(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速器により加速され、走査電磁石で走査された荷電粒子ビームの状態を演算し収集するデータ収集装置であって、
前記荷電粒子ビームの通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータの複数から一つを選択するマルチプレクサと、前記マルチプレクサで選択された前記チャンネルデータをデジタル信号であるＡＤ変換データに変換するＡＤ変換器と、前記マルチプレクサ及び前記ＡＤ変換器を制御するチャンネル選択回路と、前記チャンネル選択回路を介して入力された複数の前記ＡＤ変換データに基づいて前記荷電粒子ビームの状態を演算するデータ収集演算回路を備え、
前記チャンネル選択回路は、前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルのうち前記データ収集演算回路に出力する複数の選抜チャンネルの情報を記憶するチャンネル設定レジスタを有し、
前記チャンネル選択回路は、選択された１つの前記選抜チャンネルのＡＤ変換データが生成完了したことを示すＡＤ変換完了を検出した場合に、他の前記選抜チャンネルに対応する前記チャンネルデータが前記ＡＤ変換器に入力されるように、前記マルチプレクサを制御すると共に、ＡＤ変換処理が完了した前記ＡＤ変換データを前記データ収集演算回路に出力し、
複数の前記選抜チャンネルに対応するそれぞれの前記ＡＤ変換データを順次前記データ収集演算回路に出力することを特徴とするデータ収集装置。
【請求項２】
前記荷電粒子ビームの目標通過位置を複数有する計画データを記憶するデータメモリを有し、
前記荷電粒子ビームの照射を制御する照射制御装置から次データ収集指令を受けて、前記計画データにおける次の前記目標通過位置に基づいて次の前記選抜チャンネルを決定し、前記チャンネル設定レジスタに設定する制御器を有ることを特徴とする請求項１記載のデータ収集装置。
【請求項３】
前記チャンネル選択回路は、前記チャンネル設定レジスタの前記選抜チャンネルの情報が新たに書き換えられるまで、前記選抜チャンネルに対応して、前記マルチプレクサ及び
前記ＡＤ変換器を制御し、前記選抜チャンネルのＡＤ変換データを順次前記データ収集演算回路に出力することを繰り返すことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ収集装置。
【請求項４】
前記チャンネル選択回路は、前記選抜チャンネルに対して、前記ＡＤ変換データを収集する始点チャンネル及び終点チャンネルを設定するスキャン制御レジスタを有し、前記始点チャンネルから前記終点チャンネルに対応するチャンネルの前記ＡＤ変換データを順次前記データ収集演算回路に出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデータ収集装置。
【請求項５】
前記マルチプレクサは複数のアナログスイッチを有し、前記アナログスイッチを切替えて前記チャンネルデータの一つを選択し、
前記チャンネル選択回路は、前記アナログスイッチを開閉するタイミングを制御するタイムベース設定回路を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデータ収集装置。
【請求項６】
前記アナログスイッチは、前記チャンネルデータが入力される入力端子と、前記ＡＤ変換器に接続された出力端子と、グランドレベルに接続されたＧＮＤ端子を有し、
前記タイムベース設定回路は、前記ＡＤ変換器が前記ＡＤ変換データの生成を終了した際に、前記出力端子を前記ＧＮＤ端子に接続することを特徴とする請求項５記載のデータ収集装置。
【請求項７】
前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルを複数のグループに分割し、
前記グループにおける前記アナログ信号が入力されるＡＤ変換ユニットを複数有し、
前記ＡＤ変換ユニットは、前記マルチプレクサと、前記チャンネル選択回路を有し、
前記データ収集演算回路は、前記ＡＤ変換ユニットのそれぞれが出力する前記ＡＤ変換データを独立して記憶する入力バッファメモリを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデータ収集装置。
【請求項８】
前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルを複数のグループに分割し、
前記グループにおける前記アナログ信号が入力されるＡＤ変換ユニットを複数有し、
前記ＡＤ変換ユニットは、前記マルチプレクサと、前記チャンネル選択回路を有し、
前記ＡＤ変換ユニットのそれぞれが出力する前記ＡＤ変換データを独立して記憶し、前記データ収集演算回路に前記ＡＤ変換データを出力する入力バッファ回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデータ収集装置。
【請求項９】
前記入力バッファ回路は、前記ＡＤ変換ユニットのそれぞれが出力する前記ＡＤ変換データを独立して記憶する入力メモリと、前記ＡＤ変換データを前記データ収集演算回路に出力するデュアルポートメモリと、前記入力メモリから前記デュアルポートメモリに前記ＡＤ変換データを転送する制御回路とを有することを特徴とする請求項８に記載のデータ収集装置。
【請求項１０】
前記入力メモリは、前記グループ毎に前記デュアルポートメモリに当該グループの前記ＡＤ変換データを前記デュアルポートメモリに転送したことを示すフラグ情報が記憶されるメモリ領域を有し、
前記入力バッファ回路は、前記フラグ情報に基づいて前記入力メモリに記憶した前記ＡＤ変換データが前記デュアルポートメモリに転送されていない場合に、当該ＡＤ変換データが記憶されたメモリ領域にデータを書き込むことを禁止する禁止回路を有することを特徴とする請求項９に記載のデータ収集装置。
【請求項１１】
前記デュアルポートメモリは、前記グループ毎に前記ＡＤ変換データが記憶された最新のチャンネル情報を記憶するメモリ領域を有することを特徴とする請求項９または１０に記載のデータ収集装置。
【請求項１２】
前記チャンネル選択回路は、当該ＡＤ変換ユニットの前記チャンネル設定レジスタに設定されたデータを変更する制御設定レジスタを有し、
前記制御設定レジスタに前記データを設定する選択統括回路を備え、
前記チャンネル選択回路は、前記制御設定レジスタに設定された情報に基づいて前記マルチプレクサ及び前記ＡＤ変換器を制御することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のデータ収集装置。
【請求項１３】
前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルは、Ｘ方向を検出するＸチャンネルとＹ方向を検出するＹチャンネルに分割され、
前記Ｘチャンネルにおいて隣接する前記検出チャンネルは異なる前記ＡＤ変換ユニットに接続され、前記Ｙチャンネルにおいて隣接する前記検出チャンネルは異なる前記ＡＤ変換ユニットに接続されることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載のデータ収集装置。
【請求項１４】
荷電粒子ビームを発生させ、この荷電粒子ビームを加速器で加速させるビーム発生装置と、前記加速器により加速された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、前記ビーム輸送系で輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する粒子線照射装置とを備え、
前記粒子線照射装置は、前記照射対象に照射する荷電粒子ビームを走査する走査電磁石と、前記走査電磁石で走査された荷電粒子ビームの状態を演算し収集するデータ収集装置を有し、
前記データ収集装置は、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のデータ収集装置であることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項１５】
加速器により加速され、走査電磁石で走査された荷電粒子ビームの状態をデータ収集装置が演算し収集するデータ収集方法であって、
