(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、
前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、
前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、
前記引出電源を、前記円形加速器の運転開始から初期化完了までの間にオンし、
前記円形加速器の運転状態に応じて、前記引出電源をオフすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置の運転方法。
【請求項２】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、
前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、
前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、
前記円形加速器の運転状態に応じて、前記引出電源をオンし、
前記引出電源を、前記円形加速器の運転終了時にオフとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置の運転方法。
【請求項３】
プラズマを生成するイオン源と、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極及び引出電源とを有する直線加速器と、
前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、
前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、
前記円形加速器の運転状態に応じて、前記引出電源をオンし、
前記円形加速器の加速工程開始以降のタイミングで、前記引出電源をオフとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置の運転方法。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、
前記直線加速器は、静電レンズとチョッパーとを備え、
前記イオン源、前記引出電極、前記静電レンズ及び前記チョッパーに付着した不純物を除去するために前記イオン源からプラズマを引き出し、
前記直線加速器から前記イオンビームを出射するまでに前記引出電極、前記静電レンズ、前記チョッパーに印加される電圧が所定の電圧となるように制御することを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置の運転方法。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、前記円形加速器の運転開始時、前記円形加速器の運転開始時から初期化終了時までの間、前記円形加速器の初期化終了時のいずれかのタイミングで、前記直線加速器の引出電源をオンとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置の運転方法。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、ビーム利用系制御装置がビーム出射要求信号を出力時に前記直線加速器の引出電源をオンとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置の運転方法。
【請求項７】
プラズマを生成するイオン源と、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極及び引出電源とを有する直線加速器と、
前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、
前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、前記直線加速器は、前記イオン源から出射されたイオンビームが通過する静電レンズと、静電レンズ電源とを有し、前記引出電源のオンオフ動作と同期させて、前記静電レンズの電源をオンオフさせることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置の運転方法。
【請求項８】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転開始から初期化完了までの間の前記引出電源のオンと、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオフとを制御する入射器制御装置を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項９】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオンオフを制御する入射器制御装置を備える荷電粒子ビーム発生装置において、
