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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-01
(45)【発行日】2024-02-09
(54)【発明の名称】放射線治療装置
(51)【国際特許分類】
A61N 5/10 20060101AFI20240202BHJP
【ＦＩ】
A61N5/10 Q
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2019168554
(22)【出願日】2019-09-17
(65)【公開番号】P2021045275
(43)【公開日】2021-03-25
【審査請求日】2022-08-24
(73)【特許権者】
【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】佐々井 健蔵
【審査官】鈴木 敏史
(56)【参考文献】
【文献】再公表特許第２０１８／００３１７９（ＪＰ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１２９３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１２４２０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｎ ５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
治療計画に基づいて荷電粒子線を出射する加速器と、前記加速器の前記荷電粒子線の出射時間を計測する時間計測部と、
前記時間計測部に計測された前記出射時間に基づいて前記加速器を制御する第１制御部と、
前記第１制御部が前記加速器を制御している間において、前記加速器が前記荷電粒子線を出射しているか否かを判定する出射判定部と、を備え、
前記時間計測部は、前記出射判定部により前記加速器が前記治療計画に沿って必要な出力に設定された前記荷電粒子線を出射していると判定されている時間を前記加速器の前記荷電粒子線の前記出射時間に合算し、前記出射判定部により前記加速器が前記荷電粒子線を出射していないと判定されている時間を前記加速器の前記荷電粒子線の前記出射時間に合算せず、
前記出射判定部により前記加速器が前記荷電粒子線を出射していないと判定されている時間は、前記荷電粒子線の出力が前記治療計画に基づく出力に沿わない時間を含む、
放射線治療装置。
【請求項2】
前記出射判定部は、前記加速器が前記荷電粒子線を出射しているか否かの判定として、前記加速器における前記荷電粒子線の生成状態を示す情報に基づいて前記荷電粒子線の出射が正常か否かを判定する、請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項3】
前記出射判定部は、前記加速器における前記荷電粒子線の生成状態を示す情報に基づいて前記荷電粒子線を出射しているか否かを判定し、
前記荷電粒子線の生成状態を示す情報とは、前記加速器に含まれる構成を監視し、当該構成の動作状況を検出することで得られる情報である、請求項１又は２に記載の放射線治療装置。
【請求項4】
前記加速器は、荷電粒子を生成する生成源を有し、前記出射判定部は、前記生成源での前記荷電粒子の生成状態を示す情報に基づいて前記加速器が前記荷電粒子線を出射しているか否かを判定する、請求項２又は３に記載の放射線治療装置。
【請求項5】
前記加速器は、前記荷電粒子線が通過する軌道上に設けられ、開閉により前記荷電粒子線の通過及び遮蔽を制御するストッパを有し、前記出射判定部は、前記ストッパの開閉状態を示す情報に基づいて前記加速器が前記荷電粒子線を出射しているか否かを判定する、請求項２～４の何れか一項に記載の放射線治療装置。
【請求項6】
前記加速器は、高周波電力を出力する信号源を有し、前記出射判定部は、前記高周波電力の状態を示す情報に基づいて前記加速器が前記荷電粒子線を出射しているか否かを判定する、請求項２～５の何れか一項に記載の放射線治療装置。
【請求項7】
前記荷電粒子線のビーム経路に設けられ、前記荷電粒子線の状態を測定する複数の荷電粒子線計測部と、前記複数の荷電粒子線計測部の測定結果に基づき、前記加速器を制御する複数の第２制御部と、
を備え、
前記第１制御部及び前記複数の第２制御部のそれぞれは、それぞれ互いに独立して前記加速器を制御する、請求項１～６の何れか一項に記載の放射線治療装置。
【請求項8】
前記加速器は、前記荷電粒子線の出射を規制するインターロックを有し、前記時間計測部は、前記インターロックが前記荷電粒子線の出射を規制していない場合には前記出射時間の計測を継続し、前記インターロックが前記荷電粒子線の出射を規制している場合には前記出射時間の計測を終了する、
請求項１～７の何れか一項に記載の放射線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放射線治療装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、放射線を照射してがん細胞を死滅させる療法で用いられる装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された中性子捕捉療法装置は、中性子を照射してがん細胞を死滅させる中性子捕捉療法で用いられる。この中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線の電流を測定する第１の電流測定部と、第１の電流測定部よりも下流側で荷電粒子線の電流を測定する第２の電流測定部と、測定された電流値に基づいて加速器を制御する制御部と、を備えている。この中性子捕捉療法装置は、第１の電流測定部と第２の電流測定部により荷電粒子線の輸送中に電流値の低下を測定し、その電流値の低下に応じた制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－１９１６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の中性子捕捉療法装置において、制御部による電流値に基づく加速器の制御手段に加えて、制御部とは独立したタイマーを含む制御系統による加速器の制御手段が考えられる。タイマーを含む制御系統は、例えば、計測開始から経過した時間が予め定められた照射完了時間に達する場合に加速器を制御し、放射線治療を終了する。このため、一時的に当初の治療計画に沿わない荷電粒子線の照射があった場合（例えば、一時的な出射の停止）、タイマーを含む制御系統は、制御部により更新された治療計画によらず荷電粒子線の照射を終了してしまうおそれがある。
【0005】
本発明は、荷電粒子線の出射を適切なタイミングで終了させることができる放射線治療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】
本発明の一側面に係る放射線治療装置は、荷電粒子線を出射する加速器と、加速器の荷電粒子線の出射時間を計測する時間計測部と、時間計測部に計測された出射時間に基づいて加速器を制御する第１制御部と、第１制御部が加速器を制御している間において、加速器が荷電粒子線を出射しているか否かを判定する出射判定部と、を備え、時間計測部は、出射判定部により加速器が荷電粒子線を出射していると判定されている時間を加速器の荷電粒子線の出射時間に合算し、出射判定部により加速器が荷電粒子線を出射していないと判定されている時間を加速器の荷電粒子線の出射時間に合算しない。
【0007】
この放射線治療装置は、出射判定部により加速器が荷電粒子線を出射していると判定されている時間を荷電粒子線の出射時間に合算する時間計測部と、時間計測部により計測された出射時間に基づいて加速器を制御する第１制御部と、を備えている。このような構成によれば、出射時間には加速器が荷電粒子線を出射していないと判定されている時間が合算されないため、第１制御部は、荷電粒子線の出射状況に応じた制御を行うことができる。以上より、この放射線治療装置は、荷電粒子線の出射を適切なタイミングで終了させることができる。
【0008】
一実施形態においては、出射判定部は、加速器における荷電粒子線の生成状態を示す情報に基づいて荷電粒子線を出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部は、出射判定部における荷電粒子線の生成状態を示す情報に基づく判定により、荷電粒子線の出射時間を計測することができる。これにより、この放射線治療装置は、荷電粒子線の出射時間を適切に計測することができる。
【0009】
一実施形態においては、加速器は、荷電粒子を生成する生成源を有し、出射判定部は、生成源での荷電粒子線の生成状態を示す情報に基づいて加速器が荷電粒子線を出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部は、出射判定部における生成源での荷電粒子線の生成状態を示す情報に基づく判定により、荷電粒子線の出射時間を計測することができる。これにより、この放射線治療装置は、加速器における荷電粒子線の出射時間を適切に計測することができる。
【0010】
