WO2023058324A1 - 回転ガントリーの監視装置、回転ガントリーの監視方法および粒子線治療システム - Google Patents

回転ガントリーの監視装置、回転ガントリーの監視方法および粒子線治療システム Download PDF

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WO2023058324A1
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rotating gantry
spool
cables
particle beam
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PCT/JP2022/030843
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和仁 富田
康弘 湯口
新一 高真
真人 三澤
希代彦 北川
慶重 信岡
道孝 石渡
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東芝エネルギーシステムズ株式会社
東芝プラントシステム株式会社
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    • A61N5/1081Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H75/38Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material
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    • A61N2005/1092Details

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to rotating gantry monitoring techniques.
  • a rotating gantry treatment table in the particle beam therapy system, the patient can be irradiated with the particle beam while the patient is stationary, which reduces the burden on the patient compared to a fixed treatment table.
  • a rotating gantry incorporates many instruments that rotate with the rotating gantry. Therefore, many cables required for power supply, control and communication need to be connected between the rotating gantry and stationary external equipment. The rotating gantry winds or unwinds the cable on the spool with each rotation.
  • JP 2014-147451 A JP-A-10-330037 JP 2014-158971 A JP-A-2001-251748 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-67908
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a rotating gantry monitoring technology that can monitor the cable alignment status.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a particle beam therapy system according to a first embodiment;
  • FIG. 4 is a side view showing the spool of the rotating gantry of the first embodiment;
  • FIG. 4 is a rear view of the rotating gantry corresponding to the IV-IV section of FIG. 3;
  • FIG. 2 is a perspective view showing the arranging plate of the first embodiment;
  • FIG. 2 is a plan view showing the arranging wire and the arranging plate of the first embodiment;
  • FIG. 4 is a plan view showing the spool of the rotating gantry of the first embodiment;
  • FIG. 4 is a plan view showing the spool of the rotating gantry of the first embodiment;
  • FIG. 2 is a block diagram showing the system configuration of the monitoring device according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a flow chart showing a method for monitoring a rotating gantry according to the first embodiment
  • 4 is a flow chart showing a wiring arrangement method for the rotating gantry according to the first embodiment
  • the rear view of the rotating gantry of the second embodiment The top view which shows the collar ring provided with the limit switch of 2nd Embodiment.
  • the block diagram which shows the system configuration
  • the back view which shows the wiring unit of 4th Embodiment. 14 is a flow chart showing a method for arranging wires in a rotating gantry according to the fourth embodiment;
  • FIG. 21 is a rear view showing the wire arranging unit during cable winding according to the sixth embodiment;
  • FIG. 21 is a rear view showing the wire arranging unit when the cable is paid out according to the sixth embodiment;
  • FIG. 31 is a rear view showing the rotating gantry corresponding to the XXXI-XXXI section of FIG. 30;
  • FIG. 21 is a rear view showing the cover of the spool of the ninth embodiment;
  • FIG. 21 is a plan view showing a wire arranging device for a rotating gantry according to a fourteenth embodiment
  • FIG. 20 is a plan view showing a wire arranging device for a rotating gantry according to a fifteenth embodiment
  • FIG. 21 is a rear view showing a wire arranging device for a rotating gantry according to a sixteenth embodiment
  • a monitoring apparatus for a rotating gantry supports an irradiation nozzle that irradiates a particle beam and a transport unit that transports the particle beam to the irradiation nozzle, and supports a horizontal axis that is oriented in the horizontal direction.
  • a rotating gantry ; a plurality of cables having one end connected to the rotating gantry and the other end connected to a stationary device; and a monitoring unit for monitoring the condition of the plurality of cables on the spool.
  • Embodiments of the present invention provide a rotating gantry monitoring technique that can monitor the alignment status of cables.
  • FIG. 2, 3, and 6 to 8 will be described as the front side (front side) of the rotating gantry, and the right side as the back side (rear side) of the rotating gantry.
  • the vertical direction (vertical direction) orthogonal to this is the Y direction
  • the horizontal direction orthogonal to them is the X direction.
  • the X direction and the Y direction may be referred to as radial directions of the rotating gantry.
  • the direction of rotation around the axis along the outer peripheral surface of the rotating gantry may be referred to as the circumferential direction.
  • Reference numeral 1 in FIG. 1 is the particle beam therapy system of the first embodiment.
  • a beam of particle beams such as carbon ions is irradiated to a lesion tissue (cancer) of a patient as a subject for treatment.
  • cancer lesion tissue
  • Radiotherapy technology using the particle beam therapy system 1 is also called heavy particle beam cancer therapy technology.
  • carbon ions are pinpointed at cancer lesions (affected areas), and it is possible to minimize damage to normal cells while damaging cancer lesions.
  • Particle beams are defined as radiation heavier than electrons, and include proton beams, heavy particle beams, and the like.
  • Heavy ions are defined as heavier than helium atoms.
  • Cancer treatment using heavy ion beams has a higher ability to kill cancer lesions than conventional cancer treatments using X-rays, gamma rays, and proton beams. It has the characteristic that the radiation dose peaks at cancer lesions. Therefore, the number of times of irradiation and side effects can be reduced, and the treatment period can be shortened.
  • the particle beam therapy system 1 includes a beam generator 2, a circular accelerator 3, a beam transport line 4, and a rotating gantry 5.
  • the beam generator 2 has an ion source of carbon ions, which are charged particles, and generates a particle beam 7 (Fig. 2) from these carbon ions.
  • the circular accelerator 3 has a ring shape in plan view and accelerates the particle beam 7 generated by the beam generator 2 .
  • a beam transport line 4 transports the particle beam 7 accelerated by the circular accelerator 3 to the rotating gantry 5 .
  • a patient 8 ( FIG. 2 ) irradiated with a particle beam 7 is placed on the rotating gantry 5 .
  • a particle beam 7 of carbon ions generated by the beam generator 2 enters the circular accelerator 3 from the beam generator 2 .
  • This particle beam 7 is accelerated to approximately 70% of the speed of light while it circulates around the circular accelerator 3 approximately one million times.
  • This particle beam 7 is then guided to the rotating gantry 5 via the beam transport line 4 .
  • the beam generator 2, the circular accelerator 3 and the beam transport line 4 are equipped with a vacuum duct 6 (beam pipe) whose interior is evacuated. A particle beam 7 travels inside this vacuum duct 6 .
  • the beam generator 2 , the circular accelerator 3 , and the vacuum duct 6 of the beam transport line 4 are integrated to form a transport path for guiding the particle beam 7 to the rotating gantry 5 . That is, the vacuum duct 6 is a closed continuous space having a sufficient degree of vacuum to allow the particle beam 7 to pass through.
  • the rotating gantry 5 is a cylindrical device. This rotating gantry 5 is installed so that its cylindrical axis 9 is oriented horizontally. A rotating gantry 5 is rotatable around this horizontal axis 9 .
  • the rotating gantry 5 is supported by the building skeleton 10 that constitutes the treatment facility where the particle beam therapy system 1 is installed.
  • end rings 11 are fixed to the front and rear parts of the main body of the rotating gantry 5 .
  • a rotary drive unit 12 that supports the end rings 11 in a rotatable state and has a drive motor.
  • These rotary drive units 12 are supported by the frame 10 .
  • the driving force of the rotary drive unit 12 is applied to the rotating gantry 5 through the end ring 11 to rotate the rotating gantry 5 around the horizontal axis 9 .
  • the rotating gantry 5 is provided with a vacuum duct 6 extending from the beam transport line 4 (Fig. 1).
  • the vacuum duct 6 is first led inside the rotating gantry 5 along its horizontal axis 9 from the rear side.
  • the vacuum duct 6 once extends outward from the outer peripheral surface of the rotating gantry 5 and then extends inward of the rotating gantry 5 again.
  • the tip of this vacuum duct 6 extends to a position close to the patient 8 .
  • a predetermined rotating mechanism is provided in the vacuum duct 6 along the horizontal axis 9 of the rotating gantry 5 .
  • a portion of the vacuum duct 6 outside the rotating mechanism is stationary, and a portion inside the rotating mechanism rotates as the rotating gantry 5 rotates.
  • the rotating gantry 5 is also provided with an irradiation nozzle 13 that irradiates the patient 8 with the particle beam 7 and a transport section 14 that transports the particle beam 7 to the irradiation nozzle 13 . That is, the irradiation nozzle 13 and the transportation section 14 are supported by the rotating gantry 5 .
  • the transport section 14 includes a superconducting electromagnet 15 that generates a magnetic field that forms a path for transporting the particle beam 7 .
  • These superconducting electromagnets 15 are, for example, bending electromagnets that change the traveling direction of the particle beam 7 along the vacuum duct 6 or quadrupole electromagnets that control the convergence and divergence of the particle beam 7 .
  • the irradiation nozzle 13 is provided at the tip of the vacuum duct 6 and irradiates the patient 8 with the particle beam 7 guided by the transport section 14 .
  • This irradiation nozzle 13 is fixed to the inner peripheral surface of the rotating gantry 5 .
  • the particle beam 7 is emitted from the irradiation nozzle 13 in a direction perpendicular to the horizontal axis 9 .
  • a treatment space 16 for particle beam therapy is provided inside the rotating gantry 5 .
  • a patient 8 is placed on a treatment table 17 provided in this treatment space 16 .
  • the treatment table 17 is movable with the patient 8 placed thereon. By moving the treatment table 17, the patient 8 can be moved to the irradiation position of the particle beam 7 and aligned. Therefore, the particle beam 7 can be applied to an appropriate site such as a lesion tissue of the patient 8 .
  • the patient 8 is placed at the position of the horizontal axis 9, and by rotating the rotating gantry 5, the irradiation nozzle 13 can be rotated around the stationary patient 8.
  • the irradiation nozzle 13 can be rotated around the patient 8 (horizontal axis 9) clockwise (right) or counterclockwise (left) by 180 degrees in a rear view.
  • the particle beam 7 can be irradiated from any direction around the patient 8 .
  • the rotating gantry 5 is a device capable of changing the irradiation direction of the particle beam 7 guided by the beam transport line 4 to the patient 8 . Therefore, the affected area can be irradiated with the particle beam 7 from an appropriate direction with higher accuracy while reducing the burden on the patient 8 .
  • the particle beam 7 loses kinetic energy as it passes through the body of the patient 8, slows down, and receives a resistance that is almost inversely proportional to the square of the speed. When it reaches a certain speed, it stops suddenly. This stopping point of the particle beam 7 is called a Bragg peak, and high energy is emitted. By aligning this Bragg peak with the position of the lesion tissue (affected area) of the patient 8, the particle beam therapy system 1 can kill only the lesion tissue while suppressing damage to normal tissue.
  • a treatment space 16 provided inside the rotating gantry 5 is formed integrally with a treatment room 18 on the front side of the rotating gantry 5 .
  • the treatment table 17 is fixed to the floor 19 of the stationary treatment room 18 . In other words, even if the rotating gantry 5 and the irradiation nozzle 13 are rotated, the position of the treatment table 17 does not change.
  • a counterweight 20 is fixed on the outer peripheral surface of the rotating gantry 5 on the side opposite to the portion where the transport section 14 is provided. This counterweight 20 is provided to balance the rotating gantry 5 with the transport 14 as the center. That is, the weight of the counterweight 20 is set corresponding to the weight of the transport section 14 .
  • a weight pit 21 is provided below the rotating gantry 5 and is formed in a concave shape in the frame 10 so that the counterweight 20 can pass therethrough as the rotating gantry 5 rotates.
  • cables 22 are led to the rotating gantry 5 from the outside.
  • These cables 22 are, for example, power supply cables, signal lines, flexible hoses for coolant, etc., and are used to supply power to predetermined devices provided on the rotating gantry 5 and to transmit control signals.
  • These cables 22 include flexible hoses that supply coolant to the superconducting electromagnets 15 of the transport section 14 .
  • a spool 23 is provided at the rear of the rotating gantry 5 for winding or unwinding the cable 22 as the rotating gantry 5 rotates.
  • the axis of the spool 23 coincides with the horizontal axis 9 of the rotating gantry 5 .
  • a cable pit 24 is provided which is recessed in the frame 10 and allows the cable 22 hanging down from the spool 23 to be arranged.
  • the width dimension of the cable pit 24 in the X direction is set to be larger than the diameter of the spool 23 .
  • the spool 23 is provided so as to protrude rearward from the rear portion of the rotating gantry 5 .
  • the spool 23 is a portion having a cylindrical shape, and is formed so as to have a smaller diameter than the main body of the rotating gantry 5 .
  • the spool 23 includes a disk-shaped flange 25 , a plurality of disk-shaped flange rings 26 , and a plurality of recessed lanes 27 ( FIG. 7 ) for holding the cable 22 .
  • the flange 25 is provided at the rear end of the spool 23.
  • a plurality of collar rings 26 are arranged side by side in the axial direction (Z direction) between the flange 25 and the rotating gantry 5 . These collar rings 26 are formed to have a smaller diameter than the diameter of the flange 25 .
  • the rear flange ring 26 closest to the flange 25 is provided at a position separated from the flange 25 .
  • a plurality of lanes 27 (FIG. 7) are formed between each collar ring 26 .
  • each lane 27 accommodates a plurality of cables 22 .
  • one lane 27 accommodates two or three cables 22 .
  • four or more cables 22 may be accommodated in one lane 27 .
  • a plurality of cables 22 are arranged side by side in the axial direction (Z direction) of the spool 23 in accordance with the arrangement of the flange ring 26 and the lane 27. , are arranged side by side in the radial direction of the spool 23 (X direction and Y direction). Further, when the cable 22 hangs down from the spool 23, the plurality of cables 22 are arranged side by side in the axial direction (Z direction) of the spool 23 and arranged side by side in the horizontal direction (X direction) (Fig. 6).
  • each lane 27 may be different according to the number or thickness of the cables 22 to be accommodated. Also, a plurality of cables 22 of different types or thicknesses may be accommodated in one lane 27 .
  • a chamfered portion 29 (bevel) is formed by notching both corners of the peripheral surface 28 of each flange ring 26 . That is, a chamfered portion 29 is formed on the peripheral edge of the flange ring 26 . In this way, when the cable 22 is accommodated in the lane 27, the cable 22 is less likely to get caught on the collar ring 26, and the friction or tension on the cable 22 caused by being caught on the collar ring 26 can be reduced. Winding can be suppressed.
  • the chamfered portion 29 is an inclined surface having an inclination of about 45° with respect to the projecting direction of the flange ring 26 .
  • a part of the peripheral surface 28 of the flange ring 26 remains even when the chamfered portion 29 is provided.
  • the peripheral surface 28 at the tip of the collar ring 26 is left. In this way, even if the cable 22 is caught on the flange ring 26, the cable 22 can be prevented from being cut or worn.
  • each cable 22 is connected to a stationary device 30 with one end connected to the spool 23 of the rotating gantry 5 and the other end stationary.
  • the fixing device 30 is fixed to the skeleton 10, for example.
  • the plurality of cables 22 are composed of, for example, power lines for supplying power, signal lines for transmitting control signals, flexible hoses for supplying coolant, and the like.
  • the fixing device 30 is composed of, for example, a power supply, a terminal block, a coolant supply pump, and the like.
  • FIG. 4 is a rear view of the rotating gantry 5, the illustration of the main body of the rotating gantry 5, the rotation drive unit 12, the transportation unit 14, etc. is omitted for the sake of understanding.
  • One end of the cable 22 is introduced into the rotating gantry 5 via a penetrating portion 31 formed in the spool 23 .
