特許ウォッチ

公開番号2024063609
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-13
出願番号2022171696
出願日2022-10-26
発明の名称粒子線治療装置及びその運転方法
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類H05H 13/04 20060101AFI20240502BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】ダクトとの衝突によるビームの損失を抑制して、リング型加速装置の蓄積粒子数を増加できること。
【解決手段】ビーム1の周回軌道に設置されてビーム1の加速と減速を行なう高周波空洞18と、前記周回軌道に設置されてビームのチューンを調整するチューン調整装置16と、前記周回軌道に設置されてビームの進行方向を変えるビーム偏向装置17と、を備えたリング型加速装置12を有する粒子線治療装置10において、リング型加速装置が、ビーム1の水平方向と垂直方向の運動に相関を付与する電磁場を生成する結合ポテンシャル生成装置21を、前記周回軌道に更に備えて構成されたものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ビームの周回軌道に設置されてビームの加速と減速を行う高周波空洞と、
前記周回軌道に設置されてビームのチューンを調整するチューン調整装置と、
前記周回軌道に設置されてビームの進行方向を変えるビーム偏向装置と、を備えたリング型加速装置を有する粒子線治療装置において、
前記リング型加速装置が、ビームの水平方向と垂直方向の運動に相関を付与する電磁場を生成する結合ポテンシャル生成装置を、前記周回軌道に更に備えて構成されたことを特徴とする粒子線治療装置。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記結合ポテンシャル生成装置は、ビームの水平方向と垂直方向のエミッタンスが同程度になったタイミングで、磁場強度を０Ｔにするよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項３】
前記チューン調整装置は、ビームの水平方向のチューンν
x
と垂直方向のチューンν
y
が、ｎ×ν
x
－ｍ×ν
y
＝ｋ(ｎ、ｍ、ｋは整数)を満たすように、ビームのチューンを調整するよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の粒子線治療装置。
【請求項４】
請求項１に記載の粒子線治療装置において、前記結合ポテンシャル生成装置は、ビームの水平方向と垂直方向のエミッタンスが同程度になったタイミングで、磁場強度を０Ｔにして停止することを特徴とする粒子線治療装置の運転方法。
【請求項５】
前記チューン調整装置は、ビームの水平方向のチューンνxと垂直方向のチューンνyが、ｎ×νx－ｍ×νy＝ｋ(ｎ、ｍ、ｋは整数)を満たすように、ビームのチューンを調整することを特徴とする請求項４に記載の粒子線治療装置の運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、リング型加速装置を有する粒子線治療装置及びその運転方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、粒子線治療装置１００はビーム１０１の生成と初期のビーム１０１の加速を実施する入射器１１１と、この入射器１１１からビーム１０１を入射してビーム１０１の加減速を実施するリング型加速装置１１２と、このリング型加速装置１１２から出射したビーム１０１を輸送するビーム輸送系１１３と、ビーム輸送系１１３からのビーム１０１を患者に照射する治療室１１４と、を有して構成される。
【０００３】
リング型加速装置１１２は、その蓄積粒子数ががん治療患者のスループットに比例するため、蓄積粒子数が多いほどよい。従って、リング型加速装置１１２の蓄積粒子数を増やすため、ビーム１０１は入射器１１１からリング型加速装置１１２へ複数回入射される。この入射方法は多重入射(多重周回入射)と呼ばれる。この多重周回入射は、水平方向にビーム軌道を膨らませながらビーム１０１を入射するため、リング型加速装置１１２では、ビーム１０１の水平方向のエミッタンスが垂直方向に比べて非常に大きくなることが知られている。
【０００４】
上述のリング型加速装置１１２は、ビーム１０１の周回軌道にビーム入射調整装置１１５、複数のチューン調整装置１１６、複数のビーム偏向装置１１７、高周波空洞１１８、ビーム出射調整装置１１９及び色収差調整装置１２０が設置されて構成される。ビーム入射調整装置１１５に入射器１１１が接続され、ビーム出射調整装置１１９にビーム輸送系１１３が接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００８－１１２６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粒子線治療装置１００におけるリング型加速装置１１２の蓄積粒子数は、がん治療患者のスループットに比例するため、蓄積粒子数が多いことが重要である。リング型加速装置１１２では、水平方向に膨らむバンプ軌道を生成してビーム１０１を多重周回入射するため、ビーム１０１の垂直方向に比べてビーム１０１の水平方向のビームサイズが大きくなり、ビーム１０１のエミッタンスも垂直方向に比べて水平方向が大きくなる。従って、ビーム１０１の実空間密度は垂直方向が高くなり、その結果、空間電荷効果の影響は垂直方向のビーム１０１に顕著に表れる。
【０００７】
特に、リング型加速装置１１２への入射直後における低エネルギのビーム１０１では空間電荷効果の影響が大きいため、垂直方向のビーム１０１のチューンの広がり(チューンスプレッド)が大きくなり、垂直方向のビーム１０１がチューンダイアグラムの共鳴線に接触してしまう。すると、垂直方向のビーム１０１の振幅が増大してこのビーム１０１がダクトと衝突することで、リング型加速装置１１２の蓄積粒子数が減少する課題があった。
【０００８】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ダクトとの衝突によるビームの損失を抑制して、リング型加速装置の蓄積粒子数を増加させることができる粒子線治療装置及びその運転方法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】
【０００９】
本発明の実施形態における粒子線治療装置は、ビームの周回軌道に設置されてビームの加速と減速を行う高周波空洞と、前記周回軌道に設置されてビームのチューンを調整するチューン調整装置と、前記周回軌道に設置されてビームの進行方向を変えるビーム偏向装置と、を備えたリング型加速装置を有する粒子線治療装置において、前記リング型加速装置が、ビームの水平方向と垂直方向の運動に相関を付与する電磁場を生成する結合ポテンシャル生成装置を、前記周回軌道に更に備えて構成されたことを特徴とするものである。
また、本発明の実施形態における粒子線治療装置の運転方法は、上記粒子線治療装置において、前記結合ポテンシャル生成装置は、ビームの水平方向と垂直方向のエミッタンスが同程度になったタイミングで、磁場強度を０Ｔにして停止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、ダクトとの衝突によるビームの損失を抑制して、リング型加速装置の蓄積粒子数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許