TWI418327B - 醫療用電鑽 - Google Patents

Description

醫療用電鑽

本揭示內容是有關於手工具裝置，且特別是有關於一種醫療用之手工具裝置。

隨著經濟發展及物質條件的改善，國人越來越重視醫療的品質，除了相關醫療技術的研究發展外，醫療設備的設計開發，也是一項非常重要的課題。特別是在進行外科手術時，許多醫療行為需要利用機械器材的輔助，而為求手術的安全與精確，機械的自動化、精密定位等技術，已廣泛被應用在醫療設備的開發上。

在眾多的醫療設備中，電動鑽是非常普遍的醫療手工具。以骨科醫生打骨釘為例，目前所使用的電動鑽，多由人工進給的方式進行鑽孔，全憑醫生經驗來控制鑽頭前進或停止，且若欲知所鑽孔洞的深度，需退出電動鑽，再用儀器量測試是否達到預定深度。由於人的骨頭硬度不一，不僅存在不確定的手術風險，亦會增加醫生進行手術的時間。此外，若不慎控制不當使得鑽孔過深，又沒有及時停止的話，將導致病人身體組織極大的傷害。

因此，本揭示內容之一技術態樣在於提供一種醫療用電鑽，除了克服上述難以掌握的手術風險及手術的時間外，亦可克服鑽孔深度難以控制的問題。

依據本技術態樣一實施方式，提出一種醫療用電鑽，其包含一鑽頭、一微處理器、一壓力感測單元、一扭力感測單元及一重力感測單元。鑽頭用以對一骨骼鑽孔。微處理器與鑽頭訊號連接，用以計算鑽頭的位移距離。壓力感測單元用以感測鑽頭的壓力變化量，並提供一壓力變化訊號予微處理器。扭力感測單元用以感測鑽頭的扭力變化量，並提供一扭力變化訊號予微處理器。重力感測單元用以感測鑽頭的加速度變化量，並提供一加速度電壓訊號予微處理器。其中，微處理器根據壓力變化訊號及扭力變化訊號，決定鑽頭對骨骼鑽孔之一工作時段，微處理器再依據工作時段內的加速度電壓訊號來計算鑽頭的位移距離。

在本技術態樣其他實施方式中，可包含一跳脫開關，用以於壓力感測單元偵測到鑽頭之壓力達到一預設壓力值時，停止鑽頭之轉動。接著，可包含一跳脫開關，用以於扭力感測單元偵測到鑽頭之扭力達到一預設扭力值時，停止鑽頭之轉動。另外，可包含一跳脫開關，用以於重力感測單元偵測到鑽頭之位移達到一預設位移值時，停止鑽頭之轉動。此外，亦可包含一警示單元，用以於前述跳脫開關作動時，發出一警示訊號。更進一步的說，在本技術態樣其他實施方式中，重力感測單元可為一三軸重力感測單元，用以監控鑽頭的位移方向。

依據本技術態樣另一實施方式，提出一種醫療用電鑽，其包含一鑽頭、一微處理器、一力量感測單元及一重力感測單元。鑽頭用以對一骨骼鑽孔。微處理器與鑽頭訊號連接，用以計算鑽頭的一位移距離。力量感測單元用以感測鑽頭的力量變化量，並提供一力量變化訊號予微處理器。重力感測單元用以感測鑽頭的加速度變化量，並提供一加速度電壓訊號予微處理器。其中，微處理器係根據力量變化訊號，決定鑽頭對骨骼鑽孔之一工作時段，微處理器再依據工作時段內的加速度電壓訊號來計算鑽頭的位移距離。

在本技術態樣其他實施方式中，可包含一跳脫開關，用以於重力感測單元偵測到鑽頭之壓力達到一預設位移值時，停止鑽頭之轉動。其中，力量感測單元可為一壓力感測單元，亦可為一扭力感測單元。

因此，上述諸實施方式藉由壓力感測單元、扭力感測單元及重力感測單元來達到控制鑽孔深度的目的，除了克服難以掌握的手術風險及手術的時間，亦可克服鑽孔深度難以控制的問題。

第1圖繪示本揭示內容一實施方式之醫療用電鑽的功能方塊圖。如第1圖所示，醫療用電鑽100包含一鑽頭110、一微處理器120、一力量感測單元121及一重力感測單元122。本實施方式以特殊設計後的微處理器120，來控制鑽頭110鑽孔的深度。

