回転照射型粒子線医療装置
【課題】静止リングの回転を検知し、移動床を水平に保つように制御する。
【解決手段】治療台の周りに回転するフレーム１と、フレーム１の内側のガイドリングに回転自在に支持されてフレーム１の回転に同期して逆回転し、固定部に対して相対的に静止状態が保たれる静止リング１３と、静止リング１３に支持された移動床１４とを備え、固定部側から静止リング１３を見て、静止リング１３が時計方向に回転するのを検知する光電センサと、反時計方向に回転するのを検知する光電センサを各１個以上固定部側に配設し、各光電センサに対向する静止リング１３の面に回転方向に対して長い反射板２０ａ〜２０ｄを設け、各反射板は、反射点２１を中心から偏らせることで静止リング１３が固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して回転を検知させない不感帯を設けた。
【解決手段】治療台の周りに回転するフレーム１と、フレーム１の内側のガイドリングに回転自在に支持されてフレーム１の回転に同期して逆回転し、固定部に対して相対的に静止状態が保たれる静止リング１３と、静止リング１３に支持された移動床１４とを備え、固定部側から静止リング１３を見て、静止リング１３が時計方向に回転するのを検知する光電センサと、反時計方向に回転するのを検知する光電センサを各１個以上固定部側に配設し、各光電センサに対向する静止リング１３の面に回転方向に対して長い反射板２０ａ〜２０ｄを設け、各反射板は、反射点２１を中心から偏らせることで静止リング１３が固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して回転を検知させない不感帯を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、がん治療等で使用される粒子線医療装置、特に、患者周りに回転自在に照射可能な回転照射型粒子線医療装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、がん治療を目的とした放射線医療装置では陽子や重イオンを用いたがん治療装置の開発や建設が進められている。周知のとおり、陽子や重イオン等を用いた粒子線治療はＸ線、ガンマ線等の従来の放射線治療に比べて、がん患部に集中的に照射することができ、正常細胞に影響を与えずに治療することが可能である。
粒子線医療装置には、患者に対して任意の方向から照射するために回転照射装置（回転ガントリ）が設けられる場合が多い。回転ガントリは粒子線照射部を３６０度回転させ、患者に対して任意の回転角度から荷電粒子ビームを照射できるように構成されている。
【０００３】
上記のように、粒子線照射部を３６０度回転させ、患者に対して任意の回転角度から照射可能とした場合、患者が固定される治療台は、回転する照射部に対して固定させておく必要があるため、建屋側に設けた固定部側から張り出した構成になる。したがって、治療を行う医者もしくは放射線技師などが、常に患者に近づいて作業ができるようにアクセスフロアが設けられるが、このアクセスフロアは回転ガントリの回転角度に係わらず常に水平を保っておく必要がある。
【０００４】
例えば、図８は特許文献１に示された従来の回転照射装置を示す構成図である。（ａ）は主要部の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）の移動床部の正面断面図である。回転照射装置は、一端側が建屋の壁３０に支持され、内部に治療用ベッド３１を備えた固定胴３２と、粒子線照射部３３を支持する回転胴３４と、この回転胴３４の内側にあって、回転胴３４の回転にかかわらず固定胴３２から見て静止状態を保つガイドレール支持胴３５と、固定胴３２とガイドレール支持胴３５との間に配設され、その上部を貫通する粒子線照射部３３の回転に合わせて移動する屈曲自在な無端状の移動床３６とで構成されている。
【０００５】
移動床３６を更に詳しく説明する。固定胴３２の端部には、下側が水平で上側に円弧部を有し、ガイドレール支持胴３５側に開口部を有するコの字状断面をした固定胴側ガイドレール３２ａが設けられている。一方、その対向面であるガイドレール支持胴３５側にも同様な形状の回転胴側ガイドレール３５ａが設けられている。移動床３６の両側に設けたガイドローラ３６ａ（図（ｂ）参照）をガイドレール３２ａ，３５ａに係合させているので、移動床３６は、粒子線照射部３３の回転と同期して両ガイドレール３２ａ，３５ａに沿って移動するが、下側は常に水平なアクセスフロアが形成されている。
【０００６】
ガイドレール支持胴３５は、その外周に、回転胴３４の内周面を転動する複数の支持ローラ３５ｂが設けられており、回転胴３４に対して相対的に回転可能になっている。しかし、回転胴３４が回転しても、固定胴３２側から見てガイドレール支持胴３５が静止状態を保つように、電動シリンダ３７を固定胴３２の上部に配設し、係止ロッド３７aを作動させ、ガイドレール支持胴３５側に設けた係合穴３５ｃに挿入して係止するロック機構を備えている。これにより、回転胴３４と共に粒子線照射部３３が回転し、その回転に同期して移動床３６が移動しても、移動床３６の下側を水平に維持し続けることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１２９１０３号公報（第３頁、図１−３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示すような粒子線治療用回転照射室では、治療ベッド３１を囲うように移動床３６が回転するため、移動床３６についた埃やゴミなどが治療ベッド上に落ちてくるという問題があった。また、このように移動床を回転させるのは大掛かりであり、音がうるさいという問題もあった。この問題に対しては、ガイドレール支持胴３５側から、必要に応じて水平な移動床を固定胴３２側へ出し入れするようにしてアクセスフロアを実現するものが提案されている。
しかし、いずれの従来技術においても、回転照射を実現する機構である回転ガントリは、照射部を搭載して共に回転する略円筒形の回転胴と、この回転胴の内部の中間位置に内接するように配設された支持胴からなっている。照射位置が回転胴の内部にあるため、治療ベッドは建屋側の固定床側からオーバーハングするように回転胴の中に突き出す必要かある。固定胴と支持胴との間に設けられる移動床は、固定胴の床面とつながり水平に保たれてアクセスフロアとしての意味をなすため、移動床を支持する支持胴は固定胴から見て静止している必要かある。
【０００９】
支持胴を見かけ上静止させるためには大きくわけて２つの方法かある。１つは上記特許文献１に示すように、棒状の係止ロッドを支持胴の係合穴に係合させて回転を阻止する方法であり、もう１つは支持胴を回転胴と同期して逆方向に同じ角度だけ積極的に回す方法である。後者の場合は、係止ロッドを用いた構成に比べて高速かつスムースに照射部の回転を実現できる利点があるが、支持胴を駆動させるにあたり、もしもローラとレールとの間ですべりが生じると、所望の回転角度が得られず、結果として支持胴から出し入れされる移動床が水平を保てない虞があるという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、何らかの原因で支持胴（本願の静止リング）が固定部に対して回転したとき、その回転を確実に検知し、移動床を水平に保つように制御できる回転照射型粒子線医療装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係わる回転照射型粒子線医療装置は、建屋側に固定された固定床及び固定床に設置された治療台を有する固定部と、粒子線を照射する照射装置が搭載され、治療台上の患者に対して粒子線を照射するように、照射装置と共に治療台の周りに回転するフレームと、フレームの内側に回転自在に支持されてフレームの回転に同期して逆回転し、固定部に対して相対的に静止状態が保たれる静止リングと、静止リングに支持され、照射装置の回転を妨げないように開閉又は移動する移動床とを備えた回転照射型粒子線医療装置であって、固定部側から回転軸の軸方向に静止リングを見て、静止リングが時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＷセンサ）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＣＷセンサ）とが、各１個以上固定部側に配設され、光電センサに対向する静止リングの面に反射板が設けられ、反射板は、回転方向に対して一定の長さを有する反射板であり、光電センサからの光の反射点を長さ方向の中心から偏らせて静止リングに配置されており、静止リングが固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して光電センサに回転を検知させない領域である不感帯を有し、ＣＷセンサ用の反射板は静止シリングの反時計方