JP5535879B2 - 荷電粒子線照射装置、荷電粒子線照射方法、及び輸送ラインの着脱方法。 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線照射装置、荷電粒子線照射方法、及びその輸送ラインの着脱方法に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１，２に記載の荷電粒子線照射装置が知られている。特許文献１の装置では、複数の照射室が平行に配置されており、１つの加速器から上記複数の照射室に対して陽子ビームを供給することができる。この装置は、照射室の配列方向に直線状に延びるビーム輸送ラインと、当該ビーム輸送ラインから分岐してそれぞれ各照射室に延びる分岐ラインと、を備えている。そして、各分岐点の電磁石の作動状態（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を切り替えることにより、使用すべき照射室に対して選択的にビームを送ることができる。また、特許文献２の装置は、複数の照射室が扇形に配置され、ビーム輸送ラインの１箇所の分岐点から各照射室まで延びる各分岐ラインが設けられている。そして、分岐点の電磁石の作動状態を切り替えることにより、使用すべき照射室に対して選択的にビームを送ることができる。

特表平１１−５０１２３２号公報 特開２０００−７５１００号公報

しかしながら、特許文献１の装置の方式では、照射室の室数が多くなるほどビーム輸送ラインを長くする必要があり、ビーム輸送ラインに配置されるビーム整形用の電磁石が増加することになる。また、特許文献２の装置の方式においても、照射室の室数が多くなるほど分岐点に配置されるビーム偏向用の電磁石が多くなり、また、分岐点におけるビーム偏向角度によっては、広い敷地面積が必要になってしまう。更に、特許文献２の装置では、所望の照射室に陽子ビームを送るために、偏向用磁石の磁場を精度良く制御しなければならないという問題もある。

そこで、本発明は、設置場所の敷地面積を小さくしながら、ビーム輸送用の電磁石数を削減することができる荷電粒子線照射装置、荷電粒子線照射方法、及びその輸送ラインの着脱方法を提供することを目的とする。

本発明の荷電粒子線照射装置は、複数の照射室を備え照射室内の被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置であって、荷電粒子線を加速する加速器と、加速器から送り出される荷電粒子線を輸送する第１輸送ラインと、複数の照射室ごとに設けられ、第１輸送ラインで輸送される荷電粒子線を更に各々の照射室に輸送する複数の第２輸送ラインと、第１輸送ラインと第２輸送ラインとの間に設けられ、第１輸送ラインからの荷電粒子線を何れかの第２輸送ラインに誘導すると共に、誘導先の第２輸送ラインを選択的に切替可能とするライン切替手段と、を備え、複数の照射室は、ライン切替手段を中心として放射状に配置されており、ライン切替手段は、荷電粒子線を誘導する電磁石と、電磁石を回転させる回転機構と、を有し、電磁石を回転させることにより誘導先の第２輸送ラインを切り替えることを特徴とする。

この荷電粒子線照射装置では、所望の照射室に荷電粒子線を送る際には、当該所望の照射室に対応する第２輸送ラインに、第１輸送ラインからの荷電粒子線を誘導する。荷電粒子線の誘導は、ライン切替手段の電磁石により行われ、ライン切替手段は、電磁石を回転させることにより、誘導先の第２輸送ラインを切り替える。このように、ライン切替手段は、誘導先を切り替える方式として電磁石を回転させる方式を採っているので、電磁石の作動状態（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を切り替える方式に比べて、必要な電磁石の数を削減することができる。また、複数の照射室がライン切替手段を中心として放射状に配置されているので、無駄な設置スペースが削減され、荷電粒子線照射装置の設置場所の敷地面積を小さくすることができる。

また、具体的な構成として、ライン切替手段は、電磁石が設けられ、管状の第１輸送ラインと管状の第２輸送ラインとの接続を仲介すると共に荷電粒子線を通過させる管状の連結ラインと、連結ラインの一端と第１輸送ラインとの接続部を中心として連結ライン及び電磁石を回転可能に支持する回転支持部と、連結ラインの他端に設けられ、連結ライン及び電磁石の回転に伴って各々の第２輸送ラインに接続可能な各位置を移動する移動接続部と、を有することとしてもよい。

この構成によれば、連結ラインの一端と第１輸送ラインとの接続部を中心とする連結ラインの回転により、移動接続部が、各々の第２輸送ラインに接続可能な各位置を移動する。よって、連結ラインの回転によって移動接続部を移動させて、移動接続部を接続する第２輸送ラインを選択的に切り替えることができ、所望の照射室に荷電粒子線を送ることができる。

