CN109157760B - 用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回旋加速器技术领域，公开了用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，包括真空密封盒及安装于真空密封盒上的拦阻机构，真空密封盒上贯穿设有供束流通过的传输通孔，拦阻机构包括安装于真空密封盒腔体内的支撑摆臂、驱动支撑摆臂摆动的驱动机构，及位于支撑摆臂端部的拦阻筒，支撑摆臂与驱动机构之间通过一转轴传动，转轴通过驱动机构驱动绕其轴心自转，拦阻筒平行于束流方向，拦阻筒的运动轨迹覆盖束流传输通孔。通过拦阻筒平行于束流线，合理化利用束流线空间，为其他装置的布局提供了空间，同时通过驱动缸驱动拦阻筒以转轴为轴心形成角度的偏转，实现了对束流的快速隔断，提高了医疗装置的安全可靠性，保证患者和工作人员的安全。

Description

用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置

技术领域

本发明涉及回旋加速器技术领域，尤其涉及用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置。

背景技术

目前，在医疗装置中，束流经过加速器加速到一定能量后，通过束流传输系统及后端能量选择装置后到达各个治疗装置，实现对肿瘤的定位和治疗。质子在人体的射程可通过调节入射质子能量来变化，治疗肿瘤所需的相应扩展布拉格峰也要用不同能量的治疗来达到。目前治疗用的回旋加速器只能输出固定能量的质子，必须另用一个独立的质子能量选择系统，将230MeV的质子变成70-230MeV的不同能量的质子。

为了保证患者和工作人员的安全，在实施抢修和对质子束选择时，尽量避免影响其他装置的运行的情况下，急需一套稳定快速的束流拦阻机构。如公布号为CN106267586A的中国发明专利公开了一种用于超导质子治疗装置中的束流阻断机构，包括真空腔支撑装置，安装在真空腔支撑装置上的真空腔、以及安装在真空腔上的阻断器驱动装置，阻断器驱动装置包括气缸驱动结构，气缸驱动结构连接连杆机构，连杆机构连接阻断块，本发明能够在束流非正常状态下通过阻断器驱动装置中的气缸推动活塞杆动作从而带动连杆机构联动，即带动阻断块实现对束流进行快速阻断功能，有效提高质子治疗设备运行的安全性及可靠性。

但是，在医疗装置中，一般结构均比较紧凑，空间较为窄小，而上述束流阻断机构需要利用垂直于束流线的大部分空间，因此，其结构空间分布不合理，占用空间较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其具有在医疗装置中合理利用空间，确保装置安全的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，包括真空密封盒及安装于所述真空密封盒上的拦阻机构，所述真空密封盒上贯穿设有供束流通过的传输通孔，所述拦阻机构包括安装于所述真空密封盒腔体内的支撑摆臂、位于所述真空密封盒外侧以驱动支撑摆臂摆动的驱动机构，及位于所述支撑摆臂端部的拦阻筒，所述支撑摆臂与所述驱动机构之间通过一连接于所述支撑摆臂上远离拦阻筒一端的转轴传动，所述转轴通过驱动机构驱动绕其轴心自转，所述拦阻筒平行于所述束流方向，所述拦阻筒的运动轨迹覆盖所述束流传输通孔，所述驱动机构连接于PLC控制装置。

通过采用上述技术方案，驱动机构驱动转轴绕其轴心自转，从而带动拦阻筒以转轴为中心偏转一定角度，而拦阻筒的运动轨迹覆盖束流传输通孔，因此，拦阻筒实现了束流的畅通及快速拦阻作用，有效提高了医疗装置的安全可靠性，保证了患者和工作人员的安全；另外，拦阻筒平行于束流线，合理化利用束流线空间，为其他装置的布局提供了空间。

在一些实施方式中，所述驱动机构包括驱动缸及连接所述驱动缸及所述转轴的凸轮，所述凸轮所在的平面与所述转轴垂直，所述驱动缸的输出轴垂直于所述转轴。

通过采用上述技术方案，驱动缸驱动凸轮以转轴为中心形成角度偏转，从而使与凸轮固定连接的转轴绕其轴心与凸轮同步转动，继而实现拦阻筒以转轴为中心形成角度偏转。

在一些实施方式中，所述驱动机构还包括限位件，所述限位件固定于所述转轴外侧且与所述凸轮所在平面交叉设置，所述限位件与所述转轴轴线间的直线距离小于所述凸轮边缘与所述转轴轴线间的最远直线距离。

