JP2016077300A - 回転体ケーブル供給装置およびこれを備える粒子線治療装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体に対するケーブル供給を、簡易かつ省スペースな構成で実現する回転体ケーブル供給装置および粒子線治療装置を提供する。【解決手段】回転体ケーブル供給装置１０は、建屋の内部で回転駆動される回転ガントリ１９に設けられた各種機器に接続されるケーブル１１を回転ガントリ１９に供給するケーブルトレイ１２と、回転ガントリ１９の上方かつ建屋の側壁５１に固定され、ケーブルトレイ１２の一端を回動可能に軸支するトレイ軸支部１３と、一端が建屋の側壁５１に固定され、他端はケーブルトレイに接続されて、ケーブルトレイを支持する第１ワイヤ１４と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、回転ガントリ等の回転体に対してケーブルを供給する回転体ケーブル供給装置およびこれを備える粒子線治療装置に関する。

炭素イオン等の粒子線ビームを患者の患部（がん）に照射して治療を行う粒子線治療が広く実施されている。この粒子線治療では、回転ガントリと称される大型の回転体内に形成される治療室内にて、治療台上に横たわる患者に対して粒子線ビームを照射し治療するものである。

この回転ガントリは一般に大型構造物であり、建屋床面に対して水平な回転軸を中心として低速（一分間に一回転程度）で回転するものである。

この回転ガントリの内部には、粒子線ビームの照射を実行するための電磁石や電装機器等といった外部から電力、制御信号あるいはユーティリティ（水、空気等）を必要とする各種機器が、多数設けられている。

これら機器に接続される配線（電源線、制御線）及び配管は多数にわたり、例えば超電導電磁石を用いた装置の場合、約４００本の配線や配管が必要となる。これらの配線や配管（以下、ケーブルと総称する）は、回転ガントリ外部から供給されて回転ガントリ内の各種機器に接続される。

ところで、回転ガントリの内部に供給されるケーブルは、回転ガントリと一体回転する接続機器に追従して動くことになる。このため、ケーブルが捩れたり、あるいは引っ張られたりすることにより切断するおそれがあった。

そこで、従来では、ドラム状のケーブルベア（登録商標）を回転ガントリの上流側（粒子線ビームが導入される側）に直接接続し、回転ガントリの回転に合わせてケーブルの繰り出し、巻き取りを行うことで回転ガントリ内部へのケーブル供給が行なわれている（例えば、特許文献１）。ケーブルベアを用いてスムーズにケーブルを移動させることにより、ケーブルが損傷するようなケーブルへの負荷を低減している。

特許第４５０９９８５号公報

しかしながら、回転ガントリに接続されるケーブルベアは、非常に大型なものであり、設置するスペースが大きくなるため、治療装置を小型化する上で障害となっていた。

さらに、ケーブルベアを設置するための設置工事に時間を要するととともに、設備コストが高いという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、回転体へのケーブル供給を簡易かつ省スペースな構成で実現する回転体ケーブル供給装置およびこれを備える粒子線治療装置を提供することを目的とする。

本実施形態の回転体ケーブル供給装置は、建屋の内部で回転駆動される回転体に設けられた各種機器に接続されるケーブルを前記回転体に供給するケーブルトレイと、前記回転体の上方かつ前記建屋の側壁に固定され、前記ケーブルトレイの一端を回動可能に軸支するトレイ軸支部と、一端が前記建屋の側壁に固定され、他端は前記ケーブルトレイに接続されて、前記ケーブルトレイを支持する第１ワイヤと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、回転体に対するケーブル供給を、簡易かつ省スペースな構成で実現する回転体ケーブル供給装置およびこれを備える粒子線治療装置が提供される。

