特開 2025-9315 粒子線照射システム

(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】P2025009315

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】粒子線照射システム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20250110BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023112232

(22)【出願日】2023-07-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】龍頭 啓充

【テーマコード（参考）】

4C082

【Ｆターム（参考）】

4C082AA01

4C082AC04

4C082AE01

4C082AT00

4C082AT04

(57)【要約】

【課題】都市部などの限られた敷地に粒子線照射システムを効率よく設けることができ、かつ建設コストの抑制に寄与する。
【解決手段】粒子線照射システム１は、第１建屋２１と、第１建屋２１とは異なる第２建屋２２と、第１建屋２１に設けられ、荷電粒子ビームＢを加速する加速器４と、加速器４で加速された荷電粒子ビームＢを導くビーム輸送ライン５，６と、第２建屋２２に設けられ、ビーム輸送ライン５，６により導かれた荷電粒子ビームＢを照射対象Ｐに照射する照射装置５１とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１建屋と、
前記第１建屋とは異なる第２建屋と、
前記第１建屋に設けられ、荷電粒子ビームを加速する加速器と、
前記加速器で加速された前記荷電粒子ビームを導くビーム輸送ラインと、
前記第２建屋に設けられ、前記ビーム輸送ラインにより導かれた前記荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、
を備える、
粒子線照射システム。

【請求項2】

道路用敷地を挟んで隣接する２つの建屋用敷地の一方に前記第１建屋が建設され、他方に前記第２建屋が建設されている、
請求項１に記載の粒子線照射システム。

【請求項3】

前記ビーム輸送ラインにおいて、前記第１建屋と前記第２建屋とを繋いでいる部分が直線状になっている、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項4】

前記ビーム輸送ラインにおいて、前記第１建屋と前記第２建屋とを繋いでいる部分が地下に設けられている、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項5】

前記加速器が設けられる加速器室の床面と前記照射装置が設けられる照射室の床面の高さが異なる、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項6】

前記加速器が設けられる加速器室の階層と前記照射装置が設けられる照射室の階層が異なる、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項7】

前記照射装置は、前記照射対象が配置されるアイソセンタに向かって前記荷電粒子ビームを出射する角度が固定され、水平方向以外の角度で前記荷電粒子ビームを出射する固定型照射装置である、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項8】

前記照射装置は、前記照射対象が配置されるアイソセンタを中心として前記アイソセンタから等距離の位置を全周に亘って移動し、前記アイソセンタに対する前記荷電粒子ビームの照射方向を変更可能な照射ノズルを備える、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項9】

前記照射装置は、前記照射対象が配置されるアイソセンタを中心として前記アイソセンタから等距離の位置を周方向に移動し、この移動する範囲が２４０度以下であり、前記アイソセンタに対する前記荷電粒子ビームの照射方向を変更可能な照射ノズルを備える、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項10】

前記照射装置は、前記照射対象が配置されるアイソセンタを中心として周方向に延びるスリットが形成され、前記スリットから前記アイソセンタに向かって任意の角度で前記荷電粒子ビームを出射するスリット型照射装置である、
請求項１または請求項２に記載の粒子線照射システム。

【請求項11】

前記照射装置で前記荷電粒子ビームの軌道を偏向しないときの基準軌道が水平方向から傾くように、前記照射装置が傾けられた状態で据え付けられている、
請求項１０に記載の粒子線照射システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、粒子線照射システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、放射線治療用の回転ガントリなどの照射装置を備えた粒子線治療設備がある。この粒子線治療設備を都市部などの限られた敷地に設けるために、１つの建屋の内部で、粒子加速器が設けられる階層と照射装置が設けられる階層を、上階と下階に分ける技術が知られている。しかし、基礎部分である地面から離れた上階に加速器または回転ガントリなどの大型な装置を設けようとすると、建屋を強固に建設する必要がある。さらに、上階と下階を繋ぐビーム輸送ラインの形状が、多くの屈曲部を有する複雑な形状となり、多数の偏向電磁石を設けなければならない。そのため、建設コストが嵩んでしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５４３７５２７号公報

【特許文献2】特開２０１９－１８０６５４号公報

【特許文献3】特開２０２０－７７９号公報

【特許文献4】特開２０２１－１５３７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、都市部などの限られた敷地に粒子線照射システムを効率よく設けることができ、かつ建設コストの抑制に寄与することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態に係る粒子線照射システムは、第１建屋と、前記第１建屋とは異なる第２建屋と、前記第１建屋に設けられ、荷電粒子ビームを加速する加速器と、前記加速器で加速された前記荷電粒子ビームを導くビーム輸送ラインと、前記第２建屋に設けられ、前記ビーム輸送ラインにより導かれた前記荷電粒子ビームを照射対象に照射する照射装置と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明の実施形態により、都市部などの限られた敷地に粒子線照射システムを効率よく設けることができ、かつ建設コストの抑制に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の粒子線照射システムを示す平面図。

