JP2010015838A - Electromagnet power supply device and particle beam application medical system therewith - Google Patents

Electromagnet power supply device and particle beam application medical system therewith Download PDF

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利彦 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To change current pattern data input to an electromagnet excitation power supply, without stopping the power supply, when making fine adjustments of the output current of the power supply or when multiplying its output value by a constant. <P>SOLUTION: The current pattern data of a power supply body 10 controlled based on a signal which a current pattern generator 1 receiving the input of a signal from a current pattern control device 20 outputs is created as reference data stored in a reference data memory unit 5 and a predetermined constant stored in a constant register 4 are read and multiplied with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、高速かつ高精度で出力を変化させるパターン運転を可能とする電磁石電源装置に係るもので、特にシンクロトロン等の円形加速器から出射された高エネルギ粒子線を癌などの悪性腫瘍の治療や患部の診断に使用する粒子線照射医療システムに用いられる各種電磁石の電源装置およびこの電磁石電源装置を備える粒子線照射医療システムに関するものである。   The present invention relates to an electromagnet power supply device that enables a pattern operation to change the output at high speed and with high accuracy, and in particular, a high-energy particle beam emitted from a circular accelerator such as a synchrotron is used to treat malignant tumors such as cancer. The present invention relates to a power supply device for various electromagnets used in a particle beam irradiation medical system used for diagnosis of an affected area and a particle beam irradiation medical system including the electromagnet power supply device.

癌などの悪性腫瘍の治療診断に用いられている粒子線照射医療システムは図１３に示すように、入射系５０、荷電粒子ビーム加速器２００、ビーム輸送系３００、照射系４００により構成されている。このような粒子線照射医療システムによる悪性腫瘍の治療はこの数年来、我が国でも盛んとなり全国各地域でのシステム建設も行われている。このシステムによる治療は現在のところ１日当たり数人の患者に対して行われている。しかしながら昨今の悪性腫瘍患者の増加に伴い、１時間当たり数人程度の照射稼働率（スループット）が要求されてきている。このような要求は、前述した粒子線照射医療システムを構成する照射系４００の性能改善、とりわけ図１４に示すような照射装置８０の電磁石電源の電流パターン制御性能の改善によって対応するのが適当である。   As shown in FIG. 13, the particle beam irradiation medical system used for the therapeutic diagnosis of malignant tumors such as cancer is composed of an incident system 50, a charged particle beam accelerator 200, a beam transport system 300, and an irradiation system 400. The treatment of malignant tumors by such a particle beam irradiation medical system has been popular in Japan for several years, and systems are being constructed in various regions throughout the country. Treatment with this system is currently performed for several patients per day. However, with the recent increase in patients with malignant tumors, an irradiation operation rate (throughput) of about several people per hour has been required. It is appropriate to meet such a demand by improving the performance of the irradiation system 400 constituting the particle beam irradiation medical system described above, particularly by improving the current pattern control performance of the electromagnet power source of the irradiation apparatus 80 as shown in FIG. is there.

悪性腫瘍は、身体内の位置、深さ、大きさ、腫瘍数などが患者毎に、あるいは同一患者であっても症状によって異なることから、照射すべき粒子線（ビーム）の電流値、ビーム系、ビームの拡がりなどの照射パラメータを可変しなければならない。さらには診断技術の進歩に伴い、ビーム照射中において上記照射パラメータを高速に可変可能とする要求もある。このような患者毎の照射中における照射パラメータの可変は照射装置８０の電磁石の励磁電源をパターン制御し、電磁石磁場を変化させることによってなされる。   Malignant tumors vary in the body position, depth, size, number of tumors, etc. from patient to patient, or even in the same patient, depending on the symptoms, so the current value of the beam (beam) to be irradiated, the beam system Irradiation parameters such as beam divergence must be varied. Furthermore, with the advancement of diagnostic technology, there is also a demand that the irradiation parameters can be changed at high speed during beam irradiation. The irradiation parameters can be varied during irradiation for each patient by changing the electromagnet magnetic field by pattern-controlling the excitation power source of the electromagnet of the irradiation device 80.

従来、高速、高精度でその出力を変化させるパターン運転を行うシンクロトロン加速器電源として、加速器電源のパターンデータを計算機のデータファイルに保存する時に、データを圧縮してデータ量を減らし、かつパターンデータの作成、修正を容易とするように、電源のパターンデータを複数の区間に区分し、その区分点の座標と各区間関数データをパターンデータとしてファイルに保存することで、データを圧縮、メモリ容量の増大を防いだ技術が示されている（例えば、特許文献１）。   Conventionally, as a synchrotron accelerator power supply that performs pattern operation that changes its output at high speed and high accuracy, when storing the pattern data of the accelerator power supply in the data file of the computer, the data is compressed to reduce the data amount and the pattern data In order to facilitate the creation and correction of data, the power pattern data is divided into multiple sections, and the coordinates of the section points and each section function data are saved in a file as pattern data, compressing the data, memory capacity The technique which prevented the increase of this is shown (for example, patent document 1).

