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JP6096053B2 - Cyclotron and charged particle beam therapy system - Google Patents
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JP6096053B2 - Cyclotron and charged particle beam therapy system - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a cyclotron for accelerating charged particles, and a charged particle beam therapy apparatus having the cyclotron.

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, a cyclotron is known that includes a hollow yoke, a vacuum container disposed in the interior space of the yoke, a superconducting coil disposed in the vacuum container, and a refrigerator that cools the superconducting coil. As a technical document regarding such a cyclotron, for example, Patent Document 1 exists. In Patent Document 1, a superconducting coil is supported in a vacuum vessel by a vertical load support extending in the vertical direction (extending direction of the central axis of the superconducting coil) and a horizontal load support extending in the horizontal direction. The configuration is described.

特開2002−043117号公報JP 2002-043117 A

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。   By the way, when a cyclotron including a superconducting coil arranged in a vacuum vessel is transported to an installation location, the superconducting coil body may be displaced due to vibrations or temperature changes caused by transportation. If the superconducting coil in the vacuum vessel is misaligned, it will be necessary to adjust the magnetic field accuracy and magnetic field distribution by adjusting the position of the superconducting coil body when installing the cyclotron at the transport destination. To increase. As a result, there was a problem that the rise after the cyclotron installation was delayed.

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。   Then, an object of this invention is to provide the cyclotron which can suppress the position shift of a superconducting coil body effectively, and the charged particle beam therapy apparatus which has this cyclotron.

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。   In order to solve the above problems, the present invention is a cyclotron including a superconducting coil body arranged in a vacuum vessel, which is fixed to the vacuum vessel and extends toward the superconducting coil body, A first support member and a second support member that support the superconducting coil body are provided, and the first support member includes an extension axis of the first support member and a surface of the superconducting coil body. A first plane including the intersection on the first support member side and the central axis of the superconducting coil body is provided so that the extension axis intersects, and the second support member The second plane including the intersection on the second support member side and the central axis of the superconducting coil body among the points where the extending axis of the supporting member and the surface of the superconducting coil body intersect, Extending direction of the central axis of the superconducting coil body provided so that the extending axes intersect Look al, wherein the extension axis of the first support member and the extension axis of the second support member intersect each other.

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。   In the cyclotron according to the present invention, the first support member is provided such that the extending axis intersects with the first plane, and the second axis so that the extending axis intersects with the second plane. A supporting member is provided, and the extending axis of the first supporting member and the extending axis of the second supporting member intersect each other when viewed from the extending direction of the central axis of the superconducting coil body. Therefore, according to this cyclotron, as compared with the case where only the support member extending in the direction orthogonal to the central axis of the superconducting coil body is provided, the first support member and the second support member allow the superconducting coil body to Since a larger restoring force can be obtained with respect to rotation (movement) in the circumferential direction (rotation direction), it is possible to effectively suppress displacement in the circumferential direction of the superconducting coil body.

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。
In the cyclotron according to the present invention, the extension axis of the first support member and the extension axis of the second support member may intersect each other when viewed from the direction orthogonal to the central axis of the superconducting coil body. .
According to this cyclotron, the extension shaft of the first support member and the extension shaft of the second support member intersect each other when viewed from the direction perpendicular to the central axis of the superconducting coil body. The supporting member and the second supporting member can appropriately receive the stress in the extending direction of the central axis of the superconducting coil body. Therefore, according to this cyclotron, it is possible to effectively suppress the displacement in the extending direction of the central axis of the superconducting coil body.

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。
In the cyclotron according to the present invention, the first support member and the second support member may be provided so as to intersect each other when viewed from the extending direction of the central axis.
According to the cyclotron, the first support member and the second support member are provided so as to intersect with each other, so that the length of the support member required to withstand vibration during transportation and thermal contraction of the coil is ensured in a small space. This can save space in the vacuum vessel. This is advantageous for downsizing the cyclotron.

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。
In the cyclotron according to the present invention, the first support member and the second support member may be provided so as to intersect each other when viewed from a direction orthogonal to the central axis of the superconducting coil body.
According to this cyclotron, the first support member and the second support member are provided so as to intersect each other even when viewed from the direction perpendicular to the central axis of the superconducting coil body. The length of the support member necessary to withstand heat shrinkage can be secured in a smaller space, which is advantageous for space saving in the vacuum vessel and downsizing of the cyclotron.

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。
In the cyclotron according to the present invention, the first support member and the second support member may be attached to the outer peripheral side surface of the superconducting coil body.
According to this cyclotron, since the stress in the circumferential direction along the outer peripheral side surface of the superconducting coil body can be appropriately received by the first supporting member and the second supporting member, the circumferential position of the superconducting coil body Deviation can be effectively suppressed. In addition, it is advantageous for thinning the cyclotron.

