(57)【要約】【課題】照射精度を良好に維持しつつ、素早く制動することができる。【解決手段】回転ガントリー３を回転自在に支持する複数のローラ２２を支持するリンクフレーム２５と、エアが供給されるとローラ２２に対する制動力を開放し、エアが排出されるとローラ２２に対し制動力を付与するブレーキ装置３１と、閉じることによりブレーキ装置３１に供給されたエアを封入し、開くことによりブレーキ装置３１からエアを排出する電磁弁３２とを備え、上記電磁弁３２をリンクフレーム２５に設けた電磁弁支持部材５５で支持することにより、電磁弁３２をブレーキ装置３１の直近に配置する。【選択図】  図６
2006230721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガントリー胴部と、
前記ガントリー胴部の軸方向両側にそれぞれ設けたリング部材と、
前記両方のリング部材をそれぞれ回転自在に支持する複数のローラと、
前記複数のローラを支持するローラ支持部材と、
前記複数のローラのうちの少なくとも１つのローラに接続され、エアが供給されると前記ローラに対する制動力を開放し、エアが排出されると前記ローラに対し制動力を付与するブレーキ装置と、
閉じることにより前記ブレーキ装置に供給されたエアを封入し、開くことにより前記ブレーキ装置からエアを排出する電磁弁と、
前記ローラ支持部材に設けられ、前記電磁弁を支持する電磁弁支持部材とを備えたことを特徴とする粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項２】
前記ローラ支持部材に設けられ前記電磁弁を覆うカバー部と、前記カバー部に設けられ前記電磁弁を支持する支持部とを有する前記電磁弁支持部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項３】
前記電磁弁を覆うように設けた防音材と、前記防音材を覆って前記支持部が固定される補強部材とを有する前記カバー部を備えたことを特徴とする請求項２記載の粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項４】
台座に設けたブラケットに対し回動可能に設けた親リンク部材、及び前記親リンク部材に対して回動可能に設けた２つの子リンク部材を含むリンクフレームを有する前記ローラ支持部材を備え、前記電磁弁支持部材は前記子リンク部材に設けられたことを特徴とする請求項１記載の粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項５】
押圧されることにより前記少なくとも１つのローラのローラ軸に制動力を付与する歯車部材と、前記歯車部材を押圧するバネと、エアを供給されることにより前記バネによる前記歯車部材への押圧力を開放するエア袋とを有する前記ブレーキ装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項６】
前記エア袋は収縮力を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項５記載の粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項７】
前記ブレーキ装置と前記電磁弁とは、弁装置を介さずに接続されていることを特徴とする請求項１記載の粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項８】
前記ブレーキ装置と前記電磁弁とは、柔軟性を有する材料で構成された配管により接続されていることを特徴とする請求項７記載の粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項９】
荷電粒子ビームを照射する治療室を有する粒子線治療装置の回転ガントリーにおいて、
ガントリー胴部と、
前記ガントリー胴部の軸方向両側にそれぞれ設けたリング部材と、
前記両方のリング部材を回転自在に支持する複数のローラと、
前記複数のローラを支持するローラ支持部材と、
前記複数のローラのうちの少なくとも１つのローラに接続され、エアが供給されると前記ローラに対する制動力を開放し、エアが排出されると前記ローラに対し制動力を付与するブレーキ装置と、
閉じることにより前記ブレーキ装置に供給されたエアを封入し、開くことにより前記ブレーキ装置からエアを排出する電磁弁と、
前記ローラ支持部材に設けられ、前記電磁弁を支持する電磁弁支持部材とを備えたことを特徴とする粒子線治療装置の回転ガントリー。
【請求項１０】
ガントリー胴部と、
前記ガントリー胴部の軸方向両側にそれぞれ設けたリング部材と、
前記両方のリング部材を回転自在に支持する複数のローラと、
前記複数のローラを支持するローラ支持部材と、
前記複数のローラのうちの少なくとも一つのローラに接続され、エアが供給されると前記ローラに対する制動力を開放し、エアが排出されると前記ローラに対し制動力を付与するブレーキ装置と、
