CN113018705B - 一种用于质子放疗的手柄控制装置 - Google Patents

一种用于质子放疗的手柄控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于质子放疗的手柄控制装置,包括手柄控制模块、服务器和治疗控制系统,所述手柄控制模块与服务器相连接,服务器与治疗控制系统相连;所述手柄控制模块包括显示单元、第一操作单元、第二操作单元、处理器、第二电源模块、第一电源模块、通讯单元、检测单元和第二接口;所述显示单元、第一操作单元和第二操作单元均与处理器相连,所述第二接口上连接有第一电源模块、隔离模块和检测单元;所述第一电源模块与第二电源模块相连,第二电源模块分别与通讯单元和处理器相连,所述隔离模块与通讯单元相连,通讯单元与处理器相连;本发明可用于质子放疗中对治疗终端各子系统进行集中操控,易于开发、扩展方便和维护成本低。

Description

一种用于质子放疗的手柄控制装置
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域,具体涉及一种用于质子放疗的手柄控制装置。
背景技术
质子放疗目前主要应用于欧美国家,质子放疗装置的开发成本昂贵,国产质子放疗装置也处于研发之中,质子放疗装置是一个复杂的软件系统和硬件系统,包含多个系统。在质子放疗前,医师需要根据治疗计划和治疗方案控制治疗床和治疗头等设备到治疗位置,使患者处于治疗头的放射区域,目前主流厂家开发的质子放疗装置,都设计有治疗控制系统来统一对各系统进行监控、协调和控制。其中手柄与治疗控制系统采用直连方式,其内部采用嵌入式系统,整个开发周期长及维护成本高。本发明的手柄控制装置具有适用性强、易于开发、扩展方便和维护成本低等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于质子放疗的手柄控制装置,可用于质子放疗中对治疗终端各子系统进行集中操控,易于开发、扩展方便和维护成本低。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种用于质子放疗的手柄控制装置,包括手柄控制模块、服务器和治疗控制系统,所述手柄控制模块与服务器相连接,服务器与治疗控制系统相连;所述手柄控制模块包括显示单元、第一操作单元、第二操作单元、处理器、第二电源模块、第一电源模块、通讯单元、检测单元和第二接口;所述显示单元、第一操作单元和第二操作单元均与处理器相连,所述第二接口上连接有第一电源模块、隔离模块和检测单元;所述第一电源模块与第二电源模块相连,第二电源模块分别与通讯单元和处理器相连,所述隔离模块与通讯单元相连,通讯单元与处理器相连;
所述服务器包括主电源、电源转换模块、网络模块、控制器、通讯模块、接口模块、采集单元和反馈单元;所述接口模块与第二接口相连,接口模块上连接有通讯模块、采集模块和反馈模块,所述通讯模块、采集模块和反馈模块均与控制器相连,所述控制器通过网络模块与治疗控制系统相连,所述主电源上连接有电源转换模块,电源转换模块分别与控制器和接口模块相连;
所述处理器采集第一操作单元和第二操作单元的操作信息并处理,转换为通讯数据,通过通讯单元发送给服务器,并接收服务器的通讯反馈数据,将数据解析转化为控制信息,控制显示单元;
所述服务器接收手柄控制模块的通讯数据,处理转化为控制信息,并通过采集单元收集外部联锁设备信号,通过内部运算做出判断,将控制参数发送治疗控制系统;
所述手柄控制模块和服务器以及服务器和治疗控制系统都是采用以太网通讯方式传输数据。
作为本发明进一步的方案:所述电源转换模块将主电源的交流电压转换为直流电压,连接手柄控制模块的第一电源模块和第二电源模块;其中第一电源模块为第一操作单元、第二操作单元和显示单元供电,第二电源模块为处理器和通讯单元提供电压。
作为本发明进一步的方案:所述通讯单元用于手柄控制模块与服务器建立通讯数据连接,连接到处理器的通讯端口,发送处理器的通讯数据并接收服务器的反馈数据;通讯单元与第二接口之间设置有隔离模块,实现通讯单元的电气隔离。
作为本发明进一步的方案:所述通讯模块可以同时建立多个以太网连接,多个以太网连接之间无干涉,独立传输数据。
本发明的有益效果为:
本发明提供了一种用于质子放疗的手柄控制装置,可实现对质子放疗装置各系统的集中控制,易于开发、扩展方便和维护成本低。
本发明提供了一种用于质子放疗的手柄控制装置,可同时连接多手柄,相互独立无干涉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述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为本发明整体结构示意图;