一実施形態においては、加速器は、荷電粒子線が通過する軌道上に設けられ、開閉により荷電粒子線の通過及び遮蔽を制御するストッパを有し、出射判定部は、ストッパの開閉状態を示す情報に基づいて加速器が荷電粒子線を出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部は、出射判定部におけるストッパの開閉状態を示す情報に基づく判定により、荷電粒子線の出射時間を計測することができる。これにより、この放射線治療装置は、加速器内のストッパの開閉状態を示す情報に基づき、加速器における荷電粒子線の出射時間を適切に計測することができる。
【0011】
一実施形態においては、加速器は、高周波電力を出力する信号源を有し、出射判定部は、高周波電力の状態を示す情報に基づいて加速器が荷電粒子線を出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部は、出射判定部における信号源の高周波電力の状態を示す情報に基づく判定により、荷電粒子線の出射時間を計測することができる。これにより、この放射線治療装置は、加速器内の信号源の高周波電力の状態を示す情報に基づき、加速器における荷電粒子線の出射時間を適切に計測することができる。
【0012】
荷電粒子線のビーム経路に設けられ、荷電粒子線の状態を測定する複数の荷電粒子線計測部と、複数の荷電粒子線計測部の測定結果に基づき、加速器を制御する複数の第２制御部と、を備え、第１制御部及び複数の第２制御部のそれぞれは、それぞれ互いに独立して加速器を制御してもよい。この場合、時間計測部における出射時間及び複数の信号計測部における測定結果に基づき、第１制御部及び複数の第２制御部は加速器を制御することができる。第１制御部及び複数の第２制御部は加速器はそれぞれ独立しているため、この放射線治療装置は、複数の条件に基づき荷電粒子線の出射を適切なタイミングで終了させることができる。
【0013】
一実施形態においては、加速器は、荷電粒子線の出射を規制するインターロックを有し、時間計測部は、インターロックが荷電粒子線の出射を規制していない場合には出射時間の計測を継続し、インターロックが荷電粒子線の出射を規制している場合には出射時間の計測を終了してもよい。インターロックが荷電粒子線の出射を規制していない場合は、荷電粒子線の出射が停止したとしても、例えば自動復旧が可能な一時的な停止と見なすことができる。従って、時間計測部は、出射時間の計測を継続し、上述の一時的な停止を、出射時間に合算しない時間として取り扱うことができる。一方、インターロックが荷電粒子線の出射を規制した場合、その解除に時間を要するおそれがある。従って、時間計測部は、インターロックが荷電粒子線の出射を規制している場合には出射時間の計測を終了する。これにより、時間計測部が不要に長時間の計測を行うことを抑制できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、荷電粒子線の出射を適切なタイミングで終了させることができる放射線治療装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】一実施形態に係る放射線治療装置の一例である中性子捕捉療法システムを示す概略図である。
【図2】一実施形態に係る放射線治療装置の荷電粒子線の出射状況を示すグラフである。
【図3】一実施形態に係る放射線治療装置の制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0017】
放射線治療装置は、放射線療法によるがん治療等に利用される装置である。放射線治療装置は、例えば、荷電粒子線治療装置又は中性子捕捉療法装置等である。荷電粒子線治療装置は、イオン源装置で生成した荷電粒子を加速して荷電粒子線として出射する。荷電粒子線とは、電荷を持った粒子を高速に加速した物であり、例えば、陽子線、中性子線、重粒子（重イオン）線、電子線等が挙げられる。また、中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線をターゲットに照射することによって中性子線を発生させる。放射線治療装置は、患者の体内の腫瘍（被照射体）に対し、荷電粒子線又は中性子線を照射するものである。
【0018】
本実施形態では、放射線治療装置の一例である中性子捕捉療法装置を用いて説明する。図１に示される放射線治療装置の一例である中性子捕捉療法装置１は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）を用いたがん治療を行う装置である。中性子捕捉療法装置１では、例えばホウ素（１０Ｂ）が投与された患者（被照射体）１００の腫瘍に中性子線Ｎを照射する。患者１００は、診療台１０１上に配置されている。
【0019】
中性子捕捉療法装置１は、加速器２を備えている。加速器２は、負イオン等の荷電粒子を加速して、荷電粒子線Ｋを形成させ、予め設定されたエネルギーの荷電粒子線Ｒを出射する装置である。本実施形態では加速器２としてサイクロトロンが採用されている。なお、加速器２として、サイクロトロンに代えて、他の円形加速器（例えば、シンクロトロン）、線形加速器（例えば、ライナック）、又は静電加速器等の他の加速器を用いてもよい。本実施形態において、荷電粒子線Ｋと荷電粒子線Ｒとは異なる荷電粒子で構成されていてもよいし、同一の荷電粒子で構成されていてもよい。本実施形態では、荷電粒子線Ｋは加速した負イオンＰにより生成されたビームであり、荷電粒子線Ｒは荷電粒子線Ｋを構成する負イオンＰから電荷を剥ぎ取って生成された陽子ビームである。この加速器２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する能力を有している。
【0020】
詳細には、加速器２は、負イオンＰが周回する真空箱２１と、負イオンＰを発生させるイオン源装置２２（生成源の一例）と、イオン源装置２２から真空箱２１に負イオンを供給するイオン供給口２３と、を有している。また、加速器２は、一対の磁極（不図示）の間に配置された一対の加速電極２４と、加速電極２４に高周波電力を供給する信号源２５と、負イオンＰを捕捉するストッパ２６と、を有している。さらに、加速器２は、負イオンＰから電子を剥ぎ取るフォイルストリッパー２７と、フォイルストリッパー２７によって軌道変更された陽子を取り出す出射口２８と、インターロック２９と、有している。
【0021】
真空箱２１は、その内部において負イオンが供給され、加速した負イオンを出射する。真空箱２１には、真空排気用の排気口（不図示）が設けられている。この排気口には真空ポンプ（不図示）が接続されている。真空箱２１の内部は、真空ポンプによって真空化される。真空箱２１には、円環状のコイルに囲われた一対の磁極（不図示）が互いに対向して配置されている。一対の磁極のそれぞれの形状は、円柱状を呈する。一対の磁極は、円盤面を向かい合わせている。磁極を囲むコイルに電流を供給することにより、一方の磁極から他方の磁極へ向かう磁束が発生する。すなわち、真空箱２１の内部において、円環状のコイルに囲われた一対の磁極により電磁石が形成されている。真空箱２１の内部は、一対の磁極の円盤面と略同径の円盤を上面又は底面とした円柱状を呈する。
【0022】
真空箱２１には、その内部にイオン源装置２２で生成された負イオンＰを供給するイオン供給口２３が設けられている。イオン源装置２２は、水素ガスなどの原材料中でアーク放電を行って負イオンＰを生成する装置である。イオン源装置２２は加速器２の外部に配置されていてもよいし、加速器２の内部に設けられていてもよい。イオン源装置２２で生成された負イオンＰは、イオン供給口２３を介して真空箱２１内に引き込まれるように供給される。
【0023】
イオン源装置２２は、イオン源モニタ（不図示）を含む。イオン源モニタは、アーク放電に使用する電流値又は電圧値等の信号をリアルタイムで検出する。イオン源モニタは、例えば、電流計、電圧計、流量計、又はファラデーカップなどである。イオン源モニタは、検出結果をイオン源装置２２での負イオンＰの生成状態を示す情報（荷電粒子線の生成状態を示す情報の一例）として、後述する出射判定部４０のイオン源判定部に出力する。なお、このような情報をイオン源情報と称する場合がある。
【0024】
真空箱２１内に供給された負イオンＰは、高周波の電圧がかけられている加速電極２４によって周回しながら加速する。加速電極２４は、高周波電力を出力する信号源２５と接続している。加速電極２４は、信号源２５から供給された高周波電力により作動し、負イオンＰを加速させる。加速電極２４により加速した負イオンＰは、次第にエネルギーを増す。エネルギーが増せば負イオンＰの回転半径は大きくなり、螺旋運動をしているような周回軌道を描く。このとき、加速した負イオンＰは荷電粒子線Ｋを形成する。
【0025】
信号源２５は、信号源モニタ（不図示）を含む。信号源モニタは、高周波電力を出力する場合の高周波電力、高周波電力の電流値又は高周波電力の電圧値等の信号をリアルタイムで検出する。信号源モニタは、例えば、電流計、電圧計、又は温度計などである。信号源モニタは、検出結果を高周波電力の状態を示す情報（荷電粒子線の生成状態を示す情報の一例）として、後述する出射判定部４０の信号源判定部に出力する。なお、このような情報を高周波電力情報と称する場合がある。
