回転照射装置
【課題】
年間当りの治療人数を増加させることにある。
【解決手段】
回転照射装置は、粒子線治療に使用されるイオンビームを輸送するビーム送装置１１及び照射装置４が設けられる回転ガントリー３，回転ガントリー３のフロントリング１９を支持するラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂ、及び回転ガントリー３のリアリング２０を支持するラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを備えている。これらのラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、リニアガイド４１をそれぞれ設けている。ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂにおいて、リニアガイド４１より上方の上部支持体は、リニアガイド４１よりも下方の下部支持体に、回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能に設置されている。
年間当りの治療人数を増加させることにある。
【解決手段】
回転照射装置は、粒子線治療に使用されるイオンビームを輸送するビーム送装置１１及び照射装置４が設けられる回転ガントリー３，回転ガントリー３のフロントリング１９を支持するラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂ、及び回転ガントリー３のリアリング２０を支持するラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを備えている。これらのラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、リニアガイド４１をそれぞれ設けている。ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂにおいて、リニアガイド４１より上方の上部支持体は、リニアガイド４１よりも下方の下部支持体に、回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能に設置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転照射装置に係り、特に、イオンビームを患部に照射するのに好適な回転照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療装置であるイオンビーム照射システムは、陽子及び炭素イオンなどのイオンビームを患部に照射してがんを治療する装置である。イオンビーム照射システムは回転照射装置である回転ガントリーを備えている。回転ガントリーは、例えば特許文献１に示されるように、フロントリング，リアリング及びこれらを接続するガントリー胴部を有する。イオンビームを導くビーム輸送装置（ビーム経路）及び照射装置（照射ノズル）がガントリー胴部に設けられる。フロントリング及びリアリングは、それぞれ複数の回転自在なローラを含むラジアル支持装置によってそれぞれ支持されている。具体的には、各ラジアル支持装置に設けられた各ローラがフロントリングまたはリアリングを支持する。リアリングを支持するそれらのローラの一部がモータによって回転されることによって、回転ガントリーが回転される。この回転ガントリーの回転は、患部に対するイオンビームの照射方向に照射装置を向かせるのに貢献する。
【０００３】
特許文献２は、粒子線治療装置の回転ガントリーにおいて、リアリングを、ローラを有する支持装置によって支持すること、及びベース部に設置されるフロント支持フレームに旋回環を介してフロントリングを支持することによって、フロントリングを支持することをそれぞれ開示している。旋回環は、リアリングを旋回可能にフロント支持フレームに設置する。フロント支持フレームは、ベース部にピンにより回動自在に接続される脚部に設置されている。脚部は、ピンによって、回転ガントリーの回転軸方向に傾き可能になっている。このため、リアリングも、回転ガントリーの回転軸方向に傾き可能である。これは、ベッドと回転ガントリーとの相対位置のずれを防止できる。
【０００４】
特許文献３も、粒子線治療装置の回転ガントリーに言及している。この回転ガントリーは、それぞれローラによって支持された２つの回転リングを備え、長期間安定した回転中心位置精度を保つために、少なくとも一方の回転リングを挟むようにその回転リングの両側面に接触した一対の駆動ローラがその回転リングを回転させる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４７２８７号公報
【特許文献２】特開２０００−１４０１３４号公報
【特許文献３】特許第３５９９９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粒子線治療装置では治療の際に、患部にイオンビームの照射位置が設定される。治療精度を向上させるためには、その照射位置は回転ガントリーの回転に伴って変動しないことが望ましい。しかし、実際には回転ガントリーに設けられた偏向電磁石等の重量による回転ガントリーの変形などが原因で、イオンビームの照射位置は回転ガントリーの回転によって３次元的な振れ回りを生じる。この照射位置の３次元的な振れ回りの中心はアイソセンタ（照射目標中心）と呼ばれている。粒子線治療装置の基本性能として、イオンビーム照射位置の３次元的な振れ回りがこのアイソセンタを中心とする直径数mmの球の内部に収まることが要求される。
【０００７】
この要求を満足するためのアイソセンタを高精度化する一つの手段は、フロントリングとリアリングを接続するガントリー胴部に高剛性の構造を採用してガントリー胴部自身の変形量を小さくすることである。この構成は３次元的な振れ回りを大幅に改善できる。
【０００８】
回転ガントリー胴部の高剛性化では対処できないもう一つの照射位置の誤差変動要因がある。例えば、ラジアル支持装置の回転自在なローラとフロントリング及びリアリングの回転軸が完全に平行であるならば、回転ガントリーは回転時に自ら軸方向に動くことはない。しかしながら、実際には、（ａ）回転ガントリーの構成部材の機械加工及び組み立ての誤差、（ｂ）回転ガントリーの据え付け時における調整誤差、（ｃ）建屋の経年変化、及び（ｄ）各リングとローラの磨耗による微小な高さの変化等によって、ラジアル支持装置のローラの回転軸とフロントリング及びリアリングの回転軸とは完全に平行にはならない。このような要因で起こる相互の回転軸のずれにより、リングとローラの軌道面間において図１に示すようなローラ軌道面の回転分力のうち軸方向に働く力（軸方向分力）の作用によりガントリーは軸方向に動こうとする（この動きをスキューと称する）。図１(ａ)において、ローラＢ（後述のローラ２２に相当）にそれよりも直径の大きなローラＡ（後述のリアリング２０に相当）が接触して回転しているとする。この場合、ローラＡの自重をＰ、ローラＡとローラＢとの間の摩擦係数をμとすると、Ｐμのローラ回転力が図１
（ａ）に示す方向に発生する。上記した理由により、ローラＡの回転軸が、図１（ｂ）に示すように、ずれ量ｅだけずれた場合には、ローラＡの回転軸の、軸方向からのずれ角をθとすると、図１（ｃ）に示すように、ローラＡの回転軸がずれた状態でのローラ回転力Ｐμに起因して、ローラＡの軸方向に、ローラ回転力Ｐμの軸方向分力Ｐμθが発生する。この軸方向分力Ｐμθの作用により、ローラＡは軸方向に動くのである。
【０００９】
特許文献１に記載されたラジアル支持装置は据え付け基礎部に固定されているので、ラジアル支持装置は回転ガントリーの軸方向に動き得ない。その結果、回転動作に伴って回転ガントリーが軸方向や水平方向に動くことになり、これが照射位置の３次元的な振れ回りをさらに大きくすることになる。
【００１０】
回転ガントリーの軸方向の動きを抑える一つの方法は、２つのスラスト支持装置の間に回転ガントリーを配置してリアリングの外側の側面、及びフロントリングの外側の側面をそれぞれのスラスト支持装置によって回転ガントリーを強制的に軸方向に押え付けて回転ガントリーの軸方向の動きを拘束する方法である。しかし、この方法ではスラスト支持装置が大きな反力を受けるので、スラスト支持装置の剛性を非常に大きくする必要がある。さらに、軸方向を大きなスラスト力で押え付ければ押え付けるほど回転ガントリーのそれらのリングと対応するスラスト指示装置のスラストローラの間に働く摩擦抵抗力が大きくなる。その結果としてより、大きな回転駆動力が必要になる。また、軸方向を大きなスラスト力で押え付ければ押え付ける程、ラジアル支持装置のスラストローラとフロントリング及びリアリングの磨耗も激しくなり、回転ガントリーの軸方向の動きを助長することになる。
【００１１】
回転ガントリーの軸方向の動きを抑制するもう一つの方法は、特許文献３に示すように、回転ガントリーの回転駆動機能をラジアル支持装置のローラに与えず、回転駆動と制動を行う機構を別に設ける方法である。この方法は、回転ガントリーのスキュー的な動きを抑えるために、駆動機構とガントリーの自重を支えるラジアル支持装置の機能を分離する方法である。しかしながら、この方法でも、前述の（ａ）〜（ｄ）の理由により、スキューが発生する。
【００１２】
例えば、特許文献３の図４に示す構造は、回転リングの周辺部に歯車を形成し、この歯車とモータに連結したピニオンを噛み合せて、回転ガントリーを回転させる。この構造は、歯車とピニオンの噛み合い部に使用開始初期からバックラッシュが存在し、さらには長期間の使用によって歯車とピニオンの磨耗が進行してバックラッシュが更に大きくなる。このバックラッシュの影響により、回転ガントリー回転精度（例えば、±０.２５° 以下の停止精度）の維持が困難である。また、回転ガントリーを所定角度に位置決めした後、患部付近の画像からの位置情報をもとに、回転ガントリーを微小な角度だけ回転させて位置の修正ができる機能（インチング機能）が必要になりつつある。しかし、バックラッシュの存在は、特に回転ガントリーの回転方向が反転するときにバックラッシュの分だけ回転角度を狂わせすため、±０.２５° 以下の回転精度の短時間での達成、及びインチング機能の実現は困難となる。
【００１３】
特許文献３の図１のように駆動ローラを回転リングの側面と接触させて回転ガントリーを回転させる構造、更には、特許文献２の回転ガントリーの構造でも、（ａ）〜（ｄ）の理由でスキューが発生する。
【００１４】
回転ガントリーのアイソセンタを高精度化し、しかもその精度を維持するためには、その軸方向の動きを発生させる前記した（ａ）〜（ｄ）の要因を排除する機能を回転ガントリーが装備することが重要である。
【００１５】
（ａ）及び（ｂ）の要因による寸法誤差を出来るだけ吸収できる機能を装備し、容易に精密アライメントが実現できることや、（ｃ）及び（ｄ）の要因による経年的な回転軸のずれをいち早く発見する監視機能とそれを容易に修正できる機能を装備することは、回転ガントリーの据付調整期間またはメンテナンス時間の短縮を図れる点で、よりスループットの高い回転照射装置を実現できる。
【００１６】
本発明の目的は、年間当りの治療人数を増加できる回転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】
【００１７】
上記目的を達成する本発明の特徴は、照射装置が設けられた回転体の、回転体の回転軸方向における動きを拘束する複数のスラスト支持装置と、前記回転体と接触して前記回転体の一端部を支持する回転自在な複数のローラを有する第１回転体支持装置と、前記回転体と接触して前記回転体の他端部を支持する回転自在な複数のローラを有し、前記複数のローラを有する第２回転体支持装置とを備え、
前記第１及び第２回転体支持装置のうち少なくとも前記第１回転体支持装置が、前記回転軸方向に移動可能であることにある。
【００１８】
このような特徴を有する本発明は、複数のスラスト支持装置によって、回転体の上記回転軸方向への動きを拘束しており、回転軸方向に移動可能な回転体支持装置（第１及び第２回転体支持装置のうち少なくとも第１回転体支持装置）が回転軸方向に移動可能であるため、回転体を支持するローラの回転軸と回転体の回転軸のずれに起因して生じるローラと回転体の回転軸方向における相対的な動きを上記回転体支持装置が回転軸方向に動くことによって吸収することができる。したがって、回転体自身の回転軸方向の動きは極めて小さくなり、照射位置の３次元的な振れ回りが極めて小さくなる。このため、照射装置から出射されるイオンビームの照射精度が著しく向上し、イオンビームの治療対象への照射を極めて正確に行うことができる。また、治療対象へのイオンビームの照射の集中度が向上するため、治療時間を短縮でき、年間当りの治療人数を増加できる。すなわち、本発明の回転照射装置を適用した粒子線治療装置はスループットを向上することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、年間当りの治療人数を増加できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例である回転照射装置を、図面を用いて以下に説明する。
【００２１】
（実施例１）
本発明の好適な一実施例である実施例１の回転照射装置を、図２〜図６を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、粒子線治療装置（イオンビーム照射システム）に含まれる構造物である。回転照射装置は、回転ガントリー３，回転体支持装置２Ａ，２Ｂ、照射装置４，ビーム輸送装置１１，回転駆動装置であるモータ３０，フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７を備えている。回転ガントリー３は、円筒形状のガントリー胴部１８、このガントリー胴部１８のフロント側端部に設けられたフロントリング（第１環状部材）１９、及びガントリー胴部１８のリア側端部に設けられたリアリング（第２環状部材）２０を有している。フロントリング１９は、ガントリー胴部１８内に形成された治療室（図示せず）内に治療台１３を挿入する側に配置される。ビーム輸送装置１１がガントリー胴部１８に設置される。ガントリー胴部１８には、ビーム輸送装置１１にて輸送されたイオンビームを患者に照射する照射装置４が設けられる。ビーム輸送装置１１及び照射装置４の設置位置とは１８０°反対側でガントリー胴部１８に、回転ガントリー３の回転バランスを取るために、バランスウエイト２１が設けられている。
【００２２】
回転ガントリー３は、回転体支持装置２Ａ及び回転体支持装置２Ｂによって支持される。すなわち、回転ガントリー３は、フロントリング１９に接触する、回転体支持装置２Ａの回転可能な複数のローラ２２、及びリアリング２０に接触する、回転体支持装置２Ｂの回転可能な複数のローラ２２によって支持される。回転体支持装置２Ａと回転体支持装置２Ｂは構造がほぼ同じであるため、回転体支持装置２Ａの構造を以下に説明する。
【００２３】
回転体支持装置２Ａは、図４に示すように、回転ガントリー３の回転軸を通る垂線に対して対象となるように配置されるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを有する。
【００２４】
ラジアル支持装置６１Ａは、図２及び図４に示すように、基礎ベース２３，中間ベース４０，リニアガイド４１，台座２４，リンクフレーム２５及び複数のローラ２２を有する。基礎ベース２３は、据付け対象部である、粒子線治療装置を内蔵する建屋の床に設置される。中間ベース４０は、基礎ベース２３に設置されるジャッキ装置４４によって支持される。ジャッキ装置４４は、高さ方向における回転ガントリー３の回転軸の位置調整を行う。一対のリニアガイド４１は、中間ベース４０にそれぞれ取り付けられ、台座２４を支持する。複数のローラ２２が取り付けられるリンクフレーム２５は、台座２４に設置される。建屋及び地盤の経年変化量が数mm以下と予想される場合は、高さ調整機構として、ジャッキ装置４４の替りにテーパライナーを使用しても良い。テーパライナーはジャッキ装置に比べて高さ調整量は小さいが、テーパライナーを用いることによって比較的安価に高さ調整が可能となる。
