JP2021159110A - 荷電粒子線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子線の照射時間を短くすることができる荷電粒子線照射装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線照射装置１は、荷電粒子線Ｂを照射する荷電粒子線照射装置１であって、荷電粒子を加速して荷電粒子線Ｂを生成する加速器２と、回転軸線周りに回転可能なガントリ５を有すると共に加速器２で生成された荷電粒子線Ｂを照射する照射部３と、照射部３の外部に設けられ加速器２で生成された荷電粒子線Ｂのエネルギーを減少させるエネルギーディグレーダ４３を有すると共に、加速器２で生成された荷電粒子線Ｂを照射部３へ輸送する輸送部４と、を備え、輸送部４は、エネルギーディグレーダ４３によりエネルギーが減少した荷電粒子線Ｂのエネルギー分布を維持したまま当該荷電粒子線Ｂを照射部３に輸送する。【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子線照射装置に関する。

荷電粒子線照射装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。荷電粒子線照射装置は、荷電粒子を加速して荷電粒子線を生成する加速器と、回転軸周りに回転可能な回転部を有すると共に加速器で生成された荷電粒子線を照射する照射部と、加速器から照射部へ荷電粒子線を輸送する輸送部と、を備える。特許文献１の図４に示す荷電粒子線照射装置は、照射部の上部に、荷電粒子線のエネルギーを選択する選択部（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えている。特許文献１の選択部は、荷電粒子線のエネルギーを低減させるディグレーダと、荷電粒子線の運動量幅を制限するために１対の偏向電磁石及びスリットと、コリメータとを有する。

特開２０１５−１６３２２９号公報

ここで、特許文献１の図４に示す構成では、スリットにより、荷電粒子線のブラッグピークが細くなる。このため、拡大ブラッグピークの形成に必要な荷電粒子線のエネルギーの数が増え、荷電粒子線のエネルギーを切り替える回数が増大し、荷電粒子線の照射時間が長くなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、荷電粒子線の照射時間を短くすることができる荷電粒子線照射装置を提供することを目的とする。

本発明に係る荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置であって、荷電粒子を加速して荷電粒子線を生成する加速器と、回転軸線周りに回転可能な回転部を有すると共に加速器で生成された荷電粒子線を照射する照射部と、照射部の外部に設けられ加速器で生成された荷電粒子線のエネルギーを減少させるディグレーダを有すると共に、加速器で生成された荷電粒子線を照射部へ輸送する輸送部と、を備え、輸送部は、ディグレーダによりエネルギーが減少した荷電粒子線のエネルギー分布を維持したまま当該荷電粒子線を照射部に輸送する。

本発明に係る荷電粒子線照射装置は、照射部の外側の輸送部に、荷電粒子線のエネルギーを減少させるディグレーダが配置される。輸送部は、ディグレーダによりエネルギーが減少した荷電粒子線のエネルギー分布を維持したまま当該荷電粒子線を照射部に輸送する。これにより、輸送部は、荷電粒子線のエネルギーの中から特定の範囲のエネルギーを選択する選択部を設けることなく、当該荷電粒子線をディグレーダから照射部に輸送することができる。従って、選択部を設けた場合に比べて、荷電粒子線のブラッグピークが太くなり、拡大ブラッグピークの形成に必要な荷電粒子線のエネルギーの数が減少し、荷電粒子線のエネルギーを切り替える回数が減少する。以上より、荷電粒子線の照射時間を短くすることができる。

本発明に係る荷電粒子線照射装置において、輸送部は、ディグレーダと照射部との間に設けられ荷電粒子線の形状、大きさ及び発散を調整するコリメータを有してもよい。この場合、コリメータは、ディグレーダを通過した荷電粒子線の形状及び発散を調整することができ、荷電粒子線のエネルギー分布を維持させたままディグレーダから照射部まで輸送することができる。

本発明に係る荷電粒子線照射装置において、輸送部は、ディグレーダによりエネルギーが減少した荷電粒子線が通過可能な口径を有してもよい。この場合、輸送部は、荷電粒子線に対して特定の範囲のエネルギーを選択することなく、荷電粒子線のエネルギー分布を維持させたままディグレーダから照射部まで輸送することができる。

本発明に係る荷電粒子線照射装置において、ディグレーダは、荷電粒子線の運動量分散が６％未満となるように加速器で生成された荷電粒子線のエネルギーを減少させてもよい。ディグレーダにより荷電粒子線のエネルギーを減少させれば減少させるほど荷電粒子線のエネルギー分布は大きく広がる。ディグレーダは、荷電粒子線の運動量分散が６％未満となるようにすることで、荷電粒子線のエネルギー分布の広がりを抑えることができる。このとき、輸送部は、荷電粒子線に対して特定の範囲のエネルギーを選択することなく、荷電粒子線のエネルギー分布を維持させたままディグレーダから照射部まで輸送することができる。

本発明に係る荷電粒子線照射装置において、照射部は、荷電粒子線を走査する走査電磁石と、走査電磁石により走査された荷電粒子線が通過するダクトと、及びダクトを通過した荷電粒子線を検出するモニタとをさらに有し、ダクトの内部は大気曝露されていてもよい。この場合、走査電磁石からモニタへ向けてダクト内を通過する荷電粒子線のビームは、ダクトの内部の大気（空気）によって散乱する。これにより、荷電粒子線のビームの横断面形状の対称性が崩れないように抑えられる。よって、照射部は、荷電粒子線のビームを適切な範囲に照射することができる。

本発明に係る荷電粒子線照射装置において、輸送部は、荷電粒子線を収束させて荷電粒子線の運動量分散を調整する六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石を有してもよい。この場合、輸送部は、通過する荷電粒子線のエネルギー分布に合わせて荷電粒子線の形状を整えることができ、荷電粒子線を加速器から照射部まで適切に輸送することができる。

本発明によれば、荷電粒子線の照射時間を短くすることができる荷電粒子線照射装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の平面視における配置図である。 図１の荷電粒子線照射装置の照射部付近の概略構成図である。 腫瘍に対して設定された層を示す図である。 照射部の基軸について説明するための概略図である。 本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置において生成される荷電粒子線のエネルギー分布を示すグラフである。 図６（ａ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の輸送部における凸状の六極成分を持つ偏向磁石の概略構成図である。図６（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の輸送部における凹状の六極成分を持つ偏向磁石の概略構成図である。図６（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の輸送部における補助コイルを有する六極成分を持つ偏向磁石の概略構成図である。 比較例１に係る荷電粒子線照射装置の輸送部に設けられた選択部の構成を示す拡大図である。 図８（ａ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置により出射される荷電粒子線のブラッグピークを示すグラフである。図８（ｂ）は、比較例１に係る荷電粒子線照射装置により出射される荷電粒子線のブラッグピークを示すグラフである。

