JP6266399B2 - Neutron capture therapy device - Google Patents

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Description

本発明は、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に関する。   The present invention relates to a neutron capture therapy system that irradiates an irradiated object with a neutron beam.

特許文献1には、照射精度の向上を図ることを可能とした中性子線照射装置が記載されている。この中性子線照射装置は、減速装置においてターゲットにイオンビームを照射して中性子を発生させ、発生した中性子を減速させた後に患者へ照射する。中性子を照射するとき、患者は、減速装置に対して相対的に移動可能に設けられた載置台に載置される。   Patent Document 1 describes a neutron beam irradiation apparatus that can improve the irradiation accuracy. In this neutron beam irradiation apparatus, a neutron is generated by irradiating a target with an ion beam in a decelerator, and the generated neutron is decelerated and then irradiated to a patient. When irradiating neutrons, the patient is placed on a mounting table that is movable relative to the speed reducer.

特開2009−189725号公報JP 2009-189725 A

特許文献1に記載されたような中性子線照射装置を利用した中性子捕捉療法では、患者の患部に所定量の中性子を照射する必要があり、照射時間中は患者の体位を一定に保持している。しかし、照射時間は、長い場合には数十分に亘る場合があり、この間、患者の体位を一定に保持することは患者にとって負担が大きかった。   In neutron capture therapy using a neutron irradiation apparatus as described in Patent Document 1, it is necessary to irradiate a predetermined amount of neutrons to the affected area of the patient, and the patient's posture is kept constant during the irradiation time. . However, if the irradiation time is long, it may be several tens of minutes. During this time, it has been a heavy burden on the patient to keep the patient's posture constant.

そこで、本発明の目的は、中性子捕捉療法における治療時間を短縮可能な中性子照射装置を提供することにある。   Then, the objective of this invention is providing the neutron irradiation apparatus which can shorten the treatment time in neutron capture therapy.

本発明の一形態に係る中性子捕捉療法装置は、負イオンを生成する負イオン源と、負イオンの生成を促進する促進物質を負イオン源に供給する促進物質供給部と、負イオン源から取り出された負イオンを加速して荷電粒子線を出射する粒子加速部と、粒子加速部から出射された荷電粒子線が照射されて中性子を生成する中性子生成部と、を備える。   A neutron capture therapy apparatus according to an aspect of the present invention is extracted from a negative ion source that generates negative ions, an accelerating substance supply unit that supplies an accelerating substance that promotes the generation of negative ions to the negative ion source, and the negative ion source. A particle accelerating unit that accelerates the negative ions and emits a charged particle beam; and a neutron generator that irradiates the charged particle beam emitted from the particle accelerating unit to generate neutrons.

この中性子捕捉療法装置は、負イオン源において生成された負イオンを粒子加速部で加速し、粒子加速部から荷電粒子線を出射する。この荷電粒子線が中性子生成部に照射されて中性子が発生する。ここで、負イオン源には、促進物質供給部から負イオンの生成を促進する促進物質が供給されているため、負イオン源において生成される負イオンの量が増加し、負イオン源から引き出されるビーム電流量が増加する。粒子加速部に供給される負イオンのビーム電流量が増加すると、粒子加速部から出射される荷電粒子線のビーム電流量も増加する。そして、中性子生成部に照射される荷電粒子線のビーム電流量が増加すると、中性子生成部において生成される中性子フラックスが増加する。この中性子フラックスの増加によれば、単位時間あたりに生成される中性子フラックスが増加するため、所定量の中性子を照射するために要する時間が短縮化される。従って、中性子捕捉療法における治療時間を短縮することができる。   In this neutron capture therapy apparatus, negative ions generated in a negative ion source are accelerated by a particle acceleration unit, and a charged particle beam is emitted from the particle acceleration unit. This charged particle beam is applied to the neutron generator to generate neutrons. Here, the negative ion source is supplied with an accelerating substance that promotes the production of negative ions from the accelerating substance supply unit, so the amount of negative ions generated in the negative ion source increases and is extracted from the negative ion source. The amount of beam current that is generated increases. As the amount of negative ion beam current supplied to the particle acceleration unit increases, the amount of beam current of the charged particle beam emitted from the particle acceleration unit also increases. And if the beam current amount of the charged particle beam irradiated to a neutron production part increases, the neutron flux produced | generated in a neutron production part will increase. According to this increase in neutron flux, the neutron flux generated per unit time increases, so the time required to irradiate a predetermined amount of neutrons is shortened. Therefore, the treatment time in neutron capture therapy can be shortened.

中性子生成部は、荷電粒子線が照射され中性子を生成するターゲットと、中性子における中性子照射範囲を拡大する拡散部と、を有することとしてもよい。この拡散部によれば中性子照射範囲が拡大される。より詳細には、所望の中性子量を照射範囲な範囲が拡大される。従って、一度の照射で比較的大きい患部に対して中性子を照射することが可能になるので、中性子捕捉療法における治療時間を更に短縮することができる。   The neutron generation unit may include a target that generates a neutron by being irradiated with a charged particle beam, and a diffusion unit that expands a neutron irradiation range in the neutron. According to this diffusion part, the neutron irradiation range is expanded. More specifically, the range of the irradiation range of the desired neutron amount is expanded. Therefore, since it becomes possible to irradiate a relatively large affected part with a single irradiation, the treatment time in neutron capture therapy can be further shortened.

中性子生成部は、被照射体における照射目標に合わせて中性子照射範囲を設定するコリメータを更に有し、拡散部は、コリメータに隣接して配置されることとしてもよい。この構成によれば、被照射体における照射目標に適合した中性子照射範囲の設定と拡大とを行うことが可能になる。   The neutron generation unit may further include a collimator that sets a neutron irradiation range in accordance with an irradiation target in the irradiated object, and the diffusion unit may be disposed adjacent to the collimator. According to this configuration, it is possible to set and expand the neutron irradiation range suitable for the irradiation target in the irradiated object.

本発明の中性子捕捉療法装置よれば、治療時間を短縮できる。   According to the neutron capture therapy apparatus of the present invention, the treatment time can be shortened.

図1は、中性子捕捉療法装置を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a neutron capture therapy apparatus. 図2は、本実施系形態に係る負イオン源装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the negative ion source device according to the present embodiment. 図3は、本実施系形態に係る負イオン源装置から出力される負イオンのビーム電流量と、比較例に係る負イオン源装置から出力される負イオンのビーム電流量と、を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the amount of negative ion beam current output from the negative ion source apparatus according to the present embodiment and the amount of negative ion beam current output from the negative ion source apparatus according to the comparative example. is there. 図4は、拡散板を有する中性子生成部における中性子フラックスの分布と、拡散板を有しない比較例に係る中性子生成部における中性子フラックスの分布とを示すコンター図である。FIG. 4 is a contour diagram showing the distribution of neutron flux in the neutron generation section having the diffusion plate and the distribution of neutron flux in the neutron generation section according to the comparative example having no diffusion plate. 図5は、拡散板を有する中性子生成部における中性子フラックスの分布と、拡散板を有しない比較例に係る中性子生成部における中性子フラックスの分布とを示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the distribution of neutron flux in the neutron generation section having the diffusion plate and the distribution of neutron flux in the neutron generation section according to the comparative example having no diffusion plate.