【００２５】
リンクフレーム２５は、台座２４に設置されたブラケット２６，ブラケット２６に回転可能に設けられた第１リンク部材２７、及び第１リンク部材２７に回転可能に設置された一対の第２リンク部材２８を有する。複数のローラ２２、例えば２個のローラ２２がそれぞれの第２リンク部材２８に回転可能に取り付けられている。一対の第２リンク部材２８に設けられた複数のローラ２２が、フロントリング１９の外周面に沿って配置され、フロントリング１９を支持している。地震などに起因する、回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の異常な動きを抑制するために、第１リンク部材２７の所定の角度以上の回転を阻止する一対のストッパー（傾き制限装置）３８が台座２４に設けられている。
【００２６】
中間ベース４０は、回転ガントリー３の回転軸方向、及び回転軸方向と直交する方向に移動できる。中間ベース４０の位置調整装置６４が基礎ベース２３に設置される。位置調整装置６４は、回転ガントリー３の回転軸方向における中間ベース４０の位置を調整する第１位置調整装置、及びその回転軸方向と直交する方向における中間ベース４０の位置を調整する第２位置調整装置を含んでいる。第１位置調整装置はアイソセンタの位置を軸方向に調整する装置であり、第２位置調整装置は回転ガントリー３の回転軸の位置を上記直交する方向に調整する装置である。第１位置調整装置は、図２に示すように、調整ボルト支持部材６３及び位置調整ボルト３９ｂを有する。調整ボルト支持部材６３は、上記回転軸方向において、中間ベース４０を間に挟んで向かい合って配置され、基礎ベース２３に設置されている。位置調整ボルト３９ｂは調整ボルト支持部材６３のネジ孔と噛み合っており、位置調整ボルト３９ｂの先端は中間ベース４０の一側面と向かい合っている。第２位置調整装置は、図４に示すように、調整ボルト支持部材６２及び位置調整ボルト３９ａを有する。調整ボルト支持部材６２は、上記直交する方向において、中間ベース４０を間に挟んで向かい合って配置され、基礎ベース２３に設置されている。位置調整ボルト39ａは調整ボルト支持部材６２のネジ孔と噛み合っており、位置調整ボルト３９ａの先端は中間ベース４０の他の一側面と向かい合っている。
【００２７】
リニアガイド４１の詳細な構成を説明する。リニアガイド４１の設置により、リニアガイド４１よりも上方に位置する、ラジアル支持装置６１Ａの上部支持体は、リニアガイド４１よりも下方に位置する、ラジアル支持装置６１Ａの下部支持体に対して、回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能となる。すなわち、回転ガントリー３が、その回転軸方向に自在に動き得るようになる。本実施例では、上部支持体は台座２４、リンクフレーム
２５及びローラ２２を有する。また、下部支持体は基礎ベース２３及び中間ベース４０を有する。一対のリニアガイド４１が中間ベース４０と台座２４の間に設けられる。各リニアガイド４１は、図５（ａ）に示すように、ガイドブロック４１ａ，リニアレール４１ｂを備える。ガイドブロック４１ａは台座２４に取り付けられ、リニアレール４１ｂは中間ベース４０に取り付けられる。リニアレール４１ｂは、長手方向が回転ガントリー３の回転軸方向を向くように、中間ベース４０に形成された凹部内に配置され、楔形をしたウエッジ５７ｃ，５７ｄを操作することによってその凹部の一つの側面に押し付けられて中間ベース４０に設置されている。楔形の一対のウエッジ５７ａ，５７ｂは、相互の楔形の側面を対向させてガイドブロック４１ａと台座２４に設けられた突起部６５との間に配置され、相反する方向にスライドさせることによって、ガイドブロック４１ａを、水平方向でかつ回転ガントリー３の回転軸と直交する方向における所定の位置に位置させる。リニアガイド４１は、ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂとの間に複数のローラ６６を配置している。これらのローラ６６は、リニアレール４１ｂの側面とガイドブロック41ａに形成された上記凹部の側面との間、及びリニアレール４１ｂの頂部と前述の凹部の底面との間に配置され、回転ガントリー３の回転軸方向（リニアレール４１ｂの長手方向）にも複数配置されている(図２参照)。両端部を除いた部分において、ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂとの間に空間が形成され、この空間内に複数のローラが配置される。リニアレール４１ｂの頂部上に配置された複数のローラ６６は、ガイドブロック４１ａ、すなわち台座２４を支持する。リニアガイド４１の上記回転軸方向への移動量を規制するために、一対のストッパー（ストッパー部材）３５が、その回転軸方向において、ガイドブロック４１ａを挟むように中間ベース４０に取り付けられる。
【００２８】
複数のローラを備えたリニアガイド４１は、フロントリング１９とローラ２２との接触面に作用する摩擦係数に比べ小さい摩擦係数を有し、回転ガントリー３の回転軸方向にのみ自在に動き得る構造で、回転軸方向と直交する方向の捩じり剛性も高い。また、ローラを有するリニアガイド４１は、質量の重い高剛性の回転ガントリー３を長期間支持でき、これは、一般的なガイドとレールの間をボールで支持した物と同等の摩擦係数を保持しながらも、ガイドブロック４１ａとボールの間もしくはリニアレール４１ｂとボールの間に作用するヘルツ応力を低くできる。このため、リニアガイド４１は、回転軸方向におけるスムーズな動きをより長期間与えることができる。リニアガイド４１は、回転軸方向に移動可能な移動部材である。
【００２９】
ラジアル支持装置６１Ｂは、以上に述べたラジアル支持装置６１Ａと同じ構成を有する。ラジアル支持装置６１Ａとラジアル支持装置６１Ｂは、相互の台座２４にディスタンスピース４２を取り付けることによって連結される。ディスタンスピース４２によってラジアル支持装置６１Ａとラジアル支持装置６１Ｂが連結されていない場合は、回転ガントリー３の回転軸方向と直交する方向（水平方向で）に回転ガントリー３の自重のその直交する方向の分力が作用するので、リニアガイド４１が早期に偏磨耗する可能性がある。本実施例のように、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂをディスタンスピース４２で連結することによって、その直交する方向の分力を打ち消すことができ、リニアガイド４１の偏磨耗を防ぐことができる。更に、直交する方向の分力を打ち消すことによって、リニアガイド４１をそれぞれ設置したラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを同調して回転軸方向に自由に動かすことができる。ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、それぞれ一個のローラ２２に回転検出器４５を設置している。
【００３０】
次に、リアリング２０を支持する回転体支持装置２Ｂを、図２及び図３を用いて説明する。回転体支持装置２Ｂも、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを有する。ラジアル支持装置６１Ａとラジアル支持装置６１Ｂの各台座２４は、ディスタンスピース（連結部材）
４２によって連結されている。回転体支持装置２Ｂにおいては、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、それぞれ１個のローラ２２に減速装置（図示せず）を介して回転力を与えるモータ３０が連結されている。回転ガントリー３は、モータ３０の回転駆動力がリアリング２０とローラ２２の摩擦によって伝えられることで回転する。回転体支持装置２Ｂに含まれるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、それぞれ残りの３個のローラ２２にブレーキ装置３２を設置している。ブレーキ装置３２は、回転ガントリー３の回転時には供給される空気によってローラ２２に対する制動力を開放しており、緊急停止時等には空気の排出によってローラ２２に対し制動力を付与する。この制動力がリアリング２０とローラ２２の摩擦によってリアリング２０に伝えられることによって回転ガントリー３の回転を停止させる。ブレーキ装置３２へのエアの供給・排出の切り替えは、電磁弁３１により行われる。電磁弁３１が閉じるとブレーキ装置３２に供給された空気が封入され、開くとブレーキ装置３２から空気が排出される。
【００３１】
図３に示すように、回転体支持装置２Ｂは、モータ３０に連結された２個のローラ２２、及びブレーキ装置３２に連結された６個のローラ２２が、回転ガントリー３の回転軸を通る垂線に対して左右対称となるように配置されている。このような配置により、モータ３０の回転駆動力及びブレーキ装置３２の制動力がバランスよく回転ガントリー３に伝えられる。また、モータ３０，ブレーキ装置３２及び電磁弁３１が、回転ガントリー３のリア側に配置されることにより、それらのメンテナンス性が向上する。
【００３２】
本実施例では、回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれの２つのラジアル支持装置に、２個のリニアガイド４１をそれぞれ備えている。しかし、回転ガントリー３，ビーム輸送装置１１及び照射装置４等のラジアル支持装置に加わる重量が重く、リニアガイド４１に作用する荷重がそのリニアガイド４１の許容荷重を超える場合、１基のラジアル支持装置２に３個以上のリニアガイド４１を設置しても良い。ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂの間にローラを配置しているリニアガイド４１に替えて、ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂの間にボールを配置したリニアガイドを使っても良い。このような構造に採用することで、ラジアル支持装置は軸方向に自由に動き得る。
【００３３】
回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれ、２基の台座２４を有しており、各台座２４にそれぞれ１つずつリンクフレーム２５を設置している。このため、回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれ８個のローラ２２によって、フロントリング１９及びリアリング２０の周方向の８箇所をそれぞれ支持している。このようなフロントリング１９及びリアリング２０をそれぞれ８個のローラ２２によって支持する構成は、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の動きを小さくする。
【００３４】
本実施例は、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の動きを小さくするために、更に、以下に述べる２つの対策を講じている。その対策の１つは、リンクフレーム２５、及びそれを支える台座２５の剛性を上げるだけでなく、前述したように、地震などによる回転軸と直角な方向への回転ガントリー３の異常な動きに備え一対のストッパー３８を台座２４に設けることである。対策の他の１つは、前述したウエッジ５７ａ〜５７ｄを用いてのガイドブロック４１ａ及びリニアレール４１ｂの芯だしを調整できる構造としたことである。ウエッジ５７ａ，５７ｂは、回転軸と直角な方向への回転ガントリー３の動きを拘束する移動拘束装置である。また、ウエッジ５７ｃ，
５７ｄも、移動拘束装置である。
【００３５】
以上述べた回転ガントリーの回転軸と直角な方向への回転ガントリー３の動きを小さくする装置（または構造）を備えることによって、回転ガントリー３の据付時のミスアライメントまたは建屋及び地盤の経年変化が原因で照射位置の三次元的な振れ回りが大きくなった場合、迅速にアライメント調整することで、軸方向の変位を少なくし三次元的な振れ回りを修正することができる。
【００３６】
回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれの第２リンク部材２８にガイドローラ４３を設置している。ガイドローラ４３は１個の第２リンク部材２８に２個ずつ設けられている。これら２個のガイドローラ４３は、フロントリング１９（またはリアリング２０）を間に挟むように配置され（図２参照）、フロントリング１９（またはリアリング２０）との間に隙間を設けて配置される（図６参照）。この隙間は、フロントリング１９及びリアリング２０の機械加工時の加工誤差によるリング幅方向の形状変形の影響を、常時、ガイドローラ４３を介して各ラジアル支持装置に伝えないようにする上で、大切である。しかし、その隙間は、各リングの機械加工誤差だけでなく、ガイドローラ４３を構成する部品の加工誤差及び組立誤差の影響を受けるため、一定に保つことが困難である。そこで、本実施例では図６に示すように、各々のガイドローラ４３は、ガイドローラ４３を支持する軸とリアリング２０（またはフロントリング１９）との間の距離を調節できるように、第２リンク部材２８に設置されている。すなわち、各ガイドローラ４３の軸は、図６（ａ）に示す軸の移動範囲において、フロントリング１９（またはリアリング２０）の側面と直交する方向（回転ガントリー３の回転軸方向）に移動できるように第２リンク部材２８に設置されている。その距離を調節することによって、ガイドローラ４３とリアリング２０（またはフロントリング１９）との間の隙間を容易に調整することができる。
【００３７】
回転体支持装置２Ａは、第２リンク部材２８にガイドローラ４３が２個ずつ設置されているので、フロントリング１９（またはリアリング２０）は周方向の位置が異なる４箇所で、ガイドローラ４３によって軸方向の傾き量を調整できる。このように、ガイドローラ４３を各リングの周方向の異なる位置に多数配置することによって、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向における傾き量を細かく設定できる。ガイドローラ４３と各リングの間に設ける隙間は、少なくともラジアル支持装置２Ａ，２Ｂの回転軸方向に動き得る量を規制するストッパー３５の設定値より小さい値でなければならない。回転ガントリー回転軸の水平方向における上記傾き量を細かく設定する必要が無い場合は、全ての第２リンク部材２８にガイドローラ４３を設ける必要は無く、例えば図６（ｂ）の配置のうち水平方向の両端にのみガイドローラ４３を設置しても良い。
【００３８】
フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７は、これらの間に回転ガントリー３を間に挟むように配置され、回転ガントリー３の軸方向の動きを拘束する（図２参照）。フロントスラスト支持装置４６は、ローラ４８，スラストフレーム４９及び座屈管５０を有する。スラストフレーム４９は、建屋の基礎に据え付けられる。ローラ４８は、座屈管５０に回転可能に取り付けられ、フロントリング１９の建屋基礎に対向する側面に接触している。座屈管５０はスラストフレーム４９に設置される。座屈管５０は、地震などによる異常なスラスト力が回転ガントリー３に作用したときに、ローラ４８及びスラストフレーム４９が損傷するのを防ぐために設けられている。リアスラスト支持装置
４７は、ローラ４８，スラストフレーム４９，バネ５２及びロードセル（スラスト荷重検出器）５１を備える。このスラストフレーム４９は、建屋の基礎６０に設置される。ローラ４８は、保持部材に回転可能に取り付けられる。スラストフレーム４９に設置されたロードセル５１に取り付けられたバネ５２が、その保持部材に取り付けられている。リアスラスト支持装置４７のローラ４８は、リアリング２０の基礎６０に対向する側面に接触している。バネ５２は、回転ガントリー３の回転軸方向に圧縮された状態で据え付けられており、その反力でローラ４８がリアリング２０に押し付けられている。したがって、バネ５２のバネ力によりローラ４８がリアリング２０に押付けられているため、回転ガントリー３の軸方向の動きは極めて小さくなる。フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７は、回転ガントリー３の回転軸方向における動きを拘束するスラスト拘束装置である。
