってターゲットを交換するなどのための携帯型遮蔽板６５（図示せず）を更に含んでもよく、携帯型遮蔽板６５は、ビーム転送部２０により発生した二次放射が操作者に与える放射線損傷を更に低減することができ、携帯型遮蔽板６５の材料は鉛であり、理解できるように、他の光子遮蔽材料であってもよく、中性子遮蔽材料を更に含んでもよい。
【0036】
ビーム転送部２０は、転送補助装置を含み、ビーム転送遮蔽アセンブリ６０は、転送補助装置を少なくとも部分的に取り囲むか又は覆う補助遮蔽部材６６を更に含んでもよく、本実施例において、補助遮蔽部材６６は、転送補助装置を取り囲む遮蔽ボックスであり、転送補助装置を覆うか又は取り囲む遮蔽シェル又は遮蔽スリーブであってもよい。転送補助装置は、真空排気用の第１真空ポンプ７１及び第２真空ポンプ７２と、冷却媒体の開閉及び流量を制御する制御機構７３（具体的には、配水タンクである）と、アルゴンガスの開閉及び流量を制御する制御機構７４（具体的には、アルゴンガスボックスである）とを含むが、これらに限定されない。補助遮蔽部材６６の材料は、ホウ素含有ポリエチレンであってもよく、他の中性子遮蔽材料であってもよく、光子遮蔽材料を含んでもよい。
【0037】
中性子ビーム発生部３０は、１つ以上の治療用中性子ビームＮを生成するように１つ以上であってもよく、それに応じて、ビーム転送部２０は、中性子ビーム発生部３０に荷電粒子ビームＰを転送する複数の転送部を含むとともに、各転送部に同様のビーム転送遮蔽アセンブリ６０を設置してもよい。
【0038】
ホウ素中性子捕捉療法システム１００は、準備室、制御室及び治療を補助する他の空間を含んでもよい。
【0039】
理解できるように、本実施例におけるコンクリート、仕切り壁、遮蔽板、遮蔽カバー、遮蔽スリーブ及び遮蔽シェルの材料は、他の中性子遮蔽材料に置換されてもよく、光子遮蔽材料を含んでもよく、アルミニウムが中性子によって活性化された後に発生した放射性同位元素の半減期が短いため、遮蔽板、遮蔽カバー、遮蔽スリーブ及び遮蔽シェルは、アルミニウム型材によって取り付けられてもよく、理解できるように、他の材料であってもよく、遮蔽板、遮蔽カバー、遮蔽スリーブ及び遮蔽シェルは、少なくとも部分的に移動可能又は取り外し可能であり、機器のメンテナンスを容易にする。
【0040】
以上に本発明の例示的な具体的な実施形態を説明して、当業者が本発明を理解することを容易にするが、明らかに、本発明は、具体的な実施形態の範囲に限定されず、当業者にとって、様々な変化が添付の特許請求の範囲で限定及び決定される本発明の精神及び範囲内にあれば、これらの変化が明らかで、いずれも本発明の特許請求の範囲内にある。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図2】
【国際調査報告】