粒子線治療装置
【課題】リーフの異常を検出した際に、リーフ異常の原因となった故障個所が装置内のどの範囲にあるかを絞り込める粒子線治療装置を得ることを目的とする。
【解決手段】駆動制御信号ＳＤとリーフ位置信号ＳＰに基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部１２と、リーフ位置が正常であることを示す模擬信号ＳＳを生成する模擬信号出力部４３と、所定部分に出力される信号を模擬信号ＳＳまたはリーフ位置信号ＳＰのいずれかに切替える信号切替部４２とを有し、リーフ異常検出部１２がリーフ位置の異常を検出したときに、所定部分に出力する信号を模擬信号ＳＳに切替えてリーフ異常検出部１２にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部１３を備えるように構成した。
【解決手段】駆動制御信号ＳＤとリーフ位置信号ＳＰに基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部１２と、リーフ位置が正常であることを示す模擬信号ＳＳを生成する模擬信号出力部４３と、所定部分に出力される信号を模擬信号ＳＳまたはリーフ位置信号ＳＰのいずれかに切替える信号切替部４２とを有し、リーフ異常検出部１２がリーフ位置の異常を検出したときに、所定部分に出力する信号を模擬信号ＳＳに切替えてリーフ異常検出部１２にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部１３を備えるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線を患者の病変部に照射して治療する粒子線治療装置に関するものであり、とくに、回転ガントリに支持されたマルチリーフコリメータにより、様々な角度から所望の照射形状で照射を行うことができる粒子線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療装置では、治療計画にもとづいた照射形状で粒子線を照射するために、マルチリーフコリメータを用いている。設定通りの照射形状を実現するには、リーフを精度よく位置決めできているかどうかが重要である。そこで、構造的な停止部材を用い、リーフを停止部材に当接させることでリーフの実位置が妥当かどうかを診断している粒子線治療装置（例えば、特許文献１参照。）や、マルチリーフコリメータの下流にリーフと連動して移動する線量率計測部を備え、照射野の境界を検出して、リーフの実位置の妥当性を診断している放射線治療装置（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９５８７７号公報（００１５、図２）
【特許文献２】特開平７−２２７４３４号公報（００２３〜００２９、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、マルチリーフコリメータでは、コリメータを形成する複数のリーフの一つ一つを制御する必要があり、機械的なリーフ移動機能やリーフ位置出力機能を有するリーフ駆動部、リーフ位置信号ケーブル、駆動制御信号ケーブル、リーフ駆動電源、リーフ駆動制御部、リーフ位置診断部など多くの部品で構成されている。また、回転ガントリを用いた粒子線治療装置では、マルチリーフコリメータは回転ガントリの回転に伴い、制御や故障診断を行う制御部に対して回転移動することになる。そのため、マルチリーフコリメータと制御部との間を結ぶケーブルは、マルチリーフコリメータの回転移動に追随できるよう巻き取り式のケーブルスプールを介して接続され、その長さは数十ｍにもおよぶ。そのため、回転ガントリを用いた粒子線治療装置では、マルチリーフコリメータ本体のみならず、周辺部品やケーブル、コネクタなど、リーフ位置異常の原因となりうる故障部位の範囲が広範囲におよぶ。そのため、上記のような方法でリーフの実位置が妥当であるか否かを検出しても、点検対象を絞り込むことができず、保守員の経験と勘で故障個所を特定する必要があった。
【０００５】
一方、粒子線治療を行える施設の数は限られており、一日に多くの患者に対して治療を行えるよう、分単位で粒子線治療装置の利用計画が設定されている。このように分単位のスケジュールにも関わらず、リーフ位置に異常が検出された場合は、故障部位の特定、交換、治療再開といった一連の補修作業が完了するまでの間、照射を中止する必要があり、患者は長時間待たされることになる。さらに、作業時間がかかりすぎると、その日に治療を受けることができず、日程変更を強いられることさえあった。これは、患者にとって心労上の負担が大きいばかりではなく、医師にとっても予定外の治療計画の見直し作業の発生といった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、リーフ位置の異常を検出した際に、リーフ異常の原因となった故障個所が装置内のどの範囲にあるかを絞り込むことにより、故障検出から治療再開までの復旧時間を短縮することが可能となる粒子線治療装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の粒子線治療装置は、粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部が回転ガントリ内に設置されるとともに、前記マルチコリメータ部を制御するリーフ制御装置が前記回転ガントリと隔てて設置され、前記マルチコリメータ部と前記リーフ制御装置間の信号入出力が信号ケーブルを介して行われる粒子線治療装置において、前記マルチリーフコリメータ部は、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフと、前記複数のリーフのそれぞれを独立して駆動させる駆動部と、駆動したリーフの位置を示すリーフ位置信号を前記リーフ制御装置に対して前記信号ケーブルを介して出力する信号処理部とを有し、前記リーフ制御装置は、前記複数のリーフのそれぞれの駆動を制御するための駆動制御信号を前記マルチコリメータ部に対して前記信号ケーブルを介して出力するリーフ駆動制御部と、前記駆動制御信号と前記リーフ位置信号に基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部とを有し、リーフ位置が正常であることを示す模擬信号を生成する模擬信号出力部と、所定部分に出力される信号を前記模擬信号または前記リーフ位置信号のいずれかに切替える信号切替部とを有し、前記リーフ異常検出部が前記リーフ位置信号に基づくリーフ位置の異常を検出したときに、前記所定部分に出力する信号を前記模擬信号に切替えて前記リーフ異常検出部にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と前記所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、前記リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部を備えたことを特徴とする
【発明の効果】
【０００８】
本発明の粒子線治療装置によれば、模擬信号を所定部分に出力してリーフ位置の異常を検出することにより、リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位が装置内のどの範囲にあるかを診断できるようにしたので、点検範囲を絞り込め、故障検出から治療再開までの復旧時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図（各実施の形態共通）である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置におけるリーフ位置を検出するための信号波形を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の変形例の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図４は、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置および粒子線治療装置の故障範囲診断方法を説明するためのもので、図１は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図２と図３は粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフローチャート、図４は粒子線治療装置におけるリーフ位置の異常を検出する際の信号を説明するための信号波形図である。また、図５は、粒子線治療装置の変形例の故障範囲診断機能を説明するためのフローチャートである。
【００１１】
粒子線治療装置は、加速器から供給された粒子線を回転ガントリに設置された照射部（図示せず）に導き、患者に対して照射角度を変えて粒子線を照射（多門照射）するものであり、図１においては、そのうちの回転ガントリに設置され、入射した粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部３およびマルチリーフコリメータ部３を制御するリーフ制御装置１とのつながりをブロック図として示している。
【００１２】
図において、図示しない制御室に据え付けられたリーフ制御装置１内には、リーフ駆動制御部１１とリーフ異常検出部１２と故障範囲診断部１３とを有している。リーフ駆動制御部１１は、マルチリーフコリメータ部３に対して各リーフ５１の駆動を制御するための駆動制御信号ＳＤを発信するとともに、マルチリーフコリメータ部３からの各リーフ５１の位置を示す差動リーフ位置信号ＳＰを受信することにより、各リーフ５１の位置を制御する。これにより、マルチリーフコリメータ部３を通過した粒子線は、治療計画に基づく照射形状に成形され、患者に向けた照射できるようになる。そして、リーフ異常検出部１２は、駆動制御部１１が出力した駆動制御信号ＳＤに対する差動リーフ位置信号ＳＰに基づいて、リーフ位置が正常であるか否かを判定し、異常を検出すると異常信号をリーフ駆動制御部１１に出力し、異常信号を受けたリーフ駆動制御部１１は、図示しない粒子線治療装置の制御部に異常診断情報を出力し、粒子線照射（治療）を中断させるとともに故障個所を特定するための故障範囲診断部１３を起動させ、故障個所の範囲が判明した場合、点検が必要な範囲の情報を異常診断情報に追加して出力し、粒子線治療装置の管理者に対して表示できるようにする。
【００１３】
回転ガントリ部２は、加速器から導かれた粒子線を治療計画に基づいた照射形状に成形して照射するための図示しない照射部を有し、患者の病変部に照射角度を変えて照射するために、患者（正確にはアイソセンタ）を中心として照射部を回転させる装置である。図において、回転ガントリ部２は上述した制御室とは別の図示しない回転ガントリ室内に設置されている。なお、図中、説明を簡略にするため、回転ガントリ部２の形状は模式化しており、構成についても、照射部のうちのマルチリーフコリメータ部３とマルチリーフコリメータ部３とリーフ制御装置１とを結ぶケーブル系のみを示している。
【００１４】
マルチリーフコリメータ部３は、信号処理部４と、複数のリーフ部５ａ，５ｂ，・・・・によりマルチリーフコリメータを構成するリーフ装置５とを有している。マルチリーフコリメータとは、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフを並列配置したもので、各リーフの位置によって粒子線の透過形状、つまり照射形状を形作るものである。そのため、リーフ装置５の各リーフ部は基本的に同仕様であり、それぞれ、リーフ５１ａ，５１ｂ，・・・（ａ，ｂ，は個々のリーフに対応するＩＤであり、まとめてリーフ５１と称する）と、各リーフを独立して駆動させるためのリーフギヤＬＧとモータＤＭとを備えたリーフ駆動部５２ａ，５２ｂ，・・・まとめてリーフ駆動部５２と称する）とを備えている。リーフ駆動部５２のモータＤＭは、エンコーダ付きＤＣモータであり、それぞれ、駆動制御信号ＳＤａ，ＳＤｂ，・・・（まとめてＳＤと称する）により回転駆動され、回転軸に直結したリーフギヤＬＧが連動して回転する。リーフギヤＬＧはピニオンギアであり、その回転運動が、リーフ５１に刻まれたラックＲに伝達され、リーフ５１が直線移動する。このとき、モータＤＭの回転の際に発せられるパルス信号ＷＰａ，ＷＰｂ，・・・（まとめてＷＰと称する）がリーフ位置を示す情報として出力される。
【００１５】
信号処理部４は、信号の統合・振分けや切替を行う信号切替部４２と、リーフ装置５の各リーフ部から入力したパルス信号ＷＰを差動リーフ位置信号ＳＰに変換するため、各リーフ部に対応して設けられた複数の差動変換回路４１ａ，４１ｂ，・・・からなる差動変換部４１と、差動リーフ位置信号Ｓｐを模擬する模擬差動リーフ信号ＳＳを生成出力する模擬リーフ信号出力部４３とを備えている。そして、リーフ制御装置１の駆動制御部１１から入力された駆動制御信号ＳＤは、信号切替部４２でリーフ毎の駆動制御信号ＳＤａ，ＳＤｂ，・・・に振分け（実際には信号毎にケーブル内の独立した配線を経由して入力されている）され、各リーフ部５ａ，５ｂ，・・・に入力される。そして各リーフ部から出力されたパルス信号ＷＰａ，ＷＰｂ，・・・は、それぞれ、差動変換部４１内で差動リーフ位置信号ＳＰａ，ＳＰｂ，・・・に変換され、リーフ制御装置１の駆動制御部１１に向けて出力される。
【００１６】
