JPH11408A - 荷電粒子照射装置およびそのビーム照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、ビーム軸周りの必要空間の省ス
ペース化を図り、各種フィルタの数を削減して、従来装
置と同等の照射性能を有する荷電粒子照射装置を得る。 【解決手段】 軸心方向の厚みが軸心周りに螺旋状に変
わる螺旋状部８ａを有する外形形状に成形された一対の
フィルタ８、８と、この一対のフィルタ８、８をそれぞ
れの軸心を回転中心として独立して回転駆動する回転駆
動装置２０とを備えている。そして、一対のフィルタ
８、８が、厚みの変わる螺旋状部８ａ、８ａの少なくと
も一部が重なりあい、かつ、螺旋状部８ａ、８ａの重な
り部がビーム１の通過領域に位置するように、それぞれ
の軸心方向をビーム１の中心軸方向と平行として該ビー
ム１の中心軸方向に前後して並設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、荷電粒子からな
るビームを被照射体に照射する荷電粒子照射装置に関
し、特に被照射体に照射される荷電粒子のエネルギを制
御するフィルタ構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種、荷電粒子照射装置は、荷電粒子
を患部全体に一度に照射したり、患部を複数の領域に分
割し、荷電粒子を各々の患部に個別に照射したりして、
がん治療等に適用されている。そして、この荷電粒子照
射装置には、被照射体に照射される荷電粒子のエネルギ
を制御するための装置が必要であり、この種装置とし
て、例えば「DEVELOPMENT OF 3-DIMENSIONAL IRRADIATI
ON SYSTEM FOR HEAVY-IONRADIATION THERAPY (PROCEEDI
NGS OF THE 10TH SYMPOSIUM ON ACCELERATOR SDIENCE A
ND TECHNOLOGY, Octber 25-27, 1995, Hitachinaka, Ja
pan, p.442-p.444)」や「重粒子線がん治療装置（三菱
電機技法 Vol.69, No.2, 1995, p.40-p.44）」に記載さ
れているようなウエッジフィルタ（あるいは高速レンジ
シフタ）やリッジフィルタが従来提案されている。

【０００３】図１６は従来のウエッジフィルタの動作を
説明する図である。図において、１は加速器（図示せ
ず）から取り出された荷電粒子のビーム、２は同じ勾配
をもった一対の楔状フィルタ２ａ、２ａから構成された
ウエッジフィルタである。このウエッジフィルタ２は、
ビーム１の被照射体３への照射経路中に、ビーム１を遮
るように配設されている。そして、このウエッジフィル
タ２はＡＣサーボモータ等の駆動機構（図示せず）に取
り付けられ、ビーム軸を中心として対称な位置を採るよ
うに、ビーム軸に対して直交する方向に直線往復運動で
きるようになっている。このように構成されたウエッジ
フィルタ２は、一対のフィルタ２ａ、２ａがビーム軸方
向に重なり合っている。この重なり合っている部分にお
けるビーム軸方向の厚みは同じ厚みとなっている。そし
て、一対のフィルタ２ａ、２ａをビーム軸に対して直交
する方向に直線運動させることにより、この重なり合っ
ている部分におけるビーム軸方向の厚みを任意に制御す
ることができる。そこで、ビーム１が有限な断面積をも
っていても、このウエッジフィルタ２を通過する際に、
すべての粒子が同じ厚みを通過することになる。そし
て、ウエッジフィルタ２を駆動することにより、粒子の
通過する厚みは変化される。

【０００４】図１７は水や人体等の被照射体に単一のエ
ネルギをもった荷電粒子（特に陽子線や重粒子線）が照
射された場合の被照射体の深さ方向における相対線量を
プロットしたグラフであり、図において４ａは荷電粒子
線のエネルギが高い場合を示し、４ｂは荷電粒子線のエ
ネルギが低い場合を示している。このように、荷電粒子
を被照射体３に照射した場合、荷電粒子が到達する最深
部付近に相対線量のピーク（ブラッグピーク）が現れる
特徴的なカーブ（ブラッグカーブ）を示すことがわか
る。そして、荷電粒子線のエネルギが高い程、該ブラッ
グピークの位置が深くなる。

【０００５】図１８は従来のリッジフィルタの動作を説
明する図である。図において、６はリッジフィルタであ
り、このリッジフィルタ６はビーム軸に対して直角に揺
動あるいは回転されるように構成され、ビーム１の一部
のエネルギを吸収することでエネルギに幅を持たせ、幅
の狭いブラッグピークを患部の深さ方向の大きさに広げ
るものである。そして、このリッジフィルタ６を通過し
たビーム１は、ブラッグカーブ７に示されるように、ビ
ーム１の進行方向、即ち被照射体３の深さ方向の線量分
布が平坦となる。

【０００６】ここで、従来のウエッジフィルタ２やリッ
ジフィルタ６を用いた荷電粒子照射装置の動作について
説明する。陽子線や重粒子線等のビーム１が被照射体３
に照射されると、被照射体３内に付与される相対線量は
図１７に示されるようなピークをもつ。そこで、ビーム
１のエネルギを調節することにより、特定の深さの腫瘍
等の組織に重点的に線量を付与することが可能となる。
従来、Ｘ線等の放射線を被照射体３に照射した場合に
は、正常組織にまで放射線の影響を与えてしまうが、こ
の陽子線や重粒子線等の放射線を被照射体３に照射した
場合には、正常組織にまで放射線の影響を与えるような
ことが極端に低減され、効果的な放射線治療の一つとさ
れている。ビーム１のエネルギを低くすれば、図１７に
示されるように、ブラッグピークが浅い方向にシフトす
る。被照射体３の浅い部分に照射したい場合は、ビーム
１のエネルギを加速器側で低くするか、被照射体３の厚
みを疑似的に増加したのと同じ効果を生み出すように、
その深さ相当の物質を挟むことで達成される。このこと
は、物質中を荷電粒子が通過するとエネルギを失うから
であり、加速器側で調整するか、被照射体３近傍でエネ
ルギを調整するかの違いである。

