具有自停頓功能的骨鉆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種具有自停頓功能的骨鉆。
【背景技術(shù)】
[0002]骨骼的治療對(duì)國(guó)內(nèi)外來說都是一個(gè)比較棘手的問題，在醫(yī)院骨科，骨科電鉆(簡(jiǎn)稱骨鉆)是常用的手術(shù)器械之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于鉆骨的設(shè)備相繼問世。但是由于技術(shù)水平的限制，目前醫(yī)院使用的或者是市場(chǎng)上流通的骨鉆大部分為手工式的設(shè)備。
[0003]手工式骨鉆的安全性不易保障，主要體現(xiàn)為:鉆入深度、電鉆轉(zhuǎn)速、起?？刂凭墒中g(shù)操作者人為控制。對(duì)于手術(shù)操作者而言，在鉆穿瞬間有一個(gè)明顯的落空感。這也就導(dǎo)致骨鉆轉(zhuǎn)頭高速旋轉(zhuǎn)穿過對(duì)側(cè)骨皮質(zhì)后，很不容易控制，而會(huì)發(fā)生傷及血管、神經(jīng)、肌肉的事故。對(duì)此，目前通常采取的方法是將骨骼兩端的周圍骨膜和肌肉從骨骼上剝離，再將骨膜剝離器放到對(duì)面遮擋保護(hù)。這一方法的缺陷是:(I)增加手術(shù)時(shí)間及強(qiáng)度；(2)由于剝離骨膜，增加愈合難度，患者臥床時(shí)間增長(zhǎng)。
[0004]所以需要無級(jí)變速、高扭矩、動(dòng)力強(qiáng)大的機(jī)械結(jié)構(gòu)骨鉆來滿足各種外科手術(shù)的需求。目前市場(chǎng)上較為先進(jìn)的骨鉆是通過機(jī)械結(jié)構(gòu)獲得電機(jī)扭矩力從而達(dá)到自動(dòng)控制的效果，但是這種設(shè)備不僅笨拙，精確度不高而且功能單一，過度依賴于操作人員的技術(shù)性和操作水平，會(huì)由于操作人員的失誤對(duì)病人的骨骼產(chǎn)生很大的危害，并且同時(shí)還會(huì)減少高精度骨鉆的設(shè)備使用壽命，同時(shí)也無法解決骨鉆穿透骨組織瞬間的落空感問題。
[0005]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種具有自停頓功能的骨鉆，解決骨鉆穿透骨組織瞬間的落空感問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有自停頓功能的骨鉆，通過設(shè)計(jì)智能控制模塊，實(shí)現(xiàn)判斷鉆頭是否穿透骨骼并在鉆頭已穿透骨骼時(shí)實(shí)施停轉(zhuǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有自停頓功能的骨鉆，其特征在于，包括傳感模塊和智能控制模塊；
[0008]所述傳感模塊包括壓力傳感器和/或扭矩傳感器，所述壓力傳感器用于輸出對(duì)應(yīng)于所述骨鉆的鉆頭受到的壓力的第一電信號(hào)，所述扭矩傳感器用于輸出對(duì)應(yīng)于所述鉆頭受到的扭矩的第二電信號(hào)；所述智能控制模塊用于接收所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)，并根據(jù)所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)控制所述骨鉆的電機(jī)；
[0009]在所述骨鉆工作時(shí)，所述智能控制模塊接收所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)，并在所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)發(fā)生階躍下降時(shí)使所述電機(jī)第一次停轉(zhuǎn)；在所述電機(jī)完成所述第一次停轉(zhuǎn)后，所述智能控制模塊使所述電機(jī)啟動(dòng)并接收所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)，并在所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)發(fā)生階躍下降時(shí)使所述電機(jī)第二次停轉(zhuǎn)；所述電機(jī)完成所述第二次停轉(zhuǎn)后，所述骨鉆完成工作。
[0010]進(jìn)一步地，所述壓力傳感器包括3個(gè)應(yīng)變片，所述3個(gè)應(yīng)變片被設(shè)置于所述電機(jī)的環(huán)形構(gòu)件同一截面上，與環(huán)形構(gòu)件中軸線的角度為±60°。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述扭矩傳感器為應(yīng)變式扭矩傳感器，所述扭矩傳感器通過獲取所述3個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變得到所述扭矩。
[0012]進(jìn)一步地，所述智能控制模塊包括PLC和單片機(jī)；所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)被輸入所述PLC，經(jīng)過所述PLC的信號(hào)被輸入所述單片機(jī)；所述單片機(jī)根據(jù)接收的信號(hào)輸出控制指令。
[0013]進(jìn)一步地，所述骨鉆還包括繼電器，所述繼電器連接在所述電機(jī)和所述電機(jī)的電源之間；所述單片機(jī)向所述繼電器輸出控制指令以控制所述電機(jī)啟動(dòng)和停轉(zhuǎn)。
[0014]進(jìn)一步地，所述骨鉆還包括輸出模塊，所述輸出模塊包括顯示屏；所述智能控制模塊根據(jù)接收的所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)，獲得并在所述顯示屏上顯示所述壓力和/或所述扭矩。
[0015]進(jìn)一步地，所述輸出模塊還包括指示燈，所述智能控制模塊根據(jù)接收的所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)控制所述指示燈；