【0026】
ストッパ２６は、真空箱２１内の荷電粒子線Ｋが通過する軌道上に設けられ、開閉により荷電粒子線Ｋの通過及び遮蔽を制御する。すなわち、ストッパ２６が荷電粒子線Ｋの軌道を開放している場合、ストッパ２６は、荷電粒子線Ｋを通過させる。ストッパ２６が荷電粒子線Ｋの軌道を閉塞している場合、ストッパ２６は、荷電粒子線Ｋを遮蔽する。ストッパ２６は、例えばファラデーカップである。ストッパ２６が荷電粒子線Ｋの軌道を閉塞している場合、ストッパ２６は、例えば、イオン供給口２３を介して真空箱２１内に供給された負イオンＰの捕捉をする。
【0027】
ストッパ２６は、ストッパモニタ（不図示）を含む。ストッパモニタは、ストッパ２６の開閉をリアルタイムで検出する。ストッパモニタは、例えば、ストッパ２６の開放及び閉塞のそれぞれに定められた開閉信号を取得する。ストッパモニタは、例えば、ストッパ２６が荷電粒子線を通過させている状態に「ＯＦＦ」の開閉信号を取得する。ストッパモニタは、例えば、ストッパ２６が荷電粒子線を遮蔽させている状態に「ＯＮ」の開閉信号を取得する。ストッパモニタは、開閉信号をストッパ２６の開閉状態を示す情報（荷電粒子線の生成状態を示す情報の一例）として、出射判定部４０のストッパ判定部に出力する。なお、このような情報を開閉情報と称する場合がある。
【0028】
フォイルストリッパー２７は、荷電粒子線Ｋを構成する負イオンＰから電子を奪い、陽子を出射口２８まで誘導する。フォイルストリッパー２７は、加速器２の径方向に沿って延在するストリッパー駆動軸２７ａと、ストリッパー駆動軸２７ａの先端に設けられたフォイル２７ｂと、ストリッパー駆動軸２７ａを一対の磁極の径方向に沿って進退自在に駆動させるフォイル駆動部２７ｃと、を備えている。フォイル駆動部２７ｃは、高精度のモータ等を備えており、フォイル駆動部２７ｃの駆動制御によってストリッパー駆動軸２７ａは１０－２ｍｍ～１０－１ｍｍの単位で進退し、その結果、フォイル２７ｂが負イオンＰ（荷電粒子線Ｋ）の周回軌道を交差するように進退自在となる。
【0029】
フォイル２７ｂは、例えば炭素製の薄膜からなる。フォイル２７ｂは、周回する負イオンＰ（荷電粒子線Ｋ）の周回軌道上に侵入して負イオンＰに接触すると、その負イオンＰから電子を剥ぎ取る。電子を剥奪されて負電荷から正電荷となった陽子（加速粒子）は、周回軌道の曲率が反転し、その軌道が周回軌道の外側に飛び出す方向に向けて変更される。反転後の陽子の軌道上には、陽子を真空箱２１内から取り出すための出射口２８が設けられている。すなわち、真空箱２１は、フォイルストリッパー２７によって軌道が変更される陽子の軌道上に出射口２８を設けている。したがって、フォイル２７ｂは、負イオンＰから電子を奪うことで、結果的に陽子を出射口２８まで誘導することになる。以上により、誘導された陽子により形成された荷電粒子線Ｒは、フォイルストリッパー２７から出射口２８を介して加速器２から出射される。なお、加速器２は、フォイル２７ｂの周辺に磁束を発生させる空芯コイルを含む磁束調整部をさらに有している。
【0030】
フォイルストリッパー２７は、負イオンＰから剥ぎ取る電子の電子量を計測する（荷電粒子線計測部の一例）。計測された電子量（つまり、電荷、照射線量率）をリアルタイムで検出するものである。フォイルストリッパー２７は、検出結果を後述する第２制御部７０に出力する。なお、「線量率」とは、単位時間当たりの線量を意味する。
【0031】
インターロック２９は、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を制御する。すなわち、インターロック２９が作動しないことで、加速器２は荷電粒子線Ｋ及び荷電粒子線Ｒを出射することができる。インターロック２９は、例えば、イオン源装置２２、信号源２５又はストッパ２６に備えられるハード構成でもよく、加速器２に備えられるハード構成及びソフト構成の少なくとも一方であってもよい。システムによる指示に基づき、又は、オペレータ等の指示に基づき、インターロック２９が作動する場合、インターロック２９は加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止する。インターロック２９が作動し、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止している場合、中性子捕捉療法装置１は、自動的に復旧しない。すなわち、インターロック２９が加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止している場合、オペレータの操作等の外部からの介入がない限り、中性子捕捉療法装置１による患者１００への中性子線Ｎの照射は実行されない。例えば、オペレータによってインターロック２９のリセットキーが回されることにより、インターロック２９は手動復旧される。インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止している場合、インターロック２９は、自動復旧不可である情報を出射判定部４０に出力する。
【0032】
加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、中性子線生成部Ｍへ送られる。中性子線生成部Ｍは、ビームダクト３とターゲット７とを含む。加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト３を通り、ビームダクト３の端部に配置されたターゲット７へ向かって進行する。このビームダクト３に沿って複数の四極電磁石４、電流モニタ５（荷電粒子線計測部の一例）、及び走査電磁石６が設けられている。複数の四極電磁石４は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｒのビーム軸調整を行うものである。
【0033】
電流モニタ５は、ターゲット７に照射される荷電粒子線Ｒの電流値（つまり、電荷、照射線量率）をリアルタイムで検出するものである（信号計測部の一例）。電流モニタ５は、荷電粒子線Ｒに影響を与えずに電流測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ（DC Current Transformer）が用いられている。電流モニタ５は、検出結果を後述する第２制御部７１に出力する。
【0034】
具体的には、電流モニタ５は、ターゲット７に照射される荷電粒子線Ｒの電流値を精度よく検出するため、四極電磁石４による影響を排除すべく、四極電磁石４より下流側（荷電粒子線Ｒの下流側）で走査電磁石６の直前に設けられている。すなわち、走査電磁石６はターゲット７に対して常時同じところに荷電粒子線Ｒが照射されないように走査するため、電流モニタ５を走査電磁石６よりも下流側に配設するには大型の電流モニタ５が必要となる。これに対し、電流モニタ５を走査電磁石６よりも上流側に設けることで、電流モニタ５を小型化することができる。
【0035】
走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット７に対する荷電粒子線Ｒの照射制御を行うものである。この走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒのターゲット７に対する照射位置を制御する。
【0036】
中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｒをターゲット７に照射することにより中性子線Ｎを発生させ、患者１００に向かって中性子線Ｎを出射する。中性子捕捉療法装置１は、ターゲット７と、遮蔽体９と、減速材８と、コリメータ１０と、ガンマ線検出部１１と、を備えている。
【0037】
また、中性子捕捉療法装置１は、コントローラ３０を備えている。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されており、中性子捕捉療法装置１を総合的に制御する電子制御ユニットである。コントローラ３０は、例えば、中性子捕捉療法装置１の自動復旧を実施する。
【0038】
ターゲット７は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを生成するものである。ここでのターゲット７は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）やリチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）により形成され、例えば直径１６０ｍｍの円板状を成している。なお、ターゲット７は、円板状に限らず、他の形状であってもよい。また、ターゲット７は固体状に限らず液体状であってもよい。
【0039】
減速材８は、ターゲット７で生成された中性子線Ｎのエネルギーを減速させるものである。減速材８は、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる第１の減速材８Ａと、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる第２の減速材８Ｂと、からなる積層構造を有している。
