CN106267587B - 准直器定位组件 - Google Patents

Abstract

一种准直器定位组件，其固定到基板上，准直器定位组件包括：驱动器；由驱动器驱动的载体，载体上限定有能对准射束的至少两个准直位置，载体上还限定有与至少两个准直位置分别对应的截面大体为V形的凹槽；以及锁定组件，其包括固定到基板上的套筒、布置于套筒内的弹性件以及被弹性件压置以从套筒内部分地露出并抵靠到载体上的大体球形的致动件；其中，当载体的至少两个准直位置中的一个与射束对准时，锁定组件的致动件被弹性件压置到与准直位置对应的凹槽内。

Description

准直器定位组件

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体而言，涉及医用直线加速器领域，更具体地，涉及用于医用直线加速器上的准直器定位组件以及定位方法。

背景技术

加速管在医用直线加速器中，用于对病人进行治疗的X射线在辐射野范围内需要一定的均匀性，不均匀的X射线会增加皮肤剂量，对病人产生危害。而医用直线加速器实际产生的X射线的能量分布并不均匀，而是集中分布在入射方向上很小的角度范围内，不符合临床对射线能量分布的要求。所以在直线加速器中用均整器对产生的X射线进行均整。

不同能量的X射线对应形状不同的均整器。对于中能或高能加速器，需要提供若干个适于不同能量的均整器以供选择。在实际使用中需要通过机构实现均整器的切换，并需要保证切换后均整器位置的重复一致性。

另外，现有的直线加速器除了光子治疗模式外还存在电子治疗模式，因此，适合于对光子进行均整的均整器并不适合于电子。而且，通常情况下，电子治疗模式下不设置均整器而允许电子直接通过准直器。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了一种准直器定位组件，其固定到基板上，所述准直器定位组件包括：驱动器；由所述驱动器驱动的载体，所述载体上限定有能对准射束的至少两个准直位置，所述载体上还限定有与所述至少两个准直位置分别对应的截面大体为V形的凹槽；以及锁定组件，其包括固定到所述基板上的套筒、布置于所述套筒内的弹性件以及被所述弹性件压置以从所述套筒内部分地露出并抵靠到所述载体上的大体球形的致动件；其中，当所述载体的至少两个准直位置中的一个与所述射束对准时，所述锁定组件的所述致动件被所述弹性件压置到与所述准直位置对应的凹槽内。

具体地，所述驱动器为伺服电机。

具体地，所述弹性件为弹簧。

具体地，所述致动件为球状。更具体地，该致动件为钢珠。

具体地，所述至少两个准直位置包括光子治疗用准直位置或电子治疗用准直位置。

选择性地，所述至少两个准直位置包括第一能级准直位置和不同于第一能级的第二能级准直位置。

具体地，所述凹槽具有进入斜面和退出斜面，其中，所述进入斜面和所述退出斜面共同形成的截面大体成V形，当所述载体的至少两个准直位置中的一个与所述射束对准时，所述锁定组件的所述致动件被所述弹性件压置以分别接合所述进入斜面和退出斜面。

选择性地，所述载体为圆盘形形状，并且所述载体由所述驱动器驱动以使所述载体绕着其中心转动。

更具体地，所述凹槽被限定在所述载体的周向端面或径向端面上。

根据本发明的另一个方面，公开了一种准直器定位组件，其固定到基板上，所述准直器定位组件包括：驱动器；由所述驱动器驱动而运动的载体，所述载体上限定有能对准射束的至少两个准直位置；位置初始化组件，其用于当所述载体运动时设定所述载体的零位；编码器，其与所述载体耦合以检测所述载体相对所述零位运动的第一实际位置信息；位置确认组件，其用于当所述载体在任一准直位置时反馈第二实际位置信息；存储器，其存储有任一准直位置相对所述零位的第一预定位置信息以及在任一准直位置处所述位置确认组件所对应的唯一的第二预定位置信息；以及控制器，其耦接到所述驱动器、所述编码器、所述位置初始化组件和所述位置确认组件，用于根据所述编码器检测的第一实际位置信息与所述存储器存储的与待定位的准直位置所对应的第一预定位置信息来控制所述驱动器驱动所述载体直至所述编码器检测的第一实际位置信息与所述存储器存储的与待定位的准直位置所对应的第一预定位置信息一致；并且根据所述位置确认组件反馈的第二实际位置信息与所述存储器存储的与待定位的准直位置所对应的第二预定位置信息比对以反馈校验信息。

