KR20180008685A - 입자선 빔의 제어 전자석 및 이것을 구비한 조사 치료 장치 - Google Patents

입자선 빔의 제어 전자석 및 이것을 구비한 조사 치료 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180008685A
KR20180008685A KR1020177036174A KR20177036174A KR20180008685A KR 20180008685 A KR20180008685 A KR 20180008685A KR 1020177036174 A KR1020177036174 A KR 1020177036174A KR 20177036174 A KR20177036174 A KR 20177036174A KR 20180008685 A KR20180008685 A KR 20180008685A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particle beam
superconducting coil
magnetic field
coil group
correction
Prior art date
Application number
KR1020177036174A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102030490B1 (ko
Inventor
시게키 다카야마
도모후미 오리카사
요시후미 나가모토
다케시 요시유키
다카시 야자와
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
도시바 에너지시스템즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바, 도시바 에너지시스템즈 가부시키가이샤 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20180008685A publication Critical patent/KR20180008685A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102030490B1 publication Critical patent/KR102030490B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
    • G21K1/093—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1069—Target adjustment, e.g. moving the patient support
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087—Ions; Protons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092—Details
    • A61N2005/1097—Means for immobilizing the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1069—Target adjustment, e.g. moving the patient support
    • A61N5/107—Target adjustment, e.g. moving the patient support in real time, i.e. during treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1081—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/04—Irradiation devices with beam-forming means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

Abstract

입자선 빔의 수송로를 단척화할 수 있는 입자선 빔의 제어 전자석, 및 이 제어 전자석을 지지하는 회전 갠트리의 소형화 및 경량화에 공헌하는 조사 치료 장치를 제공한다.
전자석(10)은, 편향 자장(15) 및 수속/발산 자장(16) 중 적어도 한쪽을 형성하는 제1 초전도 코일 군(11)과, 입자선 빔(14)의 궤도 상에 있어서의 제1 초전도 코일 군(11)의 단부에 배치되고, 입자선 빔의 궤도를 보정하는 보정 자장을 형성하는 제2 초전도 코일 군(12)과, 제1 초전도 코일 군(11), 제2 초전도 코일 군(12) 및 냉각 매체를 밀폐 수용하고 외기로부터 단열하는 진공 용기(18)를 구비하고 있다.

Description

입자선 빔의 제어 전자석 및 이것을 구비한 조사 치료 장치
본 발명의 실시형태는, 입자선 빔의 제어 전자석 및 이것을 구비한 조사(照射) 치료 장치에 관한 것이다.
입자선 치료 기술에 있어서, 탄소 이온 등의 입자선 빔을, 환자의 병소 조직(암)에 조사하고, 입자선 치료 기술이 주목받고 있다.
이 입자선 치료 기술에 따르면, 정상 조직에 대미지를 주지 않고, 병소 조직만을 핀포인트 정확도로 사멸시킬 수 있다. 따라서, 이 입자선 치료 기술은, 수술이나 투약 치료 등에 비해, 환자에의 부담이 적고, 치료 후의 사회 복귀의 조기화도 기대할 수 있다.
초기의 조사 치료 장치는, 입자선 빔의 조사부가 고정되고, 타겟에 대해 일 방향으로부터만 조사가 가능한 고정 방식이 주류였다.
최근, 보다 효과적인 치료를 실시하는 것을 목적으로 하여, 회전 방식이 각광을 받고 있다. 이 회전 방식에서는, 입자선 빔의 조사부를 회전시켜, 병소 조직의 형상이나 체내 심도에 따라, 최적인 선량값 및 선량 분포를 병소 조직에 부여한다.
일본국 특개2011-72717호 공보
회전 방식의 조사 치료 장치에 있어서는, 병소 조직에의 조사의 정확성을 기하기 위해, 입자선 빔의 조사부를 지지하는 회전 갠트리의 고정밀도의 회전 제어가 요구된다.
