專利名稱：用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種對用于醫(yī)療直線加速器手動盒的改進，具體講是一種使傳統(tǒng)只能以手動的操作的手動盒可以實現(xiàn)由所編制的程序控制進行自動化操作的手動盒電子調(diào)節(jié)開關(guān)。
背景技術(shù)：
醫(yī)用直線加速器是目前腫瘤治療中所用的一種重要設(shè)備，如美國瓦里安公司的醫(yī)用直線加速器等，在我國的保有量很大。在治療使用的過程中，對直線加速器位置的調(diào)整，如機架角度、射野大小等，是醫(yī)療人員必需和經(jīng)常的操作。目前的這些操作，都是由醫(yī)療人員以手工操作方式按動加速器的位置運動控制裝置，即加速器的手動盒來完成的。以美國瓦里安公司的醫(yī)用直線加速器為例，其手動盒上共有6個可左右扳動的旋鈕，醫(yī)療人員是通過手工扳動這些旋鈕，來使加速器的各運動部分完成作前后左右的運動。這些手動盒上的旋鈕一般有如下特點1.全部旋鈕可分別旋動，也可同時旋動。
2.必須由人工扳動而不能自動化操作。停止扳動時，旋鈕可因其內(nèi)部的復(fù)位彈簧作用而回到起始位置。
3.通過旋鈕調(diào)節(jié)而輸出的電壓變化是連續(xù)的，但由于直線加速器的運動方向只有二個，即對轉(zhuǎn)動部件而言，只有左、右兩個轉(zhuǎn)動方向；對平動部件而言，只有前、后兩個運動方向；對運動速度而言，則只有四個。因此，由手動盒的各旋鈕所控制的運動輸出信號只有8種組合。而旋鈕的電壓輸出在某一檔位區(qū)間內(nèi)時，其手動盒的輸出信號實際上是恒定的，并且只能有8種情況。
由于手動盒通常都是以有限長度的有線方式與設(shè)備連接的，因此醫(yī)療人員手工扳動手動盒的操作也只能在設(shè)備的附近進行，不僅勞動強度大，效率低，而且也極易受到過多輻射的影響而有損健康。
實用新型內(nèi)容針對上述情況，本實用新型將提供一種可以用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，以達到代替?zhèn)鹘y(tǒng)必須由手工扳動手動盒旋鈕的操作，可由按所編制的特定程序進行而實現(xiàn)自動化操作的目的，不僅能降低操作人員的勞動強度，提高工作效率，更有利于減少操作人員受到過多輻射的傷害，保護操作人員的健康。
通過對上述手動盒的深入研究可以了解，由于手動盒上用于操作的各旋鈕本質(zhì)上是一個電位器。其被旋轉(zhuǎn)到一定位置時，電位器給出一個對應(yīng)的輸出電壓信號，再由手動盒中相應(yīng)的信號處理電路將此電壓信號相應(yīng)轉(zhuǎn)換成一個速度和/或方向控制信號，驅(qū)動直線加速器的運動部分運動。旋鈕回到起始位置時，電位器的中心抽頭是斷開的。
據(jù)此，在本實用新型用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有可分別與原手動盒中各旋鈕相對應(yīng)的數(shù)字電位器，其各電壓輸出端分別與所對應(yīng)旋鈕的原電壓輸出端在原手動盒信號處理電路中的對應(yīng)聯(lián)接部位聯(lián)接，各數(shù)字電位器的工作狀態(tài)由來自總控制信號源的控制指令信號控制。
上述結(jié)構(gòu)中所說的數(shù)字電位器，可以直接采用現(xiàn)有的如X9241、X9312或MAX54XX等系列的集成電路形式。
結(jié)構(gòu)中所說的該數(shù)字電位器，除直接采用現(xiàn)有集成電路的方式外，還可以采用使該數(shù)字電位器由相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)電路形式的結(jié)構(gòu)替換。其中，各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)中分別以多選一的方式設(shè)置有至少與所對應(yīng)旋鈕的各電壓輸出檔位參數(shù)相對應(yīng)的電壓輸出端，且各電壓輸出端分別與其所對應(yīng)旋鈕的原電壓輸出端在原手動盒信號處理電路中的對應(yīng)聯(lián)接部位聯(lián)接。各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)中的多選一方式的電壓輸出端分別由與各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)相對應(yīng)設(shè)置的各多選一型控制電路中的一對應(yīng)輸出端控制；各多選一型控制電路的工作狀態(tài)由來自總控制信號源的控制指令信號控制。
