WO2019058536A1

WO2019058536A1 - 安全解析監視装置及び粒子線治療装置

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Publication number: WO2019058536A1
Application number: PCT/JP2017/034429
Authority: WO
Inventors: 原田　久
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-03-28

Abstract

粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることを目的とする。　本発明の安全解析監視装置(300)は、粒子線治療装置(100)の機器から出力されたデータに基づく判定対象である関心量(Pi(ΔXi、ΔYi)) に対し、関心量(Pi)が予め定められた中断条件に合致する場合に粒子線(11)の照射中断を指令する中断指令(sige2)を生成する関心量判定回路部(307)を備えている。安全解析監視装置(300)の関心量判定回路部(307)は、複数の情報に基づいて中断指令(sige2)を生成する。複数の情報とは、関心量(Pi)に対して設定された少なくとも１つの許容範囲を関心量(Pi)が超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数(Nc1c)に到達した情報、あるいは関心量(Pi)が許容範囲を超えた事象に対して関心量の情報以外の追加情報を加味した情報である。

Description

安全解析監視装置及び粒子線治療装置

　本発明は、粒子線を腫瘍など患部に照射して治療を行う粒子線治療装置、及び粒子線照射の安全性を担保するためのパラメータを監視する安全解析監視装置に関する発明である。

　近年、がん治療を目的とした放射線治療装置では、陽子や重イオン等の粒子線を用いたがん治療装置（特に、粒子線治療装置と呼ばれる）の開発や建設が進められている。粒子線治療は、加速器等の機器を用いて陽子または炭素イオンなどの荷電粒子を数百メガ電子ボルト程度まで加速し、ビーム状の荷電粒子（粒子線）を患者に照射することで体内の腫瘍に線量を付与し、がんを治療する方法である。一般的に、加速器で加速された粒子線を物体（人体含む）に照射した場合、物体内での三次元線量分布はある一点で線量最大ピークを持つという特性がある。この線量最大ピークをブラッグピーク（Bragg Peak）と呼ぶ。粒子線が照射される照射野は、ブラッグピークの位置を制御して粒子線が照射することで形成される。周知のとおり、粒子線を用いた粒子線治療はＸ線、ガンマ線等の従来の放射線治療に比べて、がん患部に集中的に照射することができ、すなわち、患部の形状に合わせてピンポイントで粒子線を照射することができ、正常細胞に影響を与えずに治療することが可能である。

　従来の粒子線治療装置では、粒子線のビーム位置をビーム位置モニタで監視し、ビーム位置が許容範囲から逸脱した場合に、即座に粒子線を遮断する（ビームオフする）安全装置、すなわちインターロック装置を備えている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このインターロック装置では、粒子線照射の安全性を担保するために照射する粒子線のビーム位置等のパラメータを個別に監視し、それぞれの測定値と所望の値（設定値）との差異が測定項目ごとに設けられた閾値を超えた場合に照射ビームを自動的に停止させている。例えば、インターロック装置に入力されたＮ個のパラメータ（判定対象パラメータ）Ｐｉがインターロックの対象であった場合には、式（１）で表された関係が要求され、そのうち一つでも満たされない事象（異常判定事象）が最初に発生した時点でインターロックが作動し、粒子線の照射が停止される。
　Ｐｉｍｉｎ≦Ｐｉ≦Ｐｉｍａｘ　　　・・・（１）
ここでｉは１～Ｎ個の監視するパラメータを識別する添え字である。ここでは、異常判定に用いる各判定対象パラメータＰｉを、関心量と呼ぶことにする。

　一般的に、より高精度な照射を行うには、この閾値を狭く設定することが望ましいが、そうすることによって粒子線照射が不要に中断される回数が増加し、粒子線照射の速やかな完了に支障をきたすという問題があった。粒子線の治療照射時間が長くなることは、治療のスループットが低下するだけでなく、粒子線の治療照射中に患者が動いてしまう確率が高まり、かえって粒子線の照射精度の低下につながる問題が生じる。従来の粒子線治療装置では、このように安全性を担保しながら粒子線の照射時間を短くすることが課題であった。

　関心量の例としてビーム位置の誤差で言えば、インターロックで設定された閾値を常に満たすことが現実的でなかったり、所望の線量分布精度に対して過剰な精度要求になったりしていた。例えばビーム位置のモニタ値と設定値の差分（偏差）がランダムでガウス分布していると仮定した場合、その標準偏差が０．２５ｍｍで、偏差の閾値を±０．５ｍｍ、すなわち上限閾値を＋０．５ｍｍ、下限閾値を－０．５ｍｍに設定したとすると閾値超過となる確率は４．５５％であり、１回の治療照射で１万スポットを照射した場合には４５５スポットが範囲外になってしまう。一日で１００回の治療照射を行った場合にはインターロックが４５，５００回作動することになる。このインターロック動作回数は一つのパラメータについてであり、監視対象のパラメータが増えるとインターロック動作の発生頻度は更に増加し、粒子線照射の遂行にとって有意な妨げとなる。また、インターロックは異常状態を示すものであり、そういう状態が頻発するとオペレータが「異常状態」に慣れてしまって、運用上望ましくない。インターロックの許容幅を６σ（標準偏差σの６倍）に広げると１００回の治療照射に対して照射停止の回数は０．２回まで下げることができるが、位置偏差の許容範囲は１．５ｍｍと広くとる必要がある。すなわち、高精度な粒子線の照射ができなくなってしまう。

　このような課題を改善する方法として、特許文献１の粒子線治療システムや特許文献２のビーム位置監視装置及び荷電粒子ビーム照射システムなどが報告されている。

特開２０１１－２０６４９５号公報（００３０段～００３６段、図９、図１０）特開２０１５－１５７００３号公報（００１９段～００４１段、００７２段～００７７段、図３、図１０）

　特許文献１及び特許文献２で開示されているビーム位置の許容範囲の設定方法は、いずれも式（１）を前提としている。特許文献１におけるビーム位置の許容範囲の設定方法は、各照射スポットの目標ビーム照射量に応じてＰｉｍｉｎとＰｉｍａｘを設定することによって、照射線量の少ない照射スポットに対してはインターロックの幅を広げる方法である。特許文献２におけるビーム位置の許容範囲の設定方法は、照射スポットごとの照射位置偏差を、照射スポットの実際の照射位置の平均位置Ｐｍからのずれを発生させるランダム誤差と、照射スポットの目標位置から平均位置Ｐｍの位置ずれを発生させるシステマチック誤差とに分けて許容範囲を設定することによって、それぞれの範囲を狭める方法である。

　しかし、いずれの特許文献でも照射スポットごとの位置判定は式（１）の考えに基づくことに変わりなく、各判定対象パラメータＰｉを監視し、判定対象パラメータＰｉの一つでも式（１）の範囲外となった時点で粒子線照射の中断を即指示するという思想で安全系が構築されていた。このように一回の観測に基づいて即中断を促す安全系を「シングルイベントによるインターロック系」と呼ぶことにする。特許文献１、特許文献２の「シングルイベントによるインターロック系」では、許容範囲を以前よりも小さく設定できるものの、判定対象パラメータＰｉの一つが許容範囲を超えるとインターロックが動作するので、許容範囲に大きなマージンを設けておく必要がある。小さな許容範囲を超える想定内の事象は、許容範囲の大きさに応じた回数まで発生しても許容できるので、許容範囲を小さくできれば、更なる高精度な粒子線照射が実現できる。しかしながら、特許文献１、特許文献２の「シングルイベントによるインターロック系」は、許容範囲を更に小さくして更なる高精度な粒子線照射の実現と、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断の削減との両立には限界があった。

　本発明は上記課題を解決するものであり、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる安全解析監視装置を提供することを目的とする。

　本発明の安全解析監視装置は、加速器にて加速された粒子線を走査して患者に照射する粒子線治療装置における、粒子線の照射状態を判定する安全解析監視装置である。本発明の安全解析監視装置は、粒子線治療装置の機器から出力されたデータに基づく判定対象である関心量に対し、関心量が予め定められた中断条件に合致する場合に粒子線の照射中断を指令する中断指令を生成する関心量判定回路部を備えている。関心量判定回路部は、複数の情報に基づいて中断指令を生成する。複数の情報とは、関心量に対して設定された少なくとも１つの許容範囲を関心量が超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数に到達した情報あるいは関心量が許容範囲を超えた事象に対して関心量の情報以外の追加情報を加味した情報である。

　本発明の安全解析監視装置は、関心量が許容範囲を超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数に到達した情報あるいは関心量が許容範囲を超えた事象に対して関心量の情報以外の追加情報を加味した情報に基づいて中断指令が生成されるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

本発明の実施の形態１による粒子線治療装置の構成図である。本発明の実施の形態１による安全解析監視装置の構成図である。図２の安全解析監視装置及びインターロック系の詳細な構成図である。図３の第一の関心量判定回路部の構成図である。図３の第二の関心量判定回路部の構成図である。図４、図５のデジタル演算回路の構成図である。図３のインターロック判定装置の構成図である。本発明の実施の形態２による安全解析監視装置の構成図である。本発明の実施の形態２によるインターロック系の構成図である。図８の安全解析監視装置の詳細な構成図である。図１０の第一の関心量判定回路部の構成図である。図１０の第二の関心量判定回路部の構成図である。図１０の第三の関心量判定回路部の構成図である。図１０の第四の関心量判定回路部の構成図である。本発明の実施の形態３による安全解析監視装置の構成を示す図である。図１５の第一の関心量判定回路部の構成図である。図１５の第二の関心量判定回路部の構成図である。本発明の実施の形態４による安全解析監視装置の構成を示す図である。図１８のマスク信号を説明する図である。図１８の第一の関心量判定回路部の構成図である。図１８の第二の関心量判定回路部の構成図である。図１８の他の第一の関心量判定回路部の構成図である。図１８の他の第二の関心量判定回路部の構成図である。本発明の実施の形態５による安全解析監視装置の構成を示す図である。図２４の第一の関心量判定回路部の構成図である。図２４の第二の関心量判定回路部の構成図である。図２４のカウンタリセット信号を示す図である。図２５、図２６のカウンタ閾値の設定例を説明する図である。本発明の実施の形態６による安全解析監視装置の構成を示す図である。図２９の第一の関心量判定回路部の構成図である。図２９の第二の関心量判定回路部の構成図である。図３０、図３１のデジタル演算回路の構成図である。図３２のランニングカウンタの積算期間を説明する図である。図３０、３２のフラッグカウンタ部の計測例を説明する図である。安全解析監視装置の機能ブロックを実現するハードウェア構成例を示す図である。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１による粒子線治療装置の構成図である。図２は本発明の実施の形態１による安全解析監視装置の構成図であり、図３は図２の安全解析監視装置の詳細な構成図である。図４は図３の第一の関心量判定回路部の構成図であり、図５は図３の第二の関心量判定回路部の構成図である。図６は図４、図５のデジタル演算回路の構成図であり、図７は図３のインターロック判定装置の構成図である。粒子線治療装置１００の構成について図１を用いて説明する。粒子線治療装置１００は、荷電粒子を必要なエネルギーまで加速して、加速された荷電粒子を粒子線１１として発生させる加速器１２０と、粒子線１１を粒子線照射装置１０１及び患者１４の患部（照射対象１２）における照射点１３まで輸送するビーム輸送系１２１と、輸送された粒子線１１を患者１４の患部（照射対象１２）に照射する粒子線照射装置１０１と、加速器１２０を制御する加速器制御系１０４と、加速器制御系１０４及び粒子線照射装置１０１を制御する照射制御系１０３と、粒子線照射の安全性を担保する安全解析監視装置３００及びインターロック系２００などを備える。ここで、関心量Ｐｉは、安全解析監視装置３００及びインターロック系２００が監視するパラメータ（判定対象パラメータ）である。ｉは１～Ｎ個の監視するパラメータを識別する添え字である。

　インターロック系２００は、粒子線照射の安全性を確認及び担保するためのシステムであり、インターロック系２００の異常判定及び安全解析監視装置３００の異常判定に基づいて生成された、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３に応じて粒子線１１を加速器１２０が直ちに遮断し、粒子線照射を中断するように制御する装置である。安全解析監視装置３００は、従来の「シングルイベントによるインターロック系」と異なり、入力された各判定対象パラメータＰｉにおける複数イベントでシステム状態を判定し、すなわち異常の有無を判定し、複数イベントの発生回数が閾値を超えた場合に粒子線１１の照射を自動的に中断する装置である。より具体的には、安全解析監視装置３００は、複数イベントの発生回数が閾値を超えた場合に粒子線１１の照射を中断する指令（中断指令）を示す、すなわち照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成し、インターロック系２００に照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２を出力する。関心量に関する複数イベントの発生回数が閾値を超えたか否かは、粒子線１１の照射を中断する中断条件である。

　インターロック系２００は、従来の「シングルイベントによるインターロック系」と同様に入力された各判定対象パラメータＰｉのシングルイベントでシステム状態を判定し、各判定対象パラメータＰｉが許容値を超えた場合に粒子線１１の照射を中断する指令（中断指令）を示す照射中断信号ｓｉｇｅ１（図３参照）を生成する。インターロック系２００は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ１、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２の少なくとも１つが生成された場合に、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３を生成し、この照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３を加速器１２０に出力する。加速器制御系１０４は、加速器１２０における荷電粒子の入射、加速、出射のタイミングを制御する加速器タイミング系１０５を備えている。照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３は、粒子線１１の照射を中断する指令（中断指令）である。ここで、例えば、照射中断信号ｓｉｇｅ１、照射中断信号ｓｉｇｅ２、照射中断信号ｓｉｇｅ３が照射中断を示す信号レベルは、高レベル（信号値１）である。照射中断信号ｓｉｇｅ１、照射中断信号ｓｉｇｅ２、照射中断信号ｓｉｇｅ３が照射中断を示さない信号レベルは、低レベル（信号値０）である。

　粒子線照射装置１０１は、照射点１３において粒子線１１をビーム進行方向（－Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に走査するためのＸ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６と、Ｘ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６のそれぞれに励磁電流を出力するＸ走査電磁石電源１１７、Ｙ走査電磁石電源１１６と、粒子線１１の照射線量を検出する線量モニタ１０８と、照射位置を検出する位置モニタ１０９と、線量モニタ１０８、位置モニタ１０９に関係する信号を生成する信号処理装置１１８と、位置モニタ信号処理装置１１９などから構成される。

　位置モニタ１０９としてはマルチワイヤチェンバ、マルチストリップチェンバあるいは蛍光板モニタなど既知のものがある。いずれもＸ方向とＹ方向のビーム中心位置をリアルタイムに計測するためのものである。位置モニタ１０９は、Ｘ走査電磁石１０７及びＹ走査電磁石１０６で走査された粒子線１１が通過する通過位置（ビーム中心位置）やサイズを演算するためのビーム情報を検出する。位置モニタ信号処理装置１１９は、位置モニタ１０９が検出したアナログ信号からなるビーム情報に基づいて粒子線１１の通過位置（ビーム中心位置）やサイズを演算する。

　加速器制御系１０４、Ｙ走査電磁石電源１１６、Ｘ走査電磁石電源１１７、信号処理装置１１８、位置モニタ信号処理装置１１９と照射制御系１０３とは、照射制御系配線２１により接続されている。インターロック系２００は、Ｙ走査電磁石電源１１６、Ｘ走査電磁石電源１１７、信号処理装置１１８、位置モニタ信号処理装置１１９、加速器１２０にインターロック系配線２２により接続されている。安全解析監視装置３００は、照射制御系１０３、Ｙ走査電磁石電源１１６、Ｘ走査電磁石電源１１７、信号処理装置１１８、位置モニタ信号処理装置１１９、加速器１２０に安全監視系配線２３により接続されている。

　粒子線１１の治療照射にあって医療スタッフは事前に治療計画装置１０２を用いて治療計画を立案する。治療計画では、想定される照射方向において体内の治療体積をビーム進行方向（－Ｚ方向）に各層に分割し、Ｚ方向に垂直な各層の面内ではＸ方向、Ｙ方向の格子の交点にスポット（照射点１３）を配置し、各スポットに照射する線量を計算する。治療計画で決められた照射パラメータは事前に粒子線治療装置１００のパラメータ（計画情報ｄａｔａ４）に展開され、粒子線１１の照射の際には粒子線治療装置１００はそれに従って治療照射を行う。照射するスポットの位置はＸ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６によって粒子線１１をＸ方向、Ｙ方向に偏向することで制御する。なお、Ｚ方向の位置は粒子線１１のビームエネルギーと体内の組成で決まる。粒子線治療装置１００は、位置モニタ１０９によりビーム照射位置であるＸ位置とＹ位置の測定値が治療計画どおりであることを確認し、線量モニタ１０８で線量を計測しながら治療計画どおりの線量が各スポットに付与されたことを確認し、照射していく。深さ方向については、粒子線１１のエネルギーで決まる層ごとに照射する。

　治療計画で決められたｉ番目に照射するスポット位置を計画位置Ｐｐｉ（Ｘｐｉ、Ｙｐｉ、Ｚｐｉ）とする。適宜、Ｘ方向の計画位置Ｐｐｉを計画位置Ｘｐｉ、Ｙ方向の計画位置Ｐｐｉを計画位置Ｙｐｉ、Ｚ方向の計画位置Ｐｐｉを計画位置Ｚｐｉと記載する。一つのスポットを照射するとき、スポット位置は一定とするために、Ｘ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６の励磁電流を一定に保つ。線量モニタ１０８で計測されたスポットの照射線量が治療計画で決められた値に到達したことを照射制御系１０３が確認すると、Ｘ走査電磁石電源１１７、Ｙ走査電磁石電源１１６はそれぞれＸ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６の励磁電流を変えてスポット位置を次のスポット位置に移動させる。移動する際に照射ビームを停止する場合もあるが、停止せずに高速に次のスポットに移動する照射法もある。

