[發明專利]用于確定沿相關軸可直線運動的部件的位置的設備和方法

有效

• 申請號: 201210359135.8
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN103007439A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: F.迪勞夫;K.法姆鮑爾;C.舒;T.斯坦科普夫;A.沃爾夫
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10;A61B6/00;G21K1/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于確定沿相關軸可直線運動的部件的位置的設備，以及一種用于確定沿相關軸可直線運動的部件的位置的方法。

背景技術

在許多技術應用中必須精確地確定可運動部件的位置。在最簡單的情況中，這也通過在運動歷程上整合相關的驅動器實現，例如步進馬達、直線驅動器等。但對于許多應用，例如對于醫療技術、測量技術、光學等，該測量方法的精確度不足。

在醫療技術中，精確的位置確定的必要性的示例為多片準直器的領域。

多片準直器用于在治療性放射治療中通常由直線加速器所產生的X射線束的射束成型。此類準直器包括多個由例如鎢的不透過X射線的材料制成的片，所述片可運動地布置，使得通過其定位可使射束的橫截面輪廓與處在治療射束中的待治療的組織區域的外周輪廓相匹配。以此保證，例如腫瘤的待治療的組織得到希望的輻射劑量，而周圍組織盡可能低地受到負荷。

在放射治療的現代方法中，例如在動態弧形照射中，此外片位置必須不斷地調整，因為射束相對于患者運動并且待照射的組織的外周輪廓因此取決于射束相對于患者的角度位置改變。也在用于將輻射在待照射的區域內盡可能均勻地分布并且因此補償了通過身體的射束歷程中的不均勻性所謂的強度調制處理中，需要持續地調整準直器的片位置。

為保證此類多片準直器的特別可靠的運行，需要使得片的各位置在每個時刻精確地已知。從現有技術中為此已知安裝與各片的邊緣直接接觸的壓電轉換器，并且通過壓電轉換器感應片內的表面波。這樣的表面波，優選地為邊緣波沿片的邊緣運行并且在限定的障礙上，例如在片的角部上反射。從發射的和反射的信號的信號運行時間可確定片的相對位置。

該實施方式的缺點是在運動的片和壓電轉換器之間出現磨損。這可通過有目的地涂敷壓電轉換器降低，為此例如使用濺鍍層或粘合的硬材料板。即使在這些實施方式中仍出現明顯的磨損，這限制了系統的壽命并且導致了昂貴的檢查和必須的維修工作。

可比較的問題也在另外的醫療技術設備的位置確定中出現，例如在使用成像方法的檢查中會出現的檢查臺的情況下。

發明內容

因此，本發明的任務在于，提供一種用于確定沿相關軸可直線運動的部件的位置的設備以及一種用于確定沿相關的軸可直線運動的部件的位置的方法，所述設備和方法特別地實現了無磨損的運行以及同時更可靠的位置確定。

該任務通過按照本發明的特征的設備以及按照本發明的方法解決。

為確定沿至少一個軸可直線運動的部件的位置，根據本發明，將該部件與在軸方向上延伸的參考元件相關聯，該部件與該參考元件可機械接觸，其中在參考元件上布置了各自壓電轉換器以用于產生和接收在參考元件的材料內的振動。

因此，與現有技術相反，在壓電變換器和可運動部件之間不存在直接接觸。特別地，壓電變換器固定地安裝因此不具有與另外的部件可運動地接觸的接觸面。由此完全防止了壓電變換器的磨損，使得可省去昂貴的檢查和維護工作。

部件的位置確定也在根據本發明的設備中通過產生表面波來進行，但所述表面波在該情況中不在片自身內而是在參考元件內產生。由壓電變換器發出的表面波沿參考元件運行并且在參考元件和可運動部件之間的接觸點上被反射。在此，也可又從發射的信號和接收的信號之間的信號運行時間推斷出部件的位置。由此，實現了可靠地位置確定。

優選地，參考元件構造為固定在保持框架上的板。板形的構造實現了特別好的表面波傳播。

在此特別合適的是，使可運動部件與其上布置了各自壓力變換器的參考元件的邊緣機械地接觸。恰恰沿此類板形參考元件的邊緣實現了特別好的波傳播。特別地，波作為橫波沿邊緣傳播，而波主要作為縱波穿透參考元件的主體。橫波可特別可靠地被反射，并且因此以特別好的信噪比被檢測到。

優選地，可運動部件和參考元件之間的機械接觸通過滑動或滾動元件產生。此類機械接觸實現了特別好的少磨損的運行，使得在此也保證了長的壽命并且最大程度上避免了昂貴的維護。

為能夠可靠地反射由壓電變換器所產生的信號，有利的是在滑動或滾動元件和參考元件之間存在5至10N的壓緊力（Anpresskraft）。

有利地，參考元件和滑動或運動元件被磁化。為此，特別地建議將鐵磁性的特別是用磁性的材料用于參考元件和滑動或滾動元件。通過磁化，可在兩個元件之間產生必需的壓緊力，而無需額外的機械的并且會磨損的元件，例如彈簧。