(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを散乱させる散乱体と、
正弦波波形を有する交流電流が供給され、荷電粒子ビームを走査する第１のウォブラー電磁石と、
正弦波波形を有する交流電流が供給され、荷電粒子ビームを走査する第２のウォブラー電磁石と、
前記第１のウォブラー電磁石に設けられた第１の磁場検出コイルと、
前記第２のウォブラー電磁石に設けられた第２の磁場検出コイルと、
前記第１の磁場検出コイルから出力される電圧信号と前記第２の磁場検出コイルから出力される電圧信号の各々を２乗して加算し、前記加算結果と予め設定された設定値とを比較する信号処理部と、
前記加算結果が前記設定値の範囲から外れる場合に前記荷電粒子ビームの出力を停止させる制御装置とを備えた荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項２】
荷電粒子ビームを散乱させる散乱体と、
前記荷電粒子ビームを走査する第１のウォブラー電磁石と、
前記荷電粒子ビームを走査する第２のウォブラー電磁石と、
前記第１のウォブラー電磁石に供給される交流電流を検出する第１の検出手段と、
前記第２のウォブラー電磁石に供給される交流電流を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段から出力される電圧信号と前記第２の検出手段から出力される電圧信号の各々を２乗して加算し、前記加算結果と予め設定された設定値とを比較する信号処理部と、
前記加算結果が前記設定値の範囲から外れる場合に前記荷電粒子ビームの出力を停止させる制御装置を備えた荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項３】
荷電粒子ビームを加速した後、出射する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを散乱させる散乱体と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを走査する第１のウォブラー電磁石及び第２のウォブラー電磁石と、
前記第１のウォブラー電磁石に設けられた第１の磁場検出コイルと、
前記第２のウォブラー電磁石に設けられた第２の磁場検出コイルと、
前記第１の検出手段から出力される電圧信号と前記第２の検出手段から出力される電圧信号の各々を２乗して加算し、前記加算結果と予め設定された設定値とを比較する信号処理部と、
前記加算結果が前記設定値の範囲から外れる場合に前記荷電粒子ビームの出力を停止させる制御装置を備えた医療用システム。
【請求項４】
荷電粒子ビームを加速した後、出射する加速器と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを散乱させる散乱体と、
前記加速器から出射された荷電粒子ビームを走査する第１のウォブラー電磁石及び第２のウォブラー電磁石と、
前記第１のウォブラー電磁石に供給される交流電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記第２のウォブラー電磁石に供給される交流電流を検出する第２の電流検出手段と、
前記第１の検出手段から出力される電圧信号と前記第２の検出手段から出力される電圧信号の各々を２乗して加算し、前記加算結果と予め設定された設定値とを比較する信号処理部と、
前記加算結果が前記設定値の範囲から外れる場合に荷電粒子ビームの出力を停止させる制御装置を備えた医療用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビームを照射対象に照射する荷電粒子ビーム照射方法及び装置に係り、特に、荷電粒子ビームを円形に走査することにより均一な照射線量分布を得る荷電粒子ビーム照射方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
照射対象に荷電粒子ビーム（以下、ビームという）を照射する荷電粒子ビーム照射方法としては、均一な照射線量分布を得るために、複数のウォブラー電磁石を用いてビームを円形に走査するウォブラー法が知られている。
【０００３】