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。
The cyclotron according to the present invention may further include first adjusting means for adjusting the length of the first support member, and second adjusting means for adjusting the length of the second support member.
According to this cyclotron, it is possible to easily adjust the position of the superconducting coil body by adjusting the length of each support member.

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。
In the cyclotron according to the present invention, the first support member and the second support member may each include a strap member made of a material that expands by cooling.
According to this cyclotron, the superconducting coil expands when the temperature rises, while the strap member that expands by cooling (negative expansion) contracts, so the superconducting coil is supported by each support member with appropriate tension. Is done. On the other hand, according to this cyclotron, while the superconducting coil contracts during cooling, these strap members expand, so that the superconducting coil is supported by each supporting member with an appropriate tension. Therefore, according to this cyclotron, appropriate support of the superconducting coil body according to the thermal contraction of the superconducting coil can be realized.

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。
A charged particle beam therapy system according to the present invention includes the above-described cyclotron, and irradiates a charged particle beam generated by the cyclotron toward an irradiated object.
Since the charged particle beam therapy system according to the present invention includes the above-described cyclotron capable of effectively suppressing the displacement of the superconducting coil body, the position of the superconducting coil body in the installation work after the cyclotron is transported or the like. Adjustment time and effort can be reduced, and maintenance of the charged particle beam therapy system can be improved.

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。
The charged particle beam therapy system according to the present invention may further include a rotatable or swingable frame provided around the irradiated body, and the cyclotron may be attached to the frame.
In this charged particle beam therapy system, the position of the superconducting coil body can be suppressed even if vibration is generated intermittently with respect to the cyclotron attached to the frame by rotating or swinging the frame during operation. Reliability can be increased.

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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cyclotron which can suppress the position shift of a superconducting coil body effectively, and the charged particle beam therapy apparatus which has this cyclotron can be provided.

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。It is a schematic block diagram which shows the cyclotron and charged particle beam therapy apparatus which concern on 1st Embodiment. 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。It is a perspective view which shows the shielding shield provided in the side surface of the cyclotron shown in FIG. 1 and a cyclotron. 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。It is a schematic sectional drawing in alignment with the central axis of the cyclotron which concerns on 1st Embodiment. 図3におけるIV−IV線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line in FIG. 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。It is a figure used in order to demonstrate the positional relationship of the 1st supporting member shown in FIG. 4, the 2nd supporting member, and a center axis line. 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。It is a schematic perspective view which shows the superconducting coil body and support member of the cyclotron which concern on 1st Embodiment. 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。It is an enlarged view for demonstrating the fixing | fixed part of the 1st supporting member shown in FIG. 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。It is a schematic sectional drawing in alignment with the central axis of the cyclotron which concerns on 2nd Embodiment. 図8におけるIX−IX線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IX-IX line in FIG. 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。It is a figure used in order to explain the positional relationship between the first support member and the second support member shown in FIG. 9 and the central axis. 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。It is a schematic perspective view which shows the superconducting coil body and support member of the cyclotron which concern on 2nd Embodiment. 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。It is sectional drawing along the center axis line of the cyclotron which concerns on 3rd Embodiment. 図12におけるXIII−XIII線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XIII-XIII line in FIG. 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。It is a schematic perspective view which shows the superconducting coil body and supporting member of the cyclotron which concern on 3rd Embodiment.

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。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

[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。
[First Embodiment]
First, the charged particle beam therapy system 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a charged particle beam therapy system 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing a cyclotron 2 shown in FIG.

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。   A charged particle beam apparatus 1 shown in FIG. 1 performs treatment by irradiating a tumor in a patient's body with a charged particle beam. As shown in FIG. 1, the charged particle beam therapy system 1 includes a cyclotron 2 and a gantry 3.

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。   The cyclotron 2 is a circular accelerator that accelerates charged particles supplied from an ion source (not shown) and outputs a charged particle beam. Examples of the charged particles include protons and heavy particles (heavy ions). Details of the cyclotron 2 will be described later.

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。   The gantry 3 extends on the same axis (axis A), a pair of rotary shafts 5 disposed on both sides of a treatment table 4 for a patient to be irradiated to lie, and upward from the rotary shaft 5 A pair of beam portions 7 extending in the direction of the axis A between the pair of projecting leg portions 6 and 6 and supporting the cyclotron 2 from both sides, and a pair of counterweights 8 projecting downward from the rotating shaft 5 are provided. Yes.

