JP3333867B2 - 放射線治療設備のためのビーム経路コントロール及びセキュリティシステム - Google Patents
放射線治療設備のためのビーム経路コントロール及びセキュリティシステムInfo
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- JP3333867B2 JP3333867B2 JP52507396A JP52507396A JP3333867B2 JP 3333867 B2 JP3333867 B2 JP 3333867B2 JP 52507396 A JP52507396 A JP 52507396A JP 52507396 A JP52507396 A JP 52507396A JP 3333867 B2 JP3333867 B2 JP 3333867B2
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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- A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は一般的に放射線治療設備のコントロール及び
セキュリティシステムに関する。詳細には、本発明は、
陽子治療設備用のビーム経路コントロール及びセキュリ
ティシステムに関し、さらに患者、職員、及び装置に対
する危険な状態を制御、検知、及び回避するためのシス
テムに関する。
セキュリティシステムに関する。詳細には、本発明は、
陽子治療設備用のビーム経路コントロール及びセキュリ
ティシステムに関し、さらに患者、職員、及び装置に対
する危険な状態を制御、検知、及び回避するためのシス
テムに関する。
発明の背景 今日の放射線治療は、β線、γ線、Ｘ線及び高エネル
ギー陽子のような数タイプの電離放射線を利用して、癌
の広がりを防止及びコントロールするために悪性組織に
照射されている。特に陽子ビーム治療は近年、治療技術
及び設備における有効性に関して劇的に発展した。世界
にある多くの陽子医療システムでは、陽子加速器は元々
物理的調査のために建設され、後に一部臨床試験及び治
療に適用されるようになった。しかし、陽子ビーム治療
の目下の利点は専用の臨床的基礎設備の開発でよく認識
されている。そのような治療設備の１つとして、ロマリ
ンダ大学医療センター（Loma Linda University Medica
l Center）に設けられた設備は、多数の治療室に治療用
の陽子ビームを送ることを目的として建設された。この
ようにすることによって、患者の処理量が増加し、高額
の治療費を下げることができる。設備の概要及びその開
発については、1992年発行のIntl.J.Radiation Oncolog
y第22巻第２章第383ページから第389ページにJ.M.Slate
r等が記載した“The Proton Treatment Center at Loma
Linda University Medical Center:Rationale for and
description of its Development"に記載されているの
で、適宜参照されたい。陽子ビーム装置及び設備のより
詳細な説明は、F.T.Cole等による米国特許第4,870,287
号（発明の名称：“Multi−Station Proton Beam Thera
py System"）に記載されているので、適宜参照された
い。
ギー陽子のような数タイプの電離放射線を利用して、癌
の広がりを防止及びコントロールするために悪性組織に
照射されている。特に陽子ビーム治療は近年、治療技術
及び設備における有効性に関して劇的に発展した。世界
にある多くの陽子医療システムでは、陽子加速器は元々
物理的調査のために建設され、後に一部臨床試験及び治
療に適用されるようになった。しかし、陽子ビーム治療
の目下の利点は専用の臨床的基礎設備の開発でよく認識
されている。そのような治療設備の１つとして、ロマリ
ンダ大学医療センター（Loma Linda University Medica
l Center）に設けられた設備は、多数の治療室に治療用
の陽子ビームを送ることを目的として建設された。この
ようにすることによって、患者の処理量が増加し、高額
の治療費を下げることができる。設備の概要及びその開
発については、1992年発行のIntl.J.Radiation Oncolog
y第22巻第２章第383ページから第389ページにJ.M.Slate
r等が記載した“The Proton Treatment Center at Loma
Linda University Medical Center:Rationale for and
description of its Development"に記載されているの
で、適宜参照されたい。陽子ビーム装置及び設備のより
詳細な説明は、F.T.Cole等による米国特許第4,870,287
号（発明の名称：“Multi−Station Proton Beam Thera
py System"）に記載されているので、適宜参照された
い。
陽子放射線ビーム経路は、ビームの偏向及びフォーカ
スのために大きな高電界電磁石を使用して操作する。ロ
マリンダの設備では、陽子ビームは一連の陽子シンクロ
トロンで生じ、ビーム経路によっていくつかのターゲッ
トの内の任意の１つに伝送される。陽子放射線の照射か
らの保護を保証するため、ビーム経路マグネットをモニ
タ及びコントロールして、ビームが違う方向に向いたり
タイミングがずれたりすることを防止する必要がある。
この目的のため、治療室選択の確認方法が採用されてい
る。これにより選択された所望のパスの実行がビームの
供給前に確認される。選択確認の方法は米国特許5,260,
581号に十分開示されているので、適宜参照されたい。
このような方法においては、放射線の過誤照射からの保
護が必要なことは明らかであるが、起こり得るすべての
危険障害状態を検出するわけではない。このようなマグ
ネット群にはメガワットクラスの電力が必要とされるこ
とが多く、職員の接触に対する安全のために適切なセー
フガードがとられなければ、設備職員に致命的な危険を
与えてしまう。したがって、マグネットの配列を適切に
してタイミングも適切にすることに加えて、機械的、電
気的及び温度的破壊に対して適切な観測が行われるべき
である。部品の障害が発生すると、いずれかの観測によ
り、高電力装置はディスエーブルされ、放射線ビームは
いわゆる“ビームダンプ”に向けられるべきである。こ
れらの目標とする要求に適合させることは非常に重要な
宿命であることは明らかである。
スのために大きな高電界電磁石を使用して操作する。ロ
マリンダの設備では、陽子ビームは一連の陽子シンクロ
トロンで生じ、ビーム経路によっていくつかのターゲッ
トの内の任意の１つに伝送される。陽子放射線の照射か
らの保護を保証するため、ビーム経路マグネットをモニ
タ及びコントロールして、ビームが違う方向に向いたり
タイミングがずれたりすることを防止する必要がある。
この目的のため、治療室選択の確認方法が採用されてい
る。これにより選択された所望のパスの実行がビームの
供給前に確認される。選択確認の方法は米国特許5,260,
581号に十分開示されているので、適宜参照されたい。
このような方法においては、放射線の過誤照射からの保
護が必要なことは明らかであるが、起こり得るすべての
危険障害状態を検出するわけではない。このようなマグ
ネット群にはメガワットクラスの電力が必要とされるこ
とが多く、職員の接触に対する安全のために適切なセー
フガードがとられなければ、設備職員に致命的な危険を
与えてしまう。したがって、マグネットの配列を適切に
してタイミングも適切にすることに加えて、機械的、電
気的及び温度的破壊に対して適切な観測が行われるべき
である。部品の障害が発生すると、いずれかの観測によ
り、高電力装置はディスエーブルされ、放射線ビームは
いわゆる“ビームダンプ”に向けられるべきである。こ
れらの目標とする要求に適合させることは非常に重要な
宿命であることは明らかである。
放射線治療のより広い関連において、治療のための必
要な前提条件は偶発的な放射線照射から患者及び職員を
保護することである。特に、陽子ビーム治療設備におい
ては偶発的にビーム放射線又は伝送に曝されることは、
患者及び職員の安全性に対する主な脅威となる。放射線
の不注意の照射は例えば、ビームのターゲットミス又は
放射線ビーム伝送の不適切なタイミングによって起こる
こともある。それにも拘わらず、陽子ビーム治療のため
の要求が増し、治療設備がより複雑になるので、例え
ば、ロマリンダ大学医療センタでは、ビーム経路の安全
性にコストがかかり、ビーム経路の安全性を保証する試
みが非常に重要となっている。
要な前提条件は偶発的な放射線照射から患者及び職員を
保護することである。特に、陽子ビーム治療設備におい
ては偶発的にビーム放射線又は伝送に曝されることは、
患者及び職員の安全性に対する主な脅威となる。放射線
の不注意の照射は例えば、ビームのターゲットミス又は
放射線ビーム伝送の不適切なタイミングによって起こる
こともある。それにも拘わらず、陽子ビーム治療のため
の要求が増し、治療設備がより複雑になるので、例え
ば、ロマリンダ大学医療センタでは、ビーム経路の安全
性にコストがかかり、ビーム経路の安全性を保証する試
みが非常に重要となっている。
発明の概要 本発明に従った好ましい放射線治療設備は基本的に
は、放射線源と、複数の放射線ビーム処置室と、及び放
射線ビーム処置室のうちの選択された１つに放射線ビー
ムを向けるための複数のスイッチヤード及びビーム伝送
システムとを備えている。このような処置設備に潜在す
る１つの問題は、パスの誤り又は複数のパスが作動する
ことにより、偶発的に起こる放射線照射があり得ること
である。従って、本発明の目的の１つは、偶発的な放射
線照射、その他の危険状態から職員及び設備を保護する
ことである。
は、放射線源と、複数の放射線ビーム処置室と、及び放
射線ビーム処置室のうちの選択された１つに放射線ビー
ムを向けるための複数のスイッチヤード及びビーム伝送
システムとを備えている。このような処置設備に潜在す
る１つの問題は、パスの誤り又は複数のパスが作動する
ことにより、偶発的に起こる放射線照射があり得ること
である。従って、本発明の目的の１つは、偶発的な放射
線照射、その他の危険状態から職員及び設備を保護する
ことである。
本発明の１態様によれば、放射線ビームセキュリティ
方法は、選択された処置室からのビームリクエスト信号
をまず受信する。ビームパス構成信号はビームリクエス
ト信号から引き出され、スイッチヤード及びビーム伝送
システムの構成を選択するために使用される。スイッチ
ヤード及びビーム伝送システムの構成は、スイッチヤー
ド及びビーム伝送システムの構成が選択された処置室へ
の放射線ビーム伝送を可能とし且つ他の処置室へ伝送さ
れないことを確認するために、センシングされる。正し
いシステム構成が確認されると、選択された処置室へ放
射線ビーム伝送が行われる。
方法は、選択された処置室からのビームリクエスト信号
をまず受信する。ビームパス構成信号はビームリクエス
ト信号から引き出され、スイッチヤード及びビーム伝送
システムの構成を選択するために使用される。スイッチ
ヤード及びビーム伝送システムの構成は、スイッチヤー
ド及びビーム伝送システムの構成が選択された処置室へ
の放射線ビーム伝送を可能とし且つ他の処置室へ伝送さ
れないことを確認するために、センシングされる。正し
いシステム構成が確認されると、選択された処置室へ放
射線ビーム伝送が行われる。
利用できるビームパスが複数あるので、選択されたパ
スがアクティブであることをチェックする必要がある
が、それのみならず、他のビームパスが同時にアクティ
ブになっていないこともチェックするのが望ましい。本
発明にかかる方法は、センシング処理からスイッチヤー
ド及びビーム伝送システム構成信号を引き出すことによ
り上記の確認を行っている。スイッチヤード及びビーム
伝送システム構成信号は選択されたビームパス構成を表
す信号と比較される。この比較は、選択されたビームパ
ス構成信号のすべてのエレメントがスイッチヤード及び
ビーム伝送システム構成信号に含まれていることの確認
が必然的に伴う。従って、選択されたパスがアクティブ
であることが保証される。上記の比較はさらに、スイッ
チヤード及びビーム伝送構成信号のすべてのエレメント
が、選択されたビームパス構成信号に含まれていること
の確認を必然的に伴う。従って、他のパスがアクティブ
になっていないことが保証される。
スがアクティブであることをチェックする必要がある
が、それのみならず、他のビームパスが同時にアクティ
ブになっていないこともチェックするのが望ましい。本
発明にかかる方法は、センシング処理からスイッチヤー
ド及びビーム伝送システム構成信号を引き出すことによ
り上記の確認を行っている。スイッチヤード及びビーム
伝送システム構成信号は選択されたビームパス構成を表
す信号と比較される。この比較は、選択されたビームパ
ス構成信号のすべてのエレメントがスイッチヤード及び
ビーム伝送システム構成信号に含まれていることの確認
が必然的に伴う。従って、選択されたパスがアクティブ
であることが保証される。上記の比較はさらに、スイッ
チヤード及びビーム伝送構成信号のすべてのエレメント
が、選択されたビームパス構成信号に含まれていること
の確認を必然的に伴う。従って、他のパスがアクティブ
になっていないことが保証される。
パス構成のセンシングに加えて、好ましいビーム経路
コントロールセキュリティシステムは、感電、装置のオ
ーバーヒート及び通信リンク障害のような危険な他の状
況から職員及び装置を保護する。センシングは好ましく
は、人間が電気負荷に耐える部分に接触している（感電
死の危険がある）可能性を検出することも行う。さら
に、センシングは、電気負荷に耐える部分によるオーバ
ーヒートの検出も行うのが望ましい。情報と信号処理段
階を感知するための冗長通信パスを設けることによっ
て、通信障害は減少する。冗長通信パスが共通ロジック
コンプリメントであるときには、これらのロジック比較
が通信リンク障害を判別する方法となる。
コントロールセキュリティシステムは、感電、装置のオ
ーバーヒート及び通信リンク障害のような危険な他の状
況から職員及び装置を保護する。センシングは好ましく
は、人間が電気負荷に耐える部分に接触している（感電