所說的總控制信號源的控制指令信號，可以為對手動盒中各旋鈕的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)輸出檔位參數(shù)，以及相應(yīng)的操作要求等內(nèi)容編制成適當(dāng)?shù)某绦蚝?，作為操作控制指令，以通用或?qū)Ｓ玫挠嬎銠C、PC機等設(shè)備直接輸入相應(yīng)的數(shù)字電位器，或是輸入上述用于控制各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)工作的多選一型控制電路，就可以使各數(shù)字電位器或電阻網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)的輸出端向原手動盒中的信號處理電路輸出相應(yīng)的電壓信號，即等同于以手動方式扳動手動盒上相應(yīng)旋鈕時所對應(yīng)輸出的電壓信號，從而可以實現(xiàn)以計算機對醫(yī)用直線加速器各運動部位的運動或轉(zhuǎn)動的方向和/或速度的調(diào)整操作進行遠程控制。
在上述電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)形式的電子調(diào)節(jié)開關(guān)中，由于所說的各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)的電壓信號輸出是以多選一方式進行控制的，故其輸出的相應(yīng)電壓信號是不連續(xù)的跳躍分檔形式的。因此，各電阻網(wǎng)絡(luò)中對所設(shè)置的電壓輸出端分配的數(shù)量越多，其相鄰各輸出檔位間的電壓差別也相應(yīng)越小，就越接近電位器式旋鈕的連續(xù)輸出狀態(tài)。同時，由于各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)中的電壓輸出端分別都聯(lián)接在原手動盒中信號處理電路中與所對應(yīng)旋鈕相應(yīng)輸出信號的聯(lián)接部位，因此各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)中電壓輸出檔位的分配數(shù)量，一般情況下至少與所對應(yīng)旋鈕的調(diào)節(jié)檔位參數(shù)相適應(yīng)即可。若在此基礎(chǔ)上還需要有其它特殊的需要，則可以根據(jù)情況增加所設(shè)置的輸出檔位的數(shù)量。
在上述的電子調(diào)節(jié)開關(guān)中，對所說的各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)中以多選一方式設(shè)置各電壓輸出檔位所對應(yīng)的分壓電阻結(jié)構(gòu)，雖然可以采用分別獨立設(shè)置或是其它的設(shè)置形式，但作為實施時特別推薦可供參考的優(yōu)選方式之一，是采用為在具有與所對應(yīng)旋鈕的可調(diào)節(jié)總電阻值范圍相適應(yīng)的總電阻結(jié)構(gòu)上，設(shè)置有依次分段排布的由所說多選一型控制電路控制的各電壓輸出端的形式。
在某些原手動盒的操作中，在扳動下一旋鈕時對以前所扳動過的旋鈕調(diào)節(jié)狀態(tài)無需予以保留的情況下，該手動盒采用上述結(jié)構(gòu)形式，特別是電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)形式的電子調(diào)節(jié)開關(guān)進行改造后，基本即能滿足以該電子開關(guān)代替原人工手動操作的要求。
為滿足在扳動下一旋鈕時如果對以前所扳動過的旋鈕調(diào)節(jié)狀態(tài)仍有可能需要予以保留，即在繼續(xù)保持某些已扳動過的旋鈕調(diào)節(jié)狀態(tài)的情況下同時再配合扳動其它旋鈕進行復(fù)合形式的調(diào)控操作需要，特別是對于電阻網(wǎng)絡(luò)電路形式的結(jié)構(gòu)而言，在上述電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上，可以進一步在結(jié)構(gòu)中所說的各多選一型控制電路與總控制信號源之間再分別設(shè)置有對應(yīng)的鎖存器，并還設(shè)置有上一級的多選一型控制電路，用于對各鎖存器的工作狀態(tài)進行選擇和控制。所說的來自總控制信號源的控制指令信號則由上一級多選一型控制電路的輸入端進入。通過總控制指令信號經(jīng)上一級多選一型控制電路對各鎖存器的工作狀態(tài)變化變化與否進行控制，就可以實現(xiàn)對與各鎖存器相對應(yīng)的下一級多選一型控制電路工作狀態(tài)的保持或改變。
上述的電子調(diào)節(jié)開關(guān)中，所說的分別與原手動盒中各旋鈕相對應(yīng)的數(shù)字電位器在手動盒中的設(shè)置方式，既可以采用為與所對應(yīng)的旋鈕以并聯(lián)方式聯(lián)接的方式，或為不與各旋鈕并聯(lián)而獨立設(shè)置的方式。
在上述的電子調(diào)節(jié)開關(guān)結(jié)構(gòu)中，所說的各多選一型控制電路和/或鎖存器，可以采用目前已有的傳統(tǒng)的或其它的多種形式電路結(jié)構(gòu)，但一般以采用可具有上述功能要求的集成電路形式為方便。例如，目前可以方便得到的能具有所要求多選一功能的數(shù)據(jù)選擇器和/或譯碼器等類型的集成電路可以包括如CMOS類型中的CD4051、CD4067、CD4512、CD4016、CC4067、AD7506等，或是TTL類型中的74SL151、74LS150、74LS251、74LS152等目前常用的8選一或16選一型數(shù)據(jù)選擇器；或是如CMOS類型中的CD4555，TTL類型中的74LS137、74LS138、74LS154、74LS159等常用的譯碼器(地址選擇器)等。可供選用的鎖存器也可以包括有CMOS類型中的CD4076，CD4597；TTL類型中的74LS100、74LS198、74LS199、74CS75、74CS77等。
根據(jù)上述內(nèi)容可以理解，本實用新型用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，直接以數(shù)字電位器或以電阻網(wǎng)絡(luò)的不連續(xù)特定輸出代替原來旋鈕的連續(xù)輸出——對于后者，通過合理選擇電阻網(wǎng)絡(luò)各個電阻的大小，則可使電阻網(wǎng)絡(luò)的某一輸出端口的輸出電壓等效于原來旋鈕扳動的輸出電壓，再由手動盒輸出適當(dāng)?shù)男盘柸タ刂萍铀倨髟O(shè)備的相應(yīng)運動部分運動。雖然對于電阻網(wǎng)絡(luò)而言，其輸出電壓是不連續(xù)的，但合理的阻值使其網(wǎng)絡(luò)的每一輸出端與手動盒信號處理電路接通時，其輸出電壓值都對應(yīng)于原來連續(xù)變化的旋鈕的輸出電壓的一段，而原來每一段的輸出電壓值都對應(yīng)于手動盒的一個方向和/或速度。這樣，電阻網(wǎng)絡(luò)就可全面代替原來的旋鈕。仍以上述的美國瓦里安公司醫(yī)用直線加速器為例，其每一個電阻網(wǎng)絡(luò)只需要8個輸出端口，由于旋鈕在不扳動時是斷開的，故可直接拆除，不影響工作。
通過計算機對這些電子開關(guān)進行編程控制，由電子開關(guān)選取相應(yīng)的數(shù)字電位器或是相應(yīng)電阻網(wǎng)絡(luò)中的某一輸出端口同手動盒的信號處理電路接通，就可以實現(xiàn)由計算機決定何時哪一個電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓同手動盒信號處理電路接通。從計算機調(diào)出加速器的位置預(yù)設(shè)值，再由計算機判斷分析機器的當(dāng)前實際位置，并指揮機器向預(yù)設(shè)值運動，當(dāng)實際值和預(yù)設(shè)值相同時，機器則停止運動。由此實現(xiàn)可以代替人工手動操作的自動化，不僅降低了操作人員的勞動強度，提高工作效率，更有利于減少操作人員受到輻射的傷害，保護操作人員的健康。
根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本實用新型上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出多種形式的修改、替換或變更。
以下結(jié)合由附圖所示實施例的具體實施方式
，對本實用新型的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本實用新型上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實用新型的范圍。


圖1是現(xiàn)有直線加速器手動盒旋鈕開關(guān)結(jié)構(gòu)的原理圖。
圖2是本實用新型一種電子調(diào)節(jié)開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型采用電子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式的一種電子調(diào)節(jié)開關(guān)原理圖。
圖4是本實用新型采用電子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式的另一種電子調(diào)節(jié)開關(guān)原理圖。
具體實施方式
圖1所示的是以現(xiàn)有的美國瓦里安直線加速器手動盒旋鈕式調(diào)節(jié)開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理。該手動盒中共有6個可扳動的旋鈕，它們的輸出電壓經(jīng)手動盒信號處理電路加以識別，并經(jīng)控制電路輸出控制信號，控制加速器運動。
圖2所示的是可適用于上述美國瓦里安直線加速器手動盒的本實用新型電子調(diào)節(jié)開關(guān)的一種結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)中設(shè)置有可分別與原手動盒中各旋鈕相對應(yīng)的數(shù)字電位器10，其各電壓輸出端分別與所對應(yīng)旋鈕的原電壓輸出端在原手動盒信號處理電路4中的對應(yīng)聯(lián)接部位聯(lián)接，各數(shù)字電位器10的工作狀態(tài)由來自總控制信號源的控制指令信號控制。
圖3是同樣可適用于上述美國瓦里安直線加速器手動盒的另一種采用電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)電路結(jié)構(gòu)形式電子電位器的原理圖。其中共設(shè)置有6個電阻網(wǎng)絡(luò)1，分別于原手動盒中的6個旋鈕相對應(yīng)。各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)1均為在具有與所對應(yīng)旋鈕的可調(diào)節(jié)總電阻值范圍相適應(yīng)的總電阻結(jié)構(gòu)中，依次分段排布有8個以多選一方式設(shè)置的電壓輸出端口2，分別對應(yīng)于原來各旋鈕中的8個電壓輸出檔位的電壓輸出值。各電阻網(wǎng)絡(luò)1中所設(shè)置的擱電壓輸出端口2分別與其所對應(yīng)旋鈕的電壓輸出端在手動盒信號處理電路4中的對應(yīng)聯(lián)接部位相聯(lián)接。各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)1中的多選一方式電壓輸出端2，分別通過由與各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)1對應(yīng)設(shè)置的各多選一型控制電路3中的一個對應(yīng)輸出端控制。各多選一控制電路3選通對應(yīng)的各電阻網(wǎng)絡(luò)中8個電壓中的某一個，此電壓經(jīng)原手動盒信號處理電路4處理后，輸出一個期望的控制信號至加速器的相應(yīng)運動部位。以所編制的操作程序通過計算機輸入，控制各多選一控制電路3，即可以實現(xiàn)自動化操作。在手動盒中，所說的分別與原手動盒中各旋鈕相對應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)1在具體設(shè)置時，既可以采用為與所對應(yīng)的旋鈕以并聯(lián)方式聯(lián)接的方式，也可以為不與各旋鈕并聯(lián)而獨立設(shè)置的方式。
圖4為在圖3結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的又一種電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)結(jié)構(gòu)形式的具體電路，各多選一控制電路3均選用為CD4067型的16選1模擬開關(guān)，ABCD為其選擇信號。由于原手動盒上共有6個電位器旋鈕，可能會同時工作，而每個電位器的輸出可能需要維持不變，故其相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)由ABCD維持選通一個的開關(guān)狀態(tài)維持不變，即A、B、C、D信號應(yīng)不變?，F(xiàn)用4條輸入信號線I、J、K、L控制各電阻網(wǎng)絡(luò)，并分別用相應(yīng)的鎖存器5(可選用74LS75型集成電路)來維持由I、J、K、L獲得的A、B、C、D不變。X、Y、Z作為鎖存器的選擇信號，則當(dāng)X、Y、Z為特定組合時，由設(shè)置的另一74LS138型譯碼器形式的上一級多選一電路6選通對應(yīng)的鎖存器，這時的I、J、K值再決定該鎖存器的輸出，從而決定各電阻網(wǎng)絡(luò)1的輸出電壓值，直到下次計算機控制XYZ和ABC的組合再需改變這一輸出電壓為止。A、B、C、D選通到第九位以上的模擬開關(guān)時，CD4067的輸出斷開，則相當(dāng)于原來的電位器歸位。