  • the cable 22 is then connected to devices such as the superconducting electromagnet 15 (FIG. 2) provided on the rotating gantry 5 .
  • One end of the cable 22 is fixed to the penetrating portion 31 .
  • Each cable 22 is wound in the circumferential direction along the outer periphery of the spool 23 from the fixed through portion 31 .
  • a flexible hose is exemplified as the cable 22 and explained.
  • the flexible hose is hollow inside (FIG. 7) and is provided for supplying a coolant such as liquid helium or liquid nitrogen to the superconducting electromagnet 15 (FIG. 2).
  • This flexible hose is a pressure-resistant hose in which metal wires are woven to increase pressure resistance, and the coolant can be supplied at a predetermined pressure.
  • the plurality of cables 22 are divided into a first group G1 and a second group G2.
  • the first group G1 and the second group G2 may be divided according to the type of the cable 22, or may be divided according to the device to which the cable 22 is connected. Accordingly, a plurality of collar rings 26 around which the plurality of cables 22 of the first group G1 are wound and a plurality of collar rings 26 around which the plurality of cables 22 of the second group G2 are wound are provided.
  • the cables 22 of the first group G1 and the cables 22 of the second group G2 are wound in different directions around the spool 23.
  • the cables 22 of the first group G1 are wound around the spool 23 and the cables 22 of the second group G2 are let out from the spool 23 .
  • the rotating gantry 5 rotates clockwise, the cables 22 of the first group G1 are let out from the spool 23, and the cables 22 of the second group G2 are wound around the spool 23.
  • a wire alignment device 40 for the rotating gantry 5 is provided in the particle beam therapy system 1 of the first embodiment.
  • This wire arranging device 40 includes a plurality of wire arranging wires 41 and a plurality of wire arranging plates 42 .
  • the cable 22 passes between the arranging wires 41 and between the arranging plates 42 .
  • the wire arranging device 40 is provided for arranging the plurality of cables 22 and suppressing the cable 22 from being disorderly wound and suppressing wear of the cable 22 .
  • the arranging wires 41 and the arranging plates 42 are provided for arranging the cables 22 of the first group G1 and for arranging the cables 22 of the second group G2.
  • FIG. 4 only the wire arranging wires 41 and the wire arranging plate 42 of the first group G1 are illustrated, and the wire arranging wires 41 and the wire arranging plate 42 of the second group G2 are omitted for better understanding.
  • the arranging wires 41 and the arranging plates 42 of the first group G1 and the second group G2 have the same configuration, and are arranged symmetrically with respect to the rotating gantry 5. As shown in FIG. For example, when actually viewed from the back, it appears that the arranging wires 41 of the first group G1 and the second group G2 are crossed and stretched in an X shape.
  • a plurality of arranging wires 41 are provided in a state where they are stretched horizontally below the spool 23 and are stationary. These arranging wires 41 are provided to divide the plurality of cables 22 hanging down from the spool 23 . By doing so, it is possible to prevent the cable 22 from being randomly wound and to prevent the cable 22 from being worn. For example, since the arranging wire 41 bends, abrasion of the cable 22 can be suppressed.
  • Each arranging wire 41 is provided at a position corresponding to each collar ring 26 and arranged in the direction in which the collar rings 26 are arranged. In this way, a plurality of cables 22 aligned in the axial direction can be partitioned.
  • a plurality of arranging wires 41 are stretched in parallel with each other.
  • a cable 22 is arranged between each arranging wire 41 .
  • Arrangement of each arranging wire 41 is set according to the arrangement of the collar ring 26 . That is, the bundle of cables 22 arranged between the arranging wires 41 corresponds to the bundle of cables 22 accommodated in the lane 27 .
  • the cable 22 is partitioned along the arranging wire 41 .
  • contact between the cables 22 is suppressed, friction or tension on the cables 22 caused by the contact is reduced, swaying of the cables 22 is suppressed, and random winding is suppressed.
  • a wire mount 43 extending upward from the bottom surface of the cable pit 24 is fixed to the frame 10 in which the cable pit 24 is formed.
  • a pair of left and right wire mounts 43 are provided with respect to one arranging wire 41 so as to be spaced apart in the X direction.
  • One end and the other end of the arranging wire 41 are fixed to these wire mounts 43 .
  • the arranging wire 41 is stretched in a state inclined with respect to the horizontal direction. In this way, the wire arrangement wire 41 is brought into contact with the cable 22 that hangs down in the vertical direction, so that the resistance when the wire arrangement wire 41 rubs against the cable 22 can be reduced. As a result, it is possible to reduce the occurrence of abrasion or random winding of the cable 22 .
  • the arranging wire 41 is inclined so that the side where the cable 22 hangs down is higher and the other side is lower. In this way, the angle at which the cable 22 contacts the arranging wire 41 becomes small, the cable 22 comes to gently contact the arranging wire 41, and the arranging wire 41 rubs against the cable 22. resistance can be reduced.
  • the arranging wire 41 is provided at a position close to the collar ring 26 and extends tangentially to the periphery of the collar ring 26 .
  • the cable 22 can be guided by the arranging wire 41 at the portion where the cable 22 loses its hold by the flange ring 26 . Therefore, the cable 22 is prevented from being subjected to friction or tension more than expected, and random winding can be suppressed.
  • a plurality of wire arranging plates 42 are provided in parallel in a stationary state at a position close to the spool 23 . These wire arranging plates 42 are provided below the spool 23 to partition the plurality of cables 22 aligned in the axial direction (Z direction). In this way, the cables 22 are individually partitioned in the axial direction by the wire arranging plate 42, so that the disorderly wound state of the cables 22 can be suppressed.
  • Each arranging plate 42 is provided at a position corresponding to each flange ring 26 and arranged in the direction in which the flange rings 26 are arranged. In this way, a plurality of cables 22 aligned in the axial direction can be partitioned.
  • the plurality of wiring boards 42 are arranged parallel to each other. Cables 22 are arranged between the respective wiring plates 42 . Arrangement of each arranging plate 42 is set according to the arrangement of the flange ring 26 . That is, the bundle of cables 22 arranged between the arranging plates 42 corresponds to the bundle of cables 22 accommodated in the lane 27 . When winding or unwinding the cable 22 , the cable 22 is partitioned along the wiring board 42 . Therefore, unintended contact between the cables 22 is suppressed, and random winding is suppressed.
  • a specific range R over which the cable 22 hangs from the spool 23 is set in advance.
  • the cable 22 hangs down from the X-direction end of the spool 23 .
  • a predetermined range including this portion is set as the specific range R.
  • This specific range R is a range in which the cable 22 hangs down substantially vertically due to its own weight.
  • a plurality of arranging plates 42 are arranged in this specific range R. As shown in FIG.
  • each wiring board 42 is a plate-like member having a crescent shape when viewed from the rear.
  • the wire arranging plates 42 are connected by connecting members 44 while being separated from each other.
  • the connecting member 44 is, for example, a rod-shaped member extending in the axial direction (Z direction), and connects the line arranging plate 42 at one end side and the other end side of the specific range R (FIG. 4) in the axial direction (Z direction). are doing. In this way, the connecting member 44 restricts the movement range of the cable 22 in the horizontal direction (X direction). Disturb winding will not occur even if it swings between one end and the other end.
  • Each wiring plate 42 has a curved edge 45 curved along the peripheral edge of the collar ring 26 . These curved edges 45 are provided at a position closer to the collar ring 26 than the arranging wire 41 . In this manner, the cable 22 is guided by the rigid wiring board 42 at the position where the cable 22 enters and exits the lane 27 (FIG. 7) between the flange rings 26 . As a result, unintended contact between the cables 22 is suppressed, and swaying of the cables 22 is suppressed, thereby suppressing the occurrence of random winding.
  • a plate stand 46 extending upward from the bottom surface of the cable pit 24 is fixed to the frame 10 in which the cable pit 24 is formed.
  • a plurality of plate cradles 46 spaced apart in the X direction are provided. Connecting members 44 are fixed to these plate mounts 46 . Then, the wiring plate 42 is fixed to the connecting member 44 .
  • the arranging wires 41 are also provided so as to overlap the specific range R (FIG. 4) where the arranging plate 42 is provided. That is, in a plan view, the arranging plates 42 and the arranging wires 41 are alternately arranged in the axial direction (Z direction). For example, one cable 22 is arranged between one wiring board 42 and one wiring wire 41 . A plurality of cables 22 arranged in the axial direction are partitioned by the arranging plate 42 and the arranging wire 41 .
  • the wire arranging plate 42 is provided so as to overlap the range where the wire arranging wires 41 are provided, but other aspects may be adopted.
  • the range in which the wire arranging wires 41 are provided and the range in which the wire arranging plate 42 is provided may be different from each other.
  • a part of the cables 22 arranged in the axial direction may be partitioned by the arranging plate 42 and the other cables 22 may be partitioned by the arranging wire 41 .
  • the arranging wire 41 is provided so as to overlap the height position where the arranging plate 42 is provided, but other aspects may be adopted.
  • the height positions (positions in the Y direction) at which the arranging plate 42 and the arranging wires 41 are provided may be different from each other.
  • the wire arranging plate 42 may be provided at a position close to the collar ring 26, and the wire arranging wire 41 may be stretched at a lower position thereof.
  • the particle beam therapy system 1 of the first embodiment is provided with a monitoring device 50 for the rotating gantry 5 .
  • This monitoring device 50 is provided to monitor the wiring state of the cable 22 .
  • the monitoring device 50 of the rotating gantry 5 of the first embodiment has hardware resources such as a processor and memory, and the CPU executes various programs to realize information processing by software using the hardware resources. Including computers. Furthermore, the monitoring method of the first embodiment is implemented by causing a computer to execute various programs.
  • a monitoring device 50 of the first embodiment includes a laser sensor 51 , a relay 52 , an interlock section 53 and a main control section 54 .
  • the laser sensor 51 constitutes the monitoring section of the first embodiment that monitors the state of the cable 22 on the spool 23 .
  • the main control unit 54 is a computer that comprehensively controls the rotating gantry 5 and the particle beam therapy system 1.
  • the main controller 54 controls the rotation of the rotating gantry 5 and the irradiation of the particle beam 7 in the particle beam therapy system 1 .
  • a detection signal from the laser sensor 51 is input to the interlock section 53 via the relay 52 . Then, when the cable 22 in the spool 23 is in an abnormal state, a stop signal is input from the interlock section 53 to the main control section 54 to stop the operations of the rotating gantry 5 and the particle beam therapy system 1 .
  • the interlock section 53 stops driving the rotating gantry 5 when an abnormality in the cable 22 is detected based on the monitoring by the laser sensor 51 (monitoring section). By doing so, the driving of the rotating gantry 5 can be automatically stopped when there is an abnormality in which the cable 22 is in a disordered winding state.
  • the particle beam 7 can be irradiated only when the irradiation permission flag is set.
  • a state in which the interlock is released is a state in which the irradiation permission flag is set.
  • a state in which the interlock is activated is a state in which the irradiation permission flag is not set.
  • the laser sensor 51 is fixed to a plate stand 46 that supports the wiring plate 42 . That is, the laser sensor 51 is provided in a stationary state without being affected by the rotation of the rotating gantry 5 and the spool 23 .
  • two laser sensors 51 are provided to detect the irregular winding state of the cables 22 of the first group G1.
  • two laser sensors 51 are further provided to detect the irregular winding state of the cables 22 of the second group G2.
  • the monitoring device 50 of the first embodiment has a total of four laser sensors 51 .
  • five or more laser sensors 51 may be provided along the circumferential direction of the spool 23 .
  • Two laser sensors 51 (monitoring units) for detecting the irregular winding state of the cables 22 of the first group G1 are arranged corresponding to one end (left end) and the other end (right end) of the specific range R in the X direction. ing. These laser sensors 51 are provided at positions corresponding to the alignment plate 42 in the circumferential direction of the spool 23 . In this way, when the cable 22 is randomly wound at the wire regulating plate 42, the protrusion of the cable 22 can be detected at the initial stage of the random winding.
  • the laser sensor 51 is arranged at a position close to the rear part of the rotating gantry 5, that is, on the front end side of the spool 23 in a stationary state. Then, the laser sensor 51 emits a laser 55 rearward. Random winding of the cable 22 often occurs on the rear end side (flange 25 side) of the spool 23 , and in this case, the cable 22 protruding from the spool 23 can be prevented from interfering with the laser sensor 51 .
  • the laser sensor 51 is a reflective laser sensor 51.
  • one laser sensor 51 includes an irradiating portion that irradiates the laser 55 and a detecting portion (light receiving portion) that detects the laser 55 reflected by a predetermined object. Based on this reflected laser 55, the distance from the laser sensor 51 to the object can be detected. Based on this detected distance, it is possible to grasp whether or not random winding is occurring in the spool 23 .
  • the laser 55 emitted from the laser sensor 51 is reflected by the flange 25 and detected by the laser sensor 51 .
  • the detection distance of the laser sensor 51 may be set in advance to be less than or equal to the distance from the laser sensor 51 to the flange 25 . In this case, the detection distance is set to be slightly shorter than the distance from the laser sensor 51 to the flange 25, considering that the surface of the flange 25 has minute irregularities.
  • the laser 55 emitted from the laser sensor 51 is reflected by the cable 22 and detected by the laser sensor 51. That is, the laser sensor 51 detects the cable 22 protruding from the flange ring 26 based on the reflection of the laser 55 irradiated to the cable 22 . In this way, only the laser sensor 51 needs to be provided at one end of the spool 23 . In addition, it is possible to prevent the cable 22 protruding from the spool 23 due to random winding from colliding with the laser sensor 51 .
  • the laser sensor 51 irradiates a laser 55 in the axial direction (Z direction) along the periphery of the collar ring 26 to detect the cable 22 protruding from the collar ring 26 .
  • the projecting state of each cable 22 can be determined by at least one laser sensor 51, so the number of laser sensors 51 to be installed can be reduced. .
  • the laser sensor 51 is connected to the interlock section 53 via the relay 52.
  • the operating time of the relay 52 is set to a predetermined period.
  • the operating time of the relay 52 is set in the range of 20-200 milliseconds.
  • the relay 52 operates and the detection signal of the laser sensor 51 is input to the interlock section 53 .
  • the detection time by the laser sensor 51 is less than the operation time of the relay 52 , the relay 52 is not operated and the detection signal of the laser sensor 51 is not input to the interlock section 53 .
  • the interlock need not be activated. In other words, when the cable 22 operates normally, the interlock does not malfunction.
  • the monitoring method (monitoring process) of the rotating gantry 5 executed by the monitoring device 50 of the rotating gantry 5 will be described using the flowchart of FIG. In addition, the aforementioned drawings will be referred to as appropriate. This process is always executed while the rotating gantry 5 and the particle beam therapy system 1 are in operation. By repeating this process, the monitoring device 50 executes the monitoring method.
  • step S1 the laser sensor 51 monitors the state of the cable 22 on the spool 23 .
  • the rotating gantry 5 rotates, and the spool 23 winds up or feeds out the plurality of cables 22 along with this rotation.
  • the main control section 54 determines whether or not a stop signal has been input from the interlock section 53 . That is, it is determined whether or not an abnormality in the cable 22 has been detected.
  • NO in step S1 the process ends.
  • the process proceeds to step S2.
  • step S2 the main control unit 54 activates the interlock. Here, the irradiation of the particle beam 7 by the particle beam therapy system 1 is stopped.
