JP2015073783A - 中性子捕捉療法装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲット内でのブリスタリングの発生を抑制すると共にターゲットへのダメージを抑制することができる中性子捕捉療法装置を提供する。【解決手段】中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｌの照射を受けて中性子線Ｎを発生させる板状のターゲット８と、ターゲット８に接するように冷却媒体が流れる螺旋溝２４を有する冷却板１８と、を備え、ターゲット８は、荷電粒子線Ｌの照射軸Ａ方向に沿って突出している。板状のターゲット８が荷電粒子線Ｌの照射軸Ａ方向に沿って突出しているので、ターゲット８の構造強度が向上している。このため、熱又は水圧等によりターゲット８がダメージを受けることを抑制しつつ、ターゲット８の板厚Ｄ１をブリスタリングの発生を抑制するために十分に薄くすることが可能である。【選択図】図３

Description

本発明は、中性子線を被照射体に照射する中性子捕捉療法装置に関する。

従来、中性子線を照射してがん細胞を死滅させる中性子捕捉療法として、ホウ素化合物を用いたホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）が知られている。ホウ素中性子捕捉療法では、がん細胞に予め取り込ませておいたホウ素に中性子線を照射し、これにより生じる重荷電粒子の飛散によってがん細胞を選択的に破壊する。

このような中性子捕捉療法で用いられる装置として、例えば、特許文献１には、荷電粒子線を出射する加速器と、荷電粒子線が照射されることで中性子線を発生させるターゲットと、ターゲットに接し、冷却水を通過させる螺旋溝が形成された冷却板と、を有する装置が記載されている。

このような中性子捕捉療法で用いられる装置では、荷電粒子線を照射された際にターゲット内部に水素が蓄積することにより、ブリスタリングを引き起こすという問題が生じていた。この問題を解決するため、特許文献１に記載された装置では、ターゲットから熱を奪う冷却水の流路をターゲットに接するように形成し、ターゲットを透過した直後の加速粒子を冷却水で捕捉している。また、特許文献１に記載された装置では、ブリスタリング抑制のために、円板状のターゲットの厚さを、荷電粒子線の飛程距離以下となるように薄くしている。

特開２００９−１９３９３４号公報

上述のように、ブリスタリング抑制のために、ターゲットの厚さを薄くすることが要請されている。しかしながら、ターゲットの厚さを薄くした場合、強度が低下することによって、例えば熱変形や水圧などの影響により、ターゲットがダメージを受ける可能性がある。

そこで本発明は、ターゲット内でのブリスタリングの発生を抑制すると共にターゲットへのダメージを抑制することができる中性子捕捉療法装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させる板状のターゲットと、ターゲットに接するように冷却媒体が流れる冷却通路を有する冷却プレートと、を備え、ターゲットは、荷電粒子線の照射軸方向に沿って突出していることを特徴とする。

本発明に係る中性子捕捉療法装置では、板状のターゲットが荷電粒子線の照射軸方向に沿って突出しているので、ターゲットの構造強度が向上している。このため、熱又は水圧等によりターゲットがダメージを受けることを抑制しつつ、ターゲットの厚さをブリスタリングの発生を抑制するために十分に薄くすることが可能である。以上によって、ブリスタリングの発生を抑制すると共にターゲットへのダメージを抑制することができる。

また、本発明に係る中性子捕捉療法装置において、ターゲットは、湾曲していてよい。この場合、ターゲットの強度を高めることができ、ターゲットがダメージを受けることをより抑制できる。

また、本発明に係る中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線を出射する加速器と、加速器とターゲットとの間に設けられた輸送路と、を更に備え、ターゲットは、輸送路側へ突出していてよい。輸送路側とは反対側は、中性子線を減速させるための減速材が配置されるため、反対側へターゲットを突出させると装置全体が大型化してしまうおそれがある。これに対し、ターゲットを輸送路側へ突出させることで、装置全体の大型化を抑制しつつ、ターゲットを突出形状とすることが可能となる。