【０００７】この後者の方法を利用したものが、図１６
に示されるウエッジフィルタ２を用いた方法である。加
速器から取り出されたビーム１は、被照射体３に向けら
れている。このビーム１のエネルギは一定であり、この
まま被照射体３に照射すると、例えば２０ｃｍ深さに最
大線量を付与するものとする。ここで、がん等の病巣等
ターゲットとなる部位の深さが１５ｃｍとすると、一対
のフィルタ２ａ、２ａをビーム中心軸方向に移動させる
ことにより、ビーム１が通過するフィルタの厚みを増加
させ、結果的にエネルギの減少を起こさせて、ブラッグ
ピーク位置をターゲット位置にもって行くことができ
る。また、ターゲットが被照射３の深さ方向に厚みがあ
る場合には、一対のフィルタ２ａ、２ａをビーム中心軸
方向に連続的に移動させることにより、ビーム１のエネ
ルギを連続的に増加あるいは減少させ、ターゲット全体
に照射させることができる。

【０００８】また、同様な原理を利用したのが、図１８
に示したリッジフィルタ６による方法である。このリッ
ジフィルタ６はそれぞれ概略三角形の断面をもつ金属製
の三角柱の集合体であり、ビーム方向に対する厚みの連
続的な変化により、被照射体３での線量ピークの深さ方
向に厚みを持たせるものである。そして、被照射体３の
位置に拘わらず、ピーク深さの厚みが一様となるように
リッジフィルタ全体がビーム軸に対して揺動あるいは回
転する。なお、リッジフィルタ６は主にブラッグピーク
による一定の厚みを形成するものであり、ウエッジフィ
ルタ２はその一定の厚みのピークを深さ方向にシフトさ
せるために用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の荷電粒子照射装
置のレンジフィルタの役割をするウエッジフィルタ２は
以上のように構成されているので、ビーム軸に対して直
交する方向に直線往復運動することになり、駆動装置へ
の負担が大きかった。そこで、速い速度での変化には限
界があった。また、ビーム軸と直交する方向に移動する
ため、ビーム軸の直交方向の空間が必要となり、特に、
この荷電粒子照射装置を含む照射系全体が回転ガントリ
と呼ばれている回転駆動体に取り付けられた場合には、
この回転駆動体の構造物等と干渉するという問題があっ
た。また、従来の荷電粒子照射装置のリッジフィルタ６
は、ブラッグピークの厚み毎に作られていたので、ブラ
ッグピークの厚みを変える場合は勿論のこと、ビーム１
のエネルギによっても、取り替える必要があり、その種
類の数だけリッジフィルタ６を容易する必要があり、取
り替える手間や、自動的に取り替えるための装置が必要
となるという課題があった。さらに、従来の荷電粒子照
射装置は、ウエッジフィルタ２やリッジフィルタ６を組
み合わせてビーム軸方向に配置する必要があり、ビーム
軸方向にも空間を必要としていた。このことは、この荷
電粒子照射装置を含む照射系全体が回転ガントリに取り
付けられた場合には、回転ガントリの動径方向への拡大
の影響を及ぼし、回転ガントリを含む荷電粒子照射装置
の巨大化を招いてしまうという課題があった。

【００１０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、ビーム軸周りの必要空間の省ス
ペース化を図り、各種フィルタの数を削減して、従来装
置と同等の照射性能を有する荷電粒子照射装置およびそ
の照射方法を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
照射装置は、荷電粒子を加速する加速器と、この加速器
で加速されて取り出された荷電粒子のビームを輸送する
ビーム輸送系と、このビーム輸送系の終端に配置されて
ビームのエネルギを調節するエネルギ調節手段とを備え
た荷電粒子照射装置において、上記エネルギ調節手段
は、軸心方向の厚みが軸心周りに螺旋状に変わる螺旋状
部を有する外形形状に成形された一対のフィルタと、こ
の一対のフィルタをそれぞれの軸心を回転中心として独
立して回転駆動する回転駆動装置とからなり、該一対の
フィルタが、厚みの変わる螺旋状部の少なくとも一部が
重なりあい、かつ、この螺旋状部の重なり部が上記ビー
ムの通過領域に位置するように、それぞれの軸心方向を
ビームの中心軸方向と平行として該ビームの中心軸方向
に前後して並設されているものである。

【００１２】また、一対のフィルタは、それぞれの軸心
が同軸的に位置して、ビームの中心軸方向に前後して並
設されているものである。

【００１３】また、一対のフィルタは、それぞれの軸心
がビームの中心軸を挟んで両側に位置して、ビームの中
心軸方向に前後して並設されているものである。

【００１４】また、フィルタは、螺旋の勾配の異なる複
数の螺旋状部が径方向に階段状に連設された外形形状に
成形され、かつ、軸心位置がビームの中心軸に対して接
離できるように構成されているものである。

【００１５】また、フィルタは、螺旋状部が渦巻き状に
形成された外形形状に成形され、かつ、軸心位置がビー
ムの中心軸に対して接離できるように構成されているも
のである。

【００１６】また、フィルタは、最小厚から最大厚まで
同一の勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋状部が周方向
に連接された外形形状に成形されているものである。

【００１７】また、フィルタは、最小厚から最大厚を経
て最小厚まで同一の勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋
状部が周方向に連接された外形形状に成形されているも
のである。

【００１８】また、フィルタは、最小厚から最大厚まで
異なる勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋状部が周方向
に連設された外形形状に成形されているものである。

【００１９】また、スリットを有し、十分なビームの遮
蔽厚を持つ金属板が、その主面を該ビームの中心軸と直
交するように一対のフィルタの一方に取り付けられてい
るものである。

【００２０】また、開口部を有し、十分なビームの遮蔽
厚を持つ少なくとも２枚の金属板が、それぞれの主面を
該ビームの中心軸と直交するように重ね合わせて一対の
フィルタの一方に軸心周りにそれぞれ回転可能に取り付
けられているものである。

【００２１】また、この発明の荷電粒子照射装置のビー
ム照射方法は、フィルタを断続的に回転させて該フィル
タの回転角度位置と該回転角度位置の保持時間を制御
し、該ビームが通過する螺旋状部の重なり部の厚みをス
テップ状に変化させて、該ビームの被照射体への到達深
さをシフトさせるようにしたものである。

【００２２】また、この発明の荷電粒子照射装置のビー
ム照射方法は、フィルタの回転速度を時間的に変化させ
て、該ビームが通過する螺旋状部の重なり部の厚みをア
ナログ的に変化させ、該ビームの被照射体への到達深さ
をシフトさせるようにしたものである。

