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JP7145000B2 - Charged particle beam therapy system - Google Patents

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JP7145000B2
JP7145000B2 JP2018145280A JP2018145280A JP7145000B2 JP 7145000 B2 JP7145000 B2 JP 7145000B2 JP 2018145280 A JP2018145280 A JP 2018145280A JP 2018145280 A JP2018145280 A JP 2018145280A JP 7145000 B2 JP7145000 B2 JP 7145000B2
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charged particle
particle beam
bending electromagnet
bending
electromagnet
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行雄 三上
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Description

本発明は、荷電粒子線治療装置に関するものである。 The present invention relates to a charged particle beam therapy system.

従来、このような分野の技術として、下記特許文献1に記載の荷電粒子線治療装置が知られている。この荷電粒子線治療装置は、加速器から出射した荷電粒子線の上流側から下流側へ向かって、第1偏向電磁石、第2偏向電磁石、及び第3偏向電磁石を備えている。この荷電粒子線治療装置は、これらの偏向電磁石で荷電粒子線を曲げることで、患者に対して所望の角度で荷電粒子線を照射している。第1偏向電磁石は、加速器からの荷電粒子線を偏向させ、第2偏向電磁石は、第1偏向電磁石からの荷電粒子線を一度水平となるように偏向させている。第3偏向電磁石は、第2偏向電磁石からの荷電粒子線を偏向させて、患者へ照射する。 Conventionally, as a technique in such a field, a charged particle beam therapy apparatus described in Patent Document 1 below is known. This charged particle beam therapy system includes a first bending electromagnet, a second bending electromagnet, and a third bending electromagnet in a direction from the upstream side to the downstream side of the charged particle beam emitted from the accelerator. This charged particle beam therapy system irradiates the patient with the charged particle beam at a desired angle by bending the charged particle beam with these bending electromagnets. The first bending electromagnet deflects the charged particle beam from the accelerator, and the second bending electromagnet deflects the charged particle beam from the first bending electromagnet once horizontally. The third bending electromagnet deflects the charged particle beam from the second bending electromagnet to irradiate the patient.

特開2012-011038号公報JP 2012-011038 A

近年、荷電粒子線治療装置の小型化が求められている。上述の荷電粒子線治療装置は、回転ガントリ方式の装置に比べれば、特に高さ方向におけるサイズを小型化することができる。しかしながら、上述の荷電粒子線治療装置は、第1偏向電磁石から第3偏向電磁石までの距離が長くなるため、フットプリントの低減に改善の余地があった。 In recent years, there has been a demand for miniaturization of charged particle beam therapy systems. The above-described charged particle beam therapy apparatus can be made smaller in size, particularly in the height direction, compared to a rotating gantry type apparatus. However, in the charged particle beam therapy system described above, the distance from the first bending electromagnet to the third bending electromagnet is long, so there is room for improvement in reducing the footprint.

本発明は、小型化を図ることができる荷電粒子線治療装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a charged particle beam therapy system that can be miniaturized.

本発明の荷電粒子線治療装置は、被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線治療装置であって、加速器側から入射した荷電粒子線をエネルギーに応じた第1偏向角で偏向する第1偏向電磁石と、荷電粒子線の進行方向において、第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石から入射した荷電粒子線を第2偏向角で偏向する第2偏向電磁石と、進行方向において、第2偏向電磁石の下流側に設けられ、被照射体が載置される載置部と、を備え、第2偏向角は、第1偏向角の二倍の大きさで当該第1偏向角と反対側へ向かう角度である。 A charged particle beam therapy system of the present invention is a charged particle beam therapy system that irradiates a body to be irradiated with a charged particle beam. A first bending electromagnet is provided on the downstream side of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam so as to be adjacent to the first bending electromagnet, and deflects the charged particle beam incident from the first bending electromagnet at a second deflection angle. a second bending electromagnet that deflects; and a mounting portion provided downstream of the second bending electromagnet in the traveling direction and on which the object to be irradiated is mounted, wherein the second deflection angle is equal to the first deflection angle. It is an angle that is twice as large and directed to the opposite side of the first deflection angle.

荷電粒子線治療装置は、加速器側から入射した荷電粒子線をエネルギーに応じた第1偏向角で偏向する第1偏向電磁石と、荷電粒子線の進行方向において、第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石から入射した荷電粒子線を第2偏向角で偏向する第2偏向電磁石と、を備える。これにより、加速器側からの荷電粒子線は、第1偏向電磁石で偏向され、第2偏向電磁石で偏向された後、載置部に載置された被照射体へ照射される。ここで、第1偏向電磁石の偏向角を第1偏向角とし、第2偏向電磁石の偏向角を第2偏向角とした場合、第2偏向電磁石の第2偏向角は、第1偏向角の二倍の大きさで当該第1偏向角と反対側へ向かう角度となる。これにより、第2偏向電磁石は、第1偏向角と同じ大きさの照射角にて、被照射体に荷電粒子線を照射することができる。このようなシンプルな関係性を有するため、第1偏向電磁石及び第2偏向電磁石の磁場強度を調整するだけで、所望の照射角で被照射体に荷電粒子線を照射することができる。また、荷電粒子線の被照射体に対する照射角は、多数の偏向電磁石を用いなくとも、互いに隣接する第1偏向電磁石及び第2偏向電磁石を用いて、調整可能となる。従って、荷電粒子線治療装置は、回転ガントリ方式の装置に比して高さ方向のサイズを低減することができ、且つ、多数の偏向電磁石を用いる場合に比してフットプリントを低減することができる。以上より、小型化を図ることができる荷電粒子線治療装置を提供できる。 A charged particle beam therapy system includes a first bending electromagnet that deflects a charged particle beam incident from an accelerator side at a first deflection angle according to energy, and a first bending electromagnet downstream of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam. a second bending electromagnet provided adjacent to the first bending electromagnet for deflecting the charged particle beam incident from the first bending electromagnet at a second deflection angle; As a result, the charged particle beam from the accelerator side is deflected by the first bending electromagnet, deflected by the second bending electromagnet, and then irradiated to the irradiated object mounted on the mounting section. Here, when the deflection angle of the first bending electromagnet is the first deflection angle and the deflection angle of the second bending electromagnet is the second deflection angle, the second deflection angle of the second bending electromagnet is twice the first deflection angle. The angle is doubled and directed to the opposite side of the first deflection angle. Thereby, the second bending electromagnet can irradiate the object to be irradiated with the charged particle beam at the same irradiation angle as the first deflection angle. Due to such a simple relationship, it is possible to irradiate the irradiated object with the charged particle beam at a desired irradiation angle simply by adjusting the magnetic field strengths of the first and second bending magnets. Further, the irradiation angle of the charged particle beam with respect to the object to be irradiated can be adjusted by using the first bending electromagnet and the second bending electromagnet, which are adjacent to each other, without using a large number of bending electromagnets. Therefore, the charged particle beam therapy apparatus can be reduced in size in the height direction compared to a rotating gantry type apparatus, and can reduce the footprint compared to the case where a large number of bending electromagnets are used. can. As described above, it is possible to provide a charged particle beam therapy apparatus that can be miniaturized.

第1偏向電磁石は、加速器側から入射する荷電粒子線の基軸上に中心点を有する仮想的な円を設定し、円と基軸との上流側の第1交点及び下流側の第2交点のうち、第1交点の位置に荷電粒子線の入射点を有し、円の上側の円弧のうち、第2交点から第1交点へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の第1側面を有し、第2偏向電磁石は、第1偏向電磁石の第1側面の外周側の領域に配置され、横方向から見て、第1側面と対応する形状を有する円弧状の第2側面と、横方向から見て、基軸と垂直をなして第2交点を通過する基準線に対して、第2側面と線対称をなす円弧状の第3側面と、を有する。このような構成では、第1偏向電磁石は、入射点から入射した荷電粒子線を偏向させて第1側面の何れかの位置から出射する。第1側面から出射した荷電粒子線は、直ちに第2側面から第2偏向電磁石へ入射する。このとき、第2側面は円弧状の第1側面に対応する形状を有している。また、第3側面は、基準線に対して第2側面と線対称をなす円弧状の形状を有している。従って、荷電粒子線は、第2偏向電磁石内において基準線を基準として線対称な軌道を描き、第2側面での入射態様と線対称な態様にて、第3側面から出射する。 The first bending electromagnet sets a virtual circle having a center point on the base axis of the charged particle beam incident from the accelerator side. , has an incident point of the charged particle beam at the position of the first intersection, and an arc-shaped first The second bending electromagnet has one side surface, and the second bending electromagnet is arranged in an area on the outer peripheral side of the first side surface of the first bending electromagnet. and an arcuate third side surface that is linearly symmetrical with the second side surface with respect to a reference line that is perpendicular to the base axis and passes through the second intersection when viewed from the lateral direction. In such a configuration, the first bending electromagnet deflects the charged particle beam incident from the incident point and emits it from any position on the first side surface. The charged particle beam emitted from the first side immediately enters the second bending electromagnet from the second side. At this time, the second side surface has a shape corresponding to the arcuate first side surface. Also, the third side surface has an arcuate shape that is symmetrical with the second side surface with respect to the reference line. Therefore, the charged particle beam draws a line-symmetrical trajectory with respect to the reference line in the second bending electromagnet, and emerges from the third side surface in a line-symmetrical manner with respect to the incident state on the second side surface.

本発明の荷電粒子線治療装置は、被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線治療装置であって、加速器側から入射した荷電粒子線をエネルギーに応じて偏向する第1偏向電磁石と、荷電粒子線の進行方向において、第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石から入射した荷電粒子線を偏向する第2偏向電磁石と、進行方向において、第2偏向電磁石の下流側に設けられ、被照射体が載置される載置部と、を備え、第1偏向電磁石は、加速器側から入射する荷電粒子線の基軸上に中心点を有する仮想的な円を設定し、円と基軸との上流側の第1交点及び下流側の第2交点のうち、第1交点の位置に荷電粒子線の入射点を有し、円の上側の円弧のうち、第2交点から第1交点へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の第1側面を有し、第2偏向電磁石は、第1偏向電磁石の第1側面の外周側の領域に配置され、横方向から見て、第1側面と対応する形状を有する円弧状の第2側面と、横方向から見て、基軸と垂直をなして第2交点を通過する基準線に対して、第2側面と線対称をなす円弧状の第3側面と、を有する。 A charged particle beam therapy system according to the present invention is a charged particle beam therapy system for irradiating a body to be irradiated with a charged particle beam, comprising: a first bending electromagnet for deflecting a charged particle beam incident from an accelerator side according to energy; a second bending electromagnet provided adjacent to the first bending electromagnet downstream of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam and deflecting the charged particle beam incident from the first bending electromagnet; and a mounting portion provided downstream of the second bending electromagnet and on which the object to be irradiated is mounted, wherein the first bending electromagnet has a central point on the axis of the charged particle beam incident from the accelerator side. set a virtual circle having The arc has an arcuate first side surface in at least any part of the range of 90° from the second intersection point toward the first intersection point, and the second bending electromagnet is located on the first side surface of the first bending electromagnet. A second arc-shaped side surface that is arranged in an area on the outer peripheral side and has a shape corresponding to the first side surface when viewed from the lateral direction, and a reference that is perpendicular to the base axis and passes through the second intersection when viewed from the lateral direction. and an arcuate third side surface that is line-symmetrical with the second side surface with respect to the line.

