CN110801262A - 一种带监测功能的自停电动骨钻 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带监测功能的自停电动骨钻，包括主壳体、驱动机构、监测机构和电源机构，所述主壳体内设有驱动机构和电源结构，所述驱动机构连接所述电源机构，所述主壳体内的上端设有设有所述监测机构，所述监测机构包括信号放大器、信号处理器和显示器，所述信号处理器包括AD转换器和控制单元。本发明依靠传感器进行微电控制，响应时间更快，医生在使用过程中可以通过显示器观测扭矩、压力和转速变化情况，使得医生依靠数据来判断骨钻是否已经达到预期切削位置，安全性更高，并且解放了夹持端机械结构空间，可以使用一般快换夹头，比传统自停电动骨钻能够适配更多尺寸和种类的骨钻，适用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及外科手术器械领域，具体涉及一种带监测功能的自停电动骨钻。
背景技术
医用电动骨钻通过电机、钻头等部件变化可以实现不同部位的骨骼切削，在外壳手术中主要用途是切削骨骼获得相应孔径，目前医用电动骨钻在手术时需要获得自停，主要是通过压力锁紧弹簧结构，由骨钻切削过程中的轴向压力压紧弹簧，使得机械结构得以锁紧，一旦穿过切削边界失去轴向压力后弹簧回弹松开机械锁紧结构，使得骨钻失去驱动力，自停功能实现取决于机械结构中弹簧弹性力，如弹性力太强则自停骨钻启动困难，因为无法有效接触锁紧，如果弹力太弱则阻尼响应时间太长，骨钻还仍会维持一段时间原动作，这样设计结构虽然能够实现自停功能，但由于患者个体差异，施术者正确操作，都会影响手术效果最终效果，特别如外科手术中如：颅骨穿刺引流、骶骨钻孔、脊柱安装椎弓根钉等。至今也有很多机械自停结构电动骨钻被开发出来，自停效果也逐步由于传统的自停骨钻，但由于机械结构复杂等因素影响，电动骨钻可以夹持的骨钻规格会被限定在一个区间内，对于完全满足外科手术仍就略显不足。
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带监测功能的自停电动骨钻，用于解决现有技术中传统骨钻的自停功能取决于弹簧的弹性，影响手术效果，目前的自停骨钻可夹持的骨钻规格有一定限制的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带监测功能的自停电动骨钻，包括主壳体、驱动机构、监测机构和电源机构，所述主壳体内设有驱动机构和电源结构，所述驱动机构连接所述电源机构；
所述驱动机构包括直流电机、一级行星齿轮和二级行星齿轮，所述直流电机的输出端设有输出轴，所述输出轴靠近直流电机的一端套设有电机齿圈，所述电机齿圈的上方设有转速传感器，所述输出轴通过扭矩传感器连接有所述二级行星齿轮，所述二级行星齿轮远离扭矩传感器的一侧连接有所述一级行星齿轮，所述一级行星齿轮远离二级行星齿轮的一端连接有传动轴，所述一级行星齿轮的轴上靠近传动轴的一端套设有轴承，所述传动轴与轴承之间设有压力传感器，所述压力传感器设于所述主壳体内的前端，所述传动轴贯穿主壳体的前端并于主壳体的外部连接有快装夹头；
所述主壳体内的上端设有所述监测机构，所述监测机构的外侧设有防护罩，所述监测机构包括信号放大器、信号处理器和显示器，所述信号处理器包括AD转换器和控制单元，所述信号放大器的一端与所述转速传感器、扭矩传感器和压力传感器分别连接，其另一端连接所述AD转换器；所述AD转换器将放大后的转速、扭矩和压力的模拟信号转换成对应的数据信号，并传递至控制单元和显示器，所述控制单元接收到数据信号在一定条件后控制接触单元的启停，所述接触单元设于所述电源机构与驱动机构的连接处，所述显示器固定安装于所述防护罩的外侧壁上。
优选的，所述电源机构包括转向开关、调速开关和电池，所述电池通过导线连接所述直流电机，所述导线上依次设有转向开关和调速开关，所述转向开关设于所述主壳体的末端，所述调速开关设于所述主壳体下端握持部的外侧。
优选的，所述防护罩的上端设有转换开关，所述转换开关电信连接所述信号处理器。
优选的，所述扭矩传感器的两侧均设有联轴器，其中一个联轴器连接所述直流电机的输出轴，另一个连接所述二级行星齿轮。