图中:1、手柄控制模块;2、服务器;3、治疗控制系统;4、显示单元;5、第一操作单元;6、第二操作单元;7、处理器;8、第二电源模块;9、第一电源模块;10、通讯单元;11、隔离模块;12、检测单元;13、第二接口;14、主电源;15、电源转换模块;16、网络模块;17、控制器;18、通讯模块;19、接口模块;20、采集单元;21、反馈单元。
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。
请参阅图1所示,一种用于质子放疗的手柄控制装置,包括手柄控制模块1、服务器2和治疗控制系统3,所述手柄控制模块1与服务器2相连接,服务器2与治疗控制系统3相连;所述手柄控制模块1包括显示单元4、第一操作单元5、第二操作单元6、处理器7、第二电源模块8、第一电源模块9、通讯单元10、检测单元12和第二接口13;所述显示单元4、第一操作单元5和第二操作单元6均与处理器7相连,所述第二接口13上连接有第一电源模块9、隔离模块11和检测单元12;所述第一电源模块9与第二电源模块8相连,第二电源模块8分别与通讯单元10和处理器7相连,所述隔离模块11与通讯单元10相连,通讯单元10与处理器7相连;
所述服务器2包括主电源14、电源转换模块15、网络模块16、控制器17、通讯模块18、接口模块19、采集单元20和反馈单元21;所述接口模块19与第二接口13相连,接口模块19上连接有通讯模块18、采集模块20和反馈模块21,所述通讯模块18、采集模块20和反馈模块21均与控制器17相连,所述控制器17通过网络模块16与治疗控制系统3相连,所述主电源14上连接有电源转换模块15,电源转换模块15分别与控制器17和接口模块19相连;
所述处理器7采集第一操作单元5和第二操作单元6的操作信息并处理,转换为通讯数据,通过通讯单元10发送给服务器2,并接收服务器2的通讯反馈数据,将数据解析转化为控制信息,控制显示单元4;
所述服务器2接收手柄控制模块1的通讯数据,处理转化为控制信息,并通过采集单元20收集外部联锁设备信号,通过内部运算做出判断,将控制参数发送治疗控制系统3;
所述手柄控制模块1和服务器2以及服务器2和治疗控制系统3都是采用以太网通讯方式传输数据。
所述通讯单元10用于手柄控制模块1与服务器2建立通讯数据连接,连接到处理器7的通讯端口,发送处理器7的通讯数据并接收服务器2的反馈数据;通讯单元10与第二接口13之间设置有隔离模块11,实现通讯单元10的电气隔离。
所述通讯模块18可以同时建立多个以太网连接,多个以太网连接之间无干涉,独立传输数据。
手柄控制模块1与服务器2之间电连接和通讯连接,手柄控制模块1用于下发操作人员的操作信息,服务器2接受手柄控制模块1的操作信息,同时通过采集单元20收集外部检测信号和接收治疗控制系统3传输的状态信息,服务器2进行运算处理和逻辑判断,决定是否操作信息有效,并对有效操作并作出处理,将操作信息转换为通讯数据发送给治疗控制系统3,或者通过接口模块19控制外部联锁系统。治疗控制系统3与服务器2通过以太网通讯连接,接收服务器2的控制命令,并下发指令和参数给各系统,并且将处理结果和状态信息发送给服务器2;
手柄控制模块1用于接收操作信息、解析服务器2指令、控制显示单元4以及生成通讯报文;手柄控制模块1包括操作单元、处理器7、显示单元4、通讯单元10、电源模块、隔离模块11、检测单元12及第二接口13;操作单元用以采集操作人员的操作信息,如控制治疗床的单轴运动控制,通过选择单轴和运动控制键,该操作信息通过电连接传输给处理器7;处理器7对操作信息进行分析处理转换为通讯数据,处理器7通讯端口与通讯单元10连接,发送通讯数据给通讯单元10;通讯单元10用于处理器7与服务器2之间的以太网数据交互,通讯单元10发送处理器7的通讯数据给服务器2,并接收服务器2的通讯反馈数据,发送和接收数据互不干涉,独立运行。
检测单元12的输入端和输出端都连接到第二接口13,输入端通连接至服务器2的接口模块19获得直流电压,输出端连接到服务器2的采集单元20,检测单元12可实现电信号的传输,通过连接服务器2缩短了信号传输时间。
显示单元4由发光元件、三极管、限流元件组成,发光元件由不同颜色可供选择,通过限流元件连接至第一电源模块9,连接至三极管集电极形成控制回路,能够提供稳定的放光亮度。
所述电源转换模块15将主电源14的交流电压转换为直流电压,连接手柄控制模块1的第一电源模块9和第二电源模块8;其中第一电源模块9为第一操作单元5、第二操作单元6和显示单元4供电,第二电源模块8为处理器7和通讯单元10提供电压。
第一电源模块9输入端与第二接口13通过硬线电连接,第一电源模块9输入端将直流电压传输至第一电源模块9降压部件,第一电源模块9降压部件将直流高压转化为直流电压,直流电压模块给操作单元供电;
