とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システムおよびガス噴射システムを動作させるための方法
【課題】イオン源に流入させる種々のガスをできる限り迅速に切り替えることができるようにする。
【解決手段】とりわけ粒子線治療設備用の、ガス噴射システムであって、イオン源にガスを導き入れる第１の導管と、分離された２つのガス流のための第２および第３の導管と、多方切替弁とを有する。第２および第３の導管はそれぞれ多方切替弁の入口に開口しており、第１の導管は多方切替弁の出口に接続されており、多方切替弁は一方または他方の入口が出口と選択的に接続されるように形成されており、これにより第２または第３の導管は流体技術的に第１の導管と接続される。
【解決手段】とりわけ粒子線治療設備用の、ガス噴射システムであって、イオン源にガスを導き入れる第１の導管と、分離された２つのガス流のための第２および第３の導管と、多方切替弁とを有する。第２および第３の導管はそれぞれ多方切替弁の入口に開口しており、第１の導管は多方切替弁の出口に接続されており、多方切替弁は一方または他方の入口が出口と選択的に接続されるように形成されており、これにより第２または第３の導管は流体技術的に第１の導管と接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システム、および、同ガス噴射システムを動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ癌の粒子線治療においては、例えば陽子や炭素イオンのような重イオンから成る粒子線を発生させる。粒子線は加速器内で発生させられ、治療室へと導かれ、そこで出射窓を通して入射する。ある特定の実施形態では、加速器からの粒子線を交互に異なる治療室へと差し向けるようにしてもよい。治療を受ける患者は放射線室内で例えば検査台の上に置かれ、場合によっては固定される。
【０００３】
粒子線を発生させるために、加速器は例えば電子サイクロトン共鳴イオン源（ＥＣＲイオン源）などのイオン源を内蔵している。イオン源の中では、特定のエネルギー分布をもつ自由イオンの指向性運動が生じる。なお、特定の腫瘍の治療には、陽子や炭素イオンのような正の電荷をもつイオンが理想的である。その理由は、正の電荷をもつイオンは加速器のおかげで高いエネルギーをもつことができるからであり、もう１つには、このエネルギーを体組織中に非常に精確に放出するからである。イオン源内で発生した粒子は５０ＭｅＶ／ｕ超でシンクロトロンリング内を円軌道で周回する。これにより、前もって決められた正確なエネルギー、集束および強度をもつパルス状の粒子線が治療用に供給される。
【０００４】
粒子を発生させるために、イオン源にガスが導き入れられる。なお、このガスはイオン化されなければならない。一定の粒子線のためには、引き込まれたガスの非常に正確で一様なガス流が必要である。治療によって異なるガス、例えば炭素イオンや水素など、を交互にイオン源の中に導き入れることができるように、イオン源内へ開口している導管がガス流ごとに設けられている。新しい粒子線を発生させるためにガス流を切り替える際、例えばまず現在の作動ガスのガス導管を閉じ、システムを洗浄してはじめて、別のガス流をイオン源に流入させる。
【０００５】
しかし、非常に正確に所望のガス流を生成することは難しく、したがってまた時間コストがかかる。流量は選ばれたガス種に依存し、一般には１ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル／分）未満であり、スパッタイオン源における二酸化炭素の場合には例えば０．００２ｓｃｃｍである。また、ＥＣＲイオン源では、例えば、およそ０．３ｓｃｃｍである。
【０００６】
ガス導管内に圧力を、したがってまたガス流を発生させるために、今日では、温度制御されたニードル弁が使用されている。しかし、このニードル弁を介して所望の低い流量を正確に実現するのは困難である。その上、流量の離散的な測定が所望の速度では不可能なため、流量の実現は発生した粒子線の測定によって行われ、ニードル弁の逐次的調節は試行錯誤で行われる。さらに、弁は温度に非常に敏感である。したがって、周囲温度の変動が流量の揺れを生じさせてしまう。こうした理由から、周囲温度は２°Ｃ以内で安定に保たれなければならない。さらには、例えば導管内に配置された弁などの部品を交換した後には、システムのパラメータを新たに設定しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、イオン源に流入させる種々のガスをできる限り迅速に切り替えることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明に従い、とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システムであって、イオン源にガスを導き入れる第１の導管と、分離された２つのガス流のための第２および第３の導管と、多方切替弁とを有しており、第２および第３の導管はそれぞれ多方切替弁の入口に開口しており、第１の導管は多方切替弁の出口に接続されており、多方切替弁は一方または他方の入口が出口と選択的に接続されるように形成されており、これにより第２または第３の導管は流体技術的に第１の導管と接続されることを特徴とするガス噴射システムにより解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の位置に多方切替弁を備えた、粒子線治療設備用のガス噴射システムを示す。
【図２】第２の位置に多方切替弁を備えた、図１によるガス噴射システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
このガス噴射システムの重要な利点は、第２および第３の導管が接続された多方切替弁のおかげで、これら導管の間の特に迅速な切り替えが行われることにより、ガス流が第２または第３の導管から交互に第１の導管ないしイオン源に導き入れられるという点にある。この種の弁における切替の時間は１秒未満であり、５秒未満後には第１の導管の中のガス流は安定している。したがって、数秒以内に新しい一定のガス流を生じさせることができ、作動ガスを変えたときにシステムを洗浄しなくても、粒子線中のイオンの種類を変えることができる。
【００１１】
ここで、切替弁とは、２つのガス流を混合せずに、交互に一方または他方の入口を流体技術的に出口に接続する弁のことである。それゆえ、謂わば、ガス流のディジタルスイッチングが行われる。
【００１２】
多方切替弁を使用するさらに別の利点は、異なるガス流を交互にイオン源に導き入れるただ１つの導管さえあればよいので、所要スペースが少なくなるという点にある。
【００１３】
有利な実施形態によれば、多方切替弁は第２の出口を有しており、第１の導管と流体技術的に連通しない導管がこの第２の出口に接続されている。したがって、イオン源に導き入れられないガスも特に連続的に多方切替弁から流出するので、安定したガス流が生じる。
