JP2002058750A - 荷電ビーム照射方法および装置、ならびにコンピュータが読取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】照射対象に照射される荷電ビームの線量値を高
精度で制御することを可能にしてビーム照射効率を向上
させる。 【解決手段】各照射位置に対応する電流値に基づいて荷
電ビームを異なる２方向に沿って走査することにより、
その荷電ビームを各照射位置に照射する偏向電磁石コイ
ル３、４、偏向電磁石電源Ｘ５、Ｙ６と、電流値を複数
の照射位置に対応付けてテーブルＴに記憶するメモリ１
３と、線量計７、信号処理回路９、信号入力部１１と、
計測線量値が計画線量値に到達した際に、他の照射位置
に対応する電流値をメモリ１３のテーブルＴから読み出
して偏向電磁石電源Ｘ５、Ｙ６に供給するプロセッサ１
２および信号出力部１４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速器等のビーム
発生装置により荷電粒子を加速することにより発生する
荷電粒子線（以下、本明細書では、荷電ビームともい
う）を利用する分野、例えば、ビームを用いて材料を加
工する材料加工分野、ビームを用いて被検体の治療を行
なう医療分野等に適用される荷電ビーム照射方法および
装置ならびにコンピュータが読取り可能な記憶媒体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】高速に加速された荷電粒子線（荷電ビー
ム）をビーム照射対象に照射する場合、そのビーム照射
対象のどの場所にどの程度の線量を照射すべきかは、予
めビーム照射目的に応じて計画される。すなわち、荷電
ビームのビーム強度は、加速器等のビーム発生装置の設
計あるいは実験により予め固定値として与えられ、荷電
ビームの所望の線量は、そのビーム強度と照射時間の積
として与えることができる。

【０００３】したがって、従来の荷電ビーム照射装置で
は、ビーム照射制御は、ビーム強度および照射時間の積
により予め与えられたビーム線量値を用いてプログラム
化されて実行される。

【０００４】また、従来の荷電ビーム照射装置では、荷
電ビームの照射位置を例えば２次元平面｛（ｘ、ｙ）平
面｝上において変化させるために、ｘ方向偏向電磁石お
よびｙ方向偏向電磁石を用いている。

【０００５】これらｘ方向偏向電磁石およびｙ方向偏向
電磁石に例えば正弦波の電流を供給してｘ方向偏向電磁
石およびｙ方向偏向電磁石を励磁し、その供給電流を制
御してｘ方向偏向電磁石およびｙ方向偏向電磁石の磁界
強度（磁束密度）を制御することにより、ｘ方向偏向電
磁石およびｙ方向偏向電磁石の荷電ビームに対する偏向
の大きさを制御して荷電ビームの照射位置を変化させて
いる。

【０００６】すなわち、従来の荷電ビーム照射装置で
は、上記ｘ方向偏向電磁石およびｙ方向偏向電磁石の磁
界強度を制御して荷電ビームを高速かつ一定の周期で走
査（スキャニング）することにより、照射面全体に荷電
ビームを均等に照射している。

【０００７】一方、従来の荷電ビーム照射装置では、多
葉コリメータと呼ばれる荷電ビームを遮蔽する装置の各
ブレードにより荷電ビーム通過領域（通過窓）を作成
し、その通過窓の形状を荷電ビームの照射面に対応させ
ることにより、照射面形状を定めている。

【０００８】そして、従来の荷電ビーム照射装置におい
ては、ビーム照射完了時およびビーム照射途中の中断時
において、各偏向電磁石の消磁は行なわれていなかっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の荷電ビーム照射装置では、以下に示す様々な課
題が生じている。

【００１０】すなわち、従来の荷電ビーム照射装置で
は、ビーム強度が変動せずに一定であるという前提に基
づいてビーム線量値を定めているが、実際には、様々な
条件（要素）の変動、例えば、加速器等のビーム線源の
運転時間経過により生じる変化（電源変動による変化、
真空度変動による変化、周囲温度変動による変化、その
他）によりビーム強度は変動する可能性がある。

【００１１】上記変動要素は予めプログラムすることが
困難であるため、照射線量の大きさを精度良く制御する
ことは難しかった。

【００１２】従来の荷電ビーム照射装置では、荷電ビー
ムを一定の周期で走査（スキャニング）、すなわち、照
射線量値の大小に関係なく一定周期で走査することによ
り、荷電ビームを照射面に均等に照射している。

【００１３】したがって、例えば、照射面内において、
実際に荷電ビームを照射したい領域（照射領域）および
荷電ビームを照射したくない領域（非照射領域）が混在
する場合でも、非照射領域に荷電ビームを照射する結果
となり、ビーム照射効率を悪化させていた。

【００１４】また、従来の荷電ビーム照射装置において
は、上述したように、荷電ビームを一定周期で走査する
ことにより照射面に均等に照射しているため、照射面内
の実際のビーム照射対象の形状・特徴に応じて荷電ビー
ムを照射することができず、ビーム照射効率を悪化させ
ていた。

【００１５】さらに、従来の荷電ビーム照射装置におい
ては、ビーム強度の大小に関係なく荷電ビームを一定周
期で走査しているため、例えばビーム強度の変化により
対応するビーム照射位置に対する照射線量にバラツキが
生じてビーム照射効率を低下させており、また、ビーム
強度の高い状態においても走査速度を変化させることが
できないため、荷電ビーム照射処理を迅速に行なうこと
が難しかった。

【００１６】さらにまた、従来の荷電ビーム照射装置で
は、ビーム照射計画に従って照射面形状を切替える毎
に、計画された多葉コリメータの形状データ（計画形状
データ）を多様コリメータに送信し、その計画形状デー
タに応じて多様コリメータの各ブレードを動作させて照
射面形状を切替えている。

【００１７】しかしながら、従来の荷電ビーム照射装置
によれば、多様コリメータの各ブレードにより作成され
た照射面形状が、計画形状データに対応する正確な形状
であるか否かを確認することができなかった。

【００１８】したがって、例えばブレード駆動部分の故
障等の原因で、多様コリメータにより作成された照射面
形状が計画形状データに対応しない場合においても、ビ
ーム照射作業を行なうオペレータは、その照射面形状と
計画形状データとの非対応を把握することができず、ビ
ーム照射効率を悪化させる危険性が生じていた。

【００１９】一方、従来の荷電ビーム照射装置において
は、荷電ビーム照射を途中で中断することを想定してい
ないため、一旦中断した後でビーム照射を再開する際
に、中断前にどの位置までビーム照射が行なわれたかを
明確に把握することができず、ビーム照射を安易に中断
することが困難であった。したがって、ビーム照射操作
の自由度を低減させていた。

【００２０】ところで、一般的に、電磁石は電流および
磁力の関数としてヒステリシスの特性を有しており、励
磁途中でその励磁を停止した場合に、残留磁力に起因し
て、電磁石を流れる電流に対し発生する磁力に再現性が
なくなるという性質を有している。

【００２１】従来の荷電ビーム照射装置によれば、ビー
ム照射完了時およびビーム照射中断時において偏向電磁
石の消磁を行なっていないため、ビーム照射再開時にお
いて、上記性質から偏向電磁石電流値に基づいてビーム
照射位置を正確に把握することが困難な場合が生じてい
た。

【００２２】また、従来の荷電ビーム照射装置では、荷
電ビーム照射中において、ビーム照射状態を監視するこ
とができないため、ビーム照射作業を行なうオペレータ
は、ビーム照射状態を的確に把握することができず、オ
ペレータにとって使い勝手の悪い装置となっていた。

【００２３】さらに、従来の荷電ビーム照射装置におい
ては、偏向電磁石に実際に通電される電流値およびビー
ム照射時の線量値の履歴を把握することができないた
め、オペレータは、過去の荷電ビーム照射時における電
流値および線量値を参照することができず、オペレータ
にとって使い勝手の悪い装置となっていた。

【００２４】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、照射対象に照射される荷電ビームの線量値を正確
かつ高精度で制御することを可能にしてビーム照射効率
を向上させることをその第１の目的とする。

【００２５】また、本発明は上述した事情に鑑みてなさ
れたもので、非照射領域以外の照射スポットに正確に荷
電ビームを照射することにより、ビーム照射対象の形状
・特徴に応じて荷電ビームを効率良く照射することを可
能にしたことをその第２の目的とする。

【００２６】さらに、本発明は上述した事情に鑑みてな
されたもので、照射線量値の変化に係らず所望のスポッ
トに所望の線量値を有する荷電ビームを照射することを
可能にしてビーム照射効率を向上させることをその第３
の目的とする。

【００２７】そして、本発明は上述した事情に鑑みてな
されたもので、多様コリメータにより作成された照射面
形状が計画形状データに対応しているか否かを確認する
ことを可能にして、ビーム照射効率を向上させることを
その第４の目的とする。

【００２８】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、荷電ビーム照射を途中で中断した場合において
も、中断前のビーム照射位置を明確に把握することを可
能にして、ビーム照射操作の自由度を向上させることを
その第５の目的とする。

【００２９】また、本発明は、上述した事情に鑑みてな
されたもので、ビーム照射再開時において、ビーム照射
位置を正確に把握することを可能にしてビーム照射効率
を向上させることをその第６の目的とする。

【００３０】さらに、本発明は、上述した事情に鑑みて
なされたもので、荷電ビーム照射中にビーム照射状態を
監視することを可能にして、オペレータにとって荷電ビ
ーム照射装置をより使いやすくすることをその第７の目
的とする。

【００３１】そして、本発明は、上述した事情に鑑みて
なされたもので、偏向電磁石に実際に通電される電流値
およびビーム照射時の線量値の履歴を保存することを可
能にして、オペレータにとって荷電ビーム照射装置をよ
り使いやすくすることをその第８の目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために成されたものである。

【００３３】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
荷電ビームを照射面の複数の照射位置に対して照射する
荷電ビーム照射装置であって、前記各照射位置に対応す
る電流値に基づいて前記荷電ビームを異なる２方向に沿
って走査することにより、その荷電ビームを前記各照射
位置に照射する走査手段と、前記照射面の複数の照射位
置それぞれに対して予め計画された計画線量値および前
記複数の照射位置に対応する電流値を当該複数の照射位
置に対応付けて記憶する記憶手段と、前記各照射位置に
照射される荷電ビームの線量値を計測する計測手段と、
この計測手段により計測された各照射位置に照射される
荷電ビームの線量値と前記記憶手段に記憶された各照射
位置に対応する計画線量値とを各照射位置毎に比較し、
前記計測線量値が計画線量値に到達した際に、他の照射
位置に対応する電流値を前記記憶手段から読み出して前
記走査手段に対して供給する供給制御手段とを備えてい
る。

【００３４】請求項２記載の発明において、前記記憶手
段は、前記複数の照射位置それぞれの計画線量値および
前記複数の照射位置に対応する電流値を複数のアドレス
にそれぞれ記憶しており、前記供給制御手段は、前記記
憶手段における前記各照射位置に対応する各アドレスに
記憶された計画線量値を読み出し、読み出した計画線量
値と前記計測手段により計測された各照射位置に照射さ
れる荷電ビームの線量値とを各照射位置毎に比較する比
較手段と、この比較手段の比較処理の結果、前記計測線
量値が計画線量値に到達した際に、前記記憶手段におけ
る現在の照射位置に対応するアドレスの次のアドレスに
記憶された電流値を読み出して前記走査手段に対して供
給する供給手段とを備えている。

【００３５】請求項３記載の発明において、前記照射面
は複数であり、前記記憶手段は、各照射面毎に、その各
照射面上での複数の照射位置それぞれに対して予め計画
された計画線量値および前記複数の照射位置に対応する
電流値を当該複数の照射位置に対応付けて記憶するよう
になっている一方、前記走査手段は、切替指令が送信さ
れた際に、その切替指令に対応する照射面における前記
各照射位置に対応する電流値に基づいて前記荷電ビーム
を異なる２方向に沿って走査して、当該荷電ビームを前
記各照射位置に照射するようになっており、前記供給制
御手段は、現在の照射面上の全ての照射位置に対するビ
ーム照射が終了した際に、その現在の照射面以外の他の
照射面に対する切替指令を前記走査手段に出力するよう
に構成される一方、前記荷電ビームを出力する出力手段
と、出力された荷電ビームの前記照射面に対する経路の
途中に配置された複数のブレードおよび前記複数のブレ
ードをそれぞれ独立に開閉移動可能な移動部を有し、前
記複数のブレードの開口形状により前記荷電ビームをコ
リメートするコリメータと、前記複数の照射面の形状を
前記複数のブレードそれぞれの位置データとして記憶す
る照射面形状記憶手段と、前記切替指令に対応する他の
照射面の形状に対応する複数のブレードの位置データを
前記照射面形状記憶手段から読み出す読み出し手段と、
読み出した複数のブレードの位置データに従って前記移
動部を制御することにより前記複数のブレードを移動さ
せる移動制御手段と、前記移動部による移動後の前記複
数のブレードの位置データと前記照射面形状記憶手段に
記憶された複数のブレードの位置データとを比較し、そ
の差が所定の範囲内であるか否か判断する判断手段とを
備えている。

【００３６】請求項４記載の発明において、前記コリメ
ータの複数のブレードは前記荷電ビーム非照射時におい
て予め定められた初期位置に配置されており、前記移動
制御手段は、前記供給制御手段からの切替指令に応じて
複数のブレードの位置データを読み出した際に、前記移
動部を制御することにより前記複数のブレードを前記初
期位置まで移動させ、初期位置までの移動後に、読み出
した複数のブレードの位置データに従って前記移動部を
制御することにより前記複数のブレードを移動させるよ
うに構成されている一方、前記判断手段により所定範囲
外であると判断された場合に、前記出力手段からの前記
荷電ビーム出力を停止させる出力停止手段をさらに備え
ている。

【００３７】請求項５記載の発明において、前記判断手
段により所定範囲外であると判断された場合に、前記移
動部を制御して前記複数のブレードを全開および全閉さ
せる開閉制御手段と、前記複数のブレードの全開および
全閉動作後に、前記読み出し手段により読み出された複
数のブレードの位置データに従って前記移動部を制御す
ることにより前記複数のブレードを再移動させる再移動
制御手段と、前記移動部による再移動後の前記複数のブ
レードの位置データと前記照射面形状記憶手段に記憶さ
れた複数のブレードの位置データとを比較し、その差が
所定の範囲内であるか否か再判断する再判断手段と、こ
の再判断手段により所定範囲外であると判断された場合
に、前記出力手段からの前記荷電ビーム出力を停止させ
る出力停止手段とを備えている。

【００３８】請求項６記載の発明において、前記荷電ビ
ーム出力用の出力手段と、前記供給制御手段の前記走査
手段に対する電流値供給タイミングに応じて第１の出力
許可信号を前記出力手段に送信し、かつ前記計測線量値
の前記計画線量値到達タイミングに応じて前記第１の出
力許可信号の送信を停止する第１の出力許可信号送信回
路と、前記照射面の複数の照射位置それぞれに対して予
め計画された計画線量値を保持しており、前記供給制御
手段の前記走査手段に対する電流値供給タイミングに応
じて第２の出力許可信号を前記出力手段に送信し、かつ
前記計測手段により計測された各照射位置に照射される
荷電ビームの線量値と保持した各照射位置に対応する計
画線量値とを各照射位置毎に比較し、前記計測線量値が
計画線量値に到達した際に、前記第２の出力許可信号の
送信を停止する第２の出力許可信号送信回路とを備え、
前記出力手段は、前記第１の出力許可信号および第２の
出力許可信号が送信された際に前記荷電ビームを出力
し、かつ前記第１の出力許可信号および第２の出力許可
信号の内の少なくとも一方の信号の送信が停止した際に
前記荷電ビームの出力を停止するように構成されてい
る。

【００３９】請求項７記載の発明において、前記計測手
段は、前記各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
を計測する複数の計測器を備え、前記供給制御手段は、
前記複数の計測器の内の少なくとも１つの計測器により
計測された各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
と前記記憶手段に記憶された各照射位置に対応する計画
線量値とを各照射位置毎に比較するように構成されてい
る。

【００４０】請求項８記載の発明において、前記計測手
段は、前記各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
を計測する複数の計測器を備えるとともに、前記荷電ビ
ームを出力する出力手段と、前記複数の計測器によりそ
れぞれ計測された各照射位置に照射される荷電ビームの
線量値が一致しない場合に、前記出力手段からの前記荷
電ビーム出力を停止させる出力停止手段とを備えてい
る。

【００４１】請求項９記載の発明において、前記計測手
段は、前記各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
を計測する複数の計測器を備えるとともに、前記荷電ビ
ームを出力する出力手段を備え、前記供給制御手段は、
前記複数の計測器の内の少なくとも１つの計測器により
計測された各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
と前記記憶手段に記憶された各照射位置に対応する計画
線量値とを各照射位置毎に比較するように構成されてお
り、前記複数の計測器の内の他の少なくとも１つの計測
器により計測された各照射位置に照射される荷電ビーム
の線量値に基づいて前記少なくとも１つの計測器の動作
が正常であるか否かをチェックする手段をさらに備えて
いる。

【００４２】請求項１０記載の発明において、前記計測
手段は前記各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
を計測する複数の計測器を備えるとともに、前記荷電ビ
ームを出力する出力手段を備え、前記供給制御手段は、
前記複数の計測器の内の少なくとも１つの計測器により
計測された各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
と前記記憶手段に記憶された各照射位置に対応する計画
線量値とを各照射位置毎に比較するように構成されてお
り、前記複数の計測器の内の他の少なくとも１つの計測
器により計測された各照射位置に照射される荷電ビーム
の線量値に基づいて前記少なくとも１つの計測器の動作
が正常であるか否か、および当該他の少なくとも１つの
計測器の動作が正常であるか否かをチェックする手段を
さらに備えている。

【００４３】請求項１１記載の発明においては、前記荷
電ビームを出力する出力手段と、前記荷電ビーム非照射
時の線量値を計測する非照射時計測手段と、予め設定さ
れた非照射時線量値を記憶しており、この記憶した非照
射時線量値に対して前記非照射時計測手段により計測さ
れた計測線量値が到達するか否か判断し、到達した際に
前記出力手段からの前記荷電ビーム出力を停止させる出
力停止手段とを備えている。

【００４４】請求項１２記載の発明においては、荷電ビ
ーム照射中断指令を入力する入力手段と、入力された中
断指令に応じて、現在の照射位置に対応するアドレスの
次のアドレスおよび中断時刻を互いに対応付けて記憶す
るアドレス記憶手段とを備えている。

【００４５】請求項１３記載の発明では、前記走査手段
は、前記各照射位置に対応する第１の電流値により前記
荷電ビームを第１の方向へ偏向させる第１の偏向電磁石
と、前記各照射位置に対応する第２の電流値により前記
荷電ビームを第２の方向へ偏向させる第２の偏向電磁石
とを備えており、前記荷電ビームを出力する出力手段
と、前記第１の偏向電磁石および第２の偏向電磁石をそ
れぞれ消磁して初期化するための初期化用電流値をそれ
ぞれ記憶する初期化用電流値記憶手段とを備え、前記供
給制御手段は、前記計測線量値が計画線量値に到達した
際に初期化指令を送信し、かつ前記出力手段からの前記
荷電ビーム出力を停止させる出力停止手段と、送信され
てきた初期化処理終了信号に応じて他の照射位置に対応
する電流値を前記記憶手段から読み出して前記走査手段
に対して供給し、かつ前記出力手段からの前記荷電ビー
ム出力を開始させる供給手段とを備えるとともに、前記
初期化指令に応じて前記初期化用電流値記憶手段に記憶
された初期化用電流値を読み出して前記第１の偏向電磁
石および第２の偏向電磁石にそれぞれ供給することによ
り当該第１の偏向電磁石および第２の偏向電磁石を消磁
・初期化し、初期化終了時において前記初期化処理終了
信号を前記供給手段に送信する消磁・初期化処理手段を
さらに備えている。

【００４６】請求項１４記載の発明においては、前記計
測手段により計測された各照射位置に照射される荷電ビ
ームの線量値と前記記憶手段に記憶された各照射位置に
対応する計画線量値とを表示する表示手段を備えてい
る。

【００４７】請求項１５記載の発明では、前記計測線量
値が計画線量値に到達した際に、現在の計測線量値およ
び前記走査手段に対する供給電流値を互いに対応付けて
履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段を備えてい
る。

【００４８】請求項１６記載の発明によれば、荷電ビー
ムを照射面の複数の照射位置に対して照射する荷電ビー
ム照射装置であって、前記各照射位置に対応する電流値
に基づいて前記荷電ビームを前記照射面に対応する異な
る２方向に沿って走査することにより、その荷電ビーム
を前記各照射位置に照射する走査手段と、前記複数の照
射位置それぞれに対して予め計画された計画線量値およ
び前記複数の照射位置に対応する電流値を当該複数の照
射位置に対応付けて記憶する記憶手段と、前記各照射位
置に照射される荷電ビームの線量値を計測する計測手段
と、この計測手段により計測された各照射位置に照射さ
れる荷電ビームの線量値および前記記憶手段に記憶され
た各照射位置に対応する計画線量値に基づいて前記荷電
ビームの走査速度を設定する設定手段と、設定された走
査速度に基づくタイミングで前記記憶手段から他の照射
位置に対応する電流値を読み出し、読み出した電流値を
前記走査手段に対して供給する供給制御手段とを備えて
いる。

