CN117896889A - 三维水箱装置和超导回旋加速器质子治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维水箱装置和超导回旋加速器质子治疗系统，三维水箱装置适用于超导回旋加速器质子治疗系统，且包括：安装箱体；Y轴机构包括Y轴电机和Y轴滑块组件，Y轴电机用于驱动Y轴滑块组件沿Y向运动，Z轴机构与Y轴滑块组件相连，Z轴机构包括Z轴电机和Z轴滑块组件，Z轴电机用于驱动Z轴滑块组件沿Z向运动，X轴机构与Z轴滑块组件相连，X轴机构包括X轴电机和X轴滑块组件，X轴电机用于驱动X轴滑块组件沿X向运动，X轴滑块组件设有电离室安装板，Y轴电机、Z轴电机和X轴电机均安装于安装箱体的上部区域。根据本发明的三维水箱装置，可避免电机浸水，提高测量分辨率、实现多角度校准，且能够在较大能量范围内测量。

Description

三维水箱装置和超导回旋加速器质子治疗系统

技术领域

本发明涉及超导回旋加速器质子治疗系统质量控制技术领域，尤其涉及一种三维水箱装置和具有该三维水箱装置的超导回旋加速器质子治疗系统。

背景技术

超导回旋加速器质子治疗系统是一种以紧凑型加速器为基础的大型放疗系统，由于质子具备优越的布拉格峰效应，因此该系统在进行放疗时可以大幅减少对癌症患者正常细胞的杀伤。同时为了能够精准的将质子束流照射到病患体内的肿瘤细胞上，需要将质子束流的能量进行精确的校准。而对质子治疗系统能量的测量都是通过三维水箱等质控设备完成的，因此简单高效准确的测量设备显得非常重要。

目前，现有技术中，用于超导回旋加速器质子治疗系统能量校准的装置，有些装置测量分辨率达不到要求，有些水箱的电机需要在水下工作，需要采用额外的防水设计，可靠性较差，还存在改进的空间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种三维水箱装置，所述三维水箱装置可以避免电机浸水，从而提高可靠性，同时可提高测量分辨率、实现多角度校准，且能够在较大能量范围内测量。

根据本发明实施例的三维水箱装置，所述三维水箱装置适用于超导回旋加速器质子治疗系统，且包括：安装箱体；Y轴机构、Z轴机构和X轴机构，所述Y轴机构、所述Z轴机构和所述X轴机构均安装于所述安装箱体，所述Y轴机构包括Y轴电机和Y轴滑块组件，所述Y轴电机用于驱动所述Y轴滑块组件沿Y向运动，所述Z轴机构与所述Y轴滑块组件相连，所述Z轴机构包括Z轴电机和Z轴滑块组件，所述Z轴电机用于驱动所述Z轴滑块组件沿Z向运动，所述X轴机构与所述Z轴滑块组件相连，所述X轴机构包括X轴电机和X轴滑块组件，所述X轴电机用于驱动所述X轴滑块组件沿X向运动，所述X轴滑块组件设有电离室安装板，所述Y轴电机、所述Z轴电机和所述X轴电机均安装于所述安装箱体的上部区域。

根据本发明实施例的三维水箱装置，通过将Y轴电机、Z轴电机和X轴电机均设置在安装箱体的上部区域，避免了电机浸水的风险，提高了可靠性；且可在各个电机的驱动下实现电离室安装板沿各个方向的移动，进而可实现在超导回旋加速器质子治疗系统末端准确的测量束流的能量，实现多角度校准，且能够在较大能量范围内测量，同时电离室安装板上可安装不同的电离室，进而对束流的剂量进行标定。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，所述Z轴机构还包括Z轴导轨组件，所述Z轴导轨组件与所述Y轴滑块组件相连，所述X轴机构还包括X轴导轨组件，所述X轴导轨组件与所述Z轴滑块组件相连；其中，所述Z轴电机和所述X轴电机均安装于所述Z轴导轨组件，所述Z轴电机用于驱动所述Z轴滑块组件沿所述Z轴导轨组件滑动，所述X轴电机用于驱动所述X轴滑块组件沿所述X轴导轨组件滑动。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，所述Z轴机构还包括Z轴丝杠，所述Z轴丝杠与所述Z轴滑块组件螺纹配合，所述Z轴电机与所述Z轴丝杠动力连接且用于通过所述Z轴丝杠驱动所述Z轴滑块组件滑动；所述X轴机构还包括X轴丝杠和传动件，所述X轴丝杠与所述X轴滑块组件螺纹配合，所述X轴电机通过所述传动件与所述X轴丝杠动力连接且用于通过所述传动件和所述X轴丝杠带动所述X轴滑块组件滑动。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，所述传动件包括传动杆和第一传动锥齿轮，所述传动杆与所述X轴电机动力连接，所述第一传动锥齿轮套设于所述传动杆外且与所述传动杆周向传动配合，所述X轴丝杠的一端设有第二传动锥齿轮，所述第二传动锥齿轮与所述第一传动锥齿轮啮合。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，所述Z轴电机和所述X轴电机均位于所述Z轴导轨组件的上端，所述Z轴丝杠和所述传动杆分别安装于所述Z轴导轨组件的两侧且分别穿设于所述Z轴滑块组件。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，所述Y轴机构还包括Y轴导轨组件，所述Y轴导轨组件安装于所述安装箱体的上部，所述Y轴电机安装于所述Y轴导轨组件且用于驱动所述Y轴滑块组件相对于所述Y轴导轨组件滑动；其中，所述Y轴导轨组件、所述Z轴导轨组件和所述X轴导轨组件均设有导轨体，所述导轨体形成有滑动导槽，所述Y轴滑块组件、所述Z轴滑块组件和所述X轴导轨组件均设有滑动块，所述滑动块设有滚动轴承，所述滚动轴承滚动支撑于对应的导轨组件的导轨体的滑动导槽内。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，其特征在于，所述导轨体设有多个滑动配合面，每个所述滑动配合面均设有所述滑动导槽；所述滑动块形成有用于穿设所述导轨体的滑动腔，所述滑动腔设有多个滑动内壁面，每个所述滑动内壁面均设有所述滚动轴承，多个所述滑动内壁面的滚动轴承一一对应地滑动支撑于多个所述滑动配合面的滑动导槽内。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，每个所述滑动内壁面上均设有多个所述滚动轴承，每个所述滚动轴承均包括内圈体和外圈体，所述内圈体转动安装于所述外圈体内，所述外圈体适于滚动支撑于所述滑动导槽；其中，多个所述滚动轴承中的至少一个的内圈体连接有偏心轴，所述偏心轴包括安装轴部和固定轴部，所述安装轴部与所述固定轴部的轴线错开，所述安装轴部与所述内圈体内相连，所述固定轴部穿设于所述滑动块且相对于所述滑动块可转动调节。

