(57)【要約】【課題】  患者をベッドの上で動かすことなく且つ中性子の照射範囲を最小限にすること。【解決手段】  治療装置５００では、病巣の位置に基づいてベッドＢの位置を調整する。次に、絞り装置５０１により中性子の照射範囲を所望の大きさの径に調整する。レーザポインタ５２０は開口５０３の端縁位置をベッドＢ上に照射マークＭとして表示する。医師等は、表示された形状に従い、中性子の照射範囲をベッド表面に水性マジックで描く。そして、医師等は、描いた照射範囲を見ながら患者ＰをベッドＢに寝かせ、病巣近くの体を照射範囲のベッド表面に密着させ中性子をベッドＢの下方から照射する。中性子は、羽根５０２により遮蔽され、開口５０３を通過し、患者Ｐに照射される。このようにすれば、患者Ｐの患部の必要最小限の範囲に中性子を照射でき、照射範囲が照射マークＭとして表示されるので、照射範囲を誤ることがない。【選択図】  図２
2014113215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームをベリリウムやリチウム等のターゲットに照射して当該ターゲット背面側に中性子を発生させる中性子発生装置と、
患者の患部を当接するベッドその他の当接面と、
前記中性子発生装置と当接面との間に配置されると共に、前記中性子発生装置から発生する中性子の進行経路上に配置され且つ中性子を遮蔽する複数の遮蔽板を移動制御して開口の大きさを調整する絞り装置と、
を備えたことを特徴とする治療装置。
【請求項２】
前記当接面に対して前記遮蔽板の端縁の位置を、光線を照射して表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の治療装置。
【請求項３】
前記当接面の表面はペンで描画可能な処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の治療装置。
【請求項４】
前記シャッター装置は、当接面上の所定の位置を光線を照射して特定することで、前記絞り装置の開口位置及び大きさを調整することを特徴とする請求項１に記載の治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子の照射範囲を任意に設定できる治療装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ホウ素中性子捕捉療法(Boron neutron capture therapy; BNCT)が癌細胞を選択的に殺傷し治療できる技術として注目されている。ＢＮＣＴでは、熱中性子や熱外中性子を利用する必要があるため、患者が中性子を生成利用できる原子炉まで出向く必要がある等の制約が多いため、病院内で中性子を発生させ得る小型の中性子発生装置が望まれている。中性子発生装置では、ベリリウムやリチウムのターゲットに加速器で加速させた陽子や重陽子を衝突させる。
【０００３】
従来の加速器としては、特許文献１に記載のようなものが知られている。この加速器は、ＥＣＲ（electron cyclotron resonance）型のイオン源と、高周波四重極線形加速器（ＲＦＱリニアック）と、ドリフトチューブ型線形加速器（ＤＴＬ）とを連設した構成である。この加速器では、ＲＦＱリニアックにより重陽子イオンを５ＭｅＶまで加速させ、ＤＴＬにより４０ＭｅＶまで加速させる。加速した重陽子イオンのビームは、湾曲したバックウォール上に流れる液体リチウムに照射され、その背後に中性子を発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】国際核融合材料照射施設（ＩＦＭＩＦ）計画の概要  東北大学金属材料研究所，日本原子力研究所  松井秀樹  第１１回核融合研究開発問題検討会  平成１５年９月２９日  第１４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
治療の際に中性子を照射する範囲は病巣の範囲に限定すべきである。例えば、病巣が拡がっている患者には広範囲で中性子を照射しなければならず、病巣が局所的であれば狭い範囲で中性子を照射すべきである。しかしながら、ベッド上に患者を載せた状態で照射する中性子の範囲を画定することは難しい。中性子の照射範囲を固定すると、病巣の全ての範囲に照射する際に患者をベッド上で動かす必要があるし、病巣が小さい場合には照射が必要のない部位に中性子を照射することになる。この発明はかかる問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る治療装置は、荷電粒子ビームをベリリウムやリチウム等のターゲットに照射して当該ターゲット背面側に中性子を発生させる中性子発生装置と、患者の患部を当接するベッドその他の当接面と、前記中性子発生装置と当接面との間に配置されると共に、前記中性子発生装置から発生する中性子の進行経路上に配置され且つ中性子を遮蔽する複数の遮蔽板を移動制御して開口の大きさを調整する絞り装置とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
中性子発生装置で発生した中性子は、その進行経路上に配置された絞り装置の開口により一部が遮蔽されて所望の大きさの照射範囲を形成する。開口を通過した中性子は当接面に接している患者に対して照射される。これにより、中性子の照射範囲を必要な範囲に制限できる。
【０００８】
また、上記発明において、前記当接面に対して前記遮蔽板の端縁の位置を、光線を照射して表示する表示手段を設けても良い。
【０００９】
また、上記発明において、前記当接面の表面にペンで描画可能な処理を施すようにしても良い。
【００１０】
更に、上記発明において、前記シャッター装置は、当接面上の所定の位置を光線を照射して特定することで、前記絞り装置の開口位置及び大きさを調整するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる治療装置を示す平面図である。
