特開 2023-146605 粒子線照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023146605

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】粒子線照射装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20231004BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 H

A61N5/10 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022053865

(22)【出願日】2022-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】福浦 拓八

(72)【発明者】

【氏名】中北 勝

【テーマコード（参考）】

4C082

【Ｆターム（参考）】

4C082AA01

4C082AC05

4C082AE01

4C082AG22

4C082AG27

(57)【要約】

【課題】輸送経路中にて加速器から出射された粒子線の広がりを精度良く絞ることができる粒子線照射装置を提供する。
【解決手段】第２の遮蔽部材４４Ｂは、第１の遮蔽部材４４Ａから進行方向Ｄ１の下流側へ離間して配置される。そのため、第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを通過した粒子線Ｂのうち、基軸ＡＸに対する角度が大きいものを、進行方向Ｄ１の下流側に離間した位置にて、第２の遮蔽部材４４Ｂで遮蔽することができる。そして、進行方向Ｄ１の上流側から第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを見た場合、下流側に第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂが見える。そのため、第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを通過した粒子線Ｂのうち、基軸ＡＸに対する角度が小さいものは、第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂを通過させることができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粒子を加速して粒子線を生成する加速器と、
前記粒子線を照射対象に照射する照射部と、
前記加速器と前記照射部との間に設けられ、前記粒子線を輸送可能に設けられた輸送経路と、
前記輸送経路に設けられ、前記粒子線を遮蔽すると共に、前記粒子線を進行方向に通過させる開口をそれぞれ有する少なくとも第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材を有するコリメータ装置と、を備え、
前記第２の遮蔽部材は、前記第１の遮蔽部材から前記進行方向の下流側へ離間して配置され、
前記進行方向の上流側から前記第１の遮蔽部材の前記開口を見た場合、下流側に前記第２の遮蔽部材の前記開口が見える、粒子線照射装置。

【請求項2】

前記輸送経路に設けられ、前記粒子線を減衰させるデグレーダを更に備え、
前記コリメータ装置は、前記進行方向において前記デグレーダの下流側に設けられる、請求項１に記載の粒子線照射装置。

【請求項3】

前記コリメータ装置は、少なくとも前記第１の遮蔽部材及び前記第２の遮蔽部材を支持する支持部材を有する、請求項１又は２に記載の粒子線照射装置。

【請求項4】

前記支持部材は、前記第１の遮蔽部材を支持する第１の支持面、及び前記第２の遮蔽部材を支持する第２の支持面を有し、
前記第１の支持面及び前記第２の支持面は、前記進行方向に直交する同一の方向にドリル加工を行うことによって形成された加工面である、請求項３に記載の粒子線照射装置。

【請求項5】

前記支持部材は、前記第１の遮蔽部材及び前記第２の遮蔽部材の少なくとも一方を、前記進行方向に直交する二つの方向から支持する、請求項３又は４に記載の粒子線照射装置。

【請求項6】

前記支持部材には、冷却部が接続される、請求項３～５の何れか一項に記載の粒子線照射装置。

【請求項7】

粒子線のコリメートを行うコリメータ装置であって、
前記粒子線を遮蔽すると共に、前記粒子線を進行方向に通過させる開口をそれぞれ有する少なくとも第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材と、
前記第１の遮蔽部材及び前記第２の遮蔽部材を支持する支持部材と、を備え、
前記第２の遮蔽部材は、前記第１の遮蔽部材から前記進行方向の下流側へ離間して配置され、
前記進行方向の上流側から前記第１の遮蔽部材の前記開口を見た場合、下流側に前記第２の遮蔽部材の前記開口が見える、コリメータ装置。
。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粒子線照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

粒子線照射装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。粒子線照射装置は、粒子を加速して粒子線を生成する加速器と、加速器で生成された粒子線を照射する照射装置と、加速器から照射装置へ粒子線を輸送する輸送経路と、を備える。この粒子線照射装置は、照射部から照射した粒子線をコリメータでコリメートする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－６５８０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上述の粒子線治療装置は、照射部から出射した後の粒子線をコリメートしているが、照射部へ至るまでの輸送経路中では、粒子線の広がりについて何ら対策を行っていない。従って、輸送経路中にて加速器から出射された粒子線の広がりを精度良く絞ることが求められていた。

