(57)【要約】【課題】より安定してビームを加速することが可能な粒子線加速器およびその粒子線加速器を備えた粒子線治療システムを提供する。【解決手段】加速器１００４の主磁場を生成する磁石装置１では、上部磁極８、下部磁極９は、加速するビームの周回軌道が出射チャネル１０１９側で密となるよう磁場分布を形成し、コイル６Ａ，６Ｂは、出射チャネル１０１９側の上下の間隔が、加速器１００４のビーム周回領域の中心に対して対称な位置における上下の間隔より狭くなっている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子線加速器であって、
ビームを加速する高周波電場の周波数を変調可能な加速空洞と、
主磁場を生成する磁石装置と、を備え、
前記磁石装置は、上下一対の主コイル、リターンヨーク、上下一対の磁極、加速された前記ビームを前記粒子線加速器の外に取り出す出射チャネルを有し、
前記磁極は、加速するビームの周回軌道が前記出射チャネル側で密となるよう磁場分布を形成し、
前記主コイルは、前記出射チャネル側の上下の間隔が、前記粒子線加速器のビーム周回領域の中心に対して対称な位置における上下の間隔より狭い
ことを特徴とする粒子線加速器。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子線加速器において、
前記主コイルは、２つのコイルを前記出射チャネル側の上下の間隔が狭くなるように、前記主コイルの中心軸を前記リターンヨークの中心軸に対して傾けて配置されている
ことを特徴とする粒子線加速器。
【請求項３】
請求項１に記載の粒子線加速器において、
前記主コイルは、前記主コイルを構成する２つのコイルの中心軸と前記リターンヨークの中心軸とが一致し、前記主コイルの中心軸に対して巻線が斜めに巻かれている
ことを特徴とする粒子線加速器。
【請求項４】
請求項１に記載の粒子線加速器において、
前記主コイルを水平方向から保持する第１タイロッドと前記主コイルを水平方向から保持する第２タイロッドとを備え、
前記第１タイロッドの水平方向高さと前記第２タイロッドの水平方向の高さとが異なる
ことを特徴とする粒子線加速器。
【請求項５】
請求項１に記載の粒子線加速器において、
前記上下一対の前記主コイルは共通のコイルフレームを有しており、
前記コイルフレームを水平方向および垂直方向から保持する第３タイロッドと、前記コイルフレームを水平方向および垂直方向から保持する第４タイロッドと、を備え、
前記第３タイロッドの水平方向高さと前記第４タイロッドの水平方向高さとが同じである
ことを特徴とする粒子線加速器。
【請求項６】
請求項１に記載の粒子線加速器において、
前記上下一対の主コイルは、上側コイルと下側コイルとの対であり、
前記上側コイルと前記下側コイルのうち少なくとも一方は、２つ以上の分割コイルから形成されており、
前記少なくとも２つ以上のコイルはそれぞれ異なるコイルフレームを有している
ことを特徴とする粒子線加速器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の粒子線加速器を備えた
ことを特徴とする粒子線治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線加速器および粒子線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変エネルギーかつ小型な加速器を提供することを目的として、特許文献１には、間に磁場を形成する一対の磁石と、イオンを磁石間に入射するイオン源と、イオンを加速する加速電極と、イオンを外部に取り出すビーム出射経路とを有し、一対の磁石によって形成される、異なるエネルギーのイオンがそれぞれ周回する環状の複数のビーム周回軌道が一方で集約し、加速電極がイオンに印加する高周波電場の周波数をビーム周回軌道により変調すること、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１８／１７３２４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、粒子線治療に用いられる粒子線治療システムの小型化が進んでいる。
【０００５】
一般に、シンクロサイクロトロンと呼ばれる粒子線加速器は、イオン源を含む入射装置、ビームを安定に周回させるための主磁場を生成する主磁場磁石、高周波電場を印加してビームを周方向に加速する加速空洞、意図的にビームを平衡軌道から変位させる磁場をビームに作用させる勾配磁石、ならびに平衡軌道から変位させられたビームを加速器外に取り出し下流のビーム輸送系へと誘導する出射チャネルを備えている。
【０００６】
シンクロサイクロトロンでビームが加速される機序は以下のようになる。
【０００７】
まず、イオン源から入射されたビームが主磁場により周回運動する。周回運動するビームが加速空洞のギャップを通過するタイミングに合うように加速用高周波電場の位相を調整することで、ビームは所定のエネルギーまで加速されていく。ビームの周回周波数がエネルギーにより異なるので、加速用高周波電場の周波数もそれに合わせて変調する。
【０００８】
ここで、特許文献１に記載されたような、ビームの周回軌道のうち高エネルギー側の軌道が加速器外への取り出し領域側で密に集まる集約領域と、取り出し口とは反対側に形成されるビーム軌道が疎となる拡大領域とを有するタイプの加速器において、円形のコイルとリターンヨークとが生成する磁場について考える。
【０００９】
円形のコイルとリターンヨークは、磁場が円の中心から徐々に弱くなる同心円状の等高線を描く。一方、特許文献１に記載のビームの周回軌道は、入射点が中心よりも取出し口側にあり、ビーム軌道が偏心しているため、このビーム軌道と磁場の等高線は交差する。すなわち、ビーム軌道に沿った磁場は一定値となっていない。
【００１０】
本発明の目的は、より安定してビームを加速することが可能な粒子線加速器およびその粒子線加速器を備えた粒子線治療システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、粒子線加速器であって、ビームを加速する高周波電場の周波数を変調可能な加速空洞と、主磁場を生成する磁石装置と、を備え、前記磁石装置は、上下一対の主コイル、リターンヨーク、上下一対の磁極、加速された前記ビームを前記粒子線加速器の外に取り出す出射チャネルを有し、前記磁極は、加速するビームの周回軌道が前記出射チャネル側で密となるよう磁場分布を形成し、前記主コイルは、前記出射チャネル側の上下の間隔が、前記粒子線加速器のビーム周回領域の中心に対して対称な位置における上下の間隔より狭いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、より安定してビームを加速することが可能となる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ビームの周回軌道が加速器の一方側に偏心している加速器での理想的なビーム軌道とコイルとリターンヨークとが形成する磁場の等高線とを模式的に示した図である。
