粒子束治疗装置的制作方法

1.本技术主张基于2021年2月25日申请的日本专利申请第2021-028634号的优先权。该日本技术的全部内容通过参考援用于本说明书中。
2.本发明涉及一种粒子束治疗装置。


背景技术：

3.以往，作为通过对患者的患处照射粒子束而进行治疗的粒子束治疗装置，例如已知有专利文献1中记载的装置。在专利文献1中记载的粒子束治疗装置中，从照射部照射被加速器加速的粒子束。
4.专利文献1：国际公开第2012/118589号公报
5.当从照射部照射粒子束的情况下，由于进行从各种角度的照射，因此有时设置用于旋转照射部的旋转机架。在此，在旋转机架的内部设置有电磁铁，用于控制粒子束的聚集或控制方向。这些电磁铁通过被容纳于旋转轴内，设置在工作人员难以接近的位置。因此，存在定期检查或异常时等情况下的电磁铁的维护性低的问题。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的在于提供一种能够提高旋转轴内的电磁铁的维护性的粒子束治疗装置。
7.本发明所涉及的粒子束治疗装置为对被照射体照射粒子束的粒子束治疗装置，其具备：中空的旋转轴，在内部配置有控制粒子束的电磁铁，并通过动力源可旋转地设置；及支承部，可旋转地支承旋转轴，在旋转轴上形成有第1开口部，能够使工作人员经由该第1开口部接近旋转轴的内部。
8.粒子束治疗装置具备：中空的旋转轴，在内部配置有控制粒子束的电磁铁，并通过动力源可旋转地设置。由于旋转轴具有中空的结构，因此在内部具有规定面积的空间。因此，能够在旋转轴的内部空间配置电磁铁。而且，在旋转轴上形成有第1开口部。粒子束治疗装置能够使工作人员经由该第1开口部接近旋转轴的内部。因此，工作人员能够经由第1开口部接近旋转轴的内部，并在旋转轴的内部所确保的空间中进行电磁铁的维护。因此，能够提高旋转轴内的电磁铁的维护性。
9.旋转轴可以具有硬壳式结构。此时，与框架结构的旋转轴等相比，能够较大确保旋转轴的内部空间。并且，相对于旋转轴也容易形成第1开口部。
10.支承部具有容纳旋转轴的壳体，且在壳体上形成有第2开口部，能够使工作人员经由第1开口部及第2开口部接近旋转轴的内部。此时，即使在旋转轴的外侧设置有壳体的情况下，工作人员也能够通过第2开口部而容易地接近旋转轴的内部。
11.支承部可以具有对旋转轴施加旋转驱动力的滚柱部件。此时，由于无需相对于旋转轴设置轴承，因此能够相应地省略壳体。因此，由于能够抑制在旋转轴的周围设置结构物，因此容易接近旋转轴的内部。
12.粒子束治疗装置还具备：电缆容纳体，容纳与电磁铁连接的电缆，电缆容纳体可缠绕地安装于旋转轴，并且从该旋转轴的中心线延伸的轴向观察时，可以从一侧被引出。此时，通过将旋转轴设为特定的旋转角度，能够避开电缆容纳体而接近旋转轴的内部。
13.支承部具有容纳旋转轴的壳体，且从轴向观察时，在壳体上，在与电缆容纳体的引出侧相反的一侧，可以形成有第2开口部。此时，能够从与电缆容纳体的引出侧相反的一侧，经由第2开口部而容易地接近旋转轴的内部。
14.沿旋转轴的方向的一端侧可以呈开口，以便能够使工作人员从该一端侧接近旋转轴的内部。此时，工作人员也能够从旋转轴的一端侧接近内部，从而进行电磁铁的维护。
15.在旋转轴的一端侧设置有轴承，能够使工作人员从该轴承的内周侧接近旋转轴的内部。通过利用在内周侧具有较大空间的轴承来支承旋转轴，能够抑制开口被旋转轴的一端侧的支承结构堵住。由此，工作人员能够不受阻碍地从轴承的内周侧接近旋转轴的内部。
