TW201519930A - 粒子射線治療裝置 - Google Patents

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TW201519930A
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Takaaki Iwata
Hisashi Harada
Masahiro Ikeda
Yue-Hu Pu
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

本發明之目的在提供一種藉由分時技術而可猶如同時地將射束輸送至複數個治療室之粒子射線治療裝置。粒子射線治療裝置(51)的射束輸送系統(59)具有：變更射束路徑以將帶電粒子束(81)輸送至複數個粒子射線照射裝置(58)的任一個之射束路徑變更器(16)，治療管理裝置(95)具有射束路徑控制器(18)，該射束路徑控制器(18)針對要在同一治療時間帶進行治療之複數個粒子射線照射裝置(58)，產生用來控制加速器(54)的射出器(62)之射出器控制訊號(csiga)及控制射束路徑變更器(16)之射束路徑變更器控制訊號(踢出控制訊號(csigb))，以讓帶電粒子束(81)在每分配時間輸送至複數個粒子射線照射裝置(58)的任一個。

Description

粒子射線治療裝置
本發明係關於用於醫療用或研究用之粒子射線治療裝置，尤其關於藉由分時技術(time-sharing)而可猶如同時地將射束輸送至複數個治療室之粒子射線治療裝置。
過去，有在粒子射線治療裝置中存在有複數個治療室之報告。在過去的粒子射線治療裝置中，射束路徑係形成為將射束導引至由稱為HEBT(高能射束輸送：High Energy Beam Transport)系統之射束輸送系統的電磁鐵所選擇的一個治療室之構成。因此，原則上並無法在複數個治療室同時進行治療。此外，該射束路徑之切換，一般係利用偏向電磁鐵而進行。
專利文獻1中記載了一種：為了在有複數個治療室存在之情況使治療設備利用率(throughput)提高，採用以呼吸誘導(respiratory navigation)的方式使各治療室中的患者的呼吸的時相相錯開之手段，而例外地可在複數個治療室猶如同時地進行治療之粒子射線治療裝置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)WO 2012/032632A1號公報(0036段至0038段，第1圖)
專利文獻1之粒子射線治療裝置，雖然可利用呼吸誘導而在複數個治療室猶如同時地進行治療，但前提是要進行呼吸誘導，不採用呼吸誘導就無法達到希望在複數個治療室同時進行治療之期望。
本發明係為了解決如上述之課題而完成者，其目的在提供一種即使不採用呼吸誘導也可藉由分時技術而猶如同時地將射束輸送至複數個治療室之粒子射線治療裝置。
本發明之粒子射線治療裝置，係具備有：複數個治療室；分別配置在複數個治療室的每一治療室之複數個粒子射線照射裝置；使帶電粒子束加速之加速器；將經加速器使之加速過的帶電粒子束輸送至複數個粒子射線照射裝置之射束輸送系統；以及控制加速器、射束輸送系統、複數個粒子射線照射裝置之治療管理裝置。射束輸送系統具有：變更射束路徑以將帶電粒子束輸送至複數個粒子射線照射裝置的任一個之射束路徑變更器，治療管理裝置具有射束路徑控制器，該射束路徑控制器針對要在同 一治療時間帶進行治療之複數個粒子射線照射裝置，產生用來控制加速器的射出器之射出器控制訊號及控制射束路徑變更器之射束路徑變更器控制訊號，以讓帶電粒子束在每分配時間輸送至複數個粒子射線照射裝置的任一個，射束路徑控制器係個別地監視複數個粒子射線照射裝置要對之照射帶電粒子束之複數個患者的呼吸狀態，並在各患者所產生之允許照射帶電粒子束之複數個呼吸閘控訊號(gate signal)之中的至少兩個同時為ON之情況，根據複數個呼吸閘控訊號及分時訊號(time-sharing signal)，且不管複數個呼吸閘控訊號為何都週期性地選擇複數個粒子射線照射裝置的任一個之分時訊號，而產生用來讓帶電粒子束輸送至分時訊號所指定的治療室的粒子射線照射裝置之射出器控制訊號及射束路徑變更器控制訊號。
根據本發明之粒子射線治療裝置，就可根據複數個呼吸閘控訊號及與呼吸閘控訊號不相關之分時訊號，而針對要在同一治療時間帶進行治療之複數個粒子射線照射裝置，將射束輸送系統的射束路徑變更器及加速器的射出器控制成讓帶電粒子束在每分配時間輸送至複數個粒子射線照射裝置的任一個，所以即使不採用呼吸誘導也可藉由分時技術而猶如同時地將射束輸送至複數個治療室。
10‧‧‧踢出電磁鐵
11、11a、11b‧‧‧阻尼器
12a至12j‧‧‧偏向電磁鐵
15‧‧‧射束偏向器
16‧‧‧射束路徑變更器
18、19‧‧‧射束路徑控制器
20‧‧‧主導管
21‧‧‧導管分歧部
22a、22b‧‧‧下游導管
23‧‧‧上游射束輸送系統
24a、24b‧‧‧下游射束輸送系統
25a、25b‧‧‧治療台
26a、26b‧‧‧呼吸訊號產生器
27a、27b‧‧‧患者感測器
29、29a、29b‧‧‧治療室
30、30a、30b‧‧‧患者
31、31a、31b‧‧‧照射對象
33‧‧‧分時訊號產生部
36、39‧‧‧射出器控制訊號產生部
37、40‧‧‧踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)
41‧‧‧脈衝控制器
42‧‧‧高速開關
43‧‧‧偏向器電源
44‧‧‧屏蔽訊號產生部
45‧‧‧分時訊號產生部
46‧‧‧射出器控制訊號產生部
47、50‧‧‧踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)
48、49‧‧‧射束偏向器控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)
51‧‧‧粒子射線治療裝置
52‧‧‧射束產生裝置
53‧‧‧線性加速器
54‧‧‧圓形加速器(加速器)
55a、55b、55c‧‧‧偏向電磁鐵
56‧‧‧離子源
57‧‧‧射出器控制訊號產生部
58、58a、58b‧‧‧粒子射線照射裝置
59‧‧‧射束輸送系統
60、69‧‧‧踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)
61‧‧‧入射器
62‧‧‧射出器
63、64、65、66、67、68‧‧‧射束路徑控制器
74‧‧‧線電極板
75‧‧‧背面導體
76‧‧‧電極板
77、77a、77b、77c、77d、77e、77f‧‧‧導體板
81‧‧‧帶電粒子束
88a、88b‧‧‧照射管理裝置
95‧‧‧治療管理裝置
97‧‧‧電壓脈衝
105、106、107、108‧‧‧射束偏向器控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)
113、114、115、116‧‧‧射束路徑控制器
120‧‧‧主管理裝置
121‧‧‧加速器系統控制裝置
csiga‧‧‧射出器控制訊號
csigb‧‧‧踢出控制訊號(射束路徑變更器控制訊號)
csigc‧‧‧射束偏向器控制訊號(射束路徑變更器控制訊號)
csigd‧‧‧踢出控制訊號(射束路徑變更器控制訊號)
csige‧‧‧射束偏向器控制訊號(射束路徑變更器控制訊號)
gsig1、gsig2、gsig3‧‧‧呼吸閘控訊號
msig‧‧‧屏蔽訊號
psig1、psig2‧‧‧呼吸訊號
ssig、ssiga‧‧‧分時訊號
TV0‧‧‧傳送基本時間
TP0‧‧‧粒子移動基本時間
第1圖係顯示根據本發明之實施形態1而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第2圖係第1圖中的粒子射線照射裝置的概略構成圖。
第3圖係用來說眀第1圖中的射束輸送系統的主要部份之示意圖。
第4圖係用來說眀比較例的射束輸送系統的主要部份之示意圖。
第5圖係用來說明本發明之實施形態1的粒子射線治療裝置中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第6圖係用來說明本發明中之呼吸訊號及呼吸閘控訊號之圖。
第7圖係用來說明本發明中之分時訊號之圖。
第8圖係顯示第1圖中的射束路徑控制器之圖。
第9圖係用來說明本發明之實施形態1中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第10圖係顯示根據本發明之實施形態2而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第11圖係顯示第10圖中的射束路徑控制器之圖。
第12圖係顯示配置在第10圖中的導管分歧部的周邊之阻尼器之圖。
第13圖係用來說明本發明之實施形態2中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第14圖係顯示配置在第10圖中的導管分歧部的周邊之另一形態阻尼器之圖。
第15圖係顯示根據本發明之實施形態3而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第16圖係顯示第15圖中的射束路徑控制器之圖。
第17圖係用來說明本發明之實施形態3中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第18圖係顯示根據本發明之實施形態4而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第19圖係顯示第18圖中的射束路徑控制器之圖。
第20圖係用來說明本發明之實施形態4中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第21圖係顯示根據本發明之實施形態5而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第22圖係顯示第21圖中的射束路徑控制器之圖。
第23圖係用來說明本發明之實施形態5中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第24圖係顯示根據本發明之實施形態6而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第25圖係顯示第24圖中的射束路徑控制器之圖。
第26圖係用來說明本發明之實施形態6中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第27圖係顯示根據本發明之實施形態7而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第28圖係顯示第27圖中的射束路徑控制器之圖。
第29圖係顯示第27圖中的射束偏向器之側視圖。
第30圖係從上看第27圖中的射束偏向器所見之俯視圖。
第31圖係用來說眀第27圖中的射束偏向器的微帶線之圖。
第32圖係用來說眀第27圖中的射束偏向器的射束控制之圖。
第33圖係用來說明本發明之實施形態7中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第34圖係顯示根據本發明之實施形態8而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第35圖係顯示第34圖中的射束路徑控制器之圖。
第36圖係用來說明本發明之實施形態8中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第37圖係顯示根據本發明之實施形態9而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第38圖係顯示第37圖中的射束路徑控制器之圖。
第39圖係用來說明本發明之實施形態9中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第40圖係顯示根據本發明之實施形態10而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第41圖係顯示第40圖中的射束路徑控制器之圖。
第42圖係用來說明本發明之實施形態10中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第43圖係顯示根據本發明之實施形態11而構成的粒 子射線治療裝置之構成圖。
第44圖係顯示第43圖中的射束路徑控制器之圖。
第45圖係用來說明本發明之實施形態11中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
第46圖係顯示根據本發明之實施形態12而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。
第47圖係顯示第46圖中的射束路徑控制器之圖。
第48圖係用來說明本發明之實施形態12中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。
實施形態1.
