医療用粒子線照射装置
【課題】ガントリ胴体の小型化と同時に、ガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、広範囲は回転角度おいて回転照射室を構成する水平な床を安定に形成する構造を提案する。
【解決手段】筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリと、回転ガントリの内部に、粒子線照射部９の通過領域より奥側に設置された後面パネル１６と、回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入され、粒子線照射部９の通過領域までは達しない固定床１７と、後面パネル１６と固定床１６との間に配置された移動床機構２０とを備え、移動床機構２０と固定床１７により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、回転ガントリ内部において後面パネル１６により奥行きを指定した粒子線治療用の粒子線治療室１８を形成する医療用粒子線照射装置。
【解決手段】筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリと、回転ガントリの内部に、粒子線照射部９の通過領域より奥側に設置された後面パネル１６と、回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入され、粒子線照射部９の通過領域までは達しない固定床１７と、後面パネル１６と固定床１６との間に配置された移動床機構２０とを備え、移動床機構２０と固定床１７により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、回転ガントリ内部において後面パネル１６により奥行きを指定した粒子線治療用の粒子線治療室１８を形成する医療用粒子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用粒子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線による癌治療においては、正常細胞に比較的障害を与えずに治療することができる粒子線（例えば、陽子線）が注目されている（以下の説明では、これら陽子線などの粒子線や放射線などを含め、粒子線として説明する）。
【０００３】
かかる粒子線を用いた粒子線治療用回転照射室の一例が、例えば以下の特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載された粒子線治療用回転照射室では粒子線照射部を挟んで、それぞれ下側が水平な蒲鉾型（半円形状）の通路を形成した固定側リングレールと移動側リングレールを対向させて配置している。これら固定側リングレールと移動側リングレールの間にある蒲鉾型（半円形状）通路内にその両端を挿入して、屈曲自在な構造の移動床を渡し、もって断面蒲鉾（半円）状の室を形成している。そして、蒲鉾型（半円形状）通路内に挿入して配置された屈曲自在な構造の移動床を、粒子線照射部の回転と同期して移動させるようになっている（クローラ型）。
【０００４】
照射室の奥行きは、移動側リングレールを設置する後面パネルにより指定している。更に粒子線照射部を回転する場合、回転ガントリに設けた駆動モータによって粒子線照射部の回転方向と逆方向にその回転量と同じ量だけ移動側リングレールを回転させる。これにより、固定側リングレールと移動側リングレールとの対向位置関係を維持しながら回転ガントリが回転しても、治療台及び粒子線照射部にアクセスするための床（移動床）を常に水平に保つことことが可能となっている。
【０００５】
また、前述の特許文献１の従来技術として、他の回転照射室を形成する方法についても記載されている。
即ち、この粒子線治療用回転照射室では治療台が固定されている建屋側から見て粒子線照射部よりも奥側の回転カプセル内に設置された後面パネルにより室の奥行き空間が形成されている。この空間内に建屋側に固定された治療台であるベッド駆動装置の台の下に位置する床下側の壁面からデッキ駆動装置及び駆動装置により回転軸方向に重ね合わせられた床面の一部を引き出して、床面を広げるタイプの張り出しデッキと称される開閉式床を挿入できるような室が形成されている。また、張り出しデッキは照射装置の通過を避けるために開動作するとベッド駆動装置が設置された建屋側へ床が移動し、固定されている床板と移動してきた床板が重ねられる状態となり、閉動作すると重ねられていた床板が照射室側へ移動するようになっている。
【０００６】
また、他の粒子線治療用回転照射室の一例としては、例えば特許文献２に記載されている。
特許文献２に記載の粒子線治療用回転照射室では、開閉式床を駆動する駆動機構を有する開閉機構が回転照射部の通過領域よりもさらに奥行き側（II管装置の周囲）のフレーム内部に配置され、開閉機構のベースに取り付けられたローラにより回転ガントリが回転してもローラの転動と開閉機構の自重によりフレーム内部の最下部に位置するようになっている。また、開閉式床は開閉機構上で回転ガントリの回転軸方向にスライドする構造となり、開動作時には回転照射部の通過領域よりもさらに奥行き側に収納され、閉動作時には先端に設けられた位置決めピンにより建屋側の治療台ベースに接続される構造となっている。さらに、開閉式床は細分化されており、少なくとも一つが治療台ベースと接続される。回転照射室としては、奥行きを決定する回転ガントリと共に回転する回転パネル及び開閉機構に固定された固定壁，回転ガントリと共に回転するフレーム内壁に固定された回転壁、さらには開閉式床によって断面蒲鉾型（半円形状）の室が形成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−４７２８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５９０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来技術、特に上記の特許文献１のクローラ型によれば、回転ガントリの回転にもかかわらず、治療台や粒子線照射部にアクセスするための床（移動床）を常に水平に維持することが可能である。しかしながら、対向配置された固定側リングレールと移動側リングレール区間において回転ガントリの内側のほぼ全周面に移動床を配置し回転照射室を形成するため、回転照射室とガントリ胴体との間に隙間が生じてしまう。その結果、一定の広さの回転照射室を確保する場合、ガントリ胴体が大型化するという問題があった。また、移動側リングレールを回転ガントリの回転と同期して回転させる必要があり、構造が複雑となりメンテナンス性が悪くなるという問題があった。
【０００９】
一方、上記の特許文献１の張り出しデッキタイプによれば、ガントリ胴体内部に水平床形成機構を設けないためガントリ胴体を大型化しないでも、一定のガントリ胴体内部の照射室スペースが確保される。しかしながら、張り出しデッキ及びその駆動装置を建屋側に固定された治療台であるベッド駆動装置の台の下に位置する床下側の壁面に設置し、動作干渉性よりベッド駆動装置内に張り出しデッキの一部を挿入することは出来ないため、デッキ奥行き方向（後面パネル側）への張り出し量が制限されてしまうことになる。その結果、すべての回転角度において照射室を形成する床面積が不足し、治療室内で作業する場合のメンテナンス性及び安全性が悪くなるという問題があった。
【００１０】
さらに、上記特許文献２の開閉式床機構に関しては、開閉式床を回転ガントリの回転によらず下側のみに配置するため、フレーム内壁に固定された回転壁があるにしても、床部以外の回転照射室とガントリ胴体との隙間は小さくなってしまう。その結果、一定の広さの回転照射室を確保する場合にガントリ胴体は大型化しない。しかしながら、開閉機構が回転照射部の通過領域よりもさらに奥行き側（II管装置の周囲）のフレーム内部に配置されることになる。したがって、II管装置の周囲のスペースが狭くなってしまうことから、照射室より奥側のガントリ胴体内部の装置同士が密集しメンテナンス性が悪くなり、最悪の場合にはガントリ胴体が大型化するという問題があった。
【００１１】
また、閉動作時には開閉式床の先端に設けられた位置決めピンが建屋側の治療台ベースに設けられた位置決め穴に接続されて床が形成されるが、開閉式床のスライド量が大きく、さらに開閉機構のラジアル位置制御がローラの転動と開閉機構の自重のみであるため、位置決めピンの挿入安定性が悪いという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、ガントリ胴体の小型化と同時に、ガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、広範囲な回転角度（±１５０度程度）において回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することが可能な医療用粒子線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリと、この回転ガントリの内部に前記粒子線照射部の通過領域より奥側に設置された後面パネルと、前記回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入されて前記粒子線照射部の通過領域までは達しない固定床と、前記後面パネルと前記固定床との間に配置された移動床機構とを備えてなり、前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、前記回転ガントリ内部において前記後面パネルにより奥行きを指定した粒子線治療用の空間を形成することにより達成される。
