JP2022113920A - 荷電粒子線照射設備 - Google Patents

Abstract

【課題】照射装置付近における放射線の量を抑制すると共に、設備のフットプリントを小さくすることができる荷電粒子線照射設備を提供する。【解決手段】荷電粒子線照射設備１は、照射装置３の外側の輸送経路４に、選択部５０が配置される。これにより、照射装置３から遠い位置に選択部５０を配置することができる。第１の直線部４１は、第１の方向Ｄ１に対して傾斜すると共に、第１の方向Ｄ１において、加速器２から照射装置３側の位置へ直線状に延びる。また、第２の直線部４２は、第１の方向Ｄ１に対して傾斜すると共に、第１の方向Ｄ１において、照射装置３から加速器２側の位置へ直線状に延びる。このような輸送経路４は、加速器２から照射装置３へ向かって徐々に近づくような態様にて、直線部４１，４２同士が曲部４３で屈曲するような経路となる。輸送経路は、設備のフットプリントを小さくすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子線照射設備に関する。

荷電粒子線照射設備として、例えば特許文献１に示すものが知られている。荷電粒子線照射設備は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を生成する加速器と、回転軸周りに回転可能な回転部を有すると共に加速器で生成された荷電粒子線を照射する照射装置と、加速器から照射装置へ荷電粒子線を輸送する輸送経路と、を備える。特許文献１の図２に示す荷電粒子線照射設備は、平面視において、一つの加速器に対して複数の照射装置が設けられている。加速器が、各照射装置に対して荷電粒子線を分配できるように、輸送経路は、加速器からＵ字状に大きく回り込むようにして、照射装置に接続される。また、特許文献１の図４に示す荷電粒子線照射装置は、照射装置の上部に、荷電粒子線のエネルギーを選択する選択部（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えている。これにより、加速器からの輸送経路を短くして、直線状に照射装置に接続している。

特開２０１５－１６３２２９号公報

ここで、特許文献１の図２に示す構成では、輸送経路が大きく回り込んでいることによって、加速器、照射装置、及び輸送経路を配置するための設備のフットプリントが大きくなるという問題がある。また、特許文献２の図４に示す構成では、照射装置の上部にＥＳＳを配置しているため、照射装置に設置された患者に対する放射線の量が多くなる可能性がある。従って、照射装置付近における放射線の量を抑制すると共に、設備のフットプリントを小さくすることが求められていた。

そこで、本発明は、照射装置付近における放射線の量を抑制すると共に、設備のフットプリントを小さくすることができる荷電粒子線照射設備を提供することを目的とする。

本発明に係る荷電粒子線照射設備は、荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射設備において、 荷電粒子を加速して荷電粒子線を生成する加速器と、回転軸線周りに回転可能な回転部を有すると共に加速器で生成された荷電粒子線を照射する照射装置と、加速器から照射装置へ荷電粒子線を輸送する輸送経路と、を備え、加速器と照射装置とは、平面視において第１の方向に互いに離間した位置に配置され、照射装置の外側の輸送経路に、荷電粒子線の所定の範囲のエネルギーの中から特定の範囲のエネルギーを選択する選択部が配置され、輸送経路は、第１の方向に対して傾斜すると共に、第１の方向において、加速器から照射装置側の位置へ直線状に延びる第１の直線部と、第１の方向に対して傾斜すると共に、第１の方向において、照射装置から加速器側の位置へ直線状に延びる第２の直線部と、第１の直線部と第２の直線部との間で経路を曲げる曲部と、を備える。

本発明に係る荷電粒子線照射設備は、照射装置の外側の輸送経路に、荷電粒子線の所定の範囲のエネルギーの中から特定の範囲のエネルギーを選択する選択部が配置される。これにより、照射装置から遠い位置に選択部を配置することができる。従って、照射装置付近における放射線の量を抑制することができる。また、輸送経路は、第１の直線部と、第２の直線部と、第１の直線部と第２の直線部との間で経路を曲げる曲部と、を備える。ここで、第１の直線部は、第１の方向に対して傾斜すると共に、第１の方向において、加速器から照射装置側の位置へ直線状に延びる。また、第２の直線部は、第１の方向に対して傾斜すると共に、第１の方向において、照射装置から加速器側の位置へ直線状に延びる。このような輸送経路は、加速器から照射装置へ向かって徐々に近づくような態様にて、直線部同士が曲部で屈曲するような経路となる。このような、輸送経路は、例えば図６に示すように、加速器から大きくＵ字状に回り込んで照射装置へ向かうような輸送経路とは異なり、フットプリントを小さくすることができる。以上より、照射装置付近における放射線の量を抑制すると共に、設備のフットプリントを小さくすることができる。

