患者支持デバイスおよび操作方法
放射線療法用治療システムの患者支持デバイスは、電気機械式モータと、Ｚ方向に支持デバイスを上下させるための制御システムとを備える。この制御システムは、再生型制動コンセプトを採用し、如何なる負荷であっても支持デバイスが一定の速度で下降されるように、支持デバイスが下降される際にモータを発電機へと変換する。また、電力オフ状態において（即ち、支持デバイスに対する電力がないとき）、制御システムにより支持デバイスを下降させることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年９月４日に出願された米国仮特許出願第６０／９６９，９０４号に基づく優先権を主張するものであり、その出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、放射線療法の撮像および治療のシステムに関する。より具体的には、本発明は、そのようなシステムと共に使用するための患者支持デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
放射線療法用の医療設備は、高エネルギー放射線により潰瘍組織を治療する。線量および線量配置は、潰瘍が破壊されるのに十分な放射線を受けるように、ならびに、周囲および隣接する非潰瘍組織に対する損傷が最小限に抑えられるように、正確に制御されなければならない。強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｈｅｒａｐｙ）は、強度および／またはエネルギーがそれぞれ別個に制御され得る複数の放射線により、患者を治療する。これらの放射線は、患者に対して様々な角度から送られ、組み合わされ、所望される線量パターンを形成する。外部放射線源を用いる放射線療法においては、患者の外部にある放射線源が、内部の潰瘍を治療する。この外部放射線源は、通常は、潰瘍部位にのみにビームが向かうようにコリメートされる。典型的には、放射線源は、高エネルギーＸ線、特定の線形加速器からの電子、または高度に集束された放射性同位元素からのガンマ線の何れかを含むが、他のタイプの放射線源も可能である。
【０００４】
患者に対する放射線照射の位置を制御する１つの方式は、１または複数の方向に調節可能な診療台などのような患者支持デバイスを使用することによるものである。患者支持デバイスの使用は、医療分野においてよく知られており、同様の患者支持デバイスが、ＣＴスキャン・デバイスおよび磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ）において使用される。患者支持デバイスにより、患者を、照射される放射線の領域内または領域外に移動させることが可能となり、場合によっては、放射線治療の最中に患者の位置を調節することが可能となる。
【発明の概要】
【０００５】
診療台などの患者支持デバイスがこのようにして使用されるとき、反映することを必要とする多数の変数が存在する。例えば、構造材料、および診療台を操作するために必要な適切な電子機器の構成を慎重に選択すること、および診療台の円滑な操作および診療台の位置を正確に測定すること（診療台が複数の可動部分を有するとき）を確実にしなければならない。これらの特徴が放射線照射の環境において十分に考慮されたとき、患者支持デバイスは、患者に対する成果を向上させることにおいて重要なツールになり得る。
【０００６】
本発明は患者支持デバイスを提供し、患者支持デバイスは、ベースと、ベースにより支持され、患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、テーブル・アセンブリと電気的に結合され、テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作するモータと、モータと電気的に結合され、モータへの電力が中断されるとモータを制動するための信号を生成するように動作する制御装置と、制動（ブレーキ）制御モジュールとを備える。制動制御モジュールは、モータおよび制御装置と電気的に結合され、モータの再作動時に動作可能である。この制動制御モジュールは、モータと電気的に結合され、モータの速度を上昇させる受動型動的（ダイナミック）負荷モジュール（passive dynamic load module）と、モータと電気的に結合され、ＡＣ電圧が所定の値に達するとＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するように動作する整流モジュールと、受動型ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合された被制御ダイナミック負荷モジュール（controlled dynamic load module）と、被制御ダイナミック負荷モジュールに電気的に結合され、モータの制動動作を制御するように、モータと被制御ダイナミック負荷モジュールとを接続および接続解除するように動作するスイッチとを備える。
【０００７】
別の態様においては、本発明は、患者支持デバイスおよび制御システムを備える放射線療法用治療システムを提供する。患者支持デバイスは、患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、テーブル・アセンブリと電気的に接続され、テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作するモータとを備える。制御システムは、モータと電気的に接続され、診療台への電力が中断されると、モータの速度を制御し、テーブル・アセンブリの線形運動を生じさせるように動作する。
【０００８】
本発明の他の態様は、詳細な説明および添付の図面を精査することにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、放射線療法用治療システムの斜視図である。
【図２】図２は、図１に図示される放射線療法用治療システムにおいて使用することが可能なマルチリーフ・コリメータの斜視図である。
【図３】図３は、図１のシステムと共に使用するための患者支持デバイスの斜視図である。
【図４】図４は、図３の患者支持デバイスのテーブル・アセンブリの分解図である。
【図５】図５は、図４のテーブル・アセンブリの上側支持部の斜視図である。
【図６】図６は、図４のテーブル・アセンブリの下側支持部の斜視図である。
【図７】図７は、図１の患者支持デバイスと共に使用するための制御キーパッドの様々な図である。
【図８】図８は、図７のキーパッドの分解図である。
【図９】図９は、図７のキーパッドの正面図であり、制御ボタンを更に詳細に示す。
【図１０】図１０は、図７のキーパッドの斜視図であり、患者支持デバイスのオペレータによるボタンの操作を示す。
【図１１】図１１は、図３の患者支持デバイスの斜視図であり、下方位置にあるところを示す。
【図１２】図１２は、図３の患者支持デバイスのライザを示す。
【図１３】図１３は、本発明による１つの例示的なモータ制御システムの概略図である。
【図１４】図１４は、本発明による緊急ダイナミック制動制御ユニットの制御下において、モータ回転発電機（ｍｏｔｏｒ−ｔｕｒｎｅｄ−ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）としてフリー・ランニング・モードでモータが作動する、１つの例示的なモータ制御システムにおける方法を示す等価概略図である。
【図１５】図１５は、モータＡＣ電圧源をＤＣ電圧源ＶＴＨ１に変換する１つの例示的なテブナン（Ｔｈｅｖｅｎｉｎ）等価の方法を示す等価概略図である。
【図１６】図１６は、ＲＭ、ＲＡＣ−ＤＣ、およびＲＡＣＬをＲＴＨ１に変換する１つの例示的なテブナン等価抵抗の方法を示す等価概略図である。
【図１７】図１７は、ＤＣ電圧源ＶＴＨ１を電圧源ＶＶＳＬに変換する１つの例示的なテブナン等価の方法を示す等価概略図である。
【図１８】図１８は、ＲＴＨ１およびＲＶＳＬをＲＳＥセンサ等価に変換する１つの例示的なテブナン等価抵抗の方法を示す等価概略図である。
【図１９】図１９は、アナログ・コンピュータ負荷がアクティブであるときｉ緊急ダイナミック制動制御ユニットの制御下でフリー・ランニング・モードでモータが作動するときの、１つの例示的なモータ制御システムを示す概略図である。
【図２０】図２０は、外部抵抗力ＰＥＸＴとシステム機械抵抗力ＰＩＮＴと電気力学抵抗力ＰＥＤとの間の１つの例示的な力配分を示す図である。
【図２１】図２１は、機械的非線形可変外部負荷の様々な曲線を示すグラフである。
【図２２】図２２は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下における電流センサ負荷ＣＣＳＬに関する等価電圧源ＶＶＳＬ、電圧ＶＣＳＬ、およびタイム・チャージｔＣＨの曲線を示すグラフである。
【図２３】図２３は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下における受動型ダイナミック負荷に対する電流および被制御ダイナミック負荷に対する電流を示すグラフである。
【図２４】図２４は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下でのモータ速度制御の１つの方法を示すグラフである。
【図２５】図２５〜２７は、本発明の１つの方法の実施形態を示す流れ図および注釈である。
【図２６】図２５〜２７は、本発明の１つの方法の一実施形態を示す流れ図および注釈である。
【図２７】図２５〜２７は、本発明の１つの方法の一実施形態を示す流れ図および注釈である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態の詳細な説明を行う前に、本発明はその適用が、以下の説明において示される、または以下の図面において示される構成要素の構造および構成の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な様式での実施または実現が可能である。また、本明細書において使用される術語および用語は説明のためのものであり、限定的なものとして見なされるべきではないことを理解されたい。本明細書において、「含む」、「備える」、「有する」、およびそれらの変化した語が使用される場合には、以降に挙げられる物およびその均等物、ならびに追加的な物が包含される。明示されない限り、または他の様式で限定されない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、および「結合された」、ならびにそれらの変化した語は広義に使用され、直接的ならびに間接的な、取付け、接続、支持、および結合を包含する。
【００１１】
本明細書において、図面を説明する上で上側、下側、下方向、上方向、後方、底部、前部、後部などのような、方向に関する参照がなされることがあるが、これらの参照は、便宜上の理由により図面（普通に見たとき）に対してなされる。これらの方向は、文字通り理解されることも、何らかの形態に本発明を限定することも意図されていない。更に、本明細書において、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの語は、説明のために使用されるものであり、相対的な重要性や優位性を指示するものではなく、意図するものではない。
【００１２】
更に、本発明の実施形態は、説明上の理由により、それらの構成要素の大半が専らハードウェアとして実装されたものとして示され説明され得る、ハードウェア、ソフトウェア、および電子構成要素または電子モジュールを含むことを理解されたい。しかしながら、当業者には、この詳細な説明を読めば、少なくとも１つの実施形態において、本発明の電子ベースの態様をソフトウェアとして実装でき得ることが理解されよう。従って、複数のハードウェア・ベース・デバイスおよびソフトウェア・ベース・デバイス、ならびに複数の異なる構造コンポーネントが本発明を実施するために使用され得ることに、留意されたい。更に、以降の段落において説明されるように、図面に示される特定の機械的構成は、本発明の実施形態を例示することを意図しており、他の代替の機械的構成も可能である。
【００１３】