【００１４】
また上記目的は、前記移動床機構は、水平な床を形成するための床板と、前記床板を支持するフレームと、前記フレーム上における複数のガイドローラとを備え、前記回転ガントリの内周面上において前記粒子線照射部の回転方向に自在に転動することにより達成される。
【００１５】
また上記目的は、前記移動床機構は、前記フレーム上に駆動ローラと、前記駆動ローラを駆動する駆動装置とを備え、さらに、前記ガイドローラ及び前記駆動ローラが通過するための、前記粒子線照射室内の前記回転ガントリの内壁円周上と、前記後面パネルの外周上にガイド溝を備えていることにより達成される。
【００１６】
また上記目的は、前記移動床機構の床板は、床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造とし、前記フレームとの結合部分で旋回可能な構造とすることにより達成される。
【００１７】
また上記目的は、前記移動床機構は、前記固定床と面している前記フレーム上にテーパ穴を備え、さらに、前記固定床は、前記フレームに面した側にテーパピンと、前記テーパピンを駆動する手段とを備え、前記テーパ穴に前記テーパピンを出し入れ出来る構造を備えることにより達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ガントリ胴体の小型化と同時に、ガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、広範囲な回転角度（±１５０度程度）において回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することが可能な医療用粒子線照射装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施例を添付した図にしたがって説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１の実施例（実施例１）になる医療用粒子線照射装置の構造について、添付の図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２１】
図１（ａ）は本発明の第１の実施例を備えた医療用粒子線照射装置あり、特に回転ガントリの回転軸に沿った側面図である。
図１（ｂ）は（ａ）の回転軸に垂直な方向から見た側面図である。
図１（ａ）（ｂ）において、回転ガントリはリアリング２及びフロントリング３を有する略筒状のガントリ胴体１（回転体）と、このガントリ胴体１を回転させるガントリ回転モータ７（回転装置）とを備えている。なお、このガントリ胴体１は、その一端部に設けられた上記リアリング２とフロントリング３において、回転可能に設けられた複数のサポートロールからなる建屋５に固定されたラジアル支持装置６によって支持されている。
【００２２】
また、このガントリ胴体１の外部には３６０度回転する回転ガントリ内へ配線，配管を供給するケーブルベア４，偏向電磁石等の電磁石を搭載したビーム輸送装置８，回転に伴う回転ガントリ全体の重心位置を補正するためのバランスウエイト１０が設けられている。更に、照射ビームを患部形状に合わせて調節する粒子線照射部９がその内部に延長して設けられている。これらは回転ガントリ（ガントリ胴体１）の回転に伴って回転する。また、粒子線照射部９にはその両端部に衝撃吸収体１１が設けられており、回転ガントリの回転中に移動床板機構２０との接触に備えている。
【００２３】
一方、ガントリ胴体１の内部には、粒子線治療を行うための粒子線治療用照射室１８が構成されている。即ち、この粒子線治療用照射室１８は例えば医療技師が作業するための閉空間を与えるものであり、作業員の足場を確保するため回転ガントリ（ガントリ胴体１）の回転にかかわらず、その下面を水平に保っている。また、照射室１８の奥行き側を閉止する後面パネル１６よりさらに奥にII管装置１５が設置され、回転ガントリ（ガントリ胴体１）の回転に伴って回転する。このII管装置１５は患部の位置決めの際に照射室１８内に突き出る構造となっている。
【００２４】
照射室１８には治療台１２が建屋５側より挿入され、治療台１２に乗せられた患者の患部に粒子線照射部９より粒子線が照射される。この治療台１２は建屋５に設置された治療台駆動装置１４及び治療台位置制御装置１３により、位置（変位・角度など）が制御される。
【００２５】
さらに、治療台位置制御装置１３側から照射室１８へのアクセスには、後にも詳細に説明するが、治療台駆動装置１４の壁面に設置された固定床１７を使用する。
【００２６】
次に、上記粒子線治療用照射室１８の詳細を図２〜図６にしたがって説明する。
図２は照射室１８全体の回転軸に沿う側面図である。
図３は移動床機構２０の斜視図である。
図４は移動床機構２０を下側より見た平面図である。
図５及び図６は移動床機構２０のロック機構を示す概略図である。
各図において、図２からも明らかなように、粒子線治療用照射室１８は移動床機構２０及び固定床１７で水平なアクセス床を構成し、粒子線照射部９を含む後面パネル１６で仕切られたガントリ胴体１内の空間である。移動床機構２０は照射室１８内に配置され、後述の如く粒子線照射部９の回転運動方向に独立駆動可能な構造となっている。
【００２７】
移動床機構２０は図３及び図４に示すように、移動床板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、ベース台２２，側板フレーム２３，天板フレーム２４で主な骨格をなしている。“コの字”型のベース台２２及び天板フレーム２４のそれぞれ両端部を２枚の側板フレーム２３で結合し、更に側板フレーム２３と結合していない天板フレーム２４の両端部と筒状の多数の移動床板２１ａを蝶番３４により結合する。
【００２８】
天板フレーム２４を介さず隣合う多数の移動床板２１ａは実質同一平面をなすように、連結スロッド３１で結合される。移動床板２１ａには更に、連結スロッド３１で結合された、移動床板２１ａの寸法よりも一回り小さい筒状の多数の移動床板２１ｂが挿入されている。挿入された移動床板２１ｂは移動床板２１ａ内でスライド可能な状態となり、そのスライド量を移動床板２１ａ及び移動床板２１ｂの一部に設置したリニアガイド２８及びボールねじ２９、更にはそれらを制御するアクチュエータ３０を用いて制御される。
【００２９】
同様にして、移動床板２１ｃを移動床板２１ｂに挿入してリニアガイド２８，ボールねじ２９、更にはアクチュエータ３０でスライド量が制御される。また、移動床板２１ｃ群の両側先端部（天板フレーム２４から離れた箇所）には、ガイドローラ２５ｂが設けられている。また、側板フレーム２３の外側面（ベース台２２と結合した面の反対側の面）には、駆動ローラ２５ａ及び複数のガイドローラ２５ｂが取り付けられている。このうち、側板フレーム２３の両側の駆動ローラ２５ａは駆動シャフト３２により連結され、また駆動シャフト３２途中には駆動ギア３３が設けられる。この駆動ギア３３にベース台２２上に設置された制御可能な駆動装置２６により発生した駆動力を伝達し、もって駆動ローラ２５ａの回転量が制御される。この移動床機構２０は図２に示されているように、駆動シャフト３２が回転軸と平行となるように、フロントリング３及び後面パネル１６で区切られたガントリ胴体１の最下部周辺に配置されている。
【００３０】
さらに図２に示すように、照射室１８内における後面パネル１６付近及びフロントリング３付近のガントリ胴体１の全周にガントリ胴体側ガイド溝２７ａが設けられている。更に、後面パネル１６の全周には後面パネル側ガイド溝２７ｂが設けられている。これらのガイド溝に移動床機構２０の各ローラ（駆動ローラ２５ａ，ガイドローラ２５ｂ）が挿入される。これにより、移動床機構２０の運動方向を粒子線照射部９の回転運動方向と同一にすることを可能とする。
【００３１】
一方、治療台駆動装置１４の壁面にはフロントリング３に向かって、移動床機構２０の移動床板２１及び側板フレーム２３付近まで固定床１７を設置し、治療台位置制御装置１３側より照射室１８（移動床機構２０）へのアクセスを可能としている。また、その形状は断面を半円を潰したような形状（上部が直線、下部が円弧）とし、円弧状の部分は移動床機構２０の各ローラ２５が通るガイドの役割も果たしている。
【００３２】
固定床１７にはテーパピン４２及びアクチュエータ４３が備えられ、アクチュエータ４３によりテーパピン４２がガントリ軸方向に伸縮可能な構造となっている。さらに、移動床機構２０の側板フレーム２３の外側面（ベース台２２と結合した面の反対側の面）には、このテーパピン４２に対応するテーパピン穴４１が設けられ、これらの出し入れにより移動床機構２０の位置を保持したり、若干の移動床板２１の水平位置（移動床機構２０の円周方向の位置）誤差を修正することが可能となる。
【００３３】
図５（ａ）（ｂ）にロック機構の詳細構造を示す。
図５（ａ）において、ロック時には移動床機構２０が多少の円周方向に対して位置誤差があったとしても、前記テーパピン４２とテーパピン穴４１をテーパ構造としているため修正が可能である。またテーパピン４２がテーパピン穴４１に挿入されると、移動床機構２０の運動が制限され、位置を保持可能となる。