【００３９】
ロードセル５１は、回転ガントリー３のスラスト力（スラスト荷重）をモニタリングする。このモニタリングによって、回転ガントリー３の据え付け精度の調整及び確認を実施する。すなわち、回転ガントリー３，回転体支持装置２Ａ，２Ｂの据付が完了した後、回転ガントリー３の回転軸の位置調整が行われる。回転体支持装置２Ａ，２Ｂに設けられたジャッキ装置４４を用いてその回転軸の高さ方向の位置調整を行う。回転体支持装置２Ａ，２Ｂのそれぞれのラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂに設けられた第１位置調整装置の位置調整ボルト３９ｂ及び第２位置調整装置の位置調整ボルト３９ａを操作して、その回転軸の、水平方向での回転軸に直交する方向での位置調整、及び回転ガントリー３の、回転軸方向における位置調整が行われる。回転ガントリー３の回転軸の位置調整には、ロードセル５１で検出されたスラスト力の測定値が用いられる。回転ガントリー３の回転軸が曲がって配置されていると、回転ガントリー３を一回転したときに、ロードセル５１で検出されたスラスト力の測定値のばらつきが大きくなる。回転ガントリー３が回転したときでもそのスラスト力の測定値が一様になるまで、位置調整ボルト３９ｂ，３９ａの操作によりその回転軸の位置が行われる。ロードセル５１及び位置調整ボルト３９ｂ，３９ａを用いて、回転ガントリー３の回転軸の振れを最小限に抑えることができる。ロードセル５１によるスラスト力のモニタリングは、建屋変形による回転ガントリー３のアライメント不良発生の監視にも貢献する。
【００４０】
ロードセル５１で検出されたスラスト荷重は、制御装置（図示せず）に入力される。その制御装置は、回転ガントリー３の回転時において、検出されたスラスト荷重がその設定値を超えたとき、モータ３０の回転を停止させる。これにより、回転ガントリー３の回転が停止される。
【００４１】
本実施例は、座屈管５０をフロントスラスト支持装置４６に、バネ５１及びロードセル５２をリアスラスト支持装置４７に配置している。他の構成部品との干渉などが原因でこのような配置が難しい場合には、バネ５１及びロードセル５２をフロントスラスト支持装置４６に、座屈管５０をリアスラスト支持装置に配置しても良い。
【００４２】
本実施例の回転照射装置を適用した粒子線治療装置を用いた患者の癌治療の概略について説明する。その粒子線治療装置は、加速器としてシンクロトロン（またはサイクロトロン）を備えている。回転ガントリー３を回転させて、照射装置４内のビーム経路を、患者の患部にイオンビームを照射する方向と一致させる。患者が横たわっている治療台１３を移動させて、その患部が上記ビーム経路と一致するように患部の位置決めを行う。その後、加速器で加速されたイオンビームを加速器から出射し、出射したイオンビームが図示されていないビーム輸送装置を通って回転ガントリー３に設けられたビーム輸送装置１１内に達する。更に、イオンビームは、照射装置４を通って、治療第１３上の患者の患部に照射される。
【００４３】
以上に述べた本実施例の回転照射装置によって得られる主な効果は、以下の通りである。
【００４４】
（１）本実施例は、フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７が設けられているため、回転ガントリー３の軸方向への動きが拘束される。また、回転体支持装置２Ａ，２Ｂ、具体的には、それぞれに含まれるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂが、それぞれリニアガイド４１を設けていることによって、回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能な構成となっている。このように、回転ガントリー３の回転軸方向への動きを拘束する構造、及びラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂの回転軸方向への移動可能な構成が備わっているため、本実施例は、回転ガントリー３を支持するローラ２２の回転軸と回転ガントリー３の回転軸のずれに起因して生じるローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きをそれぞれのラジアル支持装置が軸方向に動くことによって吸収することができる。したがって、回転ガントリー３自身の軸方向の動きは極めて小さく、照射位置の３次元的な振れ回りが極めて小さくなる。このため、照射装置４から出射されるイオンビームの照射精度が著しく向上し、イオンビームの、治療台１３上の患者の患部への照射が極めて正確に行うことができる。また、患部へのイオンビームの照射の集中度が向上するため、患者１人当りの治療時間を短縮でき、年間当りの治療人数が増加できる。すなわち、本実施例の回転照射装置を適用した粒子線治療装置はスループットを向上することができる。
【００４５】
本実施例は、回転ガントリー３をフロントスラスト支持装置４６とリアスラスト支持装置の間に配置しているため、回転ガントリー３を回転軸方向に強固に拘束することができる。このため、回転ガントリー３の回転軸方向への動きを著しく抑制できる。このような状態で、ラジアル支持装置が軸方向に移動できるため、スキューの発生に基づいたローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きを著しく抑制できる。
【００４６】
中間ベース４０と台座２４の間ではなく、ラジアル支持装置の基礎ベース２３と建屋の床との間にリニアガイド４１を配置しても、ラジアル支持装置を回転軸方向に移動させることができ、従来よりもイオンビームの照射精度が向上する。本実施例におけるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、上部支持体及び下部支持体を含んでおり、リニアガイド４１を使用して上部支持体が回転軸方向に移動できる構成となっている。このような本実施例では、上部支持体の重量がリニアガイドを基礎ベース２３と建屋の床との間に配置した実施例における基礎ベース２３及びこれよりも上方の構造物を含むラジアル支持装置よりの重量よりも著しく軽いため、リニアガイド４１も小型のものを使用でき、リニアガイド
４１の摩擦係数も著しく小さくなる。このため、本実施例は、上部支持体を有するラジアル支持装置では、上記したローラ２２及び回転ガントリー３の回転軸のずれに起因して生じるローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きに対するローラ
２２の追従性がより向上する。
【００４７】
（２）本実施例は、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の移動を拘束する移動拘束装置（例えば、ウエッジ５７ａ及び５７ｂ，ウエッジ
５７ｃ及び５７ｄのそれぞれの組合せ）を設けているため、ラジアル支持装置６１Ａ，
６１Ｂのそれぞれのローラ２２の回転軸と回転ガントリー３の回転軸との平行度のずれを著しく低減できる。また、回転ガントリー３の自重を支えるローラを含むラジアル支持装置は、ガントリー３自重による回転軸と直交する方向に働く分力の影響を受けてその方向に動こうとする。本実施例は、移動拘束装置を有するため、そのような分力が作用しても、回転ガントリー３の回転軸がその直交方向に移動することを抑制することができる。したがって、位置決めされた治療第１３上の患者の患部に対するイオンビームの照射精度が向上する。
【００４８】
（３）本実施例は、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのそれぞれの台座２４を連結部材であるディスタンスピース４２を備えている。このため、本実施例では、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂが回転ガントリー３から受ける力のうち、水平方向で回転軸と直交する方向の力を連結部材で受け持つことになる。ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂから連結部材に作用するその力は連結部材で打ち消されるので、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、連結部材が設置していないときに比べて、単独に動きにくくなる。その結果、連結部材で結合されたラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは回転軸方向には平行かつ同調して動くことになる。また、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、回転軸に直交する方向の力が作用しないため、より軸方向に動き易くなる。
【００４９】
（４）回転駆動機構（モータ３０）及び制動機構（ブレーキ装置３２）を備えたラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂにおいて、機械加工及び組み立ての誤差、及び据え付け時の調整誤差等により、ローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きを発生させる分力が大きく現れる。したがって、回転駆動機構及び制動機構を備えたラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを、少なくとも回転軸方向に移動できる構成とすることによって、上記の（１）で述べた効果を得ることができる。
【００５０】
（５）ストッパー３８の設置は、地震等に起因する第１リンク部材２７の回転を許容範囲内に抑えることができる。
【００５１】
（６）ローラ２２の回転軸方向への移動を抑制するストッパー部材(ストッパー３５)が設けられているため、地震によりガイドローラ４３が破損しても、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのそれぞれの回転軸方向への移動量を規制できる。このため、ローラ２２が、回転軸方向において、リアリング２０（またはフロントリング１９）の外周面から外れることを防止でき、常時、回転ガントリー３を各ローラ２０で支持することができる。但し、ストッパー３５にて規制する回転ガントリー３の回転軸方向における動き量は、回転軸の水平方向における回転ガントリー３の傾き量を抑えるために設置されたガイドローラ４３とフロントリング１９（またはリアリング２０）の間に形成される隙間より大きな値であることが必要である。何故なら、スキューによって回転軸方向に動いた回転ガントリー３によってストッパー３５に荷重がかかると、軸方向にラジアル支持装置が回転軸方向に動かなくなるので、ローラフレームを変形させる動きが発生し、スキューを増大させてしまうからである。
【００５２】
（７）スラスト支持装置、具体的にはリアスラスト支持装置４７がロードセル（スラスト荷重検出器）５１を備えているため、ロードセル５１で検出したスラスト荷重に基づいて回転ガントリー３の据え付け精度の確認及び調整が実施できる。また、回転ガントリー３の据付当初に位置決めした際のスラスト荷重と、モニタリングしているときのスラスト荷重の測定値を比較することによって、建屋変形によるアライメント不良の発生を知ることができる。
【００５３】
（８）位置調整装置６４の設置によって、水平方向で回転軸と直交する方向における回転ガントリー３の回転軸の位置、及び回転軸方向における回転ガントリー３の位置を調整することができ、回転ガントリー３を精度良く据付けることができる。建屋等の経年変化によって、回転ガントリー３の設置位置がずれた場合でも、位置調整装置６４を操作することによってその位置ずれを簡単に調整できる。回転ガントリー３の据付時において、上記したロードセル５１で検出したスラスト荷重を用いることによって、回転ガントリー３の一調整精度がより向上する。
【００５４】
（９）ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、第１リンク部材２７及び第２リンク部材２８を備えているため、回転ガントリー３の自重を支える各ローラ２２が受け持つ荷重の偏りを軽減することができる。したがって、ローラ２２の直径を小さくできる。ロー２２の直径が小さくなれば、ローラ２２と回転ガントリー３の減速比を大きくできるので、モータ３０の容量を小さくでき、さらにブレーキ装置３２も小型化できる。また、ローラ２２と回転ガントリー３のリアリング２０（またはフロントリング１９）との接触による摩擦力によって回転ガントリー３が回転，制動することによって、歯車によって回転，制動を伝達する場合に比べてガタが無く滑らかな回転制御が可能である。さらに、本実施例は、このような摩擦による駆動力伝達方式を採用しているため、回転ガントリー３の極微小な角度の位置決め運転も可能になる。
【００５５】
（１０）ロードセル５１からのスラスト荷重の測定値が設定値を超えたときに、制御装置がモータ３０を停止させるため、万が一、回転ガントリー等の危機損傷の拡大を防止できる。また、スラスト荷重の測定値が設定値を超えたときに、警報を発するように構成することも可能である。
【００５６】
（１１）モータ３０が設置されていないフロントリング１９側に位置するラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのローラ２２に、それぞれ回転検出器４５が設置されているので、モータ３０による回転ガントリー３の回転制御を２個以上の回転検出器４５の出力に基づいて行うことができるため、１個の回転検出器４５の故障あるいは、ラジアル支持装置の軸受けの破損などによる異常監視ができ、安全な回転制御を可能にする。本実施例では、回転機構及び制動機構を備えたリアリング２０側のラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂではなく、フロントリング１９側のラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのローラ２２に回転検出器
４５を設置しているので、ローラ２２と回転ガントリー３のスリップなどの影響をなくして、正確に回転角度を検出することができる。
【００５７】
（１２）フロントリング１９及びリアリング２０を挟み込むように配置された複数のガイドローラ４３を、そのリングの周方向に、適正な隙間を持って配置することによって、水平方向で、回転ガントリー３の回転軸と直交する方向における傾き量を小さく抑えることができる。また、回転軸方向における回転ガントリー３の動きを軽減させることができる。これらによって、照射位置の３次元的な振れ回りを小さくできる。ガイドローラ４３は、理論的にはラジアル支持装置のローラ２２に垂直で、フロントリング１９（またはリアリング２０）との間に隙間を形成しない状態で設置されることで、常に回転ガントリー３の回転軸を平行に保持できる。
【００５８】
しかしながら、本実施例の回転照射装置を構成する大きな機械加工部品は特に、大きな機械加工誤差で生じる誤差変形を持っている。そうしたことから、上記の隙間を持たない状態でガイドローラ４３を設置した場合、上記リングの幅方向に生じた誤差変形に、ガイドローラ４３が常に追従して動くため、常時相互の回転軸のずれを生み出すことになる。そこで、該ガイドに機械加工誤差によって生じる回転ガントリー側に備えたリング幅方向の誤差変形を吸収できるように、ガイドと回転ガントリー側に備えたローラの隙間を微調整できる機構を持たせ、常に適正な隙間を保つように調整することで、回転ガントリー３の回転軸の水平方向の傾き量を抑制して、回転軸方向の動きを更に低減することができる。
【００５９】
（実施例２）
本発明の他の実施例である回転照射装置を、図７を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、実施例１の回転ガントリー３を回転ガントリー３Ａに替えた構成を有し、回転ガントリー３Ａ以外の構成は実施例１と同じである。回転ガントリー３Ａは、ガントリー胴部１８Ａの両端にフロントリング１９及びリアリング２０を設置している。ガントリー胴部１８Ａは、実施例１のガントリー胴部１８とは異なり、トラス構造となっている。ガントリー胴部１８Ａは、トラス構造であるため、ガントリー胴部１８に比べて合成は劣るが重量が軽減されている。回転ガントリー３Ａの重量が軽減されるため、回転体支持装置２Ａ，２Ｂも小型化できる。