根据本发明一些实施例的三维水箱装置，所述固定部位于所述滑动块外的一端设有调节槽。

本发明还提出了一种超导回旋加速器质子治疗系统。

根据本发明实施例的超导回旋加速器质子治疗系统，包括上述任一项实施例所述的三维水箱装置。

所述超导回旋加速器质子治疗系统和上述的三维水箱装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的三维水箱装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的安装箱体的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的三维水箱装置的X轴机构的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的三维水箱装置的Y轴机构的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的三维水箱装置的Z轴机构和X轴机构的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的三维水箱装置的X轴机构的传动原理示意图；

图7是根据本发明实施例的三维水箱装置的滑动块的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的三维水箱装置的偏心轴的结构示意图。

附图标记：

三维水箱装置100，

安装箱体1，导轨固定支座11，箱体导轨12，转角支撑座13，

Y轴机构2，Y轴电机21，Y轴滑块组件22，垫板221，Y轴螺母滑块连接板223，第一电机安装座23，Y轴丝杠24，Y轴丝杠螺母25，第三联轴器26，

Z轴机构3，Z轴电机31，Z轴滑块组件32，Z轴螺母滑块连接板321，Z轴底座33，Z轴丝杠34，Z轴丝杠螺母35，第一联轴器36，

X轴机构4，X轴电机41，X轴滑块组件42，X轴螺母滑块连接板421，电离室安装板422，第一X轴固定板431，第二X轴固定板432，内六角螺栓433，X轴丝杠44，X轴丝杠螺母45，传动件46，传动杆461，方形槽4611，第一传动锥齿轮462，第二传动锥齿轮463，锥齿轮盖板464，圆柱销465，第二联轴器47，

导轨体5，滑动导槽51，

滑动块6，滑动腔61，滑动内壁面62，滚动轴承63，直杆轴64，偏心轴65，安装轴部651，固定轴部652，调节槽6521，

轴承端座7，轴承8，轴承盖板9，第二电机安装座10，导轨减重孔101，橡胶滚轮102，顶丝103。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的三维水箱装置100，该三维水箱装置100用于超导回旋加速器质子治疗系统能量校准，能够在治疗系统末端准确的测量束流的能量，实现多角度校准，并且能够在较大能量范围内测量，同时可以安装不同的电离室，进而对束流的剂量进行标定。

如图1-图8所示，根据本发明的三维水箱装置100，包括：安装箱体1、Y轴机构2、Z轴机构3和X轴机构4。

其中，三维水箱装置100适用于超导回旋加速器质子治疗系统，对超导回旋加速器质子治疗系统的能量进行校准。其中，需要说明的是，在对质子束流的能量进行精确校准后，系统在对患者进行放疗时，能够结合布拉格峰的深度使质子束流精准的照射到肿瘤细胞上，从而可降低对正常细胞的杀伤力和影响。

三维水箱装置100包括安装箱体1，安装箱体1可构造为矩形体结构，内部形成有中空且一侧敞开的安装腔，安装箱体1用于支撑安装Y轴机构2、Z轴机构3和X轴机构4。其中，安装箱体1的材料可采用亚克力，亚克力具有良好的硬度、厚度、透明度和力学性能以及电性能，利于方便观察箱体内部机构的运动情况和零部件的安装位置。

进一步地，Y轴机构2、Z轴机构3和X轴机构4均安装于安装箱体1。如将Y轴机构2安装在安装箱体1的上侧边沿处，Z轴机构3的一端与Y轴机构2滑动配合且另一端与安装箱体1的滑动配合，同时，X轴机构4的一端与Z轴机构3滑动配合且另一端与安装箱体1的内壁滑动配合。

