JP2023054930A - 回転ガントリーの整線装置、回転ガントリーの整線方法および粒子線治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの乱巻き状態を抑制しつつ、ケーブルの摩耗を抑制することができる回転ガントリーの整線技術を提供する。【解決手段】回転ガントリーの整線装置６０は、粒子線ビーム７を照射する照射ノズル１３と照射ノズル１３に粒子線ビーム７を輸送する輸送部１４とを支持して水平方向を向く水平軸９を中心に回転する回転ガントリー５と、一端が回転ガントリー５に接続されて他端が静止している装置３０に接続されている複数のケーブル２２と、回転ガントリー５に設けられ、ケーブル２２の巻き取りまたは繰り出しを行うスプール２３と、スプール２３に近接する位置に静止した状態で設けられ、複数のケーブル２２を仕切り、外周面にケーブル２２が接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体６４を有する整線ユニット６１を備える。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、回転ガントリーの整線技術に関する。

粒子線治療システムにおいて、回転ガントリーの治療台を採用すると、患者が静止した状態で粒子線を照射できるため、固定治療台に比べて患者の負担が軽減される。しかし、回転ガントリーには多くの機器が組み込まれ、これらの機器は回転ガントリーと一緒に回転する。そこで、電源、制御、通信のために必要な多くのケーブルを、回転ガントリーと静止している外部の機器との間で接続する必要がある。回転ガントリーでは、その回転の度にスプールに対するケーブルの巻き取りまたは繰り出しが行われる。

しかし、多くのケーブルが設けられていると、乱巻き状態になる場合がある。そこで、ケーブルの乱巻き状態を未然に防ぐ技術が知られている。例えば、平板または棒材のセパレータで複数のケーブルを個別に仕切るものがある。しかし、セパレータが平板または棒材などの剛性を有する部材であると、これらのセパレータにケーブルが擦れてしまい、ケーブルが摩耗してしまうおそれがある。

特開２０１４－１４７４５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、ケーブルの乱巻き状態を抑制しつつ、ケーブルの摩耗を抑制することができる回転ガントリーの整線技術を提供することである。

本発明の実施形態に係る回転ガントリーの整線装置は、粒子線ビームを照射する照射ノズルと前記照射ノズルに前記粒子線ビームを輸送する輸送部とを支持して水平方向を向く水平軸を中心に回転する回転ガントリーと、一端が前記回転ガントリーに接続されて他端が静止している装置に接続されている複数のケーブルと、前記回転ガントリーに設けられ、前記ケーブルの巻き取りまたは繰り出しを行うスプールと、前記スプールに近接する位置に静止した状態で設けられ、複数の前記ケーブルを仕切り、外周面に前記ケーブルが接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体を有する整線ユニットと、を備える。

本発明の実施形態により、ケーブルの乱巻き状態を抑制しつつ、ケーブルの摩耗を抑制することができる回転ガントリーの整線技術が提供される。

第１実施形態の粒子線治療システムの全体構成を示す平面図。 回転ガントリーを示す側面図。 回転ガントリーのスプールを示す側面図。 図３のIV－IV断面に対応する回転ガントリーの背面図。 ツバリングを示す側面図。 整線ユニットを示す平面図。 整線ユニットを示す背面図。 回転ガントリーの整線方法を示すフローチャート。 第２実施形態の回転ガントリーの背面図。 第２実施形態の整線ユニットを示す平面図。 第２実施形態の整線ユニットを示す背面図。 第３実施形態のケーブル巻き取り時の整線ユニットを示す背面図。 第３実施形態のケーブル繰り出し時の整線ユニットを示す背面図。 第４実施形態の整線ユニットを示す平面図。 第４実施形態の回転体を示す斜視図。 第５実施形態の回転ガントリーの背面図。 第５実施形態の整線ユニットを示す平面図。

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、粒子線治療システムおよび回転ガントリーの実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態について図１から図８を用いて説明する。なお、図２、図３、図５の紙面左側を回転ガントリーの正面側（前方側）とし、紙面右側を回転ガントリーの背面側（後方側）として説明する。図面では、直交座標系において、回転ガントリーの軸方向をＺ方向とした場合に、これに直交する垂直方向（上下方向）をＹ方向とし、これらに直交する水平方向をＸ方向として図示している。なお、Ｘ方向およびＹ方向を回転ガントリーの径方向と称する場合がある。さらに、回転ガントリーの外周面に沿って軸回りに回転する方向を周方向と称する場合がある。

図１の符号１は、本実施形態の粒子線治療システムである。この粒子線治療システム１では、炭素イオンなどの粒子線ビームを被検体としての患者の病巣組織（がん）に照射して治療を行う。

粒子線治療システム１を用いた放射線治療技術は、重粒子線がん治療技術などとも称される。この技術は、がん病巣（患部）を炭素イオンがピンポイントで狙い撃ちし、がん病巣にダメージを与えながら、正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが可能とされる。なお、粒子線とは、放射線のなかでも電子より重いものと定義され、陽子線、重粒子線などが含まれる。このうち重粒子線は、ヘリウム原子より重いものと定義される。

重粒子線を用いるがん治療では、従来のエックス線、ガンマ線、陽子線を用いたがん治療と比較してがん病巣を殺傷する能力が高く、患者の体の表面では放射線量が弱く、がん病巣において放射線量がピークになる特性を有している。そのため、照射回数と副作用を少なくすることができ、治療期間をより短くすることができる。