　粒子線治療装置１００は、このように一つの層における全てのスポットを治療計画に従って粒子線１１を照射したのち、粒子線１１のエネルギーを変更して次の層を粒子線１１で照射する。そして粒子線治療装置１００は、全ての層を粒子線１１で照射したのち粒子線１１の照射はいったん停止する。この一連の照射を１門の照射という。複数の門数が治療計画により指定されている場合には、更に複数の門数を治療計画が指定した照射角度から照射したのちに患者はその日の治療を終了し、いったん退室する。このように患者が照射室に入室してから退室までを１セッションという。

　次に安全解析監視装置３００での判定対象となる関心量として位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）について説明する。ΔＸｉはＸ方向の位置偏差であり、ΔＹｉはＹ方向の位置偏差である。適宜、Ｘ方向の位置偏差ΔＸｉを位置偏差ΔＸｉ、Ｙ方向の位置偏差ΔＹｉを位置偏差ΔＹｉと記載する。

　粒子線照射装置１０１で走査された粒子線１１は、Ｘ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６の近辺に設定された仮想焦点を起点として患者の照射位置（照射点１３）に向かって輸送される。治療計画で決められた各層内（計画位置Ｚｐｉの層内）の計画位置Ｘｐｉ、Ｙｐｉは患者１４の位置におけるものであって、粒子線１１のビーム位置を検出する位置モニタ１０９は患者１４より上流にあるため、ｉ番目のスポットの計画位置Ｐｐｉ（Ｘｐｉ、Ｙｐｉ）は位置モニタ１０９における理想位置Ｐｍｉ（Ｘｍｉ、Ｙｍｉ）に変換される。適宜、Ｘ方向の理想位置Ｐｍｉを理想位置Ｘｍｉ、Ｙ方向の理想位置Ｐｍｉを理想位置Ｙｍｉと記載する。なお、これ以降の説明では計画位置Ｐｐｉ（Ｘｐｉ、Ｙｐｉ）には言及せず、理想位置Ｐｍｉ（Ｘｍｉ、Ｙｍｉ）を用いて説明する。位置モニタ１０９にて実際に照射された粒子線１１のビーム位置は、計測位置Ｐｍｍｉ（Ｘｍｍｉ、Ｙｍｍｉ）としてリアルタイムで計測される。適宜、Ｘ方向の計測位置Ｐｍｍｉを計測位置Ｘｍｍｉ、Ｙ方向の計測位置Ｐｍｍｉを計測位置Ｙｍｍｉと記載する。

　Ｘ方向、Ｙ方向の位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉは、式（２）、式（３）に示すように、理想位置Ｘｍｉ、Ｙｍｉと計測位置Ｘｍｍｉ、Ｙｍｍｉとの差分であり、プラスマイナスの符号付きの量である。
　ΔＸｉ＝Ｘｍｉ－Ｘｍｍｉ　　　・・・（２）
　ΔＹｉ＝Ｙｍｉ－Ｙｍｍｉ　　　・・・（３）

　位置モニタ１０９にて測定されたビーム位置は、ある時間周期（例えば２０マイクロ秒単位）で位置モニタ信号処理装置１１９にてリアルタイムで計算され読み出される。ビーム位置情報は、関心量情報ｄａｔａ２の一例である。装置によって多少異なるが、ビーム位置情報にはいくつかの種類がある。例えば、２０マイクロ秒のようにある一定周期で読み出しされる「読み出し単位のビーム位置」、あるいは計測した位置を例えば１０回の読み出し値を移動平均した「時間平均ビーム位置」、あるいはスポットごとに算出した「スポットビーム位置」などいくつかの量が出力される。これらの量を特に識別する必要がない場合は、適宜、単に「ビーム位置」と記載する。位置偏差についても同様で、関心量として上記３種類、すなわち「読み出し単位の位置偏差」、「時間平均位置偏差」、「スポット位置偏差」のいずれも使用可能である。

　次に図２を用いて安全解析監視装置３００の構成について説明する。安全解析監視装置３００は、判定ロジック部３０２、安全解析監視装置３００の分析結果を表示する表示部３０４と、表示部３０４に表示する表示内容を演算する表示演算部３０３と、および安全解析監視装置３００を設定するためのユーザーインターフェース部３０５と、データを記憶するデータ記憶部３０１とを備える。データ記憶部３０１、判定ロジック部３０２、表示演算部３０３、表示部３０４、ユーザーインターフェース部３０５は、互いに監視装置配線３９により接続されている。安全解析監視装置３００内では高速な演算処理が求められるため、構成回路としてはＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などの高速プロセッサを用いると判定ロジック部３０２の条件を変える際にも柔軟性が得られるので、安全解析監視装置３００に高速プロセッサを用いることが望ましい。データ記憶部３０１は、メモリを備えている。表示部３０４には警報レベル、カウンタの数値、グラフなどが表示される。表示部３０４は、例えば液晶表示パネル等である。表示の具体例は後述する。

　本実施の形態１では安全解析監視装置３００は、従来の「シングルイベントによるインターロック系」の機能を含むインターロック系２００に並列する形で設けてある。安全解析監視装置３００には、粒子線照射装置１０１及び加速器１２０の加速器タイミング系１０５から関心量情報ｄａｔａ２及び加速器運転情報ｄａｔａ１が入力される。加速器タイミング系１０５から加速器１２０の運転情報である加速器運転情報ｄａｔａ１が入力され、粒子線照射装置１０１の関心量情報ｄａｔａ２の一例として、位置モニタ信号処理装置１１９からは位置モニタ１０９の情報である位置モニタ情報が入力され、照射制御系１０３からはスポット照射完了、層照射完了、１門終了、１セッション終了などのステータス信号の情報である照射ステータス情報ｄａｔａ３が入力される。データ記憶部３０１には、計画情報ｄａｔａ４、判定値情報ｄａｔａ５が入力される。なお、加速器運転情報ｄａｔａ１、関心量情報ｄａｔａ２には、判定対象パラメータＰｉが含まれている。また、判定対象パラメータＰｉは、加速器運転情報ｄａｔａ１、関心量情報ｄａｔａ２に基づいて生成したものでもよい。前述したように、判定対象パラメータは関心量となるので、適宜、関心量Ｐｉを用いる。

　次に図３～図７を用いて実施の形態１の安全解析監視装置３００及びインターロック系２００についてさらに詳しく説明する。ここでは、関心量Ｐｉの一例として、位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉを監視する例を説明する。実施の形態１の安全解析監視装置３００は、位置偏差ΔＸｉを監視する関心量監視部３３０ａと、位置偏差ΔＹｉを監視する関心量監視部３３０ｂとを備えている。関心量監視部３３０ａ及び関心量監視部３３０ｂは、同様に実装される。判定ロジック部３０２は、各関心量監視部３３０ａ、３３０ｂの関心量判定回路部３０７を構成する。表示部３０４には、各関心量監視部３３０ａ、３３０ｂの関心量情報表示３０６が表示される。関心量判定回路部３０７は、フラッグ判定部３１０、フラッグカウンタ部３１１、信号生成回路３６を備える。

　関心量監視部３３０ａのフラッグ判定部３１０は、例えば３つの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃを備えている。この比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃでは位置偏差ΔＸｉと許容範囲（上限値及び下限値の絶対値である許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃ）を比較し、許容範囲超過の場合はフラッグ（図２７参照）を出力する。このフラッグは、例えばパルスであり、フラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃとして出力される。フラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃは、フラッグの数に対応したパルスを含む信号、すなわちパルス状の信号である。フラッグカウンタ部３１１は、比較演算回路の数に応じた３つのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えている。このデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃはフラッグの発生個数を計測し、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃを超えた場合に閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ａ、ｃｓ１ｂ、ｃｓ１ｃを生成する。また、デジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは計測したフラッグの発生個数をカウント値信号ｃｎ１ａ、ｃｎ１ｂ、ｃｎ１ｃとして出力する。信号生成回路３６は、関心量レベル信号ｃｓ１ｃを照射中断信号ｓｉｇｅ２ａとしてインターロック系２００に出力する。ここで、例えば、関心量レベル信号ｃｓ１ａ、ｃｓ１ｂ、ｃｓ１ｃが閾値超過を示す信号レベルは、高レベル（信号値１）である。関心量レベル信号ｃｓ１ａ、ｃｓ１ｂ、ｃｓ１ｃが閾値超過を示さない信号レベルは、低レベル（信号値０）である。なお、同様に、関心量レベル信号ｃｓ２ａ、ｃｓ２ｂ、ｃｓ２ｃが閾値超過を示す信号レベルは、高レベル（信号値１）である。関心量レベル信号ｃｓ２ａ、ｃｓ２ｂ、ｃｓ２ｃが閾値超過を示さない信号レベルは、低レベル（信号値０）である。

　フラッグを生成するか否かを判定するための位置偏差ΔＸｉの許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃは、照射制御系１０３からあらかじめ準備された設定ファイル（判定値情報ｄａｔａ５）から行うか、あるいは安全解析監視装置３００のユーザーインターフェース部３０５から設定する。許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃの設定ファイルはデータ記憶部３０１に保存される。

　カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの設定は、位置偏差ΔＸｉの許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃの設定と同様に行うか、ユーザーインターフェース部３０５から設定する。カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの設定ファイルはデータ記憶部３０１に保存される。ユーザーインターフェース部３０５のハードウェアを用いる場合は、サムホイールなどオペレータが誤って設定変更することが容易でない装置にするとよい。

　デジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃのカウンタ４０（図６参照）をリセットするカウンタリセット信号ｓｉｇｒ１には、照射制御系１０３からの照射ステータス情報ｄａｔａ３の信号を用いる。カウンタリセット信号ｓｉｇｒ１によるリセットのタイミングは、セッションごと、門ごと、層ごとなどである。表示したい目的など運用によってカウンタリセット信号ｓｉｇｒ１を使い分ける。安全解析監視装置３００から出力される照射中断信号ｓｉｇｅ２ａは、インターロック系２００に出力される。

　図４に示すように、関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７は、位置偏差ΔＸｉを３つ許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃで判定する３つの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃを備えている。比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれ絶対値演算器３７と比較器３８を備えている。比較演算回路３１ａは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ａよりも大きい場合に、比較器３８がフラッグ信号ｆｓ１ａに１つのパルスを出力する。フラッグ信号ｆｓ１ａにおける１つのパルスが、フラッグである。同様に、比較演算回路３１ｂは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｂよりも大きい場合に、比較器３８がフラッグ信号ｆｓ１ｂに１つのパルスを出力する。比較演算回路３１ｃは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｃよりも大きい場合に、比較器３８がフラッグ信号ｆｓ１ｃに１つのパルスを出力する。なお、比較器３８は回路シンボルで記載されている。「Ａ」、「Ｂ」は２つの入力であり、「Ａ＞Ｂ」は出力であり、この出力はＡ＞Ｂが成立する場合に出力される。

　関心量監視部３３０ａのフラッグ発生条件は、式（４）が成立することである。
　｜ΔＸｉ｜＞Ｖｄｅ１　　　・・・（４）
ここで許容値Ｖｄｅ１は、図４の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃを総括的に表現したものである。位置偏差ΔＸｉの許容範囲は、－Ｖｄｅ１～＋Ｖｄｅ１の範囲である。

　デジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、同じ構成であり、それぞれ図６に示すように、カウンタ４０と、比較器４３とを備える。このデジタル演算回路の符号は、総括的に３２を用い、区別する場合に３２ａ、３２ｂ、３２ｃを用いる。カウンタ４０は、フラッグ入力信号Ｆｉｎが入力され、フラッグ入力信号Ｆｉｎに現れたパルスの数を計測し、カウント値Ｎｃｎｔを出力する。比較器４３は、カウント値Ｎｃｎｔと閾値Ｎｒｅｆとを比較し、カウント値Ｎｃｎｔが閾値Ｎｒｅｆよりも大きい場合に閾値超過を示すレベル判定信号Ｆｌｏｕｔを出力する。また、比較器４３は、カウント値Ｎｃｎｔが閾値Ｎｒｅｆ以下の場合に閾値超過を示さないレベル判定信号Ｆｌｏｕｔを出力する。カウンタ４０は、リセット信号Ｒｓｔが入力されると、カウント値Ｎｃｎｔをリセットする。ここで、例えば、レベル判定信号Ｆｌｏｕｔが閾値超過を示す信号レベルは高レベル（信号値１）であり、レベル判定信号Ｆｌｏｕｔが閾値超過を示さない信号レベルは低レベル（信号値０）である。図４のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、回路シンボルで記載されている。図４のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃにおけるｆ、ｎ、ｒは、それぞれ図６に示したフラッグ入力信号Ｆｉｎ、閾値Ｎｒｅｆ、リセット信号Ｒｓｔを入力する入力端子を表している。図４のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃにおけるｃ、ｏは、それぞれ図６に示したカウント値Ｎｃｎｔ、レベル判定信号Ｆｌｏｕｔを出力する出力端子を表している。なお、他の図におけるデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃも同じ回路シンボルで記載されている。比較器４３は回路シンボルで記載されている。「Ａ」、「Ｂ」は２つの入力であり、「Ａ＞Ｂ」は出力であり、この出力はＡ＞Ｂが成立する場合に出力される。

　関心量監視部３３０ｂのフラッグ判定部３１０は、関心量監視部３３０ａのフラッグ判定部３１０と同様である。関心量監視部３３０ｂのフラッグ判定部３１０は、図５に示すように、例えば３つの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃを備えている。この比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃでは位置偏差ΔＹｉと許容範囲（上限値及び下限値の絶対値である許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃ）を比較し、許容範囲超過の場合はフラッグを出力する。このフラッグはパルス状のフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃとなって出力される。フラッグカウンタ部３１１は、比較演算回路の数に応じた３つのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えている。このデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃはフラッグの発生個数を計測し、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃを超えた場合に閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ２ａ、ｃｓ２ｂ、ｃｓ２ｃを生成する。また、デジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは計測したフラッグの発生個数をカウント値信号ｃｎ２ａ、ｃｎ２ｂ、ｃｎ２ｃとして出力する。信号生成回路３６は、関心量レベル信号ｃｓ２ｃを照射中断信号ｓｉｇｅ２ｂとしてインターロック系２００に出力する。

　図５に示した関心量監視部３３０ｂのフラッグ判定部３１０では、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃにおける絶対値演算器３７は、入力である位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算する。図５に示した比較演算回路３１ａは、位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ａよりも大きい場合に、フラッグ信号ｆｓ２ａに１つのパルスを出力する。同様に、図５に示した比較演算回路３１ｂは、位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｂよりも大きい場合に、フラッグ信号ｆｓ２ｂに１つのパルスを出力する。図５に示した比較演算回路３１ｃは、位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｃよりも大きい場合に、フラッグ信号ｆｓ２ｃに１つのパルスを出力する。

　関心量監視部３３０ｂのフラッグ発生条件は、式（５）が成立することである。
　｜ΔＹｉ｜＞Ｖｄｅ２　　　・・・（５）
ここで許容値Ｖｄｅ２は、図５の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃを総括的に表現したものである。位置偏差ΔＹｉの許容範囲は、－Ｖｄｅ２～＋Ｖｄｅ２の範囲である。

　インターロック系２００は、図３に示すように、インターロック判定装置２０１と、インターロック状態表示装置２０２と、照射中断信号生成回路２０３とを備えている。インターロック判定装置２０１は、図７に示すように、比較演算回路４１ａ、４１ｂを備えている。比較演算回路４１ａと比較演算回路４１ｂとは、同じ回路構成である。比較演算回路４１ａ、４１ｂは、それぞれ絶対値演算器３７と、比較器４３を備えている。比較演算回路４１ａは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅｌ１ａよりも大きい場合に、比較器４３が照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ１ａを出力する。比較演算回路４１ａの比較器４３は、絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅｌ１ａ以下の場合に、照射中断を示さない照射中断信号ｓｉｇｅ１ａを出力する。比較演算回路４１ｂは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅｌ１ｂよりも大きい場合に、比較器４３が照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ１ｂを出力する。比較演算回路４１ｂの比較器４３は、絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅｌ１ｂ以下の場合に、照射中断を示さない照射中断信号ｓｉｇｅ１ｂを出力する。ここで、例えば、照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂが照射中断を示す信号レベルは、高レベル（信号値１）である。照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂが照射中断を示さない信号レベルは、低レベル（信号値０）である。

　インターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ａは、関心量監視部３３０ａに入力される許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃよりも大きい値に設定されている。例えば、許容値Ｖｄｅｌ１ａは２ｍｍであり、許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃはそれぞれ０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍである。また、インターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ｂは、関心量監視部３３０ｂに入力される許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃよりも大きい値に設定されている。例えば、許容値Ｖｄｅｌ１ｂは２ｍｍであり、許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃはそれぞれ０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍである。

　インターロック状態表示装置２０２は、照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂが照射中断を示す場合に、位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉが許容値を超えたことを示す警報表示を表示する。照射中断信号生成回路２０３には、インターロック判定装置２０１が生成した照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂと安全解析監視装置３００が生成した照射中断信号ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂとが入力される。照射中断信号生成回路２０３は、例えば４入力のＯＲ回路（オア回路）であり、照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂ、ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂの１つでも照射中断を示す場合に、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３を出力する。照射中断信号生成回路２０３は、照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂ、ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂの全てが照射中断を示さない場合に、照射中断を示さない照射中断信号ｓｉｇｅ３を出力する。インターロック判定装置２０１が生成する照射中断信号の符号は、総括的にｓｉｇｅ１を用い、区別して説明する場合にｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂを用いる。安全解析監視装置３００が生成する照射中断信号の符号は、総括的にｓｉｇｅ２を用い、区別して説明する場合にｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂを用いる。

