JPH08276024A - 粒子加速器のタイミング制御装置およびそのタイミング制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 呼吸に同期させて正確かつ最適なタイミング
で荷電粒子の照射を被照射体へ効率良く行うと共に、被
照射体への照射精度を向上させることを可能にする粒子
加速器のタイミング制御装置およびそのタイミング制御
方法を得る。 【構成】 呼吸振動検出器により検出した呼吸振動の任
意の位相で発生させたパルスを遅延させ、粒子加速器を
構成する種々のパルス電源に出力する予め設定された遅
延時間が付与された遅延パルスを生成する遅延回路を備
えた粒子加速器のタイミング制御装置およびそのタイミ
ング制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子を高エネル
ギーに加速し、例えば人体に照射して癌細胞等を破壊す
る医療用粒子加速器に用いて好適な粒子加速器のタイミ
ング制御装置およびそのタイミング制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図２１は、例えば特開平６−１６８７９
９号公報に開示された一般的な粒子加速器を示す平面図
である。図２２は、従来の粒子加速器のタイミング制御
装置の構成を示すブロック図である。図２１において、
１は電子銃６により発生した電子を高周波で直線的に加
速するライナック、２はさらに高エネルギーに電子を加
速するシンクロトロン、７はシンクロトロン２で加速さ
れた電子を物理実験等に使用するための、前記加速され
た電子を蓄積するリングであるＳＲリングである。

【０００３】シンクロトロン２は電子を入射、加速、出
射するために様々なパルス機器から構成されており、イ
ンフレクタ２７、偏向電磁石４０、高周波加速空洞４
６、デフレクタ電磁石４８、キッカ電磁石４９などを備
えている。４１および４２はシンクロトロン２内を周回
する電子ビームに対し上下方向と左右方向の両方向に集
束力を持たすための極性の異なる２種類の四極電磁石で
あり、偏向電磁石４０と共に６周期構造で配置されてい
る。４５ａ，４５ｂ，４５ｃはインフレクタ２７と共に
ライナック１からの電子ビームの入射に用いられるパル
ス機器としてのパータベータ電磁石である。

【０００４】この粒子加速器は電子を加速して取り出
し、ＳＲリング７などの別のリングに蓄積する装置であ
るが、本発明の対象となる医療用イオン照射加速器の場
合にはＳＲリング７が設けられておらず、ＳＲリング７
の位置には被照射体を置きシンクロトロン２から取り出
されたイオンビームを照射する構成であり、制御方式は
両者共に基本的には同一である。

【０００５】また、図２２において、６２はあらかじめ
決められた周期でトリガパルスを発生させる基準信号発
生器であり、６１は複数の出力チャンネルを備え、前記
基準信号発生器６２から送られてくるトリガパルスを受
けて、前記各出力チャンネルから予め決められた時間間
隔で順次パルス信号を出力するタイミングパルス発生器
である。１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１
２ｆ，１２ｇはタイミングパルス発生器６１の各出力チ
ャンネルより出力されるパルス信号のタイミングを微調
整するための遅延回路である。２０，２１，２８ａ，２
８ｂ，２８ｃ，２９，３１は前記各遅延回路に夫々接続
されたキッカ電磁石などの各種パルス機器のためのパル
ス電源であり、２０はインフレクタ２７に電力を供給す
るインフレクタ電源、２１はライナック１に電力を供給
するライナック電源、２８ａと２８ｂと２８ｃは各パー
タベータ電磁石４５ａ，４５ｂ，４５ｃの夫々へ電力を
供給するパータベータ電源、２９はデフレクタ電磁石４
８へ電力を供給するデフレクタ電源、３１はキッカ電磁
石４９へ電力を供給するキッカ電源である。これらの各
パルス電源に接続されている各遅延回路は基本的な役割
は同じである。６０は前記タイミングパルス発生器６１
を制御する計算機である。

【０００６】また、６３はタイミングパルス発生器６１
の出力チャンネルの１つから出力されるパルス信号に基
づいて出力クロックを生成する交流電源タイミングコン
トローラである。６４は符号２２，２３，２４，２６に
より示される各種交流電源の電源出力パターンがあらか
じめ書き込まれているメモリ装置であり、交流電源タイ
ミングコントローラ６３から供給される出力クロックに
従い前記電源出力パターンが順番に読み出される。２２
は偏向電磁石４０へ電力を供給する偏向電磁石電源、２
３は四極電磁石４１に電力を供給する四極電磁石電源、
２４は四極電磁石４２へ電力を供給する四極電磁石電源
である。なお、これらの各交流電源はインパルス的な電
力供給動作を行うパルス電源である。２６は高周波加速
空洞４６に高周波電力を供給する高周波電源である。６
５はメモリ装置６４に電源出力パターンを書き込むため
の計算機である。

【０００７】なお、これら計算機６０，６５やメモリ装
置６４における電気信号の伝送は光ケーブル或いは絶縁
アンプを使って行われ、信号線にノイズがのらないよう
に工夫されている。

【０００８】次に動作について説明する。ライナック電
源２１は、ライナック１とシンクロトロン２とを使用し
て電子を高エネルギーに加速し、ＳＲリング７に蓄積
し、高エネルギー電子ビームから得られるシンクロトロ
ン放射光（ＳＲ）を供給するものである。ライナック１
およびシンクロトロン２は１秒間に２回の繰り返しで運
転される。つまり、０．５秒の繰り返し周期で電子ビー
ムを出射する。

【０００９】ライナック１はライナック電源２１からマ
イクロ波（或いは高周波）が供給され、そのマイクロ波
で電子を２０ＭｅＶまで加速するが、シンクロトロン２
に入射できる時間は２μｓｅｃから３μｓｅｃであるの
で、ビームのパルス幅も同程度になるようにパルス運転
される。

【００１０】このライナック１から出射された電子ビー
ムは、インフレクタ２７を通してシンクロトロン２に入
射される。インフレクタ２７は高電圧を必要とするた
め、放電を避けるためにインフレクタ２７へ電力を供給
するインフレクタ電源２０はパルス運転される。入射さ
れたビームはそのままではインフレクタ２７の電極に衝
突して失われるため、３台のパータベータ電磁石４５
ａ，４５ｂ，４５ｃを使用して入射時のみ磁場を発生さ
せてビームを周回軌道に乗せる。

【００１１】前記パータベータ電磁石の磁場波形は正弦
半波であり、その立ち下がりを利用してビームを入射す
るため、前記正弦半波のパルス幅はビームのパルス幅の
約２倍である。パータベータ電磁石の数は粒子加速器に
より異なり、１台から４台位までが使われている。

【００１２】入射したビームは６台の偏向電磁石４０で
偏向され周回運動するが、ビームを安定に周回させるた
めには各６台の四極電磁石４１、４２で集束させなけれ
ばならない。これら四極電磁石は電気回路的には各々直
列に接続されており、従って、電源は３台である。周回
ビームを加速するために高周波加速空洞４６が使用され
る。加速されることによりビームのエネルギーが変わる
と、ビームの軌道が変わるため、ビームエネルギーに応
じて偏向電磁石と四極電磁石との磁場強度を変えなけれ
ばならない。実際の電子シンクロトロンでは磁場強度に
対応するように電子ビームは加速される。

【００１３】偏向電磁石４０および極性の異なる２つの
四極電磁石４１，４２の偏向電磁石電源２２、四極電磁
石電源２３，２４の出力は、電子ビームを損失なく加速
するために同期するように精度良く制御されねばならな
い。また、加速電圧もエネルギーによって変えた方がビ
ーム捕獲効率が良いため、高周波電源２６も前記３台の
電源と同期がとられる。従って、メモリ装置６４を使用
して制御する。すなわち、これら交流電源は、任意の参
照信号を与えるとそれに比例した電流あるいは高周波電
圧を出力する。このため、必要な電源出力パターンが決
まれば、それに必要な１周期の参照信号パターンを約６
５０００分割してディジタル化し、計算機６５を使って
あらかじめメモリ装置６４に書き込んでおく。そして、
シンクロトロン運転時には、交流電源タイミングコント
ローラ６３からの出力クロックにより、メモリ装置６４
に書き込まれている電源出力パターンを順次読み出し、
アナログ信号に変換して参照信号として前記各交流電源
に入力する。こうすることにより、前記４台の交流電源
は同期のとれた出力を行なうことができる。実際には、
必要な参照信号は電源あたり１種類ではなく電圧パター
ンなど数種類あるため、メモリーモジュールの数も前記
種類に応じた数となる。

【００１４】加速されたビームは、キッカ電磁石４９と
デフレクタ電磁石４８とを使用して出射される。デフレ
クタ電磁石４８は狭いギャップを持つ偏向電磁石であ
り、そのギャップはビーム中心軌道より４０ｍｍ外側に
あり、そのギャップにビームが入るようにキッカ電磁石
４９で蹴り出す。このため、キッカ電磁石４９はパルス
運転しなければならない。デフレクタ電磁石４８はパル
ス運転する必要はないが、熱的な問題から一般にはパル
ス運転される。

【００１５】このように、粒子加速器のキッカ電磁石な
ど、パルス機器出力のタイミングは、ビームの入射効率
や出射効率に大きく影響するため、正確に調整できなけ
ればならない。そのため、タイミングパルス発生器６１
において予めそれらのタイミングデータを計算機６０を
使用して入力し、前記タイミングデータを使用して基準
信号発生器６２からのパルスを基にタイミングパルス発
生器６１からトリガパルスを出力する。