또한 입자선 빔의 궤도는, 회전 갠트리의 외부로부터 그 회전축을 따라 안내되고, 회전축으로부터 회전 갠트리의 외측으로 일단 빠져 나간한 후에, 다시 회전 갠트리의 내부를 향해 반경 방향을 따라 안내된다.
그러한 입자선 빔의 궤도를 제어하는 수송로는, 빔의 수속(focus)/발산(defocus)을 제어하는 사극(四極) 전자석(수속/발산 전자석), 빔 궤도를 구부리는 편향 전자석, 및 빔 궤도를 보정하는 스티어링 전자석 등을 순차 배열시켜서 구성하고 있다.
이렇게 장척화된 수송로를 지지하는 회전 갠트리는, 대형화가 불가피하고, 대형화된 회전 갠트리는, 회전의 제어성이 악화되어, 입자선 빔의 조사 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.
본 발명의 실시형태는 상기 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 입자선 빔의 수송로를 단척(短尺)화할 수 있는 입자선 빔의 제어 전자석, 및 이 제어 전자석을 지지하는 회전 갠트리의 소형화 및 경량화에 공헌하는 조사 치료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자선 빔의 제어 전자석의 외관도.
도 2는 도 1에 나타나는 제1 초전도 코일 군(群)의 A-A 단면도.
도 3은 도 1에 나타나는 제2 초전도 코일 군(스티어링 자석)의 C-C 단면도.
도 4는 일 실시형태에 따른 입자선 빔의 제어 전자석을 구성하는 제1 초전도 코일 군 및 제2 초전도 코일 군을 직선 형상으로 전개한 분해도.
도 5는 다른 실시형태에 따른 입자선 빔의 제어 전자석을 구성하는 제1 초전도 코일 군 및 제2 초전도 코일 군을 직선 형상으로 전개한 분해도.
도 6은 진공 용기를 직선 형상으로 전개한 분해도.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 조사 치료 장치의 단면도.
이하, 본 발명의 각 실시형태에 따른 입자선 빔의 제어 전자석을 첨부 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 도면에 있어서, 입자선 빔의 진행 방향을 s 방향, 이 s 방향 및 상호에 대해 직교하는 2개의 방향 각각을 x 방향 및 y 방향으로 정의한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 입자선 빔의 제어 전자석(10)(이하, 전자석(10)이라 약기함)은 제1 초전도 코일 군(11), 제2 초전도 코일 군(12), 및 진공 용기(18)를 포함한다. 제1 초전도 코일 군(11)은, 진공 덕트(13)의 내측을 통과하는 입자선 빔(14)의 진행 방향을 구부리는 편향 자장(15)(도 2) 및 입자선 빔(14)의 외경을 제어하는 수속/발산 자장(16)(도 2) 중 적어도 한쪽을 형성한다. 제2 초전도 코일 군(12)은 입자선 빔(14)의 궤도 상에 있어서의 제1 초전도 코일 군(11)의 단부에 배치되고 입자선 빔(14)의 궤도를 보정하는 보정 자장(17(17x, 17y))(도 3에 도시)을 형성한다. 진공 용기(18)는, 제1 초전도 코일 군(11), 제2 초전도 코일 군(12) 및 냉각 매체(도시 생략)를 밀폐 수용하여 외기로부터 단열한다.
진공 덕트(13)는 이온 발생원(도시 생략), 가속기(도시 생략) 및 수송 시스템(도시 생략)을 구성한다. 이온 발생원은, 치료에 사용하는 탄소 이온, 음의 파이중간자, 양자, 헬륨 이온, 네온 이온, 실리콘 이온, 또는 아르곤 이온 등의 입자선 빔(14)을 생성하기 위한 것이다. 선형 가속기, 싱크로트론, 사이클로트론 및 FFAG 가속기 등의 가속기는 입자선 빔(14)을 가속하기 위한 것이다. 수송 시스템은, 가속기로부터 출사된 입자선 빔(14)을 타겟(도 7의 환자(53))까지 수송하기 위한 것이다.