具体地，所述位置初始化组件包括耦接到所述基板的第一元件以及耦接到所述载体的第二元件，其中，所述第一元件和第二元件耦合时反馈所述载体的零位信号。

更具体地，所述第一元件为位置初始化开关，所述第二元件为布置在所述载体上的凸起。

具体地，所述位置确认组件包括一组位置开关和与所述一组位置开关在任一准直位置分别对应的多组开关触发件，其中，所述位置开关固定到所述基板上，所述开关触发件被设置到所述载体上，并且当所述载体运动时，在任一准直位置，所述位置开关与所述多组开关触发件的一组因触发事件而反馈第二实际位置信号。

具体地，所述驱动器为伺服电机。

具体地，所述一组位置开关中位置开关的数目是根据所述准直位置的数目而预定的。

具体地，所述一组位置开关中的位置开关的数目为3个。

具体地，所述开关触发件为布置在所述载体的凸起。

具体地，所述载体大体上为圆盘形形状，并且所述载体由所述驱动器驱动以使所述载体绕着其中心转动。更具体地，所述凸起被布置在所述载体的周向端面上。更具体地，所述凸起是沿着径向向外突出的。

根据本发明的另一个方面，公开了一种准直器定位组件的定位方法，包括：驱动器驱动载体运动以使所述载体运动到特定位置处时向控制器反馈初始化零位信息；根据所述载体上待定位的准直位置相对所述零位的第一预定位置信息以及与所述载体耦合的编码器反馈的所述载体相对所述零位的第一实际位置信息，控制器控制所述驱动器驱动所述载体直到所述第一实际位置信息与所述第一预定位置信息一致；位置确认组件反馈其检测到的所述载体的第二实际位置信息；以及根据所述位置确认组件反馈的第二实际位置信息与待定位的准直位置所对应的第二预定位置信息比对以反馈校验信息。

具体地，所述校验信息包括当所述位置确认组件反馈的第二实际位置信息与待定位的准直位置所对应的第二预定位置信息一致时的确认信号以及当所述位置确认组件反馈的第二实际位置信息与待定位的准直位置所对应的第二预定位置信息不一致时的自锁信号。

具体地，所述驱动器驱动载体运动以使所述载体运动到特定位置处时向控制器反馈初始化零位信息中，所述初始化零位信息是通过所述载体上的初始化开关触发件与基板上的位置初始化开关触发而产生的。

具体地，当所述位置确认组件反馈的第二实际位置信息与待定位的准直位置所对应的第二预定位置信息一致后，还包括，通过锁定组件将所述载体锁定的步骤。

本发明提供的准直器定位组件中，在机械上采用弹簧锁进行定位，设计简单可调，无需额外电气控制操作，而且重复定位精度很高。

本发明提供的准直器定位组件中，在电气上采用伺服电机和编码器作为一套检测装置，控制圆盘形载体运动到目标准直位置，再使用位置确认组件检测圆盘形载体的实际位置信息以与预存储的预定位置信息对比，藉此，该目标准直位置可被再次核对，因此，定位更加可靠。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式的准直器定位组件的透视图；

图2是图1的准直器定位组件的圆盘形载体的透视图；

图3是图2的圆盘形载体的俯视图；

图4是图1的准直器定位组件的锁定组件的透视图；

图5是图4的锁定组件的截面图；

图6是图1的准直器定位组件的辅助定位开关和位置初始化开关的透视图；以及

图7是根据本发明的一种实施方式的准直器定位组件的定位方法。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细地说明。