また、第２輸送ラインの上流端部には、当該第２輸送ラインを開閉する第２輸送ライン開閉弁が設けられており、移動接続部は、連結ラインを開閉する連結ライン開閉弁と、連結ライン開閉弁よりも下流側に設けられ、荷電粒子線の進行方向に伸縮することにより第２輸送ラインの上流端部に着脱される管状の伸縮部と、を有することとしてもよい。

この構成によれば、荷電粒子線の輸送路の真空を維持しながら第２輸送ラインと連結ラインとの接続／分離を行うことができる。

また、本発明の荷電粒子線照射装置では、複数の照射室と、加速器とが、建物の互いに異なる階に設けられており、第１輸送ラインは、加速器が設けられた階から照射室が設けられた階に延びていることとしてもよい。

この構成によれば、上方から見た第１輸送ラインの投影面積を小さくすることができ、荷電粒子線照射装置全体としての設置面積を小さくすることができる。また、照射室と加速器とを上下に重なるように配置することも可能になり、設置面積を更に小さくすることができる。

本発明の荷電粒子線照射方法は、複数の照射室において照射室内の被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射方法であって、加速器により荷電粒子線を加速する荷電粒子線加速ステップと、荷電粒子線加速ステップで加速された荷電粒子線を第１輸送ラインで輸送する第１輸送ステップと、複数の照射室ごとに設けられた第２輸送ラインのうちの何れかによって、第１輸送ステップで輸送される荷電粒子線を、照射室に輸送する第２輸送ステップと、第１輸送ラインと第２輸送ラインとの間に設けられ第１輸送ラインからの荷電粒子線を何れかの第２輸送ラインに誘導するライン切替手段によって、誘導先の第２輸送ラインを選択的に切り替えるライン切替ステップと、を備え、複数の照射室は、ライン切替手段を中心として放射状に配置されており、ライン切替手段は、荷電粒子線を誘導する電磁石と、電磁石を回転させる回転機構と、を有しており、ライン切替ステップでは、電磁石を回転させることにより誘導先の第２輸送ラインを切り替えることを特徴とする。

この荷電粒子線照射方法では、所望の照射室に荷電粒子線を送る際には、当該所望の照射室に対応する第２輸送ラインに、第１輸送ラインからの荷電粒子線を誘導する。荷電粒子線の誘導は、ライン切替手段の電磁石により行われ、ライン切替ステップでは、電磁石を回転させることにより、誘導先の第２輸送ラインを切り替える。このように、ライン切替ステップにおいては、ライン切替手段で誘導先を切り替える方式として電磁石を回転させる方式を採っているので、電磁石の作動状態（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を切り替える方式に比べて、必要な電磁石の数を削減することができる。また、複数の照射室がライン切替手段を中心として放射状に配置されているので、無駄な設置スペースが削減され、荷電粒子線照射装置の設置場所の敷地面積を小さくすることができる。

また、上記荷電粒子線照射方法においては、ライン切替手段は、電磁石が設けられ、管状の第１輸送ラインと管状の第２輸送ラインとの接続を仲介すると共に荷電粒子線を通過させる管状の連結ラインと、連結ラインの一端と第１輸送ラインとの接続部を中心として連結ライン及び電磁石を回転可能に支持する回転支持部と、連結ラインの他端に設けられ、連結ライン及び電磁石の回転に伴って各々の第２輸送ラインに接続可能な各位置を移動する移動接続部と、を有しており、第２輸送ラインの上流端部には、当該第２輸送ラインを開閉する第２輸送ライン開閉弁が設けられており、移動接続部は、連結ラインを開閉する連結ライン開閉弁と、連結ライン開閉弁よりも下流側に設けられ、荷電粒子線の進行方向に伸縮することにより第２輸送ラインの上流端部に着脱される管状の伸縮部と、を有し、ライン切替ステップは、移動接続部が接続されている第２輸送ラインの第２輸送ライン開閉弁と連結ライン開閉弁とを閉じ、伸縮部内の真空を開放する第１ステップと、伸縮部を短縮させて第２輸送ラインとの接続を解消する第２ステップと、連結ライン及び電磁石を回転させて移動接続部を他の第２輸送ラインに移動させる第３ステップと、伸縮部を伸長させて他の第２輸送ラインの上流端部に接続し、伸縮部内を真空引きする第４ステップと、他の第２輸送ラインの第２輸送ライン開閉弁と連結ライン開閉弁とを開ける第５ステップと、を有することとしてもよい。

