JP2016115477A - Particle beam irradiation apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly accurate and a low cost particle beam irradiation apparatus that is compact, excellent in weight balance and not requiring adjustment of emittance asymmetry.SOLUTION: A particle beam irradiation apparatus S includes: an incident accelerator 2 for accelerating charged particles generated in an ion source 2A; an annular accelerator 1 for accelerating a charged particle beam sent from the incident accelerator 2 to a predetermined energy; and an irradiation field formation unit 4 which forms an irradiation field for irradiating an irradiation object J with the charged particle beam emitted from the annular accelerator 1 by an irradiation part 4p. The annular accelerator 1, incident accelerator 2, irradiation field formation unit 4 and irradiation part 4p are rotating about the same axis of rotation C.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、医用工学、加速器科学、粒子線照射に用いられる粒子線照射装置に関する。   The present invention relates to a particle beam irradiation apparatus used for medical engineering, accelerator science, and particle beam irradiation.

従来、がん対策として、照射(治療)効果の高さや副作用の少なさなどの優れた特徴を有する炭素ビームや陽子ビームを用いる粒子線照射(治療)法が注目されている。
この方法は、加速器から出射された粒子線ビームをがん細胞に照射することでがん細胞のDNA(deoxyribonucleic acid:デオキシリボ核酸)に損傷を与え、正常細胞に与える影響を抑えつつ、がん細胞を死滅させることができる。
Conventionally, as a cancer countermeasure, a particle beam irradiation (treatment) method using a carbon beam or a proton beam having excellent characteristics such as high irradiation (treatment) effect and few side effects has attracted attention.
This method damages cancer cell DNA (deoxyribonucleic acid) by irradiating the cancer cell with a particle beam emitted from an accelerator, while suppressing the effect on normal cells, Can be killed.

図12は、従来の粒子線照射の設備を示す斜視図である。
特許文献1の粒子線照射の設備(粒子線照射システムS100)は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器101、加速器101から出射される荷電粒子線を照射部109まで輸送するビーム輸送系102を備えている。
FIG. 12 is a perspective view showing a conventional particle beam irradiation facility.
The particle beam irradiation facility (particle beam irradiation system S100) of Patent Document 1 accelerates charged particles and emits charged particle beams, and a beam that transports charged particle beams emitted from the accelerator 101 to an irradiation unit 109. A transport system 102 is provided.

従来の粒子線照射システムS100は、加速器101が水平面に配置されている。そして、荷電粒子線はビーム輸送系102によって水平方向または垂直方向からの照射が可能になっている。
粒子線照射システムS100では、照射の方向が水平または垂直のみに限られているため、腫瘍に照射する際に患者の体を斜めにするなど患者J1の負担が大きい体位に固定する必要がある場合も多い。
In the conventional particle beam irradiation system S100, the accelerator 101 is arranged on a horizontal plane. The charged particle beam can be irradiated from the horizontal direction or the vertical direction by the beam transport system 102.
In the particle beam irradiation system S100, the irradiation direction is limited to only horizontal or vertical, and therefore it is necessary to fix the patient to a posture that places a heavy burden on the patient J1, such as tilting the patient's body when irradiating the tumor. There are many.

このため、特許文献2には、患者J1に対し任意の方向から粒子線ビームを照射するには回転ガントリー(特許文献2の図1A参照)が提案されている。
回転ガントリーは、ビーム輸送手段の先端部を回転することで照射方向を任意に選択できるようになっている。最終的に、回転ガントリーの先端部に設置される照射野形成装置により必要な粒子線ビームが照射可能になる。
For this reason, Patent Document 2 proposes a rotating gantry (see FIG. 1A of Patent Document 2) for irradiating the patient J1 with a particle beam from an arbitrary direction.
The rotating gantry can arbitrarily select the irradiation direction by rotating the tip of the beam transport means. Finally, the necessary particle beam can be irradiated by the irradiation field forming device installed at the tip of the rotating gantry.

特開平11−176599号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-176599 特表2013−505757号公報Special table 2013-505757 gazette 特開平9−265000号公報JP-A-9-265000 特許第4639401号公報Japanese Patent No. 4639401 特許第5368103号公報Japanese Patent No. 5368103

ところで、上述の特許文献1、2のように、加速器101を水平面に配置し、また回転ガントリーにより任意方向からの照射を可能にするというように機能分離している。そのため、照射システム全体の大型化をもたらしている。これは、高コスト化の原因となっている。また、回転ガントリーを支持する回転支持構造において、従来は重量バランスが悪くなることを防ぐためにカウンターウェイトを用いており、重量増、コスト増に繋がるという問題がある。   By the way, as in Patent Documents 1 and 2 described above, the functions are separated such that the accelerator 101 is arranged on a horizontal plane and irradiation from an arbitrary direction is enabled by a rotating gantry. For this reason, the entire irradiation system is enlarged. This causes high costs. Further, in the rotation support structure for supporting the rotation gantry, conventionally, a counterweight is used to prevent the weight balance from being deteriorated, and there is a problem that this leads to an increase in weight and cost.

更に、加速器と回転ガントリーが異なる平面上に配置されることによりエミッタンスが非対称になり照射量が把握し難くなるため、特許文献3、4のようなビームの調整手段が必要となっている。そのため、高コスト化の一因となっている。   Further, since the emittance is asymmetrical due to the accelerator and the rotating gantry being arranged on different planes, it becomes difficult to grasp the irradiation amount, so that a beam adjusting means as in Patent Documents 3 and 4 is required. Therefore, it is a cause of cost increase.

加えて、図12に示すように、従来の粒子線照射システムS100は設置スペースが大きくなっており、粒子線照射システムS100を展開する上で、大きな障害となっている。
特に、炭素を用いる粒子線照射システムS100は、陽子線に比較し、2倍の大きさが必要で、小型化のニーズが高い。
In addition, as shown in FIG. 12, the conventional particle beam irradiation system S100 has a large installation space, which is a major obstacle in developing the particle beam irradiation system S100.
In particular, the particle beam irradiation system S100 using carbon needs to be twice as large as the proton beam, and there is a high need for miniaturization.

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、小型で重量バランスに優れ、またエミッタンス非対称性を調整する必要がない高精度かつ低コストの粒子線照射装置の提供を目的とする。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-accuracy and low-cost particle beam irradiation apparatus that is small in size, excellent in weight balance, and does not require adjustment of emittance asymmetry.

前記課題を解決するため、第1の本発明の粒子線照射装置は、イオン源で発生させる荷電粒子を加速する入射用加速器と、前記入射用加速器から送られる荷電粒子ビームを所定のエネルギーに加速する環状の環状加速器と、前記環状加速器から出射した荷電粒子ビームを、照射部により照射対象に照射する照射野を形成する照射野形成部とを備え、前記環状加速器と前記入射用加速器と前記照射野形成部と照射部とは、同じ回転軸周りに回転している。   In order to solve the above-described problems, a particle beam irradiation apparatus according to a first aspect of the present invention accelerates a charged particle generated by an ion source to a predetermined energy, and accelerates a charged particle beam sent from the incident accelerator to a predetermined energy. And an irradiation field forming unit for forming an irradiation field for irradiating the irradiation target with the charged particle beam emitted from the annular accelerator, the annular accelerator, the incident accelerator, and the irradiation The field forming unit and the irradiation unit rotate around the same rotation axis.

第1の本発明の粒子線照射装置によれば、環状加速器と前記入射用加速器と前記照射野形成部と照射部とは、同じ回転軸周りに一体に回転するので小型化できる。そのため、設置スペースの狭小化を図れる。
また、粒子線ビームの搬送路が短く、低コスト化が可能である。さらに、粒子線ビームの位置出し、精度出しが容易になる。また、エミッタンスの調整が不要になる。
According to the particle beam irradiation apparatus of the first aspect of the present invention, the annular accelerator, the incident accelerator, the irradiation field forming unit, and the irradiation unit rotate integrally around the same rotation axis, and thus can be miniaturized. Therefore, the installation space can be reduced.
In addition, the particle beam transport path is short, and the cost can be reduced. Furthermore, the position and accuracy of the particle beam can be easily determined. Further, it is not necessary to adjust emittance.

第2の本発明の粒子線照射装置は、第1の本発明の粒子線照射装置において、前記回転軸は、照射対象の頭尾を結ぶ軸である。
第2の本発明の粒子線照射装置によれば、回転軸は照射対象の頭尾を結ぶ軸であるので、照射対象に荷電粒子ビームを回転させて均等な照射が行える。
The particle beam irradiation apparatus according to the second aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to the first aspect of the present invention, wherein the rotation axis is an axis connecting the head and tail of the irradiation target.
According to the particle beam irradiation apparatus of the second aspect of the present invention, since the rotation axis is an axis connecting the head and tail of the irradiation target, the charged particle beam can be rotated on the irradiation target and uniform irradiation can be performed.

第3の本発明の粒子線照射装置は、第1または第2の本発明の粒子線照射装置において、前記回転軸は、前記環状加速器内の粒子線ビームの軌道内を貫く位置に配置されている。
第3の本発明の粒子線照射装置によれば、前記回転軸は、前記環状加速器内の粒子線ビームの軌道内を貫く位置に配置されるので、粒子線照射装置が大きくなるのを抑えられる。
A particle beam irradiation apparatus according to a third aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to the first or second aspect of the present invention, wherein the rotation axis is disposed at a position penetrating the orbit of the particle beam in the annular accelerator. Yes.
According to the particle beam irradiation apparatus of the third aspect of the present invention, since the rotation shaft is disposed at a position penetrating the orbit of the particle beam in the annular accelerator, it is possible to suppress the particle beam irradiation apparatus from becoming large. .

第4の本発明の粒子線照射装置は、第1から第3の何れかの本発明の粒子線照射装置において、前記回転軸は、鉛直方向より水平方向に近い方向である。
第4の本発明の粒子線照射装置によれば、環状加速器を縦置きにでき、粒子線照射装置の設置スペースが縦長の場合に環状加速器を円滑に収容できる。
A particle beam irradiation apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the rotation axis is closer to the horizontal direction than to the vertical direction.
According to the particle beam irradiation apparatus of the fourth aspect of the present invention, the annular accelerator can be placed vertically, and the annular accelerator can be smoothly accommodated when the installation space of the particle beam irradiation apparatus is vertically long.

