特許 6096053 サイクロトロン、及び荷電粒子線治療装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6096053

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】サイクロトロン、及び荷電粒子線治療装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 13/00 20060101AFI20170306BHJP

   A61N 5/10 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   H05H13/00

   A61N5/10 H

   A61N5/10 Z

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-110700(P2013-110700)

(22)【出願日】2013年5月27日

(65)【公開番号】特開2014-229580(P2014-229580A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2015年12月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】湯本 健太

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１３０１６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／００６１８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０７１１４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−０４３１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７７２９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ ３／００−１５／００

Ａ６１Ｎ ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器内に配置された超伝導コイル体を備えたサイクロトロンであって、
前記真空容器に対して固定され、前記超伝導コイル体に向かって延在すると共に、前記超伝導コイル体を支持する第１の支持部材及び第２の支持部材を備え、
前記第１の支持部材は、前記第１の支持部材の延在軸線と前記超伝導コイル体の表面とが交わる点のうち前記第１の支持部材側の交点と、前記超伝導コイル体の中心軸線と、を含む第１の平面に対して、当該延在軸線が交差するように設けられ、
前記第２の支持部材は、前記第２の支持部材の延在軸線と前記超伝導コイル体の表面とが交わる点のうち前記第２の支持部材側の交点と、前記超伝導コイル体の中心軸線と、を含む第２の平面に対して、当該延在軸線が交差するように設けられ、
前記超伝導コイル体の中心軸線の延在方向から見て、前記第１の支持部材の延在軸線と前記第２の支持部材の延在軸線とが互いに交差している、サイクロトロン。

【請求項2】

前記超伝導コイル体の中心軸線に直交する方向から見て、前記第１の支持部材の延在軸線と前記第２の支持部材の延在軸線とが互いに交差している、請求項１に記載のサイクロトロン。

【請求項3】

前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とは、前記超伝導コイル体の中心軸線の延在方向から見て、互いに交差するように設けられている、請求項１又は２に記載のサイクロトロン。

【請求項4】

前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とは、前記超伝導コイル体の中心軸線に直交する方向から見て、互いに交差するように設けられている、請求項１〜３の何れか一項に記載のサイクロトロン。

【請求項5】

前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記超伝導コイル体の外周側面に取り付けられている、請求項１〜４の何れか一項に記載のサイクロトロン。

【請求項6】

前記第１の支持部材の長さを調整する第１の調整手段と、前記第２の支持部材の長さを調整する第２の調整手段と、を更に備える、請求項１〜５の何れか一項に記載のサイクロトロン。

【請求項7】

前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、冷却により膨張する材料からなるストラップ部材をそれぞれ有する、請求項１〜６の何れか一項に記載のサイクロトロン。

【請求項8】

請求項１〜７の何れか一項に記載のサイクロトロンを備え、
前記サイクロトロンにより生成された荷電粒子線を被照射体に向けて照射する、荷電粒子線治療装置。

【請求項9】

前記被照射体の周囲に設けられた回転又は搖動可能な架台を更に備え、
前記サイクロトロンは、前記架台に取り付けられている、請求項８に記載の荷電粒子線治療装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子を加速するサイクロトロン、及び当該サイクロトロンを有する荷電粒子線治療装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、中空のヨークと、ヨークの内部空間に配置された真空容器と、真空容器内に配置された超伝導コイルと、超伝導コイルを冷却する冷凍機とを備えたサイクロトロンが知られている。このようなサイクロトロンに関する技術文献として、例えば特許文献１が存在する。特許文献１には、垂直方向（超伝導コイルの中心軸線の延在方向）に延在する縦荷重支持と、水平方向に延在する横荷重支持とによって超伝導コイルが真空容器内に支持される構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−０４３１１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、真空容器内に配置された超伝導コイルを備えるサイクロトロンを設置場所に輸送する際、輸送により生じる振動や温度変化によって超伝導コイル体の位置ずれが生じるおそれがある。真空容器内の超伝導コイルに位置ずれが生じると、輸送先でサイクロトロンを設置する際に、超伝導コイル体の位置調整による磁場精度や磁場分布の調節が必須となり、設置作業の手間や時間が増加する。その結果、サイクロトロン設置後の立ち上がりが遅れてしまうという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、超伝導コイル体の位置ずれを効果的に抑制できるサイクロトロン、及びこのサイクロトロンを有する荷電粒子線治療装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明は、真空容器内に配置された超伝導コイル体を備えたサイクロトロンであって、真空容器に対して固定され、超伝導コイル体に向かって延在すると共に、超伝導コイル体を支持する第１の支持部材及び第２の支持部材を備え、第１の支持部材は、第１の支持部材の延在軸線と超伝導コイル体の表面とが交わる点のうち第１の支持部材側の交点と、超伝導コイル体の中心軸線と、を含む第１の平面に対して、当該延在軸線が交差するように設けられ、第２の支持部材は、第２の支持部材の延在軸線と超伝導コイル体の表面とが交わる点のうち第２の支持部材側の交点と、超伝導コイル体の中心軸線と、を含む第２の平面に対して、当該延在軸線が交差するように設けられ、超伝導コイル体の中心軸線の延在方向から見て、第１の支持部材の延在軸線と第２の支持部材の延在軸線とが互いに交差していることを特徴とする。