荷電粒子線治療装置は、加速器側から入射した荷電粒子線をエネルギーに応じて偏向する第1偏向電磁石と、荷電粒子線の進行方向において、第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石から入射した荷電粒子線を偏向する第2偏向電磁石と、を備える。これにより、加速器側からの荷電粒子線は、第1偏向電磁石で偏向され、第2偏向電磁石で偏向された後、載置部に載置された被照射体へ照射される。ここで、第1偏向電磁石は、入射点から入射した荷電粒子線を偏向させて第1側面の何れかの位置から出射する。第1側面から出射した荷電粒子線は、直ちに第2側面から第2偏向電磁石へ入射する。このとき、第2側面は円弧状の第1側面に対応する形状を有している。また、第3側面は、基準線に対して第2側面と線対称をなす円弧状の形状を有している。従って、荷電粒子線は、第2偏向電磁石内において基準線を基準として線対称な軌道を描き、第2側面での入射態様と線対称な態様にて、第3側面から出射する。このようなシンプルな関係性を有するため、第1偏向電磁石及び第2偏向電磁石の磁場強度を調整するだけで、所望の照射角で被照射体に荷電粒子線を照射することができる。また、荷電粒子線の被照射体に対する照射角は、多数の偏向電磁石を用いなくとも、互いに隣接する第1偏向電磁石及び第2偏向電磁石を用いて、調整可能となる。従って、荷電粒子線治療装置は、回転ガントリ方式の装置に比して高さ方向のサイズを低減することができ、且つ、多数の偏向電磁石を用いる場合に比してフットプリントを低減することができる。以上より、小型化を図ることができる荷電粒子線治療装置を提供できる。 A charged particle beam therapy system includes a first bending electromagnet that deflects a charged particle beam incident from the accelerator side according to energy, and the first bending electromagnet downstream of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam. and a second bending electromagnet provided adjacent to the first bending electromagnet for deflecting the charged particle beam incident from the first bending electromagnet. As a result, the charged particle beam from the accelerator side is deflected by the first bending electromagnet, deflected by the second bending electromagnet, and then irradiated to the irradiated object mounted on the mounting section. Here, the first bending electromagnet deflects the charged particle beam incident from the incident point and emits it from any position on the first side surface. The charged particle beam emitted from the first side immediately enters the second bending electromagnet from the second side. At this time, the second side surface has a shape corresponding to the arcuate first side surface. Also, the third side surface has an arcuate shape that is symmetrical with the second side surface with respect to the reference line. Therefore, the charged particle beam draws a line-symmetrical trajectory with respect to the reference line in the second bending electromagnet, and emerges from the third side surface in a line-symmetrical manner with respect to the incident state on the second side surface. Due to such a simple relationship, it is possible to irradiate the irradiated object with the charged particle beam at a desired irradiation angle simply by adjusting the magnetic field strengths of the first and second bending magnets. Further, the irradiation angle of the charged particle beam with respect to the object to be irradiated can be adjusted by using the first bending electromagnet and the second bending electromagnet, which are adjacent to each other, without using a large number of bending electromagnets. Therefore, the charged particle beam therapy apparatus can be reduced in size in the height direction compared to a rotating gantry type apparatus, and can reduce the footprint compared to the case where a large number of bending electromagnets are used. can. As described above, it is possible to provide a charged particle beam therapy apparatus that can be miniaturized.

荷電粒子線は、荷電粒子線の進行方向において、第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石から入射した荷電粒子線を偏向する第3偏向電磁石を更に備え、第1偏向電磁石は、円の下側の円弧のうち、第2交点から第1交点へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の第4側面を有し、第3偏向電磁石は、第1偏向電磁石の第4側面の外周側の領域に配置され、横方向から見て、第4側面と対応する形状を有する円弧状の第5側面と、横方向から見て、基軸と垂直をなして第2交点を通過する基準線に対して、第4側面と線対称をなす円弧状の第6側面と、を有してよい。このような構成によれば、第3偏向電磁石を用いることで、下側から所望の照射角で荷電粒子線を被照射体へ照射することができる。 The charged particle beam is provided downstream of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam so as to be adjacent to the first bending electromagnet. An electromagnet is further provided, and the first bending electromagnet has an arc-shaped fourth side surface on at least one portion of the lower arc of the circle within a range of 90° from the second intersection point to the first intersection point. , the third bending electromagnet is disposed in an area on the outer peripheral side of the fourth side surface of the first bending electromagnet, and has an arc-shaped fifth side surface having a shape corresponding to the fourth side surface when viewed from the lateral direction, and Seen, it may have an arcuate sixth side surface that is line-symmetrical with the fourth side surface with respect to a reference line that is perpendicular to the base axis and passes through the second intersection point. According to such a configuration, by using the third bending electromagnet, it is possible to irradiate the object to be irradiated with the charged particle beam at a desired irradiation angle from below.

第2偏向電磁石による第2偏向角は、第1偏向電磁石による第1偏向角の二倍の大きさで当該第1偏向角と反対側へ向かう角度であってよい。これにより、第2偏向電磁石は、第1偏向角と同じ大きさの照射角にて、被照射体に荷電粒子線を照射することができる。 The second deflection angle by the second bending magnet may be twice as large as the first deflection angle by the first bending magnet and directed to the opposite side of the first deflection angle. Thereby, the second bending electromagnet can irradiate the object to be irradiated with the charged particle beam at the same irradiation angle as the first deflection angle.

本発明によれば、小型化を図ることができる荷電粒子線治療装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a charged particle beam therapy system that can be miniaturized.

実施形態に係る荷電粒子線治療装置を示す概略側面図である。1 is a schematic side view showing a charged particle beam therapy system according to an embodiment; FIG. (a)は図1に示すIIa-IIa線に沿った断面図であり、(b)は図1に示すIIb-IIb線に沿った断面図である。(a) is a cross-sectional view taken along line IIa-IIa shown in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along line IIb-IIb shown in FIG. 照射ノズル付近の具体的な構成を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the specific structure of irradiation nozzle vicinity. 各偏向電磁石の位置関係を示す概略側面図である。FIG. 4 is a schematic side view showing the positional relationship of each bending electromagnet; 荷電粒子線の挙動を説明するための概略側面図である。FIG. 4 is a schematic side view for explaining the behavior of charged particle beams; 荷電粒子線の挙動を説明するための概略側面図である。FIG. 4 is a schematic side view for explaining the behavior of charged particle beams;

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置について説明する。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。 A charged particle beam therapy system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る荷電粒子線治療装置1は、放射線療法によるがん治療等に利用される装置であり、イオン源(不図示)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加速器2と、荷電粒子線を被照射体へ照射する照射部3と、患者を載置する載置部4と、加速器2から出射された荷電粒子線を照射部3へ輸送するビーム輸送ライン6と、を備えている。加速器2は加速器室10内に配置されている。照射部3及び載置部4は、照射室11内に配置されている。加速器室10及び照射室11はそれぞれ壁で囲まれた空間によって構成される。加速器室10と照射室11との間は、壁12で隔てられている。ビーム輸送ライン6は、壁12を貫通している。 As shown in FIG. 1, a charged particle beam therapy apparatus 1 according to one embodiment of the present invention is an apparatus used for cancer treatment by radiotherapy, and charged particles generated by an ion source (not shown) Accelerator 2 that accelerates and emits a charged particle beam, an irradiation unit 3 that irradiates the object to be irradiated with the charged particle beam, a placement unit 4 on which the patient is placed, and a charged particle beam emitted from the accelerator 2. and a beam transport line 6 for transporting to the irradiation unit 3 . Accelerator 2 is arranged in accelerator chamber 10 . The irradiation section 3 and the mounting section 4 are arranged in the irradiation chamber 11 . The accelerator chamber 10 and the irradiation chamber 11 are each constituted by a space surrounded by walls. A wall 12 separates the accelerator chamber 10 from the irradiation chamber 11 . A beam transport line 6 passes through the wall 12 .

なお、以下の説明においては、「X軸方向」、「Y軸方向」という語を用いて説明する。X軸方向は、加速器2から照射部3へ向かう方向である。X軸方向の正側が照射部3側に該当し、負側が加速器2側に該当する。Y軸方向は、水平方向であってX軸方向と直交する方向であり、請求項における「横方向」に対応する方向である。Y軸方向の正側が図1における紙面裏側に該当し、負側が図1における紙面表側に該当する。 In the following description, the terms "X-axis direction" and "Y-axis direction" are used. The X-axis direction is the direction from the accelerator 2 to the irradiation unit 3 . The positive side in the X-axis direction corresponds to the irradiation section 3 side, and the negative side corresponds to the accelerator 2 side. The Y-axis direction is a horizontal direction perpendicular to the X-axis direction, and corresponds to the "horizontal direction" in the claims. The positive side in the Y-axis direction corresponds to the back side of the paper in FIG. 1, and the negative side corresponds to the front side of the paper in FIG.

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を出射する装置である。加速器2として、例えば、サイクロトロン、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等が挙げられる。加速器2で発生した荷電粒子線Bは、ビーム輸送ライン6によって照射部3へ輸送される。ビーム輸送ライン6は、加速器2と、照射部3と、を接続し、加速器2から出射された荷電粒子線Bを照射部3へ輸送する。ビーム輸送ライン6には、四極電磁石などが設けられている。なお、荷電粒子線Bは、加速器2から照射部3へ向かってビーム輸送ライン6をX軸方向の正側へ向かって真っ直ぐに進行する。当該進行状態における荷電粒子線Bの基軸を基軸AXとする。 The accelerator 2 is a device that accelerates charged particles and emits a charged particle beam B having a preset energy. Examples of the accelerator 2 include a cyclotron, a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, and the like. A charged particle beam B generated by the accelerator 2 is transported to the irradiation unit 3 by a beam transport line 6 . The beam transport line 6 connects the accelerator 2 and the irradiation section 3 and transports the charged particle beam B emitted from the accelerator 2 to the irradiation section 3 . A quadrupole electromagnet or the like is provided in the beam transport line 6 . The charged particle beam B travels straight from the accelerator 2 toward the irradiation unit 3 along the beam transport line 6 toward the positive side in the X-axis direction. The base axis of the charged particle beam B in this traveling state is defined as the base axis AX.