以下、本発明に係る荷電粒子線照射装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、荷電粒子線照射装置を荷電粒子線治療装置とした場合について説明する。荷電粒子線治療装置は、例えばがん治療に適用されるものであり、患者の体内の腫瘍（照射目標物）に対して、陽子ビームなどの荷電粒子線を照射する装置である。

本実施形態の荷電粒子線照射装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の平面視における配置図である。図１に示されるように、荷電粒子線照射装置１は、荷電粒子線を生成する加速器２と、治療台１６上の患者１５に対して任意の方向から荷電粒子線を照射する回転自在の照射部３と、加速器２で生成された荷電粒子線を照射部３へ輸送する輸送部４とを備えている。また、荷電粒子線照射装置１の各機器は、例えば、一階建ての建屋６の部屋の中に設置されている。

照射部３は、治療台１６を取り囲むように設けられたガントリ５（回転部の一例）に取り付けられている。照射部３は、ガントリ５によって治療台１６の周りに回転可能とされている。ガントリ５は、回転軸線周りに回転可能である。輸送部４は、加速器２からガントリ５へ荷電粒子線を輸送する外部経路４Ａと、ガントリ５内において照射部３まで荷電粒子線を輸送する内部経路４Ｂと、を有する。外部経路４Ａは、ガントリ５の後端側から、ガントリ５内に進入する。そして、内部経路４Ｂは、偏向電磁石７で外周側に荷電粒子線の軌道を変更した後、偏向電磁石８（六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石の一例）で荷電粒子線の軌道を大きく曲げて、外周側から照射部３に進入する。

図２は、図１の荷電粒子線照射装置の照射部付近の概略構成図である。なお、以下の説明においては、「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」、「Ｚ軸方向」という語を用いて説明する。「Ｘ軸方向」とは、照射部３の基軸ＡＸに沿った方向であり、荷電粒子線Ｂの照射の深さ方向である。なお、「基軸ＡＸ」の詳細については後述する。図２では、基軸ＡＸに沿って荷電粒子線Ｂが照射されている様子を示している。「Ｙ軸方向」とは、Ｘ軸方向と直交する平面内における一の方向である。「Ｚ軸方向」とは、Ｘ軸方向と直交する平面内においてＹ軸方向と直交する方向である。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１の詳細な構成について説明する。荷電粒子線照射装置１はスキャニング法に係る照射装置である。なお、スキャニング方式は特に限定されず、ラインスキャニング、ラスタースキャニング、スポットスキャニング等を採用してよい。荷電粒子線照射装置１は、加速器２、照射部３及び輸送部４の他に、制御部８０と、治療計画装置９０とを備えている。

加速器２は、荷電粒子を加速して予め設定されたエネルギーの荷電粒子線Ｂを生成する装置である。加速器２で生成された荷電粒子線Ｂは、輸送部４によって形成された軌道を通り、照射部３まで誘導される。加速器２として、例えば、サイクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等が挙げられる。本実施形態における加速器２として予め定めたエネルギーの荷電粒子線Ｂを出射するサイクロトロンを採用する。加速器２は、内部でイオン（荷電粒子）を加速平面上で周回させながら加速させる真空容器２１、真空容器２１内にイオンを供給するイオン源（不図示）を備えている。真空容器２１は輸送部４の外部経路４Ａに連絡している。真空容器２１内で周回する荷電粒子線Ｂは、デフレクタ２２で周回軌道から取り出されて輸送部４の外部経路４Ａに供給される。なお、加速器２の加速平面は水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へ広がる。加速平面の中心を中心点ＣＰ２とする（図１参照）。真空容器２１のＺ軸方向に延びる中心線は中心点ＣＰ２を通過する。加速器２は、制御部８０に接続されており、供給される電流が制御される。

図１に示すように、輸送部４は、照射部３の外部に設けられ加速器２で生成された荷電粒子線Ｂのエネルギーを減少させるエネルギーディグレーダ４３（ディグレーダの一例）を有すると共に、加速器２で生成された荷電粒子線Ｂを照射部３へ輸送する。また、輸送部４は、エネルギーディグレーダ４３と照射部３との間に設けられ荷電粒子線Ｂの形状、大きさ及び発散を調整するコリメータ４４を有する。輸送部４の外部経路４Ａは、上流側から順に、四極電磁石４１と、ステアリング電磁石４２と、エネルギーディグレーダ４３と、コリメータ４４と、四極電磁石４１と、ビームストッパ４５と、を備える。四極電磁石４１は、荷電粒子線Ｂを収束させて荷電粒子線の形状を整えるための電磁石である。ステアリング電磁石４２は、荷電粒子線の軌道を修正するための電磁石である。エネルギーディグレーダ４３は、荷電粒子線のエネルギーを全体的に減少させて飛程を調整する機構である。コリメータ４４は、荷電粒子線の形状を成形し、荷電粒子線の大きさ（サイズ）を調整し、荷電粒子線の発散を調整する。ビームストッパ４５は、荷電粒子線の出射と停止を切り替える機構である。輸送部４の内部経路４Ｂは、上述のように偏向電磁石７，８を有する。

照射部３は、加速器２で生成された荷電粒子線Ｂを照射する。具体的には、図２に示すように、照射部３は、患者１５の体内の腫瘍（被照射体）１４に対し、荷電粒子線Ｂを照射するものである。荷電粒子線Ｂとは、電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、例えば陽子線、重粒子（重イオン）線、電子線等が挙げられる。具体的に、照射部３は、イオン源（不図示）で生成した荷電粒子を加速する加速器２から出射されて輸送部４で輸送された荷電粒子線Ｂを腫瘍１４へ照射する装置である。照射部３は、走査電磁石１０、ダクト１１、ドーズモニタ１２（モニタの一例）、ポジションモニタ１３ａ，１３ｂ（モニタの一例）、コリメータ１７、及びスノートディグレーダ３０を備えている。走査電磁石１０、ダクト１１、各モニタ１２，１３ａ，１３ｂ、コリメータ１７及びスノートディグレーダ３０は、収容体としての照射ノズル９に収容されている。このように、照射ノズル９に各主構成要素を収容することによって照射部３が構成されている。なお、上述の要素に加えて、走査電磁石１０の上流側に六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石、及びプロファイルモニタを設けてよい。また、ドーズモニタ１２及びポジションモニタ１３ａ，１３ｂは省略してもよい。

