一种可更换治疗头的旋转机架制造技术

本发明专利技术公开了一种可更换治疗头的旋转机架，包括外环的设有质子束流出口的旋转体组件、内环的设有多个治疗头的治疗头支撑环组件；该旋转体组件包括旋转体、用于测量旋转体线位移的旋转体编码器、旋转体滚轮支撑组件、旋转体滚轮驱动控制器；该治疗头支撑环组件包括治疗头支撑环、用于测量治疗头支撑环线位移的治疗头支撑环编码器、治疗头支撑环滚轮支撑组件、治疗头支撑环滚轮驱动控制器所述的旋转体编码器和治疗头支撑环编码器为相同步长的编码器，该旋转体滚轮驱动控制器和治疗头支撑环滚轮驱动控制器分别设有角度补偿控制单元。本发明专利技术解决了基于两个独立动力系统、且两个大型超重机械设备的旋转体同步问题，最终达到差值在0.096毫米的精度范围内。值在0.096毫米的精度范围内。值在0.096毫米的精度范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种可更换治疗头的旋转机架


[0001]本专利技术属于质子治疗
，具体涉及一种可更换治疗头的旋转机架结构。

技术介绍

[0002]旋转机架是质子治疗设备的重要组成部分，从加速器引出的束流经过束流线的传输，进入旋转机架，通过旋转机架束流线输运到治疗室。
[0003]治疗头是安装在旋转机架上的重要设备，通过治疗头将质子束流进行散射或扫描,以展宽Bragg峰可以使Bragg峰覆盖肿瘤。
[0004]旋转机架上的治疗头对病人病灶之处进行扫描和散射是一次质子治疗的两个环节，两个环节都完成了才算作一次完整的治疗。由于扫描和散射用途不同、治疗原理不同，因此不能用一个治疗头代替而需要设计两个不同的治疗头，如图4所示，现有技术的旋转机架上只安装一个治疗头、且该治疗头固定安装在旋转机架上。当完成扫描治疗环节进入散射治疗环节时，则需要停机使得旋转机架脱离工作状态而变为静止状态，在静止状态下采用吊具工装更换治疗头，具体为采用吊具工装从工位1将治疗头吊起再进行180度的水平转动到达工位2，由此完成了治疗头的拆卸。然后该工装再反方向移动，将工位2上新的治疗头进行180度的水平转动到达工位1，由此完成了新的治疗头的安装。现有技术存在的问题是：治疗头更换复杂、费时，旋转机架需要停机才能拆卸。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提出一种一种可更换治疗头的旋转机架，目的在于现有技术治疗头更换复杂、费时，旋转机架需要停机才能拆卸的问题。
[0006]本专利技术为解决其技术问题，提出以下技术方案：
[0007]一种可更换治疗头的旋转机架，包括外环的设有质子束流出口的旋转体组件、内环的设有多个治疗头的治疗头支撑环组件；所述的旋转体组件包括旋转体、用于测量旋转体线位移的旋转体编码器、旋转体滚轮支撑组件、旋转体滚轮驱动控制器；所述治疗头支撑环组件包括治疗头支撑环、用于测量治疗头支撑环线位移的治疗头支撑环编码器、治疗头支撑环滚轮支撑组件、治疗头支撑环滚轮驱动控制器；所述的治疗头支撑环与旋转体同轴布设、且治疗头支撑环内壁上对称设有多个治疗头，该多个治疗头分别用于质子治疗的不同阶段；当改变质子治疗角度时，治疗头支撑环与旋转体做同步运动；当更换治疗头时，治疗头支撑环与旋转体做相对运动且多个治疗头分时与旋转体组件上的质子束流出口对接、从而完成不同阶段质子治疗头的更换；
[0008]所述的旋转体编码器和治疗头支撑环编码器为相同步长的编码器，所述的旋转体滚轮驱动控制器和治疗头支撑环滚轮驱动控制器相互通讯、且分别设有角度补偿控制单元，所述旋转体滚轮驱动控制器与上位机治疗计划操作终端相连接。
[0009]所述治疗头支撑环组件包括治疗头支撑环、布设于该支撑环端面上用于测量治疗头支撑环线位移的治疗头支撑环编码器、安装于旋转体与治疗头支撑环之间且紧贴治疗头
