一种用于医用放射源的拆卸源辅助装置的制作方法

本发明属于放射源拆装器械领域，具体涉及一种用于医用放射源的拆卸源辅助装置。

背景技术：

伽玛刀是一种用于治疗癌症的非介入式放射治疗设备；其是根据立体几何定向原理，将颅内或体内的病变组织选择性地确定为靶点，使用钴-60产生的γ射线进行一次性大剂量聚焦照射，使之产生局灶性的坏死或功能改变，最终达到治疗疾病的目的。伽玛刀具有靶点准确，剂量率高、治疗时间短以及肿瘤控制率高等优点，因此近年来国内外获得了较为广泛的运用。

目前，在实践中使用的常规换源方式大都采用一种名为装(卸)钴源设备(简称：装源机)的专用设备。该设备通常包括热室、取块机、铅玻璃观察窗、ZC206-Ⅱ机械手等。其装源过程如下：

首先在伽玛刀主机设备的设有装源窗口的一侧搭建热室，形成一个可以放置铅罐与取块机，同时可供ZC206-Ⅱ机械手取(卸)钴源的操作空间。热室是由不同形状的高比重金属块拼搭而成，用于屏蔽射线对操作者的辐射及环境的污染。在热室的正前面安装有ZC206-Ⅱ机械手，具有三个回转关节，可提供五个自由度及钩形夹钳锁定功能，钩形夹钳通过手动操作可产生最大的推拉力为10kg,基本能满足正常状态时从铅罐里提取钴源、换位、装填锁定动作。在机械手的下方设有铅玻璃窗，具有75°的开阔视角，供操作人员随时观察纠正机械手在热室腔内操作过程。作为可实现安全装卸源操作的专用设备，上述构造确实起到了一定的装卸源操作目的，然而，实际应用中，发现该设备仍旧存在以下问题：由于作为放射源的钴-60的衰减问题，每台设备钴源的更换周期为6～8年。根据不同的机型，每次更换钴源的数量在20～30枚。通常在初装源时装填都较为顺利，而当设备需更换钴源时机械手从设备中拔取时却常常遇到无法顺利拔取钴源的情况。究其根源，在于目前钴源的锁紧是通过定位环圆周均布的三组钢珠锁紧在钴源的环形V型槽中。因空气中存在的水汽，长时期会导致锁紧件表面存在大小不一的氧化锈蚀现象，进而使得锁紧件因锈蚀而卡死沽源。而目前的机械手在其最佳姿态时标定的10kg的最大拉力，根本无法使钴源从已卡死的定位环中分离，导致钴源装卸操作无法顺利进行。

技术实现要素：

本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的用于医用放射源的装卸源辅助装置，其可配合目前的常规装源机而使用，从而有效提升目前装源机内机械手的拔取拉力，最终实现钴源的快速更换需求。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于医用放射源的拆卸源辅助装置，其特征在于：本装置至少包括可沿相交于沽源轴线方向作往复直线动作的拔源导杆；所述拔源导杆由热室外贯穿热室并延伸至热室以内，且拔源导杆与热室室壁间构成可转动的回转配合；拔源导杆的位于热室内的端部处设置拉绳，拉绳上的相对固定和缠绕拔源导杆所在端的另一绳端与机械手处钩形夹头间彼此固接；拔源导杆转动并带动拉绳产生绕拔源导杆杆身的缠绕动作时，拉绳相对机械手处钩形夹头的施力方向与机械手处钩形夹头拔出沽源的施力方向同向；本装置还包括用于驱动拔源导杆作往复直线动作的升降驱动部以及控制拔源导杆作回转动作的回转驱动部。

所述拔源导杆轴线或铅垂或水平布置，热室的相应室壁处布置供拔源导杆贯穿的回转孔；所述回转驱动部包括与回转孔间同轴的从动齿轮，从动齿轮沿其轴向延伸有筒状的延伸段，该延伸段穿入回转孔内，且该延伸段的外壁处同轴套设使延伸段外壁与回转孔孔壁间形成转动配合的第一轴承；从动齿轮上沿其径向穿设有定位销，拔源导杆杆身处沿自身轴向延伸布置有键槽，该定位销与键槽间构成键连接配合；回转驱动部还包括布置于热室外壁处的用于提供拔源导杆转动动力的动力轴，动力轴上同轴布置用于与从动齿轮间形成齿轮啮合配合的主动齿轮。

在热室上的动力轴所在外壁处布置有轴承座及动力轴支撑板，动力轴轴线穿设于该轴承座及动力轴支撑板上以形成简支梁式回转轴结构；动力轴与拔源导杆间彼此轴线垂直，所述主动齿轮与从动齿轮构成锥齿轮啮合配合。

动力轴的相对布置主动齿轮的另一端部处布置便于操作的手轮部。

回转孔的孔壁处衬设有轴套，第一轴承外壁与轴套间构成过盈配合。

所述升降驱动部包括固定于热室外壁处并沿拔源导杆轴向向外延伸的导杆支架，导杆支架的顶端布置转向轮或转向轴；拔源导杆的位于热室室外的端部同轴的内凹有沉孔，沉孔孔壁与第二轴承外圈间构成过盈配合，第二轴承内圈处过盈配合有锁紧轴头；所述升降驱动部还包括牵引绳，牵引绳固定于上述锁紧轴头的吊环上，该牵引绳经由上述转向轮或转向轴变向后连接外部驱动源。