【００２３】また、この発明の荷電粒子照射装置のビー
ム照射方法は、フィルタを一定の回転速度で回転させな
がら、フィルタの回転角度にあわせてビームの発生源を
ＯＮ／ＯＦＦさせ、該ビームが通過する螺旋状部の重な
り部の厚みを制御して、該ビームの被照射体への到達深
さをシフトさせるようにしたものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る荷
電粒子照射装置を説明する図であり、図１の（ａ）はそ
の配置図を、図１の（ｂ）はフィルタの展開図を示して
いる。図において、図１６乃至図１８に示した従来の荷
電粒子照射装置と同一または相当部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００２５】図において、８は金属あるいは合成樹脂で
作製されたフィルタであり、このフィルタ８は一端側の
端面が軸心に対して直交する平面に形成され、他端側の
端面が軸心から軸心と直交して径方向外方に延びる直線
を、一端側の端面から平行に離反させつつ、軸心周りに
一方向に回転させることにより得られる平面に形成さ
れ、全体として軸心方向の厚みが螺旋状に一定の勾配で
変化する螺旋状部８ａを有する外形形状に成形されてい
る。そして、２つのフィルタ８、８は軸心に対して直交
する平面に形成された端面同士を相対して背中合わせに
して、ビーム１の中心軸方向に同軸に並設されている。
また、一対のフィルタ８、８は軸心がビーム１の中心軸
からずれて位置し、ビーム１が螺旋状部８ａ、８ａの重
なり部分を通過するようになっている。さらに、一対の
フィルタ８、８はそれぞれ回転駆動装置１０により独立
して回転軸９周りに回転駆動されるようになっている。
ここで、一対のフィルタ８、８と回転駆動装置１０とか
らエネルギ調節手段を構成している。

【００２６】つぎに、この実施の形態１の動作について
説明する。このように構成された一対のフィルタ８、８
を円周方向に展開すれば、図１の（ｂ）に示されるよう
に、一対の楔形フィルタがビーム１の中心軸に対して対
称な位置関係を有してビーム１の中心軸方向に重なり合
う従来のウエッジフィルタ２と等価の構成となる。そし
て、一対のフィルタ８、８を回転軸９周りに互いに逆方
向に回転させると、一対の楔形フィルタがビーム１の中
心軸に対して直交する方向に直線往復移動するように動
作する。そこで、回転駆動装置１０により一対のフィル
タ８、８を回転軸９周りに回転駆動すれば、螺旋状部８
ａ、８ａの重なり厚みが変化し、それに応じてフィルタ
８、８を通過するビーム１のエネルギが減少され、被照
射体３内でのブラッグピークの位置が深さ方向にシフト
される。また、同一の勾配を組み合わせているので、有
限の径をもったビーム断面全体にわたって同じ厚みを経
験する。

【００２７】この実施の形態１によれば、軸心方向の厚
みが螺旋状に一定の勾配で変化する螺旋状部８ａを有す
る外形形状に成形された一対のフィルタ８、８を同軸に
背中合わせに配置しているので、一対のフィルタ８、８
を回転させることにより、ビーム１の深さ方向の照射位
置を変えることができ、従来のウエッジフィルタと同等
の照射性能を得ることができる。また、一対のフィルタ
８、８をビーム１の中心軸に対して直交する方向に移動
する必要がなく、ビーム１の中心軸に対して直交する方
向の省スペース化が図られる。従って、この照射系全体
を回転ガントリに取り付けても、回転ガントリの構造物
との干渉を回避することができる。また、一対のフィル
タ８、８を回転軸９周りに回転駆動するので、駆動も滑
らかとなり、駆動装置への負担が少なく、高速な回転が
可能となる。そこで、ブラッグピークの位置を被照射体
３の深さ方向に急速に変化させることができる。

【００２８】なお、上記実施の形態１では、一対のフィ
ルタ８、８を互いに逆方向に回転させるものとしている
が、一対のフィルタ８、８は必ずしも逆方向に回転させ
る必要はなく、同一方向に回転させても、同様の効果が
得られる。

【００２９】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２に係る荷電粒子照射装置のビーム照射方法を説明す
る図であり、図２の（ａ）はその配置図を、図２の
（ｂ）はフィルタの回転角度と重なり厚との関係を、図
２の（ｃ）はフィルタの回転角度と時間との関係を示し
ている。図３はこの発明の実施の形態２に係る荷電粒子
照射装置のビーム照射方法による被照射体に照射される
トータルの線量分布を示す図である。

【００３０】この実施の形態２では、上記実施の形態１
による荷電粒子照射装置に回転駆動装置１０を駆動制御
する回転制御計算機１２を付加し、この回転制御計算機
１２によりフィルタ８の回転角度位置を時間的に制御す
るようにしたものである。つまり、この実施の形態２で
は、回転制御計算機１２により、時間的にフィルタ８の
回転角度を設定し、図２の（ｃ）に示される関係に基づ
いて回転駆動装置１０を回転駆動している。これによっ
て、螺旋状部８ａ、８ａの重なり厚を調整し、ビーム１
のエネルギの吸収量を制御し、ブラッグカーブに現れる
ブラッグピークの位置とその強度を制御している。

【００３１】ここで、その照射方法について説明する。
まず、ビーム１を被照射体に照射した時のブラッグカー
ブのデータおよび被照射体のターゲットの深さ位置のデ
ータに基づいて、ブラッグピークがターゲットの最深部
および最浅部に到達するフィルタ８ａ、８ｂの重なり厚
ｔａ、ｔｂが算出される。そして、図２の（ｂ）から、
算出された重なり厚ｔａ、ｔｂに対応するフィルタの回
転角度θａ、θｂが求められる。さらに、フィルタの回
転角度θａ、θｂ間を等間隔に分割した複数の回転角度
が選択される。ついで、フィルタ８ａ、８ｂが選択した
各回転角度位置を採るように断続的に回転させて、即ち
ビーム１が通過する螺旋状部８ａ、８ａの重なり部の厚
みをステップ状に変化させて、ビーム１を被照射体に照
射させる。そこで、ビーム１は螺旋状部８ａ、８ａの重
なり部の厚みに応じてエネルギを吸収され、ブラッグピ
ークの被照射体への到達位置がターゲットの最深部から
最浅部側にシフトされる。この時、ターゲットに照射さ
れる全相対線量１５は、図３に示されるように、選択さ
れた各回転角度位置におけるフィルタを通過したビーム
１による相対線量１６が積算されたもので、この相対線
量１５が、ターゲットの深さ方向で一定となるように、
選択した各回転角度位置の保持時間を制御することにな
る。なお、選択した各回転角度位置の保持時間は予め演
算処理されて、図２の（ｃ）に示されるフィルタの回転
駆動条件が求められており、該回転駆動条件に基づいて
回転駆動装置１０が回転制御計算機１２により駆動制御
される。

