(57)【要約】      （修正有）【課題】位置決め精度に優れた多関節放射線治療器の提供。【解決手段】ビーム照射ヘッド部１０と、ビーム照射ベッド部１０に具備される線形加速手段２０と、ビーム照射ヘッド部１０と連結されて複数の関節で構成されるロボットアーム３０と、ロボットアーム３０に内蔵されて線形加速手段２０に連結されるウェーブガイドと、ロボットアーム３０の下部に配置されて、ウェーブガイドを通じて電磁波を線形加速手段２０に伝播させるための電磁波を発生される電磁波発振器５０と、を含めて構成される。つまり本発明は、ビーム照射ヘッド部１０から電磁波発振器５０を分離してビーム照射ヘッド部１０の重さを減らして、同時にビーム照射ヘッド部１０を支持するための多関節ロボットアーム３０に印加される負荷を減らして精密な動作制御が可能な柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器である。【選択図】図１
2014151433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム照射ヘッド部（１０）と、
前記ビーム照射ヘッド部（１０）に具備される線形加速手段（２０）と、
前記ビーム照射ヘッド部（１０）と連結されて、複数の関節で構成されるロボットアーム（３０）と、
前記ロボットアーム（３０）に内蔵されて、前記線形加速手段（２０）に連結されるウェーブガイド（４０）と、
前記ロボットアーム（３０）の下部に配置されて、前記ウェーブガイド（４０）を通じて電磁波を前記線形加速手段（２０）に伝播させるための電磁波を発生させる電磁波発振器（５０）と、
を含めて構成される柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器。
【請求項２】
前記ロボットアーム（３０）の各関節部位（ＪＰ）に具備される回転連結導波管（６０）をさらに含めることを特徴とする請求項１に記載の柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器。
【請求項３】
前記回転連結導波管（６０）は、前記各関節部位（ＪＰ）に配置されるボディー（６１）と、前記ボディー（６１）の一側または両側に回転できるように連結される回転連結部（６３）と、を含めて構成されることを特徴とする請求項２に記載の柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器。
【請求項４】
前記ウェーブガイド（４０）は、直線管（ＳＰ）の形態、またはフレキシブルなコルゲート管（ＦＰ）の形態であることを特徴とする請求項１に記載の柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器。
【請求項５】
前記ウェーブガイド（４０）の導波路（Ｓ）は、四角形の形状で構成されることを特徴とする請求項１に記載の柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器。
【請求項６】
前記ロボットアーム（３０）の下端の回転部位には、ベースハウジング（３）が具備されて、
前記電磁波発振器（５０）は、前記のベースハウジング（３）に内蔵されることを特徴とする請求項１に記載の柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム照射ヘッド部から電磁波発振器を分離してビーム照射ヘッド部の重さを減らして、同時にビーム照射ヘッド部を支持するための多関節ロボットアームに印加される負荷を減らして精密な動作の制御が可能な柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線治療器では、米国特許７７５９８８３号（２０１０．０７．２０．以下「従来技術」という）「DUAL-ROTARY-COUPLING INTERNAL-WAVEGUIDE LINAC FOR IOTR」が開示されている。
【０００３】
前記の従来技術は、多関節放射線治療装置に関するものであり、導波管をロボット腕の内部に設置するために、導波管連結部が回転連結部（rotary coupling）で構成される。
【０００４】
しかし、前記の従来技術は、電磁波発振器がロボット腕の内部に位置するようになりロボット腕の重さが増えるようになって、これによって照射ヘッド部の慣性制御が容易ではないという問題がある。
【０００５】