特開平10−33697 号公報に記載されているように、ウォブラー法では、互いに直交する方向にビームを偏向する２つのウォブラー電磁石に位相が９０°ずれた正弦波波形を有する交流電流を供給することにより、ビームを２つのウォブラー電磁石で偏向して円形に走査している。また、ウォブラー電磁石によって偏向されたビームを散乱体で散乱させることによりビームの照射線量分布をガウス分布とし、そのビームを円形に走査することで均一な照射線量分布を得ている。つまり、ガウス分布の重ね合わせにより均一な照射線量分布を得ている。
【０００４】
なお、ウォブラー電磁石に供給される交流電流の振幅を調節することによって、走査されるビームの軌道やその大きさを調節することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したウォブラー法では、２つのウォブラー電磁石が発する磁場の位相差が９０°になっていない場合や磁場の最大値（振幅）が変動する場合に、ビームが円形に走査されなくなり、その結果、均一な照射線量分布が得られなくなる。このように均一な照射線量分布が得られなくなると、照射対象における照射線量の制御精度が低下してしまうという問題が生じるが、従来技術ではこの照射線量の制御精度の低下については対策がなされていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、照射対象における照射線量の制御精度の低下を防ぐことができる荷電粒子ビーム照射方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、散乱体により荷電粒子ビームを散乱させると共に、複数のウォブラー電磁石を用いて荷電粒子ビームを円形に走査しながら照射対象に照射する荷電粒子ビーム照射方法において、前記複数のウォブラー電磁石により走査される荷電粒子ビームの軌道が円形になっていない場合に、前記照射対象に対する荷電粒子ビームの照射を停止することにある。
【０００８】
本発明の特徴によれば、走査される荷電粒子ビームの軌道が円形になっていない場合には照射対象への照射を停止するため、照射線量分布が均一な状態でのみ荷電粒子ビームが照射され、よって、照射対象における照射線量の制御精度の低下を防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の好適な一実施例である荷電粒子ビーム照射装置におけるウォブラー電磁石と信号処理手段を示す。また、図２は、荷電粒子ビーム照射装置と、荷電粒子ビーム照射装置に荷電粒子ビーム（以下、ビームという）を供給するシンクロトロンとを備えた医療用システムを示す。なお、本実施例の医療用システムは、照射対象である患者体内の患部（癌細胞）にビームを照射することにより、患部を治療するためのシステムである。
【００１１】
図２において、前段加速器１は低エネルギー（例えば１０ＭｅＶ）のビームを出射する。前段加速器１から出射されたビームは、ビーム輸送系２を構成する四極電磁石２１ａ〜２１ｄ及び偏向電磁石２２により軌道が調節されて、シンクロトロン３の入射器３１に導かれる。シンクロトロン３の入射器３１に導かれたビームは、入射器３１によりシンクロトロン３に入射される。
【００１２】
入射器３１によりシンクロトロン３に入射されたビームは、偏向電磁石３２ａ〜３２ｄが発する磁場により軌道が曲げられると共に、四極電磁石33ａ〜33ｈが発する磁場によりベータトロン振動が調節されることにより、シンクロトロン３の周回軌道に沿って安定に周回する。高周波加速空胴３４は、周回中のビームに電場を印加することによって、ビームを予め設定されたエネルギーまで加速する。なお、偏向電磁石３２ａ〜３２ｄと四極電磁石３３ａ〜３３ｈが発する磁場、及び高周波加速空胴３４が発する電場は、図示しない電源から供給される電流の大きさに応じて変化し、電源から供給される電流の大きさは制御装置４により制御される。
【００１３】
出射用電源３６は、制御装置４から出力される高周波信号に応じた高周波電圧を出射用電極３５に印加する。出射用電極３５は、印加された高周波電圧に応じた高周波電磁場を発し、予め設定されたエネルギーまで加速されたビームに高周波電磁場を印加することによって、ビームのベータトロン振動振幅を増加させる。ベータトロン振動振幅が増加したビームは、共鳴の安定限界内から安定限界外へと移動する。六極電磁石３７ａ，３７ｂは、制御装置４により制御される電源（図示せず）から供給される電流に応じた磁場を発生し、ビームに印加する。安定限界外へと移動したビームは、六極電磁石３７ａ，３７ｂにより印加される磁場によって共鳴を起こし、周回する毎にベータトロン振動振幅が増加する。ベータトロン振動振幅が増加したビームは出射器３８に導かれ、出射器３８によりシンクロトロン３から出射される。
