以霍尔元件智慧侦测电启动旋转马达以及其煞车机制的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种以霍尔元件智慧侦测电启动旋转马达以及其煞车机制，尤指一种辅助医师于执行钻孔手术时，协助及主动判断停刀的最佳时机，达到缩短手术时间、稳定手术过程、减少人为失误、以及降低手术风险，而具有自动缓冲停止进给并停止转动效果的医疗电钻。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展、生活物资条件的改善，中国台湾地区人民平均寿命已大幅提高，国人对医疗质量的要求也越来越重视。除了相关医疗技术的研究发展外，医疗设备的设计开发，也是一项非常重要的课题。特别是在进行外科手术时，许多医疗行为需要利用机械器材的辅助，而为求手术的安全与精确，机械的自动化、精密定位等技术，也广泛应用在医疗设备的开发上。
[0003]在众多的医疗设备中，电动钻是非常普遍的医疗手工具，往往因骨折、骨骼断裂这方面的伤害，通常需要经过外科手术，藉由电动钻使用且搭配其它医疗机械器材的辅助而完成钢钉来固定断骨目的；目前执行骨骼钻孔的器械主要可分为气动钻、人工手摇钻和手持电动钻，其中气动钻以高压气体作为推进力量的手术钻，但因手术房需具备高压气体设备而近年来在手术房更新时较少医院考虑采用气动钻；而人工手摇钻的操作方法是医师徒手转动摇柄，机构带动螺杆造成钻头旋转并做上下移动，以达到钻孔圆洞或切割头骨的目的；另手持电动钻的操作方式则如同一般的电钻，由医师徒手扶持电钻来控制钻孔方向与进给量。此常见一种特殊电钻设计有一组安全装置，当主动件(马达)与类似离合器机构的被动件(钻头)承受压力会紧密配合，带动运转以进行钻骨骼行为，当钻头钻穿骨骼时，因不再承受骨骼的反作用力使得主动件与被动件分离，导致电钻停止运转。
[0004]然而，这些方法均须凭借医师个人丰富的临床经验与手部感觉来判断钻骨骼过程中是否以穿越骨骼并手动停止；若是经由缺乏丰富经验的医师执行时，即使有上述特殊安全装置的电钻电钻，稍有不慎也有可能在穿越骨骼的同时伤及骨骼下方的神经组织或血管。
[0005]因此，有相关业者针对此缺点进行研究改进，如中国台湾专利公告第1418327号「医疗用电钻」的发明专利案、中华人民共和国专利第CN 102805656 A号「医疗用电钻」的公开发明专利案、美国专利第US 20120310247 A1号「医用电钻」的公开发明专利案，三者揭露一种医疗用电钻，其包含一钻头、一微处理器、一压力感测单元、一扭力感测单元及一重力感侧单元。钻头用以对一骨骼钻孔。微处理器与钻头讯号连接，用以计算钻头的位移距离。压力感测单元用以感测钻头的压力变化量，并提供一压力变化讯号予微处理器。扭力感测单元用以感测钻头的扭力变化量，并提供一扭力变化讯号予微处理器。重力感测单元用以感测钻头的加速度变化量，并提供一加速度电压讯号予微处理器。其中，微处理器根据压力变化讯号及扭力变化讯号，决定钻头对骨骼钻孔的一工作时段，微处理器再依据工作时段内的加速度电压讯号来计算钻头的位移距离。另外，还可实时从外接荧幕上看到实时讯息以及LED灯和蜂鸣器警示医师，预防对病人造成意外的伤害。
[0006]依上述结构而言，该医疗用电钻包含了钻头、微处理器、压力感测单元、扭力感测单元及重力感侧单元，可在手术时感测压力及纽利的变化，实时提供给微处理器进行处理，决定钻头对骨骼的工作时段，微处理器再依据加速度电压讯号来计算钻头的位移，虽能供医师在第一时间得知该医疗用电钻之钻头进行钻孔深度实时讯息，但医师却必须分心来控制该医疗用电钻的钻头是否继续进行钻孔动作，稍有不慎也有可能于执行手术时仍随时存在着风险问题，而亟待加以改进。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的是在于:提供一种具有自动缓冲停止进给并停止转动效果的医疗电钻。
[0008]为达到上述目的，本发明一种以霍尔元件智慧侦测电启动旋转马达以及其煞车机制，指一种辅助医师于执行钻孔手术时，协助及主动判断停刀的最佳时机，而具有自动缓冲停止进给并停止转动效果的医疗电钻，其特征在于:该医疗电钻包含:
[0009]一钻头，用以对骨骼进行钻孔；
[0010]一带动模组，耦接于该钻头且作电性连结，该带动模组用以带动与控制该钻头其旋转方向；
[0011]—微控制器，耦接于该带动模组且作电性连结，该微控制器用以感测该医疗电钻其电流/电压大小，以决定是否关闭该医疗电钻其电源来控制该钻头其钻孔深度；
[0012]一霍尔元件，耦接于该微控制器且作电性连结，该霍尔元件用以感测该医疗电钻其电流/电压而进行分析，并且将分析后的电流/电压其数值传送至该微控制器处 '及
[0013]一电池模组，耦接于该霍尔元件且作电性连结，该电池模组用以提供该医疗电钻整体运转作动所需的电力。
