醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種輸出控制系統(tǒng)，特別涉及一種醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，包括外殼，外殼內(nèi)有低壓電源板、STM32主控板、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板，低壓電源板的輸出端連接STM32主控板、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板的電源端，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板通過信號(hào)接口連接自動(dòng)穩(wěn)頻電路板和STM32主控板，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板通過信號(hào)接口相互連接，STM32主控板設(shè)置CAN通信口，第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板、自動(dòng)穩(wěn)頻電路板設(shè)置輸出接口和輸入接口。本實(shí)用新型有效降低了外部電磁干擾對劑量輸出控制系統(tǒng)的影響，提高了醫(yī)用加速器主控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對劑量輸出的控制精度。
【專利說明】醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種輸出控制系統(tǒng)，特別涉及一種醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的加速器對劑量輸出的控制，是通過在控制臺(tái)輸入調(diào)制器的工作頻率來控制劑量率，但是，這樣只能間接控制劑量率；自動(dòng)穩(wěn)頻裝置的驅(qū)動(dòng)是由加速器的主控系統(tǒng)控制，并且修正參數(shù)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器完成，這樣不方便而且不穩(wěn)定；磁控管燈絲跳變由加速器主控系統(tǒng)通過模擬電路與基準(zhǔn)電壓比較完成，這樣容易出故障。而且加速器的主控系統(tǒng)還處理劑量監(jiān)測、各運(yùn)動(dòng)部件的位置信息及與外接部件的通訊等工作，這樣會(huì)影響對劑量輸出控制的穩(wěn)定性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型要解決的問題是:提供一種能夠自主進(jìn)行劑量輸出的停出束判斷，抗干擾強(qiáng)，穩(wěn)定性高的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]所述的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，包括外殼，外殼內(nèi)部固定有低壓電源板、STM32主控板、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板，低壓電源板的輸入端設(shè)置插頭，輸出端連接STM32主控板、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板的電源端，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板通過信號(hào)接口連接自動(dòng)穩(wěn)頻電路板和STM32主控板，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板通過信號(hào)接口相互連接，STM32主控板設(shè)置CAN通信口，STM32主控板通過CAN通信口連接CAN總線，第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板設(shè)置有連接加速器其他子系統(tǒng)的輸入接口，自動(dòng)穩(wěn)頻電路板設(shè)置有連接自動(dòng)穩(wěn)頻電機(jī)和微波系統(tǒng)的輸出接口和輸入接口。
[0006]所述的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)的主控系統(tǒng)通過接受來自醫(yī)用加速器主控系統(tǒng)的治療數(shù)據(jù)和出束需要的各種參數(shù)，出束中本系統(tǒng)將各參數(shù)的變化反饋給主控系統(tǒng)并接受來自醫(yī)用加速器主控系統(tǒng)的巡檢指令和停束指令，具有獨(dú)立處理器，可以直接對信號(hào)做出判斷處理。采用兩塊信號(hào)轉(zhuǎn)接板是為減少主控板上元器件的數(shù)量，減少器件之間的相互影響，使得劑量輸出控制系統(tǒng)更穩(wěn)定。兩塊信號(hào)轉(zhuǎn)接板的電源輸入端分別與低壓電源板的輸出端連接，信號(hào)接口分別與STM32主控板、自動(dòng)穩(wěn)頻電路板和外部各模塊的信號(hào)端連接。其中，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板把來自外部的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)接到STM32主控板的輸入端，同時(shí)把STM32主控板輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成要求的模擬信號(hào)后再轉(zhuǎn)接出去。第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板主要把來自醫(yī)用加速器的其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號(hào)和來自高壓脈沖調(diào)制器聯(lián)鎖信號(hào)經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)接給STM32主控板，在出束期間，若有其中一個(gè)聯(lián)鎖信號(hào)發(fā)生時(shí)，本系統(tǒng)就會(huì)立即響應(yīng)同時(shí)停止出束，以確保出束安全。自動(dòng)穩(wěn)頻(AFC)電路板包括采樣、放大、求差和保持等電路對從微波系統(tǒng)采集的信號(hào)進(jìn)行處理。其輸入信號(hào)是由醫(yī)用加速器微波系統(tǒng)的前向波和反射波經(jīng)過微波環(huán)形橋后輸出的兩路信號(hào)，這兩路信號(hào)經(jīng)過放大和求差處理后作為自動(dòng)穩(wěn)頻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制微波系統(tǒng)輸出的微波頻率，使其與加速管的諧振頻率相匹配，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)用加速器的自動(dòng)穩(wěn)頻，提高了加速器劑量輸出的控制精度。