図１は、患者１４に対して放射線療法を施すことが可能な放射線療法用治療システム１０を示す。放射線療法による治療は、光子ベースの放射線療法、近接照射療法、電子ビーム療法、光子療法、中性子療法、粒子療法、または他のタイプの治療法を含み得る。放射線療法用治療システム１０はガントリ１８を含む。ガントリ１８は放射線モジュール２２を支持することが可能であり、放射線モジュール２２は、放射線源２４、および、放射線のビーム３０を生成するように動作可能な線形加速器２６（別称「リニアック」）を備えることが可能である。図に示されるガントリ１８はリング型ガントリであり、全３６０°の弧を通って延び、完全なリングまたは円を形成するが、他のタイプの取付け構成も使用されてよい。例えば、Ｃ型の部分リング型ガントリやロボット・アームを使用することが可能である。また、患者１４に対して様々な回転位置および／または軸方向位置において放射線モジュール２２を位置決めすることが可能な任意の他のフレームワークが使用されてもよい。更に、放射線源２４は、ガントリ１８の形状に従わない経路を移動してよい。例えば、放射線源２４は、図示されるガントリ１８が略円形の形状であっても、非円形経路を移動してよい。示される実施形態のガントリ１８はガントリ開口３２を画定し、その開口の中を、患者１４が治療の際に移動する。
【００１４】
放射線モジュール２２は、放射線ビーム３０を変更または変調するように動作可能な変調デバイス３４も備えることが可能である。変調デバイス３４は、放射線ビーム３０の変調を行い、患者１４の方へ放射線ビーム３０を向けて送る。具体的には、放射線ビーム３０は、患者の一部分３８へ向けられる。広く述べれば、部分３８は、全身を含んでもよいが、一般的には、全身よりも狭く、２次元範囲および／または３次元体積により画定され得る。放射線を受けることが望ましい一部分または一部位（標的または標的領域と呼ばれることもある）が、関心領域の一例である。別のタイプの関心領域は、危険領域である。ある部分が危険領域を含む場合、放射線ビームは、その危険領域からそらされることが好ましい。このような変調は、強度変調放射線治療（「ＩＭＲＴ」）と呼ばれることもある。
【００１５】
変調デバイス３４は、図２に示されるようなコリメーション・デバイス４２を備えることが可能である。コリメーション・デバイス４２は、放射線ビーム３０が通過し得る開口５０のサイズを画定および調節する１組のジョー部（jaw）４６を備える。ジョー部４６は、上側ジョー部５４および下側ジョー部５８を備える。上側ジョー部５４および下側ジョー部５８は、開口５０のサイズを調節するように移動可能である。ジョー部４６の位置により、患者１４へ照射されるビーム３０の形状が調整される。
【００１６】
一実施形態においては、図２に示されるように、変調デバイス３４はマルチリーフ・コリメータ６２（通称「ＭＬＣ」）を備えることが可能であり、このマルチリーフ・コリメータ６２は、強度変調を実施するために、ある位置間で移動するように動作可能な複数のインターレースされたリーフ６６を備える。また、リーフ６６は、最小開位置と最大開位置との間における任意の位置に移動され得ることに留意されたい。複数のインターレースされたリーフ６６は、放射線ビーム３０が患者１４の部分３８に達する前に、放射線ビーム３０の強度、サイズ、および形状を変調する。リーフ６６のそれぞれは、モータや空気弁などのようなアクチュエータ７０により個別に制御され、リーフ６６が放射線の通過を許可または遮断するために迅速に開閉することが可能とされる。アクチュエータ７０は、コンピュータ７４および／または制御装置により制御され得る。
【００１７】
また、放射線療法用治療システム１０は、図１に示されるように、放射線ビーム３０を受けるように動作可能な、例えば、キロボルト検出器またはメガボルト検出器などのような検出器７８を備えることができる。線形加速器（リニア・アクセレレータ）２６および検出器７８は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムとして動作して、患者１４のＣＴ画像を生成することも可能である。線形加速器２６は、患者１４の部分３８の方へ放射線ビーム３０を発する。部分３８は、放射線の一部を吸収する。検出器７８は、部分３８により吸収された放射線量を検出または測定する。線形加速器２６が患者１４の周囲にて回転して患者１４の方へ放射線を発すると、検出器７８は、様々な角度からの吸収度データを収集する。収集された吸収度データはコンピュータ７４へ伝送され、吸収度データが処理され、患者の身体組織および身体器官の画像が生成される。これらの画像は、骨、軟組織、および血管を示すことも可能である。
【００１８】
また、システム１０は、治療の際に患者１４の少なくとも一部を支持するように動作可能な、診療台８２として示されている患者支持デバイスを備えることも可能である。図示される診療台８２は患者１４の全身を支持するように設計されているが、本発明の他の実施形態においては、患者支持部は、全身を支持する必要はなく、治療の際に患者１４の一部分のみを支持するように設計されてもよい。診療台８２は、軸８４（例えばＹ軸）に沿って、放射線領域内および放射線領域外に移動する。診療台８２はまた、図に示すＸ軸およびＺ軸に沿って移動することもできる。
【００１９】
図３ないし図６を参照すると、診療台８２は、プラットフォーム９５を介してベース９３と結合されたテーブル・アセンブリ９２を備える。テーブル・アセンブリ９２は、下側支持部９８と可動式に結合された上側支持部９４を備える。とりわけ図５を参照すると、上側支持部９４は、実質的に平坦な矩形の支持部材であり、その上にて治療の際に患者が支持される。上側支持部９４は、治療の際に放射線ビーム３０内および放射線ビーム３０外に患者を移動させるように、下側支持部９８に対して移動可能である。図示される実施形態において、上側支持部９４および下側支持部９８は、炭素繊維複合体で構成されるが、他の適切な複合体からなる支持部も可能である。
【００２０】
上側支持部９４は、上側面１０２と、下側支持部９８の上側面１１０に接触する下側面１０６とを有する。実施形態に示されるように、下側面１０６は、上側支持部９４が下側支持部９８に対して移動される際の、下側面１０６と下側支持部９８の上側面１１０との間の摩擦を低減させることを意図したベアリング層１１４を備える。ベアリング層１１４およびその適用例の特定の詳細は、同時継続の米国特許出願第号（代理人整理番号第０１３８６９−９０５４−０１号）において説明されており、その出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２１】
テーブル・アセンブリ９２は、図１に示されるように、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に移動可能である。ガントリ１８および放射線ビーム３０に対するテーブル・アセンブリ９２の位置決め、従って、患者の位置の位置決めは、患者の適切な部位へ放射線が確実に照射されるように、正確なものでなければならない。テーブル・アセンブリ９２の移動は、図７ないし図１０に示される制御キーパッド１４０を使用して診療台オペレータにより制御される。
【００２２】
ユーザが、キーパッド１４０のボタン１４４を作動させると、テーブル・アセンブリ９２は、ユーザの指示で移動する。従来の診療台の設計においては、液圧式リフト・システムが、Ｚ方向にテーブル・アセンブリ９２を移動させるために使用される。液圧式リフト・システムは、テーブル・アセンブリ９２を下降させることに対しても何らかの制御を行なうための好都合な方法であり、システム１０に電力が供給されないときに、テーブル・アセンブリ９２を下降させることができるという利点を有する。患者が治療位置にある際に診療台８２への電力が中断されると、テーブル・アセンブリ９２は、患者が診療台から脱することが可能となるように下降させる必要があり、このような下降は、制御されて行なわれなければならない。しかしながら、液圧式システムは、実装するのにコストがかかり、あまり信頼性が高くなく、また、その運動範囲においてあまり正確でない。
【００２３】
図３および図１１を参照すると、本発明による診療台８２は下降機構１６０を備え、下降機構１６０は、電力オフ状態においてテーブル・アセンブリ９２の制御された下降を可能にする抵抗制動（ブレーキ）能力を有する。更に具体的には、下降機構１６０は、電気機械ローラねじ構成を使用する。この構成は、実装するのにコストが少なく、より信頼性（例えば、ローラねじの実装の信頼性）が高く、従来の液圧式リフト機構よりも正確な診療台の移動および位置決めが可能となるという利点を有する。本明細書において説明される下降機構１６０は、垂直方向（即ち、Ｚ方向）の移動に関与する。
【００２４】
下降機構１６０は、テーブル・アセンブリ９２の下方への動作を制御するように、モータ１７０からエネルギを放散するパワー制動抵抗器（power braking resistor）を備える。制動抵抗器は減衰デバイスまたは減速デバイスとして作動し、モータ１７０のエネルギ出力を受け取り、電力オフ状態であってもテーブル・アセンブリ９２の制御された下降を可能にする。これにより、システムへの電力が中断された場合でさえ、非線形の外部負荷の下において機械システムの線形動作を提供するフリー・ランニング（free running）・モータの調整された制御が可能となる。制動抵抗器は、テーブル・アセンブリ９２に対する負荷にかかわらず、テーブル・アセンブリ９２の下方への速度が同じに保たれるように、設計される。ダイナミック負荷を受ける場合でも、この速度を一定に保つことにより、動作（運動）の制御が達成される。
【００２５】
下降機構１６０を使用する際、モータ１７０は、テーブル・アセンブリ９２の下降プロセスの間は発電機となる（即ち、電力が制御されない場合、電力および速度は、診療台の下降と共に増加する）。これを防止するために、発電される電力に比例して加えられる負荷抵抗の変化が必要である。発電機が非常に高い負荷を有するとき、発電機は制動（ブレーキ）を開始する。抵抗の有効値は、電力抵抗器を接続および接続解除することにより変更される。電力抵抗器が、下降機構１６０に対して常に適用される場合、テーブル・アセンブリ９２の速度は、テーブル・アセンブリ９２が下降される（自由落下を模す）と増加し、それによりテーブル・アセンブリ９２は、運動経路の底で衝突を起こす可能性がある。下降機構１６０への電力抵抗器の接続を交番させることにより、テーブル・アセンブリ９２は衝突から保護される。下降機構１６０へ非線形の負荷を加えることにより、テーブル・アセンブリ９２の速度低下は線形にされるものであり、抵抗により、以前は非線形運動であったものが線形化される。電力抵抗器が下降機構１６０へ接続される頻度により、制動回路内の実効抵抗が変化する。
【００２６】
また、下降機構１６０は、ベース９３のライザ１６８にテーブル・アセンブリ９２を結合する支持アーム１６４を備える。実施形態において示されるように、下降機構１６０は２対の支持アーム１６４を備え、１対のアームにおける各アーム１６４は他方のアームに対して平行である。テーブル・アセンブリ９２が、上昇および下降される際、１対のアームにおける各アーム１６４の長手方向軸は、他方のアームに対して平行な状態に留まり、一方の対のアームの長手方向軸により形成される平面Ｐ１は、他方の対のアームの長手方向軸により形成される平面Ｐ２と交差しない。
【００２７】
いくらか詳細に述べたように、テーブル９２のＺ軸方向の移動は、電気機械ローラねじを使用する。Ｚ軸運動は２重フィードバック機構により制御される。増分フィードバックはローラねじにより供給され、直接駆動エンコーダは角度を監視し、絶対的（アブソリュート）フィードバックを供給する。診療台８２の全ての軸ｄ、それらの制御機構により、ステップ移動能力を有する。Ｚ方向においては、ステップ移動を行なうことにより、Ｙ軸方向へのコブラ・モーション（cobra motion）が補正されることになる。
【００２８】
下降機構１６０は、図１３に示されるモータ制御システム１６９を備える。モータ制御システム１６９はモータ１７０およびモータ制御装置１９８を備え、モータ制御装置１９８は、平常モードと、診療台８２への主電力（三相ＡＣバス１７８およびシステムＶＤＣバス１８２）が遮断されたときの、機械的非線形可変外部負荷（mechanical non-linear variable external load）ＰＥＸＴ１７４の下における、フリー・ランニング・モータ回転発電機モードとの両方で、モータ１７０を制御する。図２１は、機械的非線形可変外部負荷１７４（ＰＥＸＴ）の様々な曲線を示すグラフである。
【００２９】
モータ制御システム１６９はシステム・イネーブル・インターロック１８６を備え、ピン１はＳＹＳイネーブル・バス１９０と接続され、ピン２はＶＤＣバス１８２と接続され、ピン３はイネーブル・バス１９４を介してモータ制御装置１９８のピン５と接続され、ピン４はバス２０２を介してモータ電力スイッチ２０６のコイル２０６ｄおよびモータ制動リリース（ＭＢＲ）・インターロック・スイッチ２１０のコイル２１０ｃと接続される。