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。   The walls W of the building are arranged to face each other in the direction of the axis A across the treatment table 4. The rotating shaft 5 is supported so as to be rotatable around the axis A with respect to the wall W of the building. The leg 6 extends upward from the end of the rotating shaft 5 on the treatment table 4 side. The counterweight 8 extends downward from the end of the rotating shaft 5 on the treatment table 4 side in the direction opposite to the leg portion 6. With such a configuration, the gantry 3 is rotatable or swingable around the rotation shaft 5.

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。   The beam portion 7 is supported by the leg portion 6 at a position spaced outward from the rotating shaft 5. The beam portion 7 extends in the direction of the axis A, and the cyclotron 2 is fixed to an end portion opposite to the leg portion 6.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, the cyclotron 2 includes a cylindrical casing. The end surface 2b and the end surface 2c of the cyclotron 2 are arranged to face each other in the direction of the axis A, and the side surface 2a extends in the circumferential direction surrounding the central axis direction extending in the direction of the axis A. On the side surface of the cyclotron 2, a shielding shield 9 is provided on the treatment table 4 side (the lower side in the drawing).

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。   For example, the lower half of the cyclotron 2 is covered by the shielding shield 9. The shielding shield 9 is disposed so as to cover the lower half of the side surface 2a of the cyclotron 2, the lower half of the end surface 2b, and the lower half of the end surface 2c. The beam portion 7 may directly support the cyclotron 2 or indirectly support the cyclotron 2 through the shielding shield 9. The shield shield 9 may include only the shield part 9a that covers the lower half of the side surface 2a, and may not include the shield part 9b that covers the lower half of the end face 2b and the end face 2c.

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。   As described above, in the charged particle beam therapy system 1 including the cyclotron 2, the shielding shield 9 may be disposed between the side surface 2 a of the cyclotron 2 and the treatment table 4. Further, a shielding shield may be disposed so as to cover the entire surface of the cyclotron 2.

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。   An irradiation unit 10 that irradiates the charged particle beam generated by the cyclotron 2 toward the axis A is provided on the side surface 2 a of the cyclotron 2. That is, the irradiation unit 10 irradiates a charged particle beam generated by the cyclotron 2 toward a patient (not shown) that is an irradiated body lying on the treatment table 4.

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。   Next, the cyclotron 2 will be described in detail with reference to FIGS. Here, description will be made with the upper side of the drawing as the upward direction and the lower side of the drawing as the downward direction. 3 to 5, the first support member 25 and the second support member 26 represent not the cross section but the whole.

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。   The cyclotron 2 includes an annular superconducting coil body 21, an annular vacuum container 22 that accommodates the superconducting coil body 21, an upper pole (upper magnetic pole) 23 </ b> A disposed at an air core portion of the superconducting coil body 21, and A lower pole (lower magnetic pole) 23B, a refrigerator (not shown) for cooling the superconducting coil body 21, and a yoke 24 are provided. The yoke 24 is a hollow disk-shaped block, and the vacuum vessel 22, the upper pole 23A, and the lower pole 23B are disposed therein. The vacuum vessel 22 is a rectangular parallelepiped for accommodating a pair of support members (the first support member 25 and the second support member 26) that support the superconducting coil body 21 at intervals of 90 degrees around the central axis C. It has an overhanging portion that projects into a shape.

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。   In the cyclotron 2, the inside of the vacuum vessel 22 is evacuated and the superconducting coil body 21 is put into a superconducting state by a refrigerator (not shown), and a current is passed through the superconducting coil body 21 to increase the strength. A strong magnetic field. In a space G between the upper pole 23A and the lower pole 23B, a pair of dee electrodes (acceleration electrodes) (not shown) are arranged, and charged particles supplied from the ion source are the upper pole 23A, the lower pole 23B, and It is accelerated by the action of the Dee electrode and output as a charged particle beam.

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。   The superconducting coil body 21 includes two superconducting coils 27A and 27B and a coil support member 28. Superconducting coils 27 </ b> A and 27 </ b> B are arranged side by side along central axis C and are integrally supported by metal coil support member 28.

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。   The coil support member 28 includes an upper surface support portion 28a that covers the upper surface of the upper superconducting coil 27A, a lower surface support portion 28b that covers the lower surface of the lower superconducting coil 27B, and the superconducting coil 27A and the superconducting coil 27B. There are inter-coil support portions 28c located between them, and side surface support portions 28d that cover the outer peripheral side surfaces of these members (superconducting coils 27A and 27B, upper surface support portions 28a, and lower surface support portions 28b). A part of the refrigerator is in contact with the lower surface support portion 28b, and the superconducting coil body 21 is directly cooled. As the refrigerator, for example, a small GM refrigerator can be adopted.

