KR20200122331A - 가속기의 제어 방법, 가속기의 제어 장치, 및 입자선 치료 시스템 - Google Patents

Abstract

본 실시형태에 따른 가속기의 제어 방법은, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 하전 입자의 가속 에너지에 따라서 주(主)가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 전류를 복수의 편향 전자석에 공급하는 가속기의 제어 방법으로서, 빔 수송계에의 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련하고, 빔 수송계에의 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 전류값의 지령 신호에, 플랫 영역을 마련하지 않고, 전류값의 플랫 영역에의 이행 시, 또는 플랫 영역으로부터의 이행 시에 전류값의 시간 변화를 평활화시키고, 평활화에 요하는 시간을, 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정한다.

Description

가속기의 제어 방법, 가속기의 제어 장치, 및 입자선 치료 시스템

본 발명의 실시형태는, 가속기의 제어 방법, 가속기의 제어 장치, 및 입자선 치료 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 입자선 치료 시스템에 이용하는 가속기는, 이온원으로부터 입사기에서 가속된 하전 입자를 입사 에너지로 주(主)가속기에 입사하고, 주가속기에서 목적의 에너지로 가속한다. 이 주가속기에 있어서의 편향 전자석이 생성하는 자계에 의해, 하전 입자를 소정의 궤도를 따라 주회시키고 있다. 이 편향 전자석의 전원으로부터 공급되는 전류의 증가에 의해 자장 강도를 증가시키면서, 자장 강도에 대응한 주파수를 갖는 고주파 전력을 고주파 가속 공동(空洞)에 부여함에 의해, 하전 입자를 소정의 궤도를 따라 가속시키고 있다.

주가속기로부터 하전 입자를 취출할 때에는, 예를 들면 소정의 에너지까지 가속 후, 일정한 에너지까지 감속하고, 하전 입자의 에너지를 일정하게 유지한 상태에서, 주가속기로부터 하전 입자의 취출을 행한다. 취출된 하전 입자는, 빔 수송계를 거쳐, 치료실에 도입된다. 또한, 이 방법에서는 소정의 에너지로의 조사가 종료된 후, 다음의 다른 에너지까지 감속하고, 에너지를 일정하게 유지한 상태에서, 다시 하전 입자의 취출을 행한다.

하전 입자를 감속 중에 소정의 에너지 상태에서 일정하게 유지하기 위해서는, 편향 전자석의 전류값과 이것에 대응한 고주파 전력의 주파수를 감소 변화로부터 일정값으로 이행할 필요가 있다. 그러나, 편향 전자석의 전류를 감소 변화 중에 급격하게 일정값으로 하면, 전류 응답이 지연되어, 전류 편차가 커지고, 하전 입자의 위치 이동이나 하전 입자의 소실이 발생해 버린다. 이 때문에, 편향 전자석의 전류값을 일정값으로 하는 전후에는 전류가 원활하게 일정값으로 이행하도록, 스무딩 영역이 마련되어 있다.

종래의 가속기 제어에 있어서, 이와 같은 운전 방법을 실현하는 편향 전자석의 전류 제어는, 미리 계산된 시간축에 대한 전류값의 지령 신호(전류 신호)가 메모리에 기억되어 있고, 시간 경과와 함께, 전류값의 지령 신호를 편향 전자석의 전원에 축차 출력하는 방법을 취하고 있다. 이 경우, 소정의 취출 에너지에 대응하는 부분에서는, 전류값이 일정하게 되는 짧은 플랫 영역이 마련되어 있다. 이와 같이, 짧은 플랫 영역과, 짧은 플랫 영역 전후의 스무딩 영역이 전류값의 지령 신호의 지령 패턴에 포함되어 있다. 그리고, 편향 전자석의 전류값이 이 짧은 플랫 영역으로 된 타이밍에, 전류값의 출력의 갱신을 스톱하고, 유지함으로써, 에너지의 일정 상태를 유지하고 있다.

일본 특허 제4873563호 공보 일본 특개 2017-112021호 공보

종래의 가속기에서 실현하고 있던 하전 입자의 취출 에너지의 종류는 10종류 정도이고, 레인지 시프터 등의 하드웨어 기기를 이용해서, 더 세분화한 에너지 종류를 만들고 있었다. 한편, 레인지 시프터의 전환 등에는 시간을 요하고, 하드웨어의 메인터넌스 등도 필요하게 되어 버린다. 이 때문에, 가속기만으로 세분화한 하전 입자의 취출 에너지를 만들어 내는 것도 요구되고 있다. 한편으로, 치료 시간 단축을 위하여 가속 사이클의 단축화가 요구된다.

본 실시형태에 따른 가속기의 제어 방법은, 하전 입자의 가속 에너지에 따라서 주가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원을 갖는 가속기의 제어 방법으로서, 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 상기 전류값의 지령 신호에, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련하고, 상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 상기 전류값의 지령 신호에, 상기 플랫 영역을 마련하지 않고, 상기 편향 전자석의 전류값의 상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터의 이행 시에 전류값의 시간 변화를 평활화시키고, 상기 평활화에 요하는 시간을, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는 것이다.

본 실시형태에 따른 가속기의 제어 방법은, 하전 입자를 입사 에너지까지 가속해서 주가속기에 입사하는 입사기와, 주가속기에 입사된 상기 하전 입자에 가속 에너지를 부여하는 고주파 가속 공동과, 상기 하전 입자의 상기 가속 에너지에 따라서 상기 주가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원과, 상기 하전 입자를 상기 주가속기로부터 빔 수송계에 출사시키기 위한 출사용 기기를 구비하는 가속기의 제어 방법으로서, 상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클에 있어서의 상기 편향 전자석의 전류값의 시간 변화에는, 상기 하전 입자의 최저 에너지에 대응한 플랫 보텀 구간과, 최고 에너지에 대응한 톱 지점 또는 플랫 톱 구간과, 상기 플랫 보텀 구간으로부터 가속하기 위한 가속 구간과, 상기 톱 지점 또는 상기 플랫 톱 구간으로부터 플랫 보텀으로 감속하기 위한 감속 구간을 발생시키고, 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 발생시키지 않고, 상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클에 있어서의 상기 편향 전자석의 전류값의 시간 변화에는, 상기 감속 구간 및 상기 가속 구간의 적어도 어느 하나에 대응하는 구획 도중에 소정의 취출 에너지에 대응해서 상기 전류값이 일정하게 되는 플랫 영역을 발생시키고, 상기 대응하는 구획으로부터 상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터 상기 대응하는 구획에의 이행 시에, 상기 전류값의 시간 변화를 평활화하고, 또한, 상기 평활화에 요하는 시간을, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는 것이다.

본 실시형태에 따른 가속기의 제어 장치는, 하전 입자의 가속 에너지에 따라서 주가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원을 갖는 가속기의 제어 장치로서, 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련한 상기 전류값의 지령 신호를 생성하고, 상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 상기 플랫 영역을 마련하고 있지 않은 상기 전류값의 지령 신호를 생성하는 전류 신호 생성부를 갖고, 상기 전류값의 지령 신호는, 상기 편향 전자석의 전류값의 상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터의 이행 시에 전류 변화를 평활화시키는 스무딩 구간을 갖고, 상기 스무딩 구간의 시간 길이는, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는 것이다.

본 실시형태에 따른 입자선 치료 시스템은, 하전 입자를 입사 에너지까지 가속해서 주가속기에 입사하는 입사기와, 상기 주가속기에 입사된 상기 하전 입자에 가속 에너지를 부여하는 고주파 가속 공동과, 상기 하전 입자의 상기 가속 에너지에 따라서 상기 주가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원과, 상기 하전 입자를 상기 주가속기로부터 빔 수송계에 출사시키기 위한 출사용 기기와, 상기 입사기, 상기 고주파 가속 공동, 상기 전원, 및 상기 출사용 기기 중의 적어도 상기 전원을 제어하는 제어 장치를 구비하는 입자선 치료 시스템으로서, 상기 제어 장치는, 상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련한 상기 전류값의 지령 신호를 생성하고, 상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 상기 플랫 영역을 마련하고 있지 않은 상기 전류값의 지령 신호를 생성하고, 상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터의 이행 시에 전류 변화를 평활화시키는 스무딩 구간을 생성하고, 상기 스무딩 구간의 시간 길이를, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는 전류 신호 생성부를 갖는 것이다.

