【手続補正書】
【提出日】平成28年5月9日(2016.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収集電極と、信号処理装置と、ビームモニタ制御装置とを備えたビームモニタシステムであって、
前記収集電極は、通過する荷電粒子ビームを検出する電極であって、隣り合う複数のワイヤ電極を一つのグループとした前記グループを複数有し、このグループは隣り合う複数の前記ワイヤ電極で構成される区分に分割され、あるグループのある区分に属する各々の前記ワイヤ電極は他のグループに属する区分のいずれか一つの前記ワイヤ電極とそれぞれ同一の配線によって前記信号処理装置に対して各々接続され、このうち他のグループに属する区分のいずれか一つの前記ワイヤ電極は２チャンネルは物理的に連続しないようにグループ毎に異なるように置換されて前記同一の配線によって前記信号処理装置に対して各々接続されており、
前記信号処理装置は、前記ワイヤ電極から出力された検出信号を計画したビーム照射目標位置に関連する情報と前記置換接続の情報とに基づいて並び替え、処理信号として出力し、
前記ビームモニタ制御装置は、前記信号処理装置から出力された処理信号に基づいて、前記ワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームのビーム位置とビーム幅とを演算する
ことを特徴とするビームモニタシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のビームモニタシステムにおいて、
前記ビームモニタ制御装置は、前記信号処理装置からの処理信号から求めたビーム分布のフィッティング関数と実測値とのチャンネル毎のずれが許容値以下であるか否かを判定し、前記ずれが許容値以下であると判定されるときは適切な照射であると判断し、前記ずれが許容値より大きいときは適切でない照射であると判断して警告用信号を出力する
ことを特徴とするビームモニタシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のビームモニタシステムにおいて、
前記ビームモニタ制御装置は、前記信号処理装置からの処理信号から求めたビーム分布のフィッティング関数と実測値とのチャンネル毎のずれとして、差分もしくは差分の和もしくは差分の二乗和の分散値の少なくともいずれかを演算する
ことを特徴とするビームモニタシステム。
【請求項４】
収集電極と、信号処理装置と、ビームモニタ制御装置とを備えたビームモニタシステムであって、
前記収集電極は、通過する荷電粒子ビームを検出する電極であって、隣り合う複数のワイヤ電極を一つのグループとした前記グループを複数有し、このグループは隣り合う複数の前記ワイヤ電極で構成される区分に分割され、あるグループのある区分に属する各々の前記ワイヤ電極は他のグループに属する区分のいずれか一つの前記ワイヤ電極とそれぞれ同一の配線によって前記信号処理装置に対して各々接続され、このうち他のグループに属する区分のいずれか一つの前記ワイヤ電極は２チャンネルは物理的に連続しないようにグループ毎に異なるように置換されて前記同一の配線によって前記信号処理装置に対して各々接続されており、
前記信号処理装置は、前記収集電極の前記ワイヤ電極から出力された検出信号を受け取って信号処理する信号処理装置であって、前記ワイヤ電極から出力された検出信号を元に全てのビーム位置に対してとりうる区分の組合せに対する並び替えを全て実施し、処理信号として出力し、
前記ビームモニタ制御装置は、前記信号処理装置から出力された処理信号から、ビーム分布のフィッティング関数と実測値とのチャンネル毎のずれとして、差分もしくは差分の和もしくは差分の二乗和の分散値の少なくともいずれかを演算し、それぞれの区分の組合せに対する前記差分もしくは前記差分の和もしくは前記差分の二乗和の分散値の少なくともいずれかの演算結果が許容値以下かつ最小となる場合を実照射位置と判断し、前記ワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームのビーム位置とビーム幅とを演算する
ことを特徴とするビームモニタシステム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のビームモニタシステムを備えた
