TWI462759B - Accelerated particle irradiation equipment - Google Patents

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TWI462759B
TWI462759B TW099144994A TW99144994A TWI462759B TW I462759 B TWI462759 B TW I462759B TW 099144994 A TW099144994 A TW 099144994A TW 99144994 A TW99144994 A TW 99144994A TW I462759 B TWI462759 B TW I462759B
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Satoru Yajima
Toshiki Tachikawa
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Sumitomo Heavy Industries
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Description

加速粒子照射設備
本發明關於一種具備放射線治療用之旋轉台架等之照射裝置之加速粒子照射設備。
已知有向患者照射質子束等加速粒子而進行癌症治療之設備。這種設備係具備有：生成加速粒子之廻旋加速器；從任意方向對患者照射加速粒子之旋轉自如之照射裝置(旋轉台架)；以及將由廻旋加速器所生成之加速粒子引導至照射裝置之引導管路。於旋轉台架設置有：供患者躺臥之治療台；照射部，係朝向患者照射加速粒子；導入管路，係將藉由引導管路引導之加速粒子導入至照射部。
照射部係製作成為相對於患者旋轉自如之結構，又在於導向照射部之加速粒子之導入管路方式中已知有各種方式。例如專利文獻1所述之導入管路(加速粒子束輸送設備7)首先係具有連結部，其於成為照射部(照射裝置8)之為旋轉中心之旋轉軸線上連結於引導管路，再者，於通過旋轉軸線之平面上彎曲成大致U字形而連結於照射部。又，專利文獻2所述之導入管路(delivery system 12)係具有連結部，其於旋轉軸線上連結於引導管路，並且彎曲成向旋轉軸線之外周方向側扭曲而連結於照射部(nozzle32)。
專利文獻1：日本專利公開2001-259058號公報
專利文獻2：美國專利第4917344號說明書
但是，以往之設備中通常係將旋轉台架等之照射裝置和廻旋加速器配置於同一個樓層(分層)，故導致設施之大型化而需要較寬之場地面積，而難以設置於市區等。
本發明係以解決以上課題為目的，提供一種能夠在於預定之場地有效地設置粒子加速器和照射裝置之加速粒子照射設備。
本發明之加速粒子照射設備係設置於由多樓層之樓層結構所構成之建築物，其特徵在於，具備：粒子加速器，係生成加速粒子；照射裝置，係照射由粒子加速器所生成之加速粒子，並且設置於比設置有前述粒子加速器之樓層更上側之樓層及更下側之樓層之至少其中一方。
根據本發明，由於係將粒子加速器和照射裝置分別設置於建築物之不同樓層，故可因應場地面積，例如亦能夠於粒子加速器之正上方設置照射裝置而盡量減少場地占有面積，其結果變得容易於預定之場地有效率地設置粒子加速器和照射裝置。
再者，較佳方式係將粒子加速器設置於建築物之最下樓層。於該結構中增設照射裝置等時，無需移動設置粒子加速器，例如能夠在於已設置之照射裝置上側之樓層適宜地設置照射裝置，故可容易增設照射裝置。
再者，照射裝置係具有：旋轉部，係能夠以旋轉軸線為中心旋轉；照射部，係能夠朝向照射目標照射由粒子加速器生成之加速粒子，照射方向係隨著旋轉部之旋轉而變化，較適宜的照射裝置為旋轉軸線方向之長度短於與旋轉軸線正交之方向上之最大寬度之薄型照射裝置。藉由設為薄型之照射裝置，對設施之小型化有效，變得容易於預定之場地有效地設置粒子加速器和照射裝置。
又，較佳方式係具備多數個照射裝置，多數個照射裝置分別設置於建築物之不同樓層。需要設置多數個照射裝置時，可以因應場地面積向上下方向並列設置多數個照射裝置，故變得容易於預定之場地有效地設置多數個照射裝置。
又，還具備引導管路，其連接於多數個照射裝置及粒子加速器，並且將由粒子加速器所生成之加速粒子分別引導至多數個照射裝置，引導管路具有：取出路徑，係連接於粒子加速器；多數個分支路徑，係從取出路徑分支而分別連接於照射裝置，較適宜的取出路徑和分支路徑係配置於相同之假想平面上。由粒子加速器所生成之加速粒子被引導至引導管路而分別導入至照射裝置。加速粒子雖然是描繪出沿引導管路之預定軌道，但是為了分別到達多數個照射裝置，需要分別於分支路徑描繪出預定的曲線軌道。於此，加速粒子之軌道之對稱性如果是在於二維方式的同一個假想平面上的話，則容易保持，但如果三維方式的偏離的話，則難以進行用於保持對稱性之調整。於上述結構中，由於取出路徑和多數個分支路徑是於同一個假想平面上，故變得容易保持加速粒子之軌道之對稱性，又對提高照射精度也有效。