【００１６】さらにタイミングパルス発生器６１につい
て説明を付け加えると、タイミングパルス発生器６１は
基準信号発生器６２からパルスを受けると、先ず最初の
出力端から設定された時間遅れでトリガパルスが発生
し、その後、次の出力端から設定された時間遅れでトリ
ガパルスが出力され、順次最後の出力端まで各々の時間
遅れでトリガパルスが出力される。そして、次の基準信
号発生器６２からのパルスにより、また最初の出力端か
らパルスが順次出力されて行く。従って、最初のトリガ
パルスと最後のそれとの時間間隔は、基準信号発生器６
２からのパルスの周期以内でなければならない。この時
間間隔は、計算機６０により入力できるようになってい
る。

【００１７】荷電粒子を高エネルギーに加速するイオン
加速装置に関しても、従来、タイミング機構的には上述
したような構成になっているため、癌治療装置等に適用
できない。癌治療装置とは、高エネルギーイオンビーム
を人体の癌部位に照射し癌細胞を消滅さす装置である。
照射時間は数分であるが、患者が呼吸することにより患
部が動くため、イオンビームは患部だけでなく正常細胞
にも照射されることになる。これを避けるためには、呼
吸に同期してビームを照射する必要がある。つまり、息
を吐き終わった時点では、患部は常にほぼ同じ位置にあ
るからである。このため、従来では例えば、ビーム テ
スト オン リング プロパティ インハイマック シ
ンクロトロン（Ｂｅａｍ Ｔｅｓｔ ｏｎ Ｒｉｎｇ
Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｉｎ ＨＩＭＡＣ Ｓｙｎｃｈｒｏ
ｔｒｏｎ）、ヨーロッパ粒子加速器会議（１９９４）で
報告されたような出射のタイミングを人の呼吸に同期さ
せる方式を用いている。イオンの加速は周期的に行い、
出射だけを非周期的に行っている（新しい技術分野であ
るため論文が少なく、詳細な記述はない）。

【００１８】この場合の出射は上述したような方法では
なく、キッカ電磁石の代わりに六極電磁石、ＲＦＫＯ電
極などを用いてビームの共鳴現象を利用し、４００ｍｓ
程度の時間をかけて徐々に周回ビームを取り出す方法で
ある。ビームは加速された後、エネルギーを一定に保っ
たままシンクロトロン内を周回しつづけ、呼吸に同期し
たトリガパルスにより出射機器が起動しビームは徐々に
取り出される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来の粒子加速器のタ
イミング制御装置は以上のように構成されているので、
加速装置の運転周期は被照射体の呼吸周期と同期してい
ないため、患部以外の場所にも荷電粒子を照射する問題
点があった。また、呼吸に同期してビーム出射を行うも
のにあっては、シンクロトロンで加速した後の蓄積時間
を長く取らねばならず、運悪く蓄積時間の後の方で出射
する場合、周回ビームは残留ガスとの衝突により減少し
ているため、十分なビームが取り出せないという問題点
があった。また、シンクロトロンの加速周期は呼吸と同
期していないために加速しても取り出せない場合もあ
り、運転効率が良くないなどの問題点もあった。

【００２０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、呼吸に同期させて正確かつ最適
なタイミングで荷電粒子の被照射体への照射を効率良く
行うと共に、被照射体への照射精度を向上させ、さらに
呼吸振動検出に際しての前記被照射体が受ける肉体的な
負担を軽減する粒子加速器のタイミング制御装置および
そのタイミング制御方法を得ることを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る粒
子加速器のタイミング制御装置は、呼吸振動検出器によ
り検出した被照射体の呼吸振動の任意の位相でパルスを
発生するトリガ発生器と、該トリガ発生器で発生した前
記パルスを基に、粒子加速器を構成する種々のパルス電
源に出力する予め設定された遅延時間が付与された遅延
パルスを生成する遅延回路とを備えたものである。

【００２２】請求項２の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、呼吸振動検出器により検出された被照
射体の呼吸振動の任意の位相でパルスを発生するトリガ
発生器と、該トリガ発生器で発生した前記パルスを基
に、荷電粒子発生手段による荷電粒子の発生や荷電粒子
加速手段における高周波電界による直線的な加速に必要
な種々のパルス電源に出力する予め設定された遅延時間
が付与された遅延パルスを生成する遅延回路とを備えた
ものである。

【００２３】請求項３の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、呼吸振動検出器により検出された呼吸
振動の任意の位相でパルスを発生するトリガ発生器と、
該トリガ発生器で発生した前記パルスを基に、荷電粒子
発生手段による荷電粒子の発生や高周波線形加速器とシ
ンクロトロンとによる荷電粒子の加速、入射、出射に必
要な種々のパルス電源に出力する予め設定された遅延時
間が付与された遅延パルスを生成する遅延回路とを備え
たものである。

【００２４】請求項４の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、トリガ発生器が被照射体の呼吸振動の
任意の位相で発生するパルスを基に、予め設定された遅
延時間が付与された遅延パルスを生成する遅延回路と、
該遅延回路で生成した遅延パルスを基にクロック信号を
発生するクロック発生器と、該クロック発生器で発生し
たクロック信号を基に予め記憶装置に書き込まれた制御
パターンが順次出力されることにより所定の出力電流を
得る荷電粒子の加速手段であるシンクロトロンなどの各
種電磁石電源と、前記クロック信号をカウントし、該カ
ウント値が所定の値に達することで起動パルスを発生
し、前記荷電粒子の発生、加速、入射、出射に必要な種
々のパルス電源を起動するカウンタとを備えたものであ
る。

【００２５】請求項５の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、荷電粒子の加速手段であるシンクロト
ロンの各種電磁石電源の制御パターンを記憶した記憶装
置に必要とされるクロック信号周波数よりも高い周波数
のクロック信号を発生するクロック発生器と、該クロッ
ク発生器と前記記憶装置との間に前記クロック発生器で
発生したクロック信号の周波数を下げる周波数変換手段
とを備えたものである。

【００２６】請求項６の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、呼吸振動検出器により検出された呼吸
振動の任意の位相でパルスを発生するトリガ発生器と、
該トリガ発生器で発生した前記パルスを基に任意の遅れ
時間が付与された照射に必要な時間幅を有する遅延パル
スを発生する出射ゲート回路と、発生した荷電粒子を加
速するための電磁石電源に同期してトリガパルスを出力
するマスタートリガ発生器と、前記出射ゲート回路から
出力される前記遅延パルスと前記マスタートリガ発生器
から出力される前記トリガパルスとの論理積演算結果を
出力する論理積演算回路と、該論理積演算回路から出力
されるトリガパルスを基に任意の遅れ時間が付与された
遅延トリガパルスを生成し荷電粒子の発生，加速，入
射，出射に必要な種々のパルス電源へ出力する遅延回路
とを備えたものである。

【００２７】請求項７の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、トリガ発生器から出力されるパルスを
受け任意の時間遅れで、出射ゲート回路から出力される
遅延パルスよりも長い時間幅のパルスを発生する電磁石
電源運転ゲート回路を備えたものである。

【００２８】請求項８の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、呼吸振動検出器により検出した呼吸振
動の最大値を検出し、その検出値が任意の範囲内にある
ときのみ前記トリガ発生器がパルスを発生させるように
したものである。

【００２９】請求項９の発明に係る粒子加速器のタイミ
ング制御装置は、呼吸振動検出器により検出した呼吸振
動の検出信号を微分し、その微分値の最大値が任意の範
囲内にあるときのみトリガ発生器はパルスを発生させる
ようにしたものである。

【００３０】請求項１０の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、呼吸振動検出器として加速度センサ
ーを用いたものである。

【００３１】請求項１１の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、呼吸振動検出器として歪ゲージを用
いるようにしたものである。

【００３２】請求項１２の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、呼吸振動検出器として二酸化炭素検
出器を用いるようにしたものである。

【００３３】請求項１３の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
パルスを発生させ、該パルスを基に予め設定された遅延
時間が付与された遅延パルスを生成し、該生成した遅延
パルスにより前記粒子加速器を構成する種々のパルス電
源を制御するようにしたものである。

【００３４】請求項１４の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
発生させたパルスを遅延させ、荷電粒子の発生や高周波
線形加速器とシンクロトロンとによる前記荷電粒子の加
速や入射、出射に必要な種々のパルス電源に出力する予
め設定された遅延時間が付与された遅延パルスを生成
し、この遅延パルスにより前記パルス電源を制御するよ
うにしたものである。

【００３５】請求項１５の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
発生したパルスを遅延させて得られた予め設定された遅
延時間が付与された遅延パルスを基にクロック信号を発
生させ、該クロック信号を基に予め記憶装置に書き込ま
れた制御パターンを順次出力することによりシンクロト
ロンの各種電磁石電源から所定の出力電流を前記シンク
ロトロンの各種電磁石へ供給すると共に、前記クロック
信号をカウントし、該カウント値が所定の値に達するこ
とで発生させた起動パルスを基に前記荷電粒子の発生、
加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源を起動する
ようにしたものである。

【００３６】請求項１６の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
発生させたパルスを基に生成した予め設定された遅延時
間が付与された遅延パルスを基に発生させるクロック信
号の周波数を、記憶装置で必要とするクロック信号周波
数より高い周波数で発生させ、この高い周波数から低い
クロック信号周波数を生成して前記記憶装置へ供給する
ようにしたものである。

