[發明專利]采用磨粒鉆頭的軸向力可控的外科骨鉆

有效

• 申請號: 201310011010.0
• 申請日: 2013-01-12
• 公開（公告）號: CN103006289A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李長河;馬宏亮
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: A61B17/16
• 分類號: A61B17/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種醫療器械，具體的為一種采用磨粒鉆頭的軸向力可控的外科骨鉆。

背景技術

目前外科頭骨鉆孔的器械為手持式電動鉆，手持式電動鉆的操作方式為：由醫師徒手扶持電鉆來控制鉆孔方向與進給量。電鉆設計有一組安全裝置，動力源通過離合器與鉆頭相連接，當鉆頭承受壓力會使鉆頭通過離合器與動力源相連，帶動鉆頭運轉以進行骨鉆孔操作；當鉆頭鉆穿頭骨時，因不再承受頭骨的反作用力會使鉆頭與動力源分離，使電鉆停止運轉。然而這些方法均須憑借醫師個人豐富的臨床經驗與手部感覺來判斷骨鉆孔的過程中是否已穿越頭骨，并手動迅速停止；若是經由缺乏豐富經驗的醫師執行時，即使有上述特殊安全裝置的電鉆，稍有不慎也有可能在穿越頭骨的同時傷及頭骨下方的腦膜及神經組織。此外采用徒手方式鉆孔，亦可能因為手臂力量不足導致鉆孔過程產生震動，影響鉆孔過程的安全性、準確性與舒適性。

為了增加外科骨鉆孔過程中的安全性和準確性，“一種智能骨鉆及其控制方法”（中國專利號為2009101036423）發明專利公開了在骨鉆電機上設置有應變式扭矩傳感器、轉速傳感器或壓力傳感器的任意一種、兩種或三種傳感器件；在骨鉆電機上還設置有嵌入式智能測控模塊接收傳感器采集的感應信號并進行判斷，控制骨鉆電機。但這種方法是在骨鉆電機的基體上設置轉速傳感器、扭矩傳感器以及壓力傳感器對鉆頭轉速、扭矩和壓力進行實時測量。顯然這種測量方法的精度和準確性不能保證要求，因為骨鉆電機的基體上受各種信號及其復雜，信號的采集和處理精度和準確性很難得到保證，再加上從鉆頭的受力點到動力源電機，傳動鏈比較長，測試的精度和準確性也不能滿足要求。

發明內容

本發明的目的就是為解決上述問題，提供一種采用磨粒鉆頭的軸向力可控的外科骨鉆，它控制的精確度高，可有效避免對腦組織的損傷。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種采用磨粒鉆頭的軸向力可控的外科骨鉆，它包括鉆體和鉆頭，所述鉆體包括機殼，在機殼內設有直流電機，直流電機與智能集成控制系統和直流電源連接，直流電機的輸出軸與齒輪傳動裝置連接，齒輪傳動裝置通過傳動軸與鉆頭夾頭連接，鉆頭安裝在鉆頭夾頭上；在鉆頭夾頭與傳動軸的連接處設有推力軸承，推力軸承緊貼變形元件，變形元件緊靠在機殼上，變形元件用彈性元件定位，電阻應變片粘貼在變形元件內表面，電阻應變片還與智能集成控制系統連接，鉆頭夾頭與機殼間則設有密封裝置；所述鉆頭為一根頭端帶有圓錐的圓柱桿，在圓錐及圓柱桿工作部分表面上布置安裝磨粒。

所述鉆頭為不銹鋼制成，圓柱桿末端為鉆柄部分，采用直柄結構；圓錐的頂角范圍為90°—120°，直徑為d₁；鉆頭釬焊磨粒后的平均直徑在2mm-10mm；磨粒之間的行距H₁和列距h₁范圍在2—3倍的磨粒粒徑之間。

所述智能集成控制系統包括單片機，單片機通過開關控制電路與直流電機和控制開關連接；同時單片機還依次與A/D轉換器、信號采集器、放大器、濾波器、電橋電路連接，電橋電路與電阻應變片連接；信號采集器對測量的電壓信號進行采集，然后經A/D轉換器轉換成數字量輸入到單片機中，判斷是否滿足自停條件：鉆頭在鉆穿骨頭瞬間軸向力會突然下降，并且以后的軸向力會很小并基本保持不變，所以判斷鉆穿的依據就是所采集到的電壓信號的斜率小于一個設定好的很小的值并基本保持不變，此時單片機即判斷滿足自停條件，即會發出信號切斷開關控制電路，從而實現自停功能；

同時，單片機根據信號采集裝置采集的電壓信號判斷軸向力是否過大，判斷軸向力過大的依據是：所采集的電壓信號大于某個設定好的值，這時單片機即判斷此時軸向力過大。

所述齒輪傳動裝置包括一個與直流電機輸出軸通過凹凸槽連接的主動齒輪軸，主動齒輪軸兩端分別與深溝球軸承Ⅰ和深溝球軸承Ⅱ連接進行定位，并且兩個軸承均靠軸肩和機殼實現定位；主動齒輪軸與從動齒輪嚙合，從動齒輪通過平鍵與從動軸連接，從動齒輪靠軸肩和軸套Ⅰ實現軸向定位，從動軸兩端對稱安裝有深溝球軸承Ⅲ和深溝球軸承Ⅳ，深溝球軸承Ⅲ用止動螺母Ⅱ、軸肩和機殼來定位，深溝球軸承Ⅳ用軸套Ⅰ、止動螺母Ⅰ和機殼定位；從動軸和傳動軸通過凹凸槽相連。

所述傳動軸設有軸套Ⅱ，從動軸兩端分別安裝在深溝球軸承Ⅴ和深溝球軸承Ⅵ上。

所述密封裝置為嵌在機殼上的密封圈。