【図２】図１に示した理想的な周回軌道に沿って進行するビームが受ける磁場の変化を概略的に示した図である。
【図３】本発明の実施例１の粒子線治療システムにおける粒子線治療システムの構成図である。
【図４】実施例１における粒子線治療システムの加速器内に配置された主磁場磁石の斜視図である。
【図５】実施例１における主磁場磁石の垂直平面による断面図である。
【図６】実施例１における主磁場磁石の他の垂直平面による断面図である。
【図７】実施例１における主磁場磁石のコイルの側面を模式的に表した図である。
【図８】実施例１における加速器において周回軌道を進行するビームが受ける磁場の強度と、従来の加速器において周回軌道を進行するビームが受ける磁場の強度とを比較して示した図である。
【図９】実施例１における主磁場磁石を中間平面からみた平面図である。
【図１０】本発明の実施例２の粒子線治療システムにおける主磁場磁石の垂直平面による断面図である。
【図１１】実施例２における主磁場磁石のコイルの側面を模式的に表した図である。
【図１２】実施例２における主磁場磁石の他の垂直平面による断面図である。
【図１３】本発明の実施例３の粒子線治療システムにおける主磁場磁石の垂直平面による断面図である。
【図１４】実施例３における主磁場磁石の他の垂直平面による断面図である。
【図１５】本発明の実施例３の変形例における主磁場磁石の垂直平面による断面図である。
【図１６】実施例３の変形例における主磁場磁石の他の垂直平面による断面図である。
【図１７】本発明の実施例４の粒子線治療システムにおける主磁場磁石の垂直平面による断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明のエネルギー可変の小型の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムの実施例について図面を用いて説明する。
【００１５】
図１に、ビームの周回軌道が加速器の一方側に偏心している加速器での理想的なビーム軌道とコイルとリターンヨークとが形成する磁場の等高線とを模式的に示す。図１中実線で示される理想的な偏心軌道Ａ，Ｂ，Ｃに対し、コイルとリターンヨークとが生成する磁場の等高線は図１中点線で示されるように同心円状である。
【００１６】
このため、加速中のビームが周回軌道を集約領域から拡大領域へ進行する際、あるいは拡大領域から集約領域へ進行する際に、磁場強度がほとんど変化しない領域を進行するだけではなく、磁場の等高線を横切りながら進行することになる。このように磁場の等高線を横切る付近では、図２に示したように磁場強度が大きく変化する。
【００１７】
ここで、このような磁場強度が大きく変化する領域を極力減らすように主磁極の形状を調整することができればよいが、主磁極を構成する鉄の磁化には限界があり、調整しきれない可能性が生じかねない。
【００１８】
そこで、できればコイルとリターンヨークとで形成される磁場についても、できるだけ理想的な偏心軌道に近づけ、これによりビームの加速をより安定させる余地があることが本発明者の検討によって明らかとなった。
【００１９】
＜実施例１＞  
本発明の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムの実施例１について図３乃至図９を用いて説明する。
【００２０】
図３は本実施例１における粒子線治療システムの構成図である。図４は加速器内に配置された主磁場磁石の斜視図である。図５は主磁場磁石の垂直平面３による断面図である。図６は、垂直平面３Ａによる断面図である。図７は、コイルの側面を模式的に表した図である。図８は、本実施例における加速器において周回軌道を進行するビームが受ける磁場の強度と、従来の加速器において周回軌道を進行するビームが受ける磁場の強度とを比較して示した図である。図９は主磁場磁石を中間平面から見た平面図である。
【００２１】
まず、図３を用いて粒子線治療システムの全体構成を説明する。図３において、粒子線治療システム１００１は、建屋（図示省略）の床面に設置される。この粒子線治療システム１００１は、イオンビーム発生装置１００２、ビーム輸送系１０１３、回転ガントリー１００６、照射装置１００７および制御システム１０６５を備えている。
【００２２】
イオンビーム発生装置１００２は、イオンを生成するイオン源１００３、このイオン源１００３が接続され、イオン源１００３から入射されるイオンを加速する加速器１００４を有している。加速器１００４の詳細は後述する。イオン源１００３は、加速器１００４の中心より出射チャネル１０１９寄りに配置されている。
【００２３】
加速器１００４から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系１０１３により、照射装置１００７まで輸送される。ビーム輸送系１０１３はビーム経路１０４８を有しており、ビーム経路１０４８は、加速器１００４に設けられた出射チャネル１０１９に接続されている。このビーム経路１０４８は、加速器１００４から照射装置１００７に向かって、四極電磁石１０４６、偏向電磁石１０４１、複数の四極電磁石１０４７、偏向電磁石１０４２、複数の四極電磁石１０４９，１０５０、および偏向電磁石１０４３，１０４４がこの順に配置されることで構成されている。
【００２４】
ビーム輸送系１０１３のビーム経路１０４８の一部は、回転ガントリー１００６に設置されており、偏向電磁石１０４２、四極電磁石１０４９，１０５０および偏向電磁石１０４３，１０４４も回転ガントリー１００６に設置されている。
【００２５】
回転ガントリー１００６は、回転軸１０４５を中心に回転可能に構成されており、照射装置１００７を回転軸１０４５の周りで旋回させる回転装置である。
【００２６】
照射装置１００７は、２台の走査電磁石１０５１，１０５２、ビーム位置モニタ１０５３および線量モニタ１０５４を備えている。これら走査電磁石１０５１，１０５２、ビーム位置モニタ１０５３および線量モニタ１０５４は、照射装置１００７の中心軸に沿って配置されている。走査電磁石１０５１，１０５２、ビーム位置モニタ１０５３および線量モニタ１０５４は照射装置１００７のケーシング（図示省略）内に配置されている。
