[發明專利]用于外科手術電動機系統的驅動控制裝置和驅動控制方法

有效

• 申請號: 201380042517.0
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN104540458B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 于爾根·施耐德;哈拉爾德·康耐斯
• 申請（專利權）人: 蛇牌股份公司
• 主分類號: A61B17/16
• 分類號: A61B17/16
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國,吳啟超

技術領域

本發明涉及一種如權利要求1的前序部分所述用于外科手術電動機系統的驅動控制裝置，所述驅動控制裝置包括用于以開環和/或閉環控制電動機的電動機控制單元，所述電動機驅動外科手術工具。本發明的另外的方面涉及電動機系統本身。

另外，本發明涉及一種如權利要求11的前序部分所述觸發外科手術電動機系統的方法，其中所述外科手術工具由借助于電動機控制單元以開環和/或閉環來控制的電動機驅動。

背景技術

已知一般類型的外科手術電動機系統存在眾多變型，特別是與呈鉆銑床或鋸子形式的工具結合在一起的變型。所述外科手術電動機系統由電動機控制單元對電動機生成控制信號以便以特定的旋轉速度操作所述電動機來操作，所述特定的旋轉速度可以由驅動控制裝置來設定。根據電動機的類型，可以實現每分鐘多達80000轉的旋轉速度。如果所述電動機是具有至少兩個與轉子分開的電動機繞組的無刷DC電動機，那么這種類型的電動機系統是特別成本有效且維護成本低的。

例如從WO 2006/012991 A1或DE 10 2009 018 143 A1已知了用于一般類型的外科手術電動機系統的驅動控制裝置。關于這些已知驅動控制裝置，相關外科手術工具的旋轉速度是以閉環控制，其中，使用例如脈寬調制(PWM)或空間矢量脈寬調制(SVPWM)。與常規的脈寬調制相比較，SVPWM方法所具有的優點是所有電動機繞組可以同時通電，使得在特別低的旋轉速度下也可以實現電動機的平穩的且無急動的操作。

從EP2324779A1已知了一種外科手術電動機系統，意圖用于各種醫療應用，并且包括驅動控制單元，該驅動控制單元包括用于以開環和/或閉環控制電動機系統的旋轉速度的電路。以開環和/或閉環控制旋轉速度的方式依據附裝至該外科手術電動機系統的工具保持件而變化。

除了它們的平穩操作之外，這些已知的閉環控制方法的最重要的區別特征在于可以非常迅速地重新調整相應的旋轉速度。然而，已經證明，例如在極限負載改變的情況下，非常迅速地重新調整旋轉速度不僅僅帶來優點，如從以下比較中可以看出：

如果，例如，用壓縮空氣操作的不受控的電動機在驅動銑刀期間因可能被絆住而經歷短期旋轉速度下降，這將導致在銑刀松開之后電動機速度再次提升。此處不會產生另外的溫度升高。

另一方面，如果這種銑刀由以閉環控制的電動機驅動，則電動機控制單元在這種情形中在非常短的時間內進行重新調整以對抗旋轉速度的急劇下降。這會導致問題，特別是在工具被連續多次絆住并且旋轉速度必須反復重新調整的情況下。如果在這種情形中更詳細地檢查當前特征，將測量到另外的通電脈沖(I²x R)。因此，這些非常迅速的動態閉環控制方法伴隨另外的損失。由于連續的重新調整和相關聯的電流峰值，電動機產生了大量熱量并且存在會過熱的風險。

存在需要或甚至要求這種迅速重新調整的許多應用(例如，在穿顱術中)，其中由于穿顱術中可比較地短的激活時間，可以簡單地接受所描繪的另外的損失的缺點。然而，存在焦點并不過多集中在迅速重新調整上而是集中在最低的可能熱損失上的應用如耗時的銑削骨段的過程。

如果在銑削骨段的過程中使用上述例如從WO 2006/012991 A1或DE 102009 018 143 A1已知的驅動控制裝置，則存在電動機會過熱或甚至可能損壞的風險。因此，出于安全原因，用于外科手術器械或設備的先前已知的驅動控制裝置的使用領域受限于特定目的。這就是不同的外科手術電動機系統或包括相應地合適的驅動電動機的那些迄今為止根據應用領域使用的原因。這妨礙了處理并且還增加了成本。然而，將期望使用一種電動機系統用于各種各樣的醫療應用。

發明內容

本發明基于以下目的：進一步開發一種如權利要求1的前序部分所述的驅動控制裝置，以使得相關聯的外科手術電動機系統的使用領域可以被擴大。同樣地，還將提供一種對應的控制方法以及一種外科手術電動機系統。

這個目的利用具有如權利要求1所述的特征的驅動控制裝置、利用具有如權利要求9所述的特征的外科手術電動機系統以及利用具有如權利要求11所述的方法步驟的方法來實現。有利的另外的發展是從屬權利要求的主題。