이 때문에, 진공 덕트(13)는, 이온 발생원으로부터 타겟까지, 입자선 빔(14)을 통과시키는 데 충분한 진공도를 갖는 밀폐된 연속 공간이다.
냉각 매체는, 초전도 현상을 발현하는 임계 온도 이하까지 초전도 코일을 냉각한다. 냉각 매체의 예로는, 고체 매체 및 액체 매체를 포함한다. 고체 매체는 냉동기에 의해 발생한 냉열을 초전도 코일까지 열전도시킨다. 액체 매체로서는, 액체 질소나 액체 헬륨을 들 수 있다.
도 2는, 도 1에 나타나는 제1 초전도 코일 군(11)의 A-A 단면도이다.
제1 초전도 코일 군(11)은, 편향 코일(31(31a, 31b))과 수속/발산 코일(32(32a, 32b, 32c, 32d))이 동축으로 적층되는 배치로 구성되어 있다. 편향 코일(31(31a, 31b))은 편향 자장(15)을 형성하기 위한 것이고, 수속/발산 코일(32(32a, 32b, 32c, 및 32d))은 수속/발산 자장(16)을 형성하기 위한 것이다.
도시를 생략하고 있지만, 제1 초전도 코일 군(11)(도 1)의 B-B 단면에는, A-A 단면에 배치되는 상술한 수속/발산 코일(32)과 별개로, 수속/발산 코일(32)이 더 배치된다. B-B 단면(도 1)에서, 수속/발산 코일(32)은 90° 축 둘레로 회전시켜 배치되어 있다. 즉, A-A 단면에 배치되는 수속/발산 코일(32)과, B-B 단면에 배치되는 수속/발산 코일(32)은, 구조가 동일하지만 전류의 방향이 역전하고 있다.
편향 코일(31(31a, 31b))은 대향하는 2개의 여자 코일로 이루어지고, 그 사이를 통과하는 입자선 빔의 진행 방향을 편향 자장(15)의 작용으로 굽혀, 궤도를 원호 형상으로 할 수 있다. 편향 코일(31)을 통과한 입자선 빔을, 접선 방향으로 직진시킨다.
본 실시형태에 있어서, 편향 코일(31)은, 대향하는 2개의 여자 코일로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 그 이외의 수의 여자 코일로 구성될 경우도 있다.
수속 코일(32(32a, 32b, 32c, 및 32d))은, 축 대칭으로 배치되는 4개의 여자 코일로 구성되고, 도 2의 내부 갭에 실선의 화살표로 나타낸 수속/발산 자장(16)을 생기게 한다.
본 실시형태에 있어서, 수속/발산 코일(32)로서 4개의 여자 코일로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 그 이외의 수의 여자 코일로 구성될 경우도 있다. 특히, 수속/발산 코일(32)은 대향하는 짝수 개(6개)의 여자 코일로 구성될 경우도 있다.
수속/발산 코일(32)을 통과하는 입자선 빔에 있어서, x축 상의 q1에 위치하는 하전 입자는, 중심 방향으로의 로렌츠 힘이 작용하는 한편, y축 상의 q2에 위치하는 하전 입자는, 바깥 방향으로의 로렌츠 힘이 작용한다. 즉, A-A 단면의 수속/발산 코일(32)은, 입자선 빔을 x축 방향으로 수속시키고 y축 방향으로 발산시킨다. B-B 단면의 수속/발산 코일(32)에서는, 빔의 수속·발산시키는 방향이 역전해서, 입자선 빔을 y축 방향으로 수속시키고, x축 방향으로 발산시킨다.
그리고, 빔을 수속/발산시키는 강도는, 수속/발산 코일(32) 각각에 인가되는 직류 전류의 강도에 의해 제어할 수 있다.
이렇게, 극성을 역전시킨 수속/발산 코일(32)을 복수 배열하고, 수속/발산 코일(32)에 인가하는 직류 전류를 제어함에 의해, 입자선 빔의 빔 직경의 발산을 방지하고 빔 직경을 원하는 크기로 제어할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 수속/발산 코일(32)이 극성이 서로 다른 2개의 사극(四極) 코일(32)로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 1개 또는 3개 이상의 사극 코일(32)로 구성될 경우도 있다.