この構成によれば、第１〜第５ステップにおける弁の開閉により、第１輸送ライン、連結ライン、及び第２輸送ラインの真空を維持しながら荷電粒子線の誘導先を切り替えることができ、必要な真空引き空間の容積を最小限にすることができる。

また、本発明の輸送ラインの着脱方法は、前述の荷電粒子線照射装置におけるライン切替手段の移動接続部を何れかの第２輸送ラインの上流端部に着脱する輸送ラインの着脱方法であって、移動接続部が接続されている第２輸送ラインの第２輸送ライン開閉弁と連結ライン開閉弁とを閉じ、伸縮部内の真空を開放する第１ステップと、伸縮部を短縮させて第２輸送ラインとの接続を解消する第２ステップと、連結ライン及び電磁石を回転させて移動接続部を他の第２輸送ラインに移動させる第３ステップと、伸縮部を伸長させて他の第２輸送ラインの上流端部に接続し、伸縮部内を真空引きする第４ステップと、他の第２輸送ラインの第２輸送ライン開閉弁と連結ライン開閉弁とを開ける第５ステップと、を備えたことを特徴とする。

この輸送ラインの着脱方法によれば、第１〜第５ステップにおける弁の開閉により、第１輸送ライン、連結ライン、及び第２輸送ラインの真空を維持しながら荷電粒子線の誘導先を切り替えることができ、必要な真空引き空間の容積を最小限にすることができる。

本発明によれば、設置場所の敷地面積を小さくしながら、ビーム輸送用の電磁石数を削減することができる荷電粒子線照射装置、荷電粒子線照射方法、及びその輸送ラインの着脱方法を提供することができる。

本発明の荷電粒子線照射装置の一実施形態である粒子線治療装置を示す側面図である。 図１の粒子線治療装置の平面図である。 図１の粒子線治療装置の切替装置近傍を拡大して示す側面図である。 図１の粒子線治療装置の切替装置近傍を拡大して示す平面図である。 図３の連結ラインの回転支持部を示す断面図である。 図３の連結ラインの移動接続部の伸長状態を示す断面図である。 図６の移動接続部の短縮状態を示す断面図である。 図１の粒子線治療装置に第２輸送ラインを増設した状態を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の荷電粒子線照射装置の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、本発明の荷電粒子線照射装置の一例である粒子線治療装置について説明する。なお、必要な場合には、各図に示すように、ｚ軸を鉛直軸としｘｙ平面を水平面とするｘｙｚ座標系を設定し、各部の位置関係の説明においてｘ、ｙ、ｚを便宜的に用いる場合がある。また、「上流」、「下流」なる語は、輸送される陽子ビームの上流下流に対応させて用いるものとする。

図１及び図２に示す粒子線治療装置１は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者（被照射体）の体内の腫瘍に対して陽子ビームを照射する装置である。図に示すように、粒子線治療装置１は、建物１００内に区画された２つの治療室（照射室）３ａ，３ｂと、治療室３ａ，３ｂ内にそれぞれ設置された２台の回転ガントリ５ａ，５ｂと、を備えている。回転ガントリ５ａ，５ｂは、患者に対して任意の方向から陽子ビームを照射する装置である。２つの治療室３ａ，３ｂは、後述する接続部３２を中心として水平面内で放射状に配置されている。２台の回転ガントリ５ａ，５ｂも同様に、後述する接続部３２を中心として水平面内で放射状に配置されている。

粒子線治療装置１は、水素イオンを生成するイオン源６と、水素イオンビームを加速し水素イオンから電子を取り去って陽子ビームを出力するサイクロトロン（加速器）７と、サイクロトロン７の直ぐ下流側に設けられるエネルギー調整部１０と、サイクロトロン７からの陽子ビームを回転ガントリ５ａ又は５ｂまで輸送する輸送ライン９とを備えている。治療室３ａ，３ｂは建物１００の所定のフロア（本実施形態では２階）に配置されるのに対し、サイクロトロン７は異なるフロア（本実施形態では１階）に設置される。