【００３０】
モータ制御装置１９８は、三相ＡＣバス１７８と接続されたピン１、ピン２、およびピン３と、システムＶＤＣバス１８２と接続されたピン４と、バス２１４を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の常開（normally-open、通常は開いている）接点２１０ａと接続されたピン６と、三相モータ制御装置バス２１８を介してモータ電力スイッチ２０６の適切な常開接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃと接続されたピン７、ピン８、およびピン９とを備える。
【００３１】
モータ１７０は、シャフト２２２を介して機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４と接続される。三相電力バス２２６は、モータ１７０を、モータ電力スイッチ２０６の適切な共通接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃと接続する。モータ１７０は、バス２３４を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の共通接点２１０ａと接続されたモータ制動リリース（ＭＢＲ）２３０を備える。
【００３２】
また、モータ制御システム１６９は緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８を備え、緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８は、三相電力バス２４２を介してモータ電力スイッチ２０６の適切な常閉接点２０６ａ、２０６ｂ、および２０６ｃに接続される。三角接続された三相抵抗ダイナミック負荷２４６が、三相電力バス２４２の適切な相に接続される。星型接続された三相容量ダイナミック負荷２５０が、三相電力バス２４２の適切な相に接続される。三相整流器２５４は、ダイオードＤ１−Ｄ４、Ｄ２−Ｄ５、およびＤ３−Ｄ６の共有点を有し、三相電力バス２４２の適切な相に接続される。ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６の共有点は接地に接続され、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の共有点は電力制御センサ・バス２５８に接続される。
【００３３】
電力制御センサバス２５８は電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＲＶＳＬ）と接続され、ＲＶＳＬの他側は接地に接続される。また、電力制御センサバス２５８、電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）と接続され、ＣＣＳＬの他側は接地に接続される。また、電力制御センサバス２５８は被制御ダイナミック負荷（controlled dynamic load）２７０（ＲＣＤＬ）と接続される。ＲＣＤＬの他側は、電力スイッチ２７４の常開接点と接続され、電力スイッチ２７４の共通接点は接地に接続される。更に、電力制御センサ・バス２５８は演算増幅器２７８の正入力と接続される。
【００３４】
緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８は非常電源２８２を備え、非常電源２８２は、直列接続された２つの再充電可能バッテリＢＴ１、ＢＴ２を収容する。バッテリＢＴ１の負のリードは、接地に接続され、バッテリＢＴ２の正のリードは、バス２８６を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の共通接点２１０ｂに接続される。常閉接点２１０ｂは、バス２９０を介して緊急モータ制動リリース・スイッチ２９４の常開接点に接続される。このスイッチ２９４の共通接点は、バス２９８を介してシステムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２のコイル３０２ｃ、およびＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の常閉接点２１０ａに接続される。バッテリＢＴ１およびＢＴ２の共通点は、バス３０６を介してシステムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２の常開接点３０２ｂに接続される。共通接点３０２ａは、バス１８２を介してシステムＶＤＣに接続され、常閉接点３０２ａは、バス３６２を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０のコイル２１０ｃに接続される。共通接点３０２ｂはバス３１０に接続され、アナログ・コンピュータ負荷３１４を提供するものであり、電圧基準３１８のピン１、演算増幅器２７８のピン１、およびスイッチ発振器（switched oscillator、スイッチト発振器）３２２のピン１に接続される。電圧基準３１８は、ピン２により接地に接続され、ピン３によりバス３２６を介して演算増幅器２７８の負入力に接続される。演算増幅器２７８は、ピン２により接地に接続され、ピン３によりバス３３０を介してスイッチ発振器３２２のピン３に接続される。スイッチ発振器３２２は、ピン２により接地に接続され、ピン４によりバス３３４を介して電力スイッチ２７４のピン１に接続される。
【００３５】
モータ１７０は、バス１７８上の三相ＡＣ電力からの信号、バス１８２上のシステムＶＤＣ、および、バス１９０上のＳＹＳイネーブル信号を受け取ると、始動される。システム・イネーブル・インターロック１８６は、常閉接点３０２ａを介して、モータ制御装置１９８、モータ電力スイッチ２０６、ＭＢＲインターロック・スイッチ２１０、およびシステムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２を始動させる。モータ制御装置１９８は、バス２１８、モータ電力スイッチ２０６の常開接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、およびバス２２６を介して、モータ１７０と通信する。モータ１７０は、シャフト２２２を介して、機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４に作用を開始する。
【００３６】
また、モータ制御装置１９８は、バス２１４、常開接点２１０ａ、およびバス２３４を介してモータ制動リリース２３０と通信し、モータ制動リリース２３０を係合解除する。バス１７８上の主電力三相ＡＣおよびバス１８２上のシステムＶＤＣが中断されると、スイッチ２０６、２１０は係合解除され、モータ制動リリース２３０は係合される。
【００３７】
モータ１７０は、バス２２６、常時閉接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃを介して、および、三相電力バス２４２を介して、緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８と接続される。機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４が、シャフト２２２を介してモータ１７０に作用を開始するときに、緊急モードを作動させるために、ユーザは、緊急モータ制動リリース・スイッチ２９４を押して保持する必要がある。ＭＢＲリリース・スイッチ２９４は、システムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２の係合されたコイル３０２ｃへの、およびＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の被係合コイル２１０ｃへの接触子３０２ａによるスイッチ３０２への、バス２９８を介して作動される。モータは、ＭＢＲ２３０が係合解除されると再作動される。ＭＢＲ２３０は、ＭＢＲリリース・スイッチ２９４が、バス２９８、常閉接点２１０ａ、およびバス２３４を介してリリースされると、係合解除される。モータ１７０は、外部負荷ＰＥＸＴ１７４の下において作用を開始し、モータ１７０からの三相ＡＣ電圧は、受動型ダイナミック負荷３３８との相互作用を開始する。モータ１７０は、受動型ダイナミック負荷３３８のＡＣダイナミック負荷３４２に対するダイナミック制動動作の初めの２つの段階を得る。ＡＣダイナミック負荷３４２は、２つのタイプのＡＣ負荷、即ち（１）モータからのＡＣエネルギーを熱へと変換させる三相抵抗ダイナミック負荷２４６と、（２）モータ１７０からＡＣ相をシフトする三相容量ダイナミック負荷２５０とを含む。熱放散および相シフトにより、モータ１７０からの電流が増加し、この電流によりモータ１７０の渦電流が増加し、モータ１７０の制動動作に影響を及ぼす。
【００３８】
モータ１７０は、モータからのＡＣ電圧がある一定の値に達するまで、ＰＥＸＴ１７４下において速度を継続的に上昇させ、次いで、ＡＣ電圧は、三相整流子２５４による整流を開始する。整流されたＡＣ電圧は、受動型ダイナミック負荷３３８の電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＶＶＳＬ）に対するＤＣ受動ダイナミック制動における第３の段階を開始する。モータ１７０は、ＰＥＸＴ１７４下において速度の上昇を進め、ＤＣ電圧も、ある一定の値に達するまで上昇し、次いで、アナログ・コンピュータ負荷３１４が、ダイナミック制動動作の制御を開始する。アナログ・コンピュータ負荷３１４は、２つのソース、即ち（１）ＢＴ１、バス３０６、常開接点３０２ｂ、およびバス３１０を介した非常電源２８２、ならびに（２）バス２２６、常閉接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、バス２４２、三相整流子２５４、および電力制御センサ・バス２５８を介したモータ１７０により、供給される。
【００３９】
モータ制御システム１６９の作動には、２つの条件が存在する。
【００４０】
条件１： ｘＶＲＦ＞ＶＶＳＬ （１）
【００４１】
受動型ダイナミック負荷３３８のみが作動している。コンデンサＣＣＳＬ２６６の時間充電（time charge、タイム・チャージ）ｔＣＨは無限値を有することになる。
【００４２】
条件２： ｘＶＲＦ＜ＶＶＳＬ （２）
【００４３】
受動型ダイナミック負荷３３８および被制御ダイナミック負荷３４６は共に動作を開始し、コンデンサＣＣＳＬ２６６の時間充電ｔＣＨは、電圧ｘＶＲＦ３１８の値まで動作する。タイム・チャージｔＣＨのこの値は、負荷ＰＥＸＴ１７４の値に逆比例することになる。図２２は、それぞれ異なる値の外部負荷ＰＥＸＴの下における電流センサ負荷ＣＣＳＬの、等価電圧源ＶＶＳＬ、電圧ＶＣＳＬ、および時間充電ｔＣＨの曲線を示すグラフである。
【００４４】
電圧ｘＶＲＦの値までのコンデンサＣＣＳＬ２６６の時間充電ｔＣＨが図１９に示されており、下記の式により決定される。
【００４５】
【数１】
【００４６】
ここで、ＲＳＥはセンサ等価の抵抗であり、これは、図１６に示される式（４）および図１８に示される式（５）により計算される。ＲＳＥは、ＰＥＸＴ１７４との関係におけるモータ１７０の内部抵抗を表す。
【００４７】
ＶＶＳＬは、モータ１７０のテブナン電圧源等価であり、図１５に示される式（６）および図１７に示される式（７）により計算される。
【００４８】
ｎは、図２０に示される式（８）（以下に提示される）により決定される。
【００４９】
ｎ＝ＰＩＮＴ／ＰＥＸＴ （８）
【００５０】
ここで、ｎは、機械システム係数であり、ｎ＝０・・・１（ｎは正の数）、
ＰＩＮＴは、システム機械内部抵抗３５０、
ＰＥＸＴは、機械的非線形可変外部負荷１７４、
ｘＶＲＦは、電圧基準３１８の値、
ｘは、様々なモータおよび様々な制動速度制御の値について緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８の調節を可能にする調節係数
である。
【００５１】
図２３は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下における受動型ダイナミック負荷の電流および被制御ダイナミック負荷の電流を示すグラフである。電流センサ・ダイナミック負荷２６６の図１９に示されるＩＣＳＬは、ＰＥＸＴ１７４の値に対して直接的に比例する。
【００５２】
【数２】
【００５３】
