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特開2024-84318超伝導電磁石装置、粒子線治療システム及び超伝導電磁石装置の制御方法
(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】P2024084318
(43)【公開日】2024-06-25
(54)【発明の名称】超伝導電磁石装置、粒子線治療システム及び超伝導電磁石装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
H01F 6/02 20060101AFI20240618BHJP
A61N 5/10 20060101ALI20240618BHJP
H01F 6/04 20060101ALI20240618BHJP
H01F 6/00 20060101ALI20240618BHJP
H01F 6/06 20060101ALI20240618BHJP
H05H 7/04 20060101ALI20240618BHJP
【ＦＩ】
H01F6/02
A61N5/10 D
A61N5/10 H
H01F6/04
H01F6/00 180
H01F6/06 110
H05H7/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022198520
(22)【出願日】2022-12-13
(71)【出願人】
【識別番号】518119249
【氏名又は名称】株式会社ビードットメディカル
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100141025
【弁理士】
【氏名又は名称】阿久津 勝久
(74)【代理人】
【識別番号】100221327
【弁理士】
【氏名又は名称】大川 亮
(72)【発明者】
【氏名】竹下 英里
(72)【発明者】
【氏名】金井 芳治
(72)【発明者】
【氏名】和智 良裕
【テーマコード（参考）】
2G085
4C082
【Ｆターム（参考）】
2G085AA03
2G085AA11
2G085AA13
2G085BA14
2G085BA16
2G085BA17
2G085BC18
2G085CA14
2G085CA20
2G085CA22
2G085CA27
2G085EA07
4C082AC05
4C082AE01
4C082AG12
(57)【要約】
【課題】超伝導コイルのクエンチが他の構成部品に及ぼす影響を低減すること
【解決手段】超伝導電磁石装置は、第１の超伝導コイルと、第２の超伝導コイルと、第１の超伝導コイルに電流を供給し、第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、第１の超伝導コイルには電流を供給せず、第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、第１の超伝導コイルのクエンチを検出する第１の検出器と、第１の検出器により第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、第２の電源が第２の超伝導コイルに供給する電流を調整する第１の調整処理を実行する制御部と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】超伝導電磁石装置は、第１の超伝導コイルと、第２の超伝導コイルと、第１の超伝導コイルに電流を供給し、第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、第１の超伝導コイルには電流を供給せず、第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、第１の超伝導コイルのクエンチを検出する第１の検出器と、第１の検出器により第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、第２の電源が第２の超伝導コイルに供給する電流を調整する第１の調整処理を実行する制御部と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の超伝導コイルと、
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する第１の検出器と、
前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整する第１の調整処理を実行する制御部と、
を備える、
超伝導電磁石装置。
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する第１の検出器と、
前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整する第１の調整処理を実行する制御部と、
を備える、
超伝導電磁石装置。
【請求項2】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を、前記第１の調整処理の実行前の電流よりも下げる、
超伝導電磁石装置。
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を、前記第１の調整処理の実行前の電流よりも下げる、
超伝導電磁石装置。
【請求項3】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を０［Ａ］にする、
超伝導電磁石装置。
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を０［Ａ］にする、
超伝導電磁石装置。
【請求項4】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の電源から前記第１の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第１の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の遮断器によって前記第１の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
前記第１の電源から前記第１の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第１の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の遮断器によって前記第１の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
【請求項5】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第２の超伝導コイルのクエンチを検出する第２の検出器と、
前記第２の電源から前記第２の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第２の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の調整処理の実行中に前記第２の検出器により前記第２の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の遮断器によって前記第２の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
前記第２の超伝導コイルのクエンチを検出する第２の検出器と、
前記第２の電源から前記第２の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第２の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の調整処理の実行中に前記第２の検出器により前記第２の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の遮断器によって前記第２の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
【請求項6】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度が前記第２の超伝導コイルの超伝導転移温度よりも低い第１の閾値以上になったことに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度が前記第２の超伝導コイルの超伝導転移温度よりも低い第１の閾値以上になったことに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
【請求項7】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度勾配が所定値以上であることに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度勾配が所定値以上であることに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
【請求項8】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、クエンチした前記第１の超伝導コイルの温度が第２の閾値以下となった場合に、前記第１の調整処理を終了する、
超伝導電磁石装置。
前記制御部は、クエンチした前記第１の超伝導コイルの温度が第２の閾値以下となった場合に、前記第１の調整処理を終了する、
超伝導電磁石装置。
【請求項9】
請求項１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルと、を収容するクライオスタットをさらに備える、
超伝導電磁石装置。
前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルと、を収容するクライオスタットをさらに備える、
超伝導電磁石装置。
【請求項10】
請求項９に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルとを熱的に接続する伝熱機構をさらに備える、
超伝導電磁石装置。
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルとを熱的に接続する伝熱機構をさらに備える、
超伝導電磁石装置。
【請求項11】
請求項９に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
【請求項12】
請求項９に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイル、前記第２の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイル、前記第２の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
【請求項13】
