JP2014002986A - 高周波制御装置および粒子線治療装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加速空洞62を駆動するための高周波信号のパターンデータを、複数の制御期間毎に、時間に対する一次関数を定義するデータで記憶する記憶部31と、パターンデータに基づいて、制御データを生成する制御データ生成部33と、制御データに基づいて、加速空洞62を逐次制御する制御部(30、50、51)と、を備え、制御データ生成部33は、複数の制御期間に応じた制御データを、それぞれ時間に対する一次関数上のデータとして生成するとともに、生成した制御データのうち、第1の制御期間の制御データを時間軸上でつないだ第1の直線と、第2の制御期間の制御データを時間軸上でつないだ第2の直線と、の交点を含む所定期間の制御データを平滑化する。
【選択図】図1
Description
以下、本発明の実施の形態1にかかる高周波制御装置の構成について説明する。図1〜図5は本発明の実施の形態1にかかる高周波制御装置について説明するためのもので、図1は高周波制御装置の構成を説明するための制御対象である加速器を含めた高周波制御装置のブロック図、図2は加速器の加速サイクルで、制御を行うためのデータの切替区分である区分制御期間を説明するための図、図3は制御データを生成するために記憶(読込)される運転パターンごとのデータ構造を説明するための図、図4は加速サイクルでの区分制御期間ごとの制御データを生成するためのタイミング制御部におけるカウント動作を説明するための図、図5は区分制御期間の内、スムージング対象となる期間における制御データのスムージング処理動作を説明するための図である。以下、詳細に説明する。
本実施の形態2では、実施の形態1で示した高周波制御装置に対し、フィードバック制御信号を補正する補正処理部を追加したものである。図6と図7は本発明の実施の形態2にかかる高周波制御装置について説明するためのもので、図6は高周波制御装置の構成を説明するためのブロック図、図7は補正部によるフィードバック補正を説明するための図である。なお、図6において、図1との共通部分である高周波制御装置の外側の部分については、記載を省略している。
補正処理部34は各フィードバックモニタ信号S21、S22、S23で得られたパラメータを基に波形演算制御部33が設定するDDS50用の周波数設定データと振幅変調波生成器51用の振幅設定データを補正する目的を持つ。補正処理部34は加速サイクルのフラットトップの期間、各フィードバックモニタ信号の信号品位を確保するため平滑化処理によるノイズ除去を行う機能を持つ。
本実施の形態3では、実施の形態1と実施の形態2で示したデジタルダイレクトシンセサイザの代わりに、D/Aコンバータ内蔵のマルチ出力DDSとマルチプレクサを備えるようにしたものである。その他の構成については、上記実施の形態1や2と同様であるので説明を省略する。
実施の形態2での周波数補正では、フィードバックモニタ信号(S20、S21、S22)のレベルとフィードバック基準値との比較結果により、DDS50用の周波数設定データにフィードバック補正値を加算する処理を行った例を示した。本実施の形態3ではフィードバック補正値の加算に代えて、マルチ出力DDS54の信号出力を直接変更するようにした。
本実施の形態4では、上記実施の形態3で示した高周波制御装置のマルチ出力DDS部分の構成を変更したものである。図9は、本発明の実施の形態4にかかる高周波制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
実施の形態3ではマルチ出力DDS54の信号出力を異なる周波数設定にしてマルチプレクサ55で出力周波数の切り替えを行った例を示した。本実施の形態4では、メモリモジュール31から波形演算制御部33が読み出した高周波信号制御データによって与えられるDDS50の出力周波数設定を基準として高周波信号を電圧可変移相器56に入力する。そして、波形演算制御部33によるD/Aコンバータ57の制御から得られる位相制御電圧レベルに比例して電圧可変移相器56の出力移相量を設定することにより、位相を任意に調整する機能を有するようにした。また、DDS50の出力信号と電圧可変移相器56の出力信号を加算器58で合成し、両者の中間となる位相を作る機能も有する。
本実施の形態5にかかる粒子線治療装置は、加速器の加速空洞の制御に、上記各実施の形態にかかる高周波制御装置を用いたものである。図10は本実施の形態5にかかる粒子線治療装置1全体の構成を示す図である。なお、実際の粒子線治療装置では、患者に粒子線を照射する照射装置を複数備えていることが一般的であるが、簡略化のため、ひとつの照射装置のみを表示している。
3:高周波制御装置、
6:加速器(シンクロトロン)、
7:輸送系、
8:照射装置、
30:デジタル制御回路(制御部)、
31:メモリモジュール(記憶部)、
32:タイミング制御部、
33:波形演算制御部(制御データ生成部)、
34:補正処理部(補正部)、
50:ダイレクトデジタルシンセサイザ(制御部)、
51:振幅変調波生成器(制御部)、
54:マルチ出力ダイレクトデジタルシンセサイザ(制御部(補正部))、
62:加速空洞。
Claims (8)
- 加速器の加速空洞を制御するための高周波制御装置であって、
前記加速空洞を駆動するための高周波信号のパターンデータを、前記加速器の加速サイクルにおける、フラットボトム期間、加速期間、フラットトップ期間、減速期間を含む複数の制御期間毎に、時間に対する一次関数を定義するデータで記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶させたパターンデータを読み込み、読み込んだパターンデータに基づいて、前記加速空洞を逐次制御するための制御データを生成する制御データ生成部と、
前記制御データに基づいて、前記加速空洞を逐次制御する制御部と、を備え、
前記制御データ生成部は、前記複数の制御期間に応じた制御データを、それぞれ時間に対する一次関数上のデータとして生成するとともに、
生成した制御データのうち、第1の制御期間の制御データを時間軸上でつないだ第1の直線と、第2の制御期間の制御データを前記時間軸上でつないだ第2の直線と、の交点を含む所定期間の制御データを平滑化することを特徴とする高周波制御装置。 - 前記平滑化した制御データを前記時間軸上でつないだ曲線が、前記第1の直線および前記第2の直線の少なくとも一方と接線を共有するように、前記平滑化を行うことを特徴とする請求項1に記載の高周波制御装置。
- 前記制御データ生成部は、前記所定期間の制御データの時間当たりの設定回数が、他の期間の制御データの時間当たりの設定回数よりも多くなるように、前記制御データを生成することを特徴とする請求項1または2に記載の高周波制御装置。
- 前記記憶部が記憶するデータは、前記制御期間毎の前記高周波信号の周波数と振幅の少なくともいずれかの初期値と、当該制御期間の長さであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の高周波制御装置。
- 前記制御部は、
前記加速空洞に出力された高周波信号の位相、前記加速空洞に印加された電圧、および前記加速器内の粒子線の位置情報の少なくともいずれかのフィードバック信号を用いたフィードバック制御により、前記加速空洞の制御を行うことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の高周波制御装置。 - 前記制御部は、
前記フラットトップ期間において、前記フィードバック信号が予め定められている範囲を超えると、当該フィードバック信号を前記範囲内に入るように補正することを特徴とする請求項5に記載の高周波制御装置。 - 粒子線を加速するための加速空洞が設けられた加速器と、
前記加速空洞を制御する請求項1ないし6のいずれか1項に記載の高周波制御装置と、
前記加速器によりエネルギーを調整されて供給された粒子線を、照射対象に応じた照射野に成形して前記照射対象へ照射する照射装置と、
を備えたことを特徴とする粒子線治療装置。 - 前記照射装置は、スキャニング方式によって前記照射野を形成することを特徴とする請求項7に記載の粒子線治療装置。
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