带电粒子束照射装置的制作方法

本发明涉及一种对被照射体照射带电粒子束的带电粒子束照射装置。

背景技术：
以往，作为对癌瘤等进行放射线治疗的带电粒子束照射装置已知有如下装置，其具备：对癌瘤等照射带电粒子束的照射部；及配置有该照射部且能够以中心轴线为中心在规定的角度内进行摆动的机架（参考非专利文献1）。这种带电粒子束照射装置中，由于能够根据机架角度的改变而改变照射部的照射角度，因此，能够从与癌瘤等的位置相应的适当的角度照射带电粒子束。以往技术文献非专利文献非专利文献1：ErosPedroni“IMPROVINGGANTRY-BASEDPROTONSCANNINGBEYONDTHECURRENTSTATEOFTHEART”ESTRO292010年9月12日-9月16日BARCELONASPAIN发明的概要发明要解决的技术课题然而，前述的以往带电粒子束照射装置中由于机械式松动、照射部及机架自身重量的影响，存在带电粒子束照射装置的等角点精确度随着机架角度的改变而降低的问题。因此，本发明的目的在于提供一种能够提高等角点（等中心点）精确度的带电粒子束照射装置。用于解决技术课题的手段本发明的一种带电粒子束照射装置，其具有对被照射体照射带电粒子束的照射部，其中，该带电粒子束照射装置具备：机架，配置有照射部，且能够以中心轴线为中心进行旋转或摆动；外壳，具有沿中心轴线延伸的筒状侧壁、设置于侧壁的沿中心轴线的方向上的两端的垂直壁、设置于侧壁局部的开口部，且其内部配置有被照射体，及机架侧传输线路，其具有从加速器射出的带电粒子束所入射的入口部，且被机架支承并将从入口部入射的带电粒子束传输至照射部，其中，机架具有设置于机架侧传输线路的入口部与外壳之间且以能够旋转或摆动的方式支承机架的第1轴承部、及相对于外壳设置于第1轴承部的相反侧且以能够旋转或摆动的方式支承机架的第2轴承部。根据上述带电粒子束照射装置，支承机架的第1轴承部和第2轴承部被设置于隔着外壳的位置，因此与仅在外壳的单侧设置轴承部的以往的装置相比，能够高精确度地保持外壳附近的机架及照射部。其结果,能够抑制由机架的角度改变而引起的照射部的等角点的位置偏离，因此能够提高装置的等角点精确度。并且，由于外壳具有沿中心轴线延伸的筒状的侧壁和设置于侧壁局部的开口部，因此患者们能够从外壳的侧方进入外壳内，而不是从沿中心轴线的方向进入。总之，照射室中，在沿带电粒子束照射装置的中心轴线的方向上的端部侧无需设置用于患者进入外壳内的空间。通过在这种能够省略的空间设置第2轴承部来抑制沿中心轴线的方向的照射室的大型化，并且能够提高装置的等角点的精确度。上述带电粒子束照射装置中，机架在矩形形状的照射室内可以被配置成其中心轴线沿着照射室的一个对角线。根据上述带电粒子束照射装置，照射室为矩形形状时，若机架以中心轴线沿着照射室的一个对角线的方式配置于照射室内，则患者能够利用沿其他对角线方向的空间进入外壳内，因此能够进一步抑制照射室的大型化。上述带电粒子束照射装置中，还可以具备：用于实现机架的旋转或摆动的平衡的平衡锤、及配置于机架侧传输线路的入口部与外壳之间且连结机架与平衡锤的平衡锤连结部。根据上述带电粒子束照射装置，通过具备平衡锤，能够稳定机架的旋转及摆动。并且，根据上述带电粒子束照射装置，在设计方面，在容易确保空间的机架侧传输线路的入口部与外壳之间配置有平衡锤连结部，因此有利于装置整体的小型化。发明效果根据本发明能够提高等中心点的精确度。附图说明图1是表示本发明所涉及的带电粒子束照射装置的一实施方式的立体图。