【図2】第１実施形態の粒子線照射システムを示す側面図。

【図3】変形例の照射装置としてのハーフガントリを示す側面図。

【図4】第２実施形態の粒子線照射システムを示す側面図。

【図5】第３実施形態の粒子線照射システムを示す側面図。

【図6】第３実施形態の照射装置としてのスリット型照射装置を示す側面図。

【図7】第３実施形態の照射装置としてのスリット型照射装置を示す正面図。

【図8】第３実施形態のビーム輸送ラインを示す側面図。

【図9】従来例のビーム輸送ラインを示す側面図。

【図10】第４実施形態の粒子線照射システムを示す側面図。

【図11】第５実施形態の粒子線照射システムを示す側面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、粒子線照射システムの実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態について図１から図２を用いて説明する。

【0009】

図１の符号１は、第１実施形態の粒子線照射システムである。この粒子線照射システム１は、治療用放射線としての炭素イオンなどの荷電粒子ビームを照射対象としての患者Ｐの病巣組織（がん）に照射して治療を行う所謂粒子線がん治療装置である。

【0010】

粒子線照射システム１を用いた放射線治療技術は、重粒子線がん治療技術などとも称される。この技術は、がん病巣（患部）を炭素イオンがピンポイントで狙い撃ちし、がん病巣にダメージを与えながら、正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが可能とされる。なお、荷電粒子ビームとは、放射線のなかでも電子より重いものと定義され、陽子線、重粒子線などが含まれる。このうち重粒子線は、ヘリウム原子より重いものと定義される。

【0011】

なお、本実施形態は、炭素が用いられた荷電粒子ビームを例示しているが、その他の態様でもよい。例えば、ヘリウム、酸素、またはネオンが用いられた荷電粒子ビームでもよい。

【0012】

重粒子線を用いるがん治療では、従来のエックス線、ガンマ線、陽子線を用いたがん治療と比較してがん病巣を殺傷する能力が高く、患者Ｐの体の表面では放射線量が弱く、がん病巣において放射線量がピークになる特性を有している。そのため、照射回数と副作用を少なくすることができ、治療期間をより短くすることができる。

【0013】

例えば、荷電粒子ビームは、患者Ｐの体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度が低下するとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受け、或る一定の速度まで低下すると急激に停止する。この荷電粒子ビームの停止点はブラッグピークと呼ばれ、高エネルギーが放出される。粒子線照射システム１は、このブラッグピークを患者Ｐの病巣組織（患部）の位置に合わせることにより、正常組織のダメージを抑えつつ、病巣組織のみを死滅させることができる。

【0014】

粒子線照射システム１は、イオン発生器２と線形加速器３と円形加速器４とメイン輸送ライン５とサブ輸送ライン６と回転ガントリ７とを備える。なお、メイン輸送ライン５とサブ輸送ライン６とでビーム輸送ラインが構成されている。

【0015】

イオン発生器２は、荷電粒子である炭素イオンのイオン源を有し、この炭素イオンによって荷電粒子ビームが生成される。線形加速器３は、平面視で直線状を成し、イオン発生器２で発生させたイオンを加速して荷電粒子ビームとする。そして、線形加速器３は、この荷電粒子ビームを円形加速器４に導入させる。

【0016】

円形加速器４は、平面視でリング状を成し、荷電粒子ビームをさらに加速する。ここで、荷電粒子ビームは、円形加速器４を約百万回周回する間に光速の約７０％まで加速される。そして、円形加速器４で加速された荷電粒子ビームが、メイン輸送ライン５とサブ輸送ライン６により回転ガントリ７まで輸送される。この回転ガントリ７の内部には、荷電粒子ビームが照射される患者Ｐが配置される。回転ガントリ７の内部には、荷電粒子ビームが最も集中して照射される位置であるアイソセンタＣが設定されており、このアイソセンタＣに患者Ｐの患部が配置される。

【0017】

なお、イオン発生器２と線形加速器３と円形加速器４とメイン輸送ライン５とサブ輸送ライン６は、内部が真空にされ、一体的に延びる真空ダクト８（ビームパイプ）を備える。この真空ダクト８の内部を荷電粒子ビームが進行する。この真空ダクト８によって、荷電粒子ビームをイオン発生器２から回転ガントリ７まで導く輸送経路が形成されている。つまり、真空ダクト８は、荷電粒子ビームを通過させるために、充分な真空度を有する密閉された連続空間である。

【0018】

円形加速器４は、高周波加速空洞９と偏向電磁石１０と収束電磁石１１とを備える。高周波加速空洞９は、磁場と加速電場の周波数を制御することで炭素イオンを加速するものである。

【0019】

メイン輸送ライン５は、偏向電磁石１２と収束電磁石１３とを備える。メイン輸送ライン５は、円形加速器４から延びている。メイン輸送ライン５の直線状をなす部分には、複数のサブ輸送ライン６が連結されている。

【0020】

それぞれのサブ輸送ライン６は、偏向電磁石１４と収束電磁石１５とを備える。本実施形態では、１本のメイン輸送ライン５に対して２本のサブ輸送ライン６が連結されている。それぞれのサブ輸送ライン６は、回転ガントリ７まで延びている。