【００１４】
シンクロトロン３から出射されたビームは、照射装置５に導かれる。照射装置５において、四極電磁石５１ａ〜５１ｆ及び偏向電磁石５２は、制御装置４により制御される電源（図示せず）から供給される電流に応じた磁場を発生する。照射装置５に導かれたビームは、四極電磁石５１ａ〜５１ｆが発する磁場によりベータトロン振動が調節されると共に、偏向電磁石５２が発する磁場により軌道が曲げられて、ウォブラー電磁石５３に導かれる。
【００１５】
ウォブラー電磁石５３は、制御装置４により制御される電源５５から出力された正弦波波形を有する交流電流（図３の３０１）に応じて、強度が正弦波的に変化する磁場を発生する。一方、ウォブラー電磁石５４にも電源５５から正弦波波形を有する交流電流（図３の３０２）が供給されるので、ウォブラー電磁石５４も供給された交流電流に応じて強度が正弦波的に変化する磁場を発生するが、図３に示すように、ウォブラー電磁石５４に供給される交流電流３０２はウォブラー電磁石５３に供給される交流電流３０１と位相が９０°ずれているため、ウォブラー電磁石５３とウォブラー電磁石５４は位相が９０°ずれた磁場を発生する。ウォブラー電磁石５３に導かれたビームは、ウォブラー電磁石５３が発する磁場により偏向された後、ウォブラー電磁石５４が発する磁場により偏向される。前述のように、ウォブラー電磁石５３が発する磁場とウォブラー電磁石５４が発する磁場とは位相が９０°ずれているので、ウォブラー電磁石５３，５４が発する磁場により偏向されたビームは円形に走査される。なお、ウォブラー電磁石  ５３，５４に供給される交流電流の振幅は、ウォブラー電磁石５３，５４各々の磁極間隔等を考慮した上で、ビームが円形に走査されるように設定される。
【００１６】
ウォブラー電磁石５３，５４により偏向されたビームは、照射ノズル５６に入力される。照射ノズル５６は、散乱体５６１，リッジフィルタ５６２，ボーラス５６３及びコリメータ５６４を有する。散乱体５６１は、照射ノズル５６に入力されたビームを散乱させる。散乱体５６１により散乱させられたビームの照射線量分布はガウス分布となるので、前述のようにウォブラー電磁石５３，５４によりビームが円形に走査されることにより、照射線量分布を均一化することができる。リッジフィルタ５６２は、散乱体５６１を通過したビームの荷電粒子のエネルギーを減衰して、ビームのエネルギーに幅を持たせる。そのことにより、照射対象である患者体内におけるビーム進行方向に対する照射範囲を広げることができ、患部全体を同時にかつ均一に照射することができる。ボーラス５６３は、リッジフィルター５６２を通過したビームのエネルギーを患部の下部形状に合わせて調節する。また、コリメータ５６４は、ビーム進行方向に対して垂直な方向における患部の形状に合わせてビームを成形する。コリメータ５６４を通過したビームは、照射ノズル５６から出力され、患者体内の患部に照射される。
【００１７】
ウォブラー電磁石５３，５４には、ウォブラー電磁石５３，５４が発する磁場の強度を測定するための磁場検出コイルがそれぞれに設けられており、磁場検出コイルで検出されたウォブラー電磁石５３，５４の各々の磁場強度は、電圧信号として制御装置４に入力される。制御装置４は、入力された電圧信号に基づいて、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°になっているか否か、また磁場強度の最大値（振幅）がビームを円形に走査するために予め設定された値に一致しているか否かを判定する。なお、判定の具体的手法については後述する。制御装置４は、磁場の位相差が９０°になっていないと判定した場合、或いは磁場の最大値が予め設定された値に一致していないと判定した場合に、シャッターコントローラ５７にシャッター閉指令信号を出力すると共に、出射用電源３６に対する高周波信号の出力を停止する。制御装置４からシャッター閉指令信号が出力されると、シャッターコントローラ５７はシャッター５８を閉じ、シンクロトロン３から出射されるビームを遮断する。一方、制御装置４からの高周波信号の出力が停止されると、出射用電源３６は出射用電極３５に対する高周波電圧の印加を停止するので、シンクロトロン３からのビームの出射が停止される。
