CN105944241A - 一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置 - Google Patents

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王勇
肖炳甲
季振山
邱云
宋云涛
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Abstract

本发明公开了一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，包括有主控计算机、数据库服务器、局域网主机、多个PXIe分节点和多个光电隔离设备，所述的主控计算机、数据库服务器和所有的PXIe分节点均接入局域网，多个PXIe分节点分别与多个光电隔离设备连接，通过主控计算机对所有的PXIe分节点上的时钟通道和触发通道的参数进行设置。本发明选用可重配置I/O模件，可创建用户自定义的I/O设备，该定制设备通道数多、事件响应速度快、系统功能升级扩展简便；将光‑电设备和电‑光设备每个通道单元的电源独立，保证定时同步装置与外围设备信号的独立与连通。

Description

一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置
技术领域
本发明涉及定时同步技术在医疗应用技术领域，尤其涉及一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置。
背景技术
恶性肿瘤是人类健康的最大敌人，近年来，恶性肿瘤呈现不断上升趋势。科研工作者们利用带正电荷的粒子——质子产生Bragg峰（博拉格峰）将癌细胞杀死的特点，研制出了质子治疗设备，被高能物理界和医学界评估为疗效最好、副作用最少的治疗方法。医疗回旋加速器就是产生质子并用于恶性肿瘤治疗的装置之一。医疗回旋加速器本身就是个精密的设备，并且包括真空、低温、电源、输运等众多分系统，这些系统必须有统一的时钟基，并按照设定的时序精准投入运行，才能可靠实现设备的正常工作，并最终用于质子治疗中。
通过对专利数据库的检索，发现在医疗领域，没有研究机构应用PXIe技术开发定时同步系统并将其应用于医疗回旋加速器中。因此，用于医疗回旋加速器的定时同步装置的研制开发，对回旋加速器的正常出束以及质子束流输运的顺利进行具有重要的研究意义，同时也为该装置在其他领域的应用提供了重要的参考价值。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，包括有主控计算机、数据库服务器、局域网主机、多个PXIe分节点和多个光电隔离设备，所述的主控计算机、数据库服务器和所有的PXIe分节点均接入局域网，多个PXIe分节点分别与多个光电隔离设备连接，通过主控计算机对所有的PXIe分节点上的时钟通道和触发通道的参数进行设置，参数通过网络传输存储至数据库服务器做数据备份，并通过TCP协议传输至各个PXIe分节点，用于设置通道参数；用户想查看、调用相关数据，主控计算机利用ADO技术访问数据库服务器，并根据查询条件查找、读取数据库服务器中的信息，主控计算机实时扫描各个PXIe分节点存储文件是否更新，当发现PXIe分节点有新文件生成，则自动将采集数据文件拷贝，并以相应的文件名存至本地硬盘备份。
光纤型号均为ST到ST，50/125μm。
所述的PXIe分节点包括有PXIe-1082机箱、PXIe-8135控制器、两块PXI-6608计数定时模件和PXIe-7821R多功能RIO模件，所述的PXIe-8135控制器中安装有LabVIEW RT操作系统。
所述的PXI-7821R模件是一块配有Kintex-7 160T FPGA的多功能RIO模件，用户可通过相应的软件实现对FPGA的编程，以定制适合于用户需求的采集/控制卡。主控计算机将触发信号通过多路10米等长的50/125μm信号光纤，分别传至多个PXIe分节点的connector 1/DIO39设备端口，保证了多个PXIe节点同时开始工作，另一方面PXIe节点中的计数定时模件PXI-6608提供10MHz精准时钟，精度75ppb，通过多个10米50/125μm等长光纤，分别连接至多个PXIe节点机箱背板的10MHz RFF-IN通道，运用自带的时钟锁相技术，确保多个不同机箱工作时钟基相同。
所述的PXIe-7821R多功能RIO模件RMIO接口通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备连接，用于采集外部事件以及事件反馈；2个RDIO通道通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备连接，用于输出同步触发。
光电隔离设备用于保护本装置的设备安全与信号的完整，一方面将信号通过电-光隔离,驱动后提供给子设备，另一方面将外界信号经过光-电隔离用于本专利信号采集。所述的光电隔离设备包括四个部分：时钟信号电-光隔离设备、时钟信号光-电隔离设备、触发信号电-光隔离设备和触发信号光-电隔离设备。