도 3은, 도 1에 나타나는 제2 초전도 코일 군(12)(스티어링 자석)의 C-C 단면도이다.
제2 초전도 코일 군(12)은 제1 보정 코일(21(21a, 21b)) 및 제2 보정 코일(22(22a, 22b))을 갖고 있다. 제1 보정 코일(21)은, 입자선 빔의 진행 방향에 직교하는 x축 방향으로 제1 보정 자장(17x)을 형성한다. 제2 보정 코일(22)은, 입자선 빔의 진행 방향 및 제1 보정 자장(17x)에 직교하는 y축 방향으로 제2 보정 자장(17y)을 형성한다.
제1 보정 코일(21)은, 편향 코일(31)과 마찬가지로 2개의 여자 코일을 대향 배치한 구성을 갖는다. 제2 보정 코일(22)은 마찬가지로 2개의 여자 코일을 대향 배치한 구성을 갖는다.
제2 초전도 코일 군(12)의 역할은, 제1 초전도 코일 군(11)의 설치 오차에 의해 생기는 오차 자장, 또는 제1 초전도 코일 군(11)이나 그 밖의 여자 코일 간의 개체 차이 등에 의해 생기는 오차 자장에 기인하는 입자선 빔의 궤도를 보정하는 것이다.
제1 보정 코일(21)이 형성하는 제1 보정 자장(17x) 및 제2 보정 코일(22)이 형성하는 제2 보정 자장(17y)의 각각은, 입자선 빔의 궤도의 어긋남의 y성분 및 x성분을 보정한다.
도 4는, 전자석(10)을 구성하는 제1 초전도 코일 군(11) 및 제2 초전도 코일 군(12)을 직선 형상으로 전개한 분해도이다.
실제의 제1 초전도 코일 군(11)은, 입자선 빔의 궤도를 따라 만곡 형상을 갖거나 또는 입자선 빔의 궤도를 따라 복수로 분할된 것이 만곡 형상으로 배치되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 초전도 코일 군(11) 및 제2 초전도 코일 군(12)을 구성하는 여자 코일은, 초전도 와이어를 타원형의 와권 형상으로 감아 형성되고, 주면(主面)이 진공 덕트(13)(도 1)의 외주면에 대치하고 있다.
전자석(10)은, 제1 초전도 코일 군(11) 중 수속/발산 코일(32(32a, 32b, 32c, 32d)) 및 제2 초전도 코일 군(12) 중 제1 보정 코일(21(21a, 21b))이 진공 덕트(13)(도 1)에 대향하는 제1 층을 형성하고 있다. 또한, 편향 코일(31(31a, 31b)) 및 제2 보정 코일(22(22a, 22b))이 제1 층 상에 적층되는 제2 층을 형성하고 있다.
제1 보정 코일(21(21a, 21b)) 및 제2 보정 코일(22(22a, 22b))은, 도 4에 나타내는 바와 같이 동축으로 적층해서 배치될 경우 외에, 도 5에 나타내는 바와 같이 제1 보정 코일(21) 및 제2 보정 코일(22)이 전자석(100)의 양단에 분리되서 배치될 경우도 있다.
본 실시형태에 있어서 제1 초전도 코일 군(11)은, 편향 코일(31)과 수속/발산 코일(32)을 함께 갖는 것을 예시하고 있지만, 제1 초전도 코일 군(11)은 편향 코일(31)과 수속/발산 코일(32) 중 어느 한쪽만을 갖는 경우도 있을 수 있다.
또한, 제2 초전도 코일 군(12)은, 제1 보정 코일(21)과 제2 보정 코일(22)을 함께 갖는 것을 예시하고 있지만, 제2 초전도 코일 군(12)이 제1 보정 코일(21)과 제2 보정 코일(22) 중 어느 한쪽만을 갖는 경우도 있을 수 있다.