第5の本発明の粒子線照射装置は、第1から第4の何れかの本発明の粒子線照射装置において、前記回転軸は、略水平方向である。
第5の本発明の粒子線照射装置によれば、回転軸が略水平方向であるので、照射対象が横たわったまま照射を受けることができる。
A particle beam irradiation apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the rotation axis is substantially horizontal.
According to the particle beam irradiation apparatus of the fifth aspect of the present invention, since the rotation axis is substantially horizontal, irradiation can be performed while the irradiation target is lying.

第6の本発明の粒子線照射装置は、第1から第5の何れかの本発明の粒子線照射装置において、前記環状加速器のビーム周回軌道は、前記回転軸に略垂直である。
第6の本発明の粒子線照射装置によれば、環状加速器のビーム周回軌道は、前記回転軸に略垂直であるので、環状加速器を回転軸に対して小型にして照射を行える。
A particle beam irradiation apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the beam orbit of the annular accelerator is substantially perpendicular to the rotation axis.
According to the particle beam irradiation apparatus of the sixth aspect of the present invention, since the beam circling orbit of the annular accelerator is substantially perpendicular to the rotation axis, irradiation can be performed with the annular accelerator being small with respect to the rotation axis.

第7の本発明の粒子線照射装置は、第1から第6の何れかの本発明の粒子線照射装置において、回転軸は、前記環状加速器を成す中心軸である。
第7の本発明の粒子線照射装置によれば、重量物である環状加速器を回転軸に対称に配置するため、重量バランスがよい。そのため、重量バランスをとるためのカウンターウェイトを削減できる。
A particle beam irradiation apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, wherein the rotation axis is a central axis that forms the annular accelerator.
According to the particle beam irradiation apparatus of the seventh aspect of the present invention, since the annular accelerator, which is a heavy object, is arranged symmetrically with respect to the rotation axis, the weight balance is good. Therefore, it is possible to reduce the counterweight for balancing the weight.

第8の本発明の粒子線照射装置は、第1から第7の何れかの本発明の粒子線照射装置において、照射野形成部と前記照射部とは、前記環状加速器の内方に配置されている。
第8の本発明の粒子線照射装置によれば、照射野形成部と前記照射部とは、前記環状加速器の内方に配置されるので、装置の小型化を図れる。また、偏向電磁石を削減でき、コスト削減を図れる。
The particle beam irradiation apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, wherein the irradiation field forming unit and the irradiation unit are disposed inside the annular accelerator. ing.
According to the particle beam irradiation apparatus of the eighth aspect of the present invention, since the irradiation field forming part and the irradiation part are arranged inside the annular accelerator, the apparatus can be reduced in size. Further, the number of deflection electromagnets can be reduced, and the cost can be reduced.

第9の本発明の粒子線照射装置は、第1から第8の何れかの本発明の粒子線照射装置において、前記入射用加速器と、前記環状加速器と、前記照射野形成部と、前記照射部とは、前記回転軸周りに回転する回転構造に一体に固定されている。
第9の本発明の粒子線照射装置によれば、回転構造に入射用加速器と前記環状加速器と前記照射野形成部と前記照射部とを一体に固定することで、回転軸周りに一体に回転できる。
A particle beam irradiation apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, wherein the incident accelerator, the annular accelerator, the irradiation field forming unit, and the irradiation The part is integrally fixed to a rotating structure that rotates around the rotating shaft.
According to the particle beam irradiation apparatus of the ninth aspect of the present invention, the incident accelerator, the annular accelerator, the irradiation field forming unit, and the irradiation unit are integrally fixed to the rotating structure, so that they rotate integrally around the rotation axis. it can.

第10の本発明の粒子線照射装置は、第1から第9の何れかの本発明の粒子線照射装置において、前記環状加速器は、シンクロトロンまたはサイクロトロンである。
第10の本発明の粒子線照射装置によれば、環状加速器は、シンクロトロンまたはサイクロトロンであるので、それぞれのシンクロトロンまたはサイクロトロンを設置する際、第1から第9の何れかの本発明の効果を奏する。
A particle beam irradiation apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the particle beam irradiation apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the annular accelerator is a synchrotron or a cyclotron.
According to the particle beam irradiation apparatus of the tenth aspect of the present invention, since the annular accelerator is a synchrotron or a cyclotron, the effects of any one of the first to ninth aspects of the present invention are set when each synchrotron or cyclotron is installed. Play.

本発明によれば、小型で重量バランスに優れ、またエミッタンス非対称性を調整する必要がない高精度かつ低コストの粒子線照射装置を実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the highly accurate and low-cost particle beam irradiation apparatus which is small, is excellent in weight balance, and does not need to adjust emittance asymmetry is realizable.

本発明の粒子線照射装置の一形態を示す正面図。The front view which shows one form of the particle beam irradiation apparatus of this invention. (a)は本発明の実施形態1に係る粒子線照射装置を患者の足もと側から見た斜視図、(b)は、実施形態1に係る粒子線照射装置を患者の頭部側から見た斜視図。(A) is the perspective view which looked at the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention from the patient's foot side, (b) saw the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 1 from the patient's head side. Perspective view. (a)は図2(a)のA方向矢視図、(b)は、(a)の左側面図、(c)は(a)の右側面図。2A is a view in the direction of arrow A in FIG. 2A, FIG. 2B is a left side view of FIG. 2A, and FIG. 3C is a right side view of FIG. (a)は図3(a)の上面図のB方向矢視図、(b)は、図3(a)の下面図のD方向矢視図、(c)は、図3(c)のE方向矢視図。3A is a view in the direction B of the top view of FIG. 3A, FIG. 3B is a view in the direction of the arrow D in the bottom view of FIG. 3A, and FIG. 3C is the view in FIG. E direction arrow directional view. 粒子線照射装置が回転機構にセットされた状態を示す一方向から見た斜視図。The perspective view seen from one direction which shows the state by which the particle beam irradiation apparatus was set to the rotation mechanism. 粒子線照射装置が回転機構にセットされた状態を示す図5の逆方向から見た斜視図。The perspective view seen from the reverse direction of FIG. 5 which shows the state by which the particle beam irradiation apparatus was set to the rotation mechanism. 本発明の実施形態2に係る粒子線照射装置を照射対象の患者の足もと側から見た斜視図。The perspective view which looked at the particle beam irradiation apparatus concerning Embodiment 2 of the present invention from the patient's foot side of irradiation object. (a)は本発明の実施形態3に係る粒子線照射装置を照射対象の患者の足もと側から見た斜視図、(b)は実施形態3に係る粒子線照射装置を照射対象の患者の頭部側から見た斜視図。(A) is the perspective view which looked at the particle beam irradiation apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention from the patient's foot side of irradiation object, (b) is the head of the patient who is irradiation object of the particle beam irradiation apparatus concerning Embodiment 3. The perspective view seen from the section side. 本発明の変形例の粒子線照射装置を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the particle beam irradiation apparatus of the modification of this invention. 環状加速器やサイクロトロンが回動する回転軸の位置を模式的に示す正面図。The front view which shows typically the position of the rotating shaft which a cyclic | annular accelerator and a cyclotron rotate. 環状加速器の回転軸を傾けた場合の斜視図。The perspective view at the time of inclining the rotating shaft of a cyclic | annular accelerator. 従来の粒子線照射の設備を示す斜視図。The perspective view which shows the installation of the conventional particle beam irradiation.

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の粒子線照射装置の一形態を示す正面図である。図1では、照射対象の患者を頭部側から水平方向に見たものである。
本発明の粒子線照射装置Sは、略鉛直方向に沿って設置する環状加速器1、ビーム輸送手段3、および照射野形成装置4を、回転機構kを用いて同一の回転軸Cの周りに回転させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the particle beam irradiation apparatus of the present invention. In FIG. 1, the patient to be irradiated is seen from the head side in the horizontal direction.
The particle beam irradiation apparatus S of the present invention rotates the annular accelerator 1, the beam transport means 3, and the irradiation field forming apparatus 4 installed along a substantially vertical direction around the same rotation axis C by using a rotation mechanism k. Let

換言すれば、粒子線照射装置Sは、環状加速器1、入射用加速器2(図2(a)、(b)参照)、ビーム輸送手段3、および照射野形成装置4が同一の回転軸C周りに回転可能なように配置される。
粒子線照射装置Sでは、図1に示すように、環状加速器1内での最重量物である偏向電磁石6が回転軸Cに対して対称的に配置されており、重量バランスに優れている。
In other words, the particle beam irradiation apparatus S includes an annular accelerator 1, an incident accelerator 2 (see FIGS. 2A and 2B), a beam transport unit 3, and an irradiation field forming apparatus 4 around the same rotation axis C. It is arranged to be rotatable.
In the particle beam irradiation apparatus S, as shown in FIG. 1, the deflection electromagnet 6 which is the heaviest object in the annular accelerator 1 is arranged symmetrically with respect to the rotation axis C, and the weight balance is excellent.

これにより、粒子線照射装置Sでは、照射対象の患者Jに対して任意の方向からの照射を可能にしつつ、装置の小型化、高精度化を実現している。粒子線照射装置Sの小型化・低コスト化により、粒子線照射装置Sが普及する可能性が広がる。   Thereby, in the particle beam irradiation apparatus S, it is possible to irradiate the irradiation target patient J from an arbitrary direction, while realizing miniaturization and high accuracy of the apparatus. As the particle beam irradiation apparatus S is reduced in size and cost, the possibility that the particle beam irradiation apparatus S will be widened increases.

<<実施形態1>>
図2(a)は、本発明の実施形態1に係る粒子線照射装置を患者の足もと側から見た斜視図であり、図2(b)は、実施形態1に係る粒子線照射装置を患者の頭部側から見た斜視図である。
実施形態1の粒子線照射装置Sは、入射用加速器2(2A、2B)と環状加速器1とビーム輸送手段3と照射野形成装置4を備えている。
<< Embodiment 1 >>
FIG. 2A is a perspective view of the particle beam irradiation apparatus according to the first embodiment of the present invention as viewed from the patient's foot side, and FIG. 2B shows the particle beam irradiation apparatus according to the first embodiment of the patient. It is the perspective view seen from the head side.
The particle beam irradiation apparatus S of the first embodiment includes an incident accelerator 2 (2A, 2B), an annular accelerator 1, a beam transport means 3, and an irradiation field forming apparatus 4.