  • the main control section 54 stops the rotating gantry 5. That is, the interlock unit 53 of the first embodiment drives the rotating gantry 5 via the main control unit 54 when an abnormality in the cable 22 is detected based on the monitoring by the laser sensor 51 (monitoring unit). stop.
  • the main control unit 54 issues an alarm. By issuing this alarm, the administrator can grasp the occurrence of an abnormality.
  • step S5 the main control unit 54 determines whether or not an operation to exclude an abnormality has been received.
  • the process returns to step S4.
  • an abnormality exclusion operation has been received (YES in step S5)
  • the process proceeds to step S6.
  • an administrator or a maintenance worker performs an operation of pressing a predetermined switch (abnormal exclusion operation) to stop the alarm. By this operation, the alarm is stopped, and an operation to rotate the rotating gantry 5 for maintenance can be performed.
  • step S6 the main control unit 54 executes standby processing to wait until maintenance work, which is work to exclude anomalies, is completed.
  • maintenance work which is work to exclude anomalies
  • the operator rotates the rotating gantry 5 to remove irregular winding of the cable 22, or the like.
  • the main control unit 54 determines whether or not the reset operation has been accepted. For example, an administrator or a maintenance worker performs an operation of pressing a reset switch (reset operation) when maintenance work is completed.
  • the process returns to step S6.
  • the reset operation has been received (YES in step S7), the process proceeds to step S8.
  • step S8 the main control section 54 determines whether a stop signal has been input from the interlock section 53 or not. That is, it is determined whether or not an abnormality in the cable 22 has been detected.
  • the process returns to step S3.
  • the process proceeds to step S9.
  • step S9 the main control unit 54 releases the interlock.
  • the irradiation of the particle beam 7 by the particle beam therapy system 1 can be restarted.
  • the laser sensor 51 can monitor the wiring state of the cable 22 .
  • the cable 22 For example, when a hollow flexible hose is used as the cable 22 to supply the coolant, if the flexible hose is twisted due to random winding, the supply of the coolant to the superconducting electromagnet 15 will be interrupted. Therefore, in the first embodiment, the irregular winding state can be grasped by the monitoring device 50 before the supply of the coolant is delayed, and countermeasures can be taken.
  • the main control unit 54 is a part of the configuration of the monitoring device 50, but other aspects are also possible.
  • the main controller 54 may not be included in the monitoring device 50 .
  • the interlock unit 53 performs various determinations or interlock control.
  • the reflective laser sensor 51 in which the irradiation section and the detection section (light receiving section) are integrated is used, but other modes may be used.
  • a transmissive laser sensor in which the irradiation section and the detection section are separated may be used.
  • the wiring arrangement device 40 is configured to include both the wiring arrangement wire 41 and the wire arrangement plate 42, but other aspects may be adopted.
  • the wire arranging device 40 may include either one of the wire arranging wires 41 and the wire arranging plate 42 . That is, the wire arranging device 40 may include only the wire arranging wires 41 and the arrangement of the wire arranging plate 42 may be omitted. Alternatively, the wire arranging device 40 may include only the wire arranging plate 42 and the wire arranging wire 41 may be omitted.
  • the wiring wire 41 or the wiring board 42 may be provided only in the portion (range) where the cable 22 protrudes from the spool 23 . Also, the cable arranging device 40 may group the cables 22 according to their diameters or group them according to the type of the cables 22 . Since flexible hoses and power lines bend differently, they should be grouped according to their type.
  • wire arranging wire 41 is easier than installation of the wire arranging plate 42, so that the construction period can be shortened and the cost can be reduced.
  • one end of the arranging wire 41 may be fixed to the bottom of the cable pit 24 .
  • the rotating gantry 5 can be downsized by using the superconducting electromagnet 15, but a hose for flowing the liquid helium used to cool the superconducting electromagnet 15 is also required. Therefore, not only does the number of cables 22 increase, but also the thickness and rigidity of the cables 22 differ for each type, increasing the difficulty of arranging the cables 22 .
  • the wire arranging wire 41 or the wire arranging plate 42 can be provided in an appropriate manner for each type of cable 22, which facilitates wire arranging.
  • step S11 the rotating gantry 5 that supports the irradiation nozzle 13 that irradiates the particle beam 7 and the transport unit 14 that transports the particle beam 7 to the irradiation nozzle 13 is rotated with the horizontal axis 9 facing the horizontal direction. rotate around the center.
  • a spool 23 provided on the rotating gantry 5 winds or unwinds a plurality of cables 22, one end of which is connected to the rotating gantry 5 and the other end of which is connected to a stationary fixing device 30. I do.
  • a plurality of arranging wires 41 horizontally suspended below the spool 23 and provided in a stationary state divide the plurality of cables 22 hanging down from the spool 23 .
  • This alignment method is always performed and repeated when the rotating gantry 5 is in operation.
  • the above steps are at least a part of the wiring method, and other steps may be included in the wiring method.
  • the wire arranging wire 41 of the wire arranging device 40 can suppress wear of the cable 22 while suppressing the disorderly winding state of the cable 22 .
  • the flexible hose is prevented from being randomly wound to prevent the supply of coolant to the superconducting electromagnet 15 from being delayed.
  • the wiring arrangement device 40 is configured to include both the wiring arrangement wire 41 and the wire arrangement plate 42, but other aspects may be adopted.
  • the wire arranging device 40 may include either one of the wire arranging wires 41 and the wire arranging plate 42 . That is, the wire arranging device 40 may include only the wire arranging wires 41 and the arrangement of the wire arranging plate 42 may be omitted. Alternatively, the wire arranging device 40 may include only the wire arranging plate 42 and the wire arranging wire 41 may be omitted.
  • the wiring wire 41 or the wiring board 42 may be provided only in the portion (range) where the cable 22 protrudes from the spool 23 . Also, the cable arranging device 40 may group the cables 22 according to their diameters or group them according to the type of the cables 22 . Since flexible hoses and power lines bend differently, they should be grouped according to their type.
  • wire arranging wire 41 is easier than installation of the wire arranging plate 42, so that the construction period can be shortened and the cost can be reduced.
  • one end of the arranging wire 41 may be fixed to the bottom of the cable pit 24 .
  • FIG. 12 to 14 (Second embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14.
  • FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • a monitoring device 50A for the rotating gantry 5 of the second embodiment includes a limit switch 56, an interlock section 53, and a main control section .
  • the limit switch 56 constitutes the monitoring section of the second embodiment that monitors the state of the cable 22 on the spool 23 .
  • the limit switch 56 is fixed to the board stand 46 that supports the wiring board 42 . That is, the limit switch 56 is provided in a stationary state without being affected by the rotation of the rotating gantry 5 and the spool 23 .
  • a limit switch 56 is provided corresponding to each lane 27 in order to detect the irregular winding state of the cable 22 .
  • a limit switch 56 is provided at the frontage of each lane 27 between the collar rings 26 . That is, the same number of limit switches 56 as the number of lanes 27 are provided.
  • the detection signal of the limit switch 56 is input to the interlock section 53. Then, when the cable 22 in the spool 23 is in an abnormal state, a stop signal is input from the interlock section 53 to the main control section 54 to stop the operations of the rotating gantry 5 and the particle beam therapy system 1 .
  • the limit switch 56 can monitor the wiring state of the cable 22 . In this way, the protruding state of the cable 22 is detected by the contact of the cable 22 with respect to the limit switch 56, so erroneous detection is less likely to occur. Also, the lane 27 from which the cable 22 protrudes can be accurately identified.
  • the monitoring device 50B of the rotating gantry 5 of the third embodiment includes a camera 57, an interlock section 53, and a main control section .
  • the camera 57 constitutes the monitoring section of the third embodiment that monitors the state of the cable 22 on the spool 23 .
  • a camera stand 58 extending upward is fixed to the frame 10 of the building.
  • a plurality of camera mounts 58 are provided spaced apart in the X direction.
  • a plurality of cameras 57 are fixed to these camera mounts 58 .
  • the camera 57 photographs the spool 23 from the side.
  • the camera 57 may photograph the spool 23 from above or below.
  • the spool 23 may be photographed from the rear side.
  • the image of the spool 23 captured by the camera 57 is input to the interlock section 53. Based on this image, the interlock unit 53 determines whether or not the cable 22 is randomly wound. When irregular winding occurs, a stop signal is input from the interlock section 53 to the main control section 54 to stop the operations of the rotating gantry 5 and the particle beam therapy system 1 .
  • the interlock unit 53 of the third embodiment has hardware resources such as a CPU, ROM, RAM, and HDD, and the CPU executes various programs to realize information processing by software using the hardware resources. consists of computers that
  • the interlock unit 53 includes a machine learning unit 59. That is, the interlock unit 53 includes a computer equipped with artificial intelligence (AI) that performs machine learning. Moreover, the machine learning unit 59 may include a deep learning unit that extracts a specific pattern from a plurality of patterns based on deep learning. The machine learning unit 59 is implemented by executing a program stored in the memory or HDD by the CPU.
  • AI artificial intelligence
  • machine learning is performed in advance using images on the spool 23 .
  • the images on the spool 23 used for learning may be images actually captured by the camera 57, or may be CG images generated using computer graphics (CG) by simulating images obtained by the camera 57. . Also, images obtained by the camera 57 may be edited manually or automatically to generate a wide variety of learning images.
  • a machine learning unit 59 is constructed as a discriminator capable of determining . During actual treatment in which the rotating gantry 5 is operated, an image for determination captured by the camera 57 is input to the machine learning unit 59 to determine whether or not irregular winding occurs.
  • analysis technology based on artificial intelligence learning can be used for analysis using a computer in the third embodiment.
  • a learning model generated by machine learning using a neural network a learning model generated by other machine learning, a deep learning algorithm, a mathematical algorithm such as regression analysis can be used.
  • forms of machine learning include forms such as clustering and deep learning.
  • the interlock unit 53 may be composed of, for example, one computer equipped with a neural network, or may be composed of multiple computers equipped with a neural network.
  • a neural network is a mathematical model that expresses the characteristics of brain functions through computer simulation. For example, we present a model in which artificial neurons (nodes), which form a network through synaptic connections, change the strength of synaptic connections through learning and acquire problem-solving ability. Furthermore, neural networks acquire problem-solving ability through deep learning.
  • a neural network is provided with an intermediate layer having 6 layers. Each layer of this intermediate layer consists of 300 units.
  • the multi-layered neural network can set an arbitrary number of intermediate layers, an arbitrary number of units, an arbitrary learning rate, an arbitrary number of times of learning, and an arbitrary activation function on the user interface.
  • deep reinforcement learning in which a reward function is set for various information items to be learned and the information item with the highest value is extracted based on the reward function, may be used for the neural network.
  • CNN Convolution Neural Network
  • the intermediate layer is composed of a convolutional layer and a pooling layer.
  • the convolutional layer obtains the feature map by filtering nearby nodes in the previous layer.
  • the pooling layer further reduces the feature map output from the convolution layer to obtain a new feature map.
  • by obtaining the maximum value of the pixels included in the region of interest in the feature map it is possible to absorb some deviation in the position of the feature amount.
  • the convolution layer extracts the local features of the image, and the pooling layer performs the process of putting together the local features. These processes reduce the image while maintaining the features of the input image.
  • CNN can significantly compress (abstract) the amount of information in an image. Then, using the abstracted image stored in the neural network, it is possible to recognize the input image and classify the image.
  • Deep learning includes various techniques such as autoencoders, RNN (Recurrent Neural Network), LSTM (Long Short-Term Memory), and GAN (Generative Adversarial Network). These methods may be applied to the deep learning of the third embodiment.
  • RNN Recurrent Neural Network
  • LSTM Long Short-Term Memory
  • GAN Geneative Adversarial Network
  • the camera 57 can monitor the wiring state of the cable 22 . In this way, the state of the spool 23 can be acquired as an image, making it easier to grasp whether or not irregular winding has occurred.
  • the administrator can ascertain whether or not the cable 22 is randomly wound. Then, the administrator may press the emergency stop button to stop the operations of the rotating gantry 5 and the particle beam therapy system 1 .
  • FIG. 17 (Fourth embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 17 to 20.
  • FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • a wire arranging device 60 for the rotating gantry 5 is provided in the particle beam therapy system 1 of the fourth embodiment.
  • This wire arranging device 60 includes a wire arranging unit 61 .
  • a plurality of cables 22 pass through this wiring unit 61 .
  • the wire arranging device 60 is provided for arranging the plurality of cables 22 and suppressing abrasion of the cables 22 while suppressing the disorderly wound state of the cables 22 .
  • the wire arrangement units 61 are provided for arranging the cables 22 of the first group G1 and for arranging the cables 22 of the second group G2.
  • FIG. 17 only the wire arranging unit 61 of the first group G1 is illustrated, and the illustration of the wire arranging unit 61 of the second group G2 is omitted in order to facilitate understanding.
  • the wire arranging units 61 of the first group G1 and the second group G2 have the same configuration, and are arranged symmetrically with respect to the rotating gantry 5. As shown in FIG.
  • the width dimension of the wire arranging unit 61 is exaggerated to aid understanding. However, the actual wire arranging unit 61 is a smaller device than that shown in FIG.
  • the wiring unit 61 may have a width dimension through which at least a plurality of cables 22 can pass. The width dimension of the wiring unit 61 is appropriately set according to the thickness and number of the cables 22 passing therethrough.
  • a unit stand 62 extending upward from the bottom surface of the cable pit 24 is fixed to the frame 10 in which the cable pit 24 is formed.
  • a pair of left and right unit mounts 62 are provided with respect to one wire arranging unit 61, which are spaced apart in the X direction.
  • the wire arranging unit 61 is supported in the vicinity of the upper ends of these unit mounts 62 .
  • the connecting portion 63 ( FIG. 18 ) of the wire arranging unit 61 is fixed to the unit stand 62 . That is, the wire arranging unit 61 is provided in a stationary state at a position close to the spool 23 .
  • the wire arranging unit 61 is provided in a state inclined with respect to the horizontal direction.
  • one connecting portion 63 of the wire arranging unit 61 is fixed to the unit stand 62 so as to be higher than the other connecting portion 63 .
  • the wire arranging unit 61 is provided on the outer peripheral surface of the spool 23 from a position where the cable 22 hangs down to a position directly below the center of the spool 23 .
  • the wire arranging unit 61 is inclined so that the end closer to the position directly below the center of the spool 23 is lower than the opposite end.
  • the wire arranging unit 61 has a plurality of rotating bodies 64 and a frame 65.
  • the rotating body 64 is a cylindrical member. These rotating bodies 64 constitute guide wheels for guiding the cable 22 .
  • These rotating bodies 64 are rotatably supported with respect to the frame 65 . In other words, these rotating bodies 64 are members that partition the plurality of cables 22 , contact the cables 22 on their outer peripheral surfaces, and rotate according to the movement of the cables 22 .
  • the rotating body 64 partitions the multiple cables 22 arranged in the radial direction and the axial direction of the rotating gantry 5 .
  • the cable 22 is partitioned in the radial direction and the axial direction of the rotating gantry 5, so that the irregular winding state can be sufficiently suppressed.
  • the rotating body 64 may be configured to partition the plurality of cables 22 arranged in at least one of the radial direction and the axial direction of the rotating gantry 5 .
  • the frame 65 is a lattice-shaped member.
  • the frame 65 is provided with a plurality of rod-shaped shafts 66 and 67 that rotatably support the rotor 64 .
  • the frame 65 includes a plurality of shaft portions 66 extending in the axial direction (Z direction) of the rotating gantry 5 and arranged in the radial direction (X direction), A plurality of shaft portions 67 arranged in the (Z direction) are provided.