前記ブレーキ装置の近傍に設けられ、閉じることにより前記ブレーキ装置に供給されたエアを封入し、開くことにより前記ブレーキ装置からエアを排出する電磁弁とを備えたことを特徴とする粒子線治療装置の回転ガントリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療に使用する回転ガントリーに係り、特に、陽子及び炭素イオン等のイオンビームを患部に照射して治療する粒子線治療装置に適用するのに好適な回転ガントリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの患者の患部にアイソセンタ（照射目標中心）を設定して陽子、炭素イオン等のイオンビームを照射する治療方法が知られている。例えば、この治療に用いる粒子線治療装置は、イオンビーム発生装置、ビーム輸送系、及び回転ガントリーに設置された照射装置を備えている。イオンビーム発生装置で加速されたイオンビームは、ビーム輸送系を経て照射装置に達し、照射装置から患者の患部に照射される。この際、照射装置は回転ガントリーの回転に伴って患者の回りを回転し、治療計画で定められた照射角度に基づいて患部にイオンビームを照射することが可能である。
【０００３】
一般に、回転ガントリーは、フロントリング、リアリング、及びこれらフロントリングとリアリングとを周方向複数箇所において直線状のブレスで接続するガントリー胴部から構成される。この回転ガントリーは、フロントリング及びリアリングがそれぞれ複数の回転自在なローラによって支持されることにより、フロントリング及びリアリングの周方向に回転可能となっている。照射装置が設けられるガントリー胴部の周囲にはトラス構造の補強部材が設けられ、これによりガントリー胴部の強度を増大する構造となっている。また、上記複数のローラは、台座に設けたブラケットに対し回動可能に設けた親リンク部材、及びこの親リンク部材に対して回動可能に設けた２つの子リンク部材からなるリンクフレームによって、フロントリング及びリアリングの外周面（円周面）に沿うように配置されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４９１７３４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術の回転ガントリーでは、トラス構造の補強部材を設けてはいるもののガントリー胴部の剛性が十分でなく、照射装置からアイソセンタに照射する際の照射位置の三次元的な振れ回り精度（アイソセンタ精度）が、回転ガントリーの回転に伴い数ｍｍ程度のばらつきを持っていた。その結果、治療照射の際に照射角度によっては患者の位置決めに多大な時間を要するという問題があった。
【０００６】
このような背景から、近年、フロントリングとリアリングをつなぐガントリー胴部をシリンダー構造とした回転ガントリー装置が提案されている。これにより、ガントリー胴部の剛性をアップすることができ、アイソセンタ精度を１ｍｍ程度のばらつきに抑制することを可能としている。
【０００７】
しかしながら、上記構成の回転ガントリーは、ガントリー胴部をシリンダー構造として剛性をアップさせることにより照射精度の向上を図れるものの、複数のブレスで構成されるガントリー胴部とトラス構造の補強部材を有する従来の回転ガントリーに比べて質量が大きくなる。その結果、回転ガントリーの慣性モーメントが増大し、緊急停止角度（設定速度の回転状態において緊急停止をかけてからブレーキ装置による制動力が１００％発揮されるまでの回転ガントリーの回転角度）が増大する。緊急停止は、例えば回転ガントリーの誤作動による回転により照射装置と患者が搭載される治療台等が接触しそうになった場合や、患者の容態が急変した場合等に行われるが、安全上の観点からも、緊急停止角度を剛性アップ以前の回転ガントリーと同等に維持することが好ましい。そのためには、回転ガントリーに制動力を付与するブレーキ装置の応答性を向上させる必要がある。
【０００８】
ここで、特許文献１には明示されていないが、一般に、回転ガントリーのフロントリング及びリアリングを支持する複数のローラは、モータと接続され回転ガントリーを回転させるための駆動用ローラと、ブレーキ装置と接続され回転ガントリーの緊急停止等を行うためのブレーキ用ローラとを備えている。ブレーキ用ローラに接続されるブレーキ装置には、通常、電源の供給が断ち切られても安全に制動力を作用させることができるようにフェールセーフ構造が採用されている。すなわち、回転ガントリーの回転駆動時にはブレーキ装置にエアが供給され、ブレーキ装置の外部に設けた電磁弁が閉じられてブレーキ装置にエアが封入される。これにより、ブレーキ用ローラから回転ガントリーに伝えられる制動力が開放され、駆動用ローラによる回転ガントリーの回転駆動が可能となる。一方、緊急停止時等にはブレーキ装置の外部に設けた電磁弁が開かれてブレーキ装置からエアが排出される。これにより、ブレーキ装置内に設けられたバネによってブレーキ用ローラを制動する歯車部材が押圧され、その結果、ブレーキ用ローラから回転ガントリーに制動力が与えられる。
【０００９】