时钟光隔设备采用AFBR5803ATZ，其带宽为100 Mb/s，所述的时钟电-光隔离设备中，MC10ELT20D将5V TTL转换为PECL，驱动AFBR5803将电信号转换成光信号输出；时钟光-电隔离设备中，AFBR5803将光信号为转换为差分信号，再由MC10ELT21D转换成TTL信号输出；触发电-光隔离设备由配合PXIe-7821R的SCSI接口和HFBR-1414TZ构成的光纤输出通道组成，实现电输出信号向光纤信号的转换；触发光-电隔离设备由HFBR-2412TZ构成的光纤输入通道组成，实现光纤输入信号向0~25V直流信号和LED指示灯信号的转换。
本发明的优点是：本发明选用可重配置I/O模件，可创建用户自定义的设备，该定制设备通道数多、事件响应速度快、系统功能升级扩展简便；能够提供单次脉宽可调、使能可控、极性可调的触发信号，触发信号调制简便，输出精度高；能够提供脉宽可调、极性可设、脉冲数可调的连续触发信号，不需借助任何外围设备，便可实现多次触发，适合单通道多触发设备需求；能够提供频率可调、占空比可设、波形完整、抖动低的时钟基信号，可满足各种设备的时钟基需求；将光-电设备和电-光设备每个通道单元的电源独立，保证定时同步装置与外围设备信号的独立与连通。
附图说明
图1为本发明系统的网络信息关系图。
图2为装置硬件结构图。
图3为时钟电-光隔离设备示意图。
图4为时钟光-电隔离设备示意图。
图5为触发信号光电隔离设备通道示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，包括有主控计算机1、数据库服务器2、局域网主机3、多个PXIe分节点4和多个光电隔离设备5，所述的主控计算机1、数据库服务器2和所有的PXIe分节点4均接入局域网，多个PXIe分节点4分别与多个光电隔离设备5连接，通过主控计算机1对所有的PXIe分节点4上的时钟通道和触发通道的参数进行设置，参数通过网络传输存储至数据库服务器2做数据备份，并通过TCP协议传输至各个PXIe分节点4，用于设置通道参数；用户想查看、调用相关数据，主控计算机1利用ADO技术访问数据库服务器2，并根据查询条件查找、读取数据库服务器2中的信息，主控计算机1实时扫描各个PXIe分节点4存储文件是否更新，当发现PXIe分节点4有新文件生成，则自动将采集数据文件拷贝，并以相应的文件名存至本地硬盘备份。
光纤型号均为ST到ST，50/125μm。
如图2所示，所述的PXIe分节点4包括有PXIe-1082机箱6、PXIe-8135控制器7、两块PXI-6608计数定时模件8和PXIe-7821R多功能RIO模件9，所述的PXIe-8135控制器7中安装有LabVIEW RT操作系统。
所述的PXI-7852R模件9是一块配有Kintex-7 160T FPGA的多功能RIO模件，用户可通过相应的软件实现对FPGA的编程，以定制适合于用户需求的采集/控制卡。主控计算机1将触发信号通过多路10米等长的50/125μm信号光纤，分别传至多个PXIe分节点4的connector1/DIO39设备端口，保证了多个PXIe节点4同时开始工作，另一方面PXIe节点4中的计数定时模件PXI-6608提供10MHz精准时钟，精度75ppb，通过多个10米50/125μm等长光纤，分别连接至多个PXIe节点4机箱背板的10MHz RFF-IN通道，运用自带的时钟锁相技术，确保多个不同机箱工作时钟基相同。
所述的PXIe-7821R多功能RIO模件9RMIO接口，通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备5连接，用于采集外部事件以及事件反馈；2个RDIO通道通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备5连接，用于输出同步触发。
光电隔离设备5用于保护本装置的设备安全，一方面将信号通过电-光隔离,驱动后提供给子设备，另一方面将外界信号经过光-电隔离用于本专利信号采集。所述的光电隔离设备包括四个部分：时钟信号电-光隔离设备、时钟信号光-电隔离设备、触发信号电-光隔离设备和触发信号光-电隔离设备。
如图3、4、5所示，时钟光隔设备采用AFBR5803ATZ，其带宽为100 Mb/s，所述的时钟电-光隔离设备中，MC10ELT20D将5V TTL转换为PECL，驱动AFBR5803将电信号转换成光信号输出；时钟光-电隔离设备中，AFBR5803将光信号为转换为差分信号，再由MC10ELT21D转换成TTL信号输出；触发电-光隔离设备由配合PXIe-7821R的SCSI接口和HFBR-1414TZ构成的光纤输出通道组成，实现电输出信号向光纤信号的转换；触发光-电隔离设备由HFBR-2412TZ构成的光纤输入通道组成，实现光纤输入信号向0~25V直流信号和LED指示灯信号的转换。