【００４９】請求項１７記載の発明においては、前記走
査速度は前記計測線量値の変化率に比例し、かつ計画線
量値に反比例するように設定されている。

【００５０】請求項１８記載の発明によれば、荷電ビー
ムを照射面の複数の照射位置に対して照射する荷電ビー
ム照射装置であって、前記荷電ビームを出力する出力手
段と、前記各照射位置に対応する電流値を順次供給して
前記荷電ビームを前記照射面に対応する異なる２方向に
沿って走査することにより、その荷電ビームを前記各照
射位置に照射する走査手段と、前記複数の照射位置それ
ぞれに対して予め設定されたビーム内の基準位置をビー
ム位置として当該複数の照射位置に対応付けて記憶する
記憶手段と、前記各照射位置に照射される荷電ビーム内
の対応する基準位置を前記ビーム位置として計測する位
置計測手段と、この位置計測手段により計測された計測
ビーム位置と前記記憶手段に記憶された各照射位置に対
応する設定ビーム位置とを各照射位置毎に比較し、前記
計測ビーム位置と前記設定ビーム位置との差が所定の範
囲内か否かを判断する判断手段と、この判断手段により
所定範囲外であると判断された場合に、前記出力手段か
らの前記荷電ビーム出力を停止させる出力停止手段とを
備えている。

【００５１】請求項１９記載の発明では、前記位置計測
手段は、前記各照射位置に照射される荷電ビームから前
記ビーム位置を表す信号を計測する計測部と、計測され
たビーム位置を表す信号を積分し、積分後のビーム位置
信号を各照射位置に照射される荷電ビームの計測ビーム
位置として前記判断手段に送信する積分部とを備え、こ
の積分部は、前記各照射位置に対応する電流値の前記走
査手段に対する供給タイミングに応じて積分動作の開始
および停止動作を行なうようにしている。

【００５２】請求項２０記載の発明においては、前記位
置計測手段は、前記各照射位置に照射される荷電ビーム
から前記ビーム位置を表す信号を計測する計測部と、こ
の計測部により計測された信号を増幅し、増幅後のビー
ム位置信号を各照射位置に照射される荷電ビームの計測
ビーム位置として前記判断手段に送信する増幅部と、前
記計測部により計測されたビーム位置を表す信号の最大
値レベルと予め設定した閾値レベルとを比較し、この比
較結果に応じて前記増幅部の増幅ゲインを変化させる増
幅ゲイン変化手段とを備えている。

【００５３】請求項２１記載の発明では、前記記憶手段
は、前記複数の照射位置それぞれに対して予め計画され
た計画線量値および前記複数の照射位置に対応する電流
値を当該複数の照射位置に対応付けて記憶しており、前
記位置計測手段は、前記各照射位置に照射される荷電ビ
ームから当該ビーム位置を表す信号を計測する計測部
と、この計測部により計測されたビーム位置を表す信号
を増幅し、増幅されたビーム位置信号を前記各照射位置
に照射される荷電ビームの計測ビーム位置として前記判
断手段に送信する増幅部と、増幅されたビーム位置信号
に基づいて前記各照射位置に照射される荷電ビームの線
量値を演算する演算手段と、演算された各照射位置に照
射される荷電ビームの線量値と前記記憶手段に記憶され
た各照射位置に対応する計画線量値とを各照射位置毎に
比較し、前記計測線量値が計画線量値に到達した際に、
前記記憶手段から他の照射位置に対応する電流値を読み
出して前記走査手段に対して供給する供給制御手段とを
備えている。

【００５４】請求項２２記載の発明によれば、荷電ビー
ムを照射面の複数の照射位置に対して照射する荷電ビー
ム照射装置であって、前記荷電ビームを出力する出力手
段と、前記各照射位置に対応する電流値を順次供給して
前記荷電ビームを前記照射面に対応する異なる２方向に
沿って走査することにより、その荷電ビームを前記各照
射位置に照射する走査手段と、前記複数の照射位置それ
ぞれに対して予め設定されたビーム幅を当該複数の照射
位置に対応付けて記憶する記憶手段と、前記各照射位置
に照射される荷電ビームのビーム位置を計測し、計測し
たビーム位置に基づいてビーム幅を算出する手段と、算
出されたビーム幅と前記記憶手段に記憶された各照射位
置に対応する設定ビーム幅とを各照射位置毎に比較し、
前記算出ビーム幅と前記設定ビーム幅との差が所定の範
囲内か否かを判断する判断手段と、この判断手段により
所定範囲外であると判断された場合に、前記出力手段か
らの前記荷電ビーム出力を停止させる出力停止手段とを
備えている。

【００５５】請求項２３記載の発明によれば、荷電ビー
ムを照射面の複数の照射位置に対して照射する荷電ビー
ム照射方法であって、前記各照射位置に対応する電流値
に基づいて走査手段により前記荷電ビームを異なる２方
向に沿って走査することにより、その荷電ビームを前記
各照射位置に照射するステップと、前記照射面の複数の
照射位置それぞれに対して予め計画された計画線量値お
よび前記複数の照射位置に対応する電流値を当該複数の
照射位置に対応付けてメモリに記憶するステップと、前
記各照射位置に照射される荷電ビームの線量値を計測す
るステップと、計測された各照射位置に照射される荷電
ビームの線量値と前記メモリに記憶された各照射位置に
対応する計画線量値とを各照射位置毎に比較し、前記計
測線量値が計画線量値に到達した際に、他の照射位置に
対応する電流値を前記メモリから読み出して前記走査手
段に対して供給するステップとを備えている。

【００５６】請求項２４記載の発明によれば、各照射位
置に対応する電流値に基づいて走査装置により荷電ビー
ムを異なる２方向に沿って走査することにより、当該荷
電ビームを前記各照射位置に照射する荷電ビーム照射装
置に適用されるコンピュータが読取り可能な記憶媒体で
あって、前記照射面の複数の照射位置それぞれに対して
予め計画された計画線量値および前記複数の照射位置に
対応する電流値を当該複数の照射位置に対応付けて記憶
されたテーブルと、計測装置により計測された前記各照
射位置に照射される荷電ビームの線量値と前記テーブル
に記憶された各照射位置に対応する計画線量値とをコン
ピュータにより各照射位置毎に比較させる手段と、この
比較処理の結果、前記計測線量値が計画線量値に到達し
た際に、コンピュータにより他の照射位置に対応する電
流値を前記テーブルから読み出させて前記走査装置に対
して供給させる手段とを備えている。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００５８】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略構成を
示すブロック図である。

【００５９】図１に示すように、本実施形態の荷電ビー
ム照射装置は、荷電粒子を発生してエネルギーを与える
ことにより荷電粒子線（荷電ビーム）を生成し、後述す
る制御装置から送信される指令に応じて生成した荷電ビ
ームの出力制御を行なう粒子加速器等の粒子線源１を備
えており、この粒子線源１により出力された荷電ビーム
を２次元平面状に走査して照射対象２の照射面に照射す
る装置である。照射対象２は、例えば人体の患部等の立
体物であり、その照射面は、照射対象２が予め平面的に
複数（例えば１〜ｍ）のスライスとして分割された際の
各スライス面である。また、各スライス面（照射面）Ｆ
１〜Ｆｍは、そのスライス方向に対して直交する方向か
ら賽の目状に分割された際に得られる複数の微小領域
（スポット）の集合（照射スポット２ａ１〜２ａｎ）と
して想定されている。

【００６０】一方、荷電ビーム照射装置は、荷電ビーム
進行方向に直交する２次元平面｛（ｘ、ｙ）平面｝的に
ビームを走査しながら照射対象２に対して照射するため
に、荷電ビームを、そのビーム進行方向に直交する第１
の方向（水平方向、ｘ方向）および第１の方向に直交す
る第２の方向（垂直方向、ｙ方向）にそれぞれ偏向させ
る偏向電磁石コイル３および４と、これら偏向電磁石コ
イル３および４に電流を供給してそれぞれ励磁させるた
めの偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６とを
備えている。

【００６１】偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源
Ｙ６は、各偏向電磁石コイル３および４に供給する電流
値を制御して、それら各偏向電磁石コイル３および４か
ら発生する磁界の強度を変化させることにより、荷電ビ
ームに対する偏向の大きさを制御するようになってい
る。

【００６２】そして、本実施形態の荷電ビーム照射装置
は、粒子線源１および照射対象２間におけるビーム軌道
（パス）の途中に配置され、その粒子線源１により生成
された荷電ビームの線量を例えば所定の周期毎に順次計
測して線量信号を出力するためのセンサである線量計７
を備えており、この線量計７は、例えばビーム透過電離
箱タイプのものが採用される。

【００６３】また、荷電ビーム照射装置は、治療対象２
内のビーム進行方向に沿った任意の位置（任意の照射
面）に荷電ビームを照射するためのレンジシフタ８を備
えている。

【００６４】すなわち、レンジシフタ８は、複数の照射
面Ｆ１〜Ｆｍに対応する複数のレンジシフタ要素を有し
ており、シフタ変更信号に応じてレンジシフタ要素を変
更することにより、荷電ビームの深さ方向位置（照射面
位置）を制御するようになっている。

【００６５】さらに、荷電ビーム照射装置は信号処理回
路９および制御装置１０を備えている。

【００６６】信号処理回路９は、図２に示すように、線
量計７から出力された線量信号を増幅するアンプ９ａ
と、このアンプ９ａにより増幅された線量信号をカウン
トして積算して荷電ビームの線量値に比例する信号（線
量比例信号）を出力するカウンタ９ｂと、カウンタ９ｂ
から出力された線量比例信号をディジタル信号（線量比
例ディジタル信号）に変換して出力するディジタル信号
出力回路９ｃと、制御装置１０から送られるリセット信
号を入力し、そのリセット信号に応じてカウンタ９ｂの
カウント値（積算値）をリセット（初期化；積算値＝０
に設定）するリセット入力回路９ｄとを備えている。

【００６７】制御装置１０は、信号処理回路９のディジ
タル信号出力回路９ｃから出力された線量比例データに
基づいて荷電ビームの照射制御を行なう機能を有してい
る。

【００６８】すなわち、制御装置１０は、図１に示すよ
うに、信号処理回路９から出力された線量比例ディジタ
ル信号を入力して数値データ（線量比例データ）に変換
するための信号入力部１１と、この信号入力部１１によ
り変換された線量比例データに基づいて後述する図４に
示す処理を行なうプロセッサ（コンピュータ）１２と、
このプロセッサ１２が読取り可能な記憶媒体（各種磁気
メモリ、半導体メモリ等）であるメモリ１３とを備えて
おり、このメモリ１３は、プロセッサ処理実行用プログ
ラムを予め記憶し、かつプロセッサ１２の処理中のデー
タを記憶可能になっている。

【００６９】さらに、メモリ１３は、各照射面Ｆ１〜Ｆ
ｍ毎に、その各照射面Ｆ１〜Ｆｍ上の複数の照射スポッ
ト２ａ１〜２ａｎに対応する偏向電磁石３・４それぞれ
への供給電流値（Ｘ電流値・Ｙ電流値）および線量値が
各アドレス毎に互いに対応付けられて記憶されたテーブ
ルＴを有している。

【００７０】図３は、メモリ１３に予め用意された照射
対象２における照射面Ｆｖ（１≦ｖ≦ｍ）に対するビー
ム照射制御用テーブルＴの記憶内容を概念的に示す図で
あり、テーブルＴの各アドレスには、各照射スポット２
ａ１〜２ａｎに対応する供給電流値（Ｘ電流値１〜Ｘ電
流値ｎ、Ｙ電流値１〜Ｙ電流値ｎ）および線量値Ｒ１〜
Ｒｎが記憶されている。

【００７１】図３に示すＸ電流値１〜Ｘ電流値ｎ、Ｙ電
流値１〜Ｙ電流値ｎは、各照射スポット２ａ１〜２ａｎ
に対して荷電ビームを照射させるために、偏向電磁石電
源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６が偏向電磁石コイル３
および４それぞれに対して供給する電流値であり、線量
値Ｒ１〜Ｒｎは、各照射スポット２ａ１〜２ａｎの特徴
に応じて予め計画・設定された線量値である。

【００７２】また、制御装置１０は、プロセッサ１２か
ら送信される信号を粒子線源１、偏向電磁石電源Ｘ５・
偏向電磁石電源Ｙ６、レンジシフタ８および信号処理回
路９へそれぞれ出力する信号出力部１４と、プロセッサ
１２から送信される情報を表示するための表示部１５と
を備えている。

【００７３】次に、本実施形態の荷電ビーム照射装置の
全体動作について説明する。

【００７４】荷電ビーム照射装置を起動させて照射対象
２に対して荷電ビームの照射を開始する時、プロセッサ
１２は、変数ｋ、ｖを初期値１に設定してレンジシフタ
８に対し照射面Ｆｖ＝１用のレンジシフタ要素設定信号
を信号出力部１４を介してレンジシフタ８に送信する
（図４；ステップＳ１）。この結果、レンジシフタ８の
処理により、照射面Ｆ１用のレンジシフタ要素が設定さ
れる。

【００７５】次いで、プロセッサ１２は、メモリ１３か
ら照射面Ｆｖにおけるビーム照射制御用テーブルＴの第
ｋ番目の照射スポット２ａｋに対応するアドレスａｄｒ
（ｋ）を参照し、そのアドレスａｄｒ（ｋ）に記憶され
たＸ電流値ｋ、Ｙ電流値ｋおよび線量値Ｒｋを読み出
す。

【００７６】今、ｋ＝ｖ＝１であるため、プロセッサ１
２は、照射面Ｆ１のテーブルＴにおける第１番目の照射
スポット２ａ１に対応する第１番目（先頭）アドレスａ
ｄｒ（１）に記憶されたＸ電流値１、Ｙ電流値１および
線量値Ｒ１を読み出す（ステップＳ２）。

【００７７】次いで、プロセッサ１２は、照射準備が整
っていることをチェックした後で信号出力部１４を介し
て粒子線源１に対してビーム出力指令（荷電ビーム出力
許可信号）を送信するとともに、読み出したＸ電流値１
およびＹ電流値１に対応するＸ電流基準値信号およびＹ
電流基準値信号を信号出力部１４を介して偏向電磁石電
源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６にそれぞれ送信する
（ステップＳ３）。

【００７８】この結果、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向
電磁石電源Ｙ６により、送信されたＸ電流基準値信号お
よびＹ電流基準値信号に対応するＸ電流値１およびＹ電
流値１が偏向電磁石コイル３および４にそれぞれ供給さ
れ、その結果、偏向電磁石コイル３および４から上記Ｘ
電流値１およびＹ電流値１に対応する磁界が発生する。

【００７９】この状態において、出力許可指令に応じて
粒子線源１から出力された荷電ビームは、偏向電磁石コ
イル３および４から発生される磁界に応じて偏向され、
線量計７を介して照射対象２の照射面Ｆ１における照射
スポット２ａ１に照射される。

【００８０】すなわち、メモリ１３に予め用意しておい
たビーム照射制御用テーブルＴに計画・設定しておいた
照射対象２の照射スポット２ａ１に対して荷電ビームを
正確に照射することができる。

【００８１】このとき、線量計７では、照射スポット２
ａ１に照射される荷電ビームの線量値が計測され、計測
値は、線量信号として信号処理回路９に順次出力され
る。

【００８２】信号処理回路９に対して順次出力された線
量信号は、信号処理回路９のアンプ９ａを介して増幅さ
れた後、カウンタ９ｂによりカウント処理され、ディジ
タル出力回路９ｃを介して荷電ビームの線量比例ディジ
タル信号として出力される。

【００８３】このとき、信号処理回路９のカウンタ９ｂ
は、線量計７およびアンプ９ａを介して送られた線量信
号を積算処理しているため、照射スポット２ａ１に対し
て照射された実際の線量値が正確に求められており、こ
の線量値に基づく線量比例ディジタル信号（線量比例デ
ータ）がディジタル出力回路９ｃおよび信号入力部１１
を介してプロセッサ１２に送信されている。

【００８４】ステップＳ３の終了後、プロセッサ１２
は、信号入力部１１を介して線量比例データが送信され
るまで処理を待機しており、線量比例ディジタル信号に
対応する線量比例データが送信されてくると、送信され
てきた線量比例データを入力し（ステップＳ４）、入力
した線量比例データ、すなわち、照射スポット２ａ１に
実際に照射されている荷電ビームから計測された計測線
量値とメモリ１３に記憶された照射スポット２ａ１に対
して計画・設定された線量値（計画線量値）Ｒ１とを表
示部１５に対して表示する（ステップＳ５）。

【００８５】次いで、プロセッサ１２は、入力した照射
スポット２ａ１に対応する計測線量値が計画線量値Ｒ１
に到達したか否か判断し（ステップＳ６）、このステッ
プＳ６の判断の結果が“非到達（ＮＯ）；図中Ｎ”の場
合には、ステップＳ４の処理に戻り、その処理で入力す
る線量比例データに基づいて上記判断処理を繰り返し行
なう。

【００８６】一方、ステップＳ６の判断の結果、到達し
た場合には（ステップＳ６→ＹＥＳ；図中“Ｙ”）、プ
ロセッサ１２は、照射スポット２ａ１に対して、予め計
画した線量（線量値Ｒ１）が照射されたものと判断し、
信号処理回路９のリセット入力回路９ｄに対してリセッ
ト信号を送信する（ステップＳ７）。

【００８７】この結果、カウンタ９ｂの積算値は、リセ
ット信号に応じたリセット入力回路９ｄの処理によりリ
セット（積算値→初期値；０）される。

【００８８】次いで、プロセッサ１２は、ステップＳ２
で読み出した照射スポット２ａｋに対応するアドレスａ
ｄｒ（ｋ）が最終アドレス｛ａｄｒ（ｎ）｝であるか否
か、すなわち、照射面Ｆｖの全ての照射スポット２ａ１
〜２ａｎに対する荷電ビーム照射が終了したか否か判断
する（ステップＳ８）。

【００８９】今、アドレスａｄｒ（ｋ）は、最初のアド
レスａｄｒ（１）であるため、ステップＳ７の判断はＮ
Ｏとなり、プロセッサ１２は、変数ｋ（現在１）を＋１
インクリメントして（ｋ＝ｋ＋１；ステップＳ９）、ア
ドレスａｄｒ（ｋ＝１）をアドレスａｄｒ（ｋ＝２）に
進めてステップＳ２の処理に戻り、上述した処理を繰り
返し行なう。

【００９０】すなわち、メモリ１３のテーブルＴにおけ
る残りのアドレスａｄｒ（ｋ＝２）〜ａｄｒ（ｋ＝ｎ）
に記憶されたＸ電流値２・Ｙ電流値２〜Ｘ電流値ｎ・Ｙ
電流値ｎおよび計画線量値Ｒ２〜Ｒｎに基づいて上記ス
テップＳ２〜ステップＳ９の処理が各アドレス毎に繰り
返し行なわれ、この結果、各照射スポット２ａ２〜２ａ
ｎに対して予め計画された計画線量値Ｒ２〜Ｒｎに対応
する線量が正確に照射される。

【００９１】そして、最終アドレスａｄｒ（ｎ）に対応
する照射スポット２ａｎに対する荷電ビーム照射が終了
した際には、ステップＳ８の判断はＹＥＳとなり、プロ
セッサ１２は、荷電ビーム照射が終了した現在の照射面
Ｆｖが最終照射面Ｆｍであるか否か、すなわち、全ての
照射面Ｆ１〜Ｆｍｋに対する荷電ビーム照射が終了した
か否か判断する（ステップＳ１０）。

【００９２】今、照射面Ｆｖは最初の照射面Ｆ１である
ため、ステップＳ１０の判断はＮＯとなり、プロセッサ
１２は、変数ｖ（現在１）を＋１インクリメント（ｖ＝
ｖ＋１）して照射面を切替え、照射面Ｆｖ（＝２）用の
レンジシフタ要素設定信号を信号出力部１４を介してレ
ンジシフタ８に送信して（ステップＳ１１）、ステップ
Ｓ２の処理に戻る。この結果、レンジシフタ８の処理に
より、照射面Ｆ２用のレンジシフタ要素が設定される。

【００９３】以下、プロセッサ１２は、上述したステッ
プＳ２〜ステップＳ１１の処理を繰り返し行なう。

【００９４】すなわち、メモリ１３の残りの照射面Ｆ２
〜ＦｍそれぞれのテーブルＴにおけるアドレスａｄｒ
（ｋ＝１）〜ａｄｒ（ｋ＝ｎ）に記憶されたＸ電流値１
・Ｙ電流値１〜Ｘ電流値ｎ・Ｙ電流値ｎおよび計画線量
値Ｒ１〜Ｒｎに基づいて上記ステップＳ２〜ステップＳ
１１の処理がテーブルＴの各アドレス毎および各照射面
毎に繰り返し行なわれ、この結果、全ての照射面Ｆ１〜
Ｆｍの全ての照射スポット２ａ１〜２ａｎに対して、予
め計画された計画線量値Ｒ１〜Ｒｎに対応する線量が正
確に照射される。