도 4, 도 5 및 그 외의 형태 중 어느 것을 선택할지에 대해서는, 진공 덕트(13)에 레이아웃되는 전자석(10)에 요구되는 성능과 단척화의 관점에 의거하여, 결정된다.
도 6은 진공 용기(18)를 직선 형상으로 전개시킨 분해도이다. 실제의 진공 용기(18)는, 도 1에 나타나는 바와 같이 곡률을 갖고 있다.
진공 용기(18)는 내통(41), 외통(42) 및 단부 플레이트(43(43a, 43b))를 포함한다. 내통(41)은 진공 덕트(13)(도 1)의 외주면과의 사이에 클리어런스를 취해 진공 덕트(13)의 외주면에 대해 동축 배치된다. 외통(42)은 내통(41)의 외측에 동축으로 배치된다. 단부 플레이트(43(43a, 43b)) 각각은, 내통(41)과 동일한 직경의 구멍을 중심에 갖고 외통(42)과 동일한 직경의 외경을 갖는다.
내통(41)의 양단의 둘레 가장자리는, 각각 단부 플레이트(43(43a, 43b))의 구멍의 둘레 가장자리에 밀착되고, 외통(42)의 양단의 둘레 가장자리는, 각각 단부 플레이트(43(43a, 43b))의 외주의 둘레 가장자리에 밀착된다. 이에 의해, 내통(41)의 외주면과, 외통(42)의 내주면과, 2개의 단부 플레이트(43(43a, 43b))의 면으로 둘러싸이는 밀폐 공간이 형성된다.
제1 초전도 코일 군(11) 및 제2 초전도 코일 군(12)의 각각을 구성하는 여자 코일은, 내통(41), 외통(42) 및 단부 플레이트(43(43a, 43b)) 중 적어도 하나의 면에 지지되어 있다.
이들 여자 코일을 수용한 진공 용기(18)의 밀폐 공간은, 액체 냉매가 충전되거나, 진공 상태로 유지되어 있다.
진공 용기(18)의 밀폐 공간이 진공 상태로 유지되어 있을 경우, 냉동기에서 발생한 냉열은, 고체 매체를 통해 열적으로 접속되는 여자 코일에, 전도된다.
이렇게 해서, 제1 초전도 코일 군(11) 및 제2 초전도 코일 군(12)은, 진공 용기(18)의 밀폐 공간에 함께 수용되어 있는 냉각 매체에 의해, 초전도 현상을 발현하는 온도까지 냉각된다.
도 7은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 조사 치료 장치(50)의 단면도이다.
입자선 빔(14)은, 환자(53)의 체내를 통과할 때 운동 에너지를 잃고 속도를 저하됨과 함께, 속도의 자승에 거의 반비례하는 저항을 받고 어느 일정한 속도까지 저하되면 급격하게 정지한다. 그리고, 입자선 빔의 정지점 근방에서는, 브래그 피크(Bragg peak)라 하는 고에너지가 방출된다.
조사 치료 장치(50)는, 이 브래그 피크를 환자(53)의 병소 조직에 맞춤에 의해, 정상 조직의 대미지를 억제하면서 병소 조직을 사멸시키는 것이다.
조사 치료 장치(50)는, 전자석(10(10a, 10b, 10c)), 회전 갠트리(52), 및 베드(54)를 구비하고 있다. 회전 갠트리(52)는 제어 전자석(10)을 지지함과 함께 중심축(51)을 중심으로 해서 입자선 빔(14)을 중심축(51)에 대해 직교하는 방향으로 조사시킨다. 베드(54)는 조사된 입자선 빔(14)에 대해 눕힌 환자(53)를 이동하여 위치 맞춤한다.