前記荷電粒子ビームの通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータをＡＤ変換器によりデジタル信号に変換しＡＤ変換データを生成するＡＤ変換データ生成手順と、
前記ＡＤ変換データ生成手順で生成されたＡＤ変換データを、チャネル選択回路によりデータ収集演算回路に送信するデータ送信手順と、
前記データ送信手順により送信された複数の前記ＡＤ変換データに基づいて前記荷電粒子ビームの状態をデータ収集演算回路により演算する演算手順とを含み、
前記ＡＤ変換データ生成手順は、
前記チャネル選択回路が、チャンネル設定レジスタに記憶された、前記多チャンネル型センサ装置の前記複数の検出チャンネルのうち前記データ収集演算回路に出力する複数の選抜チャンネルの情報から１つを選択し、選択した当該選抜チャンネルに対応する前記チャンネルデータが前記ＡＤ変換器に入力されるように、マルチプレクサを制御するマルチプレクサ制御手順を含み、
前記チャネル選択回路が、選択された１つの前記選抜チャンネルのＡＤ変換データが生成完了したことを示すＡＤ変換完了を検出した場合に、他の前記選抜チャンネルに対応する前記マルチプレクサ制御手順を実行すると共に、ＡＤ変換処理が完了した前記ＡＤ変換データを前記データ収集演算回路に送信する前記データ送信手順を実行することを特徴とするデータ収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用や研究用に用いられる粒子線治療装置に関し、特にスポットスキャニングやラスタースキャニングといった走査型の粒子線治療装置における粒子線ビームのデータ収集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に粒子線治療装置は、荷電粒子ビームを発生するビーム発生装置と、ビーム発生装置につながれ、発生した荷電粒子ビームを加速する加速器と、加速器で設定されたエネルギーまで加速された後に出射される荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、ビーム輸送系の下流に設置され、荷電粒子ビームを照射対象に照射するための粒子線照射装置とを備える。粒子線照射装置には大きく、荷電粒子ビームを散乱体で散乱拡大し、拡大した荷電粒子ビームを照射対象の形状にあわせて照射野を形成するブロード照射方式と、照射対象の形状に合わせるように、細いペンシル状のビームを走査して照射野形成するスキャニング照射方式（スポットスキャニング、ラスタースキャニング等）とがある。
【０００３】
ブロード照射方式は、コリメータやボーラスを用いて患部形状に合う照射野を形成する。患部形状に合う照射野を形成し、正常組織への不要な照射を防いでおり、最も汎用的に用いられている、優れた照射方式である。しかし、患者ごとにボーラスを製作したり、患部に合わせてコリメータを変形させたりする必要がある。
【０００４】
一方、スキャニング照射方式は、コリメータやボーラスが不要といった自由度の高い照射方式である。しかし、患部以外の正常組織への照射を防ぐこれら部品を用いないため、ブロード照射方式以上に高いビーム照射位置精度が要求される。
【０００５】
特許文献１には、照射中の走査電磁石の設定電流値及びビーム位置モニタで検出したビーム位置データと記憶装置に記憶された変換テーブルの設定電流値及びビーム位置データとを比較し、照射中のビーム位置が正常か異常かを判定する異常判定装置を備え、異常判定装置が異常と判定した場合には、加速器制御装置が荷電粒子ビームの出射を停止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９６１６２号公報（００４６段から００４９段）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された発明においては、荷電粒子ビームの照射中にビーム位置モニタで検出したビーム位置データを用いて、異常判定装置が照射中のビーム位置が正常か異常かを判定し、異常と判定した場合には、加速器制御装置が荷電粒子ビームの出射を停止することが記載されているものの、ビーム位置モニタで検出したビーム位置データの収集やデータ処理の時間が長くかかる場合には、このビーム位置データの収集やデータ処理の時間に応じてビームの照射位置の移動を制御しなければならない。ビーム位置データの収集やデータ処理の時間が長くなれば、それに応じて照射時間が長くなる問題が生じる。
【０００８】
ブロード照射方式においては、荷電粒子ビームの平坦度を測定するために平坦度モニタが使われるが、この平坦度モニタは例えば３０チャンネル程度のデータを収集する。ブロード照射方式は、スキャニング照射方式のように荷電粒子ビームを患部形状に合わせて走査することはなく、１回の照射で照射野の形性を行うので、データの収集やデータ処理の速度はゆっくりとしたものだった。しかし、スキャニング照射方式はおいては、細いペンシル状のビームを走査して照射野を形成するので、多チャンネル型のモニタが使用される。ブロード照射方式で用いられる従来の平坦度モニタと同様のデータ収集装置、すなわち従来のビームデータの収集及び演算処理方法をスキャニング照射方式に適用すると、上述したようにビーム位置データの収集やデータ処理の時間が長くなり、それに応じて照射時間が長くなる問題が生じる。したがって、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することが要求される。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
荷電粒子ビームの通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータの複数から一つを選択するマルチプレクサと、マルチプレクサで選択されたチャンネルデータをデジタル信号であるＡＤ変換データに変換するＡＤ変換器と、マルチプレクサ及びＡＤ変換器を制御するチャンネル選択回路と、チャンネル選択回路を介して入力された複数のＡＤ変換データに基づいて荷電粒子ビームの状態を演算するデータ収集演算回路を備える。チャンネル選択回路は、多チャンネル型センサ装置の複数の検出チャンネルのうちデータ収集演算回路に出力する複数の選抜チャンネルの情報を記憶するチャンネル設定レジスタを有し、選択された１つの選抜チャンネルのＡＤ変換データが生成完了したことを示すＡＤ変換完了を検出した場合に、他の選抜チャンネルに対応するチャンネルデータがＡＤ変換器に入力されるように、マルチプレクサを制御すると共に、ＡＤ変換処理が完了したＡＤ変換データをデータ収集演算回路に出力し、複数の選抜チャンネルに対応するそれぞれのＡＤ変換データを順次データ収集演算回路に出力する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るデータ収集装置は、チャンネル選択回路により多チャンネル型センサ装置の複数の検出チャンネルのうちから選抜した選抜チャンネルのＡＤ変換データを生成するように制御したので、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の粒子線治療装置の概略構成図である。
【図２】図１の粒子線照射装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるデータ収集装置の構成を示す図である。
【図４】図３のチャンネル設定レジスタの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるデータ収集装置の構成を示す図である。
【図６】図５のスキャン制御レジスタの構成を示す図である。
【図７】図５のスキャン制御レジスタによるスキャンパターンを示す図である。
【図８】図５のスキャン制御レジスタの他の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３におけるデータ収集装置の構成を示す図である。
【図１０】図９のＴＢ設定回路によるマルチプレクサのスイッチ開閉動作を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態４におけるデータ収集装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態５におけるデータ収集装置の構成を示す図である。
【図１３】図１２のデュアルポートメモリにおけるＡＤＣデータ構成を示す図である。
