[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101485258B1 - Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum - Google Patents

Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum Download PDF

Info

Publication number
KR101485258B1
KR101485258B1 KR20130108246A KR20130108246A KR101485258B1 KR 101485258 B1 KR101485258 B1 KR 101485258B1 KR 20130108246 A KR20130108246 A KR 20130108246A KR 20130108246 A KR20130108246 A KR 20130108246A KR 101485258 B1 KR101485258 B1 KR 101485258B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
fluid seal
translational
high vacuum
hollow shafts
Prior art date
Application number
KR20130108246A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
명남수
Original Assignee
명남수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 명남수 filed Critical 명남수
Priority to KR20130108246A priority Critical patent/KR101485258B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101485258B1 publication Critical patent/KR101485258B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077Beam delivery systems
    • A61N5/1081Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1007Arrangements or means for the introduction of sources into the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1001X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy using radiation sources introduced into or applied onto the body; brachytherapy
    • A61N5/1007Arrangements or means for the introduction of sources into the body
    • A61N2005/1012Templates or grids for guiding the introduction of sources
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087Ions; Protons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087Ions; Protons
    • A61N2005/1088Ions; Protons generated by laser radiation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Abstract

A disclosed fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for a translation-rotation gantry for transmitting laser and ion beams under high vacuum comprises: a fixing shaft which includes an internal space, has one end and the other end closed in a central rotary shaft direction, and is equipped with an opening in a vertical direction with respect to the central rotary shaft direction in a position adjacent to one of one end and the other end thereof; a translation-rotation shaft which includes an internal space, is connected with the opening of the fixing shaft in a vertical direction with respect to the central rotary shaft direction, and is rotated around the central rotary shaft or is moved in parallel with respect to the central rotary shaft direction; a pressure barrier enclosure disposed between the fixing shaft and the translation-rotation shaft; and a fluid seal disposed in both sides of the opening in the central rotary shaft direction in the pressure barrier enclosure so as to fluidly seal a gap between the fixing shaft and the translation-rotation shaft. The fluid seal is characterized in that any stress due to pressure to the fixing shaft and the translation-rotation shaft is not generated. Accordingly, while two or more hollow shafts are not affected by a difference in pressure between the inside and the outside, one shaft can be manipulated.

Description

고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰 {Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum}Technical Field [0001] The present invention relates to a fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translational-rotating gantries that pass laser and ion beams under high vacuum. [0002] Fluid seals for connecting and manipulating hollow shafts for translation-

본 발명은 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰에 관한 것으로서, 특히 고진공 하에서 속이 빈 적어도 두 개의 샤프트들을 유동적 씰을 이용하여 연결하고 샤프트를 조작함으로써 샤프트에 압력 스트레스가 없게 하면서 보다 효과적으로 고진공 상태를 유지하기 위한 씰(seal)에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translationally rotating gantries that pass a laser and an ion beam under high vacuum, and more particularly to a fluid seal connecting at least two hollow shafts under high vacuum using a fluid seal, To a seal for maintaining the high vacuum state more effectively without stress stress on the shaft.

방사선 치료 장치 중 고출력 가속 레이저 빔을 이용한 양성자 빔 치료 장치는 양성자 빔 소스를 발생시키고, 일정한 크기의 병진운동과 회전운동이 가능한 부재를 포함한 갠트리의 샤프트를 통해 환자의 환부에 양성자 빔을 조사함으로써 암과 같은 종양을 직접 절개하지 않고 치료할 수 있다. 이러한 양성자 빔 치료 장치에서는 고진공 상태에서 고출력 레이저 빔 및 이온 빔을 임의의 방향으로 변환할 수 있는 빔 갠트리를 필요로 한다.Among the radiotherapy apparatuses, the proton beam treatment apparatus using a high-power acceleration laser beam generates a proton beam source and irradiates a proton beam to the affected part of the patient through the shaft of the gantry including a member capable of translational motion and rotational motion of a predetermined size, Can be treated without direct incision. Such a proton beam treatment apparatus requires a beam gantry capable of converting a high output laser beam and an ion beam in an arbitrary direction in a high vacuum state.