회전 갠트리(52)의 내측에 설치되어 있는 조사부(55)에는, 입자선 빔(14)을 x축 방향으로 편향 주사하는 x축 편향 주사 자석(도시 생략), 입자선 빔(14)을 y축 방향으로 편향 주사하는 y축 편향 주사 자석(도시 생략), 및 s축 방향으로 입자선 빔(14)의 침입 깊이 제어하는 레인지 시프터(도시 생략)가 배치되어 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이 제어 전자석(10(10a, 10b, 10c))이 배치됨에 의해, 갠트리(52)의 회전축(51)을 따라 입자선 빔(14)의 궤도를 90° 굽히고, 이 입자선 빔(14)을 회전축(51)에 직교하는 임의의 방향으로부터, 환자(53)에게 조사하는 것이 가능해진다.
각각의 제어 전자석(10)은 편향 자장, 수속/발산 자장, 및 보정 자장을 발생시키는 초전도 코일 군이, 하나의 진공 용기에 수용되어 구성되어 있으므로, 이들 코일을 지지하는 회전 갠트리의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
이상 기술한 적어도 하나의 실시형태의 입자선 빔의 제어 전자석에 따르면, 입자선 빔의 궤도를 보정하는 보정 자장을 형성하는 제2 초전도 코일 군을, 편향 자장 및/또는 수속/발산 자장을 형성하는 제1 초전도 코일 군과 함께, 진공 용기에 수용함에 의해, 입자선 빔의 수송로를 단척화하는 것이 가능해진다.
본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경, 및 조합을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되며, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 동등한 범위에 포함되는 것이다.

Claims (6)

  1. 진공 덕트의 내측을 통과하는 입자선 빔의 진행 방향을 구부리는 편향 자장 및 상기 입자선 빔의 외경을 제어하는 수속(focus)/발산(defocus) 자장 중 적어도 한쪽을 형성하도록 구성되는 제1 초전도 코일 군(群)과,
    상기 입자선 빔의 궤도 상에 있어서의 상기 제1 초전도 코일 군의 단부에 배치되고, 상기 입자선 빔의 궤도를 보정하는 보정 자장을 형성하도록 구성되는 제2 초전도 코일 군과,
    상기 제1 초전도 코일 군, 상기 제2 초전도 코일 군 및 냉각 매체를 밀폐 수용하여 외기로부터 단열하도록 구성된 진공 용기를 구비하는
    입자선 빔의 제어 전자석.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초전도 코일 군은, 상기 편향 자장을 형성하는 편향 코일과, 상기 수속/발산 자장을 형성하는 수속/발산 코일이 동축으로 적층 배치되어 구성되어 있는 입자선 빔의 제어 전자석.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수속/발산 코일 및 상기 제2 초전도 코일 군이 상기 진공 덕트에 대향하는 제1 층을 형성하도록 구성되고,
    상기 편향 코일은 상기 제1 층 상에 적층되는 제2 층을 형성하도록 구성되는 입자선 빔의 제어 전자석.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 초전도 코일 군은,
    상기 입자선 빔의 진행 방향에 직교하는 방향으로 제1 보정 자장을 형성하도록 구성되는 제1 보정 코일과,
    상기 입자선 빔의 진행 방향 및 제1 보정 자장의 방향에 직교하는 제2 보정 자장을 형성하도록 구성되는 제2 보정 코일을 갖는 입자선 빔의 제어 전자석.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 보정 코일 및 상기 제2 보정 코일은 동축으로 적층 배치되어 있는 입자선 빔의 제어 전자석.
  6. 제1항에 기재된 입자선 빔의 제어 전자석과,
    상기 제어 전자석을 지지함과 함께 중심축을 중심으로 해서 회전하고, 상기 입자선 빔을 상기 중심축에 직교하는 방향으로 조사시키는 회전 갠트리와,
    조사된 상기 입자선 빔에 대해, 눕힌 환자를 이동하여 위치 맞춤하도록 구성되는 베드를 구비하는
    조사 치료 장치.
