CN104658629A - 一种叶片驱动结构和多叶准直器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片驱动结构和多叶准直器。所述叶片驱动结构中，叶片由丝杠驱动机构控制，其中，丝杠驱动机构的螺母固定在叶片上，丝杠的一端固定在螺母内，另一端与一个电机固定连接。使用时，由电机控制丝杠转动，从而带动所述螺母沿着丝杠的延伸方向移动，进而控制所述叶片移动。上述技术方案中，通过丝杠的转动可精确地控制所述叶片的移动精度；此外丝杠控制机构与叶片的面积较小，采用上述叶片驱动结构的多叶准直器，可有效提高各叶片的排列紧凑度，从而提高各叶片形成的放射射野的适形度。

Description

一种叶片驱动结构和多叶准直器

技术领域

本发明涉及一种机械传动机构，尤其涉及一种叶片驱动结构和多叶准直器。

背景技术

准直器是医用放射治疗仪器的辐射头组成部件，包括初级准直器、次级准直器、多叶准直器(或称为多叶光栅)。

参考图1所示，多叶准直器用于调整辐射源10的放射线形成的放射射野30的形状。多叶准直器通常具有相对放置的数十对叶片20，所述的数十对叶片20绕辐射源10中心排列。如在放射线肿瘤治疗过程中，每片叶片20都可以相互独立的运动，从而形成模拟成肿瘤形状的封闭的放射射野30，以免肿瘤周围的健康组织受到射线辐射。

在多叶准直器中，各叶片相对独立，且各自的驱动机构控制实现驱动控制。图2所示的为现今最常用齿轮叶片驱动机构，所述齿轮叶片驱动机构包括由电机驱动的齿轮50，以及位于叶片40周边的与齿轮50结构结构相匹配的啮齿60，通过齿轮50转动驱动叶片40绕辐射源10移动，从而调节辐射源10的放射射野范围。如图3所示的为公开号为US7629599B2的专利文献提供的齿轮叶片驱动机构，在叶片41下端设置啮齿61，并通过设置于叶片41下端与所述啮齿61结构相对应的齿轮驱动叶片41移动，同时，在叶片41的下端设置滚轮70以作为叶片41的支撑装置。

对于多叶准直器，叶片的宽度以及数量决定了多叶准直器所形成的放射射野的适形度。其中，叶片越薄，数量越多适形度就越好，然而叶片数量的增加意味着叶片独立的驱动机构数量的增加。上述齿轮叶片驱动机构有效地提供叶片稳定的移动驱动作用力，但随着多叶准直器的叶片宽度的减小，以及叶片数量的增加，要求齿轮以及其传动链的其他部件具有更小的尺寸以及更高的精度要求，如减小齿轮尺寸的同时，增加齿轮上啮齿的排列密度。随着多叶准直器发展，现有的齿轮叶片驱动机构已难以满足多叶准直器适形度精确度不断提高要求。

为此，如何提高多叶准直器组件的各叶片间的紧凑结构、以及使用时各叶片的移动精度是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种叶片的驱动结构，采用所述叶片驱动结构可显著提高多叶准直器中各叶片间的紧凑结构，并有效提高使用时各叶片的移动精度。

本发明提供的一种叶片驱动结构，包括：

所述丝杠驱动机构包括：电机、丝杠和螺母；

所述螺母固定在所述叶片上；

所述丝杠的一端贯穿所述螺母的螺孔，并固定在所述螺母的螺孔内；

所述丝杠另一端与电机固定连接，由所述电机驱动所述丝杠绕轴向旋转，并由丝杠旋转带动所述螺母沿所述丝杠轴向移动，从而带动所述叶片移动。

可选地：还包括丝杠位移调整机构。

可选地，所述丝杠位移调整机构包括：

用于固定所述电机的固定板，所述电机通过球头连接结构与所述固定板活动连接。

可选地，所述球头连接结构包括设置于所述电机上的球面部件，以及设置在所述固定板上的与所述球面部件结构相匹配的球面腔体，所述球面部件位于所述球面腔体内，所述电机绕所述球面部件的中心相对于所述固定板旋转。

