專利名稱：帶電粒子束照射裝置、照射方法及傳輸管路的裝卸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶電粒子束照射裝置、帶電粒子束照射方法及其傳輸管路的裝卸方法。
背景技術(shù)：
以往，作為這種領(lǐng)域的技術(shù)已知有下述專利文獻(xiàn)1、2所述的帶電粒子束照射裝置。在專利文獻(xiàn)1的裝置中，多個(gè)照射室平行配置，且能夠從1個(gè)加速器對(duì)上述多個(gè)照射室供給質(zhì)子射束(beam)。該裝置具備有在照射室的排列方向上以直線狀延伸的射束傳輸管路和從該射束傳輸管路分支并分別向各照射室延伸的分支管路。而且，能夠通過切換各分支點(diǎn)的電磁鐵的工作狀態(tài)(開啟/關(guān)閉)對(duì)應(yīng)該使用的照射室選擇性地輸送射束。并且，在專利文獻(xiàn)2的裝置中，多個(gè)照射室配置成扇形，且設(shè)有從射束傳輸管路的一個(gè)部位的分支點(diǎn)延伸至各照射室的各分支管路。而且，能夠通過切換分支點(diǎn)的電磁鐵的工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)該使用的照射室選擇性地輸送射束。
專利文獻(xiàn)1 日本特表平11-501232號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 日本特開2000-75100號(hào)公報(bào)
然而，在專利文獻(xiàn)1的裝置的方式中，照射室的室數(shù)越多，越需加長(zhǎng)射束傳輸管路，配置于射束傳輸管路的射束整形用的電磁鐵增加。并且，在專利文獻(xiàn)2的裝置的方式中，照射室的室數(shù)越多，配置于分支點(diǎn)的射束偏轉(zhuǎn)用電磁鐵也變得越多，并且，根據(jù)分支點(diǎn)上的射束偏轉(zhuǎn)角度不同，需要寬廣的占地面積。另外，在專利文獻(xiàn)2的裝置中，還存在為了向所希望的照射室輸送質(zhì)子射束而不得不高精度地控制偏轉(zhuǎn)用磁鐵的磁場(chǎng)之類的問題。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠縮小設(shè)置場(chǎng)所的占地面積的同時(shí)、削減射束傳輸用電磁鐵數(shù)量的帶電粒子束照射裝置、帶電粒子束照射方法及其傳輸管路的裝卸方法。
本發(fā)明的帶電粒子束照射裝置，具備多個(gè)照射室，且向照射室內(nèi)的被照射體照射帶電粒子束，其特征在于，具備加速器，加速帶電粒子束；第1傳輸管路，傳輸從加速器送出的帶電粒子束；多個(gè)第2傳輸管路，設(shè)置于多個(gè)照射室的每一個(gè)，且將由第1傳輸管路傳輸?shù)膸щ娏Ｗ邮M(jìn)一步傳輸至各個(gè)照射室；及管路切換構(gòu)件，設(shè)置于第1傳輸管路與第2傳輸管路之間，向任一個(gè)第2傳輸管路弓丨導(dǎo)來(lái)自第1傳輸管路的帶電粒子束，并且可選擇性地切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路，多個(gè)照射室以管路切換構(gòu)件為中心配置成放射狀，管路切換構(gòu)件具有引導(dǎo)帶電粒子束的電磁鐵和使電磁鐵旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過使電磁鐵旋轉(zhuǎn)來(lái)切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路。
該帶電粒子束照射裝置中，當(dāng)向所希望的照射室輸送帶電粒子束時(shí)，向與該所希望的照射室對(duì)應(yīng)的第2傳輸管路引導(dǎo)來(lái)自第1傳輸管路的帶電粒子束。帶電粒子束的引導(dǎo)通過管路切換構(gòu)件的電磁鐵進(jìn)行，管路切換構(gòu)件通過使電磁鐵旋轉(zhuǎn)來(lái)切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路。這樣，管路切換構(gòu)件采用使電磁鐵旋轉(zhuǎn)的方式作為切換引導(dǎo)目標(biāo)的方式，因此與切換電磁鐵的工作狀態(tài)(開啟/關(guān)閉)的方式相比，能夠削減所需電磁鐵的數(shù)量。并且，多個(gè)照射室以管路切換構(gòu)件為中心配置成放射狀，因此能夠削減無(wú)用的設(shè)置空間且縮小帶電粒子束照射裝置的設(shè)置場(chǎng)所的占地面積。
