CN203732924U - 医用加速器剂量输出控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种输出控制系统，特别涉及一种医用加速器剂量输出控制系统，属于医疗器械领域，包括外壳，外壳内有低压电源板、STM32主控板、第一信号转接板、第二信号转接板和自动稳频电路板，低压电源板的输出端连接STM32主控板、第一信号转接板、第二信号转接板和自动稳频电路板的电源端，第一信号转接板和第二信号转接板通过信号接口连接自动稳频电路板和STM32主控板，第一信号转接板和第二信号转接板通过信号接口相互连接，STM32主控板设置CAN通信口，第二信号转接板、自动稳频电路板设置输出接口和输入接口。本实用新型有效降低了外部电磁干扰对剂量输出控制系统的影响，提高了医用加速器主控系统的稳定性和对剂量输出的控制精度。

Description

医用加速器剂量输出控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种输出控制系统，特别涉及一种医用加速器剂量输出控制系统，属于医疗器械领域。

背景技术

现有的加速器对剂量输出的控制，是通过在控制台输入调制器的工作频率来控制剂量率，但是，这样只能间接控制剂量率；自动稳频装置的驱动是由加速器的主控系统控制，并且修正参数需要手动调节电位器完成，这样不方便而且不稳定；磁控管灯丝跳变由加速器主控系统通过模拟电路与基准电压比较完成，这样容易出故障。而且加速器的主控系统还处理剂量监测、各运动部件的位置信息及与外接部件的通讯等工作，这样会影响对剂量输出控制的稳定性。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的问题是：提供一种能够自主进行剂量输出的停出束判断，抗干扰强，稳定性高的医用加速器剂量输出控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的医用加速器剂量输出控制系统，包括外壳，外壳内部固定有低压电源板、STM32主控板、第一信号转接板、第二信号转接板和自动稳频电路板，低压电源板的输入端设置插头，输出端连接STM32主控板、第一信号转接板、第二信号转接板和自动稳频电路板的电源端，第一信号转接板和第二信号转接板通过信号接口连接自动稳频电路板和STM32主控板，第一信号转接板和第二信号转接板通过信号接口相互连接，STM32主控板设置CAN通信口，STM32主控板通过CAN通信口连接CAN总线，第二信号转接板设置有连接加速器其他子系统的输入接口，自动稳频电路板设置有连接自动稳频电机和微波系统的输出接口和输入接口。

所述的医用加速器剂量输出控制系统的主控系统通过接受来自医用加速器主控系统的治疗数据和出束需要的各种参数，出束中本系统将各参数的变化反馈给主控系统并接受来自医用加速器主控系统的巡检指令和停束指令，具有独立处理器，可以直接对信号做出判断处理。采用两块信号转接板是为减少主控板上元器件的数量，减少器件之间的相互影响，使得剂量输出控制系统更稳定。两块信号转接板的电源输入端分别与低压电源板的输出端连接，信号接口分别与STM32主控板、自动稳频电路板和外部各模块的信号端连接。其中，第一信号转接板把来自外部的模拟信号转换成数字信号转接到STM32主控板的输入端，同时把STM32主控板输出的数字信号转换成要求的模拟信号后再转接出去。第二信号转接板主要把来自医用加速器的其他子系统的联锁信号和来自高压脉冲调制器联锁信号经过处理后转接给STM32主控板，在出束期间，若有其中一个联锁信号发生时，本系统就会立即响应同时停止出束，以确保出束安全。自动稳频（AFC）电路板包括采样、放大、求差和保持等电路对从微波系统采集的信号进行处理。其输入信号是由医用加速器微波系统的前向波和反射波经过微波环形桥后输出的两路信号，这两路信号经过放大和求差处理后作为自动稳频电机的驱动信号，控制微波系统输出的微波频率，使其与加速管的谐振频率相匹配，从而实现医用加速器的自动稳频，提高了加速器剂量输出的控制精度。

进一步地优选，外壳采用封闭式铝制外壳。有效降低外部电磁干扰对医用加速器剂量输出控制系统的影响。

进一步地优选，低压电源板包括滤波器和三个电源模块，滤波器的输入端通过设置在外壳上的电源插头连接电源，滤波器的输出端分别连接三个电源模块的输入端。三个电源模块为24V电源模块，±12V电源模块和3V3电源模块，24V电源模块采用LB10-10B24，输出端连接第二信号转接板的电源输入端，±12V电源模块采用LB10-10A12，输出端连接STM32主控板、第一信号转接板、第二信号转接板和自动稳频电路板的电源输入端，3V3电源模块采用LB03-10B03，输出端连接第一信号转接板、第二信号转接板和自动稳频电路板的电源输入端。电源采用模块式结构，可降低原来多个电路共用一个电源产生的相互影响。

