CN102692701A

CN102692701A - 医用显微镜系统的镜头控制电路

Info

Publication number: CN102692701A
Application number: CN2012101790728A
Authority: CN
Inventors: 陈斌; 但果; 李可
Original assignee: SHENZHEN LINJING TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SCW Medicath Ltd.
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: CN102692701B

Abstract

本发明涉及医用显微镜系统的镜头控制电路，其包括以下电路模块：一脚踏开关模块，用于输出第一开关信号及第二开关信号至控制模块；一内置在视频眼镜中的转动检测模块，用于接收医生头部转动时所产生的转动信号，并将转动信号输出至控制模块；一控制模块，当接收到第一开关信号，根据转动信号对放大倍数调节模块发出第一控制信号；当接收到第二开关信号，根据转动信号对焦距调节模块发出第二控制信号；一放大倍数调节模块，根据第一控制信号对镜头的放大倍数马达输出正电压或负电压；一焦距调节模块，根据第二控制信号对镜头的焦距马达输出正电压或负电压。本发明可实现对镜头的放大倍数或焦距进行实时调节，提高了手术效率，并降低了手术风险。

Description

医用显微镜系统的镜头控制电路

技术领域

本发明涉及医用显微镜系统的镜头控制电路。

背景技术

目前医用显微镜系统的镜头放大倍数及焦距调节均需要通过医生手动或脚踏控制进行微调。在手术过程中，医生佩戴视频眼镜去观察病人需手术部位的具体情况，在医生选择观察角度的时候，视频眼镜并不能自动识别出医生位置的变化，此时，需要调节视频眼镜的镜头放大倍数或焦距来观察手术部位，若进行手动调节会影响医生进行手术操作，而脚踏控制微调只能进行微调，并且难以进行精确调节，效率较低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种医用显微镜系统的镜头控制电路，其能解决医生在进行手术操作时，因需要手动或脚踏控制镜头的放大倍数及焦距调节，而影响手术过程的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

医用显微镜系统的镜头控制电路，其包括以下电路模块：

一脚踏开关模块，用于输出第一开关信号及第二开关信号至控制模块；

一内置在视频眼镜中的转动检测模块，用于接收医生头部转动时所产生的转动信号，并将转动信号输出至控制模块；

一控制模块，当接收到第一开关信号，根据转动信号对放大倍数调节模块发出第一控制信号；当接收到第二开关信号，根据转动信号对焦距调节模块发出第二控制信号；

一放大倍数调节模块，根据第一控制信号对镜头的放大倍数马达输出正电压或负电压；

一焦距调节模块，根据第二控制信号对镜头的焦距马达输出正电压或负电压。

本发明具有如下有益效果：

在手术过程中，医生在需要调节镜头放大倍数或焦距时，只需通过脚踏开关选择需要调节的功能，然后轻微的转到头部，即可实现对镜头的放大倍数或焦距进行实时调节，提高了手术效率，并降低了手术风险。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的医用显微镜系统的镜头控制电路的原理方框图；

图2为本发明较佳实施例的医用显微镜系统的镜头控制电路的结构示意图；

图3为图2的A区域放大图；

图4为图2的B区域放大图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。

如图1所示，一种医用显微镜系统的镜头控制电路，其包括以下电路模块：

如图2至图4所示，图1的电路模块可由下述具体的电路结构实现。

所述控制模块为一MCU U1，本发明的MCU U1的芯片型号可采用SIM32F103RBT6。

所述脚踏开关模块包括一开关SW1、一开关SW2；开关SW1与MCU U1的第一输入端PA0连接，开关SW2与MCU U1的第二输入端PA1连接。

所述转动检测模块包括一加速度传感器U2，加速度传感器U2与MCU U1的第三输入端连接，MCU U1的第三输入端具体包括输入端PA2、输入端PA3、输入端PA4、输入端PA8，本发明的加速度传感器U2的芯片型号可采用mma7260，其多个输出端对应连接MCU U1的第三输入端。mma7260为三轴加速度传感器，将mma7260置于视频眼镜中可得到人体进行的动作，通过MCU U1中对采集信号进行处理。

MCU U1的第一输出端与放大倍数调节模块的输入端连接，放大倍数调节模块的输出端与放大倍数马达（图上未画出）连接；MCU U1的第二输出端与焦距调节模块的输入端连接，焦距调节模块的输出端与焦距马达（图上未画出）连接。

