JP4377170B2 - ターゲット着脱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性同位元素を製造するためのターゲットを粒子加速器に着脱するためのターゲット着脱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳や心臓、癌などの精密検査における検査方法として、ポジトロン断層撮影法（ＰＥＴ；Positron Emission Tomography）の採用が進んでいる。このＰＥＴ検査では、ポジトロン（陽電子）を放出する放射性同位元素で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被験者の体内に導入する。体内に導入された検査用薬剤は、代謝されたり、特定の部位（例えば、腫瘍や病変箇所）に蓄積されたりする。この際に検査用薬剤に標識化された放射性同位元素から陽電子が放出され、これと周囲の電子とが結合して消滅する際に放射線が放出される。この放射線を検出してコンピュータで処理することにより、所定領域における撮影画像が得られる。
【０００３】
ＰＥＴ検査の検査用薬剤に使用される放射性同位元素は、18Ｆ、15Ｏ、11Ｃ、13Ｎ等が用いられる。これらは、半減期が２〜１１０分と極めて短いため、病院内の検査室に近い場所にサイクロトロン等の粒子加速器を設置し、この粒子加速器からの加速粒子をターゲットに導き、ターゲット物質との核反応により放射性同位元素を製造する。そして、製造された放射性同位元素を所定の化合物に組み込んだり、その一部を置き換えたりして合成することで、検査用薬剤を製造している。
【０００４】
このような放射性同位元素の製造において、ターゲットは、例えば特許文献１に開示されているように、固定具により粒子加速器の加速粒子が導出される導出部に固定される。これにより、粒子加速器の導出部からターゲット内に加速粒子が進入し、ターゲット物質と核反応を起して放射性同位元素が生成される。
【０００５】
ターゲット物質を変更する場合は、導出部からターゲットを取り外し、新たなターゲットを導出部に取り付ける。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０５３００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術では、ターゲットの交換にその都度人手を掛けねばならず、手間及び時間が掛かって効率が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで、ターゲットの交換を自動化することを考えたが、自動化するに際して装置の大型化は可能な限り避けたい。
【０００９】
本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、ターゲット交換の効率化を図ることが可能な小型のターゲット着脱装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るターゲット着脱装置は、加速粒子の導出部にターゲットを着脱するための装置である。この装置は、（１）ターゲットを保持するためのＮ（Ｎは２以上の整数）個の保持部を有するターゲット保持部材と、（２）ターゲット保持部材の位置を変位させるための駆動装置と、を備える。そして、ターゲット保持部材のＮ個の保持部は第１の直線方向に並設されており、駆動装置は、ターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させる第１駆動部と、ターゲット保持部材を第１の直線方向と交差する第２の方向に変位させる第２駆動部と、を有し、ターゲットは、ターゲット保持部材の第２の方向への変位によって、ターゲット保持部材に保持されたままの状態で導出部に対して進退し当該導出部に着脱されることを特徴とする。
【００１１】
このターゲット着脱装置では、加速粒子の導出部に装着された一のターゲットを交換するとき、第２駆動部により第２の方向にターゲット保持部材を変位させて、当該導出部と当該一のターゲットとの装着を解除する。次に、第１駆動部によりターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させ、加速粒子の導出部の前に所望のターゲットを配置する。そして、第２駆動部により第２の方向にターゲット保持部材を変位させて、当該導出部に当該一のターゲットを装着する。このように、駆動装置によりターゲットの交換を自動化することで、ターゲット交換の効率化が図られる。このとき、ターゲットを保持する保持部を第１の直線方向に並設し、第１駆動部によりターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させると共に、第２駆動部により第１の直線方向と交差する第２の方向に変位させるように構成しているため、コンパクトな構成で複数のターゲットの交換が可能となる。
【００１２】
本発明に係るターゲット着脱装置では、第１駆動部は、ターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させるためのストロークの異なる（Ｎ−１）個の直線駆動機構を含むことを特徴としてもよい。このようにすれば、（Ｎ−１）個の直線駆動機構のストローク差を利用して、Ｎ個の保持部に保持されたＮ個のターゲットの第１の直線方向における位置決め及び変位が可能となる。
【００１３】
本発明に係るターゲット着脱装置では、第１駆動部は、ターゲット保持部材に着脱可能に係合される係合部材と、係合部材を第１の直線方向に変位させる直線駆動機構と、を含むことを特徴としてもよい。このようにすれば、ターゲット保持部材に係合部材を係合させ、直線駆動機構により所定ストロークで係合部材を第１の直線方向に変位させることで、ターゲット保持部材が第１の直線方向に所定ストロークで変位される。次に、係合部材とターゲット保持部材との係合を解除し、直線駆動機構により係合部材を元の位置に戻す。そして、ターゲット保持部材に係合部材を再び係合させ、直線駆動機構により所定ストロークで係合部材を第１の直線方向に変位させることで、ターゲット保持部材が第１の直線方向に所定ストロークで再び変位される。このように、一の直線駆動機構と係合部材との組み合わせにより、第１駆動部の複雑化を招くことなく、ターゲット保持部材を所定ストローク毎に第１の直線方向に位置決め及び変位させて、多数のターゲットの交換を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るターゲット着脱装置の構成を示す正面図である。図１に示すように、ターゲット着脱装置１０は、ベースプレート１２、ガイドプレート１４、スライドプレート１６、第１エアシリンダ１８、第２エアシリンダ２０、及び第３エアシリンダ２２を備えている。
【００１５】
ベースプレート１２は、図２に示すように、外形が矩形をなし、一の角部が切り欠かれて、当該ターゲット着脱装置１０をサイクロトロン１００に取り付けるための取付部２４とされている。ベースプレート１２の上面には、その短手方向に、一対のガイドロッド２６が平行に設けられている。そして、一対のガイドロッド２６の間であって、ベースプレート１２の前側面には、略Ｌ字型のブラケット２８を介し、第１エアシリンダ（第２駆動部）１８が取り付けられている。第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａは、ガイドロッド２６が延びる方向に進退可能である。この第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａの進退方向を、便宜的にＸ方向（第２の方向）とする。またベースプレート１２の上面には、Ｘ方向に所定間隔をおいて、一対のマイクロスイッチ３０が設けられている。このマイクロスイッチ３０は、後述するガイドプレート１４のＸ方向の位置を検出するためのものである。
【００１６】
ガイドプレート１４は、図３に示すように、長円状の開口部を有する環状の部材であり、開口部の長軸方向に延びる上下枠体３２，３４と、短軸方向に延びる左右枠体とを有する。このガイドプレート１４の開口部の長軸方向を、便宜的にＹ方向とする（第１の方向）。上下枠体３２，３４それぞれの中央部分は、前方に突き出して突出部３６，３８が設けられている。上枠体３２の突出部３６の下面には、Ｙ方向に延びるガイド溝４０が設けられている。また下枠体３４の突出部３８の上面には、上枠体３２のガイド溝４０に対応するように、Ｙ方向に延びるガイド溝４２が設けられている。後述するスライドプレート１６は、これら一対のガイド溝４０，４２内に嵌め込まれて、Ｙ方向にスライドされる。
【００１７】
下枠体３４の突出部３８には、前面と後面とを貫通する一対の貫通孔４４が設けられている。これら一対の貫通孔４４の間隔は、ベースプレート１２上の一対のガイドロッド２６の間隔と等しい。また下枠体３４の突出部３８の前面であって一対の貫通孔４４の間には、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａの先端部を連結するための凹部４６が設けられている。
【００１８】
このガイドプレート１４の上面に、第２エアシリンダ（第１駆動部、直線駆動機構）２０が設けられている。第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａは、Ｙ方向に進退可能である。第２エアシリンダ２０のストロークは、後述するスライドプレート１６の保持部４８のピッチと同一であり、例えば７０ｍｍである。
【００１９】
