回転照射治療装置
【課題】超電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置を簡易な構成によって設置することにより、小型かつ軽量な回転照射治療装置を提供する。
【解決手段】冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転可能となるよう取付けられている。そして、回転フレーム３が回転フレーム支持駆動装置２５によって第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転する。このため、回転フレーム３が回転している間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【解決手段】冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転可能となるよう取付けられている。そして、回転フレーム３が回転フレーム支持駆動装置２５によって第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転する。このため、回転フレーム３が回転している間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用粒子線を用いた回転照射治療装置に係り、とりわけ、患者の周りを回転することにより任意の角度から患者に対して粒子線を照射する回転照射治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌患者を対象とした放射線治療において、近年、粒子線の利用が注目されている。粒子線を利用した放射線治療においては、従来のX線、ガンマ線、電子線及び中性子線等を利用した放射線治療の場合と比べて、体内深部に位置する患部に最も強い線量を集中して与えることができ、このため、身体表面及び患部の周囲に位置する正常細胞に比較的損傷を与えることなく治療を行うことが可能である。粒子線としては主に、高エネルギーまで加速して得られる陽子線や炭素線等の重粒子線が用いられる。
【０００３】
従来、このような粒子線を用いた治療装置としては、粒子線照射部を固定し、患者に対して固定の一方向からのみ粒子線を照射する治療装置が主流であった。しかしながら、近年、癌の形状や深さに合わせて最適な線量値及び線量分布になるよう、患者に対して多方向から粒子線を照射することができる治療装置に対する要求が高まっている。このため、患者の周りを回転することにより周方向の任意の角度から患者に対して粒子線を照射する回転照射治療装置が開発されている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
粒子線を照射する回転照射治療装置は、一般に、シンクロトロンで高エネルギーまで加速された荷電粒子ビームを患者に対して照射する装置として構成される。例えば、回転照射治療装置は患者の周りで回転可能な回転フレーム（回転ガントリ）を備えており、シンクロトロンで高エネルギーまで加速された荷電粒子ビームは、この回転フレームの回転中心方向に導かれる。回転フレームの回転中心方向に導かれた荷電粒子ビームは、常電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置により一旦外方向へ曲げられた後、再び内方向へ曲げられて治療室へ導かれる。治療室へ導かれた荷電粒子ビームは、粒子線照射部から患者へ照射される。
【０００５】
この場合、荷電粒子ビームが治療室へ導かれるまでのビーム軌道の軌道半径は、主に常電導偏向電磁石で発生する磁場強度に依存している。このため、磁場強度が強ければ強いほど、小さい軌道半径で荷電粒子ビームを偏向させることができる。従って、回転フレームの回転体としての最外径は、常電導偏向電磁石によって発生される磁場強度に大きく依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４７２８７号公報
【特許文献２】特開平９−１９２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
荷電粒子ビームを患者に対して高精度で照射するためには、回転フレーム（回転ガントリ）の回転を高い精度で制御する必要がある。一般に、回転を高い精度で制御することは、回転フレームの最外径が大きくなるほど、また回転フレームおよび回転フレーム内部に設けられた荷電粒子ビームなどの重量が大きくなるほど困難になる。しかしながら、従来の常電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置が用いられる場合、常電導偏向電磁石により発生される磁場に限界があるため、ビーム軌道の軌道半径が大きくなる。これによって回転フレームの最外径が大きくなり、このことにより回転照射治療装置の重量も大きくなる。このため、回転を高い精度で制御することが困難であり、また回転照射治療装置の費用も大きくなる。さらに、回転照射治療装置が大型化することにより回転照射治療装置を設置するためのスペースも大きくなる。
【０００８】
このような問題を解決するため、ビーム輸送装置の常電導偏向電磁石を超電導偏向電磁石に置き換えることが考えられる。常電導偏向電磁石を超電導偏向電磁石に置き換えることにより、発生される磁場が強くなり、このためビーム軌道の軌道半径を小さくすることができる。また、これによって回転フレームの最外径が小さくなるため、回転照射治療装置の重量も小さくなる。
【０００９】
しかしながら、超電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置を用いる場合、超電導偏向電磁石を冷却する冷凍機と、冷凍機へフレキシブルホースを介して冷媒を供給する冷凍機用圧縮機とが必要になる。一般に冷凍機用圧縮機は、常に一定の姿勢が保たれた状態で使用されることを想定して設計されている。従って、回転照射治療装置において超電導偏向電磁石を用いる場合、回転フレームの回転に関係なく冷凍機用圧縮機の姿勢を一定に保つよう冷凍機用圧縮機を配置しなければならない。
【００１０】
しかしながら、例えば冷凍機用圧縮機を回転フレームの外部に配置し、これによって回転フレームの回転に関係なく冷凍機用圧縮機の姿勢を保つ場合、回転フレームに固定された冷凍機に冷凍機用圧縮機から冷媒を供給するために、数十メートルから百メートル程の長さのフレキシブルホースによって冷凍機用圧縮機を冷凍機に接続しなければならない。このような長いフレキシブルホースを用いる場合、費用が増大し、かつ冷凍機による冷却効率が劣化することが考えられる。また、回転フレームの回転中にフレキシブルホースが絡まるのを防止するための機構が必要となり、このため回転照射治療装置の構造が複雑になる。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、超電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置を簡易な構成によって設置することにより、小型かつ軽量な回転照射治療装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、回転自在に設けられた回転フレームと、回転フレームに取付けられ、荷電粒子ビームを照射する粒子線照射部と、回転フレームに取付けられ、粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くビーム輸送装置と、回転フレームを回動自在に支持するとともに、第１回転軸回りに回転フレームを回転させる回転フレーム支持駆動装置と、前記ビーム輸送装置および前記回転フレーム支持駆動装置を制御する制御装置とを備え、前記ビーム輸送装置は、前記粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くとともに直線部と湾曲部を有する真空ダクトと、真空ダクトの湾曲部の外周に設けられた超電導偏向電磁石とを有し、超電導偏向電磁石を冷却するため冷凍機が設けられるとともに、前記冷凍機へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機が設けられ、前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームの第１回転軸と平行な第２回転軸の周りで、冷凍機用圧縮機の姿勢を一定に保つよう回転可能に取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１３】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機の下方には、冷凍機用圧縮機に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させる慣性質量体が取り付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１４】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は、回転フレームに、前記第２回転軸を自転軸として圧縮機駆動部により自転可能に取付けられ、前記制御装置は、前記回転フレームが第１角速度で回転するよう前記回転フレーム支持駆動装置を制御するとともに、前記冷凍機用圧縮機が前記回転フレームに対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう前記圧縮機駆動部を制御することを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１５】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１６】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は台車フレームに固定され、当該台車フレームは、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１７】
本発明は、前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１８】
本発明は、前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１９】
本発明は、前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２０】
本発明は、前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２１】
本発明は、前記車輪は歯車からなり、前記ガイドレールの溝部に、当該歯車と係合する凹凸部が形成されていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２２】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２３】
本発明は、前記台車フレームは、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２４】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機の重心は、前記冷凍機用圧縮機の自転軸から鉛直方向下向きに延びる線上にあることを特徴とする回転照射治療装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、超電導偏向電磁石を冷却する冷凍機へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機が、回転フレームに、回転フレームの第１回転軸と平行な第２回転軸の周りで回転可能に取付けられている。このため、回転フレームの回転中、冷凍機用圧縮機の姿勢を常に一定に保つことができ、これによって、冷凍機用圧縮機を回転フレームの内部に配置することが可能となる。このことにより、小型かつ軽量な回転照射治療装置を簡易な構成で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態において、冷凍機用圧縮機が台車フレームに固定される変形例を示す正面図。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図。