【0040】
遮蔽体９は、発生させた中性子線Ｎ、及び当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等を外部へ放出されないよう遮蔽するものである。遮蔽体９は、減速材８を囲むように設けられている。遮蔽体９の上部及び下部は、減速材８より荷電粒子線Ｒの上流側に延在しており、これらの延在部にガンマ線検出部１１が設けられている。
【0041】
コリメータ１０は、中性子線Ｎの照射野を整形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口１０ａを有する。コリメータ１０は、例えば中央に開口１０ａを有するブロック状の部材である。
【0042】
ガンマ線検出部１１は、荷電粒子線Ｒの照射により中性子線生成部Ｍから発生するガンマ線をリアルタイムで検出するものである。ガンマ線検出部１１としては、シンチレータや電離箱、その他様々なガンマ線検出機器を採用することができる。本実施形態において、ガンマ線検出部１１は、ターゲット７の周囲で減速材８より荷電粒子線Ｒの上流側に設けられている。
【0043】
ガンマ線検出部１１は、荷電粒子線Ｒの上流側に延在する遮蔽体９の上部及び下部の内側にそれぞれ配置されている。なお、ガンマ線検出部１１の数は特に限定されず、一つであってもよく、三つ以上であってもよい。ガンマ線検出部１１を三つ以上設けるときは、ターゲット７の外周を囲むように所定間隔で設けることができる。ガンマ線検出部１１は、例えば、ガンマ線の検出結果をコントローラ３０に出力する。このガンマ線検出部１１を備えていない構成でもよい。
【0044】
本実施形態における荷電粒子線Ｒのビーム経路は、荷電粒子線Ｒが生成される地点から患者１００に照射される地点までを指す。すなわち、荷電粒子線Ｒのビーム経路は、加速器２内のフォイルストリッパー２７を始点とし、患者１００を終点とする。荷電粒子線Ｒのビーム経路は、加速器２、ビームダクト３、ターゲット７、減速材８及びコリメータ１０の各内部を指す。荷電粒子線Ｒのビーム経路は、ターゲット７を終点としてもよい。
【0045】
中性子捕捉療法装置１は、加速器２における荷電粒子線Ｋの出射を制御する電子制御ユニット３１を備えている。電子制御ユニット３１は、例えば、コントローラ３０と同一の構成を有する。電子制御ユニット３１は、出射判定部４０と、時間計測部５０と、第１制御部６０と、を有する。なお、出射判定部４０、時間計測部５０、及び、第１制御部６０は、１つの電子制御ユニット３１に含まれることなく、互いに独立した電子制御ユニット内に設けられていてもよい。
【0046】
出射判定部４０は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する。出射判定部４０は、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの生成状態を示す情報に基づいて荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する。出射判定部４０は、イオン源装置２２のイオン源モニタからのイオン源情報に基づき、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定するイオン源判定部を有する。また、出射判定部４０は、信号源２５の信号源モニタからの高周波電力情報に基づき、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する信号源判定部を有する。さらに、出射判定部４０は、ストッパ２６のストッパモニタからの開閉情報に基づき、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定するストッパ判定部を有する。
【0047】
出射判定部４０のイオン源判定部は、イオン源装置２２のイオン源モニタからのイオン源情報を用いて判定する場合、予め定められた閾値であるイオン源閾値とイオン源情報とを比較して加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する。イオン源閾値は、イオン源情報の単位に応じて、電流値又は電圧値等が定められる。イオン源情報がイオン源閾値を下回った場合、出射判定部４０のイオン源判定部は、イオン源装置２２が負イオンＰを生成する際に必要な電力が供給されておらず、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを所定の出力で出射していないと判定する。すなわち、イオン源情報がイオン源閾値を下回った場合、出射判定部４０のイオン源判定部は、加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していないと判定する。イオン源情報がイオン源閾値以上の場合、出射判定部４０のイオン源判定部は、加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していると判定する。
【0048】
出射判定部４０の信号源判定部は、信号源２５の信号源モニタからの高周波電力情報を用いて判定する場合、予め定められた閾値である信号源閾値と高周波電力情報とを比較して加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する。信号源閾値は、高周波電力情報の単位に応じて、電力、電流値又は電圧値等が定められる。高周波電力情報が信号源閾値を下回った場合、出射判定部４０の信号源判定部は、信号源２５が加速電極２４に必要な高周波電力が供給されておらず、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを所定の出力で出射していないと判定する。すなわち、高周波電力情報が信号源閾値を下回った場合、出射判定部４０の信号源判定部は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定する。高周波電力情報が信号源閾値以上の場合、出射判定部４０の信号源判定部は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定する。
【0049】
出射判定部４０のストッパ判定部は、ストッパ２６のストッパモニタからの開閉情報を用いて判定する場合、開閉情報の内容に応じて加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する。開閉情報である開閉信号が「ＯＮ」である場合、出射判定部４０のストッパ判定部は、ストッパ２６が負イオンＰを捕捉又は遮蔽しており、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを所定の出力で出射していないと判定する。すなわち、開閉情報である開閉信号が「ＯＮ」である場合、出射判定部４０のストッパ判定部は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定する。開閉情報である開閉信号が「ＯＦＦ」である場合、出射判定部４０のストッパ判定部は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定する。
【0050】
出射判定部４０において、イオン源情報に基づく判定、高周波電力情報に基づく判定及び開閉情報に基づく判定のうち、１又は複数の判定が実施される。出射判定部４０は、実施される全ての判定において加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合に、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定する。すなわち、出射判定部４０は、上記複数の判定のうち、１つ以上の判定において加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定された場合、加速器２は荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定する。出射判定部４０は、判定結果を時間計測部５０に送信する。
【0051】
なお、上記の判定によって荷電粒子線Ｋ，Ｒが出射されていないと判断された場合、出射判定部４０は、インターロック２９により加速器２は荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しておらず、且つ、自動復旧可であると判定してもよい。出射判定部４０は、該判定結果を時間計測部５０に送信してもよい。また、上記の判定によって荷電粒子線Ｋ，Ｒが出射されていないと判断された場合、中性子捕捉療法装置１はコントローラ３０により自動的に復旧する自動復旧がなされる。
【0052】
出射判定部４０のイオン源判定部によりイオン源情報がイオン源閾値を下回ったと判定された場合、コントローラ３０は、例えば、イオン源装置２２におけるアーク放電に使用する電流値又は電圧値を所定の値まで引き上げる自動復旧を実行する。出射判定部４０の信号源判定部により高周波電力情報が信号源閾値を下回ったと判定された場合、コントローラ３０は、例えば、信号源２５における高周波電力、高周波電力の電流値又は高周波電力の電圧値を所定の値まで引き上げる自動復旧を実行する。出射判定部４０のストッパ判定部により開閉情報における開閉信号が「ＯＮ」であると判定された場合、コントローラ３０は、例えば、ストッパ２６が作動した原因を解決し、ストッパ２６が負イオンＰを通過させる自動復旧を実行する。