  • a plurality of grids 68 are formed by crossing these shafts 66 and 67 at right angles.
  • Cables 22 are individually passed through each square 68 .
  • One cable 22 is passed through one square 68 .
  • a rotating body 64 is rotatably supported by shaft portions 66 and 67 corresponding to the four sides of the grid 68, respectively.
  • Four rotating bodies 64 can come into contact with the outer peripheral surface of one cable 22 .
  • the plurality of cables 22 can be separated by the grids 68, and the cables 22 can be slid by the rotating body 64.
  • the cables 22 are partitioned and unintended contact between the cables 22 is suppressed, it is possible to sufficiently suppress irregular winding.
  • the wire arranging unit 61 has a frame 65 (shaft portions 66 and 67) that rotatably supports the rotating body 64 that partitions the cables 22 in the radial direction (X direction) of the rotating gantry 5.
  • the plurality of cables 22 can be radially divided by the frame 65, and the disordered winding state can be sufficiently suppressed while the cables 22 are slid by the rotor 64.
  • a specific range R over which the cable 22 hangs from the spool 23 is set in advance.
  • the cable 22 hangs down from the X-direction end of the spool 23 .
  • a predetermined range including this portion is set as the specific range R.
  • This specific range R is a range in which the cable 22 hangs down substantially vertically due to its own weight.
  • the wire arranging unit 61 is arranged in this specific range R. As shown in FIG.
  • the cable 22 hanging from the spool 23 passes vertically between the rotors 64 arranged in the direction (X direction and Z direction) intersecting the direction in which the cable 22 extends. By doing so, the plurality of cables 22 hanging down from the spool 23 can be partitioned.
  • the frame 65 is provided in a state inclined with respect to the horizontal direction. Further, in the rear view, the height positions at which the respective rotating bodies 64 are provided are different. That is, the height positions at which the plurality of rotating bodies 64 that partition the plurality of cables 22 arranged in the radial direction of the rotating gantry 5 are provided are different. In this way, the cable 22 smoothly passes through the wire arrangement unit 61 while contacting the rotor 64 .
  • step S21 the rotating gantry 5 that supports the irradiation nozzle 13 that irradiates the particle beam 7 and the transport unit 14 that transports the particle beam 7 to the irradiation nozzle 13 is rotated with the horizontal axis 9 facing the horizontal direction. rotate around the center.
  • a spool 23 provided on the rotating gantry 5 winds or unwinds a plurality of cables 22, one end of which is connected to the rotating gantry 5 and the other end of which is connected to a stationary fixing device 30. I do.
  • the wire arranging unit 61 which is provided stationary at a position close to the spool 23 and has a plurality of rotatable rotating bodies 64 having a cylindrical shape whose outer peripheral surface is in contact with the cable 22, Partition the cable 22 .
  • This alignment method is always performed and repeated when the rotating gantry 5 is in operation.
  • the above steps are at least a part of the wiring method, and other steps may be included in the wiring method.
  • the wire arranging device 60 can suppress wear of the cable 22 while suppressing the disorderly winding state of the cable 22 .
  • the flexible hose is prevented from being randomly wound to prevent the supply of coolant to the superconducting electromagnet 15 from being delayed.
  • the wire arranging unit 61 is inclined so that the end closer to the position directly below the center of the spool 23 is lower than the opposite end.
  • the wire arranging unit 61 may be inclined such that the end closer to the position directly below the center of the spool 23 is higher than the opposite end.
  • FIG. 21 to 23 Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 21 to 23.
  • FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • the wire arranging device 60A of the fifth embodiment includes upper and lower two tiered wire arranging units 61A and 61B.
  • a connection portion 63 of each of the wire arranging units 61A and 61B is fixed to a unit stand 62.
  • both the wire arranging units 61A and 61B are provided in a stationary state at a position close to the spool 23.
  • the inclinations of both the wire arranging units 61A and 61B are the same.
  • the frames 65A and 65B constituting the wire arranging units 61A and 61B are stacked in the direction in which the cable 22 extends. are provided.
  • the spacing width between these frames 65A and 65B is appropriately set according to the type, thickness, and hardness (rigidity) of the cable 22 .
  • the distance between the frames 65A and 65B is set to be large so that the cable 22 is not greatly bent at the wiring units 61A and 61B.
  • a lower frame 65B is provided directly below the upper frame 65A. Note that the lower frame 65B may be horizontally displaced from the position directly below the upper frame 65A. For example, the lower frame 65B may be arranged in the direction in which the cable 22 bends.
  • the upper frame 65A is provided with a plurality of shafts 66 extending in the axial direction (Z direction) and arranged in the radial direction (X direction). A rotating body 64A is rotatably supported by these shaft portions 66 .
  • the lower frame 65B is provided with a plurality of shaft portions 67 extending in the radial direction (X direction) and aligned in the axial direction (Z direction). A rotating body 64B is rotatably supported by these shaft portions 67 .
  • the shaft portions 66 and 67 are arranged in a grid pattern in plan view.
  • Rotors 64A and 64B supported by shaft portions 66 and 67 partition the cable 22 in the axial direction and the radial direction.
  • Four rotors 64A and 64B can come into contact with the outer peripheral surface of one cable 22 .
  • one upper frame 65A is provided with a rotating body 64A that partitions the cable 22 in the radial direction (X direction) of the rotating gantry 5, and the other lower frame 65B is provided with a rotary body 64A that divides the cable 22 in the axial direction of the rotating gantry 5.
  • a rotating body 64B is provided to partition the cable 22 in the (Z direction).
  • the cables 22 are not abruptly bent at the portions guided by the wire arrangement units 61A and 61B, and abrasion of the cables 22 can be suppressed. can be done.
  • two upper and lower stages of wire arrangement units 61A and 61B are provided, but other aspects are also possible. For example, three or more stages of wire arranging units may be stacked and arranged.
  • the inclinations of the upper and lower line arranging units 61A and 61B are the same, but other aspects are also possible.
  • the inclinations of the upper and lower wire arranging units 61A and 61B may be different.
  • the upper and lower wire arranging units 61A and 61B may be inclined so as to intersect the extending direction of the cable 22 at right angles.
  • FIG. 24 to 25 Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 24 to 25.
  • FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • the wire arranging device 60B of the sixth embodiment includes upper and lower two tiered wire arranging units 61A and 61B.
  • the upper wire arranging unit 61A is fixed to the unit stand 62.
  • the lower wire arranging unit 61B is supported so as to be movable with respect to the unit stand 62 .
  • the layout of the rotors 64A and 64B is the same as in the fifth embodiment described above (see FIGS. 22 and 23, for example).
  • the connecting portion 63 of the upper frame 65A is fixed to the unit stand 62, while the connecting portion 63 of the lower frame 65B is supported through a slit hole 69 formed in the unit stand 62.
  • the slit hole 69 serves as a guide portion that extends laterally and guides the lower frame 65B laterally.
  • the slit hole 69 is provided in a state inclined with respect to the horizontal direction. This inclination is the same as that of the wire arranging units 61A and 61B. For example, when no load is applied to the lower frame 65B, the lower frame 65B is moved obliquely downward (to the left in FIG. 24) by its own weight.
  • the upper frame 65A is fixed and the lower frame 65B is movable. Therefore, the positional relationship between the two-stage frames 65A and 65B is adjusted with respect to the direction in which the cable 22 extends, and the respective frames 65A and 65B are moved to appropriate positions with respect to the cable 22 . Then, the cable 22 passes between the rotating bodies 64A and 64B (FIGS. 22 and 23) at an appropriate angle.
  • the lower frame 65B is movable in a direction crossing the direction in which the cable 22 extends. By doing so, the frame 65B moves in accordance with the movement of the cable 22, and no load is applied to the cable 22 at the wire arrangement units 61A and 61B.
  • the upper frame 65A is fixed and the lower frame 65B is movable, but other modes are also possible.
  • the lower frame 65B may be fixed and the upper frame 65A may be movable.
  • both the upper and lower frames 65A and 65B may be movable.
  • the unit stand 62 is provided with the slit hole 69, but other aspects may be used.
  • a rail (projection) for moving the lower frame 65B may be provided on the unit stand 62 .
  • FIGS. 26 and 27 Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 26 and 27.
  • FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • a wire arranging device 60C of the seventh embodiment includes a one-stage wire arranging unit 61C.
  • the arrangement of the wire arranging unit 61C with respect to the spool 23 is the same as that of the above-described fourth embodiment (see FIG. 17, for example).
  • a frame 65C of the wire arranging unit 61C is provided with a plurality of shaft portions 66 extending in the axial direction (Z direction) and arranged in the radial direction (X direction).
  • a rotating body 64C is rotatably supported by these shaft portions 66 .
  • the rotating body 64C has a recess 70 formed on its outer peripheral surface with which the cable 22 contacts.
  • these rotating bodies 64C constitute saddle-type guide wheels for guiding the cable 22.
  • one rotating body 64C has a shape in which truncated cone tips are attached to both ends of a central columnar portion. At least two rotating bodies 64C can hold one cable 22 so as to sandwich it from the radial direction (X direction).
  • the recess 70 is formed on the outer peripheral surface of the rotating body 64C, it is possible to prevent the cable 22 from deviating from the position in contact with the rotating body 64C. For example, since a portion of the outer circumference of the cable 22 is loosely fitted in the recessed portion 70 of the rotating body 64C, the cable 22 does not shift laterally (in the direction in which the shaft portion 66 extends).
  • FIG. 28 to 29 An eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 28 to 29.
  • FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • the wire arranging device 60D of the eighth embodiment includes a one-stage wire arranging unit 61D.
  • the wire arranging unit 61D is fixed to the unit stand 62. As shown in FIG. 28, the wire arranging device 60D of the eighth embodiment includes a one-stage wire arranging unit 61D.
  • the wire arranging unit 61D is fixed to the unit stand 62. As shown in FIG. 28
  • the wiring unit 61D is horizontally displaced from the specific range R where the cable 22 hangs down from the spool 23 .
  • the wire arranging unit 61D is arranged to be displaced away from the spool 23 in the radial direction (X direction). In other words, the wire arranging unit 61D is displaced away from the fixing device 30 .
  • the frame 65D of the wire arranging unit 61D is provided with a plurality of shaft portions 66 extending in the axial direction (Z direction) and arranged in the radial direction (X direction).
  • a rotating body 64C is rotatably supported by these shaft portions 66 .
  • the rotor 64C has a recess 70 (FIG. 27) with which the cable 22 comes into contact on its outer peripheral surface.
  • These rotating bodies 64C are saddle-type guide wheels.
  • the frame 65D of the wiring unit 61D is horizontally displaced from the specific range R, so that the cable 22 is wound on the spool 23 obliquely from below. . Also, the cable 22 is let out obliquely downward from the spool 23 . The cable 22 always comes into contact with each rotor 64C from one direction.
  • the cable 22 hanging from the spool 23 passes vertically between the rotating bodies 64C arranged in a direction intersecting the direction in which the cable 22 extends, and is wound or unwound. Also, the cable 22 comes into contact with the rotor 64C from one direction. In this way, the cable 22 contacts one surface of the rotating body 64C in both winding and unwinding, so the number of rotating bodies 64C to be installed can be reduced. In other words, in order to guide one cable 22, only one rotor 64C needs to be provided. Therefore, the configuration of the wire arranging unit 61D can be simplified and made compact.
  • the cable 22 extends from the spool 23 to the fixing device 30 via the wiring unit 61D.
  • the wire arranging unit 61D is displaced away from the fixing device 30, the cable 22 goes around and extends from the spool 23 to the fixing device 30.
  • the cable 22 arranged in the cable pit 24 is moved to an upper position, in other words, is lifted, and as a result, the depth dimension of the cable pit 24 can be set shallow. .
  • the amount of displacement (distance) when the wiring unit 61D is displaced in the horizontal direction from the specific range R is appropriately set according to the mode of the cable 22. It is appropriately set according to the type, thickness, and hardness (rigidity) of the cable 22 . For example, it is set based on the curvature when the cable 22 bends while hanging down from the spool 23 so that the cable 22 does not ride on the wire arranging unit 61D in a buckling manner. Also, the wiring may be arranged by a plurality of different wire arrangement units 61D depending on the type of the cable 22. FIG. In that case, the amount of displacement (distance) of each wire arranging unit 61D may be set to a different value according to the type of cable 22. FIG.
  • FIG. 30 to 33 Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIGS. 30 to 33.
  • FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.
  • a coolant supply device 80 for the rotating gantry 5 is provided in the particle beam therapy system 1 of the ninth embodiment.
  • This coolant supply device 80 comprises at least a cable 22 .
  • the cable 22 of the coolant supply device 80 is provided to supply the coolant via the spool 23 to the superconducting electromagnet 15 of the transport section 14 provided on the rotating gantry 5 .
  • one cable 22 is formed by bundling a plurality of flexible hoses 81 to form a circular cross-sectional view.
  • a protective tape 82 is helically wound around the outer periphery of the bundle.
  • One cable 22 is formed by the flexible hose 81 and the protective tape 82 covering the surface.
  • a single cable 22 may be formed by bundling a plurality of flexible hoses 81 and housing them in a single large-diameter tube (not shown).
  • the flexible hose 81 has a hollow interior (FIG. 33) and is provided to supply a coolant such as liquid helium or liquid nitrogen to the superconducting electromagnet 15 (FIG. 2).
  • the flexible hose 81 is a pressure-resistant hose in which metal wires are woven to increase pressure resistance, and the coolant can be supplied at a predetermined pressure.
  • a plurality of flexible hoses 81 bundled as one cable 22 should have the same type, thickness, and hardness (rigidity). In this way, the bending degree of the flexible hose 81 bundled as one cable 22 can be made uniform, and it becomes easier to wind around the spool 23 . It should be noted that the types, thicknesses, and hardnesses of a plurality of flexible hoses 81 bundled as one cable 22 may be varied.
  • the plurality of cables 22 are divided into a first group G1 and a second group G2.
  • the first group G1 and the second group G2 may be divided according to the type of the cable 22, or may be divided according to the device to which the cable 22 is connected. Accordingly, a plurality of collar rings 26 around which the plurality of cables 22 of the first group G1 are wound and a plurality of collar rings 26 around which the plurality of cables 22 of the second group G2 are wound are provided.
  • the cables 22 of the first group G1 and the cables 22 of the second group G2 are wound in different directions around the spool 23.
  • the cables 22 of the first group G1 are wound around the spool 23 and the cables 22 of the second group G2 are let out from the spool 23 .
  • the rotating gantry 5 rotates clockwise, the cables 22 of the first group G1 are let out from the spool 23, and the cables 22 of the second group G2 are wound around the spool 23.
  • FIG. 31 only the cables 22 of the first group G1 are shown, and the cables 22 of the second group G2 are omitted in order to facilitate understanding.
  • the cables 22 of the first group G1 and the cables 22 of the second group G2 hanging down from the spool 23 appear to intersect at the cable pit 24 .
  • the coolant supply device 80 further includes a connector portion 32, a penetrating portion 33, and a cover . At least a part of the rotating gantry 5, the spool 23, and the flange ring 26 may be included in the configuration of the coolant supply device 80.
  • the connector part 32 is provided corresponding to the lane 27 (FIG. 33) that holds the cable 22 on the spool 23 and protrudes in the radial direction of the spool 23 .
  • one connector portion 32 is provided corresponding to a plurality of lanes 27 in the first group G1.
  • the connector portion 32 is, for example, a plate member or a block that radially protrudes from the outer peripheral surface of the spool 23 .