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。   The superconducting coil body 21 is supported by four pairs of support members (first support member 25 and second support member 26) disposed around the superconducting coil body 21 around the central axis C at intervals of 90 degrees. Has been. The pair of first support member 25 and second support member 26 are provided so as to intersect each other when viewed from the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21. Further, the first support member 25 and the second support member 26 are provided so as to intersect each other when viewed from the direction orthogonal to the central axis C. One end of the first support member 25 and the second support member 26 is fixed to the side support portion 28d. Further, the first support member 25 and the second support member 26 extend toward the outer peripheral side surface (side support portion 28d) of the superconducting coil body 21, and the first support member 25 and the second support member 26 are extended. The other end side of the support member 26 penetrates the vacuum vessel 22 and the yoke 24 and is fixed to the vacuum vessel 22 and the yoke 24.

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。   The first support member 25 includes a first latching portion 25a fixed to the side support portion 28d, a through rod portion 25b disposed through the vacuum vessel 22 and the yoke 24, and a vacuum of the through rod portion 25b. It has the 2nd latch part 25c provided in the container 22 side, and the cyclic | annular strap member 25d latched by the 1st latch part 25a and the 2nd latch part 25c.

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。   The 1st latching | locking part 25a is a metal member which has the axial part 25e on which the strap member 25d is hung. The first latching portion 25a is fixed to the side support portion 28d with a screw or the like. The 2nd latching | locking part 25c is a metal member which has the axial part 25f on which the strap member 25d is hung, and is formed integrally with the penetration rod part 25b.

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。   A hollow cylindrical seal portion 29 is provided between the vacuum vessel 22 of the first support member 25 and the yoke 24 in order to maintain the vacuum inside the vacuum vessel 22. The penetrating bar portion 25 b penetrates the seal portion 29. Inside the seal portion 29, the connecting portion between the through-rod portion 25b and the seal portion 29 is sealed with an O-ring or the like.

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。   The second support member 26 includes a first latching portion 26a, a through rod portion 26b that penetrates the vacuum vessel 22 and the yoke 24, and a second latch provided on the vacuum vessel 22 side of the through rod portion 26b. A portion 26c, and an annular strap member 26d hooked on the first hook portion 26a and the second hook portion 26c.

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。   The first hooking portion 26a is a metal member having a shaft portion 26e on which the strap member 26d is hung. The first hooking portion 26a is fixed to the side support portion 28d with a screw or the like. The 2nd latching | locking part 26c is a metal member which has the axial part 26f on which the strap member 26d is hung, and is formed integrally with the through-rod part 26b. A hollow cylindrical seal portion 29 is also provided at a portion between the vacuum vessel 22 and the yoke 24 of the second support member 26 in order to keep the vacuum inside the vacuum vessel 22.

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。   Here, the strap members 25d and 26d are belt-shaped members made of FRP [Fiber Reinforced Plastics]. The strap members 25d and 26d receive a tensile load generated between the vacuum vessel 22 and the side support portion 28d of the superconducting coil body 21. The strap members 25d and 26d are preferably made of, for example, FRP having a negative expansion property that expands by cooling, such as polyethylene fiber FRP (Dyneema [registered trademark]).

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。   As shown in FIG. 5, the first support member 25 is configured such that the extending axis L1 of the first support member 25 (strap member 25d) intersects the plane (first plane) D1 at the intersection P1. Is provided. Here, the intersection P1 is an intersection on the first support member 25 side among one or more intersections where the extended axis L1 and the surface of the superconducting coil body 21 (the surface of the side support portion 28d) intersect. The plane (first plane) D1 is a plane including the intersection point P1 and the central axis C of the superconducting coil body 21. Specifically, the strap member 25d of the first support member 25 is a force generated when the superconducting coil body 21 attempts to rotate in the counterclockwise rotation direction R1 about the central axis C in FIGS. Is provided to receive.

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。   On the other hand, the second support member 26 is provided such that the extending axis L2 of the second support member 26 (strap member 26d) intersects the plane (second plane) D2 at the intersection P2. . Here, the intersection point P2 is an intersection point on the second support member 26 side among one or more intersection points where the extended axis L2 and the surface of the superconducting coil body 21 (the surface of the side surface support portion 28d) intersect. Further, the plane (second plane) D2 is a plane including the intersection point P2 and the central axis C of the superconducting coil body 21. Further, when viewed from the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21, the extending axis L1 of the first supporting member 25 and the extending axis L2 of the second supporting member 26 intersect each other. . Specifically, the strap member 26d of the second support member 26 is a force generated when the superconducting coil body 21 attempts to rotate in the clockwise rotation direction R2 about the central axis C in FIGS. Is provided to receive.