이와 같은 고출력 레이저 가속 양성자 빔 치료 장치의 갠트리에는 환부의 위치에 따라 상기 갠트리의 일부를 정밀하게 이동시키거나 회전시킬 필요가 있다. 상기와 같이 갠트리의 일부를 필요에 따라 정밀하게 운동시키는 경우 회전 중심 축 방향과 평행하고 속이 빈 제1 샤프트와, 속이 비고 환부의 위치에 따라 정밀하게 이동되거나 회전되는 제2 샤프트를 상기 갠트리에 포함하고 상기 제1 샤프트가 상기 제2 샤프트와 연결되고 내부에 진공 상태를 유지하도록 하는 충분한 씰링을 필요로 한다.In the gantry of such a high-power laser-assisted proton beam treatment apparatus, it is necessary to precisely move or rotate a part of the gantry in accordance with the position of the affected part. When a part of the gantry is precisely moved as required, the gantry includes a first shaft which is parallel to the rotation center axis direction and which is hollow and a second shaft which is precisely moved or rotated according to the position of the non-returning portion. And sufficient sealing to allow the first shaft to be connected to the second shaft and to maintain a vacuum in the interior.

도 1은 종래기술에 따른 속이 빈 제1 샤프트와 제2 샤프트가 결합한 구조를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 속이 빈 제1 샤프트(101)와 속이 빈 제2 샤프트(102)는 회전 중심 축 방향(104)으로 열린 하나의 개구부(106)를 통해 연결된다. 여기서 제1 샤프트(101)가 고정되고, 제2 샤프트(102)가 회전 중심 축 방향(104)과 평행하게 이동 및 회전될 수 있다. 이때, 제1 샤프트(101)와 제2 샤프트(102)가 진공 상태이고, 외부 주위가 상압일 경우, 제2 샤프트(102)는 화살표 방향으로 수축될 수 있다. 따라서 종래기술에 따르면 이러한 제2 샤프트(102)의 압력에 따른 변화를 방지하기 위하여 스프링과 같은 압력 변형 방지 부재(103)를 더 포함하는 문제점을 갖는다. 한편 이러한 압력 변형 방지 부재(103)가 있을 경우, 제2 샤프트(102)가 회전하는 것은 더욱 어렵다. 또한 내부가 진공 상태가 될 때, 제2 샤프트(102)는 점선으로 표시된 것과 같이 압력에 따라 변형될 수도 있다.1 is a cross-sectional view showing a structure in which a hollow first shaft and a second shaft are combined according to the prior art. Referring to FIG. 1, a hollow first shaft 101 and a hollow second shaft 102 are connected through an opening 106, which is open in the direction of the rotational center axis 104. Here, the first shaft 101 is fixed, and the second shaft 102 can be moved and rotated in parallel to the rotational center axial direction 104. [ At this time, when the first shaft 101 and the second shaft 102 are in the vacuum state and the outer circumference is at normal pressure, the second shaft 102 can be contracted in the direction of the arrow. Therefore, according to the related art, there is a problem that the second shaft 102 further includes a pressure-deflecting member 103 such as a spring to prevent a change in pressure of the second shaft 102. On the other hand, in the presence of such a pressure-deflecting member 103, it is more difficult for the second shaft 102 to rotate. Also, when the interior is in a vacuum state, the second shaft 102 may be deformed in response to pressure as indicated by the dotted line.

또한, 제1 샤프트(101)와 제2 샤프트(102)를 연결하는 부분(106)에는 일반적으로 오 링(O-ring), 립실(Lip seal), 기계적 씰(Mechanical seal) 등이 사용될 수도 있으며, 잦은 운동에 따른 마모로 인해 리크 발생 빈도가 높아 내부 진공 상태를 유지하기가 어려운 단점이 있다. 또한 수명 단축으로 인해 교체 주기가 짧아지는 것은 물론 교체 방법도 어려운 단점이 있다. 한편 종래의 씰링 구조에서는 잦은 운동에 따른 마모로 인해 레이저 빔이 지나가기 위한 고진공 상태를 유지하기가 어렵다.An O-ring, a lip seal, a mechanical seal, or the like may be generally used for the portion 106 connecting the first shaft 101 and the second shaft 102 , It is difficult to maintain the internal vacuum state due to high frequency of occurrence of leakage due to wear due to frequent exercise. In addition, the replacement cycle is shortened due to shortening the life span, and the replacement method is also difficult. On the other hand, in the conventional sealing structure, it is difficult to maintain a high vacuum state for the laser beam to pass due to wear due to frequent movement.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 두 개의 속이 빈 샤프트가 고진공 상태를 유지하며 연결되어 병진 및 회전 조작을 가능케 하는 유체 씰을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fluid seal in which two hollow shafts are connected in a high vacuum state to enable translation and rotation operation.

