(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射して発生させたプラズマからイオンビームを引き出すレーザイオン源と、
前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、
前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、
前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、
前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、
を備え、
前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とするイオン加速装置。
【請求項２】
前記レーザイオン源は、架台上に設置され、この架台が絶縁部により支持されており、前記接続部に絶縁管を接続したことを特徴とする請求項１に記載のイオン加速装置。
【請求項３】
前記架台上にレールが敷設され、このレールに沿って前記レーザイオン源を移動可能としたことを特徴とする請求項２に記載のイオン加速装置。 
【請求項４】
前記レーザイオン源には、このレーザイオン源を前記レールに沿って移動させる駆動シャフトと、この駆動シャフトを駆動するシャフト駆動機構とが取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載のイオン加速装置。
【請求項５】
前記イオンビームの軸方向に沿って前記レーザイオン源の移動を案内するガイド板を設置したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のイオン加速装置。
【請求項６】
前記距離計の計測結果に基づいて前記シャフト駆動機構を駆動制御し、前記線形加速器に対する前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った距離を制御する第１制御部を設けたことを特徴とする請求項４に記載のイオン加速装置。
【請求項７】
前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動方向と直交する方向に位置調整する押しねじを複数設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のイオン加速装置。
【請求項８】
前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動方向と直交する方向の位置を計測する位置センサを設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のイオン加速装置。
【請求項９】
前記位置センサの計測結果に基づいて駆動モータを駆動制御し、前記線形加速器に対する前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動方向と直交する方向の位置を制御する第２制御部を設けたことを特徴とする請求項８に記載のイオン加速装置。
【請求項１０】
レーザ光を照射して発生させたプラズマからイオンビームを引き出すレーザイオン源と、
前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、
前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、
前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、
前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、
前記線形加速器のイオンビームが輸送され、このイオンビームを周回させて所定のエネルギーまで加速するシンクロトロンと、
前記シンクロトロンにより加速されたイオンビームを取り出す取出し機器と、
前記取出し機器により取り出されたイオンビームを照射対象に照射する照射装置と、を備え、
前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とする粒子線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イオン源から引き出されたイオンビームを加速するイオン加速装置及びこれを用いた粒子線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン源には、レーザを用いたレーザイオン源がある。このレーザイオン源は、プラズマ中に含まれるイオンをプラズマのまま輸送し、そのイオンを引き出す際に加速することで、イオンビームを作り出す装置である（例えば、特許文献１、２参照）。したがって、レーザイオン源は、ターゲットにレーザ光を照射することにより、イオンを発生させることが可能であり、大電流、多価イオンを発生させるのに有利であることから、重粒子線治療装置に適用されている。
【０００３】
具体的に、図９に示すように、レーザイオン源２は、レーザ発信器１ａから出射されたレーザ光１を図示しない複数のミラーを経て集光レンズにより集光してターゲット２ａ上に照射する。このターゲット２ａ上に集光したレーザ集光点では、ターゲット２ａの微小部分が高温に熱せられる。この高温に熱せられた部分がプラズマ化し、レーザアブレーションプラズマ２ｂが生成される。