ことを特徴とする粒子線照射システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、収集電極と、信号処理装置と、ビームモニタ制御装置とを備えたビームモニタシステムであって、前記収集電極は、通過する荷電粒子ビームを検出する電極であって、隣り合う複数のワイヤ電極を一つのグループとした前記グループを複数有し、このグループは隣り合う複数の前記ワイヤ電極で構成される区分に分割され、あるグループのある区分に属する各々の前記ワイヤ電極は他のグループに属する区分のいずれか一つの前記ワイヤ電極とそれぞれ同一の配線によって前記信号処理装置に対して各々接続され、このうち他のグループに属する区分のいずれか一つの前記ワイヤ電極は２チャンネルは物理的に連続しないようにグループ毎に異なるように置換されて前記同一の配線によって前記信号処理装置に対して各々接続されており、前記信号処理装置は、前記ワイヤ電極から出力された検出信号を計画したビーム照射目標位置に関連する情報と前記置換接続の情報とに基づいて並び替え、処理信号として出力し、前記ビームモニタ制御装置は、前記信号処理装置から出力された処理信号に基づいて、前記ワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームのビーム位置とビーム幅とを演算することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
スキャニング照射装置３は、荷電粒子ビーム１２を患者の患部に照射するための装置であり、図２に示すように、患者１３を載せる治療台１０、照射ノズル（ノズル装置）１１および回転ガントリ１４とを概略備える。
治療台１０は、治療室内に配置されており、患者１３を載せて、患部の位置決めを行う。
照射ノズル１１には、図２に示すように、荷電粒子ビーム１２の進行方向の上流側から順番に、上流ビームモニタ１１ａ、走査電磁石１１ｂ、線量モニタ１１ｃおよび下流ビームモニタ１１ｄがビーム経路に沿って配置される。照射ノズル１１は、スキャニングビームの照射野を形成する。
上流ビームモニタ１１ａは、照射ノズル１１内に入射された荷電粒子ビーム１２の通過位置およびビーム幅（ビーム径）を計測する。
走査電磁石１１ｂは、通過する荷電粒子ビームを第一の方向（例えば、Ｘ軸方向）に偏向・走査する第１走査電磁石１１ｂ１と、第一の方向と垂直な第二の方向（例えば、Ｙ軸方向）に荷電粒子ビームを偏向・走査する第二走査電磁石１１ｂ２を備える。ここで、Ｘ軸方向とは、照射ノズル１１に入射された荷電粒子ビームの進行方向に垂直な平面内の一方向であり、Ｙ軸方向とは、当該平面内であってＸ軸と垂直な方向を示す。
線量モニタ１１ｃは、通過する荷電粒子ビームの照射線量を計測する。すなわち、線量モニタ１１ｃは、患者に照射された荷電粒子ビームの照射線量を監視するモニタである。
下流ビームモニタ１１ｄは、走査電磁石１１ｂの下流側に設置され、通過する荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を計測する。すなわち、下流ビームモニタ１１ｄは、走査電磁石１１ｂによって走査された荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を計測するモニタである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
回転ガントリ１４は、アイソセンタ（図示せず）を中心に回転可能な構成であり、ビームの照射角度を決める。回転ガントリ１４が回転することによって、患者１３に照射する荷電粒子ビーム１２の照射角度を変更することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
制御システム４は、図１に示すように、中央制御装置５、加速器・輸送系制御システム７および照射制御システム８を概略備える。
中央制御装置５は、治療計画装置６、加速器・輸送系制御システム７、照射制御システム８および操作端末４０に接続される。この中央制御装置５は、治療計画装置６からの設定データに基づいて、加速器運転のための運転パラメータの設定値、照射野を形成するための運転パラメータ、計画されるビーム位置およびビーム幅、線量の設定値を算出する機能を備えている。これらの運転パラメータおよびモニタ設定値は、中央制御装置５から加速器・輸送系制御システム７および照射制御システム８に出力される。
加速器・輸送系制御システム７は、荷電粒子ビーム発生装置１およびビーム輸送系２に接続され、荷電粒子ビーム発生装置１およびビーム輸送系２を構成する機器を制御する。
照射制御システム８は、スキャニング照射装置３に接続され、スキャニング照射装置３を構成する機器を制御する。
操作端末４０は、操作者（医者、オペレータ等の医療従事者）がデータや指示信号を入力する入力装置および表示画面を備えている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
照射制御システム８について、図２を用いて説明する。
照射制御システム８は、患者機器制御装置８ａ、モニタ監視制御装置８ｂおよび走査電磁石電源制御装置８ｃを備える。