また、模擬リーフ信号出力部４３は、制御部１の故障範囲診断部１３からの制御信号ＳＣを受けると、上述した差動リーフ位置信号ＳＰを模擬する模擬リーフ差動信号ＳＳを生成し、制御信号ＳＣとともに信号切替部４２に出力する。信号切替部４２は、制御信号ＳＣが入力されると、駆動制御部１１に出力する信号を差動変換部４１からの差動リーフ位置信号ＳＰの代わりに模擬リーフ信号出力部４３からの模擬リーフ差動信号ＳＳに切替える。つまり、模擬リーフ信号出力部４３と信号切替部４２は、故障範囲診断部１３とともに故障範囲を診断する機能を受け持つ。なお、後述する異常診断方法を採用する場合、模擬リーフ信号出力部４３の信号生成回路は各リーフに対応させて存在する必要はなく、リーフが複数存在しても１回路だけで十分である。
【００１７】
信号処理部４とリーフ装置５とは、物理的にマルチリーフコリメータ部３内に一体として収められており、両者の信号は固定した配線により伝達されている。一方、マルチリーフコリメータ部３は、回転部分の半径が数ｍにもなる回転ガントリ部２内に設置されたものであり、信号処理部４は、駆動制御部１１に対して回転移動する。そこで、信号処理部４と駆動制御部１１間の信号ケーブル系は、結線や取り換えが容易なように駆動制御部１１側のケーブルＣＢ１と信号処理部側のケーブルＣＢ２をガントリ部２に設けたガントリコネクタＣＮ１を介して接続するようにしている。さらに、駆動制御信号ＳＤと差動リーフ位置信号ＳＰといったリーフの駆動制御に必要な信号を伝達する制御用信号ケーブルは、回転移動の際に回転ガントリ２と共に回転する滑車部ＰＬ１と固定された制御装置１間の経路長が数十ｍ単位で変化する。そのため、ケーブルＣＢ１は、数十ｍもの長さのケーブルをケーブルスプールＲＷ１に巻き取らせ、所定の張力でケーブルを張るようにしている。したがって、回転ガントリ部２がどのような角度位置になっても、ケーブルＣＢ１部のＲＷ１〜制御装置１間の長さを経路長に対応して変化させることができる。
【００１８】
また、模擬リーフ信号出力部４３と故障範囲診断部１３間の診断用ケーブル系も、ケーブルＣＢ６がケーブルスプールＲＷ２に巻き取られるケーブルＣＢ５とガントリコネクタＣＮ２を介して接続されている。また、電源２３も、ケーブルスプール等を介して図示しない元電源から供給される電力をマルチリーフコリメータに適した電圧や周波数に変換し、ケーブルＣＢ４を介してマルチリーフコリメータ部３に電力Ｐｏｗを供給する。
【００１９】
次に動作について説明する。
＜正常動作時＞
リーフ制御装置１が起動すると、図２に示すように（ステップＳ１０）と、リーフ駆動制御部１１は、治療計画に基づいた照射形状を形成するよう各リーフの位置を所定位置に移動させるため、マルチリーフコリメータ部３に対して各リーフの駆動を制御するための駆動制御信号ＳＤを出力する。入力された駆動制御信号ＳＤは、信号切替部４２にて、リーフ毎の駆動制御信号ＳＤａ，ＳＤｂ，・・・に分離され、各リーフ部５ａ，５ｂ、・・・に出力される。駆動制御信号が入力されると駆動制御信号に応じてリーフ駆動部５２のエンコーダ付きＤＣモータＤＭおよびリーフギヤＬＧが回転し、回転に応じた距離だけ、リーフ５１が直線移動（ステップＳ２０）する。そしてＤＣモータＤＭの回転量に応じてパルス信号ＷＰが信号処理部４に出力され、信号処理部内で変換処理され、差動リーフ位置信号ＳＳとしてリーフ制御部１１に出力される。
【００２０】
このとき、リーフ異常検出部１２は、駆動制御信号ＳＤと差動リーフ位置信号ＳＳとを比較し、リーフ部５のうち、モータＤＭを駆動する信号を受けたリーフ部に対して、適切な差動リーフ位置信号が返ってこないリーフ部がない場合は、リーフ位置が正常であると判断（ステップＳ３０で「Ｎ」）し、ステップＳ４０に移行する。上記動作をリーフの移動が完了するまで繰返し（ステップＳ４０で「Ｎ」）、リーフが所定位置に移動し終わったら（ステップＳ４０で「Ｙ」）、粒子線治療のための照射を開始する（ステップＳ５０）。
【００２１】
＜リーフ位置異常判定方法＞
ここで、リーフ位置の異常の有無の判定方法について具体的に説明する。駆動制御信号ＳＤを受け回転駆動したモータＤＭからは、図４（ａ）に示すようなＴＴＬ（Transistor-Transistor-Logic）レベルのパルス波形をなすパルス信号ＷＰが出力される。パルス波形の周波数は、通常ＤＣモータの回転数によって変化するが、本実施の形態１にかかる粒子線照射装置では、リーフ駆動部５２の各モータＤＭを、「加速・一定速度回転・減速・停止」の順で動作させている。ここで、モータが一定速度で回転しているときは、パルス信号ＷＰの周波数も一定となるので、この一定部分が有るか否かを判断すれば、複雑なロジックを用いなくても、モータＤＭが稼働しているか否かを判定できる。つまり、駆動を指令したリーフ部のモータＤＭが稼働していない場合、そのリーフ部のリーフ位置は異常であることがわかる。
【００２２】
なお、図４（ａ）のようなＴＴＬ波形の場合、Ｈ（High）部分とＬ（Low）部分の位置で波形を判定することになる。しかし、一般的に、パルス波形にはノイズが乗りやすいので、パルス信号ＷＰは、差動変換部４１において図４（ｂ）に示すような差動信号である差動リーフ位置信号ＳＰに変換されて、リーフ制御部１１に出力される。そして、差動リーフ位置信号ＳＰは、リーフ駆動装置１１にて、再度、差動信号からＴＴＬ信号に戻してリーフ位置診断部１２に入力される。リーフ位置診断部１２は、差動信号からＴＴＬ信号に戻したパルス波形のＨｉｇｈ時間およびＬｏｗ時間を測定する回路を備え、この時間が許容範囲内にあれば正常、許容範囲外であれば異常と判断する。ここで、例えば、駆動制御信号ＳＤと差動リーフ位置信号ＳＰのうち、実際に駆動を指令した駆動制御信号が例えばＳＤｍだった場合、リーフ部５ｍから出力された差動リーフ位置信号ＳＰｍから変換したパルス波形に対して、Ｈｉｇｈ時間およびＬｏｗ時間が許容範囲内にあるか否か、つまり上述した一定部分が有るか否かを判定する。一定回転速度の場合、ＨｉｇｈとＬｏｗは、数百μ秒のオーダーで変化するので、例えばＨｉｇｈ時間やＬｏｗ時間が数秒間継続する場合は、一定部分がなかったとして、リーフ異常ありを示す異常発生信号をリーフ制御部１１に出力する。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、位置異常を発生したリーフを特定するという目的に特化して、回路を簡略化してＨｉｇｈ時間やＬｏｗ時間を所定範囲内にあるか否かによって、異常の有無の判定を実現しているが、異常診断についてはこの方法に限られることはない。例えば、モータの回転速度が可変であったり、回転数自体を指定してモータを駆動させたりする場合、周波数やパルス数をカウントして判断するようにしてもよい。また、リーフの位置を、位置センサーや加速度センサー等の位置を特定するための情報を出力するセンサー等によって管理している場合、センサーからの信号に基づいて異常診断を行うようにしてもよい。
【００２４】
＜リーフ位置異常検出時＞
上記のようにしてリーフに異常が発生したことがわかると、リーフ異常検出部１２から異常発生信号がリーフ駆動制御部１１に出力される（ステップＳ３０で「Ｙ」）。すると、リーフ駆動制御部１１は、図示しない粒子線治療装置の制御部に対しリーフ位置に異常があったことを示す異常診断情報を出力する。制御部が異常診断情報を受けると、粒子線治療装置本体は照射治療を中断する所定のシーケンス（ステップＳ６０）に入る。つぎに、リーフ駆動制御部１１は、検出したリーフ位置の異常が、どの部位の故障により生じたのかを特定するため、故障範囲診断部１３を起動させ（ステップＳ７０）、故障範囲診断動作を開始する（ステップＳ７０からポイントＤ（図３）へ）。なお、ポイントＤ以降のステップは、詳細な説明は省略するが、主として故障範囲診断部１３からの制御により実行される。
【００２５】
＜故障範囲診断動作＞
起動した故障範囲診断部１３は、故障範囲診断を実施するための制御信号ＳＣを駆動制御信号ＳＤを伝達するケーブル系とは別の診断用ケーブル系（ケーブルＣＢ５、コネクタＣＮ２、ケーブルＣＢ６）を経由して信号処理部４の模擬リーフ信号出力部４３に出力する。信号切替部４２には、模擬リーフ信号出力部４３を経由して制御信号ＳＣが入力されるので、差動変換部４１からの差動リーフ位置信号ＳＳの代わりに模擬リーフ信号出力部４３からの模擬リーフ差動信号ＳＳを駆動制御部１１に出力するよう接続を切替える（ステップＳ１００）。そして、模擬リーフ信号出力部４３が生成した、図４（ｂ）に示す差動リーフ位置信号ＳＰを模擬する各リーフ共通の模擬リーフ差動信号ＳＳ（ＳＳａ＝ＳＳｂ＝・・・）が、信号切替部４２、制御用ケーブルを経てリーフ制御装置１にむけて出力される（ステップＳ１１０）。
【００２６】
つぎに、リーフ異常検出部１２は、異常ありと判定したリーフ部５ｍに対応する模擬リーフ差動信号ＳＳｍに対し、ステップＳ３０での判定と同様の基準で一定部分が有るか否か、つまりリーフ位置異常を検出するか否かを判定する（ステップＳ１２０）。
【００２７】
このとき、異常を検出できなかった（ステップＳ１２０で「Ｎ」：正常と判定）場合は、模擬リーフ差動信号ＳＳｍがリーフ異常検出部１２まで伝達されたことになる。したがって、リーフ部５ｍに関する部位のうち、リーフ制御装置１内の部位、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２）中の差動リーフ位置信号ＳＰ伝達用配線、電源系統（電源２３、ケーブルＣＢ３、ケーブルＣＢ４）、信号切替部４２は、異常検出原因候補から除外される。そこで、これらを除いたリーフ装置５および信号処理部４、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２）中の駆動制御信号ＳＤ伝達用配線、の範囲内の故障部位を補修すれば粒子線治療装置の機能を回復させることができる。ただし、信号切替部４２については、模擬リーフ信号出力部４３との接続系統（補助系統）は正常で、差動変換部４１との接続系統（主系統）に不具合がある場合もある。したがって、信号処理部４を理論的には点検対象から除外することはできないが、実用上、構造が単純な切替器の故障率が低いことを考慮すると、信号処理部４を点検対象から除外してもよい。
【００２８】
そこで、リーフ装置５（リーフ部５ｍ）および信号処理部４（信号切替部４２の主系統、差動変換部４１ｍ）、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２）中の駆動制御信号ＳＤ伝達用配線、信号切替部４２の主系統からなる範囲Ａ１を、例えば故障範囲はＡ１に限定されるという趣旨の表示を行う（ステップＳ１４０）。
【００２９】
一方、異常を検出した場合（ステップＳ１２０で「Ｙ」：異常と判定）は、模擬リーフ差動信号ＳＳｍがリーフ異常検出部１２まで伝達されなかったか、伝達されていてもリーフ異常検出部１２が誤判定したかのいずれかになる。したがって、故障範囲診断に関わる部分（故障範囲診断部１３〜模擬リーフ信号出力部４３）が正常に機能していることを前提とすると、リーフ部５ｍに関する部位に対して少なくとも信号切替部４２、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２、滑車部ＰＬ１）中の差動リーフ位置信号ＳＰ伝達用配線、リーフ駆動制御部１１、電源系の中に故障原因が存在する。なお、この段階のように、リーフ部５ｍに対して「異常がない」という判定結果が出ていない場合、故障個所が１か所のみであることが明白な場合を除いて他の部分を故障原因から除外することはできない。つまり、故障範囲を限定することはできない。しかし、少なくとも、リーフ部５ｍに関する部位のうち、信号切替部４２、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２、滑車部ＰＬ１）中の差動リーフ位置信号ＳＰ伝達用配線、リーフ駆動制御部１１、電源系の中に故障を有する部位が存在することは確かなので、その範囲を故障原因が明らかに存在する範囲Ａ２とし、表示する。ただし、この場合、故障範囲はＡ２内に限定されることはなく、他の範囲においても故障個所がある可能性があるので、例えば、最低限点検を必要とする範囲が範囲Ａ２である趣旨の表示を行う（ステップＳ１３０）。
【００３０】
これにより、保守員は、表示された対象範囲のみを点検すればよく、調査範囲が絞られることにより、異常部位特定までの時間短縮を図ることができる。その結果、治療再開（復旧時間）の短縮化が可能となる。
【００３１】
＜変形例＞
また、上記故障範囲診断においては、模擬リーフ信号出力部４３は、リーフ異常と判定されたリーフ部５ｍに対し、駆動制御出力ＳＤｍの有無にかかわらず、模擬リーフ差動信号ＳＳｍを出力するようにしたが、模擬リーフ差動信号ＳＳを駆動制御出力ＳＤが発せられたリーフに対して出力できるようにしてもよい。そして、変形例として、駆動制御出力ＳＤｍの有無にかかわらず、模擬リーフ差動信号ＳＳｍを出力して異常の有無を判定するステップＳ１２０で「Ｎ」となったときに、図５に示すように、模擬リーフ信号出力部４３を駆動制御出力ＳＤが発せられたリーフ部にのみ模擬リーフ差動信号ＳＳを出力させるモードに変更する（ステップＡＳ１００）。そして、駆動制御部１１から制御用信号ケーブルを経由して少なくとも異常と判定されたリーフ部５ｍに対する駆動制御信号ＳＤｍを出力させ（ステップＡＳ１１０）、模擬リーフ信号出力部４３から駆動制御出力ＳＤが発せられたリーフ部５に対する模擬リーフ差動信号ＳＳを出力させて、再度リーフ異常検出部１２にリーフ部５ｍの異常の有無を判定させる（ステップＡＳ１２０）。ステップＳ１４０の代わりにこれらのステップを実行すれば、対象範囲Ａ１から駆動制御信号ＳＤを伝達する配線に特定するか除くかを判断（ステップＡＳ１３０、１４０）することができる。
【００３２】