又，具備多數個照射裝置，該多數個照射裝置係朝向水平方向偏離設置為宜。於該結構中，由於不是於一個照射裝置之正上方設置其他照射裝置，而是能夠朝向水平方向偏離設置，因此，例如：可以在避開一個照射裝置之成為高度最高之部分而設置其他照射裝置之結構，可容易壓縮建築物之高度。
又，亦可具備多數個照射裝置，且多數個照射裝置係設置於相同之樓層。根據該結構，於房屋之高度無法蓋得太高之情況等有效。
又，較佳方式係具備多數個照射裝置，多數個照射裝置中的一部分為旋轉型照射裝置，該旋轉型照射裝置具有：旋轉部，係能夠以旋轉軸線為中心旋轉，和能夠朝向照射目標照射由粒子加速器所生成之加速粒子，並且照射方向係隨著旋轉部之旋轉而變化，另一部分為具有照射方向固定之照射部之固定型照射裝置。可以分別使用旋轉型照射和固定型照射裝置，有效地對患者適當之照射加速粒子。
根據本發明，能夠於預定之場地有效率地設置粒子加速器和照射裝置。
以下，參照附圖對本發明之加速粒子照射設備之較佳實施方式進行說明。於本實施方式中，係對將加速粒子照射設備作為粒子束治療設備之情況進行說明。粒子束治療設備為例如：應用於癌症治療之設備，又為對患者體內之腫瘤(照射目標)照射質子束(加速粒子)之裝置。
如第1圖所示般，粒子束治療設備1A具備：廻旋加速器(粒子加速器)2，係生成質子束；旋轉自如之旋轉台架(照射裝置)3，係可從任意方向對患者照射質子束及引導管路4，係將由廻旋加速器2所生成之質子束引導至旋轉台架3。又，粒子束治療設備1A之各設備係設置於由多層之樓層結構所構成之房屋(建築物)6A之各房間。
由廻旋加速器2所生成之質子束係通過由引導管路4所形成之軌道而被引導至旋轉台架3。於引導管路4設置有用於收斂質子束之四極電磁鐵41(參照第7圖)及用於形成預定軌道之偏振電磁鐵42。
廻旋加速器2具備：真空箱21，其於內部使離子加速；及離子源22，其向真空箱21內供給粒子。真空箱21與引導管路4相連接。
如第2圖～第4圖所示般，旋轉台架3具備：供患者躺臥之治療台31(參照第3圖)；旋轉部30，係設置成圍繞治療台31；照射部32，係配置於旋轉部30之內側並朝向治療台31上之患者照射質子束及；導入管路33，係將藉由引導管路5所引導之質子束導入至照射部32。旋轉台架3係藉由未圖示之電動機旋轉驅動，又藉由未圖示之制動裝置而停止旋轉。再者，在於以下之說明中，旋轉台架3之正面是指設置有治療台31，而可以供患者出入之開放旋轉部30之這一側之側面，背面是指其背面側之側面。
旋轉部30係設成可旋轉自如，從正面側依次具備：第1圓筒部34、圓錐部35、第2圓筒部36。第1圓筒部34、圓錐部35及第2圓筒部36係被配置且相互固定於同軸上。照射部32係配置於第1圓筒部34之內面，並朝向第1圓筒部34之軸心方向。在第1圓筒部34之軸心(旋轉線軸)P的附近配置有治療台31。第2圓筒部36係被設成直徑小於第1圓筒部34，圓錐部35係形成為圓錐形狀，用來連結第1圓筒部34及第2圓筒部36。
於第1圓筒部34之前端外周部設置有前環39a，於第1圓筒部34之後端外周部設置有後環39b。第1圓筒部34係藉由配置於第1圓筒部34下方之滾子裝置40(參照第2圖)可旋轉地被支承。前環39a及後環39b之外周面係與滾子裝置40抵接，並藉由滾子裝置40而被賦予旋轉力。
導入管路33於旋轉台架3之背面側連結於引導管路4。導入管路33係具備兩套45度之偏振電磁鐵，並且具備兩套135度之偏振電磁鐵。導入管路33係具有；徑向導入管路33a，其與引導管路4連接並朝向徑向延伸；及外周方向導入管路33b，連接於該徑向導入管路33a之後段，並朝向外周方向延伸。再者，在導入管路33上沿質子束之軌道設置有光束輸送管(省略圖示)。
徑向導入管路33a係為下述的路徑部分，亦即，從於第2圓筒部36內之旋轉軸線P上與引導管路4連接之始端部而相對於旋轉線軸P彎曲90度(45度×2次)並朝向徑向延伸，終端部朝向第1圓筒部34之外部突出。又，外周方向導入管路33b係為下述的路徑部分，亦即，從與徑向導入管路33a之終端部連接之始端部朝向旋轉部30之外周方向彎曲135度而延伸，再者，朝向徑向內側彎曲135度而終端部與照射部32連接。
外周方向導入管路33b於從第1圓筒部34之外周面向外方分開之位置沿著外周方向配置，並藉由架台37支承。架台37形成為從第1圓筒部34之外周面向徑朝向外側突出。
平衡配重38隔著旋轉軸線P而相對於外周方向導入管路33b及架台37對向配置。平衡配重38固定於第1圓筒部34之外周面，又設置成朝向徑向外側突出。藉由設置平衡配重38可確保與導入管路33及架台37之間之重量平衡。又，若從旋轉線軸P至平衡配重38之外緣之長度短於從旋轉軸線P至導入管路33之外緣之長度的話，則能夠使房屋6A小型化。