【００９５】一方、最終照射面Ｆｍの全ての照射スポッ
ト２ａ１〜２ａｎに対する荷電ビーム照射が終了した際
には、ステップＳ１０の判断はＹＥＳとなり、プロセッ
サ１２は、照射対象２に対する荷電ビーム照射処理を終
了する。

【００９６】以上述べたように、本実施形態によれば、
照射対象２に対して予め定められた各照射面Ｆ１〜Ｆｍ
の各照射スポット２ａ１〜２ａｎに対して荷電ビームを
正確に照射し、その各照射スポット２ａ１〜２ａｎに実
際に照射される荷電ビームの線量値を計測し、さらに、
その計測線量値が計画線量値に到達するまで荷電ビーム
を各照射スポット２ａ１〜２ａｎに継続して照射するこ
とができるため、ビーム強度の変動等に関係なく、予め
各照射面Ｆ１〜Ｆｍの各照射スポット２ａ１〜２ａｎ毎
に計画された線量値を当該各照射スポット２ａ１〜２ａ
ｎに対して正確に照射することができ、荷電ビーム照射
効率を大幅に向上させることができる。

【００９７】また、本実施形態によれば、照射対象２を
各照射面Ｆ１〜Ｆｍおよび各照射スポット２ａ１〜２ａ
ｎにそれぞれ分割し、分割した各照射面Ｆ１〜Ｆｍの各
照射スポット２ａ１〜２ａｎ毎に計画線量値を個別に設
定することができるため、照射対象２の形状・特徴に応
じて照射線量値をきめ細かく制御することができ、荷電
ビーム照射効率を大幅に向上させることができる。

【００９８】さらに、本実施形態によれば、荷電ビーム
を照射面に一様に荷電ビームを照射するのではなく、荷
電ビームを各照射スポット２ａ１〜２ａｎのみに集中さ
せて照射することができるため、荷電ビーム照射効率を
大幅に向上させることができる。

【００９９】そして、本実施形態では、照射スポット２
ａｋに対応する計測線量値および計画線量値を表示部１
５に表示することができるため、ビーム照射作業を行な
うオペレータは、照射スポット２ａｋに対する荷電ビー
ム照射状態をリアルタイムで監視することができる。

【０１００】（第２の実施の形態）図５は、本発明の第
２の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置におけるプロ
セッサ１２Ａの処理の一例を示す概略フローチャートで
ある。なお、その他の構成・動作については、第１の実
施形態で説明した荷電ビーム照射装置と略同様であるた
め、その説明は省略する。

【０１０１】本実施形態において、プロセッサ１２Ａ
は、第１実施形態と同様に、照射面Ｆｖの第ｋ番目の照
射スポット２ａｋに対応するアドレスａｄｒ（ｋ）から
Ｘ電流値ｋ、Ｙ電流値ｋおよび線量値Ｒｋを読み出し、
読み出したＸ電流値ｋおよびＹ電流値ｋに対応するＸ電
流基準値信号およびＹ電流基準値信号を信号出力部１４
を介して偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６
にそれぞれ送信する（図５および図４のステップＳ１〜
Ｓ３参照）。

【０１０２】この結果、粒子線源１から出力された荷電
ビームは、偏向電磁石コイル３および４から発生される
Ｘ電流値ｋおよびＹ電流値ｋに対応する磁界に応じて偏
向され、線量計７を介して照射対象２の照射面Ｆｖにお
ける照射スポット２ａｋに照射される。

【０１０３】一方、線量計７では、照射スポット２ａｋ
に対して照射される荷電ビームの線量値が計測されてお
り、その計測値は、信号処理回路９を介して線量比例デ
ィジタル信号に基づく線量比例データとしてプロセッサ
１２に順次送信されている。

【０１０４】このとき、プロセッサ１２Ａは、送信され
た線量比例ディジタル信号に対応する線量比例データに
基づいて計測線量値の変化率（増大率）を求め（ステッ
プＳ１３）、求めた計測線量値増大率およびアドレスａ
ｄｒ（ｋ）の計画線量値に基づいて、第ｋ番目の照射ス
ポット２ａｋに対する荷電ビームを次の第ｋ＋１番目の
照射スポット２ａｋ＋１に対して走査する速度、つま
り、各偏向電磁石３および４に対するＸ電流値ｋ＋１お
よびＹ電流値ｋ＋１供給タイミングを設定する（ステッ
プＳ１４）。

【０１０５】具体的には、ステップＳ１３の処理におい
て、プロセッサ１２Ａは、求めた計測線量値変化率（増
大率）が予め設定された閾値レベルよりも大きい時は、
荷電ビーム強度が強いと判断し、走査速度を速く設定す
る。ただし、照射スポット２ａｋに対する計画線量値が
大きい時には、走査速度を遅く設定する。

【０１０６】すなわち、プロセッサ１２Ａは、走査速
度、つまり、各偏向電磁石３および４に供給されるＸ電
流値およびＹ電流値変化速度を、計測線量値変化率に比
例し、かつ計画線量値に反比例するように設定する。

【０１０７】そして、プロセッサ１２Ａは、設定した走
査速度に応じてＸ電流基準値信号およびＹ電流基準値信
号を変化させ、変化させたＸ電流基準値信号およびＹ電
流基準値信号を信号出力部１４を介して偏向電磁石電源
Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６に対して供給する（ステ
ップＳ１５）。

【０１０８】この結果、粒子線源１から出力された荷電
ビームは、偏向電磁石コイル３および４から発生される
Ｘ電流値ｋ＋１およびＹ電流値ｋ＋１に対応する磁界に
応じて偏向され、線量計７を介して照射対象２の照射面
Ｆｖにおける照射スポット２ａｋ＋１に照射される。

【０１０９】以下、プロセッサ１２Ａは、ステップＳ８
以降の処理を行なう。

【０１１０】この結果、メモリ１３の全ての照射面Ｆ１
〜ＦｍそれぞれのテーブルＴにおけるアドレスａｄｒ
（ｋ；ｋ＝１〜ｎ）に記憶されたＸ電流値１・Ｙ電流値
１〜Ｘ電流値ｎ・Ｙ電流値ｎに基づいて図５に示す処理
が実行され、全ての照射面Ｆ１〜Ｆｍにおける各照射ス
ポット２ａ１〜２ａｎ間の荷電ビーム走査速度を、計測
線量値変化率（ビーム強度増大率）および計画線量値に
応じた最適な値に設定することができる。

【０１１１】なお、他の構成・動作については、第１実
施形態の荷電ビーム照射装置の構成・動作と略同様であ
る。

【０１１２】以上述べたように、本実施形態によれば、
ビーム強度に応じて荷電ビーム走査速度を変化させるこ
とができるため、ビーム強度の変化に関係なくビーム照
射線量を各照射スポットに照射することができる。

【０１１３】さらに、本実施形態では、ビーム強度が高
い状態においては、荷電ビーム走査速度を高速に設定
し、ビーム強度が低い状態においては、荷電ビーム走査
速度を低速に設定することができるため、ビーム強度の
状態に対応して効率良く荷電ビーム照射処理を行なうこ
とができる。

【０１１４】（第３の実施の形態）図６は、本発明の第
３の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略構成を
示すブロック図である。

【０１１５】図６に示すように、本実施形態の荷電ビー
ム照射装置は、線量計の代りに、粒子線源１および照射
対象２間における荷電ビーム経路（パス）の途中に配置
され、その粒子線源１により生成された荷電ビーム位置
を計測するセンサであり、ワイヤグリッド・ビーム透過
電離箱電離箱タイプの位置計２０を備えている。

【０１１６】この位置計２０は、上記荷電ビーム進行方
向に直交する２次元平面｛（ｘ、ｙ）平面｝のｘおよび
ｙ方向それぞれに沿って密な間隔で張設された多数の金
属線（ワイヤ）から成るワイヤグリッドを有しており、
例えば、ｘ方向に等間隔で張設されたｍ本のワイヤＷｘ
１〜Ｗｘｍおよびｙ方向に等間隔で張設されたｎ本のワ
イヤＷｙ１〜Ｗｙｎが組み合わされてグリッドを構成し
ている。

【０１１７】粒子線源１から出力され位置計２０に入射
された荷電ビームから位置計２０の電離箱機能により電
離された電荷がワイヤグリッドの各ワイヤＷｘ１〜Ｗｘ
ｍおよびワイヤＷｙ１〜Ｗｙｎに集められる。そして、
各ワイヤに集められた電荷に基づく信号が各ワイヤ毎
に、ｘ、ｙ方向のマルチチャンネルの位置計測信号とし
て出力され、信号処理回路２１に入力される。

【０１１８】信号処理回路２１は、図７に示すように、
ワイヤＷｘ１〜ＷｘｍおよびワイヤＷｙ１〜Ｗｙｎに対
応するアンプ２１ｘ１〜ｘｍおよびアンプ２１ｙ１〜ｙ
ｎを主要構成要素として備えており、各ワイヤＷｘ１〜
ＷｘｍおよびワイヤＷｙ１〜Ｗｙｎから出力されたｘ、
ｙの各チャンネルの位置計測信号を入力し、入力した位
置計測信号を対応する各アンプ２１ｘ１〜２１ｘｍおよ
びアンプ２１ｙ１〜２１ｙｎにより増幅して出力する
（図８参照）。

【０１１９】すなわち、図８に示すように、ｘ方向側の
各アンプ２１ｘ１〜２１ｘｍの位置計測信号は、荷電ビ
ームのｘ方向（ｘ軸）側のビームプロファイルを表し、
ｙ方向側の各アンプ２１ｙ１〜２１ｙｎの位置計測信号
は、荷電ビームのｙ方向（ｙ軸）側のビームプロファイ
ルを表している。

【０１２０】そして、信号処理回路２１から出力された
位置計測信号は、信号入力部１１に入力され、数値デー
タ（位置計測データ）に変換されてプロセッサ２２に入
力される。

【０１２１】メモリ２３は、各照射面Ｆ１〜Ｆｍ毎に、
その各照射面Ｆ１〜Ｆｍ上の複数の照射スポット２ａ１
〜２ａｎに対応する偏向電磁石３・４それぞれへの供給
電流値（Ｘ電流値・Ｙ電流値）、線量値および荷電ビー
ムの照射位置（Ｘ位置・Ｙ位置）が各アドレス毎に互い
に対応付けられて記憶されたテーブルＴ１を有してい
る。

【０１２２】図９は、メモリ２３に予め用意された照射
対象２における照射面Ｆｖ（１≦ｖ≦ｍ）に対するビー
ム照射制御用テーブルＴ１の記憶内容を概念的に示す図
であり、テーブルＴ１の各アドレスには、各照射スポッ
ト２ａ１〜２ａｎに対応する供給電流値（Ｘ電流値１〜
Ｘ電流値ｎ、Ｙ電流値１〜Ｙ電流値ｎ）、線量値Ｒ１〜
Ｒｎおよびビーム照射位置（Ｘ位置１〜Ｘ位置ｎ、Ｙ位
置１〜Ｙ位置ｎ）が記憶されている。

【０１２３】図９に示すテーブルＴ１におけるＸ電流値
１〜Ｘ電流値ｎ、Ｙ電流値１〜Ｙ電流値ｎおよび線量値
Ｒ１〜Ｒｎは第１実施形態と同様に設定されており、ビ
ーム位置｛（Ｘ位置１、Ｙ位置１）〜（Ｘ位置ｎ、Ｙ位
置ｎ）｝は、各照射スポット２ａ１〜２ａｎに照射され
る荷電ビームの重心位置（各照射スポット２ａ１〜２ａ
ｎの中心位置）である。

【０１２４】プロセッサ２２は、信号入力部１１により
変換された位置計測データに基づいて図１０に示す処理
を行なう。

【０１２５】すなわち、プロセッサ２２は、第１実施形
態と同様に、照射面Ｆｖの第ｋ番目の照射面Ｆｖにおけ
るビーム照射制御用テーブルＴ１の第ｋ番目の照射スポ
ット２ａｋに対応するアドレスａｄｒ（ｋ）からＸ電流
値ｋ、Ｙ電流値ｋおよび線量値Ｒｋを読み出し、読み出
したＸ電流値ｋおよびＹ電流値ｋに対応するＸ電流基準
値信号およびＹ電流基準値信号を信号出力部１４を介し
て偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６にそれ
ぞれ送信する（図１０；ステップＳ１〜Ｓ３参照）。

【０１２６】この結果、粒子線源１から出力された荷電
ビームは、偏向電磁石コイル３および４から発生される
Ｘ電流値ｋおよびＹ電流値ｋに対応する磁界に応じて偏
向され、位置計２０を介して照射対象２の照射面Ｆｖに
おける照射スポット２ａｋに照射される。

【０１２７】一方、位置計２０では、照射スポット２ａ
ｋに対して照射される荷電ビームの重心位置に対応する
ｘ、ｙ方向のマルチチャンネルの信号が計測され、計測
されたマルチチャンネルの位置計測信号は、信号処理回
路２１を介して位置計測データとしてプロセッサ２２に
順次送信されている。

【０１２８】このとき、プロセッサ２２は、信号処理回
路２１から位置計測データが送信されると、照射面Ｆｖ
におけるビーム照射制御用テーブルＴ１の第ｋ番目の照
射スポット２ａｋに対応するビーム位置（Ｘ位置ｋ、Ｙ
位置ｋ）を読み出し（ステップＳ２０）、送信された位
置計測データに基づいて各ｘ方向（ｘ軸）、ｙ方向（ｙ
軸）毎に重心位置（Ｘｃ、Ｙｃ）を計算する（ステップ
Ｓ２１）。

【０１２９】次いで、プロセッサ２２は、計算した重心
（Ｘｃ、Ｙｃ）とテーブルＴ１から読み出したビーム位
置（Ｘ位置ｋ、Ｙ位置ｋ）とを比較し、その重心位置
（Ｘｃ、Ｙｃ）とビーム位置（Ｘ位置ｋ、Ｙ位置ｋ）と
の差が所定の誤差範囲内であるか否か判断する（ステッ
プＳ２２）。

【０１３０】このとき、所定の誤差範囲内であれば（ス
テップＳ２２→ＹＥＳ）、荷電ビームの照射位置制御は
正常であると判断し、プロセッサ２２は、ステップＳ８
に移行し、ステップＳ８以降の処理を行なう。

【０１３１】この結果、メモリ１３の全ての照射面Ｆ１
〜ＦｍそれぞれのテーブルＴにおけるアドレスａｄｒ
（ｋ；ｋ＝１〜ｎ）に記憶されたＸ電流値１・Ｙ電流値
１〜Ｘ電流値ｎ・Ｙ電流値ｎ、線量値Ｒ１〜Ｒｎおよび
ビーム照射位置Ｘ１．Ｙ１〜ＸｎＹｎに基づいて図１０
に示す処理が実行され、全ての照射面Ｆ１〜Ｆｍにおけ
る各照射スポット２ａ１〜２ａｎに対する荷電ビーム照
射が所定の誤差範囲内で正確に行なわれる。

【０１３２】一方、ステップＳ２２の判断の結果、所定
の誤差範囲を超えていれば（ステップＳ２２→ＮＯ）、
プロセッサ２２は、荷電ビームの照射位置制御は異常で
あると判断し、プロセッサ２２は、信号出力部１４を介
して粒子線源１、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石
電源Ｙ６に対して動作停止指令を出力して（ステップＳ
２３）、処理を終了する。

【０１３３】この結果、粒子線源１の荷電ビーム出力動
作、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６の電
源供給動作がそれぞれ停止して装置全体の動作が停止す
る。

【０１３４】なお、他の構成・動作については、第１実
施形態の荷電ビーム照射装置の構成・動作と略同様であ
る。

【０１３５】以上述べたように、本実施形態によれば、
全ての照射面Ｆ１〜Ｆｍにおける各照射スポット２ａ１
〜２ａｎに対して実際に照射される荷電ビームの重心位
置を計測し、計測重心位置と予めメモリ２３に記憶した
重心位置との差が所定誤差範囲内であるか否かを常時判
断しながら荷電ビーム照射を行なうことができるため、
荷電ビームを各照射スポット２ａ１〜２ａｎに正確に照
射することができ、荷電ビーム照射効率を大幅に向上さ
せることができる。

【０１３６】また、計測重心位置と予めメモリ２３に記
憶された重心位置との差が所定誤差範囲内を超えている
場合には、荷電ビーム照射装置の動作を停止して荷電ビ
ーム照射を停止することができるため、荷電ビームを非
照射領域に対して照射する危険性を防止して、荷電ビー
ム照射装置の信頼性を向上させることができる。

【０１３７】（第４の実施の形態）図１１は、本発明の
第４の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略構成
を示すブロック図である。

【０１３８】図１１に示す荷電ビーム照射装置の信号処
理回路２１Ａは積分回路として構成されており、また、
荷電ビーム照射装置は、プロセッサ２２のＸ電流基準値
信号およびＹ電流基準値信号送信タイミングに応じてプ
ロセッサ２２から送信される照射スポット切換信号に基
づいて、信号処理回路２１Ａに対してその信号処理回路
２１Ａの積分動作タイミング制御信号を送信するタイミ
ング回路２５を備えている。

【０１３９】すなわち、本実施形態においては、信号処
理回路２１Ａは、照射スポットが例えばスポット２ａｋ
−１からスポット２ａｋに切換えられた際にタイミング
回路２５から送信される積分動作タイミング制御信号に
応じて現在の各チャンネルの積分値をクリアし、照射ス
ポット２ａｋに対する荷電ビーム照射に応じて各ワイヤ
Ｗｘ１〜ＷｘｍおよびワイヤＷｙ１〜Ｗｙｎから出力さ
れたｘ、ｙの各チャンネルの位置計測信号を各チャンネ
ル毎に積分して信号入力部１１に送信するようになって
いる。なお、本実施形態のその他の構成・動作について
は、第３実施形態の荷電ビーム照射装置の構成・動作と
略同様であるため、その説明は省略する。

【０１４０】本実施形態によれば、各ワイヤＷｘ１〜Ｗ
ｘｍおよびワイヤＷｙ１〜Ｗｙｎから出力されるｘ、ｙ
の各チャンネルの信号の強度が弱い場合においても、各
チャンネルの位置計測信号は、積分回路である信号処理
回路２１Ａにより各チャンネル毎に積分され、少なくと
も重心位置計算が可能なレベルまで強められた状態で信
号入力部１１に送信される。

【０１４１】この結果、各ワイヤＷｘ１〜Ｗｘｍおよび
ワイヤＷｙ１〜Ｗｙｎから出力されるｘ、ｙの各チャン
ネルの位置計測信号の強度が弱い場合においても、正確
に重心位置計算をすることができ、計算した重心位置を
用いて、図１０に示す荷電ビーム位置制御を行なうこと
ができるため、第３実施形態の効果に加えて、荷電ビー
ム照射装置のビーム照射効率および信頼性をさらに向上
させることができる。

【０１４２】（第５の実施の形態）図１２は、本発明の
第５の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置におけるメ
モリ２３Ａに記憶されたテーブルＴ２を示す図である。

【０１４３】図１２に示すように、照射面Ｆｖ（１≦ｖ
≦ｍ）に対するビーム照射制御用テーブルＴ２の各アド
レスには、各照射スポット２ａ１〜２ａｎに対応する供
給電流値（Ｘ電流値１〜Ｘ電流値ｎ、Ｙ電流値１〜Ｙ電
流値ｎ）、線量値Ｒ１〜Ｒｎおよび予め計画されたビー
ム計画幅（ＢＸ１〜ＢＸｎ、ＢＹ１〜ＢＹｎ）が記憶さ
れている。

【０１４４】図１２に示すテーブルＴ２におけるＸ電流
値１〜Ｘ電流値ｎ、Ｙ電流値１〜Ｙ電流値ｎおよび線量
値Ｒ１〜Ｒｎは第１実施形態と同様に設定されており、
ｘ方向計画ビーム幅ＸＢ１〜ＸＢｎは、各照射スポット
２ａ１〜２ａｎに照射される荷電ビームのｘ方向プロフ
ァイルにおける最大値の５０％の値を有する範囲であ
り、ｙ方向計画ビーム幅ＹＢ１〜ＹＢｎは、各照射スポ
ット２ａ１〜２ａｎに照射される荷電ビームのｘ方向プ
ロファイルにおける最大値の５０％の値を有する範囲で
ある。

【０１４５】本実施形態において、プロセッサ２２Ａ
は、信号入力部１１により変換された数値データに基づ
いて図１３に示す処理を行なう。

【０１４６】すなわち、プロセッサ２２Ａは、第１およ
び第３実施形態と同様のステップＳ１〜ステップＳ３の
処理を実行し、信号処理回路２１から位置計測データが
送信されると、照射面Ｆｖにおけるビーム照射制御用テ
ーブルＴ２の第ｋ番目の照射スポット２ａｋに対応する
ｘ方向計画ビーム幅ＸＢｋおよびｙ方向計画ビーム幅Ｙ
Ｂｋを読み出し（ステップＳ３０）、信号入力部１１か
ら送信されたｘ方向（ｘ軸）の位置計測データおよびｙ
方向（ｙ軸）の位置計測データの中から最大値データを
各方向毎にそれぞれ抽出し、抽出した最大値データの５
０％以上の値を有するデータ範囲を、ｘ方向およびｙ方
向毎にｘ方向ビーム幅およびｙ方向ビーム幅としてそれ
ぞれ求める（ステップＳ３１）。