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments are exemplifications for explaining the present invention and are not intended to limit the present invention to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

まず、負イオン源装置100を備える中性子捕捉療法装置1の概要について図1を参照しつつ説明する。中性子捕捉療法装置1は、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT:Boron Neutron Capture Therapy)を用いたがん治療などを行うために用いられる装置であり、ホウ素(10B)が投与された患者50の腫瘍へ中性子線Nを照射する。中性子捕捉療法装置1は、負イオン源装置100及びサイクロトロン2を有する陽子加速装置E1と、ビームダクト3、四極電磁石4及び走査電磁石5を有する陽子ビーム輸送装置E2と、中性子生成部としての中性子照射装置20とを備えている。 First, the outline | summary of the neutron capture therapy apparatus 1 provided with the negative ion source apparatus 100 is demonstrated, referring FIG. The neutron capture therapy device 1 is a device used to perform cancer treatment using boron neutron capture therapy (BNCT), and to a tumor of a patient 50 to which boron ( 10 B) is administered. Irradiate neutron beam N. The neutron capture therapy apparatus 1 includes a proton accelerator E1 having a negative ion source apparatus 100 and a cyclotron 2, a proton beam transport apparatus E2 having a beam duct 3, a quadrupole electromagnet 4 and a scanning electromagnet 5, and neutron irradiation as a neutron generator. Device 20.

中性子捕捉療法装置1は、粒子加速部としてのサイクロトロン2を備える。サイクロトロン2は、負イオン源装置100で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を作り出す加速器である。このサイクロトロン2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。中性子捕捉療法装置1は、加速器として、サイクロトロン2に限られず、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナックなどを用いてもよい。   The neutron capture therapy apparatus 1 includes a cyclotron 2 as a particle acceleration unit. The cyclotron 2 is an accelerator that generates a charged particle beam R by accelerating negative ions (also referred to as negative ions) generated by the negative ion source device 100. The cyclotron 2 has a capability of generating a charged particle beam R having a beam radius of 40 mm and 60 kW (= 30 MeV × 2 mA), for example. The neutron capture therapy apparatus 1 is not limited to the cyclotron 2 as an accelerator, and a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, or the like may be used.

サイクロトロン2から出射された荷電粒子線Rは、ビームダクト3を通り、ターゲット6へ向かって進行する。このビームダクト3に沿って複数の四極電磁石4及び走査電磁石5が設けられている。走査電磁石5は、荷電粒子線Rを走査し、ターゲット6に対する荷電粒子線Rの照射位置を制御する。   The charged particle beam R emitted from the cyclotron 2 travels toward the target 6 through the beam duct 3. A plurality of quadrupole electromagnets 4 and scanning electromagnets 5 are provided along the beam duct 3. The scanning electromagnet 5 scans the charged particle beam R and controls the irradiation position of the charged particle beam R with respect to the target 6.

中性子捕捉療法装置1は、制御部Sを備える。制御部Sは、CPU、ROM、RAM等を有する電子制御ユニットであり、中性子捕捉療法装置1を総合的に制御する。   The neutron capture therapy apparatus 1 includes a control unit S. The control unit S is an electronic control unit having a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and comprehensively controls the neutron capture therapy apparatus 1.

制御部Sは、ターゲット6に照射される荷電粒子線Rの電流値(すなわち、電荷、照射線量率)をリアルタイムで測定する電流モニタMに接続されており、その測定結果に応じて中性子捕捉療法装置1の各部の制御を行う。電流モニタMとしては、例えば、荷電粒子線Rに影響を与えずに測定可能な非破壊型のDCCT(Direct Current Current Transformer)を用いることができる。   The control unit S is connected to a current monitor M that measures in real time the current value of the charged particle beam R irradiated to the target 6 (that is, charge and irradiation dose rate), and neutron capture therapy according to the measurement result. Control of each part of the apparatus 1 is performed. As the current monitor M, for example, a non-destructive DCCT (Direct Current Current Transformer) that can be measured without affecting the charged particle beam R can be used.

中性子照射装置20は、サイクロトロン2から出射された荷電粒子線Rが照射されて、患者50の照射される中性子線Nを発生させる。中性子照射装置20は、ターゲット6と、遮蔽体7と、減速材8と、コリメータ9と、中性子線量測定装置10と、拡散板11とを有している。   The neutron irradiation apparatus 20 is irradiated with the charged particle beam R emitted from the cyclotron 2 and generates a neutron beam N irradiated by the patient 50. The neutron irradiation apparatus 20 includes a target 6, a shield 7, a moderator 8, a collimator 9, a neutron dose measurement apparatus 10, and a diffusion plate 11.

ターゲット6は、荷電粒子線Rの照射を受けて中性子線Nを生成する。ターゲット6は、例えば、直径160mmの円板状を呈する。ターゲット6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)で形成してもよい。ターゲット6は、板状(固体)に限られず、液状であってもよい。   The target 6 receives a charged particle beam R and generates a neutron beam N. The target 6 has a disk shape with a diameter of 160 mm, for example. The target 6 may be formed of, for example, beryllium (Be), lithium (Li), tantalum (Ta), or tungsten (W). The target 6 is not limited to a plate shape (solid) and may be liquid.

遮蔽体7は、発生した中性子線Nや、当該中性子線Nの発生に伴って生じたガンマ線等が、中性子捕捉療法装置1の外部へ放出されないように遮蔽する。減速材8は、中性子線Nを減速(中性子線Nのエネルギーを減衰)させる機能を有する。減速材8は、第1の減速材8Aと第2の減速材8Bとが積層されて構成されている。第1の減速材8Aは、中性子線Nに含まれる速中性子を主に減速させる。第2の減速材8Bは、中性子線Nに含まれる熱外中性子を主に減速させる。   The shield 7 shields the generated neutron beam N and gamma rays generated by the generation of the neutron beam N from being emitted to the outside of the neutron capture therapy apparatus 1. The moderator 8 has a function of decelerating the neutron beam N (attenuating the energy of the neutron beam N). The moderator 8 is configured by laminating a first moderator 8A and a second moderator 8B. The first moderator 8A mainly decelerates fast neutrons contained in the neutron beam N. The second moderator 8B mainly decelerates epithermal neutrons contained in the neutron beam N.