以上のように、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置によれば、粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部３が回転ガントリ２内に設置されるとともに、マルチコリメータ部３を制御するリーフ制御装置１が回転ガントリ２と隔てて設置され、マルチコリメータ部３とリーフ制御装置１間の信号入出力が信号ケーブルＣＢ１、ＣＮ１、ＣＢ２を介して行われる粒子線治療装置であって、マルチリーフコリメータ部３は、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフ５１と、複数のリーフ５１のそれぞれを独立して駆動させる駆動部５２と、駆動したリーフの位置を示すリーフ位置信号ＳＰをリーフ制御装置１に対して信号ケーブルＣＢ１、ＣＮ１、ＣＢ２を介して出力する信号処理部４とを有し、リーフ制御装置１は、複数のリーフ５１のそれぞれの駆動を制御するための駆動制御信号ＳＤをマルチコリメータ部３に対して信号ケーブルＣＢ１、ＣＮ１、ＣＢ２を介して出力するリーフ駆動制御部１１と、駆動制御信号ＳＤとリーフ位置信号ＳＰに基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部１２とを有し、リーフ位置が正常であることを示す模擬信号ＳＳを生成する模擬信号出力部４３と、所定部分に出力される信号を模擬信号ＳＳまたはリーフ位置信号ＳＰのいずれかに切替える信号切替部４２とを有し、リーフ異常検出部１２がリーフ位置信号ＳＰに基づくリーフ位置の異常を検出したときに、所定部分に出力する信号を模擬信号ＳＳに切替えてリーフ異常検出部１２にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部１３を備えるように構成したので、長尺で伸縮自在の信号ケーブルを含む装置内で、リーフ異常の原因となった故障個所がどの範囲にあるかを絞り込むことにより、故障検出から治療再開までの復旧時間を短縮することが可能となる粒子線治療装置を得ることができる。
【００３３】
とくに、信号処理部４は、駆動部５２のモータＤＭの回転を示す信号をリーフ位置信号ＳＰとして出力し、リーフ異常検出部１２は、モータＤＭを駆動させる駆動制御信号ＳＤｍが出力されたリーフ５１ｍからリーフ位置信号ＳＰｍが出力されたか否かにより、当該リーフ５１ｍのリーフ位置の異常の有無を検出するように構成したので、簡単な回路で模擬信号ＳＳを生成・出力でき、マルチリーフコリメータ部３の構成を複雑化することなく故障範囲の絞り込みが可能となる。
【００３４】
さらに、模擬信号出力部４３を、モータＤＭを駆動させる駆動制御信号ＳＤｍが出力されたリーフ５１ｍ毎に模擬信号ＳＳｍを出力するように構成したので、リーフ位置異常が駆動制御信号ＳＤの不備によるか否かを区別することができる。
【００３５】
また、信号処理部４は、駆動部５２のモータＤＭの回転に伴い出力されるパルス波形ＷＰを差動信号に変換し、変換した差動信号をリーフ位置信号ＳＰとして出力する差動変換部４１を有し、故障範囲診断部１３は、差動信号を模擬する模擬信号ＳＳを差動変換部４１の出力部分（制御用信号ケーブル系の手前）に出力するように構成したので、信号処理部４やリーフ装置５側の不備によるか否かを区別することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、リーフ異常検出部１２における位置異常の診断が、Ｈｉｇｈ時間やＬｏｗ時間が所定範囲内にあるか否かによって行われているため、模擬リーフ信号出力部４３からは、模擬リーフ差動信号ＳＳとして、図３（ｂ）のような、一定の差動信号を出力するようにしているが、これに限定されることはない。リーフ異常検出部１２での異常診断方法に応じて、例えば駆動制御信号に対応して周波数やパルス数を変化させた信号を出すようにしてもよい。また、リーフの位置を、位置センサーや加速度センサー等の位置を特定する情報を出力するセンサー等によって管理している場合、センサーからの信号、あるいはその信号に所定の加工を加えた信号を模擬するようにしてもよい。そのために、例えば、駆動信号に対応したリーフ位置信号のパターンを記録するＬＵＴ（Look Up Table）等を備えるようにしてもよい。また、一定の信号でよい場合、故障範囲診断部１３からの指令によらず、模擬リーフ差動信号ＳＳを常時出力しておき、信号切替部で切替えた時に駆動制御部１１に伝達されるようにしてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
本実施の形態２にかかる粒子線治療装置では、実施の形態１に対して模擬リーフ出力装置から、パルス波形も出力できるようにし、マルチリーフコリメータ部の点検対象範囲をさらに絞り込めるようにしたものである。具体的には信号処理部内において、第２の信号切替器を設置し、模擬信号の波形と出力先を変化させるようにした。そのため、リーフ制御装置内の故障範囲診断部も模擬信号の波形や経路といった模擬信号モードを切り替えるための制御信号を出力するようにしている。他の部分については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。図６と図７は、本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図６は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図７は粒子線治療装置の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。また、実施の形態１における図３に示すフローチャートも本実施の形態において共通して使用する。
【００３８】
図６に示すように、信号処理部２０４には、第２の信号切替部２４４を新たに備えるとともに、模擬リーフ信号出力部２４３を模擬リーフ差動信号ＳＳと模擬リーフパルス信号ＳＳＰの２種類の信号を出力できるようにしている。そして、模擬リーフ信号出力部２４３は、制御信号ＳＣ２に応じ、模擬リーフ差動信号ＳＳの生成を要求された場合は、生成した模擬リーフ差動信号ＳＳを信号切替部４２に出力し、模擬リーフパルス信号ＳＳＰを要求された場合は、生成した模擬リーフパルス信号ＳＳＰを第２の信号切替部４４３に出力する。一方、第２の信号切替器２４４は、リーフ装置５と差動変換部４１間に接続され、通常（主系統）は、リーフ装置５から入力されたパルス信号ＷＰを差動変換部４１にそのまま出力し、制御信号ＳＣ２に応じて模擬リーフ信号出力部２４３から出力された模擬リーフパルス信号ＳＳＰを差動変換部４１に出力するようになっている。
【００３９】
つぎに、動作について説明する。
図７のフローチャートに示すように、ポイントＤ以前の動作、およびステップＳ１２０において「Ｙ」であった時の動作では、第２の信号切替部２４４は、モータＤＭから出力されたパルス信号ＷＰをそのまま差動変換部４１に出力しているだけなので、実施の形態１における動作と同様となり、説明を省略する。そして、本実施の形態２においては、ステップＳ１２０において「Ｎ」であったとき、限定点検範囲Ａ１のうちの、信号処理部２０４とリーフ装置５の２つに対し、一方を対象からはずすためにステップＳ２１０以降のステップを実行する。なお、限定点検範囲Ａ１のうち、制御用信号ケーブルの駆動制御信号用配線については、上述した実施の形態１の変形例（図５）にて除外すべきか否かが判定できるので、本実施の形態および以降の実施の形態では説明を省略する。
【００４０】
限定点検範囲Ａ１まで絞り込まれた段階で、故障範囲診断部２１３から信号処理部２０４に出力された制御信号ＳＣ２中の制御命令により、模擬リーフ信号出力部２４３、信号切替部４２、第２の信号切替部２４４の動作を変更し、マルチリーフコリメータ部２０３内の故障範囲分離動作に入る。具体的には、模擬リーフ信号出力部２４３は、出力する模擬リーフ信号を、模擬リーフ差動信号ＳＳから模擬リーフパルス信号ＳＳＰに切り替える。そして、信号切替部４２は差動変換部４１から入力した信号を出力する主系統に回路を切替え、第２の信号切替部２４４は、モータＤＭからのパルス信号ＷＰに代わり、模擬リーフ信号出力部２４３から出力された模擬リーフパルス信号ＳＳＰを差動変換部４１に出力する（ステップＳ２１０）。
【００４１】
つぎに、リーフ異常検出部１２は、ステップ１２０と同様にリーフ部５ｍに対してリーフ位置異常を検出するか否かを判定する（ステップＳ２２０）。
【００４２】
このとき、異常を検出できなかった（ステップＳ２２０で「Ｎ」：正常と判定）場合は、模擬リーフパルス信号ＳＳＰが差動変換部４２にて正常に差動信号に変換され、リーフ異常検出部１２まで伝達されたことになる。したがって、リーフ部５ｍに関する限定範囲Ａ１のうち、差動変換部４１は正常に機能することになる。ここでも、信号切替部４２と２４４については、模擬リーフ信号出力部２４３との接続系統（補助系統）は正常で、差動変換部４１との接続系統（主系統）に不具合がある場合もある。しかし、実用上、構造が単純な切替器の故障率が低いことを考慮し、差動変換部４１だけでなく、信号処理部２０４全体を点検対象から除外してもよい。そこで、限定点検範囲Ａ１から信号処理部２０４を除外して表示する（ステップＳ２４０）。つまり、点検対象範囲は限定点検範囲Ａ１からリーフ装置５と駆動制御信号用の制御用信号ケーブルに絞られる。
【００４３】
一方、再度異常を検出した（ステップＳ２２０で「Ｙ」：異常と判定）場合は、限定点検範囲Ａ１から絞り込める要素はない。よって、限定点検範囲Ａ１を維持し、表示する（ステップＳ２３０）。
【００４４】
この判定により、正常を検出した場合は、実施の形態１において絞り込んだ点検対象を、さらに絞り込むことができ、さらなる治療再開（復旧時間）の短縮化が可能となる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態２にかかる粒子線治療装置によれば、故障範囲診断部２１３は、駆動部５２のモータＤＭの回転に伴い出力されるパルス波形ＷＰを模擬する模擬信号を差動変換部４１の入力部（モータＤＭの出力部分）に出力するように構成したので、信号処理部２０４に不備があるか否かを区別することができる。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態３にかかる粒子線治療装置では、実施の形態１および２に対してリーフ制御装置内でも模擬信号をやり取りし、リーフ制御装置について点検対象範囲を絞り込めるようにしたものである。具体的にはリーフ制御装置内において、第２の模擬リーフ信号出力部と第３の信号切替器を設置し、リーフ制御装置内でのリーフ信号の経路を変えてリーフ位置異常の有無を確認し、リーフ装置内に異常が有るか否かを診断できるようにした。他の部分については実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
図８と図９は、本発明の実施の形態３にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図８は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図９は粒子線治療装置の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。なお、第２の模擬リーフ信号出力部３１４は、実施の形態１における模擬リーフ信号出力部４３と同様に、模擬リーフ差動信号ＳＳを出力する仕様である。
【００４８】
図８に示すように、リーフ制御装置３０１には、第２の模擬リーフ信号出力部３１４と、第３の信号切替部３１５を新たに備え、故障範囲診断部３１３は、診断の過程において第２の模擬リーフ信号出力部３１４と、第３の信号切替部３１５を用いた模擬信号経路によるリーフ位置異常診断を実施するようにした。そして、模擬リーフ信号出力部３１４は、制御信号ＳＣ３に応じて生成した模擬リーフ差動信号ＳＳを第３の信号切替部３１５に出力する。一方、第３の信号切替器３１５は、制御用ケーブルＣＢ１とリーフ駆動制御部１１間に接続され、通常（主系統）は、リーフ駆動制御部１１から入力された駆動制御信号ＳＤをそのまま信号処理部２０４に出力するとともに、信号処理部２０４から入力された差動リーフ位置信号ＳＰをそのままリーフ制御部１１に出力する。一方、第２の模擬リーフ信号出力部３１４を経由して制御信号ＳＣ３が入力されると、信号処理部３０４からの差動リーフ位置信号ＳＰの代わりに模擬リーフ信号出力部３１４から入力された模擬作動リーフ信号ＳＳをリーフ制御部１１に出力する。
【００４９】
つぎに、動作について説明する。
図９のフローチャートに示すように、ポイントＤ以前の動作、およびポイントＤ以降において、ステップＳ１２０で「Ｎ」であった時の動作までは実施の形態２における動作と同様であり、説明を省略する。そして、本実施の形態３においては、ステップＳ１２０において「Ｙ」であったとき、最低点検範囲Ａ２のうちの、リーフ制御装置について絞り込みを行うため、ステップＳ３１０以降のステップを実行する。
【００５０】
最低点検範囲Ａ２を特定した段階で、故障範囲診断部３１３から第２の模擬リーフ信号出力部３１４、第３の信号切替部３１５に出力された制御信号ＳＣ３中の制御命令により、第２の模擬リーフ信号出力部３１４、信号切替部３１５の動作を変更し、リーフ制御装置３０１内の故障範囲分離動作に入る。具体的には、第２の模擬リーフ信号出力部３１４は、模擬リーフ差動信号ＳＳを生成して第３の信号切替部３１５に出力する。そして、第３の信号切替部３１５は、信号処理部２０４４からの差動リーフ位置信号ＳＰに代わり、第２の模擬リーフ信号出力部３１４から出力された模擬リーフ差動信号ＳＳをリーフ駆動制御部１１に出力する（ステップＳ３１０）。
【００５１】
つぎに、リーフ異常検出部１２は、ステップ１２０と同様にリーフ部５ｍに対してリーフ位置異常を検出するか否かを判定する（ステップＳ３２０）。