照射部3は、患者W(被照射体)の患部に対し、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。照射部3は、患者Wに対して所望の照射角で荷電粒子線Bを照射することができる。照射部3は、第1偏向電磁石21と、第2偏向電磁石22Aと、第3偏向電磁石22Bと、を備える。なお、各偏向電磁石21,22A,22Bは、Y軸方向に互い離間した状態で対向するように一対設けられる(図2参照)。 The irradiation unit 3 irradiates the affected part of the patient W (body to be irradiated) with the charged particle beam B. As shown in FIG. The charged particle beam B is obtained by accelerating charged particles at high speed, and includes, for example, proton beams, heavy particle (heavy ion) beams, and electron beams. The irradiation unit 3 can irradiate the patient W with the charged particle beam B at a desired irradiation angle. The irradiation unit 3 includes a first bending electromagnet 21, a second bending electromagnet 22A, and a third bending electromagnet 22B. A pair of bending electromagnets 21, 22A, and 22B are provided so as to face each other while being separated from each other in the Y-axis direction (see FIG. 2).

第1偏向電磁石21は、加速器2側から入射した荷電粒子線Bをエネルギーに応じて偏向する電磁石である。第1偏向電磁石21は、ビーム輸送ライン6を介して加速器2から進行してきた荷電粒子線Bを上側へ向けて偏向させることで第2偏向電磁石22Aへ導く。または、第1偏向電磁石21は、ビーム輸送ライン6を介して加速器2から進行してきた荷電粒子線Bを下側へ向けて偏向させることで第3偏向電磁石22Bへ導く。 The first bending electromagnet 21 is an electromagnet that deflects the charged particle beam B incident from the accelerator 2 side according to energy. The first bending electromagnet 21 deflects upward the charged particle beam B traveling from the accelerator 2 via the beam transport line 6, thereby guiding it to the second bending electromagnet 22A. Alternatively, the first bending electromagnet 21 deflects downward the charged particle beam B traveling from the accelerator 2 via the beam transport line 6, thereby guiding it to the third bending electromagnet 22B.

Y軸方向から見て、第1偏向電磁石21は、D字状の形状を有している。第1偏向電磁石21は、基軸AXを基準として、上下に線対称な形状を有している。第1偏向電磁石21は、X軸方向の負側の領域(すなわち荷電粒子線Bの進行方向の上流側)において矩形状に構成され、X軸方向の正側の領域(すなわち荷電粒子線Bの進行方向の下流側)においてX軸方向の正側へ凸となる半円状に構成される。第1偏向電磁石21は、X軸方向の負側の端部において、上下方向に広がる側面31を有する。側面31は基軸AXに対して垂直な平面となる。従って、加速器2からの荷電粒子線Bは、側面31を入射面として第1偏向電磁石21へ入射する。第1偏向電磁石21は、X軸方向の正側の円弧状の側面のうち、上半分に対応する部分である側面32A(第1側面)を有する。また、第1偏向電磁石21は、X軸方向の正側の円弧状の側面のうち、下半分に対応する部分である側面32B(第4側面)を有する。なお、側面32Aと側面32Bは、互いに連続した曲面である。第1偏向電磁石21内で偏向した荷電粒子線Bは、側面32A又は側面32Bを出射面として第1偏向電磁石21から出射する。第1偏向電磁石21は、芯部21aと、芯部21aの外周部に巻かれたコイル部21bと、を備える。 When viewed from the Y-axis direction, the first bending electromagnet 21 has a D-shape. The first bending electromagnet 21 has a vertically symmetrical shape with respect to the base axis AX. The first bending electromagnet 21 is configured in a rectangular shape in a region on the negative side in the X-axis direction (that is, on the upstream side in the traveling direction of the charged particle beam B), and in a region on the positive side in the X-axis direction (that is, on the It is formed in a semicircular shape that protrudes toward the positive side in the X-axis direction on the downstream side in the traveling direction). The first bending electromagnet 21 has a side surface 31 extending vertically at the negative end in the X-axis direction. The side surface 31 is a plane perpendicular to the base axis AX. Therefore, the charged particle beam B from the accelerator 2 is incident on the first bending electromagnet 21 with the side surface 31 as the incident surface. The first bending electromagnet 21 has a side surface 32A (first side surface) corresponding to the upper half of the arc-shaped side surface on the positive side in the X-axis direction. The first bending electromagnet 21 also has a side surface 32B (fourth side surface) which is a portion corresponding to the lower half of the arc-shaped side surface on the positive side in the X-axis direction. The side surface 32A and the side surface 32B are curved surfaces that are continuous with each other. The charged particle beam B deflected within the first bending electromagnet 21 is emitted from the first bending electromagnet 21 with the side surface 32A or the side surface 32B as an emission surface. The first bending electromagnet 21 includes a core portion 21a and a coil portion 21b wound around the outer peripheral portion of the core portion 21a.

図2(b)に示すように、一対の第1偏向電磁石21は、Y軸方向に互いに離間するように配置されている。これにより、一対の第1偏向電磁石21間には空間SP1が形成される。一対の第1偏向電磁石21は、空間SP1と反対側において壁部43で支持される。空間SP1は荷電粒子線Bが進行する空間であるため、真空とされている。 As shown in FIG. 2B, the pair of first bending electromagnets 21 are arranged so as to be separated from each other in the Y-axis direction. Thereby, a space SP1 is formed between the pair of first bending electromagnets 21 . The pair of first bending electromagnets 21 are supported by the wall portion 43 on the side opposite to the space SP1. Since the space SP1 is a space in which the charged particle beam B travels, it is evacuated.

図1に示すように、第2偏向電磁石22Aは、荷電粒子線Bの進行方向において、第1偏向電磁石21の下流側に当該第1偏向電磁石21と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石21から入射した荷電粒子線Bを偏向する電磁石である。第2偏向電磁石22Aは、第1偏向電磁石21に対し、X軸方向の正側の位置で斜め上方に設けられている。第2偏向電磁石22Aは、第1偏向電磁石21から入射してきた荷電粒子線Bを上側に凸となるように円弧状に曲げた後、載置部4へ向けて出射する。 As shown in FIG. 1, the second bending electromagnet 22A is provided downstream of the first bending electromagnet 21 in the traveling direction of the charged particle beam B so as to be adjacent to the first bending electromagnet 21. It is an electromagnet that deflects the charged particle beam B incident from 21 . The second bending electromagnet 22A is provided obliquely above the first bending electromagnet 21 at a position on the positive side in the X-axis direction. The second bending electromagnet 22</b>A bends the charged particle beam B incident from the first bending electromagnet 21 in an arc shape so as to project upward, and then emits the bent beam toward the mounting section 4 .

Y軸方向から見て、第2偏向電磁石22Aは、略扇状の形状を有している。第2偏向電磁石22Aは、上下方向に延びる基準線CL1に対して線対称な形状を有している。基準線CL1は、基軸AXと垂直をなして、第1偏向電磁石21のX軸方向の正側の頂点TPを通過する線である(図4参照)。第2偏向電磁石22Aは、側面32Aと対応する形状を有する円弧状の側面33A(第2側面)を有する。第1偏向電磁石21からの荷電粒子線Bは、側面33Aを入射面として第2偏向電磁石22Aに入射する。側面33Aは、第2偏向電磁石22Aの内部へ向かって凹をなすように湾曲する曲面である。第2偏向電磁石22Aは、基準線CL1に対して、側面33Aと線対称をなす円弧状の側面34A(第3側面)を有する。第2偏向電磁石22A内で偏向した荷電粒子線Bは、側面34Aを出射面として第2偏向電磁石22Aから出射する。また、第2偏向電磁石22Aは、側面33Aの上端部と側面34Aの上端部との間で上方へ向かって凸となる半円弧状をなす側面36Aを有する。第2偏向電磁石22Aは、芯部22Aaと、芯部22Aaの外周部に巻かれたコイル部22Abと、を備える。 When viewed from the Y-axis direction, the second bending electromagnet 22A has a substantially fan-like shape. The second bending electromagnet 22A has a line-symmetrical shape with respect to the reference line CL1 extending in the vertical direction. The reference line CL1 is a line that is perpendicular to the base axis AX and passes through the vertex TP on the positive side of the first bending electromagnet 21 in the X-axis direction (see FIG. 4). The second bending electromagnet 22A has an arc-shaped side surface 33A (second side surface) having a shape corresponding to the side surface 32A. The charged particle beam B from the first bending electromagnet 21 is incident on the second bending electromagnet 22A with the side surface 33A as an incident surface. The side surface 33A is a curved surface that curves concavely toward the inside of the second bending electromagnet 22A. The second bending electromagnet 22A has an arc-shaped side surface 34A (third side surface) that is line-symmetrical with the side surface 33A with respect to the reference line CL1. The charged particle beam B deflected within the second bending electromagnet 22A is emitted from the second bending electromagnet 22A with the side surface 34A as an emission surface. In addition, the second bending electromagnet 22A has a side surface 36A that forms a semicircular arc convex upward between the upper end of the side surface 33A and the upper end of the side surface 34A. The second bending electromagnet 22A includes a core portion 22Aa and a coil portion 22Ab wound around the outer peripheral portion of the core portion 22Aa.

第3偏向電磁石22Bは、荷電粒子線Bの進行方向において、第1偏向電磁石21の下流側に当該第1偏向電磁石21と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石21から入射した荷電粒子線Bを偏向する電磁石である。第3偏向電磁石22Bは、第1偏向電磁石21に対し、X軸方向の正側の位置で斜め下方に設けられている。第3偏向電磁石22Bは、第1偏向電磁石21から入射してきた荷電粒子線Bを下側に凸となるように円弧状に曲げた後、載置部4へ向けて出射する。 The third bending electromagnet 22B is provided downstream of the first bending electromagnet 21 in the traveling direction of the charged particle beam B so as to be adjacent to the first bending electromagnet 21, and the charged particle beam incident from the first bending electromagnet 21 B is the electromagnet that deflects. The third bending electromagnet 22B is provided diagonally below the first bending electromagnet 21 at a position on the positive side in the X-axis direction. The third bending electromagnet 22</b>B bends the charged particle beam B incident from the first bending electromagnet 21 in an arc shape so as to project downward, and then emits the bent beam toward the mounting section 4 .