【図２】図１に示した治療装置の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る治療装置を示す平面図である。
【図４】図３に示した治療装置を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る治療装置を示す平面図である。
【図６】図５に示した治療装置の断面図である。
【図７】中性子発生装置の動作を示す説明図である。
【図８】別の中性子発生装置を示す構成図である。
【図９】図８に示した中性子発生装置の動作を示す説明図である。
【図１０】図８に示した中性子発生装置の変形例を示す構成図である。
【図１１】別の中性子発生装置を示す構成図である。
【図１２】図１１に示した中性子発生装置の動作を示す説明図である。
【図１３】図１１に示した中性子発生装置の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかる治療装置を示す平面図である。図２は、図１に示した治療装置の断面図である。この治療装置５００は、患者を載せるベッドＢと、ベッドＢの下に配置された絞り装置５０１と、ベッドＢの上方に設けたレーザポインタ５２０と、ベッドＢの下部に設けた中性子発生装置１００とから構成される。絞り装置５０１は、中性子発生装置１００及びヘッドＢの間であって当該中性子発生装置１００で発生する中性子の進行経路上に配置される。また、絞り装置５０１は、中性子の遮蔽板として機能する複数の羽根５０２から構成されている。羽根５０２は、薄板により形成され且つ絞りの開口５０３を形成する円弧部５０４を有し、円弧部５０４の一端に回転支点５０５を有する。また、羽根５０２を回転させるための長穴５０６及び長穴５０６の中を移動するピン５０７を有する。このピン５０７は、図示しないアクチュエータにより長穴５０６の長手方向から少しずれた角度で一方向に移動し、羽根５０２を前記回転支点５０５を中心として回転させる。
【００１３】
羽根５０２は、中性子を吸収するものであればどのような素材でも良い。例えば、鉛、ビスマス等の重金属で構成し、その表面には６Ｌｉもしくはカドミウムを設けた構成にできる。羽根５０２は、６枚が円周方向に均等配置されている。各回転支点５０５は、ベース板５０８に回転自在に固定さている。ベース板５０８は、中央に開口部５０９が設けられており、絞り装置５０１の最大径の開口５０３より大きい。なお、羽根５０２の形状は同図に示したものに限定されない。また、羽根５０２の数も６枚に限定されない。ベース板の材料は羽根５０２と同じとする。
【００１４】
また、ベッドＢはコラムＢ１上でＸＹ方向に移動できる。ＸＹ方向の移動は直動移動装置５１０により行われる。直動移動装置５１０は、モータ、リニアガイド及びボーネジから構成される。各モータは制御部２２に接続される。制御部２２からの指令により各モータの移動制御を行う。制御部２２は、モータその他のアクチュエータのドライバ回路、コンピュータ等のハードウェア及びプログラム等のソフトウェアから構成される。コンピュータ及びそのソフトウェアの設置場所は、当該治療装置５００の内部に設けても良いし、外部に設けても良い。なお、前記モータの代わりにハンドルを設け、手動でベッドを動かすようにしても良い（図示省略）。
【００１５】
ベッドＢの表面は、定着剤を含まない水性マジックで自由に描け且つ消すことができるようにエナメル等でコーティングしてある。
【００１６】
レーザポインタ５２０は、アーム５２１により支持される。アーム５２１は、ベッドＢを支持するコラムＢ１に対して固定される。レーザポインタ５２０は、絞り装置５０１の開口５０３の位置を照射マークＭとして表示する。照射マークＭは、制御部２２の指示により開口５０３の径に従って径が変更される。制御部２２は、絞り装置５０１の開口５０３の寸法と位置に関する情報をレーザポインタ５２０に送信する。レーザポインタ５２０は、これに従って表示する径と位置とを変更する。このため、ベッドＢ上には、羽根５０２により構成される開口５０３がレーザ光線で照射マークＭとして表示され、その内側が中性子の照射範囲となる。これにより、ベッドＢの移動や絞り径が変わっても、ベッドＢ上のどの部分から中性子が照射されるのか、医師や放射線技師が簡単に認識できる。
【００１７】
中性子発生装置１００の具体的構成については後述する。
【００１８】
次に、この治療装置５００の動作例を説明する。まず、病巣の位置に基づいてベッドＢの位置を調整する。例えば病巣が背中付近の場合、患者Ｐが自然にベッドＢ中央に寝たときに当該病巣が絞り装置５０１の上方に位置するように、大まかにベッドをＸＹ方向に予め移動しておく。次に、制御部２２により絞り装置５０１のアクチュエータを駆動し、中性子の照射範囲を開口５０３の大きさの径に調整する。図１には、開口を大きくした例を示す。また、図３には、開口を小さく絞った例を示す。
【００１９】
レーザポインタ５２０は開口５０３の端縁位置をベッドＢ上にレーザ光線で照射マークＭとして表示する。例えば、開口５０３と同じ大きさの円形状の照射マークＭをレーザ光線で表示する。医師又は放射線技師等は、表示された照射マークＭに従い、中性子の照射範囲をベッド表面に水性マジックで描く。そして、レーザポインタ５２０による照射マークＭの照射を止め、医師又は放射線技師は、描いた照射範囲を見ながら患者ＰをベッドＢに寝かせ、病巣近くの体を照射範囲のベッド表面に密着させる。
【００２０】
そして、中性子発生装置１００により中性子をベッドＢの下方から照射する。中性子は、羽根５０２により遮蔽され、開口５０３のみを通過し、患者Ｐに照射される。このようにすれば、患者Ｐの患部の必要最小限の範囲に中性子を照射できる。また、照射範囲がレーザポインタ５２０で照射マークＭとして表示されるので、照射範囲を誤ることがない。また、照射マークＭは、対応する印をマジックでベッドＢ上に描いた後もそのまま照射を継続し、患者Ｐの体の上に照射マークＭを表示させても良い。このようにすれば、背中側にある照射範囲を表側から把握しやすくなる。