演算増幅器２７８は、コンデンサ・センサ・ダイナミック負荷（ＣＣＳＬ）２６２の電圧の変化を制御し、それを、電圧基準（ｘＶＲＦ）３１８の電圧の値と比較する。コンデンサＣＣＳＬ２６２の電圧ＶＣＳＬが、ｘＶＲＦ３１８の値以上になると、演算増幅器２７８は、スイッチ発振器３２２を始動させる。スイッチ発振器３２２は、電力スイッチ２７４の所定時間ｔＤＤＣＨで切り替えられる。電力スイッチ２７４は、被制御ダイナミック負荷２７０を接地に接続し、これにより、被制御ダイナミック負荷２７０に対するモータ１７０のダイナミック制動動作の第４の段階が開始される。被制御ダイナミック負荷２７０は、電流センサ・ダイナミック負荷２６６のコンデンサＣＣＳＬを放電する。所定の時間放電ｔＤＤＣＨは、放電コンデンサＣＣＳＬの時定数よりも大きなものであるべきである。
【００５４】
ｔＤＤＣＨ＞τＤＣＨ＝ＣＣＳＬ＊ＲＣＤＬ＊（１＋ＲＤＣＬ／ＲＳＥ） （１０）
【００５５】
演算増幅器２７８がコンデンサ・センサ・ダイナミック負荷２６２の電圧を制御する所定の時間ｔＤＤＣＨの間、演算増幅器２７８は、ＣＣＳＬの電圧と電圧基準３１８（ｘＶＲＦ）の電圧の値とを、電圧ｘＶＲＦが値ＣＣＳＬ２６２以上となるまで、継続的に比較する。所定の時間ｔＤＤＣＨが経過すると、スイッチ発振器３２２は電力スイッチ２７４を接続解除し、これにより、接地からＲＣＤＬ２７０が接続解除され、これにより、電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）に対するモータ１７０のダイナミック制動動作の第５の段階が開始される。
【００５６】
電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）のコンデンサを通る瞬間電流ＩＩＮＳＴは、下記の式により決定される。
【００５７】
【数３】
【００５８】
電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）に対する電圧が再び電圧基準３１８（ｘＶＲＦ）の値以上になると、演算増幅器２７８はスイッチ発振器３２２を再始動させる。スイッチ発振器３２２は、電力スイッチ２７４の所定の時間ｔＤＤＣＨで切り替えられる。電力スイッチ２７４は、被制御ダイナミック負荷２７０に接続されて接地し、これにより、被制御ダイナミック負荷２７０に対するモータ１７０のダイナミック制動動作の第４の段階が再び開始される。被制御ダイナミック負荷２７０は、電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）のコンデンサを放電させる。このサイクルは、モータ１７０のシャフト２２２および機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４に対して継続し、このサイクルの間に、緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８は、機械的システム全体の線形運動を管理する。図２４は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下でのモータ速度制御を示すグラフである。
【００５９】
本発明の固有の特徴の幾つかは以下のものを含む。
【００６０】
（１）モータ回転発電機１７０が、制動力を生成するためのソースであり、その条件に関する情報のソースである。
【００６１】
（２）負荷電力リンク、センサ・リンク、および制御リンクが、同じバス２５８上にある。
【００６２】
（３）電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＶＣＳＬ）および電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）は多機能である。
（ａ）電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＶＣＳＬ）は、システムの受動型ダイナミック負荷３３８のＤＣ受動負荷であり、電圧センサは、それ自体の電圧降下のようにモータ１７０の内部抵抗を認識する。
（ｂ）電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）は、３機能のデバイスである。即ち、アナログ・コンピュータ負荷３１４における積分器と、電圧基準３１８（ｘＶＲＦ）の或る一定の値までコンデンサの時間充電としてモータ１７０の電流値を認識する電流センサと、アナログ・コンピュータ負荷３１４における被制御ダイナミック負荷とである。
【００６３】
（４）モータのダイナミック制動は複数の段階で実施される。
（ａ）受動型ダイナミック負荷３３８はＡＣダイナミック負荷３４２を含み、ＡＣダイナミック負荷３４２は、三相容量ダイナミック負荷２５０（受動型制動−第１段階）、および三相抵抗ダイナミック負荷２４６（受動型制動−第２段階）、およびＤＣダイナミック負荷を含み、これは、電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（受動型制動−第３段階）を含む。
（ｂ）被制御ダイナミック負荷３４６は、被制御ダイナミック負荷２７０（被制御型制動−第４段階）、および電流センサ・ダイナミック負荷２６６（被制御型制動−第５段階）を含む。
【００６４】
（６）電流センサ・ダイナミック負荷２６６のコンデンサは、モータ１７０に対して無効負荷ではなく、その理由は、コンデンサが、モータ１７０から充電され、被制御ダイナミック負荷２７０の抵抗器（１または複数）を介して放電されるからであり、これは、コンデンサは、充電されたエネルギをモータ１７０へ戻さないことを意味する。コンデンサは、非線形の負荷の状態を継続する。
【００６５】
（７）被制御ダイナミック負荷３４６は２サイクル被制御ダイナミック負荷を備え、これは、モータ１７０に対する２サイクル被制御ダイナミック制動動作を生じさせる。第１のサイクルは被制御ダイナミック負荷２７０により制御され、モータ１７０に対してダイナミック制動の動作を行い、所定の時間ｔＤＤＣＨの間に電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）のコンデンサを放電させる。第２のサイクルは電流センサ・ダイナミック負荷２６６により制御され、電流センサ・ダイナミック負荷２６６のコンデンサの充電時間ｔＣＨの間にモータ１７０に対するダイナミック制動の動作を行う。
【００６６】
（８）モータ１７０は、モータ回転発電機として作動するとき、以下の特性を有する。
（ａ）モータ１７０は電圧源となる。
（ｂ）電圧源の内部抵抗が可変であり、モータの速度およびモータに対する機械的負荷に対して逆比例である。このモードにおいては、モータ１７０はセンサのように働き、電圧がモータの速度を反映し、電流がモータのシャフト２２２に対する機械的負荷を反映する。
【００６７】
（９）アナログ・コンピュータ負荷３１４は、アナログ・コンピュータおよび被制御ダイナミック負荷の特性の組み合わせを含む。
【００６８】
図２５ないし図２７は、本発明の方法の一実施形態を示す流れ図および注釈である。
【００６９】
本発明の更なる特徴は特許請求の範囲においても見ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年９月４日に出願された米国仮特許出願第６０／９６９，９０４号に基づく優先権を主張するものであり、その出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、放射線療法の撮像および治療のシステムに関する。より具体的には、本発明は、そのようなシステムと共に使用するための患者支持デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
放射線療法用の医療設備は、高エネルギー放射線により潰瘍組織を治療する。線量および線量配置は、潰瘍が破壊されるのに十分な放射線を受けるように、ならびに、周囲および隣接する非潰瘍組織に対する損傷が最小限に抑えられるように、正確に制御されなければならない。強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｈｅｒａｐｙ）は、強度および／またはエネルギーがそれぞれ別個に制御され得る複数の放射線により、患者を治療する。これらの放射線は、患者に対して様々な角度から送られ、組み合わされ、所望される線量パターンを形成する。外部放射線源を用いる放射線療法においては、患者の外部にある放射線源が、内部の潰瘍を治療する。この外部放射線源は、通常は、潰瘍部位にのみにビームが向かうようにコリメートされる。典型的には、放射線源は、高エネルギーＸ線、特定の線形加速器からの電子、または高度に集束された放射性同位元素からのガンマ線の何れかを含むが、他のタイプの放射線源も可能である。
【０００４】
患者に対する放射線照射の位置を制御する１つの方式は、１または複数の方向に調節可能な診療台などのような患者支持デバイスを使用することによるものである。患者支持デバイスの使用は、医療分野においてよく知られており、同様の患者支持デバイスが、ＣＴスキャン・デバイスおよび磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ）において使用される。患者支持デバイスにより、患者を、照射される放射線の領域内または領域外に移動させることが可能となり、場合によっては、放射線治療の最中に患者の位置を調節することが可能となる。
【発明の概要】
【０００５】
診療台などの患者支持デバイスがこのようにして使用されるとき、反映することを必要とする多数の変数が存在する。例えば、構造材料、および診療台を操作するために必要な適切な電子機器の構成を慎重に選択すること、および診療台の円滑な操作および診療台の位置を正確に測定すること（診療台が複数の可動部分を有するとき）を確実にしなければならない。これらの特徴が放射線照射の環境において十分に考慮されたとき、患者支持デバイスは、患者に対する成果を向上させることにおいて重要なツールになり得る。
【０００６】
本発明は患者支持デバイスを提供し、患者支持デバイスは、ベースと、ベースにより支持され、患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、テーブル・アセンブリと電気的に結合され、テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作するモータと、モータと電気的に結合され、モータへの電力が中断されるとモータを制動するための信号を生成するように動作する制御装置と、制動（ブレーキ）制御モジュールとを備える。制動制御モジュールは、モータおよび制御装置と電気的に結合され、モータの再作動時に動作可能である。この制動制御モジュールは、モータと電気的に結合され、モータの速度を上昇させる受動型動的（ダイナミック）負荷モジュール（passive dynamic load module）と、モータと電気的に結合され、ＡＣ電圧が所定の値に達するとＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するように動作する整流モジュールと、受動型ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合された被制御ダイナミック負荷モジュール（controlled dynamic load module）と、被制御ダイナミック負荷モジュールに電気的に結合され、モータの制動動作を制御するように、モータと被制御ダイナミック負荷モジュールとを接続および接続解除するように動作するスイッチとを備える。
【０００７】
別の態様においては、本発明は、患者支持デバイスおよび制御システムを備える放射線療法用治療システムを提供する。患者支持デバイスは、患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、テーブル・アセンブリと電気的に接続され、テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作するモータとを備える。制御システムは、モータと電気的に接続され、診療台への電力が中断されると、モータの速度を制御し、テーブル・アセンブリの線形運動を生じさせるように動作する。
【０００８】
本発明の他の態様は、詳細な説明および添付の図面を精査することにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、放射線療法用治療システムの斜視図である。
