專利名稱：伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于放射線技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及ー種用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備及其方法。
背景技術(shù)：
伽瑪?shù)妒且环N用于治療癌癥的非介入式放射治療設(shè)備，其根據(jù)立體幾何定向原理,將顱內(nèi)或體內(nèi)的病變組織選擇性地確定為靶點(diǎn)，使用鈷-60產(chǎn)生的Y射線進(jìn)行一次性大劑量聚焦照射，使之產(chǎn)生局灶性的壞死或功能改變而達(dá)到治療疾病的目的。它具有靶點(diǎn)準(zhǔn)確，劑量率高、治療時(shí)間短以及腫瘤控制率高等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來國內(nèi)外獲得了較為廣泛的運(yùn)用。但由于作為放射源的鈷-60會(huì)隨著時(shí)間逐漸衰減，每經(jīng)過5. 27年其劑量即會(huì)降低一半，因此，需要定期進(jìn)行換源工作，以保證治療時(shí)對(duì)劑量率的要求。目前，在實(shí)踐中使用的常規(guī)換源方式通常為人工取蓋的方式，需要采用專門的エ具在熱室內(nèi)進(jìn)行操作，取下放射源的防護(hù)蓋，將舊源取出放入鈷源倒運(yùn)容器，再將新源從鈷源倒運(yùn)容器里取出裝入伽瑪?shù)吨鳈C(jī)。這種操作過程復(fù)雜，需要好幾天完成，而且由于通過人的操作來完成換源過程，定位精度不夠，操作要求高，此外還容易對(duì)換源技術(shù)人員造成輻射危害。此外，另外ー種換源方式是將裝有放射源的治療頭整體取出，運(yùn)輸至換源廠家再執(zhí)行換源，但是該方式由于不能在設(shè)備現(xiàn)場進(jìn)行換源，必須由專業(yè)廠家來完成，相應(yīng)會(huì)造成操作上的極大不便及成本上的提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備及其方法，由此可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、定位精度高，并可以隨時(shí)進(jìn)行人エ干預(yù)操作，避免人工換源造成輻射傷害等多方面的技術(shù)效果。按照本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了一種用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備，該設(shè)備包括放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置和六自由度機(jī)械手，其特征在于所述放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置包括托板、X軸導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌和牽引機(jī)構(gòu)，其中所述托板上具有多個(gè)可上下調(diào)節(jié)的支撐螺釘，用于將放射源防護(hù)塞支撐在托板上；所述牽引機(jī)構(gòu)上具有成對(duì)設(shè)置的頂緊螺栓和連接螺栓，所述頂緊螺栓用于將被所述支撐螺釘支撐的放射源防護(hù)塞相對(duì)于用于伽瑪?shù)吨鳈C(jī)頂緊定位，所述連接螺栓用于將被頂緊螺栓頂緊定位后的放射源防護(hù)塞與所述牽引機(jī)構(gòu)牢固連接在一起；所述X軸導(dǎo)軌和Y軸導(dǎo)軌相連通并構(gòu)成T型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，當(dāng)放射源防護(hù)塞通過所述連接螺栓完成與牽引機(jī)構(gòu)之間的連接并拆掉防護(hù)塞與伽瑪?shù)吨鳈C(jī)之間的連接之后，所述牽引機(jī)構(gòu)經(jīng)所述X軸導(dǎo)軌將放射源防護(hù)塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)，然后經(jīng)所述Y軸導(dǎo)軌移動(dòng)到主機(jī)一側(cè)以便執(zhí)行換源操作，并在換源操作完畢后原路返回，以便將放射源防護(hù)罩牽引至初始、位置；所述六自由度機(jī)械手用于按照預(yù)先設(shè)定的軌跡移動(dòng)到伽瑪?shù)吨鳈C(jī)用于放置放射源的源孔處，將源孔內(nèi)的放射源予以取出和更換。 