【図６】図６（ａ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＡ−Ａ方向から見た横断面図、図６（ｂ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＢ−Ｂ方向から見た縦断面図。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態において、車輪が歯車からなる変形例を示す図。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図、図８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の第５の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図、図１０（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１乃至図４は、本発明の第１の実施の形態における回転照射治療装置を示す図である。このうち図１は、本発明の第１の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図であり、図４は、本発明の第１の実施の形態において、冷凍機用圧縮機が台車フレームに固定される変形例を示す正面図である。
【００２８】
まず図１により、本実施の形態における回転照射治療装置１全体について説明する。
【００２９】
図１に示すように、建屋１２内に設置された回転照射治療装置１は、回転自在に設けられたトラス状の回転フレーム（回転ガントリ）３と、回転フレーム３に取付けられ、荷電粒子ビームを照射する粒子線照射部２と、回転フレーム３に取付けられ、粒子線照射部３に荷電粒子ビームを導くビーム輸送装置３０とを備えている。また回転フレーム３は、第１回転軸Ｒ１回りに回転するようになっており、この回転フレーム３は、回転フレーム支持駆動装置２５により回動自在に支持されている。回転フレーム支持駆動装置２５は、回転フレーム３の両端に固定された回転リング１０ａ、１０ｂと、対応する回転リング１０ａ、１０ｂを支持するとともに対応する回転リング１０ａ、１０ｂを回転駆動するサポートロール（回転フレーム支持部）１１ａ、１１ｂとから構成されている。このため、回転フレーム３はサポートロール１１ａ、１１ｂによって回転する。
【００３０】
また図１に示すように、回転フレーム３内のうち粒子線照射部２の近傍には、治療用ベッド２１を有する治療室２０が設けられている。この治療室２０は、回転フレーム３が回転してもその姿勢が保持される。
【００３１】
次に図１を参照して、ビーム輸送装置３０について詳述する。図１に示すように、ビーム輸送装置３０は、粒子線照射部２に荷電粒子ビームを導くとともに直線部１８ａと湾曲部１８ｂを有する真空ダクト１８と、真空ダクト１８の直線部１８ａの外周に設けられ、荷電粒子ビームのビームサイズを収束させるための四極電磁石２６と、真空ダクト１８の湾曲部１８ｂの外周に設けられた超電導偏向電磁石４とを有し、超電導偏向電磁石４を冷却するため冷凍機１９が設けられている。この冷凍機１９に対して、図１に示す冷凍機用圧縮機７からフレキシブルホース６を介して圧縮冷媒、例えばヘリウムガスが供給される。このようなビーム輸送装置３０により、シンクロトン（図示せず）で高エネルギーにまで加速された荷電粒子ビームが、粒子線照射部２へ導かれる。粒子線照射部２に導かれた荷電粒子ビームは、所望の線量分布に調整された後、治療用ベッド２１上に横たわる患者の患部へ照射される。
【００３２】
次に図１乃至図３を参照して、冷凍機用圧縮機７について詳述する。このうち図２は、図１に示す冷凍機用圧縮機７を拡大して示す図である。図１乃至図３に示すように、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転可能となるよう取付けられている。具体的には、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取付けられている。この一対のガイドレール５は、その内周面に断面凹状の溝部５ａを有しており、また冷凍機用圧縮機７には、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って冷凍機用圧縮機７は合計８個の車輪１３を有する。図２に示すように、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されており、これによって冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで、その姿勢を一定に保つよう自転することができる。
【００３３】
なお、圧縮機駆動部８、および前述の回転フレーム支持駆動装置２５のサポートロール１１ａ、１１ｂは、それぞれ回転フレーム３近傍において建屋１２上に配置された制御装置１７により制御されている。この制御装置１７は、回転フレーム３が第１角速度で回転するようサポートロール１１ａ、１１ｂを制御するとともに、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８を制御する。このため、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００３４】
なお、図１に示すように、回転フレーム３の外縁と第１回転軸Ｒ１との距離はＬ１となっている。また、第１回転軸Ｒ１と自転軸Ｒ２との距離をＭ１で示す。
なお図２に示すように、冷凍機用圧縮機７は、その重心Ｃが冷凍機用圧縮機７の自転軸Ｒ２から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に位置するよう回転フレーム３に取り付けられている。このことにより、冷凍機用圧縮機７の姿勢をより安定に保つことができる。
【００３５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。すなわち、回転フレーム支持駆動装置２５のサポートロール１１ａ、１１ｂは、回転フレーム３の両端に設けられた回転リング１０ａ、１０ｂを回転駆動し、これによって、回転フレーム３が回転する。この結果、回転フレーム３に取付けられた粒子線照射部２は、患者に対して所望の角度をもつことができる。このとき、回転フレーム３の角速度（第１角速度）は、例えば３６０度／分となっている。
【００３７】
この間、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５もまた、回転フレーム３と同期して回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１の周りを公転する。一方、制御装置１７は、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である角速度（第２角速度）、すなわち−３６０度／分で自転するよう圧縮機駆動部８を制御する。すなわち圧縮機駆動部８は、冷凍機用圧縮機７に取り付けられた車輪１３を回転駆動し、これによって車輪１３を各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動させる。この結果、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５に対して第２角速度で自転する。このことにより、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７は第２角速度で回転するため、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、超電導偏向電磁石４を冷却する冷凍機１９へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで圧縮機駆動部８により自転可能に取付けられている。この冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３が第１角速度で回転するとき、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８により駆動される。このことにより、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００３９】
また本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、その重心Ｃが冷凍機用圧縮機７の自転軸Ｒ２から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に位置するよう回転フレーム３に取り付けられている。このことにより、冷凍機用圧縮機７の姿勢をより安定に保つことができる。
【００４０】
なお本実施の形態において、制御装置１７により圧縮機駆動部８、および回転フレーム支持駆動装置２５のサポートロール１１ａ、１１ｂが制御され、この場合、制御装置１７は回転フレーム３近傍において建屋１２上に配置されている。しかしながら、これに限られることはなく、制御装置１７を、回転フレーム３内部に設けてもよい。
【００４１】
また本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取り付けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図４に示すように、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５を介して回転フレーム３に取り付けてもよい。この場合、台車フレーム９には、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って台車フレーム９は合計８個の車輪１３を有する。また、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されており、これによって台車フレーム９は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転することができる。このことにより、回転フレーム３が回転する間、台車フレーム９に固定された冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４２】
第２の実施の形態
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、図５は、本発明の第２の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図である。図６（ａ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＡ−Ａ方向から見た横断面図であり、図６（ｂ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＢ−Ｂ方向から見た縦断面図である。図７は、本発明の第２の実施の形態において、車輪が歯車からなる変形例を示す図である。
【００４３】
図５乃至図７に示す第２の実施の形態は、各ガイドレールがその側面に断面凹状の溝部を有し、当該溝部に沿って冷凍機用圧縮機に取り付けられた車輪が移動する点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至４に示す第１の実施の形態と略同一である。図５乃至図７に示す第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
図５および図６に示すように、一対のガイドレール５は、その側面に断面凹状の溝部５ｂを有しており、また冷凍機用圧縮機７には、各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って冷凍機用圧縮機７は合計８個の車輪１３を有する。各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されている。この圧縮機駆動部８は、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう、制御装置１７により制御される。これによって、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４５】
なお本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取付けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図５において二点鎖線で示すように、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５を介して回転フレーム３に取り付けてもよい。この場合、台車フレーム９には、各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って台車フレーム９は合計８個の車輪１３を有する。また、各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されており、これによって台車フレーム９は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転することができる。このことにより、回転フレーム３が回転する間、台車フレーム９に固定された冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４６】