[0007]進(jìn)一步地優(yōu)選，外殼采用封閉式鋁制外殼。有效降低外部電磁干擾對醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)的影響。
[0008]進(jìn)一步地優(yōu)選，低壓電源板包括濾波器和三個(gè)電源模塊，濾波器的輸入端通過設(shè)置在外殼上的電源插頭連接電源，濾波器的輸出端分別連接三個(gè)電源模塊的輸入端。三個(gè)電源模塊為24V電源模塊，土 12V電源模塊和3V3電源模塊，24V電源模塊采用LB10-10B24，輸出端連接第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板的電源輸入端，±12V電源模塊采用LB10-10A12，輸出端連接STM32主控板、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板的電源輸入端,3V3電源模塊采用LB03-10B03，輸出端連接第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板的電源輸入端。電源采用模塊式結(jié)構(gòu)，可降低原來多個(gè)電路共用一個(gè)電源產(chǎn)生的相互影響。
[0009]進(jìn)一步地優(yōu)選，STM32主控板采用32位STM32微處理器。精度高、穩(wěn)定性好、兼容性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。STM32主控板與加速器主控系統(tǒng)的通訊方式采用CAN總線，其具有僅使用一根雙鉸線就可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)信息通訊，而且可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，通過信號(hào)接口分別與第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板連接。
[0010]本實(shí)用新型所具有的有益效果是:
[0011]1、劑量輸出控制系統(tǒng)具有獨(dú)立處理器，可以直接對信號(hào)做出判斷處理，減輕醫(yī)用加速器上位機(jī)主控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，使上位機(jī)主控系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
[0012]2、醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)采用32位STM32微處理器，提高了劑量輸出控制的準(zhǔn)確性和快速性；而且兼容性強(qiáng)，能夠支持?jǐn)U展調(diào)強(qiáng)、滑窗和容積調(diào)強(qiáng)等多種先進(jìn)放療技術(shù)。
[0013]3、采用封閉式鋁制外殼，有效降低外部電磁干擾和內(nèi)部元件之間的電磁干擾對劑量輸出控制系統(tǒng)的影響。
[0014]4、自動(dòng)穩(wěn)頻的調(diào)試電路通過數(shù)字化改造后調(diào)試更加方便簡潔。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的電氣原理圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型自動(dòng)穩(wěn)頻電路板的電氣原理圖；
[0017]其中，1、外殼；2、STM32主控板；3、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板；4、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板；5、自動(dòng)穩(wěn)頻電路板；6、低壓電源板；7、插頭；U8A、U8B、U8C、U10A、U10B、放大器；U9、采樣保持放大器；R1-R18、電阻；C1-C9、電容；CR1、CR2、限壓二極管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步描述:
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，包括外殼1，外殼I內(nèi)部固定有低壓電源板6、STM32主控板2、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板5,低壓電源板6的輸入端設(shè)置插頭7,輸出端連接STM32主控板2、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板5的電源端，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4通過信號(hào)接口連接自動(dòng)穩(wěn)頻電路板5和STM32主控板2，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4通過信號(hào)接口相互連接，STM32主控板2設(shè)置CAN通信口，STM32主控板2通過CAN通信口連接CAN總線，與醫(yī)用加速器的主控系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，同時(shí)也通過信號(hào)接口與本系統(tǒng)的第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4進(jìn)行信號(hào)傳輸，第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4設(shè)置有連接加速器子系統(tǒng)的輸入接口，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4的輸入接口，用于接收來自外部的加速器的其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號(hào)和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板5的信號(hào)，自動(dòng)穩(wěn)頻電路板5設(shè)置有連接自動(dòng)穩(wěn)頻電機(jī)和微波系統(tǒng)的輸出接口和輸入接口。
