一种装填放射性粒子弹匣的装置及方法与流程

本发明属于医用放射性粒子应用技术领域，尤其是涉及一种装填放射性粒子弹匣的装置及方法。

背景技术：

恶性肿瘤一直是威胁人类健康的重大疾病，将放射性粒子植入肿瘤组织进行近距离放射治疗是近几十年发展起来的肿瘤治疗新技术。放射性粒子中的放射性核素衰变时放射出射线，对肿瘤细胞进行近距离持续照射，杀伤杀死肿瘤细胞，使肿瘤细胞失去繁殖能力，达到缓解和治疗疾病的目的。该技术已经广泛用于各种肿瘤的治疗，如前列腺癌、乳腺癌、肝癌、卵巢癌、脑瘤、眶内肿瘤等，并取得了良好的治疗效果，临床实践证明，该技术安全可靠、疗效好、对正常组织损伤小，具有广阔的应用前景。

用于近距离放射治疗的放射性粒子为含有放射性核素的微型放射源，常用的放射性核素有¹²⁵i、¹⁰³pd、¹³¹cs等。放射性粒子由源芯和包壳组成，源芯通常为含有放射性核素的微球或短棒，包壳通常为两端密封的具有良好生物相容性的医用钛管(壁厚一般为0.05mm)。放射性粒子密封无孔，两端圆滑，无毛刺，无凹凸不平，尺寸大多为直径0.8±0.03mm、长度4.5±0.2mm，也有直径0.6±0.03mm、长度4.5±0.2mm的尺寸或其他尺寸。

放射性粒子的使用方式主要有体外微创穿刺植入和术中置入。体外微创穿刺植入时，首先利用治疗计划系统及ct、mri、超声等影像学手段确定放射性粒子植入的数量与位置，然后将穿刺针插入预定位置，并配合放射性粒子植入枪和弹匣将放射性粒子逐一植入体内。因此体外微创穿刺植入前，需要先将放射性粒子装入弹匣中。放射性粒子弹匣主要由粒子仓组件、推杆组件、屏蔽壳组件组成，放射性粒子横排在粒子仓组件中，推杆组件的活动推杆插入粒子仓组件中并压在放射性粒子上，推杆组件通过螺纹与粒子仓组件固定，屏蔽壳组件套在粒子仓组件外，并通过螺纹与推杆组件固定，使用时，将去掉屏蔽壳组件的放射性粒子弹匣插入植入枪中。

目前，装填放射性粒子弹匣主要采用人工方式进行，操作人员在铅玻璃后，带着铅手套，首先将粒子仓组件固定在装填支架上，然后用镊子夹取放射性粒子中间位置，将放射性粒子从粒子仓组件开口处放入，并沿着通道槽下拉放置在粒子仓组件底部，接着用镊子夹取另一颗放射性粒子中间位置，将放射性粒子从粒子仓组件开口处放入，并沿着通道槽下拉，放置在前一颗放射性粒子上面，重复上述过程，直至粒子仓组件中装入预定数量的放射性粒子。将预定数量的放射性粒子装入粒子仓组件后，再将推杆组件的活动推杆插入粒子仓组件中并压在放射性粒子上，将推杆组件通过螺纹与粒子仓组件固定，再将屏蔽壳组件套在粒子仓组件外，并将屏蔽壳组件通过螺纹与推杆组件固定。放射性粒子尺寸微小，并且带有放射性，目前装填放射性粒子弹匣所采用的人工方式操作不便、效率低下，由于放射性粒子包壳壁很薄，用镊子夹取放射性粒子时容易压扁包壳，留下凹痕，而且操作人员劳动强度高(尤其是眼睛容易疲劳)，所受到的辐照剂量高(尤其是手部所受到的辐照剂量高)，另外，人工操作的过程中也容易出错(如：放射性粒子装入数量与预定不一致)，因此，本专利基于以上的技术问题，设计一种装填放射性粒子弹匣的装置以及该装置装填放射性粒子弹匣的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种装填放射性粒子弹匣的装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种装填放射性粒子弹匣的装置，包括用于供应放射性粒子的振动系统，设置在滑轨系统上的擒纵系统，用于固定放射性粒子弹匣的粒子仓组件的组装台以及控制系统，所述擒纵系统适于从振动系统吸取放射性粒子，并通过滑轨系统的配合进行移动，固定在组装台上的放射性粒子弹匣的粒子仓组件与所述擒纵系统对应。

进一步，在控制系统的控制下，擒纵系统通过滑轨系统的配合，依次完成从振动系统吸取放射性粒子，将被吸取的放射性粒子转移至组装台上方并装入放射性粒子弹匣的粒子仓组件中。