前記入射器制御装置は、前記直線加速器の引出電源を、前記円形加速器の運転終了時にオフとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項１０】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオンオフを制御する入射器制御装置を備える荷電粒子ビーム発生装置において、
前記入射器制御装置は、前記円形加速器の加速工程開始以降のタイミングで、前記直線加速器の引出電源をオフとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０に記載の荷電粒子ビーム発生装置において、
前記直線加速器は、静電レンズとチョッパーとを備え、
前記引出電極、前記静電レンズ及び前記チョッパーに付着した不純物を除去するために前記イオン源からプラズマを引き出し、前記直線加速器から前記イオンビームを出射するまでに前記引出電極、前記静電レンズ及び前記チョッパーに印加される電圧が所定の電圧となるように制御することを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の荷電粒子ビーム発生装置において、前記入射器制御装置は、前記円形加速器の運転開始時、前記円形加速器の運転開始から初期化終了までの間、前記円形加速器の初期化終了時のいずれかのタイミングで、前記直線加速器の引出電源をオンとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項１３】
請求項９又は１０に記載の荷電粒子ビーム発生装置において、ビーム利用系制御装置がビーム出射要求信号を出力時、前記入射器制御装置が前記直線加速器の引出電源をオンとすることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【請求項１４】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオンオフを制御する入射器制御装置を備える荷電粒子ビーム発生装置において、前記直線加速器は、前記イオン源から出射されたイオンビームが通過する静電レンズと、レンズ電源とを有し、前記入射器制御装置は、前記引出電源のオンオフ動作と同期させて、前記レンズ電源をオンオフさせることを特徴とする荷電粒子ビーム発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線治療装置に用いられる荷電粒子ビーム発生装置の運転方法および荷電粒子ビーム発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療装置に用いられる荷電粒子ビーム発生装置には、直線加速器が用いられる。この直線加速器は、直線加速器内部のイオン源で生成したイオンビームを所定のエネルギーまで加速し、後続の円形加速器に入射する装置である。
【０００３】
ここで、直線加速器内部のイオン源から生成するイオンビームは、イオン源下流の装置に熱負荷を与え、放射化させる可能性がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、荷電粒子線治療装置の運転時のみビームを発生させ、待機状態では、ビームは発生しないように制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４２６５９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、直線加速器において生成されるイオンビームを安定させるために、円形加速器を運転していないときであっても、イオン源内部では、プラズマを一定周期で生成している。
【０００７】
円形加速器を運転していないときには、イオン源内部でプラズマが生成され、イオン源と引出電極間の引出電圧によりイオン源下流にイオンビームが出射されるが、チョッパーによりイオンビームを遮断し、円形加速器には入射させない構成となっている。
【０００８】
このため、円形加速器を運転していないときであっても、イオンビームが発生し、このイオンビームによりイオン源、イオン源下流の引出電極や静電レンズ、チョッパーを汚損させている。
【０００９】
このため、イオン源、およびイオン源下流の静電レンズ、チョッパー等には定期点検が実施されるが、この定期点検は、直線加速器を真空状態から大気開放して実施しなければならず、非常に煩雑である。
【００１０】
前記課題解決案として、イオンビーム出射時以外の時間はプラズマを生成しない、という運転方法が考えられるが、前記で述べたように安定したイオンビームをシンクロトロンへ供給するためには、イオン源内部でプラズマを一定周期で生成しなければならない。
【００１１】
このため、イオンビームを安定に供給でき、イオンビームによる直線加速器内部の汚損を低減し、定期点検時の作業の煩雑さを低減できる技術が望まれている。
【００１２】
上述した特許文献１に記載の技術は、荷電粒子線治療装置の運転時のみビームを発生させるものであるが、イオンビームによる直線加速器内部の汚損については記載がなく、汚損を低減する技術についての提案はなされていない。