作為進(jìn)ー步優(yōu)選地，所述托板上的支撐螺釘為對(duì)稱設(shè)置在托板底面四角處的四個(gè)支撐螺釘，所述牽引機(jī)構(gòu)上的頂緊螺栓和連接螺栓分別為三對(duì)。作為進(jìn)ー步優(yōu)選地，所述六自由度機(jī)械手具有氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪，通過該氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪來執(zhí)行對(duì)放射源的抓取和釋放操作。作為進(jìn)ー步優(yōu)選地，所述氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪沿其本體圓周方向均布有三個(gè)T型槽，所述T型槽中分別安裝有用于對(duì)整個(gè)換源操作進(jìn)行監(jiān)控顯示的攝像裝置。按照本發(fā)明的另一方面，還提供了相應(yīng)地用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)化換源方法，該方法包括下列步驟拆掉伽瑪?shù)吨鳈C(jī)的放射源防護(hù)塞底部的護(hù)板，然后驅(qū)動(dòng)放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置的牽引機(jī)構(gòu)，經(jīng)Y軸導(dǎo)軌和X軸導(dǎo)軌移動(dòng)到放射源防護(hù)塞處；通過托板的所述支撐螺釘將放射源防護(hù)塞支撐在托板上，接著通過所述頂緊螺栓將放射源防護(hù)塞相對(duì)于伽瑪?shù)吨鳈C(jī)頂緊定位，然后通過所述連接螺栓將放射源防護(hù)塞與所述牽引機(jī)構(gòu)牢固連接在一起，并拆掉防護(hù)塞與伽瑪?shù)吨鳈C(jī)之間的連接元件；驅(qū)動(dòng)所述牽引機(jī)構(gòu)經(jīng)所述X軸導(dǎo)軌將放射源防護(hù)塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)，然后經(jīng)所述Y軸導(dǎo)軌移動(dòng)到主機(jī)一側(cè)以便執(zhí)行換源操作；將六自由度機(jī)械手按照預(yù)先設(shè)定的軌跡移動(dòng)到伽瑪?shù)吨鳈C(jī)用于放置放射源的源孔處，將源孔內(nèi)的放射源予以取出和更換，然后機(jī)械手返回初始位置，由此完成一次換源過程;以同樣方式操控六自由度機(jī)械手來執(zhí)行對(duì)其他所有放射源的換源操作，然后通過防護(hù)塞移動(dòng)裝置將放射源防護(hù)塞牽引返回至伽瑪?shù)吨鳈C(jī)并固緊其護(hù)板，由此完成整個(gè)換源工作。作為進(jìn)ー步優(yōu)選地，在整個(gè)換源操作過程中，通過設(shè)置在六自由度機(jī)械手上的攝像裝置進(jìn)行顯示和監(jiān)控。通過按照本發(fā)明的以上構(gòu)思，由于通過放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置來執(zhí)行對(duì)放射源防護(hù)塞的拆卸及移動(dòng)操作，防護(hù)塞在整個(gè)移動(dòng)過程中能夠始終保持精確的定位，由此在完成換源工作后重新安裝到伽瑪?shù)吨鳈C(jī)時(shí)能夠保證其與主機(jī)的定位及配合精度；x軸導(dǎo)軌和Y軸導(dǎo)軌共同構(gòu)成的T型直線導(dǎo)軌，使得操作人員便于執(zhí)行放射源防護(hù)塞的移動(dòng)和后續(xù)處理；此外，通過采用配備有攝像頭和氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪的六自由度機(jī)械手來執(zhí)行換源，整個(gè)換源工作能夠自動(dòng)化進(jìn)行并可以隨時(shí)進(jìn)行人エ干預(yù)操作，井能解決人工換源造成輻射傷害的問題。


圖Ia是按照本發(fā)明的放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖Ib是按照本發(fā)明的放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置的俯視圖；圖2是按照本發(fā)明的用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是按照本發(fā)明的配備有攝像頭的氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪的結(jié)構(gòu)示意圖。