【図１４】図１２のデュアルポートメモリにおけるポインタ構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態６におけるセンサ端子とセンサ入力端子の接続を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の粒子線治療装置の概略構成図である。粒子線治療装置５１は、ビーム発生装置５２と、ビーム輸送系５９と、粒子線照射装置５８ａ、５８ｂとを備える。ビーム発生装置５２は、イオン源（図示せず）と、前段加速器５３と、シンクロトロン５４とを有する。粒子線照射装置５８ｂは回転ガントリ（図示せず）に設置される。粒子線照射装置５８ａは回転ガントリを有しない治療室に設置される。ビーム輸送系５９の役割はシンクロトロン５４と粒子線照射装置５８ａ、５８ｂの連絡にある。ビーム輸送系５９の一部は回転ガントリ（図示せず）に設置され、その部分には複数の偏向電磁石５５ａ、５５ｂ、５５ｃを有する。
【００１４】
イオン源で発生した陽子線等の粒子線である荷電粒子ビームは、前段加速器５３で加速され、シンクロトロン５４に入射される。荷電粒子ビームは、所定のエネルギーまで加速される。シンクロトロン５４から出射された荷電粒子ビームは、ビーム輸送系５９を経て粒子線照射装置５８ａ、５８ｂに輸送される。粒子線照射装置５８ａ、５８ｂは荷電粒子ビームを被検体の照射対象９（図２参照）に照射する。
【００１５】
図２は本発明の粒子線照射装置を示す構成図である。ビーム発生装置５２で発生され、所定のエネルギーまで加速された荷電粒子ビーム１は、ビーム輸送系５９を経由し、粒子線照射装置５８へと導かれる。粒子線照射装置５８は、荷電粒子ビーム１に垂直な方向であるＸ方向及びＹ方向に荷電粒子ビーム１を走査するＸ方向走査電磁石２及びＹ方向走査電磁石３と、線量モニタ５と、線量データ変換器６と、多チャンネル型センサ装置２２と、データ収集装置２４と、走査電磁石電源７と、粒子線照射装置５８の照射系を制御する照射制御装置８とを備える。なお、荷電粒子ビーム１の進行方向はＺ方向である。
【００１６】
Ｘ方向走査電磁石２は荷電粒子ビーム１をＸ方向に走査する走査電磁石であり、Ｙ方向走査電磁石３は荷電粒子ビーム１をＹ方向に走査する走査電磁石である。多チャンネル型センサ装置２２はＸ方向走査電磁石２及びＹ方向走査電磁石３で走査された荷電粒子ビーム１が通過するビームにおけるビームピーク位置（通過位置）、ビーム強度、ビーム平坦度等を検出する。線量モニタ５は荷電粒子ビーム１の線量を検出する。照射制御装置８は、図示しない治療計画装置で作成された治療計画データに基づいて、照射対象９における荷電粒子ビーム１の照射位置を制御し、線量モニタ５で測定され、線量データ変換器６でデジタルデータに変換された線量が目標線量に達すると荷電粒子ビーム１を停止する。走査電磁石電源７は照射制御装置８から出力されたＸ方向走査電磁石２及びＹ方向走査電磁石３への制御入力（指令）に基づいてＸ方向走査電磁石２及びＹ方向走査電磁石３の設定電流を変化させる。
【００１７】
図３は本発明の実施の形態１におけるデータ収集装置の構成を示す図である。データ収集装置２４には、多チャンネル型センサ装置２２が有する全チャンネルを接続できるセンサ入力端子１１と、このセンサ入力端子１１と同数配置され、センサ入力端子１１から得られる電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換器（ＩＶ変換器）１２と、この電流電圧変換器１２から出力される電圧信号を時分割多重化するマルチプレクサ１３と、マルチプレクサ１３により時分割多重化された電圧信号を順次デジタル信号に変換するためのＡＤ変換処理を行うＡＤ変換器１４と、マルチプレクサ１３及びＡＤ変換器１４を制御するチャンネル選択回路１６と、ＡＤ変換器１４でデジタル信号化したデータをセンサ検出レベルのセンサ原データとして収集し、センサ原データから荷電粒子ビーム１の状態すなわち、ビーム強度、ビーム平坦度、ビーム径、およびビームピーク位置等を演算するデータ収集演算回路１７と、データメモリ２５を有する。
【００１８】
多チャンネル型センサ装置２２は、メッシュ状にセンサ部が張り巡らされており、多数
の検出チャンネル（Ｘ方向、Ｙ方向の各チャンネル）を有している。これら多数のチャンネルはアナログ信号として電流信号を出力する。多チャンネル型センサ装置２２のＸｃｈ（Ｘチャンネル）のアナログ信号はデータ収集装置２４のセンサ入力端子１１ｘａから１１ｘｍに接続され、Ｙｃｈ（Ｙチャンネル）のアナログ信号はデータ収集装置２４のセンサ入力端子１１ｙａから１１ｙｎに接続される。データ収集装置２４のセンサ入力端子１１ら入力された電流信号は、微小電流レベルにも対応した電流電圧変換器１２により電流信号レベルに比例した電圧信号に変換される。
【００１９】
チャンネル選択回路１６は、ＡＤ変換されたデジタル信号を取り出すためのタイミング制御用のインターフェース回路１５と、電圧信号を時分割多重化する際にデータ収集および演算に必要となるデジタル信号を予め選択するチャンネル設定レジスタ１８を有する。データ収集演算回路１７は、ＤＳＰ（演算器）２０とＣＰＵ（制御器）２１を有し、荷電粒子ビーム１のビーム強度、ビーム平坦度、ビーム径、およびビームピーク位置等を演算した結果を照射制御装置８に送信する。
【００２０】
センサ入力端子１１と電流電圧変換器１２の間は損失とノイズ障害を最小限に抑えるため、極力近接させた配置となっている。電流電圧変換器１２により電圧信号に変換されたセンサ装置の多チャンネル信号は、マルチプレクサ１３により時分割多重化される。この時分割多重化とは、マルチプレクサ１３に内蔵されたアナログスイッチの開閉を制御し、並列接続された入力電圧信号を順次切り替えていくことでマルチプレクサ１３の出力には電圧信号が直列に並んだ状態にすることである。この電圧信号をＡＤ変換器１４により、デジタル信号にＡＤ変換処理を行う。そして、チャンネル選択回路１６のインターフェース回路１５は順次タイミング制御を行い、ＡＤ変換されたデジタル信号をＡＤ変換器１４から読み出す。これら一連の時分割多重化からＡＤ変換されたデジタル信号を読み出す動作は、チャンネル選択回路１６により制御される。
【００２１】
図４はチャンネル設定レジスタの構成を示す図である。図４の例は、ビームピーク位置を演算するために、Ｘｃｈ、Ｙｃｈはそれぞれ３２ｃｈのデータを使用する例である。図４にはアドレスとその内容を記載した。アドレス１にはチャンネル選択回路１６がデータ送信したチャンネル番号（ＣＨ番号）が記憶され、アドレス２にはＡＤ変換中のチャンネル番号が記憶される。アドレス３から３４にはデータ収集装置２４のＸｃｈのうち選択された３２チャンネルのチャンネル番号が記憶され、アドレス３５から６６にはデータ収集装置２４のＹｃｈのうち選択された３２チャンネルのチャンネル番号が記憶される。
【００２２】
次にデータ収集装置２４の動作を、スポットスキャニング照射方式を例にして説明する。スポットスキャニング照射方式の照射装置においては、照射対象９を照射するスポットが１００万にも及ぶ。患者毎に作成されて治療計画における各スポットに対応した多チャンネル型センサ装置２２における目標位置（目標通過位置）、ビームの大きさ等の計画データは、照射制御装置８からデータ収集演算回路１７のＣＰＵ２１によりデータメモリ２５に記憶される（全計画スポットデータ記憶手順）。ＣＰＵ２１は、データメモリ２５の１番目のスポットに対する計画データを参照し、１番目のスポットに対する多チャンネル型センサ装置２２における目標位置をほぼ中央になるような多チャンネル型センサ装置２２のチャンネル番号をＸｃｈ及びＹｃｈのそれぞれ３２ｃｈのチャンネル番号（選抜チャンネル設定データ）をチャンネル設定レジスタ１８に書き込み（レジスタ選定手順）。
【００２３】
荷電粒子ビーム１が照射され、多チャンネル型センサ装置２２で検出した電流データが電流電圧変換器１２に入力される。チャンネル選択回路１６は、チャンネル設定レジスタ１８のアドレス２（ＡＤ変換中のチャンネル番号）にて指定されたチャンネル（選抜チャンネル）に対応するマルチプレクサ１３のアナログスイッチを開く信号ｓｉｇｂをマルチプレクサ１３に出力する（マルチプレクサ制御手順）。次にチャンネル選択回路１６の内
