(57)【要約】      （修正有）【課題】荷電粒子線のターゲットに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させる。【解決手段】中性子捕捉療法装置１Ａは、荷電粒子線Ｐを出射する加速器１０と、荷電粒子線Ｐにより中性子線Ｎを発生させるターゲットＸと、荷電粒子線Ｐを所定の周期で所定の周回軌道で走査して荷電粒子線Ｐの照射位置を変化させる荷電粒子線走査部３４と、荷電粒子線Ｐの電流値を検出する環状の電流検出部と、電流検出部での検出結果に基づいて照射位置に係る異常を検出する異常検出部と、検出結果に基づいて、荷電粒子線走査部３４よりも加速器１０側での荷電粒子線Ｐの調整を行うビーム調整部１０６と、を有し、異常検出部は、電流値の変化に基づいて荷電粒子線ＰのターゲットＸへの照射位置に係る異常を検出し、ビーム調整部１０６は、異常検出部で検出した結果に基づき、荷電粒子線Ｐの位置又は形状を調整する。【選択図】図１
2019170705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を出射する加速器と、
前記荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、
前記荷電粒子線を所定の周期で所定の周回軌道で走査して、前記ターゲットへの前記荷電粒子線の照射位置を変化させる荷電粒子線走査部と、
前記荷電粒子線走査部と前記ターゲットとの間に配置され、前記荷電粒子線の電流値を検出する、前記荷電粒子線の照射軸を中心とした環状の電流検出部と、
前記電流検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線走査部よりも前記加速器側での前記荷電粒子線の調整を行うビーム調整部と、
を有し、
前記異常検出部は、前記荷電粒子線走査部により前記荷電粒子線を走査した際に前記電流検出部で検出される電流値の変化に基づいて前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出し、
前記ビーム調整部は、前記異常検出部で検出した結果に基づき、前記荷電粒子線の位置又は形状を調整する、中性子捕捉療法装置。
【請求項２】
前記異常検出部は、前記周回軌道において前記荷電粒子線を前記所定の周期で走査した際に、前記電流検出部で検出される前記電流値が周期的に変化し、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で前記電流値の最大値となる点が存在する場合に、前記荷電粒子線の形状に異常がある、と判断する、請求項１に記載の中性子捕捉療法装置。
【請求項３】
前記異常検出部は、前記周回軌道において前記荷電粒子線を前記所定の周期で走査した際に、前記電流検出部で検出される前記電流値が周期的に変化し、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で前記電流値の最大値となる点と、前記電流値の最小値となる点と、が存在する場合に、前記荷電粒子線の位置に異常がある、と判断する、請求項１に記載の中性子捕捉療法装置。
【請求項４】
荷電粒子線を出射する加速器と、
前記荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、
前記荷電粒子線を所定の周期で所定の周回軌道で走査して、前記ターゲットへの前記荷電粒子線の照射位置を変化させる荷電粒子線走査部と、
前記荷電粒子線走査部と前記ターゲットとの間に配置され、前記荷電粒子線の電流値を検出する、前記荷電粒子線の照射軸を中心とした環状となるように配置された１以上の電流検出部と、
前記電流検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線走査部よりも前記加速器側での前記荷電粒子線の調整を行うビーム調整部と、
を有し、
前記異常検出部は、前記荷電粒子線走査部により前記荷電粒子線を走査した際に前記１以上の電流検出部において検出した電流値に基づいて前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出し、
前記ビーム調整部は、前記異常検出部で検出した結果に基づき、前記荷電粒子線の位置又は形状を調整する、中性子捕捉療法装置。
【請求項５】
荷電粒子線を出射する加速器と、
前記荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、
前記荷電粒子線を所定の周期で所定の周回軌道で走査して、前記ターゲットへの前記荷電粒子線の照射位置を変化させる荷電粒子線走査部と、
前記荷電粒子線走査部と前記ターゲットとの間に配置され、前記荷電粒子線の電流値を検出する、前記荷電粒子線の照射軸を中心とした環状の電流検出部と、
前記電流検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線走査部よりも前記加速器側での前記荷電粒子線の調整を行うビーム調整部と、
を有し、
前記異常検出部は、前記荷電粒子線走査部により前記荷電粒子線を走査した際に前記電流検出部で検出される電流値の変化に基づいて前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出し、
前記ビーム調整部は、前記異常検出部で検出した結果に基づき、前記荷電粒子線の位置又は形状を調整する、核変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性子捕捉療法装置および核変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線をターゲットに照射することで発生する中性子線を被照射体に対して照射する中性子捕捉療法装置では、ターゲットに対する荷電粒子線の照射位置が正しく設定されていることが求められる。例えば、特許文献１では、中性子線を生成する荷電粒子線のビーム輸送路の内壁に沿って設置された電流検出部により電流値を検出し、その結果が異常状態である場合には、荷電粒子線の照射を停止する構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、電流値が異常状態である場合に、何が原因であるかを特定することができない。そのため、装置の各部の点検を行いながら、異常状態を解消することが必要となる。そのため、異常状態からの復帰に時間がかかる可能性がある。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、荷電粒子線のターゲットに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させることが可能な中性子捕捉療法装置および核変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線を出射する加速器と、前記荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、前記荷電粒子線を所定の周期で所定の周回軌道で走査して、前記ターゲットへの前記荷電粒子線の照射位置を変化させる荷電粒子線走査部と、前記荷電粒子線走査部と前記ターゲットとの間に配置され、前記荷電粒子線の電流値を検出する、前記荷電粒子線の照射軸を中心とした環状の電流検出部と、前記電流検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線走査部よりも前記加速器側での前記荷電粒子線の調整を行うビーム調整部と、を有し、前記異常検出部は、前記荷電粒子線走査部により前記荷電粒子線を走査した際に前記電流検出部で検出される電流値の変化に基づいて前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出し、前記ビーム調整部は、前記異常検出部で検出した結果に基づき、前記荷電粒子線の位置又は形状を調整する。