【0053】
時間計測部５０は、加速器２の荷電粒子線Ｒの出射時間を計測する。出射時間とは、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると出射判定部４０により判定された条件下での時間である。出射時間は、患者１００に中性子線Ｎを照射している時間に換算することができる。時間計測部５０は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定されている時間を加速器２の荷電粒子線Ｒの出射時間に合算する。時間計測部５０は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定されている時間を加速器２の荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間に合算しない。時間計測部５０は、出射判定部４０の判定結果を受信しない場合、出射時間の計測を終了する。
【0054】
時間計測部５０は、インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制していない場合には出射時間の計測を継続する。時間計測部５０は、インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制している場合には出射時間の計測を終了する。時間計測部５０は、インターロック２９による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射の規制に関する信号を直接受信してもよく、出射判定部４０を介して受信してもよい。
【0055】
時間計測部５０が出射判定部４０を介してインターロック２９による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射の規制に関する信号を受信する場合を説明する。インターロック２９が作動した場合、出射判定部４０は自動復旧不可である情報を受信し、出射判定部４０は自動復旧不可であると判定する。すなわち、インターロック２９が作動した場合、出射判定部４０は、インターロック２９により加速器２は荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定する。
【0056】
イオン源情報に基づく判定、高周波電力情報に基づく判定及び開閉情報に基づく判定のうち、１又は複数の判定が実施された場合を想定する。実施されている全ての判定において加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合であっても、インターロック２９が作動した場合、出射判定部４０は、インターロック２９により加速器２は荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しておらず、且つ、自動復旧不可であると判定する。時間計測部５０は、インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制している場合には出射時間の計測を終了する。
【0057】
出射判定部４０がインターロック２９から自動復旧不可である情報を受信していない場合、出射判定部４０は、上記の１又は複数の判定に基づき、加速器２の荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射状況を判定する。時間計測部５０は、インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制していない場合には出射時間の計測を継続する。
【0058】
第１制御部６０は、時間計測部５０に計測された出射時間に基づいて加速器２を制御する。第１制御部６０は、患者１００に対する治療計画に基づき、中性子線Ｎを照射する予定の時間である予定出射時間を定める。第１制御部６０は、時間計測部５０に計測された出射時間が予定出射時間になった場合、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止する。第１制御部６０は、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止した後、加速器２の制御を終了する。すなわち、時間計測部５０に計測された出射時間が予定出射時間に到達しない限りは、第１制御部６０は、加速器２の制御を継続する。なお、出射判定部４０は、第１制御部６０が加速器２を制御している間において加速器２が荷電粒子線Ｒを出射しているか否かを判定する。
【0059】
中性子捕捉療法装置１は、加速器２における荷電粒子線Ｒの出射を制御する複数の電子制御ユニット３２，３３を備えている。複数の電子制御ユニット３２，３３のそれぞれは、例えば、電子制御ユニット３１と同一の構成を有する。電子制御ユニット３２は、加速器２における荷電粒子線Ｒの出射を制御する第２制御部７０を備えている。電子制御ユニット３３は、加速器２における荷電粒子線Ｒの出射を制御する第２制御部７１を備えている。第１制御部６０、第２制御部７０及び第２制御部７１は、例えば、それぞれ独立した電子制御ユニットである。第１制御部６０、第２制御部７０及び第２制御部７１は、それぞれ互いに独立して加速器２を制御する。
【0060】
第２制御部７０は、フォイルストリッパー２７に計測された電子量に基づいて加速器２を制御する。第２制御部７０は、患者１００に対する治療計画に基づき、中性子線Ｎを照射する際の予定の出力である予定出力と、予定出力に対して許容される誤差範囲である許容誤差範囲と、を予め定める。第２制御部７０は、フォイルストリッパー２７に計測された電子量から中性子線Ｎの出力である電子換算出力を算出する。
【0061】
第２制御部７０は、電子換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まっている場合、加速器２による荷電粒子線Ｒの出射を維持する。第２制御部７０は、電子換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まっていない場合、電子換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内収まるように加速器２を制御する。第２制御部７０は、例えば、電子換算出力が所定の時間維持された場合に、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止する。第２制御部７０は、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止した後、加速器２の制御を終了する。
【0062】
第２制御部７１は、電流モニタ５に計測された検出結果に基づいて加速器２を制御する。第２制御部７１は、電流モニタ５に計測された検出結果から中性子線Ｎの出力である電流換算出力を算出する。
【0063】
第２制御部７１は、電流換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まっている場合、加速器２による荷電粒子線Ｒの出射を維持する。第２制御部７１は、電流換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まっていない場合、電流換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内収まるように加速器２を制御する。第２制御部７１は、例えば、電流換算出力が所定の時間維持された場合に、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止する。第２制御部７１は、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止した後、加速器２の制御を終了する。
【0064】
第２制御部７０又は第２制御部７１が加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を禁止させた場合、第１制御部６０は、出射判定部４０における判定を終了させ、時間計測部５０による出射時間Ｔ０の計測を終了させ、加速器２の制御を終了する。
【0065】
次に、時間計測部５０による出射時間の計測方法について説明する。図２に示すように、時間計測部５０は出射時間を計測する。図２の（ａ）は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定され続けた場合の加速器２における荷電粒子線Ｒの出射状況と時間との関係を示す。
【0066】
