JP6850482B2 - 高帯域幅バイナリマルチリーフコリメータ設計 - Google Patents
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Description
本願は、2015年6月10日に出願された米国仮特許出願第62/173,82号および2016年5月12日に出願された米国仮特許出願第62/335,571号に対する優先権を主張するものであり、これらの米国仮特許出願の開示は、これらの全体が参照により本明細書中に援用される。
本発明は、部分的に、国立癌研究所からの認可番号2R44CA153466−02A1によって支援された研究中に行われた。政府は、本発明においてある権利を有し得る。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
第1の場所と第2の場所との間で移動可能なリーフと、
近位部分および遠位部分を有する、リーフシャフトであって、前記シャフトの前記遠位部分は、前記リーフに取り付けられる、リーフシャフトと、
前記リーフシャフトに結合され、前記リーフシャフトの縦軸に沿って力を印加するように構成される、ばねシステムと、
前記リーフシャフトに結合されるアクチュエータシステムであって、前記ばねシステムおよび前記アクチュエータシステムによって前記リーフシャフトに印加される前記力は、前記第1の場所と第2の場所との間で前記リーフを移動させるように前記リーフシャフトを縦方向に平行移動させ、前記アクチュエータシステムは、前記第1の場所または前記第2の場所において前記リーフを選択的に保定するように構成される、アクチュエータシステムと、
を備える、コリメータ。
(項目2)
前記アクチュエータシステムは、前記ばねシステムにおける損失を克服するために十分な原動力を供給するように構成される、項目1に記載のコリメータ。
(項目3)
前記アクチュエータシステムは、前記リーフが前記第1の場所で保定される第1の構成と、前記リーフが前記第2の場所で保定される第2の構成とを有する、項目1に記載のコリメータ。
(項目4)
前記アクチュエータシステムは、縦方向管腔と、第1の側面開口部と、第2の側面開口部とを備える、バレルを備え、ピストンは、前記バレルの前記縦方向管腔内で延在し、前記ピストンは、前記シャフトと、前記バレル内で前記シャフトに結合されるピストンシールとを備え、前記バレル内の前記ピストンの移動は、前記第1の場所と前記第2の場所との間で前記リーフを平行移動させる、項目1に記載のコリメータ。
(項目5)
前記ばねシステムは、前記ピストンシールの第1の側面上で前記シャフトの第1の長さに沿って配置される第1のばねと、前記第1の側面の反対側にある前記ピストンシールの第2の側面上で前記シャフトの第2の長さに沿って配置される第2のばねとを備え、前記第1および第2のばねは、前記ピストンシールが前記第1の開口部と前記第2の開口部との間で移動するように構成される、項目4に記載のコリメータ。
(項目6)
前記第1のばねおよび前記第2のばねは、バレル管腔内に位置する、項目5に記載のコリメータ。
(項目7)
前記第1のばねは、前記第1の側面上で前記ピストンシールと接触し、前記第2のばねは、前記第2の側面上で前記ピストンシールと接触する、項目6に記載のコリメータ。
(項目8)
前記第1のばねは、ばね保定装置と前記バレルの第1の端壁との間でバレル管腔の外側に位置し、前記第2のばねは、前記バレルの第2の端壁と前記リーフとの間で前記バレル管腔の外側に位置する、項目5に記載のコリメータ。
(項目9)
前記第1の開口部および前記第2の開口部に接続される流体源をさらに備え、前記ピストンの前記移動は、前記第1および第2の開口部の中および外への流体流によって制御される、項目5に記載のコリメータ。
(項目10)
前記第1の開口部と前記流体源との間の第1の弁と、前記第2の開口部と前記流体源との間の第2の弁とをさらに備え、前記第1および第2の弁は、バレル管腔の中および外への流体流を選択的に調整する、項目9に記載のコリメータ。
(項目11)
前記流体源は、加圧空気源である、項目9に記載のコリメータ。
(項目12)
前記流体源から前記第2の開口部ではなく前記第1の開口部に流体を注入するステップは、前記ピストンに前記リーフを前記第1の場所まで移動させる、項目9に記載のコリメータ。
(項目13)
