KR20190109483A - 회전 조사 장치, 회전 조사 방법, 및 회전 조사 치료 장치 - Google Patents

Abstract

실시형태의 회전 조사(照射) 장치는, 회전 갠트리(3)와, 회전 갠트리(3)에 설치되며 또한 하전 입자 빔의 궤도를 편향하는 편향 자장(磁場)과, 하전 입자 빔을 수속(收束)하는 수속 자장의 적어도 한쪽을 형성하여 하전 입자 빔을 조사 대상으로 안내하는 초전도 전자석(5)과, 회전 갠트리(3)를 회전 구동하는 회전 갠트리 구동부(24)와, 초전도 전자석(5)이 여자(勵磁)되어 있을 동안에 회전 갠트리(3)를 회전시켜 정지시키도록 회전 갠트리 구동부(24)를 제어하는 제어 장치(20)를 구비한다.

Description

회전 조사 장치, 회전 조사 방법, 및 회전 조사 치료 장치

본 발명의 실시형태는, 조사(照射) 대상에 대하여 원주 방향의 임의의 각도로부터 하전 입자 빔을 조사하는 회전 조사 장치, 회전 조사 방법, 및 회전 조사 치료 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 회전 조사 치료 장치는, 환자의 주위를 회전함으로써, 싱크로트론 등의 가속기에 의해 고(高)에너지까지 가속된 하전 입자 빔을 환자에 대하여 원주 방향의 임의의 각도로부터 조사하는 장치이다. 그 때문에, 회전 조사 치료 장치는, 환자의 주위를 회전 가능한 회전 프레임(이하, 회전 갠트리라고 기재함)을 구비하고 있다.

상기 싱크로트론 등의 가속기에 의해 고에너지까지 가속된 하전 입자 빔은, 이 회전 갠트리의 회전 중심 방향으로 안내된다. 이 회전 중심 방향으로 안내된 하전 입자 빔은, 초전도 전자석이 마련된 빔 수송 장치에 의해 회전 갠트리의 외주(外周) 방향으로 일단 구부러진 후, 다시 그 내주(內周) 방향으로 구부러져 치료실로 안내된다. 치료실로 안내된 하전 입자 빔은, 조사부로부터 조사 대상인 환자의 환부에 조사된다.

또한, 회전 조사 치료 장치는, 환자에 대하여 하전 입자 빔의 조사각을 바꾸기 때문에, 회전 갠트리의 회전 각도를 바꾸고 있다. 종래, 조사각을 바꾸어 하전 입자 빔을 조사할 때에는, 초전도 전자석을 무여자(無勵磁) 상태에서 회전 갠트리를 회전시켜 원하는 각도로 정지시킨다. 그 후, 초전도 전자석을 여자하고, 하전 입자 빔을 조사하고 있다.

일본국 특개평11-47287호 공보 일본국 특개평9-192244호 공보

그러나, 상술한 종래의 회전 조사 치료 장치의 운용 방법에서는, 초전도 전자석을 무여자 상태에서 회전 갠트리를 회전시키고 있으므로, 회전 갠트리의 회전시에 가해지는 중력 방향의 힘에 의해, 초전도 전자석 내의 구성 부재가 미묘하게 어긋날 경우가 있다. 이에 따라, 초전도 전자석은, 회전 정지 후의 여자시에 메커니컬하게 ?치(quench)하는 문제가 있다. 그 결과, 회전 조사 치료 장치로서 원활한 치료를 방해하는 요인이 되고 있다. 이하, ?치하는 이유를 구체적으로 설명한다.

즉, 초전도 전자석은, 주로 자장(磁場)을 발생하는 코일과, 전자력을 지탱하는 전자력 지지 부재에 의해 구성되어 있다. 통상, 회전 갠트리를 회전시킬 때에는, 하전 입자 빔이 초전도 전자석을 통과하지 않기 때문에, 무여자 상태에서 회전을 행한다. 이와 같이 무여자 상태에서는, 코일에 전자력이 생기고 있지 않기 때문에, 전자력 지지 부재와 코일 사이에는 마찰력이 생기고 있지 않거나, 혹은 마찰력이 적은 상태로 되어 있다.