其中，Y轴机构2包括Y轴电机21和Y轴滑块组件22，Y轴电机21用于驱动Y轴滑块组件22沿Y向运动，Z轴机构3与Y轴滑块组件22相连，Z轴机构3包括Z轴电机31和Z轴滑块组件32，Z轴电机31用于驱动Z轴滑块组件32沿Z向运动，X轴机构4与Z轴滑块组件32相连，X轴机构4包括X轴电机41和X轴滑块组件42，X轴电机41用于驱动X轴滑块组件42沿X向运动，X轴滑块组件42设有电离室安装板422。也就是说，在实际安装时，可将X轴电机41、Y轴电机21和Z轴电机31相对于安装箱体1的位置固定，且Y轴电机21可带动Z轴机构3沿Y向运动，Z轴机构3可带动的X轴机构4沿Z向运动，以及X轴电机41可带动X轴滑块组件42沿X向运动，由此，可通过分别开启X轴电机41、Y轴电机21和Z轴电机31工作，以实现安装于X轴滑块组件42上的电离室安装板422沿X向、Y向以及Z向运动，实现电离室安装板422在空间内的不同方向上的位置调节，从而利于实现超导回旋加速器质子治疗系统的能量校准，调节范围大，调节方式灵活。

具体地，当Y轴电机21驱动Y轴滑块组件22沿Y向运动时，Y轴滑块组件22带动与之连接的Z轴机构3沿着Y向运动，进而Z轴机构3带动与之连接的X轴机构4同时沿着Y向运动，由此，Y轴滑块组件22可带动Z轴机构3和X轴机构4一起沿着Y向运动，从而实现电离室安装板422的Y向运动。当Z轴电机31驱动Z轴滑块组件32沿Z向运动时，Z轴滑块组件32带动与之连接的X轴机构4沿Z向运动，进而可实现电离室安装板422的Z向运动。当X轴电机41驱动X轴滑块组件42沿X向运动时，X滑块组件运动带动电离室安装板422沿X方向运动，实现电离室安装板422的X向运动。其中，需要说明的是，Y向、Z向和X向为三个互相垂直的方向，可为与安装箱体1的相邻三个面的平行方向。

由此，当需要电离室安装板422沿着Y轴方向移动时，可启动Y轴电机21，Y轴电机21转动后驱动Y向滑块组件沿Y向运动，进而带动Z轴机构3和X轴机构4整体一起沿着Y向运动；当需要电离室安装板422沿着Z轴方向移动时，可启动Z轴电机31，Z轴电机31转动后驱动Z向滑块组件沿Z向运动，进而带动X轴机构4沿Z向运动；当需要电离室安装板422沿着X轴方向移动时，可启动X轴电机41，X轴电机41转动后驱动X轴滑块组件42沿X向运动，由此，可实现电离室安装板422沿X向方向、Y向方向和Z向方向的移动，进而可实现束流多个角度的校准，准确的测量束流的能量，且在较大能量范围内测量，同时电离室安装板422上可安装不同的电离室，进而对束流的剂量进行标定，且X轴机构4以悬臂结构的方式固定安装在Z轴机构3上，可避免双电机控制一个轴可能带来的运动不匹配风险。

以及Y轴电机21、Z轴电机31和X轴电机41均安装于安装箱体1的上部区域，由此，避免了安装箱体1内部充满水时，Y轴电机21、Z轴电机31和X轴电机41浸入水中的风险，且不需要额外设计防水装置，提高了可靠性。

在一些具体地实施例中，如图2所示，可在安装箱体1内设置导轨固定支座11，且导轨固定支座11可设置为两个且在安装箱体1内的底部间隔开分布，同时，在两个导轨固定支架上设置箱体导轨12，以使箱体导轨12与安装箱体1相对固定，以及，如图2所示，在安装箱体1的顶部相邻两个拐角处均设置有转角支撑座13。由此，在实际安装时，可将Y轴机构2的两端分别连接于两个转角支撑座13，Z轴机构3的上端可与Y轴机构2滑动相连，且Z轴机构3的下端可与箱体导轨12滑动配合，X轴机构4的一端与Z轴机构3滑动配合，且X轴机构4的另一端与安装箱体1滑动配合，即箱体导轨12可设置为两组，一组箱体导轨12与Y轴机构2平行间隔开以用于共同安装Z轴机构3，另一组箱体导轨12与Z轴机构3平行间隔开以用于共同安装X轴机构4，结构简单，安装方便。

根据本发明实施例的三维水箱装置100，通过将Y轴电机21、Z轴电机31和X轴电机41均设置在安装箱体1的上部区域，避免了电机浸水的风险，提高了可靠性；且可在各个电机的驱动下实现电离室安装板422沿各个方向的移动，进而可实现在超导回旋加速器质子治疗系统末端准确的测量束流的能量，实现多角度校准，且能够在较大能量范围内测量，同时电离室安装板422上可安装不同的电离室，进而对束流的剂量进行标定。

在一些实施例中，Z轴机构3还包括Z轴导轨组件，Z轴导轨组件与Y轴滑块组件22相连，X轴机构4还包括X轴导轨组件，X轴导轨组件与Z轴滑块组件32相连。如图1和图5所示，Z轴机构3设置有Z轴导轨组件,Z轴导轨组件与Z轴滑块组件32互相配合连接，使Z轴滑块组件32可沿Z轴导轨组件进行Z向方向的移动，其中，Z轴导轨组件一端可与Y轴滑块组件22连接，一端与箱体导轨12连接，使得Y轴滑块组件22沿Y向方向运动时，带动Z轴导轨组件和Z轴滑块组件32整体沿Y向运动。如图3所示，X轴机构4设置有X轴导轨组件，X轴导轨组件与X轴滑块组件42互相配合连接，使X轴滑块组件42可沿X轴导轨组件进行X向方向的移动，其中，X轴导轨组件一端与Z轴滑块组件32固定相连，使得Z轴滑块组件32在Z轴导轨组件上沿Z向方向运动时，带动X轴导轨组件和X轴滑块组件42整体沿Z向运动。