走査電磁石１０は、Ｙ軸方向走査電磁石１０ａ及びＺ軸方向走査電磁石１０ｂを含む。Ｙ軸方向走査電磁石１０ａ及びＺ軸方向走査電磁石１０ｂは、それぞれ一対の電磁石から構成され、制御部８０から供給される電流に応じて一対の電磁石間の磁場を変化させ、当該電磁石間を通過する荷電粒子線Ｂを走査する。走査電磁石１０によってＹ軸方向走査電磁石１０ａは、Ｙ軸方向に荷電粒子線Ｂを走査し、Ｚ軸方向走査電磁石１０ｂは、Ｚ軸方向に荷電粒子線Ｂを走査する。これらの走査電磁石１０は、基軸ＡＸ上であって、加速器２よりも荷電粒子線Ｂの下流側にこの順で配置されている。なお、走査電磁石１０は、治療計画装置９０で予め計画された走査経路で荷電粒子線Ｂが照射されるように、荷電粒子線Ｂを走査する。

ダクト１１は、基軸ＡＸ上であって走査電磁石１０に対して下流側に配置されている。ダクト１１は、走査電磁石１０により走査された荷電粒子線Ｂを、ダクト１１に対して下流に配置されているドーズモニタ１２に誘導する。ダクト１１は、例えば、基軸ＡＸの上流から下流に向かって広がる円錐台形を呈する。ダクト１１は、基軸ＡＸに沿って貫通している。ダクト１１の内部は、大気曝露されている。すなわち、ダクト１１は、その内部に大気（空気）を含む。大気（空気）は、例えば、窒素及び酸素を含む。ダクト１１は、例えば、その内部が大気曝露されている。このとき、照射ノズル９の内部のすべてが大気曝露されていてもよく、ダクト１１の内部のみが大気曝露されるように構成されていてもよい。

ドーズモニタ１２は、基軸ＡＸ上であってダクト１１に対して下流側に配置されている。ポジションモニタ１３ａ，１３ｂは、荷電粒子線Ｂのビーム形状及び位置を検出監視する。ポジションモニタ１３ａ，１３ｂは、基軸ＡＸ上であって、ドーズモニタ１２よりも荷電粒子線Ｂの下流側に配置されている。各モニタ１２，１３ａ，１３ｂは、検出した検出結果を制御部８０に出力する。

スノートディグレーダ３０は、通過する荷電粒子線Ｂのエネルギーを低下させて当該荷電粒子線Ｂの飛程のシフトを行う。本実施形態では、スノートディグレーダ３０は、照射ノズル９の先端部９ａに設けられている。なお、照射ノズル９の先端部９ａとは、荷電粒子線Ｂの下流側の端部である。スノートディグレーダ３０は、例えば、水等価厚さ約１０ｃｍである。

コリメータ１７は、少なくとも走査電磁石１０よりも荷電粒子線Ｂの下流側に設けられ、荷電粒子線Ｂの一部を遮蔽し、一部を通過させる部材である。ここでは、コリメータ１７は、ポジションモニタ１３ａ，１３ｂの下流側に設けられている。コリメータ１７は、当該コリメータ１７を移動させるコリメータ駆動部１８に接続されている。

制御部８０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等により構成されている。この制御部８０は、各モニタ１２，１３ａ，１３ｂから出力された検出結果に基づいて、加速器２、走査電磁石１０、及びコリメータ駆動部１８を制御する。

また、荷電粒子線照射装置１の制御部８０は、荷電粒子線治療の治療計画を行う治療計画装置９０と接続されている。治療計画装置９０は、治療前に患者１５の腫瘍１４をＣＴ等で測定し、腫瘍１４の各位置における線量分布（照射すべき荷電粒子線の線量分布）を計画する。具体的には、治療計画装置９０は、腫瘍１４に対して治療計画マップを作成する。治療計画装置９０は、作成した治療計画マップを制御部８０へ送信する。治療計画装置９０が作成した治療計画マップでは、荷電粒子線Ｂがどのような走査経路を描くかが計画されている。

スキャニング方式による荷電粒子線Ｂの照射を行う場合、腫瘍１４をＸ軸方向に複数の層に仮想的に分割し、一の層において荷電粒子線を治療計画において定めた走査経路に従うように走査して照射する。そして、当該一の層における荷電粒子線Ｂの照射が完了した後に、隣接する次の層における荷電粒子線Ｂの照射を行う。

スキャニング方式による荷電粒子線の照射を行う場合、まず、加速器２から荷電粒子線Ｂを出射する。出射された荷電粒子線Ｂは、走査電磁石１０の制御によって治療計画において定めた走査経路に従うように走査される。これにより、荷電粒子線Ｂは、腫瘍１４に対してＺ軸方向に設定された一の層における照射範囲内を走査されつつ照射されることとなる。一の層に対する照射が完了したら、次の層へ荷電粒子線Ｂを照射する。

制御部８０の制御に応じた走査電磁石１０の荷電粒子線照射イメージについて、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図３は、腫瘍に対して設定された層を示す図である。図３（ａ）は、深さ方向において複数の層に仮想的にスライスされた被照射体を、図３（ｂ）は、深さ方向から見た一の層における荷電粒子線の走査イメージを、それぞれ示している。

図３（ａ）に示すように、被照射体は照射の深さ方向において複数の層に仮想的にスライスされており、本例では、深い（荷電粒子線Ｂの飛程が長い）層から順に、層Ｌ_１、層Ｌ_２、…層Ｌ_ｎ−１、層Ｌ_ｎ、層Ｌ_ｎ＋１、…層Ｌ_Ｎ−１、層Ｌ_ＮとＮ層に仮想的にスライスされている。また、図３（ｂ）に示すように、荷電粒子線Ｂは、走査経路ＴＬに沿ったビーム軌道を描きながら、連続照射（ラインスキャニング又はラスタースキャニング）の場合は層Ｌ_ｎの走査経路ＴＬに沿って連続的に照射され、スポットスキャニングの場合は層Ｌ_ｎの複数の照射スポットに対して照射される。荷電粒子線Ｂは、Ｚ軸方向に延びる走査経路ＴＬ１に沿って照射され、走査経路ＴＬ２に沿ってＹ軸方向に僅かにシフトし、隣の走査経路ＴＬ１に沿って照射される。このように、制御部８０に制御された照射部３から出射した荷電粒子線Ｂは、走査経路ＴＬ上を移動する。

