JP2023054932A - 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４０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の下方位置で横方向に掛け渡され、かつ静止した状態で設けられ、スプール２３から垂れ下がる複数のケーブル２２を仕切る複数の整線ワイヤー４１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、前記スプールの下方位置で横方向に掛け渡され、かつ静止した状態で設けられ、前記スプールから垂れ下がる複数の前記ケーブルを仕切る複数の整線ワイヤーと、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、か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。 整線板を示す斜視図。 整線ワイヤーと整線板を示す平面図。 ツバリングを示す側面図。 回転ガントリーのスプールを示す平面図。 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整線装置を示す平面図。 第３実施形態の回転ガントリーの整線装置を示す平面図。 第４実施形態の回転ガントリーの整線装置を示す背面図。

（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９を用いて説明する。なお、図２、図３、図６から図８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７）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７）は、それぞれのツバリング２６の間に形成されている。

図７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７）、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４０が設けられている。この整線装置４０は、複数の整線ワイヤー４１と複数の整線板４２とを備える。ここで、整線ワイヤー４１同士の間および整線板４２同士の間をケーブル２２が通過する。この整線装置４０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。

整線ワイヤー４１および整線板４２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の整線ワイヤー４１および整線板４２のみを図示し、第２群Ｇ２の整線ワイヤー４１および整線板４２の図示を省略している。整線ワイヤー４１および整線板４２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。例えば、実際の背面視では、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の整線ワイヤー４１がＸ字状に交差して張られているように見える。

複数の整線ワイヤー４１は、スプール２３の下方位置で横方向に掛け渡され、かつ静止した状態で設けられている。これらの整線ワイヤー４１は、スプール２３から垂れ下がる複数のケーブル２２を仕切るために設けられている。このようにすれば、ケーブル２２の乱巻き状態を抑制し、かつケーブル２２の摩耗を抑制することができる。例えば、整線ワイヤー４１が撓るため、ケーブル２２の摩耗を抑制することができる。

それぞれの整線ワイヤー４１は、それぞれのツバリング２６に対応する位置に設けられ、かつツバリング２６が並ぶ方向に配列されている。このようにすれば、軸方向に並ぶ複数のケーブル２２を仕切ることができる。

例えば、図６に示すように、複数の整線ワイヤー４１は、互いに平行を成すように張られている。それぞれの整線ワイヤー４１の間にケーブル２２が配置される。それぞれの整線ワイヤー４１の配置は、ツバリング２６の配置に合わせて設定される。つまり、整線ワイヤー４１同士の間に配置されるケーブル２２の束は、レーン２７に収容されるケーブル２２の束に対応している。ケーブル２２の巻き取りまたは繰り出しを行う際には、ケーブル２２が整線ワイヤー４１に沿って仕切られるため、乱巻きが抑制される。

図４に示すように、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から上方に延びるワイヤー用架台４３が固定されている。例えば、１本の整線ワイヤー４１に対してＸ方向に離間された左右一対のワイヤー用架台４３が設けられる。これらのワイヤー用架台４３に整線ワイヤー４１の一端と他端が固定される。

整線ワイヤー４１は、水平方向に対して傾いた状態で張られている。このようにすれば、垂直方向に垂れ下がるケーブル２２に対して斜めに整線ワイヤー４１が接触されるため、整線ワイヤー４１がケーブル２２に擦れるときの抵抗を低減させることができる。これによりケーブル２２の摩耗または乱巻きが生じることを低減させることができる。

また、スプール２３をケーブル２２が垂れ下がる側の半円と反対側の半円とに分けたときに、整線ワイヤー４１は、ケーブル２２が垂れ下がる側が高く、他の側が低くなるように傾いている。このようにすれば、ケーブル２２が整線ワイヤー４１に接触するときの角度が小さくなり、ケーブル２２が整線ワイヤー４１に緩やかに接触するようになり、整線ワイヤー４１がケーブル２２に擦れるときの抵抗を低減させることができる。

