JP2017086868A5 - - Google Patents

Description

特開平１１−２３３３００号（３−４頁、図１）

高周波加速機構１２の例として例えばサイクロトロン型であれば、電磁石で形成された磁場に直交する位置に配置された一対のＤ型の電極を備えたものである。この一対の電極の各々は断面が半円形状であり、ギャップを設けて半円形状の直線部分同士が対向して配置されている。この一対の電極の中心部にはイオン源１１が配置されている。イオン源１１で生成された粒子は、電磁石で形成された磁場によるローレンツ力を受けて周回運動する。一対の電極間に印加する電圧で粒子は加速されるが、それに伴って粒子の周回軌道の半径は徐々に増加する。このとき、一対の電極間に印加する交流電圧の周波数に同期した粒子のみが一対の電極間で加速されるが、この交流電圧の周波数を周期的に変化させることで、周回軌道と同期した周波数の粒子が加速される。その結果、加速された粒子はビーム状でかつパルス状の粒子ビームとなる。一対の電極間に印加する交流電圧の電圧（加速電圧）を制御することで、ビームのエネルギーを制御することができる。したがって、本実施の形態における加速器の駆動条件は、フィラメントに流す電流量と高周波加速機構の電極に印加される加速電圧とである。

図２は、データベース７に記憶されている粒子ビームにおける１パルスの粒子数の時間依存性を説明する説明図である。図２において、横軸は時間であり縦軸は累積粒子数である。破線は１パルス内の時間的な粒子分布を示している。上述のような方法によって、イオン源１１のフィラメントに流れる電流量と高周波加速機構１２の電極に印加される加速電圧とをパラメータとして、そのパラメータに対応した粒子ビームの１パルスにおける粒子数の時間依存性をデータベース７に記憶しておく。

上述のように演算処理部８は、外部より与えられる目標累積粒子数に対して照射する粒子ビームの照射時間を演算して、キッカー電磁石５の遮蔽動作のタイミングを算出する。そして、キッカー電磁石制御機構６は、演算処理部８で算出されたキッカー電磁石５の遮蔽動作のタイミングでキッカー電磁石５の遮蔽動作を制御するが、キッカー電磁石制御機構６が演算処理部８から遮蔽動作のタイミングを受け取ってキッカー電磁石５の遮蔽動作が完了するまでには時間のずれが生じる。演算処理部８で演算された粒子ビームの照射時間で正確にキッカー電磁石５の遮蔽動作を完了させるためにはこの時間のずれを補正する必要がある。データベース７は、この時間のずれを補正するために、あらかじめキッカー電磁石制御機構６が演算処理部８から遮蔽動作のタイミングを受け取ってキッカー電磁石５の遮蔽動作が完了するまでの時間のずれも記憶しておく。

データベース７には、イオン源１１のフィラメントに流れる電流量と高周波加速機構１２の電極に印加される加速電圧とをパラメータとして、そのパラメータに対応した粒子ビームの１パルスにおける粒子数の時間依存性が記憶されている。さらに、データベース７には、各照射スポットの（ｘ、ｙ）位置、深さ方向（ｚ方向）の位置における目標累積粒子数および照射スポットの順序が記憶されている。

実施の形態３．
粒子線照射装置を腫瘍などの病巣を治療する粒子線治療に用いる場合、過剰照射は避けなければならない。実施の形態３においては、過剰照射を避けるための安全装置を備えた粒子線照射装置について説明する。

Claims (7)

1. パルス状の粒子ビームを出射する加速器と、
   この加速器から出射されるパルス状の粒子ビームが照射対象物に照射されるのを遮蔽する機能を備えた遮蔽手段と、
   前記加速器の駆動条件に対応して前記粒子ビームの１パルスにおける粒子数の時間依存性が記憶されたデータベースと、
   前記照射対象物に照射する目標累積粒子数と前記データベースに記憶された前記粒子ビームの１パルスにおける粒子数の時間依存性とに基づいて前記遮蔽手段の遮蔽動作のタイミングを算出する演算手段と
   前記演算手段で算出された前記遮蔽手段の遮蔽動作のタイミングに基づいて前記遮蔽手段を制御する遮蔽制御手段と
   を備えたことを特徴とする粒子線照射装置。
2. 前記照射対象物に対して前記粒子ビームを二次元的にスキャンする走査手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の粒子線照射装置。
3. 前記遮蔽手段は、キッカー電磁石であることを特徴とする請求項１または２に記載の粒子線照射装置。
4. 前記キッカー電磁石によって照射対象物以外の方向へ照射される粒子ビームを吸収消滅させるビームダンバーをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の粒子線照射装置。
5. 前記照射対象物に照射される粒子ビームの粒子数を測定する粒子数測定モニタを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子線照射装置。
6. 照射対象物の移動量を検出する移動量センサをさらに備え、
   前記移動量センサで検出された照射対象物の移動量が閾値を上回ったときは前記遮蔽手段でビームを遮蔽することを特徴とする請求項５に記載の粒子線照射装置。
7. 前記移動量センサで検出された照射対象物の移動量が閾値を上回ったときは前記遮蔽手段でビームが遮蔽された場合、
   前記粒子数測定モニタで測定された前記照射対象物に照射された粒子ビームの粒子数が前記演算手段に送られ、
   前記演算手段は、前記粒子数測定モニタから送られた前記粒子数を前記目標累積粒子数から減算した新たな目標累積粒子数を算出する
   ことを特徴とする請求項６に記載の粒子線照射装置。