Y軸方向から見て、第3偏向電磁石22Bは、略扇状の形状を有している。第3偏向電磁石22Bは、基軸AXを基準として、第2偏向電磁石22Aと線対称な形状を有している。第3偏向電磁石22Bは、側面32Bと対応する形状を有する円弧状の側面33B(第5側面)を有する。第1偏向電磁石21からの荷電粒子線Bは、側面33Bを入射面として第3偏向電磁石22Bに入射する。第3偏向電磁石22Bは、基準線CL1に対して、側面33Bと線対称をなす円弧状の側面34B(第6側面)を有する。第3偏向電磁石22B内で偏向した荷電粒子線Bは、側面34Bを出射面として第3偏向電磁石22Bから出射する。また、第3偏向電磁石22Bは、側面33Bの下端部と側面34Bの下端部との間で下方へ向かって凸となる半円弧状をなす側面36Bを有する。第3偏向電磁石22Bは、芯部22Baと、芯部22Baの外周部に巻かれたコイル部22Bbと、を備える。 When viewed from the Y-axis direction, the third bending electromagnet 22B has a substantially fan-like shape. The third bending electromagnet 22B has a shape line-symmetrical with the second bending electromagnet 22A with respect to the base axis AX. The third bending electromagnet 22B has an arc-shaped side surface 33B (fifth side surface) having a shape corresponding to the side surface 32B. The charged particle beam B from the first bending electromagnet 21 is incident on the third bending electromagnet 22B with the side surface 33B as an incident surface. The third bending electromagnet 22B has an arc-shaped side surface 34B (sixth side surface) that is line-symmetrical with the side surface 33B with respect to the reference line CL1. The charged particle beam B deflected within the third bending electromagnet 22B is emitted from the third bending electromagnet 22B with the side surface 34B as an emission surface. In addition, the third bending electromagnet 22B has a side surface 36B having a semi-arc shape convex downward between the lower end of the side surface 33B and the lower end of the side surface 34B. The third bending electromagnet 22B includes a core portion 22Ba and a coil portion 22Bb wound around the outer peripheral portion of the core portion 22Ba.

図2(a)に示すように、一対の第2偏向電磁石22A及び一対の第3偏向電磁石22Bは、Y軸方向に互いに離間するように配置されている。これにより、一対の第2偏向電磁石22A間及び一対の第3偏向電磁石22B間には空間SP2が形成される。一対の第2偏向電磁石22A及び一対の第3偏向電磁石22Bは、空間SP2と反対側において壁部44で支持される。空間SP2は荷電粒子線Bが進行する空間であるため、真空とされている。また、空間SP2は、空間SP1と連通している。 As shown in FIG. 2A, the pair of second bending electromagnets 22A and the pair of third bending electromagnets 22B are arranged so as to be separated from each other in the Y-axis direction. Thereby, a space SP2 is formed between the pair of second bending electromagnets 22A and between the pair of third bending electromagnets 22B. The pair of second bending electromagnets 22A and the pair of third bending electromagnets 22B are supported by the wall 44 on the side opposite to the space SP2. Since the space SP2 is a space in which the charged particle beam B travels, it is evacuated. Also, the space SP2 communicates with the space SP1.

図2に示すように、第1偏向電磁石21が荷電粒子線Bを上側へ偏向させる場合、空間SP1内での磁場の方向(図中、矢印で示す)は、Y軸方向の正側となる。また、第2偏向電磁石22Aによる空間SP2内での磁場の方向は、Y軸方向の負側となる。一方、第1偏向電磁石21が荷電粒子線Bを下側へ偏向させる場合、空間SP1内での磁場の方向は、Y軸方向の正側となる。また、第3偏向電磁石22Bによる空間SP2内での磁場の方向は、Y軸方向の正側となる。 As shown in FIG. 2, when the first bending electromagnet 21 deflects the charged particle beam B upward, the direction of the magnetic field in the space SP1 (indicated by the arrow in the drawing) is the positive side of the Y-axis direction. . Also, the direction of the magnetic field within the space SP2 by the second bending electromagnet 22A is the negative side of the Y-axis direction. On the other hand, when the first bending electromagnet 21 deflects the charged particle beam B downward, the direction of the magnetic field in the space SP1 is the positive side of the Y-axis direction. Also, the direction of the magnetic field within the space SP2 by the third bending electromagnet 22B is the positive side of the Y-axis direction.

図1に示すように、第2偏向電磁石22Aの側面34A及び第3偏向電磁石22Bの側面34Bは、荷電粒子線Bの出射面として機能する。従って、照射部3は、側面34A,34Bと載置部4との間に照射ノズル7を備える。照射ノズル7内には、スキャニング電磁石(スキャニング法で照射を行う場合)、四極電磁石、モニタ、ディグレーダなどの各種構成要素が収容されていてよい。照射部3は、側面34A,34Bの荷電粒子線Bの出射位置を調整することができる。従って、照射ノズル7は、出射位置に合わせて移動することができる。ここで、上述のように、荷電粒子線Bが進行する空間SP1,SP2(図2参照)は、真空に保たれている。従って、各偏向電磁石21,22A,22Bが配置される空間は、載置部4が配置される外部空間から気密性が保たれた状態で封止されている。 As shown in FIG. 1, a side surface 34A of the second bending electromagnet 22A and a side surface 34B of the third bending electromagnet 22B function as exit surfaces for the charged particle beam B. As shown in FIG. Therefore, the irradiation section 3 includes the irradiation nozzle 7 between the side surfaces 34A, 34B and the mounting section 4. As shown in FIG. Various components such as a scanning electromagnet (when irradiation is performed by a scanning method), a quadrupole electromagnet, a monitor, and a degrader may be accommodated in the irradiation nozzle 7 . The irradiation unit 3 can adjust the emission positions of the charged particle beams B on the side surfaces 34A and 34B. Therefore, the irradiation nozzle 7 can be moved according to the emission position. Here, as described above, the spaces SP1 and SP2 (see FIG. 2) in which the charged particle beam B travels are kept in vacuum. Therefore, the spaces in which the bending electromagnets 21, 22A, and 22B are arranged are hermetically sealed from the external space in which the placement section 4 is arranged.

例えば、図3に示すように、各偏向電磁石21,22A,22Bが配置される空間は、壁部47によって載置部4が配置される外部空間に対して封止されている。ここで、壁部47は、側面34A,34Bに沿って円弧状に湾曲する湾曲部47aと、載置部4が設けられる床面F1と同じ高さ位置にて水平に広がる床部47bと、床面F1から下方へ向かって延びる段差面F2に沿って床部47bから下方へ延びる下壁部47cと、湾曲部47aから上方へ向かって延びる上壁部47dと、を備える。湾曲部47aには、照射ノズル7が気密性を保った状態で設けられる。 For example, as shown in FIG. 3, the space in which the bending electromagnets 21, 22A, and 22B are arranged is sealed by a wall portion 47 from the external space in which the mounting portion 4 is arranged. Here, the wall portion 47 includes a curved portion 47a that curves in an arc shape along the side surfaces 34A and 34B, a floor portion 47b that spreads horizontally at the same height as the floor surface F1 on which the mounting portion 4 is provided, It includes a lower wall portion 47c extending downward from the floor portion 47b along a stepped surface F2 extending downward from the floor surface F1, and an upper wall portion 47d extending upward from the curved portion 47a. The curved portion 47a is provided with the irradiation nozzle 7 in an airtight state.

ここで、照射ノズル7は、壁部47の気密性を保ちつつも、荷電粒子線Bの出射位置に追従して移動しなくてはならない。従って、照射ノズル7が側面34A,34Bに沿って移動する時は、壁部47ごと移動する。すなわち、壁部47のうちの湾曲部47aであった箇所が、照射ノズル7が下側に下がることに伴って、床部47bや下壁部47cとなる場合もある。このため、壁部47は、照射ノズル7に合わせた移動を行うための移動代として、折り畳み部47eを有する。折り畳み部47eは、壁部47を構成する部材が複数回、折り畳まれた箇所である。折り畳み部47eは、上壁部47dに設けられる。折り畳み部47eの一部は、照射ノズル7が下側へ移動する場合、下方へ引き伸ばされる。 Here, the irradiation nozzle 7 must move following the emission position of the charged particle beam B while maintaining the airtightness of the wall portion 47 . Therefore, when the irradiation nozzle 7 moves along the side surfaces 34A and 34B, it moves together with the wall portion 47 . That is, the portion of the wall portion 47 that was the curved portion 47a may become the floor portion 47b or the lower wall portion 47c as the irradiation nozzle 7 moves downward. For this reason, the wall portion 47 has a folding portion 47 e as a moving allowance for moving in accordance with the irradiation nozzle 7 . The folded portion 47e is a portion where the members forming the wall portion 47 are folded multiple times. The folding portion 47e is provided on the upper wall portion 47d. A portion of the folded portion 47e is stretched downward when the irradiation nozzle 7 moves downward.

載置部4は、荷電粒子線Bの進行方向において、第2偏向電磁石22A及び第3偏向電磁石22Bの下流側に設けられ、患者Wが載置される部分である。載置部4は、治療台51と、治療台51の位置調整が可能な位置調整機構52と、を備える。載置部4は、患者Wの患部が照射点RPに配置されるように、位置合わせがなされる。照射点RPは、荷電粒子線Bの照射の目標位置である。照射点RPは、側面34A,34Bの中心点に設定される。 The placement section 4 is provided on the downstream side of the second bending electromagnet 22A and the third bending electromagnet 22B in the traveling direction of the charged particle beam B, and is a section on which the patient W is placed. The placement unit 4 includes a treatment table 51 and a position adjustment mechanism 52 capable of adjusting the position of the treatment table 51 . The placement unit 4 is aligned so that the affected area of the patient W is positioned at the irradiation point RP. The irradiation point RP is the target position of the charged particle beam B irradiation. The irradiation point RP is set at the center point of the side surfaces 34A, 34B.