【００１４】
有利には、第２の出口にはポンプ、特に真空ポンプが接続されている。このことは、イオン源へのガス供給のための第１の導管と多方切替弁を介して流体技術的に連通していない導管がポンプと接続されていることによって、この導管内のガスが連続的にシステムから吸い出されるということを意味している。ここで、真空ポンプは排気されるイオン源をシミュレートする。したがって、このガス流が粒子線の発生に直接使用されない場合でも、ガス流の流れパラメータは粒子線治療設備の動作中に変化しない。安定したガス流が第２および第３の導管の中に生じたならば、これらのガス流の１つをイオン源に流入させない場合でも、これらのガス流を遮断しないことが好ましい。ガス流は例えば３０分以上供給されなければ遮断される。このために、多方切替弁の各導管にはオンオフ弁が付加的に取り付けられている。粒子線治療設備の動作中、ガス流は連続的にイオン源の方向に流れるか、またはガス噴射システムから流れ出す。このガス流は数標準マイクロリットル／分の領域の非常に小さなガス流なので、ガス損失は非常に小さい。
【００１５】
有利には、多方切替弁は２位置４方弁である。このことは、弁が２つの入口および２つの出口を有しており、弁を通って２つのガス流が並行して２つの異なる方向に流れることができるということを意味している。弁の切替の際、各入口はそれぞれ別の出口に接続されるので、弁からのガス流の方向は変化しない。
【００１６】
２つだけより多くのガス流をイオン源に導き入れることができるように、有利には、多方切替弁の入口の１つに流体技術的に接続された多位置弁が付加的に設けられている。多位置弁は多方切替弁に前置されている。入口側には、第２および第３の導管ならびに少なくとも１つの別の導管が接続されている。それゆえ、多方切替弁の入口の１つを通して複数のガス流を交互に多方切替弁に導き入れることができる。
【００１７】
好ましくは、第２および第３の導管は体積流を生じさせるために少なくとも部分的に毛管から、とりわけガラス毛管から形成されている。イオン源の中が真空であるため、システム内のガスがイオン源に達する。通常、ガスは数ｂａｒの、例えば２ｂａｒの圧力のガスタンクから供給される。それゆえ、所望の流量を生じさせるために、正確で信頼性の高い一定の圧力低減、例えば約２ｂａｒからほぼ０ｂａｒへの圧力低減が必要である。これを達成し、できるだけ変動の少ない、最小限度にしか環境影響に依存しないガス体積流を生じさせるために、毛管が設けられている。長さおよび内径などの毛管の特性は、所望の圧力降下が毛管に沿って生じるように、高圧側（２ｂａｒ）と低圧側（０ｂａｒ）の圧力を考慮して選択されている。ここで、ガス流は高圧側とイオン源内の真空との間の一定の圧力差のおかげで一定に保たれている。
【００１８】
ガラス毛管は一般に、例えば温度変動などの外部影響に対して不感な受動的に作用する絞り機構である。毛管は導管の最も狭い領域であり、１ｍｍ未満の、とりわけ０．５ｍｍ未満の外径と、数デシメートルまたは数メートルの長さを有する。毛管はアーマチュアにまたは比較的大きな直径を有する導管区間に開口している。毛管を通して設定されたガスの流量は下流でも一定にとどまる。ガス噴射システムでは毛管を介して圧力降下が制御されるので、弁を交換した後に設定を検査しなくてもよく、微調整が必要ない、つまり、システムのパラメータ設定は高度に再現可能である。
【００１９】
有利には、毛管の幾何学的データから第１の導管を通ってイオン源に供給されるガスの流量を求める制御システムが設けられている。
【００２０】
混合ガスを形成するために、有利には、少なくとも２つの前置導管が、とりわけＹ型ジョイントを介して第２の導管と接続された前置導管が、第２の導管に開口している。イオン化させるべきガスは、例えば不活性ガスなどの搬送ガスによって、イオン源内に輸送することが必要となることが多い。２つのガスを十分に混合させるために、それぞれの導管は第２の導管の同じ箇所に開口している。なお、これは技術的にはＹ型ジョイントによって実現される。
【００２１】
有利な実施形態によれば、前置導管にはそれぞれ１つ、ガス流が混合する前にガス流を遮断するストップバルブが設けられている。別の有利な実施形態によれば、多方切替弁の入口の前にストップバルブが設けられている。同様に、第３の有利な実施形態によれば、多方切替弁とイオン源との間にストップバルブが設けられている。ストップバルブは粒子線治療設備の開始時ないし終了時に開くないし閉じ、それによって作動ガスの供給が制御される。また、作動ガスが３０分を超える長い時間にわたって必要とされない場合にも、相応するストップバルブは閉じられ、作動ガスが再び使用されるおよそ５分前に再び開かれる。また、障害時にもストップバルブは個別にまたはグループで閉じられ、それによりガス流がガス噴射システムの異なる導管区間で遮断される。
【００２２】
有利な実施形態によれば、弁を集中制御するための制御システムが設けられている。複雑なガス噴射システムが集中制御されることで、高度の自動化および同期化が実現される。
【００２３】
本発明の課題はさらに、とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システムを作動させる方法によって解決される。この方法では、ガス噴射システムは多方切替弁を有しており、この多方切替弁から第１の導管を介してイオン源にガスが導き入れられ、多方切替弁には第２の導管と第３の導管が接続されており、第２の導管からのガス流または第３の導管からのガス流のいずれかが第１の導管を介してイオン源に導き入れられる。
【００２４】
ガス噴射システムに関連して説明した利点および有利な実施形態は適宜この方法にも転用される。
【００２５】
上記方法は、第２の導管からのガス流がイオン源に導き入れられている間は、第３の導管からのガス流を多方切替弁を介してポンプから吸い込み、多方切替弁の切り替え時には、第３の導管からのガス流をイオン源に導き入れ、第２の導管からのガス流を多方切替弁を介してポンプから吸い込むように、ガス噴射システムを好ましくは動作中に制御することにより、第２の導管からのガスがイオン源に導き入れられるのか、または第３の導管からのガスがイオン源に導き入れられるのかにかかわらず、持続的に安定したガス流を生じさせる。
【００２６】
本発明の実施例を図面に基づいてより詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
図１には、実質的にイオン源４とイオン源４に前置された多方切替弁６（以下では単に弁と呼ぶ）を含むガス噴射システム２が示されている。多方切替弁６からは第１の導管８がイオン源４へと通じており、第２および第３の導管１０，１２は弁６に開口している。弁６には第４の導管１４を介して真空ポンプ１６が接続されている。図示された実施例では、導管８，１０，１２はステンレス鋼から形成されている。
【００２８】