在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中I牽引機(jī)構(gòu)2放射源防護(hù)塞3托板4X軸導(dǎo)軌5氣缸6氣缸7Y軸導(dǎo)軌8T型槽9攝像裝置10-11夾具本體結(jié)構(gòu)12源孔13源體臺(tái)14伽瑪?shù)吨鳈C(jī)15六自由度機(jī)械手16氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪17攝像頭18支撐螺釘19頂緊螺栓20拉緊螺栓
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明圖Ia是按照本發(fā)明的放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖Ib是按照本發(fā)明的放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置的俯視圖。對(duì)伽瑪?shù)秷?zhí)行換源開始之前，首先要拆掉伽瑪?shù)吨鳈C(jī)塞子底部的護(hù)板，然后將放射源防護(hù)塞移出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)以便執(zhí)行換源操作。在整個(gè)移動(dòng)過程中，有必要使放射源防護(hù)塞保持穩(wěn)定及定位準(zhǔn)確，由此在換源工作完畢后重新安裝到伽瑪?shù)吨鳈C(jī)上時(shí)能夠保證其與主機(jī)的定位及配合精度。為此，本發(fā)明構(gòu)思了放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置以實(shí)現(xiàn)上述功能。如圖Ia和圖Ib中所示，按照本發(fā)明ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置包括牽引機(jī)構(gòu)I、托板3，以及彼此相連通并構(gòu)成T型直線導(dǎo)軌的X軸導(dǎo)軌7和Y軸導(dǎo)軌4。托板3的底面上譬如在其四角位置分別設(shè)置有支撐螺釘18，這些支撐螺釘可以上下調(diào)節(jié)，用于將放射源防護(hù)塞2支撐在托板3上。牽引機(jī)構(gòu)I上具有多個(gè)成對(duì)設(shè)置的頂緊螺栓19和連接螺栓20，其數(shù)量譬如為3對(duì)。當(dāng)放射源防護(hù)塞2在托板上被支撐后，牽引機(jī)構(gòu)I上的頂緊螺栓19用于將放射源防護(hù)塞2相對(duì)于伽瑪?shù)吨鳈C(jī)頂緊定位，連接螺栓20用于將被頂緊螺栓19頂緊定位后的放射源防護(hù)塞2與牽引機(jī)構(gòu)I牢固連接在一起，由此保證了防護(hù)塞的整個(gè)移動(dòng)過程中的穩(wěn)定和定位準(zhǔn)確。X軸導(dǎo)軌7和Y軸導(dǎo)軌4分別為直線導(dǎo)軌，它們彼此相連通并構(gòu)成T型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，當(dāng)牽引機(jī)構(gòu)I與放射源防護(hù)塞2完成連接之后，拆掉放射源防護(hù)塞與伽瑪?shù)吨鳈C(jī)之間的連接件，牽引機(jī)構(gòu)I可以譬如通過氣缸6的驅(qū)動(dòng)經(jīng)由X軸導(dǎo)軌7將放射源防護(hù)塞2拖出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)，然后譬如通過氣缸5的驅(qū)動(dòng)經(jīng)由Y軸導(dǎo)軌4將放射源防護(hù)塞2移至側(cè)邊，由此做好預(yù)備換源操作的準(zhǔn)備工作。圖2是按照本發(fā)明的用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)放射源防護(hù)塞2由按照本發(fā)明的移動(dòng)裝置拖出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)并移至ー邊之后，按照本發(fā)明采用了六自由度機(jī)械手來具體執(zhí)行換源操作過程。六自由度機(jī)械手15首先按照預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)至伽瑪?shù)吨鳈C(jī)14用于放置放射源的射源體源孔12處，將源孔12內(nèi)的放射源取出，然后按照預(yù)定軌跡返回至用于放置放射源的源體臺(tái)13處放下。接著，六自由度機(jī)械手15抓取源體臺(tái)上的新源，按照預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)至伽瑪?shù)吨鳈C(jī)的源孔12處，待源孔12內(nèi)的卡盤牢固夾緊放射源之后，機(jī)械手15松開放射源并原路返回置初始位置，至此完成一次換源過程。