【００６０】
本実施例も、実施例１で生じる（１）〜（１２）の効果を得ることができる。
【００６１】
（実施例３）
本発明の他の実施例である実施例３の回転照射装置を、図８及び図９を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、実施例１の回転照射装置の構成のうち回転体支持装置２Ａ，２Ｂを回転体支持装置２Ｃ，２Ｄに替えた構成を有する。すなわち、本実施例の回転照射装置は、回転体支持装置２Ａ，２Ｂが回転体支持装置２Ｃ，２Ｄになっている以外は実施例１の回転照射装置と同じ構成である。回転体支持装置２Ｃ，２Ｄは、図８に示されたラジアル支持装置６１Ｃ、及び図８に図示されていないラジアル支持装置６１Ｄをそれぞれ有する。ラジアル支持装置６１Ｃは図３及び図４に示すラジアル支持装置６１Ａと同じ位置にそれぞれ配置され、ラジアル支持装置６１Ｄは図３及び図４に示すラジアル支持装置６１Ｂと同じ位置にそれぞれ配置されている。ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄは、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂに設けられたリニアガイド４１を有していなく、替りにローラ移動装置を備えている。ローラ移動装置は、バネ５３，支持部材５５及びバネ押さえ部材６７を有する。１つのローラ２２に対して、２つのローラ移動装置が設けられる。１つのローラ移動装置はローラ２２の回転軸５６の一端部側に、もう１つのローラ移動装置は回転軸５６の他端部側に配置される（図８，図９参照）。回転軸５６は、回転可能に、第２リンク部材２８を貫通している。支持部材５５は第２リンク部材２８に設置されている。一方のローラ移動装置６８Ａの支持部材５５に設けられた軸受け（ベアリング）５４が回転軸５６の一端部を保持し、他方のローラ移動装置６８Ｂの支持部材５５に設けられた軸受け５４が回転軸５６の他端部を保持している。バネ押え部材６７は、第２リンク部材２８と軸受け５４との間に配置され、回転軸５６に取り付けられる。バネ５３は、バネ押え部材６７と軸受け５４との間に配置され、回転軸５６の周りを取り囲んでいる。本実施例は、ストッパー３５を備えていないが、第２リンク部材２８が、実施例１におけるストッパー３５の機能を発揮している。
【００６２】
ローラ移動装置６８Ａ,６８Ｂを設けることによって、ラジアル支持装置６１Ｃ,６１Ｄは、基礎ベース２３，台座２４，リンクフレーム２５及び複数のローラ２２を有する。建屋の床に設置される基礎ベース２３に台座２４が取り付けられ、リンクフレーム２５が台座２４に取り付けられる。リンクフレーム２５は、実施例１と同様に、ブラケット２６，第１リンク部材２７及び第２リンク部材２８を有する。ローラ２２は、前述したように、支持部材６７を介して第２リンク部材２８に取り付けられる。ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄも、台座２４にストッパー３８を設置している。
【００６３】
ローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂは、回転体支持装置２Ｃ，２Ｄに設けられた全てのローラ２２に対して設けられている。ローラ移動装置を設けることによって、ローラ２２は、ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄの支持体に対して回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能となる。この支持体は、基礎ベース２３，台座２４及びリンクフレーム２５を含んでいる。ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄは、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂに比べて中間ベース４０が不要となって部品数が少なくなるため、据付に要する時間が短縮できる。
【００６４】
バネ５３の設置によって、ローラ２２は回転軸方向に自在に動くことができ、かつローラ２２はフロントリング１９（またはリアリング２０）の外周面から逸脱することがない。ただし、バネ５３のバネ定数は、ローラ２２とリングとの接触面で軸方向のスリップが生じるのに要する力と比較して、小さい力でローラ２２が軸方向に動けるような値に設定されている必要がある。ローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂは、スキュー発生の要因となりやすい回転駆動機構及び制動機構を有する回転体支持装置２Ｃのラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄに設けられたローラ２２に対してのみ設置しても良い。
【００６５】
本実施例は、ローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂを備えているため、ローラ２２が回転軸方向にのみ自在に動くことができ、回転ガントリー３とローラ２２の回転軸のずれが原因でスキューが生じたときには、ローラ２２が回転軸方向に移動することによって回転ガントリー３の回転軸方向の動きを抑制できる。その結果、本実施例は、実施例１と同様に、スキューによる照射位置の３次元的な振れ回りが小さい回転照射装置が実現できる。
【００６６】
ローラ移動装置の他の例を、図１０を用いて説明する。この例は、支持部材５５を、リアリング２０（またはフロントリング１９）の周方向に隣り合う例えば２つのローラ２２で共用している。支持部材５５の数が少なくなり、支持部材５の第２リンク部材２８への取り付けに要する時間を短縮できる。
【００６７】
本実施例も、実施例１で生じる（１）〜（１２）の効果を得ることができる。
【００６８】
（実施例４）
図９に示したローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂを、適用した回転照射装置の他の実施例を、図１１を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、実施例３の回転照射装置において、回転ガントリー３を実施例２（図７参照）で用いた回転ガントリー３Ａに替えた構成を有する。本実施例の回転照射装置では、回転ガントリー３Ａ以外の構成は実施例３と同じである。
【００６９】
本実施例も、実施例１で生じる（１）〜（１２）の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態による回転照射装置においてスキューの発生メカニズムを 説明する図であり、（ａ）はローラＡとローラＢが接触して回転している状態を示す図、（ｂ）はローラＡの回転軸のずれを示す図、（ｃ）はローラＡの上方から見た状態であってローラＡの回転軸がずれたときにおける軸方向分力の発生状態を示す説明図である。
【図２】本発明の好適な一実施例である実施例１の回転照射装置の構成図である。
【図３】図２に示す回転照射装置のリア側から見た側面図である。
【図４】図２に示す回転照射装置のフロント側から見た側面図である。
【図５】リニアガイドの詳細構成図であり、（ａ）は図３及び図４に示すリニアガイド付近の拡大図、（ｂ）は（ａ）のII−II断面図、（ｃ）は（ａ）のIII−III断面図である。
【図６】図２に示すガイドローラの配置を示す説明図であり、（ａ）はガイドローラの第２リンク部材への取り付け状態を示す構成図、（ｂ）ガイドローラ配置の平面図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例２の回転照射装置の構成図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例３の回転照射装置の構成図である。
【図９】図８に示すラジアル支持装置のローラ付近の拡大図である。
【図１０】図９に示すローラ支持構造の他の構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の他の実施例である実施例４の回転照射装置の構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
２Ａ，２Ｂ…回転体支持装置、３…回転ガントリー、４…照射装置、１１…ビーム輸送装置、１８…ガントリー胴部、１９…フロントリング、２０…リアリング、２２，４８，６６…ローラ、２３…基礎ベース、２４…台座、２５…リンクフレーム(ローラ支持部材)、２７…第１リンク部材、２８…第２リンク部材、３０…モータ、３５，３８…ストッパー、３９ａ，３９ｂ…位置調整ボルト、４０…中間ベース、４１…リニアガイド、４１ａ…ガイドブロック、４１ｂ…リニアレール、４２…ディスタンスピース、４３…ガイドローラ、４６…フロントスラスト支持装置、４７…リアスラスト支持装置、５１…ロードセル、５２，５３…バネ、５５…支持部材、６１Ａ，６１Ｂ…ラジアル支持装置、６３…調整ボルト支持部材、６４…位置調整装置、、６８Ａ，６８Ｂ…ローラ移動装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転照射装置に係り、特に、イオンビームを患部に照射するのに好適な回転照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療装置であるイオンビーム照射システムは、陽子及び炭素イオンなどのイオンビームを患部に照射してがんを治療する装置である。イオンビーム照射システムは回転照射装置である回転ガントリーを備えている。回転ガントリーは、例えば特許文献１に示されるように、フロントリング，リアリング及びこれらを接続するガントリー胴部を有する。イオンビームを導くビーム輸送装置（ビーム経路）及び照射装置（照射ノズル）がガントリー胴部に設けられる。フロントリング及びリアリングは、それぞれ複数の回転自在なローラを含むラジアル支持装置によってそれぞれ支持されている。具体的には、各ラジアル支持装置に設けられた各ローラがフロントリングまたはリアリングを支持する。リアリングを支持するそれらのローラの一部がモータによって回転されることによって、回転ガントリーが回転される。この回転ガントリーの回転は、患部に対するイオンビームの照射方向に照射装置を向かせるのに貢献する。
【０００３】
特許文献２は、粒子線治療装置の回転ガントリーにおいて、リアリングを、ローラを有する支持装置によって支持すること、及びベース部に設置されるフロント支持フレームに旋回環を介してフロントリングを支持することによって、フロントリングを支持することをそれぞれ開示している。旋回環は、リアリングを旋回可能にフロント支持フレームに設置する。フロント支持フレームは、ベース部にピンにより回動自在に接続される脚部に設置されている。脚部は、ピンによって、回転ガントリーの回転軸方向に傾き可能になっている。このため、リアリングも、回転ガントリーの回転軸方向に傾き可能である。これは、ベッドと回転ガントリーとの相対位置のずれを防止できる。
【０００４】
特許文献３も、粒子線治療装置の回転ガントリーに言及している。この回転ガントリーは、それぞれローラによって支持された２つの回転リングを備え、長期間安定した回転中心位置精度を保つために、少なくとも一方の回転リングを挟むようにその回転リングの両側面に接触した一対の駆動ローラがその回転リングを回転させる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４７２８７号公報
【特許文献２】特開２０００−１４０１３４号公報
【特許文献３】特許第３５９９９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粒子線治療装置では治療の際に、患部にイオンビームの照射位置が設定される。治療精度を向上させるためには、その照射位置は回転ガントリーの回転に伴って変動しないことが望ましい。しかし、実際には回転ガントリーに設けられた偏向電磁石等の重量による回転ガントリーの変形などが原因で、イオンビームの照射位置は回転ガントリーの回転によって３次元的な振れ回りを生じる。この照射位置の３次元的な振れ回りの中心はアイソセンタ（照射目標中心）と呼ばれている。粒子線治療装置の基本性能として、イオンビーム照射位置の３次元的な振れ回りがこのアイソセンタを中心とする直径数mmの球の内部に収まることが要求される。
【０００７】
この要求を満足するためのアイソセンタを高精度化する一つの手段は、フロントリングとリアリングを接続するガントリー胴部に高剛性の構造を採用してガントリー胴部自身の変形量を小さくすることである。この構成は３次元的な振れ回りを大幅に改善できる。
【０００８】
回転ガントリー胴部の高剛性化では対処できないもう一つの照射位置の誤差変動要因がある。例えば、ラジアル支持装置の回転自在なローラとフロントリング及びリアリングの回転軸が完全に平行であるならば、回転ガントリーは回転時に自ら軸方向に動くことはない。しかしながら、実際には、（ａ）回転ガントリーの構成部材の機械加工及び組み立ての誤差、（ｂ）回転ガントリーの据え付け時における調整誤差、（ｃ）建屋の経年変化、及び（ｄ）各リングとローラの磨耗による微小な高さの変化等によって、ラジアル支持装置のローラの回転軸とフロントリング及びリアリングの回転軸とは完全に平行にはならない。このような要因で起こる相互の回転軸のずれにより、リングとローラの軌道面間において図１に示すようなローラ軌道面の回転分力のうち軸方向に働く力（軸方向分力）の作用によりガントリーは軸方向に動こうとする（この動きをスキューと称する）。図１(ａ)において、ローラＢ（後述のローラ２２に相当）にそれよりも直径の大きなローラＡ（後述のリアリング２０に相当）が接触して回転しているとする。この場合、ローラＡの自重をＰ、ローラＡとローラＢとの間の摩擦係数をμとすると、Ｐμのローラ回転力が図１
（ａ）に示す方向に発生する。上記した理由により、ローラＡの回転軸が、図１（ｂ）に示すように、ずれ量ｅだけずれた場合には、ローラＡの回転軸の、軸方向からのずれ角をθとすると、図１（ｃ）に示すように、ローラＡの回転軸がずれた状態でのローラ回転力Ｐμに起因して、ローラＡの軸方向に、ローラ回転力Ｐμの軸方向分力Ｐμθが発生する。この軸方向分力Ｐμθの作用により、ローラＡは軸方向に動くのである。
【０００９】
特許文献１に記載されたラジアル支持装置は据え付け基礎部に固定されているので、ラジアル支持装置は回転ガントリーの軸方向に動き得ない。その結果、回転動作に伴って回転ガントリーが軸方向や水平方向に動くことになり、これが照射位置の３次元的な振れ回りをさらに大きくすることになる。
【００１０】
回転ガントリーの軸方向の動きを抑える一つの方法は、２つのスラスト支持装置の間に回転ガントリーを配置してリアリングの外側の側面、及びフロントリングの外側の側面をそれぞれのスラスト支持装置によって回転ガントリーを強制的に軸方向に押え付けて回転ガントリーの軸方向の動きを拘束する方法である。しかし、この方法ではスラスト支持装置が大きな反力を受けるので、スラスト支持装置の剛性を非常に大きくする必要がある。さらに、軸方向を大きなスラスト力で押え付ければ押え付けるほど回転ガントリーのそれらのリングと対応するスラスト指示装置のスラストローラの間に働く摩擦抵抗力が大きくなる。その結果としてより、大きな回転駆動力が必要になる。また、軸方向を大きなスラスト力で押え付ければ押え付ける程、ラジアル支持装置のスラストローラとフロントリング及びリアリングの磨耗も激しくなり、回転ガントリーの軸方向の動きを助長することになる。
【００１１】
回転ガントリーの軸方向の動きを抑制するもう一つの方法は、特許文献３に示すように、回転ガントリーの回転駆動機能をラジアル支持装置のローラに与えず、回転駆動と制動を行う機構を別に設ける方法である。この方法は、回転ガントリーのスキュー的な動きを抑えるために、駆動機構とガントリーの自重を支えるラジアル支持装置の機能を分離する方法である。しかしながら、この方法でも、前述の（ａ）〜（ｄ）の理由により、スキューが発生する。