第1圖係顯示根據本發明之實施形態1而構成的粒子射線治療裝置之構成圖。第2圖係第1圖中的粒子射線照射裝置的概略構成圖。粒子射線治療裝置51具備有射束產生裝置52、射束輸送系統59、以及複數個粒子射線照射裝置58a,58b。粒子射線照射裝置58b係設置於設在治療室29b中的旋轉門架(gantry)(未圖示)上。粒子射線照射裝置58a係設置於沒有旋轉門架之治療室29a中。第1圖係為了簡化而以治療室的數目為2之情況進行說眀，但如此圖示並不是想要將本發明中之治療室的數目限定為2。
射束產生裝置52係具有離子源56、線性加速器53、以及屬於一種同步加速器(synchrotron)之圓形加速器(以下，簡稱為加速器)54。射束輸送系統59的作用在於加速器54與粒子射線照射裝置58a,58b之間之連結。射 束輸送系統59係具有：用來變更從加速器54的射出器62射出的帶電粒子束81(參照第2圖)之前往各粒子射線照射裝置58a,58b的射束路徑之射束路徑變更器16、從加速器54的射出器62到射束路徑變更器16之上游射束輸送系統23、從射束路徑變更器16到粒子射線照射裝置58a之下游射束輸送系統24a、以及從射束路徑變更器16到粒子射線照射裝置58b之下游射束輸送系統24b。下游射束輸送系統24b的一部份係設置於旋轉門架(未圖示)上，該部份具有複數個偏向電磁鐵55a,55b,55c。射束產生裝置52、射束輸送系統59、及粒子射線照射裝置58a,58b，都由治療管理裝置95加以控制使之進行協同動作。
在離子源56產生之質子射線、碳離子射線(重粒子射線)等之粒子射線，亦即帶電粒子束81，係在線性加速器53中加速，然後從入射器61射入至加速器54。帶電粒子束81加速至預定的能量。在加速器54中不斷利用高頻的電場使之加速並利用磁鐵使之轉向而使之加速至光速的約70至80%。從加速器54的射出器62射出的帶電粒子束81，係經由射束輸送系統59而輸送至粒子射線照射裝置58a,58b。射束輸送系統59係利用複數個偏向電磁鐵12a至12h而視需要變更軌道，使加速到充分的能量之帶電粒子束81通過由真空導管(主導管20、下游導管22a、下游導管22b)所構成之通道而將之導引到指定的治療室的粒子射線照射裝置58a,58b。粒子射線照射裝置58a,58b，係按照患者30的照射對象31(亦即患部)的大小及深度而使 照射野成形，然後將帶電粒子束81照射至照射對象31(參照第2圖)。經線性加速器53使之加速過之帶電粒子束81，係利用偏向電磁鐵12i,12j變更其軌道而將之導引至加速器54的入射器61。從主導管20分歧出的下游導管22a係連接至粒子射線照射裝置58a，從主導管20分歧出的下游導管22b係連接至粒子射線照射裝置58b。以虛線的圓圈起來的部份，係從主導管20分歧為下游導管22a,22b之導管分歧部21。
前面雖記載為「指定的治療室」，但如前述，粒子射線治療裝置基於治療效率的觀點，一般都具備有複數個治療室。換言之，粒子射線照射裝置58必須要有與治療室的數量相同之數目。如此之由複數個子系統所構成之大型且複雜的系統，一般而言，大多由專門控制各子系統之子控制裝置及指揮全體而進行控制之主控制裝置所構成。關於本發明之實施形態1中揭示的粒子射線治療裝置51，也將就採用此主控制裝置及子控制裝置的構成之情況進行說明。為了簡化，在此將具有射束產生裝置52及射束輸送系統59之子系統整個稱為加速器系統。將粒子射線照射裝置58、或粒子射線照射裝置58及旋轉門架稱為照射系統。治療管理裝置95具有：控制粒子射線治療裝置51全體之主管理裝置120、控制加速器系統之加速器系統控制裝置121、控制粒子射線照射裝置58a之照射管理裝置88a、以及控制粒子射線照射裝置58b之照射管理裝置88b。加速器系統控制裝置121具有：控制射出器62及射 束路徑變更器16之射束路徑控制器18。
患者30a躺在治療室29a的治療台25a上。治療室29a中，配置有：利用患者感測器27a檢測出患者30a的呼吸狀態，據以產生呼吸訊號psig1之呼吸訊號產生器26a。患者30b躺在治療室29b的治療台25b上。治療室29b中，配置有：利用患者感測器27b檢測出患者30b的呼吸狀態，據以產生呼吸訊號psig2之呼吸訊號產生器26b。患者30a的患部為照射對象31a，患者30b的患部為照射對象31b。粒子射線照射裝置的符號，若為統稱係使用58，若要加以區別而進行說明則使用58a,58b。治療室、治療台、患者、照射對象、患者感測器、呼吸訊號產生器的符號也一樣，若為統稱係分別使用29,25,30,31,27,26，若要加以區別而進行說明則使用分別加註了a,b之符號。
第2圖中，粒子射線照射裝置58係具備有：使帶電粒子束81在X方向(與帶電粒子束81垂直之方向)及Y方向掃描之X方向掃描電磁鐵82及Y方向掃描電磁鐵83、位置監視器(monitor)84、線量監視器85、線量資料變換器86、射束資料處理裝置91、以及掃描電磁鐵電源87。控制粒子射線照射裝置58之治療管理裝置95的照射管理裝置88係具備有照射控制計算機89及照射控制裝置90。線量資料變換器86係具備有：觸發(trigger)產生部92、光點計數器(spot counter)93、以及光點間計數器94。在第2圖中，帶電粒子束81的行進方向係為-Z方向。
X方向掃描電磁鐵82係使帶電粒子束81在X方向掃描之掃描電磁鐵，Y方向掃描電磁鐵83係使帶電粒子束81在Y方向掃描之掃描電磁鐵。位置監視器84，係檢測出要演算出由X方向掃描電磁鐵82及Y方向掃描電磁鐵83所掃描之帶電粒子束81將通過之在射束中的通過位置(重心位置)及大小所需之射束資訊。射束資料處理裝置91，係根據位置監視器84所檢測出之由複數個類比訊號所構成的射束資訊而演算出帶電粒子束81的通過位置(重心位置)及大小。另外，射束資料處理裝置91還產生表示帶電粒子束81的位置異常或大小異常之異常檢出訊號，並將此異常檢出訊號輸出至照射管理裝置88。
線量監視器85，係檢測出帶電粒子束81的線量。照射管理裝置88，係根據利用未圖示的治療計畫裝置而作成的治療計畫資料，而控制帶電粒子束81在患者30的照射對象31之照射位置，且若線量監視器85所測出並由線量資料變換器86加以變換為數位資料後之線量達到目標線量就使帶電粒子束81移動至下一個照射位置。掃描電磁鐵電源87，係根據從照射管理裝置88輸出的要給X方向掃描電磁鐵82及Y方向掃描電磁鐵83之控制輸入(指令)而使X方向掃描電磁鐵82及Y方向掃描電磁鐵83的設定電流變化。
此處，將粒子射線照射裝置58的掃描(scanning)照射方式，設定為並不在使帶電粒子束81的照射位置變化時使帶電粒子束81停止之行式掃描(raster scanning)照射方式，亦即如光點掃描(spot scanning)照射方式之類之射束照射位置在光點與光點的位置間都仍然持續移動之方式。光點計數器93，係計測帶電粒子束81的射束照射位置停留期間的照射線量者。光點間計數器94，係計測帶電粒子束81的射束照射位置移動期間的照射線量者。觸發產生部92，係在帶電粒子束81在射束照射位置的照射線量達到目標照射線量之情況產生線量滿了訊號者。
接著，與專利文獻1之粒子射線治療裝置(比較例)相比較而說明實施形態1之粒子射線治療裝置51中的射束路徑的切換的概略。第3圖係用來說明第1圖中的射束輸送系統的主要部份之示意圖，第4圖係用來說明比較例的射束輸送系統的主要部份之示意圖。比較例係利用偏向電磁鐵100來切換帶電粒子束101與102。相對於此，實施形態1之粒子射線治療裝置51與比較例不同之處在於：雖然偏向角度比偏向電磁鐵100的偏向角度θ 1小，但使用切換速度較快的射束路徑變更器16之點。實施形態1之射束路徑變更器16係為踢出電磁鐵(kicker electromagnet)(如同用踢的一般使射束偏離原軌道之電磁鐵)10。以踢出電磁鐵10作為起點，射束路徑分歧為兩個路徑。在踢出電磁鐵10的射束行進方向之直線往下且足夠下游的位置，配置了用來將射束路徑導引至治療室29之偏向電磁鐵12e。帶電粒子束13係從踢出電磁鐵10開始直線行進之射束。帶電粒子束14則是藉由踢出電磁鐵10而 以相較於帶電粒子束13之偏向角度θ 2入射至偏向電磁鐵12e而被導引到治療室29之射束。
在粒子射線治療中，希望給與患部(照射對象31)按照治療計畫之線量，而且希望極力消除對於周邊的正常組織之不必要的照射。因此，尤其是在照射對象31係會隨著患者30的呼吸而移動的部位之情況，要進行呼吸同步照射。更具體言之，伴隨著呼吸之臟器的移動，一般而言係在吐氣的狀態時最穩定。因此，對於患者30係利用雷射變位計等之患者感測器27來計測腹部等，來實時(real-time)地監視呼吸的狀態。如第1圖所示，表示呼吸的狀態之以患者感測器27計測得到的訊號(亦即呼吸訊號psig1,psig2)，係輸入至控制射出器62、射束路徑變更器16之射束路徑控制器18。
如第6圖所示，在呼吸訊號psig1低於預先設定的某一個閾值Th1時，亦即在判斷為處於吐氣的狀態之情況，表示允許照射之呼吸閘控訊號(gate signal)gsig1就變為ON。在呼吸閘控訊號gsig1為ON時射束路徑控制器18控制射出器62，使帶電粒子束81射出。第6圖係用來說明本發明中之呼吸訊號與呼吸閘控訊號之圖。第6圖顯示呼吸訊號psig1與呼吸閘控訊號gsig1的關係，上側為呼吸訊號psig1，下側為呼吸閘控訊號gsig1，橫軸為時間t，縱軸為呼吸訊號psig1或呼吸閘控訊號gsig1的訊號值。圖中之BL為呼吸訊號psig1的基準線(base line)。第6圖中，將允許照射之呼吸閘控訊號gsig1為ON之狀態表示成 訊號值H之狀態(高訊號值狀態)。呼吸訊號psig2與呼吸閘控訊號gsig2的關係也與第6圖一樣，在呼吸訊號psig2低於預先設定的某一個閾值Th2時，亦即在判斷為處於吐氣的狀態之情況，表示允許照射之呼吸閘控訊號gsig2就變為ON。
治療管理裝置95的加速器系統控制裝置121，係針對要在同一治療時間帶進行治療之複數個粒子射線照射裝置58，將加速器54及射束輸送系統59控制成讓帶電粒子束81在每分配時間輸送至複數個粒子射線照射裝置58的任一個。在將帶電粒子束81只輸送至複數個治療室29a,29b的任一個之情況，加速器系統控制裝置121的射束路徑控制器18係使射束路徑變更器16切換至對應的射束路徑，然後在利用帶電粒子束81進行的照射治療結束之前都不變更射束路徑。
接著，說明要在同一時間帶於複數個治療室29a,29b等進行照射治療之情況，亦即需要帶電粒子束81照射至複數個治療室29a,29b等之要求相重疊之情況。第5圖係用來說明本發明之實施形態1的粒子射線治療裝置中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。第5圖中記載有：加速器54內的射束波形、分時訊號ssig、呼吸閘控訊號gsig1、給與治療室29a(治療室1)之照射電流Ibem1、呼吸閘控訊號gsig2、給與治療室29b(治療室2)之照射電流Ibem2、呼吸閘控訊號gsig3、給與另一個治療室(治療室3)之照射電流Ibem3。分時訊號ssig係提供給射束 路徑變更器16之預定的週期性訊號，係從複數個治療室29(複數個治療室的粒子射線照射裝置58)之中指定一個之訊號。分時訊號ssig的具體例將在後面說明。呼吸閘控訊號gsig3係允許對於另一個治療室(治療室3)的照射之呼吸閘控訊號。第5圖中，橫軸為時間t，最上方之射束的縱軸為能量(energy)，分時訊號ssig、呼吸閘控訊號gsig1,gsig2,gsig3的縱軸為各訊號的訊號值，照射電流Ibem1,Ibem2,Ibem3的縱軸為電流值。
本發明係在複數個治療室29對於各個患者30進行各患者的呼吸狀態之監測。第5圖顯示的是對於三個治療室之帶電粒子束81的分配例，本發明之粒子射線治療裝置51係針對分時訊號ssig所指定的每個治療室，在相對於該治療室之呼吸閘控訊號變為ON之情況進行帶電粒子束81之時間分割而將之輸送至該治療室，且供給能夠使帶電粒子束81照射該治療室的患者一定時間之照射電流Ibem。照射電流之符號，若為統稱係使用Ibem，若要加以區別而進行說明則使用Ibem1,Ibem2,Ibem3等在最後加上數字之符號。
第5圖的最上段之射束，係帶電粒子先加速，接著變為平頂(flat top)(射束的能量為預定值，且穩定在高能量狀態之狀態)，然後減速。在加速器54內，帶電粒子係重複如此之加速中狀態、平頂狀態、減速中狀態、低能量狀態。在分時訊號ssig指定的是治療室1之期間T1,T4，呼吸閘控訊號gsig1為ON之情況，係進行使帶電粒子 束81從加速器54的射出器62射出，且射束路徑變更器16將帶電粒子束81導引至治療室1之控制。藉由如此之控制，在期間T1,T4將照射電流Ibem1供給至患者30的照射對象31。
在分時訊號ssig指定的是治療室2之期間T2,T5，呼吸閘控訊號gsig2為ON之情況，係進行使帶電粒子束81從加速器54的射出器62射出，且射束路徑變更器16將帶電粒子束81導引至治療室2之控制。藉由如此之控制，在期間T2,T5將照射電流Ibem2供給至患者30的照射對象31。同樣地，在分時訊號ssig指定的是治療室3之期間T3,T6，呼吸閘控訊號gsig3為ON之情況，係進行使帶電粒子束81從加速器54的射出器62射出，且射束路徑變更器16將帶電粒子束81導引至治療室3之控制。藉由如此之控制，在期間T3,T6將照射電流Ibem3供給至患者30的照射對象31。
第7圖係用來說明本發明中的分時訊號之圖。第7圖中顯示的是三個分時訊號的例子，亦即三個分時訊號ssig-1,ssig-2,ssig-3之例。分時訊號ssig-1係利用一個訊號中之電壓值的不同來進行治療室的選擇之例。例如，在分時訊號ssig-1的電壓值為V1,V2,V3之情況，選擇的分別是治療室1、治療室2、治療室3。分時訊號ssig-2係利用兩個訊號pb0,pb1的電壓值的組合來進行治療室的選擇之例。例如，在訊號pb0的電壓值為高位準、訊號pb1的電壓值為低位準之情況，選擇是治療室1。在訊號pb0 的電壓值為低位準、訊號pb1的電壓值為高位準之情況，選擇是治療室2。在訊號pb0的電壓值為高位準、訊號pb1的電壓值為高位準之情況，選擇是治療室3。分時訊號ssig-3係利用三個訊號pc1,pc2,pc3的電壓值的組合來進行治療室的選擇之例。例如，在訊號pc1,pc2,pc3的電壓值分別為高位準、低位準、低位準之情況，選擇是治療室1。在訊號pc1,pc2,pc3的電壓值分別為低位準、高位準、低位準之情況，選擇是治療室2。在訊號pc1,pc2,pc3的電壓值分別為低位準、低位準、高位準之情況，選擇是治療室3。
接著，針對射束路徑控制部18進行詳細說明。第8圖係顯示第1圖中的射束路徑控制器之圖，第9圖係用來說明本發明之實施形態1中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。第9圖的橫軸為時間t，分時訊號ssig、呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、射出器控制訊號csiga、踢出控制訊號csigb的縱軸為各訊號的訊號值，照射電流Ibem1,Ibem2的縱軸為電流值。射束路徑控制部18具有：產生分時訊號ssig之分時訊號產生部33、產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34、產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部36、以及產生踢出控制訊號csigb(射束路徑變更器控制訊號)之踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)37。分時訊號產生部33及呼吸閘控訊號產生部34係構成控制訊號產生部35。
分時訊號產生部33，係產生與要在相同時間帶進行照射治療之治療室對應之分時訊號ssig。第9圖顯示的是要在相同時間帶於兩個治療室29a,29b進行照射治療之例。分時訊號ssig係為週期性的訊號，在第9圖中，從時刻t1到時刻t5為一週期。分時訊號ssig的週期為Tc1。第9圖所示的分時訊號ssig，係為在第一週期期間中從時刻t1到時刻t3選擇治療室1的訊號，從時刻t3到時刻t4選擇治療室2之訊號。在第二週期期間中，分時訊號ssig係為從時刻t5到時刻t7選擇治療室1之訊號，從時刻t7到時刻t9選擇治療室2之訊號。加速器系統控制裝置121係進行讓分時訊號ssig的週期Tc1與在加速器54之帶電粒子束81的能量的增減週期大致一致之控制。而且，將加速器54控制成至少在將帶電粒子束81分配至複數個治療室的期間(t1至t4、t5至t9)使帶電粒子束81為平頂狀態。