【００３４】
一方、図５（ｂ）で示すアンロック時には、テーパピン４２がテーパピン穴４１より抜き出され、移動床機構２０の駆動ローラ２５ａの駆動による運動が可能となる。なお、固定床１７に設置するテーパピン４２及びアクチュエータ４３の配置を数箇所に設けることによって、移動床機構２０をロック出来る範囲（回転角度）も増加できる。ロック機構としてはＬＳやエンコーダ情報を元にして圧空シリンダ駆動や電動とすることも可能である。
【００３５】
さらに、図６（ａ）（ｂ）で示すように、アクチュエータ４３の代わりに圧縮ばね４５を用い、機械的なピン引抜ドグ４４をガントリ内周上に配置してリンクさせることも可能である。この場合、ノズル近傍のみリンクが外れる機構となる。
【００３６】
図７（ａ）〜（ｃ）は回転ガントリの回転に伴う照射室１８の形成状況を示す図である。
図７（ａ）が回転角度０度、（ｂ）が回転角度１００度、（ｃ）が回転角度１３０度、（ｄ）が回転角度１８０度の場合である。
【００３７】
図７において、回転角度が０゜から１００゜まで（ａ⇒ｂ）は、粒子線照射部９と移動床板２１が干渉しないため、全ての移動床板２１を用いて水平な床が形成される。ついで、回転角度１００゜から１３０゜まで（ｂ⇒ｃ）は、片側の移動床板２１をリニアガイド２８，ボールねじ２９更にはアクチュエータ３０によりスライドさせ、折り畳むことにより、粒子線照射部９との干渉を回避する。この場合、折り畳まない方の移動床板２１は水平な床が形成される。さらに、回転角度１３０゜から１８０゜まで（ｃ⇒ｄ）は、粒子線照射部９との干渉を避けるために、駆動ローラ２５ａにより側板フレーム２３を移動させる必要がある。この時、粒子線照射部９から遠い方の移動床板２１も折り畳み、スライド量を制御することにより、固定床１７と鉛直方向に段差が生じるが水平な床を形成することが可能である。
【００３８】
先にも記述したが、固定床１７に設置するテーパピン４２及びアクチュエータ４３の配置を数箇所に設けることによって、回転角度１３０゜を超えた場合でも移動床機構２０をロックすることが可能となり、安定な水平な床を形成することが出来る。また、テーパピン穴４１が固定床１７よりも上部に来る場合ではロック機構を使用することは出来ない。しかしながら移動床機構２０のガイドローラ２５ｂの全てがガイド溝２７にはまっており、かつ駆動ローラ２５ａ及び粒子線照射部９に取り付けられた衝撃吸収体１１により移動床２０の位置を固定し支持され、安定した水平な床部を形成することが可能である。
【００３９】
上述したように本発明になる医療用粒子線照射装置によれば、回転ガントリの内部において図２に示すように粒子線照射部９の通過領域より奥側に設置された後面パネル１６と、建屋５に設置された治療台駆動装置１４の壁面からフロントリング３に向かって設置された固定床１７と、後面パネル１６と固定床１７との間に配置された移動床機構２０によって粒子線治療用照射室１８が形成されている。
【００４０】
移動床機構２０は照射室１８内に設けられた各種ガイド溝に沿って、回転ガントリの内周面上において粒子線照射部９の回転方向に転動可能な機構となっており、実質的に回転ガントリの下側のみ配置される。
【００４１】
これにより、回転ガントリを大型化せずに、回転ガントリ内部の照射室１８スペース及び照射室より奥行き側のII管装置１５周囲のスペースを同時に確保することが可能となる。また、移動床機構２０の移動床部２１と、固定床１７及び後面パネル１６との隙間を小さくすることで床面積が確保され、照射室１８内で作業する場合のメンテナンス性及び安全性を確保することが可能となる。
【００４２】
また、移動床機構２０の移動床板２１を複数に分割し、リニアガイド２８とボールねじ２９を利用し床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造としている。また移動床板２１の一端部を天板フレーム２４と図４に示す蝶番３４で結合し旋回可能とし、他端部にガイドローラ２５ｂを備え、照射室１８内に設けられた各種ガイド溝２７上を転がるようになっているため粒子線照射部９の回転方向に折り畳み可能な構造となっている。
【００４３】
また、移動床機構２０には駆動ローラ２５ａ及び駆動装置２６が備えられており、回転ガントリの内周面上を自在に転動することが可能となっている。これにより、粒子線照射部９と干渉する場合に移動床板２１のみ若しくは移動床機構２０全体を逃がすことできる。さらには選択的に水平な床面を形成することが可能となり、回転ガントリの回転にもかかわらず移動床機構２０と固定床１７により下側を実質的に水平に維持する床を形成することが可能となる。
【００４４】
更に、移動床機構２０と固定床１７との隙間を狭くし、この間にテーパピン穴４１及びテーパピン４２によるロック機構を設けることで、移動床機構２０の位置保持と若干の円周方向における位置誤差の修正を可能とすることができるばかりでなく、位置決めピンの挿入安定性の向上を図ることができる。
【００４５】
以上のように、本発明の第１の実施例によれば、ガントリ胴体の小型化と同時に、ガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、回転によらず回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することができる。よって、作業性をも含め、優れた医療用粒子線照射装置を実現することが出来る。
【実施例２】
【００４６】
続いて、本発明の第２の実施例となる医療用粒子線照射装置を図８〜図１２を参照しながら詳細に説明する。
なお、第２の実施例では移動床機構２０以外の部分については、上記第１の実施の例と同一の構造を採用しているためその説明は省略する。
【００４７】
図８は本発明の第２の実施例になる医療用粒子線照射装置であって、特に移動床機構２０の全体構造を示す斜視図である。
図９は移動床機構２０の揺り篭部分を示す斜視図である。
図１０は移動床機構２０の旋回部分を示す斜視図である。
図１１は移動床板２１を示した図である。
図１２は、回転ガントリの回転に伴う照射室１８の形成状況を示した図である。
なお、以下の説明においては第１の実施の例と同等の部分には同一の符号を付しているので、適宜その説明は省略する。
【００４８】
図８において、移動床機構２０は揺り篭部分と旋回部分と、さらには移動床板２１の３つの部分より構成される。揺り篭部分では側板フレーム２３に設けた複数のガイドローラ２５ｂが照射室１８内に設けられた各種ガイド溝２７に沿って動くため、回転ガントリの内周面上において粒子線照射部９の回転方向に転動可能な機構となっているため、実質的に回転ガントリの下側に配置される。駆動ローラ２５ａ及び駆動装置２６は設置されておらず、代わりにノズル追突部５０が設けられ、粒子線照射部９に備えられた衝撃吸収体１１と接触する。この時、移動床機構２０は粒子線照射部９と運動をともにする。旋回部分では、揺り篭部分の側板フレーム２３に結合されており、揺り篭部分に設けられた駆動手段により揺り篭部分外周側を中心に中央付近で旋回する構造となっている。移動床板部は複数に分割されており、通常は重力方向である旋回部フレーム５８に支えられる。粒子線照射部９と干渉する位置では、スライド及び旋回して退避する構造となっている。以下、各部分の詳細を説明する。
【００４９】
はじめに、揺り篭部分に関しては図９で示すように、ベース台２２と天板フレーム２４及びノズル追突部５０の両端部を２枚の側板フレーム２３で結合して骨格をなしている。ベース台２２には旋回部分の駆動を行うためにドラム５４とブレーキ付モータ５５と減速機５６とロープ車５７とを搭載しており、ワイヤロープ５３の巻き取り量を制御している。旋回部分は重力方向に自然に縮退する形となるため、このワイヤロープ５３の巻き取りにより旋回部分の伸展（持ち上げる）する方向のみの駆動力を与える。
【００５０】
次に、旋回部分に関しては図１０で示すように、旋回部フレーム５８と旋回部フレーム連結部５９と旋回部フレーム側結合部６０とが設けられている。旋回部フレーム５８は向き合う２枚の側板フレーム２３の外周端にある旋回部結合部５１と旋回部誘導溝５２にはめ込まれており、旋回部結合部５１を中心に旋回する。また、左右の旋回部フレーム５８は中央で旋回部フレーム連結部５９により連結され、回転運動が直線運動に変換されており、揺り篭部分で示したワイヤロープ５３で旋回位置が制御される。ここでは、左右の旋回部フレーム５８が同期して旋回運動する構造となっているが、旋回部フレーム連結部５９を外すことで、それぞれ独立に制御することも可能である。また、旋回部フレーム５８に設けた旋回部フレーム側結合部６０には、後述の移動床板２１ａに設けた移動床側結合部６１が挿入される。
【００５１】
ついで、移動床板２１に関しては図１１で示すように、複数の板２１ａ，２１ｂ，２１ｃで構成され、旋回部フレーム５８により支持される。移動床板２１同士はリンク結合されており、板面上をスライドする機構とする。粒子線照射部９に押されることにより移動床板２１は縮退し、例えばトルクリールとワイヤにより伸展する構造とする。
【００５２】
最後に、図１２（ａ）〜（ｄ）に回転ガントリの回転に伴う照射室１８の形成状況を示す。
図１２（ａ）が回転角度０度、図１２（ｂ）が回転角度１００度、図１２（ｃ）が回転角度１５５度、図１２（ｄ）（ｅ）が回転角度１８０度の場合である。回転角度が０゜から１００度まで（ａ⇒ｂ）は、粒子線照射部９と移動床板２１が干渉しないため、全ての移動床板２１を用いて水平な床が形成される。ついで、回転角度１００度から１５５度まで（ｂ⇒ｃ）は、片側の移動床板２１がスライドし折り畳むことにより、粒子線照射部９との干渉を回避する。