【００２７】
ビーム位置モニタ１０５３および線量モニタ１０５４は、走査電磁石１０５１，１０５２の下流に配置される。走査電磁石１０５１および走査電磁石１０５２は、それぞれイオンビームを偏向し、イオンビームを照射装置１００７の中心軸に垂直な平面内において互いに直交する方向に走査する。ビーム位置モニタ１０５３は照射されるビームの通過位置を計測する。線量モニタ１０５４は照射されるビームの線量を計測する。
【００２８】
照射装置１００７は、回転ガントリー１００６に取り付けられており、偏向電磁石１０４４の下流に配置される。
【００２９】
照射装置１００７の下流側には、患者１０５６が横たわる治療台１０５５が、照射装置１００７に対向するように配置される。
【００３０】
制御システム１０６５は、中央制御装置１０６６、加速器・輸送系制御装置１０６９、走査制御装置１０７０、回転制御装置１０８８およびデータベース１０７２を有する。
【００３１】
中央制御装置１０６６は、ＣＰＵ（中央演算装置）１０６７およびＣＰＵ１０６７に接続されたメモリ１０６８を有する。加速器・輸送系制御装置１０６９、走査制御装置１０７０、回転制御装置１０８８およびデータベース１０７２は、中央制御装置１０６６内のＣＰＵ１０６７に接続されている。
【００３２】
粒子線治療システム１００１は更に治療計画装置１０７３を有しており、治療計画装置１０７３はデータベース１０７２に接続されている。粒子線治療システム１００１では、粒子線の照射エネルギーや照射角度などが粒子線の照射に先立って治療計画装置１０７３で治療計画として作成されており、この治療計画に基づいて照射が実行される。
【００３３】
中央制御装置１０６６のＣＰＵ１０６７は、データベース１０７２に保存されている治療計画から粒子線治療システム１００１を構成する各機器の照射に関係する各種の動作制御プログラムを読み込み、読み込んだプログラムを実行して、加速器・輸送系制御装置１０６９、走査制御装置１０７０、回転制御装置１０８８を介して指令を出力することで、粒子線治療システム１００１内の各機器の動作を制御する。
【００３４】
なお、実行される動作の制御処理は、１つのプログラムにまとめられていても、それぞれが複数のプログラムに分かれていても良く、更にはそれらの組み合わせでも良い。
【００３５】
また、プログラムの一部またはすべては専用ハードウェアで実現しても良く、モジュール化されていても良い。更には、各種プログラムは、プログラム配布サーバや外部記憶メディアによって各装置にインストールされていても良い。
【００３６】
また、各制御装置は、各々が独立した装置で有線あるいは無線のネットワークで接続されたものであっても、２つ以上が一体化していてもよい。
【００３７】
加速器１００４は、高周波加速空洞１０３７を有する。高周波電源１０３６は、加速器１００４内の貫通孔１７（図５等参照）の部分に設置された高周波加速空洞１０３７に導波管１０１０を通じて電力を入力し、高周波加速空洞１０３７に接続された電極と接地電極との間にビームを加速する高周波電場を励起する。
【００３８】
本実施例の加速器１００４では、高周波加速空洞１０３７の共振周波数をビームのエネルギーに対応して変調させる必要がある。周波数を変調させるためには、インダクタンスか静電容量を調整すればよい。
【００３９】
インダクタンスや静電容量の調整方法は公知の方法を用いることができる。例えば、静電容量を調整する場合であれば、高周波加速空洞１０３７に可変容量キャパシタを接続して制御する。
【００４０】
次いで、加速器１００４を構成する磁石装置１の詳細について図４以降を用いて説明する。
【００４１】
磁石装置１は、静磁場を生成する磁石であり、主な構成として、図４に示したように鉛直方向から見て略円柱状の形状をなす上リターンヨーク４と下リターンヨーク５とを有している。
【００４２】
更には、磁石装置１は、図４、図５、図６、および図９に示すように、上リターンヨーク４、下リターンヨーク５に加えて、上リターンヨーク４に固定された上部磁極８や下リターンヨーク５に固定された下部磁極９、主コイルを構成する上下一対のコイル６Ａ，６Ｂ、所定エネルギーに加速されたビームを加速器１００４の外に取り出すための高周波キッカ４０を有している。
【００４３】
上リターンヨーク４と下リターンヨーク５とは、中間平面２に対してほぼ上下対称な形状を有している。この中間平面２は、おおむね磁石装置１の鉛直方向中心を通り、加速中のビームが描く軌道面にほぼ一致する。また上リターンヨーク４と下リターンヨーク５は、中間平面２に垂直かつおおむね磁石装置１の中間平面２に対する中心を通過する平面である垂直平面３に対して面対称な形状をしている。
【００４４】
なお、図４では、中間平面２の磁石装置１に対する交差部分を一点鎖線、垂直平面３の磁石装置１に対する交差部分を破線で示している。
【００４５】
上リターンヨーク４にはイオン源１００３が配置されている。
【００４６】
図５および図６に示したように、上リターンヨーク４と下リターンヨーク５に囲まれた空間内には上リターンヨーク４側にコイル６Ａ，下リターンヨーク５側にコイル６Ｂが中間平面２に対して面対称に配置されている。
【００４７】
ここで、本実施例におけるコイル６Ａ，６Ｂの側面を模式的に表した図を図７に示す。
【００４８】
図７に示すように、コイル６Ａ，６Ｂは、コイルの中心軸６０Ａ，６０Ｂと直交する垂直面に沿って巻線を積み重ねるように巻線６１Ａ，６１Ｂが巻かれる。そして、中間平面２に垂直な対称軸２０、すなわち加速器１００４及びリターンヨーク４，５の中心軸、に対してコイルの中心軸６０Ａ，６０Ｂを傾けるようにコイル６Ａ，６Ｂは配置される。このため、出射チャネル１０１９側のコイル６Ａとコイル６Ｂの間隔Ｄ１は、対称軸２０を挟んで反対側（高周波電源１０３６側）のコイル６Ａとコイル６Ｂとの間隔Ｄ２よりも狭くなっている。すなわち、Ｄ１＜Ｄ２となる。
【００４９】
このようなコイル配置の効果について図８を用いて説明する。図８の横軸はビームが周回軌道を半周分周回する回数を示しており、縦軸がそのビーム軌道における磁場強度を示している。図８では、上下一対のコイルを水平方向からそれぞれ３度傾けた場合の条件としている。
【００５０】