そして、照射野形成装置4の先端のビーム照射ポート4pから、照射対象の患者Jに所定の線量の荷電粒子ビームが照射される。
粒子線照射装置Sは、図示しないコントローラにより制御される。
The patient J to be irradiated is irradiated with a charged particle beam having a predetermined dose from the beam irradiation port 4p at the tip of the irradiation field forming device 4.
The particle beam irradiation apparatus S is controlled by a controller (not shown).

<入射用加速器2>
入射用加速器2は、荷電粒子を生成して所定のエネルギーに加速した荷電粒子を環状加速器1に供給する役割をもつ。
入射用加速器2は、イオン源2Aと線形加速器2Bとを備えている。イオン源2Aと線形加速器2Bと環状加速器1とは、高真空に保たれる入射ビーム路2mで連結されている。
<Injection accelerator 2>
The incident accelerator 2 has a role of supplying charged particles generated by generating charged particles and accelerating to a predetermined energy to the annular accelerator 1.
The incident accelerator 2 includes an ion source 2A and a linear accelerator 2B. The ion source 2A, the linear accelerator 2B, and the annular accelerator 1 are connected by an incident beam path 2m maintained at a high vacuum.

イオン源2Aは、中性ガスに高速の電子を衝突させるなどしてイオンを生成し、線形加速器2Bにて環状加速器1で加速可能な状態に加速する。イオン化される原子、粒子としては、例えば、水素、ヘリウム、炭素、窒素、酸素、ネオン、シリコン、アルゴンなどがある。   The ion source 2A generates ions, for example, by colliding high-speed electrons with a neutral gas, and accelerates the linear accelerator 2B to a state where it can be accelerated by the annular accelerator 1. Examples of atoms and particles to be ionized include hydrogen, helium, carbon, nitrogen, oxygen, neon, silicon, and argon.

線形加速器2Bは、イオン源2Aから供給される荷電粒子を所定のエネルギーまで加速して、環状加速器1に供給する。線形加速器2Bとしては、例えば、高周波の4極電場によって荷電粒子の加速と集束を行うRFQライナックやドリフトチューブライナックが用いられる。線形加速器2Bによって、荷電粒子は、例えば、核子あたり数MeV程度のエネルギーに加速される。   The linear accelerator 2 </ b> B accelerates charged particles supplied from the ion source 2 </ b> A to a predetermined energy, and supplies the accelerated energy to the annular accelerator 1. As the linear accelerator 2B, for example, an RFQ linac or a drift tube linac that accelerates and focuses charged particles with a high-frequency quadrupole electric field is used. The charged particles are accelerated to an energy of about several MeV per nucleon by the linear accelerator 2B, for example.

<環状加速器1>
環状加速器(シンンクロトロン)1は、入射用加速器2の線形加速器2Bから供給される荷電粒子を、環状加速器1から出射される出射ビームのエネルギーまで加速する。
線形加速器2Bから供給される荷電粒子は、入射インフレクタ2Cによって、入射用加速器2からの軌道が偏向され、周回軌道をもつ環状加速器1に入射される。
環状加速器1は、荷電粒子を出射ビームのエネルギーまで加速するための構成要素として、発散四極電磁石5と偏向電磁石6と収束電磁石7と不図示の高周波加速空胴とを備えている。
<Annular accelerator 1>
The annular accelerator (synchrotron) 1 accelerates charged particles supplied from the linear accelerator 2B of the incident accelerator 2 to the energy of the outgoing beam emitted from the annular accelerator 1.
The charged particles supplied from the linear accelerator 2B are incident on the annular accelerator 1 having a circular orbit after the trajectory from the incident accelerator 2 is deflected by the incident inflector 2C.
The annular accelerator 1 includes a divergent quadrupole electromagnet 5, a deflection electromagnet 6, a converging electromagnet 7, and a high-frequency acceleration cavity (not shown) as components for accelerating charged particles to the energy of the outgoing beam.

環状加速器1は、出射ビームを取り出すための構成要素として、出射用静電デフレクタ8aと出射用偏向電磁石8bとを備えている。なお、出射ビームとは、照射対象に照射するために、環状加速器1から取り出される荷電粒子ビームをいう。   The annular accelerator 1 includes an output electrostatic deflector 8a and an output deflection electromagnet 8b as components for extracting the output beam. In addition, an emitted beam means the charged particle beam taken out from the annular accelerator 1 in order to irradiate irradiation object.

出射用静電デフレクタ8aは、取り出される荷電粒子ビームを環状加速器1内を周回する荷電粒子ビームの外側方向にけり出すため、周回する荷電粒子ビームに電場を印加して取り出される荷電粒子ビームを分離するデフレクタ電極を有している。
環状加速器1は、発散電磁石5と偏向電磁石6と収束電磁石7が周回状に構成されている。
The outgoing electrostatic deflector 8a separates the extracted charged particle beam by applying an electric field to the circulating charged particle beam in order to project the extracted charged particle beam in the outer direction of the charged particle beam circulating in the annular accelerator 1. A deflector electrode.
In the annular accelerator 1, a diverging electromagnet 5, a deflecting electromagnet 6, and a converging electromagnet 7 are formed in a circular shape.

環状加速器1に入射した荷電粒子ビームは、発散電磁石5と収束電磁石7とによって発散と収束とを繰り返しつつ偏向電磁石6によって偏向されることで、環状加速器1内の周回軌道上を周回する。   The charged particle beam incident on the annular accelerator 1 is deflected by the deflecting electromagnet 6 while repeatedly diverging and converging by the diverging electromagnet 5 and the converging electromagnet 7, and thus circulates on the circular orbit in the annular accelerator 1.

高周波加速空胴は、内部に設けられる加速ギャップ(図示せず)の間に発生する電界によって、環状加速器1の周回軌道を周回する荷電粒子を加速するものである。高周波加速空胴において、加速ギャップの間を通る荷電粒子は、正のエネルギーゲインを得られる位相で高周波電界が印加されて加速され、周回毎にエネルギーが増加していく。また、出射ビームの出射終了後、加速ギャップの間で発生する電界の位相を逆にすることによって、荷電粒子を減速し放射線の発生を抑制する。   The high-frequency accelerating cavity accelerates charged particles that circulate around the circular orbit of the annular accelerator 1 by an electric field generated between acceleration gaps (not shown) provided inside. In the high-frequency accelerating cavity, charged particles passing between the acceleration gaps are accelerated by applying a high-frequency electric field at a phase where a positive energy gain can be obtained, and the energy increases with each revolution. In addition, after the exit of the exit beam, the charged particles are decelerated and the generation of radiation is suppressed by reversing the phase of the electric field generated between the acceleration gaps.

環状加速器1において、荷電粒子は、所定のエネルギー、例えば核子あたり数百MeVのエネルギーまで加速される。
この際、偏向電磁石6、発散電磁石5および収束電磁石7は、高周波加速空胴における加速または減速に同期して、加速または減速された荷電粒子のエネルギーに応じて、荷電粒子が環状加速器1の周回軌道に沿った軌道を描くように、磁場強度がコントローラにより制御される。
In the annular accelerator 1, charged particles are accelerated to a predetermined energy, for example an energy of several hundred MeV per nucleon.
At this time, the deflecting electromagnet 6, the diverging electromagnet 5 and the converging electromagnet 7 are arranged so that the charged particles are circulated around the annular accelerator 1 according to the energy of the charged particles accelerated or decelerated in synchronization with the acceleration or deceleration in the high frequency acceleration cavity. The magnetic field strength is controlled by the controller so as to draw a trajectory along the trajectory.

周回軌道上で所定のエネルギーに加速された荷電粒子ビームは、出射用静電デフレクタ8aと出射用偏向電磁石8bとによって、その軌道を変更されて、環状加速器1から出射され、出射ビームとしてビーム輸送手段3に取り出される。
ビーム輸送手段3は、照射野形成装置4に出射ビームである荷電粒子ビームを導く。照射野形成装置4において、取り出された出射ビームの荷電粒子ビームは、照射深度を調整しつつ一定なビーム径で照射野が形成される。そして、照射野形成装置4の先端のビーム照射ポート4pから、形成された照射野をもつ荷電粒子ビームが、照射対象の患者Jに照射される。
なお、環状加速器1は環状であれば、ひし形、6角形、円形など形状は特に限定されない。
The charged particle beam accelerated to a predetermined energy on the circular orbit is changed in its orbit by the outgoing electrostatic deflector 8a and the outgoing deflecting electromagnet 8b, emitted from the annular accelerator 1, and transported as an outgoing beam. Take out to means 3.
The beam transport means 3 guides a charged particle beam, which is an outgoing beam, to the irradiation field forming device 4. In the irradiation field forming device 4, the extracted charged particle beam of the emitted beam forms an irradiation field with a constant beam diameter while adjusting the irradiation depth. The charged particle beam having the formed irradiation field is irradiated from the beam irradiation port 4p at the tip of the irradiation field forming apparatus 4 to the irradiation target patient J.
In addition, if the annular accelerator 1 is cyclic | annular, shapes, such as a rhombus, a hexagon, and a circle, will not be specifically limited.

<環状加速器1の制御>
コントローラは、入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B)、入射インフレクタ2Cと、環状加速器1を構成する発散電磁石5、偏向電磁石6、収束電磁石7、高周波加速空胴、出射用静電デフレクタ8a、出射用偏向電磁石8bなどを制御する。
<Control of annular accelerator 1>
The controller includes an incident accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B), an incident inflector 2C, a divergent electromagnet 5, a deflecting electromagnet 6, a converging electromagnet 7, a high-frequency accelerating cavity, and an output electrostatic that constitute the annular accelerator 1. The deflector 8a, the outgoing deflection electromagnet 8b, and the like are controlled.

これにより、イオン源2Aでの荷電粒子の生成、線形加速器2Bによる前段加速、環状加速器1への入射、加速および荷電粒子ビームの環状加速器1からの出射、さらに、ビーム輸送手段3、照射野形成装置4を通過しての取り出した荷電粒子ビーム(出射ビーム)の照射対象への照射の制御が遂行される。   Thereby, generation of charged particles in the ion source 2A, pre-acceleration by the linear accelerator 2B, incidence to the annular accelerator 1, acceleration and emission of the charged particle beam from the annular accelerator 1, and further, beam transport means 3 and irradiation field formation Control of irradiation to the irradiation target of the extracted charged particle beam (outgoing beam) that has passed through the apparatus 4 is performed.