本実施形態に係るケーブル供給装置およびこれを備える粒子線治療装置との構成を示す斜視図。 本実施形態に係るケーブル供給装置の構成を示す正面図。 本実施形態に係るケーブル供給装置の構成を示す上面図。 本実施形態に適用されるトレイ軸支部を拡大した図。 本実施形態に係るケーブル供給装置の構成を示す側面図。 （Ａ）本実施形態に適用されるケーブル中継ＢＯＸを示す斜視図、（Ｂ）ケーブル中継ＢＯＸの上面図、（Ｃ）ケーブル中継ＢＯＸのＡ−Ａ断面図。 （Ａ）回転ガントリが左に回転した場合におけるケーブルの供給状態を示す図、（Ｂ）回転ガントリが右に回転した場合におけるケーブルの供給状態を示す図。 （Ａ）回転前におけるケーブルの供給状態を示す斜視図、（Ｂ）回転ガントリが右に９０度回転した場合におけるケーブルの供給状態を示す斜視図、（Ｃ）回転ガントリが右に１８０度回転した場合におけるケーブルの供給状態を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。ここでは、本実施形態に係るケーブル供給装置１０によりケーブル１１を供給する回転体として粒子線治療装置５０の回転ガントリ１９を例示して説明を行う。

図１に示す本実施形態に係る回転体ケーブル供給装置１０（以下、ケーブル供給装置１０とする）は、建屋の内部で回転駆動される回転ガントリ１９に設けられた各種機器に接続されるケーブル１１を回転ガントリ１９に供給するケーブルトレイ１２と、回転ガントリ１９の上方かつ建屋の側壁５１に固定され、ケーブルトレイ１２の一端を回動可能に軸支するトレイ軸支部１３と、一端が建屋の側壁５１に固定され、他端はケーブルトレイ１２に接続されて、ケーブルトレイ１２を支持する第１ワイヤ１４と、を備える。

さらに、回転ガントリ１９の側面には、ケーブル供給装置１０から供給されるケーブル１１を挿入して回転ガントリ１９の内部に中継するケーブル中継部１５が設けられている。なお、回転ガントリ１９内部へのケーブル１１の挿入は、ケーブル中継部１５を介して挿入する構成に限定されるものではなく、各種機器の取り付け、ケーブル１１の挿入等のために回転ガントリ１９に既設されている挿入孔を利用しても良い。

このように構成されたケーブル供給装置１０を用いて回転ガントリ１９にケーブル１１を供給することで、回転ガントリ１９にドラム状の大型なケーブルベアを接続してケーブル供給を行う場合と比較して、簡易かつ省スペースにケーブル供給を行うことができる。

さらに、ケーブルトレイ１２という簡易な構成によりケーブル供給を実現するため、回転ガントリ１９にケーブルベアを接続する場合と比較して、設置工事を短期間で実施することができるととともに、設備コストを低くすることができる。

まず、回転ガントリ１９の構成を簡単に説明する。
回転ガントリ１９は、内側に治療スペースが形成される円筒型の形状を有している。患者を横臥させた治療台２７は、回転ガントリ１９の外部から挿入される移動アーム２６により治療スペース内の所望する位置及び方向に設定される。なお、移動アーム２６は、粒子線治療装置５０が設置される建屋内の構造物、例えば架台等に固定される。

回転ガントリ１９には、粒子線ビーム２１を治療スペース内の患者に対して出力するビーム出力部（図示省略）と粒子線ビーム２１をビーム出力部に案内するビーム輸送系２０とが一体回転するように設けられている。

粒子線ビーム２１は、回転ガントリ１９の回転軸方向からビーム輸送系２０を介して入射して、ビーム輸送系２０に搭載されたビーム用電磁石（図示省略）によって軌道が偏向されて、ビーム出力部に導かれる。

回転ローラ２３は、回転ガントリ１９の両縁端に外接して複数設けられ、回転ガントリ１９の重量を支持する。なお、回転ローラ２３は、建屋基礎２５に設置された架台２４上に設けられる。

そして、回転ローラ２３は、その回転駆動により回転ガントリ１９を回転軸周りに回転させる。回転ローラ２３の回転量を制御することにより、回転ガントリ１９の回転角度を任意に設定することが可能となり、患者に対して任意角度からの粒子線ビーム２１の出力が可能となる。