16.粒子束治疗装置具备：照射部，对被照射体照射粒子束；及支承框架，支承照射部，在支承框架侧可以设置有平衡重。此时，平衡重配置于不妨碍工作人员接近旋转轴的内部的位置，因此容易接近旋转轴的内部。
17.发明效果
18.根据本发明，能够提供一种能够提高旋转轴内的电磁铁的维护性的粒子束治疗装置。
附图说明
19.图1是表示本发明的一实施方式所涉及的粒子束治疗装置的概略结构图。
20.图2是粒子束治疗装置的旋转机架附近的概略立体图。
21.图3是粒子束治疗装置的旋转机架附近的概略侧视图。
22.图4是从上方观察旋转轴的概略图。
23.图5是从轴向观察旋转轴的概略图。
24.图6是从轴向观察旋转轴的概略图。
25.图7是变形例所涉及的粒子束治疗装置的旋转机架附近的概略侧视图。
26.图中：1-粒子束治疗装置，22-偏转电磁铁(电磁铁)，24-四极电磁铁(电磁铁)，30-旋转轴，31-支承部，32-支承框架，36-动力源，43-壳体，56-平衡重，60-开口部(第1开口部)，70-开口部(第2开口部)，80-电缆承载管(电缆容纳体)，81-电缆，90-滚柱部件(动力源)。
具体实施方式
27.以下，参考附图，对本发明的优选实施方式进行详细地说明。另外，在以下说明中对相同或相等部分标注相同的符号，并省略重复说明。
28.图1是表示本发明的一实施方式所涉及的粒子束治疗装置1的概略结构图。粒子束治疗装置1是用于利用放射线疗法的癌症治疗等的装置。粒子束治疗装置1具备：加速器3，使由离子源装置生成的带电粒子加速并作为粒子束射出；照射部2，将粒子束照射到被照射体；及射束传输线路21，将从加速器3射出的粒子束传输到照射部2。
29.照射部2安装于以包围治疗台4的方式设置的旋转机架5。照射部2通过旋转机架5
能够围绕治疗台4进行旋转。射束传输线路21从旋转机架5的后端侧进入旋转机架5内。而且，射束传输线路21在通过偏转电磁铁22(参考图3)在外周侧改变粒子束的轨道之后，通过偏转电磁铁23使粒子束的轨道较大地弯曲，并从外周侧进入照射部2。
30.图2是图1的粒子束治疗装置1的旋转机架5附近的概略立体图。图3是图1的粒子束治疗装置1的旋转机架5附近的概略侧视图。在图2及图3中，省略了旋转机架5的筒状的外周壁部，示出了电磁铁或支承框架的状态。另外，在以下说明中，使用“x轴方向”、“y轴方向”、“z轴方向”之类的术语进行说明。“z轴方向”是指从照射部2的粒子束的照射的深度方向。“x轴方向”是指与z轴方向正交的平面内的一个方向，并且是旋转机架5的旋转中心线延伸的方向。另外，旋转机架5中，将设置治疗台4的一侧设为x轴方向的正侧。并且，有时将x轴方向的正侧称为“前”，将负侧称为“后”。“y轴方向”是指在与z轴方向正交的平面内与x轴方向正交的方向。
31.如图2及图3所示，粒子束治疗装置1的旋转机架5具备：旋转轴30、支承部31及支承框架32。另外，在以后的说明中，以照射部2配置于中心线cl的正上方时的状态为基准进行说明。
32.旋转轴30为在内部配置有控制粒子束的电磁铁，并通过动力源可旋转地设置的中空的部件。旋转轴30围绕旋转机架5的中心线cl进行旋转。旋转轴30为沿中心线cl并沿前后方向延伸的圆筒状的部件。在旋转轴30的内部空间中，从下游侧依次配置有四极电磁铁24及偏转电磁铁22。四极电磁铁24是以聚集粒子束的方式控制该粒子束的电磁铁。偏转电磁铁22是以使沿中心线cl传输的粒子束的朝向相对于该中心线cl倾斜的方向偏转的方式来控制粒子束的电磁铁。