図１に示すように、粒子線治療システム１は、ビーム発生器２と円形加速器３とビーム輸送ライン４と回転ガントリー５とを備える。

ビーム発生器２は、荷電粒子である炭素イオンのイオン源を有し、この炭素イオンによって粒子線ビーム７（図２）を生成する。円形加速器３は、平面視でリング状を成し、ビーム発生器２で生成された粒子線ビーム７を加速する。ビーム輸送ライン４は、円形加速器３で加速された粒子線ビーム７を回転ガントリー５に輸送する。回転ガントリー５には、粒子線ビーム７が照射される患者８（図２）が配置される。

この粒子線治療システム１では、まず、ビーム発生器２で生成された炭素イオンの粒子線ビーム７が、ビーム発生器２から円形加速器３に入射される。この粒子線ビーム７は、円形加速器３を約百万回周回する間に光速の約７０％まで加速される。そして、この粒子線ビーム７がビーム輸送ライン４を介して回転ガントリー５まで導かれる。

ビーム発生器２と円形加速器３とビーム輸送ライン４は、内部が真空にされる真空ダクト６（ビームパイプ）を備える。この真空ダクト６の内部を粒子線ビーム７が進行する。ビーム発生器２と円形加速器３とビーム輸送ライン４が有する真空ダクト６が一体となり、粒子線ビーム７を回転ガントリー５まで導く輸送経路が形成される。つまり、真空ダクト６は、粒子線ビーム７を通過させるために、充分な真空度を有する密閉された連続空間である。

図２の断面図に示すように、回転ガントリー５は、円筒形状を成す大型の装置である。この回転ガントリー５は、その円筒の軸９が水平方向を向くように設置される。この水平軸９を中心として回転ガントリー５が回転可能となっている。

回転ガントリー５は、粒子線治療システム１が設けられている治療施設を構成する建屋の躯体１０に支持されている。例えば、この回転ガントリー５の本体部の前部と後部には、エンドリング１１が固定されている。これらのエンドリング１１の下方位置には、エンドリング１１を回転可能な状態で支持し、かつ駆動モータを備える回転駆動部１２が設けられている。これらの回転駆動部１２は、躯体１０に支持されている。回転駆動部１２の駆動力は、エンドリング１１を介して回転ガントリー５に与えられ、回転ガントリー５が水平軸９周りに回転される。

回転ガントリー５には、ビーム輸送ライン４（図１）から延びる真空ダクト６が設けられている。真空ダクト６は、まず、回転ガントリー５の後方側からその水平軸９に沿って内部に導かれる。そして、真空ダクト６は、回転ガントリー５の外周面よりも外側に向けて一旦延びた後、再び回転ガントリー５の内側に向けて延びる。この真空ダクト６の先端部は、患者８に近接する位置まで延びる。

なお、特に図示はしないが、真空ダクト６において、回転ガントリー５の水平軸９に沿う部分には、所定の回転機構が設けられている。真空ダクト６は、この回転機構よりも外側の部分が静止した状態であり、この回転機構よりも内側の部分が回転ガントリー５の回転とともに回転するようになっている。

また、回転ガントリー５には、粒子線ビーム７を患者８に向けて照射する照射ノズル１３と、この照射ノズル１３に粒子線ビーム７を輸送する輸送部１４とが設けられている。つまり、照射ノズル１３と輸送部１４は、回転ガントリー５に支持されている。

さらに、輸送部１４は、粒子線ビーム７を輸送する経路を形成する磁場を発生させる超電導電磁石１５を備えている。これらの超電導電磁石１５は、例えば、真空ダクト６に沿って粒子線ビーム７の進行方向を変更する偏向電磁石、または、粒子線ビーム７の収束および発散を制御する四極電磁石などである。

照射ノズル１３は、真空ダクト６の先端部に設けられ、輸送部１４により導かれた粒子線ビーム７を患者８に向けて照射する。この照射ノズル１３は、回転ガントリー５の内周面に固定されている。なお、粒子線ビーム７は、照射ノズル１３から水平軸９に対して直交する方向に照射される。

回転ガントリー５の内部には、粒子線治療を行う治療空間１６が設けられる。患者８は、この治療空間１６に設けられた治療台１７に載置される。この治療台１７は、患者８を載置した状態で移動可能となっている。この治療台１７の移動によって患者８を粒子線ビーム７の照射位置に移動させて位置合わせを行うことができる。そのため、患者８の病巣組織など、適切な部位に粒子線ビーム７を照射することができる。

患者８は水平軸９の位置に配置され、回転ガントリー５を回転させることで、静止している患者８を中心として照射ノズル１３を回転させることができる。例えば、患者８（水平軸９）を中心として照射ノズル１３を、背面視で時計回り（右回り）または反時計回り（左回り）に１８５度ずつ回転させることができる。そして、患者８の周囲のいずれの方向からも粒子線ビーム７を照射させることができる。つまり、回転ガントリー５は、ビーム輸送ライン４により導かれた粒子線ビーム７の患者８に対する照射方向を変更可能な装置である。そのため、患者８の負担を軽減しつつ、適切な方向から粒子線ビーム７をより高い精度で患部に照射することができる。

粒子線ビーム７は、患者８の体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度が低下するとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受け、ある一定の速度まで低下すると急激に停止する。この粒子線ビーム７の停止点はブラッグピークと呼ばれ、高エネルギーが放出される。粒子線治療システム１は、このブラッグピークを患者８の病巣組織（患部）の位置に合わせることにより、正常組織のダメージを抑えつつ、病巣組織のみを死滅させることができる。

回転ガントリー５の内部に設けられた治療空間１６は、回転ガントリー５の正面側にある治療室１８と一体を成すように形成されている。なお、治療台１７は、静止している治療室１８の床１９に固定されている。つまり、回転ガントリー５および照射ノズル１３が回転されても、治療台１７の位置は変化しないようになっている。