【０００４】
このレーザアブレーションプラズマ２ｂは、輸送管２ｃで輸送され、この輸送管２ｃと、接地電位の高周波四重極型線形加速器（Radio Frequency Quadrupole、以下、ＲＦＱと称す）５、ドリフトチューブ型線形加速器（Drift Tube Linac、以下、ＤＴＬと称す）１３との電位差により必要とするイオンのみが加速されて、イオンビーム６となってＲＦＱ５、ＤＴＬ１３に入射される。そして、イオンビーム６は、ＲＦＱ５、ＤＴＬ１３によってエネルギーが高められ、さらにその下流側に設置した図示しないシンクロトロンへ入射される。なお、レーザイオン源２とＲＦＱ５は、接続部２ｄによって接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７１３５２４号公報
【特許文献２】特開２００９−３７７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したレーザイオン源２とＲＦＱ５との間に、輸送管２ｃ以外の電場、磁場によるビーム軌道調整要素を設けない場合、図１０に示すようにレーザイオン源２から引き出されるイオンビーム６は、輸送管２ｃの先端形状（例えば、孔の大きさ、先端部の肉厚）や、輸送管２ｃとＲＦＱ５の構成要素（ＲＦＱ電極５ａ及びＲＦＱ端板５ｂ）との位置関係によりビーム軌道が決定され、ビームサイズ及び収束性を制御することができないという課題がある。
【０００７】
そのため、レーザイオン源２から引き出される引出電流値や価数比等に変更があった場合には、ＲＦＱ５のアクセプタンス（受け取れるビームの径と発散角が設計から決定されている）に合わせるように入射させることができない。その結果、ＲＦＱ５で加速可能なイオン数が減少し、必要な個数のイオンを輸送することができないことになる。このような場合には、輸送管２ｃとＲＦＱ５との位置関係を調整することで、ビームサイズ及び収束性の微調整が可能である。
【０００８】
なお、輸送管２ｃとＲＦＱ電極５ａ及びＲＦＱ端板５ｂとの間には、図１０に示す等電位面が形成される。
【０００９】
しかしながら、上記のように輸送管２ｃの位置を調整するため、真空状態を解除すると、レーザイオン源２、ＲＦＱ５の双方共、大気に解放される状態となり、上記真空状態に再び立ち上げるのに半日以上の時間を要する。そのため、輸送管２ｃの位置の調整作業が大掛かりになるという課題がある。
【００１０】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、真空状態を維持したまま、線形加速器に対する輸送管の位置を調整可能なイオン加速装置及び粒子線治療装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本実施形態に係るイオン加速装置は、レーザ光を照射して発生させたプラズマからイオンビームを引き出すレーザイオン源と、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、を備え、前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とする。
【００１２】
本実施形態に係る粒子線治療装置は、レーザ光を照射して発生させたプラズマからイオンビームを引き出すレーザイオン源と、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、前記線形加速器のイオンビームが輸送され、このイオンビームを周回させて所定のエネルギーまで加速するシンクロトロンと、前記シンクロトロンにより加速されたイオンビームを取り出す取出し機器と、前記取出し機器により取り出されたイオンビームを照射対象に照射する照射装置と、を備え、前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、真空状態を維持したまま、線形加速器に対する輸送管の位置を調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るイオン加速装置を具備する重粒子線治療装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係るイオン加速装置の第１実施形態を示す概略平断面図である。
【図３】図２の概略立断面図である。
【図４】本発明に係るイオン加速装置の第２実施形態を示す概略平断面図である。
【図５】図４の概略立断面図である。
【図６】本発明に係るイオン加速装置の第３実施形態を示す概略平断面図である。
【図７】図６の概略立断面図である。
【図８】図６の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図９】従来のイオン加速装置を示す概略平断面図である。
【図１０】図９のＡ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るイオン加速装置の実施形態と、これを具備する粒子線治療装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
なお、以下の実施形態では、イオン加速装置の実施形態を重粒子線治療装置に適用した例について説明する。また、以下の実施形態では、従来の構成と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して説明する。
