自动停转式骨钻的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的一种自动停转式骨钻，至少包括钻头、驱动钻头工作的电机以及驱动电机工作的电机驱动电路，还包括用于在骨钻钻穿骨头瞬间控制电机停转的控制模块；所述控制模块包括用于采集电机电流的电流采集单元、与电流采集单元输出端电连接的电流比较电路、与所述电流比较电路输出端电连接的控制单元以及与控制单元输出端连接的开关电路，所述开关电路设置于电源与电机驱动电路之间控制电机驱动电路的供电通路的通断，所述控制单元根据电机电流的阶跃性变化控制开关电路的开启与关闭；能够在钻穿骨骼瞬间自动进行停转，有效避免对患者造成损伤。
【专利说明】自动停转式骨钻

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种医疗设备，尤其涉及一种自动停转式骨钻。

【背景技术】
[0002] 骨钻是骨科中常用的手术器械，用于断骨的续接等手术中；现有的骨钻在使用过 程中存在严重的安全隐患，主要体现在钻入骨头的深度以及骨钻停钻的控制；医生在钻骨 时一般在人体的相对安全测起钻，即在待钻骨头的血管和神经分布较少的一侧开始钻骨， 由于骨折处神经及血管等在骨折时已经受到一定创伤，而现有的骨钻在钻穿骨头时，往往 仅凭医生的经验判断骨钻是否钻穿患者的骨骼以及控制骨钻停转，极其容易造成位于骨头 另一侧的血管及神经造成二次损伤，甚至造成难以恢复的伤害，虽然目前通过采用将骨膜 和肌肉从骨骼上剥离之后再进行钻骨，然而又增强加了手术难度及强度，尤为重要的是增 加了患者的待钻骨骼的损伤程度，恢复时间长，因此，如何在钻骨时骨钻钻穿骨头瞬间保证 骨钻能够及时停转成为了技术难题。
[0003] 因此，需要提出一种新型的骨钻，能够在钻穿骨骼瞬间自动进行停转，有效避免对 患者造成损伤，而且无需将骨膜以及肌肉等从骨折处剥离，降低手术难度。 实用新型内容
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种自动停转式骨钻，能够在钻穿骨骼瞬间 自动进行停转，有效避免对患者造成损伤，而且无需将骨膜以及肌肉等从骨折处剥离，降低 手术难度，保证患者的医疗安全。
[0005] 本实用新型提供的一种自动停转式骨钻，至少包括钻头、驱动钻头工作的电机以 及驱动电机工作的电机驱动电路，还包括用于在骨钻钻穿骨头瞬间控制电机停转的控制模 块；
[0006] 所述控制模块包括用于采集电机电流的电流采集单元、与电流采集单元输出端电 连接的电流比较电路、与所述电流比较电路输出端电连接的控制单元以及与控制单元输出 端连接的开关电路，所述开关电路设置于电源与电机驱动电路之间控制电机驱动电路的供 电通路的通断，所述控制单元根据电机电流的阶跃性变化控制开关电路的开启与关闭。
[0007] 进一步，还包括校验检测模块，所述校验检测模块包括压力传感器和压力比较电 路，所述压力传感器的输出端与压力比较电路的输入端连接，压力比较电路的输出端与所 述控制单元电连接。
[0008] 进一步，还包括用于检测钻头钻入深度的超声换能器，所述超声换能器的输出端 与控制电路输入端连接。
[0009] 进一步，所述骨钻还包括用于固定安装钻头和电机的骨钻壳体以及与骨钻壳体固 定连接的手柄，所述压力传感器设置于手柄的后侧，所述控制模块设置于骨钻壳体内。
[0010] 进一步，所述电流采集单元为电流传感器或者电流检测电路。
[0011] 进一步，所述控制单元为ARM处理器或者单片机。
[0012] 本实用新型的有益效果：本实用新型的自动停转式骨钻，在钻穿骨骼瞬间能够立 即停转，有效避免对血管和神经造成二次损伤，而且无需将骨膜以及肌肉等从骨折处剥离， 降低手术难度，从而能够有效避免医疗隐患；通过控制模块和校验检测模块的同时作用，使 得骨钻在工作过程中能够平稳工作，并能够保证骨钻的可靠性，控制精度高，响应速度快。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
[0014] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0015] 图2为本实用新型的原理框图。
[0016] 图3为本实用新型骨钻钻穿骨骼瞬间电机电流变化示意图。
[0017] 图4为本实用新型骨钻即将钻穿骨骼压力传感器的压力曲线图。