又，本實施方式之旋轉台架3形成為沿旋轉軸線P之前後方向之長度L1短於旋轉部30之最大外徑(最大寬度)之薄型旋轉台架。前後方向之長度L1是指例如：從第1圓筒部34之前端至第2圓筒部36之後端之長度L1。旋轉部30之最大外徑是指與旋轉軸線P正交之方向之最大外徑，又為與從旋轉軸線P至外周方向導入管路33b之外緣之長度r1相對應之部分(最大外徑=半徑r1×2)。再者，亦可以是與從旋轉軸線P至平衡配重38之外緣之長度相對應之部分成為最大外徑之結構。
引導管路4(參照第1圖及第7圖)具備：光束輸送管(省略圖示)，其使質子束通過；多數個四極電磁鐵41，係使質子束收斂而湊齊質子束之形狀；及多數個偏振電磁鐵42，係用於形成質子束之彎曲軌道。
接著，參照第1圖及第5圖～第8圖，對房屋6A及房屋6A內之粒子束治療設備1A之各設備之配置進行說明。房屋6A例如為鋼筋混凝土建造、鋼骨混凝土建造之房屋，係藉由混凝土製的放射線屏蔽壁來劃分出各房間。又，房屋6A具備：主建築物部(建築物)61，其設置有構成粒子束治療設備1A之主要部分之廻旋加速器2、旋轉台架3及引導管路4；副建築物部62，其設置有配置除了電源設備之外之設備之各室或用於接納患者之房間等。副建築物部62係由地下三個樓層及地上一個樓層之樓層結構所構成，地下三樓部分設置有冷卻裝置室R3，地下二樓部分設置有電源室R4等。又，地下一樓部分設置有放射性物質保管庫R5或職工室R6，地上一樓部分設置有治療操作室R7、接待室R8、衣物間R9、衛生間R10、患者候診室R11、用於進入台架室R2之通道R12等。
主建築物部61由地下一個樓層及地上一個樓層之樓層結構所構成，設置於地下一樓部分(最下層)之廻旋加速器室(加速器室)R1內係設置有廻旋加速器2，於地上一樓部分，在設置於廻旋加速器室R1的正上方之台架室(照射裝置室)R2係設置有旋轉台架3。又，主建築物部61係設置有配置了連接廻旋加速器2和旋轉台架3之引導管路4之連接通道9。
廻旋加速器室R1於俯視時大致成矩形，由(放射線)屏蔽壁71(參照第8圖)所包圍。廻旋加速器2配置於廻旋加速器室R1之正面側(第8圖中所示之上側)，由旋轉加速器2所生成之質子束係從廻旋加速器2之背面側導出。又，在廻旋加速器室R1之背面側係連結有沿上下方向形成之連接通道9。連接通道9沿上下方向(鉛垂方向)延伸，與台架室R2之背面側(第5圖中所示之下側)相連接。
引導管路4(參照第7圖)與廻旋加速器2之真空箱21連接而朝向水平方向延伸，並且朝向鉛垂方向彎曲大致90度而通過連接通道9內，再次朝向水平方向彎曲大致90度而與旋轉台架3聯接。引導管路4之直線部分配置有多數個四極電磁鐵41，彎曲部分配置有兩套使路徑僅變更45度之旋轉角度之偏振電磁鐵42，從而實現合計彎曲大致90度。又，引導管路4係呈二維地配置，亦即，係在於沿上下方向(鉛垂方向)延伸之假想平面PL上配置。其結果，能夠減少四極電磁鐵41及偏振電磁鐵42之數量，其用於收斂及彎曲導引至引導管路4之質子束。
台架室R2設置於廻旋加速器室R1之正上方。台架室R2於俯視時大致成矩形，係由放射線屏蔽壁81所隔間。台架室R2設置有供患者出入之入口地板部87a、和更加低於入口地板部87a之低地板部87c。旋轉台架3係將治療台31朝向入口地板部87a側而設置於低地板部87c，並製作成患者容易到達至治療台31之結構。又，台架室R2之入口地板部87a側之牆壁形成有與迷宮結構之通道R12連接之出入口。
旋轉台架3係配置成：其成為最大寬度之部分係沿著台架室R2中之旋轉台架3之設置空間之最大寬度。具體而言，旋轉台架3沿大致矩形狀之台架室R2之對角線而配置，為了有效利用台架室R2內之空間而進行了研究。
如第1圖、第2圖、第6圖及第7圖所示般，在主建築物部61之天花板86形成有開口92，其可避免與旋轉台架3之旋轉部30產生干擾且又成為搬入零件之搬入口。該開口92係由與天花板86不同材料之屏蔽構件93從台架室R2(主建築物部61)之外方包覆。屏蔽構件93例如係藉由層壓多張鉛製的屏蔽板93a而形成的。再者，作為屏蔽構件93亦可層壓與天花板86相同材料之混凝土製的屏蔽板。又，例如亦可以不是板狀，而是塊體之屏蔽構件。
又，屏蔽構件93作為不同材料亦可應用重混凝土製的材料。重混凝土製的屏蔽構件93與一般之混凝土製的屏蔽構件93相比更為高價，但具有較高之放射線屏蔽性。例如，使用重混凝土製的屏蔽構件時，與使用了一般之混凝土製的屏蔽構件時相比，能夠設為大約2/3之厚度。又，藉由使用被模組化之屏蔽構件93來作為板狀零件，從而能夠容易進行施工。
本實施方式之粒子束治療設備1A，係將廻旋加速器2和旋轉台架3分別設置於房屋6A之不同分層，尤其將旋轉台架3設置於廻旋加速器2之正上方，故能夠因應場地面積盡量減少場地占有之面積，其結果，容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器2和旋轉台架3。