Claims (6)

1.一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，其特征在于：包括有主控计算机、数据库服务器、局域网主机、多个PXIe分节点和多个光电隔离设备，所述的主控计算机、数据库服务器和所有的PXIe分节点均接入局域网，多个PXIe分节点分别与多个光电隔离设备连接，通过主控计算机对所有的PXIe分节点上的时钟通道和触发通道的参数进行设置，参数通过网络传输存储至数据库服务器做数据备份，并通过TCP协议传输至各个PXIe分节点，用于设置通道参数；主控计算机利用ADO技术访问数据库服务器，并根据查询条件查找、读取数据库服务器中的信息，主控计算机实时扫描各个PXIe分节点存储文件是否更新，当发现PXIe分节点有新文件生成，则自动将采集数据文件拷贝，并以相应的文件名存至本地硬盘备份。
2.根据权利要求1所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，其特征在于：所述的PXIe分节点包括有PXIe-1082机箱、PXIe-8135控制器、两块PXI-6608计数定时模件和PXIe-7821R多功能RIO模件，所述的PXIe-8135控制器中安装有LabVIEW RT操作系统。
3.根据权利要求2所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，其特征在于：所述的PXIe-7821R模件是一块配有Kintex-7 160T FPGA的多功能RIO模件，主控计算机将触发信号通过多路10米等长的50/125μm信号光纤，分别传至多个PXIe分节点的connector 1/DIO39设备端口，保证了多个PXIe节点同时开始工作，另一方面PXIe节点中的计数定时模件PXI-6608提供10MHz精准时钟，精度75ppb，通过多个10米50/125μm等长光纤，分别连接至多个PXIe节点机箱背板的10MHz RFF-IN通道，运用自带的时钟锁相技术，确保多个不同机箱工作时钟基相同。
4.根据权利要求2所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，其特征在于：所述的PXI-6608计数定时模件通过屏蔽电缆，与时钟光电隔离设备相连接，接口为SCSI；所述的PXIe-7821R多功能RIO模件RMIO接口，通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备连接，用于采集外部事件以及事件反馈；2个RDIO通道通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备连接，用于输出同步触发。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，其特征在于：所述的光电隔离设备包括四个部分：时钟信号电-光隔离设备、时钟信号光-电隔离设备、触发信号电-光隔离设备和触发信号光-电隔离设备。
6.根据权利要求5所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置，其特征在于：时钟光隔设备采用AFBR5803ATZ，其带宽为100 Mb/s，所述的时钟电-光隔离设备中，MC10ELT20D将5V TTL转换为PECL，驱动AFBR5803将电信号转换成光信号输出；时钟光-电隔离设备中，AFBR5803将光信号为转换为差分信号，再由MC10ELT21D转换成TTL信号输出；触发电-光隔离设备由配合PXIe-7821R的SCSI接口和HFBR-1414TZ构成的光纤输出通道组成，实现电输出信号向光纤信号的转换；触发光-电隔离设备由HFBR-2412TZ构成的光纤输入通道组成，实现光纤输入信号向0~25V直流信号和LED指示灯信号的转换。
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