前記流体源から前記第1の開口部ではなく前記第2の開口部に流体を注入するステップは、前記ピストンに前記リーフを前記第2の場所まで移動させる、項目9に記載のコリメータ。
(項目14)
前記第2の開口部の中へ流体を注入するステップは、前記第2の場所で前記リーフを保持するために十分な圧力を生成するステップを含む、項目13に記載のコリメータ。
(項目15)
前記ばねシステムは、少なくとも1つのコイルばねを備える、項目4−13のうちの1項に記載のコリメータ。
(項目16)
前記ピストンシールは、前記リーフが前記第1の場所にあるときに、前記第2のばねではなく前記第1のばねに接触するように、かつ前記リーフが前記第2の場所にあるときに、前記第1のばねではなく前記第2のばねに接触するように構成される、項目6に記載のコリメータ。
(項目17)
前記流体源、前記第1の弁、および前記第2の弁と通信するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記第1の弁および前記第2の弁を開閉し、バレル管腔の中および外への流体流を選択的に調整するように構成される、項目9に記載のコリメータ。
(項目18)
前記コントローラは、前記第1の弁を開放し、前記第2の弁を閉鎖することによって、前記リーフを前記第1の場所まで移動させるように構成される、項目17に記載のコリメータ。
(項目19)
前記コントローラは、前記リーフが前記第1の場所まで移動された後に、前記第1の弁を開放し、次いで、前記第2の弁を閉鎖することに先立って、前記第2の弁を開放して前記流体を放出するように構成される、項目18に記載のコリメータ。
(項目20)
前記コントローラは、前記第2の弁を開放し、前記第1の弁を閉鎖することによって、前記リーフを前記第2の場所まで移動させるように構成される、項目17に記載のコリメータ。
(項目21)
前記コントローラは、前記リーフが前記第2の場所まで移動された後に、前記第2の弁を開放し、次いで、前記第1の弁を閉鎖することに先立って、前記第1の弁を開放して前記流体を放出するように構成される、項目20に記載のコリメータ。
(項目22)
前記リーフシャフトの前記近位部分は、スロットを備え、前記アクチュエータシステムは、モータと、ロッドと、前記ロッドに回転可能に接続されるクランクと、前記クランクに接続されるローラとを備え、前記ローラは、前記スロット内で回転可能に平行移動し、前記ローラの前記回転は、少なくとも部分的に、前記ロッドおよびクランクを経由して前記モータによって、かつ少なくとも部分的に、前記ばねシステムによって前記リーフシャフトに印加されるばね力によって、制御される、項目1に記載のコリメータ。
(項目23)
前記クランクは、縦軸を有し、前記アームは、縦軸を有し、前記クランクの前記縦軸が前記リーフシャフトの前記縦軸と整合されるとき、前記リーフは、前記第1の場所または前記第2の場所のいずれかで保定される、項目22に記載のコリメータ。
(項目24)
前記スロットは、垂直寸法と、水平寸法とを有し、前記垂直寸法は、前記水平寸法より大きい、項目22に記載のコリメータ。
(項目25)
前記スロットは、卵形として成形される、項目24に記載のコリメータ。
(項目26)
前記スロットは、2つの平行垂直辺を伴う卵形として成形される、項目25に記載のコリメータ。
(項目27)
前記スロットは、異なる曲率半径を有する複数の曲線を有する、卵形状の形状を有する、項目24に記載のコリメータ。
(項目28)
前記スロットは、第1の曲線領域と、第2の曲線領域と、第3の曲線領域とを有し、前記第1、第2、および第3の曲線領域は、相互と隣接し、
前記ローラが前記第1の曲線領域中に位置するとき、前記ばねシステムからのばね力は、前記リーフを前記第1の場所と前記第2の場所との間で移動させ、
前記ローラが前記第2の曲線領域中に位置するとき、前記スロット内の前記ローラの回転は、前記リーフシャフトの平行移動を引き起こさず、前記リーフは、前記第1の場所または前記第2の場所のいずれかで保定され、
前記ローラが前記第3の曲線領域中に位置するとき、さらに前記領域の中への前記ローラの回転は、非線形速度で前記ばねを圧縮する、
項目27に記載のコリメータ。
(項目29)
前記スロットは、第1の側面および前記第1の側面と対称な第2の側面があるように、垂直軸を中心として左右対称であり、前記第1、第2、および第3の曲線領域は、前記第1の側面上に位置し、前記第1、第2、および第3の曲線領域に対応する第4、第5、および第6の曲線領域は、前記第2の側面上に位置する、項目28に記載のコリメータ。