また本実施の形態および前述の第１の実施の形態において、ガイドレール５の内周面に設けられた溝部５ａまたはガイドレール５の側面に設けられた溝部５ｂに沿って移動する車輪１３が、冷凍機用圧縮機７または台車フレーム９に取り付けられている例を示した。この場合、図７に示すように、車輪１３は歯車１３ａからなり、ガイドレール５の溝部５ａまたは溝部５ｂに、この歯車１３ａと係合する凹凸部５ｃを形成してもよい。これによって、歯車１３ａをガイドレール５の溝部５ａまたは溝部５ｂに沿ってより確実に移動させることができる。
【００４７】
また本実施の形態および前述の第１の実施の形態において、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転可能に取付けられており、また冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８により駆動される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、冷凍機用圧縮機７に働く重力が、冷凍機用圧縮機７が車輪１３を介してガイドレール５から受ける摩擦力よりも十分大きい場合、圧縮機駆動部８は、回転フレーム３が回転を始めた直後と回転を終えた直後のみ、冷凍機用圧縮機７がその姿勢を一定に保つよう冷凍機用圧縮機７の車輪１３を駆動してもよい。この場合、回転フレーム３の回転中、圧縮機駆動部８は、冷凍機用圧縮機７の車輪１３がガイドレール５に対して自由に回転するよう車輪１３を支持する。車輪１３がガイドレール５に対して自由に回転することにより、回転フレーム３の回転中、冷凍機用圧縮機７は重力によりその姿勢を一定に保つことができる。このようにして、より少ない駆動力により、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４８】
第３の実施の形態
次に、図８を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで、図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図であり、図８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図である。
【００４９】
図８に示す第３の実施の形態は、冷凍機用圧縮機が、環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、環状のガイドレールと回転駆動体との間に、圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪が介在されている点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至４に示す第１の実施の形態と略同一である。図８に示す第３の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
図８（ａ）に示すように、冷凍機用圧縮機７は、一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３の内側において、支持機構２４により固定されている。この回転駆動体２３は、冷凍機用圧縮機７を支持する内周部２３ａと、環状のガイドレール５と向かい合う外周部２３ｂとからなる。そして図８（ａ）（ｂ）に示すように、各回転駆動体２３とガイドレール５との間には、ガイドレール５により回動自在に支持される駆動車輪１４が介在されている。この駆動車輪１４は、圧縮機駆動部８により駆動される。また各回転駆動体２３とガイドレール５との間には、ガイドレール５により回動自在に支持されるサポート車輪１５も介在されている。このサポート車輪１５は、回転駆動体２３を支持するとともに、回転駆動体２３が回転するのを補助する。
【００５１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５２】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。この場合の回転フレーム支持駆動装置２５の作用は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
この間、制御装置１７は、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である角速度（第２角速度）、すなわち−３６０度／分で自転するよう圧縮機駆動部８を制御する。すなわち圧縮機駆動部８は、各ガイドレール５に設けられた駆動車輪１４を回転駆動し、これによって、各ガイドレール５内に設けられた回転駆動体２３が回転（自転）する。この結果、回転駆動体２３に固定された冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５に対して第２角速度で自転する。このことにより、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７は第２角速度で回転するため、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００５４】
このように本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３に、支持機構２４により固定されている。この回転駆動体２３は、回転フレーム３が第１角速度で回転するとき、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８により駆動される。このことにより、回転フレーム３が回転する間、回転駆動体２３に固定された冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００５５】
なお本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３の内側に固定されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図８（ｂ）において二点鎖線で示すように、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３の内側に固定してもよい。
【００５６】
また本実施の形態において、各回転駆動体２３とガイドレール５との間に、回転駆動体２３を回転駆動する駆動車輪１４と、回転駆動体２３を支持するサポート車輪１５とが介在されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、サポート車輪１５を駆動車輪１４に置き換えてもよい。これによって、回転駆動体２３を回転駆動する力をより大きくすることができる。また、図８（ｂ）において二点差線で示すように、各回転駆動体２３とガイドレール５との間に、駆動車輪１４またはサポート車輪１５を複数設けてもよい。
【００５７】
また本実施の形態において、前述の第１または第２の実施の形態の場合と同様に、駆動車輪１４およびサポート車輪１５は歯車（図示せず）から形成され、回転駆動体２３の外周部２３ｂに、この歯車と係合する凹凸部（図示せず）が形成されていてもよい。これによって、回転駆動体２３をより確実に回転させることができる。
【００５８】
第４の実施の形態
次に、図９を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。ここで、図９は、本発明の第４の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図である。
【００５９】
図９に示す第４の実施の形態において、冷凍機用圧縮機の下方に、各ガイドレールの溝部に沿って移動する複数の車輪と、冷凍機用圧縮機に作用する加速度に応じて慣性力を発生させる慣性質量体とが取り付けられている。図９に示す第４の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
図９に示すように、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで回転可能となるよう取付けられている。具体的には、回転フレーム３に一対の環状のガイドレール５が取り付けられ、冷凍機用圧縮機７は、この一対の環状のガイドレール５内に回転可能に取り付けられている。この一対のガイドレール５は、その内周面に断面凹状の溝部５ａを有しており、また冷凍機用圧縮機７の下方には、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する複数、例えば２個の車輪１３が取付けられている。従って冷凍機用圧縮機７は合計４個の車輪１３を有する。
【００６１】
また冷凍機用圧縮機７の底面には一対の支持板３１が固定され、この一対の支持板３１に、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させるおもり（慣性質量体）３３が、一対の支持板３１に固定されたバネ３２を介して取り付けられている。後述するように、冷凍機用圧縮機７に所定の加速度が作用するとき、おもり３３がこの加速度と逆向きの慣性力を発生させ、これによって、冷凍機用圧縮機７の姿勢を安定に保つことができる。
【００６２】
また図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と同様に、冷凍機用圧縮機７は、その重心Ｃが冷凍機用圧縮機７の第２回転軸Ｒ２’から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に位置するよう回転フレーム３に取り付けられている（図９参照）。このことにより、冷凍機用圧縮機７の姿勢をより安定に保つことができる。
【００６３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００６４】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。この場合の回転フレーム支持駆動装置２５の作用は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
この間、図９に示すように、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５もまた、回転フレーム３と同期して回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１の周りを公転する。この場合、例えば図９に示すように、ガイドレール５は矢印ａで示す向きに回転している。ところで上述のように、冷凍機用圧縮機７は、ガイドレール５に、ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する２個の車輪１３を介して取り付けられている。この場合、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、ガイドレール５に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。この間、冷凍機用圧縮機７の重心Ｃは、第２回転軸Ｒ２’ から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に常に位置している。
【００６６】
ところで、冷凍機用圧縮機７がガイドレール５に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する間、ガイドレール５の溝部５ａと冷凍機用圧縮機７の車輪１３との間には、図９に示すように摩擦力ｂ１、ｂ２が生じる。この摩擦力ｂ１、ｂ２のため、冷凍機用圧縮機７に、冷凍機用圧縮機７の姿勢を傾けるよう加速度ｂ３が作用する。このとき、冷凍機用圧縮機７の下方に取り付けられたおもり３３は、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度ｂ３に応じて、当該加速度ｂ３と逆向きに慣性力ｃを発生させる。このことにより、摩擦力ｂ１、ｂ２によって加速度ｂ３が作用して冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、慣性力ｃが加速度ｂ３を打ち消すことにより、その傾きをより小さくすることができる。
