CN109303592B - 刀具开闭状态的控制方法、控制装置以及刀具 - Google Patents

刀具开闭状态的控制方法、控制装置以及刀具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种刀具开闭状态的控制方法、控制装置以及刀具，其中，所述控制方法适用于包括由电机驱动的内刀在外刀内相对转动的刀具，其原理为：当接收到刀具开/闭指令时，启动电机以带动所述内刀正常转动；根据所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置，确定所述电机在该预设时刻对应的初始霍尔位置；当检测到所述电机从所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态。此外，所述控制装置和刀具与所述控制方法的原理相同，本发明可以实现刀具开闭状态的准确控制，在使用过程中能够避免刀刃对人体的伤害，以及在刀具吸附组织时有足够的吸附面积。

Description

刀具开闭状态的控制方法、控制装置以及刀具
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及刀具开闭状态的控制方法、控制装置以及刀具。
背景技术
医用刨刀是一种用于在进行耳、鼻、喉、头颈骨和关节等体内或体外组织切除的手术中切除病变组织或多余的组织的手术工具，广泛应用于各类外科室手术。刨刀在进入人体和取出人体过程中，如果刃口位置不确定，刃口暴露时易对人体造成一定伤害。在吸附组织时，由于吸附面不确定性，需要刨刀在运行状态去找寻组织，不利于操作安全。
例如，见图1，为现有一种刨刀的刀头结构图，刨刀100是由电机驱动内刀120在外刀110内转动来进行工作的，在关闭刨刀时，刀头上的刃口121旋转位置不确定，影响操作安全。因此，本领域的技术人员希望刨刀能够具有一个准确打开或关闭刃口的功能，以使刀头上的刃口位置可以被确定，利于操作安全。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种刀具开闭状态的控制方法、控制装置以及刀具，用于解决现有由电机驱动内刀在外刀内转动结构刀具在电机停止时内刀旋转位置不定导致刃口位置随之不确定，进而影响操作安全的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案为：
根据本发明的第一方面
一种刀具开闭状态的控制方法，适用于包括由电机驱动的内刀在外刀内相对转动的刀具，所述方法包括：当接收到刀具开/闭指令时，启动电机以带动所述内刀正常转动；根据所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置，确定所述电机在该预设时刻对应的初始霍尔位置；当检测到所述电机从所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态。
进一步地，所述预设行程等于所述刀具开/闭指令对应的默认电机行程值与电机惯性行程反馈值之差。
进一步地，所述停止所述电机之后，还包括：记录停止所述电机后所述电机的惯性行程值，作为下次计算所述转动行程的电机惯性行程反馈值。
进一步地，所述默认电机行程值包括：当接收到的为刀具开指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈开状态所需的第一预设行程值；以及当接收到的为刀具闭指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈闭状态所需的第二预设行程值。
根据本发明的第二方面
一种刀具开闭状态的控制装置，适用于包括由电机驱动的内刀在外刀内相对转动的刀具，所述装置包括：指令接收模块，当接收到刀具开/闭指令时，启动电机以带动所述内刀正常转动；位置确认模块，根据所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置，确定所述电机在该预设时刻对应的初始霍尔位置；电机控制模块，当检测到所述电机从所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态。
进一步地，所述预设行程等于所述刀具开/闭指令对应的默认电机行程值与电机惯性行程反馈值之差。
进一步地，还包括：惯性反馈模块，适用于所述停止所述电机之后，记录停止所述电机后所述电机的惯性行程值，作为下次计算所述转动行程的电机惯性行程反馈值。
进一步地，所述默认电机行程值包括：当接收到的为刀具开指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈开状态所需的第一预设行程值；以及当接收到的为刀具闭指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈闭状态所需的第二预设行程值。
根据本发明的第三方面
一种刀具，包括外刀、内刀以及适用于驱动所述内刀在外刀内相对转动的电机，所述刀具还包括存储器和处理器，其中，所述存储器存储有一组程序，且所述处理器用于调用所述存储器中存储的程序，执行本发明第一方面中任一项所述的方法。