エネルギー調整部１０は、サイクロトロン７から出力される陽子ビームのエネルギーを調整する。患者の体表から腫瘍までの深さは患者ごとに異なるので、陽子ビームを患者に照射する際には、陽子ビームの到達深さを調整する必要がある。エネルギー調整部１０は、陽子ビームのエネルギーを調整することにより、患者体内の所定の深さにある腫瘍に陽子ビームが適切に到達するように調整する。

輸送ライン９は、陽子ビームの上流側に位置しエネルギー調整部１０に接続された第１輸送ライン１１と、陽子ビームの下流側に位置し回転ガントリ５ａ，５ｂに接続された第２輸送ライン１２ａ，１２ｂとを有する。更に輸送ライン９は、第１輸送ライン１１と第２輸送ライン１２ａ，１２ｂとの間に設けられた連結ライン１３を有する。

第１輸送ライン１１は、中空部に陽子ビームを通過させる管状をなしており、サイクロトロン７から水平に延び、鉛直に立ち上がって建物１００の１階から２階まで延びている。第２輸送ライン１２ａ，１２ｂは、中空部に陽子ビームを通過させる管状をなしており、建物１００の２階においてそれぞれ回転ガントリ５ａ，５ｂまで水平に延びている。第２輸送ライン１２ａと第２輸送ライン１２ｂとは、ほぼ同じ長さである。連結ライン１３は、中空部に陽子ビームを通過させる管状をなしており、第１輸送ライン１１と第２輸送ライン１２ａ又は１２ｂの何れかとの連結を仲介する。第１輸送ライン１１から鉛直上向きに連結ライン１３に入力された陽子ビームは、連結ライン１３の周囲に設けられた偏向電磁石１７の作用により９０°屈曲されて水平向きとなり、第２輸送ライン１２ａ又は１２ｂに誘導される。連結ライン１３についての詳細は後述する。

第１輸送ライン１１、連結ライン１３、及び第２輸送ライン１２ａ（１２ｂ）の連結された一連の中空部内が真空とされることで、陽子ビームの輸送路が形成される。また、第１輸送ライン１１、連結ライン１３、及び第２輸送ライン１２ａ，１２ｂの周囲には、陽子ビームの方向を変える偏向電磁石１７やビームの拡散を抑制し整形を行う整形電磁石１９が適宜設置される。

連結ライン１３が、第１輸送ライン１１と第２輸送ライン１２ａとの連結を仲介した場合、サイクロトロン７から送り出される陽子ビームは、第１輸送ライン１１、連結ライン１３、及び第２輸送ライン１２ａを通過して、治療室３ａの回転ガントリ５ａに送られる。すなわちこの場合、治療室３ａ内の患者に対する粒子線照射方法は以下のとおりである。まず、サイクロトロン７で水素イオンビームを加速する（荷電粒子線加速ステップ）。次に、サイクロトロン７から出力される陽子ビームを第１輸送ライン１１によって鉛直上向きに輸送し（第１輸送ステップ）、連結ライン１３において、ビームの進行方向を水平に偏向しながら第２輸送ライン１２ａに陽子ビームを誘導する。そして、誘導先である第２輸送ライン１２ａにより上記陽子ビームを治療室３ａの回転ガントリ５ａに輸送する（第２輸送ステップ）。

同様に、連結ライン１３が、第１輸送ライン１１と第２輸送ライン１２ｂとの連結を仲介した場合、サイクロトロン７から送り出される陽子ビームは、第１輸送ライン１１、連結ライン１３、及び第２輸送ライン１２ｂを通過して、治療室３ｂの回転ガントリ５ｂに送られる。このように、連結ライン１３の連結状態を切り替える（ライン切替ステップ）ことにより、陽子ビームの誘導先を第２輸送ライン１２ａと１２ｂとの間で切り替えることができ、ひいては陽子ビームの送り先の治療室を切り替えることができる。

続いて、連結ライン１３の連結状態を選択的に切り替える切替装置（ライン切替手段）２０について、図３及び図４を参照しながら更に詳細に説明する。図に示すように、切替装置２０は、建物１００の２階の高さに設けられた土台１０１上に設置されている。切替装置２０は、連結ライン１３と、連結ライン１３の周囲に設けられた偏向電磁石１７及び整形電磁石１９を備えている。更に、切替装置２０は、連結ライン１３、偏向電磁石１７及び整形電磁石１９を搭載し土台１０１上で回転可能とされた旋回テーブル３１を備えている。