通过采用上述技术方案，限位件实现了对凸轮转动角度的限制，从而保证凸轮在其运动轨迹能够上停在两个固定点上，且此两个固定点分别使拦阻筒实现束流的畅通及拦阻作用，继而实现了装置的精确控制。

在一些实施方式中，所述转轴的转动角度为±45°之间。

通过采用上述技术方案，一方面保证有足够的行程供拦阻筒在束流的畅通及拦阻状态下的切换，另一方面控制了拦阻筒的行程，使拦阻筒在两个状态下实现快速切换。

在一些实施方式中，所述拦阻机构还包括水冷装置，所述水冷装置包括从所述真空密封盒外侧依次通过所述转轴及所述支撑摆臂，并通入拦阻筒内的循环水冷通道。

通过采用上述技术方案，水冷装置能够防止因束流强度过大，而造成拦阻筒的损坏。

在一些实施方式中，所述拦阻筒轴向上的一端开口设置，且开口朝向所述传输通孔束流射入口，所述拦阻筒内腔远离其开口的一端设有能量吸收件，所述能量吸收件为实心圆椎体，所述能量吸收件的顶点朝向所述拦阻筒的开口方向。

通过采用上述技术方案，实心圆椎体状的能量吸收件在拦阻筒拦阻束流时吸收能量，束流中心能量高，外周能力量小，而实心圆椎体状的能量吸收件中心厚度大，外周厚度小，从而有效吸收束流能量，保证装置的可靠性和安全性。

在一些实施方式中，所述循环水冷通道与所述能量吸收件底面贴合设置。

通过采用上述技术方案，水冷通道方便对能量吸收件进行降温，进一防止造成拦阻筒的损坏，保证装置的可靠性和安全性。

在一些实施方式中，所述转轴为磁流体密封件，所述磁流体密封件通过法兰与所述支撑摆臂连接，所述磁流体密封件与所述真空密封盒间通过过渡法兰连接，所述过渡法兰与所述真空密封盒外壁之间设有密封圈密封。

通过采用上述技术方案，磁流体密封件一方面实现了驱动机构与支撑摆臂的串联，另一方面实现了真空密封盒的密封效果。

在一些实施方式中，所述支撑摆臂为一中空盒体，所述支撑摆臂远离所述转轴的一端沿束流贯穿设有通孔，所述拦阻筒通过拦阻筒夹具固定于所述通孔处。

通过采用上述技术方案，中空盒体状的支撑摆臂为循环水冷通道提供了容纳空间，一方面对循环水冷通道起到保护作用，另一方面是外部结构更加简洁。

在一些实施方式中，所述拦阻筒夹具包括扣设于所述拦阻筒外的套筒，所述套筒与所述支撑摆臂卡接，所述拦阻筒开口端外周设有外翻边，所述拦阻筒夹具还包括连接于所述外翻边与所述支撑摆臂之间的连接件，所述拦阻筒轴线方向的两端与所述支撑摆臂及所述套筒之间分别夹设有陶瓷垫片。

通过采用上述技术方案，套筒一方面对拦阻筒起到夹持固定作用，另一方向对拦阻筒起到保护作用，有效防止装置的损坏。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、通过拦阻筒平行于束流线，合理化利用束流线空间，为其他装置的布局提供了空间；

2、通过驱动缸带动转轴旋转，从而带动拦阻筒以转轴为轴心形成角度的偏转，达到拦阻隔断束流的作用，实现了对束流的快速隔断，有效提高了医疗装置的安全可靠性，保证患者和工作人员的安全；

3、实心圆椎体状的能量吸收件在拦阻筒拦阻束流时吸收能量，通过配合水冷装置的冷却作用，能够防止因束流强度过大，而造成拦阻筒的损坏。

附图说明

图1为本发明提供的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置的整体结构示意图；

图2为图1所示的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置中拦阻机构的结构示意图；

图3为图2所示的拦阻机构另一视角的结构示意图；

图4为图2所示的拦阻机构中水冷装置的连接结构示意图；

图5为图2所示的拦阻机构中拦阻筒的剖视图；

图6为图2所示的拦阻机构中能量吸收件与水冷装置的连接结构示意图。

附图标记：1、真空密封盒；10、传输通孔；2、拦阻机构；21、支撑摆臂；210、能量吸收件；211、拦阻筒夹具；2111、套筒；2112、连接件；2113、陶瓷垫片；212、通孔；213、翻边；22、驱动机构； 221、驱动缸；222、凸轮；223、限位件；23、拦阻筒；24、水冷装置；241、循环水冷通道；2411、储水腔；230、磁流体密封件；231、过渡法兰；232、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明提供的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置做进一步详细说明。