33.旋转轴30具有硬壳式结构。硬壳式结构的旋转轴30与组合多个框架部件而形成骨架结构的旋转轴不同，是通过将单个的板部件设为圆筒形状而构成的旋转轴。因此，在旋转轴30的内部空间中不设置加固用的框架等而能够确保较大的空间。
34.在旋转轴30的前侧的端部设置有驱动盘33。驱动盘为从旋转轴30的前侧的端部向外周侧扩展的平板状的圆环部件。如图3所示，在驱动盘33的外周缘部缠绕有驱动链条34。驱动链条34与具备动力源36的卷取装置37连接。卷取装置37设置于驱动盘33的下侧，通过进行驱动链条34的卷取或卷出，能够使驱动盘33旋转。如此，通过使驱动盘33旋转，旋转轴30进行旋转。另外，旋转轴30(即照射部2)能够围绕中心线cl旋转360
°
。但是，旋转轴30的可旋转角度并无特别限定，也可以不是360
°
旋转。
35.在旋转轴30的后侧的端部设置有制动盘38。制动盘38为从旋转轴30的后侧的端部向外周侧延伸的平板状的圆环部件。制动盘是通过制动片被按压而对旋转的旋转轴30施加制动力的部件。如图2所示，在制动盘38的内周侧的区域中设置有空间。并且，旋转轴30的后侧的端部也呈没有被堵住且开口的状态。制动盘38的内周侧的空间与旋转轴30的后侧的端部的开口部40呈彼此连通的状态。因此，旋转轴30的内部空间在该旋转轴30的后部(沿旋转轴30的方向的一端侧)呈向外部开放的状态。
36.支承部31可旋转地支承旋转轴30。如图3所示，在本实施方式中，支承部31具备：轴承41、42及壳体43。轴承41设置于旋转轴30的前部侧，并且是可旋转地支承该旋转轴30的圆环状的部件。轴承42设置于旋转轴30的后部侧(一端侧)，并且是可旋转地支承该旋转轴30的圆环状的部件。轴承41、42设置于旋转轴30的外周侧的面上。
37.壳体43为容纳旋转轴30的箱体。壳体43固定在设置于旋转轴30的下方的建筑物侧的基座部100。壳体43从外周侧支承设置于旋转轴30上的轴承41、42，并对该轴承41、42的位置进行固定。由此，旋转轴30能够经由轴承41、42，以由壳体43及基座部100支承的状态进行旋转。
38.如图2所示，壳体43具备：基底部46、下部壳体47及上部壳体48。基底部46是从下侧支承下部壳体47及上部壳体48的部分，并且是固定于基座部100(参考图3)的部分。下部壳体47容纳旋转轴30的下侧的部分。上部壳体48容纳旋转轴30的上侧的部分。另外，上部壳体48具备：沿上下方向延伸的一对侧壁部48a；沿倾斜方向倾斜的一对倾斜壁部48b；及沿水平方向延伸的上壁部48c。
39.如图2及图3所示，支承框架32是支承照射部2的框架结构体。支承框架32设置于旋转轴30的前侧。支承框架32具备：连接部51、倾斜部52、回转部53及平衡重安装部54。支承框架32未被建筑物的结构物支承。因此，旋转机架5具有在旋转轴30的位置处由基座部100支承的悬壁支承结构。
40.连接部51是与旋转轴30的前侧的端部连接的部分。连接部51在中心线cl的位置处固定于旋转轴30的前侧的端部。倾斜部52是以随着朝向前侧而向斜上方倾斜的状态延伸的部分。倾斜部52与连接部51的上侧连接。在倾斜部52上设置有聚集粒子束的四极电磁铁26。回转部53是在倾斜部52的上端部向下方回转的部分。在回转部53的前端部上设置有照射部2。并且，在回转部上设置有偏转电磁铁23。偏转电磁铁23使轨道弯曲，以使从旋转轴30经由四极电磁铁26传输的粒子束回转并传输到照射部2。平衡重安装部54为安装平衡重56的部分。平衡重安装部54以夹着中心线cl向与倾斜部52相反的一侧，即向下方倾斜的方式延伸。平衡重56安装于倾斜部52的下端部。如此，平衡重56设置于旋转机架5中的支承框架32侧。