　次に安全解析監視装置３００の動作について説明する。安全解析監視装置３００には、位置モニタ信号処理装置１１９より理想位置Ｐｍｉ、計測位置Ｐｍｍｉ、位置偏差ΔＰｍなどの情報がリアルタイムで伝送される。これらの量について安全解析監視装置３００内でも計算することで得られるものは外部から伝送しなくてもよい。また、計画情報ｄａｔａ４のように照射開始前に得られる量であれば事前に安全解析監視装置３００内に伝送し、データ記憶部３０１に保管しておいてもよい。安全解析監視装置３００はこれらの情報に基づいて、関心量の一例である位置偏差ΔＰｍが正常範囲内で照射システムが動作していることをリアルタイムで判定する。

　安全解析監視装置３００と並列に設置されたインターロック系２００は、インターロック判定装置２０１を備えており、インターロック判定装置２０１は式（１）に基づきシングルイベントで動作する「シングルイベントによるインターロック系」と同様の動作をする。すなわちインターロック判定装置２０１は、式（１）の条件のいずれかが満たされなかった一回目の許容値超過で照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ１が生成され、照射中断信号生成回路２０３により照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３が加速器１２０に出力される。加速器１２０は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３を受けると、インターロックが作動し、粒子線１１の照射を中断する。インターロック判定装置２０１の許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂは、前述したように例えば２ｍｍである。

　これに対して安全解析監視装置３００では、偏差異常の許容範囲、すなわち許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃを従来の「シングルイベントによるインターロック系」より狭めた範囲に設定にしておき、より高精度な異常判定を行う。これに伴い、安全解析監視装置３００では許容範囲外の事象が増える。このため、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断をしないように、フラッグが１回のみ発生するシングルイベントでは粒子線１１の照射を自動的に中断させることをせずに、フラッグ回数がある値に到達した時点でのみ自動的に粒子線１１の照射中断を行うように照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成する。安全解析監視装置３００は、許容範囲の閾値が、従来の「シングルイベントによるインターロック系」より厳しく設定されるが、フラッグが発生するたびにフラッグカウンタ部３１１の３つのカウンタ４０をインクリメントして、複数イベントの発生回数が閾値を超えた場合に粒子線１１の照射を自動的に中断する指令を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２をインターロック系２００に出力する。インターロック系２００は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２を受けると照射中断信号生成回路２０３により照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３が加速器１２０に出力される。したがって、安全解析監視装置３００は、従来の「シングルイベントによるインターロック系」よりも厳しい許容範囲で判定するとともに、複数イベントの発生回数を判定するので、粒子線治療の照射精度を高めながらも、不要な照射中断を防止することができる。

　安全解析監視装置３００が判定するイベントの発生回数の閾値、すなわちカウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃは事前に設定された値とし、照射セッションごとに設定可能とするが、１門の照射中には固定値とする。例えば、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ２ａは２０であり、カウンタ閾値Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ２ｂは１０であり、カウンタ閾値Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ｃは５である。安全解析監視装置３００は、フラッグカウンタ部３１１で計測されたイベントの発生回数が閾値を超えた時点でそれぞれに対応する警報レベルを表示部３０４に表示し、オペレータに警報レベルを提示する。図３に示すように、複数の警報レベル、すなわち警報レベル１、警報レベル２、警報レベル３が設定されている場合は、この中であるレベル以上の警報が発生したときのみ照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成して、インターロック系２００を介して粒子線１１の照射を自動で中断するようにするにすることができる。このとき、照射開始からの偏差異常が発生した累積回数も、数値表示３４ａ、３４ｂ、３４ｃとして表示部３０４に表示するとよい。

　図３では、安全解析監視装置３００が位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉのそれぞれに対して３つの許容範囲と３つのカウンタ閾値を用いて３段階の警報レベルを表示部３０４に表示される例を示した。フラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ａから閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ａが出力されると、警報レベル１を示す警報表示３３ａが表示される。このときフラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ａからカウント値を示すカウント値信号ｃｎ１ａが出力され、このカウント値信号ｃｎ１ａが示すカウント値が数値表示３４ａに表示される。同様に、フラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ｂから閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ｂが出力されると、警報レベル２を示す警報表示３３ｂが表示される。このときフラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ｂからカウント値を示すカウント値信号ｃｎ１ｂが出力され、このカウント値信号ｃｎ１ｂが示すカウント値が数値表示３４ｂに表示される。フラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ｃから閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ｃが出力されると、警報レベル３を示す警報表示３３ｃが表示される。このときフラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ｃからカウント値を示すカウント値信号ｃｎ１ｃが出力され、このカウント値信号ｃｎ１ｃが示すカウント値が数値表示３４ｃに表示される。

　インターロック判定装置２０１の許容値Ｖｄｅｌ１ａの値が２ｍｍであり、関心量監視部３３０ａの許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃがそれぞれ０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍであり、関心量監視部３３０ａのカウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃがそれぞれ２０、１０、５である例を用いて、安全解析監視装置３００の動作を説明する。各許容値の大小関係は、Ｖｄｅｌ１ａ＞Ｖｄｅ１ｃ＞Ｖｄｅ１ｂ＞Ｖｄｅ１ａになっている。各カウンタ閾値の大小関係は、Ｎｃ１ａ＞Ｎｃ１ｂ＞Ｎｃ１ｃになっている。関心量である位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅｌ１ａ（２ｍｍ）を超えた場合に、インターロック判定装置２０１が照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ１ａを生成し、照射中断信号生成回路２０３を介して照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３が加速器１２０に出力される。加速器１２０は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３に応じて粒子線１１を直ちに遮断して粒子線１１の照射を中断する。

　関心量である位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ａ（０．５ｍｍ）を超えた場合に、関心量監視部３３０ａの比較演算回路３１ａがパルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ａを生成し、デジタル演算回路３２ａで計測されたフラッグの数であるカウント値Ｎｃｎｔがカウンタ閾値Ｎｃ１ａ（２０）を超えた場合に、デジタル演算回路３２ａが閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ａを生成する。同様に、関心量である位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｂ（０．７５ｍｍ）を超えた場合に、関心量監視部３３０ａの比較演算回路３１ｂがパルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ｂを生成し、デジタル演算回路３２ｂで計測されたフラッグの数であるカウント値Ｎｃｎｔがカウンタ閾値Ｎｃ１ｂ（１０）を超えた場合に、デジタル演算回路３２ｂが閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ｂを生成する。関心量である位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｃ（１ｍｍ）を超えた場合に、関心量監視部３３０ａの比較演算回路３１ｃがパルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ｃを生成し、デジタル演算回路３２ｃで計測されたフラッグの数であるカウント値Ｎｃｎｔがカウンタ閾値Ｎｃ１ｃ（５）を超えた場合に、デジタル演算回路３２ｃが閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ｃを生成する。

　閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ｃは、関心量監視部３３０ａの信号生成回路３６により照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２ａとしてインターロック系２００に出力される。インターロック系２００は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２ａを受け取る（受信する）と、照射中断信号生成回路２０３を介して照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３を加速器１２０に出力する。加速器１２０は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３に応じて粒子線１１を直ちに遮断して粒子線１１の照射を中断する。

　関心量である位置偏差ΔＹｉを監視する関心量監視部３３０ｂの動作は、関心量である位置偏差ΔＸｉを監視する関心量監視部３３０ａと同様である。インターロック判定装置２０１の許容値Ｖｄｅｌ１ｂの値が２ｍｍであり、関心量監視部３３０ｂの許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃがそれぞれ０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍであり、関心量監視部３３０ｂのカウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃがそれぞれ２０、１０、５である例を用いて、安全解析監視装置３００の動作を説明する。各許容値の大小関係は、Ｖｄｅｌ１ｂ＞Ｖｄｅ２ｃ＞Ｖｄｅ２ｂ＞Ｖｄｅ２ａになっている。各カウンタ閾値の大小関係は、Ｎｃ２ａ＞Ｎｃ２ｂ＞Ｎｃ２ｃになっている。

　関心量である位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅｌ１ｂ（２ｍｍ）を超えた場合に、インターロック判定装置２０１が照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ１ｂを生成し、照射中断信号生成回路２０３を介して照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３が加速器１２０に出力される。加速器１２０は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３に応じて粒子線１１を直ちに遮断して粒子線１１の照射を中断する。

　関心量である位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ａ（０．５ｍｍ）を超えた場合に、関心量監視部３３０ｂの比較演算回路３１ａがパルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ａを生成し、デジタル演算回路３２ａで計測されたフラッグの数であるカウント値Ｎｃｎｔがカウンタ閾値Ｎｃ２ａ（２０）を超えた場合に、デジタル演算回路３２ａが閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ２ａを生成する。同様に、関心量である位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｂ（０．７５ｍｍ）を超えた場合に、関心量監視部３３０ｂの比較演算回路３１ｂがパルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ｂを生成し、デジタル演算回路３２ｂで計測されたフラッグの数であるカウント値Ｎｃｎｔがカウンタ閾値Ｎｃ２ｂ（１０）を超えた場合に、デジタル演算回路３２ｂが閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ２ｂを生成する。関心量である位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｃ（１ｍｍ）を超えた場合に、関心量監視部３３０ｂの比較演算回路３１ｃがパルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ｃを生成し、デジタル演算回路３２ｃで計測されたフラッグの数であるカウント値Ｎｃｎｔがカウンタ閾値Ｎｃ２ｃ（５）を超えた場合に、デジタル演算回路３２ｃが閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ２ｃを生成する。

　閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ２ｃは、関心量監視部３３０ｂの信号生成回路３６により照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２ｂとしてインターロック系２００に出力される。インターロック系２００は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２ｂを受け取る（受信する）と、照射中断信号生成回路２０３を介して照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３を加速器１２０に出力する。加速器１２０は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３に応じて粒子線１１を直ちに遮断して粒子線１１の照射を中断する。

　このように、実施の形態１の安全解析監視装置３００は、監視対象である位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉ等の関心量に対して、従来の「シングルイベントによるインターロック系」のインターロックの幅を変更することなく、このインターロックの幅よりも小さな許容範囲で判定し、許容範囲を超過したイベントの回数を監視することによって、粒子線治療の照射精度を高めながら、すなわち粒子線１１の照射の安全性を担保しながら、不要な照射中断を避けることができる。実施の形態１では、インターロックの幅が関心量の絶対値の上限値及び下限値（許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂ）とし、安全解析監視装置３００におけるイベント発生を判定する判定幅（許容範囲）が関心量の絶対値の上限値及び下限値（許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃ）である例で説明した。なお、インターロックの幅、イベント発生を判定する判定幅は、上限値と下限値が同一絶対値に限らず、異なっていてもよい。

　実施の形態１の粒子線治療装置１００は、従来の「シングルイベントによるインターロック系」と同様に動作するインターロック判定装置２０１を含むインターロック系２００と、安全解析監視装置３００とを備える。これにより、実施の形態１の粒子線治療装置１００は、従来の「シングルイベントによるインターロック系」と同様に動作するインターロック判定装置２０１のインターロックの幅（許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂ）はこれまでと同様に広いままにしておくことができ、安全解析監視装置３００において、このインターロックの幅（許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂ）よりも小さな許容範囲（許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃ）を設定することができる。このようにインターロックの幅と許容範囲を設定することで、実施の形態１の粒子線治療装置１００は、インターロックの幅（許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂ）よりも小さな誤差（許容範囲との差）に対するフラッグを発生させ、そのフラッグの発生回数を監視することによって、粒子線治療の照射精度を高めながら、すなわち粒子線１１の照射の安全性を担保しながら、不要な照射中断を避けることができる。

　安全解析監視装置３００において、大きな位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉが１回でも起きれば粒子線照射装置１０１、加速器制御系１０４、加速器１２０が正しく動いていない可能性が高いが、このような事象は従来の「シングルイベントによるインターロック系」と同様に動作するインターロック判定装置２０１で検出し、粒子線１１の照射を中断すればよい。インターロック判定装置２０１の許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂよりも小さな位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉであれば、何回までかは許容できるので粒子線１１の照射の即時の中断は不要である。なお、フラッグカウンタ部３１１のカウンタ４０のリセットは運用によって、層ごとに行うか、あるいは１門ごと、セッションごとなどに行うが、稀な事象に対しては１日や１週間単位の積算値としてもよい。

　安全解析監視装置３００のデータ記憶部３０１においては次の情報を記録することが望ましい。また、安全解析監視装置３００の表示部３０４においては次の情報を表示することが望ましい。第１の情報は、どのレベルの警報が発生したかを示す情報、すなわち警報レベル情報である。この警報レベル情報は、例えば図３に示したように警報レベル１、警報レベル２、警報レベル３が表示部３０４に表示される。第２の情報は、警報が発生したときのスポット番号、スポット位置、計画線量である。この第２の情報は、例えば図３に示した情報表示３５として表示部３０４に表示される。第３の情報は、各警報レベルに対応するイベントの発生回数（照射期間中の累積数）である。この第３の情報は、例えば図３に示したように数値表示３４ａ、３４ｂ、３４ｃが表示部３０４に表示される。

　実施の形態１の安全解析監視装置３００は、第１の情報、第２の情報、第３の情報を安全解析監視装置３００で管理することで、インターロックの不要な発生、すなわち粒子線照射の不要な中断を避けながらも、粒子線１１の照射中のシステム安全レベルを把握し、粒子線治療装置１００の安全性に通常どおりの余裕があるのか、それとも通常から変動しているのか、といった状態監視が可能となる。

　なお、これまで、位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉに対して複数の許容値及びカウンタ閾値を設けて警報を段階的に発信し、より高レベルの警報のときのみ照射を自動的に中断する例で説明した。しかし、位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉに対して１つの許容値及びカウンタ閾値を設けて、安全解析監視装置３００が照射中断信号ｓｉｇｅ２（ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂ）を生成してもよい。この場合でも、実施の形態１の安全解析監視装置３００は、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

　以上のように、実施の形態１の安全解析監視装置３００は、加速器１２０にて加速された粒子線１１を走査して患者１４に照射する粒子線治療装置１００における、粒子線１１の照射状態を判定する安全解析監視装置であって、粒子線治療装置１００の機器から出力されたデータ（加速器運転情報ｄａｔａ１、関心量情報ｄａｔａ２）に基づく判定対象である関心量Ｐｉを判定し、関心量Ｐｉが予め定められた中断条件に合致する場合に粒子線１１の照射中断を指令する中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）を生成する関心量判定回路部３０７を備えている。実施の形態１の安全解析監視装置３００の関心量判定回路部３０７は、関心量Ｐｉに対して設定された少なくとも１つの許容範囲（上限値及び下限値の絶対値である許容値Ｖｄｅ１）を関心量Ｐｉが超えた事象を検出し、その検出回数が２回以上の所定の回数（カウンタ閾値Ｎｃ１ｃ）に到達したときに中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）を生成することを特徴とする。実施の形態１の安全解析監視装置３００は、この特徴により、関心量Ｐｉが許容範囲を超えた事象を検出し、その検出回数が２回以上の所定の回数に到達したときに中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）が生成されるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

　実施の形態１の粒子線治療装置１００は、荷電粒子を必要なエネルギーまで加速して、加速された荷電粒子を粒子線１１として発生させる加速器１２０と、粒子線１１を粒子線照射装置１０１及び患者１４の照射位置（照射点１３）まで輸送するビーム輸送系１２１と、輸送された粒子線１１を走査して患者１４に照射する粒子線照射装置１０１と、粒子線１１の照射状態を判定する安全解析監視装置３００と、を備えたことを特徴とする。実施の形態１の粒子線治療装置１００は、実施の形態１の安全解析監視装置３００を備えるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

実施の形態２．
　図８は本発明の実施の形態２による安全解析監視装置の構成図であり、図９は本発明の実施の形態２によるインターロック系の構成図である。図１０は、図８の安全解析監視装置の詳細な構成図である。図１１は図１０の第一の関心量判定回路部の構成図であり、図１２は図１０の第二の関心量判定回路部の構成図である。図１３は図１０の第三の関心量判定回路部の構成図であり、図１４は図１０の第四の関心量判定回路部の構成図である。実施の形態２は、関心量の標準偏差および関心量の平均値に基づいて監視する例である。実施の形態１では、関心量の例として位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）で説明したので、実施の形態２でも位置モニタ１０９で測定した位置に関する、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）の標準偏差ΔＰｓｇｍ（ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍ）および平均値ΔＰａｖｅ（ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ）に基づいて位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）を監視する例を説明する。適宜、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）の平均値および標準偏差は、単に偏差の平均値ΔＰａｖｅ（ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ）および偏差の標準偏差ΔＰｓｇｍ（ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍ）を用いる。ΔＸａｖｅはＸ方向の偏差の平均値であり、ΔＹａｖｅはＹ方向の偏差の平均値である。ΔＸｓｇｍはＸ方向の偏差の標準偏差であり、ΔＹｓｇｍはＹ方向の偏差の標準偏差である。適宜、Ｘ方向の偏差の平均値ΔＸａｖｅを偏差の平均値ΔＸａｖｅ、Ｙ方向の偏差の平均値ΔＹａｖｅを偏差の平均値ΔＹａｖｅと記載する。また、Ｘ方向の偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍを偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、Ｙ方向の偏差の標準偏差ΔＹｓｇｍを偏差の標準偏差ΔＹｓｇｍと記載する。

　実施の形態１では、関心量として、「読み出し単位の位置偏差」、「時間平均位置偏差」、「スポット位置偏差」を使用できることを述べたが実施の形態２の位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）も、「読み出し単位の位置偏差」、「時間平均位置偏差」、「スポット位置偏差」を使用できる。また、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）の標準偏差ΔＰｓｇｍ（ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍ）および平均値ΔＰａｖｅ（ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ）と、実施の形態３で説明する全信号Ｑｉとに基づいて、照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成するようにしてもよい。