  • the through portion 33 is a through hole formed in the connector portion 32, and is a portion that penetrates the spool 23 in the circumferential direction and allows the cable 22 to pass from the outside to the inside of the spool 23.
  • a through window 36 is formed in a portion of the spool 23 corresponding to the through portion 33 .
  • the cable 22 is introduced into the rotating gantry 5 via the penetration portion 33 and the penetration window 36 .
  • the cable 22 is then connected to devices such as the superconducting electromagnet 15 (FIG. 2) provided on the rotating gantry 5 .
  • the cable 22 is fixed to the through portion 33 .
  • Each cable 22 is wound in the circumferential direction along the outer circumference (lane 27) of the spool 23 from the portion of the through portion 33 that is fixed.
  • the cover 34 extends from the lane 27 to the tip of the connector portion 32 .
  • This cover 34 is a member having an inclined surface 35 that is inclined with respect to the outer peripheral surface of the spool 23 .
  • the cover 34 covers the through window 36 of the spool 23 .
  • the cable 22 can be gently wound from the lane 27 to the tip of the connector portion 32, so that the cable 22 can be prevented from buckling.
  • "buckling of the cable 22" indicates that the inside of the cable 22 is crushed or that the cable 22 is greatly bent to such an extent that the function is impaired.
  • the cable 22 is not greatly bent at the penetrating portion 33, and the function of supplying the coolant to the superconducting electromagnet 15 can be prevented from deteriorating.
  • twisting of the cable 22 generated inside the spool 23 can be prevented from being transmitted to the cable 22 outside the spool 23. Therefore, twisting of the cable 22 wound around the spool 23 can be prevented.
  • the connector part 32 when the cable 22 is replaced, replacement maintenance can be performed separately inside the spool 23 (inside the connector part 32) and outside (outside the connector part 32).
  • a connection part is provided in the connector part 32, one cable 22 can be detachably attached to the connection part, and maintenance of the cable 22 is performed separately inside and outside the spool 23. - ⁇ In this way, the load of maintenance work is reduced.
  • a plurality of flexible hoses 81 are bundled to form one cable 22, but other modes may be used.
  • a single cable 22 may be formed by bundling a plurality of power lines or a plurality of signal lines.
  • the flexible hose 81, the power line, and the signal line may be mixed and bundled to form one cable 22.
  • the cable 22A of the tenth embodiment has a belt shape (flat plate shape) formed by integrating a plurality of flexible hoses 81 in parallel.
  • one cable 22A is formed by flattening a plurality of flexible hoses 81 and forming an oval shape in a cross-sectional view.
  • nine flexible hoses 81 are arranged in a straight line in a cross-sectional view, and a protective tape 82 is spirally wound around the outer periphery of the arrangement.
  • One cable 22 is formed by the flexible hose 81 and the protective tape 82 covering the surface.
  • a plurality of flexible hoses 81 may be arranged and accommodated in one tube (not shown) to form one cable 22 .
  • the spool 23 is provided with at least two collar rings 26A, and a recessed lane 27A having a frontage dimension larger than the width dimension of the cable 22 is formed between these collar rings 26A.
  • a plurality of cables 22A are held in a state of being stacked in the radial direction of the spool 23 with respect to one lane 27A. That is, the spool 23 can be wound or unwound while the cables 22A are radially stacked. In this way, a plurality of cables 22A can be wound around the spool 23 without causing random winding.
  • the flexible hose 81 is prevented from being twisted by irregular winding, and the supply of the coolant to the superconducting electromagnet 15 (FIG. 2) is not delayed. can be done. Further, by flatly bundling the cable 22A, the number of collar rings 26A provided on the spool 23 can be reduced.
  • the cable 22B of the eleventh embodiment has a band shape (flat plate shape) formed by integrating a plurality of flexible hoses 81 in parallel. Furthermore, the cable 22B includes a band-shaped reinforcing member 83 .
  • nine flexible hoses 81 are arranged along one reinforcing member 83, and a protective tape 82 is helically wound around the outer periphery of the arrangement.
  • the plurality of flexible hoses 81 are integrated together with the reinforcing member 83 by the protective tape 82 .
  • the flexible hose 81, reinforcing member 83 and protective tape 82 form one cable 22B.
  • the reinforcing member 83 is provided on the outer peripheral side of the wound cable 22B when the belt-shaped cable 22B is wound around the spool 23 . This makes it easier to stack the cable 22B in the radial direction of the spool 23 .
  • the reinforcing member 83 makes it difficult for the cable 22B to twist, and the twisting of the flexible hose 81 can be suppressed. Further, when manufacturing the cable 22B, the flexible hoses 81 can be easily arranged in a straight line in a cross-sectional view, which facilitates manufacturing.
  • the flange ring 26B of the twelfth embodiment has a semicircular peripheral edge in a cross-sectional view. That is, the curved surface 84 is formed by curving the peripheral surface of each collar ring 26B. This curved surface 84 constitutes the chamfered portion of the twelfth embodiment. It should be noted that both corners of the peripheral surface of the flange ring 26B may be curved to form so-called R-chamfered chamfered portions.
  • the peripheral surface of the flange ring 26B is a curved surface 84, when the cable 22 is housed in the lane 27, the cable 22 is less likely to be caught by the flange ring 26B. Friction or tension on the cable 22 caused by the catching of the cable 22 can be reduced, and random winding can be suppressed. Even if the cable 22 is caught on the flange ring 26B, it is possible to prevent the cable 22 from being cut or worn.
  • the flange ring 26C of the thirteenth embodiment has a chamfered portion 86 formed by notching one corner of the peripheral surface 85 thereof. That is, the chamfered portion 86 is formed only on one side of each flange ring 26C.
  • the chamfered portion 86 is an inclined surface having an inclination of about 30° with respect to the projecting direction of the collar ring 26C.
  • one flange ring 26C has a surface on which a chamfered portion 86 is formed facing the lane 27, and the other flange ring 26C has a chamfered portion 86. is facing toward lane 27.
  • the frontage dimension D1 of the lane 27 can be made wider than at least when the chamfered portion 86 is not formed.
  • the frontage dimension D2 can be made wider than at least the frontage dimension D1 of the other lanes 27 .
  • the chamfered portions 86 can be arranged on both sides of the lane 27' to make the frontage dimension D2 wider. . This makes it easier for the cable 22' to enter the lane 27', and as a result, it is possible to suppress random winding.
  • the range in which the wire arranging wire 41 is provided and the range in which the wire arranging plate 42 is provided are different from each other in the axial direction (Z direction).
  • a plurality of arranging plates 42 are arranged in a predetermined range along the axial direction, and the arranging wires 41 are arranged in a range different from the range in which the arranging plates 42 are provided.
  • Some of the cables 22 aligned in the axial direction are partitioned by the arranging plate 42 , and the other cables 22 are partitioned by the arranging wire 41 .
  • the first group G1 composed of a plurality of cables 22 is divided into a group A G1A composed of a plurality of power lines 22C and a group B G1B composed of a plurality of flexible hoses 22D. . It is assumed that the A group G1A and the B group G1B are axially aligned with each other.
  • the plurality of power lines 22C of the A group G1A are partitioned by the wire arranging plate 42
  • the plurality of flexible hoses 22D of the B group G1B are partitioned by the arranging wire 41.
  • each cable 22 can be partitioned using a member suitable for each type of cable 22 .
  • a cable 22 of a type suitable for partitioning with a flexible member is partitioned with a arranging wire 41.
  • cables 22 of a type that are suitable for partitioning with rigid members are partitioned by the wire arranging plate 42 .
  • the power line 22C is partitioned by the wiring board 42 and the flexible hose 22D is partitioned by the wiring wire 41, but other aspects may be adopted.
  • the flexible hose 22D may be partitioned by the arranging plate 42 and the power line 22C may be partitioned by the arranging wire 41.
  • a plurality of cables 22 arranged in the X direction will be referred to as one row of cables 22 for explanation.
  • the range in which the wire arranging wires 41 are provided and the range in which the wire arranging plates 42 are provided overlap.
  • one arranging wire 41 is stretched between two arranging plates 42 .
  • a row of cables 22 is provided on each side of one arranging wire 41 .
  • Two rows of cables 22 are provided between the two arranging plates 42 .
  • the width between the arranging plates 42 is set to a dimension that allows two rows of cables 22 to be arranged with one arranging wire 41 interposed therebetween. Note that the total number of installed wire arranging wires 41 and the number of wire arranging plates 42 installed is the same as the number of flange rings 26 .
  • the plurality of cables 22 arranged in the axial direction (Z direction) are partitioned by at least one of the wiring wire 41 or the wiring plate 42 .
  • Each cable 22 is held in a state of being sandwiched between the arranging wire 41 and the arranging plate 42 .
  • the cables 22 can be suppressed from shaking. Furthermore, since the side of the outer peripheral surface of the cable 22 opposite to the surface in contact with the wire arranging plate 42 is in contact with the wire arranging wire 41 that is a flexible member, abrasion of the cable 22 can be suppressed. Also, the wiring wire 41 can absorb the vibration of the cable 22 .
  • the number of the wire arranging wires 41 and the wire arranging plates 42 to be installed can be reduced.
  • the number of wiring wires 41 to be installed is approximately half the number of flange rings 26 to be installed.
  • the number of wire arranging plates 42 to be installed is approximately half the number of flange rings 26 to be installed.
  • a plurality of wire arrangement wires 41 with different height positions are stretched.
  • four arranging wires 41 with different height positions are stretched at the same position in the axial direction (Z direction).
  • These four arranging wires 41 are arranged side by side in the axial direction to partition the cables 22 arranged in the axial direction.
  • the cable 22 hanging down from the spool 23 is held at each position of the four arranging wires 41 having different height positions. Therefore, swaying of the cable 22 can be suppressed. Furthermore, it is possible to suppress the force from being applied to the cable 22 in a twisting direction, and it is possible to suppress random winding caused by the shaking or twisting of the cable 22 .
  • the upper 3 arranging wires 41 are stretched in the horizontal direction.
  • one arranging wire 41 in the lowest stage is stretched in a state inclined with respect to the horizontal direction.
  • the one arranging wire 41 at the bottom is lower on the side where the cable 22 hangs down and higher on the other side. tilted like
  • the three arranging wires 41 in the upper stage and the one arranging wire 41 in the lowermost tier are all stretched so as to be substantially perpendicular to the extending direction of the arranging wire 41 .
  • a plurality of wire arrangement plates 42 are provided at positions close to the flange ring 26, and a plurality of wire arrangement wires 41 are stretched at positions lower than the positions where these wire arrangement plates 42 are provided.
  • one wire arranging wire 41 in the uppermost stage is provided at a position close to the wire arranging plate 42 and extends in the tangential direction of the peripheral edge of the lower end of the wire arranging plate 42 .
  • the arranging wire 41 can guide the cable 22 at the portion where the cable 22 loses its holding by the arranging plate 42, so that the shaking of the cable 22 can be suppressed and random winding can be suppressed.
  • the rotating gantry 5 can be downsized by using the superconducting electromagnet 15, but a hose for flowing the liquid helium used to cool the superconducting electromagnet 15 is also required. Therefore, not only does the number of cables 22 increase, but also the thickness and rigidity of the cables 22 differ for each type, increasing the difficulty of arranging the cables 22 .
  • the wire arranging wires 41 or the wire arranging plate 42 can be provided in an appropriate manner for each type of cable 22, which facilitates wire arranging.
  • the particle beam therapy system 1 and the rotating gantry 5 have been described based on the first to sixteenth embodiments, but the configuration applied in any one embodiment may be applied to other embodiments, You may combine the structure applied in each embodiment.
  • the chamfered portions 86 of both flange rings 26C sandwiching the cables 22A and 22B are aligned with the cable 22A. , 22B, and the frontage can be widened.
  • the monitoring device 50 (50A, 50B) of the above embodiment has a highly integrated processor such as a dedicated chip, FPGA (Field Programmable Gate Array), GPU (Graphics Processing Unit), or CPU (Central Processing Unit).
  • a control device a storage device such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory), an external storage device such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), a display device such as a display, It has an input device such as a mouse or keyboard, and a communication interface.
  • This system can be realized with a hardware configuration using a normal computer.
  • the program executed by the monitoring device 50 (50A, 50B) of the above-described embodiment is pre-installed in a ROM or the like and provided.
  • this program can be stored as an installable or executable file on a non-transitory computer-readable storage medium such as CD-ROM, CD-R, memory card, DVD, flexible disk (FD), etc. may be stored and provided.
  • the program executed by the monitoring device 50 may be stored on a computer connected to a network such as the Internet, downloaded via the network, and provided.
  • this monitoring device 50 (50A, 50B) can also be configured by connecting and combining separate modules that independently exhibit each function of the constituent elements by connecting them via a network or a dedicated line.
  • a facility that performs heavy ion radiotherapy is exemplified, but the above-described embodiment can also be applied to other facilities.
  • the above embodiments may be applied to facilities that perform proton beam cancer therapy.
  • a wire arranging unit that partitions a plurality of cables and has a plurality of rotatable rotating bodies that form a cylindrical shape in which the cables come into contact with the outer peripheral surface, the cable is prevented from being wound in a disorderly manner and the cable is prevented from wearing. can be suppressed.