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る核変換装置は、荷電粒子線を出射する加速器と、前記荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、前記荷電粒子線を所定の周期で所定の周回軌道で走査して、前記ターゲットへの前記荷電粒子線の照射位置を変化させる荷電粒子線走査部と、前記荷電粒子線走査部と前記ターゲットとの間に配置され、前記荷電粒子線の電流値を検出する、前記荷電粒子線の照射軸を中心とした環状の電流検出部と、前記電流検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線走査部よりも前記加速器側での前記荷電粒子線の調整を行うビーム調整部と、を有し、前記異常検出部は、前記荷電粒子線走査部により前記荷電粒子線を走査した際に前記電流検出部で検出される電流値の変化に基づいて前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出し、前記ビーム調整部は、前記異常検出部で検出した結果に基づき、前記荷電粒子線の位置又は形状を調整する。
【０００８】
上記の中性子捕捉療法装置および核変換装置によれば、荷電粒子線走査部により前記周回軌道において荷電粒子線を前記所定の周期で走査した際に、電流検出部で検出される電流値の変化に基づいて荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を異常検出部において検出し、その結果に基づいてビーム調整部により荷電粒子線の位置又は形状が調整される。このように、異常検出部において荷電粒子線の異常が検出されてその結果に基づいて荷電粒子線の調整が行われるため、荷電粒子線のターゲットに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させることが可能となる。
【０００９】
ここで、前記異常検出部は、前記周回軌道において前記荷電粒子線を前記所定の周期で走査した際に、前記電流検出部で検出される前記電流値が周期的に変化し、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で前記電流値の最大値となる点が存在する場合に、前記荷電粒子線の形状に異常がある、と判断する態様とすることができる。
【００１０】
上記のように、電流検出部で検出される電流値が周期的に変化し、且つ、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で前記電流値の最大値となる点が存在する場合に、荷電粒子線の形状に異常があると判断する構成とすることで、荷電粒子線の形状の異常を異常検出部において適切に検出し、その結果に基づいてビーム調整部による形状の調整を適切に行うことができる。
【００１１】
また、前記異常検出部は、前記周回軌道において前記荷電粒子線を前記所定の周期で走査した際に、前記電流検出部で検出される前記電流値が周期的に変化し、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で前記電流値の最大値となる点と、前記電流値の最小値となる点と、が存在する場合に、前記荷電粒子線の位置に異常がある、と判断する態様とすることができる。
【００１２】
上記のように、電流検出部で検出される電流値が周期的に変化し、且つ、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で前記電流値の最大値となる点と、前記電流値の最小値となる点と、が存在する場合に、荷電粒子線の位置に異常があると判断する構成とすることで、荷電粒子線の位置の異常を異常検出部において適切に検出し、その結果に基づいてビーム調整部による位置の調整を適切に行うことができる。なお、ここでの「荷電粒子線の位置の異常」とは、荷電粒子線の照射軸が移動したことに伴う照射位置の異常をいう。
【００１３】
また、本発明の一形態に係る中性子捕捉療法装置は、荷電粒子線を出射する加速器と、前記荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、前記荷電粒子線を所定の周期で所定の周回軌道で走査して、前記ターゲットへの前記荷電粒子線の照射位置を変化させる荷電粒子線走査部と、前記荷電粒子線走査部と前記ターゲットとの間に配置され、前記荷電粒子線の電流値を検出する、前記荷電粒子線の照射軸を中心とした環状となるように配置された１以上の電流検出部と、前記電流検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部での検出結果に基づいて、前記荷電粒子線走査部よりも前記加速器側での前記荷電粒子線の調整を行うビーム調整部と、を有し、前記異常検出部は、前記荷電粒子線走査部により前記荷電粒子線を走査した際に前記１以上の電流検出部において検出された電流値に基づいて前記荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を検出し、前記ビーム調整部は、前記異常検出部で検出した結果に基づき、前記荷電粒子線の位置又は形状を調整する。
【００１４】
上記の中性子捕捉療法装置によれば、荷電粒子線走査部により前記周回軌道において荷電粒子線を前記所定の周期で走査した際に、複数の電流検出部で検出される電流値に基づいて荷電粒子線の前記ターゲットへの照射位置に係る異常を異常検出部において検出し、その結果に基づいてビーム調整部により荷電粒子線の位置又は形状が調整される。このように、異常検出部において荷電粒子線の異常が検出されてその結果に基づいて荷電粒子線の調整が行われるため、荷電粒子線のターゲットに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、荷電粒子線のターゲットに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させることが可能な中性子捕捉療法装置および核変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の中性子捕捉療法装置の構成を示す図である。
【図２】図１の中性子捕捉療法装置における中性子線生成部を示す概略斜視図である。
【図３】図２に示す電流検出部の概略構成を示す側断面図である。
【図４】図３に示すIV-IV線に沿った横断面図である。
【図５】図２に示す電流検出部の取付構造の一例を示す側断面図である。
【図６】荷電粒子線Ｐの照射位置と電流値Ｉの変化との関係を説明する図である。
【図７】荷電粒子線Ｐの照射位置と電流値Ｉの変化との関係を説明する図である。