【0005】

そこで、本発明は、輸送経路中にて加速器から出射された粒子線の広がりを精度良く絞ることができる粒子線照射装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る粒子線照射装置は、粒子を加速して粒子線を生成する加速器と、粒子線を照射対象に照射する照射部と、加速器と照射部との間に設けられ、粒子線を輸送可能に設けられた輸送経路と、輸送経路に設けられ、粒子線を遮蔽すると共に、粒子線を進行方向に通過させる開口をそれぞれ有する少なくとも第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材を有するコリメータ装置と、を備え、第２の遮蔽部材は、第１の遮蔽部材から進行方向の下流側へ離間して配置され、進行方向の上流側から第１の遮蔽部材の開口を見た場合、下流側に第２の遮蔽部材の開口が見える。

【0007】

本発明に係る粒子線照射装置は、輸送経路に設けられ、粒子線を遮蔽すると共に、粒子線を進行方向に通過させる開口をそれぞれ有する少なくとも第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材を有するコリメータ装置と、を備える。コリメータ装置は、加速器と照射部との間の輸送経路において、第１の遮蔽部材の開口で粒子線を絞ることができる。ここで、第２の遮蔽部材は、第１の遮蔽部材から進行方向の下流側へ離間して配置される。そのため、第１の遮蔽部材の開口を通過した粒子線のうち、基軸に対する角度が大きいものを、進行方向の下流側に離間した位置にて、第２の遮蔽部材で遮蔽することができる。そして、進行方向の上流側から第１の遮蔽部材の開口を見た場合、下流側に第２の遮蔽部材の開口が見える。そのため、第１の遮蔽部材の開口を通過した粒子線のうち、基軸に対する角度が小さいものは、第２の遮蔽部材の開口を通過させることができる。以上より、輸送経路中にて加速器から出射された粒子線の広がりを精度良く絞ることができる。

【0008】

粒子線照射装置は、輸送経路に設けられ、粒子線を減衰させるデグレーダを更に備え、コリメータ装置は、進行方向においてデグレーダの下流側に設けられてよい。この場合、コリメータ装置は、デグレーダで広がった粒子線を精度よく絞ることができる。

【0009】

コリメータ装置は、少なくとも第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材を支持する支持部材を有してよい。同一の支持部材で支持することで、第１の遮蔽部材と第２の遮蔽部材との間の位置精度を向上できる。

【0010】

支持部材は、第１の遮蔽部材を支持する第１の支持面、及び第２の遮蔽部材を支持する第２の支持面を有し、第１の支持面及び第２の支持面は、進行方向に直交する同一の方向にドリル加工を行うことによって形成された加工面であってよい。この場合、同じ加工装置のドリルを用いて第１の支持面及び第２の支持面を形成することができるため、両者の位置精度を向上できる。従って、これらの支持面に支持される第１の遮蔽部材と第２の遮蔽部材との間の位置精度を向上できる。

【0011】

支持部材は、第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材の少なくとも一方を、進行方向に直交する二つの方向から支持してよい。この場合、遮蔽部材を二つの方向から位置決めすることができるため、位置精度を向上できる。

【0012】

支持部材には、冷却部が接続されてよい。この場合、第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材のそれぞれに対して個別に冷却部を設けなくとも、支持部材を介して共通の冷却部で両者を冷却することができる。

【0013】

本発明に係るコリメータ装置は、粒子線のコリメートを行うコリメータ装置であって、粒子線を遮蔽すると共に、粒子線を進行方向に通過させる開口をそれぞれ有する少なくとも第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材と、第１の遮蔽部材及び第２の遮蔽部材を支持する支持部材と、を備え、第２の遮蔽部材は、第１の遮蔽部材から進行方向の下流側へ離間して配置され、進行方向の上流側から第１の遮蔽部材の開口を見た場合、下流側に第２の遮蔽部材の開口が見える。

【0014】

このコリメータ装置によれば、上述の粒子線照射装置と同趣旨の作用・効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、輸送経路中にて加速器から出射された粒子線の広がりを精度良く絞ることができる粒子線照射装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る粒子線照射装置の平面視における配置図である。