患者機器制御装置８ａは、回転ガントリ１４を構成する各機器を制御する回転ガントリ制御装置８ａ１、治療台１０を移動して位置決め制御する治療台制御装置８ａ２、ノズル１１内に配置された機器を制御するノズル内機器制御装置８ａ３を備えている。このうち、回転ガントリ制御装置８ａ１は、回転ガントリ１４の回転角度を制御することで、患者１３に照射する荷電粒子ビームの照射角度を制御する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、下流ビームモニタ１１ｄで計測した計測データを受信して演算処理し、荷電粒子ビームが通過した位置およびビーム幅を求める。求めたビーム位置が予め定められた範囲外の場合、またはビーム幅が予め定められた範囲外の場合、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２はビーム異常と判定し、中央制御装置５に異常信号を出力する。
中央制御装置５は、上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１または下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２から異常信号を入力すると、加速器・輸送系制御システム７にビーム停止指令信号を出力し、荷電粒子ビーム発生装置１から出射する荷電粒子ビームを停止させる。
本実施形態では、荷電粒子ビーム発生装置１から出射する荷電粒子ビームを停止するように制御したが、中央制御装置５がビーム輸送系２を制御し、照射ノズル１１に入射される荷電粒子ビームを停止するように制御してもよい。
ここで、荷電粒子ビームのビーム位置とは、例えば、ビームモニタ（上流ビームモニタ１１ａまたは下流ビームモニタ１１ｄ）を通過する荷電粒子ビームの重心位置のことを示す。
また、荷電粒子ビームのビーム幅とは、ビームモニタ（上流ビームモニタ１１ａまたは下流ビームモニタ１１ｄ）を通過した荷電粒子ビームの領域を示す。ビーム幅の求め方には、例えば、ビーム進行方向に垂直な平面上に配置されたビームモニタ（上流ビームモニタ１１ａまたは下流ビームモニタ１１ｄ）で荷電粒子ビームを検出した領域の面積を算出する方法や、このようなビームモニタでの荷電粒子ビームの検出領域の面積および当該検出領域の幅を算出する方法などがある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
走査電磁石電源制御装置８ｃは、走査電磁石１１ｂの電源装置（図示せず）を制御することによって、走査電磁石１１ｂに励磁する励磁電流を制御し、患者１３への荷電粒子ビームの照射位置を変更する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
患者１３が治療台（ベッド）上に固定されると、医師は操作端末４０の入力装置から準備開始信号を入力する。
準備開始信号を受信した中央制御装置５は、該当する患者の治療計画情報を治療計画装置６から受け取り、治療台制御装置８ａ２にベッド位置情報を出力する。治療台制御装置８ａ２は、ベッド位置情報に基づいて患者１３をビーム軸の延長線上の所定位置に配置するように治療台１０を移動し、位置決めする。また、中央制御装置５は、回転ガントリ制御装置８ａ１にガントリ角度情報を出力する。回転ガントリ制御装置８ａ１は、ガントリ角度情報に基づいて回転ガントリ１４を回転させて所定の角度に配置する。また、中央制御装置５は、照射位置毎の荷電粒子ビームの目標線量値や許容値データをモニタ監視制御装置８ｂに送信する。中央制御装置５は、照射データに含まれるビームエネルギー情報および照射位置情報に基づいて、走査電磁石１１ｂに励磁すべき励磁電流値を算出し、励磁電流パラメータを求め、走査電磁石電源制御装置８ｃに励磁電流パラメータを送信する。さらに、中央制御装置５は、治療計画情報に基づいて円形加速器１６の加速運転のための運転パラメータや、円形加速器１６から出射された荷電粒子ビームを照射ノズル１１に輸送するためのビーム輸送系２の運転パラメータを求め、加速器・輸送系制御システム７にこれらの運転パラメータを送信する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
中央制御装置５がビーム出射開始指令を送信すると（ステップＳ３３）、加速器・輸送系制御システム７はイオン源を起動し、荷電粒子（陽子または重粒子）を生成する。前段加速器１５は、イオン源からの荷電粒子を加速し、円形加速器１６に出射する。円形加速器１６は、荷電粒子ビームを更に加速する。周回する荷電粒子ビームは目標エネルギーまで加速され、円形加速器１６からビーム輸送系２に出射される。荷電粒子ビームは、ビーム輸送系２を経てスキャニング照射装置３に到達する。荷電粒子ビームは、照射ノズル１１内をビーム軸に沿って進行し、上流ビームモニタ１１ａ，走査電磁石１１ｂ，線量モニタ１１ｃおよび下流ビームモニタ１１ｄを通過する。照射ノズル１１から出射された荷電粒子ビームが患者１３の患部に照射される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
