專利名稱：醫(yī)用鈷60治療機(jī)的控制微型計(jì)算機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
醫(yī)用鈷60治療機(jī)是用于放射治療的設(shè)備，控制器是該機(jī)的重要部件?？刂破饔糜诳刂浦委焺┝?，因?yàn)榫_的劑量控制十分重要，劑量過(guò)小達(dá)不到治療目的，劑量過(guò)大則產(chǎn)生副作用，甚至發(fā)生放射性損傷，釀成致殘和致命的后果。
現(xiàn)有的鈷60治療機(jī)所用的控制器，包括國(guó)外二個(gè)主要生產(chǎn)廠家(法國(guó)CGR和加拿大)所生產(chǎn)的鈷60治療機(jī)在內(nèi)，其核心部件均是計(jì)時(shí)器。這種控制器的控制方法是在放射物理人員測(cè)量的基礎(chǔ)上，由醫(yī)生或?qū)Ｂ毼锢砣藛T對(duì)每個(gè)病人的照射劑量進(jìn)行計(jì)算后，換算為治療時(shí)間，再對(duì)病人進(jìn)行治療。這種計(jì)算不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易產(chǎn)生誤差，影響治療效果。
本發(fā)明是以鈷60治療機(jī)為控制對(duì)象，以微型計(jì)算機(jī)為控制機(jī)的一種智能化控制器。它在輸入物理人員定期測(cè)定的數(shù)據(jù)后，在操作過(guò)程中完成一系列的修正計(jì)算，同時(shí)自動(dòng)控制治療劑理，計(jì)算和控制的精確度，為年誤差不超過(guò)3‰。
下面分四個(gè)部分對(duì)本機(jī)進(jìn)行介紹一、本發(fā)明的主要控制系統(tǒng)(一)微機(jī)控制系統(tǒng)該機(jī)對(duì)病人開(kāi)始治療時(shí)，只要輸入當(dāng)時(shí)的日期，源皮距、照射面積及處方劑量，程序便能自動(dòng)完成源衰變、射野面積及源皮距的修正計(jì)算，最后給出所需的治療時(shí)間并自動(dòng)完成照射過(guò)程。
(二)安全聯(lián)鎖系統(tǒng)該機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)一旦破壞，立即停止執(zhí)行照射指令。
(三)打印裝置該機(jī)能打印年、月、日，源皮距、野劑量、四位數(shù)字的病案號(hào)的治療時(shí)間。
(四)手動(dòng)照射器該機(jī)除具有自動(dòng)計(jì)算功能外，還有一個(gè)手動(dòng)計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)時(shí)間最長(zhǎng)為999秒、最短為1秒。
(五)獨(dú)立的計(jì)時(shí)保護(hù)裝置在控制系統(tǒng)內(nèi)有一個(gè)獨(dú)立的計(jì)時(shí)保護(hù)裝置，它有七檔保護(hù)時(shí)間。用戶可根據(jù)不同的鈷60源強(qiáng)，選擇不同的保護(hù)限時(shí)。在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可起到保護(hù)作用，有效的防止病人超劑量照射。
(六)同步計(jì)時(shí)器在系統(tǒng)內(nèi)有一個(gè)獨(dú)立計(jì)時(shí)器?？稍诿看沃委熀笥涗洸∪说闹委煏r(shí)間，并可在突然斷電時(shí)記錄病人的治療時(shí)間，保存時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)一年。
(七)聲光裝置該裝置能在鈷60源到位后，治療開(kāi)始時(shí)，發(fā)出聲光信號(hào)提示警告。
二、本發(fā)明在控制計(jì)算時(shí)所用的數(shù)據(jù)(一)測(cè)量數(shù)據(jù)一般是指源皮距75公分，皮下0.5公分，4×4公分到20×20公分的方野測(cè)量數(shù)據(jù)。其它數(shù)據(jù)是以這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算后得到的。(具體測(cè)量方法見(jiàn)“腫瘤放射治療學(xué)”書)。
(二)鈷60衰變系數(shù)由于鈷60是天然放射源，它的放射劑量是隨時(shí)間即變化的(5.24年為一個(gè)半衰期)，時(shí)間不同，劑量不同，時(shí)間與劑量間所對(duì)應(yīng)的不變的數(shù)量關(guān)系為衰變系數(shù)。
(三)源皮距放射源到皮膚的距離，在一定距離內(nèi)，照射劑量與距離的平方成反比。
(四)受照皮膚面積受放射源照射的皮膚的面積。在一般的情況下是將面積換算為等效方野，來(lái)進(jìn)行劑量計(jì)算。換算公式是
(2長(zhǎng)寬)/(長(zhǎng)＋寬) ＝等效方野(五)劑量與時(shí)間照射時(shí)間越長(zhǎng)，所得到的照射劑量也越大，兩者成正比。