在实际具体设计时，X轴导轨组件还可设置有第一X轴固定板431和第二X轴固定板432，如图3所示，可在X轴导轨组件左端部设置第一X轴固定板431和第二X轴固定板432，第一X轴固定板431和第二X轴固定板432连接，通过将第一X轴固定板431与X轴导轨组件连接，第二X轴固定板432与Z轴滑块组件32连接，可使得X轴导轨组件与Z轴滑块组件32连接，从而使X轴导轨组件可跟随Z轴滑块组件32在Z轴导轨组件上沿Z向运动，由此，可使得X轴机构4连接在Z轴滑块组件32上，跟随Z轴滑块组件32运动。其中，第一X轴固定板431和第二X轴固定板432可构造为尺寸和形状一致，且第一X轴固定板431和第二X轴固定板432相贴合连接，可通过螺栓、螺钉等方式连接第一X轴固定板431和第二X轴固定板432，也可选择其它连接方式，如图3中所示，通过多个内六角螺栓433连接，可增加第一X轴固定板431和第二X轴固定板432连接的稳定性和可靠性。

其中，Z轴电机31和X轴电机41均安装于Z轴导轨组件，Z轴电机31用于驱动Z轴滑块组件32沿Z轴导轨组件滑动，X轴电机41用于驱动X轴滑块组件42沿X轴导轨组件滑动。具体如图5和图3所示，Z轴电机31和X轴电机41并列安装在Z轴导轨组件的上部，从而使得Z轴机构3安装在安装箱体1上时，避免Z轴电机31和X轴电机41位于浸入水中，当启动Z轴电机31时，Z轴电机31转动进而驱动Z轴滑块组件32沿Z轴导轨组件滑动，Z轴滑块组件32沿Z向运动，当启动X轴电机41时，X轴电机41转动进而驱动X轴滑块组件42沿X轴导轨组件滑动，X轴滑块组件42沿X向运动。

在实际具体设计时，如图5所示，Z轴导轨组件可设置有Z轴底座33，且在Z轴导轨组件下端部设置Z轴底座33，Z轴导轨组件与Z轴底座33连接并支撑Z轴导轨组件，从而增加Z轴导轨组件安装的稳定性。

在一些实施例中，Z轴机构3还包括Z轴丝杠34，Z轴丝杠34与Z轴滑块组件32螺纹配合，Z轴电机31与Z轴丝杠34动力连接且用于通过Z轴丝杠34驱动Z轴滑块组件32滑动。也就是说，Z轴丝杠34上设置有纹螺，Z轴滑块组件32上相应设置有可使Z轴丝杠34穿过的螺纹孔，以使Z轴丝杠34与Z轴滑块组件32进行螺纹配合，进而使得Z轴滑块组件32可在Z轴丝杠34上移动，当Z轴电机31转动时，带动Z轴丝杠34转动，Z轴丝杠34转动进而带动Z轴滑块组件32沿Z轴导轨组件向Z向滑动。

如图5所示，在实际具体设计时，Z轴机构3还可设置有第一联轴器36，Z轴丝杠34的上端部可通过第一联轴器36与Z轴电机31动力连接，Z轴电机31转动时，带动第一联轴器36转动，进而带动Z轴丝杠34转动，Z轴丝杠34转动进而带动Z轴滑块组件32在Z轴导轨组件上沿图中上下方向滑动。其中，Z轴丝杠34还可设置有轴承8，具体地，如图5中Z轴丝杠34的下端部与轴承盖板9通过轴承8支撑转动的相连接，设置轴承8套设在Z轴丝杠34下端的外部，且轴承8与Z轴丝杠34为过度配合连接，进而可以保证其回转精度，并降低Z轴丝杠34转动过程中造成的摩擦，轴承盖板9可固定安装在Z轴底座33上，以及可在Z轴底座33下方设置橡胶滚轮102和轴承8，使得Z轴机构3整体可以沿箱体导轨12进行移动。

X轴机构4还包括X轴丝杠44和传动件46，X轴丝杠44与X轴滑块组件42螺纹配合，X轴电机41通过传动件46与X轴丝杠44动力连接且用于通过传动件46和X轴丝杠44带动X轴滑块组件42滑动。也就是说，X轴丝杠44上设置有纹螺，X轴滑块组件42上相应设置有可使X轴丝杠44穿过的螺纹孔，以使X轴丝杠44与X轴滑块组件42进行螺纹配合，进而使得X轴滑块组件42可在X轴丝杠44上移动，当X轴电机41转动时，带动传动件46转动，传动件46转动带动X轴丝杠44转动，X轴丝杆转动进而带动X轴滑块组件42沿X轴导轨组件向X向滑动。