또한 유체 씰을 이용하기 때문에 고진공 상태를 유지하며 병진 및 회전 조작되는 샤프트는 마모가 없어 장시간 사용할 수 있는 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰을 제공하는데 그 목적이 있다.The shaft, which is maintained in a high vacuum state by using a fluid seal, is rotated and rotated. A shaft can be used for a long time because it is not worn. Transducer that passes laser and ion beams under high vacuum. - Fluid for connecting and manipulating hollow shafts for rotating gantries. The purpose of the seal is to provide.

또한 본 발명은 고진공 상태의 유지를 위해 벨로우즈 등의 보조 씰링수단이 필요 없는 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰을 제공하는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translating and rotating gantries that pass laser and ion beams under high vacuum without the need for an auxiliary sealing means such as a bellows for maintaining a high vacuum state have.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 구현 예로서, 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

내부 공간을 갖고, 회전 중심 축 방향으로 닫힌 일단과 타단을 가지며, 상기 일단과 상기 타단 중 어느 하나에 인접한 곳에 상기 회전 중심 축 방향과 수직 방향으로 개구부를 갖는 고정 샤프트;A stationary shaft having an inner space and having one end and one end closed in the rotation center axis direction and having an opening in a direction perpendicular to the rotation center axis direction adjacent to one of the one end and the other end;

내부 공간을 갖고, 상기 고정 샤프트의 상기 개구부와 상기 회전 중심 축 방향의 수직 방향으로 연결되고, 상기 회전 중심 축 방향의 주위를 회전하거나 상기 회전 중심 축 방향과 평행하게 움직이는 병진-회전 샤프트;A translational-rotating shaft having an internal space and connected to the opening of the stationary shaft in a direction perpendicular to the rotational center axis direction and moving around the rotational center axis direction or parallel to the rotational center axis direction;

상기 고정 샤프트와 상기 병진-회전 사프트 사이에 위치한 압력 장벽 인클로우저(Pressure barrier enclosure); 및A pressure barrier enclosure positioned between the stationary shaft and the translational-rotary shaft; And

상기 압력 장벽 인클로우저 내에 상기 회전 중심 축 방향으로 상기 개구부 양측에 위치되어 상기 고정 샤프트와 상기 병진-회전 샤프트 사이를 유동적으로 씰링하도록 배치된 유체 씰을 포함하되,And a fluid seal disposed on either side of the opening in the direction of the rotational center axis within the pressure barrier enclosure and configured to fluidly seal between the stationary shaft and the translational-rotational shaft,

상기 고정 샤프트와 상기 병진-회전 샤프트 접합 부위에 내부와 외부 압력 차이에 의한 스트레스가 없도록 하는 것을 특징으로 하는, 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰을 제공하는 데 있다.Wherein the shaft and the translational and rotational shaft are joined to each other so as not to be stressed by a difference in internal and external pressures between the stationary shaft and the translational-rotational shaft, and connecting and manipulating hollow shafts for translational- And to provide a fluid seal therefor.

또한 상기 병진-회전 샤프트가 적어도 하나 이상으로 더 구비하여, 운동 자유도가 증가되는 것을 특징으로 하고 있다.Further, at least one of the translational-rotational shafts is further provided, so that the degree of freedom of motion is increased.

상기 유체 씰은 자기장, 전기장 및 자기장과 전기장 모두 중 어느 하나를 이용하여 씰링하는 것을 특징으로 하고 있다.Wherein the fluid seal is sealed using one of a magnetic field, an electric field, and a magnetic field and an electric field.

그리고 상기 유체 씰은 적어도 두 개 이상으로 구비하여, 상기 유체 씰 하나에 인가되는 압력을 분산하도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.At least two fluid seals are provided to disperse the pressure applied to one of the fluid seals.

이에 따라, 상기한 과제 해결 수단을 통하여 다음과 같은 효과가 기대된다.Accordingly, the following effects are expected through the above-mentioned problem solving means.

본 발명에서 두 개 이상의 속이 빈 샤프트는 내부 압력과 외부 압력의 차이에 의해 영향을 받지 않으면서 샤프트 접합 부분에서 병진 및 회전 조작이 가능하다. 또한 내부가 고진공을 유지하기 위하여 샤프트의 주위로 유체 씰을 배치하여, 종래 O-링과, 딥실, 기계적 씰의 사용시 문제점과 벨로우즈와 같은 보조 씰링 수단을 추가하는 종래의 문제점을 모두 해결할 수 있게 된다. 또한 리크 발생을 배제하며 진공 상태의 유지가 개선되고, 씰링 부재의 수명 단축 및 교체 주기 단축의 문제, 교체의 어려움 등이 해소될 수 있다.In the present invention, two or more hollow shafts are capable of translating and rotating at the shaft joints without being affected by differences in internal and external pressures. In addition, fluid seals can be disposed around the shaft to maintain a high vacuum inside, solving all the problems of conventional O-rings, dips, mechanical seals and auxiliary sealing means such as bellows . In addition, the occurrence of leakage can be eliminated and the maintenance of the vacuum state can be improved, shortening the life of the sealing member, shortening the replacement cycle, and difficulty of replacement can be solved.