이 상태에서 회전 갠트리의 회전에 수반하는 가속도 및 진동이 가해지면, 초전도 전자석 내에 있어서 코일과 전자력 지지 부재 사이에서 근소한 어긋남, 변형이 생겨 버릴 경우가 있다. 이 어긋남, 변형이 원인이 되어 초전도 전자석을 재(再)여자했을 때에 어긋남, 변형이 해소되는 것에 의한 기계적 요란(擾亂)에 의해 발열하여, ?치를 유발해 버릴 경우가 있다.

초전도 전자석이 ?치하면, 발열하기 때문에 회전 조사 치료 장치의 운전을 정지하고, 초전도 전자석의 재냉각을 대기하여 재기동할 필요가 있다. 이에 따라, 회전 조사 치료 장치에 의한 치료를 정지할 수밖에 없어, 치료 시간이 길어진다는 문제가 있다.

본 실시형태가 해결하고자 하는 과제는, 회전 갠트리의 회전에 수반하는 초전도 전자석 내의 구성 부재의 어긋남, 변형을 방지 가능한 회전 조사 장치, 회전 조사 방법, 및 회전 조사 치료 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 실시형태에 따른 회전 조사 장치는, 회전 갠트리와, 상기 회전 갠트리에 설치되며, 또한 하전 입자 빔의 궤도를 편향하는 편향 자장과, 상기 하전 입자 빔을 수속(收束)하는 수속 자장의 적어도 한쪽을 형성하여, 상기 하전 입자 빔을 조사 대상으로 안내하는 초전도 전자석과, 상기 회전 갠트리를 회전 구동하는 회전 갠트리 구동부와, 상기 초전도 전자석이 여자되고 있을 동안에 상기 회전 갠트리를 회전시켜 정지시키도록 상기 회전 갠트리 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 따른 회전 조사 치료 장치는, 상기 실시형태의 회전 조사 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태의 회전 조사 방법은, 회전 갠트리에 설치되며, 또한 하전 입자 빔의 궤도를 편향하는 편향 자장과, 상기 하전 입자 빔을 수속하는 수속 자장의 적어도 한쪽을 형성하는 초전도 전자석으로 상기 하전 입자 빔을 조사 대상으로 안내하는 회전 조사 방법으로서, 제어 장치가, 상기 초전도 전자석을 여자하도록 제어하는 공정과, 상기 초전도 전자석이 여자되고 있는 상태에서, 상기 제어 장치가, 상기 회전 갠트리를 회전시켜 정지시키도록 회전 갠트리 구동부를 제어하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 따르면, 회전 갠트리의 회전에 수반하는 초전도 전자석 내의 구성 부재의 어긋남, 변형을 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 일 실시형태에 따른 회전 조사 치료 장치를 나타내는 종단면도.
도 2는 도 1의 복합형 초전도 전자석을 나타내는 횡단면도.
도 3은 일 실시형태에 따른 회전 조사 치료 장치의 시스템 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 도 3의 제어 장치의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트.
도 5는 도 3의 제어 순서에 따른 빔 생성부의 조사, 복합형 초전도 전자석의 여자, 및 회전 갠트리의 회전 동작의 각 타이밍을 나타내는 타이밍 차트.
도 6은 도 2의 복합형 초전도 전자석에 있어서의 코일에 작용하는 전자력을 횡단면에서 나타내는 설명도.
도 7은 도 3의 복합형 초전도 전자석의 다른 접속 형태를 나타내는 블록도.
도 8은 일 실시형태의 제어 장치의 다른 제어 순서를 나타내는 플로우 차트.
도 9는 도 8의 제어 순서에 따른 빔 생성부의 조사, 복합형 초전도 전자석의 여자, 및 회전 갠트리의 회전 동작의 각 타이밍을 나타내는 타이밍 차트.
도 10은 일 실시형태의 제어 장치의 또 다른 제어 순서를 나타내는 플로우 차트.
도 11은 도 10의 제어 순서에 따른 빔 생성부의 조사, 복합형 초전도 전자석의 여자, 및 회전 갠트리의 회전 동작의 또 다른 각 타이밍을 나타내는 타이밍 차트.