回転ガントリ１９の内部には、粒子線ビーム２１の照射を実行するための電磁石や電装機器等といった外部から電力、制御信号あるいはユーティリティ（水、空気等）を必要とする各種機器（図示省略）が多数設けられている。

回転ガントリ１９には、ケーブル供給装置１０を用いてケーブル１１が供給される。ケーブル中継部１５を介して回転ガントリ１９の内部に挿入されたケーブル１１は、回転ガントリ１９内の各種機器に接続されて、電力、制御信号あるいはユーティリティを供給する。

続いて、ケーブル供給装置１０の具体的な構成について説明する。
図２は本実施形態に係るケーブル供給装置１０の正面図を示しており、図３は上面図を示しており、図５は側面図を示している。なお、説明のため、それぞれの図面ではケーブル供給装置１０の構成を適宜簡略化して示している。

ケーブル１１は、図２に示すように、埋設電線管スリープ２８から建屋の内部に挿入される。そして、ケーブル１１は、ガイドトレイ２９に乗せられてケーブルトレイ１２まで案内される。なお、ガイドトレイ２９は、その下部がガイドサポート３０により支持されて、建屋の側壁５１（図１）に固定されている。なお、埋設電線管スリープ２８は、建屋の外部から内部にケーブル１１を引き込むための挿入孔であり、建屋の側壁５１に設けられている。

ガイドトレイ２９により案内されたケーブル１１は、回転ガントリ１９の上方に設けられたケーブルトレイ１２に乗せられる。そして、ケーブル１１は、ケーブルトレイ１２から垂下され回転ガントリ１９に供給される。

第１ワイヤ１４は、一端は建屋の側壁５１にワイヤ固定部１６を介して固定され、他端はケーブルトレイ１２の側面に設けられたワイヤ止めフック１７を介してケーブルトレイ１２に接続される。ケーブルトレイ１２は、両サイドに接続された２本の第１ワイヤ１４によって支持される。なお、ワイヤ固定部１６の具体的な構成については後述する。

ワイヤ巻き取り器１８は、第１ワイヤ１４上に設けられており、ケーブル１１の動きに追従して回動するケーブルトレイ１２に応じて第１ワイヤ１４の繰り出し、そして繰り出された第１ワイヤ１４の巻き取りを自動で行うものである。

ワイヤ巻き取り器１８を用いることにより、ケーブルトレイ１２をケーブル１１の動きに合せてスムーズに追従させることができるため、ケーブル１１が引っ張られる等した際に掛かる負荷を軽減することができる。

ケーブルトレイ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、図３に示されように、２本の長尺の縦材と短尺の横材とが組み合わされて、梯子状に形成されている。ケーブルトレイ１２上に乗せられたケーブル１１は、ケーブルトレイ１２の短尺部分に固縛紐３５により縛られて固定される。固縛紐３５でケーブル１１をケーブルトレイ１２に固定することで、ケーブル１１同士が絡むことを防止できる。

なお、回転ガントリ１９が回転した際に必要となる十分な長さのケーブル１１が、埋設電線管スリープ２８から建屋の内部に挿入されているものとする。

ケーブルトレイ１２は、ヒンジ部３６（蝶番）によって複数のケーブルトレイ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）が屈曲可能に連結されている。これにより、ケーブル１１の動きに応じて柔軟にケーブルトレイ１２の形を変形させることが可能となるため、ケーブル１１に掛かる負荷を軽減することが可能となる。

ケーブルトレイ１２は、その一端（建屋の側壁５１側）にトレイヒンジ接続板３４が取り付けられており、このトレイヒンジ接続板３４を介してトレイ軸支部１３によって回動可能に軸支されている。

図４は、トレイ軸支部１３とケーブルトレイ１２との接続部分を拡大した図である（適宜、図５参照）。

トレイ軸支部１３は、回転ガントリ１９の上方で建屋の側壁５１に埋設された支持スタッド３１と、支持スタッド３１に固定されＹ―Ｚ断面がＣ字形状のＣ型ヒンジ３２と、Ｃ型ヒンジ３２の上板と下板とをＹ軸方向にを貫通して設けられたヒンジボルト３３と、を備えている。