如图1所示，图1示出了根据本发明的一种实施方式的准直器定位组件100的透视图。该准直器定位组件100固定到基板200上，该准直器定位组件100包括：控制器(未示出)、驱动器102、编码器104、圆盘形载体106、开关组件108以及锁定组件110。具体地，该圆盘形载体106分为上下两部分，上部分为圆盘形载体主体106a。圆盘形载体主体106a的中心部分设置有中心通孔，围绕该中心通孔，均匀地布置有七个定位孔，每个定位孔为一个准直位置，这些定位孔为大体锥形的定位孔，这些定位孔的大小和形状根据需要被定位的元件的类型和规格可以是不同的。例如，这些定位孔中有的是为了准直光子治疗用射束的，有的是为了准直电子治疗用射束的，而且，还可以根据射束能级的不同在特定的定位孔内布置特定的准直元件。在此，应当可以理解，有的定位孔不必定位具体元件于其内，例如，对于某些电子束治疗，可以让来自射束源的射束直接通过通孔。该圆盘形载体106的下部分106b的直径比圆盘形载体主体106a的直径略大但厚度比圆盘形载体主体106a的厚度小，在该下部分106b的周向外侧均匀地布置有齿。虽然未示出，然而可以理解，该圆盘形载体106的下部分106b也限定有定位孔和中心通孔，而且其形状和位置与上部106a的定位孔和中心通孔的形状和位置是彼此对应的。如图所示，圆盘形载体106的上部分106a和下部分106b彼此对准，且通过穿过它们中心通孔的球轴承一起可转动地固定到下方的基板200上。驱动器102典型地为伺服电机，该伺服电机的输出轴固定有小齿轮，该小齿轮与圆盘形载体106的下部分106b的齿彼此相啮合从而当伺服电机接收来自控制器的信号而转动时可以通过小齿轮带动圆盘形载体106随之转动。编码器104固定到基板200上，其外侧也设置有小齿轮，该小齿轮也与圆盘形载体106的下部分106b的齿彼此相啮合以便于当圆盘形载体106转动时可以带动小齿轮转动从而编码器可以对小齿轮的转动圈数计数从而计算圆盘形载体的转动角度并反馈给控制器。

图2示出了圆盘形载体106的上部分106a的透视图，图3示出了圆盘形载体106的上部分106a的俯视图，图6示出了图1的准直器定位组件的辅助定位开关和位置初始化开关的透视图。结合图1、图2、图3和图6，开关组件108包括多个位置开关，多个位置开关被固定到平板112上，该平板112通过柱114固定到基板200上。具体地，在该示例性实施方式中，位置开关中包括位置初始化开关，SW0，其表征初始化零位；另外该位置开关中还包括三个能组合起来以表征具体位置的辅助定位开关，它们分别是SW1、SW2、SW3，其环绕圆盘形载体主体106a的上部依次布置，并且，在该示例性实施方式中，辅助定位开关SW1与位置初始化开关SW0在上下方向上并列布置。

参见图4和图5，锁定组件110包括固定到基板200上的座体1102以及固定到座体1102上的套筒1104，其中，套筒1104内布置有弹性件1106以及被弹性件1106偏置开的致动件1108。如图所示，该弹性件1106为弹簧，该致动件1108为大体为球形的钢珠，并且该钢珠的数目为两个。

前述位置开关中的位置初始化开关SW0的位置初始化信号反馈给控制器，编码器104获知该圆盘形载体106相对初始零位已经转动的角度，控制器将编码器104反馈的位置信息与预定的目标位置比较，并且当圆盘形载体106到达目标位置时，该圆盘形载体106应该被前述锁定组件110锁定，并且在锁定时应由前述位置开关中的辅助定位开关检测具体位置以反馈给控制器进行校验。因此，该圆盘形载体106应布置有与位置开关108以及锁定组件110相对应的结构。下面，具体叙述这种结构。

