一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置

摘要

本发明涉及一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置，属于医疗设备和传感器技术领域。包括多个感应部和一个安装电路板；各感应部均分别包括传感器电路板和连接尺，传感器电路板上装有一套或两套位置传感器；连接尺两端分别与直线电机的动子和多叶光栅叶片连接，随直线电机运动传递推力，且连接尺作为位置传感器的基尺；安装电路板上设有若干连接尺运动通孔和接插件；传感器电路板通过第一接插件垂直安插在安装电路板上，通过第二接插件与多叶光栅系统的位置检测或监测控制端相连。本发明结构简单、拆装方便，极大减少传感器占用的空间和出线数量，并采用冗余设计，满足三类医学设备中的安全性和有效性需求。

权利要求

1.一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置，所述多叶光栅系统包括多叶光栅和直线电机；其特征在于，包括根据多叶光栅叶片数量设置的多个感应部和一个安装电路板，各感应部均分别包括：传感器电路板，为体积较所述安装电路板小的电路板结构，其上装有一套或两套位置传感器，用于多叶光栅系统的位置检测和/或监测；

连接尺，该连接尺两端分别与所述直线电机的动子和多叶光栅叶片连接，且连接尺随所述直线电机运动传递推力；同时，连接尺作为所述位置传感器的基尺；

所述安装电路板，为多层多孔的电路板，其上设有若干连接尺运动通孔、第一接插件和第二接插件；所述连接尺运动通孔的数量根据连接尺数量设定；所述第一接插件位于相应连接尺运动通孔的一侧或两侧，用于将所述传感器电路板垂直安插到安装电路板上，并将位置传感器采集的位置信号传递至所述第二接插件；所述第二接插件用于引入电源线和地线，并将接收的所述位置信号传输至多叶光栅系统的位置检测或监测控制端；

在所述安装电路板单面、连接尺运动通孔的两侧各垂直安插一个所述传感器电路板，各传感器电路板上分别设有一套所述位置传感器；或者，在所述安装电路板两面、连接尺运动通孔的单侧各垂直安插一个所述传感器电路板，各传感器电路板上分别设有一套所述位置传感器；或者，在所述安装电路板单面、连接尺运动通孔的单侧垂直安插一个所述传感器电路板，该传感器电路板上设有两套沿连接尺轴向并排放置的所述位置传感器。

2.根据权利要求1所述的插接式位置传感装置，其特征在于，所述安装电路板上的连接尺运动通孔为方形孔或者圆形孔。

3.根据权利要求1或2所述的插接式位置传感装置，其特征在于，所述位置传感器采用光电编码器或磁性编码器。

说明书

一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置

技术领域

[0001] 本发明属于医疗设备和传感器技术领域，特别涉及一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置。

背景技术

[0002] 肿瘤放射治疗是通过放射线治疗恶性肿瘤的一种治疗方法，在肿瘤治疗中具有突出的作用和地位，已经成为治疗癌症的主要手段之一。放疗设备由治疗头、机架和治疗床三个运动部件组成，同时配有影像等辅助接口，用于检测计量精确性和患者定位等。在治疗头中，多叶光栅是控制X射线形状和剂量的核心功能部件，通过多叶光栅对X射线进行适形和调强，将X射线变换成和肿瘤一致的形状并且形成杀死肿瘤所需要的剂量分布，达到以最大限度杀死肿瘤细胞，并保护周围的正常组织的目的。

[0003] 多叶光栅包括众多排列的钨合金叶片，每个叶片与相应的驱动机构、传动机构、位置传感器以及驱动控制系统连接可以单独进行运动。具体地，驱动控制系统控制驱动机构，并推动钨合金叶片运动至指定位置；众多钨合金叶片会形成特定形状，该形状和患者肿瘤靶区的形状相似，从而达到对X射线适形和调强目的。在现有设备中，用于为多叶光栅各叶片提供动力的驱动机构主要有旋转电机、气缸和直线电机三种类型。由于直线电机相比气缸定位精度高，相比旋转电机运动速度高、加速度大，因此受到业界越来越多的关注。

[0004] 放疗装备作为三类医疗设备，需要保证充分的运行安全性和可靠性。在多叶光栅系统(既由上述多叶光栅、驱动机构、传动机构、位置传感器和驱动控制系统共同构成的系统)中，需要对所有叶片或是电机的位置进行检测，保证多叶光栅系统运行过程中的精确性。除此之外，需要对叶片(或电机)的运动位置进行监测，即需要采用第二传感器的冗余设计，以保证多叶光栅系统运行的有效性。