　実施の形態２の安全解析監視装置３００は、偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ及び偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍを計算する関心量演算部３１３を備え、さらに偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ、偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍをそれぞれ監視する４つの関心量監視部３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄを備える点で実施の形態１の安全解析監視装置３００と異なる。実施の形態２のインターロック系２００は、インターロック判定装置２０１が位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉに対応する２つの照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂを生成し、照射中断信号生成回路２０３がこの２つの照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂと安全解析監視装置３００が生成する４つの照射中断信号ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂ、ｓｉｇｅ２ｃ、ｓｉｇｅ２ｄとに基づいて照射中断信号ｓｉｇｅ３を生成する点で、実施の形態１のインターロック系２００と異なる。安全解析監視装置３００が生成する照射中断信号の符号は、総括的にｓｉｇｅ２を用い、区別して説明する場合にｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂ、ｓｉｇｅ２ｃ、ｓｉｇｅ２ｄを用いる。

　偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ、偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍはそれぞれ式（６）、式（７）、式（８）、式（９）により計算される。関心量演算部３１３は、式（６）、式（７）、式（８）、式（９）により偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ、偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍを演算する。
　ΔＸａｖｅ＝ΣΔＸｉ／Ｎ　　　・・・（６）
　ΔＹａｖｅ＝ΣΔＹｉ／Ｎ　　　・・・（７）
　ΔＸｓｇｍ＝ｓｑｒ（（ΣΔＸｉ^２）／Ｎ－（ΣΔＸｉ／Ｎ）^２）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（８）
　ΔＹｓｇｍ＝ｓｑｒ（（ΣΔＹｉ^２）／Ｎ－（ΣΔＹｉ／Ｎ）^２）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（９）
　ここでＮはその時点までに収集された位置偏差データの総数であって、照射開始時点からの位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）のデータの総数である。ｉは１からＮまでの数である。また、Ｎが小さい場合は式（６）～式（９）までの値が突発的に変動する可能性があるので、Ｎが小さい場合には式（６）～式（９）の値をゼロとして出力するように関心量演算部３１３を設定しておくとよい。

　図１０～図１４を用いて、実施の形態２の安全解析監視装置３００を説明する。実施の形態２の安全解析監視装置３００は、関心量演算部３１３と、偏差の平均値ΔＸａｖｅを監視する関心量監視部３３０ａと、偏差の平均値ΔＹａｖｅを監視する関心量監視部３３０ｂと、偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍを監視する関心量監視部３３０ｃと、偏差の標準偏差ΔＹｓｇｍを監視する関心量監視部３３０ｄとを備える。偏差の平均値ΔＸａｖｅを監視する関心量監視部３３０ａ及び偏差の平均値ΔＹａｖｅを監視する関心量監視部３３０ｂは、図１１、図１２に示すように、３つの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される入力量、すなわち関心量に基づく関係量が、図４、図５に示した位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉから偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅに変更されているが、実施の形態１の位置偏差ΔＸｉを監視する関心量監視部３３０ａ及び位置偏差ΔＹｉを監視する関心量監視部３３０ｂと同じ回路構成である。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１１の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１０）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１０）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃを生成する。
　｜ΔＸａｖｅ｜＞Ｖｄｅ１　　　・・・（１０）
ここで許容値Ｖｄｅ１は、図１１の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃを総括的に表現したものである。偏差の平均値ΔＸａｖｅの許容範囲は、－Ｖｄｅ１～＋Ｖｄｅ１の範囲である。

　同様に、関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１２の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１１）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１１）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃを生成する。
　｜ΔＹａｖｅ｜＞Ｖｄｅ２　　　・・・（１１）
ここで許容値Ｖｄｅ２は、図１２の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃを総括的に表現したものである。偏差の平均値ΔＹａｖｅの許容範囲は、－Ｖｄｅ２～＋Ｖｄｅ２の範囲である。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１１の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＶｄｅ１ｃ＞Ｖｄｅ１ｂ＞Ｖｄｅ１ａになっている。しかしここで、関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１１のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の設定は、例えば実施の形態１と異なり、ここではＮｃ１ａ＝Ｎｃ１ｂ＝Ｎｃ１ｃ＝１とする。同様に関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１２の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＶｄｅ２ｃ＞Ｖｄｅ２ｂ＞Ｖｄｅ２ａになっている。関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１２のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の設定は、例えば実施の形態１と異なり、ここではＮｃ２ａ＝Ｎｃ２ｂ＝Ｎｃ２ｃ＝１とする。各カウンタ閾値を１に設定する理由は、式（６）～式（９）にて定義される量はいずれも統計的な量であり、すなわち複数のデータを一つのセットとして捉え、そのセット全体から算出される特性量であり、シングルイベントに見られる突発的変動は自然と平準化されるからである。すなわち式（６）～式（９）の量を使用すること自体が複数イベントの情報に基づく判定に相当するためである。ただし、突発的な変動に対して感度を下げたい場合は、Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃを２以上に設定してもよい。

　偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍを監視する関心量監視部３３０ｃの関心量判定回路部３０８及び偏差の標準偏差ΔＹｓｇｍを監視する関心量監視部３３０ｄの関心量判定回路部３０８は、図１３、図１４に示す様に、３つの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される入力量、すなわち関心量に基づく関係量が正の値である偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍなので、比較器３８のみである。関心量監視部３３０ｃの関心量判定回路部３０８の構成を示している図１３の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１２）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１２）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃを生成する。
　ΔＸｓｇｍ＞Ｖｄｅ３　　　・・・（１２）
ここで許容値Ｖｄｅ３は、図１３の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ３ａ、Ｖｄｅ３ｂ、Ｖｄｅ３ｃを総括的に表現したものである。偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍの許容範囲は、０（ゼロ）～＋Ｖｄｅ３の範囲である。

　同様に、関心量監視部３３０ｄの関心量判定回路部３０８の構成を示している図１４の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１３）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１３）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃを生成する。
　ΔＹｓｇｍ＞Ｖｄｅ４　　　・・・（１３）
ここで許容値Ｖｄｅ４は、図１４の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ４ａ、Ｖｄｅ４ｂ、Ｖｄｅ４ｃを総括的に表現したものである。偏差の標準偏差ΔＹｓｇｍの許容範囲は、０（ゼロ）～＋Ｖｄｅ４の範囲である。

　関心量監視部３３０ｃの関心量判定回路部３０８の構成を示している図１３の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値の大小関係は、関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１１の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値の大小関係に対応しており、Ｖｄｅ３ｃ＞Ｖｄｅ３ｂ＞Ｖｄｅ３ａになっている。また、関心量監視部３３０ｄの関心量判定回路部３０８の構成を示している図１４の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値の大小関係は、関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１２の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値の大小関係に対応しており、Ｖｄｅ４ｃ＞Ｖｄｅ４ｂ＞Ｖｄｅ４ａになっている。なお、カウンタ閾値Ｎｃ３ａ、Ｎｃ３ｂ、Ｎｃ３ｃ、Ｎｃ４ａ、Ｎｃ４ｂ、Ｎｃ４ｃは、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃと同様に１とする。ただし、突発的な変動に対して感度を下げたい場合は、Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃを２以上に設定してもよい。

　関心量監視部３３０ａのフラッグカウンタ部３１１は、関心量監視部３３０ａの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃが生成したフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃのフラッグの発生個数を計測するデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えている。関心量監視部３３０ａのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃの動作は、実施の形態１と同じである。関心量監視部３３０ａの信号生成回路３６は、関心量レベル信号ｃｓ１ｃを照射中断信号ｓｉｇｅ２ａとしてインターロック系２００に出力する。関心量監視部３３０ｂのフラッグカウンタ部３１１は、関心量監視部３３０ｂの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃが生成したフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃのフラッグの発生個数を計測するデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えている。関心量監視部３３０ｂのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃの動作は、実施の形態１と同じである。関心量監視部３３０ｂの信号生成回路３６は、関心量レベル信号ｃｓ２ｃを照射中断信号ｓｉｇｅ２ｂとしてインターロック系２００に出力する。

　関心量監視部３３０ｃのフラッグカウンタ部３１１は、関心量監視部３３０ｃの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃが生成したフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃのフラッグの発生個数を計測するデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えている。関心量監視部３３０ｃのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、実施の形態１の関心量監視部３３０ａのフラッグカウンタ部３１１と同様に、フラッグの発生個数を計測し、カウンタ閾値Ｎｃ３ａ、Ｎｃ３ｂ、Ｎｃ３ｃを超えた場合に閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ１ａ、ｃｓ１ｂ、ｃｓ１ｃを生成する。また、関心量監視部３３０ｃのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは計測したフラッグの発生個数をカウント値信号ｃｎ１ａ、ｃｎ１ｂ、ｃｎ１ｃとして出力する。関心量監視部３３０ｃの信号生成回路３６は、関心量レベル信号ｃｓ１ｃを照射中断信号ｓｉｇｅ２ｃとしてインターロック系２００に出力する。

　関心量監視部３３０ｄのフラッグカウンタ部３１１は、関心量監視部３３０ｄの比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃが生成したフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃのフラッグの発生個数を計測するデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えている。関心量監視部３３０ｄのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、実施の形態１の関心量監視部３３０ｂのフラッグカウンタ部３１１と同様に、フラッグの発生個数を計測し、カウンタ閾値Ｎｃ４ａ、Ｎｃ４ｂ、Ｎｃ４ｃを超えた場合に閾値超過を示す関心量レベル信号ｃｓ２ａ、ｃｓ２ｂ、ｃｓ２ｃを生成する。また、関心量監視部３３０ｄのデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃは計測したフラッグの発生個数をカウント値信号ｃｎ２ａ、ｃｎ２ｂ、ｃｎ２ｃとして出力する。関心量監視部３３０ｄの信号生成回路３６は、関心量レベル信号ｃｓ２ｃを照射中断信号ｓｉｇｅ２ｄとしてインターロック系２００に出力する。

　実施の形態２のインターロック系２００は、図９に示すように、インターロック判定装置２０１と、インターロック状態表示装置２０２と、照射中断信号生成回路２０３とを備えている。インターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ａは、関心量監視部３３０ａに入力される許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃよりも大きい値に設定されている。例えば、許容値Ｖｄｅｌ１ａは２ｍｍであり、許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃはそれぞれ０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍである。しがたって、位置偏差ΔＸｉ及び偏差の平均値ΔＸａｖｅに関する４つの許容値の大小関係は、Ｖｄｅｌ１ａ＞Ｖｄｅ１ｃ＞Ｖｄｅ１ｂ＞Ｖｄｅ１ａになっている。また、インターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ｂは、関心量監視部３３０ｂに入力される許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃよりも大きい値に設定されている。例えば、許容値Ｖｄｅｌ１ｂは２ｍｍであり、許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃはそれぞれ０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍである。しがたって、位置偏差ΔＹｉ及び偏差の平均値ΔＹａｖｅに関する４つの許容値の大小関係は、Ｖｄｅｌ１ｂ＞Ｖｄｅ２ｃ＞Ｖｄｅ２ｂ＞Ｖｄｅ２ａになっている。

　インターロック状態表示装置２０２は、照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂが照射中断を示す場合に、位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉが許容値を超えたことを示す警報表示を表示する。照射中断信号生成回路２０３には、インターロック判定装置２０１が生成した照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂと安全解析監視装置３００が生成した照射中断信号ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂ、ｓｉｇｅ２ｃ、ｓｉｇｅ２ｄとが入力される。照射中断信号生成回路２０３は、例えば６入力のＯＲ回路（オア回路）であり、照射中断信号ｓｉｇｅ１ａ、ｓｉｇｅ１ｂ、及びｓｉｇｅ２ａ～ｓｉｇｅ２ｄの１つでも照射中断を示す場合に、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３を出力する。照射中断信号生成回路２０３は、照射中断信号ｓｉｇｅ１、ｓｉｇｅ１ｂ、及びｓｉｇｅ２ａ～ｓｉｇｅ２ｄの全てが照射中断を示さない場合に、照射中断を示さない照射中断信号ｓｉｇｅ３を出力する。

　関心量演算部３１３は、式（６）、式（７）、式（８）、式（９）により偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ及び偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍをリアルタイムで計算する。関心量演算部３１３は、判定ロジック部３０２と同等の速度で演算される回路であり、すなわち関心量演算回路である。関心量演算部３１３である関心量演算回路の具体的な回路構成は図示しないが、関心量演算回路は、例えば式（６）、式（７）、式（８）、式（９）に示す、加算、減算、乗算、除算を実行する演算器を組み合わせた構成になっている。

　実施の形態２の安全解析監視装置３００は、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に動作する。実施の形態２の安全解析監視装置３００は、関心量に基づく関係量の許容範囲、すなわち許容値Ｖｄｅ１ａ～Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ２ａ～Ｖｄｅ２ｃを、従来の「シングルイベントによるインターロック系」より狭めた範囲に設定にしておき、より高精度な異常判定を行う。安全解析監視装置３００は、許容範囲の閾値が、従来の「シングルイベントによるインターロック系」より厳しく設定されるが、関心量に基づく関係量として式（６）～式（９）にて定義される統計的な量を用いて、関心量に基づく関係量が閾値を超えた場合に粒子線１１の照射を自動的に中断する指令を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２をインターロック系２００に出力する。インターロック系２００は、照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ２を受けると照射中断信号生成回路２０３により照射中断を示す照射中断信号ｓｉｇｅ３が加速器１２０に出力される。したがって、安全解析監視装置３００は、従来の「シングルイベントによるインターロック系」よりも厳しい許容範囲で判定するとともに、複数イベントの情報に基づいて統計的に判定するので、粒子線治療の照射精度を高めながらも、不要な照射中断を防止することができる。

　なお、許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂ、許容値Ｖｄｅ１、Ｖｄｅ２、Ｖｄｅ３、Ｖｄｅ４、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ～Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ａ～Ｎｃ２ｃ、Ｎｃ３ａ～Ｎｃ３ｃ、Ｎｃ４ａ～Ｎｃ４ｃは予め設定された値である。許容値Ｖｄｅ１、Ｖｄｅ２、Ｖｄｅ３、Ｖｄｅ４、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ～Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ａ～Ｎｃ２ｃ、Ｎｃ３ａ～Ｎｃ３ｃ、Ｎｃ４ａ～Ｎｃ４ｃは実施の形態１と同様に設定される。ここでは、実施の形態１と同様に、偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ、偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍに対して複数の許容値及びカウンタ閾値を設けて警報を段階的に発信し、より高レベルの警報のときのみ照射を自動的に中断する例で説明した。しかし、偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ、偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍに対して１つの許容値及びカウンタ閾値を設けて、安全解析監視装置３００が照射中断信号ｓｉｇｅ２（ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂ、ｓｉｇｅ２ｃ、ｓｉｇｅ２ｄ）を生成してもよい。この場合にも、実施の形態２の安全解析監視装置３００は、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

　また、実施の形態２の安全解析監視装置３００は、位置偏差ΔＸｉ、ΔＹｉ、偏差の平均値ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ、偏差の標準偏差ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍをヒストグラムとしてほぼリアルタイムで表示部３０４に表示する。このようにすることによって、オペレータはシステム（粒子線治療装置１００）の状況を視覚的に把握することができる。

　式（６）～式（９）に対する積算のリセット、および関心量監視部３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄのフラッグカウンタ部３１１のリセットについては、実施の形態１と同様の方法でよい。

　以上のように、実施の形態２の安全解析監視装置３００は、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に動作するので、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。また、実施の形態２の粒子線治療装置１００は、実施の形態２の安全解析監視装置３００を備えるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

実施の形態３．
　図１５は本発明の実施の形態３による安全解析監視装置の構成を示す図である。図１６は図１５の第一の関心量判定回路部の構成図であり、図１７は図１５の第二の関心量判定回路部の構成図である。実施の形態１では関心量として位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）を用いた例を説明したが、本実施の形態３では関心量のフラッグ発生条件に、当該関心量の情報と当該関心量と異なる情報とを組み合わせた組合せ条件を用いる例について説明する。実施の形態３の安全解析監視装置３００は、この組合せ条件を用いてフラッグを発生させて、関心量を監視する例である。

　実施の形態３の安全解析監視装置３００は、関心量監視部３３０ａ、３３０ｂが、位置モニタ１０９により計測され、位置モニタ信号処理装置１１９から出力された各チャンネルの計測値を合算した量である全信号Ｑｉと位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）とに基づいて、照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成する点で、実施の形態１の安全解析監視装置３００と異なる。位置モニタ信号処理装置１１９は、一定周期で位置モニタ１０９の位置情報を出力するが、そのたびに全信号Ｑｉという量も出力する。全信号Ｑｉとはｉ回目の計測における位置モニタ１０９の各チャンネルの計測値を合算した量で、全信号Ｑｉは粒子線１１における荷電粒子の個数（フルエンス）に比例する。粒子線１１の物理特性によって若干のビームエネルギー依存性があるが、全信号Ｑｉは特定のエネルギーにおいてはフルエンスと見做せる。粒子線照射装置１０１からは、スポット単位のスポット位置及び位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）とスポットの全信号Ｑｉが出力される。

　位置偏差情報（位置偏差ΔＰｍの情報）は、例えば２０マイクロ秒程度の短い時間単位で位置モニタ信号処理装置１１９にて算出されるが、加速器１２０による変動としては位置偏差ΔＰｍの変動だけでなく、粒子線１１のビーム電流の揺らぎがある。粒子線１１のビーム電流の揺らぎは１秒に比べて４桁ほど早い変化の場合があり、２０マイクロ秒ごとに出力された位置偏差情報はビーム電流が高い瞬間に得られた情報だったり、ビーム電流が低い瞬間に得られた情報だったりする。全信号Ｑｉが小さいときの位置情報（計測位置Ｐｍｍｉの情報）はノイズの影響のため信頼性が相対的に低い。よって高速で読み出しされる位置情報、位置偏差情報には信頼性の低い測定値も交じっている可能性がある。しかし、全信号Ｑｉが小さい場合には線量誤差としての影響は小さい。このため、フラッグ発生条件において、全信号Ｑｉが小さい場合にはその位置情報及び位置偏差情報のデータを使用しないか、その位置情報及び位置偏差情報のデータの重み付けを低くする方法を適用することが考えられる。図１５、図１６、図１７のフラッグ判定部３１０では、全信号Ｑｉに対する条件を論理積であるＡＮＤ（アンド）でフラッグ生成条件に追加し、全信号Ｑｉがある閾値（許容値）以下の場合にはその測定は信頼性が劣るとして関心量の異常判定に用いないようにしている例である。なお、全信号Ｑｉは、関心量の信頼性を示す信頼性量である。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１６において、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１４）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１４）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃを生成する。
　（｜ΔＸｉ｜＞Ｖｄｅ１）ＡＮＤ（Ｑｉ＞Ｖｄｅｑ）　　・・・（１４）
ここで許容値Ｖｄｅ１は、図１６の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃを総括的に表現したものである。許容値Ｖｄｅｑは、図１６の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅｑａ、Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅｑｃを総括的に表現したものである。位置偏差ΔＸｉの許容範囲は、－Ｖｄｅ１～＋Ｖｄｅ１の範囲である。

