先進粒子線治療システム開発グループ

次世代重粒子線がん治療装置の研究開発
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加速器の小型化・高機能化や治療ビームの高性能化を目指した次世代重粒子線がん治療装置の研究開発を行っています。超伝導技術を積極的に用いることで、装置面積を従来の20分の1程度まで小型化する計画を進めています。また、複数の核種を短時間で切り替えて加速し照射するマルチイオン照射法の実用化に向けた加速器・照射システムの研究開発、ビームコミッショニング等にも取り組んでいます。

研究開発中の次世代重粒子線がん治療装置イメージ図

炭素だけでなく、ヘリウム、酸素、ネオンなど、複数の核種をイオン化して供給するためのマルチイオン源、そして、イオンビームを治療に必要な高いエネルギーまで加速するための線形加速器とシンクロトロン、360度の任意方向から患者にイオンビームを照射するための回転ガントリーで構成されます。シンクロトロンと回転ガントリーには超伝導磁石が採用され、大幅な小型化を実現します。

メンバー

岩田 佳之 グループリーダー

• ​水島 康太 研究統括
• 松葉 俊哉 主任研究員
• 野村 友祐 研究員

主要論文

1. Y. Iwata, T. Shirai, K. Mizushima, S. Matsuba, Y. Yang, E. Noda, M. Urata, M. Muramatsu, K. Katagiri, S. Yonai, T. Inaniwa, S. Sato, Y. Abe, T.   Fujimoto, T. Sasano et al.: Design of a compact superconducting accelerator for advanced heavy-ion therapy. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A 1053, 168312 (2023).
2. K. Mizushima, S. Matsuba, Y. Yang, T. Fujimoto, Y. Iwata, M. Urata, E. Noda, T. Shirai, M. Sugano, G. Nishijima, S. Amano, T. Orikasa, S. Takayama, K. Nakanishi, Y. Hirata: Field Measurements of Prototype Superconducting Magnet for a Compact Heavy-Ion Therapy Synchrotron. IEEE Trans. Appl. Supercond., 33(5), 4400205 (2023).
3. Y. Yang, K. Mizushima, S. Matsuba, T. Fujimoto, E. Noda, M. Urata, Y. Iwata, T. Shirai: Topology Optimization Using a Normalized Gaussian Network of Iron Yoke for Magnetic Field Design of an Accelerator Superconducting Magnet. IEEE Trans. Appl. Supercond., 33(5), 4000105 (2023).
4. Y. Yang, K. Mizushima, S. Matsuba, T. Fujimoto, E. Noda, M. Urata, Y. Iwata, T. Shirai: Analysis of the Magnetization-Induced Field Error in a Superconducting Bending Magnet for a Compact, Rapid-Cycling Heavy-Ion Synchrotron. IEEE Trans. Appl. Supercond., 33(5), 4000106 (2023).
5. S. Takayama, S. Amano, T. Orikasa, K. Nakanishi, Y. Hirata, T. Fujimoto, K. Mizushima, Y. Yang, S. Matsuba, E. Noda, M. Urata, Y. Iwata, T. Shirai: Pattern Excitation Tests of the Short Model Superconducting Magnet for a Compact Heavy-Ion Synchrotron. IEEE Trans. Appl. Supercond., 33(5), 4401105 (2023).
6. Y. Yang, S. Matsuba, K. Mizushima, T. Fujimoto, Y. Iwata, E. Noda, M. Urata, T. Shirai, G. Nishijima, S. Takayama, S. Amano, T. Maeto, T. Orikasa, K. Nakanishi, Y. Hirata: Design and test of a 0.4-m long short model of a conduction-cooled superconducting combined function magnet for a compact, rapid-cycling heavy-ion synchrotron. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A 1050, 168165 (2023).
7. K. Mizushima, Y. Yang, T. Fujimoto, Y. Iwata, S. Matsuba, Y. Abe, E. Noda, M. Urata, T. Shirai, T. Orikasa, S. Takayama, S. Amano, K. Nakanishi, Y. Hirata: Concept Design of a Superconducting Magnet for a Compact Heavy-Ion Synchrotron. IEEE Trans. Appl. Supercond., 32(6), 4401405 (2022).
8. S. Amano, S. Takayama, T. Orikasa, K. Nakanishi, Y. Hirata, Y. Iwata, K. Mizushima, Y. Abe, E. Noda, M. Urata, S. Matsuba, Y. Yang, T. Shirai, T. Fujimoto: Thermal Design and Test Results of the Superconducting Magnet for a Compact Heavy-Ion Synchrotron. IEEE Trans. Appl. Supercond., 32(6), 4401305 (2022).
9. Y. Yang, K. Mizushima, S. Matsuba, T. Fujimoto, E. Noda, M. Urata, T. Shirai, S. Takayama, S. Amano, T. Orikasa: Thermal characteristics of a helium-free superconducting magnet system for a fast-ramping heavy-ion synchrotron. Cryogenics 126, 103524 (2022).
10. K. Mizushima, Y. Iwata, M. Muramatsu, S. H. Lee, T. Shirai: Experimental study on monitoring system of clinical beam purity in multiple-ion beam operation for heavy-ion radiotherapy. Rev. Sci. Instrum. 91, 023309 (2020)

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