向の回転に対して不感帯が設けられ、ＣＣＷセンサ用の反射板は静止リングの時計方向の回転に対して不感帯が設けられているものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の回転照射型粒子線医療装置によれば、回転方向に対して一定の長さを有する反射板が、光電センサからの光の反射点を長さ方向の中心から偏らせて静止リングに配置されており、静止リングが固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して光電センサに回転を検知させない領域である不感帯を有し、ＣＷセンサ用の反射板は静止シリングの反時計方向の回転に対して不感帯が設けられ、ＣＣＷセンサ用の反射板は静止リングの時計方向の回転に対して不感帯が設けられているので、移動床を水平に保つための静止リングが、何らかの原因で固定床に対して回転したとき、その回転を検知できると共に回転方向も容易に検知することができるので、回転方向と逆方向に静止リングの回転を制御することで、常に移動床を水平に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による回転照射型粒子線医療装置の回転ガントリ部を示す図で、（ａ）は回転軸に沿う方向に見た側面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ方向から回転ガントリを観察した正面図である。
【図２】図１の静止リング部の斜視図である。
【図３】図１の静止リングに設けた反射板の詳細を示す図である。
【図４】図３の反射板の動作を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態２による回転照射型粒子線医療装置の、静止リングに設けた反射板の詳細を示す図である。
【図６】図５の反射板の動作を説明する図である。
【図７】反射板の別の例を示す図である。
【図８】従来の粒子線治療用回転照射室を示す図で、（ａ）は主要部の側面断面図、（ｂ）は（ａ）の移動床部の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の回転照射型粒子線医療装置を図に基づいて説明する。図１（ａ）は回転照射型粒子線医療装置の回転ガントリ全体を、回転ガントリの回転軸に沿う方向に見た側面断面図、図１（ｂ）は回転軸に垂直な方向（ｂ−ｂ）から回転ガントリを観察した正面図である。また、図２は静止リング部の斜視図である。
【００１５】
先ず、図１及び図２によって全体の構成を説明する。回転ガントリは、円筒状のフレーム１と、その両端部に固着された回転リング２ａ，２ｂと、一方の回転リング２ａを受けるローラ３ａと、そのローラ３ａを回転駆動するモータや減速機が設けられたガントリ回転駆動装置４と、他方の回転リング２ｂを受けるローラ３ｂとブレーキや減速機が設けられたブレーキ装置５と、３６０度回転する回転ガントリ内へ配線及び配管を供給するケーブルスプール６と、回転ガントリに導入された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送機器７と、輸送された荷電粒子ビームを患者の照射患部にあわせて整形して照射する照射装置８とを備えている。
【００１６】
一方、回転ガントリに対して、建屋９側には、固定床１０が建屋９に支持固定されており、その上には患者を乗せる治療台１１がフレーム１内へ出し入れ可能に設置されている。固定床１０、治療台１１、及びそれらを覆うように設けられた固定胴（図示せず）等で固定部１２を構成している。
【００１７】
フレーム１内には、フレーム１に対して回転自在に支持され、フレーム１の回転に同期して同じ角度だけ逆回転する静止リング１３が設けられている。静止リング１３はフレーム１に対して相対的に回転するが、固定部１２から見るとフレーム１が回転しても常に静止しているように見えるため静止リングと称している。すなわち、固定部１２に対して相対的に静止状態が保たれている。
静止リング１３には、固定床１０とほぼ同じ高さで、照射装置８の回転を妨げないように、照射装置８が通過するときに開閉する開閉式の移動床１４が設けられている。
【００１８】
静止リング１３と移動床１４の構成を図２に基づいて更に詳しく説明する。静止リング１３は、フレーム１の内面に固着されたガイドリング１５の内側に配置されている。静止リング１３には転動ローラ１６とガイドローラ１７が設けられており、ガイドローラ１７にガイドされて転動ローラ１６がガイドリング１５の内周を転動することによりフレーム１内で回転自在になっている。駆動は、静止リング１３に設けられた駆動モータ１８により行われ、フレーム１の回転と同期させて逆方向に同じ角度だけ静止リング１３を回転させることで、固定部１２側から見れば、静止リング１３は常に静止状態が保たれる。
静止リング１３の床面側に設けられた開閉式の移動床１４は、複数の床板１４ａに細分化されており、細分化された床板１４ａのそれぞれに設けられたエアーシリンダ１４ｂの駆動により、固定床１０側へスライド可能に構成されている。
【００１９】
静止リング１３は、上記のように固定床１０と連続した移動床１４を形成し、治療台１１に対して十分なアクセスフロアを得るためのものである。したがって、水平な固定床１０に対して、同じく水平度を保った移動床１４とする必要がある。つまり、固定部１２側から見て、静止リング１３が相対的に回転しないように制御する必要があるので、静止リング１３の水平度を監視するために、複数の反射型の光電センサ１９（以下の説明では、個別の光電センサを指すときは符号に添字を付ける。反射板も同様）が固定部１２側に配設され、光電センサ１９と対向する静止リング１３の面には、光電センサ１９からのレーザビームを反射させる反射板２０が設けられている。各光電センサと反射板の配置の詳細については後述する。なお、光電センサ１９の光軸は、実際には静止リング１３の回転軸と平行であるが、図２では分かりやすいようにずらして示している。
【００２０】
図３は、静止リング１３に設ける反射板２０の詳細を示す図であり、固定部１２側から回転ガントリの内部の静止リング１３側を見たものである。静止リング１３の上部側にＡ，Ｂ、下部側にＣ，Ｄと合計４箇所に反射板２０を配置している。当然、この反射板に対向する固定部１２側に光電センサ１９が配設されている。
光電センサ１９は、固定部１２側から回転軸の軸方向に静止リング１３を見て、静止リング１３が時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＷセンサと称す）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＣＷセンサと称す）とで構成し、ＣＷセンサとＣＣＷセンサとを交互に配置している。すなわち、隣り合う光電センサは必ず一方がＣＷセンサ、他方がＣＣＷセンサとなるように交互に配置する。図３では、Ａ部とＣ部がＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃであり、これに対向する固定部１２側にＣＷセンサ１９ａ，１９ｃが配置されている。また、Ｂ部とＤ部がＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄであり、これに対向する固定部１２側にＣＣＷセンサ１９ｂ，１９ｄが配置されている。
【００２１】
４個の反射板２０ａ〜２０ｄは、できるだけ静止リング１３の周縁部に分散して配置するのが望ましい。
好ましい例を挙げれば、反射板２０が配置される静止リング１３の面を、静止リング１３の軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に区画したとき、反射板２０は、各象限内に１個ずつ分散して配置するのがよい。図３で説明すれば、軸心に対して水平方向と垂直方向の直交座標系（水平，垂直に限定するものではなく任意でよい）を仮想したとき、I〜IVの各象限内に、Ｂ，Ａ，Ｄ，Ｃと分散させて、且つ、ＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄとＣＷ用反射板２０ａ，２０ｃを交互に配置している。
【００２２】
Ａ部を例に、反射板２０を更に詳しく説明する。Ａ部詳細図に示すように、長円で示す部分が反射板２０ａの反射面であり、黒丸で示す部分は光電センサ１９ａからの投光を反射する反射点２１である。
光電センサ１９は、投光部と受光部とを有する反射型の光電センサであり、反射点２１からの反射光を受光し、受光の有無でＯＮ，ＯＦＦ動作するものである。例えば、遮光時ＯＦＦタイプであれば、反射板が移動して反射光を受光できなくなればＯＦＦとなる。
反射板２０には、静止リングが回転しても反射を継続して、光電センサをＯＮ又はＯＦＦに切り替わる動作をさせない領域が設けられている。この領域を不感帯と称することにする。すなわち、静止リング１３が固定部１２に対して回転しても不感帯内に反射点２１があるときは、光電センサ２０の信号が変化せず静止リング１３の回転を検知しないようになっている。