【０１４７】次いで、プロセッサ２２Ａは、求めたｘ方
向ビーム幅およびｙ方向ビーム幅がｘ方向計画ビーム幅
ＸＢｋおよびｙ方向計画ビーム幅ＹＢｋの範囲内である
か否か判断する（ステップＳ３２）。

【０１４８】すなわち、プロセッサ２２Ａは、このと
き、求めたｘ方向ビーム幅およびｙ方向ビーム幅がｘ方
向計画ビーム幅ＸＢｋおよびｙ方向計画ビーム幅ＹＢｋ
の範囲内であれば（ステップＳ３２→ＹＥＳ）、荷電ビ
ームの照射位置制御は正常であると判断し、プロセッサ
２２Ａは、ステップＳ８に移行し、ステップＳ８移行の
処理を行なう。

【０１４９】この結果、メモリ１３の全ての照射面Ｆ１
〜ＦｍそれぞれのテーブルＴ２におけるアドレスａｄｒ
（ｋ；ｋ＝１〜ｎ）に記憶されたＸ電流値１・Ｙ電流値
１〜Ｘ電流値ｎ・Ｙ電流値ｎ、線量値Ｒ１〜Ｒｎおよび
ビーム照射位置Ｘ１．Ｙ１〜ＸｎＹｎに基づいて図１３
に示す処理が実行され、全ての照射面Ｆ１〜Ｆｍにおけ
る各照射スポット２ａ１〜２ａｎに対する荷電ビーム照
射が正確に行なわれる。

【０１５０】一方、ステップＳ３２の判断の結果、求め
たｘ方向ビーム幅およびｙ方向ビーム幅がｘ方向計画ビ
ーム幅ＸＢｋおよびｙ方向計画ビーム幅ＹＢｋの範囲を
超えていれば（ステップＳ３２→ＮＯ）、プロセッサ２
２Ａは、荷電ビームの照射位置制御は異常であると判断
し、信号出力部１４を介して粒子線源１、偏向電磁石電
源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６に対して動作停止指令
を出力して（ステップＳ３３）、処理を終了する。

【０１５１】この結果、粒子線源１の荷電ビーム生成動
作、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６の電
源供給動作がそれぞれ停止して装置全体の動作が停止す
る。

【０１５２】以上述べたように、本実施形態によれば、
全ての照射面Ｆ１〜Ｆｍにおける各照射スポット２ａ１
〜２ａｎに対して実際に照射される荷電ビームのビーム
幅を計測し、計測ビーム幅が予めメモリ２３Ａに記憶し
た計画ビーム幅内であるか否かを常時判断しながら荷電
ビーム照射を行なうことができるため、荷電ビームを各
照射スポット２ａ１〜２ａｎに正確に照射することがで
き、荷電ビーム照射効率を大幅に向上させることができ
る。

【０１５３】また、計測ビーム幅が予めメモリ２３Ａに
記憶した計画ビーム幅を超えている場合には、粒子線源
１あるいは荷電ビーム経路等に何らかの異常があるもの
と判断して荷電ビーム照射装置の動作を停止して荷電ビ
ーム照射を停止することができるため、異常状態での荷
電ビーム照射を回避して荷電ビーム照射装置の信頼性を
向上させることができる。

【０１５４】（第６の実施の形態）図１４は、本発明の
第６の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置における信
号処理回路２１Ｂの構成を示す図である。

【０１５５】図１４によれば、信号処理回路２１Ｂは、
各アンプ２１ｘ１〜ｘｍおよびアンプ２１ｙ１〜ｙｎの
ゲインを個別に設定可能なゲイン設定回路２７を備えて
おり、プロセッサ２２Ｂは、図１０に示す処理と並列的
に、図１５に示す処理を行なっている。

【０１５６】すなわち、プロセッサ２２Ｂは、例えば、
図１０に示すステップＳ２１の処理と並列的かつ周期的
に、信号入力部１１から送信されたｘ方向の位置計測デ
ータおよびｙ方向の位置計測データの中から最大値デー
タを各方向毎にそれぞれ抽出し（ステップＳ４０）、抽
出した最大値データレベルが予め設定された所定の閾値
レベルよりも高いか否か判断する（ステップＳ４１）。

【０１５７】このステップＳ４１の判断の結果、抽出最
大値データが閾値レベルよりも高い場合には、プロセッ
サ２２Ｂは、各アンプ２１ｘ１〜２１ｘｍおよび２１ｙ
１〜２１ｙｎのゲインダウン指令をゲイン設定回路２７
に送信（ステップＳ４２）して、ステップＳ４０の処理
に戻る。

【０１５８】この結果、信号処理回路２１Ｂは、送信さ
れたゲインダウン指令に応じて各アンプ２１ｘ１〜ｘｍ
およびアンプ２１ｙ１〜ｙｎのゲインをそれぞれダウン
させる。

【０１５９】一方、ステップＳ４１の判断の結果、抽出
最大値データが閾値レベルよりも低い場合には、プロセ
ッサ２２Ｂは、各アンプ２１ｘ１〜２１ｘｍおよび２１
ｙ１〜２１ｙｎのゲインアップ指令をゲイン設定回路２
７に送信（ステップＳ４３）して、ステップＳ４０の処
理に戻る。

【０１６０】この結果、信号処理回路２１Ｂは、送信さ
れたゲインダウン指令に応じて各アンプ２１ｘ１〜ｘｍ
およびアンプ２１ｙ１〜ｙｎのゲインをそれぞれアップ
させる。

【０１６１】なお、その他の構成・動作は、第３実施形
態の荷電ビーム照射装置の構成・動作と同様であるた
め、その説明は省略する。

【０１６２】すなわち、本実施形態によれば、位置計２
０により計測され信号入力部１１に送信される荷電ビー
ムの照射位置に対応するｘ、ｙ方向のマルチチャンネル
の位置計測信号のゲインが、信号処理回路２１Ｂのゲイ
ン設定回路２７により常に適切な一定レベルのゲインに
調整されるため、プロセッサ２２Ｂは、重心位置計算を
常に適切なゲインレベルの位置計測データを用いて行な
うことができ、第３実施形態の効果に加えて、荷電ビー
ム照射位置制御をさらに高精度で行なうことができる。

【０１６３】（第７の実施の形態）図１６は、本発明の
第７の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置における信
号処理回路３０の構成を示す図である。

【０１６４】図１６によれば、信号処理回路３０は、図
７に示す構成に加えて、各アンプ２１ｘ１〜２１ｘｍお
よびアンプ２１ｙ１〜２１ｙｎから増幅出力された位置
計測信号を入力し、入力した位置計測信号を、信号入力
タイミングに応じて順次加算演算して荷電ビーム線量に
比例する信号を生成する線量演算回路３１と、線量演算
回路３１により生成されたビーム線量比例信号値のレベ
ルが所定レベル（計画線量値レベル）に到達したか否か
を判定する線量判定回路３２とを備えている。

【０１６５】線量判定回路３２は、予めプロセッサ２２
Ｃから信号出力部１４を介して各照射スポット２ａ１〜
２ａｎに対応する当該各照射スポット２ａ１〜２ａｎの
特徴に応じて予め設定された線量値レベルをそれぞれ保
持している。

【０１６６】また、線量演算回路３１は、プロセッサ２
２Ｃから送信されるリセット用ブレード駆動データに応
じて加算値をリセット（加算値→初期値；０）するよう
になっている。

【０１６７】なお、その他の構成については、第３実施
形態の荷電ビーム照射装置の構成と同様であるため、そ
の説明を省略する。

【０１６８】本実施形態によれば、プロセッサ２２Ｃの
図１７に示すステップＳ１〜Ｓ３の処理により、粒子線
源１から出力された荷電ビームは、偏向電磁石コイル３
および４から発生されるＸ電流値ｋおよびＹ電流値ｋに
対応する磁界に応じて偏向され、位置計２０を介して照
射対象２の照射面Ｆｖにおける照射スポット２ａｋに照
射される。

【０１６９】一方、位置計２０では、照射スポット２ａ
ｋに対して照射される荷電ビームの照射位置に対応する
ｘ、ｙ方向のマルチチャンネルの信号が計測され、計測
されたマルチチャンネルの位置計測信号は、信号処理回
路２１の対応するアンプ２１ｘ１〜２１ｘｍおよびアン
プ２１ｙ１〜２１ｙｎに順次送信される。

【０１７０】位置計測信号は、対応するアンプ２１ｘ１
〜２１ｘｍおよびアンプ２１ｙ１〜２１ｙｎにより積分
され、各ｘ、ｙチャンネルに対応する線量値を表す信号
が生成される。これらの信号の内一方は、直接信号入力
部１１を介して位置計測データとしてプロセッサ２２Ｃ
に送信され、他方は、線量演算回路３１に順次送信され
る。

【０１７１】プロセッサ２２Ｃは、図１７に示すよう
に、第３実施形態で詳細に説明したステップＳ２０〜Ｓ
２２のビーム照射位置制御処理を行なう。

【０１７２】一方、線量演算回路１１に送信された信号
は、その線量演算回路３１の加算処理により照射スポッ
ト２ａｋに照射されている荷電ビームの線量値に比例す
る信号が求められる。

【０１７３】このとき、線量判定回路３２では、求めら
れた線量値比例信号が上記照射スポット２ａｋに対応す
る線量値レベルに到達したか否かが比較判定されてお
り、この判定処理の結果、求められた線量値比例信号が
上記照射スポット２ａｋに対応する線量値レベルに到達
した場合には、線量判定回路３２の出力処理により線量
設定値到達信号（照射スポット切換指令信号）が信号入
力部１１を介してプロセッサ２２Ｃに送信される。

【０１７４】本実施形態においては、プロセッサ２２Ｃ
は、ステップＳ２２の判断がＹＥＳの際に直接ステップ
Ｓ６の処理を行なわず、線量設定値到達信号が送信され
てきたか否か繰り返し判断しており（図１７；ステップ
Ｓ５０）、このステップＳ５０の判断の結果、線量設定
値到達信号が送信されてきた場合には（ステップＳ５０
→ＹＥＳ）、プロセッサ２２Ｃは、照射スポット２ａｋ
に対して予め設定された線量値レベルに基づく線量値が
照射されたと判断し、送信されてきた線量設定値到達信
号に応じて線量演算回路３１にリセット信号を送信し
（ステップＳ５１）、ステップＳ８の処理に移行する。

【０１７５】線量演算回路３１は、送信されたリセット
信号に応じて現在の積算値を初期値“０”にリセットす
る。

【０１７６】すなわち、本実施形態によれば、第３実施
形態で説明したプロセッサ２２Ｃのビーム照射位置制御
処理により、荷電ビームを照射スポット２ａｋに正確に
照射しながら、線量演算回路３１および線量判定回路３
２の処理により、計画された線量値を照射スポット２ａ
ｋに対して正確に照射することができ、荷電ビーム照射
効率を大幅に向上させることができる。

【０１７７】また、本実施形態においては、線量値計測
用の計測器（線量計等）およびビーム位置計測用の計測
器（位置計等）を共に用いることなく、ビーム位置計測
および線量値計測を併せて行なうことができるため、上
記２種類の計測器を用いる場合と比して計測器数を削減
することができる。

【０１７８】（第８の実施の形態）図１８は、本発明の
第８の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略構成
を示すブロック図である。

【０１７９】図１８に示すように、本実施形態の荷電ビ
ーム照射装置は、第１実施形態で説明した荷電ビーム照
射装置の構成（図１参照）に加えて、荷電ビームの各照
射面Ｆ１〜Ｆｍの形状を定めるための多葉（マルチブレ
ード）コリメータ４０を備えている。

【０１８０】図１９は、多葉コリメータ４０の概略構成
を示す図である。

【０１８１】図１９に示すように、多葉コリメータ４０
は、粒子線源１および照射対象２間に対して、荷電ビー
ム進行方向に直交する２次元平面に沿うように配設され
たコリメータ本体４１を有しているコリメータ本体４１
は複数枚のブレードで構成されるマルチブレード型であ
る。すなわち、図１９に示すように、一対のブレード群
４２ａ、４２ｂが荷電ビーム通過経路を挟んで例えばｘ
方向に沿って対向して配置されている。

【０１８２】各ブレード群４２ａ、４２ｂは、複数枚の
板状のブレード４２から構成されており、これら複数枚
のブレード４２はｙ方向に沿って互いに接するように配
置されている。

【０１８３】また、コリメータ本体４１は、各ブレード
４２毎に設けられ、各ブレード４２を個別に駆動させる
ための駆動機構４３、ブレード位置検出用エンコーダ付
きのサーボモータ４４およびサーボモータ駆動用の駆動
回路４５を含むブレード駆動部４６と、各駆動回路４５
に接続され各駆動回路４５に個別に駆動用制御信号を送
信して各駆動回路４５を駆動させる多葉コリメータ制御
部４７とを備えており、各駆動回路４５は、多葉コリメ
ータ制御部４７から送信された駆動用制御信号に応じて
駆動してサーボモータ４４を回動させて各駆動機構４５
を介して各ブレード４２をｘ方向に沿って独立に移動さ
せることにより、２つのブレード群４２で形成される照
射開口の大きさ・形状により、照射対象に対するビーム
の照射面を切替えるようになっている。

【０１８４】そして、本実施形態における荷電ビーム照
射装置のメモリ１３Ａは、第１実施形態で説明したテー
ブルＴに加えて、各照射面Ｆ１〜Ｆｍ毎に予め定められ
た当該各照射面Ｆ１〜Ｆｍの形状を表すデータを記憶す
るテーブルＴ３を有している。

【０１８５】図２０は、メモリ１３Ａに記憶されたテー
ブルＴ３の記憶内容を概念的に示す図であり、テーブル
Ｔ３の各アドレスには、ビーム照射計画に従って予め定
められた各照射面Ｆ１〜Ｆｍの形状をベクトルで表現し
た際の各ベクトルのＸ、Ｙ座標｛（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘ
ｎ、Ｙｎ）；但し、各ブレード群４２ａ、４２ｂが互い
に接触して照射開口が閉鎖された状態における各ブレー
ド４２の位置（全閉位置）を初期位置とし、初期位置か
らの座標として各ベクトルを表すものとする｝が各照射
面Ｆ１〜Ｆｍの形状データとしてそれぞれ記憶されてい
る。

【０１８６】さらに、荷電ビーム照射装置は、プロセッ
サ１２Ｂおよび多葉コリメータ制御部４１間のデータ通
信を行なう通信部４８を備えており、荷電ビーム照射装
置のプロセッサ１２Ｂは、メモリ１３ＡのテーブルＴ３
に記憶された各照射面Ｆ１〜Ｆｍの照射面形状データに
基づいて、通信部４８を介して多葉コリメータ４１に対
して各ブレード４２駆動用のデータを送信するようにな
っている。この照射面形状データはプロセッサ１２Ｂに
おいて多葉コリメータ１５の各ブレードの駆動データに
変換され、多葉コリメータ制御装置１６に送られるよう
になっている。

【０１８７】また、プロセッサ１２Ｂには、各ブレード
４２駆動用のサーボモータ４４に取り付けられたエンコ
ーダからそれぞれ送られた各ブレード４２の位置データ
が入力されるようになっている。

【０１８８】次に、本実施形態の荷電ビーム照射装置の
全体動作について説明する。

【０１８９】荷電ビーム照射装置を起動させて照射対象
２に対して荷電ビームの照射を開始する時、プロセッサ
１２は、変数ｋ、ｖを初期値１に設定してレンジシフタ
８に対し照射面Ｆｖ＝１用のレンジシフタ要素設定信号
を信号出力部１４を介してレンジシフタ８に送信する
（図２１；ステップＳ１）。この結果、レンジシフタ８
の処理により、照射面Ｆ１用のレンジシフタ要素が設定
される。

【０１９０】ステップＳ２１と同時に、プロセッサ１２
Ｂは、メモリ１３からテーブルＴ３を参照して照射面形
状データ、すなわち、各ベクトルの座標データ｛（Ｘ
１、Ｙ１）〜（Ｘｎ、Ｙｎ）｝をそれぞれ読み出し（ス
テップＳ１Ａ）、読み出した照射面Ｆｖの照射面形状ベ
クトルの座標データ｛（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘｎ、Ｙ
ｎ）｝および各ブレード４２の機械的な構造・寸法デー
タに基づいて例えば最小二乗法等のカーブフィッティン
グ（曲線近似）手法を用いることにより、各ブレード４
２間（ブレード群４２ａおよび４２ｂ間）の形状を、上
記照射面Ｆｖの照射面形状データ（ベクトルの座標デー
タ｛（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘｎ、Ｙｎ）｝）に対応する形
状に一致させるための各ブレード４２の駆動量を表す駆
動データを算出し（ステップＳ１Ｂ）、算出した各ブレ
ード４２の駆動データを通信部４８を介して多葉コリメ
ータ制御部４１に送信する（ステップＳ１Ｃ）。

【０１９１】そして、プロセッサ１２Ｂは、多葉コリメ
ータ制御部４１を介して多葉コリメータ４０が動作し、
その結果多葉コリメータ４１を介して各ブレード４２の
位置データが送信されてくるまで処理を待機（例えば、
数十ｍｓである）する（ステップＳ１Ｄの判断→Ｎ
Ｏ）。

【０１９２】このとき、送信されてきた各ブレード４２
の駆動データに応じた多葉コリメータ制御部４１の処理
により各駆動回路４５に対して駆動用制御信号が送信さ
れ、送信された駆動用制御信号に応じてサーボモータ４
４が回動することにより、初期位置に位置していた各ブ
レード４２は、各駆動機構４５を介してＸ方向に沿って
所定位置まで独立して移動する。

【０１９３】一方、各サーボモータ４４に設けられたエ
ンコーダは、その各サーボモータ４４の回動量に応じて
各ブレード４２の位置データを検出し、検出した位置デ
ータは多葉コリメータ制御部４１および通信部４８を介
してプロセッサ１２Ｂに送信される。

【０１９４】このとき、プロセッサ１２ＢのステップＳ
１Ｄの判断はＹＥＳとなり、プロセッサ１２Ｂは、送信
されてきた各ブレード４２の実際の位置データと多葉コ
リメータ制御部４１に対して送信した駆動データに対応
する各ブレード４２の位置データとを比較してその差が
所定の誤差範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ
１Ｅ）。

【０１９５】ステップＳ１Ｅの判断の結果、所定の誤差
範囲内であれば（ステップＳ１Ｅ→ＹＥＳ）、荷電ビー
ムの照射位置制御は正常であると判断し、プロセッサ１
２Ｂは、ステップＳ２に移行して、メモリ１３Ａの照射
面Ｆｖにおけるビーム照射制御用テーブルＴの第ｋ番目
の照射スポット２ａｋに対応するアドレスａｄｒ（ｋ）
からＸ電流値ｋ、Ｙ電流値ｋおよび線量値Ｒｋを読み出
し、読み出したアドレスａｄｒ（ｋ）からＸ電流値ｋ、
Ｙ電流値ｋおよび線量値Ｒｋに基づいて上述したステッ
プＳ３〜Ｓ９のビーム照射制御処理を実行することによ
り、照射面Ｆｖ（現在、Ｆ１）の全照射スポット２ａ１
〜２ａｎに対する荷電ビーム照射を行なう。

【０１９６】次いで、照射面Ｆｖ（現在、Ｆ１）に対す
る最終照射スポット２ａｎへのビーム照射が終了し、ス
テップＳ６の判断がＹＥＳになると、プロセッサ１２Ｂ
は、荷電ビーム照射が終了した現在の照射面Ｆｖが最終
照射面Ｆｍであるか否かを判断し（ステップＳ１０）、
この判断の結果ＮＯ（現在の照射面→Ｆ１）、プロセッ
サ１２Ｂは、変数ｖ（現在１）を＋１インクリメント
（ｖ＝ｖ＋１）して照射面を照射面Ｆｖ（＝２）に切替
え、照射面Ｆｖ（＝２）用のレンジシフタ要素設定信号
を信号出力部１４を介してレンジシフタ８に送信して
（ステップＳ１１）、ステップＳ１Ａの処理に戻り、上
述したステップＳ１Ａ〜ステップＳ１１の処理を繰り返
し行なう。

【０１９７】すなわち、メモリ１３の残りの照射面Ｆ２
〜ＦｍそれぞれのテーブルＴ３における照射面形状デー
タに基づいて上記ステップＳ１Ａ〜１Ｅの処理が各照射
面毎に行なわれるため、荷電ビームの照射面形状を予め
計画された照射面形状に切替えながら、全ての照射面Ｆ
１〜Ｆｍの全ての照射スポット２ａ１〜２ａｎに対し
て、予め計画された計画線量値Ｒ１〜Ｒｎに対応する線
量を正確に照射することができる。

