CN106823160B - 用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，包括真空腔以及阻断块驱动结构，所述的真空腔上侧面设有真空腔盖板；所述的阻断块驱动结构安装在真空腔盖板上，包括阻断块；所述的真空腔盖板上安装有铝型槽，铝型槽上部通过气缸支架安装有气缸，中部通过滑动设置的导轨固定板固定有直线导轨，直线导轨上安装有活塞杆套筒；所述的活塞杆套筒上端与气缸的活塞杆螺纹连接；所述的阻断块位于真空腔内，所述的活塞杆套筒下端焊接有下连接杆，下连接杆与阻断块通过螺纹连接。本发明能够实现在不影响其他部件正常运行条件下，对异常的质子重离子束流进行快速阻断的功能，从而保障了患者和医护人员的安全。

Description

用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构
技术领域
本发明属于质子重离子医疗装置工程技术领域，具体为一种用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构。
背景技术
放射治疗(放疗)的准则是实现最大肿瘤的控制概率和最小的正常器官组织的损伤率，影响放疗的疗效和精确度因素包括病灶诊断、治疗方案、射线和靶区的定位方法、剂量的给定等，但更为重要的因素是放射粒子的类型，常用的包括X射线、γ射线、质子束及氦、碳等重离子束。与传统的X射线、γ射线等比较，质子重离子治疗时能将峰值部分对准肿瘤病灶处，具有穿透力强、对周边正常的器官组织损伤小、治疗时间短等优点，因此质子重离子治疗也被医学界公认为较为优越的理想放疗方法。
采用回旋加速器作为主机的质子重离子医疗装置是目前肿瘤治疗系统的发展趋势及热门研究方向，它主要由加速器、旋转机架、固定治疗室和一系列的束流传输部件组成。束流阻断机构作为束流传输部件中的一类，主要用于上位机控制系统发出束流异常指令后，对局部的束流进行快速切断，并保证全部操作过程在密闭的真空条件下进行，无任何的束流扩散和泄露，从而在很大的程度上保证了肿瘤患者和医护人员的安全。
为了提高质子重离子医疗装置的运行可靠性，现提供一种新的方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，达到在肿瘤治疗过程中可靠性及精确性的要求。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，包括真空腔、真空腔支撑结构、安装高度调节结构以及阻断块驱动结构，所述的真空腔上侧面设有真空腔盖板；所述的阻断块驱动结构安装在真空腔盖板上，包括阻断块；
所述的真空腔盖板上安装有铝型槽，铝型槽上部通过气缸支架安装有气缸，中部通过滑动设置的导轨固定板固定有直线导轨，直线导轨上安装有活塞杆套筒；所述的活塞杆套筒上端与气缸的活塞杆螺纹连接；
所述的阻断块位于真空腔内，所述的活塞杆套筒下端焊接有下连接杆，下连接杆与阻断块通过螺纹连接。
所述的真空腔支撑结构包括底部支撑板、一对相互平行并与底部支撑板通过螺栓连接的竖直侧向支撑板、通过螺纹连接固定在两侧向支撑板之间的中央支撑板、以及与底部支撑板平行的上部支撑板。
所述的安装高度调节结构包括调节螺栓、螺母以及真空腔固定板，调节螺栓底部安装在上部支撑板上，上部通过螺母安装真空腔固定板，真空腔固定板通过螺钉连接真空腔。
所述的铝型槽底部两侧分别安装有加强板及厚型支架，并分别固定在真空腔腔体及真空腔盖板上。
所述的真空腔盖板上开有通孔，真空腔盖板通过井管与刀口法兰焊接；所述的刀口法兰通过波纹管连接活塞杆套筒。
所述的下连接杆上还通过螺栓连接有H型的绝缘杆，所述的绝缘杆采用G10材料制成。
所述的阻断块上还开有用于安装电流引线的插孔，并在真空腔盖板上预留有孔，用于安装航空插座。
所述的导轨固定板上安装有限位支架和限位开关。
所述的气缸缸体上安装有气源接口,该接口通过软管与气源系统连接，气源系统由PLC进行控制。
该束流阻断机构的工作流程为：
气缸的缸体上安装的气源接口通过软管与气源系统连接，气源系统由PLC进行控制；
