防碰撞装置及放疗设备的制作方法

本申请涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种防碰撞装置及放疗设备。

背景技术：

放射治疗、化学药物治疗和手术治疗是现阶段癌症治疗过程中常见的三大手段。其中，大约70％的癌症患者在治疗癌症的过程中需要使用放射治疗，大约有40％的癌症可以通过放射治疗根治。放射治疗设备通常分为头部肿瘤放疗设备及体部肿瘤放疗设备两类。其中，头部肿瘤放疗设备大都采用半球型腔或锥筒型腔的转动准直体作为辐照治疗腔。

在对病灶位于头部的患者进行放射治疗的过程中，将该患者的身体仰卧于三维治疗床上并通过头架定位装置将该患者的头部固定，然后利用三维治疗床按照设定的治疗计划及电气控制指令将患者的病灶送至辐射焦点中心，便能对患者的病灶执行定点的照射治疗。在一次放射治疗过程中，通过三维治疗床的运动以更换不同的位置(即自动摆位)，可以实现多靶点的照射治疗，并提高靶点的定位精度，减少治疗辅助时间。

然而，当患者的病灶处于较偏的位置时，若规划治疗空间的计算出现失误、或三维治疗床的运动控制系统出错等原因，容易使得三维治疗床的实际运动距离超出辐照治疗腔的空间，导致患者的头架定位装置误碰准直体的治疗腔壁(以准直体形成治疗腔体为例)，对患者造成不必要的损伤。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种防碰撞装置及放疗设备，用于降低患者在放射治疗过程中的安全风险。

为了实现上述目的，本公开的一些实施例提供如下技术方案：

一方面，提供了一种防碰撞装置。所述防碰撞装置，包括防碰撞罩、以及沿防碰撞罩的轴线方向设置于其底端外侧的检测部。检测部与防碰撞罩之间具有轴向间隙。检测部配置为采集触发信号，并根据所述触发信号输出碰撞信号。其中，所述触发信号包括在所述轴向间隙减小至目标值的情况下产生的机械式触发信号或电磁式触发信号。

本公开一些实施例提供的防碰撞装置，应用于放疗设备。该防碰撞装置利用检测部实时采集触发信号，也即因防碰撞罩与检测部之间的轴向间隙减小而产生的机械式触发信号或电磁式触发信号，便能够根据该触发信号输出碰撞信号，以对准直体的转动进行控制，从而避免防碰撞罩与准直体发生碰撞，或在防碰撞罩与准直体碰撞的初时及时控制准直体停止转动。

并且，由于防碰撞罩通常设置于对应的准直体内，且与准直体同轴线设置，因此，该防碰撞装置将检测部沿防碰撞罩的轴线方向设置于防碰撞罩的底端外侧，可以避免在防碰撞罩和准直体之间预留检测部的安装空间，从而能够适度减小防碰撞罩与准直体之间的径向间隙，以避免因检测部的安装而进一步缩减有限的治疗腔内空间。

在一些实施例中，所述防碰撞装置还包括：位于检测部的背离防碰撞罩的一侧的固定座；以及与固定座和防碰撞罩连接的第一弹性部。第一弹性部配置为缓冲防碰撞罩的第一碰撞受力，并使防碰撞罩复位。

在一些实施例中，所述防碰撞装置还包括：与固定座和检测部连接的第二弹性部；第二弹性部配置为缓冲防碰撞罩的第二碰撞受力，并使检测部复位。其中，第二碰撞受力小于第一碰撞受力。

在一些实施例中，所述第一弹性部包括：至少三个第一轴位螺钉、以及套设在所述至少三个第一轴位螺钉中每个第一轴位螺钉上的第一弹簧。其中，防碰撞罩上设有与所述至少三个第一轴位螺钉一一对应的第一通孔。每个第一轴位螺钉穿过对应的第一通孔与固定座固定连接。每个第一弹簧的两端分别与固定座及防碰撞罩相抵靠。

