CN115300810B - 一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置。属于医疗设备技术领域，包括驱动基座、传动基座及叶片基座，在上述基座构建中包含若干驱动电机、丝杆、导轴承、万向节、驱动杆及叶片等构件；其中传动基座用于连接驱动基座和叶片基座，驱动基座中的电机工作时能够通过传动基座中的若干驱动杆将电机驱动力传递给叶片基座中的丝杆，进而驱动叶片快速精准的运动。本发明通过光栅系统的创新设计，实现对叶片驱动能力的创新增强，能够大幅度提高光栅叶片的运动速度，满足各类放疗技术，特别是容积调强对叶片较高移动速度的需求，进一步缩短病人放疗周期，提升治疗的灵活性，增强患者更好的体验感，同时对发展更多新治疗模式奠定技术基础。

Description

一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，涉及了一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置。

背景技术

多叶准直器是医用电子直线加速器的关键部件之一，其核心功能是调节X射线，适形肿瘤放射治疗。多叶准直器的核心性能参数项目包括射野、漏射率、叶片对数、最小叶片宽度、最大运动速度等。其中本专利重点关注的叶片速度参数是由多方面决定，主要决定因素是电机功率，其他因素包括但不限于叶片重量、厚度、高度、长度、叶片数量等。因叶片选择钨合金作为结构材料，钨合金密度大，所以叶片质量大，对驱动力要求较高。如需要叶片运动速度更快，则对功率要求需要提升的更高。在相同射野下，叶片宽度越大，需要驱动力越大，对电机功率要求越高。叶片宽度越小，质量越小，则需要的电机驱动能力就越小。如光栅叶片数量增多，那么相应的在设计中对电机的尺寸要求和空间排布要求也会升高。多叶准直器是一套复杂精密的动设备。

国内外多叶准直器的主流结构设计中，均由电机直接驱动丝杆，并由丝杆带动叶片运动。目前电机结构尺寸的最小限制和输出功率最高上限已达到极限。若在现有电机驱动及叶片结构设计下进一步提高叶片运动速度，则在技术上难以有效实现，主要技术难点在于更高驱动性能、更紧凑结构尺寸的电机产品开发。

同时，在现行主流放射治疗技术中，容积调强越来越受到欢迎，并成为加速器的基本技术应用功能之一，容积调强技术对多叶准直器的性能要求重点体现在速度快。为实现该类放疗技术的最大化应用，非常有必要在不影响加速器总体结构设计，确保光栅射野大小充分的同时，对光栅叶片速度进行较大的提升。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，通过对驱动部分进行结构拓展创新设计，可采用更大功率、更大结构尺寸规格的减速驱动电机，能大幅度提高光栅叶片的运动速度，满足各类放疗技术需求，特别是满足容积调强对叶片较高移动速度的需求。再经过综合放疗速度的提升，进一步缩短病人放疗时间，不断提升治疗过程的灵活性，增强患者好的体验感。

技术方案：本发明所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，包括：A部分和B部分，两个驱动基座(1)、两组传动基座(2)及叶片基座(3)；

每一个所述驱动基座(1)中包含若干个驱动电机(4)，

每一组传动基座(2)中包含若干个驱动杆(7)、若干个第一万向节(6)和第二万向节(8)；

在所述驱动基座(1)与传动基座(2)之间安设有若干个第一导轴承(5)，在所述传动基座(2)与叶片基座(3)之间安设有若干个第二导轴承(9)；

所述驱动电机(4)通过第一导轴承(5)与第一万向节(6)相连接；

在所述叶片基座(3)中包含元若干个叶片(11)，在所述叶片(11)上包含有丝杆空轨槽(12)；

在所述叶片基座(3)中包含有若干个丝杆(10)，所述丝杆(10)的一端与第二轴承(9)相连接，进一步的与第二万向节(8)连接起来，所述丝杆(10)的另一端与所述的叶片(11)相互连接。