入射用加速器2、環状加速器1、ビーム輸送手段3などの随所には荷電粒子のモニタ(図示せず)が配置され、荷電粒子の軌道、電流量およびエネルギーが測定され、コントローラにその測定信号がフィードバックされることによって、制御が行われる。   Charged particle monitors (not shown) are arranged everywhere in the incident accelerator 2, the annular accelerator 1, the beam transport means 3, etc., and the trajectory, current amount and energy of the charged particles are measured, and the measurement signal is sent to the controller. Control is performed by feedback.

<粒子線照射装置Sの機器レイアウト>
図3(a)は、図2(a)のA方向矢視図、図3(b)は、図3(a)の左側面図、図3(c)は、図3(a)の右側面図である。図4(a)は、図3(a)の上面図のB方向矢視図、図4(b)は、図3(a)の下面図のD方向矢視図、図4(c)は、図3(a)のE方向矢視図である。
<Device layout of particle beam irradiation apparatus S>
3A is a view in the direction of arrow A in FIG. 2A, FIG. 3B is a left side view of FIG. 3A, and FIG. 3C is a right side of FIG. FIG. 4A is a view in the B direction of the top view of FIG. 3A, FIG. 4B is a view of the D direction in the bottom view of FIG. 3A, and FIG. FIG. 4 is a view in the direction of arrow E in FIG.

粒子線照射装置Sでは、機器レイアウト上、水平面(地表面)に対して垂直な鉛直面として、以下の第1の鉛直面と、第2の鉛直面と、第3の鉛直面の3つがある。
そして、それぞれ第1、第2、第3の垂直面(鉛直面)に、環状の環状加速器1、入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B)、照射野形成装置4がそれぞれ配置されている。粒子線照射装置Sは、これらの機器(1、2、4)が一体化されて、共通する同一の軸Cの周りに回転する。
In the particle beam irradiation apparatus S, there are three vertical planes perpendicular to the horizontal plane (the ground surface), the first vertical plane, the second vertical plane, and the third vertical plane on the equipment layout. .
Annular annular accelerator 1, incident accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B), and irradiation field forming device 4 are arranged on the first, second, and third vertical planes (vertical planes), respectively. Yes. In the particle beam irradiation apparatus S, these devices (1, 2, 4) are integrated and rotate around the same common axis C.

(i―1)第1の垂直面(鉛直面)p1
第1の垂直面(鉛直面)p1は、環状の環状加速器1のビーム周回軌道面となる面である。かつ、第1の垂直面(鉛直面)p1は、環状加速器1の周回軌道の中心(環状の中心)を通る軸、つまり水平面(地表面)と平行な方向の軸を回転軸Cとして、この第1の垂直面(鉛直面)p1内で、その環状の環状加速器1が回転するように、環状加速器1を縦置き(鉛直方向)に配置する。すなわち、環状加速器1の荷電粒子ビームの周回軌道は、回転軸Cに垂直な平面(第1の垂直面(鉛直面))p1内にある。
(I-1) First vertical plane (vertical plane) p1
The first vertical plane (vertical plane) p <b> 1 is a plane that serves as a beam orbit surface of the annular annular accelerator 1. The first vertical plane (vertical plane) p1 is an axis passing through the center (annular center) of the circular orbit of the annular accelerator 1, that is, an axis parallel to the horizontal plane (ground surface). In the first vertical plane (vertical plane) p1, the annular accelerator 1 is disposed vertically (vertical direction) so that the annular accelerator 1 rotates. That is, the orbit of the charged particle beam of the annular accelerator 1 is in a plane (first vertical plane (vertical plane)) p1 perpendicular to the rotation axis C.

(i―2)第2の垂直面(鉛直面)p2
第2の垂直面(鉛直面p2)は、回転軸Cに垂直な鉛直方向に、第1の垂直面(鉛直面)p1と間隔をおいて位置する面である。第2の垂直面(鉛直面)p2は、照射野形成装置4とその照射野形成装置4の先端のビーム照射ポート4pとを、回転軸Cに向けて垂直に設置する面であり、回転軸Cを回転中心として、第2の垂直面(鉛直面)p2内で、照射野形成装置4およびビーム照射ポート4pが回転するように、照射野形成装置4およびビーム照射ポート4pが配置される。
(I-2) Second vertical plane (vertical plane) p2
The second vertical plane (vertical plane p2) is a plane that is positioned in the vertical direction perpendicular to the rotation axis C and spaced from the first vertical plane (vertical plane) p1. The second vertical surface (vertical surface) p2 is a surface on which the irradiation field forming device 4 and the beam irradiation port 4p at the tip of the irradiation field forming device 4 are installed vertically toward the rotation axis C. The rotation axis The irradiation field forming device 4 and the beam irradiation port 4p are arranged so that the irradiation field forming device 4 and the beam irradiation port 4p rotate in the second vertical plane (vertical plane) p2 with C as the rotation center.

(i―3)第3の垂直面(鉛直面)p3
第3の垂直面(鉛直面)p3は、回転軸Cに垂直な鉛直方向に、第1の垂直面(鉛直面)p1と間隔をおいて、第2の垂直面(鉛直面)p2とは反対側に位置する面である。
第3の垂直面(鉛直面)p3内には、入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B等)が配置される。この構成により、上述の回転軸Cを回転中心として、第3の垂直面(鉛直面)内で、入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B等)が回転する。
(I-3) Third vertical plane (vertical plane) p3
The third vertical plane (vertical plane) p3 is spaced apart from the first vertical plane (vertical plane) p1 in the vertical direction perpendicular to the rotation axis C, and is different from the second vertical plane (vertical plane) p2. It is a surface located on the opposite side.
An incident accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B, etc.) is arranged in the third vertical plane (vertical plane) p3. With this configuration, the incident accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B, etc.) rotates in the third vertical plane (vertical plane) with the rotation axis C as the rotation center.

そして、粒子線照射装置Sのそれぞれ機器は、3つの各垂直面(鉛直面)p1、p2、p3に以下のように設置される。
第1に、第1の垂直面(鉛直面)p1における環状加速器1と、第2の垂直面(鉛直面)p2における照射野形成装置4とは、ビーム輸送手段3の偏向電磁石3a、3bによって、第1の垂直面(鉛直面)p1内の環状加速器1のビーム周回軌道から荷電粒子ビームを取り出される。取り出された荷電粒子ビームは、第2の垂直面(鉛直面)p2に配置された照射野形成装置4に導くように、一体的な構造とされている。
And each apparatus of the particle beam irradiation apparatus S is installed as follows on each of three vertical surfaces (vertical surface) p1, p2, and p3.
First, the annular accelerator 1 on the first vertical plane (vertical plane) p1 and the irradiation field forming apparatus 4 on the second vertical plane (vertical plane) p2 are deflected by the deflection electromagnets 3a and 3b of the beam transport means 3. The charged particle beam is extracted from the beam orbit of the annular accelerator 1 in the first vertical plane (vertical plane) p1. The extracted charged particle beam has an integral structure so as to be guided to the irradiation field forming device 4 disposed on the second vertical plane (vertical plane) p2.

また、第2に、第1の垂直面(鉛直面)p1における環状加速器1と、第3の垂直面(鉛直面)p3における入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B)とは、入射インフレクタ2C(偏向電磁石)(図2参照)によって、第3の垂直面(鉛直面)p3の入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B等)から得られる荷電粒子ビームを、第1の垂直面(鉛直面)p1の環状加速器1に入射させるように、一体的な構造とされている。
以上説明したように、粒子線照射装置Sの機器全体を、同一の回転軸C周りに回転可能なように配置する機器レイアウトとしている。
Second, the annular accelerator 1 on the first vertical plane (vertical plane) p1 and the incident accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B) on the third vertical plane (vertical plane) p3 are incident. A charged particle beam obtained from an injecting accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B, etc.) on a third vertical plane (vertical plane) p3 by an inflector 2C (deflecting electromagnet) (see FIG. 2) It is made into an integral structure so that it may inject into the annular accelerator 1 of the vertical surface (vertical surface) p1.
As described above, the entire apparatus of the particle beam irradiation apparatus S has an apparatus layout that is arranged so as to be rotatable around the same rotation axis C.

<環状加速器1の回転機構>
次に、粒子線照射装置Sの機器を回転軸C周りに回転させる機構について説明する。
図5は、粒子線照射装置Sが回転機構にセットされた状態を示す一方向から見た斜視図であり、図6は、粒子線照射装置Sが回転機構にセットされた状態を示す図5の逆方向から見た斜視図である。
粒子線照射装置Sの機器が回転軸C周りに回転するように、粒子線照射装置Sの機器を設置する円筒状の回転架台Tを、回転軸Cが中心軸となるようにセットする。
<Rotation mechanism of annular accelerator 1>
Next, a mechanism for rotating the device of the particle beam irradiation apparatus S around the rotation axis C will be described.
FIG. 5 is a perspective view seen from one direction showing a state where the particle beam irradiation apparatus S is set on the rotation mechanism, and FIG. 6 shows a state where the particle beam irradiation apparatus S is set on the rotation mechanism. It is the perspective view seen from the reverse direction.
The cylindrical rotary mount T on which the apparatus of the particle beam irradiation apparatus S is installed is set so that the rotation axis C becomes the central axis so that the apparatus of the particle beam irradiation apparatus S rotates around the rotation axis C.

具体的には、台座d1、d2の上に、ターニングローラーおよびこれを駆動するモータを有する回転手段r1、r2、r3、r4が設置される。
回転架台Tは、回転手段r1、r2、r3、r4に支持されるとともに回転駆動される。
回転架台Tの周囲には、粒子線照射装置Sの環状加速器1が固定されるとともに、環状加速器1に連結される入射用加速器2、出射系のビーム輸送手段3、照射野形成装置4等が共に、固定される。
Specifically, rotating means r1, r2, r3, r4 having turning rollers and motors for driving the turning rollers are installed on the bases d1, d2.
The rotary mount T is supported by the rotating means r1, r2, r3, r4 and is driven to rotate.
Around the rotating mount T, the annular accelerator 1 of the particle beam irradiation apparatus S is fixed, and the incident accelerator 2 connected to the annular accelerator 1, the beam transport means 3 of the emission system, the irradiation field forming apparatus 4 and the like. Both are fixed.