また、本発明に係る中性子捕捉療法装置において、ターゲットの厚さは、外周側の領域が中央側の領域に比して薄くてよい。ターゲットが突出する形状である関係で、荷電粒子線がターゲットを通過する距離は、ターゲットの中央側の領域に比して外周側の領域の方が長くなってしまう場合がある。この場合であっても、中央側の領域に比して外周側の領域の方がターゲットの厚さが薄くなっていることにより、外周側の領域におけるターゲットの板厚についても、荷電粒子線の飛程距離以下とすることができ、ターゲット内でのブリスタリングの発生を抑制することが可能となる。

また、本発明に係る中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線を走査する走査部を更に備え、走査部は、荷電粒子線の照射軸方向のターゲットの厚さが所定値より大きい領域には荷電粒子線を照射しないことを特徴とする。この場合、ターゲットの荷電粒子線が照射される領域は、所定値の荷電粒子線の飛程距離以下とすることができ、ターゲット内でのブリスタリングの発生を効果的に抑制することが可能となる。

本発明によれば、ターゲット内でのブリスタリングの発生を抑制すると共にターゲットへのダメージを抑制することができる中性子捕捉療法装置を提供することができる。

第１実施形態の中性子捕捉療法装置の配置を示す図である。 図１の中性子捕捉療法装置における中性子線照射部近傍を示す図である。 第１実施形態の中性子捕捉療法装置が備えるターゲット周辺の詳細を示す断面図である。 第１及び第２実施形態の中性子捕捉療法装置が備えるターゲットをそれぞれ比較して説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る中性子捕捉療法装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を用いて、第１実施形態に係る中性子捕捉療法装置の概要を説明する。図１及び図２に示すように、ホウ素中性子捕捉療法を用いたがん治療を行う中性子捕捉療法装置１は、ホウ素（^１０Ｂ）が投与された患者（被照射体）Ｓのホウ素が集積した部位に中性子線を照射してがん治療を行う装置である。中性子捕捉療法装置１は、治療台３に拘束された患者Ｓに中性子線Ｎを照射して患者Ｓのがん治療を行う照射室２を有しており、照射室２内には患者Ｓを撮影するためのカメラ４が配置されている。このカメラ４は、例えばＣＣＤカメラである。

患者Ｓを治療台３に拘束する等の準備作業は、照射室２外の準備室（不図示）で実施され、患者Ｓが拘束された治療台３が準備室から照射室２に移動される。また、中性子捕捉療法装置１は、治療用の中性子線Ｎを発生させる中性子線発生部１０と、照射室２内で治療台３に拘束された患者Ｓに中性子線Ｎを照射させる中性子線照射部２０とを備えている。

中性子線発生部１０は、荷電粒子線Ｌを作り出す加速器１１と、加速器１１が作り出した荷電粒子線Ｌを輸送するビーム輸送路１２と、荷電粒子線Ｌを走査してターゲット８に対する荷電粒子線Ｌの照射制御を行う荷電粒子線走査部１３と、荷電粒子線Ｌの電流を測定する電流モニタ１６とを備えている。加速器１１及びビーム輸送路１２は、略長方形状を成す荷電粒子線生成室１４の室内に配置されており、この荷電粒子線生成室１４は、コンクリート製の遮蔽壁Ｗで覆われた閉鎖空間である。また、荷電粒子線走査部１３は例えば荷電粒子線Ｌのターゲット８に対する照射位置を制御し、電流モニタ１６はターゲット８に照射される荷電粒子線Ｌの電流を測定する。

加速器１１は、陽子等の荷電粒子を加速して陽子線等の荷電粒子線Ｌを生成するものである。本実施形態では、加速器１１としてサイクロトロンが採用されている。サイクロトロンは、例えば、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｌを生成する能力を有している。なお、加速器１１として、サイクロトロンに代えて、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン又はライナック等の他の加速器を用いてもよい。

ビーム輸送路１２の一端は、加速器１１に接続されている。ビーム輸送路１２は、荷電粒子線Ｌを調整するビーム調整部１５を備えている。ビーム調整部１５は、荷電粒子線Ｌの軸を調整する水平型ステアリング電磁石及び水平垂直型ステアリング電磁石と、荷電粒子線Ｌの発散を抑制する四重極電磁石と、荷電粒子線Ｌを整形する四方スリット等を有している。なお、ビーム輸送路１２は荷電粒子線Ｌを輸送する機能を有していればよく、ビーム調整部１５は無くてもよい。