[0016]當(dāng)所述骨鉆工作時(shí)且所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)未發(fā)生階躍下降時(shí)，所述智能控制模塊控制所述指示燈發(fā)出第一顏色光；當(dāng)所述骨鉆工作時(shí)且所述第一電信號(hào)和/或所述第二電信號(hào)發(fā)生階躍下降時(shí)，所述智能控制模塊控制所述指示燈發(fā)出第二顏色光。
[0017]進(jìn)一步地，所述指示燈為L(zhǎng)ED，所述第一顏色光為綠光，所述第二顏色光為紅光。
[0018]進(jìn)一步地，所述骨鉆還包括輸入模塊，用于輸入扭矩閾值；所述傳感模塊包括所述扭矩傳感器，所述智能控制模塊接收所述第二電信號(hào)；所述智能控制模塊將根據(jù)所述第二電信號(hào)獲得的所述扭矩與所述扭矩閾值進(jìn)行比較，并在所述扭矩大于所述扭矩閾值時(shí)指令所述指示燈發(fā)出所述第二顏色光。
[0019]進(jìn)一步地，所述輸入模塊為按鍵板。
[0020]在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，提供了一種具有自停頓功能的骨鉆，其包括由壓力傳感器和扭矩傳感器構(gòu)成的傳感模塊、由PLC和單片機(jī)MSP430構(gòu)成的智能控制模塊、由LED和液晶顯示屏構(gòu)成的輸出模塊以及為按鍵板的輸入模塊。在使用本發(fā)明的具有自停頓功能的骨鉆時(shí)，使用者通過按鍵板輸入扭矩閾值并啟動(dòng)骨鉆，智能控制模塊實(shí)時(shí)獲取來自于壓力傳感器和扭矩傳感器的電信號(hào)并據(jù)此獲得鉆頭受到的壓力和扭矩，智能控制模塊使液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示該壓力和扭矩的值，骨鉆正常工作時(shí)LED發(fā)出綠光，鉆頭受到的扭矩超過扭矩閾值時(shí)LED發(fā)出紅光示警，鉆頭受到的壓力和/或扭矩發(fā)生階躍下降時(shí)LED發(fā)出紅光示警并且繼電器斷開以使電機(jī)停轉(zhuǎn)，再啟動(dòng)后鉆頭受到的壓力和/或扭矩再次發(fā)生階躍下降時(shí)LED發(fā)出紅光示警并且繼電器斷開以使電機(jī)停轉(zhuǎn)且骨鉆停止工作。
[0021]由此可見，本發(fā)明的具有自停頓功能的骨鉆的操作過程相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的骨鉆更為具體化、數(shù)字化，由此降低了操作難度和風(fēng)險(xiǎn)，減少醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)，便利于骨科醫(yī)生對(duì)骨骼的治療。
[0022]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0023]圖1是在一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的具有自停頓功能的骨鉆的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是圖1所示的骨鉆的傳感模塊、智能控制模塊和輸出模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1、2所示，在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的具有自停頓功能的骨鉆包括壓力傳感器6、扭矩傳感器5、PLC、單片機(jī)、繼電器、LED10、液晶顯示屏以及按鍵板4。
[0026]其中，壓力傳感器6和扭矩傳感器5構(gòu)成本發(fā)明的具有自停頓功能的骨鉆的傳感模塊，用于獲取鉆頭I受到的壓力和扭矩并將對(duì)應(yīng)于該壓力和扭矩的第一電信號(hào)和第二電信號(hào)輸出到智能控制模塊。本實(shí)施例中，3個(gè)應(yīng)變片被設(shè)置于電機(jī)3的環(huán)形構(gòu)件同一截面上，與環(huán)形構(gòu)件中軸線的角度為±60°，參見圖1中扭矩傳感器5處的圓圈內(nèi)被繪作方塊的應(yīng)變片的位置。由于鉆頭I連接于電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸并由此被電機(jī)3帶動(dòng)，鉆頭I受到的壓力等于旋轉(zhuǎn)軸的軸向上受到的壓力，因此被設(shè)置于電機(jī)3的環(huán)形構(gòu)件同一截面上的3個(gè)應(yīng)變片在軸向上受到電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸的軸向壓力而發(fā)生軸向應(yīng)變，該軸向應(yīng)變對(duì)應(yīng)著鉆頭I受到的壓力，壓力傳感器6將這些應(yīng)變片的軸向應(yīng)變轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)并輸出。扭矩傳感器5為應(yīng)變式扭矩傳感器，同樣，上述3個(gè)應(yīng)變片在徑向上受到電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸的扭矩作用而發(fā)生徑向應(yīng)變，由于鉆頭I受到的扭矩等于電機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸的扭矩，該徑向應(yīng)變對(duì)應(yīng)著鉆頭I受到的扭矩。扭矩傳感器5將這些應(yīng)變片的徑向應(yīng)變轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)并輸出。
[0027]PLC和單片機(jī)構(gòu)成本發(fā)明的具有自停頓功能的骨鉆的智能控制模塊，其中，PLC的輸入端與壓力傳感器6和扭矩傳感器5的輸出端相連以接收第一電信號(hào)和第二電信號(hào)，PLC的輸出端與單片機(jī)的輸入端相連。PLC對(duì)第一電信號(hào)和第二電信號(hào)進(jìn)行