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公開番号2025073230
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023183809
出願日2023-10-26
発明の名称粒子線治療装置
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類H05H 13/04 20060101AFI20250502BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】シンクトロンから回転ガントリに至るビーム輸送系におけるビームロスを低減できると共に、回転ガントリでのビーム調整を効率的に実施できること。
【解決手段】ビーム1の生成及び初期加速を行う入射器11と、入射器からのビームを入射してビームの加速及び減速を行うシンクロトロン12と、患者へのビームの照射方向を調整する回転ガントリ14と、ビームをシンクロトロンから回転ガントリへ輸送するビーム輸送系13と、を有する粒子線治療装置10において、ビーム輸送系は、ビームが進行方向と、この進行方向に直交する水平方向と、進行方向及び水平方向に直交する垂直方向に運動するとき、電磁場を利用して、水平方向と垂直方向のエミッタンスの和が一定になるように、ビームの進行方向と水平方向と垂直方向のうちの異なる2方向の運動に相関を付与可能なエミッタンス調整装置20を有して構成されたものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ビームの生成及び初期加速を行う入射器と、前記入射器からのビームを入射してビームの加速及び減速を行うシンクロトロンと、患者へのビームの照射方向を調整する回転ガントリと、ビームを前記シンクロトロンから前記回転ガントリへ輸送するビーム輸送系と、を有する粒子線治療装置において、
前記ビーム輸送系は、ビームが進行方向と、この進行方向に直交する水平方向と、前記進行方向及び前記水平方向に直交する垂直方向に運動するとき、電磁場を利用して、前記水平方向と前記垂直方向のエミッタンスの和が一定になるように、ビームの前記進行方向と前記水平方向と前記垂直方向のうちの異なる２方向の運動に相関を付与可能なエミッタンス調整装置を有して構成されたことを特徴とする粒子線治療装置。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記エミッタンス調整装置は、スキューの４重極電磁石またはソレノイド電磁石を備えて構成され、
ビームの運動の水平方向成分をＸ、垂直方向成分をＹとしたとき、前記スキューの４重極電磁石が生成するベクトルポテンシャルが（Ｘ×Ｙ）に比例する項を、前記ソレノイド電磁石が生成するベクトルポテンシャルが（Ｘ
２
+Ｙ
２
）の平方根に比例する項をそれぞれ含み、
これらの項によって、水平方向と垂直方向のエミッタンスの和が一定になるように、ビームの進行方向と前記水平方向と前記垂直方向のうちの異なる２方向の運動に相関が付与可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項３】
前記ビーム輸送系は、エミッタンス調整装置の下流に、ビームサイズ及びビーム発散角を調整するためのビーム収束装置を有して構成されたことを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項４】
前記ビーム輸送系は、エミッタンス調整装置の下流に、エミッタンスを含むビームパレメータを測定するビームパレメータ測定装置を有して構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項５】
前記ビーム輸送系は、エミッタンス調整装置の上流に、エミッタンスを含むビームパレメータを測定するビームパレメータ測定装置を有して構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、シンクロトロンから回転ガントリへビームを輸送するビーム輸送系を有する粒子線治療装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
図４に示すように、粒子線治療装置１００は、ビーム１０１の生成と初期加速を行う入射器１１１と、この入射器１１１からビーム１０１を入射してビーム１０１の加減速を行うシンクロトロン１１２と、このシンクロトロン１１２から出射したビーム１０１を輸送するビーム輸送系１１３と、ビーム１０１の照射方向を３６０度調整可能な回転ガントリ１１４と、患者にビーム１０１を照射する治療室１５と、を有して構成される。
【０００３】
回転ガントリ１１４を用いたビーム１０１の輸送では、この回転ガントリ１１４でのビーム調整を効率化するために、回転ガントリ１１４の回転に対して、回転ガントリ１１４内の電磁石の電流値を一定にする必要がある。そのために、回転ガントリ１１４の入口でのビームサイズ、ビーム発散角、エミッタンスのそれぞれを、水平方向と垂直方向で同一の値にすることが一般的である。
【０００４】
上述のシンクロトロン１１２は、ビーム入射調整装置１１６、ビーム収束装置１１７、ビーム偏向装置１１８及びビーム出射調整装置１１９を有し、ビーム入射調整装置１１６が入射器１１１に接続され、ビーム出射調整装置１１９がビーム輸送系１１３に接続される。また、ビーム輸送系１１３は、ビーム収束装置１１７及びビーム偏向装置１１８を有するほか、後述の散乱体１２０を有して構成される。更に、回転ガントリ１１４は、ビーム偏向装置１１８及びビーム収束装置１１７を有して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第４６３９４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粒子線治療装置１００は、施設建設から治療開始までの装置調整期間を短縮化することが重要である。シンクロトロン１１２から取り出されたビーム１０１のエミッタンスは、垂直方向に比べ水平方向が小さいが、回転ガントリ１１４でのビーム調整を効率化するためには、水平方向と垂直方向のエミッタンスを揃えなければならない。このため、現状では、シンクロトロン１１２の出口から回転ガントリ１１４の入口までのビーム輸送系１１３上に散乱体１２０を設置し、水平方向のエミッタンスを垂直方向のエミッタンスに合わせて大きくし、垂直方向のエミッタンスは変化させないことで、水平方向と垂直方向のエミッタンスを揃えている。
【０００７】
しかしながら、散乱体１２０を用いると、水平方向と垂直方向のエミッタンスの合計値が増加してしまう。このため、ビームサイズが大きくなって、シンクロトロン１１２の出口から回転ガントリ１１４の入口までの輸送途中でビームロスが起こり易くなり、これを防ぐために、ビーム輸送系１１３でのビーム調整に長時間を要する課題があった。
【０００８】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、シンクトロンから回転ガントリに至るビーム輸送系におけるビームロスを低減することができると共に、回転ガントリでのビーム調整を効率的に実施することができる粒子線治療装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態における粒子線治療装置は、ビームの生成及び初期加速を行う入射器と、前記入射器からのビームを入射してビームの加速及び減速を行うシンクロトロンと、患者へのビームの照射方向を調整する回転ガントリと、ビームを前記シンクロトロンから前記回転ガントリへ輸送するビーム輸送系と、を有する粒子線治療装置において、前記ビーム輸送系は、ビームが進行方向と、この進行方向に直交する水平方向と、前記進行方向及び前記水平方向に直交する垂直方向に運動するとき、電磁場を利用して、前記水平方向と前記垂直方向のエミッタンスの和が一定になるように、ビームの前記進行方向と前記水平方向と前記垂直方向のうちの異なる２方向の運動に相関を付与可能なエミッタンス調整装置を有して構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、シンクトロンから回転ガントリに至るビーム輸送系におけるビームロスを低減することができると共に、回転ガントリでのビーム調整を効率的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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