본 발명에 따르면, 가속 사이클을 보다 짧게 하는 것이 가능하게 되고, 치료 시간을 보다 짧게 할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 입자선 치료 시스템(1)의 개략적인 전체 구성을 나타내는 도면.
도 2는 가속 사이클 사이에 있어서의 전류의 기준 신호를 예시하는 도면.
도 3은 도 2에서 나타낸 기준 신호에 의거하여 생성되는 전류 신호와 클록 신호의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 클록 신호의 정지 시에 생성되는 전류 신호를 나타내는 도면.
도 5는 기준 신호의 일부를 확대한 도면.
도 6은 기준 신호에 의거하여 출력되는 전류 신호를 예시하는 도면.
도 7은 클록 신호와 전류 신호를 설명하는 타임차트.
도 8은 하전 입자의 감속 기간 중의 기준 신호로부터 스무딩 영역을 생성하는 예를 나타내는 도면.
도 9는 에너지 정상 상태와, 클록수의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 스무딩을 개시하고 난 후의 클록수와 클록 간격의 관계를 나타내는 도면.
도 11은 클록의 가변 주기에 따라 스무딩 영역을 생성한 예를 나타내는 도면.
도 12는 스무딩을 개시하고 난 후의 클록수와 경과 시간의 관계를 나타내는 도면.
도 13은 스무딩을 개시하고 난 후의 기간에 따라 스무딩 영역을 생성한 예를 나타내는 도면.
도 14는 가변 클록 신호를 이용한 전류 신호의 생성을 설명하는 플로차트.
도 15는 제2 실시형태에 따른 입자선 치료 시스템의 개략적인 전체 구성을 나타내는 도면.
도 16은 기준 신호에 의거하여 생성되는 보정 전의 전류 신호와 보정 신호의 관계를 나타내는 도면.
도 17은 보정 신호를 이용한 전류 신호의 생성을 설명하는 플로차트.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 입자선 치료 시스템에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또, 이하에 나타내는 실시형태는, 본 발명의 실시형태의 일례로서, 본 발명은 이들 실시형태로 한정해서 해석되는 것은 아니다. 또한, 본 실시형태에서 참조하는 도면에 있어서, 동일 부분 또는 마찬가지의 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호 또는 유사한 부호를 부여하고, 그 반복의 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명의 사정 상 실제의 비율과는 다른 경우나, 구성의 일부가 도면으로부터 생략되는 경우가 있다.

(제1 실시형태)

우선, 도 1에 의거하여, 입자선 치료 시스템(1)의 전체의 구성을 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태에 따른 입자선 치료 시스템(1)의 개략적인 전체 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 1에 나타내는 바와 같이 입자선 치료 시스템(1)은, 탄소이온 등의 하전 입자를 환자의 환부에 조사해서 치료를 행하는 시스템이다. 보다 구체적으로는, 이 입자선 치료 시스템(1)은, 가속기 시스템(10)과, 빔 수송계(20)와, 조사 장치(30)와, 조사 제어 장치(42)와, 출사 제어 장치(40)와, 계산기 시스템(50)을 구비해서 구성되어 있다.

계산기 시스템(50)은, PC나 서버로 구성되고, 유지하는 치료 계획 등의 데이터로부터 각종 제어 장치의 설정값을 작성하고, 설정한다. 각 제어 장치는, 고성능의 CPU나 FPGA로 구성되고, 설정된 설정값대로 각종 기기가 동작하도록 제어를 행한다.

가속기 시스템(10)은, 하전 입자를 가속한다. 이 가속기 시스템(10)은, 가속기(100)와, 제어 장치(200)를 구비해서 구성되어 있다. 이 가속기(100)는, 입사기(102)와, 주가속기(104)와, 고주파 가속 공동(106)과, 복수의 편향 전자석(108)과, 복수의 4극 전자석(110)과, 출사용 기기(112)를 구비해서 구성되어 있다.

입사기(102)는, 주가속기(104)에 접속되어 있다. 이 입사기(102)는, 예를 들면 라이낙이고, 생성한 양자, 헬륨, 탄소, 질소, 산소, 네온, 실리콘, 아르곤 등의 하전 입자를 입사 에너지까지 가속해서, 주가속기(104)에 공급한다.

주가속기(104)에는, 입사기(102)가 접속되고, 입사기(102)로부터 하전 입자가 입사된다. 이 주가속기(104)는, 예를 들면 싱크로트론이고, 원환 형상의 진공의 덕트를 갖고 있다. 이에 의해, 입사기(102)로부터 입사된 하전 입자는, 주가속기(104)의 덕트 내의 소정 궤도를 주회한다. 즉, 고주파 가속 공동(106)과, 복수의 편향 전자석(108)과, 복수의 4극 전자석(110)은, 주가속기(104)에 있어서의 원환 형상의 진공의 덕트를 따라 배치되어 있다.

고주파 가속 공동(106)은, 고주파 가속 공동(106) 내에 고주파 전압을 인가하고, 주가속기(104)의 덕트 내를 주회하는 하전 입자를 가속한다. 이 고주파 가속 공동(106)은, 내부에 마련되어 있는 전극 사이에서 발생하는 전계에 의해, 주회 궤도 상을 주회하는 하전 입자를 가속한다. 이와 같이, 고주파 가속 공동(106)은, 주가속기(104) 내를 주회하는 하전 입자를, 환자에게 조사하는 하전 입자의 에너지에 따른 복수의 정상 에너지까지 가속 또는 감속시킨다.

편향 전자석(108)은, 주가속기(104) 내를 주회하는 하전 입자의 가속 에너지에 따른 자장을 발생시킨다. 이 편향 전자석(108)이 생성한 자장은, 주가속기(104) 내의 소정 궤도를 따라 하전 입자를 주회시키도록 작용한다. 또한, 4극 전자석(110)이 생성하는 자장은, 주가속기(104) 내를 주회하는 하전 입자를 수속 또는 발산시키도록 작용한다. 즉, 편향 전자석(108), 및 4극 전자석(110)은, 고주파 가속 공동(106)에 있어서의 하전 입자의 가속 또는 감속에 동기되어 있고, 가속 또는 감속된 하전 입자의 에너지에 따른 강도의 자장을 생성하도록 제어되어 있다.

출사용 기기(112)는, 하전 입자의 진행 방향에 대해서 직교 방향으로 고주파 전계를 부여해서 가속기(100) 내를 주회하고 있는 하전 입자의 빔의 폭을 넓힌다. 이에 의해서 안정 영역으로부터 공명 영역으로 벗어난 하전 입자 빔의 입자는 출사 궤도에 유도되어 빔 수송계(20)에 출사된다. 출사용 기기(112)는, 전장의 강도를 변경함에 의해, 빔 수송계(20)에의 하전 입자의 출사와 출사 정지를 제어한다.

전원(114)은, 전력 계통으로부터 공급된 전력을 복수의 편향 전자석(108)과, 복수의 4극 전자석(110)에 공급한다. 보다 상세하게는, 전원(114)은, 제어 장치(200)가 생성하는 시계열의 전류 신호에 의거하여, 하전 입자의 에너지에 따른 자장을 발생시키기 위한 전류를 복수의 편향 전자석(108), 및 복수의 4극 전자석(110)에 공급한다.

제어 장치(200)는, 입자선 치료 시스템(1) 전체의 제어를 행한다. 또, 제어 장치(200)의 상세한 구성은 후술한다.

조사 장치(30)는, 치료실의 벽면 등의 구조물이나 회전 갠트리 등에 설치되어 있고, 빔 수송계(20)에 의해 수송된 하전 입자를 환자에게 조사한다. 하전 입자는, 환자의 체내를 통과할 때에 운동 에너지를 잃어서 정지하고, 정지 위치의 근방에 브랙 피크라 불리는 고에너지를 방출한다. 이 때문에, 하전 입자의 정지 위치를 환자 하전 입자의 환부에 맞춤으로써, 정상적인 조직에의 영향을 억제하면서, 환부 세포, 예를 들면 암세포에 데미지를 부여하는 것이 가능하게 된다.

출사 제어 장치(40)는, 조사 제어 장치(42)로부터의 하전 입자 빔의 요구 신호에 의거하여, 하전 입자의 빔 수송계(20)에의 출사와 출사 정지를 하도록 출사용 기기(112)를 제어한다.

다음으로, 제어 장치(200)의 상세한 구성을 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이 제어 장치(200)는, 타이밍 제어부(210)와, 고주파 가속 공동 제어부(240)와, 전원 제어부(250)를 갖고 있다.

타이밍 제어부(210)는, 고주파 가속 공동 제어부(240), 및 전원 제어부(250)의 타이밍 제어를 행한다. 보다 구체적으로는, 이 타이밍 제어부(210)는, 제1 기억부(212)와, 제1 클록 생성부(214)와, 제2 클록 생성부(216)를 구비해서 구성되어 있다. 제1 기억부(212)는, 환자(400)에게 조사하는 하전 입자의 에너지에 의거하여 정해진 클록 신호의 정지 조건, 및 클록 신호의 해제 조건 등을 기억한다. 환자(400)에게 조사하는 하전 입자의 에너지는, 조사 제어 장치(42)로부터 출력된다. 또, 본 실시형태에 따른 제2 클록 생성부(216)가, 클록 신호 생성부에 대응한다.

제1 클록 생성부(214)는, 시간 계측용의 내부 클록이며, 예를 들면 10MHz(100ns 주기)의 기준 클록 신호를 생성한다. 이 제1 클록 생성부(214)는, 예를 들면 클록 생성 회로를 갖고 있다.

제2 클록 생성부(216)는, 제1 클록 생성부(214)가 생성하는 기준 클록 신호에 동기하는 제어용의 클록 신호를 생성한다. 클록 신호의 주기는 예를 들면 100kHz(10μs)이다. 이 제2 클록 생성부(216)는, 예를 들면 클록 생성 회로를 갖고 있다.

제2 클록 생성부(216)는, 리셋 신호를 고주파 가속 공동 제어부(240), 및 전원 제어부(250)에 출력한다. 이에 의해, 고주파 가속 공동 제어부(240), 및 전원 제어부(250)는, 제2 클록 생성부(216)가 생성하는 클록 신호에 동기한 제어를 개시한다.