ガイドプレート１４の下面には、図３及び図４に示すように、略Ｌ字型のブラケット５０が設けられており、このブラケット５０に、取付板５２を介して第３エアシリンダ（第１駆動部、直線駆動機構）２２が設けられている。第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａは、Ｙ方向に進退可能である。なお、第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａと第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａとは、同一方向に進退する。第３エアシリンダ２２のストロークは、後述するスライドプレート１６の保持部４８のピッチの二倍の長さと同一であり、例えば１４０ｍｍである。
【００２０】
ガイドプレート１４の下枠体３４の突出部３８の右側面には、検出ピン５４が突設されている。この検出ピン５４が、ベースプレート１２上のマイクロスイッチ３０に当接することで、ガイドプレート１４のＸ方向の位置が検出される。
【００２１】
またガイドプレート１４の上枠体３２の前面には、Ｙ方向に延びるセンサ取付板５６が取り付けられている。このセンサ取付板５６の前面に、所定間隔を空けて３つのマイクロスイッチ５８が設けられている。
【００２２】
スライドプレート（ターゲット保持部材）１６は、図５に示すように、正面視において矩形をなす。スライドプレート１６は、ターゲット６０を保持するための三つの円孔（保持部）４８を有し、これら円孔４８に略円筒状のターゲット６０がそれぞれ嵌め込まれて保持される。三つの円孔４８は、所定方向に並設されており、図６に示すように、スライドプレート１６がガイドプレート１４のガイド溝４０，４２に嵌め込まれたとき、その並び方向がＹ方向に沿う。
【００２３】
スライドプレート１６の左側縁部には、上方に延びる上突き当て片６０と、下方に延びる下突き当て片６２と、が設けられている。図６に示すように、スライドプレート１６がガイドプレート１４のガイド溝４０，４２に嵌め込まれたとき、下突き当て片６２の側面に第３エアシリンダ２２の先端が連結固定される。また、上突き当て片６０の側面に、第２エアシリンダ２０の先端が当接可能となる。なお、上突き当て片６０と第２エアシリンダ２０の先端部とは、連結固定されない。
【００２４】
またスライドプレート１６の左方前面には、アタッカー６１が設けられている。図６に示すように、このアタッカー６１がセンサ取付板５６のマイクロスイッチ５８に当接することで、スライドプレート１６のＹ方向の位置が検出される。
【００２５】
図６に示すように、スライドプレート１６は、ガイドプレート１４の突出部３６，３８に設けられたガイド溝４０，４２内に嵌め込まれ、第２及び第３エアシリンダ２０，２２によりＹ方向にスライドされる。そして、スライドプレート１６が嵌め込まれたガイドプレート１４が、図２に示すベースプレート１２に取り付けられる。より詳細には、ガイドプレート１４の下枠体３４の突出部３８に形成された一対の貫通孔４４に、ベースプレート１２上の一対のガイドロッド２６が挿通され、凹部４６に第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａの先端部が連結固定される。これにより、ガイドプレート１４は、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａを進退させることで、Ｘ方向に変位される。
【００２６】
固定具６４は、図７に示すように、サイクロトロン１００の電磁石の固定ヨークの開口部１０２に取り付けられる取付ベース６４と、調整プレート６６とを有している。取付ベース６４は、縦断面が略へ字型の部材であり、一の辺が固定ヨークの開口部１０２に固定される。調整プレート６６は、外形が矩形の部材であり、表面にベースプレート１２の取付部２４が直交するように取り付けられる。そして、この調整プレート６６が取付ベース６４の他の辺にネジ止めされる。これにより、ターゲット着脱装置１０が固定ヨークの開口部１０２に取り付けられる。
【００２７】
次に、第１実施形態に係るターゲット着脱装置１０の作用及び効果について説明する。
【００２８】
図８に示すように、ターゲット６０を保持するスライドプレート１６が嵌め込まれたガイドプレート１４は、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａが進退することで、Ｘ方向に変位及び位置決めされる。このとき、ガイドプレート１４のＸ方向の位置は、検出ピン５４がベースプレート１２上に設けられたマイクロスイッチ３０に当接することで検出される。
【００２９】
また、図９に示すように、ターゲット６０を保持するスライドプレート１６は、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の駆動軸２０ａ，２２ａが進退することで、Ｙ方向に変位及び位置決めされる。
【００３０】
左側のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着するときには、図９（ａ）に示すように、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の双方について駆動軸２０ａ，２２ａを縮退させる。真ん中のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着するときには、図９（ｂ）に示すように、第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａを最大ストロークで延伸させると共に、第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａも延伸させる。なお、このときのスライドプレート１６のＹ方向の位置決めは、第２エアシリンダ２０の最大ストロークを専ら利用して行われる。右側のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着するときには、図９（ｃ）に示すように、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の双方について駆動軸２０ａ，２２ａを延伸させる。なお、このときのスライドプレート１６のＹ方向の位置決めは、第３エアシリンダ２２の最大ストロークを専ら利用して行われる。
【００３１】
図９（ｃ）に示すように、右側のターゲット６０が加速粒子の導出部１０４に装着されている状態から、真ん中のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着する場合は、第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａを縮退させる。これにより、図９（ｂ）に示すように、スライドプレート１６の上突き当て片６０が第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａの先端部に当接されて、スライドプレート１６の位置決めがなされる。そして、左側のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着する場合は、図９（ａ）に示すように、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の双方について駆動軸２０ａ，２２ａを縮退させる。なお、スライドプレート１６のＹ方向の位置は、図９に示すように、アタッカー６１がガイドプレート１４のセンサ取付板５６に設けられたマイクロスイッチ５８に当接することで検出される。
【００３２】
図１０は、ターゲット６０がサイクロトロン１００の加速粒子の導出部１０４に装着されている様子を示す断面図である。この状態では、スライドプレート１６が嵌め込まれたガイドプレート１４が第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａに押されることで、ターゲット６０が導出部１０４に装着されている。この状態で、導出部１０４から陽子或いは重陽子などの加速粒子がターゲット６０内に導入されることで、ターゲット物質と核反応を起し、放射性同位元素が生成される。
【００３３】
ターゲット６０を交換するときには、図１１に示すように、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａを縮退させ、導出部１０４に対するターゲット６０の装着を解除する。そして、図９に示すように、所望のターゲット６０を導出部１０４の前に配置した後、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａを延伸させることで、新たなターゲット６０が導出部１０４に装着される。
【００３４】
このように、本実施形態に係るターゲット着脱装置１０では、第１〜第３エアシリンダ１８，２０，２２の駆動力によりターゲット６０の交換を自動化することで、ターゲット交換の効率化が図られる。このとき、ターゲット６０を保持する円孔４８をＹ方向に並設し、第２及び第３エアシリンダ２０，２２によりスライドプレート１６をＹ方向に変位させると共に、第１エアシリンダ１８によりＹ方向と直交するＸ方向にガイドプレート１４を変位させるように構成しているため、コンパクトな構成で複数のターゲット６０の交換が可能となる。なお、複数のターゲットを、円板の円周方向に設けた複数の円孔に保持させ、これを回転させることによりターゲットの交換を行う手法も考えられるが、このような回転を利用したターゲットの交換では、ターゲットの数が増えるほど円板の半径が大きくなり、装置の著しい大型化を招くおそれがある。これに対し、本実施形態に係るターゲット着脱装置１０のように、スライドプレート１６の直線方向のスライドを利用したターゲット６０の交換によれば、回転方式のターゲット交換のように装置が大型化することなく、コンパクトなものとすることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るターゲット着脱装置１０は、スライドプレート１６をＹ方向に変位させるために、ストロークの異なる第２及び第３エアシリンダ２０，２２を備えているため、第２及び第３エアシリンダ２０，２２のストローク差を利用して、３個の円孔４８に保持された３個のターゲット６０を、Ｙ方向に正確に位置決めし、変位させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記した第１実施形態に係るターゲット着脱装置と同一の要素には同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