本发明披露了用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，如图1所示，包括真空密封盒1，真空密封盒1上沿竖直方向贯穿设有供束流通过的传输通孔10，真空密封盒1上安装有用于对束流进行拦截的拦阻机构2。

如图1和图2所示，拦阻机构2包括安装于真空密封盒1腔体内的支撑摆臂21以及与支撑摆臂连接的拦阻筒23，支撑摆臂21在真空密封盒1内水平设置，拦阻筒23竖直安装于支撑摆臂21端部上方，从而使拦阻筒23与束流方向平行，合理化利用束流线空间，为其他装置的布局提供了空间；拦阻机构2还包括连接于支撑摆臂21远离拦阻筒23一端的转轴，转轴垂直于支撑摆臂21，转轴穿过真空密封盒1侧壁延伸至真空密封盒1外部；如图1所示，拦阻机构2还包括驱动转轴绕其轴心自转的驱动机构22，驱动机构22连接于PLC控制装置，通过PLC控制装置控制器动作。此结构中，驱动机构22驱动转轴绕其轴心自转，从而带动连接有拦阻筒23的支撑摆臂21以转轴为中心偏转一定角度，为了实现拦阻筒23对束流的拦截作用，在本发明此实施方式中，拦阻筒23的运动轨迹覆盖束流传输通孔10，因此，拦阻筒23实现了束流的畅通及快速拦阻作用，有效提高了医疗装置的安全可靠性，保证了患者和工作人员的安全。

如图3和图4所示，在本发明此实施方式中，支撑摆臂21为一中盒体，且支撑摆臂21远离转轴的一端沿竖直方向贯穿有一通孔212，拦阻筒23则通过拦阻筒夹具211安装于该通孔处且位于支撑摆臂21上方。另外，如图3和图4所示，拦阻筒23轴向上的一端开口设置，且开口朝向传输通孔10束流射入口，拦阻筒23的开口与支撑摆臂21的通孔212同轴设置，且拦阻筒23的开口口径大小不小于通孔212的口径，从而使拦阻筒23完全覆盖通孔212，保证对束流的拦阻作用。如图5所示，拦阻筒夹具211包括扣设于拦阻筒23外的套筒2111，套筒2111与支撑摆臂21通孔212的上开口边沿卡接，拦阻筒23开口端外周设有外翻边213，拦阻筒夹具211还包括连接于外翻边213与支撑摆臂21通孔212的下开口边沿之间的连接件2112（在本发明此实施方式中，连接件2112为螺钉），拦阻筒23轴线方向的两端与支撑摆臂21及套筒2111之间分别夹设有陶瓷垫片2113。

束流中心能量高，外周能力量小，为了吸收束流能量，防止损坏医疗装置，同时保证装置的可靠性和安全性，如图6所示，拦阻筒23内腔远离其开口的一端设有能量吸收件210，在本发明此实施方式中，能量吸收件210为实心圆椎体，且能量吸收件210的顶点朝向拦阻筒23的开口方向，实心圆椎体状的能量吸收件210中心厚度大，外周厚度小，从而有效吸收束流能量，保证装置的可靠性和安全性。

为了进一步防止因束流强度过大而造成拦阻筒23损坏，如图4所示，拦阻机构2还包括水冷装置24，水冷装置24包括从真空密封盒1外侧依次通过转轴及支撑摆臂21，并通入拦阻筒23内的循环水冷通道241，水冷装置24具有冷却作用，继而吸收束流能量；如图6所示，循环水冷通道241与能量吸收件210底面贴合设置，且循环水冷通道241与能量吸收件210贴合处形成一中空圆柱形储水腔2411，从而增加能量吸收件210位置处冷却水的流量，提高对能量吸收件210的冷却作用。

如图2所示，在本发明此实施方式中，驱动机构22包括驱动缸221（在本发明此实施方式中，驱动缸221采用气缸）、连接于驱动缸221与转轴的凸轮222以及限制转轴旋转角度的限位件223，如图2所示，凸轮222所在的平面与转轴垂直，驱动缸221的输出轴垂直于转轴，限位件223固定于转轴外侧且与凸轮222所在平面交叉设置，限位件223与转轴轴线间的直线距离小于凸轮222边缘与转轴轴线间的最远直线距离。驱动缸221驱动凸轮222以转轴为中心形成角度偏转，从而使与凸轮222固定连接的转轴绕其轴心与凸轮222同步转动，继而实现拦阻筒23以转轴为中心形成角度偏转；限位件223实现了对凸轮222转动角度的限制，从而保证凸轮222在其运动轨迹能够上停在两个固定点上，且此两个固定点分别使拦阻筒23实现束流的畅通及拦阻作用，继而实现了装置的精确控制。为了保证有足够的行程供拦阻筒23在束流的畅通及拦阻状态下的切换，同时又能够控制拦阻筒23的行程，使拦阻筒23在两个状态下实现快速切换，转轴的转动角度设置在±45°之间，而在本发明此实施方式中，转轴的转动角度以最佳角度30°为例加以说明。