【００１７】
(重粒子線治療装置)
図１は本発明の実施形態に係るイオン加速装置を具備する重粒子線治療装置の一例を示す構成図である。なお、図１では、ビーム輸送系を省略している。
【００１８】
図１に示すように、重粒子線治療装置３００は、レーザイオン源２、ＲＦＱ５及びＤＴＬ１３から構成された線型加速器１５、シンクロトロン４０、取出し機器３５、Ｘ軸用電磁石３０ａ、Ｙ軸用電磁石３０ｂ、真空ダクト３１、線量モニタ部５０、リッジフィルタ６０、レンジシフタ７０、コントローラ８０等を備えて構成されている。Ｘ軸用電磁石３０ａ、Ｙ軸用電磁石３０ｂ、真空ダクト３１、線量モニタ部５０、リッジフィルタ６０、レンジシフタ７０、及びコントローラ８０は、本実施形態の照射装置を構成する。
【００１９】
重粒子線治療装置３００は、レーザイオン源２で発生させるイオンを線型加速器１５、シンクロトロン４０で高速に加速してイオンビームを生成し、このイオンビームを患者２００の患部（腫瘍細胞）２０１に向けて照射してイオンを作用させて治療を行う装置である。重粒子線治療装置３００では、患部２０１を３次元の格子点に離散化し、各格子点に対して細い径のイオンビームを順次走査する３次元スキャニング照射法を実施することが可能である。
【００２０】
具体的には、患部２０１をイオンビームの軸方向（図１右上に示す座標系におけるＺ軸方向）にスライスと呼ばれる平板状の単位で分割し、分割したスライスＺi、スライスＺi+1、スライスＺi+2等の各スライスの２次元格子点（図１右上に示す座標系におけるＸ軸及びＹ軸方向の格子点）を順次走査することによって３次元スキャニングを行っている。
【００２１】
レーザイオン源２で発生させたイオンを、線型加速器１５、シンクロトロン４０によって患部２０１の奥深くまで到達できるエネルギーまで加速してイオンビームを生成している。すなわち、線型加速器１５は、レーザイオン源２で発生させたイオンを加速する。シンクロトロン４０は、線型加速器１５のイオンビームが輸送され、このイオンビームを周回させて所定のエネルギーまで加速する。
【００２２】
イオンビームの加速終了後は、取出し機器３５によりイオンビームを取り出し、図示しない出射軌道から治療室に輸送される。取出し機器３５により取り出されたイオンビームは、上記照射装置で照射対象である患部２０１に照射される。
【００２３】
具体的には、上記照射装置において、Ｘ方向に走査するＸ軸用電磁石３０ａとＹ方向に走査するＹ軸用電磁石３０ｂは、イオンビームをＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させ、スライス面上を２次元で走査する。レンジシフタ７０は、患部２０１のＺ軸方向の位置を制御する。
【００２４】
レンジシフタ７０は、例えば複数の厚さのアクリル板から構成されており、これらのアクリル板を組み合わせることによってレンジシフタ７０を通過するイオンビームのエネルギー、すなわち体内飛程を患部２０１スライスのＺ軸方向の位置に応じて段階的に変化させることができる。レンジシフタ７０による体内飛程の大きさは通常等間隔で変化するように制御され、この間隔がＺ軸方向の格子点の間隔に相当する。
【００２５】
なお、体内飛程の切り替え方法としては、レンジシフタ７０のようにイオンビームの径路上に減衰用の物体を挿入する方法のほか、上流機器の制御によってイオンビームのエネルギー自体を変更する方法でもよい。
【００２６】
リッジフィルタ６０は、ブラッグピークと呼ばれる体内深さ方向における線量のシャープなピークを拡散させるために設けられている。ここで、リッジフィルタ６０によるブラッグピークの拡散幅は、スライスの厚み、すなわちＺ軸方向の格子点の間隔と等しくなるように設定される。３次元スキャニング照射用のリッジフィルタ６０は、断面が略二等辺三角形のアルミニウム棒状部材を複数並べて構成している。イオンビームが二等辺三角形を通過する際に生じる径路長の差異によってブラッグピークのピークを拡散させることが可能であり、二等辺三角形の形状によって拡散幅を所望の値に設定することができる。
【００２７】
線量モニタ部５０は、照射する線量をモニタするためのものであり、その筐体内に、重粒子線の電離作用によって生じた電荷を平行電極で収集する電離箱や、筐体内に配置された二次電子放出膜から放出される二次電子を計測するＳＥＭ（Secondary Electron Monitor）装置等によって構成されている。
【００２８】
（イオン加速装置の第１実施形態）
図２は本発明に係るイオン加速装置の第１実施形態を示す概略平断面図である。図３は図２の概略立断面図である。なお、図２では、ＲＦＱ５内のＲＦＱ電極５ａ及びＲＦＱ端板５ｂを図示しているが、その他の図面では図示を省略している。
【００２９】
図２及び図３に示すように、レーザイオン源２は、真空容器２０を有している。この真空容器２０は、耐食性や耐薬品性に優れ、放出ガスが少ない材料、例えばステンレス鋼製である。真空容器２０の内部には、イオンとなる元素又はそれを含有するターゲット２ａが設置されている。このターゲット２ａは、例えばカーボン系の円柱部材か、あるいは板状部材により形成されている。ターゲット２ａが円柱部材の場合は、レーザ光１を照射するごとに新しい面となるように回転させる。また、板状部材の場合は、２軸駆動により平面移動するように構成されている。本実施形態では、ターゲット２ａに円柱部材が用いられた例で説明する。