さらに、整線ワイヤー４１は、ツバリング２６に近接する位置に設けられ、かつツバリング２６の周縁の接線方向に延びている。このようにすれば、ケーブル２２がツバリング２６による保持を失う部分で、整線ワイヤー４１によりケーブル２２を案内することができる。そのため、ケーブル２２に想定以上の摩擦または張力が作用するようなことがなく、乱巻きを抑制することができる。

複数の整線板４２は、スプール２３に近接する位置に静止した状態で並列に設けられている。これらの整線板４２は、スプール２３の下方位置で、軸方向（Ｚ方向）に並ぶ複数のケーブル２２を仕切るために設けられている。このようにすれば、整線板４２によりケーブル２２が軸方向に個別に仕切られるため、ケーブル２２の乱巻き状態を抑制することができる。

それぞれの整線板４２は、それぞれのツバリング２６に対応する位置に設けられ、かつツバリング２６が並ぶ方向に配列されている。このようにすれば、軸方向に並ぶ複数のケーブル２２を仕切ることができる。

例えば、図６に示すように、複数の整線板４２は、互いに平行を成すように配置されている。それぞれの整線板４２の間にケーブル２２が配置される。それぞれの整線板４２の配置は、ツバリング２６の配置に合わせて設定される。つまり、整線板４２同士の間に配置されるケーブル２２の束は、レーン２７に収容されるケーブル２２の束に対応している。ケーブル２２の巻き取りまたは繰り出しを行う際には、ケーブル２２が整線板４２に沿って仕切られる。そのため、意図しないケーブル２２同士の接触が抑制され、乱巻きが抑制される。

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がほぼ垂直を成して垂れ下がる範囲である。複数の整線板４２は、この特定範囲Ｒに配置されている。

図５および図６に示すように、それぞれの整線板４２は、背面視で三日月形状を成す板状の部材である。それぞれの整線板４２は、互いに離間された状態で連結部材４４により連結されている。連結部材４４は、例えば、軸方向（Ｚ方向）に延びる棒状を成す部材であり、軸方向（Ｚ方向）における特定範囲Ｒ（図４）の一端側と他端側で整線板４２を連結している。このようにすれば、連結部材４４によりケーブル２２の水平方向（Ｘ方向）の移動範囲が規制されるため、スプール２３から垂れ下がるケーブル２２が特定範囲Ｒに納まるようになり、ケーブル２２が特定範囲Ｒの一端側と他端側の間で揺れ動いても、乱巻きが発生しないようになる。

それぞれの整線板４２は、ツバリング２６の周端縁に沿って湾曲される湾曲縁４５を有している。これらの湾曲縁４５は、整線ワイヤー４１よりもツバリング２６に近接する位置に設けられている。このようにすれば、ケーブル２２がツバリング２６の間のレーン２７（図７）に対して出入りする位置では、ケーブル２２が剛性を有する整線板４２に案内される。そのため、意図しないケーブル２２同士の接触が抑制され、かつケーブル２２の揺れが抑制され、乱巻きの発生を抑えることができる。

図４に示すように、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から上方に延びる板用架台４６が固定されている。例えば、Ｘ方向に離間された複数の板用架台４６が設けられる。これらの板用架台４６に連結部材４４が固定される。そして、連結部材４４に対して整線板４２が固定される。

なお、図６に示すように、本実施形態では、整線板４２が設けられる特定範囲Ｒ（図４）に重複して整線ワイヤー４１も設けられている。つまり、平面視では、軸方向（Ｚ方向）に、整線板４２と整線ワイヤー４１とが交互に配置されている。例えば、１本のケーブル２２は、１枚の整線板４２と１本の整線ワイヤー４１の間に配置される。そして、軸方向に並ぶ複数のケーブル２２は、整線板４２と整線ワイヤー４１で仕切られる。