(項目30)
前記ローラが前記スロットの前記第1の側面の前記第2または第3の曲線領域中に位置するとき、前記リーフは、開放位置で保定され、前記ローラが前記スロットの前記第2の側面の前記第5または第6の領域中に位置するとき、前記リーフは、閉鎖位置で保持される、項目29に記載のコリメータ。
(項目31)
前記ばねシステムは、トーションバーばねを備える、項目22に記載のコリメータ。
(項目32)
前記トーションバーばねは、前記バーばねの回転ねじれが前記リーフシャフトを縦方向に平行移動させるように、枢動可能結合アームによって前記リーフシャフトに接続される、項目31に記載のコリメータ。
(項目33)
前記枢動可能結合アームの第1の端部は、ピンを介して前記トーションバーばねに接続され、前記枢動可能結合アームの第2の端部は、第2の玉軸受を介して前記アームに接続される、項目32に記載のコリメータ。
(項目34)
前記ばねシステムは、1つまたはそれを上回るコイルばねを備える、項目22に記載のコリメータ。
(項目35)
ばね機構は、第1のコイルばねと、第2のコイルばねとを備え、前記第1のコイルばねは、前記リーフが前記第1の場所に向かって移動するように、力を前記リーフシャフトに印加するように付勢され、前記第2のコイルばねは、前記リーフが前記第2の場所に向かって移動するように、力を前記リーフシャフトに印加するように付勢される、項目34に記載のコリメータ。
(項目36)
前記アクチュエータシステムは、前記リーフシャフトの中心部分に位置し、前記第1のコイルばねは、前記アクチュエータシステムの近位にある前記リーフシャフトの第1の長さに巻き付けられ、前記第2のコイルばねは、前記アクチュエータ機構の遠位にある前記アームの第2の長さに巻き付けられる、項目35に記載のコリメータ。
(項目37)
前記アクチュエータシステムは、第1の電磁石と、空間によって前記第1の電磁石から分離される第2の電磁石と、前記第1の電磁石と第2の電磁石との間で前記空間を横断して移動可能な強磁性可動部材とを備え、前記リーフシャフトは、前記可動部材に接続され、前記アクチュエータシステムは、前記可動部材が前記第1または第2の電磁石のいずれかの場所で固着されるように、前記第1または第2の電磁石のいずれかがアクティブ化される第1の構成と、前記可動部材が前記空間内で移動可能であるように、前記第1および第2の電磁石が交互にアクティブ化される第2の構成とを備える、項目1に記載のコリメータ。
(項目38)
前記第1および第2の電磁石はそれぞれ、一対の隣接するコイル巻線と、前記コイル巻線の両方の管腔を通って延在するU字形コアとを備える、項目37に記載のコリメータ。
(項目39)
前記可動部材は、永久磁石を備える、項目37に記載のコリメータ。
(項目40)
前記アクチュエータシステムは、線形アクチュエータを備える、項目1に記載のコリメータ。
(項目41)
前記アクチュエータシステムは、ボイスコイルを備える、項目40に記載のコリメータ。
(項目42)
前記アクチュエータシステムが前記第1の構成であるとき、前記リーフは、閉鎖構成であり、前記アクチュエータシステムが前記第2の構成であるとき、前記リーフは、開放構成であり、前記ばねシステムおよびアクチュエータシステムは、約6ミリ秒またはそれ未満で前記閉鎖構成と開放構成との間で前記リーフを遷移させるように構成される、項目1に記載のコリメータ。
(項目43)
前記ばねシステムは、少なくとも1つのトーションバーばねを備える、項目4−13のうちの1項に記載のコリメータ。
Claims (50)
- コリメータであって、
第1の位置と第2の位置との間で移動可能なリーフと、
近位部分および遠位部分を有するリーフシャフトであって、前記リーフシャフトの前記遠位部分は、前記リーフに取り付けられる、リーフシャフトと、
前記リーフに結合されるばねシステムと、
前記リーフシャフトに結合されるアクチュエータシステムであって、前記ばねシステムおよび前記アクチュエータシステムによって生成される原動力は、前記第1の位置から前記第2の位置へ前記リーフを縦方向に平行移動させ、前記アクチュエータシステムは、前記第1の位置または前記第2の位置において前記リーフを選択的に保定するように構成される、アクチュエータシステムと