图2是表示图1的机架进行90°旋转而位于水平面内的状态的俯视图。图3是表示图1的外壳的剖视图。具体实施方式以下，参考附图对本发明所涉及的带电粒子束照射装置的优选实施方式进行详细说明。如图1及图2所示，本实施方式所涉及的带电粒子束照射装置1为如下装置，即通过从照射部3对外壳2内的患者的肿瘤等（被照射体）照射带电粒子束来进行放射线治疗的装置。带电粒子束照射装置1在建筑物100内具备：加速器4，使带电粒子加速而射出带电粒子束；传输线路5，将从加速器4射出的带电粒子束传输至照射部3；及机架6，能够以中心轴线CL为中心进行摆动。建筑物100通过隔壁101被分为照射室A与加速器室B。照射室A中配置有机架6及外壳2，加速器室B中配置有加速器4。传输线路5被设置成横跨照射室A和加速器室B双方。加速器4为将例如质子束、重粒子（重离子）束等作为带电粒子束而射出的装置。作为加速器4，能够使用例如回旋加速器、同步加速器、同步回旋加速器、线性加速器。从小型化的观点来看，尤其优选采用超导回旋加速器。传输线路5将从加速器4射出的带电粒子束传输至照射部3。传输线路5由加速器侧传输线路5A及机架侧传输线路5B构成。以下，将传输线路5的加速器4侧作为上游侧、将照射部3侧作为下游侧来进行说明。加速器侧传输线路5A连接于加速器室B的加速器4，且为相对于建筑物100被固定的传输线路。加速器侧传输线路5A具备加速器侧真空导管8、加速器侧聚焦电磁铁9、及加速器侧偏转电磁铁10。加速器侧真空导管8连接加速器4与机架侧传输线路5B。从加速器4射出的带电粒子束通过加速器侧真空导管8的内部而传输至机架侧传输线路5B。加速器侧聚焦电磁铁9沿着加速器侧真空导管8配置，且抑制传输中的带电粒子束的射束扩散。加速器侧聚焦电磁铁9共设置有8个。加速器侧聚焦电磁铁9中的4个以隔着2组加速器侧偏转电磁铁10的方式配置。加速器侧聚焦电磁铁9的其余4个，在2组加速器侧偏转电磁铁10的上游侧与下游侧分别配置2个。加速器侧偏转电磁铁10进行带电粒子束的行进方向的偏转。加速器侧偏转电磁铁10以在加速器侧真空导管8上隔着4个加速器侧聚焦电磁铁9的方式分别配置有2个。加速器侧偏转电磁铁10沿加速器侧真空导管8使带电粒子束的行进方向偏转。机架侧传输线路5B连接于照射部3，且为相对于机架6被固定的传输线路。机架侧传输线路5B与机架6成为一体而在中心轴线CL的周围移动。机架侧传输线路5B具备：机架侧真空导管11、第1机架侧偏转电磁铁12、机架侧聚焦电磁铁13、第2机架侧偏转电磁铁14、第1扫描电磁铁15、第3机架侧偏转电磁铁16、第2扫描电磁铁17、及第4机架侧偏转电磁铁18。机架侧真空导管11连接加速器侧传输线路5A的加速器侧真空导管8和照射部3，并构成带电粒子束的通道。第1机架侧偏转电磁铁12为沿着中心轴线CL向远离中心轴线CL的方向偏转从加速器侧真空导管8入射的带电粒子束的行进方向的电磁铁。第1机架侧偏转磁铁12向从中心轴线CL倾斜60°的方向偏转带电粒子束的行进方向。第1机架侧偏转电磁铁12与第1机架侧偏转电磁铁12内的机架侧真空导管11构成与加速器侧传输线路5A连接的入口部P。机架侧聚焦电磁铁13为使通过第1机架侧偏转电磁铁12偏转的带电粒子束的射束径聚焦的3个电磁铁。通过机架侧聚焦电磁铁13聚焦的带电粒子束向第2机架侧偏转电磁铁14行进。第2机架侧偏转电磁铁14将带电粒子束的行进方向向沿中心轴线CL的方向偏转60°。通过第2机架侧偏转电磁铁14偏转的带电粒子束向第1扫描电磁铁15行进。