回転ガントリー５の外周面において、輸送部１４が設けられた部分の反対側には、カウンターウエイト２０が固定されている。このカウンターウエイト２０は、回転ガントリー５と中心として輸送部１４とのバランスをとるために設けられている。つまり、カウンターウエイト２０の重量は、輸送部１４の重量に対応して設定されている。また、回転ガントリー５の下方位置には、躯体１０に凹状に形成され、回転ガントリー５の回転とともに、カウンターウエイト２０が通過可能なウエイトピット２１が設けられている。

さらに、回転ガントリー５には、外部から複数のケーブル２２が導かれている。これらのケーブル２２は、例えば、給電ケーブル、信号線、冷却材用フレキシブルホースなどであり、回転ガントリー５に設けられた所定の機器に対して電力を供給したり、制御信号を伝達したりするために設けられている。これらのケーブル２２には、輸送部１４が有する超電導電磁石１５に冷却材を供給するフレキシブルホースが含まれている。

回転ガントリー５の後部には、回転ガントリー５の回転とともに、ケーブル２２の巻き取りまたは繰り出しを行うスプール２３が設けられている。なお、スプール２３の軸は、回転ガントリー５の水平軸９と一致している。

スプール２３の下方位置には、躯体１０に凹状に形成され、スプール２３から垂れ下がるケーブル２２を配置可能なケーブルピット２４が設けられている。ケーブルピット２４のＸ方向の幅寸法は、スプール２３の直径よりも大きくなるように設定される。

図３の断面図に示すように、スプール２３は、回転ガントリー５の後部から後方に向かって突出して設けられている。このスプール２３は、円筒形状を成す部分であり、回転ガントリー５の本体部の直径よりも小径を成すように形成されている。このスプール２３は、円盤状を成す１枚のフランジ２５と、円盤状を成す複数のツバリング２６と、ケーブル２２を保持する凹状を成す複数のレーン２７（図５）とを備える。

フランジ２５は、スプール２３の後端部に設けられている。複数のツバリング２６は、フランジ２５と回転ガントリー５との間で軸方向（Ｚ方向）に並んで配置されている。これらのツバリング２６は、フランジ２５の直径よりも小径を成すように形成されている。また、最もフランジ２５に近接している後側のツバリング２６は、フランジ２５から離間された位置に設けられている。複数のレーン２７（図５）は、それぞれのツバリング２６の間に形成されている。

図５の断面図に示すように、それぞれのレーン２７には、複数のケーブル２２が収容される。例えば、１つのレーン２７に対して、２～３本のケーブル２２が収容されている。なお、１つのレーン２７に対して、４本以上のケーブル２２が収容されても良い。

スプール２３の周方向にケーブル２２が巻き回された場合には、ツバリング２６およびレーン２７の配置に合わせて、複数のケーブル２２が、スプール２３の軸方向（Ｚ方向）に並んで配置されるとともに、スプール２３の径方向（Ｘ方向およびＹ方向）に並んで配置される。また、スプール２３からケーブル２２が垂れ下がる場合には、複数のケーブル２２が、スプール２３の軸方向（Ｚ方向）に並んで配置されるとともに、水平方向（Ｘ方向）に並んで配置される（図６）。

なお、それぞれのレーン２７の幅は、収容されるケーブル２２の本数または太さに応じて、それぞれ異なっていても良い。また、１つのレーン２７に対して、種類または太さが異なる複数のケーブル２２が収容されても良い。

それぞれのツバリング２６の周面２８において、その両角部が切り欠かれて面取部２９（ベベル）が形成されている。つまり、ツバリング２６の周縁に面取りされた面取部２９が形成されている。このようにすれば、ケーブル２２がレーン２７に収容されるときに、ケーブル２２がツバリング２６に引っ掛かり難くなり、ツバリング２６への引っ掛かりによって生じるケーブル２２への摩擦または張力を低減させることができ、乱巻きを抑制することができる。

例えば、面取部２９は、ツバリング２６の突出方向に対して約４５°の傾きを有する傾斜面となっている。これらの面取部２９が設けられることで、レーン２７の間口が広がるようになり、ケーブル２２がスムーズにレーン２７に収容されるようになる。

なお、面取部２９が設けられる場合でも、ツバリング２６の周面２８の一部は残されている。例えば、ツバリング２６の先端の周面２８が残されている。このようにすれば、仮に、ケーブル２２がツバリング２６に引っ掛かった場合でも、ケーブル２２が切断されたり、ケーブル２２が摩耗したりすることを抑制できる。

図４に示すように、それぞれのケーブル２２は、一端が回転ガントリー５のスプール２３に接続されて他端が静止している固定装置３０に接続されている。固定装置３０は、例えば、躯体１０に固定されている。複数のケーブル２２は、例えば、電力を供給する電力線、制御信号を伝達する信号線、冷却材を供給するフレキシブルホースなどで構成されている。固定装置３０は、例えば、電源、ターミナルブロック、冷却材供給用ポンプなどで構成されている。なお、図４は回転ガントリー５の背面図であるが、理解を助けるために、回転ガントリー５の本体部、回転駆動部１２、輸送部１４などの図示を省略している。

ケーブル２２の一端は、スプール２３に形成された貫通部３１を介して回転ガントリー５の内部に導入される。そして、ケーブル２２は、回転ガントリー５に設けられた超電導電磁石１５（図２）などの機器に接続される。なお、ケーブル２２の一端は、貫通部３１の部分に固定されている。それぞれのケーブル２２は、固定された貫通部３１の部分からスプール２３の外周に沿って周方向に巻き回される。

