粒子线照射装置及粒子线治疗系统的制作方法

本发明涉及粒子线照射装置及粒子线治疗系统。尤其涉及向靶点照射带电粒子束的粒子线照射装置及粒子线治疗系统。

背景技术：

作为能够抑制大型化并且能够确保充分的照射野的带电粒子束照射装置的一例，专利文献1记载了具备第一扫描电磁铁部和第二扫描电磁铁部，而且第一及第二扫描电磁铁部相对于第一方向并列配置的装置，其中，第一扫描电磁铁部使带电粒子束向与供带电粒子束入射的第一方向实质上正交的第二方向偏转，第二扫描电磁铁部使带电粒子束向与第一方向及第二方向实质上正交的第三方向偏转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－83344号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

作为癌症治疗法之一的粒子线治疗是向患部照射质子、碳离子等的带电粒子束。

在这样的粒子线治疗使用的粒子线治疗系统中，调整带电粒子束的能量、空间上的宽度，形成符合患部形状的放射量分布。

粒子线治疗系统包括加速器、射束输送系统、以及照射装置。

加速器是将带电粒子加速至治疗使用的能量的装置，作为粒子线治疗使用的加速器，可以列举同步加速器、回旋加速器、同步回旋加速器等。

射束输送系统使用设置于系统中的四极磁铁等调整粒子束的大小，并且输送至治疗室中的称为等中心的靶点位置。

照射装置是使输送来的射束形成为符合靶点的患部形状的放射量分布的装置。

放射量分布的形成方法具有使射束碰到散射体而使射束形状符合患部形状的散射体照射法、使用称为扫描电磁铁的电磁铁结合患部形状扫描细的射束的扫描照射法。

在后者的扫描照射法上，靶点上的可扫描范围即照射野越大，越能够照射大范围的靶点。

在扫描照射法中为了扩大照射野，具有使扫描电磁铁的设置位置远离等中心、延长扫描电磁铁的磁极长度、增大扫描电磁铁产生的磁场强度等方法。

但是，远离设置位置、伸展磁极长度会导致粒子线治疗系统整体以及供其放置的房屋大型化，难以采用。

在此，扫描电磁铁通常具备各一个进行某一方向的扫描和进行与其正交的一方向的扫描的双极电磁铁。在专利文献1中，通过并列设置该双极电磁铁的组，来抑制大型化，并且确保了充分的照射野。

另外，在扫描照射法中，靶点上的射束的扫描速度也很重要。扫描速度依赖于扫描电磁铁产生的磁场强度的时间变化速度，磁场强度的时间变化速度取决于励磁电流的时间变化速度。

其中，励磁电流的时间变化速度受线圈的电感的影响。因此，通过减轻电感，能够实现扫描速度的提高。

这样，为了提高扫描速度，降低扫描电磁铁的电感是有效的，但为了该降低，需要降低线圈匝数、或者降低电磁铁的磁场施加体积。但是，降低线圈匝数会导致因磁动势的降低而引起的照射野的缩小。

因此，为了降低磁场施加体积，需要降低磁极长度、磁极宽度、磁极间间隙，但分别会导致照射野缩小、扫描电磁铁中的射束可通过区域缩小，因此，需要通过新的结构来对应。

本发明的目的在于，提供大照射野、高扫描速度，并且小型的粒子线照射装置及粒子线治疗系统。

用于解决课题的方案

本发明包括多个解决上述课题的方案，若列举其一例，则为一种粒子线照射装置，其特征在于，具备在相互正交的第一方向或第二方向上扫描射束的三台以上的扫描电磁铁，就上述三台以上的扫描电磁铁而言，在上述第一方向或上述第二方向中相同方向上进行扫描的至少两台以上的扫描电磁铁在上述射束的前进方向轴上串联配置，而且在上述前进方向轴上越是设置于远离等中心的位置的扫描电磁铁，磁场施加区域的体积越小。

另外，若举出另外一例，则为一种粒子线照射装置，其特征在于，具备在相互正交的第一方向或第二方向上扫描射束的三台以上的扫描电磁铁，上述三台以上的扫描电磁铁中，在上述第一方向或上述第二方向中相同方向上扫描的至少两台以上的扫描电磁铁在上述射束的前进方向轴上串联配置，而且在上述前进方向轴上越远离等中心，在与上述前进方向轴垂直的面上的磁场施加区域的截面积越小。