并且，作為具體的結(jié)構(gòu)，管路切換構(gòu)件可具有管狀的連結(jié)管路，設(shè)置有電磁鐵，充當(dāng)管狀的第1傳輸管路與管狀的第2傳輸管路的連接的作用，并且使帶電粒子束通過；旋轉(zhuǎn)支承部，以連結(jié)管路的一端與第1傳輸管路的連接部為中心可旋轉(zhuǎn)地支承連結(jié)管路及電磁鐵；及移動(dòng)連接部，設(shè)置于連結(jié)管路的另一端，且伴隨連結(jié)管路及電磁鐵的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)在可與各個(gè)第2傳輸管路連接的各位置之間移動(dòng)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，移動(dòng)連接部通過以連結(jié)管路的一端與第1傳輸管路的連接部為中心的連結(jié)管路的旋轉(zhuǎn)，在可與各個(gè)第2傳輸管路連接的各位置之間移動(dòng)。因此，能夠通過連結(jié)管路的旋轉(zhuǎn)使移動(dòng)連接部移動(dòng)，且選擇性地切換連接移動(dòng)連接部的第2傳輸管路，并能夠向所希望的照射室輸送帶電粒子束。
并且，在第2傳輸管路的上游端部可以設(shè)置有使該第2傳輸管路開閉的第2傳輸管路開閉閥，移動(dòng)連接部具有使連結(jié)管路開閉的連結(jié)管路開閉閥、及設(shè)置于比連結(jié)管路開閉閥更靠下游側(cè)且通過向帶電粒子束的前進(jìn)方向伸縮而裝卸于第2傳輸管路的上游端部的管狀的伸縮部。
根據(jù)該結(jié)，能夠維持帶電粒子束的傳輸路的真空的同時(shí)，進(jìn)行第2傳輸管路與連結(jié)管路的連接/分離。
并且，本發(fā)明的帶電粒子束照射裝置中，多個(gè)照射室和加速器也可以設(shè)置于建筑物的互不相同的層內(nèi)，第1傳輸管路從設(shè)置有加速器的層向設(shè)置有照射室的層延伸。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠縮小從上方觀察時(shí)第1傳輸管路的投影面積，并能夠縮小作為帶電粒子束照射裝置整體的設(shè)置面積。并且，還可將照射室和加速器配置成上下重疊，并能夠進(jìn)一步縮小設(shè)置面積。
本發(fā)明的帶電粒子束照射方法，其在多個(gè)照射室中向照射室內(nèi)的被照射體照射帶電粒子束，其特征在于，具備帶電粒子束加速步驟，通過加速器加速帶電粒子束；第1傳輸步驟，由第1傳輸管路傳輸在帶電粒子束加速步驟中加速的帶電粒子束；第2傳輸步驟，通過設(shè)置于多個(gè)照射室的每一個(gè)的第2傳輸管路中的任一個(gè)，向照射室傳輸在第1傳輸步驟中傳輸?shù)膸щ娏Ｗ邮?；及管路切換步驟，通過設(shè)置于第1傳輸管路與第2傳輸管路之間且向任一個(gè)第2傳輸管路引導(dǎo)來(lái)自第1傳輸管路的帶電粒子束的管路切換構(gòu)件，選擇性地切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路，多個(gè)照射室以管路切換構(gòu)件為中心配置成放射狀，管路切換構(gòu)件具有引導(dǎo)帶電粒子束的電磁鐵和使電磁鐵旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在管路切換步驟中，通過使電磁鐵旋轉(zhuǎn)來(lái)切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路。
在該帶電粒子束照射方法中，當(dāng)向所希望的照射室輸送帶電粒子束時(shí)，向與該所希望的照射室對(duì)應(yīng)的第2傳輸管路引導(dǎo)來(lái)自第1傳輸管路的帶電粒子束。帶電粒子束的引導(dǎo)通過管路切換構(gòu)件的電磁鐵進(jìn)行，在管路切換步驟中，通過使電磁鐵旋轉(zhuǎn)來(lái)切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路。這樣，在管路切換步驟中，由于采用使電磁鐵旋轉(zhuǎn)的方式作為以管路切換構(gòu)件切換引導(dǎo)目標(biāo)的方式，因此與切換電磁鐵的工作狀態(tài)(開啟/關(guān)閉)的方式相比，能夠削減所需電磁鐵的數(shù)量。并且，多個(gè)照射室以管路切換構(gòu)件為中心配置成放射狀，因此能夠削減無(wú)用的設(shè)置空間且縮小帶電粒子束照射裝置的設(shè)置場(chǎng)所的占地面積。
并且，在上述帶電粒子束照射方法中，也可以為如下管路切換構(gòu)件具有管狀的連結(jié)管路，設(shè)置有電磁鐵，充當(dāng)管狀的第1傳輸管路與管狀的第2傳輸管路的連接的作用， 并且使帶電粒子束通過；旋轉(zhuǎn)支承部，以連結(jié)管路的一端與第1傳輸管路的連接部為中心可旋轉(zhuǎn)地支承連結(jié)管路及電磁鐵；及移動(dòng)連接部，設(shè)置于連結(jié)管路的另一端，且伴隨連結(jié)管路及電磁鐵的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)在可與各個(gè)第2傳輸管路連接的各位置之間移動(dòng)，在第2傳輸管路的上游端部設(shè)置有使該第2傳輸管路開閉的第2傳輸管路開閉閥，移動(dòng)連接部具有使連結(jié)管路開閉的連結(jié)管路開閉閥、及設(shè)置于比連結(jié)管路開閉閥更靠下游側(cè)且通過向帶電粒子束的前進(jìn)方向伸縮而裝卸于第2傳輸管路的上游端部的管狀的伸縮部，管路切換步驟具有 第1步驟，關(guān)閉連接有移動(dòng)連接部的第2傳輸管路的第2傳輸管路開閉閥和連結(jié)管路開閉閥，并開放伸縮部?jī)?nèi)的真空；第2步驟，使伸縮部縮短而解除與第2傳輸管路的連接；第3步驟，使連結(jié)管路及電磁鐵旋轉(zhuǎn)而使移動(dòng)連接部向其他第2傳輸管路移動(dòng)；第4步驟，使伸縮部伸長(zhǎng)而連接于其他第2傳輸管路的上游端部，并對(duì)伸縮部?jī)?nèi)進(jìn)行真空抽??