02
量子生命･医学部門

量子ビーム科学部門

レーザー加速入射器

核融合エネルギー部門

最 先 端技術 の融合

ターゲット

C 1+

小型・高性能次世代重粒子線がん治療装置「量子メス」の開発
目指すはがん死ゼロ健康長寿社会の実現。部門を横断し、民間企業や他機関とも連携して、1施設にも導入できる小型化を図るとともに、さらに短期間で治療ができるように複数の異なるイオンを照射できる高性能化を進めるこ

QSTの前身である放射線医学総合研究所（放医研）は、重粒子線

C 3+

C 4+

レーザー

重粒子線がん治療のさらなる普及に挑みます。

量子メスプロジェクトの進展

C2+とにしました。

（炭素イオン線）
をがん病巣にピンポイントに照射する放射線がん治

この小型で高性能な次世代の重粒子線がん治療装置を「量子メ療で世界をリードしていました。
この方法は、他の方法では治療が困ス」と名付け、第2期中長期計画期間内（2020年代後半）の完成を目

難な難治がんにも有効で、一般的ながんに対しても短い期間で効果標に産学連携で研究開発に乗り出しました。

がある治療法です。
さらに、副作用が少なく、新たながん発生リスクも量子メスの研究開発に当たっては、研究分野が異なる二つの法人増加しないなどの利点があります。
しかし、装置が巨大で建設費用もが統合された利点を十分に生かし、QSTの各部門が持つ技術を集結高額であるため、世界にもまだ十数施設しかなく、治療を受けられるすることにしました。
放医研が培ってきたマルチイオン照射技術によ患者が極めて限られていることが課題でした。

り高性能化を図るだけでなく、核融合部門の超伝導電磁石技術と量

そこで、「QST未来戦略2016」
では「がん死ゼロ健康長寿社会」の実子ビーム部門のレーザー駆動イオン加速技術を用いて装置の小型化現を掲げ、超伝導技術やレーザー加速技術を取り入れて既存の病院を進め、重粒子線がん治療を世界に広く普及できる装置を開発するこ繰り返し10Hz 10TW級高強度レーザー

2レーザーとターゲットの相互作用

3炭素イオンが発生

また、関西研の高強度レーザー施設「J-KAREN」を使い、粒子を加とを目指しました。
そのための中核組織として、2016年8月にQST発足後の放医研、量子ビーム科学部門の関西光科学研究所（関西研）など

速してシンクロトロンに送り込む入射器に必要とされるエネルギーまから約50人の研究者が集まり、部門を横断したバーチャルな組織でで、レーザー駆動イオン加速技術で炭素イオンを加速できることを確認しました。この技術を使えば、加速には装置の長さを要しませ

あるQST未来ラボを立ち上げました。

ん。
現在、小型で強度や安定度が高い実証機とともに、高純度炭素イさらに、QST内の技術を集結するだけでなく、民間企業や他機関とオン発生技術の開発に取り組んでいます。
さらに、前身の放医研時代も連携する必要がありました。に開発した世界初の医療用重粒子加速器「HIMAC」
をマルチイオン照2016年12月に住友重機械工業株式会社、株式会社東芝、株式会社

射に向けて改修し、臨床試験の準備を進めています。

日立製作所、三菱電機株式会社と「第5世代量子線がん治療装置の開発協力に関する包括的協定」を締結しました。
また、
未来社会創造事

量子メスの開発は、これまでの要素技術開発のフェーズから、それ業「粒子加速器の革新的な小型化および高エネルギー化につながるを実証するフェーズに移行していきます。2023年度から始まる7年間レーザープラズマ加速技術」にも参画しました。
量子メスの開発は、研の次期中長期計画期間中には、さらに社会実装フェーズに進めるよ