조사 제어 장치(42)는, 출사 제어 장치(40)에 대해서 조사 요구 신호를 출력해서 하전 입자 빔의 출사 요구를 행한다. 구체적으로는, 환자(400)에게 조사하는 하전 입자의 에너지의 신호와, 실제로 하전 입자 빔을 환자(400)에게 조사하기 위하여 가속기(100)로부터 하전 입자 빔을 출사하도록 요구 신호를 출력한다. 또한, 조사 제어 장치(42)는, 환자에게 조사하는 하전 입자 빔의 스캐닝 제어를 행한다.

고주파 가속 공동 제어부(240)는, 고주파 가속 공동(106)의 전극에 인가하는 고주파 전계의 주파수, 진폭을 제어한다. 보다 상세하게는, 고주파 가속 공동 제어부(240)는, 제2 기억부(242)와, 고주파 신호 생성부(244)와, 제1 출력부(246)와, 고주파 앰프(247)를 구비해서 구성되어 있다. 제2 기억부(242)는, 시계열의 번호에 관련지어진 주파수의 기준 신호, 진폭의 기준 신호를 기억하고 있다.

고주파 신호 생성부(244)는, 제2 클록 생성부(216)가 생성하는 클록 신호의 수신에 따라서, 제2 기억부(242)에 기억되는 주파수의 기준 신호, 진폭의 기준 신호를 이용해서 고주파 신호를 생성하고, 제1 출력부(246)에 순서대로 공급한다. 또한, 고주파 신호 생성부(244)는, 제2 클록 생성부(216)의 클록이 정지하면, 출력 중의 고주파 신호를 계속해서 출력한다.

제1 출력부(246)는, 고주파 신호 생성부(244)가 생성한 고주파 신호에 의거하여 정현파의 지령 신호를 생성하고, 정현파의 지령 신호를 증폭하는 고주파 앰프(247)를 통해서, 고주파 가속 공동(106)에 출력한다. 이에 의해, 고주파 가속 공동(106)은, 이들 고주파 신호에 의거하여, 전극에 인가하는 고주파 전계를 생성한다.

전원 제어부(250)는, 전원(114)이 편향 전자석(108)에 공급하는 전류를 제어한다. 보다 구체적으로는, 전원 제어부(250)는, 제3 기억부(252)와, 전류 신호 생성부(254)와, 제2 출력부(256)를 구비해서 구성되어 있다.

제3 기억부(252)는, 예를 들면 연속한 번호에 관련지어진 전류의 기준 신호를 기억한 패턴 메모리이다. 이 기준 신호의 지령값은, 전원(114)이 편향 전자석(108)에 공급하는 전류의 값에 대응한다. 또한, 이 전류의 기준 신호와, 고주파 가속 공동(106)의 제어에 이용되는 기준 신호는, 가속되는 하전 입자가 소정의 궤도를 주회하도록 관련지어져 있다. 이에 의해, 하전 입자가 소정의 궤도를 주회한다.

전류 신호 생성부(254)는, 빔 수송계(20)에의 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 편향 전자석(108)의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련한 전류 신호를 생성하고, 빔 수송계(20)에의 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 플랫 영역을 마련하고 있지 않은 전류 신호를 생성한다. 이 전류 신호 생성부(254)는, 제2 클록 생성부(216)가 생성하는 클록 신호의 수신에 따라서, 제3 기억부(252)에 기억되는 전류의 기준 신호를 전류 신호로서, 제2 출력부(256)에 순서대로 출력한다. 또한, 전류 신호 생성부(254)는, 제2 클록 생성부(216)의 클록이 정지하면, 출력 중의 전류 신호를 계속해서 출력한다. 또, 전류 신호 생성부(254)의 보다 상세한 구성은 후술한다.

제2 출력부(256)는, 전류 신호 생성부(254)가 생성한 전류 신호를 전원(114)에 출력한다. 이에 의해, 전원(114)은, 이 전류 신호에 의거하여, 편향 전자석(108)에 흘려보내는 전류를 생성한다. 또, 본 실시형태에 따른 제1 기억부(212)와, 제2 기억부(242)와, 제3 기억부(252)가, 기억부에 대응하고, 본 실시형태에 따른 제2 출력부(256)가, 출력부에 대응한다.

다음으로, 도 2 내지 도 7에 의거하여, 전류 신호 생성부(254)에 있어서의 전류 신호의 생성예를 상세히 설명한다. 우선, 도 5를 이용해서 전류 지령 신호의 스무딩에 대하여 설명한다. 전술의 플랫 영역의 전후에는, 편향 전자석(108)에 있어서의 전류의 응답이 가능한 범위에서 전류가 평활화되도록 스무딩 영역(스무딩 구간)을 형성한다. 전류 신호의 지령값에 대해서 편향 전자석(108)의 전류 응답이 지연되면, 하전 입자의 위치 이동이나 소실이 발생해 버릴 가능성이 있지만, 스무딩에 의해 이들을 회피할 수 있다.

다음으로, 도 2를 이용해서 가속 사이클 사이에 있어서의 전류의 기준 신호예를 설명한다. 도 2에서는, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은, 기준 신호를 나타내고 있다. 가속 사이클은, 입사기(102)로부터 하전 입자가 입사되고, 다시 입사기(102)로부터 하전 입자가 입사될 때까지의 기간을 의미한다. 이 가속 사이클 사이에 하전 입자는, 플랫 보텀의 에너지로부터 톱 에너지까지 가속되고, 다시 원래의 플랫 보텀의 에너지까지 감속된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 정지점(500)은, 제2 클록 생성부(216)가 생성하는 클록 신호를 정지시키는 것이 가능한 점을 나타내고 있다. 이들 정지점(500)의 각각은, 주가속기(104)를 주회하는 하전 입자의 정상 에너지에 대응하고 있다. 또한, 정지점(500)의 전후에는 스무딩 영역이 형성된다.

도 3은, 도 2에서 나타낸 기준 신호에 의거하여 생성되는 전류 신호, 즉, 전류 신호와 클록 신호의 관계를 나타내는 도면이다. 횡축은 시간을 나타내고, (1)∼(3)의 각각의 종축은, (1)은, 전류 신호의 지령값, 즉 전류값을 나타내고, (2)는, 리셋 신호를 나타내고, (3)은, 클록 신호를 나타내고 있다. 도 3에서 나타내는 전류 신호는, 제2 클록 생성부(216)가 생성하는 클록 신호를 한번도 정지하고 있지 않으므로, 전류의 기준 신호와 동등한 신호를 출력하고 있다. 또, 본 실시형태에 따른 전류 신호는, 전류값의 지령 신호에 대응하고 있다.

도 4는, 클록 신호가 정지된 경우에 기준 신호에 의거하여 생성되는 전류 신호와 클록 신호의 관계를 나타내는 도면이다. 횡축은 시간을 나타내고, (1)∼(4)의 각각의 종축은, (1)은, 전류 신호의 지령값, 즉 전류값을 나타내고, (2)는, 리셋 신호를 나타내고, (3)은, 클록 신호를 나타내고, (4)의 종축은, 조사 신호를 나타내고 있다. 조사 신호는, 환자에게 하전 입자 빔을 조사하기 위하여 조사 제어 장치(42)가 출력하고, 이 조사 신호에 따라서 가속기(100)로부터 빔 수송계(20)에 하전 입자가 출사된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 클록 생성부(216)는, 제1 기억부에 기억되는 정지 조건에 의거하여, 미리 정해진 정지점에 대응하는 클록수가 되면 클록 신호의 출력을 정지한다. 전류 신호 생성부(254)는, 클록 신호가 정지한 시점에 대응하는 기준 신호를 전류 신호로서 연속해서 출력한다. 또, 도 3의 예에서는 하전 입자를 감속하는 과정에서 정지점을 설정하고 있지만, 하전 입자를 가속하는 과정에 정지점을 설정해도 된다. 정지 조건이란 환자(400)에게 조사하는 하전 입자의 에너지이고, 조사 제어 장치(42)로부터 출력되는 신호나 계산기 시스템(50)으로부터의 설정에 의거하여 기억된다.

이와 같이, 하전 입자의 취출 에너지 각각에 정지점(500)과 스무딩 영역을 마련한 기준 신호일 경우, 빔 취출 에너지의 수에 비례해서 가속 사이클이 길어지고, 치료 시간이 증가해 버린다.

여기에서, 도 6에 의거하여, 스무딩 영역에 해당하는 영역을 마련하지 않는 기준 신호에 대하여 설명한다. 도 6은, 가속 사이클 내의 본 실시형태에 따른 기준 신호에 의거하여 출력되는 전류 신호를 예시하는 도면이다. 횡축은 시간을 나타내고, (1)∼(3)의 각각의 종축은, (1)은, 전류 신호의 지령값, 즉 전류값을 나타내고, (2)는, 리셋 신호를 나타내고, (3)은, 클록 신호를 나타내고 있다.

도 6의 (1)에 있어서의 전류 신호의 지령값은, 클록 신호를 정지하고 있지 않으므로 기준 신호의 지령값과 동등한 값을 나타내고 있다. 이 시계열의 기준 신호는, 제3 기억부(252)(도 1)에 미리 기억되어 있다.

