CN105266836A - 一种医疗设备的冷却组件以及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医疗设备以及用于该医疗设备的冷却组件。该医疗设备包括：机架，其上连接有热产生元件；壳体，包括流体容纳部分，流体容纳部分限定有入口和出口；流体管路，其两端分别连通到入口和出口，流体管路以可热传递的方式经过热产生元件；泵，其连接在流体管路上，以使流体容纳部分内的流体在流体管路中循环；以及冷却源，其被配置成与壳体关联以使壳体的至少一部分与冷却源是可热传递的。根据本发明公开的冷却组件以及具有该冷却组件的医疗设备，不需要将管路额外接到地面某处的冷却源，诸如水源处。

Description

一种医疗设备的冷却组件以及医疗设备

技术领域

本发明涉及一种医疗设备，尤其涉及一种用于医疗设备的冷却组件。

背景技术

目前医用直线加速器中，很多高功率部件，诸如加速管、调制器等，需要水冷散热，以保证系统能够正常运行。对于配置旋转机架的直线加速器，冷却水通过水管传输到各个部件。当冷却水将热量带出各个部件后，需要配置一套换热系统实现热量交换。当前设计热交换系统受到自身因素限制，只能安装于旋转机架外，这将导致水管需要从热交换系统连接至各部件，途径绕线架、机架等。此设计将导致水管随绕线架和机架旋转，这样不仅增加了水管的长度及成本，同时对水管提出了运动疲劳寿命的额外要求，增加了系统的复杂性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种医疗设备，其包括：机架，其上连接有热产生元件；壳体，其包括流体容纳部分，所述流体容纳部分限定有入口和出口；流体管路，其两端分别连通到所述入口和所述出口，所述流体管路以可热传递的方式经过所述热产生元件；泵，其连接在所述流体管路上，以使所述流体容纳部分内的流体在所述流体管路中循环；以及冷却源，其被配置成与所述壳体关联以使所述壳体的至少一部分与所述冷却源是可热传递的。

具体地，所述机架是可转动的。更具体地，所述壳体固定连接到所述机架上。

可选择地，所述流体为气体或液体。具体地，其中所述流体为水。

具体地，所述医疗设备包括医用直线加速器。更具体地，所述热产生元件包括靶、加速管、隔离器、调制器、电磁铁和磁控管中的一个；所述医用直线加速器包括基座，所述机架可转动地周向支撑于所述基座上。可选择地，所述医用直线加速器包括基座，所述机架枢轴连接到所述基座上。

可选择地，所述医疗设备包括CT成像设备。具体地，所述热产生元件为高压发生器。

优选地，所述壳体和所述冷却源是流体密封的。优选地，还包括控制阀，其耦接到所述流体管路上，用于控制所述流体管路中流体的流量。优选地，还包括报警单元，当所述流体的温度超过阈值时发出报警信息。

具体地，所述冷却源包括：容器，所述容器内容纳有冷却介质。进一步地，所述冷却源包括：冷却器，其与所述容器通过流体流通回路连通。

根据本发明的另一种实施方式，还公开了一种医疗设备的冷却组件，包括：壳体，其流体密封地容纳有流体，所述壳体与所述医疗设备的散热管路的两端流体连通以形成回路；泵，其连接在所述散热管路上以使所述流体在所述回路内循环；容器，其容纳有流体，所述容器与所述壳体被布置以使所述容器的流体和所述壳体的流体是可热交换的；以及冷却器，其与所述容器可循环地流体连通以冷却所述容器内的流体。具体地，所述壳体为圆环状或圆盘状的。具体地，所述壳体内布置有铜管。优选地，所述壳体固定到所述医疗设备的可转动机架上。具体地，所述医疗设备为放射治疗医疗设备或者放疗-成像一体式医疗设备或者成像医疗设备。可选择地，所述壳体内的流体和/或所述容器内的流体为气体或液体。具体地，所述壳体内的流体和所述容器内的流体为水。根据本发明公开的冷却组件以及具有该冷却组件的医疗设备，不需要将管路额外接到地面某处的冷却源，诸如水源处。

尤其对于壳体被固定到直线加速器机架上的设计更具有优势，运行时，管路相对于机架无相对运动，降低对管路的要求。当机架转动时，壳体部分地浸在容器的流体中，容器中的流体为冷却器提供。这样，各个高功率部件的热量传递到内循环回路的流体中，在泵的驱动下，经过与机架无相对运动的管路到达随机架旋转的壳体的流体容纳部分中，壳体的流体容纳部分的流体与容器的流体进行热交换，从而实现最终的热量传递。