を備え、前記アクチュエータシステムは、縦方向管腔と、第1の側面開口部と、第2の側面開口部とを備えるバレルと、ピストンとを備え、前記ピストンは、前記バレルの前記縦方向管腔内に位置し、前記ピストンは、前記リーフシャフトと、前記バレル内で前記リーフシャフトに結合されるピストンシールとを備え、前記バレル内の前記ピストンの移動は、前記第1の位置と前記第2の位置との間で前記リーフを平行移動させる、コリメータ。 - 前記原動力は、前記ばねシステムにおける損失を克服するために十分である、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記アクチュエータシステムは、前記リーフが前記第1の位置で保定される第1の構成と、前記リーフが前記第2の位置で保定される第2の構成とを有する、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムは、前記リーフシャフトの第1の長さに沿って配置される第1のばねと、前記リーフシャフトの第2の長さに沿って配置される第2のばねとを備え、前記第1および第2のばねは、前記ピストンシールが前記第1の側面開口部と前記第2の側面開口部との間で移動するように構成される、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記第1のばねおよび前記第2のばねは、バレル管腔内に位置する、請求項4に記載のコリメータ。
- 前記第1のばねは、第1の側面上で前記ピストンと接触し、前記第2のばねは、前記第1の側面の反対側にある第2の側面上で前記ピストンと接触する、請求項5に記載のコリメータ。
- 前記第1のばねは、ばね保定装置と前記バレルの第1の端壁との間でバレル管腔の外側に位置する、請求項4に記載のコリメータ。
- 前記第1の側面開口部および前記第2の側面開口部に接続される流体源をさらに備え、前記ピストンの前記移動は、前記第1および第2の側面開口部の中および外への流体流によって制御される、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記第1の側面開口部と前記流体源との間の第1の弁と、前記第2の側面開口部と前記流体源との間の第2の弁とをさらに備え、前記第1および第2の弁は、バレル管腔の中および外への流体流を選択的に調整する、請求項8に記載のコリメータ。
- 前記流体源は、加圧空気源である、請求項8に記載のコリメータ。
- 前記流体源から前記第2の側面開口部ではなく前記第1の側面開口部に流体を注入することは、前記ピストンに前記リーフを前記第1の位置まで移動させる、請求項8に記載のコリメータ。
- 前記流体源から前記第1の側面開口部ではなく前記第2の側面開口部に流体を注入することは、前記ピストンに前記リーフを前記第2の位置まで移動させる、請求項8に記載のコリメータ。
- 前記第2の側面開口部の中へ流体を注入することは、前記第2の位置で前記リーフを保持するために十分な圧力を生成することを含む、請求項12に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムは、少なくとも1つのコイルばねを備える、請求項1〜12のうちのいずれか1項に記載のコリメータ。
- 前記ピストンは、前記リーフが前記第1の位置にあるときに、前記第2のばねではなく前記第1のばねに接触するように、かつ前記リーフが前記第2の位置にあるときに、前記第1のばねではなく前記第2のばねに接触するように構成される、請求項5に記載のコリメータ。
- 前記流体源、前記第1の弁、および前記第2の弁と通信するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記第1の弁および前記第2の弁を開閉し、バレル管腔の中および外への流体流を選択的に調整するように構成される、請求項9に記載のコリメータ。
- 前記コントローラは、前記流体源へ前記第1の弁を開放することによって、前記リーフを前記第1の位置まで移動させるように構成される、請求項16に記載のコリメータ。
- 前記コントローラは、前記流体源へ前記第1の弁を開放することに先立って、大気圧へ前記第2の弁を開放するように構成される、請求項17に記載のコリメータ。
- 前記コントローラは、前記流体源へ前記第2の弁を開放することによって、前記リーフを前記第2の位置まで移動させるように構成される、請求項16に記載のコリメータ。