出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合（図２中の「ＯＫ」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０を計測し、合算する。時間計測部５０によって計測された出射時間Ｔ０が予定出射時間Ｔ１に到達した場合、第１制御部６０は、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を終了させる。第１制御部６０は、加速器２の制御を終了する。これにより、出射判定部４０は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かの判定を終了する。時間計測部５０は、出射判定部４０の判定結果を受信しないため、出射時間Ｔ０の計測を終了する。なお、予定出射時間Ｔ１は、治療計画に基づき定められる。
【0067】
図２の（ｂ）は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合と出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定された場合とがそれぞれ発生した場合の加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射状況と時間との関係を示す。図２の（ｂ）は、時間計測部５０の出射時間Ｔ０が予定出射時間Ｔ１に到達するまで、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないとｎ－１（ｎは２以上の整数）回だけ判定された場合を示している。
【0068】
まず、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合（図２中の「ＯＫ」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０を計測し続ける。出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していないと判定された場合（図２中の「ＮＧ（自動復旧可）」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を一時的に中止する。出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定され続けている場合（図２中の「ＮＧ（自動復旧可）」）、時間計測部５０の出射時間Ｔ０は変化しない。コントローラ３０により自動復旧がなされ、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していると判定された場合（図２中の「ＯＫ」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を再開する。
【0069】
時間計測部５０が計測を開始又は再開することにより出射時間Ｔ０を計測し始めた回数がｐ回目のとき（ｐは１以上ｎ以下の整数）、時間計測部５０は、加速器が荷電粒子線を出射していると判定されている時間を計測時間ｔｐとする。時間計測部５０は、すべての計測時間（ｔ１，ｔ２，・・・ｔｎ－１，ｔｎ）を合算し、合計の出射時間Ｔ０を計測する。すなわち、時間計測部５０は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定され続けている時間は、出射時間Ｔ０に合算しない。
【0070】
計測した出射時間が予定出射時間Ｔ１に到達した場合、第１制御部６０は、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を終了させる。第１制御部６０は、加速器２の制御を終了する。これにより、出射判定部４０は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かの判定を終了する。時間計測部５０は、出射判定部４０の判定結果を受信しないため、出射時間Ｔ０の計測を終了する。なお、時間計測部５０が計測を開始してから計測を終了するまでの時間Ｔ２が予定出射時間Ｔ１を超えていたとしても、第１制御部６０は、加速器２の制御を終了しない。
【0071】
図２の（ｃ）は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合と出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定された場合とがそれぞれ発生し、インターロック２９が作動した場合の加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射状況と時間との関係を示す。図２の（ｃ）は、時間計測部５０の出射時間Ｔ０が予定出射時間Ｔ１に到達する前、且つ、インターロック２９が作動する前において、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していないとｍ－１（ｍは２以上の整数）回だけ判定された場合を示している。
【0072】
出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していると判定された場合（図２中の「ＯＫ」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０を計測し続ける。出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していないと判定された場合（図２中の「ＮＧ（自動復旧可）」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を一時的に中止する。出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定され続けている場合（図２中の「ＮＧ（自動復旧可）」）、時間計測部５０の出射時間Ｔ０は変化しない。コントローラ３０により自動復旧がなされ、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合（図２中の「ＯＫ」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を再開する。
【0073】
出射判定部４０において、インターロック２９により加速器２は荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しておらず、且つ、自動復旧不可であると判定された場合（図２中の「ＮＧ（自動復旧不可）」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を終了する。なお、ここでの「計測を終了する」とは、出射時間Ｔ０の計測のために行われる電子制御ユニット３１による制御処理自体を終了する。一方、「出射時間Ｔ０の計測を一時的に中止する」とは、出射時間Ｔ０の計測のために行われる電子制御ユニット３１による制御処理は継続し、計測時間の計測のみを終了する。このとき、コントローラ３０により自動復旧した場合は、すぐに計測時間の計測を再開する。
【0074】
時間計測部５０は、すべての計測時間（ｔ１，ｔ２，・・・ｔｍ－１，ｔｍ）を合算し、合計の出射時間Ｔ０を計測する。計測した出射時間Ｔ０が予定出射時間Ｔ１に到達した場合、第１制御部６０は、加速器２の制御を終了する。計測した出射時間が予定出射時間Ｔ１に到達しておらず、且つ、インターロック２９が作動した場合においても、第１制御部６０は、加速器２の制御を終了する。これにより、出射判定部４０は、加速器２が荷電粒子線Ｒを出射しているか否かの判定を終了する。時間計測部５０は、出射判定部４０の判定結果を受信しないため、出射時間Ｔ０の計測を終了する。なお、時間計測部５０が計測を開始してから計測を終了するまでの時間Ｔ３が予定出射時間Ｔ１以上か否かに関わらず、インターロック２９が作動した時点で第１制御部６０は、加速器２の制御を終了する。
【0075】
次に、図３を参照して、本実施形態における中性子捕捉療法装置１の制御の手順について説明する。まず、コントローラ３０は、荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射する（ステップＳ１１０：出射開始処理）。次に、出射判定部４０は、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射が正常か否かを判定する（ステップＳ１２０：出射判定処理）。出射判定部４０においては、イオン源情報に基づく判定、高周波電力情報に基づく判定及び開閉情報に基づく判定のうち、１又は複数の判定が用いられる。
【0076】
出射判定部４０は、全ての判定において加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定された場合に、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射が正常と判定する。すなわち、出射判定部４０は、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定する。この場合、次に、時間計測部５０は、出射時間の合算を行う（ステップＳ１３０：合算処理）。時間計測部５０は、計測時間ｔｐを出射時間Ｔ０に合算する。
【0077】