鑽頭110用以對骨骼鑽孔。微處理器120與鑽頭110訊號連接，用以計算鑽頭110的位移量。

力量感測單元121可有多種選擇，在本實施方式中，使用壓力感測單元121a及扭力感測單元121b。壓力感測單元121a用以感測鑽頭110的壓力變化量，並提供一壓力變化訊號予微處理器120。扭力感測單元121b用以感測鑽頭110的扭力變化量，並提供一扭力變化訊號予微處理器120。重力感測單元122用以感測鑽頭110的加速度變化量，並提供一加速度電壓訊號予微處理器120。

值得一提的是，微處理器120根據壓力變化訊號及扭力變化訊號，決定鑽頭110對骨骼鑽孔之一工作時段，即決定鑽頭110對骨骼鑽孔的起始時間及終止時間。接下來，微處理器120依據起始時間及中止時間的間隔時間，定出所謂的工作時段，完成工作時段的產出後，微處理器120再根據工作時段內的加速度電壓訊號，來計算鑽頭110的位移距離。

此外，本實施方式的重力感測單元122為三軸重力感測單元，用以監控鑽頭的位移方向。換言之，重力感測單元122於鑽頭110位移的同時，可兼具監控鑽頭110位移方向及角度的功能，避免鑽頭110因使用者手部握持，而於鑽孔過程中發生偏離原訂鑽孔方向及角度的問題。

第2圖繪示本揭示內容另一實施方式之醫療用電鑽的功能方塊圖。如第2圖所示，本實施方式之醫療用電鑽200與上述實施方式之醫療用電鑽100大略相同，兩實施方式的相異處在於本實施方式除了上述的元件外，另包含一跳脫開關230及一警示單元240。

跳脫開關230可設置與壓力感測單元221、與扭力感測單元222或與重力感測單元223相連。在本實施方式中，跳脫開關230與壓力感測單元221相連，用以於壓力感測單元221偵測到鑽頭210之壓力達到一預設壓力值時，停止鑽頭210之轉動。以鑽人體骨骼為例，由於人體骨骼外層密度較高較堅硬，內層密度較低也較柔軟，當鑽頭第一次鑽過外側骨骼時，會因鑽入內層而使鑽頭所受壓力變小，此時壓力感測單元221亦會偵測到鑽頭210之壓力達到一預設壓力值，為避免鑽頭第二次鑽過外側骨骼，即將骨骼鑽穿，應立即停止鑽頭210之轉動。

若跳脫開關230與扭力感測單元222相連，則跳脫開關230於扭力感測單元222偵測到鑽頭210之扭力達到一預設扭力值時，停止鑽頭210之轉動。另一方面，若跳脫開關230與重力感測單元223，則跳脫開關230於重力感測單元223偵測到鑽頭210之位移達到一預設位移值時，停止鑽頭210之轉動；這部份可設置輸入裝置，如鍵盤250等，將預設位移值輸入微處理器220，再藉由輸出裝置260，如將目前位移值顯示於顯示器261上，或藉由USB轉接單元262連接電腦等方式，讓使用者隨時了解目前鑽頭的位移值，進而降低鑽孔失誤的機率。

警示單元240用以於跳脫開關230作動時，發出一警示訊號。舉例來說，在本實施方式中跳脫開關230與壓力感測單元221相連，因此，當跳脫開關230因壓力感測單元221偵測到鑽頭210之壓力達到預設壓力值而作動時，警示單元240會發出聲響或光源，來提醒使用者。其中，警示單元可為蜂鳴器241、LED燈242...等。

具體來說，本實施方式之醫療用電鑽200先利用壓力感測單元221偵測鑽頭210之壓力，當壓力感測單元221偵測到鑽頭210之壓力達到預設壓力值時，跳脫開關230則作動，使壓力感測單元221發出壓力變化訊號予微處理器220，並記為起始時間。再者，持續鑽孔的動作，一方面以三軸重力感測單元來監控鑽孔的位置及角度，另一方面以扭力感測單元222持續偵測鑽頭210之扭力，當扭力感測單元222偵測到鑽頭210之扭力達到預設扭力值時，則停止鑽頭210之轉動，並記為終止時間。接著，微處理器220依據起始時間及終止時間產出工作時段，重力感測單元223再將工作時段內的加速度電壓訊號傳遞至微處理器220。最後，微處理器220根據重力感測單元223所提供的加速度電壓訊號計算出鑽頭210的位移值。