进一步，所述振动系统由螺旋振动盘、振动器、振动控制器组成，螺旋振动盘安装在振动器上，振动器通过缓冲底座固定在工作箱上，振动控制器安装在工作箱内；

所述螺旋振动盘内壁设置有螺旋轨道，螺旋轨道上间隔设置若干阻隔凸头，螺旋轨道入口和螺旋轨道末端附近各有一个阻隔凸头，螺旋轨道末端设有挡板；

若干放射性粒子在振动器的作用下，移动到螺旋振动盘底部边缘，并从螺旋轨道入口沿着螺旋轨道连续前进至螺旋轨道末端，阻隔凸头将螺旋轨道上的重叠的放射性粒子分离，使得放射性粒子成一排向前移动，挡板使放射性粒子停留在螺旋轨道末端，振动控制器控制振动器开启或者停止振动、调节振动器的振动速度和幅度。

进一步，所述振动系统还包括带感测头和放大器的传感器，传感器的感测头通过固定架安装在螺旋振动盘上方且正对螺旋轨道末端，当传感器的感测头感应到螺旋轨道末端有放射性粒子时，感应信号传输至控制系统，控制系统发送指令，振动器停止振动，使放射性粒子停留在螺旋轨道末端，当传感器的感测头感应到螺旋轨道末端没有放射性粒子时，感应信号传输至控制系统，控制系统发送指令，振动器开始振动，使放射性粒子移动到螺旋轨道末端。

进一步，所述滑轨系统包括设置在支架上的横向滑轨、设置在横向滑轨上的纵向滑轨以及设置在纵向滑轨上的滑台，纵向滑轨通过第一步进电机驱动，沿着横向滑轨左右移动，滑台通过第二步进电机驱动，沿着纵向滑轨上下移动。纵向滑轨和第二步进电机沿着横向滑轨移动，连接两者与控制系统的线路也会移动，为了避免线路杂乱缠结，设置拖链收纳各种线路。

进一步，所述擒纵系统包括安装在滑台下方的头部呈内凹圆弧的吸嘴，通过真空气管与吸嘴尾端相连的带压力开关的真空发生器，通过供气管与真空发生器的供气口相连的带有压力表和排水阀的过滤减压阀，过滤减压阀外接空气压缩机；

真空气管连接真空发生器的真空通口，真空发生器通过压力开关产生或结束负压并通过真空气管传递给吸嘴，吸嘴吸取或释放放射性粒子。

进一步，所述组装台上设有一个或多个用于放置粒子仓组件的第一凹槽以及一个或多个用于暂时放置放射性粒子的第二凹槽。

进一步，所述工作箱带有四个用于调节水平的承重垫脚，工作箱上方设置有透明铅玻璃屏蔽室，透明铅玻璃屏蔽室的四个侧面以及顶部带有活动门。

需要说明的是，工作箱上方可以不用设置透明铅玻璃屏蔽室，而是将整个设备置于具有屏蔽功能的操作箱内，具体方式根据实际情况而定。

一种装填放射性粒子弹匣的方法，包括如下步骤：

步骤s1：启动振动器，使得放射性粒子沿着螺旋轨道排成一排，并逐渐移动到螺旋轨道末端；

步骤s2：吸嘴随着滑台向下移动，真空发生器产生负压，使得吸嘴靠近并吸取螺旋轨道末端的放射性粒子，然后，吸嘴随着滑台向上移动至初始位置；

步骤s3：滑台随着纵向滑轨沿着横向滑轨移动，使得被吸取的放射性粒子转移至组装台的对应的第一凹槽正上方，吸嘴随着滑台向下移动，将被吸取的放射性粒子装填入固定在对应的第一凹槽内的粒子仓组件中，真空发生器结束负压，然后吸嘴随着滑台向上移动至初始位置；

步骤s4：滑台随着纵向滑轨沿着横向滑轨移动至初始位置，其中，纵向滑轨初始位置位于靠近螺旋振动盘的一侧，当纵向滑轨位于初始位置时，吸嘴正好位于螺旋轨道末端上方；

步骤s5：重复步骤s1至步骤s4直到放置在对应的第一凹槽内的粒子仓组件中装填入预定数量的放射性粒子。

进一步，所述装填放射性粒子弹匣的装置从左至右依次装填固定在组装台的第一凹槽中的粒子仓组件，装填入预定数量的放射性粒子的粒子仓组件从第一凹槽取出并完成放射性粒子弹匣的组装，对应的第一凹槽中固定新的粒子仓组件，当最右边的粒子仓组件中装填入预定数量的放射性粒子后，重新开始从左至右依次装填固定在组装台的第一凹槽中的粒子仓组件。