이하, 본 실시형태에 따른 회전 조사 치료 장치에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에서는, 회전 조사 장치를 회전 조사 치료 장치에 적용한 예에 대해서 설명한다.

(회전 조사 치료 장치의 전체 구성)

도 1은 일 실시형태에 따른 회전 조사 치료 장치를 나타내는 종단면도이다. 도 2는 도 1의 복합형 초전도 전자석을 나타내는 횡단면도이다.

우선, 도 1에 의해, 본 실시형태에 있어서의 회전 조사 치료 장치(1)의 전체 구성에 대해서 설명한다.

도 1에 나타내는 회전 조사 치료 장치(1)는, 건물(2) 내에 설치되어 있다. 회전 조사 치료 장치(1)는, 싱크로트론 등의 가속기(도시 생략), 회전 갠트리(3), 빔 파이프(진공 덕트)(4), 및 복합형 초전도 전자석(5)을 주요한 구성 요소로 하고 있다.

회전 갠트리(3)는, 빔 수송로의 종단(終端)이 되어 하전 입자 빔의 출구가 되는 조사부(6)를 유지하면서 회전한다. 회전 갠트리(3)는, 회전축(3a)의 주위를 임의의 각도에서 회전 가능한 구조로 되어 있다. 이에 따라, 치료시에 조사부(6)에 위치하는 조사 대상으로서의 환자의 환부에 대하여 임의의 방향으로부터 조사하는 것이 가능하다.

빔 파이프(4)는, 그 내부가 진공으로 유지되어 있으며, 상기 가속기에 의해 가속된 하전 입자 빔을 환자의 환부로 안내하는 빔 수송로이다.

복합형 초전도 전자석(5)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 빔 파이프(4)의 외주측에 하전 입자 빔을 편광시키는 빔 편향용의 2극 코일(12)과, 하전 입자 빔을 수속시키는 빔 수속용의 4극 코일(13)이 동심(同心) 형상으로 배치되어 있다. 즉, 복합형 초전도 전자석(5)은, 하전 입자 빔의 빔 궤도를 제어하는 자장으로서, 편향 자장(2극 자장)과 수속 자장(4극 자장)의 2개의 자장을 중첩적인 합성 자장으로서 동시에 형성하고 있다.

편향 자장과 함께 형성되는 수속 자장은, 빔 파이프(4)를 통과하는 하전 입자 빔의 궤도 중심(빔 진행 방향)으로부터 멀어지는 발산 성분을 강제적으로 억제하고, 하전 입자 빔이 회전 갠트리(3)에 입사(入射)하여 조사부(6)로부터 출사(出射)될 때까지 그 지향성이 높아지도록 조절되어 있다. 이러한 편향 자장의 조절은, 복합형 초전도 전자석(5)의 배치에 의해서도 행해지고 있다.

본 실시형태의 복합형 초전도 전자석(5)은, 회전 갠트리(3)의 내부에 있어서 미리 설정된 간격을 두고 3체 마련되어 있다. 복합형 초전도 전자석(5)은, 2극 코일(12)과 4극 코일(13)의 외주측에 스페이서(14)를 통해 철 요크를 겸용하는 전자력 지지 부재(15)가 동심 형상으로 배치되어 있다. 또한, 이 전자력 지지 부재(15)의 외주측에는, 진공 용기(16)가 동심 형상으로 배치되어 있다.

복합형 초전도 전자석(5)은, 액티브 쉴드 코일을 갖고, 누출 자장을 적게 하는 구성으로 되어 있다. 복합형 초전도 전자석(5)은, 회전 갠트리(3)의 구조물이나, 도시하지 않은 모니터 등의 측정 기기에 자장의 영향을 주지 않으며, 또한 조사부(6)에 대한 누출 자장도 적어지고 있다. 복합형 초전도 전자석(5)은, 환자나 치료를 위한 장치에 대하여 자장의 영향을 주지 않는 구조로 되어 있다.