【００１２】
例えば、特許文献３の図４に示す構造は、回転リングの周辺部に歯車を形成し、この歯車とモータに連結したピニオンを噛み合せて、回転ガントリーを回転させる。この構造は、歯車とピニオンの噛み合い部に使用開始初期からバックラッシュが存在し、さらには長期間の使用によって歯車とピニオンの磨耗が進行してバックラッシュが更に大きくなる。このバックラッシュの影響により、回転ガントリー回転精度（例えば、±０.２５° 以下の停止精度）の維持が困難である。また、回転ガントリーを所定角度に位置決めした後、患部付近の画像からの位置情報をもとに、回転ガントリーを微小な角度だけ回転させて位置の修正ができる機能（インチング機能）が必要になりつつある。しかし、バックラッシュの存在は、特に回転ガントリーの回転方向が反転するときにバックラッシュの分だけ回転角度を狂わせすため、±０.２５° 以下の回転精度の短時間での達成、及びインチング機能の実現は困難となる。
【００１３】
特許文献３の図１のように駆動ローラを回転リングの側面と接触させて回転ガントリーを回転させる構造、更には、特許文献２の回転ガントリーの構造でも、（ａ）〜（ｄ）の理由でスキューが発生する。
【００１４】
回転ガントリーのアイソセンタを高精度化し、しかもその精度を維持するためには、その軸方向の動きを発生させる前記した（ａ）〜（ｄ）の要因を排除する機能を回転ガントリーが装備することが重要である。
【００１５】
（ａ）及び（ｂ）の要因による寸法誤差を出来るだけ吸収できる機能を装備し、容易に精密アライメントが実現できることや、（ｃ）及び（ｄ）の要因による経年的な回転軸のずれをいち早く発見する監視機能とそれを容易に修正できる機能を装備することは、回転ガントリーの据付調整期間またはメンテナンス時間の短縮を図れる点で、よりスループットの高い回転照射装置を実現できる。
【００１６】
本発明の目的は、年間当りの治療人数を増加できる回転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】
【００１７】
上記目的を達成する本発明の特徴は、照射装置が設けられた回転体の、回転体の回転軸方向における動きを拘束する複数のスラスト支持装置と、前記回転体と接触して前記回転体の一端部を支持する回転自在な複数のローラを有する第１回転体支持装置と、前記回転体と接触して前記回転体の他端部を支持する回転自在な複数のローラを有し、前記複数のローラを有する第２回転体支持装置とを備え、
前記第１及び第２回転体支持装置のうち少なくとも前記第１回転体支持装置が、前記回転軸方向に移動可能であることにある。
【００１８】
このような特徴を有する本発明は、複数のスラスト支持装置によって、回転体の上記回転軸方向への動きを拘束しており、回転軸方向に移動可能な回転体支持装置（第１及び第２回転体支持装置のうち少なくとも第１回転体支持装置）が回転軸方向に移動可能であるため、回転体を支持するローラの回転軸と回転体の回転軸のずれに起因して生じるローラと回転体の回転軸方向における相対的な動きを上記回転体支持装置が回転軸方向に動くことによって吸収することができる。したがって、回転体自身の回転軸方向の動きは極めて小さくなり、照射位置の３次元的な振れ回りが極めて小さくなる。このため、照射装置から出射されるイオンビームの照射精度が著しく向上し、イオンビームの治療対象への照射を極めて正確に行うことができる。また、治療対象へのイオンビームの照射の集中度が向上するため、治療時間を短縮でき、年間当りの治療人数を増加できる。すなわち、本発明の回転照射装置を適用した粒子線治療装置はスループットを向上することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、年間当りの治療人数を増加できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例である回転照射装置を、図面を用いて以下に説明する。
【００２１】
（実施例１）
本発明の好適な一実施例である実施例１の回転照射装置を、図２〜図６を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、粒子線治療装置（イオンビーム照射システム）に含まれる構造物である。回転照射装置は、回転ガントリー３，回転体支持装置２Ａ，２Ｂ、照射装置４，ビーム輸送装置１１，回転駆動装置であるモータ３０，フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７を備えている。回転ガントリー３は、円筒形状のガントリー胴部１８、このガントリー胴部１８のフロント側端部に設けられたフロントリング（第１環状部材）１９、及びガントリー胴部１８のリア側端部に設けられたリアリング（第２環状部材）２０を有している。フロントリング１９は、ガントリー胴部１８内に形成された治療室（図示せず）内に治療台１３を挿入する側に配置される。ビーム輸送装置１１がガントリー胴部１８に設置される。ガントリー胴部１８には、ビーム輸送装置１１にて輸送されたイオンビームを患者に照射する照射装置４が設けられる。ビーム輸送装置１１及び照射装置４の設置位置とは１８０°反対側でガントリー胴部１８に、回転ガントリー３の回転バランスを取るために、バランスウエイト２１が設けられている。
【００２２】
回転ガントリー３は、回転体支持装置２Ａ及び回転体支持装置２Ｂによって支持される。すなわち、回転ガントリー３は、フロントリング１９に接触する、回転体支持装置２Ａの回転可能な複数のローラ２２、及びリアリング２０に接触する、回転体支持装置２Ｂの回転可能な複数のローラ２２によって支持される。回転体支持装置２Ａと回転体支持装置２Ｂは構造がほぼ同じであるため、回転体支持装置２Ａの構造を以下に説明する。
【００２３】
回転体支持装置２Ａは、図４に示すように、回転ガントリー３の回転軸を通る垂線に対して対象となるように配置されるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを有する。
【００２４】
ラジアル支持装置６１Ａは、図２及び図４に示すように、基礎ベース２３，中間ベース４０，リニアガイド４１，台座２４，リンクフレーム２５及び複数のローラ２２を有する。基礎ベース２３は、据付け対象部である、粒子線治療装置を内蔵する建屋の床に設置される。中間ベース４０は、基礎ベース２３に設置されるジャッキ装置４４によって支持される。ジャッキ装置４４は、高さ方向における回転ガントリー３の回転軸の位置調整を行う。一対のリニアガイド４１は、中間ベース４０にそれぞれ取り付けられ、台座２４を支持する。複数のローラ２２が取り付けられるリンクフレーム２５は、台座２４に設置される。建屋及び地盤の経年変化量が数mm以下と予想される場合は、高さ調整機構として、ジャッキ装置４４の替りにテーパライナーを使用しても良い。テーパライナーはジャッキ装置に比べて高さ調整量は小さいが、テーパライナーを用いることによって比較的安価に高さ調整が可能となる。
【００２５】
リンクフレーム２５は、台座２４に設置されたブラケット２６，ブラケット２６に回転可能に設けられた第１リンク部材２７、及び第１リンク部材２７に回転可能に設置された一対の第２リンク部材２８を有する。複数のローラ２２、例えば２個のローラ２２がそれぞれの第２リンク部材２８に回転可能に取り付けられている。一対の第２リンク部材２８に設けられた複数のローラ２２が、フロントリング１９の外周面に沿って配置され、フロントリング１９を支持している。地震などに起因する、回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の異常な動きを抑制するために、第１リンク部材２７の所定の角度以上の回転を阻止する一対のストッパー（傾き制限装置）３８が台座２４に設けられている。
【００２６】
中間ベース４０は、回転ガントリー３の回転軸方向、及び回転軸方向と直交する方向に移動できる。中間ベース４０の位置調整装置６４が基礎ベース２３に設置される。位置調整装置６４は、回転ガントリー３の回転軸方向における中間ベース４０の位置を調整する第１位置調整装置、及びその回転軸方向と直交する方向における中間ベース４０の位置を調整する第２位置調整装置を含んでいる。第１位置調整装置はアイソセンタの位置を軸方向に調整する装置であり、第２位置調整装置は回転ガントリー３の回転軸の位置を上記直交する方向に調整する装置である。第１位置調整装置は、図２に示すように、調整ボルト支持部材６３及び位置調整ボルト３９ｂを有する。調整ボルト支持部材６３は、上記回転軸方向において、中間ベース４０を間に挟んで向かい合って配置され、基礎ベース２３に設置されている。位置調整ボルト３９ｂは調整ボルト支持部材６３のネジ孔と噛み合っており、位置調整ボルト３９ｂの先端は中間ベース４０の一側面と向かい合っている。第２位置調整装置は、図４に示すように、調整ボルト支持部材６２及び位置調整ボルト３９ａを有する。調整ボルト支持部材６２は、上記直交する方向において、中間ベース４０を間に挟んで向かい合って配置され、基礎ベース２３に設置されている。位置調整ボルト39ａは調整ボルト支持部材６２のネジ孔と噛み合っており、位置調整ボルト３９ａの先端は中間ベース４０の他の一側面と向かい合っている。
【００２７】
リニアガイド４１の詳細な構成を説明する。リニアガイド４１の設置により、リニアガイド４１よりも上方に位置する、ラジアル支持装置６１Ａの上部支持体は、リニアガイド４１よりも下方に位置する、ラジアル支持装置６１Ａの下部支持体に対して、回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能となる。すなわち、回転ガントリー３が、その回転軸方向に自在に動き得るようになる。本実施例では、上部支持体は台座２４、リンクフレーム
２５及びローラ２２を有する。また、下部支持体は基礎ベース２３及び中間ベース４０を有する。一対のリニアガイド４１が中間ベース４０と台座２４の間に設けられる。各リニアガイド４１は、図５（ａ）に示すように、ガイドブロック４１ａ，リニアレール４１ｂを備える。ガイドブロック４１ａは台座２４に取り付けられ、リニアレール４１ｂは中間ベース４０に取り付けられる。リニアレール４１ｂは、長手方向が回転ガントリー３の回転軸方向を向くように、中間ベース４０に形成された凹部内に配置され、楔形をしたウエッジ５７ｃ，５７ｄを操作することによってその凹部の一つの側面に押し付けられて中間ベース４０に設置されている。楔形の一対のウエッジ５７ａ，５７ｂは、相互の楔形の側面を対向させてガイドブロック４１ａと台座２４に設けられた突起部６５との間に配置され、相反する方向にスライドさせることによって、ガイドブロック４１ａを、水平方向でかつ回転ガントリー３の回転軸と直交する方向における所定の位置に位置させる。リニアガイド４１は、ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂとの間に複数のローラ６６を配置している。これらのローラ６６は、リニアレール４１ｂの側面とガイドブロック41ａに形成された上記凹部の側面との間、及びリニアレール４１ｂの頂部と前述の凹部の底面との間に配置され、回転ガントリー３の回転軸方向（リニアレール４１ｂの長手方向）にも複数配置されている(図２参照)。両端部を除いた部分において、ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂとの間に空間が形成され、この空間内に複数のローラが配置される。リニアレール４１ｂの頂部上に配置された複数のローラ６６は、ガイドブロック４１ａ、すなわち台座２４を支持する。リニアガイド４１の上記回転軸方向への移動量を規制するために、一対のストッパー（ストッパー部材）３５が、その回転軸方向において、ガイドブロック４１ａを挟むように中間ベース４０に取り付けられる。
【００２８】
複数のローラを備えたリニアガイド４１は、フロントリング１９とローラ２２との接触面に作用する摩擦係数に比べ小さい摩擦係数を有し、回転ガントリー３の回転軸方向にのみ自在に動き得る構造で、回転軸方向と直交する方向の捩じり剛性も高い。また、ローラを有するリニアガイド４１は、質量の重い高剛性の回転ガントリー３を長期間支持でき、これは、一般的なガイドとレールの間をボールで支持した物と同等の摩擦係数を保持しながらも、ガイドブロック４１ａとボールの間もしくはリニアレール４１ｂとボールの間に作用するヘルツ応力を低くできる。このため、リニアガイド４１は、回転軸方向におけるスムーズな動きをより長期間与えることができる。リニアガイド４１は、回転軸方向に移動可能な移動部材である。
【００２９】
ラジアル支持装置６１Ｂは、以上に述べたラジアル支持装置６１Ａと同じ構成を有する。ラジアル支持装置６１Ａとラジアル支持装置６１Ｂは、相互の台座２４にディスタンスピース４２を取り付けることによって連結される。ディスタンスピース４２によってラジアル支持装置６１Ａとラジアル支持装置６１Ｂが連結されていない場合は、回転ガントリー３の回転軸方向と直交する方向（水平方向で）に回転ガントリー３の自重のその直交する方向の分力が作用するので、リニアガイド４１が早期に偏磨耗する可能性がある。本実施例のように、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂをディスタンスピース４２で連結することによって、その直交する方向の分力を打ち消すことができ、リニアガイド４１の偏磨耗を防ぐことができる。更に、直交する方向の分力を打ち消すことによって、リニアガイド４１をそれぞれ設置したラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを同調して回転軸方向に自由に動かすことができる。ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、それぞれ一個のローラ２２に回転検出器４５を設置している。
【００３０】
次に、リアリング２０を支持する回転体支持装置２Ｂを、図２及び図３を用いて説明する。回転体支持装置２Ｂも、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを有する。ラジアル支持装置６１Ａとラジアル支持装置６１Ｂの各台座２４は、ディスタンスピース（連結部材）
４２によって連結されている。回転体支持装置２Ｂにおいては、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、それぞれ１個のローラ２２に減速装置（図示せず）を介して回転力を与えるモータ３０が連結されている。回転ガントリー３は、モータ３０の回転駆動力がリアリング２０とローラ２２の摩擦によって伝えられることで回転する。回転体支持装置２Ｂに含まれるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、それぞれ残りの３個のローラ２２にブレーキ装置３２を設置している。ブレーキ装置３２は、回転ガントリー３の回転時には供給される空気によってローラ２２に対する制動力を開放しており、緊急停止時等には空気の排出によってローラ２２に対し制動力を付与する。この制動力がリアリング２０とローラ２２の摩擦によってリアリング２０に伝えられることによって回転ガントリー３の回転を停止させる。ブレーキ装置３２へのエアの供給・排出の切り替えは、電磁弁３１により行われる。電磁弁３１が閉じるとブレーキ装置３２に供給された空気が封入され、開くとブレーキ装置３２から空気が排出される。
【００３１】
図３に示すように、回転体支持装置２Ｂは、モータ３０に連結された２個のローラ２２、及びブレーキ装置３２に連結された６個のローラ２２が、回転ガントリー３の回転軸を通る垂線に対して左右対称となるように配置されている。このような配置により、モータ３０の回転駆動力及びブレーキ装置３２の制動力がバランスよく回転ガントリー３に伝えられる。また、モータ３０，ブレーキ装置３２及び電磁弁３１が、回転ガントリー３のリア側に配置されることにより、それらのメンテナンス性が向上する。
【００３２】