【００２３】
Ａ部とＣ部にあるＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃは、静止シリング１３の反時計方向の回転に対して不感帯が設けられ、時計方向の回転に対しては反射点２１が直ちに反射板から外れるようになっている。逆に、Ｂ部とＤ部にあるＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄは、静止リング１３の時計方向の回転に対して不感帯が設けられている。
実際には、回転方向に対して一定の長さを有する反射板を用いて、反射点を反射板の中心ではなく図のように偏らせて静止リング１３に配置すればよい。
なお、反射板２０の形状は長円形として図示したが、これに限定するものではなく、静止リング１３の回転に対して上記のような方向に不感帯を有するものであればどんな形状でも良い。
【００２４】
次に動作について説明する。先ず始めに、図１及び図２により回転ガントリの回転動作から説明する。
回転ガントリに導入された荷電粒子ビームは、偏向電磁石や四極電磁石などよりなるビーム輸送機器７によって照射装置８まで輸送され、照射装置８で患者の照射患部の形状にあわせて整形された後に照射される。
患者は治療台１１の上に固定されて位置決めが行われており、所定の照射患部に荷電粒子ビームが照射される。治療台１１は、患者の照射患部が照射位置であるアイソセンタに一致するように動作させる必要があるため、通常は上下左右、前後、回転など多軸の位置決め動作が可能となっている。
【００２５】
回転ガントリは、ガントリ回転駆動装置４を駆動し、ローラ３ａを介して回転リング２ａを回転させ、フレーム１と共にビーム輸送機器７及び照射装置８を回転させることで、患者に対して３６０度自在な方向からビームを照射することを可能とするもので、患者が仰向けの状態のまま様々な方向からビームを照射することができる。
このとき、治療を行う医者もしくは放射線技師などが、常に患者に近づいて作業ができるように、回転ガントリの回転角度に係わらず、常に水平を保ったアクセスフロアが必要となる。そこで、フレーム１内に配置した静止リング１３の下部側に開閉可能に設けられた移動床１４を、先に説明したように固定床１０側に向けてスライドさせ、固定床１０とほぼ同じ高さのアクセスフロアを形成する。静止リング１３は、フレーム１の回転にかかわらず、固定部１２側から見て常に静止状態を保つように制御することで、アクセスフロアが水平に保たれている。
【００２６】
照射装置８が回転して患者より下部に来たときは、移動床１４がそのままでは回転の妨げになるので、干渉を避けるため、照射装置８部の通過に合わせて移動床１４を図１（ａ）に点線で示すように反固定床側にスライドさせる。このように、移動床１４を開閉可能にし、閉状態で移動床１４は治療台のアクセスフロアを形成することができるようになっている。
【００２７】
次に、本願発明の特徴部分である光電センサ１９の動作について説明する。
静止リング１３を駆動する駆動モータ１８にサーボモータ等を用いることにより、フィードバック制御することで、静止リング１３の移動床１４を固定部１２側から見て水平に保つように制御できるが、フィードバック制御の僅かなタイムラグや転動ローラ１６とガイドリング１５との間ですべりが生じた場合等には、所望の回転角度が得られずに、結果として、固定部１２側から見て静止リング１３が所定の位置からどちらかの方向へ僅かに回転した状態（以下、この相対的な回転（ずれ）を単に回転と称す）となり水平な床面が得られなくなる。そこで、光電センサ２０によってこの回転を検知して逆方向に制御することで、移動床１４を常に水平に保つことが可能となる。
【００２８】
図４は、静止リング１３に設けた反射板２０の動作を説明する図である。図は、回転ガントリを図１（ｂ）と同方向に見たとき、静止リング１３が時計回り方向に回転した状態を示している。移動床１４が水平を保っている図３の状態では、４個の光電センサ１９の投光による反射点２１はＡ〜Ｄ部全ての反射板２０ａ〜２０ｄの内部にあるので、各光電センサ１９は（遮光時ＯＦＦタイプとして）反射光を受光して全てＯＮとなっている。
図４のように時計方向に静止リング１３が回転すれば、Ｂ部及びＤ部のＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄｃは、反射点２１が不感帯部に移動するが反射板内に有るので、ＣＣＷセンサ１９ｂ，１９ｄは作動しない。一方、Ａ部及びＣ部のＣＷセンサ用反射板部２０ａ，２０ｃでは、反射点２１が反射面から外れるので受光できなくなり、ＣＷセンサ１９ａ，１９ｃはＯＦＦとなる。このように、ＣＷセンサがＯＦＦとなり、且つＣＣＷセンサがＯＮであれば、静止リング１３が時計方向に回転したことが分かる。
もし、反時計方向に回転すれば、ＣＷセンサ１９ａ，１９ｃはＯＮのままであるが、Ｂ部及びＤ部のＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｃが反射点２１を外すので、ＣＣＷセンサ１９ｂ，１９ｄがＯＦＦとなり、静止リング１３が反時計方向に回転したことを検知できる。
【００２９】
上記のように、静止リングの回転（ずれ）の有無を検知すると共に、どちらの方向に回転したかを容易に検知することができるので、回転方向と逆方向に静止リング１３の回転を制御することで、常に移動床１４を水平に維持することができる。制御は、例えば、時計方向の回転を検知すれば、駆動モータ１８の反時計方向への速度を増せばよい。
【００３０】
次に、光電センサ１９及び反射板２０の設置個数について説明する。
ＣＷセンサとその反射板、及びＣＣＷセンサとその反射板が各１個以上有れば、上述したように、静止リング１３の回転の有無と回転方向を検知できる。しかしながら、ＣＷセンサとＣＣＷセンサが各１個の場合は、照射装置８が回転したときいずれかの反射板が照射装置に遮られる場合が起こる。反射板が１個しか有効でない場合は、例え不感帯を設けても回転方向までは検知できない。更に、照射装置８の構造上、最悪の条件では隣り合う２個が照射装置に隠れる場合が生じる。静止リング１３の回転の有無と回転方向を共に検知するためには、照射装置８が回転してどの位置にあっても、ＣＷセンサ用反射板とＣＣＷセンサ用反射板が必ず各１個は見えている必要がある。
【００３１】
そこで、反射板を図３のように静止リングの周縁部に分散して４個配置し、且つ、ＣＷセンサ用と、ＣＣＷセンサ用とを交互に配置すれば、隣り合う２個が照射装置で遮蔽されても、ＣＷセンサ用と、ＣＣＷセンサ用の反射板が各１個は見えていることになり、静止リングの回転の有無と回転方向を共に検知できる。
更に、４個を配置するにあたり、先に説明したように、軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に区画した各象限内に１個ずつ分散して配置した場合は、照射装置８部が回転してどの角度にあっても、最低限隣り合う２個の反射板２０は遮蔽されることなく、ＣＷセンサとＣＣＷセンサが確実に有効に作動する。
【００３２】
以上のように、実施の形態１の回転照射型粒子線医療装置によれば、フレームの内側に回転自在に支持されて、移動床を支持する静止リングの回転を検知するために、固定部側から回転軸の軸方向に静止リングを見て、静止リングが時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＷセンサ）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＣＷセンサ）とを、各１個以上固定部側に配設し、光電センサに対向する静止リングの面に反射板を設けたので、移動床を水平に保つための静止リングが、何らかの原因で固定床に対して回転してずれたとき、静止リングの回転（ずれ）を検知できると共に、回転方向を容易に検知することができるので、回転方向と逆方向に静止リングの回転を制御することで、常に移動床を水平に維持することができる。
【００３３】
また、光電センサ及び反射板は各４個とし、反射板は、静止リングの周縁部にＣＷセンサ用反射板とＣＣＷセンサ用反射板とを交互に配置したので、照射装置の回転によって隣り合う２個の反射板が遮蔽されても、ＣＷセンサ用反射板とＣＣＷセンサ用反射板が各１個は有効に働くので、静止リングの回転の有無と回転方向を共に検知できる。
【００３４】
また、反射板が配置される静止リングの面を静止リングの軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に区画したとき、光電センサの反射板を、各象限内に１個ずつ分散して配置したので、照射装置が回転してどの角度にあっても、最低限隣り合う２個の反射板は遮蔽されることなく有効に働くので、確実に静止リングの回転の有無と回転方向を共に検知できる。