死の危険がある）可能性を検出することも行う。さら
に、センシングは、電気負荷に耐える部分によるオーバ
ーヒートの検出も行うのが望ましい。情報と信号処理段
階を感知するための冗長通信パスを設けることによっ
て、通信障害は減少する。冗長通信パスが共通ロジック
コンプリメントであるときには、これらのロジック比較
が通信リンク障害を判別する方法となる。
本発明の他の形態によれば、放射線ビームセキュリテ
ィ用の装置は、ビームリクエスト信号を選択された処置
室から受信する手段と、前記ビームリクエスト信号から
ビームパス構成信号を引き出す手段（例えば、デジタル
シグナル通信ネットワークプロッセサ又はローカルデジ
タルプロセッサ）とを備えている。前記装置は、選択さ
れたビームパス構成信号に基づいてスイッチヤード及び
ビーム伝送システムの構成を選択するための手段も備え
ている。さらに、スイッチヤード及びビーム伝送システ
ムの構成を検出して、スイッチヤード及びビーム伝送シ
ステム構成が放射線を選択された処置室にのみ伝送する
構成であることを確認するための手段がある。最終的に
は、上記の確認に対応して放射線ビームを選択された処
置室に供給するための手段がある。
ィ用の装置は、ビームリクエスト信号を選択された処置
室から受信する手段と、前記ビームリクエスト信号から
ビームパス構成信号を引き出す手段（例えば、デジタル
シグナル通信ネットワークプロッセサ又はローカルデジ
タルプロセッサ）とを備えている。前記装置は、選択さ
れたビームパス構成信号に基づいてスイッチヤード及び
ビーム伝送システムの構成を選択するための手段も備え
ている。さらに、スイッチヤード及びビーム伝送システ
ムの構成を検出して、スイッチヤード及びビーム伝送シ
ステム構成が放射線を選択された処置室にのみ伝送する
構成であることを確認するための手段がある。最終的に
は、上記の確認に対応して放射線ビームを選択された処
置室に供給するための手段がある。
本発明の他の形態によれば、多重化されたスイッチヤ
ード及びビーム伝送システムを制御するための装置は、
多重化されたスイッチヤード及びビーム伝送システムの
エレメントを構成する複数のグループから構成され、各
グループは他のグループとは異なる共通の機能特性を有
している。装置はさらに、共通の機能特性を有する各グ
ループ用の専用コントローラを備えている。好ましく
は、各グループは、複数の放射線ビームパスのそれぞれ
への放射線の伝送に関する共通の機能特性を有するエレ
メントで構成されている。さらに、好ましくは、各専用
コントローラは選択されたビームパスのために、各機能
エレメントをアクティブにするように作動する。
ード及びビーム伝送システムを制御するための装置は、
多重化されたスイッチヤード及びビーム伝送システムの
エレメントを構成する複数のグループから構成され、各
グループは他のグループとは異なる共通の機能特性を有
している。装置はさらに、共通の機能特性を有する各グ
ループ用の専用コントローラを備えている。好ましく
は、各グループは、複数の放射線ビームパスのそれぞれ
への放射線の伝送に関する共通の機能特性を有するエレ
メントで構成されている。さらに、好ましくは、各専用
コントローラは選択されたビームパスのために、各機能
エレメントをアクティブにするように作動する。
図面の簡単な説明 図１は、本発明が特に適する典型的な陽子ビーム治療
設備の概略的斜視図である。
設備の概略的斜視図である。
図２は、双極子スイッチコントロールシステムの簡略
化したブロック図である。
化したブロック図である。
図3A及び3Bは、スイッチヤードマグネットコントロー
ルシステムの機能的ブロック図である。
ルシステムの機能的ブロック図である。
図４は、45゜ガントリーマグネットコントロールシス
テムの機能的ブロック図である。
テムの機能的ブロック図である。
図５は、135゜ガントリーマグネットコントロールシ
ステムの機能的ブロック図である。
ステムの機能的ブロック図である。
図６は、双極子スイッチコントロールシステムの基本
的フローチャートである。
的フローチャートである。
図７は、陽子ビームコントロールシステムの安全特性
の簡単化したフローチャートである。
の簡単化したフローチャートである。
図８は、システムに使用されるコンプリメンタリ冗長
ロジックの簡単化した概略図である。
ロジックの簡単化した概略図である。
図９は、コンプリメンタリ冗長オプティカルカプラの
概略図である。
概略図である。
好適な実施形態の詳細な説明 一般的に、本発明にかかるビーム経路のコントロール
及びセキュリティシステムは、放射線源と放射線を方向
付けすることができる複数のビーム配置とを備えている
放射線治療設備に利用することができる。このような治
療システムはCole等による米国特許第4,870,287号に十
分開示されている。ここでは図１を参照しつつ概略的に
説明する。
及びセキュリティシステムは、放射線源と放射線を方向
付けすることができる複数のビーム配置とを備えている
放射線治療設備に利用することができる。このような治
療システムはCole等による米国特許第4,870,287号に十
分開示されている。ここでは図１を参照しつつ概略的に
説明する。
図１に描かれているように、本発明を適用できる陽子
ビーム治療システム10は、入射器９によって加速器12に
接続された陽子源11を備えている。患者22、固定ビーム
ステーション４、又はリサーチビームステーション５等
に高エネルギー陽子を運ぶビームトランスポートシステ
ム14に、陽子加速器12は接続されている。患者22は、複
数の治療ステーションから選択された治療ステーション
内で、一定方向に保持されている。それぞれの治療ステ
ーション１、２、及び３において、ビームトランスポー
トシステム14はガントリー18を備えている。ガントリー
18は回転軸周りに回転してビームを伝送することによ
り、陽子ビームを回転軸線上で受け取り、回転軸から離
れたところに陽子ビームを伝送し、陽子ビームを回転軸
線に垂直で且つ交差する軌道に方向付けすることができ
る。交差点は、テーブルのような患者支持台によって一
定の方向に向けられて支持された患者22の内部にあるタ
ーゲット等角点24に設けられる。このような配置により
ガントリーが回転すると、陽子ビームは、患者の治療の
間伝送システム20によって、幾分異なる角度でターゲッ
ト等角点24に運ばれる。
ビーム治療システム10は、入射器９によって加速器12に
接続された陽子源11を備えている。患者22、固定ビーム
ステーション４、又はリサーチビームステーション５等
に高エネルギー陽子を運ぶビームトランスポートシステ
ム14に、陽子加速器12は接続されている。患者22は、複
数の治療ステーションから選択された治療ステーション
内で、一定方向に保持されている。それぞれの治療ステ
ーション１、２、及び３において、ビームトランスポー
トシステム14はガントリー18を備えている。ガントリー
18は回転軸周りに回転してビームを伝送することによ
り、陽子ビームを回転軸線上で受け取り、回転軸から離
れたところに陽子ビームを伝送し、陽子ビームを回転軸
線に垂直で且つ交差する軌道に方向付けすることができ
る。交差点は、テーブルのような患者支持台によって一
定の方向に向けられて支持された患者22の内部にあるタ
ーゲット等角点24に設けられる。このような配置により
ガントリーが回転すると、陽子ビームは、患者の治療の
間伝送システム20によって、幾分異なる角度でターゲッ
ト等角点24に運ばれる。
より詳細に説明すると、図示されている陽子ビーム治
療システムの構成においては、慣用されている部品を利
用し、組み合わせ、調整し、公知の荷電粒子ビームの伝
送、加速、及び集中に関する技術に従って微調整され、
加速システム及び入射システムについて所望のパラメー
タ、及び性能についての仕様、パラメータを達成してい
る。例えば、米国特許第4,870,287号の付表Ｉ、付表I
I、表Ｉ−VIIIに挙げられたものを参照されたい。これ
らに挙げられているように、陽子源10は、40keVの陽子
ビームを提供するデュオプラズマトロンイオン源とする
ことができる。ビームは、ビームを無線周波数４重極リ
ニア加速器（Radio−Frequency Quadrupole linear acc
elerator）（RQF）に合わせるためのソレノイドレンズ
によって焦点に集められる。RQFは、180度ベンディング
マグネット８及びその後の入射器９を通過できるように
陽子を1.7MeVに加速する。入射器９は陽子ビームを加速
器12に打ち込む。加速器12は、0.5秒以内に約250MeVに
までビームを加速できる陽子シンクロトロンである。従
って、陽子シンクロトロンは１周あたり約90eVのエネル
ギーゲインを必要とする。ビームは、水平半共鳴出射又
は“投射（spill）”によって、シンクロトロンから徐
々に取り出される。これによって、陽子ビームがビーム
トランスポート装置へ投射される。シンクロトロンの詳
細及びその操作は米国特許第4,870,287号により詳しく
開示されている。
療システムの構成においては、慣用されている部品を利
用し、組み合わせ、調整し、公知の荷電粒子ビームの伝
送、加速、及び集中に関する技術に従って微調整され、
加速システム及び入射システムについて所望のパラメー
タ、及び性能についての仕様、パラメータを達成してい
る。例えば、米国特許第4,870,287号の付表Ｉ、付表I
I、表Ｉ−VIIIに挙げられたものを参照されたい。これ
らに挙げられているように、陽子源10は、40keVの陽子
ビームを提供するデュオプラズマトロンイオン源とする
ことができる。ビームは、ビームを無線周波数４重極リ
ニア加速器（Radio−Frequency Quadrupole linear acc
elerator）（RQF）に合わせるためのソレノイドレンズ
によって焦点に集められる。RQFは、180度ベンディング
マグネット８及びその後の入射器９を通過できるように
陽子を1.7MeVに加速する。入射器９は陽子ビームを加速
器12に打ち込む。加速器12は、0.5秒以内に約250MeVに
までビームを加速できる陽子シンクロトロンである。従
って、陽子シンクロトロンは１周あたり約90eVのエネル
ギーゲインを必要とする。ビームは、水平半共鳴出射又
は“投射（spill）”によって、シンクロトロンから徐
々に取り出される。これによって、陽子ビームがビーム
トランスポート装置へ投射される。シンクロトロンの詳
細及びその操作は米国特許第4,870,287号により詳しく
開示されている。
図示されているビームトランスポートシステム14は５
つのスイッチングマグネットからなるスイッチヤード６
も備えている。それぞれのスイッチングマグネットには
２つの状態があり、オペレータの操作によって２つの状
態の間を電気的にスイッチングすることができる。例え
ば、第１の状態では、スイッチングマグネット13は加速
器12から陽子ビームを受け取り、陽子ビームを曲げて後
方のマグネットと治療ステーション１のガントリー18に
設けられたビームオプティクス（beam optics）とに伝
送する。第２の状態ではスイッチングマグネット13は陽
子ビームを通過させてスイッチングマグネット19に送
り、スイッチングマグネット19が第１の状態にあれば陽
子ビームを曲げて定常ビーム治療ステーション内のコン
パーネントに陽子ビームを伝送する。スイッチングマグ
ネット19も第２の状態にあれば、スイッチングマグネッ
ト19は陽子ビームをスイッチングマグネット15に通す。
スイッチングマグネット13と同様に、スイッチングマグ
ネット15も第１の状態にあるときには陽子ビームを曲げ
て治療ステーション２のガントリー18に関連するマグネ
ット及びビームオプティクスに陽子ビームを伝送する。
スイッチングマグネット15は第２の状態にあるときには
陽子ビームを通過させてスイッチングマグネット17に送
り、スイッチングマグネット17が第１の状態にあれば陽
子ビームを曲げて治療ステーション３のガントリー18に
関連するマグネット及びビームオプティクスに陽子ビー
ムを伝送する。スイッチングマグネット17が第２の状態
にあれば、スイッチングマグネット17は陽子ビームを通
過させ、陽子ビームを曲げてリサーチステーション５に
向けるためのマグネット21に陽子ビームを伝送する。
つのスイッチングマグネットからなるスイッチヤード６
も備えている。それぞれのスイッチングマグネットには
２つの状態があり、オペレータの操作によって２つの状
態の間を電気的にスイッチングすることができる。例え
ば、第１の状態では、スイッチングマグネット13は加速
器12から陽子ビームを受け取り、陽子ビームを曲げて後
方のマグネットと治療ステーション１のガントリー18に
設けられたビームオプティクス（beam optics）とに伝
送する。第２の状態ではスイッチングマグネット13は陽
子ビームを通過させてスイッチングマグネット19に送
り、スイッチングマグネット19が第１の状態にあれば陽
子ビームを曲げて定常ビーム治療ステーション内のコン
パーネントに陽子ビームを伝送する。スイッチングマグ
ネット19も第２の状態にあれば、スイッチングマグネッ
ト19は陽子ビームをスイッチングマグネット15に通す。
スイッチングマグネット13と同様に、スイッチングマグ
ネット15も第１の状態にあるときには陽子ビームを曲げ
て治療ステーション２のガントリー18に関連するマグネ
ット及びビームオプティクスに陽子ビームを伝送する。
スイッチングマグネット15は第２の状態にあるときには
陽子ビームを通過させてスイッチングマグネット17に送
り、スイッチングマグネット17が第１の状態にあれば陽
子ビームを曲げて治療ステーション３のガントリー18に
関連するマグネット及びビームオプティクスに陽子ビー
ムを伝送する。スイッチングマグネット17が第２の状態
にあれば、スイッチングマグネット17は陽子ビームを通
過させ、陽子ビームを曲げてリサーチステーション５に
向けるためのマグネット21に陽子ビームを伝送する。
上述のように、ビームトランスポートシステム14は、
スイッチヤード６と、治療ステーション１から３及びス
テーション4,5につながるビームトランスポート装置と
を備えている。図１に示されているように、スイッチヤ
ード６は、スイッチマグネット13,15,17,19,21及び中間
４重極マグネットを備えている。ビームは加速器12を通
過すると４つの４重極を通ってスイッチングマグネット
13に向けられる。スイッチングマグネット13の概略的な
機能については上述の通りである。すべてのスイッチン