請求項９に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルが収容される前記クライオスタットとは異なるクライオスタットに収容された第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルは、この順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルが収容される前記クライオスタットとは異なるクライオスタットに収容された第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルは、この順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
【請求項14】
請求項１１又は１３のいずれか一項に記載の超伝導磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の電源及び前記第２の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第１の制御パターンと、前記第１の電源及び前記第３の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第２の制御パターンを実行可能であり、
前記制御部は、前記第１の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の調整処理を実行し、
前記制御部は、前記第２の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
前記制御部は、前記第１の電源及び前記第２の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第１の制御パターンと、前記第１の電源及び前記第３の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第２の制御パターンを実行可能であり、
前記制御部は、前記第１の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の調整処理を実行し、
前記制御部は、前記第２の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
【請求項15】
請求項１～１３のいずれか一項に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイルと前記第２の超伝導コイルとが隣接する、
超伝導電磁石装置。
前記第１の超伝導コイルと前記第２の超伝導コイルとが隣接する、
超伝導電磁石装置。
【請求項16】
請求項１～１３のいずれか一項に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の検出器は、前記第１の超伝導コイルの電圧を検出することによって、前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する、
超伝導電磁石装置。
前記第１の検出器は、前記第１の超伝導コイルの電圧を検出することによって、前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する、
超伝導電磁石装置。
【請求項17】
請求項１～１３のいずれか一項に記載の超伝導電磁石装置と、
荷電粒子ビームを生成して出射する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを前記超伝導電磁石装置へと輸送するビーム輸送系と、
を備える、
粒子線治療システム。
荷電粒子ビームを生成して出射する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを前記超伝導電磁石装置へと輸送するビーム輸送系と、
を備える、
粒子線治療システム。
【請求項18】
請求項１７に記載の粒子線治療システムであって、
前記加速器は、前記制御部により電流調整が行われている間は荷電粒子ビームを出射しない、
粒子線治療システム。
前記加速器は、前記制御部により電流調整が行われている間は荷電粒子ビームを出射しない、
粒子線治療システム。
【請求項19】
第１の超伝導コイルと、
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、を備えた超伝導磁石装置の制御方法であって、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出することと、
前記検出することにより前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整することと、
を含む、
制御方法。
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、を備えた超伝導磁石装置の制御方法であって、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出することと、
前記検出することにより前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整することと、
を含む、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超伝導電磁石装置、粒子線治療システム及び超伝導電磁石装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、高エネルギーに加速された荷電粒子ビームを癌などの悪性腫瘍に照射し、悪性腫瘍を治療する粒子線治療が行われている。粒子線治療に用いられる装置では、荷電粒子ビームを治療室内のアイソセンターに対して任意の角度から出射するために、強磁場を発生可能な電磁石を用いて荷電粒子ビームを偏向させることがある。そして、この電磁石に超伝導コイルを用いるものが提案されている（例えば、特許文献１～３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１５９２６７号公報
【特許文献2】特開２０１７－１６２８９６号公報
【特許文献3】特開２０２１－９３４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
超伝導コイルでは、その超伝導状態が消失して常伝導状態となるクエンチが発生することがある。クエンチすると、その超伝導コイルの磁束密度が変化し、渦電流が発生することで、他の超伝導コイルに発熱が生じたり、コイルに電流を供給する電源に誘導起電力が生じ、過電圧となったりすることがある。このように、超伝導コイルのクエンチは、他の超伝導コイルや周辺機器に影響を及ぼすことがある。その結果、装置の復旧に時間を要してしまう可能性がある。
【0005】
本発明の実施形態は、超伝導コイルのクエンチが他の構成部品に及ぼす影響を低減する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明には以下の態様が含まれる。
［態様１］
第１の超伝導コイルと、
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する第１の検出器と、
前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整する第１の調整処理を実行する制御部と、
を備える、
超伝導電磁石装置。
［態様２］
態様１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を、前記第１の調整処理の実行前の電流よりも下げる、
超伝導電磁石装置。
［態様３］
態様１～２のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を０［Ａ］にする、
超伝導電磁石装置。
［態様４］
態様１～３のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の電源から前記第１の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第１の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の遮断器によって前記第１の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
［態様５］
態様１～４のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第２の超伝導コイルのクエンチを検出する第２の検出器と、
前記第２の電源から前記第２の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第２の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の調整処理の実行中に前記第２の検出器により前記第２の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の遮断器によって前記第２の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
［態様６］
態様５に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度が前記第２の超伝導コイルの超伝導転移温度よりも低い第１の閾値以上になったことに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様７］
態様５～６のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度勾配が所定値以上であることに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様８］
態様１～７のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、クエンチした前記第１の超伝導コイルの温度が第２の閾値以下となった場合に、前記第１の調整処理を終了する、
超伝導電磁石装置。
［態様９］
態様１～８のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルと、を収容するクライオスタットをさらに備える、
超伝導電磁石装置。
［態様１０］
態様９に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルとを熱的に接続する伝熱機構をさらに備える、
超伝導電磁石装置。
［態様１１］
態様９～１０のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１２］
態様９～１０のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイル、前記第２の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１３］