【００６７】
このように本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に固定されたガイドレール５に、ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する２個の車輪１３を介して取り付けられている。この場合、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、ガイドレール５に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。このことにより、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つことができる。
【００６８】
また本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７の下方には、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて慣性力を発生させるおもり３３が取り付けられている。このため、ガイドレール５の溝部５ａと冷凍機用圧縮機７の車輪１３との間に生じる摩擦力によって冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、その傾きをより小さくすることができる。
【００６９】
なお本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取り付けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と同様に、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５を介して回転フレーム３に取り付けてもよい。
【００７０】
第５の実施の形態
次に、図１０を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明する。ここで、図１０（ａ）は、本発明の第５の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図であり、図１０（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図である。
【００７１】
図１０に示す第５の実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで吊設手段３４により回転可能となるよう取付けられている。図１０に示す第５の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
図１０（ａ）に示すように、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで回転可能となるよう取付けられている。具体的には、冷凍機用圧縮機７は、吊設手段３４により回転フレーム３に吊り下げられている。図１０（ｂ）に示すように、この吊設手段３４は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで回転可能となるよう回転フレーム３に取付けられた取付具３４ａを有しており、冷凍機用圧縮機７は、この取付具３４ａを第２回転軸Ｒ２’として回転フレーム３に対して回転することができる。また冷凍機用圧縮機７の下方には、図９に示す第４の実施の形態の場合と同様に、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させるおもり３３が取り付けられている。
【００７３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００７４】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。この場合の回転フレーム支持駆動装置２５の作用は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００７５】
この間、図１０に示すように、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、回転フレーム３に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。この間、冷凍機用圧縮機７の重心Ｃは、第２回転軸Ｒ２’ から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に常に位置している。
【００７６】
ところで、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する間、取付具３４ａと回転フレーム３との間には摩擦力が生じる。この摩擦力のため、冷凍機用圧縮機７に、冷凍機用圧縮機７の姿勢を傾けるよう加速度が作用する。このとき、冷凍機用圧縮機７の下方に取り付けられたおもり３３は、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させる。このことにより、摩擦力によって加速度が作用して冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、慣性力が加速度を打ち消すことにより、その傾きをより小さくすることができる。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで吊設手段３４により回転可能となるよう取付けられている。この場合、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、回転フレーム３に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。このことにより、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つことができる。
【００７８】
また本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７の下方には、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて慣性力を発生させるおもり３３が取り付けられている。このため、取付具３４ａと回転フレーム３との間に生じる摩擦力によって冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、その傾きをより小さくすることができる。
【００７９】
なお本実施の形態において、吊設手段３４の取付具３４ａが冷凍機用圧縮機７の上方に設けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１０（ｂ）において二点鎖線で示すように、取付具３４ａを、冷凍機用圧縮機７の上面に隣接して設けてもよい。また、取付具３４ａを、冷凍機用圧縮機７を貫通するよう設けてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 回転照射治療装置
２ 粒子線照射部
３ 回転フレーム
４ 超電導偏向電磁石
５ ガイドレール
５ａ ガイドレール内周面の溝部
５ｂ ガイドレール側面の溝部
５ｃ 溝部の凹凸部
６ フレキシブルホース
７ 冷凍機用圧縮機
８ 圧縮機駆動部
９ 台車フレーム
１０ａ 一側の回転リング
１０ｂ 他側の回転リング
１１ａ 一側のサポートロール
１１ｂ 他側のサポートロール
１２ 建屋
１３ 車輪
１３ａ 歯車
１４ 駆動車輪
１５ サポート車輪
１７ 制御装置
１８ 真空ダクト
１８ａ 真空ダクトの直線部
１８ｂ 真空ダクトの湾曲部
１９ 冷凍機
２０ 治療室
２１ 治療用ベッド
２３ 回転駆動体
２３ａ 回転駆動体の内周部
２３ｂ 回転駆動体の外周部
２４ 支持機構
２５ 回転フレーム支持駆動装置
２６ 四極電磁石
３０ ビーム輸送装置
３１ 支持板
３２ バネ
３３ おもり
３４ 吊設手段
３４ａ 取付具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用粒子線を用いた回転照射治療装置に係り、とりわけ、患者の周りを回転することにより任意の角度から患者に対して粒子線を照射する回転照射治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌患者を対象とした放射線治療において、近年、粒子線の利用が注目されている。粒子線を利用した放射線治療においては、従来のX線、ガンマ線、電子線及び中性子線等を利用した放射線治療の場合と比べて、体内深部に位置する患部に最も強い線量を集中して与えることができ、このため、身体表面及び患部の周囲に位置する正常細胞に比較的損傷を与えることなく治療を行うことが可能である。粒子線としては主に、高エネルギーまで加速して得られる陽子線や炭素線等の重粒子線が用いられる。
【０００３】
従来、このような粒子線を用いた治療装置としては、粒子線照射部を固定し、患者に対して固定の一方向からのみ粒子線を照射する治療装置が主流であった。しかしながら、近年、癌の形状や深さに合わせて最適な線量値及び線量分布になるよう、患者に対して多方向から粒子線を照射することができる治療装置に対する要求が高まっている。このため、患者の周りを回転することにより周方向の任意の角度から患者に対して粒子線を照射する回転照射治療装置が開発されている（例えば特許文献１、２）。
【０００４】
粒子線を照射する回転照射治療装置は、一般に、シンクロトロンで高エネルギーまで加速された荷電粒子ビームを患者に対して照射する装置として構成される。例えば、回転照射治療装置は患者の周りで回転可能な回転フレーム（回転ガントリ）を備えており、シンクロトロンで高エネルギーまで加速された荷電粒子ビームは、この回転フレームの回転中心方向に導かれる。回転フレームの回転中心方向に導かれた荷電粒子ビームは、常電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置により一旦外方向へ曲げられた後、再び内方向へ曲げられて治療室へ導かれる。治療室へ導かれた荷電粒子ビームは、粒子線照射部から患者へ照射される。
【０００５】
この場合、荷電粒子ビームが治療室へ導かれるまでのビーム軌道の軌道半径は、主に常電導偏向電磁石で発生する磁場強度に依存している。このため、磁場強度が強ければ強いほど、小さい軌道半径で荷電粒子ビームを偏向させることができる。従って、回転フレームの回転体としての最外径は、常電導偏向電磁石によって発生される磁場強度に大きく依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４７２８７号公報
【特許文献２】特開平９−１９２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
荷電粒子ビームを患者に対して高精度で照射するためには、回転フレーム（回転ガントリ）の回転を高い精度で制御する必要がある。一般に、回転を高い精度で制御することは、回転フレームの最外径が大きくなるほど、また回転フレームおよび回転フレーム内部に設けられた荷電粒子ビームなどの重量が大きくなるほど困難になる。しかしながら、従来の常電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置が用いられる場合、常電導偏向電磁石により発生される磁場に限界があるため、ビーム軌道の軌道半径が大きくなる。これによって回転フレームの最外径が大きくなり、このことにより回転照射治療装置の重量も大きくなる。このため、回転を高い精度で制御することが困難であり、また回転照射治療装置の費用も大きくなる。さらに、回転照射治療装置が大型化することにより回転照射治療装置を設置するためのスペースも大きくなる。
【０００８】
このような問題を解決するため、ビーム輸送装置の常電導偏向電磁石を超電導偏向電磁石に置き換えることが考えられる。常電導偏向電磁石を超電導偏向電磁石に置き換えることにより、発生される磁場が強くなり、このためビーム軌道の軌道半径を小さくすることができる。また、これによって回転フレームの最外径が小さくなるため、回転照射治療装置の重量も小さくなる。
【０００９】
しかしながら、超電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置を用いる場合、超電導偏向電磁石を冷却する冷凍機と、冷凍機へフレキシブルホースを介して冷媒を供給する冷凍機用圧縮機とが必要になる。一般に冷凍機用圧縮機は、常に一定の姿勢が保たれた状態で使用されることを想定して設計されている。従って、回転照射治療装置において超電導偏向電磁石を用いる場合、回転フレームの回転に関係なく冷凍機用圧縮機の姿勢を一定に保つよう冷凍機用圧縮機を配置しなければならない。