治療室1與治療室2之分配時間可任意決定。在治療室1的患者的總計照射時間與治療室2的患者的總計照射時間相差很大之情況，只要加長分配給總計照射時間較長的患者之分配時間即可。在治療室29a(治療室1)的患者30a的總計照射時間比治療室29b(治療室2)的患者30b的總計照射時間長之情況，只要使分配給治療室1之分配時間(t3-t1)比分配給治療室2之分配時間(t4-t3)長即可。如此之使分配給治療室1之分配時間依據患者的總計照射時間而變更，在變更切片(slice)時必須改變能量，所以只要命中率(hit ratio)的程度相同就可使複數個治療室 的照射結束時間一致，就不用平白無故地遮斷帶電粒子束81，可有效率地利用帶電粒子束81。
呼吸閘控訊號產生部34，係根據從呼吸訊號產生器26a傳送來的呼吸訊號psig1而產生呼吸閘控訊號gsig1，根據從呼吸訊號產生器26b傳送來的呼吸訊號psig2而產生呼吸閘控訊號gsig2。呼吸閘控訊號gsig1,gsig2的產生方法如前述。射出器控制訊號產生部36，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2而如下述產生射出器控制訊號csiga。就第9圖而言，在分時訊號ssig指定的是治療室1且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，射出器控制訊號產生部36係輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。另外，在分時訊號ssig指定的是治療室2且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，射出器控制訊號產生部36係輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。射出器控制訊號產生部36係若輸出射出指令的條件不成立，就使射出器控制訊號csiga為射出停止狀態，且將指示停止射出帶電粒子束81之射出停止指令(訊號值為L之狀態)輸出至射出器62。第9圖中，第一週期期間中的時刻t2至時刻t4之期間、以及第二週期期間中的時刻t6至時刻t7之期間及時刻t8至時刻t9之期間即為輸出帶電粒子束81的射出指令之期間。
踢出控制訊號產生部37，係接收分時訊號 ssig且如下述產生踢出控制訊號csigb。就第9圖而言，在分時訊號ssig指定的是治療室1之情況，踢出控制訊號產生部37係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)。另外，在分時訊號ssig指定的是治療室2之情況，踢出控制訊號產生部37係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)。踢出控制訊號產生部37係在路徑1指令之情況輸出訊號值Ib1之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑2指令之情況輸出訊號值Ib2之控制電流至踢出電磁鐵10。另外，第9圖中顯示，在分時訊號ssig未指定任何治療室之情況(不是治療室1且不是治療室2之情況)，踢出控制訊號csigb的訊號值不在Ib1位準也不在Ib2位準，而是在0位準之例。
在第一週期期間的時刻t2至時刻t3，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)，所以實施形態1之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t3至時刻t4，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)，所以實施形態1之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b 的照射對象31b。
在第二週期期間的時刻t6至時刻t7，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)，所以實施形態1之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t8至時刻t9，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)，所以實施形態1之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b的照射對象31b。
實施形態1之粒子射線治療裝置51，其偏向角度雖然比偏向電磁鐵100小，但採用切換速度較快之射束路徑變更器16來切換射束路徑，所以與以往不同，即使不採用呼吸誘導也可藉由分時技術而猶如同時地將射束輸送至複數個治療室29。實施形態1之粒子射線治療裝置51由於無需進行呼吸誘導，所以患者可在患者固有的放鬆狀態下接受粒子射線治療。實施形態1之粒子射線治療裝置51並不藉由呼吸誘導而強制地誘導呼吸週期，所以患者會很安心而快速進入呼吸穩定狀態，因而可縮短治療室的佔用時間，可比以往提高治療設備利用率。
實施形態1之粒子射線治療裝置51因為患者可在患者固有的放鬆狀態下接受粒子射線治療，所以可 在呼吸的一週期中使患者的吐氣狀態比以往長，可使呼吸閘控訊號gsig1,gsig2為ON的時間增長。當呼吸閘控訊號gsig1,gsig2為ON的時間增長，在一次的照射治療中遮斷帶電粒子束81的照射之處理就會變少，所以可縮短斷續照射帶電粒子束81之照射時間，亦即可縮短從照射開始到照射結束之照射時間。因此可縮短治療室29a,29b的佔用時間，可比以往提高治療設備利用率。
又，呼吸閘控訊號(gsig1,gsig2,gsig3等)可由射束路徑控制器18以外的機器所產生，在此情況，只要形成為將外部產生的呼吸閘控訊號輸入至射束路徑控制器18之構成即可。此點在後述的其他實施形態都一樣。
實施形態1之粒子射線治療裝置51係具備有：複數個治療室29；分別配置於複數個治療室的每一治療室之複數個粒子射線照射裝置58；使帶電粒子束81加速之加速器54；將經加速器54使之加速過的帶電粒子束81輸送至複數個粒子射線照射裝置58之射束輸送系統59；以及控制加速器54、射束輸送系統59、及複數個粒子射線照射裝置58之治療管理裝置95。根據實施形態1之粒子射線治療裝置51，射束輸送系統59具有：變更射束路徑以將帶電粒子束81輸送至複數個粒子射線照射裝置58的任一個之射束路徑變更器16，治療管理裝置95具有：針對要在同一治療時間帶進行治療之複數個粒子射線照射裝置58，以使帶電粒子束81在每分配時間輸送至複數個粒子射線照射裝置58的任一個之方式，控制加速器54的 射出器62之射出器控制訊號csiga及控制射束路徑變更器16之射束路徑變更器控制訊號(踢出控制訊號csigb)之射束路徑控制器18，射束路徑控制器18係個別地監視複數個粒子射線照射裝置58要對之照射帶電粒子束81之複數個患者30的呼吸狀態，並在各患者30所產生之允許照射帶電粒子束81之複數個呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之中的至少兩個同時為ON之情況，根據複數個呼吸閘控訊號gsig1,gsig2及分時訊號，而不管複數個呼吸閘控訊號gsig1,gsig2為何都週期性地選擇複數個粒子射線照射裝置58的任一個之分時訊號ssig，而產生用來讓帶電粒子束輸送至分時訊號ssig所指定的治療室29的粒子射線照射裝置58之射出器控制訊號csiga及射束路徑變更器控制訊號(踢出控制訊號csigb)，所以即使不採用呼吸誘導也可藉由分時技術而猶如同時地將射束輸送至複數個治療室29。
實施形態2.
第10圖係顯示根據本發明之實施形態2而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第11圖係顯示第10圖中的射束路徑控制器之圖。第12圖係顯示配置在第10圖中的導管分歧部的周邊之阻尼器(damper)之圖，第13圖係用來說明本發明之實施形態2中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態2之粒子射線治療裝置51與實施形態1之粒子射線治療裝置51的不同之處在於：在位於射束路徑變更器16的下游側之導管分歧部21設置用來遮斷帶電粒子束81之阻尼器11，且治療管理裝置95具有將射束路徑 變更器控制訊號(踢出控制訊號csigd)輸出至射束路徑變更器16之射束路徑控制器19。射束路徑控制器19係具備有產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部39以及踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)40，來替代實施形態1之射出器控制訊號產生部36以及踢出控制訊號產生部37。踢出控制訊號產生部40，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssig，且將所產生踢出控制訊號csigd並予以輸出。射出器控制訊號產生部39，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssig，且產生與踢出控制訊號csigd對應之射出器控制訊號csiga，並將之輸出至射出器62。
接著，利用第13圖來說明實施形態2之粒子射線治療裝置51的動作，但只說明與實施形態1不同的部份。射出器控制訊號產生部39，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssig而如下述產生射出器控制訊號csiga。在分時訊號ssig的各週期期間中，在分時訊號ssig表示的是治療室1(第一個治療室)且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，射出器控制訊號產生部39輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。當射出器控制訊號csiga一旦成為射出指令之狀態，則一直到分時訊號ssig中對於相當(符合)於最後的治療室之治療室2的指定解除為止都持續維持射出指令之狀態。亦即，當分時訊號ssig中對於相當(符合)於最後的治療室之治療室2的指定解除，射出器 控制訊號產生部39就使射出器控制訊號csiga成為射出停止之狀態，且輸出指示停止射出帶電粒子束81之射出停止指令(訊號值為L之狀態)至射出器62。第13圖中，第一週期期間中的時刻t2至時刻t4之期間、以及第二週期期間中的時刻t6至時刻t9之期間即為輸出帶電粒子束81的射出指令之期間。
踢出控制訊號產生部40，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssig，且如下述產生踢出控制訊號csigd。就第13圖而言，在分時訊號ssig表示的是治療室1且呼吸閘控訊號gsig1為ON之情況，踢出控制訊號產生部40係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)。在分時訊號ssig表示的是治療室2且呼吸閘控訊號gsig2為ON之情況，踢出控制訊號產生部40係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)。另外，在分時訊號ssig表示的是任一個治療室(治療室1、治療室2)且與該治療室對應之呼吸閘控訊號(gsig1,gsig2)為OFF之情況，踢出控制訊號產生部40係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑3指令(訊號值為Id2之狀態)。路徑3指令與指示將帶電粒子束81輸送到複數個治療室29中的指定的治療室29之路徑指令不同，可說是指示要將往複數個治療室29之帶電粒子束81的輸送予以遮斷之路徑遮斷指令。
踢出控制訊號產生部40係在路徑1指令之情況輸出訊號值Id1之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑2指令之情況輸出訊號值Id3之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑3指令之情況輸出訊號值Id2之控制電流至踢出電磁鐵10。另外，第13圖中顯示，在分時訊號ssig未指定任何治療室之情況(不是治療室1且不是治療室2之情況)，踢出控制訊號csigd的訊號值不在Id1,Id2,Id3之位準，而是在0位準之例。
在第一週期期間的時刻t2至時刻t3，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)，所以實施形態2之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t3至時刻t4，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)，所以實施形態2之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b的照射對象31b。在時刻t1至時刻t2，射出器控制訊號csiga為射出停止指令(訊號值為L之狀態)，所以實施形態2之粒子射線治療裝置51並不使帶電粒子束81射出。
在第二週期期間的時刻t6至時刻t7，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)，所以 實施形態2之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t8至時刻t9，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)，所以實施形態2之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b的照射對象31b。在時刻t5至時刻t6，射出器控制訊號csiga為射出停止指令(訊號值為L之狀態)，所以實施形態2之粒子射線治療裝置51並不使帶電粒子束81射出。在時刻t7至時刻t8，射出器控制訊號csiga雖為射出指令(訊號值為H之狀態)，但踢出控制訊號csigd為路徑3指令(訊號值為Id2之狀態)，所以實施形態2之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81由阻尼器11加以遮斷。
第13圖雖然顯示在時刻t1至時刻t2、時刻t5至時刻t6中，踢出控制訊號csigd為路徑3指令(訊號值為Id2之狀態)之例，但因為在時刻t1至時刻t2、時刻t5至時刻t6中，射出器控制訊號csiga為射出停止指令(訊號值為L之狀態)，所以即使踢出控制訊號csigd為訊號值為Id1之狀態、Id3之狀態等其他的訊號值狀態亦無妨。另外，說明的雖然是在位於射束路徑變更器16的下游側之導管分歧部21設置用來遮斷帶電粒子束81之一個阻尼器11之例，但亦可如第14圖所示，在每個下游射束輸送系統分別設置阻尼器11a,11b。第14圖係顯示配置在第10圖中的 導管分歧部的周邊之另一形態阻尼器之圖。
實施形態2之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態1相同之效果。實施形態2之粒子射線治療裝置51，係具備有阻尼器11或阻尼器11a,11b，且在分時訊號ssig的各週期期間中一旦射出器控制訊號csiga成為射出指令之狀態，就一直到分時訊號ssig中對於相當於最後的治療室之治療室2的指定解除為止都持續維持射出指令之狀態，而且在射出指令的狀態當中要遮斷帶電粒子束81之情況是利用阻尼器11,11a,11b來加以遮斷，所以可比實施形態1更高速地遮斷帶電粒子束81，可將比實施形態1短的時間寬度之照射電流供給至患者30的照射對象31。
實施形態3.