；及第5步驟， 打開其他的第2傳輸管路的第2傳輸管路開閉閥和連結(jié)管路開閉閥。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過第1 第5步驟中的閥的開閉，能夠維持第1傳輸管路、連結(jié)管路及第2傳輸管路的真空的同時(shí)切換帶電粒子束的引導(dǎo)目標(biāo)，并且能夠?qū)⑺璧恼婵粘槿】臻g的容積設(shè)在最小限度。
并且，本發(fā)明的傳輸管路的裝卸方法，其將所述帶電粒子束照射裝置中的管路切換構(gòu)件的移動(dòng)連接部裝卸于任一個(gè)第2傳輸管路的上游端部，其特征在于，具備第1步驟， 關(guān)閉連接有移動(dòng)連接部的第2傳輸管路的第2傳輸管路開閉閥和連結(jié)管路開閉閥，并開放伸縮部?jī)?nèi)的真空；第2步驟，使伸縮部縮短而解除與第2傳輸管路的連接；第3步驟，使連結(jié)管路及電磁鐵旋轉(zhuǎn)而使移動(dòng)連接部向其他第2傳輸管路移動(dòng)；第4步驟，使伸縮部伸長(zhǎng)而連接于其他第2傳輸管路的上游端部，并對(duì)伸縮部?jī)?nèi)進(jìn)行真空抽??；及第5步驟，打開其他的第2傳輸管路的第2傳輸管路開閉閥和連結(jié)管路開閉閥。
根據(jù)該傳輸管路的裝卸方法，通過開閉第1 第5步驟中的閥，能夠維持第1傳輸管路、連結(jié)管路及第2傳輸管路的真空的同時(shí)切換帶電粒子束的引導(dǎo)目標(biāo)，并且能夠?qū)⑺璧恼婵粘槿】臻g的容積設(shè)在最小限度。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種縮小設(shè)置場(chǎng)所的占地面積的同時(shí)、削減射束傳輸用電磁鐵數(shù)量的帶電粒子束照射裝置、帶電粒子束照射方法及其傳輸管路的裝卸方法。


圖1是表示作為本發(fā)明的帶電粒子束照射裝置的一實(shí)施方式的粒子束治療裝置的側(cè)視圖。
圖2是圖1的粒子束治療裝置的俯視圖。
圖3是放大表示圖1的粒子束治療裝置的切換裝置附近的側(cè)視圖。
圖4是放大表示圖1的粒子束治療裝置的切換裝置附近的俯視圖。
圖5是表示圖3的連結(jié)管路的旋轉(zhuǎn)支承部的截面圖。
圖6是表示圖3的連結(jié)管路的移動(dòng)連接部的伸長(zhǎng)狀態(tài)的截面圖。
圖7是表示圖6的移動(dòng)連接部的縮短狀態(tài)的截面圖。
圖8是表示在圖1的粒子束治療裝置中增設(shè)第2傳輸管路的狀態(tài)的俯視圖。
圖中1-粒子束治療裝置(帶電粒子束照射裝置)，3a、3b_治療室(照射室)， 7-回旋加速器(加速器)，11-第1傳輸管路，12a、12b-第2傳輸管路，13-連結(jié)管路，17-偏轉(zhuǎn)電磁鐵，19-整形電磁鐵，20-切換裝置(管路切換構(gòu)件)，39-移動(dòng)連接部，41-旋轉(zhuǎn)支承部，51-連結(jié)管路開閉閥，53-伸縮囊部(伸縮部)，57-第2傳輸管路開閉閥，100-建筑物。
具體實(shí)施方式
以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的帶電粒子束照射裝置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 在本實(shí)施方式中，對(duì)作為本發(fā)明的帶電粒子束照射裝置的一例的粒子束治療裝置進(jìn)行說(shuō)明。另外，必要時(shí)，為方便起見，如各圖所示，有時(shí)設(shè)定將ζ軸設(shè)為鉛垂軸并將xy平面設(shè)為水平面的xyz坐標(biāo)系，在說(shuō)明各部的位置關(guān)系時(shí)利用x、y、z。并且，“上游”、“下游”之類的單詞與被傳輸?shù)馁|(zhì)子射束的上游下游對(duì)應(yīng)而使用。
圖1及圖2所示的粒子束治療裝置1例如應(yīng)用于癌癥治療，是對(duì)患者(被照射體) 體內(nèi)的腫瘤照射質(zhì)子射束的裝置。如圖所示，粒子束治療裝置1具備在建筑物100內(nèi)劃定的2個(gè)治療室(照射室)3a、;3b和分別設(shè)置于治療室3a、3b內(nèi)的2臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)架fe、5b。旋轉(zhuǎn)機(jī)架5ajb為從任意方向?qū)颊哒丈滟|(zhì)子射束的裝置。2個(gè)治療室3a、3b以后述的連接部 32為中心在水平面內(nèi)配置成放射狀。2臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)架fe、5b也同樣以后述的連接部32為中心在水平面內(nèi)配置成放射狀。