附图说明

图1为根据本发明的一种实施方式的示例性医疗设备的示意图，其具有冷却组件；以及

图2为根据本发明的一种实施方式的示例性医疗设备的冷却组件的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的X射线靶组件作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为根据本发明的一种实施方式的示例性医疗设备的示意图，其具有冷却组件；图2为根据本发明的一种实施方式的示例性医疗设备的冷却组件的示意图。

参见图1-图2，根据本发明的一种实施方式，公开了一种医疗设备100。在本实施方式中，以医用直线加速器作为示例进行描述，然而本领域技术人员应当可以理解，下面的描述只是示例性而非限制性的。

具体地，该医用直线加速器100包括底座102、机架104、治疗臂106、治疗头108、床组件110和冷却组件200。其中，底座102大致为长方体，其在第一水平方向和第二水平方向上分别对称地设置有两对滚轮，其中，第一水平方向垂直于第二水平方向，机架104的周边被支撑在底座102的滚轮上。在底座102和机架104之间还布置有驱动单元，藉由该驱动单元，机架104可相对底座102做旋转运动。治疗臂106的一端固定到机架104在径向上远离转动中心的位置处，治疗臂106的另一端固定有治疗头108。该医用直线加速器100还包括床组件110，床组件100包括可往复运动的床板用于承载病人，当病人躺在该床板上并被定位到具体的治疗位置处时，即可进行治疗。

在治疗头108内，设置有加速器、靶、隔离器、调制器、电磁铁、磁控管等热产生元件。工作时，这些热产生元件所产生的热量需要被及时驱散或带走，否则，随着治疗工作的持续，热量堆积越来越多，温度就会逐渐上升到各个元件的临界耐受温度从导致工作的意外停止，而且这还会大大缩减元件的使用寿命。上述一个或多个热产生元件在图2所示的示意图中均以热负载112代替。

在图1-图2所示的示例性实施方式中，用于冷却前述热负载112的冷却组件包括壳体114、流体管路116、泵118以及冷却源120。具体地，该壳体114包括流体容纳部分1142，该流体容纳部分1142限定有入口1144和出口1146；流体管路116的两端分别连通到该入口1144和出口1146，该流体管路116以可热传递的方式经过热负载112；泵118连接在流体管路116上，以使该流体容纳部分1142内的流体在流体管路116中循环。更具体地，前述流体容纳部分1142在本实施例中为布置在壳体114内的铜管，该铜管优选地为部分或全部螺旋地排布，该铜管的两端伸出壳体114之外并连接管接头以形成前述入口1144和出口1146，铜管内的流体可为水。可以理解，前述管的材料亦可采用其他导热性能较好的材料制成，铜管内的流体亦可为油。可选择地，该流体容纳部分1142可以为限定在该壳体114内的环形容纳腔，前述入口1144和出口1146被限定在壳体114上并连通到容纳腔。流体管路116在本实施例中由胶管构成或者由胶管和铜管共同构成，该胶管两端通过管接头分别连接到前述入口1144和出口1146上，前述泵118被连接在胶管上或者胶管和铜管其中之一上，这样，构成了流体流通回路。可以理解，胶管也并非限制性的，本领域技术人员完全可以根据需要来选择合适材料的管。为了冷却前述热负载，该流体流通回路需要以可热传递的方式经过热负载以将热负载在工作中所产生的热量带走。所谓“以可热传递的方式经过热负载”意指管路的流体可直接或间接地接触热负载以使管路内的流体可以与热负载通过热传导、热对流和热辐射的一种或几种方式来实现热交换。即，“以可热传递的方式经过热负载”中的“经过”不限于管路的流体与热负载直接接触，只要能够实现管路的流体与热负载之间的热传递即可。例如，当热负载为靶时，对于这种靶设计：靶被固定在铜基板上，铜基板在靶下方且邻近靶的下表面限定有空腔，可以将管路内的流体通入到铜基板的空腔中即可实现对靶的冷却；对于这种靶设计：靶被固定在铜基板上，铜基板在靶下方限定有空腔且靶的下表面被直接裸露于空腔，可以将管路内的流体通入到铜基板的空腔并直接接触靶的下表面。

冷却源120被配置成与壳体114关联以使壳体114的至少一部分与冷却源120是可热传递的。在示例性实施方式中，壳体114的至少一部分外表面以可热传递的方式与冷却源120耦接。下面，详述冷却源120。

