JP6775860B1 - 荷電粒子ビーム照射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕
荷電粒子ビームを偏向することで、アイソセンターへの荷電粒子ビームの照射角を連続的に変える収束電磁石と、
前記収束電磁石の有効磁場領域の出射側の形状に沿って連続的に移動する照射ノズルであって、前記収束電磁石から出射した荷電粒子ビームは前記照射ノズルを通り前記アイソセンターに照射される、前記照射ノズルと、
前記有効磁場領域の出射側の形状に沿うように設けられた給電レールと、
サポート部材を介して前記照射ノズルに固定された集電靴であって、前記給電レールに沿って摺動し、前記給電レールからの電力を前記照射ノズルに供給する前記集電靴と
を備えた荷電粒子ビーム照射装置。
〔2〕
前記収束電磁石、前記給電レール、及び前記集電靴はポートカバーに内包されているが、前記照射ノズルの全部又は一部は前記ポートカバー外に位置する、〔1〕に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
〔3〕
前記集電靴の前記給電レールに接触する面は、前記給電レールと同じ曲げ半径又は前記給電レールの平均曲げ半径を有する、〔1〕又は〔2〕に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
〔4〕
前記集電靴は複数の集電部からなり、
前記集電部それぞれの前記給電レールに接触する面は、前記給電レールと同じ曲げ半径又は前記給電レールの平均曲げ半径を有する、〔1〕又は〔2〕に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
〔5〕
前記サポート部材と前記集電靴との間に付勢手段が設けられ、前記付勢手段により前記集電靴に一定の荷重がかかるように構成されている、〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
〔6〕
前記有効磁場領域の出射側の形状に沿うように設けられた駆動レールと、
前記サポート部材を介して前記照射ノズルに固定され、前記照射ノズルが前記駆動レールに支持されながら前記駆動レールに沿って連続的に移動できるように構成された駆動部と
をさらに備え、
前記給電レールから前記集電靴を介して前記駆動部に電力が供給される、〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
〔7〕
前記収束電磁石は、荷電粒子ビームの経路を挟むように配置されたコイル対を備え、
前記コイル対は、電流を入力すると、荷電粒子ビームの進行方向(X軸)に直交する方向(Z軸)に磁場が向いた有効磁場領域を生成するよう構成されており、ここで、X軸とZ軸の両方に直交する軸をY軸とし、
XY面において、
偏向起点QにてX軸に対する偏向角φで偏向し、前記有効磁場領域に入射した荷電粒子ビームは、前記有効磁場領域により偏向され、X軸に対する照射角θで前記照射ノズルを通り前記アイソセンターに照射され、
前記有効磁場領域の荷電粒子ビームの出射側の境界上の任意の点P2は、前記アイソセンターから等距離r1の位置にあり、
前記有効磁場領域の荷電粒子ビームの入射側の境界上の点P1と前記点P2は、半径r2及び中心角(θ+φ)の円弧上にあり、
前記偏向起点Qと前記点P1との間の距離Rは、前記偏向起点Qと前記アイソセンターとの間の距離をLとすると、関係式(4):
〔8〕
前記収束電磁石は、第1のコイル対及び第2のコイル対を備え、
前記第1のコイル対及び第2のコイル対は、荷電粒子ビームの経路を挟み且つY軸方向に並ぶように配置され、
前記第1のコイル対及び前記第2のコイル対は、生成する有効磁場領域の磁場の向きが互いに反対となるよう構成されている、〔7〕に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
〔9〕
荷電粒子ビームを生成する加速器からの荷電粒子ビームを、前記偏向起点Qにて10度以上の偏向角φで偏向する振分電磁石をさらに備えた〔7〕又は〔8〕に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
図1は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子ビーム照射装置10の概略構成図である。荷電粒子ビーム照射装置10は、収束電磁石40及び照射ノズル100を備える。荷電粒子ビーム照射装置10は、加速器20及び荷電粒子ビーム輸送系30をさらに備えていてもよい。照射ノズル100は、患者を載せる治療台が備わった治療室内に配置される。
荷電粒子ビーム照射装置10の照射ノズル100について説明する。
図5〜図9を用いて照射ノズル100への給電システム120について説明する。
20 加速器
30 荷電粒子ビーム輸送系
31 荷電粒子ビーム調整手段
32 真空ダクト
33 振分電磁石
34 扇型真空ダクト
40 収束電磁石
41(41a、41b) 有効磁場領域
42 入射側
43 出射側
44(44a、44b)コイル
45 磁極
46 ヨーク
48 ポートカバー
100 照射ノズル
101 走査電磁石
