CN117018471A - 一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程设计领域，公开了一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统，包括：机械臂以及与所述机械臂连接的卡爪，所述的机械臂用于抓取待更换掉的靶体；所述待更换掉的靶体的下方设置有限位箱，所述限位箱包括侧壁部以及与侧壁部相接的第一限位槽；所述侧壁部是倾斜的并具有在远离所述第一限位槽的方向上增大的水平宽度；所述第一限位槽的容积大于所述待更换掉的靶体的体积，所述靶体本体与所述第一限位槽的形状相适配。相较于现有技术，本申请避免硼中子俘获治疗过程中靶体本体掉落至卡爪无法抓取的区域，使得工作人员必须进行人工作业的情况出现，避免工作人员受到过高的剂量损伤。
Description
技术领域
本发明涉及工程设计领域，具体为一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统。
背景技术
硼中子俘获治疗（Boron neutron capture therapy，BNCT）是通过向患者体内注射10B标记的肿瘤靶向药物（硼药），待药物在肿瘤区域内富集后，使用外部超热/热中子束对肿瘤靶区进行照射。由于10B与超热/热中子的俘获反应截面较人体组织元素高几千倍，因此中子在患者体内穿行过程中会与肿瘤组织内浓集的硼药特异性结合发生硼中子俘获反应10B(n,a)7Li，该反应释放出的次级粒子α粒子与7Li具有高传能线密度的特点，射程均小于1个细胞直径（α粒子约8μm，7Li约5μm），故与传统的光子放疗相比，BNCT可实现在对肿瘤细胞杀伤的同时，保护周围未摄入硼药的正常组织细胞，即使正常组织中的细胞与癌细胞的边缘有所混合，这种特性使得BNCT已经被临床评估为传统放疗治疗多种癌症的替代方案，包括脑胶质细胞瘤、黑色素瘤、风湿性关节炎和头颈癌。
相对于反应堆中子源BNCT，基于加速器中子源BNCT治疗装置更紧凑，建设周期更短，更便于在医院等地进行建设布置，一般用于加速器中子源BNCT的核反应靶材料主要有两种，锂靶和铍靶，当质子被加速器加速到一定能量后，质子会与靶材碰撞发生核反应产生中子，中子经过慢化准直后便可用于照射治疗。
对于锂靶而言，由于锂7与质子反应会生成放射性铍7，铍7经β衰变，成为第一激发态锂7后再释放γ，因此质子与锂靶反应后，靶会带有较强的放射性。对于铍靶而言，质子轰击铍9产生硼9会衰变为α粒子和氢核(或质子)，同样具有放射性，当中子源靶的使用时间越长，其放射性会在一定时间内逐渐上升，无法作为普通的固废进行处理，因此当BNCT治疗装置的中子源靶需要进行更换时，须在无人环境进行更换，这种更换靶体的环境下，一般需要机械臂或其他远程操作部件进行靶的更换以及转移，避免对人员造成过高的剂量损伤。
现有技术中，机械臂或其他远程操控设备换靶是硼中子俘获治疗里面常用的换靶手段，当机械臂进行换靶时，废弃靶体具有较强的放射性，传统的防护服也不适用目前的辐射环境，在换靶期间，由于各种突发状况，例如停电、机械手部件老化等，可能会导致机械臂上的放射性靶体脱落，由于机械臂是精准定位抓取设备，同时由于现场的放射性环境，在机械臂上安装远程视觉系统比较困难，若出现靶体脱落情况，无可避免需要进行人工作业，这样可能会给现场作业人员带来过高的剂量损伤，因此，本申请公开了一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统来满足降低工作人员受到过高的剂量损伤需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统，具备硼中子俘获治疗过程中降低工作人员受到过高的剂量损伤的情况出现等优点，解决了硼中子俘获治疗过程中靶体脱落情况，机械臂无法抓取，需要进行人工作业造成安全隐患等系列问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动更换靶体的处理方法，包括以下操作步骤：
S1、当靶体本体服役时间达到要求时，更换靶体本体。
S2、通过系统输入靶体本体和存储装置的位置，通过机械臂以及与所述机械臂连接的卡爪，将靶体本体转移至存储装置内。
S3、若靶体本体在机械臂和卡爪转移过程中发生跌落，靶体本体落入限位箱的侧壁部，并经由侧壁部滑落至第一限位槽处，所述侧壁部是倾斜的并具有在远离所述第一限位槽的方向上增大的水平宽度；或者靶体本体直接落入第一限位槽处。
S4、通过所述机械臂连接的卡爪从第一限位槽处重新抓取靶体本体。
优选地，所述的侧壁部的内壁上设置有供靶体本体滑落的滚动部件。