【図2】コリメータ装置を示す概略構成図である。

【図3】コリメータ装置を示す斜視図である。

【図4】コリメータ装置を示す側面図である。

【図5】コリメータ装置を示す斜視図である。

【図6】コリメータ装置を示す斜視図である。

【図7】支持部材の加工の様子を示す概念図である。

【図8】遮蔽部材間の離間距離を説明する概念図である。

【図9】遮蔽部材間の離間距離を説明する概念図である。

【図10】比較例に係るコリメータを説明する図である。

【図11】変形例に係るコリメータ装置を示す図である。

【図12】変形例に係るコリメータ装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る粒子線照射装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、粒子線照射装置を荷電粒子線照射装置とした場合について説明する。粒子線照射装置は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍（照射対象）に対して、陽子ビームなどの粒子線を照射する装置である。

【0018】

本実施形態の粒子線照射装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る粒子線照射装置の平面視における配置図である。図１に示されるように、粒子線照射装置１は、粒子線を生成する加速器２と、治療台１６上の患者１５に対して任意の方向から粒子線を照射する回転自在の照射部４を有する照射装置３と、加速器２と照射部４との間に設けられ、粒子線を輸送可能に設けられた輸送経路６とを備えている。また、粒子線照射装置１の各機器は、例えば、建屋２００の部屋の中に設置されている。本実施形態において、建屋１００は、加速器２が設けられる加速器室２０２と、照射装置３が設けられる照射室２０３と、を備える。

【0019】

照射装置３は、照射部４と、ガントリ５と、を備える。照射部４は、患者１５に粒子線を照射する装置である。照射部４がスキャニング法によって照射を行う場合、照射部４には走査電磁石、その他電磁石等の機器が設けられる。照射部４は、治療台１６を取り囲むように設けられたガントリ５に取り付けられている。照射部４は、ガントリ５によって治療台１６の周りに回転可能とされている。ガントリ５は、回転軸線周りに回転可能である。なお、照射部４は、照射対象の腫瘍の形状に応じて、ビームを任意の形状に形成する機能を備えている。照射部４は、ワブラー法であれば、照射野を任意の形状に切り取り、スキャニング法であれば、ビームをスキャンして任意の位置にビームを照射する。ガントリ５の偏向電磁石２８は、ビームの照射野を形成するのではなく、ビームの方向を変える機能を有する。コリメータ装置はガントリ５において照射部４の上流に設けられてもよい。デグレーダは、そのコリメータ装置の上流に設けられ、ガントリ５内に設けられてもよい。

【0020】

ここで、ＸＹＺ座標を設定して以降の説明を行う場合がある。Ｙ軸方向は、ガントリ５の回転軸が延びる水平方向である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向と直交する水平方向である。Ｚ軸方向は上下方向である。ガントリ５の後端側をＹ軸方向の負側とし、前端側をＹ軸方向の正側とする。Ｘ軸方向の一方側を正側とし、他方側を負側とする。上側をＺ軸方向の正側とし、下側をＺ軸方向の負側とする。

【0021】

本実施形態では、加速器２とガントリ５とが、Ｙ軸方向に直線状に配置されている。従って、輸送経路６は、加速器２から照射室２０３へ向かってＹ軸方向の正側へ延び、照射室２０３と加速器室２０２との間の壁部２０４を通過して、ガントリ５の後端側から、ガントリ５内に進入して照射部４に接続される。加速器室２０２では、Ｙ軸方向の負側から正側へ向かう方向が粒子線の進行方向Ｄ１となる。

【0022】

輸送経路６には、加速器２側から順に、四極電磁石２１、デグレーダ２２、コリメータ装置２３、四極電磁石２４、偏向電磁石２６、四極電磁石２７、偏向電磁石２８が設けられる。

【0023】

四極電磁石２１，２４，２７は、粒子線を絞る電磁石である。デグレーダ２２は、粒子線を減衰させる部材である。コリメータ装置２３は、粒子線の進行方向Ｄ１においてデグレーダ２２の下流側に設けられる。コリメータ装置２３は、デグレーダ２２で広がった粒子線をコリメートする装置である。偏向電磁石２６は、加速器２から輸送された粒子線の軌道をガントリ５に進入した箇所で偏向する。偏向電磁石２８は、ガントリ５の外周側から照射部４へ粒子線が進入するように、粒子線の軌道を大きく曲げる。

