CN103563007B - 带电粒子束照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的带电粒子束照射装置（1）具备：回旋加速器（3），对带电粒子进行加速来射出带电粒子束（P）；真空导管（7），将从回旋加速器（3）射出的带电粒子束（P）向照射喷嘴（5）传输；延长导管（10），在照射喷嘴（5）内配置于带电粒子束的行进线路上，内部填充有惰性气体，并且在入口及出口具有使带电粒子束（P）透射的卡普顿膜（13、14）；气体供给部（20），向延长导管（10）内供给氦气；扫描磁铁（12），配置于延长导管（10）周围，且扫描带电粒子束（P）；及泄漏阀（36），当延长导管（10）的内部压力在设定压力以上时，使延长导管（10）内的氦气泄漏到外部，其中，气体供给部（20）具有氦气供给量各不相同的供给管路A～C。

Description

带电粒子束照射装置

技术领域

本发明涉及一种对被照射体照射带电粒子束的带电粒子束照射装置。

背景技术

以往，作为用于放射线治疗的带电粒子束照射装置，已知有专利文献1中所公开的装置。专利文献1中记载有通过扫描方式来扫描带电粒子束并对癌等被照射体进行照射的粒子束治疗装置，该粒子束治疗装置具备：惰性气体腔室，设置于带电粒子束的路径上；1根气体供给管，向惰性气体腔室内供给惰性气体；及控制装置，根据惰性气体腔室内外的压力差来控制气体供给管的气体供给量。

前述的粒子束治疗装置中，在筒状的惰性气体腔室的入口及出口设置隔离膜来确保气密性，并且向内部供给惰性气体，从而防止由内外的压力差引起的隔离膜的破损。而且，通过在带电粒子束的路径上配置该惰性气体腔室，避免由空气影响引起的带电粒子束的散射而提高照射位置精确度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-229025号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，在前述的现有的粒子束照射装置中，为了实现惰性气体的供给量控制，需要设置根据惰性气体腔室内外的压力差来决定气体流量的控制装置和用于驱动气体供给管的流量调节阀的驱动器等，存在装置结构或控制复杂化等问题。

因此，本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构来管理向筒体供给的气体量的带电粒子束照射装置。

用于解决技术课题的手段

为了解决上述课题，本发明所涉及的带电粒子束照射装置具备：加速器，对带电粒子进行加速来射出带电粒子束；照射部，向被照射体照射带电粒子束；导管，向照射部传输从加速器射出的带电粒子束；筒体，在照射部内配置于带电粒子束的行进线路上，内部填充有惰性气体，并且在入口及出口具有使带电粒子束透射的粒子束透射薄膜；气体供给机构，向筒体内供给惰性气体；及泄漏阀，当筒体的内部压力在设定压力以上时，使筒体内的惰性气体泄漏到外部，其中，气体供给机构具有惰性气体的供给量各不相同的多个供给管路。

根据本发明所涉及的带电粒子束照射装置，在通常的使用中几乎不需要改变向筒体供给的惰性气体的量，因此能够通过设为根据情况从多个供给管路中选择适当供给量的管路的结构，从而轻松地管理向筒体供给的气体量。而且，根据该带电粒子束照射装置，与始终控制供给量的现有的结构相比，能够以非常简单的结构来管理对筒体供给的惰性气体的量。并且，当筒体的内部压力过高时可通过泄漏阀来使惰性气体泄漏，因此轻松地将筒体的内部压力管理在所希望的范围内。

优选本发明所涉及的带电粒子束照射装置中多个供给管路包括：压力维持用供给管路，用于将筒体内的压力维持在预定值；调整用供给管路，用于调整筒体内的压力；及置换用供给管路，用于将筒体内的空气置换成惰性气体，调整用供给管路的惰性气体的供给量大于压力维持用供给管路的惰性气体的供给量，置换用供给管路的惰性气体的供给量大于调整用供给管路的惰性气体的供给量。

根据本发明所涉及的带电粒束照射装置，通常情况下通过压力维持用供给管路来进行气体供给，而在维护等调整时使用供给量稍大的调整用供给管路，从而能够实现符合情况的气体供给量的管理。并且，设置装置时等将筒体内的空气置换成惰性气体时，使用供给量较大的置换用供给管路，从而能够进行高效的惰性气体置换。

优选本发明所涉及的带电粒子束照射装置中还具备吸引筒体内部的空气的吸引泵，吸引泵利用多个供给管路中的至少一个供给管路来吸引筒体内部的空气。

根据本发明所涉及的带电粒子束照射装置，在将筒体内的空气置换成惰性气体时，能够利用气体供给机构的供给管路吸引筒体内部的空气，因此无需另设泵用管路，能够实现配管数量的削减及装置结构的简化。