ビーム輸送路１２によって輸送された荷電粒子線Ｌは、荷電粒子線走査部１３によって照射位置を制御されてターゲット８に照射される。なお、荷電粒子線走査部１３を省略して、常にターゲット８の同じ箇所に荷電粒子線Ｌを照射するようにしてもよい。

ターゲット８は、荷電粒子線Ｌが照射されることによって中性子線Ｎを発生させる。ターゲット８は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、リチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）又はタングステン（Ｗ）で構成されており、板状を成している。ターゲット８が発生させた中性子線Ｎは、中性子線照射部２０によって照射室２内の患者Ｓに向かって照射される。

中性子線照射部２０は、ターゲット８から出射された中性子線Ｎを減速する減速材２１と、中性子線Ｎ及びガンマ線等の放射線が外部に放出されないように遮蔽する遮蔽体２２とを備えており、この減速材２１と遮蔽体２２とでモデレータが構成されている。

減速材２１は例えば異なる複数の材料から成る積層構造とされており、減速材２１の材料は荷電粒子線Ｌのエネルギー等の諸条件によって適宜選択される。具体的には、例えば加速器１１からの出力が３０ＭｅＶの陽子線でありターゲット８としてベリリウムターゲットを用いる場合には、減速材２１の材料は鉛、鉄、アルミニウム又はフッ化カルシウムとすることができる。

遮蔽体２２は、減速材２１を囲むように設けられており、中性子線Ｎ、及び中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等の放射線が遮蔽体２２の外部に放出されないように遮蔽する機能を有する。遮蔽体２２は、荷電粒子線生成室１４と照射室２とを隔てる壁Ｗ１に少なくともその一部が埋め込まれていてもよく、埋め込まれていなくてもよい。また、照射室２と遮蔽体２２との間には、照射室２の側壁面の一部を成す壁体２３が設けられている。壁体２３には、中性子線Ｎの出力口となるコリメータ取付部２３ａが設けられている。このコリメータ取付部２３ａには、中性子線Ｎの照射野を規定するためのコリメータ３１が固定されている。

以上の中性子線照射部２０では、荷電粒子線Ｌがターゲット８に照射され、これに伴いターゲット８が中性子線Ｎを発生させる。ターゲット８によって発生した中性子線Ｎは、減速材２１内を通過している際に減速され、減速材２１から出射された中性子線Ｎは、コリメータ３１を通過して治療台３上の患者Ｓに照射される。ここで、中性子線Ｎとしては、比較的エネルギーが低い熱中性子線又は熱外中性子線を用いることができる。

治療台３は、中性子捕捉療法で用いられる載置台として機能し、患者Ｓを載置したまま準備室（不図示）から照射室２へ移動可能となっている。治療台３は、治療台３の土台を構成する土台部３２と、土台部３２を床面上で移動可能とするキャスタ３３と、患者Ｓを載置するための天板３４と、天板３４を土台部３２に対して相対的に移動させるための駆動部３５とを備えている。なお、キャスタ３３を用いず、土台部３２を床に固定しても良い。

次に、図３を用いて本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１が備えるターゲット８周辺の構造について、詳細に説明する。図３は、第１実施形態の中性子捕捉療法装置が備えるターゲット周辺の詳細を示す断面図である。図３に示すように、ターゲット８は、ビーム輸送路１２の下流側の端部に、ターゲットホルダー１９によって着脱自在に取付けられている。ターゲットホルダー１９は、フランジ付き短管１７と冷却板１８とで構成される。ターゲットホルダー１９は、フランジ付き短管１７と冷却板１８とによって、ターゲット８を挟みつけて保持する。フランジ付き短管１７は、ビーム輸送路１２の下流側の端部に固定されている。