如图3所示，在实际具体设计时，X轴机构4还可设置有第二联轴器47，第二联轴器47可与传动件46动力连接，X轴电机41转动时，带动第一联轴器36转动，进而带动X轴丝杠44转动，X轴丝杆转动进而带动X轴滑块组件42在X轴导轨组件上滑动。且X轴丝杠44两端分别设置有轴承端座7和轴承盖板9，与Z轴滑块组件32连接的左端设置有轴承盖板9，右端设置有轴承端座7，如图3所示，轴承端座7和轴承盖板9用于安装轴承8，X轴丝杠44两端分别与轴承8连接，且与轴承内孔过度配合连接，由此使得X轴丝杠44两端通过轴承8转动的支撑连接于轴承端座7和轴承盖板9。其中，如图3中轴承端座7连接在X轴导轨组件的右端面上，轴承盖板9连接在第一X轴固定板431上，即轴承盖板9与第一X轴固定板431连接成为整体，进而X轴丝杠44再穿过轴承盖板9后可与传动件46动力连接，第二X轴固定板432与Z轴滑块组件32连接，进而Z轴滑块组件32运动时可带动X轴机构4整体运动。

在具体设计时，X轴滑块组件42可设置为还包括有X轴丝杠螺母45和X轴螺母滑块连接板421，X轴丝杠螺母45内部有螺纹，与X轴丝杠44进行螺纹配合，X轴丝杠44穿过X轴丝杠螺母45，Z轴导轨组件穿过X轴滑块组件42，且X轴丝杠螺母45通过X轴螺母滑块连接板421与X轴滑块组件42连接成为整体，由此，整个X轴滑块组件42可在X轴导轨组件、X轴丝杠44上进行X向的滑动。

其中，通过采用X轴丝杠44和Z轴丝杠34机构，可以将测量分度值控制在0.1mm，提高测量的精确度，并且在较大范围内测量。需要说明的是，可通过调整X轴电机41和Z轴电机31的转动方向以调整X轴丝杠44和Z轴丝杠34得转动方向，进而调整X轴滑块组件42和Z轴滑块组件32在X轴导轨组件和Z轴导轨组件上的运动方向。

在一些实施例中，传动件46包括传动杆461和第一传动锥齿轮462，传动杆461与X轴电机41动力连接，第一传动锥齿轮462套设于传动杆461外且与传动杆461周向传动配合，X轴丝杠44的一端设有第二传动锥齿轮463，第二传动锥齿轮463与第一传动锥齿轮462啮合。也就是说，X轴电机41转动时，带动传动杆461转动，从而带动套设在传动杆461外的第一传动锥齿轮462进行同步转动，由于第一传动锥齿轮462啮合与第二传动锥齿轮463相啮合，所以第一传动锥齿轮462转动时，带动设置在X轴丝杠44端部的第二锥齿轮转动，进而带动X轴丝杠44转动，进而实现X轴滑块组件42在X方向的移动。

具体地，如图6所示，第二联轴器47可与传动杆461动力连接，由此，当启动X轴电机41，X轴电机41转动时，可带动第二联轴器47转动，进而带动传动杆461转动，且在具体设计时，可在传动杆461上沿轴向方向设计方形槽4611，通过圆柱销465将第一传动锥齿轮462连接套设在传动杆461外部，圆柱销465穿过第一传动锥齿轮462后卡在传动杆461的方形槽4611内，以对第一传动锥齿轮462进行周向固定，使得第一传动锥齿轮462和传动杆461不能发生相对转动，由此，当传动杆461转动时，第一传动锥齿轮462可与传动杆461进行同步转动，进而带动第二传动锥齿轮463转动，且当启动Z轴电机31，Z轴电机31转动时，圆柱销465可沿方形槽4611进行上下滑动，从而进一步实现Z轴滑块组件32的Z向运动。

以及第二传动锥齿轮463可设计为通过销钉与X轴丝杠44连接，销钉对第二传动锥齿轮463进行周向固定，使第二传动锥齿轮463不能和X轴丝杠44发生相对转动，如图6所示，第二传动锥齿轮463安装在X轴丝杠44的右端部，与第一传动锥齿轮462相啮合，当X轴电机41转动带动传动杆461转动，进而第一传动锥齿轮462转动带动第二传动锥齿轮463转动时，第二传动锥齿轮463转动可带动X轴丝杠44进行同步转动，X轴丝杠44转动进一步带动X轴滑动组件沿X导轨组件运动，实现X滑动组件的X向运动。其中，使用传动杆461、第一传动锥齿轮462和第二传动锥齿轮463的传动件46设计，可以提高传动效率和传动准度，进而提高测量精度。

在一些实施例中，Z轴电机31和X轴电机41均位于Z轴导轨组件的上端，如图6所示，在实际具体设计时，Z轴导轨组件可设置有第二电机安装座10，且在Z轴导轨组件上端位置设置第二电机安装座10，Z轴导轨组件上端与第二电机安装座10的下端面连接，可将Z轴电机31和X轴电机41安装在第二电机安装座10上端面上。其中第二电机安装座10内部为中空，第一联轴器36和第二联轴器47均可安装在第二电机安装座10内部，以避免当Z轴滑块组件32向上运动到Z轴丝杠34和X轴丝杠44端部时，对Z轴滑块组件32的运动造成影响，且Z轴导轨组件固定安装在第二电机安装座10上可限定Z轴滑块组件32的运动距离。