可选地，所述丝杠位移调整机构包括：所述丝杠驱动机构通过转轴与外部支架活动连接。

可选地，所述叶片驱动结构还包括支撑基座；

在所述叶片上设有导向轨道，所述支撑基座上设有与所述导向轨道对应的导向组件；所述叶片位于所述导向组件上。

可选地，所述导向轨道为圆弧形。

可选地，所述导向组件包括开设在所述支撑基座表面的凹槽，在所述凹槽内装有滚珠，所述滚珠的端面露出所述凹槽外，且位于所述导向轨道上。

可选地，所述导向组件还包括位于所述凹槽的两端的导向块，所述导向块位于所述导向轨道上。

可选地，所述导向轨道包括V型凹槽。

可选地，所述导向组件还包括开设于所述支撑基座上的滚珠通道，所述滚珠通道的两端与所述凹槽的两端相通，从而形成环形结构。

可选地，所述支撑基座位于所述叶片的下方，所述导向轨道位于所述叶片的下表面上。

可选地，所述叶片的下表面呈圆弧形表面，

可选地，在所述叶片的上表面上方也设有一个所述支撑基座，所述叶片位于两个所述支撑基座之间；

在所述叶片的上表面也设有一条所述导向轨道，所述叶片的上表面上方的支撑基座也设有所述导向组件，且两个所述支撑基座的导向组件与两条所述导向轨道相对应。

可选地，所述叶片的上表面和下表面为同轴心的圆弧形结构。

可选地，所述叶片为板条状结构，包括：长度方向、宽度方向以及厚度方向；

所述螺母通过连接片固定在所述叶片沿所述长度方向的一个端面上。

可选地，所述叶片的宽度为2～4mm。

可选地，在所述连接片上设有“燕尾型”凸起；

在所述叶片的与所述连接片对应的端面上设有贯穿所述叶片宽度方向，且与所述“燕尾型”凸起对应的“燕尾型”凹槽。

可选地，所述叶片与所述连接片还通过螺钉结构连接。

本发明还提供了一种多叶准直器，包括多个上述的叶片驱动结构。

相比与现有技术，采用本发明的优势在于：

1本发明提供的叶片驱动结构中，叶片由丝杠驱动机构控制，其中，丝杠机构的螺母固定在叶片上，丝杠的一端固定在螺母内，另一端与一个电机固定连接。使用时，由电机控制丝杠转动，从而带动所述螺母沿着丝杠的延伸方向移动，进而控制所述叶片移动。上述技术方案中，通过丝杠的转动可精确地控制所述叶片的移动精度；此外丝杠控制机构与叶片的接触点较小，采用上述叶片驱动结构的多叶准直器中，可有效提高各叶片的排列紧凑度，从而提高各叶片形成的放射射野的适形度。

2.进一步可选地，所述叶片驱动结构还包括支撑基座；所述叶片上设有导向轨道，所述支撑基座上设有与所述导向轨道对应的导向组件，所述叶片位于所述导向组件上。使用时，所述支撑基座引导所述叶片移动，从而提高叶片移动的稳定性；此外在所述叶片驱动结构包括丝杠位移调整机构，如，用于固定电机的固定板上，设置球面空腔，电机上设置于所述球面空腔对应的球面部件，所述球面部件安装在所述球面空腔内，使得所述电机与固定板通过球头连接结构连接。上述技术方案可使得在叶片移动过程中，所述球面部件固定在所述球面空腔内，同时可在球面空腔中转动，从而带动丝杠转动，丝杠位移调整机构可基于叶片的移动轨迹，调整丝杠的位置，从而提高叶片移动的稳定性。

3.进一步可选地，在所述支撑基座上，与所述叶片接触的表面开设凹槽，且在在所述凹槽内装有滚珠，所述滚珠的端面露出所述凹槽外，并与叶片相贴合。上述技术方案可在叶片移动过程中，减小支撑基座与叶片间的摩擦力，从而提高叶片移动的顺畅度。

4.进一步可选地，丝杠驱动机构的螺母通过连接片固定在所述叶片沿长度方向的一个端面上，且在所述连接片上设置“燕尾型”凸起；在所述叶片上，沿贯穿所述叶片宽度方向，设置有与所述“燕尾型”凸起对应的“燕尾型”凹槽。上述技术方案中，在减小连接片与叶片的接触面积同时，保证叶片与连接片的连接强度，通过上述连接方式，减小叶片宽度的情况下也不会影响叶片和丝杠驱动机构的连接强度；进而提高设有所述叶片驱动结构的多叶准直器中各叶片形成的放射射野的适形度。

附图说明

图1为现有多叶准直器的结构示意图；

图2为现有的多叶准直器的一种叶片驱动机构I的结构示意图；

图3为现有的多叶准直器的一种叶片驱动机构II的结构示意图；

图4为本发明一个实施例提供的叶片驱动结构的结构示意图；

图5为图4中的叶片驱动结构中叶片的结构示意图；

图6为图7中的叶片沿A-A’向的剖面结构示意图；

图7为图4中的叶片驱动结构中，支撑基座的结构示意图I；

图8为图4中的叶片驱动结构中，支撑基座的结构示意图II；

图9为本发明一个实施例提供的另一种叶片驱动结构的结构示意图；

图10为本发明一个实施例提供的叶片驱动结构构成的多叶准直器的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，随着对于多叶准直器的放射射野适形度精确性要求的提升。多叶准直器中的叶片的宽度不断减小，叶片间的紧凑度要求不断增加。对于现有的如齿轮叶片驱动机构等传动机构已难以满足多叶准直器的适形度精确度不断提高要求。

为此，本发明提供的叶片驱动结构，其采用丝杠驱动机构控制叶片的移动。其中，丝杠驱动机构的螺母固定在叶片上，丝杠的一端固定在螺母内，另一端与一个电机固定连接。使用时，由电机控制丝杠转动，从而带动所述螺母沿着丝杠的延伸方向移动，进而控制所述叶片移动。

采用上述叶片驱动结构，可通过丝杠的转动精确地控制所述叶片的移动精度，而且丝杠控制机构与叶片的接触面积小，可有效减小叶片驱动结构在叶片宽度方向上的尺寸。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

其中，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图4～图10是本发明提供的叶片驱动结构的结构示意图。

首先，参考图4所示，本实施例提供的叶片驱动结构包括：叶片110和用于驱动所述叶片移动的丝杠驱动机构120。

所述丝杠驱动机构120包括：电机121、丝杠123和螺母122。其中，所述螺母122与所述叶片110固定连接，所述丝杠123的一端贯穿所述螺母122的螺孔，并固定在所述螺母122的螺孔内。所述丝杠123的另一端与电机121的蜗杆固定连接。

使用时，所述电机121驱动所述丝杠123绕轴向旋转，并由丝杠123的旋转带动所述螺母122沿所述丝杠123的轴向移动，从而带动所述叶片110移动。

本实施例中，所述叶片驱动结构还包括用于支撑所述叶片110移动的支撑基座140。在所述叶片110上设有导向轨道，在所述支撑基座140上设有与所述导向轨道对应的导向组件；所述叶片的导向轨道架设在所述导向组件上，从而叶片110顺着所述导向轨道的延伸方向在所述支撑基座140上移动。

结合参考图5所示，所述叶片110为板条状结构，包括：长度方向（X向）、厚度方向（Z向）和宽度方向（Y向）。以所述Z向为竖直方向，所述X向为水平方向，所述叶片110架设在所述支撑基座140上方。此时，所述叶片110的下表面114贴合在所述支撑基座140上移动。

本实施例中，所述叶片110的下表面114呈圆弧形结构，在使用时，所述叶片110以医用放射治疗仪器的辐射源为中心呈圆弧形轨迹移动。继续参考图4所示，移动所述叶片110，通过调整所述叶片110的端面115的位置从而调整放射射野。