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。   Further, as shown in FIG. 3, when viewed from the direction orthogonal to the central axis C of the superconducting coil body 21, the extending axis L1 of the first supporting member 25 and the extending axis L2 of the second supporting member 26 Are crossing each other. Specifically, the strap member 25d of the first support member 25 and the strap member 26d of the second support member 26 are superconductive in directions opposite to each other in the extending direction of the central axis C of the superconductive coil body 21. The coil body 21 is provided to be pulled and supported.

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。   FIG. 7 is an enlarged view of a portion where the first support member 25 shown in FIG. 3 is connected to the vacuum vessel 22, the yoke 24, and the seal portion 29. As shown in FIG. 7, a spiral thread groove is provided on the distal end side of the through rod portion 25 b of the first support member 25. The through-rod portion 25b is fixed to the outside of the yoke 24 by a nut 25g having an inner peripheral surface having a shape corresponding to the thread groove. The length of the first support member 25 can be adjusted by rotating the nut 25g. That is, the thread groove and the nut 25g provided on the distal end side of the penetrating bar portion 25b constitute an adjusting means (first adjusting means) for adjusting the length of the first support member 25.

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。   Specifically, when the nut 25g is rotated in one direction, the penetrating bar portion 25b is moved in the outer direction of the yoke 24. Thereby, the tension | tensile_strength with respect to the strap member 25d can be enlarged, and the force which pulls the superconducting coil body 21 can be increased. Further, when the nut 25g is rotated in the other direction, the through rod portion 25b is moved to the inside of the yoke 24. Thereby, the tension | tensile_strength with respect to the strap member 25d can be made small, and the force pulling the superconducting coil body 21 can be decreased.

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。   Similarly to the first support member 25, the second support member 26 is also provided with a spiral thread groove on the distal end side of the penetrating bar portion 26b, and together with a nut (not shown) of the second support member 26. An adjusting means (second adjusting means) for adjusting the length is configured.

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。   In the cyclotron 2 according to the first embodiment described above, the first support member 25 is provided so that the extending axis L1 intersects the first plane D1, and the second plane D2 is provided. The second supporting member 26 is provided so that the extending axis L2 intersects, and the extending axis L1 of the first supporting member 25 and the extending axis L2 of the second supporting member 26 are superconducting coil bodies. 21 crossing each other when viewed from the extending direction of the central axis C of 21. Therefore, according to the cyclotron 2, the first support member 25 and the second support member 26 allow the first support member 25 and the second support member 26 to compare with the case where only the support member extending in the direction orthogonal to the central axis C of the superconducting coil body 21 is provided. Since a larger restoring force can be obtained with respect to the rotation (movement) of the superconducting coil body 21 in the circumferential direction (rotation direction), it is possible to effectively suppress the displacement of the superconducting coil body 21 in the circumferential direction. it can.

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。   In the cyclotron 2, the extension axis L 1 of the first support member 25 and the extension axis L 2 of the second support member 26 intersect with each other when viewed from a direction perpendicular to the central axis C of the superconducting coil body 21. Therefore, the stress in the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21 can be appropriately received by the first support member 25 and the second support member 26. Therefore, according to the cyclotron 2, it is possible to effectively suppress the positional deviation in the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21.

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。   In the cyclotron 2, the first support member 25 and the second support member 26 are provided so as to intersect with each other, so that the length of the support member required to withstand vibration during transportation and thermal contraction of the coil is reduced. Space can be secured, and space saving in the vacuum vessel 22 can be achieved. This is advantageous for downsizing the cyclotron 2.

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。   Further, in the cyclotron 2, the first support member 25 and the second support member 26 are provided so as to intersect each other even when viewed from the direction orthogonal to the central axis C of the superconducting coil body 21, so that during transport The length of the support member necessary to withstand the vibration of the coil and the heat shrinkage of the coil can be ensured in a smaller space, which is advantageous for space saving in the vacuum vessel 22 and size reduction of the cyclotron 2.

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。   Further, according to the cyclotron 2, the first supporting member 25 and the second supporting member 26 can appropriately receive the circumferential stress along the outer peripheral side surface of the superconducting coil body 21, so that the superconducting coil The position shift in the circumferential direction of the body 21 can be effectively suppressed. In addition, it is advantageous for thinning the cyclotron.

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。   Further, according to the cyclotron 2, the position of the superconducting coil body 21 is adjusted by adjusting the lengths of the first support member 25 and the second support member 26 by the first adjusting means and the second adjusting means. Adjustment can be performed easily.