【００２１】
なお、この絞り装置５０１の上側に更に別のコリメータを重ねることもできる。また、上記レーザポインタ５２０は、レーザ光線ではなくＬＥＤを細く絞った光線であっても良い。
【００２２】
（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２に係る治療装置を示す平面図である。図４は、図３に示した治療装置を示す断面図である。この治療装置５５０では、レーザポインタ５２０を照射した位置に中性子の照射部位が自動的に調整されるようにした点に特徴がある。ベッドＢ、絞り装置５０１及び中性子発生装置１００は実施の形態１と同様である。ベッドＢの上にはレーザポインタ５２０が設置してある。このレーザポインタ５２０は、患者Ｐの体の上に対してレーザ光線を照射して照射マークＭを投影する。照射マークＭのサイズ及び形状は、中性子を照射する範囲と一致している。また、照射マークＭは、絞り装置５０１の開口５０３の中心のみを示すものとしても良い。
【００２３】
レーザポインタ５２０は、ガントリー式の位置決め装置５５１により支持される。この位置決め装置５５１は、ベッドＢの長手方向に配置した２本の梁５５２と、この梁５５２に対して直交方向に設けられ当該梁５５２に沿って移動可能なコラムプレート５５３と、コラムプレート５５３の長手方向に沿ってスライドすると共に前記レーザポインタ５２０を支持するスライダ５５４とから構成されている。コラムプレート５５３及びスライダ５５４は図示しないアクチュエータにより駆動される。この位置決め装置５０１は、レーザポインタ５２０をベッドＢに対するＸＹ方向に移動可能とする。
【００２４】
レーザポインタ５２０は、絞り装置５０１の開口５０３の設定する径を照射マークＭとして表示する。例えば、図１（ａ）に示した大きな径の開口５０３や図１（ｂ）に示した小さな径の開口５０３を照射マークＭとして患者Ｐの体の上に投影する。レーザポインタ５２０の照射マークＭの径の変更は、レーザポインタ５２０の筐体に設けたボタン等により行う。制御部２２は、レーザポインタ５２０の位置決め装置５２１から位置及び大きさの特定情報を取得し、ベッドＢの位置及び絞り装置５０１の開口５０３の径を調整できる。
【００２５】
この治療装置５５０では、まず、医師等が患者ＰをベッドＢに寝かせる。中性子の照射は患者Ｐに対するベッド側から行われるため、患部の反対側の位置を、印を付ける等して患者Ｐの体の表面で特定しておく。次に、レーザポインタ５２０によりレーザ光線を患者Ｐに照射して照射マークＭを患者Ｐの体に投影する。そして、レーザポインタ５２０を位置決め装置５０１で移動し、照射マークＭを前記患者Ｐの体に付けた印に合わせる。レーザポインタ５２０の位置と照射マークＭの位置及び大きさは、位置決め装置５０１により特定され、その特定情報が制御部２２に送信される。制御部２２は、照射マークＭの特定情報を取得してベッドＢを移動すると共に絞り装置５０１の開口５０３の径を照射マークＭの大きさに調整し、患者Ｐの特定部位に中性子を照射できるように位置決めする。そして、中性子発生装置１００により中性子を照射する。
【００２６】
以上の治療装置５５０によれば、患者Ｐに投影した照射マークＭの位置に中性子を照射範囲を自動的に設定できるので中性子の照射を簡単に行える。
【００２７】
（実施の形態３）
図５は、この発明の実施の形態３に係る治療装置を示す平面図である。図６は、図５に示した治療装置の断面図である。この治療装置５６０は、実施の形態１の治療装置５００と略同じ構成であるが、絞り装置５６１の構成が異なる。この絞り装置５６１は、ＸＹ方向にそれぞれ一対の遮蔽板５６２，５６３を対向して備えている。この遮蔽板５６２，５６３により中性子を遮蔽して所望の大きさの開口５６４を形成し、開口５６４からのみ中性子が通過するようにする。遮蔽板５６２，５６３は、中性子を吸収するものであればどのような素材でも良い。Ｘ方向の遮蔽板５６２の両端には、リニアガイド５６５のスライダ（図示省略）が取り付けられる。また当該遮蔽板５６２の両端部にはボールネジ５６６のナット５６７が取り付けられる。ネジ５６８の端部には、遮蔽板５６２を移動させるためのモータ５６９が取り付けられる。モータ５６９は、制御部２２に接続される。
【００２８】
Ｙ方向の遮蔽板５６３は、Ｘ方向の遮蔽板５６２の上側であってＸ方向の遮蔽板５６２の移動方向と直交する方向に移動するように配置される。また、Ｘ方向の遮蔽板５６２と同様、Ｙ方向の遮蔽板５６３の両端には、リニアガイド５６５のスライダ（図示省略）が取り付けられる。また当該遮蔽板５６３の両端部にはボールネジ５６６のナット５６７が取り付けられる。ネジ５６８の端部には、遮蔽板５６２を移動させるためのモータ５６９が取り付けられる。モータ５６９は、制御部２２に接続される。
【００２９】
次に、この治療装置５６０の動作例を説明する。まず、病巣の位置に基づいてベッドＢの位置を調整する。例えば病巣が背中付近の場合、患者Ｐが自然にベッド中央に寝たときに当該病巣が絞り装置５６１の上方に位置するように、ベッドをＸＹ方向に予め移動しておく。次に、制御部２２は、Ｘ方向及びＹ方向の遮蔽板５６２，５６３を所定量移動させ、中性子の照射範囲を所望の大きさに調整する。
【００３０】
レーザポインタ５２０は遮蔽板５６２，５６３の端縁位置をベッドＢ上に表示する。この表示された直線に従い、中性子の照射範囲をベッド表面に水性マジックで描く。この照射範囲は方形となる。そして、医師又は放射線技師は、描いた照射範囲を見ながら患者ＰをベッドＢに寝かせ、病巣近くの体を照射範囲のベッド表面に密着させる。
【００３１】