グマグネット実質的には同じ構造であり、その機能及び
制御も実質的には同じものである。従って、スイッチン
グマグネット13についてのみより詳細に説明する。スイ
ッチングマグネット13はSY45マグネットとも呼ばれる45
゜ベンディングマグネットを適用できる。SY45マグネッ
トは、一定の運動量（エネルギー）を持つ陽子のビーム
を45゜曲げる電磁石として構成されている。マグネット
のコイル電流は陽子の運動量に対応して必要とされる電
流に正確に制御される。マグネットにあまりエネルギー
が供給されていない時には、陽子はマグネットのヨーク
に設けられたホールを通って後段の通電されたSY45に向
けて直進する。マグネットの制御は（ｉ）直流電源をオ
ンにすると共にデジタル化された電流を伝送する接触器
を電源に取り付けて規定電流に調節できる電源を必要と
するか、（ii）接触器を開いて電源をオフにすることの
いずれかによって達成される。制御は、制御コンピュー
タが電源インターフェイスにデジタルコマンドを出力す
ることにから始まる（これについては後述する。）。SY
45マグネット13,15,17,19,21の構造、機能、及び制御は
実質的には同じである。ここで開示されているように、
信号パワーユニットは好ましくは、SY45マグネットの間
でビーム形成リクエスト信号に対応してスイッチングさ
れる。
スイッチヤード６と、治療ステーション１から３及びス
テーション4,5につながるビームトランスポート装置と
を備えている。図１に示されているように、スイッチヤ
ード６は、スイッチマグネット13,15,17,19,21及び中間
４重極マグネットを備えている。ビームは加速器12を通
過すると４つの４重極を通ってスイッチングマグネット
13に向けられる。スイッチングマグネット13の概略的な
機能については上述の通りである。すべてのスイッチン
グマグネット実質的には同じ構造であり、その機能及び
制御も実質的には同じものである。従って、スイッチン
グマグネット13についてのみより詳細に説明する。スイ
ッチングマグネット13はSY45マグネットとも呼ばれる45
゜ベンディングマグネットを適用できる。SY45マグネッ
トは、一定の運動量（エネルギー）を持つ陽子のビーム
を45゜曲げる電磁石として構成されている。マグネット
のコイル電流は陽子の運動量に対応して必要とされる電
流に正確に制御される。マグネットにあまりエネルギー
が供給されていない時には、陽子はマグネットのヨーク
に設けられたホールを通って後段の通電されたSY45に向
けて直進する。マグネットの制御は（ｉ）直流電源をオ
ンにすると共にデジタル化された電流を伝送する接触器
を電源に取り付けて規定電流に調節できる電源を必要と
するか、（ii）接触器を開いて電源をオフにすることの
いずれかによって達成される。制御は、制御コンピュー
タが電源インターフェイスにデジタルコマンドを出力す
ることにから始まる（これについては後述する。）。SY
45マグネット13,15,17,19,21の構造、機能、及び制御は
実質的には同じである。ここで開示されているように、
信号パワーユニットは好ましくは、SY45マグネットの間
でビーム形成リクエスト信号に対応してスイッチングさ
れる。
45゜ガントリーベンディングマグネット23,25,及び27
は、治療ステーション1,2,及び３にそれぞれ設けられて
いるガントリー18の遠位端側のビームパス上に配置され
ている。45゜ガントリーベンディングマグネット23,25,
及び27はエネルギーが供給された時に陽子ビームを45゜
曲げるように設計されている。G45とも呼ばれるガント
リーマグネット23,25,及び27は、実質的に同じ構造であ
り、機能及び制御も実質的には同じである。これらは好
ましくは信号パワーユニットによって制御される。電力
はG45マグネット間でビームリクエスト信号に対応して
スイッチングされる。
は、治療ステーション1,2,及び３にそれぞれ設けられて
いるガントリー18の遠位端側のビームパス上に配置され
ている。45゜ガントリーベンディングマグネット23,25,
及び27はエネルギーが供給された時に陽子ビームを45゜
曲げるように設計されている。G45とも呼ばれるガント
リーマグネット23,25,及び27は、実質的に同じ構造であ
り、機能及び制御も実質的には同じである。これらは好
ましくは信号パワーユニットによって制御される。電力
はG45マグネット間でビームリクエスト信号に対応して
スイッチングされる。
図１から明らかなように、G45マグネット23,25,27の
各々は各治療ステーションのガントリー18の付近に設け
られたパス35,37,及び39に沿うように陽子ビームを偏向
させる。ビームパス35,37,及び39は、それぞれ135゜ガ
ントリーベンディングマグネット29,31,及び33（G135マ
グネットとも呼ぶ）に陽子ビームを伝送する。G135マグ
ネットは、陽子ビームを135゜で偏向し、ガントリー18
に設けられたビームデリバリシステム20にビームを伝送
する。G135マグネット29,31,及び33の構造、機能、及び
制御は実質的には同じである。これらは好ましくはビー
ム形成信号に対応してG135マグネットの間でスイッチン
グされる１つの電源によって給電される。
各々は各治療ステーションのガントリー18の付近に設け
られたパス35,37,及び39に沿うように陽子ビームを偏向
させる。ビームパス35,37,及び39は、それぞれ135゜ガ
ントリーベンディングマグネット29,31,及び33（G135マ
グネットとも呼ぶ）に陽子ビームを伝送する。G135マグ
ネットは、陽子ビームを135゜で偏向し、ガントリー18
に設けられたビームデリバリシステム20にビームを伝送
する。G135マグネット29,31,及び33の構造、機能、及び
制御は実質的には同じである。これらは好ましくはビー
ム形成信号に対応してG135マグネットの間でスイッチン
グされる１つの電源によって給電される。
以下の説明は双極子スイッチ制御システムの基本的設
計概念及び役割が開示されている。さらに所定の性能を
得るための好ましい仕様と一般的な必要条件も開示され
ている。
計概念及び役割が開示されている。さらに所定の性能を
得るための好ましい仕様と一般的な必要条件も開示され
ている。
A.基本的制御構造 陽子ビームの偏向及び制御システムを構成する電磁石
アレイは図２に示されているような構成で制御される。
一般的に、スイッチヤード及び偏向マグネットの配列は
制御システムに多重化される。マグネットの制御は様々
なビームパスに対応した機能、制御、及び位置に従って
分類される。この形式でビーム経路マグネットを多重化
することは単純で費用に対して効率がよく、しかも安全
にビームの形成及び制御を行うことができる。図２に示
されているように、陽子ビーム制御システムは基本的に
は双極子スイッチコントローラ（Dipole Switch Contro
ller）（DSC）60に接続された制御用コンピュータ52を
備えている。DSC60はモニタシステム及び制御システム
の中央部として機能する。DSC60は双極子スイッチ及び
電源のインターフェイスA54,B56,及びC58に接続されて
いる。インターフェイスA54は電源A62に接続されてお
り、電源A62は双極子スイッチA72によってスイッチング
される出力部を備えている。双極子スイッチは一般的に
できるだけ多くの接続に高電流信号を割り当てることが
できる多極スイッチである。双極子スイッチは、例え
ば、高電流の入力を複数の出力接続部のいずれか１つに
割り当てる複数のシリコン制御整流器（SCR）で構成す
ることができる。同様に、インターフェイスB56は電源B
64及び双極子スイッチB74に接続されており、インター
フェイスC58は双極子スイッチC76に接続された電源C66
に接続されている。電源62、64及び66と、対応する各双
極子スイッチ72、74及び76は所定の形式及び機能のマグ
ネットが同一の電源によって別々に給電されるようにビ
ーム経路マグネットアレイを制御する構成とされる。例
えば、電源A62は、双極子スイッチA72の選択によりスイ
ッチヤードマグネット13,15,17,19,及び21のうちの任意
の１つにエネルギーを供給するように構成されている。
同様に、電源B64は、双極子スイッチB74の選択により45
゜ガントリーマグネット23,25,及び27のうちの任意の１
つにエネルギーを供給するように構成されている。さら
に、135゜ガントリーマグネット29,31,及び33は電源C66
及び双極子スイッチC76によって給電及び制御される。
アレイは図２に示されているような構成で制御される。
一般的に、スイッチヤード及び偏向マグネットの配列は
制御システムに多重化される。マグネットの制御は様々
なビームパスに対応した機能、制御、及び位置に従って
分類される。この形式でビーム経路マグネットを多重化
することは単純で費用に対して効率がよく、しかも安全
にビームの形成及び制御を行うことができる。図２に示
されているように、陽子ビーム制御システムは基本的に
は双極子スイッチコントローラ（Dipole Switch Contro
ller）（DSC）60に接続された制御用コンピュータ52を
備えている。DSC60はモニタシステム及び制御システム
の中央部として機能する。DSC60は双極子スイッチ及び
電源のインターフェイスA54,B56,及びC58に接続されて
いる。インターフェイスA54は電源A62に接続されてお
り、電源A62は双極子スイッチA72によってスイッチング
される出力部を備えている。双極子スイッチは一般的に
できるだけ多くの接続に高電流信号を割り当てることが
できる多極スイッチである。双極子スイッチは、例え
ば、高電流の入力を複数の出力接続部のいずれか１つに
割り当てる複数のシリコン制御整流器（SCR）で構成す
ることができる。同様に、インターフェイスB56は電源B
64及び双極子スイッチB74に接続されており、インター
フェイスC58は双極子スイッチC76に接続された電源C66
に接続されている。電源62、64及び66と、対応する各双
極子スイッチ72、74及び76は所定の形式及び機能のマグ
ネットが同一の電源によって別々に給電されるようにビ
ーム経路マグネットアレイを制御する構成とされる。例
えば、電源A62は、双極子スイッチA72の選択によりスイ
ッチヤードマグネット13,15,17,19,及び21のうちの任意
の１つにエネルギーを供給するように構成されている。
同様に、電源B64は、双極子スイッチB74の選択により45
゜ガントリーマグネット23,25,及び27のうちの任意の１
つにエネルギーを供給するように構成されている。さら
に、135゜ガントリーマグネット29,31,及び33は電源C66
及び双極子スイッチC76によって給電及び制御される。
ビームリクエストは制御コンピュータ52によって与え
られ、インターフェイス51を介して双極子スイッチコン
トローラに伝送される。すなわち、スイッチコントロー
ラは、所望のビームパスを示す信号を受信する。双極子
スイッチコントローラ60は、ビームリクエストアドレス
を、選択された双極子スイッチの位置を示すデジタルコ
マンド信号にエンコードする。スイッチ命令はインター
フェイス54、56及び58を介して伝送される。指示は電源
及びスイッチの両方に伝えられ、スイッチは予め選択さ
れた方向に接続され、各電源はイネーブルされる。
られ、インターフェイス51を介して双極子スイッチコン
トローラに伝送される。すなわち、スイッチコントロー
ラは、所望のビームパスを示す信号を受信する。双極子
スイッチコントローラ60は、ビームリクエストアドレス
を、選択された双極子スイッチの位置を示すデジタルコ
マンド信号にエンコードする。スイッチ命令はインター
フェイス54、56及び58を介して伝送される。指示は電源
及びスイッチの両方に伝えられ、スイッチは予め選択さ
れた方向に接続され、各電源はイネーブルされる。
前述の形式におけるビーム経路マグネットの方向及び
操作は有益である。なぜなら、各々の陽子ビームに対し
て実質的に同じ働きをするビーム経路マグネットには実
質的に同じ操作状況が要求されることが多いからであ
る。例えば、一般的に45゜スイッチヤードマグネット
は、同様な操作電力を必要とする。従って、電源52は45
゜スイッチヤードマグネットのうちの任意の１つに給電
する。同様にして、電源64は45゜ガントリーマグネット
の内の任意の１つに給電し、電源66は135゜ガントリー
マグネットの内の任意の１つに給電する。構成を多重化
することにより、治療設備に必要とされる非常に高額な
電源の数を減らすことができる。第２に、上述の多重化
構成によればモニタ及び制御に必要とされる部品の数を
減らすことができる。これによると、パス１から５（35
から42）は様々なスイッチ位置にデコードされ、双極子
スイッチ72,74,及び76に対する所望のスイッチ位置を同
時に選択することによってパスが選択される。例えば、
パス35は、マグネット1A（13）、1B（23）及び1C（29）
を組み合わせるように、双極子スイッチ72,74,及び76に
対するスイッチ位置を選択することにより選択すること
ができる。双極子スイッチは大電流をスイッチング及び
維持できるようにされる。これらは、好ましくはシリコ
ン制御整流器（SCR）で構成される。SCRの構成及び動作
は大電力機器の分野ではよく知られている。
操作は有益である。なぜなら、各々の陽子ビームに対し
て実質的に同じ働きをするビーム経路マグネットには実
質的に同じ操作状況が要求されることが多いからであ
る。例えば、一般的に45゜スイッチヤードマグネット
は、同様な操作電力を必要とする。従って、電源52は45
゜スイッチヤードマグネットのうちの任意の１つに給電
する。同様にして、電源64は45゜ガントリーマグネット
の内の任意の１つに給電し、電源66は135゜ガントリー
マグネットの内の任意の１つに給電する。構成を多重化
することにより、治療設備に必要とされる非常に高額な
電源の数を減らすことができる。第２に、上述の多重化
構成によればモニタ及び制御に必要とされる部品の数を
減らすことができる。これによると、パス１から５（35
から42）は様々なスイッチ位置にデコードされ、双極子
スイッチ72,74,及び76に対する所望のスイッチ位置を同
時に選択することによってパスが選択される。例えば、
パス35は、マグネット1A（13）、1B（23）及び1C（29）
を組み合わせるように、双極子スイッチ72,74,及び76に