本发明的有益效果为：1.该装置能够自动化的完成放射性粒子弹匣的装填，生产效率高；2.放射性粒子不需要通过工具夹取，而是通过负压吸取，可以精确调节负压大小，不会压扁包壳，不会在包壳上留下凹痕，即不会损坏放射性粒子；3.与现有的人工操作方式相比，可以极大的降低出错率；4.能够有效降低操作人员的劳动强度和所受到的电离辐射，有利于劳动保护。综上，该装置使用时，整体提高了生产效率，不会存在损坏放射性粒子的问题，极大的降低了出错率，同时降低了劳动强度、减少了操作人员所受辐照剂量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(不带铅玻璃屏蔽室)；

图2为本发明另一角度的结构示意图(不带铅玻璃屏蔽室)；

图3为本发明螺旋振动盘的俯视示意图；

图4为本发明吸嘴的结构示意图。

图中，部件标注明细如下：1.螺旋振动盘，2.振动器，3.振动控制器，4.缓冲底座，5.螺旋轨道，6.螺旋轨道入口，7.螺旋轨道末端，8.阻隔凸头，9.挡板，10.固定架，11.感测头，12.放大器，13.支架，14.横向滑轨，15.第一步进电机，16.拖链，17.纵向滑轨，18.第二步进电机，19.滑台，20.吸嘴，21.真空发生器，22.真空发生器的真空通口，23.真空发生器的供气口，24.过滤减压阀，25.组装台，26.第一凹槽，27.第二凹槽，28.控制系统，29.工作箱。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种装填放射性粒子弹匣的装置，包括用于供应放射性粒子的振动系统，设置在滑轨系统上的擒纵系统，用于固定放射性粒子弹匣的粒子仓组件的组装台25以及控制系统28，所述擒纵系统适于从振动系统吸取放射性粒子，并通过滑轨系统的配合进行移动，固定在组装台25上的放射性粒子弹匣的粒子仓组件与所述擒纵系统对应。

本装置的具体原理为：在控制系统28的控制下，擒纵系统通过滑轨系统的配合，依次完成从振动系统吸取放射性粒子，将被吸取的放射性粒子转移至组装台25上方并装入放射性粒子弹匣的粒子仓组件中。

其中，振动系统由螺旋振动盘1、振动器2、振动控制器3组成，螺旋振动盘1安装在振动器2上，振动器2通过缓冲底座4固定在工作箱29上，振动控制器3安装在工作箱29内；

所述螺旋振动盘1内壁设置有螺旋轨道5，螺旋轨道5上间隔设置若干阻隔凸头8，螺旋轨道入口6和螺旋轨道末端7附近各有一个阻隔凸头8，螺旋轨道末端7设有挡板9，螺旋轨道末端7附近的阻隔凸头8与挡板9之间的距离大于一个放射性粒子长度。

若干放射性粒子在振动器2的作用下，移动到螺旋振动盘1底部边缘，并从螺旋轨道入口6沿着螺旋轨道5连续前进至螺旋轨道末端7，阻隔凸头8将螺旋轨道5上的重叠的放射性粒子分离，使得放射性粒子成一排向前移动，挡板9使放射性粒子停留在螺旋轨道末端7，振动控制器3控制振动器2开启或者停止振动、调节振动器2的振动速度和幅度，从而保证放射性粒子输送的稳定性和输送速度的可调控性。

另外，振动系统还包括带感测头11和放大器12的传感器，传感器的感测头11通过固定架10安装在螺旋振动盘1上方且正对螺旋轨道末端7，当传感器的感测头11感应到螺旋轨道末端7有放射性粒子时，感应信号传输至控制系统28，控制系统28发送指令，振动器2停止振动，使放射性粒子停留在螺旋轨道末端7，当传感器的感测头11感应到螺旋轨道末端7没有放射性粒子时，感应信号传输至控制系统28，控制系统28发送指令，振动器2开始振动，使放射性粒子移动到螺旋轨道末端7。

进一步，滑轨系统包括设置在支架13上的横向滑轨14、设置在横向滑轨14上的纵向滑轨17以及设置在纵向滑轨17上的滑台19，纵向滑轨17通过第一步进电机15驱动，沿着横向滑轨14左右移动(即水平移动)，滑台19通过第二步进电机18驱动，沿着纵向滑轨17上下移动。纵向滑轨17和第二步进电机18沿着横向滑轨14移动，连接两者与控制系统28的线路也会移动，为了避免线路杂乱缠结，设置拖链16收纳各种线路。