【図８】荷電粒子線Ｐの照射位置と電流値Ｉの変化との関係を説明する図である。
【図９】荷電粒子線Ｐの照射位置と電流値Ｉの変化との関係を説明する図である。
【図１０】ターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射位置の異常の有無およびその具体的な内容を特定するためのフロー図である。
【図１１】ターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射位置の異常を特定する際の電流値Ｉの変化を分析する方法について説明する図である。
【図１２】第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置が備える電流検出部の図４に対応した横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
まず、図１及び図２を用いて、第１実施形態に係る中性子捕捉療法装置の概要を説明する。本実施形態に係る中性子捕捉療法装置は、例えば、ホウ素中性子捕捉療法を用いたがん治療を行う中性子捕捉療法装置である。図１及び図２に示すように、中性子捕捉療法装置１Ａは、ホウ素（１０Ｂ）が投与された患者等の被照射体４０へ中性子線Ｎを照射する。
【００１９】
中性子捕捉療法装置１Ａは、加速器１０を備える。加速器１０は、陽子等の荷電粒子を加速して、陽子線（陽子ビーム）を荷電粒子線Ｐとして作り出す加速器である。本実施形態では、加速器１０としてサイクロトロンが採用されている。加速器１０は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｐを生成する能力を有している。なお、加速器１０として、サイクロトロンに代えて、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン又はライナック等の他の加速器を用いてもよい。
【００２０】
加速器１０から出射された荷電粒子線Ｐは、水平型ステアリング１２、４方向スリット１４、水平垂直型ステアリング１６、四重極電磁石１８，１９，２０、９０度偏向電磁石２２、四重極電磁石２４、水平垂直型ステアリング２６、四重極電磁石２８、４方向スリット３０、電流モニタ３２、荷電粒子線走査部３４を順次に通過し、中性子線生成部３６に導かれる。この荷電粒子線Ｐは、中性子線生成部３６においてターゲットＸに照射され、これにより、中性子線Ｎが発生する。中性子線Ｎは、治療台３８上の被照射体４０へ照射される。
【００２１】
水平型ステアリング１２、水平垂直型ステアリング１６，２６は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｐのビーム軸調整を行うものである。同様に、四重極電磁石１８，１９，２０，２４，２８は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｐのビームの発散を抑制するものである。４方向スリット１４，３０は、端のビームを切ることにより、荷電粒子線Ｐのビーム整形を行うものである。
【００２２】
９０度偏向電磁石２２は、荷電粒子線Ｐの進行方向を９０度偏向するものである。なお、９０度偏向電磁石２２には、切替部４２が設けられており、切替部４２によって荷電粒子線Ｐを正規の軌道から外してビームダンプ４４に導くことが可能になっている。ビームダンプ４４は、治療前などにおいて荷電粒子線Ｐの出力確認を行う。
【００２３】
電流モニタ３２は、ターゲットＸに照射される荷電粒子線Ｐの電流値（つまり、電荷，照射線量率）をリアルタイムで測定するものである。電流モニタ３２は、荷電粒子線Ｐに影響を与えずに電流測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ（DC  Current  Transformer）が用いられている。この電流モニタ３２には、コントローラ１００が接続されている。なお、「線量率」とは、単位時間当たりの線量を意味する（以下、同じ）。
【００２４】
コントローラ１００は、制御部１０２、表示部１０４、および、ビーム調整部１０６を含んで構成されている。
【００２５】
制御部１０２は、電流モニタ３２により測定された荷電粒子線Ｐの電流値から中性子線Ｎの照射線量を求め、該照射線量に基づき中性子線Ｎの照射線量を制御するものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成されている。
【００２６】
表示部１０４は、制御部１０２で求められた中性子線Ｎの照射線量を表示するものであり、例えばディスプレイやモニタが用いられている。
【００２７】
ビーム調整部１０６は、後述の電流検出部６０（図２参照）における電流の検出結果に基づいて、荷電粒子線Ｐのターゲットへの照射位置に係る異常を検出する異常検出部としての機能を有する。ビーム調整部１０６による検出の対象となる異常とは、荷電粒子線Ｐのビーム形状の異常、および、ビーム軸の軸ずれである。
【００２８】
また、ビーム調整部１０６は、異常を検出した場合に、加速器１０および加速器１０から出射された荷電粒子線Ｐに係る調整を行う各部（水平型ステアリング１２、４方向スリット１４、水平垂直型ステアリング１６、四重極電磁石１８，１９，２０、９０度偏向電磁石２２、四重極電磁石２４、水平垂直型ステアリング２６、四重極電磁石２８、４方向スリット３０）の少なくとも一部を制御するビーム調整部としての機能を有する。ビーム調整部１０６による制御の対象となる加速器１０および加速器１０から出射された荷電粒子線Ｐに係る調整を行う各部（水平型ステアリング１２、４方向スリット１４、水平垂直型ステアリング１６、四重極電磁石１８，１９，２０、９０度偏向電磁石２２、四重極電磁石２４、水平垂直型ステアリング２６、四重極電磁石２８、４方向スリット３０）は、ビーム調整部１０６からの指示に基づいて、荷電粒子線Ｐの照射位置または形状を調整する。
【００２９】
ビーム調整部１０６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成されている。なお、ビーム調整部１０６において検出された異常に係る情報やビームの調整に係る情報についても、表示部１０４に表示する構成としてもよい。
【００３０】
荷電粒子線走査部３４は、荷電粒子線Ｐを走査し、ターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射制御を行うものである。ここでの荷電粒子線走査部３４は、例えば、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置や、荷電粒子線Ｐのビーム径等を制御する。荷電粒子線走査部３４によって、荷電粒子線Ｐがウォブリング動作をすることにより、又は、荷電粒子線Ｐのビーム径が大きくされることにより、ターゲットＸ上での荷電粒子線Ｐの照射領域が広げられる。なお、ウォブリング動作とは、一定のビーム径の荷電粒子線Ｐのビーム軸を周期的に移動させ、この周期的な移動によってターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射面積を広げる動作をいう。
【００３１】