KR1020177036174A 2015-06-19 2016-06-17 입자선 빔의 제어 전자석 및 이것을 구비한 조사 치료 장치 KR102030490B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015124144A JP6470124B2 (ja) 2015-06-19 2015-06-19 粒子線ビームの制御電磁石及びこれを備えた照射治療装置
JPJP-P-2015-124144 2015-06-19
PCT/JP2016/068145 WO2016204283A1 (ja) 2015-06-19 2016-06-17 粒子線ビームの制御電磁石及びこれを備えた照射治療装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180008685A true KR20180008685A (ko) 2018-01-24
KR102030490B1 KR102030490B1 (ko) 2019-10-10

Family

ID=57546134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177036174A KR102030490B1 (ko) 2015-06-19 2016-06-17 입자선 빔의 제어 전자석 및 이것을 구비한 조사 치료 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10256004B2 (ko)
JP (1) JP6470124B2 (ko)
KR (1) KR102030490B1 (ko)
CN (1) CN107851474B (ko)
WO (1) WO2016204283A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6622142B2 (ja) * 2016-04-27 2019-12-18 株式会社東芝 粒子線ビーム輸送装置および照射治療装置
CN108441832B (zh) * 2018-03-28 2020-07-10 北京师范大学 一种离心泵叶轮表面处理方法和设备
US10431418B1 (en) * 2018-04-05 2019-10-01 B Dot Medical Inc. Focusing magnet and charged particle irradiation apparatus
EP3573075B1 (en) * 2018-05-21 2022-01-26 CERN - European Organization For Nuclear Research A gantry and apparatus for focussing beams of charged particles
CN108744311A (zh) * 2018-06-14 2018-11-06 宋世鹏 X射线自聚焦射线源及其使用方法
JP7293042B2 (ja) * 2019-08-20 2023-06-19 株式会社東芝 荷電粒子ビーム照射装置および荷電粒子ビーム照射方法
KR102189812B1 (ko) * 2019-10-30 2020-12-11 연세대학교 산학협력단 공심형 고온초전도 사극자석의 능동형 자기장 보정 장치
CN110927774B (zh) * 2019-12-09 2021-06-01 中国科学院近代物理研究所 一种用于探测器的中低能电子束标定装置及其标定方法
JP7448289B2 (ja) 2020-02-10 2024-03-12 株式会社日立製作所 粒子線治療装置、医療用超電導装置、および、超電導磁石装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011072717A (ja) 2009-10-01 2011-04-14 High Energy Accelerator Research Organization 荷電粒子線ビームの制御用電磁石及びこれを備えた照射治療装置
JP2011523864A (ja) * 2008-05-22 2011-08-25 エゴロヴィチ バラキン、ウラジミール 荷電粒子癌治療システムと併用されるｘ線方法及び装置
US20130008187A1 (en) * 2011-07-04 2013-01-10 Andreas Kraus Cryostat configuration
US20130256552A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-03 Nissin Ion Equipment Co., Ltd. Ion Beam Bending Magnet for a Ribbon-Shaped Ion Beam

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3336526A (en) * 1963-12-30 1967-08-15 Varian Associates Superconducting magnet
GB2192092A (en) * 1986-06-25 1987-12-31 Philips Electronic Associated Magnetic lens system
JPH05198400A (ja) * 1992-01-20 1993-08-06 Toshiba Corp 荷電粒子ビーム装置
JP3100003B2 (ja) * 1992-07-29 2000-10-16 株式会社東芝 放射光発生装置
JP3037520B2 (ja) * 1992-10-16 2000-04-24 三菱電機株式会社 リング，リングの四極電磁石およびその制御装置
JPH08288100A (ja) * 1995-04-10 1996-11-01 Toshiba Fa Syst Eng Kk 小型荷電粒子加速装置
EP1120809B1 (en) * 2000-01-27 2012-02-22 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Objective lens for a charged particle beam device
JP2002175971A (ja) * 2000-12-08 2002-06-21 Nikon Corp 磁気レンズ、磁気シールド体の製造方法、荷電粒子線露光装置及び半導体デバイスの製造方法