ここで、周回領域とは、ビームが入射してから最大エネルギーに加速かれるまでの間にビームが周回しながら通過する領域である。すなわち、周回領域は、最大エネルギーのビームが描く周回軌道の内側の領域である。周回領域の中心Ｏ４は、加速器１００４の中心、リターンヨークの４，５の中心、及び、磁極８，９の中心とも略一致する。そのため、以後、周回領域の中心Ｏ４を、加速器１００４の中心、リターンヨークの４，５の中心、及び、磁極８，９の中心、と読み替えることもできる。
【００５１】
ビームの周回軌道が加速器の一方側に偏心している加速器では、上述のように磁場の等高線を横切るあたりで磁場強度が大きく変化するが、従来のように上下一対のコイルを傾けずに平行に配置する場合は、図８に示したように、周回するごとに磁場強度の変動量の絶対値が大きくなることが分かる。
【００５２】
これに対し、図８に示したように、本発明のように上下一対のコイル６Ａ，６Ｂを平行に配置せずに取り出し口側が狭まるように傾けて配置することで、磁場の等高線を横切るあたりでの磁場強度の変化量の絶対値を従来のような水平方向配置に比べて小さくできることが分かる。
【００５３】
なお、コイルの傾斜角度は０より大きい値であればよく、上限については特に限定はないが、水平方向からの傾斜角度は３度以下とすることが望ましい。
【００５４】
上述したコイル６Ａは、図５、図６および図９に示したように、保持具４５Ａを介して１２０度間隔で配置されたタイロッド４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ３により保持されており、水平方向の高さが維持されている。
【００５５】
また、コイル６Ｂは、図５、図６および図９に示したように、保持具４５Ｂを介して１２０度間隔で配置されたタイロッド４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３により保持されており、水平方向の高さが維持されている。
【００５６】
更に、本実施例では、コイル６Ａを保持するタイロッド４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ３の水平方向高さの位置は、タイロッド４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ３とで、それぞれ異なる高さとなっている。本実施例では、水平方向の床面からの高さは、高いほうから順番にタイロッド４２Ａ２，４２Ａ３，４２Ａ１となっている。これはコイル６Ａが水平方向に対して傾斜して配置されているためである。
【００５７】
同様に、コイル６Ｂを保持するタイロッド４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３の水平方向高さの位置が、タイロッド４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３とで、それぞれ異なる高さとなっている。本実施例では、水平方向の床面からの高さは、高いほうから順番にタイロッド４２Ｂ１，４２Ｂ３，４２Ｂ２となっている。
【００５８】
なお、タイロッド４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ３，４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３が保持具４５Ａ，４５Ｂを介してコイル６Ａ，６Ｂを保持する場合について説明したが、コイル６Ａ，６Ｂのコイルフレームを直接傾けて保持するように構成してもよい。
【００５９】
また、上下のコイル６Ａ，６Ｂそれぞれを、１２０度間隔の３本ずつのタイロッドで保持することを例に説明したが、１２０度間隔の３本に限定されることはなく、１８０度間隔の２本ずつ、９０度間隔の４本ずつであってもよい。
【００６０】
また、タイロッド４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ３の水平方向高さ位置が、それぞれ異なることを例に説明したが、タイロッド４２Ａ１とタイロッド４２Ａ３とが同じ高さで、タイロッド４２Ａ２の高さがタイロッド４２Ａ１，４２Ａ３と異なる構成としてもよい。
【００６１】
同様に、タイロッド４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３の水平方向高さ位置が、それぞれ異なることを例に説明したが、タイロッド４２Ｂ１とタイロッド４２Ｂ３とが同じ高さで、タイロッド４２Ｂ２の高さがタイロッド４２Ｂ１，４２Ｂ３と異なる構成としてもよい。
【００６２】
なお、本実施例では、外部イオン源を想定して磁石装置１の外側にイオン源１００３を設置し、これに対応して貫通孔２４を設けているが、イオン源１００３は磁石装置１の内部に設置してもよい。この場合、貫通孔２４は、イオン源１００３に電力やイオン生成用のガスなどを供給するために用いられる。
【００６３】
コイル６Ａ，６Ｂは超電導コイルであり、クライオスタット（図示省略）の内部に設置されており、液体ヘリウムなどの冷媒、または冷凍機（図示省略）からの伝熱によって冷却される。このコイル６Ａ，６Ｂは、図３に示したコイル引出配線１０２２によってコイル励磁用電源１０５７に接続されている。
【００６４】
上リターンヨーク４および下リターンヨーク５に囲まれた空間内のコイル６Ａ，６Ｂの内側には真空容器７が設けられている。
【００６５】
真空容器７の内部には、上リターンヨーク４の下リターンヨーク５に対向する面には上部磁極８が配置されている。また、下リターンヨーク５の上リターンヨーク４に対向する面には下部磁極９が配置されている。これら上部磁極８と下部磁極９とは上下一対に固定されており、中間平面２に対して面対称に配置されている。
【００６６】
これら上リターンヨーク４や下リターンヨーク５、上部磁極８、下部磁極９は、例えば、不純物濃度を低減させた純鉄や、低炭素鋼等によって構成する。真空容器７は、ステンレスなどによって構成する。コイル６Ａ，６Ｂの巻線は、ニオブチタン等の超電導体を用いた超電導線材で構成する。
【００６７】
イオンビームを周回させ加速させる空間は、これら上部磁極８と下部磁極９の間に形成される。
【００６８】
出射チャネル１０１９はセプタムと呼ばれる電磁石を備えており、貫通孔１６から図３に示した出射チャネル用電源１０８２に接続されている。出射チャネル用電源１０８２から出射チャネル１０１９に備えられた電磁石に電流を通電することで、出射チャネル１０１９に到達したイオンビームが整えられ、ビーム輸送系１０１３へと送られる。
【００６９】
以下、図５および図９を用いて、磁石装置１の磁極形状の詳細について説明する。なお、磁石装置１は中間平面２に対して面対称な構造であるため、図５および図９では下リターンヨーク５側のみ説明する。