弁６は２位置４方弁である、つまり、弁６は第２および第３の導管１０，１２のための２つの入口１７ａと第１および第４の導管８，１４のための２つの出口１７ｂの４つの接続部を有している。２つの入口１７ａを２つの出口１７ｂと接続する際の組合せにより、別の６の２つの位置が生じる。これについては図２との関連で説明される。
【００２９】
第２の導管にはＹ型ジョイント１８が取り付けられているので、２つの前置導管２０，２２は第２の導管８の同じ箇所に開口している。低流量減圧器を備えた第１の圧力容器２４から前置導管２０を介して二酸化炭素が供給される。搬送ガスとしてはヘリウムが使用される。ヘリウムは低流量減圧器を備えた別の圧力容器２６に貯蔵されており、前置導管２２を介して第２の導管８に達し、第２の導管８のＹ型ジョイント１８の部分で二酸化炭素と混合する。２つの前置導管２０，２２はそれぞれ１つのニードル弁２８ａ，２８ｂ、前置導管２０，２２内の圧力を測定する圧力センサ３０ａ，３０ｂおよび圧力容器２４，２６からのそれぞれガス流を遮断するストップバルブ３２，３４を有している。低圧弁２８ａ，２８ｂは前置導管２２，２４内の圧力の迅速な制御を可能にする。１つの導管の中の圧力を下げる場合、１ｓｃｃｍの流れならば、圧力はゆっくりとしか変化しない。調節を加速するには、ニードル弁２８ａ，２８ｂによってガス吐出し量を増大させる。
【００３０】
粒子線を陽子から発生させるために、低流量減圧器を備えた別の圧力容器３６から第３の導管１２を介して水素をイオン源４に導き入れるようにしてもよい。水素導管にも同様にニードル弁２８ｃ、圧力センサ３０ｃおよびストップバルブ３８が取り付けられている。有利には、（実施例に示されているように）多位置弁４０が多方切替弁６に前置されており、多位置弁４０を通って、必要ならば、例えば酸素のような別のガスが第３の導管１２を介してイオン源４に導き入れられる。
【００３１】
第１の導管８には多方切替弁６とイオン源４との間に同様にストップバルブ４２が設けられており、このストップバルブ４２によって多方切替弁６より後でガス流を遮断することができる。
【００３２】
ガス噴射システム２はその他に少なくともストップバルブ３２，３４，３５，３８および４２を集中制御するための制御システム４４を有している。ストップバルブ３２，３４，３５，３８および４２の制御は、低流量減圧器を備えた圧力容器４６からの圧縮空気の空気圧によって行われる。空気の供給および排出はディジタル制御される電気弁４８を用いて行われる。
【００３３】
ガス噴射システム２内では、圧力容器２４，２６，３６の間の圧力差により、ガスは排気されるべきイオン源４ないし真空ポンプ１６へと輸送される。なお、圧力容器２４，２６，３６の中の圧力は元々は例えばおよそ２ｂａｒである。２ｂａｒからほぼ０ｂａｒへの圧力降下を実現するために、前置導管２０，２２のストップバルブ３２，３４とＹ型ジョイント１８の間の区間と、Ｙ型ジョイント１８とストップバルブ３５の間の区間と、第３の導管１２の圧力容器３６とストップバルブ３８の間の区間には、毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3が、とりわけガラス毛管が形成される。毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の長さおよび内径は、毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3に沿って所望の圧力降下を行うことができるように選ばれている。毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の長さはデシメートルまたはメートル領域内で変化する、例えば、所望の圧力降下はおよそ２ｍの区間で行われる。毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の外径は好ましくは１ｍｍ未満、例えば０．２〜０．３ｍｍの範囲内であり、内径はおよそ１０-1倍の大きさで、例えば０．０２〜０．０６ｍｍである。
【００３４】
ガス噴射システム２は、ヘリウムと二酸化炭素が所望の流量でイオン源４に導き入れられるように形成されている。ヘリウム前置導管２２への二酸化炭素の逆流および二酸化炭素導管へのヘリウムの逆流を防ぐために、ヘリウムストップバルブ３４とＹ型ジョイント１８の間に毛管Ｃ1が、二酸化炭素ストップバルブ３２とＹ型ジョイントの間に毛管Ｃ2が設けられている。これにより、ヘリウムストップバルブ２４側の方がＹ型ジョイント１８よりも圧力が高くなることが保証されるので、ガス流の方向は予め決められている。
【００３５】
二酸化炭素ガス流はガラス毛管Ｃ2を介してＹ型ジョイント１８に導かれ、そこでヘリウムに供給される。この毛管Ｃ2の特性と二酸化炭素の圧力がヘリウム中での二酸化炭素の濃度を決定する。ヘリウムと二酸化炭素の流量が毛管Ｃ1およびＣ2によって例えばそれぞれ０．３ｓｃｃｍに設定された後、別の毛管Ｃ3がイオン源４へのガス輸送のためにＹ型ジョイント１８からストップバルブ３５まで設けられる。
【００３６】
同様に、水素タンク３６とストップバルブ３８の間での圧力降下は毛管Ｃ4によって設定される。
【００３７】
注意すべきことは、圧力容器２４，２６の中でのガスの混合を拡散によって防ぐには、ガス混合ストップバルブ３５が閉じられる前に、二酸化炭素およびヘリウムのストップバルブ３２および３４が閉じられなければならないということである。
【００３８】
導管１０，１２からのガス流は２位置４方弁６へと導かれ、イオン源４にヘリウム-に酸化炭素-混合気が供給されるのか、水素が供給されるのかが弁６によって設定される。図１には、弁６の第１の位置が示されている。第２の導管１０からの混合ガスは第１の導管８を介してイオン源４に供給される。それと並行して、弁６の後の第３の導管１２からの水素が真空ポンプ１６によって吸い込まれる。その際、真空ポンプ１６によってイオン源４内の動作状態がシミュレートされる。真空ポンプ１６による水素の連続的な吸い込みによって、弁６の切替によって水素がイオン源４に供給される前に、安定した流れが生じることができる。第３の導管１２からの予備ガス、今のケースでは水素、が長い時間にわたって利用されない場合には、ガス損失を最小化するために、相応するストップバルブ３８を閉じてよい。
【００３９】
弁６の第２の位置は図２に示されている。図から明らかなように、弁６の切替の後、第３の導管１２からの水素はイオン源４に供給され、第２の導管１０からのヘリウム-二酸化炭素-混合気は真空ポンプ１６によって吸い込まれる。
【００４０】
弁６のおかげで、ガス流の切替を非常に迅速に行うことができる。切替後、今までイオン源４に供給されていた作動ガスが真空ポンプ１６によってシステム２から吸い出され、その間に安定した流れを形成していた今までの予備ガスが第１の導管８に、したがってまたイオン源４に供給される。このような切替プロセスはふつう約０．５秒続き、５秒未満の後にはイオン源４の方向のガス流はすでに安定する。
【００４１】
