專利名稱：一種便攜式肺計數(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式肺計數(shù)裝置。
背景技術(shù)：
某些放射性核素如镅、钚被人吸入后，會在肺內(nèi)停留數(shù)周數(shù)月甚至數(shù)年，并且不容易從尿液中檢測到，固常采用計數(shù)器對準肺部直接測量放射性核素發(fā)出的Y射線的方法來估算這些核素在肺部的沉積，據(jù)此可估算攝入量和劑量。目前，公知的肺計數(shù)方法需要在一個由底本底鋼作屏蔽的檢測室里進行，探測器多采用高純鍺探測器。測量時，要求被測者躺在椅子上，并將探測器探頭對準人體肺部進行 Y輻射測量，測量時間一般為30分鐘左右。測量完成后，通過分析譜線獲取測量結(jié)果，并進行顯示和打印出來。由于這種肺計數(shù)方法以低本底環(huán)境為前提，需要構(gòu)建低本底測量室，同時采用了必須在低溫條件下工作的高純鍺探測器，還需要使用液氮制冷。這些限制條件使得該方法僅能在固定場所開展測量工作，并且由于計數(shù)時間長，不能快速檢測出人體肺中的輻射劑量。上述技術(shù)問題使得這種肺計數(shù)方法在核與輻射突發(fā)事件發(fā)生時，不能在現(xiàn)場快速地篩查人員受污染程度。這時，一種可方便移動、并可定量檢測人員吸入肺部的Y放射性核素活度，并給出待積有效劑量，為現(xiàn)場醫(yī)學(xué)診治提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)的便攜式測量設(shè)備顯得非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種便攜式肺計數(shù)裝置，該裝置由小型支撐裝置、探測器、數(shù)字多道分析器、高壓電源、低壓電源、通信接口、肺計數(shù)分析軟件組成。本發(fā)明采用了一體化設(shè)計，將探測器、數(shù)字多道分析器、高壓電源、低壓電源、通信接口集成為一體。小型支撐裝置由可伸縮支架和鉛屏蔽體組成?？缮炜s支架由探頭座、伸縮式支撐桿和折疊式支撐三腳組成。探頭座用于固定肺計數(shù)器的探頭，并能360度水平轉(zhuǎn)動；伸縮式支撐桿連接探頭座，可以調(diào)節(jié)高度；折疊式支撐三腳共有三個腳，用來固定支撐桿，折疊式支撐三腳可折疊收攏，便于攜帶；鉛屏蔽體罩在探頭外圍，起屏蔽作用。本發(fā)明采用了 NaI (Tl)探測器探測Y射線，與高壓電源、鋰電池、數(shù)字多道分析器和通信接口一起集成在探頭部分。NaI (Tl)探測器具有體積小，重量輕，無需液氮制冷，探測效率高，便于攜帶與操作等優(yōu)點，這些優(yōu)點可以實現(xiàn)核與輻射事故的現(xiàn)場測量。數(shù)字多道分析器主要包括電源模塊、主放大器、可編程增益放大器、ADC采樣電路、 FPGA數(shù)字信號處理模塊和通信接口。電源模塊分為高壓模塊和低壓模塊，高壓模塊給探測器的光電倍增管供電，低壓模塊給前置放大器、主放大器、可編程增益放大器、ADC采樣電路、FPGA數(shù)字信號處理模塊和通信接口供電。其中，數(shù)字多道采用FPGA通過可編程增益放大器控制高速ADC把脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并對其進行低通數(shù)字濾波、基線恢復(fù)、脈沖成形、脈沖幅度分析，并獲得多道能譜， 然后將能譜通過通信接口傳輸給上位機的肺計數(shù)分析軟件進行分析處理。肺計數(shù)分析軟件把測到的能譜進行顯示，計算出待積有效劑量，并能對探測器進行能量刻度和效率刻度。本發(fā)明由于采用了便攜式設(shè)計，不需要低本底測量室，因此該軟件還提供了本底扣除功能，可以在現(xiàn)場測量時將環(huán)境的本底扣除，扣除本底后可以有效降低本底輻射對測量結(jié)果的影響，使測量結(jié)果更接近真實值。本發(fā)明解決當(dāng)前肺計數(shù)方法的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用NaI (Tl)探測器，利用了 NaI(Tl)探測器體積小，重量輕，無需液氮制冷，探測效率高，便于攜帶與操作等優(yōu)點，同時，結(jié)合小型靈活的數(shù)字多道，方便的通信接口，上位機中的肺計數(shù)分析軟件扣除本底、分析計算得出待積有效劑量、顯示結(jié)果的功能，實現(xiàn)了肺計數(shù)器在核與輻射事故的現(xiàn)場測量。


