特許7929742IP Force 特許公報全文掲載

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円形加速器および円形加速器を備える粒子線治療システム

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

特許文献１と特許文献３に記載の、シンクロサイクロトロンまたは偏芯軌道型加速器では、荷電粒子ビームは、エネルギに応じて曲率半径が異なる複数の軌道を有する。したがって、これらの加速器では、出射するエネルギを可変にするために、異なる軌道で荷電粒子ビームを出射する必要がある。荷電粒子ビームを出射するには、高周波キッカのＲＦ電場を荷電粒子ビームのベータトロン振動数に合わせ、共鳴現象を利用して荷電粒子ビームを軌道外に外す。キッカのＲＦ電場により荷電粒子ビームを効率よく取り出すためには、ＲＦ電場とベータトロン振動数とを同期させることが重要である。一方、特許文献１と特許文献２には、ベータトロン振動数を取得する手段は開示されていない。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決すべく、本発明に従う円形加速器は、周回する荷電粒子ビームに第１の高周波電圧を印加して加速する円形加速器であって、荷電粒子ビームに第１の高周波を印加する電極と、電極内に設けられ、荷電粒子ビームの位置を検出する位置モニタとを備える。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明によれば、荷電粒子ビームに高周波を印加して加速させる電極内に設けられたビーム位置モニタにより、荷電粒子ビームの位置を検出することができる。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本円形加速器の外観を示す斜視図である。
【図2】 円形加速器の横断面図である。
【図3】 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ方向から見た断面図である。
【図4】 エネルギ毎のビーム軌道を示す図である。
【図5】 円形加速器の運動パターンを示す図である。
【図6】 加速空洞と回転コンデンサを示す断面図である。
【図7】 加速空洞とビーム位置モニタとを示す断面図である。
【図8】 三角板電極を用いたビーム位置モニタの概略図である。
【図9】 ビーム位置モニタの平面図である。
【図10】 ビーム位置モニタの変形例を示す平面図である。
【図11】 荷電粒子ビームがビーム位置モニタを通過する様子を、図９のＸＩ－ＸＩ方向から見た説明図である。
【図12】 図１１に対応し、荷電粒子ビームがビーム位置モニタを通過する位置に応じて、ビーム位置モニタが出力する信号の様子を示すタイムチャートである。
【図13】 ビーム位置モニタがビーム位置を計測する際の、円形加速器の運転フローの一例を示す。
【図14】 ビーム位置モニタが荷電粒子ビームのベータトロン振動数を取得する際のデータの一例を示す図である。
【図15】 計測されたビーム位置から荷電粒子ビームのベータトロン振動数を算出するフローの一例を示す図である。
【図16】 ディー電極内にビーム位置モニタを設ける構成を示す説明図である。
【図17】 実施例２に係り、ビーム位置モニタを有する円形加速器を用いた粒子線治療システムの構成を示す図である。

代表図 図1本件の代表的な図

１：粒子線治療システム、１０：加速空洞、１１：加速間隙、１２：ディー電極、１３：ダミーディー電極、１４：内導体、１５：外導体、１６：ビーム位置モニタ、１７：荷電粒子ビーム、１８：絶縁スペーサ、１９：ビーム位置モニタ信号線、２０：入力カプラ、２１：高周波電源、２２：回転コンデンサ、３８：主磁極、３９：円形加速器、４０：主電磁石、４１：ヨーク、４２：主コイル、４３：セプタムコイル、４４：ピーラ磁場領域、４５：リジェネレータ磁場領域、４６：ビーム用貫通孔、４７：高エネルギビーム輸送系、４８：コイル用貫通孔、４９：真空引き用貫通孔、５０：高周波系用貫通孔、５２：イオン入射部、５３：イオン源、５４：低エネルギビーム輸送系、６０：クライオスタット、７０：高周波キッカ、８０：最大エネルギ軌道、８１：最低出射エネルギ軌道、８２：ビーム出射経路入口、８６：高周波キッカ電源、１００：右側三角板電極、１０１：左側三角板電極、１０２：陽子、１０３：電子、１０４：スリット、１０５：上側の電極、１０６：下側の電極、１０７：ビームの通過する通路、１１０：ビーム位置モニタ信号処理部、１１１：高周波キッカ制御部、１２１，１３１：溝部、１９０：回転ガントリ、１９１：制御装置、１９２：照射装置、２００：患者、２０１：治療台

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