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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610107897.7 (22)申请日 2016.02.26 (71)申请人 中国科学院等离子体物理研究所 地址 230031 安徽省合肥市蜀山区蜀山湖 路350号 (72)发明人 张祖超王勇肖炳甲季振山 邱云宋云涛冯汉升 (74)专利代理机构 安徽合肥华信知识产权代理 有限公司 34112 代理人 余成俊 (51)Int.Cl. A61N 5/10(2006.01) (54)发明名称 一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置 (57)摘要 本发明公开了一种用于医疗回旋加速器的。
2、 定时同步装置， 包括有主控计算机、 数据库服务 器、 局域网主机、 多个PXIe分节点和多个光电隔 离设备， 所述的主控计算机、 数据库服务器和所 有的PXIe分节点均接入局域网， 多个PXIe分节点 分别与多个光电隔离设备连接， 通过主控计算机 对所有的PXIe分节点上的时钟通道和触发通道 的参数进行设置。 本发明选用可重配置I/O模件， 可创建用户自定义的I/O设备， 该定制设备通道 数多、 事件响应速度快、 系统功能升级扩展简便； 将光-电设备和电-光设备每个通道单元的电源 独立， 保证定时同步装置与外围设备信号的独立 与连通。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 105944。
3、241 A 2016.09.21 CN 105944241 A 1.一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 其特征在于： 包括有主控计算机、 数据库 服务器、 局域网主机、 多个PXIe分节点和多个光电隔离设备， 所述的主控计算机、 数据库服 务器和所有的PXIe分节点均接入局域网， 多个PXIe分节点分别与多个光电隔离设备连接， 通过主控计算机对所有的PXIe分节点上的时钟通道和触发通道的参数进行设置， 参数通过 网络传输存储至数据库服务器做数据备份， 并通过TCP协议传输至各个PXIe分节点， 用于设 置通道参数； 主控计算机利用ADO技术访问数据库服务器， 并根据查询条件查找、 读取数据。
4、 库服务器中的信息， 主控计算机实时扫描各个PXIe分节点存储文件是否更新， 当发现PXIe 分节点有新文件生成， 则自动将采集数据文件拷贝， 并以相应的文件名存至本地硬盘备份。 2.根据权利要求1所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 其特征在于： 所述 的PXIe分节点包括有PXIe-1082机箱、 PXIe-8135控制器、 两块PXI-6608计数定时模件和 PXIe-7821R多功能RIO模件， 所述的PXIe-8135控制器中安装有LabVIEWRT操作系统。 3.根据权利要求2所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 其特征在于： 所述 的PXIe-7821R模件是一块。
5、配有Kintex-7160TFPGA的多功能RIO模件， 主控计算机将触发 信号通过多路10米等长的50/125 m信号光纤， 分别传至多个PXIe分节点的connector1/ DIO39设备端口， 保证了多个PXIe节点同时开始工作， 另一方面PXIe节点中的计数定时模件 PXI-6608提供10MHz精准时钟， 精度75ppb， 通过多个10米50/125 m等长光纤， 分别连接至多 个PXIe节点机箱背板的10MHzRFF-IN通道， 运用自带的时钟锁相技术， 确保多个不同机箱 工作时钟基相同。 4.根据权利要求2所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 其特征在于： 所述 的PX。
6、I-6608计数定时模件通过屏蔽电缆， 与时钟光电隔离设备相连接， 接口为SCSI； 所述的 PXIe-7821R多功能RIO模件RMIO接口， 通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备连接， 用于采集外 部事件以及事件反馈； 2个RDIO通道通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备连接， 用于输出同步 触发。 5.根据权利要求1或4所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 其特征在于： 所述的光电隔离设备包括四个部分： 时钟信号电-光隔离设备、 时钟信号光-电隔离设备、 触 发信号电-光隔离设备和触发信号光-电隔离设备。 6.根据权利要求5所述的一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 其特征在于： 时钟 光。