対するスイッチ位置を選択することにより選択すること
ができる。双極子スイッチは大電流をスイッチング及び
維持できるようにされる。これらは、好ましくはシリコ
ン制御整流器（SCR）で構成される。SCRの構成及び動作
は大電力機器の分野ではよく知られている。
B.コントロールシステムの機能的概要 双極子スイッチコントロールシステムは、ユーザー又
はコンピュータ制御監視台からの陽子ビーム操縦コマン
ドを機械語に翻訳してシリコン整流器（SCR）に伝送す
る。SCRは、種々のマグネット用電源から種々の双極子
マグネットへ電流を流すことによって、ビームを複数の
伝送可能領域のうちのいずれか１つに向ける。双極子ス
イッチコントロールシステムを設計する際にまず考慮す
べきことは安全性である。一番優先すべきことは治療エ
リアの中及びその周囲における職員の保護であり、第２
に優先することは設備自体を不適切な操作状況又は破壊
的操作状況から保護することである。この開示により明
らかにするように、これらの優先事項は、予想される多
くの危険に対して十分な安全性を提供するシステム及び
関連するハードウェアによって達成される。従って、図
２に関して説明したように設定されたパスを選択するこ
とに加えて、センサー及び動作のネットワークが部品及
びシステムの障害を検知するために機能する。双極子マ
グネット、双極子スイッチ、電源、及び通信線に関する
すべての状態情報は、図２の両方向矢印で概略的に描か
れているように、通信線53,55,57によって双極子スイッ
チコントローラ（DSC）60に伝送される。
はコンピュータ制御監視台からの陽子ビーム操縦コマン
ドを機械語に翻訳してシリコン整流器（SCR）に伝送す
る。SCRは、種々のマグネット用電源から種々の双極子
マグネットへ電流を流すことによって、ビームを複数の
伝送可能領域のうちのいずれか１つに向ける。双極子ス
イッチコントロールシステムを設計する際にまず考慮す
べきことは安全性である。一番優先すべきことは治療エ
リアの中及びその周囲における職員の保護であり、第２
に優先することは設備自体を不適切な操作状況又は破壊
的操作状況から保護することである。この開示により明
らかにするように、これらの優先事項は、予想される多
くの危険に対して十分な安全性を提供するシステム及び
関連するハードウェアによって達成される。従って、図
２に関して説明したように設定されたパスを選択するこ
とに加えて、センサー及び動作のネットワークが部品及
びシステムの障害を検知するために機能する。双極子マ
グネット、双極子スイッチ、電源、及び通信線に関する
すべての状態情報は、図２の両方向矢印で概略的に描か
れているように、通信線53,55,57によって双極子スイッ
チコントローラ（DSC）60に伝送される。
図３から図５により詳細に示されているように、双極
子スイッチコントロールシステムの本実施形態は、シス
テムに起こりうるあらゆるエラーを検知できるように設
計されたシステム監視ネットワークを構成している。こ
のようなエラーが発生すると、双極子スイッチコントロ
ールシステムはマグネット用電源をディスエーブルし、
ビーム経路部品に障害が発生したときに、陽子ビームが
伝送されることを防止する。スイッチヤードマグネット
の制御に関する機能的部分を説明する図3Aから説明する
と、システムの中央部は、図２に関してすでに説明した
ように、システムコンピュータ52,DSC60、電源62、及び
双極子スイッチ72を備えている。DSC60及びコンピュー
タ52の間の２方向通信リンク61は、パス選択信号、状態
信号及び非常シャットダウン信号のような信号を通す。
制御コンピュータ52はDSC60及び選択確認ボード（SVB）
70との通信のために両者に接続されている。選択確認ボ
ード（SVB）70については、米国特許第5,260,581号に開
示されており、ここでは適宜参酌する。DSC60は通信線7
1を介して双極子スイッチの状態情報をSVB70に供給し、
今度はSVB70がスイッチの状態情報の解析に基づいてセ
ーフティインターロック信号を提供する。DSC60とビー
ム経路部品との間の基本的な通信は双極子スイッチイン
ターフェイス54及び電源コントロールインターフェイス
59を介して行われる。図3Aにより詳細に示されているよ
うに、図２の２方向通信リンク53は、DSC60と、双極子
スイッチインターフェイス54、電源コントロールインタ
ーフェイス59,双極子スイッチ72,及び双極子マグネット
のそれぞれとの間で通信される信号で構成される。前述
のように、DSC60はビームパス形成信号を双極子スイッ
チインターフェイス54に伝送する。本実施形態では、ビ
ームリクエスト信号80は、例えば、ビームパスアドレス
信号、アドレスパリティ信号、パスイネーブル信号又は
ストローブ信号により構成される。双極子スイッチの状
態は双極子スイッチ72ないの各SCR（図示せず）に配置
された電流、電圧モニタによってモニタされる。これら
の電流及び電圧は、それぞれSCRの電流、電圧を示す信
号83及び84としてDSC60に供給される。SCRは、好ましく
は、オーバーヒートの可能性を示す信号88をDSC60に出
力する温度センサを備えている。DSCは、好ましくは、
通信中に起こり得るエラー状況を示すパス選択エラー信
号及びパリティエラー信号をも受信する。
子スイッチコントロールシステムの本実施形態は、シス
テムに起こりうるあらゆるエラーを検知できるように設
計されたシステム監視ネットワークを構成している。こ
のようなエラーが発生すると、双極子スイッチコントロ
ールシステムはマグネット用電源をディスエーブルし、
ビーム経路部品に障害が発生したときに、陽子ビームが
伝送されることを防止する。スイッチヤードマグネット
の制御に関する機能的部分を説明する図3Aから説明する
と、システムの中央部は、図２に関してすでに説明した
ように、システムコンピュータ52,DSC60、電源62、及び
双極子スイッチ72を備えている。DSC60及びコンピュー
タ52の間の２方向通信リンク61は、パス選択信号、状態
信号及び非常シャットダウン信号のような信号を通す。
制御コンピュータ52はDSC60及び選択確認ボード（SVB）
70との通信のために両者に接続されている。選択確認ボ
ード（SVB）70については、米国特許第5,260,581号に開
示されており、ここでは適宜参酌する。DSC60は通信線7
1を介して双極子スイッチの状態情報をSVB70に供給し、
今度はSVB70がスイッチの状態情報の解析に基づいてセ
ーフティインターロック信号を提供する。DSC60とビー
ム経路部品との間の基本的な通信は双極子スイッチイン
ターフェイス54及び電源コントロールインターフェイス
59を介して行われる。図3Aにより詳細に示されているよ
うに、図２の２方向通信リンク53は、DSC60と、双極子
スイッチインターフェイス54、電源コントロールインタ
ーフェイス59,双極子スイッチ72,及び双極子マグネット
のそれぞれとの間で通信される信号で構成される。前述
のように、DSC60はビームパス形成信号を双極子スイッ
チインターフェイス54に伝送する。本実施形態では、ビ
ームリクエスト信号80は、例えば、ビームパスアドレス
信号、アドレスパリティ信号、パスイネーブル信号又は
ストローブ信号により構成される。双極子スイッチの状
態は双極子スイッチ72ないの各SCR（図示せず）に配置
された電流、電圧モニタによってモニタされる。これら
の電流及び電圧は、それぞれSCRの電流、電圧を示す信
号83及び84としてDSC60に供給される。SCRは、好ましく
は、オーバーヒートの可能性を示す信号88をDSC60に出
力する温度センサを備えている。DSCは、好ましくは、
通信中に起こり得るエラー状況を示すパス選択エラー信
号及びパリティエラー信号をも受信する。
パスの選択過程及び状態を示す信号に関して、DSC60
は通信リンク90を介して、電源コントロールインターフ
ェイス59に電源をディスエーブル又はエネルギー供給す
るために信号を与える。パスの選択が（DSCによって）
実行され、（SVBによって）確認されると、出力イネー
ブル信号がインターフェイス59に伝送される。多くの障
害状況の内のいずれか１つが検出されると、インターロ
ック信号が伝送され、電源がディスエーブルされる。電
源コントロールインターフェイス59は通信リンク90を介
して現在電力を供給していることをSDCに示す出力状態
信号を戻す。非常事態には、３つの電源すべてをディス
エーブルするシャットトリップ信号によってシャットダ
ウンが実行される。さらに、DSCは電源接触器信号及び
ゲート信号からなる状態信号を電源から受け取る。
は通信リンク90を介して、電源コントロールインターフ
ェイス59に電源をディスエーブル又はエネルギー供給す
るために信号を与える。パスの選択が（DSCによって）
実行され、（SVBによって）確認されると、出力イネー
ブル信号がインターフェイス59に伝送される。多くの障
害状況の内のいずれか１つが検出されると、インターロ
ック信号が伝送され、電源がディスエーブルされる。電
源コントロールインターフェイス59は通信リンク90を介
して現在電力を供給していることをSDCに示す出力状態
信号を戻す。非常事態には、３つの電源すべてをディス
エーブルするシャットトリップ信号によってシャットダ
ウンが実行される。さらに、DSCは電源接触器信号及び
ゲート信号からなる状態信号を電源から受け取る。
図２に関してすでに説明したように、双極子スイッチ
72はSCR配列によって構成されている。図3Aに示されて
いるように、SCRスイッチは、電源62によって供給され
た電力を、太線101,102,103,104及び105で示された複数
のパス電源バスの内のいずれか１つに流す。パス電流バ
ス101,102,103,104,及び105は図3B上に示されているマ
グネットに繋がっている。従って、電源からの電流はパ
ス１から５のいずれかに流され、パスのそれぞれが図3B
に示されている各双極子マグネットに繋がっている。マ
グネットは共通のリターンバス100を共有している。電
流バス100から105はスイッチヤードマグネットのいずれ
か１つに必要とされるエネルギーの電流を運ぶ。バス10
0から105は高電流をマグネットに流すので、オーバーヒ
ートの可能性が問題となり、そのため、図3Aに示されて
いるバス温度センサ106が設けられる。温度情報は、DSC
ブレイクアウト78によってDSC60のエラー検出回路にバ
ス温度信号として供給される。双極子マグネットもそれ
ぞれ温度センサを備えており、図3Bでは温度センサ107,
108,109,110,及び111で示されている。マグネット温度
情報はマグネット温度信号としてDSCブレイクアウト78
に供給される。起こり得るオーバーヒートに対する別の
保護として、電流の流れているマグネットに対する冷却
剤の流量を感知する冷却流量モニタを備えていてもよ
い。冷却流量モニタの信号は流量センサ信号としてDSC6
0に供給される。また、操作時においては、職員はスイ
ッチヤードマグネットエリアのような潜在的に危険なエ
リアへの進入を禁止される。このようなエリアへの無断
進入はドアインターロック95で感知され、ドアインター
ロック95はDSC60に供給される信号を出力する。バス温
度、マグネット温度及び流量センサ情報はDSCブレイク
アウトPCB78として言及したDSCの一部に供給される。DS
CブレイクアウトPCB78からのコマンドはリンク97を介し
てDSC60の主要部に供給され、バス温度、マグネット温
度、流量センサ、及び無断進入情報を含む多くの障害状
況のいずれか１つを報告する。これらのエラーに対応し
て、DSC60は電源をディスエーブルするインターロック
信号を電源インターフェイス59に送る。
72はSCR配列によって構成されている。図3Aに示されて
いるように、SCRスイッチは、電源62によって供給され
た電力を、太線101,102,103,104及び105で示された複数
のパス電源バスの内のいずれか１つに流す。パス電流バ
ス101,102,103,104,及び105は図3B上に示されているマ
グネットに繋がっている。従って、電源からの電流はパ
ス１から５のいずれかに流され、パスのそれぞれが図3B
に示されている各双極子マグネットに繋がっている。マ
グネットは共通のリターンバス100を共有している。電
流バス100から105はスイッチヤードマグネットのいずれ
か１つに必要とされるエネルギーの電流を運ぶ。バス10
0から105は高電流をマグネットに流すので、オーバーヒ
ートの可能性が問題となり、そのため、図3Aに示されて
いるバス温度センサ106が設けられる。温度情報は、DSC
ブレイクアウト78によってDSC60のエラー検出回路にバ
ス温度信号として供給される。双極子マグネットもそれ
ぞれ温度センサを備えており、図3Bでは温度センサ107,
108,109,110,及び111で示されている。マグネット温度
情報はマグネット温度信号としてDSCブレイクアウト78
に供給される。起こり得るオーバーヒートに対する別の
保護として、電流の流れているマグネットに対する冷却
剤の流量を感知する冷却流量モニタを備えていてもよ
い。冷却流量モニタの信号は流量センサ信号としてDSC6
0に供給される。また、操作時においては、職員はスイ
ッチヤードマグネットエリアのような潜在的に危険なエ
リアへの進入を禁止される。このようなエリアへの無断
進入はドアインターロック95で感知され、ドアインター
ロック95はDSC60に供給される信号を出力する。バス温
度、マグネット温度及び流量センサ情報はDSCブレイク
アウトPCB78として言及したDSCの一部に供給される。DS
CブレイクアウトPCB78からのコマンドはリンク97を介し
てDSC60の主要部に供給され、バス温度、マグネット温
度、流量センサ、及び無断進入情報を含む多くの障害状
況のいずれか１つを報告する。これらのエラーに対応し
て、DSC60は電源をディスエーブルするインターロック
信号を電源インターフェイス59に送る。
図3A及び図3Bと実質的に類似しているが、図４は双極
子スイッチコントローラ60と、パス１から３に繋がる45
゜ガントリーマグネットの制御に関する部品との間の関
係を示す機能ブロック図である。図3A及び図3Bに示され
た45゜スイッチヤードマグネットのための状態及び制御
システムと同様に、45゜ガントリーマグネットは双極子
スイッチコントローラ60によって制御及びモニタされ
る。操作時には、双極子スイッチコントローラ60はアド
