JP2018011872A - 中性子捕捉療法システム - Google Patents

Abstract

【課題】システム全体の稼働効率の向上が可能な中性子捕捉療法システムを提供する。
【解決手段】中性子捕捉療法システム１００は、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂが設けられた加速器１０と、第１ビーム出射口１２Ａから出射した荷電粒子線Ｒが照射され、中性子線Ｎを生成する第１ターゲットＴＡと、第２ビーム出射口１２Ｂから出射した荷電粒子線Ｒが照射され、中性子線Ｎを生成する第２ターゲットＴＢと、第１ビーム出射口１２Ａと第１ターゲットＴＡとを接続する第１ビーム輸送部３０Ａと、第２ビーム出射口１２Ｂと第２ターゲットＴＢとを接続する第２ビーム輸送部３０Ｂと、を備え、加速器１０は、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂの双方から同時に荷電粒子線Ｒを出射可能であり、第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢは同時に中性子線Ｎを生成可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、中性子捕捉療法システムに関する。

特許文献１には、荷電粒子線を出射する加速器と、２つの照射室と、それぞれの照射室に対応して配置され中性子線を出力するターゲットと、を備えた中性子捕捉療法システムが記載されている。この中性子捕捉療法システムでは、一方の照射室で中性子線を照射している間、他方の照射室では照射準備を行う。

特開２０１４−１６１６２４号公報

中性子捕捉療法は、Ｘ線治療又は陽子線治療等といった他の放射線治療に比べ、長い照射時間が必要となる場合がある。このため、特許文献１に記載の中性子捕捉療法システムでは、一方の照射室で中性子線を照射している間、他方の照射室では待機状態となり、効率よく治療を行うことができない場合がある。したがって、中性子捕捉療法システムの稼働効率の向上が要請されている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、システム全体の稼働効率の向上が可能な中性子捕捉療法システムを提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る中性子捕捉療法システムは、中性子線を被照射体に照射する中性子捕捉療法システムであって、第１ビーム出射口及び第２ビーム出射口が設けられ、荷電粒子線を出射する加速器と、第１ビーム出射口から出射した荷電粒子線が照射され、中性子線を生成する第１中性子線発生部と、第２ビーム出射口から出射した荷電粒子線が照射され、中性子線を生成する第２中性子線発生部と、第１ビーム出射口と第１中性子線発生部とを接続する第１ビーム輸送部と、第２ビーム出射口と第２中性子線発生部とを接続する第２ビーム輸送部と、を備え、加速器は、第１ビーム出射口及び第２ビーム出射口の双方から同時に荷電粒子線を出射可能であり、第１中性子線発生部及び第２中性子線発生部は同時に中性子線を生成可能である。

一形態に係る中性子捕捉療法システムでは、加速器は、第１ビーム出射口及び第２ビーム出射口の双方から同時に荷電粒子線を出射可能であり、第１中性子線発生部及び第２中性子線発生部は同時に中性子線を生成可能である。これにより、２つの被照射体に対して同時に中性子線を照射することが可能である。したがって、システム全体の稼働効率を向上させることができる。

一形態では、加速器は、第１中性子線発生部からの中性子線の照射が完了した後、第１ビーム出射口から荷電粒子線を出射せずに、第１ビーム出射口から出射されていた荷電粒子線も第２ビーム出射口から出射してもよい。この構成によれば、第１中性子線発生部からの中性子線の照射が完了した後、第１ビーム出射口から出射していた荷電粒子線も第２ビーム出射口から出射されるので、第２ビーム出射口から出射する荷電粒子線の電流値を大きくすることができる。したがって、より多くの中性子線を生成し、被照射体に照射することができる。

一形態では、中性子捕捉療法システムは、当該中性子捕捉療法システムを制御する制御部を更に備え、制御部は、第１中性子線発生部からの中性子線の照射が完了した後、第２中性子線発生部からの中性子線の照射の残り時間を短くしてもよい。第１ビーム出射口から出射していた荷電粒子線も第２ビーム出射口から出射される場合、第２ビーム出射口から出射する荷電粒子線の電流値が大きくなるので、被照射体により多くの中性子線を照射することができる。したがって、第２中性子線生成部からの中性子線の照射時間を短くすることができる。

一形態では、中性子捕捉療法システムは加速器と第１中性子線発生部との間に設けられ、荷電粒子線を遮断することが可能な第１遮断部と、加速器と第２中性子線発生部との間に設けられ、荷電粒子線を遮断することが可能な第２遮断部と、を更に備え、第１中性子線発生部からの中性子線の照射が先に完了した場合には、第１ビーム出射口から出射した荷電粒子線を第１中性子線発生部に照射せず、第１遮断部に照射し、第２中性子線発生部からの中性子線の照射が先に完了した場合には、第２ビーム出射口から出射した荷電粒子線を第２中性子線発生部に照射せず、第２遮断部に照射してもよい。この構成によれば、第１中性子線発生部からの中性子線の照射が先に完了した場合、第１遮断部により第１ビーム出射口から出射する荷電粒子線を遮断することができるので、第１ビーム出射口及び第２ビーム出射口の双方から荷電粒子線を出射している状態のまま第１中性子発生部への荷電粒子線の照射を止めることが可能である。したがって、第１中性子線発生部からの中性子線の照射が完了した後であっても、第２ビーム出射口から出射する荷電粒子線の電流値を一定に保つことができるので、被照射体に照射する中性子線の量を一定に保つことができる。同様に、第２中性子線発生部からの中性子線の照射が先に完了した場合、第２遮断部により第２ビーム出射口から出射する荷電粒子線を遮断することができるので、第１ビーム出射口及び第２ビーム出射口の双方から荷電粒子線を出射している状態のまま第２中性子発生部への荷電粒子線の照射を止めることが可能である。したがって、第２中性子線発生部からの中性子線の照射が完了した後であっても、第１ビーム出射口から出射する荷電粒子線の電流値を一定に保つことができるので、被照射体に照射する中性子線の量を一定に保つことができる。