態様９～１０のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルが収容される前記クライオスタットとは異なるクライオスタットに収容された第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルは、この順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１４］
態様１１又は１３のいずれか一態様に記載の超伝導磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の電源及び前記第２の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第１の制御パターンと、前記第１の電源及び前記第３の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第２の制御パターンを実行可能であり、
前記制御部は、前記第１の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の調整処理を実行し、
前記制御部は、前記第２の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１５］
態様１～１４のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイルと前記第２の超伝導コイルとが隣接する、
超伝導電磁石装置。
［態様１６］
態様１～１５のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の検出器は、前記第１の超伝導コイルの電圧を検出することによって、前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する、
超伝導電磁石装置。
［態様１７］
態様１～１６のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置と、
荷電粒子ビームを生成して出射する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを前記超伝導電磁石装置へと輸送するビーム輸送系と、
を備える、
粒子線治療システム。
［態様１８］
態様１７に記載の粒子線治療システムであって、
前記加速器は、前記制御部により電流調整が行われている間は荷電粒子ビームを出射しない、
粒子線治療システム。
［態様１９］
第１の超伝導コイルと、
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、を備えた超伝導磁石装置の制御方法であって、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出することと、
前記検出することにより前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整することと、
を含む、
制御方法。
［態様１］
第１の超伝導コイルと、
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する第１の検出器と、
前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整する第１の調整処理を実行する制御部と、
を備える、
超伝導電磁石装置。
［態様２］
態様１に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を、前記第１の調整処理の実行前の電流よりも下げる、
超伝導電磁石装置。
［態様３］
態様１～２のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の調整処理において前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を０［Ａ］にする、
超伝導電磁石装置。
［態様４］
態様１～３のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の電源から前記第１の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第１の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の遮断器によって前記第１の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
［態様５］
態様１～４のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第２の超伝導コイルのクエンチを検出する第２の検出器と、
前記第２の電源から前記第２の超伝導コイルへと供給される電流を遮断する第２の遮断器をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の調整処理の実行中に前記第２の検出器により前記第２の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の遮断器によって前記第２の超伝導コイルに供給される電流を遮断する、
超伝導電磁石装置。
［態様６］
態様５に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度が前記第２の超伝導コイルの超伝導転移温度よりも低い第１の閾値以上になったことに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様７］
態様５～６のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出され、かつ、前記第２の超伝導コイルの温度勾配が所定値以上であることに応じて、前記第１の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様８］
態様１～７のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記制御部は、クエンチした前記第１の超伝導コイルの温度が第２の閾値以下となった場合に、前記第１の調整処理を終了する、
超伝導電磁石装置。
［態様９］
態様１～８のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルと、を収容するクライオスタットをさらに備える、
超伝導電磁石装置。
［態様１０］
態様９に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイルと、前記第２の超伝導コイルとを熱的に接続する伝熱機構をさらに備える、
超伝導電磁石装置。
［態様１１］
態様９～１０のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１２］
態様９～１０のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記クライオスタットに収容される第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記クライオスタット内において、前記第１の超伝導コイル、前記第２の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルがこの順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１３］
態様９～１０のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルが収容される前記クライオスタットとは異なるクライオスタットに収容された第３の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第３の超伝導コイルに電流を供給する第３の電源と、
をさらに備え、
前記第２の超伝導コイル、前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルは、この順に並んで設けられ、
前記制御部は、前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第３の電源が前記第３の超伝導コイルに供給する電流を調整する第２の調整処理も実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１４］
態様１１又は１３のいずれか一態様に記載の超伝導磁石装置であって、
前記制御部は、前記第１の電源及び前記第２の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第２の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第１の制御パターンと、前記第１の電源及び前記第３の電源が前記第１の超伝導コイル及び前記第３の超伝導コイルにそれぞれ電流を供給する第２の制御パターンを実行可能であり、
前記制御部は、前記第１の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第１の調整処理を実行し、
前記制御部は、前記第２の制御パターンの実行中に前記第１の検出器により前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出された場合、前記第２の調整処理を実行する、
超伝導電磁石装置。
［態様１５］
態様１～１４のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の超伝導コイルと前記第２の超伝導コイルとが隣接する、
超伝導電磁石装置。
［態様１６］
態様１～１５のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置であって、
前記第１の検出器は、前記第１の超伝導コイルの電圧を検出することによって、前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出する、
超伝導電磁石装置。
［態様１７］
態様１～１６のいずれか一態様に記載の超伝導電磁石装置と、
荷電粒子ビームを生成して出射する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを前記超伝導電磁石装置へと輸送するビーム輸送系と、
を備える、
粒子線治療システム。
［態様１８］
態様１７に記載の粒子線治療システムであって、
前記加速器は、前記制御部により電流調整が行われている間は荷電粒子ビームを出射しない、
粒子線治療システム。
［態様１９］
第１の超伝導コイルと、
第２の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルに電流を供給し、前記第２の超伝導コイルには電流を供給しない第１の電源と、
前記第１の超伝導コイルには電流を供給せず、前記第２の超伝導コイルに電流を供給する第２の電源と、を備えた超伝導磁石装置の制御方法であって、