レス信号、パリティ信号及びイネーブル信号をスイッチ
インターフェイスに供給し、スイッチインターフェイス
は電力を電源64から適切なパスバス113,114,又は115に
供給するように双極子スイッチに指示する。双極子スイ
ッチ74のSCRは、電流信号83及び電圧信号84によってモ
ニタされる。電源64は上述のように電流パスの実行が確
認され次第イネーブルされる。温度エラー、通信エラー
又はパス選択エラーが発生すると、電源64をディスエー
ブルするインターロック信号が電源インターフェイス68
から送られる。
子スイッチコントローラ60と、パス１から３に繋がる45
゜ガントリーマグネットの制御に関する部品との間の関
係を示す機能ブロック図である。図3A及び図3Bに示され
た45゜スイッチヤードマグネットのための状態及び制御
システムと同様に、45゜ガントリーマグネットは双極子
スイッチコントローラ60によって制御及びモニタされ
る。操作時には、双極子スイッチコントローラ60はアド
レス信号、パリティ信号及びイネーブル信号をスイッチ
インターフェイスに供給し、スイッチインターフェイス
は電力を電源64から適切なパスバス113,114,又は115に
供給するように双極子スイッチに指示する。双極子スイ
ッチ74のSCRは、電流信号83及び電圧信号84によってモ
ニタされる。電源64は上述のように電流パスの実行が確
認され次第イネーブルされる。温度エラー、通信エラー
又はパス選択エラーが発生すると、電源64をディスエー
ブルするインターロック信号が電源インターフェイス68
から送られる。
図４に概略的に描かれた機能的部品及び関係と同様
に、図５は135゜ガントリーマグネットコントロール及
びモニタシステムに関する類似部品を示している。DSC6
0は双極子スイッチインターフェイス58及び電源インタ
ーフェイス68の両者との通信のためにこれらに接続され
ている。スイッチインターフェイス及び電源インターフ
ェイス68はそれぞれ双極子スイッチ76及び電源66と通信
する。双極子スイッチ76は、電流バス121,122,及び123
を介して、電力を電源66から複数の135゜ガントリーマ
グネットの内の任意の１つに送るように接続されてい
る。135゜ガントリーマグネットは共通のリターンバス1
24を共有している。温度センサ125は電流バス121から12
4のそれぞれに接続されている。さらに、マグネット温
度センサ126は135゜ガントリーマグネット29,31,及び33
に接続されている。
に、図５は135゜ガントリーマグネットコントロール及
びモニタシステムに関する類似部品を示している。DSC6
0は双極子スイッチインターフェイス58及び電源インタ
ーフェイス68の両者との通信のためにこれらに接続され
ている。スイッチインターフェイス及び電源インターフ
ェイス68はそれぞれ双極子スイッチ76及び電源66と通信
する。双極子スイッチ76は、電流バス121,122,及び123
を介して、電力を電源66から複数の135゜ガントリーマ
グネットの内の任意の１つに送るように接続されてい
る。135゜ガントリーマグネットは共通のリターンバス1
24を共有している。温度センサ125は電流バス121から12
4のそれぞれに接続されている。さらに、マグネット温
度センサ126は135゜ガントリーマグネット29,31,及び33
に接続されている。
図５に示されているシステムの操作は図３及び図４に
示されているシステムの操作と類似している。スイッチ
インターフェイス58はDSC60からパスアドレス信号とパ
ス選択信号を受け取ってデコードし、さらにその情報を
双極子スイッチ76に伝える。選択された双極子スイッチ
位置に対応するパス選択が確認されると、電源イネーブ
ル信号が電源66に供給される。DSC60に与えられる状態
信号は、双極子スイッチ、電流バス、及びマグネットか
らの温度センサ信号と、ある種の検出回路及び相補的冗
長ロジックチェック（後述する）からの通信エラー信号
とを含む。スイッチの状態は、双極子スイッチの各SCR
に関する電流及び電圧情報を伝える双極子スイッチセン
サ信号83及び84によって伝えられる。温度センサ信号と
その他のエラー感知信号は、DSCブレイクアウトPCB78を
介してDSC60に供給される。信号の内のいずれか１つが
アクティブになると、DSCはセイフティインターロック
信号を通じてシステムの一部又は全部のシャットダウン
を開始する。
示されているシステムの操作と類似している。スイッチ
インターフェイス58はDSC60からパスアドレス信号とパ
ス選択信号を受け取ってデコードし、さらにその情報を
双極子スイッチ76に伝える。選択された双極子スイッチ
位置に対応するパス選択が確認されると、電源イネーブ
ル信号が電源66に供給される。DSC60に与えられる状態
信号は、双極子スイッチ、電流バス、及びマグネットか
らの温度センサ信号と、ある種の検出回路及び相補的冗
長ロジックチェック（後述する）からの通信エラー信号
とを含む。スイッチの状態は、双極子スイッチの各SCR
に関する電流及び電圧情報を伝える双極子スイッチセン
サ信号83及び84によって伝えられる。温度センサ信号と
その他のエラー感知信号は、DSCブレイクアウトPCB78を
介してDSC60に供給される。信号の内のいずれか１つが
アクティブになると、DSCはセイフティインターロック
信号を通じてシステムの一部又は全部のシャットダウン
を開始する。
好適なビーム経路コントロールシステムの基本的な実
施形態の簡単なフローチャートが図６に示されている。
リモート又はローカルプロセスコントロール130によ
り、ユーザーはパスリクエストアクション132を行う。
パスリクエストアクション132は、図2,3,4及び５に関し
てすでに示したように、エンコードされたパスアドレス
信号及びパスリクエスト信号をDSC60に伝送することに
より行う。パスリクエスト信号はDSC60に受け取られ、
処理ブロック134で、ビームパス０から５に対応する個
々のスイッチ位置のアドレスにデコードされる。パス０
はヌルパスを示し、パス１から５は図１に関してすでに
概略的に示されたパスに対応している。DSC60に受信さ
れデコードされたパスリクエスト信号は、判別ブロック
136で示すようにエラー及び状態のチェックを開始す
る。エラー状況がある場合には、パスリクエストはパス
リクエスト拒否ブロック138に行きすべてのスイッチを
そのままにして処理ブロック140の状態チェックを行
う。システム状態及びエラー状況がユーザーに届き、こ
れによって、処理ブロック142及び144で示される適切な
アクション及びリセット機能が実行される。エラー状況
から復帰して双極子スイッチコントローラがリセットさ
れると、ユーザーは上述のようなパスリクエストを再び
自由に出すことができるようになる。状態のチュック及
びエラーのブロック136に戻って、もしエラーがない場
合には、パスリクエストはパス選択処理ブロック146に
進み、適切な双極子スイッチの配置が各双極子スイッチ
インターフェイス及び誤り／マルチパスエラー検出器16
2に送られる。スイッチが選択されると、双極子スイッ
チのSCRから出たスイッチ状態情報が誤り／マルチパス
検出器162に送られる。パスエラーが検出されない場合
には、電力を双極子マグネットに送ることを許可するコ
マンドが電力イネーブル／ディスエーブル処理に送られ
る。これは電源150から双極子スイッチ148を介して双極
子マグネット152に延びる太い矢印で示されている。パ
スエラーが検出された場合には、信号は電力イネーブル
機能166を除去してマグネットがパワーアップすること
を防ぐエラー判別器164に送られる。マルチパス及び誤
りパスの検出に加えて、他のセーフガードとしてピット
状態モニタリングがある。セーフティインターロックは
後段のガントリーエリアのいずれかに進入するとトリガ
される。無断進入状態が検出されると、信号がエラー及
び状態判別器164に伝送され、これが非常電源シャット
ダウン機能166をトリガし、これによって、適切なマグ
ネット電力供給が禁止される。さらに、上述のように双
極子マグネット電流バスの位置及び双極子スイッチに設
けられた温度センサ156はオーバーヒート検出器に情報
を供給する。もしオーバーヒート状態になると、電源イ
ネーブル機能166がはずされる。さらに、通信インター
フェイスエラー及びパラレル相補リンク障害がパスアド
レスとアドレスパリティとを比較することによってモニ
タリングされている。エラーがある場合には、以後のパ
ス選択は中止される。選択エラー状況ではさらに、適切
な電力供給もディスエーブルされる。
施形態の簡単なフローチャートが図６に示されている。
リモート又はローカルプロセスコントロール130によ
り、ユーザーはパスリクエストアクション132を行う。
パスリクエストアクション132は、図2,3,4及び５に関し
てすでに示したように、エンコードされたパスアドレス
信号及びパスリクエスト信号をDSC60に伝送することに
より行う。パスリクエスト信号はDSC60に受け取られ、
処理ブロック134で、ビームパス０から５に対応する個
々のスイッチ位置のアドレスにデコードされる。パス０
はヌルパスを示し、パス１から５は図１に関してすでに
概略的に示されたパスに対応している。DSC60に受信さ
れデコードされたパスリクエスト信号は、判別ブロック
136で示すようにエラー及び状態のチェックを開始す
る。エラー状況がある場合には、パスリクエストはパス
リクエスト拒否ブロック138に行きすべてのスイッチを
そのままにして処理ブロック140の状態チェックを行
う。システム状態及びエラー状況がユーザーに届き、こ
れによって、処理ブロック142及び144で示される適切な
アクション及びリセット機能が実行される。エラー状況
から復帰して双極子スイッチコントローラがリセットさ
れると、ユーザーは上述のようなパスリクエストを再び
自由に出すことができるようになる。状態のチュック及
びエラーのブロック136に戻って、もしエラーがない場
合には、パスリクエストはパス選択処理ブロック146に
進み、適切な双極子スイッチの配置が各双極子スイッチ
インターフェイス及び誤り／マルチパスエラー検出器16
2に送られる。スイッチが選択されると、双極子スイッ
チのSCRから出たスイッチ状態情報が誤り／マルチパス
検出器162に送られる。パスエラーが検出されない場合
には、電力を双極子マグネットに送ることを許可するコ
マンドが電力イネーブル／ディスエーブル処理に送られ
る。これは電源150から双極子スイッチ148を介して双極
子マグネット152に延びる太い矢印で示されている。パ
スエラーが検出された場合には、信号は電力イネーブル
機能166を除去してマグネットがパワーアップすること
を防ぐエラー判別器164に送られる。マルチパス及び誤
りパスの検出に加えて、他のセーフガードとしてピット
状態モニタリングがある。セーフティインターロックは
後段のガントリーエリアのいずれかに進入するとトリガ
される。無断進入状態が検出されると、信号がエラー及
び状態判別器164に伝送され、これが非常電源シャット
ダウン機能166をトリガし、これによって、適切なマグ
ネット電力供給が禁止される。さらに、上述のように双
極子マグネット電流バスの位置及び双極子スイッチに設
けられた温度センサ156はオーバーヒート検出器に情報
を供給する。もしオーバーヒート状態になると、電源イ
ネーブル機能166がはずされる。さらに、通信インター
フェイスエラー及びパラレル相補リンク障害がパスアド
レスとアドレスパリティとを比較することによってモニ
タリングされている。エラーがある場合には、以後のパ
ス選択は中止される。選択エラー状況ではさらに、適切
な電力供給もディスエーブルされる。
C.身体保護の必要条件 典型的な陽子ビーム治療設備の操作中においては、人
体に対する２つの脅威が存在すると考えられている。１
つ目はターゲットミス又はタイミングミスで伝送された
ビームによる陽子照射であり、２つ目は潜在的に危険な
電位と偶々接触することによる感電死である。
体に対する２つの脅威が存在すると考えられている。１
つ目はターゲットミス又はタイミングミスで伝送された
ビームによる陽子照射であり、２つ目は潜在的に危険な
電位と偶々接触することによる感電死である。
本発明の双極子スイッチコントロールシステムは誤っ
た又は複数のビームパスがアクティブになることに対す
るセーフガードを提供する。複数のパス又は間違ったパ
スがアクティブになるのを防止するため、双極子スイッ
チ72,74,76に設けられている各SCRには別々に電流及び
電圧センサが取り付けられている。電流及び電圧センサ
は、双極子スイッチコントロールシステムの各SCRの状
態を決定するために使用される。SCRスイッチの特性
が、電気ノイズ又は疑似パルスによって誤ってオン状態
になったり、予期せずにオンになったりするかもしれな
い。このようなことはビームが誤ったパス又は複数のパ
スに伝送されることに繋がる。双極子スイッチコントロ
ールシステムの好ましい実施形態は、図7A及び7Bの簡略
化したフローダイヤグラムに示されているように、双極
子スイッチの測定された状態と、選択パスに対応する双
極子スイッチの状態とを連続的に比較することによっ
て、誤ったパス及び複数のパスがアクティブになること
を防止している。まず、図7Aを参照して、パス選択及び
確認の処理がパスリクエスト170により始まる。典型的
には治療室の１つにいるオペレータによってコンピュー
タ制御のもとに開始される。パスリクエストは図7Aの処
理ブロック172で示されるように各双極子スイッチの状
態に対応する一組のデジタル信号にデコードされる。第
１の判別処理ブロック174では、さらに現在のパスがア
クティブかどうかも考慮してパスリクエストの拒否が決
定される。もしパスが電流的にアクティブであれば、ブ
ロック180で示されているように、パスリクエストは拒
否され、処理制御は処理ブロック182で示されている停
止／リセットルーチンに進む。どのパスも電流的にアク
ティブでない場合には、職員及び患者に危険な種々の障
害状況に応じて、判別ブロック176でパスリクエストの
拒否が決定される。判別ブロック176で例えば、致死的
な電力が使用されているエリアへ無許可の進入があった
場合には、ブロック178で示されているようにパス障害
状況となる。ブロック178で示されるように、設備のユ
ーザーはロックアウト又は特定のパスが選択されないよ
うにすることができる。もし障害状況があると決定され
た場合には、パスリクエストは拒否され、処理は上述の