支撑环外表面的治疗头支撑环滚轮支撑组件、布设于治疗头支撑环滚轮支撑组件上的治疗头支撑环滚轮驱动机构、以及通过有线方式连接该驱动机构的治疗头支撑环滚轮驱动控制器。
[0010]所述治疗头支撑环滚轮支撑组件由治疗头支撑环滚轮支撑、治疗头支撑环滚轮支撑驱动轮、治疗头支撑环滚轮支撑从动轮、治疗头支撑环滚轮驱动机构组成；所述驱动轮和从动轮在治疗头支撑环滚轮支撑的支撑下分前后两排均匀布设在治疗头支撑环外表面，前排由多个所述从动轮组成，后排由至少1个所述从动轮和一个所述驱动轮组成，与所述驱动轮同轴布设有所述治疗头支撑环滚轮驱动机构，该驱动机构包括治疗头支撑环滚轮驱动电机、治疗头支撑环滚轮驱动电机减速器、治疗头支撑环滚轮驱动电机编码器，该电机编码器布设于减速器上，用于测量所述电机的旋转角度；所述治疗头支撑环滚轮支撑组件通过摩擦力带动治疗头支撑环和支撑环上的多个治疗头一起旋转。
[0011]所述的多个治疗头包括散射治疗头与扫描治疗头，当需要使用散射束时，将散射治疗头旋转至旋转体组件的质子束流出口处，质子束流通过散射治疗头后照射至患者病灶上进行治疗；当需要使用扫描束时，将扫描治疗头旋转至旋转体组件的质子束流出口处，质子束流通过扫描治疗头后照射至患者病灶上进行治疗。
[0012]所述旋转体组件包括轴向为水平方向的旋转体、旋转体下方的旋转体滚轮支撑组件、布设于该旋转体端面上用于测量旋转体线位移的旋转体编码器、布设于旋转体滚轮支撑组件上的旋转体滚轮支撑驱动机构，以及通过有线方式连接该驱动机构的旋转体滚轮驱动控制器。
[0013]所述旋转体滚轮支撑组件由旋转体滚轮支撑、旋转体滚轮支撑驱动轮、旋转体滚轮支撑从动轮、旋转体滚轮支撑驱动机构组成；所述驱动轮和从动轮在旋转体滚轮支撑的支撑下分前后两排布设在旋转体的下表面且紧贴旋转体的下表面，前排由多个所述从动轮组成，后排由多个所述从动轮组成和一个所述驱动轮组成，与所述驱动轮同轴布设有所述旋转体滚轮支撑驱动机构，该驱动机构包括旋转体滚轮支撑驱动电机、旋转体滚轮支撑电机减速器、旋转体滚轮支撑电机编码器，该旋转体滚轮支撑电机编码器布设于旋转体滚轮支撑电机减速器上，用于测量旋转体滚轮支撑驱动电机的旋转角度；所述旋转体滚轮支撑组件通过摩擦力带动旋转体旋转。
[0014]所述旋转体滚轮驱动控制器和治疗头支撑环滚轮驱动控制器相互通讯、且旋转体滚轮驱动控制器为主控制器，其与上位机治疗计划下达终端通过无线或有限方式连接、接收上位机治疗计划下达终端人机界面的相关指令，并将相关指令发送给治疗头支撑环滚轮驱动控制器，所述相关指令包括旋转角度指令、治疗头更换指令；所述旋转体滚轮驱动控制器和治疗头支撑环滚轮驱动控制器各自的角度补偿控制单元均设有旋转指令角度模块、编码器测量模块、角度补偿模块、电机控制模块、中央处理模块；所述各自的中央处理模块分别向各自的旋转指令角度模块、角度补偿模块、电机控制模块发送指令并接收它们采集的数据；所述各自的编码器测量模块和角度补偿模块双向连接；所述各自的编码器测量模块用于接收各自的两个编码器的回传数据、同时将其中线性编码器接回传的数据转换成角度后将两个编码器的角度数据反馈给角度补偿模块；对于旋转体滚轮驱动控制器，两个编码器为旋转体滚轮支撑电机编码器和旋转体编码器，对于支撑环滚轮驱动控制器，两个编码器为治疗头支撑环滚轮驱动电机编码器和治疗头支撑环编码器。
[0015]所述支撑环编码器选用的分辨率是12位，即2
12
＝4096,所述治疗头支撑环滚轮与治疗头支撑环的直径比是1:40，设所述治疗头支撑环的半径为2.5米，则治疗头支撑环编码器的线性参数为0.096毫米。
[0016]所述旋转体编码器选用的分辨率是13位，即2