在存在多個(gè)換源對(duì)象的情況下，以同樣方式操控六自由度機(jī)械手來執(zhí)行對(duì)其他所有放射源的換源操作，然后通過防護(hù)塞移動(dòng)裝置將放射源防護(hù)塞牽引返回至伽瑪?shù)吨鳈C(jī)并固緊其護(hù)板，由此完成整個(gè)換源工作。本發(fā)明中由于采用了六自由度機(jī)械手來自動(dòng)化執(zhí)行換源操作，便于進(jìn)行精密操控，提高工作效率，井能較大程度解決以往換源方式造成輻射的問題。在整個(gè)換源操作過程中，往往需要針對(duì)復(fù)雜情況進(jìn)行人エ干預(yù)操作，為此，本發(fā)明對(duì)六自由度機(jī)械手的具體構(gòu)造進(jìn)行了進(jìn)ー步改進(jìn)。圖3是按照本發(fā)明的配備有攝像頭的氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3中所示，按照本發(fā)明ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的六自由度機(jī)械手具有氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪16，通過該氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪來執(zhí)行對(duì)放射源的抓取和釋放操作。六自由度機(jī)械手的夾具本體結(jié)構(gòu)10、11通過螺釘連接將氣爪16與機(jī)械手末端緊湊牢固相連。在氣爪本體圓周方向上，均勻設(shè)置有3個(gè)T型槽8。在T型槽8中，分別安裝有包括攝像頭17的攝像裝置9，用于對(duì)整個(gè)換源操作進(jìn)行監(jiān)控及顯示。由于采用了氣爪來執(zhí)行對(duì)放射源的抓取和釋放操作，相應(yīng)能獲得對(duì)放射源的夾緊カ大，相應(yīng)速度快，穩(wěn)定可靠，附加裝置少以及占用空間小的特點(diǎn)。此外，多個(gè)攝像頭可以實(shí)時(shí)將監(jiān)控畫面反饋給操作人員，以便隨時(shí)進(jìn)行人エ干預(yù)，由此提高操作的靈活性和便利性。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備，該設(shè)備包括放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置和六自由度機(jī)械手，其特征在干 所述放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置包括托板(3)、X軸導(dǎo)軌(7)、Y軸導(dǎo)軌(4)和牽引機(jī)構(gòu)(I)，其中 所述托板(3)上具有多個(gè)可上下調(diào)節(jié)的支撐螺釘(18)，用于將放射源防護(hù)塞(2)支撐在托板上； 所述牽引機(jī)構(gòu)(I)上具有成對(duì)設(shè)置的頂緊螺栓(19)和連接螺栓(20)，所述頂緊螺栓(19)用于將被所述支撐螺釘(18)支撐的放射源防護(hù)塞(2)相對(duì)于伽瑪?shù)吨鳈C(jī)頂緊定位，所述連接螺栓(20)用于將被頂緊螺栓(19)頂緊定位后的放射源防護(hù)塞(2)與所述牽引機(jī)構(gòu)(I)牢固連接在一起； 所述X軸導(dǎo)軌和Y軸導(dǎo)軌相連通并構(gòu)成T型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，當(dāng)放射源防護(hù)塞通過所述連接螺栓(20)完成與牽引機(jī)構(gòu)(I)之間的連接并拆掉防護(hù)塞與伽瑪?shù)吨鳈C(jī)(14)之間的連接之后，所述牽引機(jī)構(gòu)(I)經(jīng)所述X軸導(dǎo)軌(7)將放射源防護(hù)塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)，然后經(jīng)所述Y軸導(dǎo)軌(4)移動(dòng)到主機(jī)一側(cè)以便執(zhí)行換源操作，并在換源操作完畢后原路返回，以便將放射源防護(hù)塞牽引至初始位置； 所述六自由度機(jī)械手(15)用于按照預(yù)先設(shè)定的軌跡移動(dòng)到伽瑪?shù)吨鳈C(jī)用于放置放射源的源孔處，將源孔內(nèi)的放射源予以取出和更換。
