专利名称：一种具有磨削功能的手术动力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗器械，具体涉及一种具有磨削功能的手术动力装置， 适用于各类骨组织、软组织的打磨、钻孔、切割等操作. 背景技术目前，国内外手术动力装置正逐步向着高速、精密、微动力的方向发展， 出现了越来越多的微动力类手术动力装置产品，现有的微动力类具有磨削功能 的手术动力装置通常由微电机应用部分、电机驱动器、控制器组成，其结构简 单，仅能通过接收控制器的控制信号对微电机输出转速进行调节，实现打磨、 切削等功能，未对其工作状态进行实时监控，设备一旦工作异常，不能及时反 应故障，给手术带来很大的风险。根据手术动力装置类设备的应用领域，为保证其安全性、可靠性，具有磨削功能的手术动力装置在产品安全型式分类上应划分为BF型设备，但是现有的 该类手术动力装置通常为B型设备，设备电气安全要求的防电击程度、漏电流 等指标均没有BF型设备要求的防护等级高，这使得在其应用范围内使用B型设 备进行手术操作时，对患者的生命安全存在十分大的潜在危害.此外，现有的具有磨削功能的手术动力装置通常在35000r/min以上的高速 长时间工作，其应用部分(高速微电机、手术操作器、手术刀具)发热严重， 温度过高，从而对患者和手术操作者会造成伤害。为了避免对患者和手术操作 者造成伤害，手术进程不得不间断停止，等待应用部分冷却后再继续进行。如此的工作方式，大大的延长了手术时间，使手术效率变得十分低下，同时增加了患者手术过程的痛苦和手术的风险。发明内容本实用新型的目的是针对上述存在的技术缺陷，提供了一种具有磨削功能 的手术动力装置，它能实时监控手术过程的工作状态，能解决由于应用部分的发热而导致手术需要间断的问题，并能达到BF型设备的安全性能指标。本实用新型所述的具有磨削功能的手术动力装置，包括主控制器、与主控 制器连接的脚踏控制器和应用部分，其特征在于主控制器内设有电源电路、单片机及主控电路、高速微电机驱动电路、显 示控制电路和手动功能转换掩建电路；电源电路分别与单片机及主控电路、高速微电机驱动电路、显示控制电路 和手动功能转换M电路连接；单片机及主控电路分别与高速微电机驱动电路、显示控制电路和手动功能 转换按键电路连接；高速微电机驱动电路与主控制器的面板上设有的第一高速微电机接口和第 二高速微电4^口连接；应用部分的第一高速微电机与第一高速微电机接口连接，第一高速微电机 与第一手术操作器及第一手术刀具连接；应用部分的笫二高速微电机与第二高速微电机接口连接，第二高速微电机与笫二手术操作器及第二手术刀具连接； 显示控制电路与主控制器的面板上设有的彩色液晶显示屏连接； 手动功能转换掩建电路与主控制器的面板上设有的控制第一高速微电机正/反转的第一手动转换掩建、控制第二高速微电机正/反转的第二手动转换按键和最高转速设定按键连接。医护人员或手术操作者通过主控制器面板上一组手 动功能转换按键来实现工作状态的转换及最高转速的设定。控制第一高速微电 机正/反转的第一手动转换^t是在第二高速徵电机接口处于任意工作状态下， 按一次转换到第一高速微电机接口正磨状态、或是在第一高速微电机接口工作状态下按一次由正磨状态转换到反磨状态、或由反磨状态转换到正磨状态；控 制第二高速微电机正/反转的第二手动转换M是在第一高速微电机接口处于 任意工作状态下，按一次转换到第二高速微电机接口正磨状态、或是在第二高 速微电机接口工作状态下按一次由正磨状态转换到反磨状态、或由反磨状态转 换到正磨状态；最高转速设定M是在任意工作状态下设定磨最高输出转速。所述的具有磨削功能的手术动力装置，在脚踏控制器内设有与单片机及主 控电路和电源电路连接的脚踏控制器电路、外面设有与脚踏控制器电路连接的 控制第一高速微电机正/反转的第一脚踏转换按键、控制第二高速微电机正/反 转的第二脚踏转换^^和转速控制踏板。当医护人员或手术操作者远离主控制器在进行筒单的手术或是医护人员不足时，无法通过主控制器面板上的手动功 能转换掩建来实现工作状态的转换，可通itJ^踏控制器上的脚踏功能转换按键 来实现功能转换。控制第一高速微电机正/反转的第一脚踏转换^A在第二高 速微电机接口处于任意工作状态下按一次转换到第一高速微电机接口正磨状 态，或是在第一高速微电机接口工作状态下按一次由正磨状态转换到反磨状态 或由反磨状态转换到正磨状态；控制笫二高速微电机正/反转的第二脚踏转换按 键是在笫一高速微电机接口处于任意工作状态下按一次转换到笫二高速微电机 接口正磨状态，或是在第二高速微电机接口工作状态下按一次由正磨状态转换 到反磨状态或由反磨状态转换到正磨状态；转速控制踏板是在任意工作状态下控制高速微电机动力输出转速大小。