究だけでなく、社会実装を見据えた共同開発の枠組みを構築するこ

うに、研究開発を加速していきます。とに最初から重点を置いてきました。
未来ラボ発足から3年間が経過した2019年7月には、より実用化に向けたプロジェクトとするべく、
量子メス革新プロジェクトを発足させました。

量 子 メ ス（ 第 5 世 代 ）の 模 式 図

シンクロトロン（がん細胞に照射する炭素イオンの主加速器）
を既存の病院施設内に設置できる大きさにするには、炭素イオンを光の高強度レーザー技術

マルチイオン照射技術
マルチイオン照射

高強度レーザー加速されたイオンレーザー加速入射器

速さ近くまで加速するための電磁石の大幅な小型化が必須となります。
QSTは産学連携の共同研究開発体制の下、冷媒に液体ヘリウムを使用することなく高速励磁が可能な超伝導電磁石の開発に、世界で初めて成功しました。
これにより、電磁石の小型化が可能になるとともに、冷媒に液体ヘリウムを使わないことから運転やメンテナンスがプラズマ容易になり、既存病院への普及が大いに期待できます。

量子メス（第5世代）の開発協力に関する包括的 協定を締 結

0.1mm

量子メス（第5世代）開発のロードマップ
開 発 項 目第超伝導技術超伝導回転ガントリー

4世代

10m

超伝導シンクロトロン

第20m

14世代

5超伝導シンクロトロン
マルチイオン照射

包括協定の下、企業と要素技術開発
2017
要素技術開発20182019

第4世代実証機開発

2020

2021

1/ 5モデル実証

詳細設計

HIM A C 大型イオン源による技術開発

実証機建設

超伝導回転ガントリー

基本設計

2023

2024

建屋建設・実証機製作

開発

試験

実証機の高度化 S te p1
要素技術開発

2025

薬機承認

工事・試験

2026
治療供給

組み合わせ

第1相臨床試験

小型高性能イオン源

レーザー
加速入射器2022

第2相臨床試験

治療供給

実証機の高度 化 Step2
照射装置

QST 5th Anniversary15

02
量子生命･医学部門

量子ビーム科学部門

レーザー加速入射器

核融合エネルギー部門

最 先 端技術 の融合

ターゲット

C 1+

小型・高性能次世代重粒子線がん治療装置「量子メス」の開発
目指すはがん死ゼロ健康長寿社会の実現。部門を横断し、民間企業や他機関とも連携して、1施設にも導入できる小型化を図るとともに、さらに短期間で治療ができるように複数の異なるイオンを照射できる高性能化を進めるこ

QSTの前身である放射線医学総合研究所（放医研）は、重粒子線

C 3+

C 4+

レーザー

重粒子線がん治療のさらなる普及に挑みます。

量子メスプロジェクトの進展

C2+とにしました。

（炭素イオン線）をがん病巣にピンポイントに照射する放射線がん治

この小型で高性能な次世代の重粒子線がん治療装置を「量子メ療で世界をリードしていました。
この方法は、他の方法では治療が困ス」と名付け、第2期中長期計画期間内（2020年代後半）の完成を目

難な難治がんにも有効で、一般的ながんに対しても短い期間で効果標に産学連携で研究開発に乗り出しました。

がある治療法です。
さらに、副作用が少なく、新たながん発生リスクも量子メスの研究開発に当たっては、研究分野が異なる二つの法人増加しないなどの利点があります。
しかし、装置が巨大で建設費用もが統合された利点を十分に生かし、QSTの各部門が持つ技術を集結

高額であるため、世界にもまだ十数施設しかなく、治療を受けられるすることにしました。
放医研が培ってきたマルチイオン照射技術によ患者が極めて限られていることが課題でした。

り高性能化を図るだけでなく、核融合部門の超伝導電磁石技術と量

そこで、「QST未来戦略2016」
では「がん死ゼロ健康長寿社会」の実子ビーム部門のレーザー駆動イオン加速技術を用いて装置の小型化

現を掲げ、超伝導技術やレーザー加速技術を取り入れて既存の病院を進め、重粒子線がん治療を世界に広く普及できる装置を開発するこ繰り返し10Hz 10TW級高強度レーザー