第1扫描电磁铁15在与通过其内部的带电粒子束的行进方向正交的方向扫描带电粒子束。第3机架侧偏转电磁铁16将通过第1扫描电磁铁15扫描的带电粒子束的行进方向向接近中心轴线CL的方向偏转45°。通过第3机架侧偏转电磁铁16偏转的带电粒子束向第2扫描电磁铁17行进。第2扫描电磁铁17在与通过其内部的带电粒子束的行进方向正交且在与第1扫描电磁铁15的扫描方向正交的方向上扫描带电粒子束。第4机架侧偏转电磁铁18将通过第2扫描电磁铁17扫描的带电粒子束的行进方向向与中心轴线CL正交的方向偏转45°。第4机架侧偏转电磁铁18为构成机架侧传输线路5B的最后的偏转电磁铁。通过第4机架侧偏转电磁铁18偏转的带电粒子束被供给到照射部3。照射部3对配置于外壳2内的治疗台20a的患者的肿瘤进行带电粒子束照射。外壳2具有沿中心轴线CL延伸的筒状的侧壁2a，且以环绕中心轴线CL的方式形成（参考图3）。侧壁2a的沿中心轴线CL的方向的两端通过与中心轴线CL垂直的垂直壁2b被闭合。侧壁2a的一部分设置有开口部2c，从沿中心轴线CL的方向观察时，侧壁2a呈朝向侧方开放的U字形状。患者或医生能够通过开口部2c来回于照射室A与外壳2内之间。侧壁2a的一部分成为移动壁2d，而照射部3贯穿移动壁2d。侧壁2a相对于建筑物100被固定，但移动壁2d能够与随着机架6的旋转而绕中心轴线CL旋转的照射部3一同移动。外壳2在中心轴线CL的延伸方向上具有充分的长度，且构成为开放的结构，以免让配置于治疗台20a的患者感到闭塞感。外壳2内的治疗台20a被六轴多关节机械手臂20b移动自如地支承。六轴多关节机械手臂20b根据治疗计划高精确度地控制治疗台20a的位置与姿势。机架6构成为能够以中心轴线CL为中心摆动。图1表示向铅垂方向立起的姿势的机架6。图2表示从图1的状态旋转90°且机架侧传输线路5B位于水平面内的姿势的机架6。机架6构成为能够以图2所示的姿势的角度为基准朝下侧（机架侧传输线路5B朝向比水平面靠下侧的方向）在90°的范围内及朝上侧（机架侧传输线路5B朝向比水平面靠上侧的方向）110°的范围内进行摆动。本实施方式所涉及的机架6通过将上侧的角度范围设成110°而不是90°，免去为了微小角度的倾斜照射而改变患者的姿势的必要，并提高了装置的便利性。机架6具备入口侧支承部21、阶梯部22、轴保持部23、中央框体部24、前端框体部25、第1轴承部26及第2轴承部27。以下，将中心轴线CL的延伸方向上的加速器侧传输线路5A侧作为后侧，将其相反侧作为前侧进行说明。入口侧支承部21为支承机架侧传输线路5B的入口部P的部位。入口侧支承部21被固定于沿机架侧传输线路5B设置的阶梯部22上。入口侧支承部21与阶梯部22成为一体而支承机架侧传输线路5B的入口部P。并且，阶梯部22支承构成机架侧传输线路5B的3个机架侧聚焦电磁铁13。入口侧支承部21和阶梯部22与圆柱状的轴保持部23相连结。轴保持部23为保持沿中心轴线CL突出的轴部23a的圆柱状部位。轴保持部23上连结有连接阶梯部22的前端的中央框体部24。中央框体部24为支承构成机架侧传输线路5B的第2机架侧偏转电磁铁14、第1扫描电磁铁15、第3机架侧偏转电磁铁16的框体状的框架部位。中央框体部24在中心轴线CL的延伸方向上与前端框体部25连结。前端框体部25为以围绕第4机架侧偏转电磁铁18的方式构成的框体状的框架部位。前端框体部25位于外壳2的外周附近。前端框体部25支承构成机架侧传输线路5B的第2扫描电磁铁17及第4机架侧偏转电磁铁18。