发明效果

根据本发明，能够以简单的结构来管理对筒体供给的惰性气体的量。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的带电粒子束照射装置的一实施方式的概要图。

图2是用于说明图1的延长导管及气体供给管路的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，“上游”、“下游”等术语分别意味着射出的带电粒子束的上游（回旋加速器侧）、下游（患者侧）。

如图1所示，带电粒子束照射装置1是用于通过放射线疗法进行癌治疗等的装置，其具备放置患者的治疗台2。带电粒子束照射装置1中，对治疗台2上的患者的肿瘤（被照射体）照射从回旋加速器（加速器）3射出的带电粒子束P。带电粒子束P是对带电荷的粒子进行了高速加速的粒子束，例如为质子束、重粒子（重离子）束等。

带电粒子束照射装置1具备：旋转机架4，能够以旋转轴R为中心绕治疗台2旋转360度；照射喷嘴（照射部）5，安装于旋转机架4的内侧，且能够通过旋转机架4移动至任意旋转位置；及射束传输管路6，连结回旋加速器3与照射喷嘴5。

射束传输管路6是将从回旋加速器3射出的带电粒子束P传输至照射喷嘴5的路径。射束传输管路6具备带电粒子束P所通过的真空导管7。真空导管7的内部维持在真空状态，以防止传输中的带电粒子束P因空气等而散射。

并且，射束传输管路6具备：偏转磁铁8，使带电粒子束P沿真空导管7偏转；及收敛磁铁9，使传输中的带电粒子束P的射束束径收敛。

照射喷嘴5对治疗台2上的患者的患部照射带电粒子束P。照射喷嘴5构成为能够相对于旋转机架4装卸。照射喷嘴5具有：延长导管（筒体）10，连接于射束传输管路6的真空导管7；及四极磁铁11、扫描磁铁12，配置于延长导管10周围。

四极磁铁11用于收敛通过磁场入射于延长导管10的带电粒子束P的射束束径。扫描磁铁12用于扫描入射于延长导管10的带电粒子束P并将其作为扫描射束进行处理。

如图1及图2所示，延长导管10是在照射喷嘴5内配置于带电粒子束P的行进线路上的中空部件。延长导管10内填充有氦气（惰性气体）。

延长导管10由从真空导管7入射带电粒子束P的入口部10a、通过扫描磁铁12扫描带电粒子束P的中央部10b、及朝向患者照射带电粒子束P的出口部10c构成。

入口部10a、中央部10b及出口部10c分别为圆筒形状的部位，且直径（粗细）以入口部10a、中央部10b、出口部10c的顺序变大。关于延长导管10，由于需要确保扫描射束的扫描空间越靠近患者越宽广，因此内部空间形成为以入口部10a、中央部10b、出口部10c的顺序变宽。

在入口部10a的入口及出口部10c的出口，配置有用于将氦气封入延长导管10内的卡普顿膜（聚酰亚胺薄膜）（粒子束透射薄膜）[Kapton（卡普顿）为注册商标]13、14。卡普顿膜13、14具有将延长导管10内的氦气与外部的大气隔离并使带电粒子束P透射的性质。

卡普顿膜13、14越薄越能够使带电粒子束P不衰减而透射，但强度也与薄厚相应地下降，因此若延长导管10内外的压力差变大则有可能破损。尤其在截面直径较大的出口侧的卡普顿膜14中，产生破损的可能性较大。并且，微量的氦气从延长导管10通过卡普顿膜13、14而泄漏，因此需要向延长导管10内供给氦气。

带电粒子束照射装置1具有向延长导管10内供给氦气的气体供给部（气体供给机构）20。气体供给部20由设置于旋转机架4外部的层板21的氦气容器22、及连接氦气容器22与延长导管10的供给管23构成。

层板21与旋转机架4独立地设置，氦气容器22的位置与旋转机架4的旋转无关而为恒定。另外，也可将氦气容器22固定于旋转机架。

供给管23由气体容器侧配管24、导管侧配管25及第1～第3配管26～28构成。气体容器侧配管24连接于氦气容器22，氦气从氦气容器22导入。导管侧配管25连接于延长导管10的出口部10c，并向延长导管10供给导入的氦气。