そして、中性子発生装置１００により中性子をベッドＢの下方から照射する。中性子は、遮蔽板５６２，５６３により遮蔽され、矩形開口５６４から照射される。このようにすれば、患者Ｐの患部の必要最小限の範囲に中性子を照射できる。また、照射範囲がレーザポインタ５２０で表示されるので、照射範囲を誤ることがない。
【００３２】
（中性子発生装置の構成）
上記実施の形態１〜３において、中性子発生装置１００は以下の構成となる。図１に示すように、中性子発生装置１００は、陽子を加速する加速器１と、陽子ビームを照射することで中性子を発生させるターゲット形成部２と、中性子の速度を調整する中性子速度調整装置３とから構成される。中性子速度調整装置３は、患者Ｐを載せるベッドＢの下側に配置される。加速器１は、イオン源５と、ＲＦＱ等加速器６と、ＤＴＬ等付加的加速器７とを連設した構成である。加速器１及びターゲット形成部２は、真空容器２３内に設置される。
【００３３】
ターゲット形成部２は、陽子ビームの照射領域を横切るように液体金属を平面的に噴射するノズル８と、噴射された液体金属を受けるディフューザからなる受け部９とから構成される。ターゲット形成部２は、配管を介してクエンチタンク、電磁ポンプ等のポンプ、熱交換器と接続され全体として液体金属ループを構成している（いずれも図示省略）。ターゲット形成部２によりターゲットＴは水平方向に形成される。液体金属は、例えば液体リチウムである。
【００３４】
ターゲット形成部２の上部の中性子発生側には、前記中性子速度調整装置３が設けられている。この中性子速度調整装置３は、中性子の照射経路上に複数段設けられ且つ液体状の減速材が導入される減速材容器１１，１２，１３と、減速材容器１１，１２，１３に接続した貯蔵タンク１４と、貯蔵タンク１４と各減速材容器１１，１２，１３との間に配置した複数のポンプ１５と、減速材容器１１，１２，１３に接続した不活性ガスタンク１６とを備えている。前記減速材は、例えば重水、軽水もしくは重水と軽水を混合したものである。当該中性子の照射経路とは、中性子が末広がりに拡散して進む際の当該経路をいう。なお、前記ポンプ１５は、貯蔵タンク１４の減速材を送ることができれば図中で示した位置に限定されない。また、貯蔵タンク１４は、一つのタンクでも良いし、各減速材容器１１，１２，１３に異なる種類や密度の減速材を導入する場合は、減速材容器１１，１２，１３毎に設ける（図示省略）。
【００３５】
減速材容器１１，１２，１３と貯蔵タンク１４及び不活性ガスタンク１６とは、それぞれ配管１７，１８で接続されている。前記不活性ガスは、例えばアルゴンガスである。また、不活性ガスタンク１６の配管１８には遠隔操作バルブ１９が設けられている。なお、本実施の形態１では、減速材容器１１，１２，１３を３段積層したが、これに限定されるものではなく、減速材容器を２段又は４段以上積層しても良い。
【００３６】
前記減速材容器１１，１２，１３は、上方（中性子の照射方向）に向けて末広がりのように水平方向の表面積が大きくなる。これは、ターゲットＴで発生した中性子が末広がりに拡散するように発生するためである。また、減速材容器１１，１２，１３は、アルミニウム等の中性子の吸収能が低く且つ安価な材料により構成するのが好ましい。
【００３７】
前記減速材容器１１，１２，１３は、中性子の反射壁２０内に配置されている。反射壁２０は中性子の散乱能力が高い材料で構成する。例えば、主として炭素により構成する。外側には、中性子の吸収体を配置する。反射壁２０は、内部が空洞の中性子吸収体からなる筐体内にホウ酸水等を封入した構造にしても良い（図示省略）。減速材容器１１，１２，１３に接続された配管１７，１８は、当該配管１７，１８を通じて中性子がストリーミングにより外部に漏れないように反射壁２０の中で折れ曲がる。なお、反射壁２０の外側には図示しない中性子の遮蔽壁が設けられている。
【００３８】
ベッドＢの表面と最上部の減速材容器１１とは、遮蔽板２１を介して近接して配置する。減速された中性子を可能な限り短い距離で患者Ｐに到達させるためである。
【００３９】
前記ポンプ１５及び電磁バルブ１９は制御部２２により駆動される。制御部２２は、ポンプ１５を駆動する制御盤と汎用コンピュータ及び所定のプログラムから構成される。各減速材容器１１，１２，１３に対するポンプ１５による減速材の出し入れは、当該制御部２２により行われる。
【００４０】
次に、この中性子発生装置１００の動作について説明する。患者Ｐに、予め１０Ｂを含むＢＰＡ又はＢＳＨ等のホウ素化合物を注射もしくは点滴し、１０Ｂを癌細胞に取り込ませる。また、ターゲット形成部２によりノズル８から液体金属を噴出し、液体金属によるターゲットＴを水平方向に形成する。イオン源５により発生させた陽子を加速器６及びＤＴＬ７により所定速度まで加速させ、前記ターゲットＴに照射する。ターゲットＴとの核反応により高速中性子が発生する。具体的には、Ｅｐ＝２．５ＭｅＶでの照射により得られる高速中性子のエネルギーは、１００〜６００ｋｅＶである。Ｅｐ＝１．９ＭｅＶでは、数１０ｋｅＶ以下である。
【００４１】
患者Ｐの治療に熱中性子を用いる場合、操作員が制御部２２に指令し、図７（ａ）に示すように、ポンプ１５により貯蔵タンク１４内の重水等を減速材容器１１，１２，１３に導入する。例えば減速材容器１１、１２に一つの貯蔵タンク１４から重水を導入し、減速材容器１３には、他の貯蔵タンク１４から重水と軽水との混合水又は軽水のみを導入する。減速材容器１３の下方から源中性子が入射すると、各減速材容器１１，１２，１３内の水素原子核に中性子が衝突して当該中性子が減速し、熱中性子となる。熱中性子は、遮蔽板２１の絞りによりその照射範囲が制限され、ベッドＢ上の患者Ｐの患部に照射される。患者Ｐの患部を切除して一時的に取り出し、当該患部のみをベッドＢに載せて中性子を照射することもできる。また、減速材容器１３に重水と軽水との混合水又は軽水のみを導入する。中性子の減速には軽水が望ましいが、軽水はガンマ線を発生するため、ガンマ線が患者から遠い位置で発生するように患者から遠い位置になる減速材容器１３に導入する。換言すれば、重水と軽水との混合水又は軽水は、下方の減速材容器から導入するのが好ましい。