出射判定部４０は、上記の判定のうち、いずれか１つの判定において加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していないと判定された場合に、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射が正常ではないと判定する。すなわち、出射判定部４０は、加速器２が荷電粒子線Ｒを出射していないと判定する。この場合、次に、出射判定部４０は、加速器２における荷電粒子線Ｒの出射状況が自動復旧不可か否かを判定する（ステップＳ１５０：復旧判定処理）。出射判定部４０において、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射状況が自動復旧不可ではない（自動復旧が可能である）と判定された場合、出射判定部４０、時間計測部５０及び第１制御部６０は、出射判定処理（Ｓ１２０）から一連の処理を再び行う。このとき、コントローラ３０は、中性子捕捉療法装置１の自動復旧を行う。
【0078】
出射判定部４０において、インターロック２９により加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射状況が自動復旧不可である（自動復旧が不可能である）と判定された場合、第１制御部６０は、自動復旧不可対応処理を実行する（ステップＳ１６０：自動復旧不可対応処理）。第１制御部６０は、加速器２の制御を終了する。時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を終了する。オペレータ等の操作により中性子捕捉療法装置１を再稼働する場合は、コントローラ３０は、出射開始処理（Ｓ１１０）から開始する。
【0079】
時間計測部５０により合算処理（Ｓ１３０）が行われた場合、次に、第１制御部６０は、合算した出射時間Ｔ０が予定出射時間Ｔ１に達したか否かを判定する（ステップＳ１４０：完了判定処理）。合算した出射時間Ｔ０が予定出射時間Ｔ１に達していない場合は、出射判定部４０、時間計測部５０及び第１制御部６０は、出射判定処理（Ｓ１２０）から一連の処理を再び行う。合算した出射時間Ｔ０が予定出射時間Ｔ１に達した場合は、第１制御部６０は、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を終了させる。第１制御部６０は、加速器２の制御を終了する。以上により、中性子捕捉療法装置１の制御が終了する。
【0080】
次に、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１の作用及び効果について説明する。
【0081】
本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射する加速器２と、加速器２の荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間を計測する時間計測部５０と、時間計測部５０に計測された出射時間Ｔ０に基づいて加速器２を制御する第１制御部６０と、第１制御部６０が加速器２を制御している間において、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する出射判定部４０と、を備え、時間計測部５０は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定されている時間を加速器２の荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０に合算し、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定されている時間を加速器２の荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０に合算しない。
【0082】
この中性子捕捉療法装置１は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していると判定されている時間を荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０に合算する時間計測部５０と、時間計測部５０により計測された出射時間Ｔ０に基づいて加速器２を制御する第１制御部６０と、を備えている。このような構成によれば、出射時間Ｔ０には加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定されている時間が合算されないため、第１制御部は、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射状況に応じた制御を行うことができる。以上より、この中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を適切なタイミングで終了させることができる。
【0083】
中性子捕捉療法においては、その治療時間が他の放射線治療方法に比べて長いため、荷電粒子線Ｋ，Ｒ又は中性子線Ｎの出力が治療計画に基づく出力に沿わない時間が生じうる可能性があった。すなわち、長い治療時間が経過する間に、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射が一時的に停止するような時間が介在してしまう。また、従来のタイマーを含む制御系統を中性子捕捉療法装置に適用した場合、タイマーは計測し始めてから経過した時間を計測するので、治療計画に沿わない時間も計測する。このため、実際に適切な出力で出射された荷電粒子線Ｋ，Ｒ又は中性子線Ｎの出射時間が必要な予定出射時間Ｔ１に満たない場合であっても、計測し始めてから経過した時間が予定出射時間Ｔ１に達した場合は終了するおそれがあった。
【0084】
本実施形態の中性子捕捉療法装置１の時間計測部５０によれば、治療計画に沿って必要な出力に設定された荷電粒子線Ｋ，Ｒが出射された時間を計測することができる。このため、第１制御部６０は、時間計測部５０により計測された時間に基づき、治療計画に沿った適切な時間で荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を終了することができる。これにより、他の放射線治療方法と比べて治療時間が長時間である中性子捕捉療法であっても、治療計画に沿った必要な時間だけ荷電粒子線Ｋ，Ｒ又は中性子線Ｎを出射させ、治療計画に沿った時間で終了させることができる。
【0085】
一実施形態においては、出射判定部４０は、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの生成に関する信号に基づいて荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部５０は、出射判定部４０における荷電粒子線Ｋ，Ｒの生成に関する信号に基づく判定により、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０を計測することができる。これにより、この中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０を適切に計測することができる。
【0086】
一実施形態においては、加速器２は、荷電粒子を生成するイオン源装置２２を有し、出射判定部４０は、イオン源装置２２のイオン源情報に基づいて加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部５０は、出射判定部４０におけるイオン源装置２２のイオン源情報に基づく判定により、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０を計測することができる。これにより、この中性子捕捉療法装置１は、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０を適切に計測することができる。
【0087】
一実施形態においては、加速器２は、荷電粒子線Ｋが通過する軌道上に設けられ、開閉により荷電粒子線Ｋの通過及び遮蔽を制御するストッパ２６を有し、出射判定部４０は、ストッパ２６の開閉に基づいて加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部５０は、出射判定部４０におけるストッパ２６の開閉に基づく判定により、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間を計測することができる。これにより、この中性子捕捉療法装置１は、加速器２内のストッパ２６の開閉に基づき、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０を適切に計測することができる。
【0088】
一実施形態においては、加速器２は、高周波電力を出力する信号源２５を有し、出射判定部４０は、高周波電力に基づいて加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定してもよい。時間計測部５０は、出射判定部４０における信号源２５の高周波電力に基づく判定により、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０を計測することができる。これにより、この中性子捕捉療法装置１は、加速器２内の信号源２５の高周波電力に基づき、加速器２における荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０を適切に計測することができる。