図４は、照射部の基軸について説明するための概略図である。図４を参照して、照射部３の「基軸ＡＸ」について説明する。基軸ＡＸは、照射部３が荷電粒子線Ｂの照射を行うときの基準となる仮想的な基準線である。治療計画装置９０が治療計画を行うときにスキャニングのパターンを作成する際にも、基軸ＡＸを基準として治療計画を行う。例えば、図３（ａ）に示す層を設定する場合、各層は、基軸ＡＸと垂直な面とする。また、Ｙ軸方向への移動量、及びＺ軸方向への移動量を設定する際も、基軸ＡＸの位置を基準にする。図４（ａ）に示すように、基軸ＡＸは、ガントリ５の中心線ＣＬと直交し、且つ中心線ＣＬを通過する。基軸ＡＸは、ガントリ５の中心線ＣＬ上のアイソセンターＡＣを通過する。図４（ｂ）に示すように、ガントリ５を回転させて照射部３をアイソセンターＡＣ周りに回転させた場合、照射部３の位置によらず、基軸ＡＸは、ガントリ５上のアイソセンターＡＣを通過する。なお、ＸＹＺ座標系は、基軸ＡＸの向きによって変化する相対座標系である。図４では、基軸ＡＸが鉛直方向に延びている状態におけるＸＹＺ座標系が示されている。また、前述の図１においては、照射部３の様子を示すために基軸ＡＸが水平方向に延びている状態を示している。従って、図１では、当該状態に対応したＸＹＺ座標系が示されている。

次に、図５を参照して、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１において照射される荷電粒子線Ｂのエネルギー分布について説明する。

図５は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置において生成される荷電粒子線のエネルギー分布を示すグラフである。図５に示すグラフの縦軸は存在確率を示し、横軸は運動量の大きさを示す。荷電粒子線Ｂのうち、加速器２において生成される荷電粒子線Ｂ_１は、例えば、２３０ＭｅＶ程度である。荷電粒子線Ｂ_１のエネルギー分布は、運動量の広がりが小さい。すなわち、荷電粒子線Ｂ_１の運動量の平均値から離れた運動量を有する荷電粒子線Ｂ_１の存在確率は、荷電粒子線Ｂ_１の運動量の平均値近傍の荷電粒子線Ｂ_１の存在確率に比べて著しく小さい。ここで、運動量の広がりが大きいとは、運動量の平均値における存在確率が小さく、様々な運動量を有する荷電粒子線の存在確率が大きいことを示す。本実施形態の荷電粒子線照射装置１では、荷電粒子線Ｂのうち、加速器２から出射された荷電粒子線Ｂ_１をエネルギーディグレーダ４３によりエネルギーを減少させた荷電粒子線Ｂ_２は、エネルギーが減少したことにより荷電粒子線Ｂ_１に比べて運動量の広がりが大きくなる。荷電粒子線Ｂ_２の運動量の広がりとして、例えば、荷電粒子線Ｂ_２の運動量分散は６％未満である。また、荷電粒子線Ｂ_２の運動量分散は５％以下であってもよく、４％以下、３％以下又は２％以下であってもよい。このとき、荷電粒子線Ｂ_２は、例えば、１１０ＭｅＶである。なお、運動量分散とは、荷電粒子線Ｂのエネルギーに対応する運動量の分散の値である。

輸送部４は、エネルギーディグレーダ４３によりエネルギーが減少した荷電粒子線Ｂ_２のエネルギー分布を維持したまま当該荷電粒子線Ｂ_２を照射部３に輸送する。具体的に、輸送部４には、外部経路４Ａ及び内部経路４Ｂの何れの箇所にも運動量分析スリット（例えば図７に示す運動量分析スリット１５７）などのように、エネルギー分布を調整するような部材が設けられていない。なお、荷電粒子線Ｂ_２は、エネルギーディグレーダ４３を通過した後は、照射部３内のスノートディグレーダ３０で、初めてエネルギー分布に対する影響を受ける。従って、照射部３内においても、スノートディグレーダ３０よりも上流側の経路には、運動量分析スリットなどのように、エネルギー分布に影響を与える部材が設けられていない。なお、輸送部４が複数段階のエネルギーディグレーダ４３を有する場合は、輸送部４は、最も下流側に配置されたエネルギーディグレーダ４３を通過した荷電粒子線Ｂ_２のエネルギー分布を維持する。

荷電粒子線Ｂの運動量の広がりが大きくなれば大きくなるほど（エネルギーが小さくなれば小さくなるほど）、輸送部４を通る荷電粒子線Ｂのビーム径は大きくなる。このため、荷電粒子線Ｂ_２のビーム径は、荷電粒子線Ｂ_１のビーム径に比べて大きい。輸送部４は、エネルギーディグレーダ４３によりエネルギーが減少した荷電粒子線Ｂ_２が通過可能な口径を有する。輸送部４は、少なくともエネルギーディグレーダ４３の下流において荷電粒子線Ｂ_２が通過可能な口径を有する。これにより、輸送部４は、荷電粒子線Ｂ_２のエネルギーの選択を行うことなく加速器２からガントリ５に向けて荷電粒子線Ｂ_２を輸送することができる。このとき、荷電粒子線照射装置１は、例えば、輸送部４の外部経路４Ａを加速器２からガントリ５に向けて直線状に延在させることができる。

輸送部４内における荷電粒子線Ｂ_２は荷電粒子線Ｂ_１に比べて運動量の広がりが大きいこと、及び、運動量によって軌道がわずかに異なることから、荷電粒子線Ｂ_２のビームの横断面形が非対称になる可能性がある。荷電粒子線Ｂ_２のビームの横断面形における対称性を確保するため、輸送部４は、荷電粒子線Ｂ_２の形状、大きさ及び発散を調整するコリメータ４４の他に、荷電粒子線Ｂ_２を収束させて荷電粒子線Ｂ_２の形状を整える六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石を有する。例えば、輸送部４の内部経路４Ｂに設けられる偏向電磁石８は、六極成分を持つ偏向磁石である。