本実施形態では、荷電粒子線走査部３４による荷電粒子線Ｐのウォブリング動作を後段の電流検出部６０で検出することで、ビーム調整部１０６において荷電粒子線Ｐの異常の検出を行い、その結果に基づいてビームの調整に係る制御を行う。この点については後述する。
【００３２】
中性子線生成部３６は、図２に示すように、荷電粒子線ＰをターゲットＸに照射することにより中性子線Ｎを発生させ、該中性子線Ｎをコリメータ４６を介して出射する。中性子線生成部３６は、荷電粒子線Ｐを輸送するビーム輸送路４８の下流端部に配設されたターゲットＸと、ターゲットＸで発生した中性子線Ｎを減速させる減速材５０と、これらを覆うように設けられた遮蔽体５２と、を含んで構成されている。
【００３３】
ターゲットＸは、荷電粒子線Ｐの照射を受けて中性子線Ｎを発生するものである。ここでのターゲットＸは、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）により形成され、直径１６０ｍｍの円板状を成している。減速材５０は、中性子線Ｎのエネルギを減速させるものであり、例えば異なる複数の材料から成る積層構造とされている。遮蔽体５２は、発生した中性子線Ｎ、及び当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等を外部へ放出されないように遮蔽するものであり、床５４に取り付けられている。なお、ターゲットＸは固体（板状）に限られず、液体であってもよい。
【００３４】
本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１Ａでは、図２に示すように、ビーム輸送路４８の内部に、荷電粒子線Ｐの電流値を検出する電流検出部６０を備える。電流検出部６０は、ビーム輸送路４８の内部において、荷電粒子線走査部３４と中性子線生成部３６との間の位置に配設されている。電流検出部６０には、例えば配線を介してオシロスコープが接続されている。オシロスコープは、電流検出部６０により検出された電流値に対応した波形を表示する。このオシロスコープの波形に基づいて、電流検出部６０により検出された電流値が観測される。
【００３５】
電流検出部６０は、上述のビーム調整部１０６に接続されている。ビーム調整部１０６は、電流検出部６０により検出された荷電粒子線Ｐの電流値に基づいて、ビーム調整部として機能する各部に対して指示を行うことで、荷電粒子線Ｐの調整を制御する。なお、ビーム調整部１０６による具体的な制御方法については、後述する。
【００３６】
次に、電流検出部６０の構成について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。図３は、図２に示す電流検出部６０の概略構成を示す側断面図である。図４は、図３に示すIV-IV線に沿った横断面図である。図３及び図４に示すように、電流検出部６０は、内壁４８ａに沿って、環状に形成されている。
【００３７】
電流検出部６０は、略一定の幅で、内壁４８ａの周方向に沿って延び、内壁４８ａの曲率と略同じ曲率で曲げられた外周面及び内周面を有している。電流検出部６０は、ビーム輸送路４８の軸方向から見て内壁４８ａの内側で輪状を呈している（図４参照）。本実施形態では内壁４８ａは円筒状の形状であるため、電流検出部６０は、真円形に形成されている。電流検出部６０は、ビーム輸送路４８の径方向における中央側の領域には、高電流の荷電粒子線が通過する開口として開口部６０ａを有している。
【００３８】
電流検出部６０の内径は、例えば１４〜１７ｃｍであり、電流検出部６０の外径は、例えば１６〜１９ｃｍである。電流検出部６０は、ビーム輸送路４８内において、例えばターゲットＸから３５ｃｍ程度離れた位置に配置されている。
【００３９】
電流検出部６０は、荷電粒子線Ｐと接触することで、荷電粒子線Ｐの電流を検出する。電流検出部６０は、導電性を有し、且つ熱に溶融し難い物質によって形成されている。例えば、電流検出部６０は、グラファイト等の炭素材、又は純銅等によって形成されている。
【００４０】
図３に示すように、ビーム輸送路４８の内部を通過する荷電粒子線Ｐの分布には、電流値（照射線量率）が大きい高電流領域Ｒ１と、電流値（照射線量率）が小さい低電流領域Ｒ２とが含まれている。低電流領域Ｒ２は、高電流領域Ｒ１の周囲を囲繞しており、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常な状態の場合において、高電流領域Ｒ１よりも内壁４８ａに近い領域である。
【００４１】
高電流領域Ｒ１は、例えば１〜１．５ｍＡ程度の電流値の領域である。低電流領域Ｒ２は、例えば２〜３μＡ程度の電流値の領域である。すなわち、低電流領域Ｒ２は、高電流領域Ｒ１の電流値の例えば約０．２％程度の大きさの電流値の領域である。
【００４２】
電流検出部６０は、内壁４８ａ側からビーム輸送路４８の内部に向かって突出するように設置されている。すなわち、電流検出部６０の内径は、少なくとも内壁４８ａの内径よりも小さく設定されていることにより、ビーム輸送路４８へ電流検出部６０が内周側へ張り出したような構成となる。これにより、電流検出部６０の環状の端面が、荷電粒子線Ｐの検出面としてビーム輸送路４８内に露出した状態で配置されるような構成となる。
【００４３】
電流検出部６０は、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常な状態において低電流領域Ｒ２の荷電粒子線Ｐが接触するように形成されている。電流検出部６０は、低電流領域Ｒ２の荷電粒子線Ｐが接触することにより、当該荷電粒子線Ｐの微小な電流値を検出する。
【００４４】
例えば、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常な状態において荷電粒子線走査部３４により荷電粒子線Ｐのビーム径が広げられている場合には、電流検出部６０は、電流検出部６０における周方向のどの位置でも常に低電流領域Ｒ２の荷電粒子線Ｐと接触するように形成されている。また、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常な状態において荷電粒子線走査部３４により荷電粒子線Ｐがウォブリング動作をしている場合には、電流検出部６０は、電流検出部６０における周方向のいずれかの位置で低電流領域Ｒ２の荷電粒子線Ｐと接触するように形成されている。
【００４５】
電流検出部６０は、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常な状態において高電流領域Ｒ１の荷電粒子線Ｐとは接しないように形成されている。荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常な状態において、高電流領域Ｒ１の荷電粒子線Ｐは、電流検出部６０の開口部６０ａ内を通過する。
【００４６】
続いて、電流検出部６０の取付構造の一例について、図５を参照して説明する。図５は、図２に示す電流検出部６０の取付構造の一例を示す側断面図である。図５に示すように、電流検出部６０は、ビーム輸送路４８の内壁４８ａに形成された突部４８ｂに、絶縁部材５を介して取り付けられている。電流検出部６０は、突部４８ｂとの間に絶縁部材５を挟んだ状態で、ネジ３によって突部４８ｂに取り付けられている。すなわち、電流検出部６０は、ビーム輸送路４８の内壁４８ａとは絶縁された状態で設置されている。電流検出部６０と突部４８ｂとの固定箇所は、ビーム輸送路４８が延びている方向から見て、それぞれ間隔を空けて複数設けられている。なお、内壁４８ａと電流検出部６０の外周面とは、内壁４８ａと電流検出部６０とを絶縁するために離間している。