第15圖係顯示根據本發明之實施形態3而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第16圖係顯示第15圖中的射束路徑控制器之圖。第17圖係用來說明本發明之實施形態3中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態3之粒子射線治療裝置51，係在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，例如治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON狀態、另一個治療室2的呼吸閘控訊號gsig2也為ON狀態之情況，係如以下所述進行以短時間切換帶電粒子束81至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)之控制。
實施形態3之治療管理裝置95與實施形態1的不同之處在於：具有射束路徑控制器63且此射束路徑控制器63輸出的踢出控制訊號csigb係以比實施形態1短 的時間變化訊號值之點。射束路徑控制器63具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部46、產生踢出控制訊號csigb之踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)47、以及將複數個控制訊號輸出至射出器控制訊號產生部46及踢出控制訊號產生部47之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比實施形態1短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34、以及產生用來屏蔽(mask)分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽訊號msig之屏蔽訊號產生部44。分時訊號ssiga所具有的短週期Tc2會使得分時訊號之治療室指定在呼吸閘控訊號gsig1,gsig2為ON的狀態持續的期間變化兩次以上。
接著，利用第17圖來說明實施形態3之粒子射線治療裝置51的動作。第17圖的橫軸為時間t，分時訊號ssiga、呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、屏蔽訊號msig、射出器控制訊號csiga、踢出控制訊號csigb的縱軸為各訊號的訊號值，照射電流Ibem1,Ibem2的縱軸為電流值。圖中，為了不使圖變複雜，顯示的是分時訊號ssiga利用H位準及L位準進行治療室1及治療室2的選擇之例。分時訊號ssiga為H位準之情況係指定治療室1，分時訊號ssiga為L位準之情況係指定治療室2。此外，分時訊號ssiga亦可由如第7圖所示之分時訊號ssig-1,ssig-2,ssig-3的形式所構成。
分時訊號產生部45，係如第17圖所示，產 生比實施形態1的週期Tc1短的週期Tc2之分時訊號ssiga。屏蔽訊號產生部44，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2且產生屏蔽訊號msig。屏蔽訊號msig在例如輸出的訊號值為H狀態之情況，係為屏蔽(使無效)分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽指令。屏蔽訊號msig在例如訊號值為L狀態之情況，係為使分時訊號ssiga的治療室選擇有效之屏蔽解除指令。屏蔽訊號產生部44係在複數個呼吸閘控訊號之中的至少兩個呼吸閘控訊號同時為ON之情況，輸出屏蔽解除指令之屏蔽訊號msig。屏蔽訊號產生部44係在複數個呼吸閘控訊號並非同時為ON之情況，亦即所有的呼吸閘控訊號都為OFF或只有一個呼吸閘控訊號為ON之情況，輸出屏蔽指令之屏蔽訊號msig。
呼吸閘控訊號gsig1在時刻t1至時刻t8為ON，呼吸閘控訊號gsig2在時刻t3至時刻t10為ON，所以屏蔽訊號產生部44在時刻t3至時刻t8之期間(期間A)輸出屏蔽指令(訊號值為H之狀態)之屏蔽訊號msig，在期間A以外的期間輸出屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)之屏蔽訊號msig。
射出器控制訊號產生部46，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga、屏蔽訊號msig，且如下述產生射出器控制訊號csiga。首先，指示射出器62射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)係有以下三種情況。在屏蔽訊號msig為屏蔽指令(訊號值為H之狀態)且一個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1或呼吸閘 控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第一情況)，射出器控制訊號產生部46輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、分時訊號ssiga指定的是治療室1且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第二情況)，射出器控制訊號產生部46輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、分時訊號ssiga指定的是治療室2且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第三情況)，射出器控制訊號產生部46輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。此三種情況以外的情況，射出器控制訊號產生部46係輸出指示停止射出帶電粒子束81之射出停止指令(訊號值為L之狀態)至射出器62。第17圖中，時刻t1至時刻t8之期間、以及時刻t9至時刻t10之期間即為輸出帶電粒子束81的射出指令之期間。
踢出控制訊號產生部47，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga、屏蔽訊號msig，且如下述產生踢出控制訊號csigb。就第17圖而言，在屏蔽訊號msig為屏蔽指令(訊號值為H之狀態)且呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部47係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)。 另外，在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、分時訊號ssiga表示的是治療室1且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部47係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)。
在屏蔽訊號msig為屏蔽指令(訊號值為H之狀態)且呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部47係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)。另外，在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、分時訊號ssiga表示的是治療室2且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部47係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)。
踢出控制訊號產生部47係在路徑1指令之情況輸出訊號值Ib1之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑2指令之情況輸出訊號值Ib2之控制電流至踢出電磁鐵10。另外，第17圖中顯示，在指令並非路徑1指令也非路徑2指令之其中任一指示之情況，踢出控制訊號csigb的訊號值不在Ib1也非Ib2之位準，而是在例如0位準之例。
在時刻t2至時刻t4、時刻t5至時刻t6、時刻t7至時刻t8之各期間，射出器控制訊號csiga為射出指 令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)，所以實施形態3之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t4至時刻t5、時刻t6至時刻t7、時刻t9至時刻t10之各期間，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)，所以實施形態3之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b的照射對象31b。
實施形態3之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態1相同之效果。實施形態3之粒子射線治療裝置51，係具備有利用比實施形態1的分時訊號ssig短週期的分時訊號ssiga、及屏蔽分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽訊號msig而產生踢出控制訊號csigb及射出器控制訊號csiga之射束路徑控制器63，可在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)之情況，將短時間寬度的照射電流供給至有照射要求且分時訊號ssiga指定的治療室的患者30的照射對象31。更具體言之，在如第17圖之時刻t3至時刻t8，屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2同時為ON狀態之情況，射束路徑控制器63會使踢出控制訊號csigb中之路徑指令在短時間內變化複數次，所以可將短時間寬度的照射電流供給至患者30的照射對象31。
實施形態3之粒子射線治療裝置51，因為可將比實施形態1短的時間寬度的照射電流供給至患者30的照射對象31，所以在少量多次照射(repainting irradiation)之類之減少照射線量(每一定時間照射的粒子的數目)而進行複數次照射之情況，亦即進行如同在繪畫中以較淡的顏料塗覆多次的作法之照射的情況，實施形態3之類的高速切換射束路徑之方法有很大的助益。
第17圖中顯示的雖然是呼吸閘控訊號為兩個之情況，但呼吸閘控訊號為三個之情況，屏蔽訊號msig係如以下所述。屏蔽訊號msig為屏蔽指令之情況，有所有的呼吸閘控訊號都為OFF之情況、以及只有一個呼吸閘控訊號為ON之三種情況，總共四種情況。屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令之情況，有三個呼吸閘控訊號gsig1,gsig2,gsig3同時為ON之情況、以及三個呼吸閘控訊號之中兩個呼吸閘控訊號同時為ON之情況(三種情況)，總共四種情況。實施形態3之粒子射線治療裝置51也可適用於呼吸閘控訊號為三個以上之情況。在呼吸閘控訊號為三個以上之情況，可將進行如上述之以短時間切換帶電粒子束81的控制之治療室限制為兩個。另外，在分時訊號ssiga的週期Tc2中，各治療室29的選擇期間的分配並不限於均等分配，亦可任意地設定。
實施形態4.
實施形態3揭示的是：在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，利用比實施形態1短的週期Tc2之分時 訊號ssiga、及用來屏蔽分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽訊號msig，來進行以短時間切換帶電粒子束81至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)的控制之例。實施形態4所要說明的則是：在其中的射束輸送系統59中係具備有阻尼器11之粒子射線治療裝置51中，進行以短時間切換帶電粒子束81至複數個治療室29的控制之例。
第18圖係顯示根據本發明之實施形態4而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第19圖係顯示第18圖中的射束路徑控制器之圖。第20圖係用來說明本發明之實施形態4中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態4之治療管理裝置95與實施形態2的不同之處在於：具有射束路徑控制器64且此射束路徑控制器64輸出的踢出控制訊號csigd係以比實施形態2短的時間變化訊號值之點。射束路徑控制器64具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部57、產生踢出控制訊號csigd之踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)60、以及將複數個控制訊號輸出至射出器控制訊號產生部57及踢出控制訊號產生部60之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比實施形態2短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34、以及產生用來屏蔽(mask)分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽訊號msig之屏蔽訊號產生部44。
實施形態4之粒子射線治療裝置51，係在 來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，例如治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON狀態，另一個治療室2的呼吸閘控訊號gsig2也為ON狀態之情況，進行以短時間切換帶電粒子束81至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)之控制。以及，實施形態4之粒子射線治療裝置51，係在有來自複數個治療室29之照射要求的期間與只有來自一個治療室29之照射要求的期間之切換之際，依狀況而進行以短時間切換通往所符合的治療室29之射束路徑與通往阻尼器11之射束路徑之控制。
首先，說明：在來自複數個治療室29之照射要求重疊了之情況，進行以短時間切換帶電粒子束81至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)之控制的方法。利用第20圖來說明實施形態4之粒子射線治療裝置51的動作。第20圖的橫軸為時間t，分時訊號ssiga、呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、屏蔽訊號msig、射出器控制訊號csiga、踢出控制訊號csigd的縱軸為各訊號的訊號值，照射電流Ibem1,Ibem2的縱軸為電流值。圖中，為了不使圖變複雜，顯示的是分時訊號ssiga利用H位準及L位準進行治療室1及治療室2的選擇之例。分時訊號ssiga為H位準之情況係指定治療室1，分時訊號ssiga為L位準之情況係指定治療室2。此外，分時訊號ssiga亦可由如第7圖所示之分時訊號ssig-1,ssig-2,ssig-3的形式所構成。
分時訊號產生部45，係如第20圖所示，產生比實施形態2的週期Tc1短的週期Tc2之分時訊號 ssiga。屏蔽訊號產生部44，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2且產生屏蔽訊號msig。屏蔽訊號msig在例如輸出的訊號值為H狀態之情況，係為屏蔽(使無效)分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽指令。屏蔽訊號msig在訊號值為L狀態之情況，係為使分時訊號ssiga的治療室選擇有效之屏蔽解除指令。屏蔽訊號產生部44係在複數個呼吸閘控訊號之中的至少兩個呼吸閘控訊號同時為ON之情況，輸出屏蔽解除指令之屏蔽訊號msig。屏蔽訊號產生部44係在複數個呼吸閘控訊號並非同時為ON之情況，亦即所有的呼吸閘控訊號都為OFF或只有一個呼吸閘控訊號為ON之情況，輸出屏蔽指令之屏蔽訊號msig。
呼吸閘控訊號gsig1在時刻t1至時刻t8為ON，呼吸閘控訊號gsig2在時刻t3至時刻t10為ON，所以屏蔽訊號產生部44在時刻t3至時刻t8之期間(期間B)輸出屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)之屏蔽訊號msig，在期間B以外的期間輸出屏蔽指令(訊號值為H之狀態)之屏蔽訊號msig。
射出器控制訊號產生部57，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga，且如下述產生射出器控制訊號csiga。在至少一個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1或呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第一情況)，射出器控制訊號產生部57輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。第20圖中，時刻t1至時刻t10之期間即為輸出帶電粒 子束81的射出指令之期間。第20圖與實施形態3之第17圖的不同之處在於：在時刻t8至時刻t9之期間中，射出器控制訊號csiga一直維持在射出指令的狀態之點。
踢出控制訊號產生部60，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga、屏蔽訊號msig，且如下述產生踢出控制訊號csigd。就第20圖而言，在屏蔽訊號msig為屏蔽指令(訊號值為H之狀態)且呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部60係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)。另外，在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、分時訊號ssiga表示的是治療室1且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部60係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)。
在屏蔽訊號msig為屏蔽指令(訊號值為H之狀態)且呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部60係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)。另外，在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、分時訊號ssiga表示的是治療室2且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部60係輸出指示要切換路 徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)。
在屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、分時訊號ssiga表示的是任一個治療室(治療室1、治療室2)、且與治療室對應的呼吸閘控訊號(gsig1,gsig2)為OFF之情況，踢出控制訊號產生部60係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑3指令(訊號值為Id2之狀態)。如此之路徑3指令之輸出，係在有來自複數個治療室29之照射要求的期間與只有來自一個治療室29之照射要求的期間之切換之際。
踢出控制訊號產生部60係在路徑1指令之情況輸出訊號值Id1之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑2指令之情況輸出訊號值Id3之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑3指令之情況輸出訊號值Id2之控制電流至踢出電磁鐵10。另外，第20圖中顯示，在並非路徑1指令、路徑2指令、路徑3指令之任一指令的情況，踢出控制訊號csigd的訊號值不在Id1,Id2,Id3之位準，而是在例如0位準之例。
在時刻t2至時刻t4、時刻t5至時刻t6、時刻t7至時刻t8，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)，所以實施形態4之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t4至 時刻t5、時刻t6至時刻t7、時刻t9至時刻t10，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)，所以實施形態4之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b的照射對象31b，在時刻t8至時刻t9，射出器控制訊號csiga雖為射出指令(訊號值為H之狀態)，但踢出控制訊號csigd為路徑3指令(訊號值為Id2之狀態)，所以實施形態4之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81由阻尼器11加以遮斷。
實施形態4之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態2相同之效果。實施形態4之粒子射線治療裝置51，係具備有利用比實施形態2的分時訊號ssig短週期的分時訊號ssiga而產生踢出控制訊號csigd及射出器控制訊號csiga之射束路徑控制器64，可在射束路徑控制器64的屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)之情況，將短時間寬度的照射電流供給至有照射要求且分時訊號ssiga指定的治療室中的患者30的照射對象31。更具體言之，在如第20圖之時刻t3至時刻t8，屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令(訊號值為L之狀態)、呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2同時為ON狀態之情況，射束路徑控制器64會使踢出控制訊號csigd中之路徑指令在短時間內變化複數次，所以可將短時間寬度的照射電流供給至患者30的照射對象31。
實施形態4之粒子射線治療裝置51，因為可將比實施形態2短的時間寬度的照射電流供給至患者30的照射對象31，所以在少量多次照射(repainting irradiation)之類之減少照射線量(每一定時間照射的粒子的數目)而進行複數次照射之情況，亦即進行如同在繪畫中以較淡的顏料塗覆多次的作法之照射的情況，實施形態4之類的高速切換射束路徑之方法有很大的助益。
第20圖中顯示的雖然是呼吸閘控訊號為兩個之情況，但呼吸閘控訊號為三個之情況，屏蔽訊號msig係如以下所述。屏蔽訊號msig為屏蔽指令之情況，有所有的呼吸閘控訊號都為OFF之情況、以及只有一個呼吸閘控訊號為ON之三種情況，總共四種情況。屏蔽訊號msig為屏蔽解除指令之情況，有三個呼吸閘控訊號gsig1,gsig2,gsig3同時為ON之情況、以及三個呼吸閘控訊號之中兩個呼吸閘控訊號同時為ON之情況(三種情況)，總共四種情況。實施形態4之粒子射線治療裝置51也可適用於呼吸閘控訊號為三個以上之情況。在呼吸閘控訊號為三個以上之情況，可將進行如上述之以短時間切換帶電粒子束81的控制之治療室限制為兩個。另外，在分時訊號ssiga的週期Tc2中，各治療室29的選擇期間的分配並不限於均等分配，亦可任意地設定。
實施形態5.