特開平０５−２９１０００号公報JP 05-291000 A

しかしながら前記特許文献１に示されたものは、電磁石電源のパターンデータを複数の区間に分割し、その区分点の座標と各区間の関数データを基準データとしてファイルに保存しているため、出力値の調整や出力値を定数倍にするような要求に対しては、基準データの変更を必要とする問題点がある。また基準データを別ファイルとして持つ必要があり、パターンデータを変更する度にファイルの読み出し、パターンデータの生成、パターンメモリへの格納を行う必要があり、このような構成ではファイルの読み出しを伴うことから、ファイルの読み出しからパターンメモリへの格納まで時間がかかるという問題点もあり、このような問題点を有する特許文献１に示された技術では、粒子線照射医療システムの運転を継続した状態でのパターンデータの変更可能とする要求に対応することは困難であり、前述したような１時間当たり数人の患者への照射治療は実行出来ない。またとりわけ前述の如く照射ビームのパラメータを照射治療中に連続的に可変とする要求には、前記特許文献１に示された技術では対応可能なものではない。   However, the one disclosed in Patent Document 1 divides the pattern data of the electromagnet power source into a plurality of sections, and stores the coordinates of the section points and the function data of each section in a file as reference data. There is a problem that it is necessary to change the reference data in response to a request to adjust the output value or to multiply the output value by a constant. Also, it is necessary to have the reference data as a separate file, and every time the pattern data is changed, it is necessary to read the file, generate the pattern data, and store it in the pattern memory. In addition, there is a problem that it takes time from reading the file to storing it in the pattern memory, and in the technique shown in Patent Document 1 having such a problem, the operation of the particle beam irradiation medical system is continued. Therefore, it is difficult to respond to the request to change the pattern data, and it is impossible to perform irradiation treatment for several patients per hour as described above. In particular, as described above, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot cope with the requirement to continuously change the parameters of the irradiation beam during irradiation treatment.

この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って、電流パターンデータの変更をリアルタイムに行うことのできる電磁石電源装置およびこの電磁石電源装置を備えた粒子線照射医療システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electromagnet power supply device capable of changing current pattern data in real time and a particle beam irradiation medical system equipped with the electromagnet power supply device. There is to do.

第１の発明に係る電磁石電源装置は、電流パターン制御装置からの信号を入力する電流パターン発生器には、クロック発生器と定数レジスタと演算部と基準データメモリ部とパターン出力部とが設けられており、
電流パターン制御装置からのパターン出力開始信号で、クロック発生器は先頭パターン信号を演算部に出力し、
正数よりなる複数の定数を格納する定数レジスタは、電流パターン制御装置からの定数設定信号で、複数の定数から、所定の定数を読み出して演算部に出力するとともに、該演算部は、基準データメモリ部に格納されている複数の基準データから所定の基準データを読み出して、この所定の基準データと所定の定数とをクロック発生器の出力するクロック信号と同期して乗算を行うことで電流パターンデータを作成し、
該電流パターンデータが、先頭パターン信号とパターン信号によりパターン出力部から電源本体に出力されることにより、該電源本体の出力電流が制御されるものである。 In the electromagnet power supply device according to the first aspect of the present invention, the current pattern generator for inputting a signal from the current pattern control device is provided with a clock generator, a constant register, a calculation unit, a reference data memory unit, and a pattern output unit. And
With the pattern output start signal from the current pattern control device, the clock generator outputs the head pattern signal to the arithmetic unit,
A constant register that stores a plurality of positive constants is a constant setting signal from the current pattern control device, and reads a predetermined constant from the plurality of constants and outputs it to the arithmetic unit. Current pattern is obtained by reading predetermined reference data from a plurality of reference data stored in the memory unit and multiplying the predetermined reference data and a predetermined constant in synchronization with the clock signal output from the clock generator. Create data,
The current pattern data is output from the pattern output unit to the power supply body by the head pattern signal and the pattern signal, whereby the output current of the power supply body is controlled.

第２の発明に係る粒子線照射医療システムは、前記第１の発明に係る電磁石電源装置を備えたものである。   A particle beam irradiation medical system according to a second invention includes the electromagnet power supply device according to the first invention.

以上のように第１の発明による電磁石電源装置は、電源本体の出力電流を制御する電流パターンデータが、基準データと所定の定数とを乗算して作成されるので、電源本体の出力電流値の微調整や、出力電流値を所望の倍数に、あるいは電流波形や周波数等の変更が、基準データの変更を必要とせず、容易にかつ高速に行うことが可能となるという効果がある。また第２の発明は前記第１の発明による電磁石電源装置を設置した粒子線照射医療システムであるので稼働率が向上するという効果がある。   As described above, in the electromagnet power supply device according to the first aspect of the present invention, the current pattern data for controlling the output current of the power supply body is created by multiplying the reference data and a predetermined constant. There is an effect that fine adjustment, changing the output current value to a desired multiple, or changing the current waveform, frequency, etc., can be performed easily and at high speed without changing the reference data. Moreover, since the 2nd invention is a particle beam irradiation medical system which installed the electromagnet power supply device by the said 1st invention, there exists an effect that an operation rate improves.