このような構造のブレーキ装置を出来るだけ高応答に動作させるためには、ブレーキ装置からエアをいち早く排出する必要がある。本願発明者等は、種々の検討により、エアの排出時間の遅れに最も影響する要因が、ブレーキ装置と電磁弁との設置距離にあることを認識するに到った。すなわち、従来の回転ガントリーにおいては、ブレーキ装置と電磁弁の設置位置が比較的離れていたため、ブレーキ装置と電磁弁を結ぶ配管内に封入されるエア量が多く、エアの排気に時間がかかっていた。このため、ブレーキ装置の応答性が悪く、制動力が作用するまでに時間を要することを発明者等は見出した。
【００１０】
本発明の目的は、より短時間に制動させることができる放射線治療装置の回転ガントリーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、ガントリー胴部と、前記ガントリー胴部の軸方向両側にそれぞれ設けたリング部材と、前記両方のリング部材を回転自在に支持する複数のローラと、前記複数のローラを支持するローラ支持部材と、前記複数のローラのうちの少なくとも１つのローラに接続され、エアが供給されると前記ローラに対する制動力を開放し、エアが排出されると前記ローラに対し制動力を付与するブレーキ装置と、閉じることにより前記ブレーキ装置に供給されたエアを封入し、開くことにより前記ブレーキ装置からエアを排出する電磁弁と、前記ローラ支持部材に設けられ、前記電磁弁を支持する電磁弁支持部材とを備えたことにある。
【００１２】
本発明においては、開閉することによりブレーキ装置へのエアの供給（封入）・排出を行う電磁弁を、ローラ支持部材に設けた電磁弁支持部材によって支持することによって、電磁弁をブレーキ装置の直近に配置することが可能となる。これにより、ブレーキ装置と電磁弁を結ぶ配管内に封入されるエア量を少なくすることができ、ブレーキ装置からエアをいち早く排出することができる。その結果、ブレーキ装置の応答性を向上させることができるので、回転ガントリーの制動時間を短縮することができる。特に、照射精度を向上するために剛性をアップさせて質量が大きくなった回転ガントリーであっても、より短時間に制動することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放射線治療装置の回転ガントリーをより短時間に制動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の粒子線治療装置の回転ガントリーの一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
本発明の好適な一実施形態である粒子線治療装置を図１を用いて説明する。本実施形態の粒子線治療装置１は、イオンビーム発生装置２、回転ガントリー３（図２、図３参照）、イオンビーム照射装置（以下、照射装置という）４及び治療台５を備える。本実施形態の粒子線治療装置１は、具体的にはがん治療装置である。イオンビーム発生装置２は、イオン源（図示せず）、前段加速器７及びシンクロトロン８を有する。イオン源で発生したイオン（例えば、陽イオンまたは炭素イオン）は前段加速器（例えば直線加速器）７で加速される。このイオンビームは前段加速器７から低エネルギビーム輸送系６を経てシンクロトロン８に入射される。本実施形態ではイオンビームとして陽子ビームが用いられる。イオンビームであるそのイオンビームは、シンクロトロン８で加速され、設定エネルギー（通常１００〜２００ＭｅＶ）までに高められた後、出射用デフレクタ９から出射される。
【００１６】
シンクロトロン８から出射されたイオンビームは、高エネルギビーム輸送系１０を経て照射装置４に達する。照射装置４、及び高エネルギビーム輸送系１０の一部である逆Ｕ字状のビーム輸送装置１１は回転ガントリー３のガントリー胴部１８（図２参照）に設置され、回転ガントリー３の回転に伴って回転する。イオンビームはビーム輸送装置１１を通って照射装置４のスノート４ａ（図４及び図５参照）から治療台５の治療用ベッド（以下、ベッドという）１３に横たわっている患者１４の患部１５（図４参照）に照射される。
【００１７】
図２及び図３に示すように、回転ガントリー３は、略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（治療室側、図２中右側）端部に設けたフロントリング（リング部材）１９、及びガントリー胴部１８のリア側端部に設けたリアリング（リング部材）２０を有している。ガントリー胴部１８はシリンダー構造となっており、前述した複数のブレスで構成されたガントリー胴部とトラス構造の補強部材を有する従来の回転ガントリーに比べて剛性がアップされ照射精度を向上させている。ガントリー胴部１８は、その内部にイオンビームを患者１４の患部１５に照射するための治療ケージ（治療室）１６（図４及び図５参照）を有する。この治療ケージ１６内に、ビーム輸送装置１１を経て輸送されたイオンビームを患者１４に照射する照射装置４が配置されている。照射装置４は、ガントリー胴部１８に設置される。ガントリー胴部１８の外周には、逆Ｕ字状のビーム輸送装置１１、及び照射装置４と反対側に位置し、回転ガントリー３の回転アンバランスを除去するためのカウンタバランスウエイト２１等が設けられている。
【００１８】