13
＝8192,所述旋转体滚轮与旋转体的直径比是1:40，设所述旋转体的半径5米，则旋转体编码器的线性参数为0.096毫米。
[0017]所述多个治疗头分时与旋转体组件上的质子束流出口对接的精度不超过编码器的的线性参数0.096毫米的精度。
[0018]本专利技术的优点效果
[0019]1、本专利技术围绕上百吨的质子治疗旋转机架旋转精度难以控制的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可更换治疗头的旋转机架，包括外环的设有质子束流出口的旋转体组件、内环的设有多个治疗头的治疗头支撑环组件；所述的旋转体组件包括旋转体、用于测量旋转体线位移的旋转体编码器、旋转体滚轮支撑组件、旋转体滚轮驱动控制器；所述治疗头支撑环组件包括治疗头支撑环、用于测量治疗头支撑环线位移的治疗头支撑环编码器、治疗头支撑环滚轮支撑组件、治疗头支撑环滚轮驱动控制器；所述的治疗头支撑环与旋转体同轴布设、且治疗头支撑环内壁上对称设有多个治疗头，该多个治疗头分别用于质子治疗的不同阶段；当改变质子治疗角度时，治疗头支撑环与旋转体做同步运动；当更换治疗头时，治疗头支撑环与旋转体做相对运动且多个治疗头分时与旋转体组件上的质子束流出口对接、从而完成不同阶段质子治疗头的更换；其特征在于：所述的旋转体编码器和治疗头支撑环编码器为相同步长的编码器，所述的旋转体滚轮驱动控制器和治疗头支撑环滚轮驱动控制器相互通讯、且分别设有角度补偿控制单元，所述旋转体滚轮驱动控制器与上位机治疗计划操作终端相连接。2.根据权利要求1所述一种可更换治疗头的旋转机架，其特征在于：所述治疗头支撑环组件包括治疗头支撑环、布设于该支撑环端面上用于测量治疗头支撑环线位移的治疗头支撑环编码器、安装于旋转体与治疗头支撑环之间且紧贴治疗头支撑环外表面的治疗头支撑环滚轮支撑组件、布设于治疗头支撑环滚轮支撑组件上的治疗头支撑环滚轮驱动机构、以及通过有线方式连接该驱动机构的治疗头支撑环滚轮驱动控制器。3.根据权利要求1所述一种可更换治疗头的旋转机架，其特征在于：所述治疗头支撑环滚轮支撑组件由治疗头支撑环滚轮支撑、治疗头支撑环滚轮支撑驱动轮、治疗头支撑环滚轮支撑从动轮、治疗头支撑环滚轮驱动机构组成；所述驱动轮和从动轮在治疗头支撑环滚轮支撑的支撑下分前后两排均匀布设在治疗头支撑环外表面，前排由多个所述从动轮组成，后排由至少1个所述从动轮和一个所述驱动轮组成，与所述驱动轮同轴布设有所述治疗头支撑环滚轮驱动机构，该驱动机构包括治疗头支撑环滚轮驱动电机、治疗头支撑环滚轮驱动电机减速器、治疗头支撑环滚轮驱动电机编码器，该电机编码器布设于减速器上，用于测量所述电机的旋转角度；所述治疗头支撑环滚轮支撑组件通过摩擦力带动治疗头支撑环和支撑环上的多个治疗头一起旋转。4.根据权利要求1所述一种可更换治疗头的旋转机架，其特征在于：所述的多个治疗头包括散射治疗头与扫描治疗头，当需要使用散射束时，将散射治疗头旋转至旋转体组件的质子束流出口处，质子束流通过散射治疗头后照射至患者病灶上进行治疗；当需要使用扫描束时，将扫描治疗头旋转至旋转体组件的质子束流出口处，质子束流通过扫描治疗头后照射至患者病灶上进行治疗。5.根据权利要求1所述一种可更换治疗头的旋转机架，其特征在于：所述旋转体组件包括轴向为水平方向的旋转体、旋转体下方的旋转体滚轮支撑组件、布设于该旋转体端面上用于测量旋转体线位移的旋转体编码器、布设...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹蒙，吕银龙，张天爵，管锋平，邢建升，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：