專利名稱：高能x射線生物輻照儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型的為生物電離輻射提供高能射線的實驗室裝置，尤其涉及一種以高能X射線為放射線來源、照射生物體和細胞產(chǎn)生生物電離輻射的高能X射線生物輻照儀。
背景技術(shù)：
放射醫(yī)學的研究發(fā)現(xiàn)，射線對生物體產(chǎn)生的電離輻射效應可摧毀機體的造血和免疫系統(tǒng)。研究已證實，骨髓移植是治療動物急性放射病的最有效的方法。因此，應用離輻射效應對機體的造血和免疫系統(tǒng)的損傷作用也成為骨髓移植研究的手段。在白血病的骨髓移植治療等生物醫(yī)學研究中，應用放射線的離輻射效應消滅機體內(nèi)存在的腫瘤細胞后，進行骨髓細胞移植來重建機體的造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，達到治療疾病的目的。除了骨髓移植外，射線對生物細胞產(chǎn)生的電離輻射效應也應用于人類基因組學、免疫學、腫瘤學、放射生物學、細胞生物以及微生物學等生物醫(yī)學研究領(lǐng)域。長期以來，在生物醫(yī)學研究領(lǐng)域針通常采用伽瑪射線裝置(銫或鈷)提供射線來源，將生物體或細胞置于射線源下進行照射來達到目的。但是，鈷源(6tlCo)等伽瑪射線裝置具有如下的缺點與不足1、放射性同位素系統(tǒng)防護難；2、廢棄物處置問題；3、同位素源持續(xù)不斷的衰減后需更換；4、同位素劑量率不可調(diào)； 5、由于同位素的危害性，國家對同位素源監(jiān)管和裝備要求門檻高(需要襯鉛的房間或采取相應安全防范措施)、不易推廣等缺點，嚴重限制了其在生物醫(yī)學研究領(lǐng)域中的應用。X射線產(chǎn)生的工作原理是當給X射線管的燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)時，燈絲表面發(fā)射出電子，與此同時，給X射線管兩端加上電壓(陽極為正、陰極為負)后使X射線管內(nèi)形成強電場，它就會迫使燈絲表面及其附近的電子飛出陰極，并以極大的加速度射向陽極， 當其碰撞到陽極鈹靶時，電子被突然阻止運動而失去它的動能，轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線。由于X射線具有穿透能力強的特點，在醫(yī)療透視、照像和工業(yè)探傷中已有廣泛的應用。而在生物醫(yī)學領(lǐng)域，由于X射線具有高能電離輻射的作用，它與物質(zhì)作用產(chǎn)生大量次級帶電粒子，而使物質(zhì)的原子電離，產(chǎn)生強烈的生物學效應；射線對生物體產(chǎn)生的電離輻射效應可摧毀機體的造血和免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生急性放射病。因此，X射線對細胞、微生物具有強烈的損傷作用，其殺菌能力是紫外線的二千多倍。由于X射線與伽瑪射線都是用光量子作為輻射源，產(chǎn)生電離輻射，兩者每單位的等效能量值相同(IGy伽瑪=IGy X射線)。但是，X光生物學輻照儀是利用高電壓發(fā)生裝置產(chǎn)生高電壓，作用在X線管上發(fā)出X射線對生物樣品進行輻照，可達到與鈷和銫輻射源同樣的輻照效果，并可有效保護操作人員，因此，可以用X射線生物輻照儀來替代鈷源(6tlCo)等伽瑪射線裝置，完成電離輻射效應，更方便、安全地應用于生物醫(yī)學領(lǐng)域的研究和應用中，從而成為X射線應用的亮點，促進生物醫(yī)學事業(yè)的發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種高能X射線生物輻照儀，由高功率陶瓷X射線管及為X射線管提供高電壓的高壓發(fā)生器、X射線管冷卻系統(tǒng)和電腦自動調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)組成； 高功率陶瓷X射線管置于射線屏蔽的輻照室中，以固定、水平移動及360度旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)產(chǎn)生高能X射線，代替放射源產(chǎn)生的光量子(伽馬射線)，實現(xiàn)對輻照室中特定動物機體或微生物、植物、動物細胞的X射線輻照，產(chǎn)生電離輻射效應。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的構(gòu)成如下一種高能X射線生物輻照儀，其特征在于，包括一高壓發(fā)生器；一冷卻系統(tǒng)；一電腦控制單元，連接并控制所述電腦控制單元和所述冷卻系統(tǒng)的輸入端；至少一 X射線管，所述每個X射線管包括一管頭，其控制端連接所述高壓發(fā)生器和所述冷卻系統(tǒng)的輸出端，用于發(fā)射X射線；一輻射室，呈一封閉空間，用于屏蔽X射線，所述管頭設置在輻射室內(nèi)。