フロントリング１９及びリアリング２０は、回転可能な複数のサポートローラ（ローラ）２２によって支持される。これら複数のサポートローラ２２は、建屋基礎２３に設置された支持装置（台座）２４上に設けられたリンクフレーム（ローラ支持部材）２５に回転自在に取り付けられる。このリンクフレーム２５は、支持装置２４に設けたブラケット２６、ブラケット２６に対し回動可能に設けた親リンク部材２７、及び親リンク部材２７に対して回動可能に設けた２つの子リンク部材２８を有する。リンクフレーム２５により複数のサポートローラ２２はフロントリング１９及びリアリング２０の外周面（円周面）に沿うように配置されている。本実施形態では、回転ガントリー３のフロント側及びリア側にそれぞれ１基の支持装置２４が設置される。これら支持装置２４上にそれぞれ２つずつのリンクフレーム２５が設置される。これら２つのリンクフレームによって支持される８つのサポートローラ２２によって、フロントリング１９及びリアリング２０が回転可能に支持されている。
【００１９】
リア側に配置された８つのサポートローラ２２のうち、２つのサポートローラ２２には図示しない減速装置を介してガントリー回転モータ３０がそれぞれ接続されている。回転ガントリー３は、ガントリー回転モータ３０の回転駆動力がリアリング２０とサポートローラ２２の摩擦によって伝えられることで回転する。一方、リア側に配置された８つのサポートローラ２２のうち、残りの６つのサポートローラ２２にはブレーキ装置３１が接続されている。ブレーキ装置３１は、回転ガントリー３の回転駆動時にはエアが供給されてサポートローラ２２に対する制動力を開放しており、緊急停止時等にはエアが排出されてサポートローラ２２に対し制動力を付与する。その制動力がリアリング２０とサポートローラ２２の摩擦によってリアリング２０に伝えられることで回転ガントリー３を停止させる。このブレーキ装置３１へのエアの供給・排出の切り替えは、電磁弁３２により行われる。電磁弁３２が閉じるとブレーキ装置３１に供給されたエアが封入され、開くとブレーキ装置３１からエアが排出される（詳細は後述）。
【００２０】
本実施形態では、上記ガントリー回転モータ３０が接続された２つのサポートローラ２２と、上記ブレーキ装置３１が接続された６つのサポートローラとが、回転ガントリー３の軸方向から見てそれぞれ左右対称となるように配置されており、ガントリー回転モータ３０の回転駆動力及びブレーキ装置３１の制動力がバランスよく回転ガントリー３に伝わるようになっている。また、ガントリー回転モータ３０、ブレーキ装置３１及び電磁弁３２が、回転ガントリー３の反治療室側であるリア側に配置されることにより、メンテナンス性や、将来的なブレーキ能力のアップに伴うブレーキ装置全体の大型化等にも対応が可能であるように配慮されている。
【００２１】
回転ガントリー３の回転駆動は、建屋側に設けたペンダントスイッチ３３を用いて医療技師３４等により行われる。
【００２２】
図４及び図５に示すように、建屋基礎２３には治療台５が取付けられる。治療台５のベッド１３は、治療台５の駆動装置により、回転ガントリー３の回転軸上にベッド１３上の患者１４が位置するように移動される。そして、医療技師３４等が回転ガントリー３のフロント側に支持装置３５により吊り下げ支持されたペンダントスイッチ３３を操作することにより、回転ガントリー３がベッド１３に横たわった患者１４の周りを回転駆動する。このようにして、照射装置４が、所定の方向から患部１５を向くように設定される。このため、照射装置４により照射野を形成されたイオンビームが所定方向から患部に照射できる。また、照射装置４の先端には患者１４方向に伸縮自在のスノート４ａが設けられており、個々の患者に合ったイオンビームが照射できるようにその長さが調整される。これらベッド１３の移動、回転ガントリー３の回転、及びスノート４ａの伸縮等が治療計画情報に基づいて行われ、患者１４の位置決めが完了する。なお、スノート４ａの伸縮は、回転ガントリー３及びベッド１３が停止している時でないと動作しないようインターロック制御がとられている。
【００２３】
ブレーキ装置３１は、図６に示すように、ブレーキ支持部材３６、ハブ３９、ディスク支持部材４１、ギヤ（歯車部材）４２、環状のフリクションディスク４３、環状のラバーチューブ（エア袋）４６及びラバーチューブ支持部材４７を備える。ブレーキ支持部材３６は、リンクフレーム２５の子リンク部材２８に直接固定される。スプライン軸状のハブ３９は、子リンク部材２８に軸受３７を介して回転自在に支持され、ブレーキ支持部材３６を貫通して設けられたサポートローラ２２のローラ軸３８に直結固定され、外周面に歯が形成されている。略円筒状のディスク支持部材４１は、ブレーキ支持部材３６にボルト４０により固定され、その内周側に後述するフリクションディスク４３を支持すると共に内周面に歯が形成されている。ギヤ４２は、ハブ３９の外周面の歯に噛み合い、ローラ軸３８の周方向に複数及び軸方向に３段設けられている。フリクションディスク４３は、ディスク支持部材４１によりその内周側に支持され、各ギヤ４２を挟むように配置されている。バネ４５は、フリクションディスク４３がギヤ４２を挟み込んで押圧するようにフリクションディスク４３を押し付け部材４４を介して押し付ける。ラバーチューブ４６は、エアが供給されると膨張し、バネ４５の付勢力に抗して押し付け部材４４をギヤ側と反対側（図６中左側）に移動させてフリクションディスク４３によるギヤ４２への押圧力を開放する。ラバーチューブ支持部材４７は、押し付け部材４４に固定され、ラバーチューブ４６を支持する。