また、ロボット腕の重さが増加する場合、精密な制御が容易ではなく、患部の正確な位置に放射線を照射することが難しくなり、これによって同一な線量を照射することが難しいとい問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許７７５９８８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたもので、ビーム照射ヘッド部と電磁波発振器とが分離構成されて、同時に電磁波発振器により発生された電磁波を線形加速手段に伝播するためのウェーブガイドがビーム照射ヘッド部を支持するロボットアームに内蔵されることでビーム照射ヘッド部の重さを減らすとともに、ロボットアームに印加される負荷を減らし、これにより精密な動作制御を通じて同一球心定位的照射（stereotactic radiotherapy）が可能なようにしてどの位置からビームが照射されても同一な線量を得ることを一つの目的にする。
【０００８】
本発明は、ロボットアームの各関節の回転連結部位に回転連結導波管が具備されて、各関節での動作が円滑に遂行されるようにして、またウェーブガイドが直線管の形態であったり、または、コルゲート管の形態で構成されたりすることで動作の特性に合うウェーブガイドを提供することをもう一つの目的にする。
【０００９】
本発明は、ウェーブガイドの導波路が四角形の形状で構成されて高周波の伝播損失を減少させることをもう一つの目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器は、ビーム照射ヘッド部と、ビーム照射ヘッド部に具備される線形加速手段と、ビーム照射ヘッド部と連結されて、複数の関節で構成されるロボットアームと、ロボットアームに内蔵されて、線形加速手段に連結されるウェーブガイドと、ロボットアームの下部に配置されて、ウェーブガイドを通じて電磁波を線形加速手段に伝播させるために電磁波を発生させる電磁波発振器と、を含めて構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器は、ビーム照射ヘッド部と電磁波発振器が分離構成されて、同時に電磁波発振器により発生された電磁波を線形加速手段に伝播するためのウェーブガイドがビーム照射ヘッド部を支持するロボットアームに内蔵されることにより、ビーム照射ヘッド部の重さを減らすとともに、ロボットアームに印加される負荷を減らし、これにより精密な動作制御を通じて定位的放射線療法（同一球心定位的照射、stereotactic radiotherapy）が可能なようにしてどの位置からビームが照射されでも同一な線量を得られるようになる。
【００１２】
本発明は、ロボットアームの各関節の回転連結部位に回転連結導波管が具備されて、各関節での動作が円滑に遂行されるようにして、またウェーブガイドが直線管の形態であったり、またはコルゲート管の形態で構成されたりすることで、動作の特性に合うウェーブガイドを提供できるようになる。
【００１３】
本発明は、ウェーブガイドの導波路が四角形の形状で構成されて高周波の伝播損失を減少させて伝播効率を向上させるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明による柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器を表わす斜視図である。
【図２】図２は、本発明による多関節放射線治療器のウェーブガイドを表わす概念図である。
【図３】図３は、本発明による多関節放射線治療器の回転連結導波管を表わす概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明による柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器を、添付された図面を参照してより詳しく説明するようにする。
【００１６】
図１ないし図３に図示されたように、本発明による放射線治療器は、ビーム照射ヘッド部１０と、線形加速手段２０と、多関節ロボットアーム３０と、電磁波発振器５０と、そして電磁波発振器５０から線形加速手段２０に電磁波を伝播するためのウェーブガイド４０とを含めて構成される。
【００１７】
図１に図示されたように、ビーム照射ヘッド部１０には、ロボットアーム３０に連結されて支持されるハウジング１３と、このハウジング１３の下段にコリメーター１１（collimator）とが具備されて、放射線の照射方向と拡散を限定されるようになり、利用ビーム以外の照射線量が可能な限り少なめに放出されるように構成される。
【００１８】
