直線擺臂式機器人治療床的制作方法
【專利說明】
[0001]所屬技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實用新型涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種直線擺臂式機器人治療床。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]放射治療是進行腫瘤治療的最重要手段之一，放射治療的目的是給靶區(qū)最大的照射劑量，而避免周圍正常組織過多接受照射，這就要求放射治療的各個環(huán)節(jié)能夠做到“精確”?，F(xiàn)在放療設(shè)備中，患者主要采用仰臥式治療模式，對于患者的支撐與定位最重要的部件是治療床，因此，治療床的精確性至關(guān)重要。一般來講，治療床的主要功能體現(xiàn)在:強度剛度達(dá)到要求，能夠?qū)τ诨颊哌M行承載；配合治療過程中的影像系統(tǒng)，進行患者靶區(qū)的精確定位；配合治療頭，滿足不同部位腫瘤靶區(qū)治療時所需的空間方位。
[0005]傳統(tǒng)的立柱式治療床整體笨重，靈活性差，治療空間受限，不是精確放療設(shè)備的最佳選擇；而后發(fā)展的剪式升降床，改變了傳統(tǒng)單柱式的力學(xué)特性，但依然沒有改善其運動空間范圍，治療空間依然受限；一些常規(guī)的機器人技術(shù)用于放射治療設(shè)備中進行患者定位，靈活性、運動范圍和治療空間都得到改善，但常規(guī)機器人的承載方式和受力特性不適應(yīng)放射治療對于患者定位的要求，因此研發(fā)專用的機器人治療床對于治療設(shè)備的發(fā)展有很大的促進作用。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0007]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有治療床治療空間受限，不適應(yīng)放射治療要求的不足，提供一種運動靈活、運動范圍大，可用于任何精確放療系統(tǒng)的直線擺臂式機器人治療床。
[0008]本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0009]本實用新型的直線擺臂式機器人治療床由治療床板(I)和直線擺臂式機器人(2)組成；其特征在于直線擺臂式機器人(2)由升降擺轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)(3)、升降擺轉(zhuǎn)機體(4)、擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)和可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂(6)組成；其中，治療床板(I)與可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂(6)之間通過法蘭連接，可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂(6)與擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)之間通過導(dǎo)軌滑塊機構(gòu)連接，擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)與升降擺轉(zhuǎn)機體(4)之間為轉(zhuǎn)動副連接；升降擺轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)(3)由升降機構(gòu)(7)、擺轉(zhuǎn)機構(gòu)(8)和升降擺轉(zhuǎn)動力離合器(9)構(gòu)成；升降機構(gòu)(7)和擺轉(zhuǎn)機構(gòu)(8)均連接在擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)與升降擺轉(zhuǎn)機體(4)之間的轉(zhuǎn)動副上，升降擺轉(zhuǎn)動力離合器(9) 一端與升降動力源(14)連接，另一端與升降機構(gòu)(7)或擺轉(zhuǎn)機構(gòu)(8)配合，實現(xiàn)動力分配，進而驅(qū)動擺轉(zhuǎn)機構(gòu)(8)擺轉(zhuǎn)或升降機構(gòu)(7)升降。
[0010]上述方案中，所述可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂(6)與擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)之間通過導(dǎo)軌滑塊機構(gòu)連接的具體方式為:可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂(6)上安裝有滑塊(10)，擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)上安裝有導(dǎo)軌(11)，導(dǎo)軌(11)與滑塊(10)配合；實現(xiàn)機械托臂(6)在擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)上直線運動的傳動機構(gòu)為絲杠螺母或者直線電機。