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１はこの実施の形態１による電磁石電源装置１００を示すブロック図である。電磁石電源装置１００は、電流パターン制御装置２０と、電流パターン発生器１と、半導体装置が用いられた電源本体１０とが設けられている。電流パターン制御装置２０は、電流パターン発生器１に対してパターン出力開始指令信号や、定数設定の信号を出力する。電流パターン発生器１は電流パターン制御装置２０の信号を受信して、電流パターンデータを作成、電源本体１０に出力し、電源本体１０はこの電流パターンデータに基づいて、出力電流が制御される。電流パターン発生器１には、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） Ｉ／Ｆ部２、定数バッファ３、定数レジスタ４、基準データメモリ部５、演算部６およびこの演算部６に設けられた乗算器７、パターン出力部８、クロック発生器９が設けられている。 Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an electromagnet power supply apparatus 100 according to the first embodiment. The electromagnet power supply device 100 includes a current pattern control device 20, a current pattern generator 1, and a power supply body 10 using a semiconductor device. The current pattern control device 20 outputs a pattern output start command signal and a constant setting signal to the current pattern generator 1. The current pattern generator 1 receives a signal from the current pattern control device 20, creates current pattern data, and outputs the current pattern data to the power supply body 10. The power supply body 10 controls the output current based on the current pattern data. The current pattern generator 1 includes, for example, an Ethernet (registered trademark) I / F unit 2, a constant buffer 3, a constant register 4, a reference data memory unit 5, a calculation unit 6, and a multiplier 7 provided in the calculation unit 6. A pattern output unit 8 and a clock generator 9 are provided.

基準データメモリ部５には、例えば粒子線照射医療システムで適用される電磁石の体格によって定まる標準的な定格である複数の電流波形値に対応した電流値、繰り返し周波数が基準データとしてアドレス毎に格納されている。ここで電流波形値とは、例えば正弦波系、台形波形、鋸状波形、パルス波形等である。そして図２に示すように、基準データメモリ部５のアドレスＸ１０〜Ｘ１ｎにそれぞれ対応して前記基準データＹ１０〜Ｙ１ｎが格納されている。なおこの実施の形態１では上記基準データのＹ１０〜Ｙ１ｎは後述する図４に示すように電流値である。   In the reference data memory unit 5, for example, current values and repetition frequencies corresponding to a plurality of current waveform values, which are standard ratings determined by the size of an electromagnet applied in a particle beam irradiation medical system, are stored as reference data for each address. Has been. Here, the current waveform value is, for example, a sine wave system, a trapezoidal waveform, a sawtooth waveform, a pulse waveform, or the like. As shown in FIG. 2, the reference data Y10 to Y1n are stored corresponding to the addresses X10 to X1n of the reference data memory unit 5, respectively. In the first embodiment, Y10 to Y1n of the reference data are current values as shown in FIG.

次に動作について説明する。
電流パターン制御装置２０が出力するパターン出力開始指令信号および定数設定信号が電流パターン発生器１に入力されると、前記パターン出力開始指令信号を受信するクロック発生器９は、先頭パターン信号を演算部６に出力する。一方、前記定数設定信号は定数レジスタ４に入力され、この定数レジスタ４は格納されている正数よりなる複数の定数値（例えば、０．５，０．６，０．８・・・１．１，１．１５，１．２，１．５など）から、前記電流パターン制御装置２０の定数設定信号に基づく定数値（後述の図３では定数Ａに相当する）を演算部６に出力する。演算部６は前記先頭パターン信号に基づき、基準データメモリ部５に格納されている。例えば、図２に示す先頭アドレスＸ１０に対応する基準データＹ１０を読み出し、この基準データＹ１０と前記定数値と乗算器７にて乗算を行い、その結果である電流パターンデータをパターン出力部８に出力する。 Next, the operation will be described.
When the pattern output start command signal and the constant setting signal output from the current pattern control device 20 are input to the current pattern generator 1, the clock generator 9 that receives the pattern output start command signal outputs the head pattern signal to the arithmetic unit. 6 is output. On the other hand, the constant setting signal is input to the constant register 4, and the constant register 4 stores a plurality of constant values (for example, 0.5, 0.6, 0.8. 1, 1.15, 1.2, 1.5, etc.), a constant value (corresponding to a constant A in FIG. 3 described later) based on the constant setting signal of the current pattern control device 20 is output to the arithmetic unit 6. . The calculation unit 6 is stored in the reference data memory unit 5 based on the head pattern signal. For example, the reference data Y10 corresponding to the head address X10 shown in FIG. 2 is read, the reference data Y10 is multiplied by the constant value by the multiplier 7, and the resulting current pattern data is output to the pattern output unit 8. To do.