41.在此，本实施方式所涉及的粒子束治疗装置1具有能够使工作人员接近旋转轴30的内部的结构。接着，对用于接近旋转轴30的内部的结构进行说明。
42.图4是从上方观察旋转轴30的概略图。图5是从轴向观察旋转轴30的概略图。如图4及图5所示，在旋转轴30上形成有开口部60(第1开口部)。粒子束治疗装置1能够使工作人员经由开口部60接近旋转轴30的内部。在图4中，附有灰度的部位对应于开口部60。在本实施方式中，在旋转轴30上以恒定的间距(在此为90
°
间距)形成有四个开口部60a、60b、60c、60d。开口部60a、60b、60c、60d的形状并没有特别的限定，在本实施方式中，呈沿x轴方向具有长度方向的长方形的形状。在x轴方向上，开口部60a、60b、60c、60d形成于前侧的轴承41与后侧的轴承42之间的区域。另外，开口部60的间距及数量没有特别限定。
43.如图5所示，在壳体43上形成有开口部70(第2开口部)。粒子束治疗装置1能够使工作人员经由旋转轴30的开口部60及壳体43的开口部70接近旋转轴30的内部。在本实施方式中，在壳体43上，在倾斜壁部48b的位置处设置有开口部70(参考图2的附有灰度的部位)。开口部70呈沿x轴方向具有长度方向的长方形的形状。旋转轴30的开口部60随着旋转轴30的旋转而移动。另一方面，由于壳体43不旋转，因此壳体43的开口部70的位置不动。因此，当从外部观察时旋转轴30的开口部60和壳体43的开口部70重叠的情况下，能够从外部经由开口部60、70进行接近。
44.对为了能够接近旋转轴30的内部的开口部60、70的大小进行说明。开口部60、70的最小部分的尺寸可以为12英寸以上。存在一条规则，最小部分的尺寸为12英寸以上的开口
在地面、工作台、铺设道路、材料放置场所等中被规定为人有可能掉落的开口(例如，美国osha法规第1910劳动安全卫生法规等)。即，可以说通过将最小部分的尺寸确保为12英寸以上，能够使工作人员经由开口部60、70通过。并且，开口部60、70的最小部分的尺寸可以为24英寸以上。通过设置12英寸的二倍的开口宽度，能够顺畅地接近。另外，长方形的开口部的情况下，最小部分的尺寸是指宽度方向的尺寸。此外，最小部分的尺寸在椭圆的情况下，是指短轴的尺寸，在多边形状的情况下，是指相对置的边缘部之间的距离为最短的部位的尺寸。
45.在此，如图6所示，粒子束治疗装置1有时具备容纳与电磁铁连接的电缆81的电缆承载管80(注册商标，电缆容纳体)。电缆承载管80可缠绕地安装于旋转轴30上，并且从旋转轴30的中心线cl延伸的轴向观察时，从一侧(y轴方向的正侧)被引出。电缆81从设置于旋转轴30的y轴方向的正侧的位置的设备82被引出，在由电缆承载管80收拢的状态下引导至旋转轴30。电缆承载管80的其中一端部由配置于设备82的下方的固定部83固定。而且，电缆承载管80在该固定部83与旋转轴30之间垂下的状态下，经由安装部84安装于旋转轴30。电缆81从安装部84的位置进入到旋转轴30的内部并与各电磁铁连接。当旋转轴30旋转时，安装部84与电缆承载管80的端部一同旋转。由此，电缆承载管80缠绕于旋转轴30的外周面。此时，固定部83与旋转轴30之间的电缆承载管80的下垂部分变短(参考图6的虚线)。