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。   Further, when the strap members 25d and 26d are made of FRP having negative expansibility such as the above-described polyethylene fiber FRP (Dyneema [registered trademark]), the following effects can be further obtained. That is, according to the cyclotron 2, when the temperature is raised, the superconducting coil body 21 expands, while the strap members 25d and 26d having negative expandability contract, so that the superconducting coil body 21 becomes the first support member. 25 and the second support member 26 are supported with appropriate tension. On the other hand, according to the cyclotron 2, the superconducting coil body 21 contracts during cooling, while the strap members 25d and 26d expand, so that the superconducting coil body 21 is made of the first support member 25 and the second support member 25. The support member 26 is supported at an appropriate tension. Therefore, according to the cyclotron 2, it is possible to realize appropriate support of the superconducting coil body 21 according to the thermal contraction of the superconducting coil body 21.

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。   Moreover, since the charged particle beam therapy apparatus 1 includes the above-described cyclotron 2 that can effectively suppress the displacement of the superconducting coil body 21, the superconducting coil body is used in installation work after the cyclotron 2 is transported. It is possible to reduce the labor and time for adjusting the position 21 and improve the maintainability of the charged particle beam therapy system 1.

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。   In the charged particle beam therapy system 1, as described above, even if the gantry 3 rotates or swings during operation and vibrations occur in the cyclotron 2 attached to the gantry 3 intermittently, the superconducting coil body 21 is used. Therefore, the reliability of the apparatus can be improved.

[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。
[Second Embodiment]
Next, the cyclotron 30 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the cyclotron 30, the first support member 31 and the second support member 32 have the main body when viewed from either the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21 or the direction orthogonal to the central axis C. Are different from the cyclotron 2 in that they do not cross each other. That is, the first support member 31 and the second support member 32 do not overlap each other when viewed from either the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21 or the direction perpendicular to the central axis C. .

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。   Each part of the first support member 31 of the cyclotron 30 (a first hook part 31a, a penetrating bar part 31b, a second hook part 31c, a strap member 31d, a shaft part 31e, and a shaft part 31f) and a second part. The function of each part of the support member 32 (the first latching part 32a, the penetrating bar part 32b, the second latching part 32c, the strap member 32d, the shaft part 32e, and the shaft part 32f) is the first embodiment. The function of each part of the first support member 25 and the second support member 26 in FIG.

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。 As shown in FIG. 10, the first support member 31 is such that the extending axis L21 of the first support member 31 (strap member 31d) intersects the plane (first plane) D21 at an intersection P21. Is provided. Here, the intersection point P21 is an intersection point on the first support member 31 side among one or more intersection points where the extending axis L21 and the surface of the superconducting coil body 21 (the surface of the side surface support portion 28d) intersect. The plane (first plane) D21 is a plane including the intersection P21 and the central axis C of the superconducting coil body 21. Specifically, the strap member 31d of the first support member 31 is formed when the superconducting coil body 21 attempts to rotate in the counterclockwise rotation direction R1 about the central axis C in the illustration of FIGS. It is provided to receive the force generated in the.

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。   On the other hand, the second support member 32 is provided such that the extending axis L22 of the second support member 32 (strap member 32d) intersects the plane (second plane) D22 at the intersection P22. Yes. Here, the intersection P22 is an intersection on the second support member 32 side among one or more intersections where the extended axis L22 and the surface of the superconducting coil body 21 (the surface of the side support portion 28d) intersect. The plane (second plane) D22 is a plane including the intersection point P22 and the central axis C of the superconducting coil body 21. Further, when viewed from the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21, the extending axis L21 of the first supporting member 32 and the extending axis L22 of the second supporting member 32 intersect each other. . Specifically, the strap member 32d of the second support member 32 is formed when the superconducting coil body 21 attempts to rotate in the clockwise rotation direction R2 around the central axis C in the illustration of FIGS. It is provided to receive the force generated in the.

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。   Further, as shown in FIG. 8, when viewed from the direction perpendicular to the central axis C of the superconducting coil body 21, the extending axis L21 of the first supporting member 31 and the extending axis L22 of the second supporting member 32 Are crossing each other. Specifically, the strap member 31d of the first support member 31 and the strap member 32d of the second support member 32 are superconductive in directions opposite to each other in the extending direction of the central axis C of the superconductive coil body 21. The coil body 21 is provided to be pulled and supported.

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。   As described above, in the cyclotron 30, like the cyclotron 2, the first support member 31 is provided so that the extended axis L 21 intersects the first plane D 21, and the second plane D 22. The second support member 32 is provided so that the extending axis L22 intersects with the second support member 32. The extending axis L21 of the first support member 31 and the extending axis L22 of the second support member 32 intersect with each other when viewed from the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21. Therefore, the cyclotron 30 also has a first support member 31 and a second support member 32 that are more superfluous than a case where only the support member extending in the direction orthogonal to the central axis C of the superconducting coil body 21 is provided. The stress in the circumferential direction (rotational direction) of the conductive coil body 21 can be appropriately received.