ここで演算部６はクロック発生器９のクロック信号に同期して、上記の動作をアドレスＸ１０からＸ１ｎまで順次行い、アドレスＸ１ｎに達した後は再びアドレスＸ１０に戻り、この動作を電流パターン制御装置２０からのパターン出力停止信号が出力されるまで行う。
演算部６で作成された電流パターンデータを入力するパターン出力部８は、クロック発生器９から入力するクロック信号と先頭パターン信号を受けて、前記電流パターンデータを電源本体１０に出力する。電源本体１０は上記電流パターンデータに基づいた出力電流パターンで電磁石を励磁する。 Here, the arithmetic unit 6 performs the above operation sequentially from the address X10 to X1n in synchronization with the clock signal of the clock generator 9, and after reaching the address X1n, returns to the address X10 again, and this operation is performed by the current pattern control device. This is repeated until a pattern output stop signal from 20 is output.
A pattern output unit 8 for inputting the current pattern data generated by the calculation unit 6 receives the clock signal and the head pattern signal input from the clock generator 9 and outputs the current pattern data to the power supply body 10. The power source body 10 excites the electromagnet with an output current pattern based on the current pattern data.

以上の動作タイミングチャートの１例を図３に示す。また基準データと演算後の電流パターンデータをプロットしたグラフを図４に、この図４を拡大表示したグラフを図５に示す。   An example of the above operation timing chart is shown in FIG. FIG. 4 is a graph plotting the reference data and the current pattern data after the calculation, and FIG. 5 is an enlarged graph of FIG.

このようにこの実施の形態１では、基準データメモリ部５に格納されている電磁石の体格によって定まる標準的な定格値である基準データの励磁電流値と、電流パターン制御装置２０の指令によって可変設定可能な定数レジスタ４に格納されている定数とを、クロック発生器９の出力するクロック信号に同期して順次演算部６で乗算して電流パターンデータを作成し、パターン出力部８を介して電源本体１０に出力するので、電磁石を励磁中に運転を休止することなく、電源本体１０の出力電流値の微調整や、出力電流値を定数倍、例えば１．２倍する場合に、基準データの変更なくリアルタイムに所望の制御が実行可能となり、また容易にかつ高速に変更を行うことができる。さらにはこの電磁石電源装置１００を設置した、例えば粒子線照射医療システムの稼働率が向上するという効果がある。   As described above, in the first embodiment, the excitation current value of the reference data, which is a standard rated value determined by the physique of the electromagnet stored in the reference data memory unit 5, and the variable setting by the command of the current pattern control device 20 are set. A constant stored in the possible constant register 4 is sequentially multiplied by the arithmetic unit 6 in synchronization with the clock signal output from the clock generator 9 to create current pattern data, and the power is supplied via the pattern output unit 8. Since it is output to the main body 10, the reference data of the reference data can be obtained when the output current value of the power source main body 10 is finely adjusted or the output current value is multiplied by a constant, for example, 1.2 times, without stopping the operation while the electromagnet is excited. The desired control can be executed in real time without any change, and the change can be made easily and at high speed. Furthermore, there is an effect that the operation rate of, for example, the particle beam irradiation medical system in which the electromagnet power supply device 100 is installed is improved.

なおこの実施の形態１では図４に示したように基準データを正弦波形の電流値とし、この電流値を定数倍する例を示したが、これに限定されることなく、例えば正弦波形の電流値で周波数を定数倍とするような場合であってもよい。また、乗算器をＨ／Ｗで示したが、Ｓ／Ｗ（Ｆ／Ｗ）を用いてもよく、いずれの場合でも、高速乗算が可能であり、パターンデータの変更がリアルタイムに行うことができる。   In the first embodiment, as shown in FIG. 4, an example in which the reference data is a current value of a sine waveform and the current value is multiplied by a constant is shown. However, the present invention is not limited to this example. It may be a case where the frequency is a constant multiple by value. Further, although the multiplier is indicated by H / W, S / W (F / W) may be used. In any case, high-speed multiplication is possible, and pattern data can be changed in real time. .