粒子束治療裝置1具備有離子源6，生成氫離子；回旋加速器(加速器)7，加速氫離子射束且從氫離子除去電子并輸出質(zhì)子射束；能量調(diào)整部10，設(shè)置于回旋加速器7的正下游側(cè)；及傳輸管路9，將來(lái)自回旋加速器7的質(zhì)子射束傳輸至旋轉(zhuǎn)機(jī)架如或恥。治療室3a、!3b配置于建筑物100的預(yù)定底板上(本實(shí)施方式中為2層)，與此相對(duì)，回旋加速器 7設(shè)置于不同的底板(本實(shí)施方式中為1層)。
能量調(diào)整部10調(diào)整從回旋加速器7輸出的質(zhì)子射束的能量。由于從患者的體表至腫瘤的深度因患者而異，因此當(dāng)對(duì)患者照射質(zhì)子射束時(shí)，需調(diào)整質(zhì)子射束的到達(dá)深度。能量調(diào)整部10通過調(diào)整質(zhì)子射束的能量來(lái)調(diào)整為質(zhì)子射束適當(dāng)?shù)氐竭_(dá)處于患者體內(nèi)的預(yù)定深度的腫瘤。
傳輸管路9具有第1傳輸管路11，位于質(zhì)子射束的上游側(cè)且連接于能量調(diào)整部 10 ；及第2傳輸管路12a、12b，位于質(zhì)子射束的下游側(cè)且連接于旋轉(zhuǎn)機(jī)架fe、5b。傳輸管路 9進(jìn)一步具有設(shè)置于第1傳輸管路11與第2傳輸管路12a、12b之間的連結(jié)管路13。
第1傳輸管路11呈使質(zhì)子射束通過空心部的管狀，從回旋加速器7水平地延伸， 且鉛垂地上升并從建筑物100的1層延伸至2層。第2傳輸管路12a、12b呈使質(zhì)子射束通過空心部的管狀，在建筑物100的2層分別水平延伸至旋轉(zhuǎn)機(jī)架fe、5b。第2傳輸管路1 和第2傳輸管路12b的長(zhǎng)度大致相同。連結(jié)管路13呈使質(zhì)子射束通過空心部的管狀，且充當(dāng)?shù)?傳輸管路11與第2傳輸管路1 或12b的任一個(gè)的連結(jié)的作用。從第1傳輸管路 11朝向鉛垂上方輸入于連結(jié)管路13的質(zhì)子射束通過設(shè)置于連結(jié)管路13周圍的偏轉(zhuǎn)電磁鐵 17的作用彎曲90°而成水平方向，并引導(dǎo)至第2傳輸管路1 或12b。對(duì)連結(jié)管路13的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行后述。
連結(jié)第1傳輸管路11、連結(jié)管路13及第2傳輸管路12a(12b)的一連串空心部?jī)?nèi)被設(shè)為真空，從而形成質(zhì)子射束的傳輸路。并且，在第1傳輸管路11、連結(jié)管路13及第2傳輸管路12a、12b的周圍適當(dāng)?shù)卦O(shè)置改變質(zhì)子射束方向的偏轉(zhuǎn)電磁鐵17及抑制射束的擴(kuò)散且進(jìn)行整形的整形電磁鐵19。
當(dāng)連結(jié)管路13充當(dāng)?shù)?傳輸管路11與第2傳輸管路1 的連結(jié)的作用時(shí)，從回旋加速器7送出的質(zhì)子射束通過第1傳輸管路11、連結(jié)管路13及第2傳輸管路1 被輸送至治療室3a的旋轉(zhuǎn)機(jī)架fe。即，此時(shí)，對(duì)治療室3a內(nèi)的患者照射粒子束的方法為如下。 首先，由回旋加速器7加速氫離子射束(帶電粒子束加速步驟)。接著，通過第1傳輸管路 11向鉛垂上方傳輸從回旋加速器7輸出的質(zhì)子射束(第1傳輸步驟)，在連結(jié)管路13中， 沿水平偏轉(zhuǎn)射束的前進(jìn)方向的同時(shí)向第2傳輸管路12a引導(dǎo)質(zhì)子射束。而且，通過作為引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路1 將上述質(zhì)子射束傳輸至治療室3a的旋轉(zhuǎn)機(jī)架5a (第2傳輸步驟)ο
同樣，當(dāng)連結(jié)管路13充當(dāng)?shù)?傳輸管路11與第2傳輸管路12b的連結(jié)的作用時(shí)， 從回旋加速器7送出的質(zhì)子射束通過第1傳輸管路11、連結(jié)管路13及第2傳輸管路12b 被輸送至治療室北的旋轉(zhuǎn)機(jī)架恥。這樣，通過切換連結(jié)管路13的連結(jié)狀態(tài)(管路切換步驟)，能夠在第2傳輸管路1 與12b之間切換質(zhì)子射束的引導(dǎo)目標(biāo)，而且能夠切換質(zhì)子射束的輸送目標(biāo)的治療室。
接著，參考圖3及圖4對(duì)選擇性地切換連結(jié)管路13的連結(jié)狀態(tài)的切換裝置(管路切換構(gòu)件)20進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖所示，切換裝置20設(shè)置在設(shè)成建筑物100的2層高度的基座101上。切換裝置20具備連結(jié)管路13、設(shè)置于連結(jié)管路13周圍的偏轉(zhuǎn)電磁鐵 17及整形電磁鐵19。切換裝置20進(jìn)一步具備搭載連結(jié)管路13、偏轉(zhuǎn)電磁鐵17及整形電磁鐵19且可在基座101上旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)臺(tái)31。