发明的效果

根据本发明，能够提供大照射野、高扫描速度，并且小型的粒子线照射装置及粒子线治疗系统。根据以下的实施方式的说明，将明了上述以外的课题、结构以及效果。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的整体结构图。

图2是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁的与射束前进方向轴正交的平面的剖视图。

图3是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁磁极及磁轭的中心平面的截面的立体图。

图4是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁的中心平面的剖视图。

图5是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁的与包含射束前进方向轴的中心平面正交的平面的剖视图。

图6是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的垂直轴方向扫描电磁铁部的磁场施加区域和垂直轴方向射束扫描时的射束轨道的概略图。

图7是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的水平轴方向扫描电磁铁部的磁场施加区域和垂直轴方向射束扫描时的射束轨道的概略图。

图8是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁部的包含垂直轴和射束前进方向轴的平面的剖视图。

图9是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁部的包含水平轴和射束前进方向轴的平面的剖视图。

图10是本发明的第一实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁的比较磁场施加区域的截面积的图。

图11是本发明的第二实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁部的包含垂直轴和射束前进方向轴的平面的剖视图。

图12是本发明的第二实施方式的粒子线照射装置的扫描电磁铁部的包含水平轴和射束前进方向轴的平面的剖视图。

图13是本发明的第三实施方式的粒子线治疗系统的整体结构图。

图中：100、100a—扫描电磁铁部，101、101a—垂直轴方向扫描电磁铁部，101a、101aa—第一垂直扫描电磁铁，101b、101ab—第二垂直扫描电磁铁，102、102a—水平轴方向扫描电磁铁部，102a、102aa—第一水平扫描电磁铁，102b、102ab—第二水平扫描电磁铁，103—前进方向轴，104—等中心，105—水平轴，106—垂直轴，107—照射野，108—扫描轨道，109—射束照射位置，110—射束位置监视器，111a、111b、111c、111d—扫描电磁铁电源，112—射束位置监视器信号处理装置，113—照射装置控制部，113a—存储部，201a、201b—磁极，202a、202b—线圈，203—磁极间间隙，204—磁场，205—磁场施加区域，206—中心平面，207—磁轭，301—磁极面，302—磁极宽度，303—磁极长度，304—磁轭截面，401—扫描轨道，402—扫描距离，601—第一磁场施加区域，602—第一偏向角度，603—第一射束最大通过宽度，604—第一磁场施加宽度，605—第二磁场施加区域，606—第二偏向角度，607—第二射束最大通过宽度，608—第二磁场施加宽度，701—第一磁场施加区域，702—第一射束最大通过宽度，703—第一磁场施加宽度，704—第二磁场施加区域，705—第二射束最大通过宽度，706—第二磁场施加宽度，801、801a—垂直轴方向射束通过最大区域，901、901a—水平轴方向射束通过最大区域，1000—粒子线治疗系统，1204—粒子线照射装置。

具体实施方式

以下，使用附图，对本发明的粒子线照射装置及粒子线治疗系统的实施方式进行说明。

例如，在以下说明的各实施方式中，虽然未对粒子线的照射方法特别进行说明，但本发明应用于如下照射方式：使用加速器生成在粒子线治疗中使用的高能原子核射束，并输送至粒子线照射装置，且在粒子线照射装置对预定的位置扫描射束。

扫描照射方式是通过在靶点内的各照射位置排列称为点的细的放射量分布而形成与靶点形状一致的放射量分布的方式。大致划分，具有离散点扫描法和光栅扫描法。

离散点扫描法是在使粒子线的照射位置从某点移动至下一点的期间使射束射出停止，且在移动完成后，重启射束射出的方法。光栅扫描法是在扫描同一截片的期间不中断射束射出地连续照射的方法。

＜第一实施方式＞

使用图1～图10，对本发明的粒子线照射装置的第一实施方式进行说明。

首先，使用图1说明粒子线照射装置1204的结构。图1表示本实施方式的粒子线照射装置的概要。

图1中，本实施方式的粒子线照射装置1204例如包括沿射束的前进方向轴103设置的扫描电磁铁部100、射束位置监视器110、电源111、射束位置监视器信号处理装置112、以及照射装置控制部113。