ように停止／リセットルーチンへ進む。障害がなかった
ときには、処理ブロック184で示されているようにパス
が選択される。選択は例えば、適切な電気信号を各双極
子スイッチに送ることにより行われる。パス選択情報は
システムのモニタリング用としてブロック173で示され
ている状態バッファにも送られ、治療中における他のパ
スリクエストを阻止する。
た又は複数のビームパスがアクティブになることに対す
るセーフガードを提供する。複数のパス又は間違ったパ
スがアクティブになるのを防止するため、双極子スイッ
チ72,74,76に設けられている各SCRには別々に電流及び
電圧センサが取り付けられている。電流及び電圧センサ
は、双極子スイッチコントロールシステムの各SCRの状
態を決定するために使用される。SCRスイッチの特性
が、電気ノイズ又は疑似パルスによって誤ってオン状態
になったり、予期せずにオンになったりするかもしれな
い。このようなことはビームが誤ったパス又は複数のパ
スに伝送されることに繋がる。双極子スイッチコントロ
ールシステムの好ましい実施形態は、図7A及び7Bの簡略
化したフローダイヤグラムに示されているように、双極
子スイッチの測定された状態と、選択パスに対応する双
極子スイッチの状態とを連続的に比較することによっ
て、誤ったパス及び複数のパスがアクティブになること
を防止している。まず、図7Aを参照して、パス選択及び
確認の処理がパスリクエスト170により始まる。典型的
には治療室の１つにいるオペレータによってコンピュー
タ制御のもとに開始される。パスリクエストは図7Aの処
理ブロック172で示されるように各双極子スイッチの状
態に対応する一組のデジタル信号にデコードされる。第
１の判別処理ブロック174では、さらに現在のパスがア
クティブかどうかも考慮してパスリクエストの拒否が決
定される。もしパスが電流的にアクティブであれば、ブ
ロック180で示されているように、パスリクエストは拒
否され、処理制御は処理ブロック182で示されている停
止／リセットルーチンに進む。どのパスも電流的にアク
ティブでない場合には、職員及び患者に危険な種々の障
害状況に応じて、判別ブロック176でパスリクエストの
拒否が決定される。判別ブロック176で例えば、致死的
な電力が使用されているエリアへ無許可の進入があった
場合には、ブロック178で示されているようにパス障害
状況となる。ブロック178で示されるように、設備のユ
ーザーはロックアウト又は特定のパスが選択されないよ
うにすることができる。もし障害状況があると決定され
た場合には、パスリクエストは拒否され、処理は上述の
ように停止／リセットルーチンへ進む。障害がなかった
ときには、処理ブロック184で示されているようにパス
が選択される。選択は例えば、適切な電気信号を各双極
子スイッチに送ることにより行われる。パス選択情報は
システムのモニタリング用としてブロック173で示され
ている状態バッファにも送られ、治療中における他のパ
スリクエストを阻止する。
上述のSCR電流電圧センサは各SCRの状態をモニタす
る。センサからの情報は処理ブロック186で表現され、
スイッチ状態バッファ188に進み、電流Ｉ及び電圧Ｖの
両方の情報を示す。双極子スイッチの各SCRの電流及び
電圧状態は、処理ブロック173でロジックとしてのANDが
とられて、どのスイッチがアクティブなのかが決定され
る。処理ブロック273からの情報はどのSCRスイッチがア
クティブなのかを示し、正しいパスの決定用として後段
に進む。同様に、各SCRの電流及び電圧状態は、処理ブ
ロック171に示されているように、ロジックとしてのOR
がとられてどのSCRが導通しているのかを決定する。こ
の情報は誤ったパス又は複数のパス状態を決定するため
に使用される。図7Bを参照して、処理ブロック171によ
って判別された導通状態のSCR配列は処理ブロック175で
所望のパスと比較され、正しいパスのみがアクティブで
ありその他のパスはアクティブになっていないことが確
認される。処理ブロック173で示されたアクティブ状態
のSCRは処理ブロック177で所望のパスと比較され、陽子
の流れが許可される前に必要なマグネットのすべてに給
電されていることが確認される。後者の操作は、選択確
認の方法として言及される。この選択確認は本実施形態
においては、双極子スイッチコントローラとの通信を維
持したままで実行される。ここで開示されている双極子
スイッチコントロールシステムは、米国特許第5,260,58
1号（適宜参照されたい。）に開示されている選択確認
処理の動作と相補的な動作を行うことを認識されたい。
特に、選択及び確認の方法は、陽子の伝送がイネーブル
される前に所望のビーム配置が満たされるということを
保証する。換言すれば、この好適なスイッチコントロー
ルシステムはスイッチ状態の操作を行って、所望のスイ
ッチ以外のスイッチがアクティブにならないことを保証
する。さらに、ここに開示された双極子スイッチコント
ロールシステムは、誤り若しくは多重エラーが発生した
ときに双極子マグネット電源のようなビーム伝送部品が
給電することをディスエーブルする。従って、この好適
な実施形態は選択確認処理と相俟って所望のパスが選択
されしかも所望のパスのみが選択されることを保証する
ように動作する。
る。センサからの情報は処理ブロック186で表現され、
スイッチ状態バッファ188に進み、電流Ｉ及び電圧Ｖの
両方の情報を示す。双極子スイッチの各SCRの電流及び
電圧状態は、処理ブロック173でロジックとしてのANDが
とられて、どのスイッチがアクティブなのかが決定され
る。処理ブロック273からの情報はどのSCRスイッチがア
クティブなのかを示し、正しいパスの決定用として後段
に進む。同様に、各SCRの電流及び電圧状態は、処理ブ
ロック171に示されているように、ロジックとしてのOR
がとられてどのSCRが導通しているのかを決定する。こ
の情報は誤ったパス又は複数のパス状態を決定するため
に使用される。図7Bを参照して、処理ブロック171によ
って判別された導通状態のSCR配列は処理ブロック175で
所望のパスと比較され、正しいパスのみがアクティブで
ありその他のパスはアクティブになっていないことが確
認される。処理ブロック173で示されたアクティブ状態
のSCRは処理ブロック177で所望のパスと比較され、陽子
の流れが許可される前に必要なマグネットのすべてに給
電されていることが確認される。後者の操作は、選択確
認の方法として言及される。この選択確認は本実施形態
においては、双極子スイッチコントローラとの通信を維
持したままで実行される。ここで開示されている双極子
スイッチコントロールシステムは、米国特許第5,260,58
1号（適宜参照されたい。）に開示されている選択確認
処理の動作と相補的な動作を行うことを認識されたい。
特に、選択及び確認の方法は、陽子の伝送がイネーブル
される前に所望のビーム配置が満たされるということを
保証する。換言すれば、この好適なスイッチコントロー
ルシステムはスイッチ状態の操作を行って、所望のスイ
ッチ以外のスイッチがアクティブにならないことを保証
する。さらに、ここに開示された双極子スイッチコント
ロールシステムは、誤り若しくは多重エラーが発生した
ときに双極子マグネット電源のようなビーム伝送部品が
給電することをディスエーブルする。従って、この好適
な実施形態は選択確認処理と相俟って所望のパスが選択
されしかも所望のパスのみが選択されることを保証する
ように動作する。
処理ブロック175及び174からの情報は、それぞれ判別
ブロック183及び181を通る。判別ブロック183では、多
重パスのチェックが行われる。パス障害が検出されない
ときは、イネーブル信号は処理ブロック185に進む。同
様に、判別ブロック181では正しいパスのチェックが行
われ、対応するイネーブル信号は処理ブロック185に送
られる。処理ブロック185は、AND論理で構成され、正し
いパスが選択され且つ多重パスがない場合に、ビームイ
ネーブル信号がアクティブになる。ビームイネーブル信
号は判別ブロック187に進む。判別ブロック187は、障害
判別処理で構成される。判別ブロック187で障害が検出
されなければ、処理ブロック189で陽子ビームはイネー
ブルされる。一方、種々の障害状態の内のいずれかがあ
る場合、例えば、誤ったパス若しくは複数のパス選択、
スイッチ温度192、マグネット温度194、ピット進入196,
又はインターフェイスエラー198がある場合には、処理
ブロック190に示されているように、陽子ビームリクエ
ストは拒否される。
ブロック183及び181を通る。判別ブロック183では、多
重パスのチェックが行われる。パス障害が検出されない
ときは、イネーブル信号は処理ブロック185に進む。同
様に、判別ブロック181では正しいパスのチェックが行
われ、対応するイネーブル信号は処理ブロック185に送
られる。処理ブロック185は、AND論理で構成され、正し
いパスが選択され且つ多重パスがない場合に、ビームイ
ネーブル信号がアクティブになる。ビームイネーブル信
号は判別ブロック187に進む。判別ブロック187は、障害
判別処理で構成される。判別ブロック187で障害が検出
されなければ、処理ブロック189で陽子ビームはイネー
ブルされる。一方、種々の障害状態の内のいずれかがあ
る場合、例えば、誤ったパス若しくは複数のパス選択、
スイッチ温度192、マグネット温度194、ピット進入196,
又はインターフェイスエラー198がある場合には、処理
ブロック190に示されているように、陽子ビームリクエ
ストは拒否される。
SCRは電流が流れる限りラッチされたオン状態を持続
する特性を有するので、DSCは先の選択パスに電流が流
れていると判別される限り、パス選択を許可しない。好
ましくは、判別のしきい値よりも低い残留電流を零に落
とすことができるように、タイムディレイ回路を設け
る。ディレイタイムは、典型的には約８秒である。すべ
ての電流及び電圧センサがオフとなり、電源からのすべ
ての出力信号がオフになるまでは開始しない。
する特性を有するので、DSCは先の選択パスに電流が流
れていると判別される限り、パス選択を許可しない。好
ましくは、判別のしきい値よりも低い残留電流を零に落
とすことができるように、タイムディレイ回路を設け
る。ディレイタイムは、典型的には約８秒である。すべ
ての電流及び電圧センサがオフとなり、電源からのすべ
ての出力信号がオフになるまでは開始しない。
各ビームパス及び治療エリアには１又は２以上の非常
シャットダウン“マッシュルーム”スイッチが設けられ
ている。これらのスイッチはいずれも機械的及び電気的
にラッチされる。スイッチの作動により、障害が除去さ
れるまでパスが選択されないようになっている。シャッ
トダウンが要求されたときにパスがアクティブであると
きは、パスの供給をオフラインにするために、電源イン
ターロック障害が確認される。障害はスイッチが機械的
に復帰するまで、若しくはラッチがコンピュータ又はロ
ーカルリセットによりクリアされるまでラッチされる。
ビーム伝送システムのある部分のテスト又はメンテナン
スを可能にするため、各パスにはマニュアルロックアウ
トスイッチが設けられている。このスイッチを操作する
ことにより、スイッチをノーマルポジションに戻すまで
ローカルスイッチ及びリモートスイッチの両方を殺すこ
とができる。問題となっているパスだけがディスエーブ
ルされ、他のパスは使用できる。
シャットダウン“マッシュルーム”スイッチが設けられ
ている。これらのスイッチはいずれも機械的及び電気的
にラッチされる。スイッチの作動により、障害が除去さ
れるまでパスが選択されないようになっている。シャッ
トダウンが要求されたときにパスがアクティブであると
きは、パスの供給をオフラインにするために、電源イン
ターロック障害が確認される。障害はスイッチが機械的
に復帰するまで、若しくはラッチがコンピュータ又はロ
ーカルリセットによりクリアされるまでラッチされる。
ビーム伝送システムのある部分のテスト又はメンテナン
スを可能にするため、各パスにはマニュアルロックアウ
トスイッチが設けられている。このスイッチを操作する
ことにより、スイッチをノーマルポジションに戻すまで
ローカルスイッチ及びリモートスイッチの両方を殺すこ
とができる。問題となっているパスだけがディスエーブ
ルされ、他のパスは使用できる。
高電力装置との偶発的接触を防止するために、双極子
スイッチは電源の覆いの内部に配置され、供給アクセス
インターロックシステムから保護される。ピット安全許
可を転送するとそのピットに関連するガントリーパスは
選択されない。障害はリモートリセット又はローカルリ
セットにより許可が復帰し且つラッチがクリアされるま
で、ラッチされる。
スイッチは電源の覆いの内部に配置され、供給アクセス
インターロックシステムから保護される。ピット安全許
可を転送するとそのピットに関連するガントリーパスは
選択されない。障害はリモートリセット又はローカルリ
セットにより許可が復帰し且つラッチがクリアされるま
で、ラッチされる。
D.設備保護の必要条件 双極子スイッチ及び双極子マグネットの主な脅威は、
過電流又は冷却不良によって生じる過度の熱であると考
えられる。本実施形態では、双極子スイッチ内には、ス
イッチ72に５つ、スイッチ74及び76のそれぞれに３つず
つで計11個のSCRがある。各SCRには１又は２以上の温度
感知スイッチ、好ましくはクリクソン（商標）タイプ
（Klixon type）の温度感知スイッチが取り付けられて
いる。それぞれの双極子スイッチ内のクリクソンは好ま
しくは直列に結線され、SCRがオーバーヒートするとス
イッチがオフになるが、他の２つのスイッチはオフにな
らない。クリクソンは好ましくはDSCから光学的に隔離
されている。任意の双極子スイッチ温度センサの作動に
よりすべての双極子スイッチ及び電源がオフになるが、
他のスイッチに接続された部分のパスはそのままであ
り、オフになったスイッチに関連するパス以外のパスは
ディスエーブルされない。温度障害は、SCRが冷却され
リセット信号によってラッチがクリアされるまで、ラッ
チされる。
過電流又は冷却不良によって生じる過度の熱であると考
えられる。本実施形態では、双極子スイッチ内には、ス
イッチ72に５つ、スイッチ74及び76のそれぞれに３つず
つで計11個のSCRがある。各SCRには１又は２以上の温度
感知スイッチ、好ましくはクリクソン（商標）タイプ
（Klixon type）の温度感知スイッチが取り付けられて