本発明に係る荷電粒子線照射設備において、加速器、照射装置、及び輸送経路を配置する設備配置室は、照射装置が配置される照射装置配置空間と、加速器及び輸送経路が配置される加速器配置空間と、を有し、照射装置配置空間と加速器配置空間との間には、室内で放射線を遮蔽する室内遮蔽壁が設けられると共に、照射装置配置空間と加速器配置空間とを連通する連通部が形成され、連通部は、曲部の曲げ方向とは反対側に配置されてよい。この場合、一つの部屋の中に加速器、照射装置、及び輸送経路を配置した場合であっても、加速器配置空間で発生する放射線は、室内遮蔽壁で遮蔽される。また、連通部は、曲部の曲げ方向とは反対側に配置されるため、加速器配置空間の放射線が、連通部を介して照射装置配置空間へ漏れることが抑制される。

本発明に係る荷電粒子線照射設備において、加速器配置空間には、連通部と対向する位置に、当該連通部と交差する方向に延びる通路形成壁部が形成される。この場合、通路形成壁部が、連通部を介して照射装置配置空間へ向かう放射線を遮蔽することができる。

本発明によれば、照射装置付近における放射線の量を抑制すると共に、設備のフットプリントを小さくすることができる荷電粒子線照射設備を提供することができる。

本発明の実施形態に係る荷電粒子線照射設備の平面視における配置図である。 本発明の実施形態に係る荷電粒子線照射設備の側断面図である。 照射装置を示す斜視図である。 照射装置を、回転軸線に沿って水平方向に切断した概略断面図である。 輸送経路に設けられた選択部の構成を示す拡大図である。 比較例に係る荷電粒子線照射設備の平面視における配置図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明による成膜装置の一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

以下、本発明に係る荷電粒子線照射設備の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、荷電粒子線照射設備を荷電粒子線治療設備とした場合について説明する。荷電粒子線治療設備は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍（照射目標物）に対して、陽子ビームなどの荷電粒子線を照射する設備である。

図１に示されるように、荷電粒子線照射設備１は、荷電粒子線を生成する加速器２、患者に対して任意の方向から荷電粒子線を照射する回転自在の照射装置３、加速器２で生成された荷電粒子線を照射装置３まで誘導する輸送経路４を備えている。また、荷電粒子線照射設備１の各機器は、一階建ての建屋６の一つの部屋の中に設置されている。

加速器２は、荷電粒子を加速することによって荷電粒子線を生成する装置である。加速器２として、例えばサイクロトロン等が採用される。加速器２で生成された荷電粒子線は、輸送経路４によって形成された軌道を通り、照射装置３まで誘導される。なお、輸送経路４の詳細な構成については後述する。

加速器２は、内部でイオン（荷電粒子）を加速平面上で周回させながら加速させる真空容器２１、真空容器２１内にイオンを供給するイオン源（不図示）を備えている。真空容器２１は輸送経路４に連絡している。真空容器２１内で周回する荷電粒子線は、デフレクタ２２で周回軌道から取り出されて輸送経路４に供給される。なお、加速器２の加速平面は水平方向へ広がる。加速平面の中心を中心点ＣＰ２とする（図１及び図２参照）。真空容器２１の上下方向に延びる中心線は中心点ＣＰ２を通過する。

図２～図４に示されるように、照射装置３は、いわゆる回転ガントリによって構成されており、患者が横たわる治療台３１（図３参照）、治療台３１を囲むように設けられた回転部３０、回転部３０の内側に配置され、治療台３１上の患者に向けて荷電粒子線を照射する照射部３２、輸送経路４によって誘導された荷電粒子線を照射部３２へ導入する導入ライン３３を備えている。照射装置３は、図示されていないモーターによって回転駆動され、図示されていないブレーキ装置によって回転が停止される。なお、以下の説明において、照射装置３の正面とは、治療台３１が設置されて患者の出入りが可能になるように回転部３０が開放されている側の側面を意味し、背面とは、その裏側の側面を意味する。

回転部３０は、回転自在とされ、正面側から順に、第１円筒部３４、コーン部３５、第２円筒部３６を備える。第１円筒部３４、コーン部３５、及び第２円筒部３６は、同軸に配置され互いに固定されている。照射部３２は、第１円筒部３４の内面に配置され、第１円筒部３４の軸心方向に向けられている。第１円筒部３４の回転軸線ＣＬ１近傍には、治療台３１が配置される。第２円筒部３６は、第１円筒部３４より小径とされ、コーン部３５は、第１円筒部３４及び第２円筒部３６を連結するように円錐状に形成されている。なお、回転軸線ＣＬ１と荷電粒子線の照射軸との交点をアイソセンターＣＰ１（図４参照）と称する。荷電粒子線の照射軸は、照射部３２がどの角度から荷電粒子線を照射する場合であっても、アイソセンターＣＰ１を通過する。なお、照射軸とは、荷電粒子線をスキャニングマグネットなどで走査しない場合の荷電粒子線の中心軸線である。