在粒子线照射装置1204中，射入扫描电磁铁部100的粒子束在非扫描时沿射束的前进方向轴103直线前进，到达等中心104。本实施例中，以等中心104为原点，将相互正交的两轴定义为水平轴105及垂直轴106。

扫描电磁铁部100包括沿垂直轴106方向扫描粒子束的垂直轴方向扫描电磁铁部101和沿水平轴105方向扫描粒子束的水平轴方向扫描电磁铁部102。

垂直轴方向扫描电磁铁部101由第一垂直扫描电磁铁101a和第二垂直扫描电磁铁101b两组电磁铁构成。

水平轴方向扫描电磁铁部102也同样地由第一水平扫描电磁铁102a和第二水平扫描电磁铁102b两组电磁铁构成。

为了独立控制第一垂直扫描电磁铁101a、第二垂直扫描电磁铁101b、第一水平扫描电磁铁102a、第二水平扫描电磁铁102b的励磁量，对于各个扫描电磁铁101a、101b、102a、102b，分别一对一地连接有电源111a、111b、111c、111d。

对垂直轴方向扫描电磁铁部101和水平轴方向扫描电磁铁部102从扫描电磁铁电源111a、111b、111c、111d独立地供给电流，从而使粒子束的轨道以沿扫描轨道108的方式偏向，向包含等中心104的照射野107上的任意的射束照射位置109照射粒子束。

射束位置监视器信号处理装置112对由射束位置监视器110检测出的电信号进行累计，运算粒子束的通过位置，并将运算结果输出至照射装置控制部113。

照射装置控制部113基于射束位置监视器信号处理装置112的射束位置的运算结构，控制扫描电磁铁电源111的供给电流，从而控制射束照射位置109。照射装置控制部113由一个或多个处理器、cpu等构成，各设备的动作的控制通过各种程序执行。该程序存储于存储部113a，由cpu读取而执行。

接下来，对于本实施方式的粒子线照射装置中的第一垂直扫描电磁铁101a和第二垂直扫描电磁铁101b、第一水平扫描电磁铁102a和第二水平扫描电磁铁102b的构造，以第一垂直扫描电磁铁101a为代表来说明。图2是本实施方式的粒子线照射装置的第一垂直扫描电磁铁101a的与前进方向轴103正交的平面的剖视图。

此外，第二垂直扫描电磁铁101b、第一水平扫描电磁铁102a、第二水平扫描电磁铁102b的构造仅各个磁极的长度(磁极宽度302)、磁极201a、201b间的长度(磁极间间隙203)不同，主要的构造与第一垂直扫描电磁铁101a相同，因此，省略详细的说明。

第一垂直扫描电磁铁101a由磁极201a、201b、线圈202a、202b、磁轭207构成。

磁极201a、磁极201b隔着中心平面206相互对置，配置于以确保某磁极间间隙203的方式分离的位置。

第一垂直扫描电磁铁101a中，通过线圈202a和线圈202b在磁极间间隙203中产生具有与中心平面206大致正交的朝向的磁场204。

通过了发生这样的磁场204的的范围即磁场施加区域205的粒子束向与中心平面206大致平行的方向偏向。

图3是将图2中的磁极201a、磁极201b以及磁轭207用中心平面206切断后的立体图。

磁场施加区域205以在对线圈202a、202b通电的期间，被与中心平面206大致平行的磁极201a及磁极201b的面即两个磁极面301夹着的方式存在。

如图2所示，磁场施加区域205的体积的大概的大小取决于磁极间间隙203的大小、磁极宽度302、磁极长度303的积。

图4是图2的第一垂直扫描电磁铁101a的基于中心平面的剖视图，图5是图2的第一垂直扫描电磁铁101a的基于包含射束前进方向轴且与中心平面正交的平面的剖视图。

如图2所示，在第一垂直扫描电磁铁101a中，通过在线圈202a、202b流通电流，从而在纸面垂直方向产生磁场204。

以下，对通过在第一垂直扫描电磁铁101a的线圈202a流通直流电流，从而如图4及图5所示地通过扫描轨道401向照射野107上的某射束位置照射粒子束的情况进行说明。