いる。それぞれの双極子スイッチ内のクリクソンは好ま
しくは直列に結線され、SCRがオーバーヒートするとス
イッチがオフになるが、他の２つのスイッチはオフにな
らない。クリクソンは好ましくはDSCから光学的に隔離
されている。任意の双極子スイッチ温度センサの作動に
よりすべての双極子スイッチ及び電源がオフになるが、
他のスイッチに接続された部分のパスはそのままであ
り、オフになったスイッチに関連するパス以外のパスは
ディスエーブルされない。温度障害は、SCRが冷却され
リセット信号によってラッチがクリアされるまで、ラッ
チされる。
双極子マグネットの熱損傷を防止するために、ビーム
伝送システムの各双極子マグネットには、１又は２以上
のクリクソンスイッチが取り付けられている。マグネッ
トクリクソンはパス及び双極子スイッチに応じて２通り
に分類される。スイッチ72上のパス１（ガントリー１）
の２つの45゜マグネットのためのクリクソンは直列に結
線され、スイッチ74上のパス１の２つの45゜マグネット
も同様に結線され、スイッチ76のマグネットも同様に結
線される。温度スイッチのいずれかが開くと、そのマグ
ネットに関連する電源及び双極子スイッチのみがディス
エーブルされ、他はそのままにされる。従って、そのパ
ス上の他のマグネット（もしあれば）は作動し続ける。
固定ビーム室用パス（パス４）及び測定室用パス（パス
５）のみが、マグネットクリクソンの作動によって全面
的にディスエーブルされる。これらのパスのすべてのマ
グネットは、スイッチ72及び電源62によって給電される
からである。クリクソンは好ましくはDSC60から光学的
に隔離される。双極子マグネット温度センサが作動する
と、マグネットに給電する電源をディスエーブルするよ
うに電源インターロック回路が働く。関連するパス内の
他のマグネット又は電源は影響を受けない。障害は、ア
クセス違反が除去され且つコンピュータ又はローカルリ
セットによってラッチがクリアされるまで、ラッチされ
る。DSC内には５つまでの流量センサスイッチの入力に
対して供給があり、さらに重複して安全性を確保でき
る。流量障害は、影響のあるパスについてはピット安全
違反と同様のロジック効果を有する。
伝送システムの各双極子マグネットには、１又は２以上
のクリクソンスイッチが取り付けられている。マグネッ
トクリクソンはパス及び双極子スイッチに応じて２通り
に分類される。スイッチ72上のパス１（ガントリー１）
の２つの45゜マグネットのためのクリクソンは直列に結
線され、スイッチ74上のパス１の２つの45゜マグネット
も同様に結線され、スイッチ76のマグネットも同様に結
線される。温度スイッチのいずれかが開くと、そのマグ
ネットに関連する電源及び双極子スイッチのみがディス
エーブルされ、他はそのままにされる。従って、そのパ
ス上の他のマグネット（もしあれば）は作動し続ける。
固定ビーム室用パス（パス４）及び測定室用パス（パス
５）のみが、マグネットクリクソンの作動によって全面
的にディスエーブルされる。これらのパスのすべてのマ
グネットは、スイッチ72及び電源62によって給電される
からである。クリクソンは好ましくはDSC60から光学的
に隔離される。双極子マグネット温度センサが作動する
と、マグネットに給電する電源をディスエーブルするよ
うに電源インターロック回路が働く。関連するパス内の
他のマグネット又は電源は影響を受けない。障害は、ア
クセス違反が除去され且つコンピュータ又はローカルリ
セットによってラッチがクリアされるまで、ラッチされ
る。DSC内には５つまでの流量センサスイッチの入力に
対して供給があり、さらに重複して安全性を確保でき
る。流量障害は、影響のあるパスについてはピット安全
違反と同様のロジック効果を有する。
E.信頼性の必要条件 DSC設計のさらに好ましい態様は、フェイルセイフ機
能、テスト機能、及び全状態の報告機能を有している。
すべてのDSC入出力回路はフェイルセイフで設計されて
いる。これは通信線の１カ所の障害であってもDSCによ
って検出されずにエラー状況が進行することはないとい
うことを意味する。有線通信システムにおいてもっとも
起こりやすい障害には、通常、コネクタが合わなくなっ
たり、異常ストレスによる線路破壊や、挿入媒体の切断
又は摩耗によるショート、コネクタピンの腐食等、物理
システム自体の機械的劣化がある。予防的安全ガード
は、信号が欠落すると自動的にエラー状況をDSCに示す
ように設計された制御及びエラー報告信号を有してい
る。図８に示されているように、フェイルセイフ通信リ
ンクの概略的な機能表示は、ゲート動作を有しており、
データ信号は相補ロジックによってゲートされる。デジ
タルデータ信号200は、相補的なユニティゲート202及び
204に並列に供給される。ユニティゲート202のアウトプ
ット201は、インプットデータ200に等しい。ユニティゲ
ートコンプリメント204は、入力信号200に対して補集合
となる信号203を発生させる。信号201及び203は排他的
論理和ゲートのようなロジックゲート210に供給され
る。ロジックゲート210はリンク状態信号205を発生させ
る。リンク状態205がハイであれば、リンクは使用でき
るようになり、リンク状態205がローであれば、リンク
は障害を有する。上述のコンプリメンタリ冗長ロジック
は、温度スイッチ、電流及び電圧センサのような単一通
信リンク等、種々のミス感知信号配置に適用することが
でき、これにより通信を冗長にさせることができる。こ
の手法は、パス選択、マルチパス若しくは誤ったパスの
検出、オーバーヒートの検出、及び通信検出のような自
己診断装置において作動する他の相補的信号を発生させ
るために使用することもできる。図８に示されているよ
うなコンプリメンタリ冗長ロジックの実行及び使用によ
り、潜在的な単一通信ミスを回避できる。それらは、ま
た種々の機能レベルで冗長な自己診断機能をもたらし、
コスト的に有利な方法でシステムの信頼性を向上する。
能、テスト機能、及び全状態の報告機能を有している。
すべてのDSC入出力回路はフェイルセイフで設計されて
いる。これは通信線の１カ所の障害であってもDSCによ
って検出されずにエラー状況が進行することはないとい
うことを意味する。有線通信システムにおいてもっとも
起こりやすい障害には、通常、コネクタが合わなくなっ
たり、異常ストレスによる線路破壊や、挿入媒体の切断
又は摩耗によるショート、コネクタピンの腐食等、物理
システム自体の機械的劣化がある。予防的安全ガード
は、信号が欠落すると自動的にエラー状況をDSCに示す
ように設計された制御及びエラー報告信号を有してい
る。図８に示されているように、フェイルセイフ通信リ
ンクの概略的な機能表示は、ゲート動作を有しており、
データ信号は相補ロジックによってゲートされる。デジ
タルデータ信号200は、相補的なユニティゲート202及び
204に並列に供給される。ユニティゲート202のアウトプ
ット201は、インプットデータ200に等しい。ユニティゲ
ートコンプリメント204は、入力信号200に対して補集合
となる信号203を発生させる。信号201及び203は排他的
論理和ゲートのようなロジックゲート210に供給され
る。ロジックゲート210はリンク状態信号205を発生させ
る。リンク状態205がハイであれば、リンクは使用でき
るようになり、リンク状態205がローであれば、リンク
は障害を有する。上述のコンプリメンタリ冗長ロジック
は、温度スイッチ、電流及び電圧センサのような単一通
信リンク等、種々のミス感知信号配置に適用することが
でき、これにより通信を冗長にさせることができる。こ
の手法は、パス選択、マルチパス若しくは誤ったパスの
検出、オーバーヒートの検出、及び通信検出のような自
己診断装置において作動する他の相補的信号を発生させ
るために使用することもできる。図８に示されているよ
うなコンプリメンタリ冗長ロジックの実行及び使用によ
り、潜在的な単一通信ミスを回避できる。それらは、ま
た種々の機能レベルで冗長な自己診断機能をもたらし、
コスト的に有利な方法でシステムの信頼性を向上する。
上述のコンプリメンタリ冗長機能特性は、好適にはフ
ォルトクリティカルセンサリンクの信頼性を高めるため
に適用することができる。例えば、電気及び熱センサリ
ンクのような障害クリティカル信号にデュアルオプティ
カルアイソレータを採用する。図９に示されているよう
に、センサ等により発生したデータ信号221は、識別信
号223及びコンプリメント信号225を発生させる素子220
及び222に送られる。信号223及びそのコンプリメント22
5はデータリンク224に送られる。インプット信号223及
び235は好ましくはデータリンクの出力が反対の極性と
なるようにしてデータリンク224に別々に接続される。
このため、１の出力がハイ状態であれば、他の出力はロ
ー状態になり、すべての入力の組み合わせに対して相補
的な信号を発生する。データリンク224から出たコンプ
リメンタリ信号227及び229はロジックゲート228に供給
される。ロジックゲート228の出力信号235はリンク状態
信号として働く。データ信号233及びコンプリメント231
は、さらなる信頼性及び状態モニタリングのために真値
及び補値の形態で実行される他のDSCオペレーションへ
進む。
ォルトクリティカルセンサリンクの信頼性を高めるため
に適用することができる。例えば、電気及び熱センサリ
ンクのような障害クリティカル信号にデュアルオプティ
カルアイソレータを採用する。図９に示されているよう
に、センサ等により発生したデータ信号221は、識別信
号223及びコンプリメント信号225を発生させる素子220
及び222に送られる。信号223及びそのコンプリメント22
5はデータリンク224に送られる。インプット信号223及
び235は好ましくはデータリンクの出力が反対の極性と
なるようにしてデータリンク224に別々に接続される。
このため、１の出力がハイ状態であれば、他の出力はロ
ー状態になり、すべての入力の組み合わせに対して相補
的な信号を発生する。データリンク224から出たコンプ
リメンタリ信号227及び229はロジックゲート228に供給
される。ロジックゲート228の出力信号235はリンク状態
信号として働く。データ信号233及びコンプリメント231
は、さらなる信頼性及び状態モニタリングのために真値
及び補値の形態で実行される他のDSCオペレーションへ
進む。
DSCアドレスラインのように“障害”状態（後述す
る）がない信号に特別なエラー検出回路が使用される。
この回路構成は、部分的または全面的な通信障害を検知
及び報告することができる。さらに、ドモルガン等価パ
ラレル回路がサーマルパスに使用される。これがなけれ
ば電気部品の１点障害が潜在的な致命的な状態を隠すこ
とを妨げるシステムの冗長さが存在しなくなる。
る）がない信号に特別なエラー検出回路が使用される。
この回路構成は、部分的または全面的な通信障害を検知
及び報告することができる。さらに、ドモルガン等価パ
ラレル回路がサーマルパスに使用される。これがなけれ
ば電気部品の１点障害が潜在的な致命的な状態を隠すこ
とを妨げるシステムの冗長さが存在しなくなる。
DSCのすべての入力回路は、コンピュータ制御のもと
に自己診断するためにオープンされる通常のクローズド
リレーコンタクトを少なくとも１つ備えている。自己診
断ができることは、デバッグ処理において非常に価値が
あり、電源投入ルーチン及び日常又は使用前テストプロ
グラムに組み込まれたときには、セーフティクリティカ
ルボードの信頼性を確立する点において重要な長所とな
る。この目的のために、好ましくは、将来の拡張のため
に用意される追加リレーと共に、30個の４重極ダブルス
ローリレーが使用される。DSCボードに対するすべての
入力は状態ビットとしてホストコンピュータに利用でき
る。本実施形態においては、全部で140ビットの状態情
報が利用できる。これらのビットの内の８ビットは主要
な障害を示し、連続的に利用できる。２次的な状態を示
す残りの132ビットは、ホストの制御下で８ビットごと
に１バイトとして多重化される。将来の拡張のために別
の数ビットが用意されている。すべてのエラー情報はDS
Cでラッチされ、オペレータ又は中央コンピュータの障
害分析プログラムによるチェックのためにホールドされ
る。状態の部分集合は発光ダイオード（LED）によってD
SCのフロントパネル上に表示される。
に自己診断するためにオープンされる通常のクローズド
リレーコンタクトを少なくとも１つ備えている。自己診
断ができることは、デバッグ処理において非常に価値が
あり、電源投入ルーチン及び日常又は使用前テストプロ
グラムに組み込まれたときには、セーフティクリティカ
ルボードの信頼性を確立する点において重要な長所とな
る。この目的のために、好ましくは、将来の拡張のため
に用意される追加リレーと共に、30個の４重極ダブルス
ローリレーが使用される。DSCボードに対するすべての
入力は状態ビットとしてホストコンピュータに利用でき
る。本実施形態においては、全部で140ビットの状態情
報が利用できる。これらのビットの内の８ビットは主要
な障害を示し、連続的に利用できる。２次的な状態を示
す残りの132ビットは、ホストの制御下で８ビットごと
に１バイトとして多重化される。将来の拡張のために別
の数ビットが用意されている。すべてのエラー情報はDS
Cでラッチされ、オペレータ又は中央コンピュータの障
害分析プログラムによるチェックのためにホールドされ
る。状態の部分集合は発光ダイオード（LED）によってD
SCのフロントパネル上に表示される。
本発明は、その思想及び本質的特徴から離れない他の
形態で実施することもできる。上述の実施形態はすべて
の点において単に説明したものであり、本発明を制限す
るものではないと理解されたい。従って、本発明の思想
は、上述の説明によってではなく、添付の請求の範囲に
よって示されるものである。請求の範囲と等価な意味及
び範囲内においてなされるあらゆる変更は、本発明の思
想に包含されるべきものである。
形態で実施することもできる。上述の実施形態はすべて
の点において単に説明したものであり、本発明を制限す
るものではないと理解されたい。従って、本発明の思想
は、上述の説明によってではなく、添付の請求の範囲に
よって示されるものである。請求の範囲と等価な意味及
び範囲内においてなされるあらゆる変更は、本発明の思
想に包含されるべきものである。