連結ライン１３の一端は、第１輸送ライン１１に接続されており、連結ライン１３は、第１輸送ライン１１との接続部３２を中心として水平回転可能である。連結ライン１３の他端は、第２輸送ライン１２ａの上流端部１４ａ又は第２輸送ライン１２ｂの上流端部１４ｂに着脱可能に接続される。以下、各上流端部１４ａ，１４ｂに接続可能な連結ライン１３の他端の部位を「移動接続部」と称し、「３９」の符号を付して示す。なお、各上流端部１４ａ，１４ｂは、平面視において接続部３２を中心とする同一の円周上に配置されている。

旋回テーブル３１は、連結ライン１３と第１輸送ライン１１との接続部３２を中心として水平回転可能に支持されている。旋回テーブル３１の下面には、２つの車輪３３が取り付けられている。また、土台１０１上には、平面視で同心の円弧形状をなす２本のレール３７が設けられており、車輪３３がそれぞれレール３７上に載置されている。更に、旋回テーブル３１には、車輪３３を回転させるモータ３５が取り付けられている。モータ３５の駆動により車輪３３が回転すれば、車輪３３がレール３７上を移動することで、旋回テーブル３１は接続部３２を中心として水平回転する。なお、モータ３５は車輪３３に直結されてもよく、トルク伝達機構（例えば、ベルト、チェーン、ワイヤ、歯車、ピニオン、円形ラックなど）を介してモータ３５の動力を車輪３３に伝達してもよい。旋回テーブル３１の水平回転に伴って連結ライン１３及び電磁石１７，１９も水平回転し、連結ライン１３の移動接続部３９は、第２輸送ライン１２ａの上流端部１４ａに対面する位置と、第２輸送ライン１２ｂの上流端部１４ｂに対面する位置との間を移動する。移動接続部３９は、対面した上流端部１４ａ又は１４ｂに接続することができる。

続いて、接続部３２近傍において連結ライン１３を回転自在に支持する回転支持部４１の構造について、図５を参照し説明する。連結ライン１３の下端は、第１輸送ライン１１の上端に挿入されており、連結ライン１３の外周面と第１輸送ライン１１の内周面とが摺動する。連結ライン１３と第１輸送ライン１１との間隙は真空シール材４３により封止されているので、連結ライン１３を第１輸送ライン１１に対して回転可能にしながら、内部のビーム輸送路を真空にすることができる。なお、真空シール材４３としては、ゴムＯリング、Ｘリング、磁性流体等を採用することができる。土台１０１の上面には、第１輸送ライン１１を同心の位置で挿通させる旋回軸部１０３が取り付けられている。そして、旋回軸部１０３の外側には、接続部３２を中心とするベアリング４５を介して旋回テーブル３１が取り付けられている。以上のような構造により回転機構が実現され、旋回テーブル３１は接続部３２を中心として水平回転することができる。

続いて、連結ライン１３の移動接続部３９近傍の構造について、図６及び図７を参照し説明する。図に示すように、移動接続部３９には、連結ライン１３を開閉する連結ライン開閉弁５１が設けられている。この連結ライン開閉弁５１の下流側には、ビームの進行方向に伸縮されるベローズ部５３が設けられている。ベローズ部５３は、伸縮により第２輸送ライン１２ａの上流端部１４ａに着脱可能である。ベローズ部５３の側方にはエアシリンダ５５が設けられており、ベローズ部５３の伸縮はエアシリンダ５５の駆動により実現される。また、エアシリンダ５５に変えて油圧シリンダを用いてもよい。

また、第２輸送ライン１２ａの上流端部１４ａにも、第２輸送ライン１２ａを開閉する第２輸送ライン開閉弁５７が設けられている。また、移動接続部３９には、ベローズ部５３内を真空引きするための真空ポンプ６０と、真空封止バルブ５８とが設けられている。また、移動接続部３９には、ベローズ部５３内を大気開放する大気開放用バルブ５９も設けられている。

このような切替装置２０の構成に基づき、図６に示すように、開閉弁５１，５７が開きベローズ部５３が上流端部１４ａに密着している状態で、連結ライン１３と第２輸送ライン１２ａとが接続され、陽子ビームの輸送路が形成される。また、図７に示すように、開閉弁５１，５７が閉じベローズ部５３が上流端部１４ａから離間している状態では、前述の旋回テーブル３１の回転により、移動接続部３９が自在に移動することができる。なお、図６及び図７では、連結ライン１３と第２輸送ライン１２ａとの接続構造について説明したが、連結ライン１３と第２輸送ライン１２ｂとの接続構造もまったく同様であるので、重複する説明を省略する。