部タイマまたは、コンデンサの電圧で所定の時間を待ち、ＡＤ変換器１４へ変換開始指令ｓｉｇａを送る（ＡＤ変換開始手順）。ＡＤ変換開始は、変換器により様々であるが、チャンネル選択回路１６は採用するＡＤ変換器の特徴に合わせて出力する。例えば、変換開始指令ｓｉｇａは、変換開始信号を出力する（ある端子のレベルを変える等）、クロック信号を与える（クロック信号の立ち上がりで変換開始）、レジスタの変換ビットをセットするなどである。なお、所定の時間はＡＤ変換器１４のサンプルホールドのための時間経過である。ＡＤ変換データを生成するＡＤ変換データ生成手順は、マルチプレクサ制御手順とＡＤ変換開始手順を含んでいる。
【００２４】
チャンネル選択回路１６は、ＡＤ変換完了を検出する（完了タイミングを検出する方法は後述する）と、インターフェース回路１５により直ちにＡＤ変換器１４からＡＤ変換されたデジタル信号を読み出す。そしてＡＤ変換器１４の出力（パラレル出力、シリアル出力）形式からデータ収集演算回路１７のデータ形式に応じた処理を行い、形式変換したセンサ原データをデータ収集演算回路１７に送信する（データ送信手順）。ＡＤ変換器１４がパラレル出力の場合はＡＤ変換器１４へ出力トリガとなる信号を出力し、ＡＤ変換器１４からＡＤＣデータ（ＡＤ変換データ）を取り出す。ＡＤ変換器１４がシリアル出力の場合は、出力トリガとなる信号とデータ出力のためのクロックを出力し、ＡＤ変換器１４からＡＤＣデータを取り出す。
【００２５】
データ収集演算回路１７は、１番目のスポットに対する荷電粒子ビーム１の線量が目標線量に達するまで、ＤＳＰ２０によりチャンネル選択回路１６から送られてくるＡＤＣデータをチャンネル毎に平均化する平均化演算を行う。１番目のスポットに対する荷電粒子ビーム１の線量が目標線量に達して、次のスポットに対する制御が開始されるまで、チャンネル選択回路１６はチャンネル設定レジスタ１８に記憶されたアドレス３から６６の各チャンネルに対して、マルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順、データ送信手順を繰り返す。
【００２６】
ここで、チャンネル設定レジスタ１８を用いたマルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順の説明を詳述する。マルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順にて、最初に指定されるチャンネルはアドレス３に記憶されたチャンネルである。レジスタ選定手順が実行された際に、アドレス３に記憶されたＸ０のチャンネル番号（図４参照）をアドレス２（ＡＤ変換中のチャンネル番号）に転送する。チャンネル選択回路１６は、アドレス２（ＡＤ変換中のチャンネル番号）にて指定されたチャンネルに対応した信号ｓｉｇｂを出力し（マルチプレクサ制御手順）、ＡＤ変換器１４へ変換開始指令ｓｉｇａを送る（ＡＤ変換開始手順）。チャンネル選択回路１６は、ＡＤ変換完了を検出すると、データ収集演算回路１７へセンサ原データを送信する（データ送信手順）と共に、アドレス２のＡＤ変換中のチャンネル番号をアドレス１（データ送信チャンネル番号）に転送する。そしてアドレス４に記憶されたＸ１のチャンネル番号をアドレス２（ＡＤ変換中のチャンネル番号）に転送する。この変更されたチャンネルのＡＤＣデータを得るようにマルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順を実行する。以上の動作を次のスポットに対する制御が開始されるまで、チャンネル選択回路１６はチャンネル設定レジスタ１８に記憶されたアドレス３から６６の各チャンネルに対して、マルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順、データ送信手順を繰り返す。
【００２７】
１番目のスポットに対する荷電粒子ビーム１の線量が目標線量に達すると、線量データ変換器６から線量満了信号ｓｉｇｄが出力される。データ収集演算回路１７は、線量満了信号ｓｉｇｄを受けて、ＤＳＰ２０においてチャンネル毎の平均化演算をやめ、Ｘｃｈ、Ｙｃｈの電流強度のプロファイルデータからビームピーク位置（通過位置）、ビーム強度、ビーム径、ビーム平坦度等をＤＳＰ２０にて演算し（演算手順）、演算した結果データを照射制御装置８に送信する（演算結果送信手順）。
【００２８】
照射制御装置８は、データ収集演算回路１７から結果データを受信すると、データ収集演算回路１７のＣＰＵ２１に次の（２番の）スポットのデータ処理を行うための次スポット指令（次データ収集指令）を送信する（次スポット移行手順（次データ移行手順））。ＣＰＵ２１は次スポット指令を受けると、データメモリ２５の次の（２番目の）スポットに対する計画データを参照し、次の（２番の）スポットに対する多チャンネル型センサ装置２２における目標位置をほぼ中央になるような多チャンネル型センサ装置２２のチャンネル番号をＸｃｈ及びＹｃｈのそれぞれ３２ｃｈのチャンネル番号をチャンネル設定レジスタ１８に書き込み。すなわち、次の（２番の）スポットに対するレジスタ選定手順を実行する。その後、この次の（２番の）スポットに対するマルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順、データ送信手順、演算手順、演算結果送信手順を実行し、最後のスポットまでの処理を繰り返す。マルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順、データ送信手順の動作は、チャンネル選択回路１６を構成する同期式の回路（Ｈ／Ｗ、ハードウエア）で実行されるため、それぞれの処理間に待ち時間や割込みが生じない。なお、ＣＰＵ２１がチャンネル設定レジスタ１８に新たな選抜チャンネル設定データを書き込んでいる最中は、チャンネル選択回路１６はチャンネル設定レジスタ１８にアクセスできないので、チャンネル選択回路１６は次のチャンネルに対するマルチプレクサ制御手順の処理を行うことができず、中断する。
【００２９】
ＡＤ変換の完了タイミングを検出する方法を説明する。ＡＤ変換が完了したタイミングは例えばタイマで時間を計測したり、ＡＤ変換器１４内のステータスを監視（例えば、変換完了したらあるフラグが立つ）したりする。また、ＡＤ変換器１４からチャンネル選択回路１６に知らせる（ある端子の状態が変化する）、あるいはＡＤＣデータを読み出すためのクロックをＡＤ変換器１４に供給し、その何発目から有効データであると決めておくなどで、ＡＤ変換の完了タイミングを検出する。
【００３０】
以上のように実施の形態１のデータ収集装置２４は、チャンネル選択回路１６とデータ収集演算回路１７を備え、チャンネル選択回路１６は、マルチプレクサ１３及びＡＤ変換器１４の制御を各チャンネルの処理時間に待ち時間や割込みが生じないように効率的に行うので、従来のブロード照射方式で用いられる従来の平坦度モニタと同様のデータ収集装置をスキャニング照射方式に適用した場合に比べて、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【００３１】
一般的に、従来のブロード照射方式で用いられるデータ収集装置は、データ収集と演算に必要とすべきチャンネルを選択するにあたり、１つのＣＰＵでマルチプレクサ１３とＡＤ変換器１４の制御を都度各チャンネルの切り替え毎に実施していた。多チャンネル型センサ装置のチャンネル数が増加すると、ＣＰＵの制御負荷が増加することで、データ収集装置の処理速度を十分に上げることができないという問題が生じる。しかしながら、実施の形態１のデータ収集装置２４は、チャンネル選択回路１６とデータ収集演算回路１７を備え、チャンネル選択回路１６はマルチプレクサ１３及びＡＤ変換器１４の制御を行うので、多チャンネル型センサ装置２２のチャンネル数が増加しても、データ収集演算回路１７の制御負荷が増加することを抑えることができ、データ収集装置２４の処理速度を十分に上げることができる。
【００３２】
スキャニング照射方式においては、荷電粒子ビーム１の状態は照射対象（患部）９の状態や大きさなどで異なり、各スポットの目標線量、すなわち各スポット間の変化時間を変化させる必要がある。例えば、変化時間が数百ｍｓ程度の場合もあれば、100μｓ程度の場合もある。実施の形態１のデータ収集装置２４は、各スポットに対応して多チャンネル型センサ装置２２のデータを少ない使用チャンネル、例えばＸｃｈ、Ｙｃｈそれぞれ３２チャンネル（合計６４チャンネル）分のＡＤＣデータをデータ収集演算回路１７にて演算するので、スポット毎の荷電粒子ビーム１の状態を高速に演算することができる。また、各チャンネルのＡＤＣデータが複数個になったと場合でも、データ収集演算回路１７はＡＤ変換データが送られてくる度に各チャンネルのＡＤＣデータを平均化する演算をＤＳＰ２０にて行い、線量が目標線量になった際に荷電粒子ビーム１の状態を、その時点における使用チャンネル（６４チャンネル）毎の平均化されたデータを用いて演算するので、荷電粒子ビーム１の状態を高速に演算することができる。