【００３０】
レーザイオン源２は、真空容器２０の中に設置されたターゲット２ａにレーザ発信器１ａから出射されたレーザ光１を照射し、レーザアブレーションプラズマ２ｂを生成させ、このレーザアブレーションプラズマ２ｂからイオンビーム６が引き出される。レーザ光１は、真空容器２０の内外、あるいは真空隔壁として設置されたレンズにより、ターゲット２ａ上で集光してレーザパワー密度を上げるように構成されている。レーザアブレーションプラズマ２ｂは、ターゲット２ａの面と鉛直方向のビーム密度が高いため、その方向に輸送管２ｃ及びＲＦＱ５が設けられている。
【００３１】
レーザイオン源２とＲＦＱ５は、真空状態を維持して接続部２ｄによって接続されている。この接続部２ｄには、軸方向に直列に絶縁管４及び伸縮部としてのベローズ３が接続されている。このベローズ３は、ステンレス鋼製であり、伸縮性及び気密性を有している。ベローズ３は、両端に図示しないフランジが固定されている。ベローズ３は、上記フランジを介して一端がレーザイオン源２の側面に固定され、他端が絶縁管４の一端に接続されている。絶縁管４の他端は、接続部２ｄに接続されている。
【００３２】
輸送管２ｃは、長尺の筒状に形成され、一側がレーザイオン源２に固定され、他側がベローズ３、絶縁管４及び接続部２ｄ内を通してＲＦＱ５まで延びている。輸送管２ｃは、レーザイオン源２から引き出されたイオンビーム６をＲＦＱ５に輸送する。ＲＦＱ５は、ＤＴＬとともにレーザイオン源２から引き出されたイオンビーム６を加速する。
【００３３】
レーザイオン源２は、架台７上に設置されている。この架台７の底面には、絶縁部１０が取り付けられている。これにより、架台７は、絶縁部１０により支持される。架台７の上面には、互いに平行な２本のレール８が敷設されている。
【００３４】
レーザイオン源２は、図示しない台座に載置されている。この台座の底面には、図示しない複数の走行車輪が取り付けられている。これらの走行車輪が２本のレール８上に移動可能に設置されることで、レーザイオン源２は、２本のレール８に沿って走行移動可能に構成される。これら２本のレール８は、レーザイオン源２から引き出されたイオンビーム６に対して平行になるように設けられている。この場合、２本のレール８を走行する複数の走行車輪をレーザイオン源２の底面に直接取り付けるようにしてもよい。
【００３５】
レーザイオン源２の台座には、駆動シャフト９の一端が取り付けられている。この駆動シャフト９には、例えばボールねじ軸が用いられる。駆動シャフト９の他端には、シャフト駆動機構９ａが取り付けられている。このシャフト駆動機構９ａには、例えばステッピングモータやサーボモータが用いられる。
【００３６】
したがって、シャフト駆動機構９ａを駆動させ、駆動シャフト９を回転駆動させることにより、レーザイオン源２を２本のレール８上に沿って移動させることが可能である。この場合、駆動シャフト９及びシャフト駆動機構９ａをレーザイオン源２の底部に直接取り付けるようにしてもよい。
【００３７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３８】
レーザイオン源２及びＲＦＱ５を設置する際は、ターゲット２ａ上のレーザ焦点とイオンビーム６の軸を合わせて設置する必要がある。
【００３９】
高さ方向のイオンビーム６の軸は、レーザイオン源２とＲＦＱ５の双方をそれぞれ同一高さの架台上に設置することで調整を行う。
【００４０】
輸送管２ｃからイオンビーム６を直接ＲＦＱ５に入射させる場合、ビームサイズ及び収束性を調整する必要がある。本実施形態では、レーザイオン源２とＲＦＱ５との接続部２ｄにベローズ３を接続することで、真空状態を解除することなく、レーザイオン源２とＲＦＱ５のイオンビーム６の軸方向の位置を調整することが可能になる。すなわち、本実施形態では、ベローズ３を伸縮させることにより、輸送管２ｃとＲＦＱ５のイオンビーム６の軸方向の位置を調整することができる。
【００４１】
一般的に、ターゲット２ａ、レーザアブレーションプラズマ２ｂ、及び輸送管２ｃは、ＲＦＱ５に対して＋の高電圧が印加されており、ＲＦＱ５との電位差を利用してイオンが加速され引き出される。この場合、真空容器２０全体に対して高電圧を印加する方法と、真空容器２０内にターゲット２ａを内蔵する別室を設けて、この別室を高電圧に印加する方法がある。本実施形態は、前者の高電圧印加方法を用いている。
【００４２】
そのため、本実施形態は、レーザイオン源２とＲＦＱ５との接続部２ｄに、絶縁管４を直列に接続することで、ＲＦＱ５とレーザイオン源２とが電気的に分離され、真空状態を解除することなく、ＲＦＱ５に対する輸送管２ｃの位置を調整することが可能になる。レーザイオン源２は、底面に絶縁部１０が取り付けられた架台７上に設置されて絶縁状態が保持されている。
【００４３】
レーザイオン源２は、移動後もイオンビーム６の軸に合わせた設置状態とすることが必要である。そのため、本実施形態では、上記のように架台７上に２本のレール８を設け、これらのレール８上を走行する台座にレーザイオン源２を載置することで、イオンビーム６の軸方向に沿った移動を可能にしている。
【００４４】
レーザイオン源２は、シャフト駆動機構９ａを駆動させ、駆動シャフト９を回転駆動させることにより、２本のレール８上に沿って移動することが可能である。シャフト駆動機構９ａとしてステッピングモータを用いた場合には、レーザイオン源２の位置の微調整が可能になるとともに、レーザイオン源２の位置の再現性を高めることができる。また、シャフト駆動機構９ａにステッピングモータ等のモータを用いた場合は、遠隔にて駆動制御することが可能になる。