(회전 조사 치료 장치의 작용)

싱크로트론 등의 가속기(도시 생략)에 의해 탄소 이온이나 양자 등의 하전 입자 빔이 수백 MeV의 고에너지까지 가속되고, 빔 라인을 통과시켜 회전 조사 치료 장치(1)에 유입된다. 이 하전 입자 빔은, 중(重)입자선이나 양자선 등의 하전 입자선으로 이루어지고, 진공 상태가 유지된 빔 파이프(4) 내를 통과하고, 그 궤도가 복합형 초전도 전자석(5)의 편향 자장(2극 자장)에 의해 3회 구부러진 후, 조사부(6)로부터 출사되어, 조사 대상인 환자의 환부(조사점)에 대하여 수직 방향으로부터 조사된다.

여기에서, 복합형 초전도 전자석(5)의 4극 자장은, 상술한 바와 같이 하전 입자 빔의 확산을 방지하고, 조사부(6)에 고정밀도의 하전 입자 빔을 공급하는 것을 가능하게 하고 있다.

(시스템의 구성)

도 3은 일 실시형태에 따른 회전 조사 치료 장치의 시스템 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(20)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터 등의 컴퓨터 자원에 의해 구성되고, 도시하지 않은 ROM(Read Only Memory), 또는 하드디스크 장치 등의 기록 매체에 기억된 처리 프로그램 및 각종 데이터 등을 CPU(Central Processing Unit)가 판독하여 메인 메모리에 전개(展開)하고, 이 전개한 처리 프로그램을 순차적으로 CPU가 실행한다. 이 프로그램의 실행에 의해, 프로그램에 대응하는 방법이 실행된다. 또한, 제어 장치(20)를 구성하는 마이크로 컴퓨터의 수는 1개여도 복수여도 된다.

제어 장치(20)는, CPU가 처리 프로그램을 실행함으로써 실현되는 기능의 구성으로서, 회전 갠트리 구동 제어부(21)와, 전자석 전원 제어부(22)와, 조사 제어부(23)를 구비하고 있다. 또한, 제어 장치(20)를 구성하는 이들 요소를 실현하는 방법은 소프트웨어에 한하는 것이 아니라, 그 일부 또는 전부의 요소를, 논리 회로나 아날로그 회로 등을 조합한 하드웨어를 이용하여 실현해도 된다.

회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리(3)를 구동하는 회전 갠트리 구동부(24)에 접속되어 있다. 회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리 구동부(24)를 제어함으로써, 회전 갠트리(3)의 온, 오프 동작의 각 타이밍 등을 제어한다. 이에 따라, 조사 대상인 환자의 환부에 대한 조사부(6)의 위치 및 방향이 제어된다.

전자석 전원 제어부(22)는, 전자석 전원(25)과 신호선을 통해 접속되어 있다. 이 전자석 전원(25)은, 복합형 초전도 전자석(5)과 신호선을 통해 접속되어 있다. 전자석 전원 제어부(22)는, 전자석 전원(25)을 제어함으로써, 복합형 초전도 전자석(5)의 온, 오프를 제어함과 함께, 그 여자량(여자 전류) 및 그 여자량에 의한 여자 타이밍을 제어한다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 전자석 전원 제어부(22), 전자석 전원(25), 및 복합형 초전도 전자석(5)은, 각각 별개로 구성했지만, 이에 한하지 않고 이들 모두를 일체로 구성해도 되고, 또한 전자석 전원 제어부(22) 및 전자석 전원(25)을 일체로 구성하거나, 혹은 전자석 전원(25) 및 복합형 초전도 전자석(5)을 일체로 구성하도록 해도 된다.

조사 제어부(23)는, 빔 생성부(26)에 접속되어 있다. 빔 생성부(26)는, 탄소 이온이나 양자 등의 입자를 생성함과 함께, 싱크로트론 등의 가속기에 의해 이들 입자를 환부의 깊숙하게 도달할 수 있는 에너지까지 가속하여 하전 입자 빔을 생성하고 있다.