再者，於本實施方式中，僅於地上一樓部分設置了一台旋轉台架3，但是，即使想要增設旋轉台架3時，由於廻旋加速器2係設置於房屋6A之最下層，故亦無需移動設置廻旋加速器2，於比已設置有旋轉台架3之地上一樓部分更上側設置有兩個樓層或三個樓層，可以於這種上側之樓層適宜地設置旋轉台架3，故可容易增設旋轉台架3。再者，還預想以後之增設，例如於地下三樓設置廻旋加速器室R1，於地下二樓設置台架室R2，另一方面空出地下一樓部分，於增設時，如果要於該地下一樓部分設置新之台架室R2而設置旋轉台架3，則可降低搬入作為重量物之旋轉台架3及設置工作之負擔。
又，本實施方式之照射裝置為下述之旋轉台架3，其具有：旋轉部30，係能夠以旋轉軸線P為中心旋轉：照射部32，係能夠朝向照射目標照射由廻旋加速器2所生成之質子束，並且照射方向係隨著旋轉部30之旋轉變化。又，旋轉台架3係為旋轉軸線P方向之長度短在於與旋轉軸線P正交之方向上之最大外徑(最大寬度)之薄型，故對設施之小型化很有效，可容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器2和旋轉台架3。
(第2實施方式)
接著，參照第9圖～第11圖對本發明之第2實施方式之粒子束治療設備(加速粒子照射設備)1B進行說明。再者，關於本實施方式之粒子束治療設備1B，對與第1實施方式之粒子束治療設備1A相同之要素及構件等都予以附加相同符號而省略詳細說明。
本實施方式之房屋6B例如為鋼筋混凝土建造、鋼骨混凝土建造之建築物，係由混凝土製的放射線屏蔽壁來劃分出各房間。又，房屋6B具備主建築物部(建築物)63和副建築物部64。副建築物部64係由地下3個樓層及地上4個樓層之樓層結構所構成，各樓層設置有冷卻裝置R3、電源室R4、職工室R6、放射性物質保管室R5、治療操作室R7等。
主建築物部63由地下一個樓層及地上兩個樓層之樓層結構所構成，設置於地下一樓的部分(最下層)之廻旋加速器室(加速器室)R1係設置有廻旋加速器(粒子加速器)2，於地上一樓部分係於設置於廻旋加速器室R1的正上方之第1台架室R13設置有第1旋轉台架7，於地上二樓部分之設置於第1台架室R13的正上方之第2台架室R14係設置有第2旋轉台架8。又，主建築物部63設置有連接通道11，其配置有連接廻旋加速器2和第1旋轉台架7及第2旋轉台架8之引導管路10。再者，第1旋轉台架7及第2旋轉台架8係由與第1實施方式之旋轉台架3實際上相同之結構所構成的，故省略其詳細說明。
引導管路10具備：取出路徑10a，其與廻旋加速器2之真空箱21連接而朝向水平方向延伸，並且朝向鉛垂方向彎曲大致90度而通過連接通道11內；第1分支路徑10b，係從取出路徑10a分支，又相對於取出路徑10a朝向水平方向彎曲大致90度而與第1旋轉台架7連接；第2分支路徑10c，係從取出路徑10a分支，又相對於取出路徑10a朝向水平方向彎曲大致90度而與第2旋轉台架8連接。
在引導管路10之直線部分係配置有多數個四極電磁鐵41，在彎曲部分係配置有兩套使路徑僅變更45度之旋轉角度量之偏振電磁鐵42，而可達成合計彎曲大致90度。又，引導管路10之取出路徑10a、第1分支路徑10b及第2分支路徑10c係呈二維地配置，亦即，係在於沿上下方向(鉛垂方向)延伸之假想平面PL(慘照第10圖)上配置。其結果，能夠減少四極電磁鐵41及偏振電磁鐵42之數量，其用於收斂及彎曲導引至引導管路10之質子束。
於此，質子束軌道之對稱性如果是於二維方式的同一假想平面PL上的話，則容易保持，但如果呈三維方式的偏離的話，則難以進行用於保持對稱性之調整。於本實施方式之粒子束治療設備1B中，由於引導管路10之取出路徑10a和多數個分支路徑10b、10c是配置於同一個假想平面PL上，故可很容易保持質子束軌道之對稱性，對提高照射精度很有效。
根據本實施方式之粒子束治療設備1B，與第1實施方式之粒子束治療設備1A同樣地可很容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器2和第1旋轉台架7及第2旋轉台架8。又，廻旋加速器2係設置於房屋6B之最下樓層，故可很容易增設旋轉台架7、8。
再者，粒子束治療設備1B係具備多數個旋轉台架7、8，該多數個旋轉台架7、8係分別設置於主建築物部63之不同樓層。從而，可因應場地面積而能夠朝向上下方向並列地設置多數個旋轉台架7、8，故可很容易於預定之場地有效地設置旋轉台架7、8。
(第3實施方式)
接著，參照第12圖～第14圖對本發明之第3實施方式之粒子束治療設備(加速粒子照射設備)1C進行說明。再者，關於本實施方式之粒子束治療設備1C，對與第1實施方式之粒子束治療設備1A或第2實施方式之粒子束治療設備1B相同之要素及構件等都予以附加相同之符號而省略其詳細說明。
本實施方式之房屋6C例如為鋼筋混凝土建造、鋼骨混凝土建造之建築物，係由混凝土製之放射線屏蔽壁來劃分各房間。又，房屋6C具備主建築物部65和副建築物部64。
主建築物部65由地下一個樓層及地上兩個樓層之樓層結構所構成，設置於地下一樓部分(最下層)之廻旋加速器室(加速器室)R1係設置有廻旋加速器(粒子加速器)2，於地上一樓部分於設置於廻旋加速器室R1的正上方之台架室R15係設置有旋轉台架3，於地上二樓部分之設置於台架室R15的正上方之固定照射室R16係設置有固定型照射裝置12。又，主建築物部65係設置有連接通道11，其配置有連接廻旋加速器2和旋轉台架3及固定型照射裝置12之引導管路10。