連結(jié)管路13的一端連接于第1傳輸管路11，連結(jié)管路13能夠以與第1傳輸管路 11的連接部32為中心水平旋轉(zhuǎn)。連結(jié)管路13的另一端可裝卸地連接于第2傳輸管路1 的上游端部Ha或第2傳輸管路12b的上游端部14b。以下，將可連接于各上游端部14a、 14b的連結(jié)管路13的另一端的部位稱為“移動(dòng)連接部”，并附加符號(hào)“39”來(lái)表示。另外，各上游端部14a、14b配置于俯視觀察時(shí)以連接部32為中心的同一圓周上。
回轉(zhuǎn)臺(tái)31以連結(jié)管路13與第1傳輸管路11的連接部32為中心可水平旋轉(zhuǎn)地被支承?；剞D(zhuǎn)臺(tái)31的下面安裝有2個(gè)車輪33。并且，基座101上設(shè)置有俯視觀察時(shí)呈同心圓弧形狀的2條導(dǎo)軌37，車輪33分別載置于導(dǎo)軌37上。另外，回轉(zhuǎn)臺(tái)31上安裝有使車輪 33旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)35。若通過馬達(dá)35的驅(qū)動(dòng)而車輪33旋轉(zhuǎn)，則車輪33在導(dǎo)軌37上移動(dòng)，從而回轉(zhuǎn)臺(tái)31以連接部32為中心水平旋轉(zhuǎn)。另外，馬達(dá)35可直接連結(jié)于車輪33，也可通過轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)(例如，傳送帶、鏈條、鋼絲、齒輪、小齒輪、圓形齒條等)將馬達(dá)35的動(dòng)力傳遞至車輪33。隨著回轉(zhuǎn)臺(tái)31的水平旋轉(zhuǎn)，連結(jié)管路13及電磁鐵17、19也水平旋轉(zhuǎn)，連結(jié)管路13的移動(dòng)連接部39在與第2傳輸管路12a的上游端部1 對(duì)置的位置和與第2傳輸管路12b的上游端部14b對(duì)置的位置之間移動(dòng)。移動(dòng)連接部39能夠連接于相對(duì)置的上游端部Ha或14b。
接著，參考圖5對(duì)在連接部32附近旋轉(zhuǎn)自如地支承連結(jié)管路13的旋轉(zhuǎn)支承部41 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。連結(jié)管路13的下端被插入至第1傳輸管路11的上端，連結(jié)管路13的外周面和第1輸送管路11的內(nèi)周面進(jìn)行滑動(dòng)。由于連結(jié)管路13與第1傳輸管路11的間隙被真空密封材料43密封，所以可相對(duì)第1傳輸管路11使連結(jié)管路13旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，能夠?qū)?nèi)部的射束傳輸路設(shè)為真空。另外，作為真空密封材料43，能夠采用橡膠0型圈、X型圈、磁性流體等?；?01的上表面安裝有在同心位置插通第1傳輸管路11的回轉(zhuǎn)軸部103。并且，在回轉(zhuǎn)軸部103的外側(cè)經(jīng)由以連接部32為中心的軸承45安裝回轉(zhuǎn)臺(tái)31。通過如以上的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并且回轉(zhuǎn)臺(tái)31能夠以連接部32為中心水平旋轉(zhuǎn)。
接著，參考圖6及圖7對(duì)連結(jié)管路13的移動(dòng)連接部39附近的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，移動(dòng)連接部39上設(shè)置有使連結(jié)管路13開閉的連結(jié)管路開閉閥51。該連結(jié)管路開閉閥51的下游側(cè)設(shè)置有向射束的前進(jìn)方向伸縮的伸縮囊部(belloWS)53。伸縮囊部53通過伸縮可裝卸于第2傳輸管路12a的上游端部14a。伸縮囊部53的側(cè)方設(shè)置有氣缸55，伸縮囊部53的伸縮通過氣缸55的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且，也可利用液壓缸來(lái)代替氣缸55。
并且，第2傳輸管路12a的上游端部1 上也設(shè)置有使第2傳輸管路12a開閉的第2傳輸管路開閉閥57。并且，移動(dòng)連接部39上設(shè)置有用于對(duì)伸縮囊部53內(nèi)進(jìn)行真空抽取的真空泵60和真空密封閥門(valve) 58。并且，移動(dòng)連接部39上還設(shè)置有對(duì)伸縮囊部 53內(nèi)進(jìn)行大氣開放的大氣開放用閥門59。