在一些实施例中，所述检测部包括：开关盘、以及均匀分布在开关盘周侧的多个检测开关。所述第二弹性部包括：至少三个第二轴位螺钉、以及套设在所述至少三个第二轴位螺钉中每个第二轴位螺钉上的第二弹簧。其中，开关盘上设有与所述至少三个第二轴位螺钉一一对应的第二通孔。每个第二轴位螺钉穿过对应的第二通孔与固定座固定连接。每个第二弹簧的两端分别与固定座及开关盘相抵靠。

在一些实施例中，所述检测开关为接近开关或微动开关。

在一些实施例中，所述防碰撞装置还包括：与检测部连接的信号线、以及与固定座连接的固定杆。其中，固定杆位于固定座的远离防碰撞罩的一侧。固定杆采用空心结构，信号线从固定杆的空心部分引出。

在一些实施例中，所述防碰撞装置还包括：信号线插头。信号线插头设置于固定杆的远离固定座的端部，且与信号线连接。

在一些实施例中，所述防碰撞装置还包括：套设在固定杆上的隔套。隔套与固定座的远离防碰撞罩的端面接触，配置为限定固定座与对应的准直体之间的间距。

在一些实施例中，所述防碰撞装置还包括：套设在固定杆上的调节部。该调节部配置为调节防碰撞罩与对应的准直体之间的间距。

另一方面，提供了一种放疗设备。所述放疗设备，包括：机体、相对于所述机体可转动的准直体、以及如上所述的防碰撞装置。所述防碰撞装置位于准直体内且与机体固定连接。

本公开一些实施例提供的放疗设备所能实现的有益效果，与上述一些实施例提供的防碰撞装置所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一些实施例提供的一种防碰撞装置的剖视示意图；

图2为本公开一些实施例提供的一种防碰撞装置的局部的侧视示意图；

图3为本公开一些实施例提供的一种调节部的剖视示意图；

图4为本公开一些实施例提供的一种放疗设备的局部的剖视示意图。

附图标记：

10-固定座，20-防碰撞罩，

30-检测部，301-开关盘，

302-检测开关，40-第一弹性部，

401-第一轴位螺钉，402-第一弹簧，

50-第二弹性部，501-第二轴位螺钉，

502-第二弹簧，60-固定杆，

601-紧固螺钉，70-隔套，

80-调节部，801-固定架，

802-锁紧螺母，803-紧固螺栓，

90-信号线插头，100-机体，

200-准直体。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本公开一些实施例提供的防碰撞装置及放疗设备进行详细描述。

在本公开一些实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开的一些实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开一些实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本公开一些实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本公开一些实施例中的具体含义。

请参阅图1和图4，本公开一些实施例提供了一种防碰撞装置，应用于放疗设备。放疗设备包括：机体100、相对于机体100可转动的准直体200、以及防碰撞装置。该防碰撞装置包括：防碰撞罩20、以及沿防碰撞罩20的轴线方向(如图1中虚线所示方向)设置于其底端外侧的检测部30，检测部30与防碰撞罩20之间具有轴向间隙。

上述防碰撞罩20通常位于放疗设备的准直体200内，且防碰撞罩20的轮廓外形与准直体200的罩腔形状吻合，防碰撞罩20与准直体200同轴线设置。将检测部30沿防碰撞罩20的轴线方向设置于防碰撞罩20的底端外侧，可以避免在径向方向防碰撞罩20和准直体200之间预留检测部30的安装空间，从而能够适度减小防碰撞罩20与准直体200之间的径向间隙，以避免因检测部30的安装而进一步缩减有限的治疗腔内空间。

上述检测部30配置为采集触发信号，并根据所述触发信号输出碰撞信号。其中，所述触发信号包括在检测部30与防碰撞罩20之间的轴向间隙减小至目标值的情况下产生的机械式触发信号或电磁式触发信号。