【００４２】
患者Ｐの治療に熱外中性子を用いる場合、中性子が熱外中性子となるように調整する。例えば、Ｅｐ＝２．５ＭｅＶの場合、操作員が制御部２２に指令し、図７（ａ）に示すように、ポンプ１５により貯蔵タンク１４内の重水を減速材容器１１，１２，１３に導入する。例えば３個の全ての減速材容器１１、１２，１３に重水を導入する。減速材容器１３の下方から源中性子が入射すると、各減速材容器１１，１２，１３内の重水の水素原子核に中性子が衝突して当該中性子が減速し、熱外中性子となる。また、遮蔽板２１の表面または裏面に取り付けられている絞りを１００％絞ることで熱中性子が取り除かれるので、熱外中性子のみをベッドＢ上の患者Ｐの患部に照射できる。
【００４３】
次に、Ｅｐ＝１．９ＭｅＶの場合、操作員が制御部２２に指令し、図７（ｂ）に示すように、ポンプ１５により減速材容器１１，１２，１３内の減速材を貯蔵タンク１４に戻す。また、電磁バルブ１９を開き、不活性ガスを減速材容器１１，１２，１３内に導入させる。例えば、３個全ての減速材容器１１，１２，１３の減速材を取り出して空にする。減速材容器１３の下方から入射した源中性子は、減速されることなく減速材容器１１，１２，１３を通過する。また、遮蔽板２１により不要なガンマ線が遮蔽されると共に、絞りを１００％絞ることで熱中性子が取り除かれるので、ベッドＢ上の患者Ｐに熱外中性子のみが照射される。なお、高エネルギー成分が存在する場合には、減速材容器１１に若干の減速材を導入し（容器内を全て減速材で満たさない状態とし）、エネルギーを調整することもできる。
【００４４】
次に、中性子の速度を詳細に調整する場合、ユーザが制御部２２に対して必要な速度を指令する。制御部２２には、源中性子のエネルギー、患部の深度、及び、その深度に熱中性子を届かせるのに必要な人体表面における中性子速度との相関関係を記憶しておく。医師や放射線技師が所望の深度及び源中性子のエネルギーを制御部２２に入力することで、制御部２２側で必要な減速量を決定し、それに応じて重水、軽水又はこれらの混合水を導入する減速材容器１１，１２，１３の数を決める。例えば、図７（ｃ）に示すように、減速材容器１１の１つにのみ重水を導入し、他の減速材容器１２，１３は空にする。このとき、制御部２２は、減速した中性子が患者に直ぐに到達するようにするため、最上部（患者に最も近い側）の減速材容器１１から重水を導入するように制御する。
【００４５】
また、減速材容器１１，１２の２個に重水を導入すれば、中性子はより減速するので、前記例よりも浅い部位に熱中性子を照射できる。
【００４６】
以上、この発明の中性子発生装置１００によれば、減速材容器１１，１２，１３に重水、軽水又はこれらの混合水を導入することで中性子の速度をユーザが簡単に調整できるので、患部の深さが異なる場合でも、切り換え操作を楽に行える。また、医師や放射線技師でも簡単に運用できる。
【００４７】
また、各減速材容器１１，１２，１３に導入する重水、軽水又はこれらの混合水の量（深さ）を下記実施の形態３のように調整し、各減速材容器１１，１２，１３の減速能力を調整するようにしても良い。このようにすれば、更に詳細に中性子の速度を調整できるようになる。なお、この場合は、各減速材容器１１〜１３に、下記実施の形態３に示すものと同様の液面計を設ける。
【００４８】
また、各減速材容器１１，１２，１３に導入する液体の組成や密度等を変えても良い。例えば、本実施の形態１では、減速材容器１１及び１３に重水及び軽水の混合水、又は軽水を導入する例を示したが、他の減速材容器１２にも同様に重水及び軽水の混合水や軽水のみを導入するようにしても良い。配合割合を変えた混合水を複数準備してそれぞれの種類毎に貯蔵タンクに貯蔵し、必要に応じて所望の減速材容器１１，１２，１３に導入するようにしても良い。
【００４９】
次に、別の実施の形態に係る中性子発生装置を、図８に示す。なお、ベッドＢ及び患者Ｐは図示省略する。この中性子発生装置２００は、実施の形態１と同様の加速器１及びターゲット形成部２と、中性子の速度を調整する中性子速度調整装置４０とから構成される。中性子発生装置４０は、患者Ｐを載せるベッドＢの下側に配置される。加速器１及びターゲット形成部２は、真空容器２３内に設置される。
【００５０】
ターゲット形成部２の中性子発生側には前記中性子速度調整装置４０が設けられている。この中性子速度調整装置４０は、中性子の照射方向に減速板４１が多数段配置されている。各減速板４１は、ロッド４４により直動アクチュエータ４５に接続されている。直動アクチュエータ４５は、例えば油圧シリンダーやモータ式の直動機構等である。
【００５１】
直動アクチュエータ４５は制御部２２に接続されている。制御部２２は、直動アクチュエータ４５を駆動する制御盤と汎用コンピュータ及び所定のプログラムから構成される。各減速板４１の出し入れは、当該制御部２２により選択的に行われる。
【００５２】
前記減速板４１は、上方（中性子の照射方向）に向けて末広がりのように水平方向の表面積が大きくなるように設定する。これは、ターゲットＴで発生した中性子が拡散するように発生するためである。また、減速板４１は、重水素等の中性子の吸収能が低く及び減速能が高い材料により全体を構成する。このため、減速板は、重水を中空の板状体に封入した構成とするのが好ましい。
【００５３】
前記減速板４１，４２，４３は、中性子の反射壁４７内に配置されている。反射壁４７は中性子の散乱能力が高い材料で構成する。例えば、主として炭素により構成する。外側には、中性子の吸収体を設置する。反射壁４７は、内部が空洞の中性子吸収体からなる筐体内にホウ酸水等を封入した構造にしても良い（図示省略）。なお、反射壁２０の外側には図示しない中性子の遮蔽壁が設けられている。また、反射壁４７は、各減速板４１と一体構成となり、具体的には矩形の減速板４１の周囲に枠のように反射壁４７が設けられる。即ち、減速板４１の部分には重水が封入され、反射壁４７を構成する部分は炭素により構成される。