本発明によれば、システム全体の稼働効率の向上が可能な中性子捕捉療法システムが提供される。

一実施形態に係る中性子捕捉療法システムの構成を概略的に示す図である。 図１に示す中性子捕捉療法システムの中性子線出力部２０Ａの近傍を示す図である。 図１に示す中性子捕捉療法システムの加速器を概略的に示す図である。 図３に示す加速器の作用を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。 図１に示す中性子捕捉療法システムの変形例を概略的に示す図である。 図１に示す中性子捕捉療法システムの変形例を概略的に示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１を参照して、一実施形態にかかる中性子捕捉療法システムについて説明する。図１は、一実施形態にかかる中性子捕捉療法システム１００を模式的に示す図である。中性子捕捉療法システム１００は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Ｂｏｒｏｎ Ｎｅｕｔｏｒｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｔｈｅｒａｐｙ）を用いたがん治療を行う装置である。中性子線捕捉療法は、ホウ素（^１０Ｂ）が投与された患者（被照射体）Ｈ（図２参照）に対して中性子線Ｎを照射することによりがん治療を行うものである。図１に示すように、中性子捕捉療法システム１００は、加速器１０と、第１中性子線出力部２０Ａに配置された第１ターゲット（第１中性子線発生部）ＴＡと、第２中性子線出力部２０Ｂに配置された第２ターゲット（第２中性子線発生部）ＴＢと、第１ビーム輸送部３０Ａと、第２ビーム輸送部３０Ｂと、を備えている。加速器１０と第１中性子線出力部２０Ａとの間には、第１ビーム偏向部４０Ａ及び第１ビームダンプ（第１遮断部）５０Ａが設けられ、加速器１０と第２中性子線出力部２０Ｂとの間には、第２ビーム偏向部４０Ｂ及び第２ビームダンプ（第２遮断部）５０Ｂが設けられている。また、中性子捕捉療法システム１００は、第１ターゲットＴＡで発生した中性子線Ｎが照射される第１照射室６０Ａと、第２ターゲットＴＢで発生した中性子線Ｎが照射される第２照射室６０Ｂと、を備えている。図１（ｂ）に示すように、加速器１０には、負イオン源装置１１が接続されている。

加速器１０は、負イオン源装置１１によって生成された負イオン（陰イオンともいう）を加速して、荷電粒子線Ｒ（例えば、陽子線）を作り出し、出射する。加速器１０は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する能力を有している。加速器１０には、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂが設けられており、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂの双方から同時に荷電粒子線Ｒを出射可能である。加速器１０としては、例えば、サイクロトロンが用いられる。第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂから同時に荷電粒子線Ｒを出射する構成については、図３及び図４を用いて後述する。

中性子捕捉療法システム１００は、制御部（算出手段）Ｃ（不図示）を備える。制御部Ｃは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する電子制御ユニットである。中性子捕捉療法システム１００を用いて患者Ｈの治療を行う際には、治療計画、すなわち、患者Ｈへ中性子線を照射する時間及び中性子線の強度などが予め決定される。制御部Ｃは、この治療計画を記憶し、治療計画にしたがって中性子捕捉療法システムを総合的に制御する。

第１ビーム輸送部３０Ａは、加速器１０の第１ビーム出射口１２Ａと第１ターゲットＴＡとを接続している。第１ビーム輸送部３０Ａは、加速器１０の第１ビーム出射口１２Ａ及び第１ビーム偏向部４０Ａを接続する第１ビームダクト３１Ａと、第１ビーム偏向部４０Ａ及び第１中性子線出力部２０Ａを接続する第２ビームダクト３２Ａと、第１ビーム偏向部４０Ａ及び第１ビームダンプ５０Ａを接続する第３ビームダクト３３Ａと、を含む。また、第２ビーム輸送部３０Ｂは、加速器１０の第２ビーム出射口１２Ｂと第２ターゲットＴＢとを接続している。第２ビーム輸送部３０Ｂは、加速器１０の第２ビーム出射口１２Ｂ及び第２ビーム偏向部４０Ｂを接続する第１ビームダクト３１Ｂと、第２ビーム偏向部４０Ｂ及び第２中性子線出力部２０Ｂを接続する第２ビームダクト３２Ｂと、第２ビーム偏向部４０Ｂ及び第２ビームダンプ５０Ｂを接続する第３ビームダクト３３Ｂと、を含む。

第１ビーム輸送部３０Ａ及び第２ビーム輸送部３０Ｂのそれぞれは、荷電粒子線Ｒを調整するためのビーム調整部（不図示）を含んでいる。ビーム調整部は、荷電粒子線Ｒの軸調整のための水平型ステアリング及び水平垂直型ステアリング、荷電粒子線Ｒの発散を抑制するための四重極電磁石、及び荷電粒子線Ｒの整形のための四方向スリット等を含んでいる。なお、第１ビーム輸送部３０Ａ及び第２ビーム輸送部３０Ｂのそれぞれは、ビーム調整部を備えていない構成であってもよい。

また、第１ビーム輸送部３０Ａ及び第２ビーム輸送部３０Ｂのそれぞれは、必要に応じて電流モニタＭ（図３参照）を備えてもよい。電流モニタＭは、第１中性子線出力部２０Ａ及び第２中性子線出力部２０Ｂに照射される荷電粒子線Ｒの電流値（つまり、電荷、照射線量率）をリアルタイムで測定するものである。また、第２ビームダクト３２Ａ、３２Ｂは、必要に応じて荷電粒子線走査部３６（図２参照）を備えてもよい。荷電粒子線走査部３６は、荷電粒子線Ｒを走査し、第１ターゲットＴＡ（図２参照）に対する荷電粒子線Ｒの照射制御を行うものである。荷電粒子線走査部３６は、例えば、第１荷電粒子線ＲＡの第１ターゲットＴＡに対する照射位置を制御する。