導管８，１０，１２および１４はステンレス鋼からできているので、およそ２４ｋＶのイオン源４の電位に置かれる。高電位の領域は図では破線のブロックによって示されている。この領域は電気的に絶縁されたガラス毛管Ｃ3およびＣ4によって導管１０および１２に沿って画定されている。ガルバニック絶縁に鑑み、弁６と真空ポンプ１６の間の接続もガラス管５０によって実現されている。
【００４２】
ガス噴射システム２が待たされたり、部品の交換が必要な場合には、ストップバルブ４２によって直接イオン源４を閉じてもよい。このバルブはさらに停電の際にイオン源４へのガス流を速やかに遮断するのに使用することもできる。
【００４３】
ガス噴射システム２の別の利点は、ガス流の設定を待機後に再現できることにある。ガス流の流量は導管８，１０，１２の両端における圧力差によって制御されるので、システム２内の任意の弁を交換しても導管８，１０，１２に沿って圧力が変化することがない。その上、システム２はむだ体積領域が生じないように設計されている。
【００４４】
ガス噴射システム２とイオン源４は、ここでは詳しく示されていない、正の電荷を有する粒子から粒子線を形成する粒子治療装置の一部である。イオンを発生させるために、容器２４，２６または３６からの作動ガスがガス噴射システム２によってイオン源４のプラズマチャンバに供給される。その際、粒子線の種類に応じて、導管１０からのヘリウム-二酸化炭素-混合ガスまたは導管１２からの水素が交互にイオン源４に供給される。発生したイオンはつぎに粒子線治療設備のシンクロトロンリングでマグネットによって５０ＭｅＶ／ｕを超える最終エネルギーまで達し、最終的には患者の治療されるべき人体領域へ向けられる。
【符号の説明】
【００４５】
２ ガス噴射システム
４ イオン源
６ 多方切替弁
８ 第１の導管
１０ 第２の導管
１２ 第３の導管
１４ 第４の導管
１６ 真空ポンプ
１７ａ 多方切替弁の入口
１７ｂ 多方切替弁の出口
１８ Ｙ型ジョイント
２０ 前置導管
２２ 前置導管
２４ 低流量減圧器を備えた圧力容器
２６ 低流量減圧器を備えた圧力容器
２８ａ，ｂ，ｃ ニードル弁
３０ａ，ｂ，ｃ 圧力センサ
３２ ストップバルブ
３４ ストップバルブ
３５ ストップバルブ
３６ 低流量減圧器を備えた圧力容器
３８ ストップバルブ
４０ 多位置弁
４２ ストップバルブ
４４ 制御システム
４６ 低流量減圧器を備えた圧力容器
４８ 電気弁
５０ ガラス管
Ｃ1−Ｃ4 ガラス毛管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システム、および、同ガス噴射システムを動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
とりわけ癌の粒子線治療においては、例えば陽子や炭素イオンのような重イオンから成る粒子線を発生させる。粒子線は加速器内で発生させられ、治療室へと導かれ、そこで出射窓を通して入射する。ある特定の実施形態では、加速器からの粒子線を交互に異なる治療室へと差し向けるようにしてもよい。治療を受ける患者は放射線室内で例えば検査台の上に置かれ、場合によっては固定される。
【０００３】
粒子線を発生させるために、加速器は例えば電子サイクロトン共鳴イオン源（ＥＣＲイオン源）などのイオン源を内蔵している。イオン源の中では、特定のエネルギー分布をもつ自由イオンの指向性運動が生じる。なお、特定の腫瘍の治療には、陽子や炭素イオンのような正の電荷をもつイオンが理想的である。その理由は、正の電荷をもつイオンは加速器のおかげで高いエネルギーをもつことができるからであり、もう１つには、このエネルギーを体組織中に非常に精確に放出するからである。イオン源内で発生した粒子は５０ＭｅＶ／ｕ超でシンクロトロンリング内を円軌道で周回する。これにより、前もって決められた正確なエネルギー、集束および強度をもつパルス状の粒子線が治療用に供給される。
【０００４】
粒子を発生させるために、イオン源にガスが導き入れられる。なお、このガスはイオン化されなければならない。一定の粒子線のためには、引き込まれたガスの非常に正確で一様なガス流が必要である。治療によって異なるガス、例えば炭素イオンや水素など、を交互にイオン源の中に導き入れることができるように、イオン源内へ開口している導管がガス流ごとに設けられている。新しい粒子線を発生させるためにガス流を切り替える際、例えばまず現在の作動ガスのガス導管を閉じ、システムを洗浄してはじめて、別のガス流をイオン源に流入させる。
【０００５】
しかし、非常に正確に所望のガス流を生成することは難しく、したがってまた時間コストがかかる。流量は選ばれたガス種に依存し、一般には１ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル／分）未満であり、スパッタイオン源における二酸化炭素の場合には例えば０．００２ｓｃｃｍである。また、ＥＣＲイオン源では、例えば、およそ０．３ｓｃｃｍである。
【０００６】
ガス導管内に圧力を、したがってまたガス流を発生させるために、今日では、温度制御されたニードル弁が使用されている。しかし、このニードル弁を介して所望の低い流量を正確に実現するのは困難である。その上、流量の離散的な測定が所望の速度では不可能なため、流量の実現は発生した粒子線の測定によって行われ、ニードル弁の逐次的調節は試行錯誤で行われる。さらに、弁は温度に非常に敏感である。したがって、周囲温度の変動が流量の揺れを生じさせてしまう。こうした理由から、周囲温度は２°Ｃ以内で安定に保たれなければならない。さらには、例えば導管内に配置された弁などの部品を交換した後には、システムのパラメータを新たに設定しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、イオン源に流入させる種々のガスをできる限り迅速に切り替えることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明に従い、とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システムであって、イオン源にガスを導き入れる第１の導管と、分離された２つのガス流のための第２および第３の導管と、多方切替弁とを有しており、第２および第３の導管はそれぞれ多方切替弁の入口に開口しており、第１の導管は多方切替弁の出口に接続されており、多方切替弁は一方または他方の入口が出口と選択的に接続されるように形成されており、これにより第２または第３の導管は流体技術的に第１の導管と接続されることを特徴とするガス噴射システムにより解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の位置に多方切替弁を備えた、粒子線治療設備用のガス噴射システムを示す。
【図２】第２の位置に多方切替弁を備えた、図１によるガス噴射システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