實施形態3揭示的是：在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，利用比實施形態1短的週期Tc2之分時 訊號ssiga、及用來屏蔽分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽訊號msig，來進行以短時間切換帶電粒子束81至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)的控制之例。實施形態5所要說明的則是：不使用屏蔽訊號msig而進行以短時間切換帶電粒子束81至複數個治療室29之控制，或供給短時間的照射電流至一個治療室29之例。
第21圖係顯示根據本發明之實施形態5而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第22圖係顯示第21圖中的射束路徑控制器之圖。第23圖係用來說明本發明之實施形態5中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態5之粒子射線治療裝置51，係在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，例如治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON狀態，另一個治療室2的呼吸閘控訊號gsig2也為ON狀態之情況，進行以短時間切換帶電粒子束81至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)之控制。以及，實施形態5之粒子射線治療裝置51，係在只有來自一個治療室29之照射要求的情況，以短時間進行射出器控制訊號csiga之ON及OFF的切換，進行以短時間將帶電粒子束81切換至該治療室29之控制。換言之，實施形態5之粒子射線治療裝置51，係以短時間進行從射出器62射出射束及停止射束之切換、以及以短時間進行利用射束路徑變更器16將路徑切換至治療室29的路徑切換之粒子射線治療裝置。
實施形態5之治療管理裝置95，係與實施形態3一樣，具有產生以比實施形態1短的時間變化訊號 值的踢出控制訊號csigb之射束路徑控制器65。射束路徑控制器65具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部57、產生踢出控制訊號csigb之踢出控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)50、以及將複數個控制訊號輸出至射出器控制訊號產生部57及踢出控制訊號產生部50之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比實施形態1短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、以及產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34。分時訊號產生部45係如第23圖所示，產生比實施形態1的週期Tc1短的週期Tc2之分時訊號ssiga。
利用第23圖來說明實施形態5之粒子射線治療裝置51的動作。第23圖的橫軸為時間t，分時訊號ssiga、呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、射出器控制訊號csiga、踢出控制訊號csigb的縱軸為各訊號的訊號值，照射電流Ibem1,Ibem2的縱軸為電流值。圖中，為了不使圖變複雜，顯示的是分時訊號ssiga利用H位準及L位準進行治療室1及治療室2的選擇之例。分時訊號ssiga為H位準之情況係指定治療室1，分時訊號ssiga為L準位之情況係指定治療室2。此外，分時訊號ssiga亦可由如第7圖所示之分時訊號ssig-1,ssig-2,ssig-3的形式所構成。
射出器控制訊號產生部57，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga，且如下述產生射出器控制訊號csiga。首先，指示射出器62射出帶電粒子束81 之射出指令(訊號值為H之狀態)，有如下四種情況。在只有一個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1或呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)、分時訊號ssiga指定的是治療室1、且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第一情況)，射出器控制訊號產生部57輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。在只有一個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1或呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)、分時訊號ssiga指定的是治療室2、且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第二情況)，射出器控制訊號產生部57輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。又，在複數個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)、分時訊號ssiga表示的是治療室1、且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第三情況)，射出器控制訊號產生部57輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。
另外，在複數個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)、分時訊號ssiga指定的是治療室2、且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第四情況)，射出器控制訊號產生部57輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。上述四種 情況以外的情況，射出器控制訊號產生部57係輸出指示停止射出帶電粒子束81之射出停止指令(訊號值為L之狀態)至射出器62。第23圖中，時刻t2至時刻t3之期間、時刻t4至時刻t5之期間、時刻t6至時刻t7之期間、時刻t8至時刻t13之期間、時刻t14至時刻t15、時刻t16至時刻t17之期間、以及時刻t18至時刻t19之期間即為輸出帶電粒子束81的射出指令之期間。
踢出控制訊號產生部50，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga，且如下述產生踢出控制訊號csigb。就第23圖而言，在只有一個呼吸閘控訊號為ON(訊號值為H之狀態)，亦即只有呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部50係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)。另外，在只有另外一個呼吸閘控訊號為ON(訊號值為H之狀態)，亦即只有呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部50係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)。
另外，在複數個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)、分時訊號ssiga指定的是治療室1、且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部50係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子 束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)。在複數個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)、分時訊號ssiga指定的是治療室2、且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部50係輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)。
踢出控制訊號產生部50係在路徑1指令之情況輸出訊號值Ib1之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑2指令之情況輸出訊號值Ib2之控制電流至踢出電磁鐵10。另外，第23圖中顯示，在並非路徑1指令及路徑2指令之任一指令的情況，踢出控制訊號csigb的訊號值不在Ib1也不在Ib2之準位，而是在例如0準位之例。
在時刻t2至時刻t3、時刻t4至時刻t5、時刻t6至時刻t7、時刻t8至時刻t9、時刻t10至時刻t11、時刻t12至時刻t13之各期間，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑1指令(訊號值為Ib1之狀態)，所以實施形態5之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t9至時刻t10、時刻t11至時刻t12、時刻t14至時刻t15、t16至時刻t17、時刻t18至時刻t19之各期間，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigb為路徑2指令(訊號值為Ib2之狀態)，所 以實施形態5之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b的照射對象31b。
實施形態5之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態1相同之效果。實施形態5之粒子射線治療裝置51，係具備有利用比實施形態1的分時訊號ssig短週期的分時訊號ssiga而產生踢出控制訊號csigb及射出器控制訊號csiga之射束路徑控制器65，可將短時間寬度的照射電流供給至有照射要求且分時訊號ssiga指定的治療室中的患者30的照射對象31。更具體言之，在如第23圖之時刻t8至時刻t13，呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2同時為ON狀態之情況，射束路徑控制器65會使踢出控制訊號csigb中之路徑指令在短時間內變化複數次，以及在如時刻t2至時刻t8、時刻t13至時刻t19，只有一個呼吸閘控訊號為ON(訊號值為H之狀態)之情況，以與分時訊號ssiga相同之週期Tc2進行射出器控制訊號csiga的ON及OFF之切換，所以可將短時間寬度之照射電流供給至患者30的照射對象31。
實施形態5之粒子射線治療裝置51，與實施形態3一樣，因為可將比實施形態1短的時間寬度的照射電流供給至患者30的照射對象31，所以在少量多次照射(repainting irradiation)之類之減少照射線量(每一定時間照射的粒子的數目)而進行複數次照射之情況，亦即進行如同在繪畫中以較淡的顏料塗覆多次的作法之照射的情況， 實施形態5之類的高速切換射束路徑之方法有很大的助益。而且，實施形態5之粒子射線治療裝置51因為未使用屏蔽訊號msig，所以與實施形態3相比具有控制訊號產生部35的控制較簡便之優點。
第23圖中顯示的雖然是呼吸閘控訊號為兩個之情況，但實施形態5之粒子射線治療裝置51亦可適用於呼吸閘控訊號為三個之情況。另外，在分時訊號ssiga的週期Tc2中，各治療室29的選擇期間的分配並不限於均等分配，亦可任意地設定。
實施形態6.
實施形態5揭示的是：在其中的射束輸送系統59中並不具備阻尼器11之粒子射線治療裝置51中，不使用屏蔽訊號msig而進行以短時間切換帶電粒子束81至複數個治療室29之控制，或供給短時間的照射電流至一個治療室29之例。實施形態6所要說明的則是：在其中的射束輸送系統59中具備有阻尼器11之粒子射線治療裝置51中，不使用屏蔽訊號msig而進行以短時間切換帶電粒子束81至複數個治療室29之控制，或供給短時間的照射電流至一個治療室29之例。
第24圖係顯示根據本發明之實施形態6而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第25圖係顯示第24圖中的射束路徑控制器之圖。第26圖係用來說明本發明之實施形態6中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態6之粒子射線治療裝置51，係在來自複數個治療 室29之照射要求重疊之情況，例如治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON狀態，另一個治療室2的呼吸閘控訊號gsig2也為ON狀態之情況，進行以短時間切換帶電粒子束81至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)之控制。以及，實施形態6之粒子射線治療裝置51，係在只有來自一個治療室29之照射要求的情況，進行以短時間切換通往該治療室29之射束路徑與通往阻尼器11之射束路徑之控制。換言之，實施形態6之粒子射線治療裝置51，係利用射束路徑變更器16而以短時間進行將路徑切換至複數個治療室29、以及進行一個治療室29與阻尼器11之間的路徑切換之粒子射線治療裝置。
實施形態6之治療管理裝置95，係具有輸出以比實施形態2短的時間變化訊號值的踢出控制訊號csigd之射束路徑控制器66。射束路徑控制器66具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部57、產生踢出控制訊號csigd之踢出控制訊號產生部69、以及將複數個控制訊號輸出至射出器控制訊號產生部57及踢出控制訊號產生部69之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比實施形態2短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、以及產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34。分時訊號產生部45係如第26圖所示，產生比實施形態2的週期Tc1短的週期Tc2之分時訊號ssiga。
利用第26圖來說明實施形態6之粒子射線 治療裝置51的動作。第26圖的橫軸為時間t，分時訊號ssiga、呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、射出器控制訊號csiga、踢出控制訊號csigd的縱軸為各訊號的訊號值，照射電流Ibem1,Ibem2的縱軸為電流值。圖中，為了不使圖變複雜，顯示的是分時訊號ssiga利用H位準及L位準進行治療室1及治療室2的選擇之例。分時訊號ssiga為H位準之情況係指定治療室1，分時訊號ssiga為L位準之情況係指定治療室2。此外，分時訊號ssiga亦可由如第7圖所示之分時訊號ssig-1,ssig-2,ssig-3的形式所構成。
射出器控制訊號產生部57，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga，且如下述產生射出器控制訊號csiga。在有至少一個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1或呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)之情況(第一情況)，射出器控制訊號產生部57輸出指示射出帶電粒子束81之射出指令(訊號值為H之狀態)至射出器62。第26圖中，時刻t1至時刻t20之期間即為輸出帶電粒子束81的射出指令之期間。
踢出控制訊號產生部69，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga，且如下述產生踢出控制訊號csigd。若分時訊號ssiga選擇的是一個呼吸閘控訊號變為ON之治療室29，就如第26圖之時刻t2至時刻t8、時刻t14至時刻t20，踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到符合的治療室29之路徑指令(可照射路徑指令)，若分時訊號ssiga選擇的是另一 個治療室29，則踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑指令(遮斷路徑指令)。
另外，複數個呼吸閘控訊號為ON(訊號值為H之狀態)之情況也一樣，若分時訊號ssiga選擇的是呼吸閘控訊號變為ON之治療室29，則踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到符合的治療室29之路徑指令(可照射路徑指令)，若分時訊號ssiga選擇的是另一個治療室，則踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑指令(遮斷路徑指令)。在即使治療室不同，呼吸閘控訊號為ON(訊號值為H之狀態)且分時訊號ssiga選擇呼吸閘控訊號為ON(訊號值為H之狀態)的符合的治療室29之狀況一直持續的情況，係如第26圖中的時刻t8至時刻t12所示，踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81從一個治療室29導引到另一個治療室29之路徑指令(可照射路徑指令)。
更具體說明第26圖中的踢出控制訊號csigd。如時刻t1至時刻t8所示，只有呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，若分時訊號ssiga指定的是治療室1，則踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)。另外，只有呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，若分時訊號ssiga 表示的是另一個治療室2，則踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)。
在時刻t8至時刻t13之期間中，來自複數個治療室29之照射要求重疊，複數個呼吸閘控訊號(呼吸閘控訊號gsig1及呼吸閘控訊號gsig2)為ON(訊號值為H之狀態)。在此照射要求重疊之狀況中，在分時訊號ssiga表示的是治療室1，且治療室1的呼吸閘控訊號gsig1為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)。以及，在此照射要求重疊之狀況中，在分時訊號ssiga表示的是治療室2,且治療室2的呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)。
在時刻t13至時刻t20之期間中，只有呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)。在只有呼吸選通訊gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，若分時訊號ssiga表示的是治療室2，則踢出控制訊號產生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)。以及，在只有呼吸閘控訊號gsig2為ON(訊號值為H之狀態)之情況，若分時訊號ssiga表示的是另一個治療室1，則踢出控制訊號產 生部69輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑3指令(訊號值為Id2之狀態)。
踢出控制訊號產生部69係在路徑1指令之情況輸出訊號值Id1之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑2指令之情況輸出訊號值Id3之控制電流至踢出電磁鐵10，在路徑3指令之情況輸出訊號值Id2之控制電流至踢出電磁鐵10。另外，第26圖中顯示，在並非路徑1指令、路徑2指令、路徑3指令之任一指令的情況，踢出控制訊號csigd的訊號值不在Id1,Id2,Id3之訊號位準，而是在例如0位準之例。
在時刻t2至時刻t3、時刻t4至時刻t5、時刻t6至時刻t7、t8至時刻t9、時刻t10至時刻t11、時刻t12至時刻t13之各期間，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑1指令(訊號值為Id1之狀態)，所以實施形態6之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem1供給至治療室1(治療室29a)的患者30a的照射對象31a。在時刻t9至時刻t10、時刻t11至時刻t12、時刻t14至時刻t15、t16至時刻t17、時刻t18至時刻t19之各期間，射出器控制訊號csiga為射出指令(訊號值為H之狀態)，且踢出控制訊號csigd為路徑2指令(訊號值為Id3之狀態)，所以實施形態6之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81射出，且使照射電流Ibem2供給至治療室2(治療室29b)的患者30b的照射對象31b。在時刻t1至時刻t2、時刻t3至 時刻t4、時刻t5至時刻t6、時刻t7至時刻t8、時刻t13至時刻t14、時刻t15至時刻t16、時刻t17至時刻t18、時刻t19至時刻t20之各期間，射出器控制訊號csiga雖為射出指令(訊號值為H之狀態)，但踢出控制訊號csigd為路徑3指令(訊號值為Id2之狀態)，所以實施形態6之粒子射線治療裝置51係使帶電粒子束81由阻尼器11加以阻斷。
實施形態6之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態2相同之效果。實施形態6之粒子射線治療裝置51，係具備有利用比實施形態1的分時訊號ssig短週期的分時訊號ssiga而產生踢出控制訊號csigd及射出器控制訊號csiga之射束路徑控制器66，可將短時間寬度的照射電流供給至有照射要求且分時訊號ssiga指定的治療室中的患者30的照射對象31。更具體言之，在如第26圖之時刻t1至時刻t20，至少一個呼吸閘控訊號(gsig,gsig2)為ON狀態之情況，射束路徑控制器66會使踢出控制訊號csigbd中之路徑指令(路徑1指令、路徑2指令、路徑3指令)在短時間內變化複數次而切換射束路徑，所以可將短時間寬度之照射電流供給至患者30的照射對象31。
實施形態6之粒子射線治療裝置51，係在將短時間寬度之照射電流供給至指定的治療室中的患者30的照射對象31之際，並不是利用射出器控制訊號csiga使ON及OFF之切換速度比踢出電磁鐵10慢之射出器62以短時間變化，而是只使射束路徑變更器16在短時間內變化複數次而切換射束路徑，所以可將比實施形態5短的時 間寬度之照射電流供給至患者30的照射對象31。
實施形態6之粒子射線治療裝置51，與實施形態4一樣，因為可將比實施形態1短的時間寬度的照射電流供給至患者30的照射對象31，所以在少量多次照射(repainting irradiation)之類之減少照射線量(每一定時間照射的粒子的數目)而進行複數次照射之情況，亦即進行如同在繪畫中以較淡的顏料塗覆多次的作法之照射的情況，實施形態6之類的高速切換射束路徑之方法有很大的助益。而且，實施形態6之粒子射線治療裝置51因為未使用屏蔽訊號msig，所以與實施形態4相比具有控制訊號產生部35的控制較簡便之優點。
第26圖中顯示的雖然是呼吸閘控訊號為兩個之情況，但實施形態6之粒子射線治療裝置51亦可適用於呼吸閘控訊號為三個以上之情況。另外，在分時訊號ssiga的週期Tc2中，各治療室29的選擇期間的分配並不限於均等分配，亦可任意地設定。
實施形態7.