【００３２】このように、この実施の形態２によれば、
一対のフィルタ８、８の回転角度位置を時間的に制御す
ることにより、被放射体内の深さ方向の線量分布を調整
でき、荷電粒子をターゲットの深さ方向に均一に照射す
ることができるようになり、従来のリッジフィルタと同
等の照射性能を得ることができる。これは、一対のフィ
ルタ８、８を回転軸９周りに回転駆動しているので、フ
ィルタの厚みを急速に変化させることができることから
可能となる。そして、従来の装置のように、ウェッジフ
ィルタとリッジフィルタとを組み合わせることなく、同
等の照射性能が得られるので、ビーム軸方向における省
スペース化が図られ、この照射系全体を回転ガントリに
取り付けても、回転ガントリを含む照射装置全体の巨大
化を抑えることができる。

【００３３】なお、上記実施の形態２では、荷電粒子を
ターゲットの深さ方向に均一なトータルの線量分布を得
るものとしているが、フィルタの回転角度位置とその回
転角度位置における保持時間とを制御すれば、相対線量
の大きさが深さ方向で異なる線量分布をも得ることがで
きる。

【００３４】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３に係る荷電粒子照射装置のビーム照射方法を説明す
る図であり、図４の（ａ）はその配置図を、図４の
（ｂ）はフィルタの回転角度と重なり厚との関係を示し
ている。

【００３５】この実施の形態３では、まず回転制御計算
機１２により回転駆動装置１０を駆動制御し、下流側の
フィルタ８を回転角度θ２となるように回転させた後、
その回転角度θ２を保持させる（回転駆動を停止させ
る）。ついで、回転制御計算機１２により回転駆動装置
１０を駆動制御し、上流側のフィルタ８の回転角度θ１
を時間的に変化させて、螺旋状部８ａ、８ａの重なり厚
を変化させる。そこで、ビーム１は螺旋状部８ａ，８ａ
の重なり部の厚みに応じてエネルギが吸収され、ブラッ
グピークの被照射体への到達位置がシフトされる。

【００３６】このように、この実施の形態３によれば、
下流側のフィルタ８の回転を停止させ、上流側のフィル
タ８の回転角度を制御しているので、一対のフィルタ
８、８の螺旋状部８ａ、８ａの重なり厚の変化に任意の
オフセットを持たせることができる。その結果、被照射
体内の深さ方向の線量分布を全体的にフィルタのオフセ
ット分だけ浅くする調整が可能となり、従来のウェッジ
フィルタの役割を兼ねることができる。

【００３７】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４に係る荷電粒子照射装置のビーム照射方法を説明す
る図であり、図５の（ａ）はその配置図を、図５の
（ｂ）はフィルタの回転角度と重なり厚との関係を、図
５の（ｃ）はフィルタの回転角度と時間との関係を、図
５の（ｄ）は被照射体内の深さ方向に対する相対線量を
表す図を示している。

【００３８】この実施の形態４では、上記実施の形態２
と同様に、荷電粒子照射装置に回転駆動装置１０を駆動
制御する回転制御計算機１２を付加している。そして、
図５の（ｃ）に示される時間と回転角度との関係に基づ
いて、回転制御計算機１２により回転駆動装置１０を駆
動し、一対のフィルタ８、８の回転速度を時間的に制御
しながら、ビーム１を被照射体に照射させている。この
時、フィルタの重なり厚は、図５の（ｂ）に示されるよ
うに、フィルタの回転角度に応じて変化し、ビーム１は
螺旋状部８ａ、８ａの重なり厚に応じてエネルギが吸収
され、ブラッグピークの被照射体への到達位置が深さ方
向にシフトされる。そして、このフィルタの回転速度を
遅くすると、被照射体の到達位置における相対線量が増
大し、フィルタの回転速度を速くすると、被照射体の到
達位置における相対線量が減少する。そこで、図５の
（ｃ）に示される時間と回転角度との関係に基づいて、
一対のフィルタ８、８の回転速度を時間的に制御すれ
ば、図５の（ｄ）に示されるようなトータルの線量分布
１７が得られる。

【００３９】このように、この実施の形態４によれば、
一対のフィルタ８、８の回転速度を時間的に制御するこ
とにより、被放射体内の深さ方向の線量分布を調整で
き、従来のリッジフィルタと同等の照射性能を得ること
ができる。これは、一対のフィルタ８、８を回転軸９周
りに回転駆動しているので、フィルタの厚みを急速に変
化させることができることから可能となる。そして、従
来の装置のように、ウェッジフィルタとリッジフィルタ
とを組み合わせることなく、同等の照射性能が得られる
ので、ビーム軸方向における省スペース化が図られ、こ
の照射系全体を回転ガントリに取り付けても、回転ガン
トリを含む照射装置全体の巨大化を抑えることができ
る。

【００４０】なお、上記実施の形態４によれば、一対の
フィルタ８、８を同じ量で反対方向に回転するものとし
ているが、フィルタ８、８を独立に、あるいは同じ方向
に回転させても同様の効果を奏する。

【００４１】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５に係る荷電粒子照射装置のビーム照射方法を説明す
る図であり、図６の（ａ）はその配置図を、図６の
（ｂ）はフィルタの回転角度と重なり厚との関係を、図
６の（ｃ）はフィルタの回転角度とビームのＯＮ／ＯＦ
Ｆとの関係を、図６の（ｄ）は被照射体内の深さ方向に
対する線量分布を表す図を示している。図において、１
８はシンクロトロンやサイクロトロン等の加速器本体、
１９は照射系にあるフィルタ８、８までビーム１を輸送
するビーム輸送系、２０はフィルタ８、８の回転に同期
して信号を発生するタイミングシステム、２１は加速器
本体１８を制御する加速器制御装置である。

【００４２】この実施の形態５では、回転制御計算機１
２が回転駆動装置１０を駆動制御し、一対のフィルタ
８、８を互いに逆方向に一定の回転速度で回転させてい
る。そして、タイミングシステム２０がフィルタ８、８
が所定の回転角度となると、ビーム１が出力されるよう
に、加速器制御装置２１にトリガ信号を発生する。加速
器制御装置２１はタイミングシステム２０からのトリガ
信号を入力すると、所定の時間イオン源あるいはビーム
取り出し装置をＯＮさせる。そこで、ビーム１は図６の
（ｃ）に示されるようにパルス状にフィルタ８、８側に
出射される。この時、図６の（ｂ）に示される関係か
ら、フィルタ８、８の回転角度に相当する螺旋状部８
ａ、８ａの重なり厚となり、ビーム１はその重なり厚に
応じてエネルギが吸収され、ブラッグピークの到達位置
が深さ方向にシフトされる。その結果、図６の（ｄ）に
示されるようなトータルの線量分布２２が得られる。