【００５２】
このとき、異常を検出できなかった（ステップＳ３２０で「Ｎ」：正常と判定）場合は、模擬リーフ差動信号ＳＳがリーフ駆動制御部１１内でＴＴＬ波形に変換されてリーフ異常検出部１２まで伝達されたことになる。したがって、リーフ部５ｍに関する最低点検範囲Ａ１のうち、リーフ駆動制御部１１とリーフ異常検出部１２は正常に機能していることになる。ここでも、第３の信号切替部３１５については、第２の模擬リーフ信号出力部３１４との接続系統（補助系統）は正常で、信号処理部２０４との接続系統（主系統）のみに不具合がある場合もある。しかし、実用上、構造が単純な切替器の故障率が低いことを考慮し、リーフ駆動制御部１１とリーフ異常検出部１２だけでなく、リーフ制御装置３０１全体を点検対象から除外してもよい。そこで、最低点検範囲Ａ２からリーフ制御装置３０１を除外した範囲を最低点検範囲Ｄ１として表示する（ステップＳ３４０）。つまり、点検対象範囲は限定最低点検範囲Ａ２から信号切替部４２、制御用信号ケーブルのうちの差動リーフ位置信号用配線、および電源系に絞られる。
【００５３】
一方、再度異常を検出した（ステップＳ３２０で「Ｙ」：異常と判定）場合は、リーフ制御装置１内に故障個所が必ず存在することになる。よって、リーフ制御装置１を限定点検範囲Ｄ２として表示する（ステップＳ３３０）。
【００５４】
この判定により、正常を検出した場合は、実施の形態１や２において絞り込んだ点検対象を、さらに絞り込むことができ、さらなる治療再開（復旧時間）の短縮化が可能となる。
【００５５】
なお、本実施の形態３においては、駆動制御信号については、第３の信号切替部３１５を経由せず、直接制御用信号ケーブルに接続されているのと同様の動作であった。しかし、本実施の形態３にかかる粒子線治療装置においても、実施の形態１の変形例のように、第２の模擬リーフ信号出力部をリーフ毎の駆動制御信号に応じて、リーフ毎に模擬リーフ信号を出力できる仕様とし、駆動制御信号を第３の模擬リーフ信号出力部３１４に入力されるように第３の信号切替器３１５の仕様を変更すれば、リーフ駆動制御部が正常に駆動制御信号を出力することができているかいないかを診断することも可能である。
【００５６】
以上のように、本実施の形態３にかかる粒子線治療装置によれば、故障範囲診断部１３は、模擬信号ＳＳをリーフ制御装置３０１内のリーフ駆動制御部１１に出力するように構成したのでリーフ制御装置に不備があるかを区別することができる。
【００５７】
実施の形態４．
本実施の形態４にかかる粒子線治療装置では、診断用ケーブル系を介した故障範囲診断部と信号処理部間の通信を上記各実施の形態のような故障範囲診断部から信号処理部への単方向ではなく、双方向通信するようにし、信号処理部の動作状況を確認できるようにしたものである。具体的には、故障範囲診断部は制御信号の前に要求信号を発し、信号処理部から応答信号が返ってくるか否かによって信号処理部内に異常があるか否かを診断できるようにした。他の部分については実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
図１０と図１１は、本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図１０は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図１１は粒子線治療装置の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。
【００５９】
図１０に示すように、リーフ制御装置４０１の故障範囲診断部４１３と信号処理部４０４の模擬リーフ信号出力部４４３間は、双方向通信が可能な診断用ケーブル系（ケーブルスプールＲＷ４０２を有するケーブルＣＢ４０５、ガントリコネクタＣＮ４０２、ケーブルＣＢ４０６）を介して接続されている。そして、故障範囲診断部４１３は、制御信号ＳＣ２を出力する前に、要求信号ＳＲを模擬リーフ信号出力部４４３に向けて出力し、模擬リーフ信号出力部４４３は、要求信号ＳＲを受信すると応答信号ＳＡを故障範囲診断部４１３に向けて返すようにしている。
【００６０】
つぎに、動作について説明する。
図１１のフローチャートに示すように、ポイントＤ以前の動作、およびステップＳ１００以降の動作については、実施の形態３における動作と同様であり、説明を省略する。そして、本実施の形態４においては、ポイントＤとステップＳ１００の間に、信号処理部の動作を確認するためのステップを実行する。
【００６１】
リーフ位置に異常が有ることが分かり、故障範囲診断動作が開始されると、故障範囲診断部４１３は、要求信号ＳＲを信号処理部４０４の模擬リーフ信号出力部４４３に向けて出力する（ステップＳ８０）。
【００６２】
つぎに、故障範囲診断部４１３は、出力した要求信号ＳＲに対して、所定時間内に模擬リーフ信号出力部４４３から応答信号ＳＡが受信できるか否かを判定する（ステップＳ８２）。
【００６３】
このとき、応答が返ってきた場合（ステップＳ８２で「Ｙ」：正常と判定）は、信号処理部４（少なくとも模擬リーフ信号出力部４４３）は起動していることになる。そこで、上述したステップＳ１００以降の診断を実行していく。
【００６４】
一方、応答信号ＳＡをあらかじめ決めた時間内に受信できなかった場合（ステップＳ８２で「Ｎ」：異常と判定）は、故障範囲診断部４１３〜診断用ケーブル系〜模擬リーフ信号出力部４４３の間に機能していない部位が有ることになる。ただし、上記部位は故障診断のときのみ機能し、リーフの実際の駆動には関係ない部分であるが、模擬リーフ信号出力部４４３が機能しない原因として信号処理部４０４に電力が供給されていないことも考えられる。ところが、信号処理部４０４への電源が機能していない場合は、駆動をかけた全てのリーフが異常と判断されるはずである。したがって、リーフの一部が異常と診断された場合に、応答が返ってこなかった場合には、電源系ではなく、故障範囲診断部４１３〜診断用ケーブル系〜模擬リーフ信号出力部４４３の間に故障が存在することになる。
【００６５】
そこで、ステップＳ８２で異常の場合、ステップＳ３０において正常な位置を示すリーフが有るか否かにより、正常なリーフが一つでもあったなら（ステップＳ８４で「Ｙ」：あり）、故障範囲の絞り込み動作を実施するための事前点検範囲Ｅ２として故障範囲診断部４１３〜診断用ケーブル系〜模擬リーフ信号出力部４４３からなる故障診断系統部位の事前点検を進める表示を行う（ステップＳ８８）。一方、ステップＳ３０における異常検出で、正常なリーフが全くない場合（ステップＳ８４で「Ｎ」：なし）、電源系を最低点検範囲Ｅ１として表示する（ステップＳ８６）。
【００６６】
したがって、全リーフが異常となった場合、信号処理部が点検対象とすべきか否かを判断し、原因の絞り込みができる場合がある。
【００６７】
以上のように、本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置によれば、診断用ケーブル系を介した故障範囲診断部４１３と信号処理部４０４間の通信を双方向通信するようにしたので、信号処理部４０４の動作状況を確認することができる。
【００６８】
実施の形態５．
本実施の形態５にかかる粒子線治療装置では、故障範囲診断部と信号処理部間の通信を上記各実施の形態のような有線ケーブルではなく、無線により行うようにした。その他については、上記各実施の形態と同様で、無線通信以外の機能については実施の形態４と同様であるので説明を省略する。
【００６９】
図１２は、本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図である。図において、リーフ制御装置５０１の故障範囲診断部５１３と信号処理部５０４の模擬リーフ信号出力部５４３は、それぞれ双方向の無線通信機能を有し、故障範囲診断部５１３から模擬リーフ位置信号出力部５４３へは、要求信号ＳＲと制御信号ＳＣ２が伝達され、模擬リーフ信号出力部５４３から故障範囲診断部５１３へは、要求信号ＳＲが伝達されるようになっており、これらの信号のやり取りの仕方は実施の形態４と同様である。
【００７０】
本実施の形態５にかかる粒子線治療装置では、通信する信号が単純な要求信号ＳＲと制御信号ＳＣ２と応答信号ＳＡのみなので、各リーフに対応する駆動制御信号ＳＤや差動リーフ位置信号ＳＰ等のように有線のケーブルを用いなくとも確実に通信が可能である。そのため図１２に示すように、模擬リーフ信号出力部５４３と故障範囲診断部５１３間が無線にすることで、すでに据え付けられている粒子線治療装置に対しケーブル追加工事をおこなうことなく、部位特定の診断機能の追加が可能となり、現地工事の工数削減が可能となる。
【００７１】
以上のように、本発明の実施の形態５にかかる粒子線治療装置によれば、故障範囲診断部５１３と信号処理部５０４間の通信を無線により行うようにしたので、ケーブル追加工事のような大掛かりな工事をおこなうことなく、故障範囲の絞り込みを行えるようになる。
【００７２】
なお、上記各実施の形態では、実施の形態が進むにつれ、前の実施の形態の機能を累積的に取り入れるような形態となっているが、それに限られることはない。例えば、実施の形態１の粒子線治療装置に対し、実施の形態３と実施の形態２の差分に相当するリーフ制御装置内に模擬信号を出力する機能を追加したような形態をとってもよい。その他、各実施の形態の直前の実施の形態との差分に相当する分を適宜組み合わせてもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態１〜５では、故障範囲診断部は、リーフ異常検出部が異常を検出した際に起動し、主系統から補助系統に信号系統の切り換えをおこなうことで、部位の特定（故障範囲診断）をおこなうように構成しているが、故障範囲診断の実行は、治療中の異常発生時に限定する必要はない。例えば、一日の治療が終了した後にリーフを試験的に駆動させて異常部位がないか確認をおこない、異常があれば、故障範囲診断動作を開始（ステップＳ７０）し、故障位置の特定をおこなうことで、夜間の保全作業の短縮化も可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
１ リーフ制御装置（１１ リーフ駆動制御部、１２ リーフ異常検出部、 １３ 故障範囲診断部）、
２ 回転ガントリ部、
３ マルチリーフコリメータ部、 ４ 信号処理部（４１ 差動変換部、４２ 信号切替部、４３ 模擬リーフ信号出力部）、 ５ リーフ装置（５１ リーフ、５２ リーフ駆動部（ＬＧ リーフギヤ、ＤＭ モータ）。
ＳＤ：駆動制御信号、ＳＰ：差動リーフ位置信号、ＳＳ：模擬リーフ差動信号、ＳＳＰ：模擬リーフパルス信号、ＷＰ：パルス信号、ＳＣ：制御信号、ＳＡ：応答信号、ＳＲ：要求信号。
１００位の数字は変形例を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線を患者の病変部に照射して治療する粒子線治療装置に関するものであり、とくに、回転ガントリに支持されたマルチリーフコリメータにより、様々な角度から所望の照射形状で照射を行うことができる粒子線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子線治療装置では、治療計画にもとづいた照射形状で粒子線を照射するために、マルチリーフコリメータを用いている。設定通りの照射形状を実現するには、リーフを精度よく位置決めできているかどうかが重要である。そこで、構造的な停止部材を用い、リーフを停止部材に当接させることでリーフの実位置が妥当かどうかを診断している粒子線治療装置（例えば、特許文献１参照。）や、マルチリーフコリメータの下流にリーフと連動して移動する線量率計測部を備え、照射野の境界を検出して、リーフの実位置の妥当性を診断している放射線治療装置（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９５８７７号公報（００１５、図２）
【特許文献２】特開平７−２２７４３４号公報（００２３〜００２９、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、マルチリーフコリメータでは、コリメータを形成する複数のリーフの一つ一つを制御する必要があり、機械的なリーフ移動機能やリーフ位置出力機能を有するリーフ駆動部、リーフ位置信号ケーブル、駆動制御信号ケーブル、リーフ駆動電源、リーフ駆動制御部、リーフ位置診断部など多くの部品で構成されている。また、回転ガントリを用いた粒子線治療装置では、マルチリーフコリメータは回転ガントリの回転に伴い、制御や故障診断を行う制御部に対して回転移動することになる。そのため、マルチリーフコリメータと制御部との間を結ぶケーブルは、マルチリーフコリメータの回転移動に追随できるよう巻き取り式のケーブルスプールを介して接続され、その長さは数十ｍにもおよぶ。そのため、回転ガントリを用いた粒子線治療装置では、マルチリーフコリメータ本体のみならず、周辺部品やケーブル、コネクタなど、リーフ位置異常の原因となりうる故障部位の範囲が広範囲におよぶ。そのため、上記のような方法でリーフの実位置が妥当であるか否かを検出しても、点検対象を絞り込むことができず、保守員の経験と勘で故障個所を特定する必要があった。
【０００５】