【具体实施方式】
[0018] 图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的原理框图，如图所示，本实 用新型提供的一种自动停转式骨钻，至少包括钻头1、驱动钻头1转动的电机5以及驱动电 机5工作的电机驱动电路3,还包括用于在骨钻钻穿骨头瞬间控制电机5停转的控制模块 4 ；
[0019] 所述控制模块4包括用于采集电机5电流的电流采集单元、与电流采集单元输出 端电连接的电流比较电路、与所述电流比较电路输出端电连接的控制单元以及与控制单元 输出端连接的开关电路，所述开关电路设置于电源与电机驱动电路3之间控制电机驱动电 路3的供电通路的通断，所述控制单元根据电机5电流的阶跃性变化控制开关电路的开启 与关闭，所述电流采集单元为电流传感器或者电流检测电路，所述控制单元为ARM处理器 或者单片机，比如单片机89C52系列单片机，AVR单片机等，电流采集单元和控制单元均可 采用现有技术实现，在此不加赘述；在骨钻钻穿骨骼瞬间，电机电流会出现明显的阶跃性变 化，如图3所示，因此，在骨钻工作过程中，通过电流采集单元采集电机的电流变化，然后输 入到电流比较电路进行比较，在电流比较电路中设置有电流比较阈值，电机电流在该电流 比较阈值范围内，表明骨钻仍在工作中，而且还没有钻穿骨骼，控制单元无输出，当检测到 电机电流大于电流比较阈值时，控制单元立即输出切断控制命令，使开关电路中断，切断电 机的供电通路，从而使骨钻停转，由于骨骼一般为中空结构，骨钻会出现两次钻穿骨头，第 一次为从骨骼的起钻侧钻入后钻穿骨骼，使骨钻伸入到骨骼内的空间，虽然此时电流出现 第一次阶跃变化，控制单元扔人不输出控制命令，当骨钻从骨骼内钻穿到起钻侧的相对一 侧时，电机电流出现第二次阶跃变化且大于电流阈值，此时由控制单元输出控制命令使开 关电路动作，断开电机驱动电路的供电通路，使电机停转。
[0020] 本实施例中，所述骨钻还包括与电流采集单元同时工作的校验检测模块，所述校 验检测模块包括压力传感器6和压力比较电路，所述压力传感器6的输出端与压力比较电 路的输入端连接，压力比较电路的输出端与所述控制单元电连接，校验检测模块与控制模 块同时工作，压力传感器输出的压力曲线如图4所示，当骨钻即将钻穿骨骼时，压力会出现 明显的阶跃变化，压力传感器输出信号传输给压力比较电路，压力比较电路中设置有压力 比较阈值，当压力大于压力比较阈值时，则表明骨钻即将钻穿骨骼，并且压力比较电路输出 比较结果给控制单元，控制单元根据电流比较电路输出的比较结果进行综合判断，即电流 和压力均出现阶跃变化时，控制单元输出控制命令给开关电路，从而控制骨钻停转，从而保 证骨钻停转的可靠性，当然，由于骨骼的中空结构，压力传感器在钻骨过程中也会出现两次 阶跃变化，因此，当压力和电流均出现第二次阶跃变化时，控制单元才输出控制命令；所述 校验检测模块和电流采集单元互为备用，即当校验检测模块或者电流采集单元其中之一出 现故障无输出时，控制单元则只检测到其中一路信号，则在电流出现第二次阶跃变化或者 压力出现第二次阶跃变化时控制单元均输出停转控制命令，能够有效控制骨钻停转的可靠 性，所述压力传感器为金诺的JHBM型号的压力传感器。
[0021] 本实施例中，所述骨钻还包括用于检测钻头钻入深度的超声换能器8,所述超声 换能器的输出端与控制电路输入端连接，在使用时，以骨骼的起钻一侧的骨面或者用于定 位断骨的钢板作为参照面，通过超声换能器与参照面之间的距离变化来判断骨钻钻入的深 度，从而保证手术的精确性，比如选择螺钉的长度。
[0022] 本实施例中，所述骨钻还包括用于固定安装钻头1和电机5的骨钻壳体2以及与 骨钻壳体2固定连接的手柄7,所述压力传感器6设置于手柄7的后侧，使得在使用时医生 的手心位置压住压力传感器，保证在钻骨时压力传感器具有恒定的输出值，并且保证只在 骨钻即将钻穿骨骼时压力才会发生阶跃性变化，从而保证控制的可靠性，超声换能器8设 置于骨钻壳体2的前端，所述控制模块设置于骨钻壳体内，本实施例中的前后是指骨钻壳 体设置有钻头的一端为前端，则与钻头方向相反的一端为后端，因此，手柄与钻头朝向相同 的一侧为前侧，另一侧为后侧。
[0023] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种自动停转式骨钻，至少包括钻头、驱动钻头工作的电机以及驱动电机工作的电 机驱动电路，其特征在于：还包括用于在骨钻钻穿骨头瞬间控制电机停转的控制模块； 所述控制模块包括用于采集电机电流的电流采集单元、与电流采集单元输出端电连接 的电流比较电路、与所述电流比较电路输出端电连接的控制单元以及与控制单元输出端连 接的开关电路，所述开关电路设置于电源与电机驱动电路之间控制电机驱动电路的供电通 路的通断，所述控制单元根据电机电流的阶跃性变化控制开关电路的开启与关闭。
2. 根据权利要求1所述自动停转式骨钻，其特征在于：还包括校验检测模块，所述校验 检测模块包括压力传感器和压力比较电路，所述压力传感器的输出端与压力比较电路的输 入端连接，压力比较电路的输出端与所述控制单元电连接。
3. 根据权利要求1或2所述自动停转式骨钻，其特征在于：还包括用于检测钻头钻入 深度的超声换能器，所述超声换能器的输出端与控制电路输入端连接。
4. 根据权利要求3所述自动停转式骨钻，其特征在于：所述骨钻还包括用于固定安装 钻头和电机的骨钻壳体以及与骨钻壳体固定连接的手柄，所述压力传感器设置于手柄的后 侧，所述控制模块设置于骨钻壳体内。
5. 根据权利要求4所述自动停转式骨钻，其特征在于：所述电流采集单元为电流传感 器或者电流检测电路。
6. 根据权利要求5所述自动停转式骨钻，其特征在于：所述控制单元为ARM处理器或 者单片机。
【文档编号】A61B17/16GK203841753SQ201420274988
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】杨利, 马秋野, 梁红所 申请人:梁红所, 马奔