该情况下，若设定图4所示的射束位置与等中心104的距离(扫描距离402)为d，直流电流的大小为i，则d与i大致呈比例关系。

接下来，对扫描距离402从0变化到d的情况下的扫描距离的变化速度、即扫描速度进行说明。此时，直流电流从0变化到i。若将该电流的变化速度设为di/dt，则扫描速度vscan如下记数式(1)那样求出。

【数1】

一般情况下，存在线圈202a、202b的电感，因此，电流的变化速度相对于期望的扫描速度减缓。因此，通过对线圈202a、202b施加称为强励电压的电压，能够得到所需的扫描速度。

在此，若将包括线圈202a、202b的电路的电感设为l，将从电源对电路施加的强励电压设为vforce，则电流的变化速度di/dt如下记数式(2)那样求出。

【数2】

结果，将数式(2)带入数式(1)，从而如下记数式(3)那样求出扫描速度vscan。

【数3】

如该数式(3)所示，通过减小电感l，能够提高扫描速度。

已知，电感l与扫描电磁铁中的磁w和线圈电流i具有数式(4)的关系。

【数4】

另外，已知磁能w可以通过数式(5)求出。

【数5】

在此，数式(5)中，h是磁场，b是磁通密度，积分范围是磁场施加区域的体积v。

如数式(5)所示可知，一般地，磁场施加区域的体积v越小，磁能w就越小，如数式(4)所示可知，磁能w变小，即磁场施加区域的体积v越小，电感l也随着变小。

在此，如上所述，第一垂直扫描电磁铁101a、第二垂直扫描电磁铁101b、第一水平扫描电磁铁102a、第二水平扫描电磁铁102b的磁场施加区域205的体积取决于磁极间间隙203、磁极宽度302、磁极长度303的积。

另外，磁极间间隙203及磁极宽度302取决于最大的扫描距离、即将射束扫描至照射野107端部时的射束通过区域。而且，最大扫描距离由对磁场204在射束的前进方向轴103上在由磁极长度303决定的范围积分而得到的值(bl积)决定。

即，即使在扫描电磁铁的结构不同的情况下，只要供射束通过的电磁铁的bl积的总和固定，最大扫描距离的大小就不会改变。

因此，在串联设置两台仅将磁极长度设为某扫描电磁铁的一半的扫描电磁铁的情况下，能够将每一台的电感减少大概一半，并且能够使最大扫描距离与原始的扫描电磁铁保持大致不变。

图6是本实施方式的粒子线照射装置的基于垂直轴方向扫描电磁铁部101的射束扫描的概略图。

本实施例中，垂直轴方向扫描电磁铁部101及水平轴方向扫描电磁铁部102的磁场施加区域在前进方向轴103上串联地存在合计四处。

如本实施例这样，在垂直轴方向扫描电磁铁部101内，在磁场施加区域存在基于第一垂直扫描电磁铁101a的磁场施加区域和基于第二垂直扫描电磁铁101b的磁场施加区域两个的情况下，如图6所示，从等中心104观察，自前进方向轴103上游侧起，分别为第一磁场施加区域601、第二磁场施加区域605。

在垂直轴方向扫描电磁铁部101中，通过向两台扫描电磁铁101a、101b分别独立地供给电流进行励磁，从而对第一磁场施加区域601和第二磁场施加区域605施加磁场。

在该垂直轴方向扫描电磁铁部101的bl积，用第一磁场施加区域601与第二磁场施加区域605的bl积的和表示。就对各扫描电磁铁的供给电流值而言，通过使电源111a、111b独立，从而构成为能够任意设定。例如，在使射束向最大扫描距离偏向时，分别调整成在从扫描电磁铁电源111a、111b可供给的范围内使bl积的和最高。

如图6所示，通过了第一磁场施加区域601及第二磁场施加区域605的粒子束分别偏向第一偏向角度602及第二偏向角度606。

向照射野107的端部照射射束时，在第一磁场施加区域601及第二磁场施加区域605的出口，分别通过从前进方向轴分离第一射束最大通过宽度603、第二射束最大通过宽度607的位置。