図６に示すように、偏向電磁石８は、六極成分を出すために様々な形状を取り得る。図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、荷電粒子線Ｂ_２の経路に直行する断面における概略断面図である。図６（ａ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の輸送部における凸状の六極成分を持つ偏向磁石の概略構成図である。図６（ａ）に示すように、偏向電磁石８は、例えば、荷電粒子線Ｂ_２が通過する空間に向かって凸状に膨らむ形状を有する。図６（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の輸送部における凹状の六極成分を持つ偏向磁石の概略構成図である。図６（ｂ）に示すように、偏向電磁石８は、例えば、荷電粒子線Ｂ_２が通過する空間に対して凹状に窪む形状を有していてもよい。図６（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置の輸送部における補助コイルを有する六極成分を持つ偏向磁石の概略構成図である。図６（ｃ）に示すように、偏向電磁石８は、例えば、荷電粒子線Ｂ_２が通過する空間において、補正コイル８ａを有していてもよい。

上述のように、偏向電磁石８が六極成分を持つ偏向磁石であることで、運動量により異なる軌道を補正し、荷電粒子線Ｂ_２のビームの横断面形の対称性を確保することができる。輸送部４は、通過する荷電粒子線Ｂ_２のエネルギー分布に合わせて荷電粒子線Ｂ_２の形状を整えることができ、荷電粒子線Ｂ_２を加速器２から照射部３まで適切に輸送することができる。輸送部４において、偏向電磁石７も六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石であってもよい。

輸送部４から照射部３に至った荷電粒子線Ｂ_２は、大気曝露されている（内部に空気を含む）ダクト１１を通ることで、散乱する。ダクトの内部が真空の状態又は希ガスで充填されている状態であって空気を含まない状態と比べて、ダクト１１が大気曝露されている（空気を含む）ことで荷電粒子線Ｂ_２はより散乱し、荷電粒子線Ｂ_２のビームの横断面形状の対称性が確保される。

次に、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１の作用・効果について、比較例１に係る荷電粒子線照射装置１００と比較しながら説明する。比較例１において、同一名称であり符号のみ異なる装置の機能は、実施形態と同様とする。

図７は、比較例１に係る荷電粒子線照射装置の輸送部に設けられた選択部の構成を示す拡大図である。選択部１５０は、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と称される機構である。例えば、照射部１０３の上側にＥＳＳの一部が搭載されるような構成とは異なり、選択部１５０の全構成要素が、室内遮蔽壁を隔てて、加速器１０２が配置されている空間に配置されている。選択部１５０の構成要素は、照射部１０３及びガントリ１０５が配置されている空間には配置されていない。

輸送部１０４に設けられた選択部１５０の詳細な構成について説明する。なお、輸送部１０４を構成する輸送管１４５に対して、選択部１５０の各構成要素が設けられる。第１の直線部１４１に設けられる選択部１５０は、上流側から順に、四極電磁石１５１と、ステアリング電磁石１５２と、エネルギーディグレーダ１５３と、四極電磁石１５１と、コリメータ１５４と、ビームストッパ１５５と、を備える。四極電磁石１５１は、荷電粒子線を収束させて荷電粒子線の形状を整えるための電磁石である。ステアリング電磁石１５２は、荷電粒子線の軌道を修正するための電磁石である。エネルギーディグレーダ１５３は、荷電粒子線のエネルギーを全体的に減少させて飛程を調整する機構である。エネルギーディグレーダ１５３は、例えば、加速器１０２から出射された荷電粒子線Ｂ_１を７０ＭｅＶまで減少させた荷電粒子線Ｂ_３とする（図５参照）。このとき、荷電粒子線Ｂ_３は、エネルギーが減少したことにより、荷電粒子線Ｂ_１及び荷電粒子線Ｂ_２に比べて運動量の広がりが大きくなる。荷電粒子線Ｂ_３の運動量の広がりとして、例えば、荷電粒子線Ｂ_３の運動量分散が６％以上となる。コリメータ１５４は、荷電粒子線の形状、大きさ及び発散を調整する。コリメータ１５４は、荷電粒子線の形状を成形し、荷電粒子線の大きさ（サイズ）を調整し、荷電粒子線の発散を調整する。ビームストッパ１５５は、荷電粒子線の出射と停止を切り替える機構である。

曲部１４３に設けられた選択部１５０は、上流側から順に、偏向電磁石１５６Ａと、四極電磁石１５１と、運動量分析スリット１５７と、四極電磁石１５１と、偏向電磁石１５６Ｂと、を備える。運動量分析スリット１５７の前後には、それぞれ複数の四極電磁石１５１が設けられてもよい。偏向電磁石１５６Ａは、第１の直線部１４１から輸送された荷電粒子線の軌道を曲げる電磁石である。荷電粒子線は、エネルギーによってどの程度曲がるかが異なっている。従って、偏向電磁石１５６Ａで荷電粒子線を曲げて運動量分析スリット１５７を通すことで、所望のエネルギーの荷電粒子線を選択することができる。輸送部１０４のエネルギーディグレーダ１５３より下流において運動量分析スリット１５７まで輸送された荷電粒子線Ｂ_３は、運動量分析スリット１５７により、荷電粒子線Ｂ_３のエネルギー分布のうち、ピーク付近の領域（図５の領域Ｅ_１参照）以外のエネルギーを削った状態となる。すなわち、運動量分析スリット１５７を通過することで、荷電粒子線Ｂ_３は、エネルギー分布において領域Ｅ_１の範囲の荷電粒子線（以下、荷電粒子線Ｂ_４）となり、下流に輸送される。

そして、偏向電磁石１５６Ｂは、選択したエネルギーの荷電粒子線Ｂ_４を第２の直線部１４２へ向かうように軌道を曲げる。曲部１４３は、二セットの偏向電磁石１５６Ａ，１５６Ｂのみを有し、偏向電磁石１５６Ａ，１５６Ｂ間には、他のセットの偏向電磁石を有していない。なお、偏向電磁石が連続して配置される場合は、一セットの偏向電磁石とみなす。すなわち、偏向電磁石１５６Ａが、連続する複数の偏向電磁石に分割されている場合は、一セットの偏向電磁石と見なす。曲部１４３のうち、偏向電磁石１５６Ａ，１５６Ｂ間の領域は、直線状に延びる直線部となるが、当該直線部は、第１の直線部１４１よりも短い。