이 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 기준 신호는, 스무딩 영역을 갖고 있지 않으므로, 가속 사이클 기간은 스무딩 영역을 마련하는 경우보다도 짧아진다. 이 가속 사이클에 있어서의 전류값의 시간 변화에는, 최저 에너지에 대응한 플랫 보텀 구간과, 최고 에너지에 대응한 톱 지점 또는 플랫 톱 구간과, 플랫 보텀 구간으로부터 가속하기 위한 가속 구간과, 톱 지점 또는 플랫 톱 구간으로부터 플랫 보텀 구간으로 감속하기 위한 감속 구간이 마련되어 있다.

다음으로, 도 7에 의거하여, 본 실시형태에 따른 제2 클록 생성부(216)(도 1)가 출력하는 클록 신호와, 전류 신호 생성부(254)(도 1)가 생성하는 전류 신호에 대하여 설명한다.

도 7은, 본 실시형태에 따른 제2 클록 생성부(216)(도 1)가 출력하는 클록 신호와, 전류 신호 생성부(254)(도 1)가 생성하는 전류 신호를 설명하는 타임차트이다. 횡축은 시간을 나타내고, (1)∼(4)의 각각의 종축은, (1)은, 전류 신호의 지령값, 즉 전류값을 나타내고, (2)는, 리셋 신호를 나타내고, (3)은, 클록 신호를 나타내고, (4)의 종축은, 조사 신호를 나타내고 있다.

이 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 제2 클록 생성부(216)(도 1)는, 하전 입자의 에너지가 정상 상태로 되기 전후로 클록 신호의 주기를 연속적으로 변경한다. 즉, 제2 클록 생성부(216)는, 스무딩 영역에 대응하는 클록 신호의 주기를 연속적으로 변경한다. 이 스무딩 영역에 대응하는 클록 신호의 주기는, 편향 전자석(108)에 있어서의 전류의 과도 특성에 의거하여, 미리 연산되어 있다. 즉, 제2 클록 생성부(216)는, 클록 주기를 연속적으로 증가 또는 감소시키는 시계열의 스무딩 구간을 마련함에 의해, 편향 전자석(108)에 흐르는 전류의 시간에 대한 변동을 소정값보다도 작게 한다. 여기에서, 전류의 평활화는, 편향 전자석(108)에 흐르는 전류의 시간에 대한 변동을 소정값보다도 작게 하는 것을 의미한다.

본 실시형태에 따른 전류 신호 생성부(254)(도 1)는, 제2 클록 생성부(216)가 출력하는 클록 신호에 따라서, 제3 기억부(252)에 기억되는 기준 신호(예를 들면 도 6)를 순서대로 출력한다. 이에 의해, 전류 신호에 스무딩 영역(510∼516) 등이 생성된다.

이와 같이, 하전 입자의 가속 사이클에 있어서의 편향 전자석(108)의 전류값의 시간 변화에는, 최저 에너지에 대응한 플랫 보텀 구간과, 최고 에너지에 대응한 톱 지점 또는 플랫 톱 구간과, 플랫 보텀으로부터 가속하기 위한 가속 구간과, 플랫 톱으로부터 플랫 보텀으로 감속하기 위한 감속 구간이 마련되어 있다.

한편, 빔 수송계(20)에의 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클에 있어서의 편향 전자석(108)의 전류의 시간 변화에는, 감속 구간 및 가속 구간의 적어도 어느 하나의 도중에 소정의 취출 에너지에 대응한 전류값을 일정하게 하기 위한 플랫 영역이 마련되어 있다. 또한, 감속 구간 및 가속 구간의 적어도 어느 하나로부터 플랫 영역에의 이행 시, 또는 플랫 영역으로부터 감속 구간 및 가속 구간의 적어도 어느 하나에의 이행 시에, 전류값의 변화를 평활화하고 있다. 이에 의해, 편향 전자석(108)의 전류값의 시간에 대한 변동은, 편향 전자석(108)의 전류 응답이 가능한 범위로 억제된다. 이 때문에, 하전 입자의 위치 이동이나, 하전 입자의 소실의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 기준 신호에는, 스무딩 영역을 마련하고 있지 않기 때문에, 하전 입자의 가속 영역, 감속 영역에 대한 전류 신호에는 스무딩 영역이 발생하지 않는다. 이에 의해, 기준 신호에 미리 스무딩 영역을 마련하는 경우보다도 전류 신호의 가속 사이클을 단축할 수 있다. 이와 같이, 전류 신호 생성부(254)는, 환자에의 조사를 행하지 않는 경우에는, 하전 입자를 소정의 에너지에 있어서 정상 상태로 하는 플랫 영역을 마련하지 않고, 환자에게 하전 입자의 조사를 행하는 경우에, 상기 하전 입자를 소정의 에너지에 있어서 정상 상태로 하는 플랫 영역을 마련한다. 이에 의해, 입자선 치료 시스템(1) 전체의 처리 효율을 높이는 것이 가능하게 되고, 치료 시간을 보다 짧게 할 수 있다.

다음으로, 도 8에 의거하여, 하전 입자의 감속 기간 중의 기준 신호로부터 전류 신호의 스무딩 영역을 생성하는 예를 보다 상세히 설명한다. 도 8은, 하전 입자의 감속 기간 중의 기준 신호로부터 전류 신호의 스무딩 영역을 생성하는 예를 나타내는 도면이다. 종축은 전류 신호, 횡축은 시간이다. (1)은 클록 신호의 출력 주기를 고정하고 있는 경우의 전류 신호(즉, 기준 신호 그대로), (2) 클록 신호의 출력 주기를 연속적으로 연장시키는 경우의 전류 신호를 나타내고 있다.

이 도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 클록 생성부(216)(도 1)가 출력하는 클록 신호의 주기를 연속적으로 증가시키면, 전류 신호 생성부(254)(도 1)가 출력하는 지령 신호의 지령값의 시간 변화가 완만하게 되고, 스무딩 영역이 생성된다. 반대로, 제2 클록 생성부(216)가 출력하는 클록 신호의 주기를 연속적으로 단축시키면, 전류 신호 생성부(254)(도 1)가 출력하는 전류 신호의 지령값의 시간 변화가 완만하게 되고, 플랫 영역으로부터 직선 감속 영역으로 원활하게 이행하는 스무딩 영역이 생성된다.

이 스무딩 영역의 설정에 이용하는 시간(스무딩 시간)은, 하전 입자의 취출 에너지에 의거하여 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 에너지 변경을 행하는 경우에, 즉, 다음으로 하전 입자의 출사를 행하는 에너지로 변경하는 경우에 변경 전후의 에너지의 차에 대응하는 지령 신호의 지령값의 전류차가 클수록 스무딩 시간을 길게 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 에너지 변경 전의 에너지란, 그 가속 사이클에서 최초의 하전 입자의 출사로 되는 경우는 플랫 톱을, 2회째 이후의 출사의 경우는 직전에 하전 입자의 출사를 행한 에너지를 가리킨다. 에너지의 변경 폭이 크면, 하전 입자의 에너지가 지령 신호의 변화에 추종하기 어려워지므로, 보다 완만한 스무딩 영역으로 함으로써, 하전 입자의 위치 이동이나 하전 입자의 소실의 발생을 보다 확실히 억제할 수 있다.

다음으로, 도 9, 도 10, 도 12에 의거하여, 본 실시형태에 따른 타이밍 제어부(210)가 제어에 이용하는 클록 신호에 관한 정보에 대하여 설명한다. 도 9는, 하전 입자의 에너지 정상 상태와, 클록 정지 시의 클록수와, 스무딩 영역의 생성에 필요한 스무딩 클록수의 관계를 나타내는 도면이다. 좌측의 열이 하전 입자의 에너지 정상 상태의 넘버를 나타내고, 중간 열이 정지 시의 클록수를 나타내고, 우측 열이 스무딩 클록수를 나타내고 있다. 이 도 9에 나타내는 하전 입자의 에너지 정상 상태와, 클록 정지 시의 클록수와, 스무딩 영역의 생성에 필요한 스무딩 클록수의 관계는, 테이블로서 타이밍 제어부(210)의 제1 기억부(212)(도 1)에 기억되어 있다.

이 도 9에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서는, 1000종류의 하전 입자의 에너지 정상 상태가 마련되어 있다. 이들 1000종류의 하전 입자의 에너지 정상 상태 각각에 클록 정지 시의 클록수와, 스무딩 클록수가 관련지어져 있다. 예를 들면, 에너지 정상 상태의 넘버가 4일 경우, 제2 클록 생성부(216)는, 제1 기억부(212)에 기억된 테이블에 의거하여, 리셋 신호의 출력으로부터 세어서 1550클록수가 되면 클록 신호를 정지한다. 또한, 제2 클록 생성부(216)는, 클록 신호를 정지하기 60클록 전, 즉, 1550-60=1490에 클록수가 도달하면, 클록 신호의 출력 모드를 정주기 출력 모드로부터 가변 주기 출력 모드로 이행한다.

