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公開番号2025117952
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024012965
出願日2024-01-31
発明の名称円形加速器、粒子線治療システム、及び加速器の運転方法
出願人株式会社日立ハイテク
代理人弁理士法人開知
主分類H05H 13/04 20060101AFI20250805BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】可変エネルギー加速器におけるエネルギーの切替え時に生じる特有の課題を解決することが可能な円形加速器、粒子線治療システム、及び加速器の運転方法を提供する。
【解決手段】粒子線治療システムにおける加速系は、軌道上のビームをキックする成分の電場を生成する電極と、加速されたビームを後段側に輸送せずに遮断する遮断装置350を備え、電極を制御して加速器1内に残存するビームを取り出し、遮断装置350で遮断する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
軌道上のビームをキックする成分の電場を生成する電極と、
加速された前記ビームを後段側に輸送せずに遮断する遮断装置を備える円形加速器であって、
前記電極を制御して前記円形加速器内に残存する前記ビームを取り出し、前記遮断装置で遮断する
円形加速器。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の円形加速器において、
取り出される前記ビームを第１エネルギーから第２エネルギーに切替えるとき、前記第１エネルギーのビームの取り出しが完了した後、前記遮断装置を制御して前記ビームを遮断できる状態にして、前記電極を制御して残存する前記ビームを取り出す
円形加速器。
【請求項３】
請求項２に記載の円形加速器において、
前記電極を有し、前記ビームを加速して、その外部に取り出す加速装置と、
前記遮断装置を有し、前記加速装置から取り出された前記ビームを輸送するビーム輸送装置と、
残存する前記ビームを取り出すため、前記電極及び前記遮断装置を制御する制御装置と、を備える
円形加速器。
【請求項４】
請求項３に記載の円形加速器において、
前記制御装置は、照射計画において前記ビームのエネルギーが前記第１エネルギーから前記第２エネルギーへの切替えとセットで前記第１エネルギーのビームを取り出す制御を実行する
円形加速器。
【請求項５】
請求項３に記載の円形加速器において、
前記電極は複数設けられており、
前記制御装置は、取り出しが終了した時点での運転周期位相と周回中のビーム量から電場を印加する前記電極の組み合わせを判定する
円形加速器。
【請求項６】
請求項５に記載の円形加速器において、
前記電極は、周回中の前記ビームを軌道面内方向にキックする擾乱電場を印加する擾乱電極、及び周回中の前記ビームを加速する加速電場を印加する加速電極である
円形加速器。
【請求項７】
請求項６に記載の円形加速器において、
前記制御装置は、周回中の前記ビームの残存量が規定量より少ないときは前記擾乱電極を、前記規定量以上のときは前記加速電極を用いることとする
円形加速器。
【請求項８】
請求項７に記載の円形加速器において、
前記残存量は、前記加速装置内のビームの生成装置からのビーム量に関する出力信号値と前記後段側のビーム量に関する出力信号値との差分から求める
円形加速器。
【請求項９】
請求項３に記載の円形加速器において、
前記制御装置は、前記加速装置内に残存する前記第１エネルギーのビームの取り出しが完了した後、前記第２エネルギーのビームの加速の制御を開始する
円形加速器。
【請求項１０】
請求項９に記載の円形加速器において、
前記制御装置は、前記第２エネルギーのビームの加速の制御として、周回中の前記ビームを加速する加速電場の印加を開始する
円形加速器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子や炭素イオン等の重イオンを加速する円形加速器、粒子線治療システム、及び加速器の運転方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スポットスキャニング法による粒子線治療に好適な照射ビームが得られ、小型で安価かつ調整容易な粒子線治療システムに供される加速器として、荷電粒子ビームを所定のエネルギーまで加速し出射する加速装置と、荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置と、荷電粒子ビームを偏向する偏向電磁石を有し、加速装置から出射された荷電粒子ビームを照射装置に導くビーム輸送系と、ビーム輸送系に設置され、照射装置への荷電粒子ビームの供給を遮断するビーム遮断装置とを備え、ビーム遮断装置は、荷電粒子ビームの進行方向において偏向電磁石よりも上流側に設置される遮断電磁石と、荷電粒子ビームの進行方向において偏向電磁石よりも下流側に設置されるビームダンプと、を備える粒子線治療システムが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、荷電粒子ビームの円形加速器からの出射を高精度に制御できる可変エネルギー加速器として、主磁場中で第１の高周波を印加することにより、軌道半径を増加させながら荷電粒子ビームを加速する円形加速器において、第１の高周波とは周波数の異なる第２の高周波を、円形加速器内部の荷電粒子ビームの軌道の集約領域、または荷電粒子ビームの最大エネルギー軌道上で印加することにより、荷電粒子ビームを出射する円形加速器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第４６９１５７６号
特許第７００２９５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
粒子線治療では照射対象となるがん腫瘍に体表からの深さに応じたエネルギーのイオンビームを照射する。イオンの運動エネルギーは、陽子の場合、核子当たり２００ＭｅＶ前後が必要であり、イオンビームを得るには加速器を用いる。
【０００６】
患部にあらかじめ計画した線量を付与するためには、例えば特許文献１に記載したようなイオンビームを患部形状に合わせて電磁石で走査しながら照射する手法としてスポットスキャニング照射法などの手法がある。
【０００７】
スポットスキャニング照射法では患部を体表からの深さ毎に層状に区分けし、各層（レイヤー）ごとに体表からの深さに応じた所定のエネルギーでイオンビームを照射する。また、加速器から出力されるビームにはビームの照射位置と照射時のエネルギーに高度な再現性が要求される。
【０００８】
粒子線治療に用いられる加速器の一例として、特許文献１に記載のシンクロトロン型加速器がある。また、このような加速器にはこの他にもいくつかの類型があり、サイクロトロンやシンクロサイクロトロン、特許文献２に記載の可変エネルギー加速器などが知られている。
【０００９】
粒子線治療では、治療計画などで予め定められた照射線量の許容範囲を超過することなく照射対象の腫瘍にビームを照射することが求められる。特許文献１ではスポットスキャニング照射法において、スポット移動時に加速器から意図しないタイミングで取り出される遅延電荷について、輸送系の電磁石の一つを励磁することで後段のダンパに遅延電荷ビームを衝突させることで、患部への照射を防ぐ技術が開示されている。
【００１０】
上述の特許文献１に記載の手法は特許文献２に記載の可変エネルギー加速器に対しても適用可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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