專利名稱：伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備及其方法
技術領域：
本發(fā)明屬于放射線技術領域，更具體地，涉及ー種用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備及其方法。
背景技術：
伽瑪?shù)妒且环N用于治療癌癥的非介入式放射治療設備，其根據(jù)立體幾何定向原理,將顱內或體內的病變組織選擇性地確定為靶點，使用鈷-60產生的Y射線進行一次性大劑量聚焦照射，使之產生局灶性的壞死或功能改變而達到治療疾病的目的。它具有靶點準確，劑量率高、治療時間短以及腫瘤控制率高等優(yōu)點，因此近年來國內外獲得了較為廣泛的運用。但由于作為放射源的鈷-60會隨著時間逐漸衰減，每經(jīng)過5. 27年其劑量即會降低一半，因此，需要定期進行換源工作，以保證治療時對劑量率的要求。目前，在實踐中使用的常規(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進行操作，取下放射源的防護蓋，將舊源取出放入鈷源倒運容器，再將新源從鈷源倒運容器里取出裝入伽瑪?shù)吨鳈C。這種操作過程復雜，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，此外還容易對換源技術人員造成輻射危害。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，運輸至換源廠家再執(zhí)行換源，但是該方式由于不能在設備現(xiàn)場進行換源，必須由專業(yè)廠家來完成，相應會造成操作上的極大不便及成本上的提高。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的以上缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備及其方法，由此可實現(xiàn)自動化操作、定位精度高，并可以隨時進行人エ干預操作，避免人工換源造成輻射傷害等多方面的技術效果。按照本發(fā)明的ー個方面，提供了一種用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備，該設備包括放射源防護塞移動裝置和六自由度機械手，其特征在于所述放射源防護塞移動裝置包括托板、X軸導軌、Y軸導軌和牽引機構，其中所述托板上具有多個可上下調節(jié)的支撐螺釘，用于將放射源防護塞支撐在托板上；所述牽引機構上具有成對設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塞相對于用于伽瑪?shù)吨鳈C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塞與所述牽引機構牢固連接在一起；所述X軸導軌和Y軸導軌相連通并構成T型導軌結構，當放射源防護塞通過所述連接螺栓完成與牽引機構之間的連接并拆掉防護塞與伽瑪?shù)吨鳈C之間的連接之后，所述牽引機構經(jīng)所述X軸導軌將放射源防護塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C，然后經(jīng)所述Y軸導軌移動到主機一側以便執(zhí)行換源操作，并在換源操作完畢后原路返回，以便將放射源防護罩牽引至初始、位置；所述六自由度機械手用于按照預先設定的軌跡移動到伽瑪?shù)吨鳈C用于放置放射源的源孔處，將源孔內的放射源予以取出和更換。 作為進ー步優(yōu)選地，所述托板上的支撐螺釘為對稱設置在托板底面四角處的四個支撐螺釘，所述牽引機構上的頂緊螺栓和連接螺栓分別為三對。作為進ー步優(yōu)選地，所述六自由度機械手具有氣動三點式氣爪，通過該氣動三點式氣爪來執(zhí)行對放射源的抓取和釋放操作。作為進ー步優(yōu)選地，所述氣動三點式氣爪沿其本體圓周方向均布有三個T型槽，所述T型槽中分別安裝有用于對整個換源操作進行監(jiān)控顯示的攝像裝置。按照本發(fā)明的另一方面，還提供了相應地用于伽瑪?shù)兜淖詣踊瘬Q源方法，該方法包括下列步驟拆掉伽瑪?shù)吨鳈C的放射源防護塞底部的護板，然后驅動放射源防護塞移動裝置的牽引機構，經(jīng)Y軸導軌和X軸導軌移動到放射源防護塞處；通過托板的所述支撐螺釘將放射源防護塞支撐在托板上，接著通過所述頂緊螺栓將放射源防護塞相對于伽瑪?shù)吨鳈C頂緊定位，然后通過所述連接螺栓將放射源防護塞與所述牽引機構牢固連接在一起，并拆掉防護塞與伽瑪?shù)吨鳈C之間的連接元件；驅動所述牽引機構經(jīng)所述X軸導軌將放射源防護塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C，然后經(jīng)所述Y軸導軌移動到主機一側以便執(zhí)行換源操作；將六自由度機械手按照預先設定的軌跡移動到伽瑪?shù)吨鳈C用于放置放射源的源孔處，將源孔內的放射源予以取出和更換，然后機械手返回初始位置，由此完成一次換源過程;以同樣方式操控六自由度機械手來執(zhí)行對其他所有放射源的換源操作，然后通過防護塞移動裝置將放射源防護塞牽引返回至伽瑪?shù)吨鳈C并固緊其護板，由此完成整個換源工作。作為進ー步優(yōu)選地，在整個換源操作過程中，通過設置在六自由度機械手上的攝像裝置進行顯示和監(jiān)控。