【００１３】
本発明の目的は、イオンビームを安定に供給でき、イオンビームによる直線加速器内部の汚損を低減し、煩雑な定期点検項目も低減可能な荷電粒子ビーム発生装置の運転方法および荷電粒子ビーム発生装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１５】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、前記引出電源を、前記円形加速器の運転開始から初期化完了までの間にオンし、前記円形加速器の運転状態に応じて、前記引出電源をオフすることを特徴とする。
また、プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、前記円形加速器の運転状態に応じて、前記引出電源をオンし、前記引出電源を、前記円形加速器の運転終了時にオフとすることを特徴とする。
また、プラズマを生成するイオン源と、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極及び引出電源とを有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、前記円形加速器の運転状態に応じて、前記引出電源をオンし、前記円形加速器の加速工程開始以降のタイミングで、前記引出電源をオフとすることを特徴とする。
また、プラズマを生成するイオン源と、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極及び引出電源とを有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器とを有する荷電粒子ビーム発生装置の運転方法において、前記直線加速器は、前記イオン源から出射されたイオンビームが通過する静電レンズと、静電レンズ電源とを有し、前記引出電源のオンオフ動作と同期させて、前記静電レンズの電源をオンオフさせることを特徴とする。
【００１６】
荷電粒子ビーム発生装置において、プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転開始から初期化完了までの間の前記引出電源のオンと、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオフとを制御する入射器制御装置を備える。
また、プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオンオフを制御する入射器制御装置を備える荷電粒子ビーム発生装置において、前記入射器制御装置は、前記直線加速器の引出電源を、前記円形加速器の運転終了時にオフとする。
また、プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオンオフを制御する入射器制御装置を備える荷電粒子ビーム発生装置において、前記入射器制御装置は、前記円形加速器の加速工程開始以降のタイミングで、前記直線加速器の引出電源をオフとする。
【００１７】
プラズマを生成するイオン源、前記イオン源からイオンビームを出射させる引出電極、及び引出電源を有する直線加速器と、前記直線加速器から出射されたイオンビームを加速する円形加速器と、前記円形加速器から出射されたイオンビームを対象物に照射するビーム利用機器と、前記ビーム利用機器の動作を制御するビーム利用系制御装置と、前記ビーム利用系制御装置からの指令信号に基づいて、前記円形加速器及び前記直線加速器の動作を制御する加速器機器制御部と、前記加速器機器制御部からの指令信号に基づいて、前記円形加速器の運転状況に応じて前記引出電源のオンオフを制御する入射器制御装置を備える荷電粒子ビーム発生装置において、前記直線加速器は、前記イオン源から出射されたイオンビームが通過する静電レンズと、レンズ電源とを有し、前記入射器制御装置は、前記引出電源のオンオフ動作と同期させて、前記レンズ電源をオンオフさせる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、イオンビームを安定に供給でき、イオンビームによる直線加速器内部の汚損を低減し、煩雑な定期点検項目も低減可能な荷電粒子ビーム発生装置の運転方法および荷電粒子ビーム発生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例が適用される荷電粒子線治療装置における直線加速器の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１における荷電粒子線治療装置の動作タイミングチャートである。
【図３】本発明の実施例が適用される荷電粒子線治療装置における制御ブロック図である。
【図４】本発明の実施例２における荷電粒子線治療装置の動作タイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例３における荷電粒子線治療装置の動作タイミングチャートである。