前記第１の超伝導コイルのクエンチを検出することと、
前記検出することにより前記第１の超伝導コイルのクエンチが検出されたことに応じて、前記第２の電源が前記第２の超伝導コイルに供給する電流を調整することと、
を含む、
制御方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施形態によれば、超伝導コイルのクエンチが他の構成部品に及ぼす影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係る超伝導電磁石装置の概略図
【図2】制御部の処理例を示すフローチャート
【図3】超伝導コイルにクエンチが発生した際の超伝導コイルの電流及び温度の時間変化を示す図
【図4】一実施形態に係る超伝導電磁石装置の概略図
【図5】制御部の処理例を示すフローチャート
【図6】超伝導コイルにクエンチが発生した際の超伝導コイルの温度の時間変化を示す図
【図7】制御部の処理例を示すフローチャート
【図8】制御部の処理例を示すフローチャート
【図9】一実施形態に係る粒子線治療システムの機器構成図
【発明を実施するための形態】
【0009】
＜第１実施形態＞
＜超伝導電磁石装置の構成＞
図１は、一実施形態に係る超伝導電磁石装置１００の概略図である。例えば、超伝導電磁石装置１００は、粒子線治療において、荷電粒子ビームを治療室内のアイソセンターに対して任意の角度から出射するために、強磁場を発生可能な装置である。超伝導電磁石装置１００は、回路１１０Ａ、１１０Ｂと、クライオスタット１２０Ａ、１２０Ｂと、制御部１３０とを含む。
＜超伝導電磁石装置の構成＞
図１は、一実施形態に係る超伝導電磁石装置１００の概略図である。例えば、超伝導電磁石装置１００は、粒子線治療において、荷電粒子ビームを治療室内のアイソセンターに対して任意の角度から出射するために、強磁場を発生可能な装置である。超伝導電磁石装置１００は、回路１１０Ａ、１１０Ｂと、クライオスタット１２０Ａ、１２０Ｂと、制御部１３０とを含む。
【0010】
回路１１０Ａは、電源１１１Ａと、超伝導コイル１１２Ａと、保護抵抗１１３Ａと、遮断器１１４Ａとを含む。電源１１１Ａは、超伝導コイル１１２Ａに電流を供給する。超伝導コイル１１２Ａは、電源１１１Ａから供給された電流に応じて磁場を発生させる。超伝導電磁石装置１００は、この磁場により荷電粒子ビームを偏向させる。図示しないが、超伝導コイル１１２Ａの内部には、コアが組み込まれてもよい。保護抵抗１１３Ａは、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した場合に超伝導コイル１１２Ａに流れる電流を減衰させる。保護抵抗１１３Ａは、電源１１１Ａに対して超伝導コイル１１２Ａと並列に接続されている。遮断器１１４Ａは、電源１１１Ａから超伝導コイル１１２Ａへと流れる電流を遮断する。遮断器１１４Ａは、電源１１１Ａに対して超伝導コイル１１２Ａと直列に接続されている。
【0011】
クライオスタット１２０Ａは、超伝導コイル１１２Ａを極低温に維持する断熱冷却器であり、超伝導コイル１１２Ａを収容している。クライオスタット１２０Ａにより超伝導コイル１１２Ａが極低温状態に保たれることによって、超伝導コイル１１２Ａは超伝導状態を維持することができる。クライオスタット１２０Ａ には、例えばヘリウム気体、液体ヘリウム、又は液体窒素などの冷媒が用いれられる。
【0012】
制御部１３０は、超伝導電磁石装置１００の作動を制御する。制御部１３０は、制御統括部１３１と、電源制御部１３２Ａ、１３２Ｂとを含む。制御統括部１３１は、超伝導電磁石装置１００全体を統括的に制御する。電源制御部１３２Ａは、回路１１０Ａにおいて電源１１１Ａ及び遮断器１１４Ａを制御して、超伝導コイル１１２Ａへと流れる電流を調整する。
【0013】
制御統括部１３１及び電源制御部１３２Ａ、１３２Ｂはそれぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の１以上のプロセッサ及びメモリを備えた制御回路であってもよい。これらの機能は、メモリに読み出し可能に記憶されたプログラム（ソフトウェア）によって、プロセッサが動作することにより実現されてもよい。プログラムは、例えば超伝導電磁石装置１００の内部の記憶装置に記憶されてもよい。
【0014】
なお、制御統括部１３１及び電源制御部１３２Ａ、１３２Ｂはそれぞれ、プロセッサ及びメモリに代えて、或いはこれらに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に代表される集積回路等のハードウェアを含んで構成されてもよい。
【0015】
また、ここでは、制御統括部１３１及び電源制御部１３２Ａ、１３２Ｂがそれぞれ別個の制御回路である態様を例示している。しかし、制御部１３０が単一の前述したような制御回路で構成され、制御統括部１３１及び電源制御部１３２Ａ、１３２Ｂの各機能を実現してもよい。
【0016】
検出器１４０Ａは、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生したことを検出する。本実施形態では、検出器１４０Ａは、超伝導コイル１１２Ａの電圧を検出する。検出器１４０Ａの検出結果は電源制御部１３２Ａに出力される。電源制御部１３２Ａは、検出器１４０Ａが検出した超伝導コイル１１２Ａの電圧が所定値以上の場合に、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生したと判断してもよい。なお、検出器１４０Ａによる超伝導コイル１１２Ａのクエンチの検出方法としては、公知の技術を適宜用いることができる。例えば、検出器１４０Ａは、超伝導コイル１１２Ａの温度を検出してもよい。この場合、電源制御部１３２Ａは、検出器１４０Ａが検出した超伝導コイル１１２Ａの温度が超伝導転移温度以上の場合に、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生したと判断してもよい。
【0017】
回路１１０Ｂ、電源１１１Ｂ、超伝導コイル１１２Ｂ、保護抵抗１１３Ｂ、遮断器１１４Ｂ、クライオスタット１２０Ｂ、電源制御部１３２Ｂ及び検出器１４０Ｂは、回路１１０Ａ、電源１１１Ａ、超伝導コイル１１２Ａ、保護抵抗１１３Ａ、遮断器１１４Ａ、クライオスタット１２０Ａ、電源制御部１３２Ａ及び検出器１４０Ａとそれぞれ同様であるため説明を省略する。
【0018】
本実施形態では、超伝導電磁石装置１００は二つの回路１１０Ａ、１１０Ｂを有している。そして、回路１１０Ａに含まれる電源１１１Ａは、同じく回路１１０Ａに含まれる超伝導コイル１１２Ａに電流を供給するが、回路１１０Ｂに含まれる超伝導コイル１１２Ｂには電流を供給しない。一方、回路１１０Ｂに含まれる電源１１１Ｂは、同じく回路１１０Ｂに含まれる超伝導コイル１１２Ｂに電流を供給するが、回路１１０Ａに含まれる超伝導コイル１１２Ａには電流を供給しない。つまり、超伝導コイル１１２Ａと超伝導コイル１１２Ｂとは、電源１１１Ａ又は電源１１１Ｂに対して、直列にも並列にも接続しない関係にある。いわば、超伝導コイル１１２Ａと超伝導コイル１１２Ｂとは電気回路的に独立した関係にあるといえる。また、本実施形態では、超伝導コイル１１２Ｂは、超伝導コイル１１２Ａに隣接している。
【0019】
＜クエンチ発生時の作動＞
次に、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の回路１１０Ａ側の作動について説明する。電源制御部１３２Ａは、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生したと判断すると、遮断器１１４Ａを作動させて電源１１１Ａから超伝導コイル１１２Ａへの電流の供給を遮断する。すると、回路１１０Ａは超伝導コイル１１２Ａと保護抵抗１１３Ａの閉回路となる。これにより、超伝導コイル１１２Ａを流れる電流が減衰する。その後、時間の経過に伴い超伝導コイル１１２Ａの温度が低下して超伝導転移温度である温度Ｔ１（図３参照）を下回ると、超伝導コイル１１２Ａが超伝導状態に復帰可能となる。
次に、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の回路１１０Ａ側の作動について説明する。電源制御部１３２Ａは、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生したと判断すると、遮断器１１４Ａを作動させて電源１１１Ａから超伝導コイル１１２Ａへの電流の供給を遮断する。すると、回路１１０Ａは超伝導コイル１１２Ａと保護抵抗１１３Ａの閉回路となる。これにより、超伝導コイル１１２Ａを流れる電流が減衰する。その後、時間の経過に伴い超伝導コイル１１２Ａの温度が低下して超伝導転移温度である温度Ｔ１（図３参照）を下回ると、超伝導コイル１１２Ａが超伝導状態に復帰可能となる。
【0020】
さて、本実施形態のように複数の超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂが設けられている場合、一方の超伝導コイルの状態の変化が他方の超伝導コイルに影響を及ぼすことがある。例えば、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した場合、超伝導コイル１１２Ａの電流の変化により超伝導コイル１１２Ａの磁束密度が変化し、超伝導コイル１１２Ｂのクエンチを引き起こす場合がある。また、超伝導コイル１１２Ａの磁束密度の変化により、超伝導コイル１１２Ｂに電磁誘導による誘導起電力が発生することがある。そして、この誘導起電力により超伝導コイル１１２Ｂが過電圧となり、超伝導コイル１１２Ｂに接続する電源１１１Ｂが故障してしまう恐れがある。このように、超伝導コイルのクエンチは、装置の他の構成部品に影響を及ぼすことがある。結果として、超伝導コイルがクエンチした際に、装置が再度所定の動作（例えば粒子線治療において荷電粒子ビームを任意の角度から出射する動作）を行えるようになるまでの復旧に時間を要してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、以下の制御を行うことによって、超伝導コイルのクエンチが他の構成部品に及ぼす影響を低減する。
【0021】
図２は、制御部１３０の処理例を示すフローチャートである。例えば、本フローチャートは、超伝導電磁石装置１００が粒子線治療において荷電粒子ビームを任意の角度から出射するために強磁場を発生させる動作等の所定の動作が行われている間に実行される。
【0022】
Ｓ１０１において、制御部１３０は、遮断器１１４Ａ、１１４Ｂを閉じ、電源１１１Ａ、１１１Ｂから超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂに電流を供給可能な状態にする。具体的には、制御統括部１３１は、電源制御部１３２Ａに対して遮断器１１４Ａを閉じるように指示し、電源制御部１３２Ｂに対して遮断器１１４Ｂを閉じるように指示する。指示を受け付けた電源制御部１３２Ａ、１３２Ｂは、それぞれ遮断器１１４Ａ、１１４Ｂを閉じる。なお、既に遮断器１１４Ａ、１１４Ｂが閉じられているときは、制御部１３０はその状態を維持する。