【００３３】
なお、次スポット移行手順は、データ収集演算回路１７から結果データを受信すると照射制御装置８がデータ収集演算回路１７のＣＰＵ２０に次スポット指令を送信する例で説明したが、照射制御装置８は、線量データ変換器６からの線量満了信号ｓｉｇｄを受けたると、データ収集演算回路１７からの結果データを受信する前であってもＣＰＵ２０に次スポット指令を送信してもよい。この場合は、データ収集演算回路１７のＤＳＰ２０が演算中であっても、ＣＰＵ２１が次のスポット対応のチャンネル番号データをチャンネル設定レジスタ１８に書き込む（レジスタ選定手順）ので、チャンネル選択回路１６はデータ収集演算回路１７の演算終了を待たずに、すなわち遅延無く、次のスポット対応のＡＤＣデータをデータ収集演算回路１７に入力（図示しないメモリにＡＤＣデータを貯める）する。したがって、さらにビームデータの演算結果を得る時間を短縮することができる。
収集や演算処理を高速化することができる。
【００３４】
以上のように実施の形態１のデータ収集装置２４によれば、荷電粒子ビーム１の通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置２２からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータの複数から一つを選択するマルチプレクサ１３と、マルチプレクサ１３で選択されたチャンネルデータをデジタル信号であるＡＤ変換データに変換するＡＤ変換器１４と、マルチプレクサ１３及びＡＤ変換器１４を制御するチャンネル選択回路１６と、チャンネル選択回路１６を介して入力された複数のＡＤ変換データに基づいて荷電粒子ビーム１の状態を演算するデータ収集演算回路１７を備え、チャンネル選択回路１６は、多チャンネル型センサ装置２２の複数の検出チャンネルのうちデータ収集演算回路１７に出力する選抜チャンネルの情報を記憶するチャンネル設定レジスタ１８を有し、選抜チャンネルの情報に基づいて選抜チャンネルのＡＤ変換データを順次データ収集演算回路１７に出力するので、チャンネル選択回路により多チャンネル型センサ装置の複数の検出チャンネルのうちから選抜した選抜チャンネルのＡＤ変換データを生成するように制御でき、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【００３５】
実施の形態１のデータ収集方法は、荷電粒子ビーム１の通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置２２からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータをＡＤ変換器１４によりデジタル信号に変換しＡＤ変換データを生成するＡＤ変換データ生成手順と、ＡＤ変換データ生成手順で生成されたＡＤ変換データをデータ収集演算回路１７に送信するデータ送信手順と、データ送信手順により送信された複数のＡＤ変換データに基づいて荷電粒子ビーム１の状態をデータ収集演算回路１７により演算する演算手順とを含み、ＡＤ変換データ生成手順において、多チャンネル型センサ装置２２の複数の検出チャンネルから選抜された選抜チャンネルの情報に基づいて、選抜チャンネルのＡＤ変換データを生成するので、チャンネル選択回路により多チャンネル型センサ装置の複数の検出チャンネルのうちから選抜した選抜チャンネルのＡＤ変換データを生成するように制御でき、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【００３６】
実施の形態１の粒子線治療装置は、荷電粒子ビーム１を発生させ、この荷電粒子ビーム１を加速器５４で加速させるビーム発生装置５２と、加速器５４により加速された荷電粒
子ビーム１を輸送するビーム輸送系５９と、ビーム輸送系５９で輸送された荷電粒子ビーム１を照射対象９に照射する粒子線照射装置５８とを備え、粒子線照射装置５８は、照射対象９に照射する荷電粒子ビーム１を走査する走査電磁石２、３と、走査電磁石２、３で走査された荷電粒子ビーム１の状態を演算し収集するデータ収集装置２４を有する。データ収集装置２４は、荷電粒子ビーム１の通過位置を複数の検出チャンネルにより検出する多チャンネル型センサ装置２２からのアナログ信号に基づいたチャンネルデータの複数から一つを選択するマルチプレクサ１３と、マルチプレクサ１３で選択されたチャンネルデータをデジタル信号であるＡＤ変換データに変換するＡＤ変換器１４と、マルチプレクサ１３及びＡＤ変換器１４を制御するチャンネル選択回路１６と、チャンネル選択回路１６を介して入力された複数のＡＤ変換データに基づいて荷電粒子ビーム１の状態を演算するデータ収集演算回路１７を備え、チャンネル選択回路１６は、多チャンネル型センサ装置２２の複数の検出チャンネルのうちデータ収集演算回路１７に出力する選抜チャンネルの情報を記憶するチャンネル設定レジスタ１８を有し、選抜チャンネルの情報に基づいて選抜チャンネルのＡＤ変換データを順次データ収集演算回路１７に出力するので、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができ、治療時間を短くすることができる。
【００３７】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２におけるデータ収集装置の構成を示す図である。実施の形態１のデータ収集装置２４（２４ａ）とは、チャンネル選択回路１６（１６ｂ）がスキャン制御レジスタ１９を有する点で異なる。スキャン制御レジスタ１９に設定された始点と終点の間をマルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順、データ送信手順を繰り返す（スキャンする）ことができる。以下に説明する。
【００３８】
図６はスキャン制御レジスタの構成を示す図であり、図７はスキャン制御レジスタによるスキャンパターンを示す図である。スキャン制御レジスタ１９は、Ｘｃｈ及びＹｃｈのそれぞれ始点と終点のチャンネル情報（始点チャンネル、終点チャンネルの情報）が設定される。具体的にはチャンネル設定レジスタ１８に記憶されたチャンネル番号に対応したアドレスが、スキャン制御レジスタ１９に記憶される。図５に示した例では、Ｘｃｈの始点（スキャン始点Ｘ）はチャンネル設定レジスタ１８のアドレス３が記憶され、すなわちＸ０のチャンネル番号（図４参照）である。同様に、Ｘｃｈの終点（スキャン終点Ｘ）はチャンネル設定レジスタ１８のアドレス３４が記憶され、すなわちＸ３１のチャンネル番号ある。Ｙｃｈの始点（スキャン始点Ｙ）はチャンネル設定レジスタ１８のアドレス３５が記憶され、すなわちＹ０のチャンネル番号ある。Ｙｃｈの終点（スキャン終点Ｙ）はチャンネル設定レジスタ１８のアドレス６６が記憶され、すなわちＹ３１のチャンネル番号ある。図６の例ではチャンネル設定レジスタ１８に記憶された全チャンネルをスキャンする例となっている。
【００３９】
図７の横軸はスキャン順序であり、縦軸はチャンネルである。スキャン制御レジスタ１９で設定されたチャンネル区間４１が矢印（スキャンパターン）４２に示すように、チャンネル区間４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄと繰り返し実施することを示している。４つのチャンネル区間４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄがスキャンされた時には、スキャン区間の各チャンネルは４回データの収集が行われたことになる。
【００４０】