實施形態1至6說明的是採用踢出電磁鐵10來作為射束路徑變更器16之例，但亦可取代踢出電磁鐵10而採用後述之射束偏向器15。其中，因為踢出電磁鐵10使帶電粒子束81偏向之可偏向角度較小，所以要具備必須在與踢出電磁鐵10相距一段距離之下游側設置構成射束路徑所需的偏向電磁鐵12e之要件。此要件可能會成為想要將粒子射線治療裝置設計得較小型(compact)時的障礙。因此， 在實施形態7中，揭示的是：藉由採用射束偏向器15，而可實現高速的射束路徑之切換，且可將粒子射線治療裝置設計得較小型之例。
第27圖係顯示根據本發明之實施形態7而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第28圖係顯示第27圖中的射束路徑控制器之圖。第29圖係顯示第27圖中的射束偏向器之側視圖，第30圖係從上看第27圖中的射束偏向器所見之俯視圖，第31圖係用來說眀第27圖中的射束偏向器的微帶線(microstrip line)之圖，第32圖係用來說眀第27圖中的射束偏向器的射束控制之圖。第33圖係用來說明本發明之實施形態7中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態7之粒子射線治療裝置51與實施形態1的不同之處在於：採用射束偏向器15來作為射束路徑變更器16，且治療管理裝置95具有輸出用來控制射束偏向器15之射束偏向器控制訊號csigc(射束路徑變更器控制訊號)之射束路徑控制器67之點。
射束路徑控制器67，係具有：產生分時訊號ssig之分時訊號產生部33、產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34、產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部36、產生射束偏向器控制訊號csigc之射束偏向器控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)48。分時訊號產生部33及呼吸閘控訊號產生部34係構成控制訊號產生部35。射束偏向器控制訊號產生部48係具有脈衝控制器41、高速開關(switch)42、 及偏向器電源43。
射束偏向器15及射束偏向器控制訊號產生部48的構成，係揭示於日本特開2012-024254號公報中。在利用第28至32圖進行詳細說明之前，先說明其概略。日本特開2012-024254號公報中揭示的射束偏向器15，係為了抑制在掃描照射方式中遮斷射束之際的過渡線量，使照射線量精度提高，而具有：在射束行進方向配置有在短邊方向並排的複數個導體板77a至77f之線電極板74、以及與該線電極板74平行而配置之電極板76。在日本特開2012-024254號公報所揭示的射束偏向器15中，在線電極板74與電極板76之間具有供帶電粒子束81通過之通過區域。該複數個導體板77a至77f，係在長邊方向串聯連接且做阻抗匹配(impedance matching)。射束偏向器控制訊號裝置(射束偏向器控制訊號產生部48)係構成為：輸出電壓脈衝97來使在複數個導體板77a至77f的長邊方向傳送之傳送週期(傳送基本時間)與帶電粒子束81通過複數個導體板77a至77f的短邊方向之通過週期(粒子移動基本時間)同步之構成。此電壓脈衝97相當於射束偏向器控制訊號csigc。導體板的符號，若為統稱係使用77，若要加以區別而進行說明則使用加註a至f之符號。
射束偏向器15係具有線電極板74及與線電極板74相對向之電極板76。線電極板74係微帶線(microstrip line)式的靜電電極板。線電極板74係在GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)板等的基板78的表面平行 配置複數個銅板等的導體板77，在基板78的背面配置銅板等的背面導體75而構成者。背面導體75係施加接地準位(連接至GND)，電極板76係連接至DC電源(直流電源)79，線電極板74的各導體板77a至77f則用來傳送電壓脈衝97。電極板76及線電極板74，係相對於帶電粒子束81的射入射束軸而平行配置。射束偏向器15係在線電極板74與電極板76之間具有供帶電粒子束81通過之通過區域。在電壓脈衝97未輸入至線電極板74之情況，亦即線電極板74上施加的是接地位準的電壓之情況，係藉由在電極板76與線電極板74之間形成的各電場E1至E6(方向從電極板76往線電極板74)使帶電粒子束81偏向。在電壓脈衝97輸入至線電極板74之情況，則因為是使形成於電極板76與線電極板74之間之各電場E1至E6相抵銷的方式使之動作，所以帶電粒子束81直進。電場E1係導體板77a與電極板76間之電場。同樣的，電場E2至E6分別為導體板77b至77f與電極板76間之電場。第29圖中顯示的是線電極板74與電極板76的斷面。
射束偏向器15使帶電粒子束81偏向之偏向角度，係由形成於電極板76與線電極板74之間之各電場E1至E6所決定。考慮利用DC電源79施加電壓Vb至電極板76之情況。若施加於線電極板74之電壓脈衝97的電壓Vp為Vb(Vp=Vb)，則不會使帶電粒子束81偏向，帶電粒子束81成為直進射束71而沿著射入射束軸而通過射束偏向器15。若施加於線電極板74之電壓脈衝97的電壓Vp 為接地位準的電壓(0V)(Vp=0)，則會使帶電粒子束81偏向，帶電粒子束81成為偏向射束70而偏離射入射束軸而通過射束偏向器15。若施加於線電極板74之電壓脈衝97的電壓Vp比0V大而比Vb小(0<Vp<Vb)，則帶電粒子束81會走偏向射束70與直進射束71之間的路徑而通過射束偏向器15。又，若施加於線電極板74之電壓脈衝97的電壓Vp比Vb高，則帶電粒子束81會走比偏向射束70還往上側偏之路徑而通過射束偏向器15。如以上所述，可藉由以任意的電壓Vp在線電極板74上傳送電壓脈衝97，而使帶電粒子束81以任意的偏向角度偏向。
線電極板74係如第31圖所示，在厚度h2之基板78上以露出的方式配置寬度W、長度L1(參照第30圖)、厚度h1之導體板77a至77f。線電極板74具備有微帶線(microstrip line)之構造，所以根據微帶線的阻抗匹配(impedance matching)原理，導體板77a至77f分別具有預定的阻抗(例如50Ω)。另外，如第30圖所示，導體板77a至77f係相互間隔S之間隔而配置。若基板78的比介電率為εr，則此處之微帶線的特性阻抗Z0可表示成如下之數式(1)。
Z0=87/(εr+1.41)1/2×ln(A/B)．．．(1)
其中，A及B可分別表示成如下之數式(2)及數式(3)。
A=5.98×(h2-h1)．．．(2)
B=0.8×W×h1．．．(3)
藉由選擇比介電率為εr、寬度W、厚度h1、厚度h2， 就可得到預定的阻抗(例如50Ω)。
如第30圖所示，線電極板74的六個導體板77a至77f分別以延遲配線99(99a至99e)相連接，而以構成一條傳送路之形態串聯連接。延遲配線的符號，若為統稱係使用99，若要加以區別而進行說明則使用加註a至e之符號。用來導入電壓脈衝97之輸入配線98係連接至導體板77a，一端接地之終端電阻103係連接至導體板77f的終端。線電極板74的各導體板77a至77f具有預定的阻抗(例如50Ω)，且在終端透過阻抗匹配用的終端電阻103而接地，所以輸入至線電極板74之切換(switching)的電壓脈衝97不會反射，可在線電極板74內傳送。又，延遲配線99(99a至99e)及終端電阻103阻抗係設成與導體板77a至77f的阻抗相等。
另外，延遲配線99a至99e亦可採用微影(lithography)技術或多層配線技術在基板78上形成例如印刷配線而形成。在基板78上形成延遲配線99a至99e，就不需要延遲配線99a至99e的焊接作業等，可容易地進行在線電極板74上之阻抗調整。
接著，詳細說明利用射束偏向器15來控制帶電粒子束81的行進之方法。帶電粒子束81係為複數個帶電粒子96(以下，適當地將之簡稱為粒子96)之束，所以將線電極板74構成為讓一個粒子96通過導體板77的短邊方向(短邊)之時間與電壓脈衝97通過導體板77的長邊方向(長邊)之時間成為後述之同步關係，使只有在最初的導 體板77a受到電壓脈衝97的影響之粒子群，也會在接下來的導體板77b至77f受到電壓脈衝97的影響。因此，在入射至線電極板74的時點，以電壓Vb做切換(switching)之電壓脈衝寬度(時間寬度)份的粒子群係不會受到電場E之影響，而可使射束直進。另外，使電壓脈衝97的電壓Vp為Vb以外的電壓就可使射束偏向。
接著，考慮粒子96通過線電極板74的中央之情況。將注意力放在射束的中心成分，將位置調整成讓射束的中心成分通過線電極板74，是因為要加以使用的緣故。假設粒子96的速度為v1，則粒子96通過導體板77之時間係為W/v1。粒子96通過導體板77的短邊方向(短邊)到達下一個導體板77之時間(粒子移動基本時間)TP0係為(W+S)/v1。假設在具有預定的傳送特性之導體板77中傳送之電壓脈衝97的速度為v2，則電壓脈衝97通過導體板77的長邊方向(長邊)之時間係為L1/v2。另外，從延遲配線99的傳輸延遲時間TD來導入相當於導體板77的長邊方向的長度之實效長度L2，則實效長度L2可用v2×TD來計算出。通過最初的導體板77再通過延遲配線99之時間，亦即通過最初的導體板77而到達下一個導體板77之時間(傳送基本時間)TV0係為(L1+L2)/v2。以讓粒子移動基本時間TP0與傳送基本時間TV0會一致之方式構成線電極板74。如此構成線電極板74，就可實現上述之預定的同步關係，且如上述，在入射至線電極板74的時點，以電壓Vb做切換之電壓脈衝寬度(時間寬度)份的粒子群係不會受到電場 E之影響，而可使射束直進。粒子移動基本時間TP0係帶電粒子束81通過複數個導體板77a至77f的短邊方向之通過週期，傳送基本時間TV0係在複數個導體板77a至77f的長邊方向傳送之傳送週期。
接著，針對在實現上述之粒子移動基本時間TP0與傳送基本時間TV0會為一致之預定的同步關係上必要的粒子96的速度v1及電壓脈衝97的傳送速度v2進行說明。粒子96的速度v1及電壓脈衝97的傳送速度v2，可分別表示成如下之數式(4)及數式(5)。
v1=c×√(1-(Es/(Es+K))2)．．．(4)
v2=1/√(L×C)．．．(5)
其中，K為粒子96的能量(MeV)、c為光速、Es為質子的靜止能量、L為導體板77的阻抗、C為導體板77的電容量。
接著，針對在射束偏向器15中施加於帶電粒子束81之電場E進行說明。第32圖係用來說明計算電場E所需要的條件之圖。72係與帶電粒子束81通過射束偏向器15之直進射束71平行之直進射束平行軸。點P係用來評估帶電粒子束81的偏向距離d之評估點，係為例如下游射束輸送系統24a中的偏向電磁鐵12e的入口點。假設線電極板74的長度為L4，從線電極板74的前端到評估點P之在直進射束平行軸上的距離為L3。在線電極板74的終端，帶電粒子96在直進射束平行軸方向的速度成分雖為v1，但帶電粒子96會受到電場E的影響，而會得到線 電極板74的垂直方向成分。假設此帶電粒子96的速度的垂直方向成分(垂直方向速度成分)為vb。另外，假設偏向射束軌道73與直進射束平行軸72的角度為α。由於帶電粒子96的垂直方向速度成分vb為v1×tan α，所以可將之表示成如下之數式(6)。
vb=v1×d/(L3-L4)．．．(6)
考慮由於帶電粒子96在線電極板74的終端具有垂直方向速度成分vb所必須要有的電位差Vd。假設質子的質量為m1，電荷為q，則在線電極板74的終端，運動能量係為1/2×m1×vb2，帶電粒子96因為電位差Vd而得到的能量係為q×Vd，所以電位差Vd可表示成如下之數式(7)。
Vd=(1/2×m1×vb2)/q．．．(7)
在線電極板74的終端必須要有的電位差Vd，係由線電極板74的n1條導電板77分擔。亦即，只要以讓帶電粒子96在每一條導體板77接受Vd/n1的電位差之方式，在線電極板74的n1條導電板77與電極板76之間產生電場E即可。在通過導體板77的寬度W之情況，通過該寬度W之時間為v1/W，所以線電極板74的垂直方向的移動距離da可表示成如下之數式(8)。
da=(vb/n1)×(W/v1)．．．(8)
因此，應在射束偏向器15中施加於帶電粒子束81之電場E為(Vd/n1)/da，所以將數式(7)、(8)代入並加以整理，就可將之表示成如下之數式(9)。
E=(1/2×m1×vb×v1)/(q×W)．．．(9)
將數式(6)代入數式(9)並加以整理，就可將電場E表示成如下之數式(10)。
E=m1×d×v12/(2×q×W×(L3-L4))．．．(10)
利用第33圖來說明實施形態7之粒子射線治療裝置51的動作，但只說明與實施形態1不同的部份。第27圖中，射束輸送系統59係構成為：使要輸送至治療室1(治療室29a)之帶電粒子束81在射束偏向器15偏向而朝向偏向電磁鐵12e，使要輸送至治療室2(治療室29b)之帶電粒子束81並不在射束偏向器15偏向而直進朝向偏向電磁鐵12g之形態。在分時訊號ssig表示的是治療室1(治療室29a)之情況，射束路徑控制器67輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Vc1之狀態)。在分時訊號ssig表示的是治療室2(治療室29b)之情況，射束路徑控制器67輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29ab)之路徑2指令(訊號值為Vc2之狀態)。此處，訊號值為Vc2(電壓Vc2)係施加於電極板76之電壓Vb，訊號值為Vc1(電壓Vc1)係比Vc2低之電壓。射束偏向器控制訊號csigc的訊號值Vc1,Vc2的大小關係，係與實施形態1中的踢出控制訊號csigb的訊號值Ib1,Ib2的大小關係相反，但如上述，射束偏向器控制訊號csigc在訊號值Vc1的情況係為路徑1指令，射束偏向器控制訊號csigc在訊號值Vc2的情況係為路徑2指令。因此，實施形態7之粒子射線治 療裝置51係進行與實施形態1一樣之動作。
射束偏向器15係可使偏向角度比踢出電磁鐵10大者，所以可使從射束偏向器15到偏向電磁鐵12e之距離比實施形態1短。實施形態7之粒子射線治療裝置51可構成比實施形態1小型之射束輸送系統59。
實施形態7之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態1相同之效果。實施形態7之粒子射線治療裝置51，係形成為採用射束偏向器15來取代實施形態1中的踢出電磁鐵10之構成。形成為如此之構成，就可做比踢出電磁鐵10高速之射束路徑的切換，且可使偏向角度加大，所以不僅可實現高速的射束路徑之切換，而且可將粒子射線治療裝置設計得較小型。
實施形態8.