【図６】本発明の荷電粒子線治療装置における円形加速器の運転パターンである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例が適用される荷電粒子線治療装置における直線加速器の概略構成図である。
【００２２】
図１において、直線加速器１００から出射されたイオンビームは、シンクロトロン（円形加速器）１０に入射され、加速された後、ビーム輸送系３０を経由してビーム利用機器２０により患者（対象物）に照射される。ビーム利用機器２０が複数ある場合は、複数の照射室に向けてビーム輸送系３０が分岐して各治療室にビームが輸送される。
【００２３】
直線加速器１００は、イオン源１と、引出電源２と、引出電極３と、静電レンズ４と、レンズ電源５と、チョッパー６と、チョッパー電源７と、高周波加速器８と、高周波電源９を備える。
【００２４】
イオン源１に引出電源２から引出電圧が印加されると、イオン源１からプラズマが引き出される。引き出されたプラズマは、引出電極３、静電レンズ４を介してチョッパー６に入射される。
【００２５】
チョッパー６は、チョッパー電源７に対するオフ信号がオンとなっている場合は、チョッパー６に入射されたイオンビームを通過させ、チョッパー電源７に対するオフ信号がオフとなっている場合は、チョッパー６が動作し、チョッパー６に入射されたイオンビームは遮断される。遮断の方法については例えば、チョッパー６が動作すると、プラズマの通過経路に電場が形成され、イオンビームが高周波加速器８に到達することを防ぐ。
【００２６】
チョッパー電源７に対するオフ信号がオンとなっている場合は、チョッパー６に入射されたイオンビームは、高周波加速器８に入射され、円形加速器１０に入射される。
【００２７】
図２は本発明の実施例１における荷電粒子線治療装置の動作タイミングチャートであり、図３は本発明の実施例が適用される荷電粒子線治療装置における制御ブロック図である。
【００２８】
まず、図３を参照して制御ブロックについて説明する。
【００２９】
図３において、ビーム利用系制御装置２１は、ビーム利用機器２０の動作を制御する装置であり、加速器機器制御部２２にビーム出射要求信号、シンクロトロン（円形加速器）１０の運転パターンの移行を要求する次パターン切り替え要求信号、シンクロトロン１０から出射されるエネルギーを変更させるエネルギー切り替え要求信号等が供給される。
【００３０】
加速器機器制御部２２は、ビーム利用系制御装置２１からの信号に従って、シンクロトロン１０の動作を制御すると共に、入射器制御装置２３に制御指令信号を供給する。入射器制御装置２３は、高周波電源制御部２３ａと、引出電源制御部２３ｂと、レンズ電源制御部２３ｃと、チョッパー電源制御部２３ｄを備える。
【００３１】
高周波電源制御部２３ａは、加速器機器制御部２２からの指令信号に従って高周波電源９の動作を制御する。引出電源制御部２３ｂは、加速器機器制御部２２からの指令信号に従って引出電源２の動作を制御する。レンズ電源制御部２３ｃは、加速器機器制御部２２からの指令信号に従ってレンズ電源５の動作を制御する。チョッパー電源制御部２３ｄは、加速器機器制御部２２からの指令信号に従ってチョッパー電源７の動作を制御する。
【００３２】
次に、図２を参照して直線加速器１００の動作を説明する。
【００３３】
ビーム利用系制御装置２１から、シンクロトロン１０の運転開始が指令されると、運転開始から時刻ｔ１までシンクロトロンが初期化される。そして、１人分の照射が終了すると、シンクロトロンの運転が終了する。
【００３４】
引出電源制御部２３ｂは、シンクロトロン１０の運転開始が指令されると、引出電源２をオンとし、引出電圧がオンとなって一定レベルとなり、シンクロトロン運転終了が指令されると、引出電源２をオフとして、引出電圧がオフとなって０レベルとなる。
【００３５】
引出電源２がオンとなっている期間は、イオン源１からイオンビームが出射される。
【００３６】
ビーム利用系制御装置２１からビーム出射要求信号が、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５に出され、これに応答してチョッパー電源制御部２３ｄは、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５にチョッパーオフ信号をオンとする。
【００３７】
これにより、イオンビームが、チョッパー６を通過し、高周波加速器８を介してシンクロトロン１０に供給される。
【００３８】
プラズマは、シンクロトロン１０の運転状態、待機状態に関係なく、一定周期で生成されている。
【００３９】
なお、静電レンズ４に対しても、レンズ電源５により高電圧が印加されていることにより、イオン源１からプラズマが引き出される可能性がある。
【００４０】
このため、レンズ電源制御部２３ｃのレンズ電源５の制御は、引出電源制御部２３ｂの引出電源２の制御と同期させて行う。つまり、シンクロトロン１０の運転開始から終了期間のみ、レンズ電源５をオンとし、他の期間はレンズ電源５をオフとして、イオン源１からイオンビームが引き出されないように制御する。