【0024】

次に、図２を参照して、コリメータ装置２３について説明する。コリメータ装置２３は、本体部４０と、冷却部４１と、ケース４２と、を備える。本体部４０は、粒子線Ｂをコリメートする部材である。本体部４０は、進行方向Ｄ１であるＹ軸方向に平行に延びている。冷却部４１は、本体部４０を冷却する機構である。ケース４２は、本体部４０及び冷却部４１を収容する。

【0025】

コリメータ装置２３は、コリメータ駆動装置３０上に設けられている。コリメータ駆動装置３０は、コリメータ装置２３の位置及び傾きを調整する装置である。コリメータ駆動装置３０は、コリメータ装置２３のＸ軸方向の位置を調整するＸ軸調整機構３１を有する。また、コリメータ駆動装置３０は、コリメータ装置２３のＹ軸方向の位置を調整するＹ軸調整機構３２を有する。また、コリメータ駆動装置３０は、コリメータ装置２３の傾きを調整する傾き調整機構３３を有する。傾き調整機構３３Ｚ軸方向の正側及び負側にそれぞれ設けられ、各位置にてＺ軸方向の位置合わせを行うことで、コリメータ装置２３の傾きを調整する。各調整機構３１，３２，３３は、ガイド部材と駆動部とを有する。

【0026】

次に、図３～図６を参照して、コリメータ装置２３の本体部４０の構成について詳細に説明する。図３に示すように、本体部４０は、第１の遮蔽部材４４Ａと、第２の遮蔽部材４４Ｂと、支持部材４６と、を備える。

【0027】

第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂは、輸送経路６に設けられ、粒子線Ｂを遮蔽すると共に、粒子線Ｂを進行方向Ｄ１に通過させる開口５０Ａ，５０Ｂをそれぞれ有する部材である。第２の遮蔽部材４４Ｂは、第１の遮蔽部材４４Ａから進行方向Ｄ１の下流側（Ｙ軸方向の正側）へ離間して配置される。遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂは、進行方向Ｄ１に沿って延びる四角柱状の形状を有する。また、遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂは、中央位置において、進行方向Ｄ１に貫通する開口５０Ａ，５０Ｂを有する。

【0028】

遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂは、粒子線Ｂに対して遮蔽性を有する材料によって構成され、例えば、タンタル、タングステンなどによって構成される。また、遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂの進行方向Ｄ１における長さは、粒子線Ｂブラッグピークの奥行き以上の長さとすることが好ましい。当該長さにすることで、粒子線Ｂが開口５０以外の箇所で、遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂを透過して漏れ出ることを抑制できる。例えば、タンタルに対する２３０ＭｅＶの陽子のブラッグピークは、奥行きが３７．５ｍｍの位置となる。従って、タンタルを採用する場合、遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂの進行方向Ｄ１の長さは４０ｍｍ以上であることが好ましい。

【0029】

遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂは、同一の形状・大きさに形成されており、ＸＺ平面上において同位置に配置される。第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａと、第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ａとは、互いに同一径を有する円柱状の貫通孔である。第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａの中心軸と、第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂの中心軸とは、粒子線Ｂの基軸ＡＸと一致するように配置される。ここで、支持部材４６は、粒子線Ｂと干渉しないように、当該粒子線Ｂの通過経路を形成する粒子線通過溝部４８（図６参照）を有する。そのため、図４に示すように、進行方向Ｄ１の上流側から第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを見た場合、下流側に第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂが見える。そのため、第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａに対して、進行方向Ｄ１の上流側から入射した粒子線Ｂは、支持部材４６の粒子線通過溝部４８を通過して第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂに入り込むと共に、当該開口５０Ｂの進行方向Ｄ１の下流側の端部から出射される。

【0030】

支持部材４６は、第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂを支持する部材である。支持部材４６は、進行方向Ｄ１に沿って延びる四角柱状の形状を有する。支持部材４６は、熱伝導性がよい材料によって構成され、例えば、銅、アルミなどによって構成される。