【００１０】
しかしながら、例えば冷凍機用圧縮機を回転フレームの外部に配置し、これによって回転フレームの回転に関係なく冷凍機用圧縮機の姿勢を保つ場合、回転フレームに固定された冷凍機に冷凍機用圧縮機から冷媒を供給するために、数十メートルから百メートル程の長さのフレキシブルホースによって冷凍機用圧縮機を冷凍機に接続しなければならない。このような長いフレキシブルホースを用いる場合、費用が増大し、かつ冷凍機による冷却効率が劣化することが考えられる。また、回転フレームの回転中にフレキシブルホースが絡まるのを防止するための機構が必要となり、このため回転照射治療装置の構造が複雑になる。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、超電導偏向電磁石が設けられたビーム輸送装置を簡易な構成によって設置することにより、小型かつ軽量な回転照射治療装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、回転自在に設けられた回転フレームと、回転フレームに取付けられ、荷電粒子ビームを照射する粒子線照射部と、回転フレームに取付けられ、粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くビーム輸送装置と、回転フレームを回動自在に支持するとともに、第１回転軸回りに回転フレームを回転させる回転フレーム支持駆動装置と、前記ビーム輸送装置および前記回転フレーム支持駆動装置を制御する制御装置とを備え、前記ビーム輸送装置は、前記粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くとともに直線部と湾曲部を有する真空ダクトと、真空ダクトの湾曲部の外周に設けられた超電導偏向電磁石とを有し、超電導偏向電磁石を冷却するため冷凍機が設けられるとともに、前記冷凍機へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機が設けられ、前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームの第１回転軸と平行な第２回転軸の周りで、冷凍機用圧縮機の姿勢を一定に保つよう回転可能に取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１３】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機の下方には、冷凍機用圧縮機に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させる慣性質量体が取り付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１４】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は、回転フレームに、前記第２回転軸を自転軸として圧縮機駆動部により自転可能に取付けられ、前記制御装置は、前記回転フレームが第１角速度で回転するよう前記回転フレーム支持駆動装置を制御するとともに、前記冷凍機用圧縮機が前記回転フレームに対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう前記圧縮機駆動部を制御することを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１５】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１６】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は台車フレームに固定され、当該台車フレームは、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１７】
本発明は、前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１８】
本発明は、前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００１９】
本発明は、前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２０】
本発明は、前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２１】
本発明は、前記車輪は歯車からなり、前記ガイドレールの溝部に、当該歯車と係合する凹凸部が形成されていることを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２２】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機は、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２３】
本発明は、前記台車フレームは、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする回転照射治療装置である。
【００２４】
本発明は、前記冷凍機用圧縮機の重心は、前記冷凍機用圧縮機の自転軸から鉛直方向下向きに延びる線上にあることを特徴とする回転照射治療装置である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、超電導偏向電磁石を冷却する冷凍機へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機が、回転フレームに、回転フレームの第１回転軸と平行な第２回転軸の周りで回転可能に取付けられている。このため、回転フレームの回転中、冷凍機用圧縮機の姿勢を常に一定に保つことができ、これによって、冷凍機用圧縮機を回転フレームの内部に配置することが可能となる。このことにより、小型かつ軽量な回転照射治療装置を簡易な構成で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態において、冷凍機用圧縮機が台車フレームに固定される変形例を示す正面図。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図。
【図６】図６（ａ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＡ−Ａ方向から見た横断面図、図６（ｂ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＢ−Ｂ方向から見た縦断面図。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態において、車輪が歯車からなる変形例を示す図。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図、図８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【図９】図９は、本発明の第４の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の第５の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図、図１０（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１乃至図４は、本発明の第１の実施の形態における回転照射治療装置を示す図である。このうち図１は、本発明の第１の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図であり、図４は、本発明の第１の実施の形態において、冷凍機用圧縮機が台車フレームに固定される変形例を示す正面図である。
【００２８】
まず図１により、本実施の形態における回転照射治療装置１全体について説明する。
【００２９】
図１に示すように、建屋１２内に設置された回転照射治療装置１は、回転自在に設けられたトラス状の回転フレーム（回転ガントリ）３と、回転フレーム３に取付けられ、荷電粒子ビームを照射する粒子線照射部２と、回転フレーム３に取付けられ、粒子線照射部３に荷電粒子ビームを導くビーム輸送装置３０とを備えている。また回転フレーム３は、第１回転軸Ｒ１回りに回転するようになっており、この回転フレーム３は、回転フレーム支持駆動装置２５により回動自在に支持されている。回転フレーム支持駆動装置２５は、回転フレーム３の両端に固定された回転リング１０ａ、１０ｂと、対応する回転リング１０ａ、１０ｂを支持するとともに対応する回転リング１０ａ、１０ｂを回転駆動するサポートロール（回転フレーム支持部）１１ａ、１１ｂとから構成されている。このため、回転フレーム３はサポートロール１１ａ、１１ｂによって回転する。
【００３０】
また図１に示すように、回転フレーム３内のうち粒子線照射部２の近傍には、治療用ベッド２１を有する治療室２０が設けられている。この治療室２０は、回転フレーム３が回転してもその姿勢が保持される。
【００３１】
次に図１を参照して、ビーム輸送装置３０について詳述する。図１に示すように、ビーム輸送装置３０は、粒子線照射部２に荷電粒子ビームを導くとともに直線部１８ａと湾曲部１８ｂを有する真空ダクト１８と、真空ダクト１８の直線部１８ａの外周に設けられ、荷電粒子ビームのビームサイズを収束させるための四極電磁石２６と、真空ダクト１８の湾曲部１８ｂの外周に設けられた超電導偏向電磁石４とを有し、超電導偏向電磁石４を冷却するため冷凍機１９が設けられている。この冷凍機１９に対して、図１に示す冷凍機用圧縮機７からフレキシブルホース６を介して圧縮冷媒、例えばヘリウムガスが供給される。このようなビーム輸送装置３０により、シンクロトン（図示せず）で高エネルギーにまで加速された荷電粒子ビームが、粒子線照射部２へ導かれる。粒子線照射部２に導かれた荷電粒子ビームは、所望の線量分布に調整された後、治療用ベッド２１上に横たわる患者の患部へ照射される。
【００３２】
次に図１乃至図３を参照して、冷凍機用圧縮機７について詳述する。このうち図２は、図１に示す冷凍機用圧縮機７を拡大して示す図である。図１乃至図３に示すように、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転可能となるよう取付けられている。具体的には、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取付けられている。この一対のガイドレール５は、その内周面に断面凹状の溝部５ａを有しており、また冷凍機用圧縮機７には、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って冷凍機用圧縮機７は合計８個の車輪１３を有する。図２に示すように、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されており、これによって冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで、その姿勢を一定に保つよう自転することができる。
【００３３】
なお、圧縮機駆動部８、および前述の回転フレーム支持駆動装置２５のサポートロール１１ａ、１１ｂは、それぞれ回転フレーム３近傍において建屋１２上に配置された制御装置１７により制御されている。この制御装置１７は、回転フレーム３が第１角速度で回転するようサポートロール１１ａ、１１ｂを制御するとともに、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８を制御する。このため、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００３４】
なお、図１に示すように、回転フレーム３の外縁と第１回転軸Ｒ１との距離はＬ１となっている。また、第１回転軸Ｒ１と自転軸Ｒ２との距離をＭ１で示す。
なお図２に示すように、冷凍機用圧縮機７は、その重心Ｃが冷凍機用圧縮機７の自転軸Ｒ２から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に位置するよう回転フレーム３に取り付けられている。このことにより、冷凍機用圧縮機７の姿勢をより安定に保つことができる。