【００４３】このように、この実施の形態５によれば、
一対のフィルタ８、８の回転に同期させて加速器本体１
８側のビームのＯＮ／ＯＦＦを制御しているので、被照
射体内の深さ方向の線量分布を調整でき、従来のリッジ
フィルタと同等の照射性能を得ることができる。これ
は、一対のフィルタ８、８を回転軸９周りに回転駆動し
ているので、フィルタの厚みを急速に変化させることが
できることから可能となる。そして、従来の装置のよう
に、ウェッジフィルタとリッジフィルタとを組み合わせ
ることなく、同等の照射性能が得られるので、ビーム軸
方向における省スペース化が図られ、この照射系全体を
回転ガントリに取り付けても、回転ガントリを含む照射
装置全体の巨大化を抑えることができる。

【００４４】実施の形態６．図７はこの発明の実施の形
態６に係る荷電粒子照射装置のフィルタ周りを示す配置
図である。この実施の形態６では、一対のフィルタ８、
８は、それぞれの軸心がビーム１の中心軸を挟んで両側
に位置し、かつ、螺旋状部８ａ、８ａの重なり部分をビ
ーム１が通過するようになっている。なお、他の構成は
上記実施の形態１と同様に構成されている。

【００４５】この実施の形態６では、一対のフィルタ
８、８の回転軸９、９が平行であるが、ビーム１の中心
軸を挟んで両側に位置しているので、これらの回転軸
９、９上の障害が緩和され、回転駆動系周りの配置の融
通性が増し、設計自由度を増大させることができる。な
お、一対のフィルタ８、８の重なり部分を少なくし、両
回転軸９、９上でのフィルタ８、８の重なりをなくすよ
うにすれば、２つの回転駆動装置１０をビーム１の軸方
向の一側に配置することも可能となり、設計自由度をよ
り増大させることができる。

【００４６】実施の形態７．図８はこの発明の実施の形
態７に係る荷電粒子照射装置のフィルタ周りを示す配置
図、図９はこの発明の実施の形態７に係る荷電粒子照射
装置に適用されるフィルタの構成を説明する図であり、
図９の（ａ）はその斜視図を、図９の（ｂ）は断面図を
示している。図において、エネルギ調節手段としてのフ
ィルタ２４は、軸心方向の厚みが螺旋状に一定の勾配で
変化する螺旋状部２４ａと、この螺旋状部２４ａの内周
側に軸心方向の厚みが螺旋状に螺旋状部２４ａの勾配よ
り大きな一定の勾配で変化する螺旋状部２４ｂと、この
螺旋状部２４ｂの内周側に軸心方向の厚みが螺旋状に螺
旋状部２４ｂの勾配より大きな一定の勾配で変化する螺
旋状部２４ｃとを有する外形形状に成形されている。そ
して、２つのフィルタ２４、２４が、背中合わせにし
て、ビーム１の中心軸方向に同軸に並設されている。ま
た、フィルタ２４、２４はそれぞれ回転駆動装置１０に
より独立して回転軸９周りに回転駆動されるようになっ
ている。さらに、フィルタ２４、２４は移動装置２３に
より軸心をビーム１の中心軸に対して接離する方向に移
動可能になっており、ビーム１が両フィルタ２４、２４
の同一勾配の螺旋状部の重なり部分を通過するようにな
っている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に
構成されている。

【００４７】この実施の形態７では、移動装置２３によ
り一対のフィルタ２４、２４をビーム１の中心軸に対し
て接離させることにより、ビーム１の通過領域に螺旋状
部２４ａ、２４ａ同士の重なり部分、螺旋状部２４ｂ、
２４ｂ同士の重なり部分、あるいは螺旋状部２４ｃ、２
４ｃ同士の重なり部分を選択して位置させることができ
る。そこで、一対のフィルタ２４、２４の回転速度を一
定としても、移動装置２３により一対のフィルタ２４、
２４をビーム１の中心軸に対して接離させることによ
り、ビーム１の深さ方向の掃引の速度を任意に変化させ
ることができる。

【００４８】実施の形態８．図１０はこの発明の実施の
形態８に係る荷電粒子照射装置に適用されるフィルタを
示す斜視図である。図において、エネルギ調節手段とし
てのフィルタ２５は、軸心方向の厚みが螺旋状に一定の
勾配で変化する螺旋状部２５ａが軸心周りに渦巻き状に
形成された外形形状に成形されている。他の構成は上記
実施の形態７と同様に構成されている。即ち、２つのフ
ィルタ２５、２５が、背中合わせにして、ビーム１の中
心軸方向に同軸に並設されている。また、フィルタ２
５、２５はそれぞれ回転駆動装置１０により独立して回
転軸９周りに回転駆動されるようになっている。さら
に、フィルタ２５、２５は移動装置２３により軸心をビ
ーム１の中心軸に対して接離する方向に移動可能になっ
ており、ビーム１が両フィルタ２５、２５の螺旋状部２
５ａ、２５ａの重なり部分を通過するようになってい
る。

【００４９】この実施の形態８では、一対のフィルタ２
５、２５を回転させながら、ビーム１の通過領域に渦巻
き状の螺旋状部２５ａ、２５ａの重なり部分がビーム１
の通過領域に位置するように、移動装置２３により一対
のフィルタ２５、２５をビーム１の中心軸に対して接離
させている。そこで、フィルタ２５の螺旋状部２５ａの
勾配がゆるやかなものとなり、ブラッグピークの被照射
体内の到達位置を高精度に制御することができる。

【００５０】実施の形態９．図１１はこの発明の実施の
形態９に係る荷電粒子照射装置の構成を説明する図であ
り、図１１の（ａ）はフィルタの配置を示す平面図を、
図１１の（ｂ）はフィルタの配置を示す側面図を、図１
１の（ｃ）はフィルタを周方向に展開した展開図を示し
ている。図において、エネルギ調節手段としてのフィル
タ２６は、軸心方向の厚みが最小厚から最大厚まで一定
の勾配で螺旋状に変化する４つの螺旋状部２６ａが周方
向に連設された外形形状に成形されている。そして、２
つのフィルタ２６、２６が、背中合わせにして、ビーム
１の中心軸方向に同軸に並設されている。また、フィル
タ２６、２６はそれぞれ回転駆動装置１０により独立し
て回転軸９周りに回転駆動されるようになっている。さ
らに、ビーム１が両フィルタ２６、２６の螺旋状部２６
ａ、２６ａの重なり部分を通過するようになっている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されて
いる。