【００４５】
なお、本実施形態では、駆動シャフト９を用いてレーザイオン源２を移動させるようにしたが、これ以外にジャッキ、エアシリンダ等のようにレーザイオン源２の荷重に耐える直線移動機構を用いるようにしてもよい。また、駆動シャフト９を回転させる手段としては、駆動シャフト９に手動回転用ハンドルを取り付けるようにしてもよい。
【００４６】
このように本実施形態によれば、接続部２ｄにベローズ３を設け、このベローズ３を伸縮させることで、レーザイオン源２をイオンビーム６の軸方向に沿って移動可能としている。これにより、真空状態を解除せずに、ＲＦＱ５に対する輸送管２ｃの位置を調整することが可能になる。その結果、イオンビーム６のＲＦＱ５への入射時のビームサイズ、収束性を微調整することが可能になる。
【００４７】
したがって、本実施形態によれば、レーザイオン源２から引き出される引出電流値や価数比等に変更があった場合でも、ＲＦＱ５のアクセプタンスに合わせるように入射させることができる。そのため、ＲＦＱ５で加速可能なイオン数が減少することなく、必要な個数のイオンを輸送することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図４は本発明に係るイオン加速装置の第２実施形態を示す概略平断面図である。図５は図４の概略立断面図である。なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例であって、前記第１実施形態と同一部分又は対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４９】
図４及び図５に示すように、本実施形態は、レーザイオン源２から引き出されたイオンビーム６の軸と平行になるように架台７の両側に側面ガイド板１１が設置されている。これらの側面ガイド板１１は、レーザイオン源２を載置した台座の側面が当接するように設置されている。
【００５０】
したがって、本実施形態によれば、レーザイオン源２を載置した台座をレール８に沿って移動させる際、側面ガイド板１１で案内されて移動するので、がたつくことなく、レーザイオン源２の移動の直進性を確保することができる。その結果、レーザイオン源２をイオンビーム６の軸に合わせて正確に移動させることが可能になる。よって、ＲＦＱ５に対する輸送管２ｃの位置を正確に調整することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、架台７の両側に側面ガイド板１１を設置した例について説明したが、これに限らず側面ガイド板１１を床面に設置してレーザイオン源２を載置した台座の移動を案内するようにしてもよい。この場合は、側面ガイド板１１の高さを架台７の高さ分高くする必要がある。
【００５２】
（第３実施形態）
図６は本発明に係るイオン加速装置の第３実施形態を示す概略平断面図である。図７は図６の概略立断面図である。図８は図６の制御部の動作を示すフローチャートである。なお、本実施形態は、前記第１実施形態の変形例であって、前記第１実施形態と同一部分又は対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５３】
図６及び図７に示すように、本実施形態は、架台７のある位置に距離計１３ａが固定した状態で設置されている。この距離計１３ａは、レーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿った距離を測定する。距離計１３aは、例えばレーザ距離計、又は光、超音波、接触式位置センサ等でもよい。本実施形態では、距離計１３ａを設置したことにより、レーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿った移動距離を正確に計測することが可能である。
【００５４】
レーザイオン源２は、矩形板に形成された可動台座１２上に設置されている。この可動台座１２には、両側面にそれぞれ２か所、計４か所に押しねじ１２ａが取り付けられている。これらの押しねじ１２ａのねじ込み深さを変えることにより、レーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向と直交する方向に位置調整することが可能である。複数の押しねじ１２ａには、図示しないがそれぞれの押しねじ１２ａを回転駆動する駆動モータが取り付けられている。
【００５５】
可動台座１２には、両側面にそれぞれ２か所、計４か所に位置センサ１３ｂが設けられている。これらの位置センサ１３ｂは、レーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向と直交する方向の位置を測定する。位置センサ１３ｂは、例えばレーザ、光学式、又は超音波を用いたセンサのいずれでもよい。
【００５６】
制御部２３には、距離計１３ａによって計測されたレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿った距離データと、複数の位置センサ１３ｂによって計測されたレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向と直交する方向の位置データが入力される。