[0014]由于本发明的以霍尔元件智慧侦测电启动旋转马达以及其煞车机制，该医疗电钻包含:一钻头，用以对骨骼进行钻孔；一带动模组，耦接于该钻头且作电性连结，该带动模组用以带动与控制该钻头其旋转方向；一微控制器，耦接于该带动模组且作电性连结，该微控制器用以感测该医疗电钻其电流/电压大小，以决定是否关闭该医疗电钻其电源来控制该钻头其钻孔深度；一霍尔元件，耦接于该微控制器且作电性连结，该霍尔元件用以感测该医疗电钻其电流/电压而进行分析，并且将分析后的电流/电压其数值传送至该微控制器处；及一电池模组，耦接于该霍尔元件且作电性连结，该电池模组用以提供该医疗电钻整体运转作动所需的电力；借由该霍尔元件取得该医疗电钻的瞬时电流量，分析电流量与电压改变量的大小；借此，该霍尔元件将分析电流量与电压量其数值传送至该微控制器处，而该医疗电钻于手术中钻穿过骨骼的瞬间，电压会急据升高，此时该微控制器会感测到突然增强的电压，随即产生电流使该带动模组控制该钻头呈逆向转动，而达到该医疗电钻呈自动煞停的控制，以辅助医师于执行钻孔手术时，协助判断停刀的最佳时机，达到缩短手术时间、稳定手术过程、减少人为失误、以及降低手术风险，进而提供具有自动缓冲停止进给并停止转动效果的智能型自动控制医疗电钻。
【附图说明】
[0015]图1是本发明医疗电钻的方块示意图。
[0016]图2是本发明医疗电钻的电路图。
[0017]图3是本发明医疗电钻另一结构型态的方块示意图。
[0018]图4是本发明医疗电钻另一结构型态的电路图。
[0019]图5是本发明医疗电钻较佳实施使用状态的示意图。
[0020]图6是本发明医疗电钻较佳实施使用状态的示意图。
【具体实施方式】
[0021]首先，请参阅图1至图2所示，是本发明的以霍尔元件智慧侦测电启动旋转马达以及其煞车机制；指一种辅助医师于执行钻孔手术时，协助及主动判断停刀的最佳时机，而具有自动缓冲停止进给并停止转动效果的医疗电钻1，该医疗电钻1包含一钻头11 ;一耦接于该钻头11且作电性连结的带动模组12 ;—耦接于该带动模组12且作电性连结的微控制器13 ;一耦接于该微控制器13且作电性连结的霍尔元件14 ;及一耦接于该霍尔元件14且作电性连结的电池模组15;其中:
[0022]该钻头11，用以对骨骼进行钻孔；该钻头11其尺寸可依对骨骼进行钻孔所需尺寸而更换；
[0023]该带动模组12，耦接于该钻头11且作电性连结，该带动模组12用以带动与控制该钻头11其旋转方向；其中该带动模组12设有多颗用以控制医疗电钻1其电流对该钻头11转动方向控制的M0S晶体管121 ;该M0S晶体管121，可控制电流对该钻头11转动方向控制，例如:电流流通于该M0S晶体管121的Ml及M4，该钻头11呈正向转动；若电流流通于该M0S晶体管121的M2及M3，该钻头11则呈逆向转动，如图2所示；
[0024]该微控制器13，耦接于该带动模组12且作电性连结，该微控制器13具有一类比数位转换器131与一计算器132所组成，而该计算器132为单板机、主机板、ARM、MCU或其他能够运行程序计算的电子装置的任一者，借以控制该医疗电钻1其电流/电压的大小及方向，而控制该钻头11其转动方向；该微控制器13用以感测该医疗电钻1其电流/电压大小，以决定是否关闭该医疗电钻1其电源来控制该钻头11其钻孔深度；其中该微控制器13可控制该医疗电钻1其电流流动方向，在感测该医疗电钻1其电压值正常情况下，产生一电流传递至该带动模组12而使该钻头11呈正向转动；而在感测其电压值突然升高时，则产生一电流传递至该带动模组12使而该钻头11呈逆向转动后随即停止该钻头11的运作；再者，该微控制器13更具有一用以控制与稳定该医疗电钻1其电压的曾纳二极管133，由于该曾纳二极管133可控制电压不超过3.3V，因该微控制器13最高仅能接收3.3V的电压，故需要搭配该曾纳二极管133来控制电压；
[0025]该霍尔元件14，耦接于该微控制器13且作电性连结，该霍尔元件14用以接收感测该医疗电钻1其电流/电压进行分析，并且将分析后的电流/电压其数值传送至该微控制器13处；及
[0026]该电池模组15，耦接于该霍尔元件14且作电性连结，该电池模组15用以提供该医疗电钻1整体运转作动所需的电力。
[0027]续请参阅图3至图4所示，是本发明的以霍尔元件智慧侦测电启动旋转马达以及其煞车机制另一结构型态说明；该医疗电钻1包含一钻头11 ;一耦接于该钻头11且作电性连结的带动模组12 ;—耦接于该带动模组12且作电性连结的通讯界面模组16 耦接于该通讯界面模组16且作电性连结的霍尔元件14 ;及一耦接于该霍尔元件14且作电性连结的电池模组15;其中:
[0028]该钻头11，用以对骨骼进行钻孔；该钻头11其尺寸可依对骨骼进行钻孔所需尺寸而更换；
[0029]该带动模组12，耦接于该钻头11且作电性连结，该带动模组12用以带动与控制该钻头11