本実施形態では、ケーブル２２としてフレキシブルホースを例示して説明する。フレキシブルホースは、内部が中空であり（図５）、液体ヘリウムまたは液体窒素などの冷却材を超電導電磁石１５（図２）に供給するために設けられている。このフレキシブルホースは、金属製のワイヤーが編み込まれて耐圧性を高めた耐圧ホースとなっており、所定の圧力で冷却材を供給することができる。

図３および図４に示すように、複数のケーブル２２は、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２とに分けられている。第１群Ｇ１と第２群Ｇ２とは、ケーブル２２の種類毎に分けても良いし、ケーブル２２の接続先となる機器毎に分けても良い。これに合わせて、第１群Ｇ１の複数のケーブル２２が巻き回される複数のツバリング２６と、第２群Ｇ２の複数のケーブル２２が巻き回される複数のツバリング２６とが設けられている。

第１群Ｇ１のケーブル２２と第２群Ｇ２のケーブル２２とは、スプール２３に巻き回される方向が異なっている。例えば、背面視において、回転ガントリー５が反時計回りに回転した場合に、第１群Ｇ１のケーブル２２がスプール２３に巻き取られ、第２群Ｇ２のケーブル２２がスプール２３から繰り出される。一方、回転ガントリー５が時計回りに回転した場合に、第１群Ｇ１のケーブル２２がスプール２３から繰り出され、第２群Ｇ２のケーブル２２がスプール２３に巻き取られる。

なお、図４では、理解を助けるために、第１群Ｇ１のケーブル２２のみを図示し、第２群Ｇ２のケーブル２２の図示を省略している。実際の背面視では、スプール２３から垂れ下がる第１群Ｇ１のケーブル２２と第２群Ｇ２のケーブル２２とがケーブルピット２４で交差して見える。

本実施形態の粒子線治療システム１には、回転ガントリー５の整線装置６０が設けられている。この整線装置６０は、整線ユニット６１を備える。この整線ユニット６１を複数のケーブル２２が通過する。そして、整線装置６０は、複数のケーブル２２を整線し、ケーブル２２の乱巻き状態を抑制しつつ、ケーブル２２の摩耗を抑制するために設けられている。

整線ユニット６１は、第１群Ｇ１のケーブル２２を整線するためのものと、第２群Ｇ２のケーブル２２を整線するためのものとが設けられている。なお、図４では、理解を助けるために、第１群Ｇ１の整線ユニット６１のみを図示し、第２群Ｇ２の整線ユニット６１の図示を省略している。整線ユニット６１は、第１群Ｇ１のものと第２群Ｇ２のものとで同一構成であり、回転ガントリー５を中心として左右対称の配置となっている。

また、図４では、理解を助けるために、整線ユニット６１の横幅寸法を誇張して図示している。しかし、実際の整線ユニット６１は、図４で図示したものよりも小型の装置となっている。この整線ユニット６１は、少なくとも複数のケーブル２２が通過可能な横幅寸法を有していれば良い。整線ユニット６１の横幅寸法は、通過するケーブル２２の太さおよび本数に応じて適宜設定される。

ケーブルピット２４が形成されている躯体１０には、ケーブルピット２４の底面から上方に延びるユニット用架台６２が固定されている。例えば、１つの整線ユニット６１に対してＸ方向に離間された左右一対のユニット用架台６２が設けられる。これらのユニット用架台６２の上端近傍に整線ユニット６１が支持される。第１実施形態では、整線ユニット６１の連結部６３（図６）がユニット用架台６２に固定されている。つまり、この整線ユニット６１は、スプール２３に近接する位置に静止した状態で設けられている。

また、整線ユニット６１は、水平方向に対して傾いた状態で設けられている。例えば、整線ユニット６１の一方の連結部６３が他方の連結部６３よりも高くなるようにユニット用架台６２に固定されている。第１実施形態では、整線ユニット６１が、スプール２３の外周面において、ケーブル２２が垂れ下がる位置からスプール２３の中心の直下の位置に亘って設けられている。そして、整線ユニット６１は、スプール２３の中心の直下の位置に近い方の端部が反対側の端部よりも低くなるように傾いている。

図６に示すように、整線ユニット６１は、複数の回転体６４とフレーム６５とを有する。回転体６４は、円筒形状を成す部材である。これらの回転体６４は、ケーブル２２を案内するためのガイド車輪を構成する。これらの回転体６４がフレーム６５に対して回転可能な状態で支持される。つまり、これらの回転体６４は、複数のケーブル２２を仕切り、外周面にケーブル２２が接触し、ケーブル２２の移動に応じて回転可能な部材である。

回転体６４は、回転ガントリー５の径方向および軸方向に並ぶ複数のケーブル２２を仕切る。このようにすれば、ケーブル２２が回転ガントリー５の径方向および軸方向に仕切られるため、乱巻き状態を充分に抑制することができる。なお、回転体６４は、回転ガントリー５の径方向と軸方向の少なくともいずれかの方向に並ぶ複数のケーブル２２を仕切る態様であれば良い。

フレーム６５は、格子状を成す部材である。例えば、フレーム６５には、回転体６４を回転可能に支持する棒状の複数の軸部６６，６７が設けられている。フレーム６５には、回転ガントリー５の軸方向（Ｚ方向）に延び、かつ径方向（Ｘ方向）に並ぶ複数の軸部６６と、回転ガントリー５の径方向（Ｘ方向）に延び、かつ軸方向（Ｚ方向）に並ぶ複数の軸部６７とが設けられている。これらの軸部６６，６７が互いに直角に交差することで、複数のマス目６８が形成されている。