进一步，擒纵系统包括安装在滑台19下方的头部呈内凹圆弧的吸嘴20，通过真空气管与吸嘴20尾端相连的带压力开关的真空发生器21，通过供气管与真空发生器的供气口23相连的带有压力表和排水阀的过滤减压阀24，过滤减压阀24外接空气压缩机；真空气管连接真空发生器的真空通口22，真空发生器21通过压力开关产生或结束负压并通过真空气管传递给吸嘴20，吸嘴20吸取或释放放射性粒子。

另外，组装台25上设有一个或多个用于放置粒子仓组件的第一凹槽26以及一个或多个用于暂时放置放射性粒子的第二凹槽27。工作箱29带有四个用于调节水平的承重垫脚，工作箱29上方设置有透明铅玻璃屏蔽室，透明铅玻璃屏蔽室的四个侧面以及顶部带有活动门。需要说明的是，工作箱29上方可以不用设置透明铅玻璃屏蔽室，而是将整个设备置于具有屏蔽功能的操作箱内，具体方式根据实际情况而定。

进一步，一种装填放射性粒子弹匣的方法，包括如下步骤：

步骤s1：启动振动器2，使得放射性粒子沿着螺旋轨道5排成一排，并逐渐移动到螺旋轨道末端7；

步骤s2：吸嘴20随着滑台19向下移动，真空发生器21产生负压，使得吸嘴20靠近并吸取螺旋轨道末端7的放射性粒子，然后，吸嘴20随着滑台19向上移动至初始位置；

步骤s3：滑台19随着纵向滑轨17沿着横向滑轨14移动，使得被吸取的放射性粒子转移至组装台25的对应的第一凹槽正上方，吸嘴20随着滑台19向下移动，将被吸取的放射性粒子装填入固定在对应的第一凹槽26内的粒子仓组件中，真空发生器21结束负压，然后吸嘴20随着滑台19向上移动至初始位置；

步骤s4：滑台19随着纵向滑轨17沿着横向滑轨14移动至初始位置，其中，纵向滑轨17初始位置位于靠近螺旋振动盘1的一侧，当纵向滑轨17位于初始位置时，吸嘴20正好位于螺旋轨道末端7上方；

其中，纵向滑轨17以及滑台19的移动主要通过第一步进电机15和第二步进电机18提供动力来完成。

步骤s5：重复步骤s1至步骤s4直到放置在对应的第一凹槽26内的粒子仓组件中装填入预定数量的放射性粒子。

上述方法中，当粒子仓组件中装填入预定数量的放射性粒子时，需要将粒子仓组件取出对应的第一凹槽26，人工将推杆组件的活动推杆插入粒子仓组件中并压在放射性粒子上，并将推杆组件通过螺纹与粒子仓组件固定，再将屏蔽壳组件套在粒子仓组件外，并将屏蔽壳组件通过螺纹与推杆组件固定，完成放射性粒子弹匣的组装，同时在空出的第一凹槽26中固定新的粒子仓组件。

本实施例中，组装台25上设有五个第一凹槽26，可以放置五个粒子仓组件，设有一个第二凹槽27，所述装填放射性粒子弹匣的装置从左至右(即从靠近至远离振动器)依次装填固定在组装台25的第一凹槽26中的粒子仓组件，装填入预定数量的放射性粒子的粒子仓组件从第一凹槽26取出并完成放射性粒子弹匣的组装，对应的第一凹槽26中固定新的粒子仓组件，当最右边的粒子仓组件中装填入预定数量的放射性粒子后，重新开始从左至右依次装填固定在组装台25的第一凹槽26中的粒子仓组件，循环工作，持续进行。

同时还可以设定要装填和组装的放射性粒子弹匣的数量(即要装填的弹匣的粒子仓组件的数量)以及每个弹匣的粒子仓组件中的放射性粒子的数量。

该装置能够自动化的完成放射性粒子弹匣的装填，生产效率高；放射性粒子不需要通过工具夹取，而是通过负压吸取，可以精确调节负压大小，不会压扁包壳，不会在包壳上留下凹痕，即不会损坏放射性粒子；与现有的人工操作方式相比，可以极大的降低出错率；能够有效降低操作人员的劳动强度和所受到的电离辐射，有利于劳动保护。综上，该装置使用时，整体提高了生产效率，不会存在损坏放射性粒子的问题，极大的降低了出错率，同时降低了劳动强度、减少了操作人员所受辐照剂量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。