【００３５】
更にまた、反射板は、静止リングが回転しても反射を継続して光電センサに回転を検知させない領域（不感帯）を有し、ＣＷセンサ用の反射板は静止シリングの反時計方向の回転に対して不感帯を設け、ＣＣＷセンサ用の反射板は静止リングの時計方向の回転に対して不感帯を設けたので、反射型光電センサと反射板の簡単な構成で、静止リングの回転方向の検知を行うことができる。
【００３６】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２による回転照射型粒子線医療装置の、固定部側から回転ガントリの内部を観察して、静止リングの反射板を見た図であり、実施の形態１の図３に相当する部分である。回転照射型粒子線医療装置の回転ガントリ全体の構成、及び静止リングの詳細については、実施の形態１の図１，図２と同等なので図示及び説明は省略する。また、図３と同等部分は同位置符号で示し説明は省略する。
【００３７】
図５において、Ａ〜Ｄの４箇所に反射板を配置し、Ａ，Ｃ部はＣＷセンサ用反射板とし、Ｂ，Ｄ部はＣＣＷセンサ用反射板とするのは図３と同様である。
図３との相違点は、図３で示した反射板に加えて、その近傍に第２の反射板を設け、対向する固定部１２側には、第２の光電センサを並設した点である。すなわち、ＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃの近傍に、静止シリング１３の時計方向の回転に対しても不感帯ｂを有する第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃを配置し、また、ＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄの近傍に、静止シリング１３の反時計方向の回転に対しても不感帯ｂを有する第２のＣＣＷセンサ用反射板２２ｂ，２２ｄを配置した。そして、第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃの対向位置にはそれぞれ第２のＣＷセンサ（図示せず）を配設し、第２のＣＣＷセンサ用反射板２２ｂ，２２ｄの対向位置にはそれぞれ第２のＣＣＷセンサ（図示せず）を配設している。移動床１４が水平を保っている通常の状態では、各反射板の反射点２１の位置は図５に示すとおりである。なお、不感帯ｂは不感帯ａ（実施の形態１の不感帯と同等）より小さくしている。
【００３８】
図６を参照しながら動作について説明する。なお、以下の説明では、分かりやすいように、反射板２０ａ〜２０ｄを第１のセンサ用反射板と称し、対応する光電センサも第１の光電センサと称することにする。
静止リング１３が固定部１２に対して図のように時計方向に回転したとき、回転角が小さい初期段階では、第１のＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃの反射点２１は反射板面から外れるが、第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃの反射点２１はまだ反射面内にある。したがって、第１のＣＷセンサのみが作動する。更に回転が進むと、第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃの反射点２１が反射面から外れるので第２のＣＷセンサが作動する。この段階でも、第１及び第２のＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２２ｂ，２０ｄ，２２ｄの反射点２１は各反射面内にあるので、ＣＣＷセンサはいずれも作動しない。
反時計方向に回転した場合は、初期段階で第１のＣＣＷセンサが作動し、次に第２のＣＣＷセンサが作動するが、ＣＷセンサはいずれも作動しない。
【００３９】
上記のように、異なる不感帯の反射板をペアで配置することで、静止リング１３の回転方向と回転の度合いを２段階で検出できる。このため、例えば時計方向に回転したとき、第１と第２のＣＷセンサの作動時間差を計測し、第２のＣＷセンサが速く作動したときは、駆動モータ１８をより速く反時計側に駆動するように制御することで、細かな（滑らかな）制御を行うことが可能となる。
なお、各反射板の配置位置Ａ〜Ｄは、好ましくは図３で説明したものと同様に、軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に分割した各象限内にそれぞれ分散して配置するのがよい。
【００４０】
上記までの各実施の形態の説明において、反射板に不感帯を設け、反射点に対して不感帯を回転方向のいずれの側に設けるかでＣＷセンサ用とＣＣＷ用とを区別したが、この反射板の形状以外にも、例えば、図７のように、円形の反射板２３を回転方向に２個併設し、ＣＷセンサ用反射板２３ａ，２３ｂは時計方向に対して後方の反射板２３ａを通常時の反射点位置とし、ＣＣＷセンサ用反射板２３ｃ，２３ｄは時計方向に対して前方の反射板２３ｄを通常時の反射点位置とすれば、図３とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００４１】
また、移動床１４は、静止リング１３側から固定床１０側へ開閉する構成として説明したが、背景技術の項で説明した特許文献１に示すような、一端が静止リング（図８のガイドレール支持胴３５）に支持されて照射装置と共に移動するような構成でも、床面（アクセスフロア）を水平に保つためには静止リングが固定側から見て静止状態を保つことが必要不可欠なので、本発明の光電センサと反射板の構成を適用することができる。
【００４２】
また、静止リング１３は、固定部１２側との相対的な静止状態を維持するために、静止リング１３を駆動モータ１８でフレーム１の回転に同期して逆回転させる構成で説明したが、上記特許文献１で説明したような、固定部側から係止ロッドを静止リングに挿入して回転を止める構成（図８参照）でも、アクセスフロアの水平を監視するために本願の光電センサと反射板の構成を適用することができる。このように、回転するフレーム内に、アクセスフロアを形成するための静止リングを有する構成であれば、その静止リングに対して適用が可能である。
【００４３】
以上のように、実施の形態２の回転照射型粒子線医療装置によれば、ＣＷセンサ用の反射板の近傍に、静止シリングの時計方向の回転に対しても不感帯を有する第２のＣＷセンサ用の反射板を配置すると共に対向する固定部側に第２のＣＷセンサを配設し、ＣＣＷセンサの反射板の近傍に、静止シリングの反時計方向の回転に対しても不感帯を有する第２のＣＣＷセンサ用の反射板を配置すると共に対向する固定部側に第２のＣＣＷセンサを配設したので、併設する２個の光電センサの動作時間差を観察することで、実施の形態１の効果に加えて、回転速度（ずれの程度）を知ることができるため、それに従って静止リングの駆動モータの速度を制御すれば、より細かで滑らかな制御を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１ フレーム ２ａ，２ｂ 回転リング
３ａ，３ｂ ローラ ４ ガントリ回転駆動装置
５ ブレーキ装置 ６ ケーブルスプール
７ ビーム輸送機器 ８ 照射装置
９ 建屋 １０ 固定床
１１ 治療台 １２ 固定部
１３ 静止リング １４ 移動床
１４ａ 床板 １４ｂ エアーシリンダ
１５ ガイドリング １６ 転動ローラ
１７ ガイドローラ １８ 駆動モータ
１９ 光電センサ １９ａ，１９ｃ ＣＷセンサ
１９ｂ，１９ｄ ＣＣＷセンサ ２０ 反射板
２０ａ，２０ｃ ＣＷセンサ用反射板 ２０ｂ，２０ｄ ＣＣＷセンサ用反射板
２１ 反射点
２２ａ，２２ｃ 第２のＣＷセンサ用反射板
２２ｂ，２２ｄ 第２のＣＣＷセンサ用反射板
２３ａ〜２３ｄ 反射板。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、がん治療等で使用される粒子線医療装置、特に、患者周りに回転自在に照射可能な回転照射型粒子線医療装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、がん治療を目的とした放射線医療装置では陽子や重イオンを用いたがん治療装置の開発や建設が進められている。周知のとおり、陽子や重イオン等を用いた粒子線治療はＸ線、ガンマ線等の従来の放射線治療に比べて、がん患部に集中的に照射することができ、正常細胞に影響を与えずに治療することが可能である。
粒子線医療装置には、患者に対して任意の方向から照射するために回転照射装置（回転ガントリ）が設けられる場合が多い。回転ガントリは粒子線照射部を３６０度回転させ、患者に対して任意の回転角度から荷電粒子ビームを照射できるように構成されている。
【０００３】