【０１９８】そして、上記何れか１つの照射面Ｆｋ（１
≦ｋ≦ｎ）に対する実際の各ブレード４２の位置データ
とメモリ１３Ａに記憶された計画照射面形状に基づく駆
動データに対応する各ブレード４２の位置データとを比
較した結果、その差が所定の誤差範囲を超えている場合
には（ステップＳ１Ｅ→ＮＯ）、プロセッサ１２Ｂは、
荷電ビーム照射装置（例えば、多葉コリメータ４０）に
故障が発生したものと判断し、信号出力部１４を介して
粒子線源１、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源
Ｙ６に対して動作停止指令を出力して（ステップＳ１
Ｆ）、処理を終了する。

【０１９９】この結果、粒子線源１の荷電ビーム出力動
作、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６の電
源供給動作がそれぞれ停止して装置全体の動作が停止す
る。

【０２００】以上述べたように、本実施形態によれば、
予め計画・規定された各照射面Ｆ１〜Ｆｍの形状と実際
に照射対象２に照射される荷電ビームの照射面形状との
差が所定誤差範囲内であるか否かを常時判断しながら荷
電ビーム照射を各照射面Ｆ１〜Ｆｍ毎に行なうことがで
きるため、荷電ビームを、常に照射対象２の構造および
形状に基づいて計画・設定された照射面上に正確に照射
することができ、荷電ビーム照射効率を大幅に向上させ
ることができる。

【０２０１】また、計測照射面形状と予め計画・規定さ
れた照射面形状との差が所定誤差範囲を超えている場合
には、荷電ビーム照射装置の動作を停止して荷電ビーム
照射を停止することができるため、荷電ビームを非照射
領域に対して照射する危険性を防止して、荷電ビーム照
射装置の信頼性を向上させることができる。

【０２０２】（第９の実施の形態）図２２は、本発明の
第９の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置におけるプ
ロセッサ１２Ｂの処理の一例を示す概略フローチャート
である。なお、その他の構成・動作については、第８の
実施形態で説明した荷電ビーム照射装置と略同様である
ため、その説明は省略する。

【０２０３】本実施形態において、プロセッサ１２Ｂ
は、ステップＳ１１の照射面切替処理（変数ｖのインク
リメント処理）後において、通信部４８を介して多葉コ
リメータ制御部４１にリセット用ブレード駆動データを
送信し（図２２；ステップＳ１１Ａ）、多葉コリメータ
４１を介して各ブレード４２の位置データが送信されて
くるまで処理を待機する（ステップＳ１１Ｂの判断→Ｎ
Ｏ）。

【０２０４】このとき、プロセッサ１２Ｂから送信され
てきたリセット用ブレード駆動データに応じて、多葉コ
リメータ制御部４１は、各駆動回路４５に対してリセッ
ト駆動用制御信号を送信し、この結果、リセット駆動用
制御信号に応じてサーボモータ４４が回動することによ
り、前の照射面の形状データに対応する場所に位置して
いた各ブレード４２は、初期位置まで独立して移動す
る。

【０２０５】各サーボモータ４４に設けられたエンコー
ダは、その各サーボモータ４４の回動量に応じて各ブレ
ード４２の初期位置データを検出し、検出した初期位置
データは多葉コリメータ制御部４１および通信部４８を
介してプロセッサ１２Ｂに送信される。

【０２０６】初期位置データが多葉コリメータ制御部４
１から送信されてくると、プロセッサ１２Ｂのステップ
Ｓ９Ｂの判断はＹＥＳとなり、プロセッサ１２Ｂは、ス
テップＳ１Ａの処理に戻り、上述したステップＳ１Ａ〜
ステップＳ１１Ｂの処理を繰り返し行なう。

【０２０７】このとき、各ブレード４２は、各照射面の
形状データに対応する駆動データに応じて、常に初期位
置から上記形状データに対応する位置まで移動する。

【０２０８】すなわち、本実施形態によれば、各ブレー
ド４２を常に初期位置から移動させることができるた
め、前回の各ブレード４２の移動により生じた誤差範囲
内の誤差を次の各ブレード４２の動作に引き継ぐことを
回避し、また、バックラッシュの影響も回避することが
できるため、第８実施形態の効果に加えて、荷電ビーム
照射装置の信頼性をさらに向上させることができる。

【０２０９】（第１０の実施の形態）図２３は、本発明
の第１０の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置におけ
るプロセッサ１２Ｂの処理の一例を示す概略フローチャ
ートである。なお、その他の構成・動作については、第
８の実施形態で説明した荷電ビーム照射装置と略同様で
あるため、その説明は省略する。

【０２１０】本実施形態において、プロセッサ１２Ｂ
は、何れか１つの照射面Ｆｋ（１≦ｋ≦ｎ）に対する実
際の各ブレード４２の位置データとメモリ１３Ａに記憶
された計画照射面形状に基づく駆動データに対応する各
ブレード４２の位置データとを比較した結果、その差が
所定の誤差範囲を超えている場合には（ステップＳ１Ｅ
→ＮＯ）、上記誤差範囲を超えた回数をエラー回数（初
期値を“０”とする）＋１カウントし（図２３；ステッ
プＳ１Ｅ１）、カウントしたエラー回数１がｉ回に到達
したか否か判断する（ステップＳ１Ｅ２）。

【０２１１】例えば、ｉを２回と仮定すると、ステップ
Ｓ１Ｅ１の判断の結果はＮＯとなり、プロセッサ１２Ｂ
は、通信部４８を介して多葉コリメータ制御部４１に対
して上記リセット用ブレード駆動データに対応する全閉
用ブレード駆動データを送信し（ステップＳ１Ｅ３）、
多葉コリメータ４１を介して各ブレード４２の位置デー
タが送信されてくるまで処理を待機する（ステップＳ１
Ｅ４の判断→ＮＯ）。

【０２１２】このとき、プロセッサ１２Ｂから送信され
てきた全閉用ブレード駆動データに応じて、多葉コリメ
ータ制御部４１は、各駆動回路４５に対して全閉駆動用
制御信号を送信し、この結果、全閉駆動用制御信号に応
じてサーボモータ４４が回動することにより、全てのブ
レード４２は、初期位置まで独立して移動する。

【０２１３】各サーボモータ４４に設けられたエンコー
ダは、その各サーボモータ４４の回動量に応じて各ブレ
ード４２の初期位置データを検出し、検出した初期位置
データは多葉コリメータ制御部４１および通信部４８を
介してプロセッサ１２Ｂに送信される。

【０２１４】初期位置データが多葉コリメータ制御部４
１から送信されてくると、プロセッサ１Ｅ４の判断はＹ
ＥＳとなり、次いで、プロセッサ１２Ｂは、通信部４８
を介して多葉コリメータ制御部４１に対して全開用ブレ
ード駆動データを送信し（図２３；ステップＳ１Ｅ
５）、多葉コリメータ４１を介して各ブレード４２の位
置データが送信されてくるまで処理を待機する（ステッ
プＳ１Ｅ６の判断→ＮＯ）。

【０２１５】このとき、プロセッサ１２Ｂから送信され
てきた全開用ブレード駆動データに応じて、多葉コリメ
ータ制御部４１は、各駆動回路４５に対して全開駆動用
制御信号を送信し、この結果、全開駆動用制御信号に応
じてサーボモータ４４が回動することにより、全てのブ
レード４２は、そのｘ方向に沿った最大位置まで独立し
て移動する。

【０２１６】各サーボモータ４４に設けられたエンコー
ダは、その各サーボモータ４４の回動量に応じて各ブレ
ード４２の最大位置データを検出し、検出した最大位置
データは多葉コリメータ制御部４１および通信部４８を
介してプロセッサ１２Ｂに送信される。

【０２１７】全開位置データが多葉コリメータ制御部４
１から送信されてくると、プロセッサ１２Ｂのステップ
Ｓ１Ｅ６の判断の結果はＹＥＳとなり、プロセッサ１２
Ｂは、再度ステップＳ１Ｃの処理に戻り、多葉コリメー
タ制御部４１に対する各ブレード４２の駆動データ送信
処理を行なう。

【０２１８】すなわち、同一の照射面の照射面形状デー
タに対応する駆動データを再度多葉コリメータ制御部４
１に対して送信し（ステップＳ１Ｃ）、この多葉コリメ
ータ制御部４１に対して送信した駆動データに対応する
各ブレード４２の計画位置データと各ブレード４２の実
際の位置データとを再度比較して所定の誤差範囲内であ
るか否かを判断する（ステップＳ１Ｄ、ステップＳ１
Ｅ）。

【０２１９】この判断の結果、再度誤差範囲外であった
場合には（ステップＳ１Ｅ→ＮＯ）、プロセッサ１２Ｂ
は、上記誤差範囲を超えた回数をエラー回数を＋１カウ
ントし（ステップＳ１Ｅ１参照）、カウントしたエラー
回数（１＋１＝２）がｉ回に到達したか否か判断する
（ステップＳ１Ｅ２）。

【０２２０】今、ｉを２回と仮定すると、ステップＳＳ
１Ｅ２の判断はＹＥＳとなり、プロセッサ１２Ｂは、本
装置においては、ｉ＝２回のブレード駆動動作を行なっ
ても、計画通りの照射面形状を作成することができない
ものと判断し、荷電ビーム照射装置（例えば、多葉コリ
メータ４０）に故障が発生したものと確定して、信号出
力部１４を介して粒子線源１、偏向電磁石電源Ｘ５およ
び偏向電磁石電源Ｙ６に対して動作停止指令を出力して
（ステップＳ１Ｆ）、処理を終了する。

【０２２１】この結果、粒子線源１の荷電ビーム出力動
作、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６の電
源供給動作がそれぞれ停止して装置全体の動作が停止す
る。

【０２２２】以上述べたように、本実施形態によれば、
例えば荷電ビーム照射装置自体に故障が発生することな
く、他のブレード間の固着等により各ブレードの動作に
支障が生じた場合でも、上述したｉ回の繰り返しの全閉
・全開動作によりブレード間の固着を除去することがで
きるため、誤異常（故障）検出による荷電ビーム照射装
置動作停止の頻度を大幅に低減して荷電ビーム照射効率
を高く維持することができる。

【０２２３】（第１１の実施の形態）図２４は、本発明
の第１１の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略
構成を概略構成を示すブロック図である。

【０２２４】図２４｛図１（第１実施形態）における偏
向電磁石３、４および偏向電磁石電源Ｘ５、偏向電磁石
電源Ｙ５の図示を省略している｝に示す荷電ビーム照射
装置は、図１の構成に加えて、インターロック回路５０
を備えている。

【０２２５】このインターロック回路５０は、制御装置
１０のプロセッサ１２から信号出力部１４を介して送ら
れた許可信号および信号処理回路９Ａから送られた許可
信号に応じて粒子線源１に対して荷電ビーム出力許可信
号を送信する処理と、信号処理回路９Ａから送られた計
画線量値到達信号に応じて粒子線源１に対して上記荷電
ビーム出力許可信号の送信を停止する処理とを行なうよ
うになっている。

【０２２６】信号処理回路９Ａは、図２の構成に加え
て、各照射面Ｆ１〜Ｆｍ上の各照射スポット２ａ１〜２
ａｎに対応する線量値Ｒ１〜Ｒｎが予め記憶されたテー
ブルを有しており、線量計７から出力された線量信号に
基づくカウンタ８ｂを介した積算値がテーブルに記憶さ
れた対応するスポットの線量値に到達した時に設定線量
完了信号をディジタル出力回路９ｃを介して信号入力部
１１およびインターロック回路５０に送るようになって
いる。

【０２２７】なお、その他の構成については、第１実施
形態（図１）の荷電ビーム照射装置と略同様であるた
め、その説明は省略する。

【０２２８】本実施形態によれば、ステップＳ１〜ステ
ップＳ２の処理により照射面ＦｖのテーブルＴにおける
第ｋ番目の照射スポット２ａｋに対応するアドレスａｄ
ｒ（ｋ）に記憶されたＸ電流値ｋ、Ｙ電流値ｋおよび線
量値Ｒｋを読み出した状態において、プロセッサ１２
は、照射準備が整っていることをチェックした後で、図
２５に示すタイムチャートにおけるｔ_ｓのタイミングで
信号出力部１４を介して第１の荷電ビーム出力許可信号
Ｓ１を粒子線源１およびインターロック回路５０に対し
て送信するとともに、ステップＳ２で読み出したＸ電流
値ｋおよびＹ電流値ｋに対応するＸ電流基準値信号およ
びＹ電流基準値信号を信号出力部１４を介して偏向電磁
石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６にそれぞれ送信す
る（ステップＳ３参照および図２５参照）。

【０２２９】このとき、インターロック回路５０は、タ
イミングｔ_ｓで送信されてきた出力許可信号Ｓ１に呼応
して第２の出力許可信号Ｓ２を粒子線源１に送信する
（図２５参照）。

【０２３０】粒子線源１は、プロセッサ１２からの出力
許可信号Ｓ１およびインターロック回路５０からの第２
の出力許可信号Ｓ２の両者が送信されると、照射スポッ
ト２ａｋに対して荷電ビームを出力する。

【０２３１】以下、第１実施形態で詳述したビーム照射
制御により照射スポット２ａｋに対して荷電ビームが照
射され、信号処理回路９のカウンタ９ｂによりカウント
処理された線量値の積算値が予めテーブルに記憶された
照射スポット２ａｋの線量値に到達すると（到達タイミ
ングｔ_Ｅとする）、信号処理回路９のディジタル出力回
路９ｃは、照射スポット２ａｋの線量値到達を表す設定
線量完了信号をタイミングでインターロック回路５０お
よび信号入力部１１に送信する。

【０２３２】インターロック回路５０は、タイミングｔ
_Ｅで送信されてきた設定線量完了信号に呼応して第２の
出力許可信号Ｓ２の送信を停止（ＯＦＦ）する（図２５
参照）。

【０２３３】一方、信号入力部１１を介してタイミング
ｔ_Ｅ’で送信されてきた設定線量完了信号に応じて、プ
ロセッサ１２は、信号出力部１４を介して第１の出力許
可信号Ｓ１の送信を停止（ＯＦＦ）する（図２５参
照）。

【０２３４】このとき、粒子線源１は、送信されていた
第１および第２の出力許可信号Ｓ１およびＳ２の内の何
れか一方の送信がＯＦＦされた際に、照射対象２への荷
電ビーム照射出力を停止する（図２５参照）。

【０２３５】上述した粒子線源１における荷電ビーム照
射出力開始・停止制御が、各照射スポット２ａｋ（１≦
ｋ≦ｎ）毎に行なわれる。

【０２３６】なお、その他の動作については、第１実施
形態の動作と略同様であるため、その説明は省略する。

【０２３７】すなわち、本実施形態によれば、荷電ビー
ム照射制御を、制御装置１０のプロセッサ１２から信号
出力部１４を経由する系統およびインターロック回路５
０による系統の２系統により独立して実行することがで
きる。

【０２３８】したがって、例えば、プロセッサ１２の故
障により第１の出力許可信号Ｓ１がＯＦＦされない場合
でも、インターロック回路５０の第２の出力許可信号Ｓ
２のＯＦＦにより荷電ビーム照射出力が停止され、反対
に、インターロック回路５０の故障により第２の出力許
可信号Ｓ２がＯＦＦされない場合でも、プロセッサ１２
の第１の出力許可信号Ｓ１のＯＦＦにより荷電ビーム照
射出力が停止されるため、万が一の故障発生により荷電
ビーム照射出力を停止できずに非照射領域に対して荷電
ビーム照射を行なってしまうことを防止することがで
き、荷電ビーム照射装置の信頼性および安全性をさらに
向上させることができる。

【０２３９】（第１２の実施の形態）図２６は、本発明
の第１２の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略
構成を概略構成を示すブロック図である。

【０２４０】図２６に示す荷電ビーム照射装置は、図１
に示す線量計を２つ（第１の線量計７Ａ、第２の線量計
７Ｂ）備えており、これら線量計は、それぞれ粒子線源
１および照射対象２間におけるビーム軌道（パス）の途
中に配置されている。

【０２４１】また、荷電ビーム照射装置は、第１および
第２の線量計７Ａおよび７Ｂに対応する第１および第２
の信号処理回路５１Ａおよび５１Ｂを備えており、各信
号処理回路５１Ａ、５１Ｂは、図１および図２に示した
信号処理回路９と同等の構成を有しており、各線量計７
Ａ、７Ｂから出力された線量信号を積算して荷電ビーム
の線量値に比例する線量比例信号を生成し、生成した線
量比例信号を線量比例ディジタル信号に変換して制御装
置１０の信号入力部１１Ａに出力するようになってい
る。

【０２４２】信号入力部１１Ａは、第１および第２の信
号処理回路５１Ａおよび５１Ｂからそれぞれ出力された
線量比例ディジタル信号を入力して数値データ（線量比
例データ）にそれぞれ変換するようになっており、プロ
セッサ１２Ｃは、信号入力部１１Ａにより変換された線
量比例データに基づいて後述する図２７に示す処理を行
なうようになっている。

【０２４３】なお、その他の構成要素については、第１
実施形態（図１）で説明した荷電ビーム照射装置の構成
要素と略同等であるため、その説明を省略する。

【０２４４】次に、本実施形態の全体動作について説明
する。

【０２４５】荷電ビーム照射装置を起動させて照射対象
２に対して荷電ビームの照射を開始する時、プロセッサ
１２Ｃは、第１実施形態と同様に、ステップＳ１および
ステップＳ１およびステップＳ２の処理を行なって、メ
モリ１３から照射面Ｆｖの第ｋ番目の照射スポット２ａ
ｋに対応するアドレスａｄｒ（ｋ）からＸ電流値ｋ、Ｙ
電流値ｋおよび線量値Ｒｋを読み出し、続いて粒子線源
１に対して荷電ビーム出力許可信号を送信し、かつ読み
出したＸ電流値ｋおよびＹ電流値ｋに対応するＸ電流基
準値信号およびＹ電流基準値信号を信号出力部１４を介
して偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６にそ
れぞれ送信する（ステップＳ３参照）。

【０２４６】この結果、照射線源１から出力された荷電
ビームは、照射対象２の照射スポット２ａｋに対して正
確に照射される。

【０２４７】このとき、第１および第２の線量計７Ａお
よび７Ｂでは、照射スポット２ａｋに照射される荷電ビ
ームの線量値がそれぞれ計測され、計測値は、線量信号
として第１および第２の信号処理回路５１Ａおよび５１
Ｂにそれぞれ出力される。

【０２４８】そして、第１および第２の信号処理回路５
１Ａおよび５１Ｂに対して順次出力された線量信号は、
当該信号処理回路５１Ａおよび５１Ｂにおける第１実施
形態と同様の増幅処理、積算処理等により線量比例デー
タディジタル信号としてそれぞれ出力され、信号入力部
１１Ａを介して第１および第２の線量比例データＤＡお
よびＤＢとしてプロセッサ１２Ｃにそれぞれ送信され
る。

【０２４９】ステップＳ３の終了後、プロセッサ１２Ｃ
は、信号入力部１１Ａを介して線量計７Ａの計測線量値
に基づく第１の線量比例データＤＡおよび線量計７Ｂの
計測線量値に基づく第２の線量比例データＤＢが送信さ
れるまで処理を待機しており、第１および第２の線量比
例データ７Ａおよび７Ｂが送信されてくると、送信され
てきた第１および第２の線量比例データＤＡおよびＤＢ
をそれぞれ入力し（ステップＳ４Ａ）、入力した第１の
線量比例データＤＡに対応する第１の計測線量値と第２
の線量比例データＤＢに対応する第２の計測線量値とが
一致しているか否か判断する（ステップＳ６Ａ）。

【０２５０】今、ステップＳ６Ａにより、第１の計測線
量値と第２の計測線量値とが一致していないと判断され
た場合（ステップＳ６Ａ→ＮＯ）、プロセッサ１２Ｃ
は、少なくとも一方の信号処理回路５１Ａおよび５１Ｂ
に故障、すなわち装置故障が発生したものと判定し、信
号出力部１４を介して粒子線源１、偏向電磁石電源Ｘ５
および偏向電磁石電源Ｙ６に対して動作停止指令を出力
して（ステップＳ６Ｂ）、処理を終了する。

【０２５１】一方、第１の計測線量値と第２の計測線量
値とが一致していると判断された場合（ステップＳ６Ａ
→ＹＥＳ）、プロセッサ１２Ｃは、入力した第１の線量
比例データＤＡに対応する荷電ビームの第１の計測線量
値が、メモリ１３に記憶された照射スポット２ａｋに対
する計画線量値Ｒｋに到達したか否か判断し（ステップ
Ｓ６Ｃ）、このステップＳ６Ｃの判断の結果が“非到達
（ＮＯ）”の場合には、プロセッサ１２Ｃは、入力した
第２の線量比例データＤＢに対応する荷電ビームの第２
の計測線量値が、メモリ１３に記憶された照射スポット
２ａｋに対する計画線量値Ｒｋに到達したか否か判断し
（ステップＳ６Ｄ）、このステップＳ６Ｄの判断の結果
が“非到達（ＮＯ）”の場合には、第１の計測線量値お
よび第２の計測線量値の何れも非到達であるため、荷電
ビーム照射途中であるものと判断し、ステップＳ４Ａの
処理に戻り、その処理で入力する第１の線量比例データ
ＤＡおよび第２の線量比例データＤＢに基づいて上記判
断処理を繰り返し行なう。

