CN109445410B - 电动手术床的老化测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电动手术床的老化测试系统及测试方法，系统包括：用户操作模组包括第一微处理器及输入端，用户通过输入端输入命令，第一微处理器接收用户输入命令信号并输出；主控制模组包括第二微处理器、电机驱动器、电磁阀驱动器及传感器数据接收器，第二微处理器输入端与第一微处理器输出端连接，接收第一微处理器命令信号，进而控制电动手术床执行指定动作；传感器模组包括多个传感器，采集电动手术床运行时的各个参数并将采集的传感器信号传递给传感器数据接收器，传感器数据接收器将接收的传感器信号传递给第二微处理器；上位机与第二微处理器输出端连接，接收第二处理器的传感器信号，并对传感器信号进行处理，以判断电动手术床的状态。

Description

电动手术床的老化测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种电动手术床的老化测试系统及测试方法。

背景技术

手术是创伤和矫形外科疾病必不可少的治疗手段，很多外科疾病要通过手术达到治疗的目的。因此，电动手术床作为手术治疗用基本医疗器械之一，在骨科，矫形外科及外科用医疗器械产品中占有着十分重要的地位。若在使用过程中，电动手术床发生故障，则会影响手术等重要工作的进行。而目前，在电动手术床投入使用后，并未有行之有效的方法去检测电动手术床的稳定性、可靠性及寿命，这会对电动手术床的使用带来很大的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电动手术床的老化测试系统及方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种电动手术床的老化测试系统，包括：一用户操作模组，包括一第一微处理器及一输入端，用户通过所述输入端输入命令，所述第一微处理器接收用户输入的命令信号并将其输出；一主控制模组，包括一第二微处理器、电机驱动器、电磁阀驱动器及传感器数据接收器，所述第二微处理器的输入端与所述第一微处理器的输出端连接，接收所述第一微处理器输出的命令信号，并根据该命令信号驱动电机驱动器及电磁阀驱动器工作，所述电机驱动器驱动电机工作，所述电磁阀驱动器驱动电磁阀工作，进而控制电动手术床执行指定动作；一传感器模组，包括多个传感器，用于采集电动手术床运行时的各个参数，并将采集的传感器信号传递给主控制模组的传感器数据接收器，所述传感器数据接收器将接收的传感器信号传递给所述第二微处理器；一上位机，其与所述第二微处理器的输出端连接，接收所述第二处理器传输的传感器信号，并对该传感器信号进行处理，以判断所述电动手术床的状态。

在一实施例中，所述传感器模组包括检测电动手术床实时姿态的姿态传感器、检测电机运行时的电压的电压传感器、检测电机运行时的电流的电流传感器、检测电磁阀运行时的电压的电压传感器、检测电磁阀运行时的电流的电流传感器、检测电动手术床各个液压装置的液压的压力传感器及液压油路的流量的流量传感器。

在一实施例中，所述姿态传感器包括多个加速度传感器，所述加速度传感器分别贴于电动手术床的台面上，以得到电动手术床各个台面的旋转倾斜角度。

在一实施例中，所述上位机通过RS-485串口与所述第二微处理器连接。

本发明还提供一种采用上述的电动手术床的老化测试系统对电动手术床进行老化测试的方法，包括如下步骤：(a)用户通过输入端输入老化测试的命令，所述第一微处理器接收所述命令产生的命令信号，并将其传送至第二微处理器；(b)所述第二微处理器根据接收的命令信号驱动所述电机驱动器及电磁阀驱动器工作，所述电机驱动器驱动电机工作，所述电磁阀驱动器驱动电磁阀工作，进而所述电动手术床执行指定动作，并且所述指定动作循环执行，在所述电动手术床执行指定动作时，所述传感器模组检测所述电动手术床的各个参数，并将检测的传感器信号传递给传感器数据接收器；(c)所述传感器数据接收器将接收的传感器信号传递给所述第二微处理器；(d)所述第二微处理器将接收的传感器信号传递给所述上位机；(e)所述上位机接收所述第二处理器传输的传感器信号，并得到所述电动手术床的各个参数随电动手术床作动时间的变化曲线；(f)将该曲线与存储在上位机内的标准曲线进行比较，判断所述电动手术床的状态。