比較好的是，所述X射線管為高功率陶瓷X射線管。比較好的是，所述X射線管包括若干大傾角、高功率陶瓷X射線管組。比較好的是，所述輻照室由金屬外殼、鉛板內(nèi)襯以及碳化硼、石墨等材料粘合聚四氟乙烯內(nèi)殼圍成的封閉空間。比較好的是，所述X射線管組以固定、水平移動及360度旋轉(zhuǎn)X射線輻照。比較好的是，所述輻照室一側(cè)或兩側(cè)有出入口，出入口處有射線屏蔽門，所述輻照室底部含銅質(zhì)網(wǎng)裝置，用以控制射線的反射。比較好的是，所述電腦控制單元用以控制電壓、電流、輻照時間和劑量。本實用新型由于采取以上設計，其具有以下優(yōu)點1、采用高能X射線發(fā)生裝置的生物輻照儀摒棄了鈷源(6tlCo)等伽瑪射線裝置具有的缺點與不足如放射性同位素系統(tǒng)防護難、核廢棄物處置問題、同位素源持續(xù)不斷的衰減后需更換、同位素劑量率不可調(diào)、同位素源監(jiān)管和裝備要求門檻高(需要襯鉛的房間或采取相應安全防范措施)、不易推廣等缺點；2、與同位素核素不同，X射線生物輻照儀是完全自屏蔽的電子裝置，只有在開機、接通電源時才產(chǎn)生X射線，當其關(guān)閉時是完全的，具有易于防護、無污染、無殘留物、低能耗、 使用維修方便、應用范圍十分廣泛等特點，在干細胞與骨髓移植、人類基因組學、免疫學、腫瘤學、放射生物學、細胞生物學等科學研究領(lǐng)域以及醫(yī)護人員用品的殺菌消毒、生物器官的無菌處理、昆蟲絕育、微生物滅活等實際應用中具有重要的應用前景；3、產(chǎn)生的X射線劑量率可按照不同的要求以電子的方式或通過改變源距來精確調(diào)整劑量率；X射線輻照的工作壽命是開機時間的累加，能夠有效地利用能源。4、高能X射線生物輻照裝置的制造成本低，基建投資小，能耗低(建造一座小型鈷源的射線輻照場耗資需千萬元以上，維持費用更高)。5、X射線生物輻照儀由電源、放射球管、控制模塊、基座以及熱量交換器等組成的柜機，可作為柜式X射線系統(tǒng)經(jīng)營并推進實驗室，并被簡易的安置于220V單相或380V電路上，易于裝備。

下面，參照附圖，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，從對本實用新型的詳細描述中，本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。圖1是表示本實用新型的新型高能X射線生物輻照儀的系統(tǒng)組成圖；圖2是A型高能X射線生物輻照儀示意圖；圖3是B型高能X射線生物輻照儀示意圖；圖4是C型高能X射線生物輻照儀示意圖。
具體實施方式
[0020]如圖1，本實用新型公開了一種高能X射線生物輻照儀，它包括高功率陶瓷X射線管及為X射線管提供高電壓的高壓發(fā)生器11、X射線管冷卻系統(tǒng)12和電腦控制單元13組成。射線來源由置于射線屏蔽的輻照室14中一組大傾角、高功率陶瓷X射線管16產(chǎn)生，以固定狀態(tài)產(chǎn)生高能X射線對輻照室內(nèi)物體進行X射線輻照。具體而言，將所述的X射線管16安裝在射線屏蔽的輻照室15中并連接冷卻系統(tǒng) 12，以散發(fā)、降低X射線儀器產(chǎn)生的熱量；所述射線屏蔽的輻照室15由金屬外殼、鉛板內(nèi)襯以及碳化硼、石墨等材料粘合聚氟乙烯內(nèi)殼圍成的封閉空間，該輻照室15的一側(cè)或兩側(cè)有出入口，出入口處有射線屏蔽門，其底部含銅質(zhì)網(wǎng)裝置，用以控制射線的反射。X射線管16 管頭安裝在輻照室15內(nèi)。通過電腦控制單元13自動調(diào)節(jié)和控制所需的電壓、電流、輻照時間和劑量，產(chǎn)生高能X射線，用于輻照不同體積的生物體(實驗動物)或細胞。具體實施例1圖2是本實用新型一 A型高能X射線生物輻照儀實施例的示意圖，所示為采用單個輻射室15結(jié)構(gòu)的實施例。為了摧毀實驗動物的造血系統(tǒng)或滅活細胞，將實驗動物或細胞置于輻照室中，通過電腦自動調(diào)節(jié)和控制所需的電壓、電流、輻照時間和劑量，產(chǎn)生高能X 射線，用于輻照實驗動物或細胞。本實用新型在使用的時候，依據(jù)所需分離細胞的數(shù)量以及目的，選用A、B、C型磁力分離器的一種。