次に、第1偏向電磁石21、第2偏向電磁石22A及び第3偏向電磁石22Bの構成について、更に詳しく説明する。なお、以降の形状の説明は、Y軸方向の負側から正側を見た場合の形状について行われているものとする。まず、図4を参照して、第1偏向電磁石21及び第2偏向電磁石22Aの形状について説明する。なお、照射部3の偏向電磁石の構成は基軸AXを基準として上下対称であるため、図4では、基軸AXより上側の構成のみを示している。 Next, the configurations of the first bending electromagnet 21, the second bending electromagnet 22A and the third bending electromagnet 22B will be described in more detail. It should be noted that the following description of the shape is for the shape when viewed from the negative side in the Y-axis direction to the positive side. First, referring to FIG. 4, the shapes of the first bending electromagnet 21 and the second bending electromagnet 22A will be described. Since the configuration of the bending electromagnets of the irradiation unit 3 is vertically symmetrical with respect to the basic axis AX, only the configuration above the basic axis AX is shown in FIG.

まず、基軸AX上に中心点CP1を有する仮想的な円CR1を設定する。当該円CR1と基軸AXとの上流側の第1交点P1及び下流側の第2交点P2のうち、第1交点P1の位置には、第1偏向電磁石21に対する荷電粒子線Bの入射点IPが設定される。また、第2交点P2の位置に、第1偏向電磁石21の頂点TPが設定される。なお、基軸AXと垂直であり中心点CP1を通過する線を基準線CL2とし、入射点IPを通過する線を基準線CL3とする。基準線CL3の位置では、入射点IPから上方へ向かって側面31が延びている。側面31の高さは、円CR1の半径と同じである。 First, a virtual circle CR1 having a center point CP1 on the base axis AX is set. Of the first intersection point P1 on the upstream side and the second intersection point P2 on the downstream side between the circle CR1 and the base axis AX, the incident point IP of the charged particle beam B with respect to the first bending electromagnet 21 is at the position of the first intersection point P1. set. Also, the vertex TP of the first bending electromagnet 21 is set at the position of the second intersection point P2. A line perpendicular to the base axis AX and passing through the center point CP1 is defined as a reference line CL2, and a line passing through the incident point IP is defined as a reference line CL3. At the position of the reference line CL3, the side surface 31 extends upward from the incident point IP. The height of side 31 is the same as the radius of circle CR1.

第1偏向電磁石21は、円CR1の上側の円弧のうち、第2交点P2から第1交点P1へ向かって90°の範囲の部分に円弧状の側面32Aを有する。側面32Aの下端部は、頂点TP(第2交点P2)に対応する。側面32Aの上端部は、円CR1と基準線CL2との第3交点P3に対応する。また、第1偏向電磁石21は、側面31の上端部31aと第3交点P3との間にX軸方向に延びる平面35を有する。 The first bending electromagnet 21 has an arcuate side surface 32A in a portion within a range of 90° from the second intersection point P2 toward the first intersection point P1 in the upper arc of the circle CR1. A lower end portion of the side surface 32A corresponds to the vertex TP (second intersection point P2). The upper end of the side surface 32A corresponds to the third intersection point P3 between the circle CR1 and the reference line CL2. The first bending electromagnet 21 also has a plane 35 extending in the X-axis direction between the upper end 31a of the side surface 31 and the third intersection point P3.

第2偏向電磁石22Aは、第1偏向電磁石21の側面32Aの外周側の領域に配置される。第2偏向電磁石22Aは、上述の通り、側面32Aと対応する形状を有する円弧状の側面33Aを有する。側面33Aの下端部は頂点TPに対応し、側面33Aの上端部は第3交点P3に対応する。第2偏向電磁石22Aは、基準線CL1に対して、側面33Aと線対称をなす円弧状の側面34Aを有する。側面34Aの下端部は頂点TPに対応し、側面34Aの上端部は第3交点P3と基準線CL1に対して線対称な点P4に対応する。点P3,P4を結ぶ基準線CL4と基準線CL1との交点を中心点CP2として設定した場合、側面36Aは中心点CP2を中心とし、点P3,P4を通過する円弧となる。 The second bending electromagnet 22A is arranged in a region on the outer peripheral side of the side surface 32A of the first bending electromagnet 21 . The second bending electromagnet 22A has an arc-shaped side surface 33A having a shape corresponding to the side surface 32A, as described above. A lower end portion of the side surface 33A corresponds to the vertex TP, and an upper end portion of the side surface 33A corresponds to the third intersection point P3. The second bending electromagnet 22A has an arc-shaped side surface 34A that is line-symmetrical with the side surface 33A with respect to the reference line CL1. A lower end portion of the side surface 34A corresponds to the vertex TP, and an upper end portion of the side surface 34A corresponds to a line-symmetrical point P4 with respect to the third intersection point P3 and the reference line CL1. When the intersection of the reference line CL4 connecting the points P3 and P4 and the reference line CL1 is set as the center point CP2, the side surface 36A is an arc centered on the center point CP2 and passing through the points P3 and P4.

次に、照射部3での荷電粒子線Bの挙動について説明する。図5に示すように、第1偏向電磁石21の偏向角を第1偏向角θ1とする。このときの側面32Aの荷電粒子線Bの出射点である点P10は、側面32Aの中心点CP1を通過し、基軸AXに対して第1偏向角θ1の角度をなす法線NL1上に設定される。荷電粒子線Bは、一定の磁場の中では円弧を描くように移動するため、第1偏向電磁石21内では、荷電粒子線Bは、側面31に対して入射点IPにて垂直に入射し、側面32Aに対し点P10にて垂直(点P10に対する接線TL1に垂直)に出射する。従って、荷電粒子線Bの円弧軌道の中心点CP3は、基準線CL3と接線TL1との交点に設定される。すなわち、第1偏向角θ1で荷電粒子線Bを偏向させるための偏向半径は、中心点CP3と入射点IPとの間の距離によって求められる。 Next, behavior of the charged particle beam B in the irradiation unit 3 will be described. As shown in FIG. 5, the deflection angle of the first bending electromagnet 21 is defined as a first deflection angle θ1. A point P10, which is an emission point of the charged particle beam B on the side surface 32A at this time, is set on a normal line NL1 that passes through the center point CP1 of the side surface 32A and forms a first deflection angle θ1 with respect to the base axis AX. be. Since the charged particle beam B moves in a circular arc in a constant magnetic field, the charged particle beam B is perpendicularly incident on the side surface 31 at the incident point IP within the first bending electromagnet 21, The light is emitted perpendicular to the side surface 32A at the point P10 (perpendicular to the tangent line TL1 to the point P10). Therefore, the center point CP3 of the arc trajectory of the charged particle beam B is set at the intersection of the reference line CL3 and the tangent line TL1. That is, the deflection radius for deflecting the charged particle beam B at the first deflection angle θ1 is obtained from the distance between the center point CP3 and the incident point IP.

点P10は、第1偏向電磁石21の出射点であると共に、第2偏向電磁石22Aの入射点である。従って、点P10を通過する法線NL1が入射する荷電粒子線Bの基準となる。第2偏向電磁石22Aの偏向角を第2偏向角θ2とする。第2偏向角θ2は、第2偏向電磁石22Aへ入射してきた荷電粒子線Bに対する、第2偏向電磁石22Aを出射する荷電粒子線Bの角度である。ここで、側面34Aは、側面33Aと線対称な関係にある。従って、基準線CL1に対して点P10と対称な点P11が側面34Aの出射点となる。荷電粒子線Bは、出射面である側面34Aに対して点P11にて垂直に出射する。また、点P11を通過する法線NL2が出射する荷電粒子線Bの基準となる。法線NL1と法線NL2は、中心点CP2にて交わる。法線NL1に対する法線NL2の角度が、第2偏向電磁石22Aの第2偏向角θ2となる。第2偏向角θ2は、第1偏向角θ1とは反対側へ向かう角度である。点P11から出射された荷電粒子線Bは、法線NL2に沿って照射点RPへ向かって進行する。よって、基軸AXに対する法線NL2の角度が照射角θ3となる。 A point P10 is an emission point of the first bending electromagnet 21 and an incidence point of the second bending electromagnet 22A. Therefore, the normal line NL1 passing through the point P10 serves as a reference for the incident charged particle beam B. FIG. The deflection angle of the second bending electromagnet 22A is defined as a second deflection angle θ2. The second deflection angle θ2 is the angle of the charged particle beam B that exits the second bending electromagnet 22A with respect to the charged particle beam B that has entered the second bending electromagnet 22A. Here, the side surface 34A has a line-symmetrical relationship with the side surface 33A. Therefore, a point P11 that is symmetrical with the point P10 with respect to the reference line CL1 is the exit point of the side surface 34A. The charged particle beam B is emitted perpendicularly from the side surface 34A, which is the emission surface, at a point P11. Also, the normal line NL2 passing through the point P11 serves as a reference for the emitted charged particle beam B. As shown in FIG. Normal NL1 and normal NL2 intersect at center point CP2. The angle of the normal NL2 with respect to the normal NL1 is the second deflection angle θ2 of the second bending electromagnet 22A. The second deflection angle θ2 is an angle toward the opposite side of the first deflection angle θ1. The charged particle beam B emitted from the point P11 travels toward the irradiation point RP along the normal line NL2. Therefore, the angle of the normal NL2 with respect to the base axis AX is the illumination angle θ3.

側面33Aの円弧と側面34Aの円弧は基準線CL1を基準として線対称な関係にある。よって、中心点CP1から中心点CP2までの距離と、照射点RPから中心点CP2までの距離とは、等しくなる。すなわち、中心点CP1、中心点CP2及び照射点RPによって形成される三角形は、二等辺三角形となる。従って、第2偏向角θ2は、底角である第1偏向角θ1と照射角θ3とを足し合わせた大きさとなる。底角である第1偏向角θ1の大きさと照射角θ3の大きさとは、互いに等しくなる。従って、第2偏向角θ2は、第1偏向角θ1の二倍の大きさであり、第1偏向角θ1と反対側へ向かう角度となる。 The arc of the side surface 33A and the arc of the side surface 34A have a line-symmetrical relationship with respect to the reference line CL1. Therefore, the distance from the center point CP1 to the center point CP2 is equal to the distance from the irradiation point RP to the center point CP2. That is, the triangle formed by the center point CP1, the center point CP2, and the irradiation point RP is an isosceles triangle. Therefore, the second deflection angle .theta.2 is the sum of the first deflection angle .theta.1, which is the base angle, and the illumination angle .theta.3. The magnitude of the first deflection angle θ1, which is the base angle, and the magnitude of the irradiation angle θ3 are equal to each other. Therefore, the second deflection angle .theta.2 is twice as large as the first deflection angle .theta.1 and is directed to the opposite side of the first deflection angle .theta.1.