このガス噴射システムの重要な利点は、第２および第３の導管が接続された多方切替弁のおかげで、これら導管の間の特に迅速な切り替えが行われることにより、ガス流が第２または第３の導管から交互に第１の導管ないしイオン源に導き入れられるという点にある。この種の弁における切替の時間は１秒未満であり、５秒未満後には第１の導管の中のガス流は安定している。したがって、数秒以内に新しい一定のガス流を生じさせることができ、作動ガスを変えたときにシステムを洗浄しなくても、粒子線中のイオンの種類を変えることができる。
【００１１】
ここで、切替弁とは、２つのガス流を混合せずに、交互に一方または他方の入口を流体技術的に出口に接続する弁のことである。それゆえ、謂わば、ガス流のディジタルスイッチングが行われる。
【００１２】
多方切替弁を使用するさらに別の利点は、異なるガス流を交互にイオン源に導き入れるただ１つの導管さえあればよいので、所要スペースが少なくなるという点にある。
【００１３】
有利な実施形態によれば、多方切替弁は第２の出口を有しており、第１の導管と流体技術的に連通しない導管がこの第２の出口に接続されている。したがって、イオン源に導き入れられないガスも特に連続的に多方切替弁から流出するので、安定したガス流が生じる。
【００１４】
有利には、第２の出口にはポンプ、特に真空ポンプが接続されている。このことは、イオン源へのガス供給のための第１の導管と多方切替弁を介して流体技術的に連通していない導管がポンプと接続されていることによって、この導管内のガスが連続的にシステムから吸い出されるということを意味している。ここで、真空ポンプは排気されるイオン源をシミュレートする。したがって、このガス流が粒子線の発生に直接使用されない場合でも、ガス流の流れパラメータは粒子線治療設備の動作中に変化しない。安定したガス流が第２および第３の導管の中に生じたならば、これらのガス流の１つをイオン源に流入させない場合でも、これらのガス流を遮断しないことが好ましい。ガス流は例えば３０分以上供給されなければ遮断される。このために、多方切替弁の各導管にはオンオフ弁が付加的に取り付けられている。粒子線治療設備の動作中、ガス流は連続的にイオン源の方向に流れるか、またはガス噴射システムから流れ出す。このガス流は数標準マイクロリットル／分の領域の非常に小さなガス流なので、ガス損失は非常に小さい。
【００１５】
有利には、多方切替弁は２位置４方弁である。このことは、弁が２つの入口および２つの出口を有しており、弁を通って２つのガス流が並行して２つの異なる方向に流れることができるということを意味している。弁の切替の際、各入口はそれぞれ別の出口に接続されるので、弁からのガス流の方向は変化しない。
【００１６】
２つだけより多くのガス流をイオン源に導き入れることができるように、有利には、多方切替弁の入口の１つに流体技術的に接続された多位置弁が付加的に設けられている。多位置弁は多方切替弁に前置されている。入口側には、第２および第３の導管ならびに少なくとも１つの別の導管が接続されている。それゆえ、多方切替弁の入口の１つを通して複数のガス流を交互に多方切替弁に導き入れることができる。
【００１７】
好ましくは、第２および第３の導管は体積流を生じさせるために少なくとも部分的に毛管から、とりわけガラス毛管から形成されている。イオン源の中が真空であるため、システム内のガスがイオン源に達する。通常、ガスは数ｂａｒの、例えば２ｂａｒの圧力のガスタンクから供給される。それゆえ、所望の流量を生じさせるために、正確で信頼性の高い一定の圧力低減、例えば約２ｂａｒからほぼ０ｂａｒへの圧力低減が必要である。これを達成し、できるだけ変動の少ない、最小限度にしか環境影響に依存しないガス体積流を生じさせるために、毛管が設けられている。長さおよび内径などの毛管の特性は、所望の圧力降下が毛管に沿って生じるように、高圧側（２ｂａｒ）と低圧側（０ｂａｒ）の圧力を考慮して選択されている。ここで、ガス流は高圧側とイオン源内の真空との間の一定の圧力差のおかげで一定に保たれている。
【００１８】
ガラス毛管は一般に、例えば温度変動などの外部影響に対して不感な受動的に作用する絞り機構である。毛管は導管の最も狭い領域であり、１ｍｍ未満の、とりわけ０．５ｍｍ未満の外径と、数デシメートルまたは数メートルの長さを有する。毛管はアーマチュアにまたは比較的大きな直径を有する導管区間に開口している。毛管を通して設定されたガスの流量は下流でも一定にとどまる。ガス噴射システムでは毛管を介して圧力降下が制御されるので、弁を交換した後に設定を検査しなくてもよく、微調整が必要ない、つまり、システムのパラメータ設定は高度に再現可能である。
【００１９】
有利には、毛管の幾何学的データから第１の導管を通ってイオン源に供給されるガスの流量を求める制御システムが設けられている。
【００２０】
混合ガスを形成するために、有利には、少なくとも２つの前置導管が、とりわけＹ型ジョイントを介して第２の導管と接続された前置導管が、第２の導管に開口している。イオン化させるべきガスは、例えば不活性ガスなどの搬送ガスによって、イオン源内に輸送することが必要となることが多い。２つのガスを十分に混合させるために、それぞれの導管は第２の導管の同じ箇所に開口している。なお、これは技術的にはＹ型ジョイントによって実現される。
【００２１】
有利な実施形態によれば、前置導管にはそれぞれ１つ、ガス流が混合する前にガス流を遮断するストップバルブが設けられている。別の有利な実施形態によれば、多方切替弁の入口の前にストップバルブが設けられている。同様に、第３の有利な実施形態によれば、多方切替弁とイオン源との間にストップバルブが設けられている。ストップバルブは粒子線治療設備の開始時ないし終了時に開くないし閉じ、それによって作動ガスの供給が制御される。また、作動ガスが３０分を超える長い時間にわたって必要とされない場合にも、相応するストップバルブは閉じられ、作動ガスが再び使用されるおよそ５分前に再び開かれる。また、障害時にもストップバルブは個別にまたはグループで閉じられ、それによりガス流がガス噴射システムの異なる導管区間で遮断される。
【００２２】
有利な実施形態によれば、弁を集中制御するための制御システムが設けられている。複雑なガス噴射システムが集中制御されることで、高度の自動化および同期化が実現される。
【００２３】
本発明の課題はさらに、とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システムを作動させる方法によって解決される。この方法では、ガス噴射システムは多方切替弁を有しており、この多方切替弁から第１の導管を介してイオン源にガスが導き入れられ、多方切替弁には第２の導管と第３の導管が接続されており、第２の導管からのガス流または第３の導管からのガス流のいずれかが第１の導管を介してイオン源に導き入れられる。
【００２４】
ガス噴射システムに関連して説明した利点および有利な実施形態は適宜この方法にも転用される。
【００２５】