それぞれのマス目６８には、ケーブル２２が個別に通される。１つのマス目６８には、１本のケーブル２２が通される。また、マス目６８の４辺のそれぞれに対応する軸部６６，６７には、回転体６４が回転可能な状態で支持される。１本のケーブル２２の外周面には、４つの回転体６４が接触可能となっている。このようにすれば、マス目６８により複数のケーブル２２が分けられるようになり、回転体６４によりケーブル２２を摺動させることができる。そして、ケーブル２２が仕切られ、意図しないケーブル２２同士の接触が抑制されるため、乱巻き状態となることを充分に抑制することができる。

つまり、整線ユニット６１は、回転ガントリー５の径方向（Ｘ方向）にケーブル２２を仕切る回転体６４が回転可能に支持されるフレーム６５（軸部６６，６７）を有している。このようにすれば、フレーム６５により複数のケーブル２２が径方向に分けられるようになり、回転体６４によりケーブル２２を摺動させつつ、乱巻き状態を充分に抑制することができる。

図４に示すように、本実施形態では、ケーブル２２がスプール２３から垂れ下がる特定範囲Ｒが予め設定される。例えば、スプール２３におけるＸ方向の端部からケーブル２２が垂れ下がる。この部分を含む所定の範囲が特定範囲Ｒとして設定される。この特定範囲Ｒは、ケーブル２２が自重によりほぼ垂直を成して垂れ下がる範囲である。整線ユニット６１は、この特定範囲Ｒに配置されている。

図７に示すように、スプール２３から垂れ下がるケーブル２２が、ケーブル２２が延びる方向に対して交差する方向（Ｘ方向およびＺ方向）に並べられた回転体６４の間を垂直方向に通過する。このようにすれば、スプール２３から垂れ下がる複数のケーブル２２を仕切ることができる。

また、フレーム６５は、水平方向に対して傾いた状態で設けられている。そして、背面視において、それぞれの回転体６４が設けられる高さ位置が異なっている。つまり、回転ガントリー５の径方向に並ぶ複数のケーブル２２を仕切る複数の回転体６４が設けられる高さ位置が異なっている。このようにすれば、ケーブル２２がスムーズに回転体６４に接触しながら整線ユニット６１を通過するようになる。

次に、整線装置６０を用いて実行される回転ガントリー５の整線方法について図８のフローチャートを用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照する。

まず、ステップＳ１において、粒子線ビーム７を照射する照射ノズル１３と、この照射ノズル１３に粒子線ビーム７を輸送する輸送部１４とを支持する回転ガントリー５が、水平方向を向く水平軸９を中心に回転する。

次のステップＳ２において、回転ガントリー５に設けられたスプール２３が、一端が回転ガントリー５に接続されて他端が静止している固定装置３０に接続されている複数のケーブル２２の巻き取りまたは繰り出しを行う。

次のステップＳ３において、スプール２３に近接する位置に静止した状態で設けられ、外周面にケーブル２２が接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体６４を有する整線ユニット６１が、複数のケーブル２２を仕切る。

そして、整線方法を終了する。この整線方法は、回転ガントリー５が動作中であるときに、常時実行され、繰り返される。なお、以上のステップは、整線方法に含まれる少なくとも一部であり、他のステップが整線方法に含まれていても良い。

なお、第１実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。

第１実施形態では、整線装置６０で、ケーブル２２の乱巻き状態を抑制しつつ、ケーブル２２の摩耗を抑制することができる。例えば、ケーブル２２として、冷却材を供給するために中空なフレキシブルホースを用いた場合において、このフレキシブルホースが乱巻きで捩じれてしまうと、超電導電磁石１５に対する冷却材の供給が滞ることなる。そこで、本実施形態では、フレキシブルホースが乱巻き状態となることを抑制し、超電導電磁石１５に対する冷却材の供給が滞ることを防ぐようにしている。

なお、第１実施形態では、整線ユニット６１が、スプール２３の中心の直下の位置に近い方の端部が反対側の端部よりも低くなるように傾いているが、その他の態様であっても良い。例えば、整線ユニット６１が、スプール２３の中心の直下の位置に近い方の端部が反対側の端部よりも高くなるように傾いていても良い。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図９から図１１を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図９に示すように、第２実施形態の整線装置６０Ａは、上下２段の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂを備える。それぞれの整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの連結部６３がユニット用架台６２に固定されている。つまり、両方の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂが、スプール２３に近接する位置に静止した状態で設けられている。なお、両方の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの傾きは同一にしてある。

図１０および図１１に示すように、それぞれの整線ユニット６１Ａ，６１Ｂを構成するフレーム６５Ａ，６５Ｂであって、上下２段（複数）のフレーム６５Ａ，６５Ｂが、ケーブル２２が延びる方向に積層して設けられている。これらのフレーム６５Ａ，６５Ｂの離間幅は、ケーブル２２の種類、太さ、硬さ（剛性）に応じて適宜設定される。例えば、硬くて曲がり難いケーブル２２を案内する場合は、フレーム６５Ａ，６５Ｂ同士の離間幅が大きくなるように設定し、整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの部分でケーブル２２が大きく曲がらないようにする。

また、上段のフレーム６５Ａの直下に下段のフレーム６５Ｂが設けられている。なお、下段のフレーム６５Ｂを上段のフレーム６５Ａの直下の位置から水平方向にずらして配置しても良い。例えば、ケーブル２２が曲がる方向に対して、下段のフレーム６５Ｂを配置しても良い。

上段のフレーム６５Ａには、軸方向（Ｚ方向）に延び、かつ径方向（Ｘ方向）に並ぶ複数の軸部６６が設けられている。これらの軸部６６に回転体６４Ａが回転可能に支持される。一方、下段のフレーム６５Ｂには、径方向（Ｘ方向）に延び、かつ軸方向（Ｚ方向）に並ぶ複数の軸部６７が設けられている。これらの軸部６７に回転体６４Ｂが回転可能に支持される。