ターゲット８は、板状であり、例えば焼結体をプレス加工することで一体的に形成されている。ターゲット８は、突出部８ｃと、フランジ部８ｄと、を有している。突出部８ｃは、荷電粒子線Ｌの照射軸Ａ方向に突出している。照射軸Ａとは、荷電粒子線Ｌを偏向せずに照射した場合の荷電粒子線Ｌのビーム中心が通過する軸を意味する。照射軸Ａ方向とは、照射軸Ａが延在する方向である。

突出部８ｃは、少なくとも荷電粒子線走査部１３の走査範囲を網羅する範囲、すなわち、荷電粒子線Ｌが照射される範囲において突出していてよい。突出部８ｃは、表面８ａと、裏面８ｂとを有している。表面８ａは、フランジ付き短管１７側の面である。荷電粒子線Ｌは、フランジ付き短管１７を通過すると、この表面８ａに照射される。ターゲット８は、荷電粒子線Ｌの照射を受けると中性子線Ｎを発生する。裏面８ｂは、冷却水による冷却板１８に接する面である。ターゲット８から発生した中性子線Ｎは、突出部８ｃの裏面８ｂから放出される。裏面８ｂには、防蝕のための陽極酸化処理が施されている。

突出部８ｃは、その表面８ａ及び裏面８ｂが共に突出している。裏面８ｂは、表面８ａの突出形状を追従するように突出している。本実施形態では、表面８ａと裏面８ｂとは、突出部８ｃの厚さが略一定となるように離間している。ここで、突出部８ｃの厚さとは、表面８ａ上の任意の点から裏面８ｂまでの最短距離、すなわち突出部８ｃの板厚Ｄ１である（図４の（ａ）参照）。以下、これを単に「板厚」という。

突出部８ｃの板厚Ｄ１は、荷電粒子線Ｌが透過可能な最大厚さ（所定値）以下である。例えば、突出部８ｃの荷電粒子線Ｌの照射軸Ａ方向の厚さ（以下、単に「照射厚」という。）が、荷電粒子線Ｌの飛程距離以下となるような板厚Ｄ１である。なお、例えばベリリウムで構成されるターゲット８に、３０ＭｅＶ程度のエネルギーレベルの荷電粒子線Ｌを照射する場合には、荷電粒子線Ｌが透過可能な板厚Ｄ１として、５．５ｍｍ程度を設定してよい。突出部８ｃの突出量は、ターゲット８の板厚Ｄ１との関係で十分に構造上の強度を確保できる程度の量である。

本実施形態では、ターゲット８の突出部８ｃは、ビーム輸送路１２側に向かって凸状に湾曲している。湾曲とは、滑らかに曲がっており、直線的でないことを意味する。すなわち、突出部８ｃは、曲面状の表面８ａ及び裏面８ｂを有する。表面８ａ及び裏面８ｂは、ターゲット８の板厚Ｄ１との関係で十分に強度を確保できるような曲率半径を有するドーム状に曲げられている。ドーム状とは、例えば半球面形状である。つまり、球体の中心を通る平面によって、球体を分割されてなる球面形状である。これに限られず、球体の任意の点を通る平面によって、球体を分割されてなるような球面形状であってもよい。また、一定の曲率半径を有する球面形状でなくてもよく、複数の曲率半径を有する楕円状の球面形状であってもよい。

突出部８ｃの形状は、構造強度上成立する限り、上述の形状に限られない。楕円体、円錐、角錐、円錐台、角錐台、及び多面形状等であってもよい。多面形状は、複数の平面によって表面８ａを構成し、表面８ａ全体として荷電粒子線Ｌの照射軸Ａ方向に突出した形状である。また、突出部８ｃは、照射軸Ａ方向から見て、円、楕円、卵形及び長円形等の様々な形状をとり得る。

フランジ部８ｄは、突出部８ｃの全周に広がるように延在している。フランジ部８ｄは、フランジ付き短管１７と冷却板１８とに挟み付けられるように取り付けられている。冷却板１８は、銅（Ｃｕ）またはグラファイトによって形成される。冷却板１８は、本体部２８と、本体部２８を挟むようにして対向位置に設けられた一対の張出し部２９，３０とを有する。本体部２８は、表面１８ａと、裏面１８ｂとを有している。本体部２８は、突出部１８ｃ及びフランジ部１８ｄを備える。突出部１８ｃは、表面１８ａ側で、ターゲット８の突出部８ｃに接するような形状である。突出部１８ｃには、表面１８ａ側に、冷却水が通過する複数の螺旋溝２４が形成されている。すなわち、冷却板１８は、ターゲット８に接するように冷却媒体が流れる冷却通路を有する冷却プレートである。