【0031】

支持部材４６は、支持部４７Ａと、支持部４７Ｂと、粒子線通過溝部４８（図４、図６参照）と、冷却取付部４９と、を有する。

【0032】

支持部４７Ａは、進行方向Ｄ１の上流側（Ｙ軸方向の負側）の端部に形成された、第１の遮蔽部材４４Ａを支持するための部分である。支持部４７Ｂは、進行方向Ｄ１の下流側（Ｙ軸方向の正側）の端部に形成された、第２の遮蔽部材４４Ｂを支持するための部分である。

【0033】

図５に示すように、支持部４７Ａは、上方へ開口する溝部として構成されている。支持部４７Ａは、ＸＹ平面と平行な支持面５１（第１の支持面）と、ＺＹ平面と平行な面５２と、を有する。支持面５１は、支持部材４６の上面４６ａから下側へ離間した位置に設けられる。支持面５１は、第１の遮蔽部材４４Ａの下面４４ａを支持する。面５２は、支持面５１のＸ軸方向の両端部から上方へ立ち上がるように設けられる。ボルトが設けられている面５２が「第２の支持面」となる。

【0034】

Ｘ軸方向の負側の面５２は、第１の遮蔽部材４４ＡのＸ軸方向の負側の側面４４ｂを支持する。第１の遮蔽部材４４Ａの下面４４ａは、支持部材４６の下面４６ｂから挿入されたボルト５３によって、支持面５１に対して固定される。第１の遮蔽部材４４Ａの側面４４ｂは、支持部材４６のＸ軸方向の負側の側面４６ｃから挿入されたボルト５３によって、面５２に対して固定される。このような構成により、支持部材４６は、第１の遮蔽部材４４Ａを、進行方向Ｄ１に直交する少なくとも二つの方向から支持する。

【0035】

なお、支持部４７Ｂは、進行方向Ｄ１における中央位置のＸＺ平面を基準として、支持部４７Ａと面対称な構成を有する。従って、支持部４７は、支持部４７Ａと同趣旨の支持面５１，５２（第２の支持面）を有する（図６（ａ）参照）。

【0036】

ここで、支持部４７Ａの支持面５１，５２及び支持部４７Ｂの支持面５１，５２は、進行方向Ｄ１に直交する同一の方向にドリル加工を行うことによって形成された加工面である。図７に示すように、加工前の支持部材４６を固定治具ＪＧで固定する。当該状態で、ドリルＤＲは、支持部材４６の進行方向Ｄ１の上流側の端部において、上面４６ａ側から下方へ挿入された状態で、進行方向Ｙに移動することによって、支持部４７Ａを加工する。支持面５１は、ドリルＤＲの先端部分での加工によって形成される。支持面５２は、ドリルＤＲの外周部分での加工によって形成される。

【0037】

支持部４７Ａの加工が完了したら、ドリルＤＲは、支持部材４６と干渉しないように、上側へ迂回するように、支持部材４６の進行方向Ｄ１の下流側の端部へ移動する。ドリルＤＲは、当該位置において、上面４６ａ側から下方へ挿入された状態で、進行方向Ｙに移動することによって、支持部４７Ｂを加工する。このように、支持部４７Ａの支持面５１，５２及び支持部４７Ｂの支持面５１，５２は、進行方向Ｄ１に直交するＺ軸方向の正側から負側の同一の方向にドリル加工を行うことによって形成された加工面である。

【0038】

支持部４７Ａを加工するときと支持部４７Ｂを加工するときでは、支持部材４６は固定治具ＪＧに固定されたまま動かない。従って、加工装置は、一度支持部材４６を位置決め固定したら、ドリルＤＲを持ちかえることなく一つの加工プログラムにて、支持部４７Ａ，４７Ｂの両方を加工する。そのため、加工装置は、高い加工精度にて、支持部４７Ａ，４７Ｂを加工することができる。