　関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１７において、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１５）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１５）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃを生成する。
　（｜ΔＹｉ｜＞Ｖｄｅ２）ＡＮＤ（Ｑｉ＞Ｖｄｅｑ）　　・・・（１５）
ここで許容値Ｖｄｅ２は、図１７の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃを総括的に表現したものである。許容値Ｖｄｅｑは、図１６の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅｑａ、Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅｑｃを総括的に表現したものである。位置偏差ΔＹｉの許容範囲は、－Ｖｄｅ２～＋Ｖｄｅ２の範囲である。

　図１６、図１７について、実施の形態１の図４、図５と異なる部分を説明する。図１６、図１７の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれ絶対値演算器３７、比較器３８、比較器４３、ＡＮＤ演算器４４を備えている。図１６の比較演算回路３１ａは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ａよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図１６の比較演算回路３１ａは、全信号Ｑｉが許容値Ｖｄｅｑａよりも大きい場合に、比較器４３が高レベルの内部信号ｓｏ２を生成する。図１６の比較演算回路３１ａは、内部信号ｓｏ１、ｓｏ２が共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がＡＮＤ演算を行いフラッグ信号ｆｓ１ａに１つのパルスを出力する。フラッグ信号ｆｓ１ａにおける１つのパルスが、フラッグである。

　同様に、図１６の比較演算回路３１ｂは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｂよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図１６の比較演算回路３１ｂは、全信号Ｑｉが許容値Ｖｄｅｑｂよりも大きい場合に、比較器４３が高レベルの内部信号ｓｏ２を生成する。図１６の比較演算回路３１ｂは、内部信号ｓｏ１、ｓｏ２が共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がＡＮＤ演算を行いフラッグ信号ｆｓ１ｂに１つのパルスを出力する。図１６の比較演算回路３１ｃは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｃよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図１６の比較演算回路３１ｃは、全信号Ｑｉが許容値Ｖｄｅｑｃよりも大きい場合に、比較器４３が高レベルの内部信号ｓｏ２を生成する。図１６の比較演算回路３１ｃは、内部信号ｓｏ１、ｓｏ２が共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がＡＮＤ演算を行いフラッグ信号ｆｓ１ｃに１つのパルスを出力する。

　同様に、図１７の比較演算回路３１ａは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ａよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図１７の比較演算回路３１ａは、全信号Ｑｉが許容値Ｖｄｅｑａよりも大きい場合に、比較器４３が高レベルの内部信号ｓｏ２を生成する。図１７の比較演算回路３１ａは、内部信号ｓｏ１、ｓｏ２が共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がＡＮＤ演算を行いフラッグ信号ｆｓ２ａに１つのパルスを出力する。図１７の比較演算回路３１ｂは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｂよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図１７の比較演算回路３１ｂは、全信号Ｑｉが許容値Ｖｄｅｑｂよりも大きい場合に、比較器４３が高レベルの内部信号ｓｏ２を生成する。図１７の比較演算回路３１ｂは、内部信号ｓｏ１、ｓｏ２が共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がＡＮＤ演算を行いフラッグ信号ｆｓ２ｂに１つのパルスを出力する。図１７の比較演算回路３１ｃは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｃよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図１７の比較演算回路３１ｃは、全信号Ｑｉが許容値Ｖｄｅｑｃよりも大きい場合に、比較器４３が高レベルの内部信号ｓｏ２を生成する。図１７の比較演算回路３１ｃは、内部信号ｓｏ１、ｓｏ２が共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がＡＮＤ演算を行いフラッグ信号ｆｓ２ｃに１つのパルスを出力する。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１６の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの比較器３８に入力される各許容値、及びインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ａ（図７参照）の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＶｄｅｌ１ａ＞Ｖｄｅ１ｃ＞Ｖｄｅ１ｂ＞Ｖｄｅ１ａになっている。また、関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１６の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの比較器４３に入力される各許容値の大小関係は、例えば、Ｖｄｅｑｃ＞Ｖｄｅｑｂ＝Ｖｄｅｑａになっている。関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１６のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＮｃ１ａ＞Ｎｃ１ｂ＞Ｎｃ１ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ａの数値例、許容値Ｖｄｅｑｃ、Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅｑａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ａの数値例は、２ｍｍ、１ｍｍ、０．７５ｍｍ、０．５ｍｍである。許容値Ｖｄｅｑｃ、Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅｑａの数値例は、５００カウント、３００カウント、３００カウントである。なお、全信号Ｑｉは、基準電荷で規格化した計測値であるカウントで数値化されている。カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例は、２０、１０、５である。

　同様に、関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１７の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの比較器３８に入力される各許容値、及びインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ｂ（図７参照）の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＶｄｅｌ１ｂ＞Ｖｄｅ２ｃ＞Ｖｄｅ２ｂ＞Ｖｄｅ２ａになっている。また、関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１７の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの比較器４３に入力される各許容値の大小関係は、例えば、Ｖｄｅｑｃ＞Ｖｄｅｑｂ＝Ｖｄｅｑａになっている。関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図１７のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＮｃ２ａ＞Ｎｃ２ｂ＞Ｎｃ２ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ｃ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例、許容値Ｖｄｅｑｃ、Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅｑａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ｃ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例は、２ｍｍ、１ｍｍ、０．７５ｍｍ、０．５ｍｍである。許容値Ｖｄｅｑｃ、Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅｑａの数値例は、５００カウント、３００カウント、３００カウントである。カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例は、２０、１０、５である。

　今まで、実施の形態３のフラッグ判定部３１０では、式（１４）、式（１５）に示したように、全信号Ｑｉに対する条件をＡＮＤ（アンド）でフラッグ生成条件に追加し、全信号Ｑｉがある閾値（許容値）以下の場合にはその測定は信頼性が劣るとして関心量の異常判定に用いないようにする例を説明した。なお、実施の形態３の関心量判定回路部３０７は、関心量Ｐｉの情報に加え、全信号Ｑｉという追加の情報を用いて関心量の信頼性を高めたので、信頼性の高い関心量に関して生成されたフラッグ５が１回検出された場合に、照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成するようにしても良い場合もある。この場合は、カウンタ閾値Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ｃの数値は１である。また、この例以外にも他の例が考えられる。別の例として、位置偏差ΔＸｉを全信号Ｑｉで重み付けした値を判定対象量として、関心量である位置偏差ΔＸｉの異常判定を行ってもよい。同様に、位置偏差ΔＹｉを全信号Ｑｉで重み付けした値を判定対象量として、関心量である位置偏差ΔＹｉの異常判定を行ってもよい。この場合にも、インターロック判定装置２０１の構成を変更することなく、粒子線１１の照射を中断する照射中断信号ｓｉｇｅ３を生成することができる。この場合の安全解析監視装置３００のフラッグ判定部３１０の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの構成例は後述する。

　安全解析監視装置３００のフラッグ判定部３１０の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの構成例を説明する。前述した別の例と更に別の例でも、同じ回路構成にできる。図１５、図１６、図１７では全信号Ｑｉが安全解析監視装置３００のフラッグ判定部３１０に入力されるので、フラッグ判定部３１０においてＱｉ・ΔＸｉの演算を行い、これを判定対象量として用いる。具体的には、関心量監視部３３０ａ、３３０ｂのフラッグ判定部３１０における比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃを変更する。まず、関心量監視部３３０ａのフラッグ判定部３１０における比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの変更例を説明する。例えば、比較器３８、ＡＮＤ演算器４４を削除し、絶対値演算器３７の出力と全信号Ｑｉを乗算する乗算器を追加して、比較器４３の入力端子（記号Ａを付した端子）に入力される信号を、全信号Ｑｉから追加した乗算器の出力Ｑｉ・｜ΔＸｉ｜に変更する。更に、比較器４３を、第一入力端子（記号Ａを付した端子）の入力値が第二入力端子（記号Ｂを付した端子）の入力値よりも大きい場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃを出力するタイプの比較器、すなわちパルス出力タイプの比較器に変更する。なお、比較演算回路３１ａでは、比較器４３の第二入力端子（記号Ｂを付した端子）に入力される許容値は、Ｖｄｅ１ａ・Ｖｄｅｑａを用いる。比較演算回路３１ｂ、３１ｃでは、比較器４３の第二入力端子（記号Ｂを付した端子）に入力される許容値は、それぞれＶｄｅ１ｂ・Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅ１ｃ・Ｖｄｅｑｃを用いる。

　関心量監視部３３０ｂのフラッグ判定部３１０における比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの変更例は、関心量監視部３３０ａのフラッグ判定部３１０における比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの変更例と同様である。例えば、比較器３８、ＡＮＤ演算器４４を削除し、絶対値演算器３７の出力と全信号Ｑｉを乗算する乗算器を追加して、比較器４３の入力端子（記号Ａを付した端子）に入力される信号を、全信号Ｑｉから追加した乗算器の出力Ｑｉ・｜ΔＹｉ｜に変更する。更に、比較器４３を、第一入力端子（記号Ａを付した端子）の入力値が第二入力端子（記号Ｂを付した端子）の入力値よりも大きい場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃを出力するタイプの比較器、すなわちパルス出力タイプの比較器に変更する。なお、比較演算回路３１ａでは、比較器４３の第二入力端子（記号Ｂを付した端子）に入力される許容値は、Ｖｄｅ２ａ・Ｖｄｅｑａを用いる。比較演算回路３１ｂ、３１ｃでは、比較器４３の第二入力端子（記号Ｂを付した端子）に入力される許容値は、それぞれＶｄｅ２ｂ・Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅ２ｃ・Ｖｄｅｑｃを用いる。

　実施の形態１では、関心量として、「読み出し単位の位置偏差」、「時間平均位置偏差」、「スポット位置偏差」を使用できることを述べたが、実施の形態３の位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）も、「読み出し単位の位置偏差」、「時間平均位置偏差」、「スポット位置偏差」を使用できる。また、前述したように、実施の形態２の位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）の標準偏差ΔＰｓｇｍ（ΔＸｓｇｍ、ΔＹｓｇｍ）および平均値ΔＰａｖｅ（ΔＸａｖｅ、ΔＹａｖｅ）と、全信号Ｑｉとに基づいて、照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成するようにしてもよい。

　実施の形態３の安全解析監視装置３００は、フラッグ判定部３１０の判定条件が異なっているが、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に動作するので、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。また、実施の形態３の安全解析監視装置３００は、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）と全信号Ｑｉという二つの情報とを組み合わせた組合せ条件を用いることによって、粒子線照射の安全性の判定をより効率的に行うことができる。また、実施の形態３の粒子線治療装置１００は、実施の形態３の安全解析監視装置３００を備えるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。また、実施の形態３の粒子線治療装置１００は、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）と全信号Ｑｉという二つの情報とを組み合わせた組合せ条件を用いることによって、粒子線照射の安全性の判定をより効率的に行うことができる。

実施の形態４．
　図１８は本発明の実施の形態４による安全解析監視装置の構成を示す図であり、図１９は図１８のマスク信号を説明する図である。図２０は図１８の第一の関心量判定回路部の構成図であり、図２１は図１８の第二の関心量判定回路部の構成図である。図２２は図１８の他の第一の関心量判定回路部の構成図であり、図２３は図１８の他の第二の関心量判定回路部の構成図である。本実施の形態４では加速器１２０のタイミング情報を安全解析監視装置３００に入力し、それを位置偏差異常判定に活用する例を説明する。

　ビーム位置偏差の主たる要因として加速器１２０による誤差と走査電磁石（Ｘ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６）による誤差がある。まず前者の加速器１２０によるビーム位置偏差について説明する。加速器１２０の一例であるシンクロトロンは、入射、加速、出射、減速という運転サイクルを繰り返すことによって運転される。この周期は２秒～１０秒程度である。この運転サイクルの中でビームが粒子線１１として照射に使えるのは、出射期間に相当するビームである。この出射期間に相当するビームは、運転サイクルのサイクル周期の中で、時間がおよそ１秒～９秒程度の長さである。この出射期間中に照射点１３でのビーム位置はゆっくりと変化し、サイクルごとの再現性があるのが典型的な例である。つまり、このようなビーム位置変動事象の時間は秒オーダであり、スポット１個の照射時間はミリ秒オーダであるのに対して、ビーム位置変動事象はゆっくりとした現象である。ビーム位置変動事象は、ビーム位置偏差の変動を生じさせる。このビーム位置偏差の変動は再現性があるので、ビーム調整の一環として照射点１３でのビーム位置が変動しないように加速器１２０をあらかじめ調整する。しかし、１日の温度変動や季節変動などさまざまな要因によってある程度の偏差（例えば１～２ｍｍ程度）は残る。

　次にＹ走査電磁石１０６及びＸ走査電磁石１０７によるビーム位置偏差について説明する。Ｙ走査電磁石１０６及びＸ走査電磁石１０７による誤差としては、励磁電流と振り角の関係に含まれる誤差と、磁場のヒステリシス効果の影響による誤差が主なものである。治療の照射野は一辺が最大２０ｃｍ～４０ｃｍ程度である。励磁電流と振り角の関係に含まれる誤差、およびヒステリシスによる誤差は、いずれもこの照射野の中心から端部にかけて緩やかに変化するものである。これに対し次のスポットへの移動距離は２ｍｍ～５ｍｍ程度である。従って、これらの誤差は双方ともスポット移動時間に対して比較的ゆっくりと変化する事象である。このような効果を補正するために校正をあらかじめ行うが、ある程度の誤差は残る。

　ビーム位置誤差、すなわちスポットの位置偏差について説明したが、これを補正するために粒子線照射装置１０１では、ビーム位置フィードバック制御という機能を具備している場合がある。ビーム位置フィードバック制御では、位置モニタ１０９でＸ方向、Ｙ方向の位置偏差を計測し、その量に基づいて上流の電磁石（例えば、ビーム輸送系１２１の偏向電磁石）における補正電流値を計算しフィードバックすることで、計測位置が理想位置と一致するようにビーム位置を補正する制御方法である。例えば、ビーム輸送系１２１は、補正された補正電流値によりビーム輸送系１２１が備える偏向電磁石を制御することで、ビーム位置フィードバック制御を行っている。加速器１２０による誤差および走査電磁石（Ｘ走査電磁石１０７、Ｙ走査電磁石１０６）による誤差の両方は、前述のようにいずれも比較的遅い現象であるため、ビーム位置フィードバックを用いることによって双方の誤差を同時に補正することができる。ビーム位置フィードバックが正常に動作していれば、位置モニタ１０９の精度範囲内、典型的には０．１ｍｍレベルでスポット位置を計画どおりに照射することができる。

　このようなビーム位置フィードバック制御は、特許文献１、２のような「シングルイベントによるインターロック系」の改善とは異なる他の方法、すなわち粒子線治療の安全性と効率性を高める他の方法である。このようなフィードバック制御方法は、前述したように、ビーム位置を計測し、計測値と所望の値の差分を照射装置にフィードバックし、ビーム照射位置を高速制御する手法である。しかし、このようなビーム位置フィードバック制御には有限な時間遅れが必然的に発生するため、照射開始直後の時間遅れの範囲ではビーム位置偏差が意図した範囲内にあるとはいえない。一方で、一時的にそのような範囲外の状態になっても、その事象がフィードバック制御の時間遅れの範囲内に限られていれば、所望の線量分布を得るうえで必ずしも障害とはならない。従ってこのような事象でインターロックを作動させることは避けたいが、かといって閾値の幅を広めると常時その緩すぎる閾値で管理されることになり、線量分布の所望の精度が保証されないという問題があった。

　フィードバック制御方法を従来の「シングルイベントによるインターロック系」を備えた粒子線治療装置に適用した場合は、「シングルイベントによるインターロック系」でも大きな位置偏差は検出されるので、ビーム位置フィードバック装置が想定どおり機能していれば高精度のビーム位置制御が実現されるため所望の照射は実現できる。しかし、粒子線治療装置の健全な動作にはビーム位置フィードバックへの依存度が高いにも関わらず、従来の「シングルイベントによるインターロック系」で検出される誤差とビーム位置フィードバックに託された精度との間にはギャップがあり、従来の「シングルイベントによるインターロック系」はビーム位置フィードバックの動作を十分に監視することはできなかった。さらに、実際には機器の故障や、日内温度変動、季節温度変動によって粒子線治療装置の動作状態は変動する可能性がある。このため、インターロックの広い閾値を満足している状態であってもビーム位置フィードバック制御が所望の狭い範囲の位置偏差を満たしていることを確認することが重要である。フィードバック制御方法を実行する粒子線治療装置でも、従来の「シングルイベントによるインターロック系」は十分な対応ができない問題があった。

