CN108969908B - 一种放疗设备及其防碰装置和防碰方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种放疗设备及其防碰装置和防碰方法，涉及放疗设备领域，能够更精准的防止放疗设备在放疗过程中的碰撞。该防碰装置包括：保护面板和压敏电阻；放疗设备的易碰撞设备朝向病患治疗位置的一侧设置有保护面板，易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；保护面板远离易碰撞设备的一侧设置有压敏电阻；压敏电阻连接至触碰检测单元；触碰检测单元用于根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并发送至放疗设备的控制设备，以使控制设备对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；工作状态包括开启和关闭。

Description

一种放疗设备及其防碰装置和防碰方法

技术领域

本发明涉及放疗设备领域，尤其涉及一种放疗设备及其防碰装置和防碰方法。

背景技术

在放射治疗设备在使用过程中，考虑到治疗头或影像装置的运动可能会碰到患者，造成机械伤害。因此通常会在治疗头上安装防碰装置，当患者身体的一部分碰到治疗头时，触发联锁信号，使辐射和运动在一定限值内(具体指从患者身体碰到治疗头到患者身体恰好受到伤害之间治疗运动的距离或角度，实际中存在一定国际标准)停止。

目前在放疗设备上使用的防碰装置，包括机械式和光电式：机械式的原理是，在治疗头和病患之间设置保护面板或防护圈，并在治疗头和保护面板之间设置弹簧，弹簧和治疗头之间则存在有能控制治疗头和/或机架停止运动的微动开关，保护面板或防护圈在受到病患的接触力后压缩弹簧，由弹簧触发微动开关从而控制治疗头和/或机架的运动停止。光电式的包括使用红外，激光雷达等，扫描运动部件的表面区域，进而根据扫描得到的图像判断是否需要停止治疗头和/或机架的运动。这两类防碰装置的缺陷在于：机械式的防碰装置目前使用的保护面板或保护圈，由于部件自身的重量，在机架处于特定的角度时，虽然保护面板和保护圈并未受到外力，但是因为重力仍然会压缩弹簧造成误报警或不报警，使其可用性变差；而光电式防碰装置中的光电器件在辐射环境下的寿命是一个问题，同时由于扫描需要规定的路径或路线，造成探测的死区，而且也容易受到一些干扰，如患者衣服遮挡等。

发明内容

本发明的实施例提供一种放疗设备的防碰装置，用于更精准的防止放疗设备在放疗过程中的碰撞。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种放疗设备的防碰装置，包括：保护面板和压敏电阻；

放疗设备的易碰撞设备朝向病患治疗位置的一侧设置有保护面板；易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；

保护面板远离易碰撞设备的一侧设置有压敏电阻；

压敏电阻连接至触碰检测单元；

触碰检测单元用于根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并发送至放疗设备的控制设备，以使控制设备对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；工作状态包括开启和关闭。

可选的，保护面板和易碰撞设备之间阵列设置有至少一个缓冲弹簧，缓冲弹簧的两端分别与保护面板和易碰撞设备连接。

可选的，压敏电阻包括薄膜电阻。

可选的，压敏电阻的阻值和其受到的外力大小成反比。

可选的，缓冲弹簧的长度大于10mm。

可选的，触碰检测单元包括：预设电压源、模数转换器和分压电阻串；

分压电阻串包括至少一个分压电阻，且分压电阻串中的分压电阻呈串联关系；

压敏电阻的第一端连接至预设电压源，压敏电阻的第二端连接至分压电阻串第一端和模数转换器的第一输入端；

分压电阻串的第二端和模数转换器的第二输入端接地；

模数转换器的输出端连接至放疗设备的控制设备。

可选的，分压电阻串的总阻值小于压敏电阻的阻值。

可选的，该防碰装置还包括微动开关；微动开关设置于缓冲弹簧和易碰撞设备之间；当微动开关用于控制易碰撞设备的工作状态。

可选的，模数转换器包括电压比较器。

第二方面，提供一种放疗设备，包括第一方面提供的放疗设备的防碰装置。

第三方面，提供一种如第二方面提供的放疗设备的防碰方法，包括：

触碰检测单元根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并将联锁信号发送至放疗设备的控制设备；

放疗设备的控制设备根据联锁信号对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；工作状态包括开启和关闭。