본 발명에 따르면 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰에서는 외부 모터의 구동 제어를 통해 회전 중심 축 방향의 병진운동과 회전 중심 축을 따른 회전운동을 미세하게 제어할 수 있고, 구조가 간단하며 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, in a fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for a translational-rotating gantry that passes a laser and an ion beam under a high vacuum, the translational motion in the rotation center axis direction and the rotation It is possible to control the motion finely, the structure is simple, and the size can be reduced.

한편 본 발명에 따르면 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰은 레이저 가속 양성자 빔 암치료 장치에만 한정되는 것이 아니라 진공 상태로 두 개 이상의 속이 빈 샤프트를 연결하면서 씰링하는 것이 필요한 사용처에 널리 적용이 가능하다. 예를 들어, 우주선이 스페이스 스테이션에 도킹할 때도 본 발명에 따른 유체 씰이 적용가능하다.According to the present invention, fluid seals for connecting and manipulating hollow shafts for translational-rotating gantries that pass a laser and an ion beam under high vacuum are not limited to a laser accelerated proton beam cancer treatment device, It is widely applicable to the application where it is necessary to seal while connecting an empty shaft. For example, a fluid seal according to the present invention is also applicable when a spacecraft docks to a space station.

도 1은 종래기술에 따른 속이 빈 제1 샤프트와 제2 샤프트가 결합한 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 A에 대한 확대도이며, 본 발명에 따른 유체 씰을 구현하기 위한 일 실시예를 나타낸다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 고진공 하에서 속이 빈 샤프트들을 연결하기 위한 유체 씰을 이용한 레이저 가속 양성자 빔 암치료 장치 중 레이저 빔 갠트리의 개념도이다.
1 is a cross-sectional view showing a structure in which a hollow first shaft and a second shaft are combined according to the prior art.
Figure 2 is a cross-sectional view of a fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translational-rotating gantries that pass laser and ion beams under high vacuum in accordance with the present invention.
FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2 A and shows an embodiment for implementing the fluid seal according to the present invention.
4A and 4B are conceptual diagrams of a laser beam gantry in a laser accelerated proton beam cancer treatment apparatus using a fluid seal for connecting hollow shafts under a high vacuum according to the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in different forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions. In addition, since they are in accordance with the preferred embodiment, the reference numerals presented in the order of description are not necessarily limited to the order. In addition, in this specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate, or a third film may be interposed therebetween.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들어, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들을 계략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are generated according to the manufacturing process. For example, the etched area shown at right angles can be rounded or shaped with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 2는 본 발명에 따른 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰을 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 고정 샤프트(201)는 속이 비고, 회전 중심 축 방향(204)으로 닫힌 일단(208)과 타단(209)을 갖는다. 또한 타단(209)에 인접한 곳에 회전 중심 축 방향(204)과 수직 방향으로 개구부(210)가 배치되고, 이를 통해 병진-회전 샤프트(202)의 내부 압력을 동일하게 유지시킬 수 있다. 병진-회전 샤프트(202)는 고정 샤프트(201) 개구부(210)를 포함하여 둘러싸고 있다. 고정 샤프트(201)와 병진-회전 샤프트(202)가 연결되는 부분은 좁은 틈을 형성하나, 유체 씰을 통해 진공도를 유지하며 내부 압력과 외부 압력에 차이에 의한 스트레스 없이 병진-회전 자유도를 갖는다.Figure 2 is a cross-sectional view of a fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translational-rotating gantries that pass laser and ion beams under high vacuum in accordance with the present invention. Referring to Fig. 2, the stationary shaft 201 has one end 208 and the other end 209 which are hollow and closed in the direction of the rotational center axis 204. As shown in Fig. In addition, the opening 210 is disposed adjacent to the other end 209 in a direction perpendicular to the rotation center axis direction 204, thereby maintaining the internal pressure of the rotation-rotation shaft 202 at the same level. The translation-rotation shaft 202 surrounds the stationary shaft 201 opening 210. The portion to which the stationary shaft 201 and the translating-rotating shaft 202 are connected forms a narrow gap, but maintains the degree of vacuum through the fluid seal and has translational-rotational freedom without stress due to differences in internal and external pressures.