螺旋溝２４は、冷却板１８の中央から外側に向けて螺旋（「渦巻き線」ともいう）を描くように形成されている。螺旋溝２４は、流路断面が略一様である。また、複数の螺旋溝２４は、互いに交差することなく冷却板１８の略中央で一つにまとまり、中央孔２７を介して裏側の導入溝２５に連通している。導入溝２５は、冷却水を導入する。さらに、冷却水は、螺旋溝２４の外側の端部から貫通孔（不図示）を通って合流し、裏側の排出溝２６を通って排出される。排出溝２６は、冷却水を排出する。これらの導入溝２５及び排出溝２６は、フランジ部１８ｄの裏面１８ｂ側に形成されている。なお、本実施形態では螺旋を描くように流路となる螺旋溝２４が形成されているとしているが、ターゲット８を冷却できればこれに限られない。

冷却板１８のフランジ部１８ｄは、表面１８ａ側で、その一部がターゲット８のフランジ部８ｄに接するような形状である。このフランジ部１８ｄとフランジ付き短管１７との間で、ターゲット８のフランジ部８ｄが挟み付けられ固定されている。フランジ部１８ｄの裏面１８ｂ側では、蓋部４２がボルト留めされている。蓋部４２は、本体部２８及び張出し部２９，３０の形状に対応する形状である。蓋部４２は、導入溝２５及び排出溝２６を塞ぐように取り付けられている。蓋部４２は、導入溝２５内に冷却水の導入路を形成し、排出溝２６内に冷却水の排出路を形成する。なお、冷却板１８と蓋部４２とを一体形成するようにしてもよい。

冷却板１８の一対の張出し部２９,３０のうち、下側の張出し部２９には、導入溝２５に連通する導入孔３６が形成されている。さらに、張出し部２９は、両フランジ管３７を介して、冷却水の導入のために敷設された上流管３８に接続されている。また、上側の張出し部３０には、排出溝２６に連通する排出孔３９が形成されている。張出し部３０は、両フランジ管４０を介して、冷却水の排出のために敷設された下流管４１に接続されている。

次に、本実施形態における中性子捕捉療法装置１の作用・効果について説明する。

従来、ブリスタリング抑制のために、板状のターゲットの厚さを薄くすることが要請されている。しかしながら、ターゲットの強度上の問題により、ターゲットの厚さを薄くすることには限界があった。特に、加速器１１から出射される荷電粒子線Ｌのエネルギーが低い場合、荷電粒子線Ｌの飛程距離が短くなる。このような場合、ブリスタリングの発生を防ぐためにはターゲットを非常に薄い形状としなければならないため、ターゲットの強度の低下が著しくなるという問題が生じていた。その結果、ターゲットに生じる熱による変形、及び、ターゲットから熱を奪うための冷却水の水圧による撓み変形などを生じ、ターゲットがダメージを受けるおそれがあった。

これに対し、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１によれば、板状のターゲット８が荷電粒子線Ｌの照射軸Ａ方向に沿って突出している。突出形状とすることで、ターゲット８に発生する応力を低減することができるので、ターゲット８の構造強度を向上させることができる。よって、熱又は水圧等によりターゲット８がダメージを受けることを抑制しつつ、ターゲット８の板厚Ｄ１をブリスタリングの発生を抑制するために十分に薄くすることが可能である。特に、上述のように、加速器１１から出射される荷電粒子線Ｌのエネルギーが低く、荷電粒子線Ｌの飛程距離が小さくなる場合、この荷電粒子線Ｌを完全に透過させるためには非常に薄くターゲット８を形成する必要がある。本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１によれば、この場合であっても、ターゲット８の構造強度が向上しているため、ターゲット８がダメージを受けることを抑制しつつ、ターゲット８の板厚Ｄ１を、ブリスタリングの発生を抑制するのに十分な薄さにすることが可能となる。