조사 제어부(23)는, 빔 생성부(26)에 의해 생성된 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프 제어를 행하고 있다. 구체적으로는, 제어 장치(20)는, 예를 들면 도시하지 않은 선량(線量) 모니터로부터의 선량 만료 신호를 얻어, 빔 출사 허가 신호를 출력한다. 이 선량 모니터는, 환부에 조사하는 선량을 모니터하는 것이다. 조사 제어부(23)는, 이 빔 출사 허가 신호에 의거하여 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프를 제어한다.

치료 계획 데이터 기억부(데이터 기억부)(30)는, 예를 들면 하드디스크 장치 등의 기록 매체로 구성되어 있다. 치료 계획 데이터 기억부(30)에는, 하전 입자 빔의 조사 타이밍, 복합형 초전도 전자석(5)의 여자량 및 여자 타이밍, 회전 갠트리(3)의 회전 온, 오프 동작의 타이밍 등에 필요해지는 각 제원(諸元)이 예를 들면 패턴 파일이라고 불리는 데이터 파일에 처리순으로 기억되고, 치료 조사의 개시 전에 제어 장치(20)에 출력된다.

제어 장치(20)는, 입력된 데이터에 의거하여 회전 갠트리 구동 제어부(21), 전자석 전원 제어부(22), 및 조사 제어부(23)를 제어한다.

(시스템의 작용)

도 4는 도 3의 제어 장치의 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 도 5는 도 3의 제어 순서에 따른 빔 생성부의 조사, 복합형 초전도 전자석의 여자, 및 회전 갠트리의 회전 동작의 각 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.

여기에서, 치료 조사의 개시 전에 제어 장치(20)에 대하여, 치료 계획 데이터 기억부(30)로부터 하전 입자 빔의 조사 타이밍, 복합형 초전도 전자석(5)의 여자량 및 여자 타이밍, 회전 갠트리(3)의 회전 온, 오프 동작의 타이밍 등의 각종 데이터가 미리 출력되어 있다.

우선, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 전자석 전원 제어부(22)는, 전자석 전원(25)을 제어하여 여자량 n으로 복합형 초전도 전자석(5)을 여자한다(스텝 S1). 그 다음에, 복합형 초전도 전자석(5)을 소자(消磁)하지 않고, 회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리 구동부(24)의 온, 오프 동작의 각 타이밍을 제어하여 회전 갠트리(3)를 다른 조사 위치인 m+1 조사 위치로 회전 구동시킨다(스텝 S2).

그리고, 조사 제어부(23)는, 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프를 제어하여 빔 생성부(26)로부터 전자석 전원(25)의 여자량 n으로 하전 입자 빔의 출사를 개시한다(스텝 S3). 이 여자 상태를 유지한 상태에서, 회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리 구동부(24)의 온, 오프 동작의 각 타이밍을 제어하여 회전 갠트리(3)를 또 다른 조사 위치인 m+2 조사 위치로 회전 구동시킨다(스텝 S4).

또한, 전자석 전원(25)을 제어하여 스텝 S1의 여자량보다 높은 다음 여자량인 여자량 n+1로 복합형 초전도 전자석(5)을 여자한다(스텝 S5). 조사 제어부(23)는, 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프를 제어하여 빔 생성부(26)로부터 전자석 전원(25)의 여자량 n+1로 하전 입자 빔을 출사한다(스텝 S6).

도 6은 도 2의 복합형 초전도 전자석에 있어서의 코일에 작용하는 전자력을 횡단면에서 나타내는 설명도이다.

본 실시형태에서는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이 복합형 초전도 전자석(5)을 여자하고 나서 회전 갠트리(3)를 회전시키도록 제어하고 있다. 그 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 자속선(17)이 2극 코일(12) 및 4극 코일(13)에 전자력으로서 작용한다. 그 결과, 2극 코일(12) 및 4극 코일(13)에는, 화살표로 나타내는 바와 같은 코일 전자력이 작용한다.