该圆盘形载体106的上部分106a，即，圆盘形载体主体，其周向环形端面分为上下两部分，上部分主要用于配合前述位置开关108进行辅助位置检测，下部分主要用于配合前述锁定组件110在具体位置处被锁定。具体地，在周向环形端面的上部分，同样被分为上下两部分，在上部分，与位置初始化开关SW0的位置相对应地设置有一个凸起作为位置初始化开关SW0的开关触发件，从而，当该圆盘形载体106转动时，该凸起可以与前述的位置初始化开关SW0接触以使位置初始化开关置1；在下部分，间隔开地布置有多组开关触发件，每组开关触发件包括一个或多个凸起，所述一个或者多个凸起与辅助位置检测开关的一个或多个彼此对应，从而，当圆盘形载体106转动时该一个或多个凸起可以与对应的辅助位置检测开关接触并反馈给控制器具体的开关闭合情况。

该圆盘形载体106的上部分106a的下部分，间隔地限定有用于与锁定组件110的致动件1108接合的凹槽，在示例性实施方式中，该凹槽为大致呈V形的凹槽。因为在示例性实施方式中布置在圆盘形载体106上的七个定位孔的位置是均匀的，即，两两之间的角度是相同的，所以，对于凹槽而言，两两之间的角度也是相同的。而且，一方面，每个凹槽相对于位置初始化开关和凸起P所限定的零位的角度都是特定化的，另一方面，与一个或多个凸起以及被前述凸起触发的特定辅助位置开关所表征的具体位置也是相互对应的，易言之，当表征某具体位置的一个或多个凸起与对应的辅助定位开关接触时，锁定组件110的致动件与对应的特定凹槽相接合。

更具体地，参见图1，当该圆盘形载体106处于如图1所处的位置时，锁定组件110与凹槽A接合，因圆盘形载体106上没有设置与辅助定位开关SW1相对应的凸起，故辅助定位开关SW1处于开启状态，同时，辅助定位开关SW2、SW3分别与一个凸起接触因而均处于闭合状态，从而反馈信号011给控制器，其中，0代表SW1的开启信号、中间的1代表SW2的闭合信号、后面的1代表SW3的闭合信号；参见图3，当圆盘形载体106转动到锁定组件110与凹槽B接合的位置时，只有辅助定位开关SW3与圆盘形载体106的一个凸起接触并闭合，从而反馈信号001给控制器；当圆盘形载体106转动到锁定组件110与凹槽C接合的位置时，只有辅助定位开关SW2与圆盘形载体106的一个凸起接触并闭合，从而反馈信号010给控制器；当圆盘形载体106转动到锁定组件110与凹槽D接合的位置时，只有辅助定位开关SW1与圆盘形载体106的一个凸起接触并闭合，从而反馈信号100给控制器；当圆盘形载体106转动到锁定组件110与凹槽E接合的位置时，三个辅助定位开关SW1、SW2、SW3分别与圆盘形载体106的一个凸起接触并闭合，从而反馈信号111给控制器；当圆盘形载体106转动到锁定组件110与凹槽F接合的位置时，两个辅助定位开关SW1、SW2分别与圆盘形载体106的一个凸起接触并闭合，从而反馈信号110给控制器；当圆盘形载体106转动到锁定组件110与凹槽G接合的位置时，三个辅助定位开关SW1、SW3分别与圆盘形载体106的一个凸起接触并闭合，从而反馈信号101给控制器。本领域普通技术人员熟知的，上述反馈信号011、001、010、100、111、110、101所表征的二进制信息是不同的，当其与圆盘形载体的特定位置相关联时，计算机可以根据反馈得到的二进制信息来确定圆盘形载体所处的特定位置。在存储器内，预存储有各个孔位与各反馈信号的对应关系。