次いで、上流ビームモニタ１１ａで検出した第１検出データを上流ビームモニタ監視制御装置８ｂ１で取り込むとともに、下流ビームモニタ１１ｄで検出した第２検出データを下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２で取り込む。そして、照射された荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を求める（ステップＳ３６）。
演算処理が終了し、ビームの位置およびビーム幅に異常がなければ（ビーム位置が許容ビーム位置の範囲内であり、ビーム幅が許容ビーム幅の範囲内と判断されれば）、照射満了した照射スポットがレイヤー内での最後のスポット位置であるか否かを判定する。最後の照射スポット位置でないと判断された場合（Ｎｏの場合）はステップＳ３１に戻り、走査電磁石電源制御装置８ｃは、次のスポットに荷電粒子ビームを照射するように走査電磁石１１ｂの励磁電流値を変更する。
走査電磁石電源制御装置８ｃは励磁電流パラメータに基づいて走査電磁石１１ｂを励磁すると（ステップＳ３１）、モニタ監視制御装置８ｂの線量監視制御装置８ｂ３は、次の照射スポット位置に対する目標線量値に基づいてビーム線量の監視を再開する（ステップＳ３２）。その後、中央制御装置５がビーム出射開始指令を送信することで次の照射スポット位置に対する荷電粒子ビームの照射が開始される（ステップＳ３３）。
照射満了した照射スポットがレイヤー内での最後のスポット位置であると判断されるまで（Ｙｅｓと判断されるまで）、走査電磁石設定（ステップＳ３１）から最後のスポットであるか否かの判定までの制御フロー（ステップＳ３７）を繰り返し行う。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
従来方式では、実際にビーム位置およびビーム幅の算出に必要なチャンネルはピークチャンネル出力のＮ％以上のチャンネルのみであるにもかかわらず、全チャンネルのデータを取り込み処理する。このため、モニタ信号処理装置２２内のパルスカウンタ、および下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２内の積算パルス取込装置をチャンネル数に応じて設置する必要があった。そのため、モニタシステムが従来よりも多数チャンネルで構成される場合、装置の員数もその分多く設置しなければならないとの問題があった。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
下流ビームモニタ１１ｄは、モニタ信号処理装置２２を介して下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２に接続される。
下流ビームモニタ１１ｄは、マルチワイヤイオンチェンバ型のビームモニタである。下流ビームモニタ１１ｄは、荷電粒子ビームのＸ方向の通過位置を検出するＸ電極、Ｙ方向の通過位置を検出するＹ電極、電圧を印加する高圧電極（電圧印加電極、図示せず）および電流・周波数変換器（パルス発生器）２３を備える。
本実施形態では、荷電粒子ビームの進行方向の上流側からＸ電極，Ｙ電極の順番で配置された構成を例に説明するが、Ｙ電極，Ｘ電極の順番で配置される構成であっても良い。
Ｘ電極およびＹ電極は、ワイヤ電極（タングステンワイヤ等）が等間隔で張られた構成を有する電荷収集電極である。Ｘ電極およびＹ電極を構成するワイヤ電極は、荷電粒子ビームのビーム軌道上に配置され、荷電粒子ビームを検出する。高圧電極に電圧を印加することによって、Ｘ電極と高圧電極の間に電場を発生し、Ｙ電極と高圧電極の間に電場を発生させる。荷電粒子ビームがイオンチェンバを通過すると、高圧電極とＸ電極の間の気体および高圧電極とＹ電極の間の気体が電離し、イオンペアが生成される。生成されたイオンペアは、電場によってＸ電極およびＹ電極に移動して、ワイヤ（以降、チャンネルと呼ぶ）により回収される。従って、各チャンネルの検出電荷量を計測することにより、ビーム形状２１を測定することができる。また、各チャンネルの検出電荷量を演算処理することにより、ビームの重心位置およびビーム幅を算出できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
各チャンネルで検出された電荷は、電流・周波数変換器２３に入力される。電流・周波数変換器２３は、受け取った電荷をパルス信号に変換した後、モニタ信号処理装置２２にパルス信号（検出信号）を出力する。
モニタ信号処理装置２２は、２つのパルスカウンタ２２ａを備え、入力したパルス信号を受け取って信号処理する。具体的には、モニタ信号処理装置２２のパルスカウンタは入力したパルス信号に基づいてパルス数を積算し、積算されたパルス数を下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２の積算パルスカウンタ取込装置８ｂ２−１に出力する。下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、２つの積算パルス取込装置（第１の積算パルス取込装置と第２の積算パルス取込装置）を備える。