【００５３】
この場合、折り畳まない方の移動床板２１は水平な床が形成される。回転角度１５５度の時に、揺り篭部分のノズル追突部５０と粒子線照射部９に備えられた衝撃吸収体１１とが接触する。さらに、回転角度１５５度から１８０度まで（ｃ⇒ｄ）は粒子線照射部９の回転とともに移動床機構２０も回転するため、水平部が全てなくなる。また、この回転角度の領域では、突き上げられた移動床機構２０がノンコプラナ照射時に治療台１２と干渉してしまう可能性がある。そこで図１２（ｅ）で示すように、ワイヤロープ５３の巻き取り量を制御し、旋回部分を縮退させて干渉領域を狭くすることが可能である。
【００５４】
まとめると、回転角度±１５５度の範囲において、水平な床部を形成することが可能であり、第１の実施例と同様に、側板フレーム２３に設けたテーパピン穴４１と固定床１７に設置したテーパピン４２とのロック機構を用いることで、安定した水平床を形成可能である。また、これ以外の回転角度の範囲においては、水平な床部は形成することが出来ないが、旋回部分を縮退させて治療台１２との干渉領域を狭くすることで、第１の実施例と同程度の広さの照射室１８が得られ、結果ごく特殊な治療を除けば第１の実施例と同じ回転ガントリの大きさで治療可能となる。
【００５５】
このように本発明の第２の実施例によれば、ガントリ胴体の小型化と同時にガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、広範囲は回転角度（±１５０度程度）において回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することができる。もって、作業性をも含め、優れた医療用粒子線照射装置を実現することが出来る。
【００５６】
以上のごとく、本発明によれば、筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリにおいて、前記回転ガントリの内部に、前記粒子線照射部の通過領域より奥側に設置された後面パネルと、前記回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入され、前記粒子線照射部の通過領域までは達しない固定床と、前記後面パネルと前記固定床との間に配置された移動床機構とを備え、前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、前記回転ガントリ内部において前記後面パネルにより奥行きを指定した粒子線治療用の空間（粒子線治療室）を形成する医療用粒子線照射装置を提供する。これにより、回転ガントリを大型化せずに、回転ガントリ内部の照射室スペース及び照射室より奥行き側のII管装置周囲のスペースを同時に確保することが可能となる。また、移動床機構の移動床部と、固定床及び後面パネルとの隙間を小さくすることで床面積を確保し、治療室内で作業する場合のメンテナンス性及び安全性を確保する。
【００５７】
なお、本発明によれば、前記に記載した医療用粒子線照射装置において、前記移動床機構は、水平な床を形成するための床板と、前記床板を支持するフレームと、前記フレーム上に複数のガイドローラと駆動ローラと、前記駆動ローラを駆動する駆動装置とを備えていることが好ましい。さらに、当該ガイドローラ及び駆動ローラが通過するための、前記粒子線照射室内のガントリ胴体の内壁円周上と、前記後面パネルの外周上にガイド溝を備えることが好ましい。これにより、前記移動床機構が前記回転ガントリの内周面上において前記放射線照射部の回転方向に自在に転動することを可能とする。
【００５８】
また、本発明によれば、前記に記載した医療用粒子線照射装置において、前記移動床機構の床板は、複数に分割され、床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造とし、前記フレームとの結合部分で旋回可能な構造とすることが好ましい。例えば、スライド機構に関してはリニアガイドとボールねじを利用し、旋回構造に関しては床板とフレームの結合部分に蝶番を使用し、結合部と反対側の移動床部の端部にガイドローラを備えることで可能となる。これらにより、前記回転ガントリの回転にもかかわらず、前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成することが可能となる。
【００５９】
更に、本発明によれば、前記に記載した医療用粒子線照射装置において、前記移動床機構は前記固定床と面している前記フレーム上にテーパ穴を備えることが好ましい。さらに、前記固定床は、前記フレームに面した側にテーパピンと、前記テーパピンを駆動するアクチュエータとを備え、前記テーパ穴に前記テーパピンを出し入れ出来る構造を備えることが好ましい。これにより、前記移動床機構の位置を保持し、若干の前記移動床機構の円周方向の位置誤差を修正することが可能となる。また、前記固定床と前記移動床機構の前記フレームとの間隔が狭く、かつ、穴及びピン形状をテーパ型とするため、位置決めピンの挿入安定性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の例による医療用粒子線照射装置を、特に、その回転ガントリを中心に示す側面図である。
【図２】上記図１に示す回転ガントリの粒子線治療用照射室の要部詳細構造を示す側面図である。
【図３】上記図２において移動床機構の斜視図である。
【図４】上記図２において移動床機構を下側より見た平面図である。
【図５】上記図２における移動床機構のロック機構を示した図である。
【図６】上記図２における移動床機構の他のロック機構を示した図である。
【図７】上記図２における回転ガントリの回転に伴う照射室の形成状況を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施の例になる医療用粒子線照射装置、特に、移動床機構の全体構造を示す斜視図である。
【図９】上記図８において移動床機構の揺り篭部分を示す斜視図である。
【図１０】上記図８において移動床機構の旋回部分を示す斜視図である。
【図１１】上記図８において移動床機構の移動床板を示す斜視図である。
【図１２】上記図２における回転ガントリの回転に伴う照射室の形成状況を示した図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ガントリ胴体
２ リアリング
３ フロントリング
４ ケーブルベア
５ 建屋
６ ラジアル支持装置
７ ガントリ回転モータ
８ ビーム輸送装置
９ 粒子線照射部
１０ バランスウエイト
１１ 衝撃吸収体
１２ 治療台
１３ 治療台位置制御装置
１４ 治療台駆動装置
１５ II管装置
１６ 後面パネル
１７ 固定床
１８ 照射室
２０ 移動床
２１ 移動床板
２２ ベース台
２３ 側板フレーム
２４ 天板フレーム
２５ａ 駆動ローラ
２５ｂ ガイドローラ
２６ 駆動装置
２７ａ ガントリ胴体側ガイド溝
２７ｂ 後面パネル側ガイド溝
２８ リニアガイド
２９ ボールねじ
３０，４３ アクチュエータ
３１ 連結スロッド
３２ 駆動シャフト
３３ 駆動ギア
３４ 蝶番
４１ テーパピン穴
４２ テーパピン
４４ ピン引抜ドグ
４５ 圧縮ばね
５０ ノズル追突部
５１ 旋回部結合部
５２ 旋回部誘導溝
５３ ワイヤロープ
５４ ドラム
５５ ブレーキ付モータ
５６ 減速機
５７ ロープ車
５８ 旋回部フレーム
５９ 旋回部フレーム連結部
６０ 旋回部フレーム側結合部
６１ 移動床側結合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用粒子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線による癌治療においては、正常細胞に比較的障害を与えずに治療することができる粒子線（例えば、陽子線）が注目されている（以下の説明では、これら陽子線などの粒子線や放射線などを含め、粒子線として説明する）。
【０００３】
かかる粒子線を用いた粒子線治療用回転照射室の一例が、例えば以下の特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載された粒子線治療用回転照射室では粒子線照射部を挟んで、それぞれ下側が水平な蒲鉾型（半円形状）の通路を形成した固定側リングレールと移動側リングレールを対向させて配置している。これら固定側リングレールと移動側リングレールの間にある蒲鉾型（半円形状）通路内にその両端を挿入して、屈曲自在な構造の移動床を渡し、もって断面蒲鉾（半円）状の室を形成している。そして、蒲鉾型（半円形状）通路内に挿入して配置された屈曲自在な構造の移動床を、粒子線照射部の回転と同期して移動させるようになっている（クローラ型）。
【０００４】
照射室の奥行きは、移動側リングレールを設置する後面パネルにより指定している。更に粒子線照射部を回転する場合、回転ガントリに設けた駆動モータによって粒子線照射部の回転方向と逆方向にその回転量と同じ量だけ移動側リングレールを回転させる。これにより、固定側リングレールと移動側リングレールとの対向位置関係を維持しながら回転ガントリが回転しても、治療台及び粒子線照射部にアクセスするための床（移動床）を常に水平に保つことことが可能となっている。
