JP5328721B2 - データ収集装置、粒子線治療装置及びデータ収集方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の粒子線治療装置の概略構成図である。粒子線治療装置51は、ビーム発生装置52と、ビーム輸送系59と、粒子線照射装置58a、58bとを備える。ビーム発生装置52は、イオン源(図示せず)と、前段加速器53と、シンクロトロン54とを有する。粒子線照射装置58bは回転ガントリ(図示せず)に設置される。粒子線照射装置58aは回転ガントリを有しない治療室に設置される。ビーム輸送系59の役割はシンクロトロン54と粒子線照射装置58a、58bの連絡にある。ビーム輸送系59の一部は回転ガントリ(図示せず)に設置され、その部分には複数の偏向電磁石55a、55b、55cを有する。
の検出チャンネル(X方向、Y方向の各チャンネル)を有している。これら多数のチャンネルはアナログ信号として電流信号を出力する。多チャンネル型センサ装置22のXch(Xチャンネル)のアナログ信号はデータ収集装置24のセンサ入力端子11xaから11xmに接続され、Ych(Yチャンネル)のアナログ信号はデータ収集装置24のセンサ入力端子11yaから11ynに接続される。データ収集装置24のセンサ入力端子11ら入力された電流信号は、微小電流レベルにも対応した電流電圧変換器12により電流信号レベルに比例した電圧信号に変換される。
部タイマまたは、コンデンサの電圧で所定の時間を待ち、AD変換器14へ変換開始指令sigaを送る(AD変換開始手順)。AD変換開始は、変換器により様々であるが、チャンネル選択回路16は採用するAD変換器の特徴に合わせて出力する。例えば、変換開始指令sigaは、変換開始信号を出力する(ある端子のレベルを変える等)、クロック信号を与える(クロック信号の立ち上がりで変換開始)、レジスタの変換ビットをセットするなどである。なお、所定の時間はAD変換器14のサンプルホールドのための時間経過である。AD変換データを生成するAD変換データ生成手順は、マルチプレクサ制御手順とAD変換開始手順を含んでいる。
収集や演算処理を高速化することができる。
子ビーム1を輸送するビーム輸送系59と、ビーム輸送系59で輸送された荷電粒子ビーム1を照射対象9に照射する粒子線照射装置58とを備え、粒子線照射装置58は、照射対象9に照射する荷電粒子ビーム1を走査する走査電磁石2、3と、走査電磁石2、3で走査された荷電粒子ビーム1の状態を演算し収集するデータ収集装置24を有する。データ収集装置24は、荷電粒子ビーム1の通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置22からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータの複数から一つを選択するマルチプレクサ13と、マルチプレクサ13で選択されたチャンネルデータをデジタル信号であるAD変換データに変換するAD変換器14と、マルチプレクサ13及びAD変換器14を制御するチャンネル選択回路16と、チャンネル選択回路16を介して入力された複数のAD変換データに基づいて荷電粒子ビーム1の状態を演算するデータ収集演算回路17を備え、チャンネル選択回路16は、多チャンネル型センサ装置22の複数の検出チャンネルのうちデータ収集演算回路17に出力する選抜チャンネルの情報を記憶するチャンネル設定レジスタ18を有し、選抜チャンネルの情報に基づいて選抜チャンネルのAD変換データを順次データ収集演算回路17に出力するので、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができ、治療時間を短くすることができる。
図5は本発明の実施の形態2におけるデータ収集装置の構成を示す図である。実施の形態1のデータ収集装置24(24a)とは、チャンネル選択回路16(16b)がスキャン制御レジスタ19を有する点で異なる。スキャン制御レジスタ19に設定された始点と終点の間をマルチプレクサ制御手順、AD変換開始手順、データ送信手順を繰り返す(スキャンする)ことができる。以下に説明する。
図9は本発明の実施の形態3におけるデータ収集装置の構成を示す図である。実施の形態2のデータ収集装置24(24b)とは、チャンネル選択回路16(16c)がTB設定回路(タイムベース設定回路)31を有し、マルチプレクサ13(13b)が放電機能を備えたアナログスイッチ26を有する点で異なる。実施の形態1のデータ収集装置24(24a)や実施の形態2のデータ収集装置24(24b)に比べて、チャンネル毎にAD変換器14へ入力する電圧信号の安定性を得るまでの時間と、AD変換器14のAD変換処理が完了するまでの時間を最適化することができる。以下に説明する。
におけるTB設定回路31による開閉動作の遷移を示した。アナログスイッチSW(1)はアナログスイッチ26xaであり、アナログスイッチSW(2)は次のアナログスイッチ26xb(図示せず)であり、アナログスイッチSW(N)は最後のアナログスイッチ26ynである。図10に示したS1からS5は複数のアナログスイッチSWのタイミングである。図10では、タイミングS1からS5の繰り返し期間(27a、27b)が2つある範囲を示している。
た場合には、各チャンネルの安定時間が異なるので、早く安定するチャンネルに対しては各タイミングを時間が短くなるように設定し、少し遅く安定するチャンネルに対しては各タイミングを精度が確保できるタイミングに設定することで、対象のチャンネルを全て測定する時間を短かくすることができる。したがって、実施の形態1のデータ収集装置24(24a)や実施の形態2のデータ収集装置24(24b)に比べて、アナログスイッチのタイミングを個別に調整でき、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