【図２】図２は、図１に図示される放射線療法用治療システムにおいて使用することが可能なマルチリーフ・コリメータの斜視図である。
【図３】図３は、図１のシステムと共に使用するための患者支持デバイスの斜視図である。
【図４】図４は、図３の患者支持デバイスのテーブル・アセンブリの分解図である。
【図５】図５は、図４のテーブル・アセンブリの上側支持部の斜視図である。
【図６】図６は、図４のテーブル・アセンブリの下側支持部の斜視図である。
【図７】図７は、図１の患者支持デバイスと共に使用するための制御キーパッドの様々な図である。
【図８】図８は、図７のキーパッドの分解図である。
【図９】図９は、図７のキーパッドの正面図であり、制御ボタンを更に詳細に示す。
【図１０】図１０は、図７のキーパッドの斜視図であり、患者支持デバイスのオペレータによるボタンの操作を示す。
【図１１】図１１は、図３の患者支持デバイスの斜視図であり、下方位置にあるところを示す。
【図１２】図１２は、図３の患者支持デバイスのライザを示す。
【図１３】図１３は、本発明による１つの例示的なモータ制御システムの概略図である。
【図１４】図１４は、本発明による緊急ダイナミック制動制御ユニットの制御下において、モータ回転発電機（ｍｏｔｏｒ−ｔｕｒｎｅｄ−ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）としてフリー・ランニング・モードでモータが作動する、１つの例示的なモータ制御システムにおける方法を示す等価概略図である。
【図１５】図１５は、モータＡＣ電圧源をＤＣ電圧源ＶＴＨ１に変換する１つの例示的なテブナン（Ｔｈｅｖｅｎｉｎ）等価の方法を示す等価概略図である。
【図１６】図１６は、ＲＭ、ＲＡＣ−ＤＣ、およびＲＡＣＬをＲＴＨ１に変換する１つの例示的なテブナン等価抵抗の方法を示す等価概略図である。
【図１７】図１７は、ＤＣ電圧源ＶＴＨ１を電圧源ＶＶＳＬに変換する１つの例示的なテブナン等価の方法を示す等価概略図である。
【図１８】図１８は、ＲＴＨ１およびＲＶＳＬをＲＳＥセンサ等価に変換する１つの例示的なテブナン等価抵抗の方法を示す等価概略図である。
【図１９】図１９は、アナログ・コンピュータ負荷がアクティブであるときｉ緊急ダイナミック制動制御ユニットの制御下でフリー・ランニング・モードでモータが作動するときの、１つの例示的なモータ制御システムを示す概略図である。
【図２０】図２０は、外部抵抗力ＰＥＸＴとシステム機械抵抗力ＰＩＮＴと電気力学抵抗力ＰＥＤとの間の１つの例示的な力配分を示す図である。
【図２１】図２１は、機械的非線形可変外部負荷の様々な曲線を示すグラフである。
【図２２】図２２は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下における電流センサ負荷ＣＣＳＬに関する等価電圧源ＶＶＳＬ、電圧ＶＣＳＬ、およびタイム・チャージｔＣＨの曲線を示すグラフである。
【図２３】図２３は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下における受動型ダイナミック負荷に対する電流および被制御ダイナミック負荷に対する電流を示すグラフである。
【図２４】図２４は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下でのモータ速度制御の１つの方法を示すグラフである。
【図２５】図２５〜２７は、本発明の１つの方法の実施形態を示す流れ図および注釈である。
【図２６】図２５〜２７は、本発明の１つの方法の一実施形態を示す流れ図および注釈である。
【図２７】図２５〜２７は、本発明の１つの方法の一実施形態を示す流れ図および注釈である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態の詳細な説明を行う前に、本発明はその適用が、以下の説明において示される、または以下の図面において示される構成要素の構造および構成の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な様式での実施または実現が可能である。また、本明細書において使用される術語および用語は説明のためのものであり、限定的なものとして見なされるべきではないことを理解されたい。本明細書において、「含む」、「備える」、「有する」、およびそれらの変化した語が使用される場合には、以降に挙げられる物およびその均等物、ならびに追加的な物が包含される。明示されない限り、または他の様式で限定されない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「支持された」、および「結合された」、ならびにそれらの変化した語は広義に使用され、直接的ならびに間接的な、取付け、接続、支持、および結合を包含する。
【００１１】
本明細書において、図面を説明する上で上側、下側、下方向、上方向、後方、底部、前部、後部などのような、方向に関する参照がなされることがあるが、これらの参照は、便宜上の理由により図面（普通に見たとき）に対してなされる。これらの方向は、文字通り理解されることも、何らかの形態に本発明を限定することも意図されていない。更に、本明細書において、「第１の」、「第２の」、「第３の」などの語は、説明のために使用されるものであり、相対的な重要性や優位性を指示するものではなく、意図するものではない。
【００１２】
更に、本発明の実施形態は、説明上の理由により、それらの構成要素の大半が専らハードウェアとして実装されたものとして示され説明され得る、ハードウェア、ソフトウェア、および電子構成要素または電子モジュールを含むことを理解されたい。しかしながら、当業者には、この詳細な説明を読めば、少なくとも１つの実施形態において、本発明の電子ベースの態様をソフトウェアとして実装でき得ることが理解されよう。従って、複数のハードウェア・ベース・デバイスおよびソフトウェア・ベース・デバイス、ならびに複数の異なる構造コンポーネントが本発明を実施するために使用され得ることに、留意されたい。更に、以降の段落において説明されるように、図面に示される特定の機械的構成は、本発明の実施形態を例示することを意図しており、他の代替の機械的構成も可能である。
【００１３】
図１は、患者１４に対して放射線療法を施すことが可能な放射線療法用治療システム１０を示す。放射線療法による治療は、光子ベースの放射線療法、近接照射療法、電子ビーム療法、光子療法、中性子療法、粒子療法、または他のタイプの治療法を含み得る。放射線療法用治療システム１０はガントリ１８を含む。ガントリ１８は放射線モジュール２２を支持することが可能であり、放射線モジュール２２は、放射線源２４、および、放射線のビーム３０を生成するように動作可能な線形加速器２６（別称「リニアック」）を備えることが可能である。図に示されるガントリ１８はリング型ガントリであり、全３６０°の弧を通って延び、完全なリングまたは円を形成するが、他のタイプの取付け構成も使用されてよい。例えば、Ｃ型の部分リング型ガントリやロボット・アームを使用することが可能である。また、患者１４に対して様々な回転位置および／または軸方向位置において放射線モジュール２２を位置決めすることが可能な任意の他のフレームワークが使用されてもよい。更に、放射線源２４は、ガントリ１８の形状に従わない経路を移動してよい。例えば、放射線源２４は、図示されるガントリ１８が略円形の形状であっても、非円形経路を移動してよい。示される実施形態のガントリ１８はガントリ開口３２を画定し、その開口の中を、患者１４が治療の際に移動する。
【００１４】
放射線モジュール２２は、放射線ビーム３０を変更または変調するように動作可能な変調デバイス３４も備えることが可能である。変調デバイス３４は、放射線ビーム３０の変調を行い、患者１４の方へ放射線ビーム３０を向けて送る。具体的には、放射線ビーム３０は、患者の一部分３８へ向けられる。広く述べれば、部分３８は、全身を含んでもよいが、一般的には、全身よりも狭く、２次元範囲および／または３次元体積により画定され得る。放射線を受けることが望ましい一部分または一部位（標的または標的領域と呼ばれることもある）が、関心領域の一例である。別のタイプの関心領域は、危険領域である。ある部分が危険領域を含む場合、放射線ビームは、その危険領域からそらされることが好ましい。このような変調は、強度変調放射線治療（「ＩＭＲＴ」）と呼ばれることもある。
【００１５】
変調デバイス３４は、図２に示されるようなコリメーション・デバイス４２を備えることが可能である。コリメーション・デバイス４２は、放射線ビーム３０が通過し得る開口５０のサイズを画定および調節する１組のジョー部（jaw）４６を備える。ジョー部４６は、上側ジョー部５４および下側ジョー部５８を備える。上側ジョー部５４および下側ジョー部５８は、開口５０のサイズを調節するように移動可能である。ジョー部４６の位置により、患者１４へ照射されるビーム３０の形状が調整される。
【００１６】
一実施形態においては、図２に示されるように、変調デバイス３４はマルチリーフ・コリメータ６２（通称「ＭＬＣ」）を備えることが可能であり、このマルチリーフ・コリメータ６２は、強度変調を実施するために、ある位置間で移動するように動作可能な複数のインターレースされたリーフ６６を備える。また、リーフ６６は、最小開位置と最大開位置との間における任意の位置に移動され得ることに留意されたい。複数のインターレースされたリーフ６６は、放射線ビーム３０が患者１４の部分３８に達する前に、放射線ビーム３０の強度、サイズ、および形状を変調する。リーフ６６のそれぞれは、モータや空気弁などのようなアクチュエータ７０により個別に制御され、リーフ６６が放射線の通過を許可または遮断するために迅速に開閉することが可能とされる。アクチュエータ７０は、コンピュータ７４および／または制御装置により制御され得る。
【００１７】
また、放射線療法用治療システム１０は、図１に示されるように、放射線ビーム３０を受けるように動作可能な、例えば、キロボルト検出器またはメガボルト検出器などのような検出器７８を備えることができる。線形加速器（リニア・アクセレレータ）２６および検出器７８は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムとして動作して、患者１４のＣＴ画像を生成することも可能である。線形加速器２６は、患者１４の部分３８の方へ放射線ビーム３０を発する。部分３８は、放射線の一部を吸収する。検出器７８は、部分３８により吸収された放射線量を検出または測定する。線形加速器２６が患者１４の周囲にて回転して患者１４の方へ放射線を発すると、検出器７８は、様々な角度からの吸収度データを収集する。収集された吸収度データはコンピュータ７４へ伝送され、吸収度データが処理され、患者の身体組織および身体器官の画像が生成される。これらの画像は、骨、軟組織、および血管を示すことも可能である。
【００１８】
また、システム１０は、治療の際に患者１４の少なくとも一部を支持するように動作可能な、診療台８２として示されている患者支持デバイスを備えることも可能である。図示される診療台８２は患者１４の全身を支持するように設計されているが、本発明の他の実施形態においては、患者支持部は、全身を支持する必要はなく、治療の際に患者１４の一部分のみを支持するように設計されてもよい。診療台８２は、軸８４（例えばＹ軸）に沿って、放射線領域内および放射線領域外に移動する。診療台８２はまた、図に示すＸ軸およびＺ軸に沿って移動することもできる。
【００１９】
図３ないし図６を参照すると、診療台８２は、プラットフォーム９５を介してベース９３と結合されたテーブル・アセンブリ９２を備える。テーブル・アセンブリ９２は、下側支持部９８と可動式に結合された上側支持部９４を備える。とりわけ図５を参照すると、上側支持部９４は、実質的に平坦な矩形の支持部材であり、その上にて治療の際に患者が支持される。上側支持部９４は、治療の際に放射線ビーム３０内および放射線ビーム３０外に患者を移動させるように、下側支持部９８に対して移動可能である。図示される実施形態において、上側支持部９４および下側支持部９８は、炭素繊維複合体で構成されるが、他の適切な複合体からなる支持部も可能である。
【００２０】
上側支持部９４は、上側面１０２と、下側支持部９８の上側面１１０に接触する下側面１０６とを有する。実施形態に示されるように、下側面１０６は、上側支持部９４が下側支持部９８に対して移動される際の、下側面１０６と下側支持部９８の上側面１１０との間の摩擦を低減させることを意図したベアリング層１１４を備える。ベアリング層１１４およびその適用例の特定の詳細は、同時継続の米国特許出願第号（代理人整理番号第０１３８６９−９０５４−０１号）において説明されており、その出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【００２１】