此处，检测部30与防碰撞罩20之间的轴向间隙减小，是指防碰撞罩20在外力作用下向检测部30发生了轴向位移。例如，防碰撞罩20与患者或患者的头架定位装置等发生了碰撞，防碰撞罩20在外力的作用下变形或向检测部30所在的一侧运动，这样当检测部30与防碰撞罩20之间的轴向间隙减小至目标值时，检测部30便可以采集到由此而带来的触发信号，并根据该触发信号输出碰撞信号，以对准直体200的转动进行控制，从而避免防碰撞罩20与准直体200发生碰撞，或在防碰撞罩20与准直体200碰撞的初时及时控制准直体200停止转动。

请继续参阅图1和图4，在一些实施例中，防碰撞装置还包括：位于检测部30的背离防碰撞罩20的一侧的固定座10；以及与固定座10和防碰撞罩20连接的第一弹性部40。第一弹性部40配置为缓冲防碰撞罩20的第一碰撞受力(也即防碰撞罩20因其与外物碰撞而受到的作用力)，并使防碰撞罩20复位。

防碰撞罩20通过固定座10固定于放疗设备的机体100上。这样在准直体200转动的情况下，防碰撞罩20可以与机体100保持相对静止。

在本公开一些实施例中，防碰撞罩20通过第一弹性部40与固定座10连接，这样在防碰撞罩20受到第一碰撞外力作用的初时，利用第一弹性部40缓冲防碰撞罩20的第一碰撞受力，既能对防碰撞罩20进行保护，还能为对应的准直体200的控制响应赢取时间，从而避免防碰撞罩20与准直体200发生严重碰撞，进而能够有效降低患者在放射治疗过程中的安全风险。当然，利用第一弹性部40，还能在第一碰撞外力消除后，确保防碰撞罩20复位，也即使得防碰撞罩20反弹至受力前的初始位置，从而方便于防碰撞装置的下次使用。

在一些实施例中，请参阅图1和图2，检测部30包括：开关盘301、以及均匀分布在开关盘301周侧的多个检测开关302。本公开一些实施例在开关盘301的周侧均匀设置多个检测开关302，能够在防碰撞罩20与该多个检测开关302之间的轴向间隙减小至目标值的情况下触发该多个检测开关302，以利用该多个检测开关302输出碰撞信号对准直体200的转动进行控制。

此外，检测开关302的结构和数量，根据实际需求选择设置。示例性的，检测开关302的数量不小于四个。

需要补充的是，上述检测部30采集的触发信号为机械式触发信号，还是电磁式触发信号，与检测部30的结构相关。在一些示例中，检测开关302为接近开关，例如电磁式接近开关。当防碰撞罩20向接近开关接近时，接近开关若感应到防碰撞罩20与其之间的轴向间隙小于或等于目标值，接近开关触发，也即检测部30采集到电磁式触发信号。在另一些示例中，检测开关302为微动开关，例如机械式微动开关；所述微动开关的触头面向防碰撞罩20。当防碰撞罩20按压微动开关的触头时，微动开关触发，也即检测部30采集到机械式触发信号。

上述检测部30根据触发信号输出的碰撞信号，通常以电信号的方式存在。示例性的，设定目标值为0.1cm，检测部30能够输出的电信号为0(低电平)或1(高电平)。

在一些示例中，检测部30的各检测开关302取常开信号，也即各检测开关302在未触发状态为断开状态。各检测开关302并联，相对于逻辑“或”判断。这样在防碰撞罩20与各检测开关302之间距离大于0.1cm的情况下，检测部30中的各检测开关302不被触发且输出电信号0，以保持准直体200的控制电路为通路，从而控制准直体200正常转动。在防碰撞罩20与各检测开关302之间距离小于或等于0.1cm(包括防碰撞罩20对各检测开关302进行按压，也即二者之间距离为0cm)的情况下，检测部30中任一检测开关302被触发并输出电信号1，以报警提示发生碰撞或即将发生碰撞，从而能够关断准直体200的控制电路，以控制准直体200停止转动。