在此，如图6所示，射束最大通过宽度越靠前进方向轴103的上游越窄，因此，能够使第一磁场施加宽度604比第二磁场施加宽度608小，因此，能够使形成第一磁场施加区域601的第一垂直扫描电磁铁101a的磁极间间隙203比形成第二磁场施加区域605的第二垂直扫描电磁铁101b的磁极间间隙203窄。

此外，在本实施例中，如图6～图9所示，在各个扫描电磁铁101a、101b、102a、102b内，使磁极间间隙203及磁极宽度302的大小不变化而恒定。

图7是本实施方式的粒子线照射装置的水平轴方向扫描电磁铁部102的磁场施加区域和仅沿垂直轴方向扫描射束时的射束轨道的概略图。

以下，对利用水平轴方向扫描电磁铁部102使通过串联设置在前进方向轴103上游的垂直轴方向扫描电磁铁部101在垂直轴方向上偏向的粒子束偏向的情况进行说明。

如图7所示，向照射野107的端部照射射束时，如上所述地，射束通过垂直轴方向扫描电磁铁部101偏向第一偏向角度602与第二偏向角度606的和700而射入水平轴方向扫描电磁铁部102。

因此，在第一磁场施加区域701及第二磁场施加区域704的出口，分别通过从前进方向轴分离第一射束最大通过宽度702、第二射束最大通过宽度705的位置。

因此，对于水平轴方向扫描电磁铁部102，也能够使由位于上游侧的第一水平扫描电磁铁102a形成的第一磁场施加区域701的水平轴方向的第一磁场施加宽度703比由第二水平扫描电磁铁102b形成的第二磁场施加区域704的水平轴方向的第二磁场施加宽度706小。

另外，对于水平轴方向扫描电磁铁部102的垂直轴方向，也能够使形成第一磁场施加区域701的第一水平扫描电磁铁102a的磁极间间隙203比形成第二磁场施加区域704的第二水平扫描电磁铁102b的磁极间间隙203窄。

图8是本实施方式的粒子线照射装置1204的扫描电磁铁部100的基于包含垂直轴106和前进方向轴103的平面的剖视图。

如图8所示，由扫描电磁铁部100内的第一垂直扫描电磁铁101a、第二垂直扫描电磁铁101b、第一水平扫描电磁铁102a、第二水平扫描电磁铁102b形成的各磁场施加区域以包含随着朝向前进方向轴103下游而扩宽的垂直轴方向射束通过最大区域801的方式设计各磁极间间隙203及各磁极宽度302的大小。

此时，垂直轴方向扫描电磁铁部101设置于比水平轴方向扫描电磁铁部102靠前进方向轴103的上游侧，因此，不仅第一垂直扫描电磁铁101a及第二垂直扫描电磁铁101b的磁极宽度302，关于第一水平扫描电磁铁102a及第二水平扫描电磁铁102b的磁极间间隙203，上游侧也比下游侧窄。

通过缩短磁极间间隙203，即使相同的磁动势，也能够提高磁场强度，因此，磁极长度的和相同的单个扫描电磁铁与bl积的和能够同等或更高。

图9是本实施方式的粒子线照射装置1204的扫描电磁铁部100的基于包含水平轴105和前进方向轴103的平面的剖视图。

关于水平轴方向的磁场施加区域，也如图9所示地，以包含水平轴方向射束通过最大区域901的方式设计第一垂直扫描电磁铁101a、第二垂直扫描电磁铁101b、第一水平扫描电磁铁102a、第二水平扫描电磁铁102b的各磁极间间隙及各磁极宽度的大小。

因此，就磁极宽度302而言，上游侧的第一水平扫描电磁铁102a比下游侧的第二水平扫描电磁铁102b窄。

另外，水平轴方向射束通过最大区域901的宽度在通过水平轴方向扫描电磁铁部102前恒定，因此如图9所示，第一垂直扫描电磁铁101a及第二垂直扫描电磁铁101b的水平轴方向的磁极间间隙203两者均为相同的宽度。