動作を説明する。全計画スポットデータ記憶手順において、各スポットに対応したデータ収集するチャンネル数（例えばＸｃｈ、Ｙｃｈそれぞれ１６チャンネルなど）もデータメモリ２５に記憶される。レジスタ選定手順において、ＣＰＵ２１は、データメモリ２５を参照し、１番目のスポットに対するデータ収集するチャンネル数と目標位置に基づいて、スキャン始点Ｘ、スキャン終点Ｘ、スキャン始点Ｙ、スキャン終点Ｙの情報をスキャン制御レジスタ１９に書き込む。チャンネル選択回路１６（１６ｂ）は、データ収集演算回路１７からスキャンスタートの指示を受けることで、チャンネル設定レジスタ１８に設定されたチャンネル番号が全て時分割多重化されるまで自動的にマルチプレクサ１３内蔵のアナログスイッチを順次開閉制御するスキャン動作を行う。チャンネル選択回路１６（１６ｂ）は、スキャンスタートの指示を受け、スキャン制御レジスタ１９のスキャン始点Ｘにしてされた情報を読み出し、該当するチャンネル設定レジスタ１８のチャンネルに対応させたマルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順、データ送信手順を行う。この動作をスキャン終点Ｘに示された情報に基づくチャンネル設定レジスタ１８のチャンネルに対応させたマルチプレクサ制御手順、ＡＤ変換開始手順、データ送信手順を行い、スキャン始点Ｙからスキャン終点Ｙまでの動作も同様に行う。
【００４１】
実施の形態２のデータ収集装置２４ｂは、チャンネル選択回路１６ｂのチャンネル設定レジスタ１８に設定されたチャンネル数から限定したチャンネル数にて多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を行うので、必要最小限の数だけビームデータの処理を行い、実施の形態１のチャンネル選択回路１６ａよりもビームデータの収集や演算処理の時間を短縮することができる。
【００４２】
また、チャンネル選択回路１６ｂは、データ収集演算回路１７からのスキャン停止指示があるまでスキャン動作を繰り返し続けるようにしてもよい。この場合は、保守作業の場合に繰り返しデータ収集を行うことができ、データ収集演算回路１７におけるデータの平均化するデータ数を容易に変更できる。したがって、保守作業を効率的に行うことができる。
【００４３】
また、スキャン制御レジスタ１９にスキャンする方向を追加してもよい。図８はスキャン制御レジスタの他の構成を示す図である。図６に示したスキャン制御レジスタにスキャン制御Ｘ及びスキャン制御Ｙが追加される。スキャン制御Ｘ及びスキャン制御Ｙには、それぞれスキャン方向を示す情報が設定される。００は始点から終点へ順番にスキャンすることを示し、０１は終点から始点へ順番にスキャンすることを示し、１０は始点から終点の間を始点側と終点側で交互に行うことを示す。スキャンする方向を追加することで、保守作業におけるスキャン方向の違いによる調整の必要性の判断を容易に行うことができ、保守作業を効率的に行うことができる。また多チャンネル型センサ装置２２の隣接チャンネル漏洩や測定結果の再現性検証等を行うことができる。なお、スキャンする方向はスポット毎に変更しても構わない。
【００４４】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３におけるデータ収集装置の構成を示す図である。実施の形態２のデータ収集装置２４（２４ｂ）とは、チャンネル選択回路１６（１６ｃ）がＴＢ設定回路（タイムベース設定回路）３１を有し、マルチプレクサ１３（１３ｂ）が放電機能を備えたアナログスイッチ２６を有する点で異なる。実施の形態１のデータ収集装置２４（２４ａ）や実施の形態２のデータ収集装置２４（２４ｂ）に比べて、チャンネル毎にＡＤ変換器１４へ入力する電圧信号の安定性を得るまでの時間と、ＡＤ変換器１４のＡＤ変換処理が完了するまでの時間を最適化することができる。以下に説明する。
【００４５】
マルチプレクサ１３ｂは、センサ入力端子１１と同数のアナログスイッチを有する。図９では、アナログスイッチ２６は、Ｘｃｈに対応してアナログスイッチ２６ｘａから２６ｘｍまであり、Ｙｃｈに対応してアナログスイッチ２６ｙａから２６ｘｎまである場合を示している。アナログスイッチ２６は、電流電圧変換器１２に接続された端子とＧＮＤ（グランドレベル）に接続された端子を有する。図１０を用いてＴＢ設定回路３１とマルチプレクサ１３ｂの動作を説明する。
【００４６】
図１０はＴＢ設定回路によるマルチプレクサのスイッチ開閉動作を説明する図である。マルチプレクサ１３に内蔵されたアナログスイッチＳＷ（１）、ＳＷ（２）〜ＳＷ（Ｎ）
におけるＴＢ設定回路３１による開閉動作の遷移を示した。アナログスイッチＳＷ（１）はアナログスイッチ２６ｘａであり、アナログスイッチＳＷ（２）は次のアナログスイッチ２６ｘｂ（図示せず）であり、アナログスイッチＳＷ（Ｎ）は最後のアナログスイッチ２６ｙｎである。図１０に示したＳ１からＳ５は複数のアナログスイッチＳＷのタイミングである。図１０では、タイミングＳ１からＳ５の繰り返し期間（２７ａ、２７ｂ）が２つある範囲を示している。
【００４７】
ＴＢ設定回路３１は６つの状態を遷移するステートマシンと、その状態毎に制御信号を出力する回路である。ＴＢ設定回路３１のステートマシンは、例えば、タイマで時間をカウントし、所定に時間になったら状態を遷移させる。ＴＢ設定回路３１は、次の状態に遷移した際に、制御信号を出力する。ここでは、ＳＷ（１）（適宜アナログスイッチを省略して表記する）、ＳＷ（２）を例として電流電圧変換器１２からの電圧信号の内、チャンネル１からチャンネル３を順次時分割多重する動作を説明するが、それ以降のＳＷ（Ｎ）までの動作は同じ繰り返しである。
【００４８】
タイミングＳ１（繰り返し期間２７ａ）：ＳＷ（１）を電圧信号入力側にスイッチする。それ以外のＳＷ（２）とＳＷ（３）はスイッチ開放状態を保つ。
【００４９】
タイミングＳ２（繰り返し期間２７ａ）：チャンネル選択回路１６のインターフェース回路１５によりＡＤ変換器１４にＡＤ変換指示が出るタイミングを示す。ＳＷ（１）は電圧信号が立ち上がり、電圧が十分安定性を得るまでの時間と、ＡＤ変換器１４のＡＤ変換処理が完了するまでの時間が経過するまで電圧信号入力側にスイッチされる。
【００５０】
タイミングＳ３（繰り返し期間２７ａ）：インターフェース回路１５によりＡＤ変換器１４からＡＤ変換されたデジタル信号が取り出される。
【００５１】
タイミングＳ４（繰り返し期間２７ａ）：タイミングＳ３の動作が完了するまで、少しガード時間を設けて、ＳＷ（１）はＧＮＤ側にスイッチされる。これにより、マルチプレクサ１３とＡＤ変換器１４の間の容量成分により滞留している電圧を放電する。そして、次のＳＷ（２）が電圧信号入力側にスイッチされた際に、電圧信号が不安定となる事象を除去する。
【００５２】
タイミングＳ５（繰り返し期間２７ａ）：ＳＷ（１）をスイッチ開放する。
【００５３】
タイミングＳ１（繰り返し期間２７ｂ）：ＳＷ（１）をスイッチ開放してから、ＳＷ（２）を電圧信号入力側にスイッチする。この時、ＳＷ（２）の出力側がＳＷ（１）のＧＮＤに短絡することを回避するため、少しの保護時間を設ける。
【００５４】
タイミングＳ２（繰り返し期間２７ｂ）：インターフェース回路１５によりＡＤ変換器１４にＡＤ変換指示が出るタイミングを示す。ＳＷ（２）は電圧信号が立ち上がり、電圧が十分安定性を得るまでの時間と、ＡＤ変換器１４のＡＤ変換処理が完了するまでの時間が経過するまで電圧信号入力側にスイッチされる。
【００５５】
以降、同様にタイミングＳ３〜Ｓ５はＴＢ設定回路３１によってアナログスイッチＳＷ（２）が制御される。
【００５６】
実施の形態３のデータ収集装置２４ｃは、チャンネル毎にＡＤ変換器１４へ入力する電圧信号の安定性を得るまでの時間と、ＡＤ変換器１４のＡＤ変換処理が完了するまでの時間を最適化することができる。各チャンネルの入力レンジが予め大きく違うと分かってい
た場合には、各チャンネルの安定時間が異なるので、早く安定するチャンネルに対しては各タイミングを時間が短くなるように設定し、少し遅く安定するチャンネルに対しては各タイミングを精度が確保できるタイミングに設定することで、対象のチャンネルを全て測定する時間を短かくすることができる。したがって、実施の形態１のデータ収集装置２４（２４ａ）や実施の形態２のデータ収集装置２４（２４ｂ）に比べて、アナログスイッチのタイミングを個別に調整でき、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【００５７】
早く安定するチャンネルに対しては各タイミングを時間が短くなるように設定し、少し遅く安定するチャンネルに対しては各タイミングを精度が確保できるタイミングに設定するには、例えばチャンネル設定レジスタ１８のデータにタイミング変更用の情報を付加する。ＴＢ設定回路３１は、このタイミング変更用の情報に基づいて各タイミングを変更する。
【００５８】
また、マルチプレクサ１３（１３ｂ）は、放電機能を備えたアナログスイッチ２６を有するので、ＡＤ変換器１４とマルチプレクサ１３（１３ｂ）間の残存電圧を放電するので、残存電圧が残ることで生じる電流電圧変換器１２に影響を排除することがでる。