本実施例では、回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれの２つのラジアル支持装置に、２個のリニアガイド４１をそれぞれ備えている。しかし、回転ガントリー３，ビーム輸送装置１１及び照射装置４等のラジアル支持装置に加わる重量が重く、リニアガイド４１に作用する荷重がそのリニアガイド４１の許容荷重を超える場合、１基のラジアル支持装置２に３個以上のリニアガイド４１を設置しても良い。ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂの間にローラを配置しているリニアガイド４１に替えて、ガイドブロック４１ａとリニアレール４１ｂの間にボールを配置したリニアガイドを使っても良い。このような構造に採用することで、ラジアル支持装置は軸方向に自由に動き得る。
【００３３】
回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれ、２基の台座２４を有しており、各台座２４にそれぞれ１つずつリンクフレーム２５を設置している。このため、回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれ８個のローラ２２によって、フロントリング１９及びリアリング２０の周方向の８箇所をそれぞれ支持している。このようなフロントリング１９及びリアリング２０をそれぞれ８個のローラ２２によって支持する構成は、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の動きを小さくする。
【００３４】
本実施例は、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の動きを小さくするために、更に、以下に述べる２つの対策を講じている。その対策の１つは、リンクフレーム２５、及びそれを支える台座２５の剛性を上げるだけでなく、前述したように、地震などによる回転軸と直角な方向への回転ガントリー３の異常な動きに備え一対のストッパー３８を台座２４に設けることである。対策の他の１つは、前述したウエッジ５７ａ〜５７ｄを用いてのガイドブロック４１ａ及びリニアレール４１ｂの芯だしを調整できる構造としたことである。ウエッジ５７ａ，５７ｂは、回転軸と直角な方向への回転ガントリー３の動きを拘束する移動拘束装置である。また、ウエッジ５７ｃ，
５７ｄも、移動拘束装置である。
【００３５】
以上述べた回転ガントリーの回転軸と直角な方向への回転ガントリー３の動きを小さくする装置（または構造）を備えることによって、回転ガントリー３の据付時のミスアライメントまたは建屋及び地盤の経年変化が原因で照射位置の三次元的な振れ回りが大きくなった場合、迅速にアライメント調整することで、軸方向の変位を少なくし三次元的な振れ回りを修正することができる。
【００３６】
回転体支持装置２Ａ，２Ｂは、それぞれの第２リンク部材２８にガイドローラ４３を設置している。ガイドローラ４３は１個の第２リンク部材２８に２個ずつ設けられている。これら２個のガイドローラ４３は、フロントリング１９（またはリアリング２０）を間に挟むように配置され（図２参照）、フロントリング１９（またはリアリング２０）との間に隙間を設けて配置される（図６参照）。この隙間は、フロントリング１９及びリアリング２０の機械加工時の加工誤差によるリング幅方向の形状変形の影響を、常時、ガイドローラ４３を介して各ラジアル支持装置に伝えないようにする上で、大切である。しかし、その隙間は、各リングの機械加工誤差だけでなく、ガイドローラ４３を構成する部品の加工誤差及び組立誤差の影響を受けるため、一定に保つことが困難である。そこで、本実施例では図６に示すように、各々のガイドローラ４３は、ガイドローラ４３を支持する軸とリアリング２０（またはフロントリング１９）との間の距離を調節できるように、第２リンク部材２８に設置されている。すなわち、各ガイドローラ４３の軸は、図６（ａ）に示す軸の移動範囲において、フロントリング１９（またはリアリング２０）の側面と直交する方向（回転ガントリー３の回転軸方向）に移動できるように第２リンク部材２８に設置されている。その距離を調節することによって、ガイドローラ４３とリアリング２０（またはフロントリング１９）との間の隙間を容易に調整することができる。
【００３７】
回転体支持装置２Ａは、第２リンク部材２８にガイドローラ４３が２個ずつ設置されているので、フロントリング１９（またはリアリング２０）は周方向の位置が異なる４箇所で、ガイドローラ４３によって軸方向の傾き量を調整できる。このように、ガイドローラ４３を各リングの周方向の異なる位置に多数配置することによって、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向における傾き量を細かく設定できる。ガイドローラ４３と各リングの間に設ける隙間は、少なくともラジアル支持装置２Ａ，２Ｂの回転軸方向に動き得る量を規制するストッパー３５の設定値より小さい値でなければならない。回転ガントリー回転軸の水平方向における上記傾き量を細かく設定する必要が無い場合は、全ての第２リンク部材２８にガイドローラ４３を設ける必要は無く、例えば図６（ｂ）の配置のうち水平方向の両端にのみガイドローラ４３を設置しても良い。
【００３８】
フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７は、これらの間に回転ガントリー３を間に挟むように配置され、回転ガントリー３の軸方向の動きを拘束する（図２参照）。フロントスラスト支持装置４６は、ローラ４８，スラストフレーム４９及び座屈管５０を有する。スラストフレーム４９は、建屋の基礎に据え付けられる。ローラ４８は、座屈管５０に回転可能に取り付けられ、フロントリング１９の建屋基礎に対向する側面に接触している。座屈管５０はスラストフレーム４９に設置される。座屈管５０は、地震などによる異常なスラスト力が回転ガントリー３に作用したときに、ローラ４８及びスラストフレーム４９が損傷するのを防ぐために設けられている。リアスラスト支持装置
４７は、ローラ４８，スラストフレーム４９，バネ５２及びロードセル（スラスト荷重検出器）５１を備える。このスラストフレーム４９は、建屋の基礎６０に設置される。ローラ４８は、保持部材に回転可能に取り付けられる。スラストフレーム４９に設置されたロードセル５１に取り付けられたバネ５２が、その保持部材に取り付けられている。リアスラスト支持装置４７のローラ４８は、リアリング２０の基礎６０に対向する側面に接触している。バネ５２は、回転ガントリー３の回転軸方向に圧縮された状態で据え付けられており、その反力でローラ４８がリアリング２０に押し付けられている。したがって、バネ５２のバネ力によりローラ４８がリアリング２０に押付けられているため、回転ガントリー３の軸方向の動きは極めて小さくなる。フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７は、回転ガントリー３の回転軸方向における動きを拘束するスラスト拘束装置である。
【００３９】
ロードセル５１は、回転ガントリー３のスラスト力（スラスト荷重）をモニタリングする。このモニタリングによって、回転ガントリー３の据え付け精度の調整及び確認を実施する。すなわち、回転ガントリー３，回転体支持装置２Ａ，２Ｂの据付が完了した後、回転ガントリー３の回転軸の位置調整が行われる。回転体支持装置２Ａ，２Ｂに設けられたジャッキ装置４４を用いてその回転軸の高さ方向の位置調整を行う。回転体支持装置２Ａ，２Ｂのそれぞれのラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂに設けられた第１位置調整装置の位置調整ボルト３９ｂ及び第２位置調整装置の位置調整ボルト３９ａを操作して、その回転軸の、水平方向での回転軸に直交する方向での位置調整、及び回転ガントリー３の、回転軸方向における位置調整が行われる。回転ガントリー３の回転軸の位置調整には、ロードセル５１で検出されたスラスト力の測定値が用いられる。回転ガントリー３の回転軸が曲がって配置されていると、回転ガントリー３を一回転したときに、ロードセル５１で検出されたスラスト力の測定値のばらつきが大きくなる。回転ガントリー３が回転したときでもそのスラスト力の測定値が一様になるまで、位置調整ボルト３９ｂ，３９ａの操作によりその回転軸の位置が行われる。ロードセル５１及び位置調整ボルト３９ｂ，３９ａを用いて、回転ガントリー３の回転軸の振れを最小限に抑えることができる。ロードセル５１によるスラスト力のモニタリングは、建屋変形による回転ガントリー３のアライメント不良発生の監視にも貢献する。
【００４０】
ロードセル５１で検出されたスラスト荷重は、制御装置（図示せず）に入力される。その制御装置は、回転ガントリー３の回転時において、検出されたスラスト荷重がその設定値を超えたとき、モータ３０の回転を停止させる。これにより、回転ガントリー３の回転が停止される。
【００４１】
本実施例は、座屈管５０をフロントスラスト支持装置４６に、バネ５１及びロードセル５２をリアスラスト支持装置４７に配置している。他の構成部品との干渉などが原因でこのような配置が難しい場合には、バネ５１及びロードセル５２をフロントスラスト支持装置４６に、座屈管５０をリアスラスト支持装置に配置しても良い。
【００４２】
本実施例の回転照射装置を適用した粒子線治療装置を用いた患者の癌治療の概略について説明する。その粒子線治療装置は、加速器としてシンクロトロン（またはサイクロトロン）を備えている。回転ガントリー３を回転させて、照射装置４内のビーム経路を、患者の患部にイオンビームを照射する方向と一致させる。患者が横たわっている治療台１３を移動させて、その患部が上記ビーム経路と一致するように患部の位置決めを行う。その後、加速器で加速されたイオンビームを加速器から出射し、出射したイオンビームが図示されていないビーム輸送装置を通って回転ガントリー３に設けられたビーム輸送装置１１内に達する。更に、イオンビームは、照射装置４を通って、治療第１３上の患者の患部に照射される。
【００４３】
以上に述べた本実施例の回転照射装置によって得られる主な効果は、以下の通りである。
【００４４】
（１）本実施例は、フロントスラスト支持装置４６及びリアスラスト支持装置４７が設けられているため、回転ガントリー３の軸方向への動きが拘束される。また、回転体支持装置２Ａ，２Ｂ、具体的には、それぞれに含まれるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂが、それぞれリニアガイド４１を設けていることによって、回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能な構成となっている。このように、回転ガントリー３の回転軸方向への動きを拘束する構造、及びラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂの回転軸方向への移動可能な構成が備わっているため、本実施例は、回転ガントリー３を支持するローラ２２の回転軸と回転ガントリー３の回転軸のずれに起因して生じるローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きをそれぞれのラジアル支持装置が軸方向に動くことによって吸収することができる。したがって、回転ガントリー３自身の軸方向の動きは極めて小さく、照射位置の３次元的な振れ回りが極めて小さくなる。このため、照射装置４から出射されるイオンビームの照射精度が著しく向上し、イオンビームの、治療台１３上の患者の患部への照射が極めて正確に行うことができる。また、患部へのイオンビームの照射の集中度が向上するため、患者１人当りの治療時間を短縮でき、年間当りの治療人数が増加できる。すなわち、本実施例の回転照射装置を適用した粒子線治療装置はスループットを向上することができる。
【００４５】
本実施例は、回転ガントリー３をフロントスラスト支持装置４６とリアスラスト支持装置の間に配置しているため、回転ガントリー３を回転軸方向に強固に拘束することができる。このため、回転ガントリー３の回転軸方向への動きを著しく抑制できる。このような状態で、ラジアル支持装置が軸方向に移動できるため、スキューの発生に基づいたローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きを著しく抑制できる。
【００４６】
中間ベース４０と台座２４の間ではなく、ラジアル支持装置の基礎ベース２３と建屋の床との間にリニアガイド４１を配置しても、ラジアル支持装置を回転軸方向に移動させることができ、従来よりもイオンビームの照射精度が向上する。本実施例におけるラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、上部支持体及び下部支持体を含んでおり、リニアガイド４１を使用して上部支持体が回転軸方向に移動できる構成となっている。このような本実施例では、上部支持体の重量がリニアガイドを基礎ベース２３と建屋の床との間に配置した実施例における基礎ベース２３及びこれよりも上方の構造物を含むラジアル支持装置よりの重量よりも著しく軽いため、リニアガイド４１も小型のものを使用でき、リニアガイド
４１の摩擦係数も著しく小さくなる。このため、本実施例は、上部支持体を有するラジアル支持装置では、上記したローラ２２及び回転ガントリー３の回転軸のずれに起因して生じるローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きに対するローラ
２２の追従性がより向上する。
【００４７】
（２）本実施例は、水平方向で回転ガントリー３の回転軸と直交する方向への回転ガントリー３の移動を拘束する移動拘束装置（例えば、ウエッジ５７ａ及び５７ｂ，ウエッジ
５７ｃ及び５７ｄのそれぞれの組合せ）を設けているため、ラジアル支持装置６１Ａ，
６１Ｂのそれぞれのローラ２２の回転軸と回転ガントリー３の回転軸との平行度のずれを著しく低減できる。また、回転ガントリー３の自重を支えるローラを含むラジアル支持装置は、ガントリー３自重による回転軸と直交する方向に働く分力の影響を受けてその方向に動こうとする。本実施例は、移動拘束装置を有するため、そのような分力が作用しても、回転ガントリー３の回転軸がその直交方向に移動することを抑制することができる。したがって、位置決めされた治療第１３上の患者の患部に対するイオンビームの照射精度が向上する。
【００４８】
（３）本実施例は、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのそれぞれの台座２４を連結部材であるディスタンスピース４２を備えている。このため、本実施例では、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂが回転ガントリー３から受ける力のうち、水平方向で回転軸と直交する方向の力を連結部材で受け持つことになる。ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂから連結部材に作用するその力は連結部材で打ち消されるので、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、連結部材が設置していないときに比べて、単独に動きにくくなる。その結果、連結部材で結合されたラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは回転軸方向には平行かつ同調して動くことになる。また、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、回転軸に直交する方向の力が作用しないため、より軸方向に動き易くなる。
【００４９】
（４）回転駆動機構（モータ３０）及び制動機構（ブレーキ装置３２）を備えたラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂにおいて、機械加工及び組み立ての誤差、及び据え付け時の調整誤差等により、ローラ２２と回転ガントリー３の回転軸方向における相対的な動きを発生させる分力が大きく現れる。したがって、回転駆動機構及び制動機構を備えたラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂを、少なくとも回転軸方向に移動できる構成とすることによって、上記の（１）で述べた効果を得ることができる。