上記方法は、第２の導管からのガス流がイオン源に導き入れられている間は、第３の導管からのガス流を多方切替弁を介してポンプから吸い込み、多方切替弁の切り替え時には、第３の導管からのガス流をイオン源に導き入れ、第２の導管からのガス流を多方切替弁を介してポンプから吸い込むように、ガス噴射システムを好ましくは動作中に制御することにより、第２の導管からのガスがイオン源に導き入れられるのか、または第３の導管からのガスがイオン源に導き入れられるのかにかかわらず、持続的に安定したガス流を生じさせる。
【００２６】
本発明の実施例を図面に基づいてより詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
図１には、実質的にイオン源４とイオン源４に前置された多方切替弁６（以下では単に弁と呼ぶ）を含むガス噴射システム２が示されている。多方切替弁６からは第１の導管８がイオン源４へと通じており、第２および第３の導管１０，１２は弁６に開口している。弁６には第４の導管１４を介して真空ポンプ１６が接続されている。図示された実施例では、導管８，１０，１２はステンレス鋼から形成されている。
【００２８】
弁６は２位置４方弁である、つまり、弁６は第２および第３の導管１０，１２のための２つの入口１７ａと第１および第４の導管８，１４のための２つの出口１７ｂの４つの接続部を有している。２つの入口１７ａを２つの出口１７ｂと接続する際の組合せにより、別の６の２つの位置が生じる。これについては図２との関連で説明される。
【００２９】
第２の導管にはＹ型ジョイント１８が取り付けられているので、２つの前置導管２０，２２は第２の導管８の同じ箇所に開口している。低流量減圧器を備えた第１の圧力容器２４から前置導管２０を介して二酸化炭素が供給される。搬送ガスとしてはヘリウムが使用される。ヘリウムは低流量減圧器を備えた別の圧力容器２６に貯蔵されており、前置導管２２を介して第２の導管８に達し、第２の導管８のＹ型ジョイント１８の部分で二酸化炭素と混合する。２つの前置導管２０，２２はそれぞれ１つのニードル弁２８ａ，２８ｂ、前置導管２０，２２内の圧力を測定する圧力センサ３０ａ，３０ｂおよび圧力容器２４，２６からのそれぞれガス流を遮断するストップバルブ３２，３４を有している。低圧弁２８ａ，２８ｂは前置導管２２，２４内の圧力の迅速な制御を可能にする。１つの導管の中の圧力を下げる場合、１ｓｃｃｍの流れならば、圧力はゆっくりとしか変化しない。調節を加速するには、ニードル弁２８ａ，２８ｂによってガス吐出し量を増大させる。
【００３０】
粒子線を陽子から発生させるために、低流量減圧器を備えた別の圧力容器３６から第３の導管１２を介して水素をイオン源４に導き入れるようにしてもよい。水素導管にも同様にニードル弁２８ｃ、圧力センサ３０ｃおよびストップバルブ３８が取り付けられている。有利には、（実施例に示されているように）多位置弁４０が多方切替弁６に前置されており、多位置弁４０を通って、必要ならば、例えば酸素のような別のガスが第３の導管１２を介してイオン源４に導き入れられる。
【００３１】
第１の導管８には多方切替弁６とイオン源４との間に同様にストップバルブ４２が設けられており、このストップバルブ４２によって多方切替弁６より後でガス流を遮断することができる。
【００３２】
ガス噴射システム２はその他に少なくともストップバルブ３２，３４，３５，３８および４２を集中制御するための制御システム４４を有している。ストップバルブ３２，３４，３５，３８および４２の制御は、低流量減圧器を備えた圧力容器４６からの圧縮空気の空気圧によって行われる。空気の供給および排出はディジタル制御される電気弁４８を用いて行われる。
【００３３】
ガス噴射システム２内では、圧力容器２４，２６，３６の間の圧力差により、ガスは排気されるべきイオン源４ないし真空ポンプ１６へと輸送される。なお、圧力容器２４，２６，３６の中の圧力は元々は例えばおよそ２ｂａｒである。２ｂａｒからほぼ０ｂａｒへの圧力降下を実現するために、前置導管２０，２２のストップバルブ３２，３４とＹ型ジョイント１８の間の区間と、Ｙ型ジョイント１８とストップバルブ３５の間の区間と、第３の導管１２の圧力容器３６とストップバルブ３８の間の区間には、毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3が、とりわけガラス毛管が形成される。毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の長さおよび内径は、毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3に沿って所望の圧力降下を行うことができるように選ばれている。毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の長さはデシメートルまたはメートル領域内で変化する、例えば、所望の圧力降下はおよそ２ｍの区間で行われる。毛管Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3の外径は好ましくは１ｍｍ未満、例えば０．２〜０．３ｍｍの範囲内であり、内径はおよそ１０-1倍の大きさで、例えば０．０２〜０．０６ｍｍである。
【００３４】
ガス噴射システム２は、ヘリウムと二酸化炭素が所望の流量でイオン源４に導き入れられるように形成されている。ヘリウム前置導管２２への二酸化炭素の逆流および二酸化炭素導管へのヘリウムの逆流を防ぐために、ヘリウムストップバルブ３４とＹ型ジョイント１８の間に毛管Ｃ1が、二酸化炭素ストップバルブ３２とＹ型ジョイントの間に毛管Ｃ2が設けられている。これにより、ヘリウムストップバルブ２４側の方がＹ型ジョイント１８よりも圧力が高くなることが保証されるので、ガス流の方向は予め決められている。
【００３５】
二酸化炭素ガス流はガラス毛管Ｃ2を介してＹ型ジョイント１８に導かれ、そこでヘリウムに供給される。この毛管Ｃ2の特性と二酸化炭素の圧力がヘリウム中での二酸化炭素の濃度を決定する。ヘリウムと二酸化炭素の流量が毛管Ｃ1およびＣ2によって例えばそれぞれ０．３ｓｃｃｍに設定された後、別の毛管Ｃ3がイオン源４へのガス輸送のためにＹ型ジョイント１８からストップバルブ３５まで設けられる。
【００３６】
同様に、水素タンク３６とストップバルブ３８の間での圧力降下は毛管Ｃ4によって設定される。
【００３７】
注意すべきことは、圧力容器２４，２６の中でのガスの混合を拡散によって防ぐには、ガス混合ストップバルブ３５が閉じられる前に、二酸化炭素およびヘリウムのストップバルブ３２および３４が閉じられなければならないということである。
【００３８】
導管１０，１２からのガス流は２位置４方弁６へと導かれ、イオン源４にヘリウム-に酸化炭素-混合気が供給されるのか、水素が供給されるのかが弁６によって設定される。図１には、弁６の第１の位置が示されている。第２の導管１０からの混合ガスは第１の導管８を介してイオン源４に供給される。それと並行して、弁６の後の第３の導管１２からの水素が真空ポンプ１６によって吸い込まれる。その際、真空ポンプ１６によってイオン源４内の動作状態がシミュレートされる。真空ポンプ１６による水素の連続的な吸い込みによって、弁６の切替によって水素がイオン源４に供給される前に、安定した流れが生じることができる。第３の導管１２からの予備ガス、今のケースでは水素、が長い時間にわたって利用されない場合には、ガス損失を最小化するために、相応するストップバルブ３８を閉じてよい。