优选地，所述滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的60%以上。
一种换靶处理系统，具体应用到上述自动更换靶体的处理方法，包括：
机械臂以及与所述机械臂连接的卡爪，所述的机械臂用于抓取待更换掉的靶体；所述待更换掉的靶体的下方设置有限位箱，所述限位箱包括侧壁部以及与侧壁部相接的第一限位槽；所述侧壁部是倾斜的并具有在远离所述第一限位槽的方向上增大的水平宽度；所述第一限位槽的容积大于所述待更换掉的靶体的体积，所述靶体本体与所述第一限位槽的形状相适配。
优选地，滚动部件为滚珠，所述滚珠的面积占侧壁部的内壁面积的80%以上。
优选地，所述滚动部件为滚珠，所述滚珠采用耐辐射照射的金属材料制备获得。
优选地，所述限位箱的一端连接有限位板，所述限位箱和所述限位板上端的内壁均活动卡接有所述滚动部件。
优选地，所述机械臂的中部固定连接有移动转轴，所述移动转轴的一端固定连接有用于承接所述靶体本体的承接箱。
优选地，所述限位箱一侧设置有定位板，所述靶体本体放置在所述定位板上。
优选地，所述限位板的一侧开设有若干第二限位槽，所述限位箱的一侧固定连接有若干连接块，所述连接块上下两端开设的第三限位槽内均活动卡接有限位块，所述限位块固定连接于所述第二限位槽的内壁，所述第二限位槽与所述连接块相适配。
与现有技术相比，本发明提供了一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统，具备以下有益效果：
1、该自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统，通过机械臂操作卡爪夹取靶体本体，机械臂移动时可带动移动转轴和承接箱移动，使得移动转轴和承接箱无需额外能源启动，使得承接箱可承接卡爪抓取靶体本体过程中发生意外掉落的靶体本体，避免靶体本体掉落至卡爪无法抓取的区域，使得工作人员必须进行人工作业的情况出现，避免工作人员受到过高的辐射剂量损伤。
2、该自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统，通过滚珠可帮助靶体本体在自身重力影响下滑动至第一限位槽内，使得靶体本体被第一限位槽限制，从而使得靶体本体的位置固定，亦装置不用通电即可使用，避免因停电等状况而无法实现靶体本体的转移，和长期辐射环境下电机损坏的情况出现，从而方便机械臂和卡爪对靶体本体的重新定位以及抓取，使得装置可帮助机械臂在发生意外情况后靶体本体掉落后重新抓取靶体本体，避免工作人员进行人工作业，降低工作人员受到过高辐射剂量损伤的情况出现。
3、该自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统，通过卡爪可将靶体本体投入限位箱和限位板的内，避免在卡爪有行程轨迹下方铺设限位箱和限位板，会对机械臂原有的活动空间造成干扰或者占用的情况出现，降低应急处理装置对原有空间内装置正常使用的影响，使得原有装置可正常稳定使用。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图。
图2为本发明限位箱和限位板的局部剖开立体结构示意图。
图3为本发明限位板和连接块局部剖开立体结构示意图。
图中：1、限位箱；2、滚珠；3、限位板；4、第一限位槽；5、第二限位槽；6、连接块；7、第三限位槽；8、限位块；9、定位板；10、靶体本体；11、机械臂；12、卡爪；13、移动转轴；14、承接箱；15、存储装置。
具体实施方式
为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”、“远”、“近”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。本公开中的附图并不是严格按实际比例绘制，各个结构的具体地尺寸和数量可根据实际需要进行确定。本公开中所描述的附图仅是结构示意图。正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统。
本申请的第一个方面提供了一种自动更换靶体的处理方法，如图1-图3所示，包括以下操作步骤：
S1、当靶体本体10服役时间达到要求时，更换靶体本体10。
S2、通过系统输入靶体本体10和存储装置15的位置，通过机械臂11以及与所述机械臂11连接的卡爪12，将靶体本体10转移至存储装置15内。
S3、若靶体本体10在机械臂11和卡爪12转移过程中发生跌落，靶体本体10落入限位箱1的侧壁部，并经由侧壁部滑落至第一限位槽4处，所述侧壁部是倾斜的并具有在远离所述第一限位槽的方向上增大的水平宽度；或者靶体本体10直接落入第一限位槽4处。