第１の積算パルス取込装置は、Ｘ電極につながるパルスカウンタに接続され、Ｘ電極で検出された信号に基づくパルス数のデータ収集を行い、Ｘ軸方向の荷電粒子ビームのビーム位置およびビーム幅を求める。また、第２の積算パルス取込装置は、Ｙ電極につながるパルスカウンタに接続され、Ｙ電極で検出された信号に基づくパルス数のデータ収集を行い、Ｙ軸方向の荷電粒子ビームのビーム位置およびビーム幅を求める。第１の積算パルス取込装置と第２の積算パルス取込装置は、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２内のＣＰＵ８ｂ２−２に接続される。
第１の積算パルス取込装置および第２の積算パルス取込装置で収集して求めたビーム位置およびビーム幅のデータ（処理信号）は、ＣＰＵにて取り込まれる。ＣＰＵは処理信号に基づいて、ワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームのビーム形状、ビームの重心位置およびビーム幅を算出する。
ここで、荷電粒子ビームのビーム形状とは、荷電粒子ビームのビーム軌道に垂直な平面内（Ｘ−Ｙ平面）でのビームの強度分布を示す。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、Ｘ電極からの検出信号に起因する処理信号に基づいて、Ｘ電極を通過した荷電粒子ビームのＸ軸方向のビーム形状を求めることもできる。また、Ｙ電極からの検出信号に起因する処理信号に基づいて、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、Ｙ電極を通過した荷電粒子ビームのＹ軸方向のビーム形状を求めることもできる。
本実施形態では、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２がＸ軸方向のビーム形状およびＹ軸方向のビーム形状のそれぞれを求める構成としたが、これに限定されない。他には、第１の積算パルス取込装置がＸ電極からの検出信号に基づいてＸ電極を通過した荷電粒子ビームのＸ軸方向のビーム形状を求め、第２の積算パルス取込装置がＹ電極からの検出信号に基づいてＹ電極を通過した荷電粒子ビームのＹ軸方向のビーム形状を求める構成としても良い。
この場合、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、第１の積算パルス取込装置からのＸ軸方向のビーム形状の情報および第２の積算パルス取込装置からのＹ軸方向のビーム形状の情報に基づいて、Ｘ−Ｙ平面でのビーム形状を求める。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図５において、グループ１に属する区分１乃至区分４の各チャンネル（１ｃｈ〜１２８ｃｈ）は電流・周波数変換器２３に接続される。信号処理装置２２は、電流・周波数変換器２３と同数のパルスカウンタを有しており、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２内の積算パルス取込装置に接続されている。信号処理装置２２は、Ｘ軸ビームモニタ１１ｄ１の１つのグループに属するワイヤ電極の数（本実施形態では１２８個）と、Ｙ軸ビームモニタ１１ｄ２の１つのグループに属するワイヤ電極の数（本実施形態で１２８個）とを足し合わせた数（本実施形態では２５６個）のパルスカウンタを有する。信号処理装置２２は、Ｘ軸ビームモニタ１１ｄ１を構成する各々のグループから選択された一つのワイヤ電極から出力される検出信号を同一の配線から電流・周波数変換器２３の１つの入力点へ入力するように、グループに属するワイヤ電極と同数の配線によって接続される。このように、電流・周波数変換器２３およびモニタ信号処理装置２２はグループ１の全信号（１２８ｃｈ×２）を処理演算できるものであればよい。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、このように、グループ間の接続方法を、区分同士では、区分の物理的並びの順に（グループ２の区分５とグループ３の区分９と、…とグループ６の区分２２がグループ１の区分１に接続されるように）接続する構成をとることと、ビーム分布を（１グループ内の区分数−１）区分内に収めることで、複数グループにわたるビーム照射の場合の電流・周波数変換器２３に入力される計測データの重なり合いを防止できる。