【００２４】
さらに、ブレーキ装置３１は、ブレーキ支持部材３６に固定され、ブレーキ装置３１の各部材（ハブ３９、ディスク支持部材４１、ギヤ４２、フリクションディスク４３、押し付け部材４４、バネ４５、ラバーチューブ４６等）を包むように設けられた防音カバー（カバー部）５０を備える。この防音カバー５０は、ブレーキ支持部材３６に固定され、複数のピースがボルト５１等により接合されることによりブレーキ装置３１全体を覆うように形成された鋼板材（補強部材）５２と、この鋼板材５２の内周側にブレーキ装置３１の騒音を低減するために設けた防音材（吸音材でもよい）５３とを有する。なお、鋼板材５２は後述する電磁弁３２を支持する電磁弁支持部材（支持部）５５を片持ち梁状に支持するための強度を持たせるために設けたものであり、必要な強度を有する材料であれば鋼板でなくとも例えば強化プラスチック等の材料でもよい。また、この鋼板材５２は、ブレーキ装置３１の全体を覆うように設けられているので、上記補強部材としてのみでなく、防音材５３の防音効果をさらに高める効果をも有している。
【００２５】
電磁弁３２は、防音カバー５０の鋼板材５２にサポートローラ２２と反対方向（図６中左方向）に突出して設けた電磁弁支持部材５５により支持されている。その結果、電磁弁３２は、リンクフレーム２５の子リンク部材２８に直接設けたブレーキ支持部材３６、防音カバー５０及び電磁弁支持部材５５を介し、子リンク部材２８に支持されているとも言える。
【００２６】
この電磁弁３２には、エアを供給するための供給配管５６及びエアを排出するための排出配管５７が接続されている。また、電磁弁３２の図示しない給排気口とブレーキ装置３１のラバーチューブ４６とは、柔軟性を有するフレキシブルホース５８により例えば急速排気弁等の弁装置を介すことなく直接接続されている。このフレキシブルホース５８は、防音カバー５０に設けられたホース貫通用の貫通孔５９を介してラバーチューブ４６の適宜の箇所（本実施形態では２箇所）に接続されている。なお、本実施形態では、排気の際に大量のエアが急速に流れ込むことにより配管に加わる衝撃を緩和することを目的として、排出配管５７についてもフレキシブルホースを用いている。一方、供給配管５６については、鋼管を用いてもフレキシブルホースを用いてもどちらでもよい。
【００２７】
上記構成により、回転ガントリー３の回転駆動時には、電磁弁３２が開いて供給配管５６とフレキシブルホース５８とが連通され、供給配管５６から供給されたエアがフレキシブルホース５８を経てラバーチューブ４６に供給される。これにより膨張したラバーチューブ４６は、押し付け部材４４をバネ４５の付勢力に抗してリンクフレーム２５と反対側（図６中左側）に移動させる。その結果、各フリクションディスク４３と各ギヤ４２との間に間隙が生じ、ローラ軸３８に対する制動力が開放される。このとき、電磁弁３２が閉じてエアがフレキシブルホース５８及びラバーチューブ４６内に封入され、ローラ軸３８に対する制動力が開放された状態に保持される。なお、エアは押し付け部材４４をバネ４５の付勢力に抗してギヤ側と反対側に移動させうる規定圧以上の状態で封入される。
【００２８】
一方、緊急停止時等の回転ガントリー３の停止時には、電磁弁３２が開いて排出配管５７とフレキシブルホース５８とが連通され、フレキシブルホース５８及びラバーチューブ４６内に封入されたエアが排出される。これにより、押し付け部材４４がバネ４５の付勢力によってリンクフレーム２５側（図６中右側）に移動し、各ギヤ４２がその両側のフリクションディスク４３により押圧される。その結果、ローラ軸３８に制動力が付与される。
【００２９】
なお、上記エアの供給・排気によりラバーチューブ４６が膨張・縮小するに伴い、ラバーチューブ支持部材４７がローラ軸３８の軸方向（図６中左右方向）に移動するが、本実施形態では電磁弁３２とラバーチューブ４６を柔軟性のあるフレキシブルホース５８で接続しているので、その移動を吸収できるようになっている。
【００３０】
また、フレキシブルホース５８の長さは、フレキシブルホース５８を構成する図示しない口金、ホース及び継手などの部品長さ、及び電磁弁３２及びブレーキ装置３１に外力を与えないような所定の曲げ半径を設けた長さを考慮して設定されなければならないため、物理的に決定され、通常０．４〜１．０ｍ程度である。本実施形態では０．６ｍ程度としている（図９参照）。また、フレキシブルホース５８のサイズは、３／４インチを用いている（図９参照）。なお、フレキシブルホース５８の長さ及びサイズはこの値に限るものではなく、例えば長さについて上記条件を満たした上でさらに短くすることが可能であれば、さらに短くしてもよい。
【００３１】