荷電粒子線Bの円弧軌道の中心点CP4は、基準線CL1と接線TL1との交点に設定される。すなわち、第2偏向角θ2で荷電粒子線Bを偏向させるための偏向半径は、中心点CP4と点P10との間の距離によって求められる。 The center point CP4 of the arc trajectory of the charged particle beam B is set at the intersection of the reference line CL1 and the tangent line TL1. That is, the deflection radius for deflecting the charged particle beam B at the second deflection angle θ2 is obtained from the distance between the center point CP4 and the point P10.

ここで、偏向半径Rは、以下の式(1)で示される。ただし、pは荷電粒子の運動量を示し、qは荷電粒子の電荷を示し、Bは磁束密度を示す。このうち、運動量p及び電荷qは一定であるため、磁束密度Bを調整するだけで、偏向半径Rを所望の値に設定することができる。従って、第1偏向電磁石21にて第1偏向角θ1で荷電粒子線Bを偏向させるためには、中心点CP3と入射点IPとの間の距離で示される偏向半径Rが得られるように、第1偏向電磁石21の磁束密度Bを調整する。また、第2偏向電磁石22Aにて第2偏向角θ2で荷電粒子線Bを偏向させるためには、中心点CP4と点P10との間の距離で示される偏向半径Rが得られるように、第2偏向電磁石22Aの磁束密度Bを調整する。

R=p/qB …(1)
Here, the deflection radius R is represented by the following formula (1). However, p indicates the momentum of the charged particle, q indicates the charge of the charged particle, and B indicates the magnetic flux density. Since the momentum p and the electric charge q are constant, the deflection radius R can be set to a desired value simply by adjusting the magnetic flux density B. Therefore, in order to deflect the charged particle beam B at the first deflection angle θ1 by the first bending electromagnet 21, The magnetic flux density B of the first bending electromagnet 21 is adjusted. Further, in order to deflect the charged particle beam B at the second deflection angle θ2 by the second bending electromagnet 22A, the first 2 Adjust the magnetic flux density B of the bending electromagnet 22A.

R=p/qB (1)

また、図6に示すように、図5に示すものより照射角θ3を大きくしたい場合は、第1偏向角θ1を大きくする。この場合、第1偏向電磁石21内では荷電粒子線Bが小さい円弧を描くため、図5に示すものより第1偏向電磁石21の磁束密度が大きくなるように調整する。また、第2偏向電磁石22A内では荷電粒子線Bが大きな円弧を描くため、図5に示すものより第2偏向電磁石22Aの磁束密度が小さくなるように調整する。このように、偏向電磁石21,22Aの磁束密度を調整することによって、所望の照射角θ3にて患者Wに対して荷電粒子線Bの照射を行うことができる。 Also, as shown in FIG. 6, when the irradiation angle .theta.3 is desired to be larger than that shown in FIG. 5, the first deflection angle .theta.1 is increased. In this case, since the charged particle beam B draws a small arc within the first bending electromagnet 21, the magnetic flux density of the first bending electromagnet 21 is adjusted to be higher than that shown in FIG. Further, since the charged particle beam B draws a large arc in the second bending electromagnet 22A, the magnetic flux density of the second bending electromagnet 22A is adjusted to be smaller than that shown in FIG. Thus, by adjusting the magnetic flux densities of the bending electromagnets 21 and 22A, the patient W can be irradiated with the charged particle beam B at the desired irradiation angle θ3.

なお、図4~図6では、偏向電磁石同士の境界部付近でも均一に磁場が発生している前提で説明を行った。ただし、図1,2に示すように、偏向電磁石同士の境界部付近にはコイルなどが配置されることで、必ずしも均一な磁場が発生するとは限らない場合もある。このような場合は、境界部の状況に合わせて、角偏向電磁石の磁場強度を調整する。 4 to 6, the description has been given on the premise that a uniform magnetic field is generated even in the vicinity of the boundary between bending electromagnets. However, as shown in FIGS. 1 and 2, it may not always be possible to generate a uniform magnetic field by arranging a coil or the like near the boundary between bending electromagnets. In such a case, the magnetic field intensity of the angular bending electromagnet is adjusted according to the situation at the boundary.

次に、本実施形態の荷電粒子線治療装置1の作用・効果について説明する。 Next, the actions and effects of the charged particle beam therapy system 1 of this embodiment will be described.

本実施形態に係る荷電粒子線治療装置1は、患者Wに荷電粒子線Bを照射する荷電粒子線治療装置1であって、加速器2側から入射した荷電粒子線Bをエネルギーに応じた第1偏向角θ1で偏向する第1偏向電磁石21と、荷電粒子線Bの進行方向において、第1偏向電磁石21の下流側に当該第1偏向電磁石21と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石21から入射した荷電粒子線Bを第2偏向角θ2で偏向する第2偏向電磁石22Aと、進行方向において、第2偏向電磁石22Aの下流側に設けられ、患者Wが載置される載置部4と、を備える。第2偏向角θ2は、第1偏向角θ1の二倍の大きさで当該第1偏向角θ1と反対側へ向かう角度である。 A charged particle beam therapy apparatus 1 according to the present embodiment is a charged particle beam therapy apparatus 1 that irradiates a patient W with a charged particle beam B. a first bending electromagnet 21 that is deflected at a deflection angle θ1; a second bending electromagnet 22A that deflects the charged particle beam B incident from the second bending electromagnet 22A at a second deflection angle θ2; And prepare. The second deflection angle .theta.2 is twice as large as the first deflection angle .theta.1 and directed to the side opposite to the first deflection angle .theta.1.

荷電粒子線治療装置1は、加速器2側から入射した荷電粒子線Bをエネルギーに応じた第1偏向角θ1で偏向する第1偏向電磁石21と、荷電粒子線Bの進行方向において、第1偏向電磁石21の下流側に当該第1偏向電磁石21と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石21から入射した荷電粒子線Bを第2偏向角θ2で偏向する第2偏向電磁石22Aと、を備える。これにより、加速器2側からの荷電粒子線Bは、第1偏向電磁石21で偏向され、第2偏向電磁石22Aで偏向された後、載置部4に載置された患者Wへ照射される。ここで、第1偏向電磁石21の偏向角を第1偏向角θ1とし、第2偏向電磁石22Aの偏向角を第2偏向角θ2とした場合、第2偏向電磁石22Aの第2偏向角θ2は、第1偏向角θ1の二倍の大きさで当該第1偏向角θ1と反対側へ向かう角度となる。これにより、第2偏向電磁石22Aは、第1偏向角θ1と同じ大きさの照射角θ3にて、患者Wに荷電粒子線Bを照射することができる。このようなシンプルな関係性を有するため、第1偏向電磁石21及び第2偏向電磁石22Aの磁場強度を調整するだけで、所望の照射角θ3で患者Wに荷電粒子線Bを照射することができる。また、荷電粒子線Bの患者Wに対する照射角θ3は、多数の偏向電磁石を用いなくとも、互いに隣接する第1偏向電磁石21及び第2偏向電磁石22Aを用いて、調整可能となる。従って、荷電粒子線治療装置1は、回転ガントリ方式の装置に比して高さ方向のサイズを低減することができ、且つ、多数の偏向電磁石を用いる場合に比してフットプリントを低減することができる。以上より、小型化を図ることができる荷電粒子線治療装置1を提供できる。 The charged particle beam therapy apparatus 1 includes a first deflection electromagnet 21 that deflects the charged particle beam B incident from the accelerator 2 side at a first deflection angle θ1 corresponding to energy, and a first deflection magnet 21 that deflects the charged particle beam B in the traveling direction of the charged particle beam B A second bending electromagnet 22A is provided downstream of the electromagnet 21 so as to be adjacent to the first bending electromagnet 21, and deflects the charged particle beam B incident from the first bending electromagnet 21 at a second deflection angle θ2. . As a result, the charged particle beam B from the accelerator 2 side is deflected by the first bending electromagnet 21 and deflected by the second bending electromagnet 22A, and then irradiated to the patient W placed on the placement section 4. Here, when the deflection angle of the first bending electromagnet 21 is the first deflection angle θ1 and the deflection angle of the second bending electromagnet 22A is the second deflection angle θ2, the second deflection angle θ2 of the second bending electromagnet 22A is The angle is twice as large as the first deflection angle .theta.1 and directed to the side opposite to the first deflection angle .theta.1. Thereby, the second bending electromagnet 22A can irradiate the patient W with the charged particle beam B at the irradiation angle θ3 that is the same as the first deflection angle θ1. Because of such a simple relationship, it is possible to irradiate the patient W with the charged particle beam B at the desired irradiation angle θ3 simply by adjusting the magnetic field strength of the first bending magnet 21 and the second bending magnet 22A. . Also, the irradiation angle θ3 of the charged particle beam B with respect to the patient W can be adjusted by using the first bending electromagnet 21 and the second bending electromagnet 22A adjacent to each other without using a large number of bending electromagnets. Therefore, the charged particle beam therapy system 1 can be reduced in size in the height direction compared to a rotating gantry type system, and the footprint can be reduced compared to the case where a large number of bending electromagnets are used. can be done. As described above, it is possible to provide the charged particle beam therapy apparatus 1 that can be miniaturized.

第1偏向電磁石21は、加速器2側から入射する荷電粒子線Bの基軸AX上に中心点CP1を有する仮想的な円CR1を設定し、円CR1と基軸AXとの上流側の第1交点P1及び下流側の第2交点P2のうち、第1交点P1の位置に荷電粒子線Bの入射点IPを有し、円CR1の上側の円弧のうち、第2交点P2から第1交点P1へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の側面32Aを有し、第2偏向電磁石22Aは、第1偏向電磁石21の側面32Aの外周側の領域に配置され、横方向から見て、側面32Aと対応する形状を有する円弧状の側面33Aと、横方向から見て、基軸AXと垂直をなして第2交点P2を通過する基準線CL1に対して、側面33Aと線対称をなす円弧状の側面34Aと、を有する。このような構成では、第1偏向電磁石21は、入射点IPから入射した荷電粒子線Bを偏向させて側面32の何れかの位置から出射する。側面32Aから出射した荷電粒子線Bは、直ちに側面33Aから第2偏向電磁石22Aへ入射する。このとき、側面33Aは円弧状の側面32Aに対応する形状を有している。また、側面34Aは、基準線CL1に対して側面33Aと線対称をなす円弧状の形状を有している。従って、荷電粒子線Bは、第2偏向電磁石22A内において基準線CL1を基準として線対称な軌道を描き、側面33Aでの入射態様と線対称な態様にて、側面34Aから出射する。 The first bending electromagnet 21 sets a virtual circle CR1 having a center point CP1 on the base axis AX of the charged particle beam B incident from the accelerator 2 side, and a first intersection point P1 on the upstream side between the circle CR1 and the base axis AX. and the second intersection point P2 on the downstream side, the incident point IP of the charged particle beam B is at the position of the first intersection point P1. The second bending electromagnet 22A is arranged in an area on the outer peripheral side of the side surface 32A of the first bending electromagnet 21, and is viewed from the lateral direction. , an arc-shaped side surface 33A having a shape corresponding to that of the side surface 32A, and a line symmetry with the side surface 33A with respect to a reference line CL1 that is perpendicular to the base axis AX and passes through the second intersection point P2 when viewed from the lateral direction. and an arcuate side surface 34A. In such a configuration, the first bending electromagnet 21 deflects the charged particle beam B incident from the incident point IP and emits it from any position on the side surface 32 . The charged particle beam B emitted from the side surface 32A is immediately incident on the second bending electromagnet 22A from the side surface 33A. At this time, the side surface 33A has a shape corresponding to the arcuate side surface 32A. Moreover, the side surface 34A has an arcuate shape that is symmetrical with the side surface 33A with respect to the reference line CL1. Therefore, the charged particle beam B draws a line-symmetric orbit with respect to the reference line CL1 in the second bending electromagnet 22A, and emerges from the side surface 34A in a line-symmetrical manner with respect to the incident state on the side surface 33A.