【0007】

本発明に係るサイクロトロンでは、第１の平面に対して延在軸線が交差するように第１の支持部材が設けられると共に、第２の平面に対して延在軸線が交差するように第２の支持部材が設けられており、第１の支持部材の延在軸線と第２の支持部材の延在軸線とが超伝導コイル体の中心軸線の延在方向から見て互いに交差している。従って、このサイクロトロンによれば、超伝導コイル体の中心軸線に直交する方向に延在する支持部材のみを備える場合と比べて、第１の支持部材及び第２の支持部材により超伝導コイル体の周方向（回転方向）の回転（動き）に対し、より大きな復元力を得ることができるので、超伝導コイル体の周方向の位置ずれを効果的に抑制することができる。

【0008】

本発明に係るサイクロトロンにおいて、超伝導コイル体の中心軸線に直交する方向から見て、第１の支持部材の延在軸線と第２の支持部材の延在軸線とが互いに交差していてもよい。
このサイクロトロンによれば、第１の支持部材の延在軸と第２の支持部材の延在軸とが超伝導コイル体の中心軸線に直交する方向から見て互いに交差しているので、第１の支持部材及び第２の支持部材により超伝導コイル体の中心軸線の延在方向の応力を適切に受けることができる。従って、このサイクロトロンによれば、超伝導コイル体の中心軸線の延在方向の位置ずれを効果的に抑制できる。

【0009】

本発明に係るサイクロトロンにおいて、第１の支持部材と第２の支持部材とは、中心軸線の延在方向から見て、互いに交差するように設けられていてもよい。
このサイクロトロンによれば、第１の支持部材及び第２の支持部材を交差して設けることで、輸送時の振動やコイルの熱収縮に耐えるのに必要な支持部材の長さを少ないスペースで確保することができ、真空容器内の省スペース化を図ることができる。このことは、サイクロトロンの小型化に有利である。

【0010】

本発明に係るサイクロトロンにおいて、第１の支持部材と第２の支持部材とは、超伝導コイル体の中心軸線に直交する方向から見て、互いに交差するように設けられていてもよい。
このサイクロトロンによれば、超伝導コイル体の中心軸線に直交する方向から見ても、第１の支持部材と第２の支持部材とが互いに交差して設けられるので、輸送時の振動やコイルの熱収縮に耐えるのに必要な支持部材の長さをより少ないスペースで確保することができ、真空容器内の省スペース化及びサイクロトロンの小型化に有利である。

【0011】

本発明に係るサイクロトロンにおいて、第１の支持部材及び第２の支持部材は、超伝導コイル体の外周側面に取り付けられていてもよい。
このサイクロトロンによれば、第１の支持部材及び第２の支持部材によって超伝導コイル体の外周側面に沿った周方向の応力を適切に受けることができるので、超伝導コイル体の周方向の位置ずれを効果的に抑制することができる。また、サイクロトロンの薄厚化に有利である。

【0012】

本発明に係るサイクロトロンにおいて、第１の支持部材の長さを調整する第１の調整手段と、第２の支持部材の長さを調整する第２の調整手段と、を更に備えてもよい。
このサイクロトロンによれば、各支持部材の長さを調整することにより超伝導コイル体の位置調整を容易に行うことができる。

【0013】

本発明に係るサイクロトロンにおいて、第１の支持部材及び第２の支持部材は、冷却により膨張する材料からなるストラップ部材をそれぞれ有してもよい。
このサイクロトロンによれば、昇温時には超伝導コイルが膨張する一方で、冷却により膨張する性質（負膨張性）を有するストラップ部材は収縮するので、超伝導コイルが各支持部材によって適切な張力で支持される。一方、このサイクロトロンによれば、冷却時に超伝導コイルが収縮する一方で、これらのストラップ部材は膨張するので、超伝導コイルが各支持部材によって適切な張力で支持される。従って、このサイクロトロンによれば、超伝導コイルの熱収縮に応じた超伝導コイル体の適切な支持を実現できる。

【0014】

本発明に係る荷電粒子線治療装置は、上述のサイクロトロンを備え、サイクロトロンにより生成された荷電粒子線を被照射体に向けて照射することを特徴とする。
本発明に係る荷電粒子線治療装置では、超伝導コイル体の位置ずれを効果的に抑制できる上述のサイクロトロンを備えているので、サイクロトロンを輸送した後の設置作業などにおいて、超伝導コイル体の位置調整の手間や時間を軽減でき、荷電粒子線治療装置のメンテナンス性を向上させることができる。

【0015】

本発明に係る荷電粒子線治療装置は、被照射体の周囲に設けられた回転又は搖動可能な架台を更に備え、サイクロトロンは、架台に取り付けられていてもよい。
この荷電粒子線治療装置では、運転時において架台が回転又は搖動することにより、架台に取り付けられたサイクロトロンに対する振動が断続的に生じても、超伝導コイル体の位置ずれが抑制できるので、装置の信頼性を高めることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、超伝導コイル体の位置ずれを効果的に抑制できるサイクロトロン、及びこのサイクロトロンを有する荷電粒子線治療装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態に係るサイクロトロン及び荷電粒子線治療装置を示す概略構成図である。