JP4365275B2 (ja) * 2004-06-28 2009-11-18 株式会社日立製作所 均一磁場発生装置
US7700925B2 (en) * 2007-12-28 2010-04-20 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for providing a multimode ion source
JP4937196B2 (ja) 2008-06-17 2012-05-23 株式会社東芝 超電導コイル装置
EP2302664B1 (en) * 2008-06-24 2013-11-06 Advantest Corporation MULTICOLUMN ELECTRON BEAM EXPOSURE APPARATUS AND MAGNETIC FIELD GENERATIon device
KR100927995B1 (ko) * 2008-11-20 2009-11-24 한국기초과학지원연구원 전자 맴돌이 공명 이온원 장치 및 그의 제조방법
DE102008064696B4 (de) * 2008-12-23 2022-01-27 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenoptische Vorrichtung mit Magnetanordnung und ihre Verwendung zum Abbilden oder Beleuchten
DK2308561T3 (da) * 2009-09-28 2011-10-03 Ion Beam Applic Kompakt gantry til partikelterapi
JP5148014B2 (ja) * 2010-10-27 2013-02-20 株式会社Ｐａｒａｍ 電子レンズおよび電子ビーム装置
US9928988B2 (en) * 2013-03-13 2018-03-27 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ion source
JP6415090B2 (ja) * 2014-04-23 2018-10-31 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 イオン注入装置及びイオン注入方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011523864A (ja) * 2008-05-22 2011-08-25 エゴロヴィチ バラキン、ウラジミール 荷電粒子癌治療システムと併用されるｘ線方法及び装置
JP2011072717A (ja) 2009-10-01 2011-04-14 High Energy Accelerator Research Organization 荷電粒子線ビームの制御用電磁石及びこれを備えた照射治療装置
US20130008187A1 (en) * 2011-07-04 2013-01-10 Andreas Kraus Cryostat configuration
US20130256552A1 (en) * 2012-04-03 2013-10-03 Nissin Ion Equipment Co., Ltd. Ion Beam Bending Magnet for a Ribbon-Shaped Ion Beam

Also Published As

Publication number Publication date
KR102030490B1 (ko) 2019-10-10
CN107851474B (zh) 2020-03-03
JP2017009389A (ja) 2017-01-12
US10256004B2 (en) 2019-04-09
WO2016204283A1 (ja) 2016-12-22
US20180166180A1 (en) 2018-06-14
CN107851474A (zh) 2018-03-27
JP6470124B2 (ja) 2019-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180008685A (ko) 입자선 빔의 제어 전자석 및 이것을 구비한 조사 치료 장치
JP6613466B2 (ja) 荷電粒子ビーム照射装置
JP5336991B2 (ja) 荷電粒子線ビームの制御用電磁石及びこれを備えた照射治療装置
US10249419B2 (en) Superconductive electromagnet and charged particle beam therapy apparatus
JP6091263B2 (ja) 粒子線治療設備
JP6622142B2 (ja) 粒子線ビーム輸送装置および照射治療装置
JP7102560B2 (ja) 粒子線ビーム輸送装置、回転ガントリ及び粒子線ビーム照射治療システム
JP7293042B2 (ja) 荷電粒子ビーム照射装置および荷電粒子ビーム照射方法
WO2019220714A1 (ja) 粒子線加速器および粒子線治療システム
JP2020035728A (ja) 粒子線加速器および粒子線治療システム
JP6461734B2 (ja) 荷電粒子ビーム照射装置
JP6080600B2 (ja) 粒子線治療用患者位置決めシステム
WO2024079992A1 (ja) 加速器及び粒子線治療装置
WO2015015579A1 (ja) 荷電粒子ビーム照射装置
WO2023013458A1 (ja) 円形加速器および粒子線治療システム
JP2016213100A (ja) 真空容器、円形加速器、ビーム輸送装置及び粒子線治療システム
JP6460922B2 (ja) ビーム用超電導偏向電磁石およびそれを用いたビーム偏向装置
JP2017038773A (ja) 照射粒子線制御装置、荷電粒子線照射システム、および照射粒子線制御方法
WO2016067820A1 (ja) 荷電粒子ビーム照射装置
WO2018042538A1 (ja) 粒子線照射装置
WO2013101294A1 (en) Combined function toroidal magnet

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant