用于粒子治疗的医疗安全联锁装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种用于粒子治疗的医疗安全联锁装置，装置采用光信号传输并配备备用板卡，相比于现有技术方案，用光信号传输，有效减少了电磁脉冲干扰，实现低衰减的长距离传输；光信号传输载体为光纤，传输成本低；光纤信号免EMC检测，提高医疗器械电气安全和电磁兼容检测效率。配备备用板卡，主板卡和备用板卡接收一样的总联锁信号，当其中一个出现故障时，另一板卡仍能保证该用于粒子治疗的医疗安全联锁装置正常工作，该装置能够在医疗系统出现安全风险时，可靠地联动控制相关设备动作，保证患者治疗安全，降低医疗器械安全风险。具备可靠性高、抗干扰性强、低成本的优点。低成本的优点。低成本的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于粒子治疗的医疗安全联锁装置


[0001]本技术涉及医疗安全联锁装置，尤其涉及一种用于粒子治疗的医疗安全联锁装置。

技术介绍

[0002]恶性肿瘤已经成为当今世界严重威胁人类健康的主要公共卫生问题之一，实现肿瘤的治疗已成为亟待解决的问题，粒子治疗具有对健康组织损伤小、治愈率高、适形照射剂量分布好、可精确监控照射位置和剂量、疗程短、无明显毒副作用等优点，作为一种先进的放疗技术，多年来在癌症放射治疗领域应用广泛。安全联锁系统在粒子治疗装置中扮演者重要的角色，通过接入不同系统、不同设备的运行状态信息，构建一套用于患者治疗的安全联锁逻辑关系，在出现影响患者治疗安全的状态下，快速准确地联动控制相关设备动作，实现暂停或结束束流照射，保证患者治疗安全，降低医疗器械安全风险。
[0003]现有的用于碳离子治疗的医疗安全联锁系统，是基于美国某公司紧凑型可重新配置的cRIO架构搭建，基于某公司A3P250系列芯片开发医疗联锁板卡，多块医疗联锁板卡内嵌于cRIO机箱插槽。如图1所示，将每个治疗头的联锁电信号分别集中到cRIO_1、cRIO_2、cRIO_x，通过内部FPGA芯片逻辑处理输出每个治疗头的总联锁电信号。每个治疗头的总联锁集中在cRIO_SMA上，上位机通过cRIO背板将治疗头号写入cRIO_
o
r中，控制cRIO_SMA选择联锁的治疗头，最终输出引出信号或联锁信号。
[0004]这种基于cRIO架构搭建安全联锁系统，存在以下几点问题和改进的方向：
[0005](1)关键器件面临停产风险：
[0006]所采用的某公司A3P250系列芯片和cRIO机箱面临停产，且目前暂无稳定可靠的同类型替换产品，大大影响后期治疗装置安全联锁系统的加工生产。
[0007](2)电信号抗干扰能力不足：
[0008]当安全联锁装置处于外界电磁环境复杂的场景中时，外部干扰容易耦合到电信号，影响到正常使用。
[0009](3)信号传输距离受限，信号强度易衰减。
[0010](4)系统造价高，检测难度大。
[0011](5)由于设计问题医疗联锁板卡容易损坏。
[0012](6)板卡的SMA
‑
K接口设计灵活性差，不能同时存在输入输出接口。
[0013]安全联锁系统的构建需要多条抗干扰较强的电缆传输信号，线缆造价大，成本高，增加了医疗器械电气安全和电磁兼容检测周期。