【0039】

粒子線通過溝部４８は、粒子線Ｂを通過させる溝部であり、支持部４７Ａから支持部４７Ｂまで、進行方向Ｄ１に沿って延びる溝部である。図６に示すように、粒子線通過溝部４８は、下方へ開口する溝部として構成されている。粒子線通過溝部４８は、ＸＹ平面と平行な底面５５と、ＺＹ平面と平行な一対の側面５４と、を有する。底面５５は、支持部材４６の下面４６ｂから上側へ離間した位置に設けられる。一対の側面５４は、底面５５のＸ軸方向の両端部から下方へ延びるように設けられる。一対の側面５４は、Ｘ軸方向に互いに離間して対向する。

【0040】

図３に示すように、冷却取付部４９は、支持部材４６の上面４６ａのうち、進行方向Ｄ１の中央位置に設けられる。冷却取付部４９は、上面４６ａから上方へ突出する本体部４９ａと、本体部４９ａに挿入された冷却部４１を固定する固定プレート４９ｂと、を有する。これにより、支持部材４６には、冷却部４１が接続される。

【0041】

図６（ａ）に示すように、冷却部４１は、上下方向に延びる外管４１ａと、外管４１ａないに配置される内管４１ｂと、を有する。冷却部４１は、内管４１ｂに上方から下方へ向けて冷却媒体を流す。冷却媒体は、内管４１ｂの下端にて折り返されて、外管４１ａと内管４１ｂとの間の隙間を下方から上方へ向かって流れる。これにより、冷却取付部４９を介して、支持部材４６が冷却される。

【0042】

第１の遮蔽部材４４Ａと第２の遮蔽部材４４Ｂの進行方向Ｄ１における離間距離について、図８及び図９を参照して説明する。図８及び図９は、加速器室２０２と照射室２０３とを隔てる壁部２０４付近における輸送経路６の様子を示す概念図である。図８及び図９では、コリメータ装置として遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂのみが示されている。また、基軸ＡＸに対する粒子線Ｂの成分の傾きを角度θとする。図８に示すように、第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａに入り込んだ粒子線Ｂのうち、角度θが小さい粒子線Ｂについては、第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂを通過して照射室２０３側へ輸送される。開口５０Ｂの進行方向Ｄ１の下流側の端部の縁部Ｐ１付近を通過する粒子線Ｂを粒子線Ｂ１とすると、当該粒子線Ｂ１より角度θが小さいものは、開口５０Ｂを通過する。

【0043】

粒子線Ｂ１より角度θが大きいものは、第２の遮蔽部材４４Ｂで遮蔽される。ただし、第２の遮蔽部材４４Ｂの進行方向Ｄ１における上流側の端部の縁部Ｐ２付近を通過する粒子線Ｂを粒子線Ｂ２とすると、当該粒子線Ｂ２より角度θが大きいものは、第２の遮蔽部材４４Ｂの外周側を通過する。開口５０Ａの進行方向Ｄ１の下流側の端部の縁部Ｐ３付近を通過する粒子線Ｂを粒子線Ｂ３とすると、当該粒子線Ｂ３より角度θが小さいものは、開口５０Ａを通過して、第２の遮蔽部材４４Ｂの外周側を通過する。第２の遮蔽部材４４Ｂの外周側を通過する粒子線Ｂは、コンクリートの壁部２０４によって、照射室２０３へ漏れることが防止される。粒子線Ｂ２が、壁部２０４の進行方向Ｄ１における下流側の内縁部Ｐ４よりも、進行方向Ｄ１の上流側で壁部２０４に当たれば、照射室２０３への漏れを防止できる。図８に示すように、遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂの離間距離を所定距離に抑えておくと、第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂを通過できる粒子線Ｂが増えるため、照射室２０３において、治療に利用できない粒子線Ｂの線量を下げることができる。また、第２の遮蔽部材４４Ｂの外周側を通過した粒子線Ｂを壁部２０４で遮蔽し、照射室２０３へ漏れることを防止できる。

【0044】

図９は、図８よりも遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂの離間距離を大きくした例である。この場合、開口５０Ｂを通過できる境界の粒子線Ｂ１の角度θが小さくなる。従って、治療に用いる粒子線Ｂの平行性を増加させることができる。その一方、第２の遮蔽部材４４Ｂの外周側を通過する境界の粒子線Ｂ２は、壁部２０４の内縁部Ｐ４よりも内周側を通過することで、壁部２０４を通過してしまい、照射室２０３側へ漏れてしまう。これにより、照射室２０３へ到達する、治療に利用できない漏洩粒子線の線量が増える。