これらのフレーム６５Ａ，６５Ｂが上下に積層されることで、平面視で軸部６６，６７同士が格子状を成す配置となる。そして、軸部６６，６７に支持された回転体６４Ａ，６４Ｂによりケーブル２２が軸方向および径方向に仕切られる。１本のケーブル２２の外周面には、４つの回転体６４Ａ，６４Ｂが接触可能となっている。

第２実施形態では、一方の上段のフレーム６５Ａに回転ガントリー５の径方向（Ｘ方向）にケーブル２２を仕切る回転体６４Ａが設けられており、他方の下段のフレーム６５Ｂに回転ガントリー５の軸方向（Ｚ方向）にケーブル２２を仕切る回転体６４Ｂが設けられている。このようにすれば、複数の回転体６４Ａ，６４Ｂをコンパクトにまとめた構成にし、整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの縦横寸法を小さくすることができる。

また、上下２段の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂが設けられているため、整線ユニット６１Ａ，６１Ｂに案内される部分でケーブル２２が急激に曲げられることが無く、ケーブル２２の摩耗を抑制することができる。

なお、第２実施形態では、上下２段の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂが設けられているが、その他の態様でも良い。例えば、３段以上の整線ユニットが積層して配置されていても良い。

なお、第２実施形態では、上段と下段の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの傾きは同一にしてあるが、その他の態様でも良い。例えば、上段と下段の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの傾きを異ならせても良い。特に、背面視において、上段と下段の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂがそれぞれケーブル２２の延びる方向に対して直角に交差するように傾いていても良い。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図１２から図１３を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１２に示すように、第３実施形態の整線装置６０Ｂは、上下２段の整線ユニット６１Ａ，６１Ｂを備える。上段の整線ユニット６１Ａは、ユニット用架台６２に固定されている。一方、下段の整線ユニット６１Ｂは、ユニット用架台６２に対して移動可能な状態で支持されている。なお、それぞれの整線ユニット６１Ａ，６１Ｂにおいて、回転体６４Ａ，６４Ｂの配置態様は、前述の第２実施形態と同様である（例えば、図１０および図１１参照）。

例えば、上段のフレーム６５Ａの連結部６３は、ユニット用架台６２に固定されているが、下段のフレーム６５Ｂの連結部６３は、ユニット用架台６２に形成されたスリット孔６９を介して支持されている。スリット孔６９は、横方向に延び、かつ下段のフレーム６５Ｂを横方向に案内するガイド部となっている。

スリット孔６９は、水平方向に対して傾いた状態で設けられている。この傾きは、整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの傾きと同一である。例えば、下段のフレーム６５Ｂに負荷が加わっていない場合には、下段のフレーム６５Ｂが、自重で斜め下方（図１２では左側）に移動されている。

そして、図１３に示すように、ケーブル２２がスプール２３（図４）から繰り出される場合には、下段のフレーム６５Ｂが、ケーブル２２が延びる方向に従って斜め上方（図１３では右側）に移動される。例えば、ケーブル２２がスプール２３から繰り出されるときには、ケーブル２２がスプール２３から離れる方向に膨出されるように曲がるため、その曲がり具合に従って下段のフレーム６５Ｂが移動する。

一方、図１２に示すように、ケーブル２２がスプール２３（図４）に巻き取られる場合には、下段のフレーム６５Ｂが、ケーブル２２が延びる方向に従って斜め下方（図１２では左側）に移動される。例えば、ケーブル２２がスプール２３から巻き取られるときには、ケーブル２２がスプール２３に引き付けられる方向に曲がるため、その曲がり具合に従って下段のフレーム６５Ｂが移動する。

第３実施形態では、上段のフレーム６５Ａが固定され、下段のフレーム６５Ｂが移動可能となっている。そのため、ケーブル２２が延びる方向に対して２段のフレーム６５Ａ，６５Ｂの位置関係が調整されるようになり、それぞれのフレーム６５Ａ，６５Ｂがケーブル２２に対して適したな位置に移動される。そして、回転体６４Ａ，６４Ｂ（図１０および図１１）の間を、適切な角度でケーブル２２が通過するようになる。特に、下段のフレーム６５Ｂは、ケーブル２２が延びる方向に対して交差する方向に移動可能となっている。このようにすれば、ケーブル２２の移動に合わせてフレーム６５Ｂが移動し、整線ユニット６１Ａ，６１Ｂの部分でケーブル２２に負荷がかかることがなくなる。

なお、第３実施形態では、上段のフレーム６５Ａが固定され、下段のフレーム６５Ｂが移動可能となっているが、その他の態様でも良い。例えば、下段のフレーム６５Ｂが固定され、上段のフレーム６５Ａが移動可能となっていても良い。また、上段と下段の両方のフレーム６５Ａ，６５Ｂが移動可能となっていても良い。

なお、第３実施形態では、下段のフレーム６５Ｂ（整線ユニット６１Ｂ）を移動させる構成として、ユニット用架台６２にスリット孔６９を設けているが、その他の態様でも良い。例えば、ユニット用架台６２に下段のフレーム６５Ｂを移動させるレール（凸部）を設けても良い。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図１４から図１５を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１４に示すように、第４実施形態の整線装置６０Ｃは、１段の整線ユニット６１Ｃを備える。なお、スプール２３に対する整線ユニット６１Ｃの配置態様は、前述の第１実施形態と同様である（例えば、図４参照）。