如图2所示，为了保证真空密封盒1的密封性，在本发明此实施方式中，转轴为磁流体密封件230，磁流体密封件230通过法兰与支撑摆臂21连接，磁流体密封件230与真空密封盒1间通过过渡法兰231连传输通孔接，过渡法兰231与真空密封盒1外壁之间设有密封圈232密封。

工作过程：

将驱动缸221与于PLC控制装置连接，通过PLC控制装置控制驱动缸221启动，推动驱动缸的活塞杆运动，从而带动凸轮222旋转，以带动转轴及安装有拦阻筒23的支撑摆臂21随凸轮222同步转动，从而达到拦阻束流的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，包括真空密封盒(1)及安装于所述真空密封盒(1)上的拦阻机构(2)，所述真空密封盒(1)上贯穿设有供束流通过的传输通孔(10)，其特征在于，所述拦阻机构(2)包括安装于所述真空密封盒(1)腔体内的支撑摆臂(21)、位于所述真空密封盒(1)外侧以驱动支撑摆臂(21)摆动的驱动机构(22)，及位于所述支撑摆臂(21)端部的拦阻筒(23)，所述支撑摆臂(21)与所述驱动机构(22)之间通过一连接于所述支撑摆臂(21)上远离拦阻筒(23)一端的转轴传动，所述转轴通过驱动机构(22)驱动绕其轴心自转，所述拦阻筒(23)平行于所述束流方向，所述拦阻筒(23)的运动轨迹覆盖所述束流传输通孔(10)，所述驱动机构(22)连接于PLC控制装置，所述拦阻筒(23)轴向上的一端开口设置，且开口朝向所述传输通孔(10)束流射入口，所述拦阻筒(23)内腔远离其开口的一端设有能量吸收件(210)，所述能量吸收件(210)为实心圆椎体，所述能量吸收件(210)的顶点朝向所述拦阻筒(23)的开口方向。

2.根据权利要求1所述的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其特征在于，所述驱动机构(22)包括驱动缸(221)及连接所述驱动缸(221)及所述转轴的凸轮(222)，所述凸轮(222)所在的平面与所述转轴垂直，所述驱动缸(221)的输出轴垂直于所述转轴。

3.根据权利要求2所述的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其特征在于，所述驱动机构(22)还包括限位件(223)，所述限位件(223)固定于所述转轴外侧且与所述凸轮(222)所在平面交叉设置，所述限位件(223)与所述转轴轴线间的直线距离小于所述凸轮(222)边缘与所述转轴轴线间的最远直线距离。

4.根据权利要求3所述的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其特征在于，所述转轴的转动角度为±45°之间。

5.根据权利要求1所述的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其特征在于，所述拦阻机构(2)还包括水冷装置(24)，所述水冷装置(24)包括从所述真空密封盒(1)外侧依次通过所述转轴及所述支撑摆臂(21)，并通入拦阻筒(23)内的循环水冷通道(241)。

6.根据权利要求5所述的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其特征在于，所述循环水冷通道(241)与所述能量吸收件(210)底面贴合设置。

7.根据权利要求1所述的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其特征在于，所述支撑摆臂(21)为一中空盒体，所述支撑摆臂(21)远离所述转轴的一端沿束流贯穿设有通孔(212)，所述拦阻筒(23)通过拦阻筒夹具(211)固定于所述通孔(212)处。

8.根据权利要求7所述的用于医疗装置中的旋转式束流拦阻装置，其特征在于，所述拦阻筒夹具(211)包括扣设于所述拦阻筒(23)外的套筒(2111)，所述套筒(2111)与所述支撑摆臂(21)卡接，所述拦阻筒(23)开口端外周设有外翻边(213)，所述拦阻筒夹具(211)还包括连接于所述外翻边(213)与所述支撑摆臂(21)之间的连接件(2112)，所述拦阻筒(23)轴线方向的两端与所述支撑摆臂(21)及所述套筒(2111)之间分别夹设有陶瓷垫片(2113)。