【００５０】
（５）ストッパー３８の設置は、地震等に起因する第１リンク部材２７の回転を許容範囲内に抑えることができる。
【００５１】
（６）ローラ２２の回転軸方向への移動を抑制するストッパー部材(ストッパー３５)が設けられているため、地震によりガイドローラ４３が破損しても、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのそれぞれの回転軸方向への移動量を規制できる。このため、ローラ２２が、回転軸方向において、リアリング２０（またはフロントリング１９）の外周面から外れることを防止でき、常時、回転ガントリー３を各ローラ２０で支持することができる。但し、ストッパー３５にて規制する回転ガントリー３の回転軸方向における動き量は、回転軸の水平方向における回転ガントリー３の傾き量を抑えるために設置されたガイドローラ４３とフロントリング１９（またはリアリング２０）の間に形成される隙間より大きな値であることが必要である。何故なら、スキューによって回転軸方向に動いた回転ガントリー３によってストッパー３５に荷重がかかると、軸方向にラジアル支持装置が回転軸方向に動かなくなるので、ローラフレームを変形させる動きが発生し、スキューを増大させてしまうからである。
【００５２】
（７）スラスト支持装置、具体的にはリアスラスト支持装置４７がロードセル（スラスト荷重検出器）５１を備えているため、ロードセル５１で検出したスラスト荷重に基づいて回転ガントリー３の据え付け精度の確認及び調整が実施できる。また、回転ガントリー３の据付当初に位置決めした際のスラスト荷重と、モニタリングしているときのスラスト荷重の測定値を比較することによって、建屋変形によるアライメント不良の発生を知ることができる。
【００５３】
（８）位置調整装置６４の設置によって、水平方向で回転軸と直交する方向における回転ガントリー３の回転軸の位置、及び回転軸方向における回転ガントリー３の位置を調整することができ、回転ガントリー３を精度良く据付けることができる。建屋等の経年変化によって、回転ガントリー３の設置位置がずれた場合でも、位置調整装置６４を操作することによってその位置ずれを簡単に調整できる。回転ガントリー３の据付時において、上記したロードセル５１で検出したスラスト荷重を用いることによって、回転ガントリー３の一調整精度がより向上する。
【００５４】
（９）ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂは、第１リンク部材２７及び第２リンク部材２８を備えているため、回転ガントリー３の自重を支える各ローラ２２が受け持つ荷重の偏りを軽減することができる。したがって、ローラ２２の直径を小さくできる。ロー２２の直径が小さくなれば、ローラ２２と回転ガントリー３の減速比を大きくできるので、モータ３０の容量を小さくでき、さらにブレーキ装置３２も小型化できる。また、ローラ２２と回転ガントリー３のリアリング２０（またはフロントリング１９）との接触による摩擦力によって回転ガントリー３が回転，制動することによって、歯車によって回転，制動を伝達する場合に比べてガタが無く滑らかな回転制御が可能である。さらに、本実施例は、このような摩擦による駆動力伝達方式を採用しているため、回転ガントリー３の極微小な角度の位置決め運転も可能になる。
【００５５】
（１０）ロードセル５１からのスラスト荷重の測定値が設定値を超えたときに、制御装置がモータ３０を停止させるため、万が一、回転ガントリー等の危機損傷の拡大を防止できる。また、スラスト荷重の測定値が設定値を超えたときに、警報を発するように構成することも可能である。
【００５６】
（１１）モータ３０が設置されていないフロントリング１９側に位置するラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのローラ２２に、それぞれ回転検出器４５が設置されているので、モータ３０による回転ガントリー３の回転制御を２個以上の回転検出器４５の出力に基づいて行うことができるため、１個の回転検出器４５の故障あるいは、ラジアル支持装置の軸受けの破損などによる異常監視ができ、安全な回転制御を可能にする。本実施例では、回転機構及び制動機構を備えたリアリング２０側のラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂではなく、フロントリング１９側のラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂのローラ２２に回転検出器
４５を設置しているので、ローラ２２と回転ガントリー３のスリップなどの影響をなくして、正確に回転角度を検出することができる。
【００５７】
（１２）フロントリング１９及びリアリング２０を挟み込むように配置された複数のガイドローラ４３を、そのリングの周方向に、適正な隙間を持って配置することによって、水平方向で、回転ガントリー３の回転軸と直交する方向における傾き量を小さく抑えることができる。また、回転軸方向における回転ガントリー３の動きを軽減させることができる。これらによって、照射位置の３次元的な振れ回りを小さくできる。ガイドローラ４３は、理論的にはラジアル支持装置のローラ２２に垂直で、フロントリング１９（またはリアリング２０）との間に隙間を形成しない状態で設置されることで、常に回転ガントリー３の回転軸を平行に保持できる。
【００５８】
しかしながら、本実施例の回転照射装置を構成する大きな機械加工部品は特に、大きな機械加工誤差で生じる誤差変形を持っている。そうしたことから、上記の隙間を持たない状態でガイドローラ４３を設置した場合、上記リングの幅方向に生じた誤差変形に、ガイドローラ４３が常に追従して動くため、常時相互の回転軸のずれを生み出すことになる。そこで、該ガイドに機械加工誤差によって生じる回転ガントリー側に備えたリング幅方向の誤差変形を吸収できるように、ガイドと回転ガントリー側に備えたローラの隙間を微調整できる機構を持たせ、常に適正な隙間を保つように調整することで、回転ガントリー３の回転軸の水平方向の傾き量を抑制して、回転軸方向の動きを更に低減することができる。
【００５９】
（実施例２）
本発明の他の実施例である回転照射装置を、図７を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、実施例１の回転ガントリー３を回転ガントリー３Ａに替えた構成を有し、回転ガントリー３Ａ以外の構成は実施例１と同じである。回転ガントリー３Ａは、ガントリー胴部１８Ａの両端にフロントリング１９及びリアリング２０を設置している。ガントリー胴部１８Ａは、実施例１のガントリー胴部１８とは異なり、トラス構造となっている。ガントリー胴部１８Ａは、トラス構造であるため、ガントリー胴部１８に比べて合成は劣るが重量が軽減されている。回転ガントリー３Ａの重量が軽減されるため、回転体支持装置２Ａ，２Ｂも小型化できる。
【００６０】
本実施例も、実施例１で生じる（１）〜（１２）の効果を得ることができる。
【００６１】
（実施例３）
本発明の他の実施例である実施例３の回転照射装置を、図８及び図９を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、実施例１の回転照射装置の構成のうち回転体支持装置２Ａ，２Ｂを回転体支持装置２Ｃ，２Ｄに替えた構成を有する。すなわち、本実施例の回転照射装置は、回転体支持装置２Ａ，２Ｂが回転体支持装置２Ｃ，２Ｄになっている以外は実施例１の回転照射装置と同じ構成である。回転体支持装置２Ｃ，２Ｄは、図８に示されたラジアル支持装置６１Ｃ、及び図８に図示されていないラジアル支持装置６１Ｄをそれぞれ有する。ラジアル支持装置６１Ｃは図３及び図４に示すラジアル支持装置６１Ａと同じ位置にそれぞれ配置され、ラジアル支持装置６１Ｄは図３及び図４に示すラジアル支持装置６１Ｂと同じ位置にそれぞれ配置されている。ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄは、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂに設けられたリニアガイド４１を有していなく、替りにローラ移動装置を備えている。ローラ移動装置は、バネ５３，支持部材５５及びバネ押さえ部材６７を有する。１つのローラ２２に対して、２つのローラ移動装置が設けられる。１つのローラ移動装置はローラ２２の回転軸５６の一端部側に、もう１つのローラ移動装置は回転軸５６の他端部側に配置される（図８，図９参照）。回転軸５６は、回転可能に、第２リンク部材２８を貫通している。支持部材５５は第２リンク部材２８に設置されている。一方のローラ移動装置６８Ａの支持部材５５に設けられた軸受け（ベアリング）５４が回転軸５６の一端部を保持し、他方のローラ移動装置６８Ｂの支持部材５５に設けられた軸受け５４が回転軸５６の他端部を保持している。バネ押え部材６７は、第２リンク部材２８と軸受け５４との間に配置され、回転軸５６に取り付けられる。バネ５３は、バネ押え部材６７と軸受け５４との間に配置され、回転軸５６の周りを取り囲んでいる。本実施例は、ストッパー３５を備えていないが、第２リンク部材２８が、実施例１におけるストッパー３５の機能を発揮している。
【００６２】
ローラ移動装置６８Ａ,６８Ｂを設けることによって、ラジアル支持装置６１Ｃ,６１Ｄは、基礎ベース２３，台座２４，リンクフレーム２５及び複数のローラ２２を有する。建屋の床に設置される基礎ベース２３に台座２４が取り付けられ、リンクフレーム２５が台座２４に取り付けられる。リンクフレーム２５は、実施例１と同様に、ブラケット２６，第１リンク部材２７及び第２リンク部材２８を有する。ローラ２２は、前述したように、支持部材６７を介して第２リンク部材２８に取り付けられる。ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄも、台座２４にストッパー３８を設置している。
【００６３】
ローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂは、回転体支持装置２Ｃ，２Ｄに設けられた全てのローラ２２に対して設けられている。ローラ移動装置を設けることによって、ローラ２２は、ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄの支持体に対して回転ガントリー３の回転軸方向に移動可能となる。この支持体は、基礎ベース２３，台座２４及びリンクフレーム２５を含んでいる。ラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄは、ラジアル支持装置６１Ａ，６１Ｂに比べて中間ベース４０が不要となって部品数が少なくなるため、据付に要する時間が短縮できる。
【００６４】
バネ５３の設置によって、ローラ２２は回転軸方向に自在に動くことができ、かつローラ２２はフロントリング１９（またはリアリング２０）の外周面から逸脱することがない。ただし、バネ５３のバネ定数は、ローラ２２とリングとの接触面で軸方向のスリップが生じるのに要する力と比較して、小さい力でローラ２２が軸方向に動けるような値に設定されている必要がある。ローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂは、スキュー発生の要因となりやすい回転駆動機構及び制動機構を有する回転体支持装置２Ｃのラジアル支持装置６１Ｃ，６１Ｄに設けられたローラ２２に対してのみ設置しても良い。
【００６５】
本実施例は、ローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂを備えているため、ローラ２２が回転軸方向にのみ自在に動くことができ、回転ガントリー３とローラ２２の回転軸のずれが原因でスキューが生じたときには、ローラ２２が回転軸方向に移動することによって回転ガントリー３の回転軸方向の動きを抑制できる。その結果、本実施例は、実施例１と同様に、スキューによる照射位置の３次元的な振れ回りが小さい回転照射装置が実現できる。
【００６６】
ローラ移動装置の他の例を、図１０を用いて説明する。この例は、支持部材５５を、リアリング２０（またはフロントリング１９）の周方向に隣り合う例えば２つのローラ２２で共用している。支持部材５５の数が少なくなり、支持部材５の第２リンク部材２８への取り付けに要する時間を短縮できる。
【００６７】
本実施例も、実施例１で生じる（１）〜（１２）の効果を得ることができる。
【００６８】
（実施例４）
図９に示したローラ移動装置６８Ａ，６８Ｂを、適用した回転照射装置の他の実施例を、図１１を用いて説明する。本実施例の回転照射装置は、実施例３の回転照射装置において、回転ガントリー３を実施例２（図７参照）で用いた回転ガントリー３Ａに替えた構成を有する。本実施例の回転照射装置では、回転ガントリー３Ａ以外の構成は実施例３と同じである。
【００６９】
本実施例も、実施例１で生じる（１）〜（１２）の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態による回転照射装置においてスキューの発生メカニズムを 説明する図であり、（ａ）はローラＡとローラＢが接触して回転している状態を示す図、（ｂ）はローラＡの回転軸のずれを示す図、（ｃ）はローラＡの上方から見た状態であってローラＡの回転軸がずれたときにおける軸方向分力の発生状態を示す説明図である。
【図２】本発明の好適な一実施例である実施例１の回転照射装置の構成図である。
【図３】図２に示す回転照射装置のリア側から見た側面図である。
【図４】図２に示す回転照射装置のフロント側から見た側面図である。
【図５】リニアガイドの詳細構成図であり、（ａ）は図３及び図４に示すリニアガイド付近の拡大図、（ｂ）は（ａ）のII−II断面図、（ｃ）は（ａ）のIII−III断面図である。
【図６】図２に示すガイドローラの配置を示す説明図であり、（ａ）はガイドローラの第２リンク部材への取り付け状態を示す構成図、（ｂ）ガイドローラ配置の平面図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例２の回転照射装置の構成図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例３の回転照射装置の構成図である。
【図９】図８に示すラジアル支持装置のローラ付近の拡大図である。
【図１０】図９に示すローラ支持構造の他の構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の他の実施例である実施例４の回転照射装置の構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
２Ａ，２Ｂ…回転体支持装置、３…回転ガントリー、４…照射装置、１１…ビーム輸送装置、１８…ガントリー胴部、１９…フロントリング、２０…リアリング、２２，４８，６６…ローラ、２３…基礎ベース、２４…台座、２５…リンクフレーム(ローラ支持部材)、２７…第１リンク部材、２８…第２リンク部材、３０…モータ、３５，３８…ストッパー、３９ａ，３９ｂ…位置調整ボルト、４０…中間ベース、４１…リニアガイド、４１ａ…ガイドブロック、４１ｂ…リニアレール、４２…ディスタンスピース、４３…ガイドローラ、４６…フロントスラスト支持装置、４７…リアスラスト支持装置、５１…ロードセル、５２，５３…バネ、５５…支持部材、６１Ａ，６１Ｂ…ラジアル支持装置、６３…調整ボルト支持部材、６４…位置調整装置、、６８Ａ，６８Ｂ…ローラ移動装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームを出射する照射装置、及び前記照射装置に前記イオンビームを導くビーム輸送装置が取り付けられ、回転可能な回転体と、
前記回転体と接触して前記回転体の一端部を支持する回転自在な複数のローラを有する第１回転体支持装置と、
前記回転体と接触して前記回転体の他端部を支持する回転自在な複数のローラを有し、前記複数のローラを有する第２回転体支持装置と、