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Abstract

複数のケーブルの、乱巻き状態を防止するべく、回転ガントリー(5)の監視装置(50)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、複数のケーブル(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)における複数のケーブル(22)の状態を監視する監視部(51)を備えるように構成した。

Description

回転ガントリーの監視装置、回転ガントリーの監視方法および粒子線治療システム
 本発明の実施形態は、回転ガントリーの監視技術に関する。
 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。乱巻き状態になるとケーブルに外力が加わり、ケーブルの損傷または破断などが生じ、治療の中断または機器の破損などが生じるおそれがある。
特開2014-147451号公報 特開平10-330037号公報 特開2014-158971号公報 特開2001-251748号公報 特開2008-67908号公報
 本発明が解決しようとする課題は、ケーブルの整線状態を監視することができる回転ガントリーの監視技術を提供することである。
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。 第1実施形態の回転ガントリーを示す側面図。 第1実施形態の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。 第1実施形態の整線板を示す斜視図。 第1実施形態の整線ワイヤーと整線板を示す平面図。 第1実施形態のツバリングを示す側面図。 第1実施形態の回転ガントリーのスプールを示す平面図。 第1実施形態の監視装置のシステム構成を示すブロック図。 第1実施形態の回転ガントリーの監視方法を示すフローチャート。 第1実施形態の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背面図。 第2実施形態のリミットスイッチが設けられたツバリングを示す平面図。 第2実施形態の監視装置のシステム構成を示すブロック図。 第3実施形態の回転ガントリーの背面図。 第3実施形態の監視装置のシステム構成を示すブロック図。 第4実施形態の回転ガントリーを示す背面図。 第4実施形態の整線ユニットを示す平面図。 第4実施形態の整線ユニットを示す背面図。 第4実施形態の回転ガントリーの整線方法を示すフローチャート。 第5実施形態の回転ガントリーを示す背面図。 第5実施形態の整線ユニットを示す平面図。 第5実施形態の整線ユニットを示す背面図。 第6実施形態のケーブル巻き取り時の整線ユニットを示す背面図。 第6実施形態のケーブル繰り出し時の整線ユニットを示す背面図。 第7実施形態の整線ユニットを示す平面図。 第7実施形態の回転体を示す斜視図。 第8実施形態の回転ガントリーを示す背面図。 第8実施形態の整線ユニットを示す平面図。 第9実施形態の回転ガントリーのスプールを示す側面図。 図30のXXXI-XXXI断面に対応する回転ガントリーを示す背面図。 第9実施形態のスプールのカバーを示す背面図。 第9実施形態のツバリングとケーブルを示す側面図。 第10実施形態のツバリングとケーブルを示す側面図。 第11実施形態のツバリングとケーブルを示す側面図。 第12実施形態のツバリングとケーブルを示す側面図。 第13実施形態のツバリングとケーブルを示す側面図。 第14実施形態の回転ガントリーの整線装置を示す平面図。 第15実施形態の回転ガントリーの整線装置を示す平面図。 第16実施形態の回転ガントリーの整線装置を示す背面図。
 本発明の実施形態に係る回転ガントリーの監視装置は、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、複数の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、前記スプールにおける複数の前記ケーブルの状態を監視する監視部と、を備える。
 本発明の実施形態により、ケーブルの整線状態を監視することができる回転ガントリーの監視技術が提供される。
 (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11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、第1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180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。
 第1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。
 第1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。ここで、ケーブル22同士の接触が抑制され、接触によって生じるケーブル22への摩擦または張力が軽減され、ケーブル22の揺れが抑制され、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の底面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、第1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が自重により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の底面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、第1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、第1実施形態では、整線ワイヤー41が設けられた範囲に重複して整線板42が設けられているが、その他の態様であっても良い。例えば、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らせても良い。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も良い。
 なお、第1実施形態では、整線板42が設けられた高さ位置に重複して整線ワイヤー41が設けられているが、その他の態様であっても良い。例えば、整線板42と整線ワイヤー41とが設けられる高さ位置(Y方向の位置)を互いに異ならせても良い。特に、整線板42をツバリング26に近接する位置に設けるようにし、その下方位置に整線ワイヤー41を張るようにしても良い。
 図9に示すように、第1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50が設けられている。この監視装置50は、ケーブル22の整線状態を監視するために設けられている。
 第1実施形態の回転ガントリー5の監視装置50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。さらに、第1実施形態の監視方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
 回転ガントリー5の監視装置50のシステム構成を図9に示すブロック図を参照して説明する。第1実施形態の監視装置50は、レーザーセンサー51とリレー52とインターロック部53とメイン制御部54とを備える。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の状態を監視する第1実施形態の監視部を構成する。
 メイン制御部54は、回転ガントリー5および粒子線治療システム1を統括的に制御するコンピュータである。例えば、メイン制御部54は、回転ガントリー5の回転の制御と、粒子線治療システム1における粒子線ビーム7の照射の制御とを行う。
 レーザーセンサー51の検出信号は、リレー52を介してインターロック部53に入力される。そして、スプール23におけるケーブル22の状態が異常である場合には、インターロック部53からメイン制御部54に停止信号を入力し、回転ガントリー5および粒子線治療システム1の動作を停止させる。
 つまり、インターロック部53は、レーザーセンサー51(監視部)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。
 例えば、粒子線治療システム1では、照射許可フラグがセットされている場合にのみ、粒子線ビーム7が照射可能である。インターロックが解除されている状態とは、照射許可フラグがセットされている状態である。インターロックが作動している状態とは、照射許可フラグがセットされていない状態である。インターロック部53からメイン制御部54に停止信号が入力されると、インターロックが作動し、照射許可フラグがクリアされ、照射許可フラグがセットされていない状態に切り換わる。そして、粒子線ビーム7が照射不能となる。
 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、第1実施形態の監視装置50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。
 図9に示すように、レーザーセンサー51は、リレー52を介してインターロック部53に接続されている。ここで、リレー52の動作時間を所定の期間に設定する。例えば、リレー52の動作時間を20~200ミリ秒の範囲に設定する。ここで、レーザーセンサー51による検出時間が、リレー52の動作時間以上であれば、リレー52が動作し、レーザーセンサー51の検出信号がインターロック部53に入力される。一方、レーザーセンサー51による検出時間が、リレー52の動作時間未満であれば、リレー52が動作されず、レーザーセンサー51の検出信号がインターロック部53に入力されない。このようにすれば、例えば、レーザー55の照射範囲をケーブル22が一時的に素早く通過した場合に、インターロックを作動させないで済むようになる。つまり、ケーブル22の動作が正常である場合に、インターロックを誤作動させないで済むようになる。
 次に、回転ガントリー5の監視装置50が実行する回転ガントリー5の監視方法(監視処理)について図10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。この処理は、回転ガントリー5および粒子線治療システム1が動作中であるときに、常時実行される処理である。この処理が繰り返されることで、監視装置50で監視方法が実行される。
 まず、ステップS1において、レーザーセンサー51によりスプール23におけるケーブル22の状態を監視する。平常時には、回転ガントリー5が回転し、この回転とともにスプール23が複数のケーブル22の巻き取りまたは繰り出しを行う。そして、メイン制御部54は、インターロック部53から停止信号が入力されたか否かを判定する。つまり、ケーブル22の異常が検出されたか否かを判定する。ここで、ケーブル22に異常がない場合(ステップS1でNOの場合)は、処理を終了する。一方、ケーブル22に異常がある場合(ステップS1でYESの場合)は、ステップS2に進む。
 ステップS2において、メイン制御部54は、インターロックを作動させる。ここで、粒子線治療システム1による粒子線ビーム7の照射を停止する。
 次のステップS3において、メイン制御部54は、回転ガントリー5を停止させる。つまり、第1実施形態のインターロック部53は、レーザーセンサー51(監視部)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、メイン制御部54を介して回転ガントリー5の駆動を停止させる。
 次のステップS4において、メイン制御部54は、アラームを発報する。このアラームの発報により、管理者が異常の発生を把握することができる。
 次のステップS5において、メイン制御部54は、異常除外操作を受け付けたか否かを判定する。ここで、異常除外操作を受け付けていない場合(ステップS5でNOの場合)は、ステップS4に戻る。一方、異常除外操作を受け付けた場合(ステップS5でYESの場合)は、ステップS6に進む。例えば、管理者またはメンテナンスの作業者は、アラームを停止させるために所定のスイッチを押下する操作(異常除外操作)を行う。この操作により、アラームが停止されるとともに、メンテナンスのために回転ガントリー5を回転させる操作を行えるようになる。
 ステップS6において、メイン制御部54は、異常を除外する作業であるメンテナンス作業が完了するまで待機する待機処理を実行する。ここで、作業者は、回転ガントリー5を回転させてケーブル22の乱巻きを除外する作業などを行う。
 次のステップS7において、メイン制御部54は、リセット操作を受け付けたか否かを判定する。例えば、管理者またはメンテナンスの作業者は、メンテナンス作業が完了したときに、リセットスイッチを押下する操作(リセット操作)を行う。ここで、リセット操作を受け付けていない場合(ステップS7でNOの場合)は、ステップS6に戻る。一方、リセット操作を受け付けた場合(ステップS7でYESの場合)は、ステップS8に進む。
 ステップS8において、メイン制御部54は、インターロック部53から停止信号が入力されたか否かを判定する。つまり、ケーブル22の異常が検出されたか否かを判定する。ここで、ケーブル22に異常がある場合(ステップS8でYESの場合)は、ステップS3に戻る。一方、ケーブル22に異常がない場合(ステップS8でNOの場合)は、ステップS9に進む。
 ステップS9において、メイン制御部54は、インターロックを解除する。ここで、粒子線治療システム1による粒子線ビーム7の照射を再開できるようになる。
 そして、処理を終了する。なお、以上のステップは、監視方法に含まれる少なくとも一部の処理であり、他のステップが監視方法に含まれていても良い。
 第1実施形態では、レーザーセンサー51でケーブル22の整線状態を監視することができる。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、第1実施形態では、冷却材の供給が滞る前に監視装置50により乱巻き状態を把握し、その対応を行うことができる。
 なお、第1実施形態では、メイン制御部54が監視装置50の構成の一部であるものとしているが、その他の態様であっても良い。例えば、メイン制御部54が監視装置50に含まれていなくても良い。その場合には、インターロック部53が各種の判定またはインターロックの制御を行う。
 なお、第1実施形態では、照射部と検出部(受光部)とが一体化された反射型レーザーセンサー51が用いられているが、その他の態様であっても良い。例えば、照射部と検出部とが別体とされた透過型レーザーセンサーを用いても良い。
 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。
 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。第1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。
 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11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S11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S12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S13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S14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。
 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、第1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12から図14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。
 図14に示すように、第2実施形態の回転ガントリー5の監視装置50Aは、リミットスイッチ56とインターロック部53とメイン制御部54とを備える。なお、リミットスイッチ56は、スプール23におけるケーブル22の状態を監視する第2実施形態の監視部を構成する。
 図12に示すように、リミットスイッチ56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、リミットスイッチ56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。
 図13に示すように、例えば、ケーブル22の乱巻き状態を検出するために、それぞれのレーン27に対応してリミットスイッチ56が設けられている。例えば、ツバリング26の間であって、それぞれのレーン27の間口にリミットスイッチ56が設けられている。つまり、レーン27の本数と同じ設置数のリミットスイッチ56が設けられている。スプール23で乱巻きが発生し、レーン27に保持されたケーブル22が、レーン27から突出されている場合には、その突出状態をリミットスイッチ56で検出することができる。
 図14に示すように、リミットスイッチ56の検出信号は、インターロック部53に入力される。そして、スプール23におけるケーブル22の状態が異常である場合には、インターロック部53からメイン制御部54に停止信号を入力し、回転ガントリー5および粒子線治療システム1の動作を停止させる。
 第2実施形態では、リミットスイッチ56でケーブル22の整線状態を監視することができる。このようにすれば、リミットスイッチ56に対するケーブル22の接触によりその突出状態を検出するため、誤検出が生じ難くなる。また、ケーブル22が突出されているレーン27を正確に特定することができる。
 (第3実施形態)
 次に、第3実施形態について図15から図16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。
 図16に示すように、第3実施形態の回転ガントリー5の監視装置50Bは、カメラ57とインターロック部53とメイン制御部54とを備える。なお、カメラ57は、スプール23におけるケーブル22の状態を監視する第3実施形態の監視部を構成する。
 図15に示すように、建屋の躯体10には、上方に延びるカメラ用架台58が固定されている。例えば、スプール23の両側方に、X方向に離間された複数のカメラ用架台58が設けられる。これらのカメラ用架台58に複数のカメラ57が固定される。そして、カメラ57は、側方からスプール23を撮影する。なお、カメラ57は、上方または下方からスプール23を撮影しても良い。また、背面側からスプール23を撮影しても良い。
 図16に示すように、カメラ57で撮影されたスプール23の画像は、インターロック部53に入力される。そして、この画像に基づいて、インターロック部53が、ケーブル22の乱巻きが生じているか否かを判定する。そして、乱巻きが生じている場合には、インターロック部53からメイン制御部54に停止信号を入力し、回転ガントリー5および粒子線治療システム1の動作を停止させる。
 第3実施形態のインターロック部53は、CPU、ROM、RAM、HDD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で構成される。
 また、インターロック部53は、機械学習部59を備える。つまり、インターロック部53には、機械学習を行う人工知能(AI:Artificial Intelligence)を備えるコンピュータが含まれる。また、機械学習部59には、深層学習に基づいて、複数のパターンから特定のパターンを抽出する深層学習部が含まれても良い。なお、機械学習部59は、メモリまたはHDDに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることで実現される。
 第3実施形態では、予めスプール23の画像を用いて機械学習を行う。学習に用いられるスプール23の画像は、カメラ57で実際に撮影された画像でも良いし、カメラ57により得られる画像を模して、コンピュータグラフィックス(CG)を用いて生成されるCG画像でも良い。また、カメラ57により得られる画像を人手または自動的に編集して多種多様な学習用画像を生成しても良い。
 このようにして、乱巻きが発生していない正常時のスプール23の学習用画像と、乱巻きが発生している異常時のスプール23の学習用画像とに基づいて、乱巻きの発生の有無を判定可能な識別器としての機械学習部59を構築する。そして、回転ガントリー5が動作する実際の治療時には、カメラ57で撮影した判定用画像を機械学習部59に入力し、乱巻きの発生の有無を判定する。
 なお、第3実施形態のコンピュータを用いた解析には、人工知能の学習に基づく解析技術を用いることができる。例えば、ニューラルネットワークによる機械学習により生成された学習モデル、その他の機械学習により生成された学習モデル、深層学習アルゴリズム、回帰分析などの数学的アルゴリズムを用いることができる。また、機械学習の形態には、クラスタリング、深層学習などの形態が含まれる。
 インターロック部53は、例えば、ニューラルネットワークを備える1台のコンピュータで構成しても良いし、ニューラルネットワークを備える複数台のコンピュータで構成しても良い。