固定型照射裝置12具備：供患者搭乘之治療台12b；照射部12a，係朝向治療台12b上之患者照射質子束；及導入管路12c，係將藉由引導管路10引導之質子束導入至照射部12a。固定型照射裝置12與上述之旋轉台架3不同，並不具備旋轉部30。照射部12a係固定於預定位置，可向患者之特定部位照射質子束並且藉由治療台12b之上下移動或旋轉來進行調整。固定型照射裝置12係用於前列腺或眼球之疾病治療。
本實施方式之粒子束治療設備1C中，係將廻旋加速器2和旋轉台架3及固定型照射裝置12分別設置於房屋6C之不同樓層，尤其是在於旋轉加速器2之正上方或上方設置旋轉台架3或固定型照射裝置12，故能夠因應場地面積盡量減少場地占有面積，其結果，可很容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器2和旋轉台架3及固定型照射裝置12。又，廻旋加速器2係設置於房屋6C之最下樓層，故可很容易增設旋轉台架3。
又，引導管路10之取出路徑10a、第1分支路徑10b及第2分支路徑10c係呈二維地配置，亦即，係沿上下方向(鉛垂方向)延伸之假想平面PL上配置。其結果，能夠減少四極電磁鐵41及偏振電磁鐵42之數量，其用於收斂及彎曲導引至引導管路10之質子束。再者，取出路徑10a和多數個分支路徑10b、10c是配置於同一個假想平面PL上，故可很容易保持質子束軌道之對稱性，對提高照射精度很有效。
再者，粒子束治療設備1C係具備兩種照射裝置，亦即，旋轉台架3和固定型照射裝置12，旋轉台架3和固定型照射裝置12係分別設置於主建築物部65之不同樓層。從而能夠因應場地面積，朝向上下方向並列地設置旋轉台架3和固定型照射裝置12，故可很容易於預定之場地有效地設置種類不同之旋轉台架3和固定型照射裝置12。
又，粒子束治療設備1C中具備：旋轉台架3，其為旋轉型照射裝置；及固定型照射裝置12，其具有照射方向固定之照射部10a，故能夠分開使用旋轉台架3和固定型照射裝置12，可有效地對患者適當地照射質子束。
(第4實施方式)
接著，參照第15圖及第16圖對於本發明之第4實施方式之粒子束治療設備(加速粒子照射設備)1D進行說明。再者，關於本實施方式之粒子束治療設備1D，對於與第1～第3實施方式之粒子束治療設備1A～1C相同之要素及構件等都予以附加相同之符號而省略其詳細說明。
本實施方式之房屋6D例如為鋼筋混凝土建造、鋼骨混凝土建造之建築物，係由混凝土製之放射線屏蔽壁來劃分各房間。又，作為房屋6D之主結構由地下一個樓層及地上兩個樓層之樓層結構所構成，於設置於地下一樓部分(最下層)之廻旋加速器室(加速器室)R1係設置有廻旋加速器(粒子加速器)2，又，於地上一樓部分之於廻旋加速器室R1之正上方設置有第1台架室R17，第1台架室R17係設置有第1旋轉台架7。又，於地上二樓部分之相對於第1台架室R17之正上方之朝向水平方向偏離之位置係設置有第2台架室R18，第2台架室R18係設置有第2旋轉台架8。
又，房屋6D設置有連接通道14，其配置有連接廻旋加速器2和第1旋轉台架室7及第2旋轉台架室8之引導管路13。連接通道(參照第16圖)14係設置於房屋6D之大致中央。引導管路13具備：取出路徑13a，係與廻旋加速器2之真空箱21連接而朝向水平方向延伸，並且朝向鉛垂方向彎曲大致90度而通過連接通道14內；第1分支路徑13b，係從取出路徑13a分支，又相對於取出路徑13a朝向水平方向彎曲大致90度而與第1旋轉台架7連接；及第2分支路徑13c，係從取出路徑13a分支，又相對於取出路徑13a朝向水平方向彎曲大致90度而與第2旋轉台架8連接。本實施方式之粒子束治療設備1D中，通過第1旋轉台架7之旋轉軸線P之假想鉛垂平面Pa和通過第2旋轉台架之旋轉軸線P之假想垂直平面Pb並不成為同一個平面，故，第1分支路徑13b和第2分支路徑13c並未配置於同一個假想平面上。
在粒子束治療設備1D中，係將廻旋加速器2和第1旋轉台架7及第2旋轉台架8分別設置於房屋6D不同樓層，能夠因應場地面積盡量減少場地占有面積，其結果，可很容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器2和旋轉台架7、8。又，廻旋加速器2係設置於房屋6D之最下樓層，故可很容易增設旋轉台架7、8。
再者，粒子束治療設備1D中，第1旋轉台架7和第2旋轉台架8係朝向水平方向偏離而設置成之字狀，故能夠在避開第1旋轉台架7之成為高度最高之部分來設置第2旋轉台架8，可很容易壓縮房屋6D之高度。
再者，粒子束治療設備1D中，於廻旋加速器2之正上方配置有第1旋轉台架7，但是亦可配置成之字狀，亦即，將第1旋轉台架7從廻旋加速器2之正上方朝向水平方向做偏離配置，並將第2旋轉台架8朝向廻旋加速器2之鉛垂方向配置。又，亦可配置成後述的這種之字狀，亦即，以通過廻旋加速器2中心之鉛垂線作為基準，雙方之旋轉台架7、8係呈左右交替偏離配置。