도 10은, 스무딩을 개시하고 난 후의 클록수와 클록 간격의 관계를 나타내는 도면이다. 좌측 열은 스무딩 처리를 개시한 시점, 즉, 가변 주기 출력 모드로 이행할 때에, 클록 주기의 변경을 개시한 시점으로부터의 클록수를 나타내고, 중간 열은, 에너지 넘버 4의 경우의 클록 간격을 나타내고 있다. 도 9를 참조하면, 스무딩 클록수는 60이지만, 도 10에서는, 클록수를 최장의 100까지 기재하고 있다. 또한, 우측 열은, 그 밖의 에너지 넘버의 예를 예시적으로 에너지 넘버 N으로 나타내고 있다. 이 도 10에 나타내는 스무딩을 개시하고 난 후의 클록수와 클록 간격의 관계는, 테이블로서 타이밍 제어부(21)의 제1 기억부(212)(도 1)에 기억되어 있다.

도 11은, 도 10의 에너지 넘버 4의 클록 간격, 즉 클록의 가변 주기에 따라 스무딩 영역을 생성한 예를 나타내는 도면이다. 횡축은 시간을 나타내고, 종축은, 전류 신호를 나타내고 있다.

이 도 11에 나타내는 바와 같이, 제2 클록 생성부(216)는, 제1 기억부(212)(도 1)에 기억되고 테이블에 의거하여, 1개째의 클록 신호를 스무딩의 개시로부터 12마이크로세컨드 후에 출력하고, 2개째의 클록 신호를 그 16마이크로세컨드 더 후에 출력하고, 3개째의 클록 신호를 그 22마이크로세컨드 더 후에 출력한다. 또한, 전류 신호 생성부(254)(도 1)는, 제3 기억부(252)에 기억되는 기준 신호(도 7)를 이들 클록 신호에 따라서 순서대로 전류 신호로서 출력한다. 이와 같이, 스무딩의 개시 시점으로부터의 클록 신호의 주기를 변경함에 의해, 전류 신호에 스무딩 영역이 생성된다.

도 12는, 스무딩을 개시하고 난 후의 클록수와 경과 시간의 관계를 나타내는 도면이다. 좌측 열은 스무딩을 개시한 시점, 즉, 클록 주기의 변경을 개시한 시점으로부터의 클록수를 나타내고, 중간 열은, 에너지 넘버 4의 경우의 스무딩의 개시 시로부터의 경과 시간을 나타내고 있다. 도 9를 참조하면, 스무딩 클록수는 60이지만, 도 12에서는, 클록수를 최장의 100까지 기재하고 있다. 또한, 우측 열은, 그 밖의 에너지 넘버의 예를 예시적으로 에너지 넘버 N으로 나타내고 있다. 도 12는, 도 10과 동등한 내용을 스무딩의 개시 시점으로부터의 클록수와 경과 시간의 관계로서 나타내고 있다. 이 도 12에 나타내는 스무딩을 개시하고 난 후의 클록수와 경과 시간의 관계는, 테이블로서 타이밍 제어부(21)의 제1 기억부(212)(도 1)에 기억되어 있다.

도 13은, 도 12의 에너지 넘버 4의 스무딩 개시로부터의 클록 출력 시간, 즉 클록 주기에 따라 스무딩 영역을 생성한 예를 나타내는 도면이다. 횡축은 시간을 나타내고, 종축은, 전류 신호를 나타내고 있다.

이 도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 클록 생성부(216)는, 제1 기억부(212)(도 1)에 기억된 테이블에 의거하여, 예를 들면 1개째의 클록 신호를 스무딩의 개시로부터 12마이크로세컨드 후에 출력하고, 2개째의 클록 신호를, 스무딩의 개시로부터 28마이크로세컨드 후에 출력하고, 3개째의 클록 신호를, 스무딩의 개시로부터 50마이크로세컨드 후에 출력한다. 또한, 전류 신호 생성부(254)(도 1)는, 제3 기억부(252)에 기억되는 기준 신호(도 7)를 이들 클록 신호에 따라서 순서대로 전류 신호로서 출력한다. 이와 같이, 스무딩의 개시 시점으로부터의 클록 신호의 주기를 변경함에 의해, 전류 신호에 스무딩 영역을 생성 가능하게 된다.

이와 같이, 타이밍 제어부(210)의 제1 기억부(212)는, 도 9, 도 10, 도 12 등에서 예시한 클록에 관한 정보를 테이블화해서 기억하고 있다. 그리고, 제2 클록 생성부(216)는, 출사의 요구가 있던 정상 에너지 넘버에 의거하여, 클록 신호를 전원 제어부(252)에 출력한다.

전술한 예에서는 정상 에너지마다 클록수, 클록 간격을 규정한 테이블로 하고 있었다. 다른 예로서, 설정된 정상 에너지마다 클록수, 클록 간격을 설정하는 것이 아니라, 하전 입자가 변경하는 정상 에너지 사이에 대응하는 지령 신호의 지령값의 차분에 따라서 클록수, 클록 간격을 규정한 테이블로 하는 것도 가능하다. 즉, 예를 들면, 에너지 넘버 100에서 하전 입자를 출사할 경우, 그 전에 하전 입자의 출사를 행한 에너지 넘버에 의해서, 에너지 넘버 100의 플랫 영역에의 이행 시의 스무딩 클록수, 클록 간격이 서로 다른 테이블로 한다.

이와 같은 규정을 실현하는 테이블의 구성은 불문하지만, 예를 들면, 에너지 넘버 사이의 에너지의 차가 일정한 경우는, 에너지 넘버의 차마다 스무딩의 클록수와 클록 간격을 규정하면 된다. 예를 들면, 에너지 넘버를 1로부터 101로 변경하는 경우는, 테이블의 에너지 넘버 차 100에 대응하는 클록수와 클록 간격을 참조한다. 에너지 넘버의 차에 대해서 클록수와 클록 간격을 설정함으로써, 변경 전의 에너지 넘버와 변경 후의 에너지 넘버의 조합 모두에 대하여 클록수와 클록 간격을 설정하는 것보다도 작은 테이블로 할 수 있다. 여기에서, 변경 전의 에너지는 플랫 톱의 경우도 있을 수 있으므로, 플랫 톱 상당을 에너지 넘버 0으로 해서 테이블에 등록해도 된다.

또, 스무딩 클록수와 클록 간격이 결정되면 스무딩 시간도 결정되기 때문에, 데이터 테이블은, 정상 에너지, 또는 정상 에너지의 차에 대응하는 전류차와 스무딩 시간을 대응시킨 테이블이라고도 할 수 있다.

타이밍 제어부(210)는, 이하의 식에 따라, 클록 신호의 주기를 연산해도 된다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 하전 입자가 변경하는 정상 에너지 사이에 대응하는 지령 신호의 지령값의 차분인 전류차가 커짐에 따라 스무딩 클록수를 증가시킬 필요가 있다.

이 때문에 스무딩 클록수를 Nmax로 하고, K1을 임의의 상수로 하고, 정상 에너지 사이에 대응하는 지령 신호의 지령값의 차분인 전류차를 Dif로 하면 예를 들면 (1식)으로 표시하는 것이 가능하게 된다.

Nmax=K1×Dif (1식)

스무딩의 개시로부터 n번째의 클록 간격을 Tn으로 하고, C1, C2, C3을 임의의 상수로 하고, 정상 에너지 사이에 대응하는 지령 신호의 지령값의 차분인 전류차를 Dif로 하면 (2식)으로 표시하는 것이 가능하게 된다.

Tn=C1×n×Dif×Dif+C2×n×Dif+C3×n

(2식)

여기에서, n은 0으로부터 Nmax까지의 정수이다.

또한, 스무딩 클록수 Nmax를 일반적인 함수 형식으로 Nmax=f(Dif)로서, 표시하는 것도 가능하다. f( )는 임의의 일차함수이다. 또한, 스무딩의 개시로부터 n번째의 스무딩 시 클록 간격 Tn을 일반적인 함수 형식으로 T(n, Dif)로서, 표시하는 것도 가능하다. T( )는 임의의 이차함수이다. 이와 같은 함수를 편향 전자석(108)(도 1)의 전류 특성에 따라서 정의하고, 타이밍 제어부(210)에 스무딩 클록수와 스무딩 시간을 실시간으로 연산시켜도 된다.

또, 스무딩 영역의 설정에 이용하는 클록수 및 클록의 간격을 구하는 상기 연산식은 일례이며, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 하전 입자가 변경하는 정상 에너지의 차에 대응하는 지령 신호의 지령값의 전류차에 의거하여, 우선 스무딩 영역의 설정에 이용하는 스무딩 시간을 연산하고, 이 스무딩 시간에 의거하여 스무딩의 설정에 이용하는 클록수와 클록 간격을 연산하는 것이어도 된다. 즉, 상기 연산식의 예에서는 클록수와 클록 간격을 구함으로써 스무딩 시간이 결정되지만, 전류차에 의거하여 스무딩 시간을 연산해서 구하고, 구한 스무딩 시간으로부터 클록수와 클록 간격을 결정해도 된다. 전류차가 클수록, 스무딩 시간이 길어지는 연산이면 된다.

또한, 하전 입자가 변경하는 정상 에너지 사이의 차로서 설명했지만, 그 가속 사이클에서 최초의 하전 입자가 출사하는 경우에 있어서는, 플랫 톱과의 에너지와, 하전 입자의 출사를 행하는 정상 에너지의 차에 대응하는 지령 신호의 지령값의 전류차 Dif로 한다. 즉, 하전 입자의 에너지의 변경 전후의 전류차에 의거하여, 스무딩 시간을 결정한다.