2.如權(quán)利要求I所述的用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備，其特征在于，所述托板(3)上的支撐螺釘(18)為對(duì)稱設(shè)置在托板底面四角處的四個(gè)支撐螺釘，所述牽引機(jī)構(gòu)上的頂緊螺栓(19)和連接螺栓(20)分別譬如為三對(duì)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備，其特征在于，所述六自由度機(jī)械手(15)具有氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪，通過該氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪來執(zhí)行對(duì)放射源的抓取和釋放操作。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備，其特征在于，所述氣動(dòng)三點(diǎn)式氣爪沿其本體圓周方向均布有三個(gè)T型槽(8)，所述T型槽(8)中分別安裝有用于對(duì)整個(gè)換源操作進(jìn)行監(jiān)控顯示的攝像裝置(9)。
5.ー種使用如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的自動(dòng)化換源設(shè)備執(zhí)行伽瑪?shù)稉Q源的方法，該方法包括下列步驟 拆掉伽瑪?shù)吨鳈C(jī)(14)的放射源防護(hù)塞(2)底部的護(hù)板，然后驅(qū)動(dòng)放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置的牽引機(jī)構(gòu)(I)，經(jīng)Y軸導(dǎo)軌(4)和X軸導(dǎo)軌(7)移動(dòng)到放射源防護(hù)塞處； 通過托板(3)的所述支撐螺釘(18)將放射源防護(hù)塞(2)支撐在托板上，接著通過所述頂緊螺栓(19)將放射源防護(hù)塞相對(duì)于伽瑪?shù)吨鳈C(jī)頂緊定位，然后通過所述連接螺栓(20)將放射源防護(hù)塞與所述牽引機(jī)構(gòu)(I)牢固連接在一起，并拆掉防護(hù)塞與伽瑪?shù)吨鳈C(jī)之間的連接元件； 驅(qū)動(dòng)所述牽引機(jī)構(gòu)(I)經(jīng)所述X軸導(dǎo)軌(7)將放射源防護(hù)塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)，然后經(jīng)所述Y軸導(dǎo)軌(4)移動(dòng)到主機(jī)一側(cè)以便執(zhí)行換源操作； 將六自由度機(jī)械手(15)按照預(yù)先設(shè)定的軌跡移動(dòng)到伽瑪?shù)吨鳈C(jī)用于放置放射源的源孔處，將源孔內(nèi)的放射源予以取出和更換，然后機(jī)械手返回初始位置，由此完成一次換源過程;以同樣方式操控六自由度機(jī)械手(15)來執(zhí)行對(duì)其他所有放射源的換源操作，然后通過防護(hù)塞移動(dòng)裝置將放射源防護(hù)塞(2)牽引返回至伽瑪?shù)吨鳈C(jī)并固緊其護(hù)板，由此完成整個(gè)換源工作。
6.如權(quán)利要求5所述的執(zhí)行伽瑪?shù)稉Q源的方法，其特征在于，在整個(gè)換源操作過程中，通過設(shè)置在六自由度機(jī)械手上的攝像裝置進(jìn)行顯示和監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于伽瑪?shù)兜淖詣?dòng)換源設(shè)備及其方法，該設(shè)備包括放射源防護(hù)塞移動(dòng)裝置和六自由度機(jī)械手，其中防護(hù)塞移動(dòng)裝置包括支撐放射源防護(hù)塞的托板(3)、彼此相連通并構(gòu)成T型導(dǎo)軌的X軸導(dǎo)軌(7)和Y軸導(dǎo)軌(4)，以及用于將防護(hù)塞頂緊定位及牢固連接后經(jīng)由T型導(dǎo)軌拉出伽瑪?shù)吨鳈C(jī)的牽引機(jī)構(gòu)(1)，六自由度機(jī)械手(15)用于對(duì)放射源予以取出和更換。按照本發(fā)明，防護(hù)塞在移動(dòng)過程中能夠保持精確的定位以便重新安裝，自動(dòng)化執(zhí)行換源操作并隨時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)，此外能解決人工換源造成輻射傷害的問題。
文檔編號(hào)A61N5/10GK102614594SQ20121008234
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者鄧建春, 邵新宇 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)