 ここで、ニューラルネットワークとは、脳機能の特性をコンピュータによるシミュレーションによって表現した数学モデルである。例えば、シナプスの結合によりネットワークを形成した人工ニューロン(ノード)が、学習によってシナプスの結合強度を変化させ、問題解決能力を持つようになるモデルを示す。さらに、ニューラルネットワークは、深層学習(Deep Learning)により問題解決能力を取得する。
 例えば、ニューラルネットワークには、6層のレイヤーを有する中間層が設けられる。この中間層の各レイヤーは、300個のユニットで構成されている。また、多層のニューラルネットワークに学習用データを用いて予め学ばせておくことで、回路またはシステムの状態の変化のパターンの中にある特徴量を自動で抽出することができる。なお、多層のニューラルネットワークは、ユーザインターフェース上で、任意の中間層数、任意のユニット数、任意の学習率、任意の学習回数、任意の活性化関数を設定することができる。
 なお、学習対象となる各種情報項目に報酬関数が設定されるとともに、報酬関数に基づいて価値が最も高い情報項目が抽出される深層強化学習をニューラルネットワークに用いても良い。
 例えば、画像認識で実績のあるCNN(Convolution Neural Network)を用いる。このCNNでは、中間層が畳み込み層とプーリング層で構成される。畳み込み層は、前の層で近くにあるノードにフィルタ処理を施すことで特徴マップを取得する。プーリング層は、畳込み層から出力された特徴マップを、さらに縮小して新たな特徴マップとする。この際に特徴マップにおいて着目する領域に含まれる画素の最大値を得ることで、特徴量の位置の多少のずれも吸収することができる。
 畳み込み層は、画像の局所的な特徴を抽出し、プーリング層は、局所的な特徴をまとめる処理を行う。これらの処理では、入力画像の特徴を維持しながら画像を縮小処理する。つまり、CNNでは、画像の持つ情報量を大幅に圧縮(抽象化)することができる。そして、ニューラルネットワークに記憶された抽象化された画像イメージを用いて、入力される画像を認識し、画像の分類を行うことができる。
 なお、深層学習には、オートエンコーダ、RNN(Recurrent Neural Network)、LSTM(Long Short-Term Memory)、GAN(Generative Adversarial Network)などの各種手法がある。これらの手法を第3実施形態の深層学習に適用しても良い。
 第3実施形態では、カメラ57でケーブル22の整線状態を監視することができる。このようにすれば、スプール23の状態を画像として取得できるため、乱巻きが生じているか否かを把握し易くなる。
 なお、カメラ57で撮影されたスプール23の画像に基づいて、管理者が、ケーブル22の乱巻きが生じているか否かを把握することができる。そして、管理者が緊急停止ボタンを押下し、回転ガントリー5および粒子線治療システム1の動作を停止させるようにしても良い。
 (第4実施形態)
 次に、第4実施形態について図17から図20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60が設けられている。この整線装置60は、整線ユニット61を備える。この整線ユニット61を複数のケーブル22が通過する。そして、整線装置60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。
 整線ユニット61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17では、理解を助けるために、第1群G1の整線ユニット61のみを図示し、第2群G2の整線ユニット61の図示を省略している。整線ユニット61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。
 また、図17では、理解を助けるために、整線ユニット61の横幅寸法を誇張して図示している。しかし、実際の整線ユニット61は、図17で図示したものよりも小型の装置となっている。この整線ユニット61は、少なくとも複数のケーブル22が通過可能な横幅寸法を有していれば良い。整線ユニット61の横幅寸法は、通過するケーブル22の太さおよび本数に応じて適宜設定される。
 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の底面から上方に延びるユニット用架台62が固定されている。例えば、1つの整線ユニット61に対してX方向に離間された左右一対のユニット用架台62が設けられる。これらのユニット用架台62の上端近傍に整線ユニット61が支持される。第4実施形態では、整線ユニット61の連結部63(図18)がユニット用架台62に固定されている。つまり、この整線ユニット61は、スプール23に近接する位置に静止した状態で設けられている。
 また、整線ユニット61は、水平方向に対して傾いた状態で設けられている。例えば、整線ユニット61の一方の連結部63が他方の連結部63よりも高くなるようにユニット用架台62に固定されている。第4実施形態では、整線ユニット61が、スプール23の外周面において、ケーブル22が垂れ下がる位置からスプール23の中心の直下の位置に亘って設けられている。そして、整線ユニット61は、スプール23の中心の直下の位置に近い方の端部が反対側の端部よりも低くなるように傾いている。
 図18に示すように、整線ユニット61は、複数の回転体64とフレーム65とを有する。回転体64は、円筒形状を成す部材である。これらの回転体64は、ケーブル22を案内するためのガイド車輪を構成する。これらの回転体64がフレーム65に対して回転可能な状態で支持される。つまり、これらの回転体64は、複数のケーブル22を仕切り、外周面にケーブル22が接触し、ケーブル22の移動に応じて回転可能な部材である。
 回転体64は、回転ガントリー5の径方向および軸方向に並ぶ複数のケーブル22を仕切る。このようにすれば、ケーブル22が回転ガントリー5の径方向および軸方向に仕切られるため、乱巻き状態を充分に抑制することができる。なお、回転体64は、回転ガントリー5の径方向と軸方向の少なくともいずれかの方向に並ぶ複数のケーブル22を仕切る態様であれば良い。
 フレーム65は、格子状を成す部材である。例えば、フレーム65には、回転体64を回転可能に支持する棒状の複数の軸部66,67が設けられている。フレーム65には、回転ガントリー5の軸方向(Z方向)に延び、かつ径方向(X方向)に並ぶ複数の軸部66と、回転ガントリー5の径方向(X方向)に延び、かつ軸方向(Z方向)に並ぶ複数の軸部67とが設けられている。これらの軸部66,67が互いに直角に交差することで、複数のマス目68が形成されている。
 それぞれのマス目68には、ケーブル22が個別に通される。1つのマス目68には、1本のケーブル22が通される。また、マス目68の4辺のそれぞれに対応する軸部66,67には、回転体64が回転可能な状態で支持される。1本のケーブル22の外周面には、4つの回転体64が接触可能となっている。このようにすれば、マス目68により複数のケーブル22が分けられるようになり、回転体64によりケーブル22を摺動させることができる。そして、ケーブル22が仕切られ、意図しないケーブル22同士の接触が抑制されるため、乱巻き状態となることを充分に抑制することができる。
 つまり、整線ユニット61は、回転ガントリー5の径方向(X方向)にケーブル22を仕切る回転体64が回転可能に支持されるフレーム65(軸部66,67)を有している。このようにすれば、フレーム65により複数のケーブル22が径方向に分けられるようになり、回転体64によりケーブル22を摺動させつつ、乱巻き状態を充分に抑制することができる。
 図17に示すように、第4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が自重によりほぼ垂直を成して垂れ下がる範囲である。整線ユニット61は、この特定範囲Rに配置されている。
 図19に示すように、スプール23から垂れ下がるケーブル22が、ケーブル22が延びる方向に対して交差する方向(X方向およびZ方向)に並べられた回転体64の間を垂直方向に通過する。このようにすれば、スプール23から垂れ下がる複数のケーブル22を仕切ることができる。
 また、フレーム65は、水平方向に対して傾いた状態で設けられている。そして、背面視において、それぞれの回転体64が設けられる高さ位置が異なっている。つまり、回転ガントリー5の径方向に並ぶ複数のケーブル22を仕切る複数の回転体64が設けられる高さ位置が異なっている。このようにすれば、ケーブル22がスムーズに回転体64に接触しながら整線ユニット61を通過するようになる。
 次に、整線装置60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20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S21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S22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S23において、スプール23に近接する位置に静止した状態で設けられ、外周面にケーブル22が接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体64を有する整線ユニット61が、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。
 第4実施形態では、整線装置60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、第4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4実施形態では、整線ユニット61が、スプール23の中心の直下の位置に近い方の端部が反対側の端部よりも低くなるように傾いているが、その他の態様であっても良い。例えば、整線ユニット61が、スプール23の中心の直下の位置に近い方の端部が反対側の端部よりも高くなるように傾いていても良い。
 (第5実施形態)
 次に、第5実施形態について図21から図23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。
 図21に示すように、第5実施形態の整線装置60Aは、上下2段の整線ユニット61A,61Bを備える。それぞれの整線ユニット61A,61Bの連結部63がユニット用架台62に固定されている。つまり、両方の整線ユニット61A,61Bが、スプール23に近接する位置に静止した状態で設けられている。なお、両方の整線ユニット61A,61Bの傾きは同一にしてある。
 図22および図23に示すように、それぞれの整線ユニット61A,61Bを構成するフレーム65A,65Bであって、上下2段(複数)のフレーム65A,65Bが、ケーブル22が延びる方向に積層して設けられている。これらのフレーム65A,65Bの離間幅は、ケーブル22の種類、太さ、硬さ(剛性)に応じて適宜設定される。例えば、硬くて曲がり難いケーブル22を案内する場合は、フレーム65A,65B同士の離間幅が大きくなるように設定し、整線ユニット61A,61Bの部分でケーブル22が大きく曲がらないようにする。
 また、上段のフレーム65Aの直下に下段のフレーム65Bが設けられている。なお、下段のフレーム65Bを上段のフレーム65Aの直下の位置から水平方向にずらして配置しても良い。例えば、ケーブル22が曲がる方向に対して、下段のフレーム65Bを配置しても良い。
 上段のフレーム65Aには、軸方向(Z方向)に延び、かつ径方向(X方向)に並ぶ複数の軸部66が設けられている。これらの軸部66に回転体64Aが回転可能に支持される。一方、下段のフレーム65Bには、径方向(X方向)に延び、かつ軸方向(Z方向)に並ぶ複数の軸部67が設けられている。これらの軸部67に回転体64Bが回転可能に支持される。
 これらのフレーム65A,65Bが上下に積層されることで、平面視で軸部66,67同士が格子状を成す配置となる。そして、軸部66,67に支持された回転体64A,64Bによりケーブル22が軸方向および径方向に仕切られる。1本のケーブル22の外周面には、4つの回転体64A,64Bが接触可能となっている。
 第5実施形態では、一方の上段のフレーム65Aに回転ガントリー5の径方向(X方向)にケーブル22を仕切る回転体64Aが設けられており、他方の下段のフレーム65Bに回転ガントリー5の軸方向(Z方向)にケーブル22を仕切る回転体64Bが設けられている。このようにすれば、複数の回転体64A,64Bをコンパクトにまとめた構成にし、整線ユニット61A,61Bの縦横寸法を小さくすることができる。
 また、上下2段の整線ユニット61A,61Bが設けられているため、整線ユニット61A,61Bに案内される部分でケーブル22が急激に曲げられることが無く、ケーブル22の摩耗を抑制することができる。
 なお、第5実施形態では、上下2段の整線ユニット61A,61Bが設けられているが、その他の態様でも良い。例えば、3段以上の整線ユニットが積層して配置されていても良い。
 なお、第5実施形態では、上段と下段の整線ユニット61A,61Bの傾きは同一にしてあるが、その他の態様でも良い。例えば、上段と下段の整線ユニット61A,61Bの傾きを異ならせても良い。特に、背面視において、上段と下段の整線ユニット61A,61Bがそれぞれケーブル22の延びる方向に対して直角に交差するように傾いていても良い。
 (第6実施形態)
 次に、第6実施形態について図24から図25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。
 図24に示すように、第6実施形態の整線装置60Bは、上下2段の整線ユニット61A,61Bを備える。上段の整線ユニット61Aは、ユニット用架台62に固定されている。一方、下段の整線ユニット61Bは、ユニット用架台62に対して移動可能な状態で支持されている。なお、それぞれの整線ユニット61A,61Bにおいて、回転体64A,64Bの配置態様は、前述の第5実施形態と同様である(例えば、図22および図23参照)。
 例えば、上段のフレーム65Aの連結部63は、ユニット用架台62に固定されているが、下段のフレーム65Bの連結部63は、ユニット用架台62に形成されたスリット孔69を介して支持されている。スリット孔69は、横方向に延び、かつ下段のフレーム65Bを横方向に案内するガイド部となっている。
 スリット孔69は、水平方向に対して傾いた状態で設けられている。この傾きは、整線ユニット61A,61Bの傾きと同一である。例えば、下段のフレーム65Bに負荷が加わっていない場合には、下段のフレーム65Bが、自重で斜め下方(図24では左側)に移動されている。
 そして、図25に示すように、ケーブル22がスプール23(図17)から繰り出される場合には、下段のフレーム65Bが、ケーブル22が延びる方向に従って斜め上方(図25では右側)に移動される。例えば、ケーブル22がスプール23から繰り出されるときには、ケーブル22がスプール23から離れる方向に膨出されるように曲がるため、その曲がり具合に従って下段のフレーム65Bが移動する。
 一方、図24に示すように、ケーブル22がスプール23(図17)に巻き取られる場合には、下段のフレーム65Bが、ケーブル22が延びる方向に従って斜め下方(図24では左側)に移動される。例えば、ケーブル22がスプール23から巻き取られるときには、ケーブル22がスプール23に引き付けられる方向に曲がるため、その曲がり具合に従って下段のフレーム65Bが移動する。
 第6実施形態では、上段のフレーム65Aが固定され、下段のフレーム65Bが移動可能となっている。そのため、ケーブル22が延びる方向に対して2段のフレーム65A,65Bの位置関係が調整されるようになり、それぞれのフレーム65A,65Bがケーブル22に対して適したな位置に移動される。そして、回転体64A,64B(図22および図23)の間を、適切な角度でケーブル22が通過するようになる。特に、下段のフレーム65Bは、ケーブル22が延びる方向に対して交差する方向に移動可能となっている。このようにすれば、ケーブル22の移動に合わせてフレーム65Bが移動し、整線ユニット61A,61Bの部分でケーブル22に負荷がかかることがなくなる。
 なお、第6実施形態では、上段のフレーム65Aが固定され、下段のフレーム65Bが移動可能となっているが、その他の態様でも良い。例えば、下段のフレーム65Bが固定され、上段のフレーム65Aが移動可能となっていても良い。また、上段と下段の両方のフレーム65A,65Bが移動可能となっていても良い。
 なお、第6実施形態では、下段のフレーム65B(整線ユニット61B)を移動させる構成として、ユニット用架台62にスリット孔69を設けているが、その他の態様でも良い。例えば、ユニット用架台62に下段のフレーム65Bを移動させるレール(凸部)を設けても良い。
 (第7実施形態)
 次に、第7実施形態について図26から図27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。
 図26に示すように、第7実施形態の整線装置60Cは、1段の整線ユニット61Cを備える。なお、スプール23に対する整線ユニット61Cの配置態様は、前述の第4実施形態と同様である(例えば、図17参照)。
 整線ユニット61Cのフレーム65Cには、軸方向(Z方向)に延び、かつ径方向(X方向)に並ぶ複数の軸部66が設けられている。これらの軸部66に回転体64Cが回転可能に支持される。
 図27に示すように、回転体64Cは、その外周面にケーブル22が接触する凹部70が形成されている。つまり、これらの回転体64Cは、ケーブル22を案内するための鞍型のガイド車輪を構成する。例えば、1つの回転体64Cは、中央の円柱形状を成す部分の両端に、それぞれ円錐台の先端が取り付けられたような形状を成す。そして、少なくとも2つの回転体64Cで、1本のケーブル22を径方向(X方向)から挟み込むように保持することができる。
 第7実施形態では、回転体64Cの外周面に凹部70が形成されているため、ケーブル22が、回転体64Cに接触している位置からずれてしまうことを抑制できる。例えば、ケーブル22の外周の一部が、回転体64Cの凹部70に遊嵌されるため、ケーブル22が横方向(軸部66が延びる方向)にずれることがない。
 また、1本のケーブル22を保持するために、径方向(X方向)から挟み込むように配置された2つの回転体64Cを設けるだけで済む。そのため、1つの整線ユニット61Cに設ける回転体64Cの設置数を低減させることができる。
 (第8実施形態)
 次に、第8実施形態について図28から図29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。
 図28に示すように、第8実施形態の整線装置60Dは、1段の整線ユニット61Dを備える。この整線ユニット61Dは、ユニット用架台62に固定されている。
 なお、第8実施形態では、整線ユニット61Dが、ケーブル22がスプール23から垂れ下がる特定範囲Rから水平方向に変位して配置されている。例えば、整線ユニット61Dは、スプール23から径方向(X方向)に離れる方向に変位して配置されている。言い換えれば、整線ユニット61Dは、固定装置30から離れる方向に変位して配置されている。
 図29に示すように、整線ユニット61Dのフレーム65Dには、軸方向(Z方向)に延び、かつ径方向(X方向)に並ぶ複数の軸部66が設けられている。これらの軸部66に回転体64Cが回転可能に支持される。なお、回転体64Cは、第7実施形態と同様に、その外周面にケーブル22が接触する凹部70(図27)が形成されている。これらの回転体64Cは、鞍型のガイド車輪である。
 図28および図29に示すように、整線ユニット61Dのフレーム65Dが特定範囲Rから水平方向に変位して配置されていることで、ケーブル22は、スプール23に対して斜め下方から巻き取られる。また、ケーブル22は、スプール23から斜め下方に向かって繰り出される。それぞれの回転体64Cに対して常に一方向からケーブル22が接触するようになる。
 フレーム65Dがスプール23から離れる方向に変位していると、ケーブル22には、その自重によりスプール23に近づく方向に負荷が加わることになる。例えば、図29の紙面左側に移動しようとする力がケーブル22に作用する。そのため、それぞれの回転体64Cの外周面において、常に同じ面にケーブル22が接触する。
 第8実施形態では、スプール23から垂れ下がるケーブル22が、ケーブル22が延びる方向に対して交差する方向に並べられた回転体64Cの間を垂直方向に通過し、かつ巻き取りまたは繰り出しのいずれの場合も回転体64Cに対して一方向からケーブル22が接触する。このようにすれば、巻き取りまたは繰り出しのいずれの場合も回転体64Cの一方の面にケーブル22が接触するため、回転体64Cの設置数を低減させることができる。言い換えれば、1本のケーブル22を案内するためには、1つの回転体64Cを設けるだけで済む。そのため、整線ユニット61Dの構成が簡素化され、かつコンパクトな構成にできる。
 また、ケーブル22は、スプール23から固定装置30まで、整線ユニット61Dを介して延びる。整線ユニット61Dが固定装置30から離れる方向に変位すると、ケーブル22が遠回りしてスプール23から固定装置30まで延びることになる。そのため、ケーブルピット24に配置されるケーブル22は、上方の位置に移動されるようになり、言い換えれば、持ち上げられるようになり、その結果、ケーブルピット24の深さ寸法を浅く設定することができる。
 なお、整線ユニット61Dが特定範囲Rから水平方向に変位する場合の変位量(距離)は、ケーブル22の態様に合わせて適宜設定する。ケーブル22の種類、太さ、硬さ(剛性)に応じて適宜設定される。例えば、整線ユニット61Dに対して、ケーブル22が座屈状に乗り上げないように、ケーブル22がスプール23から垂れ下がりつつ、曲がるときの曲率に基づいて設定される。また、ケーブル22の種類に応じて異なる複数の整線ユニット61Dで整線を行うようにしても良い。その場合に、それぞれの整線ユニット61Dの変位量(距離)をケーブル22の種類に応じて異なる値に設定しても良い。