實施形態8揭示的是：在其中的射束輸送系統59中係具備有阻尼器11之實施形態2的粒子射線治療裝置51中，採用射束偏向器15而可實現高速的射束路徑之切換，且可將粒子射線治療裝置設計得較小型之例。第34圖係顯示根據本發明之實施形態8而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第35圖係顯示第34圖中的射束路徑控制器之圖。第36圖係用來說明本發明之實施形態8中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態8之粒子射線治療裝置51與實施形態2的不同之處在於：採用射束偏向器15來作為射束路徑變更器16，且治療管理裝置95具有輸出用來控制射束偏向器15之射束偏向器控制訊號csige(射束 路徑變更器控制訊號)之射束路徑控制器68之點。
射束路徑控制器68，係具有：產生分時訊號ssig之分時訊號產生部33、產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34、產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部39、以及產生射束偏向器控制訊號csige之射束偏向器控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)49。分時訊號產生部33及呼吸閘控訊號產生部34係構成控制訊號產生部35。射束偏向器控制訊號產生部49係具有脈衝控制器41、高速開關42、及偏向器電源43。實施形態8之脈衝控制器41，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssig，且將產生的控制訊號輸出至高速開關42。高速開關42係根據來自脈衝控制器41之控制訊號而產生射束偏向器控制訊號csige。
利用第36圖來說明實施形態8之粒子射線治療裝置51的動作，但只說明與實施形態2不同的部份。在分時訊號ssig表示的是治療室1(治療室29a)，且呼吸閘控訊號gsig1為ON之情況，亦即輸送帶電粒子束81至治療室1(治療室29a)之條件成立的情況，射束路徑控制器68輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ve1之狀態)。在分時訊號ssig表示的是治療室2(治療室29b)，且呼吸閘控訊號gsig2為ON之情況，亦即輸送帶電粒子束81至治療室2(治療室29b)之條件成立的情況，射束路徑控制器68輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療 室29b)之路徑2指令(訊號值為Ve3之狀態)。在分時訊號ssig表示的是任一個治療室(治療室1、治療室2)，且與該治療室對應之呼吸閘控訊號(gsig1,gsig2)為OFF之情況，亦即輸送帶電粒子束81至阻尼器11之條件成立的情況，射束路徑控制器68輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑3指令(訊號值為Ve2之狀態)。
此處，訊號值為Ve3(電壓Ve3)係施加於電極板76之電壓Vb，訊號值為Ve1(電壓Ve1)及訊號值為Ve2(電壓Ve2)係比Ve3低之電壓。射束偏向器控制訊號csige的訊號值Ve1,Ve3的大小關係，係與實施形態2中的踢出控制訊號csigd的訊號值Id1,Id3的大小關係相反，但如上述，射束偏向器控制訊號csige在訊號值Ve1的情況係為路徑1指令，射束偏向器控制訊號csige在訊號值Ve3的情況係為路徑2指令，射束偏向器控制訊號csige在訊號值Ve2的情況係為路徑3指令。因此，實施形態8之粒子射線治療裝置51係進行與實施形態2一樣之動作。
實施形態8之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態2相同之效果。實施形態8之粒子射線治療裝置51，係形成為採用相較於踢出電磁鐵10，可較高速地切換射束路徑且使偏向角度較大之射束偏向器15來取代實施形態2中的踢出電磁鐵10之構成，所以不僅可實現比實施形態2高速的射束路徑之切換，而且可將粒子射線治療裝置設計得較小型。
實施形態9.
實施形態9揭示的是：在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，進行以短時間將帶電粒子束81切換至所符合的治療室(治療室29a,29b)之控制之實施形態3的粒子射線治療裝置51中，採用射束偏向器15而可實現高速的射束路徑之切換，且可將粒子射線治療裝置設計得較小型之例。第37圖係顯示根據本發明之實施形態9而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第38圖係顯示第37圖中的射束路徑控制器之圖。第39圖係用來說明本發明之實施形態9中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態9之粒子射線治療裝置51與實施形態3的不同之處在於：採用射束偏向器15來作為射束路徑變更器16，且治療管理裝置95具有輸出用來控制射束偏向器15之射束偏向器控制訊號csigc之射束路徑控制器113之點。
射束路徑控制器113，係具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部46、產生射束偏向器控制訊號csigc之射束偏向器控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)105、以及將複數個控制訊號輸出至射出器控制訊號產生部46及射束偏向器控制訊號產生部105之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比週期Tc1短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34、以及產生用來屏蔽分時訊號ssiga的治療室選擇之屏蔽訊號msig之屏蔽訊號產生部44。射束偏向器控制訊號產生部105係具有脈衝控制器41、高速開關 42、及偏向器電源43。實施形態9之脈衝控制器41，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga、屏蔽訊號msig，且將產生的控制訊號輸出至高速開關42。高速開關42係根據來自脈衝控制器41之控制訊號而產生射束偏向器控制訊號csigc。
利用第39圖來說明實施形態9之粒子射線治療裝置51的動作，但只說明與實施形態3不同的部份。在將帶電粒子束81輸送至治療室1(治療室29a)之條件成立的情況，射束路徑控制器113輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Vc1之狀態)。在將帶電粒子束81輸送至治療室2(治療室29b)之條件成立的情況，射束路徑控制器113輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Vc2之狀態)。此處，關於訊號值Vc1,Vc2，係如同在實施形態7中說明過的。實施形態9之粒子射線治療裝置51，係進行與實施形態3一樣的動作。
實施形態9之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態3相同之效果。實施形態9之粒子射線治療裝置51，係形成為採用相較於踢出電磁鐵10，可較高速地切換射束路徑且使偏向角度較大之射束偏向器15來取代實施形態3中的踢出電磁鐵10之構成，所以不僅可實現比實施形態3高速的射束路徑之切換，而且可將粒子射線治療裝置設計得較小型。
實施形態10.
實施形態10揭示的是：在其中的射束輸送系統59中係具備有阻尼器11，且在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，進行以短時間將帶電粒子束81切換至所符合的治療室(治療室29a,29b)之控制之實施形態4的粒子射線治療裝置51中，採用射束偏向器15而可實現高速的射束路徑之切換，且可將粒子射線治療裝置設計得較小型之例。第40圖係顯示根據本發明之實施形態10而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第41圖係顯示第40圖中的射束路徑控制器之圖。第42圖係用來說明本發明之實施形態10中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態10之粒子射線治療裝置51與實施形態4的不同之處在於：採用射束偏向器15來作為射束路徑變更器16，且治療管理裝置95具有輸出用來控制射束偏向器15之射束偏向器控制訊號csige之射束路徑控制器114之點。
射束路徑控制器114，係具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部57、產生射束偏向器控制訊號csige之射束偏向器控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)106、以及將複數個控制訊號輸出至射出器控制訊號產生部57及射束偏向器控制訊號產生部106之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比週期Tc1短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34、以及產生用來屏蔽分時訊號ssiga的治 療室選擇之屏蔽訊號msig之屏蔽訊號產生部44。射束偏向器控制訊號產生部106係具有脈衝控制器41、高速開關42、及偏向器電源43。實施形態10之脈衝控制器41，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga、屏蔽訊號msig，且將產生的控制訊號輸出至高速開關42。高速開關42係根據來自脈衝控制器41之控制訊號而產生射束偏向器控制訊號csige。
利用第42圖來說明實施形態10之粒子射線治療裝置51的動作，但只說明與實施形態4不同的部份。在將帶電粒子束81輸送至治療室1(治療室29a)之條件成立的情況，射束路徑控制器114輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ve1之狀態)。在將帶電粒子束81輸送至治療室2(治療室29b)之條件成立的情況，射束路徑控制器114輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Ve3之狀態)。在將帶電粒子束81導引至阻尼器11之條件成立的情況，射束路徑控制器114輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑3指令(訊號值為Ve2之狀態)。此處，關於訊號值Ve1,Ve2,Ve3，係如同在實施形態8中說明過的。實施形態10之粒子射線治療裝置51，係進行與實施形態4一樣的動作。
實施形態10之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態4相同之效果。實施形態10之粒子射線治療裝 置51，係形成為採用相較於踢出電磁鐵10，可較高速地切換射束路徑且使偏向角度較大之射束偏向器15來取代實施形態4中的踢出電磁鐵10之構成，所以不僅可實現比實施形態4高速的射束路徑之切換，而且可將粒子射線治療裝置設計得較小型。
實施形態11.
實施形態11揭示的是：在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，進行不使用屏蔽訊號msig而以短時間將帶電粒子束81切換至所符合的治療室1,2(治療室29a,29b)之控制之實施形態5的粒子射線治療裝置51中，採用射束偏向器15而可實現高速的射束路徑之切換，且可將粒子射線治療裝置設計得較小型之例。第43圖係顯示根據本發明之實施形態11而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第44圖係顯示第43圖中的射束路徑控制器之圖。第45圖係用來說明本發明之實施形態11中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態11之粒子射線治療裝置51與實施形態5的不同之處在於：採用射束偏向器15來作為射束路徑變更器16，且治療管理裝置95具有輸出用來控制射束偏向器15之射束偏向器控制訊號csigc之射束路徑控制器115之點。
射束路徑控制器115，係具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部57、產生射束偏向器控制訊號csigc之射束偏向器控制訊號產生部(射束路徑變更器控制訊號產生部)107、以及將複數個控制訊號輸 出至射出器控制訊號產生部57及射束偏向器控制訊號產生部107之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比週期Tc1短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、以及產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34。射束偏向器控制訊號產生部107係具有脈衝控制器41、高速開關42、及偏向器電源43。實施形態11之脈衝控制器41，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga，且將產生的控制訊號輸出至高速開關42。高速開關42係根據來自脈衝控制器41之控制訊號而產生射束偏向器控制訊號csigc。
利用第45圖來說明實施形態11之粒子射線治療裝置51的動作，但只說明與實施形態5不同的部份。在將帶電粒子束81輸送至治療室1(治療室29a)之條件成立的情況，射束路徑控制器115輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Vc1之狀態)。在將帶電粒子束81輸送至治療室2(治療室29b)之條件成立的情況，射束路徑控制器115輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Vc2之狀態)。此處，關於訊號值Vc1,Vc2，係如同在實施形態7中說明過的。實施形態11之粒子射線治療裝置51，係進行與實施形態5一樣的動作。
實施形態11之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態5相同之效果。實施形態11之粒子射線治療裝 置51，係形成為採用相較於踢出電磁鐵10，可較高速地切換射束路徑且使偏向角度較大之射束偏向器15來取代實施形態5中的踢出電磁鐵10之構成，所以不僅可實現比實施形態5高速的射束路徑之切換，而且可將粒子射線治療裝置設計得較小型。
實施形態12.