可选的，放疗设备的控制设备根据联锁信号对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变包括：

当放疗设备的控制设备确定联锁信号为第一预设信号时，将放疗设备的易碰撞设备的工作状态改变为关闭；

当放疗设备的控制设备确定联锁信号为第二预设信号时，保持放疗设备的易碰撞设备的现有的工作状态。

本发明实施例提供的放疗设备及其防碰装置和防碰方法，因为该放疗设备的防碰装置包括：保护面板和压敏电阻；放疗设备的易碰撞设备朝向病患治疗位置的一侧设置有保护面板；易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；保护面板远离易碰撞设备的一侧设置有压敏电阻；压敏电阻连接至触碰检测单元；触碰检测单元用于根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并发送至放疗设备的控制设备，以使控制设备对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；工作状态包括开启和关闭。所以在放疗设备工作中，当病患的一部分身体接触到压敏电阻时压敏电阻会因为其受到的外力从而电阻产生改变，而因为触碰检测单元则可以实时根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并将联锁信号发送至放疗设备的控制设备，所以当压敏电阻的阻值产生改变时联锁信号也必然会产生变化，所以联锁信号也就能体现出易碰撞设备是否碰撞了病患，因此放疗设备的控制设备则可以根据联锁信号来确定是否要停止易碰撞设备的工作，以防止易碰撞设备对病患的碰撞伤害。

综上，本发明实施例提供的技术方案，通过在保护面板上设置压敏电阻和触碰检测电路用以检测出易碰撞设备是否碰撞到病患并产生相应联锁信号以供放疗设备的控制控制设备停止放疗头对病患的进一步侵害，相比现有的机械式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案不会因为保护面板的自重产生误判断现象；进一步的，相比现有的光电式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案使用寿命更长，设置更为简单。所以本发明实施例提供的技术方案可以应用在放疗设备上为其提供更精准的碰撞判断和处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种放疗设备的防碰装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种触碰检测单元的电路结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种放疗设备的防碰方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种放疗设备的防碰方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

还需要说明的是，本发明实施例中，“的(英文：of)”，“相应的(英文：corresponding，relevant)”和“对应的(英文：corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。

现有的放疗设备的防碰装置一般为机械式或光电式，其中光电式防碰装置在放射治疗这种辐射环境中器件寿命不长，而且易受干扰，而机械式防碰装置则会因为防护面板的自重问题造成碰撞的误判断。

针对上述问题，参照图1所示，本发明实施例提供一种放疗设备的防碰装置，包括：保护面板11和压敏电阻12；

放疗设备的易碰撞设备10(图1以治疗头为例)朝向病患治疗位置(例如病患的头部、体部)的一侧设置有保护面板11；易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器，实际中可以治疗头、机架和平板探测器中任一种设备上设置防碰装置，也可以是每一种设备上都设置防碰撞设备。

保护面板11远离易碰撞设备10的一侧设置有压敏电阻12；示例性的，压敏电阻的形状一般和保护面板相同；

压敏电阻12连接至触碰检测单元13；

触碰检测单元13用于根据压敏电阻12的阻值生成对应的联锁信号并发送至放疗设备的控制设备01，以使控制设备对放疗设备的易碰撞设备10的工作状态进行改变；工作状态包括开启和关闭。

示例性的，对于头部放疗设备而言，易碰撞设备一般为治疗头，而实际中的头部治疗设备的形状为碗状，所以此时的保护面板设置在放疗头放置病患设置为弯曲形状与碗状的治疗头相对应；

对于头体部放疗设备而言，易碰撞设备可能是治疗头、机架、平板探测器中任一个，而头体部放疗设备的形状一般为桶状，所以对于头体部放疗设备而言，(1)保护面板可以设置在其桶状旋转机架的内侧呈环形，从而使得防碰装置可以检测到病患和机架的碰撞情况；(2)保护面板也可以设置在平板探测器的边缘朝向病患的一侧，当平板探测器向病患方向运动时可以使得防碰装置检测到病患是否与平板探测器产生碰撞；(3)保护面板还可以设置在治疗头靠近病患的一侧，和头部放疗设备一样，头体部放疗设备的治疗头也为碗状，所以设置在治疗头一侧的保护面板也为对应治疗头形状的碗状。