具体的，放大倍数调节模块包括数字隔离器U3、双刀双掷继电器K1、电容C11、电阻R5、场效应管Q1、电阻R7、电阻R8、三极管Q3、电阻R6、二极管D1；放大倍数调节模块的输出端包括输出端A、输出端B；MCU U1的第一输出端包括输出端PC0、输出端PC1；输出端PC0与数字隔离器U3的输入端IN连接，数字隔离器U3的第一输出端VCC2接入正电压（如+12V），数字隔离器的U3还与双刀双掷继电器K1的控制端连接；数字隔离器U3的第二输出端OUT通过电阻R5与场效应管Q1的栅极，场效应管的Q1的漏极与双刀双掷继电器K1的控制端，场效应管的Q1的源极接地；输出端PC1通过电阻R7与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的集电极通过电阻R8与双刀双掷继电器K1的电源端连接，三极管Q3的发射极接地；电容C11的一端与数字隔离器U3的第一输出端VCC2连接，另一端接地；双刀双掷继电器K1的控制端分别与输出端A、输出端B连接。电阻R6的一端与数字隔离器U3的第二输出端OUT连接，另一端接地；电阻R8通过二极管D1与双刀双掷继电器K1的电源端连接。

焦距调节模块包括数字隔离器U4、双刀双掷继电器K2、电容C13、电阻R9、场效应管Q2、电阻R11、电阻R12、三极管Q4、电阻R10、二极管D2。焦距调节模块的输出端包括输出端C、输出端D；MCU U1的第二输出端包括输出端PC2、输出端PC3；输出端PC2与数字隔离器U4的输入端IN连接，数字隔离器U4的第一输出端VCC2接入正电压（如+12V），数字隔离器的U4还与双刀双掷继电器K2的控制端连接；数字隔离器U4的第二输出端OUT通过电阻R9与场效应管Q2的栅极，场效应管的Q2的漏极与双刀双掷继电器K2的控制端，场效应管的Q2的源极接地；输出端PC3通过电阻R11与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R12与双刀双掷继电器K2的电源端连接，三极管Q4的发射极接地；电容C13的一端与数字隔离器U4的第一输出端VCC2连接，另一端接地；双刀双掷继电器K2的控制端分别与输出端C、输出端D连接。电阻R10的一端与数字隔离器U4的第二输出端OUT连接，另一端接地；电阻R10通过二极管D2与双刀双掷继电器K2的电源端连接。

本实施例的数字隔离器U3、数字隔离器U4的芯片型号均可采用ISO721。

实际上，放大倍数调节模块与焦距调节模块的具体电路结构是一样的，只是具体接收到的控制信号不同。

本实施例的工作过程如下：

在手术过程中，医生通过脚踏开关模块可进行焦距及放大倍数调节功能的切换，在对应调节模式下，医生通过头部上下轻轻移动，转动检测模块便可感应到转动信号，该转动信号由控制模块进行接收，然后由控制模块发出控制信号对放大倍数或焦距进行实时的调节。

具体的，在显微外科手术过程中，通过脚踏开关模块的开关SW1或开关SW2发出开关信号至MCU U1，MCU U1接收后进行焦距及放大倍数调节功能选择。在焦距调节中（此时可对应开关SW2闭合），医生头部的上下轻轻移动便会触发内置于视频眼镜的加速度传感器U2产生相应转动信号，该转动信号传输至MCU U1后，由MCU U1进行判断当前进行的动作，根据医生的动作来发出相信控制信号，通过焦距调节模块来控制镜头的焦距调节马达的转动，完成焦距的调节。

另外，根据人体力学习惯，头部轻轻下移可定义为控制镜头的放大倍数变大，而头部上移则代表减小放大倍数。

电路中，双刀双掷继电器K1、双刀双掷继电器K2用于进行电源极性的变换，实现控制参数变化方向的选择。当开关SW1闭合且开关SW2打开时，当电路双刀双掷继电器K1不通电时（即输出端PC1没有输出信号），输出端A与输出端B之间输出+12V电压，控制放大倍数变大；当双刀双掷继电器K1通电时（即输出端PC1输出信号），输出端A与输出端B之间输出－12V电压，控制放大倍数变小，完成控制参数变化方向的转换。当开关SW1打开且开关SW2闭合时，当电路双刀双掷继电器K2不通电时（即输出端PC3没有输出信号），输出端C与输出端D之间输出+12V电压，控制焦距调节；当双刀双掷继电器K2通电时（即输出端PC3输出信号），输出端C与输出端D之间输出－12V电压，控制焦距向另一方向调节，完成控制参数变化方向的转换。