进一步地优选，STM32主控板采用32位STM32微处理器。精度高、稳定性好、兼容性强、成本低等特点。STM32主控板与加速器主控系统的通讯方式采用CAN总线，其具有仅使用一根双铰线就可以实现多点信息通讯，而且可靠性高等优点，通过信号接口分别与第一信号转接板和第二信号转接板连接。

本实用新型所具有的有益效果是：

1、剂量输出控制系统具有独立处理器，可以直接对信号做出判断处理，减轻医用加速器上位机主控系统的负担，使上位机主控系统更加稳定。

2、医用加速器剂量输出控制系统采用32位STM32微处理器，提高了剂量输出控制的准确性和快速性；而且兼容性强，能够支持扩展调强、滑窗和容积调强等多种先进放疗技术。

3、采用封闭式铝制外壳，有效降低外部电磁干扰和内部元件之间的电磁干扰对剂量输出控制系统的影响。

4、自动稳频的调试电路通过数字化改造后调试更加方便简洁。

附图说明

图1为本实用新型的电气原理图；

图2为本实用新型自动稳频电路板的电气原理图；

其中，1、外壳；2、STM32主控板；3、第一信号转接板；4、第二信号转接板；5、自动稳频电路板；6、低压电源板；7、插头；U8A、U8B、U8C、U10A、U10B、放大器；U9、采样保持放大器；R1-R18、电阻；C1-C9、电容；CR1、CR2、限压二极管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1所示，本实用新型所述的医用加速器剂量输出控制系统，包括外壳1，外壳1内部固定有低压电源板6、STM32主控板2、第一信号转接板3、第二信号转接板4和自动稳频电路板5，低压电源板6的输入端设置插头7，输出端连接STM32主控板2、第一信号转接板3、第二信号转接板4和自动稳频电路板5的电源端，第一信号转接板3和第二信号转接板4通过信号接口连接自动稳频电路板5和STM32主控板2，第一信号转接板3和第二信号转接板4通过信号接口相互连接，STM32主控板2设置CAN通信口，STM32主控板2通过CAN通信口连接CAN总线，与医用加速器的主控系统及其他子系统进行数据通讯，同时也通过信号接口与本系统的第一信号转接板3和第二信号转接板4进行信号传输，第二信号转接板4设置有连接加速器子系统的输入接口，第一信号转接板3和第二信号转接板4的输入接口，用于接收来自外部的加速器的其他子系统的联锁信号和自动稳频电路板5的信号，自动稳频电路板5设置有连接自动稳频电机和微波系统的输出接口和输入接口。

其中，外壳1采用封闭式铝制外壳，低压电源板6包括滤波器和三个电源模块，滤波器的输入端通过设置在外壳上的电源插头连接电源，滤波器的输出端分别连接三个电源模块的输入端，三个电源模块为24V电源模块，±12V电源模块和3V3电源模块，24V电源模块采用LB10-10B24，输出端连接第二信号转接板4的电源输入端，±12V电源模块采用LB10-10A12，输出端连接STM32主控板2、第一信号转接板3、第二信号转接板4和自动稳频电路板5的电源输入端，3V3电源模块采用LB03-10B03，输出端连接第一信号转接板3、第二信号转接板4和自动稳频电路板5的电源输入端。STM32主控板2采用32位STM32微处理器。

所述的STM32主控板2与医用加速器的主控系统通过CAN总线进行数据通讯，就是出束前本系统接受来自医用加速器主控系统的治疗数据和出束需要的各种参数，出束中本系统将各参数的变化反馈给主控系统并接受来自医用加速器主控系统的巡检指令和停束指令。

所述第一信号转接板3将来自高压脉冲调制器的充电电流平均值的模拟信号转换成数字信号，转接给STM32主控板2，然后本系统的程序会根据此信号的大小来判断磁控管的灯丝电压是否需要跳变，判断是跳全压还是跳半压。第一信号转接板3将来自STM32主控板的AFC比较值的数字量转化为模拟量转接给AFC电路板，用于自动稳频。第一信号转接板3还将来自STM32主控板2的DQ参考电压的数字量转化为模拟量，转接给高压脉冲调制器，用于控制通过DQ闸流管电流的大小，确保高压脉冲调制器稳定工作的同时，减少不必要的功耗。