【００１８】
次に、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°になっているか否か、また磁場強度の最大値（振幅）が予め設定された値になっているか否かの判定の具体的手法について、図１を用いて説明する。
【００１９】
図１は、鉄心５３２と励磁コイル５３３からなるウォブラー電磁石５３，鉄心５４２と励磁コイル５４３からなるウォブラー電磁石５４，ウォブラー電磁石  ５３に設けられた磁場検出コイル５３１，ウォブラー電磁石５４に設けられた磁場検出コイル５４１、及び制御装置４の信号処理部４１を示し、信号処理部４１において、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°になっているか否か、また磁場強度の最大値（振幅）が予め設定された値になっているか否かの判定が行われる。まずは、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°で、かつ磁場強度の最大値が予め設定された値（ビームを円形に走査するために必要とされる値）になっている場合について説明する。
【００２０】
図１において、磁場検出コイル５３１にはウォブラー電磁石５３が発する磁場に比例した電圧Ｅｖが誘起される。また、磁場検出コイル５４１にもウォブラー電磁石５４が発する磁場に比例した電圧Ｅｈが誘起される。本実施例のウォブラー電磁石５３，５４は、正弦波的に変化する磁場を発生するので、磁場検出コイル５３１，５４１に誘起される電圧Ｅｖ，Ｅｈも、正弦波波形を有する交流電圧となる。図４の４０１は磁場検出コイル５３１に誘起される電圧Ｅｖの波形を示し、図４の４０２は磁場検出コイル５４１に誘起される電圧Ｅｈの波形を示す。また、磁場検出コイル５３１に誘起される交流電圧Ｅｖ、及び磁場検出コイル  ５４１に誘起される交流電圧Ｅｈは、ぞれぞれ（数１）及び（数２）で表わされる。
【００２１】
【数１】
Ｅｖ＝Ｖｖ・sin（ωｔ＋φ1）                           …（数１）
【００２２】
【数２】
Ｅｈ＝Ｖｈ・sin（ωｔ＋φ2）                           …（数２）
ここで、Ｖｖ：Ｅｖの振幅、Ｖｈ：Ｅｈの振幅、ω：ウォブラー周波数、ｔ：時間、φ1：Ｅｖの位相、φ2：Ｅｈの位相である。
【００２３】
磁場検出コイル５３１，５４１に誘起された交流電圧Ｅｖ，Ｅｈは、電圧信号として信号処理部４１に入力される。信号処理部４１において、電圧信号Ｅｖは振幅調整器４１１に入力され、電圧信号Ｅｈは振幅調整器４１２に入力される。振幅調整器４１１，４１２は、入力された電圧信号Ｅｖ，Ｅｈに予め設定された定数ｋ１，ｋ２を乗算することにより、電圧信号Ｅｖ，Ｅｈの振幅を調整する。なお、振幅調整器４１１に設定された定数ｋ１は（数３）で表わされ、振幅調整器４１２に設定された定数ｋ２は（数４）で表わされる。
【００２４】
【数３】
0003837957.tif 000002
【００２５】
【数４】
0003837957.tif 000003
【００２６】
なお、Ａはビームを円形に走査するために必要とされるウォブラー電磁石５３の磁場強度の最大値（振幅）に対応する電圧値として予め設定された値、Ｂはビームを円形に走査するために必要とされるウォブラー電磁石５４の磁場強度の最大値（振幅）に対応する電圧値として予め設定された値、ｋは定数である。
【００２７】
前述したように、磁場強度の最大値は予め設定した値（ビームを円形に走査するために必要とされる値）になっているので、Ｖｖ＝Ａ，Ｖｈ＝Ｂである。よって（数１）〜（数４）より、振幅調整器４１１，４１２により定数ｋ１，ｋ２が乗算された交流信号Ｅｖ，Ｅｈは、それぞれ（数５）及び（数６）で表わされるように、振幅の等しい電圧信号となる。なお、定数ｋ１が乗算された交流信号  Ｅｖの波形を図５の５０１に示し、定数ｋ２が乗算された交流信号Ｅｈの波形を図５の５０２に示す。
【００２８】
【数５】
Ｅｖ＝ｋ・sin（ωｔ＋φ1）                             …（数５）