【００５９】
ＴＢ設定回路３１と放電機能を備えたアナログスイッチ２６を有するマルチプレクサ１３（１３ｂ）を用いることで、ＡＤ変換器１４の入力安定度を高め（安定時間を短縮）、チャンネル間を移動するときに、電流電圧変換器１２の保護を両立させることができる。
【００６０】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４におけるデータ収集装置の構成を示す図である。本実施の形態は、実施の形態２で示す多チャンネル型センサ装置２２のチャンネル毎のアナログ信号を、隣接する複数個のチャンネルで一つのグループを構成するようにして全チャンネルが複数のグループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）に分割されたものである。実施の形態４におけるデータ収集装置２４ｄは、実施の形態２のデータ収集装置２４ｂとは、グループ毎にＡＤ変換ユニット２９（２９ａから２９ｎ）を有し、選択統括回路３２が追加され、ＡＤ変換ユニット２９に制御設定レジスタ３６を内蔵したチャンネル選択回路１６（１６ｄ）を有し、データ収集演算回路１７（１７ｂ）に入力バッファメモリ２８が有る点で異なる。
【００６１】
グループ毎に独立したＡＤ変換ユニット２９（２９ａから２９ｎ）は、それぞれ電流電圧変換器１２と、マルチプレクサ１３と、ＡＤ変換器１４と、チャンネル選択回路１６ｄとを有する。各グループのＡＤ変換ユニット２９（２９ａから２９ｎ）によるＡＤ変換処理が同時並行的に進行するように構成されている。選択統括回路３２は、各グループに独立しているチャンネル選択回路１６ｄを束ねて管理する。具体的には、チャンネル選択回路１６ｄは、保守作業の際に各グループのＡＤ変換ユニット２９のデータ収集方法を設定する。分割された全チャンネルのグループにおいて各グループによるＡＤ変換処理が同時並行的に進行しながら、グループ間毎に異なるパターンの時分割多重化を設定できる。また、データ収集演算回路１７（１７ｂ）は各グループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）から同時並行処理されたＡＤ変換器１４の出力するデジタル信号を入力バッファメモリ２８に並行して取り込む。以下に動作を説明する。
【００６２】
図１１に示す選択統括回路３２は、複数個のグループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）に分割された個々のグループに独立して具備されるチャンネル選択回路１６の全てを個別に制御する。制御設定レジスタ３６は、チャンネル設定レジスタ１８、スキャン制御レジスタ１９に設定されるデータを変更する情報を設定する。制御設定レジスタ３６に設定されるデータは、通常の治療時の設定と保守作業に使用する設定を含んでいる。例えば、制御設定レジスタ３６は、偶数チャンネルのみ収集、奇数チャンネルのみ収集、単一チャンネルの繰り返しループを実施、全チャンネルスキャンの繰り返しループを実施する等を設定するように多ビットで構成される。
【００６３】
通常の治療の場合には、制御設定レジスタ３６には、通常の治療時の設定がされる。スポットに応じて、複数のグループに跨ったデータを収集する場合がある。複数のグループに跨った場合には、該当する複数のグループにおいて、チャンネル設定レジスタ１８、スキャン制御レジスタ１９がそれぞれ設定される。通常の治療の場合の動作は実施の形態１や実施の形態２と同様である。実施の形態４のデータ収集装置２４ｄはグループ分割数のデータ信号を同時に得ることができるので、実施の形態１や実施の形態２に比べて、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【００６４】
次に保守作業の場合について説明する。選択統括回路３２は、例えば、各グループによるＡＤ変換処理が同時並行的に進行しながら、グループＧ（１）は偶数チャンネルのみ、グループＧ（２）は奇数チャンネルのみ、グループＧ（３）は単一チャンネルの繰り返しループ、そしてグループＧ（４）は全チャンネルスキャンの動作を行うという設定や、全グループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）が同一のスキャン動作、ループ動作をするように制御する。具体的には、選択統括回路３２は、グループ毎のデータ収集の仕方を指示したグループ設定指令をデータ収集演算回路１７ｂのＣＰＵ２１をより取得する。選択統括回路３２は、データ収集演算回路１７ｂからトリガ信号を受けると、グループ設定指令の内容に基づいて、各グル―プの制御設定レジスタ３６に該当する設定を行う。各グル―プのチャンネル選択回路１６ｄは制御設定レジスタ３６に設定された情報に基づいて、マルチプレクサ１３及びＡＤ変換器１４を制御する。
【００６５】
実施の形態４のデータ収集装置２４ｄは、グループ毎にデータ収集の仕方を変えられるので、グループ毎に多チャンネル型センサ装置２２の隣接チャンネル漏洩や測定結果の再現性検証等を行うことができる。したがって、保守作業を効率的に行うことができる。
【００６６】
実施の形態５．
図１２は本発明の実施の形態５におけるデータ収集装置の構成を示す図である。実施の形態４のデータ収集装置２４（２４ｄ）とは、データ収集演算回路１７ｂをデータ収集演算回路１７ａに変更し、入力バッファ回路３３を有する点で異なる。入力バッファ回路３３は、入力メモリ３７、制御回路３４、デュアルポートメモリ３５を有する。データ収集演算回路１７ａは各グループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）から同時並行処理されたＡＤ変換器１４の出力するデジタル信号を入力バッファ回路３３から取得する。
【００６７】
図１３はデュアルポートメモリにおけるＡＤＣデータ構成を示す図であり、図１４はデュアルポートメモリにおけるポインタ構成を示す図である。デュアルポートメモリ３５は、グリープ番号（Ｇ番号）と出力チャンネル番号（出力ＣＨ番号）毎に決められたアドレスが指定され、そのアドレスにＡＤＣ出力データが記憶される。またデュアルポートメモリ３５は、図１４に示しようにＡＤＣ出力データが記憶される領域以外のアドレスにポインタ情報を記憶するポインタ領域を有する。ポインタ情報は、各グループ（１からＮ）の最後に更新された（最新の）出力チャンネル番号である。
【００６８】
次に動作を説明する。入力バッファ回路３３は、各グループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）から同時並行処理されたＡＤ変換器１４が出力するデジタル信号を各グループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）のインターフェース回路１５を介して、入力メモリ３７に並行入力される。入力バッファ回路３３の入力メモリ３７はどのグループの信号と接続するかを予め個々に決められており、各グループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）のデジタル信号を取り間違えることがないように配慮されている。入力メモリ３７は、グループ毎にデュアルポートメモリ３５にデータを転送したことを示すフラグ情報（フラグビット）を有する。例えば、１６ビット構成のメモリであれば、１アドレスの１６ビットの各ビットにグループを割り当てて、１６グループのフラグ情報を記憶することができる。また、各ＡＤ変換ユニット２９が送信してくるＡＤＣ出力データにはチャンネル番号を示すヘッダが付加される。デュアルポートメモリ３５は、入力側、出力側がそれぞれ１ポートである。
【００６９】
制御回路３４は、入力メモリ３７に記憶されたデータを読み出し、そのヘッダに示されたチャンネル番号に対応したデュアルポートメモリ３５の該当するグループのアドレスにＡＤＣ出力データ（ヘッダは含まないデータ）を転送する。制御回路３４は、転送が終了したグループに対応したフラグ情報を書き込み。制御回路３４は、ＡＤ変換ユニット２９から送信されたＡＤＣ出力データを入力メモリ３７に記憶した際にフラグ情報を１にし、転送が終了した際にフラグ情報を０にする。また、フラグ情報に１が記憶された対応するアドレスには上書きを防止するために、禁止回路を設ける。例えば、各ビットにＡＮＤゲートを介して入力するようにし、さらに上書きが禁止されたアドレスにＡＤＣデータが送られてきた場合に、ビジーを示しビジー信号を制御回路３４に送るようにする。制御回路３４は、ビジー信号を受けて、選択統括回路３２に該当するグループのＡＤ変換ユニット２９のデータ処理を停止させる処理停止信号を送る。選択統括回路３２は、処理停止信号を受けて、該当するグループのＡＤ変換ユニット２９のチャンネル選択回路１６ｄに処理を停止する停止指令を送る。停止指令を受けた当該チャンネル選択回路１６ｄは、再回指令を受けるまで処理を停止する。