이상과 같이, 하전 입자가 변경하는 정상 에너지 사이의 차에 따라서 스무딩 영역의 설정에 이용하는 클록수, 간격을 연산에 의해 구함으로써, 에너지의 변경 전후의 차가 클수록 스무딩 시간을 길게 할 수 있다.

도 14는, 가변의 클록 신호를 이용한 전류 신호의 생성을 설명하는 플로차트이다. 여기에서는, 도 6에 예시하는 기준 신호를 이용한 전류 신호의 생성예를 설명한다.

계산기 시스템(50)은, 미리 계산 및 조정 완료된 주파수의 기준 신호, 진폭의 기준 신호를 고주파 가속 공동 제어부(240)의 제2 기억부(242)에 설정하고, 전류의 기준 신호를 전원 제어부(250)의 제3 기억부(252)에 설정한다(스텝S100).

제2 클록 생성부(216)는, 계산기 시스템(50)으로부터의 출력 허가 신호를 받고, 클록 신호와 리셋 신호의 출력을 개시한다. 또는, 계산기 시스템(50)의 동작 스타트 신호를 받고 미리 클록 신호와 리셋 신호를 출력한다(스텝S102).

다음으로, 입사기(102)는, 리셋 신호에 동기해서, 리셋 신호의 일정 시간 후에, 하전 입자를 주가속기(104) 내에 입사시킨다(스텝S103). 이어서, 고주파 가속 공동 제어부(240)는 클록 신호에 따라서, 제2 기억부(242)에 설정된 주파수의 기준 신호, 진폭의 기준 신호를 순서대로 주파수 신호, 진폭 신호로서 고주파 가속 공동(106)에 출력한다. 마찬가지로, 전원 제어부(250)는, 클록 신호에 따라서, 제3 기억부(252)에 설정된 전류의 기준 신호를 순서대로 전류 신호로서 전원(114)에 출력한다. 이에 의해 하전 입자는, 주가속기(104) 내의 소정 궤도를 주회하면서 가속해 간다.

타이밍 제어부(210)는, 제1 기억부(212)에 설정된 정지 조건 및 테이블을 참조하여, 클록 신호의 주기를 변경할지의 여부를 판정한다(스텝S200). 타이밍 제어부(210)는, 제1 기억부(212)에 설정된 정지 조건 및 클록에 관한 테이블(예를 들면 도 9, 도 10, 도 12 등에서 나타낸 클록에 관한 정보)을 참조하여, 클록수가 에너지 넘버에 대응하는 스무딩 개시 클록수일 경우에(스텝S200의 YES), 클록 신호의 주기의 변경을 개시한다(스텝S202). 전원 제어부(250)의 전류 신호 생성부(254)는, 클록 신호에 따라서 제3 기억부(252)에 기억되는 기준 신호를 순서대로 전류 신호로서 출력한다. 이에 의해, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이 스무딩 영역(510)이 생성된다.

다음으로, 타이밍 제어부(210)는, 제1 기억부(212)에 설정된 정지 조건 및 클록에 관한 테이블을 참조하여, 클록 신호를 정지할지의 여부를 판정한다(스텝S204). 타이밍 제어부(210)는, 클록수가 정지 조건에 해당하는 클록수가 아닐 경우(스텝S206의 NO), 스텝S202로부터의 처리를 반복한다.

한편, 타이밍 제어부(210)는, 클록수가 정지 조건에 해당하는 클록수이면(스텝S206의 YES), 클록 신호의 출력을 정지한다(스텝S208). 전류 신호 생성부(254)는, 클록 신호의 정지 시의 전류 신호를 계속해서 전원 제어부(250)에 출력한다. 이에 의해, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이 제1 에너지에서의 정상 상태에 해당하는 플랫 영역이 생성된다.

다음으로, 타이밍 제어부(210)는, 클록 신호의 출력을 재개할지의 여부를 판정한다(스텝S212). 타이밍 제어부(210)는, 조사 제어 장치(42)로부터 조사 종료 신호 또는 다른 에너지에서의 조사 요구 신호를 수신하고 있지 않으면, 클록 신호의 정지를 유지하는 것으로 판정하고(스텝S212의 NO), 스텝S208로부터의 처리를 반복한다.

한편, 타이밍 제어부(210)는, 조사 제어 장치(42)로부터 조사 종료 신호 또는 다른 에너지에서의 조사 요구 신호를 수신하면, 클록 신호의 출력의 재개로 판정한다(스텝S212의 YES). 이어서, 클록 신호의 주기의 변경을 개시한다(스텝S214).

다음으로, 타이밍 제어부(210)는, 제1 기억부(212)에 설정된 정지 조건 및 테이블을 참조하여, 클록 신호의 주기의 변경을 정지할지의 여부를 판정한다(스텝S218). 클록수가 변경 정지에 해당하는 클록수가 아닐 경우(스텝S218의 YES), 스텝S214로부터의 처리를 반복한다. 전류 신호 생성부(254)는, 클록 신호에 따라서 제3 기억부에 기억되는 기준 신호를 순서대로 전류 신호로서 출력한다. 이에 의해, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이 스무딩 영역(512)이 생성된다.

한편, 클록수가 변경 정지에 해당하는 클록수일 경우(스텝S218의 NO), 전체 처리가 종료인지의 여부를 판정하고(스텝S220), 종료가 아니면(스텝S220의 NO), 스텝S200으로부터의 처리를 반복한다.

타이밍 제어부(210)는, 클록수가 에너지 넘버에 대응하는 스무딩 개시 클록수가 아닐 경우(스텝S200의 NO), 정주기의 클록 신호를 전원 제어부(250)에 출력한다. 전원 제어부(250)의 전류 신호 생성부(254)는, 클록 신호에 따라서, 제3 기억부(252)에 설정된 전류의 기준 신호를 순서대로 전류 신호로서 전원(114)에 출력한다(스텝S222). 한편, 전체 처리가 종료이면(스텝S220의 YES), 전체의 제어 처리를 종료한다. 이와 같이, 타이밍 제어부(210)는, 클록 신호의 주기를 연속적으로 변화시켜서, 스무딩 영역을 생성한다.

이상과 같이 본 실시형태에 따르면, 전류 신호 생성부(254)는, 클록 신호의 수신에 따라서 기준 신호를 시계열의 전류 신호로서 출력하는 경우에, 클록 신호의 정지를 행하기 전에 클록 신호의 주기를 연속적으로 변화시키는 것으로 했다. 이에 의해, 시계열 지령 신호의 지령값의 시간에 대한 변화가 평활화되므로, 스무딩 영역이 마련되어 있지 않은 기준 신호로부터, 스무딩 영역이 형성된 전류 신호를 출력할 수 있다.

또한, 실제로 치료를 실시할 때에, 하전 입자의 취출을 행하지 않는 빔 에너지에서는 편향 전자석(108)의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련할 필요가 없고, 실제로 하전 입자의 취출을 행하는 빔 에너지에서만 플랫 영역을 마련하는 것이 가능하다. 이에 의해 하전 입자의 가속 사이클이 보다 단축화되고, 환자의 치료 시간의 단축화에 기여한다. 특히, 가속기에서 실현하는 하전 입자의 취출 에너지를 종래보다도 많게 한 경우(예를 들면 600종류)에도, 그에 의해서 가속 사이클이 장대화(長大化)하는 경우가 없다. 이 때문에, 레인지 시프터 등의 하드웨어를 이용하지 않고 종래와 동(同)정도나 그 이상의 조사 에너지의 종류를 사용할 수 있기 때문에, 치료 시간의 단축에 기여한다.

또한, 하전 입자의 에너지의 변경 전후의 차가 클수록 스무딩 시간을 길게 할 수 있다.

(제2 실시형태)

제2 실시형태에 따른 입자선 치료 시스템(1)은, 제2 클록 생성부(216)의 클록 신호의 주파수를 변경시켜서 전류 신호에 스무딩 영역을 생성하는 대신에, 전류의 보정 신호를 이용해서 전류 신호에 스무딩 영역을 생성하는 점에서, 제1 실시형태와 상위(相違)하다. 이하에서는, 제1 실시형태와 상위하는 점을 설명한다.

도 15는, 제2 실시형태에 따른 입자선 치료 시스템(1)의 개략적인 전체 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 15에 나타내는 바와 같이, 제2 기억부(242)에 고주파 보정용 패턴 메모리 영역(242a)을 마련하고, 제3 기억부(252)에 전류 보정용 패턴 메모리 영역(252a)을 마련한 점에서, 제2 실시형태와 상위하다. 고주파 보정용 패턴 메모리 영역(242a)에는, 주파수의 기준 신호, 진폭의 기준 신호를 각각 보정하는 주파수의 보정 신호, 진폭의 보정 신호가 기억되어 있다. 또한, 전류 보정용 패턴 메모리 영역(252a)에는, 전류의 기준 신호를 보정하는 보정 신호가 기억되어 있다.

도 16은, 기준 신호에 의거하여 생성되는 보정 전의 전류 신호와 보정 신호의 관계를 나타내는 도면이다. 횡축은 시간을 나타내고, (1)∼(5)의 각각의 종축은, (1)은, 보정 전의 전류 신호를 나타내고, (2)는, 클록 신호를 나타내고, (3)은, 보정 신호를 나타내고, (4)는, 보정 개시 신호를 나타내고, (5)는, 보정 후의 전류 신호를 나타내고 있다. 도 16에 의거하여, 스무딩 처리를 행하는 경우의 본 실시형태에 따른 타이밍 제어부(210)의 처리와, 전원 제어부(250)의 처리예를 설명한다.