本实施例中，图6为图5中叶片110沿AA’向的剖面结构示意图，结合参考图6所示。在所述叶片110的下表面114上开设有“V型”凹槽，所述“V型”凹槽为所述叶片110的导向轨道。所述“V型”凹槽为圆弧形，且以医用放射治疗仪器的辐射源为中心，从而引导所述叶片110移动。

再结合参考图7以及图8所示，图7和图8为图4中，所述支撑基座140两个不同视角的结构示意图。

先参考图7所示，所述支撑基座140的导向组件包括开设于所述支撑基座140与所述叶片110对应面上的凹槽144，所述凹槽144位置与所述叶片110下表面140上的“V型”凹槽位置相对应。而且，在所述凹槽144内装有滚珠160。所述滚珠160的端面露出所述凹槽144外，并嵌于所述“V型”凹槽中。所述凹槽144内的滚珠可有效降低所述叶片110移动时与所述支撑基座140间的摩擦力，从而提高叶片110移动的顺畅度和稳定性。

此外，所述导向组件还包括开设于所述支撑基座140内的滚珠通道141。所述滚珠通道141的两端与所述凹槽144的两端相通，从而形成环形通道的结构。可选地，所述环形通道的拐角处呈圆弧形，以引导滚珠160的移动方向。所述滚珠160位于所述环形通道内，从而进一步提高滚珠160移动的顺畅度，从而提高所述叶片110移动时的顺畅度。

再结合参考图8所示，在所述支撑基座140包括分别位于所述凹槽144的两端的两块加固块142和143，部分所述环形通道开设在所述加固块142和143内，所述加固块142和143可开启所述环形通道，便于滚珠160安装，同时还可有效提高所述环形通道拐角处的强度。

继续参考图8所示，所述导向组件还包括位于所述凹槽144延伸方向的两端的导向块1421和1431。所述导向块1421和1431凸起于所述支撑基座140与叶片110的对应面上。本实施例中，所述导向块1421位于所述加固块142上，所述导向块1431位于所述加固块143上。所述导向块1431和1421嵌于所述“V型”凹槽内，从而提高所述叶片110移动时的稳定性。

再次结合参考图4～图8所示，本实施例中，沿厚度方向（Z向），除了位于所述叶片110下方的支撑基座140外，在所述叶片110上方同样设有一个支撑基座150，所述支撑基座150结构与所述支撑基座140结构相同。所述支撑基座150的下端面与所述叶片110的上表面113相贴合，所述叶片110的上表面113同样开设有“V型”凹槽，以作为导向轨道，而在所述基座150上同样设有与所述叶片110的上表面113上的导向轨道相对应的导向组件151。所述支撑基座150上的导向组件151与所述支撑基座140上的导向组件结构相同，在此不再赘述。

所述叶片110的上表面113和下表面114为同轴心的圆弧形结构，且以医用放射治疗仪器的辐射源为轴心。

使用时，所述丝杠驱动机构120提供所述叶片110移动动力，而所述支撑基座140和150共同作用支撑，并且引导所述叶片110移动。

本实施例提供的叶片驱动结构还包括丝杠位移调整机构。所述丝杠位移调整机构可调整所述丝杠轴向延伸的角度，从而提高叶片110的移动稳定性。如在本实施例中，所述叶片110沿圆弧形轨道移动。此时所述丝杠位移调整机构可相对的调整所述丝杠123轴向延伸的角度，以提高所述叶片110移动稳定性。

再次参考图4所示，本实施例中，所述丝杠位移调整机构具体包括：

所述丝杠驱动机构中，所述电机121通过固定板组件180固定在外部支架上。所述固定板组件180包括第一固定板181和第二固定板182，在所述第一固定板181和第二固定板182的对应位置开设有贯穿所述第一固定板181和第二固定板182的通孔，其中，在所述通孔内包括了球面腔体183。

所述电机121以及与电机121固定连接的丝杠123穿过所述通孔，且在所述电机121的一端设有与所述球面腔体183结构相匹配的球面部件124。所述球面部件124固定在所述球面腔体183内。所述电机121通过上述球头连接结构固定在所述固定板组件180上，且所述电机121以及丝杠123可绕所述球面腔体183的中心相对于固定板组件180旋转。

