JPS6223440B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放射線を発生する装置に関し、特に
その発生放射線が、予め設定された強度に従つて
出力されているかどうかを判定し、装置の運転継
続の可否を求める安定機構を備えたものである。

放射線発生装置の一例として、線形電子加速装
置の構成を第１図に示す。第１図において、１は
電子ビームを発生する電子銃、２は電子ビームを
加速する加速管、３は加速された電子ビームを偏
向するための偏向系であるが、加速装置の種類に
よつてはない場合もある。４は電子ビームにより
放射線を発生する放射線発生機構、５は発生した
放射線である。６は放射線の出力をモニタするた
めの検出器、７は検出された放射線強度に比例す
る電気信号の増幅器、８は放射線出力強度の表示
部、９は発生した放射線量を計測するため積算回
路、０は積算放射線量の表示部である。１１は放
射線の出力強度を設定するための出力設定機構、
１２は出力安定化回路、１３はパルストリガ発生
器、１４は高電圧パルス変調器、１５ａ，１５ｂ
は各々パルストランスで、１６は大電力マイクロ
波発生部である。

更に第２図に発生放射線の停止機構の例につい
て示す。１７は照射すべき放射線の積算量を設定
する積算放射線設定機構、１８は積算回路９の出
力値が積算放射線設定機構１７で指定された値に
達しているかどうかを判定する比較器で、第２図
の例では積算回路９の出力値が積算放射線設定機
構１７の指定した値未満である時に比較器１８は
論理回路の“１”出力とし、積算回路９の出力値
が積算放射線設定機構１７の指定値以上となると
“０”出力とする。１９は放射線の発生する継続
時間の最大値を設定する時間設定機構、２０は放
射線発生と同時に時間を計測するタイマ機構、２
１は放射線発生の時間の表示部である。２２は１
８と同様の比較器であるが、タイマ機構２０の出
力が、時間設定機構１９により指定された値未満
の時“１”出力となり、２０の出力値が１９の紙
定値以上になると“０”出力となる。

２３は放射線発生のON／OFFを行うスイツチ
機構である。放射線発生ONで“１”出力となる
スイツチ機構２３により放射線発生が装置に指示
されると、タイマ機構２０は時間計測を開始す
る。２４は放射線発生のシーケンス部で、ここで
はAND回路として示してある。即ち、比較器１
８および２２の出力が共に“１”の時スイツチ機
構により放射線発生をONにすると２４の出力は
“１”となり、比較器の出力が“０”となると同
時に２４出力は“０”となる。２５は放射線発生
装置の放射線発生をON／OFF制御する制御部で
ある。２６は他の部分との関連を図示していない
が、放射線発生を行う前に前回の放射線発生によ
り、表示部１０，２１の表示を初期値にリセツト
し、かつ９，２１の回路に前回の放射線発生によ
り値がホールドされていればこれも初期値にリセ
ツトする、リセツト機構である。

次いで動作について説明する。第１図の例では
線形電子加速装置を示しているが、出力安定化回
路１２の出力によりパルストリガ発生器１３によ
りパルスが発生する。出力安定化回路１２は、放
射線出力を安定化し、この場合、パルスが操り返
し周波数を制御することにより安定化が達成でき
るものとする。このパルストリガにより高電圧パ
ルス変調器１４が動作し高電圧パルスが発生する
と、パルストランス１５ａ，１５ｂの各々により
所定の電圧に昇圧されて、電子銃１、およびマイ
クロ波発生器１６に印加され、電子ビームが発生
すると同時に、大電力のマイクロ波が発生する。
加速管２で、電子ビームがマイクロ波により加速
され、加速された電子ビームは、偏向系がある場
合は偏向系３により偏向されて、放射線発生機構
４に入射する。ここから放射線５が発生する。こ
の放射線５が検出器６により検出されるとその検
出信号は増巾器７で増巾され、表示部８において
放射線の出力強度を表示し、出力安定化回路１２
の入口となり、出力設定機構１１で設定された出
力に安定化される帰還回路を形成する。一方、増
巾器７の出力は積算回路の入力となり、発生した
放射線の積算値を演算し、表示部１０にこの値を
表示している。