- 前記コントローラは、前記流体源へ前記第2の弁を開放することに先立って、大気圧へ前記第1の弁を開放するように構成される、請求項19に記載のコリメータ。
- 前記リーフシャフトの前記近位部分は、スロットを備え、前記アクチュエータシステムは、モータと、ロッドと、前記ロッドに回転可能に接続されるクランクと、前記クランクに接続されるローラとを備え、前記ローラは、前記スロット内で回転可能に平行移動し、前記ローラの前記回転は、少なくとも部分的に、前記ロッドおよびクランクを経由して前記モータによって、かつ少なくとも部分的に、前記ばねシステムによって前記リーフシャフトに印加されるばね力によって、制御される、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記クランクは、縦軸を有し、前記リーフシャフトは、縦軸を有し、前記クランクの前記縦軸が前記リーフシャフトの前記縦軸と整合されるとき、前記リーフは、前記第1の位置または前記第2の位置のいずれかで保定される、請求項21に記載のコリメータ。
- 前記スロットは、垂直寸法と、水平寸法とを有し、前記垂直寸法は、前記水平寸法より大きい、請求項21に記載のコリメータ。
- 前記スロットは、卵形として成形される、請求項23に記載のコリメータ。
- 前記スロットは、2つの平行垂直辺を伴う卵形として成形される、請求項24に記載のコリメータ。
- 前記スロットは、異なる曲率半径を有する複数の曲線を有する、卵形状の形状を有する、請求項23に記載のコリメータ。
- 前記スロットは、第1の曲線領域と、第2の曲線領域と、第3の曲線領域とを有し、前記第1、第2、および第3の曲線領域は、相互と隣接し、
前記ローラが前記第1の曲線領域中に位置するとき、前記ばねシステムからのばね力は、前記リーフを前記第1の位置と前記第2の位置との間で移動させ、
前記ローラが前記第2の曲線領域中に位置するとき、前記スロット内の前記ローラの回転は、前記リーフシャフトの平行移動を引き起こさず、前記リーフは、前記第1の位置または前記第2の位置のいずれかで保定され、
前記ローラが前記第3の曲線領域中に位置するとき、前記ローラの回転は、前記ばねをさらに圧縮する、請求項26に記載のコリメータ。 - 前記スロットは、第1の側面および前記第1の側面と対称な第2の側面があるように、垂直軸を中心として左右対称であり、前記第1、第2、および第3の曲線領域は、前記第1の側面上に位置し、前記第1、第2、および第3の曲線領域に対応する第4、第5、および第6の曲線領域は、前記第2の側面上に位置する、請求項27に記載のコリメータ。
- 前記ローラが前記スロットの前記第1の側面の前記第2または第3の曲線領域中に位置するとき、前記リーフは、開放位置で保定され、前記ローラが前記スロットの前記第2の側面の前記第5または第6の領域中に位置するとき、前記リーフは、閉鎖位置で保持される、請求項28に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムは、トーションバーばねを備える、請求項21に記載のコリメータ。
- 前記トーションバーばねは、前記トーションバーばねの回転ねじれが前記リーフシャフトを縦方向に平行移動させるように、枢動可能結合アームによって前記リーフシャフトに接続される、請求項30に記載のコリメータ。
- 前記枢動可能結合アームの第1の端部は、ピンを介して前記トーションバーばねに接続され、前記枢動可能結合アームの第2の端部は、玉軸受を介して前記リーフシャフトに接続される、請求項31に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムは、1つまたはそれを上回るコイルばねを備える、請求項21に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムは、第1のコイルばねと、第2のコイルばねとを備え、前記第1のコイルばねは、前記リーフが前記第1の位置に向かって移動するように、力を前記リーフシャフトに印加するように付勢され、前記第2のコイルばねは、前記リーフが前記第2の位置に向かって移動するように、力を前記リーフシャフトに印加するように付勢される、請求項33に記載のコリメータ。
- 前記アクチュエータシステムは、前記リーフシャフトの中心部分に位置し、前記第1のコイルばねは、前記アクチュエータシステムの近位にある前記リーフシャフトの第1の長さに巻き付けられ、前記第2のコイルばねは、前記アクチュエータシステムの遠位にある前記リーフシャフトの第2の長さに巻き付けられる、請求項34に記載のコリメータ。