所述第二信号转接板4将来自高压脉冲调制的高压过流、反峰等联锁信号处理后转接给STM32主控板2，一旦出现上述联锁，本系统的程序会做出停束响应，以防对设备造成损害；第二信号转接板4还接受来自治疗头控制系统、机架与辅助控制系统、治疗床控制系统、剂量监测系统等医用加速器其他子系统的联锁信号，第二信号转接板4将这些子系统的联锁信号经过与非门逻辑处理后转接给STM32主控板2，当医用加速器的其他任何一个子系统发生联锁时，本系统都会立即作出停束响应，以确保出束安全。

所述自动稳频（AFC）电路板5是通过采样微波系统的前向波和反射波来控制微波系统的输出频率，使其与加速管的谐振频率相匹配，从而实现自动稳频，其原理如图2所示：微波系统的前向波和反射波的采样经过微波环形桥后输出的两路信号，相位相差π/2，当微波系统的输出频率与加速管的工作频率匹配时两信号的幅值相等，两路信号进入自动稳频电路后，分别经过电容C1、电阻R2和电容C2、电阻R8组成的电路进行滤波，此后各自经过放大器U8C和U8B进行放大，放大后分别经过R5和R9输入到运放U8A的反向和正向输入端，两路信号经U8A做差后通过电阻R11后连接采样保持器U9的输入端2脚，然后由AFC触发信号AFCTRIG进行采样后输出，经电阻R13进入运放U10A的反向输入端，由U10A和R14放大处理后经电阻R16进入运放U10B的反向输入端，AFC的比较值信号AFCD/A加上经电阻R17进入运放U10B的正向输入端，两路信号经过U10B和电阻R18运算放大后作为驱动信号连接AFC电机的驱动电路。

本实用新型所述的原理为：

当医用加速器开始工作时，首先由医用加速器的上位机主控系统下发处方的治疗数据和设备运行的相关参数，医用加速器的剂量输出控制系统收到这些数据后，进入出束准备状态，当本系统收到主控系统的出束指令时，本系统会发出主触发脉冲信号，同时接通自动升压电路，进入出束状态；在出束状态下本系统的自动稳频电路会根据对微波系统前向波和反向波的采样，判断微波系统的输出频率与加速管的工作频率是否匹配，通过自动稳频电路驱动稳频电机改变微波系统的输出频率，使之与加速管的工作频率匹配。当发生联锁信号或正常治疗完成，医用加速器的主控系统会通过CAN总线发出停束指令，本系统立即响应断开高压部分，停止出束。本系统在医用加速器出束过程中，使剂量输出控制精度达到0.01MU。

Claims (5)

1.一种医用加速器剂量输出控制系统，包括外壳（1），其特征在于：外壳（1）内部固定有低压电源板（6）、STM32主控板（2）、第一信号转接板（3）、第二信号转接板（4）和自动稳频电路板（5），低压电源板（6）的输入端设置插头（7），输出端连接STM32主控板（2）、第一信号转接板（3）、第二信号转接板（4）和自动稳频电路板（5）的电源端，第一信号转接板（3）和第二信号转接板（4）通过信号接口连接自动稳频电路板（5）和STM32主控板（2），第一信号转接板（3）和第二信号转接板（4）通过信号接口相互连接，STM32主控板（2）设置CAN通信口，STM32主控板（2）通过CAN通信口连接CAN总线，第二信号转接板（4）设置有连接加速器其他子系统的输入接口，自动稳频电路板（5）设置有连接自动稳频电机和微波系统的输出接口和输入接口。

2.根据权利要求1所述的医用加速器剂量输出控制系统，其特征在于：所述的外壳（1）采用封闭式铝制外壳。

3.根据权利要求1所述的医用加速器剂量输出控制系统，其特征在于：所述的低压电源板（6）包括滤波器和三个电源模块，滤波器的输入端通过设置在外壳上的电源插头连接电源，滤波器的输出端分别连接三个电源模块的输入端。

4.根据权利要求3所述的医用加速器剂量输出控制系统，其特征在于：所述的三个电源模块为24V电源模块，±12V电源模块和3V3电源模块，24V电源模块采用LB10-10B24，输出端连接第二信号转接板（4）的电源输入端，±12V电源模块采用LB10-10A12，输出端连接STM32主控板（2）、第一信号转接板（3）、第二信号转接板（4）和自动稳频电路板（5）的电源输入端，3V3电源模块采用LB03-10B03，输出端连接第一信号转接板（3）、第二信号转接板（4）和自动稳频电路板（5）的电源输入端。

5.根据权利要求1所述的医用加速器剂量输出控制系统，其特征在于：所述的STM32主控板（2）采用32位STM32微处理器。