이 코일 전자력은, 스페이서(14)를 통해 전자력 지지 부재(15)에 전달되고, 2극 코일(12) 및 4극 코일(13)과 전자력 지지 부재(15)와의 사이에 마찰력이 생긴다. 그 때문에, 이 상태에서 회전 갠트리(3)를 회전시켜도, 2극 코일(12) 및 4극 코일(13)과, 전자력 지지 부재(15)는 마찰력에 의해 고정되어, 서로 어긋나거나, 혹은 변형되지 않기 때문에, ?치가 생기지 않게 된다.

따라서, 본 실시형태에서는, 회전 갠트리(3)의 회전 전에 복합형 초전도 전자석(5)을 여자함으로써, 발생하는 전자력에 의해 복합형 초전도 전자석(5)의 내부의 구성 부재를 구속(拘束)함으로써, 복합형 초전도 전자석(5) 내의 구성 부재의 어긋남을 방지하고, 회전 갠트리(3)의 회전에 수반하여 메커니컬에 ?치하는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 2극 코일(12)과 4극 코일(13)은, 접착에 의해 일체화되어 있으며, 그 배치 태양은 어느 쪽이 내주측, 외주측에 배치되어 있어도 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 복합형 초전도 전자석(5)의 여자량은, 2극 코일(12) 및 4극 코일(13)과, 전자력 지지 부재(15)와의 사이에 마찰력이 생겨 고정되는 여자량이면 된다.

이와 같이 본 실시형태에 따르면, 복합형 초전도 전자석(5)을 여자하고 나서 회전 갠트리(3)를 회전시키도록 제어했으므로, 회전 갠트리(3)의 회전에 수반하는 복합형 초전도 전자석(5) 내의 구성 부재의 어긋남, 변형의 발생을 방지할 수 있다. 그 결과, 회전 갠트리(3)의 회전에 수반하여 복합형 초전도 전자석(5)이 메커니컬에 ?치하는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 회전 조사 치료 장치(1)에 의한 치료를 정지시키지 않고, 치료 시간의 단축화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 복합형 초전도 전자석(5)의 여자량을 2단계로 전환 가능하게 한 것에 의해, 조사 대상인 환자의 환부에 적정한 선량의 하전 입자 빔을 단시간에 조사할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 복합형 초전도 전자석(5)의 여자량을 2단계로 전환 가능하게 했지만, 그 이상의 단계 수로 전환 가능하게 해도 된다. 이에 따라, 적정한 선량의 하전 입자 빔을 한층 더 단시간에 조사할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 회전 갠트리(3)의 회전시에 복합형 초전도 전자석(5)의 여자량을 다음 조사 시의 여자량으로 제어함으로써, 조사 시에 여자량을 설정하는 수고를 덜 수 있다.

(복합형 초전도 전자석의 다른 접속 형태)

도 7은 도 3의 복합형 초전도 전자석의 다른 접속 형태를 나타내는 블록도이다.

도 3에 나타내는 실시형태에서는, 전자석 전원 제어부(22)에 전자석 전원(25) 및 복합형 초전도 전자석(5)을 1세트 접속한 예에 대해서 설명했지만, 도 7에서는, 전자석 전원 제어부(22)에 전자석 전원(25) 및 복합형 초전도 전자석(5)을 2세트 접속하고 있다.

이에 따라, 도 3에 나타내는 실시형태와 비교하여 전자석 전원 제어부(22)의 수를 삭감하고, 구성을 간소화할 수 있다.

또한, 도 7에서는, 전자석 전원(25) 및 복합형 초전도 전자석(5)을 2세트 접속한 예에 대해서 설명했지만, 이에 한하지 않고 전자석 전원 제어부(22)에 전자석 전원(25) 및 복합형 초전도 전자석(5)을 3세트 이상 접속하도록 해도 된다.

또한, 도 7에서는, 전자석 전원(25) 및 복합형 초전도 전자석(5)을 별개로 구성한 예에 대해서 설명했지만, 이에 한하지 않고 상기 실시형태와 같이 일체로 구성하도록 해도 된다.

