[發(fā)明專利]一種用于多葉光柵系統(tǒng)的插接式位置傳感裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910140337.5
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109945809B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉佩青;張魯宏;張輝
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;A61N5/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明涉及一種用于多葉光柵系統(tǒng)的插接式位置傳感裝置，屬于醫(yī)療設(shè)備和傳感器技術(shù)領(lǐng)域。包括多個(gè)感應(yīng)部和一個(gè)安裝電路板；各感應(yīng)部均分別包括傳感器電路板和連接尺，傳感器電路板上裝有一套或兩套位置傳感器；連接尺兩端分別與直線電機(jī)的動(dòng)子和多葉光柵葉片連接，隨直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞推力，且連接尺作為位置傳感器的基尺；安裝電路板上設(shè)有若干連接尺運(yùn)動(dòng)通孔和接插件；傳感器電路板通過第一接插件垂直安插在安裝電路板上，通過第二接插件與多葉光柵系統(tǒng)的位置檢測或監(jiān)測控制端相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便，極大減少傳感器占用的空間和出線數(shù)量，并采用冗余設(shè)計(jì)，滿足三類醫(yī)學(xué)設(shè)備中的安全性和有效性需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備和傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于多葉光柵系統(tǒng)的插接式位置傳感裝置。

背景技術(shù)

腫瘤放射治療是通過放射線治療惡性腫瘤的一種治療方法，在腫瘤治療中具有突出的作用和地位，已經(jīng)成為治療癌癥的主要手段之一。放療設(shè)備由治療頭、機(jī)架和治療床三個(gè)運(yùn)動(dòng)部件組成，同時(shí)配有影像等輔助接口，用于檢測計(jì)量精確性和患者定位等。在治療頭中，多葉光柵是控制X射線形狀和劑量的核心功能部件，通過多葉光柵對X射線進(jìn)行適形和調(diào)強(qiáng)，將X射線變換成和腫瘤一致的形狀并且形成殺死腫瘤所需要的劑量分布，達(dá)到以最大限度殺死腫瘤細(xì)胞，并保護(hù)周圍的正常組織的目的。

多葉光柵包括眾多排列的鎢合金葉片，每個(gè)葉片與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置傳感器以及驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)連接可以單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。具體地，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并推動(dòng)鎢合金葉片運(yùn)動(dòng)至指定位置；眾多鎢合金葉片會形成特定形狀，該形狀和患者腫瘤靶區(qū)的形狀相似，從而達(dá)到對X射線適形和調(diào)強(qiáng)目的。在現(xiàn)有設(shè)備中，用于為多葉光柵各葉片提供動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有旋轉(zhuǎn)電機(jī)、氣缸和直線電機(jī)三種類型。由于直線電機(jī)相比氣缸定位精度高，相比旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度高、加速度大，因此受到業(yè)界越來越多的關(guān)注。

放療裝備作為三類醫(yī)療設(shè)備，需要保證充分的運(yùn)行安全性和可靠性。在多葉光柵系統(tǒng)(既由上述多葉光柵、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置傳感器和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)共同構(gòu)成的系統(tǒng))中，需要對所有葉片或是電機(jī)的位置進(jìn)行檢測，保證多葉光柵系統(tǒng)運(yùn)行過程中的精確性。除此之外，需要對葉片(或電機(jī))的運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行監(jiān)測，即需要采用第二傳感器的冗余設(shè)計(jì)，以保證多葉光柵系統(tǒng)運(yùn)行的有效性。

多葉光柵系統(tǒng)的集成度非常高，葉片(和配套電機(jī))數(shù)量眾多，現(xiàn)有多葉光柵的葉片數(shù)量可達(dá)164片，因此允許傳感器安裝的空間非常有限。此外，除了保證所有葉片均安裝位置檢測傳感器之外，還需要安裝第二傳感器作為葉片或電機(jī)的位置監(jiān)測，以保證上述運(yùn)行的可靠性。因此對多葉光柵的位置檢測和位置監(jiān)測的安裝空間上提出了很高的要求。現(xiàn)有多葉光柵系統(tǒng)中，有采用高速相機(jī)作為葉片的位置檢測和監(jiān)測裝置，此方案可減少傳感器數(shù)量，但是高速相機(jī)所采用的反光膜在高能射線下壽命非常短，需要不定期維護(hù)和保養(yǎng)；有采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置檢測和監(jiān)測，此方案會占用一定的多葉光柵體積，而且旋轉(zhuǎn)編碼器是對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)過程進(jìn)行位置信息采集，并不適用于基于直線電機(jī)的多葉光柵系統(tǒng)。

為了在一定程度上解決上述問題，本申請人已提出了一種直線電機(jī)的雙傳感反饋和傳動(dòng)系統(tǒng)(申請?zhí)枺?01711173108.0)，采用的是兩套用于讀取位移信息的讀取裝置和相配套的基準(zhǔn)尺，讀取裝置安裝在直線電機(jī)定子的外殼靠近多葉光柵葉片的端部或外部，基準(zhǔn)尺固定在一連接桿上，以滿足雙傳感需求。但該雙傳感反饋和傳動(dòng)系統(tǒng)仍存在以下問題：一是讀取裝置安裝位置導(dǎo)致其占用較多的多葉光柵系統(tǒng)有限空間，另一方面眾多傳感器的引出線也會占用空間，并且顯得系統(tǒng)繁雜。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種用于多葉光柵系統(tǒng)的插接式位置傳感裝置，用于放射治療設(shè)備中多葉光柵葉片(或直線電機(jī))的位置檢測和監(jiān)測。本傳感器在不增加原有多葉光柵系統(tǒng)安裝空間的基礎(chǔ)上，可保證多葉光柵系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：