なお、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の監視装置が設けられている。この監視装置は、ケーブル２２の整線状態を監視し、乱巻きなどの異常が生じたときに、緊急停止を行うインターロックを構成する。

本実施形態の回転ガントリー５の監視装置は、プロセッサおよびメモリなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータを含む。

図４および図８に示すように、回転ガントリー５の監視装置は、レーザーセンサー５１を備える。なお、レーザーセンサー５１は、スプール２３におけるケーブル２２の状態を監視する監視部を構成する。レーザーセンサー５１の検出信号は、監視装置に入力される。

監視装置は、レーザーセンサー５１による監視に基づいて、ケーブル２２の異常が検出されたときに、回転ガントリー５の駆動を停止させる。このようにすれば、ケーブル２２が乱巻き状態となった異常時に回転ガントリー５の駆動を自動的に停止させることができる。

図４に示すように、レーザーセンサー５１は、整線板４２を支持する板用架台４６に固定されている。つまり、レーザーセンサー５１は、回転ガントリー５およびスプール２３の回転の影響を受けず、静止した状態で設けられている。

例えば、第１群Ｇ１のケーブル２２の乱巻き状態を検出するために２つのレーザーセンサー５１が設けられている。なお、図４では図示を省略しているが、第２群Ｇ２のケーブル２２の乱巻き状態を検出するために、さらに２つのレーザーセンサー５１が設けられている。つまり、監視装置は、合計４つのレーザーセンサー５１を備える。なお、スプール２３の周方向に沿って並ぶ、５つ以上のレーザーセンサー５１を設けるようにしても良い。

第１群Ｇ１のケーブル２２の乱巻き状態を検出するための２つのレーザーセンサー５１（監視部）は、Ｘ方向における特定範囲Ｒの一端（左端）と他端（右端）に対応して配置されている。これらのレーザーセンサー５１は、スプール２３の周方向における整線板４２に対応する位置に設けられている。このようにすれば、整線板４２の部分でケーブル２２の乱巻きが発生した場合に、乱巻きの初期段階でケーブル２２の突出を検出することができる。

図８に示すように、レーザーセンサー５１は、回転ガントリー５の後部に近接する位置、つまり、スプール２３の前端側に静止した状態で配置されている。そして、レーザーセンサー５１は、後方に向かってレーザー５５を照射する。ケーブル２２の乱巻きは、スプール２３の後端側（フランジ２５側）で発生することが多く、その場合に、スプール２３から突出するケーブル２２がレーザーセンサー５１に干渉しないようにできる。

なお、レーザーセンサー５１は、反射型レーザーセンサー５１である。つまり、１つのレーザーセンサー５１は、レーザー５５を照射する照射部と、所定の物体に当たって反射されたレーザー５５を検出する検出部（受光部）とを含む。この反射されたレーザー５５に基づいて、レーザーセンサー５１から物体までの距離を検出することができる。この検出される距離に基づいて、スプール２３で乱巻きが生じているか否かを把握することができる。

スプール２３に異常が無い場合には、レーザーセンサー５１から照射されるレーザー５５は、フランジ２５で反射されてレーザーセンサー５１で検出される。なお、レーザーセンサー５１の検出距離を、予めレーザーセンサー５１からフランジ２５までの距離以下に設定しても良い。この場合には、フランジ２５の表面に微小な凹凸があることを考慮して、レーザーセンサー５１からフランジ２５までの距離よりも若干短い距離を、検出距離として設定する。

一方、スプール２３で乱巻きが発生し、ケーブル２２がツバリング２６から突出している場合には、レーザーセンサー５１から照射されるレーザー５５は、ケーブル２２で反射されてレーザーセンサー５１で検出される。つまり、レーザーセンサー５１は、ケーブル２２に照射したレーザー５５の反射に基づいて、ツバリング２６から突出するケーブル２２を検出する。このようにすれば、レーザーセンサー５１をスプール２３の一方の端部に設けるだけで済む。また、乱巻きによりスプール２３から突出するケーブル２２が、レーザーセンサー５１に衝突してしまうことを抑制できる。