第２の直線部１４２に設けられた選択部１５０は、上流側から順に、四極電磁石１５１と、ステアリング電磁石１５２と、を備える。なお、第２の直線部１４２のうち、室内遮蔽壁に埋設される部分には、選択部１５０の構成要素は設けられていない。比較例１の荷電粒子線照射装置１００において、ダクトの内部は真空であり、スノートディグレーダの水等価厚さは約４ｃｍである。以上のことから、比較例１の荷電粒子線照射装置１００において、加速器１０２により生成された荷電粒子線Ｂ_１はエネルギーディグレーダ１５３によりエネルギーが減少することで荷電粒子線Ｂ_３となる。比較例１の荷電粒子線照射装置１００において、荷電粒子線Ｂ_３は運動量分析スリット１５７によりエネルギー分布が領域Ｅ_１の範囲に限定された荷電粒子線Ｂ_４となる。比較例１の荷電粒子線照射装置１００において、荷電粒子線Ｂ_４は、スノートディグレーダまで輸送される。

比較例１の荷電粒子線照射装置１００は所望のエネルギーの荷電粒子線を選択するため、輸送部１０４は曲部１４３を有する必要がある。輸送部１０４が大きく回り込んでいることによって、比較例１の荷電粒子線照射装置１００において、加速器１０２、照射部１０３、及び輸送部１０４を配置するための設備のフットプリントが大きくなるという問題が生じる。これに対し、本実施形態の荷電粒子線照射装置１は、輸送部４において選択部１５０を設ける必要がないため、輸送部４を配置する環境に応じた形状に自在に変えることができ、例えば、輸送部４を直線状にすることができる。これにより、本実施形態の荷電粒子線照射装置１は、比較例１の荷電粒子線照射装置１００に比べて、フットプリントを適切に小さくすることができる。荷電粒子線照射装置１は、装置全体を小型化し、設置面積を小さくすることができる。

次に、照射時間を短くすることについて図８を用いて説明する。図８（ａ）は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線照射装置により出射される荷電粒子線のブラッグピークを示すグラフである。図８（ｂ）は、比較例１に係る荷電粒子線照射装置により出射される荷電粒子線のブラッグピークを示すグラフである。すなわち、図８（ｂ）は、本実施形態の荷電粒子線照射装置１により出射される荷電粒子線よりエネルギーの小さい荷電粒子線のブラッグピークを示すグラフである。図８（ａ）及び図８（ｂ）の各グラフの縦軸は線量であり、横軸は体内深さである。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、被照射体（腫瘍１４）は患者１５の体内の一部に位置している。本実施形態の荷電粒子線照射装置１及び変形例の荷電粒子線照射装置では、様々な体内深さでピークを有するブラッグピークを示す複数の荷電粒子線Ｂを照射することで、拡大ブラッグピークを形成する。ここで、ブラッグピークとは、入射エネルギーに応じた特定の深さにて最大の放射線量放出して止まる荷電粒子線の特性であり、拡大ブラッグピークとは、複数の異なるエネルギーに対応したブラッグピークを被照射体の深さ方向に重ね合わせ、被照射体に所望の線量を付与するように調整したものを示す。

本実施形態の荷電粒子線Ｂ_２は、比較例１の荷電粒子線Ｂ_４に比べて１回の荷電粒子線Ｂあたりの運動量分散が大きいため（エネルギー幅が大きいため）、本実施形態の荷電粒子線Ｂ_２のブラッグピークは比較例１の荷電粒子線Ｂ_４のブラッグピークより太くなる。このため、本実施形態の荷電粒子線照射装置１は、比較例１の荷電粒子線照射装置１００に比べて、同一の拡大ブラッグピークを形成するのに必要なブラッグピークを有する荷電粒子線Ｂのエネルギーの数を少なくすることができる。これにより、荷電粒子線照射装置１の制御部８０は、比較例１の荷電粒子線照射装置１００の制御部に比べて、荷電粒子線Ｂのエネルギーを切り替える回数が減少する。荷電粒子線照射装置１は、比較例１の荷電粒子線照射装置１００に比べて荷電粒子線Ｂの照射時間を短くすることができる。

ここで、比較例１の荷電粒子線照射装置１００において、エネルギーディグレーダ１５３の通過後の荷電粒子線を、荷電粒子線Ｂ_３の代わりに、本実施形態の荷電粒子線照射装置１における荷電粒子線Ｂ_２と同一のエネルギーの荷電粒子線とする場合を考える。当該荷電粒子線照射装置を比較例２の荷電粒子線照射装置とし、スノートディグレーダの水等価厚さを適宜変更する。この場合、比較例２のエネルギーディグレーダを通過した後の荷電粒子線Ｂ_２は、運動量分析スリットによりエネルギー分布が領域Ｅ_１の範囲に限定された荷電粒子線Ｂ_５となる。このため、本実施形態の荷電粒子線照射装置１の照射部３における荷電粒子線Ｂ_２は、照射部における荷電粒子線Ｂ_５に比べて、運動量の広がりが大きい。本実施形態の荷電粒子線照射装置１における荷電粒子線Ｂ_２のブラッグピークは、比較例２の荷電粒子線照射装置における荷電粒子線Ｂ_５のブラッグピークに比べて太くなる。このため、運動量分析スリット１５７を設けない本実施形態の荷電粒子線照射装置１は、比較例２の荷電粒子線照射装置に比べて荷電粒子線Ｂの照射時間を短くすることができる。

以上のように、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１の輸送部４は、荷電粒子線Ｂ_２のエネルギーの中から特定の範囲のエネルギーを選択する運動量分析スリットを設けることなく、当該荷電粒子線Ｂ_２をエネルギーディグレーダ４３から照射部３に輸送することができる。特に、従って、運動量分析スリットを設けた場合（比較例１，２）の荷電粒子線Ｂ_４，Ｂ_５に比べて、本実施形態の荷電粒子線Ｂ_２は、ブラッグピークが太くなる。したがって、荷電粒子線照射装置１において、拡大ブラッグピークの形成に必要な荷電粒子線Ｂのエネルギーの数が減少し、荷電粒子線Ｂのエネルギーを切り替える回数が減少する。以上より、荷電粒子線照射装置１は、荷電粒子線Ｂの照射時間を短くすることができる。

また、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１は、特許文献１のようにガントリ５内に運動量分析スリットを設けていない。運動量分析スリットがガントリ内に収納されていた場合、運動量分析スリットで停止した陽子線から不要な中性子線が発生するため、患者への不要な中性子線量が増えることが考えられる。しかしながら、本実施形態の荷電粒子線照射装置１は運動量分析スリットを有していないため、不要な中性子線の発生を抑えることができる。