(제어 장치의 다른 제어 순서)

도 8은 일 실시형태의 제어 장치의 다른 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 도 9는 도 8의 제어 순서에 따른 빔 생성부의 조사, 복합형 초전도 전자석의 여자, 및 회전 갠트리의 회전 동작의 다른 각 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다. 또한, 이 제어 순서여도, 상기 실시형태와 마찬가지로, 치료 조사의 개시 전에 치료 계획 데이터 기억부(30)로부터 제어 장치(20)에 대하여 각종 데이터가 미리 출력되어 있다. 그 밖의 제어 순서여도 마찬가지이다.

우선, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 전자석 전원 제어부(22)는, 전자석 전원(25)을 제어하여 여자량 n+1로 복합형 초전도 전자석(5)을 여자한다(스텝 S11). 그 다음에, 복합형 초전도 전자석(5)을 소자하지 않고, 회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리 구동부(24)의 온, 오프 동작의 각 타이밍을 제어하여 회전 갠트리(3)를 다른 조사 위치인 m+1 조사 위치로 회전 구동시킨다(스텝 S12).

그리고, 조사 제어부(23)는, 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프 제어하여 빔 생성부(26)로부터 전자석 전원(25)의 여자량 n+1로 하전 입자 빔을 출사한다(스텝 S13). 이 여자 상태를 유지한 상태에서, 회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리 구동부(24)의 온, 오프 동작의 각 타이밍을 제어하여 회전 갠트리(3)를 또 다른 조사 위치인 m+2 조사 위치로 회전 구동시킨다(스텝 S14).

또한, 전자석 전원(25)을 제어하여 스텝 S11의 여자량보다 낮은 다음 여자량인 여자량 n으로 복합형 초전도 전자석(5)을 여자한다(스텝 S15). 조사 제어부(23)는, 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프 제어하여 빔 생성부(26)로부터 전자석 전원(25)의 여자량 n으로 하전 입자 빔을 출사한다(스텝 S16).

도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이 하전 입자 빔의 조사 타이밍, 복합형 초전도 전자석(5)의 여자 타이밍 및 여자량, 회전 갠트리(3)의 회전 온, 오프 동작의 타이밍을 제어해도 상기 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(제어 장치의 또 다른 제어 순서)

도 10은 일 실시형태의 제어 장치의 또 다른 제어 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 도 11은 도 10의 제어 순서에 따른 빔 생성부의 조사, 복합형 초전도 전자석의 여자, 및 회전 갠트리의 회전 동작의 또 다른 각 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.

우선, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 전자석 전원 제어부(22)는, 전자석 전원(25)을 제어하여 여자량 n으로 복합형 초전도 전자석(5)을 여자한다(스텝 S31). 그 다음에, 복합형 초전도 전자석(5)을 소자하지 않고, 회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리 구동부(24)의 온, 오프 동작의 각 타이밍을 제어하여 회전 갠트리(3)를 다른 조사 위치인 m+1 조사 위치로 회전 구동시킨다(스텝 S32).

그리고, 조사 제어부(23)는, 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프 제어하여 빔 생성부(26)로부터 전자석 전원(25)의 여자량 n으로 하전 입자 빔을 출사한다(스텝 S33). 이 여자 상태를 유지한 상태에서, 회전 갠트리 구동 제어부(21)는, 회전 갠트리 구동부(24)의 온, 오프 동작의 각 타이밍을 제어하여 회전 갠트리(3)를 또 다른 조사 위치인 m+2 조사 위치로 회전 구동시킨다(스텝 S34).

또한, 상기 전자석 전원(25)의 여자량 n을 유지한 상태에서, 조사 제어부(23)는, 하전 입자 빔의 출사의 온, 오프를 제어하여 빔 생성부(26)로부터 전자석 전원(25)의 여자량 n으로 하전 입자 빔을 출사한다(스텝 S35).

도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 복합형 초전도 전자석(5)의 여자량을 일정하게 제어했을 경우에도, 상기 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 실시형태에서는, 복합형 초전도 전자석(5)을 여자하고 나서 회전 갠트리(3)를 회전시키도록 제어한다.