図11は、本発明の実施の形態4におけるデータ収集装置の構成を示す図である。本実施の形態は、実施の形態2で示す多チャンネル型センサ装置22のチャンネル毎のアナログ信号を、隣接する複数個のチャンネルで一つのグループを構成するようにして全チャンネルが複数のグループG(1)〜G(n)に分割されたものである。実施の形態4におけるデータ収集装置24dは、実施の形態2のデータ収集装置24bとは、グループ毎にAD変換ユニット29(29aから29n)を有し、選択統括回路32が追加され、AD変換ユニット29に制御設定レジスタ36を内蔵したチャンネル選択回路16(16d)を有し、データ収集演算回路17(17b)に入力バッファメモリ28が有る点で異なる。
図12は本発明の実施の形態5におけるデータ収集装置の構成を示す図である。実施の形態4のデータ収集装置24(24d)とは、データ収集演算回路17bをデータ収集演算回路17aに変更し、入力バッファ回路33を有する点で異なる。入力バッファ回路33は、入力メモリ37、制御回路34、デュアルポートメモリ35を有する。データ収集演算回路17aは各グループG(1)〜G(n)から同時並行処理されたAD変換器14の出力するデジタル信号を入力バッファ回路33から取得する。
粒子線照射装置58が照射する荷電粒子ビーム1のビーム位置やビーム重心等を演算しようとする場合、多チャンネル型センサ装置22の出力するチャンネル毎のアナログ信号において、連続したチャンネルの情報が同時に必要となる。実施の形態4及び5では、隣接する複数個のチャンネルで一つのグループを構成するようにして全チャンネルを複数のグループG(1)〜G(n)に分割した場合であったが、隣接する複数個のチャンネルで一つのグループを構成すると、連続したチャンネルの情報が複数のグループに跨り、一部のデータが遅くなる場合がある。このようになると演算処理を止めなければならなくなり(データ待ちに時間が生じ)、処理時間が長くなってしまう。この問題を解決するために、隣り合うチャンネルは必ず異なるグループに配分して全チャンネルが複数のグループG(1)〜G(n)に分割されるようにする。こうすることで、演算処理を止めることなく、グループ総数と同じ数だけの隣接チャンネル数を同時並行的にAD変換処理ができる。
Claims (15)
- 加速器により加速され、走査電磁石で走査された荷電粒子ビームの状態を演算し収集するデータ収集装置であって、
前記荷電粒子ビームの通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータの複数から一つを選択するマルチプレクサと、前記マルチプレクサで選択された前記チャンネルデータをデジタル信号であるAD変換データに変換するAD変換器と、前記マルチプレクサ及び前記AD変換器を制御するチャンネル選択回路と、前記チャンネル選択回路を介して入力された複数の前記AD変換データに基づいて前記荷電粒子ビームの状態を演算するデータ収集演算回路を備え、
前記チャンネル選択回路は、前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルのうち前記データ収集演算回路に出力する複数の選抜チャンネルの情報を記憶するチャンネル設定レジスタを有し、
前記チャンネル選択回路は、選択された1つの前記選抜チャンネルのAD変換データが生成完了したことを示すAD変換完了を検出した場合に、他の前記選抜チャンネルに対応する前記チャンネルデータが前記AD変換器に入力されるように、前記マルチプレクサを制御すると共に、AD変換処理が完了した前記AD変換データを前記データ収集演算回路に出力し、
複数の前記選抜チャンネルに対応するそれぞれの前記AD変換データを順次前記データ収集演算回路に出力することを特徴とするデータ収集装置。 - 前記荷電粒子ビームの目標通過位置を複数有する計画データを記憶するデータメモリを有し、
前記荷電粒子ビームの照射を制御する照射制御装置から次データ収集指令を受けて、前記計画データにおける次の前記目標通過位置に基づいて次の前記選抜チャンネルを決定し、前記チャンネル設定レジスタに設定する制御器を有ることを特徴とする請求項1記載のデータ収集装置。 - 前記チャンネル選択回路は、前記チャンネル設定レジスタの前記選抜チャンネルの情報が新たに書き換えられるまで、前記選抜チャンネルに対応して、前記マルチプレクサ及び
前記AD変換器を制御し、前記選抜チャンネルのAD変換データを順次前記データ収集演算回路に出力することを繰り返すことを特徴とする請求項1または2に記載のデータ収集装置。 - 前記チャンネル選択回路は、前記選抜チャンネルに対して、前記AD変換データを収集する始点チャンネル及び終点チャンネルを設定するスキャン制御レジスタを有し、前記始点チャンネルから前記終点チャンネルに対応するチャンネルの前記AD変換データを順次前記データ収集演算回路に出力することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のデータ収集装置。
- 前記マルチプレクサは複数のアナログスイッチを有し、前記アナログスイッチを切替えて前記チャンネルデータの一つを選択し、
前記チャンネル選択回路は、前記アナログスイッチを開閉するタイミングを制御するタイムベース設定回路を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のデータ収集装置。 - 前記アナログスイッチは、前記チャンネルデータが入力される入力端子と、前記AD変換器に接続された出力端子と、グランドレベルに接続されたGND端子を有し、
前記タイムベース設定回路は、前記AD変換器が前記AD変換データの生成を終了した際に、前記出力端子を前記GND端子に接続することを特徴とする請求項5記載のデータ収集装置。 - 前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルを複数のグループに分割し、