本実施形態の荷電粒子線治療装置1は、患者Wに荷電粒子線Bを照射する荷電粒子線治療装置1であって、加速器2側から入射した荷電粒子線Bをエネルギーに応じて偏向する第1偏向電磁石21と、荷電粒子線Bの進行方向において、第1偏向電磁石21の下流側に当該第1偏向電磁石21と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石21から入射した荷電粒子線Bを偏向する第2偏向電磁石22Aと、進行方向において、第2偏向電磁石22Aの下流側に設けられ、患者Wが載置される載置部4と、を備え、第1偏向電磁石21は、加速器2側から入射する荷電粒子線Bの基軸AX上に中心点CP1を有する仮想的な円を設定し、円CR1と基軸AXとの上流側の第1交点P1及び下流側の第2交点P2のうち、第1交点P1の位置に荷電粒子線Bの入射点IPを有し、円CR1の上側の円弧のうち、第2交点P2から第1交点P1へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の側面32Aを有し、第2偏向電磁石22Aは、第1偏向電磁石21の側面32Aの外周側の領域に配置され、横方向から見て、側面32Aと対応する形状を有する円弧状の側面33Aと、横方向から見て、基軸AXと垂直をなして第2交点P2を通過する基準線CL1に対して、側面33Aと線対称をなす円弧状の側面34Aと、を有する。 The charged particle beam therapy apparatus 1 of this embodiment is a charged particle beam therapy apparatus 1 that irradiates a patient W with a charged particle beam B, and deflects the charged particle beam B incident from the accelerator 2 side according to energy. 1 bending electromagnet 21 and the charged particle beam B incident from the first bending electromagnet 21 are provided on the downstream side of the first bending electromagnet 21 so as to be adjacent to the first bending electromagnet 21 in the traveling direction of the charged particle beam B. and a placement section 4 on which the patient W is placed, provided downstream of the second bending electromagnet 22A in the traveling direction. A virtual circle having a center point CP1 on the base axis AX of the charged particle beam B incident from the second side is set, and a first intersection point P1 on the upstream side and a second intersection point P2 on the downstream side of the circle CR1 and the base axis AX are defined. Among them, the incident point IP of the charged particle beam B is at the position of the first intersection point P1, and at least one of the arcs on the upper side of the circle CR1 has a range of 90° from the second intersection point P2 toward the first intersection point P1. The second bending electromagnet 22A is arranged in an area on the outer peripheral side of the side surface 32A of the first bending electromagnet 21, and has a shape corresponding to the side surface 32A when viewed from the lateral direction. It has an arcuate side surface 33A and an arcuate side surface 34A that is linearly symmetrical with the side surface 33A with respect to the reference line CL1 that is perpendicular to the base axis AX and passes through the second intersection point P2 when viewed from the lateral direction. .

荷電粒子線治療装置1は、加速器2側から入射した荷電粒子線Bをエネルギーに応じて偏向する第1偏向電磁石21と、荷電粒子線Bの進行方向において、第1偏向電磁石21の下流側に当該第1偏向電磁石21と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石21から入射した荷電粒子線Bを偏向する第2偏向電磁石22Aと、を備える。これにより、加速器2側からの荷電粒子線Bは、第1偏向電磁石21で偏向され、第2偏向電磁石22Aで偏向された後、載置部4に載置された患者Wへ照射される。ここで、第1偏向電磁石21は、入射点IPから入射した荷電粒子線Bを偏向させて側面32Aの何れかの位置から出射する。側面32Aから出射した荷電粒子線Bは、直ちに側面33Aから第2偏向電磁石22Aへ入射する。このとき、側面33Aは円弧状の側面32Aに対応する形状を有している。また、側面34Aは、基準線CL1に対して側面33Aと線対称をなす円弧状の形状を有している。従って、荷電粒子線Bは、第2偏向電磁石22A内において基準線CL1を基準として線対称な軌道を描き、側面33Aでの入射態様と線対称な態様にて、側面34Aから出射する。このようなシンプルな関係性を有するため、第1偏向電磁石21及び第2偏向電磁石22Aの磁場強度を調整するだけで、所望の照射角θ3で患者Wに荷電粒子線をB照射することができる。また、荷電粒子線Bの患者Wに対する照射角θ3は、多数の偏向電磁石を用いなくとも、互いに隣接する第1偏向電磁石21及び第2偏向電磁石22Aを用いて、調整可能となる。従って、荷電粒子線治療装置1は、回転ガントリ方式の装置に比して高さ方向のサイズを低減することができ、且つ、多数の偏向電磁石を用いる場合に比してフットプリントを低減することができる。以上より、小型化を図ることができる荷電粒子線治療装置1を提供できる。 The charged particle beam therapy apparatus 1 includes a first bending electromagnet 21 that deflects the charged particle beam B incident from the accelerator 2 side in accordance with energy, and a first bending electromagnet 21 downstream of the first bending electromagnet 21 in the traveling direction of the charged particle beam B. A second bending electromagnet 22</b>A is provided adjacent to the first bending electromagnet 21 and deflects the charged particle beam B incident from the first bending electromagnet 21 . As a result, the charged particle beam B from the accelerator 2 side is deflected by the first bending electromagnet 21 and deflected by the second bending electromagnet 22A, and then irradiated to the patient W placed on the placement section 4. Here, the first bending electromagnet 21 deflects the charged particle beam B incident from the incident point IP and emits it from any position on the side surface 32A. The charged particle beam B emitted from the side surface 32A is immediately incident on the second bending electromagnet 22A from the side surface 33A. At this time, the side surface 33A has a shape corresponding to the arcuate side surface 32A. Moreover, the side surface 34A has an arcuate shape that is symmetrical with the side surface 33A with respect to the reference line CL1. Therefore, the charged particle beam B draws a line-symmetric orbit with respect to the reference line CL1 in the second bending electromagnet 22A, and emerges from the side surface 34A in a line-symmetrical manner with respect to the incident state on the side surface 33A. Because of such a simple relationship, it is possible to B-irradiate the patient W with the charged particle beam at the desired irradiation angle θ3 simply by adjusting the magnetic field strength of the first bending magnet 21 and the second bending magnet 22A. . Also, the irradiation angle θ3 of the charged particle beam B with respect to the patient W can be adjusted by using the first bending electromagnet 21 and the second bending electromagnet 22A adjacent to each other without using a large number of bending electromagnets. Therefore, the charged particle beam therapy system 1 can be reduced in size in the height direction compared to a rotating gantry type system, and the footprint can be reduced compared to the case where a large number of bending electromagnets are used. can be done. As described above, it is possible to provide the charged particle beam therapy apparatus 1 that can be miniaturized.

荷電粒子線治療装置1は、荷電粒子線Bの進行方向において、第1偏向電磁石21の下流側に当該第1偏向電磁石21と隣接するように設けられ、第1偏向電磁石21から入射した荷電粒子線Bを偏向する第3偏向電磁石22Bを更に備える。と、第1偏向電磁石21は、円CR1の下側の円弧のうち、第2交点P2から第1交点P1へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の側面32Bを有し、第3偏向電磁石22Bは、第1偏向電磁石21の側面32Bの外周側の領域に配置され、横方向から見て、側面32Bと対応する形状を有する円弧状の側面33Bと、横方向から見て、基軸AXと垂直をなして第2交点P2を通過する基準線CL1に対して、側面32Bと線対称をなす円弧状の側面34Bと、を有してよい。このような構成によれば、第3偏向電磁石22Bを用いることで、下側から所望の照射角θ3で荷電粒子線Bを患者Wへ照射することができる。 The charged particle beam therapy apparatus 1 is provided on the downstream side of the first bending electromagnet 21 in the traveling direction of the charged particle beam B so as to be adjacent to the first bending electromagnet 21 . A third bending electromagnet 22B for deflecting the line B is further provided. The first bending electromagnet 21 has an arcuate side surface 32B in at least one portion of the lower arc of the circle CR1 within a range of 90° from the second intersection point P2 toward the first intersection point P1. , The third bending electromagnet 22B is arranged in an area on the outer peripheral side of the side surface 32B of the first bending electromagnet 21, and has an arc-shaped side surface 33B having a shape corresponding to the side surface 32B when viewed from the lateral direction, and an arc-shaped side surface 33B having a shape corresponding to the side surface 32B when viewed from the lateral direction. may have an arcuate side surface 34B that is symmetrical with the side surface 32B with respect to a reference line CL1 that is perpendicular to the base axis AX and passes through the second intersection point P2. According to such a configuration, it is possible to irradiate the patient W with the charged particle beam B from below at a desired irradiation angle θ3 by using the third bending electromagnet 22B.

第2偏向電磁石22Aによる第2偏向角θ2は、第1偏向電磁石21による第1偏向角θ1の二倍の大きさで当該第1偏向角θ1と反対側へ向かう角度である。これにより、第2偏向電磁石22Aは、第1偏向角θ1と同じ大きさの照射角θ3にて、患者Wに荷電粒子線Bを照射することができる。 The second deflection angle .theta.2 by the second bending electromagnet 22A is twice the first deflection angle .theta.1 by the first bending electromagnet 21 and is directed to the opposite side of the first deflection angle .theta.1. Thereby, the second bending electromagnet 22A can irradiate the patient W with the charged particle beam B at the irradiation angle θ3 that is the same as the first deflection angle θ1.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The invention is not limited to the embodiments described above.