また、ターゲット８が突出していることにより、従来の単なる円板状等のターゲットに比して、ターゲット８の表面積が大きくなっている。このため、ターゲット８では、従来のターゲットに比して、荷電粒子線Ｌの照射面積を大きくすることができる。ターゲット８の表面積が大きくなっていることにより、従来に比してターゲット８への単位面積当たりの入熱量が低減し、かつ、冷却板１８によってターゲット８を冷却することができる表面積が増えている。よって、排熱効率を向上させることができ、熱によるターゲット８のダメージを抑制することができる。

また、ターゲット８が突出形状していることに伴って、ターゲット８に接する冷却板１８も突出している。このため、冷却板１８の表面積も、従来の冷却板に比して表面積が大きくなっている。これにより、冷却板１８の螺旋溝２４を従来よりも多く形成することができるので、ターゲット８を透過した荷電粒子線Ｌを、従来に比して多くの冷却水で捕捉することができる。荷電粒子線Ｌが冷却水に捕捉される分には、ブリスタリングという現象は生じない。よって、ターゲット８を薄くした場合に、ターゲット８を透過した荷電粒子線Ｌが、他の金属部材等でブリスタリングを引き起こしてしまうという問題を抑制できる。その結果、ターゲット８を荷電粒子線Ｌの透過可能な厚さ以下に薄くし易くなり、ターゲット８内のブリスタリングの発生を抑制できる。

以上より、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１によれば、ブリスタリングの発生を抑制すると共にターゲットへのダメージを抑制することができる。

また、本発明に係る中性子捕捉療法装置１におけるターゲット８は、湾曲している。このように、湾曲していると、平板状の場合よりも断面係数が大きくなり、構造強度が増すため、応力をより低減することができる。このため、ターゲット８の強度を高めることができ、ターゲット８がダメージを受けることをより抑制することが可能となる。

また、本発明に係る中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｌを出射する加速器１１と、加速器１１とターゲット８との間に設けられたビーム輸送路１２と、を更に備え、ターゲット８は、ビーム輸送路１２側へ突出している。ビーム輸送路１２側とは反対側は、中性子線を減速させるための減速材２１が配置されるため、反対側へターゲット８を突出させると装置全体が大型化してしまうおそれがある。これに対し、ターゲット８をビーム輸送路１２側へ突出させることで、装置全体の大型化を抑制しつつ、ターゲット８を突出形状とすることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置の構成について説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。

本実施形態に係る中性子捕捉療法装置では、ターゲットの板厚が一定ではない点で、第１実施形態に係る中性子捕捉療法装置１とは異なる。以下、図４を参照して、第１実施形態に係るターゲット８と本実施形態に係るターゲットとを比較して説明する。図４の（ａ）は、第１実施形態に係る中性子捕捉療法装置１が備えるターゲット８の概略断面図である。図４の（ａ）に示すように、第１実施形態に係る中性子捕捉療法装置１が備えるターゲット８は、板厚Ｄ１が一定である。

板厚Ｄ１は、上述のように、例えば荷電粒子線Ｌの飛程距離以下の照射厚となるような厚さである。ここで、照射厚を定義するため、荷電粒子線Ｌの照射軸Ａと略平行な基準軸Ｂ１，Ｂ２を設定する。なお、厳密には、荷電粒子線Ｌは荷電粒子線走査部１３の走査により照射軸Ａからある程度の角度をなして照射されることもあるが、ターゲット８に入射する際の荷電粒子線Ｌは照射軸Ａに対し略平行ビームとみなす。このため、ターゲット８の照射厚は、突出部８ｃの基準軸Ｂ１，Ｂ２方向の厚さとみなして考えるものとする。