所で、放射線発生装置の放射線発生を停止させ
る機能の例を示したのが第２図である。放射線発
生装置には通常、積算放射線量を設定する機構あ
るいは発生継続の時間を設定する機構のいずれか
又は双方が装備されており、又はこれに準ずる機
能が装備されている。積算放射線量設定機構で設
定した放射線量に達し、あるいは放射線発生時間
を設定して、この時間に達した時、放射線の発生
を停止する機能を説明しているのが第２図であ
る。比較器１８では積算放射線設定機構１７で設
定された値以上に積算回路９の出力値が達すると
“０”出力を発生する論理回路となつている。又
同様に比較器２２では放射線発生時間設定機構１
９により設定された値以上に、タイマ機構２０に
よる放射線発生時間の値が達すると、“０”出力
を発生する論理回路となつている。表示部２１で
は、タイマ機構２０による計測時間を表示してい
る。放射線発生のスイツチONの前に、リセツト
機構２６で積算回路９、タイマ機構２０および表
示部１０，２１を初期値にリセツトすると、比較
器１８，２２の出力は“１”となりAND回路よ
りなるシーケンス部２４は、スイツチ機構２３の
スイツチをONにすれば、放射線が発生し得る。
以上の様にして、放射線がスイツチ機構２３によ
り発生できる。

次に、放射線の停止は、スイツチ機構２３を
OFFにすること、と共に比較器１８，２２のい
ずれかが“０”出力になることにより達成でき
る。すなわち予定された積算放射線量に発生放射
線の積算値が達するか、予定された放射線発生継
続時間に、放射線を発生している時間が達するか
により放射線は停止されるのである。

従来のこの種の装置では、機器に異常があつて
も、予定された時間に達しなければ、装置の運転
は停止されず、又異常を認識するまで、時間を要
する。このため、特に治療機として用いられる、
放射線発生装置においては、患者に対して、治療
計画に従わない不要の放射線を浴びせる可能性が
あるなどの欠点を有していた。

この発明は上記の様な従来のものの欠点を除去
するためになされたもので、装置の放射線出力を
設定する機構により、予定された放射線出力に対
し、装置を運転することにより得られる放射線出
力強度が許容される量を越えて変化した場合には
瞬時に放射線の発生を停止することにより計画さ
れた放射線出力に従わない不要の放射線の発生を
行うことのない装置を提供すること及び放射線発
生の初期において、下限のインターロツクが用意
されている場合、放射線出力が十分計画出力まで
立ち上がるべき時間の間、下限インターロツクを
マスクすることにより、放射線発生を円滑にする
ことを目的としたものである。

第３図はこの発明の基礎となる装置を示し、第
３図において、３０は上限設定演算部、３１は下
限設定演算部、３２は比較器、３３も同じく比較
器である。３４はAND回路である。

上限設定演算部３０は、放射線の出力設定機構
１１により定められる放射線出力の値に許容され
る出力変動の上限を設定するもので、下限設定演
算部３１は同じ様にして出力変動の許容下限を設
定する。比較器３２は、放射線出力が、上限設定
演算部３０で設定された許容上限値を越えていな
いかどうかを判定し、比較器３３は同じく許容下
限値に対して判定を行なう。

以下この装置の動作について説明する。第３図
において、放射線５の出力強度は出力設定機構１
１で定められる値に安定化されて、運転されてい
る。しかし万一何らかの原因で、放射線出力が過
大又は過少となつた時、この発明による装置は即
座に放射線の発生を停止することができる。即ち
上限設定演算部３０では、出力設定機構１１で定
められる放射線出力Xsに対し、許容出力変動値
△Ｘ_Vを演算しかつＸ_S＋△Ｘ_Vを演算する。例え
ば出力設定機構１１の出力に固定のバイアスを加
えれば、△Ｘ_Vは定数となりＸ_Sがどの様な値で
も、定数△Ｘ_Vが許容出力誤差となる。あるいは
上限設定演算部３０を（１＋ｋ）倍の増巾度を持
つ演算増巾器とすると、△Ｘ_VはＸ_Sの値に従つて
変化し、Ｘ_S＋△Ｘ_V＝（１＋ｋ）Ｘ_Sの様な値とな
り、許容出力誤差は、設定された出力に一定の割
合を乗じたものとなる。したがつて、上限設定演
算部を、出力放射線強度の設定出力に対する許容
変動の上限を定める値を演算する様に定めること
ができる。下限設定演算部３２も同様であつて、
出力放射線強度の設定出力に対する許容変動の下
限を定める値Ｘ_S−△Ｘ_Dを演算する様に定めるこ
とができる。

次に出力放射線との関係は増巾器７の出力は、
出力放射線強度に比例しているのでこれをX₀と
すると、通常放射線発生装置が正常に運転されて
いれば、X₀＝Ｘ_Sとなる様に安定化されている。
すなわちこの様な時は Ｘ_S−△Ｘ_DX₀Ｘ_S＋△Ｘ_V の関係にある。比較器３２はX₀Ｘ_S＋△Ｘ_Vの
時論理回路出力“１”を得る様にしておくとよ
い。即ちX₀＞Ｘ_S＋△Ｘ_Vの時、比較器３２の出
力は論理回路出力“０”となる。同様に比較器３
３では、Ｘ_S−△Ｘ_DX₀の時、出力は論理回路
出力“１”となり、Ｘ_S−△Ｘ_D＞X₀となつた時
に論理回路出力“０”となる様にしておく。
AND回路３４においては、比較器３２，３３の
両出力が共に“１”の時、その出力が“１”とな
る。放射線発生をON／OFF制御する制御部２５
はAND回路３４の出力が“１”の時、放射線発
生ONが可能で、“０”の時、放射線発生はOFF
となる。即ち、比較器３２，３３のいずれでも出
力が“０”となつた時、放射線発生は停止される
のである。

したがつて、特に放射線発生装置を治療に用い
る場合には、何らかの原因で放射線出力が過大又
は過少になつても、従来の様にある一定の時間又
は所定の線量に達しなければ、放射線の発生が停
止できないのでなく、即座に停止できるので無用
の照射を行わないで済むのである。

次に、ここで放射線を発生する初期状態を考慮
することにする。放射線発生を時刻t₀において行
うとすると、この時刻t₀においては、X₀＝０であ
り、同時にこのＸ_S−△Ｘ_Dが有限の値を持つてい
ると、比較器３３は出力“０”を発生しているこ
とになる。そこで、放射線発生の初期においては
この下限設定演算部３１の出力をある一定期間０
以下の値にする。第５図にこのタイミングを示し
ている。

第５図において、構軸ｔは時間を示す。Ａは、
Ｘ_S＋△Ｘ_Vのレベルであり、Ｂは放射線出力を示
している。ＣはＸ_S−△Ｘ_Dのレベルであるが、時
刻t₀において、放射線の発生が開始され、出力X₀
に向かつて立ち上がつていく。Ｂが十分立ち上が
つてX₀に安定化された傾、Ｃに示される様に許
容される放射線出力の下限Ｘ_S−△Ｘ_Dを設定す
る。これを時刻t₁において行う。したがつて時刻
t₀〜t₁はＸ_S−△Ｘ_D≦０となつており、放射線発
生の初期においては下限値は事実上設定しない。
この様にすれば、放射線発生の初期においても不
都合は生じない。

