JP6969009B2 - 陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造及び実現方法 - Google Patents
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Description
本発明によれば、ハードワイヤード構造及びネットワークトポロジー構造を含む陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造であって、前記ハードワイヤード構造及びネットワークトポロジー構造は、第1安全インターロックシステム、第2安全インターロックシステム、第1治療室及び第2治療室を含み、各安全インターロックシステム及び治療室の構成部分は、
ホスト、安全PLC1、安全PLC2及び交換機を含む第1安全インターロックシステムと、
交換機、安全PLC1及びリモート安全PLC2を含む第2安全インターロックシステムと、
交換機、安全PLC及びCompactRIOを含む第1治療室と、
交換機、安全PLC及びCompactRIOを含む第2治療室と、
を含む陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造が提供される。
トポロジー構造において、第1安全インターロックシステムのホスト、PLC1、PLC2はいずれも第1安全インターロックシステムに含まれる交換機に接続され、第2安全インターロックシステムの交換機は、第2安全インターロックシステムに含まれるPLC1に接続され、このPLC1はリモートPLC2に接続され、第1治療室のPLC及びCompactRIOは、それぞれ第1治療室に含まれる交換機に接続され、第2治療室のPLC及びCompactRIOは、それぞれ第2治療室に含まれる交換機に接続され、前記第1安全インターロックシステム、第2安全インターロックシステム、第1治療室、第2治療室のそれぞれに含まれる交換機は、いずれも光ファイバにより機械室に接続される。
1、本発明のプログラマブルロジックコントローラ(安全PLC)及びCompactRIOは、繰り返してコードを書くことができ、プログラムの最適化、アップグレード、及び製品のアップグレードは便利である。
各安全インターロックシステム及び治療室の全ての構成部品について、(1)第1安全インターロックシステム1は、ホスト、安全PLC1、安全PLC2及び交換機を含み、(2)第2安全インターロックシステム2は、交換機、安全PLC1及びリモート安全PLC2を含み、(3)第1治療室11は、交換機、安全PLC及びCompactRIOを含み、(4)第2治療室12は、交換機、安全PLC及びCompactRIOを含む。
安全機能安全PLC
安全PLC全体の構成には、二重冗長電源モジュール、安全CPU、安全IOモジュールが含まれる。安全機能安全PLCは、サブシステムに対する安全インターロックを担当し、サブシステムの稼働状態をリアルタイムにモニタリングする。安全PLCにアクセスされるのはデジタルハードワイヤード信号である。
安全機能CompactRIOは、治療室内の設備に接続され、高速信号取得と高速応答の機能を奏し、冗長電源モジュール、CPU、プログラマブルロジックデバイス(FPGA)及び安全IOモジュールを含む。
交換機は、安全機能安全PLC、安全機能CompactRIO、及びホストを接続することができる。全てのサブシステムの信号は、光ファイバにより交換機内に伝送され、交換機とホストは、産業用イーサネットにより接続され、ホストインターフェースにより各安全インターロックサブシステムの稼働状況をモニタリングし、安全インターロックのログをチェックすることができる。
Claims (7)
- ハードワイヤード構造及びネットワークトポロジー構造を含む陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造であって、
前記ハードワイヤード構造及びネットワークトポロジー構造は、第1安全インターロックシステム、第2安全インターロックシステム、第1治療室及び第2治療室を含み、各安全インターロックシステム及び治療室の構成部分は、
ホスト、安全PLC1、安全PLC2及び交換機を含む第1安全インターロックシステムと、
交換機、安全PLC1及びリモート安全PLC2を含む第2安全インターロックシステムと、
交換機、安全PLC及びCompactRIOを含む第1治療室と、
交換機、安全PLC及びCompactRIOを含む第2治療室と、
を含み、
ハードワイヤード構造において、第1安全インターロックシステムの安全PLC2、第2安全インターロックシステムの安全PLC1、第1治療室の安全PLC及びCompactRIO、第2治療室の安全PLC及びCompactRIOは、それぞれ光ファイバにより機械室に接続されて伝送し、
ネットワークトポロジー構造において、第1安全インターロックシステムのホスト、安全PLC1、安全PLC2はいずれもケーブルにより第1安全インターロックシステムに含まれる交換機に接続され、第2安全インターロックシステムの交換機は、ケーブルにより第2安全インターロックシステムに含まれる安全PLC1に接続され、この安全PLC1は光ファイバによりリモート安全PLC2に接続され、第1治療室の安全PLC及びCompactRIOは、それぞれケーブルにより第1治療室に含まれる交換機に接続され、第2治療室の安全PLC及びCompactRIOは、それぞれケーブルにより第2治療室に含まれる交換機に接続され、前記第1安全インターロックシステム、第2安全インターロックシステム、第1治療室、第2治療室のそれぞれに含まれる交換機は、いずれも光ファイバにより機械室に接続され、
前記第1安全インターロックシステムの安全PLC1及び安全PLC2、前記第2安全インターロックシステムの安全PLC1及びリモート安全PLC2、前記第1治療室の安全PLC及び前記第2治療室の安全PLCは、二重冗長電源モジュール、安全CPU、安全IOモジュールを含み、
各治療室において、安全PLC、CompactRIOのイーサネット信号を交換機により光ファイバ信号に変換して伝送し、