【0021】

つまり、メイン輸送ライン５と複数のサブ輸送ライン６から成るビーム輸送ラインは、円形加速器４で加速された荷電粒子ビームを回転ガントリ７まで導くものである。

【0022】

詳細な図示は省略するが、回転ガントリ７は、円筒形状をなす装置である。この回転ガントリ７は、その円筒の軸が水平方向を向くように配置される。この水平軸を中心として回転ガントリ７が全周に亘って回転可能となっている。この回転ガントリ７が、第１実施形態の照射装置となっている。

【0023】

この回転ガントリ７の前端縁と後端縁には、エンドリング（図示略）が固定されている。これらのエンドリングの下方位置には、エンドリングを回転可能な状態で支持し、かつ駆動モータを備える回転駆動部（図示略）が設けられている。これらの回転駆動部は、躯体に支持されている。回転駆動部の駆動力は、エンドリングを介して回転ガントリ７に与えられ、回転ガントリ７が水平軸周りに回転される。

【0024】

また、回転ガントリ７は、偏向電磁石１６と収束電磁石１７と照射ノズル１８とを備える。ここで、照射ノズル１８と偏向電磁石１６と収束電磁石１７が、回転ガントリ７に支持され、回転ガントリ７とともに回転可能となっている。

【0025】

回転ガントリ７には、サブ輸送ライン６から続く真空ダクト８が設けられている。真空ダクト８は、まず、回転ガントリ７の端部からその水平軸に沿って内部に導かれる。そして、真空ダクト８は、回転ガントリ７の外周面よりも外側に向けて一旦延びた後、再び回転ガントリ７の内側に向けて延びる。この真空ダクト８の先端部が配置される照射ノズル１８は、患者Ｐに近接する位置まで延びる。

【0026】

なお、真空ダクト８において、回転ガントリ７の水平軸に沿う部分には、所定の回転機構（図示略）が設けられている。真空ダクト８は、この回転機構よりも外側の部分が静止した状態であり、この回転機構よりも内側の部分が回転ガントリ７の回転とともに回転するようになっている。

【0027】

照射ノズル１８は、真空ダクト８の先端部に設けられ、偏向電磁石１６と収束電磁石１７により導かれた荷電粒子ビームを患者Ｐに向けて照射する。この照射ノズル１８は、回転ガントリ７の内周面に固定されている。なお、荷電粒子ビームは、照射ノズル１８から水平軸に対して直交する方向に照射される。

【0028】

患者Ｐは水平軸の位置に配置され、回転ガントリ７を回転させることで、静止している患者Ｐを中心として照射ノズル１８を回転させることができる。例えば、患者Ｐ（水平軸）を中心として照射ノズル１８を、回転ガントリ７の周方向において、一方と他方に１８０度ずつ回転し、合計で３６０度の任意の角度に回転させることができる。そして、患者Ｐの周囲のいずれの方向からも荷電粒子ビームを照射させることができる。つまり、回転ガントリ７は、サブ輸送ライン６により導かれた荷電粒子ビームの患者Ｐに対する照射方向を変更可能な装置である。そのため、患者Ｐの負担を軽減しつつ、最適な方向から荷電粒子ビームを正確に患部に照射することができる。

【0029】

照射ノズル１８は、照射対象である患者Ｐが配置されるアイソセンタＣを中心として、このアイソセンタＣから等距離の位置を全周に亘って移動し、アイソセンタＣに対する荷電粒子ビームの照射方向を変更可能となっている。

【0030】

詳細な図示は省略するが、照射ノズル１８は、走査電磁石、ビームモニタ、エネルギー変調器などの機器を備える。走査電磁石は、流れる電流量と電流の向きを調整することで、照射ノズル１８から出射される荷電粒子ビームの進行方向を微調整し、比較的狭い範囲で荷電粒子ビームを走査するものである。ビームモニタは、荷電粒子ビームを監視し、ビームの線量と照射位置と平坦度を計測する。エネルギー変調器は、荷電粒子ビームのエネルギーを調整して荷電粒子ビームが患者Ｐの体内に到達するときの深さを調整する。このエネルギー変調器は、例えば、レンジモジュレータ、散乱体、リッジフィルタ、コリメータ、ボーラス、アプリケータ、または、これらの組み合わせである。

【0031】

なお、前述した偏向電磁石１０，１２，１４，１６と収束電磁石１１，１３，１５，１７は、荷電粒子ビームの輸送経路を形成する磁場を発生させる電磁石であり、真空ダクト８の外周を囲むように配置されている。ここで、偏向電磁石１０，１２，１４，１６は、真空ダクト８に沿って荷電粒子ビームの進行方向を変更するものである。また、収束電磁石１１，１３，１５，１７は、荷電粒子ビームの収束および発散を制御するものである。なお、収束電磁石１１，１３，１５，１７は、四極電磁石または六極電磁石などで構成される。