【００５７】
制御部２３は、距離計１３ａの計測結果である距離データに基づいてシャフト駆動機構９ａを駆動制御し、ＲＦＱ５に対するレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿った距離を制御し、本実施形態の第１制御部を構成する。また、制御部２３は、複数の位置センサ１３ｂの計測結果である位置データに基づいて駆動モータを駆動制御し、ＲＦＱ５に対するレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向と直交する方向の位置を制御し、本実施形態の第２制御部も構成する。
【００５８】
距離計１３ａによる距離データと、位置センサ１３ｂによる位置データは、出力部２４に出力される。この出力部２４では、上記距離データ及び位置データに基づいたレーザイオン源２の距離及び位置が画像表示される。
【００５９】
入力部２１は、制御部２３を介してシャフト駆動機構９ａと、押しねじ１２ａを回転駆動する駆動モータに、それぞれ駆動信号を出力する。
【００６０】
なお、本実施形態では、距離計１３ａを架台７に設置した例について説明したが、これ以外に例えば床面、壁面等に設置してもよい。
【００６１】
次に、本実施形態の制御部２３の動作を図８のフローチャートに従って説明する。図８では、ＲＦＱ５に対するレーザイオン源２の位置を調整してイオンビーム６のビームサイズ、収束性を微調整する場合について説明する。
【００６２】
まず、入力部２１からシャフト駆動機構９ａに駆動信号を入力すると、シャフト駆動機構９ａが駆動してレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿って移動させる（ステップＳ１）。
【００６３】
次いで、距離計１３ａによってレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿った距離を測定する（ステップＳ２）。そして、ステップＳ３でレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿った距離が所望の距離か否かを判定し、所望の距離なるまでステップＳ１、Ｓ２を繰り返す、所望の距離になった場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）には、次のステップＳ４に進む。
【００６４】
ステップＳ４では、入力部２１から上記駆動モータに駆動信号を入力すると、上記駆動モータを駆動させて押しねじ１２ａを回転させ、レーザイオン源２をイオンビーム６の軸方向と直交する方向に移動させる。
【００６５】
次いで、位置センサ１３ｂでレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向と直交する位置を測定する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ６でレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向と直交する方向の位置が所望の位置か否かを判定し、所望の位置なるまでステップＳ４、Ｓ５を繰り返す、所望の位置になった場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）には、以上一連の処理を終了する。
【００６６】
このように本実施形態によれば、ＲＦＱ５に対するレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向に沿った距離を調整するとともに、ＲＦＱ５に対するレーザイオン源２のイオンビーム６の軸方向と直交する方向の位置を調整することにより、真空状態を解除せずに、ＲＦＱ５に対するレーザイオン源２の位置を調整することが可能になる。すなわち、ＲＦＱ５に対する輸送管２ｃの位置を調整することが可能になる。その結果、イオンビーム６のＲＦＱ５への入射時のビームサイズ、収束性を微調整することが可能になるとともに、再現性をも確保することができる。
【００６７】
（その他の実施形態）
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００６８】
なお、上記各実施形態では、重粒子線治療装置に適用した例について説明したが、これに限定することなく、例えば陽子線を用いた粒子線治療装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…レーザ光、１ａ…レーザ発信器、１ｂ…レーザ電源、２…レーザイオン源、２ａ…ターゲット、２ｂ…レーザアブレーションプラズマ、２ｃ…輸送管、２ｄ…接続部、３…ベローズ（伸縮部）、３ｂ…接続部、４…絶縁管、５…ＲＦＱ（線形加速器）、５ａ…ＲＦＱ電極、５ｂ…ＲＦＱ端板、６…イオンビーム、７…架台、８…レール、９…駆動シャフト、９ａ…シャフト駆動機構、１０…絶縁部、１１…側面ガイド、１２…可動台座、１２a…押しねじ、１３…ＤＴＬ（線形加速器）、１３a…距離計，１３ｂ…位置センサ、２０…真空容器、２１…入力部、２３…制御部（第１制御部、第２制御部）、２４…出力部
【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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