S4、通过所述机械臂11连接的卡爪12从第一限位槽4处重新抓取靶体本体10。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图1和图2，所述的侧壁部的内壁上设置有供靶体本体10滑落的滚动部件，所述滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的60%以上。优选地，所述滚动部件为滚珠。
发明人发现在侧壁部的内壁上设置超过面积60%以上的滚动部件，会更利于形成滚动摩擦，防止靶体本体10停留在侧壁部，而非落入第一限位槽4处。对于侧壁部的倾斜角度（即侧壁部与水平地面的夹角）可选择为至少5°，由于设置有滚动部件，即使设置平缓的夹角，依然可以实现靶体本体10的滚动，同时，侧壁部与水平地面的夹角越小，会越有利于接住跌落的靶体本体10。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为5°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的85%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为10°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的80%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为15°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的80%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为20°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的75%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为30°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的70%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为35°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的70%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为40°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的65%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为45°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的65%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为50°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的60%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为55°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的60%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为60°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的50%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为70°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的40%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为80°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的30%。在一些优选的实施例中，侧壁部与水平地面的夹角设置为90°，滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的0%。
本申请的第二个方面提供了一种换靶处理系统，具体应用到上述自动更换靶体的处理方法，包括：
机械臂11以及与所述机械臂11连接的卡爪12，所述的机械臂11用于抓取待更换掉的靶体；待更换掉的靶体的下方设置有限位箱1，限位箱1包括侧壁部以及与侧壁部相接的第一限位槽4；侧壁部是倾斜的并具有在远离第一限位槽4的方向上增大的水平宽度；第一限位槽4的容积大于待更换掉的靶体的体积，靶体本体10与第一限位槽4的形状相适配，使用时，通过机械臂11以及与机械臂11连接的卡爪12，的机械臂11用于抓取待更换掉的靶体，使得机械臂11操作卡爪12夹取靶体本体10，通过限位箱1包括侧壁部以及与侧壁部相接的第一限位槽4；侧壁部是倾斜的并具有在远离第一限位槽的方向上增大的水平宽度；第一限位槽4的容积大于待更换掉的靶体的体积，靶体本体10与第一限位槽4的形状相适配，使得靶体本体10在自身重力影响下滑动至第一限位槽4内，使得靶体本体10被第一限位槽4限制，从而使得靶体本体10的位置固定，装置不用通电即可使用，避免因停电等状况而无法实现靶体本体10的转移，和长期辐射环境下电机损坏的情况出现，从而方便机械臂11和卡爪12对靶体本体10的重新定位以及抓取，使得装置可帮助机械臂11在发生意外情况后靶体本体10掉落后重新抓取靶体本体10，避免工作人员进行人工作业，降低工作人员受到过高的剂量损伤的情况出现，限位箱1和限位板3均位于卡爪12的活动范围内，使得卡爪12可将靶体本体10投入限位箱1和限位板3的内，又通过承接箱14承接靶体本体10，避免在卡爪12有行程轨迹下方铺设限位箱1和限位板3，会对机械臂11原有的活动空间造成干扰或者占用的情况出现，降低应急处理装置对原有空间内装置正常使用的影响，使得原有装置可正常使用。
作为本实施例中的一种优选实施方式，参考附图2和图3，滚动部件为滚珠2，滚珠2的面积占侧壁部的内壁面积的80%以上，滚珠2采用耐辐射照射的金属材料制备获得，限位箱1的一端连接有限位板3，限位箱1和限位板3上端的内壁均活动卡接有滚动部件，机械臂11的中部固定连接有移动转轴13，移动转轴13的一端固定连接有用于承接靶体本体10的承接箱14，限位箱1一侧设置有定位板9，靶体本体10放置在定位板9上，限位板3的一侧开设有若干第二限位槽5，限位箱1的一侧固定连接有若干连接块6，连接块6上下两端开设的第三限位槽7内均活动卡接有限位块8，限位块8固定连接于第二限位槽5的内壁，第二限位槽5与连接块6相适配，使用时，通过的侧壁部的内壁上设置有供靶体本体10滑落的滚动部件，滚动部件为滚珠2，滚珠2的面积占侧壁部的内壁面积的80%以上，使得靶体本体10顺利滚落，通过滚珠2采用耐辐射照射金属材料制备获得，避免靶体本体10对限位箱1、滚珠2和限位板3的放射性损坏，延长装置的使用寿命，通过限位箱1的一端连接有限位板3，限位箱1和限位板3上端的内壁均活动卡接有滚动部件，使得装置便于使用，亦避免限位板3影响靶体本体10的下落，使得装置顺利使用，通过机械臂11的中部固定连接有移动转轴13，移动转轴13的一端固定连接有用于承接靶体本体10的承接箱14，通过靶体本体10与承接箱14相适配，使得承接箱14可承接掉落的靶体本体10，避免靶体本体10掉落至卡爪12无法抓取的区域，提高装置的实用性，通过限位板3的一侧开设有若干第二限位槽5，限位箱1的一侧固定连接有若干连接块6，连接块6上下两端开设的第三限位槽7内均活动卡接有限位块8，限位块8固定连接于第二限位槽5的内壁，第二限位槽5与连接块6相适配，使得限位板3通过第二限位槽5与连接块6适配，连接块6和第二限位槽5的相对位置通过第三限位槽7与限位块8卡接而得到限制，从而使得限位箱1和限位板3连接后的位置得到固定，使得限位箱1和限位板3可限制靶体本体10的掉落位置，使得靶体本体10可被卡爪12重新抓取投入存储装置15内，避免工作人员进行人工作业，避免工作人员受到过高的剂量损伤，通过移动转轴13的一端固定连接有用于承接靶体本体10的承接箱14，使得移动转轴13和承接箱14无需额外能源启动，使得承接箱14可承接卡爪12抓取靶体本体10过程中发生意外掉落的靶体本体10，避免靶体本体10掉落至卡爪12无法抓取的区域，使得工作人员必须进行人工作业的情况出现，避免工作人员受到过高的剂量损伤。
本发明工作原理：在使用时，通过机械臂11操作卡爪12夹取靶体本体10，机械臂11移动时可带动移动转轴13和承接箱14移动，使得移动转轴13和承接箱14无需额外能源启动，使得承接箱14可承接卡爪12抓取靶体本体10过程中发生意外掉落的靶体本体10，避免靶体本体10掉落至卡爪12无法抓取的区域，使得工作人员必须进行人工作业的情况出现，避免工作人员受到过高的剂量损伤。