一方、粒子線治療を行える施設の数は限られており、一日に多くの患者に対して治療を行えるよう、分単位で粒子線治療装置の利用計画が設定されている。このように分単位のスケジュールにも関わらず、リーフ位置に異常が検出された場合は、故障部位の特定、交換、治療再開といった一連の補修作業が完了するまでの間、照射を中止する必要があり、患者は長時間待たされることになる。さらに、作業時間がかかりすぎると、その日に治療を受けることができず、日程変更を強いられることさえあった。これは、患者にとって心労上の負担が大きいばかりではなく、医師にとっても予定外の治療計画の見直し作業の発生といった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、リーフ位置の異常を検出した際に、リーフ異常の原因となった故障個所が装置内のどの範囲にあるかを絞り込むことにより、故障検出から治療再開までの復旧時間を短縮することが可能となる粒子線治療装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の粒子線治療装置は、粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部が回転ガントリ内に設置されるとともに、前記マルチコリメータ部を制御するリーフ制御装置が前記回転ガントリと隔てて設置され、前記マルチコリメータ部と前記リーフ制御装置間の信号入出力が信号ケーブルを介して行われる粒子線治療装置において、前記マルチリーフコリメータ部は、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフと、前記複数のリーフのそれぞれを独立して駆動させる駆動部と、駆動したリーフの位置を示すリーフ位置信号を前記リーフ制御装置に対して前記信号ケーブルを介して出力する信号処理部とを有し、前記リーフ制御装置は、前記複数のリーフのそれぞれの駆動を制御するための駆動制御信号を前記マルチコリメータ部に対して前記信号ケーブルを介して出力するリーフ駆動制御部と、前記駆動制御信号と前記リーフ位置信号に基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部とを有し、リーフ位置が正常であることを示す模擬信号を生成する模擬信号出力部と、所定部分に出力される信号を前記模擬信号または前記リーフ位置信号のいずれかに切替える信号切替部とを有し、前記リーフ異常検出部が前記リーフ位置信号に基づくリーフ位置の異常を検出したときに、前記所定部分に出力する信号を前記模擬信号に切替えて前記リーフ異常検出部にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と前記所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、前記リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部を備えたことを特徴とする
【発明の効果】
【０００８】
本発明の粒子線治療装置によれば、模擬信号を所定部分に出力してリーフ位置の異常を検出することにより、リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位が装置内のどの範囲にあるかを診断できるようにしたので、点検範囲を絞り込め、故障検出から治療再開までの復旧時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図（各実施の形態共通）である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置におけるリーフ位置を検出するための信号波形を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置の変形例の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフロー図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかる粒子線治療装置の構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図４は、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置および粒子線治療装置の故障範囲診断方法を説明するためのもので、図１は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図２と図３は粒子線治療装置の故障範囲診断機能を説明するためのフローチャート、図４は粒子線治療装置におけるリーフ位置の異常を検出する際の信号を説明するための信号波形図である。また、図５は、粒子線治療装置の変形例の故障範囲診断機能を説明するためのフローチャートである。
【００１１】
粒子線治療装置は、加速器から供給された粒子線を回転ガントリに設置された照射部（図示せず）に導き、患者に対して照射角度を変えて粒子線を照射（多門照射）するものであり、図１においては、そのうちの回転ガントリに設置され、入射した粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部３およびマルチリーフコリメータ部３を制御するリーフ制御装置１とのつながりをブロック図として示している。
【００１２】
図において、図示しない制御室に据え付けられたリーフ制御装置１内には、リーフ駆動制御部１１とリーフ異常検出部１２と故障範囲診断部１３とを有している。リーフ駆動制御部１１は、マルチリーフコリメータ部３に対して各リーフ５１の駆動を制御するための駆動制御信号ＳＤを発信するとともに、マルチリーフコリメータ部３からの各リーフ５１の位置を示す差動リーフ位置信号ＳＰを受信することにより、各リーフ５１の位置を制御する。これにより、マルチリーフコリメータ部３を通過した粒子線は、治療計画に基づく照射形状に成形され、患者に向けた照射できるようになる。そして、リーフ異常検出部１２は、駆動制御部１１が出力した駆動制御信号ＳＤに対する差動リーフ位置信号ＳＰに基づいて、リーフ位置が正常であるか否かを判定し、異常を検出すると異常信号をリーフ駆動制御部１１に出力し、異常信号を受けたリーフ駆動制御部１１は、図示しない粒子線治療装置の制御部に異常診断情報を出力し、粒子線照射（治療）を中断させるとともに故障個所を特定するための故障範囲診断部１３を起動させ、故障個所の範囲が判明した場合、点検が必要な範囲の情報を異常診断情報に追加して出力し、粒子線治療装置の管理者に対して表示できるようにする。
【００１３】
回転ガントリ部２は、加速器から導かれた粒子線を治療計画に基づいた照射形状に成形して照射するための図示しない照射部を有し、患者の病変部に照射角度を変えて照射するために、患者（正確にはアイソセンタ）を中心として照射部を回転させる装置である。図において、回転ガントリ部２は上述した制御室とは別の図示しない回転ガントリ室内に設置されている。なお、図中、説明を簡略にするため、回転ガントリ部２の形状は模式化しており、構成についても、照射部のうちのマルチリーフコリメータ部３とマルチリーフコリメータ部３とリーフ制御装置１とを結ぶケーブル系のみを示している。
【００１４】
マルチリーフコリメータ部３は、信号処理部４と、複数のリーフ部５ａ，５ｂ，・・・・によりマルチリーフコリメータを構成するリーフ装置５とを有している。マルチリーフコリメータとは、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフを並列配置したもので、各リーフの位置によって粒子線の透過形状、つまり照射形状を形作るものである。そのため、リーフ装置５の各リーフ部は基本的に同仕様であり、それぞれ、リーフ５１ａ，５１ｂ，・・・（ａ，ｂ，は個々のリーフに対応するＩＤであり、まとめてリーフ５１と称する）と、各リーフを独立して駆動させるためのリーフギヤＬＧとモータＤＭとを備えたリーフ駆動部５２ａ，５２ｂ，・・・まとめてリーフ駆動部５２と称する）とを備えている。リーフ駆動部５２のモータＤＭは、エンコーダ付きＤＣモータであり、それぞれ、駆動制御信号ＳＤａ，ＳＤｂ，・・・（まとめてＳＤと称する）により回転駆動され、回転軸に直結したリーフギヤＬＧが連動して回転する。リーフギヤＬＧはピニオンギアであり、その回転運動が、リーフ５１に刻まれたラックＲに伝達され、リーフ５１が直線移動する。このとき、モータＤＭの回転の際に発せられるパルス信号ＷＰａ，ＷＰｂ，・・・（まとめてＷＰと称する）がリーフ位置を示す情報として出力される。
【００１５】
信号処理部４は、信号の統合・振分けや切替を行う信号切替部４２と、リーフ装置５の各リーフ部から入力したパルス信号ＷＰを差動リーフ位置信号ＳＰに変換するため、各リーフ部に対応して設けられた複数の差動変換回路４１ａ，４１ｂ，・・・からなる差動変換部４１と、差動リーフ位置信号Ｓｐを模擬する模擬差動リーフ信号ＳＳを生成出力する模擬リーフ信号出力部４３とを備えている。そして、リーフ制御装置１の駆動制御部１１から入力された駆動制御信号ＳＤは、信号切替部４２でリーフ毎の駆動制御信号ＳＤａ，ＳＤｂ，・・・に振分け（実際には信号毎にケーブル内の独立した配線を経由して入力されている）され、各リーフ部５ａ，５ｂ，・・・に入力される。そして各リーフ部から出力されたパルス信号ＷＰａ，ＷＰｂ，・・・は、それぞれ、差動変換部４１内で差動リーフ位置信号ＳＰａ，ＳＰｂ，・・・に変換され、リーフ制御装置１の駆動制御部１１に向けて出力される。
【００１６】
また、模擬リーフ信号出力部４３は、制御部１の故障範囲診断部１３からの制御信号ＳＣを受けると、上述した差動リーフ位置信号ＳＰを模擬する模擬リーフ差動信号ＳＳを生成し、制御信号ＳＣとともに信号切替部４２に出力する。信号切替部４２は、制御信号ＳＣが入力されると、駆動制御部１１に出力する信号を差動変換部４１からの差動リーフ位置信号ＳＰの代わりに模擬リーフ信号出力部４３からの模擬リーフ差動信号ＳＳに切替える。つまり、模擬リーフ信号出力部４３と信号切替部４２は、故障範囲診断部１３とともに故障範囲を診断する機能を受け持つ。なお、後述する異常診断方法を採用する場合、模擬リーフ信号出力部４３の信号生成回路は各リーフに対応させて存在する必要はなく、リーフが複数存在しても１回路だけで十分である。
【００１７】
信号処理部４とリーフ装置５とは、物理的にマルチリーフコリメータ部３内に一体として収められており、両者の信号は固定した配線により伝達されている。一方、マルチリーフコリメータ部３は、回転部分の半径が数ｍにもなる回転ガントリ部２内に設置されたものであり、信号処理部４は、駆動制御部１１に対して回転移動する。そこで、信号処理部４と駆動制御部１１間の信号ケーブル系は、結線や取り換えが容易なように駆動制御部１１側のケーブルＣＢ１と信号処理部側のケーブルＣＢ２をガントリ部２に設けたガントリコネクタＣＮ１を介して接続するようにしている。さらに、駆動制御信号ＳＤと差動リーフ位置信号ＳＰといったリーフの駆動制御に必要な信号を伝達する制御用信号ケーブルは、回転移動の際に回転ガントリ２と共に回転する滑車部ＰＬ１と固定された制御装置１間の経路長が数十ｍ単位で変化する。そのため、ケーブルＣＢ１は、数十ｍもの長さのケーブルをケーブルスプールＲＷ１に巻き取らせ、所定の張力でケーブルを張るようにしている。したがって、回転ガントリ部２がどのような角度位置になっても、ケーブルＣＢ１部のＲＷ１〜制御装置１間の長さを経路長に対応して変化させることができる。
【００１８】
また、模擬リーフ信号出力部４３と故障範囲診断部１３間の診断用ケーブル系も、ケーブルＣＢ６がケーブルスプールＲＷ２に巻き取られるケーブルＣＢ５とガントリコネクタＣＮ２を介して接続されている。また、電源２３も、ケーブルスプール等を介して図示しない元電源から供給される電力をマルチリーフコリメータに適した電圧や周波数に変換し、ケーブルＣＢ４を介してマルチリーフコリメータ部３に電力Ｐｏｗを供給する。
【００１９】
次に動作について説明する。
＜正常動作時＞
リーフ制御装置１が起動すると、図２に示すように（ステップＳ１０）と、リーフ駆動制御部１１は、治療計画に基づいた照射形状を形成するよう各リーフの位置を所定位置に移動させるため、マルチリーフコリメータ部３に対して各リーフの駆動を制御するための駆動制御信号ＳＤを出力する。入力された駆動制御信号ＳＤは、信号切替部４２にて、リーフ毎の駆動制御信号ＳＤａ，ＳＤｂ，・・・に分離され、各リーフ部５ａ，５ｂ、・・・に出力される。駆動制御信号が入力されると駆動制御信号に応じてリーフ駆動部５２のエンコーダ付きＤＣモータＤＭおよびリーフギヤＬＧが回転し、回転に応じた距離だけ、リーフ５１が直線移動（ステップＳ２０）する。そしてＤＣモータＤＭの回転量に応じてパルス信号ＷＰが信号処理部４に出力され、信号処理部内で変換処理され、差動リーフ位置信号ＳＳとしてリーフ制御部１１に出力される。
【００２０】
このとき、リーフ異常検出部１２は、駆動制御信号ＳＤと差動リーフ位置信号ＳＳとを比較し、リーフ部５のうち、モータＤＭを駆動する信号を受けたリーフ部に対して、適切な差動リーフ位置信号が返ってこないリーフ部がない場合は、リーフ位置が正常であると判断（ステップＳ３０で「Ｎ」）し、ステップＳ４０に移行する。上記動作をリーフの移動が完了するまで繰返し（ステップＳ４０で「Ｎ」）、リーフが所定位置に移動し終わったら（ステップＳ４０で「Ｙ」）、粒子線治療のための照射を開始する（ステップＳ５０）。
【００２１】
＜リーフ位置異常判定方法＞
ここで、リーフ位置の異常の有無の判定方法について具体的に説明する。駆動制御信号ＳＤを受け回転駆動したモータＤＭからは、図４（ａ）に示すようなＴＴＬ（Transistor-Transistor-Logic）レベルのパルス波形をなすパルス信号ＷＰが出力される。パルス波形の周波数は、通常ＤＣモータの回転数によって変化するが、本実施の形態１にかかる粒子線照射装置では、リーフ駆動部５２の各モータＤＭを、「加速・一定速度回転・減速・停止」の順で動作させている。ここで、モータが一定速度で回転しているときは、パルス信号ＷＰの周波数も一定となるので、この一定部分が有るか否かを判断すれば、複雑なロジックを用いなくても、モータＤＭが稼働しているか否かを判定できる。つまり、駆動を指令したリーフ部のモータＤＭが稼働していない場合、そのリーフ部のリーフ位置は異常であることがわかる。