热室外壁处还固接有用于系紧牵引绳以定位拔源导杆高度的固定环，所述固定环以吊环螺钉固定于热室外壁而成。

所述拔源导杆的用于固接和缠绕拉绳的一端布置有U形卡环，U形卡环两直线边沿拔源导杆外壁的切线方向向外延伸形成悬置段；拉绳与U形卡环间构成固接配合。

所述拉绳的用于固接机械手处钩形夹头的一端为一分二的叉状绳构造；构成机械手处钩形夹头的两根专用钳体处分别穿设有一个固定孔，上述叉状绳构造的两段绳体分别与其中一个固定孔间构成固接配合。

本发明的有益效果在于：

1)、有别于传统的仅依靠钩形夹头施力而导致的机械手拔取力不足的缺陷。本发明以独特的辅助拔源结构，配合作为该结构的拔源导杆自身的回转及轴向动作，从而有效提升目前装源机内机械手的拔取拉力，最终实现钴源的快速更换需求。本装置可与现有的装源机配套使用。当拔源导杆轴线与沽源轴线相交，也即拔源导杆的轴线与沽源所在射源头的回转轴线处于同一平面上；此时，通过通过改变拔源导杆的轴向移动距离，即可使拔源导杆前端拉绳固接点产生变化，进而使得在机械手处钩形夹头夹持指定沽源后，通过拔源导杆的动作进而使得拉绳始终位于合适的施力位置处。换言之，以多个沽源的轴线作延长线从而交汇于一点，通过拔源导杆的轴向动作，可使得上述拔源导杆前端拉绳固接点与上述交汇点的连线始终位于沽源轴线上。通过转动拔源导杆使前端拉绳沿拔源导杆外壁缠绕，进而对机械手处钩形夹头产生沿沽源轴向的牵引力，进而可实现拉绳与机械手处钩形夹头的协同施力需求。

实践证明，本装置可有效地拔取位于射源头不同位置处的钴源，从而解决了传统装源机处机械手拔取力不足的缺陷。本发明操作方便而安全可靠，不仅沽源的整体的拆装效率可得到极大提升；同时，由于作为外部加载件，因此可直接在现有设备上使用，其更新换代成本可得到极大降低，市场适用性显然极高。

2)、作为本发明的进一步优选方案，本发明以齿轮啮合的动力轴来驱动拔源导杆产生回转动作，并以定位销与拔源导杆杆身处的键槽来解决拔源导杆轴向和回转动作的彼此动作独立性问题。具体而言，动力轴或以机械驱动，或以手动驱动，从而实现动力轴的转动动作，进而使得动力轴通过主动齿轮，而带动从动齿轮沿回转孔产生轴承回转动作。拔源导杆本身又通过键连接配合而连接从动齿轮，从而也能相应产生回转动作。拔源导杆的回转动作又可带动拉绳产生缠绕动作，进而实现相对机械手处钩形夹头的辅助施力目的。

3)、拔源导杆的穿设方向可为多种，只需实现由热室室外向室内的贯穿目的即可。本发明的拔源导杆轴线铅垂时，可应用于体部装源设备内，从而方便从热室顶部直接贯穿而下，进而便于拔源导杆底端处拉绳绷直后能始终位于待拔取沽源的轴线上。拔源导杆轴线水平时，则相应的应用于头部装源设备处。动力轴垂直拔源导杆而布置在热室外壁处，并以锥齿轮啮合方式，来确保主动齿轮相对从动齿轮的动力传递效果。由于每次沽源拔出的操作频率不高，因此可考虑以手轮部来实现相对动力轴的动力驱动目的。轴套的设置，则一方面可起到保护回转孔的目的；另一方面也可通过拔源导杆相对轴套的光轴配合，从而提升拔源导杆的回转灵敏性。

4)、在拔源导杆铅垂设置后，以导杆支架来作为转向轮或转向轴的安置基体，以牵引绳搭靠于转向轮或转向轴上并变向后再系设于拔源导杆顶端处的锁紧轴头上。在上述结构的基础上，再配合拔源导杆相对从动齿轮的键连接配合，即可实现以牵引绳来驱动拔源导杆作轴向往复动作的目的。在上述拔源导杆升降到位后，通过回转驱动部来使得拔源导杆作转动动作，以便辅助拉动机械手处钩形夹头，此时由于拔源导杆顶端处的杆身相对锁紧轴头的轴承配合，从而实现作为回转件的拔源导杆相对作为静止件的牵引绳的动作独立目的。吊环螺钉的设置，则在牵引绳升降到位后，有利于实现拔源导杆的位置定位效果。