テーブル・アセンブリ９２は、図１に示されるように、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に移動可能である。ガントリ１８および放射線ビーム３０に対するテーブル・アセンブリ９２の位置決め、従って、患者の位置の位置決めは、患者の適切な部位へ放射線が確実に照射されるように、正確なものでなければならない。テーブル・アセンブリ９２の移動は、図７ないし図１０に示される制御キーパッド１４０を使用して診療台オペレータにより制御される。
【００２２】
ユーザが、キーパッド１４０のボタン１４４を作動させると、テーブル・アセンブリ９２は、ユーザの指示で移動する。従来の診療台の設計においては、液圧式リフト・システムが、Ｚ方向にテーブル・アセンブリ９２を移動させるために使用される。液圧式リフト・システムは、テーブル・アセンブリ９２を下降させることに対しても何らかの制御を行なうための好都合な方法であり、システム１０に電力が供給されないときに、テーブル・アセンブリ９２を下降させることができるという利点を有する。患者が治療位置にある際に診療台８２への電力が中断されると、テーブル・アセンブリ９２は、患者が診療台から脱することが可能となるように下降させる必要があり、このような下降は、制御されて行なわれなければならない。しかしながら、液圧式システムは、実装するのにコストがかかり、あまり信頼性が高くなく、また、その運動範囲においてあまり正確でない。
【００２３】
図３および図１１を参照すると、本発明による診療台８２は下降機構１６０を備え、下降機構１６０は、電力オフ状態においてテーブル・アセンブリ９２の制御された下降を可能にする抵抗制動（ブレーキ）能力を有する。更に具体的には、下降機構１６０は、電気機械ローラねじ構成を使用する。この構成は、実装するのにコストが少なく、より信頼性（例えば、ローラねじの実装の信頼性）が高く、従来の液圧式リフト機構よりも正確な診療台の移動および位置決めが可能となるという利点を有する。本明細書において説明される下降機構１６０は、垂直方向（即ち、Ｚ方向）の移動に関与する。
【００２４】
下降機構１６０は、テーブル・アセンブリ９２の下方への動作を制御するように、モータ１７０からエネルギを放散するパワー制動抵抗器（power braking resistor）を備える。制動抵抗器は減衰デバイスまたは減速デバイスとして作動し、モータ１７０のエネルギ出力を受け取り、電力オフ状態であってもテーブル・アセンブリ９２の制御された下降を可能にする。これにより、システムへの電力が中断された場合でさえ、非線形の外部負荷の下において機械システムの線形動作を提供するフリー・ランニング（free running）・モータの調整された制御が可能となる。制動抵抗器は、テーブル・アセンブリ９２に対する負荷にかかわらず、テーブル・アセンブリ９２の下方への速度が同じに保たれるように、設計される。ダイナミック負荷を受ける場合でも、この速度を一定に保つことにより、動作（運動）の制御が達成される。
【００２５】
下降機構１６０を使用する際、モータ１７０は、テーブル・アセンブリ９２の下降プロセスの間は発電機となる（即ち、電力が制御されない場合、電力および速度は、診療台の下降と共に増加する）。これを防止するために、発電される電力に比例して加えられる負荷抵抗の変化が必要である。発電機が非常に高い負荷を有するとき、発電機は制動（ブレーキ）を開始する。抵抗の有効値は、電力抵抗器を接続および接続解除することにより変更される。電力抵抗器が、下降機構１６０に対して常に適用される場合、テーブル・アセンブリ９２の速度は、テーブル・アセンブリ９２が下降される（自由落下を模す）と増加し、それによりテーブル・アセンブリ９２は、運動経路の底で衝突を起こす可能性がある。下降機構１６０への電力抵抗器の接続を交番させることにより、テーブル・アセンブリ９２は衝突から保護される。下降機構１６０へ非線形の負荷を加えることにより、テーブル・アセンブリ９２の速度低下は線形にされるものであり、抵抗により、以前は非線形運動であったものが線形化される。電力抵抗器が下降機構１６０へ接続される頻度により、制動回路内の実効抵抗が変化する。
【００２６】
また、下降機構１６０は、ベース９３のライザ１６８にテーブル・アセンブリ９２を結合する支持アーム１６４を備える。実施形態において示されるように、下降機構１６０は２対の支持アーム１６４を備え、１対のアームにおける各アーム１６４は他方のアームに対して平行である。テーブル・アセンブリ９２が、上昇および下降される際、１対のアームにおける各アーム１６４の長手方向軸は、他方のアームに対して平行な状態に留まり、一方の対のアームの長手方向軸により形成される平面Ｐ１は、他方の対のアームの長手方向軸により形成される平面Ｐ２と交差しない。
【００２７】
いくらか詳細に述べたように、テーブル９２のＺ軸方向の移動は、電気機械ローラねじを使用する。Ｚ軸運動は２重フィードバック機構により制御される。増分フィードバックはローラねじにより供給され、直接駆動エンコーダは角度を監視し、絶対的（アブソリュート）フィードバックを供給する。診療台８２の全ての軸ｄ、それらの制御機構により、ステップ移動能力を有する。Ｚ方向においては、ステップ移動を行なうことにより、Ｙ軸方向へのコブラ・モーション（cobra motion）が補正されることになる。
【００２８】
下降機構１６０は、図１３に示されるモータ制御システム１６９を備える。モータ制御システム１６９はモータ１７０およびモータ制御装置１９８を備え、モータ制御装置１９８は、平常モードと、診療台８２への主電力（三相ＡＣバス１７８およびシステムＶＤＣバス１８２）が遮断されたときの、機械的非線形可変外部負荷（mechanical non-linear variable external load）ＰＥＸＴ１７４の下における、フリー・ランニング・モータ回転発電機モードとの両方で、モータ１７０を制御する。図２１は、機械的非線形可変外部負荷１７４（ＰＥＸＴ）の様々な曲線を示すグラフである。
【００２９】
モータ制御システム１６９はシステム・イネーブル・インターロック１８６を備え、ピン１はＳＹＳイネーブル・バス１９０と接続され、ピン２はＶＤＣバス１８２と接続され、ピン３はイネーブル・バス１９４を介してモータ制御装置１９８のピン５と接続され、ピン４はバス２０２を介してモータ電力スイッチ２０６のコイル２０６ｄおよびモータ制動リリース（ＭＢＲ）・インターロック・スイッチ２１０のコイル２１０ｃと接続される。
【００３０】
モータ制御装置１９８は、三相ＡＣバス１７８と接続されたピン１、ピン２、およびピン３と、システムＶＤＣバス１８２と接続されたピン４と、バス２１４を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の常開（normally-open、通常は開いている）接点２１０ａと接続されたピン６と、三相モータ制御装置バス２１８を介してモータ電力スイッチ２０６の適切な常開接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃと接続されたピン７、ピン８、およびピン９とを備える。
【００３１】
モータ１７０は、シャフト２２２を介して機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４と接続される。三相電力バス２２６は、モータ１７０を、モータ電力スイッチ２０６の適切な共通接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃと接続する。モータ１７０は、バス２３４を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の共通接点２１０ａと接続されたモータ制動リリース（ＭＢＲ）２３０を備える。
【００３２】
また、モータ制御システム１６９は緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８を備え、緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８は、三相電力バス２４２を介してモータ電力スイッチ２０６の適切な常閉接点２０６ａ、２０６ｂ、および２０６ｃに接続される。三角接続された三相抵抗ダイナミック負荷２４６が、三相電力バス２４２の適切な相に接続される。星型接続された三相容量ダイナミック負荷２５０が、三相電力バス２４２の適切な相に接続される。三相整流器２５４は、ダイオードＤ１−Ｄ４、Ｄ２−Ｄ５、およびＤ３−Ｄ６の共有点を有し、三相電力バス２４２の適切な相に接続される。ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６の共有点は接地に接続され、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の共有点は電力制御センサ・バス２５８に接続される。
【００３３】
電力制御センサバス２５８は電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＲＶＳＬ）と接続され、ＲＶＳＬの他側は接地に接続される。また、電力制御センサバス２５８、電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）と接続され、ＣＣＳＬの他側は接地に接続される。また、電力制御センサバス２５８は被制御ダイナミック負荷（controlled dynamic load）２７０（ＲＣＤＬ）と接続される。ＲＣＤＬの他側は、電力スイッチ２７４の常開接点と接続され、電力スイッチ２７４の共通接点は接地に接続される。更に、電力制御センサ・バス２５８は演算増幅器２７８の正入力と接続される。
【００３４】
緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８は非常電源２８２を備え、非常電源２８２は、直列接続された２つの再充電可能バッテリＢＴ１、ＢＴ２を収容する。バッテリＢＴ１の負のリードは、接地に接続され、バッテリＢＴ２の正のリードは、バス２８６を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の共通接点２１０ｂに接続される。常閉接点２１０ｂは、バス２９０を介して緊急モータ制動リリース・スイッチ２９４の常開接点に接続される。このスイッチ２９４の共通接点は、バス２９８を介してシステムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２のコイル３０２ｃ、およびＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の常閉接点２１０ａに接続される。バッテリＢＴ１およびＢＴ２の共通点は、バス３０６を介してシステムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２の常開接点３０２ｂに接続される。共通接点３０２ａは、バス１８２を介してシステムＶＤＣに接続され、常閉接点３０２ａは、バス３６２を介してＭＢＲインターロック・スイッチ２１０のコイル２１０ｃに接続される。共通接点３０２ｂはバス３１０に接続され、アナログ・コンピュータ負荷３１４を提供するものであり、電圧基準３１８のピン１、演算増幅器２７８のピン１、およびスイッチ発振器（switched oscillator、スイッチト発振器）３２２のピン１に接続される。電圧基準３１８は、ピン２により接地に接続され、ピン３によりバス３２６を介して演算増幅器２７８の負入力に接続される。演算増幅器２７８は、ピン２により接地に接続され、ピン３によりバス３３０を介してスイッチ発振器３２２のピン３に接続される。スイッチ発振器３２２は、ピン２により接地に接続され、ピン４によりバス３３４を介して電力スイッチ２７４のピン１に接続される。
【００３５】
モータ１７０は、バス１７８上の三相ＡＣ電力からの信号、バス１８２上のシステムＶＤＣ、および、バス１９０上のＳＹＳイネーブル信号を受け取ると、始動される。システム・イネーブル・インターロック１８６は、常閉接点３０２ａを介して、モータ制御装置１９８、モータ電力スイッチ２０６、ＭＢＲインターロック・スイッチ２１０、およびシステムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２を始動させる。モータ制御装置１９８は、バス２１８、モータ電力スイッチ２０６の常開接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、およびバス２２６を介して、モータ１７０と通信する。モータ１７０は、シャフト２２２を介して、機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４に作用を開始する。