(第5實施方式)
接著，參照第17圖對於本發明之第5實施方式之粒子束治療設備(加速粒子照射設備)1E進行說明。再者，關於本實施方式之粒子束治療設備1E，對於與第1～4實施方式之粒子束治療設備1A～1D相同之要素及構件等都予以附加相同符號而省略其詳細說明。
本實施方式之房屋6E例如為鋼筋混凝土建造、鋼骨混凝土建造之建築物，係由混凝土製的放射線屏蔽壁來劃分各房間。又，房屋6E係由地下一個樓層及地上兩個樓層之樓層結構所構成。本實施方式之粒子束治療設備1E中，與上述各實施方式相比較的話，第1旋轉台架7及第2旋轉台架8與廻旋加速器2之上下配置係相反，在房屋6E之地上二樓部分(最上層)係設置有廻旋加速器室(加速器室)R19，其設置有廻旋加速器(粒子加速器)2，在地上一樓部分係設置有第1台架室R20，其設置有第1旋轉台架7，地下一樓部分(最下層)係設置有第2台架室R21，其設置有第2旋轉台架8。
在本實施方式之粒子束治療設備1E中，係將廻旋加速器2和第1旋轉台架7及第2旋轉台架8分別設置於房屋6E之不同樓層，能夠因應場地面積盡量減少場地占有面積，其結果，可很容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器2和第1旋轉台架7及第2旋轉台架8。
(第6實施方式)
接著，參照第18圖～第20圖對本發明之第6實施方式之粒子束治療設備(加速粒子照射設備)1F進行說明。再者，關於本實施方式之粒子束治療設備1F，對於與第1～第5實施方式之粒子束治療設備1A～1E相同之要素及構件等都予以附加相同符號而省略其詳細說明。
本實施方式之房屋6F例如為鋼筋混凝土建造、鋼骨混凝土建造之建築物，係由混凝土製的放射線屏蔽壁來劃分各房間。又，房屋6F具備主建築物部66和副建築物部67。副建築物部67由地下三個樓層及地上一個樓層之樓層結構所構成，各樓層係設置有冷卻裝置R3、電源室R4、職工室R5、放射性物質保管室R6、治療操作室R7等。
主建築物部66由地下一個樓層及地上一個樓層之樓層結構所構成，於設置於地下一樓部分(最下層)之廻旋加速器室(加速器室)R22係設置有廻旋加速器(粒子加速器)2。於地上一樓部分係並列設置有第1旋轉台架室R23和第2旋轉台架室R24，第1旋轉台架室R23係設置有第1旋轉台架7，第2旋轉台架室R24係設置有第2旋轉台架8。
第1旋轉台架室R23與第2旋轉台架室R24係隔著放射線屏蔽壁71相鄰接。第1旋轉台架室R23形成為大致矩形，正面側形成有由迷宮結構所構成之通道R12，與設置有接待室或患者之候診室等之空間相連接。第1旋轉台架7其正面側朝通道側沿大致矩形之第1台架室R23之對角線而配置。第2台架室R24及第2旋轉台架8係隔著放射線屏蔽壁71而成為與第1台架室R23及第1旋轉台架7對稱之結構。
在第1旋轉台架7及第2旋轉台架8之背面側係形成有作為質子束軌道之引導管路16所通過之連接通道17。引導管路16具備：取出路徑16a，其與廻旋加速器2之真空箱21連接而朝向水平方向延伸，並且朝向鉛垂上方彎曲大致90度而通過連接通道17內，於地上一樓部分朝向水平方向彎曲大致90度；及第1分支路徑16b和第2分支路徑16c，係從取出路徑16a分支成2個方向而分別與第1旋轉台架7及第2旋轉台架8連接。
第1分支路徑16b係配置於水平面上而連接於第1旋轉台架7，藉由多數個四極電磁鐵41及偏振電磁鐵42之配置，以謀求質子束之收斂及預定之彎曲軌道之形成。第2分支路徑16c係配置於與第1分支路徑16b同一個水平面上而連接於第2旋轉台架8。
第2分支路徑16c具有：分支部16d，係從取出路徑16a分支而從第1分支路徑16b分離；迂回交叉部16e，係比第1分支路徑16b更從第2旋轉台架8遠離地迂回而與第1分支路徑16b交叉；及連接部16f，係從迂回交叉部16e連接於第2旋轉台架8。
為了形成：將來自於取出路徑16a之質子束適當地導入至第2旋轉台架8之預定之軌道，作為第2分支路徑16c所需要之某種程度之距離(路徑長度)。在本實施方式之粒子束治療設備1中，並不是為了確保第2分支路徑16c之路徑長度而分開第1旋轉台架7和第2旋轉台架8，而是藉由於第2分支路徑16c設置迂回交叉部16e，從而能夠容易地確保第2分支路徑16c之路徑長度，再者，藉由使第2分支路徑16c與第1分支路徑16b交叉從而可實現緊湊性，從而，能夠盡量使第1旋轉台架7和第2旋轉台架8之配置靠近。其結果，可很容易於預定之場地面積中有效地配置第1旋轉台架7和第2選轉台架8。
在本實施方式之粒子束照射裝置1F中，係將廻旋加速器2和第1旋轉台架7及第2旋轉台架8分別設置於房屋6F之不同樓層，能夠因應場地面積盡量減少場地占有面積，其結果，可變得很容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器2和旋轉台架7、8。再者，由於廻旋加速器2係設置於房屋6F之最下樓層，故可很容易增設旋轉台架7、8等之照射裝置。