例えば、上述の実施形態では、偏向電磁石22A,22Bは、第2交点P2から第1交点P1へ向かって90°の範囲の全域に円弧状の側面33A,33Bを有していた。これに代えて、0°~90°の範囲のうちの一部が円弧状出ない部分が存在してもよい。例えば、第2交点P2付近の一部の領域や、90°付近の一部の領域が円弧状になっていなくともよい。あるいは、第2交点P2から90°の範囲のみならず、90°よりも第1交点P1側の部分まで円弧状の側面33A,33Bが広がっていてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the bending electromagnets 22A and 22B have arc-shaped side surfaces 33A and 33B over the entire range of 90° from the second intersection point P2 toward the first intersection point P1. Alternatively, there may be a portion in the range of 0° to 90° that does not extend arcuately. For example, a part of the area near the second intersection point P2 and a part of the area near 90° may not be arcuate. Alternatively, the arc-shaped side surfaces 33A and 33B may extend not only to the range of 90° from the second intersection P2, but also to the portion on the first intersection P1 side of 90°.

また、照射部3は少なくとも第2偏向電磁石22Aを備えていればよく、第3偏向電磁石22Bが省略されてもよい。 Moreover, the irradiation unit 3 only needs to include at least the second bending electromagnet 22A, and the third bending electromagnet 22B may be omitted.

第1偏向電磁石21の基準線CL2よりもX軸方向の負側の領域の形状は、荷電粒子線Bの軌道に影響を与えない限り、どのような形状であってもよい。また、偏向電磁石22A,22Bのうち、側面33A,33B,34A,34B以外の部分の形状は、荷電粒子線Bの軌道に影響を与えない限り、どのような形状であってもよい。例えば、側面36Aは円弧状をなしているが、矩形状などであってもよい。 The shape of the region of the first bending electromagnet 21 on the negative side of the reference line CL2 in the X-axis direction may be any shape as long as the trajectory of the charged particle beam B is not affected. Moreover, the shape of the portions of the bending electromagnets 22A and 22B other than the side surfaces 33A, 33B, 34A and 34B may be any shape as long as the trajectory of the charged particle beam B is not affected. For example, the side surface 36A is arc-shaped, but may be rectangular or the like.

1…荷電粒子線治療装置、4…載置部、21…第1偏向電磁石、22A…第2偏向電磁石、22B…第3偏向電磁石、32A…側面(第1側面)、32B…側面(第4側面)、33A…側面(第2側面)、33B…側面(第5側面)、34A…側面(第3側面)、34B…側面(第6側面)、B…荷電粒子線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Charged particle beam therapy apparatus 4... Placement part 21... First bending electromagnet 22A... Second bending electromagnet 22B... Third bending electromagnet 32A... Side surface (first side surface) 32B... Side surface (fourth side surface) Side), 33A... Side (second side), 33B... Side (fifth side), 34A... Side (third side), 34B... Side (sixth side), B... Charged particle beam.

Claims (5)

被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線治療装置であって、
加速器側から入射した前記荷電粒子線を当該荷電粒子線の運動エネルギーに応じた第1偏向角で偏向する第1偏向電磁石と、
前記荷電粒子線の進行方向において、前記第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、前記第1偏向電磁石から入射した前記荷電粒子線を第2偏向角で偏向する第2偏向電磁石と、
前記進行方向において、前記第2偏向電磁石の下流側に設けられ、前記被照射体が載置される載置部と、を備え、
前記第2偏向角は、前記第1偏向角の二倍の大きさで当該第1偏向角と反対側へ向かう角度である、荷電粒子線治療装置。
A charged particle beam therapy apparatus for irradiating a body to be irradiated with a charged particle beam,
a first bending electromagnet that deflects the charged particle beam incident from the accelerator side at a first deflection angle according to the kinetic energy of the charged particle beam ;
provided so as to be adjacent to the first bending electromagnet on the downstream side of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam, and deflect the charged particle beam incident from the first bending electromagnet at a second deflection angle; a second bending electromagnet that
a mounting section provided downstream of the second bending electromagnet in the direction of travel and on which the object to be irradiated is mounted;
The charged particle beam therapy apparatus, wherein the second deflection angle is twice as large as the first deflection angle and directed to the side opposite to the first deflection angle.
前記第1偏向電磁石は、
前記加速器側から入射する前記荷電粒子線の基軸上に中心点を有する仮想的な円を設定し、前記円と前記基軸との上流側の第1交点及び下流側の第2交点のうち、前記第1交点の位置に前記荷電粒子線の入射点を有し、
前記円の上側の円弧のうち、前記第2交点から前記第1交点へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の第1側面を有し、
前記第2偏向電磁石は、前記第1偏向電磁石の前記第1側面の外周側の領域に配置され、
横方向から見て、前記第1側面と対応する形状を有する円弧状の第2側面と、
前記横方向から見て、前記基軸と垂直をなして前記第2交点を通過する基準線に対して、前記第2側面と線対称をなす円弧状の第3側面と、を有する、請求項1に記載の荷電粒子線治療装置。
The first bending electromagnet is
A virtual circle having a center point on the base axis of the charged particle beam incident from the accelerator side is set, and out of a first intersection point on the upstream side and a second intersection point on the downstream side between the circle and the base axis, the Having an incident point of the charged particle beam at the position of the first intersection,
having an arc-shaped first side surface in at least any portion of the upper arc of the circle within a range of 90° from the second intersection point toward the first intersection point;
The second bending electromagnet is arranged in an area on the outer peripheral side of the first side surface of the first bending electromagnet,
an arc-shaped second side surface having a shape corresponding to the first side surface when viewed from the lateral direction;
2. An arcuate third side surface line-symmetrical to said second side surface with respect to a reference line perpendicular to said base axis and passing through said second intersection when viewed from said lateral direction. The charged particle beam therapy system according to .
被照射体に荷電粒子線を照射する荷電粒子線治療装置であって、
加速器側から入射した前記荷電粒子線を当該荷電粒子線の運動エネルギーに応じて偏向する第1偏向電磁石と、
前記荷電粒子線の進行方向において、前記第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、前記第1偏向電磁石から入射した前記荷電粒子線を偏向する第2偏向電磁石と、
前記進行方向において、前記第2偏向電磁石の下流側に設けられ、前記被照射体が載置される載置部と、を備え、
前記第1偏向電磁石は、
前記加速器側から入射する前記荷電粒子線の基軸上に中心点を有する仮想的な円を設定し、前記円と前記基軸との上流側の第1交点及び下流側の第2交点のうち、前記第1交点の位置に前記荷電粒子線の入射点を有し、
前記円の上側の円弧のうち、前記第2交点から前記第1交点へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の第1側面を有し、
前記第2偏向電磁石は、前記第1偏向電磁石の前記第1側面の外周側の領域に配置され、
横方向から見て、前記第1側面と対応する形状を有する円弧状の第2側面と、
前記横方向から見て、前記基軸と垂直をなして前記第2交点を通過する基準線に対して、前記第2側面と線対称をなす円弧状の第3側面と、を有する、荷電粒子線治療装置。
A charged particle beam therapy apparatus for irradiating a body to be irradiated with a charged particle beam,
a first bending electromagnet that deflects the charged particle beam incident from the accelerator side according to the kinetic energy of the charged particle beam ;
A second bending electromagnet provided adjacent to the first bending electromagnet on the downstream side of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam, and deflecting the charged particle beam incident from the first bending electromagnet. When,
a mounting section provided downstream of the second bending electromagnet in the direction of travel and on which the object to be irradiated is mounted;
The first bending electromagnet is
A virtual circle having a center point on the base axis of the charged particle beam incident from the accelerator side is set, and out of a first intersection point on the upstream side and a second intersection point on the downstream side between the circle and the base axis, the Having an incident point of the charged particle beam at the position of the first intersection,
having an arc-shaped first side surface in at least any portion of the upper arc of the circle within a range of 90° from the second intersection point toward the first intersection point;
The second bending electromagnet is arranged in an area on the outer peripheral side of the first side surface of the first bending electromagnet,
an arc-shaped second side surface having a shape corresponding to the first side surface when viewed from the lateral direction;
an arc-shaped third side surface that is symmetrical with the second side surface with respect to a reference line that is perpendicular to the base axis and passes through the second intersection when viewed from the lateral direction; therapeutic device.
前記荷電粒子線の進行方向において、前記第1偏向電磁石の下流側に当該第1偏向電磁石と隣接するように設けられ、前記第1偏向電磁石から入射した前記荷電粒子線を偏向する第3偏向電磁石を更に備え、
前記第1偏向電磁石は、前記円の下側の円弧のうち、前記第2交点から前記第1交点へ向かって90°の範囲の少なくとも何れかの部分に円弧状の第4側面を有し、
前記第3偏向電磁石は、前記第1偏向電磁石の前記第4側面の外周側の領域に配置され、
横方向から見て、前記第4側面と対応する形状を有する円弧状の第5側面と、
前記横方向から見て、前記基軸と垂直をなして前記第2交点を通過する基準線に対して、前記第4側面と線対称をなす円弧状の第6側面と、を有する、請求項3に記載の荷電粒子線治療装置。
a third bending electromagnet provided downstream of the first bending electromagnet in the traveling direction of the charged particle beam so as to be adjacent to the first bending electromagnet for deflecting the charged particle beam incident from the first bending electromagnet; further comprising
the first bending electromagnet has an arc-shaped fourth side surface on at least one portion of the lower arc of the circle within a range of 90° from the second intersection point toward the first intersection point;
The third bending electromagnet is arranged in an area on the outer peripheral side of the fourth side surface of the first bending electromagnet,
an arc-shaped fifth side surface having a shape corresponding to the fourth side surface when viewed from the lateral direction;
4. An arcuate sixth side surface that is symmetrical with the fourth side surface with respect to a reference line that is perpendicular to the base axis and passes through the second intersection when viewed from the lateral direction. The charged particle beam therapy system according to .
前記第2偏向電磁石による第2偏向角は、前記第1偏向電磁石による第1偏向角の二倍の大きさで当該第1偏向角と反対側へ向かう角度である、請求項3又は4に記載の荷電粒子線治療装置。
5. The second deflection angle according to claim 3 or 4, wherein the second deflection angle by the second bending magnet is twice as large as the first deflection angle by the first bending electromagnet and is directed to the opposite side of the first deflection angle. charged particle beam therapy system.
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