【００７０】
上部磁極８および下部磁極９の中間平面２に対向する対向面１０には、ぞれぞれ、凹部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが形成されており、図９に示したように、これら凹部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄはビーム軌道２６の周回方向に沿って交互に配置されている。
【００７１】
これら凹部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄおよび凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとは、上部磁極８や下部磁極９と一体で形成されたものとしてもよいし、別部材として製作した後で上部磁極８や下部磁極９の表面に組立の際に溶接やボルト締めなどの公知の方法で係合してもよい。材料については上部磁極８や下部磁極９と同じとすることが望ましい。
【００７２】
加速器１００４の周回領域の中心よりも出射チャネル１０１９側にイオン源１００３が配置され、上述のような磁極８，９の構造をとることにより、周回領域中の周回軌道が偏心しながら、ビームが加速される。言い換えると、出射チャネル１０１９側でビームの周回軌道間の間隔が密となり、出射チャネル１０１９と周回領域の中心Ｏ４を挟んで反対側の高周波電源１０３６側でビームの周回軌道間の間隔が疎となるよう、ビームが加速される。
【００７３】
また、図９に示したように、出射チャネル１０１９が近傍に配置されている凹部２１ａには、勾配磁場磁石３１（ピーラー）、勾配磁場磁石３２（リジェネレータ）、および高周波キッカ４０が設置されている。
【００７４】
勾配磁場磁石３１，３２はビームの軌道を変位させるための勾配磁場を生成するコイルである。このうち、勾配磁場磁石３１は、発生させる勾配磁場の磁場分布が、加速器１００４の径方向外側に向かって磁場強度が減少する勾配磁場を生成するコイルであることが望ましい。また、勾配磁場磁石３２は、発生させる勾配磁場の磁場分布が径方向外側に向かって磁場強度が増大する勾配磁場を生成するコイルであることが望ましい。
【００７５】
なお、勾配磁場磁石３１，３２は、コイルの替わりに、凹部２１ａと一体で形成された構造物で代用することができる。このような構造物としては、例えば、別部材として製作した後で凹部２１ａに溶接やボルト止めなどの公知の方法で係合したものが挙げられる。より具体的には、凹部２１ａの表面に磁性体をさらに付加する、あるいは凹部２１ａの表面形状を加工することができる。
【００７６】
また、本実施例では、勾配磁場磁石３１は凹部２１ａのうち凸部２２ｄの近くに、勾配磁場磁石３２は凹部２１ａのうち凸部２２ａの近くに配置されている場合について記載しているが、この位置は逆の場合もありえる。
【００７７】
また、磁極外周面より外側でヨーク内周面にいたるまでの領域における磁場は、径方向外側に向かって減少しているため、径方向外側に向かって磁場強度が減少する勾配磁場を生成する勾配磁場磁石３１は省略できることもある。
【００７８】
また、これらの勾配磁場磁石３１，３２が生成する勾配磁場は、少なくとも４極磁場成分が含まれ、４極以上の多極磁場、あるいは２極磁場が含まれていることが望ましい。
【００７９】
貫通孔１８は、ビーム輸送系１０１３を設置するための貫通孔である。貫通孔１９は、主磁場磁石の対称性を高めて主磁場磁石が生成する磁場を高精度化するために垂直平面３に対して貫通孔１８と面対称になるように設けられている。
【００８０】
高周波キッカ４０は、高周波加速空洞１０３７とは異なる周波数の高周波電場を印加する装置であり、図９に示したように勾配磁場磁石３１や勾配磁場磁石３２と同様に凹部２１ａに挟まれた空間に配置されている。
【００８１】
これら勾配磁場磁石３１や勾配磁場磁石３２、高周波キッカ４０が備えられた凹部２１ａの磁極外周領域に、所定エネルギーに加速されたビームを加速器１００４の外に取り出すための出射チャネル１０１９が設けられている。
【００８２】
高周波キッカ４０の構成については特に限定されないためここでは詳細は省略する。
【００８３】
これら勾配磁場磁石３１や勾配磁場磁石３２は、貫通孔１９から図１に示した取り出し用電磁石引出配線１０２３Ａによって取り出し用電磁石電源１０４０に接続されており、高周波キッカ４０は、貫通孔１６から図１に示した取り出し用電磁石引出配線１０２３Ｂによって取り出し用電磁石電源１０４０に接続されている。この取り出し用電磁石電源１０４０からの指令により、適切なタイミングで勾配磁場磁石３１や勾配磁場磁石３２が励磁され、高周波キッカ４０の高周波印加が始まり、所定エネルギーまで加速されたビームが取り出される。
【００８４】
次に、高周波キッカ４０、勾配磁場磁石３１、勾配磁場磁石３２の効果を説明する。
【００８５】
通常と同じ構造のシンクロサイクロトロンでは、最大エネルギーまで加速されたビームが勾配磁場磁石３１と勾配磁場磁石３２が生成する勾配磁場の作用を受けることで、ビームの水平方向運動に共鳴現象が生じて平衡軌道からの変位が増大し、出射チャネル１０１９に到達したビームが加速器外に取り出される。
【００８６】
このとき、最大エネルギーよりも低いエネルギーのビームが勾配磁場磁石３１や勾配磁場磁石３２が形成する勾配磁場により周回運動が不安定化することは避けなければならない。
【００８７】
そのため、勾配磁場磁石３１と勾配磁場磁石３２が生成する勾配磁場の影響が最大エネルギーのビーム軌道の内側では十分小さくなるように、勾配磁場磁石３１と勾配磁場磁石３２よりも径方向内側に補正用の磁性体やコイルを設置することが望ましい（図示省略）。
【００８８】
更に、低エネルギービームを取り出すためには、取り出しエネルギーに近づいた低エネルギービームについては水平方向に不安定化させること、より加速が必要な低エネルギービームについては安定周回させながら所定の取り出し高エネルギーまで加速すること、との２つを両立させる必要がある。
【００８９】
そのために、低エネルギービームを取り出す場合には、そのタイミングのみ勾配磁場磁石３１，３２が生成する勾配磁場を作用させるといった、勾配磁場を選択的に作用させる機構が必要となる。そのための機構が高周波キッカ４０である。この高周波キッカ４０の役割は、この取り出し対象のビームに選択的に勾配磁場磁石３１，３２の磁場を作用させることである。
【００９０】
すなわち、イオン源１００３から入射されて加速されるビームは、徐々にその平均軌道半径を拡大していき、ついには高周波キッカ４０の内部を通過するようになる。