上述实施例提供的放疗设备的防碰装置，当病患的一部分身体接触到压敏电阻时压敏电阻会因为其受到的外力从而电阻产生改变，而因为触碰检测单元则可以实时根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并将联锁信号发送至放疗设备的控制设备，所以当压敏电阻的阻值产生改变时联锁信号也必然会产生变化，所以联锁信号也就能体现出易碰撞设备是否碰撞了病患，因此放疗设备的控制设备则可以根据联锁信号来确定是否要停止易碰撞设备的工作，以防止易碰撞设备对病患的碰撞伤害。综上，本发明实施例提供的技术方案，通过在保护面板上设置压敏电阻和触碰检测电路用以检测出易碰撞设备是否碰撞到病患并产生相应联锁信号以供放疗设备的控制控制设备停止放疗头对病患的进一步侵害，相比现有的机械式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案不会因为保护面板的自重产生误判断现象；进一步的，相比现有的光电式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案使用寿命更长，设置更为简单。所以本发明实施例提供的技术方案可以应用在放疗设备上为其提供更精准的碰撞判断和处理。

实际中，在病患与保护面板上的压敏电阻产生接触碰撞时，如果保护面板和易碰撞设备之间直接进行连接，易碰撞设备的运动可能会对病患造成伤害(例如当易碰撞设备接触的是骨头时)，所以为了避免这种直接性的伤害，可选的，保护面板11和易碰撞设备10之间阵列设置有至少一个缓冲弹簧14(14-1、14-2和14-3)，缓冲弹簧14的两端分别与保护面板11和易碰撞设备10连接；在设置有缓冲弹簧的情况下，即便易碰撞设备在某种情况下和病患之间产生了一定的碰撞，这个碰撞所产生的能量也会作用于缓冲弹簧上，而不会对病患造成伤害。

示例性的，实际中为了保证易碰撞设备上增加的防碰装置占用空间更小，一般使用的压敏电阻为薄膜电阻；一种可能的实现方式中，为了更好的实现薄膜电阻对接触力的响应，该薄膜电阻为单点式薄膜电阻。

可选的，在本发明实施例中，一种可实现的方式中，压敏电阻的阻值和其受到的外力大小成反比；当然，也不限制压敏的阻值和其受到的外力大小成正比的情况；示例性的，以薄膜电阻为例，薄膜电阻在不受外力的情况下其阻值可以达到几MΩ，而在其受到大于1N的力时，其阻值可以骤变到几十KΩ。

可选的，因为需要缓冲弹簧有足够的长度用于缓冲病患和易碰撞设备之间的碰撞能量，所以在本发明实施例中一种可能的实现方式中，缓冲弹簧的长度大于10mm；具体弹簧的长度要根据针对防碰装置的国际标准而定。

参照图2所示，一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的触碰检测单元13包括：预设电压源131、模数转换器132和分压电阻串133；

分压电阻串133包括至少一个分压电阻，且分压电阻串133中的分压电阻呈串联关系；

压敏电阻12的第一端连接至预设电压源131，压敏电阻12的第二端连接至分压电阻串133第一端和模数转换器132的第一输入端；

分压电阻串133的第二端和模数转换器132的第二端接地；

模数转换器132的输出端连接至放疗设备的控制设备01。

示例性的，以图2所示的触碰检测单元为例，预设电压源提供10V电压，若压敏电阻的阻值远为分压电阻串的总阻值的100倍，且压敏电阻的阻值与其受到的外力大小成反比，当未发生碰撞时，分压电阻串两端的电压小于0.1V，则ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)输出信号为低电平信号，此时放疗设备的控制设备接收到低电平信号后不对易碰撞设备的工作状态进行改变，放疗设备继续对患者进行放射治疗或继续停止工作；当发生碰撞时，薄膜电阻的阻值减小为原来的百分之一，分压电阻分得电压5V，ADC输出为高电平信号，此时放疗设备的控制设备接收到低电平信号后对易碰撞设备的工作状态进行改变，中断放射治疗，避免病患进一步受到伤害。