　ビーム位置フィードバックが正常に動作していれば、ビーム位置誤差を小さくすることができるが、位置フィードバックには有限な時間遅れがある。このためビームが出射された最初の部分、すなわちシンクロトロンの各運転サイクルのうち出射期間の開始部分では、位置フィードバック制御によって所望の精度が得られないという問題がある。ただし、位置フィードバックの静定時間は、フィードバック回路の定数設定に依存するが、数ミリ秒以下と早い。これに対して全出射期間は、前述のように秒オーダである。従ってこの程度の照射誤差であれば、全体の照射精度（３次元線量分布の平坦度）への影響は非常に小さいため、粒子線治療として許容できる範囲と言える。この状況に対して、従来の「シングルイベントによるインターロック系」であれば位置偏差の許容範囲を出射開始部分に合わせて広く設定せざるをえず、その広い許容範囲がすべての照射時間に適用されてしまうため、全体の照射精度が低下する恐れがある。逆に全てのスポットに対して判定範囲を狭めてしまうと、出射開始時点で毎回粒子線１１の照射中断が頻繁に発生することになる。

　この問題を解決するために、安全解析監視装置３００を用いて出射開始直後の期間のみに対して許容範囲を広く設定するか、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）に対する感度を下げればよい。例えば、加速器タイミング系１０５が出力する出射ゲート信号ｓｉｇｇにおける、出射開始直後の一定期間に限定して位置誤差異常のフラッグに対してマスクをかけることにより、出射開始時点でのビーム位置誤差への感度を下げているようにすればよい。このように、マスクがかけられた関心量は、関心量の感度が低減された低減関心量である。この一定期間は、後述する位置フィードバックの静定時間である。位置誤差異常のフラッグに対してマスクをかける安全解析監視装置３００の構成を説明する。実施の形態４の安全解析監視装置３００は、位置誤差異常のフラッグに対してマスクをかけるマスク信号ｓｉｇｍを出射ゲート信号ｓｉｇｇから生成するマスク信号生成回路３１４を備え、関心量監視部３３０ａ、３３０ｂが、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）とマスク信号ｓｉｇｍとに基づいて、照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成する点で、実施の形態１の安全解析監視装置３００と異なる。

　出射開始直後の期間を認識するには、加速器タイミング系１０５から安全解析監視装置３００に入力された情報を使う。加速器１２０がビームを出すための出射ゲート信号ｓｉｇｇは、式（１６）に示すように式（１６）の右辺（ｓｉｇｂｒ（オン）　ＡＮＤ　ｓｉｇｂｅ（オン））が成立する場合に高レベル（信号値１）になり、式（１６）の右辺が成立しない場合に低レベル（信号値０）になる。
　ｓｉｇｇ（オン）＝ｓｉｇｂｒ（オン）　ＡＮＤ　ｓｉｇｂｅ（オン）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１６）
ここで、ｓｉｇｂｒはビーム要求信号であり、ｓｉｇｂｅは出射可信号である。ビーム要求信号ｓｉｇｂｒは、照射系（粒子線照射装置１０１）がシンクロトロン（加速器１２０）からのビーム出力を要求する制御信号である。出射可信号ｓｉｇｂｅは、シンクロトロン（加速器１２０）が入射と加速を終了し、出射準備完了した状態を表すものである。ビーム要求信号ｓｉｇｂｒ、出射可信号ｓｉｇｂｅは、いずれも加速器タイミング系１０５にて従来から使われている制御信号である。ｓｉｇｇ（オン）は、シンクロトロン（加速器１２０）に粒子線１１の出射を許可する状態を示しており、例えば出射ゲート信号ｓｉｇｇが高レベル（信号値１）であることを示している。ｓｉｇｂｒ（オン）は、粒子線１１の出射を要求している状態を示しており、例えばビーム要求信号ｓｉｇｂｒ高レベル（信号値１）であることを示している。ｓｉｇｂｅ（オン）はシンクロトロンが出射準備完了した状態を示しており、例えば高レベル（信号値１）であることを示している。マスクをかける期間は、式（１６）の出射ゲート信号ｓｉｇｇがオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）に遷移したタイミングに対して決めればよい。

　出射ゲート信号ｓｉｇｇ、マスク信号ｓｉｇｍのタイミング例を、図１９に示した。図１９の横軸は時間であり、縦軸は各信号の信号レベルである。信号レベルは、高レベル（Ｈレベル）と低レベル（Ｌレベル）である。反マスク信号ｓｉｇｍｎは、マスク信号ｓｉｇｍの反転信号である。時刻ｔ０で出射可信号ｓｉｇｂｅがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になり、時刻ｔ１でビーム要求信号ｓｉｇｂｒがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になると、出射ゲート信号ｓｉｇｇがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になる。ここでは、出射ゲート信号ｓｉｇｇはビーム要求信号ｓｉｇｂｒ及び出射可信号ｓｉｇｂｅの遷移から回路動作の遅延は多少あるが、回路動作遅延は付加しないで説明する。同様に、マスク信号ｓｉｇｍ、反マスク信号ｓｉｇｍｎは出射ゲート信号ｓｉｇｇの遷移から回路動作の遅延は多少あるが、回路動作遅延は付加しないで説明する。

　時刻ｔ１で出射ゲート信号ｓｉｇｇがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になると、マスク信号ｓｉｇｍがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になり、反マスク信号ｓｉｇｍｎがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になる。時刻ｔ２で、マスク信号ｓｉｇｍがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になり、反マスク信号ｓｉｇｍｎがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になる。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間は、前述した位置フィードバックの静定時間であり、例えば１ｍｓである。時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間も時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間と同じである。時刻ｔ３でビーム要求信号ｓｉｇｂｒがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になると、出射ゲート信号ｓｉｇｇがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になる。時刻ｔ４でビーム要求信号ｓｉｇｂｒがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になると、出射ゲート信号ｓｉｇｇがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になる。時刻ｔ４で出射ゲート信号ｓｉｇｇがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になると、マスク信号ｓｉｇｍがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になり、反マスク信号ｓｉｇｍｎがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になる。時刻ｔ５で、マスク信号ｓｉｇｍがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になり、反マスク信号ｓｉｇｍｎがオフ（Ｌレベル）からオン（Ｈレベル）になる。時刻ｔ６でビーム要求信号ｓｉｇｂｒがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になると、出射ゲート信号ｓｉｇｇがオン（Ｈレベル）からオフ（Ｌレベル）になる。マスク信号ｓｉｇｍがオン（Ｈレベル）の期間、反マスク信号ｓｉｇｍｎがオフ（Ｌレベル）の期間は、関心量Ｐｉの感度が低減される特定の時間範囲である。マスク信号ｓｉｇｍがオフの時間範囲、反マスク信号ｓｉｇｍｎがオンの時間範囲における関心量Ｐｉは、低減関心量である。ここでは出射ゲート信号ｓｉｇｇのオン及びオフがビーム要求信号ｓｉｇｂｒの状態に追従する例を記載したが、同様に出射ゲート信号ｓｉｇｇのオン及びオフが出射可信号ｓｉｇｂｅの状態に追従する場合もある。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２０において、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１７）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１７）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃを生成する。
　（｜ΔＸｉ｜＞Ｖｄｅ１）ＡＮＤ　ｓｉｇｍｎ（オン）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１７）
ここで許容値Ｖｄｅ１は、図２０の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃを総括的に表現したものである。式（１７）が成立する場合は、低減関心量に対して設定された許容範囲を低減関心量が超えた場合に相当する。位置偏差ΔＸｉの許容範囲は、－Ｖｄｅ１～＋Ｖｄｅ１の範囲である。

　関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２１において、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１８）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃに出力する。すなわち、比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、式（１８）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃを生成する。
　（｜ΔＹｉ｜＞Ｖｄｅ２）ＡＮＤ　ｓｉｇｍｎ（オン）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１８）
ここで許容値Ｖｄｅ２は、図２１の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃに入力される各許容値Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃを総括的に表現したものである。式（１８）が成立する場合は、低減関心量に対して設定された許容範囲を低減関心量が超えた場合に相当する。位置偏差ΔＹｉの許容範囲は、－Ｖｄｅ２～＋Ｖｄｅ２の範囲である。

　図２０、図２１について、実施の形態１の図４、図５と異なる部分を説明する。図２０、図２１の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれ絶対値演算器３７、比較器３８、反転演算器４５、ＡＮＤ演算器４４を備えている。図２０の比較演算回路３１ａは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ａよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図２０の比較演算回路３１ａは、反転演算器４５がマスク信号ｓｉｇｍを反転した反マスク信号ｓｉｇｍｎを生成する。図２０の比較演算回路３１ａは、内部信号ｓｏ１と反マスク信号ｓｉｇｍｎが共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がフラッグ信号ｆｓ１ａに１つのパルスを出力する。フラッグ信号ｆｓ１ａにおける１つのパルスが、フラッグである。

　同様に、図２０の比較演算回路３１ｂは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｂよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図２０の比較演算回路３１ｂは、反転演算器４５がマスク信号ｓｉｇｍを反転した反マスク信号ｓｉｇｍｎを生成する。図２０の比較演算回路３１ｂは、内部信号ｓｏ１と反マスク信号ｓｉｇｍｎが共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がフラッグ信号ｆｓ１ｂに１つのパルスを出力する。図２０の比較演算回路３１ｃは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＸｉの絶対値｜ΔＸｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＸｉ｜が許容値Ｖｄｅ１ｃよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図２０の比較演算回路３１ｃは、反転演算器４５がマスク信号ｓｉｇｍを反転した反マスク信号ｓｉｇｍｎを生成する。図２０の比較演算回路３１ｃは、内部信号ｓｏ１と反マスク信号ｓｉｇｍｎが共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がフラッグ信号ｆｓ１ｃに１つのパルスを出力する。

　同様に、図２１の比較演算回路３１ａは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ａよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図２１の比較演算回路３１ａは、反転演算器４５がマスク信号ｓｉｇｍを反転した反マスク信号ｓｉｇｍｎを生成する。図２１の比較演算回路３１ａは、内部信号ｓｏ１と反マスク信号ｓｉｇｍｎが共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がフラッグ信号ｆｓ２ａに１つのパルスを出力する。図２１の比較演算回路３１ｂは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｂよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図２１の比較演算回路３１ｂは、反転演算器４５がマスク信号ｓｉｇｍを反転した反マスク信号ｓｉｇｍｎを生成する。図２１の比較演算回路３１ｂは、内部信号ｓｏ１と反マスク信号ｓｉｇｍｎが共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がフラッグ信号ｆｓ２ｂに１つのパルスを出力する。図２１の比較演算回路３１ｃは、絶対値演算器３７が位置偏差ΔＹｉの絶対値｜ΔＹｉ｜を演算し、この絶対値｜ΔＹｉ｜が許容値Ｖｄｅ２ｃよりも大きい場合に、比較器３８が高レベルの内部信号ｓｏ１を生成する。また、図２１の比較演算回路３１ｃは、反転演算器４５がマスク信号ｓｉｇｍを反転した反マスク信号ｓｉｇｍｎを生成する。図２１の比較演算回路３１ｃは、内部信号ｓｏ１と反マスク信号ｓｉｇｍｎが共に高レベルの場合に、ＡＮＤ演算器４４がフラッグ信号ｆｓ２ｃに１つのパルスを出力する。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２０の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの比較器３８に入力される各許容値、及びインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ａ（図７参照）の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＶｄｅｌ１ａ＞Ｖｄｅ１ｃ＞Ｖｄｅ１ｂ＞Ｖｄｅ１ａになっている。関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２０のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＮｃ１ａ＞Ｎｃ１ｂ＞Ｎｃ１ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ｃ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ａの数値例は、２ｍｍ、１ｍｍ、０．７５ｍｍ、０．５ｍｍである。カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例は、２０、１０、５である。

　同様に、関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２１の比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃの比較器３８に入力される各許容値、及びインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ｂ（図７参照）の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＶｄｅｌ１ｂ＞Ｖｄｅ２ｃ＞Ｖｄｅ２ｂ＞Ｖｄｅ２ａになっている。関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２１のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えば実施の形態１と同様にＮｃ２ａ＞Ｎｃ２ｂ＞Ｎｃ２ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ｃ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ｃ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例は、２ｍｍ、１ｍｍ、０．７５ｍｍ、０．５ｍｍである。カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例は、２０、１０、５である。

　図２０、図２１の例では、全ての比較演算回路３１ａ、３１ｂ、３１ｃにおいて、マスク信号ｓｉｇｍでマスクをかけてパルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ１ｂ、ｆｓ１ｃ、ｆｓ２ａ、ｆｓ２ｂ、ｆｓ２ｃを生成する例を説明した。安全解析監視装置３００において、このように限定的に偏差判定の感度を下げても照射精度は低下しないし、従来の「シングルイベントによるインターロック系」の動作に影響を与えることはない。なお、低減関心量は関心量の感度が低減しているので、低減関心量を超えたことにより生成されたフラッグ５が１回検出された場合に、照射中断信号ｓｉｇｅ２を生成するようにしても良い場合もある。この場合は、カウンタ閾値Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ｃの数値は１である。

　この他にも、具体的な対処方法についてはバリエーションが考えられる。例えば、大きい許容値に対してはマスクをかけないこともできる。複数あるカウンタ（フラッグカウンタ部３１１のカウンタ４０）のうち、許容範囲の狭いものはマスクして、許容範囲の広いものはマスクをかけないこともできる。この場合も、安全解析監視装置３００において、このように限定的に偏差判定の感度を下げても照射精度は低下しないし、従来の「シングルイベントによるインターロック系」の動作に影響を与えることはない。図２２に、位置偏差ΔＸｉと許容値Ｖｄｅ１ｃとを比較する比較演算回路３１ｃは、マスク信号ｓｉｇｍによるマスクをかけない例を示した。同様に、図２３に、位置偏差ΔＹｉと許容値Ｖｄｅ２ｃとを比較する比較演算回路３１ｃは、マスク信号ｓｉｇｍによるマスクをかけない例を示した。

　図２２の比較演算回路３１ａ、３１ｂは、図２０の比較演算回路３１ａ、３１ｂと同じ動作である。図２３の比較演算回路３１ａ、３１ｂは、図２１の比較演算回路３１ａ、３１ｂと同じ動作である。図２２の比較演算回路３１ｃは、実施の形態１で説明した式（４）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ１ｃに出力する。すなわち、図２２の比較演算回路３１ｃは、式（４）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ１ｃを生成する。なお、この場合、式（４）の許容値Ｖｄｅ１は許容値Ｖｄｅ１ｃである。同様に、図２３の比較演算回路３１ｃは、実施の形態１で説明した式（５）が成立する場合に、１つのパルスを１つのフラッグとしてフラッグ信号ｆｓ２ｃに出力する。すなわち、図２３の比較演算回路３１ｃは、式（５）が成立する場合に、パルス状のフラッグを含むフラッグ信号ｆｓ２ｃを生成する。なお、この場合、式（５）の許容値Ｖｄｅ２は許容値Ｖｄｅ２ｃである。

　この他にも、具体的な対処方法についてはバリエーションが考えられる。誤差異常が複数回発生するたびにカウンタを１回インクリメントすることも可能である。この場合も、安全解析監視装置３００において、このように限定的に偏差判定の感度を下げても照射精度は低下しないし、従来の「シングルイベントによるインターロック系」の動作に影響を与えることはない。

　出射ゲート信号ｓｉｇｇの生成方法は、式（１６）以外にも考えられる。式（１６）のｓｉｇｂｅ（オン）の代わりに、「マスタ」信号や「ＦＴ」信号（「フラットトップ」信号）などのタイミングから所定時間遅らせた信号を用いるなど、いくつかの同等な方法が考えられる。ここで、「マスタ信号」とはシンクロトロンの運転周期の開始を示すタイミング信号であり、「ＦＴ」（フラットトップ）信号とはシンクロトロンの加速が終了し所望のエネルギーにある状態を表す制御信号である。「ＦＴ」かつ「出射準備完了」であれば、「出射可」すなわちｓｉｇｂｅ（オン）の状態になる。シンクロトロンの運転は、入射、加速から出射可に至るまではタイミングがあらかじめ決められているので、いずれの信号を使っても、然るべき組合せで遅延時間を適切に設定すれば同等の運用が可能である。

　ここで述べた、実施の形態４の複数の例では、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）に加え、加速器１２０からの時間情報という他のパラメータも複合的に用いることによって、粒子線照射の安全性の判定をより効率的に実現することができる。なお、粒子線治療装置１００において、ビーム位置フィードバックが適用された場合には、安全解析監視装置３００は、前述した第１の情報、第２の情報、第３の情報を安全解析監視装置３００で管理することで、ビーム位置フィードバックの安全性に通常どおりの余裕があるのか、それとも通常から変動しているのか、といった状態監視が可能となる。

　実施の形態４の安全解析監視装置３００は、フラッグ判定部３１０の判定条件が異なっているが、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に動作するので、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。また、実施の形態４の安全解析監視装置３００は、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）だけではなく、加速器１２０からの時間情報という他のパラメータも複合的に用いることによって、粒子線照射の安全性の判定をより効率的に実現することができる。また、実施の形態４の粒子線治療装置１００は、実施の形態４の安全解析監視装置３００を備えるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。また、実施の形態４の粒子線治療装置１００は、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）だけではなく、加速器１２０からの時間情報という他のパラメータも複合的に用いることによって、粒子線照射の安全性の判定をより効率的に実現することができる。

　以上のように、実施の形態４の安全解析監視装置３００は、粒子線治療装置１００の機器から出力されたデータ（加速器運転情報ｄａｔａ１、関心量情報ｄａｔａ２）に基づく判定対象である関心量Ｐｉに対し、関心量Ｐｉが予め定められた中断条件に合致する場合に粒子線１１の照射中断を指令する中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）を生成する関心量判定回路部３０７を備えている。実施の形態４の安全解析監視装置３００の関心量判定回路部３０７は、加速器１２０の運転周期における特定の時間範囲（反マスク信号ｓｉｇｍｎがオフの時間範囲）において関心量Ｐｉの感度が低減された低減関心量（反マスク信号ｓｉｇｍｎがオンの時間範囲における関心量Ｐｉ）に対して設定された、少なくとも１つの許容範囲（上限値及び下限値の絶対値である許容値Ｖｄｅ１）を低減関心量が超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数（カウンタ閾値Ｎｃ１ｃ）に到達したときに中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）を生成することを特徴とする。実施の形態４の安全解析監視装置３００は、この特徴により、低減関心量（反マスク信号ｓｉｇｍｎがオンの時間範囲における関心量Ｐｉ）が許容範囲を超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数に到達したときに中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）が生成されるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