【００２９】
【数６】
Ｅｈ＝ｋ・sin（ωｔ＋φ2）                             …（数６）
振幅調整器４１１，４１２で振幅が調整された電圧信号Ｅｖ，Ｅｈは、次に乗算器４１３，４１４にそれぞれ入力される。乗算器４１３は、入力された電圧信号Ｅｖを２乗し、乗算器４１４は、入力された電圧信号Ｅｈを２乗する。乗算器４１３，４１４において電圧信号Ｅｖ，Ｅｈを２乗した結果得られる信号は、  （数７）及び（数８）で示される。
【００３０】
【数７】
Ｅｖ2＝ｋ2・sin2(ωｔ＋φ1）                           …（数７）
【００３１】
【数８】
Ｅｈ2＝ｋ2・sin2(ωｔ＋φ2）                           …（数８）
乗算器４１３，４１４により得られた信号は、加算器４１５に入力される。加算器４１５は、入力された２つの信号を加算して、その加算結果である信号Ｅａを出力する。加算器４１５から出力される信号Ｅａは（数９）で示される。
【００３２】
【数９】
0003837957.tif 000004
前述のように、ウォブラー電磁石５３，５４から発生している磁場の位相差は９０°であるので、電圧信号Ｅｖと電圧信号Ｅｈの位相差も９０°であり、よって、φ2＝φ1＋９０である。従って、加算器４１５から出力される信号Ｅａは  （数１０）で示すように直流の信号となる。
【００３３】
【数１０】
0003837957.tif 000005
加算器４１５から出力される信号Ｅａは、比較器４１６，４１７の各々に入力される。比較器４１６には予めｋ2＋α の値が設定値として設定されており、比較器４１６は入力された信号Ｅａと設定値ｋ2＋α とを比較する。比較器４１６は、比較の結果、入力信号Ｅａが設定値ｋ2＋α を超えている場合に“１”を出力し、入力信号Ｅａが設定値ｋ2＋α 以下である場合に“０”を出力する。今、入力信号Ｅａ＝ｋ2 なので、比較器４１６からは“０”が出力される。一方の比較器４１７には予めｋ2−β の値が設定値として設定されており、比較器４１７は入力された信号Ｅａと設定値ｋ2−β とを比較する。比較器４１７は、比較の結果、入力信号Ｅａが設定値ｋ2−β を下回っている場合に“１”を出力し、入力信号Ｅａが設定値以上である場合に“０”を出力する。今、入力信号Ｅａ＝  ｋ2 なので、比較器４１７からは“０”が出力される。なお、ｋ2＋α及びｋ2−βとしては、ビームが走査されることによって描く軌道（以下、ビーム走査軌道という）の円形の歪みが許容される限界の状態における信号Ｅａの値が設定される。つまり、信号Ｅａがｋ2＋α〜ｋ2−βの範囲から外れるような場合は、ビーム走査軌道の円形の歪みが大きすぎるために照射線量分布の均一性が低下し、ビームを照射には使用できないことを示す。ｋ2＋α及びｋ2−βは、実験により求められる。
【００３４】
比較器４１６，４１７より出力された信号は、論理和回路４１８に入力され、論理和回路４１８は、入力された信号のうちの少なくとも一方が“１”であった場合に、シャッター閉指令信号をシャッターコントローラ５７に、また出射停止指令信号を高周波信号発生部４２にそれぞれ出力する。今、論理和回路４１８に入力される信号は、２つとも“０”なので、シャッター閉指令信号及び出射停止指令信号は出力されない。このように、ウォブラー電磁石５３，５４から発生している磁場の位相差が９０°で、かつ磁場強度の最大値が予め設定された値になっている場合には、ビームの照射が継続される。すなわち、ビームが円形に走査されていて均一な照射線量分布が得られているときには、照射対象に対するビームの照射を継続することになる。
【００３５】
次に、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の最大値（振幅）が予め設定された値（ビームを円形に走査するために必要とされる値）になっていない場合について説明する。
【００３６】
この場合、電圧信号Ｅｖの振幅Ｖｖ≠Ａ、電圧信号Ｅｈの振幅Ｖｈ≠Ｂであるので、振幅調整器４１１，４１２から出力される電圧信号Ｅｖ，Ｅｈはそれぞれ（数１１）及び（数１２）となり、その結果、加算器４１５から出力される信号Ｅａは（数１３）となる。
【００３７】
【数１１】
0003837957.tif 000006
【００３８】
【数１２】