또한 병진-회전 샤프트(202)는 속이 비고, 회전 중심 축 방향(204)의 주위를 회전하거나, 회전 중심 축 방향(204)과 평행하게 이동할 수 있다. 병진-회전 샤프트(202)는 속이 빈 고정 샤프트(201)와 연결되는 부분을 제외하고는 닫힌 구조를 갖는다. 병진-회전 샤프트(202)는 고정 샤프트(201)의 개구부(210)와 반대 방향에 위치한 닫힌 지지면(211)을 가질 수 있다.The translation-rotation shaft 202 can also be hollow, rotate about the rotational center axis direction 204, or move parallel to the rotational center axis direction 204. [ The translational-rotation shaft 202 has a closed structure except for a portion connected to the hollow fixed shaft 201. The translating-rotating shaft 202 may have a closed supporting surface 211 located opposite the opening 210 of the stationary shaft 201.

압력 장벽 인클로우저(Pressure barrier enclosure, 207)는 속이 빈 고정 샤프트(201)와 병진-회전 샤프트(202) 틈 사이에 위치된다. 압력 장벽 인클로우저(207)는 내부에 회전 중심 축 방향(204)과 평행한 방향으로 개구부(210) 양측과, 닫힌 지지면(211)과, 그와 인접한 고정 샤프트(201) 사이에 유체 씰(206)을 갖는다. 따라서, 속이 빈 고정 샤프트(201)와 병진-회전 샤프트(202)의 접합 부분은 전체 공간에서 동일한 진공도를 유지시킬 수 있다.A pressure barrier enclosure 207 is positioned between the hollow stationary shaft 201 and the translating-rotating shaft 202 gap. The pressure barrier enclosure 207 includes a fluid seal 206 between the opposite sides of the opening 210 in a direction parallel to the rotational center axis direction 204 and a closed support surface 211 and a stationary shaft 201 adjacent thereto. ). Therefore, the joint portion of the hollow fixed shaft 201 and the translating-rotating shaft 202 can maintain the same degree of vacuum in the entire space.

본 실시예에 따른 유체 씰을 사용하면 O-링과, 딥실, 기계적 씰과 같은 종래의 방법에 따른 리크 및 마모에 의한 문제점을 개선할 수 있고, 벨로우즈와 같은 보조 씰링 수단을 필요치 않다.The use of the fluid seal according to the present embodiment improves the problems caused by leakage and wear of conventional methods such as O-rings, dips and mechanical seals, and does not require an auxiliary sealing means such as a bellows.

도 3은 도 2의 A에 대한 확대도이며, 본 발명에 따른 유체 씰을 구현하기 위한 일 실시예를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 고정 샤프트(301)의 면과 병진-회전 샤프트(302) 면 사이에 영구 자석(312)과 자성 유체(313)를 구비하여 자성 유체(313) 사이의 압력 차이(P0, P1, P2, …, Pn-1, Pn)를 형성하도록 만든다. 압력 차이에 따라, 영구 자석(312)과 자성 유체(313)의 수가 더 늘리거나 줄일 수 있다. 한편, 본 발명에서는 도 3의 맨 좌측 압력 P0가 맨 우측 압력 Pn보다 큰 것으로 나타내고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 맨 좌측 압력이 맨 우측 압력보다 작게 될 수도 있다. 여기서, 본 발명에 따른 유체 씰을 영구 자석(312)과 자성 유체(313)를 포함한 자기장을 이용한 자성 유체 씰(magnetic fluid seal)로 예를 들어 설명하나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 자성 유체 씰을 대신하여 다이폴을 포함한 전기장을 이용한 전기 유체 씰(electric fluid seal)을 통해 본 발명에 따른 유체 씰을 구현할 수 있고, 자기장과 전기장을 모두 이용한 전자기 유체 씰을 통해 본 발명에 따른 유체 씰을 구현할 수도 있다.FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2 A and shows an embodiment for implementing the fluid seal according to the present invention. 3, a permanent magnet 312 and a magnetic fluid 313 are provided between the surface of the stationary shaft 301 and the surface of the translating-rotating shaft 302, so that the pressure difference P0 between the magnetic fluid 313, P1, P2, ..., Pn-1, Pn). The number of the permanent magnets 312 and the magnetic fluid 313 can be increased or decreased according to the pressure difference. 3, the leftmost pressure P0 is larger than the rightmost pressure Pn. However, the present invention is not limited to this, and the leftmost pressure may be smaller than the rightmost pressure. Here, the fluid seal according to the present invention will be described with a magnetic fluid seal using a magnetic field including a permanent magnet 312 and a magnetic fluid 313, but the present invention is not limited thereto. The fluid seal according to the present invention can be implemented through an electric fluid seal using an electric field including an electric dipole including a dipole in place of the magnetic fluid seal and an electromagnetic fluid seal using both a magnetic field and an electric field, .