上記構成により、回転手段r1、r2、r3、r4により回転架台Tを回転駆動することにより、粒子線照射装置Sを回転軸C周りに回転させる。そして、粒子線照射装置Sの照射野形成装置4の先端のビーム照射ポート4pから、照射対象の患者Jの患部に出射ビームの荷電粒子ビームが回転軸C周りに回転しつつ照射される。   With the above configuration, the particle beam irradiation apparatus S is rotated about the rotation axis C by rotationally driving the rotation base T by the rotation means r1, r2, r3, r4. Then, the charged particle beam of the emitted beam is irradiated to the affected area of the patient J to be irradiated while rotating around the rotation axis C from the beam irradiation port 4p at the tip of the irradiation field forming device 4 of the particle beam irradiation apparatus S.

なお、回転架台Tとして、円筒状の場合を例に挙げて説明したが、回転架台Tはトラス構造でもよく、環状加速器1に連結される入射用加速器2、出射系のビーム輸送手段3、照射野形成装置4等が共に一体となって回転できれば、その構造は任意に選択できる。   In addition, although the cylindrical case was mentioned as an example and demonstrated as the rotation mount T, the rotation mount T may be a truss structure, the incident accelerator 2 connected to the annular accelerator 1, the beam transport means 3 of an output system, irradiation If the field forming device 4 and the like can be rotated together, the structure can be arbitrarily selected.

上記構成によれば、下記の効果を奏する。
1.粒子線照射装置Sの環状加速器1、ビーム輸送手段3、並びに照射野形成装置4を同一の軸周りに配置することにより、従来の粒子線照射装置に比べて、小型で重量バランスに優れる。粒子線照射装置Sでは、回転軸Cに対称に重量物があり(図1参照)、粒子線照射装置Sを回転させる際に重量バランスが極めてよい。
According to the said structure, there exists the following effect.
1. By disposing the annular accelerator 1, the beam transport means 3, and the irradiation field forming device 4 of the particle beam irradiation apparatus S around the same axis, the particle beam irradiation apparatus S is smaller and has an excellent weight balance as compared with the conventional particle beam irradiation apparatus. In the particle beam irradiation apparatus S, there is a heavy object symmetrically with respect to the rotation axis C (see FIG. 1), and the weight balance is very good when the particle beam irradiation apparatus S is rotated.

そのため、従来必要であった重量バランスを取るためのカウンターウェイトを削減できる。例えば、従来、カウンターウェイトを60トン設置する必要があったものが、40トンにでき、1/3程度削減できる。そのため、軽量化が図れる。   Therefore, it is possible to reduce the counterweight for achieving a weight balance that has been conventionally required. For example, what conventionally required 60 tons of counterweights can be reduced to 40 tons, which can be reduced by about 1/3. Therefore, weight reduction can be achieved.

2.また、環状加速器1、ビーム輸送手段3、並びに照射野形成装置4を、照射対象の患者Jの頭尾を結ぶを回転軸Cとして、回転軸Cを中心に回転させる構成とすることで、照射対象の患者Jの体位を変えることなく、照射対象の患者Jの任意の部位への照射が容易にかつ円滑に行える。 2. In addition, the annular accelerator 1, the beam transport means 3, and the irradiation field forming device 4 are configured to rotate around the rotation axis C with the rotation axis C as a connection between the head and tail of the patient J to be irradiated. Irradiation of an arbitrary part of the patient J to be irradiated can be performed easily and smoothly without changing the posture of the patient J as a target.

3.粒子線照射装置Sを回転軸C周りに回転させることで、従来の加速器から照射装置までのビーム輸送経路を短縮化することができるため、コスト低減に繋がる。従来のガントリーや10〜20mのビーム輸送系102(図12参照)がいらなくなり、従来と比較して大幅な小型化が可能である。そのため、粒子線照射装置Sの占有スペースが小さくなり、設置スペースの狭小化が図れる。従って、敷地が少なく済む。 3. By rotating the particle beam irradiation apparatus S around the rotation axis C, the beam transport path from the conventional accelerator to the irradiation apparatus can be shortened, leading to cost reduction. The conventional gantry and the 10 to 20 m beam transport system 102 (see FIG. 12) are not required, and the size can be greatly reduced as compared with the conventional gantry. Therefore, the space occupied by the particle beam irradiation apparatus S is reduced, and the installation space can be reduced. Therefore, the site is small.

4.上述したように、粒子線照射装置Sを回転軸C周りに回転させることで、従来の加速器から照射装置までの10〜20mのビーム輸送系102を短縮化することができる。また、従来の回転ガントリーでは重量バランスを取るために必須であったカウンターウェイトが削減できることから、コスト低減に資することができる。 4). As described above, by rotating the particle beam irradiation apparatus S around the rotation axis C, the beam transport system 102 of 10 to 20 m from the conventional accelerator to the irradiation apparatus can be shortened. In addition, the counter weight, which is essential for balancing the weight in the conventional rotating gantry, can be reduced, which can contribute to cost reduction.

5.粒子線照射装置Sの環状加速器1が回転軸Cを中心に対称に配置されるため、回転軸Cに対称に重量物(偏向電磁石6、発散・収束電磁石5、7)があり重量バランスが極めてよい。重量バランスが極めて良いため、回転支持構造を簡素化することができる。 5. Since the annular accelerator 1 of the particle beam irradiation apparatus S is arranged symmetrically about the rotation axis C, there is a heavy object (the deflection electromagnet 6, the diverging / converging electromagnets 5, 7) symmetrically about the rotation axis C, and the weight balance is extremely high. Good. Since the weight balance is extremely good, the rotation support structure can be simplified.

6.環状加速器1、ビーム輸送手段3、並びに照射野形成装置4を同一の回転軸C周りに配置することにより、エミッタンス非対称性を調整する必要がない粒子線照射システム(装置)が実現できる。 6). By disposing the annular accelerator 1, the beam transport means 3, and the irradiation field forming device 4 around the same rotation axis C, a particle beam irradiation system (device) that does not require adjustment of emittance asymmetry can be realized.

従来、図12に示すように、加速器101が水平面に配置され、加速器101からビーム輸送系102に出射ビームが出射され、回転ガントリー(特許文献2の図1A参照)で回転させて照射対象の患者Jに荷電粒子ビームを照射していた。そのため、加速器101に連結されるビーム輸送系102の出射ビームの座標と、回転する回転ガントリーから照射される出射ビームの座標とが異なっている。そこで、回転ガントリーからの出射ビームの照射量を精確に取得するため、エミッタンス非対称性を調整してエミッタンスを対称性をもたせるエミッタンス調整装置を1つないし2つ設置する必要があった。加えて、エミッタンスを調整する人の工数が多く、人件費が高くなっている。   Conventionally, as shown in FIG. 12, an accelerator 101 is arranged on a horizontal plane, an outgoing beam is emitted from the accelerator 101 to a beam transport system 102, and rotated by a rotating gantry (see FIG. 1A of Patent Document 2) to be irradiated. J was irradiated with a charged particle beam. Therefore, the coordinates of the outgoing beam of the beam transport system 102 connected to the accelerator 101 are different from the coordinates of the outgoing beam irradiated from the rotating rotating gantry. Therefore, in order to accurately acquire the irradiation amount of the outgoing beam from the rotating gantry, it is necessary to install one or two emittance adjusting devices that adjust the emittance asymmetry to make the emittance symmetrical. In addition, there are many man-hours for adjusting emittance and labor costs are high.

本粒子線照射装置Sでは、環状加速器1、ビーム輸送手段3、並びに照射野形成装置4を同一の軸周りに配置することで回転ガントリーを必要としないため、回転継ぎ手がない。従って、出射ビームの座標が環状加速器1に静的に固定されるビーム輸送手段3の座標で出射でき、エミッタンスの非対称性を調整する必要がない。そのため、エミッタンス調整装置が必要ない。加えて、エミッタンス調整装置のコスト、エミッタンス調整装置による精度出しメンテナンスのコスト、ランニングコストが解消する。このように、エミッタンスのメンテナンスプログラムがいらなくなる。
従って、大きなコスト削減効果が見込める。
In the present particle beam irradiation apparatus S, a rotating gantry is not required by arranging the annular accelerator 1, the beam transport means 3, and the irradiation field forming apparatus 4 around the same axis, so there is no rotating joint. Accordingly, the coordinates of the emitted beam can be emitted with the coordinates of the beam transport means 3 that is statically fixed to the annular accelerator 1, and it is not necessary to adjust the asymmetry of the emittance. Therefore, an emittance adjustment device is not necessary. In addition, the cost of the emittance adjusting device, the cost of maintaining accuracy by the emittance adjusting device, and the running cost are eliminated. Thus, an emittance maintenance program is not required.
Therefore, a large cost reduction effect can be expected.

7.照射ビームの精度は1mm程度まで出す必要があるが、本粒子線照射装置Sにおける荷電粒子ビームの経路は短い。また、環状加速器1、ビーム輸送手段3、並びに照射野形成装置4を回転軸Cを中心に回動するので、重量バランスがよく、カウンターウェイトが少なく済む。加えて、従来、照射ビームの精度の精度出しのためにビーム輸送路は重くなっていたが、本粒子線照射装置Sでは、ビーム輸送路が短いので、軽量でありながら照射ビームの所望の精度出しが可能である。 7). The accuracy of the irradiation beam needs to be about 1 mm, but the path of the charged particle beam in the present particle beam irradiation apparatus S is short. Further, since the annular accelerator 1, the beam transport means 3, and the irradiation field forming device 4 are rotated around the rotation axis C, the weight balance is good and the counterweight is small. In addition, conventionally, the beam transport path has become heavy in order to increase the accuracy of the irradiation beam. However, in the present particle beam irradiation apparatus S, the beam transport path is short, so that the desired accuracy of the irradiation beam is achieved while being lightweight. It can be taken out.