【００５１】この実施の形態９では、フィルタ２６、２
６を１回転させる間に、フィルタの重なり部の厚み変化
が４回繰り返される。そこで、一対のフィルタ２６、２
６の回転速度が遅い場合であっても、ビーム１が速い勾
配変化を受けるようにすることができ、速い繰り返しで
一定の範囲の被照射体内の深さを掃引することができ
る。

【００５２】実施の形態１０．図１２はこの発明の実施
の形態１０に係る荷電粒子照射装置の構成を説明する図
であり、図１２の（ａ）はフィルタの配置を示す平面図
を、図１２の（ｂ）はフィルタの配置を示す側面図を、
図１２の（ｃ）はフィルタを周方向に展開した展開図を
示している。図において、エネルギ調節手段としてのフ
ィルタ２７は、軸心方向の厚みが最小厚から最大厚を経
て最小厚まで一定の勾配で螺旋状に変化する２つの螺旋
状部２７ａが周方向に連設された外形形状に成形されて
いる。そして、２つのフィルタ２７、２７が、背中合わ
せにして、ビーム１の中心軸方向に同軸に並設されてい
る。また、フィルタ２７、２７はそれぞれ回転駆動装置
１０により独立して回転軸９周りに回転駆動されるよう
になっている。さらに、ビーム１が両フィルタ２７、２
７の螺旋状部２７ａ、２７ａの重なり部分を通過するよ
うになっている。なお、他の構成は上記実施の形態９と
同様に構成されている。

【００５３】この実施の形態１０では、フィルタ２７、
２７を１回転させる間に、フィルタの重なり部の厚み変
化が４回繰り返される。そこで、一対のフィルタ２７、
２７の回転速度が遅い場合であっても、ビーム１が速い
勾配変化を受けるようにすることができ、速い繰り返し
で一定の範囲の被照射体内の深さを掃引することができ
る。さらに、被照射体内の深さを往復掃引することがで
きる。

【００５４】実施の形態１１．図１３はこの発明の実施
の形態１１に係る荷電粒子照射装置の構成を説明する図
であり、図１３の（ａ）はフィルタの配置を示す平面図
を、図１３の（ｂ）はフィルタの配置を示す側面図を、
図１３の（ｃ）はフィルタを周方向に展開した展開図を
示している。図において、エネルギ調節手段としてのフ
ィルタ２８は、軸心方向の厚みが最小厚から最大厚まで
それぞれ異なる勾配で螺旋状に変化する２つの螺旋状部
２８ａ、２８ｂが周方向に連設された外形形状に成形さ
れている。そして、２つのフィルタ２８、２８が、背中
合わせにして、ビーム１の中心軸方向に同軸に並設され
ている。また、フィルタ２８、２８はそれぞれ回転駆動
装置１０により独立して回転軸９周りに回転駆動される
ようになっている。さらに、ビーム１が両フィルタ２
８、２８の同一の勾配の螺旋状部２８ａ、２８ａ同士、
あるいは螺旋状部２８ｂ、２８ｂ同士の重なり部分を通
過するようになっている。なお、他の構成は上記実施の
形態９と同様に構成されている。

【００５５】この実施の形態１１では、フィルタ２８、
２８を１回転させる間に、フィルタの厚みの勾配を変化
させることができる。そこで、一対のフィルタ２８、２
８の回転角度範囲を制御することにより、ビーム１が同
一のフィルタ構成で異なる勾配を受けるようにすること
ができ、被照射体内の深さで異なる速さでの掃引を行う
ことができる。

【００５６】実施の形態１２．図１４はこの発明の実施
の形態１２に係る荷電粒子照射装置の構成を説明する図
であり、図１４の（ａ）はその配置図を、図１４の
（ｂ）はコリメータの斜視図を、図１４の（ｃ）はフィ
ルタの回転角度と重なり厚との関係を、図１４の（ｄ）
はフィルタの回転角度とビーム通過のＯＮ／ＯＦＦとの
関係を、図１４の（ｅ）は被照射体内の深さ方向に対す
る線量分布を表す図を示している。この実施の形態１２
では、スリット２９ａ、２９ｂが設けられた十分なビー
ムの遮蔽厚を有する鉛からなる円盤状の金属板を、その
主面をビーム１の中心軸と直交するように、上流側のフ
ィルタ８に一体に取り付けられて、円盤状のコリメータ
を構成している。なお、他の構成は上記実施の形態１と
同様に構成されている。

【００５７】この実施の形態１２では、一対のフィルタ
８、８が回転されると、金属板２９も一緒に回転する。
そして、金属板２９のスリット２９ａ、２９ｂがビーム
１の通過領域に到達した時に、ビーム１が被照射体に照
射される。即ち、ビーム１の被照射体への照射が、図１
４の（ｄ）に示されるように、ＯＮ／ＯＦＦされる。そ
して、ビーム１は、ビーム１の被照射体への照射がＯＮ
の時のフィルタの回転角度に対応するフィルタの重なり
厚に応じてエネルギを吸収されて被照射体に照射され
る。このフィルタの重なり厚は、図１４の（ｃ）に示さ
れるように、フィルタの回転角度に比例して厚くなるの
で、照射されるビーム１のエネルギが変化され、図１４
の（ｅ）に示されるトータルな線量分布が得られる。従
って、この実施の形態１２によれば、金属板２９のスリ
ット２９ａ、２９ｂの開口を調整することにより、ビー
ム１の被照射体内での深さと強度の制御が可能となり、
深さ方向の線量分布を制御することができる。

【００５８】実施の形態１３．図１５はこの発明の実施
の形態１３に係る荷電粒子照射装置の構成を説明する図
であり、図１５の（ａ）はその配置図を、図１５の
（ｂ）はそのコリメータの構成図を示している。この実
施の形態１３では、それぞれの一部に半月状の開口部３
０ａ、３１ａが設けられた十分なビームの遮蔽厚を有す
る鉛からなる２枚の金属板３０、３１を、それぞれの主
面をビーム１の中心軸と直交するように重ね合わせ、上
流側のフィルタ８に軸心周りに回転可能に取り付けられ
て、円盤状のコリメータを構成している。なお、他の構
成は上記実施の形態１２と同様に構成されている。