在一实施例中，在步骤(b)中，在所述电动手术床执行动作时，根据传感器模组中的姿态传感器检测的角度值判断动作是否执行到位，若动作到位，则执行其他动作。

在一实施例中，判断所述姿态传感器此次检测的角度值与所述姿态传感器前次检测的角度值相比是否有变化，若有变化，则执行当前动作，若无变化，则执行其他动作。

在一实施例中，用户发送错误指令或者发送停止测试指令，则老化测试停止。

本发明的优点在于，电动手术床可模拟人为操作自动地循环各项动作，同时采集获取各重要部件的状况参数，结合动作时间和各种参数变化，可对电动手术床进行一些稳定性、可靠性测试和寿命预测，使电动手术床更加可靠安全地在手术中使用。

附图说明

图1是本发明电动手术床的老化测试系统的结构框图；

图2是针对某一型号的电动手术床循环执行的动作；

图3是电动手术床的前后倾动作的作动过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的电动手术床的老化测试系统及测试方法的具体实施方式做详细说明。

图1是本发明电动手术床的老化测试系统的结构框图，本发明电动手术床的老化测试系统包括一用户操作模组1、一主控制模组2、一传感器模组3及一上位机4。

所述用户操作模组1包括一第一微处理器10及一输入端11。所述第一微处理器10为现有的微处理器，例如，包括但不限于现有的基于ARM Cortex-M3内核的32位单片机STM32F103RCT6。所述输入端11包括但不限于按键、显示屏、触摸屏等常规装置。用户能够通入所述输入端11输入相应命令。例如，用户通过输入端的测试按键输入测试命令，或者停止测试的命令。所述第一微处理器10接收用户通过输入端11输入的命令信号并将其输出。所述用户操作模组可以为一手持装置。

所述主控制模组2包括一第二微处理器20、电机驱动器21、电磁阀驱动器22及传感器数据接收器23。

所述第二微处理器20的输入端与所述第一微处理器10的输出端连接，接收所述第一微处理器10输出的命令信号。例如，所述第一微处理器10输入的命令信号为测试命令，则所述第二微处理器20接收的就是测试命令。所述第一微处理器10与所述第二微处理器20之间可以采用CAN总线通信。

所述第二微处理器20根据接收的命令信号驱动电机驱动器21及电磁阀驱动器22工作。其中，所述电机驱动器21、电磁阀驱动器22为本领域常规的结构，其包括电机驱动电路及电磁阀驱动电路，进一步，所述电机驱动器21、电磁阀驱动器22与所述电动手术床自身的电机驱动器及电磁阀驱动器相同。其中，所述电机驱动器21驱动电动手术床的电机(附图中未绘示)工作，所述电磁阀驱动器22驱动电动手术床的电磁阀(附图中未绘示)工作，进而通过电机及电磁阀控制电动手术床执行指定动作，例如，前倾、后倾、左倾、右倾等。另外，所述第二微处理器20可读取的电机驱动器21上的脉冲频率，进而得到电极的转速。

所述传感器数据接收器23的输出端与所述第二微处理器20的输入端连接。所述传感器数据接收器23将其收集的传感器信号传递给第二微处理器20。其中，所述传感器数据接收器23为现有的常规的接收传感器信号的结构，其可集成在所述第二微处理器20中。进一步，所述传感器数据接收器23接收的传感器信号为电压信号。

所述传感器模组3包括多个传感器(附图中未绘示)，用于采集电动手术床运行时的各个参数，并将采集的传感器信号传递给主控制模组2的传感器数据接收器23，所述传感器数据接收器23将接收的传感器信号传递给所述第二微处理器20。例如，在一实施例中，所述传感器模组3包括检测电动手术床实时姿态的姿态传感器、检测电机运行时的电压的电压传感器、检测电机运行时的电流的电流传感器、检测电磁阀运行时的电压的电压传感器、检测电磁阀运行时的电流的电流传感器、检测电动手术床各个液压装置的液压的压力传感器及液压油路的流量的流量传感器。将传感器安装在液压系统中的各个部分，电机、电磁阀等部件前后，从而得到各部分和各部件的运行状况。

其中，所述姿态传感器包括多个加速度传感器，所述加速度传感器分别贴于电动手术床的台面上，以得到电动手术床各个台面的旋转倾斜角度。上述各个传感器均为现有结构，本领域技术人员可从现有的构件中获取。例如，检测电机运行时的电流的电流传感器及检测电磁阀运行时的电流的电流传感器将电流信息转化为电压信号，再经传感器数据接收器23将电压信号传递给第二微处理器20。传感器电磁阀、电机的工作电压值也可通过降压后由模数转换模块得到。