进一步地，所述刀具还包括：磁钢，设置于所述内刀上；霍尔传感器，用于通过磁钢来检测所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置；用户输入设备，用于根据用户输入的信息发送刀具开/闭指令。
本发明的有益效果：在使用刀具时，向刀具发送刀具开/闭指令，然后利用霍尔传感器感应磁钢来检测内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始霍尔位置，通过控制电机带动内刀自所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态，保证在进入人体和取出人体过程中杜绝刃口对人体的伤害，以及在吸附组织时，控制刃口打开，保证刨刀不运行状态有足够的吸附面积。
附图说明
图1显示为现有一种刨刀的刀头结构图。
图2显示为本发明在实施例中一种控制刀具开闭状态的方法的流程图一。
图3显示为本发明在实施例中一种控制刀具开闭状态的方法的流程图二。
图4-1显示为本发明刀具的开状态示意图。
图4-2显示为本发明刀具的闭状态示意图。
图4-3显示为本发明刀具中内刀自霍尔位置至闭状态的转动行程示意图。
图4-4显示为本发明刀具中内刀自霍尔位置至开状态的转动行程示意图。
图5显示为本发明在实施例中一种控制刀具开闭状态的装置的结构框图一。
图6显示为本发明在实施例中一种控制刀具开闭状态的装置的结构框图二，
图7显示为本发明在实施例中一种刀具的原理图。
图8为本发明在实际应用中基于实施例1中的方法进行编程得到的一组程序的流程图。
附图标号说明
100 刀头
110 外刀
120 内刀
121 刃口
200 装置
210 指令接收模块
220 位置确认模块
230 电机控制模块
240 惯性反馈模块
300 刀具
310 电机
320 存储器
330 处理器
340 磁钢
350 霍尔传感器
360 用户输入设备
S101～S104 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例1
见图2，为一种控制刀具开闭状态的方法的流程图一，其中，所述方法适用于包括由电机驱动的内刀在外刀内相对转动的刀具中，如图所示，所述方法具体包括：
步骤S101，当接收到刀具开/闭指令时，启动电机以带动所述内刀正常转动；
步骤S102，根据所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置，确定所述电机在该预设时刻对应的初始霍尔位置；
步骤S103，当检测到所述电机从所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态。
上述方法通过向刀具发送刀具开/闭指令，然后根据霍尔传感器感应磁钢来检测内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始霍尔位置，据此来控制电机带动内刀自所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态，从而保证刀具的开闭状态可以被准确设定。其中，预设时刻是指预先设定的在接收到刀具开/闭指令之后的任意一个时刻。
具体的，所述预设行程等于所述刀具开/闭指令对应的默认电机行程值与电机惯性行程反馈值之差。
其中，电机惯性行程反馈值是指电机被停止输出动力后，由于惯性继续转动的行程值。
在一优选实施例中，见图3，为一种控制刀具开闭状态的方法的流程图二，考虑到电机在被切断动力输出时所处环境的不同，或者使用时间的不同，其依靠惯性继续转动的行程也会存在差异，因此可以通过在上述步骤S103之后再执行：
步骤S104，所述停止所述电机之后，记录停止所述电机后所述电机的惯性行程值，作为下次计算所述转动行程的电机惯性行程反馈值。
通过上述步骤S104，可更加准确获知电机的在被切断动力输出后依靠惯性继续转动的行程，以使内刀最后可以准确地停止开闭位置。
具体的，以初始霍尔位置为参考，那么内刀自初始霍尔位置转动至相对外刀成开或闭状态的行程是相对固定的，由此可知，所述默认电机行程值可以包括：当接收到的为刀具开指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈开状态所需的第一预设行程值；以及当接收到的为刀具闭指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈闭状态所需的第二预设行程值。
下面通过假定内刀由电机驱动沿顺时针方向(图中R方向转动)来对上述方法的工作原理进行详细的说明。
见图4-1，图中显示为刀具的开状态。
见图4-2，图中显示为刀具的闭状态。
通过在内刀上设磁钢，霍尔传感器安装在刀具的手柄上，手柄通过外刀上的卡位与外刀相对固定连接，那么在内刀相对外刀转动时，可以获取到内刀相对于外刀的位置，即可以确定所述电机在一预设时刻的初始霍尔位置。
见图4-3和图4-4，假设以图中SART位置为内刀所在电机的初始霍尔位置，那么电机带动内刀自SART位置至开状态和关状态的转动行程是相对固定，如图所示，电机带动内刀自SART位置至闭状态的转动行程为S2，电机带动内刀自SART位置至开状态的转动行程为S1，即可以设定默认电机行程值为S1和S2(也即是第一预设行程值可以为S1，第二预设行程值可以为S2)。