コリメータ9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)を成形するものであり、中性子線Nが通過する開口9aを有している。ターゲット6で発生した中性子線Nは、減速材8を通り抜けた後、一部がコリメータ9の開口9aを通過する一方で、残部がコリメータ9の開口9a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9を通過した中性子線Nは、開口9aの形状に対応した形状に成形される。   The collimator 9 forms an irradiation field of the neutron beam N (irradiation range in a plane orthogonal to the traveling direction of the neutron beam N), and has an opening 9a through which the neutron beam N passes. The neutron beam N generated by the target 6 passes through the moderator 8 and then partially passes through the opening 9 a of the collimator 9, while the remaining part is shielded by the peripheral part that defines the opening 9 a of the collimator 9. As a result, the neutron beam N that has passed through the collimator 9 is formed into a shape corresponding to the shape of the opening 9a.

中性子線量測定装置10は、治療台51上の患者50に照射される中性子線Nの線量及び線量分布を測定する装置である。   The neutron dose measuring device 10 is a device that measures the dose and dose distribution of the neutron beam N irradiated to the patient 50 on the treatment table 51.

拡散部としての拡散板11は、中性子線Nの照射範囲を空間的に拡大するものであり、コリメータ9の近傍に配置されている。より詳細には、拡散板11は、第2の減速材8Bとコリメータ9との間に配置されている。拡散板11は、コリメータ9の開口9aと同程度の外径を有する円盤状の金属板である。拡散板11には、原子核による中性子の散乱を発生し得る材料を用いることができ、例えば、ステンレス鋼材(SUS材)等が用いられる。   The diffusing plate 11 serving as a diffusing unit spatially expands the irradiation range of the neutron beam N, and is disposed in the vicinity of the collimator 9. More specifically, the diffusing plate 11 is disposed between the second moderator 8B and the collimator 9. The diffuser plate 11 is a disk-shaped metal plate having an outer diameter comparable to that of the opening 9 a of the collimator 9. The diffusion plate 11 can be made of a material that can generate neutron scattering by atomic nuclei. For example, a stainless steel material (SUS material) or the like is used.

続いて、負イオン源装置100の構成について、図2を参照しつつ説明する。負イオン源装置100は、負イオン源102と、真空ボックス104とを備える。負イオン源102と真空ボックス104とは、絶縁フランジ106によって接続されている。   Next, the configuration of the negative ion source device 100 will be described with reference to FIG. The negative ion source device 100 includes a negative ion source 102 and a vacuum box 104. The negative ion source 102 and the vacuum box 104 are connected by an insulating flange 106.

負イオン源102は、チャンバ108と、磁石110と、プラズマ生成部112と、セシウム導入部114と、プラズマ電極116とを有する。   The negative ion source 102 includes a chamber 108, a magnet 110, a plasma generation unit 112, a cesium introduction unit 114, and a plasma electrode 116.

チャンバ108は、円筒状を呈する本体部108aと、本体部108aの一端側に設けられた蓋部108bとを有する。本体部108aは、チャンバ108の側壁をなしている。本体部108aの両端には、外方に向けて突出する鍔部108c,108dがそれぞれ設けられている。蓋部108bは、本体部108aの一端側に位置する鍔部108cに着脱自在に取り付けられており、本体部108aの一端を開放又は閉塞する。チャンバ108は、絶縁フランジ106を介して連結された真空ボックス104と連通している。そして、この真空ボックス104には真空ポンプ(不図示)が接続されている。従って、チャンバ108、真空ボックス104、真空ポンプの流れでチャンバ108、真空ボックス104の内部が真空引きされる。   The chamber 108 includes a main body 108a having a cylindrical shape, and a lid 108b provided on one end side of the main body 108a. The main body 108 a forms the side wall of the chamber 108. At both ends of the main body portion 108a, flange portions 108c and 108d that protrude outward are provided. The lid portion 108b is detachably attached to a collar portion 108c located on one end side of the main body portion 108a, and opens or closes one end of the main body portion 108a. The chamber 108 communicates with a vacuum box 104 connected via an insulating flange 106. The vacuum box 104 is connected to a vacuum pump (not shown). Therefore, the inside of the chamber 108 and the vacuum box 104 is evacuated by the flow of the chamber 108 and the vacuum box 104 and the vacuum pump.

磁石110は、チャンバ108内で生成されたプラズマをチャンバ108に閉じ込める機能を有する。磁石110は、本体部108aの外周面側に複数配置されている。より詳しくは、磁石110は、本体部108aの外周面とは離間した状態でチャンバ108の外周側に位置する。磁石110と本体部108aの外周面との間には、図示しない冷却路が設けられている。磁石110又は本体部108aの壁部を冷却するために、当該冷却路内には水などの冷媒が循環される。なお、磁石110は、本体部108aの外周面とは離間せずに、本体部108aの外周面に密着させてもよい。   The magnet 110 has a function of confining the plasma generated in the chamber 108 in the chamber 108. A plurality of magnets 110 are arranged on the outer peripheral surface side of the main body portion 108a. More specifically, the magnet 110 is positioned on the outer peripheral side of the chamber 108 in a state of being separated from the outer peripheral surface of the main body portion 108a. A cooling path (not shown) is provided between the magnet 110 and the outer peripheral surface of the main body 108a. In order to cool the magnet 110 or the wall portion of the main body 108a, a coolant such as water is circulated in the cooling path. The magnet 110 may be in close contact with the outer peripheral surface of the main body 108a without being separated from the outer peripheral surface of the main body 108a.

プラズマ生成部112は、本体部112aと、本体部112aの端面から外方(チャンバ108の他端側、プラズマ電極116側)に延びる一対のフィラメント112bとを有する。本体部112aは、蓋部108bの内壁面に取り付けられている。本体部112aには、図示しない直流電源が接続されている。当該直流電源は、フィラメント112bに電圧及び電流を印加し、フィラメント112bを発熱させると共に、フィラメント112bとチャンバ108(本体部108a)との間に電位差を生じさせる。   The plasma generation unit 112 includes a main body 112a and a pair of filaments 112b extending outward from the end surface of the main body 112a (the other end side of the chamber 108 and the plasma electrode 116 side). The main body portion 112a is attached to the inner wall surface of the lid portion 108b. A DC power supply (not shown) is connected to the main body 112a. The DC power supply applies a voltage and a current to the filament 112b to generate heat, and causes a potential difference between the filament 112b and the chamber 108 (main body portion 108a).

セシウム導入部114は、蓋部108bを貫通するように蓋部108bに設けられている。セシウム導入部114の先端は、チャンバ108内に位置している。セシウム導入部114には、促進物質供給部としてのセシウム供給源118が接続されており、本実施形態では、セシウムが気体(蒸気)の状態でチャンバ108に供給される。   The cesium introduction part 114 is provided in the lid part 108b so as to penetrate the lid part 108b. The tip of the cesium introduction part 114 is located in the chamber 108. A cesium supply source 118 as a promoting substance supply unit is connected to the cesium introduction unit 114, and in this embodiment, cesium is supplied to the chamber 108 in a gas (vapor) state.