【００９１】
所望の取り出し対象のエネルギーにビームが到達した段階で、高周波電源１０３６をオフにして高周波加速空洞１０３７に接続された電極と接地電極との間に励起させていた高周波電場を遮断し、高周波キッカ４０をオンにする。
【００９２】
高周波キッカ４０に到達したビームが加速器を周回する周波数をｆｒｅｖ、同ビームの水平方向ベータトロン振動数の小数部をδνとするとき、高周波キッカ４０の周波数をｆｒｅｖ×δνと略同一に設定して高周波キッカ４０の高周波電場を印加する。
【００９３】
これにより、ビーム軌道は高周波キッカ４０の内部を通過するたびに径方向外側向きの力を受け、徐々にビーム軌道は径方向外側にずらされていき、ついには勾配磁場磁石３１，３２が生成する勾配磁場が作用する領域に到達する。
【００９４】
勾配磁場磁石３１，３２の勾配磁場の作用を受けたビームは、水平方向ベータトロン運動の振幅が発散し始め、ついには出射チャネル１０１９に到達し、加速器外に取り出されることになる。
【００９５】
また、最高エネルギーの軌道中心Ｏ４と入射点Ｏ２が一致せず、入射点Ｏ２が出射チャネル１０１９のビーム入口方向へとずれている。このようにビーム軌道の中心をずらすと、凹部２１ａ側では低エネルギーのビーム軌道を出射チャネル１０１９の入り口に近づくため、出射チャネル１０１９側にビーム周回軌道が密になる領域が形成される。
【００９６】
そのため、高周波キッカ４０を通過するビーム軌道のエネルギー帯が増加することになる。すなわち、より低エネルギーのビーム軌道まで高周波キッカ４０を通過することになる。従って、より低エネルギーのビーム軌道に対して高周波キッカ４０による高周波電場を印加することができるので、より低エネルギーのビーム軌道を、勾配磁場磁石３１，３２の生成する勾配磁場の近くを通過させることができる。
【００９７】
このとき、低エネルギービームは高エネルギービームよりも曲率半径が小さいため、勾配磁場磁石３１と勾配磁場磁石３２が生成する勾配磁場を低エネルギービームに作用させるためには、勾配磁場磁石３１と勾配磁場磁石３２は、高周波キッカ４０によってビーム軌道がずらされる方向に配置され、かつ、垂直平面３に近い方が好ましい。
【００９８】
すなわち、上述のように、勾配磁場磁石３１と勾配磁場磁石３２は、高周波キッカ４０と同様に、複数の凹部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに挟まれた空間の中で、体積が最も小さい凹部２１ａに挟まれた空間に配置することが好適である。
【００９９】
このように勾配磁場磁石３１と勾配磁場磁石３２を配置することで、高周波キッカ４０で変位させられた低エネルギービームについても確実に勾配磁場を作用させることになり、水平方向のベータトロン振動振幅が拡大して出射チャネル１０１９に到達し、加速器外に取り出すことが可能となる。
【０１００】
次に、本実施例の効果について説明する。
【０１０１】
上述した本発明の実施例１の粒子線治療システム１００１における加速器１００４は、ビームを加速する高周波電場の周波数を変調可能な加速空洞１０３７と、主磁場を生成する磁石装置１と、を備え、磁石装置１は、上下一対のコイル６Ａ，６Ｂ、上リターンヨーク４、下リターンヨーク５、一対の上部磁極８、下部磁極９、加速されたビームを加速器１００４の外に取り出す出射チャネル１０１９を有し、上部磁極８、下部磁極９は、加速するビームの周回軌道が出射チャネル１０１９側で密となるよう磁場分布を形成し、コイル６Ａ，６Ｂは、出射チャネル１０１９側の上下の間隔が、加速器１００４のビーム周回領域の中心に対して対称な位置における上下の間隔より狭くなっている。
【０１０２】
特に、本実施例では、コイル６Ａ，６Ｂは、２つのコイル６Ａ，６Ｂを出射チャネル１０１９側の上下の間隔が狭くなるように、コイル６Ａ，６Ｂの中心軸６０Ａ，６０Ｂを上リターンヨーク４、下リターンヨーク５の中心軸に対して傾けて配置されている。
【０１０３】
このような構成により、加速するビームの入射点Ｏ２が加速器１００４の中心Ｏ１より出射側にずれるような磁場分布を形成するように構成されている場合に、加速中のビームが磁場の等高線を横切る方向に進行する際に受ける磁場強度の変化の絶対量を従来技術のような主コイルを水平配置する場合に比べて小さくすることができる。従ってより安定してビームを加速することが可能となる。
【０１０４】
また、コイル６Ａ，６Ｂを水平方向から保持するタイロッド４２Ａ１，４２Ｂ１やタイロッド４２Ａ２，４２Ｂ２、タイロッド４２Ａ３，４２Ｂ３を備え、タイロッド４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ３，４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３の水平方向の高さが異なることにより、高周波キッカ４０側の上下の間隔が、加速器１００４のビーム周回領域の中心Ｏ４に対して対称な位置における上下の間隔より狭くなるように傾斜させて配置したコイル６Ａ，６Ｂの位置調整が容易である、との効果が得られる。
【０１０５】
＜実施例２＞  
本発明の実施例２の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムについて図１０乃至図１２を用いて説明する。
【０１０６】
図１０に示したように、本実施例の磁石装置では、上部磁極８や下部磁極９の詳細な構造は実施例１で説明したものと同じである。
【０１０７】
相違点としては、本実施例における主コイルを形成する上下一対のコイル６Ｃ，６Ｄは、中間平面２に垂直な対称軸２０とコイルの中心軸６０Ｃ，６０Ｄが一致するようにコイル６Ａ，６Ｂは配置される。
【０１０８】
ここで、本実施例におけるコイル６Ｃ，６Ｄの側面を模式的に表した図を図１１に示す。コイル６Ｃ，６Ｄの巻線６１Ｃ，６１Ｄは、コイル６Ｃ，６Ｄの間隔が高周波キッカ側で狭くなるように、コイルの中心軸６０Ｃ，６０Ｄに対して斜めに巻かれる。このため、出射チャネル１０１９側のコイル６Ｃとコイル６Ｄの間隔Ｄ１Ａは、対称軸２０を挟んで反対側（高周波電源１０３６側）のコイル６Ｃとコイル６Ｄとの間隔Ｄ２Ａよりも狭くなっている。すなわち、Ｄ１Ａ＜Ｄ２Ａとなる。
【０１０９】
上述したコイル６Cは、図１２に示したように、保持具４５Ｃを介して１２０度間隔で配置されたタイロッド４２Ｃ１，４２Ｃ２，４２Ｃ３により保持されており、水平方向の高さが維持されている。
【０１１０】