第1配管26、第2配管27及第3导管28是在气体容器侧配管24与导管侧配管25之间并列设置的配管。第1～第3配管26～28的一侧端以在气体容器侧配管24端具备的三通阀32为起点向三个方向分叉，第1～第3配管26～28的另一侧端则聚集而连接于导管侧配管25。通过操作该三通阀32，切换氦气流入的配管。并且，第1～第3配管26～28分别具备决定气体供给量的阀29、30、31。

气体供给部20具有压力维持用供给管路A、调整用供给管路B及置换用供给管路C。其中，供给管路并非配管本身，而是指氦气流动的流路。

压力维持用供给管路A是用于在通常情况下将延长导管10内的压力维持在预定值的供给管路。作为该预定值例如选择稍高于大气压的压力。压力维持用供给管路A由气体容器侧配管24、导管侧配管25及第1配管26构成。

在该压力维持用供给管路A中，氦气容器22的氦气以气体容器侧配管24、第1配管26、导管侧配管25的顺序移动而供给于延长导管10内。另外，气体容器侧配管24及导管侧配管25是在各供给管路中共用的配管。

通过压力维持用供给管路A供给的氦气量设定为能够将延长导管10内的压力维持在比大气压稍高的程度的量（例如0.5L/min）。该供给量通过第1配管26的阀29固定为恒定值。

调整用供给管路B是在维护等调整延长导管10的压力时使用的供给管路。调整用供给管路B由气体容器侧配管24、导管侧配管25及第2配管27构成。

该调整用供给管路B中，氦气容器22的氦气以气体容器侧配管24、第2配管27、导管侧配管25的顺序移动而供给于延长导管10内。调整用供给管路B中的氦气的供给量设定为大于压力维持用供给管路A的气体供给量的值（例如2.0L/min）。该供给量通过第2配管27的阀30固定为恒定值。

置换用供给管路C是在将延长导管10内的空气置换成氦气时使用的供给管路。置换用供给管路C由气体容器侧配管24、导管侧配管25及第3配管28构成。

该置换用供给管路C中，氦气容器22的氦气以气体容器侧配管24、第3配管28、导管侧配管25的顺序移动而供给于延长导管10内。置换用供给管路C中的氦气的供给量设定为大于调整用供给管路B的值（例如10L/min）。该供给量通过第3配管28的阀31固定为恒定值。优选置换用供给管路C中的氦气的供给量为压力维持用供给管路A的供给量的10倍以上。

压力维持用供给管路A、调整用供给管路B及置换用供给管路C仅使用通过三通阀32的切换而选择的某一个管路。另外，压力维持用供给管路A、调整用供给管路B及置换用供给管路C的配置和结构并不限于图2所示。

带电粒子束照射装置1具备用于吸引延长导管10内的空气的吸引泵33。吸引泵33在将延长导管10内的空气置换成氦气时使用。

吸引泵33的吸引口连接有吸引配管34，吸引配管34连接于在气体容器侧配管24的中途设置的切换阀35。通过切换该切换阀35，连结于氦气容器22的流路被关闭，连结于吸引泵33的流路被打开。通过在该状态下驱动吸引泵33，吸引延长导管10内的空气。吸引泵33利用压力维持用供给管路A、调整用供给管路B及置换用供给管路C中的任意管路来吸引延长导管10内的空气。

并且，带电粒子束照射装置1具备在内部压力成为设定压力以上时使延长导管10内的氦气泄漏到外部的泄漏阀36。泄漏阀36设置于延长导管10的出口部10c。优选泄漏阀36的设定压力设定在大气压的1.5倍至2倍的范围内。通过设置这种泄漏阀36，能够防止在氦气过量供给于延长导管10内时卡普顿膜13、14因延长导管10内外的压力差的增加而破裂。

并且，带电粒子束照射装置1具备显示延长导管10的内部压力的压力计37。压力计37安装于延长导管10的出口部10c的侧面。压力计37的仪表显示部比照射喷嘴5突出，配置于易从旋转支架3内的治疗室观察的位置。

通常，该压力计37的仪表显示部通过来自压力维持用供给管路A的气体供给而显示出高于大气压的值。延长导管10中若产生漏气等异常现象，则压力计37的仪表显示部下降至大气压，由此可检测延长导管10的异常。另外，也可采用各种内压传感器来代替压力计。

根据以上说明的本实施方式所涉及的带电粒子束照射装置1，在通常的使用中几乎无需改变向延长导管10供给的氦气量，因此可设为根据情况从3个供给管路A～C中选择适当供给量的管路的结构，从而能够轻松地管理向延长导管10供给的气体量。并且，延长导管10的内部压力过高时可通过泄漏阀来使氦气泄漏，因此能够轻松地将延长导管10的内部压力管理在所希望的范围内。