【００５４】
当該反射壁４７は減速板４１と共に出し入れ移動される。このようにすれば、減速板４１を選択的に出し入れしても当該減速板４１の周囲に反射壁４７を配置できる。中性子速度調整装置４０は、患者Ｐを載せるベッドＢの下内部に設けられる。ベッドＢの表面と最上部の減速板４１とは、減速された中性子を可能な限り短い距離で患者Ｐに到達させるため、遮蔽板２１を介して近接して配置するようにする。
【００５５】
次に、この中性子発生装置２００の動作について説明する。上記同様、患者に予め１０Ｂを含むＢＰＡ又はＢＳＨのホウ素化合物を静脈又は動脈に注射もしくは点滴し、１０Ｂを癌細胞に取り込ませる。そして、ターゲット形成部２によりノズル８から液体金属を噴出し、液体金属によるターゲットＴを水平方向に形成する。イオン源５により発生させた陽子を加速器６及びＤＴＬ７により所定速度まで加速させ、前記ターゲットＴに照射する。ターゲットＴとの核反応により高速中性子が発生する。具体的には、Ｅｐ＝２．５ＭｅＶでの照射により得られる高速中性子のエネルギーは、１００〜６００ｋｅＶである。Ｅｐ＝１．９ＭｅＶでは、数１０ｋｅＶ以下である。
【００５６】
患者Ｐの治療に熱中性子を用いる場合、発生する中性子が熱中性子となるように調整する。具体的には、操作員が制御部２２に指令し、図９（ａ）に示すように、直動アクチュエータ４５により減速板４１をターゲットＴの上側（背後）の照射経路上に位置させる。例えば全ての減速板４１を中性子の照射経路上に位置させる。前記中性子の照射経路とは、中性子が末広がりに拡散して進む際の当該経路をいう。減速板４３の下方から高速中性子を照射すると、当該中性子が減速板４１で減速され、熱中性子となる。熱中性子は、遮蔽板２１によりその照射範囲が規制され、ベッドＢ上の患者Ｐの患部に照射される。患者Ｐの患部を切除して一時的に取り出し、当該患部のみをベッドＢに載せて照射することもできる。
【００５７】
また、中性子の減速量を下げる場合、アクチュエータ４５により減速板４１を移動させ、所定数の減速板４１のみを照射経路上に位置させる。例えば図９（ｂ）に示すように、２個の減速板４１を退避位置に移動させる。この場合、減速材４１及び遮蔽板２１、ベッドＢを駆動装置（図示省略）により下げ、ターゲット形成部２との距離を一定に保つようにする。
【００５８】
患者Ｐの治療に熱外中性子を用いる場合、中性子が熱外中性子となるように調整する。例えば、Ｅｐ＝２．５ＭｅＶの場合、操作員が制御部２２に指令し、図９（ｃ）に示すように、直動アクチュエータ４５により所定数の減速板４１を中性子の照射経路上に位置させる。この場合、減速材４１及び遮蔽板２１、ベッドＢを駆動装置（図示省略）により下げ、ターゲット形成部２との距離を一定に保つ。減速板４２の下方から源中性子が入射すると、当該中性子が減速板４１で減速され、熱外中性子となる。また、遮蔽板２１により不要なガンマ線が遮蔽されると共に、中性子の絞りを１００％絞ることで熱中性子が取り除かれ、ベッドＢ上の患者Ｐに熱外中性子のみが照射される。
【００５９】
また、熱外中性子を得るにあたりＥｐ＝１．９ＭｅＶとした場合、操作員が制御部２２に指令し、図９（ｄ）に示すように、直動アクチュエータ４５により減速板４１を中性子の照射経路から外れた退避位置に戻す。例えば、減速板４１を１個残し、残り全てを退避位置に移動する。減速板４１を１個用いるのは、ｐ−Ｌｉ核反応から直接熱外中性子を作るのが困難であるため、当該減速板４１でエネルギーを調整する必要があるためである。また、減速材４１及び遮蔽板２１、ベッドＢを駆動装置（図示省略）により下げ、ターゲット形成部２との距離を一定に保つ。下方から照射された源中性子は１個の減速材４１により僅かに減速され、熱外中性子として照射される。また、遮蔽板２１により不要なガンマ線が遮蔽されると共に、中性子絞りを１００％絞ることで熱中性子が取り除かれ、ベッドＢ上の患者Ｐに熱外中性子のみが照射される。
【００６０】
次に、中性子の速度を詳細に調整する場合、ユーザが制御部２２に対して必要な速度を指令する。制御部２２には、患部の深度とその深度に熱中性子を届かせるのに必要な中性子速度との相関関係を記憶しておく。医師や放射線技師が所望の深度を制御部２２に入力することで、制御部２２側で必要な減速量を決定し、中性子の経路上に位置させる減速板４１の数を決める。このとき、減速した中性子が患者Ｐに直ぐに到達するようにするため、最上部（患者に最も近い側）の減速板４１を最初に中性子の照射経路上に位置させるように制御する。
【００６１】
以上、この発明の中性子発生装置２００によれば、多数の減速板４１を選択的に出し入れすることで簡単に中性子の速度を調整できるので、患部の深さが異なる場合でも、切換操作を容易に行える。また、医師や放射線技師でも簡単に運用できる。更に、減速板４１が板状であるため取り扱いやすく、速度の切換を早くできる。また、減速板４１の段数は、上記に限定されるものではない。また、減速板４１は、材料組成を調整することで中性子の減速能力を変更することもできる。例えば、一つの減速材４１の減速能力を、他の減速板４１より高くなるように材料組成を変更しても良い。また、減速板４１の厚さをそれぞれ変更することで減速能力を調整しても良い。更に、減速板４１は、交換可能である。このため、異なる中性子の減速能力を有する減速板を適宜セットして用いることができる。
【００６２】
また、図１０に示すように、前記減速板４１に取り付けたロッド４５の先にハンドル４８を取り付け、ユーザが手動で減速板４１を中性子の照射経路上に出し入れするようにしても良い。この場合、上記直動アクチュエータ４５は不要である。
【００６３】