上記のように、粒子線照射部を３６０度回転させ、患者に対して任意の回転角度から照射可能とした場合、患者が固定される治療台は、回転する照射部に対して固定させておく必要があるため、建屋側に設けた固定部側から張り出した構成になる。したがって、治療を行う医者もしくは放射線技師などが、常に患者に近づいて作業ができるようにアクセスフロアが設けられるが、このアクセスフロアは回転ガントリの回転角度に係わらず常に水平を保っておく必要がある。
【０００４】
例えば、図８は特許文献１に示された従来の回転照射装置を示す構成図である。（ａ）は主要部の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）の移動床部の正面断面図である。回転照射装置は、一端側が建屋の壁３０に支持され、内部に治療用ベッド３１を備えた固定胴３２と、粒子線照射部３３を支持する回転胴３４と、この回転胴３４の内側にあって、回転胴３４の回転にかかわらず固定胴３２から見て静止状態を保つガイドレール支持胴３５と、固定胴３２とガイドレール支持胴３５との間に配設され、その上部を貫通する粒子線照射部３３の回転に合わせて移動する屈曲自在な無端状の移動床３６とで構成されている。
【０００５】
移動床３６を更に詳しく説明する。固定胴３２の端部には、下側が水平で上側に円弧部を有し、ガイドレール支持胴３５側に開口部を有するコの字状断面をした固定胴側ガイドレール３２ａが設けられている。一方、その対向面であるガイドレール支持胴３５側にも同様な形状の回転胴側ガイドレール３５ａが設けられている。移動床３６の両側に設けたガイドローラ３６ａ（図（ｂ）参照）をガイドレール３２ａ，３５ａに係合させているので、移動床３６は、粒子線照射部３３の回転と同期して両ガイドレール３２ａ，３５ａに沿って移動するが、下側は常に水平なアクセスフロアが形成されている。
【０００６】
ガイドレール支持胴３５は、その外周に、回転胴３４の内周面を転動する複数の支持ローラ３５ｂが設けられており、回転胴３４に対して相対的に回転可能になっている。しかし、回転胴３４が回転しても、固定胴３２側から見てガイドレール支持胴３５が静止状態を保つように、電動シリンダ３７を固定胴３２の上部に配設し、係止ロッド３７aを作動させ、ガイドレール支持胴３５側に設けた係合穴３５ｃに挿入して係止するロック機構を備えている。これにより、回転胴３４と共に粒子線照射部３３が回転し、その回転に同期して移動床３６が移動しても、移動床３６の下側を水平に維持し続けることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１２９１０３号公報（第３頁、図１−３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示すような粒子線治療用回転照射室では、治療ベッド３１を囲うように移動床３６が回転するため、移動床３６についた埃やゴミなどが治療ベッド上に落ちてくるという問題があった。また、このように移動床を回転させるのは大掛かりであり、音がうるさいという問題もあった。この問題に対しては、ガイドレール支持胴３５側から、必要に応じて水平な移動床を固定胴３２側へ出し入れするようにしてアクセスフロアを実現するものが提案されている。
しかし、いずれの従来技術においても、回転照射を実現する機構である回転ガントリは、照射部を搭載して共に回転する略円筒形の回転胴と、この回転胴の内部の中間位置に内接するように配設された支持胴からなっている。照射位置が回転胴の内部にあるため、治療ベッドは建屋側の固定床側からオーバーハングするように回転胴の中に突き出す必要かある。固定胴と支持胴との間に設けられる移動床は、固定胴の床面とつながり水平に保たれてアクセスフロアとしての意味をなすため、移動床を支持する支持胴は固定胴から見て静止している必要かある。
【０００９】
支持胴を見かけ上静止させるためには大きくわけて２つの方法かある。１つは上記特許文献１に示すように、棒状の係止ロッドを支持胴の係合穴に係合させて回転を阻止する方法であり、もう１つは支持胴を回転胴と同期して逆方向に同じ角度だけ積極的に回す方法である。後者の場合は、係止ロッドを用いた構成に比べて高速かつスムースに照射部の回転を実現できる利点があるが、支持胴を駆動させるにあたり、もしもローラとレールとの間ですべりが生じると、所望の回転角度が得られず、結果として支持胴から出し入れされる移動床が水平を保てない虞があるという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、何らかの原因で支持胴（本願の静止リング）が固定部に対して回転したとき、その回転を確実に検知し、移動床を水平に保つように制御できる回転照射型粒子線医療装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係わる回転照射型粒子線医療装置は、建屋側に固定された固定床及び固定床に設置された治療台を有する固定部と、粒子線を照射する照射装置が搭載され、治療台上の患者に対して粒子線を照射するように、照射装置と共に治療台の周りに回転するフレームと、フレームの内側に回転自在に支持されてフレームの回転に同期して逆回転し、固定部に対して相対的に静止状態が保たれる静止リングと、静止リングに支持され、照射装置の回転を妨げないように開閉又は移動する移動床とを備えた回転照射型粒子線医療装置であって、固定部側から回転軸の軸方向に静止リングを見て、静止リングが時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＷセンサ）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＣＷセンサ）とが、各１個以上固定部側に配設され、光電センサに対向する静止リングの面に反射板が設けられ、反射板は、回転方向に対して一定の長さを有する反射板であり、光電センサからの光の反射点を長さ方向の中心から偏らせて静止リングに配置されており、静止リングが固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して光電センサに回転を検知させない領域である不感帯を有し、ＣＷセンサ用の反射板は静止シリングの反時計方向の回転に対して不感帯が設けられ、ＣＣＷセンサ用の反射板は静止リングの時計方向の回転に対して不感帯が設けられているものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の回転照射型粒子線医療装置によれば、回転方向に対して一定の長さを有する反射板が、光電センサからの光の反射点を長さ方向の中心から偏らせて静止リングに配置されており、静止リングが固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して光電センサに回転を検知させない領域である不感帯を有し、ＣＷセンサ用の反射板は静止シリングの反時計方向の回転に対して不感帯が設けられ、ＣＣＷセンサ用の反射板は静止リングの時計方向の回転に対して不感帯が設けられているので、移動床を水平に保つための静止リングが、何らかの原因で固定床に対して回転したとき、その回転を検知できると共に回転方向も容易に検知することができるので、回転方向と逆方向に静止リングの回転を制御することで、常に移動床を水平に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による回転照射型粒子線医療装置の回転ガントリ部を示す図で、（ａ）は回転軸に沿う方向に見た側面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ方向から回転ガントリを観察した正面図である。
【図２】図１の静止リング部の斜視図である。
【図３】図１の静止リングに設けた反射板の詳細を示す図である。
【図４】図３の反射板の動作を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態２による回転照射型粒子線医療装置の、静止リングに設けた反射板の詳細を示す図である。
【図６】図５の反射板の動作を説明する図である。
【図７】反射板の別の例を示す図である。
【図８】従来の粒子線治療用回転照射室を示す図で、（ａ）は主要部の側面断面図、（ｂ）は（ａ）の移動床部の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の回転照射型粒子線医療装置を図に基づいて説明する。図１（ａ）は回転照射型粒子線医療装置の回転ガントリ全体を、回転ガントリの回転軸に沿う方向に見た側面断面図、図１（ｂ）は回転軸に垂直な方向（ｂ−ｂ）から回転ガントリを観察した正面図である。また、図２は静止リング部の斜視図である。
【００１５】