実施の形態２．
次に実施の形態２を図に基づいて説明する。
この実施の形態２の電磁石電源装置１００は、図１に示したブロック図と同様である。図６に、電流パターンデータを作成中において、定数の設定変更を行う場合のタイミングチャートを示す。
次に動作について説明する。
電流パターン制御装置２０は次周期定数を電流パターン発生器１に出力する。この信号は、パターン出力開始指令信号および定数設定信号と同時であってもよく、また単独であってもよく、その送信時期は限定されない。この次周期定数は、実施の形態１で述べた定数値と同様に正数よりなる定数値であり、例えば１．５である。電流パターン発生器１は、この次周期定数を定数バッファ３に格納する。この定数バッファ３に格納された次周期定数は、電流パターン制御装置２０からの次周期設定指令信号により任意のタイミングで前記定数レジスタ４から読み出されている定数値と変更が可能であり、先頭パターン信号が有意となった時点で定数変更が行われる。 Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment will be described with reference to the drawings.
The electromagnet power supply device 100 of the second embodiment is the same as the block diagram shown in FIG. FIG. 6 shows a timing chart in the case where the constant setting is changed while the current pattern data is being created.
Next, the operation will be described.
The current pattern control device 20 outputs the next periodic constant to the current pattern generator 1. This signal may be simultaneous with the pattern output start command signal and the constant setting signal, or may be independent, and the transmission timing is not limited. The next periodic constant is a constant value made up of a positive number, like the constant value described in the first embodiment, and is, for example, 1.5. The current pattern generator 1 stores the next periodic constant in the constant buffer 3. The next cycle constant stored in the constant buffer 3 can be changed to a constant value read from the constant register 4 at an arbitrary timing by a next cycle setting command signal from the current pattern control device 20. The constant is changed when the pattern signal becomes significant.

図６において、定数Ａ、例えば１．１を使用して演算が行われ電流パターンが出力中に、先頭パターン信号が有意になると定数Ａから次周期定数Ｂ（前述した１．５）に変更され、この定数Ｂを使用して演算、電流パターンデータが作成される。このようにこの実施の形態２による電磁石電源装置１００は、定数パラメータの変更が、電流パターン制御装置２０の指令により任意のタイミングで変更可能であり、電源本体１０や、システムの停止を必要とせず電流パターンデータを所望のものに変更可能である。   In FIG. 6, the constant A, for example, 1.1 is used for calculation and the current pattern is being output. If the leading pattern signal becomes significant, the constant A is changed to the next periodic constant B (1.5 described above). Using this constant B, calculation and current pattern data are created. As described above, in the electromagnet power supply device 100 according to the second embodiment, the constant parameter can be changed at any timing according to a command from the current pattern control device 20, and the power supply main body 10 and the system need not be stopped. The current pattern data can be changed to a desired one.

実施の形態３．
次に実施の形態３を図に基づいて説明する。
図７は、実施の形態１で示した図１に電流パターンメモリ部１１を追加設けたものであり、演算部６の演算結果をこの電流パターンメモリ部１１に格納するようにした構成である。
次に動作を説明する。
電流パターン制御装置２０がパターン出力開始信号および定数設定信号により、パターン発生器１の演算部６で電流パターンデータを作成するまでは、前述した実施の形態１の動作と同様である。演算部６の乗算結果である前記電流パターンデータは、電流パターンメモリ部１１に格納される。パターン出力部８はクロック発生器９から入力するクロック信号と先頭パターン信号に基づいてメモリアドレスを出力し、電流パターンメモリ部１１から電流パターンデータを読み出し、電源本体１０に出力する。
以上は前述した実施の形態１に電流パターンメモリ部１１を追加して設けた場合の動作について説明したが、前述した実施の形態２にパターンメモリ部１１を追加して設けた場合であってもよい。この場合のタイミングチャートを図８に示す。 Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 shows a configuration in which the current pattern memory unit 11 is additionally provided in FIG. 1 shown in the first embodiment, and the calculation result of the calculation unit 6 is stored in the current pattern memory unit 11.
Next, the operation will be described.
The operation is the same as that of the first embodiment described above until the current pattern control device 20 creates current pattern data by the calculation unit 6 of the pattern generator 1 based on the pattern output start signal and the constant setting signal. The current pattern data which is the multiplication result of the calculation unit 6 is stored in the current pattern memory unit 11. The pattern output unit 8 outputs a memory address based on the clock signal and the head pattern signal input from the clock generator 9, reads current pattern data from the current pattern memory unit 11, and outputs the current pattern data to the power supply body 10.
The operation in the case where the current pattern memory unit 11 is additionally provided in the above-described first embodiment has been described above, but even in the case where the pattern memory unit 11 is additionally provided in the above-described second embodiment. Good. A timing chart in this case is shown in FIG.