フロントページの続き (72)発明者 スラター ジョン ダヴリュー. アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92373 レッドランド エス．グローブ アベニュー 945 審査官 水谷 万司 (56)参考文献 欧州特許出願公開586152（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61N 5/10
Claims (22)
- 【請求項１】放射線源と、複数の放射線治療室と、前記
放射線源を前記複数の放射線治療室に接続する複数のパ
スとを備えている放射線ビーム治療システムのための放
射線ビームセキュリティを提供する装置であって、 第１の状態及び第２の状態を有する複数のスイッチと、 該複数のスイッチの状態を示す信号を出力する複数のセ
ンサと、 該複数のセンサからの信号を受信すると共に、所望のビ
ームパスを示す信号を受信するスイッチコントローラと
を備えており、 前記複数のスイッチは１又は２以上のスイッチからなる
複数セットに分かれており、各スイッチセットは、１又
は２以上のスイッチのうちのそれぞれが第１の状態にあ
るときには、前記放射線を前記複数のパスのうちの１つ
に向け、 前記スイッチコントローラは、（ｉ）所望のパスに対応
する複数のスイッチからなる一組が第１の状態にあるこ
とを前記複数のセンサが示し、且つ、（ii）所望のパス
に対応するスイッチセット以外のスイッチセットに含ま
れる複数のスイッチが第２の状態にあることを前記複数
のセンサが示したときに、放射線ビームを所望のビーム
パスに沿わせて、前記放射線ビームを前記放射線治療室
に伝送するようにされており、 前記スイッチコントローラは、所望のパスに沿ってビー
ムが伝送されている間、前記複数のセンサからの信号を
モニタし、前記スイッチコントローラは、所望のビーム
パスに対応するスイッチセット以外のスイッチセットに
含まれる１又は２以上のスイッチが第１の状態にあるこ
とを、前記複数のセンサが示すときには、ビームの伝送
を停止するようにされていることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記スイッチコントローラは、所望のビー
ムパスに対応するスイッチセットに含まれる１又は２以
上のスイッチが第２の状態にあることを前記複数のセン
サが示すときには、ビームの伝送を停止するようにされ
ていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記放射線ビームは陽子放射線ビームで構
成され、前記複数のスイッチは第１の位置と第２の位置
とを有するスイッチイングマグネットからなり、スイッ
チングマグネットは第１の位置にあるときには前記複数
のパスの内の１つを通るように陽子ビームを向けること
を特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】前記装置は、更に複数のマグネットに対応
する複数の双極子スイッチを備えており、該複数の双極
子スイッチのそれぞれは、第１の位置と第２の位置を有
しており、スイッチングマグネットに給電してスイッチ
ングマグネットの第１の位置と第２の位置とを変えるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】複数のセンサが前記複数の双極子スイッチ
の状態を検出することを特徴とする請求項４に記載の装
置。 - 【請求項６】前記複数の双極子スイッチはSCRスイッチ
からなることを特徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】前記装置は、更に治療室からのビームリク
エスト信号を受信し且つ所望のビームパスを示すスイッ
チコントローラへ信号を出力する中央コンピュータを備
えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】前記中央コンピュータは、所望のビームパ
スを示すスイッチコントローラへ信号を出力する前に、
ビームリクエスト信号がエラー状態であるか否かを判別
することを特徴とする請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】前記中央コンピュータは、同時に２以上の
ビーム治療室に放射線ビームを向けるようになっている
場合には、ビームリクエスト信号がエラー状態であると
判別し、ビームリクエスト信号がエラー状態である場合
には、前記中央コンピュータは、所望のパスを示すスイ
ッチコントローラへ信号を送信しないことを特徴とする
請求項７に記載の装置。 - 【請求項１０】前記複数のセンサのうちの１又は２以上
のセンサは、オーバーヒート状態を判別するため、スイ
ッチヤード及びビーム伝送システム内の電気負荷に耐え
る部分の温度も検出し、前記中央コンピュータは、電気
負荷に耐える部分の温度を検出するための前記センサか
ら信号を受信し、オーバーヒート状態にある場合には、
前記中央コンピュータがビームの伝送を拒否することを
特徴とする請求項７に記載の装置。 - 【請求項１１】前記複数のセンサのうちの１又は２以上
のセンサは、前記スイッチヤード及びビーム伝送システ
ム内の電気負荷に耐える部分に人間が接触している可能
性をも検出し、前記中央コンピュータは、人間が接触し
ている可能性を検出する前記センサからの信号を受信
し、人間が接触している場合には、前記中央コンピュー
タがビームの伝送を拒否することを特徴とする請求項10
に記載の装置。 - 【請求項１２】放射線源と、複数の放射線ビーム治療室
と、選択されたビームパスを介して放射線ビーム治療室
の内の選択された１つに放射線を向けるための複数のビ
ームパスからなる多重化されたスイッチヤード及びビー
ム伝送システムとを備えている放射線ビーム治療システ
ムにおいて、 （ａ）選択された治療室からビームリクエスト信号を受
信するステップと； （ｂ）選択された治療室へのビームパスであって放射線
ビーム用に選択されたビームパスを示すビームリクエス
ト信号からビームパス構成信号を導き出すステップと； （ｃ）該選択されたビームパス構成信号に従ってスイッ
チヤード及びビーム伝送システムの構成を選択するステ
ップと； （ｄ）スイッチヤード及びビーム伝送システムの構成を
検出して、（ｉ）スイッチヤード及びビーム伝送システ
ムの構成が、前記選択されたビームパスを介して、放射
線ビームを前記選択された治療室に送る構成であるこ
と、及び（ii）スイッチヤード及びビーム伝送システム
の構成が、複数のビームパスのうちの選択されていない
ビームパスを介してビームが伝送されることがないよう
な構成であることを確認するステップと； （ｅ）ステップ（ｄ）に応じて放射線ビームを前記選択
された治療室に送るステップと； （ｆ）放射線が、前記選択された治療室に伝送されてい
る間、前記スイッチヤード及びビーム伝送システムの構
成を検出するステップと； （ｇ）（ｉ）前記スイッチヤード及びビーム伝送システ
ムの構成が、前記複数のビームパスのうちの選択されて
いないビームパスを介して放射線ビームを伝送するよう
な構成であること、又は（ii）前記スイッチヤード及び
ビーム伝送システムの構成が、前記選択された治療室に
ビームを伝送しない構成となっていることのいずれかを
検出したときには、前記選択された治療室へのビームの
伝送を中断するステップとを備えていることを特徴とす
る放射線ビームセキュリティ方法。 - 【請求項１３】前記ステップ（ｄ）が、 前記検出ステップからスイッチヤード及びビーム伝送シ
ステム構成信号を引き出すステップと； スイッチヤード及びビーム伝送システム構成信号と前記
ビームパス構成信号とを比較するステップと； スイッチヤード及びビーム伝送システム構成信号中に、
ビームパス構成信号の全てのエレメントが含まれている
ことを確認するステップと、 前記選択されたビームパス構成信号中に、スイッチヤー
ド及びビーム伝送システム構成信号の全てのエレメント
が含まれていることを確認するステップとを備えている
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 【請求項１４】ステップ（ｄ）の確認が行われていない
場合には、ビームの伝送を拒否するステップを更に備え
ていることを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 【請求項１５】スイッチヤード及びビーム伝送システム
内の電気負荷に耐える部分の温度を検出して、オーバー
ヒート状態を判別し、 オーバーヒート状態である場合にはビームの伝送を拒否
するステップを更に備えていうことを特徴とする請求項
12に記載の方法。 - 【請求項１６】スイッチヤード及びビーム伝送システム
内の電気負荷に耐える部分に人間が接触している可能性
を検出し、 人間が接触している場合には、ビームの伝送を拒否する
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 【請求項１７】検出された情報を相補型ロジックの冗長
通信パスで伝送し、 前記相補型ロジック冗長通信パスのロジック比較を基
に、通信リンク障害を判別し、 通信リンク障害がある場合には、ビームの伝送を拒否す
るステップを更に備えていることを特徴とする請求項12
に記載の方法。 - 【請求項１８】選択されたビームパスの構成を、相補型
ロジック冗長通信パスによって伝送し、 スイッチヤード及びビーム伝送システムの構成を、相補
型ロジック冗長通信パスによって伝送し、 それぞれの相補型ロジック冗長通信パスのロジック比較
を基に、通信リンク障害を判別し、 通信リンク障害がある場合には、ビームの伝送を拒否す
るステップを更に備えていることを特徴とする請求項17
に記載の方法。 - 【請求項１９】前記相補型ロジック冗長通信パスの各々
において、スイッチヤード及びビーム伝送システム構成
信号と選択されたパスの構成信号とを比較してビームパ
スエラーを判別し、 ビームパスエラーがある場合には、ビームの伝送を拒否
することを特徴とする請求項18に記載の方法。 - 【請求項２０】スイッチヤード及びビーム伝送システム
の構成を選択するステップは、治療ビームを複数のパス
に沿わせるためのスイッチ群のうち選択された一組を、
前記ビームリクエスト信号に対応して第１の状態にする
ステップを備えており、これにより、前記治療ビーム
が、複数のパスのうちの選択されたパスを通って選択さ
れたビーム治療室へ向けられることを特徴とする請求項
12に記載の方法。 - 【請求項２１】スイッチヤード及びビーム伝送システム
の構成を検出するステップは、 複数のスイッチ群のうち選択された一組が第１の状態に
あることを確認するステップと、 選択された一組に属するスイッチ以外のスイッチが、前
記複数のパスの１つにビームを向けるものでないことを
確認するステップとを備えていることを特徴とする請求
項20に記載の方法。 - 【請求項２２】選択された一組に属するスイッチ以外の
スイッチの状態を検出する前記ステップは、選択された
一組に属するスイッチ以外のスイッチが第１の状態にあ
るかどうかを検出するものであり、 前記中断ステップは、選択された一組に属するスイッチ
以外のスイッチの１又は２以上が第１の状態にあること
が検出されると、ビームの伝送を中断するものであるこ
とを特徴とする請求項21に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/388,953 | 1995-02-15 | ||
| US08/388,953 US5585642A (en) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | Beamline control and security system for a radiation treatment facility |
| PCT/US1996/001900 WO1996025201A1 (en) | 1995-02-15 | 1996-02-13 | Beamline control and security system for a radiation treatment facility |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11501232A JPH11501232A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3333867B2 true JP3333867B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=23536214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52507396A Expired - Lifetime JP3333867B2 (ja) | 1995-02-15 | 1996-02-13 | 放射線治療設備のためのビーム経路コントロール及びセキュリティシステム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5585642A (ja) |
| EP (1) | EP0809524B1 (ja) |
| JP (1) | JP3333867B2 (ja) |
| AT (1) | ATE224754T1 (ja) |
| DE (1) | DE69623932T2 (ja) |
| DK (1) | DK0809524T3 (ja) |
| TW (1) | TW323959B (ja) |
| WO (1) | WO1996025201A1 (ja) |
Families Citing this family (198)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69737270T2 (de) | 1996-08-30 | 2008-03-06 | Hitachi, Ltd. | Vorrichtung zum Bestrahlen mit geladenen Teilchen |
| DE19835209A1 (de) * | 1998-08-04 | 2000-02-10 | Schwerionenforsch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Bestrahlungseinrichtung |
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