【０２５２】一方、ステップＳ６ＣあるいはステップＳ
６Ｄの判断の結果、到達した場合には（ステップＳ６
Ｃ、６Ｄ→ＹＥＳ）、プロセッサ１２Ｃは、照射スポッ
ト２ａｋに対して、予め計画した線量（線量値Ｒｋ）が
照射されたものと判断し、第１および第２の信号処理回
路５１Ａおよび５１Ｂに対してリセット信号を送信して
積算値をリセットさせる（ステップＳ７）。

【０２５３】以下、ステップＳ８以降の処理を行なうこ
とにより、メモリ１３の全ての照射面Ｆ１〜Ｆｍそれぞ
れのテーブルＴにおけるアドレスａｄｒ（ｋ；ｋ＝１〜
ｎ）に記憶されたＸ電流値１・Ｙ電流値１〜Ｘ電流値ｎ
・Ｙ電流値ｎおよび計画線量値Ｒ１〜Ｒｎに基づいて図
２７に示す処理が実行され、全ての照射面Ｆ１〜Ｆｍに
おける各照射スポット２ａ１〜２ａｎに対して、予め計
画された計画線量値Ｒ１〜Ｒｎに対応する線量を正確に
照射することができる。

【０２５４】そして、本実施形態によれば、万が一第１
および第２の線量計７Ａおよび７Ｂの内の何れか一方
（例えば第１の線量計７Ａ）に故障が発生して、第１の
線量計７Ａに計測された第１の計測線量値が計画線量値
Ｒ１に常に到達しない場合でも（ステップＳ６Ｃ→Ｎ
Ｏ）、第２の線量計７Ｂに計測された第２の計測線量値
に基づいて、その第２の計測線量値が計画線量値Ｒ１に
到達するか否かの判断処理を行なうことができる。

【０２５５】したがって、第１および第２の線量計７Ａ
および７Ｂの何れか一方に故障が発生した場合において
も、予め計画された計画線量値Ｒ１〜Ｒｎに対応する線
量を正確に照射することができるため、荷電ビーム照射
装置の各照射スポットに対する荷電ビーム照射の正確性
を高めて、その信頼性をさらに向上させることができ
る。

【０２５６】さらに、本実施形態では、万が一第１およ
び第２の信号処理回路５１Ａおよび５１Ｂの内の何れか
一方に故障が発生した場合でも、第１の計測線量値およ
び第２の計測線量値との比較により上記故障発生を検出
して荷電ビーム照射装置の動作（荷電ビーム照射動作
等）を停止させることができるため、荷電ビームを非照
射領域に対して照射する危険性を防止して、荷電ビーム
照射装置の信頼性をさらに向上させることができる。

【０２５７】なお、本実施形態では、線量計７Ａおよび
７Ｂの内のどちらか一方に故障が発生した場合において
も荷電ビームの照射スポットに対する正確な照射を継続
して行なうことが可能な処理（ステップＳ６Ｃ〜６Ｄ）
とステップＳ５Ａ・５Ｂの信号処理回路５１Ａ・５１Ｂ
故障判別処理とを共に用いた場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、上記ステップ
Ｓ６Ｃ〜６Ｄの処理およびステップＳ６Ｃ〜６Ｄの信号
処理回路故障判別処理の内の何れか一方の処理のみを行
なうことも可能である。

【０２５８】（第１３の実施の形態）図２８は、本発明
の第１３の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置におけ
るプロセッサ１２Ｄの処理の一例を示す概略フローチャ
ートである。なお、その他の構成・動作については、第
１２の実施形態で説明した荷電ビーム照射装置と略同様
であるため、その説明は省略する。

【０２５９】本実施形態において、プロセッサ１２Ｄ
は、前掲図２７のステップＳ４Ａの処理に続いて、入力
した照射スポット２ａｋに対する第１の計測線量値が、
メモリ１３に記憶された照射スポット２ａｋに対する計
画線量値Ｒｋに到達したか否か判断する（ステップＳ６
Ｃ）。

【０２６０】このステップＳ６Ｃの判断の結果、到達し
た場合には（ステップＳ６Ｃ→ＹＥＳ）、プロセッサ１
２Ｄは、続いて第２の計測線量値が、メモリ１３に記憶
された照射スポット２ａｋに対する計画線量値Ｒｋに到
達したか否か判断する（ステップＳ６Ｅ）。

【０２６１】このステップＳ６Ｅの判断の結果、到達し
た場合には（ステップＳ６Ｅ→ＹＥＳ）、プロセッサ１
２Ｄは、第１・第２の線量計７Ａ・７Ｂおよび第１・第
２の信号処理回路５１Ａ・５１Ｂが正常に動作し、かつ
照射スポット２ａｋに対して、予め計画した線量（線量
値Ｒｋ）が照射されたものと判断し、ステップＳ７のリ
セット信号送信処理に移行する。

【０２６２】一方、ステップＳ６Ｅの判断の結果、第２
の計測線量値が計画線量値に到達しない場合、すなわ
ち、第１の計測線量値のみが計画線量値に到達した場合
においては（ステップＳ６Ｅ→ＮＯ）、プロセッサ１２
Ｄは、第２の線量計７Ｂあるいは第２の信号処理回路５
１Ｂに故障、すなわち装置故障が発生したものと判定
し、信号出力部１４を介して粒子線源１、偏向電磁石電
源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６に対して動作停止指令
を出力して（ステップＳ６Ｆ）、処理を終了する。

【０２６３】一方、上記ステップＳ６Ｃの判断の結果、
第１の計測線量値が計画線量値に到達しない場合には
（ステップＳ６Ｃ→ＮＯ）、プロセッサ１２Ｄは、続い
て第２の計測線量値が、メモリ１３に記憶された照射ス
ポット２ａｋに対する計画線量値Ｒｋに到達したか否か
判断する（ステップＳ６Ｇ）。

【０２６４】このステップＳ６Ｇの判断の結果が“非到
達（ＮＯ）”の場合には、第１の計測線量値および第２
の計測線量値の何れも非到達であるため、荷電ビーム照
射途中（第１・第２の線量計７Ａ・７Ｂおよび第１・第
２の信号処理回路５１Ａ・５１Ｂの何れも正常）である
ものと判断し、ステップＳ４Ａの処理に移行する。

【０２６５】一方、ステップＳ６Ｇの判断の結果、第２
の計測線量値が計画線量値に到達する場合、すなわち、
第２の計測線量値のみが計画線量値に到達した場合にお
いては（ステップＳ６Ｇ→ＹＥＳ）、プロセッサ１２Ｄ
は、第１の線量計７Ａあるいは第１の信号処理回路５１
Ａに故障、すなわち装置故障が発生したものと判定し、
信号出力部１４を介して粒子線源１、偏向電磁石電源Ｘ
５および偏向電磁石電源Ｙ６に対して動作停止指令を出
力して（ステップＳ６Ｆ）、処理を終了する。

【０２６６】以上述べたように、本実施形態によれば、
第１の線量計７Ａ・第１の信号処理回路５１Ａおよび第
２の線量計７Ｂ・第２の信号処理回路５１Ｂの健全性を
確認しながら照射スポットに対する荷電ビームの照射を
行なうことができ、仮に、第１の線量計７Ａあるいは第
１の信号処理回路５１Ａに故障が発生するか、第２の線
量計７Ｂあるいは第２の信号処理回路５１Ｂに故障が発
生した場合でも、その故障発生を検出して荷電ビーム照
射装置の動作（荷電ビーム照射動作等）を停止させるこ
とができるため、荷電ビームを非照射領域に対して照射
する危険性を防止して、荷電ビーム照射装置の信頼性を
さらに向上させることができる。

【０２６７】なお、本実施形態では、第１の線量計７Ａ
あるいは第１の信号処理回路５１Ａの故障検出処理（ス
テップＳ６Ｇ〜６Ｆ）と第２の線量計７Ｂあるいは第２
の信号処理回路５１Ｂの故障検出処理（ステップＳ６Ｅ
〜６Ｆ）とを共に用いた場合について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、上記ステップＳ６
Ｇ〜６Ｆの故障検出処理およびステップＳ６Ｅ〜６Ｆの
故障検出処理の内の何れか一方の処理のみを行なうこと
も可能である。

【０２６８】（第１４の実施の形態）図２９は、本発明
の第１４の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の信号
処理回路６０の概略構成を示すブロック図である。な
お、その他の構成要素については、第１実施形態の荷電
ビーム照射装置の構成・動作と略同様であるため、その
説明は省略する。

【０２６９】図２９に示すように、信号処理回路６０
は、第１実施形態と同様に、線量計７により計測された
線量信号増幅用アンプ６１と、線量信号カウント（積
算）処理用のカウンタ６２ａおよび６２ｂと、アンプ６
１から出力された増幅線量信号をカウンタ６２ａおよび
６２ｂのどちらか一方に切換出力する切換回路６３と、
カウンタ６２ａおよび６２ｂからそれぞれ出力された線
量比例信号をそれぞれ線量比例ディジタル信号に変換し
て出力するディジタル信号出力回路６４ａおよび６４ｂ
と、制御装置１０の信号出力部１４Ａから送られるリセ
ット信号を入力し、そのリセット信号に応じてカウンタ
６２ａおよびカウンタ６２ｂのカウント値（積算値）を
リセットするリセット入力回路６５とを備えている。

【０２７０】さらに、信号処理回路６０は、制御装置１
０の信号出力部１４Ａから送られる切換信号を切換回路
６３に送信する切換入力回路６６を備え、切換回路６３
は、送信された切換信号に応じてアンプ６１から送信さ
れた線量信号をカウンタ６２ａあるいは６２ｂに切換出
力するようになっている（なお、初期状態においては、
アンプ６１から送信された線量信号をカウンタ６２ａに
切換出力するようになっている）。

【０２７１】また、プロセッサ１２Ｅは、信号入力部１
１により変換された線量比例データに基づいて後述する
図３１に示す処理を行なうようになっている。

【０２７２】一方、メモリ１３Ｂは、各照射面Ｆ１〜Ｆ
ｍ毎に用意されたテーブルＴ４を記憶しており、このテ
ーブルＴ４の各アドレスには、図３０に示すように、対
応する照射面Ｆｖ（１≦ｖ≦ｍ）の各照射スポット２ａ
１〜２ａｎに対応する供給電流値（Ｘ電流値１〜Ｘ電流
値ｎ、Ｙ電流値１〜Ｙ電流値ｎ）および線量値Ｒ１〜Ｒ
ｎが記憶されている。

【０２７３】さらに、本実施形態のテーブルＴ４の最初
（先頭）の照射スポット２ａ１のアドレスには、図３０
に示すように、非照射時の基準値を表す非照射時線量値
Ｑが格納されている。

【０２７４】なお、その他の構成要素については、第１
実施形態（図１）で説明した荷電ビーム照射装置の構成
要素と略同等であるため、その説明を省略する。

【０２７５】次に、本実施形態の全体動作について説明
する。

【０２７６】荷電ビーム照射装置を起動させて照射対象
２に対して荷電ビームの照射を開始する時、プロセッサ
１２Ｅは、第１実施形態と同様に、ステップＳ１および
ステップＳ１およびステップＳ２の処理を行なって、メ
モリ１３の先頭アドレスから照射面Ｆｖの第ｋ番目の照
射スポット２ａｋに対応するアドレスａｄｒ（ｋ）から
Ｘ電流値ｋ、Ｙ電流値ｋおよび線量値Ｒｋを読み出し、
続いて粒子線源１に対して荷電ビーム出力許可信号を送
信し、かつ読み出したＸ電流値ｋおよびＹ電流値ｋに対
応するＸ電流基準値信号およびＹ電流基準値信号を信号
出力部１４を介して偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁
石電源Ｙ６にそれぞれ送信する（ステップＳ３参照）。

【０２７７】この結果、照射線源１から出力された荷電
ビームは、照射対象２の照射スポット２ａ１に対して正
確に照射される。

【０２７８】一方、プロセッサ１２Ｅは、ステップＳ３
の処理に続いて、現在、荷電ビーム照射中であるか否か
判断する（図３１；ステップＳ５０）。

【０２７９】このステップＳ５０の判断の結果、ビーム
照射中でない場合には（ステップＳ５０→ＮＯ）、プロ
セッサ１２Ｅは、信号出力部１４Ａを介して、カウンタ
６２ｂへの切換指令を切換入力回路６６に送信する（ス
テップＳ５１）。

【０２８０】このとき、切換入力回路６６は、送信され
た切換指令に応じた切換信号を切換回路６３に送信す
る。

【０２８１】この結果、ビーム非照射時において線量計
７により計測された荷電ビームの線量値は、非照射時線
量信号としてアンプ６１を介してカウンタ６２ｂへ出力
される。そして、カウンタ６２ｂを介して積算された
後、ディジタル信号出力回路６４ｂを介してディジタル
信号に変換され、信号入力部１１を介して非照射時線量
比例データとしてプロセッサ１２Ｅに送信される。

【０２８２】プロセッサ１２Ｅは、送信されてきた非照
射時線量比例データを入力し（ステップＳ５２）、入力
した非照射時線量比例データに対応する非照射時計測線
量値がメモリ１３Ｂに記憶された非照射時線量値Ｑに到
達したか否か判断し（ステップＳ５３）、このステップ
Ｓ５３の判断の結果が“非到達（ＮＯ）”の場合には、
ステップＳ５０の処理に戻る。

【０２８３】一方、ステップＳ５０の判断の結果、ビー
ム非照射状態からビーム照射状態に変化した場合には
（ステップＳ５０→ＹＥＳ）、プロセッサ１２Ｅは、信
号出力部１４Ａを介して、カウンタ６２ａへの切換指令
を切換入力回路６６に送信する（ステップＳ５４）。

【０２８４】このとき、切換入力回路６６は、送信され
た切換指令に応じた切換信号を切換回路６３に送信す
る。

【０２８５】この結果、照射スポット２ａｋに対するビ
ーム照射時において線量計７により計測された荷電ビー
ムの線量値は、照射時線量信号としてアンプ６１を介し
てカウンタ６２ａへ出力される。そして、カウンタ６２
ａを介して積算された後、ディジタル信号出力回路６４
ａを介してディジタル信号に変換され、信号入力部１１
を介して照射時線量比例データとしてプロセッサ１２Ｅ
に送信される。

【０２８６】プロセッサ１２Ｅは、送信されてきた照射
スポット２ａｋに対する照射時線量比例データに基づい
て、上述したステップＳ５０〜Ｓ５４およびステップＳ
４〜ステップＳ１１の処理を繰り返し行なう。

【０２８７】一方、上記ステップＳ５０〜Ｓ５４および
ステップＳ４〜ステップＳ１１の処理を繰り返し行なう
ことにより、照射スポット２ａｋに対する荷電ビーム照
射処理において、非照射時に漏れて計測された非照射時
計測線量値が非照射時線量値Ｑに到達した場合には（ス
テップＳ５３→ＹＥＳ）、プロセッサ１２Ｅは、照射ス
ポット２ａｋに対して照射された漏れ線量値の許容範囲
に達したものと判断して信号処理回路６０のリセット入
力回路６５に対してリセット信号を送信する（ステップ
Ｓ５５）。

【０２８８】この結果、カウンタ６２ｂの非照射時線量
値の積算値は、リセット信号に応じたリセット入力回路
６５の処理によりリセットされる。

【０２８９】次いで、プロセッサ１２Ｅは、漏れビーム
過大処理として、信号出力部１４を介して粒子線源１、
偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６に対して
動作停止指令を出力して（ステップＳ５６）、処理を終
了する。

【０２９０】すなわち、本実施形態によれば、ビーム非
照射中時の漏れビームに対しても予め線量値を規定して
おき、その規定した線量値に非照射時の線量値が到達し
た時に以降の荷電ビーム照射を中止することができるた
め、荷電ビームを、予め設定した照射スポットに対して
予め計画した線量となるように正確に照射することがで
き、荷電ビーム照射装置の照射効率を向上させることが
できる。

【０２９１】（第１５の実施の形態）図３２は、本発明
の第１５の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略
構成を示すブロック図である。

【０２９２】図３２に示すように、荷電ビーム照射装置
の制御装置１０は、第１実施形態の構成に加えて、オペ
レータ操作用の操作入力部を有し、オペレータが操作入
力部を操作して入力された照射中断要求あるいは照射再
開要求に応じてプロセッサ１２Ｆに対して照射中断指令
あるいは照射再開指令を送信する中断・再開指令送信部
７０と、プロセッサ１２Ｆが読み書き可能な記憶媒体で
あり、ビーム照射中断（終了）時において、図３３に示
すように、その中断時刻、次に照射開始される照射面識
別情報（照射面名等）およびその照射面識別情報に対応
するテーブルＴにおける照射開始アドレスを互いに対応
付けて記憶するためのアドレス記憶部７１とを備えてい
る。

【０２９３】なお、その他の構成については、第１の実
施形態で説明した荷電ビーム照射装置と略同様であるた
め、その説明は省略する。

【０２９４】次に、本実施形態の全体動作について説明
する。

【０２９５】荷電ビーム照射装置を起動させて照射対象
２に対して荷電ビームの照射を開始する時、プロセッサ
１２Ｆは、アドレス記憶部７１に記憶された照射開始ア
ドレスを読み込む（図３４；ステップＳ６０）。

【０２９６】今、前回のビーム照射処理において、全て
の照射面Ｆ１〜Ｆｍの全ての照射スポット２ａ１〜２ａ
ｎに対して荷電ビームの照射を終了している場合には、
アドレス記憶部７１には、照射面Ｆ１および照射開始ア
ドレスａｄｒ（１）が記憶されているため、プロセッサ
１２Ｆは、第１実施形態と同様に、メモリ１４の照射面
Ｆ１に対応するテーブルＴにおけるアドレスａｄｒ
（１）に記憶されたＸ電流値１、Ｙ電流値１および線量
値Ｒ１に基づいて、上述したステップＳ２〜Ｓ７のビー
ム照射制御処理を実行することにより、照射スポット２
ａ１に対して荷電ビームを照射し、その計測線量値が計
画線量値に到達した際に信号処理回路９に対してリセッ
ト信号を送信する（ステップＳ７参照）。

【０２９７】このとき、プロセッサ１２Ｆは、中断・再
開指令送信部７０から照射中断指令が送信されてきたか
否か判断する（ステップＳ６１）。

【０２９８】この判断の結果、照射中断指令が送信され
ていない場合、プロセッサ１２Ｆは、荷電ビーム照射を
中断する必要がないものと判断して、ステップＳ８以降
の処理に進み、次照射スポット２ａ２およびそれ以降の
照射スポットに対する荷電ビーム照射を行なう。

【０２９９】以下、順次各照射スポットに荷電ビームに
対する照射処理が実行されている際に、例えば、照射面
Ｆｖ上の照射スポット２ａｋ（≦２ａｎ）に対する荷電
ビーム照射中において、オペレータが操作入力部を操作
して照射中断要求を入力すると、中断・再開指令送信部
７０は、入力された照射中断要求に応じて照射中断指令
をプロセッサ１２Ｆに送信する。

【０３００】プロセッサ１２Ｆに対して照射中断指令が
送信されると、ステップＳ６１の判断の結果はＹＥＳと
なり、プロセッサ１２Ｆは、送信された照射中断指令に
応じて、次に照射を開始する際の照射面Ｆｖを表す識別
情報（照射面名）、照射開始スポット２ａｋ＋１に対応
する照射開始アドレスａｄｒ（ｋ＋１）および現在時刻
（中断時刻）を対応付けてアドレス記憶部７１に記憶す
る（ステップＳ６２）。

【０３０１】続いて、プロセッサ１２Ｆは、信号出力部
１４を介して粒子線源１、偏向電磁石電源Ｘ５および偏
向電磁石電源Ｙ６に対して動作停止指令を出力する（ス
テップＳ６３）。

【０３０２】この結果、粒子線源１の荷電ビーム出力動
作、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６の電
源供給動作がそれぞれ停止して装置全体の動作が中断す
る。

【０３０３】一方、装置動作中断時において、オペレー
タが操作入力部を操作して照射再開要求を入力するか、
あるいは装置を再起動させると、プロセッサ１２Ｆは、
ステップＳ６０の処理に進み、アドレス記憶部７１に記
憶された最新の中断時刻における照射面識別情報（照射
面名：Ｆｖ）および照射開始アドレスａｄｒ（ｋ＋１）
を読込み（ステップＳ６０参照）、メモリ１４から、読
み込んだ照射面Ｆｖに対応するテーブルＴにおけるアド
レスａｄｒ（ｋ＋１）に記憶されたＸ電流値ｋ＋１、Ｙ
電流値ｋ＋１および線量値Ｒｋ＋１に基づいて、上述し
たステップＳ２〜Ｓ６のビーム照射制御処理を実行し、
以下ステップＳ６１の処理に移行する。

【０３０４】この結果、荷電ビームは、照射開始アドレ
スａｄｒ（ｋ＋１）に対応する照射スポット２ａｋ＋１
に対して自動的に照射される。

【０３０５】すなわち、本実施形態によれば、所定の照
射スポット２ａｋに対して荷電ビームを照射した後にビ
ーム照射処理を中断し、再度ビーム照射処理を再開した
場合でも、荷電ビームの照射位置を、照射済み照射スポ
ット２ａｋの次の未照射の照射スポット２ａｋ＋１に自
動的に設定し、その照射スポット２ａｋ＋１に対応する
線量値Ｒｋ＋１に到達するまで荷電ビームを照射するこ
とができる。