【００３５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。すなわち、回転フレーム支持駆動装置２５のサポートロール１１ａ、１１ｂは、回転フレーム３の両端に設けられた回転リング１０ａ、１０ｂを回転駆動し、これによって、回転フレーム３が回転する。この結果、回転フレーム３に取付けられた粒子線照射部２は、患者に対して所望の角度をもつことができる。このとき、回転フレーム３の角速度（第１角速度）は、例えば３６０度／分となっている。
【００３７】
この間、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５もまた、回転フレーム３と同期して回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１の周りを公転する。一方、制御装置１７は、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である角速度（第２角速度）、すなわち−３６０度／分で自転するよう圧縮機駆動部８を制御する。すなわち圧縮機駆動部８は、冷凍機用圧縮機７に取り付けられた車輪１３を回転駆動し、これによって車輪１３を各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動させる。この結果、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５に対して第２角速度で自転する。このことにより、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７は第２角速度で回転するため、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、超電導偏向電磁石４を冷却する冷凍機１９へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで圧縮機駆動部８により自転可能に取付けられている。この冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３が第１角速度で回転するとき、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８により駆動される。このことにより、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００３９】
また本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、その重心Ｃが冷凍機用圧縮機７の自転軸Ｒ２から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に位置するよう回転フレーム３に取り付けられている。このことにより、冷凍機用圧縮機７の姿勢をより安定に保つことができる。
【００４０】
なお本実施の形態において、制御装置１７により圧縮機駆動部８、および回転フレーム支持駆動装置２５のサポートロール１１ａ、１１ｂが制御され、この場合、制御装置１７は回転フレーム３近傍において建屋１２上に配置されている。しかしながら、これに限られることはなく、制御装置１７を、回転フレーム３内部に設けてもよい。
【００４１】
また本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取り付けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図４に示すように、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５を介して回転フレーム３に取り付けてもよい。この場合、台車フレーム９には、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って台車フレーム９は合計８個の車輪１３を有する。また、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されており、これによって台車フレーム９は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転することができる。このことにより、回転フレーム３が回転する間、台車フレーム９に固定された冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４２】
第２の実施の形態
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、図５は、本発明の第２の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図である。図６（ａ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＡ−Ａ方向から見た横断面図であり、図６（ｂ）は、図５に示す冷凍機用圧縮機をＢ−Ｂ方向から見た縦断面図である。図７は、本発明の第２の実施の形態において、車輪が歯車からなる変形例を示す図である。
【００４３】
図５乃至図７に示す第２の実施の形態は、各ガイドレールがその側面に断面凹状の溝部を有し、当該溝部に沿って冷凍機用圧縮機に取り付けられた車輪が移動する点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至４に示す第１の実施の形態と略同一である。図５乃至図７に示す第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
図５および図６に示すように、一対のガイドレール５は、その側面に断面凹状の溝部５ｂを有しており、また冷凍機用圧縮機７には、各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って冷凍機用圧縮機７は合計８個の車輪１３を有する。各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されている。この圧縮機駆動部８は、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう、制御装置１７により制御される。これによって、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４５】
なお本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取付けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図５において二点鎖線で示すように、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５を介して回転フレーム３に取り付けてもよい。この場合、台車フレーム９には、各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する複数の、例えば４個の車輪１３が取付けられており、従って台車フレーム９は合計８個の車輪１３を有する。また、各ガイドレール５の溝部５ｂに沿って移動する４個の車輪１３のうち、例えば１個の車輪１３には、車輪１３を回転駆動する圧縮機駆動部８が連結されており、これによって台車フレーム９は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転することができる。このことにより、回転フレーム３が回転する間、台車フレーム９に固定された冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４６】
また本実施の形態および前述の第１の実施の形態において、ガイドレール５の内周面に設けられた溝部５ａまたはガイドレール５の側面に設けられた溝部５ｂに沿って移動する車輪１３が、冷凍機用圧縮機７または台車フレーム９に取り付けられている例を示した。この場合、図７に示すように、車輪１３は歯車１３ａからなり、ガイドレール５の溝部５ａまたは溝部５ｂに、この歯車１３ａと係合する凹凸部５ｃを形成してもよい。これによって、歯車１３ａをガイドレール５の溝部５ａまたは溝部５ｂに沿ってより確実に移動させることができる。
【００４７】
また本実施の形態および前述の第１の実施の形態において、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な自転軸Ｒ２の周りで自転可能に取付けられており、また冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８により駆動される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、冷凍機用圧縮機７に働く重力が、冷凍機用圧縮機７が車輪１３を介してガイドレール５から受ける摩擦力よりも十分大きい場合、圧縮機駆動部８は、回転フレーム３が回転を始めた直後と回転を終えた直後のみ、冷凍機用圧縮機７がその姿勢を一定に保つよう冷凍機用圧縮機７の車輪１３を駆動してもよい。この場合、回転フレーム３の回転中、圧縮機駆動部８は、冷凍機用圧縮機７の車輪１３がガイドレール５に対して自由に回転するよう車輪１３を支持する。車輪１３がガイドレール５に対して自由に回転することにより、回転フレーム３の回転中、冷凍機用圧縮機７は重力によりその姿勢を一定に保つことができる。このようにして、より少ない駆動力により、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００４８】
第３の実施の形態
次に、図８を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで、図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す正面図であり、図８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図である。
【００４９】
図８に示す第３の実施の形態は、冷凍機用圧縮機が、環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、環状のガイドレールと回転駆動体との間に、圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪が介在されている点が異なるのみであり、他の構成は、図１乃至４に示す第１の実施の形態と略同一である。図８に示す第３の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
図８（ａ）に示すように、冷凍機用圧縮機７は、一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３の内側において、支持機構２４により固定されている。この回転駆動体２３は、冷凍機用圧縮機７を支持する内周部２３ａと、環状のガイドレール５と向かい合う外周部２３ｂとからなる。そして図８（ａ）（ｂ）に示すように、各回転駆動体２３とガイドレール５との間には、ガイドレール５により回動自在に支持される駆動車輪１４が介在されている。この駆動車輪１４は、圧縮機駆動部８により駆動される。また各回転駆動体２３とガイドレール５との間には、ガイドレール５により回動自在に支持されるサポート車輪１５も介在されている。このサポート車輪１５は、回転駆動体２３を支持するとともに、回転駆動体２３が回転するのを補助する。
【００５１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５２】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。この場合の回転フレーム支持駆動装置２５の作用は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
この間、制御装置１７は、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である角速度（第２角速度）、すなわち−３６０度／分で自転するよう圧縮機駆動部８を制御する。すなわち圧縮機駆動部８は、各ガイドレール５に設けられた駆動車輪１４を回転駆動し、これによって、各ガイドレール５内に設けられた回転駆動体２３が回転（自転）する。この結果、回転駆動体２３に固定された冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５に対して第２角速度で自転する。このことにより、回転フレーム３が第１角速度で回転する間、冷凍機用圧縮機７は第２角速度で回転するため、冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００５４】