先ず、図１及び図２によって全体の構成を説明する。回転ガントリは、円筒状のフレーム１と、その両端部に固着された回転リング２ａ，２ｂと、一方の回転リング２ａを受けるローラ３ａと、そのローラ３ａを回転駆動するモータや減速機が設けられたガントリ回転駆動装置４と、他方の回転リング２ｂを受けるローラ３ｂとブレーキや減速機が設けられたブレーキ装置５と、３６０度回転する回転ガントリ内へ配線及び配管を供給するケーブルスプール６と、回転ガントリに導入された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送機器７と、輸送された荷電粒子ビームを患者の照射患部にあわせて整形して照射する照射装置８とを備えている。
【００１６】
一方、回転ガントリに対して、建屋９側には、固定床１０が建屋９に支持固定されており、その上には患者を乗せる治療台１１がフレーム１内へ出し入れ可能に設置されている。固定床１０、治療台１１、及びそれらを覆うように設けられた固定胴（図示せず）等で固定部１２を構成している。
【００１７】
フレーム１内には、フレーム１に対して回転自在に支持され、フレーム１の回転に同期して同じ角度だけ逆回転する静止リング１３が設けられている。静止リング１３はフレーム１に対して相対的に回転するが、固定部１２から見るとフレーム１が回転しても常に静止しているように見えるため静止リングと称している。すなわち、固定部１２に対して相対的に静止状態が保たれている。
静止リング１３には、固定床１０とほぼ同じ高さで、照射装置８の回転を妨げないように、照射装置８が通過するときに開閉する開閉式の移動床１４が設けられている。
【００１８】
静止リング１３と移動床１４の構成を図２に基づいて更に詳しく説明する。静止リング１３は、フレーム１の内面に固着されたガイドリング１５の内側に配置されている。静止リング１３には転動ローラ１６とガイドローラ１７が設けられており、ガイドローラ１７にガイドされて転動ローラ１６がガイドリング１５の内周を転動することによりフレーム１内で回転自在になっている。駆動は、静止リング１３に設けられた駆動モータ１８により行われ、フレーム１の回転と同期させて逆方向に同じ角度だけ静止リング１３を回転させることで、固定部１２側から見れば、静止リング１３は常に静止状態が保たれる。
静止リング１３の床面側に設けられた開閉式の移動床１４は、複数の床板１４ａに細分化されており、細分化された床板１４ａのそれぞれに設けられたエアーシリンダ１４ｂの駆動により、固定床１０側へスライド可能に構成されている。
【００１９】
静止リング１３は、上記のように固定床１０と連続した移動床１４を形成し、治療台１１に対して十分なアクセスフロアを得るためのものである。したがって、水平な固定床１０に対して、同じく水平度を保った移動床１４とする必要がある。つまり、固定部１２側から見て、静止リング１３が相対的に回転しないように制御する必要があるので、静止リング１３の水平度を監視するために、複数の反射型の光電センサ１９（以下の説明では、個別の光電センサを指すときは符号に添字を付ける。反射板も同様）が固定部１２側に配設され、光電センサ１９と対向する静止リング１３の面には、光電センサ１９からのレーザビームを反射させる反射板２０が設けられている。各光電センサと反射板の配置の詳細については後述する。なお、光電センサ１９の光軸は、実際には静止リング１３の回転軸と平行であるが、図２では分かりやすいようにずらして示している。
【００２０】
図３は、静止リング１３に設ける反射板２０の詳細を示す図であり、固定部１２側から回転ガントリの内部の静止リング１３側を見たものである。静止リング１３の上部側にＡ，Ｂ、下部側にＣ，Ｄと合計４箇所に反射板２０を配置している。当然、この反射板に対向する固定部１２側に光電センサ１９が配設されている。
光電センサ１９は、固定部１２側から回転軸の軸方向に静止リング１３を見て、静止リング１３が時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＷセンサと称す）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＣＷセンサと称す）とで構成し、ＣＷセンサとＣＣＷセンサとを交互に配置している。すなわち、隣り合う光電センサは必ず一方がＣＷセンサ、他方がＣＣＷセンサとなるように交互に配置する。図３では、Ａ部とＣ部がＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃであり、これに対向する固定部１２側にＣＷセンサ１９ａ，１９ｃが配置されている。また、Ｂ部とＤ部がＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄであり、これに対向する固定部１２側にＣＣＷセンサ１９ｂ，１９ｄが配置されている。
【００２１】
４個の反射板２０ａ〜２０ｄは、できるだけ静止リング１３の周縁部に分散して配置するのが望ましい。
好ましい例を挙げれば、反射板２０が配置される静止リング１３の面を、静止リング１３の軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に区画したとき、反射板２０は、各象限内に１個ずつ分散して配置するのがよい。図３で説明すれば、軸心に対して水平方向と垂直方向の直交座標系（水平，垂直に限定するものではなく任意でよい）を仮想したとき、I〜IVの各象限内に、Ｂ，Ａ，Ｄ，Ｃと分散させて、且つ、ＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄとＣＷ用反射板２０ａ，２０ｃを交互に配置している。
【００２２】
Ａ部を例に、反射板２０を更に詳しく説明する。Ａ部詳細図に示すように、長円で示す部分が反射板２０ａの反射面であり、黒丸で示す部分は光電センサ１９ａからの投光を反射する反射点２１である。
光電センサ１９は、投光部と受光部とを有する反射型の光電センサであり、反射点２１からの反射光を受光し、受光の有無でＯＮ，ＯＦＦ動作するものである。例えば、遮光時ＯＦＦタイプであれば、反射板が移動して反射光を受光できなくなればＯＦＦとなる。
反射板２０には、静止リングが回転しても反射を継続して、光電センサをＯＮ又はＯＦＦに切り替わる動作をさせない領域が設けられている。この領域を不感帯と称することにする。すなわち、静止リング１３が固定部１２に対して回転しても不感帯内に反射点２１があるときは、光電センサ２０の信号が変化せず静止リング１３の回転を検知しないようになっている。
【００２３】
Ａ部とＣ部にあるＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃは、静止シリング１３の反時計方向の回転に対して不感帯が設けられ、時計方向の回転に対しては反射点２１が直ちに反射板から外れるようになっている。逆に、Ｂ部とＤ部にあるＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄは、静止リング１３の時計方向の回転に対して不感帯が設けられている。
実際には、回転方向に対して一定の長さを有する反射板を用いて、反射点を反射板の中心ではなく図のように偏らせて静止リング１３に配置すればよい。
なお、反射板２０の形状は長円形として図示したが、これに限定するものではなく、静止リング１３の回転に対して上記のような方向に不感帯を有するものであればどんな形状でも良い。
【００２４】
次に動作について説明する。先ず始めに、図１及び図２により回転ガントリの回転動作から説明する。
回転ガントリに導入された荷電粒子ビームは、偏向電磁石や四極電磁石などよりなるビーム輸送機器７によって照射装置８まで輸送され、照射装置８で患者の照射患部の形状にあわせて整形された後に照射される。
患者は治療台１１の上に固定されて位置決めが行われており、所定の照射患部に荷電粒子ビームが照射される。治療台１１は、患者の照射患部が照射位置であるアイソセンタに一致するように動作させる必要があるため、通常は上下左右、前後、回転など多軸の位置決め動作が可能となっている。
【００２５】
回転ガントリは、ガントリ回転駆動装置４を駆動し、ローラ３ａを介して回転リング２ａを回転させ、フレーム１と共にビーム輸送機器７及び照射装置８を回転させることで、患者に対して３６０度自在な方向からビームを照射することを可能とするもので、患者が仰向けの状態のまま様々な方向からビームを照射することができる。
このとき、治療を行う医者もしくは放射線技師などが、常に患者に近づいて作業ができるように、回転ガントリの回転角度に係わらず、常に水平を保ったアクセスフロアが必要となる。そこで、フレーム１内に配置した静止リング１３の下部側に開閉可能に設けられた移動床１４を、先に説明したように固定床１０側に向けてスライドさせ、固定床１０とほぼ同じ高さのアクセスフロアを形成する。静止リング１３は、フレーム１の回転にかかわらず、固定部１２側から見て常に静止状態を保つように制御することで、アクセスフロアが水平に保たれている。
【００２６】
照射装置８が回転して患者より下部に来たときは、移動床１４がそのままでは回転の妨げになるので、干渉を避けるため、照射装置８部の通過に合わせて移動床１４を図１（ａ）に点線で示すように反固定床側にスライドさせる。このように、移動床１４を開閉可能にし、閉状態で移動床１４は治療台のアクセスフロアを形成することができるようになっている。