【０３０６】したがって、ビーム照射処理を自由に中断
させることができ、第１実施形態の効果に加えて、ビー
ム照射操作の自由度を大幅に向上させることができる。

【０３０７】（第１６の実施の形態）図３５は、本発明
の第１６の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略
構成を示すブロック図である。

【０３０８】図３５に示すように、荷電ビーム照射装置
の制御装置１０は、第１実施形態の構成に加えて、プロ
セッサ１２Ｇから送信された初期化指令に応じて偏向電
磁石コイル３および４の消磁（初期化）するための初期
化処理を行なう初期化処理部８０を備えている。

【０３０９】また、本実施形態において、メモリ１３Ｃ
は、図３６に示すように、初期化指令受信時からの各経
過時間（ｔ１〜ｔｎ）に対応する偏向電磁石コイル３・
４それぞれへの供給電流値（Ｘ電流値・Ｙ電流値）が各
アドレス毎に互いに対応付けられて記憶されたテーブル
Ｔ５を備えている。

【０３１０】すなわち、図３６に示すＸ電流値Ｄ（ｔ
１）〜Ｘ電流値Ｄ（ｔｎ）、Ｙ電流値Ｄ（ｔ１）〜Ｙ電
流値Ｄ（ｔｎ）は、初期化指令受信時から各経過時間
（ｔ１〜ｔｎ）経過後において偏向電磁石コイル３およ
び４を消磁するために、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向
電磁石電源Ｙ６が偏向電磁石コイル３および４それぞれ
に対して供給する電流値であり、例えば経過時間の増加
に従ってその値が小になるように設定されている。

【０３１１】なお、その他の構成については、第１の実
施形態で説明した荷電ビーム照射装置と略同様であるた
め、その説明は省略する。

【０３１２】次に、本実施形態の全体動作について説明
する。

【０３１３】本実施形態において、プロセッサ１２Ｇ
は、メモリ１４の照射面Ｆｔに対応するテーブルＴにお
けるアドレスａｄｒ（ｋ）に記憶されたＸ電流値ｋ、Ｙ
電流値ｋおよび線量値Ｒｋに基づいて、上述したステッ
プＳ１〜Ｓ７のビーム照射制御処理を実行することによ
り、照射スポット２ａｋに対して荷電ビームを照射し、
その計測線量値が計画線量値に到達した際に信号処理回
路９に対してリセット信号を送信する（ステップＳ７参
照）。

【０３１４】このとき、プロセッサ１２Ｇは、初期化指
令を初期化処理部８０に送信し（図３７；ステップＳ７
Ａ）、粒子線源１に対して動作停止指令（荷電ビーム照
射停止指令）を送信する（ステップＳ７Ｂ）。

【０３１５】次いで、プロセッサ１２Ｇは、初期化処理
部８０から初期化処理の終了を表す信号（初期化処理終
了信号）が送信されてきたか否か判断し（ステップＳ７
Ｃ）、送信されてくるまで上述した処理を繰り返す（ス
テップＳ７Ｃ→ＮＯ）。

【０３１６】一方、初期化処理部８０は、初期化指令を
受信したか否か常時判断しており（図３８；ステップＳ
７０）、初期化指令がプロセッサ１２Ｇから送信されき
た際には、その初期化指令を受信し（ステップＳ７０→
ＹＥＳ）、時間カウンタ用経過時間変数ｔを初期値ｔ１
に設定して時間カウンタの計時を開始し（ステップＳ７
１）、メモリ１３ＣからテーブルＴ５の経過時間変数ｔ
に対応するアドレス（ｔ）を参照し、そのアドレス
（ｔ）に記憶されたＸ電流値Ｄ（ｔ）およびＹ電流値Ｄ
（ｔ）を読み出す。

【０３１７】今、ｔ＝ｔ１であるため、初期化処理部８
０は、テーブルＴ５の第１番目（先頭）アドレス（ｔ
１）に記憶されたＸ電流値Ｄ（ｔ１）およびＹ電流値Ｄ
（ｔ１）を読み出す（ステップＳ７２）。

【０３１８】次いで、初期化処理部８０は、読み出した
Ｘ電流値Ｄ（ｔ１）およびＹ電流値Ｄ（ｔ１）に対応す
るＸ電流基準値信号およびＹ電流基準値信号を信号出力
部１４を介して偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電
源Ｙ６にそれぞれ送信する（ステップＳ７３）。

【０３１９】この結果、偏向電磁石電源Ｘ５および偏向
電磁石電源Ｙ６により、送信されたＸ電流基準値信号お
よびＹ電流基準値信号に対応するＸ電流値Ｄ（ｔ１）お
よびＹ電流値Ｄ（ｔ１）が偏向電磁石コイル３および４
にそれぞれ供給され、その結果、偏向電磁石コイル３お
よび４から上記Ｘ電流値Ｄ（ｔ１）およびＹ電流値Ｄ
（ｔ１）に対応する磁界が発生する。

【０３２０】次いで、初期化処理部８０は、最終経過時
間変数ｔｎに対応する電流値Ｄ（ｔｎ）およびＹ電流値
Ｄ（ｔｎ）の供給が終了したか否かを判断する（ステッ
プＳ７４）。

【０３２１】今、最初の経過時間変数ｔ１に対応するＸ
電流値Ｄ（ｔ１）およびＹ電流値Ｄ（ｔ１）の供給が終
了した状態であるため、ステップＳ７４の判断はＮＯと
なり、初期化処理部８０は、時間カウンタ用経過時間変
数ｔが次の経過時間ｔ２に到達したか否かを判断し（ス
テップＳ７５）、次経過時間ｔ２に到達するまでステッ
プＳ７５の判断処理を繰り返す（ステップＳ７５→Ｎ
Ｏ）。

【０３２２】一方、経過時間変数ｔが次経過時間ｔ２に
到達した場合には（ステップＳ７５→ＹＥＳ）、初期化
処理部８０は、ステップＳ７２の処理に戻り、テーブル
Ｔ５の経過時間変数ｔ（＝ｔ２）に対応するアドレス
（ｔ２）に記憶されたＸ電流値Ｄ（ｔ２）およびＹ電流
値Ｄ（ｔ２）を読み出し（ステップＳ７２参照）、読み
出したＸ電流値Ｄ（ｔ２）およびＹ電流値Ｄ（ｔ２）に
対応するＸ電流基準値信号およびＹ電流基準値信号を信
号出力部１４を介して偏向電磁石電源Ｘ５および偏向電
磁石電源Ｙ６にそれぞれ送信する（ステップＳ７３参
照）。

【０３２３】以下、ステップＳ７２〜Ｓ７５の処理を繰
り返し行なうことにより、全ての経過時間変数ｔ１〜ｔ
ｎに対応するＸ電流値Ｄ（ｔ１）〜Ｄ（ｔｎ）およびＹ
電流値Ｄ（ｔ１）〜Ｄ（ｔｎ）が偏向電磁石コイル３お
よび４に供給され対応する磁界が発生する。

【０３２４】図３９は、本実施形態における初期化運転
時の各偏向電磁石コイル３、４から発生される磁場の時
間変化を示すグラフ（縦軸：磁場、横軸：時間変化
（ｔ））であり、各偏向電磁石コイル３、４から発生さ
れる磁場が“０（消磁）”される。

【０３２５】このようにして全ての電流値供給が終了す
ると、初期化処理部８０のステップＳ７４の処理はＹＥ
Ｓとなり、初期化処理部８０は、プロセッサ１２Ｇに対
して初期化終了信号を送信して（ステップＳ７６）、ス
テップＳ７０の処理に戻る。

【０３２６】一方、プロセッサ１２Ｇに対して初期化終
了信号が送信されてくると、プロセッサ１２Ｇのステッ
プＳ７Ｃの判断の結果はＹＥＳとなり、プロセッサ１２
Ｇは、ステップＳ８以降の処理に移行して全ての照射面
Ｆ１〜Ｆｍの全ての照射スポット２ａ１〜２ａｎに対す
る荷電ビーム照射処理を、メモリ１３Ｃのアドレス遷移
時（ビーム照射スポット移動時）に偏向電磁石消磁処理
を行ないながら実行する。

【０３２７】以上述べたように、本実施形態によれば、
ビーム照射スポットを移動させる毎にＸ方向偏向電磁石
３およびＹ方向偏向電磁石４の消磁を行なうことができ
るため、各照射スポットに荷電ビーム位置を合わせるた
めの各Ｘ方向偏向電磁石３およびＹ方向偏向電磁石４か
ら発生する磁場に対する残留磁場の影響をなくすことが
でき、第１実施形態の効果に加えて、ビーム照射位置精
度をさらに向上させることができる。

【０３２８】（第１７の実施の形態）図４０は、本発明
の第１７の実施の形態に係る荷電ビーム照射装置の概略
構成を示すブロック図である。

【０３２９】図４０に示すように、荷電ビーム照射装置
の制御装置１０は、第１実施形態の構成に加えて、プロ
セッサ１２Ｈが読取り可能な記憶媒体であり、計測線量
値が計画線量値に到達した時に偏向電磁石コイル３およ
び４に実際に供給した実電流値（電流基準値）を履歴情
報として記憶するための履歴記憶部９０を備えている。

【０３３０】本実施形態において、信号入力部１１Ｂ
は、偏向電磁石電源Ｘ５およびＹ６が偏向電磁石コイル
３および４に供給している電流値を入力してプロセッサ
１２Ｈに送信するようになっている。

【０３３１】なお、その他の構成については、第１の実
施形態で説明した荷電ビーム照射装置と略同様であるた
め、その説明は省略する。

【０３３２】次に、本実施形態の全体動作について説明
する。

【０３３３】本実施形態において、プロセッサ１２Ｈ
は、メモリ１４の照射面Ｆｔに対応するテーブルＴにお
けるアドレスａｄｒ（ｋ）に記憶されたＸ電流値ｋ、Ｙ
電流値ｋおよび線量値Ｒｋに基づいて、上述したステッ
プＳ１〜Ｓ７のビーム照射制御処理を実行することによ
り、照射スポット２ａｋに対して荷電ビームを照射し、
その計測線量値が計画線量値Ｒｋに到達した際に信号処
理回路９に対してリセット信号を送信し、アドレスａｄ
ｒ（ｋ）が最終アドレスでない場合に、プロセッサ１２
Ｈは、変数ｋを＋１インクリメントして（ｋ＝ｋ＋
１）、アドレスａｄｒ（ｋ）をアドレスａｄｒ（ｋ＋
１）に進める（ステップＳ８、Ｓ９参照）。

【０３３４】次いで、プロセッサ１２Ｈは、信号入力部
１１Ｂを介して、現在、すなわち、計測線量値が計画線
量値Ｒ１に到達した際に偏向電磁石コイル３および４に
それぞれ供給しているＸ電流値ｋおよびＹ電流値ｋを偏
向電磁石電源Ｘ５および偏向電磁石電源Ｙ６からそれぞ
れ取りこみ（図４１；ステップＳ９Ａ）、ステップＳ４
で入力した計測線量値と取りこんだＸ電流値ｋおよびＹ
電流値ｋとを互いに対応付けて、対応する照射面Ｆｔ毎
に履歴記憶部９０に記憶して（ステップＳ９Ｂ）、ステ
ップＳ２の処理に戻り、上述した処理を繰り返し行な
う。

【０３３５】すなわち、プロセッサ１２Ｈは、全ての照
射面Ｆ１〜Ｆｍの全ての照射スポット２ａ１〜２ａｎに
対する荷電ビーム照射処理を実行しながら、併せて、全
ての照射面Ｆ１〜Ｆｍの全ての照射スポット２ａ１〜２
ａｎのする線量値、その線量値計測時における偏向電磁
石コイル３および４に供給されたＸ電流値およびＹ電流
値を履歴情報として履歴記憶部９０に記憶する。

【０３３６】図４２は、履歴記憶部９０の記憶領域を示
す図である。図４２によれば、各照射面Ｆ１〜Ｆｍ毎
に、その照射面Ｆ１〜Ｆｍへの荷電ビーム照射履歴情
報、すなわち、各照射スポット２ａ１〜２ａｎに対する
線量値、その線量値計測時における偏向電磁石コイル３
および４に供給されたＸ電流値およびＹ電流値が互いに
対応付けられて記憶される。

【０３３７】すなわち、本実施形態によれば、照射対象
２に対して荷電ビーム照射を実行下際に、各照射面Ｆ１
〜Ｆｍ毎に、その照射面Ｆ１〜Ｆｍの荷電ビーム照射履
歴情報（各照射スポット２ａ１〜２ａｎに対する線量
値、その線量値計測時における偏向電磁石コイル３およ
び４に供給されたＸ電流値およびＹ電流値）を互いに対
応付けて履歴記憶部９０に記憶することができるため、
オペレータは、履歴記憶部９０に記憶された荷電ビーム
照射履歴情報を何時でも参照して照射スポット２ａ１〜
２ａｎに対する線量値や、Ｘ電流値およびＹ電流値（す
なわち、ビーム照射位置）を確認することができる。

【０３３８】したがって、荷電ビーム照射装置における
オペレータの使い勝手を向上させることができる。

【０３３９】なお、上述した各実施形態においては、照
射対象を、複数の照射面から構成された立体物として説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単
一の照射面を有する平面状の照射対象に対しても本発明
の荷電ビーム照射装置を適用可能である。この場合、平
面状照射対象の複数の照射スポットに対して荷電ビーム
を照射するように構成される。

【０３４０】また、上述した各実施形態においては、全
ての照射面上の全ての照射スポットに対して荷電ビーム
を照射したが、本発明はこれに限定されるものでなく、
予め定めておいた特定の照射面上の特定の照射スポット
にのみ荷電ビームを照射することも可能である。この場
合、メモリのテーブルに対して、ビーム照射したいスポ
ットに対応するアドレスのみを記憶しておけばよい。

【０３４１】さらに、本発明の第１〜第１７実施形態に
おいて、計測線量値および計画線量値を表示するための
表示部を設けて、この表示部に対して計測線量値および
計画線量値を表示部に表示させるプロセッサの表示処理
（ステップＳ５）を行なう実施形態については、表示部
およびステップＳ５の表示処理を省略することも可能で
ある。

【０３４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、照
射対象の各照射位置に対して実際に照射している荷電ビ
ームの線量値と予め各照射位置に計画していた線量値と
を比較して、実際の線量値が計画線量値に到達した際に
次の照射位置に荷電ビームの照射を切替えることができ
るため、各照射位置に照射される線量値を予め計画して
いた線量値に正確かつ高精度で一致させることができ、
荷電ビーム照射効率を大幅に向上させることができる。

【０３４３】また、本発明によれば、荷電ビームを一定
周期で走査することなく、各照射位置毎に走査している
ため、実際のビーム照射対象の形状・特徴に応じて定め
られた照射位置のみに確実に荷電ビームを照射すること
ができ、荷電ビーム照射効率を向上させることができ
る。

【０３４４】さらに、本発明によれば、荷電ビームを一
定周期で走査することなく、ビーム強度の大小および各
照射位置に対する線量計画値に応じて荷電ビームを各照
射位置毎に走査しているため、照射線量にバラツキを生
じさせることなく、かつビーム強度の高い状態において
は高速に走査することができるため、荷電ビーム照射処
理を迅速に行なうことができる。

【０３４５】さらにまた、本発明によれば、多様コリメ
ータにより作成された照射面形状が計画形状データに一
致しているか否かを把握することができるため、ビーム
照射効率を高く維持することができる。

【０３４６】一方、本発明によれば、オペレータは、荷
電ビーム照射中において、ビーム照射状態を監視するこ
とができ、さらに、ビーム照射作業中断前にどの位置ま
でビーム照射が行なわれたかを明確に把握することがで
きるため、荷電ビーム照射装置の使い勝手を向上させる
とともに、ビーム照射操作の自由度を向上させることが
できる。

【０３４７】本発明によれば、ビーム照射完了時および
ビーム照射中断時において偏向電磁石の消磁を行なうこ
とにより、残留磁場の影響を受けることなく、偏向電磁
石電流値に基づいてビーム照射位置を正確に把握するこ
とができる。

【０３４８】そして、本発明によれば、偏向電磁石に実
際に通電される電流値およびビーム照射時の線量値の履
歴を把握することができるため、オペレータは、過去の
荷電ビーム照射時における電流値および線量値を参照す
ることができ、荷電ビーム照射装置の使い勝手を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る荷電ビーム照
射装置の概略構成を示すブロック図。

【図２】図１における信号処理回路の概略構成を示すブ
ロック図。

【図３】第１実施形態におけるメモリに予め用意された
照射面に対するビーム照射制御用テーブルの記憶内容を
概念的に示す図。

【図４】第１実施形態のプロセッサの処理の一例を示す
概略フローチャート。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る荷電ビーム照
射装置の概略構成を示すブロック図。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係る荷電ビーム照
射装置の概略構成を示すブロック図。

【図７】図６における信号処理回路の概略構成を示すブ
ロック図。

【図８】第３実施形態におけるｘ方向側の各アンプの位
置計測信号に基づくビームプロファイルおよびｙ方向側
の各アンプの位置計測信号に基づくビームプロファイル
を示す図。

【図９】第３実施形態におけるメモリに予め用意された
照射面に対するビーム照射制御用テーブルの記憶内容を
概念的に示す図。

【図１０】第３実施形態のプロセッサの処理の一例を示
す概略フローチャート。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る荷電ビーム
照射装置の概略構成を示すブロック図。

【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る荷電ビーム
照射装置におけるメモリに記憶されたテーブルの記憶内
容を概念的に示す図。

【図１３】第５実施形態におけるメモリに予め用意され
た照射面に対するビーム照射制御用テーブルの記憶内容
を概念的に示す図。

【図１４】本発明の第６の実施の形態に係る荷電ビーム
照射装置における信号処理回路の概略構成を示すブロッ
ク図。

【図１５】第６実施形態のプロセッサの処理の一例を示
す概略フローチャート。

【図１６】本発明の第７の実施の形態に係る荷電ビーム
照射装置における信号処理回路の概略構成を示すブロッ
ク図。

【図１７】第７実施形態のプロセッサの処理の一例を示
す概略フローチャート。

【図１８】本発明の第８の実施の形態に係る荷電ビーム
照射装置における信号処理回路の概略構成を示すブロッ
ク図。

【図１９】第８実施形態に係る多葉コリメータの概略構
成を示す図。

【図２０】第８実施形態におけるメモリに記憶されたテ
ーブルの記憶内容を概念的に示す図。

【図２１】第８実施形態のプロセッサの処理の一例を示
す概略フローチャート。

【図２２】本発明の第９実施形態のプロセッサの処理の
一例を示す概略フローチャート。

【図２３】第１０実施形態のプロセッサの処理の一例を
示す概略フローチャート。

【図２４】本発明の第１１の実施の形態に係る荷電ビー
ム照射装置の概略構成を示すブロック図。

【図２５】第１１の実施の形態におけるプロセッサおよ
びインターロック回路の信号送信タイミングを表すタイ
ムチャート。

【図２６】本発明の第１２の実施の形態に係る荷電ビー
ム照射装置の概略構成を示すブロック図。

【図２７】第１２の実施形態に係るプロセッサの処理の
一例を示す概略フローチャート。

【図２８】第１３実施形態に係るプロセッサの処理の一
例を示す概略フローチャート。

【図２９】本発明の第１４の実施の形態に係る荷電ビー
ム照射装置の概略構成を示すブロック図。

【図３０】第１４実施形態におけるメモリに記憶された
テーブルの記憶内容を概念的に示す図。

【図３１】第１４実施形態に係るプロセッサの処理の一
例を示す概略フローチャート。

【図３２】本発明の第１５の実施の形態に係る荷電ビー
ム照射装置の概略構成を示すブロック図。

【図３３】第１５実施形態におけるアドレス記憶部の記
憶内容を概念的に示す図。

【図３４】第１５実施形態に係るプロセッサの処理の一
例を示す概略フローチャート。

【図３５】本発明の第１６の実施の形態に係る荷電ビー
ム照射装置の概略構成を示すブロック図。

【図３６】第１６実施形態におけるメモリの記憶内容を
概念的に示す図。

【図３７】第１６実施形態に係るプロセッサの処理の一
例を示す概略フローチャート。

【図３８】第１６実施形態に係る初期化処理装置の処理
の一例を示す概略フローチャート。

【図３９】第１６実施形態における初期化運転時の各偏
向電磁石コイルから発生される磁場の時間変化を示すグ
ラフ。

【図４０】本発明の第１７の実施の形態に係る荷電ビー
ム照射装置の概略構成を示すブロック図。

【図４１】第１７実施形態に係るプロセッサの処理の一
例を示す概略フローチャート。

【図４２】図４０に示す履歴記憶部の記憶領域を概念的
に示す図。

【符号の説明】

１ 粒子線源 ２ 照射対象 ３ 偏向電磁石コイル ４ 偏向電磁石電源Ｘ ５ 偏向電磁石コイル ６ 偏向電磁石電源Ｙ ７、７Ａ、７Ｂ 線量計 ８ レンジシフタ ９、９Ａ、２１、２１Ａ、２１Ｂ、３０、５１Ａ、５１
Ｂ、６０ 信号処理回路 ９ａ、６１ アンプ ９ｂ、６２ａ、６２ｂ カウンタ ９ｃ、６４ａ、６４ｂ ディジタル出力回路 ９ｄ リセット回路 １０ 制御装置 １１、１１Ａ、１１Ｂ 信号入力部 １２、１２Ａ〜１２Ｈ、２２Ａ〜２２Ｃ プロセッサ １３、１３Ａ〜１３Ｃ、２３、２３Ａ メモリ １４、１４Ａ 信号出力部 １５ 表示部 ３１ 線量演算回路 ３２ 線量判定回路 ４０ 多葉コリメータ ４１ コリメータ本体 ４２ ブレード ４２ａ、４２ｂ ブレード群 ４３ 駆動機構 ４４ サーボモータ ４５ 駆動回路 ４６ ブレード駆動部 ４７ 多葉コリメータ制御部 ５０ インターロック回路 ６３ 切換回路 ６５ リセット入力回路 ７０ 中断・再開指令送信部 ７１ アドレス記憶部 ８０ 初期化処理部 ９０ 履歴記憶部 テーブル Ｔ、Ｔ１〜Ｔ５