由上述實施方式可知，應用本揭示內容之醫療用電鑽除了藉由壓力感測單元、扭力感測單元及重力感測單元來達到充分控制鑽孔深度的目的外，三軸重力感測單元更能提升鑽孔位置及方向的精確度。此外，跳脫開關及警示單元等裝置，亦可有效掌握手術的進度及時間，實為目前的鑽孔手術提供了一個簡易又精確的裝置。

雖然本揭示內容已以諸實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．醫療用電鑽

110．．．鑽頭

120．．．微處理器

121．．．力量感測單元

121a．．．壓力感測單元

121b．．．扭力感測單元

122．．．重力感測單元

200．．．醫療用電鑽

210．．．鑽頭

220．．．微處理器

221．．．壓力感測單元

222．．．扭力感測單元

223．．．重力感測單元

230．．．跳脫開關

240．．．警示單元

241．．．蜂鳴器

242．．．LED燈

250．．．鍵盤

260．．．輸出裝置

261．．．顯示器

262．．．USB轉接單元

第1圖繪示本揭示內容一實施方式之醫療用電鑽的功能方塊圖。

第2圖繪示本揭示內容另一實施方式之醫療用電鑽的功能方塊圖。

100．．．醫療用電鑽

110．．．鑽頭

120．．．微處理器

121．．．力量感測單元

121a．．．壓力感測單元

121b．．．扭力感測單元

122．．．重力感測單元

Claims (10)

1. 一種醫療用電鑽，包含：一鑽頭，用以對一骨骼鑽孔；一微處理器，與該鑽頭訊號連接，用以計算該鑽頭的位移距離；一壓力感測單元，用以感測該鑽頭的壓力變化量，並提供一壓力變化訊號予該微處理器；一扭力感測單元，用以感測該鑽頭的扭力變化量，並提供一扭力變化訊號予該微處理器；以及一重力感測單元，用以感測該鑽頭的加速度變化量，並提供一加速度電壓訊號予該微處理器；其中，該微處理器係根據該壓力變化訊號及該扭力變化訊號，決定該鑽頭對該骨骼鑽孔之一工作時段，該微處理器再依據該工作時段內的該加速度電壓訊號來計算該鑽頭的一位移距離。
2. 如請求項1所述之醫療用電鑽，更包含：一跳脫開關，係用以於該壓力感測單元偵測到該鑽頭之壓力達到一預設壓力值時，停止該鑽頭之轉動。
3. 如請求項1所述之醫療用電鑽，更包含：一跳脫開關，係用以於該扭力感測單元偵測到該鑽頭之扭力達到一預設扭力值時，停止該鑽頭之轉動。
4. 如請求項1所述之醫療用電鑽，更包含：一跳脫開關，係用以於該重力感測單元偵測到該鑽頭之位移達到一預設位移值時，停止該鑽頭之轉動。
5. 3或4所述之醫療用電鑽，更包含：一警示單元，用以於該跳脫開關作動時，發出一警示訊號。
6. 如請求項1所述之醫療用電鑽，其中該重力感測單元為一三軸重力感測單元，用以監控該鑽頭的位移方向。
7. 一種醫療用電鑽，包含：一鑽頭，用以對一骨骼鑽孔；一微處理器，與該鑽頭訊號連接，用以計算該鑽頭的位移距離；一力量感測單元，用以感測該鑽頭的力量變化量，並提供一力量變化訊號予該微處理器；以及一重力感測單元，用以感測該鑽頭的加速度變化量，並提供一加速度電壓訊號予該微處理器；其中，該微處理器係根據該力量變化訊號，決定該鑽頭對該骨骼鑽孔之一工作時段，該微處理器再依據該工作時段內的該加速度電壓訊號來計算該鑽頭的一位移距離。
8. 如請求項7所述之醫療用電鑽，更包含：一跳脫開關，係用以於該重力感測單元偵測到該鑽頭之位移達到一預設位移值時，停止該鑽頭之轉動。
9. 如請求項7所述之醫療用電鑽，其中該力量感測單元為一壓力感測單元。
10. 如請求項7所述之醫療用電鑽，其中該力量感測單元為一扭力感測單元。