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。   Further, in this cyclotron 30, as with the cyclotron 2, the extending axis L 21 of the first support member 31 and the extending axis L 22 of the second support member 32 are orthogonal to the central axis C of the superconducting coil body 21. Since they cross each other when viewed from the direction, the first support member 31 and the second support member 32 have a greater restoring force against rotation (movement) in the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21. Can be obtained. Therefore, according to the cyclotron 2, it is possible to effectively suppress the positional deviation in the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 21.

[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。
[Third Embodiment]
Subsequently, a cyclotron 40 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In the cyclotron 40, the first support member 41 and the second support member 42, and the first support member 43 and the second support member 44 are arranged at intervals of 90 degrees around the central axis C of the superconducting coil body 45. This is mainly different from the cyclotron 2 according to the first embodiment. Here, the first support member 41 and the second support member 42 are members that support the superconducting coil body 45 from the superconducting coil 27A side in the extending direction of the central axis C. On the other hand, the first support member 43 and the second support member 44 are members that support the superconducting coil body 45 from the superconducting coil 27B side in the extending direction of the central axis C. Hereinafter, the superconducting coil 27A side in the extending direction of the central axis C is referred to as the upper side, and the superconducting coil 27B side in the extending direction of the central axis C is described as the lower side.

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。   Each part of the first support members 41 and 43 of the cyclotron 40 (first hooking parts 41a and 43a, penetrating parts 41b and 43b, second hooking parts 41c and 43c, strap members 41d and 43d, shaft parts) 41e, 43e, shaft portions 41f, 43f) and second support members 42, 44 (first hook portions 42a, 44a, through portions 42b, 44b, second hook portions 42c, 44c, straps) The functions of the members 42d and 44d, the shaft portions 42e and 44e, and the shaft portions 42f and 44f) are the same as the functions of the respective portions of the first support member 25 and the second support member 26 of the cyclotron 2; The detailed explanation is omitted.

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。   The superconducting coil body 45 is provided on the upper side of the superconducting coils 27A and 27B, the inter-coil support part 28c, and the superconducting coil 27A, and fixes the first support member 41 and the second support member 42. 45a, a lower flange 45b that is provided below the superconducting coil 27B and fixes the first support member 43 and the second support member 44, and outer peripheral side surfaces of the superconducting coils 27A and 27B and the inter-coil support portion 28c. And a side support 45c that covers the surface.

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。   The upper flange 45a and the lower flange 45b have a shape protruding outward in the radial direction of the superconducting coil body 45 from the outer peripheral surface formed by the side surface support portion 45c.

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。   As shown in FIG. 13, the first support member 41 is configured such that the extending axis L31 of the first support member 41 (strap member 41d) intersects the plane (first plane) D31 at the intersection P31. Is provided. Here, the intersection P31 is an intersection on the first support member 41 side among one or more intersections where the extended axis L31 and the surface of the superconducting coil body 45 (the surface of the upper flange 45a) intersect. The plane (first plane) D31 is a plane including the intersection point P31 and the central axis C of the superconducting coil body 45. Specifically, the strap member 41d of the first support member 41 is a force generated when the superconducting coil body 45 attempts to rotate in the clockwise rotation direction R2 about the central axis C in the illustration of FIG. Is provided to receive.

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。   On the other hand, the second support member 42 is provided such that the extending axis L32 of the second support member 42 (strap member 42d) intersects the plane (second plane) D32 at the intersection P32. . Here, the intersection P32 is an intersection on the second support member 42 side among one or more intersections where the extending axis L32 and the surface of the superconducting coil body 45 (the surface of the upper flange 45a) intersect. The plane (second plane) D32 is a plane including the intersection point P32 and the central axis C of the superconducting coil body 45. Further, when viewed from the extending direction of the central axis C of the superconducting coil body 45, the extending axis L31 of the first support member 41 and the extending axis L32 of the second support member 42 intersect each other. . Specifically, the strap member 42d of the second support member 42 is a force generated when the superconducting coil body 45 attempts to rotate in the counterclockwise rotation direction R1 about the central axis C in the illustration of FIG. Is provided to receive.

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。   Similarly to the first support member 41 and the second support member 42, the first support member 43 and the second support member 44 on the lower flange 45b side have the superconducting coil body 45 in the rotation direction R1 and the rotation direction R1, respectively. It is provided so as to receive a stress to rotate in the rotation direction R2.