通過按照本發(fā)明的以上構思，由于通過放射源防護塞移動裝置來執(zhí)行對放射源防護塞的拆卸及移動操作，防護塞在整個移動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時能夠保證其與主機的定位及配合精度；x軸導軌和Y軸導軌共同構成的T型直線導軌，使得操作人員便于執(zhí)行放射源防護塞的移動和后續(xù)處理；此外，通過采用配備有攝像頭和氣動三點式氣爪的六自由度機械手來執(zhí)行換源，整個換源工作能夠自動化進行并可以隨時進行人エ干預操作，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)明的放射源防護塞移動裝置的整體結構示意圖；圖Ib是按照本發(fā)明的放射源防護塞移動裝置的俯視圖；圖2是按照本發(fā)明的用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備的整體結構示意圖；圖3是按照本發(fā)明的配備有攝像頭的氣動三點式氣爪的結構示意圖。
在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中I牽引機構2放射源防護塞3托板4X軸導軌5氣缸6氣缸7Y軸導軌8T型槽9攝像裝置10-11夾具本體結構12源孔13源體臺14伽瑪?shù)吨鳈C15六自由度機械手16氣動三點式氣爪17攝像頭18支撐螺釘19頂緊螺栓20拉緊螺栓
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實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)明的放射源防護塞移動裝置的整體結構示意圖，圖Ib是按照本發(fā)明的放射源防護塞移動裝置的俯視圖。對伽瑪?shù)秷?zhí)行換源開始之前，首先要拆掉伽瑪?shù)吨鳈C塞子底部的護板，然后將放射源防護塞移出伽瑪?shù)吨鳈C以便執(zhí)行換源操作。在整個移動過程中，有必要使放射源防護塞保持穩(wěn)定及定位準確，由此在換源工作完畢后重新安裝到伽瑪?shù)吨鳈C上時能夠保證其與主機的定位及配合精度。為此，本發(fā)明構思了放射源防護塞移動裝置以實現(xiàn)上述功能。如圖Ia和圖Ib中所示，按照本發(fā)明ー個優(yōu)選實施例的放射源防護塞移動裝置包括牽引機構I、托板3，以及彼此相連通并構成T型直線導軌的X軸導軌7和Y軸導軌4。托板3的底面上譬如在其四角位置分別設置有支撐螺釘18，這些支撐螺釘可以上下調節(jié)，用于將放射源防護塞2支撐在托板3上。牽引機構I上具有多個成對設置的頂緊螺栓19和連接螺栓20，其數(shù)量譬如為3對。當放射源防護塞2在托板上被支撐后，牽引機構I上的頂緊螺栓19用于將放射源防護塞2相對于伽瑪?shù)吨鳈C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塞2與牽引機構I牢固連接在一起，由此保證了防護塞的整個移動過程中的穩(wěn)定和定位準確。X軸導軌7和Y軸導軌4分別為直線導軌，它們彼此相連通并構成T型導軌結構，當牽引機構I與放射源防護塞2完成連接之后，拆掉放射源防護塞與伽瑪?shù)吨鳈C之間的連接件，牽引機構I可以譬如通過氣缸6的驅動經(jīng)由X軸導軌7將放射源防護塞2拖出伽瑪?shù)吨鳈C，然后譬如通過氣缸5的驅動經(jīng)由Y軸導軌4將放射源防護塞2移至側邊，由此做好預備換源操作的準備工作。圖2是按照本發(fā)明的用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備的整體結構示意圖。當放射源防護塞2由按照本發(fā)明的移動裝置拖出伽瑪?shù)吨鳈C并移至ー邊之后，按照本發(fā)明采用了六自由度機械手來具體執(zhí)行換源操作過程。六自由度機械手15首先按照預定軌跡運動至伽瑪?shù)吨鳈C14用于放置放射源的射源體源孔12處，將源孔12內的放射源取出，然后按照預定軌跡返回至用于放置放射源的源體臺13處放下。接著，六自由度機械手15抓取源體臺上的新源，按照預定軌跡運動至伽瑪?shù)吨鳈C的源孔12處，待源孔12內的卡盤牢固夾緊放射源之后，機械手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。在存在多個換源對象的情況下，以同樣方式操控六自由度機械手來執(zhí)行對其他所有放射源的換源操作，然后通過防護塞移動裝置將放射源防護塞牽引返回至伽瑪?shù)吨鳈C并固緊其護板，由此完成整個換源工作。本發(fā)明中由于采用了六自由度機械手來自動化執(zhí)行換源操作，便于進行精密操控，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。在整個換源操作過程中，往往需要針對復雜情況進行人エ干預操作，為此，本發(fā)明對六自由度機械手的具體構造進行了進ー步改進。圖3是按照本發(fā)明的配備有攝像頭的氣動三點式氣爪的結構示意圖。如圖3中所示，按照本發(fā)明ー個優(yōu)選實施例中的六自由度機械手具有氣動三點式氣爪16，通過該氣動三點式氣爪來執(zhí)行對放射源的抓取和釋放操作。六自由度機械手的夾具本體結構10、11通過螺釘連接將氣爪16與機械手末端緊湊牢固相連。在氣爪本體圓周方向上，均勻設置有3個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，用于對整個換源操作進行監(jiān)控及顯示。