【００５９】この実施の形態１３では、一対のフィルタ
８、８が回転されると、一対の金属板３０、３１も一緒
に回転する。そして、一対の金属板３０、３１の開口部
３０ａ、３１ａの重なりにより構成される開口がビーム
１の通過領域に到達した時に、ビーム１が被照射体に照
射される。即ち、ビーム１の被照射体への照射が、ＯＮ
／ＯＦＦされる。そして、ビーム１は、ビーム１の被照
射体への照射がＯＮの時のフィルタの回転角度に対応す
るフィルタの重なり厚に応じてエネルギを吸収されて被
照射体に照射される。従って、この実施の形態１３によ
れば、一対の金属板３０、３１をそれぞれ任意の角度回
転させることにより、開口部の範囲を任意に調整でき、
ビーム１の被照射体内での深さと強度の制御が可能とな
り、深さ方向の線量分布を制御することができる。な
お、この実施の形態１３では、半月状の開口部３０ａ、
３１ａを有する２枚の金属板３０、３１を重ね合わせて
コリメータを構成するものとしているが、開口部の形状
は半月状に限定されるものではなく、任意の形状でよ
い。また、金属板の枚数の２枚に限定されるものではな
く、３枚以上の金属板を組み合わせてコリメータを構成
してもよい。

【００６０】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６１】この発明によれば、荷電粒子を加速する加
速器と、この加速器で加速されて取り出された荷電粒子
のビームを輸送するビーム輸送系と、このビーム輸送系
の終端に配置されてビームのエネルギを調節するエネル
ギ調節手段とを備えた荷電粒子照射装置において、上記
エネルギ調節手段は、軸心方向の厚みが軸心周りに螺旋
状に変わる螺旋状部を有する外形形状に成形された一対
のフィルタと、この一対のフィルタをそれぞれの軸心を
回転中心として独立して回転駆動する回転駆動装置とか
らなり、該一対のフィルタが、厚みの変わる螺旋状部の
少なくとも一部が重なりあい、かつ、この螺旋状部の重
なり部が上記ビームの通過領域に位置するように、それ
ぞれの軸心方向をビームの中心軸方向と平行として該ビ
ームの中心軸方向に前後して並設されているので、従来
のウェッジフィルタおよびリッジフィルタと同等の照射
性能が得られるとともに、ビームの中心軸に直交する方
向の省スペース化が図られ、回転ガントリを含む装置全
体の巨大化を抑えることができる荷電粒子照射装置が得
られる。

【００６２】また、一対のフィルタは、それぞれの軸心
が同軸的に位置して、ビームの中心軸方向に前後して並
設されているので、ビームの中心軸に直交する方向の省
スペース化が図られる。

【００６３】また、一対のフィルタは、それぞれの軸心
がビームの中心軸を挟んで両側に位置して、ビームの中
心軸方向に前後して並設されているので、回転駆動系周
りの配置の融通性を増大させることができる。

【００６４】また、フィルタは、螺旋の勾配の異なる複
数の螺旋状部が径方向に階段状に連設された外形形状に
成形され、かつ、軸心位置がビームの中心軸に対して接
離できるように構成されているので、深さ方向の掃引速
度を任意に変化させることができる。

【００６５】また、フィルタは、螺旋状部が渦巻き状に
形成された外形形状に成形され、かつ、軸心位置がビー
ムの中心軸に対して接離できるように構成されているの
で、ブラッグピークの深さ方向の到達位置を高精度に制
御することができる。

【００６６】また、フィルタは、最小厚から最大厚まで
同一の勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋状部が周方向
に連接された外形形状に成形されているので、速い繰り
返しで一定の範囲の被照射体内の深さを掃引することが
できる。

【００６７】また、フィルタは、最小厚から最大厚を経
て最小厚まで同一の勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋
状部が周方向に連接された外形形状に成形されているの
で、速い繰り返しで一定の範囲の被照射体内の深さを掃
引することができるとともに、被照射体内の深さを往復
掃引することができる。

【００６８】また、フィルタは、最小厚から最大厚まで
異なる勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋状部が周方向
に連設された外形形状に成形されているので、被照射体
内の深さによって異なる速さで掃引することができる。

【００６９】また、スリットを有し、十分なビームの遮
蔽厚を持つ金属板が、その主面を該ビームの中心軸と直
交するように一対のフィルタの一方に取り付けられてい
るので、ビームの被照射体内での深さと強度を制御で
き、深さ方向の線量分布を制御することができる。

【００７０】また、開口部を有し、十分なビームの遮蔽
厚を持つ少なくとも２枚の金属板が、それぞれの主面を
該ビームの中心軸と直交するように重ね合わせて一対の
フィルタの一方に軸心周りにそれぞれ回転可能に取り付
けられているので、ビームの被照射体内での深さと強度
を制御でき、深さ方向の線量分布を制御することができ
る。

【００７１】また、この発明によれば、フィルタを断続
的に回転させて該フィルタの回転角度位置と該回転角度
位置の保持時間を制御し、該ビームが通過する螺旋状部
の重なり部の厚みをステップ状に変化させて、該ビーム
の被照射体への到達深さをシフトさせるようにしたの
で、装置の巨大化を抑えて、被照射体内の深さ方向の線
量分布を簡易に調整できる荷電粒子照射装置のビーム照
射方法が得られる。

【００７２】また、この発明によれば、フィルタの回転
速度を時間的に変化させて、該ビームが通過する螺旋状
部の重なり部の厚みをアナログ的に変化させ、該ビーム
の被照射体への到達深さをシフトさせるようにしたの
で、装置の巨大化を抑えて、被照射体内の深さ方向の線
量分布を簡易に調整できる荷電粒子照射装置のビーム照
射方法が得られる。

【００７３】また、この発明によれば、フィルタを一定
の回転速度で回転させながら、フィルタの回転角度にあ
わせてビームの発生源をＯＮ／ＯＦＦさせ、該ビームが
通過する螺旋状部の重なり部の厚みを制御して、該ビー
ムの被照射体への到達深さをシフトさせるようにしたの
で、装置の巨大化を抑えて、被照射体内の深さ方向の線
量分布を簡易に調整できる荷電粒子照射装置のビーム照
射方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る荷電粒子照射
装置を説明する図である。

【図２】 この発明の実施の形態２に係る荷電粒子照射
装置のビーム照射方法を説明する図である。

【図３】 この発明の実施の形態２に係る荷電粒子照射
装置のビーム照射方法による被照射体に照射されるトー
タルの線量分布を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態３に係る荷電粒子照射
装置のビーム照射方法を説明する図である。