【0045】

次に、本実施形態に係る粒子線照射装置１、及びコリメータ装置２３の作用・効果について説明する。

【0046】

本実施形態に係る粒子線照射装置１は、輸送経路６に設けられ、粒子線Ｂを遮蔽すると共に、粒子線Ｂを進行方向Ｄ１に通過させる開口５０Ａ，５０Ｂをそれぞれ有する少なくとも第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂを有するコリメータ装置２３と、を備える。コリメータ装置２３は、加速器２と照射部４との間の輸送経路６において、第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａで粒子線Ｂを絞ることができる。ここで、第２の遮蔽部材４４Ｂは、第１の遮蔽部材４４Ａから進行方向Ｄ１の下流側へ離間して配置される。そのため、第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを通過した粒子線Ｂのうち、基軸ＡＸに対する角度が大きいものを、進行方向Ｄ１の下流側に離間した位置にて、第２の遮蔽部材４４Ｂで遮蔽することができる。そして、進行方向Ｄ１の上流側から第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを見た場合、下流側に第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂが見える。そのため、第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを通過した粒子線Ｂのうち、基軸ＡＸに対する角度が小さいものは、第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂを通過させることができる。以上より、輸送経路６中にて加速器２から出射された粒子線Ｂの広がりを精度良く絞ることができる。

【0047】

粒子線照射装置１は、輸送経路６に設けられ、粒子線Ｂを減衰させるデグレーダ２２を更に備え、コリメータ装置２３は、進行方向Ｄ１においてデグレーダ２２の下流側に設けられてよい。この場合、コリメータ装置２３は、デグレーダ２２で広がった粒子線Ｂを精度よく絞ることができる。

【0048】

コリメータ装置２３は、少なくとも第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂを支持する支持部材４６を有してよい。同一の支持部材４６で支持することで、第１の遮蔽部材４４と第２の遮蔽部材４４Ｂとの間の位置精度を向上できる。

【0049】

支持部材４６は、第１の遮蔽部材４４Ａを支持する支持部４７Ａの支持面５１，５２、及び第２の遮蔽部材４４Ｂを支持する支持部４７Ｂの支持面５１，５２を有し、支持部４７Ａの支持面５１，５２及び支持部４７Ｂの支持面５１，５２は、進行方向Ｄ１に直交する同一の方向にドリル加工を行うことによって形成された加工面であってよい。この場合、同じ加工装置のドリルＤＲを用いて支持部４７Ａの支持面５１，５２及び支持部４７Ｂの支持面５１，５２を形成することができるため、両者の位置精度を向上できる。従って、これらの支持面５１，５２に支持される第１の遮蔽部材４４Ａと第２の遮蔽部材４４Ｂとの間の位置精度を向上できる。

【0050】

支持部材４６は、第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂの少なくとも一方を、進行方向Ｄ１に直交する二つの方向から支持してよい。この場合、遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂを二つの方向から位置決めすることができるため、位置精度を向上できる。

【0051】

支持部材４６には、冷却部４１が接続されてよい。この場合、第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂのそれぞれに対して個別に冷却部を設けなくとも、支持部材４６を介して共通の冷却部４１で両者を冷却することができる。

【0052】

本実施形態に係るコリメータ装置２３は、粒子線Ｂのコリメートを行うコリメータ装置２３であって、粒子線Ｂを遮蔽すると共に、粒子線Ｂを進行方向Ｄ１に通過させる開口５０Ａ，５０Ｂをそれぞれ有する少なくとも第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂと、第１の遮蔽部材４４Ａ及び第２の遮蔽部材４４Ｂを支持する支持部材４６と、を備え、第２の遮蔽部材４４Ｂは、第１の遮蔽部材４４Ａから進行方向Ｄ１の下流側へ離間して配置され、進行方向Ｄ１の上流側から第１の遮蔽部材４４Ａの開口５０Ａを見た場合、下流側に第２の遮蔽部材４４Ｂの開口５０Ｂが見える。