Z轴丝杠34和传动杆461分别安装于Z轴导轨组件的两侧且分别穿设于Z轴滑块组件32，具体地，如图6所示，Z轴丝杠34、Z轴导轨组件和传动杆461平行设置，且Z轴丝杠34和传动杆461分别安装在Z轴导轨组件的两侧，其中，在具体设计时，Z轴滑块组件32可设置为还包括有Z轴丝杠螺母35和Z轴螺母滑块连接板321，Z轴丝杠螺母35内部有螺纹通孔，与Z轴丝杠34进行螺纹配合，Z轴丝杠34穿过Z轴丝杠螺母35，Z轴导轨组件和传动杆461穿过Z轴滑块组件32，且Z轴丝杠螺母35通过Z轴螺母滑块连接板321与Z轴滑块组件32连接成为整体，由此，整个Z轴滑块组件32可在Z轴导轨组件、Z轴丝杠34和传动杆461上进行Z向的滑动。

如图6所示，传动杆461还可设置有轴承8，可将传动杆461的下端部与轴承盖板9通过轴承8支撑转动的相连接，设置轴承8套设在传动杆461下端外部，且轴承8与传动杆461为过度配合连接，进而可以保证其回转精度，并降低传动杆461转动过程中造成的摩擦，轴承盖板9可固定安装在Z轴底座33上。由此，Z轴丝杠34和传动杆461、Z轴丝杠34的轴承盖板9和传动杆461的轴承盖板9可分别分布在Z轴导轨组件的两侧，具体地，可在Z轴底座33下方设置两个橡胶滚轮102和两个轴承8，左侧分别设置一个橡胶滚轮102和轴承8，右侧分别设置一个橡胶滚轮102和轴承8，使得Z轴机构3整体可以稳定的沿箱体导轨12进行移动。

需要说明的是，可在传动杆461穿过Z轴滑块组件32的这部分Z轴滑块组件32上设置锥齿轮盖板464，以遮盖住第一传动锥齿轮462和第二传动锥齿轮463，对第一传动锥齿轮462和第二传动锥齿轮463进行保护，并且在安装第二传动锥齿轮463的部位开设通孔以使X轴丝杠44穿过与第二传动锥齿轮463连接。

在一些实施例中，Y轴机构2还包括Y轴导轨组件，Y轴导轨组件安装于安装箱体1的上部，Y轴电机21安装于Y轴导轨组件且用于驱动Y轴滑块组件22相对于Y轴导轨组件滑动。

具体地，如图1所示，Y轴机构2设置有Y轴导轨组件,Y轴电机21安装在Y轴导轨组件的右侧面上，且位于安装箱体1的外部，由此，使得Y轴电机21不会浸入水中，如图4所示，Y轴导轨组件与Y轴滑块组件22互相配合连接，使得当启动Y轴电机21转动时，Y轴滑块组件22可沿Y轴导轨组件进行Y向方向的移动。在实际具体设计时，Y轴机构2可设置有Y轴丝杠24和第三联轴器26，Y轴导轨组件可设置有第一电机安装座23，Y轴电机21安装在第一电机安装座23一侧端面上，第三联轴器26安装在第一电机安装座23内部，Y轴电机21与第三联轴器26一端动力连接，第三联轴器26另一端与Y轴丝杠24一端动力连接，由此，当启动Y轴电机21转动时，可带动第三联轴器26转动，进而可带动Y轴丝杠24进行转动，Y轴丝杠24转动进而带动Y轴滑块组件22沿Y轴导轨组件滑动。其中，如图3所示，可在Y轴丝杠24的另一端设置轴承盖板9和轴承8，Y轴丝杠24的另一端与轴承盖板9通过轴承8支撑转动的相连接，设置轴承8套设在Y轴丝杠24的外部，且轴承8与Y轴丝杠24为过度配合连接，进而可以保证其回转精度，并降低Y轴丝杠24转动过程中造成的摩擦，轴承盖板9可固定安装在Y轴导轨组件上。使用Y轴丝杠24结构可以将测量分度值控制在0.1mm，同时配合使用X轴丝杠44和Z轴丝杠34，可以更准确的测量束流的能量。

以及如图4所示，在具体设计时，Y轴滑块组件22可设置为还包括有Y轴丝杠螺母25和Y轴螺母滑块连接板223，Y轴丝杠24螺母内部有螺纹通孔，Y轴丝杠24穿过Y轴丝杠螺母25进行螺纹配合，Y轴导轨组件穿过Y轴滑块组件22，且Y轴丝杠螺母25通过Y轴螺母滑块连接板223与Z轴滑块组件32连接成为整体，由此，整个Y轴滑块组件22可在Y轴导轨组件、Y轴丝杠24上进行Y向的滑动。且可在Y轴滑块组件22的外端面上设置垫板221，垫板221一面与Y轴滑块组件22连接，垫板221另一面可与第二电机安装座10连接，由此可使得整个Z轴构件与Y轴滑块组件22连接，Y轴滑块在Y轴导轨组件上沿Y向滑动时，可带动Z轴构件沿Y向运动，进而可带动X轴构件沿Y向运动，即带动Z轴机构3和X轴机构4整体沿Y向运动。

其中，Y轴导轨组件、Z轴导轨组件和X轴导轨组件均设有导轨体5，导轨体5形成有滑动导槽51，Y轴滑块组件22、Z轴滑块组件32和X轴导轨组件均设有滑动块6，滑动块6设有滚动轴承63，滚动轴承63滚动支撑于对应的导轨组件的导轨体5的滑动导槽51内。