(그 밖의 실시형태)

본 발명의 실시형태를 설명했지만, 이 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이 실시형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종 생략, 치환, 변경, 조합을 행할 수 있다. 이 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

또한, 상기 실시형태에서는, 회전 조사 치료 장치(1)에 적용한 예에 대해서 설명했지만, 이에 한하지 않고 조사 대상에 대하여 원주 방향의 임의의 각도로부터 하전 입자 빔을 조사하는 회전 조사 장치이면, 예를 들면 물리학 실험 등과 같이 다양한 용도로 적용 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 2극 코일(12)과, 4극 코일(13)의 쌍방을 설치한 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 2극 코일(12) 또는 4극 코일(13) 중 어느 한쪽만 단독으로 구성되는 초전도 전자석일 경우에 있어서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 2극 코일(12), 4극 코일(13)이 6극 이상의 다극으로 구성될 경우에 대해서도 마찬가지이다.

1: 회전 조사 치료 장치(회전 조사 장치)
2: 건물
3: 회전 갠트리
3a: 회전축
4: 빔 파이프(진공 덕트)
5: 복합형 초전도 전자석(초전도 전자석)
6: 조사부
12: 2극 코일
13: 4극 코일
14: 스페이서
15: 전자력 지지 부재
16: 진공 용기
17: 자속선
20: 제어 장치
21: 회전 갠트리 구동 제어부
22: 전자석 전원 제어부
23: 조사 제어부
24: 회전 갠트리 구동부
25: 전자석 전원
26: 빔 생성부
30: 치료 계획 데이터 기억부(데이터 기억부)

Claims (8)

1. 회전 갠트리와,
   상기 회전 갠트리에 설치되며, 또한 하전 입자 빔의 궤도를 편향하는 편향 자장(磁場)과, 상기 하전 입자 빔을 수속(收束)하는 수속 자장의 적어도 한쪽을 형성하여, 상기 하전 입자 빔을 조사(照射) 대상으로 안내하는 초전도 전자석과,
   상기 회전 갠트리를 회전 구동하는 회전 갠트리 구동부와,
   상기 초전도 전자석이 여자(勵磁)되고 있을 동안에 상기 회전 갠트리를 회전시켜 정지시키도록 상기 회전 갠트리 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 조사 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 장치는,
   상기 초전도 전자석에의 전자석 전원에 의한 여자 타이밍을 제어하는 전자석 전원 제어부와,
   상기 하전 입자 빔의 출사(出射)의 온, 오프를 제어하는 조사 제어부와,
   상기 회전 갠트리의 회전 및 정지의 동작을 행하게 하도록 상기 회전 갠트리 구동부를 제어하는 회전 갠트리 구동 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 조사 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 초전도 전자석, 상기 전자석 전원, 및 상기 전자석 전원 제어부를 서로 접속하는 신호선을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 조사 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 전자석 전원 제어부는, 상기 초전도 전자석의 여자량을 복수 단계로 전환 가능하게 한 것을 특징으로 하는 회전 조사 장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전자석 전원 제어부는, 상기 초전도 전자석의 여자량을 다음 조사 시의 여자량으로 제어하는 것을 특징으로 하는 회전 조사 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 하전 입자 빔의 조사 타이밍, 상기 초전도 전자석의 여자량 및 여자 타이밍, 상기 회전 갠트리의 회전 온, 오프 동작의 타이밍의 각 데이터가 기록된 데이터 기억부를 더 구비하고, 이 데이터 기억부는, 상기 하전 입자 빔의 조사 전에 상기 제어 장치에 상기 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 회전 조사 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 회전 조사 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 회전 조사 치료 장치.
8. 회전 갠트리에 설치되며, 또한 하전 입자 빔의 궤도를 편향하는 편향 자장과, 상기 하전 입자 빔을 수속하는 수속 자장의 적어도 한쪽을 형성하는 초전도 전자석으로 상기 하전 입자 빔을 조사 대상으로 안내하는 회전 조사 방법으로서,
   제어 장치가, 상기 초전도 전자석을 여자하도록 제어하는 공정과,
   상기 초전도 전자석이 여자되고 있는 상태에서, 상기 제어 장치가, 상기 회전 갠트리를 회전시켜 정지시키도록 회전 갠트리 구동부를 제어하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 조사 방법.

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