第１ビーム偏向部４０Ａ及び第２ビーム偏向部４０Ｂは、スイッチング電磁石を利用して荷電粒子線Ｒの進行方向を制御するものである。第１ビーム偏向部４０Ａは、第１ビームダクト３１Ａ、第２ビームダクト３２Ａ、及び第３ビームダクト３３Ａに接続されるように設けられている。第１ビーム偏向部４０Ａは、第１ビームダクト３１Ａから入射する荷電粒子線Ｒを第１中性子線出力部２０Ａ又は第１ビームダンプ５０Ａに導くことが可能である。例えば、荷電粒子線Ｒを第１中性子線出力部２０Ａに導く場合には、第１ビーム偏向部４０Ａは荷電粒子線Ｒをそのまま通過させ、荷電粒子線Ｒを第１ビームダンプ５０Ａに導く場合には、第１ビーム偏向部４０Ａはスイッチング電磁石を用いて荷電粒子線Ｒの軌道を第１ビームダンプ５０Ａ側に曲げることにより、荷電粒子線Ｒの進行方向を制御する。また、第２ビーム偏向部４０Ｂは、第１ビームダクト３１Ｂ、第２ビームダクト３２Ｂ、及び第３ビームダクト３３Ｂに接続されるように設けられている。第２ビーム偏向部４０Ｂは、第１ビーム偏向部４０Ａと同様の制御により、第１ビームダクト３１Ｂから入射する荷電粒子線Ｒを第２中性子線出力部２０Ｂ又は第２ビームダンプ５０Ｂに導くことが可能である。

第１ビームダンプ５０Ａ及び第２ビームダンプ５０Ｂは、照射された荷電粒子線Ｒのエネルギーを消費して遮断するための装置である。第１ビームダンプ５０Ａ及び第２ビームダンプ５０Ｂのそれぞれは、例えば、荷電粒子線Ｒが照射されるビーム受け部（不図示）と、ビーム受け部からの輻射熱を受ける輻射熱受け部（不図示）と、ビーム受け部及び輻射熱受け部を冷却する冷却部（不図示）と、を有している。

第１照射室６０Ａ及び第２照射室６０Ｂは、中性子線Ｎを患者Ｈ（図２参照）に照射するために、患者Ｈが配置される部屋である。第１照射室６０Ａ及び第２照射室６０Ｂの大きさは、例えば、幅３．５ｍ×奥行き５ｍ×高さ３ｍである。第１照射室６０Ａ及び第２照射室６０Ｂは、室外から室内への放射線の侵入及び室内から室外への放射線の放出を抑制する遮蔽壁によって囲まれている。第１照射室６０Ａ及び第２照射室６０Ｂの室内には、例えば、患者Ｈ（図２参照）を載置するための治療台８０（図２参照）が配置されている。なお、治療台８０は、第１照射室６０Ａ（第２照射室６０Ｂ）の内部と外部との間で移動可能とされていてもよい。

次に、図２を参照して中性子線出力部について説明する。図２は、中性子捕捉療法システム１００の第１中性子線出力部２０Ａの近傍を示す図である。ここで、第１中性子線出力部２０Ａと第２中性子線出力部２０Ｂとは互いに同様の構成を有する。したがって、以下では主に第１中性子線出力部２０Ａについて説明する。図２に示すように、第１中性子線出力部２０Ａは、中性子線Ｎを生成するための第１ターゲットＴＡと、中性子線Ｎを減速するための減速材２２ａと、遮蔽体２２ｂとを含んでいる。なお、減速材２２ａ及び遮蔽体２２ｂは、モデレータを構成する。

第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢは、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを発生させるものであり、同時に中性子線Ｎを生成可能である。第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢ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）などにより形成され、直径１６０ｍｍの円板状をなしている。なお、第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢに用いられる材料は、中性子線Ｎを発生可能な材料であればよく、上記に限定されない。また、第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢは板状（固体）に限らず、液体であってもよい。

減速材２２ａは、第１ターゲットＴＡから出射される中性子線Ｎを減速させるものである。減速材２２ａにより減速されて所定のエネルギーに低減された中性子線Ｎは治療用中性子線とも呼ばれる。減速材２２ａは、例えば異なる複数の材料からなる積層構造とされている。減速材２２ａの材料は、荷電粒子線Ｒのエネルギーなどの諸条件によって適宜選択される。例えば、加速器１０（図１参照）からの出力が３０ＭｅＶの陽子線であり、第１ターゲットＴＡとしてベリリウムターゲットを用いる場合には、減速材２２ａ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。また、加速器１０からの出力が１１ＭｅＶの陽子線であり、第１ターゲットＴＡとしてベリリウムターゲットを用いる場合には、減速材２２ａの材料は、重水（Ｄ２Ｏ）又はフッ化鉛とすることができる。また、加速器１０からの出力が２．８ＭｅＶの陽子線であり、第１ターゲットＴＡとしてリチウムターゲットを用いる場合には、減速材２２ａの材料は、フルエンタール（商品名：アルミニウム、フッ化アルミ、フッ化リチウムの混合物）とすることができる。また、加速器１０からの出力が５０ＭｅＶの陽子線であり、第１ターゲットＴＡとしてタングステンターゲットを用いる場合には、減速材２２ａの材料は、鉄又はフルエンタールとすることができる。遮蔽体２２ｂは、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外部へ放出されないように遮蔽する機能を有している。

コリメータ２３は、中性子線Ｎの照射野（中性子線Ｎの進行方向に直交する平面における照射範囲）を形成するものであり、中性子線Ｎが通過する開口２３ａを有している。第１ターゲットＴＡで発生した中性子線Ｎは、減速材２２ａを通り抜けた後、一部がコリメータ２３の開口２３ａを通過する一方で、残部がコリメータ２３の開口２３ａを確定する周辺部により遮蔽される。その結果、コリメータ２３を通過した中性子線Ｎは、開口２３ａの形状に対応した形状に成形される。

続いて、図３及び図４を参照して加速器１０について詳細に説明する。図３は、中性子捕捉療法システム１００の加速器１０を概略的に示す図である。また、図４は、加速器１０の作用を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。

図３に示されるように、本実施形態において加速器１０は、サイクロトロンである。加速器１０は、図３において紙面の垂直方向に対向して配置された一対の円柱状の磁極１３と、それぞれの磁極を囲むように配置されて磁極と共に電磁石を構成する一対のコイル（不図示）と、負イオンＰ（図４参照）が周回する真空箱１４と、一対の磁極１３同士の間に配置された一対の加速電極１５と、第１フォイルストリッパー１６Ａ及び第２フォイルストリッパー１６Ｂと、第１フォイルストリッパー１６Ａによって軌道変更された陽子を取り出す第１ビーム出射口１２Ａと、第２フォイルストリッパー１６Ｂによって軌道変更された陽子を取り出す第２ビーム出射口１２Ｂと、を備えている。負イオンＰは、負イオン源装置１１によって真空箱１４内に供給される。

磁極１３の対向する面は、複数の谷領域と複数の山領域とが交互に現れる複数のセクタに分割されている。このように構成することで、セクターフォーカシングを利用して真空箱内で加速する負イオンＰの収束を図っている。

真空箱１４は、箱本体１４ａと箱蓋（不図示）とを有している。箱本体１４ａの底壁部には、磁極１３の外形と略同径の開口部が設けられており、この開口部から、一方の磁極１３の谷領域及び山領域を備える面が、真空箱１４内に突出している。また、箱本体１４ａには真空排気用の排気口（不図示）が設けられており、この排気口には図示しない真空ポンプが接続されている。箱蓋は、真空ポンプによって真空箱１４内を真空化できるように、箱本体１４ａの上部開口を塞いでいる。箱蓋には、箱本体１４ａと同様に、他方の磁極１３の谷領域及び山領域を備える面を真空箱１４に突出させるために、磁極１３の外形と略同径の開口部が設けられている。

一対のコイル（不図示）は、一対の磁極１３の側面の周りにそれぞれ設けられている。一対のコイルに電流が供給されることで、一対の磁極１３、１３間に磁場が形成される。つまり、磁極１３及びコイルにより、電磁石が構成されている。

一対の加速電極１５は、それぞれ平面視において三角形状をなし、それぞれの頂角を付き合わせるようにして対向配置されている。各加速電極１５は、例えば、銅などの電気導体から構成されており、上下二枚の三角形を底辺で連結して構成されている。そして、加速電極１５の板面には、冷却用の冷媒を通すための管が設けられている。

一対の加速電極１５は、一対の磁極１３の谷領域に位置する。そして、加速電極１５の先端部同士が、接続部材により、機械的且つ電気的に接続されている。なお、接続部材の形態としては、様々な形状がある。

磁極１３の中心位置には、負イオン源装置１１で生成された負イオンＰ（図４参照）を真空箱１４内に供給するイオン供給口１７が設けられている。負イオン源装置１１は、水素ガスなどの原材料中でアーク放電を行って負イオンＰ（図４参照）を生成する装置である。負イオン源装置１１で生成された負イオンＰはイオン供給口１７を介して真空箱１４内に引き込まれるように供給され、高周波の電圧がかけられている加速電極１５によって周回しながら加速し、次第にエネルギーを増している。エネルギーが増せば負イオンＰ（図４参照）の回転半径は大きくなり、螺旋運動をしているような周回軌道Ｋ（図４参照）をえがく。なお、負イオン源装置１１は加速器１０の外部に配置されていてもよいし、加速器１０の内部に設けられていてもよい。

第１フォイルストリッパー１６Ａ及び第２フォイルストリッパー１６Ｂは、磁極１３の中心を挟むようにして対向配置されている。第１フォイルストリッパー１６Ａは、第１ターゲットＴＡに照射される荷電粒子線Ｒを取り出すために機能し、第２フォイルストリッパー１６Ｂは、第２ターゲットＴＢに照射される荷電粒子線Ｒを取り出すために機能する。なお、以下の説明では、第１フォイルストリッパー１６Ａによって取り出される荷電粒子線を「第１荷電粒子線ＲＡ」、第２フォイルストリッパー１６Ｂによって取り出される荷電粒子線を「第２荷電粒子線ＲＢ」として説明する。

第１フォイルストリッパー１６Ａは、磁極１３の径方向に沿って延在するストリッパー駆動軸１８ａと、ストリッパー駆動軸１８ａの先端に設けられたフォイル１８ｂと、ストリッパー駆動軸１８ａを磁極１３の径方向に沿って進退自在に駆動するフォイル駆動部１８ｃと、を備えている。フォイル駆動部１８ｃは高精度のモータ等を備えており、フォイル駆動部１８ｃの駆動制御によってストリッパー駆動軸１８ａは１０^−２ｍｍ〜１０^−１ｍｍの単位で進退し、その結果、フォイル１８ｂが負イオンＰの周回軌道Ｋ（図４参照）を交差するように進退自在となる。

第２フォイルストリッパー１６Ｂは、実質的に第１フォイルストリッパー１６Ａと同一の構成を備えており、ストリッパー駆動軸１９ａ、フォイル１９ｂ及びフォイル駆動部１９ｃを備えている。フォイル駆動部１９ｃの駆動制御によってストリッパー駆動軸１９ａは進退し、その結果、フォイル１９ｂが負イオンＰの周回軌道Ｋ（図４参照）を交差するように進退自在となる。なお、本実施形態では、ストリッパー駆動軸１８ａ、１９ａが軸方向に直線運動することによって、周回軌道Ｋを交差するようにフォイル１８ｂ、１９ｂを進退させているが、ストリッパー駆動軸１８ａ、１９ａの回転によってフォイル１８ｂ、１９ｂを回転させて、周回軌道Ｋを交差するようにフォイル１８ｂ、１９ｂを進退させる態様とすることも可能である。

フォイル１８ｂ、１９ｂは、例えば炭素製の薄膜からなる。フォイル１８ｂ、１９ｂは、周回する負イオンＰの周回軌道Ｋ上に進入して負イオンＰに接触すると、その負イオンＰから電子を剥ぎ取る。図４に示すように、電子を剥奪された陽子（加速粒子）は、周回軌道の曲率が反転し、その軌道が外方に飛び出す方向に向けて変更される。反転後の陽子の軌道上には、陽子を真空箱１４内から取り出すための第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂが設けられている。より詳細には、第１フォイルストリッパー１６Ａによって軌道が変更される陽子の軌道上には第１ビーム出射口１２Ａが設けられ、第２フォイルストリッパー１６Ｂによって軌道が変更される陽子の軌道上には第２ビーム出射口１２Ｂが設けられている。したがって、フォイル１８ｂ、１９ｂは、負イオンＰから電子を奪うことで、結果的に陽子を第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂまで誘導することになる。

第１ビーム出射口１２Ａには、第１ビーム輸送部３０Ａの第１ビームダクト３１Ａが接続されており、第２ビーム出射口１２Ｂには、第２ビーム輸送部３０Ｂの第１ビームダクト３１Ｂが接続されている。電流モニタＭは、例えば、第１ビームダクト３１Ａ、３１Ｂのそれぞれに設置される。なお、電流モニタＭが設置される位置は第１ビームダクト３１Ａ、３１Ｂに限定されず、第１ビーム輸送部３０Ａ及び第２ビーム輸送部３０Ｂの任意の位置に設置することができる。

また、加速器１０は制御装置Ｓを備えており、制御装置Ｓは、第１フォイルストリッパー１６Ａ及び第２フォイルストリッパー１６Ｂの各フォイル駆動部１８ｃ、１９ｃ、電流モニタ、及び負イオン源装置１１に制御信号を送受信可能に有線又は無線にて接続されている。制御装置Ｓは、中央処理装置を備え、中央処理装置は、ハードウェア構成としてＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、等を有し、機能的構成として制御部、演算部、及び記憶部を有する。更に、制御装置Ｓは、第１荷電粒子線ＲＡ及び第２荷電粒子線ＲＢの指定電流量などの情報やデータを取り込むための入力装置、電流モニタＭで測定された電流量を出力するモニタなどの出力装置を備えている。なお、制御装置Ｓは、中性子捕捉療法システム１００全体の制御を行う制御部Ｃに含まれていてもよく、制御部Ｃとは別体で設けられていてもよい。

次に、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂから同時に荷電粒子線Ｒを出射する場合の制御装置Ｓによる第１フォイルストリッパー１６Ａ及び第２フォイルストリッパー１６Ｂの制御方法について説明する。制御装置Ｓは、負イオン源装置１１からの負イオンＰの供給量を制御可能であり、また、第１フォイルストリッパー１６Ａのフォイル駆動部１８ｃを駆動制御してフォイル１８ｂの進退量を制御可能であり、更に、第２フォイルストリッパー１６Ｂのフォイル駆動部１９ｃを駆動制御してフォイル１９ｂの進退量を制御可能である。第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂから同時に荷電粒子線Ｒを出射する場合には、第１フォイルストリッパー１６Ａのフォイル１８ｂが周回軌道Ｋ上の一部の負イオンＰのみと接触するようにフォイル駆動部１８ｃを駆動制御し、第２フォイルストリッパー１６Ｂのフォイル１９ｂが周回軌道Ｋ上の残りの負イオンＰと接触するようにフォイル駆動部１９ｃを駆動制御する。このように第１フォイルストリッパー１６Ａ及び第２フォイルストリッパー１６Ｂを制御することにより、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂから同時に荷電粒子線Ｒを出射することが可能である。また、制御装置Ｓは、これらの複合的な制御によって第１ビーム出射口１２Ａから取り出される第１荷電粒子線ＲＡ及び第２ビーム出射口１２Ｂから取り出される第２荷電粒子線ＲＢの電流量を制御することが可能である。

具体的には、第２フォイルストリッパー１６Ｂのフォイル１９ｂが定位置に保持されている場合には、負イオンＰの周回軌道Ｋ上に第１フォイルストリッパー１６Ａのフォイル１８ｂが深く侵入すればするほど、第１ビーム出射口１２Ａから出射される第１荷電粒子線ＲＡの電流量は増加する。逆に、第１フォイルストリッパー１６Ａのフォイル１８ｂが定位置に保持されている場合には、負イオンＰの周回軌道Ｋ上に第２フォイルストリッパー１６Ｂのフォイル１９ｂが深く侵入すればするほど、第２ビーム出射口１２Ｂから出射される第２荷電粒子線ＲＢの電流量は増加する。

更に、負イオン源装置１１から供給される負イオンＰの供給量が一定の場合には、第１ビーム出射口１２Ａから取り出される第１荷電粒子線ＲＡの電流量が増加すれば、第２ビーム出射口１２Ｂから取り出される第２荷電粒子線ＲＢの電流量は減少し、逆に、第２ビーム出射口１２Ｂから取り出される第２荷電粒子線ＲＢの電流量が増加すれば、第１ビーム出射口１２Ａから取り出される第１荷電粒子線ＲＡの電流量は減少する。

ここで、図１、図３、及び図４を参照して中性子捕捉療法システム１００を用いて治療を行う場合の制御方法について説明する。加速器１０は、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂの双方から同時に荷電粒子線Ｒを出射可能であるので、中性子捕捉療法システム１００では、第１照射室６０Ａ及び第２照射室６０Ｂにおいて同時に中性子線Ｎを照射することができる。この場合、制御装置Ｓは第１フォイルストリッパー１６Ａのフォイル駆動部１８ｃ及び第２フォイルストリッパー１６Ｂのフォイル駆動部１９ｃを駆動し、フォイル１８ｂによって取り出される第１荷電粒子線ＲＡの電流値と、フォイル１９ｂによって取り出される第２荷電粒子線ＲＢの電流値とが実質的に同じ値となるように制御する。第１ビーム偏向部４０Ａは、第１ビームダクト３１Ａから入射する第１荷電粒子線ＲＡを第２ビームダクト３２Ａに導くように制御される。これにより、第１ビーム出射口１２Ａから出射した第１荷電粒子線ＲＡは、第１ビームダクト３１Ａ及び第２ビームダクト３２Ａを経て第１中性子線出力部２０Ａに配置された第１ターゲットＴＡに照射される。同様に、第２ビーム偏向部４０Ｂは、第１ビームダクト３１Ｂから入射する第２荷電粒子線ＲＢを第２ビームダクト３２Ｂに導くように制御される。これにより、第２ビーム出射口１２Ｂから出射した第２荷電粒子線ＲＢは、第１ビームダクト３１Ｂ及び第２ビームダクト３２Ｂを経て第２中性子線出力部２０Ｂに配置された第２ターゲットＴＢに照射される。

第１照射室６０Ａ及び第２照射室６０Ｂのどちらか一方において中性子線Ｎの照射が完了した場合には、照射が完了した一方の照射室側への荷電粒子線Ｒの出射を止め、照射が完了していない他方の照射室側へ全ての荷電粒子線Ｒを出射することができる。例えば、第１照射室６０Ａにおける中性子線Ｎの照射が完了した場合には、第１ビーム出射口１２Ａからの第１荷電粒子線ＲＡの出射を止め、第２荷電粒子線ＲＢに加え、第１ビーム出射口１２Ａから出射されていた第１荷電粒子線ＲＡも第２ビーム出射口１２Ｂから出射することができる。この場合、制御装置Ｓは、第１フォイルストリッパー１６Ａのフォイル駆動部１８ｃを駆動し、フォイル１８ｂが負イオンＰの周回軌道Ｋと交差しない位置、すなわち、フォイル１８ｂが負イオンＰと接触しない位置にフォイル１８ｂが退避するように制御する。同時に、制御装置Ｓは、第２フォイルストリッパー１６Ｂのフォイル駆動部１９ｃを駆動し、実質的に全ての周回軌道Ｋ上の負イオンＰがフォイル１９ｂと接触するように制御する。このように制御することにより、第２ビーム出射口１２Ｂから出射する第２荷電粒子線ＲＢの電流値を大きくすることができ、第２ターゲットＴＢからより多くの中性子線Ｎを生成することができる。

また、この場合、第２ターゲットＴＢからより多くの中性子線Ｎを生成することができるので、第２照射室６０Ｂにおける残りの照射時間を短くすることができる。例えば、第１荷電粒子線ＲＡの電流値と、第２荷電粒子線ＲＢの電流値とが実質的に同じ値で出射されていた場合、第２ビーム出射口１２Ｂから出射される第２荷電粒子線ＲＢの電流値は２倍となるので、第２照射室６０Ｂにおける残りの照射時間を二分の一とすることができる。

また、第１照射室６０Ａ及び第２照射室６０Ｂのどちらか一方において中性子線Ｎの照射が完了した場合に、照射が完了した一方の照射室側のターゲットに荷電粒子線Ｒを照射せず、ビームダンプに荷電粒子線Ｒを照射することもできる。例えば、第１照射室６０Ａにおける中性子線Ｎの照射が完了した場合には、第１ビーム出射口１２Ａからの第１荷電粒子線ＲＡの出射を止めず、第１ビームダンプ５０Ａに第１荷電粒子線ＲＡを照射することができる。この場合、第１フォイルストリッパー１６Ａ及び第２フォイルストリッパー１６Ｂの制御は行われず、第１ビーム偏向部４０Ａによって第１荷電粒子線ＲＡが第３ビームダクト３３Ａに導かれるように制御する。これにより、第１照射室６０Ａにおける中性子線Ｎの照射が完了した後であっても、第２荷電粒子線ＲＢの電流値を一定の値に保った状態で第２照射室６０Ｂにおける中性子線Ｎの照射を行うことが可能である。

以上説明したように、中性子捕捉療法システム１００では、加速器１０は、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂの双方から同時に荷電粒子線Ｒを出射可能であり、第１ターゲットＴＡ及び第２ターゲットＴＢは同時に中性子線Ｎを生成可能である。これにより、２つの被照射体（患者Ｈ）に対して同時に中性子線Ｎを照射することが可能である。したがって、照射が行われるまでの待ち時間を減らすことができ、システム全体の稼働効率を向上させることができる。

また、加速器１０は、第１ターゲットＴＡからの中性子線Ｎの照射（第１照射室６０Ａにおける照射）が完了した後、第１ビーム出射口１２Ａから第１荷電粒子線ＲＡを出射せずに、第１ビーム出射口１２Ａから出射されていた第１荷電粒子線ＲＡも第２ビーム出射口１２Ｂから出射する。これにより、第１ターゲットＴＡからの中性子線Ｎの照射が完了した後、第１ビーム出射口１２Ａから出射していた第１荷電粒子線ＲＡも第２ビーム出射口１２Ｂから出射されるので、第２ビーム出射口１２Ｂから出射する第２荷電粒子線ＲＢの電流値を大きくすることができる。したがって、より多くの中性子線Ｎを生成し、被照射体に照射することができる。

また、中性子捕捉療法システム１００は、当該中性子捕捉療法システム１００を制御する制御部Ｃを更に備え、制御装置Ｓは、第１ターゲットＴＡからの中性子線Ｎの照射が完了した後、第２ターゲットＴＢからの中性子線Ｎの照射の残り時間を短くする。ここで、「残り時間」とは、予め治療計画で定められた照射時間までの残りの時間である。第１ビーム出射口１２Ａから出射していた第１荷電粒子線ＲＡも第２ビーム出射口１２Ｂから出射される場合、第２ビーム出射口１２Ｂから出射する第２荷電粒子線ＲＢの電流値が大きくなるので、被照射体により多くの中性子線Ｎを照射することができる。したがって、第２ターゲットＴＢからの中性子線Ｎの照射時間を短くすることができる。

また、中性子捕捉療法システム１００は、加速器１０と第１ターゲットＴＡとの間に設けられ、荷電粒子線Ｒを遮断することが可能な第１ビームダンプ５０Ａと、加速器１０と第２ターゲットＴＢとの間に設けられ、荷電粒子線Ｒを遮断することが可能な第２ビームダンプ５０Ｂと、を更に備え、第１ターゲットＴＡからの中性子線Ｎの照射が先に完了した場合には、第１ビーム出射口１２Ａから出射した第１荷電粒子線ＲＡを第１ターゲットＴＡに照射せず、第１ビームダンプ５０Ａに照射すし、第２ターゲットＴＢからの中性子線Ｎの照射が先に完了した場合には、第２ビーム出射口１２Ｂから出射した第２荷電粒子線ＲＢを第２ターゲットＴＢに照射せず、第２ビームダンプ５０Ｂに照射する。これにより、第１ターゲットＴＡからの中性子線Ｎの照射が先に完了した場合、第１ビームダンプ５０Ａにより第１ビーム出射口１２Ａから出射する第１荷電粒子線ＲＡを遮断することができるので、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂの双方から荷電粒子線Ｒを出射している状態のまま第１ターゲットＴＡへの第１荷電粒子線ＲＡの照射を止めることが可能である。したがって、第１ターゲットＴＡからの中性子線Ｎの照射が完了した後であっても、第２ビーム出射口１２Ｂから出射する第２荷電粒子線ＲＢの電流値を一定に保つことができるので、被照射体に照射する中性子線Ｎの量を一定に保つことができる。同様に、第２ターゲットＴＢからの中性子線Ｎの照射が先に完了した場合、第２ビームダンプ５０Ｂにより第２ビーム出射口１２Ｂから出射する第２荷電粒子線ＲＢを遮断することができるので、第１ビーム出射口１２Ａ及び第２ビーム出射口１２Ｂの双方から荷電粒子線Ｒを出射している状態のまま第２ターゲットＴＢへの第２荷電粒子線ＲＢの照射を止めることが可能である。したがって、第２ターゲットＴＢからの中性子線Ｎの照射が完了した後であっても、第１ビーム出射口１２Ａから出射する第１荷電粒子線ＲＡの電流値を一定に保つことができるので、被照射体に照射する中性子線Ｎの量を一定に保つことができる。また、このような制御が可能であることにより、あらかじめ設定した治療計画を変更しないために一定量の中性子線Ｎを照射し続けたい等といった要求にも対応することができ、中性子捕捉療法システム１００による治療計画の自由度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく種々の変形態様を採用可能である。例えば、上記の実施形態では、一つのビーム出射口に対して一つの照射室が設けられていたが、一つのビーム出射口に対して複数の照射室が設けられていてもよい。図５は、本実施形態の変形例に係る中性子捕捉療法システム２００を概略的に示す図である。図５に示すように、中性子捕捉療法システム２００では、第１ビーム出射口１２Ａに対して２つの中性子線出力部２０Ａ１、２０Ａ２及び２つの照射室６０Ａ１、６０Ａ２が設けられ、第２ビーム出射口１２Ｂに対し２つの中性子線出力部２０Ｂ１、２０Ｂ２及び２つの照射室６０Ｂ１、６０Ｂ２が設けられている。また、中性子捕捉療法システム２００は、第３ビーム偏向部４０Ｃ及び第４ビーム偏向部４０Ｄを更に備えている。第３ビーム偏向部４０Ｃは、第３ビームダクト３３Ａから入射する第１荷電粒子線ＲＡを第４ビームダクト３４Ａ又は第５ビームダクト３５Ａに導くことが可能であり、第４ビーム偏向部４０Ｄは、第３ビームダクト３３Ｂから入射する第２荷電粒子線ＲＢを第４ビームダクト３４Ｂ又は第５ビームダクト３５Ｂに導くことが可能である。第４ビームダクト３４Ａは、第３ビーム偏向部４０Ｃと中性子線出力部２０Ａ１に配置されたターゲットとを接続し、第５ビームダクト３５Ａは第３ビーム偏向部４０Ｃと中性子線出力部２０Ａ２に配置されたターゲットとを接続している。また、第４ビームダクト３４Ｂは、第４ビーム偏向部４０Ｄと中性子線出力部２０Ｂ１に配置されたターゲットとを接続し、第５ビームダクト３５Ｂは第４ビーム偏向部４０Ｄと中性子線出力部２０Ｂ２に配置されたターゲットとを接続している。

中性子捕捉療法システム２００では、照射室６０Ａ１、６０Ａ２のどちらか一方、及び、照射室６０Ｂ１、６０Ｂ２のどちらか一方において同時に中性子線Ｎを照射可能であり、中性子線Ｎを照射していない照射室では、中性子線Ｎを照射するための準備を行うことができる。例えば、照射室６０Ａ１及び照射室６０Ｂ１において中性子線Ｎを照射している場合、照射室６０Ａ２及び照射室６０Ｂ２では、次の患者Ｈに中性子線Ｎ照射するための準備を行うことができる。これにより、システム全体の稼働効率を更に向上させることが可能である。