46.电缆承载管80具有沿宽度方向扁平的形状，以占据旋转轴30的轴向上的规定区域的方式缠绕(参考图2的灰度的区域)。因此，采用了不会被电缆承载管80堵住开口部60的结构。具体而言，电缆承载管80构成为从旋转轴30的中心线cl延伸的轴向观察时，仅从一侧(y轴方向的正侧)被引出，而不从另一侧(y轴方向的负侧)被引出。由此，构成为容易地从与电缆承载管80的引出侧相反的一侧(y轴方向的负侧)接近。并且，如图5所示，从轴向观察时，在壳体43上，在与电缆承载管80的引出侧相反的一侧形成有开口部60a。另外，在本实施方式中，在壳体43上，在电缆承载管80的引出侧也形成有开口部60b。
47.接着，参考图5，对旋转轴30的旋转角度与电缆承载管80的缠绕方式的关系进行说明。另外，在此为了便于说明，将图5(c)所示的状态设为旋转角度为0
°
的状态。在旋转角度为0
°
的状态中，电缆承载管80的安装位置配置于y轴方向的正侧的端部，在开口部60a没有被堵住的状态下与开口部70b重叠，在开口部60b没有被堵住的状态下与开口部70a重叠。此时，能够从开口部60a，70b及开口部60b，70a进行接近。如图5(a)所示，当旋转轴30的旋转角度成为90
°
时，在开口部70b的位置处配置有被电缆承载管80堵住的状态的开口部60d。此时，在开口部60a没有被堵住的状态下与开口部70a重叠。此时，能够从开口部60a、70a进行接近。如图5(b)所示，当旋转轴30的旋转角度成为270
°
时，在开口部70b的位置处配置有被电缆承载管80堵住的状态的开口部60b，在开口部70a的位置处配置有被电缆承载管80堵住的状态的开口部60c。如图5(d)所示，当旋转轴30的旋转角度成为360
°
时，在开口部70b的位置处配置有被电缆承载管80堵住的状态的开口部60a，在开口部70a的位置处配置有被电缆承载管80堵住的状态的开口部60b。因此，在维护时，当成为图5(b)(d)的情况下，通过使旋转轴30旋转而成为图5(a)或图5(c)所示的状态，从而能够接近旋转轴30的内部。
48.并且，旋转轴30的后部(一端侧)呈开口，以便能够使工作人员从该后部侧(一端侧)接近旋转轴30的内部。如上所述，旋转轴30的内部空间在该旋转轴30的后部，通过旋转轴30的后侧的端部的开口部40(参考图2)而成为向外部开放的状态。并且，如图3所示，在旋
转轴30的后侧的端部的开口部40与旋转机架5的后侧的建筑物的壁部101之间设置有间隙sp。该间隙sp确保工作人员能够通过的程度的尺寸。因此，工作人员能够从间隙sp绕到旋转轴30的后侧的端部，并从开口部40接近旋转轴30的内部。并且，在旋转轴30的后部侧设置有轴承42。即，旋转轴30的后部由在内周侧具有较大空间的轴承42支承，而不是堵住开口部40或阻碍从开口部40的通过的支承结构。因此，工作人员能够从轴承42的内周侧接近旋转轴30的内部。
49.接着，对本实施方式所涉及的粒子束治疗装置1的作用
·
效果进行说明。
50.粒子束治疗装置1具备：中空的旋转轴30，在内部配置有控制粒子束的电磁铁22、24，并通过动力源36可旋转地设置。由于旋转轴30具有中空的结构，因此在内部具有规定面积的空间。因此，能够在旋转轴30的内部空间配置电磁铁22、24。而且，在旋转轴30上形成有开口部60。粒子束治疗装置1能够使工作人员经由该开口部60接近旋转轴30的内部。因此，工作人员能够经由开口部60接近旋转轴30的内部，并在旋转轴30的内部所确保的空间中进行电磁铁22、24的维护。因此，能够提高旋转轴30内的电磁铁22、24的维护性。