[0020]其中，外殼I采用封閉式鋁制外殼，低壓電源板6包括濾波器和三個(gè)電源模塊，濾波器的輸入端通過設(shè)置在外殼上的電源插頭連接電源，濾波器的輸出端分別連接三個(gè)電源模塊的輸入端，三個(gè)電源模塊為24V電源模塊，±12V電源模塊和3V3電源模塊，24V電源模塊采用LB10-10B24，輸出端連接第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4的電源輸入端，±12V電源模塊采用LB10-10A12，輸出端連接STM32主控板2、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板5的電源輸入端，3V3電源模塊采用LB03-10B03，輸出端連接第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板5的電源輸入端。STM32主控板2采用32位STM32微處理器。
[0021]所述的STM32主控板2與醫(yī)用加速器的主控系統(tǒng)通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，就是出束前本系統(tǒng)接受來自醫(yī)用加速器主控系統(tǒng)的治療數(shù)據(jù)和出束需要的各種參數(shù)，出束中本系統(tǒng)將各參數(shù)的變化反饋給主控系統(tǒng)并接受來自醫(yī)用加速器主控系統(tǒng)的巡檢指令和停束指令。
[0022]所述第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3將來自高壓脈沖調(diào)制器的充電電流平均值的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)接給STM32主控板2，然后本系統(tǒng)的程序會(huì)根據(jù)此信號(hào)的大小來判斷磁控管的燈絲電壓是否需要跳變，判斷是跳全壓還是跳半壓。第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3將來自STM32主控板的AFC比較值的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量轉(zhuǎn)接給AFC電路板，用于自動(dòng)穩(wěn)頻。第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板3還將來自STM32主控板2的DQ參考電壓的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量，轉(zhuǎn)接給高壓脈沖調(diào)制器，用于控制通過DQ閘流管電流的大小，確保高壓脈沖調(diào)制器穩(wěn)定工作的同時(shí)，減少不必要的功耗。
[0023]所述第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4將來自高壓脈沖調(diào)制的高壓過流、反峰等聯(lián)鎖信號(hào)處理后轉(zhuǎn)接給STM32主控板2，一旦出現(xiàn)上述聯(lián)鎖，本系統(tǒng)的程序會(huì)做出停束響應(yīng)，以防對設(shè)備造成損害；第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4還接受來自治療頭控制系統(tǒng)、機(jī)架與輔助控制系統(tǒng)、治療床控制系統(tǒng)、劑量監(jiān)測系統(tǒng)等醫(yī)用加速器其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號(hào)，第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板4將這些子系統(tǒng)的聯(lián)鎖信號(hào)經(jīng)過與非門邏輯處理后轉(zhuǎn)接給STM32主控板2，當(dāng)醫(yī)用加速器的其他任何一個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)鎖時(shí)，本系統(tǒng)都會(huì)立即作出停束響應(yīng)，以確保出束安全。
[0024]所述自動(dòng)穩(wěn)頻(AFC)電路板5是通過采樣微波系統(tǒng)的前向波和反射波來控制微波系統(tǒng)的輸出頻率，使其與加速管的諧振頻率相匹配，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)頻，其原理如圖2所示:微波系統(tǒng)的前向波和反射波的采樣經(jīng)過微波環(huán)形橋后輸出的兩路信號(hào)，相位相差η/2，當(dāng)微波系統(tǒng)的輸出頻率與加速管的工作頻率匹配時(shí)兩信號(hào)的幅值相等，兩路信號(hào)進(jìn)入自動(dòng)穩(wěn)頻電路后，分別經(jīng)過電容Cl、電阻R2和電容C2、電阻R8組成的電路進(jìn)行濾波，此后各自經(jīng)過放大器U8C和U8B進(jìn)行放大，放大后分別經(jīng)過R5和R9輸入到運(yùn)放U8A的反向和正向輸入端，兩路信號(hào)經(jīng)U8A做差后通過電阻Rll后連接采樣保持器U9的輸入端2腳，然后由AFC觸發(fā)信號(hào)AFCTRIG進(jìn)行采樣后輸出，經(jīng)電阻R13進(jìn)入運(yùn)放UlOA的反向輸入端，由UlOA和R14放大處理后經(jīng)電阻R16進(jìn)入運(yùn)放UlOB的反向輸入端，AFC的比較值信號(hào)ATOD/A加上經(jīng)電阻R17進(jìn)入運(yùn)放UlOB的正向輸入端，兩路信號(hào)經(jīng)過UlOB和電阻R18運(yùn)算放大后作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接AFC電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。