由于在切断电机的输出动力后，电机的转轴由于惯性还会继续带动内刀转动，因此，如果要保证内刀准确被关闭或打开，那么需要在内刀到达开状态或闭状态前切断电机的输出动力。
其中，由于电机的惯性行程是可以被测量的，如果电机的惯性行程为Sg，即机惯性行程反馈值为Sg。那么需要电机转动的行程可以被计算出来，即电机只需自霍尔位置(SART位置)转动(S1-Sg)或(S2-Sg)的计算行程后可使内刀准确达到闭状态或开状态。
需要说明的是，控制内刀转动的行程是以电机转动的霍尔位置来计算的，现有电机具有获取自身电机霍尔位置的功能，而外加在外刀上的霍尔传感器，是用于确定内刀相对外刀的霍尔位置，只要这样才能保证内刀转动行程的准确度。
另外，电机的行程以及电机的惯性行程都是通过电机的电机霍尔计数来确定的。
在另一优选实施例中，为了防止电机在完全停止后内刀实际开口还没对准的情况，此时还可以在步骤S103或S104之后增加一个步骤：当检测到内刀实际开口还没对准时，再给电机一点补给霍尔量，让电极再转一圈对准；或者让电机重新执行一遍步骤S102-S104。通过本实施例，可以进一步提高刀具开闭状态的控制准确度。
实施例2
本实施例提供了一种用于实现上述实施例1中方法的装置，见图5，为一种控制刀具开闭状态的装置的结构框图一，其中，所述装置适用于安装在包括由电机驱动的内刀在外刀内相对转动的刀具中，如图所示，所述装置200包括指令接收模块210、位置确认模块220、电机控制模块230，其中，指令接收模块210适用于当接收到刀具开/闭指令时，启动电机以带动所述内刀正常转动；位置确认模块220适用于根据所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置，确定所述电机在该预设时刻对应的初始霍尔位置；电机控制模块230适用于当检测到所述电机从所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态。
上述装置通过在向刀具发送刀具开/闭指令时，根据霍尔传感器感应磁钢来检测内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始霍尔位置，据此来控制电机带动内刀自所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态，从而保证刀具的开闭状态可以被准确设定。
具体的，所述预设行程等于所述刀具开/闭指令对应的默认电机行程值与电机惯性行程反馈值之差。
在一优选实施例中，见图6，为一种控制刀具开闭状态的装置的结构框图二，如图所示，上述装置200还包括惯性反馈模块240，适用于所述停止所述电机之后，记录停止所述电机后所述电机的惯性行程值，作为下次计算所述转动行程的电机惯性行程反馈值。
更具体的，所述默认电机行程值包括：当接收到的为刀具开指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈开状态所需的第一预设行程值；以及当接收到的为刀具闭指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈闭状态所需的第二预设行程值。
实施例3
见图7，本实施例还提供了一种刀具300，包括外刀110、内刀120以及适用于驱动所述内刀120在外刀110内相对转动的电机310，所述刀具300还包括存储器320和处理器330，其中，所述存储器320存储有一组程序，且所述处理器330用于调用所述存储器320中存储的程序，执行本发明在实施例1中任一实施项所述的方法。
上述刀具，在向刀具发送刀具开/闭指令时，根据霍尔传感器感应磁钢来检测内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始霍尔位置，据此来控制电机带动内刀自所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的开/闭状态，从而保证刀具的开闭状态可以被准确设定。
具体的，再结合图7，所述刀具还包括：磁钢340，设置于所述内刀120上；霍尔传感器350，用于通过磁钢340来检测所述内刀120相对于所述外刀110在预设时刻的初始位置；用户输入设备360，用于根据用户输入的信息发送刀具开/闭指令。
应用实例
结合实施例1和3，在实际应用中，对上述实施例1中的方法进行编程得到的一组程序，通过将该程序写入实施例3中的刀具来实现的刀具开闭状态控制进行详细说明。根据实施例1，电机存在3中状态，即：
状态0，电机退出开闭状态控制程序；
状态1，进入开闭状态控制程序，电机的初始霍尔位置被确认前的状态；
状态2，确定到电机初始霍尔位置到电机被切断输出动力之间的状态；
状态3，电机被切断输出动力到电机停止转动之间的状态。
在上述设定的基础上，结合图8，给出了一种基于上述实施例1中的方法进行编程得到的一组程序的流程图，下面结合该流程图来对刀具实现开闭状态过程进行说明。
步骤1，在启动系统后，系统会初始化刀具中电机的惯性量值(即上述实施例中“电机惯性行程反馈值”)为一默认惯性量；其中，刀具自身具有电子控制系统，这里启动系统即为启动刀具的电子系统，例如给刀具通电或上电的操作。
步骤2，判断是否有打开/闭合指令输入：