우선, 전류 신호 생성부(254)가 출력하는 보정 전의 전류 신호에 대하여 설명한다. 전류 신호 생성부(254)는, 예를 들면 도 16의 감소 영역 1, 감소 영역 2 등으로서 나타내는 바와 같이, 클록 신호의 수신에 따라서, 제3 기억부(252)에 기억되는 전류의 기준 신호를 보정 전의 전류 신호로서 순서대로 출력한다. 또한, 전류 신호 생성부(254)는, 예를 들면 플랫 영역으로서 나타내는 바와 같이, 클록 신호가 정지하면, 클록 신호의 정지 시의 기준 신호를 전류 신호로서 계속해서 출력한다.

다음으로, 전류 신호 생성부(254)가 전류 신호의 보정에 이용하는 보정 신호에 대하여 설명한다. 이 보정 신호(스무딩 패턴 1, 스무딩 패턴 2 등)의 지령값은, 미리 보정 전의 전류 신호의 지령값과 보정 신호의 지령값을 가산하면, 시간에 대해서 원활하게 변화하도록 연산되어 있다. 이 때문에, 보정 전의 지령 신호의 지령값과 보정 신호의 지령값을 가산하면, 시간에 대해서 원활하게 변화하는 지령 신호의 지령값이 얻어진다. 즉, 보정 후의 전류 신호의 지령값은 평활화되고, 시간에 대한 미분값은 연속적으로 변화한다.

전류 신호 생성부(254)는, 보정 개시 신호에 의거하여, 보정 전의 지령 신호의 지령값과 보정 신호의 지령값을 가산한 지령값을 갖는 보정 후의 전류 신호를 생성한다. 보다 상세하게는, 전류 신호 생성부(254)는, 예를 들면 감소 영역 1로부터 하전 입자의 에너지 정상 상태에 대응하는 플랫 영역에의 이행 시에는, 보정 개시 신호의 상승 신호의 검지에 의거하여, 보정 전의 지령 신호의 지령값과 보정 신호(스무딩 패턴 1)의 지령값을 가산한 지령값을 갖는 보정 후의 전류 신호를 생성한다. 또한, 전류 신호 생성부(254)는, 예를 들면 하전 입자의 에너지 정상 상태에 대응하는 플랫 영역으로부터 감소 영역 2에의 이행 시에는, 보정 개시 신호의 하강 신호의 검지에 의거하여, 보정 전의 전류 신호의 지령값과 보정 신호(스무딩 패턴 2)의 지령값을 가산한 지령값을 갖는 보정 후의 전류 신호를 생성한다.

감소 영역 1, 감소 영역 2 등에서는, 보정 전의 지령 신호의 지령값의 시간에 대한 변화의 정도는 소정값으로 유지되어 있다. 이 때문에, 도 16에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 보정 개시 신호의 상승 시에 가산되는 보정 신호의 시계열값을 나타내는 스무딩 패턴 1과, 보정 개시 신호의 하강 시에 가산되는 보정 신호의 시계열값을 나타내는 스무딩 패턴 2는, 양음이 반전되어 있다. 이에 의해, 보정 개시 신호에 의한 스무딩 처리는, 감소 영역 1로부터 플랫 영역으로 이행하는 경우에도, 플랫 영역으로부터 감소 영역 2로 이행하는 경우에도 가능하게 된다.

또한, 전류 신호 생성부(254)는, 복수의 정상 에너지 각각에 대응하는 전류값의 차분인 전류차에 따른 계수를 보정 신호(예를 들면, 스무딩 패턴 1, 스무딩 패턴 2)의 지령값에 곱셈한 값을 기준 신호의 지령값에 가산해서, 전류 신호를 생성해도 된다. 이에 의해, 정상 에너지 사이의 크기에 대한 스무딩양의 조정이 가능하게 된다. 특히, 제1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 하전 입자의 에너지의 변경 전후의 차가 클수록 스무딩 시간이 긴 보정 신호로 하는 것이 가능하게 된다.

다음으로, 타이밍 제어부(210)가 출력하는 보정 개시 신호에 대하여 설명한다. 타이밍 제어부(210)는, 계산기 시스템(50)으로부터 수신한 클록의 정지 조건에 의거하여, 보정 개시 신호를 클록 신호의 정지 전에 전원 제어부(250)에 출력한다. 또한, 타이밍 제어부(210)는, 조사 제어 장치(42)로부터 조사의 정지 신호 또는 다른 에너지에서의 조사 요구 신호를 수신하면, 보정 개시 신호를 하강한다. 그리고, 타이밍 제어부(210)는, 소정의 클록수가 경과한 후에, 클록 신호의 출력을 재개한다. 이와 같이, 타이밍 제어부(210)는, 보정 개시 신호를 출력해서 소정의 클록수가 경과한 후에, 클록 신호를 정지한다. 또한, 타이밍 제어부(210)는, 보정 개시 신호의 출력을 정지해서 소정의 클록수가 경과한 후에, 클록 신호의 출력을 재개한다.

이들로부터 알 수 있는 바와 같이, 보정 전의 지령 신호의 지령값과 보정 신호의 지령값을 가산하면, 시간에 대해서 원활하게 변화하는 전류 신호, 즉 시간에 대한 변화의 정도가 소정값보다도 작은 전류 신호가 얻어진다.

도 17은, 보정 신호를 이용한 전류 신호의 생성을 설명하는 플로차트이다. 제1 실시형태와 동등한 처리에는 동일한 번호를 부여해서 설명을 생략한다. 여기에서는, 전류 신호의 생성예를 설명한다.

우선, 타이밍 제어부(210)는, 하전 입자가 주가속기(104)에 입사된 후에도, 정주기의 클록 신호를 계속해서 전류 신호 생성부(254)에 출력한다. 전류 신호 생성부(254)는, 이 클록 신호의 수신에 따라서, 기준 신호를 보정 전의 전류 신호로서 순서대로 출력한다.

다음으로, 타이밍 제어부(210)는, 제1 기억부(212)에 설정된 정지 조건을 참조하여, 보정 신호를 이용한 스무딩을 개시할지의 여부를 판정한다(스텝S300). 타이밍 제어부(210)는, 스무딩을 개시하는 것으로 판정했을 경우에(스텝S300의 YES), 보정 개시 신호를 전원 제어부(250)에 출력한다. 전원 제어부(250)의 전류 신호 생성부(254)는, 보정 개시 신호의 상승 신호의 검지에 의거하여, 기준 신호의 지령값과 보정 신호(예를 들면 스무딩 패턴 1)의 지령값을 가산한 전류 신호를 출력한다(스텝S304). 또한, 타이밍 제어부(210)는, 보정 개시 신호의 출력을 개시한 시점에서 소정의 클록수가 경과하면 클록 신호를 정지한다. 이어서, 전류 신호 생성부(254)는, 클록 정지 시의 기준 신호와 보정 신호를 가산한 전류 신호를 출력한다. 또한, 소정의 클록수가 경과하면 전류 신호 생성부(254)는, 클록 정지 시의 기준 신호를 전류 신호로서 출력한다.

다음으로, 타이밍 제어부(210)는, 클록 신호의 출력을 재개할지의 여부를 판정한다(스텝S306). 타이밍 제어부(210)는, 조사 제어 장치(42)로부터 조사 종료 신호 또는 다른 에너지에서의 조사 요구 신호를 수신하고 있지 않으면, 클록 신호의 정지를 유지하는 것으로 판정하고(스텝S306의 NO), 스텝S302로부터의 처리를 반복한다.

한편, 타이밍 제어부(210)는, 조사 제어 장치(42)로부터 조사 종료 신호 또는 다른 에너지에서의 조사 요구 신호를 수신하면, 클록 신호의 출력의 재개로 판정하고(스텝S306의 YES), 보정 개시 신호의 출력을 정지하고, 소정의 클록수가 더 경과한 후에, 클록 신호의 출력을 재개한다. 전원 제어부(250)의 전류 신호 생성부(254)는, 보정 개시 신호의 하강 신호를 검지하면, 기준 신호의 지령값과 보정 신호(예를 들면 스무딩 패턴 2)의 지령값을 가산한 전류 신호를 출력한다. 또한, 소정의 클록수가 경과하면 전류 신호 생성부(254)는, 기준 신호를 전류 신호로서 순서대로 출력한다.

다음으로, 타이밍 제어부(210)는, 전체 처리가 종료인지의 여부를 판정하고(스텝S308), 종료가 아니면(스텝S308의 NO), 스텝S300으로부터의 처리를 반복한다.

한편, 타이밍 제어부(210)는, 스무딩의 개시가 아닌 것으로 판정했을 경우에(스텝S300의 NO), 정주기의 클록 신호를 계속해서 전원 제어부(250)에 출력한다. 전원 제어부(250)는, 클록 신호에 따라서, 제3 기억부(252)에 설정된 전류의 기준 신호를 순서대로 전류 신호로서 출력한다(스텝S310). 한편, 전체의 제어 처리가 종료이면(스텝S308의 YES), 전체의 처리를 종료한다. 이와 같이, 타이밍 제어부(210)는, 지령 신호의 지령값에, 지령값의 변동을 감소시키는 보정 신호의 지령값을 가산함에 의해, 스무딩 영역을 생성한다.