8.また、環状加速器1から出射ポートのビーム照射ポート4pまでの長さが従来(図12参照)に比べて短いので(図2(a)、(b)参照)、出射ビームの精度が出し易い。 8). Moreover, since the length from the annular accelerator 1 to the beam irradiation port 4p of the exit port is shorter than the conventional one (see FIG. 12) (see FIGS. 2A and 2B), the accuracy of the exit beam is easily obtained.

9.回転軸Cを環状加速器1の中心軸とすれば、粒子線照射装置Sの設計、製作が容易である。 9. If the rotation axis C is the central axis of the annular accelerator 1, the particle beam irradiation apparatus S can be easily designed and manufactured.

10.従って、従来の水平面に加速器を設置する粒子線照射システム(図12参照)に比べて、小型かつ高精度の粒子線照射装置Sを提供できる。また、照射対象の患者Jへの任意方向からの照射も可能である。 10. Therefore, it is possible to provide a particle beam irradiation apparatus S that is smaller and more accurate than a conventional particle beam irradiation system (see FIG. 12) in which an accelerator is installed on a horizontal plane. In addition, it is possible to irradiate the irradiation target patient J from any direction.

11.以上より、小型で重量バランスに優れ任意方向からの照射が可能であり、またエミッタンス非対称性を調整する必要がない高精度かつ低コストの粒子線照射装置Sを実現できる。 11. From the above, it is possible to realize a high-precision and low-cost particle beam irradiation apparatus S that is compact, has an excellent weight balance, can be irradiated from any direction, and does not need to adjust emittance asymmetry.

12.本発明により粒子線照射装置Sの小型化・低コスト化が可能となるので、例えば、陽子線の約2倍の大きさの炭素線の粒子線照射装置Sが広く普及する可能性が大となる。 12 Since the present invention makes it possible to reduce the size and cost of the particle beam irradiation apparatus S, for example, there is a great possibility that the carbon beam particle irradiation apparatus S having a size about twice that of a proton beam will be widely used. Become.

なお、実施形態1では、第1の垂直面(鉛直面)p1、第2の垂直面(鉛直面p2)、第3の垂直面(鉛直面)p3を定義する場合を説明したが、環状加速器1、ビーム輸送手段3、並びに照射野形成装置4を同一の回転軸C周りに回転すれば、第1の垂直面(鉛直面)p1、第2の垂直面(鉛直面p2)、第3の垂直面(鉛直面)p3は特に用いなくともよい。   In the first embodiment, the case of defining the first vertical plane (vertical plane) p1, the second vertical plane (vertical plane p2), and the third vertical plane (vertical plane) p3 has been described. If the beam transport means 3 and the irradiation field forming device 4 are rotated about the same rotation axis C, the first vertical plane (vertical plane) p1, the second vertical plane (vertical plane p2), the third The vertical plane (vertical plane) p3 need not be particularly used.

<<実施形態2>>
図7は、本発明の実施形態2に係る粒子線照射装置を照射対象の患者の足もと側から見た斜視図である。
実施形態2に係る粒子線照射装置2Sは、実施形態1の環状加速器1、ビーム輸送手段3、および照射野形成装4等を回転軸Cに対して一体的に回転させる構成を、サイクロトロン21に適用したものである。
これ以外の構成は、実施形態1と同様であるから、同様な構成には同一の符号を付して示し、詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 7 is a perspective view of the particle beam irradiation apparatus according to the second embodiment of the present invention as viewed from the foot side of a patient to be irradiated.
The particle beam irradiation apparatus 2S according to the second embodiment has a configuration in which the annular accelerator 1, the beam transport means 3, the irradiation field forming device 4 and the like according to the first embodiment are integrally rotated with respect to the rotation axis C. It is applied.
Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment, the same configuration is denoted by the same reference numeral, and detailed description thereof is omitted.

サイクロトロン21は、荷電粒子ビームがらせん状に加速される装置である。
粒子線照射装置2Sは、サイクロトロン21、ビーム輸送手段3、および照射野形成装置4などが一体に構成され、回転軸C周りに一体となって回転する。
The cyclotron 21 is a device in which a charged particle beam is accelerated in a spiral shape.
In the particle beam irradiation apparatus 2S, the cyclotron 21, the beam transport means 3, the irradiation field forming apparatus 4 and the like are integrally configured, and rotate integrally around the rotation axis C.

(i―1)第1の垂直面(鉛直面)p21
第1の垂直面(鉛直面)p21は、円筒状のサイクロトロン21の荷電粒子ビームがらせん状に加速される中心線に対して垂直な面である。かつ、第1の垂直面(鉛直面)p21は、円筒状のサイクロトロン21のらせん状の周回軌道の中心を通る軸、つまり水平面(地表面)と平行な方向の軸を回転軸2Cとして、第1の垂直面(鉛直面)p21に沿って、サイクロトロン21が回転するように、サイクロトロン21を縦置き(に鉛直方向に沿って)配置する。
(I-1) First vertical plane (vertical plane) p21
The first vertical plane (vertical plane) p21 is a plane perpendicular to the center line in which the charged particle beam of the cylindrical cyclotron 21 is accelerated in a spiral manner. In addition, the first vertical plane (vertical plane) p21 has an axis passing through the center of the spiral orbit of the cylindrical cyclotron 21, that is, an axis parallel to the horizontal plane (ground surface) as the rotation axis 2C. The cyclotron 21 is placed vertically (along the vertical direction) so that the cyclotron 21 rotates along one vertical plane (vertical plane) p21.

すなわち、サイクロトロン21の荷電粒子ビームのらせん状の周回軌道は、回転軸2Cに垂直な平面(第1の垂直面(鉛直面))p21に、垂直な水平方向にらせんを描いて移動する軌跡をもつ。   That is, the spiral orbit of the charged particle beam of the cyclotron 21 has a trajectory that moves spirally in a horizontal direction perpendicular to the plane (first vertical plane (vertical plane)) p21 perpendicular to the rotation axis 2C. Have.

(i―2)第2の垂直面(鉛直面)p22
第2の垂直面(鉛直面p22)は、回転軸2Cに、第1の垂直面(鉛直面)p21と間隔をおいて位置する垂直な鉛直方向の面である。 第2の垂直面(鉛直面)p22は、照射野形成装置4とその先端のビーム照射ポート4pとを、回転軸2Cに垂直に向けて設置する面であり、回転軸2Cを回転中心として、第2の垂直面(鉛直面)p22内で、その照射野形成装置4およびその先端のビーム照射ポート4pが回転するように、照射野形成装置4を配置する。
(I-2) Second vertical plane (vertical plane) p22
The second vertical surface (vertical surface p22) is a surface in the vertical direction perpendicular to the rotation axis 2C and spaced from the first vertical surface (vertical surface) p21. The second vertical plane (vertical plane) p22 is a plane on which the irradiation field forming device 4 and the beam irradiation port 4p at the tip thereof are installed perpendicularly to the rotation axis 2C, and the rotation axis 2C is the center of rotation. Within the second vertical plane (vertical plane) p22, the irradiation field forming device 4 is arranged so that the irradiation field forming device 4 and the beam irradiation port 4p at the tip thereof rotate.

そして、粒子線照射装置2Sのそれぞれ機器は、2つの各垂直面(鉛直面)p21、p22に以下のように設置される。
第1の垂直面(鉛直面)p21に沿って配置されるサイクロトロン21と、第2の垂直面(鉛直面)p22における照射野形成装置4とは、ビーム輸送手段3の偏向電磁石3a、3bによって、サイクロトロン21のらせん状のビーム周回軌道から荷電粒子ビームが取り出される。取り出された荷電粒子ビームは、第2の垂直面(鉛直面)p22に配置された照射野形成装置4およびその先端のビーム照射ポート4pに導くように、一体的な構造とされている。
And each apparatus of particle beam irradiation apparatus 2S is installed as follows on each two vertical surfaces (vertical surface) p21, p22.
The cyclotron 21 arranged along the first vertical plane (vertical plane) p21 and the irradiation field forming device 4 on the second vertical plane (vertical plane) p22 are deflected by the deflection electromagnets 3a and 3b of the beam transport means 3. The charged particle beam is extracted from the spiral beam orbit of the cyclotron 21. The extracted charged particle beam has an integrated structure so as to be guided to the irradiation field forming device 4 disposed on the second vertical plane (vertical plane) p22 and the beam irradiation port 4p at the tip thereof.

上記構成によれば、実施形態1の粒子線照射装置Sを、サイクロトロン21に適用した粒子線照射装置2Sの場合にも、照射野形成装置4およびその先端のビーム照射ポート4pがサイクロトロン21と一体に、回転軸2C周りに回転するので、実施形態1と同様な作用効果を奏する。
ここで、回転軸2Cを照射対象の患者Jの頭尾を結ぶ軸とすれば、照射対象の患者Jに何れの方向からの照射も対称に行えるので、調整することなく簡易かつ容易に照射が行える。
According to the above configuration, even in the case of the particle beam irradiation apparatus 2S in which the particle beam irradiation apparatus S of Embodiment 1 is applied to the cyclotron 21, the irradiation field forming apparatus 4 and the beam irradiation port 4p at the tip thereof are integrated with the cyclotron 21. Furthermore, since it rotates around the rotating shaft 2C, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Here, if the rotation axis 2C is an axis connecting the head and tail of the patient J to be irradiated, irradiation from any direction can be performed symmetrically on the patient J to be irradiated, so that irradiation can be performed easily and easily without adjustment. Yes.

なお、実施形態2では、第1の垂直面(鉛直面)p21、第2の垂直面(鉛直面)p22を定義する場合を例に挙げて説明したが、照射野形成装置4およびその先端のビーム照射ポート4pがサイクロトロン21と一体に、回転軸2C周りに回転すれば、第1の垂直面(鉛直面)p21、第2の垂直面(鉛直面)p22は特に定義しなくてもよい。   In the second embodiment, the case where the first vertical surface (vertical surface) p21 and the second vertical surface (vertical surface) p22 are defined has been described as an example. However, the irradiation field forming device 4 and the tip thereof are described. If the beam irradiation port 4p rotates around the rotation axis 2C integrally with the cyclotron 21, the first vertical plane (vertical plane) p21 and the second vertical plane (vertical plane) p22 do not need to be particularly defined.