优选的，所述快装夹头的外套口可向后进行拉伸。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：和传统自停骨钻相比，本发明的自停功能依靠传感器进行微电控制，响应时间更快，医生在使用过程中可以通过显示器观测扭矩、压力和转速变化情况，使得手术医生不在是凭借经验而是依靠数据来判断骨钻是否已经达到预期切削位置，安全性更高，并且解放了夹持端机械结构空间，可以使用一般快换夹头，比传统自停电动骨钻能够适配更多尺寸和种类的骨钻，适用范围广泛。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明提供的一种带监测功能的自停电动骨钻的结构示意图；
图2为本发明中提出的监测机构的电路示意图。
其中，附图标记具体说明如下：主壳体1、快装夹头2、传动轴3、压力传感器4、轴承5、一级行星齿轮6、二级行星齿轮7、扭矩传感器8、防护罩9、信号放大器10、转速传感器11、信号处理器12、AD转换器12-1、控制单元12-2、转换开关13、显示器14、直流电机15、转向开关16、接触单元17、电池18、电机齿圈19、调速开关20。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易的了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1-2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参阅图1，本发明提供一种带监测功能的自停电动骨钻，包括主壳体1、驱动机构、监测机构和电源机构，主壳体1内设有驱动机构和电源结构，驱动机构连接电源机构；
驱动机构包括直流电机15、一级行星齿轮6和二级行星齿轮7，直流电机15的输出端设有输出轴，输出轴靠近直流电机15的一端套设有电机齿圈19，电机齿圈19的上方设有转速传感器11，输出轴通过扭矩传感器8连接有二级行星齿轮7，扭矩传感器8的两侧均设有联轴器，其中一个联轴器连接直流电机15的输出轴，另一个连接二级行星齿轮7；二级行星齿轮7经由齿轮与低速级齿圈相啮合，帮助扭矩传感器测量8传递的扭矩，二级行星齿轮7远离扭矩传感器8的一侧连接有一级行星齿轮6，用于增大扭矩，降低转速，一级行星齿轮6远离二级行星齿轮7的一端连接有传动轴3，传递驱动力，并实现对压力传感器4加压，一级行星齿轮6的轴上靠近传动轴3的一端套设有轴承5，用于转动时定位和协同转动，传动轴3与轴承5之间设有压力传感器4，压力传感器4设于主壳体1内的前端，传动轴3贯穿主壳体1的前端并于主壳体1的外部连接有快装夹头2，快装夹头2的外套口可向后进行拉伸，实现了骨钻的快速安装定位；
通过以上技术方案，驱动机构在实现力的传递带动骨钻进行切削骨骼获得孔径的同时，可由转速传感器11获得电机齿圈19的转速模拟信号，由扭矩传感器8获得二级行星齿轮7与直流电机15输出轴之间传递的扭矩模拟信号，由压力传感器4获得骨钻工作时所受压力的变化模拟信号。
参阅图2，主壳体1内的上端设有监测机构，监测机构的外侧设有防护罩9，监测机构包括信号放大器10、信号处理器12和显示器14，信号处理器12包括AD转换器12-1和控制单元12-2，信号放大器10的一端与转速传感器11、扭矩传感器8和压力传感器4分别连接，其另一端连接AD转换器12-1；AD转换器12-1将放大后的转速、扭矩和压力的模拟信号转换成对应的数据信号，并传递至控制单元12-2和显示器14，控制单元12-2接收到数据信号在达到一定条件后控制接触单元17的启停，接触单元17设于电源机构与驱动机构的连接处，显示器14固定安装于防护罩9的外侧壁上。
通过以上技术方案，由传感器获得的转速、扭矩和压力的模拟信号分别经过信号放大器10后传递至AD转换器12-1，由AD转换器12-1将三种模拟信号转换成数据信号，并进一步传递至控制单元12-2和显示器14，控制单元12-2在一定条件下回打出控制信号至接触单元17，由接触单元17控制直流电机15瞬间停止。
电源机构包括转向开关16、调速开关20和电池18，电池18通过导线连接直流电机15，导线上依次设有转向开关16和调速开关20，转向开关16设于主壳体1的末端，调速开关20设于主壳体1下端握持部的外侧。
防护罩9的上端设有转换开关13，转换开关13电信连接信号处理器12，转换开关13用于切换是否需要启动安全自停功能。