三、本發(fā)明的計(jì)算方法計(jì)算方法按下述公式進(jìn)行(醫(yī)生處方劑量)/(物理測(cè)量數(shù)據(jù)等效方野衰變系數(shù)源皮距系數(shù)) ＝病人所需正常治療時(shí)間四、本發(fā)明的工作原理
以下結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的工作原理，各附圖名稱如下


圖1.面板上各控制鍵的位置圖圖2.整機(jī)框圖圖3.顯示電路框圖圖4.顯示電路原理圖圖5.電源電路框圖圖6.電源電路原理圖圖7.計(jì)算機(jī)指令信號(hào)執(zhí)行電路框圖圖8.計(jì)算機(jī)指令信號(hào)執(zhí)行電路原理圖圖9.計(jì)算機(jī)輸入控制信號(hào)電路方框圖
圖10.計(jì)算機(jī)輸入控制信號(hào)電路原理圖
圖11.限時(shí)保護(hù)電路原理圖
(一)面板上各控制鍵的位置見(jiàn)附
圖1，圖中1為打印機(jī)，2為治療日期顯示，3為源皮距顯示，4為照射野顯示，5為醫(yī)生處方劑量顯示，6為總時(shí)間顯示，7為計(jì)時(shí)治療時(shí)間顯示，8為操作鍵，9為治療開(kāi)始鍵，10為緊急停止鍵，11電源開(kāi)關(guān)鍵，12為獨(dú)立計(jì)時(shí)器顯示。
(二)控制器的整機(jī)框圖見(jiàn)附圖2，圖中13為顯示電路，14為電源電路，15為微機(jī)主機(jī)，16為控制電路。
下面結(jié)合框圖，詳細(xì)說(shuō)明控制器的工作情況。
1.顯示電路見(jiàn)附圖3和附圖4，它由26個(gè)共陰數(shù)碼管電路組成，由8條數(shù)據(jù)總線(D0－D3，D4－D7)輸入數(shù)據(jù)，分高4位，低4位。地址總線通過(guò)三八解碼電路(IC74LS138)解碼后，選中不同的與非門，再向與非門(IC74LS32)進(jìn)行選位控制，最后由 解碼電路(IC4511)、電碼、驅(qū)動(dòng)電路和鎖存電路完成顯示。其應(yīng)要功能是顯示年月日、源皮距、治療野大小、醫(yī)生處方劑量、治療時(shí)間、鈷60源位置及照射警告等數(shù)據(jù)，并觀察控制時(shí)間。
2.電源電路見(jiàn)圖5和圖6，它是由3個(gè)單獨(dú)的電源電路組成的，一路是220V交流電經(jīng)變壓整流，∏型濾波穩(wěn)壓后輸出5V直流電供給計(jì)算機(jī)；另一路是220V交流電源經(jīng)整流、∏型濾波和穩(wěn)壓后輸出6V直流電供給控制電路，這樣就保證了計(jì)算機(jī)在正常情況下不受控制電路的干擾。第三路是專門為停電計(jì)時(shí)電路提供的干電池(5V)，由于計(jì)時(shí)電路電流數(shù)量在微安級(jí)，因此在突然斷電的情況下計(jì)時(shí)器可保留記錄時(shí)間一年。
3.微機(jī)本發(fā)明所用的主機(jī)TP801為單板機(jī)或單片機(jī)(也可以是雙機(jī)系統(tǒng)雙單板或雙單片機(jī))，均屬現(xiàn)有技術(shù)(請(qǐng)參看單板機(jī)或單片機(jī)說(shuō)明)。它的主要功能是處理輸入信息，然后將處理后的信息輸給顯示電路和控制電路。進(jìn)行顯示和控制整機(jī)工作。
4.控制電路控制電路由輸入電路和輸出電路組成，它的主要任務(wù)是給計(jì)算機(jī)輸入控制信號(hào)和對(duì)計(jì)算機(jī)輸出指令，執(zhí)行控制。見(jiàn)圖7和圖8，它的主要工作原理，是當(dāng)計(jì)算機(jī)PIO口PA4PA3輸出兩個(gè)高信號(hào)時(shí)，反向器(74LS04)反向，相對(duì)應(yīng)的光電隔離器導(dǎo)通，J3J4工作，J3－1 J4－1常開(kāi)接點(diǎn)閉合，鈷60運(yùn)動(dòng)氣閥H工作。當(dāng)鈷60到達(dá)治療位后，有一個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)被壓合，信息輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，這時(shí)PIO口PA1PA2輸出兩個(gè)信號(hào)，相對(duì)應(yīng)的反相器反相，光電隔離器導(dǎo)通，訊響電路通過(guò)NE555集成電路，每秒發(fā)生一個(gè)脈沖，驅(qū)動(dòng)訊響器和報(bào)警發(fā)光管，這時(shí)治療控制開(kāi)始。治療終止時(shí)，計(jì)算機(jī)PA1－PA4輸出四個(gè)低信號(hào)、光電隔離器終止導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電路與繼電器恢復(fù)到初始態(tài)。當(dāng)發(fā)生斷電事故時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路也恢復(fù)到初始態(tài)，使鈷60源由氣壓送回到貯存位置。