第４図はこの発明の一実施例を示し、上記のよ
うな放射線発生の初期においても不都合を生じな
いようにしたものである。

即ち第４図に於て、４０は放射線発生の初期に
おいて放射線発生ONのスイツチ信号から所定の
遅延信号を発生する遅延回路、４１はOR回路で
ある。

この第４図の装置では、下限設定演算部３１の
出力を時刻t₀〜t₁の間０にしておく代わりに、比
較器３３の出力にOR回路４１を設けている。遅
延回路４０は放射線発生のスイツチ機構２３によ
り、放射線発生ONの入力（論理回路の“１”入
力）があつてからt₀〜t₁の時間だけ遅れて、論理
回路の“０”出力を発生する。それまでは“１”
出力となつている。又放射線OFFと同時に、遅
延回路４０の出力は“０”出力から“１”出力と
なる。即ち放射線発生の時刻t₀〜t₁の間は、比較
器３３の出力に係わりなく、遅延回路の出力（論
理回路の“１”出力）によりOR回路４１は
“１”出力を発生している。放射線発生装置の正
常な運転においては、この時刻t₀〜t₁の間にX₀＞
Ｘ_S−△Ｘ_Dとなるので、比較器３３の出力も論理
回路の“１”出力となつているため、時刻t₁に遅
延回路４０の出力が“０”になつてもOR回路４
１の出力は依然“１”が保たれているが、時刻t₁
以後は、放射線出力が過少となると、比較器３３
の出力が“０”となりOR回路４１の出力も
“０”出力となり本来の機能を果すのである。

この発明はいかなる放射線発生装置に対しても
適用でき、又、安定化回路１２を有していなくて
もよく、又、以上の説明では線形加速装置を対象
にした例であるので、パルス発生器１３を第３図
において示したが、放射線の出力を定めるための
機構として、どの様な放射線発生装置にも使うこ
とができる。

通常、第３図の装置に第２図の機構も付加して
第６図の様にして使用し、両者を並用して使用す
ることもできる。但第６図において、３５は
AND回路であつて、機能はAND回路２４，３４
と同様である。

装置の性能上、上限設定又は下限設定のいずれ
かのみで良い場合には、３０，３１のいずれか不
要なものとこれに接続する機能を取り除いてもよ
い。

以上の様にこの発明によれば、放射線出力が過
大あるいは過少になつた時、即座に放射線の停止
を行うことができ、許容される以上に出力が過大
あるいは過少となる放射線は照射計画上期待され
た放射線ではなくなつており、不要の放射線の発
生を防止することができる。特に治療を行う装置
では、患者に対する治療精度の向上、治療計画通
りの治療を行う上でなくてはならない機構となる
と共に、放射線を発生をスイツチのON操作によ
り開始した初期において、放射線の出力が十分所
定の値にまで立ち上がつた後で、下限設定が有効
となる機構を持つことにより、放射線の発生が円
滑になるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は線形電子加速装置を示すブロツク図、
第２図は発生放射線停止機構の従来の例を示すブ
ロツク図、第３図はこの発明の基礎となる装置の
ブロツク図、第４図はこの発明の一実施例のブロ
ツク図、第５図は放射線発生初期のタイミングチ
ヤート、第６図はこの発明の他の実施例のブロツ
ク図である。 図において、６……検出器、７……増巾器、１
１……出力設定機構、１２……出力安定化回路、
２３……スイツチ機構、２５……放射線発生
ON／OFF制御部、３０……上限設定演算部、３
１……下限設定演算部、３２……比較器、３３…
…比較器、３４……AND回路、４０……遅延回
路、４１……OR回路である。尚、図中同一符号
は同一部分を表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 放射線を発生する機構と、この機構により発
   生された放射線を検出する検出器と、放射線の出
   力強度Ｘ_Sを可変設定する出力設定機構と、放射
   線出力強度の上限をＸ_S＋△Ｘ_Vと定める上限設定
   演算部と、放射線出力強度の下限をＸ_S−△Ｘ_Dと
   定める下限設定演算部と、上記検出器により検出
   された放射線の出力強度が上記上限又は下限を越
   えるとき放射線の発生を停止するインターロツク
   機構と、放射線発生開始から少くとも放射線出力
   が十分に定常状態に達するまでの間上記インタロ
   ツク機構を動作させない機構とを有することを特
   徴とした放射線発生装置。