另外，参见图2可知，凸起P被配置用于与位置初始化开关SW0接触以使该开关闭合，从而反馈初始化信号给控制器，初始化位置与前述的被锁定组件与凹槽E接合的位置相差恰好360度。本领域普通技术人员可以理解，该凸起P的设定位置并不是限定性的，其可以任意地设定到该圆盘形载体106的上部106a的上部分，其也可以任意性地设定该圆盘形载体106的下部106b但需要避开锁定组件110的致动件运行路线，然而，也可以理解，如果该凸起P的位置变更，那么对应的位置初始化开关SW0的位置也需要做出调整。

容易理解，存储器内预存有该圆盘形载体上的各个孔位相对于初始化零位的具体位置关系，例如，角度。

当运行时，假定在图1的位置时与来自射线源的射束对准的孔位为H1，而根据射束情况，需要转换到与H1相邻的孔位H2时，控制器会首先指令驱动器驱动该圆盘形载体106转动并直到位置初始化开关SW0与凸起P接触从而得到零位信号，在此过程中，编码器104一直根据其小齿轮转动过的圈数计算圆盘形载体106转动过的角度并反馈给控制器，当控制器得到零位信号后，编码器104的输出数据也被置零。控制器指令驱动器102继续驱动圆盘形载体106，同时，将预存储在存储器内的零位与H2孔位之间的角度信息与来自编码器104的圆盘形载体106转动过的角度信息进行对比。在前述归零的转动过程以及随后继续向H2孔位转动过程中，锁定组件110的致动件1108由于弹性件1106的弹性力的作用一直抵压到圆盘形载体106的表面，并且在遇到凹槽时，由于驱动器102的驱动力远大于弹性件1106对凹槽的致动力，故锁定组件110的致动件1108可以进入并随后越过凹槽。当来自编码器104的圆盘形载体106转动过的角度信息接近预存储在存储器内的零位与H2孔位之间的角度信息尤其当锁定组件110的致动件1108与V形凹槽的边缘开始接触时，例如，与H2孔位所对应的凹槽的中心仅相差0.5度，控制器指令驱动器102释放(或移除)其驱动力，此时，锁定组件110的致动件1108在弹性件1106的作用下从套筒1104中持续地伸出以抵靠到该V形凹槽的斜面，一直到该致动件1108不能再向外伸出为止。在该致动件1108的作用下，该圆盘形载体106在没有驱动器的驱动的情况下转动很小的角度后被锁定到孔位H2。在该位置处，辅助定位开关中只有开关SW3与圆盘形载体106对应的凸起接触并闭合从而向控制器的反馈信号001。控制器将该反馈信号001与预存储在存储器内的应反馈信号信息001对比，结果是相同的，则确认该H2孔位。如果前述的实际反馈信号不是001而是其他信号，则对比结果就是不同的，则控制器发出自锁指令，等待维护人员进行维护。

在本发明的示例性实施方式中，通过3个辅助位置开关配合圆盘形载体上的凸起对各具体位置进行确定，然而，可以理解，当圆盘形载体上的孔位较多时，可以采用多于3个的辅助位置开关配合圆盘形载体上的凸起对各具体位置进行确定，也可以理解，当圆盘形载体上的孔位较少时，可以采用两个辅助位置开关配合圆盘形载体上的凸起对各具体位置进行确定。

为了在驱动器的作用下进入并退出凹槽，锁定组件的致动件较优地选择球形，然而，可以理解，类球形的、椭球形的、或者具有圆滑曲面形状的致动件均可，在此，这些类球形的、椭球形的或者具有圆滑曲面形状的形状均可以视为大体球形形状的均等范围。同样地，V形的凹槽形状是较优的，然而可以理解，类似V形的、具有进入斜面和退出斜面的凹槽均是可行的。