このように本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３に、支持機構２４により固定されている。この回転駆動体２３は、回転フレーム３が第１角速度で回転するとき、回転フレーム３に対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう圧縮機駆動部８により駆動される。このことにより、回転フレーム３が回転する間、回転駆動体２３に固定された冷凍機用圧縮機７の姿勢を常に一定に保つことができる。
【００５５】
なお本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３の内側に固定されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図８（ｂ）において二点鎖線で示すように、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５内を回転する一対の回転駆動体２３の内側に固定してもよい。
【００５６】
また本実施の形態において、各回転駆動体２３とガイドレール５との間に、回転駆動体２３を回転駆動する駆動車輪１４と、回転駆動体２３を支持するサポート車輪１５とが介在されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、サポート車輪１５を駆動車輪１４に置き換えてもよい。これによって、回転駆動体２３を回転駆動する力をより大きくすることができる。また、図８（ｂ）において二点差線で示すように、各回転駆動体２３とガイドレール５との間に、駆動車輪１４またはサポート車輪１５を複数設けてもよい。
【００５７】
また本実施の形態において、前述の第１または第２の実施の形態の場合と同様に、駆動車輪１４およびサポート車輪１５は歯車（図示せず）から形成され、回転駆動体２３の外周部２３ｂに、この歯車と係合する凹凸部（図示せず）が形成されていてもよい。これによって、回転駆動体２３をより確実に回転させることができる。
【００５８】
第４の実施の形態
次に、図９を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。ここで、図９は、本発明の第４の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図である。
【００５９】
図９に示す第４の実施の形態において、冷凍機用圧縮機の下方に、各ガイドレールの溝部に沿って移動する複数の車輪と、冷凍機用圧縮機に作用する加速度に応じて慣性力を発生させる慣性質量体とが取り付けられている。図９に示す第４の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
図９に示すように、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで回転可能となるよう取付けられている。具体的には、回転フレーム３に一対の環状のガイドレール５が取り付けられ、冷凍機用圧縮機７は、この一対の環状のガイドレール５内に回転可能に取り付けられている。この一対のガイドレール５は、その内周面に断面凹状の溝部５ａを有しており、また冷凍機用圧縮機７の下方には、各ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する複数、例えば２個の車輪１３が取付けられている。従って冷凍機用圧縮機７は合計４個の車輪１３を有する。
【００６１】
また冷凍機用圧縮機７の底面には一対の支持板３１が固定され、この一対の支持板３１に、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させるおもり（慣性質量体）３３が、一対の支持板３１に固定されたバネ３２を介して取り付けられている。後述するように、冷凍機用圧縮機７に所定の加速度が作用するとき、おもり３３がこの加速度と逆向きの慣性力を発生させ、これによって、冷凍機用圧縮機７の姿勢を安定に保つことができる。
【００６２】
また図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と同様に、冷凍機用圧縮機７は、その重心Ｃが冷凍機用圧縮機７の第２回転軸Ｒ２’から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に位置するよう回転フレーム３に取り付けられている（図９参照）。このことにより、冷凍機用圧縮機７の姿勢をより安定に保つことができる。
【００６３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００６４】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。この場合の回転フレーム支持駆動装置２５の作用は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
この間、図９に示すように、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５もまた、回転フレーム３と同期して回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１の周りを公転する。この場合、例えば図９に示すように、ガイドレール５は矢印ａで示す向きに回転している。ところで上述のように、冷凍機用圧縮機７は、ガイドレール５に、ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する２個の車輪１３を介して取り付けられている。この場合、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、ガイドレール５に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。この間、冷凍機用圧縮機７の重心Ｃは、第２回転軸Ｒ２’ から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に常に位置している。
【００６６】
ところで、冷凍機用圧縮機７がガイドレール５に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する間、ガイドレール５の溝部５ａと冷凍機用圧縮機７の車輪１３との間には、図９に示すように摩擦力ｂ１、ｂ２が生じる。この摩擦力ｂ１、ｂ２のため、冷凍機用圧縮機７に、冷凍機用圧縮機７の姿勢を傾けるよう加速度ｂ３が作用する。このとき、冷凍機用圧縮機７の下方に取り付けられたおもり３３は、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度ｂ３に応じて、当該加速度ｂ３と逆向きに慣性力ｃを発生させる。このことにより、摩擦力ｂ１、ｂ２によって加速度ｂ３が作用して冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、慣性力ｃが加速度ｂ３を打ち消すことにより、その傾きをより小さくすることができる。
【００６７】
このように本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に固定されたガイドレール５に、ガイドレール５の溝部５ａに沿って移動する２個の車輪１３を介して取り付けられている。この場合、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、ガイドレール５に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。このことにより、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つことができる。
【００６８】
また本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７の下方には、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて慣性力を発生させるおもり３３が取り付けられている。このため、ガイドレール５の溝部５ａと冷凍機用圧縮機７の車輪１３との間に生じる摩擦力によって冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、その傾きをより小さくすることができる。
【００６９】
なお本実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３に固定された一対の環状のガイドレール５を介して取り付けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と同様に、冷凍機用圧縮機７を台車フレーム９に固定するとともに、台車フレーム９を一対の環状のガイドレール５を介して回転フレーム３に取り付けてもよい。
【００７０】
第５の実施の形態
次に、図１０を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明する。ここで、図１０（ａ）は、本発明の第５の実施の形態における回転照射治療装置を示す部分破断正面図であり、図１０（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態における冷凍機用圧縮機を示す側面図である。
【００７１】
図１０に示す第５の実施の形態において、冷凍機用圧縮機７が、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで吊設手段３４により回転可能となるよう取付けられている。図１０に示す第５の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７２】
図１０（ａ）に示すように、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで回転可能となるよう取付けられている。具体的には、冷凍機用圧縮機７は、吊設手段３４により回転フレーム３に吊り下げられている。図１０（ｂ）に示すように、この吊設手段３４は、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで回転可能となるよう回転フレーム３に取付けられた取付具３４ａを有しており、冷凍機用圧縮機７は、この取付具３４ａを第２回転軸Ｒ２’として回転フレーム３に対して回転することができる。また冷凍機用圧縮機７の下方には、図９に示す第４の実施の形態の場合と同様に、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させるおもり３３が取り付けられている。
【００７３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００７４】
はじめに制御装置１７は、所望の角度で治療用ベッド２１上の患者に対して荷電粒子ビームを照射するよう、回転フレーム支持駆動装置２５を制御する。この場合の回転フレーム支持駆動装置２５の作用は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態の場合と略同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００７５】
この間、図１０に示すように、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、回転フレーム３に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。この間、冷凍機用圧縮機７の重心Ｃは、第２回転軸Ｒ２’ から鉛直方向下向きに延びる線Ｒ３上に常に位置している。
【００７６】
ところで、冷凍機用圧縮機７が回転フレーム３に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する間、取付具３４ａと回転フレーム３との間には摩擦力が生じる。この摩擦力のため、冷凍機用圧縮機７に、冷凍機用圧縮機７の姿勢を傾けるよう加速度が作用する。このとき、冷凍機用圧縮機７の下方に取り付けられたおもり３３は、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させる。このことにより、摩擦力によって加速度が作用して冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、慣性力が加速度を打ち消すことにより、その傾きをより小さくすることができる。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７は、回転フレーム３に、回転フレーム３の第１回転軸Ｒ１と平行な第２回転軸Ｒ２’の周りで吊設手段３４により回転可能となるよう取付けられている。この場合、冷凍機用圧縮機７は、冷凍機用圧縮機７に作用する重力によって、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つように、回転フレーム３に対して第２回転軸Ｒ２’の周りで回転する。このことにより、回転フレーム３が回転する間、冷凍機用圧縮機７の姿勢をほぼ一定に保つことができる。