在此，若从各个扫描电磁铁101a、101b、102a、102b的垂直轴方向及水平轴方向的磁场施加区域的宽度考虑各个磁场施加区域的体积，则在前进方向轴103上远离等中心104的位置即上游侧的磁场施加区域的体积比下游侧的磁场施加区域体积小。

即，垂直轴方向扫描电磁铁部101及水平轴方向扫描电磁铁部102分别使用两个扫描电磁铁，且各磁场施加区域体积设计成上游比下游小，从而能够设计成包含全部射束通过区域。

这样的情况下，如图10所示，在前进方向轴103上，越远离等中心104，垂直于前进方向轴103的面上的磁场施加区域205的截面积越小。

接下来，对本实施方式的效果进行说明。

上述的本发明的第一实施方式的粒子线照射装置1204具备在相互正交的垂直方向及水平方向上扫描射束的三台以上的扫描电磁铁101a、101b、102a、102b，就三台以上的扫描电磁铁101a、101b、102a、102b而言，在垂直方向及水平方向中相同的方向上扫描的至少两台以上的扫描电磁铁101a、101b及扫描电磁铁102a、102b在射束的前进方向轴103上串联配置，而且在前进方向轴103上越设置于远离等中心104的位置的扫描电磁铁101a、101b、102a、102b，磁场施加区域205的体积越小。另外，在前进方向轴103上越远离等中心104，垂直于前进方向轴103的面上的磁场施加区域205的截面积越小。

由此，例如，与如上述的专利文献1那样设置的情况相比，电磁铁的磁极宽度302、磁极间间隙203根据射束通过区域阶段性地扩宽，因此消除在磁轭207内侧被另一方向扫描用的线圈、磁极占有的空间。特别地，能够在上游侧的扫描电磁铁中缩窄磁极宽度302、磁极间间隙203。因此，能够实现bl积增大和每一台扫描电磁铁的电感降低，能够实现随着磁场强度的增大而得到的照射野的扩大和扫描速度的增大。另外，通过bl积的增大，能够缩短射束前进方向的长度，能够实现粒子线照射装置1204的小型化。

另外，就三台以上的扫描电磁铁101a、101b、102a、102b而言，在各个扫描电磁铁101a、101b、102a、102b内，磁极间间隙203及磁极宽度302的大小恒定，因此容易制作扫描电磁铁，能够实现粒子线照射装置1204的低成本化。

进一步地，还具备对三台以上的扫描电磁铁101a、101b、102a、102b的励磁量进行独立控制且与扫描电磁铁101a、101b、102a、102b一对一连接的电源111a、111b、111c、111d，从而能够向各扫描电磁铁供给与各个扫描电磁铁的规格和要求的扫描量相应的电流，能够提高控制的自由度。另外，能够更容易地实现扫描速度的增大，并且能够保证照射精度。

此外，虽然对在垂直轴方向扫描电磁铁部101的下游侧设置水平轴方向扫描电磁铁部102的情况进行了说明，但也能够将水平轴方向扫描电磁铁部设置于垂直轴方向扫描电磁铁部的上游侧。

即，根据所需的照射野的大小、扫描速度，第一水平扫描电磁铁102a、第二水平扫描电磁铁102b、第一垂直扫描电磁铁101a、第二垂直扫描电磁铁101b的从前进方向上游至下游的设置顺序是任意的。但是，在相同方向上扫描的扫描电磁铁必须连续设置，之间不能隔着在不同方向上扫描的扫描电磁铁。

另外，在水平轴方向上扫描的扫描电磁铁、在垂直轴方向上扫描的扫描电磁铁的各自的设置台数只要为一台以上即可，只要合计为三台以上即可。

例如，也可以使水平轴方向扫描电磁铁及垂直轴方向扫描电磁铁中的任一方仅具备一台，使另一方具备两台以上。该情况下，为了得到进一步缩窄磁极间间隙的效果，所以，优选将水平轴方向和垂直轴方向中的设置于下游侧的一侧的扫描电磁铁设为一台，将设置于上游侧的一侧的扫描电磁铁设为两台以上。