【0032】

なお、本実施形態の偏向電磁石１０，１２，１４，１６と収束電磁石１１，１３，１５，１７は、超電導電磁石で構成されてもよい。

【0033】

図１から図２に示すように、第１実施形態の粒子線照射システム１は、第１建屋２１と、この第１建屋２１とは異なる第２建屋２２と、これらを接続する接続部２３とを備える。第１建屋２１と第２建屋２２は、階層構造の建築物となっている。例えば、第１建屋２１と第２建屋２２のそれぞれが、地面Ｇよりも高い位置に床面Ｆが構築された地上１階と、地面Ｇよりも低い位置に床面Ｆが構築された地下１階を備える。なお、第１建屋２１と第２建屋２２のそれぞれの地下１階の床面Ｆは、同じ位置になるように構築されている。

【0034】

第１建屋２１の地下１階には、線形加速器３と円形加速器４などの装置が設けられる加速器室２４が形成されている。また、第２建屋２２の地下１階には、回転ガントリ７などの装置が設けられる照射室２５が形成されている。

【0035】

図１から図２の例では、理解を助けるために簡略化して図示しているが、実際の回転ガントリ７は、大きな装置である。そのため、円形加速器４などが設けられる加速器室２４と比較して、回転ガントリ７が設けられる照射室２５は、床面Ｆが低く、天井も高く形成されている場合がある。

【0036】

さらに、第１建屋２１には、加速器室２４以外の領域も形成されており、例えば、線形加速器３と円形加速器４を制御するスタッフが居る加速器制御室２６などが形成されている。第２建屋２２には、照射室２５以外の領域も形成されており、例えば、回転ガントリ７を制御するスタッフが居る照射制御室２７などが形成されている。

【0037】

第１建屋２１と第２建屋２２とは、地下に建設された接続部２３を介して接続されている。メイン輸送ライン５は、接続部２３を介して加速器室２４から照射室２５まで延びている。なお、特に図示はしないが、第１建屋２１と第２建屋２２との間には、接続部２３とは別に、人が第１建屋２１と第２建屋２２との間を行き来するための通路が設けられてもよい。

【0038】

第１建屋２１と第２建屋２２の内部は、加速器室２４と照射室２５が設けられる放射線管理区域とそれ以外の通常区域とに分けられる。放射線管理区域とは、人が放射線の不必要な被ばくを防ぐため、放射線量が一定以上ある場所を明確に区分けし、人の不必要な立ち入りを防止するために設けられる区域である。この放射線管理区域の構築は、法令により取り決められている。なお、接続部２３も放射線管理区域の一部である。

【0039】

線形加速器３と円形加速器４とメイン輸送ライン５とサブ輸送ライン６と回転ガントリ７は、運転中に放射線を放射する装置であるため、放射線管理区域に設けられている。放射線管理区域は、放射線を遮蔽する遮蔽壁で仕切られている。一方、通常区域は、放射線の遮蔽を想定していない通常壁で仕切られている。

【0040】

一般に、遮蔽壁の厚さＴは、１～２ｍ以上となっている。なお、遮蔽壁の内部に鉛または鉄などの金属板が設けられている場合には、遮蔽壁の厚さＴが１ｍ未満でもよい。ここでいう遮蔽壁は、放射線管理区域の天井と床とを含む。

【0041】

粒子線照射システム１の設計者は、その設計時にビーム輸送ラインの直線状の部分を第１建屋２１と第２建屋２２とを繋いでいる位置に設けるようにする。例えば、図１に示すように、メイン輸送ライン５において、第１建屋２１と第２建屋２２とを繋いでいる部分が直線状になっている。つまり、接続部２３に配置されるメイン輸送ライン５の一部が、直線状である。このようにすれば、メイン輸送ライン５の周囲に設けられる放射線の遮蔽壁を薄くすることができ、建設コストを抑制することができる。

【0042】

また、図２に示すように、接続部２３は地下に設けられている。つまり、メイン輸送ライン５において、第１建屋２１と第２建屋２２とを繋いでいる部分が地下に設けられている。このようにすれば、メイン輸送ライン５から放射線が屋外に漏れることがない。

【0043】

第１実施形態では、道路用敷地３０を挟んで隣接する２つの建屋用敷地３１，３２の一方に第１建屋２１が建設され、他方に第２建屋２２が建設されている。このようにすれば、人または車両が通行する道路を維持したまま粒子線照射システム１を建設することができる。例えば、都市部などの土地の取得が限られている場所に粒子線照射システム１を建設することができる。なお、ここでいう道路用敷地３０は、歩道と車道と鉄道（線路）と水路（河川、運河）に用いる敷地を含む。道路は、屋外の道路、トンネル、地下道を含む。

【0044】

つぎに、変形例について図３を用いて説明する。前述した実施形態では、照射装置として回転ガントリ７を例示したが、本変形例では、照射装置として半回転型の所謂ハーフガントリ４０を例示する。なお、図３の紙面右側をハーフガントリ４０の正面側（前方側）として説明する。

【0045】

ハーフガントリ４０は、アイソセンタＣに対する荷電粒子ビームＢの照射方向を変更可能な照射ノズル１８を備える。この照射ノズル１８は、照射対象としての患者Ｐが配置されるアイソセンタＣを中心として、アイソセンタＣから等距離の位置を周方向に移動する。この移動する範囲は、２４０度以下である。つまり、ハーフガントリ４０は、その回転範囲が全周の３分の２以下（２４０度以下）の照射装置を示す。このハーフガントリ４０は、全周回転型のガントリと比較して小型となっている。