【００２２】
なお、図４（ａ）のようなＴＴＬ波形の場合、Ｈ（High）部分とＬ（Low）部分の位置で波形を判定することになる。しかし、一般的に、パルス波形にはノイズが乗りやすいので、パルス信号ＷＰは、差動変換部４１において図４（ｂ）に示すような差動信号である差動リーフ位置信号ＳＰに変換されて、リーフ制御部１１に出力される。そして、差動リーフ位置信号ＳＰは、リーフ駆動装置１１にて、再度、差動信号からＴＴＬ信号に戻してリーフ位置診断部１２に入力される。リーフ位置診断部１２は、差動信号からＴＴＬ信号に戻したパルス波形のＨｉｇｈ時間およびＬｏｗ時間を測定する回路を備え、この時間が許容範囲内にあれば正常、許容範囲外であれば異常と判断する。ここで、例えば、駆動制御信号ＳＤと差動リーフ位置信号ＳＰのうち、実際に駆動を指令した駆動制御信号が例えばＳＤｍだった場合、リーフ部５ｍから出力された差動リーフ位置信号ＳＰｍから変換したパルス波形に対して、Ｈｉｇｈ時間およびＬｏｗ時間が許容範囲内にあるか否か、つまり上述した一定部分が有るか否かを判定する。一定回転速度の場合、ＨｉｇｈとＬｏｗは、数百μ秒のオーダーで変化するので、例えばＨｉｇｈ時間やＬｏｗ時間が数秒間継続する場合は、一定部分がなかったとして、リーフ異常ありを示す異常発生信号をリーフ制御部１１に出力する。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、位置異常を発生したリーフを特定するという目的に特化して、回路を簡略化してＨｉｇｈ時間やＬｏｗ時間を所定範囲内にあるか否かによって、異常の有無の判定を実現しているが、異常診断についてはこの方法に限られることはない。例えば、モータの回転速度が可変であったり、回転数自体を指定してモータを駆動させたりする場合、周波数やパルス数をカウントして判断するようにしてもよい。また、リーフの位置を、位置センサーや加速度センサー等の位置を特定するための情報を出力するセンサー等によって管理している場合、センサーからの信号に基づいて異常診断を行うようにしてもよい。
【００２４】
＜リーフ位置異常検出時＞
上記のようにしてリーフに異常が発生したことがわかると、リーフ異常検出部１２から異常発生信号がリーフ駆動制御部１１に出力される（ステップＳ３０で「Ｙ」）。すると、リーフ駆動制御部１１は、図示しない粒子線治療装置の制御部に対しリーフ位置に異常があったことを示す異常診断情報を出力する。制御部が異常診断情報を受けると、粒子線治療装置本体は照射治療を中断する所定のシーケンス（ステップＳ６０）に入る。つぎに、リーフ駆動制御部１１は、検出したリーフ位置の異常が、どの部位の故障により生じたのかを特定するため、故障範囲診断部１３を起動させ（ステップＳ７０）、故障範囲診断動作を開始する（ステップＳ７０からポイントＤ（図３）へ）。なお、ポイントＤ以降のステップは、詳細な説明は省略するが、主として故障範囲診断部１３からの制御により実行される。
【００２５】
＜故障範囲診断動作＞
起動した故障範囲診断部１３は、故障範囲診断を実施するための制御信号ＳＣを駆動制御信号ＳＤを伝達するケーブル系とは別の診断用ケーブル系（ケーブルＣＢ５、コネクタＣＮ２、ケーブルＣＢ６）を経由して信号処理部４の模擬リーフ信号出力部４３に出力する。信号切替部４２には、模擬リーフ信号出力部４３を経由して制御信号ＳＣが入力されるので、差動変換部４１からの差動リーフ位置信号ＳＳの代わりに模擬リーフ信号出力部４３からの模擬リーフ差動信号ＳＳを駆動制御部１１に出力するよう接続を切替える（ステップＳ１００）。そして、模擬リーフ信号出力部４３が生成した、図４（ｂ）に示す差動リーフ位置信号ＳＰを模擬する各リーフ共通の模擬リーフ差動信号ＳＳ（ＳＳａ＝ＳＳｂ＝・・・）が、信号切替部４２、制御用ケーブルを経てリーフ制御装置１にむけて出力される（ステップＳ１１０）。
【００２６】
つぎに、リーフ異常検出部１２は、異常ありと判定したリーフ部５ｍに対応する模擬リーフ差動信号ＳＳｍに対し、ステップＳ３０での判定と同様の基準で一定部分が有るか否か、つまりリーフ位置異常を検出するか否かを判定する（ステップＳ１２０）。
【００２７】
このとき、異常を検出できなかった（ステップＳ１２０で「Ｎ」：正常と判定）場合は、模擬リーフ差動信号ＳＳｍがリーフ異常検出部１２まで伝達されたことになる。したがって、リーフ部５ｍに関する部位のうち、リーフ制御装置１内の部位、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２）中の差動リーフ位置信号ＳＰ伝達用配線、電源系統（電源２３、ケーブルＣＢ３、ケーブルＣＢ４）、信号切替部４２は、異常検出原因候補から除外される。そこで、これらを除いたリーフ装置５および信号処理部４、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２）中の駆動制御信号ＳＤ伝達用配線、の範囲内の故障部位を補修すれば粒子線治療装置の機能を回復させることができる。ただし、信号切替部４２については、模擬リーフ信号出力部４３との接続系統（補助系統）は正常で、差動変換部４１との接続系統（主系統）に不具合がある場合もある。したがって、信号処理部４を理論的には点検対象から除外することはできないが、実用上、構造が単純な切替器の故障率が低いことを考慮すると、信号処理部４を点検対象から除外してもよい。
【００２８】
そこで、リーフ装置５（リーフ部５ｍ）および信号処理部４（信号切替部４２の主系統、差動変換部４１ｍ）、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２）中の駆動制御信号ＳＤ伝達用配線、信号切替部４２の主系統からなる範囲Ａ１を、例えば故障範囲はＡ１に限定されるという趣旨の表示を行う（ステップＳ１４０）。
【００２９】
一方、異常を検出した場合（ステップＳ１２０で「Ｙ」：異常と判定）は、模擬リーフ差動信号ＳＳｍがリーフ異常検出部１２まで伝達されなかったか、伝達されていてもリーフ異常検出部１２が誤判定したかのいずれかになる。したがって、故障範囲診断に関わる部分（故障範囲診断部１３〜模擬リーフ信号出力部４３）が正常に機能していることを前提とすると、リーフ部５ｍに関する部位に対して少なくとも信号切替部４２、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２、滑車部ＰＬ１）中の差動リーフ位置信号ＳＰ伝達用配線、リーフ駆動制御部１１、電源系の中に故障原因が存在する。なお、この段階のように、リーフ部５ｍに対して「異常がない」という判定結果が出ていない場合、故障個所が１か所のみであることが明白な場合を除いて他の部分を故障原因から除外することはできない。つまり、故障範囲を限定することはできない。しかし、少なくとも、リーフ部５ｍに関する部位のうち、信号切替部４２、制御用信号ケーブル（ケーブルスプールＲＷ１を有するケーブルＣＢ１、ガントリコネクトＣＮ１、ケーブルＣＢ２、滑車部ＰＬ１）中の差動リーフ位置信号ＳＰ伝達用配線、リーフ駆動制御部１１、電源系の中に故障を有する部位が存在することは確かなので、その範囲を故障原因が明らかに存在する範囲Ａ２とし、表示する。ただし、この場合、故障範囲はＡ２内に限定されることはなく、他の範囲においても故障個所がある可能性があるので、例えば、最低限点検を必要とする範囲が範囲Ａ２である趣旨の表示を行う（ステップＳ１３０）。
【００３０】
これにより、保守員は、表示された対象範囲のみを点検すればよく、調査範囲が絞られることにより、異常部位特定までの時間短縮を図ることができる。その結果、治療再開（復旧時間）の短縮化が可能となる。
【００３１】
＜変形例＞
また、上記故障範囲診断においては、模擬リーフ信号出力部４３は、リーフ異常と判定されたリーフ部５ｍに対し、駆動制御出力ＳＤｍの有無にかかわらず、模擬リーフ差動信号ＳＳｍを出力するようにしたが、模擬リーフ差動信号ＳＳを駆動制御出力ＳＤが発せられたリーフに対して出力できるようにしてもよい。そして、変形例として、駆動制御出力ＳＤｍの有無にかかわらず、模擬リーフ差動信号ＳＳｍを出力して異常の有無を判定するステップＳ１２０で「Ｎ」となったときに、図５に示すように、模擬リーフ信号出力部４３を駆動制御出力ＳＤが発せられたリーフ部にのみ模擬リーフ差動信号ＳＳを出力させるモードに変更する（ステップＡＳ１００）。そして、駆動制御部１１から制御用信号ケーブルを経由して少なくとも異常と判定されたリーフ部５ｍに対する駆動制御信号ＳＤｍを出力させ（ステップＡＳ１１０）、模擬リーフ信号出力部４３から駆動制御出力ＳＤが発せられたリーフ部５に対する模擬リーフ差動信号ＳＳを出力させて、再度リーフ異常検出部１２にリーフ部５ｍの異常の有無を判定させる（ステップＡＳ１２０）。ステップＳ１４０の代わりにこれらのステップを実行すれば、対象範囲Ａ１から駆動制御信号ＳＤを伝達する配線に特定するか除くかを判断（ステップＡＳ１３０、１４０）することができる。
【００３２】
以上のように、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療装置によれば、粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部３が回転ガントリ２内に設置されるとともに、マルチコリメータ部３を制御するリーフ制御装置１が回転ガントリ２と隔てて設置され、マルチコリメータ部３とリーフ制御装置１間の信号入出力が信号ケーブルＣＢ１、ＣＮ１、ＣＢ２を介して行われる粒子線治療装置であって、マルチリーフコリメータ部３は、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフ５１と、複数のリーフ５１のそれぞれを独立して駆動させる駆動部５２と、駆動したリーフの位置を示すリーフ位置信号ＳＰをリーフ制御装置１に対して信号ケーブルＣＢ１、ＣＮ１、ＣＢ２を介して出力する信号処理部４とを有し、リーフ制御装置１は、複数のリーフ５１のそれぞれの駆動を制御するための駆動制御信号ＳＤをマルチコリメータ部３に対して信号ケーブルＣＢ１、ＣＮ１、ＣＢ２を介して出力するリーフ駆動制御部１１と、駆動制御信号ＳＤとリーフ位置信号ＳＰに基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部１２とを有し、リーフ位置が正常であることを示す模擬信号ＳＳを生成する模擬信号出力部４３と、所定部分に出力される信号を模擬信号ＳＳまたはリーフ位置信号ＳＰのいずれかに切替える信号切替部４２とを有し、リーフ異常検出部１２がリーフ位置信号ＳＰに基づくリーフ位置の異常を検出したときに、所定部分に出力する信号を模擬信号ＳＳに切替えてリーフ異常検出部１２にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部１３を備えるように構成したので、長尺で伸縮自在の信号ケーブルを含む装置内で、リーフ異常の原因となった故障個所がどの範囲にあるかを絞り込むことにより、故障検出から治療再開までの復旧時間を短縮することが可能となる粒子線治療装置を得ることができる。
【００３３】
とくに、信号処理部４は、駆動部５２のモータＤＭの回転を示す信号をリーフ位置信号ＳＰとして出力し、リーフ異常検出部１２は、モータＤＭを駆動させる駆動制御信号ＳＤｍが出力されたリーフ５１ｍからリーフ位置信号ＳＰｍが出力されたか否かにより、当該リーフ５１ｍのリーフ位置の異常の有無を検出するように構成したので、簡単な回路で模擬信号ＳＳを生成・出力でき、マルチリーフコリメータ部３の構成を複雑化することなく故障範囲の絞り込みが可能となる。
【００３４】
さらに、模擬信号出力部４３を、モータＤＭを駆動させる駆動制御信号ＳＤｍが出力されたリーフ５１ｍ毎に模擬信号ＳＳｍを出力するように構成したので、リーフ位置異常が駆動制御信号ＳＤの不備によるか否かを区別することができる。
【００３５】
また、信号処理部４は、駆動部５２のモータＤＭの回転に伴い出力されるパルス波形ＷＰを差動信号に変換し、変換した差動信号をリーフ位置信号ＳＰとして出力する差動変換部４１を有し、故障範囲診断部１３は、差動信号を模擬する模擬信号ＳＳを差動変換部４１の出力部分（制御用信号ケーブル系の手前）に出力するように構成したので、信号処理部４やリーフ装置５側の不備によるか否かを区別することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、リーフ異常検出部１２における位置異常の診断が、Ｈｉｇｈ時間やＬｏｗ時間が所定範囲内にあるか否かによって行われているため、模擬リーフ信号出力部４３からは、模擬リーフ差動信号ＳＳとして、図３（ｂ）のような、一定の差動信号を出力するようにしているが、これに限定されることはない。リーフ異常検出部１２での異常診断方法に応じて、例えば駆動制御信号に対応して周波数やパルス数を変化させた信号を出すようにしてもよい。また、リーフの位置を、位置センサーや加速度センサー等の位置を特定する情報を出力するセンサー等によって管理している場合、センサーからの信号、あるいはその信号に所定の加工を加えた信号を模擬するようにしてもよい。そのために、例えば、駆動信号に対応したリーフ位置信号のパターンを記録するＬＵＴ（Look Up Table）等を備えるようにしてもよい。また、一定の信号でよい場合、故障範囲診断部１３からの指令によらず、模擬リーフ差動信号ＳＳを常時出力しておき、信号切替部で切替えた時に駆動制御部１１に伝達されるようにしてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