另外，在本实施方式中，对各扫描电磁铁记载了产生偏向用的磁场的线圈仅线圈202a、202b这一组的情况，但是，在各电磁铁中，线圈可以为多组。

另外，来自扫描电磁铁电源111a、111b、111c、111d的供给电流也可以从同一电源串联或并联地施加给同一方向扫描电磁铁。例如，能够使第一垂直扫描电磁铁101a用的电源和第二垂直扫描电磁铁101b用的电源共通化，能够使第一水平扫描电磁铁102a用的电源和第二水平扫描电磁铁102b用的电源共通化。此外，优选不同方向的扫描电磁铁的电源不共通化。

＜第二实施方式＞

使用图11及图12，对本发明的第二实施方式的粒子线照射装置进行说明。对与第一实施方式相同的结构标注相同的符号，并省略说明。在以下的实施方式中也同样。

图11是本实施方式的扫描电磁铁部的基于含有垂直轴和射束前进方向轴的平面的剖视图。图12是本实施方式的扫描电磁铁部的基于含有水平轴和射束前进方向轴的平面的剖视图。

本实施方式的粒子线照射装置基本上由与图1所示的第一实施方式的粒子线照射装置1204相同的要素构成。作为不同点，取代扫描电磁铁部100，而具备扫描电磁铁部100a。

如图11及图12所示，本实施方式的扫描电磁铁部100a与第一实施方式的扫描电磁铁部100同样地由垂直轴方向扫描电磁铁部101a和水平轴方向扫描电磁铁部102a构成。

垂直轴方向扫描电磁铁部101a由第一垂直扫描电磁铁101aa及第二垂直扫描电磁铁101ab构成。另外，水平轴方向扫描电磁铁部102a由第一水平扫描电磁铁102aa及第二水平扫描电磁铁102ab构成。

进一步地，如图11所示，第一垂直扫描电磁铁101aa、第二垂直扫描电磁铁101ab、第一水平扫描电磁铁102aa、第二水平扫描电磁铁102ab的各个扫描电磁铁中的磁轭207、磁极宽度302以及磁极间间隙203与垂直轴方向射束通过最大区域801a及水平轴方向射束通过最大区域901a一致地成为朝向前进方向轴103的下游侧呈直线状扩展的形状。

换言之，设计成，在前进方向轴103上，随着远离等中心104，磁极间间隙203及磁极宽度302的大小缩窄。

此外，水平轴方向射束通过最大区域901a的宽度在通过水平轴方向扫描电磁铁部102a前恒定，因此，如图12所示，第一垂直扫描电磁铁101aa和第二垂直扫描电磁铁101ab的水平轴方向的磁极间间隙203设为相同的宽度。

其它的结构、动作为与上述的第一实施方式的粒子线照射装置大致相同的结构、动作，省略详情。

本发明的第二实施方式的粒子线照射装置也可得到与上述的第一实施方式的粒子线照射装置大致相同的效果。

另外，就各扫描电磁铁中的至少两台以上而言，在各个扫描电磁铁内，在前进方向轴103上随着远离等中心104，磁极间间隙203及磁极宽度302的大小缩窄，从而能够使磁场施加区域的形状形成与射束通过区域的形状更接近的形状。由此，能够更有效地实现bl积的增大和每一台扫描电磁铁的电感降低，能够更有效地实现照射野的扩大和扫描速度的增大。

而且，在各个扫描电磁铁内，磁极间间隙203及磁极宽度302的大小恒定，从而在上游侧的扫描电磁铁中，利用下游侧的扫描电磁铁扫描的方向的射束通过区域的形状不发生变化，因此，能够使上游侧的扫描电磁铁的磁场施加区域的形状与射束通过区域的形状更一致。

此外，在本实施方式中，磁轭、磁极宽度、磁极间间隙的扩展为直线状，但只要包含垂直轴方向射束通过最大区域801及水平轴方向射束通过最大区域901，形状也能够设为曲线状或阶梯状。