【００２７】
次に、本願発明の特徴部分である光電センサ１９の動作について説明する。
静止リング１３を駆動する駆動モータ１８にサーボモータ等を用いることにより、フィードバック制御することで、静止リング１３の移動床１４を固定部１２側から見て水平に保つように制御できるが、フィードバック制御の僅かなタイムラグや転動ローラ１６とガイドリング１５との間ですべりが生じた場合等には、所望の回転角度が得られずに、結果として、固定部１２側から見て静止リング１３が所定の位置からどちらかの方向へ僅かに回転した状態（以下、この相対的な回転（ずれ）を単に回転と称す）となり水平な床面が得られなくなる。そこで、光電センサ２０によってこの回転を検知して逆方向に制御することで、移動床１４を常に水平に保つことが可能となる。
【００２８】
図４は、静止リング１３に設けた反射板２０の動作を説明する図である。図は、回転ガントリを図１（ｂ）と同方向に見たとき、静止リング１３が時計回り方向に回転した状態を示している。移動床１４が水平を保っている図３の状態では、４個の光電センサ１９の投光による反射点２１はＡ〜Ｄ部全ての反射板２０ａ〜２０ｄの内部にあるので、各光電センサ１９は（遮光時ＯＦＦタイプとして）反射光を受光して全てＯＮとなっている。
図４のように時計方向に静止リング１３が回転すれば、Ｂ部及びＤ部のＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄｃは、反射点２１が不感帯部に移動するが反射板内に有るので、ＣＣＷセンサ１９ｂ，１９ｄは作動しない。一方、Ａ部及びＣ部のＣＷセンサ用反射板部２０ａ，２０ｃでは、反射点２１が反射面から外れるので受光できなくなり、ＣＷセンサ１９ａ，１９ｃはＯＦＦとなる。このように、ＣＷセンサがＯＦＦとなり、且つＣＣＷセンサがＯＮであれば、静止リング１３が時計方向に回転したことが分かる。
もし、反時計方向に回転すれば、ＣＷセンサ１９ａ，１９ｃはＯＮのままであるが、Ｂ部及びＤ部のＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｃが反射点２１を外すので、ＣＣＷセンサ１９ｂ，１９ｄがＯＦＦとなり、静止リング１３が反時計方向に回転したことを検知できる。
【００２９】
上記のように、静止リングの回転（ずれ）の有無を検知すると共に、どちらの方向に回転したかを容易に検知することができるので、回転方向と逆方向に静止リング１３の回転を制御することで、常に移動床１４を水平に維持することができる。制御は、例えば、時計方向の回転を検知すれば、駆動モータ１８の反時計方向への速度を増せばよい。
【００３０】
次に、光電センサ１９及び反射板２０の設置個数について説明する。
ＣＷセンサとその反射板、及びＣＣＷセンサとその反射板が各１個以上有れば、上述したように、静止リング１３の回転の有無と回転方向を検知できる。しかしながら、ＣＷセンサとＣＣＷセンサが各１個の場合は、照射装置８が回転したときいずれかの反射板が照射装置に遮られる場合が起こる。反射板が１個しか有効でない場合は、例え不感帯を設けても回転方向までは検知できない。更に、照射装置８の構造上、最悪の条件では隣り合う２個が照射装置に隠れる場合が生じる。静止リング１３の回転の有無と回転方向を共に検知するためには、照射装置８が回転してどの位置にあっても、ＣＷセンサ用反射板とＣＣＷセンサ用反射板が必ず各１個は見えている必要がある。
【００３１】
そこで、反射板を図３のように静止リングの周縁部に分散して４個配置し、且つ、ＣＷセンサ用と、ＣＣＷセンサ用とを交互に配置すれば、隣り合う２個が照射装置で遮蔽されても、ＣＷセンサ用と、ＣＣＷセンサ用の反射板が各１個は見えていることになり、静止リングの回転の有無と回転方向を共に検知できる。
更に、４個を配置するにあたり、先に説明したように、軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に区画した各象限内に１個ずつ分散して配置した場合は、照射装置８部が回転してどの角度にあっても、最低限隣り合う２個の反射板２０は遮蔽されることなく、ＣＷセンサとＣＣＷセンサが確実に有効に作動する。
【００３２】
以上のように、実施の形態１の回転照射型粒子線医療装置によれば、フレームの内側に回転自在に支持されて、移動床を支持する静止リングの回転を検知するために、固定部側から回転軸の軸方向に静止リングを見て、静止リングが時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＷセンサ）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（ＣＣＷセンサ）とを、各１個以上固定部側に配設し、光電センサに対向する静止リングの面に反射板を設けたので、移動床を水平に保つための静止リングが、何らかの原因で固定床に対して回転してずれたとき、静止リングの回転（ずれ）を検知できると共に、回転方向を容易に検知することができるので、回転方向と逆方向に静止リングの回転を制御することで、常に移動床を水平に維持することができる。
【００３３】
また、光電センサ及び反射板は各４個とし、反射板は、静止リングの周縁部にＣＷセンサ用反射板とＣＣＷセンサ用反射板とを交互に配置したので、照射装置の回転によって隣り合う２個の反射板が遮蔽されても、ＣＷセンサ用反射板とＣＣＷセンサ用反射板が各１個は有効に働くので、静止リングの回転の有無と回転方向を共に検知できる。
【００３４】
また、反射板が配置される静止リングの面を静止リングの軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に区画したとき、光電センサの反射板を、各象限内に１個ずつ分散して配置したので、照射装置が回転してどの角度にあっても、最低限隣り合う２個の反射板は遮蔽されることなく有効に働くので、確実に静止リングの回転の有無と回転方向を共に検知できる。
【００３５】
更にまた、反射板は、静止リングが回転しても反射を継続して光電センサに回転を検知させない領域（不感帯）を有し、ＣＷセンサ用の反射板は静止シリングの反時計方向の回転に対して不感帯を設け、ＣＣＷセンサ用の反射板は静止リングの時計方向の回転に対して不感帯を設けたので、反射型光電センサと反射板の簡単な構成で、静止リングの回転方向の検知を行うことができる。
【００３６】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２による回転照射型粒子線医療装置の、固定部側から回転ガントリの内部を観察して、静止リングの反射板を見た図であり、実施の形態１の図３に相当する部分である。回転照射型粒子線医療装置の回転ガントリ全体の構成、及び静止リングの詳細については、実施の形態１の図１，図２と同等なので図示及び説明は省略する。また、図３と同等部分は同位置符号で示し説明は省略する。
【００３７】
図５において、Ａ〜Ｄの４箇所に反射板を配置し、Ａ，Ｃ部はＣＷセンサ用反射板とし、Ｂ，Ｄ部はＣＣＷセンサ用反射板とするのは図３と同様である。
図３との相違点は、図３で示した反射板に加えて、その近傍に第２の反射板を設け、対向する固定部１２側には、第２の光電センサを並設した点である。すなわち、ＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃの近傍に、静止シリング１３の時計方向の回転に対しても不感帯ｂを有する第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃを配置し、また、ＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２０ｄの近傍に、静止シリング１３の反時計方向の回転に対しても不感帯ｂを有する第２のＣＣＷセンサ用反射板２２ｂ，２２ｄを配置した。そして、第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃの対向位置にはそれぞれ第２のＣＷセンサ（図示せず）を配設し、第２のＣＣＷセンサ用反射板２２ｂ，２２ｄの対向位置にはそれぞれ第２のＣＣＷセンサ（図示せず）を配設している。移動床１４が水平を保っている通常の状態では、各反射板の反射点２１の位置は図５に示すとおりである。なお、不感帯ｂは不感帯ａ（実施の形態１の不感帯と同等）より小さくしている。
【００３８】
図６を参照しながら動作について説明する。なお、以下の説明では、分かりやすいように、反射板２０ａ〜２０ｄを第１のセンサ用反射板と称し、対応する光電センサも第１の光電センサと称することにする。