7、隔设备采用AFBR5803ATZ， 其带宽为100Mb/s， 所述的时钟电-光隔离设备中， MC10ELT20D 将5VTTL转换为PECL， 驱动AFBR5803将电信号转换成光信号输出； 时钟光-电隔离设备中， AFBR5803将光信号为转换为差分信号， 再由MC10ELT21D转换成TTL信号输出； 触发电-光隔 离设备由配合PXIe-7821R的SCSI接口和HFBR-1414TZ构成的光纤输出通道组成， 实现电输 出信号向光纤信号的转换； 触发光-电隔离设备由HFBR-2412TZ构成的光纤输入通道组成， 实现光纤输入信号向025V直流信号和LED指示灯信号的转换。 权利要求书 1/。
8、1 页 2 CN 105944241 A 2 一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置 技术领域 0001 本发明涉及定时同步技术在医疗应用技术领域， 尤其涉及一种用于医疗回旋加速 器的定时同步装置。 背景技术 0002 恶性肿瘤是人类健康的最大敌人， 近年来， 恶性肿瘤呈现不断上升趋势。 科研工作 者们利用带正电荷的粒子质子产生Bragg峰 （博拉格峰） 将癌细胞杀死的特点， 研制出 了质子治疗设备， 被高能物理界和医学界评估为疗效最好、 副作用最少的治疗方法。 医疗回 旋加速器就是产生质子并用于恶性肿瘤治疗的装置之一。 医疗回旋加速器本身就是个精密 的设备， 并且包括真空、 低温、 电源、 输。
9、运等众多分系统， 这些系统必须有统一的时钟基， 并 按照设定的时序精准投入运行， 才能可靠实现设备的正常工作， 并最终用于质子治疗中。 0003 通过对专利数据库的检索， 发现在医疗领域， 没有研究机构应用PXIe技术开发定 时同步系统并将其应用于医疗回旋加速器中。 因此， 用于医疗回旋加速器的定时同步装置 的研制开发， 对回旋加速器的正常出束以及质子束流输运的顺利进行具有重要的研究意 义， 同时也为该装置在其他领域的应用提供了重要的参考价值。 发明内容 0004 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷， 提供一种用于医疗回旋加速器的定时 同步装置。 0005 本发明是通过以下技术方案实现的： 。
10、一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 包括有主控计算机、 数据库服务器、 局域网 主机、 多个PXIe分节点和多个光电隔离设备， 所述的主控计算机、 数据库服务器和所有的 PXIe分节点均接入局域网， 多个PXIe分节点分别与多个光电隔离设备连接， 通过主控计算 机对所有的PXIe分节点上的时钟通道和触发通道的参数进行设置， 参数通过网络传输存储 至数据库服务器做数据备份， 并通过TCP协议传输至各个PXIe分节点， 用于设置通道参数； 用户想查看、 调用相关数据， 主控计算机利用ADO技术访问数据库服务器， 并根据查询条件 查找、 读取数据库服务器中的信息， 主控计算机实时扫描各个PXIe。
11、分节点存储文件是否更 新， 当发现PXIe分节点有新文件生成， 则自动将采集数据文件拷贝， 并以相应的文件名存至 本地硬盘备份。 0006 光纤型号均为ST到ST， 50/125 m。 0007 所述的PXIe分节点包括有PXIe-1082机箱、 PXIe-8135控制器、 两块PXI-6608计数 定时模件和PXIe-7821R多功能RIO模件， 所述的PXIe-8135控制器中安装有LabVIEWRT操作 系统。 所述的PXI-7821R模件是一块配有Kintex-7160TFPGA的多功能RIO模件， 用户可通过 相应的软件实现对FPGA的编程， 以定制适合于用户需求的采集/控制卡。 主。
12、控计算机将触发 信号通过多路10米等长的50/125 m信号光纤， 分别传至多个PXIe分节点的connector1/ 说明书 1/3 页 3 CN 105944241 A 3 DIO39设备端口， 保证了多个PXIe节点同时开始工作， 另一方面PXIe节点中的计数定时模件 PXI-6608提供10MHz精准时钟， 精度75ppb， 通过多个10米50/125 m等长光纤， 分别连接至多 个PXIe节点机箱背板的10MHzRFF-IN通道， 运用自带的时钟锁相技术， 确保多个不同机箱 工作时钟基相同。 0008 所述的PXIe-7821R多功能RIO模件RMIO接口通过屏蔽电缆与触发光电隔离设。
13、备连 接， 用于采集外部事件以及事件反馈； 2个RDIO通道通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备连 接， 用于输出同步触发。 0009 光电隔离设备用于保护本装置的设备安全与信号的完整， 一方面将信号通过电- 光隔离,驱动后提供给子设备， 另一方面将外界信号经过光-电隔离用于本专利信号采集。 所述的光电隔离设备包括四个部分： 时钟信号电-光隔离设备、 时钟信号光-电隔离设备、 触 发信号电-光隔离设备和触发信号光-电隔离设备。 0010 时钟光隔设备采用AFBR5803ATZ， 其带宽为100Mb/s， 所述的时钟电-光隔离设备 中， MC10ELT20D将5VTTL转换为PECL， 驱动AFBR5。