レーザーセンサー５１は、ツバリング２６の周縁に沿って軸方向（Ｚ方向）にレーザー５５を照射し、ツバリング２６から突出するケーブル２２を検出するようにしている。このようにすれば、複数のケーブル２２が設けられていても、それぞれのケーブル２２の突出状態を少なくとも１つのレーザーセンサー５１で行うことができるため、レーザーセンサー５１の設置数を低減させることができる。

次に、整線装置４０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９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並列に設けられた複数の整線板４２が、軸方向に並ぶ複数のケーブル２２を仕切る。

次のステップＳ４において、スプール２３の下方位置で横方向に掛け渡され、かつ静止した状態で設けられた複数の整線ワイヤー４１が、スプール２３から垂れ下がる複数のケーブル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４０の整線ワイヤー４１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、整線装置４０が整線ワイヤー４１と整線板４２との両方を備える構成となっているが、その他の態様であっても良い。例えば、整線装置４０が整線ワイヤー４１と整線板４２とのいずれか一方を備える構成でも良い。つまり、整線装置４０が整線ワイヤー４１のみを備え、整線板４２の構成を省略しても良い。または、整線装置４０が整線板４２のみを備え、整線ワイヤー４１の構成を省略しても良い。

なお、ケーブル２２がスプール２３から突出する部分（範囲）にのみ、整線ワイヤー４１または整線板４２を設けるようにしても良い。また、整線装置４０によって、ケーブル２２の径毎にまとめても良いし、ケーブル２２の種類毎にまとめても良い。なお、フレキシブルホースと電力線は、互いに曲がり具合が異なるため、それぞれの種類に分けてまとめるようにする。

なお、整線ワイヤー４１を設置する方が、整線板４２を設置するよりも施工が簡単であるため、施工の期間の短縮およびコストダウンを図ることができる。また、整線ワイヤー４１の一方の端部をケーブルピット２４の底部に固定するようにしても良い。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図１０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。

第２実施形態の整線装置４０Ａでは、軸方向（Ｚ方向）において、整線ワイヤー４１が設けられる範囲と整線板４２が設けられる範囲とを互いに異なっている。例えば、軸方向に沿って所定の範囲に複数の整線板４２が並べられるとともに、整線板４２が設けられた範囲とは異なる範囲に整線ワイヤー４１が並べられる。そして、軸方向に並んでいる一部のケーブル２２を整線板４２で仕切るとともに、他のケーブル２２を整線ワイヤー４１で仕切るようにしている。

例えば、複数のケーブル２２で構成される第１群Ｇ１が、複数の電力線２２Ａで構成されるＡ群Ｇ１Ａと、複数のフレキシブルホース２２Ｂで構成されるＢ群Ｇ１Ｂとに分けられているものとする。そして、Ａ群Ｇ１ＡとＢ群Ｇ１Ｂとが互いに軸方向に並んでいるものとする。ここで、Ａ群Ｇ１Ａの複数の電力線２２Ａを整線板４２で仕切るとともに、Ｂ群Ｇ１Ｂの複数のフレキシブルホース２２Ｂを整線ワイヤー４１で仕切る。

第２実施形態では、ケーブル２２の種類毎に適した部材を用いてそれぞれのケーブル２２を仕切ることができる。例えば、撓る部材で仕切ることが適している種類のケーブル２２は、整線ワイヤー４１で仕切るようにする。一方、剛性を有する部材で仕切ることが適している種類のケーブル２２は、整線板４２で仕切るようにする。

なお、第２実施形態では、電力線２２Ａを整線板４２で仕切るとともに、フレキシブルホース２２Ｂを整線ワイヤー４１で仕切っているが、その他の態様であっても良い。例えば、フレキシブルホース２２Ｂを整線板４２で仕切るとともに、電力線２２Ａを整線ワイヤー４１で仕切っても良い。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図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。