具体实施时，直流电机15启动，其输出端连接的输出轴开始转动，由输出轴上的转速传感器11监测电机齿圈19的转速，经过二级行星齿轮7和一级行星齿轮6传递扭矩至传动轴3，由扭矩传感器8监测负载情况，传动轴3带动骨钻转动实现钻孔功能，由压力传感器4监测骨钻头端受力情况，由传感器获得的转速、扭矩和压力的模拟信号分别经过信号放大器10后传递至AD转换器12-1，由AD转换器12-1将三种模拟信号转换成数据信号，并进一步传递至控制单元12-2和显示器14，控制单元12-2在一定条件下回打出控制信号至接触单元17，由接触单元17控制直流电机15瞬间停止，切削过程中逐渐接近切削边界，此时压力传感器4检测到压力下降、扭矩也随之下降，转速略有提升，此时控制单元12-2获悉信号后判断骨钻已经完成切削，启动接触单元17阻断直流电机15的电流，实现自停功能。
综上，本发明和传统自停骨钻相比，本发明的自停功能依靠传感器进行微电控制，响应时间更快，医生在使用过程中可以通过显示器观测扭矩、压力和转速变化情况，使得手术医生不在是凭借经验而是依靠数据来判断骨钻是否已经达到预期切削位置，安全性更高，并且解放了夹持端机械结构空间，可以使用一般快换夹头，比传统自停电动骨钻能够适配更多尺寸和种类的骨钻，适用范围广泛。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值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 (5)
1.一种带监测功能的自停电动骨钻，其特征在于，包括主壳体(1)、驱动机构、监测机构和电源机构，所述主壳体(1)内设有驱动机构和电源结构，所述驱动机构连接所述电源机构；
所述驱动机构包括直流电机(15)、一级行星齿轮(6)和二级行星齿轮(7)，所述直流电机(15)的输出端设有输出轴，所述输出轴靠近直流电机(15)的一端套设有电机齿圈(19)，所述电机齿圈(19)的上方设有转速传感器(11)，所述输出轴通过扭矩传感器(8)连接有所述二级行星齿轮(7)，所述二级行星齿轮(7)远离扭矩传感器(8)的一侧连接有所述一级行星齿轮(6)，所述一级行星齿轮(6)远离二级行星齿轮(7)的一端连接有传动轴(3)，所述一级行星齿轮(6)的轴上靠近传动轴(3)的一端套设有轴承(5)，所述传动轴(3)与轴承(5)之间设有压力传感器(4)，所述压力传感器(4)设于所述主壳体(1)内的前端，所述传动轴(3)贯穿主壳体(1)的前端并于主壳体(1)的外部连接有快装夹头(2)；
所述主壳体(1)内的上端设有所述监测机构，所述监测机构的外侧设有防护罩(9)，所述监测机构包括信号放大器(10)、信号处理器(12)和显示器(14)，所述信号处理器(12)包括AD转换器(12-1)和控制单元(12-2)，所述信号放大器(10)的一端与所述转速传感器(11)、扭矩传感器(8)和压力传感器(4)分别连接，其另一端连接所述AD转换器(12-1)；所述AD转换器(12-1)将放大后的转速、扭矩和压力的模拟信号转换成对应的数据信号，并传递至控制单元(12-2)和显示器(14)，所述控制单元(12-2)接收到数据信号在达到一定条件后控制接触单元(17)的启停，所述接触单元(17)设于所述电源机构与驱动机构的连接处，所述显示器(14)固定安装于所述防护罩(9)的外侧壁上。
2.根据权利要求书1所述的一种带监测功能的自停电动骨钻，其特征在于：所述电源机构包括转向开关(16)、调速开关(20)和电池(18)，所述电池(18)通过导线连接所述直流电机(15)，所述导线上依次设有转向开关(16)和调速开关(20)，所述转向开关(16)设于所述主壳体(1)的末端，所述调速开关(20)设于所述主壳体(1)下端握持部的外侧。
3.根据权利要求书1所述的一种带监测功能的自停电动骨钻，其特征在于：所述防护罩(9)的上端设有转换开关(13)，所述转换开关(13)电信连接所述信号处理器(12)。
4.根据权利要求书1所述的一种带监测功能的自停电动骨钻，其特征在于：所述扭矩传感器(8)的两侧均设有联轴器，其中一个联轴器连接所述直流电机(15)的输出轴，另一个连接所述二级行星齿轮(7)。
5.根据权利要求书1所述的一种带监测功能的自停电动骨钻，其特征在于：所述快装夹头(2)的外套口可向后进行拉伸。
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