在另一些示例中，检测部30的各检测开关302取常闭信号，也即各检测开关302在未触发状态为闭合状态。各检测开关302串联，相对于逻辑“与”判断。这样在防碰撞罩20与各检测开关302之间距离大于0.1cm的情况下，检测部30中的各检测开关302不被触发且输出电信号1，以保持准直体200的控制电路为通路，从而控制准直体200正常转动。在防碰撞罩20与各检测开关302之间距离小于或等于0.1cm(包括防碰撞罩20对各检测开关302进行按压，也即二者之间距离为0cm)的情况下，检测部30中的任一检测开关302被触发并输出电信号0，以报警提示发生碰撞或即将发生碰撞，从而能够关断准直体200的控制电路，以控制准直体200停止转动。

在一些实施例中，请继续参阅图1，防碰撞装置还包括第二弹性部50。检测部30通过第二弹性部50与固定座10连接。第二弹性部50配置为缓冲防碰撞罩20的第二碰撞受力(也即防碰撞罩20因其与外物碰撞而受到的作用力)，并使检测部30复位。其中，所述第二碰撞受力小于所述第一碰撞受力。

此处，第二弹性部50和第一弹性部40的功能相似，均能够缓冲防碰撞罩20的碰撞受力，二者的区别在于设置位置不同、所能缓冲的受力大小不同。这也就是说，防碰撞装置中设置有二级缓冲复位结构。由于第二弹性部50所能缓冲的第二碰撞受力小于第一弹性部40所能缓冲的第一碰撞受力，因此，在防碰撞罩20与外物(例如患者或患者的头架定位装置等)碰撞的初时，优先触发第二弹性部50对防碰撞罩20的第二碰撞受力进行第一级缓冲，然后在外物对防碰撞罩20的作用力大于第二碰撞受力的情况下，继续触发第一弹性部40对防碰撞罩20的第一碰撞受力进行第二级缓冲。

由此，本公开一些实施例在防碰撞装置中设置第一弹性部40和第二弹性部50，能够针对防碰撞罩20与外物碰撞时防碰撞罩20的受力大小，逐级进行缓冲，从而进一步为准直体200的控制响应赢取时间，以避免防碰撞罩20与准直体200发生严重碰撞，进而有效提高了放疗设备的使用安全性，也能进一步降低患者在放射治疗过程中的安全风险。

上述第一弹性部40和第二弹性部50配置为缓冲防碰撞罩20的碰撞受力，其结构可以根据实际需求选择设置，例如能够缓冲受力的卸力结构或弹性结构等。

在一些实施例中，请参阅图1和图2，第一弹性部40包括：至少三个第一轴位螺钉401、以及套设在所述至少三个第一轴位螺钉401中每个第一轴位螺钉401上的第一弹簧402。防碰撞罩20上设有与所述至少三个第一轴位螺钉401一一对应的第一通孔。每个第一轴位螺钉401穿过对应的第一通孔与固定座10固定连接。每个第一弹簧402的两端分别与固定座10及防碰撞罩20相抵靠。

防碰撞罩20上第一通孔的数量及其设置位置，根据实际需求选择设置。第一轴位螺钉401的数量与第一通孔对应，第一轴位螺钉401的结构根据实际需求选择设置。本公开一些实施例利用上述至少三个第一轴位螺钉401，能够在防碰撞罩20未被碰撞移位之前对防碰撞罩20进行稳定的平面支撑。

可选的，第一轴位螺钉401的螺杆部呈两端细中间粗的台阶柱状结构。第一轴位螺钉401的远离头部的细端设有螺纹，并与固定座10螺纹连接。第一轴位螺钉401的靠近头部的细端呈光杆设置，且与对应的第一通孔之间具有间隔，该间隔的大小与防碰撞罩20允许的安全运动余量相关。