また、中性子捕捉療法システム１００では、加速器１０は２つのビーム出射口を有していたが、加速器１０は更に多くのビーム出射口を有していてもよい。図６は、本実施形態の変形例に係る中性子捕捉療法システム３００を概略的に示す図である。図６に示すように、中性子捕捉療法システム３００では、加速器１０は、第１ビーム出射口１２Ａ、第２ビーム出射口１２Ｂに加え、第３ビーム出射口１２Ｃ及び第４ビーム出射口１２Ｄを更に備え、それぞれのビーム出射口に対応した４つのフォイルストリッパーを有している。また、中性子捕捉療法システム３００は、第３中性子線出力部２０Ｃに配置された第３ターゲットＴＣと、第４中性子線出力部２０Ｄに配置された第４ターゲットＴＤと、第３ビーム輸送部３０Ｃと、第４ビーム輸送部３０Ｄと、を更に備えている。加速器１０と第３中性子線出力部２０Ｃとの間には、第３ビーム偏向部４０Ｃ及び第３ビームダンプ５０Ｃが設けられ、加速器１０と第４中性子線出力部２０Ｄとの間には、第４ビーム偏向部４０Ｄ及び第４ビームダンプ５０Ｄが設けられている。更に、中性子捕捉療法システム３００は、第３ターゲットＴＣで発生した中性子線Ｎが照射される第３照射室６０Ｃと、第４ターゲットＴＤで発生した中性子線Ｎが照射される第４照射室６０Ｄと、を備えている。

中性子捕捉療法システム３００では、第１照射室６０Ａ、第２照射室６０Ｂ、第３照射室６０Ｃ、及び第４照射室６０Ｄの４つの照射室において同時に中性子線Ｎを照射可能である。これにより、システム全体の稼働効率を更に向上させることが可能である。また、それぞれのビーム出射口から出射される荷電粒子線Ｒは、中性子捕捉療法システム１００と同様に制御され得るので、例えば、２つの照射室で中性子線Ｎを照射し、他の２つの照射室で中性子線Ｎを照射するための準備を行うことも可能である。なお、この場合には、対向する２つのビーム出射口から荷電粒子線Ｒを出射することが好ましいが、隣り合う２つのビーム出射口から荷電粒子線Ｒを出射してもよい。また、３つの照射室で中性子線Ｎを照射し、他の照射室で中性子線Ｎを照射するための準備を行ってもよい。

１０…加速器、１１…負イオン源装置、１２Ａ…第１ビーム出射口、１２Ｂ…第２ビーム出射口、１３…磁極、１４…真空箱、１５…加速電極、１６Ａ…第１フォイルストリッパー、１６Ｂ…第２フォイルストリッパー、１７…イオン供給口、１８ａ，１９ａ…ストリッパー駆動軸、１８ｂ，１９ｂ…フォイル、１８ｃ，１９ｃ…フォイル駆動部、２０Ａ…第１中性子線出力部、２０Ｂ…第２中性子線出力部、３０Ａ…第１ビーム輸送部、３０Ｂ…第２ビーム輸送部、３１Ａ，３１Ｂ…第１ビームダクト、３２Ａ，３２Ｂ…第２ビームダクト、３３Ａ，３３Ｂ…第３ビームダクト、４０Ａ…第１ビーム偏向部、４０Ｂ…第２ビーム偏向部、５０Ａ…第１ビームダンプ（第１遮断部）、５０Ｂ…第２ビームダンプ（第２遮断部）、６０Ａ…第１照射室、６０Ｂ…第２照射室、８０…治療台、１００，２００，３００…中性子捕捉療法システム、Ｈ…患者（被照射体）、Ｋ…周回軌道、Ｍ…電流モニタ、Ｎ…中性子線、Ｐ…負イオン、Ｒ…荷電粒子線、ＲＡ…第１荷電粒子線、ＲＢ…第２荷電粒子線、Ｓ…制御装置、ＴＡ…第１ターゲット（第１中性子線発生部）、ＴＢ…第２ターゲット（第２中性子線発生部）。

Claims (4)

1. 中性子線を被照射体に照射する中性子捕捉療法システムであって、
   第１ビーム出射口及び第２ビーム出射口が設けられ、荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記第１ビーム出射口から出射した前記荷電粒子線が照射され、前記中性子線を生成する第１中性子線発生部と、
   前記第２ビーム出射口から出射した前記荷電粒子線が照射され、前記中性子線を生成する第２中性子線発生部と、
   前記第１ビーム出射口と前記第１中性子線発生部とを接続する第１ビーム輸送部と、
   前記第２ビーム出射口と前記第２中性子線発生部とを接続する第２ビーム輸送部と、を備え、
   前記加速器は、前記第１ビーム出射口及び前記第２ビーム出射口の双方から同時に前記荷電粒子線を出射可能であり、
   前記第１中性子線発生部及び前記第２中性子線発生部は同時に前記中性子線を生成可能である、中性子捕捉療法システム。
2. 前記加速器は、前記第１中性子線発生部からの前記中性子線の照射が完了した後、前記第１ビーム出射口から前記荷電粒子線を出射せずに、前記第１ビーム出射口から出射されていた前記荷電粒子線も前記第２ビーム出射口から出射する、請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。
3. 前記中性子捕捉療法システムを制御する制御部を更に備え、
   前記制御部は、前記第１中性子線発生部からの前記中性子線の照射が完了した後、前記第２中性子線発生部からの前記中性子線の照射の残り時間を短くする、請求項２に記載の中性子捕捉療法システム。
4. 前記加速器と前記第１中性子線発生部との間に設けられ、前記荷電粒子線を遮断することが可能な第１遮断部と、
   前記加速器と前記第２中性子線発生部との間に設けられ、前記荷電粒子線を遮断することが可能な第２遮断部と、を更に備え、
   前記第１中性子線発生部からの前記中性子線の照射が先に完了した場合には、前記第１ビーム出射口から出射した荷電粒子線を前記第１中性子線発生部に照射せず、前記第１遮断部に照射し、
   前記第２中性子線発生部からの前記中性子線の照射が先に完了した場合には、前記第２ビーム出射口から出射した荷電粒子線を前記第２中性子線発生部に照射せず、前記第２遮断部に照射する、請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。

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