【００３６】
図１２は、第２実施形態に係るターゲット着脱装置１１０の構成を示す斜視図である。図１２に示すように、ターゲット着脱装置１１０は、ベースプレート１１２、第１スライドプレート１１４、第２スライドプレート１１６、第１エアシリンダ１１８、第２エアシリンダ１２０、及び第３エアシリンダ１２２を備えている。
【００３７】
ベースプレート１１２は、図１３に示すように、第１及び第２スライドプレート１１４，１１６を搭載するためのベースとなる部材である。ベースプレート１１２の上面には、所定方向に延びる一本のガイドレール１２４が設けられている。このガイドレール１２４の延伸方向を、便宜的にＸ方向（第２の方向）とする。ベースプレート１１２のＸ方向に沿って伸びる左側面には、後述する第１スライドプレート１１４のＸ方向の位置を検出するための検出ピン１２６が設けられている。ベースプレート１１２のＸ方向に直交する前側面には、後述する第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａの先端部を連結固定するための凹部１２８が設けられている。このベースプレート１１２は、当該ターゲット着脱装置１１０をサイクロトロン１００に取付固定するための固定板１３０に直交するように連結されている。
【００３８】
第１スライドプレート１１４は、図１４及び図１５に示すように、平面視において矩形の外形を有する板状の部材である。第１スライドプレート１１４の上面には段差が設けられており、短手方向に高床部１３２と低床部１３４とに分けられている。低床部１３４の上面には、長手方向に沿って延びるガイドレール１３６が設けられている。このガイドレール１３６の延伸方向を、便宜的にＹ方向（第１の方向）とする。
【００３９】
第１スライドプレート１１４のＹ方向に沿って延びる前側面には、ブラケット１３８を介して第１エアシリンダ（第２駆動部）１１８が取り付けられている。第１エアシリンダ１１８は、第１スライドプレート１１４に取り付けられたとき、駆動軸１１８ａが当該第１スライドプレート１１４の下面より下方に位置し、Ｙ方向と直交する方向に進退可能である。上床部１３２の上面には、第２エアシリンダ（第１駆動部、直線駆動機構）１２０が搭載されている。第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａは、Ｙ方向に進退可能である。
【００４０】
また上床部１３２の上面には、第３エアシリンダ（第１駆動部、係合部材）１２２が搭載されている。第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａは、Ｙ方向と直交する方向に進退可能である。第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａの尾端には、当該駆動軸１２２ａのＹ方向と直交する方向の位置を検出するための検出部１２２ｂが設けられている。第３エアシリンダ１２２の上面には、Ｙ方向と直交する方向に延びる取付板１４０が取り付けられている。この取付板１４０の下面には、一対のマイクロスイッチ１４２が所定間隔をおいて取り付けられている。従って、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａの尾端に設けられた検出部１２２ｂが、これら一対のマイクロスイッチ１４２のいずれかに当接することで、駆動軸１２２ａのＹ方向と直交する方向の位置が検出される。
【００４１】
また取付板１４０の前端は、上方に屈曲されている。そして、この屈曲された部分に、アタッカー１４４が取り付けられている。このアタッカー１４４が、後述する第２スライドプレート１１６に設けられるマイクロスイッチ１４６に当接することで、第２スライドプレート１１６のＹ方向の位置が検出される。
【００４２】
第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａの先端部は、第３エアシリンダ１２２に連結固定されている。上床部１３２の上面には、所定幅の凹部１４８が設けられており、この凹部１４８に当該所定幅の半分の幅の搭載板１５０が嵌め込まれている。搭載板１５０は、凹部１４８内をＹ方向にスライド可能であり、この搭載板１５０上に第３エアシリンダ１２２が搭載されている。従って、第３エアシリンダ１２２は、第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａを進退させることで、Ｙ方向に所定ストロークで変位する。なお、この所定ストロークは、後述する第２スライドプレート１１６のターゲット６０を取り付けるための円孔１５２のピッチと同一に設定される。
【００４３】
第１スライドプレート１１４の下面には、図１５に示すように、断面コ字状のライナ１５４が取り付けられている。ライナ１５４の延伸方向は、Ｙ方向と直交している。このライナ１５４が、ベースプレート１１２上のガイドレール１２４に嵌め合わされる。そして、第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａの先端部が、ベースプレート１１２の凹部１２８に連結固定される。これにより、第１スライドプレート１１４は、第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａを進退させることで、Ｘ方向にスライド可能となる。なお、第１スライドプレート１１４の下面には、図１５に示すように、Ｙ方向と直交する方向に所定間隔を置いて一対のマイクロスイッチ１５６が取り付けられている。従って、第１スライドプレート１１４がＸ方向にスライドするとき、ベースプレート１１２の検出ピン１２６が一対のマイクロスイッチ１５６のいずれかに当接することで、第１スライドプレート１１４のＸ方向の位置が検出される。
【００４４】
第２スライドプレート（ターゲット保持部材）１１６は、図１６に示すように、直方体状の基部１１６ａと、基部１１６ａに立設された保持板部１１６ｂとを有する。基部１１６ａの下面には、長手方向に延びる断面コ字状のライナ１５８が取り付けられている。保持板部１１６ｂは、正面視において矩形をなす。保持板部１１６ｂは、ターゲット６０を保持するための四つの円孔（保持部）１５２を有し、これら円孔１５２に略円筒状のターゲット６０がそれぞれ嵌め込まれて保持される。四つの円孔１５２は、ライナ５８の延伸方向に沿って並設されており、図１２に示すように、第２スライドプレート１１６が第１スライドプレート１１４上のガイドレール１３６にライナ１５８を介して嵌め込まれたとき、その並び方向がＹ方向に沿う。
【００４５】
第２スライドプレート１１６の基部１１６ａの前面には、円孔１５２のピッチと同一ピッチで四つのマイクロスイッチ１４６が取り付けられている。このマイクロスイッチ１４６にアタッカー１４４が当接することで、第２スライドプレート１１６のＹ方向の位置が検出される。また、マイクロスイッチ１４６の下方には、それぞれ係合穴１６０が設けられている。係合穴１６０は、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａの径と略同一の大きさであり、この係合穴１６０に駆動軸１２２ａが係合可能に構成されている。
【００４６】
次に、第２実施形態に係るターゲット着脱装置１１０の作用及び効果について説明する。
【００４７】
図１７は、加速粒子の導出部１０４にターゲット６０を着脱する様子を示す断面図である。第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａは、Ｘ方向に進退可能である。第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａが縮退しているときは、図１７（ａ）に示すように、第１スライドプレート１１４はＸ方向に前進して、ターゲット６０がサイクロトロン１００の加速粒子の導出部１０４に装着される。このとき、ベースプレート１１２の左側面に設けられた検出ピン１２６が、第１スライドプレート１１４の下面に取り付けられた後方のマイクロスイッチ１５６に当接し、第１スライドプレート１１４が前進した位置にあることが検出される。すなわち、ターゲット６０が導出部１０４に装着された状態にあることが検出される。この状態で、導出部１０４から陽子或いは重陽子などの加速粒子がターゲット６０内に導入されることで、ターゲット物質と核反応を起し、放射性同位元素が生成される。
【００４８】
第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａが延伸しているときは、図１７（ｂ）に示すように、第１スライドプレート１１４はＸ方向に後退して、ターゲット６０と導出部１０４との装着が解除される。このとき、ベースプレート１１２の左側面に設けられた検出ピン１２６が、第１スライドプレート１１４の下面に取り付けられた前方のマイクロスイッチ１５６に当接し、第１スライドプレート１１４が後退した位置にあることが検出される。すなわち、ターゲット６０と導出部１０４との装着が解除された状態にあることが検出される。
【００４９】