第一电源模块9的输出端与第二电源模块8的输入端连接,通过第二电源模块8降压部件将直流电压转化为直流低压,连接处理器7及通讯单元10提供电源,并设计稳压电路,提高稳定性。
第二操作单元6可以直流电压,范围为0-5VDC电压,第二操作单元6输出端通过电压转换电路后接入处理器7的模拟信号输入端进行模数转化;第二操作单元6可以用来做线性比例控制,比如控制治疗床的轴运动速度。
控制器17通过通讯模块18连接手柄控制模块1的通讯单元10,双方之间采用客户机/服务器模式,控制器17与通讯单元10建立连接并接收操作单元的状态信息,同时控制器17通过采集单元20采集外部连锁设备的输入信号,并上传采集的信息给治疗控制系统3;控制器17与治疗控制系统3之间通过网络模块16互发通讯数据,发送和接收相互独立无干扰。
采集单元20通过总线形式与控制器17连接,采集单元20通过电缆与接口模块19连接,采集外部联锁系统的硬线的电信号,如治疗床的急停开关等需要硬线传输的安全信号,控制器17获取外部信号用于逻辑判断和状态监测。
反馈单元21通过总线形式与控制器17连接,反馈单元21通过电缆与接口模块19连接,输出电信号可用于外部联锁系统的控制回路,如反馈单元21经接口模块19硬线电连接串联到激光灯的控制回路,可实现控制激光灯的开启和关闭。
通讯模块18支持以太网多端口并行连接,每个连接传输数据互不干涉,在同一个网段中,每个以太网连接需要连接方提供唯一的网络地址,如可以同时连接多个具有不同网络地址的手柄控制模块1。
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 (4)

1.一种用于质子放疗的手柄控制装置,包括手柄控制模块(1)、服务器(2)和治疗控制系统(3),所述手柄控制模块(1)与服务器(2)相连接,服务器(2)与治疗控制系统(3)相连;其特征在于,所述手柄控制模块(1)包括显示单元(4)、第一操作单元(5)、第二操作单元(6)、处理器(7)、第二电源模块(8)、第一电源模块(9)、通讯单元(10)、检测单元(12)和第二接口(13);所述显示单元(4)、第一操作单元(5)和第二操作单元(6)均与处理器(7)相连,所述第二接口(13)上连接有第一电源模块(9)、隔离模块(11)和检测单元(12);所述第一电源模块(9)与第二电源模块(8)相连,第二电源模块(8)分别与通讯单元(10)和处理器(7)相连,所述隔离模块(11)与通讯单元(10)相连,通讯单元(10)与处理器(7)相连;
所述服务器(2)包括主电源(14)、电源转换模块(15)、网络模块(16)、控制器(17)、通讯模块(18)、接口模块(19)、采集单元(20)和反馈单元(21);所述接口模块(19)与第二接口(13)相连,接口模块(19)上连接有通讯模块(18)、采集模块(20)和反馈模块(21),所述通讯模块(18)、采集模块(20)和反馈模块(21)均与控制器(17)相连,所述控制器(17)通过网络模块(16)与治疗控制系统(3)相连,所述主电源(14)上连接有电源转换模块(15),电源转换模块(15)分别与控制器(17)和接口模块(19)相连;
所述处理器(7)采集第一操作单元(5)和第二操作单元(6)的操作信息并处理,转换为通讯数据,通过通讯单元(10)发送给服务器(2),并接收服务器(2)的通讯反馈数据,将数据解析转化为控制信息,控制显示单元(4);
所述服务器(2)接收手柄控制模块(1)的通讯数据,处理转化为控制信息,并通过采集单元(20)收集外部联锁设备信号,通过内部运算做出判断,将控制参数发送治疗控制系统(3);
所述手柄控制模块(1)和服务器(2)以及服务器(2)和治疗控制系统(3)都是采用以太网通讯方式传输数据。
2.根据权利要求1所述的一种用于质子放疗的手柄控制装置,其特征在于,所述电源转换模块(15)将主电源(14)的交流电压转换为直流电压,连接手柄控制模块(1)的第一电源模块(9)和第二电源模块(8);其中第一电源模块(9)为第一操作单元(5)、第二操作单元(6)和显示单元(4)供电,第二电源模块(8)为处理器(7)和通讯单元(10)提供电压。
3.根据权利要求1所述的一种用于质子放疗的手柄控制装置,其特征在于,所述通讯单元(10)用于手柄控制模块(1)与服务器(2)建立通讯数据连接,连接到处理器(7)的通讯端口,发送处理器(7)的通讯数据并接收服务器(2)的反馈数据;通讯单元(10)与第二接口(13)之间设置有隔离模块(11),实现通讯单元(10)的电气隔离。
4.根据权利要求1所述的一种用于质子放疗的手柄控制装置,其特征在于,所述通讯模块(18)可以同时建立多个以太网连接,多个以太网连接之间无干涉,独立传输数据。
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