この実施の形態３では演算部６の演算結果を電流パターンメモリ部１１に格納しパターン出力部８がその格納された電流パターンデータを読み出すので、実施の形態２と比較するとパターンデータの切り替えのタイミングが１クロック後になるが、実用上の差し支えはない。このようにこの実施の形態３による電磁石電源装置１００は、演算部６で作成した電流パターンデータを電流パターンメモリ部１１に格納するので、定数変更による電流パターンデータの変更を行わない限り、演算部６において基準データと定数との乗算が不要となる。従って、この間に、例えば外部モニタによって電流パターンデータをチェックする等の処理も行うことができ、より多機能を備えた電磁石電源装置１００を提供できる。   In the third embodiment, the calculation result of the calculation unit 6 is stored in the current pattern memory unit 11, and the pattern output unit 8 reads the stored current pattern data. Therefore, the timing of switching pattern data is compared with the second embodiment. However, there is no practical problem. As described above, since the electromagnet power supply device 100 according to the third embodiment stores the current pattern data created by the computing unit 6 in the current pattern memory unit 11, unless the current pattern data is changed by changing the constant, the computing unit In step 6, the multiplication of the reference data and the constant is not necessary. Therefore, during this time, for example, current pattern data can be checked by an external monitor, and the electromagnet power supply device 100 having more functions can be provided.

実施の形態４．
次に実施の形態４を図に基づいて説明する。
図９は、この実施の形態４による電磁石電源装置１００を示すブロック図であり、前述した実施の形態３の図７の構成に、次周期の基準データを基準データメモリ部５から読み出すための基準データ番号バッファ１２と基準データ番号レジスタ１３を追加して設け、電流パターン制御装置２０の次周期基準データ設定信号によって、基準データメモリ部５に格納されている複数の基準データから、所望の次周期基準データ番号を指定することにより基準データの変更を可能としたものである。 Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a block diagram showing the electromagnet power supply apparatus 100 according to the fourth embodiment. In the configuration of FIG. 7 of the third embodiment described above, a reference for reading the reference data of the next cycle from the reference data memory unit 5 is shown. A data number buffer 12 and a reference data number register 13 are additionally provided, and a desired next cycle is obtained from a plurality of reference data stored in the reference data memory unit 5 by a next cycle reference data setting signal of the current pattern control device 20. By specifying the reference data number, the reference data can be changed.

基準データメモリ部５には、それぞれに基準データ番号を付した複数の基準データが格納されており、図１０に示すように基準データ番号０のアドレスＸ１０〜Ｘ１ｎに基準データＹ１０〜Ｙ１ｎが、基準データ番号１のアドレスＸ２０〜Ｘ２ｎに基準データＹ２０〜Ｙ２ｎが、基準データ番号２のアドレスＸ３０〜Ｘ３ｎに基準データＹ３０〜Ｙ３ｎが格納されている。なお、ここでは基準データ番号を０〜２の３個に対応する基準データＹ１０〜Ｙ３ｎの例を示したが、３個に限定されず、基準データの数は基準データメモリ部５の容量に応じて追加、削除してもよい。なお、上記基準データ番号０に対応する基準データＹ１０〜Ｙ１ｎは前述した実施の形態１の図２に示したものに相当する。   The reference data memory unit 5 stores a plurality of reference data each assigned a reference data number. As shown in FIG. 10, the reference data Y10 to Y1n are stored in the addresses X10 to X1n of the reference data number 0 as the reference data. Reference data Y20 to Y2n are stored in addresses X20 to X2n of data number 1, and reference data Y30 to Y3n are stored in addresses X30 to X3n of reference data number 2. Although an example of reference data Y10 to Y3n corresponding to three reference data numbers 0 to 2 is shown here, the number is not limited to three, and the number of reference data depends on the capacity of the reference data memory unit 5. May be added or deleted. The reference data Y10 to Y1n corresponding to the reference data number 0 corresponds to that shown in FIG. 2 of the first embodiment.

次に動作について説明する。
図１１は、電流パターンデータを演算部６で作成中に、基準データ番号の変更を行うことにより、電流パターンデータの変更を行う場合のタイミングチャート図である。電流パターン制御装置２０は次周期の基準データ設定信号を電流パターン発生器１に出力する。この信号はパターン出力開始指令信号および定数設定信号、次周期定数信号と同時であってもよく、また単独であってもよく、その送信時期は限定されない。電流パターン発生器１はこの基準データ番号を基準データ番号バッファ１２に格納する。この基準データ番号バッファ１２に格納された次周期の基準データは、電流パターン制御装置２０からの指令により任意のタイミングで、基準データメモリ部５から読み出されている基準データと変更が可能であり、パターン開始指令信号が有意となった時点で基準データの変更が行われる。 Next, the operation will be described.
FIG. 11 is a timing chart when the current pattern data is changed by changing the reference data number while the current pattern data is being created by the calculation unit 6. The current pattern control device 20 outputs a reference data setting signal for the next cycle to the current pattern generator 1. This signal may be simultaneous with the pattern output start command signal, the constant setting signal, and the next periodic constant signal, or may be independent, and the transmission timing is not limited. The current pattern generator 1 stores this reference data number in the reference data number buffer 12. The reference data of the next cycle stored in the reference data number buffer 12 can be changed from the reference data read from the reference data memory unit 5 at an arbitrary timing by a command from the current pattern control device 20. When the pattern start command signal becomes significant, the reference data is changed.