具体地，如图1所示，Y轴导轨组件、Z轴导轨组件和X轴导轨组件均设置有导轨体5，可在各个导轨体5上设置导轨减重孔101，以减轻导轨体5的重量，利于X轴机构4、Y轴机构2和Z轴机构3的运动。如图3-图5所示，X轴导轨组件的导轨体5安装在第一X轴固定板431和轴承端座7之间且X轴导轨组件设置有滑动块6，Y轴导轨组件的导轨体5安装在第一电机安装座23和轴承盖板9之间且Y轴导轨组件设置有滑动块6，Z轴导轨组件的导轨体5安装在第二电机安装座10和Z轴底座33之间且Z轴导轨组件设置有滑动块6，且各个导轨体5上均设置有滑动导槽51，滑动块6配合安装在导轨体5的外侧。如图3-图5和图7所示，各个滑动块6上均设置有滚动轴承63，通过滚动轴承63滚动支撑在对应的导轨组件的导轨体5的滑动导槽51内，从而使滚动轴承63沿导轨体5的滑动导槽51滚动运动，进而使得滑动块6沿导轨体5运动。

在一些实施例中，导轨体5设有多个滑动配合面，每个滑动配合面均设有滑动导槽51，如图3-图5所示，导轨体5设置有三个滑动配合面，且三个滑动配合面相邻，都设置有沿导轨体5的轴向方向延伸分布的滑动导槽51，滑动导槽51可构造为方形槽4611。

以及滑动块6形成有用于穿设导轨体5的滑动腔61，滑动腔61设有多个滑动内壁面62，每个滑动内壁面62均设有滚动轴承63，多个滑动内壁面62的滚动轴承63一一对应地滑动支撑于多个滑动配合面的滑动导槽51内。

具体地，如图7所示，滑动块6为方块结构，其中一侧敞开，且滑动块6内侧形成有滑动腔61，朝向导轨体5方向敞开，滑动腔61设有三个滑动内壁面62，三个滑动内壁面62上均设有滚动轴承63。这样，当滑动块6要沿着导轨体5运动时，滑动块6的三个滑动内壁面62与导轨体5的三个滑动配合面连接，使得滑动块6盖设在导轨体5上，且三个滑动内壁面62的滚动轴承63一一对应地滑动支撑于三个滑动配合面的滑动导槽51内，沿着滑动导槽51的方向滚动运动，进而使得滑动块6沿导轨体5运动。

在一些实施例中，每个滑动内壁面62上均设有多个滚动轴承63，每个滚动轴承63均包括内圈体和外圈体，内圈体转动安装于外圈体内，外圈体适于滚动支撑于滑动导槽51。

具体地，如图7所示，滑动块6的三个滑动内壁面62上均设置有多个滚动轴承63，且一个滑动内壁面62上具体可设置为三个滚动轴承63，三个滑动内壁面62上共可设置9个滚动轴承63，由此，可使滑动块6稳定的运动于导轨体5上，其中，每个滚动轴承63包括内圈体和外圈体，内圈体可与滑动块6相连，外圈体滚动支撑于滑动导槽51上，沿滑动导槽51方向进行滚动，且内圈体安装在外圈体内，可与外圈体进行相对转动。需要说明的是，滚动轴承63的设置数量不局限于本实施例中，可根据实际实际情况和空间大小进行灵活选择。

其中，多个滚动轴承63中的至少一个的内圈体连接有偏心轴65，偏心轴65包括安装轴部651和固定轴部652，安装轴部651与固定轴部652的轴线错开，安装轴部651与内圈体内相连，固定轴部652穿设于滑动块6且相对于滑动块6可转动调节。即可将一个或多个滚动轴承63的内圈体连接偏心轴65。

具体地，如图7所示，一个滑动内壁面62上有一个滚动轴承63的内圈体连接有偏心轴65，偏心轴65可通过顶丝103与滑动块6连接，另外两个滚动轴承63的内圈体连接直杆轴64，三个滚动轴承63呈三角分布。如图8所示，偏心轴65包括安装轴部651和固定轴部652，安装轴部651和固定轴部652的轴线互相错开，偏心轴65下部轴部为安装轴部651，安装轴部651伸入滑动腔61内与滚动轴承63的内圈体相连，偏心轴65上部轴部为固定轴部652，固定轴部652用于安装到滑动块6上，在实际具体设计时，可在固定轴部652上设置螺纹，在滑动块6上可相应设置螺纹通孔，由此使固定轴部652可穿过滑动块6并可转动调节偏心轴65的角度，从而提高滚动轴承63与导轨体5的安装紧固度。

需要说明的是，X轴导轨组件的滑动块6、Y轴导轨组件的滑动块6和Z轴导轨组件的滑动块6均可设置偏心轴65，且每个滑动块6上的不同的滚动轴承63均可分别通过直杆轴64和偏心轴65进行连接，利于调节滑动块6上的滚动轴承63支撑高度。

在一些实施例中，固定轴部652位于滑动块6外的一端设有调节槽6521。如图8所示，调节槽6521位于固定轴的上侧，当偏心轴65安装到滑动块6上时，调节槽6521位于固定轴部652在滑动块6外的一端上，可通过调节槽6521调节偏心轴65的角度，从而调节滚动轴承63与导轨体5之间的间隙，进而使滑动块6能够与导轨体5紧密地滚动配合，保证调节过程的稳定性。