【0023】
Ｓ１０２において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂに設定電流を供給する。具体的には、制御統括部１３１から指示を受けた電源制御部１３２Ａ、１３２Ｂはそれぞれ、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂに設定電流が供給されるように、電源１１１Ａ、１１１Ｂを制御する。なお、超伝導コイル１１２Ａの設定電流と超伝導コイル１１２Ｂの設定電流は、同じでもよいし異なっていてもよい。
【0024】
Ｓ１０３において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ａのクエンチを検出したかどうかを確認し、検出した場合はＳ１０４に進み、そうでない場合はＳ１０８に進む。電源制御部１３２Ａは、検出器１４０Ａの検出結果に基づいて、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生したかどうかを確認する。また、電源制御部１３２Ａは、検出器１４０Ａにより超伝導コイル１１２Ａのクエンチが検出された場合、超伝導コイル１１２Ａのクエンチが検出された旨の情報を制御統括部１３１に送信する。
【0025】
Ｓ１０４において、制御部１３０は、遮断器１１４Ａを開く。これにより、電源１１１Ａから超伝導コイル１１２Ａへの電流の供給が遮断され、回路１１０Ａは超伝導コイル１１２Ａと保護抵抗１１３Ａの閉回路となる。よって、超伝導コイル１１２Ａに流れる電流は減衰し、超伝導コイル１１２Ａに蓄積されたエネルギーは保護抵抗１１３Ａで消費される。よって、クエンチを起こした超伝導コイル１１２Ａを損傷等から保護することができる。
【0026】
Ｓ１０５において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を開始する。制御統括部１３１は、超伝導コイル１１２Ａのクエンチが検出された旨の情報を電源制御部１３２Ａから受け付けると、電源制御部１３２Ｂに対して超伝導コイル１１２Ｂの電流調整を行うように指示する。指示を受け付けた電源制御部１３２Ｂは、電源１１１Ｂから超伝導コイル１１２Ｂに供給される電流を調整する。本実施形態では、電源制御部１３２Ｂは、電源１１１Ｂの出力電流を制御することによって、超伝導コイル１１２Ｂに供給される電流を調整する。具体的には、電源制御部１３２Ｂは、電源１１１Ｂが超伝導コイル１１２Ｂに供給する電流を０［Ａ］にすることによって、超伝導コイル１１２Ｂに供給される電流が０［Ａ］となるように調整する。つまり、遮断器１１４Ｂが閉じられ、電源１１１Ｂと超伝導コイル１１２Ｂとが回路的に接続した状態で、超伝導コイル１１２Ｂに供給される電流が調整される。なお、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理（Ｓ１０５）は、遮断器１１４Ａの開動作（Ｓ１０４）と同時に、或いは遮断器１１４Ａの開動作後に可及的速やかに行われてもよい。
【0027】
なお、本実施形態では、電源制御部１３２Ｂは、電流調整処理において電源１１１Ｂが超伝導コイル１１２Ｂに供給する電流を０［Ａ］にするが、他の態様も採用可能である。例えば、電源制御部１３２Ｂは、電流調整処理において電源１１１Ｂが超伝導コイル１１２Ｂに供給する電流を設定電流よりも下げた所定電流（＞０［Ａ］）としてもよい。このような態様でも、電流調整処理を行わない場合と比較して超伝導コイル１１２Ｂの温度上昇を抑制することができる。また、超伝導コイル１１２Ｂへの供給電流を０［Ａ］より大きくすることで、装置の復旧に要する時間が短縮され得る。
【0028】
ここで、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際に、超伝導コイル１１２Ｂに供給される電流を維持し続けることも考えられる。しかし、そうすると、超伝導コイル１１２Ａの電磁誘導による誘導起電力の影響で電源１１１Ｂ及び超伝導コイル１１２Ｂが過電圧となり、電源１１１Ｂが故障する恐れがある。これに対し、本実施形態では、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際に超伝導コイル１１２Ｂに供給される電流が調整されるので、超伝導コイル１１２Ａのクエンチを起因とする電磁誘導による過電圧の影響を低減することができる。
【0029】
Ｓ１０６において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂへ供給される電流が０［Ａ］であることを確認する。そして、Ｓ１０７において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ａが温度Ｔ１［Ｋ］以下であることを確認する。ここで、温度Ｔ１は、超伝導コイル１１２Ａを構成する材料の超伝導転移温度であってもよい。また例えば、温度Ｔ１は、超伝導転移温度よりも低い温度であってもよい。その後、制御部１３０は、Ｓ１０１に戻る。すなわち、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を終了して、再び超伝導コイル１１２Ａ、超伝導コイル１１２Ｂに対して設定電流を供給する。
【0030】
一方、Ｓ１０３からＳ１０８に進んだ場合、制御部１３０は、所定の動作が終了したかどうかを確認し、終了している場合はＳ１０９に進み、そうでない場合はＳ１０３に戻る。所定の動作は例えば、超伝導電磁石装置１００が粒子線治療において荷電粒子ビームを任意の角度から出射するために強磁場を発生させる動作である。
【0031】
Ｓ１０９において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂへの設定電流の供給を終了する。
【0032】
図３は、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂの電流及び温度の時間変化を示す図である。クエンチ発生前、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂの温度は超伝導転移温度（温度Ｔ１）未満となっている。
【0033】
超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生すると、超伝導コイル１１２Ａの温度が上昇し始める。その後、検出器１４０Ａが超伝導コイル１１２Ａのクエンチを検出すると遮断器１１４Ａが開かれる（図２、Ｓ１０４）。超伝導コイル１１２Ａの温度は、遮断器１１４Ａが開かれた後も一時的に上昇する。これは、電流遮断に伴う磁束密度の変化により誘導電流が発生し、その結果として大きな交流損失が発生し 、超伝導コイル１１２Ａの時間あたりの温度変化である温度勾配が大きくなるためである。しかし、その後は超伝導コイル１１２Ａに蓄積されたエネルギーが保護抵抗１１３Ａで消費されるのに応じて徐々に低下していく。
【0034】
一方、超伝導コイル１１２Ｂでは、超伝導コイル１１２Ａのクエンチの発生に応じて、制御部１３０が行う電流調整により供給される電流が低下していく（図２、Ｓ１０５）。これにより、超伝導コイル１１２Ａの磁束密度の変化等の影響を受けて超伝導コイル１１２Ｂの温度が上昇したとしても、超伝導コイル１１２Ｂの温度勾配がなだらかになる。よって、超伝導状態を維持しつつ、超伝導コイル１１２Ｂに供給される電流を下げていくことが可能となる。これにより、超伝導コイル１１２Ｂのクエンチの発生や、過電圧による電源１１１Ｂ及び超伝導コイル１１２Ｂの損傷を抑制することができる。
【0035】
ここで、超伝導コイル１１２Ａがクエンチした場合に、超伝導コイル１１２Ｂについても遮断器１１４Ｂを開いて電源１１１Ｂからの電流を遮断することも考えられる。この場合、電源１１１Ｂ及び超伝導コイル１１２Ｂの損傷は抑制することができるものの、保護抵抗１１３Ｂに電流が流れることによって超伝導コイル１１２Ｂの温度が上昇して超伝導コイル１１２Ｂもクエンチしてしまう可能性がある。結果として、超伝導コイル１１２Ａ、超伝導コイル１１２Ｂの両方が超伝導状態へと復帰するのにより時間を要してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、前述したように超伝導コイル１１２Ｂのクエンチの発生を抑制しつつ、過電圧による電源１１１Ｂ及び超伝導コイル１１２Ｂの損傷を抑制することができる。
【0036】
なお、本実施形態では超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した場合に超伝導コイル１１２Ｂの電流調整を行う処理を説明した。この処理と並行して、超伝導コイル１１２Ｂにクエンチが発生した場合に超伝導コイル１１２Ａの電流調整を行う処理を実行してもよい。
【0037】
＜第２実施形態＞
図４は、一実施形態に係る超伝導電磁石装置２００の概略図である。本実施形態の超伝導電磁石装置２００は、主として二つの超伝導コイルが同一のクライオスタット内に収容されている点が第１実施形態の超伝導電磁石装置１００と異なる。以下、第１実施形態の超伝導電磁石装置１００と同様の要素については同様の符号を付して説明を適宜省略する。また、超伝導電磁石装置１００の説明で挙げた変形例等についても、超伝導電磁石装置２００に適宜採用可能である。
図４は、一実施形態に係る超伝導電磁石装置２００の概略図である。本実施形態の超伝導電磁石装置２００は、主として二つの超伝導コイルが同一のクライオスタット内に収容されている点が第１実施形態の超伝導電磁石装置１００と異なる。以下、第１実施形態の超伝導電磁石装置１００と同様の要素については同様の符号を付して説明を適宜省略する。また、超伝導電磁石装置１００の説明で挙げた変形例等についても、超伝導電磁石装置２００に適宜採用可能である。
【0038】
超伝導電磁石装置２００では、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂが同一のクライオスタット２２０に収容されている。そして、超伝導コイル１１２Ａ、超伝導コイル１１２Ｂは、伝熱機構２５０によって熱的に接続されている。伝熱機構２５０としては、例えば低温での熱伝導率特性が高い、アルミニウム等の板や網線が挙げられる。超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂが熱的に接続されることによって、これらを均一に冷却することができ、冷却効率を向上することができる。なお、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂが同一のクライオスタット２２０に収容されている場合に、伝熱機構２５０が省略される構成も採用可能である。なお、伝熱機構２５０が省略される場合でも、同一のクライオスタット２２０に収容されているという点で、超伝導電磁石装置２００の超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂは熱的に接続されている関係にあるといえる。一方で、超伝導電磁石装置１００の超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂは、それぞれ別のクライオスタット１２０Ａ、１２０Ｂに収容されているので、熱的に独立した関係にあるといえる。