次に、別の実施の形態に係る中性子発生装置を、図１１に示す。この中性子発生装置３００は、減速材容器６１内に導入した重水の深さＤにより中性子の減速量を調整する点に特徴があり、実施の形態１と同様の加速器１及びターゲット形成部２と、中性子の速度を調整する中性子速度調整装置６０とから構成される。中性子発生装置６０は、患者Ｐを載せるベッドＢの下側に配置される。加速器１及びターゲット形成部２は、真空容器２３内に設置される。
【００６４】
ターゲット形成部２の上部の中性子発生側には前記中性子速度調整装置６０が設けられている。この中性子速度調整装置６０は、重水が導入される減速材容器６１と、減速材容器６１に接続した２つの貯蔵タンク１４ａ，１４ｂと、貯蔵タンク１４ａ，１４ｂと減速材容器６１との間に配置したポンプ１５とを備えている。また、減速材容器６１と貯蔵タンク１４ａ，１４ｂとは、それぞれ配管１７，１８で接続されている。貯蔵タンク１４ａには重水が貯蔵され、貯蔵タンク１４ｂには軽水又は軽水と重水との混合水が貯蔵される。減速材容器６１は、例えば黒鉛鋼等の中性子の吸収能が低く且つ安価な材料により構成するのが好ましい。
【００６５】
減速材容器６１の側面壁は蛇腹６２により構成される。患者側になる上面６４は固定し、下面６５は可動状態とする。また、減速材容器６１の内部は隔壁により上下分割されている。重水が貯蔵される貯蔵タンク１４ａは、配管１７により減速材容器６１の上容器６１ａに接続され、軽水又は軽水と重水との混合水が貯蔵される貯蔵タンク１４ｂは、配管１８により減速材容器６１の下容器６１ｂに接続される。当該構成では、減速材容器６１内の重水等の量に応じて蛇腹６２が伸縮するので、減速材容器６１内に空間が生じない。
【００６６】
前記減速材容器６１は、中性子の反射壁２０内に配置されている。反射壁２０は中性子の散乱能力が高い材料で構成する。例えば、炭素を含むレジンにより構成する。外側には、中性子の吸収体を設置する。内部が空洞の筐体内にホウ酸水を封入した構造にしても良い（図示省略）。減速材容器６１に接続された配管１７，１８は、当該配管１７，１８を通じて中性子がストリーミングにより漏れないように反射壁２０の中で折れ曲がる。なお、反射壁２０、減速材容器６１及びベッドＢは、図示しない駆動装置により上下動する。これにより、減速材容器６１の下面６５に対する距離が一定に保持される。なお、反射壁２０の外側には図示しない中性子の遮蔽壁が設けられている。
【００６７】
中性子速度調整装置６０は、患者Ｐを載せるベッドＢの下内部に設けられる。前記ポンプ１５は制御部２２により駆動される。制御部２２は、ポンプ１５を駆動する制御盤と汎用コンピュータ及び所定のプログラムから構成される。減速材容器６１に対するポンプ１５による減速材の出し入れは、当該制御部２２により行われる。
【００６８】
次に、この中性子発生装置３００の動作について説明する。患者Ｐには、予め１０Ｂを含むＢＰＡ又はＢＳＨのホウ素化合物を静脈又は動脈に注射もしくは点滴し、１０Ｂを癌細胞に取り込ませる。ターゲット形成部２によりノズル８から液体金属を噴出し、液体金属によるターゲットＴを水平方向に形成する。一方、イオン源５により発生させた陽子を加速器６及びＤＴＬ７により所定速度まで加速させ、前記ターゲットＴに照射する。ターゲットＴとの核反応により高速中性子が発生する。具体的には、Ｅｐ＝２．５ＭｅＶでの照射により得られる高速中性子のエネルギーは、１００〜６００ＫｅＶである。Ｅｐ＝１．９ＭｅＶでは、数１０ｋｅＶ以下である。
【００６９】
患者Ｐの治療に熱中性子を用いる場合、図１２（ａ）に示すように、ユーザが制御部２２に指令し、ポンプ１５を駆動して貯蔵タンク１４ａ内の重水を減速材容器６１の上容器６１ａに導入すると共に貯蔵タンク１４ｂの軽水を減速材容器６１の下容器６１ｂに導入する。重水及び軽水の導入量は貯蔵タンク１４ａ，１４ｂに設けた図示しない液面計により計測し、その出力信号に基づいて制御部２２がポンプ１５を駆動する。制御部２２は、前記出力信号により減速材容器６１の液面が所定値となったときポンプ１５の駆動を停止する。
【００７０】
また、減速材容器６１に重水及び軽水を導入した場合、内部に空間を生じさせることなく重水及び軽水を入れた分だけ蛇腹６２が伸縮し、ベッドＢに対して上面６４はベッドＢに対して相対的に動かない。このため、減速材容器６１の内部に空間が生じず、重水面と患者との距離を近接して一定に保つことができるので、減速した中性子を効率的に患者に照射できる。また、反射壁２０、減速材容器５１及びベッドＢは、駆動装置により下面６５とターゲット形成部２との間隔を一定に保つように移動する。
【００７１】
そして、減速材容器６１の下方から源中性子を照射すると、重水原子核に中性子が衝突し当該中性子が減速し、熱中性子となる。熱中性子は、遮蔽板２１によりガンマ線が遮蔽されると共に、絞りにより中性子の照射範囲が規制され、ベッドＢ上の患者Ｐの患部に照射される。また、患者Ｐの患部を切除して一時的に取り出し、当該患部のみをベッドに載せて照射することもできる。
【００７２】
患者Ｐの治療に熱外中性子を用いる場合、中性子が熱外中性子となるように調整する。例えば、Ｅｐ＝２．５ＭｅＶの場合、図１２（ｂ）に示すように、操作員が制御部２２に指令し、ポンプ１５を駆動して貯蔵タンク１４内の重水を減速材容器６１の上容器６１ａに導入する。例えば、減速材容器６１ａ内を重水により一定深さで満たす。この重水の量（深さ）は、必要な中性子のエネルギー量が得られるように調整する。重水の量は、貯蔵タンク１４ａの液面を図示しない液面計により計測し、その出力信号に基づいて制御部２２がポンプ１５を駆動する。貯蔵タンク１４ｂの軽水は下容器６１ｂに導入せず、下容器６１ｂは空とする。
【００７３】