可选的，分压电阻串133的总阻值小于压敏电阻12的阻值；具体的阻值需要根据实际的触碰检测单元的具体电路中元件的参数而定。

因为压敏电阻在实际使用过程中可能会产生故障，从而导致防碰装置对已有的碰撞判断没有判断出来，所以可选的，参照图1所示，该防碰装置还包括微动开关15；微动开关15设置于缓冲弹簧14和易碰撞设备10之间；当微动开关15用于控制易碰撞设备10的工作状态；示例性的，微动开关控制易碰撞设备的方式可以是通过发送控制信号给放疗设备的控制设备来控制，也可以是直接连接控制。

在缓冲弹簧和易碰撞设备之间设置了微动开关后，当压敏电阻故障失效时，碰撞则会压缩弹簧最终触动微动开关从而使得易碰撞设备关闭，这样使得本发明实施例提供的防碰装置的防碰效果更好更稳定。

可选的，模数转换器包括电压比较器。

本发明实施例提供的放疗设备的防碰装置，因为该放疗设备的防碰装置包括：保护面板和压敏电阻；放疗设备的易碰撞设备朝向病患治疗位置的一侧设置有保护面板；易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；保护面板远离易碰撞设备的一侧设置有压敏电阻；压敏电阻连接至触碰检测单元；触碰检测单元用于根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并发送至放疗设备的控制设备，以使控制设备对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；工作状态包括开启和关闭。所以在放疗设备工作中，当病患的一部分身体接触到压敏电阻时压敏电阻会因为其受到的外力从而电阻产生改变，而因为触碰检测单元则可以实时根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并将联锁信号发送至放疗设备的控制设备，所以当压敏电阻的阻值产生改变时联锁信号也必然会产生变化，所以联锁信号也就能体现出易碰撞设备是否碰撞了病患，因此放疗设备的控制设备则可以根据联锁信号来确定是否要停止易碰撞设备的工作，以防止易碰撞设备对病患的碰撞伤害。综上，本发明实施例提供的技术方案，通过在保护面板上设置压敏电阻和触碰检测电路用以检测出易碰撞设备是否碰撞到病患并产生相应联锁信号以供放疗设备的控制控制设备停止放疗头对病患的进一步侵害，相比现有的机械式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案不会因为保护面板的自重产生误判断现象；进一步的，相比现有的光电式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案使用寿命更长，设置更为简单。所以本发明实施例提供的技术方案可以应用在放疗设备上为其提供更精准的碰撞判断和处理。

本发明实施例还提供一种放疗设备，包括前述任一实施例提供的放疗设备的防碰装置。

参照图3所示，基于本发明实施例提供的放疗设备，本发明实施例还提供一种放疗设备的防碰方法，包括：

301、触碰检测单元根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并将联锁信号发送至放疗设备的控制设备。

302、放疗设备的控制设备根据联锁信号对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；工作状态包括开启和关闭。