이상과 같이 본 실시형태에 따르면, 전류 신호 생성부(254)는, 클록 신호의 정지를 행하기 전후에 시계열의 지령 신호의 지령값에, 시간에 대한 지령값의 변동을 감소시키는 보정 신호의 지령값을 가산하는 것으로 했다. 이에 의해, 시간에 대한 지령값의 변화를 평활화하므로, 하전 입자의 위치 이동이나 하전 입자의 소실이 회피된다.

또한, 빔 수송계(20)에의 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 편향 전자석(108)의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련하지 않고, 빔 수송계(20)에의 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 플랫 영역을 마련하는 것으로 했다. 이에 의해 하전 입자의 가속 사이클이 보다 단축화되고, 환자의 치료 시간을 보다 단축화할 수 있다.

전술한 각 실시형태에서 설명한 제어 장치(200)의 적어도 일부는, 하드웨어로 구성해도 되고, 소프트웨어로 구성해도 된다. 소프트웨어로 구성하는 경우에는, 제어 장치(600)의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을 플렉서블디스크나 CD-ROM 등의 기록 매체에 수납하고, 컴퓨터에 판독하게 해서 실행시켜도 된다. 기록 매체는, 자기디스크나 광디스크 등의 착탈 가능한 것으로 한정되지 않으며, 하드디스크 장치나 메모리 등의 고정형의 기록 매체여도 된다.

또한, 제어 장치(200)의 적어도 일부의 기능을 실현하는 프로그램을, 인터넷 등의 통신 회선(무선 통신도 포함한다)을 통해서 반포해도 된다. 또한, 동프로그램을 암호화하거나, 변조를 하거나, 압축한 상태에서, 인터넷 등의 유선 회선이나 무선 회선을 통해서, 혹은 기록 매체에 수납해서 반포해도 된다.

이상, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형예는, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

Claims (12)

1. 하전 입자의 가속 에너지에 따라서 주(主)가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원을 갖는 가속기의 제어 방법으로서,
   빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 상기 전류값의 지령 신호에, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련하고,
   상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 상기 전류값의 지령 신호에, 상기 플랫 영역을 마련하지 않고,
   상기 편향 전자석의 전류값의 상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터의 이행 시에 전류값의 시간 변화를 평활화시키고,
   상기 평활화에 요하는 시간을, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는, 가속기의 제어 방법.
2. 하전 입자를 입사 에너지까지 가속해서 주가속기에 입사하는 입사기와, 주가속기에 입사된 상기 하전 입자에 가속 에너지를 부여하는 고주파 가속 공동(空洞)과, 상기 하전 입자의 상기 가속 에너지에 따라서 상기 주가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원과, 상기 하전 입자를 상기 주가속기로부터 빔 수송계에 출사시키기 위한 출사용 기기를 구비하는 가속기의 제어 방법으로서,
   상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클에 있어서의 상기 편향 전자석의 전류값의 시간 변화에는, 상기 하전 입자의 최저 에너지에 대응한 플랫 보텀 구간과, 최고 에너지에 대응한 톱 지점 또는 플랫 톱 구간과, 상기 플랫 보텀 구간으로부터 가속하기 위한 가속 구간과, 상기 톱 지점 또는 상기 플랫 톱 구간으로부터 플랫 보텀으로 감속하기 위한 감속 구간을 발생시키고, 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 발생시키지 않고,
   상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클에 있어서의 상기 편향 전자석의 전류값의 시간 변화에는, 상기 감속 구간 및 상기 가속 구간의 적어도 어느 하나에 대응하는 구획 도중에 소정의 취출 에너지에 대응해서 상기 전류값이 일정하게 되는 플랫 영역을 발생시키고,
   상기 대응하는 구획으로부터 상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터 상기 대응하는 구획에의 이행 시에, 상기 전류값의 시간 변화를 평활화하고, 또한, 상기 평활화에 요하는 시간을, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는, 가속기의 제어 방법.
3. 하전 입자의 가속 에너지에 따라서 주가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과, 전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원을 갖는 가속기의 제어 장치로서,
   빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련한 상기 전류값의 지령 신호를 생성하고,
   상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 상기 플랫 영역을 마련하고 있지 않은 상기 전류값의 지령 신호를 생성하는 전류 신호 생성부를 갖고,
   상기 전류값의 지령 신호는, 상기 편향 전자석의 전류값의 상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터의 이행 시에 전류 변화를 평활화시키는 스무딩 구간을 갖고,
   상기 스무딩 구간의 시간 길이는, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는 가속기의 제어 장치.
4. 제3항에 있어서,
   클록 신호를 생성하는 클록 신호 생성부와,
   상기 클록 신호에 대응지어지고, 전류값의 정보를 갖는 시계열의 기준 신호를 기억하는 기억부
   를 더 구비하고,
   상기 전류 신호 생성부는, 상기 클록 신호의 수신에 따라서, 상기 시계열의 기준 신호를 순서대로 출력해서, 상기 전류값의 지령 신호를 생성하고, 또한, 클록 주기의 연속적인 증가 또는 감소에 따라서, 상기 스무딩 구간을 생성하는, 가속기의 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 기억부는,
   상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차와, 상기 스무딩 구간의 시간 길이를 대응시킨 데이터 테이블을 기억하고,
   상기 클록 신호 생성부는, 상기 데이터 테이블에 의거하여, 상기 클록 신호를 출력하는, 가속기의 제어 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 클록 신호 생성부는,
   소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여, 상기 스무딩 구간의 설정에 이용하는 클록수를 연산하는 제1 연산식, 및, 상기 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여, 상기 스무딩 구간의 설정을 개시한 시점으로부터의 클록수에 대응하는 클록 주기를 연산하는 제2 연산식의 적어도 어느 하나를 이용해서 상기 클록 신호를 출력하는, 가속기의 제어 장치.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 클록 신호는, 상기 주가속기의 4극 전자석의 전류 신호, 및 상기 주가속기의 고주파 가속 공동의 주파수 지령 신호와 동기되어 있는, 가속기의 제어 장치.
8. 제3항에 있어서,
   기준으로 되는 시계열의 전류값의 정보를 갖는 시계열의 기준 신호와, 상기 편향 전자석에 흐르는 전류를 시간당 변동 가능한 범위 내로 제한하기 위한 스무딩 영역에 대응하는 시계열의 보정 신호를 기억하는 기억부를 더 구비하고,
   상기 전류 신호 생성부는, 상기 시계열의 기준 신호와 상기 시계열의 보정 신호에 의거하여, 상기 전류 변화를 평활화하는 상기 전류값의 지령 신호를 생성하는, 가속기의 제어 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 전류 신호 생성부는, 상기 기준 신호의 지령값과, 상기 보정 신호의 지령값의 가산값에 의거하는 상기 전류값의 지령 신호를 생성하는, 가속기의 제어 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 전류 신호 생성부는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 따른 계수를 상기 보정 신호의 지령값에 곱셈한 값을 상기 기준 신호의 지령값에 가산해서, 상기 전류값의 지령 신호를 생성하는, 가속기의 제어 장치.
11. 제3항에 있어서,
    상기 전류 변화를 평활화시키는 스무딩 구간은, 상기 편향 전자석의 과도 특성에 의거하여 연산되어 있는, 가속기의 제어 장치.
12. 하전 입자를 입사 에너지까지 가속해서 주가속기에 입사하는 입사기와,
    상기 주가속기에 입사된 상기 하전 입자에 가속 에너지를 부여하는 고주파 가속 공동과,
    상기 하전 입자의 상기 가속 에너지에 따라서 상기 주가속기 내를 주회시키는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석과,
    전류값의 지령 신호에 의거하여, 상기 자장을 발생시키는 전류를 상기 복수의 편향 전자석에 공급하는 전원과,
    상기 하전 입자를 상기 주가속기로부터 빔 수송계에 출사시키기 위한 출사용 기기와,
    상기 입사기, 상기 고주파 가속 공동, 상기 전원, 및 상기 출사용 기기 중의 적어도 상기 전원을 제어하는 제어 장치
    를 구비하는 입자선 치료 시스템으로서,
    상기 제어 장치는,
    상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하는 가속 사이클의 경우에는, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지에 대응시켜서 상기 편향 전자석의 전류값을 일정하게 하는 플랫 영역을 마련한 상기 전류값의 지령 신호를 생성하고,
    상기 빔 수송계에의 상기 하전 입자의 출사를 수반하지 않는 가속 사이클의 경우에는, 상기 플랫 영역을 마련하고 있지 않은 상기 전류값의 지령 신호를 생성하고,
    상기 플랫 영역에의 이행 시, 또는 상기 플랫 영역으로부터의 이행 시에 전류 변화를 평활화시키는 스무딩 구간을 생성하고,
    상기 스무딩 구간의 시간 길이를, 상기 하전 입자의 소정의 취출 에너지, 또는, 소정의 취출 에너지에의 변경 전후의 에너지의 차에 의거하여 결정하는 전류 신호 생성부를 갖는, 입자선 치료 시스템.

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