51.并且，当为组装类型的旋转轴的情况下，在维护时有时需要卸下旋转轴。但是，此时，难以复原到维护前的状态，有可能产生粒子束发生偏离等的不良情况。相对于此，在本实施方式中，由于工作人员能够在旋转轴30中进行维护的工作，因此能够避免上述问题。
52.旋转轴30可以具有硬壳式结构。此时，与框架结构的旋转轴等相比，能够较大确保旋转轴30的内部空间。并且，相对于旋转轴30也容易形成开口部60。
53.支承部31具有容纳旋转轴30的壳体43，且在壳体43上形成有开口部70，能够使工作人员经由开口部60及开口部70接近旋转轴30的内部。此时，即使在旋转轴30的外侧设置有壳体43的情况下，工作人员也能够通过开口部70而容易地接近旋转轴30的内部。
54.粒子束治疗装置1还具备：电缆承载管80，容纳与电磁铁22、24连接的电缆81，电缆承载管80可缠绕地安装于旋转轴30上，并且从该旋转轴30的中心线cl延伸的轴向观察时，可以从一侧被引出。此时，通过将旋转轴30设为特定的旋转角度(例如，参考图5(a)(c))，能够避开电缆承载管80而接近旋转轴30的内部。
55.支承部31具有容纳旋转轴30的壳体43，且从轴向观察时，在壳体43上，在与电缆承载管80的引出侧相反的一侧可以形成有开口部70。此时，能够从与电缆承载管80的引出侧相反的一侧，经由开口部70容易地接近旋转轴30的内部。
56.旋转轴30的一端侧可以呈开口，以便能够使工作人员从该一端侧接近旋转轴30的内部。此时，工作人员也能够从旋转轴30的后部侧接近内部，从而进行电磁铁22、24的维护。
57.在旋转轴30的一端侧设置有轴承42，能够使工作人员从该轴承42的内周侧接近旋转轴30的内部。通过利用在内周侧具有较大空间的轴承42来支承旋转轴30，能够抑制开口被旋转轴30的一端侧的支承结构堵住。由此，工作人员能够不受阻碍地从轴承42的内周侧接近旋转轴30的内部。
58.粒子束治疗装置1具备：照射部2，对被照射体照射粒子束；及支承框架32，支承照射部2，在支承框架32侧可以设置有平衡重56。此时，平衡重56配置于不妨碍工作人员接近旋转轴30的内部的位置，因此容易接近旋转轴30的内部。
59.本发明并不限定于上述实施方式。
60.支承旋转轴30的支承部31的结构并不限定于上述实施方式。例如，也可以采用图7
所示的结构。图7所示的支承部31具备：滚柱部件90、91、92。滚柱部件90具有对旋转轴30施加旋转驱动力的同时支承旋转轴的自重的功能。滚柱部件90设置于旋转轴30的前部侧的下方。滚柱部件91具有支承旋转轴的自重的功能。滚柱部件91设置于旋转轴30的后部侧的下方。滚柱部件90、91由设置于基座部100上的基底部94从下方支承。滚柱部件92具有抑制旋转轴30的浮起的功能。滚柱部件92设置于旋转轴30的后部侧的上方。滚柱部件92由按压部96从上方支承。此时，由于无需相对于旋转轴30设置图3所示的轴承，因此能够相应地省略壳体。因此，由于能够抑制在旋转轴30的周围设置结构物，因此容易接近旋转轴30的内部。另外，即使在使用滚柱部件90的情况下，也不排除设置壳体的结构。
61.壳体43可以为硬壳式结构也可以为框架结构。并且，旋转轴30只要是中空即可，不一定非是硬壳式结构。
62.旋转机架5的结构在不脱离本发明的主旨的范围内，可以适当进行变更。