【0046】

本変形例のハーフガントリ４０の照射ノズル１８は、アイソセンタＣを中心として、その周方向に移動する範囲が１８０度に設定されている。例えば、荷電粒子ビームＢを水平方向に照射するときの照射ノズル１８の位置を０度とした場合、＋９０度から－９０度の範囲に亘って照射ノズル１８が移動可能となっている。周方向の一方と他方に９０度ずつ回転し、合計で１８０度の任意の角度に回転させることができる。例えば、照射ノズル１８は、ハーフガントリ４０の筐体４１に設けられた側面視でＣ字形状をなすＣ字レール４２に沿って移動する。

【0047】

照射ノズル１８が移動する範囲内であれば、アイソセンタＣに対する荷電粒子ビームＢの照射方向が変更可能となっている。例えば、照射ノズル１８が＋９０度の位置にあるときに、荷電粒子ビームＢが患者Ｐの直上から照射される。また、照射ノズル１８が－９０度の位置にあるときに、荷電粒子ビームＢが患者Ｐの直下から照射される。

【0048】

患者Ｐは、移動載置台４３に載置される。この移動載置台４３は、移動アーム４４により支持され、患者Ｐを載置した状態で移動し、患者Ｐの患部をアイソセンタＣに配置する。この移動載置台４３の移動によって患者Ｐを荷電粒子ビームＢの照射位置に移動させて位置合わせを行うことができる。そのため、患者Ｐの病巣組織に最適な精度で荷電粒子ビームＢを照射することができる。

【0049】

移動載置台４３は、ハーフガントリ４０の開いている部分から患者Ｐを進入させてアイソセンタＣに配置することができる。例えば、ハーフガントリ４０の正面の方向（図３の矢印Ｄの方向）から、患者Ｐを載せた移動載置台４３を進入させることができる。このようにすれば、患者Ｐを適切な方向から進入させてアイソセンタＣに配置することができる。

【0050】

第１実施形態では、線形加速器３と円形加速器４などの装置が設けられる第１建屋２１と、回転ガントリ７とハーフガントリ４０などの装置が設けられる第２建屋２２とが分けられて建設されている。このようにすれば、都市部などの限られた敷地に粒子線照射システム１を効率よく設けることができ、かつ建設コストの抑制に寄与することができる。

【0051】

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態について図４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0052】

第２実施形態では、照射装置として固定型照射装置５０を例示する。固定型照射装置５０は、照射対象としての患者Ｐが配置されるアイソセンタＣに向かって荷電粒子ビームを出射する角度が固定されているものである。例えば、水平方向以外の角度であって、垂直方向から患者Ｐに向かって荷電粒子ビームを出射する固定型照射装置５０が照射室２５に設けられている。

【0053】

第２実施形態では、１つの建屋用敷地３３に第１建屋２１と第２建屋２２と接続部２３とが建設されている。第１建屋２１は、地上１階を備える。第２建屋２２は、地上１階と地下１階を備える。さらに、接続部２３は、地上に建設されている。

【0054】

円形加速器４などの装置が設けられる加速器室２４は、第１建屋２１の地上１階に形成されている。一方、固定型照射装置５０が設けられる照射室２５は、第２建屋２２の地下１階に形成されている。つまり、加速器室２４の階層と照射室２５の階層が異なり、加速器室２４の床面Ｆと照射室２５の床面Ｆの高さが異なっている。なお、加速器室２４が地下１階に設けられ、かつ照射室２５が地下２階に設けられている場合もある。

【0055】

メイン輸送ライン５は、第１建屋２１の加速器室２４から接続部２３を介して第２建屋２２の地上１階の所定の部屋２８まで延びる。サブ輸送ライン６は、この部屋２８から下方に向けて屈曲され、第２建屋２２の地下１階の照射室２５まで延びる。荷電粒子ビームは、サブ輸送ライン６の偏向電磁石１４により軌道が下方に向けて曲げられる。

【0056】

第２実施形態では、サブ輸送ライン６から固定型照射装置５０に対して垂直方向または斜め方向に荷電粒子ビームを入射させる場合に、偏向電磁石１４の個数を減らすことができる。例えば、加速器室２４の階層と照射室２５の階層が同じ場合には、円形加速器４から水平方向に向けて飛翔する荷電粒子ビームの軌道を、一旦上方に向け、つぎに水平方向に向けた後に、下方に向けなければならない。つまり、最低３個の偏向電磁石１４が必要である。しかし、第２実施形態では、円形加速器４から水平方向に向けて飛翔する荷電粒子ビームの軌道を、下方に向けるための１個の偏向電磁石１４が有れば充分である。

【0057】

（第３実施形態）
つぎに、第３実施形態について図５から図８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0058】

図５に示すように、第３実施形態では、照射装置としてスリット型照射装置５１を例示する。また、第１建屋２１と第２建屋２２は、道路用敷地３０を挟んで隣接する２つの建屋用敷地３１，３２の一方と他方に建設されている。第１建屋２１は、地下１階を備える。第２建屋２２は、地上１階と地下１階を備える。さらに、接続部２３は、地下に建設されている。