2レーザーとターゲットの相互作用

3炭素イオンが発生

また、関西研の高強度レーザー施設「J-KAREN」を使い、粒子を加とを目指しました。
そのための中核組織として、2016年8月にQST発足
後の放医研、量子ビーム科学部門の関西光科学研究所（関西研）など速してシンクロトロンに送り込む入射器に必要とされるエネルギーまから約50人の研究者が集まり、部門を横断したバーチャルな組織でで、レーザー駆動イオン加速技術で炭素イオンを加速できることを確認しました。この技術を使えば、加速には装置の長さを要しませ

あるQST未来ラボを立ち上げました。

ん。
現在、小型で強度や安定度が高い実証機とともに、高純度炭素イ

さらに、QST内の技術を集結するだけでなく、民間企業や他機関とオン発生技術の開発に取り組んでいます。
さらに、前身の放医研時代も連携する必要がありました。に開発した世界初の医療用重粒子加速器「HIMAC」をマルチイオン照2016年12月に住友重機械工業株式会社、株式会社東芝、株式会社

射に向けて改修し、臨床試験の準備を進めています。

日立製作所、三菱電機株式会社と「第5世代量子線がん治療装置の開発協力に関する包括的協定」を締結しました。
また、未来社会創造事

量子メスの開発は、これまでの要素技術開発のフェーズから、それ業「粒子加速器の革新的な小型化および高エネルギー化につながるを実証するフェーズに移行していきます。2023年度から始まる7年間レーザープラズマ加速技術」にも参画しました。
量子メスの開発は、研の次期中長期計画期間中には、さらに社会実装フェーズに進めるよ

究だけでなく、社会実装を見据えた共同開発の枠組みを構築するこ

うに、研究開発を加速していきます。とに最初から重点を置いてきました。
未来ラボ発足から3年間が経過した2019年7月には、より実用化に向けたプロジェクトとするべく、
量子メス革新プロジェクトを発足させました。

量 子 メ ス（ 第 5 世 代 ）の 模 式 図

シンクロトロン（がん細胞に照射する炭素イオンの主加速器）
を既存の病院施設内に設置できる大きさにするには、炭素イオンを光の高強度レーザー技術

マルチイオン照射技術
マルチイオン照射

高強度レーザー加速されたイオンレーザー加速入射器

速さ近くまで加速するための電磁石の大幅な小型化が必須となります。
QSTは産学連携の共同研究開発体制の下、冷媒に液体ヘリウムを使用することなく高速励磁が可能な超伝導電磁石の開発に、世界で初めて成功しました。
これにより、電磁石の小型化が可能になるとともに、冷媒に液体ヘリウムを使わないことから運転やメンテナンスがプラズマ容易になり、既存病院への普及が大いに期待できます。

量子メス（第5世代）の開発協力に関する包括的 協定を締 結

0.1mm

量子メス（第5世代）開発のロードマップ
開 発 項 目第超伝導技術超伝導回転ガントリー

4世代

10m

超伝導シンクロトロン

第20m

14世代

5超伝導シンクロトロン
マルチイオン照射

包括協定の下、企業と要素技術開発
2017
要素技術開発20182019

第4世代実証機開発

2020

2021

1/ 5モデル実証

詳細設計

HIM A C 大型イオン源による技術開発

実証機建設

超伝導回転ガントリー

基本設計

2023

2024

建屋建設・実証機製作

開発

試験

実証機の高度化 S te p1
要素技術開発2025

薬機承認

工事・試験

2026
治療供給

組み合わせ

第1相臨床試験

小型高性能イオン源

レーザー
加速入射器

2022

第2相臨床試験

治療供給

実証機の高度 化 Step2
照射装置

QST 5th Anniversary

15