　実施の形態４の粒子線治療装置１００は、荷電粒子を必要なエネルギーまで加速して、加速された荷電粒子を粒子線１１として発生させる加速器１２０と、粒子線１１を粒子線照射装置１０１及び患者１４の照射位置（照射点１３）まで輸送するビーム輸送系１２１と、輸送された粒子線１１を走査して患者１４に照射する粒子線照射装置１０１と、粒子線１１の照射状態を判定する安全解析監視装置３００と、を備える。実施の形態４の粒子線治療装置１００のビーム輸送系１２１は、治療計画に計画された患者１４における粒子線１１を照射する計画位置Ｐｐｉを、粒子線１１の位置を検出する位置モニタ１０９における位置に変換した理想位置Ｐｍｉと、位置モニタ１０９にて検出された粒子線１１の位置である計測位置Ｐｍｍｉとの差分である位置偏差ΔＰｍに基づいて粒子線１１の位置が理想位置Ｐｍｉと一致するように制御する。実施の形態４の安全解析監視装置３００は、位置偏差ΔＰｍである関心量Ｐｉに対し、関心量Ｐｉが予め定められた中断条件に合致する場合に粒子線１１の照射中断を指令する中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）を生成する関心量判定回路部３０７を備え、関心量判定回路部３０７は、加速器１２０の運転周期における特定の時間範囲（反マスク信号ｓｉｇｍｎがオフの時間範囲）において関心量Ｐｉの感度が低減された低減関心量（反マスク信号ｓｉｇｍｎがオンの時間範囲における関心量Ｐｉ）に対して設定された、少なくとも１つの許容範囲（上限値及び下限値の絶対値である許容値Ｖｄｅ１）を低減関心量（反マスク信号ｓｉｇｍｎがオンの時間範囲における関心量Ｐｉ）が超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数（カウンタ閾値Ｎｃ１ｃ）に到達したときに中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）を生成することを特徴とする。実施の形態４の粒子線治療装置１００は、この特徴により、低減関心量（反マスク信号ｓｉｇｍｎがオンの時間範囲における関心量Ｐｉ）が許容範囲を超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数に到達したときに中断指令（照射中断信号ｓｉｇｅ２）が生成されるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

実施の形態５．
　図２４は、本発明の実施の形態５による安全解析監視装置の構成を示す図である。図２５は図２４の第一の関心量判定回路部の構成図であり、図２６は図２４の第二の関心量判定回路部の構成図である。図２７は、図２４のカウンタリセット信号を示す図である。図２８は、図２５、図２６のカウンタ閾値の設定例を説明する図である。本発明は、ある関心量に対して許容範囲を従来の「シングルイベントによるインターロック系」より狭くとり、その範囲を超えたときには生成するフラッグが主に複数回発生する場合に粒子線１１の照射を中断するという技術思想に基づいている。実施の形態５では、関心量Ｐｉの情報に加え、フラッグの発生時間情報を、異常判定に用いる例について説明する。より具体的には、このフラッグの発生頻度を監視し、発生頻度が高くなった場合に粒子線１１の照射を中断する方法について説明する。

　実施の形態５の安全解析監視装置３００は、関心量監視部３３０ａ、３３０ｂにおけるフラッグカウンタ部３１１の各カウンタ４０（図６参照）を一定周期にてリセットするリセット信号生成装置３１２を備え、関心量監視部３３０ａ、３３０ｂのフラッグ判定部３１０が生成する１つのフラッグ信号に対して複数のカウンタ４０によりフラッグの発生頻度を監視する点で、実施の形態１の安全解析監視装置３００と異なる。図２４、図２５、図２６では、関心量監視部３３０ａ、３３０ｂのフラッグ判定部３１０が１つの比較演算回路３１ａを備える例を示した。実施の形態１の安全解析監視装置３００と異なる部分を説明する。

　関心量監視部３３０ａ、３３０ｂのフラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃには、それぞれリセット信号生成装置３１２にて生成された、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａ、ｓｉｇｒ２ｂ、ｓｉｇｒ２ｃが入力されている。デジタル演算回路３２ａのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａにより周期Ｔｍ１でリセットされる。デジタル演算回路３２ｂのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｂにより周期Ｔｍ２でリセットされ、デジタル演算回路３２ｃのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｃにより周期Ｔｍ３でリセットされる。

　カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａ、ｓｉｇｒ２ｂ、ｓｉｇｒ２ｃを、図２７を用いて説明する。図２７の横軸は時間であり、縦軸は、フラッグ信号、カウンタリセット信号の信号レベル（信号値）である。図２７では、１０個のフラッグ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ、５ｊを示した。フラッグの符号は、総括的に５を用い、区別して説明する場合に５ａ～５ｊを用いる。カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａは、周期Ｔｍ１毎にパルスが発生している。同様に、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｂは周期Ｔｍ２毎にパルスが発生しており、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｃは周期Ｔｍ３毎にパルスが発生している。ここで、周期Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３の大小関係は、Ｔｍ１＜Ｔｍ２＜Ｔｍ３である。リセット信号生成装置３１２は、図２４に示したカウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａ、ｓｉｇｒ２ｂ、ｓｉｇｒ２ｃを生成する。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２５において、比較演算回路３１ａの比較器３８に入力される許容値Ｖｄｅ１ａとインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ａ（図７参照）との大小関係は、実施の形態１と同様にＶｄｅｌ１ａ＞Ｖｄｅ１ａになっている。関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２５のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えばＮｃ１ａ＜Ｎｃ１ｂ＜Ｎｃ１ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ａの数値例は、２ｍｍ、０．５ｍｍである。カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例は、５、８、１１である。

　関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２６において、比較演算回路３１ａの比較器３８に入力される許容値Ｖｄｅ２ａとインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ｂ（図７参照）との大小関係は、実施の形態１と同様にＶｄｅｌ１ｂ＞Ｖｄｅ２ａになっている。関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図２６のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えばＮｃ２ａ＜Ｎｃ２ｂ＜Ｎｃ２ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例は、２ｍｍ、０．５ｍｍである。カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例は、５、８、１１である。

　図２７に示したタイミング図のように、粒子線治療装置１００が通常どおりに動作していたときに、安全解析監視装置３００のフラッグ判定部３１０が出力したフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ２ａにおけるフラッグを、フラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃの各カウンタ４０にてカウントする。安全解析監視装置３００の関心量監視部３３０ａ、３３０ｂが共に図２７に示したフラッグをカウントする例で説明する。デジタル演算回路３２ａのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａにおける周期Ｔｍ１の第一期間に３つのフラッグ５ａ、５ｂ、５ｃをカウントする。デジタル演算回路３２ａのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａのリセットパルスを受けると、カウント値３をリセットし、リセット後の周期Ｔｍ１の第二期間に２つのフラッグ５ｄ、５ｅをカウントする。その後、デジタル演算回路３２ａのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ａのリセットパルスを受けると、カウント値２をリセットし、リセット後の周期Ｔｍ１の第三期間に３つのフラッグ５ｆ、５ｇ、５ｈをカウントする。以降、同様にフラッグをカウントする。

　同様に、デジタル演算回路３２ｂのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｂにおける周期Ｔｍ２の第一期間に４つのフラッグ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄをカウントする。デジタル演算回路３２ｂのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｂのリセットパルスを受けると、カウント値４をリセットし、リセット後の周期Ｔｍ２の第二期間に４つのフラッグ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈをカウントする。その後、デジタル演算回路３２ｂのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｂのリセットパルスを受けると、カウント値４をリセットし、リセット後の周期Ｔｍ２の第三期間に２つのフラッグ５ｉ、５ｊをカウントする。以降、同様にフラッグをカウントする。

　デジタル演算回路３２ｃのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｃにおける周期Ｔｍ３の第一期間に５つのフラッグ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅをカウントする。デジタル演算回路３２ｃのカウンタ４０は、カウンタリセット信号ｓｉｇｒ２ｃのリセットパルスを受けると、カウント値５をリセットし、リセット後の周期Ｔｍ３の第二期間に４つのフラッグ５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉをカウントする。以降、同様にフラッグをカウントする。

　ここで粒子線治療装置１００が通常どおりに動作していたときに、単位時間あたりのフラッグの発生頻度の期待値がλであるとすると、一定の時間、すなわち一定の計測期間Ｔｍの観測を行ったときに発生するフラッグ数の期待値Ｎｅｘｐはλ×Ｔｍである。よってＴｍ期間中に発生するフラッグ数に対して、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの値をＮｅｘｐより十分高く設定することになる。カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの値も、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの値と同様に設定することになる。すなわち、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの値、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの値を適切に設定することで、関心量の異常を判定することができる。

　カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの値、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの値の設定方法を説明する。フラッグの発生回数がポアソン統計過程であるとした場合、それぞれの計測期間Ｔｍの中でフラッグがｎ回発生する確率Ｐｎは式（１９）で与えられる。

　具体的な例として、１秒間にフラッグが発生する平均回数が１０回とし、計測期間Ｔｍがそれぞれ０．０１秒、０．０５秒、０．１秒とすると、その期間中のフラッグ発生回数の期待値はそれぞれ０．１回、０．５回、１回であり、確率Ｐｎの値は、図２８に示した確率計算結果６２のようになる。確率Ｐｎに対するカウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの値を、それぞれ５回（０．０１秒）、８回（０．０５秒）、１１回（０．１秒）とすることは、いずれも確率Ｐｎが１×１０^－８のレベルであり、どの期間に対しても確率的に同程度のフラッグ発生が生じる設定を行うことになる。カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの値についても同様である。カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ２ａは、Ｔｍが０．０１秒の破線枠６３ａで示した７．５４Ｅ－０８（７．５４×１０^－８）に対応する５を選択する。カウンタ閾値Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ２ｂは、Ｔｍが０．０５秒の破線枠６３ｂで示した５．８８Ｅ－０８（５．８８×１０^－８）に対応する８を選択する。カウンタ閾値Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ｃは、Ｔｍが０．１秒の破線枠６３ｃで示した９．２２Ｅ－０９（９．２２×１０^－９）に対応する１１を選択する。

　確率Ｐｎに対するカウンタ閾値をそれぞれ５回（０．０１秒）、８回（０．０５秒）、１１回（０．１秒）とすることは、確率Ｐｎが１×１０^－８のレベルで、かつどの期間に対しても確率的に同程度のフラッグ発生が生じる設定を行うことである。すなわち、フラッグの発生周期の期待値が同程度なので、計測期間Ｔｍが０．１秒であってもそれより短時間の観測によって、関心量の一例である位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）のフラッグを立てることができる。このように実施の形態５の安全解析監視装置３００は、複数のカウンタ４０を備えたフラッグカウンタ部３１１を設け、そのカウンタ４０に対応するカウンタ閾値を設定することで、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）等の関心量の監視を多重化することができる。また、実施の形態５の安全解析監視装置３００は、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）等の関心量の監視が多重化されるだけでなく、各カウンタ４０の数値を比較することで、前述した統計的仮定を崩すような異常がないかの確認をすることができる。なお、ここで示した手法は、実施の形態４で示した加速器１２０のタイミング情報を用いる手法と併せて実施し、出射開始直後の期間はフラッグを無効化しておいてもよい。

　実施の形態５の安全解析監視装置３００は、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に、監視対象である位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）等の関心量に対して、従来の「シングルイベントによるインターロック系」のインターロックの幅を変更することなく、このインターロックの幅よりも小さな許容範囲で判定し、許容範囲を超過したイベントの回数を計測期間Ｔｍの異なる、すなわち複数の周期Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３で計測して監視する。実施の形態５の安全解析監視装置３００は、このような動作により、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。また、実施の形態５の粒子線治療装置１００は、実施の形態５の安全解析監視装置３００を備えるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。なお、デジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃに入力される周期Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３は、デジタル演算回路３２ａ、３２ｂ、３２ｃにおいてフラッグを計測する計測期間に相当するので、適宜、計測期間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３も用いることにする。

実施の形態６．
　図２９は、本発明の実施の形態６による安全解析監視装置の構成を示す図である。図３０は図２９の第一の関心量判定回路部の構成図であり、図３１は図２９の第二の関心量判定回路部の構成図である。図３２は図３０、図３１のデジタル演算回路の構成図であり、図３３は図３２のランニングカウンタの積算期間を説明する図であり、図３４は図３０、３２のフラッグカウンタ部の計測例を説明する図である。実施の形態６では、実施の形態５のようにフラッグの発生頻度を監視する方法の他の例について説明する。実施の形態５では、フラッグカウンタ部３１１が一定周期でリセットされる例を示したが、本実施の形態６では、一定周期でリセットされないランニングカウンタを設けてフラッグ数を監視する例を説明する。ランニングカウンタとは、図３３に示すように過去の一定期間（計測期間Ｔｍ）遡って発生したフラッグ数を計測するカウンタである。

　実施の形態６の安全解析監視装置３００は、リセット信号生成装置３１２が一定周期ではなく、予め定められた条件が成立した場合にカウンタリセット信号ｓｉｇｒ３を生成し、フラッグカウンタ部３１１がランニングカウンタ５１を有するデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃを備える点で、実施の形態５の安全解析監視装置３００と異なる。実施の形態５の安全解析監視装置３００と異なる部分を説明する。

　関心量監視部３３０ａ、３３０ｂのフラッグカウンタ部３１１は、それぞれ３つのデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃを備えている。デジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、同じ構成であり、それぞれ図３２に示すように、ランニングカウンタ５１と、比較器４３とを備える。このデジタル演算回路の符号は、総括的に４６を用い、区別する場合に４６ａ、４６ｂ、４６ｃを用いる。図３２に示したランニングカウンタ５１は、一例であり、遅延付加器４９と、２つのカウンタ４７、４８と、差分演算器５０とを備える。フラッグ入力信号Ｆｉｎがカウンタ４７及び遅延付加器４９に入力される。遅延付加器４９は、フラッグ入力信号Ｆｉｎに計測期間Ｔｍだけ遅延させた、すなわち計測期間Ｔｍだけ遅延を付加した遅延フラッグ入力信号Ｆｉｎｄを生成する。カウンタ４８は、遅延付加器４９から出力された遅延フラッグ入力信号Ｆｉｎｄに現れたパルスの数を計測し、カウント値Ｎｃｎｔ２を出力する。カウンタ４７は、フラッグ入力信号Ｆｉｎに現れたパルスの数を計測し、カウント値Ｎｃｎｔ１を出力する。差分演算器５０は、カウント値Ｎｃｎｔ１からカウント値Ｎｃｎｔ２を減算し、この減算した差分カウント値ΔＮｃｎｔを出力する。カウンタ４７、４８は、リセット信号Ｒｓｔが入力されると、カウント値Ｎｃｎｔをリセットする。

　デジタル演算回路４６は、比較器４３が、差分カウント値ΔＮｃｎｔと閾値Ｎｒｅｆとを比較し、差分カウント値ΔＮｃｎｔが閾値Ｎｒｅｆよりも大きい場合に閾値超過を示すレベル判定信号Ｆｌｏｕｔを出力する。また、デジタル演算回路４６は、比較器４３が、差分カウント値ΔＮｃｎｔが閾値Ｎｒｅｆ以下の場合に閾値超過を示さないレベル判定信号Ｆｌｏｕｔを出力する。例えば、レベル判定信号Ｆｌｏｕｔが閾値超過を示す信号レベルは高レベル（信号値１）であり、レベル判定信号Ｆｌｏｕｔが閾値超過を示さない信号レベルは低レベル（信号値０）である。図３０、図３１のデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、回路シンボルで記載されている。図３０、図３１のデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃにおけるｆ、ｎ、ｒは、それぞれ図３２に示したフラッグ入力信号Ｆｉｎ、閾値Ｎｒｅｆ、リセット信号Ｒｓｔを入力する入力端子を表している。図３０、図３１のデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃにおけるｃ、ｏは、それぞれ図３２に示した差分カウント値ΔＮｃｎｔ、レベル判定信号Ｆｌｏｕｔを出力する出力端子を表している。

　ランニングカウンタ５１の動作を、図３３を用いて説明する。カウンタ４７、４８のカウント値Ｎｃｎｔ１、Ｎｃｎｔ２は、関心量である位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）の読み込み周期Ｔｒごとに更新される。したがって、ランニングカウンタ５１が出力する差分カウント値ΔＮｃｎｔも、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）の読み込み周期Ｔｒごとに更新される。一例として、読み込み周期Ｔｒは０．１ミリ秒であり、フラッグ数の積算期間、すなわち計測期間Ｔｍは１００ミリ秒である。図３３の横軸は時間である。図３３では、フラッグと４つの積算期間を示した。積算期間１である積算期間６１ａは、時刻ｔｂ１～時刻ｔｃ１までの計測期間Ｔｍである。同様に、積算期間２である積算期間６１ｂは、時刻ｔｂ２～時刻ｔｃ２までの計測期間Ｔｍである。積算期間３である積算期間６１ｃは、時刻ｔｂ３～時刻ｔｃ３までの計測期間Ｔｍである。積算期間４である積算期間６１ｄは、それぞれ時刻ｔｂ４～時刻ｔｃ４までの計測期間Ｔｍである。積算期間６１ｂは、積算期間６１ａと読み込み周期Ｔｒだけずれている。同様に、積算期間６１ｃは積算期間６１ｂと読み込み周期Ｔｒだけずれており、積算期間６１ｄは積算期間６１ｃと読み込み周期Ｔｒだけずれている。