所述上位机4与所述第二微处理器20的输出端连接，接收所述第二处理器20传输的传感器信号，并对该传感器信号进行处理，以判断所述电动手术床的状态。所述上位机4通过RS-485串口与所述第二微处理器20连接。所述上位机4通过RS485串口接收第二微处理器20传输的各种传感器数据及电机转速的数据，得到运行参数随电动手术床持续动作后的变化情况，从而得到电机、电磁阀、液压缸等核心部件的性能特性以及电动手术床整机性能，进行部件及整体系统的可靠性分析和寿命预测。

本发明还提供一种采用上述的电动手术床的老化测试系统对电动手术床进行老化测试的方法。所述方法包括如下步骤：

(a)用户通过用户操作模组的输入端输入老化测试的命令，所述第一微处理器接收所述命令产生的命令信号，并将其传送至第二微处理器。

例如，用户通过触摸屏的触摸按键输入老化测试的命令，所述第一微处理器根据相应的命令向所述第二微处理器发送相应指令。当然，若此时正在进行老化测试，则用户可通过输入端输入停止测试的命令，所述第一微处理器根据相应的命令向所述第二微处理器发送相应指令。在进行老化测试时，若用户操作模组出现故障发送错误指令，则老化测试也会停止。

(b)所述第二微处理器根据接收的命令信号驱动所述电机驱动器及电磁阀驱动器工作，所述电机驱动器驱动电机工作，所述电磁阀驱动器驱动电磁阀工作，进而所述电动手术床执行指定动作，并且所述指定动作循环执行，在所述电动手术床执行指定动作时，所述传感器模组检测所述电动手术床的各个参数，并将检测的传感器信号传递给传感器数据接收器。

在该步骤中，若所述第一微处理器发送老化测试的命令信号给所述第二微处理器，则所述第二微处理器接收到该命令信号后，同时执行两项任务，一项为驱动所述电机驱动器及电磁阀驱动器工作，所述电机驱动器驱动电机工作，所述电磁阀驱动器驱动电磁阀工作，进而所述电动手术床循环执行指定动作。另一项为所述传感器模组检测所述电动手术床的各个参数，并将检测的传感器信号传递给传感器数据接收器。

图2是针对某一型号的电动手术床循环执行的动作。请参阅图2，其包括对电动手术床的复位、下降、上升、前倾、后倾、复位、左倾、右倾、复位、背板上升、背板下降各个动作。根据不同型号电动手术床，执行循环动作可能会有所不同，以满足电动手术床所有动作均得以执行，使测试更全面可信。

进一步，在动作执行过程中，可以根据传感器模组中的姿态传感器检测的角度值判断动作是否执行到位，若动作到位，则执行其他动作。以电动手术床的前后倾动作为例，说明如何根据传感器模组中的姿态传感器检测的角度值判断动作是否执行到位。图3是电动手术床的前后倾动作的作动过程示意图。请参阅图3，首先进行复位动作使手术床处于水平位置，之后执行前倾动作，读取传感器数据，即手术床的倾斜角度值，判断角度值较上一次是否发生了变化，若发生了变化，即表示还在进行前倾动作，则继续前倾，若角度值不变，即表示电动手术床已经前倾到极限位置，则停止前倾动作并执行后倾动作，与前倾动作类似，读取传感器数据并判断是否后倾到位。左右倾、背板升降动作与此相类似，通过读取传感器数据判断动作是否到位并进行动作的切换，实现动作的循环。

其中手术床的升降无传感器判断位置，这里采用延时来实现动作切换。所述延时的方法为，预先得到电动手术床下降到底和上升到底过程所耗费的时间t1、t2，老化测试过程中下降t1时间后切换上升动作，上升t2时间后切换下一个动作，进而实现手术床的升降动作的切换。

(c)所述传感器数据接收器将接收的传感器信号传递给所述第二微处理器。

在一实施例中，所述传感器数据接收器传递给所述第二微处理器的信号为电压信号，其中，传感器检测的信号可通过模数转换结构转换为第二微处理器能够接收的信号。

(d)所述第二微处理器将接收的传感器信号传递给所述上位机。所述上位机与所述第二微处理器之间可通过RS-485串口连接。

(e)所述上位机接收所述第二处理器传输的传感器信号，并得到所述电动手术床的各个参数随电动手术床作动时间的变化曲线。其中，所述上位机可采用现有的能够实现该功能的结构。例如，在一实施例中，所述第二处理器传输给上位机的传感器信号包括所有检测的传感信号，包括电机的电压及电流、电机的转速、电磁阀的电压及电流，液压系统的液压和流量等。根据每个单独的动作进行采样得到曲线，其中，得到的各个动作曲线可以按照时间顺序将曲线连接，也可按照各个动作将曲线连接即各个动作根据时间的变化，便于后续的分析。