圖I是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中數(shù)字化Y能譜獲取系統(tǒng)系統(tǒng)框圖3為本發(fā)明中數(shù)字多道分析器結(jié)構(gòu)框圖4為本發(fā)明中肺計數(shù)器分析軟件算法流程圖5為本發(fā)明中肺計數(shù)分析軟件的軟件框圖6為本發(fā)明的電源模塊示意圖7為本發(fā)明的通信接口電路示意圖8為本發(fā)明的小型支撐裝置示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做更詳細的說明。參閱圖1，一種便攜式肺計數(shù)裝置，該裝置的硬件由小型支撐裝置、探測器、數(shù)字多道分析器、通信接口組成。數(shù)字化Y能譜獲取系統(tǒng)由NaI (H)探測器、前置放大器、主放大器、數(shù)字多道分析器、電源組成。探測器、前置放大器、主放大器、數(shù)字多道分析器、通信接口依次相連。參閱圖2，探測器實現(xiàn)Y輻射信號到電脈沖信號的轉(zhuǎn)換。其中，NaI (Tl)探測器由NaI CTl)閃爍晶體、光導(dǎo)、光電倍增管組成，實現(xiàn)現(xiàn)Y輻射信號到電脈沖信號的轉(zhuǎn)換。高壓電源模塊與NaI (Tl)探測器相連，低壓電源模塊與前置放大器、主放大器、數(shù)字多道分析器、通信接口電路連接。參閱圖3，數(shù)字多道分析器包括高速ADC芯片、FPGA數(shù)字信號處理模塊、時鐘源一、 時鐘源二。其中FPGA通過可編程增益放大器控制高速ADC芯片將模擬脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并在FPGA中建立緩存一、低通數(shù)字濾波、基線恢復(fù)、脈沖成形、緩存二、脈沖幅度分析，最終獲得多道能譜。參閱圖4，肺計數(shù)分析軟件的算法流程如下首先選定核素，在核素數(shù)據(jù)庫中查找到該核素的特征能量，根據(jù)能量刻度，以特征能量在能譜中找到對應(yīng)的峰位，并找出該能量峰的半高寬和對應(yīng)的感興趣區(qū)計算出計數(shù)率，根據(jù)效率刻度算出當(dāng)前活度A，再由半衰期和衰變時間算出初始活度Atl,根據(jù)A和Atl算出待積有效劑量。參閱圖5，肺計數(shù)分析軟件的參數(shù)設(shè)置可以進行通信接口、能量刻度、核素輸入和效率刻度參數(shù)設(shè)置。能量刻度即是對肺計數(shù)器的能量進行刻度；效率刻度就是對肺計數(shù)器的計數(shù)效率進行刻度；尋峰就是根據(jù)能量刻度以特征能量在能譜中找到對應(yīng)的峰位；峰面積計算就是計算能量峰的面積；待積有效劑量計算就是根據(jù)A和Atl算出待積有效劑量； 核素數(shù)據(jù)庫就是各種核素的半衰期、生物半排期、有效半排期、特征能量、分支比、肺吸收類別、腸轉(zhuǎn)移因子、對應(yīng)活度中值空氣動力學(xué)直徑的數(shù)據(jù)庫。參閱圖6，肺計數(shù)器的高壓電源和低壓電源由鋰電池通過高壓模塊電路轉(zhuǎn)換輸出 0-1000V正高壓；通過低壓電源模塊轉(zhuǎn)換輸出+12V、-12V、+5V、+3. 3V、+1. 5V各種低高電源。參閱圖7，肺計數(shù)器與上位機的通信接口可配置為USB、以太網(wǎng)、Wifi、藍牙四種通信模式，便于在多種環(huán)境下使用。參閱圖8，該小型支撐裝置由支撐座、伸縮式支撐桿和折疊式支撐三腳組成。支撐座可以做360度水平轉(zhuǎn)動，伸縮式支撐桿可以調(diào)節(jié)高度，折疊式支撐三腳可以折疊收攏，便于攜帶。
權(quán)利要求