続いて、第２輸送ライン１２ａ，１２ｂに対する連結ライン１３の着脱方法について図６及び図７を参照し説明する。

移動接続部３９が、第２輸送ライン１２ａに現在接続されている場合、第２輸送ライン１２ａの開閉弁５７と、移動接続部３９の開閉弁５１とを閉じる。そして、大気開放用バルブ５９を開けてベローズ部５３内の真空を開放する（第１ステップ）。そして、エアシリンダ５５を駆動してベローズ部５３を短縮させ、上流端部１４ａから離間させる（第２ステップ）。以上で、図７のように連結ライン１３と第２輸送ライン１２との接続が解消された状態となる。次に、モータ３５の駆動により旋回テーブル３１（図３参照）を回転させることで、移動接続部３９を、第２輸送ライン１２ａの上流端部１４ｂの対面位置に移動させる（第３ステップ）。次に、エアシリンダ５５を駆動してベローズ部５３を伸長させ、上流端部１４ｂに密着させる。そして、真空ポンプ６０を駆動し、真空封止バルブ５８を開けることで、ベローズ部５３内を真空引きする（第４ステップ）。次に、第２輸送ライン１２ｂの開閉弁５７と、移動接続部３９の開閉弁５１とを開けることで（第５ステップ）図６の状態となり、陽子ビームを治療室３ｂに送るための陽子ビーム輸送路が形成される。なお、旋回テーブル３１の回転やベローズ部５３の伸縮の際には、位置センサ（図示省略）を用いて正確な回転位置、伸縮位置が実現される。また、ラッチ構造を採用すれば、位置センサによる位置検出を省略することもできる。

このような手順により、連結ライン１３の接続先を第２輸送ライン１２ａと１２ｂとの間で切り替えることができる。また、この着脱方法によれば、第１輸送ライン１１、連結ライン１３、及び第２輸送ライン１２ａと１２ｂの真空を維持しながら陽子ビームの誘導先を切り替えることができる。よって、真空引きを必要とするのは、ベローズ部５３内のみであり、真空引き空間の容積を最小限にすることができる。なお、ベローズ部５３内のビーム輸送路は短い距離であるので、ベローズ部５３内の真空引きを省略してもよい。

以上説明した粒子線治療装置１によれば、連結ライン１３及び電磁石１７，１９を水平回転させることにより、陽子ビームの誘導先の第２輸送ライン１２ａ，１２ｂを切り替えることができ、ひいては陽子ビームを送る治療室３ａ，３ｂを切り替えることができる。このように、陽子ビームの輸送先を切り替える方式として、連結ライン１３を回転させ接続先を切り替える方式を採っているので、例えば、従来のような電磁石の作動状態（Ｏｎ／Ｏｆｆ）を切り替える方式に比べて、必要な電磁石の数を削減することができる。また、複数の治療室３ａ，３ｂが連結ライン１３の回転支持部４１を中心として放射状に配置されているので、無駄な設置スペースが削減され、粒子線治療装置１の設置場所の敷地面積を小さくすることができる。

また、粒子線治療装置１では、治療室３ａ，３ｂと、サイクロトロン７とが、建物の互いに異なる階に設けられており、第１輸送ライン１１が、サイクロトロン７が設けられた階から治療室３ａ，３ｂが設けられた階に延びている。この構成によれば、上方から見た第１輸送ライン１１の投影面積を小さくすることができ、粒子線治療装置１全体としての設置面積を小さくすることができる。また、図１に示されるように、回転ガントリ５ａ，５ｂの直下にサイクロトロン７を設置することが可能になり、上方から見た粒子線治療装置１の設置面積を小さくすることができる。

また、粒子線治療装置１では、第１輸送ライン１１が鉛直に延びるのに対し、第２輸送ライン１２ａと１２ｂが水平に延びているので、連結ライン１３が陽子ビームを９０°偏向する必要がある。このような構造であるからこそ、連結ライン１３の水平回転の中心（接続部３２）から等距離に第２輸送ライン１２ａ，１２ｂの接続口（上流端部１４ａ，１４ｂ）を配置する上記構成が好適に適用される。また、この構成によれば、治療室を増設する際には、例えば図８に示すように、新しい治療室に陽子ビームを輸送する第２輸送ライン１２ｃを増設し、接続部３２から等距離に上流端部１４ｃを配置するようにすればよい。従って、連結ライン１３の構造を何ら変更する必要がなく、治療室の増設も比較的容易である。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、サイクロトロンの位置は、上方から見て治療室に重なる位置には限られず、治療室の斜め下方にサイクロトロンを配置するようにしてもよい。また、サイクロトロンと治療室との上下位置関係も実施形態のものには限られず、サイクロトロンを上の階層のフロアに設置し、治療室を下の階層のフロアに設置するようにしてもよい。また、サイクロトロンと治療室とを同じ階層に設置してもよい。

また、加速器は、サイクロトロンに限られず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロン等でもよい。また、治療室（照射室）内には回転ガントリを設けず、回転アームを用いた回転照射式にしてもよく、回転照射式ではなく固定照射式にしてもよい。また、荷電粒子は水素に限らず炭素等でもよい。また、サイクロトロンの外部に設けたイオン源にて水素イオンを生成してサイクロトロンに水素イオンを供給する構成に限らず、サイクロトロン内にイオン源を設け、サイクロトロン内で水素イオンを生成する構成でもよい。

また、ベローズ部（伸縮部）５３に代えて次のような構造を採用することもできる。すなわち、大径筒体の内側に同心に小径筒体を挿入した構造において、大径筒体（又は小径筒体）を筒軸方向に進退させる構造等が考えられる。この場合、大径筒体（又は小径筒体）を進退させる機構としては、エアシリンダ、電動式シリンダ、油圧シリンダ、ボールネジとモータとを組み合わせた機構などが考えられる。また、大径筒体と小径筒体との間の真空シール手段としては、ＯリングやＸリングを用いることができる。

１…粒子線治療装置（荷電粒子線照射装置）、３ａ，３ｂ…治療室（照射室）、７…サイクロトロン（加速器）、１１…第１輸送ライン、１２ａ，１２ｂ…第２輸送ライン、１３…連結ライン、１７…偏向電磁石、１９…整形電磁石、２０…切替装置（ライン切替手段）、３９…移動接続部、４１…回転支持部、５１…連結ライン開閉弁、５３…ベローズ部（伸縮部）、５７…第２輸送ライン開閉弁、１００…建物。

Claims (4)

1. 複数の照射室を備え前記照射室内の被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置であって、
   前記荷電粒子線を加速する加速器と、
   前記加速器から送り出される前記荷電粒子線を輸送する第１輸送ラインと、
   複数の前記照射室ごとに設けられ、前記第１輸送ラインで輸送される前記荷電粒子線を更に各々の前記照射室に輸送する複数の第２輸送ラインと、
   前記第１輸送ラインと前記第２輸送ラインとの間に設けられ、前記第１輸送ラインからの前記荷電粒子線を何れかの前記第２輸送ラインに誘導すると共に、誘導先の前記第２輸送ラインを選択的に切替可能とするライン切替手段と、を備え、
   複数の前記照射室は、前記ライン切替手段を中心として放射状に配置されており、
   前記ライン切替手段は、
   前記荷電粒子線を誘導する電磁石と、前記電磁石を回転させる回転機構と、を有し、
   前記電磁石を回転させることにより前記誘導先の前記第２輸送ラインを切り替え、
   前記ライン切替手段は、
   前記電磁石が設けられ、管状の前記第１輸送ラインと管状の前記第２輸送ラインとの接続を仲介すると共に前記荷電粒子線を通過させる管状の連結ラインと、
   前記連結ラインの一端と前記第１輸送ラインとの接続部を中心として前記連結ライン及び前記電磁石を回転可能に支持する回転支持部と、
   前記連結ラインの他端に設けられ、前記連結ライン及び前記電磁石の回転に伴って各々の前記第２輸送ラインに接続可能な各位置を移動する移動接続部と、を有し、
   前記第２輸送ラインの上流端部には、当該第２輸送ラインを開閉する第２輸送ライン開閉弁が設けられており、
   前記移動接続部は、
   前記連結ラインを開閉する連結ライン開閉弁と、
   前記連結ライン開閉弁よりも下流側に設けられ、前記荷電粒子線の進行方向に伸縮することにより前記第２輸送ラインの上流端部に着脱される管状の伸縮部と、を有することを特徴とする荷電粒子線照射装置。
2. 複数の照射室と、前記加速器とが、建物の互いに異なる階に設けられており、
   前記第１輸送ラインは、前記加速器が設けられた階から前記照射室が設けられた階に延びていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線照射装置。
3. 複数の照射室において前記照射室内の被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射方法であって、
   加速器により前記荷電粒子線を加速する荷電粒子線加速ステップと、
   前記荷電粒子線加速ステップで加速された前記荷電粒子線を第１輸送ラインで輸送する第１輸送ステップと、
   複数の前記照射室ごとに設けられた第２輸送ラインのうちの何れかによって、前記第１輸送ステップで輸送される前記荷電粒子線を、前記照射室に輸送する第２輸送ステップと、
   前記第１輸送ラインと前記第２輸送ラインとの間に設けられ前記第１輸送ラインからの前記荷電粒子線を何れかの前記第２輸送ラインに誘導するライン切替手段によって、誘導先の前記第２輸送ラインを選択的に切り替えるライン切替ステップと、を備え、
   複数の前記照射室は、前記ライン切替手段を中心として放射状に配置されており、
   前記ライン切替手段は、前記荷電粒子線を誘導する電磁石と、前記電磁石を回転させる回転機構と、を有しており、
   前記ライン切替ステップでは、
   前記電磁石を回転させることにより前記誘導先の前記第２輸送ラインを切り替え、
   前記ライン切替手段は、
   前記電磁石が設けられ、管状の前記第１輸送ラインと管状の前記第２輸送ラインとの接続を仲介すると共に前記荷電粒子線を通過させる管状の連結ラインと、
   前記連結ラインの一端と前記第１輸送ラインとの接続部を中心として前記連結ライン及び前記電磁石を回転可能に支持する回転支持部と、
   前記連結ラインの他端に設けられ、前記連結ライン及び前記電磁石の回転に伴って各々の前記第２輸送ラインに接続可能な各位置を移動する移動接続部と、を有しており、
   前記第２輸送ラインの上流端部には、当該第２輸送ラインを開閉する第２輸送ライン開閉弁が設けられており、
   前記移動接続部は、
   前記連結ラインを開閉する連結ライン開閉弁と、
   前記連結ライン開閉弁よりも下流側に設けられ、前記荷電粒子線の進行方向に伸縮することにより前記第２輸送ラインの上流端部に着脱される管状の伸縮部と、を有し、
   前記ライン切替ステップは、
   前記移動接続部が接続されている前記第２輸送ラインの前記第２輸送ライン開閉弁と前記連結ライン開閉弁とを閉じ、前記伸縮部内の真空を開放する第１ステップと、
   前記伸縮部を短縮させて前記第２輸送ラインとの接続を解消する第２ステップと、
   前記連結ライン及び前記電磁石を回転させて前記移動接続部を他の前記第２輸送ラインに移動させる第３ステップと、
   前記伸縮部を伸長させて前記他の前記第２輸送ラインの上流端部に接続し、前記伸縮部内を真空引きする第４ステップと、
   前記他の前記第２輸送ラインの前記第２輸送ライン開閉弁と前記連結ライン開閉弁とを開ける第５ステップと、を有することを特徴とする荷電粒子線照射方法。
4. 請求項１に記載の荷電粒子線照射装置における前記ライン切替手段の前記移動接続部を何れかの前記第２輸送ラインの上流端部に着脱する輸送ラインの着脱方法であって、
   前記移動接続部が接続されている前記第２輸送ラインの前記第２輸送ライン開閉弁と前記連結ライン開閉弁とを閉じ、前記伸縮部内の真空を開放する第１ステップと、
   前記伸縮部を短縮させて前記第２輸送ラインとの接続を解消する第２ステップと、
   前記連結ライン及び前記電磁石を回転させて前記移動接続部を他の前記第２輸送ラインに移動させる第３ステップと、
   前記伸縮部を伸長させて前記他の前記第２輸送ラインの上流端部に接続し、前記伸縮部内を真空引きする第４ステップと、
   前記他の前記第２輸送ラインの前記第２輸送ライン開閉弁と前記連結ライン開閉弁とを開ける第５ステップと、を備えたことを特徴とする輸送ラインの着脱方法。

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