[0005] 多叶光栅系统的集成度非常高，叶片(和配套电机)数量众多，现有多叶光栅的叶片数量可达164片，因此允许传感器安装的空间非常有限。此外，除了保证所有叶片均安装位置检测传感器之外，还需要安装第二传感器作为叶片或电机的位置监测，以保证上述运行的可靠性。因此对多叶光栅的位置检测和位置监测的安装空间上提出了很高的要求。现有多叶光栅系统中，有采用高速相机作为叶片的位置检测和监测装置，此方案可减少传感器数量，但是高速相机所采用的反光膜在高能射线下寿命非常短，需要不定期维护和保养；有采用旋转编码器作为位置检测和监测，此方案会占用一定的多叶光栅体积，而且旋转编码器是对旋转电机的转动过程进行位置信息采集，并不适用于基于直线电机的多叶光栅系统。

[0006] 为了在一定程度上解决上述问题，本申请人已提出了一种直线电机的双传感反馈和传动系统(申请号：201711173108.0)，采用的是两套用于读取位移信息的读取装置和相配套的基准尺，读取装置安装在直线电机定子的外壳靠近多叶光栅叶片的端部或外部，基准尺固定在一连接杆上，以满足双传感需求。但该双传感反馈和传动系统仍存在以下问题：一是读取装置安装位置导致其占用较多的多叶光栅系统有限空间，另一方面众多传感器的引出线也会占用空间，并且显得系统繁杂。

发明内容

[0007] 为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置，用于放射治疗设备中多叶光栅叶片(或直线电机)的位置检测和监测。本传感器在不增加原有多叶光栅系统安装空间的基础上，可保证多叶光栅系统运行的安全性和可靠性。

[0008] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0009] 本发明提出的一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置，所述多叶光栅系统包括多叶光栅和直线电机；其特征在于，包括根据多叶光栅叶片数量设置的多个感应部和一个安装电路板，各感应部均分别包括：

[0010] 传感器电路板，为体积较所述安装电路板小的电路板结构，其上装有一套或两套位置传感器，用于多叶光栅系统的位置检测和/或监测；

[0011] 连接尺，该连接尺两端分别与所述直线电机的动子和多叶光栅叶片连接，且连接尺随所述直线电机运动传递推力；同时，连接尺作为所述位置传感器的基尺；

[0012] 所述安装电路板，为多层多孔的电路板，其上设有若干连接尺运动通孔、第一接插件和第二接插件；所述连接尺运动通孔的数量根据连接尺数量设定；所述第一接插件位于相应连接尺运动通孔的一侧或两侧，用于将所述位置传感器电路板垂直安插到安装电路板上，并将位置传感器采集的位置信号传递至所述第二接插件；所述第二接插件用于引入电源线和地线，并将接收的所述位置信号传输至多叶光栅系统的位置检测或监测控制端。

[0013] 本发明所达到的技术效果是：采用传感器电路板和安装电路板作为两个位置传感器的安装和信号采集板，其中一套作为多叶光栅叶片(或直线电机)的位置检测，另一套作为位置监测，以保障三类医疗设备运行的可靠性；安装电路板上开有若干连接尺运动通孔和插接件，电机通过连接尺穿过连接尺运动通孔带动多叶光栅叶片作往复直线运动，传感器电路板上安装一套或两套位置传感器，传感器电路板安装在连接尺的单侧或两侧，并通过接插件与安装电路板相通；通过两种电路板结构，可缩小位置传感装置占用多叶光栅的体积，此外本传感装置无信号线缆，安装方便，有利于提高多叶光栅系统的集成度，同时保证三类医疗设备中的双传感需求，提高了多叶光栅系统的安全性和可靠性。

附图说明

[0014] 图1为本发明一种实施例的正视图；

[0015] 图2为本发明一种实施例的等轴侧图；

[0016] 图3为图2的局部放大图。

具体实施方式

[0017] 为了便于更加深入地理解本发明，更加清楚地理解本发明的目的、实施过程以及本发明的优点，下面将结合附图对本发明进行详细地说明。应当理解，此处所描述的具体实施例为本发明其中的一种实现形式，仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。

[0018] 图1到3分别是本发明一种实施例的正视图、三维视图和局部放大图，下面结合几个视图描述本实施例的具体结构。

[0019] 本发明实施例的一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置，用于放射治疗设备中多叶光栅叶片(或直线电机)的位置检测和监测，多叶光栅包括若干叶片1(多为钨合金叶片)，直线电机2包括定子和转子；该插接式传感装置包括根据多叶光栅叶片数量设置的多个感应部(为保证图面清晰，图1、2中仅示意出了其中一个感应部和与其配套设置的单个多叶光栅叶片及直线电机，其余感应部未示意出)和一个安装电路板6，各感应部与一个多叶光栅叶片1和对应的直线电机2配套设置，各感应部均分别包括：