また本願発明者等は、排出配管５７の配管サイズについて検討を行った。すなわち、後述の図９に示すような系統モデルを作成し、ブレーキ装置３１が内蔵するラバーチューブ４６から電磁弁３２までのフレキシブルホース５８内に一定圧で封入されたエア全てが大気に放出されるものとして、配管サイズと排出時間の関係を断熱変化の理論式を用いて計算した。その際、排出時間は配管サイズを大きくすることにより短縮されるが、不必要に配管サイズを大きくすることは経済的に好ましくないため、もっとも効果的なサイズを採用することとした。計算の結果、１．２５インチ以下の配管サイズでは排出時間の短縮に効果が見られたが、１．２５インチ以上の配管サイズでは効果が見られなかった。そのため、本実施形態においては１．２５インチを適用することとした。
【００３２】
次に、上記構成の本実施形態の粒子線治療装置の回転ガントリー３の動作を説明する。
【００３３】
患者１４の治療照射をする際には、まず、患者１４が横たわったベッド１３を、回転ガントリー３の治療ケージ１６内の所定の位置まで移動させる。このベッド１３の移動は、医療技師３４等によるペンダントスイッチ３３の操作により治療計画に基づいて行われる。このようにして大まかな位置調整が済むと、イオンビームの進行方向及びこれに直角な方向において、患者１４の患部１５付近のＸ線撮影を行う。これにより撮影された画像と、治療計画時に撮影されたＸ線ＣＴ画像より作成された断層画像とが図示しない制御装置により比較され、座標のずれが算出される。このずれをなくすようにベッド１３が再び移動され、さらに詳細な位置調整が行われる。
【００３４】
次に、医療技師３４等は、ペンダントスイッチ３３を操作して回転ガントリー３を回転させ、治療計画で定められた照射角度に基づいて患部１５にイオンビームを照射できるように照射装置４を位置させる。また、スノート４ａを伸縮させてその長さを調整する。
【００３５】
このようにして、ベッド１３の位置決めが完了すると、図示しない治療制御室のコンソールから照射開始指示がなされる。これにより、イオン源で発生したイオンが前段加速器７で加速されてシンクロトロン８に入射され、シンクロトロン８で加速されて設定エネルギーまでに高められたイオンビームは、シンクロトロン８から出射されて高エネルギビーム輸送系１０を経て照射装置４に達し、照射装置４のスノート４ａから位置決めされたベッド１３上の患者１４の患部１５に照射される。
【００３６】
以上のようにして行われる患者１４の治療照射前の準備作業において、回転ガントリー３の回転駆動中に、例えば照射装置４のスノート４ａと患者１４が搭載されるベッド１３が接触しそうになった場合や、患者１４の容態の急変が生じた場合等には、回転ガントリー３の緊急停止が行われる。この緊急停止は、医療技師３４等がペンダントスイッチ３３を操作することにより行われる。緊急停止が実行されると、電磁弁３２が開いて排出配管５７とフレキシブルホース５８とが連通され、フレキシブルホース５８及びラバーチューブ４６内に封入されたエアが排出される。これにより、押し付け部材４４がバネ４５の付勢力によってギヤ側（図６中右側）に移動され、各ギヤ４２がその両側のフリクションディスク４３により押圧されてローラ軸３８の回転を制動する。その結果、ブレーキ装置３１が接続された６つのサポートローラ２２から回転ガントリー３に制動力が付与され、回転ガントリー３が停止する。
【００３７】
以上説明した本実施形態により得られる効果をその項目ごとに説明する。なお、効果をわかりやすくするために、適宜以下の比較例を用いて説明する。
【００３８】
図７は比較例である回転ガントリーのブレーキ装置近傍の構造を本実施形態と比較しつつ示す側面図及びリア側から見た正面図である。この図７に示すように、比較例の回転ガントリーにおいては、電磁弁３２が建屋基礎２３に設置された支持装置２４に設けられ、そのためにブレーキ装置３１と電磁弁３２とを接続する接続配管５８’の長さが比較的長くなっている（ここでは３．０ｍとする。図９参照）。また、接続配管５８’には、排気を急速に行うための急速排気弁６０が設けられている。この他の構成については本実施形態と同様である。
（１）回転ガントリーの緊急停止角度の低減効果
回転ガントリーの緊急停止角度とは、一定速度（例えば１ｒ／ｍｉｎ）の回転状態において緊急停止をかけてからブレーキ装置による制動力が１００％発揮されるまでの回転ガントリーの回転角度のことである。図８にこの緊急停止角度の定義を示す。この図８に示すように、回転ガントリー３の緊急停止角度Ｔは、医療技師３４等によりペンダントスイッチ３３の緊急停止スイッチが押された後、エアが実際に排出されるまでの動作遅れ時間ｔａの間に回転ガントリー３が定常回転する角度と、実際にエアの排出が開始されてから、排出が終了してブレーキ装置３１による制動トルクが１００％発揮されるまでのエアの排出時間ｔｂの間に回転ガントリー３が回転する角度の和で定義される。
【００３９】
この図８に示すように、本実施形態によれば、上記比較例に比べ動作遅れ時間ｔａ及び排出時間ｔｂの双方を短縮することができ、その結果、回転ガントリー３の緊急停止角度Ｔを大幅に低減することが可能である。以下、この緊急停止角度Ｔの低減効果について、その手段ごとに説明する。
【００４０】
(i)電磁弁をブレーキ装置の近傍に設けたことによる緊急停止角度の低減効果
一般に、エアの排出時間は、断熱変化の理論式より、封入されたエアの容量と構成する配管部品の有効断面積の商に比例することが論じられている。すなわち、封入されたエアの容量を少なくすればそれに比例して排出時間を短縮することができる。