静止リング１３が固定部１２に対して図のように時計方向に回転したとき、回転角が小さい初期段階では、第１のＣＷセンサ用反射板２０ａ，２０ｃの反射点２１は反射板面から外れるが、第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃの反射点２１はまだ反射面内にある。したがって、第１のＣＷセンサのみが作動する。更に回転が進むと、第２のＣＷセンサ用反射板２２ａ，２２ｃの反射点２１が反射面から外れるので第２のＣＷセンサが作動する。この段階でも、第１及び第２のＣＣＷセンサ用反射板２０ｂ，２２ｂ，２０ｄ，２２ｄの反射点２１は各反射面内にあるので、ＣＣＷセンサはいずれも作動しない。
反時計方向に回転した場合は、初期段階で第１のＣＣＷセンサが作動し、次に第２のＣＣＷセンサが作動するが、ＣＷセンサはいずれも作動しない。
【００３９】
上記のように、異なる不感帯の反射板をペアで配置することで、静止リング１３の回転方向と回転の度合いを２段階で検出できる。このため、例えば時計方向に回転したとき、第１と第２のＣＷセンサの作動時間差を計測し、第２のＣＷセンサが速く作動したときは、駆動モータ１８をより速く反時計側に駆動するように制御することで、細かな（滑らかな）制御を行うことが可能となる。
なお、各反射板の配置位置Ａ〜Ｄは、好ましくは図３で説明したものと同様に、軸心を原点とする任意の直交座標系で４象限に分割した各象限内にそれぞれ分散して配置するのがよい。
【００４０】
上記までの各実施の形態の説明において、反射板に不感帯を設け、反射点に対して不感帯を回転方向のいずれの側に設けるかでＣＷセンサ用とＣＣＷ用とを区別したが、この反射板の形状以外にも、例えば、図７のように、円形の反射板２３を回転方向に２個併設し、ＣＷセンサ用反射板２３ａ，２３ｂは時計方向に対して後方の反射板２３ａを通常時の反射点位置とし、ＣＣＷセンサ用反射板２３ｃ，２３ｄは時計方向に対して前方の反射板２３ｄを通常時の反射点位置とすれば、図３とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００４１】
また、移動床１４は、静止リング１３側から固定床１０側へ開閉する構成として説明したが、背景技術の項で説明した特許文献１に示すような、一端が静止リング（図８のガイドレール支持胴３５）に支持されて照射装置と共に移動するような構成でも、床面（アクセスフロア）を水平に保つためには静止リングが固定側から見て静止状態を保つことが必要不可欠なので、本発明の光電センサと反射板の構成を適用することができる。
【００４２】
また、静止リング１３は、固定部１２側との相対的な静止状態を維持するために、静止リング１３を駆動モータ１８でフレーム１の回転に同期して逆回転させる構成で説明したが、上記特許文献１で説明したような、固定部側から係止ロッドを静止リングに挿入して回転を止める構成（図８参照）でも、アクセスフロアの水平を監視するために本願の光電センサと反射板の構成を適用することができる。このように、回転するフレーム内に、アクセスフロアを形成するための静止リングを有する構成であれば、その静止リングに対して適用が可能である。
【００４３】
以上のように、実施の形態２の回転照射型粒子線医療装置によれば、ＣＷセンサ用の反射板の近傍に、静止シリングの時計方向の回転に対しても不感帯を有する第２のＣＷセンサ用の反射板を配置すると共に対向する固定部側に第２のＣＷセンサを配設し、ＣＣＷセンサの反射板の近傍に、静止シリングの反時計方向の回転に対しても不感帯を有する第２のＣＣＷセンサ用の反射板を配置すると共に対向する固定部側に第２のＣＣＷセンサを配設したので、併設する２個の光電センサの動作時間差を観察することで、実施の形態１の効果に加えて、回転速度（ずれの程度）を知ることができるため、それに従って静止リングの駆動モータの速度を制御すれば、より細かで滑らかな制御を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１ フレーム ２ａ，２ｂ 回転リング
３ａ，３ｂ ローラ ４ ガントリ回転駆動装置
５ ブレーキ装置 ６ ケーブルスプール
７ ビーム輸送機器 ８ 照射装置
９ 建屋 １０ 固定床
１１ 治療台 １２ 固定部
１３ 静止リング １４ 移動床
１４ａ 床板 １４ｂ エアーシリンダ
１５ ガイドリング １６ 転動ローラ
１７ ガイドローラ １８ 駆動モータ
１９ 光電センサ １９ａ，１９ｃ ＣＷセンサ
１９ｂ，１９ｄ ＣＣＷセンサ ２０ 反射板
２０ａ，２０ｃ ＣＷセンサ用反射板 ２０ｂ，２０ｄ ＣＣＷセンサ用反射板
２１ 反射点
２２ａ，２２ｃ 第２のＣＷセンサ用反射板
２２ｂ，２２ｄ 第２のＣＣＷセンサ用反射板
２３ａ〜２３ｄ 反射板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建屋側に固定された固定床及び前記固定床に設置された治療台を有する固定部と、
粒子線を照射する照射装置が搭載され、前記治療台上の患者に対して前記粒子線を照射するように、前記照射装置と共に前記治療台の周りに回転するフレームと、
前記フレームの内側に回転自在に支持されて前記フレームの回転に同期して逆回転し、前記固定部に対して相対的に静止状態が保たれる静止リングと、
前記静止リングに支持され、前記照射装置の回転を妨げないように開閉又は移動する移動床とを備えた回転照射型粒子線医療装置であって、
前記固定部側から回転軸の軸方向に前記静止リングを見て、前記静止リングが時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＷセンサと称す）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＣＷセンサと称す）とが、各１個以上前記固定部側に配設され、前記光電センサに対向する前記静止リングの面に反射板が設けられ、
前記反射板は、回転方向に対して一定の長さを有する反射板であり、前記光電センサからの光の反射点を長さ方向の中心から偏らせて前記静止リングに配置されており、前記静止リングが前記固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して前記光電センサに回転を検知させない領域である不感帯を有し、前記ＣＷセンサ用の反射板は前記静止シリングの反時計方向の回転に対して前記不感帯が設けられ、前記ＣＣＷセンサ用の反射板は前記静止リングの時計方向の回転に対して前記不感帯が設けられていることを特徴とする回転照射型粒子線医療装置。
【請求項１】
建屋側に固定された固定床及び前記固定床に設置された治療台を有する固定部と、
粒子線を照射する照射装置が搭載され、前記治療台上の患者に対して前記粒子線を照射するように、前記照射装置と共に前記治療台の周りに回転するフレームと、
前記フレームの内側に回転自在に支持されて前記フレームの回転に同期して逆回転し、前記固定部に対して相対的に静止状態が保たれる静止リングと、
前記静止リングに支持され、前記照射装置の回転を妨げないように開閉又は移動する移動床とを備えた回転照射型粒子線医療装置であって、
前記固定部側から回転軸の軸方向に前記静止リングを見て、前記静止リングが時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＷセンサと称す）と、反時計方向に回転するのを検知する反射型の光電センサ（以下、ＣＣＷセンサと称す）とが、各１個以上前記固定部側に配設され、前記光電センサに対向する前記静止リングの面に反射板が設けられ、
前記反射板は、回転方向に対して一定の長さを有する反射板であり、前記光電センサからの光の反射点を長さ方向の中心から偏らせて前記静止リングに配置されており、前記静止リングが前記固定部に対して相対的に回転しても反射を継続して前記光電センサに回転を検知させない領域である不感帯を有し、前記ＣＷセンサ用の反射板は前記静止シリングの反時計方向の回転に対して前記不感帯が設けられ、前記ＣＣＷセンサ用の反射板は前記静止リングの時計方向の回転に対して前記不感帯が設けられていることを特徴とする回転照射型粒子線医療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４０４３３（Ｐ２０１２−４０４３３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１２９５（Ｐ２０１１−２６１２９５）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【分割の表示】特願２００８−２４８１６１（Ｐ２００８−２４８１６１）の分割
【原出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【分割の表示】特願２００８−２４８１６１（Ｐ２００８−２４８１６１）の分割
【原出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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