<<実施形態3>>
図8(a)は、本発明の実施形態3に係る粒子線照射装置を照射対象の患者の足もと側から見た斜視図であり、図8(b)は、実施形態3に係る粒子線照射装置を照射対象の患者の頭部側から見た斜視図である。
実施形態3に係る粒子線照射装置3Sは、照射野形成装置34およびその先端のビーム照射ポート34pを環状加速器31の周回軌道が成す面内に配置したものである。
これ以外の構成は、実施形態1と同様であるから、同様な構成には同一の符号を付して示し、詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 3 >>
FIG. 8A is a perspective view of the particle beam irradiation apparatus according to the third embodiment of the present invention viewed from the foot side of the patient to be irradiated, and FIG. 8B is the particle beam irradiation according to the third embodiment. It is the perspective view which looked at the apparatus from the patient's head side of irradiation object.
In the particle beam irradiation apparatus 3S according to the third embodiment, the irradiation field forming apparatus 34 and the beam irradiation port 34p at the tip of the irradiation field forming apparatus 34 are arranged in a plane formed by the circular orbit of the annular accelerator 31.
Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment, the same configuration is denoted by the same reference numeral, and detailed description thereof is omitted.

粒子線照射装置3Sは、実施形態1における環状加速器31の荷電粒子ビームが周回する軌道が配置される第1の垂直面(鉛直面)p1と、照射野形成装置34およびその先端のビーム照射ポート34pが配置される第2の垂直面(鉛直面)p2とを、同一の共通した垂直面(鉛直面)p31とする構成である。   The particle beam irradiation apparatus 3S includes a first vertical plane (vertical plane) p1 on which a trajectory around the charged particle beam of the annular accelerator 31 in the first embodiment is arranged, an irradiation field forming apparatus 34, and a beam irradiation port at the tip thereof. The second vertical plane (vertical plane) p2 on which 34p is disposed is the same common vertical plane (vertical plane) p31.

したがって、ビーム輸送手段33の偏向電磁石33aによって、同じ垂直面(鉛直面)p31内のビーム周回軌道から、内側(内方側)に荷電粒子ビームを取り出す。そして、取り出した荷電粒子ビームを、同じ垂直面(鉛直面)p31に配置される照射野形成装置34に導くように、一体的な構造として一体化設計する機器レイアウトとしている。   Therefore, the charged particle beam is extracted inside (inward) from the beam orbit in the same vertical plane (vertical plane) p31 by the deflection electromagnet 33a of the beam transport means 33. And the taken-out charged particle beam is made into the equipment layout integratedly designed as an integral structure so that it may guide to the irradiation field formation apparatus 34 arrange | positioned on the same perpendicular surface (vertical surface) p31.

この点で、シンクロトロンである環状加速器31のビーム周回軌道の内側(内方)に荷電粒子ビームを出射して同じ垂直面(鉛直面)p31に設置した照射野形成装置34に導くように構成を工夫した実施形態1の変形形態といえる。   In this respect, the configuration is such that a charged particle beam is emitted inside (inward) the beam orbit of the annular accelerator 31 that is a synchrotron and guided to an irradiation field forming device 34 installed on the same vertical plane (vertical plane) p31. It can be said that this is a modified embodiment of the first embodiment.

上記構成によれば、照射野形成装置34を環状加速器31の内側に配置したので粒子線照射装置3Sを小型化できる。そのため、粒子線照射装置3Sの設置スペースや床面積が少なくて済む。
また、ビーム輸送手段33の偏向電磁石が、実施形態1、2に比べて一つ減って、偏向電磁石33a一つで済むので、コスト低減を図れる。
実施形態1の作用効果は同様に奏する。
According to the said structure, since the irradiation field formation apparatus 34 has been arrange | positioned inside the annular accelerator 31, the particle beam irradiation apparatus 3S can be reduced in size. Therefore, the installation space and floor area of the particle beam irradiation apparatus 3S can be reduced.
Further, the number of deflection electromagnets of the beam transport means 33 is reduced by one compared to the first and second embodiments, and only one deflection electromagnet 33a is required, so that the cost can be reduced.
The operational effects of the first embodiment are similarly achieved.

<<変形例>>
図9は、本発明の変形例の粒子線照射装置を模式的に示す斜視図である。
図5、図6に示す実施形態1の粒子線照射装置Sでは、回転架台Tの周りに環状加速器1を、回転軸Cがその中心軸であって回転軸Cに垂直な面に配置する例を説明した。
変形例の粒子線照射装置4Sは、回転架台Tの周りに環状加速器41を、回転軸Cに対して傾斜する姿勢で設置したものである。
これ以外の構成は、実施形態1と同様であるから、同様な構成には同一の符号を付して示し、詳細な説明を省略する。
<< Modification >>
FIG. 9 is a perspective view schematically showing a particle beam irradiation apparatus according to a modification of the present invention.
In the particle beam irradiation apparatus S of the first embodiment shown in FIGS. 5 and 6, an example in which the annular accelerator 1 is arranged around the rotating mount T on a plane perpendicular to the rotating axis C, the rotating axis C being the central axis thereof. Explained.
The particle beam irradiation apparatus 4 </ b> S according to the modified example is configured such that an annular accelerator 41 is installed around the rotating mount T in a posture inclined with respect to the rotation axis C.
Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment, the same configuration is denoted by the same reference numeral, and detailed description thereof is omitted.

変形例では、実施形態1と同様、台座d1、d2の上に、ターニングローラーおよびこれを駆動するモータを有する回転手段r1、r2、r3、r4が設置され、円筒状の回転架台Tが回転手段r1、r2、r3、r4に支持されて回動される。
粒子線照射装置4Sの環状加速器41は、円筒状の回転架台Tの回転軸Cに対して傾斜して固定される。また、実施形態と同様な図示しない入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B)、ビーム輸送手段3、照射野形成装置4などは環状加速器41に一体に、回転架台Tに固定される。
In the modification, as in the first embodiment, rotating means r1, r2, r3, r4 having turning rollers and motors for driving the turning rollers are installed on the pedestals d1, d2, and the cylindrical rotating stand T is the rotating means. It is supported by r1, r2, r3, r4 and rotated.
The annular accelerator 41 of the particle beam irradiation apparatus 4S is fixed while being inclined with respect to the rotation axis C of the cylindrical rotary mount T. Further, the incident accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B), the beam transport means 3, the irradiation field forming device 4 and the like (not shown) similar to the embodiment are fixed to the rotary mount T integrally with the annular accelerator 41.

照射対象の患者Jは、その頭尾を結ぶ軸が回転軸Cとなるように横たえられる。
そして、回転架台Tが回転手段r1、r2、r3、r4により回動されることで、照射対象の患者Jに任意の方向から粒子線ビームが照射される。
なお、環状加速器41は、回転軸Cに対して任意の角度傾斜して取り付けることが可能である。
The patient J to be irradiated is laid such that the axis connecting the head and tail is the rotation axis C.
Then, the rotating base T is rotated by the rotating means r1, r2, r3, r4, so that the irradiation target patient J is irradiated with the particle beam from an arbitrary direction.
The annular accelerator 41 can be attached with an arbitrary inclination with respect to the rotation axis C.

変形例の粒子線照射装置4Sにおいても、回転軸C周りに、環状加速器41に入射用加速器2(イオン源2A、線形加速器2B)、ビーム輸送手段3、照射野形成装置4などが一体となって回動して、照射対象の患者Jに粒子線ビームが照射されるので、実施形態1と同様な作用効果を奏する。
また、変形例では、環状加速器41を回転軸Cに対して傾斜して設置するので、粒子線照射装置4Sを設置するスペースが既存の建物で、設置空間に制約がある場合、環状加速器41を任意の角度傾斜して設置できるので、環状加速器41を設置し易い。そのため、粒子線照射装置4Sを設置するための自由度が高い。
Also in the modified particle beam irradiation apparatus 4S, around the rotation axis C, the incident accelerator 2 (ion source 2A, linear accelerator 2B), beam transport means 3, irradiation field forming apparatus 4 and the like are integrated with the annular accelerator 41. The patient J to be irradiated is irradiated with the particle beam, so that the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Further, in the modification, the annular accelerator 41 is installed to be inclined with respect to the rotation axis C. Therefore, when the space for installing the particle beam irradiation device 4S is an existing building and the installation space is limited, the annular accelerator 41 is installed. Since it can be installed at an arbitrary angle, the annular accelerator 41 is easy to install. Therefore, the degree of freedom for installing the particle beam irradiation apparatus 4S is high.

なお、照射対象の患者Jに粒子線ビームを運ぶビームラインbi1(図9に実線で示す)を環状加速器41の外側に導く場合には、回転手段r1、r2と、回転手段r3、r4との間に粒子線照射装置4Sの全ての機器を配置する必要性がある。しかしながら、照射対象の患者Jに粒子線ビームを運ぶビームラインbi2(図9に破線で示す)を環状加速器41の内方に導けば、粒子線照射装置4Sの全ての機器を必ずしも、回転手段r1、r2と、回転手段r3、r4との間に配置しなくともよい。   When the beam line bi1 (shown by a solid line in FIG. 9) carrying the particle beam to the patient J to be irradiated is guided outside the annular accelerator 41, the rotation means r1, r2 and the rotation means r3, r4 There is a need to arrange all the devices of the particle beam irradiation apparatus 4S between them. However, if the beam line bi2 (indicated by a broken line in FIG. 9) for carrying the particle beam to the patient J to be irradiated is guided to the inside of the annular accelerator 41, all the devices of the particle beam irradiation device 4S are not necessarily rotated. , R2 and the rotation means r3, r4 are not necessarily arranged.

<<その他の実施形態>>
1.粒子線照射装置S(21S、31S、41S)の環状加速器1、31、41やサイクロトロン21が回動する回転軸C、2Cは、図10に示すように、環状加速器1、31、41やサイクロトロン21の粒子線ビームが周回する軌道T内(図10中、ハッチングで示す)ならば、何れの位置に配置してもよい。なお、図10は、環状加速器やサイクロトロンが回動する回転軸の位置を模式的に示す正面図である。
<< Other Embodiments >>
1. The rotation axes C and 2C around which the annular accelerators 1, 31, 41 and the cyclotron 21 of the particle beam irradiation apparatus S (21S, 31S, 41S) rotate are, as shown in FIG. 10, the annular accelerators 1, 31, 41 and the cyclotron. It may be arranged at any position within the trajectory T (shown by hatching in FIG. 10) around which the 21 particle beam circulates. FIG. 10 is a front view schematically showing the position of the rotation axis around which the annular accelerator and the cyclotron rotate.