また、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１において、コリメータ４４は、エネルギーディグレーダ４３を通過した荷電粒子線Ｂの形状、大きさ及び発散を調整することができ、荷電粒子線Ｂのエネルギー分布を維持させたままエネルギーディグレーダ４３から照射部３まで輸送することができる。このとき、コリメータ４４により荷電粒子線Ｂの形状、大きさ及び発散が調整されるため、荷電粒子線Ｂは、例えばコリメータ４４より下流の照射部３のダクト１１に当たることなくダクト１１の内部を通過することができる。

また、本実施形態に係る荷電粒子線照射装置１において、輸送部４は、荷電粒子線Ｂ_２が通過可能な口径を有しているため、輸送部４は、荷電粒子線Ｂ_２に対して特定の範囲のエネルギーを選択することなく、荷電粒子線Ｂ_２のエネルギー分布を維持させたままエネルギーディグレーダ４３から照射部３まで輸送することができる。

本実施形態の荷電粒子線照射装置１のスノートディグレーダ３０は、比較例１の荷電粒子線照射装置１００のスノートディグレーダに比べて水等価厚さが大きい。これは、荷電粒子線Ｂ_２が荷電粒子線Ｂ_４に比べてエネルギーが大きいため、患者１５の浅い部位に位置する腫瘍１４（被照射体）に照射可能なようにするためである。

本実施形態の荷電粒子線照射装置１のエネルギーディグレーダ４３は、荷電粒子線Ｂ_２の運動量分散が６％未満となるようにすることで、荷電粒子線Ｂ_３に比べて荷電粒子線Ｂ_２のエネルギー分布の広がりを抑えることができる。ここで、本実施形態の荷電粒子線照射装置１において、照射部３の荷電粒子線を、荷電粒子線Ｂ_２の代わりに、比較例１の荷電粒子線照射装置１における運動量分析スリット１５７の上流の荷電粒子線Ｂ_３と同一のエネルギーの荷電粒子線とする場合を考える。当該荷電粒子線照射装置を変形例（本発明の他の実施形態）の荷電粒子線照射装置とし、スノートディグレーダの水等価厚さを適宜変更する。上述の通り、荷電粒子線Ｂ_３の運動量分散は６％以上である。この場合、荷電粒子線Ｂ_２に比べて運動量の広がりが大きい荷電粒子線Ｂ_３、すなわち荷電粒子線Ｂ_２に比べてビーム径が大きい荷電粒子線Ｂ_３が輸送部内を通過する。従って、荷電粒子線Ｂ_３を採用した場合は、荷電粒子線Ｂ_２の場合より輸送部の口径を大きくする必要がある。また、荷電粒子線Ｂ_２に比べてビーム径が大きい荷電粒子線Ｂ_３は、輸送部の下流の偏向電磁石、又は照射部のダクトに当たって消失した場合、変形例の荷電粒子線照射装置が放射化する可能性又は不要な放射線量を増加させる可能性がある。当該可能性を抑制するため、荷電粒子線Ｂ_３を採用した場合は、荷電粒子線Ｂ_２の場合より変形例の荷電粒子線照射装置のダクト及び偏向電磁石などを十分に大きくする必要がある。

以上より、本実施形態の荷電粒子線照射装置１は、エネルギーディグレーダ４３の下流の荷電粒子線Ｂを、運動量分散が６％未満の荷電粒子線Ｂ_２とすることで、変形例の荷電粒子線照射装置に比べて設備の巨大化を抑えることができ、フットプリントを適切に小さくすることができる。また、本実施形態の荷電粒子線照射装置１は、変形例の荷電粒子線照射装置に比べて、設備の巨大化を抑えつつ、設備の放射化及び不要な放射線量を抑制することができる。

なお、変形例の荷電粒子線照射装置は、輸送部において選択部１５０を設ける必要がないため、比較例１の荷電粒子線照射装置１００に比べて輸送部４を配置する環境に応じた形状に自在に変えることができる。例えば、変形例の荷電粒子線照射装置においても、輸送部４を直線状にすることができる。これにより、変形例の荷電粒子線照射装置は、比較例１の荷電粒子線照射装置１００に比べて、フットプリントを適切に小さくすることができる。また、変形例の荷電粒子線照射装置の照射部における荷電粒子線Ｂ_３のブラッグピークは、比較例１の照射部における荷電粒子線Ｂ_４のブラッグピークより太くなる。これにより、変形例の荷電粒子線照射装置は、比較例１の荷電粒子線照射装置１００に比べて荷電粒子線Ｂの照射時間を短くすることができる。

ここで、例示として、各エネルギーの荷電粒子線Ｂ（陽子線）の飛程についてまとめる。６０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの飛程は３ｃｍ、７０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの飛程は４ｃｍ、１１０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの飛程は９ｃｍである。水に向けて荷電粒子線Ｂを出射させた場合、水深４ｃｍにおける各エネルギーの荷電粒子線Ｂ（陽子線）のビーム径を例示する。６０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂは、水深４ｃｍまで届かない。７０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの水深４ｃｍにおけるビーム径は１０ｍｍである。１１０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの水深４ｃｍにおけるビーム径は、スノートディグレーダ３０の水等価厚さを５ｃｍと設定したとき、７ｍｍである。

続いて、水に向けて荷電粒子線Ｂを出射させた場合、水深２ｃｍにおける各エネルギーの荷電粒子線Ｂ（陽子線）のビーム径を例示する。６０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの水深２ｃｍにおけるビーム径は、スノートディグレーダの水等価厚さを１ｃｍと設定したとき、１１ｍｍでありうる。７０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの水深２ｃｍにおけるビーム径は、スノートディグレーダの水等価厚さを２ｃｍと設定したとき、１０ｍｍである。１１０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂの水深２ｃｍにおけるビーム径は、スノートディグレーダ３０の水等価厚さを７ｃｍと設定したとき、７ｍｍである。スノートディグレーダ３０の厚みを荷電粒子線Ｂのエネルギーの大きさごとに変更することで、荷電粒子線Ｂに対する水深を統一することができる。