【０００５】
また、前述の特許文献１の従来技術として、他の回転照射室を形成する方法についても記載されている。
即ち、この粒子線治療用回転照射室では治療台が固定されている建屋側から見て粒子線照射部よりも奥側の回転カプセル内に設置された後面パネルにより室の奥行き空間が形成されている。この空間内に建屋側に固定された治療台であるベッド駆動装置の台の下に位置する床下側の壁面からデッキ駆動装置及び駆動装置により回転軸方向に重ね合わせられた床面の一部を引き出して、床面を広げるタイプの張り出しデッキと称される開閉式床を挿入できるような室が形成されている。また、張り出しデッキは照射装置の通過を避けるために開動作するとベッド駆動装置が設置された建屋側へ床が移動し、固定されている床板と移動してきた床板が重ねられる状態となり、閉動作すると重ねられていた床板が照射室側へ移動するようになっている。
【０００６】
また、他の粒子線治療用回転照射室の一例としては、例えば特許文献２に記載されている。
特許文献２に記載の粒子線治療用回転照射室では、開閉式床を駆動する駆動機構を有する開閉機構が回転照射部の通過領域よりもさらに奥行き側（II管装置の周囲）のフレーム内部に配置され、開閉機構のベースに取り付けられたローラにより回転ガントリが回転してもローラの転動と開閉機構の自重によりフレーム内部の最下部に位置するようになっている。また、開閉式床は開閉機構上で回転ガントリの回転軸方向にスライドする構造となり、開動作時には回転照射部の通過領域よりもさらに奥行き側に収納され、閉動作時には先端に設けられた位置決めピンにより建屋側の治療台ベースに接続される構造となっている。さらに、開閉式床は細分化されており、少なくとも一つが治療台ベースと接続される。回転照射室としては、奥行きを決定する回転ガントリと共に回転する回転パネル及び開閉機構に固定された固定壁，回転ガントリと共に回転するフレーム内壁に固定された回転壁、さらには開閉式床によって断面蒲鉾型（半円形状）の室が形成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−４７２８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５９０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した従来技術、特に上記の特許文献１のクローラ型によれば、回転ガントリの回転にもかかわらず、治療台や粒子線照射部にアクセスするための床（移動床）を常に水平に維持することが可能である。しかしながら、対向配置された固定側リングレールと移動側リングレール区間において回転ガントリの内側のほぼ全周面に移動床を配置し回転照射室を形成するため、回転照射室とガントリ胴体との間に隙間が生じてしまう。その結果、一定の広さの回転照射室を確保する場合、ガントリ胴体が大型化するという問題があった。また、移動側リングレールを回転ガントリの回転と同期して回転させる必要があり、構造が複雑となりメンテナンス性が悪くなるという問題があった。
【０００９】
一方、上記の特許文献１の張り出しデッキタイプによれば、ガントリ胴体内部に水平床形成機構を設けないためガントリ胴体を大型化しないでも、一定のガントリ胴体内部の照射室スペースが確保される。しかしながら、張り出しデッキ及びその駆動装置を建屋側に固定された治療台であるベッド駆動装置の台の下に位置する床下側の壁面に設置し、動作干渉性よりベッド駆動装置内に張り出しデッキの一部を挿入することは出来ないため、デッキ奥行き方向（後面パネル側）への張り出し量が制限されてしまうことになる。その結果、すべての回転角度において照射室を形成する床面積が不足し、治療室内で作業する場合のメンテナンス性及び安全性が悪くなるという問題があった。
【００１０】
さらに、上記特許文献２の開閉式床機構に関しては、開閉式床を回転ガントリの回転によらず下側のみに配置するため、フレーム内壁に固定された回転壁があるにしても、床部以外の回転照射室とガントリ胴体との隙間は小さくなってしまう。その結果、一定の広さの回転照射室を確保する場合にガントリ胴体は大型化しない。しかしながら、開閉機構が回転照射部の通過領域よりもさらに奥行き側（II管装置の周囲）のフレーム内部に配置されることになる。したがって、II管装置の周囲のスペースが狭くなってしまうことから、照射室より奥側のガントリ胴体内部の装置同士が密集しメンテナンス性が悪くなり、最悪の場合にはガントリ胴体が大型化するという問題があった。
【００１１】
また、閉動作時には開閉式床の先端に設けられた位置決めピンが建屋側の治療台ベースに設けられた位置決め穴に接続されて床が形成されるが、開閉式床のスライド量が大きく、さらに開閉機構のラジアル位置制御がローラの転動と開閉機構の自重のみであるため、位置決めピンの挿入安定性が悪いという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、ガントリ胴体の小型化と同時に、ガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、広範囲な回転角度（±１５０度程度）において回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することが可能な医療用粒子線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリと、この回転ガントリの内部に前記粒子線照射部の通過領域より奥側に設置された後面パネルと、前記回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入されて前記粒子線照射部の通過領域までは達しない固定床と、前記後面パネルと前記固定床との間に配置された移動床機構とを備えてなり、前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、前記回転ガントリ内部において前記後面パネルにより奥行きを指定した粒子線治療用の空間を形成することにより達成される。
【００１４】
また上記目的は、前記移動床機構は、水平な床を形成するための床板と、前記床板を支持するフレームと、前記フレーム上における複数のガイドローラとを備え、前記回転ガントリの内周面上において前記粒子線照射部の回転方向に自在に転動することにより達成される。
【００１５】
また上記目的は、前記移動床機構は、前記フレーム上に駆動ローラと、前記駆動ローラを駆動する駆動装置とを備え、さらに、前記ガイドローラ及び前記駆動ローラが通過するための、前記粒子線照射室内の前記回転ガントリの内壁円周上と、前記後面パネルの外周上にガイド溝を備えていることにより達成される。
【００１６】
また上記目的は、前記移動床機構の床板は、床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造とし、前記フレームとの結合部分で旋回可能な構造とすることにより達成される。
【００１７】
また上記目的は、前記移動床機構は、前記固定床と面している前記フレーム上にテーパ穴を備え、さらに、前記固定床は、前記フレームに面した側にテーパピンと、前記テーパピンを駆動する手段とを備え、前記テーパ穴に前記テーパピンを出し入れ出来る構造を備えることにより達成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ガントリ胴体の小型化と同時に、ガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、広範囲な回転角度（±１５０度程度）において回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することが可能な医療用粒子線照射装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施例を添付した図にしたがって説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１の実施例（実施例１）になる医療用粒子線照射装置の構造について、添付の図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２１】
図１（ａ）は本発明の第１の実施例を備えた医療用粒子線照射装置あり、特に回転ガントリの回転軸に沿った側面図である。
図１（ｂ）は（ａ）の回転軸に垂直な方向から見た側面図である。
図１（ａ）（ｂ）において、回転ガントリはリアリング２及びフロントリング３を有する略筒状のガントリ胴体１（回転体）と、このガントリ胴体１を回転させるガントリ回転モータ７（回転装置）とを備えている。なお、このガントリ胴体１は、その一端部に設けられた上記リアリング２とフロントリング３において、回転可能に設けられた複数のサポートロールからなる建屋５に固定されたラジアル支持装置６によって支持されている。
【００２２】
また、このガントリ胴体１の外部には３６０度回転する回転ガントリ内へ配線，配管を供給するケーブルベア４，偏向電磁石等の電磁石を搭載したビーム輸送装置８，回転に伴う回転ガントリ全体の重心位置を補正するためのバランスウエイト１０が設けられている。更に、照射ビームを患部形状に合わせて調節する粒子線照射部９がその内部に延長して設けられている。これらは回転ガントリ（ガントリ胴体１）の回転に伴って回転する。また、粒子線照射部９にはその両端部に衝撃吸収体１１が設けられており、回転ガントリの回転中に移動床板機構２０との接触に備えている。