本実施の形態２にかかる粒子線治療装置では、実施の形態１に対して模擬リーフ出力装置から、パルス波形も出力できるようにし、マルチリーフコリメータ部の点検対象範囲をさらに絞り込めるようにしたものである。具体的には信号処理部内において、第２の信号切替器を設置し、模擬信号の波形と出力先を変化させるようにした。そのため、リーフ制御装置内の故障範囲診断部も模擬信号の波形や経路といった模擬信号モードを切り替えるための制御信号を出力するようにしている。他の部分については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。図６と図７は、本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図６は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図７は粒子線治療装置の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。また、実施の形態１における図３に示すフローチャートも本実施の形態において共通して使用する。
【００３８】
図６に示すように、信号処理部２０４には、第２の信号切替部２４４を新たに備えるとともに、模擬リーフ信号出力部２４３を模擬リーフ差動信号ＳＳと模擬リーフパルス信号ＳＳＰの２種類の信号を出力できるようにしている。そして、模擬リーフ信号出力部２４３は、制御信号ＳＣ２に応じ、模擬リーフ差動信号ＳＳの生成を要求された場合は、生成した模擬リーフ差動信号ＳＳを信号切替部４２に出力し、模擬リーフパルス信号ＳＳＰを要求された場合は、生成した模擬リーフパルス信号ＳＳＰを第２の信号切替部４４３に出力する。一方、第２の信号切替器２４４は、リーフ装置５と差動変換部４１間に接続され、通常（主系統）は、リーフ装置５から入力されたパルス信号ＷＰを差動変換部４１にそのまま出力し、制御信号ＳＣ２に応じて模擬リーフ信号出力部２４３から出力された模擬リーフパルス信号ＳＳＰを差動変換部４１に出力するようになっている。
【００３９】
つぎに、動作について説明する。
図７のフローチャートに示すように、ポイントＤ以前の動作、およびステップＳ１２０において「Ｙ」であった時の動作では、第２の信号切替部２４４は、モータＤＭから出力されたパルス信号ＷＰをそのまま差動変換部４１に出力しているだけなので、実施の形態１における動作と同様となり、説明を省略する。そして、本実施の形態２においては、ステップＳ１２０において「Ｎ」であったとき、限定点検範囲Ａ１のうちの、信号処理部２０４とリーフ装置５の２つに対し、一方を対象からはずすためにステップＳ２１０以降のステップを実行する。なお、限定点検範囲Ａ１のうち、制御用信号ケーブルの駆動制御信号用配線については、上述した実施の形態１の変形例（図５）にて除外すべきか否かが判定できるので、本実施の形態および以降の実施の形態では説明を省略する。
【００４０】
限定点検範囲Ａ１まで絞り込まれた段階で、故障範囲診断部２１３から信号処理部２０４に出力された制御信号ＳＣ２中の制御命令により、模擬リーフ信号出力部２４３、信号切替部４２、第２の信号切替部２４４の動作を変更し、マルチリーフコリメータ部２０３内の故障範囲分離動作に入る。具体的には、模擬リーフ信号出力部２４３は、出力する模擬リーフ信号を、模擬リーフ差動信号ＳＳから模擬リーフパルス信号ＳＳＰに切り替える。そして、信号切替部４２は差動変換部４１から入力した信号を出力する主系統に回路を切替え、第２の信号切替部２４４は、モータＤＭからのパルス信号ＷＰに代わり、模擬リーフ信号出力部２４３から出力された模擬リーフパルス信号ＳＳＰを差動変換部４１に出力する（ステップＳ２１０）。
【００４１】
つぎに、リーフ異常検出部１２は、ステップ１２０と同様にリーフ部５ｍに対してリーフ位置異常を検出するか否かを判定する（ステップＳ２２０）。
【００４２】
このとき、異常を検出できなかった（ステップＳ２２０で「Ｎ」：正常と判定）場合は、模擬リーフパルス信号ＳＳＰが差動変換部４２にて正常に差動信号に変換され、リーフ異常検出部１２まで伝達されたことになる。したがって、リーフ部５ｍに関する限定範囲Ａ１のうち、差動変換部４１は正常に機能することになる。ここでも、信号切替部４２と２４４については、模擬リーフ信号出力部２４３との接続系統（補助系統）は正常で、差動変換部４１との接続系統（主系統）に不具合がある場合もある。しかし、実用上、構造が単純な切替器の故障率が低いことを考慮し、差動変換部４１だけでなく、信号処理部２０４全体を点検対象から除外してもよい。そこで、限定点検範囲Ａ１から信号処理部２０４を除外して表示する（ステップＳ２４０）。つまり、点検対象範囲は限定点検範囲Ａ１からリーフ装置５と駆動制御信号用の制御用信号ケーブルに絞られる。
【００４３】
一方、再度異常を検出した（ステップＳ２２０で「Ｙ」：異常と判定）場合は、限定点検範囲Ａ１から絞り込める要素はない。よって、限定点検範囲Ａ１を維持し、表示する（ステップＳ２３０）。
【００４４】
この判定により、正常を検出した場合は、実施の形態１において絞り込んだ点検対象を、さらに絞り込むことができ、さらなる治療再開（復旧時間）の短縮化が可能となる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態２にかかる粒子線治療装置によれば、故障範囲診断部２１３は、駆動部５２のモータＤＭの回転に伴い出力されるパルス波形ＷＰを模擬する模擬信号を差動変換部４１の入力部（モータＤＭの出力部分）に出力するように構成したので、信号処理部２０４に不備があるか否かを区別することができる。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態３にかかる粒子線治療装置では、実施の形態１および２に対してリーフ制御装置内でも模擬信号をやり取りし、リーフ制御装置について点検対象範囲を絞り込めるようにしたものである。具体的にはリーフ制御装置内において、第２の模擬リーフ信号出力部と第３の信号切替器を設置し、リーフ制御装置内でのリーフ信号の経路を変えてリーフ位置異常の有無を確認し、リーフ装置内に異常が有るか否かを診断できるようにした。他の部分については実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
図８と図９は、本発明の実施の形態３にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図８は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図９は粒子線治療装置の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。なお、第２の模擬リーフ信号出力部３１４は、実施の形態１における模擬リーフ信号出力部４３と同様に、模擬リーフ差動信号ＳＳを出力する仕様である。
【００４８】
図８に示すように、リーフ制御装置３０１には、第２の模擬リーフ信号出力部３１４と、第３の信号切替部３１５を新たに備え、故障範囲診断部３１３は、診断の過程において第２の模擬リーフ信号出力部３１４と、第３の信号切替部３１５を用いた模擬信号経路によるリーフ位置異常診断を実施するようにした。そして、模擬リーフ信号出力部３１４は、制御信号ＳＣ３に応じて生成した模擬リーフ差動信号ＳＳを第３の信号切替部３１５に出力する。一方、第３の信号切替器３１５は、制御用ケーブルＣＢ１とリーフ駆動制御部１１間に接続され、通常（主系統）は、リーフ駆動制御部１１から入力された駆動制御信号ＳＤをそのまま信号処理部２０４に出力するとともに、信号処理部２０４から入力された差動リーフ位置信号ＳＰをそのままリーフ制御部１１に出力する。一方、第２の模擬リーフ信号出力部３１４を経由して制御信号ＳＣ３が入力されると、信号処理部３０４からの差動リーフ位置信号ＳＰの代わりに模擬リーフ信号出力部３１４から入力された模擬作動リーフ信号ＳＳをリーフ制御部１１に出力する。
【００４９】
つぎに、動作について説明する。
図９のフローチャートに示すように、ポイントＤ以前の動作、およびポイントＤ以降において、ステップＳ１２０で「Ｎ」であった時の動作までは実施の形態２における動作と同様であり、説明を省略する。そして、本実施の形態３においては、ステップＳ１２０において「Ｙ」であったとき、最低点検範囲Ａ２のうちの、リーフ制御装置について絞り込みを行うため、ステップＳ３１０以降のステップを実行する。
【００５０】
最低点検範囲Ａ２を特定した段階で、故障範囲診断部３１３から第２の模擬リーフ信号出力部３１４、第３の信号切替部３１５に出力された制御信号ＳＣ３中の制御命令により、第２の模擬リーフ信号出力部３１４、信号切替部３１５の動作を変更し、リーフ制御装置３０１内の故障範囲分離動作に入る。具体的には、第２の模擬リーフ信号出力部３１４は、模擬リーフ差動信号ＳＳを生成して第３の信号切替部３１５に出力する。そして、第３の信号切替部３１５は、信号処理部２０４４からの差動リーフ位置信号ＳＰに代わり、第２の模擬リーフ信号出力部３１４から出力された模擬リーフ差動信号ＳＳをリーフ駆動制御部１１に出力する（ステップＳ３１０）。
【００５１】
つぎに、リーフ異常検出部１２は、ステップ１２０と同様にリーフ部５ｍに対してリーフ位置異常を検出するか否かを判定する（ステップＳ３２０）。
【００５２】
このとき、異常を検出できなかった（ステップＳ３２０で「Ｎ」：正常と判定）場合は、模擬リーフ差動信号ＳＳがリーフ駆動制御部１１内でＴＴＬ波形に変換されてリーフ異常検出部１２まで伝達されたことになる。したがって、リーフ部５ｍに関する最低点検範囲Ａ１のうち、リーフ駆動制御部１１とリーフ異常検出部１２は正常に機能していることになる。ここでも、第３の信号切替部３１５については、第２の模擬リーフ信号出力部３１４との接続系統（補助系統）は正常で、信号処理部２０４との接続系統（主系統）のみに不具合がある場合もある。しかし、実用上、構造が単純な切替器の故障率が低いことを考慮し、リーフ駆動制御部１１とリーフ異常検出部１２だけでなく、リーフ制御装置３０１全体を点検対象から除外してもよい。そこで、最低点検範囲Ａ２からリーフ制御装置３０１を除外した範囲を最低点検範囲Ｄ１として表示する（ステップＳ３４０）。つまり、点検対象範囲は限定最低点検範囲Ａ２から信号切替部４２、制御用信号ケーブルのうちの差動リーフ位置信号用配線、および電源系に絞られる。
【００５３】
一方、再度異常を検出した（ステップＳ３２０で「Ｙ」：異常と判定）場合は、リーフ制御装置１内に故障個所が必ず存在することになる。よって、リーフ制御装置１を限定点検範囲Ｄ２として表示する（ステップＳ３３０）。
【００５４】
この判定により、正常を検出した場合は、実施の形態１や２において絞り込んだ点検対象を、さらに絞り込むことができ、さらなる治療再開（復旧時間）の短縮化が可能となる。
【００５５】
なお、本実施の形態３においては、駆動制御信号については、第３の信号切替部３１５を経由せず、直接制御用信号ケーブルに接続されているのと同様の動作であった。しかし、本実施の形態３にかかる粒子線治療装置においても、実施の形態１の変形例のように、第２の模擬リーフ信号出力部をリーフ毎の駆動制御信号に応じて、リーフ毎に模擬リーフ信号を出力できる仕様とし、駆動制御信号を第３の模擬リーフ信号出力部３１４に入力されるように第３の信号切替器３１５の仕様を変更すれば、リーフ駆動制御部が正常に駆動制御信号を出力することができているかいないかを診断することも可能である。
【００５６】
以上のように、本実施の形態３にかかる粒子線治療装置によれば、故障範囲診断部１３は、模擬信号ＳＳをリーフ制御装置３０１内のリーフ駆動制御部１１に出力するように構成したのでリーフ制御装置に不備があるかを区別することができる。
【００５７】
実施の形態４．
本実施の形態４にかかる粒子線治療装置では、診断用ケーブル系を介した故障範囲診断部と信号処理部間の通信を上記各実施の形態のような故障範囲診断部から信号処理部への単方向ではなく、双方向通信するようにし、信号処理部の動作状況を確認できるようにしたものである。具体的には、故障範囲診断部は制御信号の前に要求信号を発し、信号処理部から応答信号が返ってくるか否かによって信号処理部内に異常があるか否かを診断できるようにした。他の部分については実施の形態３と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
図１０と図１１は、本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図１０は粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図、図１１は粒子線治療装置の故障診断機能を説明するためのフローチャートである。
【００５９】
図１０に示すように、リーフ制御装置４０１の故障範囲診断部４１３と信号処理部４０４の模擬リーフ信号出力部４４３間は、双方向通信が可能な診断用ケーブル系（ケーブルスプールＲＷ４０２を有するケーブルＣＢ４０５、ガントリコネクタＣＮ４０２、ケーブルＣＢ４０６）を介して接続されている。そして、故障範囲診断部４１３は、制御信号ＳＣ２を出力する前に、要求信号ＳＲを模擬リーフ信号出力部４４３に向けて出力し、模擬リーフ信号出力部４４３は、要求信号ＳＲを受信すると応答信号ＳＡを故障範囲診断部４１３に向けて返すようにしている。
【００６０】
つぎに、動作について説明する。
図１１のフローチャートに示すように、ポイントＤ以前の動作、およびステップＳ１００以降の動作については、実施の形態３における動作と同様であり、説明を省略する。そして、本実施の形態４においては、ポイントＤとステップＳ１００の間に、信号処理部の動作を確認するためのステップを実行する。