【００４７】
次に、電流検出部６０により検出された電流値に基いたビーム調整部１０６による異常検出および検出結果に基づくビームの調整方法について詳細に説明する。
【００４８】
ビーム調整部１０６は、図２に示すように、荷電粒子線走査部３４におけるウォブリング動作に係る制御の情報と、電流検出部６０において検出された情報と、に基づいて、ビームの形状および軸ずれに係る評価を行う。そして、その結果に基づいてビームの形状および軸に係る調整に係る制御を行う。
【００４９】
荷電粒子線走査部３４による荷電粒子線Ｐのウォブリング動作に係る制御とは、一定のビーム径の荷電粒子線Ｐのビーム軸を周期的に移動させることで、ターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射位置を周期的に変化させる制御である。より具体的には、本来の荷電粒子線Ｐのビーム軸を中心とした所定の径の円形（真円形）の経路を荷電粒子線Ｐのビーム軸が周回するように、電磁石等を用いてビーム軸の制御を行っている。したがって、荷電粒子線Ｐは、ビーム軸が所定の周期Ｔで円形の経路を周回することで、周期的に照射位置が変更される。
【００５０】
ビーム調整部１０６は、この荷電粒子線走査部３４における荷電粒子線Ｐの照射位置の変更周期Ｔに係る情報を荷電粒子線走査部３４から取得する。すなわち、ビーム調整部１０６は、荷電粒子線走査部３４から、時刻ｔにおける荷電粒子線Ｐの照射位置の制御に係る情報を取得する。また、ビーム調整部１０６は、電流検出部６０から、時刻ｔにおいて検出した電流値に係る情報を取得する。ビーム調整部１０６は、これらを組み合わせて、荷電粒子線Ｐの形状に異常があるかを評価する。
【００５１】
図６〜図９を参照しながら、具体的に説明する。
【００５２】
荷電粒子線走査部３４による荷電粒子線Ｐのビーム軸の周回経路は、本来のビーム軸である照射軸（荷電粒子線走査部３４によるビーム軸の制御が無い場合のビーム軸）となるビーム輸送路の中心軸を中心とした円周経路となっている。荷電粒子線Ｐのビーム軸を中心とする荷電粒子線Ｐの照射位置も上記の周回経路に対応するものとなる。また、ターゲットＸに対する照射位置が正常な荷電粒子線Ｐのビーム形状は真円となっている。したがって、ビーム形状およびビーム軸が正常である（すなわち、ビーム形状が真円形状であって、ビーム軸の軸ずれ等が発生していない）荷電粒子線Ｐを荷電粒子線走査部３４によりウォブリング動作させた場合、荷電粒子線Ｐの外周形状は、ビーム輸送路の中心の本来のビーム軸を中心とする真円となるはずである。
【００５３】
図６（Ａ）は、ターゲットＸに対する照射位置が正常状態にある荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合の荷電粒子線Ｐの照射範囲を示したものである。図６（Ｂ）は、正常な荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合に電流検出部６０において検出される電流値Ｉの変化を示したものである。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す例では、荷電粒子線Ｐを上記の周回経路に沿って周期Ｔで右回りに周回させた状態を示している。図６（Ａ）では、荷電粒子線Ｐのビーム軸の周回経路Ｃ１を模式的に示している（周回経路Ｃ１の径は、図６に示すよりも大きい場合もある）。時刻ｔ＝０では、荷電粒子線Ｐのビーム軸が、ビーム輸送路４８の中心Ｃを中心とした周回経路Ｃ１のうち、中心Ｃに対して上方となる位置となるように荷電粒子線走査部３４により制御されている。時刻ｔ＝Ｔ／４では、荷電粒子線Ｐのビーム軸が、ビーム輸送路４８の中心Ｃを中心とした周回経路Ｃ１のうち、中心Ｃに対して右側となる位置となるように荷電粒子線走査部３４により制御されている。また、時刻ｔ＝Ｔ／２では、荷電粒子線Ｐのビーム軸が、ビーム輸送路４８の中心Ｃを中心とした周回経路Ｃ１のうち、中心Ｃに対して下方となる位置となるように荷電粒子線走査部３４により制御されている。時刻ｔ＝３Ｔ／４では、荷電粒子線Ｐのビーム軸が、ビーム輸送路４８の中心Ｃを中心とした周回経路Ｃ１のうち、中心Ｃに対して左側となる位置となるように荷電粒子線走査部３４により制御されている。
【００５４】
荷電粒子線Ｐのビーム軸を周回経路に沿って１周させることで荷電粒子線Ｐの照射位置を変化させた場合の荷電粒子線Ｐの外形Ｓは、ビーム輸送路４８の中心Ｃを中心とした円形となる。この場合、周回経路に沿って周回する荷電粒子線Ｐの照射位置と、電流検出部６０とが重なる位置が、荷電粒子線Ｐの照射位置に関わらず一定となっている。したがって、荷電粒子線Ｐのビーム軸が周回経路のどの位置にあったとしても、電流検出部６０において検出される電流値は変わらない。したがって、図６（Ｂ）に示すように、時刻ｔが０〜Ｔに変化する間、電流検出部６０において検出される電流値Ｉは一定となる。
【００５５】
次に、図７（Ａ）に示すようにビーム形状が変化した場合を考える。図７（Ａ）は、ビーム形状が扁平円形状となった荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合の荷電粒子線Ｐの照射範囲を示したものである。図７（Ｂ）は、上記の荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合に電流検出部６０において検出される電流値Ｉの変化を示したものである。
【００５６】
図７（Ａ）に示すように、ビーム形状が真円と比較して横長に変形した変形状になったとする。この変形した荷電粒子線Ｐのビーム軸を周回経路に沿って１周させて荷電粒子線Ｐの照射位置を変化させた場合の荷電粒子線Ｐの外形Ｓは、ビーム形状と同様に、ビーム輸送路４８の中心Ｃを中心とした横長の扁平円形状となる。この場合、周回経路に沿って周回する荷電粒子線Ｐの照射位置と、電流検出部６０とが重なる領域の大きさが、荷電粒子線Ｐの照射位置に応じて変化する。
【００５７】
具体的には、図７（Ａ）に示すように、ｔ＝Ｔ／４およびｔ＝３Ｔ／４の近傍では、電流検出部６０と荷電粒子線Ｐとが重なる面積が大きくなるため、図７（Ｂ）に示すように、電流検出部６０が検出する電流値Ｉが大きくなり、ｔ＝Ｔ／４およびｔ＝３Ｔ／４で最大となる。一方、ｔ＝Ｔ／２およびｔ＝Ｔの近傍では、電流検出部６０と荷電粒子線Ｐとが重なる面積が小さくなるため、電流検出部６０が検出する電流値Ｉが小さくなり、ｔ＝Ｔ／２およびｔ＝Ｔで最小となる。
【００５８】
このように、ビーム形状が真円から扁平円形状に変化した場合には、間隔をＴ／２として２つの電流値Ｉのピーク（点）が生じる。すなわち、周回軌道における周回の周期に対する１／２の周期で、最大値となる点（ピーク：極大点）が繰り返し出現する。ピークが生じる位置は、どの方向にビームの長辺が生じているかに応じて変化する。荷電粒子線Ｐのビーム軸が本来の位置からずれていない場合には、２つのピークにおける電流値Ｉの最大値は、図７（Ｂ）に示すように略同一となる。
【００５９】
