[发明专利]用于确定沿相关轴可直线运动的部件的位置的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定沿相关轴可直线运动的部件的位置的设备，以及一种用于确定沿相关轴可直线运动的部件的位置的方法。

背景技术

在许多技术应用中必须精确地确定可运动部件的位置。在最简单的情况中，这也通过在运动历程上整合相关的驱动器实现，例如步进马达、直线驱动器等。但对于许多应用，例如对于医疗技术、测量技术、光学等，该测量方法的精确度不足。

在医疗技术中，精确的位置确定的必要性的示例为多片准直器的领域。

多片准直器用于在治疗性放射治疗中通常由直线加速器所产生的X射线束的射束成型。此类准直器包括多个由例如钨的不透过X射线的材料制成的片，所述片可运动地布置，使得通过其定位可使射束的横截面轮廓与处在治疗射束中的待治疗的组织区域的外周轮廓相匹配。以此保证，例如肿瘤的待治疗的组织得到希望的辐射剂量，而周围组织尽可能低地受到负荷。

在放射治疗的现代方法中，例如在动态弧形照射中，此外片位置必须不断地调整，因为射束相对于患者运动并且待照射的组织的外周轮廓因此取决于射束相对于患者的角度位置改变。也在用于将辐射在待照射的区域内尽可能均匀地分布并且因此补偿了通过身体的射束历程中的不均匀性所谓的强度调制处理中，需要持续地调整准直器的片位置。

为保证此类多片准直器的特别可靠的运行，需要使得片的各位置在每个时刻精确地已知。从现有技术中为此已知安装与各片的边缘直接接触的压电转换器，并且通过压电转换器感应片内的表面波。这样的表面波，优选地为边缘波沿片的边缘运行并且在限定的障碍上，例如在片的角部上反射。从发射的和反射的信号的信号运行时间可确定片的相对位置。

该实施方式的缺点是在运动的片和压电转换器之间出现磨损。这可通过有目的地涂敷压电转换器降低，为此例如使用溅镀层或粘合的硬材料板。即使在这些实施方式中仍出现明显的磨损，这限制了系统的寿命并且导致了昂贵的检查和必须的维修工作。

可比较的问题也在另外的医疗技术设备的位置确定中出现，例如在使用成像方法的检查中会出现的检查台的情况下。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种用于确定沿相关轴可直线运动的部件的位置的设备以及一种用于确定沿相关的轴可直线运动的部件的位置的方法，所述设备和方法特别地实现了无磨损的运行以及同时更可靠的位置确定。

该任务通过按照本发明的特征的设备以及按照本发明的方法解决。

为确定沿至少一个轴可直线运动的部件的位置，根据本发明，将该部件与在轴方向上延伸的参考元件相关联，该部件与该参考元件可机械接触，其中在参考元件上布置了各自压电转换器以用于产生和接收在参考元件的材料内的振动。

因此，与现有技术相反，在压电变换器和可运动部件之间不存在直接接触。特别地，压电变换器固定地安装因此不具有与另外的部件可运动地接触的接触面。由此完全防止了压电变换器的磨损，使得可省去昂贵的检查和维护工作。

部件的位置确定也在根据本发明的设备中通过产生表面波来进行，但所述表面波在该情况中不在片自身内而是在参考元件内产生。由压电变换器发出的表面波沿参考元件运行并且在参考元件和可运动部件之间的接触点上被反射。在此，也可又从发射的信号和接收的信号之间的信号运行时间推断出部件的位置。由此，实现了可靠地位置确定。

优选地，参考元件构造为固定在保持框架上的板。板形的构造实现了特别好的表面波传播。

在此特别合适的是，使可运动部件与其上布置了各自压力变换器的参考元件的边缘机械地接触。恰恰沿此类板形参考元件的边缘实现了特别好的波传播。特别地，波作为横波沿边缘传播，而波主要作为纵波穿透参考元件的主体。横波可特别可靠地被反射，并且因此以特别好的信噪比被检测到。

优选地，可运动部件和参考元件之间的机械接触通过滑动或滚动元件产生。此类机械接触实现了特别好的少磨损的运行，使得在此也保证了长的寿命并且最大程度上避免了昂贵的维护。

为能够可靠地反射由压电变换器所产生的信号，有利的是在滑动或滚动元件和参考元件之间存在5至10N的压紧力（Anpresskraft）。

有利地，参考元件和滑动或运动元件被磁化。为此，特别地建议将铁磁性的特别是用磁性的材料用于参考元件和滑动或滚动元件。通过磁化，可在两个元件之间产生必需的压紧力，而无需额外的机械的并且会磨损的元件，例如弹簧。