进一步的，所述A部分和B部分为对称性结构或非对称性结构布局。

进一步的，所述驱动基座(1)、传动基座(2)为模块化整体结构或独立式结构设计，相互之间通过硬连接或软连接，可灵活组装拆卸。

进一步的，所述传动基座(2)的数量不限，可作异形化结构设计；

所述驱动杆(7)可为硬质材料或柔性材料；

所述第一万向节(6)可为柔性连接器或其他类型传递动力的连接器。

进一步的，所述的叶片(11)，对于任意的叶片(11)，其与驱动电机(4)之间通过驱动杆(7)、第一万向节(6)、第一导轴承(5)相连接，

所述驱动杆(7)、第一万向节(6)及第一导轴承(5)数量不限，安装角度与空间布局不限制。

进一步的，所述驱动电机(4)所包含的若干电机，不限于驱动电机一(4-1)、驱动电机二(4-2)及驱动电机三(4-3)，其为减速电机，其结构尺寸与参数指标可以结合不同叶片驱动力需求进行不同功率、不同尺寸的选型与适配设计。

进一步的，若干个所述的第一导轴承(5)和第二导轴承(9)，不限于第一导轴承一(5-1)、第一导轴承二(5-2)及第一导轴承三(5-3)和第二导轴承一(9-1)、第二导轴承二(9-2)及第二导轴承三(9-3)，其空间位置排布可根据驱动电机(4)及多叶准直器的叶片(11)的空间位置布局状态进行适配，形成多空间维度结构布局。

进一步的，所述驱动杆(7)的材料为轻质耐磨合金。

进一步的，所述驱动电机(4)、第一导轴承(5)、第一万向节(6)、驱动杆(7)、第二万向节(8)、第二导轴承(9)及丝杆(10)在空间中的布局方位和角度等可以根据应用场景适配组合，结构形式多样。

有益效果：本发明与现有技术相比，1、空间不受限制，本发明打破常规多叶准直器受限于驱动电机功率、结构尺寸等问题，可以根据实际需求采用大功率、大尺寸电机，消除目前技术水平下已固化的空间限制，为叶片驱动提供更强的动力，为容积调强等需要光栅叶片快速移动的治疗技术提供支持；2、电机选型不受限制，本发明通过选择大减速比的驱动电机，在提升叶片速度的同时，还能够进一步提升叶片的控制走位的精准度，提升放射治疗的质量。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图之一；

图2是本发明实施例一的结构示意图，其中，传动基座不限于一个，2-1是一个传动基座，2-2是第二个传动基座；其可根据空间尺寸条件设置两个以上的传动基座，传动基座之间相互连接；

图3是本发明实施例二的结构示意图，其中，驱动杆的长度和布局角度可以不受限制，长短根据实际需求设计，同时角度也可以根据实际空间位置条件进行设计；

图4是本发明实施例三的结构示意图，其中，驱动杆的数量不受限制，根据实际应用增加和减少；

图5是本发明实施例中驱动电机尾端方向观察的示意图之一，以三个叶片的电机布局为例；

其中，4-1、4-2、4-3为最终驱动电机所在的位置，X-1、X-2、X-3为现行主流多叶准直器驱动电机所处于的位置，通过对比可以观察到，在结构优化设计后，可以配置结构尺寸更大，相应功率更大的驱动电机；

图6是本发明实施例中驱动电机尾端方向观察的示意图之二，以三个叶片的电机布局为例，如图所示电机的空间布局灵活度高；

图7是本发明与O形加速器耦合布局的示意图；

图8是本发明与C型加速器治疗头耦合布局的示意图；

图中1是驱动基座，2是传动基座，3是叶片基座；

4是驱动电机，4-1是驱动电机一，4-2是驱动电机二，4-3是驱动电机三；

5是第一导轴承，5-1是第一导轴承一，5-2是第一导轴承二，5-3是第一导轴承三；

6是第一万向节，6-1是第一万向节一，6-2是第一万向节二，6-3是第一万向节三；

7是驱动杆，7-1是驱动杆一，7-2是驱动杆二，7-3是驱动杆三；

8是第二万向节，8-1是第二万向节一，8-2是第二万向节二，8-3是第二万向节三；

9是第二导轴承，9-1是第二导轴承一，9-2是第二导轴承二，9-3是第二导轴承三；

10是丝杆，10-1是丝杆一，10-2是丝杆二，10-3是丝杆三；

11是叶片，12是丝杆空轨槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

本发明所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，包括：A部分和B部分，两个驱动基座1、两组传动基座2及叶片基座3；