次に、荷電粒子線Ｐのビーム軸が本来のビーム軸の位置（ビーム輸送路４８の中心Ｃ）からずれた（移動した）場合を考える。図８（Ａ）は、ビーム軸がビーム輸送路４８の中心から左へずれた状態の荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合の荷電粒子線Ｐの照射範囲を示したものである。図８（Ｂ）は、上記の荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合に電流検出部６０において検出される電流値Ｉの変化を示したものである。
【００６０】
上記のように、荷電粒子線Ｐのビーム形状が変形しておらず、ビーム軸のみがビーム輸送路４８の中心Ｃから左へ移動したとする。このビーム軸が本来の位置からずれている荷電粒子線Ｐのビーム軸を周回経路に沿って１周させて荷電粒子線Ｐの照射位置を変化させた場合の荷電粒子線Ｐの外形Ｓは、図８（Ａ）に示すように、ビーム輸送路４８の中心Ｃではなくずれた位置を中心とした真円形状となる。この場合、周回経路に沿って周回する荷電粒子線Ｐの照射位置と、電流検出部６０とが重なる領域の大きさが、荷電粒子線Ｐの照射位置に応じて変化する。
【００６１】
具体的には、図８（Ａ）に示すように、ｔ＝Ｔ／２〜Ｔの間で、電流検出部６０と荷電粒子線Ｐとが重なる面積が大きくなるため、図８（Ｂ）に示すように、電流検出部６０が検出する電流値Ｉが大きくなり、ｔ＝３Ｔ／４で最大となる。一方、０〜Ｔ／２の間は、電流検出部６０と荷電粒子線Ｐとが重なる面積が小さくなるため、電流検出部６０が検出する電流値Ｉが小さくなり、ｔ＝Ｔ／４で最小となる。
【００６２】
このように、ビーム軸が本来の位置（ビーム輸送路４８の中心Ｃ）からずれた場合には、ずれた方向に応じて、大きな１つの電流値Ｉの最大値の点（ピーク：極大点）が生じ、当該ピークに対して間隔Ｔ／２を空けて、最小値の点（下向きのピーク：極小点）が生じる。すなわち、周回軌道における周回の周期に対する１／２の周期で、最大値の点と最小値の点とが交互に出現する。ピークが生じる位置は、ビーム軸の軸ずれ方向に応じて変化する。また、軸ずれ量に応じてピークの大きさが変わる。
【００６３】
次に、荷電粒子線Ｐのビーム形状が変形し、且つ、ビーム軸が本来のビーム軸の位置（ビーム輸送路４８の中心Ｃ）からずれた（移動した）場合を考える。図９（Ａ）は、ビーム形状が横長の扁平円形状となり、且つ、ビーム軸がビーム輸送路４８の中心から右へずれた状態の荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合の荷電粒子線Ｐの照射範囲を示したものである。図９（Ｂ）は、上記の荷電粒子線Ｐをウォブリング動作させた場合に電流検出部６０において検出される電流値Ｉの変化を示したものである。
【００６４】
上記のように、荷電粒子線Ｐのビーム形状が変形しておらず、ビーム軸のみがビーム輸送路４８の中心Ｃから左へ移動したとする。このビーム形状が変形し、ビーム軸が本来の位置からずれている荷電粒子線Ｐのビーム軸を周回経路に沿って１周させて荷電粒子線Ｐの照射位置を変化させた場合の荷電粒子線Ｐの外形Ｓは、図９（Ａ）に示すように、ビーム輸送路４８の中心Ｃではなくずれた位置を中心とした扁平円形状となる。この場合、周回経路に沿って周回する荷電粒子線Ｐの照射位置と、電流検出部６０とが重なる領域の大きさが、荷電粒子線Ｐの照射位置に応じて変化する。
【００６５】
具体的には、図９（Ａ）に示すように、ｔ＝０〜Ｔ／２の間で、電流検出部６０と荷電粒子線Ｐとが重なる面積が大きくなるため、図９（Ｂ）に示すように、電流検出部６０が検出する電流値Ｉが大きくなり、ｔ＝Ｔ／２で最大となる。一方、Ｔ／２〜Ｔの間は、電流検出部６０と荷電粒子線Ｐとが重なる面積が小さくなるため、電流検出部６０が検出する電流値Ｉが小さくなる。ただし、ビームの形状が扁平となっているため、ｔ＝３Ｔ／４においても、小さなピークが形成される。
【００６６】
このように、ビーム形状が扁平となり、且つ、ビーム軸が本来の位置（ビーム輸送路４８の中心Ｃ）からずれた場合には、図７および図８で説明した電流値Ｉの変化を組み合わせた状態となる。
【００６７】
ビーム調整部１０６では、上記のように時刻ｔにおける電流値Ｉの変化から、ビーム形状の変化およびビーム軸のずれを検出する。また、上記したようにビームの形状がどのように変化しているか、および、ビーム軸がどのようにずれているかについても、電流値Ｉの変化から求めることができる。したがって、ビーム調整部１０６は、荷電粒子線Ｐの異常を特定し、その異常を修正するための調整を行う。
【００６８】
図１０および図１１を参照しながら、ビーム調整部１０６において荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置の異常の有無の特定および荷電粒子線Ｐの調整に係る具体的な手順について説明する。図１０は、ターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射位置の異常の有無およびその具体的な内容を特定する（異常を検出する）ためのフロー図である。図１１は、ターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射位置の異常を特定する際の電流値Ｉの変化を分析する方法について説明する図である。ビーム調整部１０６は、荷電粒子線走査部３４におけるウォブリング動作に係る情報（時刻ｔにおいてビーム位置をどの方向に移動させているかを特定する情報）を保持し、電流検出部６０から時刻ｔにおける電流値Ｉの検出情報を取得する、とする。本実施形態では、図６〜図９に示したように、荷電粒子線Ｐのビーム軸の中心がｔ＝０に周回経路Ｃ１の最上位にあるとして、右回りで周回経路Ｃ１を周期Ｔで１周するように荷電粒子線走査部３４がウォブリング動作を制御する場合について説明する。なお、図１０に示すフロー図は一例であり、図１０に示す手順に限定されるものではない。
【００６９】
まず、ビーム調整部１０６では、ｔ＝０（またはそのＮ周期後）からの１周期に係る電流値Ｉの変化に係る情報を取得する。そして、１周期間の電流値Ｉに変化があり、最大値のピーク（極大点）が存在するか否かを確認する（Ｓ０１）。ピークが存在しない場合（Ｓ０１−ＮＯ）は、荷電粒子線Ｐに異常がないため、荷電粒子線Ｐに係る制御は行わない。一方、ピークが存在する場合（Ｓ０１−ＹＥＳ）は、荷電粒子線Ｐに何らかの異常があるため、電流値Ｉに係るデータの解析を行う。
【００７０】
まず、１周期Ｔ分の電流値Ｉを解析して、２つの領域のピーク値を得る（Ｓ０２）。具体的には、図１１（Ａ）に示すように、１周期Ｔ分（時刻ｔ＝０〜Ｔ）の電流値Ｉに係るデータを２つの時間帯Ａ，Ｂに分割する。時間帯Ａは、ｔ＝０〜３Ｔ／８，７Ｔ／８〜Ｔ（ｔ＝−Ｔ／８〜３Ｔ／８に対応）であり、時間帯Ｂは、ｔ＝３Ｔ／８〜７Ｔ／８である。時間帯Ａ，ＢのいずれもＴ／２の時間幅を有するデータとなる。電流値Ｉに係るデータを２つの時間帯Ａ，Ｂに分割した後、各時間帯での電流値Ｉのピーク（極大点）を特定し、各ピークでの電流値ＩをそれぞれＩＡ，ＩＢとする。
【００７１】
ここで、ビーム調整部１０６では、ＩＡ＝ＩＢであるかを判定する（Ｓ０３）。ＩＡ＝ＩＢである場合（Ｓ０３−ＹＥＳ）には、電流値Ｉの変化には最大値の点（ピーク）が存在するが、２つの時間帯Ａ，Ｂにおけるピーク値が同じであるため、図７に示す例と同様にピーク形状に異常が発生すると判定する。