0003837957.tif 000007
【００３９】
【数１３】
0003837957.tif 000008
【００４０】
（数１３）より分かるように、信号Ｅａは時間と共にその値が変動する。つまり信号Ｅａは交流信号である。その変動幅は、振幅ＶｖとＡとの差或いは振幅  ＶｈとＢとの差が大きいほど大きくなる。そして、振幅ＶｖとＡとの差或いは振幅ＶｈとＢとの差が大きく、信号Ｅａがｋ2＋αを超えるか若しくはｋ2−βを下回るような場合には比較器４１６或いは比較器４１７から“１”が出力される。よって、論理和回路４１８は、シャッター閉指令信号をシャッターコントローラ５７に出力すると共に、出射停止指令信号を高周波信号発生部４２に出力する。シャッター閉指令信号が入力されたシャッターコントローラ５７は、シャッター５８を閉じる。シャッター５８が閉じられることにより、シンクロトロン３から出射されるビームはシャッター５８により遮断される。一方、出射停止指令信号が入力された高周波信号発生部４２は高周波信号の発生を停止し、制御装置４からの出射用電源３６に対する高周波信号の出力が停止される。高周波信号が入力されなくなった出射用電源３６は出射用電極３５に対する高周波電圧の印加を停止するため、ビームに対する出射用電極３５からの高周波電磁場の印加も停止され、シンクロトロン３からのビームの出射が停止される。
【００４１】
このように、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の最大値（振幅）が予め設定された値（ビームを円形に走査するために必要とされる値）になっておらず、その結果として信号Ｅａがｋ2＋αを超えるか若しくはｋ2−βを下回るような場合には、シンクロトロン３からのビームの出射が停止され、患者の患部に対するビームの照射が停止される。すなわち、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の最大値が予め設定された値になっていないために、ビーム走査軌道の円形が歪んで、均一な照射線量分布が得られない場合には、患者の患部に対するビームの照射が停止される。
【００４２】
次に、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°になっていない場合について説明する。
【００４３】
この場合、φ2≠φ1＋９０であるので、加算器４１５から出力される信号Ｅａは（数１４）に示す通り、時間と共にその値が変動する交流信号となる。
【００４４】
【数１４】
Ｅａ＝ｋ2｛sin2（ωｔ＋φ1）＋sin2（ωｔ＋φ2）｝    …（数１４）
信号Ｅａの変動幅は、位相φ1と位相φ2との位相差が、９０°から離れるほど大きくなる。そして、位相φ1と位相φ2との位相差が９０°から大きく離れ、信号Ｅａがｋ2＋αを超えるか若しくはｋ2−βを下回るような場合には、比較器  ４１６或いは比較器４１７から“１”が出力される。よって、論理和回路４１８は、シャッター閉指令信号をシャッターコントローラ５７に、また出射停止指令信号を高周波信号発生部４２にそれぞれ出力する。
【００４５】
ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の最大値（振幅）が予め設定された値になっていない場合と同様に、シャッター閉指令信号が入力されたシャッターコントローラ５７は、シャッター５８を閉じ、シンクロトロン３から出射されるビームはシャッター５８により遮断される。一方、出射停止指令信号が入力された高周波信号発生部４２は高周波信号の発生を停止し、制御装置４からの出射用電源３６に対する高周波信号の出力が停止されるので、シンクロトロン３からのビームの出射が停止される。
【００４６】
このように、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°になっておらず、その結果として信号Ｅａがｋ2＋αを超えるか若しくはｋ2−βを下回るような場合には、シンクロトロン３からのビームの出射が停止され、患者の患部に対するビームの照射が停止される。すなわち、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°になっていないために、ビーム走査軌道の円形が歪んで均一な照射線量分布が得られない場合には、患者の患部に対するビームの照射が停止される。