また、減速材容器６１に重水を導入した場合、内部に空間を生じさせることなく重水を入れた分だけ蛇腹６２が伸縮し、ベッドＢに対して上面６４はベッドＢに対して相対的に動かない。このため、内部の重水液面上に空間が生じず、重水面と患者との距離を近接して一定に保つことができるので、減速した中性子を効率的に患者に照射できる。また、反射壁２０、減速材容器５１及びベッドＢは、駆動装置により下面６５とターゲット形成部２との間隔を一定に保つように移動する。
【００７４】
そして、減速材容器６１の上容器６１ａの下方から源中性子を照射すると、重水原子核に中性子が衝突し当該中性子が減速し、熱外中性子となる。また、遮蔽板２１の絞りを１００％絞ることで熱中性子が取り除かれ、熱外中性子のみをベッドＢ上の患者Ｐの患部に照射する。
【００７５】
次に、Ｅｐ＝１．９ＭｅＶの場合、図１２（ｃ）に示すように、操作員が制御部２２に指令し、ポンプ１５により減速材容器６１内の重水を貯蔵タンク１４に戻す。このとき、上容器６１ａには少し重水を入れた状態とする。このときも、内部に空間を生じさせることなく重水の分だけ蛇腹６２が縮み、ベッドＢに対して上面６４はベッドＢに対して相対的に動かない。このため、内部の重水液面上に空間が生じず、重水面と患者との距離を近接して一定に保つことができるので、減速した中性子を効率的に患者に照射できる。また、反射壁２０、減速材容器５１及びベッドＢは、駆動装置により下面６５とターゲット形成部２との間隔を一定に保つように移動する。
【００７６】
そして、減速材容器６１の下方から入射した源中性子は、殆ど減速されることなく減速材容器６１を通過し、熱外中性子として照射される。また、遮蔽板２１により不要なガンマ線が遮蔽されると共に、中性子の絞りを１００％絞ることで熱中性子が取り除かれ、ベッドＢ上の患者Ｐに熱外中性子のみが照射される。
【００７７】
次に、中性子の速度を詳細に調整する場合、ユーザが制御部２２に対して必要な速度を指令する。制御部２２は、患部の深度とその深度に熱中性子を届かせるのに必要な中性子速度との相関関係を記憶しておく。医師や放射線技師が所望の深度を制御部２２に入力することで、制御部２２側で必要な減速量を決定し、重水の減速材容器６１内での深さＤを決める。重水の深さＤは無段階調整が可能であるため、中性子のエネルギーを無段階に調整できる。制御部２２は、ポンプ１５を駆動し液面計からの出力信号によりフィードバック制御を行い、液面が所望の位置になるまで重水を導入する。
【００７８】
以上、この発明の中性子発生装置３００によれば、実施の形態１と同様の効果を有する他、中性子の速度を減速材容器６１の重水等により無段階で調整できるようにしたので、医師等が細かく中性子の速度を調整できる。なお、上記実施の形態において、液面計５２の出力信号をユーザが見てポンプ１５を手動で操作しても良い。
【００７９】
なお、図１３に示すように、減速材容器７１は末広がりの略漏斗形状としても良い。この減速材容器７１は、一つの貯蔵タンク１４により重水を減速材容器７１に導入する形式のものである。この減速材容器７１の中央に隔壁を設けて上下分割し、上側に重水、下側に軽水を導入するようにしても良い。
【００８０】
なお、上記ターゲット形成部２は、湾曲したバックプレート上に液体金属を高速で流して液膜を形成する形式のものであっても良い。
【００８１】
上記中性子発生装置の中性子速度調整装置は、次のような発明として観念することができる。
（付記項１）荷電粒子ビームをベリリウムやリチウム等のターゲットに照射した際に、当該ターゲット背面側の中性子の進行経路上に、多段に配置され且つ、液体状の減速材を導入する複数の減速材容器と、配管により前記各減速材容器と接続され、前記減速材を貯蔵する貯蔵タンクと、前記減速材を送るポンプとを備えたことを特徴とする中性子速度調整装置。
【００８２】
（付記項２）更に、前記複数の減速材容器のうち、患者側に位置する減速材容器から減速材を導入するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする付記項１に記載の中性子速度調整装置。
【００８３】
（付記項３）荷電粒子ビームをベリリウムやリチウム等のターゲットに照射した際に当該ターゲットの背後に生じる中性子の進行経路上に多段に配置されると共に、中性子の固体の減速材から成形され又は液体状の減速材が封入された複数の減速部材と、各減速部材を移動させて前記中性子の照射経路上に選択的に出し入れする減速部材移動手段とを備えたことを特徴とする中性子速度調整装置。
【００８４】
（付記項４）陽子ビームをターゲットに照射した際に当該ターゲットの背後に生じる中性子の進行経路上に配置された液体状の減速材を封入する減速材容器と、
配管により前記各減速材容器と接続され、前記減速材を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記減速材を送るポンプと、
減速材容器内の減速材の深さを取得する深度取得手段と、
を備えたことを特徴とする中性子速度調整装置。
【００８５】
（付記項５）前記減速材容器は、側面壁が伸縮部材で構成され且つ患者側の面が固定されていることを特徴とする付記項４に記載の中性子速度調整装置。
【００８６】
（付記項６）上記付記項１〜５のいずれか一つの中性子速度調整装置と、
陽子を発生させる陽子発生手段と、
陽子を加速する加速器と、
ターゲットを形成するターゲット形成手段と、
を備えたことを特徴とする中性子発生装置。
【符号の説明】
【００８７】
１００  中性子発生装置
１  加速器
２  ターゲット形成部
３  中性子速度調整装置
１１，１２，１３  減速容器
１４  貯蔵タンク
１５  ポンプ
１６  不活性ガスタンク
【図９】
2014113215.tif 000003
【図１】
2014113215.tif 000004
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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