第１円筒部３４の前端外周部には前リング３９ａが設置され、第１円筒部３４の後端外周部には後リング３９ｂが設置されている。第１円筒部３４は、第１円筒部３４の下方に配置されたローラ装置４０（図２参照）によって、回転可能に支持されている。前リング３９ａ及び後リング３９ｂの外周面は、ローラ装置４０と当接し、ローラ装置４０によって回転力が付与される。

導入ライン３３は、照射装置３の背面側で輸送経路４に連結されている。導入ライン３３は、４５度の偏向電磁石を２セット備えると共に、１３５度の偏向電磁石を２セット備えている。導入ライン３３は、輸送経路４に連絡して径方向に延在する径方向導入ライン３３ａと、この径方向導入ライン３３ａの後段に連続し、周方向に延在する周方向導入ライン３３ｂを有する。なお、導入ライン３３には、荷電粒子線の軌道に沿ってビーム輸送管（図示省略）が設けられている。

径方向導入ライン３３ａは、第２円筒部３６内の回転軸線ＣＬ１上で輸送経路４に連絡する始端部から回転軸線ＣＬ１に対して９０度（４５度×２回）湾曲して径方向に延在し、終端部が第１円筒部３４の外部に張り出している経路部分である。また、周方向導入ライン３３ｂは、径方向導入ライン３３ａの終端部に連絡する始端部から回転部３０の周方向に１３５度湾曲して延在し、さらに、径方向の内側へ向けて１３５度湾曲して終端部が照射部３２に連絡する経路部分である。

周方向導入ライン３３ｂは、第１円筒部３４の外周面から外方に離間した位置で周方向に沿って配置されており、架台３７によって支持されている。架台３７は、第１円筒部３４の外周面から径方向の外側に張り出すように形成されている。

カウンタウェイト３８は、回転軸線ＣＬ１を挟んで周方向導入ライン３３ｂ及び架台３７に対して対向配置されている。カウンタウェイト３８は、第１円筒部３４の外周面に固定され、径方向の外側に張り出すように設置されている。カウンタウェイト３８を設置することで、導入ライン３３及び架台３７との間での重量バランスが確保されている。また、回転軸線ＣＬ１からカウンタウェイト３８の外縁までの長さは、回転軸線ＣＬ_１から導入ライン３３の外縁までの長さより短いと建屋６Ａを小型化することができる。

また、本実施形態の照射装置３は、回転軸線ＣＬ１に沿った前後方向の長さＬ_１が、回転部３０の最大外径（最大幅）よりも短い薄型に形成されている。前後方向の長さＬ_１とは、例えば、第１円筒部３４の前端から、第２円筒部３６の後端までの長さＬ_１である。回転部３０の最大外径とは、回転軸線ＣＬ１に直交する方向の最大外径であり、回転軸線ＣＬ_１から周方向導入ライン３３ｂの外縁までの長さｒ_１に対応する部分（最大外径＝半径ｒ_１×２）である。なお、回転軸線ＣＬ１からカウンタウェイト３８の外縁までの長さに対応する部分が、最大外径となる構成でもよい。

次に、荷電粒子線照射設備１を構成する建屋６について説明する。建屋６は、図１及び図２に示すように、設備配置室７と、コントロール室８と、を備える。建屋６は、例えば、鉄筋コンクリート造、鉄骨コンクリート造の建築物である。本実施形態の建屋６は、平面視において矩形状に形成されている。なお、図１及び図２に対して、ＸＹ座標を設定して説明を行う場合がある。コントロール室８が設けられる箇所を前側として、当該コントロール室８から見たときの前後方向をＹ軸方向とし、当該Ｙ軸方向と直交する水平方向をＸ軸方向とする。また、コントロール室８を前側とした場合、当該前側をＹ軸方向の正側とし、後側をＹ軸方向の負側とする。Ｘ軸方向の一方側を正側とし、他方側を負側とする。

設備配置室７は、加速器２、照射装置３、及び輸送経路４を配置する部屋である。設備配置室７は、平面視において、Ｙ軸方向に長手方向を有し、Ｘ軸方向に短手方向を有する略長方形状をなしている。設備配置室７は、放射線を遮蔽する放射線遮蔽壁を備えて構成されている。なお、以降の説明において「遮蔽壁」と称する壁は、放射線を遮蔽できる材料で構成され、且つ放射線を遮蔽するのに十分な厚みを有する壁の事であるものとする。放射線を遮蔽できる材料としてコンクリートが挙げられる。設備配置室７は、四方を室外遮蔽壁１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄによって室内空間を室外から遮蔽している。