整線ユニット６１Ｃのフレーム６５Ｃには、軸方向（Ｚ方向）に延び、かつ径方向（Ｘ方向）に並ぶ複数の軸部６６が設けられている。これらの軸部６６に回転体６４Ｃが回転可能に支持される。

図１５に示すように、回転体６４Ｃは、その外周面にケーブル２２が接触する凹部７０が形成されている。つまり、これらの回転体６４Ｃは、ケーブル２２を案内するための鞍型のガイド車輪を構成する。例えば、１つの回転体６４Ｃは、中央の円柱形状を成す部分の両端に、それぞれ円錐台の先端が取り付けられたような形状を成す。そして、少なくとも２つの回転体６４Ｃで、１本のケーブル２２を径方向（Ｘ方向）から挟み込むように保持することができる。

第４実施形態では、回転体６４Ｃの外周面に凹部７０が形成されているため、ケーブル２２が、回転体６４Ｃに接触している位置からずれてしまうことを抑制できる。例えば、ケーブル２２の外周の一部が、回転体６４Ｃの凹部７０に遊嵌されるため、ケーブル２２が横方向（軸部６６が延びる方向）にずれることがない。

また、１本のケーブル２２を保持するために、径方向（Ｘ方向）から挟み込むように配置された２つの回転体６４Ｃを設けるだけで済む。そのため、１つの整線ユニット６１Ｃに設ける回転体６４Ｃの設置数を低減させることができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について図１６から図１７を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１６に示すように、第５実施形態の整線装置６０Ｄは、１段の整線ユニット６１Ｄを備える。この整線ユニット６１Ｄは、ユニット用架台６２に固定されている。

なお、第５実施形態では、整線ユニット６１Ｄが、ケーブル２２がスプール２３から垂れ下がる特定範囲Ｒから水平方向に変位して配置されている。例えば、整線ユニット６１Ｄは、スプール２３から径方向（Ｘ方向）に離れる方向に変位して配置されている。言い換えれば、整線ユニット６１Ｄは、固定装置３０から離れる方向に変位して配置されている。

図１７に示すように、整線ユニット６１Ｄのフレーム６５Ｄには、軸方向（Ｚ方向）に延び、かつ径方向（Ｘ方向）に並ぶ複数の軸部６６が設けられている。これらの軸部６６に回転体６４Ｃが回転可能に支持される。なお、回転体６４Ｃは、第４実施形態と同様に、その外周面にケーブル２２が接触する凹部７０（図１５）が形成されている。これらの回転体６４Ｃは、鞍型のガイド車輪である。

図１６および図１７に示すように、整線ユニット６１Ｄのフレーム６５Ｄが特定範囲Ｒから水平方向に変位して配置されていることで、ケーブル２２は、スプール２３に対して斜め下方から巻き取られる。また、ケーブル２２は、スプール２３から斜め下方に向かって繰り出される。それぞれの回転体６４Ｃに対して常に一方向からケーブル２２が接触するようになる。

フレーム６５Ｄがスプール２３から離れる方向に変位していると、ケーブル２２には、その自重によりスプール２３に近づく方向に負荷が加わることになる。例えば、図１７の紙面左側に移動しようとする力がケーブル２２に作用する。そのため、それぞれの回転体６４Ｃの外周面において、常に同じ面にケーブル２２が接触する。

第５実施形態では、スプール２３から垂れ下がるケーブル２２が、ケーブル２２が延びる方向に対して交差する方向に並べられた回転体６４Ｃの間を垂直方向に通過し、かつ巻き取りまたは繰り出しのいずれの場合も回転体６４Ｃに対して一方向からケーブル２２が接触する。このようにすれば、巻き取りまたは繰り出しのいずれの場合も回転体６４Ｃの一方の面にケーブル２２が接触するため、回転体６４Ｃの設置数を低減させることができる。言い換えれば、１本のケーブル２２を案内するためには、１つの回転体６４Ｃを設けるだけで済む。そのため、整線ユニット６１Ｄの構成が簡素化され、かつコンパクトな構成にできる。

また、ケーブル２２は、スプール２３から固定装置３０まで、整線ユニット６１Ｄを介して延びる。整線ユニット６１Ｄが固定装置３０から離れる方向に変位すると、ケーブル２２が遠回りしてスプール２３から固定装置３０まで延びることになる。そのため、ケーブルピット２４に配置されるケーブル２２は、上方の位置に移動されるようになり、言い換えれば、持ち上げられるようになり、その結果、ケーブルピット２４の深さ寸法を浅く設定することができる。

なお、整線ユニット６１Ｄが特定範囲Ｒから水平方向に変位する場合の変位量（距離）は、ケーブル２２の態様に合わせて適宜設定する。ケーブル２２の種類、太さ、硬さ（剛性）に応じて適宜設定される。例えば、整線ユニット６１Ｄに対して、ケーブル２２が座屈状に乗り上げないように、ケーブル２２がスプール２３から垂れ下がりつつ、曲がるときの曲率に基づいて設定される。また、ケーブル２２の種類に応じて異なる複数の整線ユニット６１Ｄで整線を行うようにしても良い。その場合に、それぞれの整線ユニット６１Ｄの変位量（距離）をケーブル２２の種類に応じて異なる値に設定しても良い。

回転ガントリーの整線装置を第１実施形態から第５実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。

なお、前述の実施形態では、重粒子線がん治療を行う施設を例示しているが、その他の施設にも前述の実施形態を適用できる。例えば、陽子線がん治療を行う施設に前述の実施形態を適用しても良い。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、複数のケーブルを仕切り、外周面にケーブルが接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体を有する整線ユニットを備えることにより、ケーブルの乱巻き状態を抑制しつつ、ケーブルの摩耗を抑制することができる。