在每一个所述驱动基座1中包含若干个驱动电机4，所述驱动电机4包括驱动电机一4-1、驱动电机二4-2及驱动电机三4-3；

在每一组传动基座2中包含若干个驱动杆7、若干个第一万向节6和第二万向节8；

在所述驱动基座1与传动基座2之间安设有若干个第一导轴承5，在所述传动基座2与叶片基座3之间安设有若干个第二导轴承9；

所述驱动电机4通过第一导轴承5与第一万向节6相连接；

在所述叶片基座3中包含元若干个叶片11，在所述叶片11上包含有丝杆空轨槽12；

在所述叶片基座3中包含有若干个丝杆10，所述丝杆10的一端与第二轴承9相连接，进一步的与第二万向节8连接起来，所述丝杆10的另一端与所述的叶片11相互连接。

进一步的，所述第一导轴承5包括第一导轴承一5-1、第一导轴承二5-2及第一导轴承三5-3；

所述第一万向节6包括第一万向节一6-1、第一万向节二6-2及第一万向节三6-3；

所述驱动杆7包括驱动杆一7-1、驱动杆二7-2及驱动杆三7-3；

所述第二万向节8包括第二万向节一8-1、第二万向节二8-2及第二万向节三8-3；

所述第二导轴承9包括第二导轴承一9-1、第二导轴承二9-2及第二导轴承三9-3；

所述丝杆10包括丝杆一10-1、丝杆二10-2及丝杆三10-3。

进一步的，所述A部分和B部分为对称性结构或非对称性结构布局；适配用户各类空间布局，这里所述非对称结构指的是A或B，任意一部分或者两部分都为异形结构。

进一步的，所述驱动基座1、传动基座2为模块化整体结构或独立式结构设计，相互之间通过硬连接或软连接，可灵活组装拆卸；所述驱动基座1和传动基座2可以为规则的结构布局，也可以为不规则的结构布局，具体根据用户在空间方面的限制和要求进行灵活设计。

进一步的，所述传动基座2的数量不限，根据应用目的与需求，可以设计多个传动基座2，也可作异形化结构设计；

所述驱动杆7可为硬质材料或柔性材料，以实际满足动力传递为准；

所述第一万向节6可为柔性连接器或其他类型传递动力的连接器，此处连接装置也具备长周期、可靠、耐磨的特性，兼具小型化特点。

进一步的，所述的叶片11，对于任意的叶片11，其与驱动电机4之间通过驱动杆7、第一万向节6、第一导轴承5相连接，

所述驱动杆7、第一万向节6及第一导轴承5数量不限，安装角度与空间布局不限制，根据应用场景的空间尺寸条件，可以设计多驱动杆7连接的模式，不限于一根驱动杆7，方向也不限制，灵活度更高。

进一步的，所述驱动电机4所包含的若干电机，不限于驱动电机一4-1、驱动电机二4-2及驱动电机三4-3，其为减速电机，其结构尺寸与参数指标可以结合不同叶片驱动力需求进行不同功率、不同尺寸的选型与适配设计；驱动电机4的选择和布局可以打破常规，选用大电机大功率模式，不仅能提升驱动力，也能进一步延长电机的服役寿命。

进一步的，若干个所述的第一导轴承5和第二导轴承9，不限于第一导轴承一5-1、第一导轴承二5-2及第一导轴承三5-3和第二导轴承一9-1、第二导轴承二9-2及第二导轴承三9-3，其空间位置排布可根据驱动电机4及多叶准直器的叶片11的空间位置布局状态进行适配，形成多空间维度结构布局。

进一步的，所述驱动杆7的材料为轻质耐磨合金，可减轻总体质量，整体支架也是高强度的轻质合金。

进一步的，所述驱动电机4、第一导轴承5、第一万向节6、驱动杆7、第二万向节8、第二导轴承9及丝杆10在空间中的布局方位和角度等可以根据应用场景适配组合，结构形式多样。

具体的，本发明所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，包括两个驱动基座1、两组传动基座2、一个叶片基座3；

在每一个所述驱动基座1中包含有若干个驱动电机4，其数量与叶片11的数量一一对应；

在每一个所述传动基座2中包含若干个驱动杆7、若干个万向节6；

在所述驱动基座1与传动基座2之间有若干个第一导轴承5，

在传动基座2与叶片基座3之间也有若干个第二导轴承9，起到固定及转动的作用；

所述驱动电机4通过导轴承与万向节连接，外向节的角度可灵活调整，完全适配各种角度下的驱动需求；叶片基座3中包含若干叶片11及若干丝杆10，丝杆10一端通过导向轴与万向节连接，丝杆10的另一端与叶片11连接。