前記第１回転体支持装置の前記複数のローラの一部を回転させる駆動装置と、
前記回転体の前記回転軸方向における動きを拘束する複数のスラスト支持装置とを備え、
前記第１及び第２回転体支持装置のうち少なくとも前記第１回転体支持装置が、前記回転軸方向に移動可能であることを特徴とする回転照射装置。
【請求項２】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記複数のローラを含む上部支持体と、前記上部支持体を支持する下部支持体とを有し、
前記上部支持体が、前記下部支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項３】
前記上部支持体は、前記回転軸方向に移動可能な移動部材を介して前記下部支持体に設置されている請求項２記載の回転照射装置。
【請求項４】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記複数のローラを支持する支持体を有し、前記ローラが、前記支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項５】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記回転体の回転軸と直交する方向への移動を拘束する移動拘束装置を備えている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項６】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、一部の前記ローラに取り付けられた制動装置を有する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項７】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記ローラを支持するローラ支持部材と、前記ローラ支持部材の、前記回転体の回転軸の周りにおける傾きを制限する傾き制限装置を備えている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項８】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記ローラによって支持される環状部材を前記回転体に設けており、前記ローラの回転軸方向への移動を抑制するストッパー部材を設置している請求項１記載の回転照射装置。
【請求項９】
前記第１及び第２回転体支持装置は、前記回転軸方向、及び前記回転体の回転軸に直交する方向における前記回転体の位置を調整する位置調整装置を備えている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項１０】
前記第１回転体支持装置はそれぞれ複数の前記ローラを有する第１ラジアル支持装置及び第２ラジアル支持装置を含んでおり、
前記第２回転体支持装置は前記第１ラジアル支持装置及び前記第２ラジアル支持装置を含んでおり、
前記駆動装置は前記第１回転体支持装置の前記第１ラジアル支持装置及び前記第２ラジアル支持装置にそれぞれにおいて一部の前記ローラに連結され、
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置の前記第１ラジアル支持装置及び前記第２ラジアル支持装置が、前記回転軸方向に移動可能である請求項１記載の回転照射装置。
【請求項１１】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、それぞれ前記複数のローラを含む上部支持体と、前記上部支持体を支持する下部支持体とを有し、
前記上部支持体が、前記下部支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項１２】
前記上部支持体は、前記回転軸方向に移動可能な移動部材を介して前記下部支持体に設置されている請求項１１記載の回転照射装置。
【請求項１３】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、それぞれ前記複数のローラを支持する支持体を有し、前記ローラが、それぞれの前記支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項１４】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、前記回転体の回転軸と直交する方向への移動を拘束する移動拘束装置を備えている請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２回転体支持装置において、前記第１ラジアル支持装置の前記上部支持体と前記第２ラジアル支持装置の前記上部支持体とを連結する連結部材を備えた請求項１１記載の回転照射装置。
【請求項１６】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、一部の前記ローラに取り付けられた制動装置を有する請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項１７】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、前記ローラを支持するローラ支持部材と、前記ローラ支持部材の、前記回転体の回転軸の周りにおける傾きを制限する傾き制限装置を備えている請求項１０記載の回転照射装置。
回転照射装置。
【請求項１８】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、それぞれ、前記ローラによって支持される環状部材を前記回転体に設けており、前記ローラの回転軸方向への移動を抑制するストッパー部材を設置している請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２ラジアル支持装置は、前記回転軸方向、及び前記回転体の回転軸に直交する方向における前記回転体の位置を調整する位置調整装置を備えている請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項２０】
前記回転体が前記複数のスラスト支持装置の間に配置されている請求項１または請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項２１】
前記スラスト支持装置がスラスト荷重検出器を有している請求項２０記載の回転照射装置。
【請求項２２】
前記スラスト荷重検出器で検出されたスラスト荷重が設定値を超えたときに前記ローラを回転させる前記駆動装置を停止させる制御装置を備えた請求項２１記載の回転照射装置。
【請求項２３】
前記第１回転体支持装置が前記回転体に含まれた第１環状部材を支持し、前記第２回転体支持装置が前記回転体に含まれた第２環状部材を支持しており、
前記回転体の軸方向で間隔を置いて配置された一対のガイドレールが、前記第１及び第２回転体支持装置にそれぞれ設置され、
前記第１回転体支持装置に設置された前記一対のガイドレールの間に前記第１環状部材が配置され、前記第２回転体支持装置に設置された前記一対のガイドレールの間に前記第２環状部材が配置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項２４】
前記対になったガイドローラが、前記第１及び第２環状部材の周方向に複数対配置されている請求項２３記載の回転照射装置。
【請求項１】
イオンビームを出射する照射装置、及び前記照射装置に前記イオンビームを導くビーム輸送装置が取り付けられ、回転可能な回転体と、
前記回転体と接触して前記回転体の一端部を支持する回転自在な複数のローラを有する第１回転体支持装置と、
前記回転体と接触して前記回転体の他端部を支持する回転自在な複数のローラを有し、前記複数のローラを有する第２回転体支持装置と、
前記第１回転体支持装置の前記複数のローラの一部を回転させる駆動装置と、
前記回転体の前記回転軸方向における動きを拘束する複数のスラスト支持装置とを備え、
前記第１及び第２回転体支持装置のうち少なくとも前記第１回転体支持装置が、前記回転軸方向に移動可能であることを特徴とする回転照射装置。
【請求項２】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記複数のローラを含む上部支持体と、前記上部支持体を支持する下部支持体とを有し、
前記上部支持体が、前記下部支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項３】
前記上部支持体は、前記回転軸方向に移動可能な移動部材を介して前記下部支持体に設置されている請求項２記載の回転照射装置。
【請求項４】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記複数のローラを支持する支持体を有し、前記ローラが、前記支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項５】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記回転体の回転軸と直交する方向への移動を拘束する移動拘束装置を備えている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項６】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、一部の前記ローラに取り付けられた制動装置を有する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項７】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記ローラを支持するローラ支持部材と、前記ローラ支持部材の、前記回転体の回転軸の周りにおける傾きを制限する傾き制限装置を備えている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項８】
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置は、前記ローラによって支持される環状部材を前記回転体に設けており、前記ローラの回転軸方向への移動を抑制するストッパー部材を設置している請求項１記載の回転照射装置。
【請求項９】
前記第１及び第２回転体支持装置は、前記回転軸方向、及び前記回転体の回転軸に直交する方向における前記回転体の位置を調整する位置調整装置を備えている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項１０】
前記第１回転体支持装置はそれぞれ複数の前記ローラを有する第１ラジアル支持装置及び第２ラジアル支持装置を含んでおり、
前記第２回転体支持装置は前記第１ラジアル支持装置及び前記第２ラジアル支持装置を含んでおり、
前記駆動装置は前記第１回転体支持装置の前記第１ラジアル支持装置及び前記第２ラジアル支持装置にそれぞれにおいて一部の前記ローラに連結され、
前記回転軸方向に移動可能な回転体支持装置の前記第１ラジアル支持装置及び前記第２ラジアル支持装置が、前記回転軸方向に移動可能である請求項１記載の回転照射装置。
【請求項１１】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、それぞれ前記複数のローラを含む上部支持体と、前記上部支持体を支持する下部支持体とを有し、
前記上部支持体が、前記下部支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項１２】
前記上部支持体は、前記回転軸方向に移動可能な移動部材を介して前記下部支持体に設置されている請求項１１記載の回転照射装置。
【請求項１３】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、それぞれ前記複数のローラを支持する支持体を有し、前記ローラが、それぞれの前記支持体に、前記回転軸方向に移動可能に設置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項１４】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、前記回転体の回転軸と直交する方向への移動を拘束する移動拘束装置を備えている請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２回転体支持装置において、前記第１ラジアル支持装置の前記上部支持体と前記第２ラジアル支持装置の前記上部支持体とを連結する連結部材を備えた請求項１１記載の回転照射装置。
【請求項１６】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、一部の前記ローラに取り付けられた制動装置を有する請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の回転照射装置。
【請求項１７】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、前記ローラを支持するローラ支持部材と、前記ローラ支持部材の、前記回転体の回転軸の周りにおける傾きを制限する傾き制限装置を備えている請求項１０記載の回転照射装置。
回転照射装置。
【請求項１８】
前記回転軸方向に移動可能な第１及び第２ラジアル支持装置は、それぞれ、前記ローラによって支持される環状部材を前記回転体に設けており、前記ローラの回転軸方向への移動を抑制するストッパー部材を設置している請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２ラジアル支持装置は、前記回転軸方向、及び前記回転体の回転軸に直交する方向における前記回転体の位置を調整する位置調整装置を備えている請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項２０】
前記回転体が前記複数のスラスト支持装置の間に配置されている請求項１または請求項１０記載の回転照射装置。
【請求項２１】
前記スラスト支持装置がスラスト荷重検出器を有している請求項２０記載の回転照射装置。
【請求項２２】
前記スラスト荷重検出器で検出されたスラスト荷重が設定値を超えたときに前記ローラを回転させる前記駆動装置を停止させる制御装置を備えた請求項２１記載の回転照射装置。
【請求項２３】
前記第１回転体支持装置が前記回転体に含まれた第１環状部材を支持し、前記第２回転体支持装置が前記回転体に含まれた第２環状部材を支持しており、
前記回転体の軸方向で間隔を置いて配置された一対のガイドレールが、前記第１及び第２回転体支持装置にそれぞれ設置され、
前記第１回転体支持装置に設置された前記一対のガイドレールの間に前記第１環状部材が配置され、前記第２回転体支持装置に設置された前記一対のガイドレールの間に前記第２環状部材が配置されている請求項１記載の回転照射装置。
【請求項２４】
前記対になったガイドローラが、前記第１及び第２環状部材の周方向に複数対配置されている請求項２３記載の回転照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−７１１２（Ｐ２００７−７１１２Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９０８８０（Ｐ２００５−１９０８８０）
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【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１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【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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