 (第9実施形態)
 次に、第9実施形態について図30から図33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9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の冷却材供給装置80が設けられている。この冷却材供給装置80は、少なくともケーブル22を備える。冷却材供給装置80のケーブル22は、回転ガントリー5に設けられた輸送部14の超電導電磁石15に対して、スプール23を介して冷却材を供給するために設けられている。
 図33の断面図に示すように、1本のケーブル22は、複数のフレキシブルホース81を束ねて断面視で円形状を成すように形成されている。例えば、5本または6本のフレキシブルホース81が束ねられ、その束ねられたものの外周を螺旋状に保護テープ82で巻き回す。そして、これらのフレキシブルホース81と表面を覆う保護テープ82とで1本のケーブル22が形成される。また、複数のフレキシブルホース81を束ねた状態で、1本の大径のチューブ(図示略)に収容し、1本のケーブル22を形成しても良い。
 なお、フレキシブルホース81は、内部が中空であり(図33)、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81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。
 また、1本のケーブル22として束ねられる複数のフレキシブルホース81は、種類、太さ、硬さ(剛性)が同一のものにする。このようにすれば、1本のケーブル22として束ねられたフレキシブルホース81の曲がり具合を同一にすることができ、スプール23に対して巻き回し易くなる。なお、1本のケーブル22として束ねられる複数のフレキシブルホース81の種類、太さ、硬さを異ならせても良い。
 図30および図31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31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。
 図31および図32に示すように、冷却材供給装置80は、コネクタ部32と貫通部33とカバー34とをさらに備える。なお、冷却材供給装置80の構成には、回転ガントリー5とスプール23とツバリング26の少なくとも一部が含まれても良い。
 コネクタ部32は、スプール23におけるケーブル22を保持するレーン27(図33)に対応して設けられ、スプール23の径方向に突出されている。例えば、第1群G1の複数のレーン27に対応して1つのコネクタ部32が設けられている。このコネクタ部32は、例えば、スプール23の外周面から径方向に突出して設けられた板部材またはブロックである。
 貫通部33は、コネクタ部32に形成された貫通孔であり、スプール23の周方向に貫通してケーブル22をスプール23の外部から内部に通す部分である。なお、スプール23における貫通部33に対応する部分には、貫通窓36が形成されている。ケーブル22は、貫通部33と貫通窓36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は、貫通部33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33の部分からスプール23の外周(レーン27)に沿って周方向に巻き回される。
 カバー34は、レーン27からコネクタ部32の突端部まで延びている。このカバー34は、スプール23の外周面に対して傾斜している傾斜面35を有する部材である。このカバー34により、スプール23の貫通窓36の部分が覆われている。このようにすれば、レーン27からコネクタ部32の突端部までなだらかにケーブル22を巻くことができるため、ケーブル22の座屈を防ぐことができる。なお、「ケーブル22の座屈」とは、ケーブル22の内部が押し潰され、または、機能に支障が生じる程度にケーブル22が大きく屈曲されることを示す。
 第9実施形態では、貫通部33の部分でケーブル22が大きく屈曲されることがなくなり、超電導電磁石15に冷却材を供給する機能が低下してしまうことを防ぐことができる。
 また、コネクタ部32でケーブル22を固縛することで、スプール23の内部で生じたケーブル22の捩じれが、スプール23の外部のケーブル22に伝わることを妨げることができる。そのため、スプール23に巻かれるケーブル22の捩じれを防止することができる。
 また、コネクタ部32があれば、ケーブル22の交換の際に、スプール23の内部(コネクタ部32より内側)と外部(コネクタ部32より外側)で個別に交換保守が行えるようになる。例えば、コネクタ部32の部分に接続部を設けるようにし、この接続部で1本のケーブル22を着脱可能にし、このケーブル22をスプール23の内側と外側でそれぞれ個別に保守を行うようにする。このようにすれば、保守作業の負荷が低減される。
 また、第9実施形態では、複数のフレキシブルホース81を束ねて1本のケーブル22とすることで、それぞれのフレキシブルホース81が乱巻きで捩じれてしまうことを抑制し、超電導電磁石15に対して冷却材の供給が滞らないようにできる。
 なお、第9実施形態では、複数のフレキシブルホース81を束ねて1本のケーブル22を形成しているが、その他の態様であっても良い。例えば、複数の電力線または複数の信号線を束ねて1本のケーブル22を形成しても良い。また、フレキシブルホース81と電力線と信号線とを混在させた状態で束ねて1本のケーブル22を形成しても良い。
 (第10実施形態)
 次に、第10実施形態について図34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10実施形態のケーブル22Aは、複数のフレキシブルホース81が並列に一体化されて形成された帯状(平板状)を成している。つまり、1本のケーブル22Aは、複数のフレキシブルホース81を平らに纏めて、断面視で長円形状を成すように形成されている。
 例えば、9本のフレキシブルホース81が断面視で直線状に並べられ、その並べられたものの外周を螺旋状に保護テープ82で巻き回す。そして、これらのフレキシブルホース81と表面を覆う保護テープ82とで1本のケーブル22が形成される。また、複数のフレキシブルホース81を並べた状態で、1本のチューブ(図示略)に収容し、1本のケーブル22を形成しても良い。
 そして、スプール23には、少なくとも2つのツバリング26Aが設けられ、これらツバリング26Aの間に、ケーブル22の幅寸法よりも大きな間口寸法を有する凹状を成すレーン27Aが形成されている。
 なお、1つのレーン27Aに対して複数のケーブル22Aがスプール23の径方向に積層された状態で保持される。つまり、スプール23は、複数のケーブル22Aを径方向に積層した状態で巻き取りまたは繰り出しを行うことができる。このようにすれば、複数のケーブル22Aを、乱巻きを生じさせずにスプール23に巻くことができる。
 第10実施形態では、ケーブル22Aが帯状を成しているため、フレキシブルホース81が乱巻きで捩じれてしまうことを抑制し、超電導電磁石15(図2)に対して冷却材の供給が滞らないようにできる。また、ケーブル22Aを平らに纏めることで、スプール23に設けるツバリング26Aの数を削減することができる。
 (第11実施形態)
 次に、第11実施形態について図35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11実施形態のケーブル22Bは、複数のフレキシブルホース81が並列に一体化されて形成された帯状(平板状)を成している。さらに、ケーブル22Bは、帯状を成す補強部材83を備える。
 例えば、9本のフレキシブルホース81が1本の補強部材83に沿って並べられ、その並べられたものの外周を螺旋状に保護テープ82で巻き回す。ここで、保護テープ82により補強部材83とともに複数のフレキシブルホース81が一体化される。そして、これらのフレキシブルホース81と補強部材83と保護テープ82とで1本のケーブル22Bが形成される。
 なお、補強部材83は、帯状のケーブル22Bをスプール23に巻き回したときに、巻き回したケーブル22Bの外周側となる部分に設けられている。このようにすれば、ケーブル22Bをスプール23の径方向に積層し易くなる。
 第11実施形態では、補強部材83によりケーブル22Bが捩じれ難くなり、フレキシブルホース81の捩じれを抑制することができる。また、ケーブル22Bを製造するときに、フレキシブルホース81を断面視で直線状に並べ易くなり、製造が容易になる。
 (第12実施形態)
 次に、第12実施形態について図36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12実施形態のツバリング26Bは、断面視において、その周縁が半円形状を成している。つまり、それぞれのツバリング26Bの周面が湾曲された湾曲面84となっている。この湾曲面84が第12実施形態の面取部を構成する。なお、ツバリング26Bの周面において、その両角部を湾曲させて所謂R面取りされた面取部としても良い。
 第12実施形態では、ツバリング26Bの周面が湾曲された湾曲面84となっていることで、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26B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。仮に、ケーブル22がツバリング26B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。
 (第13実施形態)
 次に、第13実施形態について図37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13実施形態のツバリング26Cは、その周面85において、その片方の角部が切り欠かれて面取部86が形成されている。つまり、それぞれのツバリング26Cの片面のみに面取部86が形成されている。例えば、面取部86は、ツバリング26Cの突出方向に対して約30°の傾きを有する傾斜面となっている。
 1つのレーン27の両側に配置される2つのツバリング26Cのうち、一方のツバリング26Cは、面取部86が形成された面をレーン27に向けており、他方のツバリング26Cは、面取部86が形成されていない面をレーン27に向けている。このようにすれば、少なくとも面取部86が形成されていない場合よりも、レーン27の間口寸法D1を広げることができる。
 また、特定のレーン27’については、その両側に配置されるツバリング26C’のいずれも、面取部86が形成された面をレーン27’に向けるようにする。このようにすれば、少なくとも他のレーン27の間口寸法D1よりも、広い間口寸法D2とすることができる。例えば、他のレーン27よりも、ケーブル22’が入り難いレーン27’を予め特定できる場合には、そのレーン27’の両側に面取部86を配置し、広い間口寸法D2にすることができる。このようにすれば、ケーブル22’がレーン27’に入り易くなり、その結果、乱巻きを抑制することができる。
 (第14実施形態)
 次に、第14実施形態について図38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14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22Cで構成されるA群G1Aと、複数のフレキシブルホース22D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22C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22Dを整線ワイヤー41で仕切る。
 第14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14実施形態では、電力線22Cを整線板42で仕切るとともに、フレキシブルホース22D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22Dを整線板42で仕切るとともに、電力線22Cを整線ワイヤー41で仕切っても良い。
 (第15実施形態)
 次に、第15実施形態について図39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15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15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15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15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15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16実施形態)
 次に、第16実施形態について図40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16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16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。
 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。
 粒子線治療システム1および回転ガントリー5を第1実施形態から第16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。
 例えば、第13実施形態のツバリング26Cで、第10または第11実施形態の帯状のケーブル22A,22Bを保持させる場合には、ケーブル22A,22Bを挟む両方のツバリング26Cの面取部86をケーブル22A,22Bの側に向けるようにし、間口を広げた状態にすることができる。
 なお、前述の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。
 前述の実施形態の監視装置50(50A,50B)は、専用のチップ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)、またはCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)などの記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。このシステムは、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
 なお、前述の実施形態の監視装置50(50A,50B)で実行されるプログラムは、ROMなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。
 また、この監視装置50(50A,50B)で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、この監視装置50(50A,50B)は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
 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、スプールにおける複数のケーブルの状態を監視する監視部を備えることにより、ケーブルの整線状態を監視することができる。
 また、複数のケーブルを仕切り、外周面にケーブルが接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体を有する整線ユニット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。
 また、スプールの周方向に貫通してケーブルをスプールの外部から内部に通す貫通部を備えることにより、超電導電磁石に冷却材を供給するケーブルの座屈を防ぐことができる。
 また、輸送部が有する超電導電磁石に冷却材を供給する複数のフレキシブルホースが並列に一体化されて形成された帯状を成すケーブルを備えることにより、超電導電磁石に対して冷却材の供給が滞らないようにできる。
 また、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。

Claims (15)

  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、複数の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、
     前記スプールにおける複数の前記ケーブルの状態を監視する監視部と、
     を備える、
     回転ガントリーの監視装置。
  2.  前記スプールに近接する位置に静止した状態で設けられ、複数の前記ケーブルを仕切り、外周面に少なくとも1本の前記ケーブルが接触する円筒形状を成す回転可能な複数の回転体を含む整線ユニットを備える、
     請求項1に記載の回転ガントリーの監視装置。
  3.  前記スプールにおける少なくとも1本の前記ケーブルを保持する少なくとも1つのレーンに対応して設けられ、前記スプールの径方向に突出されるコネクタ部と、
     前記コネクタ部に形成され、前記スプールの周方向に貫通して少なくとも1本の前記ケーブルを前記スプールの外部から内部に通す貫通部と、
     を備え、
     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含み、
     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を含む、
     請求項1または請求項2に記載の回転ガントリーの監視装置。
  4.  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を備える、
     請求項1または請求項2に記載の回転ガントリーの監視装置。
  5.  前記監視部による監視に基づいて、少なくとも1本の前記ケーブルの異常が検出されたときに、前記回転ガントリーの駆動を停止するインターロック部を備える、
     請求項1または請求項2に記載の回転ガントリーの監視装置。
  6.  前記スプールは、円盤状を成す複数のツバリングとそれぞれの前記ツバリングの間で少なくとも1本の前記ケーブルを保持する凹状を成す複数のレーンとを含み、
     前記監視部は、複数の前記ツバリングの周端縁に沿って軸方向にレーザーを照射し、複数の前記ツバリングから突出する少なくとも1本の前記ケーブルを検出するレーザーセンサーである、
     請求項1または請求項2に記載の回転ガントリーの監視装置。
  7.  前記スプールは、前記回転ガントリーの後部から後方に向かって突出して設けられており、
     前記レーザーセンサーは、前記回転ガントリーの後部に近接する位置から後方に向かって前記レーザーを照射する、
     請求項6に記載の回転ガントリーの監視装置。
  8.  前記レーザーセンサーは、少なくとも1本の前記ケーブルに照射した前記レーザーの反射に基づいて、複数の前記ツバリングから突出する少なくとも1本の前記ケーブルを検出する反射型レーザーセンサーである、
     請求項6に記載の回転ガントリーの監視装置。
  9.  前記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、
     前記レーザーセンサーは、前記スプールの周方向における複数の前記整線板に対応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監視装置。
  10.  前記スプールは、円盤状を成す複数のツバリングとそれぞれの前記ツバリングの間で少なくとも1本の前記ケーブルを保持する凹状を成す複数のレーンとを含み、
     前記監視部は、それぞれの前記レーンに保持された少なくとも1本の前記ケーブルの突出状態を検出するリミットスイッチである、
     請求項1または請求項2に記載の回転ガントリーの監視装置。
  11.  前記監視部は、前記スプールを撮影するカメラである、
     請求項1または請求項2に記載の回転ガントリーの監視装置。
  12.  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含み、
     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を含む、
     請求項1または請求項2に記載の回転ガントリーの監視装置。
  13.  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し、
     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い、
     監視部が、前記スプールにおける複数の前記ケーブルの状態を監視する、
     回転ガントリーの監視方法。
  14.  前記監視部による監視に基づいて、少なくとも1本の前記ケーブルの異常が検出されたときに、インターロック部が、前記回転ガントリーの駆動を停止する、
     請求項13に記載の回転ガントリーの監視方法。
  15.  請求項1または請求項2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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