【００４１】
ここで、荷電粒子線治療装置による治療時間は、一人約１５分であるが、シンクロトロン１０の利用時間は約３分である。このため、シンクロトロン１０の待機期間の１２分間においても、イオン源１からイオンビームを出射させるとすると、シンクロトロン１０で利用されないイオンビームにより、直線加速器１００の内部が汚損されることとなる。
【００４２】
このため、本願の実施例１においては、シンクロトロン１０の運転開始に同期し引出電源２をオンとし、シンクロトロン１０の非稼動時は引出電源２をオフとして、シンクロトロン非稼動時にイオン源１からイオンビームが引き出されないように制御している。本実施例の荷電粒子ビーム発生装置により、イオンビームによる直線加速器内部の汚損は抑制できる。また、引出電源のオン時間の低減により、消費電力も低減できる。
【００４３】
一方で引出電圧をオフにした状態から暫くすると、イオン源１や引出電極３、静電レンズ４、チョッパー６等の表面に不純物が付着することが考えられる。この不純物があると、ビーム引き出し時に各電極に電圧（これらをビーム光学系という）を印加する際、電圧が設定値とずれてしまい、結果直線加速器１００の内部のビーム光学系が乱れることが考えられる。
【００４４】
そこで、好ましくは、引出電圧をオンするタイミングは、直線加速器１００の内部に付着した不純物を除去するため、またその際にイオン源内部で放電すること、ビーム光学系の各電極が所定の電圧に到達するまでの時間を考慮して、ビーム出射前に引出電圧をオンし、プラズマを敢えて数発引き出すように制御してもよい。これによりビーム出射時には直線加速器１００の内部のビーム光学系が改善され、直線加速器１００の内部の放電も低減しているため、安定したビームを供給でき、且つイオン源１、イオン源１下流の引出電極３や静電レンズ４、及びチョッパー６の汚損を低減することができる。
【００４５】
実施例１では、シンクロトロン起動のタイミングで引出電圧をオンしているため、イオン源１、引出電極３、静電レンズ４、チョッパー６等の表面に付着した不純物を除去する時間と、直線加速器１００の内部の放電が減少するまでの時間を十分に確保することができるため、不純物をより確実に除去することができる。これによって、より安定したイオンビームを供給することができる。
【００４６】
さらに、ビーム利用系が癌腫瘍等の粒子線治療ノズルである場合、安定したイオンビームを得ることは特に重要である。一方、常にイオン源の状態を最適に保つために引出電極を常にＯＮにし、静電レンズ４やチョッパー６等の下流の機器が汚損されやすくなり、機器の交換が必要な周期が早まると、メンテナンスにより粒子線治療施設の稼働率が低下するおそれがある。本実施例の制御を用いることにより、安定したイオンビームの供給と、粒子線治療施設の稼働率維持の両立した最適な荷電粒子ビーム発生装置を実現することができる。
【００４７】
以上により、イオンビームによる直線加速器１００の内部の汚損を低減し、煩雑な定期点検項目も低減可能な荷電粒子ビーム発生装置の運転方法および荷電粒子ビーム発生装置を実現することができる。
【００４８】
なお、本願に記載する荷電粒子ビーム発生装置とは、粒子線治療装置に使用するイオンビームを生成する直線加速器（ＬＩＮＡＣ）、および直線加速器にて生成したイオンビームを所定のエネルギーまで加速する円形加速器を含む。
【００４９】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２における荷電粒子線治療装置の動作タイミングチャートある。荷電粒子線治療装置における直線加速器１００の概略構成、および制御ブロックは、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。
【００５０】
本発明の実施例２においては、引出電源２をオンとするタイミングは、シンクロトロン１０の運転開始と同時ではなく、シンクロトロン１０の初期化開始後であって、初期化終了前の時間に引出電源２をオンとする。シンクロトロン１０の初期化に要する時間は、予め定まっているため、シンクロトロン１０の運転が開始されてから、時間を計測し、初期化終了前の予め定めた時間に引出電源２をオンとすることができる。引出電源２をオンとするタイミングは、その機器の状態等により設定可能である。
【００５１】
他の制御動作は、実施例１と同様である。
【００５２】
本発明の実施例２によれば、イオン源１からイオンビームが出射される期間をさらに短縮することができるので、イオンビームによる直線加速器１００の内部の汚損を実施例１よりさらに低減し、煩雑な定期点検も実施例１よりさらに低減可能な荷電粒子ビーム発生装置の運転方法および荷電粒子ビーム発生装置を実現することができる。
【００５３】
更に実施例２でも、イオン源１、静電レンズ４、チョッパー６等の表面に付着した不純物を除去する時間と、直線加速器１００の内部の放電が減少するまでの時間が十分にあるシンクロトロン１０の初期化中のタイミングで引出電圧をオンしているため、安定したイオンビームを供給することができる。