プラズマ電極116は、本体部108aの他端側に位置する鍔部108dに設けられた絶縁フランジ120と、真空ボックス104側の絶縁フランジ106との間に配置されている。プラズマ電極116は、電圧が可変の電源(図示せず)に接続されている。当該電源を制御してプラズマ電極116に印加される電圧の大きさを制御することにより、チャンバ108内のプラズマ分布を制御し、チャンバ108から引き出される負イオンの量を制御する。プラズマ電極116は、チャンバ108内で生成された負イオンをチャンバ108外(本実施形態では真空ボックス104側)に引き出すことが可能な貫通孔116aを有している。プラズマ電極116は、プラズマからの入熱により、例えば250℃程度に発熱する。   The plasma electrode 116 is disposed between the insulating flange 120 provided on the flange portion 108d located on the other end side of the main body portion 108a and the insulating flange 106 on the vacuum box 104 side. The plasma electrode 116 is connected to a power source (not shown) having a variable voltage. By controlling the power supply to control the magnitude of the voltage applied to the plasma electrode 116, the plasma distribution in the chamber 108 is controlled, and the amount of negative ions extracted from the chamber 108 is controlled. The plasma electrode 116 has a through hole 116a through which negative ions generated in the chamber 108 can be drawn out of the chamber 108 (in this embodiment, the vacuum box 104 side). The plasma electrode 116 generates heat, for example, at about 250 ° C. due to heat input from the plasma.

プラズマ電極116の近傍には、ガス供給源122に接続された配管116bが設けられている。すなわち、配管116bは、チャンバ108の他端側に位置している。ガス供給源122は、原料ガス源(水素ガス源)及び不活性ガス源(アルゴンガス源)を含む。すなわち、ガス供給源122の原料ガスや不活性ガスは、配管116bを通じて本体部108aの他端側からチャンバ108内に供給される。   A pipe 116 b connected to the gas supply source 122 is provided in the vicinity of the plasma electrode 116. That is, the pipe 116 b is located on the other end side of the chamber 108. The gas supply source 122 includes a source gas source (hydrogen gas source) and an inert gas source (argon gas source). That is, the source gas and the inert gas from the gas supply source 122 are supplied into the chamber 108 from the other end side of the main body 108a through the pipe 116b.

真空ボックス104は、チャンバ108のうち負イオンビームが引き出される下流側(チャンバ108の他端側)に位置している。真空ボックス104は、チャンバ108と同様に、内部を真空状態に保持可能である。真空ボックス104内には、引出電極等の電極124、負イオンビームのビーム量を計測するファラデーカップ(図示せず)、負イオンビームの軌道を変化させるステアリングコイル(図示せず)等が配置されている。   The vacuum box 104 is located on the downstream side of the chamber 108 from which the negative ion beam is extracted (the other end side of the chamber 108). The vacuum box 104 can hold the inside in a vacuum state, like the chamber 108. In the vacuum box 104, an electrode 124 such as an extraction electrode, a Faraday cup (not shown) for measuring the beam amount of the negative ion beam, a steering coil (not shown) for changing the trajectory of the negative ion beam, and the like are arranged. ing.

上記の負イオン源装置100において、負イオンを生成する際には、まずチャンバ108及び真空ボックス104内を真空ポンプにより真空引きする。次に、ガス供給源122により原料ガス(水素ガス)をチャンバ108内に供給すると共に、セシウム供給源118により促進物質(セシウムガス)をチャンバ108内に供給する。セシウム供給源118によるセシウムの供給量は、引き出したい負イオンビームのビーム量に応じて調整してもよい。セシウムが付着した物質の表面においては仕事関数が低下するので、セシウムは、負イオンの生成を促進する機能を有する。   In the negative ion source device 100 described above, when generating negative ions, the chamber 108 and the vacuum box 104 are first evacuated by a vacuum pump. Next, a source gas (hydrogen gas) is supplied into the chamber 108 from the gas supply source 122, and an accelerating substance (cesium gas) is supplied into the chamber 108 from the cesium supply source 118. The amount of cesium supplied by the cesium supply source 118 may be adjusted according to the amount of the negative ion beam to be extracted. Since the work function is reduced on the surface of the substance to which cesium has adhered, cesium has a function of promoting the generation of negative ions.

次に、プラズマ生成部112に電流を流し、プラズマ生成部112とチャンバ108との間に電圧が印加される。電流が流れることにより加熱されたフィラメント112bとチャンバ108との間に電圧が印加されることにより、フィラメント112bからチャンバ108へ熱電子が放出され、アーク放電が起きる。当該熱電子は、チャンバ108内に充満している水素ガスと衝突して電子を弾き出し、当該水素ガスをプラズマ化させる。   Next, a current is passed through the plasma generation unit 112, and a voltage is applied between the plasma generation unit 112 and the chamber 108. When a voltage is applied between the filament 112b heated by the current flow and the chamber 108, thermoelectrons are emitted from the filament 112b to the chamber 108, and arc discharge occurs. The thermoelectrons collide with the hydrogen gas filled in the chamber 108 and eject electrons to make the hydrogen gas into plasma.

プラズマ中に存在する電子のうち高速電子と低速電子とが、磁石によって弁別される。低速電子又はプラズマ電極116表面の電子と、プラズマ中の水素分子、水素原子、又は水素イオンと、が反応することにより、負イオンが生成される。こうして生成された負イオンは、プラズマ電極116の開口部を通じてチャンバ108の外に引き出され、真空ボックス104を介してサイクロトロン2に導入される。   Among electrons existing in the plasma, fast electrons and slow electrons are discriminated by a magnet. Negative ions are generated by the reaction of slow electrons or electrons on the surface of the plasma electrode 116 with hydrogen molecules, hydrogen atoms, or hydrogen ions in the plasma. The negative ions thus generated are drawn out of the chamber 108 through the opening of the plasma electrode 116 and introduced into the cyclotron 2 via the vacuum box 104.

ところで、サイクロトロン2とターゲット6とを組み合わせた加速器中性子源を用いたホウ素中性子捕捉療法(以下、BNCT)システムでは、負イオン源装置100から引き出される負水素イオン(以下「H」ともいう)ビーム量が約7mAであり、サイクロトロン2から出力される陽子ビーム電流量が約lmAであると仮定すると、治療に必要な中性子線照射時間が最大で1時間程度になる。このように、中性子線照射時間は加速器中性子源から得られる中性子線量によって決定され、この中性子線量はサイクロトロン2から出力可能な陽子ビームとしての荷電粒子線Rの電流量により決定される。そして、荷電粒子線Rの電流量は、サイクロトロン2に供給される負イオンのビーム電流量により決定される。 By the way, in a boron neutron capture therapy (hereinafter referred to as BNCT) system using an accelerator neutron source in which the cyclotron 2 and the target 6 are combined, a negative hydrogen ion (hereinafter also referred to as “H ”) beam extracted from the negative ion source device 100. Assuming that the amount is about 7 mA and the amount of proton beam current output from the cyclotron 2 is about 1 mA, the neutron irradiation time required for the treatment is about 1 hour at maximum. Thus, the neutron beam irradiation time is determined by the neutron dose obtained from the accelerator neutron source, and this neutron dose is determined by the amount of current of the charged particle beam R as a proton beam that can be output from the cyclotron 2. The amount of current of the charged particle beam R is determined by the amount of negative ion beam current supplied to the cyclotron 2.

換言すると、サイクロトロン2からの荷電粒子線Rの電流量は、負イオン源102から引き出される負水素イオンのビーム電流量によって決定される。従って、負イオン源装置100から出力可能なHのビーム電流量を増加させることができれば、患者50への中性子照射時間を短縮でき、患者50への負担を低減させることができる。また、加速器中性子源から得られる中性子線量を増大できれば、拡散板11を用いることによって照射領域(照射野)を拡大し、且つ中性子線量の分布の均一化を図ることが可能になる。従って、均一化された中性子線を広い領域に照射する腫瘍の治療を行うことが可能となる。 In other words, the current amount of the charged particle beam R from the cyclotron 2 is determined by the beam current amount of negative hydrogen ions extracted from the negative ion source 102. Therefore, if the amount of H beam current that can be output from the negative ion source device 100 can be increased, the neutron irradiation time for the patient 50 can be shortened, and the burden on the patient 50 can be reduced. In addition, if the neutron dose obtained from the accelerator neutron source can be increased, it is possible to enlarge the irradiation region (irradiation field) and to make the distribution of the neutron dose uniform by using the diffusion plate 11. Therefore, it is possible to treat a tumor that irradiates a uniform area with a uniform neutron beam.

より具体的には、単に照射領域を拡大するならばコリメータ9の開口を調整することで達成可能である。しかし、コリメータ9の開口の調整のみでは照射野の中央付近における中性子線量に対して、照射野の外側の中性子線量が低くなるので(図5参照)効率的な治療を行い難い。一方、中性子捕捉療法装置1によれば、拡散板11を備えているので、照射野中央の中性子線を照射野の外側へ拡散させて、照射野の外側における線量を増加させることが可能になる。従って、中性子捕捉療法装置1によれば、中性子線の照射野を拡大しつつ、照射野における中性子線量を均一化することができる。そして、中性子捕捉療法装置1では拡散板11の配置により照射野中央部の中性子線量が減少するものの、出射される負イオンの量を増加させることが可能な負イオン源装置100を備えているため、照射野全体の中性子線量を底上げして照射野中央の線量の減少を補うことができる。   More specifically, if the irradiation area is simply enlarged, it can be achieved by adjusting the aperture of the collimator 9. However, only by adjusting the aperture of the collimator 9, the neutron dose outside the irradiation field becomes lower than the neutron dose near the center of the irradiation field (see FIG. 5), and it is difficult to perform efficient treatment. On the other hand, according to the neutron capture therapy apparatus 1, since the diffusion plate 11 is provided, it is possible to diffuse the neutron beam at the center of the irradiation field to the outside of the irradiation field and increase the dose outside the irradiation field. . Therefore, according to the neutron capture therapy apparatus 1, the neutron dose in the irradiation field can be made uniform while expanding the irradiation field of the neutron beam. The neutron capture therapy device 1 includes the negative ion source device 100 that can increase the amount of negative ions emitted, although the neutron dose at the center of the irradiation field is reduced by the arrangement of the diffusion plate 11. The neutron dose across the field can be raised to compensate for the decrease in dose at the center of the field.

そこで中性子捕捉療法装置1は、負イオン源102において生成された負イオンをサイクロトロン2で加速し、サイクロトロン2から荷電粒子線Rを出力する。この荷電粒子線Rが中性子照射装置20に照射されて中性子線Nが発生する。そして、負イオン源102には、セシウム供給源118から負イオンの生成を促進するセシウムが供給されているため、負イオン源102において生成される負イオンの量が増加し、負イオン源装置100から引き出されるビーム電流量が増加する。サイクロトロン2に供給される負イオンのビーム電流量が増加すると、サイクロトロン2から出射される荷電粒子線Rの電流量も増加する。そして、中性子照射装置20に照射される荷電粒子線Rの電流量が増加すると、中性子照射装置20において生成される中性子フラックスが増加する。この、中性子フラックスの増加によれば、単位時間あたりに生成される中性子フラックスが増加するため、所定量の中性子を照射するために要する時間が短縮化される。従って、中性子捕捉療法における治療時間を短縮することができる。ひいては、患者50の負担を軽減することが可能になる。   Therefore, the neutron capture therapy apparatus 1 accelerates the negative ions generated in the negative ion source 102 with the cyclotron 2 and outputs a charged particle beam R from the cyclotron 2. This charged particle beam R is irradiated to the neutron irradiation device 20 to generate a neutron beam N. And since the cesium which accelerates | stimulates the production | generation of a negative ion from the cesium supply source 118 is supplied to the negative ion source 102, the quantity of the negative ion produced | generated in the negative ion source 102 increases, and the negative ion source apparatus 100 The amount of beam current drawn from increases. As the amount of negative ion beam current supplied to the cyclotron 2 increases, the amount of charged particle beam R emitted from the cyclotron 2 also increases. And if the electric current amount of the charged particle beam R irradiated to the neutron irradiation apparatus 20 increases, the neutron flux produced | generated in the neutron irradiation apparatus 20 will increase. According to this increase in neutron flux, the neutron flux generated per unit time increases, so the time required to irradiate a predetermined amount of neutrons is shortened. Therefore, the treatment time in neutron capture therapy can be shortened. As a result, the burden on the patient 50 can be reduced.

また、中性子照射装置20は、ターゲット6と、拡散板11と、を有している。この拡散板11によれば中性子照射範囲が拡大しつつ、照射範囲における線量分布が均一化される。より詳細には、均一化された所望の線量分布を有する中性子線を照射範囲な範囲が拡大される。すなわち、中性子量の増大により、拡散板11による中性子量の減少を治療において問題のない量に留めて中性子線を空間的に拡げて照射面積を増大させ、且つ照射野における中性子線量の均一化を図ることができる。従って、一度の照射で比較的大きい患部に対して均一化された線量分布を有する中性子線を照射することが可能になるので、中性子捕捉療法における治療時間を更に短縮することができる。   The neutron irradiation apparatus 20 includes a target 6 and a diffusion plate 11. According to the diffusion plate 11, the dose distribution in the irradiation range is made uniform while the neutron irradiation range is expanded. More specifically, the range of the irradiation range of the neutron beam having a uniform desired dose distribution is expanded. That is, by increasing the amount of neutrons, the decrease in the amount of neutrons caused by the diffusion plate 11 is kept at an amount that does not cause any problems in treatment, the neutron beam is spatially expanded to increase the irradiation area, and the neutron dose in the irradiation field is made uniform. Can be planned. Therefore, since it becomes possible to irradiate a relatively large affected part with a neutron beam having a uniform dose distribution by one irradiation, the treatment time in neutron capture therapy can be further shortened.

また、中性子照射装置20は、患者50における患部の形状に合わせて中性子照射範囲を設定するコリメータ9を更に有し、拡散板11は、コリメータ9に隣接して配置されている。この構成によれば、患者50における照射目標である患部の形状に適合した中性子照射範囲の設定と拡大とを行うことが可能になる。   The neutron irradiation apparatus 20 further includes a collimator 9 that sets a neutron irradiation range according to the shape of the affected part in the patient 50, and the diffusion plate 11 is disposed adjacent to the collimator 9. According to this configuration, it is possible to set and expand the neutron irradiation range suitable for the shape of the affected area that is the irradiation target in the patient 50.

要するに、中性子捕捉療法装置1によれば、負イオン源装置100で生成された水素イオンの高電流ビームがサイクロトロン2に入射され、所定のエネルギーまで加速された後、荷電変換を経て陽子ビームとしてサイクロトロン2から射出される。この陽子ビームは、中性子照射装置20に入射し中性子を発生させ、発生した中性子は照射系を構成する減速材8により減速されると共にコリメータ9により照射範囲が成形され、患者50の患部に照射される。ここで、コリメータ9の上流または下流に拡散板11を設置すると、照射野中央の中性子量は拡散板11により減少するが、中性子線が空間的に拡がることにより、照射野外側の中性子量が増大し、照射野中央の中性子量と照射野外側の中性子量との差が減少する。照射野中央の中性子量の減少分は、負イオン源装置100から出射される水素イオンのビームが高電流化されて中性子照射装置20で発生する中性子が増大することで、補うことができる。すなわち、中性子捕捉療法装置1では、大電流化が可能な負イオン源装置100を備えているため、照射時間の短縮化によって患者50の負担が軽減し、且つ拡散板11の設置による中性子フラックスの低下を補いつつ中性子照射範囲を拡大するという効果を両立させることができる。   In short, according to the neutron capture therapy apparatus 1, a high-current beam of hydrogen ions generated by the negative ion source apparatus 100 is incident on the cyclotron 2, accelerated to a predetermined energy, and then subjected to charge conversion to form a cyclotron as a proton beam. Ejected from 2. The proton beam is incident on the neutron irradiation device 20 to generate neutrons, and the generated neutrons are decelerated by the moderator 8 constituting the irradiation system, and the irradiation range is formed by the collimator 9, and irradiated to the affected part of the patient 50. The Here, when the diffusion plate 11 is installed upstream or downstream of the collimator 9, the amount of neutrons at the center of the irradiation field is reduced by the diffusion plate 11, but the amount of neutrons outside the irradiation field increases due to spatial expansion of the neutron beam. In addition, the difference between the neutron quantity at the center of the irradiation field and the neutron quantity outside the irradiation field is reduced. The decrease in the amount of neutrons at the center of the irradiation field can be compensated for by increasing the neutrons generated in the neutron irradiation device 20 by increasing the current of the hydrogen ion beam emitted from the negative ion source device 100. That is, since the neutron capture therapy apparatus 1 includes the negative ion source apparatus 100 capable of increasing the current, the burden on the patient 50 is reduced by shortening the irradiation time, and the neutron flux due to the installation of the diffusion plate 11 is reduced. The effect of expanding the neutron irradiation range while compensating for the decrease can be achieved.

続いて、実施例1について説明する。この実施例1では、本実施形態に係る負イオン源装置100から出力される負イオンのビーム電流量と、比較例に係る負イオン源装置から出力される負イオンのビーム電流量とを実測した。図3は、アークパワーを横軸に示し、負イオンのビーム電流量を縦軸に示したグラフである。アークパワーとは、例えば負イオン源102において、フィラメント112bとチャンバ108との間に生成される電位差とアーク放電電流との積である。   Next, Example 1 will be described. In Example 1, the beam current amount of negative ions output from the negative ion source device 100 according to the present embodiment and the beam current amount of negative ions output from the negative ion source device according to the comparative example were measured. . FIG. 3 is a graph showing the arc power on the horizontal axis and the beam current amount of negative ions on the vertical axis. The arc power is, for example, a product of a potential difference generated between the filament 112b and the chamber 108 in the negative ion source 102 and an arc discharge current.

図3におけるプロットP1〜P5は、比較例に係る負イオン源装置から出力された負イオンのビーム電流量を示している。すなわち、これらプロットP1〜P5では、負イオン源装置にセシウムは供給されていない。さらに、プロットP1は負イオン源装置に供給された水素ガスの流量が3sccmであり、プロットP2は負イオン源装置に供給された水素ガスの流量が5sccmであり、プロットP3は負イオン源装置に供給された水素ガスの流量が8sccmであり、プロットP4は負イオン源装置に供給された水素ガスの流量が10sccmであり、プロットP5は負イオン源装置に供給された水素ガスの流量が12sccmである。   Plots P1 to P5 in FIG. 3 show the beam current amount of negative ions output from the negative ion source device according to the comparative example. That is, in these plots P1 to P5, cesium is not supplied to the negative ion source device. Further, the plot P1 has a flow rate of hydrogen gas supplied to the negative ion source device of 3 sccm, the plot P2 has a flow rate of hydrogen gas supplied to the negative ion source device of 5 sccm, and the plot P3 shows the flow rate of hydrogen gas supplied to the negative ion source device. The flow rate of the supplied hydrogen gas is 8 sccm, the plot P4 is the flow rate of hydrogen gas supplied to the negative ion source device is 10 sccm, and the plot P5 is the flow rate of hydrogen gas supplied to the negative ion source device is 12 sccm. is there.

プロットP1〜P5を確認すると、比較例に係る負イオン源装置に供給されるアークパワーが増大するに従って、負イオン源装置から出力される負イオンのビーム電流量が増大することが確認できた。しかし、アークパワーが増大するに従って、アークパワーの増分に対する負イオンのビーム電流量の増分が減少しつつあるように見受けられた。従って、セシウムを供給しない比較例に係る負イオン源装置であっても、供給されるアークパワー及び水素ガスの流量を増大することにより負イオンのビーム電流量を増大させ得るが、実用的な観点から増大させ得るビーム電流量には限度があることが確認された。   When the plots P1 to P5 were confirmed, it was confirmed that the beam current amount of the negative ions output from the negative ion source device increased as the arc power supplied to the negative ion source device according to the comparative example increased. However, as the arc power increased, the negative ion beam current increment appeared to decrease with respect to the arc power increment. Therefore, even in the negative ion source device according to the comparative example that does not supply cesium, the beam current amount of negative ions can be increased by increasing the supplied arc power and the flow rate of hydrogen gas. It has been confirmed that there is a limit to the amount of beam current that can be increased.

一方、図3におけるプロットP6は、負イオン源装置100から出力された負イオンのビーム電流量を示している。すなわち、プロットP6は、負イオン源102にセシウムを供給した場合のビーム電流量を示している。このプロットP6では、水素ガスの流量を5sccm〜7sccmとした。   On the other hand, a plot P6 in FIG. 3 shows a beam current amount of negative ions output from the negative ion source device 100. That is, the plot P6 shows the beam current amount when cesium is supplied to the negative ion source 102. In this plot P6, the flow rate of hydrogen gas was set to 5 sccm to 7 sccm.

プロットP6を確認すると、比較例と同様に、負イオン源102に供給されるアークパワーが増大するに従って、負イオン源102から出力される負イオンのビーム電流量が増大することが確認できた。また、単位電力当たりのビーム電流量は明らかに増大していることが分かった。例えば、アークパワーが1.5kWであるとき、セシウムを供給しない場合には、ビーム電流量が5mA程度であるのに対し、セシウムを供給した場合にはビーム電流量が8mA程度であった。すなわち、セシウムを供給することにより、負イオン源102に供給される単位電力量当たりの負イオンのビーム電流量は1.5倍程度に増大することが確認できた。さらに、1.5kW〜3.0kWの範囲では、比較例に係る負イオン源装置のようにアークパワーの増分に対して負イオンのビーム電流量の増分が徐々に減少するといった状態は確認されなかった。また、アークパワーを約3.0kWとした場合には、16mA程度のビーム電流量を得られることが確認できた。   When the plot P6 was confirmed, it was confirmed that the beam current amount of the negative ions output from the negative ion source 102 increased as the arc power supplied to the negative ion source 102 increased, as in the comparative example. It was also found that the amount of beam current per unit power clearly increased. For example, when the arc power is 1.5 kW, the beam current amount is about 5 mA when cesium is not supplied, whereas the beam current amount is about 8 mA when cesium is supplied. That is, by supplying cesium, it was confirmed that the beam current amount of negative ions per unit electric power supplied to the negative ion source 102 increased by about 1.5 times. Furthermore, in the range of 1.5 kW to 3.0 kW, there is no confirmation that the negative ion beam current increment gradually decreases with respect to the arc power increment as in the negative ion source device according to the comparative example. It was. It was also confirmed that a beam current amount of about 16 mA can be obtained when the arc power is about 3.0 kW.

このように、負イオン源102にセシウムを供給することにより、単位電力量当たりの負イオンのビーム電流量を増大させることができることが確認できた。換言すると、負イオン源102では、同じビーム電流量を得る場合であっても、負イオン源102に供給すべきアークパワーの電力量を小さくできる。従って、過大な電力量の印加によるフィラメント102b等へのダメージが軽減され、負イオン源102の保守に要する時間と労力とが低減され、中性子捕捉療法装置1を効率よく稼働させ得ることが確認できた。   Thus, it was confirmed that the beam current amount of negative ions per unit power can be increased by supplying cesium to the negative ion source 102. In other words, the negative ion source 102 can reduce the amount of arc power to be supplied to the negative ion source 102 even when the same beam current amount is obtained. Accordingly, it can be confirmed that damage to the filament 102b and the like due to application of an excessive amount of electric power is reduced, time and labor required for maintenance of the negative ion source 102 are reduced, and the neutron capture therapy apparatus 1 can be operated efficiently. It was.

続いて、実施例2について説明する。この実施例2では、拡散板11の効果を確認した。より詳細には、拡散板11を有する中性子照射装置20、及び拡散板11を有しない比較例に係る中性子生成部の中性子線フラックスの空間分布を計算により確認した。   Next, Example 2 will be described. In Example 2, the effect of the diffusion plate 11 was confirmed. In more detail, the spatial distribution of the neutron beam flux of the neutron production part which concerns on the neutron irradiation apparatus 20 which has the diffuser plate 11, and the comparative example which does not have the diffuser plate 11 was confirmed by calculation.

図4の(a)部に示すコンター図は、拡散板11を有する中性子照射装置20における中性子フラックスの分布を示している。図4の(b)部に示すコンター図は、拡散板11を有しない中性子生成部における中性子フラックスの分布を示している。図4の(a)部及び(b)部では、色の濃度が濃いところほど中性子フラックスが高いことを示している。また、図4の(a)部において、領域A1は、拡散板11が配置された領域を示している。拡散板11は、ステンレス鋼材(SUS材)からなる円板とした。また、図4の(a)部及び(b)部において、領域A2は被照射体としての人体を模擬したファントム領域を示している。また、図中におけるX方向はコリメータ9の開口の中心軸線に沿った方向であり、Y方向はX方向に直交する方向である。   The contour diagram shown in part (a) of FIG. 4 shows the distribution of neutron flux in the neutron irradiation apparatus 20 having the diffusion plate 11. The contour diagram shown in part (b) of FIG. 4 shows the distribution of neutron flux in the neutron generation part that does not have the diffusion plate 11. 4 (a) and 4 (b) show that the higher the color density, the higher the neutron flux. In FIG. 4A, a region A1 indicates a region where the diffusion plate 11 is disposed. The diffusion plate 11 was a disc made of a stainless steel material (SUS material). In FIGS. 4A and 4B, a region A2 indicates a phantom region that simulates a human body as an irradiated body. Further, the X direction in the figure is a direction along the central axis of the opening of the collimator 9, and the Y direction is a direction orthogonal to the X direction.

図4の(a)部と(b)部とを比較すると、X方向において拡散板11が配置された範囲(x:−3cm〜+3cm)では、拡散板11を配置しない場合に比べて、拡散板11を配置した場合には中性子フラックスが減少していることが確認できた。   Comparing the (a) part and (b) part of FIG. 4, in the range (x: −3 cm to +3 cm) in which the diffusion plate 11 is arranged in the X direction, the diffusion is compared with the case where the diffusion plate 11 is not arranged. When the plate 11 was disposed, it was confirmed that the neutron flux decreased.

次に、拡散板11による中性子照射範囲の拡大の効果をより具体的に確認するために、図4の(a)部と(b)部におけるラインLに沿った中性子フラックスの分布を確認した。図5に、図4の(a)部と(b)部におけるラインLに沿った中性子フラックスの分布を示す。図5の横軸は、図5の(a)部と(b)部の縦軸(X方向に沿った位置)を示し、図5の縦軸は中性子フラックスの大きさを示している。そして、グラフG1は、拡散板11を有する中性子照射装置20における中性子フラックスの分布(すなわち図4の(a)部の場合の中性子フラックスの分布)を示し、グラフG2は、拡散板11をしない中性子生成部における中性子フラックスの分布(すなわち図4の(b)部の場合の中性子フラックスの分布)を示している。   Next, in order to more specifically confirm the effect of expanding the neutron irradiation range by the diffusion plate 11, the distribution of the neutron flux along the line L in the portions (a) and (b) of FIG. 4 was confirmed. FIG. 5 shows the neutron flux distribution along the line L in the parts (a) and (b) of FIG. The horizontal axis of FIG. 5 shows the vertical axis (position along the X direction) of the parts (a) and (b) of FIG. 5, and the vertical axis of FIG. 5 shows the magnitude of the neutron flux. The graph G1 shows the distribution of neutron flux in the neutron irradiation apparatus 20 having the diffusion plate 11 (that is, the distribution of neutron flux in the case of part (a) in FIG. 4), and the graph G2 shows neutrons that do not make the diffusion plate 11 The distribution of the neutron flux in the generation part (that is, the distribution of the neutron flux in the case of part (b) in FIG. 4) is shown.

グラフG1を確認すると、拡散板11が配置された範囲A3において中性子フラックスの大きさが減少していることが確認できた。また、グラフG1の裾野部A4,A5において中性子フラックスが増大していた。より詳細には、X方向における+10〜+15cmの範囲(裾野部A5)及び−10〜−15cmの範囲(裾野部A4)において、拡散板がない場合と比較して中性子フラックスの大きさが最大で10倍程度大きくなっていることが確認できた。換言すると、中性子フラックスの分布において、最大値と最小値との差が小さくなり、中性子フラックスの分布が均一化される傾向にあることが確認できた。従って、拡散板11を配置することにより、中性子における中性子照射範囲が拡大できることが確認できた。更に、拡散板11の形状や設置位置を最適化することにより、中性子フラックスが均一である領域を大面積化できる可能性があることが確認できた。   When the graph G1 was confirmed, it was confirmed that the size of the neutron flux decreased in the range A3 where the diffusion plate 11 was disposed. In addition, the neutron flux increased at the base portions A4 and A5 of the graph G1. More specifically, in the range of +10 to +15 cm (base portion A5) and the range of -10 to -15cm (base portion A4) in the X direction, the size of the neutron flux is maximum as compared with the case where there is no diffusion plate. It was confirmed that it was about 10 times larger. In other words, in the distribution of neutron flux, the difference between the maximum value and the minimum value was reduced, and it was confirmed that the neutron flux distribution tends to be uniform. Accordingly, it was confirmed that the neutron irradiation range of neutrons can be expanded by arranging the diffusion plate 11. Furthermore, it has been confirmed that by optimizing the shape and installation position of the diffusion plate 11, the area where the neutron flux is uniform may be increased.

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、拡散板11は、コリメータ9に対して下流側に配置されていてもよい。また、拡散板11の形状や寸法は、患者50の患部の形状に応じて適宜設計してよい。   For example, the diffusion plate 11 may be disposed on the downstream side with respect to the collimator 9. Further, the shape and dimensions of the diffusion plate 11 may be appropriately designed according to the shape of the affected part of the patient 50.

1…中性子捕捉療法装置、2…サイクロトロン(粒子加速部)、6…ターゲット、9…コリメータ、11…拡散板(拡散部)、20…中性子照射装置(中性子生成部)、100…負イオン源装置、102…負イオン源、108…チャンバ、108a…本体部、108b…蓋部、110…磁石、112…プラズマ生成部、112b…フィラメント、116…プラズマ電極、116a…貫通孔、118…セシウム供給源(促進物質供給部)、122…ガス供給源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Neutron capture therapy apparatus, 2 ... Cyclotron (particle acceleration part), 6 ... Target, 9 ... Collimator, 11 ... Diffusion plate (diffusion part), 20 ... Neutron irradiation apparatus (neutron production part), 100 ... Negative ion source apparatus , 102 ... Negative ion source, 108 ... Chamber, 108a ... Main body part, 108b ... Lid part, 110 ... Magnet, 112 ... Plasma generating part, 112b ... Filament, 116 ... Plasma electrode, 116a ... Through-hole, 118 ... Cesium supply source (Promoting substance supply unit), 122... Gas supply source.

Claims (2)

負イオンを生成する負イオン源と、
前記負イオンの生成を促進する促進物質を前記負イオン源に供給する促進物質供給部と、
前記負イオン源から取り出された前記負イオンを加速して荷電粒子線を出射する粒子加速部と、
前記粒子加速部から出射された前記荷電粒子線が照射されて中性子を生成する中性子生成部と、を備え、
前記中性子生成部は、前記荷電粒子線が照射され前記中性子を生成するターゲットと、前記ターゲットで発生した前記中性子を減速させる減速材と、前記中性子における中性子照射範囲を拡大しつつ、前記中性子照射範囲における前記中性子の線量分布を均一化させる拡散部と、被照射体における照射目標に合わせて前記中性子照射範囲を設定するコリメータと、を有し、
前記減速材は、前記コリメータよりも上流側に配置されると共に、前記中性子の照射軸に対して直交する方向から見た場合に前記コリメータよりも大きく、
前記拡散部は、前記減速材と前記コリメータとの間に配置され、前記照射軸に対して直交する方向から見た場合に前記コリメータよりも小さく、且つ、前記コリメータが有する前記中性子を通過させる開口よりも大きい、中性子捕捉療法装置。
A negative ion source that generates negative ions;
An accelerating substance supply unit for supplying an accelerating substance that promotes the production of the negative ions to the negative ion source;
A particle acceleration unit that accelerates the negative ions extracted from the negative ion source and emits a charged particle beam;
A neutron generator that irradiates the charged particle beam emitted from the particle accelerator to generate neutrons, and
The neutron generation unit includes a target that is irradiated with the charged particle beam to generate the neutron, a moderator that decelerates the neutron generated by the target, and the neutron irradiation range while expanding the neutron irradiation range in the neutron And a collimator for setting the neutron irradiation range according to the irradiation target in the irradiated object,
The moderator is disposed on the upstream side of the collimator and larger than the collimator when viewed from a direction orthogonal to the irradiation axis of the neutron,
The diffusion unit is disposed between the moderator and the collimator, and is smaller than the collimator when viewed from a direction orthogonal to the irradiation axis, and an aperture through which the neutron included in the collimator passes. Larger than the neutron capture therapy device.
前記拡散部は、前記コリメータに隣接して配置される請求項1に記載の中性子捕捉療法装置。   The neutron capture therapy apparatus according to claim 1, wherein the diffusion unit is disposed adjacent to the collimator.
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CN113616941B (en) * 2021-05-10 2022-07-01 中国原子能科学研究院 4 treatment room BNCT cancer treatment device based on strong flow cyclotron

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5154255B2 (en) * 2008-02-18 2013-02-27 住友重機械工業株式会社 Neutron irradiation equipment
JP5031796B2 (en) * 2009-06-11 2012-09-26 住友重機械工業株式会社 Particle acceleration system
JP2011034888A (en) * 2009-08-04 2011-02-17 Kobe Steel Ltd Ion source
JP5697021B2 (en) * 2010-11-29 2015-04-08 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 Composite type target, neutron generation method using composite type target, and neutron generator using composite type target
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