權(quán)利要求1.用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是結(jié)構(gòu)中設(shè)置有可分別與原手動盒中各旋鈕相對應(yīng)的數(shù)字電位器(10)，其各電壓輸出端分別與所對應(yīng)旋鈕的原電壓輸出端在原手動盒信號處理電路(4)中的對應(yīng)聯(lián)接部位聯(lián)接，各數(shù)字電位器(10)的工作狀態(tài)由來自總控制信號源的控制指令信號控制。
2.如權(quán)利要求1所述的用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是所說的數(shù)字電位器(10)可由相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)(1)替換，各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)(1)中分別以多選一的方式設(shè)置有至少與所對應(yīng)旋鈕的各電壓輸出檔位參數(shù)相對應(yīng)的電壓輸出端(2)，且各電壓輸出端分別與其所對應(yīng)旋鈕的原電壓輸出端在原手動盒信號處理電路(4)中的對應(yīng)聯(lián)接部位聯(lián)接，各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)(1)中的多選一方式的電壓輸出端(2)分別由與各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)(1)相對應(yīng)設(shè)置的各多選一型控制電路(3)中的一對應(yīng)輸出端控制，各多選一型控制電路(3)的工作狀態(tài)由來自總控制信號源的控制指令信號控制。
3.如權(quán)利要求2所述的用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是所說的各電阻網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)(1)為在具有與所對應(yīng)旋鈕的可調(diào)節(jié)總電阻值范圍相適應(yīng)的總電阻結(jié)構(gòu)上，設(shè)置有依次分段排布的由所說多選一型控制電路(3)控制的各電壓輸出端(2)的形式。
4.如權(quán)利要求2所述的用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是在所說的各多選一型控制電路(3)與總控制信號源之間還分別對應(yīng)設(shè)置有鎖存器(5)，并設(shè)置有上一級多選一型控制電路(6)選擇和控制各鎖存器的工作狀態(tài)，來自總控制信號源的控制指令信號由上一級多選一型控制電路(6)的輸入端進入。
5.如權(quán)利要求1所述的用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是所說的可分別與原手動盒中各旋鈕相對應(yīng)的數(shù)字電位器(10)可以為與所對應(yīng)的旋鈕以并聯(lián)方式聯(lián)接的方式，或為不與之并聯(lián)的獨立設(shè)置方式。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是在所說的各數(shù)字電位器和/或多選一型控制電路和/或鎖存器為集成電路形式。
7.如權(quán)利要求6所述的用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是所說的多選一型集成電路可以采用相同形式或不同形式的數(shù)據(jù)選擇器和/或譯碼器類型集成電路。
8.如權(quán)利要求6所述的用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，其特征是所說的數(shù)字電位器可以采用X9241、X9312或MAX54XX系列的集成電路。
專利摘要用于醫(yī)療直線加速器手動盒的電子調(diào)節(jié)開關(guān)，結(jié)構(gòu)中設(shè)置有可分別與原手動盒中各旋鈕相對應(yīng)的數(shù)字電位器，其各電壓輸出端分別與所對應(yīng)旋鈕的原電壓輸出端在原手動盒信號處理電路中的對應(yīng)聯(lián)接部位聯(lián)接，各數(shù)字電位器的工作狀態(tài)由來自總控制信號源的控制指令信號控制。本開關(guān)可以改以往只能以手工操作為可實現(xiàn)由計算機自動化控制，提高工作效率，并有利于對操作人員健康的保護。
文檔編號A61N5/10GK2605875SQ0323305
公開日2004年3月10日 申請日期2003年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月29日
發(fā)明者潘宇 申請人:潘宇