2.環状加速器1、31、41やサイクロトロン21が回動する回転軸C、2Cは、図11の回転軸4Cに示すように、何れの角度を有していて何れの方向に向いていてもよい(図11参照)。図11は、環状加速器の回転軸を傾けた場合の斜視図である。
例えば、回転軸Cを鉛直方向より水平方向に近い方向にすることで、環状加速器1、31、41やサイクロトロン21の荷電粒子ビームの周回軌道を回転軸Cに垂直な面内にすることで、縦長のスペースに、環状加速器1、31、41やサイクロトロン21を縦置きして配置できる(図2、図5、図7、図8参照)。
2. The rotation axes C and 2C around which the annular accelerators 1, 31, and 41 and the cyclotron 21 rotate may have any angle and face in any direction as shown by the rotation axis 4C in FIG. (See FIG. 11). FIG. 11 is a perspective view when the rotation axis of the annular accelerator is tilted.
For example, by setting the rotation axis C to a direction closer to the horizontal direction than the vertical direction, the circular orbit of the charged particle beam of the annular accelerator 1, 31, 41 or the cyclotron 21 is in a plane perpendicular to the rotation axis C. The annular accelerators 1, 31, 41 and the cyclotron 21 can be placed vertically in a vertically long space (see FIGS. 2, 5, 7, and 8).

また、例えば、回転軸Cを水平方向に対して45度の角度傾斜させて(図11の角度θ=45度)、環状加速器1、31、41やサイクロトロン21を水平方向に対して135度の角度傾斜させることで、粒子線照射装置S(21S、31S、41S)の設置空間の対角線方向のスペースを有効に活用して、環状加速器1、31、41やサイクロトロン21を配置できる。   Further, for example, the rotation axis C is inclined 45 degrees with respect to the horizontal direction (angle θ = 45 degrees in FIG. 11), and the annular accelerators 1, 31, 41 and the cyclotron 21 are moved 135 degrees with respect to the horizontal direction. By inclining the angle, the space in the diagonal direction of the installation space of the particle beam irradiation apparatus S (21S, 31S, 41S) can be effectively used to arrange the annular accelerators 1, 31, 41 and the cyclotron 21.

3.環状加速器1、31、41やサイクロトロン21の回転軸C、2C、4Cと、照射対象の患者Jの頭尾を結ぶ軸は必ずしも一致させなくともよいが、照射の容易性、簡易性の点から回転軸C、2C、4Cと照射対象の患者Jの頭尾を結ぶ軸とを一致させることが最も望ましい。 3. The rotation axes C, 2C, and 4C of the annular accelerators 1, 31, and 41 and the cyclotron 21 do not necessarily coincide with the axis that connects the head and tail of the patient J to be irradiated, but from the viewpoint of ease of irradiation and simplicity. Most preferably, the rotation axes C, 2C, 4C and the axis connecting the head and tail of the patient J to be irradiated coincide with each other.

4.回転軸Cを略水平方向に配置するとともに、環状加速器1、31、41やサイクロトロン21のビーム周回軌道は、前記回転軸C、2Cに略垂直とすれば、粒子線照射装置の設計、製作が容易である。 4). If the rotation axis C is arranged in a substantially horizontal direction and the beam orbit of the annular accelerators 1, 31, 41 and cyclotron 21 is substantially perpendicular to the rotation axes C, 2C, the particle beam irradiation apparatus can be designed and manufactured. Easy.

5.前記実施形態1〜3、変形例では、様々な構成を説明したが、各構成を適宜選択して組み合わせて構成してもよい。 5. In the first to third embodiments and modifications, various configurations have been described. However, the configurations may be appropriately selected and combined.

6.前記実施形態1〜3、変形例は、本発明の構成の一例を挙げて説明したものであり、特許請求の範囲の記載の構成内で様々な具体的形態を採用することができる。 6). The first to third embodiments and modified examples have been described by taking an example of the configuration of the present invention, and various specific forms can be adopted within the configuration described in the claims.

1、31、41 環状加速器(シンクロトロン)
2 入射用加速器
2A イオン源
4、24、34、44 照射野形成部
4p、24p、34p、44p 照射部
21 サイクロトロン
C、2C 回転軸
J 患者(照射対象)
k 粒子線ビームの軌道
S、2S、3S、4S 粒子線照射装置
T 回転架台(回転構造)
1, 31, 41 Annular accelerator (synchrotron)
2 Accelerator for injection 2A Ion source 4, 24, 34, 44 Irradiation field forming part 4p, 24p, 34p, 44p Irradiation part 21 Cyclotron C, 2C Rotating axis J Patient (irradiation object)
k Trajectory of particle beam S, 2S, 3S, 4S Particle beam irradiation device T Rotating mount (Rotating structure)

Claims (10)

イオン源で発生させる荷電粒子を加速する入射用加速器と、
前記入射用加速器から送られる荷電粒子ビームを所定のエネルギーに加速する環状の環状加速器と、
前記環状加速器から出射した荷電粒子ビームを、照射部により照射対象に照射する照射野を形成する照射野形成部とを備え、
前記環状加速器と前記入射用加速器と前記照射野形成部と照射部とは、同じ回転軸周りに一体に回転する
ことを特徴とする粒子線照射装置。
An incident accelerator that accelerates charged particles generated by the ion source;
An annular accelerator for accelerating the charged particle beam sent from the incident accelerator to a predetermined energy;
An irradiation field forming unit that forms an irradiation field for irradiating an irradiation target with a charged particle beam emitted from the annular accelerator,
The annular accelerator, the incident accelerator, the irradiation field forming unit, and the irradiation unit rotate integrally around the same rotation axis.
請求項1に記載の粒子線照射装置において、
前記回転軸は、照射対象の頭尾を結ぶ軸である
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus of Claim 1,
The rotation axis is an axis connecting the head and tail of the irradiation target.
請求項1または請求項2に記載の粒子線照射装置において、
前記回転軸は、前記環状加速器内の粒子線ビームの軌道内を貫く位置に配置される
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus of Claim 1 or Claim 2,
The rotation axis is arranged at a position penetrating the trajectory of the particle beam in the annular accelerator.
請求項1から請求項3のうちの何れか一項に記載の粒子線照射装置において、
前記回転軸は、鉛直方向より水平方向に近い方向である
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The rotation axis is a direction closer to the horizontal direction than the vertical direction.
請求項1から請求項4のうちの何れか一項に記載の粒子線照射装置において、
前記回転軸は、略水平方向である
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The rotation axis is a substantially horizontal direction. A particle beam irradiation apparatus characterized by things.
請求項1から請求項5のうちの何れか一項に記載の粒子線照射装置において、
前記環状加速器のビーム周回軌道は、前記回転軸に略垂直である
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A beam irradiation orbit of the annular accelerator is substantially perpendicular to the rotation axis.
請求項1から請求項6のうちの何れか一項に記載の粒子線照射装置において、
前記回転軸は、前記環状加速器を成す中心軸である
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The rotation axis is a central axis that forms the annular accelerator.
請求項1から請求項7のうちの何れか一項に記載の粒子線照射装置において、
前記照射野形成部と前記照射部とは、前記環状加速器の内方に配置されている
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The said irradiation field formation part and the said irradiation part are arrange | positioned inside the said annular accelerator. The particle beam irradiation apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1から請求項8のうちの何れか一項に記載の粒子線照射装置において、
前記入射用加速器と、前記環状加速器と、前記照射野形成部と、前記照射部とは、前記回転軸周りに回転する回転構造に一体に固定されている
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The particle beam irradiation apparatus, wherein the incident accelerator, the annular accelerator, the irradiation field forming unit, and the irradiation unit are integrally fixed to a rotating structure that rotates about the rotation axis.
請求項1から請求項9のうちの何れか一項に記載の粒子線照射装置において、
前記環状加速器は、シンクロトロンまたはサイクロトロンである
ことを特徴とする粒子線照射装置。
In the particle beam irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The annular accelerator is a synchrotron or a cyclotron.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020069085A (en) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社日立製作所 Particle beam irradiation system
EP3618922A4 (en) * 2017-05-03 2021-02-24 The General Hospital Corporation System and method for gantry-less particle therapy

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05188200A (en) * 1991-12-27 1993-07-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Synchrotron
JPH08148297A (en) * 1994-11-24 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp Charged particle apparatus
JPH09192244A (en) * 1996-01-18 1997-07-29 Mitsubishi Electric Corp Corpuscular beam application device
JPH10326699A (en) * 1997-03-28 1998-12-08 Mitsubishi Electric Corp Charged particle irradiation device
JP2001346893A (en) * 2000-06-06 2001-12-18 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Radiotherapeutic apparatus
US20090321665A1 (en) * 2006-12-21 2009-12-31 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Irradiation Device
JP2012187269A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Sumitomo Heavy Ind Ltd Charged particle beam irradiation system and neutron beam irradiation system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05188200A (en) * 1991-12-27 1993-07-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Synchrotron
JPH08148297A (en) * 1994-11-24 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp Charged particle apparatus
JPH09192244A (en) * 1996-01-18 1997-07-29 Mitsubishi Electric Corp Corpuscular beam application device
JPH10326699A (en) * 1997-03-28 1998-12-08 Mitsubishi Electric Corp Charged particle irradiation device
JP2001346893A (en) * 2000-06-06 2001-12-18 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Radiotherapeutic apparatus
US20090321665A1 (en) * 2006-12-21 2009-12-31 Varian Medical Systems Particle Therapy Gmbh Irradiation Device
JP2012187269A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Sumitomo Heavy Ind Ltd Charged particle beam irradiation system and neutron beam irradiation system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3618922A4 (en) * 2017-05-03 2021-02-24 The General Hospital Corporation System and method for gantry-less particle therapy
US11350516B2 (en) 2017-05-03 2022-05-31 The General Hospital Corporation System and method for gantry-less particle therapy
JP2020069085A (en) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社日立製作所 Particle beam irradiation system
JP7169163B2 (en) 2018-10-31 2022-11-10 株式会社日立製作所 Particle beam irradiation system

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