【００４７】
なお、本実施例では、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の最大値が予め設定された値になっていないためにビーム走査軌道の円形が歪む場合と、ウォブラー電磁石５３，５４が発している磁場の位相差が９０°になっていないためにビーム走査軌道の円形が歪む場合とを区別して説明したが、実際には磁場の最大値が予め設定された値になっていないことと磁場の位相差が９０°になっていないことの両方の影響によりビーム走査軌道の円形が歪む場合もあり、その場合でも制御装置４によりシンクロトロン３からのビームの出射を停止することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施例によれば、ビームが円形に走査されて均一な照射線量分布が得られている場合には、照射対象に対するビームの照射を継続し、ビーム走査軌道の円形が予め定められた許容範囲以上に歪んで均一な照射線量分布が得られない場合には、照射対象に対するビームの照射を停止する。よって、照射対象における照射線量の制御精度の低下を防ぐことができる。
【００４９】
なお、本実施例では、磁場検出コイルに誘起される交流電圧に基づいて、磁場の最大値が予め設定された値になっていないことと磁場の位相差が９０°になっていないことの判定を行ったが、ウォブラー電磁石５３，５４に供給される交流電流を検出して、その交流電流に基づいて上記判定を行うことも可能である。しかし、本実施例のように実際に発生した磁場に基づいて判定を行うことにより、ウォブラー電磁石５３，５４の不具合が原因である場合にも対応することができる。つまり、ウォブラー電磁石５３，５４に供給される交流電流に基づいて判定を行う場合には、交流電流が正しく供給されているにもかかわらずウォブラー電磁石５３，５４の不具合により磁場の位相や振幅が変動してしまうときに、位相や振幅の変動を検出することはできない。
【００５０】
また、本実施例では、シャッター５８によるビームの遮断とシンクロトロン３からのビームの出射の停止の両方を行っているため、どちらか一方を行う場合に比べて、より安全性が高くなる。更に、この２つの方法に加えて、シンクロトロン３における共鳴の安定限界を大きくすることによりビームの出射を停止する方法も併用すれば、更に安全性を高めることができる。
【００５１】
なお、本実施例では、シンクロトロン３から出射されるビームを照射対象である患者の患部（癌細胞）に照射する医療用システムについて説明したが、ビームを加速する加速器としてサイクロトロンを用いた医療用システムにも適用できる。また、照射対象が癌患者に限られるものでないことは言うまでもない。
【００５２】
更に、本実施例では、磁場検出コイル５３１，５４１の出力信号を制御装置４の信号処理部４１にて処理しているが、信号処理部４１に相当する信号処理回路を制御装置４と別に設けても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、照射線量分布が均一な状態でのみ荷電粒子ビームが照射されるので、照射対象における照射線量の制御精度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である荷電粒子ビーム照射装置におけるウォブラー電磁石と信号処理手段の構成図である。
【図２】本発明の好適な一実施例である荷電粒子ビーム照射装置を用いた医療用システムの構成図である。
【図３】図２のウォブラー電磁石５３，５４に供給される交流電流の波形を示す図である。
【図４】図１の磁場検出コイル５３１，５４１から出力される電圧信号の波形を示す図である。
【図５】図１の振幅調整器４１１，４１２から出力される電圧信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
１…前段加速器、２…ビーム輸送系、３…シンクロトロン、４…制御装置、５…照射装置、４１…信号処理部、５３,５４…ウォブラー電磁石、５３１,５４１…磁場検出コイル。
【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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