この際、区分内のワイヤ電極の接続方法は、区分内の物理的並びのままとせず、グループ固有の並びとしてワイヤ電極同士を接続することで、ワイヤ電極で計測されるビームの分布形状を電流・周波数変換器２３の入力でグループ固有の分布形状にできる。これにより、分布形状から、どのワイヤ電極のグループへのビーム照射が行われたかを判断できる。以下に、この接続方法の詳細を示す。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
ここで、図８に示すように、ビーム幅が７ｃｈ程度の細いビームの場合を考えると、足切りにより、計算の際にはガウス分布の両端の出力値の低い部分が無視され、計測位置幅に必要とされるビーム計測チャンネル数が１区間（４ｃｈ）内に収まる場合が考えられる。この場合には、ビームが照射されるグループとは異なる計測点グループの逆置換を実施してもビーム形状が崩れないため、電流・周波数変換器２３、信号処理装置２２を介し、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２に入力される分布形状を元に、どのグループへのビーム照射が行われたかを判断することが難しくなる。これを防ぐため、区間ごとの入替えだけでなく、区間内のチャンネルに対しても置換を行う必要がある。また、ガウスフィッティングも最小３ｃｈで計算できることも考慮すると、３ｃｈの出力値が離れた点になる、従って少なくとも２ｃｈが連続とならなければよいことになる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
信号処理装置２２は、ワイヤ電極から検出信号を受け取ると、入力された検出信号がいずれのグループに属するワイヤ電極の検出信号であるかを示すグループ情報を求める。また、信号処理装置２２は、検出信号を置換接続の情報に基づいて並び替えて（逆置換して）、ワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームのビーム形状を求める。信号処理装置２２は、求めたグループ情報およびビーム形状の情報を含む処理信号を下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２の積算パルス取り込み装置８ｂ２−１を介してＣＰＵ８ｂ２−２に送信する。なお、信号処理装置２２に備えられた記憶装置が、受信した検出信号を記憶し、記憶された検出信号を処理して処理信号を送信するようにしても良い。下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、受信したビーム形状の情報およびグループ情報に基づいて、ワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームのビーム位置およびビーム幅を求める。下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、求めたビーム位置およびビーム幅を操作端末４０に備えられた表示画面に表示させる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
また、本実施形態のビームモニタシステムは、電荷収集電極が隣り合う複数のワイヤ電極を一つのグループとした複数のグループで構成される。また、グループの各々から選択された一つのワイヤ電極から出力される検出信号を同一の配線から入力するように、グループに属するワイヤ電極と同数の配線によって全てのワイヤ電極と、あるまとまった連続する計測チャンネルに対して、２チャンネルは物理的に連続しないように信号処理装置のチャンネルに接続する。さらに、信号処理装置２２は、入力された検出信号がいずれのグループに属するワイヤ電極の検出信号であるかを示すグループ情報を求め、グループ情報を含む処理信号をビームモニタ制御装置に出力し、ビームモニタ制御装置においてワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームの位置およびビーム幅を求める構成を有する。
そのため、シンプルな構成でモニタシステムを構築することができる。また、本実施形態によれば、ワイヤの接続方法をグループ毎に変更することで照射位置を正確に知ることができ、信頼性の高いモニタシステムを実現できる。
また、単純に区間を入れ替える置換を行うと、位置幅計算に必要とされるチャンネル数が区間内に収まるビーム幅の狭いビームが照射される場合に、分布形状が置換接続の有無、種類に関わらず変化しないために、計測位置でのビームの分布形状が置換接続後の電流・周波数変換器２３でのビームの分布形状と一致して、誤照射ビームを検出できない可能性がある。しかし、本実施形態の置換接続の構成によれば、ビームの分布が最低限確認できる３ｃｈ程度の細いビームであっても、あるまとまった連続する計測チャンネルに対して、２チャンネルは物理的に連続しないように信号処理装置のチャンネルにワイヤ接続されていることによって計測位置でのビームの分布形状が置換接続によって崩れる。このため、計測位置でのビームの分布を信号処理装置２２でグループ毎に必ず変化させることができ、位置幅計算にずれが生じ、誤った位置への照射を正確に検出することができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