【図2】図１に示すサイクロトロン及びサイクロトロンの側面に設けられた遮蔽シールドを示す斜視図である。

【図3】第１の実施形態に係るサイクロトロンの中心軸線に沿った概略断面図である。

【図4】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】図４に示す第１の支持部材及び第２の支持部材と中心軸線との位置関係について説明するために用いる図である。

【図6】第１の実施形態に係るサイクロトロンの超伝導コイル体及び支持部材を示す概略斜視図である。

【図7】図３に示した第１の支持部材の固定部分を説明するための拡大図である。

【図8】第２の実施形態に係るサイクロトロンの中心軸線に沿った概略断面図である。

【図9】図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。

【図10】図９に示す第１の支持部材及び第２の支持部材と中心軸線との位置関係について説明するために用いる図である。

【図11】第２の実施形態に係るサイクロトロンの超伝導コイル体及び支持部材を示す概略斜視図である。

【図12】第３の実施形態に係るサイクロトロンの中心軸線に沿った断面図である。

【図13】図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図14】第３の実施形態に係るサイクロトロンの超伝導コイル体及び支持部材を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0019】

［第１の実施形態］
まず、図１及び図２を用いて、第１の実施形態に係る荷電粒子線治療装置１について説明する。図１は、本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１を示す概略構成図であり、図２は、図１に示すサイクロトロン２を示す斜視図である。

【0020】

図１に示す荷電粒子線装置１は、患者の体内の腫瘍に荷電粒子線を照射して治療を行うものである。図１に示すように、荷電粒子線治療装置１は、サイクロトロン２と、ガントリー（架台）３と、を備えている。

【0021】

サイクロトロン２は、イオン源（図示せず）から供給される荷電粒子を加速して荷電粒子線を出力する円形加速器である。荷電粒子としては、例えば陽子、重粒子（重イオン）などが挙げられる。サイクロトロン２の詳細については後述する。

【0022】

ガントリー３は、同一軸線（軸線Ａ）上に延在し、被照射体である患者が横たわるための治療台４を挟んで両側に配置された一対の回転軸５と、回転軸５から上方へ張り出す一対の脚部６，６間で軸線Ａ方向に延在しサイクロトロン２を両側から支持する一対の梁部７と、回転軸５から下方へ張り出す一対のカウンターウェイト８と、を備えている。

【0023】

建屋の壁体Ｗは、治療台４を挟んで軸線Ａ方向に互いに対向して配置されている。回転軸５は、建屋の壁体Ｗに対して、軸線Ａ回りに回転可能に支持されている。脚部６は、回転軸５の治療台４側の端部から図示上方へ延在している。カウンターウェイト８は、回転軸５の治療台４側の端部から図示下方へ、脚部６とは反対方向へ延在している。ガントリー３は、このような構成によって、回転軸５の回りに回転可能又は揺動可能とされている。

【0024】

梁部７は、回転軸５から外方に離間した位置で、脚部６によって支持されている。梁部７は、軸線Ａ方向に延在し、脚部６とは反対側の端部に、サイクロトロン２が固定されている。

【0025】

図１及び図２に示すように、サイクロトロン２は、円筒状の筐体を備えている。サイクロトロン２の端面２ｂ及び端面２ｃは、軸線Ａ方向に互いに対向して配置され、側面２ａは軸線Ａ方向に延在する中心軸線方向を取り囲む周方向に延在している。サイクロトロン２の側面において、治療台４側（図示下側）には、遮蔽シールド９が設けられている。

【0026】

例えば、サイクロトロン２の下側半分が、遮蔽シールド９によって覆われている。遮蔽シールド９は、サイクロトロン２の側面２ａの下半分、端面２ｂの下半分、及び端面２ｃの下半分を覆うように配置されている。梁部７は、サイクロトロン２を直接支持してもよく、遮蔽シールド９を介して間接的にサイクロトロン２を支持してもよい。なお、遮蔽シールド９は、側面２ａの下半分を覆う遮蔽体部分９ａのみを備え、端面２ｂ及び端面２ｃの下半分を覆う遮蔽体部分９ｂを備えていない構成でもよい。

【0027】

このように、サイクロトロン２を備える荷電粒子線治療装置１において、サイクロトロン２の側面２ａと治療台４との間に、遮蔽シールド９を配置する構成としてもよい。また、サイクロトロン２の全面を覆うように遮蔽シールドを配置してもよい。

【0028】

サイクロトロン２の側面２ａには、サイクロトロン２により生成された荷電粒子線を軸線Ａに向かって照射する照射部１０が設けられている。すなわち、照射部１０によって、サイクロトロン２により生成された荷電粒子線が、治療台４の上に横たわった被照射体である患者（不図示）に向けて照射される。

【0029】

続いて、図３〜図７を用いて、サイクロトロン２について詳細に説明する。ここでは、図面上側を上方向、図面下側を下方向として説明を行う。なお、図３〜図５において、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６については断面ではなく全体を表わしている。