【００２３】
一方、ガントリ胴体１の内部には、粒子線治療を行うための粒子線治療用照射室１８が構成されている。即ち、この粒子線治療用照射室１８は例えば医療技師が作業するための閉空間を与えるものであり、作業員の足場を確保するため回転ガントリ（ガントリ胴体１）の回転にかかわらず、その下面を水平に保っている。また、照射室１８の奥行き側を閉止する後面パネル１６よりさらに奥にII管装置１５が設置され、回転ガントリ（ガントリ胴体１）の回転に伴って回転する。このII管装置１５は患部の位置決めの際に照射室１８内に突き出る構造となっている。
【００２４】
照射室１８には治療台１２が建屋５側より挿入され、治療台１２に乗せられた患者の患部に粒子線照射部９より粒子線が照射される。この治療台１２は建屋５に設置された治療台駆動装置１４及び治療台位置制御装置１３により、位置（変位・角度など）が制御される。
【００２５】
さらに、治療台位置制御装置１３側から照射室１８へのアクセスには、後にも詳細に説明するが、治療台駆動装置１４の壁面に設置された固定床１７を使用する。
【００２６】
次に、上記粒子線治療用照射室１８の詳細を図２〜図６にしたがって説明する。
図２は照射室１８全体の回転軸に沿う側面図である。
図３は移動床機構２０の斜視図である。
図４は移動床機構２０を下側より見た平面図である。
図５及び図６は移動床機構２０のロック機構を示す概略図である。
各図において、図２からも明らかなように、粒子線治療用照射室１８は移動床機構２０及び固定床１７で水平なアクセス床を構成し、粒子線照射部９を含む後面パネル１６で仕切られたガントリ胴体１内の空間である。移動床機構２０は照射室１８内に配置され、後述の如く粒子線照射部９の回転運動方向に独立駆動可能な構造となっている。
【００２７】
移動床機構２０は図３及び図４に示すように、移動床板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、ベース台２２，側板フレーム２３，天板フレーム２４で主な骨格をなしている。“コの字”型のベース台２２及び天板フレーム２４のそれぞれ両端部を２枚の側板フレーム２３で結合し、更に側板フレーム２３と結合していない天板フレーム２４の両端部と筒状の多数の移動床板２１ａを蝶番３４により結合する。
【００２８】
天板フレーム２４を介さず隣合う多数の移動床板２１ａは実質同一平面をなすように、連結スロッド３１で結合される。移動床板２１ａには更に、連結スロッド３１で結合された、移動床板２１ａの寸法よりも一回り小さい筒状の多数の移動床板２１ｂが挿入されている。挿入された移動床板２１ｂは移動床板２１ａ内でスライド可能な状態となり、そのスライド量を移動床板２１ａ及び移動床板２１ｂの一部に設置したリニアガイド２８及びボールねじ２９、更にはそれらを制御するアクチュエータ３０を用いて制御される。
【００２９】
同様にして、移動床板２１ｃを移動床板２１ｂに挿入してリニアガイド２８，ボールねじ２９、更にはアクチュエータ３０でスライド量が制御される。また、移動床板２１ｃ群の両側先端部（天板フレーム２４から離れた箇所）には、ガイドローラ２５ｂが設けられている。また、側板フレーム２３の外側面（ベース台２２と結合した面の反対側の面）には、駆動ローラ２５ａ及び複数のガイドローラ２５ｂが取り付けられている。このうち、側板フレーム２３の両側の駆動ローラ２５ａは駆動シャフト３２により連結され、また駆動シャフト３２途中には駆動ギア３３が設けられる。この駆動ギア３３にベース台２２上に設置された制御可能な駆動装置２６により発生した駆動力を伝達し、もって駆動ローラ２５ａの回転量が制御される。この移動床機構２０は図２に示されているように、駆動シャフト３２が回転軸と平行となるように、フロントリング３及び後面パネル１６で区切られたガントリ胴体１の最下部周辺に配置されている。
【００３０】
さらに図２に示すように、照射室１８内における後面パネル１６付近及びフロントリング３付近のガントリ胴体１の全周にガントリ胴体側ガイド溝２７ａが設けられている。更に、後面パネル１６の全周には後面パネル側ガイド溝２７ｂが設けられている。これらのガイド溝に移動床機構２０の各ローラ（駆動ローラ２５ａ，ガイドローラ２５ｂ）が挿入される。これにより、移動床機構２０の運動方向を粒子線照射部９の回転運動方向と同一にすることを可能とする。
【００３１】
一方、治療台駆動装置１４の壁面にはフロントリング３に向かって、移動床機構２０の移動床板２１及び側板フレーム２３付近まで固定床１７を設置し、治療台位置制御装置１３側より照射室１８（移動床機構２０）へのアクセスを可能としている。また、その形状は断面を半円を潰したような形状（上部が直線、下部が円弧）とし、円弧状の部分は移動床機構２０の各ローラ２５が通るガイドの役割も果たしている。
【００３２】
固定床１７にはテーパピン４２及びアクチュエータ４３が備えられ、アクチュエータ４３によりテーパピン４２がガントリ軸方向に伸縮可能な構造となっている。さらに、移動床機構２０の側板フレーム２３の外側面（ベース台２２と結合した面の反対側の面）には、このテーパピン４２に対応するテーパピン穴４１が設けられ、これらの出し入れにより移動床機構２０の位置を保持したり、若干の移動床板２１の水平位置（移動床機構２０の円周方向の位置）誤差を修正することが可能となる。
【００３３】
図５（ａ）（ｂ）にロック機構の詳細構造を示す。
図５（ａ）において、ロック時には移動床機構２０が多少の円周方向に対して位置誤差があったとしても、前記テーパピン４２とテーパピン穴４１をテーパ構造としているため修正が可能である。またテーパピン４２がテーパピン穴４１に挿入されると、移動床機構２０の運動が制限され、位置を保持可能となる。
【００３４】
一方、図５（ｂ）で示すアンロック時には、テーパピン４２がテーパピン穴４１より抜き出され、移動床機構２０の駆動ローラ２５ａの駆動による運動が可能となる。なお、固定床１７に設置するテーパピン４２及びアクチュエータ４３の配置を数箇所に設けることによって、移動床機構２０をロック出来る範囲（回転角度）も増加できる。ロック機構としてはＬＳやエンコーダ情報を元にして圧空シリンダ駆動や電動とすることも可能である。
【００３５】
さらに、図６（ａ）（ｂ）で示すように、アクチュエータ４３の代わりに圧縮ばね４５を用い、機械的なピン引抜ドグ４４をガントリ内周上に配置してリンクさせることも可能である。この場合、ノズル近傍のみリンクが外れる機構となる。
【００３６】
図７（ａ）〜（ｃ）は回転ガントリの回転に伴う照射室１８の形成状況を示す図である。
図７（ａ）が回転角度０度、（ｂ）が回転角度１００度、（ｃ）が回転角度１３０度、（ｄ）が回転角度１８０度の場合である。
【００３７】
図７において、回転角度が０゜から１００゜まで（ａ⇒ｂ）は、粒子線照射部９と移動床板２１が干渉しないため、全ての移動床板２１を用いて水平な床が形成される。ついで、回転角度１００゜から１３０゜まで（ｂ⇒ｃ）は、片側の移動床板２１をリニアガイド２８，ボールねじ２９更にはアクチュエータ３０によりスライドさせ、折り畳むことにより、粒子線照射部９との干渉を回避する。この場合、折り畳まない方の移動床板２１は水平な床が形成される。さらに、回転角度１３０゜から１８０゜まで（ｃ⇒ｄ）は、粒子線照射部９との干渉を避けるために、駆動ローラ２５ａにより側板フレーム２３を移動させる必要がある。この時、粒子線照射部９から遠い方の移動床板２１も折り畳み、スライド量を制御することにより、固定床１７と鉛直方向に段差が生じるが水平な床を形成することが可能である。
【００３８】
先にも記述したが、固定床１７に設置するテーパピン４２及びアクチュエータ４３の配置を数箇所に設けることによって、回転角度１３０゜を超えた場合でも移動床機構２０をロックすることが可能となり、安定な水平な床を形成することが出来る。また、テーパピン穴４１が固定床１７よりも上部に来る場合ではロック機構を使用することは出来ない。しかしながら移動床機構２０のガイドローラ２５ｂの全てがガイド溝２７にはまっており、かつ駆動ローラ２５ａ及び粒子線照射部９に取り付けられた衝撃吸収体１１により移動床２０の位置を固定し支持され、安定した水平な床部を形成することが可能である。
【００３９】
上述したように本発明になる医療用粒子線照射装置によれば、回転ガントリの内部において図２に示すように粒子線照射部９の通過領域より奥側に設置された後面パネル１６と、建屋５に設置された治療台駆動装置１４の壁面からフロントリング３に向かって設置された固定床１７と、後面パネル１６と固定床１７との間に配置された移動床機構２０によって粒子線治療用照射室１８が形成されている。
【００４０】
移動床機構２０は照射室１８内に設けられた各種ガイド溝に沿って、回転ガントリの内周面上において粒子線照射部９の回転方向に転動可能な機構となっており、実質的に回転ガントリの下側のみ配置される。
【００４１】
これにより、回転ガントリを大型化せずに、回転ガントリ内部の照射室１８スペース及び照射室より奥行き側のII管装置１５周囲のスペースを同時に確保することが可能となる。また、移動床機構２０の移動床部２１と、固定床１７及び後面パネル１６との隙間を小さくすることで床面積が確保され、照射室１８内で作業する場合のメンテナンス性及び安全性を確保することが可能となる。
【００４２】