本实施例中，在所述叶片110移动过程中，通过所述丝杠123绕轴向转动以驱动所述螺母122沿丝杠123的轴向移动，进而提供所述叶片110沿所述丝杠123轴向移动的动力。所述丝杠123以及电机121通过所述球头连接结构可绕所述球面腔体183中心调整所述丝杠123的轴向的延伸方向。从而使得所述叶片110在所述支撑基座140和150引导下，以医用放射治疗仪器的辐射源为中心呈圆弧形轨迹移动。

本实施例中，所述丝杠位移调整机构通过电机121与固定板组件180之间的球头连接结构实现所述丝杠123位置调整，从而提高所述叶片110移动稳定性。

参考图9所示，在本发明的另一个实施例中，所述丝杠驱动机构的电机121通过齿轮箱127与丝杠123固定连接，并驱动所述丝杠123旋转。本实施例中，所述丝杠位移调整机构包括：所述电机121、齿轮箱127以及丝杠123通过固定在齿轮箱127上的连接片125固定在外部支架上，其中，所述齿轮箱127通过转轴126与所述连接片125活动连接。可选地，所述转轴126的轴向垂直于所述叶片110的移动方向。从而在所述叶片110移动过程中，通过所述转轴126调整所述丝杠126的轴向延伸方向，以提高所述叶片110的移动稳定性。

除上述两个实施例外，所述丝杠位移调整机构还可通过，如在所述螺母122与所述叶片110的连接处设置一个转轴，所述转轴轴向可垂直于所述叶片110的移动方向。从而在所述叶片110移动过程中调整所述丝杠126的轴向延伸方向，进而提高所述叶片110的移动稳定性。这些简单的改变均在本发明的保护范围内。

结合参考图4和图5所示，在本实施例中，所述螺母122通过一片连接片170与所述叶片110固定连接。具体结构包括：

所述连接片170固定在所述叶片110沿所述长度方向（X向）与所述端面115相对的另一个端面112上，或者也可认为是叶片110移动方向的一个端面上。其中，在所述连接片170上设有“燕尾型”凸起171，而在所述叶片110的端面112上开设有与所述“燕尾型”凸起171结构相匹配的“燕尾型”凹槽172。其中，所述“燕尾型”凹槽172贯穿所述叶片110的宽度方向（Y向）。所述“燕尾型”凸起171嵌于所述“燕尾型”凹槽172内，使得所述连接片170与所述叶片110固定连接。

当然，为了加强所述连接片170与叶片110的连接稳定性，还可在所述连接片170上设置一螺钉，从而将连接片170牢固地固定在所述叶片110上。

在多叶准直器中，各叶片沿着宽度方向排列，通过各叶片的独立运动，从而调整多叶准直器的射线射野适形。本实施例中，所述螺母122通过连接片170沿所述叶片110移动方向固定在所述叶片110的一端，其有效降低了丝杠驱动机构与叶片110的接触面积。并在使用过程中，通过与所述叶片110并无直接接触的丝杠123转动实现叶片110移动。上述结构可有效减小各叶片之间的间隔空间，从而提高各叶片间的紧凑度；通过上述“燕尾型”凸起171以及“燕尾型”凹槽172的连接方式在保证所述连接片170与叶片110的连接强度（提高所述螺母122与叶片110的连接强度）的同时，可有效减小叶片110的宽度（沿Y向的尺寸）。通过上述结构，可有效提高采用所述叶片驱动结构的多叶准直器中各叶片形成的放射射野的适形度

本实施例中，所述叶片110的宽度（沿Y向的尺寸）可选为2～4mm，如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm等。

结合参图10所示。本发明还提供了一种包括多个上述叶片驱动结构的多叶准直器。

结合参考图4～图9所示，所述多叶准直器包括了支架100，在所述支架100上装有两列位置对应设置的叶片驱动结构，两列叶片驱动结构的叶片110沿长度方向的端面115位置相对设置，且每列所述叶片驱动结构中的各叶片110沿宽度方向排列。