第３実施形態では、Ｘ方向に並ぶ複数のケーブル２２を１列のケーブル２２と称して説明する。この第３実施形態の整線装置４０Ｂでは、整線ワイヤー４１が設けられる範囲と整線板４２が設けられる範囲とが重複している。例えば、１本の整線ワイヤー４１は、２枚の整線板４２の間に張られる。

そして、１本の整線ワイヤー４１の両側には、それぞれケーブル２２が１列ずつ設けられる。かつ２枚の整線板４２の間には、２列のケーブル２２が設けられる。つまり、整線板４２同士の間の幅は、１本の整線ワイヤー４１を挟んで２列のケーブル２２を配置可能な寸法に設定されている。なお、整線ワイヤー４１の設置数と整線板４２の設置数を合わせた総設置数は、ツバリング２６の数と一致している。

この第３実施形態では、軸方向（Ｚ方向）に並ぶ複数のケーブル２２は、整線ワイヤー４１または整線板４２の少なくとも一方で仕切られる。それぞれのケーブル２２は、整線ワイヤー４１と整線板４２とに挟まれた状態で保持される。

また、第３実施形態では、剛性を有する部材である整線板４２で複数のケーブル２２を仕切るため、ケーブル２２の揺れを抑えることができる。さらに、ケーブル２２の外周面において、整線板４２が接する面の反対側は、撓る部材である整線ワイヤー４１に接しているため、ケーブル２２の摩耗を抑制することができる。また、整線ワイヤー４１にケーブル２２の振動を吸収させることができる。

また、第３実施形態では、所定の範囲に亘って整線ワイヤー４１および整線板４２を設ける場合において、整線ワイヤー４１および整線板４２の設置数を低減させることができる。例えば、整線ワイヤー４１の設置数は、ツバリング２６の数のほぼ半分の設置数で済む。さらに、整線板４２の設置数は、ツバリング２６の数のほぼ半分の設置数で済む。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について図１２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。

第４実施形態の整線装置４０Ｃでは、高さ位置が異なる複数の整線ワイヤー４１が張られている。例えば、軸方向（Ｚ方向）の同一位置に、高さ位置（Ｙ方向の位置）が異なる４本の整線ワイヤー４１が張られている。これら４本の整線ワイヤー４１が、それぞれ軸方向に並んで配置され、軸方向に並ぶケーブル２２を仕切るようになっている。

また、高さ位置が異なる４本の整線ワイヤー４１のそれぞれの位置で、スプール２３から垂れ下がるケーブル２２が保持される。そのため、ケーブル２２の揺れを抑制することができる。さらに、ケーブル２２に対して捩じれる方向に力が加わることを抑制することができ、ケーブル２２の揺れまたは捩じれに起因する乱巻きを抑制することができる。

なお、４本の整線ワイヤー４１のうち、上段の３本の整線ワイヤー４１は、水平方向に張られている。一方、最下段の１本の整線ワイヤー４１は、水平方向に対して傾いた状態で張られている。例えば、最下段の１本の整線ワイヤー４１は、スプール２３をケーブル２２が垂れ下がる側の半円と反対側の半円とに分けたときに、ケーブル２２が垂れ下がる側が低く、他の側が高くなるように傾いている。上段の３本の整線ワイヤー４１と最下段の１本の整線ワイヤー４１は、いずれも、整線ワイヤー４１が延びる方向に対してほぼ垂直を成すように張られている。

また、第４実施形態では、複数の整線板４２がツバリング２６に近接する位置に設けられ、これら整線板４２が設けられる位置よりも低い位置に、複数の整線ワイヤー４１が張られている。例えば、最上段の１本の整線ワイヤー４１は、整線板４２に近接する位置に設けられ、かつ整線板４２の下端の周縁の接線方向に延びている。このようにすれば、ケーブル２２が整線板４２による保持を失う部分で、整線ワイヤー４１がケーブル２２を案内することができるため、ケーブル２２の揺れを抑え、乱巻きを抑制することができる。