又，於本實施方式中，多數個旋轉台架7、8係設置於同一樓層，亦即，設置於地上一樓部分，故對於無法過高地獲取房屋6F之高度的情況下很有效。
再者，引導管路16之第2分支路徑16c係具有迂回交叉部16e，其比第1分支路徑16b更從第2旋轉台架8遠離地迂回而與第1分支路徑16b交叉，故可容易實現下述的結構，亦即，可增長第2分支路徑16c之路徑長度，並且可容易達成與鄰接於第1旋轉台架7之第2旋轉台架8相連接的結構。
再者，藉由採用上述之引導管路16之第1分支路徑16b及第2分支路徑16c之結構，即使是將廻旋加速器(粒子加速器)和多數個照射裝置全部都設置於房屋之同一個樓層之情況下，亦能夠於預定之場地有效地設置廻旋加速器及多數個照射裝置。例如設為下述的結構，亦即，將從與廻旋加速器2之真空箱21連接之取出路徑16a分支之第1分支路徑16b及第2分支路徑16c配置於同一個樓層，又，第1分支路徑16b係連接於第1旋轉台架7，第2分支路徑16c係連接於第2旋轉台架8。此時，第2分支路徑16c係具有迂回交叉部16e，故可很容易確保第2分支路徑16c之路徑長度，再者，第2分支路徑16c係與第1分支路徑16b交叉，故可容易實現緊湊化。
(第7實施方式)
接著，參照第21圖～第23圖對本發明之第7實施方式之粒子束治療設備(加速粒子照射設備)1G進行說明。再者，關於本實施方式之粒子束治療設備1G，對於與第1～第6實施方式之粒子束治療設備1A～1F相同之要素及構件等都予以附加相同符號而省略其詳細說明。
本實施方式之房屋6G例如為鋼筋混凝土建造、鋼骨混凝土建造之建築物，係由混凝土製的放射線屏蔽壁來劃分各房間。又，房屋6G具備主建築物部68和副建築物部69。副建築物部69係由地下三個樓層及地上一個樓層之樓層結構所構成，各樓層係設置有冷卻裝置R3、電源室R4、職工室R5、放射性物質保管室R6、治療操作室R7等。
主建築物部68係由地下一個樓層及地上一個樓層之樓層結構所構成，於設置於地下一樓部分(最下層)之廻旋加速器室(加速器室)R25係設置有廻旋加速器(粒子加速器)2。於地上一樓部分係並列設置有台架室R26和固定照射室R27，台架室R26係設置有旋轉台架3，固定照射室R27係設置有固定照射裝置12。
台架室R26和固定照射室R27係隔著放射線屏蔽壁72而相鄰接。又，與台架室R26和固定照射室R27鄰接而形成有引導管路18所通過之連接通道19。引導管路18具有：取出路徑18a，其與廻旋加速器2之真空箱21連接而朝向水平方向延伸，並且朝向鉛垂方向上方彎曲大致90度而通過連接通道19內，於地上一樓部分朝向水平方向彎曲大致90度；及第1分支路徑18b和第2分支路徑18c，係從取出路徑分支成兩個方向而分別與旋轉台架3及固定型照射裝置12相連接。
在本實施方式之粒子束治療設備中，係將廻旋加速器和旋轉台架及固定型照射裝置分別設置於房屋之不同樓層，可因應場地面積盡量減少場地占有面積，其結果，可很容易於預定之場地有效地設置廻旋加速器和旋轉台架及固定型照射裝置。再者，廻旋加速器係設置於房屋之最下樓層，故可很容易增設旋轉台架等之照射裝置。又，在本實施方式中係可分開使用旋轉台架和固定型照射裝置，可有效地對患者適當地照射質子束。
以上，係基於該實施方式具體說明了本發明，但是，本發明不侷限於上述實施方式。在上述實施方式中係說明了設置多數個旋轉台架作為多數個照射裝置之方式、設置旋轉台架和固定照射裝置之方式，但亦可是具備多數個固定型照射裝置之方式。又，粒子加速器並不侷限於廻旋加速器，亦可是同步加速器或同步廻旋加速器。又，粒子束(加速粒子)不限於質子束，亦可是碳粒子束(重粒子束)等。
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G．．．粒子束治療設備(加速粒子照射設備)
2‧‧‧廻旋加速器(粒子加速器)
3、7、8‧‧‧旋轉台架(旋轉型照射裝置)
4、10、13、16、18‧‧‧引導管路
6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G‧‧‧建築物
10a‧‧‧取出路徑
10b、13b、16b、18b‧‧‧第1分支路徑
10c、13c、16c、18c‧‧‧第2分支路徑
12‧‧‧固定型照射裝置
12a‧‧‧固定型照射裝置之照射部
30‧‧‧旋轉部
32‧‧‧旋轉台架之照射部
P‧‧‧旋轉線軸
PL‧‧‧假想平面
r1×2‧‧‧旋轉台架之最大寬度
L1‧‧‧旋轉台架之旋轉軸線方向之長度
第1圖係本發明的第1實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第2圖係放大表示台架室的側剖視圖。
第3圖係表示本發明的實施方式的旋轉台架的立體圖。
第4圖係表示沿著旋轉軸線截斷本實施方式的旋轉台架的狀態的簡要剖視圖。
第5圖係表示房屋的地上一樓部分的粒子束治療設備的配置圖。
第6圖係表示沿著第5圖的VI-VI線截斷房屋的狀態的簡要剖視圖。
第7圖係表示沿著第5圖的VII-VII線截斷房屋的狀態的簡要剖視圖。