如圖6所示，根據(jù)這種切換裝置20的結(jié)構(gòu)，在開閉閥51、57開啟且伸縮囊部53密合于上游端部Ha的狀態(tài)下，連結(jié)管路13與第2傳輸管路1 被連接而形成質(zhì)子射束的傳輸路。并且，如圖7所示，在開閉閥51、57關(guān)閉且伸縮囊部53從上游端部1 分離的狀態(tài)下，移動(dòng)連接部39能夠通過所述回轉(zhuǎn)臺(tái)31的旋轉(zhuǎn)自如地移動(dòng)。另外，圖6及圖7中，對(duì)連結(jié)管路13與第2傳輸管路12a的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，但是連結(jié)管路13與第2傳輸管路 12b的連接結(jié)構(gòu)也完全相同，因此省略重復(fù)說(shuō)明。
接著，參考圖6及圖7對(duì)連結(jié)管路13相對(duì)于第2傳輸管路12a、12b的裝卸方法進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)移動(dòng)連接部39目前連接于第2傳輸管路1 時(shí)，關(guān)閉第2傳輸管路12a的開閉閥57和移動(dòng)連接部39的開閉閥51。并且，打開大氣開放用閥門59并開放伸縮囊部53內(nèi)的真空(第1步驟)。而且，驅(qū)動(dòng)氣缸55而使伸縮囊部53縮短，并使之從上游端部1 分離(第2步驟)。以上，如圖7所示，成為解除連結(jié)管路13與第2傳輸管路12的連接的狀態(tài)。接著，通過馬達(dá)35的驅(qū)動(dòng)使回轉(zhuǎn)臺(tái)31 (參考圖幻，從而使移動(dòng)連接部39向第2傳輸管路12a的上游端部14b的對(duì)置位置移動(dòng)(第3步驟)。接著，驅(qū)動(dòng)氣缸55而使伸縮囊部53 伸長(zhǎng)，使之密合于上游端部14b。并且，通過驅(qū)動(dòng)真空泵60而打開真空密封閥門58，從而對(duì)伸縮囊部53內(nèi)進(jìn)行真空抽取(第4步驟)。接著，通過打開第2傳輸管路12b的開閉閥57 和移動(dòng)連接部39的開閉閥51 (第5步驟)而成為圖6的狀態(tài)，并形成用于向治療室北輸送質(zhì)子射束的質(zhì)子射束傳輸路。另外，回轉(zhuǎn)臺(tái)31旋轉(zhuǎn)或伸縮囊部53伸縮時(shí)，利用位置傳感器(省略圖示)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)位置、伸縮位置。并且，若采用鎖銷(latch)結(jié)構(gòu)，則還能夠省略基于位置傳感器的位置檢測(cè)。
能夠按這種順序在第2傳輸管路12a與12b之間切換連結(jié)管路13的連接端。并且，根據(jù)該裝卸方法，能夠維持第1傳輸管路11、連結(jié)管路13及第2傳輸管路1 和12b的真空的同時(shí)切換質(zhì)子射束的引導(dǎo)目標(biāo)。因此，只需在伸縮囊部53內(nèi)進(jìn)行真空抽取，能夠?qū)⒄婵粘槿】臻g的容積設(shè)在最小限度。另外，伸縮囊部53內(nèi)的射束傳輸路為較短的距離，因10此可省略伸縮囊部53內(nèi)的真空抽取。
根據(jù)以上說(shuō)明的粒子束治療裝置1，能夠通過使連結(jié)管路13及電磁鐵17、19水平旋轉(zhuǎn)來(lái)切換質(zhì)子射束的引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路12a、12b，而且能夠切換輸送質(zhì)子射束的治療室3a、3b。這樣，采用使連結(jié)管路13旋轉(zhuǎn)而切換連接目標(biāo)的方式作為切換質(zhì)子射束的傳輸目標(biāo)的方式，因此與例如以往那樣的切換電磁鐵的工作狀態(tài)(開啟/關(guān)閉)的方式相比，能夠削減所需電磁鐵的數(shù)量。并且，由于多個(gè)治療室3a、3b以連結(jié)管路13的旋轉(zhuǎn)支承部41為中心配置成放射狀，因此能夠削減無(wú)用的設(shè)置空間，且縮小粒子束治療裝置1的設(shè)置場(chǎng)所的占地面積。
并且，在粒子束治療裝置1中，治療室3a、!3b和回旋加速器7設(shè)置于建筑物的互不相同的層，第1傳輸管路11從設(shè)置有回旋加速器7的層向設(shè)置有治療室3a、3b的層延伸。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠縮小從上方觀察時(shí)的第1傳輸管路11的投影面積，并且能夠縮小作為粒子束治療裝置1整體的設(shè)置面積。并且，如圖1所示，可在旋轉(zhuǎn)機(jī)架fe、5b的正下方設(shè)置回旋加速器7，從而能夠縮小從上方觀察時(shí)的粒子束治療裝置1的設(shè)置面積。
并且，在粒子束治療裝置1中，第1傳輸管路11鉛垂延伸，與此相對(duì)，第2傳輸管路1 和12b水平延伸，因此連結(jié)管路13需要將質(zhì)子射束偏轉(zhuǎn)90°。正因?yàn)槭沁@種結(jié)構(gòu)， 所以可優(yōu)選應(yīng)用從連結(jié)管路13的水平旋轉(zhuǎn)中心(連接部3 等距離地配置第2傳輸管路 12a、12b的連接口(上游端部14a、14b)的上述結(jié)構(gòu)。并且，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)增設(shè)治療室時(shí)， 例如如圖8所示，在新的治療室增設(shè)傳輸質(zhì)子射束的第2傳輸管路12c并從連接部32等距離地配置上游端部14c即可。因此，無(wú)需對(duì)連結(jié)管路13的結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何改變，治療室的增設(shè)也比較容易。