室外遮蔽壁１１Ａは、Ｘ軸方向の正側の位置においてＹ軸方向に平行に延びる。室外遮蔽壁１１Ｂは、室外遮蔽壁１１ＡからＸ軸方向の負側へ離間すると共に当該室外遮蔽壁１１Ａと平行をなすように、Ｙ軸方向に平行に延びる。なお、室外遮蔽壁１１Ｂは、Ｙ軸方向の正側の端部付近に、Ｘ軸方向の正側へシフトして段差を形成する前側領域１１Ｂａを有する。室外遮蔽壁１１Ｃは、室外遮蔽壁１１Ａ，１１ＢのＹ軸方向の正側の端部同士を連結するように、Ｘ軸方向に平行に延びる。室外遮蔽壁１１Ｄは、室外遮蔽壁１１Ａ，１１ＢのＹ軸方向の負側の端部同士を連結するように、Ｘ軸方向に平行に延びる。

設備配置室７は、照射装置３が配置される照射装置配置空間ＳＰ１と、加速器２及び輸送経路４が配置される加速器配置空間ＳＰ２と、を有する。照射装置配置空間ＳＰ１は設備配置室７におけるＹ軸方向の正側に配置され、加速器配置空間ＳＰ２は設備配置室７におけるＹ軸方向の負側に配置される。照射装置配置空間ＳＰ１と加速器配置空間ＳＰ２との間には、室内で放射線を遮蔽する室内遮蔽壁１２が設けられる。また、照射装置配置空間ＳＰ１と加速器配置空間ＳＰ２との間には、照射装置配置空間ＳＰ１と加速器配置空間ＳＰ２とを連通する連通部１３が形成される。

室内遮蔽壁１２は、室外遮蔽壁１１ＢのＹ軸方向の正側の端部付近、具体的には前側領域１１ＢａのＹ軸方向の負側の端部から、室内へ向かって延びる。室内遮蔽壁１２は、室外遮蔽壁１１ＢからＸ軸方向に対して傾斜した状態で延びる傾斜部１２ａと、傾斜部１２ａの先端からＸ軸方向と平行に延びる平行部１２ｂと、を有する。傾斜部１２ａは、Ｘ軸方向の正側へ向かうに従って、Ｙ軸方向の負側へ向かうように傾斜する。平行部１２ｂは、傾斜部１２ａの先端部からＸ軸方向の正側へ向かって延びる。平行部１２ｂの先端部と室外遮蔽壁１１Ａとの間には隙間が形成されており、当該隙間が連通部１３となる。なお、連通部１３付近の詳細な構成については後述する。

また、図２に示すように、照射装置配置空間ＳＰ１及び加速器配置空間ＳＰ２の底部は床遮蔽壁１１Ｅで遮蔽され、上部は天井遮蔽壁１１Ｆで遮蔽される。なお天井遮蔽壁１１Ｆには、照射装置３及び加速器２をそれぞれ搬出搬入するときに用いられる開口部を封鎖する遮蔽部材による蓋が設けられる。

コントロール室８は、設備配置室７に対して、前側、すなわちＹ軸方向の正側の位置に設けられる。コントロール室８は、室外遮蔽壁１１Ｃの室外側に設けられる。室外遮蔽壁１１Ｃには、設備配置室７とコントロール室８とを連通する入口部１４が形成される。入口部１４付近の詳細な構成については後述する。

照射装置配置空間ＳＰ１では、照射装置３は、前端側の開口部３ａ（回転部３０の開口部）がＹ軸方向の正側へ開口するように配置される。照射装置３は、回転軸線ＣＬ１がＹ軸方向に対して傾斜するように配置される。本実施形態では、照射装置３は、回転軸線ＣＬ１がＹ軸方向における正側へ向かうに従って、Ｘ軸方向の正側へ向かうように傾斜している。図１においては、回転軸線ＣＬ１は、Ｙ軸方向に対して略４５°に傾斜しているが、傾斜角度は特に限定されない。照射装置３の後端側の開口部３ｂ（第２円筒部３６の開口部）は、室内遮蔽壁１２の傾斜部１２ａの側面に接続される。従って、傾斜部１２ａの傾斜角度は、照射装置３の回転軸線ＣＬ１と直交する角度に設定される。なお、照射装置配置空間ＳＰ１のうち、開口部３ｂの手前側のスペースは、患者を照射装置３内の治療位置にセットするための準備等を行うためのスペースである。当該スペースと照射装置３の開口部３ａよりも背面側のスペースとは、仕切板１６で仕切られている。