参数变化值的控制通过控制驱动电压的存在时间来实现。本电路中场效应管Q1、场效应管Q2为电子开关管，实现通断时间的精确控制。常态下（开关SW1及开关SW2均为打开状态）场效应管Q1、场效应管Q2截止，输出端A、输出端B，输出端C、输出端D无电流，放大倍数及焦距不调节。在需要增加放大倍数时，双刀双掷继电器K1不通电，输出端A端接+12V，输出B通过场效应管Q1接地，然后MCU U1发出控制信号，使场效应管Q1导通，输出端A、输出端B形成电流回路，驱动放大倍数变大；在需要缩小放大倍数时，双刀双掷继电器K1通电，输出端B接+12V，输出端A通过场效应管Q1接地，然后MCUU1发出控制信号使场效应管Q1导通，输出端A、输出端B端形成电流回路，驱动放大倍数缩小。焦距的调节与上述过程完全类似。

ISO721为数字隔离器，主要用于隔离和变换MCU U1的+3.3V电源电压和镜头动作的+12V驱动电压，三极管Q3、三极管Q4用来控制对双刀双掷继电器K1、双刀双掷继电器K2的供电。

二极管D1、二极管D2用于双刀双掷继电器K1、双刀双掷继电器K2断开时进行电路保护，防上双刀双掷继电器K1、双刀双掷继电器K2由通电到断开时产生的高电压烧坏三极管Q3、三极管Q4。

输出端A、输出端B与输出C、输出D均连接至镜头并传输分别对相应于放大倍数、焦距调节的控制信号。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，包括以下电路模块：

2.如权利要求1所述的医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，所述控制模块为一MCU；所述脚踏开关模块包括一开关SW1、一开关SW2；开关SW1与MCU的第一输入端连接，开关SW2与MCU的第二输入端连接；所述转动检测模块包括一加速度传感器，加速度传感器与MCU的第三输入端连接；MCU的第一输出端与放大倍数调节模块的输入端连接，放大倍数调节模块的输出端与放大倍数马达连接；MCU的第二输出端与焦距调节模块的输入端连接，焦距调节模块的输出端与焦距马达连接。

3.如权利要求2所述的医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，放大倍数调节模块包括数字隔离器U3、双刀双掷继电器K1、电容C11、电阻R5、场效应管Q1、电阻R7、电阻R8、三极管Q3；放大倍数调节模块的输出端包括输出端A、输出端B；MCU的第一输出端包括输出端PC0、输出端PC1；输出端PC0与数字隔离器U3的输入端连接，数字隔离器U3的第一输出端接入正电压，数字隔离器的U3还与双刀双掷继电器K1的控制端连接；数字隔离器U3的第二输出端通过电阻R5与场效应管Q1的栅极，场效应管的Q1的漏极与双刀双掷继电器K1的控制端，场效应管的Q1的源极接地；输出端PC1通过电阻R7与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的集电极通过电阻R8与双刀双掷继电器K1的电源端连接，三极管Q3的发射极接地；电容C11的一端与数字隔离器U3的第一输出端连接，另一端接地；双刀双掷继电器K1的控制端分别与输出端A、输出端B连接。

4.如权利要求3所述的医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，放大倍数调节模块还包括电阻R6、二极管D1；电阻R6的一端与数字隔离器U3的第二输出端连接，另一端接地；电阻R8通过二极管D1与双刀双掷继电器K1的电源端连接。

5.如权利要求2所述的医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，焦距调节模块包括数字隔离器U4、双刀双掷继电器K2、电容C13、电阻R9、场效应管Q2、电阻R11、电阻R12、三极管Q4；焦距调节模块的输出端包括输出端C、输出端D；MCU的第二输出端包括输出端PC2、输出端PC3；输出端PC2与数字隔离器U4的输入端连接，数字隔离器U4的第一输出端接入正电压，数字隔离器的U4还与双刀双掷继电器K2的控制端连接；数字隔离器U4的第二输出端通过电阻R9与场效应管Q2的栅极，场效应管的Q2的漏极与双刀双掷继电器K2的控制端，场效应管的Q2的源极接地；输出端PC3通过电阻R11与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R12与双刀双掷继电器K2的电源端连接，三极管Q4的发射极接地；电容C13的一端与数字隔离器U4的第一输出端连接，另一端接地；双刀双掷继电器K2的控制端分别与输出端C、输出端D连接。

6.如权利要求5所述的医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，焦距调节模块还包括电阻R10、二极管D2；电阻R10的一端与数字隔离器U4的第二输出端连接，另一端接地；电阻R10通过二极管D2与双刀双掷继电器K2的电源端连接。

7.如权利要求2-6任一项所述的医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，加速度传感器的芯片型号为mma7260。

8.如权利要求2-6任一项所述的医用显微镜系统的镜头控制电路，其特征在于，MCU的芯片型号为SIM32F103RBT6。