【００３９】
弁６の第２の位置は図２に示されている。図から明らかなように、弁６の切替の後、第３の導管１２からの水素はイオン源４に供給され、第２の導管１０からのヘリウム-二酸化炭素-混合気は真空ポンプ１６によって吸い込まれる。
【００４０】
弁６のおかげで、ガス流の切替を非常に迅速に行うことができる。切替後、今までイオン源４に供給されていた作動ガスが真空ポンプ１６によってシステム２から吸い出され、その間に安定した流れを形成していた今までの予備ガスが第１の導管８に、したがってまたイオン源４に供給される。このような切替プロセスはふつう約０．５秒続き、５秒未満の後にはイオン源４の方向のガス流はすでに安定する。
【００４１】
導管８，１０，１２および１４はステンレス鋼からできているので、およそ２４ｋＶのイオン源４の電位に置かれる。高電位の領域は図では破線のブロックによって示されている。この領域は電気的に絶縁されたガラス毛管Ｃ3およびＣ4によって導管１０および１２に沿って画定されている。ガルバニック絶縁に鑑み、弁６と真空ポンプ１６の間の接続もガラス管５０によって実現されている。
【００４２】
ガス噴射システム２が待たされたり、部品の交換が必要な場合には、ストップバルブ４２によって直接イオン源４を閉じてもよい。このバルブはさらに停電の際にイオン源４へのガス流を速やかに遮断するのに使用することもできる。
【００４３】
ガス噴射システム２の別の利点は、ガス流の設定を待機後に再現できることにある。ガス流の流量は導管８，１０，１２の両端における圧力差によって制御されるので、システム２内の任意の弁を交換しても導管８，１０，１２に沿って圧力が変化することがない。その上、システム２はむだ体積領域が生じないように設計されている。
【００４４】
ガス噴射システム２とイオン源４は、ここでは詳しく示されていない、正の電荷を有する粒子から粒子線を形成する粒子治療装置の一部である。イオンを発生させるために、容器２４，２６または３６からの作動ガスがガス噴射システム２によってイオン源４のプラズマチャンバに供給される。その際、粒子線の種類に応じて、導管１０からのヘリウム-二酸化炭素-混合ガスまたは導管１２からの水素が交互にイオン源４に供給される。発生したイオンはつぎに粒子線治療設備のシンクロトロンリングでマグネットによって５０ＭｅＶ／ｕを超える最終エネルギーまで達し、最終的には患者の治療されるべき人体領域へ向けられる。
【符号の説明】
【００４５】
２ ガス噴射システム
４ イオン源
６ 多方切替弁
８ 第１の導管
１０ 第２の導管
１２ 第３の導管
１４ 第４の導管
１６ 真空ポンプ
１７ａ 多方切替弁の入口
１７ｂ 多方切替弁の出口
１８ Ｙ型ジョイント
２０ 前置導管
２２ 前置導管
２４ 低流量減圧器を備えた圧力容器
２６ 低流量減圧器を備えた圧力容器
２８ａ，ｂ，ｃ ニードル弁
３０ａ，ｂ，ｃ 圧力センサ
３２ ストップバルブ
３４ ストップバルブ
３５ ストップバルブ
３６ 低流量減圧器を備えた圧力容器
３８ ストップバルブ
４０ 多位置弁
４２ ストップバルブ
４４ 制御システム
４６ 低流量減圧器を備えた圧力容器
４８ 電気弁
５０ ガラス管
Ｃ1−Ｃ4 ガラス毛管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とりわけ粒子線治療設備用の、ガス噴射システム（２）であって、イオン源（４）にガスを導き入れる第１の導管（８）と、分離された２つのガス流のための第２および第３の導管（１０，１２）と、多方切替弁（６）とを有しており、前記第２および第３の導管（１０，１２）はそれぞれ前記多方切替弁（６）の入口（１７ａ）に開口しており、前記第１の導管（８）は前記多方切替弁（６）の出口（１７ｂ）に接続されており、前記多方切替弁（６）は前記入口（１７ａ）の一方または他方を前記出口（１７ｂ）と選択的に接続するように形成されており、これにより前記第２または第３の導管（１０，１２）は流体技術的に前記第１の導管（８）と接続される、ことを特徴とするガス噴射システム（２）。
【請求項２】
前記多方切替弁（６）は第２の出口（１７ｂ）を有しており、前記第１の導管（８）と流体技術的に連通していない前記導管（１０，１２）が前記第２の出口（１７ｂ）と接続されている、請求項１記載のガス噴射システム（２）。
【請求項３】
前記第２の出口（１７ｂ）には、ポンプ、とりわけ真空ポンプが接続されている、請求項２記載のガス噴射システム（２）。
【請求項４】
前記多方切替弁（６）は２位置４方弁である、請求項１から３のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項５】
前記多方切替弁（６）の一方の入口（１７ａ）に流体技術的に接続された付加的な多位置弁が設けられている、請求項４記載のガス噴射システム（２）。
【請求項６】
前記第２の導管（１０）と前記第３の導管（１２）は、ガス体積流を形成するために、少なくとも部分的に毛管（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4）から形成されている、請求項１から５のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項７】
制御システム（４４）が設けられており、該制御システム（４４）が、前記毛管（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4）の幾何学的データから、前記第１の導管（８）を通って前記イオン源（４）に供給されるガスの流量を求める、請求項１から６のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項８】
混合ガスを形成するために、少なくとも２つの前置導管（２０，２２）が前記第２の導管（１０）に開口しており、前記少なくとも２つの前置導管（２０，２２）はとりわけＹ型ジョイント（１８）を介して前記第２の導管（１０）と接続されている、請求項１から７のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項９】
前記前置導管（２０，２２）内にそれぞれ１つのストップバルブ（３２，３４）が設けられている、請求項８記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１０】
前記多方切替弁（６）の入口（１７ａ）の前にストップバルブ（３５，３８）が設けられている、請求項１から９のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１１】