加速器配置空間ＳＰ２では、加速器２は、Ｙ軸方向において、室内遮蔽壁１２の平行部１２ｂよりも室外遮蔽壁１１Ｄ寄りの位置（すなわちＹ軸方向の負側の位置）に配置されている。また、加速器２は、Ｘ軸方向において、室外遮蔽壁１１Ｂよりも室外遮蔽壁１１Ａ寄りの位置（すなわちＸ軸方向の正側の位置）に配置されている。また、加速器２は、照射装置３と室内遮蔽壁１２を挟んで、Ｙ軸方向に対向するように配置されている。すなわち、加速器２は、照射装置３からＹ軸方向の負側へ離間した位置に配置されている。なお、照射装置３のアイソセンターＣＰ１と加速器２の中心点ＣＰ２とを結ぶ仮想線を基準線ＳＬと称する場合がある。アイソセンターＣＰ１と中心点ＣＰ２は同じ高さ位置に配置されることで、基準線ＳＬは水平方向に延びる（図２参照）。

本実施形態では、建屋６のＸ軸方向におけるフットプリントを小さくするために、加速器２と照射装置３との間のＸ軸方向におけるずれ量が小さくなるように配置されている。本実施形態では、Ｙ軸方向から見たときに、中心点ＣＰ２とアイソセンターＣＰ１とが略同じ位置に配置されている。従って、基準線ＳＬがＹ軸方向と略平行となるように延びている。ただし、加速器２の配置は、当該配置に限定されない。例えば、Ｙ軸方向から見たときに、加速器２の中心点ＣＰ２が照射装置３の回転部３０の大きさの範囲内に収まるように配置されていればよい。あるいは、加速器２の中心点ＣＰ２と照射装置３のアイソセンターＣＰ１との間のＸ軸方向におけるずれ量が、加速器２の真空容器２１の半径より小さくなるように配置されていればよい。あるいは、Ｙ軸方向から見たときに、少なくとも照射装置３の一部と加速器２の一部とが重なるように配置されていればよい。ただし、建屋６のＸ軸方向におけるフットプリントを過度に広げない範囲で、Ｙ軸方向から見たときに、照射装置３と加速器２とが重ならないように配置されてもよい。

輸送経路４は、第１の直線部４１と、第２の直線部４２と、曲部４３と、を備える。第１の直線部４１は、加速器２から直線状に延びる部分である。第１の直線部４１は、加速器２から出射された荷電粒子線の照射軸ＥＬに沿って延びる。第２の直線部４２は、室内遮蔽壁１２を介して照射装置３から直線状に延びる部分である。第２の直線部４２は、照射装置３の回転軸線ＣＬ１に沿って延びる。曲部４３は、第１の直線部４１と第２の直線部４２との間で経路を曲げる部分である。

ここで、平面視において、加速器２と照射装置３とが離間する方向を「第１の方向Ｄ１」とする。ここでは、基準線ＳＬが延びる方向を第１の方向Ｄ１とする。このとき、第１の直線部４１は、第１の方向Ｄ１において、加速器２から照射装置３側の位置へ直線状に延びる。第１の直線部４１は、第１の方向Ｄ１に対して傾斜した状態で、加速器２から遠ざかるに従って、順次、アイソセンターＣＰ１へ近づくように、すなわち、Ｙ軸方向の正側へ向かうように延びる。第２の直線部４２は、第１の方向Ｄ１において、照射装置３から加速器２側の位置へ直線状に延びる。第２の直線部４２は、第１の方向Ｄ１に対して傾斜した状態で、照射装置３から遠ざかるに従って、順次、中心点ＣＰ２へ近づくように、すなわち、Ｙ軸方向の負側へ向かうように延びる。本実施形態では、第１の直線部４１と第２の直線部４２とは９０°をなしているが、角度は特に限定されず、例えば９０°よりも大きい角度及び小さい角度に設定されてよい。

輸送経路４は、加速器２から遠回りすることなく、照射装置３へ近づくように延びる。例えば、照射装置３の後端側の開口部３ｂと輸送経路４との接続部分の中心点ＣＰ３を基準とした場合、加速器２から延びた輸送経路４は、順次、中心点ＣＰ３に近づくように延びる。従って、輸送経路４のうち、加速器２との接続部が、中心点ＣＰ３に対して最も離れた部分となる。また、アイソセンターＣＰ１を基準とした場合、加速器２から延びた輸送経路４は、順次、アイソセンターＣＰ１に近づくように延びる。従って、輸送経路４のうち、加速器２との接続部が、アイソセンターＣＰ１に対して最も離れた部分となる。

以上のような構成により、輸送経路４は、直線部４１，４２を一つの曲部４３にて屈曲させたような形状となる。輸送経路４は、加速器配置空間ＳＰ２のうち、基準線ＳＬよりもＸ軸方向の負側の領域に配置され、Ｘ軸方向における負側へ凸となるように、屈曲する。すなわち、輸送経路４は、Ｘ軸方向の負側を曲げ方向として曲がる。