本实施例中，所述多叶准直器中，叶片驱动结构的数量大于60个。各个叶片110以辐射源200为中心呈圆弧形轨迹移动，通过调整各叶片110的端面115的位置从而调整多叶准直器的射线射野范围及形状。

本发明虽然以较佳实施公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种叶片驱动结构，其特征在于，包括：叶片和丝杠驱动机构； 

所述丝杠驱动机构包括：电机、丝杠和螺母； 

所述螺母固定在所述叶片上； 

所述丝杠的一端贯穿所述螺母的螺孔，并固定在所述螺母的螺孔内； 

所述丝杠另一端与电机固定连接，由所述电机驱动所述丝杠绕轴向旋转，并由丝杠旋转带动所述螺母沿所述丝杠轴向移动，从而带动所述叶片移动。 

2.根据权利要求1所述的叶片驱动结构，其特征在于：还包括丝杠位移调整机构。 

3.根据权利要求2所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述丝杠位移调整机构包括： 

用于固定所述电机的固定板，所述电机通过球头连接结构与所述固定板活动连接。 

4.根据权利要求3所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述球头连接结构包括设置于所述电机上的球面部件，以及设置在所述固定板上的与所述球面部件结构相匹配的球面腔体，所述球面部件位于所述球面腔体内，所述电机绕所述球面部件的中心相对于所述固定板旋转。 

5.根据权利要求2所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述丝杠位移调整机构包括：所述丝杠驱动机构通过转轴与外部支架活动连接。 

6.根据权利要求1所述的叶片驱动结构，其特征在于， 

所述叶片驱动结构还包括支撑基座； 

在所述叶片上设有导向轨道，所述支撑基座上设有与所述导向轨道对应的导向组件；所述叶片位于所述导向组件上。 

7.根据权利要求6所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述导向轨道为圆弧形。 

8.根据权利要求6所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述导向组件包括开设在所述支撑基座表面的凹槽，在所述凹槽内装有滚珠，所述滚珠的端 面露出所述凹槽外，且位于所述导向轨道上。 

9.根据权利要求8所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述导向组件还包括位于所述凹槽的两端的导向块，所述导向块位于所述导向轨道上。 

10.根据权利要求8所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述导向轨道包括V型凹槽。 

11.根据权利要求8所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述导向组件还包括开设于所述支撑基座上的滚珠通道，所述滚珠通道的两端与所述凹槽的两端相通，从而形成环形结构。 

12.根据权利要求6所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述支撑基座位于所述叶片的下方，所述导向轨道位于所述叶片的下表面上。 

13.根据权利要求12所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述叶片的下表面呈圆弧形表面。 

14.根据权利要求12所述的叶片驱动结构，其特征在于，在所述叶片的上表面上方也设有一个所述支撑基座，所述叶片位于两个所述支撑基座之间； 

在所述叶片的上表面也设有一条所述导向轨道，所述叶片的上表面上方的支撑基座也设有所述导向组件，且两个所述支撑基座的导向组件与两条所述导向轨道相对应。 

15.根据权利要求14所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述叶片的上表面和下表面为同轴心的圆弧形结构。 

16.根据权利要求1所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述叶片为板条状结构，包括：长度方向、宽度方向以及厚度方向； 

所述螺母通过连接片固定在所述叶片沿所述长度方向的一个端面上。 

17.根据权利要求16所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述叶片的宽度为2～4mm。 

18.根据权利要求16所述的叶片驱动结构，其特征在于， 

在所述连接片上设有“燕尾型”凸起； 

在所述叶片的与所述连接片对应的端面上设有贯穿所述叶片宽度方向，且与所述“燕尾型”凸起对应的“燕尾型”凹槽。 

19.根据权利要求18所述的叶片驱动结构，其特征在于，所述叶片与所述连接片还通过螺钉结构连接。 

20.一种多叶准直器，其特征在于，所述多叶准直器包括多个如权利要求1～19任一项所述的叶片驱动结构。