【0030】

サイクロトロン２は、円環状の超伝導コイル体２１と、超伝導コイル体２１を収容する環状の真空容器２２と、超伝導コイル体２１の空芯部位に配置された上ポール（上磁極）２３Ａ及び下ポール（下磁極）２３Ｂと、超伝導コイル体２１を冷却するための冷凍機（不図示）と、ヨーク２４と、を備えている。ヨーク２４は、中空の円盤型ブロックであり、その内部に真空容器２２、上ポール２３Ａ、及び下ポール２３Ｂが配置されている。また、真空容器２２は、中心軸線Ｃ回りに９０度間隔で、超伝導コイル体２１を支持する一対の支持部材（第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６）を収容するための直方体状に張り出した張出し部を有している。

【0031】

このサイクロトロン２では、真空容器２２の内部を真空状態にすると共に、冷凍機（不図示）により超伝導コイル体２１を超伝導状態とした上で、超伝導コイル体２１に電流を流すことにより強力な磁場を形成する。上ポール２３Ａ及び下ポール２３Ｂの間の空間Ｇには、図示しない一対のディー電極（加速電極）が配置されており、イオン源から供給された荷電粒子は、上ポール２３Ａ、下ポール２３Ｂ、及びディー電極の働きにより加速され、荷電粒子線として出力される。

【0032】

超伝導コイル体２１は、二個の超伝導コイル２７Ａ，２７Ｂ及びコイル支持部材２８を有している。超伝導コイル２７Ａ，２７Ｂは、中心軸線Ｃに沿って並んで配置されており、金属製のコイル支持部材２８によって一体的に支持されている。

【0033】

コイル支持部材２８は、上側の超伝導コイル２７Ａの上面を覆う上面支持部２８ａと、下側の超伝導コイル２７Ｂの下面を覆う下面支持部２８ｂと、超伝導コイル２７Ａと超伝導コイル２７Ｂとの間に位置するコイル間支持部２８ｃと、これらの部材（超伝導コイル２７Ａ，２７Ｂ、上面支持部２８ａ、及び下面支持部２８ｂ）の外周側面を覆う側面支持部２８ｄとを有している。下面支持部２８ｂには冷凍機の一部が接触しており、超伝導コイル体２１が直接的に冷却される。冷凍機としては、例えば小型ＧＭ冷凍機を採用することができる。

【0034】

超伝導コイル体２１は、中心軸線Ｃ回りに９０度間隔で超伝導コイル体２１の周囲にそれぞれ配置された四対の支持部材（第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６）によって支持されている。一対の第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６は、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向から見て互いに交差するように設けられている。また、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６は、中心軸線Ｃに直交する方向から見ても互いに交差するようにするように設けられている。第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６の一端は、側面支持部２８ｄに固定されている。また、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６は、超伝導コイル体２１の外周側面（側面支持部２８ｄ）に向かって延在しており、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６の他端側は、真空容器２２及びヨーク２４を貫通すると共に真空容器２２及びヨーク２４に対して固定されている。

【0035】

第１の支持部材２５は、側面支持部２８ｄに固定された第１の掛止部２５ａと、真空容器２２及びヨーク２４を貫通して配置された貫通棒部２５ｂと、貫通棒部２５ｂの真空容器２２側に設けられた第２の掛止部２５ｃと、第１の掛止部２５ａ及び第２の掛止部２５ｃに掛け止めされた環状のストラップ部材２５ｄと、を有している。

【0036】

第１の掛止部２５ａは、ストラップ部材２５ｄが掛けられる軸部２５ｅを有する金属製の部材である。第１の掛止部２５ａは、側面支持部２８ｄに対してネジなどにより固定されている。第２の掛止部２５ｃは、ストラップ部材２５ｄが掛けられる軸部２５ｆを有する金属製の部材であり、貫通棒部２５ｂと一体的に形成されている。

【0037】

第１の支持部材２５の真空容器２２とヨーク２４との間には、真空容器２２内の真空を保つために、中空円柱状のシール部２９が設けられている。貫通棒部２５ｂは、このシール部２９を貫通している。シール部２９の内部では、貫通棒部２５ｂとシール部２９との接続部分がＯリングなどでシールされている。

【0038】

第２の支持部材２６は、第１の掛止部２６ａと、真空容器２２及びヨーク２４を貫通する貫通棒部２６ｂと、貫通棒部２６ｂの真空容器２２側に設けられた第２の掛止部２６ｃと、第１の掛止部２６ａ及び第２の掛止部２６ｃに掛け止めされた環状のストラップ部材２６ｄと、を有している。

【0039】

第１の掛止部２６ａは、ストラップ部材２６ｄが掛けられる軸部２６ｅを有する金属製の部材である。第１の掛止部２６ａは、側面支持部２８ｄに対してネジなどにより固定されている。第２の掛止部２６ｃは、ストラップ部材２６ｄが掛けられる軸部２６ｆを有する金属製の部材であり、貫通棒部２６ｂと一体的に形成されている。また、第２の支持部材２６の真空容器２２とヨーク２４との間の部分にも真空容器２２内の真空を保つために、中空円柱状のシール部２９が設けられている。