照射厚とは、表面８ａ上の任意の点から裏面８ｂまでの距離のうち、荷電粒子線Ｌの基準軸Ｂ１，Ｂ２方向に沿った距離である。例えば、照射軸Ａに比較的近い基準軸Ｂ１方向に沿ったターゲット８の照射厚ｄ１、及び、照射軸Ａから比較的遠い基準軸Ｂ２方向に沿ったターゲット８の照射厚ｄ２等で示される。すなわち、照射厚ｄ１，ｄ２は、特許請求の範囲における荷電粒子線の照射軸方向のターゲットの厚さである。なお、図４で図示した基準軸Ｂ１，Ｂ２は、説明のために設定した便宜的なものであり、基準軸Ｂ１，Ｂ２と異なる位置に基準軸を設定した場合は、照射厚は照射厚ｄ１，ｄ２とは異なるものとなる。

第１実施形態に係るターゲット８では、照射軸Ａに比較的近い側の照射厚ｄ１と、照射軸Ａから比較的遠い側の照射厚ｄ２とは、必ずしも等しくない。これは、ターゲット８が凸状に湾曲した突出部８ｃを有することに起因する。説明のために、ターゲット８の突出部８ｃに対して、中央側領域５０Ａと、外周側領域５０Ｂと、を設定する。中央側領域５０Ａは、突出部８ｃの頂点に近い所定の範囲の領域である。外周側領域５０Ｂは、突出部８ｃのフランジ部８ｄ側に近い所定の範囲の領域であり、中央側領域５０Ａの周縁領域である。中央側領域５０Ａでは、基準軸Ｂ１が突出部８ｃの表面８ａを通過する点Ｐ１について、この点Ｐ１における表面８ａの法線と、基準軸Ｂ１とがなす角度θ１が、０°又は０°に近い。一方、外周側領域５０Ｂでは、基準軸Ｂ２が突出部８ｃの表面８ａを通過する点Ｐ２について、この点Ｐ２における表面８ａの法線と、基準軸Ｂ２とがなす角度θ２が、０°に近いとはみなせないほど大きい。このため、外周側領域５０Ｂの照射厚ｄ２は、中央側領域５０Ａの照射厚ｄ１よりも大きくなる。

よって、この影響により、外周側領域５０Ｂの照射厚ｄ２が、荷電粒子線Ｌが透過可能な最大厚みより大きくなってしまう場合も考えられる。また、上述のとおり、ターゲット８に入射する際の荷電粒子線Ｌは、荷電粒子線走査部１３の走査により照射軸Ａからある程度の角度をなして照射されることもあるため、荷電粒子線の照射軸方向は照射軸Ａの方向に比して若干偏向している。これによっても、外周側領域５０Ｂにおける照射厚ｄ２の大きさに同様の影響を少なからず与える可能性がある。そこで、このような場合には、荷電粒子線走査部１３は、外周側領域５０Ｂには荷電粒子線Ｌが照射されないように、荷電粒子線Ｌの照射位置を制御してもよい。これにより、照射厚ｄ１が荷電粒子線Ｌの飛程距離以下である中央側領域５０Ａに、積極的に荷電粒子線Ｌが照射されることとなり、ターゲット８内でのブリスタリングの発生を効果的に抑制することが可能となる。

これに対し、図４の（ｂ）は、第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置が備えるターゲットの概略断面図である。図４の（ｂ）に示すように、第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置が備えるターゲット４３は、第１実施形態に係るターゲット８と同様、板状であり、ビーム輸送路１２側に向かって凸状に湾曲して突出した突出部４３ｃと、突出部８３ｃの全周に広がるように延在するフランジ部４３ｄと、を有している。また、荷電粒子線Ｌが照射される表面４３ａと、冷却板１８に接する裏面４３ｂと、を有している。

説明のために、ターゲット４３の突出部４３ｃに対しても、ターゲット８の場合と同様、中央側領域５１Ａと、外周側領域５１Ｂと、を設定する。中央側領域５１Ａは、突出部４３ｃの頂点に近い所定の範囲の領域である。外周側領域５１Ｂは、突出部４３ｃのフランジ部４３ｄ側に近い所定の範囲の領域であり、中央側領域５１Ａの周縁領域である。中央側領域５１Ａでは、基準軸Ｂ１が突出部４３ｃの表面４３ａを通過する点Ｐ３について、この点Ｐ３における表面４３ａの法線と、基準軸Ｂ１とがなす角度θ３が、０°又は０°に近い。一方、外周側領域５１Ｂでは、基準軸Ｂ２が突出部４３ｃの表面４３ａを通過する点Ｐ４について、この点Ｐ４における表面４３ａの法線と、基準軸Ｂ２とがなす角度θ４が、０°に近いとはみなせないほど大きい。