需要说明的是，本申请中的多个转动配合处设置有轴承8，且不同位置处的轴承8形式也可设置为相同，也可设置为不同，能够实现转动支撑即可。

本发明还提出了一种超导回旋加速器质子治疗系统。

根据本发明的超导回旋加速器质子治疗系统，设置有上述任一种实施例中的三维水箱装置100。其中，三维水箱装置100应用于对超导回旋加速器质子治疗系统进行能量校准，且通过将Y轴电机21、Z轴电机31和X轴电机41均设设置在安装箱体1的上部区域，避免了电机浸水的风险，提高了可靠性；且可在各个电机的驱动下实现电离室安装板422沿各个方向的移动，进而可实现在超导回旋加速器质子治疗系统末端准确的测量束流的能量，实现多角度校准，且能够在较大能量范围内测量，同时电离室安装板422上可安装不同的电离室，进而对束流的剂量进行标定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种三维水箱装置，其特征在于，所述三维水箱装置适用于超导回旋加速器质子治疗系统，且包括：

安装箱体；

Y轴机构、Z轴机构和X轴机构，所述Y轴机构、所述Z轴机构和所述X轴机构均安装于所述安装箱体，所述Y轴机构包括Y轴电机和Y轴滑块组件，所述Y轴电机用于驱动所述Y轴滑块组件沿Y向运动，所述Z轴机构与所述Y轴滑块组件相连，所述Z轴机构包括Z轴电机和Z轴滑块组件，所述Z轴电机用于驱动所述Z轴滑块组件沿Z向运动，所述X轴机构与所述Z轴滑块组件相连，所述X轴机构包括X轴电机和X轴滑块组件，所述X轴电机用于驱动所述X轴滑块组件沿X向运动，所述X轴滑块组件设有电离室安装板，所述Y轴电机、所述Z轴电机和所述X轴电机均安装于所述安装箱体的上部区域。

2.根据权利要求1所述的三维水箱装置，其特征在于，所述Z轴机构还包括Z轴导轨组件，所述Z轴导轨组件与所述Y轴滑块组件相连，所述X轴机构还包括X轴导轨组件，所述X轴导轨组件与所述Z轴滑块组件相连；

其中，所述Z轴电机和所述X轴电机均安装于所述Z轴导轨组件，所述Z轴电机用于驱动所述Z轴滑块组件沿所述Z轴导轨组件滑动，所述X轴电机用于驱动所述X轴滑块组件沿所述X轴导轨组件滑动。

3.根据权利要求2所述的三维水箱装置，其特征在于，所述Z轴机构还包括Z轴丝杠，所述Z轴丝杠与所述Z轴滑块组件螺纹配合，所述Z轴电机与所述Z轴丝杠动力连接且用于通过所述Z轴丝杠驱动所述Z轴滑块组件滑动；

所述X轴机构还包括X轴丝杠和传动件，所述X轴丝杠与所述X轴滑块组件螺纹配合，所述X轴电机通过所述传动件与所述X轴丝杠动力连接且用于通过所述传动件和所述X轴丝杠带动所述X轴滑块组件滑动。

4.根据权利要求3所述的三维水箱装置，其特征在于，所述传动件包括传动杆和第一传动锥齿轮，所述传动杆与所述X轴电机动力连接，所述第一传动锥齿轮套设于所述传动杆外且与所述传动杆周向传动配合，所述X轴丝杠的一端设有第二传动锥齿轮，所述第二传动锥齿轮与所述第一传动锥齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的三维水箱装置，其特征在于，所述Z轴电机和所述X轴电机均位于所述Z轴导轨组件的上端，所述Z轴丝杠和所述传动杆分别安装于所述Z轴导轨组件的两侧且分别穿设于所述Z轴滑块组件。

6.根据权利要求2所述的三维水箱装置，其特征在于，所述Y轴机构还包括Y轴导轨组件，所述Y轴导轨组件安装于所述安装箱体的上部，所述Y轴电机安装于所述Y轴导轨组件且用于驱动所述Y轴滑块组件相对于所述Y轴导轨组件滑动；

其中，所述Y轴导轨组件、所述Z轴导轨组件和所述X轴导轨组件均设有导轨体，所述导轨体形成有滑动导槽，所述Y轴滑块组件、所述Z轴滑块组件和所述X轴导轨组件均设有滑动块，所述滑动块设有滚动轴承，所述滚动轴承滚动支撑于对应的导轨组件的导轨体的滑动导槽内。

7.根据权利要求6所述的三维水箱装置，其特征在于，所述导轨体设有多个滑动配合面，每个所述滑动配合面均设有所述滑动导槽；

所述滑动块形成有用于穿设所述导轨体的滑动腔，所述滑动腔设有多个滑动内壁面，每个所述滑动内壁面均设有所述滚动轴承，多个所述滑动内壁面的滚动轴承一一对应地滑动支撑于多个所述滑动配合面的滑动导槽内。

8.根据权利要求7所述的三维水箱装置，其特征在于，每个所述滑动内壁面上均设有多个所述滚动轴承，每个所述滚动轴承均包括内圈体和外圈体，所述内圈体转动安装于所述外圈体内，所述外圈体适于滚动支撑于所述滑动导槽；

其中，多个所述滚动轴承中的至少一个的内圈体连接有偏心轴，所述偏心轴包括安装轴部和固定轴部，所述安装轴部与所述固定轴部的轴线错开，所述安装轴部与所述内圈体内相连，所述固定轴部穿设于所述滑动块且相对于所述滑动块可转动调节。

9.根据权利要求8所述的三维水箱装置，其特征在于，所述固定轴部位于所述滑动块外的一端设有调节槽。

10.一种超导回旋加速器质子治疗系统，其特征在于，设置有权利要求1-9中任一项所述的三维水箱装置。