【００７２】
そこで、ピーク形状の異常が具体的にどのように生じているかを判定するためにさらなるデータ解析を行う（Ｓ０４）。具体的には、図１１（Ｂ）に示すように、２つの時間帯Ａ，Ｂの電流値Ｉに係るデータをそれぞれ２つに分割し、時間帯１，２，３，４とする。時間帯１は、ｔ＝０〜Ｔ／８，７Ｔ／８〜Ｔ（ｔ＝−Ｔ／８〜Ｔ／８に対応）であり、時間帯２は、ｔ＝Ｔ／８〜３Ｔ／８である。また、時間帯３は、ｔ＝３Ｔ／８〜〜５Ｔ／８であり、時間帯４は、ｔ＝５Ｔ／８〜７Ｔ／８である。時間帯１〜４のいずれもＴ／４の時間幅を有するデータとなる。電流値Ｉに係るデータを４つの時間帯１〜４に分割した後、各時間帯での電流値Ｉのピーク（極大点）を特定し、各ピークでの電流値ＩをそれぞれＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４とする。
【００７３】
ここで、ビーム調整部１０６では、Ｉ１＞Ｉ２であるかを判定する（Ｓ０５）。Ｉ１＞Ｉ２である場合（Ｓ０５−ＹＥＳ）には、ビーム形状が縦長に変形している扁平円形状であると判定し、ピーク値Ｉ１に応じて変形要素の調整を行う（Ｓ０６）。一方、Ｉ１＞Ｉ２ではない場合（Ｓ０５−ＮＯ）には、ビーム形状が横長に変形している扁平円形状であると判定し、ピーク値Ｉ２に応じて変形要素の調整を行う（Ｓ０７）。
【００７４】
なお、扁平円形状となっている場合には、ビーム調整部１０６は、例えば、四重極電磁石１８，１９，２０，２４，２８等に対してビーム形状の調整に係る制御を行う。また、加速器１０に対してビームの形状の調整に係る制御を行う場合も考えられる。ビーム調整部１０６では、ビーム形状の変形に影響すると想定される電磁石または加速器１０等の情報を予め保持しておき、どのような異常が発生しているかおよびその異常の大きさ（例えば、変形量）等に応じて、荷電粒子線走査部３４よりも前段の各部を制御することでビーム形状の補正を行う。
【００７５】
次に、ビーム調整部１０６では、ＩＡ＝ＩＢであるかを判定した（Ｓ０３）結果、ＩＡ＝ＩＢではない場合（Ｓ０３−ＮＯ）には、２つの時間帯Ａ，Ｂにおける電流値Ｉのピーク値（最大値）が同じではないため、ビーム軸に異常が発生すると判定する。
【００７６】
そこで、ビーム軸の異常が具体的にどのように生じているかを判定するためにさらなるデータ解析を行う（Ｓ０８）。具体的には、図１１（Ｂ）に示すように、２つの時間帯Ａ，Ｂの電流値Ｉに係るデータをそれぞれ２つに分割し、時間帯１，２，３，４とする。時間帯１は、ｔ＝０〜Ｔ／８，７Ｔ／８〜Ｔ（ｔ＝−Ｔ／８〜１Ｔ／８に対応）であり、時間帯２は、ｔ＝Ｔ／８〜３Ｔ／８である。また、時間帯３は、ｔ＝３Ｔ／８〜〜５Ｔ／８であり、時間帯４は、ｔ＝５Ｔ／８〜７Ｔ／８である。時間帯１〜４のいずれもＴ／４の時間幅を有するデータとなる。電流値Ｉに係るデータを４つの時間帯１〜４に分割した後、各時間帯での電流値Ｉのピーク（極大点）を特定し、各ピークでの電流値ＩをそれぞれＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４とする。
【００７７】
ここで、ビーム調整部１０６では、Ｉ１＞Ｉ２であるかを判定する（Ｓ０９）。Ｉ１＞Ｉ２ではない場合（Ｓ０５−ＮＯ）には、ビーム軸は左右方向に偏りが生じている（左右の何れかにずれている）と判断する（Ｓ１０）。そして、左右のどちらにずれているかを判定するために、Ｉ２＞Ｉ４であるかを判定する（Ｓ１１）。Ｉ２＞Ｉ４ではない場合（Ｓ１１−ＮＯ）には、ビーム軸がＩ４側（ｔ＝３Ｔ／４側）、すなわち左側に偏っていると判定し、ピーク値Ｉ４に応じて変形要素の調整を行う（Ｓ１２）。一方、Ｉ２＞Ｉ４である場合（Ｓ１１−ＹＥＳ）には、ビーム軸がＩ２側（ｔ＝Ｔ／４側）、すなわち右側に偏っていると判定し、ピーク値Ｉ２に応じて変形要素の調整を行う（Ｓ１３）。
【００７８】
次に、ビーム調整部１０６において、Ｉ１＞Ｉ２であるか判定した（Ｓ０９）結果、Ｉ１＞Ｉ２である場合（Ｓ０５−ＹＥＳ）には、電流値Ｉからビーム軸は上下方向に偏りが生じている（上下の何れかにずれている）と判断する（Ｓ１４）。そして、上下のどちらにずれているかを判定するために、Ｉ１＞Ｉ３であるかを判定する（Ｓ１５）。Ｉ１＞Ｉ３ではない場合（Ｓ１５−ＮＯ）には、電流値Ｉに基づいてビーム軸がＩ３側（ｔ＝Ｔ／２側）、すなわち下側に偏っていると判定し、ピーク値Ｉ３に応じて変形要素の調整を行う（Ｓ１６）。一方、Ｉ１＞Ｉ３である場合（Ｓ１５−ＹＥＳ）には、電流値Ｉに基づいてビーム軸がＩ１側（ｔ＝０側）、すなわち上側に偏っていると判定し、ピーク値Ｉ１に応じて変形要素の調整を行う（Ｓ１７）。
【００７９】
なお、ビーム軸の位置にずれが生じている場合には、ビーム調整部１０６は、例えば、水平型ステアリング１２、水平垂直型ステアリング１６，２６等に対してビーム軸の調整に係る制御を行う。また、加速器１０に対してビームの軸の調整に係る制御を行う場合も考えられる。ビーム調整部１０６では、ビーム軸の移動に影響すると想定されるステアリングまたは加速器１０等の情報を予め保持しておき、どのような異常が発生しているかおよびその異常の大きさ（例えば、軸ずれ量）等に応じて、荷電粒子線走査部３４よりも前段の各部を制御することでビーム軸の位置の補正を行う。
【００８０】
なお、一連の処理（Ｓ０１〜Ｓ１７）は、繰り返し行われる。したがって、ビーム形状およびビーム軸の両方に異常がある場合には、例えば、最初のビームに係る分析および補正により、上記の上下方向または左右方向のビーム軸の軸ずれの補正（Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１７）により、軸ずれは補正される。補正後は、軸ずれに係る異常は解消されるが、ビーム形状に係る異常は依然として残っていると考えられる。そこで、ビーム形状の異常のみを検出（Ｓ０３−ＹＥＳ）することになり、ビーム形状に係る調整を行うことができる。このように、一連の処理（Ｓ０１〜Ｓ１７）を繰り返すことで、ビーム形状およびビーム軸の調整を行うことができる。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１Ａによれば、荷電粒子線走査部３４により周回軌道において荷電粒子線Ｐを所定の周期Ｔで走査した際に、電流検出部６０で検出される電流値Ｉの変化に基づいて荷電粒子線ＰのターゲットＸへの照射位置に係る異常を異常検出部としてのビーム調整部１０６において検出し、その結果に基づいてビーム調整部１０６により荷電粒子線の位置又は形状が調整される。このように、荷電粒子線Ｐの異常が検出されてその結果に基づいて荷電粒子線の調整が行われるため、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させることが可能となる。
【００８２】
また、異常検出部としてのビーム調整部１０６では、電流検出部６０で検出される電流値Ｉが周期的に変化し、且つ、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で電流値Ｉの最大値となる点（極大点）が存在する場合に、荷電粒子線Ｐの形状に異常があると判断する構成とする。このような構成とすることで、荷電粒子線の形状の異常をビーム調整部１０６（異常検出部）において適切に検出し、その結果に基づいてビーム調整部１０６による形状の調整を適切に行うことができる。