図１１において、基準データ番号０に対応する基準データＹ１０〜Ｙ１ｎを使用して電流パターンデータを出力中に、先頭パターン信号が有意になると、基準データ番号が０から１に変更され、基準データ番号１に対応する図１０に示した基準データＹ２０〜Ｙ２ｎを使用して演算部６が演算を行う。図１２に基準データ番号が０の場合を点線で、基準データ番号が１に変更になった場合の例を実線に示す。
このようにこの実施の形態４では、複数の基準データとその基準データと対応する基準データ番号を基準データメモリ部６に格納し、任意のタイミングで基準データを変更可能とするので、様々な電流パターンデータの出力によって電磁石の励磁制御可能な電磁石電源装置１００を提供できる。 In FIG. 11, when the leading pattern signal becomes significant while outputting current pattern data using the reference data Y10 to Y1n corresponding to the reference data number 0, the reference data number is changed from 0 to 1, and the reference data number 10 uses the reference data Y20 to Y2n shown in FIG. FIG. 12 shows a case where the reference data number is 0 as a dotted line and an example when the reference data number is changed to 1 as a solid line.
As described above, in the fourth embodiment, a plurality of reference data and reference data numbers corresponding to the reference data are stored in the reference data memory unit 6 so that the reference data can be changed at an arbitrary timing. An electromagnet power supply apparatus 100 that can control excitation of electromagnets by outputting pattern data can be provided.

実施の形態５．
以上説明した実施の形態１〜４による電磁石電源装置１００を図１３、図１４に示す粒子線照射医療システムに設置されている加速器や照射装置の電磁石用電源に適用すれば、システムや装置の停止を行うことなく所望の照射パラメータを得ることができ治療や診断の稼働率が向上するという効果がある。 Embodiment 5 FIG.
If the electromagnet power supply device 100 according to the first to fourth embodiments described above is applied to an accelerator or an electromagnet power supply for an irradiation apparatus installed in the particle beam irradiation medical system shown in FIGS. 13 and 14, the system or apparatus is stopped. The desired irradiation parameters can be obtained without performing the treatment, and the operation rate of treatment and diagnosis is improved.

この発明は、癌等の悪性腫瘍の治療や診断に用いる粒子線照射医療システムや粒子線照射による殺菌、消毒や物理実験等に利用可能である。   The present invention can be used for a particle beam irradiation medical system used for treatment and diagnosis of malignant tumors such as cancer, sterilization, disinfection, physical experiments, and the like by particle beam irradiation.

実施の形態１による電磁石電源装置を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an electromagnet power supply device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の基準データメモリ部の内容を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the contents of a reference data memory unit according to the first embodiment. 実施の形態１の動作タイミングチャートを示す図である。6 is a diagram illustrating an operation timing chart of the first embodiment. FIG. 実施の形態１の電流パターンデータをプロットした図である。FIG. 3 is a diagram in which current pattern data of the first embodiment is plotted. 図４を拡大した図である。FIG. 5 is an enlarged view of FIG. 4. 実施の形態２の動作タイミングチャートを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation timing chart of the second embodiment. 実施の形態３による電磁石電源装置を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an electromagnet power supply device according to Embodiment 3. 実施の形態３の動作タイミングチャートを示す図である。10 is a diagram illustrating an operation timing chart of the third embodiment. FIG. 実施の形態４による電磁石電源装置を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an electromagnet power supply device according to a fourth embodiment. 実施の形態４の基準データメモリ部の内容を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the contents of a reference data memory unit according to a fourth embodiment. 実施の形態４の動作タイミングチャートを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation timing chart of the fourth embodiment. 実施の形態４の電流パターンデータをプロットした図である。It is the figure which plotted the current pattern data of Embodiment 4. FIG. 粒子線照射医療システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows a particle beam irradiation medical system. 粒子線照射医療システムの照射装置を示す図である。It is a figure which shows the irradiation apparatus of a particle beam irradiation medical system.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電流パターン発生器、３ 定数バッファ、４ 定数レジスタ、
５ 基準データメモリ部、６ 演算部、７ 乗算器、８ パターン出力部、
９ クロック発生器、１０ 電源本体、１１ 電流パターンメモリ部、
１２ 基準データ番号バッファ、１３ 基準データ番号レジスタ、
２０ 電流パターン制御装置、１００ 電磁石電源装置。 1 Current pattern generator, 3 constant buffer, 4 constant register,
5 reference data memory unit, 6 arithmetic unit, 7 multiplier, 8 pattern output unit,
9 clock generator, 10 power supply, 11 current pattern memory,
12 reference data number buffer, 13 reference data number register,
20 Current pattern control device, 100 Electromagnet power supply device.