以上の結果から、複数の異なるエネルギーを有する荷電粒子線Ｂにおいて、同一の水深でのビームサイズは、１１０ＭｅＶの荷電粒子線Ｂに対してスノートディグレーダ３０の水等価厚さを適宜設定したときが最も小さくなる。これにより、荷電粒子線Ｂ_２の出射対象が浅い領域に位置する場合、８０ＭｅＶ以上１５０ＭｅＶ以下のエネルギーを有する荷電粒子線Ｂ_２にスノートディグレーダ３０を組み合わせた条件で出射した方が、荷電粒子線Ｂ_２より低いエネルギーの荷電粒子線Ｂ（例えば７０ＭｅＶ）に比べてビーム径が小さくなる。このため、荷電粒子線照射装置１は、患者１５の腫瘍１４（被照射体）が浅い領域に位置する場合、当該腫瘍１４の位置、大きさ又は形状に合わせて、例えば、８０ＭｅＶ以上１５０ＭｅＶ以下の荷電粒子線Ｂ_２を照射することができる。なお、荷電粒子線照射装置１は、腫瘍１４（被照射体）が浅い領域に位置する場合、例えば、９０ＭｅＶ以上１５０ＭｅＶ以下の荷電粒子線Ｂ_２を照射してもよく、１００ＭｅＶ以上１５０ＭｅＶ以下の荷電粒子線Ｂ_２を照射してもよく、１１０ＭｅＶ以上１５０ＭｅＶ以下の荷電粒子線Ｂ_２を照射してもよい。また、腫瘍１４（被照射体）が深い領域に位置する場合等において、荷電粒子線照射装置１は、例えば、１５０ＭｅＶ以上の荷電粒子線Ｂ_２を照射してもよい。

また、変形例の輸送部において荷電粒子線Ｂ_１から荷電粒子線Ｂ_３までエネルギーを下げる場合に比べて、本実施形態の輸送部４において荷電粒子線Ｂ_１から荷電粒子線Ｂ_２までエネルギーを下げる割合は小さい。このため、本実施形態において、加速器２から照射部３までの輸送部４における荷電粒子線Ｂの輸送過程におけるエネルギーの輸送効率は、変形例のエネルギーの輸送効率に比べて高くなる。本実施形態において、ガントリ５内のアイソセンターＡＣでのビーム電流は、変形例のアイソセンターでのビーム電流に比べて上昇し、患者１５の腫瘍１４（被照射体）に対する照射時間を短くすることができる。

本実施形態の荷電粒子線照射装置１の荷電粒子線Ｂ_２は、比較例１の荷電粒子線Ｂ_４及び比較例２の荷電粒子線Ｂ_５のように運動量分析スリット１５７においてエネルギーの選択が行われていないため、照射部３内でビームの横断面形状の対称性が確保できない可能性がある。しかしながら、荷電粒子線Ｂ_２は、照射部３のダクト１１内を通過するときに、ダクト１１の内部の大気（空気）によって散乱する。これにより、荷電粒子線照射装置１が運動量分析スリット（選択部）を有しない場合であっても、荷電粒子線Ｂ_２のビームの横断面形状の対称性が確保される。よって、照射部３は、荷電粒子線Ｂ_２のビームを適切な範囲に照射することができる。

輸送部４の内部経路４Ｂは、荷電粒子線Ｂ_２を収束させて荷電粒子線Ｂ_２の形状を整える六極成分を持つ偏向磁石（偏向電磁石８）を有する。このため、輸送部４の内部経路４Ｂは、通過する荷電粒子線Ｂ_２のエネルギー分布に合わせて荷電粒子線Ｂ_２の形状を整えることができ、荷電粒子線Ｂ_２を加速器２から照射部３まで適切に輸送することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、エネルギーディグレーダ４３は、荷電粒子線Ｂの運動量分散が６％以上となるように加速器で生成された荷電粒子線Ｂのエネルギーを減少させてもよい。このとき、輸送部４の各部位は、荷電粒子線Ｂが通過可能な口径を有する。コリメータ４４は、エネルギーディグレーダ４３と照射部３との間に設けられなくてもよい。このとき、輸送部４の各部位は、荷電粒子線Ｂが通過可能な口径を有する。ダクト１１の内部は真空であってもよく、ダクト１１の内部に希ガスが充填されていてもよい。希ガスは、例えばアルゴンガスである。輸送部４の内部経路４Ｂに位置する偏向電磁石８は、六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石でなくてもよい。

また、建屋６の構造や、各構成要素のレイアウトは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更してもよい。

１…荷電粒子線照射装置、２…加速器、３…照射部、４…輸送部、５…ガントリ（回転部の一例）、８…偏向電磁石（六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石の一例）、１０…走査電磁石、１１…ダクト、１２…ドーズモニタ（モニタの一例）、１３ａ，１３ｂ…ポジションモニタ（モニタの一例）、４３…エネルギーディグレーダ（ディグレーダの一例）、４４…コリメータ、Ｂ，Ｂ_１，Ｂ_２，Ｂ_３，Ｂ_４，Ｂ_５…荷電粒子線。

Claims (6)

1. 荷電粒子線を照射する荷電粒子線照射装置であって、
   荷電粒子を加速して前記荷電粒子線を生成する加速器と、
   回転軸線周りに回転可能な回転部を有すると共に前記加速器で生成された前記荷電粒子線を照射する照射部と、
   前記照射部の外部に設けられ前記加速器で生成された前記荷電粒子線のエネルギーを減少させるディグレーダを有すると共に、前記加速器で生成された前記荷電粒子線を前記照射部へ輸送する輸送部と、を備え、
   前記輸送部は、前記ディグレーダによりエネルギーが減少した前記荷電粒子線のエネルギー分布を維持したまま当該荷電粒子線を前記照射部に輸送する、
   荷電粒子線照射装置。
2. 前記輸送部は、前記ディグレーダと前記照射部との間に設けられ前記荷電粒子線の形状、大きさ及び発散を調整するコリメータを有する、請求項１に記載の荷電粒子線照射装置。
3. 前記輸送部は、前記ディグレーダによりエネルギーが減少した前記荷電粒子線が通過可能な口径を有する、請求項１又は２に記載の荷電粒子線照射装置。
4. 前記ディグレーダは、前記荷電粒子線の運動量分散が６％未満となるように前記加速器で生成された前記荷電粒子線のエネルギーを減少させる、請求項１〜３の何れか一項に記載の荷電粒子線照射装置。
5. 前記照射部は、前記荷電粒子線を走査する走査電磁石と、前記走査電磁石により走査された前記荷電粒子線が通過するダクトと、及び前記ダクトを通過した前記荷電粒子線を検出するモニタとをさらに有し、
   前記ダクトの内部は大気曝露されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の荷電粒子線照射装置。
6. 前記輸送部は、前記荷電粒子線を収束させて前記荷電粒子線の形状を整える六極磁石又は六極成分を持つ偏向磁石を有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の荷電粒子線照射装置。

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