本發(fā)明不限于前述的實(shí)施方式。例如，回旋加速器的位置不限于從上方觀察時(shí)與治療室重疊的位置，可以在治療室的斜下方配置回旋加速器。并且，回旋加速器與治療室的上下位置關(guān)系也不限于實(shí)施方式，可在上一個(gè)樓層的底板設(shè)置回旋加速器，并在下一個(gè)樓層的底板設(shè)置治療室。并且，還可在相同樓層設(shè)置回旋加速器和治療室。
并且，加速器不限于回旋加速器，可以是同步加速器或同步回旋加速器等。并且， 可以設(shè)為不在治療室(照射室)內(nèi)設(shè)置回旋機(jī)架而利用旋轉(zhuǎn)斗桿的旋轉(zhuǎn)照射型，也可以設(shè)為非旋轉(zhuǎn)照射型的固定照射型。并且，帶電粒子不限于氫，可以是碳等。另外，不限于由設(shè)置于回旋加速器外部的離子源生成氫離子并向回旋加速器供給氫離子的結(jié)構(gòu)，可以是在回旋加速器內(nèi)設(shè)置離子源并在回旋加速器內(nèi)生成氫離子的結(jié)構(gòu)。
并且，還能夠采用如下結(jié)構(gòu)來(lái)代替伸縮囊部(伸縮部)53。即，可以考慮在大徑筒體的內(nèi)側(cè)以同心插入小徑筒體的結(jié)構(gòu)中使大徑筒體(或小徑筒體)向筒軸方向進(jìn)退的結(jié)構(gòu)等。此時(shí)，作為使大徑筒體(或小徑筒體)進(jìn)退的結(jié)構(gòu)，可以考慮組合氣缸、電動(dòng)式缸、液壓缸、滾珠絲杠及馬達(dá)的機(jī)構(gòu)等。并且，作為大徑筒體與小徑筒體之間的真空密封構(gòu)件能夠使用0型圈或X型圈。
權(quán)利要求
1.一種帶電粒子束照射裝置，其具備多個(gè)照射室，且向所述照射室內(nèi)的被照射體照射帶電粒子束，其特征在于，具備加速器，加速所述帶電粒子束；第1傳輸管路，傳輸從所述加速器送出的所述帶電粒子束；多個(gè)第2傳輸管路，設(shè)置于多個(gè)所述照射室的每一個(gè)，且將由所述第1傳輸管路傳輸?shù)乃鰩щ娏Ｗ邮M(jìn)一步傳輸至各個(gè)所述照射室；及管路切換構(gòu)件，設(shè)置于所述第1傳輸管路與所述第2傳輸管路之間，向任一個(gè)所述第2 傳輸管路引導(dǎo)來(lái)自所述第1傳輸管路的所述帶電粒子束，并且可選擇性地切換引導(dǎo)目標(biāo)的所述第2傳輸管路，多個(gè)所述照射室以所述管路切換構(gòu)件為中心配置成放射狀，所述管路切換構(gòu)件具有引導(dǎo)所述帶電粒子束的電磁鐵和使所述電磁鐵旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過使所述電磁鐵旋轉(zhuǎn)來(lái)切換所述引導(dǎo)目標(biāo)的所述第2傳輸管路。
2.如權(quán)利要求1所述的帶電粒子束照射裝置，其特征在于， 所述管路切換構(gòu)件具有管狀的連結(jié)管路，設(shè)置有所述電磁鐵，充當(dāng)管狀的所述第1傳輸管路與管狀的所述第2 傳輸管路的連接的作用，并且使所述帶電粒子束通過；旋轉(zhuǎn)支承部，以所述連結(jié)管路的一端與所述第1傳輸管路的連接部為中心可旋轉(zhuǎn)地支承所述連結(jié)管路及所述電磁鐵；及移動(dòng)連接部，設(shè)置于所述連結(jié)管路的另一端，且伴隨所述連結(jié)管路及所述電磁鐵的旋轉(zhuǎn)在可與各個(gè)所述第2傳輸管路連接的各位置之間移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的帶電粒子束照射裝置，其特征在于，在所述第2傳輸管路的上游端部設(shè)置有使該第2傳輸管路開閉的第2傳輸管路開閉閥，所述移動(dòng)連接部具有連結(jié)管路開閉閥，使所述連結(jié)管路開閉；及管狀的伸縮部，設(shè)置于比所述連結(jié)管路開閉閥更靠下游側(cè)，通過向所述帶電粒子束的前進(jìn)方向伸縮來(lái)裝卸于所述第2傳輸管路的上游端部。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束照射裝置，其特征在于， 多個(gè)照射室和所述加速器設(shè)置于建筑物的互不相同的層內(nèi)，所述第1傳輸管路從設(shè)有所述加速器的層向設(shè)有所述照射室的層延伸。