도 4는 본 발명에 따른 고진공 하에서 속이 빈 샤프트들을 연결하기 위한 유체 씰을 이용한 레이저 가속 양성자 빔 암치료 장치 중 레이저 빔 갠트리의 개념도이다. 도 4a 및 4b를 참조하면, 레이저 가속 양성자 빔 암치료 장치 중 갠트리(400)는 고정 샤프트(401), 병진-회전 샤프트(402) 및 양성자 빔 발생 및 제어장치(415)를 포함한다.FIG. 4 is a conceptual diagram of a laser beam gantry in a laser accelerated proton beam cancer treatment apparatus using a fluid seal for connecting hollow shafts under a high vacuum according to the present invention. 4A and 4B, the gantry 400 of the laser-accelerated proton beam cancer treatment apparatus includes a stationary shaft 401, a translational-rotation shaft 402, and a proton beam generation and control apparatus 415.

여기서, 레이저 빔 압축기(414)를 통과한 레이저 빔이 레이저 빔 갠트리를 통과하여 양성자 빔 발생 및 제어장치(415)로 입사되어 양성자 빔이 만들어진다. 레이저 빔 도파관 역할을 하는 고정 샤프트(401)를 따라 레이저 빔이 병진-회전 샤프트(402)를 지나 양성자 빔 발생 및 제어장치(415)에 도달하여 만들어진 양성자 빔을 환자의 환부에 따라 병진-회전 샤프트(402)를 조절하여 치료 대상 부위에 정렬시킨 후, 양성자 빔을 조사하여 암 조직 또는 종양을 치료할 수 있게 한다.Here, the laser beam passed through the laser beam compressor 414 passes through the laser beam gantry and enters the proton beam generator and controller 415 to produce a proton beam. A proton beam generated by a laser beam along a fixed shaft 401 serving as a laser beam waveguide through a translational-rotation shaft 402 to a proton beam generation and control device 415 is guided to a translational- (402) to align with the region to be treated, and then irradiate the proton beam to treat cancer tissue or tumor.

이때 레이저 빔이 지나기 가기 위해 속이 빈 고정 샤프트(401)와 병진-회전 샤프트(402)는 진공상태에 있어야 한다. 이를 위해 고정 샤프트(401)와 병진-회전 샤프트(402) 사이에 압력 장벽 인클로우저가 배치되어 있다. 또한 압력 장벽 인클로우저에는 적어도 하나 이상의 유체 씰이 배치되어 고정 샤프트(401)과 병진-회전 샤프트(402)를 유동적으로 씰링함으로써 레이저 빔 진행 경로가 진공 상태에 유지될 수 있다.At this time, the hollow fixing shaft 401 and the translating-rotating shaft 402 must be in a vacuum state for the laser beam to pass through. To this end, a pressure barrier enclosure is disposed between the stationary shaft 401 and the translating-rotating shaft 402. Also, at least one fluid seal may be disposed in the pressure barrier enclosure to fluidly seal the stationary shaft 401 and the translating-rotating shaft 402 so that the laser beam travel path is maintained in a vacuum.

설명을 명확히 하기 위해 별도의 다수의 실시예와 관련하여 기술된 본 발명의 특정의 특징은 단일의 실시예와 관련하여 제공될 수도 있다. 반대로, 설명을 간단히 하기 위해 단일의 실시예와 관련하여 기술된 본 발명의 다양한 특징은 별도의 분리된 실시예나 임의의 적합한 하위 실시예와 관련하여 제공될 수도 있다.For purposes of clarity of disclosure, certain features of the invention described in connection with a number of separate embodiments may be provided in connection with a single embodiment. To the contrary, various features of the invention, which are, for brevity, described in connection with a single embodiment, may be provided in connection with separate or separate embodiments and any suitable sub-embodiments.