[0020] 传感器电路板4，为体积较安装电路板6小的电路板结构，其上装有一套或两套位置传感器(光电编码器或磁性编码器，图3中示意出了两套位置传感器的情况)，用于多叶光栅系统的位置检测和/或监测；

[0021] 连接尺3，该连接尺3一端与直线电机2的动子连接，连接尺3另一端与多叶光栅的钨合金叶片1连接，且连接尺3随直线电机运动2传递推力；同时，连接尺3作为位置传感器的基尺；

[0022] 安装电路板6，为多层多孔的电路板，其上设有若干连接尺运动通孔61、第一接插件62和第二接插件5；连接尺运动通孔61的数量根据连接尺3数量设定，可采用方形或圆形孔，用于各连接尺3在孔内运动；第一接插件62位于相应连接尺运动通孔61的一侧或两侧，用于将传感器电路板4垂直安插到安装电路板6上，并将位置传感器采集的位置信号传递至第二接插件5；第二接插件5用于引入电源线和地线，并将位置传感器采集到的位置信号传输至多叶光栅系统的位置检测或监测控制端。

[0023] 本发明各组成器件的具体实现方式及功能说明如下：

[0024] 安装电路板6，为多层多孔的电路板，表面绝缘，并且开有若干连接尺运动通孔61孔的形状为方形或者圆形，孔的数量根据多叶光栅系统叶片数量和位置传感器安装方式决定。本实施例中，连接尺运动通孔61为长方形，数量60个。在各连接尺运动通孔的一侧或两侧分别安装有一个第一接插件62，第一接插件62的数量根据多叶光栅叶片的数量和传感器电路板上位置传感器的数量决定(例如：对于具有60个多叶光栅叶片的多叶光栅，若每个传感器电路板上有2个位置传感器，则需要60个第一接插件，若各传感器电路板上仅设有1个位置传感器，此时，一个连接尺附近对应设置两个传感器电路板，则需要120个第一接插件)。第二接插件5用于引入电源线和地线，并将位置传感器采集到的位置信号传输至多叶光栅的位置检测或监测控制端。

[0025] 传感器电路板4，为体积较小的电路板结构，其上可装有一个或两个传感器芯片，传感器电路板4通过第一接插件62垂直安插在安装电路板6上。传感器可采用光电编码器或磁性编码器。

[0026] 在传感器、传感器电路板和安装电路板的布设上可采用如下几种方式：

[0027] 一块传感器电路板4上安装有一个传感器(光电编码器或磁性编码器)，且各传感器的面积要完全覆盖相应的连接尺。在安装电路板6单面、连接尺运动通孔61的两侧(或安装电路板6的两面、连接尺运动通孔61单侧)各垂直安插一个传感器电路板4，连接尺作为基尺，两面刻线或录磁，组成两套传感器，检测或监测多叶光栅叶片运动位置；

[0028] 一块传感器电路板上安装有两个传感器(光电编码器或磁性编码器的任意一种或两种)，传感器沿连接尺轴向并排放置，且各传感器的面积要完全覆盖相应的连接尺，参见图3。传感器电路板4可垂直安装在安装电路板6的连接尺运动通孔61单侧，连接尺3作为基尺，单面刻线或录磁，组成两套传感器，检测或监测多叶光栅叶片运动位置本实施例采用此布设方式。

[0029] 本发明实施例的工作过程如下：直线电机在驱动控制系统的控制下按照指令位置运行，同时带动连接尺运动，进而叶片发生指令位置的运动，传感器电路板通过第一接插件垂直安装在安装电路板的单面、通孔的单侧。其中一个传感器芯片检测到连接尺的位置，通过传感器电路板、安装电路板和两类接插件将位置信号反馈至直线电机的驱动控制单元，此信号作为多叶光栅系统的位置检测信号。同时传感器电路板上的另一个传感器芯片检测到同样的位置信号，用同样的方式反馈至多叶光栅系统的位置监测单元，此信号作为多叶光栅系统的位置监测信号，用于多叶光栅叶片的位置监测或者校验，保证多叶光栅系统运动过程中的可靠性，满足三类医疗设备的双传感需求。

[0030] 综上，本发明提出的一种用于多叶光栅系统的插接式位置传感装置，用于放疗设备多叶光栅中直线电机的位置反馈和位置监测，结构简单、拆装方便，极大减少传感器占用的空间和出线数量，并采用冗余设计，满足三类医学设备中的安全性和有效性需求。