示例性的，第一通孔的直径与对应第一轴位螺钉401的靠近头部的细端的直径的差值，大于或等于防碰撞罩20允许的安全运动余量。例如，防碰撞罩20允许的安全运动余量为5㎜，也即在外物碰撞防碰撞罩20之后至准直体200停止转动之前，防碰撞罩20能够沿第一通孔的径向最多移动5㎜。如此，第一通孔的直径与对应第一轴位螺钉401的靠近头部的细端的直径的差值大于或等于5㎜㎜，便能为准直体200的控制响应赢取时间，从而避免防碰撞罩20与准直体200发生严重碰撞。

在此基础上，套设在各第一轴位螺钉401上的第一弹簧402的两端分别与固定座10及防碰撞罩20相抵靠，使得在外物碰撞防碰撞罩20之后至准直体200停止转动之前，防碰撞罩20能够跟随其受力方向相对固定座10发生不定方向的平移或小角度摆动。

在一些实施例中，请继续参阅图1和图2，检测部30包括：开关盘301、以及均匀分布在开关盘301周侧的多个检测开关302。第二弹性部50包括：至少三个第二轴位螺钉501、以及套设在所述至少三个第二轴位螺钉501中每个第二轴位螺钉501上的第二弹簧502。其中，开关盘301上设有与所述至少三个第二轴位螺钉501一一对应的第二通孔。每个第二轴位螺钉501穿过对应的第二通孔与固定座10固定连接。每个第二弹簧502的两端分别与固定座10及开关盘301相抵靠。

开关盘301上第二通孔的数量及其设置位置，根据实际需求选择设置。第二轴位螺钉501的数量与第二通孔对应，第二轴位螺钉501的结构根据实际需求选择设置。本公开一些实施例利用上述至少三个第二轴位螺钉501，能够在开关盘301未被碰撞移位之前对开关盘301进行稳定的平面支撑。

可选的，第二轴位螺钉501的螺杆部呈两端细中间粗的台阶柱状结构。第二轴位螺钉501的远离头部的细端设有螺纹，并与固定座10螺纹连接。第二轴位螺钉501的靠近头部的细端呈光杆设置，且与对应的第二通孔之间具有间隔。

并且，套设在各第二轴位螺钉501上的第二弹簧502的两端分别与固定座10及开关盘301相抵靠。这样，开关盘301与固定座10浮动连接，也即开关盘301能够相对固定座10发生不定方向的平移或小角度摆动。

此外，在上述一些实施例中，安装完成的第一弹簧402和第二弹簧502的常态为压缩状态。这也就是说，第一弹簧402对其两端的固定座10和防碰撞罩20有弹力作用，第二弹簧502对其两端的固定座10和开关盘301有弹力作用。各第一弹簧402的弹力和各第二弹簧502的弹力，能够使得防碰撞罩20和开关盘301在被碰撞移位后反弹回碰撞前的位置。

在检测开关302采用微动开关的情况下，第二弹簧502的弹力略大于开关盘301上微动开关的触发力。在外物碰撞防碰撞罩20之后，防碰撞罩20优先压缩微动开关的触头至其最大行程量。若微动开关的触头已被压缩至其最大行程量，但外物与防碰撞罩20的碰撞尚未能脱开，那么防碰撞罩20继续压缩第二弹簧502，利用第二弹簧502的压缩余量(也即第二弹簧502还能被压缩的有效行程)对防碰撞罩20的碰撞受力进行缓冲，可以对微动开关进行保护，并为准直体200的控制响应赢取时间。

第一弹簧402的压缩余量通常大于或等于第二弹簧502的压缩余量与微动开关中触头的最大行程量之和。在第一弹簧402的压缩余量大于第二弹簧502的压缩余量与微动开关中触头的最大行程量之和的情况下，若第二弹簧502的压缩余量已被压缩完，但外物与防碰撞罩20的碰撞尚未能脱开，那么防碰撞罩20还能继续压缩第一弹簧402，利用第一弹簧402的压缩余量对防碰撞罩20的碰撞受力进行缓冲，从而进一步对微动开关进行保护，并进一步为准直体200的控制响应赢取时间。

