專利名稱：手術顯微鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種手術顯微鏡，屬于對現有手術顯微鏡的進一步改進，尤其涉及控制驅動手術顯微鏡在各自由度方向的運動限位技術。
1989年歐波同(OPTON)精密有限公司在發(fā)行的“西德歐波同醫(yī)療儀器指南”(增訂本)和其銷售的手術顯微鏡產品中，公開的是一種帶有電控三坐標50毫米行程直線運動的產品，如OPMI 6 SD－FC型和OPMI 6C－FC－XY型。這類產品采用直流伺服電機和小型齒輪減速與運動式導軌機構，使用時，操作者用腳踏控制驅動手術顯微鏡運動機構在三個直角坐標上做直線運動，其中沿Z坐標的直線運動實現顯微鏡縱向調焦獲取清晰的圖象，在X－Y水平面內的平動使手術顯微鏡瞄準最合適的手術部位，從而為手術前調機和手術過程中實時調焦和改變瞄準部位提供了可能。但是由于手術顯微鏡的運動機構在各自由度上運動到行程的終端位置時，沒有限位提示裝置，所以操作者往往要按原操作方向繼續(xù)踏動控制開關，從而導致運動機構剛性“卡滯”。此時驅動電機還在繼續(xù)轉動，僅靠第一級傳動齒輪在軸上打滑來保護傳動機械零件、電器元件免于受損。該齒輪靠軸向彈性預緊力和齒輪端面磨擦力執(zhí)行傳動，軸向預緊力過大則機構剛性卡滯時的打滑保護功能差，易發(fā)生機械或電器元件損壞或傳動精度下降。軸向預緊力過小則影響正常傳動。極限位置剛性卡滯在使用時并非偶爾發(fā)生，在每一次操作中都會發(fā)生，需經過短時的時間延遲后，操作者方能判斷出機構已經卡滯。經驗不足的操作者或者是操作者全部精力集中于手術創(chuàng)面時，這種卡滯的延遲時間更長，為操作者帶來不便，影響到設備運行的安全性和手術的成功。
本實用新型的目的在于避免上述現有技術的不足而提供一種在運動行程的限定終端位置自動停機并同時蜂鳴指示的手術顯微鏡。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到手術顯微鏡采用步進電機驅動，在設定自由度方向的運動機構上設有限位裝置和蜂鳴指示裝置，限位裝置由運動機構上的限位凸塊和限定行程終端位置的限位開關以及直流三相步進電機限位控制電路組成，限位控制電路和蜂鳴指示電路采用全封閉式配線。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到直線運動機構中的運動部件動板上設有限位開關，固定部件定板上，行程端點位置處有一限位凸塊。旋轉運動機構的運動部件旋轉體上設有限位開關，固定部件固定座上，行程端點位置處有一限位凸塊。
當操作者踏動控制開關、手術顯微鏡運動到限定的終端處，安裝在運動機構上限位裝置的限位凸塊與限位開關觸頭接觸時限位控制電路自動切斷電機電源，運動機構停止運動，同時蜂鳴指示電路工作，發(fā)出音響后停止。


圖1為本實用新型在一個自由度方向(Z坐標)直線運動限位裝置結構圖。
圖2為本實用新型限位控制電路圖。
圖3為本實用新型蜂鳴指示電路圖。
本實用新型下面將結合附圖作進一步詳述如圖1所示1為顯微鏡主體，2為上限位凸塊，3為斜齒齒條，4為吊臂，5為V型或半園弧型滾珠導軌，6為齒輪箱，7為帶有V型或半園弧型導軌的滑板，8為驅動斜齒輪，9為下限位凸塊，UL和DL分別為上、下限位開關。使用時，當電機通過齒輪箱6驅動斜齒輪8轉動，通過與斜齒輪8嚙合的斜齒齒條3，使顯微鏡主體1沿導軌5方向作向上或向下運動。向下運動行程為Z1時，上限位凸塊2與限位開關UL觸頭接觸，則限位控制電路自動切斷電機電源，運動停止，同時蜂鳴指示電路發(fā)出有節(jié)奏的音響，經過預定的蜂鳴時間后，蜂鳴停止。同樣，顯微鏡主體1由圖1所示位置向上運動為Z2行程，則下限位開關DL與下限位凸塊9接觸，停機并蜂鳴指示。Z1與Z2之和為總行程Z。