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 37/04 Ｈ０１Ｊ 37/04 Ａ 37/30 37/30 Ａ (72)発明者 武田 保 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 都築 直久 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 4C082 AA01 AC05 AE01 AG02 AG12 5C030 AA01 5C034 AA02 AB03

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電ビームを照射面の複数の照射位置に
   対して照射する荷電ビーム照射装置であって、 前記各照射位置に対応する電流値に基づいて前記荷電ビ
   ームを異なる２方向に沿って走査することにより、その
   荷電ビームを前記各照射位置に照射する走査手段と、前
   記照射面の複数の照射位置それぞれに対して予め計画さ
   れた計画線量値および前記複数の照射位置に対応する電
   流値を当該複数の照射位置に対応付けて記憶する記憶手
   段と、前記各照射位置に照射される荷電ビームの線量値
   を計測する計測手段と、この計測手段により計測された
   各照射位置に照射される荷電ビームの線量値と前記記憶
   手段に記憶された各照射位置に対応する計画線量値とを
   各照射位置毎に比較し、前記計測線量値が計画線量値に
   到達した際に、他の照射位置に対応する電流値を前記記
   憶手段から読み出して前記走査手段に対して供給する供
   給制御手段とを備えたことを特徴とする荷電ビーム照射
   装置。
2. 【請求項２】 前記記憶手段は、前記複数の照射位置そ
   れぞれの計画線量値および前記複数の照射位置に対応す
   る電流値を複数のアドレスにそれぞれ記憶しており、前
   記供給制御手段は、前記記憶手段における前記各照射位
   置に対応する各アドレスに記憶された計画線量値を読み
   出し、読み出した計画線量値と前記計測手段により計測
   された各照射位置に照射される荷電ビームの線量値とを
   各照射位置毎に比較する比較手段と、この比較手段の比
   較処理の結果、前記計測線量値が計画線量値に到達した
   際に、前記記憶手段における現在の照射位置に対応する
   アドレスの次のアドレスに記憶された電流値を読み出し
   て前記走査手段に対して供給する供給手段とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の荷電ビーム照射装置。
3. 【請求項３】 前記照射面は複数であり、前記記憶手段
   は、各照射面毎に、その各照射面上での複数の照射位置
   それぞれに対して予め計画された計画線量値および前記
   複数の照射位置に対応する電流値を当該複数の照射位置
   に対応付けて記憶するようになっている一方、 前記走査手段は、切替指令が送信された際に、その切替
   指令に対応する照射面における前記各照射位置に対応す
   る電流値に基づいて前記荷電ビームを異なる２方向に沿
   って走査して、当該荷電ビームを前記各照射位置に照射
   するようになっており、 前記供給制御手段は、現在の照射面上の全ての照射位置
   に対するビーム照射が終了した際に、その現在の照射面
   以外の他の照射面に対する切替指令を前記走査手段に出
   力するように構成される一方、 前記荷電ビームを出力する出力手段と、出力された荷電
   ビームの前記照射面に対する経路の途中に配置された複
   数のブレードおよび前記複数のブレードをそれぞれ独立
   に開閉移動可能な移動部を有し、前記複数のブレードの
   開口形状により前記荷電ビームをコリメートするコリメ
   ータと、前記複数の照射面の形状を前記複数のブレード
   それぞれの位置データとして記憶する照射面形状記憶手
   段と、前記切替指令に対応する他の照射面の形状に対応
   する複数のブレードの位置データを前記照射面形状記憶
   手段から読み出す読み出し手段と、読み出した複数のブ
   レードの位置データに従って前記移動部を制御すること
   により前記複数のブレードを移動させる移動制御手段
   と、前記移動部による移動後の前記複数のブレードの位
   置データと前記照射面形状記憶手段に記憶された複数の
   ブレードの位置データとを比較し、その差が所定の範囲
   内であるか否か判断する判断手段とを備えたことを特徴
   とする請求項１記載の荷電ビーム照射装置。
4. 【請求項４】 前記コリメータの複数のブレードは前記
   荷電ビーム非照射時において予め定められた初期位置に
   配置されており、 前記移動制御手段は、前記供給制御手段からの切替指令
   に応じて複数のブレードの位置データを読み出した際
   に、前記移動部を制御することにより前記複数のブレー
   ドを前記初期位置まで移動させ、初期位置までの移動後
   に、読み出した複数のブレードの位置データに従って前
   記移動部を制御することにより前記複数のブレードを移
   動させるように構成されている一方、 前記判断手段により所定範囲外であると判断された場合
   に、前記出力手段からの前記荷電ビーム出力を停止させ
   る出力停止手段をさらに備えたことを特徴とする請求項
   ３記載の荷電ビーム照射装置。
5. 【請求項５】 前記判断手段により所定範囲外であると
   判断された場合に、前記移動部を制御して前記複数のブ
   レードを全開および全閉させる開閉制御手段と、前記複
   数のブレードの全開および全閉動作後に、前記読み出し
   手段により読み出された複数のブレードの位置データに
   従って前記移動部を制御することにより前記複数のブレ
   ードを再移動させる再移動制御手段と、前記移動部によ
   る再移動後の前記複数のブレードの位置データと前記照
   射面形状記憶手段に記憶された複数のブレードの位置デ
   ータとを比較し、その差が所定の範囲内であるか否か再
   判断する再判断手段と、この再判断手段により所定範囲
   外であると判断された場合に、前記出力手段からの前記
   荷電ビーム出力を停止させる出力停止手段とを備えたこ
   とを特徴とする請求項３記載の荷電ビーム照射装置。
6. 【請求項６】 前記荷電ビーム出力用の出力手段と、前
   記供給制御手段の前記走査手段に対する電流値供給タイ
   ミングに応じて第１の出力許可信号を前記出力手段に送
   信し、かつ前記計測線量値の前記計画線量値到達タイミ
   ングに応じて前記第１の出力許可信号の送信を停止する
   第１の出力許可信号送信回路と、前記照射面の複数の照
   射位置それぞれに対して予め計画された計画線量値を保
   持しており、前記供給制御手段の前記走査手段に対する
   電流値供給タイミングに応じて第２の出力許可信号を前
   記出力手段に送信し、かつ前記計測手段により計測され
   た各照射位置に照射される荷電ビームの線量値と保持し
   た各照射位置に対応する計画線量値とを各照射位置毎に
   比較し、前記計測線量値が計画線量値に到達した際に、
   前記第２の出力許可信号の送信を停止する第２の出力許
   可信号送信回路とを備え、 前記出力手段は、前記第１の出力許可信号および第２の
   出力許可信号が送信された際に前記荷電ビームを出力
   し、かつ前記第１の出力許可信号および第２の出力許可
   信号の内の少なくとも一方の信号の送信が停止した際に
   前記荷電ビームの出力を停止するように構成されたこと
   を特徴とする請求項１記載の荷電ビーム照射装置。
7. 【請求項７】 前記計測手段は、前記各照射位置に照射
   される荷電ビームの線量値を計測する複数の計測器を備
   え、前記供給制御手段は、前記複数の計測器の内の少な
   くとも１つの計測器により計測された各照射位置に照射
   される荷電ビームの線量値と前記記憶手段に記憶された
   各照射位置に対応する計画線量値とを各照射位置毎に比
   較するように構成されたことを特徴とする請求項１記載
   の荷電ビーム照射装置。
8. 【請求項８】 前記計測手段は、前記各照射位置に照射
   される荷電ビームの線量値を計測する複数の計測器を備
   えるとともに、 前記荷電ビームを出力する出力手段と、前記複数の計測
   器によりそれぞれ計測された各照射位置に照射される荷
   電ビームの線量値が一致しない場合に、前記出力手段か
   らの前記荷電ビーム出力を停止させる出力停止手段とを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電ビーム照射
   装置。
9. 【請求項９】 前記計測手段は、前記各照射位置に照射
   される荷電ビームの線量値を計測する複数の計測器を備
   えるとともに、 前記荷電ビームを出力する出力手段を備え、前記供給制
   御手段は、前記複数の計測器の内の少なくとも１つの計
   測器により計測された各照射位置に照射される荷電ビー
   ムの線量値と前記記憶手段に記憶された各照射位置に対
   応する計画線量値とを各照射位置毎に比較するように構
   成されており、 前記複数の計測器の内の他の少なくとも１つの計測器に
   より計測された各照射位置に照射される荷電ビームの線
   量値に基づいて前記少なくとも１つの計測器の動作が正
   常であるか否かをチェックする手段をさらに備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の荷電ビーム照射装置。
10. 【請求項１０】 前記計測手段は前記各照射位置に照射
    される荷電ビームの線量値を計測する複数の計測器を備
    えるとともに、 前記荷電ビームを出力する出力手段を備え、前記供給制
    御手段は、前記複数の計測器の内の少なくとも１つの計
    測器により計測された各照射位置に照射される荷電ビー
    ムの線量値と前記記憶手段に記憶された各照射位置に対
    応する計画線量値とを各照射位置毎に比較するように構
    成されており、 前記複数の計測器の内の他の少なくとも１つの計測器に
    より計測された各照射位置に照射される荷電ビームの線
    量値に基づいて前記少なくとも１つの計測器の動作が正
    常であるか否か、および当該他の少なくとも１つの計測
    器の動作が正常であるか否かをチェックする手段をさら
    に備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電ビーム照
    射装置。
11. 【請求項１１】 前記荷電ビームを出力する出力手段
    と、前記荷電ビーム非照射時の線量値を計測する非照射
    時計測手段と、予め設定された非照射時線量値を記憶し
    ており、この記憶した非照射時線量値に対して前記非照
    射時計測手段により計測された計測線量値が到達するか
    否か判断し、到達した際に前記出力手段からの前記荷電
    ビーム出力を停止させる出力停止手段とを備えたことを
    特徴とする請求項１記載の荷電ビーム照射装置。
12. 【請求項１２】 荷電ビーム照射中断指令を入力する入
    力手段と、入力された中断指令に応じて、現在の照射位
    置に対応するアドレスの次のアドレスおよび中断時刻を
    互いに対応付けて記憶するアドレス記憶手段とを備えた
    ことを特徴とする請求項２記載の荷電ビーム照射装置。
13. 【請求項１３】 前記走査手段は、前記各照射位置に対
    応する第１の電流値により前記荷電ビームを第１の方向
    へ偏向させる第１の偏向電磁石と、前記各照射位置に対
    応する第２の電流値により前記荷電ビームを第２の方向
    へ偏向させる第２の偏向電磁石とを備えており、 前記荷電ビームを出力する出力手段と、前記第１の偏向
    電磁石および第２の偏向電磁石をそれぞれ消磁して初期
    化するための初期化用電流値をそれぞれ記憶する初期化
    用電流値記憶手段とを備え、 前記供給制御手段は、前記計測線量値が計画線量値に到
    達した際に初期化指令を送信し、かつ前記出力手段から
    の前記荷電ビーム出力を停止させる出力停止手段と、送
    信されてきた初期化処理終了信号に応じて他の照射位置
    に対応する電流値を前記記憶手段から読み出して前記走
    査手段に対して供給し、かつ前記出力手段からの前記荷
    電ビーム出力を開始させる供給手段とを備えるととも
    に、 前記初期化指令に応じて前記初期化用電流値記憶手段に
    記憶された初期化用電流値を読み出して前記第１の偏向
    電磁石および第２の偏向電磁石にそれぞれ供給すること
    により当該第１の偏向電磁石および第２の偏向電磁石を
    消磁・初期化し、初期化終了時において前記初期化処理
    終了信号を前記供給手段に送信する消磁・初期化処理手
    段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電
    ビーム照射装置。
14. 【請求項１４】 前記計測手段により計測された各照射
    位置に照射される荷電ビームの線量値と前記記憶手段に
    記憶された各照射位置に対応する計画線量値とを表示す
    る表示手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の荷
    電ビーム照射装置。
15. 【請求項１５】 前記計測線量値が計画線量値に到達し
    た際に、現在の計測線量値および前記走査手段に対する
    供給電流値を互いに対応付けて履歴情報として記憶する
    履歴情報記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１記
    載の荷電ビーム照射装置。
16. 【請求項１６】 荷電ビームを照射面の複数の照射位置
    に対して照射する荷電ビーム照射装置であって、 前記各照射位置に対応する電流値に基づいて前記荷電ビ
    ームを前記照射面に対応する異なる２方向に沿って走査
    することにより、その荷電ビームを前記各照射位置に照
    射する走査手段と、前記複数の照射位置それぞれに対し
    て予め計画された計画線量値および前記複数の照射位置
    に対応する電流値を当該複数の照射位置に対応付けて記
    憶する記憶手段と、前記各照射位置に照射される荷電ビ
    ームの線量値を計測する計測手段と、この計測手段によ
    り計測された各照射位置に照射される荷電ビームの線量
    値および前記記憶手段に記憶された各照射位置に対応す
    る計画線量値に基づいて前記荷電ビームの走査速度を設
    定する設定手段と、設定された走査速度に基づくタイミ
    ングで前記記憶手段から他の照射位置に対応する電流値
    を読み出し、読み出した電流値を前記走査手段に対して
    供給する供給制御手段とを備えたことを特徴とする荷電
    ビーム照射装置。
17. 【請求項１７】 前記走査速度は前記計測線量値の変化
    率に比例し、かつ計画線量値に反比例するように設定さ
    れたことを特徴とする請求項１６記載の荷電ビーム照射
    装置。
18. 【請求項１８】 荷電ビームを照射面の複数の照射位置
    に対して照射する荷電ビーム照射装置であって、 前記荷電ビームを出力する出力手段と、前記各照射位置
    に対応する電流値を順次供給して前記荷電ビームを前記
    照射面に対応する異なる２方向に沿って走査することに
    より、その荷電ビームを前記各照射位置に照射する走査
    手段と、前記複数の照射位置それぞれに対して予め設定
    されたビーム内の基準位置をビーム位置として当該複数
    の照射位置に対応付けて記憶する記憶手段と、前記各照
    射位置に照射される荷電ビーム内の対応する基準位置を
    前記ビーム位置として計測する位置計測手段と、この位
    置計測手段により計測された計測ビーム位置と前記記憶
    手段に記憶された各照射位置に対応する設定ビーム位置
    とを各照射位置毎に比較し、前記計測ビーム位置と前記
    設定ビーム位置との差が所定の範囲内か否かを判断する
    判断手段と、この判断手段により所定範囲外であると判
    断された場合に、前記出力手段からの前記荷電ビーム出
    力を停止させる出力停止手段とを備えたことを特徴とす
    る荷電ビーム照射装置。
19. 【請求項１９】 前記位置計測手段は、前記各照射位置
    に照射される荷電ビームから前記ビーム位置を表す信号
    を計測する計測部と、計測されたビーム位置を表す信号
    を積分し、積分後のビーム位置信号を各照射位置に照射
    される荷電ビームの計測ビーム位置として前記判断手段
    に送信する積分部とを備え、この積分部は、前記各照射
    位置に対応する電流値の前記走査手段に対する供給タイ
    ミングに応じて積分動作の開始および停止動作を行なう
    ようにしたことを特徴とする請求項１８記載の荷電ビー
    ム照射装置。
20. 【請求項２０】 前記位置計測手段は、前記各照射位置
    に照射される荷電ビームから前記ビーム位置を表す信号
    を計測する計測部と、この計測部により計測された信号
    を増幅し、増幅後のビーム位置信号を各照射位置に照射
    される荷電ビームの計測ビーム位置として前記判断手段
    に送信する増幅部と、前記計測部により計測されたビー
    ム位置を表す信号の最大値レベルと予め設定した閾値レ
    ベルとを比較し、この比較結果に応じて前記増幅部の増
    幅ゲインを変化させる増幅ゲイン変化手段とを備えたこ
    とを特徴とする請求項１８記載の荷電ビーム照射装置。
21. 【請求項２１】 前記記憶手段は、前記複数の照射位置
    それぞれに対して予め計画された計画線量値および前記
    複数の照射位置に対応する電流値を当該複数の照射位置
    に対応付けて記憶しており、 前記位置計測手段は、前記各照射位置に照射される荷電
    ビームから当該ビーム位置を表す信号を計測する計測部
    と、この計測部により計測されたビーム位置を表す信号
    を増幅し、増幅されたビーム位置信号を前記各照射位置
    に照射される荷電ビームの計測ビーム位置として前記判
    断手段に送信する増幅部と、増幅されたビーム位置信号
    に基づいて前記各照射位置に照射される荷電ビームの線
    量値を演算する演算手段と、演算された各照射位置に照
    射される荷電ビームの線量値と前記記憶手段に記憶され
    た各照射位置に対応する計画線量値とを各照射位置毎に
    比較し、前記計測線量値が計画線量値に到達した際に、
    前記記憶手段から他の照射位置に対応する電流値を読み
    出して前記走査手段に対して供給する供給制御手段とを
    備えたことを特徴とする請求項１８記載の荷電ビーム照
    射装置。
22. 【請求項２２】 荷電ビームを照射面の複数の照射位置
    に対して照射する荷電ビーム照射装置であって、 前記荷電ビームを出力する出力手段と、前記各照射位置
    に対応する電流値を順次供給して前記荷電ビームを前記
    照射面に対応する異なる２方向に沿って走査することに
    より、その荷電ビームを前記各照射位置に照射する走査
    手段と、前記複数の照射位置それぞれに対して予め設定
    されたビーム幅を当該複数の照射位置に対応付けて記憶
    する記憶手段と、前記各照射位置に照射される荷電ビー
    ムのビーム位置を計測し、計測したビーム位置に基づい
    てビーム幅を算出する手段と、算出されたビーム幅と前
    記記憶手段に記憶された各照射位置に対応する設定ビー
    ム幅とを各照射位置毎に比較し、前記算出ビーム幅と前
    記設定ビーム幅との差が所定の範囲内か否かを判断する
    判断手段と、この判断手段により所定範囲外であると判
    断された場合に、前記出力手段からの前記荷電ビーム出
    力を停止させる出力停止手段とを備えたことを特徴とす
    る荷電ビーム照射装置。
23. 【請求項２３】 荷電ビームを照射面の複数の照射位置
    に対して照射する荷電ビーム照射方法であって、 前記各照射位置に対応する電流値に基づいて走査手段に
    より前記荷電ビームを異なる２方向に沿って走査するこ
    とにより、その荷電ビームを前記各照射位置に照射する
    ステップと、前記照射面の複数の照射位置それぞれに対
    して予め計画された計画線量値および前記複数の照射位
    置に対応する電流値を当該複数の照射位置に対応付けて
    メモリに記憶するステップと、前記各照射位置に照射さ
    れる荷電ビームの線量値を計測するステップと、計測さ
    れた各照射位置に照射される荷電ビームの線量値と前記
    メモリに記憶された各照射位置に対応する計画線量値と
    を各照射位置毎に比較し、前記計測線量値が計画線量値
    に到達した際に、他の照射位置に対応する電流値を前記
    メモリから読み出して前記走査手段に対して供給するス
    テップとを備えたことを特徴とする荷電ビーム照射方
    法。
24. 【請求項２４】 各照射位置に対応する電流値に基づい
    て走査装置により荷電ビームを異なる２方向に沿って走
    査することにより、当該荷電ビームを前記各照射位置に
    照射する荷電ビーム照射装置に適用されるコンピュータ
    が読取り可能な記憶媒体であって、 前記照射面の複数の照射位置それぞれに対して予め計画
    された計画線量値および前記複数の照射位置に対応する
    電流値を当該複数の照射位置に対応付けて記憶されたテ
    ーブルと、計測装置により計測された前記各照射位置に
    照射される荷電ビームの線量値と前記テーブルに記憶さ
    れた各照射位置に対応する計画線量値とをコンピュータ
    により各照射位置毎に比較させる手段と、この比較処理
    の結果、前記計測線量値が計画線量値に到達した際に、
    コンピュータにより他の照射位置に対応する電流値を前
    記テーブルから読み出させて前記走査装置に対して供給
    させる手段とを備えたことを特徴とするコンピュータが
    読取り可能な記憶媒体。