当PLC接收到束流异常信号时，控制系统发出束流阻断指令，压缩空气进入气缸并推动活塞杆运动，从而推动下连接杆及阻断块的运动，此时波纹管处于压缩状态；
当阻断块到达束流管道处，限位开关将到位信号传递给PLC控制系统，气缸停止进气，机构停止动作。
本发明的有益效果：本发明可以对局部的束流进行快速切断，并保证全部操作过程在密闭的真空条件下进行，无任何的束流扩散和泄露，从而在很大的程度上保证了肿瘤患者和医护人员的安全；
本发明真空腔在气缸的驱动下阻断块到达束流通道位置并将位移信息反馈给控制系统后停止动作，能够实现在不影响其他部件正常运行条件下，对异常的质子重离子束流进行快速阻断的功能，从而保障了患者和医护人员的安全。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构立体示意图；
图2为本发明整体结构中阻断块驱动结构立体示意图；
图3为本发明整体结构中阻断器驱动结构中直线导轨立体结构示意图；
图4为本发明整体结构中波纹管及真空腔内部立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，如图1-3所示，包括真空腔8、真空腔支撑结构、安装高度调节结构以及阻断块驱动结构；
所述的真空腔支撑结构包括底部支撑板1、一对相互平行并与底部支撑板通过螺栓连接的竖直侧向支撑板2、通过螺纹连接固定在两侧向支撑板之间的中央支撑板3、以及与底部支撑板平行的上部支撑板4；
所述的安装高度调节结构包括调节螺栓5、螺母6以及真空腔固定板7，调节螺栓5底部安装在上部支撑板4上，上部通过螺母6安装真空腔固定板7，真空腔固定板7通过螺钉连接有真空腔8，真空腔8上侧面设有真空腔盖板9；
所述的阻断块驱动结构安装在真空腔盖板9上，包括阻断块23、下连接杆24、井管10、刀口法兰11、波纹管12、活塞杆套筒13、气缸14、铝型槽15、气缸支架16、直线导轨17、导轨固定板18、加强板21和厚型支架22；
在真空腔盖板9上安装有铝型槽15，铝型槽15上通过其内部的滑块及内六角螺母安装有导轨固定板18，在导轨固定板18上还固定有直线导轨17，用于安装活塞杆套筒13，起到支撑和导向作用；同时，为了增加铝型槽15的强度和刚性，在其底部两侧分别安装有加强板21及厚型支架22，并分别固定在真空腔腔体8及真空腔盖板9上；同理，气缸14的缸体上、下端安装有气缸支架16并通过气缸支架16固定在铝型槽15上；
在真空腔盖板9上开有通孔，井管10的上、下端分别与真空腔盖板9及刀口法兰11焊接；竖直方向上的波纹管12上、下端法兰分别通过螺栓紧固安装在刀口法兰11及活塞杆套筒13上，使得全部阻断过程在密闭条件下进行，保证了管道内的介质无外泄，并满足了真空腔内的真空度要求；活塞杆套筒13与气缸14的活塞杆采用螺纹连接，因此在工作过程中活塞杆的伸缩即可带动波纹管12在竖直方向的压缩；
如图4所示，在活塞杆套筒13下端焊接有下连接杆24，并与阻断块23通过螺纹连接；下连接杆24上还通过螺栓连接有H型的绝缘杆25，采用G10材料制成的绝缘杆可用于防止因物理作用产生的电流传递到阻断块驱动结构及真空腔体8上；为了监测产生的电流，在阻断块23上还开有用于安装电流引线的插孔，并在真空腔盖板9上预留有孔便于安装航空插座；
导轨固定板18上安装有限位支架19和限位开关20，当活塞杆套筒13运动到指定位置，即此时阻断块23完全覆盖束流通道时，限位开关20可作为机械限位，保证活塞杆套筒13不会超出极限位置，从而保证阻断块23动作不超限，同时也可将活塞杆套筒13的位置信号反馈给控制系统，达到实时监测的目标；限位开关20为欧姆龙限位开关ZC-Q55；
所述的气缸14缸体上安装有气源接口,该接口通过软管与气源系统连接，气源系统由PLC进行控制；当PLC接受束流异常信号时，气源接通，电磁阀打开，气体进入气缸一端的进气阀并推动活塞杆运动；当活塞杆套筒到达限位开关处，到位信号被反馈发给PLC系统，系统停止动作；