如圖2所示直流三相步進電機限位控制電路由三相六拍環(huán)行脈沖分配器和振蕩脈沖控制電路以及振蕩脈沖電路三部分組成。三相六拍環(huán)行脈沖分配器由三個與或非門YHF1，YHF2，YHF3和三個D觸發(fā)器組成，對三相步進電機實現可逆六拍控制。MA、MB和MC分別表示接電機繞組A、B和C。要求步進電機正轉時，繞組通電順序為A→AB→B→C→CA→A。反轉則為A→AC→C→CB→B→BA→A。D觸發(fā)器的Q端輸出接至功放，帶動定子繞組。振蕩脈沖控制電路由一個與或非門YHF4和一個二輸入與非門YF1組成，YHF4左右與門的一端分別和脈沖分配器的正反控制線相接。當上、下限位開關UL、DL處于釋放狀態(tài)，YHF4輸出為“1”，經與非門反相，CP脈沖順利通過，送到D觸發(fā)器輸入端，電機正常運行。當限位開關由限位凸塊按下，YHF4輸出為“0”，CP脈沖不能通過YF1，D觸發(fā)器輸入端沒有脈沖信號，電機停止轉動，運動機構停止運動。振蕩脈沖電路由三個非門F1，F2和F3，電阻W，電容C，晶體管T組成。改變W的阻值以及C的容量可以調節(jié)振蕩脈沖的頻率，從而控制步進電機轉速。
如圖3所示蜂鳴指示電路由兩個多諧振蕩器和一個緩沖反相電路組成。其中一個振蕩器產生音頻信號，帶動喇叭發(fā)聲，改變R3、R4和C2可以調節(jié)振蕩頻率。另一振蕩器根據需要的節(jié)拍產生低頻信號，用以調制音頻信號，改變R1、R2和C1可以調節(jié)信號的時間間隔，實現有節(jié)奏的嘟－嘟聲音信號。由74LSO4和74LS133組成的緩沖反相電路控制556的復位，556為一時基電路。當步進電機正常運轉時，輸入到556的4腳電位為“1”，5腳輸出也為“1”，C2端電位維持高電平，不產生音頻振蕩，喇叭不發(fā)聲。當限位開關觸壓時，輸入到556的電位為“0”，5腳輸出也為“0”，產生音頻振蕩，喇叭發(fā)聲，蜂鳴指示。圖3給出的蜂鳴指示電路左端輸入信號SL來自圖2的YHF4的輸出信號，顯然，蜂鳴指示電路中的喇叭發(fā)聲與圖2的電機停轉同步同時發(fā)生。
本實用新型附圖給出的一個自由度上的直線運動限位蜂鳴指示結構方案，同樣也完全適用于其它兩個直角坐標上的直線運動行程限位和繞三個坐標軸的轉動限位蜂鳴指示。
本實用新型相比已有技術具有如下優(yōu)點(1)當運動機構運行至限位開關限定的終端位置時，電機停止轉動，運動停止，完全避免了運動機構產生的剛性卡滯弊端，從而保證了設備運行的安全性。
(2)在運動的終端位置與自動停機相同步給出蜂鳴指示信號，提示操作者機構已經處于該操作方向上的行程終端位置，應反向操作或者重新調整整機的粗調位置，以便有效地利用電控微調運動的工作范圍。
(3)當操作者－－手術醫(yī)生的手、腳、眼都緊張地同時工作的時候，音響信號充分地發(fā)掘了人的聽覺功能，大大地方便了操作者。
權利要求1.一種手術顯微鏡，包括手術顯微鏡在各自由度方向的運動機構和行程終端的限位裝置，其特征在于采用步進電機驅動，在設定自由度方向的運動機構上設有限位裝置和蜂鳴指示裝置，限位裝置由運動機構上的限位凸塊和限定行程終端位置的限位開關以及直流三相步進電機限位控制電路組成，限位控制電路與蜂鳴指示電路采用全封閉式配線。
2.如權利要求1所述的手術顯微鏡，其特征在于所述的運動機構包括直線運動機構，在運動部件動板上設有限位開關，在固定部件定板上行程端點位置處裝有限位凸塊。
3.如權利要求1所述的手術顯微鏡，其特征在于所述的運動機構包括旋轉運動機構，在運動部件旋轉體上設有限位開關，在固定部件固定座上行程端點位置處裝有限位凸塊。
4.如權利要求1所述的手術顯微鏡，其特征在于直流三相步進電機限位控制電路由三相六拍環(huán)行脈沖分配器和振蕩脈沖控制電路以及振蕩脈沖電路組成。
5.如權利要求1或2或3所述的手術顯微鏡，其特征在于蜂鳴指示電路由兩個多諧振蕩器和一個緩沖反相電路組成。
6.如權利要求1或2或3所述的手術顯微鏡，其特征在于限位開關一般采用微動開關。
專利摘要本實用新型是一種手術顯微鏡，屬于對現有手術顯微鏡的改進。其特征在于采用步進電機驅動，在設定自由度方向的運動機構上設有限位裝置和蜂鳴指示裝置，限位裝置由運動機構上的一限位凸塊和限定行程終端位置的限位開關以及直流三相步進電機限位控制電路組成，限位控制電路與蜂鳴指示電路采用全封閉式配線。具有在限定的終端位置自動停機并同步給出蜂鳴指示信號，避免運動機構剛性卡滯發(fā)生，便于操作者調整和使用儀器的特點。
文檔編號G02B21/00GK2129014SQ9221469
公開日1993年3月31日 申請日期1992年6月2日 優(yōu)先權日1992年6月2日
發(fā)明者楊力, 劉鑒, 劉永洪, 王建華 申請人:中國科學院光電技術研究所