【００３７】請求項１７の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
発生させたパルスを基に任意の遅れ時間が付与された照
射に必要な時間幅を有する遅延パルスを発生し、該遅延
パルスが出力されている期間だけ荷電粒子を加速するた
めの電磁石電源に同期したトリガパルスを出力し、該ト
リガパルスを基に生成した任意の遅れ時間が付与された
遅延トリガパルスを荷電粒子の発生、加速、入射、出射
に必要な種々のパルス電源へ出力するようにしたもので
ある。

【００３８】請求項１８の発明に係る粒子加速器のタイ
ミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
発生させたパルスを基に、照射に必要な時間より長い時
間幅の任意の遅れ時間が付与されたパルスを発生させ、
このパルスが出力されている間、荷電粒子の加速のため
の電磁石電源を運転するようにしたものである。

【００３９】

【作用】請求項１の発明における遅延回路は、呼吸振動
の任意の位相で発生するパルスを基に生成した、パルス
電源の動作タイミングの最適化を実現する遅延時間を付
与した遅延パルスを粒子加速器の種々の前記パルス電源
へ出力し、呼吸振動を行っている被照射体に対し前記パ
ルス電源が動作するタイミングの精度を向上させると共
に最適化し、さらにエネルギー強度の高いビームの効率
的な照射を実現する。

【００４０】請求項２の発明における遅延回路は、呼吸
振動の任意の位相で発生するパルスを基に、荷電粒子発
生手段による荷電粒子の発生や荷電粒子加速手段におけ
る高周波電界による直線的な加速に必要なパルス電源に
出力する予め設定された遅延時間が付与された遅延パル
スを生成し、前記遅延パルスを前記パルス電源へ出力
し、前記パルス電源が動作するタイミングの精度を向上
させると共に最適化し、前記呼吸振動の任意の位相に同
期した前記荷電粒子発生手段による荷電粒子の発生や前
記荷電粒子加速手段における高周波電界による直線的な
加速運転を実現し、さらにエネルギー強度の高いビーム
の効率的な照射を実現する。

【００４１】請求項３の発明における遅延回路は、呼吸
振動の任意の位相で発生するパルスを基に、荷電粒子発
生手段による荷電粒子の発生や高周波線形加速器とシン
クロトロンとによる荷電粒子の加速、入射、出射に必要
な種々のパルス電源に出力する予め設定された遅延時間
が付与された遅延パルスを生成し、前記遅延パルスを前
記パルス電源へ出力し、前記パルス電源が動作するタイ
ミングの精度を向上させると共に最適化し、さらにエネ
ルギー強度の高いビームの効率的な照射を実現する。

【００４２】請求項４の発明における粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、予め記憶装置に制御パターンを書き
込んでおき、呼吸振動の任意の位相で発生したパルスを
遅延させて生成した予め設定された遅延時間が付与され
た遅延パルスを基にクロック信号を発生させ、前記クロ
ック信号をカウントし、該カウント値が所定の値に達す
ることで起動パルスを発生させて荷電粒子の発生、加
速、入射、出射に必要な種々のパルス電源を起動すると
共に、前記クロック信号により前記記憶装置から前記制
御パターンを順次出力することによりシンクロトロンの
各種電磁石電源から所定の出力電流を得ることで、前記
各種電磁石電源の出力パターンを決定する前記制御パタ
ーンに対しての前記種々のパルス電源が起動するタイミ
ング精度を向上させる。

【００４３】請求項５の発明における粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、シンクロトロンの各種電磁石電源の
出力パターンを決定する制御パターンを記憶した記憶装
置に必要とされるクロック信号周波数よりも高い周波数
のクロック信号をクロック発生器で発生させる一方で、
前記クロック信号の周波数を低くして制御パターンの読
み出しに必要とされる前記クロック信号周波数に戻して
前記制御パターンの読み出しを行い、荷電粒子の発生、
加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源を起動させ
る所定のカウント値を得るためのカウント周期を前記高
い周波数のクロック信号により小さくすることでより細
かく設定される前記所定のカウント値を基にして前記パ
ルス電源を起動させるタイミングの設定精度を上げ、前
記記憶装置から出力される前記制御パターンに対しての
前記種々のパルス電源が起動するタイミング精度をより
向上させる。

【００４４】請求項６の発明における粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
発生したパルスに同期させて任意の遅れ時間が付与され
た照射に必要な時間幅を有する遅延パルスを発生させ、
ラピッドサイクリングシンクロトロンの電磁石電源に同
期して出力されるトリガパルスと前記遅延パルスとの論
理積演算結果により得られるパルスを基に生成された任
意の遅れ時間が付与された遅延トリガパルスを、荷電粒
子の発生、加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源
へ出力することで、照射に必要な期間のみ前記パルス電
源の運転を行い、運転効率を向上させる。

【００４５】請求項７の発明における粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、被照射体の呼吸振動の任意の位相で
発生したパルスを受け、任意の時間遅れで出射ゲート回
路から出力される遅延パルスよりも長い時間幅のパルス
を発生させ、このパルスが出力されている間、高周波線
形加速器やラピッドサイクリングシンクロトロンの電磁
石電源を運転することで、照射に必要な期間のみ前記高
周波線形加速器や前記ラピッドサイクリングシンクロト
ロンの電磁石電源の運転を行い、運転効率をより向上さ
せる。

【００４６】請求項８の発明における粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、被照射体の呼吸振動の最大値が任意
の範囲内にあることを条件にしてトリガ発生器からパル
スを発生させることで、前記呼吸振動が前記範囲内に入
らないときには照射を停止することを可能にして誤照射
を回避し、被照射体への照射精度が低下するのを防止し
て前記照射精度を向上させる。

【００４７】請求項９の発明における粒子加速器のタイ
ミング制御装置は、被照射体の呼吸振動が変化する際の
割合が任意の範囲内にあるときのみトリガ発生器からパ
ルスを発生させることで、前記呼吸振動が突然大きく変
化し前記範囲から外れたときには照射を停止することを
可能にして誤照射を回避し、被照射体への照射精度が低
下するのを防止して前記照射精度をより向上させる。

【００４８】請求項１０の発明における粒子加速器のタ
イミング制御装置は、加速度センサーを用いて被照射体
の呼吸振動を検出し、前記呼吸振動に精度良く同期させ
て正確かつ最適なタイミングで照射を効率良く行い、被
照射体への照射精度を向上させる。

【００４９】請求項１１の発明における粒子加速器のタ
イミング制御装置は、歪ゲージを用いて被照射体の呼吸
振動を検出し、前記呼吸振動に精度良く同期させて正確
かつ最適なタイミングで照射を効率良く行い、被照射体
への照射精度を向上させ、さらに被照射体への装着を容
易にし、呼吸振動検出に際しての前記被照射体が受ける
肉体的な負担を軽減する。

【００５０】請求項１２の発明における粒子加速器のタ
イミング制御装置は、二酸化炭素検出器を用いて被照射
体から吐き出される二酸化炭素濃度の変化を検出するこ
とで呼吸振動を検出し、前記呼吸振動に精度良く同期さ
せて正確かつ最適なタイミングで照射を効率良く行い、
被照射体への照射精度を向上させ、さらに非接触で被照
射体の呼吸振動を検出し前記被照射体が受ける肉体的な
負担をなくす。

【００５１】請求項１３の発明における粒子加速器のタ
イミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相
で発生させたパルスから予め設定された遅延時間が付与
された遅延パルスを生成し、前記遅延パルスにより粒子
加速器を構成する種々のパルス電源を制御することで、
前記被照射体の呼吸振動の任意の位相に同期した粒子加
速器の運転制御を実現し、呼吸振動を行っている被照射
体に対し前記パルス電源が動作するタイミングの精度を
向上させると共に最適化し、さらにエネルギー強度の高
いビームの効率的な照射を実現する。

【００５２】請求項１４の発明における粒子加速器のタ
イミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相
で発生させたパルスから、荷電粒子の発生や前記高周波
線形加速器とシンクロトロンとによる前記荷電粒子の加
速や入射、出射に必要なパルス電源に出力する予め設定
された遅延時間が付与された遅延パルスを生成し、前記
遅延パルスにより前記パルス電源を制御することで、呼
吸振動を行っている被照射体に対し前記パルス電源が動
作するタイミングの精度を向上させると共に最適化して
前記被照射体の呼吸振動の任意の位相に同期した前記荷
電粒子の発生や前記高周波線形加速器とシンクロトロン
とによる前記荷電粒子の加速や入射、出射のための制御
を実現し、さらにエネルギー強度の高いビームの被照射
体への効率的な照射を実現する。

【００５３】請求項１５の発明における粒子加速器のタ
イミング制御方法は、呼吸振動の任意の位相で発生した
パルスを遅延させて生成した予め設定された遅延時間が
付与された遅延パルスを基にクロック信号を発生させ、
前記クロック信号をカウントし、該カウント値が所定の
値に達することで起動パルスを発生させて荷電粒子の発
生、加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源を起動
すると共に、予め制御パターンが書き込まれている記憶
装置から前記クロック信号により前記制御パターンを順
次出力することによりシンクロトロンの各種電磁石電源
から所定の出力電流を得ることで、前記制御パターンの
出力と前記種々のパルス電源の起動との間のタイミング
精度を向上させる。

【００５４】請求項１６の発明における粒子加速器のタ
イミング制御方法は、シンクロトロンの各種電磁石電源
の出力パターンを決定する制御パターンの読み出しに必
要とされるクロック信号周波数よりも高い周波数のクロ
ック信号をクロック発生器で発生させ、荷電粒子の発
生、加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源を起動
させる所定のカウント値を得るためのカウント周期を小
さくする一方、前記クロック信号の周波数を低くして元
の制御パターンの読み出しに必要とされるクロック信号
周波数に戻して前記制御パターンの読み出しを行い、前
記高い周波数のクロック信号により細かく設定される前
記所定のカウント値を基にした前記パルス電源の起動を
可能にし、前記制御パターンの出力と前記種々のパルス
電源の起動との間のタイミング精度をより向上させる。