5)、U形卡环的设置，实现了拉绳相对拔源导杆的固定以及拔源导杆旋转时拉绳的相对其杆身的缠绕效果。而在拉绳的相对固定U形卡环的另一端设置一分二的叉状绳体，从而确保相对机械手处钩形夹头的可靠固接和施力目的，其操作稳定而可靠。

附图说明

图1为本发明的使用状态剖视图；

图2为图1的I部分局部放大图；

图3为拔源导杆与动力轴的配合状态剖视图；

图4为图3的I部分局部放大图；

图5为图3的B-B向剖视后的等比例放大图；

图6为图3的II部分局部放大图；

图7为动力轴、导杆支架、牵引绳以及拔源导杆的配合状态立体图。

附图中各标号与本发明的各部件名称对应关系如下：

A-体部装源设备

a-沽源 b-热室 c-机械手处钩形夹头 c1-固定孔

10-拔源导杆 11-键槽 20-拉绳

31-从动齿轮 31a-延伸段 32-第一轴承 33-动力轴

34-主动齿轮 35-轴承座 36-动力轴支撑板 37-手轮部

40-定位销 50-轴套

61-导杆支架 62-转向轮 63-锁紧轴头 63a-吊环

64-牵引绳 65-固定环 66-第二轴承

70-U形卡环

具体实施方式

为便于理解，此处结合附图对本发明的具体实施结构及工作流程作以下描述：

本发明的设计初衷，即在于在传统装源机进行卸源操作时，能够提供该装源机处机械手一个额外拉力，从而能使钴源从安装孔处可靠分离。在上述思路下，本发明采用了如图1-7所示的构造。需要说明的是，图1-7所示结构为体部装源设备的装卸实例，具体体现在热室b的顶部屏蔽板处打回转孔，进而加载本装置。对于头部装源设备而言，则应当在热室b两侧屏蔽板处打回转孔，此时拔源导杆10杆身水平的穿过其回转孔以实现相应操作效果。

作为驱动拔源导杆10作往复轴向的直线动作的升降驱动部，其包括导杆支架61、转向轮62、锁紧轴头63、牵引绳64以及用于固定牵引绳64的固定环65。而作为控制拔源导杆10作回转动作的回转驱动部，则包括了从动齿轮31、第一轴承32、动力轴33、主动齿轮34、轴承座、动力轴支撑板36以及手轮部37。回转驱动部、升降驱动部再搭配拔源导杆10上的键槽11与从动齿轮31处径向穿设的定位销40，以形成拔源导杆10沿其轴向及周向的双向可控联动动作目的。

以如图1-7所示体部装源设备A的装卸实例而言，本装置包括轴线铅垂的贯穿热室b布置的拔源导杆10；具体如图4-6所示，通过在热室b室壁处贯穿设置回转孔，回转孔内衬设轴套50，拔源导杆10上同轴套50设从动齿轮31，而从动齿轮31与轴套50间以轴承配合固定，该组结构即可保证拔源导杆10沿其自身的回转动作。在上述回转动作的基础上，配合带有手轮部37的动力轴33，以动力轴33上的锥形齿轮作为主动齿轮34，从而实现相对从动齿轮31的动力传动动作。在拔源导杆10的回转动作完全实现后，再沿从动齿轮31的径向穿设定位销40，从而使定位销40的端部穿入拔源导杆10杆身处的键槽11内，以形成如图5所示的定位销40相对键槽11的键连接配合。拔源导杆10的位于热室b以外的端部处布置可回转的锁紧轴头63，并以牵引绳64搭配图4所示的转向轮62结构，从而实现拔源导杆10的轴向直线动作。在上述拔源导杆10的轴线直线动作和周向回转动作均可实现后，拔源导杆10的位于热室b内部的端部处以U形卡环70固接拉绳20，并以拉绳20连接机械手处钩形夹头c，从而实现拔源导杆10相对机械手处钩形夹头c的连接效果。

本装置具体使用时，当钩形夹头c夹持钴源并锁定后，通过牵引绳64的牵拉作用，从而改变拔源导杆10的轴向移动距离，进而使拔源导杆10底端拉绳20固接点位置产生移动，直至如图1所示的对应重合相应的待拔出的钴源的轴线。如图1及图3所示，由于拔源导杆10的底端固定有拉绳20，拉绳20另一端与机械手处钩形夹头c连接。此时，通过转动手轮部37，以动力轴33带动拔源导杆10产生回转动作，使拉绳20沿拔源导杆10外壁不断缠绕，进而使拉绳20逐渐绷紧并逐渐与待拔出的钴源的轴线重合。拉绳20继续受力绷紧，直至产生对钩形夹头c的轴向牵引力，以配合机械手本身的拉力，将钴源从锁紧装置中拔出。

综上，本装置可与现有的装源设备配套使用，从而有效地拔取位于射源头不同位置处的钴源，既解决了传统装源机处机械手拔取力不足的缺陷，又以其可加载性而保证了整体的使用成本。本装置不仅操作方便而安全可靠，沽源a的整体的拆装效率可得到极大提升；同时，使用时也无需整体更换现有设备，而是只需将本装置作为外挂辅件而视情况加载即可，从而使其具备了极为广阔的适用性，市场前景广阔。