【００３６】
また、モータ制御装置１９８は、バス２１４、常開接点２１０ａ、およびバス２３４を介してモータ制動リリース２３０と通信し、モータ制動リリース２３０を係合解除する。バス１７８上の主電力三相ＡＣおよびバス１８２上のシステムＶＤＣが中断されると、スイッチ２０６、２１０は係合解除され、モータ制動リリース２３０は係合される。
【００３７】
モータ１７０は、バス２２６、常時閉接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃを介して、および、三相電力バス２４２を介して、緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８と接続される。機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４が、シャフト２２２を介してモータ１７０に作用を開始するときに、緊急モードを作動させるために、ユーザは、緊急モータ制動リリース・スイッチ２９４を押して保持する必要がある。ＭＢＲリリース・スイッチ２９４は、システムＶＤＣインターロック・スイッチ３０２の係合されたコイル３０２ｃへの、およびＭＢＲインターロック・スイッチ２１０の被係合コイル２１０ｃへの接触子３０２ａによるスイッチ３０２への、バス２９８を介して作動される。モータは、ＭＢＲ２３０が係合解除されると再作動される。ＭＢＲ２３０は、ＭＢＲリリース・スイッチ２９４が、バス２９８、常閉接点２１０ａ、およびバス２３４を介してリリースされると、係合解除される。モータ１７０は、外部負荷ＰＥＸＴ１７４の下において作用を開始し、モータ１７０からの三相ＡＣ電圧は、受動型ダイナミック負荷３３８との相互作用を開始する。モータ１７０は、受動型ダイナミック負荷３３８のＡＣダイナミック負荷３４２に対するダイナミック制動動作の初めの２つの段階を得る。ＡＣダイナミック負荷３４２は、２つのタイプのＡＣ負荷、即ち（１）モータからのＡＣエネルギーを熱へと変換させる三相抵抗ダイナミック負荷２４６と、（２）モータ１７０からＡＣ相をシフトする三相容量ダイナミック負荷２５０とを含む。熱放散および相シフトにより、モータ１７０からの電流が増加し、この電流によりモータ１７０の渦電流が増加し、モータ１７０の制動動作に影響を及ぼす。
【００３８】
モータ１７０は、モータからのＡＣ電圧がある一定の値に達するまで、ＰＥＸＴ１７４下において速度を継続的に上昇させ、次いで、ＡＣ電圧は、三相整流子２５４による整流を開始する。整流されたＡＣ電圧は、受動型ダイナミック負荷３３８の電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＶＶＳＬ）に対するＤＣ受動ダイナミック制動における第３の段階を開始する。モータ１７０は、ＰＥＸＴ１７４下において速度の上昇を進め、ＤＣ電圧も、ある一定の値に達するまで上昇し、次いで、アナログ・コンピュータ負荷３１４が、ダイナミック制動動作の制御を開始する。アナログ・コンピュータ負荷３１４は、２つのソース、即ち（１）ＢＴ１、バス３０６、常開接点３０２ｂ、およびバス３１０を介した非常電源２８２、ならびに（２）バス２２６、常閉接点２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、バス２４２、三相整流子２５４、および電力制御センサ・バス２５８を介したモータ１７０により、供給される。
【００３９】
モータ制御システム１６９の作動には、２つの条件が存在する。
【００４０】
条件１： ｘＶＲＦ＞ＶＶＳＬ （１）
【００４１】
受動型ダイナミック負荷３３８のみが作動している。コンデンサＣＣＳＬ２６６の時間充電（time charge、タイム・チャージ）ｔＣＨは無限値を有することになる。
【００４２】
条件２： ｘＶＲＦ＜ＶＶＳＬ （２）
【００４３】
受動型ダイナミック負荷３３８および被制御ダイナミック負荷３４６は共に動作を開始し、コンデンサＣＣＳＬ２６６の時間充電ｔＣＨは、電圧ｘＶＲＦ３１８の値まで動作する。タイム・チャージｔＣＨのこの値は、負荷ＰＥＸＴ１７４の値に逆比例することになる。図２２は、それぞれ異なる値の外部負荷ＰＥＸＴの下における電流センサ負荷ＣＣＳＬの、等価電圧源ＶＶＳＬ、電圧ＶＣＳＬ、および時間充電ｔＣＨの曲線を示すグラフである。
【００４４】
電圧ｘＶＲＦの値までのコンデンサＣＣＳＬ２６６の時間充電ｔＣＨが図１９に示されており、下記の式により決定される。
【００４５】
【数１】
【００４６】
ここで、ＲＳＥはセンサ等価の抵抗であり、これは、図１６に示される式（４）および図１８に示される式（５）により計算される。ＲＳＥは、ＰＥＸＴ１７４との関係におけるモータ１７０の内部抵抗を表す。
【００４７】
ＶＶＳＬは、モータ１７０のテブナン電圧源等価であり、図１５に示される式（６）および図１７に示される式（７）により計算される。
【００４８】
ｎは、図２０に示される式（８）（以下に提示される）により決定される。
【００４９】
ｎ＝ＰＩＮＴ／ＰＥＸＴ （８）
【００５０】
ここで、ｎは、機械システム係数であり、ｎ＝０・・・１（ｎは正の数）、
ＰＩＮＴは、システム機械内部抵抗３５０、
ＰＥＸＴは、機械的非線形可変外部負荷１７４、
ｘＶＲＦは、電圧基準３１８の値、
ｘは、様々なモータおよび様々な制動速度制御の値について緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８の調節を可能にする調節係数
である。
【００５１】
図２３は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下における受動型ダイナミック負荷の電流および被制御ダイナミック負荷の電流を示すグラフである。電流センサ・ダイナミック負荷２６６の図１９に示されるＩＣＳＬは、ＰＥＸＴ１７４の値に対して直接的に比例する。
【００５２】
【数２】
【００５３】
演算増幅器２７８は、コンデンサ・センサ・ダイナミック負荷（ＣＣＳＬ）２６２の電圧の変化を制御し、それを、電圧基準（ｘＶＲＦ）３１８の電圧の値と比較する。コンデンサＣＣＳＬ２６２の電圧ＶＣＳＬが、ｘＶＲＦ３１８の値以上になると、演算増幅器２７８は、スイッチ発振器３２２を始動させる。スイッチ発振器３２２は、電力スイッチ２７４の所定時間ｔＤＤＣＨで切り替えられる。電力スイッチ２７４は、被制御ダイナミック負荷２７０を接地に接続し、これにより、被制御ダイナミック負荷２７０に対するモータ１７０のダイナミック制動動作の第４の段階が開始される。被制御ダイナミック負荷２７０は、電流センサ・ダイナミック負荷２６６のコンデンサＣＣＳＬを放電する。所定の時間放電ｔＤＤＣＨは、放電コンデンサＣＣＳＬの時定数よりも大きなものであるべきである。
【００５４】
ｔＤＤＣＨ＞τＤＣＨ＝ＣＣＳＬ＊ＲＣＤＬ＊（１＋ＲＤＣＬ／ＲＳＥ） （１０）
【００５５】
演算増幅器２７８がコンデンサ・センサ・ダイナミック負荷２６２の電圧を制御する所定の時間ｔＤＤＣＨの間、演算増幅器２７８は、ＣＣＳＬの電圧と電圧基準３１８（ｘＶＲＦ）の電圧の値とを、電圧ｘＶＲＦが値ＣＣＳＬ２６２以上となるまで、継続的に比較する。所定の時間ｔＤＤＣＨが経過すると、スイッチ発振器３２２は電力スイッチ２７４を接続解除し、これにより、接地からＲＣＤＬ２７０が接続解除され、これにより、電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）に対するモータ１７０のダイナミック制動動作の第５の段階が開始される。
【００５６】
電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）のコンデンサを通る瞬間電流ＩＩＮＳＴは、下記の式により決定される。
【００５７】
【数３】
【００５８】
電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）に対する電圧が再び電圧基準３１８（ｘＶＲＦ）の値以上になると、演算増幅器２７８はスイッチ発振器３２２を再始動させる。スイッチ発振器３２２は、電力スイッチ２７４の所定の時間ｔＤＤＣＨで切り替えられる。電力スイッチ２７４は、被制御ダイナミック負荷２７０に接続されて接地し、これにより、被制御ダイナミック負荷２７０に対するモータ１７０のダイナミック制動動作の第４の段階が再び開始される。被制御ダイナミック負荷２７０は、電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）のコンデンサを放電させる。このサイクルは、モータ１７０のシャフト２２２および機械的非線形可変外部負荷ＰＥＸＴ１７４に対して継続し、このサイクルの間に、緊急ダイナミック制動制御ユニット２３８は、機械的システム全体の線形運動を管理する。図２４は、外部負荷ＰＥＸＴの様々な値の下でのモータ速度制御を示すグラフである。
【００５９】
本発明の固有の特徴の幾つかは以下のものを含む。
【００６０】
（１）モータ回転発電機１７０が、制動力を生成するためのソースであり、その条件に関する情報のソースである。
【００６１】
（２）負荷電力リンク、センサ・リンク、および制御リンクが、同じバス２５８上にある。
【００６２】
（３）電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＶＣＳＬ）および電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）は多機能である。
（ａ）電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（ＶＣＳＬ）は、システムの受動型ダイナミック負荷３３８のＤＣ受動負荷であり、電圧センサは、それ自体の電圧降下のようにモータ１７０の内部抵抗を認識する。
（ｂ）電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）は、３機能のデバイスである。即ち、アナログ・コンピュータ負荷３１４における積分器と、電圧基準３１８（ｘＶＲＦ）の或る一定の値までコンデンサの時間充電としてモータ１７０の電流値を認識する電流センサと、アナログ・コンピュータ負荷３１４における被制御ダイナミック負荷とである。
【００６３】
（４）モータのダイナミック制動は複数の段階で実施される。
（ａ）受動型ダイナミック負荷３３８はＡＣダイナミック負荷３４２を含み、ＡＣダイナミック負荷３４２は、三相容量ダイナミック負荷２５０（受動型制動−第１段階）、および三相抵抗ダイナミック負荷２４６（受動型制動−第２段階）、およびＤＣダイナミック負荷を含み、これは、電圧センサ・ダイナミック負荷２６２（受動型制動−第３段階）を含む。
（ｂ）被制御ダイナミック負荷３４６は、被制御ダイナミック負荷２７０（被制御型制動−第４段階）、および電流センサ・ダイナミック負荷２６６（被制御型制動−第５段階）を含む。
【００６４】
（６）電流センサ・ダイナミック負荷２６６のコンデンサは、モータ１７０に対して無効負荷ではなく、その理由は、コンデンサが、モータ１７０から充電され、被制御ダイナミック負荷２７０の抵抗器（１または複数）を介して放電されるからであり、これは、コンデンサは、充電されたエネルギをモータ１７０へ戻さないことを意味する。コンデンサは、非線形の負荷の状態を継続する。
【００６５】
（７）被制御ダイナミック負荷３４６は２サイクル被制御ダイナミック負荷を備え、これは、モータ１７０に対する２サイクル被制御ダイナミック制動動作を生じさせる。第１のサイクルは被制御ダイナミック負荷２７０により制御され、モータ１７０に対してダイナミック制動の動作を行い、所定の時間ｔＤＤＣＨの間に電流センサ・ダイナミック負荷２６６（ＣＣＳＬ）のコンデンサを放電させる。第２のサイクルは電流センサ・ダイナミック負荷２６６により制御され、電流センサ・ダイナミック負荷２６６のコンデンサの充電時間ｔＣＨの間にモータ１７０に対するダイナミック制動の動作を行う。
【００６６】
（８）モータ１７０は、モータ回転発電機として作動するとき、以下の特性を有する。
（ａ）モータ１７０は電圧源となる。