【0040】

ここで、ストラップ部材２５ｄ，２６ｄは、ＦＲＰ［Fiber Reinforced Plastics］からなるベルト状の部材である。ストラップ部材２５ｄ，２６ｄは、真空容器２２と超伝導コイル体２１の側面支持部２８ｄとの間に生じる引張荷重を受ける。このストラップ部材２５ｄ，２６ｄは、例えばポリエチレン繊維ＦＲＰ（ダイニーマ［登録商標］）など、冷却により膨張する負膨張性を有するＦＲＰを用いることが好ましい。

【0041】

図５に示すように、第１の支持部材２５は、平面（第１の平面）Ｄ１に対して、第１の支持部材２５（ストラップ部材２５ｄ）の延在軸線Ｌ１が交点Ｐ１において交差するように設けられている。ここで、交点Ｐ１は、延在軸線Ｌ１と超伝導コイル体２１の表面（側面支持部２８ｄの表面）とが交わる一以上の交点のうち第１の支持部材２５側の交点である。また、平面（第１の平面）Ｄ１は、交点Ｐ１と、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃと、を含む平面である。具体的には、第１の支持部材２５のストラップ部材２５ｄは、図４及び図５において超伝導コイル体２１が中心軸線Ｃを中心として左回りの回転方向Ｒ１へ回転しようとしたときに生じる力を受けるように設けられている。

【0042】

一方、第２の支持部材２６は、平面（第２の平面）Ｄ２に対して、第２の支持部材２６（ストラップ部材２６ｄ）の延在軸線Ｌ２が交点Ｐ２において交差するように設けられている。ここで、交点Ｐ２は、延在軸線Ｌ２と超伝導コイル体２１の表面（側面支持部２８ｄの表面）とが交わる一以上の交点のうち第２の支持部材２６側の交点である。また、平面（第２の平面）Ｄ２は、交点Ｐ２と、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃと、を含む平面である。また、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向から見て、第１の支持部材２５の延在軸線Ｌ１と第２の支持部材２６の延在軸線Ｌ２とは、互いに交差している。具体的には、第２の支持部材２６のストラップ部材２６ｄは、図４及び図５において超伝導コイル体２１が中心軸線Ｃを中心として右回りの回転方向Ｒ２へ回転しようとしたときに生じる力を受けるように設けられている。

【0043】

また、図３に示すように、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃに直交する方向から見て、第１の支持部材２５の延在軸線Ｌ１と第２の支持部材２６の延在軸線Ｌ２とは、互いに交差している。具体的には、第１の支持部材２５のストラップ部材２５ｄと第２の支持部材２６のストラップ部材２６ｄとは、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向において、互いに反対方向に超伝導コイル体２１を引張り支持するように設けられている。

【0044】

図７は、図３に示した第１の支持部材２５が真空容器２２、ヨーク２４、及びシール部２９に接続される部分の拡大図である。図７に示すように、第１の支持部材２５の貫通棒部２５ｂの先端側には螺旋状のネジ溝が設けられている。貫通棒部２５ｂは、ヨーク２４の外側において、このネジ溝に対応する形状の内周面を有するナット２５ｇによって固定されている。このナット２５ｇの回転操作によって第１の支持部材２５の長さを調節可能とされている。すなわち、貫通棒部２５ｂの先端側に設けられたネジ溝とナット２５ｇは、第１の支持部材２５の長さを調整する調整手段（第１の調整手段）を構成している。

【0045】

具体的には、ナット２５ｇを一の方向に回転させると、貫通棒部２５ｂがヨーク２４の外側方向に移動させられるようになっている。これにより、ストラップ部材２５ｄに対する張力を大きくして、超伝導コイル体２１を引っ張る力を増加させることができる。また、ナット２５ｇを他の方向に回転させると、貫通棒部２５ｂがヨーク２４の内側に移動させられるようになっている。これにより、ストラップ部材２５ｄに対する張力を小さくして、超伝導コイル体２１を引っ張る力を減少させることができる。

【0046】

第２の支持部材２６についても、第１の支持部材２５と同様に、貫通棒部２６ｂの先端側には螺旋状のネジ溝が設けられており、図示しないナットと共に第２の支持部材２６の長さを調整する調整手段（第２の調整手段）を構成している。

【0047】

以上説明した第１の実施形態に係るサイクロトロン２では、第１の平面Ｄ１に対して延在軸線Ｌ１が交差するように第１の支持部材２５が設けられると共に、第２の平面Ｄ２に対して延在軸線Ｌ２が交差するように第２の支持部材２６が設けられており、第１の支持部材２５の延在軸線Ｌ１と第２の支持部材２６の延在軸線Ｌ２とが超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向から見て互いに交差している。従って、このサイクロトロン２によれば、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃに直交する方向に延在する支持部材のみを備える場合と比べて、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６により超伝導コイル体２１の周方向（回転方向）の回転（動き）に対し、より大きな復元力を得ることができるので、超伝導コイル体２１の周方向の位置ずれを効果的に抑制することができる。

【0048】

また、このサイクロトロン２では、第１の支持部材２５の延在軸線Ｌ１と第２の支持部材２６の延在軸線Ｌ２とが超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃに直交する方向から見て互いに交差しているので、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６により超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向の応力を適切に受けることができる。従って、このサイクロトロン２によれば、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向の位置ずれを効果的に抑制できる。