也可以理解，在本发明示例性实施方式中的七个孔位可以在中心孔周围不均匀地排布的。

在前述示例性实施方式中，位置初始化开关以及布置在载体上的作为开关触发件的一个凸起共同构成了位置初始化组件以用于设定载体的零位。然而，也可以理解，该位置初始化组件也可以例如包括固定到基板上的激光发射器和以及固定到载体上的激光接收器组成，一旦载体被驱动器驱动而转动并在载体处于特定位置时激光接收器恰好能接收来自激光发射器的激光时向控制器发出反馈信号并将载体的该即时位置作为零位。本领域普通技术人员也可以通过其他手段来完成位置初始化。

在前述示例性实施方式中，多组开关触发件每组中的凸起和空位是被布置在载体的上部并且是横向分布的。然而，可以理解，如果该载体较厚(即，载体具有更大的周向端面)，各组的凸起和空位可以沿着竖向布置，对应地，三个辅助位置开关沿着竖向并列布置。另外，用于锁定组件的致动件接合的V形凹槽也可以限定到该载体的径向端面上，相应地，可以理解，该锁定组件的布置也有对应的变化。

在另一种实施方式中，该载体不是环形的，例如，可以是长方体形状的，多个孔位可以均匀间隔开地或者非均匀间隔开地布置于其上；该载体也不是被可转动地驱动，而是由例如伺服电机直线式地往复驱动，在此，伺服电机输出的转动可以通过诸如齿轮齿条等运动转换机构耦接到载体；除了这些不同外，位置初始化开关、辅助位置开关、存储器、编码器、控制器、凹槽与锁定组件的配合均可以与前面叙述的实施例相同或者基本相同，本领域普通技术人员在上文的基础上是不难理解的。因此，根据这种变形的实施方式，本发明包括不仅包括上文中详细叙述的以转动方式来转换准直器孔位时实现锁定和位置检测的发明思想，而且也包括在此简略叙述的以平动方式来转换准直器孔位时实现锁定和位置检测的发明思想。

也可以理解，在本发明的示例性实施方式中，以放射治疗机器作为本发明的准直器定位组件的应用场合进行描述的，然而可以理解，本发明的准直器定位组件可以应用到医学成像和治疗的用于准直切换的任何场合中。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种准直器定位组件，其固定到基板上，所述准直器定位组件包括：

驱动器；

由所述驱动器驱动的载体，所述载体上限定有能对准射束的至少两个准直位置，所述载体上还限定有与所述至少两个准直位置分别对应的截面大体为V形的凹槽；以及

锁定组件，其包括固定到所述基板上的套筒、布置于所述套筒内的弹性件以及被所述弹性件压置以从所述套筒内部分地露出并抵靠到所述载体上的大体球形的致动件；

其中，当所述载体的至少两个准直位置中的一个与所述射束对准时，所述锁定组件的所述致动件被所述弹性件压置到与所述准直位置对应的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的准直器定位组件，其中，所述驱动器为伺服电机。

3.根据权利要求1所述的准直器定位组件，其中，所述弹性件为弹簧。

4.根据权利要求1所述的准直器定位组件，其中所述致动件为球状。

5.根据权利要求4所述的准直器定位组件，其中，所述致动件为钢珠。

6.根据权利要求1所述的准直器定位组件，其中，所述至少两个准直位置包括光子治疗用准直位置或电子治疗用准直位置。

7.根据权利要求1所述的准直器定位组件，其中，所述至少两个准直位置包括第一能级准直位置和不同于第一能级的第二能级准直位置。

8.根据权利要求1所述的准直器定位组件，其中，所述凹槽具有进入斜面和退出斜面，其中，所述进入斜面和所述退出斜面共同形成的截面大体成V形，当所述载体的至少两个准直位置中的一个与所述射束对准时，所述锁定组件的所述致动件被所述弹性件压置以分别接合所述进入斜面和退出斜面。

9.根据权利要求1所述的准直器定位组件，其中，所述载体为圆盘形形状，并且所述载体由所述驱动器驱动以使所述载体绕着其中心转动。

10.根据权利要求9所述的准直器定位组件，其中，所述凹槽被限定在所述载体的周向端面或径向端面。