【００４１】
本実施形態では、前述したように、電磁弁３２を、リンクフレーム２５の子リンク部材２８に直接設けたブレーキ装置３１の防音カバー５０に取り付けた電磁弁支持部材５５により支持する。このような構造とすることにより、電磁弁３２をブレーキ装置３１の直近に配置することができ、その結果、電磁弁３２とブレーキ装置３１（ラバーチューブ４６）とを接続するフレキシブルホース５８の配管長さを極力短くすることができる。したがって、ブレーキ装置３１と電磁弁３２の間に封入されるエア量、すなわち排気しなければならないエアの絶対量を少なくすることができ、エアの排出時間ｔｂを短縮することができる。その結果、回転ガントリー３の緊急停止角度Ｔを低減することができる。
【００４２】
（ii）排気配管のサイズの適性化による緊急停止角度の低減効果
本実施形態では、前述したように、排出配管５７の配管サイズについて系統モデルを作成し、配管サイズと排出時間の関係を上記した断熱変化の理論式を用いて検討を行った。その結果、１．２５インチ以下の配管サイズでは排出時間の短縮に効果が見られたが、１．２５インチ以上の配管サイズでは効果が見られなかった。そのため、本実施形態においては１．２５インチを適用することとした。  図９はこの検討の際に作成した比較例と本実施形態の系統モデルである。ここでは、比較例においてはブレーキ装置３１と電磁弁３２とを接続する配管５８’の長さを３．０ｍ、配管サイズを３／４インチとし、排出配管５７’のサイズを１／２インチとしている。この場合、配管５８’内に封入されるエア量は０．８８Ｌとなり、断熱変化の理論式を用いて排出時間ｔｂを計算すると、０．２０ｓｅｃとなった。これに対し、本実施形態においては、上記（i）に記載したような手段により電磁弁３２をブレーキ装置３１の直近に配置することができるので、ブレーキ装置３１と電磁弁３２とを接続するフレキシブルホース５８の長さは例えば０．６ｍとすることができる。なお、フレキシブルホース５８のサイズは比較例と同じく３／４インチである。また排出配管５７のサイズは上記したように検討の末１．２５インチを採用している。この場合、フレキシブルホース５８内に封入されるエア量は０．６８Ｌとなり、断熱変化の理論式を用いて排出時間ｔｂを計算すると、０．１２ｓｅｃとなった。この計算結果からも、本実施形態によればエアの排出時間ｔｂを比較例のような構造に比べて確実に短縮できることがわかる。その結果、回転ガントリー３の緊急停止角度を低減することができる。
【００４３】
（iii）動作遅れ時間の短縮による緊急停止角度の低減効果
本願発明者等の分析によれば、動作遅れ時間ｔａは、ブレーキ装置３１及びフレキシブルホース５８内のエアを電気的に給排気制御する電磁弁３２に電気信号が伝わりエアが実際に排出されるまでの時間と、例えば上記比較例の構造においては急速排気弁６０がブレーキ装置３１と電磁弁３２とを接続する配管５８’内に差圧が生じたことを感知して作動し始めるまでの時間が支配的であると考えられる。本実施形態では、ブレーキ装置３１と電磁弁３２とをフレキシブルホース５８で直接接続し、急速排気弁６０を設けない構成としたので、上記動作遅れ時間の２要因のうちの１つである急速排気弁６０の作動遅れ時間を０にすることができる。これにより、比較例に比べて動作遅れ時間ｔａを短縮することができる。その結果、緊急停止角度Ｔを低減することができる。
【００４４】
以上の（i）（ii）（iii）が本実施形態の比較例に対する緊急停止角度低減の観点における優位点である。すなわち、図８に示したように、比較例よりも動作遅れ時間ｔａ及びエア排出時間ｔｂを短縮することができ、その結果、緊急停止角度Ｔを低減することができる。
【００４５】
さらに本実施形態によれば、以下の手段によっても緊急停止角度の低減効果を得ることができる。
（iv）フレキシブルホースの採用による緊急停止角度の低減効果
本実施形態では、電磁弁３２とブレーキ装置３１とを接続する配管として柔軟性のあるフレキシブルホース５８を採用する。これにより、例えば接続配管として鋼製パイプの配管を用いる場合に比べて屈曲部を少なくできるため、ブレーキ装置３１と電磁弁１４の配管長さを短くすることができる。これにより、エアの排出時間ｔｂを短縮することができる。さらに、フレキシブルホース５８を採用して屈曲部を少なくできることから、排出されるエアが屈曲部により受ける抵抗を低減することができ、これによっても排出時間ｔｂの短縮効果を得ることができる。以上の結果、回転ガントリー３の緊急停止角度を低減することができる。
【００４６】
（v）ラバーチューブを用いたことによる緊急停止角度の低減効果
本実施形態では、ブレーキ装置３１に環状のラバーチューブ４６を内蔵し、このラバーチューブ４６内にエアを給排気することで制動力を開放及び付与する構造としている。このように、エアを供給する容器を収縮力を有するラバー性としたことにより、排気の際にはラバーチューブ４６自身がもつ収縮力により排気時間の短縮に貢献することができ、これによっても排出時間ｔｂの短縮効果を得ることができる。なお、環状のラバーチューブ４６を用いることにより、ブレーキ装置３１自体の動作に必要なエア容量をより小さくできるという効果をも得ることができる。