なお、デフレクタ２２は、照射装置３に対して中心点ＣＰ２を挟んで反対側、すなわちＹ軸方向の負側に配置されている。また、デフレクタ２２は、基準線ＳＬよりもＸ軸方向の負側に配置されている。また、荷電粒子線は、図１において時計回りに周回して、デフレクタ２２で取り出される。この場合、デフレクタ２２を照射装置３側に配置して、反時計回りに荷電粒子線を周回させた場合に比して、第１の直線部４１を基準線ＳＬに対して鋭角にすることができる。

ここで、照射装置３の外側の輸送経路４に、荷電粒子線の所定の範囲のエネルギーの中から特定の範囲のエネルギーを選択する選択部５０が配置される。選択部５０は、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と称される機構である。例えば、照射装置３の上側にＥＳＳの一部が搭載されるような構成とは異なり、選択部５０の全構成要素が、室内遮蔽壁１２を隔てて、加速器配置空間ＳＰ２に配置されている。選択部５０の構成要素は、照射装置配置空間ＳＰ２には配置されていない。

次に、図５を参照して、輸送経路４に設けられた選択部５０の詳細な構成について説明する。なお、輸送経路４を構成する輸送管４５に対して、選択部５０の各構成要素が設けられる。第１の直線部４１に設けられる選択部５０は、上流側から順に、四極電磁石５１と、ステアリング電磁石５２と、ディグレーダ５３と、四極電磁石５１と、ビームストッパ５４と、を備える。四極電磁石５１は、荷電粒子線を収束させて荷電粒子線の形状を整えるための電磁石である。ステアリング電磁石５２は、荷電粒子線の軌道を修正するための電磁石である。ディグレーダ５３は、荷電粒子線のエネルギーを全体的に減少させて飛程を調整する機構である。ビームストッパ５４は、荷電粒子線の出射と停止を切り替える機構である。なお、ディグレーダ５３からの中性子線は、照射軸ＥＬに沿って進行するため、当該中性子線は、照射装置配置空間ＳＰ１を避けるように進行する。また、中性子線は、室外遮蔽壁１１Ｂに対して、傾斜するように入る。この場合、中性子線が通過する室外遮蔽壁１１Ｂの実質的な厚みは、Ｘ軸方向に真っ直ぐに中性子線が室外遮蔽壁１１Ｂに入る場合に比して、厚くなる。これにより、中性子線に対する遮蔽性を向上できる。

曲部４３に設けられた選択部５０は、上流側から順に、偏向電磁石５６Ａと、四極電磁石５１と、スリット５７と、四極電磁石５１と、偏向電磁石５６Ｂと、を備える。偏向電磁石５６Ａは、第１の直線部４１から輸送された荷電粒子線の軌道を曲げる電磁石である。荷電粒子線は、エネルギーによってどの程度曲がるかが異なっている。従って、偏向電磁石５６Ａで荷電粒子線を曲げてスリット５７を通すことで、所望のエネルギーの荷電粒子線を選択することができる。そして、偏向電磁石５６Ｂは、選択したエネルギーの荷電粒子線を第２の直線部４２へ向かうように軌道を曲げる。曲部４３は、二セットの偏向電磁石５６Ａ，５６Ｂのみを有し、偏向電磁石５６Ａ，５６Ｂ間には、他のセットの偏向電磁石を有していない。なお、偏向電磁石が連続して配置される場合は、一セットの偏向電磁石とみなす。すなわち、偏向電磁石５６Ａが、連続する複数の偏向電磁石に分割されている場合は、一セットの偏向電磁石と見なす。曲部４３のうち、偏向電磁石５６Ａ，５６Ｂ間の領域は、直線状に延びる直線部となるが、当該直線部は、第１の直線部４１よりも短い。

第２の直線部４２に設けられた選択部５０は、上流側から順に、四極電磁石５１と、ステアリング電磁石５２と、を備える。なお、第２の直線部４２のうち、室内遮蔽壁１２に埋設される部分には、選択部５０の構成要素は設けられていない。

次に、図１を参照し、入口部１４と連通部１３周辺の構造について詳細に説明する。図１に示すように、入口部１４は、室外遮蔽壁１１Ｃのうち、Ｘ軸方向における正側の端部の位置に形成される。入口部１４は、室外遮蔽壁１１ＣをＹ軸方向に延びるように貫通させることで構成される。入口部１４は、基準線ＳＬよりもＸ軸方向における正側に配置される。アイソセンターＣＰ１へ照射される荷電粒子線の影響による放射線は、当該アイソセンターＣＰ１を通過すると共に、回転軸線ＣＬ１と直交する平面Ｆ内において強くなる。これに対し、入口部１４は、回転軸線ＣＬ１の延長線上に、または回転軸線ＣＬ１の延長線と近接する位置に形成される。従って、入口部１４は、放射線が強くなる平面Ｆから極力距離が遠い位置に配置される。