前記第1治療室又は第2治療室がネットワークトポロジーにより前記機械室を介して前記第2安全インターロックシステムに信号を送信し、前記第2安全インターロックシステムは、この信号を受信した後、論理に基づいて対応する操作を実行し、実行した後の状態をネットワークトポロジーにより前記ホストに送信し、前記第1治療室又は第2治療室は前記第2安全インターロックシステムに信号を送信すると同時に、ネットワークトポロジーにより前記ホストにも信号を送信し、前記ホストは信号を受信し、論理的判断して前記第2安全インターロックシステムが実行した結果が正しいか否かを検証し、エラーがある場合、ホストインターフェース上でエラーを報告するとともに、前記第2安全インターロックシステムにエラー指令を出し、エラーがない場合、いずれの操作も実行せず、
前記第2安全インターロックシステムがハードワイヤにより前記機械室を介して前記第1安全インターロックシステムに信号を送信し、前記第1安全インターロックシステムの安全PLC2がこの信号を受信した後、全ての従属設備をオフにし、前記交換機により前記ホストにこのときの状態を報告し、前記第2安全インターロックシステムは前記第1安全インターロックシステムにハードワイヤード信号を送信すると同時に、ネットワークトポロジーにより前記ホストに信号を送信し、前記ホストへ現在の第2安全インターロックシステムの状態を伝え、前記ホストは自体の論理的判断に基づいて前記第1安全インターロックシステムの操作にエラーがあるか否かを検出し、操作にエラーがある場合、ホストインターフェース上でエラーを報告し、エラー指令を出し、エラーがない場合、いずれの操作も実行しないことを特徴とする陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造。 - 各安全インターロックシステムと治療室の間には、いずれも機械室を介して接続されるハードワイヤード構造があり、安全PLCには光電変換が含まれ、安全インターロックシステムとの治療室の直接伝送は光ファイバ通信によることを特徴とする請求項1に記載の陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造。
- 各安全インターロックシステムにおいて、安全PLC又はホストのイーサネット信号を交換機により光ファイバ信号に変換して伝送することを特徴とする請求項1に記載の陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造。
- 前記CompactRIOは、治療室内の設備に接続され、高速信号取得と高速応答の機能を奏し、冗長電源モジュール、CPU、プログラマブルロジックデバイス及び安全IOモジュールを含むことを特徴とする請求項1に記載の陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造。
- 前記交換機は、安全PLC、CompactRIO及びホストを接続し、前記第1安全インターロックシステム、前記第2安全インターロックシステム、前記第1治療室及び前記第2治療室の信号は、光ファイバにより交換機に伝送され、交換機は産業用イーサネットによりホストに接続され、ホストインターフェースにより前記第1安全インターロックシステム、前記第2安全インターロックシステムの稼働状況をモニタリングし、安全インターロックのログをチェックすることを特徴とする請求項1に記載の陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造。
- 前記論理構造の実現方法は以下のとおりであり、
各システムは、隣り合うシステムとデータ交換する必要があり、データ交換の方式には、ハードワイヤード信号及びネットワークトポロジーの2種類があり、両者は優先順位で判断され、優先順位が高い方はハードワイヤード伝送を採用し、優先順位が低い方はネットワークトポロジー伝送を採用し、ハードウェアの本数が限られているので、比較的緊急の信号のみがハードワイヤード接続を採用し、
前記各システムは、前記第1安全インターロックシステム、前記第2安全インターロックシステム、前記第1治療室及び前記第2治療室を含むことを特徴とする請求項1に記載の陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造。 - 第2安全インターロックシステムがハードワイヤにより第1安全インターロックシステムに優先順位が最も高い信号を送信した場合、第1安全インターロックシステムの安全PLC2がこの信号を受信した後、全ての従属設備をオフにし、交換機によりホストにこのときの状態を報告し、第2安全インターロックシステムが第1安全インターロックシステムにハードワイヤード信号を送信する際に、第2安全インターロックシステムは同様にネットワークトポロジーによりホストに信号を送信し、ホストへ現在の第2安全インターロックシステムの状態を伝え、ホストは自体の論理的判断に基づいて第1安全インターロックシステムの操作にエラーがあるか否かを検出し、操作にエラーがある場合、ホストインターフェース上でエラーを報告し、エラー指令を出し、エラーがない場合、いずれの操作も実行せず、
第1治療室がネットワークトポロジーにより第2安全インターロックシステムに優先順位が低い信号を送信した場合、優先順位が低い信号は一般的に状態量又は制御量が相対的に緊急信号に該当しないため、第2安全インターロックシステムは、この信号を受信した後、論理に基づいて対応する操作を実行し、実行した後の状態をネットワークトポロジーによりホストに送信し、第1治療室が第2安全インターロックシステムに信号を送信すると同時に、第1治療室もネットワークトポロジーによりホストに信号を送信し、ホストは信号を受信し、論理的判断して第2安全インターロックシステムが実行した結果が正しいか否かを検証し、エラーがある場合、ホストインターフェース上でエラーを報告するとともに、第2安全インターロックシステムにエラー指令を出し、エラーがない場合、いずれの操作も実行しないことを特徴とする請求項6に記載の陽子線治療装置用安全インターロックの論理構造。
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