その上で、図１０、図１２に示すように、コイル６Ｃを保持するタイロッド４２Ｃ１，４２Ｃ２，４２Ｃ３の水平方向高さの位置は、タイロッド４２Ｃ１，４２Ｃ２，４２Ｃ３とで、それぞれ異なる高さとなっている。本実施例では、水平方向の床面からの高さは、高いほうから順番にタイロッド４２Ｃ２，４２Ｃ３，４２Ｃ１となっている。
【０１１１】
同様に、コイル６Dは、図１２に示したように、保持具４５Ｄを介して１２０度間隔で配置されたタイロッド４２Ｄ１，４２Ｄ２，４２Ｄ３により保持されており、水平方向の高さが維持されている。
【０１１２】
また、コイル６Ｄを保持するタイロッド４２Ｄ１，４２Ｄ２，４２Ｄ３の水平方向高さの位置が、タイロッド４２Ｄ１，４２Ｄ２，４２Ｄ３とで、それぞれ異なる高さとなっている。本実施例では、水平方向の床面からの高さは、高いほうから順番にタイロッド４２Ｄ１，４２Ｄ３，４２Ｄ２となっている。
【０１１３】
また、上下のコイル６Ｃ，６Ｄそれぞれを、１２０度間隔の３本ずつのタイロッドで保持することを例に説明したが、１２０度間隔３本に限定されることはなく、１８０度間隔の２本ずつ、９０度間隔の４本ずつであってもよい。
【０１１４】
また、タイロッド４２Ｃ１，４２Ｃ２，４２Ｃ３の水平方向高さ位置が、それぞれ異なることを例に説明したが、タイロッド４２Ｃ１とタイロッド４２Ｃ３とが同じ高さで、タイロッド４２Ｃ２の高さがタイロッド４２Ｃ１，４２Ｃ３と異なる構成としてもよい。
【０１１５】
同様に、タイロッド４２Ｄ１，４２Ｄ２，４２Ｄ３の水平方向高さ位置が、それぞれ異なることを例に説明したが、タイロッド４２Ｄ１とタイロッド４２Ｄ３とが同じ高さで、タイロッド４２Ｄ２の高さがタイロッド４２Ｄ１，４２Ｄ３と異なる構成としてもよい。
【０１１６】
その他の構成・動作は前述した実施例１の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムと略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１１７】
本発明の実施例２のように、コイル６Ｃ，６Ｄは、コイル６Ｃ，６Ｄの中心軸６０Ｃ，６０Ｄと上リターンヨーク４、下リターンヨーク５の中心軸とが一致し、コイル６Ｃ，６Ｄの中心軸６０Ｃ，６０Ｄに対して巻線６１Ｃ，６１Ｄが斜めに巻かれているように形成されていても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【０１１８】
また、巻線６１Ｃ，６１Ｄを斜めに巻くことにより、実施例１のようにコイル６Ａ，６Ｂを傾けて配置するときと比較して、コイル６Ｃ，６Ｄを設置するための空間を小さくすることができる。よって、加速器１００４をより小型にできる。なお、実施例２のように斜めに巻くことは、実施例１のような通常の巻き方よりも必要となるスペーサ等が増える。従って、実施例１は実施例２に比較するとコイル製作が容易であるという利点がある。
【０１１９】
＜実施例３＞  
本発明の実施例３の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムについて図１３乃至図１６を用いて説明する。
【０１２０】
図１３に示したように、本実施例の磁石装置では、上部磁極８や下部磁極９の詳細な構造は実施例１で説明したものと同じである。
【０１２１】
相違点としては、図１３および図１４に示すように、上リターンヨーク側に２つの分割コイル６Ｅ１，６Ｅ２が、下リターンヨーク側に２つの分割コイル６Ｆ１，６Ｆ２が配置されている。本実施例では、この２つの分割コイル６Ｅ１，６Ｅ２の組と、２つの分割コイル６Ｆ１，６Ｆ２の組と、で上下一対の主コイルを構成する。
【０１２２】
出射チャネル１０１９側の分割コイル６Ｅ２と分割コイル６Ｆ１との間隔は、周回領域の中心を挟んで反対側（高周波電源１０３６側）の分割コイル６Ｅ２と分割コイル６Ｆ１との間隔よりも狭くなっている。
【０１２３】
なお、分割コイル６Ｅ１，６Ｅ２及び分割コイル６Ｆ１，６Ｆ２は、実施例１のようにコイルの中心軸を傾けて配置してもよいし、実施例２のようにコイルの中心軸を垂直にし、巻線を斜めに巻いてもよい。
【０１２４】
また、それら分割コイル６Ｅ１，６Ｅ２，６Ｆ１，６Ｆ２は共通のコイルフレームを有しており、保持具４５Ｅ，４５Ｆを介してタイロッド４２Ｅ１，４２Ｅ２，４２Ｅ３あるいはタイロッド４２Ｆ１，４２Ｆ２，４２Ｆ３により保持されている。
【０１２５】
その他の構成・動作は前述した実施例１の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムと略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１２６】
本発明の実施例３のように、粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムにおいても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【０１２７】
なお、分割コイルが２つ以上とする場合は、共通のコイルフレームに保持される場合に限られず、主コイルが、図１５および図１６に示すように、各々が２つの分割コイル６Ｇ１，６Ｇ２や、分割コイル６Ｈ１，６Ｈ２から形成されているものとすることができる。この場合、２つの分割コイル６Ｇ１，６Ｇ２，６Ｈ１，６Ｈ２は別体のコイルフレームを有しており、それぞれが保持具４５Ｇ１，４５Ｇ２、あるいは保持具４５Ｈ１，４５Ｈ２を介してタイロッド４２Ｇ１１，４２Ｇ１２，４２Ｇ１３やタイロッド４２Ｇ２１，４２Ｇ２２，４２Ｇ２３、あるいは４２Ｈ１１，４２Ｈ１２，４２Ｈ１３やタイロッド４２Ｈ２１，４２Ｈ２２，４２Ｈ２３により保持されているものとすることができる。
【０１２８】
このような構成により、設計の自由度を実施例３や他の実施例に比べて高めることができる、との利点が得られる。すなわち、このようにコイルを分割することにより、コイル中心軸を傾けて配置する場合には、コイル設置に必要となる空間が小さくなり、加速器を小さくすることができる。また、コイル中心軸を傾けて設置する場合でも、コイル巻線を斜めに巻く場合でも、コイルを分割することにより、タイロッドによるコイルの位置調整をより細かく行うことができるようになるので、磁場調整の自由度が増える利点がある。
【０１２９】
また、主コイルを構成する上側、あるいは下側のコイルの数は２つに限定されず、３つ以上とすることが可能であるし、上側と下側とでコイルの数が異なってもよい。また、主コイルを構成する上側または下側のコイルの一方を１つとし、他方を複数とすることもできる。
【０１３０】