【００５５】請求項１７の発明における粒子加速器のタ
イミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相
で発生したパルスに対して発生させた任意の遅れ時間が
付与された照射に必要な時間幅を有する遅延パルスが出
力されている期間だけ、ラピッドサイクリングシンクロ
トロンの電磁石電源に同期して出力されるトリガパルス
を出力させ、この結果得られるパルスを遅延させて生成
した遅延トリガパルスを、荷電粒子の発生、加速、入
射、出射に必要な種々のパルス電源へ出力することで、
照射に必要な期間のみ前記パルス電源の運転を行い、運
転効率を向上させる。

【００５６】請求項１８の発明における粒子加速器のタ
イミング制御方法は、被照射体の呼吸振動の任意の位相
で発生したパルスを基に、出射ゲート回路から出力され
る遅延パルスよりも長い時間幅のパルスを発生させ、こ
のパルスが出力されている間、高周波線形加速器やラピ
ッドサイクリングシンクロトロンの電磁石電源が運転さ
れるように制御し、照射に必要な期間のみ前記高周波線
形加速器や前記ラピッドサイクリングシンクロトロンの
電磁石電源の運転を行い、運転効率をより向上させる。

【００５７】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１による粒子加速器のタ
イミング制御装置の構成を示すブロック図、図２はこの
実施例のタイミング制御装置が適用される粒子加速器を
示す平面図、図３はタイミング制御装置の動作を示すタ
イムチャートである。また、図４は呼吸に同期した電気
信号を得るための概念図および呼吸振動波形を示した波
形図である。

【００５８】なお、図１および図２において図２１およ
び図２２と同一または相当の部分については同一の符号
を付し説明を省略する。この実施例の粒子加速器のタイ
ミング制御装置で前記従来例のそれと基本的に異なる点
は、粒子加速器はイオンを加速する装置であり、加速し
たイオンを照射対象物に照射するという点である。その
ため、図２１に示した電子銃６の代わりにイオン源が設
けられ、またＳＲリング７の代わりに照射装置が設けら
れている。

【００５９】図１において、１０１は被照射体の呼吸振
動を電気信号に変える呼吸振動検出器、１０２はその電
気信号の任意の位相でトリガパルスを発生するトリガ発
生器である。１０３は図２に示すイオン源（荷電粒子発
生手段）１００で発生した陽子とか炭素イオンを電界を
かけて取り出すために必要なパルス電源であるイオン引
出し電源である。１０４はイオン引出し電源１０３へ予
め設定された遅延時間が付与された遅延パルスを生成し
出力する遅延回路、１０５はＲＦＫＯ電極の電源である
ＲＦＫＯ電源、１０６はＲＦＫＯ電源１０５への遅延パ
ルスを生成し出力する遅延回路である。１０７はメモリ
装置（記憶装置）６４へクロック信号を供給するクロッ
ク発生器である。

【００６０】図２において、１４３はクロマティシティ
補正とビーム出射時のビームの安定領域を狭め効果的に
ビーム出射を行うための六極電磁石（ＳＭ）である。１
４７は従来例で説明したキッカ電磁石４９の代わりに用
いられるＲＦＫＯ電極であり、高周波電界によりビーム
の振動を大きくし、徐々に前記ビームを前記安定領域の
外に移動させるための電極である。安定領域の外に出さ
れたビームは振幅の増加率が大きくなりデフレクタ電磁
石４８から取り出される。１４９は照射装置（荷電粒子
照射手段）であり、デフレクタ電磁石４８から取り出さ
れたビームを被照射体へ照射する装置である。

【００６１】１５１はタイミング制御装置であり、図１
におけるトリガ発生回路１０２、各遅延回路、クロック
発生回路１０７、メモリ装置６４を含む。

【００６２】被照射体の呼吸振動検出器１０１は、信号
処理回路１０１ａと圧力強度を電気信号に変換する圧電
素子１０１ｂとを有している。

【００６３】次に動作について説明する。荷電粒子の加
速の方法は基本的には従来例に挙げた電子を加速する場
合と同じである。異なる点は、イオンは電子に比べて重
いので光速よりも遥かに遅い速度領域で加速を行うため
に、イオンの速度が常に変化することである。即ち、シ
ンクロトロンでの周回時間が加速中に変わるために、そ
れに応じて高周波加速空洞４６の運転周波数を変えなけ
ればならない。このため、高周波加速空洞４６および高
周波電源２６の制御が複雑になるが、本発明とは無関係
であるため説明は省略する。

【００６４】イオンビームの取り出しに関しては、従来
例のように高速のパルス機器を用いて瞬間的に取り出す
方式ではない。これは、照射系の要求から決まるもの
で、数１００ｍｓｅｃの時間をかけて少しずつ取り出
す。このため、六極電磁石１４３とＲＦＫＯ電極１４７
およびデフレクタ電磁石４８が用いられるが、本発明に
とってはその原理は無関係であり、先に簡単に述べたの
で説明は省略する。

【００６５】加速し取り出されたイオンビームは照射装
置１４９に導かれ、必要な断面形状に加工されて人体な
どの被照射体１５０に照射される。照射装置１４９にお
けるイオンビーム出射点の位置は時間的に一定であり、
患部だけを狙って照射される。患部は通常体内にあるた
め、身体の表面から患部までの正常細胞をビームが通過
することは避けられないが、イオンビームの特長とし
て、ある深さにある細胞を特に破壊できるため、途中の
正常細胞に与える影響は小さい。

【００６６】しかし、被照射体が呼吸で動くと患部も動
くため、患部が常に同じ位置にあるときにビームを照射
しなければならない。被照射体の呼吸に同期させてこの
粒子加速器の装置全体を運転した場合のタイムチャート
を図３に示す。図３では、呼吸波形は周期的な波形とし
て示しているが、実際には周期的ではなく、２秒から５
秒程度の間で変化する非周期波形である。この呼吸波形
の適当な位相でトリガ発生器１０２からトリガを出力す
る。前記位相は、ビームを加速するのに必要な時間と呼
吸波形のどの時点で出射するかにより決定される。

【００６７】前記トリガを各パルス電源の立ち上がり時
間などを考慮して夫々遅延回路を介して適当な時間遅れ
を付与し、遅延パルスとして各パルス電源に送る。これ
によりイオンビームがイオン源１００から図３の（ｅ）
に示すイオン源ビームとして引き出され、ライナック１
により加速され、シンクロトロン２に入射され必要なエ
ネルギーまで加速された後、図３の（ｆ）に示す出射ビ
ームとして出射され、被照射体１５０に照射される。

【００６８】シンクロトロンにおける加速の様子は図３
の（ｄ）に示す電磁石波形で表している。この電磁石波
形は偏向電磁石電源２２等の出力電流波形であり、ビー
ムの運動量（エネルギーに関係した量）に相当する。台
形波のフラットトップでビームを出射するために立ち下
がり時にはビームは存在しない。このパターンは図３の
（ｃ）に示す電磁石電源クロックにより出力される。

【００６９】偏向電磁石電源２２へ出力されるメモリ装
置６４に記憶された電源出力パターンは最初と最後は同
じ値にしているため、１パターンが出力された後は次の
パターンの最初の値で保持されており、このような非周
期的運転をしても磁場強度等の再現性は良く、ビームの
入射効率に影響は与えない。

【００７０】図４と図５に呼吸波形に対するトリガ発生
の仕方の一例を示す。この実施例では、呼吸を電気信号
へ変換するセンサとして圧電素子１０１ｂを用い、この
圧電素子１０１ｂを固定具１０１ｃにより人体などの被
照射体１５０へ固定する。この圧電素子１０１ｂは、圧
力に比例した電気信号を発生させる素子であり、信号処
理回路１０１ａを介して必要な電気信号が得られ、例え
ば腹部に固定具１０１ｃで固定すると、呼吸に伴う腹部
の振動に比例した電気信号が得られる。図４の（ロ）に
は腹部の振動波形と電気信号波形の一例が示されてい
る。この電気信号波形の任意の信号レベルで、トリガ発
生器１０２はトリガを発生する。発生方法には様々な公
知例があると思われるので説明は省略する。

【００７１】なお、被照射体１５０が普通に呼吸をして
いればこの方法で問題はないが、時々大きく深呼吸をす
る場合があり、そのときには患部の位置がずれる可能性
があり照射を止めねばならない。その一例を図５に示し
た。呼吸をしたときの腹部の振動波形のピーク値が同図
（ａ）に示す範囲Ｌ内であればトリガを発生する方式で
ある。このときのトリガ発生器の構成を図６に示す。図
６の（ａ）はハードウェア的に実現する場合であり、ま
た図６の（ｂ）は計算機を使いソフトウェア的に実現す
る場合を示している。

【００７２】なお、図３および図５にはトリガ発生器１
０２で発生するトリガを１つしか挙げていないが、実際
には従来例で説明したように各パルス電源に対応した複
数のトリガが任意の時間遅れで発生する。

【００７３】実施例２．なお、前記実施例１ではイオン
を加速する荷電粒子加速手段としてライナック１および
シンクロトロン２を用いたが、シンクロトロン２を用い
ずにライナック１だけでイオンを加速する粒子加速シス
テムに対してこの粒子加速器のタイミング制御装置を適
用しても同様の効果が得られる。