1.便攜式肺計數(shù)裝置，其特征在于該裝置由小型支撐裝置、探測器、數(shù)字多道分析器、高壓電源模塊、低壓電源模塊、通信接口、肺計數(shù)分析軟件組成該裝置采用NaI (Tl)探測器探測Y射線，其中探測器、數(shù)字多道分析器、高壓電源、低壓電源、通信接口集成一體；小型支撐裝置由可伸縮支架和鉛屏蔽體組成；數(shù)字多道分析器包括主放大器、可編程增益放大器、ADC采樣電路、數(shù)字信號處理模塊和通信接口；電源模塊包括高壓模塊和低壓模塊，高壓模塊給探測器的光電倍增管供電，低壓模塊給前置放大器、主放大器、可編程增益放大器、ADC采樣電路、FPGA數(shù)字信號處理模塊和通信接口供電；肺計數(shù)分析軟件可進行能譜顯示、能量刻度、效率刻度、本底扣除以及待積有效劑量計笪ο
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的便攜式肺計數(shù)裝置，其特征在于所述NaI(Tl)探測器由 NaI (Tl)閃爍體、光導(dǎo)、光電倍增管和前置放大器組成，可實現(xiàn)Y輻射信號到電脈沖信號的轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的便攜式肺計數(shù)裝置，其特征在于所述小型支撐裝置由可伸縮支架和鉛屏蔽體組成；可伸縮支架由探頭座、伸縮式支撐桿和折疊式支撐三腳組成；探頭座用于固定肺計數(shù)器的探頭，并能360水平轉(zhuǎn)動；伸縮式支撐桿連接探頭座，可以調(diào)節(jié)高度；折疊式支撐三腳共有三個腳，用來固定支撐桿，折疊式支撐三腳可折疊收攏，便于攜帶；鉛屏蔽體罩在探頭外圍，起屏蔽作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式肺計數(shù)裝置，其特征在于所述數(shù)字化多道分析器采用FPGA控制高速ADC將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并進行低通數(shù)字濾波、基線恢復(fù)、脈沖成形、脈沖幅度分析，并獲得多道能譜，然后將能譜通過通信接口傳輸給上位機的肺計數(shù)分析軟件進行分析處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式肺計數(shù)裝置，其特征在于所述肺計數(shù)分析軟件的算法流程如下首先選定核素，在核素數(shù)據(jù)庫中查找到該核素的特征能量，根據(jù)能量刻度，以特征能量在能譜中找到對應(yīng)的峰位，并找出該能量峰的半高寬和對應(yīng)的感興趣區(qū)計算出計數(shù)率，根據(jù)效率刻度算出當(dāng)前活度A，再由半衰期和衰變時間算出初始活度A0,根據(jù)A和A0 算出待積有效劑量；所述肺計數(shù)分析軟件提供了本底扣除功能，可以在現(xiàn)場測量時將環(huán)境的本底扣除，扣除本底后可以有效降低本底輻射對測量結(jié)果的影響，使測量結(jié)果更接近真實值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式的肺計數(shù)裝置。該裝置由小型支撐裝置、探測器、數(shù)字多道分析器、高壓電源、低壓電源、通信接口、肺計數(shù)分析軟件組成。其中，探測器采用了NaI(Tl)探測器，使得本發(fā)明的肺計數(shù)裝置體積小，重量輕，探測效率高，便于攜帶與操作。肺計數(shù)分析軟件可以進行本底扣除，待積有效劑量計算?？梢杂糜谠诤伺c輻射突發(fā)事件現(xiàn)場定量檢測人員吸入肺部的γ放射性核素活度，并給出待積有效劑量，為現(xiàn)場醫(yī)學(xué)診治提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。
文檔編號G01T1/161GK102590848SQ20121002570
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者唐應(yīng)兵, 庹先國, 成毅, 曲德成, 楊國山, 林木, 潘潔, 王琳, 王磊, 肖魏峰, 顏瑜成 申請人:成都理工大學(xué)