次に、本実施形態での動作について、第１の実施形態と同様に、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２を用いて説明する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
信号処理装置２２は、ワイヤ電極から検出信号を受け取ると、入力された検出信号がいずれのグループに属するワイヤ電極の検出信号であるかを示すグループ情報を求める。また、信号処理装置２２は、検出信号を置換接続の情報に基づいて並び替えて、ワイヤ電極を通過した荷電粒子ビームのビーム形状を求める。第１の実施形態のように、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２で本処理を実施する構成としてもよいものとする。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
更に、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、位置幅計算時に、フィッティング関数と実測値との差分の二乗和の平均値（分散値）を演算する。
分散値σ２は、ビーム位置幅計算に用いるチャンネル数をｎ、計測チャンネルをｘとしてフィッティング関数をｆ（ｘ）、実測値をＭ（ｘ）と表すと、次式（１）  
【数１】
2015033402.tif 000001
によって計算する。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
具体的には、図１５に示すように、正常なビーム位置での逆置換後の計算の場合、計算処理部にて逆置換を実施した後の実測値１１１ａは、フィッティング関数１１２ａ上もしくは近傍に実測値が現れる。
この場合は、フィッティング関数１１２ａと実測値１１１ａとの差分は非常に小さくなり、分散値も許容値以下となる。そのため、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は正常なビーム位置での照射であると判定し、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、求めたビーム位置およびビーム幅を操作端末４０に備えられた表示画面に表示させ、荷電粒子ビームのビーム位置およびビーム幅を表示する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
これに対し、図１６に示すように、誤ったビーム位置での逆置換後の計算では、実測値の分布がばらけるにも関わらず、フィッティング関数１１２ｂが正常なビームを表す関数に非常に類似する場合がある。
この場合は、フィッティング関数１１２ｂからの実測値１１１ｂのずれが大きくなるため、分散値は許容値より大きくなる。そのため、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は正常なビーム位置での照射でないと判定し、ビームのエラーを示すエラー信号を中央制御装置５に出力する。また、下流ビームモニタ監視制御装置８ｂ２は、照射位置特定処理６０を実施する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
中央制御装置５がビーム出射開始指令を送信すると（ステップＳ３３）、加速器・輸送系制御システム７はイオン源を起動し、荷電粒子（陽子または重粒子）を生成する。前段加速器１５は、イオン源からの荷電粒子を加速し、円形加速器１６に出射する。円形加速器１６は、荷電粒子ビームを更に加速する。周回する荷電粒子ビームは目標エネルギーまで加速され、円形加速器１６からビーム輸送系２に出射される。荷電粒子ビームは、ビーム輸送系２を経てスキャニング照射装置３に到達する。さらに、荷電粒子ビームは、照射ノズル１１内をビーム軸に沿って進行し、上流ビームモニタ１１ａ，走査電磁石１１ｂ，線量モニタ１１ｃおよび下流ビームモニタ１１ｄを通過する。照射ノズル１１から出射された荷電粒子ビームが患者１３の患部に照射される。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
例えば、モニタのチャンネル、区分、およびグループは任意の数で構成することができる。置換接続は、区間内のチャンネルに対して、奇数の場合は置換接続無し、偶数の場合はチャンネルごとに（循環）置換接続を実施するものとしたが、あるまとまった連続する計測チャンネルに対して、２チャンネルは物理的に連続しないように信号処理部のチャンネルにワイヤ接続される任意の接続方法で実施することができる。