【００７０】
制御回路３４は、停止指令を出したグループのＡＤＣデータをデュアルポートメモリ３５に転送した後に、フラグ情報を０にすると、禁止回路からビジー信号が解除される。制御回路３４は、ビジー信号の解除を受けて、選択統括回路３２に該当するグループのＡＤ変換ユニット２９のデータ処理を再開させる再回指令信号を送る。選択統括回路３２は、再回指令信号を受けて、該当するグループのＡＤ変換ユニット２９のチャンネル選択回路１６ｄに処理を再開する再回指令を送る。再回指令を受けた当該チャンネル選択回路１６ｄは、処理を再開する。
【００７１】
次にデータ収集演算回路１７の動作を説明する。データ収集演算回路１７は、デュアルポートメモリ３５からＡＤＣデータを読み出す際に、読み出すアドレス毎にグループ番号（Ｇ番号）と出力チャンネル番号（出力ＣＨ番号）が決められているので、グループ番号とチャンネル番号の組み合わせを把握することが可能となる。データ収集演算回路１７は、デュアルポートメモリ３５の予め決められたアドレス（メモリマップ）を参照することで、多チャンネル型センサ装置２２のチャンネル毎のアナログ信号情報を得ることができるようになる。入力バッファ回路３３が順次デュアルポートメモリ３５を更新していくので、データ収集演算回路１７は自身の決まったタイミングでデュアルポートメモリ３５にアクセスすればよい。
【００７２】
したがって、実施の形態５のデータ収集装置２４ｅは、入力メモリ３７とアクセス衝突がないデュアルポートメモリ３５を設けた入力バッファ回路３３により、データ収集の効率化を図ることができる。実施の形態４のデータ収集装置２４ｄに比べて、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【００７３】
また、入力バッファ回路３３は、デュアルポートメモリ３５を更新する際に、ポインタ領域に各グループ番号においてどのチャンネル番号が最後に更新されたかを示すポインタ情報を書き込み。データ収集演算回路１７はポインタ情報を参照することで、ある時点での最新データがどのチャンネル番号であるかの情報を得ることができるようになる。
【００７４】
実施の形態６．
粒子線照射装置５８が照射する荷電粒子ビーム１のビーム位置やビーム重心等を演算しようとする場合、多チャンネル型センサ装置２２の出力するチャンネル毎のアナログ信号において、連続したチャンネルの情報が同時に必要となる。実施の形態４及び５では、隣接する複数個のチャンネルで一つのグループを構成するようにして全チャンネルを複数のグループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）に分割した場合であったが、隣接する複数個のチャンネルで一つのグループを構成すると、連続したチャンネルの情報が複数のグループに跨り、一部のデータが遅くなる場合がある。このようになると演算処理を止めなければならなくなり（データ待ちに時間が生じ）、処理時間が長くなってしまう。この問題を解決するために、隣り合うチャンネルは必ず異なるグループに配分して全チャンネルが複数のグループＧ（１）〜Ｇ（ｎ）に分割されるようにする。こうすることで、演算処理を止めることなく、グループ総数と同じ数だけの隣接チャンネル数を同時並行的にＡＤ変換処理ができる。
【００７５】
図１５は、本発明の実施の形態６におけるセンサ端子とセンサ入力端子の接続を示す図である。図１５は、多チャンネル型センサ装置２２の出力するセンサ端子４０のチャンネル数が９つあり、ビーム位置やビーム重心等を演算するために隣り合うチャンネルが同時に３つ必要な場合の接続例である。図１５に示すように、１次元（ＸｃｈまたはＹｃｈ）の隣り合うチャンネルを必ず異なるグループに配分することで、必要とする隣り合うチャンネルを全て同時並行的にＡＤ変換処理ができるので、ビーム位置やビーム重心等の演算結果を短時間で得ることができる。
【００７６】
例えば、荷電粒子ビーム１のスポットの状態（ビーム強度、ビーム平坦度、ビーム径、およびビームピーク位置等）を演算するのにＸｃｈ、Ｙｃｈはそれぞれ３２ｃｈのデータを使用する場合で説明する。実施の形態４または実施の形態５のデータ収集装置２４はＸｃｈ用、Ｙｃｈ用に２つを使用する。Ｘｃｈ、Ｙｃｈはそれぞれ３２ｃｈのデータを収集するので、３２グループに分けて、図１５に示したようにセンサ端子４０とセンサ入力端子１１を接続する。このようにすることで、Ｘｃｈ及びＹｃｈのそれぞれについて、３２ｃｈの全てを同時並行的にＡＤ変換処理ができる。したがって、１回のＡＤ変換処理時間と演算処理時間でスポットの状態を得ることができる。
【００７７】
実施の形態６のデータ収集装置２４（２４ｆ）は、実施の形態４のデータ収集装置２４ｄに比べて、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。また、実施の形態６のデータ収集装置２４（２４ｆ）は、実施の形態５のデータ収集装置２４ｅに比べて、スキャニング照射方式に用いられる多チャンネル型のモニタからのビームデータの収集や演算処理を高速化することができる。
【００７８】
なお、実施の形態１から実施の形態６の内容は、矛盾がない範囲でそれぞれ組み合わせて適用することができる。また、スポットスキャンニング照射方式で説明したが、荷電粒子ビームを停止させずに一筆書きのように走査するラスタースキャニング照射方式にも適用できる。スポットスキャニング照射方式とラスタースキャニング照射方式の両方のメリットを取り入れようとした中間の照射方式（ビームを停止させずにスポット毎に移動させる方式、ハイブリッドスキャニング照射方式と呼ぶことにする）にも適用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１…荷電粒子ビーム、２…Ｘ方向走査電磁石、３…Ｙ方向走査電磁石、８…照射制御装置、９…照射対象、１３、１３ａ、１３ｂ…マルチプレクサ、１４…ＡＤ変換器、１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ…チャンネル選択回路、１７、１７ａ、１７ｂ…データ収集演算回路、１８…チャンネル設定レジスタ、１９…スキャン制御レジスタ、２１…ＣＰＵ、２２…多チャンネル型センサ装置、２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ…データ収集装置、２５…データメモリ、２６、２６ｘａ、２６ｘｍ、２６ｙａ、２６ｙｎ…アナログスイッチ、２８…入力バッファメモリ、２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｎ…ＡＤ変換ユニット、３１…ＴＢ設定回路、３２…選択統括回路、３３…入力バッファ回路、３４…制御回路、３５…デュアルポートメモリ、３６…制御設定レジスタ、３７…入力メモリ、５１…粒子線治療装置、５２…ビーム発生装置、５４…シンクロトロン、５８、５８ａ、５８ｂ…粒子線照射装置、５９…ビーム輸送系。
【図１】
0005328721.tif 000002
【図２】
0005328721.tif 000003
【図３】
0005328721.tif 000004
【図４】
0005328721.tif 000005
【図５】
0005328721.tif 000006
【図６】
0005328721.tif 000007
【図７】
0005328721.tif 000008
【図８】
0005328721.tif 000009
【図９】
0005328721.tif 000010
【図１０】
0005328721.tif 000011
【図１１】
0005328721.tif 000012
【図１２】
0005328721.tif 000013
【図１３】
0005328721.tif 000014
【図１４】
0005328721.tif 000015
【図１５】
0005328721.tif 000016