基本信息
- 项目名称：
- 低辐射便携式高频X射线机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 低辐射便携式高频X射线机具有低辐射、高清晰、高稳定、成本低、用途广、体积小而便携等特点，可广泛应用于医疗检查、文物探测、文物鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。特别是在牙科检测方面，其指标系数相比工频机有明显的突破。其精确控制取得了技术上的突破，可精确控制管电流波动在3%以内，管电压波动在1%以内。
- 详细介绍：
- 低辐射便携式高频X射线机采用IGBT开关控制高频率逆变结构，将电源板上220V高频交流电升高到6KV高频交流电。将该高频交流电倍增整流（12倍），形成72KV的直流高压。从而在拍摄照片时不产生软射线，拍摄与工频机等质量的照片所需曝光时间缩短50%，相比之下，减少了50%以上的辐射剂量。且清晰度高，可以清楚拍摄小至20um的结构。 由变压器原理：电压／[频率×（匝数×铁芯截面）]＝常数。得到同样电压，若电源频率增大若干倍（由50HZ到30KHZ），则匝数与铁芯截面的乘积就可以缩小若干倍。这使得高压和灯线变压器大大减小，故该团队研发的X射线相当便携，可推广应用于医疗检查、文物探测、文物鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。特别是在牙科检测方面，其指标系数相比工频机有明显的突破。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计：包括电源板、球管、控制板、液晶显示板四部分 发明目的：（1）改进当前工频机研发出性能好的高频X射线机。(2) 降低医疗器械成本。 基本思路：（1）将高频变压器、X射线发射管、整流倍增、管电流（压）检测电路等集成在高频球管内。（2）采用PIC单片机做控制系统。管电流、管电压用TL494作PWM控制。 创新点：（1）低辐射：相比工频机减少了50%以上的辐射量。（2）体积小、高清晰、应用广。（3）高稳定性：精确控制管电流波动在3%以内，管电压波动在1%以内。 （4）国产化、低成本：成本可控制在0.6万元内，同功能的进口机（3—6万）。 技术关键： （1）制作无软射线产生的高品质直流电源。 （2）如何做到X射线发生器（高频球管）体积小，而又有较高的高压耐电及良好的散热性能。 （3）完善球管、电源的保护措施，应该具备过输入电压、过管电流、过灯丝电流、过功率的保护。 （4）实现高效率与高可靠性,维持阳极高压的稳定性。 主要技术指标： 输入电源（V）：220V，50Hz 输出阳极高压（KV）：65 -120 （根据需求进行调整） 输出管电流（mA）：3-5 （根据发射管可调大） 曝光时间（S）：0.01-5 高压部分工作频率（KHz）：20-40 整机效率：92% 功率因数：0.95 瞬时功率 w:1600 尺寸(L×W×H)(mm):260×160×70 重量（kg）:2
科学性、先进性
- 科学性： 1、低辐射的实现拍摄照片时基本不产生软射线，，相比工频机可减少了50%以上的辐射量。 2、清晰度的提高：可清楚拍摄小至20um的结构。 3、应用面的拓展：可应用于医疗检查、文物探测与鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。 4、稳定性的保障：采用PIC单片机做控制系统，用TL494作管电流、管电压的PWM控制，整个控制结构系统良好，稳定性和重现性好且易维护。 先进性： 1、低辐射、高清晰、应用广。 2、实质性设计问题的突破：解决了高频逆变的监控、倍压整流的匹配、高频高压变压器、球管的绝缘散热、管电流的精确控制等设计问题。 3、低成本的突破。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月于江西省赣南师范学院获得省三等奖
作品所处阶段
- 中试阶段 实验阶段
技术转让方式
- 技术转让
作品可展示的形式
- 图片 样机 演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、使用说明： （1）接上AC220V电源，闭合开关。选择“开始”键，选择“曝光时间”，按“曝光”键，曝光完成，关闭。 2、技术特点和优势： （1）总摄入量减少50%以上。 （2）体积小而便携，且清晰度高、用途广。 （3）精确控制结构，稳定性和重现性好且易维护。 （5）成本低。 3、作品的适应范围及推广前景的技术性说明： （1）适应范围及推广前景： 主要用于医疗检查，还可文物探测、文物鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。 （2）技术性说明： 1、低辐射的实现。 2、高清晰的实现：清楚拍摄约20um结构的照片。 3、体积小的实现。 4、高稳定性的实现。 4、市场分析和经济效益预测： 经济效益预测：国内牙科X线机市场年需求达2万台左右，目前我国市场上的高频直流牙科X线机都是进口，价格多在3-6万元/台。我们的生产成本可控制在0.6万元以内。可见其前景广、市场大，经济效益相当可观。
同类课题研究水平概述
- 口腔X线机是一种专用X线机，用于牙齿与牙周的摄片，通常分为口内牙科X线机和口腔全景机。牙科X线机（又称牙片机）用来拍摄单颗牙齿，而全景机则用于口腔平面体层摄影和曲面体层摄影。牙片机结构相对简单，价格低廉，在我国使用非常广泛，但以单相50Hz交流电为高压发生器电源的X线机（即工频牙片机)居多，产生的X射线（即软射线）对摄影毫无帮助，且增加病人的辐射吸收剂量。 我国在牙科X射线机方面已经取得一定成果，有十多家生产牙科X射线机厂家，主要代表有福建梅生、天津精工、青岛中联海诺，还有青岛、南昌、佛山等地均有医疗器械公司生产。我国自主生产X射线发射管，目前国内牙科X射线机的产量居世界首位，但以单相50Hz交流电为高压发生器电源的X射线机（即工频牙科X射线机、工频机)居多。质量明显落后与国外，主要采用微焦点技术来提高牙片的图片质量，如福建梅生生产的 MS-IV微焦点牙科X光机，球管头内装有微小焦点的球管（0.3×0.3mm）。 为了减少辐射，牙科X线机朝着高频化方向发展。目前世界上主要的牙科X线机生产厂家已将研发重点放到数字高频牙科X线机，淘汰了工频牙科X光机。高频直流牙科X线机，是将50Hz电源经过直流逆变成频率大于20kHz的矩形波，经过倍增整流之后，形成直流高压加在X射线发射管上，其高压波动在1%以内。高频机出线波谱单纯，杂散射线少，成像清晰，在同等条件下比工频机减少50％以上的总出线量。国内市场上还没有国产化的高频直流牙科X射线机，只有韩国威泰、日本吉田等国外产品。国内天津精工、福建梅生、浙江蓝野等生产厂家正在试制阶段口腔全景机，由于没有掌握高频逆变的监控、倍压整流的匹配、高频高压变压器、球管的绝缘散热、管电流的精确控制等设计方法，目前还没有取得实质性突破。我国从事研制适合牙科用的小剂量高频球管、小容量高频直流X射线电源的研究少。