【0053】

このコリメータ装置２３によれば、上述の粒子線照射装置１と同趣旨の作用・効果を得ることができる。

【0054】

ここで、図１０を参照して、比較例に係るコリメータ装置３００について説明する。比較例に係るコリメータ装置３００は、筒状の支持部材３４６と、支持部材３４６に挿入された複数の遮蔽部材３４４を有する。支持部材３４６は、進行方向Ｄ１の全長に亘って貫通する貫通孔３４６ａを有する。また、遮蔽部材３４４は開口３５０を有している。遮蔽部材３４４は、支持部材３４６の全長にわたって開口３５０が連結されるように、隙間無く遮蔽部材３４４が設けられている。このようなコリメータ装置３００では、遮蔽部材３４４の数が多くなることでコストアップするという問題が生じると共に、寸法精度が悪化するという問題がある。これに対し、本実施形態に係るコリメータ装置２３は、第１の遮蔽部材４４Ａと第２の遮蔽部材４４Ｂとの間の遮蔽部材を省略することで、コストを低減すると共に、部品点数を抑えることで寸法精度を向上することができる。また、比較例では、支持部材３４６の貫通孔３４６ａを形成するためには、長いドリルを用いて深孔の加工をしなくてはならないが、このような加工は寸法精度が悪化すると共に、加工限界の問題も生じる。これに対し、本実施形態に係るコリメータ装置２３では、図７に示すような加工が可能となるため、高い寸法精度で加工を行うことができる。

【0055】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

【0056】

例えば、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、二つのピースを用いて一つの遮蔽部材を構成してよい。具体的に、図１１（ａ）に示すように、第１の遮蔽部材４４Ａは反割れの部材４４Ａａ，４４Ａｂの組み合わせにより構成され、第２の遮蔽部材４４Ｂは反割れの部材４４Ｂａ，４４Ｂｂの組み合わせにより構成される。部材４４Ａａ，４４Ｂａは、Ｕ字状の開口５０Ａａ，５０Ｂａを有する。部材４４Ａｂ，４４Ｂｂは、逆Ｕ字状の開口５０Ａｂ，５０Ｂｂを有する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、部材４４Ａａ，４４Ａｂを組み合わせることで、円形の開口５０Ａが構成される。部材４４Ｂａ，４４Ｂｂを組み合わせることで、円形の開口５０Ｂが構成される。

【0057】

図１１（ｃ）に示すように、開口５０Ａ，５０Ｂの形状は限定されず、円形に変えて矩形状の形状としてもよい。また、開口５０Ａと開口５０Ｂが互いに異なる形状であってもよい。また、図１１（ｄ）に示すように、支持部材４６は、凹状の断面形状で遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂを支持しなくともよく、Ｌ字状の断面形状にて、二方向から支持する構造でもよい。この場合、支持部材４６の軽量化を図ることができる。

【0058】

また、図１２（ａ）に示すように、第１の遮蔽部材４４Ａに対してサイズが異なる第２の遮蔽部材４４Ｂを採用してもよい。この場合、第１の遮蔽部材４４Ａを大きくすることで、進行方向Ｄ１の上流側で散った粒子線Ｂを遮蔽することできる。また、組立時の遮蔽部材４４Ａ，４４Ｂの取付違いを抑制できる。図１２（ｂ）に示すように、三つ目の遮蔽部材４４Ｃを設けてもよい。例えば、冷却部４１の近くに遮蔽部材４４Ｃを設けることで、当該遮蔽部材４４Ｃの冷却効率を向上できる。

【0059】

例えば、照射部４の照射方式は、上述のようなスキャニング方式に限定されるものではなく、例えば、ワブラー法、二重散乱体法等のブロードビーム方式が採用されてもよい。

【0060】

建屋２００の構造や、各構成要素のレイアウトは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0061】

１…粒子線照射装置、２…加速器、４…照射部、６…輸送経路、２２…デグレーダ、２３…コリメータ装置、４０…冷却部、４４Ａ…第１の遮蔽部材、４４Ｂ…第２の遮蔽部材、４６…支持部材、５０Ａ，５０Ｂ…開口。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】