【0039】
超伝導電磁石装置２００において、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の処理としては、図２のフローチャートと同様のものを採用することができる。超伝導電磁石装置２００では、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂが同一のクライオスタット２２０に収容され、かつ熱的に接続されている。したがって、超伝導電磁石装置２００は、第１実施形態の超伝導電磁石装置１００よりも、超伝導コイル１１２Ａのクエンチ発生により超伝導コイル１１２Ｂの温度が上昇しやすい。このような場合でも、超伝導コイル１１２Ａのクエンチに起因する電磁誘導による電源１１１Ｂ及び超伝導コイル１１２Ｂの過電圧を抑制しつつ、超伝導コイル１１２Ｂのクエンチの発生も抑制することができる。
【0040】
＜第３実施形態＞
第１実施形態の超伝導電磁石装置１００又は第２実施形態の超伝導電磁石装置２００においては、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の処理として、図２のフローチャートで示す処理と異なる処理を実行可能である。以下では、超伝導電磁石装置１００又は超伝導電磁石装置２００において、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の他の処理例について説明する。
第１実施形態の超伝導電磁石装置１００又は第２実施形態の超伝導電磁石装置２００においては、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の処理として、図２のフローチャートで示す処理と異なる処理を実行可能である。以下では、超伝導電磁石装置１００又は超伝導電磁石装置２００において、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の他の処理例について説明する。
【0041】
図５は、制御部１３０の処理例を示すフローチャートである。図２のフローチャートでは、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した場合に超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を実行する。一方で、超伝導コイル１１２Ａと超伝導コイル１１２Ｂの位置関係や超伝導コイル１１２Ａの温度の状況によっては、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整中に超伝導コイル１１２Ｂにクエンチが発生してしまうことも考えられる。そこで、本フローチャートでは、超伝導コイル１１２Ｂについてもクエンチが発生した場合には遮断器１１４Ｂによる電流遮断を行う。なお、図２のフローチャートと同様の処理については同様の符号を付して説明を適宜省略する。
【0042】
本フローチャートでは、制御部１３０は、Ｓ１０５の後にＳ２０１に進む。すなわち、図２のフローチャートと同様、超伝導コイル１１２Ａのクエンチが検出されると（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、遮断器１１４Ａが開かれ（Ｓ１０４）、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理が行われる（Ｓ１０５）。その後、Ｓ１０５において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂのクエンチを検出したかどうかを確認し、検出した場合はＳ２０２に進み、そうでない場合はＳ１０６に進む。制御部１３０は、検出器１４０Ｂの検出結果に基づいて、超伝導コイル１１２Ｂにクエンチが発生したかどうかを確認する。
【0043】
超伝導コイル１１２Ｂのクエンチが検出されない場合、以降の処理は、図２のフローチャートの処理と同様である（Ｓ１０６、Ｓ１０７）。
【0044】
一方、超伝導コイル１１２Ｂのクエンチが検出された場合、Ｓ２０２において、制御部１３０は、遮断器１１４Ｂを開く。すなわち、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂに流れる電流を遮断器１１４Ｂによって強制的に遮断する。その後、Ｓ２０３において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの温度が温度Ｔ１［Ｋ］以下であることを確認し、Ｓ１０７に進む。
【0045】
以上の処理によれば、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した場合、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行う（Ｓ１０５）。そして、電流調整処理によって超伝導コイル１１２Ｂの温度上昇を抑制できた場合には、超伝導コイル１１２Ａの温度が温度Ｔ１［Ｋ］まで下がったことを確認した上で回路３１０Ａ、遮断器１１４A を閉じる。これにより、超伝導コイル１１２Ｂにクエンチを 発生させることなく超伝導コイル１１２Ａのクエンチ発生からの復旧を行うことができる。よって、超伝導コイル１１２Ａのクエンチ発生から復旧までの時間を短くすることができる。
【0046】
一方で、超伝導コイル１１２Ａのクエンチ発生時に、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行ったとしても、超伝導コイル１１２Ｂにクエンチが発生してしまう場合がある。そのような場合には、遮断器１１４Ｂを開いて超伝導コイル１１２Ｂへの供給電流を遮断することで（Ｓ２０２）、超伝導コイル１１２Ｂに対するクエンチによる損傷等の影響を低減することができる。
【0047】
図６は、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際の超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂの温度の時間変化を示す図である。クエンチ発生前、超伝導コイル１１２Ａ、１１２Ｂの温度は超伝導転移温度（温度Ｔ１）未満となっている。
【0048】
超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生すると、超伝導コイル１１２Ａの温度が上昇し始める。その後、検出器１４０Ａが超伝導コイル１１２Ａのクエンチを検出すると遮断器１１４Ａが開かれる（図５、Ｓ１０４）。超伝導コイル１１２Ａの温度は、遮断器１１４Ａが開かれた後も一時的に上昇する。これは、電流遮断に伴う磁束密度の変化により誘導電流が発生し、その結果として大きな交流損失が発生し 、超伝導コイル１１２Ａの時間あたりの温度変化である温度勾配が大きくなるためである。しかし、その後は超伝導コイル１１２Ａに蓄積されたエネルギーが保護抵抗１１３Ａで消費されるのに応じて徐々に低下していく。
【0049】
一方、熱的に接続した超伝導コイル１１２Ａの温度上昇に伴い、超伝導コイル１１２Ｂでも温度が上昇する。本例では、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理（図 ５、Ｓ１ ０５）によって温度上昇時の温度勾配は抑制されているものの、超伝導コイル１１２Ｂの温度が超伝導転移温度（温度Ｔ１）を上回ってしまう。そのため、検出器１４０Ｂによって超伝導コイル１１２Ｂのクエンチが検出される（図５ 、Ｓ２０１）。その後、遮断器１１４Ｂが開かれて保護抵抗１１３Ｂに電流が流れるため一時的には温度上昇時の温度勾配が大きくなるが、保護抵抗での蓄積エネルギーの消費に応じて徐々に超伝導コイル１１２Ｂの温度が低下する。
【0050】
本実施形態では、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した場合に、まずは超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行い、電流調整処理を行っても超伝導コイル１１２Ｂがクエンチしてしまった場合には遮断器１１４Ｂを開く。このように、超伝導コイル１１２Ｂに対する処理を段階的に行うことによって、超伝導コイル１１２Ａのクエンチ発生から復旧までの時間の短縮と、超伝導コイル１１２Ｂの保護の両立を図ることができる。
【0051】
＜第４実施形態＞
以下では、超伝導電磁石装置１００又は超伝導電磁石装置２００において、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際のさらなる処理例について説明する。本処理例では、超伝導コイル１１２Ａがクエンチした場合に、すぐには超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行わず、一定の状況下では超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持する。超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持しておくことで、超伝導コイル１１２Ａが比較的早期にクエンチした状態から超伝導状態に復帰した場合に、装置の復旧を早めることができる。
以下では、超伝導電磁石装置１００又は超伝導電磁石装置２００において、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際のさらなる処理例について説明する。本処理例では、超伝導コイル１１２Ａがクエンチした場合に、すぐには超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行わず、一定の状況下では超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持する。超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持しておくことで、超伝導コイル１１２Ａが比較的早期にクエンチした状態から超伝導状態に復帰した場合に、装置の復旧を早めることができる。
【0052】
【0053】
本フローチャートでは、制御部１３０は、Ｓ１０４の後にＳ３０１に進む。Ｓ３０１において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持する。
【0054】
Ｓ３０２において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ａの温度がＴ１［Ｋ］以下であるかどうかを確認し、Ｔ１［Ｋ］以下の場合はＳ１０１に戻り、そうでない場合はＳ３０３に進む。そして、Ｓ３０３において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの温度が温度Ｔ２［Ｋ］以下であるかどうかを確認し、温度Ｔ２［Ｋ］以上 の場合はＳ１０５に進み、そうでない場合はＳ３０２に進む。ここで、温度Ｔ２は、超伝導転移温度である温度Ｔ１よりも低い所定温度である（Ｔ２＜Ｔ１）。Ｓ１０５以降の処理は図５のフローチャートと同様である。