이상에서는 본 발명의 특정의 실시예와 관련하여 기술하였으나, 본 기술분야의 전문가는 많은 대체례와, 개조례, 변경례를 구현할 수 있음이 분명하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 정신 및 범위 내에 속하는 상기 대체례와, 개조례, 변경례는 모두 본 발명의 범위에 포함된다. 본 명세서에 언급된 각 특허공개, 특허, 특허출원이 본 명세서에 특별하고 개별적인 참조문헌으로서 도입되는 것과 같은 정도로, 본 명세서에 언급된 모든 특허공개, 특허, 특허출원들은 본 명세서 내에 그 전체가 참조문헌으로서 도입된 것이다. 또, 본 명세서에 인용되거나 표시된 임의의 참조문헌은 본 발명의 종래의 기술로 이용할 수 있음이 인정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.While the foregoing is directed to certain embodiments of the present invention, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, all such alternatives, modifications, and variations that fall within the spirit and scope of the appended claims are intended to be embraced therein. All patent publications, patents, and patent applications mentioned in this specification are herein incorporated by reference in their entirety to the same extent as if each individual patent publication, patent, or patent application referred to in this specification is herein incorporated by reference as a special, Is introduced as a document. In addition, any references cited or referenced herein should not be construed as an admission that they are available with the prior art of the present invention.

101, 201, 301, 401: 고정 샤프트
102, 202, 302, 402: 병진-회전 샤프트
103: 압력 변형 방지 부재
104, 204: 회전 중심 축 방향
106: 연결 부분
206: 유체 씰
208: 일단
209: 타단
210: 개구부
211: 닫힌 지지면
312: 영구 자석
313: 자성 유체
400: 레이저 빔 갠트리
415: 양성자 빔 발생 및 제어장치
101, 201, 301, 401: stationary shaft
102, 202, 302, 402: translational-rotary shaft
103: pressure deformation preventing member
104, 204: rotation center axis direction
106: connection portion
206: fluid seal
208: Once
209:
210: opening
211: Closed support face
312: permanent magnet
313: Magnetic Fluid
400: Laser beam gantry
415: Proton beam generation and control device

Claims (4)

내부 공간을 갖고, 회전 중심 축 방향으로 닫힌 일단과 타단을 가지며, 상기 일단과 상기 타단 중 어느 하나에 인접한 곳에 상기 회전 중심 축 방향과 수직 방향으로 개구부를 갖는 고정 샤프트;
내부 공간을 갖고, 상기 고정 샤프트의 상기 개구부와 상기 회전 중심 축 방향의 수직 방향으로 연결되고, 상기 회전 중심 축 방향의 주위를 회전하거나 상기 회전 중심 축 방향과 평행하게 움직이는 병진-회전 샤프트;
상기 고정 샤프트와 상기 병진-회전 사프트 사이에 위치한 압력 장벽 인클로우저(Pressure barrier enclosure); 및
상기 압력 장벽 인클로우저 내에 상기 회전 중심 축 방향으로 상기 개구부 양측에 위치되어 상기 고정 샤프트와 상기 병진-회전 샤프트 사이를 유동적으로 씰링하도록 배치된 유체 씰을 포함하되,
상기 고정 샤프트와 상기 병진-회전 샤프트의 접합 부위에 내부 압력과 외부 압력 차이에 의한 스트레스가 없도록 하는 것을 특징으로 하는,
고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰.
A stationary shaft having an inner space and having one end and one end closed in the rotation center axis direction and having an opening in a direction perpendicular to the rotation center axis direction adjacent to one of the one end and the other end;
A translational-rotating shaft having an internal space and connected to the opening of the stationary shaft in a direction perpendicular to the rotational center axis direction and moving around the rotational center axis direction or parallel to the rotational center axis direction;
A pressure barrier enclosure positioned between the stationary shaft and the translational-rotary shaft; And
And a fluid seal disposed on either side of the opening in the direction of the rotational center axis within the pressure barrier enclosure and configured to fluidly seal between the stationary shaft and the translational-rotational shaft,
So that there is no stress due to a difference between an internal pressure and an external pressure at a junction between the stationary shaft and the translational-rotational shaft.
Fluid seals for connecting and manipulating hollow shafts for translational-rotating gantries that pass laser and ion beams under high vacuum.
제 1항에 있어서,
상기 병진-회전 샤프트가 적어도 하나 이상으로 더 구비하여, 운동 자유도가 증가되는 것을 특징으로 하는, 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰.
The method according to claim 1,
A fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translationally rotating gantries that pass laser and ion beams under high vacuum, characterized in that the translational-rotational shaft further comprises at least one or more of which the degree of freedom of motion is increased.
제 1항에 있어서,
상기 유체 씰은 자기장, 전기장 및 자기장과 전기장 모두 중 어느 하나를 이용하여 씰링하는 것을 특징으로 하는, 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰.
The method according to claim 1,
A fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translational and rotational gantries to pass laser and ion beams under high vacuum, characterized in that the fluid seal is sealed using either a magnetic field, an electric field, .
제 1항에 있어서,
상기 유체 씰은 적어도 두 개 이상으로 구비하여, 상기 유체 씰 하나에 인가되는 압력을 분산하도록 하는 것을 특징으로 하는, 고진공 하에서 레이저 및 이온 빔을 통과시키는 병진-회전 갠트리용 속이 빈 샤프트들을 연결하고 조작하기 위한 유체 씰.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid seal comprises at least two or more fluid seals for distributing the pressure applied to one of the fluid seals by connecting and manipulating hollow shafts for translational and rotational gantries to pass laser and ion beams under high vacuum, Fluid seal for.
KR20130108246A 2013-09-10 2013-09-10 Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum KR101485258B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130108246A KR101485258B1 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130108246A KR101485258B1 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101485258B1 true KR101485258B1 (en) 2015-01-21