102 ビームモニタ
103 エネルギー変調手段
120 給電システム
121 サポート部材
122 駆動部
123 集電靴
124 駆動レール
125 給電レール
126 絶縁部材
140 制御システム
141 照射制御部
142 電磁石制御部
143 スキャニング制御部
144 照射ノズル駆動制御部
145 給電制御部
Claims (8)
- 荷電粒子ビームを偏向することで、アイソセンターへの荷電粒子ビームの照射角を連続的に変える収束電磁石と、
前記収束電磁石の有効磁場領域の出射側の形状に沿って連続的に移動する照射ノズルであって、前記収束電磁石から出射した荷電粒子ビームは前記照射ノズルを通り前記アイソセンターに照射される、前記照射ノズルと、
前記有効磁場領域の出射側の形状に沿うように設けられた給電レールと、
サポート部材を介して前記照射ノズルに固定された集電靴であって、前記給電レールに沿って摺動し、前記給電レールからの電力を前記照射ノズルに供給する前記集電靴と
を備えた荷電粒子ビーム照射装置であって、
前記集電靴の前記給電レールに接触する面は、前記給電レールと同じ曲げ半径又は前記給電レールの平均曲げ半径を有する、且つ/又は
前記集電靴は、前記給電レールの平坦な側面に接触しつつ、前記給電レールに沿って摺動する、前記荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記収束電磁石、前記給電レール、及び前記集電靴はポートカバーに内包されているが、前記照射ノズルの全部又は一部は前記ポートカバー外に位置する、請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 荷電粒子ビームを偏向することで、アイソセンターへの荷電粒子ビームの照射角を連続的に変える収束電磁石と、
前記収束電磁石の有効磁場領域の出射側の形状に沿って連続的に移動する照射ノズルであって、前記収束電磁石から出射した荷電粒子ビームは前記照射ノズルを通り前記アイソセンターに照射される、前記照射ノズルと、
前記有効磁場領域の出射側の形状に沿うように設けられた給電レールと、
サポート部材を介して前記照射ノズルに固定された集電靴であって、前記給電レールに沿って摺動し、前記給電レールからの電力を前記照射ノズルに供給する前記集電靴と
を備えた荷電粒子ビーム照射装置であって、
前記集電靴は複数の集電部からなり、
前記集電部それぞれの前記給電レールに接触する面は、前記給電レールと同じ曲げ半径又は前記給電レールの平均曲げ半径を有する、前記荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記サポート部材と前記集電靴との間に付勢手段が設けられ、前記付勢手段により前記集電靴に一定の荷重がかかるように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記有効磁場領域の出射側の形状に沿うように設けられた駆動レールと、
前記サポート部材を介して前記照射ノズルに固定され、前記照射ノズルが前記駆動レールに支持されながら前記駆動レールに沿って連続的に移動できるように構成された駆動部と
をさらに備え、
前記給電レールから前記集電靴を介して前記駆動部に電力が供給される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記収束電磁石は、荷電粒子ビームの経路を挟むように配置されたコイル対を備え、
前記コイル対は、電流を入力すると、荷電粒子ビームの進行方向(X軸)に直交する方向(Z軸)に磁場が向いた有効磁場領域を生成するよう構成されており、ここで、X軸とZ軸の両方に直交する軸をY軸とし、
XY面において、
偏向起点QにてX軸に対する偏向角φで偏向し、前記有効磁場領域に入射した荷電粒子ビームは、前記有効磁場領域により偏向され、X軸に対する照射角θで前記照射ノズルを通り前記アイソセンターに照射され、
前記有効磁場領域の荷電粒子ビームの出射側の境界上の任意の点P2は、前記アイソセンターから等距離r1の位置にあり、
前記有効磁場領域の荷電粒子ビームの入射側の境界上の点P1と前記点P2は、22半径r2及び中心角(θ+φ)の円弧上にあり、
前記偏向起点Qと前記点P1との間の距離Rは、前記偏向起点Qと前記アイソセンターとの間の距離をLとすると、関係式(4):
- 前記収束電磁石は、第1のコイル対及び第2のコイル対を備え、
前記第1のコイル対及び第2のコイル対は、荷電粒子ビームの経路を挟み且つY軸方向に並ぶように配置され、
前記第1のコイル対及び前記第2のコイル対は、生成する有効磁場領域の磁場の向きが互いに反対となるよう構成されている、請求項6に記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 荷電粒子ビームを生成する加速器からの荷電粒子ビームを、前記偏向起点Qにて10度以上の偏向角φで偏向する振分電磁石をさらに備えた請求項6又は7に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
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