治疗癌症的新型辐照技术。

美国的一家医疗企业研发了治疗癌症的新型辐照技术。辐射治疗需要使用多台设备调整伽马射线,
这些设备均由唯一的一台网络化运动控制装置进行精确控制。maxon 电机、传动装置和控制系统确保动作精确。

位于 Oakwood Village(Ohio 俄亥俄州,美国)的 ViewRay 公司面临一项任务,须构建多叶准直仪(MLC)。工程师为最终产品设定的研发目标是要比市场上任何其他设备运行更精确。关于诸如电机、编码器、变速器及电机控制模块等基本组件,maxon Precision Motors 公司受邀作为合作伙伴。ViewRay 是一家私人控股的医疗设备公司,研发用于癌症治疗的具有前瞻性的辐照技术。ViewRay 设备可以在 MRT(核磁共振成像)放射治疗期间不间断地对软组织进行视觉图像检测。利用这种方式医生可以清楚地看到辐射到细胞上的射线量,并根据患者个别的组织特征进行修正。ViewRay 的辐照设备总共由五个子系统无缝集成,以便实现最佳的患者护理。最重要的子系统是:实时 MRT(核磁共振成像)、治疗计划、预测及优化射线量、软组织实时成像,以及远程评估和确认。治疗操作是在磁共振断层扫描仪中进行,该扫描仪具有可旋转的机架用于定位三个屏蔽钴 60 源的三个多叶准直仪。

其他放射治疗技术均在治疗之前或之后生成图像,而不是在射线放射时。这对于此类治疗来说始终是一个问题,因为无法动态调整射线。


软组织的移动经常会造成治疗过程中肿瘤推移以及整个软组织受损。ViewRay 通过将 MRT(核磁共振成像)和放射治疗技术结合使用,解决了这个问题。通过在治疗过程中和射线发射时不间断地采集软组织视觉图像,ViewRay
设备可在治疗过程中调整射线方向和射线量。

设计团队解释说:“MLC 电机控制系统是设备的重要部分之一。我们知道,由于邻近 MRT 磁体以及因支架结构造成规格尺寸受限,其研发工作属于更富有挑战性的任务之一。”在设备中使用了三个伽玛射线源,均被安装在独立的屏蔽头中。为 ViewRay 设计的 MLC 为双焦点,使区域边界更清晰,并类似传统加速器生成半影。用此方式医生可更安全地对患者进行治疗。

EPOS2 数字式位置控制器

该团队决定使用 maxon 的紧凑型数字式位置控制器 EPOS2 模块 36/2,因为工程师可借助其小巧规格将 60
条控制运动的信道针对每个准直器进行集束。在放射治疗设备主板上可装配 30个 EPOS 模块,每个准直器配有两块主板。每台 ViewRay 设备均需要三个这样的准直器,设备中三个屏蔽头中每个配备一个准直器。配备了一个灵活高效的功率放大器,每个 EPOS 模块控制一个带数字编码器的直流电机。maxon 电机是专门作为 CANopen
网络中的从站节点而设计。最大输出功率为 2 安培,通过
11–36-V 电源供电。ViewRay 团队使用 EPOS2 固件与控制系统连接,该固件容易操作并具备监视功能,从而满足控制系统的要求。

电机、变速器和编码器等 180 个组件
每个准直器由 60 个叶片组成,以每列 30 个成对排布。因为设备由三个准直器组成,所以一共使用有 180 个 EPOS 控制器和 180 个电机、编码器和变速器组件。
MLC 安装在支架上,以便能够相应于目标点位置完成三个伽玛射线源的准直。在支架驶至其位置的过程中,准直器的每个叶片均根据治疗计划进行定位。为此 CANopen 总线的指令将传送到相应节点处。每个节点均由电机、编码器、变速器和控制器组成。由此可以得到精确校准的状态,
满足患者治疗计划的要求。

设备中使用的 180 个电机,均为有刷的 RE 16 直流电机,功率为 4.5 瓦。每个电机的运行转数均达到每分钟 11000。
其设计中没有磁性齿槽,这相对于常规设计的电机来说具有很大的优势,尤其是在运行速度较低时。当 GP 16 A 行星齿轮箱针对 1 厘米/秒的定位速度提供适当扭矩时,霍尔效应编码器 MENC 13 确保精确的电机控制。

 © maxon motor ag

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