具體實施例2如圖3所示，所示為本實用新型B型高能X射線生物輻照儀示意圖，其中X射線管 16設置在輻射室15內(nèi)，這樣，射線來源由置于射線屏蔽的輻照室15中一組大傾角、高功率陶瓷X射線管16產(chǎn)生，以360度旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)產(chǎn)生高能X射線對輻照室15內(nèi)物體進行無死角的X射線輻照。將所述的X射線管16安裝在射線屏蔽的輻照室15中并連接冷卻系統(tǒng)， 以散發(fā)、降低X射線儀器產(chǎn)生的熱量；所述射線屏蔽的輻照室15由金屬外殼、鉛板內(nèi)襯和以及碳化硼、石墨等材料粘合聚氟乙烯內(nèi)殼圍成的封閉空間，X射線管16管頭安裝在輻照室內(nèi)。通過電腦自動調(diào)節(jié)和控制所需的電壓、電流、輻照時間和劑量，產(chǎn)生高能X射線，用于輻照不同體積的生物體(實驗動物)或消毒物品。具體實施例3如圖4所示是在圖3基礎上的變形，具體是在輻照室15中設置二組大傾角、高功率陶瓷X射線管161和162產(chǎn)生，以固定狀態(tài)產(chǎn)生高能X射線對輻照室內(nèi)物體進行X射線輻照。將所述的X射線管安裝在射線屏蔽的輻照室中并連接冷卻系統(tǒng)，以散發(fā)、降低X射線儀器產(chǎn)生的熱量；所述射線屏蔽的輻照室由金屬外殼、鉛板內(nèi)襯和以及碳化硼、石墨等材料粘合聚氟乙烯內(nèi)殼圍成的封閉空間，X射線管管頭安裝在輻照室內(nèi)。通過電腦自動調(diào)節(jié)和控制所需的電壓、電流、輻照時間和劑量，產(chǎn)生高能X射線，用于輻照不同體積的生物體(實驗動物)或和消毒物品。以上諸實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化， 因此所有等同的技術(shù)方案也應該屬于本實用新型的范疇應由各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種高能X射線生物輻照儀，其特征在于，包括 一高壓發(fā)生器；一冷卻系統(tǒng)；一電腦控制單元，連接并控制所述電腦控制單元和所述冷卻系統(tǒng)的輸入端； 至少一 X射線管，所述每個X射線管包括一管頭，其控制端連接所述高壓發(fā)生器和所述冷卻系統(tǒng)的輸出端，用于發(fā)射X射線；一輻射室，呈一封閉空間，用于屏蔽X射線，所述管頭設置在輻射室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能X射線生物輻照儀，其特征在于， 所述X射線管為高功率陶瓷X射線管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高能X射線生物輻照儀，其特征在于， 所述X射線管包括若干大傾角、高功率陶瓷X射線管組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高能X射線生物輻照儀，其特征在于， 所述輻照室，由金屬外殼、鉛板內(nèi)襯以及內(nèi)殼圍成的封閉空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高能X射線生物輻照儀，其特征在于， 所述X射線管組以固定、水平移動及360度旋轉(zhuǎn)X射線輻照。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高能X射線生物輻照儀，其特征在于，所述輻照室一側(cè)或兩側(cè)有出入口，出入口處有射線屏蔽門，所述輻照室底部含銅質(zhì)網(wǎng)裝置，用以控制射線的反射。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高能X射線生物輻照儀，其特征在于， 所述電腦控制單元用以控制電壓、電流、輻照時間和劑量。
專利摘要本實用新型一種高能X射線生物輻照儀，其特征在于，包括一高壓發(fā)生器；一冷卻系統(tǒng)；一電腦控制單元，連接并控制所述電腦控制單元和所述冷卻系統(tǒng)的輸入端；至少一X射線管，所述每個X射線管包括一管頭，其控制端連接所述高壓發(fā)生器和所述冷卻系統(tǒng)的輸出端，用于發(fā)射X射線；一輻射室，呈一封閉空間，用于屏蔽X射線，所述管頭設置在輻射室內(nèi)。本實用新型的裝置能實現(xiàn)對輻照室中特定動物機體或微生物、植物、動物細胞的X射線輻照。應用于骨髓移植、人類基因組學、免疫學、腫瘤學、放射生物學、細胞、微生物滅活及感染了傳染性微生物的動物滅菌以及其它各種科學研究領(lǐng)域。
文檔編號A61N5/10GK202171959SQ20112011354
公開日2012年3月21日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者曹雪濤, 王全興 申請人:王全興