連通部１３は、室内遮蔽壁１２のＸ軸方向における正側の端部の位置において、Ｙ軸方向に延びるように貫通するように形成される。連通部１３は、曲部４３の曲げ方向とは反対側であるＸ軸方向における正側に配置される。すなわち、連通部１３は、基準線ＳＬよりもＸ軸方向における正側に配置される。また、加速器配置空間ＳＰ２には、連通部１３と対向する位置に、当該連通部１３と交差する方向に延びる通路形成壁部１９が形成される。通路形成壁部１９は、加速器２からの放射線を遮蔽できる室内遮蔽壁として形成される。通路形成壁部１９は、連通部１３に対して、Ｙ軸方向の負側に対向するように配置される。また、通路形成壁部１９は、連通部１３が延びる方向と直交するＸ軸方向に延びるように形成される。通路形成壁部１９は、室外遮蔽壁１１ＡからＸ軸方向の負側へ延びる。このように、連通部１３と通路１８によってＬ字状の通路が形成される。通路形成壁部１９と室内遮蔽壁１２の平行部１２ｂとの間には、通路１８が形成される。通路１８の加速器配置空間ＳＰ２に対する開口部１８ａは、Ｘ軸方向における負側へ開口する。開口部１８ａは、基準線ＳＬよりもＸ軸方向の正側に配置される。通路形成壁部１９は、加速器２のどの位置からみても、連通部１３を覆うように配置される。これにより、加速器２からの放射線が、連通部１３に直接入り込むことが抑制される。

このように、照射装置配置空間ＳＰ１と加速器配置空間ＳＰ２とは、連通部１３及び通路１８で床が連続することで、ワンフロアとして構成され、且つ一つの部屋として構成される。図２に示すように、照射装置配置空間ＳＰ１の床面Ｈ１と、加速器配置空間ＳＰ２の床面Ｈ２とは、同じ高さ位置に設けられる。なお、照射装置３の下端部は、床面Ｈ１よりも低い位置の床面Ｈ３上に設置される。

次に、本実施形態に係る荷電粒子線照射設備１の作用・効果について説明する。

まず、図６を参照して、比較例に係る荷電粒子線照射設備１００について説明する。この荷電粒子線照射設備１００は、コントロール室１０８と、照射装置３を配置するための照射装置配置室１１０と、加速器２を配置するための加速器配置室１２０と、を備える。照射装置配置室１１０と、加速器配置室１２０とは、それぞれ独立した入口部１１１，１２１をそれぞれ有しており、互いに連通する部分を有していない。従って、照射装置配置室１１０は一つの部屋として構成され、加速器配置室１２０は一つの部屋として構成される。照射装置配置室１１０と加速器配置室１２０は、Ｘ軸方向に並ぶように設けられる。加速器配置室１２０には、加速器２から照射装置３へ延びる輸送経路１４０が設けられる。輸送経路１４０は、第１の直線部１４１と、第２の直線部１４２と、直線部１４１，１４２間で大きく回り込む旋回部１４３と、を備える。第１の直線部１４１は、第１の方向Ｄ１において、加速器２から照射装置３から遠ざかる位置へ直線状に延びている。旋回部１４３は、四セットの偏向電磁石５６によって、第１の直線部１４１から大きく旋回して、第２の直線部１４２に接続される。なお、各偏向電磁石５６間には、四極電磁石等が配置される。このような荷電粒子線照射設備１００は、輸送経路１４０が大きく旋回してＵ字状の経路を描くため、設備のフットプリントが大きくなるという問題がある。

これに対し、本実施形態に係る荷電粒子線照射設備１は、照射装置３の外側の輸送経路４に、荷電粒子線の所定の範囲のエネルギーの中から特定の範囲のエネルギーを選択する選択部５０が配置される。これにより、照射装置３から遠い位置に選択部５０を配置することができる。従って、照射装置３付近における放射線の量を抑制することができる。また、輸送経路４は、第１の直線部４１と、第２の直線部４２と、第１の直線部４１と第２の直線部４２との間で経路を曲げる曲部４３と、を備える。ここで、第１の直線部４１は、第１の方向Ｄ１に対して傾斜すると共に、第１の方向Ｄ１において、加速器２から照射装置３側の位置へ直線状に延びる。また、第２の直線部４２は、第１の方向Ｄ１に対して傾斜すると共に、第１の方向Ｄ１において、照射装置３から加速器２側の位置へ直線状に延びる。このような輸送経路４は、加速器２から照射装置３へ向かって徐々に近づくような態様にて、直線部４１，４２同士が曲部４３で屈曲するような経路となる。このような、輸送経路は、例えば図６に示すように、加速器２から大きくＵ字状に回り込んで照射装置３へ向かうような輸送経路とは異なり、設備のフットプリントを小さくすることができる。以上より、照射装置３付近における放射線の量を抑制すると共に、設備のフットプリントを小さくすることができる。