前記グループにおける前記アナログ信号が入力されるAD変換ユニットを複数有し、
前記AD変換ユニットは、前記マルチプレクサと、前記チャンネル選択回路を有し、
前記データ収集演算回路は、前記AD変換ユニットのそれぞれが出力する前記AD変換データを独立して記憶する入力バッファメモリを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のデータ収集装置。 - 前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルを複数のグループに分割し、
前記グループにおける前記アナログ信号が入力されるAD変換ユニットを複数有し、
前記AD変換ユニットは、前記マルチプレクサと、前記チャンネル選択回路を有し、
前記AD変換ユニットのそれぞれが出力する前記AD変換データを独立して記憶し、前記データ収集演算回路に前記AD変換データを出力する入力バッファ回路を備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のデータ収集装置。 - 前記入力バッファ回路は、前記AD変換ユニットのそれぞれが出力する前記AD変換データを独立して記憶する入力メモリと、前記AD変換データを前記データ収集演算回路に出力するデュアルポートメモリと、前記入力メモリから前記デュアルポートメモリに前記AD変換データを転送する制御回路とを有することを特徴とする請求項8に記載のデータ収集装置。
- 前記入力メモリは、前記グループ毎に前記デュアルポートメモリに当該グループの前記AD変換データを前記デュアルポートメモリに転送したことを示すフラグ情報が記憶されるメモリ領域を有し、
前記入力バッファ回路は、前記フラグ情報に基づいて前記入力メモリに記憶した前記AD変換データが前記デュアルポートメモリに転送されていない場合に、当該AD変換データが記憶されたメモリ領域にデータを書き込むことを禁止する禁止回路を有することを特徴とする請求項9に記載のデータ収集装置。 - 前記デュアルポートメモリは、前記グループ毎に前記AD変換データが記憶された最新のチャンネル情報を記憶するメモリ領域を有することを特徴とする請求項9または10に記載のデータ収集装置。
- 前記チャンネル選択回路は、当該AD変換ユニットの前記チャンネル設定レジスタに設定されたデータを変更する制御設定レジスタを有し、
前記制御設定レジスタに前記データを設定する選択統括回路を備え、
前記チャンネル選択回路は、前記制御設定レジスタに設定された情報に基づいて前記マルチプレクサ及び前記AD変換器を制御することを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載のデータ収集装置。 - 前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルは、X方向を検出するXチャンネルとY方向を検出するYチャンネルに分割され、
前記Xチャンネルにおいて隣接する前記検出チャンネルは異なる前記AD変換ユニットに接続され、前記Yチャンネルにおいて隣接する前記検出チャンネルは異なる前記AD変換ユニットに接続されることを特徴とする請求項7乃至12のいずれか1項に記載のデータ収集装置。 - 荷電粒子ビームを発生させ、この荷電粒子ビームを加速器で加速させるビーム発生装置と、前記加速器により加速された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、前記ビーム輸送系で輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する粒子線照射装置とを備え、
前記粒子線照射装置は、前記照射対象に照射する荷電粒子ビームを走査する走査電磁石と、前記走査電磁石で走査された荷電粒子ビームの状態を演算し収集するデータ収集装置を有し、
前記データ収集装置は、請求項1乃至13のいずれか1項に記載のデータ収集装置であることを特徴とする粒子線治療装置。 - 加速器により加速され、走査電磁石で走査された荷電粒子ビームの状態をデータ収集装置が演算し収集するデータ収集方法であって、
前記荷電粒子ビームの通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータをAD変換器によりデジタル信号に変換しAD変換データを生成するAD変換データ生成手順と、
前記AD変換データ生成手順で生成されたAD変換データを、チャネル選択回路によりデータ収集演算回路に送信するデータ送信手順と、
前記データ送信手順により送信された複数の前記AD変換データに基づいて前記荷電粒子ビームの状態をデータ収集演算回路により演算する演算手順とを含み、
前記AD変換データ生成手順は、
前記チャネル選択回路が、チャンネル設定レジスタに記憶された、前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルのうち前記データ収集演算回路に出力する複数の選抜チャンネルの情報から1つを選択し、選択した当該選抜チャンネルに対応する前記チャンネルデータが前記AD変換器に入力されるように、マルチプレクサを制御するマルチプレクサ制御手順を含み、
前記チャネル選択回路が、選択された1つの前記選抜チャンネルのAD変換データが生成完了したことを示すAD変換完了を検出した場合に、他の前記選抜チャンネルに対応する前記マルチプレクサ制御手順を実行すると共に、AD変換処理が完了した前記AD変換データを前記データ収集演算回路に送信する前記データ送信手順を実行することを特徴とするデータ収集方法。
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