需要说明的是，放疗设备中的机体100体积较大，结构复杂。在一些实施例中，请参阅图1和图3，防碰撞装置还包括与固定座10连接的固定杆60。固定杆60位于固定座10的远离防碰撞罩20的一侧。固定杆60的长度根据实际需求选择设置，固定杆60与固定座10固定连接，例如通过沿固定杆60径向设置的多个紧固螺钉601固定。防碰撞装置通过固定座10和固定杆60与机体100进行固定。

上述放疗设备的机体100中通常设有控制系统，检测部30将碰撞信号输出至该控制系统，可以由该控制系统根据所述碰撞信号控制准直体200的转动。示例性的，固定杆60采用空心结构。防碰撞装置还包括与检测部30连接的信号线，该信号线从固定杆60的空心部分引出。

信号线通常与检测部30中各检测开关302的引脚电连接。在一些示例中，各检测开关302并联，信号线的数量为检测开关302的数量的两倍。在另一些示例中，各检测开关302串联，信号线的数量为两条，布线较少，结构简单。

在一些示例中，请参阅图3，防碰撞装置还包括信号线插头90。信号线插头90设置于固定杆60的远离固定座10的端部，且与信号线连接。

此处，信号线插头90的一端与信号线连接，另一端与控制系统连接。

可选的，信号线插头90与固定杆60的端部采用插拔式连接，例如螺纹插拔式连接，能够保证信号线插头90和信号线在安装及维护保养方面的快速性与便捷性。

在一些实施例中，请参阅图1和图4，防碰撞装置还包括：套设在固定杆60上的隔套70。隔套70与固定座10的远离防碰撞罩20的端面接触，配置为限定固定座10与准直体200之间的间距。此处，隔套70的尺寸(例如壁厚、外壁直径、轴向长度等)根据实际需求选择设置即可。

由于机体100与准直体200的位置固定，所以本公开的一些实施例利用隔套70调整固定座10与机体100之间的间隙，能够确保固定座10与准直体200之间具有足够的间隙，从而避免固定座10与准直体200在发生相对运动的情况下出现干涉，有利于提高放疗设备的使用可靠性。

在一些实施例中，请参阅图3，防碰撞装置还包括套设在固定杆上60的调节部80，该调节部80配置为调节防碰撞罩20与准直体200之间的间距。

此处，调节部80的结构可以根据实际需求选择设置。示例性的，如图3所示，调节部80包括：套设在固定杆60上且可相对固定杆60移动的固定架801，以及用于将固定架801与固定杆60锁紧固定的锁紧螺母802。其中，固定架801的选离固定杆60的端部设有至少两个安装孔，以通过紧固螺栓803固定于对应放疗设备的机体100上。

防碰撞罩20的轮廓外形与准直体200的罩腔形状吻合，防碰撞罩20与准直体200的中心轴线通常位于同一直线。本公开的一些实施例，利用套设在固定杆上60的调节部80，能够对应调节防碰撞罩20与准直体200之间的间距，从而避免防碰撞罩20与准直体200在发生相对运动的情况下出现干涉，有利于进一步提高放疗设备的使用可靠性。

值得一提的是，如上一些实施例所述的防碰撞装置作为独立的装置存在，其各组成零件可以在线下完成组装调试，然后直接安装于放疗设备的机体100上。从而提高了放疗设备的系统集成性和便捷性，能够极大的缩短放疗设备的组装维护时间，并减少工程服务人员在射线状态下的辐照时间。

请参阅图4，本公开一些实施例提供了一种放疗设备。该放疗设备包括：机体100、与机体100可转动连接的准直体200、以及如上一些实施例所述的防碰撞装置。该放疗设备所能实现的有益效果，与上述一些实施例提供的防碰撞装置所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。