【0055】
本処理例によれば、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ａのクエンチが発生した場合でも、超伝導コイル１１２Ｂが温度Ｔ２（＜温度Ｔ１）以下の場合には超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持する（Ｓ３０１）。これにより、超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持している間に超伝導コイル１１２Ａが常伝導状態から超伝導状態に復帰した場合に、装置の復旧を早めることができる。
【0056】
一方で、超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持している状態で超伝導コイル１１２Ｂの温度が温度Ｔ２を超えた場合には、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行うことによって超伝導コイル１１２Ｂの温度上昇を抑制することができる（Ｓ１０５）。さらには、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行っても超伝導コイル１１２Ｂの温度が温度Ｔ１を超えて超伝導コイル１１２Ｂがクエンチしてしまった場合には、遮断器１１４Ｂを開いて超伝導コイル１１２Ｂを保護することができる。
【0057】
＜第５実施形態＞
以下では、超伝導電磁石装置１００又は超伝導電磁石装置２００において、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際のさらなる処理例について説明する。本処理例では、超伝導コイル１１２Ａがクエンチした場合に、すぐには超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行わず、一定の状況下では超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持する点では第４実施形態と同様である。一方で、本実施形態では、超伝導コイル１１２Ｂの温度勾配も考慮して、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行うかどうかを判断する。これにより、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理をより適切に実行することができる。
以下では、超伝導電磁石装置１００又は超伝導電磁石装置２００において、超伝導コイル１１２Ａにクエンチが発生した際のさらなる処理例について説明する。本処理例では、超伝導コイル１１２Ａがクエンチした場合に、すぐには超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行わず、一定の状況下では超伝導コイル１１２Ｂの設定電流を維持する点では第４実施形態と同様である。一方で、本実施形態では、超伝導コイル１１２Ｂの温度勾配も考慮して、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行うかどうかを判断する。これにより、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理をより適切に実行することができる。
【0058】
【0059】
本フローチャートでは、制御部１３０は、Ｓ３０３で超伝導コイル１１２Ｂの温度が温度Ｔ２［Ｋ］以上の場合にＳ４０１に進む。Ｓ４０１において、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの温度勾配（ｄＴ／ｄｔ）が所定値より大きいかどうかを確認し、所定値以上の場合はＳ２０２に進んで遮断器１１４Ｂを開き 、そうでない場合は Ｓ１０５に進む。以降の処理は図７のフローチャートと同様である。
【0060】
温度勾配の所定値は適宜設定可能であるが、例えば所定値は正の値であってもよい。つまり、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの温度が温度Ｔ２以上となり、かつ、温度勾配が所定値（＞０）以上の場合には、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行わずに遮断器１１４Ｂを開いてもよい。これにより、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行っても超伝導コイル１１２Ｂが温度Ｔ１を超えてしまいそうな温度勾配の場合には、速やかに遮断器１１４Ｂを開くことによって超伝導コイル１１２Ｂの損傷等を抑制することができる。一方、制御部１３０は、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理を行えば超伝導コイル１１２Ｂの温度を温度Ｔ１未満で維持できそうな温度勾配の場合には、超伝導コイル１１２Ｂの電流調整処理をおこなってもよい。これにより、超伝導コイル１１２Ａが常伝導状態から超伝導状態に復帰した場合の装置の復旧を早めることができる。
【0061】
なお、図８のフローチャートでは超伝導コイル１１２Ｂの温度及び温度勾配に基づき、超伝導コイル１１２Ｂに供給する電流や遮断器１１４Ｂの動作が制御されている。しかしながら、超伝導コイル１１２Ｂの温度勾配のみに基づいて超伝導コイル１１２Ｂに供給する電流や遮断器１１４Ｂの動作が制御されてもよい。例えば、図７のフローチャートにおいて、Ｓ３０３の条件分岐に変えて図８のＳ４０１の条件分岐を採用してもよい。
【0062】
＜第６実施形態＞
図９は、一実施形態に係る粒子線治療システム１０の機器構成図である。粒子線治療システム１０は、高エネルギーに加速された荷電粒子ビームを癌などの悪性腫瘍に照射し、悪性腫瘍を治療する粒子線治療を行う装置である。粒子線治療システム１０は、加速器２０と、ビーム輸送系３０と、加速制御部４０と、超伝導電磁石装置３００と、を含む。
図９は、一実施形態に係る粒子線治療システム１０の機器構成図である。粒子線治療システム１０は、高エネルギーに加速された荷電粒子ビームを癌などの悪性腫瘍に照射し、悪性腫瘍を治療する粒子線治療を行う装置である。粒子線治療システム１０は、加速器２０と、ビーム輸送系３０と、加速制御部４０と、超伝導電磁石装置３００と、を含む。
【0063】
加速器２０は、荷電粒子ビームを生成して出射する装置であり、例えばシンクロトロン、サイクロトロン、又は線形加速器である。加速器２０で生成された荷電粒子ビームは、ビーム輸送系３０を通じて超伝導電磁石装置３００に導かれる。
【0064】
ビーム輸送系３０は、加速器２０で生成された荷電粒子ビームを超伝導電磁石装置３００へと輸送する。ビーム輸送系３０は、ビーム調整部３１と、真空ダクト３２とを含む。
【0065】
ビーム調整部３１は、荷電粒子ビームの形状、線量、進行方向等を調整する。例えば、ビーム調整部３１には、ビーム形状及び／又は線量を調整するためのビームスリット、荷電粒子ビームの進行方向を調整するための電磁石、荷電粒子ビームのビーム形状を調整するための四極電磁石、並びに、荷電粒子ビームのビーム位置を微調整するためのステアリング電磁石等が、仕様に応じて適宜含まれる。
【0066】
真空ダクト３２は、加速器２０で生成、加速された荷電粒子ビームの減衰を避ける又は低減するために、荷電粒子ビームが通過可能に構成されたダクトである。荷電粒子ビームは、ビーム調整部３１による調整を受けながら真空ダクト３２を通過して、所定の偏向角（例えばφ１）で超伝導電磁石装置３００へと導かれる。
【0067】
荷電粒子ビームが導かれた超伝導電磁石装置３００は、荷電粒子ビームが所定の照射角（例えばθ１）でアイソセンターＯ（患者の患部）に照射されるように、超伝導コイル（例えば超伝導コイル３１２Ａ）が発生させる磁場により荷電粒子ビームをさらに偏向させる。超伝導電磁石装置３００で偏向された荷電粒子ビームは、照射ノズル（不図示）からアイソセンターＯに向けて出射される。照射ノズルは、患者を乗せる治療台が備わった治療室に設けられる。
【0068】
加速制御部４０は、加速器２０及びビーム輸送系３０を制御する。例えば、加速制御部４０は、荷電粒子ビームの出射許可、加速器２０及びビーム輸送系３０に設けられる電磁石の電流値設定等を行う。加速制御部４０は、後述する超伝導電磁石装置３００の制御部３３０と通信可能に接続されている。
【0069】
続いて、超伝導電磁石装置３００について説明する。超伝導電磁石装置３００は、回路３１０Ａ～３１０Ｆと、クライオスタット３２０Ａ、３２０Ｄと、制御部３３０とを含む。
【0070】
回路３１０Ａは、電源３１１Ａと、超伝導コイル３１２Ａとを含む。電源３１１Ａは、超伝導電磁石装置１００の電源１１１Ａと同様の構成を有していてもよく、超伝導コイル３１２Ａは超伝導電磁石装置１００の超伝導コイル１１２Ａと同様の構成を有していてもよい。回路３１０Ｂ～３１０Ｆ、電源３１１Ｂ～３１１Ｆ及び超伝導コイル３１２Ｂ～３１２Ｆはそれぞれ、回路３１０Ａ、電源３１１Ａ及び超伝導コイル３１２Ａと同様の構成を有していてもよい。
【0071】
また、回路３１０Ａ～３１０Ｆは、図示しないが、超伝導電磁石装置１００の保護抵抗１１３Ａ、遮断器１１４Ａに対応する保護抵抗及び遮断器を含む。また、超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆに対して、超伝導電磁石装置１００の検出器１４０Ａに対応する検出器（不図示）がそれぞれ設けられる。
【0072】
本実施形態では、回路３１０Ａに含まれる電源３１１Ａは同じく回路３１０Ａに含まれる電源３ １１Ａに電流を供給するが、他の回路３１０Ｂ～３１０Ｆに含まれる超伝導コイル３１２Ｂ～３１２Ｆには電流を供給しない。電源３１１Ｂ～３１１Ｆも同様に、同じ回路に含まれる超伝導コイルには電流を供給する一方、他の回路に含まれる超伝導コイルには電流を供給しない。つまり、各超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆは、各電源３１１Ａ～３１１Ｆに対して、直列にも並列にも接続しない関係にある。いわば、各超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆは、互いに電気回路的に独立した関係にあるといえる。
【0073】
また、本実施形態では、超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｃは同一のクライオスタット３２０Ａに収容される。すなわち、超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｃは、電気回路的には互いに独立した関係にあるが、熱的には接続した関係にある。また、超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｃは超伝導電磁石装置２００の伝熱機構２５０のような伝熱機構で互いに接続されていてもよい。同様に、超伝導コイル３１２Ｄ～３１２Ｆは、同一のクライオスタット３２０Ｄに収容されるので、電気回路的には互いに独立した関係にあるが、熱的には接続した関係にある。