特に、本実施形態では、照射装置３の回転軸線ＣＬ１がＹ軸方向に対して傾斜している。また、照射装置３は回転軸線ＣＬ１の軸方向における軸長が短いタイプの回転ガントリである。従って、設備のフットプリントを特に小さくすることができる。このような構成は、一つの加速器２に対して一つの照射装置３を設けるシングルタイプの設備に特に有効である。本実施形態では、特に、Ｘ軸方向におけるフットプリントを有効に小さくすることができる。土地の利用態様の観点から、面積が同じであれば、正方形に近い形状よりも、Ｘ軸方向のフットプリントを小さくする方が有効である場合がある。本実施形態は、そのような場合に特に有利になる。

本実施形態に係る荷電粒子線照射設備１において、加速器２、照射装置３、及び輸送経路４を配置する設備配置室７は、照射装置３が配置される照射装置配置空間ＳＰ１と、加速器２及び輸送経路４が配置される加速器配置空間ＳＰ２と、を有し、照射装置配置空間ＳＰ１と加速器配置空間ＳＰ２との間には、室内で放射線を遮蔽する室内遮蔽壁１２が設けられると共に、照射装置配置空間ＳＰ１と加速器配置空間ＳＰ２とを連通する連通部１３が形成され、連通部１３は、曲部４３の曲げ方向とは反対側に配置される。この場合、一つの部屋の中に加速器２、照射装置３、及び輸送経路４を配置した場合であっても、加速器配置空間ＳＰ２で発生する放射線は、室内遮蔽壁１２で遮蔽される。また、連通部１３は、曲部４３の曲げ方向とは反対側に配置されるため、且つ、輸送経路４に対する加速器２の後側（Ｘ軸方向の正側）に配置されるため、加速器配置空間ＳＰ２の放射線が、連通部１３を介して照射装置配置空間ＳＰ１へ漏れることが抑制される。

本実施形態に係る荷電粒子線照射設備１において、加速器配置空間ＳＰ２には、連通部１３と対向する位置に、当該連通部１３と交差する方向に延びる通路形成壁部１９が形成される。この場合、通路形成壁部１９が、連通部１３を介して照射装置配置空間ＳＰ１へ向かう放射線を遮蔽することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、照射装置配置空間ＳＰ１と加速器配置空間ＳＰ２とを連通部１３で連通することに代えて、またはそれに加えて、地下通路を設けて両者を連通してもよい。

また、建物の遮蔽壁の構造や、各構成要素のレイアウトは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更してもよい。

１…荷電粒子線照射設備、２…加速器、３…照射装置、４…輸送経路、１２…室内遮蔽壁、１３…連通部、１９…通路形成壁部、４１…第１の直線部、４２…第２の直線部、４３…曲部、ＳＰ１…照射装置配置空間、ＳＰ２…加速器配置空間。

Claims (3)

1. 荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射設備において、
   荷電粒子を加速して荷電粒子線を生成する加速器と、
   回転軸線周りに回転可能な回転部を有すると共に前記加速器で生成された前記荷電粒子線を照射する照射装置と、
   前記加速器から前記照射装置へ前記荷電粒子線を輸送する輸送経路と、を備え、
   前記加速器と前記照射装置とは、平面視において第１の方向に互いに離間した位置に配置され、
   前記照射装置の外側の前記輸送経路に、前記荷電粒子線の所定の範囲のエネルギーの中から特定の範囲のエネルギーを選択する選択部が配置され、
   前記輸送経路は、
   前記第１の方向に対して傾斜すると共に、前記第１の方向において、前記加速器から前記照射装置側の位置へ直線状に延びる第１の直線部と、
   前記第１の方向に対して傾斜すると共に、前記第１の方向において、前記照射装置から前記加速器側の位置へ直線状に延びる第２の直線部と、
   前記第１の直線部と前記第２の直線部との間で経路を曲げる曲部と、を備える、荷電粒子線照射設備。
2. 前記加速器、前記照射装置、及び前記輸送経路を配置する設備配置室は、前記照射装置が配置される照射装置配置空間と、前記加速器及び前記輸送経路が配置される加速器配置空間と、を有し、
   前記照射装置配置空間と前記加速器配置空間との間には、室内で放射線を遮蔽する室内遮蔽壁が設けられると共に、前記照射装置配置空間と前記加速器配置空間とを連通する連通部が形成され、
   前記連通部は、前記曲部の曲げ方向とは反対側に配置される、請求項１に記載の荷電粒子線照射設備。
3. 前記加速器配置空間には、前記連通部と対向する位置に、当該連通部と交差する方向に延びる通路形成壁部が形成される、請求項２に記載の荷電粒子線照射設備。

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