[發明專利]一種用于多葉光柵直線電機的電阻式傳感器

有效

• 申請號: 201910140364.2
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109951026B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 葉佩青;張魯宏;張輝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02K11/22
• 分類號: H02K11/22;A61N5/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明涉及一種用于多葉光柵直線電機的電阻式傳感器，屬于醫療設備和傳感器技術領域。包括多個感應部和一個接線板，各感應部均分別包括連接尺、電阻條和電刷；連接尺的兩端分別與直線電機動子和多葉光柵葉片連接；電阻條作為本電阻式傳感器的基尺，貼設于連接尺表面，隨連接尺同步運動；電刷為導電薄片式彈性結構，其頭部觸角與電阻條表面的碳膜接觸并發生相對滑動，電刷尾部固定在接線板上，用于將多葉光柵葉片的位置信息轉化為電壓信號并傳遞至接線板；接線板上開有多個連接尺運動通孔和電刷焊盤孔，并裝有多個接插件，用于將接線板接收的電壓信號傳遞至直線電機的位置檢測或監測控制端。本發明可減少信號引出線、節省空間，并提高系統可靠性。

技術領域

本發明屬于醫療設備和傳感器技術領域，特別涉及一種用于放射治療設備中多葉光柵直線電機的電阻式傳感器。

背景技術

多葉光柵是放射治療設備中的核心使能部件，主要作用是對X射線進行適形和調強，以最大限度殺死腫瘤細胞，保護周圍的正常組織。多葉光柵包括眾多排列的鎢合金葉片，每個葉片與相應的驅動機構、傳動機構、位置傳感器以及驅動控制系統連接可以單獨進行運動。具體地，驅動控制系統控制驅動機構，并通過傳動機構推動鎢合金葉片運動至指定位置；眾多鎢合金葉片會形成特定形狀，該形狀和患者腫瘤靶區的形狀相似，從而達到對X射線適形和調強的目的。在現有設備中，為多葉光柵各葉片提供動力的驅動機構主要有旋轉電機、氣缸和直線電機三種類型。由于直線電機相比氣缸定位精度高，相比旋轉電機運動速度高、加速度大，因此受到業界越來越多的關注。

放射治療設備屬于三類醫療器械，對其安全性要求較高。在多葉光柵方面，需要有冗余設計(具體體現在對多葉光柵葉片或驅動機構的運動位置同時進行檢測和監測)，從而保證多葉光柵系統(既由上述多葉光柵、驅動機構、傳動機構、位置傳感器和驅動控制系統共同構成的系統)運行的絕對可靠和穩定。同時，隨著放療設備集成化和小型化發展，對核心使能部件多葉光柵的體積也提出了更高要求。在多葉光柵系統中，除對直線電機或者鎢合金葉片的運動位置檢測外，冗余設計主要體現在要對鎢合金葉片運動位置進行監測，當對鎢合金葉片運動位置進行檢測或監測的位置傳感器發生故障后，由另外一套位置傳感器識別故障，并產生應對措施。已有發明主要針對旋轉電機開展研究，包括采用旋轉編碼器、開關霍爾傳感器或者高速相機(旋轉編碼器和開關霍爾傳感器安裝在電機端部，高速相機安裝在葉片上部)等作為位置檢測或者監測，而基于直線電機的多葉光柵系統有其特殊性：一方面基于直線電機的多葉光柵空間體積狹小，幾乎沒有單獨的空間可用于安裝現有產品化的位置傳感器，同時對于具有上百個鎢合金葉片的多葉光柵系統來說，每個鎢合金葉片至少安裝一個傳感器，其信號引出線也會占用很大的物理空間；另一方面，需要針對每個鎢合金葉片安裝冗余的位置傳感器，以滿足對其安全性和可靠性的需求。因此，對于多葉光柵位置監測傳感器提出了更高要求，如何在有限的空間內布置眾多的位置傳感器以滿足冗余設計的需求是亟待解決的技術問題。

為了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的雙傳感反饋和傳動系統(申請號：201711173108.0)，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尺，讀取裝置安裝在直線電機定子的外殼靠近多葉光柵葉片的端部或外部，基準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系統仍存在以下問題：一是讀取裝置安裝位置導致其占用較多的多葉光柵系統有限空間，另一方面眾多傳感器的引出線也會占用空間，并且顯得系統繁雜。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于放射治療設備中多葉光柵直線電機的電阻式傳感器。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于多葉光柵直線電機的電阻式傳感器，包括根據多葉光柵葉片數量設置的多個感應部和一個接線板，各所述感應部均分別包括：

連接尺，該連接尺一端與所述直線電機的動子連接，連接尺另一端與多葉光柵的葉片連接，且連接尺隨所述直線電機運動傳遞推力；