前述的“与壳体关联以使壳体的至少一部分与冷却源是可热传递的”或者“壳体的至少一部分外表面以可热传递的方式与冷却源耦接”意指：壳体114与冷却源120的连接方式被配置以使壳体114的一部分外表面或者全部外表面与冷却源120的冷却介质直接或者间接地接触并通过热传导、热对流和热辐射的一种或几种方式来实现热交换。前述“耦接”除了表示可直接连接外，还可以表示通过某种介质的耦合关系。

具体地，在本发明的示例性实施例中，冷却源120包括容器1202，该容器1202内容纳有冷却介质。其中，此处的冷却介质可以与壳体114中的流体是相同的也可以是不同的。在示例性实施例中，容器内1202的冷却介质也为水。该壳体114可以是环形的或者盘形的，壳体114的一部分被浸入到容器1202内的水中，该壳体114与该容器1202可以是流体密封的，以防止水向外溅出。

进一步地，该冷却源120还包括冷却器1204，该冷却器1204与前述容器1202通过流体连通回路连通。具体地，该容器1202开设有入口和出口，其中，通过一管路，将容器1202的入口连通到冷却器1204的出口，通过另一管路，将容器1202的出口连通到冷却器1204的入口。藉此，可在容器1202和冷却器1204之间形成流体回路。

该冷却器1204可以包括制冷领域的普通技术人员所熟知的元件，诸如能够提供流体流动动力的泵和能够压缩冷媒的压缩机等。容器1202内的冷却介质在冷却器1204内与冷媒进行热交换。

在示例性实施例中，该壳体114固定到机架104的与治疗臂106和/治疗头108相反的一侧上。这样，当该医疗设备工作时，机架104转动到特定角度对躺在床板的患者进行放射治疗，在治疗过程中，热产生元件产生大量的热。泵118使水在管路116中流动，水与热产生元件充分地热交换后携带热能回到壳体114的铜管中与容器1202的温度较低的水进行热交换。因为壳体114会随着机架104的转动而转动，所以壳体114与容器1202容纳的水接触的表面也随之改变，这可使铜管内的水与容器1202的水之间的热传递更加充分。由于与铜管内的水的换热，容器1202的水会升温，为了保持容器1202的水温恒定或者将温度保持在一定范围内以在治疗期间始终能对铜管内的水进行冷却，冷却器1204也处于工作状态，具体地，冷却器1204内的泵元件会使水在冷却器1204和容器1202之间进行循环并对容器1202的水进行冷却。

根据这种配置，不需要将管路连接到地面某处的冷却流体源上，只要将壳体114与容器1202的水通过可热传递式的耦接即可实现，机架104的转动角度范围或转动圈数不受管路长度的限制。

在另一种实施方式中，该壳体114也可以独立于机架104，即，机架104的运动对壳体114没有影响。在这种实施方式中，仍然需要合理设计管路长度以适应机架104旋转角度范围或者旋转圈数。

可以理解，当具有热产生元件的机架104工作中是转动的时，独立于机架104的壳体114可以是非转动的，由于流体管路116的总长度是特定的，故机架104在同一方向的转动受限，因此，可以将机架设为可顺时针和逆时针转动的。对于这种情形，如果不希望机架104的转动受限，可以通过加设可使壳体114与机架104同步转动的额外驱动机构来解决机架104的转动受限问题。

也可以理解，当具有热产生元件的机架104工作中是静止的时，独立于机架104的壳体114可以独立于机架但同样是静止的。相反地，当具有热产生元件的机架104工作中是静止的时，独立于机架104的壳体114也可以独立于机架但是运动的，此时，壳体114在同一方向的转动受限，此时，可以将壳体114设为可顺时针和逆时针转动的。

前面示例性实施例均以放射治疗的医疗设备为例进行说明的，然而本领域普通技术人员应当可以理解，本发明的冷却组件并不限于放疗类医疗设备，也可以适用于成像类医疗设备，诸如CT设备、MR设备或PET设备，也可以适用于多模态成像设备或成像-放疗一体式设备等。例如，对于CT设备，高压发生器是尤其需要考虑被冷却的。

根据一种优选的实施方式，可以在流体管路116中布置有单个阀或者阀组件，以至少能控制管路116中的流体流量。

根据另一种优选的实施方式，可以布置报警单元，用于当壳体114或容器1202内的流体的温度超出阈值时发出报警信息，诸如出现报警提示对话框和/或发出报警声音和/或闪烁报警灯光等。