図１８は、第２スライドプレート１１６と第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａとの係合を説明するための図である。第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａは、Ｘ方向に進退可能である。駆動軸１２２ａが後退した位置にあるとき、図１８（ａ）に示すように、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部との係合は解除されている。このとき、駆動軸１２２ａの尾端に設けられた検出部１２２ｂが、取付板１４０に取り付けられた後方のマイクロスイッチ１４２に当接し、係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部との係合が解除されていることが検出される。
【００５０】
駆動軸１２２ａが前進した位置にあるとき、図１８（ｂ）に示すように、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部とが係合される。このとき、駆動軸１２２ａの尾端に設けられた検出部１２２ｂが、取付板１４０に取り付けられた前方のマイクロスイッチ１４２に当接し、係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部とが係合されていることが検出される。
【００５１】
図１９は、第１スライドプレート１１４に対する第２スライドプレート１１６の変位を説明するための図である。第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａは、Ｙ方向に進退可能である。駆動軸１２０ａが延伸しているとき、図１９（ａ）に示すように、第３エアシリンダ１２２は駆動軸１２０ａに押されて、凹部１４８内で右側に位置する。駆動軸１２０ａが縮退しているとき、図１９（ｂ）に示すように、第３エアシリンダ１２２は駆動軸１２０ａに引かれて、凹部１４８内で左側に位置する。従って、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａが第２スライドプレート１１６の係合穴１６０に係合された状態では、第２エアシリンダ１２０により第３エアシリンダ１２２がＹ方向に変位することで、第２スライドプレート１１６自体がガイドレール１３６にガイドされてＹ方向に変位される。
【００５２】
図２０は、第２及び第３エアシリンダ１２０，１２２によるターゲット６０のＹ方向の位置決めの様子を説明するための模式図である。ここでは、左から２番目のターゲット６０を３番目のターゲット６０に交換するときを考える。このとき、２番目のターゲット６０は、図２０（ａ）に示すように、導出部１０４の手前に位置する。
【００５３】
まず、図２０（ｂ）に示すように、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａを後退させて、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａとの係合を解除する。次に、図２０（ｃ）に示すように、第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａを延伸させて、第３エアシリンダ１２２をＹ方向に第２エアシリンダ１２０から遠ざかるように変位させる。次に、図２０（ｄ）に示すように、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａを前進させて、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａとを係合させる。そして、図２０（ｅ）に示すように、第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａを縮退させて、第３エアシリンダ１２２をＹ方向に第２エアシリンダ１２０に対して近づけるように変位させる。他のターゲット６０についても、上記動作を繰り返すことで、Ｙ方向の位置決め及び変位を行うことができる。
【００５４】
このように、導出部１０４へターゲット６０を着脱するためのＸ方向の位置決めは、第１エアシリンダ１１８により行い、導出部１０４に対するターゲットのＹ方向の位置決めは、導出部１０４へのターゲット６０の装着を解除した状態で、第２及び第３エアシリンダ１２０，１２２により行う。これにより、複数のターゲット６０の交換を自動的に効率よく行うことができる。
【００５５】
このように、本実施形態に係るターゲット着脱装置１１０では、第１〜第３エアシリンダ１１８，１２０，１２２の駆動力によりターゲット６０の交換を自動化することで、ターゲット交換の効率化が図られる。このとき、ターゲット６０を保持する円孔１５２をＹ方向に並設し、第２及び第３エアシリンダ１２０，１２２により第２スライドプレート１１６をＹ方向に変位させると共に、第１エアシリンダ１１８によりＸ方向に第１スライドプレート１１４を変位させるように構成しているため、コンパクトな構成で複数のターゲット６０の交換が可能となる。
【００５６】
また、直線駆動機構としての第２エアシリンダ１２０と、係合部材としての第３エアシリンダ１２２との組み合わせにより、第２スライドプレート１１６を円孔１５２のピッチ（ターゲット６０のピッチ）毎にＹ方向に正確に位置決めして変位させることができるため、ターゲット６０の数が大幅に増えた場合でも、装置の複雑化を招くことなく、ターゲット６０の交換を効率よく行うことが可能となる。
【００５７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記第１実施形態では、直線駆動機構として第２及び第３エアシリンダ２０，２２について説明し、また第２実施形態では、直線駆動機構として第２エアシリンダ１２０について説明したが、直線駆動機構はエアシリンダに限定されない。直線駆動機構としては、所定方向に部材を直線的に変位させるように駆動可能な機構ならば、ボールスクリュー機構、ラック・ピニオン機構なども利用可能である。
【００５８】
また上記第１実施形態では、第２駆動部として第１エアシリンダ１８について説明し、また第２実施形態では、第２駆動部として第１エアシリンダ１１８について説明したが、第２駆動部はエアシリンダに限定されない。
【００５９】
また第２実施形態では、係合部材は第３エアシリンダ１２２を含み、駆動軸１２２ａを第２スライドプレート１１６に設けられた係合穴１６０に嵌めこんで係合する構成としたが、この構成に限定されない。係合部材は、第２スライドプレート１１６に着脱可能に係合され、且つ直線駆動機構により、Ｙ方向に変位可能な部材であればよい。
【００６０】
また、上記した第１実施形態では、ターゲット６０が３個の場合について説明し、第２実施形態では、ターゲット６０が４個の場合について説明したが、ターゲット６０の数を２個、或いは５個以上にすることも可能である。ただし、第１実施形態に係るターゲット着脱装置１０では、ターゲット６０の数をＮ個とすると、Ｎ個のエアシリンダが必要となる。これに対し、第２実施形態に係るターゲット着脱装置１１０では、ターゲット６０の数に係わらず、３つのエアシリンダによりターゲット６０の交換が可能であり、装置構成が簡略になる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、ターゲット交換の効率化を図ることが可能な小型のターゲット着脱装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るターゲット着脱装置の構成を示す正面図である。
【図２】ベースプレートの構成を示す斜視図である。
【図３】ガイドプレートの構成を示す斜視図である。
【図４】ターゲット着脱装置の構成を示す底面図である。
【図５】スライドプレートの構成を示す斜視図である。
【図６】ガイドプレートにスライドプレートを嵌め合わせた状態を示す斜視図である。
【図７】ターゲット着脱装置の固定具による固定の様子を示す断面図である。
【図８】ガイドプレートがＸ方向に変位する様子を示す断面図である。
【図９】ガイドプレートがＹ方向に変位する様子を示す正面図である。
【図１０】加速粒子の導出部にターゲットが装着されている様子を示す断面図である。
【図１１】加速粒子の導出部からターゲットが離脱されている様子を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態に係るターゲット着脱装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】ベースプレートの構成を示す斜視図である。
【図１４】第１スライドプレートを上面から見た斜視図である。
【図１５】第１スライドプレートを下面から見た斜視図である。
【図１６】第２スライドプレートの構成を示す斜視図である。
【図１７】加速粒子の導出部にターゲットを着脱する様子を示す断面図である。
【図１８】第２スライドプレートと第３エアシリンダの駆動軸との係合を説明するための図である。
【図１９】第１スライドプレートに対する第２スライドプレートの変位を説明するための図である。
【図２０】第２及び第３エアシリンダによるターゲットのＹ方向の位置決めの様子を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０，１１０…ターゲット着脱装置、１６…スライドプレート、１８，１１８…第１エアシリンダ、２０，１２０…第２エアシリンダ、２２，１２２…第３エアシリンダ、４８，１５２…円孔、６０…ターゲット、１００…サイクロトロン、１０４…導出部、１１６…第２スライドプレート、１６０…係合穴。
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射性同位元素を製造するためのターゲットを粒子加速器に着脱するためのターゲット着脱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳や心臓、癌などの精密検査における検査方法として、ポジトロン断層撮影法（ＰＥＴ；Positron Emission Tomography）の採用が進んでいる。このＰＥＴ検査では、ポジトロン（陽電子）を放出する放射性同位元素で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被験者の体内に導入する。体内に導入された検査用薬剤は、代謝されたり、特定の部位（例えば、腫瘍や病変箇所）に蓄積されたりする。この際に検査用薬剤に標識化された放射性同位元素から陽電子が放出され、これと周囲の電子とが結合して消滅する際に放射線が放出される。この放射線を検出してコンピュータで処理することにより、所定領域における撮影画像が得られる。
【０００３】
ＰＥＴ検査の検査用薬剤に使用される放射性同位元素は、18Ｆ、15Ｏ、11Ｃ、13Ｎ等が用いられる。これらは、半減期が２〜１１０分と極めて短いため、病院内の検査室に近い場所にサイクロトロン等の粒子加速器を設置し、この粒子加速器からの加速粒子をターゲットに導き、ターゲット物質との核反応により放射性同位元素を製造する。そして、製造された放射性同位元素を所定の化合物に組み込んだり、その一部を置き換えたりして合成することで、検査用薬剤を製造している。
【０００４】
このような放射性同位元素の製造において、ターゲットは、例えば特許文献１に開示されているように、固定具により粒子加速器の加速粒子が導出される導出部に固定される。これにより、粒子加速器の導出部からターゲット内に加速粒子が進入し、ターゲット物質と核反応を起して放射性同位元素が生成される。
【０００５】
ターゲット物質を変更する場合は、導出部からターゲットを取り外し、新たなターゲットを導出部に取り付ける。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０５３００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術では、ターゲットの交換にその都度人手を掛けねばならず、手間及び時間が掛かって効率が悪いという問題があった。
【０００８】
そこで、ターゲットの交換を自動化することを考えたが、自動化するに際して装置の大型化は可能な限り避けたい。
【０００９】
本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、ターゲット交換の効率化を図ることが可能な小型のターゲット着脱装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るターゲット着脱装置は、加速粒子の導出部にターゲットを着脱するための装置である。この装置は、（１）ターゲットを保持するためのＮ（Ｎは２以上の整数）個の保持部を有するターゲット保持部材と、（２）ターゲット保持部材の位置を変位させるための駆動装置と、を備える。そして、ターゲット保持部材のＮ個の保持部は第１の直線方向に並設されており、駆動装置は、ターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させる第１駆動部と、ターゲット保持部材を第１の直線方向と交差する第２の方向に変位させる第２駆動部と、を有し、ターゲットは、ターゲット保持部材の第２の方向への変位によって、ターゲット保持部材に保持されたままの状態で導出部に対して進退し当該導出部に着脱されることを特徴とする。
【００１１】
このターゲット着脱装置では、加速粒子の導出部に装着された一のターゲットを交換するとき、第２駆動部により第２の方向にターゲット保持部材を変位させて、当該導出部と当該一のターゲットとの装着を解除する。次に、第１駆動部によりターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させ、加速粒子の導出部の前に所望のターゲットを配置する。そして、第２駆動部により第２の方向にターゲット保持部材を変位させて、当該導出部に当該一のターゲットを装着する。このように、駆動装置によりターゲットの交換を自動化することで、ターゲット交換の効率化が図られる。このとき、ターゲットを保持する保持部を第１の直線方向に並設し、第１駆動部によりターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させると共に、第２駆動部により第１の直線方向と交差する第２の方向に変位させるように構成しているため、コンパクトな構成で複数のターゲットの交換が可能となる。
【００１２】
本発明に係るターゲット着脱装置では、第１駆動部は、ターゲット保持部材を第１の直線方向に変位させるためのストロークの異なる（Ｎ−１）個の直線駆動機構を含むことを特徴としてもよい。このようにすれば、（Ｎ−１）個の直線駆動機構のストローク差を利用して、Ｎ個の保持部に保持されたＮ個のターゲットの第１の直線方向における位置決め及び変位が可能となる。
【００１３】
本発明に係るターゲット着脱装置では、第１駆動部は、ターゲット保持部材に着脱可能に係合される係合部材と、係合部材を第１の直線方向に変位させる直線駆動機構と、を含むことを特徴としてもよい。このようにすれば、ターゲット保持部材に係合部材を係合させ、直線駆動機構により所定ストロークで係合部材を第１の直線方向に変位させることで、ターゲット保持部材が第１の直線方向に所定ストロークで変位される。次に、係合部材とターゲット保持部材との係合を解除し、直線駆動機構により係合部材を元の位置に戻す。そして、ターゲット保持部材に係合部材を再び係合させ、直線駆動機構により所定ストロークで係合部材を第１の直線方向に変位させることで、ターゲット保持部材が第１の直線方向に所定ストロークで再び変位される。このように、一の直線駆動機構と係合部材との組み合わせにより、第１駆動部の複雑化を招くことなく、ターゲット保持部材を所定ストローク毎に第１の直線方向に位置決め及び変位させて、多数のターゲットの交換を行うことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るターゲット着脱装置の構成を示す正面図である。図１に示すように、ターゲット着脱装置１０は、ベースプレート１２、ガイドプレート１４、スライドプレート１６、第１エアシリンダ１８、第２エアシリンダ２０、及び第３エアシリンダ２２を備えている。
【００１５】
ベースプレート１２は、図２に示すように、外形が矩形をなし、一の角部が切り欠かれて、当該ターゲット着脱装置１０をサイクロトロン１００に取り付けるための取付部２４とされている。ベースプレート１２の上面には、その短手方向に、一対のガイドロッド２６が平行に設けられている。そして、一対のガイドロッド２６の間であって、ベースプレート１２の前側面には、略Ｌ字型のブラケット２８を介し、第１エアシリンダ（第２駆動部）１８が取り付けられている。第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａは、ガイドロッド２６が延びる方向に進退可能である。この第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａの進退方向を、便宜的にＸ方向（第２の方向）とする。またベースプレート１２の上面には、Ｘ方向に所定間隔をおいて、一対のマイクロスイッチ３０が設けられている。このマイクロスイッチ３０は、後述するガイドプレート１４のＸ方向の位置を検出するためのものである。
【００１６】
ガイドプレート１４は、図３に示すように、長円状の開口部を有する環状の部材であり、開口部の長軸方向に延びる上下枠体３２，３４と、短軸方向に延びる左右枠体とを有する。このガイドプレート１４の開口部の長軸方向を、便宜的にＹ方向とする（第１の方向）。上下枠体３２，３４それぞれの中央部分は、前方に突き出して突出部３６，３８が設けられている。上枠体３２の突出部３６の下面には、Ｙ方向に延びるガイド溝４０が設けられている。また下枠体３４の突出部３８の上面には、上枠体３２のガイド溝４０に対応するように、Ｙ方向に延びるガイド溝４２が設けられている。後述するスライドプレート１６は、これら一対のガイド溝４０，４２内に嵌め込まれて、Ｙ方向にスライドされる。
【００１７】
下枠体３４の突出部３８には、前面と後面とを貫通する一対の貫通孔４４が設けられている。これら一対の貫通孔４４の間隔は、ベースプレート１２上の一対のガイドロッド２６の間隔と等しい。また下枠体３４の突出部３８の前面であって一対の貫通孔４４の間には、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａの先端部を連結するための凹部４６が設けられている。
【００１８】
このガイドプレート１４の上面に、第２エアシリンダ（第１駆動部、直線駆動機構）２０が設けられている。第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａは、Ｙ方向に進退可能である。第２エアシリンダ２０のストロークは、後述するスライドプレート１６の保持部４８のピッチと同一であり、例えば７０ｍｍである。
【００１９】
ガイドプレート１４の下面には、図３及び図４に示すように、略Ｌ字型のブラケット５０が設けられており、このブラケット５０に、取付板５２を介して第３エアシリンダ（第１駆動部、直線駆動機構）２２が設けられている。第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａは、Ｙ方向に進退可能である。なお、第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａと第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａとは、同一方向に進退する。第３エアシリンダ２２のストロークは、後述するスライドプレート１６の保持部４８のピッチの二倍の長さと同一であり、例えば１４０ｍｍである。
【００２０】
ガイドプレート１４の下枠体３４の突出部３８の右側面には、検出ピン５４が突設されている。この検出ピン５４が、ベースプレート１２上のマイクロスイッチ３０に当接することで、ガイドプレート１４のＸ方向の位置が検出される。
【００２１】
またガイドプレート１４の上枠体３２の前面には、Ｙ方向に延びるセンサ取付板５６が取り付けられている。このセンサ取付板５６の前面に、所定間隔を空けて３つのマイクロスイッチ５８が設けられている。
【００２２】
スライドプレート（ターゲット保持部材）１６は、図５に示すように、正面視において矩形をなす。スライドプレート１６は、ターゲット６０を保持するための三つの円孔（保持部）４８を有し、これら円孔４８に略円筒状のターゲット６０がそれぞれ嵌め込まれて保持される。三つの円孔４８は、所定方向に並設されており、図６に示すように、スライドプレート１６がガイドプレート１４のガイド溝４０，４２に嵌め込まれたとき、その並び方向がＹ方向に沿う。
【００２３】
スライドプレート１６の左側縁部には、上方に延びる上突き当て片６０と、下方に延びる下突き当て片６２と、が設けられている。図６に示すように、スライドプレート１６がガイドプレート１４のガイド溝４０，４２に嵌め込まれたとき、下突き当て片６２の側面に第３エアシリンダ２２の先端が連結固定される。また、上突き当て片６０の側面に、第２エアシリンダ２０の先端が当接可能となる。なお、上突き当て片６０と第２エアシリンダ２０の先端部とは、連結固定されない。
【００２４】
またスライドプレート１６の左方前面には、アタッカー６１が設けられている。図６に示すように、このアタッカー６１がセンサ取付板５６のマイクロスイッチ５８に当接することで、スライドプレート１６のＹ方向の位置が検出される。
【００２５】
図６に示すように、スライドプレート１６は、ガイドプレート１４の突出部３６，３８に設けられたガイド溝４０，４２内に嵌め込まれ、第２及び第３エアシリンダ２０，２２によりＹ方向にスライドされる。そして、スライドプレート１６が嵌め込まれたガイドプレート１４が、図２に示すベースプレート１２に取り付けられる。より詳細には、ガイドプレート１４の下枠体３４の突出部３８に形成された一対の貫通孔４４に、ベースプレート１２上の一対のガイドロッド２６が挿通され、凹部４６に第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａの先端部が連結固定される。これにより、ガイドプレート１４は、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａを進退させることで、Ｘ方向に変位される。
【００２６】
固定具６４は、図７に示すように、サイクロトロン１００の電磁石の固定ヨークの開口部１０２に取り付けられる取付ベース６４と、調整プレート６６とを有している。取付ベース６４は、縦断面が略へ字型の部材であり、一の辺が固定ヨークの開口部１０２に固定される。調整プレート６６は、外形が矩形の部材であり、表面にベースプレート１２の取付部２４が直交するように取り付けられる。そして、この調整プレート６６が取付ベース６４の他の辺にネジ止めされる。これにより、ターゲット着脱装置１０が固定ヨークの開口部１０２に取り付けられる。
【００２７】
次に、第１実施形態に係るターゲット着脱装置１０の作用及び効果について説明する。
【００２８】
図８に示すように、ターゲット６０を保持するスライドプレート１６が嵌め込まれたガイドプレート１４は、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａが進退することで、Ｘ方向に変位及び位置決めされる。このとき、ガイドプレート１４のＸ方向の位置は、検出ピン５４がベースプレート１２上に設けられたマイクロスイッチ３０に当接することで検出される。
【００２９】
また、図９に示すように、ターゲット６０を保持するスライドプレート１６は、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の駆動軸２０ａ，２２ａが進退することで、Ｙ方向に変位及び位置決めされる。
【００３０】
左側のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着するときには、図９（ａ）に示すように、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の双方について駆動軸２０ａ，２２ａを縮退させる。真ん中のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着するときには、図９（ｂ）に示すように、第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａを最大ストロークで延伸させると共に、第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａも延伸させる。なお、このときのスライドプレート１６のＹ方向の位置決めは、第２エアシリンダ２０の最大ストロークを専ら利用して行われる。右側のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着するときには、図９（ｃ）に示すように、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の双方について駆動軸２０ａ，２２ａを延伸させる。なお、このときのスライドプレート１６のＹ方向の位置決めは、第３エアシリンダ２２の最大ストロークを専ら利用して行われる。
【００３１】
図９（ｃ）に示すように、右側のターゲット６０が加速粒子の導出部１０４に装着されている状態から、真ん中のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着する場合は、第３エアシリンダ２２の駆動軸２２ａを縮退させる。これにより、図９（ｂ）に示すように、スライドプレート１６の上突き当て片６０が第２エアシリンダ２０の駆動軸２０ａの先端部に当接されて、スライドプレート１６の位置決めがなされる。そして、左側のターゲット６０を加速粒子の導出部１０４に装着する場合は、図９（ａ）に示すように、第２及び第３エアシリンダ２０，２２の双方について駆動軸２０ａ，２２ａを縮退させる。なお、スライドプレート１６のＹ方向の位置は、図９に示すように、アタッカー６１がガイドプレート１４のセンサ取付板５６に設けられたマイクロスイッチ５８に当接することで検出される。
【００３２】
図１０は、ターゲット６０がサイクロトロン１００の加速粒子の導出部１０４に装着されている様子を示す断面図である。この状態では、スライドプレート１６が嵌め込まれたガイドプレート１４が第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａに押されることで、ターゲット６０が導出部１０４に装着されている。この状態で、導出部１０４から陽子或いは重陽子などの加速粒子がターゲット６０内に導入されることで、ターゲット物質と核反応を起し、放射性同位元素が生成される。
【００３３】
ターゲット６０を交換するときには、図１１に示すように、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａを縮退させ、導出部１０４に対するターゲット６０の装着を解除する。そして、図９に示すように、所望のターゲット６０を導出部１０４の前に配置した後、第１エアシリンダ１８の駆動軸１８ａを延伸させることで、新たなターゲット６０が導出部１０４に装着される。
【００３４】
このように、本実施形態に係るターゲット着脱装置１０では、第１〜第３エアシリンダ１８，２０，２２の駆動力によりターゲット６０の交換を自動化することで、ターゲット交換の効率化が図られる。このとき、ターゲット６０を保持する円孔４８をＹ方向に並設し、第２及び第３エアシリンダ２０，２２によりスライドプレート１６をＹ方向に変位させると共に、第１エアシリンダ１８によりＹ方向と直交するＸ方向にガイドプレート１４を変位させるように構成しているため、コンパクトな構成で複数のターゲット６０の交換が可能となる。なお、複数のターゲットを、円板の円周方向に設けた複数の円孔に保持させ、これを回転させることによりターゲットの交換を行う手法も考えられるが、このような回転を利用したターゲットの交換では、ターゲットの数が増えるほど円板の半径が大きくなり、装置の著しい大型化を招くおそれがある。これに対し、本実施形態に係るターゲット着脱装置１０のように、スライドプレート１６の直線方向のスライドを利用したターゲット６０の交換によれば、回転方式のターゲット交換のように装置が大型化することなく、コンパクトなものとすることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るターゲット着脱装置１０は、スライドプレート１６をＹ方向に変位させるために、ストロークの異なる第２及び第３エアシリンダ２０，２２を備えているため、第２及び第３エアシリンダ２０，２２のストローク差を利用して、３個の円孔４８に保持された３個のターゲット６０を、Ｙ方向に正確に位置決めし、変位させることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記した第１実施形態に係るターゲット着脱装置と同一の要素には同一の符号を附し、重複する説明を省略する。
【００３６】
図１２は、第２実施形態に係るターゲット着脱装置１１０の構成を示す斜視図である。図１２に示すように、ターゲット着脱装置１１０は、ベースプレート１１２、第１スライドプレート１１４、第２スライドプレート１１６、第１エアシリンダ１１８、第２エアシリンダ１２０、及び第３エアシリンダ１２２を備えている。
【００３７】
ベースプレート１１２は、図１３に示すように、第１及び第２スライドプレート１１４，１１６を搭載するためのベースとなる部材である。ベースプレート１１２の上面には、所定方向に延びる一本のガイドレール１２４が設けられている。このガイドレール１２４の延伸方向を、便宜的にＸ方向（第２の方向）とする。ベースプレート１１２のＸ方向に沿って伸びる左側面には、後述する第１スライドプレート１１４のＸ方向の位置を検出するための検出ピン１２６が設けられている。ベースプレート１１２のＸ方向に直交する前側面には、後述する第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａの先端部を連結固定するための凹部１２８が設けられている。このベースプレート１１２は、当該ターゲット着脱装置１１０をサイクロトロン１００に取付固定するための固定板１３０に直交するように連結されている。
【００３８】
第１スライドプレート１１４は、図１４及び図１５に示すように、平面視において矩形の外形を有する板状の部材である。第１スライドプレート１１４の上面には段差が設けられており、短手方向に高床部１３２と低床部１３４とに分けられている。低床部１３４の上面には、長手方向に沿って延びるガイドレール１３６が設けられている。このガイドレール１３６の延伸方向を、便宜的にＹ方向（第１の方向）とする。
【００３９】
第１スライドプレート１１４のＹ方向に沿って延びる前側面には、ブラケット１３８を介して第１エアシリンダ（第２駆動部）１１８が取り付けられている。第１エアシリンダ１１８は、第１スライドプレート１１４に取り付けられたとき、駆動軸１１８ａが当該第１スライドプレート１１４の下面より下方に位置し、Ｙ方向と直交する方向に進退可能である。上床部１３２の上面には、第２エアシリンダ（第１駆動部、直線駆動機構）１２０が搭載されている。第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａは、Ｙ方向に進退可能である。
【００４０】
また上床部１３２の上面には、第３エアシリンダ（第１駆動部、係合部材）１２２が搭載されている。第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａは、Ｙ方向と直交する方向に進退可能である。第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａの尾端には、当該駆動軸１２２ａのＹ方向と直交する方向の位置を検出するための検出部１２２ｂが設けられている。第３エアシリンダ１２２の上面には、Ｙ方向と直交する方向に延びる取付板１４０が取り付けられている。この取付板１４０の下面には、一対のマイクロスイッチ１４２が所定間隔をおいて取り付けられている。従って、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａの尾端に設けられた検出部１２２ｂが、これら一対のマイクロスイッチ１４２のいずれかに当接することで、駆動軸１２２ａのＹ方向と直交する方向の位置が検出される。
【００４１】
また取付板１４０の前端は、上方に屈曲されている。そして、この屈曲された部分に、アタッカー１４４が取り付けられている。このアタッカー１４４が、後述する第２スライドプレート１１６に設けられるマイクロスイッチ１４６に当接することで、第２スライドプレート１１６のＹ方向の位置が検出される。
【００４２】
第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａの先端部は、第３エアシリンダ１２２に連結固定されている。上床部１３２の上面には、所定幅の凹部１４８が設けられており、この凹部１４８に当該所定幅の半分の幅の搭載板１５０が嵌め込まれている。搭載板１５０は、凹部１４８内をＹ方向にスライド可能であり、この搭載板１５０上に第３エアシリンダ１２２が搭載されている。従って、第３エアシリンダ１２２は、第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａを進退させることで、Ｙ方向に所定ストロークで変位する。なお、この所定ストロークは、後述する第２スライドプレート１１６のターゲット６０を取り付けるための円孔１５２のピッチと同一に設定される。
【００４３】
第１スライドプレート１１４の下面には、図１５に示すように、断面コ字状のライナ１５４が取り付けられている。ライナ１５４の延伸方向は、Ｙ方向と直交している。このライナ１５４が、ベースプレート１１２上のガイドレール１２４に嵌め合わされる。そして、第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａの先端部が、ベースプレート１１２の凹部１２８に連結固定される。これにより、第１スライドプレート１１４は、第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａを進退させることで、Ｘ方向にスライド可能となる。なお、第１スライドプレート１１４の下面には、図１５に示すように、Ｙ方向と直交する方向に所定間隔を置いて一対のマイクロスイッチ１５６が取り付けられている。従って、第１スライドプレート１１４がＸ方向にスライドするとき、ベースプレート１１２の検出ピン１２６が一対のマイクロスイッチ１５６のいずれかに当接することで、第１スライドプレート１１４のＸ方向の位置が検出される。
【００４４】
第２スライドプレート（ターゲット保持部材）１１６は、図１６に示すように、直方体状の基部１１６ａと、基部１１６ａに立設された保持板部１１６ｂとを有する。基部１１６ａの下面には、長手方向に延びる断面コ字状のライナ１５８が取り付けられている。保持板部１１６ｂは、正面視において矩形をなす。保持板部１１６ｂは、ターゲット６０を保持するための四つの円孔（保持部）１５２を有し、これら円孔１５２に略円筒状のターゲット６０がそれぞれ嵌め込まれて保持される。四つの円孔１５２は、ライナ５８の延伸方向に沿って並設されており、図１２に示すように、第２スライドプレート１１６が第１スライドプレート１１４上のガイドレール１３６にライナ１５８を介して嵌め込まれたとき、その並び方向がＹ方向に沿う。
【００４５】
第２スライドプレート１１６の基部１１６ａの前面には、円孔１５２のピッチと同一ピッチで四つのマイクロスイッチ１４６が取り付けられている。このマイクロスイッチ１４６にアタッカー１４４が当接することで、第２スライドプレート１１６のＹ方向の位置が検出される。また、マイクロスイッチ１４６の下方には、それぞれ係合穴１６０が設けられている。係合穴１６０は、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａの径と略同一の大きさであり、この係合穴１６０に駆動軸１２２ａが係合可能に構成されている。
【００４６】
次に、第２実施形態に係るターゲット着脱装置１１０の作用及び効果について説明する。
【００４７】
図１７は、加速粒子の導出部１０４にターゲット６０を着脱する様子を示す断面図である。第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａは、Ｘ方向に進退可能である。第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａが縮退しているときは、図１７（ａ）に示すように、第１スライドプレート１１４はＸ方向に前進して、ターゲット６０がサイクロトロン１００の加速粒子の導出部１０４に装着される。このとき、ベースプレート１１２の左側面に設けられた検出ピン１２６が、第１スライドプレート１１４の下面に取り付けられた後方のマイクロスイッチ１５６に当接し、第１スライドプレート１１４が前進した位置にあることが検出される。すなわち、ターゲット６０が導出部１０４に装着された状態にあることが検出される。この状態で、導出部１０４から陽子或いは重陽子などの加速粒子がターゲット６０内に導入されることで、ターゲット物質と核反応を起し、放射性同位元素が生成される。
【００４８】
第１エアシリンダ１１８の駆動軸１１８ａが延伸しているときは、図１７（ｂ）に示すように、第１スライドプレート１１４はＸ方向に後退して、ターゲット６０と導出部１０４との装着が解除される。このとき、ベースプレート１１２の左側面に設けられた検出ピン１２６が、第１スライドプレート１１４の下面に取り付けられた前方のマイクロスイッチ１５６に当接し、第１スライドプレート１１４が後退した位置にあることが検出される。すなわち、ターゲット６０と導出部１０４との装着が解除された状態にあることが検出される。
【００４９】
図１８は、第２スライドプレート１１６と第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａとの係合を説明するための図である。第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａは、Ｘ方向に進退可能である。駆動軸１２２ａが後退した位置にあるとき、図１８（ａ）に示すように、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部との係合は解除されている。このとき、駆動軸１２２ａの尾端に設けられた検出部１２２ｂが、取付板１４０に取り付けられた後方のマイクロスイッチ１４２に当接し、係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部との係合が解除されていることが検出される。
【００５０】
駆動軸１２２ａが前進した位置にあるとき、図１８（ｂ）に示すように、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部とが係合される。このとき、駆動軸１２２ａの尾端に設けられた検出部１２２ｂが、取付板１４０に取り付けられた前方のマイクロスイッチ１４２に当接し、係合穴１６０と駆動軸１２２ａの先端部とが係合されていることが検出される。
【００５１】
図１９は、第１スライドプレート１１４に対する第２スライドプレート１１６の変位を説明するための図である。第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａは、Ｙ方向に進退可能である。駆動軸１２０ａが延伸しているとき、図１９（ａ）に示すように、第３エアシリンダ１２２は駆動軸１２０ａに押されて、凹部１４８内で右側に位置する。駆動軸１２０ａが縮退しているとき、図１９（ｂ）に示すように、第３エアシリンダ１２２は駆動軸１２０ａに引かれて、凹部１４８内で左側に位置する。従って、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａが第２スライドプレート１１６の係合穴１６０に係合された状態では、第２エアシリンダ１２０により第３エアシリンダ１２２がＹ方向に変位することで、第２スライドプレート１１６自体がガイドレール１３６にガイドされてＹ方向に変位される。
【００５２】
図２０は、第２及び第３エアシリンダ１２０，１２２によるターゲット６０のＹ方向の位置決めの様子を説明するための模式図である。ここでは、左から２番目のターゲット６０を３番目のターゲット６０に交換するときを考える。このとき、２番目のターゲット６０は、図２０（ａ）に示すように、導出部１０４の手前に位置する。
【００５３】
まず、図２０（ｂ）に示すように、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａを後退させて、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａとの係合を解除する。次に、図２０（ｃ）に示すように、第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａを延伸させて、第３エアシリンダ１２２をＹ方向に第２エアシリンダ１２０から遠ざかるように変位させる。次に、図２０（ｄ）に示すように、第３エアシリンダ１２２の駆動軸１２２ａを前進させて、第２スライドプレート１１６の係合穴１６０と駆動軸１２２ａとを係合させる。そして、図２０（ｅ）に示すように、第２エアシリンダ１２０の駆動軸１２０ａを縮退させて、第３エアシリンダ１２２をＹ方向に第２エアシリンダ１２０に対して近づけるように変位させる。他のターゲット６０についても、上記動作を繰り返すことで、Ｙ方向の位置決め及び変位を行うことができる。
【００５４】
このように、導出部１０４へターゲット６０を着脱するためのＸ方向の位置決めは、第１エアシリンダ１１８により行い、導出部１０４に対するターゲットのＹ方向の位置決めは、導出部１０４へのターゲット６０の装着を解除した状態で、第２及び第３エアシリンダ１２０，１２２により行う。これにより、複数のターゲット６０の交換を自動的に効率よく行うことができる。
【００５５】
このように、本実施形態に係るターゲット着脱装置１１０では、第１〜第３エアシリンダ１１８，１２０，１２２の駆動力によりターゲット６０の交換を自動化することで、ターゲット交換の効率化が図られる。このとき、ターゲット６０を保持する円孔１５２をＹ方向に並設し、第２及び第３エアシリンダ１２０，１２２により第２スライドプレート１１６をＹ方向に変位させると共に、第１エアシリンダ１１８によりＸ方向に第１スライドプレート１１４を変位させるように構成しているため、コンパクトな構成で複数のターゲット６０の交換が可能となる。
【００５６】
また、直線駆動機構としての第２エアシリンダ１２０と、係合部材としての第３エアシリンダ１２２との組み合わせにより、第２スライドプレート１１６を円孔１５２のピッチ（ターゲット６０のピッチ）毎にＹ方向に正確に位置決めして変位させることができるため、ターゲット６０の数が大幅に増えた場合でも、装置の複雑化を招くことなく、ターゲット６０の交換を効率よく行うことが可能となる。
【００５７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記第１実施形態では、直線駆動機構として第２及び第３エアシリンダ２０，２２について説明し、また第２実施形態では、直線駆動機構として第２エアシリンダ１２０について説明したが、直線駆動機構はエアシリンダに限定されない。直線駆動機構としては、所定方向に部材を直線的に変位させるように駆動可能な機構ならば、ボールスクリュー機構、ラック・ピニオン機構なども利用可能である。
【００５８】
また上記第１実施形態では、第２駆動部として第１エアシリンダ１８について説明し、また第２実施形態では、第２駆動部として第１エアシリンダ１１８について説明したが、第２駆動部はエアシリンダに限定されない。
【００５９】
また第２実施形態では、係合部材は第３エアシリンダ１２２を含み、駆動軸１２２ａを第２スライドプレート１１６に設けられた係合穴１６０に嵌めこんで係合する構成としたが、この構成に限定されない。係合部材は、第２スライドプレート１１６に着脱可能に係合され、且つ直線駆動機構により、Ｙ方向に変位可能な部材であればよい。
【００６０】
また、上記した第１実施形態では、ターゲット６０が３個の場合について説明し、第２実施形態では、ターゲット６０が４個の場合について説明したが、ターゲット６０の数を２個、或いは５個以上にすることも可能である。ただし、第１実施形態に係るターゲット着脱装置１０では、ターゲット６０の数をＮ個とすると、Ｎ個のエアシリンダが必要となる。これに対し、第２実施形態に係るターゲット着脱装置１１０では、ターゲット６０の数に係わらず、３つのエアシリンダによりターゲット６０の交換が可能であり、装置構成が簡略になる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、ターゲット交換の効率化を図ることが可能な小型のターゲット着脱装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るターゲット着脱装置の構成を示す正面図である。
【図２】ベースプレートの構成を示す斜視図である。
【図３】ガイドプレートの構成を示す斜視図である。
【図４】ターゲット着脱装置の構成を示す底面図である。
【図５】スライドプレートの構成を示す斜視図である。
【図６】ガイドプレートにスライドプレートを嵌め合わせた状態を示す斜視図である。
【図７】ターゲット着脱装置の固定具による固定の様子を示す断面図である。
【図８】ガイドプレートがＸ方向に変位する様子を示す断面図である。
【図９】ガイドプレートがＹ方向に変位する様子を示す正面図である。
【図１０】加速粒子の導出部にターゲットが装着されている様子を示す断面図である。
【図１１】加速粒子の導出部からターゲットが離脱されている様子を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態に係るターゲット着脱装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】ベースプレートの構成を示す斜視図である。
【図１４】第１スライドプレートを上面から見た斜視図である。
【図１５】第１スライドプレートを下面から見た斜視図である。
【図１６】第２スライドプレートの構成を示す斜視図である。
【図１７】加速粒子の導出部にターゲットを着脱する様子を示す断面図である。
【図１８】第２スライドプレートと第３エアシリンダの駆動軸との係合を説明するための図である。
【図１９】第１スライドプレートに対する第２スライドプレートの変位を説明するための図である。
【図２０】第２及び第３エアシリンダによるターゲットのＹ方向の位置決めの様子を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０，１１０…ターゲット着脱装置、１６…スライドプレート、１８，１１８…第１エアシリンダ、２０，１２０…第２エアシリンダ、２２，１２２…第３エアシリンダ、４８，１５２…円孔、６０…ターゲット、１００…サイクロトロン、１０４…導出部、１１６…第２スライドプレート、１６０…係合穴。
Claims (3)
- 加速粒子の導出部にターゲットを着脱するためのターゲット着脱装置であって、
ターゲットを保持するためのＮ（Ｎは２以上の整数）個の保持部を有するターゲット保持部材と、
前記ターゲット保持部材の位置を変位させるための駆動装置と、を備え、
前記ターゲット保持部材の前記Ｎ個の保持部は第１の直線方向に並設されており、
前記駆動装置は、前記ターゲット保持部材を前記第１の直線方向に変位させる第１駆動部と、該ターゲット保持部材を該第１の直線方向と交差する第２の方向に変位させる第２駆動部と、を有し、
前記ターゲットは、
前記ターゲット保持部材の前記第２の方向への変位によって、前記ターゲット保持部材に保持されたままの状態で前記導出部に対して進退し当該導出部に着脱されることを特徴とするターゲット着脱装置。 - 前記第１駆動部は、前記ターゲット保持部材を前記第１の直線方向に変位させるためのストロークの異なる（Ｎ−１）個の直線駆動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載のターゲット着脱装置。
- 前記第１駆動部は、
前記ターゲット保持部材に着脱可能に係合される係合部材と、
前記係合部材を前記第１の直線方向に変位させる直線駆動機構と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のターゲット着脱装置。
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