[0011]上述方案中，所述可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂(6)的三個自由度分別為:繞治療床板(I)縱向的旋轉(zhuǎn)，繞治療床板(I)橫向的旋轉(zhuǎn)和繞治療床板(I)高度方向的旋轉(zhuǎn)，并帶有動力源。
[0012]上述方案中，所述擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)縱截面呈現(xiàn)梯形結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為靠近升降擺轉(zhuǎn)機體
(4)端的截面高度大于遠(yuǎn)離升降擺裝機體(4)端截面高度。
[0013]上述方案中，所述升降機構(gòu)(7)、擺轉(zhuǎn)機構(gòu)(8)和升降擺轉(zhuǎn)動力離合器(9)均為齒輪裝置；其中，升降擺轉(zhuǎn)動力離合器(9 )中設(shè)有升降輸出齒輪(9-1)和擺轉(zhuǎn)輸出齒輪(9-2 );升降機構(gòu)(7)為一個絲杠螺母機構(gòu)，螺母固結(jié)在擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)與升降擺轉(zhuǎn)機體(4)之間的轉(zhuǎn)動副上；絲杠(7-2 )兩端通過軸承固定，絲杠(7-2 )只能自轉(zhuǎn)，絲杠(7-2 )上部固結(jié)一個齒輪(7-1)，齒輪(7-1)與升降擺轉(zhuǎn)動力離合器(9)的升降輸出齒輪(9-1)嗤合；擺轉(zhuǎn)機構(gòu)(8)為一個齒輪，齒輪固定安裝在擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)與升降擺轉(zhuǎn)機體(4)之間的轉(zhuǎn)動副上，并與升降擺轉(zhuǎn)動力離合器(9)的擺轉(zhuǎn)輸出齒輪(9-2)嗤合；同一時刻，升降輸出齒輪(9-1)和擺轉(zhuǎn)輸出齒輪(9-2)只有一個處于嚙合狀態(tài)。
[0014]上述方案中，所述治療床板(I)和直線擺臂式機器人(2)上安裝有防碰撞檢測傳感器，用于實時檢測，避免治療床與放療設(shè)備其他硬件發(fā)生碰撞干涉。
[0015]上述方案中，所述治療床板(I)下方安裝有劑量驗證電離室，可以在治療過程中實時進行劑量驗證。
[0016]上述方案中，所述治療床板(I)或直線擺臂式機器人(2)上安裝有主動呼吸引導(dǎo)裝置，具體為具有LED (發(fā)光二極管)燈光引導(dǎo)、語音提示功能的呼吸引導(dǎo)設(shè)備，用于調(diào)節(jié)患者呼吸穩(wěn)定。
[0017]上述方案中，所述擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂(5)前端或直線擺臂式機器人治療床支撐座上安裝有C臂架(12)，C臂架(12)上配置有兩組影像系統(tǒng)，每組有一個kV級X射線源和一個平板探測器，平板探測器安裝在C臂架(12)內(nèi)壁，并且距離C臂架(12)中心的徑向距離可調(diào)；兩組影像系統(tǒng)可以實現(xiàn)CBCT (錐束斷層成像)三維成像和雙目成像；通過影像系統(tǒng)獲取患者靶區(qū)的位置與擺位時的偏差，反饋給治療床控制系統(tǒng)，修正治療床位置，實現(xiàn)靶區(qū)位置的精確校準(zhǔn)與追蹤。
[0018]本實用新型所述的直線擺臂式機器人治療床，可用于任何精確放療系統(tǒng)中，包括遠(yuǎn)距離直線加速器系統(tǒng)，近距離放射治療系統(tǒng)，質(zhì)子放射治療系統(tǒng)。通過三自由度機械托臂實現(xiàn)三個末端自由度，機械托臂與擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂之間通過導(dǎo)軌滑塊機構(gòu)實現(xiàn)機械托臂的平移自由度，通過升降擺轉(zhuǎn)動力離合器與升降機構(gòu)或擺轉(zhuǎn)機構(gòu)配合，實現(xiàn)擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂的升降自由度和擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂相對于升降擺轉(zhuǎn)機體的旋轉(zhuǎn)自由度，構(gòu)成六自由度直線擺臂式機器人治療床，運動靈活、運動范圍大；采用升降擺轉(zhuǎn)動力離合器實現(xiàn)升降機構(gòu)或擺轉(zhuǎn)機構(gòu)動作，只需要采用一個動力源即可，這樣實現(xiàn)一個動力源對于兩個自由度的順序控制，節(jié)省成本，對于治療床運動分析和運動規(guī)律的控制帶來方便。