- 前記アクチュエータシステムは、第1の電磁石と、空間によって前記第1の電磁石から分離される第2の電磁石と、前記第1の電磁石と前記第2の電磁石との間で前記空間を横断して移動可能な強磁性可動部材とを備え、前記リーフシャフトは、前記強磁性可動部材に接続され、前記アクチュエータシステムは、前記強磁性可動部材が前記第1または第2の電磁石のいずれかの位置で固着されるように、前記第1または第2の電磁石のいずれかがアクティブ化される第1の構成と、前記強磁性可動部材が前記空間内で移動可能であるように、前記第1および第2の電磁石が交互にアクティブ化される第2の構成とを備える、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記第1および第2の電磁石はそれぞれ、一対の隣接するコイル巻線と、前記コイル巻線の両方の管腔を通って延在するU字形コアとを備える、請求項36に記載のコリメータ。
- 前記強磁性可動部材は、永久磁石を備える、請求項36に記載のコリメータ。
- 前記アクチュエータシステムは、線形アクチュエータを備える、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記アクチュエータシステムは、ボイスコイルを備える、請求項39に記載のコリメータ。
- 前記第1の位置は、閉鎖構成であり、前記第2の位置は、開放構成であり、前記ばねシステムおよびアクチュエータシステムは、約6ミリ秒またはそれ未満で前記閉鎖構成と前記開放構成との間で前記リーフを遷移させるように構成される、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムは、少なくとも1つのトーションバーばねを備える、請求項1〜12のうちのいずれか1項に記載のコリメータ。
- 前記第1の側面開口部の中へ流体を注入することは、前記第1の位置で前記リーフを保持するために十分な圧力を生成することを含む、請求項11に記載のコリメータ。
- 前記コントローラは、前記リーフが前記第1の位置にまたはその付近にあるとき、前記第2の弁を前記流体源へ開放することにより、ピストン速度を低減させるように構成される、請求項17に記載のコリメータ。
- 前記コントローラは、前記リーフが前記第2の位置にまたはその付近にあるとき、前記第1の弁を前記流体源へ開放することにより、ピストン速度を低減させるように構成される、請求項19に記載のコリメータ。
- コリメータであって、
第1の位置と第2の位置との間で移動可能なリーフと、
前記リーフに結合されるばねシステムと、
前記リーフに結合されるアクチュエータシステムであって、前記ばねシステムおよびアクチュエータシステムは、約10ミリ秒またはそれ未満で前記第1の位置と前記第2の位置との間で前記リーフを移動させるように共に働く、アクチュエータシステムと
を備え、前記アクチュエータシステムは、縦方向管腔と、第1の側面開口部と、第2の側面開口部とを備えるバレルと、ピストンとを備え、前記ピストンは、前記バレルの前記縦方向管腔内に位置し、前記ピストンは、前記コリメータのリーフシャフトと、前記バレル内で前記リーフシャフトに結合されるピストンシールとを備え、前記バレル内の前記ピストンの移動は、前記第1の位置と前記第2の位置との間で前記リーフを平行移動させる、コリメータ。 - 前記ばねシステムは、前記リーフシャフトに結合される、請求項1に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムおよび前記アクチュエータシステムは、前記リーフシャフトの前記近位部分に結合される、請求項47に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムおよび前記アクチュエータシステムは、前記リーフシャフトの前記近位部分に取り付けられる、請求項48に記載のコリメータ。
- 前記ばねシステムおよび前記アクチュエータシステムによって生成される前記原動力は、前記第2の位置から前記第1の位置へ前記リーフを縦方向に平行移動させる、請求項1に記載のコリメータ。
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