第8圖係表示房屋的地下一樓部分的粒子束治療設備的配置圖。
第9圖係本發明的第2實施方式的放射線治療設備的側剖視圖。
第10圖係從沿著旋轉台架的旋轉軸線的方向觀察第2實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第11圖係從與旋轉台架的旋轉軸線正交的方向觀察第2實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第12圖係本發明的第3實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第13圖係從沿著旋轉台架的旋轉軸線的方向觀察第3實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第14圖係從與旋轉台架的旋轉軸線正交的方向觀察第3實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第15圖係本發明的第4實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第16圖係表示沿著第15圖的XVI-XVI線截斷建築物的狀態的剖視圖。
第17圖係本發明的第5實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第18圖係本發明的第6電施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第19圖係表示沿著第18圖的XIX-XIX線截斷建築物的狀態的剖視圖。
第20圖係表示沿著第19圖的XX-XX線截斷建築物的狀態的剖視圖。
第21圖係本發明的第7實施方式的粒子束治療設備的側剖視圖。
第22圖係表示沿著第21圖的XXII-XXII線截斷建築物的狀態的剖視圖。
第23圖係表示沿第22圖的XXIII-XXIII線截斷建築物的狀態的剖視圖。
1A．．．粒子束治療設備(加速粒子照射設備)
2．．．廻旋加速器(粒子加速器)
3．．．旋轉台架(旋轉型照射裝置)
4．．．引導管路
6A．．．建築物
21．．．真空箱
22．．．離子源
61．．．主建築物部
62．．．副建築物部
86．．．天花板
92．．．開口
93．．．屏蔽構件
R1．．．廻旋加速器室(加速器室)
R2．．．台架室
R3．．．冷卻裝置室
R4．．．電源室
R5．．．放射性物質保管庫
R6．．．職工室
R7．．．治療操作室
R12．．．通道

Claims (8)

  1. 一種加速粒子照射設備，其設置於由多樓層之樓層結構所構成之建築物，其特徵在於，具備：粒子加速器、及旋轉台架、及引導管路，該粒子加速器，係生成前述加速粒子；該旋轉台架，具有：繞著旋轉軸線自由旋轉的旋轉部、以及配置於前述旋轉部，並且照射由前述粒子加速器所生成之加速粒子的照射部；該引導管路，將由前述粒子加速器所生成之前述加速粒子引導至前述旋轉台架，前述建築物，具有：由多樓層之樓層結構所構成之主建築物部、及由多樓層之樓層結構所構成並且與前述主建築物部鄰接的副建築物部，前述主建築物部，具有：設置前述粒子加速器的粒子加速器室、以及設置前述旋轉台架的台架室；前述台架室，設置於較上述粒子加速器室的更上側的樓層及更下側的樓層的至少其中一方，前述粒子加速器，僅設於前述粒子加速器室內，前述旋轉台架，僅設於前述台架室內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之加速粒子照射設備，其中，前述台架室設置於前述粒子加速器室的正上方。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之加速粒子照射設備，其中，前述旋轉台架設置於前述粒子加速器的正上方。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之加速粒子照射設備， 其中，前述台架室設置於鄰接於前述粒子加速器室。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之加速粒子照射設備，其中，前述粒子加速器室，僅設置於前述主建築物部，前述台架室，僅設置於前述主建築物部。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之加速粒子照射設備，其中，前述主建築物部的壁部較前述副建築物部的壁部更厚。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之加速粒子照射設備，其中，前副建築物部的樓層數較前述主建築物部的樓層數更多。
  8. 如申請專利範圍第1至7項其中任一項所述之加速粒子照射設備，其中，前述引導管路，配置於沿著鉛垂方向延伸的假想平面上。
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