Family

ID=52591112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130108246A KR101485258B1 (en) 2013-09-10 2013-09-10 Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101485258B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023132960A1 (en) * 2022-01-05 2023-07-13 Mevion Medical Systems, Inc. Gantry configured for translational movement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08160332A (en) * 1994-12-05 1996-06-21 Seiko Seiki Co Ltd Rotary polygon mirror driving device
JPH08193618A (en) * 1995-01-17 1996-07-30 Hitachi Ltd Dynamic pressure bearing spindle motor
JP2006004925A (en) 2004-06-15 2006-01-05 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Ion beam system
KR20130076466A (en) * 2011-12-28 2013-07-08 엘아이지에이디피 주식회사 Sealing apparatus using magnetic fluid and vaccum processing apparatus using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08160332A (en) * 1994-12-05 1996-06-21 Seiko Seiki Co Ltd Rotary polygon mirror driving device
JPH08193618A (en) * 1995-01-17 1996-07-30 Hitachi Ltd Dynamic pressure bearing spindle motor
JP2006004925A (en) 2004-06-15 2006-01-05 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Ion beam system
KR20130076466A (en) * 2011-12-28 2013-07-08 엘아이지에이디피 주식회사 Sealing apparatus using magnetic fluid and vaccum processing apparatus using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023132960A1 (en) * 2022-01-05 2023-07-13 Mevion Medical Systems, Inc. Gantry configured for translational movement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6424198B2 (en) Compact proton therapy system with energy selection on a rotatable gantry
CA2762707C (en) Particle accelerators having electromechanical motors and methods of operating and manufacturing the same
CN107851474B (en) Particle beam control electromagnet and irradiation treatment apparatus equipped with such electromagnet
US11268630B2 (en) Direct-drive flexure-mechanism vacuum control valve
KR101485258B1 (en) Fluid seal for connecting and manipulating hollow shafts for translation-rotation gantry for guiding laser and ion beam under high vacuum
JP2008173184A (en) Radiation treatment system
KR20210084383A (en) Sputtering apparatus and control method thereof
KR20160102158A (en) Magnetic fluid sealing apparatus
KR20160059528A (en) Magnetic Resonance Imaging Guided Radiotherpy System
US20150034842A1 (en) Driving apparatus, charged particle beam irradiation apparatus, method of manufacturing device
TW512392B (en) System and method for delivering cooling gas from atmospheric pressure to a high vacuum through a rotating seal in a batch ion implanter
KR20150020120A (en) Plasma processing devices having multi-port valve assemblies
WO2018138801A1 (en) Particle acceleration system and particle acceleration system adjustment method
JP7054638B2 (en) Seal structure and sealing method
JP2003088088A (en) Linear motor, moving unit and charged particle beam device
US8964167B2 (en) Cylindrical magnetic levitation stage and lithography
US10432055B2 (en) Motor, actuator, semiconductor manufacturing apparatus, and flat display manufacturing apparatus
CN210119557U (en) Permanent magnetic field generating device and magnetic resonance imaging equipment
TW200926333A (en) Sealing between vacuum chambers
JP5030893B2 (en) Charged particle beam accelerator and particle beam irradiation medical system using the accelerator
KR100563286B1 (en) Apparatus for generating a X-Ray having shield means
JP6832711B2 (en) Magnetic field correction method in superconducting electromagnet device and superconducting electromagnet device
JP2015220014A (en) Magnetic field generation device comprising magnetic field variation mechanism for arbitrarily changing magnetic field at magnetic field generation position, and magnetic field adjustment method
US20070138747A1 (en) Multi-stage ferrofluidic seal having one or more space-occupying annulus assemblies situated within its interstage spaces for reducing the gas load therein
JPH065393A (en) Coupling structure for coolant path of particle accelerator

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee