JP6042218B2 - 粒子線治療装置 - Google Patents
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Description
この粒子線治療では、大型回転機構(以下、回転ガントリと称す)の内部に形成される治療室内にて、治療用ベッド上に横たわっている患者に対してイオンビームを照射し治療するものである。
この回転ガントリには、粒子線ビーム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や制御信号の供給を必要とする機器が、多数設けられている。
これら機器に接続される電源線や制御線は多数にわたり、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。
このケーブルは、回転ガントリ上の各機器に一端が接続されて、スプールに巻回された状態を経て、建屋側に設けられたターミナルブロックに他端が接続されている。
そして、このケーブルは、巻き取り、繰り出しを行う回転時の重量バランスを考慮して、スプールに巻回されている(例えば、特許文献1)。
しかし、このケーブルの弛みは、鉛直方向に長く形成されるために、ケーブルの振れや外乱により各ケーブルが絡まることが懸念される。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように実施形態に係る粒子線治療装置10は、粒子線ビーム11を照射する照射ノズル12とこの照射ノズル12に粒子線ビーム11を導くビーム輸送系13とが設けられた回転ガントリ14と、この回転ガントリ14に設けられた複数の機器の各々に一端が接続するケーブル21(図3)と、回転ガントリ14に同軸に設けられるとともにケーブル21の束を巻回させるスプール20と、回転ガントリ14を収容する建屋15側に設けられるとともにケーブル21の束の他端が接続するターミナルブロック23(図3)と、このターミナルブロック23からスプール20に巻回されるまでにおけるケーブル21の束を個別に仕切るセパレータ30と、を備えている。
ビーム輸送系13は、回転ガントリ14と一体回転するように設けられ、粒子線ビーム11の軌道を90°曲げて、照射ノズル12から患者16に照射するものである。
この回転ガントリ14は、その両縁端27a,27bに外接する複数のロータ28(28a,28b)に重量が支えられ、これらロータ28の回転駆動により回転軸(Z軸)周りに回転する。
患者16に対して周方向の任意の位置から粒子線ビーム11を照射させるために、回転ガントリ14の実際の回転範囲は、±185°程度である。
これにより、ベッド18は、所望する位置及び方向に設定されるように治療スペースの内部を移動する。
なお、これらロータ28及び移動制御部17は、建屋15側に設置された架台19に固定されている。
粒子線ビーム11は、患者16の体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度を低下させるとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受けてある一定の速度まで低下すると急激に停止する。
粒子線治療により、このブラッグピークを患者16の患部に合わせることにより、正常な組織の障害を少なくしつつ治療を行うことができる。
これら複数の機器の各々には、図示を省略しているが、ケーブル21の一端が接続されている。
そして、これらケーブル21の束は、回転ガントリ14に同軸に設けられたスプール20に巻回したのちに、重力方向に垂れ下がって弛みを維持した状態で、ターミナルブロック23(図3)に、他端が接続される。
また、重力方向に垂れ下がって形成されるケーブル21の弛みは、その曲率半径が許容値よりも小さくならないように、ターミナルブロック23の配置等といった設計上の配慮がなされている。
図2に示すように、スプール20の外周面には、ケーブル21の太さに対応した幅の保持溝22が設けられている。この保持溝22には、複数(図面では二本)のケーブル21が積層した状態で巻回されている。
そして、ケーブル21の束は、スプール20の下方に形成されるケーブルピット29において、自重により垂直方向に垂れ下がり、途中でU字状に反転し、その他端がターミナルブロック23に接続する。
そして、このセパレータ30は、ターミナルブロック23からスプール20に巻回されるまでにおけるケーブル21の束を個別に仕切っている。
なお図示において、セパレータ30は、並列に配置された平板を例示しているが、複数の棒材を組み合わせて構成することもできる。
これにより、ケーブル21の上下動に伴って発生する水平方向の揺れを抑制することができる。
また、設置当初、ケーブル21の乱巻を防止するために、注意深く癖を取った後にケーブル21をスプール20に組み付けたとしても、ケーブル21が本来持っている撚りが要因となり、回転駆動に伴って乱巻が誘発される可能性もある。
このような、回転ガントリ14の回転に伴い巻き取り又は繰り出されるケーブル21の特性により誘発されるトラブルは、セパレータ30が搭載されることにより解消される。
図4を参照して第2実施形態に係る粒子線治療装置を説明する。
第2実施形態に係る粒子線治療装置のスプール20には、巻回方向が互いに逆方向である第1ケーブル21aの束と第2ケーブル21bの束とが巻回し、第1ケーブル21aの他端は第1ターミナルブロック23aに接続し、第2ケーブル21bの他端は第2ターミナルブロック23bに接続している。
なお、図4において図3と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
そして、回転ガントリ14が反対方向に回転すると、この一方が繰り出されて下降して他方が巻き取られて上昇する。
また、小さなブレーキ制動力により、回転ガントリ14の回転を停止状態にすることができる。
図示を省略するが、スプール20に対し、第1ケーブル21a及び第2ケーブル21bを、交互に巻回させる場合もある。
図5を参照して第3実施形態に係る粒子線治療装置を説明する。
第3実施形態に係る粒子線治療装置のセパレータ30は、互いに積層したケーブル21(図2参照)を分岐する分岐部材31を有している。
分岐部材31は、例えば、自在に回転するようセパレータ30に固定されるローラにより構成することができる。
なお、図5において図3と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
これにより、ケーブル21が繰り出されたり巻き取られたりする際に、その乱巻をより効果的に予防することができる。
図6を参照して第4実施形態に係る粒子線治療装置を説明する。
第4実施形態に係る粒子線治療装置のセパレータ30(30a,30b)は、スプール20の外周面に近接して設けられている。
このセパレータ30(30a,30b)には、スプール20の保持溝22(図2)に積層したケーブル21が繰り出される際に、これらを分岐する分岐部材31が設けられている。
図6(B)の場合におけるセパレータ30a,30bは、二つに分離してスプール20の両側に配置されることになる。
なお、図6において図3と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
図7を参照して第5実施形態に係る粒子線治療装置を説明する。
第5実施形態に係る粒子線治療装置は、建屋15側から支持されるとともにスプール20から繰り出されたケーブル21(21a,21b)に外接する従動プーリ24(24a,24b)をさらに備えている。
なお、図7において図3と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
また、図7は、互いに逆方向に巻回される第1ケーブル21aの束と第2ケーブル21bの束とを備える場合を示しているが、いずれか一方のみを備え、従動プーリ24が片側のみ形成される場合も含まれる。
さらに、スプール20の外径を小さく設定することにより、ケーブル21の繰り出し量を低減させることができ、ケーブルピット29の深さをさらに浅く設定でき、回転ガントリ14の回転駆動トルクを小さくすることができる。
図8を参照して第6実施形態に係る粒子線治療装置を説明する。
第6実施形態に係る粒子線治療装置は、第1ケーブル21aに外接する第1従動プーリ24aと、第2ケーブル21bに外接する第2従動プーリ24bとを連動させるベルト26をさらに備えている。
なお、図8において図7と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第1ケーブル21bの巻き取りは、この第2従動プーリ24bのサポートを得ることができるために、回転ガントリ14を回転駆動させるロータ28の発生トルクを低減できる。
Claims (6)
- 粒子線ビームを照射する照射ノズルとこの照射ノズルに粒子線ビームを導くビーム輸送系とが設けられた回転ガントリと、
前記回転ガントリに設けられた複数の機器の各々に一端が接続するケーブルと、
前記回転ガントリに同軸に設けられるとともに前記ケーブルの束を巻回させるスプールと、
前記回転ガントリを収容する建屋側に設けられるとともに前記ケーブルの束の他端が接続するターミナルブロックと、
前記ターミナルブロックから前記スプールに巻回されるまでにおける前記ケーブルの束を、前記回転ガントリが回転しても前記建屋に対して静止した状態で並列に配置された平板及び組み合わされた複数の棒材のうち少なくとも一方により、個別に仕切るセパレータと、を備えることを特徴とする粒子線治療装置。 - 請求項1に記載の粒子線治療装置において、
前記スプールには、巻回方向が互いに逆方向である第1ケーブルの束と第2ケーブルの束とが巻回し、
第1ケーブルの他端は第1ターミナルブロックに接続し、
第2ケーブルの他端は第2ターミナルブロックに接続している粒子線治療装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の粒子線治療装置において、
前記スプールには、前記ケーブルの太さに対応した幅の保持溝が設けられ、
前記保持溝には、複数の前記ケーブルが積層した状態で巻回され、
前記セパレータには、互いに積層した前記ケーブルを分岐する分岐部材を有する粒子線治療装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の粒子線治療装置において、
前記セパレータは、前記スプールの外周面に近接して設けられている粒子線治療装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の粒子線治療装置において、
前記建屋側から支持されるとともに前記スプールから繰り出された前記ケーブルに外接する従動プーリをさらに備える粒子線治療装置。 - 請求項5に記載の粒子線治療装置において、
前記スプールには、巻回方向が互いに逆方向である第1ケーブルの束と第2ケーブルの束とが巻回し、
前記第1ケーブルに外接する第1従動プーリと、前記第2ケーブルに外接する第2従動プーリとを連動させるベルトをさらに備える粒子線治療装置。
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