【0089】
一実施形態においては、加速器２から出射された荷電粒子線Ｒを輸送するビームダクト３と、ビームダクト３に設けられ、荷電粒子線Ｒの信号を測定する複数の信号計測部（電流モニタ５及びフォイルストリッパー２７）と、複数の信号計測部の測定結果に基づき、加速器２を制御する複数の第２制御部７０，７１と、を備え、第１制御部６０及び複数の第２制御部７０，７１のそれぞれは、それぞれ互いに独立して加速器２を制御してもよい。この場合、時間計測部５０における出射時間Ｔ０及び複数の信号計測部における測定結果に基づき、第１制御部６０及び複数の第２制御部７０，７１は加速器２を制御することができる。第１制御部及び複数の第２制御部は加速器はそれぞれ独立しているため、この中性子捕捉療法装置１は、複数の条件に基づき荷電粒子線の出射を適切なタイミングで終了させることができる。
【0090】
一実施形態においては、加速器２は、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制するインターロック２９を有し、第１制御部６０は、インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制していない場合には加速器２を制御し、インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制している場合には加速器２を制御しなくてもよい。インターロック２９が荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射を規制した場合、その解除に時間を要するおそれがある。インターロック２９による規制中は、第１制御部６０が加速器２を制御しないため、出射判定部４０は、荷電粒子線Ｋ，Ｒが出射している時間か否かを判定しない。このため、時間計測部５０は、荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射時間Ｔ０の合算を行わない。インターロック２９による規制がない場合に、第１制御部６０は出射時間Ｔ０による制御は行う。このため、第１制御部６０は、インターロック２９による規制中に中性子線捕捉療法を終了することを抑制することができる。
【0091】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【0092】
出射判定部４０において、インターロック２９により加速器２は荷電粒子線Ｒを出射しておらず、且つ、自動復旧不可であると判定された場合（図２中の「ＮＧ（自動復旧不可）」）、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を中止しなくてもよい。この場合、オペレータ等の操作に基づきインターロック２９が解除され、復旧した場合は、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を再度始め、復旧前の出射時間Ｔ０に新たに復旧後の出射時間Ｔ０を合算してもよい。
【0093】
時間計測部５０は、出射判定部４０により加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射していないと判定され続けている時間（図２中の「ＮＧ（自動復旧可）」及び「ＮＧ（自動復旧不可）」）を延長時間として計測してもよい。この場合、時間計測部５０は、計測された延長時間を元々の予定出射時間Ｔ１に逐次合算し、更新する。時間計測部５０は、計測を開始した時点からの経過時間が更新されている予定出射時間Ｔ１になった時点で終了するようにしてもよい。
【0094】
本実施形態では第２制御部７０，７１として２種類の制御部を説明したが、３以上の制御部を含む構成であってもよい。中性子捕捉療法装置１は、電流モニタ５において算出された荷電粒子線Ｒの線量、ガンマ線検出部１１において算出されたガンマ線の線量、及び、中性子線Ｎの線量に基づいて、加速器２による荷電粒子線Ｋ，Ｒの出射状況を判定してもよい。複数の第２制御部は、荷電粒子線Ｒの線量、ガンマ線の線量及び中性子線Ｎの線量のそれぞれに対して設定された閾値を、荷電粒子線Ｒの線量、ガンマ線の線量及び中性子線Ｎの線量のそれぞれが下回っている場合にそれぞれ独立して加速器２を制御してもよい。なお、中性子線Ｎの線量は、コリメータ１０において、シンチレータ、光ファイバー、光検出器等を用いて検出される。
【0095】
第２制御部７０は、時間計測部５０に対して、電子換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まらなくなったタイミング及び電子換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まるようになったタイミングを時間計測部５０に送信してもよい。第２制御部７１は、時間計測部５０に対して、電流換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まらなくなったタイミング及び電流換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まるようになったタイミングを時間計測部５０に送信してもよい。時間計測部５０は、これらのタイミングに基づいて出射時間Ｔ０の計測をおこなってもよい。例えば、出射判定部４０における全ての判定において加速器２から荷電粒子線Ｋ，Ｒが出射されていると判定され、且つ、第２制御部７０，７１において電子換算出力及び電流換算出力が予定出力に対して許容誤差範囲内に収まる場合に、時間計測部５０は、出射時間Ｔ０の計測を行う。
【0096】
中性子捕捉療法装置１は、加速器２がライナックであってもよい。この場合、加速器２は、ＤＴＬ（Drift Tube Linac）を有してもよい。出射判定部４０は、イオン源判定部及び信号源判定部の他に、ＤＴＬのモニタからのエネルギー情報に基づき、加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定するＤＴＬ判定部を有してもよい。ＤＴＬ判定部は、予め定められた閾値であるＤＴＬ閾値とモニタから得られたエネルギー情報とを比較して加速器２が荷電粒子線Ｋ，Ｒを出射しているか否かを判定する。出射判定部４０において、イオン源情報に基づく判定、高周波電力情報に基づく判定、及びエネルギー情報に基づく判定のうち、１又は複数の判定が実施される。また、複数の第２制御部に接続し、荷電粒子線Ｒの出射状況を監視するモニタとして、ＣＴ（Current Transformer：電流センサ）、ＤＣＣＴ又はＡＣＣＴ（AlternateCurrent Transformer：交流電流センサ）等が用いられる。
【0097】
中性子捕捉療法装置１は、加速器２が静電加速器であってもよい。この場合、複数の第２制御部に接続し、荷電粒子線Ｒの出射状況を監視するモニタとして、ＤＣＣＴ、核分裂監視装置（Fission Monitor）、3Ｈｅ比例計数管、又はＨ２
＋モニタ等が用いられる。
【0098】
放射線治療装置は、中性子捕捉療法装置１でなくてもよい。放射線治療装置は、陽子線治療装置であってもよい。陽子線治療装置は、加速器２がシンクロトロンであってもよい。加速器２は、イオン源装置、ライナック及びメインリング等を有する。出射判定部４０は、イオン源装置の動作状況、ライナックの動作状況、メインリングの動作状況、又は加速器２内のストッパが退避しているか否か等に基づく判定のうち、１又は複数の判定が実施される。また、複数の第２制御部に接続し、荷電粒子線Ｒの出射状況を監視するモニタとして、電離箱が用いられる。
【0099】
陽子線治療装置は、加速器２がサイクロトロンであってもよい。加速器２は、イオン源装置、信号源、及びチョッパー等を有する。出射判定部４０は、イオン源装置の動作状況、信号源の動作状況、チョッパーの動作状況、又は加速器２内のストッパが退避しているか否か等に基づく判定のうち、１又は複数の判定が実施される。また、複数の第２制御部に接続し、荷電粒子線Ｒの出射状況を監視するモニタとして、電離箱が用いられる。
【符号の説明】
【0100】
１…中性子捕捉療法装置、２…加速器、３…ビームダクト、４…四極電磁石、５…電流モニタ、６…走査電磁石、７…ターゲット、８…減速材、９…遮蔽体、１０…コリメータ、１１…ガンマ線検出部、２１…真空箱、２２…イオン源装置、２３…イオン供給口、２４…加速電極、２５…信号源、２６…ストッパ、２７…フォイルストリッパー、２７ａ…ストリッパー駆動軸、２７ｂ…フォイル、２７ｃ…フォイル駆動部、２８…出射口、２９…インターロック、３０…コントローラ、３１，３２，３３…電子制御ユニット、４０…出射判定部、５０…時間計測部、６０…第１制御部、７０，７１…第２制御部、１００…患者、Ｋ，Ｒ…荷電粒子線、Ｍ…中性子線生成部、Ｎ…中性子線、Ｐ…負イオン、Ｔ０…出射時間、Ｔ１…予定出射時間。
【図1】
【図2】
【図3】