[0025]本實(shí)用新型所述的原理為:
[0026]當(dāng)醫(yī)用加速器開始工作時(shí)，首先由醫(yī)用加速器的上位機(jī)主控系統(tǒng)下發(fā)處方的治療數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，醫(yī)用加速器的劑量輸出控制系統(tǒng)收到這些數(shù)據(jù)后，進(jìn)入出束準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)本系統(tǒng)收到主控系統(tǒng)的出束指令時(shí)，本系統(tǒng)會(huì)發(fā)出主觸發(fā)脈沖信號(hào)，同時(shí)接通自動(dòng)升壓電路，進(jìn)入出束狀態(tài)；在出束狀態(tài)下本系統(tǒng)的自動(dòng)穩(wěn)頻電路會(huì)根據(jù)對微波系統(tǒng)前向波和反向波的采樣，判斷微波系統(tǒng)的輸出頻率與加速管的工作頻率是否匹配，通過自動(dòng)穩(wěn)頻電路驅(qū)動(dòng)穩(wěn)頻電機(jī)改變微波系統(tǒng)的輸出頻率，使之與加速管的工作頻率匹配。當(dāng)發(fā)生聯(lián)鎖信號(hào)或正常治療完成，醫(yī)用加速器的主控系統(tǒng)會(huì)通過CAN總線發(fā)出停束指令，本系統(tǒng)立即響應(yīng)斷開高壓部分，停止出束。本系統(tǒng)在醫(yī)用加速器出束過程中，使劑量輸出控制精度達(dá)到 0.01MU。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，包括外殼(1)，其特征在于:外殼(I)內(nèi)部固定有低壓電源板(6)、STM32主控板(2)、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板(3)、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4)和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板(5),低壓電源板(6)的輸入端設(shè)置插頭(7),輸出端連接STM32主控板(2)、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板(3)、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4)和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板(5)的電源端，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板(3)和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4)通過信號(hào)接口連接自動(dòng)穩(wěn)頻電路板(5)和STM32主控板(2)，第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板(3 )和第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4 )通過信號(hào)接口相互連接，STM32主控板(2 )設(shè)置CAN通信口，STM32主控板(2)通過CAN通信口連接CAN總線，第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4)設(shè)置有連接加速器其他子系統(tǒng)的輸入接口，自動(dòng)穩(wěn)頻電路板(5)設(shè)置有連接自動(dòng)穩(wěn)頻電機(jī)和微波系統(tǒng)的輸出接口和輸入接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的外殼(I)采用封閉式鋁制外殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的低壓電源板(6 )包括濾波器和三個(gè)電源模塊，濾波器的輸入端通過設(shè)置在外殼上的電源插頭連接電源，濾波器的輸出端分別連接三個(gè)電源模塊的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的三個(gè)電源模塊為24V電源模塊，±12V電源模塊和3V3電源模塊，24V電源模塊采用LB10-10B24，輸出端連接第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4)的電源輸入端，±12V電源模塊采用LB10-10A12，輸出端連接STM32主控板(2)、第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板(3)、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4)和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板(5)的電源輸入端，3V3電源模塊采用LB03-10B03，輸出端連接第一信號(hào)轉(zhuǎn)接板(3)、第二信號(hào)轉(zhuǎn)接板(4 )和自動(dòng)穩(wěn)頻電路板(5 )的電源輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用加速器劑量輸出控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的STM32主控板(2)采用32位STM32微處理器。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK203732924SQ201420081417
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】劉文鋒, 紀(jì)東澤, 張瑞 申請人:山東新華醫(yī)療器械股份有限公司