【0059】

円形加速器４などの装置が設けられる加速器室２４は、第１建屋２１の地下１階に形成されている。スリット型照射装置５１が設けられる照射室２５は、第２建屋２２の地下１階に形成されている。

【0060】

ここで、第１建屋２１の地下１階と第２建屋２２の地下１階は、同じ階層でも構築された深さが互いに異なり、加速器室２４の床面Ｆと照射室２５の床面Ｆの高さが異なっている。例えば、加速器室２４の床面Ｆは、照射室２５の床面Ｆよりも高い位置に設けられている。つまり、スリット型照射装置５１は、円形加速器４よりも低い位置に据え付けられている。

【0061】

図６から図７を参照してスリット型照射装置５１について説明する。なお、図６の紙面右側をスリット型照射装置５１の正面側（前方側）として説明する。サブ輸送ライン６の真空ダクト８が延びる方向であって、荷電粒子ビームＢが飛んで来る方向をＸ方向とした場合に、これに直行する紙面上下方向をＹ方向とし、これらに直行する方向をＺ方向として説明する。

【0062】

まず、サブ輸送ライン６の真空ダクト８の端部に、偏向電磁石５２が設けられている。この偏向電磁石５２から側面視で三角形状（扇型）に広がる拡大ダクト５３が設けられている。拡大ダクト５３は、サブ輸送ライン６の真空ダクト８の端部からＹ方向に広がる。この拡大ダクト５３の先端部に本体５４が接続されている。本体５４は、側面視で縦長の長方形状をなしている。拡大ダクト５３と本体５４の内部は、サブ輸送ライン６の真空ダクト８から連続する真空度を有する密閉空間となっている。

【0063】

本体５４の内部には、広い角度範囲から入射する荷電粒子ビームＢを偏向し、アイソセンタＣに収束させる多数の偏向電磁石５５（図７）が設けられている。これらの偏向電磁石５５は、有効磁場領域Ｒ（図６）を生成する。

【0064】

例えば、本体５４の内部には、Ｚ方向に一対をなす偏向電磁石５５が設けられている。２組の偏向電磁石５５は、Ｙ方向に並んで配置されている。１組の偏向電磁石５５で１つの有効磁場領域Ｒが生成される。図６の例では、上下２組の偏向電磁石５５で上下２つの有効磁場領域Ｒを生成することができる。

【0065】

有効磁場領域Ｒは、側面視で三日月形状（クレセント形状）をなすように生成される。有効磁場領域Ｒの強さを制御することで、荷電粒子ビームＢの軌道を制御することができる。アイソセンタＣを中心として、任意の角度で荷電粒子ビームＢを照射することができる。例えば、荷電粒子ビームＢの軌道を偏向しないときの基準軌道の傾きを０度とした場合、アイソセンタＣを中心として、＋８５度から－８５度の範囲に亘って荷電粒子ビームＢの照射角度を変更することができる。

【0066】

なお、基準軌道とは、荷電粒子ビームＢが真空ダクト８からアイソセンタＣに向かって真っすぐに飛ぶ軌道のことである。

【0067】

図６の例では、上下２つの有効磁場領域Ｒが同一形状で同一の強さとなっている。つまり、上下対称の有効磁場領域Ｒが生成されるが、その他の態様でもよい。例えば、有効磁場領域Ｒが上下非対称でもよい。つまり、上下２つの有効磁場領域Ｒが異なる形状と強さであってもよい。さらに、上下のいずれか一方に１つの有効磁場領域Ｒが生成される態様でもよい。なお、アイソセンタＣを中心として周方向に変化する荷電粒子ビームＢの角度の範囲の中央が、荷電粒子ビームＢの基準軌道からずれていてもよい。

【0068】

本体５４の正面側は、側面視で半円形に凹んだ凹部５６となっている。この凹部５６に患者Ｐが配置される。移動載置台４３は、本体５４の正面側の凹部５６から患者Ｐを進入させてアイソセンタＣに配置することができる。例えば、スリット型照射装置５１の正面の方向（図６の矢印Ｄの方向）から、患者Ｐを載せた移動載置台４３を進入させることができる。このようにすれば、患者Ｐを適切な方向から進入させてアイソセンタＣに配置することができる。

【0069】

本体５４の正面側には、照射対象としての患者Ｐが配置されるアイソセンタＣを中心として周方向に延びるスリット５７が形成されている。例えば、縦長のスリット５７（図７）が形成されている。スリット型照射装置５１は、このスリット５７からアイソセンタＣに向かって任意の角度で荷電粒子ビームＢを出射する。なお、スリット５７は、超耐熱・超耐寒性ポリイミドフィルムで閉鎖されており、荷電粒子ビームＢが通過可能な状態で本体５４の内部の真空が保たれている。

【0070】

スリット型照射装置５１は、アイソセンタＣに対する荷電粒子ビームＢの照射方向を変更可能な照射ノズル１８を備える。この照射ノズル１８は、照射対象としての患者Ｐが配置されるアイソセンタＣを中心として、アイソセンタＣから等距離の位置を周方向に移動する。この移動する範囲は、１８０度以下であって、例えば、１７０度以下の範囲である。

【0071】

例えば、荷電粒子ビームＢの基準軌道の傾きを０度とした場合＋８５度から－８５度の範囲に亘って照射ノズル１８が移動可能となっている。周方向の一方と他方に８５度ずつ回転し、合計で１７０度の任意の角度に回転させることができる。例えば、照射ノズル１８は、スリット型照射装置５１の本体５４の凹部５６に設けられた側面視でＣ字形状をなすＣ字レール５８に沿って移動する。

【0072】

照射ノズル１８は、側面視で有効磁場領域Ｒの出射側の形状（境界形状）に沿うように移動する。有効磁場領域Ｒの出射側からアイソセンタＣに向かう荷電粒子ビームＢは、照射ノズル１８を通過し、照射ノズル１８により荷電粒子ビームＢの進行方向が微調整される。

【0073】

図６から図７では、理解を助けるために、スリット型照射装置５１のＸ方向と水平方向とを一致させた状態で図示している。しかし、実際にスリット型照射装置５１を据え付ける場合は、図８に示すように、スリット型照射装置５１の全体が傾けられた状態となる。例えば、本体５４の長手方向（Ｙ方向）が傾斜した状態で床面Ｆに据え付けられる。

【0074】

第３実施形態では、本体５４の上部が患者Ｐに向かうように傾けられている。荷電粒子ビームＢの照射範囲は、アイソセンタＣを中心として１７０度の範囲であるが、スリット型照射装置５１が傾いていることで、患者Ｐの直上から荷電粒子ビームＢを照射することができる。

【0075】

つまり、スリット型照射装置５１で荷電粒子ビームＢの軌道を偏向しないときの基準軌道が水平方向（水平軸）から傾くように、スリット型照射装置５１が傾けられた状態で据え付けられている。このようにすれば、照射対象である患者Ｐに対して荷電粒子ビームＢが照射される角度の範囲が実用的なものとなる。

【0076】

また、スリット型照射装置５１の長手方向を照射室２５の床面Ｆに対して傾斜させて配置することにより、スリット型照射装置５１の配置に必要な天井の高さを低く抑えることができる。

【0077】

第３実施形態では、水平軸に対する荷電粒子ビームＢの基準軌道（Ｘ軸）の傾きの角度は、２５度となっている。なお、この角度は、２０度から９０度の範囲であればよい。

【0078】

このようなスリット型照射装置５１が傾けられた場合において、図５に示すように、照射室２５の床面Ｆが、加速器室２４の床面Ｆよりも低い位置に設けられている。このようにすれば、サブ輸送ライン６からスリット型照射装置５１に対して斜め方向（または縦方向）に荷電粒子ビームＢを入射させる場合に、サブ輸送ライン６の偏向電磁石１４の個数を減らすことができる。

【0079】

図９は、従来例（比較例）のビーム輸送ラインとしてのメイン輸送ライン５とサブ輸送ライン６を示している。この従来例では、加速器室２４の床面Ｆと照射室２５の床面Ｆが同じ高さであることを前提とし、スリット型照射装置５１が傾けられた状態で据え付けられている。この場合において、メイン輸送ライン５から延びる真空ダクト８は、まず、水平方向に向けて延び、サブ輸送ライン６で一旦斜め上方に曲がり、つぎに水平方向に延びた後に、斜め下方に曲がらなければならない。そのため、図９の例では、サブ輸送ライン６に３個の偏向電磁石１４が必要となっている。

【0080】

これに対して第３実施形態では、図８に示すように、メイン輸送ライン５から延びる真空ダクト８は、まず、水平方向に向けて延び、サブ輸送ライン６において、スリット型照射装置５１の近傍で斜め下方に曲がるだけで済む。つまり、サブ輸送ライン６に１個の偏向電磁石１４があれば充分である。

【0081】

なお、第３実施形態では、スリット型照射装置５１の本体５４の上部が患者Ｐに向かうように傾けられているが、この本体５４の上部が患者Ｐから離れるように傾けられてもよい。また、スリット型照射装置５１が傾けられずに用いられてもよい。

【0082】

（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態について図１０を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0083】

第４実施形態では、照射装置としてスリット型照射装置５１を例示する。スリット型照射装置５１は、その全体が傾けられた状態で据え付けられている。この第４実施形態では、前述した第３実施形態（図８）とは逆に、本体５４の上部が患者Ｐから離れるように傾けられている。

【0084】

第４実施形態の第１建屋２１と第２建屋２２は、道路用敷地３０を挟んで隣接する２つの建屋用敷地３１，３２の一方と他方に建設されている。第１建屋２１は、地下１階を備える。第２建屋２２は、地上１階を備える。さらに、接続部２３は、地下に建設されている。第２建屋２２の地下には、接続部２３から続く地下溝２９が形成されている。

【0085】

円形加速器４などの装置が設けられる加速器室２４は、第１建屋２１の地下１階に形成されている。スリット型照射装置５１が設けられる照射室２５は、第２建屋２２の地上１階に形成されている。つまり、加速器室２４の階層と照射室２５の階層が異なり、加速器室２４の床面Ｆと照射室２５の床面Ｆの高さが異なっている。

【0086】

例えば、加速器室２４の床面Ｆは、照射室２５の床面Ｆよりも低い位置に設けられている。つまり、スリット型照射装置５１は、円形加速器４よりも高い位置に据え付けられている。

【0087】

メイン輸送ライン５は、第１建屋２１の加速器室２４から接続部２３を介して第２建屋２２の地下溝２９まで延びる。サブ輸送ライン６は、この地下溝２９から斜め上方に向けて屈曲され、第２建屋２２の地上１階の照射室２５まで延びる。荷電粒子ビームは、サブ輸送ライン６の偏向電磁石１４により軌道が斜め上方に向けて曲げられる。

【0088】

このようなスリット型照射装置５１が傾けられた場合において、照射室２５の床面Ｆが、加速器室２４の床面Ｆよりも高い位置に設けられている。このようにすれば、サブ輸送ライン６からスリット型照射装置５１に対して斜め方向（または縦方向）に荷電粒子ビームを入射させる場合に、サブ輸送ライン６の偏向電磁石１４の個数を減らすことができる。

【0089】

なお、第４実施形態では、スリット型照射装置５１の本体５４の上部が患者Ｐから離れるように傾けられているが、本体５４の上部が患者Ｐに向かうように傾けられてもよい。また、スリット型照射装置５１が傾けられずに用いられてもよい。

【0090】

（第５実施形態）
つぎに、第５実施形態について図１１を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0091】

第５実施形態では、照射装置としてスリット型照射装置５１を例示する。また、１つの建屋用敷地３４に１つの建屋３５が建設されている。建屋３５は、地上１階と地下１階を備える。

【0092】

円形加速器４などの装置が設けられる加速器室２４は、建屋３５の地上１階に形成されている。一方、スリット型照射装置５１が設けられる照射室２５は、建屋３５の地下１階に形成されている。つまり、加速器室２４の階層と照射室２５の階層が異なり、加速器室２４の床面Ｆと照射室２５の床面Ｆの高さが異なっている。

【0093】

メイン輸送ライン５は、建屋３５の地上の加速器室２４から地下の照射室２５まで延びる。荷電粒子ビームは、メイン輸送ライン５の偏向電磁石１２により軌道が曲げられながら、照射室２５まで導かれる。

【0094】

このメイン輸送ライン５は、スリット型照射装置５１の近傍まで延び、スリット型照射装置５１よりも高い位置で水平方向に延びる。そして、サブ輸送ライン６は、メイン輸送ライン５から斜め下方に延び、スリット型照射装置５１に接続されている。荷電粒子ビームは、サブ輸送ライン６の偏向電磁石１４により軌道が下方に向けて曲げられる。

【0095】

このようなスリット型照射装置５１が傾けられた場合において、スリット型照射装置５１がメイン輸送ライン５よりも低い位置に設けられている。このようにすれば、サブ輸送ライン６からスリット型照射装置５１に対して斜め方向（または縦方向）に荷電粒子ビームを入射させる場合に、サブ輸送ライン６の偏向電磁石１４の個数を減らすことができる。

【0096】

以上、本発明が第１実施形態から第５実施形態に基づいて説明されているが、いずれかの実施形態において適用された構成が他の実施形態に適用されてもよいし、各実施形態において適用された構成が組み合わされてもよい。

【0097】

なお、前述の実施形態は、荷電粒子ビームの照射対象として、人間である患者Ｐを例示しているが、その他の態様でもよい。例えば、犬、猫などの動物が照射対象でもよい。これらの動物に対して放射線治療を施す際に粒子線照射システム１が用いられてもよい。

【0098】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、第１建屋２１と第２建屋２２とを備えることにより、都市部などの限られた敷地に粒子線照射システム１を効率よく設けることができ、かつ建設コストの抑制に寄与することができる。

【0099】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0100】

１…粒子線照射システム、２…イオン発生器、３…線形加速器、４…円形加速器、５…メイン輸送ライン、６…サブ輸送ライン、７…回転ガントリ、８…真空ダクト、９…高周波加速空洞、１０…偏向電磁石、１１…収束電磁石、１２…偏向電磁石、１３…収束電磁石、１４…偏向電磁石、１５…収束電磁石、１６…偏向電磁石、１７…収束電磁石、１８…照射ノズル、２１…第１建屋、２２…第２建屋、２３…接続部、２４…加速器室、２５…照射室、２６…加速器制御室、２７…照射制御室、２８…部屋、２９…地下溝、３０…道路用敷地、３１，３２，３３，３４…建屋用敷地、３５…建屋、４０…ハーフガントリ、４１…筐体、４２…Ｃ字レール、４３…移動載置台、４４…移動アーム、５０…固定型照射装置、５１…スリット型照射装置、５２…偏向電磁石、５３…拡大ダクト、５４…本体、５５…偏向電磁石、５６…凹部、５７…スリット、５８…Ｃ字レール、Ｂ…荷電粒子ビーム、Ｃ…アイソセンタ、Ｆ…床面、Ｇ…地面、Ｐ…患者、Ｒ…有効磁場領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】