また、移動床機構２０の移動床板２１を複数に分割し、リニアガイド２８とボールねじ２９を利用し床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造としている。また移動床板２１の一端部を天板フレーム２４と図４に示す蝶番３４で結合し旋回可能とし、他端部にガイドローラ２５ｂを備え、照射室１８内に設けられた各種ガイド溝２７上を転がるようになっているため粒子線照射部９の回転方向に折り畳み可能な構造となっている。
【００４３】
また、移動床機構２０には駆動ローラ２５ａ及び駆動装置２６が備えられており、回転ガントリの内周面上を自在に転動することが可能となっている。これにより、粒子線照射部９と干渉する場合に移動床板２１のみ若しくは移動床機構２０全体を逃がすことできる。さらには選択的に水平な床面を形成することが可能となり、回転ガントリの回転にもかかわらず移動床機構２０と固定床１７により下側を実質的に水平に維持する床を形成することが可能となる。
【００４４】
更に、移動床機構２０と固定床１７との隙間を狭くし、この間にテーパピン穴４１及びテーパピン４２によるロック機構を設けることで、移動床機構２０の位置保持と若干の円周方向における位置誤差の修正を可能とすることができるばかりでなく、位置決めピンの挿入安定性の向上を図ることができる。
【００４５】
以上のように、本発明の第１の実施例によれば、ガントリ胴体の小型化と同時に、ガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、回転によらず回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することができる。よって、作業性をも含め、優れた医療用粒子線照射装置を実現することが出来る。
【実施例２】
【００４６】
続いて、本発明の第２の実施例となる医療用粒子線照射装置を図８〜図１２を参照しながら詳細に説明する。
なお、第２の実施例では移動床機構２０以外の部分については、上記第１の実施の例と同一の構造を採用しているためその説明は省略する。
【００４７】
図８は本発明の第２の実施例になる医療用粒子線照射装置であって、特に移動床機構２０の全体構造を示す斜視図である。
図９は移動床機構２０の揺り篭部分を示す斜視図である。
図１０は移動床機構２０の旋回部分を示す斜視図である。
図１１は移動床板２１を示した図である。
図１２は、回転ガントリの回転に伴う照射室１８の形成状況を示した図である。
なお、以下の説明においては第１の実施の例と同等の部分には同一の符号を付しているので、適宜その説明は省略する。
【００４８】
図８において、移動床機構２０は揺り篭部分と旋回部分と、さらには移動床板２１の３つの部分より構成される。揺り篭部分では側板フレーム２３に設けた複数のガイドローラ２５ｂが照射室１８内に設けられた各種ガイド溝２７に沿って動くため、回転ガントリの内周面上において粒子線照射部９の回転方向に転動可能な機構となっているため、実質的に回転ガントリの下側に配置される。駆動ローラ２５ａ及び駆動装置２６は設置されておらず、代わりにノズル追突部５０が設けられ、粒子線照射部９に備えられた衝撃吸収体１１と接触する。この時、移動床機構２０は粒子線照射部９と運動をともにする。旋回部分では、揺り篭部分の側板フレーム２３に結合されており、揺り篭部分に設けられた駆動手段により揺り篭部分外周側を中心に中央付近で旋回する構造となっている。移動床板部は複数に分割されており、通常は重力方向である旋回部フレーム５８に支えられる。粒子線照射部９と干渉する位置では、スライド及び旋回して退避する構造となっている。以下、各部分の詳細を説明する。
【００４９】
はじめに、揺り篭部分に関しては図９で示すように、ベース台２２と天板フレーム２４及びノズル追突部５０の両端部を２枚の側板フレーム２３で結合して骨格をなしている。ベース台２２には旋回部分の駆動を行うためにドラム５４とブレーキ付モータ５５と減速機５６とロープ車５７とを搭載しており、ワイヤロープ５３の巻き取り量を制御している。旋回部分は重力方向に自然に縮退する形となるため、このワイヤロープ５３の巻き取りにより旋回部分の伸展（持ち上げる）する方向のみの駆動力を与える。
【００５０】
次に、旋回部分に関しては図１０で示すように、旋回部フレーム５８と旋回部フレーム連結部５９と旋回部フレーム側結合部６０とが設けられている。旋回部フレーム５８は向き合う２枚の側板フレーム２３の外周端にある旋回部結合部５１と旋回部誘導溝５２にはめ込まれており、旋回部結合部５１を中心に旋回する。また、左右の旋回部フレーム５８は中央で旋回部フレーム連結部５９により連結され、回転運動が直線運動に変換されており、揺り篭部分で示したワイヤロープ５３で旋回位置が制御される。ここでは、左右の旋回部フレーム５８が同期して旋回運動する構造となっているが、旋回部フレーム連結部５９を外すことで、それぞれ独立に制御することも可能である。また、旋回部フレーム５８に設けた旋回部フレーム側結合部６０には、後述の移動床板２１ａに設けた移動床側結合部６１が挿入される。
【００５１】
ついで、移動床板２１に関しては図１１で示すように、複数の板２１ａ，２１ｂ，２１ｃで構成され、旋回部フレーム５８により支持される。移動床板２１同士はリンク結合されており、板面上をスライドする機構とする。粒子線照射部９に押されることにより移動床板２１は縮退し、例えばトルクリールとワイヤにより伸展する構造とする。
【００５２】
最後に、図１２（ａ）〜（ｄ）に回転ガントリの回転に伴う照射室１８の形成状況を示す。
図１２（ａ）が回転角度０度、図１２（ｂ）が回転角度１００度、図１２（ｃ）が回転角度１５５度、図１２（ｄ）（ｅ）が回転角度１８０度の場合である。回転角度が０゜から１００度まで（ａ⇒ｂ）は、粒子線照射部９と移動床板２１が干渉しないため、全ての移動床板２１を用いて水平な床が形成される。ついで、回転角度１００度から１５５度まで（ｂ⇒ｃ）は、片側の移動床板２１がスライドし折り畳むことにより、粒子線照射部９との干渉を回避する。
【００５３】
この場合、折り畳まない方の移動床板２１は水平な床が形成される。回転角度１５５度の時に、揺り篭部分のノズル追突部５０と粒子線照射部９に備えられた衝撃吸収体１１とが接触する。さらに、回転角度１５５度から１８０度まで（ｃ⇒ｄ）は粒子線照射部９の回転とともに移動床機構２０も回転するため、水平部が全てなくなる。また、この回転角度の領域では、突き上げられた移動床機構２０がノンコプラナ照射時に治療台１２と干渉してしまう可能性がある。そこで図１２（ｅ）で示すように、ワイヤロープ５３の巻き取り量を制御し、旋回部分を縮退させて干渉領域を狭くすることが可能である。
【００５４】
まとめると、回転角度±１５５度の範囲において、水平な床部を形成することが可能であり、第１の実施例と同様に、側板フレーム２３に設けたテーパピン穴４１と固定床１７に設置したテーパピン４２とのロック機構を用いることで、安定した水平床を形成可能である。また、これ以外の回転角度の範囲においては、水平な床部は形成することが出来ないが、旋回部分を縮退させて治療台１２との干渉領域を狭くすることで、第１の実施例と同程度の広さの照射室１８が得られ、結果ごく特殊な治療を除けば第１の実施例と同じ回転ガントリの大きさで治療可能となる。
【００５５】
このように本発明の第２の実施例によれば、ガントリ胴体の小型化と同時にガントリ胴体内の回転照射室スペース及び照射室よりさらに奥行き側のII管装置周囲のスペースを確保し、広範囲は回転角度（±１５０度程度）において回転照射室を構成する水平な床を安定に形成することができる。もって、作業性をも含め、優れた医療用粒子線照射装置を実現することが出来る。
【００５６】
以上のごとく、本発明によれば、筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリにおいて、前記回転ガントリの内部に、前記粒子線照射部の通過領域より奥側に設置された後面パネルと、前記回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入され、前記粒子線照射部の通過領域までは達しない固定床と、前記後面パネルと前記固定床との間に配置された移動床機構とを備え、前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、前記回転ガントリ内部において前記後面パネルにより奥行きを指定した粒子線治療用の空間（粒子線治療室）を形成する医療用粒子線照射装置を提供する。これにより、回転ガントリを大型化せずに、回転ガントリ内部の照射室スペース及び照射室より奥行き側のII管装置周囲のスペースを同時に確保することが可能となる。また、移動床機構の移動床部と、固定床及び後面パネルとの隙間を小さくすることで床面積を確保し、治療室内で作業する場合のメンテナンス性及び安全性を確保する。
【００５７】
なお、本発明によれば、前記に記載した医療用粒子線照射装置において、前記移動床機構は、水平な床を形成するための床板と、前記床板を支持するフレームと、前記フレーム上に複数のガイドローラと駆動ローラと、前記駆動ローラを駆動する駆動装置とを備えていることが好ましい。さらに、当該ガイドローラ及び駆動ローラが通過するための、前記粒子線照射室内のガントリ胴体の内壁円周上と、前記後面パネルの外周上にガイド溝を備えることが好ましい。これにより、前記移動床機構が前記回転ガントリの内周面上において前記放射線照射部の回転方向に自在に転動することを可能とする。