【図５】 この発明の実施の形態４に係る荷電粒子照射
装置のビーム照射方法を説明する図である。

【図６】 この発明の実施の形態５に係る荷電粒子照射
装置のビーム照射方法を説明する図である。

【図７】 この発明の実施の形態６に係る荷電粒子照射
装置のフィルタ周りを示す配置図である。

【図８】 この発明の実施の形態７に係る荷電粒子照射
装置のフィルタ周りを示す配置図である。

【図９】 この発明の実施の形態７に係る荷電粒子照射
装置に適用されるフィルタの構成を説明する図である。

【図１０】 この発明の実施の形態８に係る荷電粒子照
射装置に適用されるフィルタを示す斜視図である。

【図１１】 この発明の実施の形態９に係る荷電粒子照
射装置の構成を説明する図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１０に係る荷電粒子
照射装置の構成を説明する図である。

【図１３】 この発明の実施の形態１１に係る荷電粒子
照射装置の構成を説明する図である。

【図１４】 この発明の実施の形態１２に係る荷電粒子
照射装置の構成を説明する図である。

【図１５】 この発明の実施の形態１３に係る荷電粒子
照射装置の構成を説明する図である。

【図１６】 従来のウェッジフィルタの動作を説明する
図である。

【図１７】 被照射体に単一エネルギをもった荷電粒子
が照射された場合の被照射体の深さ方向における相対線
量を示すグラフである。

【図１８】 従来のリッジフィルタの動作を説明する図
である。

【符号の説明】

１ ビーム、８、２４、２５、２６、２７、２８ フィ
ルタ（エネルギ調節手段）、８ａ、２４ａ、２４ｂ、２
４ｃ、２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａ、２８ｂ 螺旋
状部、９ 回転軸（軸心）、１０ 回転駆動装置（エネ
ルギ調節手段）、１８ 加速器本体（加速器）、１９
ビーム輸送系、２９、３０、３１ 金属板、２９ａ、２
９ｂ スリット、３０ａ、３１ａ 開口部。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を加速する加速器と、この加速
   器で加速されて取り出された荷電粒子のビームを輸送す
   るビーム輸送系と、このビーム輸送系の終端に配置され
   てビームのエネルギを調節するエネルギ調節手段とを備
   えた荷電粒子照射装置において、 上記エネルギ調節手段は、軸心方向の厚みが軸心周りに
   螺旋状に変わる螺旋状部を有する外形形状に成形された
   一対のフィルタと、この一対のフィルタをそれぞれの軸
   心を回転中心として独立して回転駆動する回転駆動装置
   とからなり、該一対のフィルタが、厚みの変わる螺旋状
   部の少なくとも一部が重なりあい、かつ、この螺旋状部
   の重なり部が上記ビームの通過領域に位置するように、
   それぞれの軸心方向をビームの中心軸方向と平行として
   該ビームの中心軸方向に前後して並設されていることを
   特徴とする荷電粒子照射装置。
2. 【請求項２】 一対のフィルタは、それぞれの軸心が同
   軸的に位置して、ビームの中心軸方向に前後して並設さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子照射
   装置。
3. 【請求項３】 一対のフィルタは、それぞれの軸心がビ
   ームの中心軸を挟んで両側に位置して、ビームの中心軸
   方向に前後して並設されていることを特徴とする請求項
   １記載の荷電粒子照射装置。
4. 【請求項４】 フィルタは、螺旋の勾配の異なる複数の
   螺旋状部が径方向に階段状に連設された外形形状に成形
   され、かつ、軸心位置がビームの中心軸に対して接離で
   きるように構成されていることを特徴とする請求項１乃
   至請求項３のいずれかに記載の荷電粒子照射装置。
5. 【請求項５】 フィルタは、螺旋状部が渦巻き状に形成
   された外形形状に成形され、かつ、軸心位置がビームの
   中心軸に対して接離できるように構成されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の荷
   電粒子照射装置。
6. 【請求項６】 フィルタは、最小厚から最大厚まで同一
   の勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋状部が周方向に連
   接された外形形状に成形されていることを特徴とする請
   求項１乃至請求項４のいずれかに記載の荷電粒子照射装
   置。
7. 【請求項７】 フィルタは、最小厚から最大厚を経て最
   小厚まで同一の勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋状部
   が周方向に連接された外形形状に成形されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の荷
   電粒子照射装置。
8. 【請求項８】 フィルタは、最小厚から最大厚まで異な
   る勾配で螺旋状に変化する複数の螺旋状部が周方向に連
   設された外形形状に成形されていることを特徴とする請
   求項１乃至請求項４のいずれかに記載の荷電粒子照射装
   置。
9. 【請求項９】 スリットを有し、十分なビームの遮蔽厚
   を持つ金属板が、その主面を該ビームの中心軸と直交す
   るように一対のフィルタの一方に取り付けられているこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
   の荷電粒子照射装置。
10. 【請求項１０】 開口部を有し、十分なビームの遮蔽厚
    を持つ少なくとも２枚の金属板が、それぞれの主面を該
    ビームの中心軸と直交するように重ね合わせて一対のフ
    ィルタの一方に軸心周りにそれぞれ回転可能に取り付け
    られていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のい
    ずれかに記載の荷電粒子照射装置。
11. 【請求項１１】 請求項１の荷電粒子照射装置のビーム
    照射方法であって、フィルタを断続的に回転させて該フ
    ィルタの回転角度位置と該回転角度位置の保持時間を制
    御し、該ビームが通過する螺旋状部の重なり部の厚みを
    ステップ状に変化させて、該ビームの被照射体への到達
    深さをシフトさせるようにしたことを特徴とする荷電粒
    子照射装置のビーム照射方法。
12. 【請求項１２】 請求項１の荷電粒子照射装置のビーム
    照射方法であって、フィルタの回転速度を時間的に変化
    させて、該ビームが通過する螺旋状部の重なり部の厚み
    をアナログ的に変化させ、該ビームの被照射体への到達
    深さをシフトさせるようにしたことを特徴とする荷電粒
    子照射装置のビーム照射方法。
13. 【請求項１３】 請求項１の荷電粒子照射装置のビーム
    照射方法であって、フィルタを一定の回転速度で回転さ
    せながら、フィルタの回転角度にあわせてビームの発生
    源をＯＮ／ＯＦＦさせ、該ビームが通過する螺旋状部の
    重なり部の厚みを制御して、該ビームの被照射体への到
    達深さをシフトさせるようにしたことを特徴とする荷電
    粒子照射装置のビーム照射方法。