另外，磁轭的外周侧的形状不限于朝向前进方向轴103的下游侧扩展的情况，也能够设于与前进方向轴103平行的形状。

进一步地，本实施方式的扫描电磁铁的一部分能够使用配置于上述的第一实施方式的粒子线照射装置内的扫描电磁铁。

＜第三实施方式＞

使用图13对本发明的第三实施方式的粒子线治疗系统进行说明。

图13是本发明的第三实施方式的粒子线治疗系统的整体结构图。

如图13所示，本实施方式的粒子线治疗系统1000包括：直线加速器1201、同步加速器1202、射束输送系统1203、第一实施方式中所说明的粒子线照射装置1204、加速器射束输送系统控制部1205、粒子线治疗系统控制部1206、数据库1207。

此外，能够取代在第一实施方式所说明的粒子线照射装置1204而使用在第二实施方式所说明的粒子线照射装置。

同步加速器1202连接有直线加速器1201及入射器1202a，在直线加速器1201生成的加速前的离子从入射器1202a入射。

入射的离子在由四台偏向电磁铁1202b形成的大致四边形的路径通过四极电磁铁1202d等产生的磁场进行微调整并环绕，并且每当通过加速空腔1202c时被加速。加速至预定的能量的射束从排出口1202e导入射束输送系统1203。

射束输送系统1203具备多个四极电磁铁1203a、偏向电磁铁(省略图示)，且连接于同步加速器1202和粒子线照射装置1204。从同步加速器1202射出的粒子线在射束输送系统1203内通过，并且通过四极电磁铁1203a而汇聚，且通过偏向电磁铁改变方向，并射入粒子线照射装置1204。

射束输送系统1203的一部分和粒子线照射装置1204设置于治疗室内的大致筒状的机架，成为能够与机架一同旋转的结构，但是也能够被固定。

粒子线治疗系统控制部1206基于存储于数据库1207的以患部的深度、形状等信息为基础作成的照射数据(治疗计划)，向加速器射束输送系统控制部1205和照射装置控制部113输送指令。

加速器射束输送系统控制部1205控制构成将粒子束加速至适合治疗的能量的直线加速器1201及同步加速器1202的设备。另外，控制构成将加速到预定能量的粒子束输送至粒子线照射装置1204的射束输送系统1203的设备。

粒子线治疗系统控制部1206通过照射装置控制部113控制扫描电磁铁电源111，从而进行在照射野107适于治疗的射束照射控制。

这些粒子线治疗系统控制部1206、加速器射束输送系统控制部1205、以及照射装置控制部113由一个或多个处理器、cpu等构成。

各设备的动作的控制由各种程序执行。该程序存储于数据库1207、存储部113a等的内部存储介质，且由cpu读取并执行。

此外，执行的动作的控制处理可以汇集成一个程序，也可以各自分到多个程序，也可以是它们的组合。另外，程序的一部分或者全部可以通过专用软件实现，也可以模块化。进一步地，各种程序也可以通过程序分配服务器、外部存储媒介安装到各计算机。

这些各控制部可以在分别独立的装置通过有线或无线的网路连接，也可以将两个以上一体化。

粒子线照射装置的结构、动作是与上述的第一实施方式、或第二实施方式的粒子线照射装置相同的结构、动作，省略详情。

根据本发明的第三实施方式的粒子线治疗系统，通过具备上述的第一实施方式的粒子线照射装置或者第二实施方式的粒子线照射装置，从而能够实现扫描速度的增大等和小型化的兼顾。

此外，在本实施方式中，对采用直线加速器1201和同步加速器1202作为加速器的情况进行了说明，但是加速器的种类也可以采用回旋加速器、同步回旋加速器等其它种类。

另外，对由一台加速器和一台照射装置构成的治疗系统进行了说明，但能设置相对于一台加速器具有多个照射装置的粒子线治疗系统，各个照射装置能够适当具备第一实施方式的粒子线照射装置1204或第二实施方式的粒子线照射装置。

另外，对使用射束输送系统1203的情况进行了说明，但能够从加速器直接向粒子线照射装置输送粒子线。

另外，治疗使用的粒子线能够采用碳射线、氦射线等重粒子射线、质子射线。

＜其它＞

此外，本发明不限定于上述的实施方式，包括各种变形例。上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细说明的例子，并非限定于必须具备所说明的全部结构。

另外，也可以将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构，另外，也可以提对某实施方式的结构添加其它实施方式的结构。另外，对于各实施方式的结构的一部分，可以进行其它结构的追加、削除、置换。