使用时，通过滚珠2可帮助靶体本体10在自身重力影响下滑动至第一限位槽4内，使得靶体本体10被第一限位槽4限制，从而使得靶体本体10的位置固定，亦装置不用通电即可使用，避免因停电等状况而无法实现靶体本体10的转移，和长期辐射环境下电机损坏的情况出现，从而方便机械臂11和卡爪12对靶体本体10的重新定位以及抓取，使得装置可帮助机械臂11在发生意外情况后靶体本体10掉落后重新抓取靶体本体10，避免工作人员进行人工作业，降低工作人员受到过高的剂量损伤的情况出现。
通过卡爪12可将靶体本体10投入限位箱1和限位板3的内，避免在卡爪12有行程轨迹下方铺设限位箱1和限位板3，会对机械臂11原有的活动空间造成干扰或者占用的情况出现，降低应急处理装置对原有空间内装置正常使用的影响，使得原有装置可正常使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种自动更换靶体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、当靶体本体服役时间达到要求时，更换靶体本体；
S2、通过系统输入靶体本体和存储装置的位置，通过机械臂以及与所述机械臂连接的卡爪，将靶体本体转移至存储装置内；
S3、若靶体本体在机械臂和卡爪转移过程中发生跌落，靶体本体落入限位箱的侧壁部，并经由侧壁部滑落至第一限位槽处，所述侧壁部是倾斜的并具有在远离所述第一限位槽的方向上增大的水平宽度；或者靶体本体直接落入第一限位槽处；
S4、通过所述机械臂连接的卡爪从第一限位槽处重新抓取靶体本体。
2.如权利要求1所述的自动更换靶体的处理方法，其特征在于，所述侧壁部的内壁上设置有供靶体本体滑落的滚动部件。
3.如权利要求2所述的自动更换靶体的处理方法，其特征在于，所述滚动部件的面积占侧壁部的内壁面积的60%以上。
4.一种换靶处理系统，具体应用到如权利1-3任意一项所述的自动更换靶体的处理方法，其特征在于，包括：
机械臂以及与所述机械臂连接的卡爪，所述的机械臂用于抓取待更换掉的靶体；
所述待更换掉的靶体的下方设置有限位箱，所述限位箱包括侧壁部以及与侧壁部相接的第一限位槽；所述侧壁部是倾斜的并具有在远离所述第一限位槽的方向上增大的水平宽度；所述第一限位槽的容积大于所述待更换掉的靶体的体积，靶体本体与所述第一限位槽的形状相适配。
5.如权利要求4所述的换靶处理系统，其特征在于，滚动部件为滚珠，所述滚珠的面积占侧壁部的内壁面积的80%以上。
6.如权利要求5所述的换靶处理系统，其特征在于，所述滚珠采用耐辐射照射的金属材料制备获得。
7.如权利要求5所述的换靶处理系统，其特征在于，所述限位箱的一端连接有限位板，所述限位箱和所述限位板上端的内壁均活动卡接有所述滚动部件。
8.如权利要求5所述的换靶处理系统，其特征在于，所述机械臂的中部固定连接有移动转轴，所述移动转轴的一端固定连接有用于承接所述靶体本体的承接箱。
9.如权利要求8所述的换靶处理系统，其特征在于，所述限位箱一侧设置有定位板，所述靶体本体放置在所述定位板上。
10.如权利要求7所述的换靶处理系统，其特征在于，所述限位板的一侧开设有若干第二限位槽，所述限位箱的一侧固定连接有若干连接块，所述连接块上下两端开设的第三限位槽内均活动卡接有限位块，所述限位块固定连接于所述第二限位槽的内壁，所述第二限位槽与所述连接块相适配。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310933996.0A CN117018471A (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310933996.0A CN117018471A (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117018471A true CN117018471A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88629000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310933996.0A Pending CN117018471A (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 一种自动更换靶体的处理方法及换靶处理系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117018471A (zh) |
-
2023
- 2023-07-27 CN CN202310933996.0A patent/CN117018471A/zh active Pending
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