トレイヒンジ接続板３４には、ヒンジボルト３３の外径よりも十分に大きな貫通孔３７が設けられている。トレイヒンジ接続板３４の貫通孔３７とヒンジボルト３３との間で十分なクリアランス（隙間）が確保されることで、ケーブルトレイ１２がヒンジボルト３３を軸に回動可能となる。

さらに、ケーブルトレイ１２の他端側（開放側）には、図５に示されるように、ケーブル１１の動きに沿って変形するテンション板３８が備えられている。テンション板３８を設けることで、ケーブル１１が下方に引っ張られた際の力を吸収することができ、ケーブル１１への負荷を軽減することができる。

また、テンション板３８の先端部分には、ゴム等の材質で中空状のケーブル止め部材３９が設けられている。ケーブル１１は、このケーブル止め部材３９に挿入されることで落下が防止される。

ワイヤ固定部１６は、トレイ軸支部１３の上方で建屋の側壁５１に埋設された支持スタッド４０と、第１ワイヤ１４に接続されるシャックル４２と、シャックル４２を引っ掛けるための吊りピース４１と、を備えている。

第１ワイヤ１４は、その一端はワイヤ固定部１６のシャックル４２に接続されて、他端はワイヤ止めフック１７に引っ掛けられたワイヤフック４３を介してケーブルトレイ１２に接続される。なお、第１ワイヤ１４の他端は、図２で示したように、ワイヤ止めフック１７に直接固定しても良い。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、回転ガントリ１９の内部にケーブル１１を中継するケーブル中継部１５の構成を示す図である。図６（Ａ）はケーブル中継部１５の斜視図を示し、図６（Ｂ）はケーブル中継部１５の上面図を示し、図６（Ｃ）はケーブル中継部１５のＡ−Ａ断面図を示している。

ケーブル中継部１５は、中空状に形成されており、ケーブル引き込み口４４とケーブル挿入口４５とを備えている（図６（Ａ））。そして、ケーブル中継部１５の内部には、挿入されるケーブル１１に対して垂直方向にケーブル固定棒４６が所定の間隔で設置されている（図６（Ｂ））。

ケーブル固定棒４６は、ケーブル中継部１５に固定された固定棒サポート４７により両側が固定されている。そして、ケーブル引き込み口４４から挿入されたケーブル１１は、固縛紐４８によってケーブル固定棒４６に縛られて固定される（図６（Ｃ））。

このように、ケーブル１１をケーブル中継部１５に設けられた固定棒サポート４７に固定することで、回転ガントリ１９内に整線して挿入することが可能となる。

図７は、ケーブル供給装置１０によるケーブル供給動作を説明する図であり、図７（Ａ）は回転ガントリ１９が左に回転した場合におけるケーブル供給状態を示し、図７（Ｂ）回転ガントリ１９が右に回転した場合におけるケーブル供給状態を示している。

回転ガントリ１９の回転に追従してトレイ軸支部１３に軸支されたケーブルトレイ１２が回動することで、ケーブル１１に負荷を与えること無く回転ガントリ１９内にスムーズにケーブル１１を供給することができる。

図８は、ケーブル供給装置１０によるケーブル供給動作を説明する斜視図である。
図８（Ａ）は回転前におけるケーブル１１の供給状態を示し、図８（Ｂ）は回転ガントリ１９が右に９０度回転した場合におけるケーブル１１の供給状態を示し、図８（Ｃ）は回転ガントリ１９が右に１８０度回転した場合におけるケーブル１１の供給状態を示す。

図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示されるように、回転ガントリ１９の最大回転範囲（ケーブル中継部１５が真下の位置）まで、回転ガントリ１９内にケーブル１１を供給することができる。