(f)将该曲线与存储在上位机内的标准曲线进行比较，判断所述电动手术床的状态。根据长时间的循环动作过程中是否有故障判断可靠性，同时根据获得的各个传感信号在持续动作中随时间的变化情况判断稳定性及使用寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动手术床的老化测试系统，其特征在于，包括：

一用户操作模组，包括一第一微处理器及一输入端，用户通过所述输入端输入命令，所述第一微处理器接收用户输入的命令信号并将其输出；

一主控制模组，包括一第二微处理器、电机驱动器、电磁阀驱动器及传感器数据接收器，所述第二微处理器的输入端与所述第一微处理器的输出端连接，接收所述第一微处理器输出的命令信号，并根据该命令信号驱动电机驱动器及电磁阀驱动器工作，所述电机驱动器驱动电机工作，所述电磁阀驱动器驱动电磁阀工作，进而控制电动手术床执行指定动作；

一传感器模组，包括多个传感器，用于采集电动手术床运行时的各个参数，并将采集的传感器信号传递给主控制模组的传感器数据接收器，所述传感器数据接收器将接收的传感器信号传递给所述第二微处理器；

一上位机，其与所述第二微处理器的输出端连接，接收所述第二处理器传输的传感器信号，并对该传感器信号进行处理，并得到所述电动手术床的各个参数随电动手术床作动时间的变化曲线，所述各个参数随电动手术床作动时间的变化曲线为按照时间顺序将各个动作对应的曲线连接，或者按照各个动作将曲线连接，将该曲线与存储在上位机内的标准曲线进行比较以判断所述电动手术床的状态。

2.根据权利要求1所述的电动手术床的老化测试系统，其特征在于，所述传感器模组包括检测电动手术床实时姿态的姿态传感器、检测电机运行时的电压的电压传感器、检测电机运行时的电流的电流传感器、检测电磁阀运行时的电压的电压传感器、检测电磁阀运行时的电流的电流传感器、检测电动手术床各个液压装置的液压的压力传感器及液压油路的流量的流量传感器。

3.根据权利要求1所述的电动手术床的老化测试系统，其特征在于，所述姿态传感器包括多个加速度传感器，所述加速度传感器分别贴于电动手术床的台面上，以得到电动手术床各个台面的旋转倾斜角度。

4.根据权利要求1所述的电动手术床的老化测试系统，其特征在于，所述上位机通过RS-485串口与所述第二微处理器连接。

5.一种采用权利要求1～4任意一项所述的电动手术床的老化测试系统对电动手术床进行老化测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)用户通过输入端输入老化测试的命令，所述第一微处理器接收所述命令产生的命令信号，并将其传送至第二微处理器；

(b)所述第二微处理器根据接收的命令信号驱动所述电机驱动器及电磁阀驱动器工作，所述电机驱动器驱动电机工作，所述电磁阀驱动器驱动电磁阀工作，进而所述电动手术床执行指定动作，并且所述指定动作循环执行，在所述电动手术床执行指定动作时，所述传感器模组检测所述电动手术床的各个参数，并将检测的传感器信号传递给传感器数据接收器；

(c)所述传感器数据接收器将接收的传感器信号传递给所述第二微处理器；

(d)所述第二微处理器将接收的传感器信号传递给所述上位机；

(e)所述上位机接收所述第二处理器传输的传感器信号，并得到所述电动手术床的各个参数随电动手术床作动时间的变化曲线；所述各个参数随电动手术床作动时间的变化曲线为按照时间顺序将各个动作对应的曲线连接，或者按照各个动作将曲线连接；

(f)将该曲线与存储在上位机内的标准曲线进行比较，判断所述电动手术床的状态。

6.根据权利要求5所述的对电动手术床进行老化测试的方法，其特征在于，在步骤(b)中，在所述电动手术床执行动作时，根据传感器模组中的姿态传感器检测的角度值判断动作是否执行到位，若动作到位，则执行其他动作。

7.根据权利要求6所述的对电动手术床进行老化测试的方法，其特征在于，判断所述姿态传感器此次检测的角度值与所述姿态传感器前次检测的角度值相比是否有变化，若有变化，则执行当前动作，若无变化，则执行其他动作。

8.根据权利要求5所述的对电动手术床进行老化测试的方法，其特征在于，用户发送错误指令或者发送停止测试指令，则老化测试停止。

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