回転ガントリーの整線装置を第１実施形態から第４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。

粒子線治療システム１では、超電導電磁石１５を用いることで回転ガントリー５を小型化することができるが、超電導電磁石１５の冷却に用いる液体ヘリウムを流すためのホースも必要になる。そのため、ケーブル２２の本数が増加するだけでなく、それぞれの種類毎にケーブル２２の太さと剛性も異なるようになり、ケーブル２２の整線を行う場合の難易度が高まる。前述の実施形態では、ケーブル２２の種類毎に適切な態様で整線ワイヤー４１または整線板４２を設けることができるため、整線を行い易くなる。

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、スプールの下方位置で横方向に掛け渡され、かつ静止した状態で設けられ、スプールから垂れ下がる複数のケーブルを仕切る複数の整線ワイヤー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、２２Ａ…電力線、２２Ｂ…フレキシブルホース、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、４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）…整線装置、４１…整線ワイヤー、４２…整線板、４３…ワイヤー用架台、４４…連結部材、４５…湾曲縁、４６…板用架台、５１…レーザーセンサー、５５…レーザー、Ｇ１…第１群、Ｇ２…第２群、Ｇ１Ａ…Ａ群、Ｇ１Ｂ…Ｂ群、Ｒ…特定範囲。

Claims (12)

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、
   前記スプールの下方位置で横方向に掛け渡され、かつ静止した状態で設けられ、前記スプールから垂れ下がる複数の前記ケーブルを仕切る複数の整線ワイヤーと、
   を備える、
   回転ガントリーの整線装置。
2. 前記整線ワイヤーは、水平方向に対して傾いた状態で張られている、
   請求項１に記載の回転ガントリーの整線装置。
3. 前記整線ワイヤーは、前記スプールから前記ケーブルが垂れ下がる側が高く、他の側が低くなるように傾いている、
   請求項２に記載の回転ガントリーの整線装置。
4. 前記スプールは、円盤状を成す複数のツバリングと前記ツバリングの間で前記ケーブルを保持する凹状を成す複数のレーンとを備え、
   前記整線ワイヤーは、前記ツバリングに近接する位置に設けられ、かつ前記ツバリングの接線方向に延びている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
5. 前記スプールは、円盤状を成す複数のツバリングと前記ツバリングの間で前記ケーブルを保持する凹状を成す複数のレーンとを備え、
   それぞれの前記整線ワイヤーは、それぞれの前記ツバリングに対応する位置に設けられ、かつ前記ツバリングが並ぶ方向に配列されている、
   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. 軸方向に並ぶ複数の前記ケーブルを仕切り、前記スプールに近接する位置に静止した状態で並列に設けられた複数の整線板を備える、
   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. 前記スプールは、円盤状を成す複数のツバリングと前記ツバリングの間で前記ケーブルを保持する凹状を成す複数のレーンとを備え、
   前記整線板は、前記ツバリングの周端縁に沿って湾曲される湾曲縁を有し、
   前記湾曲縁は、前記整線ワイヤーよりも前記ツバリングに近接する位置に設けられている、
   請求項６に記載の回転ガントリーの整線装置。
8. 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前記整線板が配置されており、
   軸方向における前記特定範囲の一端側と他端側で前記整線板を互いに離間させた状態で連結する連結部材を備える、
   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. 前記スプールの周方向における前記整線板に対応する位置に設けられ、前記スプールにおける前記ケーブルの状態を監視するレーザーセンサーを備える、
   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. 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９のいずれか１項に記載の回転ガントリーの整線装置。
11. 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、
    前記スプールの下方位置で横方向に掛け渡され、かつ静止した状態で設けられた複数の整線ワイヤーが、前記スプールから垂れ下がる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。
12. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の前記回転ガントリーの監視装置と、
    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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