其工作原理：第一步给驱动电机4供电，并通过控制程序给驱动电机4下达驱动运转指令，驱动电机4开始工作，正想旋转或反向旋转，驱动电机4与导向轴承衔接，驱动导向轴承转动。

第二步导向轴承驱动万向节运动，万向节带动驱动杆7运动，驱动杆7通过另一端万向节带动靠近叶片基座3上的导向轴承运动。

第三步导向轴承带动丝杆10运动，进一步的使得叶片11向前或向后移动，到达指定位置。

在具体实施过程中，可以根据加速器总体结构及空间布局的需求对驱动基座1和传动基座2进行灵活设计，针对环形加速器可以充分利用环道内部空间，将驱动基座1和传动基座2进行扩展设计，直至满足实际需要；因此在总体结构与局部构件结构方面不局限于某种固定模式、对称模式等，而是结合应用场景的空间条件，可进行对称性、非对称性设计，因此，对于其他类型加速器也可以根据空间总体情况进行布局，不局限于本发明所给出的示例。

以上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，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，包括：A部分和B部分，在所述A部分和B部分上安设有两个驱动基座（1）、两组传动基座（2）及叶片基座（3）；

在每一个所述驱动基座（1）上均安设有若干个驱动电机（4）；

在每一组所述传动基座（2）上均安设有若干个驱动杆（7），

在若干个所述驱动杆（7）上、朝向驱动基座（1）的一端均安设有第一万向节（6），

在若干个所述驱动杆（7）上、朝向叶片基座（3）的一端均安设有第二万向节（8）；

在所述叶片基座（3）中均安设有若干个丝杆（10），

在所述叶片基座（3）上、若干个所述丝杆（10）的一端均连接有叶片（11），在所述（11）叶片上安设有丝杆空轨槽（12）；

在所述驱动基座（1）与传动基座（2）之间安设有用于连接驱动电机（4）与第一万向节（6）的若干个第一导轴承（5）；

所述驱动电机（4）通过第一导轴承（5）与第一万向节（6）相连接；

在所述传动基座（2）与叶片基座（3）之间安设有用于连接第二万向节（8）与丝杆（10）的若干个第二导轴承（9）；

所述丝杆（10）通过第二导轴承（9）与第二万向节（8）相连接；

所述驱动电机（4）包括驱动电机一（4-1）、驱动电机二（4-2）及驱动电机三（4-3）；

所述第一导轴承（5）包括第一导轴承一（5-1）、第一导轴承二（5-2）及第一导轴承三（5-3）；

所述第一万向节（6）包括第一万向节一（6-1）、第一万向节二（6-2）及第一万向节三（6-3）；

所述驱动杆（7）包括驱动杆一（7-1）、驱动杆二（7-2）及驱动杆三（7-3）；

所述第二万向节（8）包括第二万向节一（8-1）、第二万向节二（8-2）及第二万向节三（8-3）；

所述第二导轴承（9）包括第二导轴承一（9-1）、第二导轴承二（9-2）及第二导轴承三（9-3）；

所述丝杆（10）包括丝杆一（10-1）、丝杆二（10-2）及丝杆三（10-3）。

2.根据权利要求1所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，

所述A部分和B部分为对称性结构或非对称性结构布局。

3.根据权利要求1所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，

所述驱动基座（1）、传动基座（2）为模块化整体结构或独立式结构设计，其相互之间通过硬连接或软连接，两者之间可拆卸式连接。

4.根据权利要求1所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，

所述传动基座（2）的数量不限，可作异形化结构设计；

所述驱动杆（7）采用硬质材料或柔性材料；

所述第一万向节（6）采用柔性连接器或其他类型传递动力的连接器。

5.根据权利要求1所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，

所述驱动电机（4）为减速电机，其结构尺寸与参数指标可结合不同叶片驱动力需求进行不同功率、不同尺寸的选型与适配设计。

6.根据权利要求1所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，

所述的第一导轴承（5）和第二导轴承（9）的空间位置排布可根据驱动电机（4）及叶片（11）的空间位置布局状态进行适配。

7.根据权利要求1所述的一种驱动增强叶片快速移动多叶准直器装置，其特征在于，

所述驱动电机（4）、第一导轴承（5）、第一万向节（6）、驱动杆（7）、第二万向节（8）、第二导轴承（9）及丝杆（10）在空间中的布局方位和角度可根据应用场景适配组合。