【００７４】実施例３．なお、前記実施例１ではトリガ
発生器１０２におけるトリガの発生を、呼吸振動検出器
１０１で検出した電気信号のレベルで決定するようにし
たが、前記電気信号を微分したときの微分波形のピーク
値で判断しても同様の効果が得られる。図７に示すよう
に、同図（ａ）に示す呼吸振動検出器１０１で検出した
電気信号波形を微分すると、同図（ｂ）に示す微分波形
を得る。この微分波形のピーク値がある範囲内にある場
合に、前記微分波形のゼロクロスポイントで例えばイオ
ン引出し電源１０３用のトリガを発生する。このときの
トリガ発生器１０２の構成を図８に示す。図６で説明し
た構成に、呼吸振動検出器１０１からの信号を微分する
微分機能を付加させたものである。

【００７５】実施例４．なお、前記実施例ではトリガ発
生器１０２と遅延回路とにより各パルス電源に応じた遅
延パルスを任意の時間遅れで発生させるようにしたが、
この実施例ではカウンタを用いる。図９は、この実施例
の粒子加速器のタイミング制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。図９において図１と同一の部分については
同一の符号を付し説明を省略する。図において、１６０
ａ〜１６０ｈはカウンタであり、予め設定した数のパル
スがクロック発生器１０７から入力されると１つのパル
ス信号を出力する。１６１は遅延回路であり、トリガ発
生器１０２で発生したトリガパルスを遅延させ、予め設
定された遅延時間が付与された遅延パルスを生成し出力
する。

【００７６】トリガ発生器１０２からは１つのトリガパ
ルスが出力され、このトリガパルスが遅延回路１６１を
介して任意の時間遅れた遅延パルスとなりクロック発生
器１０７へ入力されると、所定のパルス数がクロック発
生器から出力される。カウンタはインフレクタ電源２
０，ライナック電源２１，パータベータ電源２８ａ〜２
８ｃ，デフレクタ電源２９，ＲＦＫＯ電源１０５，イオ
ン引出し電源１０３の前段に設けられているため、夫々
のカウンタへ設定するプリセット値によりトリガ発生器
１０２から出力されるトリガパルスに対して任意の時間
遅れで前記各パルス電源へ起動用のパルスを出力でき
る。

【００７７】実施例５．図１０はこの実施例５の粒子加
速器のタイミング制御装置の構成を示すブロック図であ
る。図１０において図１と同一の部分については同一の
符号を付し説明を省略する。この実施例では、クロック
発生器１０７から出力されるクロック周期を偏向電磁石
電源２２などに要求される周期よりも早くし、前記クロ
ックの繰り返し周波数を上げる。このため、偏向電磁石
電源２２などに送られるクロックは分周期（周波数変換
手段）１７１によりメモリ装置６４に必要とされるクロ
ック信号周波数へ変換し、メモリ装置６４へ供給する。
メモリ装置６４では、前記供給されるクロック信号周波
数のクロックにより前記偏向電磁石電源２２などの各種
電磁石電源へ制御パターンを順次出力する。

【００７８】一方、カウンタ１６０ａ〜１６０ｈへは、
偏向電磁石電源２２などに要求される周期よりも早くし
た周波数のクロックが供給されてカウントされる。この
場合のカウンタ１６０ａ〜１６０ｈは、カウンタ値の桁
数が大きい値となるため相応のステージ数を有したプリ
セット可能なリップルカウンタを使用することが可能で
あるが、他の種類のカウンタを用いることもできる。

【００７９】この結果、カウンタ値が「１」状態変化す
るのに要する時間は前記クロックの繰り返し周波数に応
じた周期時間となり、プリセット値を調整することで荷
電粒子の発生、加速、入射、出射に必要なイオン引出し
電源１０３などの種々のパルス電源を起動するタイミン
グを細かに調整することができる。

【００８０】実施例６．なお、以上説明した実施例では
呼吸振動検出器１０１の呼吸振動を検出するセンサとし
て圧着素子１０１ｂを用いたが、図１１に示すような歪
ゲージ１０１ｄを用いても同様の効果が得られる。歪ゲ
ージは呼吸に伴う皮膚の伸び縮みを電気信号に変換する
ものであり、呼吸にほぼ比例した電気信号が得られる。

【００８１】実施例７．また、図１２に示すようにセン
サとして加速度センサ１０１ｅを用いても同様の効果が
得られる。これは、呼吸に伴う身体の振動の加速度を検
出するものであり、同図（ロ）に示すように皮膚の位置
変動の時間微分が速度であり、さらにその時間微分が加
速度である。従って、加速度センサ１０１ｅを用いるこ
とで呼吸に伴う身体の例えば腹部あるいは胸部の動きに
伴う加速度を検出することで、前記歪ゲージと同様の効
果が得られる。

【００８２】実施例８．また、図１３に示すようにセン
サとして二酸化炭素検出器１０１ｆを用いても同様の効
果が得られる。これは呼吸に含まれる二酸化炭素濃度を
検出するものであり、呼吸に伴って排出される二酸化炭
素濃度が吸込んだ空気を吐き出す呼吸動作と密接に関連
していることに着目したものであり、前記歪ゲージある
いは加速度センサと同様な効果が得られる。

【００８３】実施例９．次に、異なった運転方式のシン
クロトロンにおいて被照射体の呼吸に同期させてビーム
出射を行う場合の実施例について述べる。図１４はコン
バインドファンクション電磁石を用いたラピッドサイク
リングシンクロトロンおよびそのタイミング制御装置を
示す平面図であり、図２と同一の部分については同一の
符号を付し説明を省略する。図１５はタイミング制御装
置の構成を示すブロック図、図１６は図１５に示したタ
イミング制御装置による前記ラピッドサイクリングシン
クロトロンの運転時のタイムチャート、図１７はコンバ
インドファンクション電磁石の結線方法の概略図、図１
８は比較のために示す上述したシンクロトロンの電磁石
の結線概略図である。

【００８４】図１４において、２３２は共振励磁方式で
運転される電磁石電源であり、図１７に示すように偏向
電磁石４０、四極電磁石４１，４２、六極電磁石１４３
の各電磁石に直列に通電を行うための電源である。直列
に通電されるため各電磁石のコイルの巻数は必要な磁場
強度が得られるように設計され、また図では省略してい
るが各電磁石の相対磁場強度が時間的に一定となるよう
にそれぞれに補助コイルが設けられている。共振励磁方
式とは、電磁石のコイルのインダクタンスとそれに直列
に接続されたコンデンサ２３２ｂとで決まる共振周波数
で繰り返し運転するものであり、コンデンサ２３２ｂお
よび電源２３２ａを含めてここでは電磁石電源２３２と
呼ぶ。この共振励磁方式では、電磁石電源出力波形は正
弦波となり、２０Ｈｚ程度の早い繰り返しが可能とな
る。正弦波とは言ってもコイルには常に同方向に電流が
流れるように電源２３２ａは工夫されており、通常は正
弦波のボトム付近でビーム入射を行い、トップ付近で出
射を行う。また、高周波電源２６は電磁石電源２３２に
同期して運転される。なお、この方式は数十年前から実
施されているものであり新規性はない。

【００８５】図１５において、２３４はトリガ発生器か
ら出力されるパルスを受けビーム出射に必要な時間幅を
有した遅延パルスを出力する出射ゲート回路、２３５は
電磁石電源２３２の出力に同期してトリガパルスを発生
するマスタートリガ発生器、２３６は出射に必要な時間
帯だけマスタートリガ発生器２３５から出力されるトリ
ガパルスを通過させるＡＮＤ回路（論理積演算回路）、
遅延回路１０４，１０６，１２ａ〜１２ｆはＡＮＤ回路
２３６から出力されるトリガパルスを任意の時間遅れで
各パルス電源に送出する回路である。また、前記実施例
１において使用したインフレクタ電源２０、パータベー
タ電源２８ａ〜２８ｃ、デフレクタ電源２９などはその
用途に応じて入射機器電源２３７、出射機器電源２３８
として示してある。

【００８６】上述したように、このラピッドサイクリン
グシンクロトロンは早い繰り返しで運転されるため、ビ
ーム出射方式は従来例で示したキッカ電磁石４９を使用
した高速取り出しにより行われる。ビームの出射時間と
しては、ここでは実際に科学技術庁放射線医学総合研究
所で用いられている４００ｍｓ程度を考える。呼吸振動
においてこの程度の時間であれば患部の位置は一定とみ
なせるのであろう。ラピッドサイクリングシンクロトロ
ンの繰り返しを２０Ｈｚとすると、４００ｍｓの間に８
回の出射が可能となる。

【００８７】図１５および図１６において、呼吸振動検
出器１０１で呼吸振動を検出したときの電気信号の任意
の位相でトリガ発生器１０２から図１６の（ｂ）に示す
パルスを発生させる。このパルスにより出射ゲート回路
２３４から同図（ｃ）に示す４００ｍｓ幅の遅延パルス
が出力される。一方、電磁石電源２３２は連続的に２０
Ｈｚで運転されており、マスタートリガ発生器２３５か
らは前記電磁石電源２３２に同期した２０Ｈｚのトリガ
パルスが、図１６の（ｅ）に示すように電磁石電源２３
２の出力波形のボトムにおいて出力される。但し、視覚
的に理解しやすいように、出射ゲート幅に対して図１６
の（ｄ）に示す電磁石電源２３２の出力波形は２０Ｈｚ
の繰り返しにはなっていない。ＡＮＤ回路２３６によ
り、出射ゲート回路２３４から４００ｍｓｅｃのパルス
幅の遅延パルスが出力されている間だけ、マスタートリ
ガ発生器２３５から出力されるトリガパルスが遅延回路
１０４，１０６，１２ａ〜１２ｆに送出される。前記各
遅延回路は、前記各電源の立ち上がり時間を考慮して最
適なタイミングで入射および出射ができるように遅延時
間が設定される。

【００８８】本実施例はこのように構成されているた
め、イオン引き出し電源１０３、ライナック電源２１、
入射機器電源２３７、出射機器電源２３８が被照射体の
呼吸振動に同期して運転され、電磁石電源２３２は独立
して連続的に運転される。また、呼吸振動発生器１０１
とトリガ発生器１０２については上述した夫々の実施例
を適用することが可能である。

【００８９】実施例１０．なお、前記実施例では電磁石
電源２３２は常に運転しているとしたが、出射に必要な
時間だけ運転する方式でも同様の効果が得られる。図１
９は出射に必要な時間だけ電磁石電源２３２を運転する
場合の動作を示すタイムチャート、図２０はタイミング
制御装置の構成を示すブロック図である。図２０におい
て、２４０は電磁石電源２３２の運転時間を決定する電
磁石電源運転ゲート回路である。電磁石電源運転ゲート
回路２４０は、トリガ発生器１０２から出力されるパル
スを受け、電磁石電源２３２の運転に必要な時間幅のパ
ルスを出力する。このパルス幅は、出射ゲート回路２３
４からのパルスが出力されている期間内で電磁石電源２
３２が定常運転できるように、出射ゲート回路２３４か
ら出力されるパルスのパルス幅よりも広くする。また、
マスタートリガ発生器２３５から出力されるトリガパル
スは、電磁石電源２３２の運転に連動して出力される。

【００９０】実施例１１．なお、前記実施例９および実
施例１０で使用した遅延回路の代りに、前記実施例５で
示したようなカウンタを使用しても同様の効果が得られ
る。この場合のクロック発生器としては、電磁石電源２
３２の制御とは無関係に任意の周波数のクロック信号を
発生するクロック発生器が使用できる。

【００９１】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれば
呼吸振動検出器により検出した呼吸振動の任意の位相に
同期させて粒子加速器の種々のパルス電源を動作させる
ように構成したので、前記粒子加速器による照射を被照
射体の呼吸に同期させて正確かつ最適なタイミングで効
率良く行うように制御することができ、被照射体への照
射精度を向上させることのできる粒子加速器のタイミン
グ制御装置が得られる効果がある。

【００９２】請求項２の発明によれば、呼吸振動検出器
により検出した呼吸振動の任意の位相に同期させ、荷電
粒子発生手段による荷電粒子の発生や荷電粒子加速手段
における高周波電界による直線的な加速に必要な種々の
パルス電源を動作させるように構成したので、荷電粒子
発生手段による荷電粒子の発生や高周波電界による直線
的な加速を行う荷電粒子加速手段による照射を、被照射
体の呼吸に同期させて正確かつ最適なタイミングで効率
良く行うように制御することが出来、被照射体への照射
精度を向上させた粒子加速器のタイミング制御装置が得
られる効果がある。

【００９３】請求項３の発明によれば、呼吸振動検出器
により検出した呼吸振動の任意の位相に同期させ、荷電
粒子発生手段による荷電粒子の発生や高周波線形加速器
とシンクロトロンとによる荷電粒子の加速、入射、出射
に必要な種々のパルス電源を動作させるように構成した
ので、前記高周波線形加速器とシンクロトロンとを有す
る粒子加速器による照射を被照射体の呼吸に同期させて
正確かつ最適なタイミングで効率良く行うように制御す
ることが出来、被照射体への照射精度を向上させた粒子
加速器のタイミング制御装置が得られる効果がある。

【００９４】請求項４の発明によれば、呼吸振動検出器
により検出した呼吸振動の任意の位相に同期させ、カウ
ンタを用いてシンクロトロンの種々のパルス電源を動作
させるように構成したので、前記シンクロトロンによる
照射を被照射体の呼吸に同期させて電磁石電源の出力パ
ターンに対して正確かつ最適なタイミングで効率良く行
うように制御することが出来、被照射体への照射精度を
向上させた粒子加速器のタイミング制御装置が得られる
効果がある。

【００９５】請求項５の発明によれば、シンクロトロン
の各種電磁石電源の制御パターンを記憶した記憶装置に
必要とされるクロック信号周波数よりも高い周波数のク
ロック信号を発生するクロック発生器と、前記高い周波
数のクロック信号により動作するカウンタと、前記クロ
ック発生器と前記記憶装置との間に前記クロック信号の
周波数を下げる周波数変換手段とを備え、前記記憶装置
からは前記周波数変換手段により制御された周波数の前
記クロック信号より前記各種電磁石電源の前記制御パタ
ーンを読み出す一方、呼吸振動検出器により検出した呼
吸振動の任意の位相に前記カウンタを用いて同期させ、
シンクロトロンの種々のパルス電源を動作させるように
構成したので、前記シンクロトロンによる照射を被照射
体の呼吸に同期させて前記カウンタの分解能に応じて前
記電磁石電源の出力パターンに対して正確かつ最適なタ
イミングで効率良く行うように制御することが出来、被
照射体への照射精度を向上させた粒子加速器のタイミン
グ制御装置が得られる効果がある。

【００９６】請求項６の発明によれば、荷電粒子発生手
段で発生した荷電粒子を加速するための高周波線形加速
器および共振励磁方式で運転される電磁石電源を有する
ラピッドサイクリングシンクロトロンにおけるパルス電
源の運転を、被照射体の呼吸振動と前記電磁石電源とに
同期して制御するように構成したので、荷電粒子の被照
射体への照射を運転を行う期間に限り被照射体の呼吸と
前記電磁石電源とに同期させて正確かつ最適なタイミン
グで効率良く行うように制御することが出来、被照射体
への照射精度を向上させた粒子加速器のタイミング制御
装置が得られる効果がある。

【００９７】請求項７の発明によれば、トリガ発生器か
ら出力されるパルスを受け任意の時間遅れで、出射ゲー
ト回路から出力される遅延パルスよりも長い時間幅のパ
ルスを発生する電磁石電源運転ゲート回路を備え、該電
磁石電源運転ゲート回路から前記パルスが出力されてい
る間、前記高周波線形加速器やラピッドサイクリングシ
ンクロトロンの電磁石電源を運転するように構成したの
で、運転を行う期間に限り動作する被照射体の呼吸に同
期させた前記電磁石電源やパルス電源により、荷電粒子
の被照射体への照射を被照射体の呼吸に同期させて正確
かつ最適なタイミングで効率良く行うように制御するこ
とが出来、被照射体への照射精度を向上させた粒子加速
器のタイミング制御装置が得られる効果がある。

【００９８】請求項８の発明によれば、呼吸振動検出器
により検出した呼吸振動の最大値が任意の範囲内にある
ときのみトリガ発生器がパルスを発生させるように構成
したので、呼吸が突然大きくなったときには荷電粒子の
照射を行わないように制御することが出来、誤照射を防
止することが出来て被照射体への照射精度を向上させた
粒子加速器のタイミング制御装置が得られる効果があ
る。

【００９９】請求項９の発明によれば、呼吸振動検出器
により検出した呼吸振動の検出信号を微分し、その微分
値の最大値が任意の範囲内にあるときのみトリガ発生器
がパルスを発生させるように構成したので、呼吸が突然
早くなったときには荷電粒子の照射を行わないように制
御することが出来、誤照射を防止することが出来て被照
射体への照射精度を向上させた粒子加速器のタイミング
制御装置が得られる効果がある。

【０１００】請求項１０の発明によれば、呼吸振動検出
器として加速度センサーを用いるように構成したので、
荷電粒子の被照射体への照射を被照射体の呼吸に同期さ
せて正確かつ最適なタイミングで行うように制御するこ
とが出来、被照射体への照射精度を向上させ、さらに呼
吸振動検出に際しての被照射体が受ける肉体的な負担を
軽減できる粒子加速器のタイミング制御装置が得られる
効果がある。

【０１０１】請求項１１の発明によれば、呼吸振動検出
器として軽量でコンパクトな歪ゲージを用いるように構
成したので、荷電粒子の被照射体への照射を被照射体の
呼吸に同期させて正確かつ最適なタイミングで行うよう
に制御することが出来、さらに被照射体への照射精度を
向上させ呼吸振動検出に際しての被照射体が受ける肉体
的な負担を軽減できる粒子加速器のタイミング制御装置
が得られる効果がある。

【０１０２】請求項１２の発明によれば、呼吸振動検出
器として二酸化炭素検出器を用いるように構成したの
で、非接触で呼吸振動の検出が可能となり、呼吸振動検
出に際して呼吸振動を検出するための検出器の装着位置
に関しての制約がなくなると共に、被照射体が受ける肉
体的な負担を軽減できる粒子加速器のタイミング制御装
置が得られる効果がある。

【０１０３】請求項１３の発明によれば、被照射体の呼
吸振動の任意の位相でパルスを発生させ、前記任意の位
相で発生した前記パルスを基に、予め設定された遅延時
間が付与された遅延パルスを生成し、該生成した遅延パ
ルスにより粒子加速器を構成する種々のパルス電源を制
御するように構成したので、前記粒子加速器による照射
を被照射体の呼吸に同期させて正確かつ最適なタイミン
グで効率良く行うように制御することができ、被照射体
への照射精度を向上させることのできる粒子加速器のタ
イミング制御方法が得られる効果がある。

【０１０４】請求項１４の発明によれば、被照射体の呼
吸振動の任意の位相で発生させたパルスを遅延させ、荷
電粒子の発生や高周波線形加速器とシンクロトロンとに
よる前記荷電粒子の加速や入射、出射に必要な種々のパ
ルス電源に出力する予め設定された遅延時間が付与され
た遅延パルスを生成し、該生成した遅延パルスにより前
記パルス電源を制御するように構成したので、前記高周
波線形加速器とシンクロトロンとを有する粒子加速器に
よる照射を被照射体の呼吸に同期させて正確かつ最適な
タイミングで効率良く行うように制御することが出来、
被照射体への照射精度を向上させた粒子加速器のタイミ
ング制御方法が得られる効果がある。

【０１０５】請求項１５の発明によれば、被照射体の呼
吸振動の任意の位相でパルスを発生させ、該発生したパ
ルスを遅延させて予め設定された遅延時間が付与された
遅延パルスを生成し、該遅延パルスを基にクロック信号
を発生させ、該クロック信号を基に予め記憶装置に書き
込まれた制御パターンを順次出力することによりシンク
ロトロンの各種電磁石電源から所定の出力電流を前記シ
ンクロトロンの各種電磁石へ供給すると共に、前記クロ
ック信号をカウントし、該カウント値が所定の値に達す
ることで起動パルスを発生させ、該発生した起動パルス
を基に荷電粒子の発生、加速、入射、出射に必要な種々
のパルス電源を起動するように構成したので、前記シン
クロトロンによる照射を被照射体の呼吸に同期させて正
確かつ最適なタイミングで効率良く行うように制御する
ことが出来、被照射体への照射精度を向上させた粒子加
速器のタイミング制御方法が得られる効果がある。

【０１０６】請求項１６の発明によれば、被照射体の呼
吸振動の任意の位相で発生させたパルスを基に予め設定
された遅延時間が付与された遅延パルスを生成し、該遅
延パルスを基に発生させるクロック信号の周波数を、制
御パターンを記憶した記憶装置で必要とするクロック信
号周波数より高い周波数にし、さらにこの高い周波数の
クロック信号周波数を低くして前記記憶装置へ供給し前
記制御パターンを読み出す一方、前記高い周波数のクロ
ック信号をカウントし、該カウント値が所定の値に達す
ることで発生させた起動パルスを基に前記荷電粒子の発
生、加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源を起動
するように構成したので、前記カウント値は高い分解能
を有することになり、荷電粒子の照射を被照射体の呼吸
に同期させて行う際のタイミング精度を上げることが出
来、被照射体への照射精度を向上させた粒子加速器のタ
イミング制御方法が得られる効果がある。

【０１０７】請求項１７の発明によれば、被照射体の呼
吸振動の任意の位相でパルスを発生させ、該発生させた
パルスを基に任意の遅れ時間が付与された照射に必要な
時間幅を有する遅延パルスを発生し、該遅延パルスが出
力されている期間だけ電磁石電源に同期したトリガパル
スを出力し、該トリガパルスを基に生成した任意の遅れ
時間が付与された遅延トリガパルスを荷電粒子の発生、
加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源へ出力する
ように構成したので、荷電粒子の被照射体への照射を被
照射体の呼吸と前記電磁石電源とに同期させて正確かつ
最適なタイミングで効率良く行うように制御することが
出来、被照射体への照射精度を向上させた粒子加速器の
タイミング制御方法が得られる効果がある。

【０１０８】請求項１８の発明によれば、被照射体の呼
吸振動の任意の位相で発生させたパルスを基に、任意の
遅れ時間が付与された照射に必要な時間幅を有する遅延
パルスよりも長い時間幅の任意の遅れ時間が付与された
パルスを発生させ、電磁石電源の運転を前記パルスと同
期させるように構成したので、被照射体の呼吸に同期さ
せた前記電磁石電源やパルス電源により、荷電粒子の被
照射体への照射を被照射体の呼吸に同期させて正確かつ
最適なタイミングで効率良く行うように制御することが
出来、被照射体への照射精度を向上させた粒子加速器の
タイミング制御方法が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１の粒子加速器のタイミン
グ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施例１のタイミング制御装置が
適用される粒子加速器の構成を示す平面図である。

【図３】 この発明の実施例１の粒子加速器のタイミン
グ制御装置の動作を示すタイムチャートである。

【図４】 この発明の実施例１における粒子加速器のタ
イミング制御装置の呼吸振動検出器の概念図および呼吸
振動を示す波形図である。

【図５】 この発明の実施例１の粒子加速器のタイミン
グ制御装置における呼吸振動と出射との関係を示すタイ
ムチャートである。

【図６】 この発明の実施例１における粒子加速器のタ
イミング制御装置のトリガ発生器の構成を示すブロック
図である。

【図７】 この発明の実施例３の粒子加速器のタイミン
グ制御装置における呼吸振動と出射との関係を示すタイ
ムチャートである。

【図８】 この発明の実施例３の粒子加速器のタイミン
グ制御装置におけるトリガ発生器の構成を示すブロック
図である。

【図９】 この発明の実施例４の粒子加速器のタイミン
グ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施例５の粒子加速器のタイミ
ング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１１】 この発明の実施例６の粒子加速器のタイミ
ング制御装置における呼吸振動検出器を示す概念図およ
び呼吸振動を示す波形図である。

【図１２】 この発明の実施例７の粒子加速器のタイミ
ング制御装置における呼吸振動検出器を示す概念図およ
び呼吸振動を示す波形図である。

【図１３】 この発明の実施例８の粒子加速器のタイミ
ング制御装置における呼吸振動検出器を示す概念図およ
び呼吸振動を示す波形図である。

【図１４】 この発明の実施例９の粒子加速器のタイミ
ング制御装置が適用される粒子加速器を示す平面図であ
る。

【図１５】 この発明の実施例９の粒子加速器のタイミ
ング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１６】 この発明の実施例９の粒子加速器のタイミ
ング制御装置の動作を示すタイムチャートである。

【図１７】 この発明の実施例９におけるシンクロトロ
ン電磁石の配線図である。

【図１８】 この発明の実施例９における各電磁石の配
線図である。

【図１９】 この発明の実施例１０の粒子加速器のタイ
ミング制御装置の動作を示すタイムチャートである。

【図２０】 この発明の実施例１０の粒子加速器のタイ
ミング制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２１】 従来のタイミング制御装置が使用される粒
子加速器を示す平面図である。