【００５８】
また、本発明によれば、前記に記載した医療用粒子線照射装置において、前記移動床機構の床板は、複数に分割され、床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造とし、前記フレームとの結合部分で旋回可能な構造とすることが好ましい。例えば、スライド機構に関してはリニアガイドとボールねじを利用し、旋回構造に関しては床板とフレームの結合部分に蝶番を使用し、結合部と反対側の移動床部の端部にガイドローラを備えることで可能となる。これらにより、前記回転ガントリの回転にもかかわらず、前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成することが可能となる。
【００５９】
更に、本発明によれば、前記に記載した医療用粒子線照射装置において、前記移動床機構は前記固定床と面している前記フレーム上にテーパ穴を備えることが好ましい。さらに、前記固定床は、前記フレームに面した側にテーパピンと、前記テーパピンを駆動するアクチュエータとを備え、前記テーパ穴に前記テーパピンを出し入れ出来る構造を備えることが好ましい。これにより、前記移動床機構の位置を保持し、若干の前記移動床機構の円周方向の位置誤差を修正することが可能となる。また、前記固定床と前記移動床機構の前記フレームとの間隔が狭く、かつ、穴及びピン形状をテーパ型とするため、位置決めピンの挿入安定性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の例による医療用粒子線照射装置を、特に、その回転ガントリを中心に示す側面図である。
【図２】上記図１に示す回転ガントリの粒子線治療用照射室の要部詳細構造を示す側面図である。
【図３】上記図２において移動床機構の斜視図である。
【図４】上記図２において移動床機構を下側より見た平面図である。
【図５】上記図２における移動床機構のロック機構を示した図である。
【図６】上記図２における移動床機構の他のロック機構を示した図である。
【図７】上記図２における回転ガントリの回転に伴う照射室の形成状況を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施の例になる医療用粒子線照射装置、特に、移動床機構の全体構造を示す斜視図である。
【図９】上記図８において移動床機構の揺り篭部分を示す斜視図である。
【図１０】上記図８において移動床機構の旋回部分を示す斜視図である。
【図１１】上記図８において移動床機構の移動床板を示す斜視図である。
【図１２】上記図２における回転ガントリの回転に伴う照射室の形成状況を示した図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ガントリ胴体
２ リアリング
３ フロントリング
４ ケーブルベア
５ 建屋
６ ラジアル支持装置
７ ガントリ回転モータ
８ ビーム輸送装置
９ 粒子線照射部
１０ バランスウエイト
１１ 衝撃吸収体
１２ 治療台
１３ 治療台位置制御装置
１４ 治療台駆動装置
１５ II管装置
１６ 後面パネル
１７ 固定床
１８ 照射室
２０ 移動床
２１ 移動床板
２２ ベース台
２３ 側板フレーム
２４ 天板フレーム
２５ａ 駆動ローラ
２５ｂ ガイドローラ
２６ 駆動装置
２７ａ ガントリ胴体側ガイド溝
２７ｂ 後面パネル側ガイド溝
２８ リニアガイド
２９ ボールねじ
３０，４３ アクチュエータ
３１ 連結スロッド
３２ 駆動シャフト
３３ 駆動ギア
３４ 蝶番
４１ テーパピン穴
４２ テーパピン
４４ ピン引抜ドグ
４５ 圧縮ばね
５０ ノズル追突部
５１ 旋回部結合部
５２ 旋回部誘導溝
５３ ワイヤロープ
５４ ドラム
５５ ブレーキ付モータ
５６ 減速機
５７ ロープ車
５８ 旋回部フレーム
５９ 旋回部フレーム連結部
６０ 旋回部フレーム側結合部
６１ 移動床側結合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリと、この回転ガントリの内部に前記粒子線照射部の通過領域より奥側に設置された後面パネルと、前記回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入されて前記粒子線照射部の通過領域までは達しない固定床と、前記後面パネルと前記固定床との間に配置された移動床機構とを備えてなり、
前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、前記回転ガントリ内部において前記後面パネルにより奥行きを指定した粒子線治療用の空間を形成することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構は、水平な床を形成するための床板と、前記床板を支持するフレームと、前記フレーム上における複数のガイドローラとを備え、前記回転ガントリの内周面上において前記粒子線照射部の回転方向に自在に転動することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載した医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構は、前記フレーム上に駆動ローラと、前記駆動ローラを駆動する駆動装置とを備え、さらに、前記ガイドローラ及び前記駆動ローラが通過するための、前記粒子線照射室内の前記回転ガントリの内壁円周上と、前記後面パネルの外周上にガイド溝を備えていることを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載した医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構の床板は、床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造とし、前記フレームとの結合部分で旋回可能な構造とすることを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載した医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構は、前記固定床と面している前記フレーム上にテーパ穴を備え、さらに、前記固定床は、前記フレームに面した側にテーパピンと、前記テーパピンを駆動する手段とを備え、前記テーパ穴に前記テーパピンを出し入れ出来る構造を備えることを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項１】
筒状の一部に粒子線を出射する粒子線照射部が設置された回転ガントリと、この回転ガントリの内部に前記粒子線照射部の通過領域より奥側に設置された後面パネルと、前記回転ガントリの外部より筒状内部側に挿入されて前記粒子線照射部の通過領域までは達しない固定床と、前記後面パネルと前記固定床との間に配置された移動床機構とを備えてなり、
前記移動床機構と前記固定床により下側を実質的に水平に維持する床を形成し、前記回転ガントリ内部において前記後面パネルにより奥行きを指定した粒子線治療用の空間を形成することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構は、水平な床を形成するための床板と、前記床板を支持するフレームと、前記フレーム上における複数のガイドローラとを備え、前記回転ガントリの内周面上において前記粒子線照射部の回転方向に自在に転動することを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載した医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構は、前記フレーム上に駆動ローラと、前記駆動ローラを駆動する駆動装置とを備え、さらに、前記ガイドローラ及び前記駆動ローラが通過するための、前記粒子線照射室内の前記回転ガントリの内壁円周上と、前記後面パネルの外周上にガイド溝を備えていることを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載した医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構の床板は、床面上で回転軸に垂直な方向にスライドする構造とし、前記フレームとの結合部分で旋回可能な構造とすることを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載した医療用粒子線照射装置において、
前記移動床機構は、前記固定床と面している前記フレーム上にテーパ穴を備え、さらに、前記固定床は、前記フレームに面した側にテーパピンと、前記テーパピンを駆動する手段とを備え、前記テーパ穴に前記テーパピンを出し入れ出来る構造を備えることを特徴とする医療用粒子線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１４８３２５（Ｐ２００９−１４８３２５Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２６６５７（Ｐ２００７−３２６６５７）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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