また、ケーブル中継部１５とケーブルトレイ１２との間を第２ワイヤ４９で接続する構成としても良い。第２ワイヤ４９を接続することにより、回転ガントリ１９の回転に追従して動くケーブル１１への負荷が軽減され、ケーブル１１が回転ガントリ１９の回転により引っ張られて切断されることを防止することができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態のケーブル供給装置によれば、回転体の上方かつ建屋の側壁に回動可能に軸支されたケーブルトレイを用いることにより、簡易かつ省スペースな構成で回転体へのケーブルの供給を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

なお、本実施形態は、ケーブル供給を行う回転体として回転ガントリだけに限定されるものでは無く、例えば遮蔽プラグ等のケーブル供給を受けて動作する他種の回転体にも適用可能である。

１０…回転体ケーブル供給装置（ケーブル供給装置）、１１…ケーブル、１２（１２ａ、１２ｂ，１２ｃ）…ケーブルトレイ、１３…トレイ軸支部、１４…第１ワイヤ、１５…ケーブル中継部、１６…ワイヤ固定部、１７…ワイヤ止めフック、１８…ワイヤ巻き取り器、１９…回転ガントリ（回転体）、２０…ビーム輸送系、２１…粒子線ビーム、２３…回転ローラ、２４…架台、２５…建屋基礎、２６…移動アーム、２７…治療台、２８…埋設電線管スリープ、２９…ガイドトレイ、３０…ガイドサポート、３１…支持スタッド、３２…Ｃ型ヒンジ、３３…ヒンジボルト、３４…トレイヒンジ接続板、３５…固縛紐、３６…ヒンジ部、３７…貫通孔、３８…テンション板、３９…ケーブル止め部材、４０…支持スタッド、４１…吊りピース、４２…シャックル、４３…ワイヤフック、４４…ケーブル引き込み口、４５…ケーブル挿入口、４６…ケーブル固定棒、４７…固定棒サポート、４８…固縛紐、４９…第２ワイヤ、５０…粒子線治療装置、５１…側壁。

Claims (8)

1. 建屋の内部で回転駆動される回転体に設けられた各種機器に接続されるケーブルを前記回転体に供給するケーブルトレイと、
   前記回転体の上方かつ前記建屋の側壁に固定され、前記ケーブルトレイの一端を回動可能に軸支するトレイ軸支部と、
   一端は前記建屋の側壁に固定され、他端は前記ケーブルトレイに接続されて、前記ケーブルトレイを支持する第１ワイヤと、を備えること特徴とする回転体ケーブル供給装置。
2. 前記回転体の側面には、供給される前記ケーブルを挿入して前記回転体の内部に中継するケーブル中継部が設けられていることを特徴する請求項１に記載の回転体ケーブル供給装置。
3. 前記ケーブルトレイを屈曲可能に連結するヒンジ部をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転体ケーブル供給装置。
4. 前記ケーブルトレイの他端側に設けられ、前記ケーブルに沿って変形するテンション板をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転体ケーブル供給装置。
5. 前記第１ワイヤ上に設けられ、前記ケーブルトレイの動きに応じて繰り出された前記第１ワイヤを自動で巻き取るワイヤ巻き取り器をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転体ケーブル供給装置。
6. 前記ケーブル中継部は、
   挿入される前記ケーブルに対して垂直方向に固設され、前記ケーブルを縛って固定するためのケーブル固定棒を有することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の回転体ケーブル供給装置。
7. 前記ケーブル中継部と前記ケーブルトレイとを接続する第２ワイヤをさらに備えることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の回転体ケーブル供給装置。
8. 建屋の内部で回転駆動され、内側に粒子線治療のためのスペースが形成される円筒形の回転体と、
   前記回転体に設けられた各種機器に接続されるケーブルを前記回転体に供給するケーブルトレイと、
   前記回転体の上方かつ前記建屋の側壁に固定され、前記ケーブルトレイの一端を回動可能に軸支するトレイ軸支部と、
   一端は前記建屋の側壁に固定され、他端は前記ケーブルトレイに接続されて、前記ケーブルトレイを支持する第１ワイヤと、を備えること特徴とする回転体ケーブル供給装置を備える粒子線治療装置。

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