＜実施例４＞  
本発明の実施例４の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムについて図１７を用いて説明する。
【０１３１】
図１７に示したように、上部磁極８や下部磁極９の詳細な構造は実施例１で説明したものと同じである。
【０１３２】
相違点としては、上下一対のコイル６Ｉ，６Ｊは共通のコイルフレーム６Ｋを有している点、コイルフレーム６Ｋを水平方向から保持するタイロッド４２Ｉ１，４２Ｉ２，４２Ｉ３を備えるとともに、それらタイロッド４２Ｉ１，４２Ｉ２，４２Ｉ３の水平方向高さの位置が全てのタイロッドで同じである点、更にはコイルフレーム６Ｋを垂直方向から保持するタイロッド４２Ｊを３本備えている点、である。
【０１３３】
なお、図１７ではタイロッド４２Ｉ１，４２Ｉ２は図示されていないが、タイロッド４２Ｉ１，４２Ｉ２は、水平方向高さの位置がタイロッド４２Ｉ３と同じ位置で、平面位置がそれぞれタイロッド４２Ａ１等あるいはタイロッド４２Ａ２等と同じ位置に配置されているが、図示の都合上省略されている。
【０１３４】
その他の構成・動作は前述した実施例１の粒子線加速器、およびそれを備えた粒子線治療システムと略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１３５】
本発明の実施例４のように、上下一対のコイル６Ｉ，６Ｊは共通のコイルフレーム６Ｋを有しており、コイルフレーム６Ｋを水平方向から保持するタイロッド４２Ｉ１，４２Ｉ２，４２Ｉ３を少なくとも２本以上備え、少なくとも２本以上のタイロッド４２Ｉ１，４２Ｉ２，４２Ｉ３の水平方向高さの位置が全てのタイロッド４２Ｉ１，４２Ｉ２，４２Ｉ３で同じである粒子線加速器を備える場合においても、前述した実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
【０１３６】
なお、本実施例では、上下一対のコイル６Ｉ，６Ｊは実施例２に示した主コイルと同じ形状の場合について説明したが、上下一対の主コイルの形状は特に限定されず、実施例１や実施例３、それらの変形例のいずれかの主コイルと同じ形状とすることができる。
【０１３７】
＜その他＞  
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１３８】
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【０１３９】
例えば、上記の実施例１等の説明では、上部磁極８や下部磁極９に設ける凹部と凸部の数をそれぞれ４つとしたが、凹部や凸部の数は４つに限るものではなく、３以上の整数であれば、ビームが安定周回するような磁場を生成することが可能である。
【０１４０】
更に、上記の実施例１乃至実施例４の説明では、加速する粒子を特に指定していない。すなわち、陽子をイオン源１００３から供給しても、炭素イオンをイオン源１００３から供給しても、高周波加速空洞１０３７の周波数を加速する粒子それぞれにあわせて調整することによって、安定にビームを加速周回させることができる。また、加速する粒子は、上述した陽子や炭素イオンに限られず、ヘリウムイオン等の炭素イオン以外の重粒子イオンとすることができる。
【０１４１】
また、粒子線治療システム１００１がビーム輸送系１０１３を備えている場合について説明したが、粒子線治療システムはビーム輸送系を設けずにイオンビーム発生装置と回転ガントリーや照射装置とを直接接続することができる。
【０１４２】
また、治療に用いる粒子線を照射する装置として回転ガントリー１００６を用いる場合について説明したが、固定された照射装置を用いることができる。また、照射装置は一つに限られず、複数設けることができる。
【０１４３】
また、照射方法として走査電磁石１０５１，１０５２を用いるスキャニング方式の場合について説明したが、ワブラー法や二重散乱体法など粒子線の分布を広げた後、コリメータやボーラスを用いて標的の形状に合わせた線量分布を形成する照射法にも本発明を適用することができる。
【０１４４】
また、加速器が粒子線治療に用いられる場合について説明したが、加速器の用途は粒子線治療に限られず、高エネルギー実験やＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）薬剤生成等に用いるものとすることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１…磁石装置
２…中間平面
３，３Ａ…垂直平面
４…上リターンヨーク
５…下リターンヨーク
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｉ，６Ｊ…コイル
６Ｅ１，６Ｅ２，６Ｆ１，６Ｆ２，６Ｇ１，６Ｇ２，６Ｈ１，６Ｈ２…分割コイル
６Ｋ…コイルフレーム
７…真空容器
８…上部磁極
９…下部磁極
１０…対向面
１６，１７，１８，１９，２４…貫通孔
２０…対称軸
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…凹部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…凸部
２６…ビーム軌道
３１，３２…勾配磁場磁石
４０…高周波キッカ
４２Ａ１，４２Ａ２，４２Ａ３，４２Ｂ１，４２Ｂ２，４２Ｂ３，４２Ｃ１，４２Ｃ２，４２Ｃ３，４２Ｄ１，４２Ｄ２，４２Ｄ３，４２Ｅ１，４２Ｅ２，４２Ｅ３，４２Ｆ１，４２Ｆ２，４２Ｆ３，４２Ｇ１１，４２Ｇ１２，４２Ｇ１３，４２Ｇ２１，４２Ｇ２２，４２Ｇ２３，４２Ｈ１１，４２Ｈ１２，４２Ｈ１３，４２Ｈ２１，４２Ｈ２２，４２Ｈ２３，４２Ｉ１，４２Ｉ２，４２Ｉ３，４２Ｊ…タイロッド
４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆ，４５Ｇ１，４５Ｇ２，４５Ｈ１，４５Ｈ２…保持具
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ…中心軸
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ…巻線
１００１…粒子線治療システム
１００４…加速器（粒子線加速器）
１０１９…出射チャネル
１０３６…高周波電源
１０３７…高周波加速空洞
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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