而且，根据该带电粒子束照射装置1，与始终控制供给量的现有的结构相比，无需设置复杂的控制装置和使阀驱动的驱动器等，能够以非常简单的结构来管理对延长导管10供给的氦气量。并且，由于不使用复杂的控制装置，因此能够避免控制系统故障，能够实现可靠性较高的气体供给量的管理，并且能够通过简化来实现装置的制造成本的削减。

并且，该带电粒子束照射装置1中，通常，通过压力维持用供给管路A来进行气体供给，而在维护等调整时使用供给量稍大的调整用供给管路B，从而能够实现符合情况的气体供给量的管理。并且，设置装置时等将延长导管10内的空气置换成氦气时，使用供给量较大的置换用供给管路C，从而能够进行高效的氦气置换。

而且，根据该带电粒子束照射装置1，在通过吸引泵33吸引延长导管10内的空气时，能够利用氦气的供给管路A～C来吸引空气，因此无需另设泵用管路，能够实现配管数量的削减及装置结构的简化。

本发明并不限定于上述实施方式。

例如，带电粒子束照射装置1中也可不使用360度旋转的旋转机架4，而使用仅能够摆动小于360度（例如180度）的角度的机架。并且，也可以利用不使用旋转机架而将照射喷嘴固定的固定照射来代替使用旋转机架的旋转照射。本发明也能够有效地应用于固定照射。

并且，加速器可为同步加速器、同步回旋加速器、直线加速器等。

并且，带电粒子束照射装置1中的气体供给量的管理主要能够以手动进行，但也可为根据延长导管10内外的压力差来自动控制供给管路的切换等的方式。

并且，分隔延长导管10内外的薄膜不限于卡普顿膜13、14。只要为薄至不影响所通过的带电粒子束P的强度的程度且能够确保延长导管10内的气密性的薄膜或薄片即可。而且，填充于延长导管10内的气体不限于氦气，也可使用稀有气体及其他适当的惰性气体。

产业上的可利用性

本发明能够利用于能够以简单的结构管理向筒体供给的气体量的带电粒子束照射装置。

符号的说明：

1-带电粒子束照射装置，2-治疗台，3-回旋加速器（加速器），4-旋转机架，5-照射喷嘴（照射部），6-射束传输管路，7-真空导管，8-偏转磁铁，9-收敛磁铁，10-延长导管（筒体），11-四极磁铁，12-扫描磁铁，13、14-卡普顿膜（粒子束透射薄膜），20-气体供给部（气体供给机构），21-层板，22-氦气容器，23-供给管，24-气体容器侧配管，25-导管侧配管，26-第1配管，27-第2配管，28-第3配管，29、30、31-阀，32-三通阀，33-吸引泵，34-吸引配管，35-切换阀，36-泄漏阀，37-压力计，A-压力维持用供给管路，B-调整用供给管路，C-置换用供给管路，P-带电粒子束，R-旋转轴。

Claims (2)

1.一种带电粒子束照射装置，其特征在于，具备：

加速器，对带电粒子进行加速来射出带电粒子束；

照射部，向被照射体照射所述带电粒子束；

导管，向所述照射部传输从所述加速器射出的所述带电粒子束；

筒体，在所述照射部内配置于所述带电粒子束的行进线路上，内部填充有惰性气体，并且在入口及出口具有使带电粒子束透射的粒子束透射薄膜；

气体供给机构，向所述筒体内供给惰性气体；及

泄漏阀，当所述筒体的内部压力在设定压力以上时，使所述筒体内的惰性气体泄漏到外部，

所述气体供给机构具有气体容器以及连接所述气体容器与所述筒体的供给管路，该供给管路具有：气体容器侧管路，连接于所述气体容器；筒体侧管路，连接于所述筒体；以及惰性气体的供给量各不相同的多个管路，并列设置在所述气体容器侧管路与所述筒体侧管路之间，

所述多个管路包括：压力维持用供给管路，用于将所述筒体的内部压力维持在预定值；调整用供给管路，用于调整所述筒体内的压力；及置换用供给管路，用于将所述筒体内的空气置换成惰性气体，

所述调整用供给管路的惰性气体的供给量大于所述压力维持用供给管路的惰性气体的供给量，所述置换用供给管路的惰性气体的供给量大于所述调整用供给管路的惰性气体的供给量。

2.根据权利要求1所述的带电粒子束照射装置，其特征在于，

所述带电粒子束照射装置还具备用于吸引所述筒体内部的空气的吸引泵，

所述吸引泵利用所述多个供给管路中的至少一个供给管路来吸引所述筒体内部的空气。