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、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、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ものである。

１…粒子線治療システム、２…ビーム発生器、３…円形加速器、４…ビーム輸送ライン、５…回転ガントリー、６…真空ダクト、７…粒子線ビーム、８…患者、９…水平軸、１０…躯体、１１…エンドリング、１２…回転駆動部、１３…照射ノズル、１４…輸送部、１５…超電導電磁石、１６…治療空間、１７…治療台、１８…治療室、１９…床、２０…カウンターウエイト、２１…ウエイトピット、２２…ケーブル、２３…スプール、２４…ケーブルピット、２５…フランジ、２６…ツバリング、２７…レーン、２８…周面、２９…面取部、３０…固定装置、３１…貫通部、６０（６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ）…整線装置、６１（６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ）…整線ユニット、６２…ユニット用架台、６３…連結部、６４（６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ）…回転体、６５（６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ，６５Ｄ）…フレーム、６６，６７…軸部、６８…マス目、６９…スリット孔、７０…凹部、Ｇ１…第１群、Ｇ２…第２群、Ｒ…特定範囲。

Claims (15)

1. 粒子線ビームを照射する照射ノズルと前記照射ノズルに前記粒子線ビームを輸送する輸送部とを支持して水平方向を向く水平軸を中心に回転する回転ガントリーと、
   一端が前記回転ガントリーに接続されて他端が静止している装置に接続されている複数のケーブルと、
   前記回転ガントリーに設けられ、前記ケーブルの巻き取りまたは繰り出しを行うスプールと、
   前記スプールに近接する位置に静止した状態で設けられ、複数の前記ケーブルを仕切り、外周面に前記ケーブルが接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体を有する整線ユニットと、
   を備える、
   回転ガントリーの整線装置。
2. 前記回転体は、前記回転ガントリーの径方向と軸方向の少なくともいずれかの方向に並ぶ複数の前記ケーブルを仕切る、
   請求項１に記載の回転ガントリーの整線装置。
3. 前記整線ユニットは、前記ケーブルが前記スプールから垂れ下がる特定範囲に配置されており、
   前記スプールから垂れ下がる前記ケーブルが、前記ケーブルが延びる方向に対して交差する方向に並べられた前記回転体の間を垂直方向に通過する、
   請求項１または請求項２に記載の回転ガントリーの整線装置。
4. 前記整線ユニットは、前記ケーブルが前記スプールから垂れ下がる特定範囲から水平方向に変位して配置されており、
   前記スプールから垂れ下がる前記ケーブルが、前記ケーブルが延びる方向に対して交差する方向に並べられた前記回転体の間を垂直方向に通過し、かつ前記巻き取りまたは前記繰り出しのいずれの場合も前記回転体に対して一方向から前記ケーブルが接触する、
   請求項１または請求項２に記載の回転ガントリーの整線装置。
5. 前記回転体は、前記外周面に前記ケーブルが接触する凹部が形成されている、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
6. 前記整線ユニットは、前記回転ガントリーの径方向に前記ケーブルを仕切る前記回転体が回転可能に支持されるフレームを有する、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
7. 前記整線ユニットは、それぞれのマス目に前記ケーブルが個別に通され、前記マス目の少なくとも１辺に前記回転体が回転可能に支持される格子状のフレームを有する、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
8. 前記フレームは、水平方向に対して傾いた状態で設けられており、
   前記回転ガントリーの径方向に並ぶ複数の前記ケーブルを仕切る複数の前記回転体が設けられる高さ位置が異なっている、
   請求項６または請求項７に記載の回転ガントリーの整線装置。
9. 複数の前記フレームは、前記ケーブルが延びる方向に積層して設けられている、
   請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
10. 少なくとも１段の前記フレームは、前記ケーブルが延びる方向に対して交差する方向に移動可能となっている、
    請求項９に記載の回転ガントリーの整線装置。
11. 上下に積層された少なくとも２段の前記フレームが設けられ、上段の前記フレームが固定され、下段の前記フレームが移動可能となっている、
    請求項９または請求項１０に記載の回転ガントリーの整線装置。
12. 一方の前記フレームに前記回転ガントリーの径方向に前記ケーブルを仕切る前記回転体が設けられており、
    他方の前記フレームに前記回転ガントリーの軸方向に前記ケーブルを仕切る前記回転体が設けられている、
    請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
13. 前記輸送部は、前記粒子線ビームを輸送する経路を形成する磁場を発生させる超電導電磁石を備え、
    少なくとも１本の前記ケーブルは、前記超電導電磁石に冷却材を供給するフレキシブルホースである、
    請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
14. 粒子線ビームを照射する照射ノズルと前記照射ノズルに前記粒子線ビームを輸送する輸送部とを支持する回転ガントリーが、水平方向を向く水平軸を中心に回転するステップと、
    前記回転ガントリーに設けられたスプールが、一端が前記回転ガントリーに接続されて他端が静止している装置に接続されている複数のケーブルの巻き取りまたは繰り出しを行うステップと、
    前記スプールに近接する位置に静止した状態で設けられ、外周面に前記ケーブルが接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体を有する整線ユニットが、複数の前記ケーブルを仕切るステップと、
    を含む、
    回転ガントリーの整線方法。
15. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の前記回転ガントリーの整線装置と、
    前記輸送部により前記水平軸に対して直交する方向に導かれる前記粒子線ビームの照射位置に患者を移動して位置合わせを行う治療台と、
    前記粒子線ビームを生成するビーム発生器と、
    前記粒子線ビームを加速する加速器と、
    を備える、
    粒子線治療システム。

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