これのためにコリメーター１１は、放射線吸収物質である鉛やタングステンなどで構成されて、必要によっては厚さと大きさを違うように構成するのも可能である。
【００１９】
従来のビーム照射ヘッド部１０には、コリメーター１１から放射線が照射されるように電子を加速して供給する線形加速手段２０と、線形加速手段２０によって加速された電子に電磁波を発生させて供給するための電磁波発振器５０とが装着される。
【００２０】
ここで、線形加速手段２０は、電磁を放出する電子銃２１と、電子銃２１から放出される電子を加速する加速管２３とで構成されて、ビーム照射ヘッド部１０のハウジング１３に内蔵される。
【００２１】
そして、電磁波発振器５０は、電磁波、つまり高周波を発生させるＲＦジェネレーター（generator）で構成されて、ＲＦジェネレーターは、加速管２３を発生された電磁波を伝播させるためのウェーブガイド４０が連結されてハウジング１３に内蔵される。
【００２２】
つまり、従来のビーム照射ヘッド部１０には、前記のように線形加速手段２０と、電磁波発振器５０と、ウェーブガイド４０などが具備されて、特に電磁波発振器５０の場合には、線形加速手段２０が小型であっても、その重さは略３０ｋｇ以上に達するようになる。
【００２３】
従って、ビーム照射ヘッド部１０を支持するためのロボットアーム３０には、線形加速手段２０と、電磁波発振器５０と、ウェーブガイド４０とのすべてを合わせた重さがロボットアーム３０に作用するようになるため、ロボットアーム３０の支持荷重が大きくなる。
【００２４】
これは、ロボットアーム３０の動作の際に、慣性制御を困難にするだけでなく、これにより精密な制御が難しくなり、定位的放射線療法（stereotactic radiotherapy）が不可能になって、ビーム照射ヘッド部１０による照射位置により同一な線量を得ることが難しいという問題がある。
【００２５】
前記のように従来の問題点を解決するための本発明では、まずビーム照射ヘッド部１０で電磁波発振器５０を分離構成してビーム照射ヘッド部１０の重さを減らしてロボットアーム３０の支持荷重を減らして精密な制御が可能なようにすることで、定位的放射線療法を遂行できるようになって、これによりビーム照射ヘッド部１０による照射位置によって同一な線量を得ることができるようになる。
【００２６】
次に、図１及び図２に図示されたように、電磁波発振器５０をビーム照射ヘッド部１０から分離構成する場合、電磁波発振器５０から発生された電磁波、つまり高周波を線形加速手段２０に伝播されるためのウェーブガイド４０（または導波管）が具備されるが、この時、ウェーブガイド４０は、多関節で構成されるロボットアーム３０の内部に内蔵されて構成される。
【００２７】
つまり、ロボットアーム３０は、複数のアーム３１が関節で連結されて、回転動作のような関節運動ができるように構成されて、ビーム照射ヘッド部１０のコリメーター１１によるビームが患部に正確に照射されるように、構成される。
【００２８】
また、ウェーブガイド４０には、電磁波の移動のための導波路Ｓが形成されるが、この際にウェーブガイド４０は、直線管ＳＰの形態（図２の（Ａ））、またはフレキシブルなコルゲート管ＦＰの形態（図２の（Ｂ））で構成されてロボットアーム３０の各アーム３１に内蔵される。
【００２９】
この場合、コルゲート管ＦＰの形態のウェーブガイド４０は、ウェーブガイド４０の柔軟性を付与することでウェーブガイド４０の整列線を微細調節しなければならない必要がある場合や、または曲げる動作を要する場合などのように、装置の特性により多様な形態で適用が可能になる。
【００３０】
そして、図３に図示したように、ロボットアーム３０の各関節部位ＪＰには、ロボットアーム３０の回転動作を円滑に具現するための回転連結導波管６０が具備される。
【００３１】
この回転連結導波管６０が、ロボットアーム３０の関節部位ＪＰの位置により各アーム３１に内蔵されるウェーブガイド４０の隣接端部を連結したり、またはロボットアーム３０の上段で加速管２３に連結されたり、またはロボットアーム３０の下段で電磁波発振器５０に連結されて各関節部位ＪＰでの回転動作が円滑に遂行されるようにして、同時に電磁波の伝播が維持されるように導波路Ｓが具備される。
【００３２】
つまり、回転連結導波管６０は、各関節部位ＪＰに配置されるボディー６１と、ボディー６１の一側または両側に回転できるように連結される回転連結部６３とを含めて構成される。
【００３３】
また、ボディー６１には、導波路Ｓが形成されて、回転連結部６３にも導波路Ｓが形成されてウェーブガイド４０の導波路Ｓと連通されて電磁波が移動路を形成するようになる。