[0019]綜上所述，本實用新型克服了現(xiàn)有治療床治療空間受限，不適應(yīng)放射治療要求的不足，提供的直線擺臂式機器人治療床運動靈活、運動范圍大，可用于任何精確放療系統(tǒng)。
[0020]【附圖說明】:
[0021]圖1是本實用新型所述直線擺臂式機器人治療床示意圖。
[0022]圖2是本實用新型中直線擺臂式機器人結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]圖3是本實用新型中升降擺轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖4是本實用新型升降擺轉(zhuǎn)動力離合器的示意圖。
[0025]圖5是本實用新型實施例五的示意圖。
[0026]圖6是本實用新型實施例六的示意圖。
[0027]附圖中，各數(shù)字的含義為:1:治療床板；2:直線擺臂式機器人；3:升降擺轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)；4:升降擺轉(zhuǎn)機體；5:擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂；6:可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂；7:升降機構(gòu)；7_1:齒輪；7-2:絲杠；8:擺轉(zhuǎn)機構(gòu)；9:升降擺轉(zhuǎn)動力離合器；9-1:升降輸出齒輪；9-2:擺轉(zhuǎn)輸出齒輪；10:滑塊；11:導(dǎo)軌；12:C臂架；13:直線加速器；14:升降動力源。
[0028]【具體實施方式】:
[0029]下面結(jié)合附圖及實施例進一步詳述本實用新型，但本實用新型不僅限于所述實施例。
[0030]實施例一
[0031]本例的直線擺臂式機器人治療床如圖1、圖2、圖3和圖4所示，由治療床板I和直線擺臂式機器人2組成；直線擺臂式機器人2由升降擺轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)3、升降擺轉(zhuǎn)機體4、擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5和可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂6組成；其中，治療床板I與可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂6之間通過法蘭連接，可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂6與擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5之間通過導(dǎo)軌滑塊機構(gòu)連接，擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5與升降擺轉(zhuǎn)機體4之間為轉(zhuǎn)動副連接；升降擺轉(zhuǎn)動力系統(tǒng)3由升降機構(gòu)7、擺轉(zhuǎn)機構(gòu)8和升降擺轉(zhuǎn)動力離合器9構(gòu)成；升降機構(gòu)7和擺轉(zhuǎn)機構(gòu)8均連接在擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5與升降擺轉(zhuǎn)機體4之間的轉(zhuǎn)動副上，升降擺轉(zhuǎn)動力離合器9 一端與升降動力源14連接，另一端與升降機構(gòu)7或擺轉(zhuǎn)機構(gòu)8配合，實現(xiàn)動力分配，進而驅(qū)動擺轉(zhuǎn)機構(gòu)8擺轉(zhuǎn)或升降機構(gòu)7升降。
[0032]可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂6與擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5之間通過導(dǎo)軌滑塊機構(gòu)連接的具體方式為:可三自由度旋轉(zhuǎn)的機械托臂6上安裝有滑塊10，擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5上安裝有導(dǎo)軌11，導(dǎo)軌11與滑塊10配合；實現(xiàn)機械托臂6在擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5上直線運動的傳動機構(gòu)為絲杠螺母或者直線電機。
[0033]擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5上與導(dǎo)軌11平行方向安裝有兩個軸承座，絲杠兩端通過軸承安裝在軸承座中，這樣絲杠相對于擺轉(zhuǎn)導(dǎo)軌臂5的位置不改變，只是在軸承座中可以轉(zhuǎn)動，絲杠