【0074】
制御部３３０は、超伝導電磁石装置３００の作動を制御する。具体的には、制御部３３０は、回路３１０Ａ～３１０Ｆの電源３１１Ａ～３１１Ｆから超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆに供給される電流を制御する。制御部３３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の１以上のプロセッサ及びメモリを備えた制御回路であってもよい。これらの機能は、メモリに読み出し可能に記憶されたプログラムによって、プロセッサが動作することにより実現されてもよい。プログラムは、例えば超伝導電磁石装置１００の内部の記憶装置に記憶されてもよい。
【0075】
なお、制御部３３０は、プロセッサ及びメモリに代えて、或いはこれらに加えて、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に代表される集積回路等のハードウェアを含んで構成されてもよい。制御部３３０は、単一の制御回路によって実現されてもよいし、制御部３３０の機能が分担された複数の制御回路によって実現されてもよい。また、制御部３３０は、超伝導電磁石装置１００の制御部１３０のように、各電源に対応した電源制御部と、これらを統括する制御統括部を有していてもよい。
【0076】
例えば治療時には、所望の照射角θでアイソセンターＯに向けて荷電粒子ビームを照射するために、制御部３３０において各電源の電流を設定する。そして、制御部３３０側の電流設定が完了すると、制御部３３０から加速制御部４０に治療開始の信号が送られる。この状態で、例えば操作者によって治療開始ボタン（不図示）が押下されると、その信号を加速制御部４０が受け、加速制御部４０が加速器２０に対して荷電粒子ビームの出射許可の指令を出し、治療開始となる。治療が完了した場合は制御部３３０から加速制御部４０に対して治療終了の信号が送られ、その信号を受けた加速制御部４０は荷電粒子ビームの出射を停止する。なお、加速制御部４０及び制御部３３０が担う機能の分担は適宜変更可能である。或いは、単一の制御部によって加速制御部４０及び制御部３３０の機能が実現されてもよいし、一部の機能を担うさらなる制御部が設けられてもよい。また、加速制御部４０は、制御部３３０により超伝導コイルの電流調整処理が行われている間は、荷電粒子ビームの出射許可を行わない。すなわち、電導コイルの電流調整処理が行われている間は、超伝導電磁石装置３００は荷電粒子ビームを出射しない。
【0077】
ここで、超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆのいずれかにクエンチが発生した場合について説明する。例えば、超伝導コイル３１２Ａにクエンチが発生した場合における、超伝導コイル３１２Ｂの電流調整については、図２、図５、図７又は図８に示されるフローチャートと同様の処理を実行し得る。その他、どの超伝導コイルがクエンチした場合にどの超伝導コイルの電流調整処理を行うかについては、クエンチした超伝導コイルから受ける影響の大きさに応じて適宜選択することができる。クエンチした超伝導コイルから受ける影響の大きさは、超伝導コイルの位置関係や熱的な接続関係等によって変わり得る。クエンチした超伝導コイルと電流調整処理を行う超伝導コイルとの関係の一例を表１に示す。
【表1】
【0078】
表１では、クエンチした超伝導コイルに隣接し、かつ熱的に接続した超伝導コイルについて、電流調整処理を行う例を示している。なお、ここでは、複数の超伝導コイルが所定の方向に並んで配置されている場合に、隣り合っている超伝導コイル同士を、互いに隣接する超伝導コイルと呼ぶものとする。複数の超伝導コイルが並ぶ方向は、例えば、超伝導コイルが発生させる磁場の方向に直交する面の方向である。なお、隣接する超伝導コイルの間に、他の構成部品（例えば支持部材やクライオスタットの壁部等）が介在しても構わない。
【0079】
例えば、超伝導コイル３１２Ａがクエンチした場合、超伝導コイル３１２Ａに隣接し、かつ熱的に接続した超伝導コイル３１２Ｂについては、図２、図５、図７又は図８のフローチャートにしたがい電流調整処理を実行する。一方で、超伝導コイル３１２Ａに隣接するものの熱的には接続していない超伝導コイル３１２Ｄについては、電流調整処理を行わない。これは、超伝導コイル３１２Ｂは、超伝導コイル３１２Ａから電磁誘導による過電圧の影響及び超伝導コイル３１２Ａの温度上昇に伴う熱的な影響の両方を受けるため、熱的な影響を受けない超伝導コイル３１２Ｄよりもクエンチ発生の可能性が高いためである。また、両側の超伝導コイルと熱的に接続する超伝導コイル３１２Ｂ又は超伝導コイル３１２Ｅがクエンチした場合には、その両側の超伝導コイルに対して電流調整処理を実行する。このように、電流調整処理の対象を、クエンチした超伝導コイルに隣接し、かつ熱的に接続した超伝導コイルに限定することによって、クエンチ発生の可能性が相対的に高い超伝導コイルに対して電流調整処理を実行することができる。
【0080】
次に、クエンチした超伝導コイルと電流調整処理を行う超伝導コイルとの関係の他の例を表２に示す。
【表2】
【0081】
表２では、クエンチした超伝導コイルと熱的に接続した超伝導コイルについて、電流調整処理を行う例を示している。例えば、超伝導コイル３１２Ａがクエンチした場合、超伝導コイル３１２Ｂに加えて、超伝導コイル３１２Ａに隣接はしないものの熱的に接続する超伝導コイル３１２Ｃについて、図２、図５、図７又は図８のフローチャートにしたがい電流調整処理を実行する。クエンチした超伝導コイルと同一のクライオスタット内に収容されて熱的に接続している超伝導コイルは、クエンチした超伝導コイルの温度上昇の影響を受けて温度が上昇しやすい。したがって、電流調整処理の対象を、クエンチした超伝導コイルに熱的に接続した超伝導コイルとすることによって、クエンチした超伝導コイルから熱的な影響を受けやすい超伝導コイルに対して電流調整処理を実行することができる。
【0082】
次に、クエンチした超伝導コイルと電流調整処理を行う超伝導コイルとの関係の他の例を表３に示す。
【表3】
【0083】
表３では、クエンチした超伝導コイルに隣接し、又は、熱的に接続した超伝導コイルについて、電流調整処理を行う例を示している。例えば、超伝導コイル３１２Ａがクエンチした場合、超伝導コイル３１２Ａに隣接する超伝導コイル３１２Ｂ、３１４Ｄと、超伝導コイル３１２Ａに熱的に接続した超伝導コイル３１２Ｃについて、図２、図５、図７又は図８のフローチャートにしたがい電流調整処理を実行する。超伝導コイル３１２Ｄは、超伝導コイル３１２Ａとは熱的には接続しないが、超伝導コイル３１２Ａに隣接しているため電磁誘導による誘導起電力の影響を受けやすい。そこで、本例では、クエンチした超伝導コイルと熱的には接続していなくとも隣接している超伝導コイルについては電流調整処理を実行する。これにより、クエンチした超伝導コイルと熱的には接続していなくともその影響を受けやすい超伝導コイルに対して電流調整処理を実行することができる。
【0084】
なお、表１～３で示した関係は例示であって、電流調整処理の対象となる超伝導コイルの選択方法は上記に限られない。例えば、熱的な接続の有無に関わらず、クエンチした超伝導コイルに隣接する超伝導コイルに対して電流調整処理を実行してもよい。
【0085】
さて、超伝導電磁石装置３００では、超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆに対して、電源３１１Ａ～３１１Ｆがそれぞれ設けられている。動作時には、超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆに対して各電源３１１Ａ～３１１Ｆから同時に電流を供給してもよいが、必要に応じて電流供給を行う電源を選択してもよい。すなわち、アイソセンターＯに対して所定の照射角θで荷電粒子ビームを照射する場合に、必ずしも全ての超伝導コイル３１２Ａ～３１２Ｆに対して電流を供給する必要が無い場合もある。よって、例えば表４に示すように、アイソセンターＯへの照射角θに応じて、電源供給を行う超伝導コイルを選択してもよい。
【表4】
【0086】
例えば、荷電粒子ビームが超伝導コイル３１２Ａによって生成される磁場領域のみを通過する場合、超伝導コイル３１２Ａのみに電流が供給される（パターンＩ）。また例えば、荷電粒子ビームが超伝導コイル３１２Ａによって生成される磁場領域及び超伝導コイル３１２Ｂによって生成される磁場領域を通過する場合、超伝導コイル３１２Ａ及び超伝導コイル３１２Ｂに電流が供給される（パターンＩＩ）。このように、荷電粒子ビームの通過領域（結果として照射角θ）に応じて電源供給を行う超伝導コイルを選択することによって、超伝導コイルへの不必要な電流の供給を抑制して電力消費を低減することができる。
【0087】
そして、電流供給が行われる超伝導コイルが適宜選択される場合、例えば表５に示すように、その選択状況に応じて電流調整処理を実行する超伝導コイルを選択してもよい。
【表5】
【0088】
例えば、パターンＩＩにおいて超伝導コイル３１２Ｂがクエンチした場合には、制御部１３０は図２、図５、図７又は図８のフローチャートにしたがい超伝導コイル３１２Ａの電流調整処理を実行する。一方で、パターンＩＩＩにおいて超伝導コイル３１２Ｂがクエンチした場合には、制御部１３０は図２、図５、図７又は図８のフローチャートにしたがい超伝導コイル３１２Ｃの電流調整処理を実行する。このように、制御部１３０は、同じ超伝導コイル３１２Ｂがクエンチした場合であっても、その際の各超伝導コイルへの電流の供給状況に応じて電流調整処理の対象を決定してもよい。
【0089】
上記で説明される寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更される。説明に用いた特定の用語及び実施形態に限定されることは意図しておらず、当業者であれば、他の同等の構成要素を使用することができ、上記実施形態は、本発明の趣旨又は範囲から逸脱しない限り、他の変形及び変更も可能である。また、本発明の一つの実施形態に関連して説明した特徴を、たとえ明確に前述していなくても、他の形態とともに用いることも可能である。
【符号の説明】
【0090】
１０ 粒子線治療システム
２０ 加速器
３０ ビーム輸送系
１００ 超伝導電磁石装置
１１１Ａ、１１１Ｂ 電源
１１２Ａ、１１２Ｂ 超伝導コイル
１３０ 制御部
１４０Ａ、１４０Ｂ 検出器
２０ 加速器
３０ ビーム輸送系
１００ 超伝導電磁石装置
１１１Ａ、１１１Ｂ 電源
１１２Ａ、１１２Ｂ 超伝導コイル
１３０ 制御部
１４０Ａ、１４０Ｂ 検出器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