示例性的，参照图4所示，一种可能的实现方式中，303步骤具体包括：

3021、当放疗设备的控制设备确定联锁信号为第一预设信号时，将放疗设备的易碰撞设备的工作状态改变为关闭。

3022、当放疗设备的控制设备确定联锁信号为第二预设信号时，保持放疗设备的易碰撞设备的现有的工作状态。

示例性的，以参照图2所示的触碰检测单元为例，第一预设信号和第二预设信号分别为高电平信号和低电平信号中的一种。

综上所述，本发明实施例提供的放疗设备及其防碰装置和防碰方法，因为该放疗设备的防碰装置包括：放疗设备的易碰撞设备朝向病患治疗位置的一侧设置有保护面板；易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；保护面板远离易碰撞设备的一侧设置有压敏电阻；压敏电阻连接至触碰检测单元；触碰检测单元用于根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并发送至放疗设备的控制设备，以使控制设备对放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；工作状态包括开启和关闭。所以在放疗设备工作中，当病患的一部分身体接触到压敏电阻时压敏电阻会因为其受到的外力从而电阻产生改变，而因为触碰检测单元则可以实时根据压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并将联锁信号发送至放疗设备的控制设备，所以当压敏电阻的阻值产生改变时联锁信号也必然会产生变化，所以联锁信号也就能体现出易碰撞设备是否碰撞了病患，因此放疗设备的控制设备则可以根据联锁信号来确定是否要停止易碰撞设备的工作，以防止易碰撞设备对病患的碰撞伤害。综上，本发明实施例提供的技术方案，通过在保护面板上设置压敏电阻和触碰检测电路用以检测出易碰撞设备是否碰撞到病患并产生相应联锁信号以供放疗设备的控制控制设备停止放疗头对病患的进一步侵害，相比现有的机械式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案不会因为保护面板的自重产生误判断现象；进一步的，相比现有的光电式防碰装置，本发明实施例提供的技术方案使用寿命更长，设置更为简单。所以本发明实施例提供的技术方案可以应用在放疗设备上为其提供更精准的碰撞判断和处理。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种放疗设备的防碰装置，其特征在于，包括：保护面板和压敏电阻；

所述放疗设备的易碰撞设备朝向病患治疗位置的一侧设置有所述保护面板；所述易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；

所述保护面板远离所述易碰撞设备的一侧设置有压敏电阻；

所述保护面板和所述易碰撞设备之间阵列设置有至少一个缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述保护面板和所述易碰撞设备连接；

所述压敏电阻连接至触碰检测单元；

所述触碰检测单元用于根据所述压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并发送至所述放疗设备的控制设备，以使所述控制设备对所述放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；所述工作状态包括开启和关闭；

其中，所述触碰检测单元包括：预设电压源、模数转换器和分压电阻串；

所述分压电阻串包括至少一个分压电阻，且所述分压电阻串中的分压电阻呈串联关系；

所述压敏电阻的第一端连接至所述预设电压源，所述压敏电阻的第二端连接至所述分压电阻串第一端和所述模数转换器的第一输入端；

所述分压电阻串的第二端和所述模数转换器的第二输入端接地；

所述模数转换器的输出端连接至所述放疗设备的控制设备；

所述分压电阻串的总阻值小于所述压敏电阻的阻值，所述压敏电阻的阻值和其受到的外力大小成反比。

2.根据权利要求1所述的放疗设备的防碰装置，其特征在于，所述压敏电阻包括薄膜电阻。

3.根据权利要求1所述的放疗设备的防碰装置，其特征在于，所述缓冲弹簧的长度大于10mm。

4.根据权利要求1所述的放疗设备的防碰装置，其特征在于，还包括微动开关；

所述微动开关设置于所述缓冲弹簧和所述易碰撞设备之间；

当所述微动开关用于控制所述易碰撞设备的工作状态。

5.根据权利要求1所述的放疗设备的防碰装置，其特征在于，所述模数转换器包括电压比较器。

6.一种放疗设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的放疗设备的防碰装置。

7.一种如权利要求6所述的放疗设备的防碰方法，其特征在于，包括：

触碰检测单元根据所述压敏电阻的阻值生成对应的联锁信号并将所述联锁信号发送至所述放疗设备的控制设备；

所述放疗设备的控制设备根据所述联锁信号对所述放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变；所述易碰撞设备包括以下一种或多种：治疗头、机架、平板探测器；所述工作状态包括开启和关闭。

8.根据权利要求7所述的放疗设备的防碰方法，其特征在于，所述放疗设备的控制设备根据所述联锁信号对所述放疗设备的易碰撞设备的工作状态进行改变包括：

当所述放疗设备的控制设备确定所述联锁信号为第一预设信号时，将所述放疗设备的易碰撞设备的工作状态改变为关闭；

当所述放疗设备的控制设备确定所述联锁信号为第二预设信号时，保持所述放疗设备的易碰撞设备的现有的工作状态。