技术实现思路

[0014](一)要解决的技术问题
[0015]由于安全联锁装置与患者治疗密切相关，这就要求安全联锁装置需要具备很高的可靠性、抗干扰性和冗余性，现有技术难以实现，因此急需提出一种全新的用于粒子治疗的
医疗安全联锁装置，该装置可以至少部分解决前述现有技术存在的问题。
[0016](二)技术方案
[0017]本技术提出一种采用光信号传输的配备备用板卡的用于粒子治疗的医疗安全联锁装置。包括：第一部分，由多个治疗头、多个板卡和多个调理机箱组成，每个治疗头和一个板卡、一个调理机箱对应连接；第二部分，由一个主板卡和一个备用板卡组成，主板卡和备用板卡并联连接于第一部分的多个板卡的板卡输出端。
[0018]具体地，各治疗头采集的信号经调理机箱处理后通过I/O总线传输联锁信号到对应板卡的板卡输入端。
[0019]进一步地，联锁信号为光信号传输。
[0020]进一步地，所述多个板卡安装于PXIe机箱并通过PXIe机箱背板供电。
[0021]进一步地，各板卡处理所述联锁信号后输出两路相同的总联锁信号分别传输至主板卡和备用板卡。
[0022]进一步地，该用于粒子治疗的医疗安全联锁装置还包括：上位机，其输出端分别连接于主板卡和备用板卡。
[0023]进一步地，上位机通过PCIe将包括治疗头号的信息写入主板卡和备用板卡。
[0024]进一步地，所述多个板卡均采用当下主流的某公司A7系列FPFA芯片。
[0025]进一步地，所述板卡输出端和所述板卡输入端均采用光口。
[0026]进一步地，调理机箱同时具备光信号输入端和光信号输出端。
[0027](三)有益效果
[0028](1)板卡采用当下主流的某公司A7系列FPFA芯片，规避了停产风险，不会出现板卡无法生产情况。
[0029](2)板卡使用PXIe机箱背板供电，不会出现偶尔供电异常情况。
[0030](3)接口设计灵活，调理机箱同时具备光信号输入、输出。
[0031](4)使用光信号传输，减少了电磁脉冲干扰。
[0032](5)光信号传输距离受限制小，80米以内可用塑料光纤，80米及以上可用石英光纤，设备位置灵活多变，适应性强。长距离传输信号衰减小。
[0033](6)塑料光纤造价小，成本低。
[0034](7)光纤信号免EMC检测，提高医疗器械电气安全和电磁兼容检测效率。
[0035](8)增加了备用板卡，提高了系统安全性。
附图说明
[0036]图1是现有用于碳离子治疗的医疗安全联锁系统的系统架构示意图；
[0037]图2是根据本技术的实施例的联锁装置硬件架构示意图；
[0038]图3是根据本技术的实施例的基于PXIE总线的安全联锁系统架构示意图。
具体实施方式
[0039]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
[0040]图2是根据本技术的实施例的联锁装置硬件架构示意图；图3是根据本实用新
型的实施例的基于PXIE总线的安全联锁系统架构示意图。如图2、图3所示，本实施例的用于粒子治疗的医疗安全联锁装置，包括：第一部分，由多个治疗头、多个板卡和多个调理机箱组成，每个治疗头和一个板卡、一个调理机箱对应连接；第二部分，由一个主板卡和一个备用板卡组成，主板卡和所述备用板卡并联连接于第一部分的多个板卡的板卡输出端。
[0041]具体地，各治疗头采集的信号经调理机箱处理后通过I/O总线传输联锁信号到对应板卡的板卡输入端。
[0042]进一步地，联锁信号为光信号传输，通过光信号传输，减少了电磁脉冲干扰。
[0043]进一步地，所述多个板卡安装于PXIe机箱并通过PXIe机箱背板供电，由此，避免了偶尔供电异常的情况。
[0044]进一步地，各板卡处理所述联锁信号后输出两路相同的总联锁信号分别传输至主板卡和备用板卡，主板卡和备用板卡接收一样的总联锁信号，当其中一个出现故障时，另一板卡仍能保证该用于粒子治疗的医疗安全联锁装置正常工作，该装置能够在医疗系统出现安全风险时，可靠地联动控制相关设备动作，保证患者治疗安全，降低医疗器械安全风险。
[0045]进一步地，该用于粒子治疗的医疗安全联锁装置还包括：上位机，其输出端分别连接于主板卡和备用板卡。
[0046]进一步地，上位机通过PCIe将包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于粒子治疗的医疗安全联锁装置，其特征在于，包括：第一部分，由多个治疗头、多个板卡和多个调理机箱组成，每个所述治疗头和一个所述板卡、一个所述调理机箱对应连接；第二部分，由一个主板卡和一个备用板卡组成，所述主板卡和所述备用板卡并联连接于所述多个板卡的板卡输出端。2.根据权利要求1所述的用于粒子治疗的医疗安全联锁装置，其特征在于，所述治疗头采集的信号经所述调理机箱处理后通过I/O总线传输联锁信号到所述板卡的板卡输入端。3.根据权利要求2所述的用于粒子治疗的医疗安全联锁装置，其特征在于，所述联锁信号为光信号传输。4.根据权利要求1所述的用于粒子治疗的医疗安全联锁装置，其特征在于，所述多个板卡安装于PXIe机箱并通过PXIe机箱背板供电。5.根据权利要求2所述的用于粒子治疗的医疗安全联锁装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄盛聪，赵五元，甄培淇，李金，李江盆，李霆，赵永莉，
申请(专利权)人：兰州科近泰基新技术有限责任公司，
类型：新型
国别省市：