【0049】

また、このサイクロトロン２では、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６を交差して設けることで、輸送時の振動やコイルの熱収縮に耐えるのに必要な支持部材の長さを少ないスペースで確保することができ、真空容器２２内の省スペース化を図ることができる。このことは、サイクロトロン２の小型化に有利である。

【0050】

また、このサイクロトロン２では、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃに直交する方向から見ても、第１の支持部材２５と第２の支持部材２６とが互いに交差して設けられるので、輸送時の振動やコイルの熱収縮に耐えるのに必要な支持部材の長さをより少ないスペースで確保することができ、真空容器２２内の省スペース化及びサイクロトロン２の小型化に有利である。

【0051】

また、このサイクロトロン２によれば、第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６によって超伝導コイル体２１の外周側面に沿った周方向の応力を適切に受けることができるので、超伝導コイル体２１の周方向の位置ずれを効果的に抑制することができる。また、サイクロトロンの薄厚化に有利である。

【0052】

また、このサイクロトロン２によれば、第１の調整手段及び第２の調整手段によって第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６の長さを調整することにより、超伝導コイル体２１の位置調整を容易に行うことができる。

【0053】

また、ストラップ部材２５ｄ，２６ｄを上述したポリエチレン繊維ＦＲＰ（ダイニーマ［登録商標］）などの負膨張性を有するＦＲＰを用いた場合には、更に以下の効果を奏することができる。すなわち、このサイクロトロン２によれば、昇温時には、超伝導コイル体２１が膨張する一方で、負膨張性を有するストラップ部材２５ｄ，２６ｄは収縮するので、超伝導コイル体２１が第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６によって適切な張力で支持される。一方、このサイクロトロン２によれば、冷却時に超伝導コイル体２１が収縮する一方で、これらのストラップ部材２５ｄ，２６ｄは膨張するので、超伝導コイル体２１が第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６によって適切な張力で支持される。従って、このサイクロトロン２によれば、超伝導コイル体２１の熱収縮に応じた超伝導コイル体２１の適切な支持を実現できる。

【0054】

また、荷電粒子線治療装置１は、超伝導コイル体２１の位置ずれを効果的に抑制できる上述のサイクロトロン２を備えているので、サイクロトロン２を輸送した後の設置作業などにおいて、超伝導コイル体２１の位置調整の手間や時間を軽減でき、荷電粒子線治療装置１のメンテナンス性を向上させることができる。

【0055】

また、荷電粒子線治療装置１では、上述のとおり、運転時においてガントリー３が回転又は搖動することにより、ガントリー３に取り付けられたサイクロトロン２に対する振動が断続的に生じても、超伝導コイル体２１の位置ずれが抑制できるので、装置の信頼性を高めることができる。

【0056】

［第２の実施形態］
続いて、図８〜図１１を用いて、第２の実施形態に係るサイクロトロン３０について説明する。サイクロトロン３０では、第１の支持部材３１及び第２の支持部材３２が、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向、及び中心軸線Ｃに直交する方向のいずれの方向から見ても本体が互いに交差していない点で、サイクロトロン２と主に相違している。すなわち、第１の支持部材３１及び第２の支持部材３２は、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向及び中心軸線Ｃに直交する方向のいずれの方向から見ても互いに重なっていない。

【0057】

サイクロトロン３０の第１の支持部材３１の各部（第１の掛止部３１ａ、貫通棒部３１ｂ、第２の掛止部３１ｃ、ストラップ部材３１ｄ、軸部３１ｅ、及び軸部３１ｆ）及び第２の支持部材３２の各部（第１の掛止部３２ａ、貫通棒部３２ｂ、第２の掛止部３２ｃ、ストラップ部材３２ｄ、軸部３２ｅ、及び軸部３２ｆ）の機能については、第１の実施形態における第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６の各部の機能と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0058】

図１０に示すように、第１の支持部材３１は、平面（第１の平面）Ｄ２１に対して、第１の支持部材３１（ストラップ部材３１ｄ）の延在軸線Ｌ２１が交点Ｐ２１において交差するように設けられている。ここで、交点Ｐ２１は、延在軸線Ｌ２１と超伝導コイル体２１の表面（側面支持部２８ｄの表面）とが交わる一以上の交点のうち第１の支持部材３１側の交点である。また、平面（第１の平面）Ｄ２１は、交点Ｐ２１と、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃと、を含む平面である。具体的には、第１の支持部材３１のストラップ部材３１ｄは、図９及び図１０の図示上において超伝導コイル体２１が中心軸線Ｃを中心として左回りの回転方向Ｒ１へ回転しようとしたときに生じる力を受けるように設けられている。