【００７８】
また本実施の形態によれば、冷凍機用圧縮機７の下方には、冷凍機用圧縮機７に作用する加速度に応じて慣性力を発生させるおもり３３が取り付けられている。このため、取付具３４ａと回転フレーム３との間に生じる摩擦力によって冷凍機用圧縮機７の姿勢が傾けられたとしても、その傾きをより小さくすることができる。
【００７９】
なお本実施の形態において、吊設手段３４の取付具３４ａが冷凍機用圧縮機７の上方に設けられている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１０（ｂ）において二点鎖線で示すように、取付具３４ａを、冷凍機用圧縮機７の上面に隣接して設けてもよい。また、取付具３４ａを、冷凍機用圧縮機７を貫通するよう設けてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１ 回転照射治療装置
２ 粒子線照射部
３ 回転フレーム
４ 超電導偏向電磁石
５ ガイドレール
５ａ ガイドレール内周面の溝部
５ｂ ガイドレール側面の溝部
５ｃ 溝部の凹凸部
６ フレキシブルホース
７ 冷凍機用圧縮機
８ 圧縮機駆動部
９ 台車フレーム
１０ａ 一側の回転リング
１０ｂ 他側の回転リング
１１ａ 一側のサポートロール
１１ｂ 他側のサポートロール
１２ 建屋
１３ 車輪
１３ａ 歯車
１４ 駆動車輪
１５ サポート車輪
１７ 制御装置
１８ 真空ダクト
１８ａ 真空ダクトの直線部
１８ｂ 真空ダクトの湾曲部
１９ 冷凍機
２０ 治療室
２１ 治療用ベッド
２３ 回転駆動体
２３ａ 回転駆動体の内周部
２３ｂ 回転駆動体の外周部
２４ 支持機構
２５ 回転フレーム支持駆動装置
２６ 四極電磁石
３０ ビーム輸送装置
３１ 支持板
３２ バネ
３３ おもり
３４ 吊設手段
３４ａ 取付具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられた回転フレームと、
回転フレームに取付けられ、荷電粒子ビームを照射する粒子線照射部と、
回転フレームに取付けられ、粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くビーム輸送装置と、
回転フレームを回動自在に支持するとともに、第１回転軸回りに回転フレームを回転させる回転フレーム支持駆動装置と、
前記ビーム輸送装置および前記回転フレーム支持駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記ビーム輸送装置は、前記粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くとともに直線部と湾曲部を有する真空ダクトと、真空ダクトの湾曲部の外周に設けられた超電導偏向電磁石とを有し、超電導偏向電磁石を冷却するため冷凍機が設けられるとともに、前記冷凍機へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機が設けられ、
前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームの第１回転軸と平行な第２回転軸の周りで、冷凍機用圧縮機の姿勢を一定に保つよう回転可能に取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置。
【請求項２】
前記冷凍機用圧縮機の下方には、冷凍機用圧縮機に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させる慣性質量体が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転照射治療装置。
【請求項３】
前記冷凍機用圧縮機は、回転フレームに、前記第２回転軸を自転軸として圧縮機駆動部により自転可能に取付けられ、
前記制御装置は、前記回転フレームが第１角速度で回転するよう前記回転フレーム支持駆動装置を制御するとともに、前記冷凍機用圧縮機が前記回転フレームに対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう前記圧縮機駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の回転照射治療装置。
【請求項４】
前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転照射治療装置。
【請求項５】
前記冷凍機用圧縮機は台車フレームに固定され、
当該台車フレームは、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転照射治療装置。
【請求項６】
前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、
前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項４に記載の回転照射治療装置。
【請求項７】
前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、
前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項４に記載の回転照射治療装置。
【請求項８】
前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、
前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項５に記載の回転照射治療装置。
【請求項９】
前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、
前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項５に記載の回転照射治療装置。
【請求項１０】
前記車輪は歯車からなり、
前記ガイドレールの溝部に、当該歯車と係合する凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項６乃至９に記載の回転照射治療装置。
【請求項１１】
前記冷凍機用圧縮機は、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、
環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする請求項４に記載の回転照射治療装置。
【請求項１２】
前記台車フレームは、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、
環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする請求項５に記載の回転照射治療装置。
【請求項１３】
前記冷凍機用圧縮機の重心は、前記冷凍機用圧縮機の自転軸から鉛直方向下向きに延びる線上にあることを特徴とする請求項３に記載の回転照射治療装置。
【請求項１】
回転自在に設けられた回転フレームと、
回転フレームに取付けられ、荷電粒子ビームを照射する粒子線照射部と、
回転フレームに取付けられ、粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くビーム輸送装置と、
回転フレームを回動自在に支持するとともに、第１回転軸回りに回転フレームを回転させる回転フレーム支持駆動装置と、
前記ビーム輸送装置および前記回転フレーム支持駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
前記ビーム輸送装置は、前記粒子線照射部に荷電粒子ビームを導くとともに直線部と湾曲部を有する真空ダクトと、真空ダクトの湾曲部の外周に設けられた超電導偏向電磁石とを有し、超電導偏向電磁石を冷却するため冷凍機が設けられるとともに、前記冷凍機へ圧縮冷媒を供給する冷凍機用圧縮機が設けられ、
前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームの第１回転軸と平行な第２回転軸の周りで、冷凍機用圧縮機の姿勢を一定に保つよう回転可能に取付けられていることを特徴とする回転照射治療装置。
【請求項２】
前記冷凍機用圧縮機の下方には、冷凍機用圧縮機に作用する加速度に応じて、当該加速度と逆向きに慣性力を発生させる慣性質量体が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転照射治療装置。
【請求項３】
前記冷凍機用圧縮機は、回転フレームに、前記第２回転軸を自転軸として圧縮機駆動部により自転可能に取付けられ、
前記制御装置は、前記回転フレームが第１角速度で回転するよう前記回転フレーム支持駆動装置を制御するとともに、前記冷凍機用圧縮機が前記回転フレームに対して第１角速度とは大きさが同一で向きが逆である第２角速度で自転するよう前記圧縮機駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の回転照射治療装置。
【請求項４】
前記冷凍機用圧縮機は、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転照射治療装置。
【請求項５】
前記冷凍機用圧縮機は台車フレームに固定され、
当該台車フレームは、前記回転フレームに、回転フレームに固定された環状のガイドレールを介して取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転照射治療装置。
【請求項６】
前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、
前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項４に記載の回転照射治療装置。
【請求項７】
前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、
前記冷凍機用圧縮機に、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項４に記載の回転照射治療装置。
【請求項８】
前記ガイドレールは、その内周面に断面凹状の溝部を有し、
前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項５に記載の回転照射治療装置。
【請求項９】
前記ガイドレールは、その側面に断面凹状の溝部を有し、
前記台車フレームに、当該溝部に沿って移動する車輪が取付けられ、この車輪は前記圧縮機駆動部により駆動されることを特徴とする請求項５に記載の回転照射治療装置。
【請求項１０】
前記車輪は歯車からなり、
前記ガイドレールの溝部に、当該歯車と係合する凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項６乃至９に記載の回転照射治療装置。
【請求項１１】
前記冷凍機用圧縮機は、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、
環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする請求項４に記載の回転照射治療装置。
【請求項１２】
前記台車フレームは、前記環状のガイドレール内を回転する回転駆動体に固定され、
環状のガイドレールと回転駆動体との間に、前記圧縮機駆動部により駆動される駆動車輪を介在させたことを特徴とする請求項５に記載の回転照射治療装置。
【請求項１３】
前記冷凍機用圧縮機の重心は、前記冷凍機用圧縮機の自転軸から鉛直方向下向きに延びる線上にあることを特徴とする請求項３に記載の回転照射治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２１３９２１（Ｐ２０１０−２１３９２１Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６４６１８（Ｐ２００９−６４６１８）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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