由于采用了氣爪來執(zhí)行對放射源的抓取和釋放操作，相應能獲得對放射源的夾緊カ大，相應速度快，穩(wěn)定可靠，附加裝置少以及占用空間小的特點。此外，多個攝像頭可以實時將監(jiān)控畫面反饋給操作人員，以便隨時進行人エ干預，由此提高操作的靈活性和便利性。 本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備，該設備包括放射源防護塞移動裝置和六自由度機械手，其特征在干 所述放射源防護塞移動裝置包括托板(3)、X軸導軌(7)、Y軸導軌(4)和牽引機構(I)，其中 所述托板(3)上具有多個可上下調節(jié)的支撐螺釘(18)，用于將放射源防護塞(2)支撐在托板上； 所述牽引機構(I)上具有成對設置的頂緊螺栓(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)支撐的放射源防護塞(2)相對于伽瑪?shù)吨鳈C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塞(2)與所述牽引機構(I)牢固連接在一起； 所述X軸導軌和Y軸導軌相連通并構成T型導軌結構，當放射源防護塞通過所述連接螺栓(20)完成與牽引機構(I)之間的連接并拆掉防護塞與伽瑪?shù)吨鳈C(14)之間的連接之后，所述牽引機構(I)經(jīng)所述X軸導軌(7)將放射源防護塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C，然后經(jīng)所述Y軸導軌(4)移動到主機一側以便執(zhí)行換源操作，并在換源操作完畢后原路返回，以便將放射源防護塞牽引至初始位置； 所述六自由度機械手(15)用于按照預先設定的軌跡移動到伽瑪?shù)吨鳈C用于放置放射源的源孔處，將源孔內的放射源予以取出和更換。
2.如權利要求I所述的用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備，其特征在于，所述托板(3)上的支撐螺釘(18)為對稱設置在托板底面四角處的四個支撐螺釘，所述牽引機構上的頂緊螺栓(19)和連接螺栓(20)分別譬如為三對。
3.如權利要求I或2所述的用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備，其特征在于，所述六自由度機械手(15)具有氣動三點式氣爪，通過該氣動三點式氣爪來執(zhí)行對放射源的抓取和釋放操作。
4.如權利要求1-3任意一項所述的用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備，其特征在于，所述氣動三點式氣爪沿其本體圓周方向均布有三個T型槽(8)，所述T型槽(8)中分別安裝有用于對整個換源操作進行監(jiān)控顯示的攝像裝置(9)。
5.ー種使用如權利要求1-3任意一項所述的自動化換源設備執(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(14)的放射源防護塞(2)底部的護板，然后驅動放射源防護塞移動裝置的牽引機構(I)，經(jīng)Y軸導軌(4)和X軸導軌(7)移動到放射源防護塞處； 通過托板(3)的所述支撐螺釘(18)將放射源防護塞(2)支撐在托板上，接著通過所述頂緊螺栓(19)將放射源防護塞相對于伽瑪?shù)吨鳈C頂緊定位，然后通過所述連接螺栓(20)將放射源防護塞與所述牽引機構(I)牢固連接在一起，并拆掉防護塞與伽瑪?shù)吨鳈C之間的連接元件； 驅動所述牽引機構(I)經(jīng)所述X軸導軌(7)將放射源防護塞拖出伽瑪?shù)吨鳈C，然后經(jīng)所述Y軸導軌(4)移動到主機一側以便執(zhí)行換源操作； 將六自由度機械手(15)按照預先設定的軌跡移動到伽瑪?shù)吨鳈C用于放置放射源的源孔處，將源孔內的放射源予以取出和更換，然后機械手返回初始位置，由此完成一次換源過程;以同樣方式操控六自由度機械手(15)來執(zhí)行對其他所有放射源的換源操作，然后通過防護塞移動裝置將放射源防護塞(2)牽引返回至伽瑪?shù)吨鳈C并固緊其護板，由此完成整個換源工作。
6.如權利要求5所述的執(zhí)行伽瑪?shù)稉Q源的方法，其特征在于，在整個換源操作過程中，通過設置在六自由度機械手上的攝像裝置進行顯示和監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于伽瑪?shù)兜淖詣訐Q源設備及其方法，該設備包括放射源防護塞移動裝置和六自由度機械手，其中防護塞移動裝置包括支撐放射源防護塞的托板(3)、彼此相連通并構成T型導軌的X軸導軌(7)和Y軸導軌(4)，以及用于將防護塞頂緊定位及牢固連接后經(jīng)由T型導軌拉出伽瑪?shù)吨鳈C的牽引機構(1)，六自由度機械手(15)用于對放射源予以取出和更換。按照本發(fā)明，防護塞在移動過程中能夠保持精確的定位以便重新安裝，自動化執(zhí)行換源操作并隨時進行人工干預，此外能解決人工換源造成輻射傷害的問題。
文檔編號A61N5/10GK102614594SQ20121008234
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權日2012年3月26日
發(fā)明者鄧建春, 邵新宇 申請人:華中科技大學