【００４７】
以上（i）乃至（v）で説明したように、本実施形態によれば回転ガントリー３の緊急停止角度を大幅に低減することができる。したがって、回転ガントリー３の制動時間を短縮することができる。特に、本実施形態のガントリー胴部１８のように質量の大きいシリンダー構造であっても、より短時間に制動させることができる。また、ガントリー胴部１８は、略円筒形状、具体的にはシリンダー構造を有しており、剛性が向上している。このため、イオンビームの患部への照射精度が向上する。したがって、回転ガントリー３は、照射精度を良好に維持しつつ、素早く制動することができる。
【００４８】
（２）騒音低減効果
本実施形態では、ブレーキ装置３１の周囲を鋼板材５２及び防音材５３からなる防音カバー５０により覆う構造としている。これにより、ブレーキ装置３１の騒音、特に排気の際に大量のエアが急激にフレキシブルホース５８から排出配管５７に抜ける際に発生する騒音や、例えばブレーキ装置３１を構成する部品が衝突もしくは振動することにより発する騒音を低減することができる。したがって、ブレーキ装置３１に何もカバーを設けない上記比較例のような構造に比べ、ブレーキ装置３１の騒音を大幅に低減することができる。
【００４９】
また、上記（iii）で述べたように、本実施形態では比較例のように急速排気弁６０を設けず、ブレーキ装置３１と電磁弁３２とをフレキシブルホース５８で直接接続する構造としている。一般に、急速排気弁を用いた場合、ブレーキ装置を作動させるのに必要な大量のエアが排出される際に急速排気弁が絞りとなり、その通過の際に騒音を発生するが、本実施形態では急速排気弁を設けないことによりこの騒音をなくすことができる。したがって、本実施形態によれば、上記比較例の回転ガントリーと比べて、さらに騒音を低減することができる。なお、騒音低減効果を得ることのみ考慮すれば、比較例の構造にサイレンサーを設けることが考えられるが、このサイレンサーを含む構成部品がエアの排出の際に抵抗となるために、エアの排出時間ｔｂの増大につながり、好ましくない。
【００５０】
以上が本実施形態の比較例に対する騒音低減の観点における優位点である。
さらに本実施形態によれば、以下の特徴によっても騒音低減効果を得ることができる。
【００５１】
すなわち本実施形態では、上記（１）の（iv）で述べたように、電磁弁３２とブレーキ装置３１とを接続する配管として柔軟性のあるフレキシブルホース５８を採用したことにより、例えば鋼製パイプの配管を用いる場合に比べて屈曲部を少なくできる。これにより、エアが配管の屈曲部にあたって発生する騒音についても低減することができる。これによっても騒音低減効果を得ることができる。
【００５２】
以上説明した騒音低減効果により、本実施形態の回転ガントリー３によれば、騒音による患者に与える不快感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の好適な一実施形態である粒子線治療装置の全体構造を表す図である。
【図２】図１に示す粒子線治療装置に備えられた回転ガントリーの全体構造を表す側面図である。
【図３】図２の回転ガントリーをリア側から見た正面図である。
【図４】医療技師がペンダントスイッチを操作する様子を示す、回転ガントリーの側面図である。
【図５】医療技師がペンダントスイッチを操作する様子を示す、回転ガントリーをリア側から見た正面図である。
【図６】ブレーキ装置及び電磁弁の詳細構造を一部断面で表す部分断面図である。
【図７】比較例の構造を本実施形態と比較しつつ示す、ブレーキ装置及び電磁弁近傍の側面図及び正面図である。
【図８】回転ガントリーの緊急停止角度の定義を表す図である。
【図９】排出配管のサイズ検討の際に作成した比較例と本実施形態の系統モデルを表す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１          粒子線治療装置
３          回転ガントリー
１６        治療ケージ（治療室）
１８        ガントリー胴部
１９        フロントリング（リング部材）
２０        リアリング（リング部材）
２２        サポートローラ（ローラ）
２４        支持装置（台座）
２５        リンクフレーム（ローラ支持部材）
２６        ブラケット
２７        親リンク部材
２８        子リンク部材
３１        ブレーキ装置
３２        電磁弁
４２        ギヤ（歯車部材）
４５        バネ
４６        ラバーチューブ（エア袋）
５０        防音カバー（カバー部）
５２        鋼板材（補強部材）
５３        防音材
５５        電磁弁支持部材（支持部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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