【0059】

一方、第２の支持部材３２は、平面（第２の平面）Ｄ２２に対して、第２の支持部材３２（ストラップ部材３２ｄ）の延在軸線Ｌ２２が、交点Ｐ２２において交差するように設けられている。ここで、交点Ｐ２２は、延在軸線Ｌ２２と超伝導コイル体２１の表面（側面支持部２８ｄの表面）とが交わる一以上の交点のうち第２の支持部材３２側の交点である。また、平面（第２の平面）Ｄ２２は、交点Ｐ２２と、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃと、を含む平面である。また、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向から見て、第１の支持部材３２の延在軸線Ｌ２１と第２の支持部材３２の延在軸線Ｌ２２とは、互いに交差している。具体的には、第２の支持部材３２のストラップ部材３２ｄは、図９及び図１０の図示上において超伝導コイル体２１が中心軸線Ｃを中心として右回りの回転方向Ｒ２へ回転しようとしたときに生じる力を受けるように設けられている。

【0060】

また、図８に示すように、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃに直交する方向から見て、第１の支持部材３１の延在軸線Ｌ２１と第２の支持部材３２の延在軸線Ｌ２２とは、互いに交差している。具体的には、第１の支持部材３１のストラップ部材３１ｄと第２の支持部材３２のストラップ部材３２ｄとは、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向において、互いに反対方向に超伝導コイル体２１を引張り支持するように設けられている。

【0061】

以上説明したように、このサイクロトロン３０では、サイクロトロン２と同様に、第１の平面Ｄ２１に対して延在軸線Ｌ２１が交差するように第１の支持部材３１が設けられると共に、第２の平面Ｄ２２に対して延在軸線Ｌ２２が交差するように第２の支持部材３２が設けられている。そして、第１の支持部材３１の延在軸線Ｌ２１と第２の支持部材３２の延在軸線Ｌ２２とが超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向から見て互いに交差している。従って、このサイクロトロン３０によっても、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃに直交する方向に延在する支持部材のみを備える場合と比べて、第１の支持部材３１及び第２の支持部材３２により超伝導コイル体２１の周方向（回転方向）の応力を適切に受けることができる。

【0062】

また、このサイクロトロン３０では、サイクロトロン２と同様に、第１の支持部材３１の延在軸線Ｌ２１と第２の支持部材３２の延在軸線Ｌ２２とが超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃに直交する方向から見て互いに交差しているので、第１の支持部材３１及び第２の支持部材３２により超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向の回転（動き）に対し、より大きな復元力を得ることができる。従って、このサイクロトロン２によれば、超伝導コイル体２１の中心軸線Ｃの延在方向の位置ずれを効果的に抑制できる。

【0063】

［第３の実施形態］
続いて、図１２〜図１４を用いて、第３の実施形態に係るサイクロトロン４０について説明する。サイクロトロン４０では、超伝導コイル体４５の中心軸線Ｃ回りに９０度間隔で、第１の支持部材４１及び第２の支持部材４２と、第１の支持部材４３及び第２の支持部材４４とを備える点で、第１の実施形態に係るサイクロトロン２と主に相違している。ここで、第１の支持部材４１及び第２の支持部材４２は、中心軸線Ｃの延在方向における超伝導コイル２７Ａ側から超伝導コイル体４５を支持する部材である。一方、第１の支持部材４３及び第２の支持部材４４は、中心軸線Ｃの延在方向における超伝導コイル２７Ｂ側から超伝導コイル体４５を支持する部材である。以下、中心軸線Ｃの延在方向における超伝導コイル２７Ａ側を上側とし、中心軸線Ｃの延在方向における超伝導コイル２７Ｂ側を下側として説明する。

【0064】

なお、サイクロトロン４０の第１の支持部材４１，４３の各部（第１の掛止部４１ａ，４３ａ、貫通部４１ｂ，４３ｂ、第２の掛止部４１ｃ，４３ｃ、ストラップ部材４１ｄ，４３ｄ、軸部４１ｅ，４３ｅ、及び軸部４１ｆ，４３ｆ）及び第２の支持部材４２，４４の各部（第１の掛止部４２ａ，４４ａ、貫通部４２ｂ，４４ｂ、第２の掛止部４２ｃ，４４ｃ、ストラップ部材４２ｄ，４４ｄ、軸部４２ｅ，４４ｅ、及び軸部４２ｆ，４４ｆ）の機能については、サイクロトロン２の第１の支持部材２５及び第２の支持部材２６の各部の機能と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0065】

超伝導コイル体４５は、超伝導コイル２７Ａ，２７Ｂと、コイル間支持部２８ｃと、超伝導コイル２７Ａの上側に設けられ、第１の支持部材４１及び第２の支持部材４２を固定する上部フランジ４５ａと、超伝導コイル２７Ｂの下側に設けられ、第１の支持部材４３及び第２の支持部材４４を固定する下部フランジ４５ｂと、超伝導コイル２７Ａ，２７Ｂ及びコイル間支持部２８ｃの外周側面を覆う側面支持部４５ｃとを有している。

【0066】

上部フランジ４５ａ及び下部フランジ４５ｂは、側面支持部４５ｃがなす外周面よりも超伝導コイル体４５の径方向外側に突き出た形状とされている。

【0067】

図１３に示すように、第１の支持部材４１は、平面（第１の平面）Ｄ３１に対して、第１の支持部材４１（ストラップ部材４１ｄ）の延在軸線Ｌ３１が交点Ｐ３１において交差するように設けられている。ここで、交点Ｐ３１は、延在軸線Ｌ３１と超伝導コイル体４５の表面（上部フランジ４５ａ表面）とが交わる一以上の交点のうち第１の支持部材４１側の交点である。また、平面（第１の平面）Ｄ３１は、交点Ｐ３１と、超伝導コイル体４５の中心軸線Ｃと、を含む平面である。具体的には、第１の支持部材４１のストラップ部材４１ｄは、図１３の図示上において超伝導コイル体４５が中心軸線Ｃを中心として右回りの回転方向Ｒ２へ回転しようとしたときに生じる力を受けるように設けられている。