（ｂ）電圧源の内部抵抗が可変であり、モータの速度およびモータに対する機械的負荷に対して逆比例である。このモードにおいては、モータ１７０はセンサのように働き、電圧がモータの速度を反映し、電流がモータのシャフト２２２に対する機械的負荷を反映する。
【００６７】
（９）アナログ・コンピュータ負荷３１４は、アナログ・コンピュータおよび被制御ダイナミック負荷の特性の組み合わせを含む。
【００６８】
図２５ないし図２７は、本発明の方法の一実施形態を示す流れ図および注釈である。
【００６９】
本発明の更なる特徴は特許請求の範囲においても見ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者支持デバイスであって、
ベースと、
前記ベースにより支持され、患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、
前記テーブル・アセンブリと電気的に結合され、前記テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作するモータと、
前記モータと電気的に結合され、前記モータへの電力が中断されると前記モータを制動するための信号を生成するように動作する制御装置と、
前記モータおよび前記制御装置と電気的に結合され、前記モータの再作動時に動作可能である制動制御モジュールと
を備え、
前記制動制御モジュールは、
前記モータの速度を増加させるように前記モータと電気的に結合された受動型ダイナミック負荷モジュールと、
前記モータと電気的に結合され、ＡＣ電圧が所定の値に達したときに、前記ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するように動作する整流モジュールと、
前記受動型ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合される被制御ダイナミック負荷モジュールと、
前記被制御ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合され、前記モータの制動動作を制御するように、前記モータに対して前記被制御ダイナミック負荷モジュールを接続および接続解除するように動作するスイッチと
を備える、
患者支持デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の患者支持デバイスであって、前記モータは、前記テーブル・アセンブリの実質的に垂直の運動を制御するように動作する、患者支持デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の患者支持デバイスであって、前記受動型ダイナミック負荷モジュールは、容量型ダイナミック負荷モジュールおよび抵抗型ダイナミック負荷モジュールを備える、患者支持デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の患者支持デバイスであって、前記受動型ダイナミック負荷モジュールは、電圧センサ・ダイナミック負荷モジュールを更に備える、患者支持デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の患者支持デバイスであって、前記電圧センサ・ダイナミック負荷モジュールは、前記整流モジュールから前記モータの前記ＤＣ電圧を受けるように動作可能である、患者支持デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の患者支持デバイスであって、前記被制御ダイナミック負荷モジュールは、電流センサ・ダイナミック負荷および被制御ダイナミック負荷を備える、患者支持デバイス。
【請求項７】
放射線療法用治療システムであって、
患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、前記テーブル・アセンブリと電気的に接続され、前記テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作可能であるモータとを含む患者支持デバイスと、
前記モータと電気的に接続され、診療台への電力が中断されると、前記モータの速度を制御し、前記テーブル・アセンブリの線形移動を生じさせるように動作可能である制御システムと
を備える放射線療法用治療システム。
【請求項８】
請求項７に記載の放射性療法用治療システムであって、前記制御システムは、前記モータおよび前記制御システムと電気的に結合され、前記モータが再始動すると動作可能な制動制御モジュールを備え、前記制動制御モジュールは、
前記モータの速度を増加させるために前記モータと電気的に結合される受動型ダイナミック負荷モジュールと、
前記モータと電気的に結合され、ＡＣ電圧が所定の値に達すると、前記ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するように動作可能である整流モジュールと、
前記受動型ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合される被制御ダイナミック負荷モジュールと、
前記被制御ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合され、前記モータの制動動作を制御するように、前記モータに対して前記被制御ダイナミック負荷モジュールを接続および接続解除するように動作するスイッチと
を備える、
放射性療法用治療システム。
【請求項９】
請求項８に記載の放射線療法用治療システムであって、前記被制御ダイナミック負荷モジュールは、電流センサ・ダイナミック負荷および被制御ダイナミック負荷を備える、放射線療法用治療システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の放射線療法用治療システムであって、前記電流センサ・ダイナミック負荷は、前記電流センサ・ダイナミック負荷の電圧が基準電圧以上であるときに前記モータに接続される、放射線療法用治療システム。
【請求項１】
患者支持デバイスであって、
ベースと、
前記ベースにより支持され、患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、
前記テーブル・アセンブリと電気的に結合され、前記テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作するモータと、
前記モータと電気的に結合され、前記モータへの電力が中断されると前記モータを制動するための信号を生成するように動作する制御装置と、
前記モータおよび前記制御装置と電気的に結合され、前記モータの再作動時に動作可能である制動制御モジュールと
を備え、
前記制動制御モジュールは、
前記モータの速度を増加させるように前記モータと電気的に結合された受動型ダイナミック負荷モジュールと、
前記モータと電気的に結合され、ＡＣ電圧が所定の値に達したときに、前記ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するように動作する整流モジュールと、
前記受動型ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合される被制御ダイナミック負荷モジュールと、
前記被制御ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合され、前記モータの制動動作を制御するように、前記モータに対して前記被制御ダイナミック負荷モジュールを接続および接続解除するように動作するスイッチと
を備える、
患者支持デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の患者支持デバイスであって、前記モータは、前記テーブル・アセンブリの実質的に垂直の運動を制御するように動作する、患者支持デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の患者支持デバイスであって、前記受動型ダイナミック負荷モジュールは、容量型ダイナミック負荷モジュールおよび抵抗型ダイナミック負荷モジュールを備える、患者支持デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の患者支持デバイスであって、前記受動型ダイナミック負荷モジュールは、電圧センサ・ダイナミック負荷モジュールを更に備える、患者支持デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の患者支持デバイスであって、前記電圧センサ・ダイナミック負荷モジュールは、前記整流モジュールから前記モータの前記ＤＣ電圧を受けるように動作可能である、患者支持デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の患者支持デバイスであって、前記被制御ダイナミック負荷モジュールは、電流センサ・ダイナミック負荷および被制御ダイナミック負荷を備える、患者支持デバイス。
【請求項７】
放射線療法用治療システムであって、
患者を支持するように構成されたテーブル・アセンブリと、前記テーブル・アセンブリと電気的に接続され、前記テーブル・アセンブリの動作を制御するように動作可能であるモータとを含む患者支持デバイスと、
前記モータと電気的に接続され、診療台への電力が中断されると、前記モータの速度を制御し、前記テーブル・アセンブリの線形移動を生じさせるように動作可能である制御システムと
を備える放射線療法用治療システム。
【請求項８】
請求項７に記載の放射性療法用治療システムであって、前記制御システムは、前記モータおよび前記制御システムと電気的に結合され、前記モータが再始動すると動作可能な制動制御モジュールを備え、前記制動制御モジュールは、
前記モータの速度を増加させるために前記モータと電気的に結合される受動型ダイナミック負荷モジュールと、
前記モータと電気的に結合され、ＡＣ電圧が所定の値に達すると、前記ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するように動作可能である整流モジュールと、
前記受動型ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合される被制御ダイナミック負荷モジュールと、
前記被制御ダイナミック負荷モジュールと電気的に結合され、前記モータの制動動作を制御するように、前記モータに対して前記被制御ダイナミック負荷モジュールを接続および接続解除するように動作するスイッチと
を備える、
放射性療法用治療システム。
【請求項９】
請求項８に記載の放射線療法用治療システムであって、前記被制御ダイナミック負荷モジュールは、電流センサ・ダイナミック負荷および被制御ダイナミック負荷を備える、放射線療法用治療システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の放射線療法用治療システムであって、前記電流センサ・ダイナミック負荷は、前記電流センサ・ダイナミック負荷の電圧が基準電圧以上であるときに前記モータに接続される、放射線療法用治療システム。
【図３】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公表番号】特表２０１０−５３７７８３（Ｐ２０１０−５３７７８３Ａ）
【公表日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２４１４１（Ｐ２０１０−５２４１４１）
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７５２６７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０３２９３３
【国際公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（５０６０２４３２０）トモセラピー・インコーポレーテッド (27)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７５２６７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０３２９３３
【国際公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（５０６０２４３２０）トモセラピー・インコーポレーテッド (27)
【Ｆターム（参考）】
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