　積算期間６１ａでは４つのフラッグ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが計測され、ランニングカウンタ５１の差分カウント値ΔＮｃｎｔは４となる。同様に、積算期間６１ｂでは３つのフラッグ５ｂ、５ｃ、５ｄが計測され、ランニングカウンタ５１の差分カウント値ΔＮｃｎｔは３となる。積算期間６１ｃでは４つのフラッグ５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅが計測され、ランニングカウンタ５１の差分カウント値ΔＮｃｎｔは４となる。積算期間６１ｄでは４つのフラッグ５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅが計測され、ランニングカウンタ５１の差分カウント値ΔＮｃｎｔは４となる。

　カウンタ４７、４８のリセットはシンクロトロンの運転周期ごとか、エネルギーの変更ごとに行う。図３２のリセット信号Ｒｓｔ、すなわちフラッグカウンタ部３１１に入力されるカウンタリセット信号ｓｉｇｒ３には、シンクロトロンの運転周期ごとか、エネルギーの変更ごとに、例えばリセットを示すパルスが生成されている。このようなランニングカウンタ５１を用いることによって統計的な原理により近い形で、関心量である位置誤差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）を扱うことができる。

　実施の形態６の安全解析監視装置３００は、関心量監視部３３０ａ、３３０ｂのフラッグカウンタ部３１１に複数のデジタル演算回路４６を備え、各デジタル演算回路４６のランニングカウンタ５１の積算期間すなわち計測期間Ｔｍを異なるようにすることで、実施の形態５と同様にフラッグの発生頻度を監視することができる。図２９、図３０、図３１では、実施の形態５と同様に、フラッグカウンタ部３１１に３つのデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃが設けられた例を示した。例えば、デジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃの各計測期間を、計測期間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３とする。各計測期間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３の大小関係は、Ｔｍ１＜Ｔｍ２＜Ｔｍ３である。

　関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図３０において、比較演算回路３１ａの比較器３８に入力される許容値Ｖｄｅ１ａとインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ａ（図７参照）との大小関係は、実施の形態１と同様にＶｄｅｌ１ａ＞Ｖｄｅ１ａになっている。関心量監視部３３０ａの関心量判定回路部３０７の構成を示している図３０のデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えばＮｃ１ａ＜Ｎｃ１ｂ＜Ｎｃ１ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅ１ａの数値例は、２ｍｍ、０．５ｍｍである。カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの数値例は、５、８、１１である。

　関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図３１において、比較演算回路３１ａの比較器３８に入力される許容値Ｖｄｅ２ａとインターロック判定装置２０１に入力される許容値Ｖｄｅｌ１ｂ（図７参照）との大小関係は、実施の形態１と同様にＶｄｅ１ｂ＞Ｖｄｅ２ａになっている。関心量監視部３３０ｂの関心量判定回路部３０７の構成を示している図３１のデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃに入力される各カウンタ閾値の大小関係は、例えばＮｃ２ａ＜Ｎｃ２ｂ＜Ｎｃ２ｃになっている。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例を示す。許容値Ｖｄｅｌ１ｂ、Ｖｄｅ２ａの数値例は、２ｍｍ、０．５ｍｍである。カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの数値例は、５、８、１１である。

　粒子線治療装置１００が通常どおりに動作していたときに、安全解析監視装置３００のフラッグ判定部３１０が出力したフラッグ信号ｆｓ１ａ、ｆｓ２ａにおけるフラッグを、フラッグカウンタ部３１１のデジタル演算回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃの各ランニングカウンタ５１にてカウントする。安全解析監視装置３００の関心量監視部３３０ａ、３３０ｂが共に図３４に示したフラッグをカウントする例で説明する。図３４には、１０個のフラッグ５ａ～５ｊを示した。時刻ｔ０～時刻ｔ１までの時間は、読み込み周期Ｔｒである。同様に、時刻ｔ１～時刻ｔ２までの時間、時刻ｔ２～時刻ｔ３までの時間、時刻ｔ３～時刻ｔ４までの時間、時刻ｔ４～時刻ｔ５までの時間、時刻ｔ５～時刻ｔ６までの時間は、それぞれ読み込み周期Ｔｒである。時刻ｔ７～時刻ｔ８までの時間、時刻ｔ８～時刻ｔ９までの時間は、読み込み周期Ｔｒである。区間５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、デジタル演算回路４６ａがフラッグを計測する計測期間Ｔｍ１の区間である。区間５３ａ、５３ｂ、５３ｃは、デジタル演算回路４６ｂがフラッグを計測する計測期間Ｔｍ２の区間である。区間５３ａ、５３ｂ、５３ｃは、デジタル演算回路４６ｃがフラッグを計測する計測期間Ｔｍ３の区間である。図３４において、各区間の符号の右側に各区間で計測されるカウント値を示した。

　時刻ｔ７において、デジタル演算回路４６ａのランニングカウンタ５１は、３つのフラッグ５ｅ、５ｆ、５ｇを計測し、そのカウント値３を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。同様に、時刻ｔ７において、デジタル演算回路４６ｂのランニングカウンタ５１は、３つのフラッグ５ｅ、５ｆ、５ｇを計測し、そのカウント値３を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。時刻ｔ７において、デジタル演算回路４６ｃのランニングカウンタ５１は、５つのフラッグ５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇを計測し、そのカウント値５を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。

　次に、読み込み周期Ｔｒが経過した時刻ｔ８において、デジタル演算回路４６ａのランニングカウンタ５１は、３つのフラッグ５ｆ、５ｇ、５ｈを計測し、そのカウント値３を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。同様に、時刻ｔ８において、デジタル演算回路４６ｂのランニングカウンタ５１は、４つのフラッグ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを計測し、そのカウント値４を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。時刻ｔ８において、デジタル演算回路４６ｃのランニングカウンタ５１は、５つのフラッグ５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを計測し、そのカウント値５を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。

　その後、読み込み周期Ｔｒが経過した時刻ｔ９において、デジタル演算回路４６ａのランニングカウンタ５１は、３つのフラッグ５ｆ、５ｇ、５ｈを計測し、そのカウント値３を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。同様に、時刻ｔ９において、デジタル演算回路４６ｂのランニングカウンタ５１は、４つのフラッグ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを計測し、そのカウント値４を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。時刻ｔ９において、デジタル演算回路４６ｃのランニングカウンタ５１は、４つのフラッグ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを計測し、そのカウント値４を差分カウント値ΔＮｃｎｔとして出力する。以降、同様にフラッグをカウントする。

　実施の形態５で説明したように、計測期間Ｔｍの間に発生するフラッグ数に対して、カウンタ閾値を、Ｎｅｘｐより十分高く設定することで、すなわち適切に設定することで、関心量の異常を判定することができる。計測期間Ｔｍ１に対するカウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ２ａの設定例、計測期間Ｔｍ２に対するカウンタ閾値Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ２ｂの設定例、計測期間Ｔｍ３に対するカウンタ閾値Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ｃの設定例は、実施の形態５で説明した方法で設定できる。１秒間にフラッグが発生する平均回数が１０回とし、計測期間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３がそれぞれ０．０１秒、０．０５秒、０．１秒とすると、その期間中のフラッグ発生回数の確率Ｐｎが図２８に示した確率計算結果６２になる。カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃの値を、確率Ｐｎが１×１０^－８のレベルでどの計測期間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３に対しても同程度となるように、それぞれ５回（０．０１秒）、８回（０．０５秒）、１１回（０．１秒）と設定する。同様に、カウンタ閾値Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの値を、それぞれ５回（０．０１秒）、８回（０．０５秒）、１１回（０．１秒）と設定する。

　このように、カウンタ閾値Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃ、Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃの値を設定すると、計測期間が短くても同程度の確率で、関心量の一例である位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）のフラッグを立てることができる。このように実施の形態６の安全解析監視装置３００は、複数のランニングカウンタ５１を備えたフラッグカウンタ部３１１を設け、そのランニングカウンタ５１に対応するカウンタ閾値を設定することで、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）等の関心量の監視を多重化することができる。また、実施の形態６の安全解析監視装置３００は、位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）等の関心量の監視が多重化されるだけでなく、各ランニングカウンタ５１の数値を比較することで、前述した統計的仮定を崩すような異常がないかの確認をすることができる。なお、ここで示した手法は、実施の形態４で示した加速器１２０のタイミング情報を用いる手法と併せて実施し、出射開始直後の期間はフラッグを無効化しておいてもよい。

　実施の形態６の安全解析監視装置３００は、実施の形態１の安全解析監視装置３００と同様に、監視対象である位置偏差ΔＰｍ（ΔＸｉ、ΔＹｉ）等の関心量に対して、従来の「シングルイベントによるインターロック系」のインターロックの幅を変更することなく、このインターロックの幅よりも小さな許容範囲で判定し、許容範囲を超過したイベントの回数を計測期間Ｔｍの異なる、すなわち複数の計測期間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３で計測して監視する。実施の形態６の安全解析監視装置３００は、このような動作により、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。また、実施の形態６の粒子線治療装置１００は、実施の形態６の安全解析監視装置３００を備えるので、粒子線照射の安全性を損なうことなく、インターロック動作による粒子線照射の不要な中断を排し、粒子線治療の効率を高めることができる。

　なお、実施の形態１～実施の形態６では、安全解析監視装置３００の構成回路としてはＦＰＧＡなどの高速プロセッサを用いる例で説明したが、判定ロジック部３０２、表示演算部３０３、ユーザーインターフェース部３０５、関心量演算部３１３は、図３５に示すプロセッサ９８、メモリ９９により機能が実現されてもよい。図３５は、安全解析監視装置の機能ブロックを実現するハードウェア構成例を示す図である。この場合、判定ロジック部３０２、表示演算部３０３、ユーザーインターフェース部３０５、関心量演算部３１３は、プロセッサ９８がメモリ９９に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサ９８および複数のメモリ９９が連携して各機能を実行してもよい。また、安全解析監視装置３００は、ＦＰＧＡなどの高速プロセッサと、プログラムを実行するプロセッサを共に備えていてもよい。

　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

　１１…粒子線、１３…照射点（照射位置）、１４…患者、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…警報表示、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ…数値表示、１００…粒子線治療装置、１０１…粒子線照射装置、１０９…位置モニタ、１２０…加速器、１２１…ビーム輸送系、３００…安全解析監視装置、３０７…関心量判定回路部、Ｐｐｉ…計画位置、Ｐｍｉ…理想位置、Ｐｉ…判定対象パラメータ（関心量）、ΔＰｍ…位置偏差、ΔＰａｖｅ…偏差の平均値、ΔＰｓｇｍ…偏差の標準偏差、Ｑｉ…全信号（信頼性量）、ｓｉｇｅ２、ｓｉｇｅ２ａ、ｓｉｇｅ２ｂ、ｓｉｇｅ２ｃ、ｓｉｇｅ２ｄ…照射中断信号、ｓｉｇｅ３…照射中断信号、Ｎｃ１ａ、Ｎｃ１ｂ、Ｎｃ１ｃ…カウンタ閾値、Ｎｃ２ａ、Ｎｃ２ｂ、Ｎｃ２ｃ…カウンタ閾値、Ｎｃ３ａ、Ｎｃ３ｂ、Ｎｃ３ｃ…カウンタ閾値、Ｎｃ４ａ、Ｎｃ４ｂ、Ｎｃ４ｃ…カウンタ閾値、Ｖｄｅ１、Ｖｄｅ１ａ、Ｖｄｅ１ｂ、Ｖｄｅ１ｃ…許容値（許容範囲の上限値及び下限値の絶対値）、Ｖｄｅ２、Ｖｄｅ２ａ、Ｖｄｅ２ｂ、Ｖｄｅ２ｃ…許容値（許容範囲の上限値及び下限値の絶対値）、Ｖｄｅ３、Ｖｄｅ３ａ、Ｖｄｅ３ｂ、Ｖｄｅ３ｃ…許容値（許容範囲の上限値及び下限値の絶対値）、Ｖｄｅ４、Ｖｄｅ４ａ、Ｖｄｅ４ｂ、Ｖｄｅ４ｃ…許容値（許容範囲の上限値及び下限値の絶対値）、Ｖｄｅｌ１ａ、Ｖｄｅｌ１ｂ…許容値（インターロック許容範囲の上限値及び下限値の絶対値）、Ｖｄｅｑ、Ｖｄｅｑａ、Ｖｄｅｑｂ、Ｖｄｅｑｃ…許容値（信頼性閾値）、ｄａｔａ１…加速器運転情報、ｄａｔａ２…関心量情報、Ｔｍ、Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３…計測期間

Claims

　加速器にて加速された粒子線を走査して患者に照射する粒子線治療装置における、前記粒子線の照射状態を判定する安全解析監視装置であって、
前記粒子線治療装置の機器から出力されたデータに基づく判定対象である関心量に対し、前記関心量が予め定められた中断条件に合致する場合に前記粒子線の照射中断を指令する中断指令を生成する関心量判定回路部を備え、
前記関心量判定回路部は、
前記関心量に対して設定された少なくとも１つの許容範囲を前記関心量が超えた事象を検出し、その検出回数が２回以上の所定の回数に到達したときに前記中断指令を生成することを特徴とする安全解析監視装置。
　加速器にて加速された粒子線を走査して患者に照射する粒子線治療装置における、前記粒子線の照射状態を判定する安全解析監視装置であって、
前記粒子線治療装置の機器から出力されたデータに基づく判定対象である関心量に対し、前記関心量が予め定められた中断条件に合致する場合に前記粒子線の照射中断を指令する中断指令を生成する関心量判定回路部を備え、
前記関心量判定回路部は、
前記加速器の運転周期における特定の時間範囲において前記関心量の感度が低減された低減関心量に対して設定された、少なくとも１つの許容範囲を前記低減関心量が超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数に到達したときに前記中断指令を生成することを特徴とする安全解析監視装置。
　前記低減関心量は、前記関心量を判定する期間が前記特定の時間範囲だけ短くされた修正判定期間における前記関心量であることを特徴とする請求項２記載の安全解析監視装置。
　加速器にて加速された粒子線を走査して患者に照射する粒子線治療装置における、前記粒子線の照射状態を判定する安全解析監視装置であって、
前記粒子線治療装置の機器から出力されたデータに基づく判定対象である関心量に対し、前記関心量が予め定められた中断条件に合致する場合に前記粒子線の照射中断を指令する中断指令を生成する関心量判定回路部を備え、
前記関心量判定回路部は、
治療計画に計画された前記患者における前記粒子線を照射する計画位置を、前記粒子線の位置を検出する位置モニタにおける位置に変換した理想位置と、前記位置モニタにて検出された前記粒子線の位置である計測位置との差分である位置偏差を前記関心量とし、前記位置偏差の平均値に対して設定された少なくとも１つの許容範囲を前記位置偏差の平均値が超えた事象を検出したときに前記中断指令を生成することを特徴とする安全解析監視装置。
　加速器にて加速された粒子線を走査して患者に照射する粒子線治療装置における、前記粒子線の照射状態を判定する安全解析監視装置であって、
前記粒子線治療装置の機器から出力されたデータに基づく判定対象である関心量に対し、前記関心量が予め定められた中断条件に合致する場合に前記粒子線の照射中断を指令する中断指令を生成する関心量判定回路部を備え、
前記関心量判定回路部は、
治療計画に計画された前記患者における前記粒子線を照射する計画位置を、前記粒子線の位置を検出する位置モニタにおける位置に変換した理想位置と、前記位置モニタにて検出された前記粒子線の位置である計測位置との差分である位置偏差を前記関心量とし、前記位置偏差の標準偏差に対して設定された少なくとも１つの許容範囲を前記位置偏差の標準偏差が超えた事象を検出したときに前記中断指令を生成することを特徴とする安全解析監視装置。
　加速器にて加速された粒子線を走査して患者に照射する粒子線治療装置における、前記粒子線の照射状態を判定する安全解析監視装置であって、
前記粒子線治療装置の機器から出力されたデータに基づく判定対象である関心量に対し、前記関心量が予め定められた中断条件に合致する場合に前記粒子線の照射中断を指令する中断指令を生成する関心量判定回路部を備え、
前記関心量判定回路部は、
前記関心量に対して設定された少なくとも１つの許容範囲を前記関心量が超えると共に、前記関心量の信頼性を示す信頼性量が信頼性閾値を超えた事象を検出し、その検出回数が所定の回数に到達したときに前記中断指令を生成することを特徴とする安全解析監視装置。
　前記関心量判定回路部は、
治療計画に計画された前記患者における前記粒子線を照射する計画位置を、前記粒子線の位置を検出する位置モニタにおける位置に変換した理想位置と、前記位置モニタにて検出された前記粒子線の位置である計測位置との差分である位置偏差を、前記関心量として判定することを特徴とする請求項１から３、及び６のいずれか１項に記載の安全解析監視装置。
　前記関心量判定回路部は、
検出された前記事象の検出回数を複数の計測期間で計測し、前記検出回数が所定の回数を超えた場合に前記中断指令を生成することを特徴とする請求項１から３、及び６、７のいずれか１項に記載の安全解析監視装置。
　前記関心量判定回路部にて検出された前記事象の検出回数が所定の回数に到達したときに警報を表示する表示部を更に備えたことを特徴とする請求項１から３、及び６から８のいずれか１項に記載の安全解析監視装置。
　前記関心量判定回路部にて前記事象を検出したときに警報を表示する表示部を更に備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の安全解析監視装置。
　前記表示部は、
前記警報を示す警報表示と、前記関心量判定回路部にて計測された前記検出回数を示す数値表示とを表示することを特徴とする請求項９記載の安全解析監視装置。
　荷電粒子を必要なエネルギーまで加速して、加速された前記荷電粒子を粒子線として発生させる加速器と、前記粒子線を粒子線照射装置及び患者の照射位置まで輸送するビーム輸送系と、輸送された前記粒子線を走査して前記患者に照射する前記粒子線照射装置と、前記粒子線の照射状態を判定する請求項１から１１のいずれか１項の安全解析監視装置と、を備えた粒子線治療装置。