【0068】

一方、第２の支持部材４２は、平面（第２の平面）Ｄ３２に対して、第２の支持部材４２（ストラップ部材４２ｄ）の延在軸線Ｌ３２が交点Ｐ３２において交差するように設けられている。ここで、交点Ｐ３２は、延在軸線Ｌ３２と超伝導コイル体４５の表面（上部フランジ４５ａ表面）とが交わる一以上の交点のうち第２の支持部材４２側の交点である。また、平面（第２の平面）Ｄ３２は、交点Ｐ３２と、超伝導コイル体４５の中心軸線Ｃと、を含む平面である。また、超伝導コイル体４５の中心軸線Ｃの延在方向から見て、第１の支持部材４１の延在軸線Ｌ３１と第２の支持部材４２の延在軸線Ｌ３２とは、互いに交差している。具体的には、第２の支持部材４２のストラップ部材４２ｄは、図１３の図示上において超伝導コイル体４５が中心軸線Ｃを中心として左回りの回転方向Ｒ１へ回転しようとしたときに生じる力を受けるように設けられている。

【0069】

また、下部フランジ４５ｂ側の第１の支持部材４３及び第２の支持部材４４はそれぞれ、第１の支持部材４１及び第２の支持部材４２と同様に、超伝導コイル体４５が回転方向Ｒ１及び回転方向Ｒ２へ回転しようとする応力を受けるように設けられている。

【0070】

従って、このサイクロトロン４０によっても、第１及び第２の実施形態に係るサイクロトロン２，３０と同様に、超伝導コイル体４５の中心軸線Ｃに直交する方向に延在する支持部材のみを備える場合と比べて、第１の支持部材４１，４３及び第２の支持部材４２，４４により超伝導コイル体４５の周方向（回転方向）の回転（動き）に対し、より大きな復元力を得るができる。

【0071】

また、このサイクロトロン４０では、上部フランジ４５ａ側の第１の支持部材４１及び第２の支持部材４２が超伝導コイル体４５を上側に引っ張り支持する一方で、下部フランジ４５ｂ側の第１の支持部材４３及び第２の支持部材４４が超伝導コイル体４５を下側に引っ張り支持している。従って、このサイクロトロン４０によれば、超伝導コイル体４５の上下それぞれに配置された一対の支持部材により、超伝導コイル体４５の上下方向のずれを抑制することができる。

【0072】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、超伝導コイルは必ずしも二個である必要はなく、一個又は三個以上であってもよい。更に、真空容器及びヨークなどの形状及び構成は一例であり、上述した態様に限定されない。

【0073】

また、第１の支持部材及び第２の支持部材は、必ずしも環状のストラップ部材を有する必要はなく、紐状の部材や剛性のある棒状の部材を有していてもよい。また、第１の支持部材及び第２の支持部材の他に、他の部材と交差せずに、中心軸線Ｃと平行に延びる支持部材や中心軸線Ｃに直交する方向に延びる支持部材を設けてもよい。

【0074】

また、上記実施形態では、超伝導コイル体の中心軸線Ｃ回りに９０度間隔で第１の支持部材及び第２の支持部材を配置する構成を示したが、第１の支持部材及び第２の支持部材を配置する間隔はこれに限定されない。同様に、超伝導コイル体を支持する第１の支持部材及び第２の支持部材の個数も上記実施形態で示した個数に限定されない。また、第１から第３の実施形態で示した構成を組み合わせた構成とすることも可能である。例えば、第１の実施形態に係る支持部材２５，２６と第３の実施形態に係る支持部材４１〜４４とを組み合わせて、超伝導コイル体を、中心軸方向及び径方向の両方から支持する構成としてもよい。この場合、ヨーク、真空容器、及び超伝導コイル体は、真空容器内に設けられる支持部材の構成、場所、個数等に応じた形状とされる。

【符号の説明】

【0075】

１…荷電粒子線治療装置 ２，３０，４０…サイクロトロン ３…ガントリー（架台） ２１，４５…超伝導コイル体 ２２，４６…真空容器 ２５，３１，４１，４３…第１の支持部材 ２５ｄ，２６ｄ，３１ｄ，３２ｄ，４１ｄ，４２ｄ，４３ｄ，４４ｄ…ストラップ部材 ２５ｇ…ナット（第１の調整手段） ２６，３２，４２，４４…第２の支持部材 ２７Ａ，２７Ｂ…超伝導コイル Ｃ…中心軸線 Ｄ１，Ｄ２１，Ｄ３１…第１の平面 Ｄ２，Ｄ２２，Ｄ３２…第２の平面 Ｌ１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ３３…第１の支持部材の延在軸線 Ｌ２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ３４…第２の支持部材の延在軸線 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２…交点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】