如果有，则系统默认电机为状态1，即让刀具进入步骤3。
步骤3，刀具处于运行状态，电机在各状态间的运转步骤具体包括：
步骤31，在电机为状态1时，判断是否检测到刀具霍尔信号：
如果是，判断电机正反转标志，以获取电机的默认停止值，然后更新电机为状态2，并清除电机霍尔计数，返回步骤3；其中，电机的默认停止值＝电机起始停止值(即电机实际需要转动的行程)+惯性量；
如果否，则进入超时检测处理程序，即若检测到超时，则停止电机驱动，发出超时提示信息，若检测到不超时，则返回步骤3。
步骤32，在电机为状态2时，判断电机起始停止值是否等于电机霍尔计数：
如果是，则切断电机驱动动力，清除电机霍尔计数，更新电机为状态3；
如果否，则进入超时检测处理程序，即若检测到超时，则停止电机驱动，发出超时提示信息，若检测到不超时，则返回步骤3。
步骤33，在电机为状态3时，判断电机转数是否为零：
如果是，更新电机的惯性量，并更新电机的状态为0，返回步骤2；
如果否，则返回步骤3。
通过让刀具执行上述控制程序，即可让刀具实现开闭状态控制功能，在使用过程中，通过按键操作和程序控制刃口的闭合状态，在进入人体和取出人体过程中杜绝刃口对人体的伤害；以及在吸附组织时，控制刃口打开，保证刨刀不运行状态有足够的吸附面积。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种刀具开闭状态的控制方法，适用于包括由电机驱动的内刀在外刀内相对转动的刀具，其特征在于，所述方法包括：
当接收到刀具开/闭指令时，启动电机以带动所述内刀正常转动；
根据所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置，确定所述电机在该预设时刻对应的初始霍尔位置；
当检测到所述电机从所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的完全打开/完全关闭状态。
2.根据权利要求1所述的刀具开闭状态的控制方法，其特征在于，所述预设行程等于所述刀具开/闭指令对应的默认电机行程值与电机惯性行程反馈值之差，所述默认电机行程值为所述内刀自所述初始霍尔位置转动至相对于所述外刀呈完全打开/完全关闭状态所需的行程值。
3.根据权利要求2所述的刀具开闭状态的控制方法，其特征在于，所述停止所述电机之后，还包括：
记录停止所述电机后所述电机的惯性行程值，作为下次计算转动行程的电机惯性行程反馈值。
4.根据权利要求2或3所述的刀具开闭状态的控制方法，其特征在于，所述默认电机行程值包括：
当接收到的为刀具开指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈完全打开状态所需的第一预设行程值；以及
当接收到的为刀具闭指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈完全关闭状态所需的第二预设行程值。
5.一种刀具开闭状态的控制装置，适用于包括由电机驱动的内刀在外刀内相对转动的刀具，其特征在于，所述装置包括：
指令接收模块，当接收到刀具开/闭指令时，启动电机以带动所述内刀正常转动；
位置确认模块，根据所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置，确定所述电机在该预设时刻对应的初始霍尔位置；
电机控制模块，当检测到所述电机从所述初始霍尔位置转动预设行程时停止所述电机，以使所述内刀在停止所述电机后依靠所述电机的惯性转动至相对于所述外刀呈对应的完全打开/完全关闭状态。
6.根据权利要求5所述的刀具开闭状态的控制装置，其特征在于，所述预设行程等于所述刀具开/闭指令对应的默认电机行程值与电机惯性行程反馈值之差，所述默认电机行程值为所述内刀自所述初始霍尔位置转动至相对于所述外刀呈完全打开/完全关闭状态所需的行程值。
7.根据权利要求6所述的刀具开闭状态的控制装置，其特征在于，还包括：
惯性反馈模块，适用于所述停止所述电机之后，记录停止所述电机后所述电机的惯性行程值，作为下次计算转动行程的电机惯性行程反馈值。
8.根据权利要求6或7所述的刀具开闭状态的控制装置，其特征在于，所述默认电机行程值包括：
当接收到的为刀具开指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀呈完全打开状态所需的第一预设行程值；以及
当接收到的为刀具闭指令时，所述默认电机行程值为所述内刀自霍尔位置转动至相对于所述外刀闭完全关闭状态所需的第二预设行程值。
9.一种刀具，包括外刀、内刀以及适用于驱动所述内刀在外刀内相对转动的电机，其特征在于，所述刀具还包括存储器和处理器，其中，所述存储器存储有一组程序，且所述处理器用于调用所述存储器中存储的程序，执行如权利要求1-4任意一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的刀具，其特征在于，所述刀具还包括：
磁钢，设置于所述内刀上；
霍尔传感器，用于通过磁钢来检测所述内刀相对于所述外刀在预设时刻的初始位置；
用户输入设备，用于根据用户输入的信息发送刀具开/闭指令。
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