14、803将电信号转换成光信号输出； 时钟光- 电隔离设备中， AFBR5803将光信号为转换为差分信号， 再由MC10ELT21D转换成TTL信号输 出； 触发电-光隔离设备由配合PXIe-7821R的SCSI接口和HFBR-1414TZ构成的光纤输出通道 组成， 实现电输出信号向光纤信号的转换； 触发光-电隔离设备由HFBR-2412TZ构成的光纤 输入通道组成， 实现光纤输入信号向025V直流信号和LED指示灯信号的转换。 0011 本发明的优点是： 本发明选用可重配置I/O模件， 可创建用户自定义的设备， 该定 制设备通道数多、 事件响应速度快、 系统功能升级扩展简便； 能够提供单次脉宽可。
15、调、 使能 可控、 极性可调的触发信号， 触发信号调制简便， 输出精度高； 能够提供脉宽可调、 极性可 设、 脉冲数可调的连续触发信号， 不需借助任何外围设备， 便可实现多次触发， 适合单通道 多触发设备需求； 能够提供频率可调、 占空比可设、 波形完整、 抖动低的时钟基信号， 可满足 各种设备的时钟基需求； 将光-电设备和电-光设备每个通道单元的电源独立， 保证定时同 步装置与外围设备信号的独立与连通。 附图说明 0012 图1为本发明系统的网络信息关系图。 0013 图2为装置硬件结构图。 0014 图3为时钟电-光隔离设备示意图。 0015 图4为时钟光-电隔离设备示意图。 0016 图。
16、5为触发信号光电隔离设备通道示意图。 具体实施方式 0017 如图1所示， 一种用于医疗回旋加速器的定时同步装置， 包括有主控计算机1、 数据 库服务器2、 局域网主机3、 多个PXIe分节点4和多个光电隔离设备5， 所述的主控计算机1、 数 据库服务器2和所有的PXIe分节点4均接入局域网， 多个PXIe分节点4分别与多个光电隔离 设备5连接， 通过主控计算机1对所有的PXIe分节点4上的时钟通道和触发通道的参数进行 设置， 参数通过网络传输存储至数据库服务器2做数据备份， 并通过TCP协议传输至各个 PXIe分节点4， 用于设置通道参数； 用户想查看、 调用相关数据， 主控计算机1利用AD。
17、O技术访 说明书 2/3 页 4 CN 105944241 A 4 问数据库服务器2， 并根据查询条件查找、 读取数据库服务器2中的信息， 主控计算机1实时 扫描各个PXIe分节点4存储文件是否更新， 当发现PXIe分节点4有新文件生成， 则自动将采 集数据文件拷贝， 并以相应的文件名存至本地硬盘备份。 0018 光纤型号均为ST到ST， 50/125 m。 0019 如图2所示， 所述的PXIe分节点4包括有PXIe-1082机箱6、 PXIe-8135控制器7、 两块 PXI-6608计数定时模件8和PXIe-7821R多功能RIO模件9， 所述的PXIe-8135控制器7中安装 有Lab。
18、VIEWRT操作系统。 所述的PXI-7852R模件9是一块配有Kintex-7160TFPGA的多功能RIO模件， 用户可通 过相应的软件实现对FPGA的编程， 以定制适合于用户需求的采集/控制卡。 主控计算机1将 触发信号通过多路10米等长的50/125 m信号光纤， 分别传至多个PXIe分节点4的connector 1/DIO39设备端口， 保证了多个PXIe节点4同时开始工作， 另一方面PXIe节点4中的计数定时 模件PXI-6608提供10MHz精准时钟， 精度75ppb， 通过多个10米50/125 m等长光纤， 分别连接 至多个PXIe节点4机箱背板的10MHzRFF-IN通道，。
19、 运用自带的时钟锁相技术， 确保多个不同 机箱工作时钟基相同。 0020 所述的PXIe-7821R多功能RIO模件9RMIO接口， 通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备 5连接， 用于采集外部事件以及事件反馈； 2个RDIO通道通过屏蔽电缆与触发光电隔离设备5 连接， 用于输出同步触发。 0021 光电隔离设备5用于保护本装置的设备安全， 一方面将信号通过电-光隔离,驱动 后提供给子设备， 另一方面将外界信号经过光-电隔离用于本专利信号采集。 所述的光电隔 离设备包括四个部分： 时钟信号电-光隔离设备、 时钟信号光-电隔离设备、 触发信号电-光 隔离设备和触发信号光-电隔离设备。 0022 如图3。
20、、 4、 5所示， 时钟光隔设备采用AFBR5803ATZ， 其带宽为100Mb/s， 所述的时钟 电-光隔离设备中， MC10ELT20D将5VTTL转换为PECL， 驱动AFBR5803将电信号转换成光信号 输出； 时钟光-电隔离设备中， AFBR5803将光信号为转换为差分信号， 再由MC10ELT21D转换 成TTL信号输出； 触发电-光隔离设备由配合PXIe-7821R的SCSI接口和HFBR-1414TZ构成的 光纤输出通道组成， 实现电输出信号向光纤信号的转换； 触发光-电隔离设备由HFBR- 2412TZ构成的光纤输入通道组成， 实现光纤输入信号向025V直流信号和LED指示灯信号的 转换。 说明书 3/3 页 5 CN 105944241 A 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 105944241 A 6 图3 图4 图5 说明书附图 2/2 页 7 CN 105944241 A 7 。