ここで、外周側領域５１Ｂでは、ターゲット４３の板厚Ｄ２が一定となっていない。外周側領域５１Ｂでは、中央側領域５１Ａに対して離れるに従って板厚Ｄ２が小さくなっている。これにより、外周側領域５１Ｂの照射厚ｄ４は、中央側領域５１Ａの照射厚ｄ３と略同じ大きさとなっている。

以上、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果、すなわちブリスタリングの発生を抑制すると共にターゲットへのダメージを抑制することができるという効果を奏する。

また、本実施形態に係るターゲット４３では、外周側領域５１Ｂにおいて、板厚Ｄ２を薄くしている。これにより、外周側領域５１Ｂにおいて、照射厚ｄ４が小さくなるようにすることができる。すなわち、外周側領域５１Ｂにおける照射厚ｄ４を荷電粒子線Ｌの飛程距離以下とすることができる。したがって、中央側領域５１Ａだけでなく外周側領域５１Ｂにおいても、ブリスタリングの発生を抑制することが可能となる。

以上、本実施形態の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

また、上記実施形態では、外周側領域５１Ｂは、中央側領域５１Ａに対して離れるに従って板厚Ｄ２が小さくなっているとしたが、これに限られない。例えば、外周側領域５１Ｂでは、中央側領域５１Ａに比して小さい一定の板厚Ｄ２であるとしてもよい。また、外周側領域５１Ｂは板厚Ｄ２を薄くする領域とし、中央側領域５１Ａは板厚Ｄ２を薄くしない領域として明確に領域を分けてもよいが、明確には領域を分けずに段階的に厚さを調整してもよい。例えば、外周側領域５１Ｂだけでなく、中央側領域５１Ａについても、突出部８ｃの頂点から離れるに従って板厚Ｄ２が薄くなるとしてもよい。また、中央側領域５１Ａ及び外周側領域５１Ｂにおける板厚Ｄ２の薄くなり方は、上記課題を解決する限り、滑らかでなくてもよく、段階的に変化してもよい。

また、上記実施形態では、ターゲット８の突出部８ｃは、ビーム輸送路１２側に向かって突出しているとしたが、ビーム輸送路１２とは反対側に突出していてもよい。

１…中性子捕捉療法装置、８，４３…ターゲット、１１…加速器、１２…ビーム輸送路、１３…荷電粒子線走査部、１８…冷却板（冷却プレート）、２４…螺旋溝（冷却通路）、５０Ａ，５１Ａ…中央側領域、５０Ｂ，５１Ｂ…外周側領域、Ｌ…荷電粒子線、Ｎ…中性子線、Ｄ１，Ｄ２…板厚（ターゲットの厚さ）、ｄ１，ｄ２…照射厚（荷電粒子線の照射軸方向のターゲットの厚さ）、Ａ…照射軸。

Claims (5)

1. 荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させる板状のターゲットと、
   前記ターゲットに接するように冷却媒体が流れる冷却通路を有する冷却プレートと、
   を備え、
   前記ターゲットは、前記荷電粒子線の照射軸方向に沿って突出している、中性子捕捉療法装置。
2. 前記ターゲットは、湾曲している、請求項１に記載の中性子捕捉療法装置。
3. 前記荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記加速器と前記ターゲットとの間に設けられた輸送路と、
   を更に備え、
   前記ターゲットは、前記輸送路側へ突出している、請求項１又は２に記載の中性子捕捉療法装置。
4. 前記ターゲットの厚さは、外周側の領域が中央側の領域に比して薄い、請求項１〜３の何れか一項に記載の中性子捕捉療法装置。
5. 前記荷電粒子線を走査する走査部を更に備え、
   前記走査部は、前記荷電粒子線の照射軸方向のターゲットの厚さが所定値より大きい領域には前記荷電粒子線を照射しない、請求項１〜４の何れか一項に記載の中性子捕捉療法装置。

Images