本发明具体的工作原理是：气缸14的缸体上安装的气源接口通过软管与气源系统连接，气源系统由PLC进行控制；当PLC接收到束流异常信号时，控制系统发出束流阻断指令，压缩空气进入气缸14并推动活塞杆运动；由于活塞杆套筒13与活塞杆为螺纹连接，活塞杆的伸缩运动带动活塞杆套筒13的向下运动，从而推动下连接杆24及阻断块23的运动，此时波纹管12处于压缩状态；当阻断块23到达束流管道处，限位开关20将到位信号传递给PLC控制系统，气缸14停止进气，机构停止动作，从而在很大的程度上保证了肿瘤患者和医护人员的安全。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，包括真空腔(8)、真空腔支撑结构、安装高度调节结构以及阻断块驱动结构，其特征在于：
所述的真空腔(8)上侧面设有真空腔盖板(9)；所述的阻断块驱动结构安装在真空腔盖板(9)上，包括阻断块(23)；
所述的真空腔盖板(9)上安装有铝型槽(15)，铝型槽(15)上部通过气缸支架(16)安装有气缸(14)，中部通过滑动设置的导轨固定板(18)固定有直线导轨(17)，直线导轨(17)上安装有活塞杆套筒(13)；所述的活塞杆套筒(13)上端与气缸(14)的活塞杆螺纹连接；
所述的真空腔盖板(9)上开有通孔，真空腔盖板(9)通过井管(10)与刀口法兰(11)焊接；所述的刀口法兰(11)通过波纹管(12)连接活塞杆套筒(13)；
所述的阻断块(23)位于真空腔(8)内，所述的活塞杆套筒(13)下端焊接有下连接杆(24)，下连接杆(24)与阻断块(23)通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：所述的真空腔支撑结构包括底部支撑板(1)、一对相互平行并与底部支撑板通过螺栓连接的竖直侧向支撑板(2)、通过螺纹连接固定在两侧向支撑板之间的中央支撑板(3)、以及与底部支撑板平行的上部支撑板(4)。
3.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：所述的安装高度调节结构包括调节螺栓(5)、螺母(6)以及真空腔固定板(7)，调节螺栓(5)底部安装在上部支撑板(4)上，上部通过螺母(6)安装真空腔固定板(7)，真空腔固定板(7)通过螺钉连接真空腔(8)。
4.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：所述的铝型槽(15)底部两侧分别安装有加强板(21)及厚型支架(22)，并分别固定在真空腔腔体(8)及真空腔盖板(9)上。
5.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：所述的下连接杆(24)上还通过螺栓连接有H型的绝缘杆(25)，所述的绝缘杆采用G10材料制成。
6.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：所述的阻断块(23)上还开有用于安装电流引线的插孔，并在真空腔盖板(9)上预留有孔，用于安装航空插座。
7.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：所述的导轨固定板(18)上安装有限位支架(19)和限位开关(20)。
8.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：所述的气缸(14)缸体上安装有气源接口,该接口通过软管与气源系统连接，气源系统由PLC进行控制。
9.根据权利要求1所述的用于回旋加速器质子重离子医疗装置中的束流阻断机构，其特征在于：该束流阻断机构的工作流程为：
气缸(14)的缸体上安装的气源接口通过软管与气源系统连接，气源系统由PLC进行控制；
当PLC接收到束流异常信号时，控制系统发出束流阻断指令，压缩空气进入气缸14并推动活塞杆运动，从而推动下连接杆(24)及阻断块(23)的运动，此时波纹管(12)处于压缩状态；
当阻断块(23)到达束流管道处，限位开关(20)将到位信号传递给PLC控制系统，气缸(14)停止进气，机构停止动作。
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