[發明專利]一種手術電鉆的智能控制裝置

有效

• 申請號: 200910087234.3
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101579250A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 李希勝;曹天揚;康瑞清
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: A61B17/16
• 分類號: A61B17/16;G05B19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種手術電鉆的智能控制裝置，其特征在于：該裝置由改裝的手術電鉆(1)、高速嵌入式系統(2)、上位機(3)組成；上位機通過通信總線(12)與高速嵌入式系統(2)進行通信，高速嵌入式系統(2)通過信號線(11)與改裝的手術電鉆(1)上的傳感器和制動器進行通信；改裝的手術電鉆(1)加裝兩個模塊：手柄(7)上的附加模塊和直流電源的附加模塊(6)；手柄(7)上的附加模塊包括：套筒(16)、多維壓力傳感器(18)、轉速傳感器；直流電源的附加模塊(6)包括：電流傳感器、電壓傳感器、電壓反接制動器，三個部件順序連接；改裝的手術電鉆的連接方式為：鉆頭(13)與鉆桿(14)一端相連，鉆桿(14)的另一端與手柄(7)內部的傳動軸(19)相連接，手柄與鉆桿相連外前端為套筒(16)，套筒(16)與手柄(7)前端相連接，套筒(16)外側安裝多維壓力傳感器(18)，鉆頭(13)在磨削過程中所受壓力變化通過鉆桿(14)和套筒(16)前端的銅制滑動軸承(15)傳遞到安裝在套筒(16)上的多維壓力傳感器(18)，多維壓力傳感器(18)外加保護筒(17)，傳動軸(19)穿過手柄(7)與鉆桿(14)相連接，在傳動軸(19)與手柄(7)相接觸處安裝轉速傳感器，以實時監測鉆頭(13)的轉速，多維壓力傳感器(18)和轉速傳感器的信號線(11)通過插頭(22)將數據傳送到高速嵌入式系統(2)上；直流電源(4)的母插頭(8)與直流電源的附加模塊(6)的公插頭(9)相連接，直流電源的附加模塊(6)的母插頭(8)與手術電鉆電纜(10)的公插頭(9)相連接，電鉆電纜(10)與手術電鉆(1)的動力裝置(5)相連接，動力裝置(5)由傳動軸(19)向鉆桿(14)提供動力，直流電源的附加模塊(6)通過信號線(11)與高速嵌入式系統(2)進行信息交互；高速嵌入式系統實時采集傳感器的數據，識別手術電鉆的運行狀態，在手術電鉆工作異常時啟動電壓反接制動器對電鉆剎車；高速嵌入式系統由傳感器的信號調理電路和微處理器兩部分組成；傳感器的信號經信號調理電路放大濾波后，送入微處理器進行實時分析；微處理器通過植入的模式識別程序處理經信號調理電路放大濾波后的傳感器的信號，當發現手術電鉆工作異常時，微處理器啟動電壓反接制動器對電鉆剎車，通過高速嵌入式系統發出不同的聲音告知醫生；上位機與高速嵌入式系統進行通信，實時顯示和記錄傳感器的信息，醫生能通過觀看上位機屏幕上顯示的傳感器信息分析和總結手術經驗，上位機記錄的數據用于分析手術電鉆工作異常時的特征規律，修正手術電鉆的運行動態模型，修改植入高速嵌入式系統的模式識別程序。

2.如權利要求1所述的手術電鉆的智能控制裝置，其特征在于：當電鉆磨削骨骼時，骨骼會向鉆頭施加一個反作用壓力，這個壓力通過鉆桿(14)和套筒前端的銅制滑動軸承(15)傳遞到套筒上，手柄前端的套筒作為一個彈性體，會產生應變片力學傳感器能夠檢測的微形變；把套筒上安裝多維壓力傳感器(18)的區域車薄，形成受力集中區；每隔90°貼一片應變片，相隔180°的兩片組成半橋分別測量平行骨骼方向的分力和垂直骨骼方向的分力，以測量壓力的方向。

3.如權利要求1所述的手術電鉆的智能控制裝置，其特征在于：手柄(7)通過插頭(22)與高速嵌入式系統(2)分離，使手術電鉆(1)與高速嵌入式系統(2)和上位機(3)分開攜帶。

4.如權利要求1所述的手術電鉆的智能控制裝置，其特征在于：所述的轉速傳感器由磁鋼(20)和霍爾傳感器(21)組成，磁鋼(20)鑲嵌在傳動軸(19)上，霍爾傳感器(21)安裝在與磁鋼(20)位置相對的手柄外殼上，磁鋼(20)會隨著鉆頭同步轉動，鉆頭每轉過一周，霍爾傳感器(21)就會輸出一個脈沖，通過計算每秒霍爾傳感器(21)輸出的脈沖個數，從而得到鉆頭的轉速。