【００８３】
また、異常検出部としてのビーム調整部１０６では、電流検出部６０で検出される電流値Ｉが周期的に変化し、且つ、一の周期中に当該周期に対して１／２の周期で電流値Ｉの最大値となる点（極大点）と、電流値Ｉの最小値となる点（極小点）と、が存在する場合に、荷電粒子線Ｐの位置に異常があると判断する。このような構成とすることで、荷電粒子線の位置の異常をビーム調整部１０６（異常検出部）において適切に検出し、その結果に基づいてビーム調整部１０６による位置の調整を適切に行うことができる。
【００８４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置の構成について説明する。本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。
【００８５】
本実施形態に係る中性子捕捉療法装置１Ｂは、第１実施形態同様、加速器１０と、ターゲットＸと、ビーム輸送路４８と、を備えている（図１参照）。この中性子捕捉療法装置１Ｂは、電流検出部を複数備えている点で、第１実施形態に係る中性子捕捉療法装置１Ａとは異なる。以下、図１２を参照して、本実施形態に係る電流検出部の構成を説明する。図１２は、第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置１Ｂが備える電流検出部の図４に対応した横断面図である。
【００８６】
図１２に示すように、第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置１Ｂは、例えば内壁４８ａに沿って４つの電流検出部６１を備えている。電流検出部６１は、環状となるように配置されている。隣接する電流検出部６１の間は、それぞれ絶縁部材５によって絶縁されている。各電流検出部６１は、それぞれで接触した低電流領域Ｒ２の荷電粒子線Ｐの電流値を検出する。
【００８７】
第２実施形態に係る中性子捕捉療法装置１Ｂでは、中性子捕捉療法装置１Ａと同様に、荷電粒子線走査部３４において荷電粒子線Ｐの照射位置を周期的に変化させた際に電流検出部６１において検出された電流値Ｉに係る情報が異常検出部としてのビーム調整部１０６に送られ、ビーム調整部１０６において異常の有無に係る評価が行われる。
【００８８】
ただし、中性子捕捉療法装置１Ａでは、ビーム調整部１０６において１つの電流検出部６０からの電流値Ｉの変化を評価していたのに対して、中性子捕捉療法装置１Ｂでは、ビーム調整部１０６において複数の電流検出部６１からの電流値Ｉの情報を組み合わせて、荷電粒子線Ｐの位置および形状に係る異常の有無が評価される。この場合に、中性子捕捉療法装置１Ｂでは、荷電粒子線走査部３４からの情報は無くても、異常の有無に係る評価を行うことができる。
【００８９】
中性子捕捉療法装置１Ｂのように、複数の電流検出部６１が環状に配置されている場合、荷電粒子線走査部３４による荷電粒子線Ｐの走査が行われると、複数の電流検出部６１のうち一部の電流検出部６１に対してのみ荷電粒子線Ｐが照射される。また、複数の電流検出部６１は互いに異なる位置に配置されている。したがって、ビーム調整部１０６では、荷電粒子線走査部３４における走査の周期を把握しなくても、複数の電流検出部６１からの電流値Ｉの情報に基づいて、荷電粒子線Ｐがどのように走査されているかを把握することができる。したがって、ターゲットＸに対する荷電粒子線Ｐの照射位置に異常がある場合には、中性子捕捉療法装置１Ｂにおいても中性子捕捉療法装置１Ａと同様にビーム調整部１０６において、荷電粒子線ＰのターゲットＸへの照射位置に係る異常を異常検出部としてのビーム調整部１０６において検出し、その結果に基づいてビーム調整部１０６により荷電粒子線の位置又は形状が調整される。このように、荷電粒子線Ｐの異常が検出されてその結果に基づいて荷電粒子線の調整が行われるため、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させることが可能となる。
【００９０】
なお、中性子捕捉療法装置１Ｂのビーム調整部１０６における異常の検出およびビームの調整に係る制御の具体的な手順は、中性子捕捉療法装置１Ａと同様とすることができる。
【００９１】
また、複数の電流検出部６１を配置する場合、例えば、４つの電流検出部６１を環状に配置することで、荷電粒子線Ｐの位置又は形状の異常を適切に検出することができる。ただし、電流検出部６１の数は４つより多くてもよい。その場合、荷電粒子線Ｐの位置又は形状の異常をより詳細に解析することができる。また、電流検出部６１の数が少ない場合であっても、電流検出部６１の配置や形状等を工夫することで、荷電粒子線Ｐの位置又は形状の異常の検出が可能となる。したがって、配置される電流検出部６１の数は１以上であれば、特に限定されない。
【００９２】
以上、本実施形態の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００９３】
上記実施形態においてビーム輸送路４８に設けられている電流検出部６０，６１は、情報の信頼性を高めるためにビーム輸送路４８に沿って複数配置されていてもよい。
【００９４】
上記実施形態においては、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が異常状態である場合の制御をビーム調整部１０６により行うとしたが、これに限られない。例えば、中性子捕捉療法装置１Ａ，１Ｂでは荷電粒子線Ｐの異常を検出すると共に、ビームを調整するために必要な情報（例えば、異常がどの程度発生しているかを示す情報）を出力する構成として、中性子捕捉療法装置１Ａ，１Ｂの操作者が、荷電粒子線Ｐのビームの調整に係る電磁石の設定変更等の作業を行う構成としてもよい。
【００９５】
上記実施形態においては、中性子捕捉療法装置１Ａ，１Ｂについて述べたが、これに代えて、核破砕反応を利用した核変換装置であってもよい。核変換装置には、例えば放射性同位元素製造装置も含まれる。この場合、核変換装置は、中性子捕捉療法装置１Ａ，１Ｂと同様に、荷電粒子線Ｐを出射する加速器１０と、荷電粒子線Ｐの照射を受けて核破砕反応により種々の原子核又は中性子を発生させるターゲットＸと、加速器１０から出射された荷電粒子線Ｐを輸送するビーム輸送路４８と、荷電粒子線Ｐの電流値を検出する電流検出部６０と、を備え、電流検出部６０は、ビーム輸送路４８の内部に、内壁４８ａとは絶縁された状態で内壁４８ａに沿って設置されている。このような核変換装置においても、中性子捕捉療法装置１Ａ，１Ｂと同様に、荷電粒子線Ｐの異常が検出されてその結果に基づいて荷電粒子線の調整が行われるため、荷電粒子線ＰのターゲットＸに対する照射位置が正常かどうかを検出し、異常であることを検出した場合に復帰させることが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１Ａ，１Ｂ…中性子捕捉療法装置、１０…加速器、４８…ビーム輸送路、６０，６１…電流検出部、１０６…ビーム調整部、Ｐ…荷電粒子線、Ｎ…中性子線、Ｘ…ターゲット。
【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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