【図２２】 従来のタイミング制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

２ シンクロトロン（荷電粒子加速手段）、１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１０
４，１０６，１６１ 遅延回路、６４ メモリ装置（記
憶装置）、１００ イオン源（荷電粒子発生手段）、１
０１ 呼吸振動検出器、１０２ トリガ発生器、１０７
クロック発生器、１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１
６０ｄ，１６０ｅ，１６０ｆ，１６０ｇ，１６０ｈ カ
ウンタ、１７１ 分周器（周波数変換手段）、２３２
電磁石電源、２３４ 出射ゲート回路、２３６ ＡＮＤ
回路（論理積演算回路）、２４０ 電磁石電源運転ゲー
ト回路。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を発生する荷電粒子発生手段
   と、該荷電粒子発生手段により発生させた荷電粒子を加
   速する荷電粒子加速手段と、該荷電粒子加速手段により
   加速した荷電粒子を被照射体へ照射する荷電粒子照射手
   段とを備えた粒子加速器の各部の動作タイミングを制御
   する粒子加速器のタイミング制御装置において、前記被
   照射体の呼吸振動を検出する呼吸振動検出器と、該呼吸
   振動検出器により検出した前記呼吸振動の任意の位相で
   パルスを発生するトリガ発生器と、該トリガ発生器で発
   生した前記パルスを遅延させ、前記粒子加速器を構成す
   る種々のパルス電源に出力する予め設定された遅延時間
   が付与された遅延パルスを生成する遅延回路とを備えて
   いることを特徴とする粒子加速器のタイミング制御装
   置。
2. 【請求項２】 荷電粒子を発生する荷電粒子発生手段
   と、該荷電粒子発生手段により発生させた荷電粒子を高
   周波電界により直線的に加速する荷電粒子加速手段と、
   該荷電粒子加速手段により加速した荷電粒子を被照射体
   へ照射する荷電粒子照射手段とを備えた粒子加速器の各
   部の動作タイミングを制御する粒子加速器のタイミング
   制御装置において、前記被照射体の呼吸振動を検出する
   呼吸振動検出器と、該呼吸振動検出器により検出された
   前記呼吸振動の任意の位相でパルスを発生するトリガ発
   生器と、該トリガ発生器で発生した前記パルスを遅延さ
   せ、前記荷電粒子発生手段による荷電粒子の発生や前記
   荷電粒子加速手段における前記高周波電界による直線的
   な加速に必要な種々のパルス電源に出力する予め設定さ
   れた遅延時間が付与された遅延パルスを生成する遅延回
   路とを備えていることを特徴とする粒子加速器のタイミ
   ング制御装置。
3. 【請求項３】 荷電粒子を発生する荷電粒子発生手段
   と、該荷電粒子発生手段により発生させた荷電粒子を加
   速する高周波線形加速器とシンクロトロンと、該高周波
   線形加速器とシンクロトロンとにより加速した荷電粒子
   を被照射体に照射する荷電粒子照射手段とを備えた粒子
   加速器の各部の動作タイミングを制御する粒子加速器の
   タイミング制御装置において、前記被照射体の呼吸振動
   を検出する呼吸振動検出器と、該呼吸振動検出器により
   検出された呼吸振動の任意の位相でパルスを発生するト
   リガ発生器と、該トリガ発生器で発生した前記パルスを
   遅延させ、前記荷電粒子発生手段による荷電粒子の発生
   や前記高周波線形加速器とシンクロトロンとによる荷電
   粒子の加速、入射、出射に必要な種々のパルス電源に出
   力する予め設定された遅延時間が付与された遅延パルス
   を生成する遅延回路とを備えていることを特徴とする粒
   子加速器のタイミング制御装置。
4. 【請求項４】 荷電粒子を発生する荷電粒子発生手段
   と、該荷電粒子発生手段により発生させた荷電粒子を加
   速する高周波線形加速器とシンクロトロンと、該高周波
   線形加速器とシンクロトロンとにより加速した荷電粒子
   を被照射体に照射する荷電粒子照射手段とを備えた粒子
   加速器の各部の動作タイミングを制御する粒子加速器の
   タイミング制御装置において、前記被照射体の呼吸振動
   を検出する呼吸振動検出器と、該呼吸振動検出器により
   検出した前記呼吸振動の任意の位相でパルスを発生する
   トリガ発生器と、該トリガ発生器で発生した前記パルス
   を遅延させ、予め設定された遅延時間が付与された遅延
   パルスを生成する遅延回路と、該遅延回路で生成した遅
   延パルスを基にクロック信号を発生するクロック発生器
   と、該クロック発生器で発生したクロック信号を基に予
   め記憶装置に書き込まれた制御パターンを順次出力する
   ことにより所定の出力電流を得る前記シンクロトロンの
   各種電磁石電源と、前記クロック信号をカウントし、該
   カウント値が所定の値に達することで起動パルスを発生
   し、前記荷電粒子の発生、加速、入射、出射に必要な種
   々のパルス電源を起動するカウンタとを備えていること
   を特徴とする粒子加速器のタイミング制御装置。
5. 【請求項５】 前記クロック発生器は、前記シンクロト
   ロンの各種電磁石電源の前記記憶装置に必要とされるク
   ロック信号周波数よりも高い周波数のクロック信号を発
   生し、前記クロック発生器と前記記憶装置との間に前記
   クロック信号の周波数を下げる周波数変換手段を備えた
   ことを特徴とする請求項４記載の粒子加速器のタイミン
   グ制御装置。
6. 【請求項６】 荷電粒子を発生する荷電粒子発生手段
   と、該荷電粒子発生手段で発生した荷電粒子を加速する
   ための高周波線形加速器および共振励磁方式で運転され
   る電磁石電源を有するラピッドサイクリングシンクロト
   ロンと、加速した荷電粒子を被照射体へ照射する荷電粒
   子照射手段とを備えた粒子加速器の各部の動作タイミン
   グを制御する粒子加速器のタイミング制御装置におい
   て、前記被照射体の呼吸振動を検出する呼吸振動検出器
   と、該呼吸振動検出器により検出された呼吸振動の任意
   の位相でパルスを発生するトリガ発生器と、該トリガ発
   生器で発生した前記パルスを基に任意の遅れ時間が付与
   された照射に必要な時間幅を有する遅延パルスを発生す
   る出射ゲート回路と、前記電磁石電源に同期してトリガ
   パルスを出力するマスタートリガ発生器と、前記出射ゲ
   ート回路から前記遅延パルスが出力されている期間だけ
   前記マスタートリガ発生器からの前記トリガパルスを出
   力する論理積演算回路と、該論理積演算回路から出力さ
   れる前記トリガパルスを基に生成された任意の遅れ時間
   が付与された遅延トリガパルスを荷電粒子の発生、加
   速、入射、出射に必要な種々のパルス電源へ出力する遅
   延回路とを備えたことを特徴とする粒子加速器のタイミ
   ング制御装置。
7. 【請求項７】 前記トリガ発生器から出力されるパルス
   を受け任意の時間遅れで、前記出射ゲート回路から出力
   される遅延パルスよりも長い時間幅のパルスを発生する
   電磁石電源運転ゲート回路を備え、該電磁石電源運転ゲ
   ート回路から前記パルスが出力されている間、前記高周
   波線形加速器や前記ラピッドサイクリングシンクロトロ
   ンの電磁石電源を運転することを特徴とする請求項６記
   載の粒子加速器のタイミング制御装置。
8. 【請求項８】 前記呼吸振動検出器により検出した呼吸
   振動の最大値を検出し、その検出値が任意の範囲内にあ
   るときのみ前記トリガ発生器がパルスを発生させること
   を特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項記載
   の粒子加速器のタイミング制御装置。
9. 【請求項９】 前記呼吸振動検出器により検出した呼吸
   振動の検出信号を微分し、その微分値の最大値が任意の
   範囲内にあるときのみ前記トリガ発生器がパルスを発生
   させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれ
   か１項記載の粒子加速器のタイミング制御装置。
10. 【請求項１０】 呼吸振動検出器として加速度センサー
    を用いることを特徴とする請求項１から請求項９のいず
    れか１項記載の粒子加速器のタイミング制御装置。
11. 【請求項１１】 呼吸振動検出器として歪ゲージを用い
    ることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１
    項記載の粒子加速器のタイミング制御装置。
12. 【請求項１２】 呼吸振動検出器として二酸化炭素検出
    器を用いることを特徴とする請求項１から請求項９のい
    ずれか１項記載の粒子加速器のタイミング制御装置。
13. 【請求項１３】 荷電粒子を加速し、加速した荷電粒子
    を被照射体へ照射する粒子加速器の各部の動作タイミン
    グを制御するタイミング制御方法において、前記被照射
    体の呼吸振動の任意の位相でパルスを発生させ、前記任
    意の位相で発生した前記パルスを基に、予め設定された
    遅延時間が付与された遅延パルスを生成し、該生成した
    遅延パルスにより前記粒子加速器を構成する種々のパル
    ス電源を制御することを特徴とする粒子加速器のタイミ
    ング制御方法。
14. 【請求項１４】 荷電粒子を高周波線形加速器とシンク
    ロトロンとにより加速し、該加速した荷電粒子を被照射
    体に照射する粒子加速器の各部の動作タイミングを制御
    するタイミング制御方法において、前記被照射体の呼吸
    振動の任意の位相で発生させたパルスを遅延させ、前記
    荷電粒子の発生や前記高周波線形加速器とシンクロトロ
    ンとによる前記荷電粒子の加速や入射、出射に必要な種
    々のパルス電源に出力する予め設定された遅延時間が付
    与された遅延パルスを生成し、該生成した遅延パルスに
    より前記パルス電源を制御することを特徴とする粒子加
    速器のタイミング制御方法。
15. 【請求項１５】 荷電粒子を高周波線形加速器とシンク
    ロトロンとにより加速し、該加速した荷電粒子を被照射
    体に照射する粒子加速器の各部の動作タイミングを制御
    するタイミング制御方法において、前記被照射体の呼吸
    振動の任意の位相でパルスを発生させ、該発生したパル
    スを遅延させて予め設定された遅延時間が付与された遅
    延パルスを生成し、該遅延パルスを基にクロック信号を
    発生させ、該クロック信号を基に予め記憶装置に書き込
    まれた制御パターンを順次出力することにより前記シン
    クロトロンの各種電磁石電源から所定の出力電流を前記
    シンクロトロンの各種電磁石へ供給すると共に、前記ク
    ロック信号をカウントし、該カウント値が所定の値に達
    することで起動パルスを発生させ、該発生した起動パル
    スを基に前記荷電粒子の発生、加速、入射、出射に必要
    な種々のパルス電源を起動することを特徴とする粒子加
    速器のタイミング制御方法。
16. 【請求項１６】 前記被照射体の呼吸振動の任意の位相
    で発生させたパルスを基に予め設定された遅延時間が付
    与された遅延パルスを生成し、該遅延パルスを基に発生
    させるクロック信号の周波数を、前記記憶装置で必要と
    するクロック信号周波数より高い周波数で発生させ、さ
    らにこの高い周波数のクロック信号周波数を低くして前
    記記憶装置へ供給することを特徴とする請求項１５記載
    の粒子加速器のタイミング制御方法。
17. 【請求項１７】 高周波線形加速器および共振励磁方式
    で運転される電磁石電源を有するラピッドサイクリング
    シンクロトロンにより荷電粒子を加速し、加速した荷電
    粒子を被照射体へ照射する粒子加速器の各部の動作タイ
    ミングを制御するタイミング制御方法において、前記被
    照射体の呼吸振動の任意の位相でパルスを発生させ、該
    発生させたパルスを基に任意の遅れ時間が付与された照
    射に必要な時間幅を有する遅延パルスを発生し、該遅延
    パルスが出力されている期間だけ前記電磁石電源に同期
    したトリガパルスを出力し、該トリガパルスを基に生成
    した任意の遅れ時間が付与された遅延トリガパルスを荷
    電粒子の発生、加速、入射、出射に必要な種々のパルス
    電源へ出力する粒子加速器のタイミング制御方法。
18. 【請求項１８】 前記被照射体の呼吸振動の任意の位相
    で発生させたパルスを基に、前記遅延パルスよりも長い
    時間幅の任意の遅れ時間が付与されたパルスを発生さ
    せ、前記電磁石電源の運転を前記パルスと同期させるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の粒子加速器のタイミン
    グ制御方法。