前端框体部25的一部分绕到外壳2的前侧，且具有沿中心轴线CL突出的轴部25a。第1轴承部26及第2轴承部27相对于建筑物100被固定，且以中心轴线CL为中心以能够进行摆动的方式支承机架6。第1轴承部26与第2轴承部27以隔着外壳2的方式配置于外壳2的前后。第1轴承部26被设置于机架侧传输线路5B的入口部P与外壳2之间，且位于外壳2的后侧。第1轴承部26被固定于设置于照射室A内的壁部102上，且以能够旋转的方式支承轴保持部23的轴部23a。第2轴承部27相对于外壳2设置于第1轴承部26的相反侧，且位于外壳2的前侧。第2轴承部27被固定于照射室A的壁上，且以能够旋转的方式支承前端框体部25的轴部25a。并且，带电粒子束照射装置1具备用于实现机架6的摆动的平衡的平衡锤30。平衡锤30被配置成相对于中心轴线CL位于中央框体部24的相反侧。平衡锤30经由平衡锤连结部31与机架6连结。平衡锤连结部31为连结机架6与平衡锤30的部位，且设置于机架侧传输线路5B的入口部P与外壳2之间。平衡锤连结部31位于第1轴承部26的后侧。平衡锤连结部31共有构成机架6的圆柱状的轴保持部23的一部分。平衡锤30及平衡锤连结部31的形状与重量根据与机架6的平衡而适当进行选择。根据以上说明的本实施方式所涉及的带电粒子束照射装置1，支承机架6的第1轴承部26及第2轴承部27被设置于隔着外壳2的位置，因此，与仅在外壳2的单侧设置轴承部的以往的装置相比，能够高精确度地保持外壳2附近的机架6及照射部3。其结果,能够抑制由机架6的角度改变引起的照射部3的等角点位置的偏离，因此能够提高装置的等角点的精确度。并且，外壳2具有沿中心轴线CL延伸的筒状侧壁2a及设置于2a局部的开口部2c，因此，患者能够从外壳2的侧方进入外壳2内，而不是从沿中心轴线CL的方向进入。总之，照射室A中，在沿带电粒子束照射装置1的中心轴线CL的方向上的端部侧，无需设置用于患者进入外壳2内的空间。通过在这个能够省略的空间设置第2轴承部27，能够抑制沿中心轴线CL的方向的照射室A的大型化且能够提高装置的等角点的精确度。并且，根据带电粒子束照射装置1，在照射室A为矩形时，若将机架6配置于照射室A内以使中心轴线CL沿着照射室A的一个对角线，则患者能够利用沿着其他对角线的方向上的空间而进入到外壳2内，因此能够进一步抑制照射室A的大型化。并且，根据带电粒子束照射装置1，在设计方面，在容易确保空间的机架侧传输线路5B的入口部P与外壳2之间配置平衡锤连结部31，因此实现以中心轴线CL为中心的机架6的摆动的平衡而使其稳定，且有利于装置整体的小型化。本发明不限于上述实施方式。例如，也可以在第1轴承部26的后方增加轴承部。并且，轴承部的形状及结构也不限于上述实施方式中所示的形状及结构。并且，机架6的摆动不限于在上述实施方式所示的角度范围内进行，也可以为在其他的角度范围内进行摆动的方式或旋转360°的方式。另外，机架6及传输线路5的结构不限于上述实施方式所示的结构。产业上的可利用性本发明能够用作能够提高等角点精确度的带电粒子束照射装置。符号说明1-带电粒子束照射装置，2-外壳，2a-侧壁，2b-垂直壁，2c-开口部，3-照射部，4-加速器，5-传输线路，5A-加速器侧传输线路，5B-机架侧传输线路，6-机架，20a-治疗台，20b-机械手臂，26-第1轴承部，27-第2轴承部，30-平衡锤，31-平衡锤连结部，100-建筑物，101-隔壁，102-壁部，A-照射室，B-加速器室，CL-中心轴线，P-入口部。