【００５４】
なお、上述した例においては、引出電源２をオンとして、イオン源１からイオンビームを出射させるタイミングを、シンクロトロン１０の運転開始と同期とするか、シンクロトロン１０の運転開始後であって、初期化期間の終了前としたが、初期化終了と同期して引出電源２をオンとしてもよい。
【００５５】
また、上述した例においては、レンズ電源５の制御は、引出電源制御部２３ｂの引出電源２の制御と同様に行うように構成したが、レンズ電源５は、引出電源２の制御とは関係なく、治療動作中は常にオンとなるように制御しても、本発明は成立する。
【００５６】
（実施例３）
図５は本発明の実施例３における荷電粒子線治療装置の動作タイミングチャートある。荷電粒子線治療装置における直線加速器１００の概略構成、および制御ブロックは、実施例１、及び実施例２と同様であるので、重複する箇所については詳細な説明は省略する。
【００５７】
図５(a)はシンクロトロン４の運転パターンである電磁石励磁パターンの代表として偏向電磁石の励磁パターンを示す。図５(b)はビーム利用系２０から生じるビーム出射要求の信号を示す。図５(c)はイオン源１の運転を示し、プラズマは一定周期で生成される。図５(d)は高周波加速器８の動作をＲＦの信号で示す。図５(e)は静電レンズ４と高周波加速器８の間に位置するチョッパーの電源がＯＦＦになるタイミングを示し、図５(f)は引出電源２がＯＮになるタイミングを示している。
【００５８】
本発明の実施例３においては、治療中のビーム出射要求時以外の時間から引き出されるイオンビームによる直線加速器１００の内部の汚損を極力低減するため、ビーム出射要求時のタイミングに引出電源２をオンとし、直線加速器１００からイオンビーム出射後に引出電源２をオフとする運転方法となる。
【００５９】
ここで、図６を参照して、実施例３においての制御方法について説明する。
【００６０】
図６は円形加速器１０の運転パターンを示している。円形加速器１０の運転パターンは、入射工程、加速工程、出射工程、減速工程からなる。入射工程とは直線加速器１００からのイオンビームをシンクロトロン１０に入射するための期間を指す。入射工程でシンクロトロン１０に入射されたイオンビームは、加速工程にて治療に使用する所定のエネルギーまで加速したのち、出射工程にて患者に出射される。照射が完了すると、シンクロトロン１０は減速工程を経て、次のビーム出射要求信号を受け取るまで待機状態となる。
【００６１】
本発明の実施例３においては、ビーム出射要求時以外にイオン源１から引き出されるイオンビームにより直線加速器１００の内部が汚損することを極力低減するため、実施例１、及び実施例２よりも引出電圧がイオン源１に印加される時間を更に限定する運転方法となる。
【００６２】
そのため実施例３においては、ビーム出射要求信号を加速器機器制御部２２が受け取ったタイミングで引出電圧をイオン源１に印加し、シンクロトロン１０の加速工程の開始以降のタイミングで引出電圧をオフするものとする。
【００６３】
本発明の実施例３によれば、治療中のビーム出射要求時以外の時間から引き出されるイオンビームは実施例１、実施例２の中で最も低減でき、そのため、直線加速器１００の内部の汚損も最も低減できる。
【００６４】
更に実施例３でも、イオン源１、静電レンズ４、チョッパー６等の表面に付着した不純物を除去する時間と、直線加速器１００の内部の放電が減少するまでの時間を十分確保した上で引出電圧をオンすることもできる。例えば、そのための時間は、ビーム出射要求信号から入射工程終了時までの期間とする。これにより、安定したイオンビームをビーム利用機器に供給することができる。
【００６５】
実施例１乃至３においては、イオン源１、静電レンズ４、チョッパー６に電圧を印加するための機構として、電源としてミリ秒オーダー程度で電圧制御が可能な通常の引出電源を採用した場合とは異なるパルス電源の使用、あるいは前記イオン源１、静電レンズ４、チョッパー６と各電源間に高速スイッチングが可能な回路を使用して実現しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・イオン源、２・・・引出電源、３・・・引出電極、４・・・静電レンズ、５・・・レンズ電源、６・・・チョッパー、７・・・チョッパー電源、８・・・高周波加速器、９・・・高周波電源、１０・・・シンクロトロン（円形加速器）、２０・・・ビーム利用機器、２１・・・ビーム利用系制御装置、２２・・・加速器機器制御部、２３・・・入射器制御装置、２３ａ・・・高周波電源制御部、２３ｂ・・引出電源制御部、２３ｃ・・・レンズ電源制御部、２３ｄ・・・チョッパー電源制御部、３０・・・ビーム輸送系、１００・・・直線加速器
【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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