實施形態12揭示的是：在其中的射束輸送系統59中係具備有阻尼器11，且在來自複數個治療室29之照射要求重疊之情況，進行不使用屏蔽訊號msig而以短時間將帶電粒子束81切換至該治療室(治療室29a,29b)之控制之實施形態6的粒子射線治療裝置51中，採用射束偏向器15而可實現高速的射束路徑之切換，且可將粒子射線治療裝置設計得較小型之例。第46圖係顯示根據本發明之實施形態12而構成的粒子射線治療裝置之構成圖，第47圖係顯示第46圖中的射束路徑控制器之圖。第48圖係用來說明本發明之實施形態12中之對於複數個治療室的射束分配之時序圖。實施形態12之粒子射線治療裝置51與實施形態6的不同之處在於：採用射束偏向器15來作為射束路徑變更器16，且治療管理裝置95具有輸出用來控制射束偏向器15之射束偏向器控制訊號csige之射束路徑控制器116之點。
射束路徑控制器116，係具有：產生射出器控制訊號csiga之射出器控制訊號產生部57、產生射束偏向器控制訊號csige之射束偏向器控制訊號產生部(射束路 徑變更器控制訊號產生部)108、以及將複數個控制訊號輸出至射出器控制訊號產生部57及射束偏向器控制訊號產生部108之控制訊號產生部35。控制訊號產生部35具備有：產生比週期Tc1短的週期Tc2的分時訊號ssiga之分時訊號產生部45、以及產生呼吸閘控訊號gsig1,gsig2之呼吸閘控訊號產生部34。射束偏向器控制訊號產生部108係具有脈衝控制器41、高速開關42、及偏向器電源43。實施形態12之脈衝控制器41，係接收呼吸閘控訊號gsig1,gsig2、分時訊號ssiga，且將產生的控制訊號輸出至高速開關42。高速開關42係根據來自脈衝控制器41之控制訊號而產生射束偏向器控制訊號csige。
利用第48圖來說明實施形態12之粒子射線治療裝置51的動作，但只說明與實施形態6不同的部份。在將帶電粒子束81輸送至治療室1(治療室29a)之條件成立的情況，射束路徑控制器116輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室1(治療室29a)之路徑1指令(訊號值為Ve1之狀態)。在將帶電粒子束81輸送至治療室2(治療室29b)之條件成立的情況，射束路徑控制器116輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到治療室2(治療室29b)之路徑2指令(訊號值為Ve3之狀態)。在將帶電粒子束81導引至阻尼器11之條件成立的情況，射束路徑控制器116輸出指示要切換路徑以將帶電粒子束81導引到阻尼器11之路徑3指令(訊號值為Ve2之狀態)。此處，關於訊號值Ve1,Ve2,Ve3，係如同在實施形態8中說明過 的。實施形態12之粒子射線治療裝置51，係進行與實施形態6一樣的動作。
實施形態12之粒子射線治療裝置51會產生與實施形態6相同之效果。實施形態12之粒子射線治療裝置51，係形成為採用相較於踢出電磁鐵10，可較高速地切換射束路徑且使偏向角度較大之射束偏向器15來取代實施形態6中的踢出電磁鐵10之構成，所以不僅可實現比實施形態6高速的射束路徑之切換，而且可將粒子射線治療裝置設計得較小型。
在實施形態1至12中，雖然利用在變更切片(slice)之際使帶電粒子束81停止，在同一切片內進行照射之際則是使帶電粒子束81持續照射之照射方法來進行說明，但不限於此，也適用於在每個照射點(spot)使帶電粒子束81停止之光點掃描(spot scanning)、行式掃描(raster scanning)等其他的照射方法。而且，本發明可在其發明範圍內將各實施形態予以組合、或將各實施形態予以適當地變形、省略。
10‧‧‧踢出電磁鐵
12a至12j‧‧‧偏向電磁鐵
16‧‧‧射束路徑變更器
18‧‧‧射束路徑控制器
20‧‧‧主導管
21‧‧‧導管分歧部
22a、22b‧‧‧下游導管
23‧‧‧上游射束輸送系統
24a、24b‧‧‧下游射束輸送系統
25a、25b‧‧‧治療台
26a、26b‧‧‧呼吸訊號產生器
27a、27b‧‧‧患者感測器
29a、29b‧‧‧治療室
30a、30b‧‧‧患者
31a、31b‧‧‧照射對象
51‧‧‧粒子射線治療裝置
52‧‧‧射束產生裝置
53‧‧‧線性加速器
54‧‧‧圓形加速器(加速器)
55a、55b、55c‧‧‧偏向電磁鐵
56‧‧‧離子源
58a、58b‧‧‧粒子射線照射裝置
59‧‧‧射束輸送系統
61‧‧‧入射器
62‧‧‧射出器
88a、88b‧‧‧照射管理裝置
120‧‧‧主管理裝置
121‧‧‧加速器系統控制裝置
csiga‧‧‧射出器控制訊號
csigb‧‧‧踢出控制訊號(射束路徑變更器控制訊號)
psig1、psig2‧‧‧呼吸訊號

Claims (14)

  1. 一種粒子射線治療裝置，具備有：複數個治療室；配置在複數個前述治療室的每一治療室之複數個粒子射線照射裝置；使帶電粒子束加速之加速器；將經前述加速器使之加速過的前述帶電粒子束輸送至複數個前述粒子射線照射裝置之射束輸送系統；以及控制前述加速器、前述射束輸送系統、複數個前述粒子射線照射裝置之治療管理裝置，其中，前述射束輸送系統具有：變更射束路徑以將前述帶電粒子束輸送至複數個前述粒子射線照射裝置的任一個之射束路徑變更器，前述治療管理裝置具有射束路徑控制器，該射束路徑控制器針對要在同一治療時間帶進行治療之複數個前述粒子射線照射裝置，產生用來控制前述加速器的射出器之射出器控制訊號及控制前述射束路徑變更器之射束路徑變更器控制訊號，以讓前述帶電粒子束在每分配時間輸送至複數個前述粒子射線照射裝置的任一個，前述射束路徑控制器，係個別地監視複數個前述粒子射線照射裝置要對之照射前述帶電粒子束之複數個患者的呼吸狀態，並在各患者所產生之允許照射前述帶電粒子束之複數個呼吸閘控訊號之中的至少兩個同時為ON之情況，根據複數個前述呼吸閘控訊號及前述分時訊號，且不管複數個前述呼吸閘控訊號為何都週期性地選擇複數個前述粒子射線照射裝置的任一個之分時 訊號，而產生用來讓前述帶電粒子束輸送至前述分時訊號所指定的治療室的前述粒子射線照射裝置之前述射出器控制訊號及前述射束路徑變更器控制訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束路徑控制器係具備有：產生依前述分時訊號中的治療室指定之不同，其中之將前述帶電粒子束輸送至指定的治療室之路徑指令會隨之變化之前述射束路徑變更器控制訊號之射束路徑變更器控制訊號產生部；以及產生在與前述分時訊號中指定的治療室對應之前述呼吸閘控訊號為ON之情況表示的是指示射出前述帶電粒子束之射出指令，在其他情況表示的是指示停止射出前述帶電粒子束之射出停止指令之前述射出器控制訊號之射出器控制訊號產生部。
  3. 如申請專利範圍第1項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束輸送系統係在前述射束路徑控制器的下游側具備有遮斷前述帶電粒子束之阻尼器，前述射束路徑控制器係具備有：產生如下所述的前述射束路徑變更器控制訊號之射束路徑變更器控制訊號產生部，該射束路徑變更器控制訊號係在與前述分時訊號中指定的治療室對應之前述呼吸閘控訊號為ON之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至上述條件成立的治療室之路徑指令，在與前述分時訊號中指定的治療室對應之前述呼吸閘控訊號 為OFF之情況，表示的是將前述帶電粒子束導引至前述阻尼器之路徑遮斷指令；以及產生如下所述的前述射出器控制訊號之射出器控制訊號產生部，該射出器控制訊號係在前述分時訊號的每週期中在與指定的治療室指定對應之前述呼吸閘控訊號為ON之情況表示的是指示射出前述帶電粒子束之射出指令，且一旦射出指令產生後到該週期中的最後的治療室指定解除才表示指示停止射出前述帶電粒子束的射出停止指令。
  4. 如申請專利範圍第1項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束路徑控制器係具備有：產生具有在前述呼吸閘控訊號為ON的狀態持續之期間中治療室指定會變化兩次以上的週期之前述分時訊號之分時訊號產生部；產生屏蔽前述分時訊號的治療室指定之屏蔽訊號之屏蔽訊號產生部；根據複數個前述呼吸閘控訊號、前述屏蔽訊號、前述分時訊號而產生前述射出器控制訊號之射出器控制訊號產生部；以及根據複數個前述呼吸閘控訊號、前述屏蔽訊號、前述分時訊號而產生前述射束路徑變更器控制訊號之射束路徑變更器控制訊號產生部，前述射出器控制訊號產生部係產生：在前述屏蔽訊號表示的是屏蔽指令，且前述呼吸閘 控訊號為ON之情況，表示的是指示射出前述帶電粒子束之射出指令，在前述屏蔽訊號表示的是屏蔽解除指令，且前述分時訊號中指定的是前述呼吸閘控訊號為ON的治療室之情況，表示的是指示射出前述帶電粒子束之射出指令，在其他的情況，表示的是指示停止射出前述帶電粒子束之射出停止指令之前述射出器控制訊號，前述射束路徑變更器控制訊號產生部係產生：在前述屏蔽訊號表示的是屏蔽指令，且複數個前述呼吸閘控訊號之中只有一個為ON之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至上述條件成立的治療室之路徑指令，在前述屏蔽訊號表示的是屏蔽解除指令，且複數個前述呼吸閘控訊號之中至少兩個同時為ON，且前述分時訊號中指定的是前述呼吸閘控訊號為ON的治療室之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至上述條件成立的治療室之路徑指令之前述射束路徑變更器控制訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束輸送系統係在前述射束路徑控制器的下游側具備有遮斷前述帶電粒子束之阻尼器，前述射束路徑控制器係具備有：產生具有在前述呼吸閘控訊號為ON的狀態持續之期間中治療室指定會變化兩次以上的週期之前述分時訊號之分時訊號產生部； 產生屏蔽前述分時訊號的治療室指定之屏蔽訊號之屏蔽訊號產生部；根據複數個前述呼吸閘控訊號及前述分時訊號而產生前述射出器控制訊號之射出器控制訊號產生部；以及根據複數個前述呼吸閘控訊號、前述屏蔽訊號、前述分時訊號而產生前述射束路徑變更器控制訊號之射束路徑變更器控制訊號產生部，前述射出器控制訊號產生部係產生：在複數個前述呼吸閘控訊號之中至少一個為ON之情況表示的是射出前述帶電粒子束之射出指令，在其他的情況表示的是停止射出前述帶電粒子束之射出停止指令之前述射出器控制訊號，前述射束路徑變更器控制訊號產生部係產生：在前述屏蔽訊號表示的是屏蔽指令，且複數個前述呼吸閘控訊號之中只有一個為ON之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至上述條件成立的治療室之路徑指令，在前述屏蔽訊號表示的是屏蔽解除指令，且與前述分時訊號中指定的治療室對應之前述呼吸閘控訊號為ON之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至上述條件成立的治療室之路徑指令，在前述屏蔽訊號表示的是屏蔽解除指令，且與前述分時訊號中指定的治療室對應之前述呼吸閘控訊號為OFF之情況，表示的是將前述帶電粒子束導引至前述阻尼器之路徑遮斷指令之前 述射束路徑變更器控制訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束路徑控制器係具備有：產生具有在前述呼吸閘控訊號為ON的狀態持續之期間中治療室指定會變化兩次以上的週期之前述分時訊號之分時訊號產生部；根據複數個前述呼吸閘控訊號及前述分時訊號而產生前述射出器控制訊號之射出器控制訊號產生部；以及根據複數個前述呼吸閘控訊號、前述分時訊號而產生前述射束路徑變更器控制訊號之射束路徑變更器控制訊號產生部，前述射出器控制訊號產生部係產生：在複數個前述呼吸閘控訊號之中只有一個為ON，且前述分時訊號中指定的是前述呼吸閘控訊號為ON的治療室之情況，表示的是射出前述帶電粒子束之射出指令，在複數個前述呼吸閘控訊號之中至少兩個同時為ON，且前述分時訊號中指定的是前述呼吸閘控訊號為ON的治療室之情況，表示的是射出前述帶電粒子束之射出指令，在其他的情況表示的是停止射出前述帶電粒子束之射出停止指令之前述射出器控制訊號，前述射束路徑變更器控制訊號產生部係產生：在複數個前述呼吸閘控訊號之中只有一個為ON之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至前述呼吸閘控 訊號為ON的治療室之路徑指令，在複數個前述呼吸閘控訊號之中至少兩個同時為ON，且前述分時訊號中指定的是前述呼吸閘控訊號為ON的治療室之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至前述呼吸閘控訊號為ON的治療室之路徑指令之前述射束路徑變更器控制訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束輸送系統係在前述射束路徑控制器的下游側具備有遮斷前述帶電粒子束之阻尼器，前述射束路徑控制器係具備有：產生具有在前述呼吸閘控訊號為ON的狀態持續之期間中治療室指定會變化兩次以上的週期之前述分時訊號之分時訊號產生部；根據複數個前述呼吸閘控訊號及前述分時訊號而產生前述射出器控制訊號之射出器控制訊號產生部；以及根據前述複數個呼吸閘控訊號、前述分時訊號而產生前述射束路徑變更器控制訊號之射束路徑變更器控制訊號產生部，前述射出器控制訊號產生部係產生：在前述複數個呼吸閘控訊號之中至少一個為ON之情況表示的是指示射出前述帶電粒子束之射出指令，在其他的情況表示的是指示停止射出前述帶電粒子束之射出停止指令之前述射出器控制訊號，前述射束路徑變更器控制訊號產生部係產生： 在與前述分時訊號中指定的治療室對應之前述呼吸閘控訊號為ON之情況，表示的是將前述帶電粒子束輸送至上述條件成立的治療室之路徑指令，在與前述分時訊號中指定的治療室對應之前述呼吸閘控訊號為OFF之情況，表示的是將前述帶電粒子束導引至前述阻尼器之路徑遮斷指令之前述射束路徑變更器控制訊號。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束路徑變更器係為踢出電磁鐵。
  9. 如申請專利範圍第1項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束路徑變更器係為射束偏向器，前述射束路徑控制器係具有高速開關、及偏向器電源，前述高速開關係依據前述射束路徑控制器所產生的控制訊號而選擇前述偏向器電源的輸出電壓，藉此而產生前述射束路徑變更器控制訊號。
  10. 如申請專利範圍第2至7項中任一項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束路徑變更器係為射束偏向器，前述射束路徑變更器控制訊號產生部係具有脈衝控制器、高速開關、及偏向器電源，前述脈衝控制器，係將根據輸入至該射束路徑變更器控制訊號產生部之訊號而產生的控制訊號輸出至前述高速開關， 前述高速開關係依據前述控制訊號而選擇前述偏向器電源的輸出電壓，藉此而產生前述射束路徑變更器控制訊號。
  11. 如申請專利範圍第9項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束偏向器係具有：在前述帶電粒子束的行進方向配置有將短邊方向予以並排的複數個導體板之線電極板、與前述線電極板平行而配置之電極板、以及在前述線電極板與前述電極板之間供前述帶電粒子束通過之通過區域，複數個前述導體板，係在長邊方向串聯連接且做阻抗匹配，前述射束路徑控制器所輸出的前述射束路徑變更器控制訊號，係使稱為傳送基本時間之在複數個前述導體板的長邊方向傳送的傳送週期與稱為粒子移動基本時間之前述帶電粒子束通過複數個前述導體板的短邊方向之通過週期同步之電壓脈衝。
  12. 如申請專利範圍第10項之粒子射線治療裝置，其中，前述射束偏向器係具有：在前述帶電粒子束的行進方向配置有將短邊方向予以並排的複數個導體板之線電極板、與前述線電極板平行而配置之電極板、以及在前述線電極板與前述電極板之間供前述帶電粒子束通過之通過區域，複數個導體板，係在長邊方向串聯連接且做阻抗匹配， 前述射束路徑變更器控制訊號產生部輸出前述射束路徑變更器控制訊號，前述射出路徑變更器控制訊號係使稱為傳送基本時間之在複數個前述導體板的長邊方向傳送的傳送週期與稱為粒子移動基本時間之前述帶電粒子束通過複數個前述導體板的短邊方向之通過週期同步之電壓脈衝。
  13. 如申請專利範圍第11項之粒子射線治療裝置，其中，前述線電極板，係具有基板、配置在前述基板的表面側之複數個前述導體板、以及在前述基板的背面側連接至接地位準之背面導體，前述基板及複數個前述導體板及前述背面導體的構造係為微帶線構造。
  14. 如申請專利範圍第12項之粒子射線治療裝置，其中，前述線電極板，係具有基板、配置在前述基板的表面側之複數個前述導體板、以及在前述基板的背面側連接至接地位準之背面導體，前述基板及複數個前述導體板及前述背面導體的構造係為微帶線構造。
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