根据本发明的另一种实施方式，公开了一种医疗设备的冷却组件。

该冷却组件包括：壳体114，其流体密封地容纳有流体，所述壳体114与医疗设备的流体管路116的两端流体连通以形成回路；

泵118，其连接在所述流体管路116上以使所述流体在所述回路内循环；

容器1202，其容纳有流体，所述容器1202与所述壳体114被布置以使所述容器1202的流体和所述壳体114的流体是可热交换的；以及

冷却器1204，其与所述容器1202可循环地流体连通以冷却所述容器1202内的流体。

这种冷却组件适用于其热产生元件被连接在可转动机架上的医疗设备。优选地，适用于那种受限于冷却管路的长度而仅做特定角度范围或特定圈数的医疗设备。更优选地，适用于放射治疗医疗设备。最优选地，适用于这种放射治疗医疗设备：该放射治疗医疗设备具有底座、机架、治疗臂和治疗头，其中，该机架周向可转动地支撑在底座上，治疗臂的一端固定到机架上，治疗臂的另一端固定治疗头。适用于这种放射治疗医疗设备的原因在于治疗头内一般具有加速器、靶、隔离器、调制器、电磁铁、磁控管等热产生元件，这些元件需要被外接管路中的流体冷却，现有技术中的外接管路都是从地面某处的冷却源(诸如水源)连接到机架上的，而机架又是独立转动的，故存在机架转动受限的问题。

该示例性冷却组件的技术特征已经在前述示例性医疗设备实施方式描述过，在此，不再赘述。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (23)

1.一种医疗设备，包括：

机架，其上连接有热产生元件；

壳体，其包括流体容纳部分，所述流体容纳部分限定有入口和出口；

流体管路，其两端分别连通到所述入口和所述出口，所述流体管路以可热传递的方式经过所述热产生元件；

泵，其连接在所述流体管路上，以使所述流体容纳部分内的流体在所述流体管路中循环；以及

冷却源，其被配置成与所述壳体关联以使所述壳体的至少一部分与所述冷却源是可热传递的。

2.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述机架和/或所述壳体是可转动的。

3.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述壳体固定连接到所述机架上。

4.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述流体为气体或液体。

5.根据权利要求1所述的医疗设备，其中所述流体为水。

6.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述医疗设备包括医用直线加速器。

7.根据权利要求6所述的医疗设备，其中，所述热产生元件包括靶、加速管、隔离器、调制器、电磁铁和磁控管中的一个。

8.根据权利要求6所述的医疗设备，其中，所述医用直线加速器包括基座，所述机架可转动地周向支撑于所述基座上。

9.根据权利要求6所述的医疗设备，其中，所述医用直线加速器包括基座，所述机架枢轴连接到所述基座上。

10.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述医疗设备包括CT成像设备。

11.根据权利要求10所述的医疗设备，其中，所述热产生元件为高压发生器。

12.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述壳体和所述冷却源是流体密封的。

13.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，还包括控制阀，其耦接到所述流体管路上，用于控制所述流体管路中流体的流量。

14.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，还包括报警单元，当所述流体的温度超过阈值时发出报警信息。

15.根据权利要求1所述的医疗设备，其中，所述冷却源包括：容器，所述容器内容纳有冷却介质。

16.根据权利要求15所述的医疗设备，其中，所述冷却源包括：冷却器，其与所述容器通过流体流通回路连通。

17.一种医疗设备的冷却组件，包括：

壳体，其流体密封地容纳有流体，所述壳体与所述医疗设备的流体管路的两端流体连通以形成回路；

泵，其连接在所述流体管路上以使所述流体在所述回路内循环；

容器，其容纳有流体，所述容器与所述壳体被布置以使所述容器的流体和所述壳体的流体是可热交换的；以及

冷却器，其与所述容器可循环地流体连通以冷却所述容器内的流体。

18.根据权利要求17所述的冷却组件，其中，所述壳体为圆环状或圆盘状的。

19.根据权利要求17所述的冷却组件，其中，所述壳体内布置有铜管。

20.根据权利要求18所述的冷却组件，其中，所述壳体固定到所述医疗设备的可转动机架上。

21.根据权利要求20所述的冷却组件，其中，所述医疗设备为放射治疗医疗设备或者放疗-成像一体式医疗设备或者成像医疗设备。

22.根据权利要求17所述的冷却组件，其中，所述壳体内的流体和/或所述容器内的流体为气体或液体。

23.根据权利要求17所述的冷却组件，其中，所述壳体内的流体和所述容器内的流体为水。