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。   Therefore, the cyclotron 40 also includes only a support member that extends in a direction perpendicular to the central axis C of the superconducting coil body 45, similarly to the cyclotrons 2 and 30 according to the first and second embodiments. In comparison, a greater restoring force can be obtained with respect to rotation (movement) in the circumferential direction (rotation direction) of the superconducting coil body 45 by the first support members 41 and 43 and the second support members 42 and 44.

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。   In the cyclotron 40, the first support member 41 and the second support member 42 on the upper flange 45a side pull and support the superconducting coil body 45, while the first support member on the lower flange 45b side. 43 and the second support member 44 pull the superconducting coil body 45 downward to support it. Therefore, according to the cyclotron 40, the vertical displacement of the superconducting coil body 45 can be suppressed by the pair of support members disposed above and below the superconducting coil body 45, respectively.

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。   The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the number of superconducting coils is not necessarily two, and may be one or three or more. Furthermore, the shapes and configurations of the vacuum vessel and the yoke are examples, and are not limited to the above-described embodiments.

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。   Further, the first support member and the second support member do not necessarily need to have an annular strap member, and may have a string-like member or a rigid rod-like member. In addition to the first support member and the second support member, a support member that extends in parallel to the central axis C without crossing the other members and a support member that extends in a direction perpendicular to the central axis C are provided. Also good.

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。   Moreover, in the said embodiment, although the structure which arrange | positions a 1st supporting member and a 2nd supporting member at 90 degree intervals around the central axis C of a superconducting coil body was shown, a 1st supporting member and a 2nd supporting member were shown. The interval at which the support members are arranged is not limited to this. Similarly, the number of first support members and second support members that support the superconducting coil body is not limited to the number shown in the above embodiment. Further, it is possible to adopt a configuration in which the configurations shown in the first to third embodiments are combined. For example, the support members 25 and 26 according to the first embodiment and the support members 41 to 44 according to the third embodiment are combined to support the superconducting coil body from both the central axis direction and the radial direction. It is good. In this case, the yoke, the vacuum vessel, and the superconducting coil body are shaped according to the configuration, location, number, etc. of the support member provided in the vacuum vessel.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charged particle beam therapy apparatus 2,30,40 ... Cyclotron 3 ... Gantry (base) 21,45 ... Superconducting coil body 22,46 ... Vacuum container 25,31,41,43 ... 1st support member 25d, 26d , 31d, 32d, 41d, 42d, 43d, 44d ... strap member 25g ... nut (first adjusting means) 26, 32, 42, 44 ... second support member 27A, 27B ... superconducting coil C ... central axis D1 , D21, D31 ... first plane D2, D22, D32 ... second plane L1, L21, L31, L33 ... extension axis of the first support member L2, L22, L32, L34 ... second support member Extension axis P1, P2, P21, P22, P31, P32 ... Intersection

Claims (9)

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。
A cyclotron comprising a superconducting coil body disposed in a vacuum vessel,
A first support member and a second support member fixed to the vacuum vessel, extending toward the superconducting coil body, and supporting the superconducting coil body;
The first support member includes an intersection on the first support member side of a point where an extension axis of the first support member intersects with a surface of the superconducting coil body, and a center of the superconducting coil body. An extension axis is provided to intersect the first plane including the axis,
The second support member includes an intersection on the second support member side of a point where an extension axis of the second support member intersects with a surface of the superconducting coil body, and a center of the superconducting coil body. And the second axis including the axis is provided so that the extension axis intersects,
A cyclotron in which the extension axis of the first support member and the extension axis of the second support member intersect each other when viewed from the extending direction of the central axis of the superconducting coil body.
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。   2. The extension axis of the first support member and the extension axis of the second support member intersect each other when viewed from a direction orthogonal to the central axis of the superconducting coil body. Cyclotron. 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。 The said 1st supporting member and said 2nd supporting member are provided so that it may mutually cross | intersect seeing from the extension direction of the center axis line of the said superconducting coil body . cyclotron. 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。   The first support member and the second support member are provided so as to intersect each other when viewed from a direction orthogonal to a central axis of the superconducting coil body. The cyclotron according to one item. 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。   The cyclotron according to any one of claims 1 to 4, wherein the first support member and the second support member are attached to an outer peripheral side surface of the superconducting coil body. 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。   The first adjusting means for adjusting the length of the first support member, and the second adjusting means for adjusting the length of the second support member, further comprising: The cyclotron according to one item. 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。   The cyclotron according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the first support member and the second support member includes a strap member made of a material that expands by cooling. 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。
A cyclotron according to any one of claims 1 to 7,
A charged particle beam therapy apparatus for irradiating an object to be irradiated with a charged particle beam generated by the cyclotron.
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。
A rotating or swinging base provided around the irradiated body;
The charged particle beam therapy system according to claim 8, wherein the cyclotron is attached to the gantry.
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