5.一種帶電粒子束照射方法，其在多個(gè)照射室中向所述照射室內(nèi)的被照射體照射帶電粒子束，其特征在于，具備帶電粒子束加速步驟，通過加速器加速所述帶電粒子束；第1傳輸步驟，由第1傳輸管路傳輸在所述帶電粒子束加速步驟中加速的所述帶電粒子束；第2傳輸步驟，通過設(shè)置于多個(gè)所述照射室的每一個(gè)的第2傳輸管路中的任一個(gè)，向所述照射室傳輸在所述第1傳輸步驟中傳輸?shù)乃鰩щ娏Ｗ邮患肮苈非袚Q步驟，通過設(shè)置于所述第1傳輸管路與所述第2傳輸管路之間且向任一個(gè)所述第2傳輸管路引導(dǎo)來(lái)自所述第1傳輸管路的所述帶電粒子束的管路切換構(gòu)件，選擇性地切換引導(dǎo)目標(biāo)的所述第2傳輸管路，多個(gè)所述照射室以所述管路切換構(gòu)件為中心配置成放射狀，所述管路切換構(gòu)件具有引導(dǎo)所述帶電粒子束的電磁鐵和使所述電磁鐵旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述管路切換步驟中，通過使所述電磁鐵旋轉(zhuǎn)來(lái)切換所述引導(dǎo)目標(biāo)的所述第2傳輸管路。
6.如權(quán)利要求5所述的帶電粒子束照射方法，其特征在于， 所述管路切換構(gòu)件具有管狀的連結(jié)管路，設(shè)置有所述電磁鐵，充當(dāng)管狀的所述第1傳輸管路與管狀的所述第2 傳輸管路的連接的作用，并且使所述帶電粒子束通過；旋轉(zhuǎn)支承部，以所述連結(jié)管路的一端與所述第1傳輸管路的連接部為中心可旋轉(zhuǎn)地支承所述連結(jié)管路及所述電磁鐵；及移動(dòng)連接部，設(shè)置于所述連結(jié)管路的另一端，且伴隨所述連結(jié)管路及所述電磁鐵的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)在可與各個(gè)所述第2傳輸管路連接的各位置之間移動(dòng)，在所述第2傳輸管路的上游端部設(shè)置有使該第2傳輸管路開閉的第2傳輸管路開閉閥，所述移動(dòng)連接部具有連結(jié)管路開閉閥，使所述連結(jié)管路開閉；及管狀的伸縮部，設(shè)置于比所述連結(jié)管路開閉閥更靠下游側(cè)，通過向所述帶電粒子束的前進(jìn)方向伸縮來(lái)裝卸于所述第2傳輸管路的上游端部， 所述管路切換步驟具有第1步驟，關(guān)閉連接有所述移動(dòng)連接部的所述第2傳輸管路的所述第2傳輸管路開閉閥和所述連結(jié)管路開閉閥，并開放所述伸縮部?jī)?nèi)的真空；第2步驟，使所述伸縮部縮短而解除與所述第2傳輸管路的連接； 第3步驟，使所述連結(jié)管路及所述電磁鐵縮短而使所述移動(dòng)連接部向其他所述第2傳輸管路移動(dòng)；第4步驟，使所述伸縮部伸長(zhǎng)而連接于所述其他所述第2傳輸管路的上游端部，并對(duì)所述伸縮部?jī)?nèi)進(jìn)行真空抽??；及第5步驟，打開所述其他所述第2傳輸管路的所述第2傳輸管路開閉閥和所述連結(jié)管路開閉閥。
7.一種傳輸管路的裝卸方法，其將權(quán)利要求3所述的帶電粒子束照射裝置中的所述管路切換構(gòu)件的所述移動(dòng)連接部裝卸于任一個(gè)所述第2傳輸管路的上游端部，其特征在于， 具備第1步驟，關(guān)閉連接有所述移動(dòng)連接部的所述第2傳輸管路的所述第2傳輸管路開閉閥和所述連結(jié)管路開閉閥，并開放所述伸縮部?jī)?nèi)的真空；第2步驟，使所述伸縮部縮短而解除與所述第2傳輸管路的連接； 第3步驟，使所述連結(jié)管路及所述電磁鐵縮短而使所述移動(dòng)連接部向其他所述第2傳輸管路移動(dòng)；第4步驟，使所述伸縮部伸長(zhǎng)而連接于所述其他所述第2傳輸管路的上游端部，并對(duì)所述伸縮部?jī)?nèi)進(jìn)行真空抽??；及第5步驟，打開所述其他所述第2傳輸管路的所述第2傳輸管路開閉閥和所述連結(jié)管路幵閉閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種縮小設(shè)置場(chǎng)所的占地面積的同時(shí)削減射束傳輸用的電磁鐵數(shù)量的帶電粒子束照射裝置、照射方法及傳輸管路的裝卸方法。本發(fā)明的粒子束治療裝置具備多個(gè)治療室，且具備回旋加速器，加速質(zhì)子射束；第1傳輸管路，傳輸從回旋加速器送出的質(zhì)子射束；多個(gè)第2傳輸管路，設(shè)置于每個(gè)治療室，將第1傳輸管路的質(zhì)子射束進(jìn)一步傳輸至各個(gè)治療室；及連結(jié)管路，向任一個(gè)第2傳輸管路引導(dǎo)來(lái)自第1傳輸管路的射束，并且可選擇性地切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路，其中，治療室以連結(jié)管路為中心配置成放射狀，連結(jié)管路具有引導(dǎo)射束的電磁鐵和旋轉(zhuǎn)電磁鐵的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)電磁鐵來(lái)切換引導(dǎo)目標(biāo)的第2傳輸管路。
文檔編號(hào)A61N5/10GK102543245SQ20111035647
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者宇野浩一 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社