Claims (7)

電流パターン制御装置と電流パターン発生器と電源本体とを備えた電磁石電源装置において、
前記電流パターン制御装置からの信号を入力する前記電流パターン発生器には、クロック発生器と定数レジスタと演算部と基準データメモリ部とパターン出力部とが設けられており、
前記電流パターン制御装置からのパターン出力開始信号で、前記クロック発生器は先頭パターン信号を前記演算部に出力し、
正数よりなる複数の定数を格納する定数レジスタは、前記電流パターン制御装置からの定数設定信号で、前記複数の定数から、所定の定数を読み出して前記演算部に出力するとともに、該演算部は、前記基準データメモリ部に格納されている複数の基準データから所定の基準データを読み出して、この所定の基準データと前記所定の定数とを前記クロック発生器の出力するクロック信号と同期して乗算を行うことで電流パターンデータを作成し、
該電流パターンデータが、前記先頭パターン信号と前記パターン信号により前記パターン出力部から前記電源本体に出力されることにより、該電源本体の出力電流が制御されることを特徴とする電磁石電源装置。 In an electromagnet power supply device comprising a current pattern control device, a current pattern generator, and a power supply body,
The current pattern generator for inputting a signal from the current pattern control device is provided with a clock generator, a constant register, a calculation unit, a reference data memory unit, and a pattern output unit,
With the pattern output start signal from the current pattern control device, the clock generator outputs a head pattern signal to the arithmetic unit,
A constant register that stores a plurality of positive constants is a constant setting signal from the current pattern control device, reads a predetermined constant from the plurality of constants, and outputs the predetermined constant to the arithmetic unit. The predetermined reference data is read from a plurality of reference data stored in the reference data memory unit, and the predetermined reference data and the predetermined constant are multiplied in synchronization with the clock signal output from the clock generator. To create current pattern data,
An electromagnet power supply apparatus characterized in that the output current of the power supply body is controlled by outputting the current pattern data from the pattern output unit to the power supply body in accordance with the head pattern signal and the pattern signal. 前記電流パターン発生器には正数よりなる複数の次同期定数が格納されている定数バッファが設けられており、前記電流パターン制御装置からの次同期定数設定信号によって前記次同期定数が読み出されるとともに、前記先頭パターン信号が有意となるタイミングで、前記演算部に入力されている前記所定の定数が前記次同期定数に変更されることを特徴とする請求項１に記載の電磁石電源装置。 The current pattern generator is provided with a constant buffer that stores a plurality of positive synchronization constants that are positive numbers, and the next synchronization constant is read by a next synchronization constant setting signal from the current pattern control device. 2. The electromagnet power supply device according to claim 1, wherein the predetermined constant input to the arithmetic unit is changed to the next synchronization constant at a timing when the head pattern signal becomes significant. 前記電流パターン発生器には、前記演算部が作成した電流パターンデータが格納される電流パターンメモリ部が設けられており、該電流パターンデータが前記先頭パターン信号と前記クロック信号により、前記パターン出力部から前記電源本体に出力されることを特徴とする請求項１に記載の電磁石電源装置。 The current pattern generator is provided with a current pattern memory unit in which the current pattern data created by the arithmetic unit is stored, and the current pattern data is generated by the pattern output unit using the head pattern signal and the clock signal. The electromagnet power supply apparatus according to claim 1, wherein the electromagnet power supply apparatus outputs the power to the power supply body. 前記基準データメモリ部に格納されている複数の基準データは、電流値、繰り返し周波数であることを特徴とする請求項１に記載の電磁石電源装置。 The electromagnet power supply apparatus according to claim 1, wherein the plurality of reference data stored in the reference data memory unit is a current value and a repetition frequency. 前記電流パターン発生器には、前記演算部が作成した電流パターンデータを格納する電流パターンメモリ部が設けられており、該電流パターンデータが前記先頭パターン信号と前記クロック信号により、前記パターン出力部から前記電源本体に出力されることを特徴とする請求項２に記載の電磁石電源装置。 The current pattern generator is provided with a current pattern memory unit for storing current pattern data created by the arithmetic unit, and the current pattern data is received from the pattern output unit by the head pattern signal and the clock signal. The electromagnet power supply device according to claim 2, wherein the electromagnet power supply is output to the power supply body. 前記電流パターン発生器には、基準データ番号バッファと基準番号レジスタが設けられており、前記電流パターン制御装置からの次周期基準データ設定信号によって、次周期の基準データが読み出され、この基準データと前記所定の定数とを前記クロック発生器の出力するクロック信号と同期して乗算を行うことを特徴とする請求項５に記載の電磁石電源装置。 The current pattern generator is provided with a reference data number buffer and a reference number register, and the reference data of the next cycle is read by the next cycle reference data setting signal from the current pattern control device. 6. The electromagnet power supply device according to claim 5, wherein multiplication is performed in synchronization with a clock signal output from the clock generator. 前記請求項１〜請求項６のいずれか１項の電磁石電源装置を備えたことを特徴とする粒子線照射医療システム。 A particle beam irradiation medical system comprising the electromagnet power supply device according to any one of claims 1 to 6.
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