【００３４】
特に回転連結部６３は、回転ジョイントで構成されてボディー６１の両側に具備されることが望ましいが、これは、ロボットアーム３０の各関節部位ＪＰ、つまりビーム照射ヘッド部１０とロボットアーム３０の連結部位、各アーム３１の連結部位、電磁波発振器５０とロボットアーム３０の連結部位ですべての回転動作が遂行されるため、回転連結部６３は、各ボディー６１の両側に具備されることが望ましい。
【００３５】
そして、回転連結部６３は、直線連結型（図３の（Ａ））、Ｕ文字連結型（図３の（Ｂ））、またはＬ文字連結型（図３の（Ｃ））などのように連結対象体の連結形態や、動作の特性により多様な形態で製作導入が可能である。
【００３６】
またウェーブガイド４０の両端部には、回転連結部６３に具備されたフランジに結合される対応フランジ４１が具備されてボルトとナットで締結固定される。
【００３７】
この場合、回転連結導波管が関節部位に内蔵され固定されて各アームにウェーブガイドを挿入装着される場合、各フランジが結合されるように構成されることも可能である。
【００３８】
ひいてはウェーブガイド４０と回転連結導波管６０の導波路Ｓは、四角形の形態で具備されることが望ましいが、これは、導波路Ｓの各壁面が平面形態で構成されて電磁波の伝播移動の際に、反射角を一定に維持して均一な伝播率を維持することで、電磁波の伝播効率を高めることができるからである。
【００３９】
前記のようにビーム照射ヘッド部１０から分離構成される電磁波発振器５０は、ロボットアーム３０の下段が回転できるようにベース１に位置して、ベース１の上部には、ベースハウジング３が具備されてウェーブガイド４０に連結されるように電磁波発振器５０が内蔵されて設置される。
【００４０】
そして、電磁波発振器５０がベースハウジング３に具備されることは、電磁波発振器５０の重さがビーム照射ヘッド部１０はもちろんであり、ロボットアーム３０にも影響を与えないように配置して、より精密な制御が可能なようにするためである。
【００４１】
従って、ビーム照射ヘッド部１０と所定の重さの電磁波発振器５０とが分離構成されることにより、ビーム照射ヘッド部１０の重さを減らして、これによってロボットアーム３０の支持荷重を減少することで、ロボットアーム３０の回転動作をより精密に制御することによって定位的放射線療法（stereotactic radiotherapy）のための同一仮想面上での放射線照射が可能になる。
【００４２】
またこれらを通じて患部に同一な線量を照射することが可能になることにより精密な治療を通じて装置の信頼性を高めることになる。
【００４３】
一方、本発明による放射線治療器の小型化のためにロボットアーム３０に内蔵されるウェーブガイド４０は、ロボットアーム３０の各アームに形成された５ｃｍのサイズの設置孔に装着される。
【００４４】
この時、電磁波発振器５０の電磁波で８〜１２ＧＨｚ（９．３ＧＨｚ）の周波数帯のＸ−ｂａｎｄ級の周波数を使用するようになれば、前記のウェーブガイド４０のサイズを小型化してロボットアーム３０の重さを減らすことができるし、また十分に電磁波の伝播率を維持できるようになる。
【００４５】
本発明による柔軟及び回転連結導波管を利用して放射線治療器以外に非破壊検査装置のように多様な材料の調査や検査のための装備に導入されることも可能である。
【００４６】
また添付された図１でロボットアームの上部には、サーキュレーション７０が具備されて、ロボットアーム３０にはチューブ管が設置される。
【００４７】
以上で添付された図面を参照にして本発明である柔軟及び回転連結導波管を利用した多関節放射線治療器を説明するに当たって、特定の形状及び方向を主として説明したが、本発明は当業者により多様な変形及び変更が可能であり、このような変形及び変更は本発明の権利範囲に含まれることに解釈されなければならない。
【符号の説明】
【００４８】
ＪＰ：関節部位
ＳＰ：直線管
ＦＰ：コルゲート管
１：ベース
３：ベースハウジング
１０：ビーム照射ヘッド部
１１：コリメーター
１３：ハウジング
２０：線形加速手段
２１：電子銃
２３：加速管
３０：ロボットアーム
３１：アーム
４０：ウェーブガイド
４１：対応フランジ
５０：電磁波発振器
６０：回転連結導波管
６１：ボディー
６３：回転連結部
７０：サーキュレーション
【図１】
2014151433.tif 000003
【図２】
2014151433.tif 000004
【図３】
2014151433.tif 000005