5.控制信號(hào)電路見(jiàn)圖9和
圖10，它是由四個(gè)并聯(lián)連鎖信號(hào)組成的，當(dāng)這四個(gè)輸入信號(hào)中有一個(gè)不為低信號(hào)(零電位)時(shí)，計(jì)算機(jī)將不執(zhí)行照射指令。它的工作原理是當(dāng)任一輸入口為一個(gè)低信號(hào)時(shí)，光電隔離器導(dǎo)通，對(duì)計(jì)算機(jī)PIO口PA5－PA8中一個(gè)輸出高電位。當(dāng)四個(gè)輸出信號(hào)都為高電位時(shí)，計(jì)算機(jī)對(duì)PIO口PA1PA2輸出高電位，這時(shí)治療開(kāi)始。通常輸入的信號(hào)是由本電路外的微動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)完成，在本圖中沒(méi)有標(biāo)出。
6.限時(shí)保護(hù)電路，見(jiàn)
圖11，它是由NE555集成電路組成的獨(dú)立的限時(shí)保護(hù)電路，治療開(kāi)始時(shí)，J1－2斷開(kāi)，限時(shí)開(kāi)始，治療結(jié)束時(shí)JT工作，斷開(kāi)鈷60一氣閥H電源，使鈷60回到存貯位，限時(shí)保護(hù)分為七檔，關(guān)閉不同的限時(shí)開(kāi)關(guān)，便可選擇不同限時(shí)，時(shí)間，用戶可根據(jù)不同源強(qiáng)，選擇不同限時(shí)保護(hù)時(shí)間。它在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可起到保護(hù)作用，有效的防止病人超劑量照射。
權(quán)利要求1.用于醫(yī)用鈷60治療機(jī)的微計(jì)算機(jī)控制器，它與原鈷60的定時(shí)控制器不同，其特征是在放射治療中可自動(dòng)修正計(jì)算治療量的控制裝置，該裝置由以下三個(gè)部分組成(a)一個(gè)由發(fā)光數(shù)碼管組成的顯示器；(b)兩個(gè)供電電源(控制電源與計(jì)算機(jī)電源)；(c)主機(jī)，主機(jī)采用TP801單板機(jī)或單片機(jī)，也可以是雙單板機(jī)或單機(jī)；主機(jī)上裝有光電隔離器的控制電路(8)和(10)、一個(gè)獨(dú)立的限時(shí)保護(hù)裝置(11)，以及一個(gè)獨(dú)立的同步計(jì)時(shí)器(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的控制器，其特征是顯示器裝有一套由計(jì)算機(jī)地址總線和數(shù)據(jù)總線經(jīng)選位、解碼、驅(qū)動(dòng)、鎖存、到發(fā)光數(shù)碼管顯示的顯示電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的控制器，其特征是有兩套供電源，保護(hù)計(jì)算機(jī)不受控制電路干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的裝置，其特征是與本控制器的顯示電路、電源電路、控制電路相連的主機(jī)為TP801單板機(jī)或單片機(jī)，也可以是雙單板機(jī)可雙單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的控制器，其特征是光電隔離器的控制電路內(nèi)裝有報(bào)警聲光電路和聯(lián)鎖電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的控制器，其特征是裝有一套在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)能將鈷60源送回安全儲(chǔ)存位置的限時(shí)保護(hù)電路。
專利摘要本實(shí)用新型為醫(yī)用鈷60治療機(jī)的微型計(jì)算機(jī)控制器，它的結(jié)構(gòu)與原鈷60的定時(shí)器的結(jié)構(gòu)不同，其主要特征是該控制器由數(shù)碼管顯示電路，計(jì)算機(jī)(主機(jī))電器和控制電路三部分組成。它不但可以對(duì)一些放射劑量進(jìn)行自動(dòng)修正計(jì)算，而且能在計(jì)算結(jié)束后自動(dòng)控制治療。本機(jī)還有以下附加裝置①打印裝置；②安全聯(lián)鎖裝置；⑨保護(hù)裝置；④停電記錄裝置。上述裝置用于完成治療記錄、安全保護(hù)、超劑量過(guò)時(shí)保護(hù)和停電鎖存記錄等工作。
文檔編號(hào)A61N5/10GK2065067SQ8920123
公開(kāi)日1990年11月7日 申請(qǐng)日期1989年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月31日
發(fā)明者劉 文, 陳朝 申請(qǐng)人:北京軍區(qū)總醫(yī)院