前記多方切替弁（６）と前記イオン源（４）の間にストップバルブ（４２）が設けられている、請求項１から１０のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１２】
前記制御システム（４４）は前記ストップバルブ（３２，３４，３５，３８，４２）を集中制御するために設けられている、請求項８から１０のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１３】
とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システムを作動させる方法において、前記ガス噴射システム（２）は多方切替弁（６）を有しており、該多方切替弁（６）から第１の導管（８）を介してイオン源（４）にガスが導き入れられ、前記多方切替弁（６）には第２の導管（１０）と第３の導管（１２）が接続されており、前記第２の導管（１０）からのガス流または前記第３の導管（１２）からのガス流のいずれかが前記第１の導管（８）を介して前記イオン源（４）に導き入れられるようにしたことを特徴とする、ガス噴射システムを作動させる方法。
【請求項１４】
前記ガス噴射システム（２）は、動作中、前記第２の導管（１０）からのガス流が前記イオン源（４）に導き入れられている間は前記第３の導管（１２）からのガス流を前記多方切替弁（６）を介してポンプ（１６）により吸い込み、前記多方切替弁（６）の切替時には前記第３の導管（１２）からのガス流を前記イオン源（４）に導き入れ、前記第２の導管（１０）からのガス流を前記多方切替弁（６）を介して前記ポンプ（１６）により吸い込む、請求項１２記載の方法。
【請求項１】
とりわけ粒子線治療設備用の、ガス噴射システム（２）であって、イオン源（４）にガスを導き入れる第１の導管（８）と、分離された２つのガス流のための第２および第３の導管（１０，１２）と、多方切替弁（６）とを有しており、前記第２および第３の導管（１０，１２）はそれぞれ前記多方切替弁（６）の入口（１７ａ）に開口しており、前記第１の導管（８）は前記多方切替弁（６）の出口（１７ｂ）に接続されており、前記多方切替弁（６）は前記入口（１７ａ）の一方または他方を前記出口（１７ｂ）と選択的に接続するように形成されており、これにより前記第２または第３の導管（１０，１２）は流体技術的に前記第１の導管（８）と接続される、ことを特徴とするガス噴射システム（２）。
【請求項２】
前記多方切替弁（６）は第２の出口（１７ｂ）を有しており、前記第１の導管（８）と流体技術的に連通していない前記導管（１０，１２）が前記第２の出口（１７ｂ）と接続されている、請求項１記載のガス噴射システム（２）。
【請求項３】
前記第２の出口（１７ｂ）には、ポンプ、とりわけ真空ポンプが接続されている、請求項２記載のガス噴射システム（２）。
【請求項４】
前記多方切替弁（６）は２位置４方弁である、請求項１から３のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項５】
前記多方切替弁（６）の一方の入口（１７ａ）に流体技術的に接続された付加的な多位置弁が設けられている、請求項４記載のガス噴射システム（２）。
【請求項６】
前記第２の導管（１０）と前記第３の導管（１２）は、ガス体積流を形成するために、少なくとも部分的に毛管（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4）から形成されている、請求項１から５のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項７】
制御システム（４４）が設けられており、該制御システム（４４）が、前記毛管（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4）の幾何学的データから、前記第１の導管（８）を通って前記イオン源（４）に供給されるガスの流量を求める、請求項１から６のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項８】
混合ガスを形成するために、少なくとも２つの前置導管（２０，２２）が前記第２の導管（１０）に開口しており、前記少なくとも２つの前置導管（２０，２２）はとりわけＹ型ジョイント（１８）を介して前記第２の導管（１０）と接続されている、請求項１から７のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項９】
前記前置導管（２０，２２）内にそれぞれ１つのストップバルブ（３２，３４）が設けられている、請求項８記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１０】
前記多方切替弁（６）の入口（１７ａ）の前にストップバルブ（３５，３８）が設けられている、請求項１から９のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１１】
前記多方切替弁（６）と前記イオン源（４）の間にストップバルブ（４２）が設けられている、請求項１から１０のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１２】
前記制御システム（４４）は前記ストップバルブ（３２，３４，３５，３８，４２）を集中制御するために設けられている、請求項８から１０のいずれか１項記載のガス噴射システム（２）。
【請求項１３】
とりわけ粒子線治療設備用のガス噴射システムを作動させる方法において、前記ガス噴射システム（２）は多方切替弁（６）を有しており、該多方切替弁（６）から第１の導管（８）を介してイオン源（４）にガスが導き入れられ、前記多方切替弁（６）には第２の導管（１０）と第３の導管（１２）が接続されており、前記第２の導管（１０）からのガス流または前記第３の導管（１２）からのガス流のいずれかが前記第１の導管（８）を介して前記イオン源（４）に導き入れられるようにしたことを特徴とする、ガス噴射システムを作動させる方法。
【請求項１４】
前記ガス噴射システム（２）は、動作中、前記第２の導管（１０）からのガス流が前記イオン源（４）に導き入れられている間は前記第３の導管（１２）からのガス流を前記多方切替弁（６）を介してポンプ（１６）により吸い込み、前記多方切替弁（６）の切替時には前記第３の導管（１２）からのガス流を前記イオン源（４）に導き入れ、前記第２の導管（１０）からのガス流を前記多方切替弁（６）を介して前記ポンプ（１６）により吸い込む、請求項１２記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２５１３２４（Ｐ２０１０−２５１３２４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４６２２（Ｐ２０１０−９４６２２）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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