【００６１】
リーフ位置に異常が有ることが分かり、故障範囲診断動作が開始されると、故障範囲診断部４１３は、要求信号ＳＲを信号処理部４０４の模擬リーフ信号出力部４４３に向けて出力する（ステップＳ８０）。
【００６２】
つぎに、故障範囲診断部４１３は、出力した要求信号ＳＲに対して、所定時間内に模擬リーフ信号出力部４４３から応答信号ＳＡが受信できるか否かを判定する（ステップＳ８２）。
【００６３】
このとき、応答が返ってきた場合（ステップＳ８２で「Ｙ」：正常と判定）は、信号処理部４（少なくとも模擬リーフ信号出力部４４３）は起動していることになる。そこで、上述したステップＳ１００以降の診断を実行していく。
【００６４】
一方、応答信号ＳＡをあらかじめ決めた時間内に受信できなかった場合（ステップＳ８２で「Ｎ」：異常と判定）は、故障範囲診断部４１３〜診断用ケーブル系〜模擬リーフ信号出力部４４３の間に機能していない部位が有ることになる。ただし、上記部位は故障診断のときのみ機能し、リーフの実際の駆動には関係ない部分であるが、模擬リーフ信号出力部４４３が機能しない原因として信号処理部４０４に電力が供給されていないことも考えられる。ところが、信号処理部４０４への電源が機能していない場合は、駆動をかけた全てのリーフが異常と判断されるはずである。したがって、リーフの一部が異常と診断された場合に、応答が返ってこなかった場合には、電源系ではなく、故障範囲診断部４１３〜診断用ケーブル系〜模擬リーフ信号出力部４４３の間に故障が存在することになる。
【００６５】
そこで、ステップＳ８２で異常の場合、ステップＳ３０において正常な位置を示すリーフが有るか否かにより、正常なリーフが一つでもあったなら（ステップＳ８４で「Ｙ」：あり）、故障範囲の絞り込み動作を実施するための事前点検範囲Ｅ２として故障範囲診断部４１３〜診断用ケーブル系〜模擬リーフ信号出力部４４３からなる故障診断系統部位の事前点検を進める表示を行う（ステップＳ８８）。一方、ステップＳ３０における異常検出で、正常なリーフが全くない場合（ステップＳ８４で「Ｎ」：なし）、電源系を最低点検範囲Ｅ１として表示する（ステップＳ８６）。
【００６６】
したがって、全リーフが異常となった場合、信号処理部が点検対象とすべきか否かを判断し、原因の絞り込みができる場合がある。
【００６７】
以上のように、本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置によれば、診断用ケーブル系を介した故障範囲診断部４１３と信号処理部４０４間の通信を双方向通信するようにしたので、信号処理部４０４の動作状況を確認することができる。
【００６８】
実施の形態５．
本実施の形態５にかかる粒子線治療装置では、故障範囲診断部と信号処理部間の通信を上記各実施の形態のような有線ケーブルではなく、無線により行うようにした。その他については、上記各実施の形態と同様で、無線通信以外の機能については実施の形態４と同様であるので説明を省略する。
【００６９】
図１２は、本発明の実施の形態４にかかる粒子線治療装置の構成を示すためのブロック図である。図において、リーフ制御装置５０１の故障範囲診断部５１３と信号処理部５０４の模擬リーフ信号出力部５４３は、それぞれ双方向の無線通信機能を有し、故障範囲診断部５１３から模擬リーフ位置信号出力部５４３へは、要求信号ＳＲと制御信号ＳＣ２が伝達され、模擬リーフ信号出力部５４３から故障範囲診断部５１３へは、要求信号ＳＲが伝達されるようになっており、これらの信号のやり取りの仕方は実施の形態４と同様である。
【００７０】
本実施の形態５にかかる粒子線治療装置では、通信する信号が単純な要求信号ＳＲと制御信号ＳＣ２と応答信号ＳＡのみなので、各リーフに対応する駆動制御信号ＳＤや差動リーフ位置信号ＳＰ等のように有線のケーブルを用いなくとも確実に通信が可能である。そのため図１２に示すように、模擬リーフ信号出力部５４３と故障範囲診断部５１３間が無線にすることで、すでに据え付けられている粒子線治療装置に対しケーブル追加工事をおこなうことなく、部位特定の診断機能の追加が可能となり、現地工事の工数削減が可能となる。
【００７１】
以上のように、本発明の実施の形態５にかかる粒子線治療装置によれば、故障範囲診断部５１３と信号処理部５０４間の通信を無線により行うようにしたので、ケーブル追加工事のような大掛かりな工事をおこなうことなく、故障範囲の絞り込みを行えるようになる。
【００７２】
なお、上記各実施の形態では、実施の形態が進むにつれ、前の実施の形態の機能を累積的に取り入れるような形態となっているが、それに限られることはない。例えば、実施の形態１の粒子線治療装置に対し、実施の形態３と実施の形態２の差分に相当するリーフ制御装置内に模擬信号を出力する機能を追加したような形態をとってもよい。その他、各実施の形態の直前の実施の形態との差分に相当する分を適宜組み合わせてもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態１〜５では、故障範囲診断部は、リーフ異常検出部が異常を検出した際に起動し、主系統から補助系統に信号系統の切り換えをおこなうことで、部位の特定（故障範囲診断）をおこなうように構成しているが、故障範囲診断の実行は、治療中の異常発生時に限定する必要はない。例えば、一日の治療が終了した後にリーフを試験的に駆動させて異常部位がないか確認をおこない、異常があれば、故障範囲診断動作を開始（ステップＳ７０）し、故障位置の特定をおこなうことで、夜間の保全作業の短縮化も可能となる。
【符号の説明】
【００７４】
１ リーフ制御装置（１１ リーフ駆動制御部、１２ リーフ異常検出部、 １３ 故障範囲診断部）、
２ 回転ガントリ部、
３ マルチリーフコリメータ部、 ４ 信号処理部（４１ 差動変換部、４２ 信号切替部、４３ 模擬リーフ信号出力部）、 ５ リーフ装置（５１ リーフ、５２ リーフ駆動部（ＬＧ リーフギヤ、ＤＭ モータ）。
ＳＤ：駆動制御信号、ＳＰ：差動リーフ位置信号、ＳＳ：模擬リーフ差動信号、ＳＳＰ：模擬リーフパルス信号、ＷＰ：パルス信号、ＳＣ：制御信号、ＳＡ：応答信号、ＳＲ：要求信号。
１００位の数字は変形例を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部が回転ガントリ内に設置されるとともに、前記マルチコリメータ部を制御するリーフ制御装置が前記回転ガントリと隔てて設置され、前記マルチコリメータ部と前記リーフ制御装置間の信号入出力が信号ケーブルを介して行われる粒子線治療装置において、
前記マルチリーフコリメータ部は、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフと、前記複数のリーフのそれぞれを独立して駆動させる駆動部と、駆動したリーフの位置を示すリーフ位置信号を前記リーフ制御装置に対して前記信号ケーブルを介して出力する信号処理部とを有し、
前記リーフ制御装置は、前記複数のリーフのそれぞれの駆動を制御するための駆動制御信号を前記マルチコリメータ部に対して前記信号ケーブルを介して出力するリーフ駆動制御部と、前記駆動制御信号と前記リーフ位置信号に基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部とを有し、
リーフ位置が正常であることを示す模擬信号を生成する模擬信号出力部と、所定部分に出力される信号を前記模擬信号または前記リーフ位置信号のいずれかに切替える信号切替部とを有し、前記リーフ異常検出部が前記リーフ位置信号に基づくリーフ位置の異常を検出したときに、前記所定部分に出力する信号を前記模擬信号に切替えて前記リーフ異常検出部にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と前記所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、前記リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部を備えたことを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記駆動部のモータの回転を示す信号を前記リーフ位置信号として出力し、
前記リーフ異常検出部は、モータを駆動させる駆動制御信号が出力されたリーフから前記リーフ位置信号が出力されたか否かにより、当該リーフのリーフ位置の異常の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項３】
前記模擬信号出力部は、モータを駆動させる駆動制御信号が出力されたリーフ毎に前記模擬信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の粒子線治療装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記駆動部のモータの回転に伴い出力されるパルス波形を差動信号に変換し、変換した差動信号を前記リーフ位置信号として出力する差動変換部を有し、
前記故障範囲診断部は、前記差動信号を模擬する模擬信号を前記差動変換部の出力部分に出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項５】
前記故障範囲診断部は、前記駆動部のモータの回転に伴い出力されるパルス波形を模擬する模擬信号を前記駆動部の出力部分に出力することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項６】
前記故障範囲診断部は、前記模擬信号を前記リーフ駆動制御部に出力することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項１】
粒子線を所定の照射形状に成形するマルチリーフコリメータ部が回転ガントリ内に設置されるとともに、前記マルチコリメータ部を制御するリーフ制御装置が前記回転ガントリと隔てて設置され、前記マルチコリメータ部と前記リーフ制御装置間の信号入出力が信号ケーブルを介して行われる粒子線治療装置において、
前記マルチリーフコリメータ部は、粒子線の中心軸に対して離反または接近方向に移動可能な複数のリーフと、前記複数のリーフのそれぞれを独立して駆動させる駆動部と、駆動したリーフの位置を示すリーフ位置信号を前記リーフ制御装置に対して前記信号ケーブルを介して出力する信号処理部とを有し、
前記リーフ制御装置は、前記複数のリーフのそれぞれの駆動を制御するための駆動制御信号を前記マルチコリメータ部に対して前記信号ケーブルを介して出力するリーフ駆動制御部と、前記駆動制御信号と前記リーフ位置信号に基づいて、リーフ位置の異常の有無を検出するリーフ異常検出部とを有し、
リーフ位置が正常であることを示す模擬信号を生成する模擬信号出力部と、所定部分に出力される信号を前記模擬信号または前記リーフ位置信号のいずれかに切替える信号切替部とを有し、前記リーフ異常検出部が前記リーフ位置信号に基づくリーフ位置の異常を検出したときに、前記所定部分に出力する信号を前記模擬信号に切替えて前記リーフ異常検出部にリーフ位置の異常の有無を再検出させ、再検出時に異常を検出するか否かの結果と前記所定部分の当該装置内での信号入出力における位置とに基づいて、前記リーフ位置の異常の原因となりうる故障部位の範囲を診断する故障範囲診断部を備えたことを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記駆動部のモータの回転を示す信号を前記リーフ位置信号として出力し、
前記リーフ異常検出部は、モータを駆動させる駆動制御信号が出力されたリーフから前記リーフ位置信号が出力されたか否かにより、当該リーフのリーフ位置の異常の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療装置。
【請求項３】
前記模擬信号出力部は、モータを駆動させる駆動制御信号が出力されたリーフ毎に前記模擬信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の粒子線治療装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記駆動部のモータの回転に伴い出力されるパルス波形を差動信号に変換し、変換した差動信号を前記リーフ位置信号として出力する差動変換部を有し、
前記故障範囲診断部は、前記差動信号を模擬する模擬信号を前記差動変換部の出力部分に出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項５】
前記故障範囲診断部は、前記駆動部のモータの回転に伴い出力されるパルス波形を模擬する模擬信号を前記駆動部の出力部分に出力することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【請求項６】
前記故障範囲診断部は、前記模擬信号を前記リーフ駆動制御部に出力することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粒子線治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１４７５９２（Ｐ２０１１−１４７５９２Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０９３２（Ｐ２０１０−１０９３２）
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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