本装置由与主控制器连接的高速微电机直接提供动力，通过手术操作器传 递动力至手术刀具，适宜于需要磨削的手术.该动力传动模式的转速由脚踏控 制器上的转速控制踏板进行控制，功能的转换通过主控制器面板上的手动转换和最高转速设定M控制，或者通it^踏控制器上的脚踏转换M控制；具有 动力输出转速实时无级调节、应用部分端口接上自动识别、动力输出端口功能 互锁、最大输出速度可设定、工作状态实时监控、宽电压输入的功能特点。还 具有可互换的第一高速微电机接口和第二高速微电机接口，可交替使用，解决 了由于应用部分的发热而造成手术间歇的弊病；其应用部分可进行高温高压消 毒处理，保证了患者的安全.所述的具有磨削功能的手术动力装置，其电源电路包括开关电源模块 (MPS-120-24 )， DC/DC电源转换器IC29和DC/DC电源转换器IC30,为设备各 部分供电；开关电源模块(MPS-120-24 )符合IEC60601 - 1国际标准，DC/DC 电源转换器IC30为隔离型，本手术动力装置在安全型式分类上属于BF型i殳备， 其在防电击程度、漏电流等安全性能指标上达到了高等级的防护要求，满足手 术的需要，保证了患者和手术操作者的安全。所述的具有磨削功能的手术动力装置，其单片M主控电路5包括单片机 IC13、与IC13连接的单片机IC1和IC8，与单片机IC1的GRCHK、aPWMl、aPWM2、 aPWM3、 aPWM4、 aPWM5、 aPWM6、 aHALLA、 aHALLB、 aHALLC脚连接的光耦IC2、 IC4、 IC6、 IC9、 ICll、 IC14、 IC16、 IC18、 IC20,再与电源电路的5VA、 GND1 连接；与单片机IC8的GRCHK、 bPWMl、 bPWM2、 bPWM3、 bPWM4、 bPWM5、 bPWM6、 bHALLA、 bHALLB、 bHALLC脚连接的光耦IC3、 IC5、 IC7、 ICIO、 IC12、 IC15、IC17、 IC19、 IC21，再与电源电路的5VA、 GND1连接；单片机IC13、 IC1和IC8 与电源电路的5VB和GND2端连接。所述的具有磨削功能的手术动力装置，其高速微电机驱动电路包括由桥 电路驱动芯片IC22、 IC24、 IC26和功率器件T1、 T3、 T5、 T7、 T9、 Tll组成的 第一高速微电机驱动电路，由桥电路驱动芯片IC23、 IC25、 IC27和功率器件T2、 T4、 T6、 T8、 TIO、 T12组成的第二高速微电机驱动电路；笫一高速微电机驱动 电路和第二高速微电机驱动电路和直流电流传感器B1连接，并与单片机及主控 电路和电源电路连接。本实用新型和现有技术相比具有以下优点通过液晶显示屏能实时、直观、 准确的显示手术动力装置的工作状态和转速，实时监控手术过程的工作状态； 设有手动和脚踏两套转换M，操作更加简便，从而降低了手术的难度和风险； 设两个接口，解决了由于应用部分的发热而导致手术需要间断的问题，并且达 到BF型设备的安全性能指标。
图l是本实用新型的外形示意图。图2是本实用新型的电路原理框图。图3是电源电路图。图4是单片机及主控电路图，图5是高速微电机驱动电路图。图6是显示控刮电路图、手动功能转换撿建电路图和脚踏控制器电路闺。 图7是本实用新型的BF解决方案绝缘图. 图8是本实用新型的软件流程图。
具体实施方式
参见图l和图2，本实用新型所述的具有磨削功能的手术动力装置，包括与 主控制器1连接的脚踏控制器2和应用部分3;在主控制器内设有电源电路4、 单片机及主控电路5、高速微电机驱动电路6、显示控制电路7和手动功能转换 按键电路8;电源电路分别与单片机及主控电路、高速微电机驱动电路、显示控 制电路和手动功能转换按键电路连接；单片机及主控电路分别与高速微电机驱 动电路、显示控制电路和手动功能转换按键电路连接；高速微电机驱动电路与 主控制器的面板上设有的第一高速微电机接口 9和第二高速微电机接口 10连 接；显示控制电路与主控制器的面板上设有的彩色液晶显示屏17连接；手动功 能转换按键电路与主控制器的面板上设有的控制第一高速微电机正/反转的第 一手动转换拾建18、控制第二高速微电机正/反转的第二手动转换M 19和最 高转速设定按键20连接；应用部分3的笫一高速微电机11与第一高速微电机接口 9连接，第一高速 微电机与第一手术操作器12及第一手术刀具13连接；应用部分3的第二高速 微电机14与第二高速微电机接口 IO连接，第二高速微电机与第二手术操作器 15及第二手术刀具16连接。参见图3，电源电路4包括开关电源模块(MPS-120-24 )， DC/DC电源转换 器IC29和DC/DC电源转换器IC30,为i殳备各部分供电。参见图4，单片机及主控电路5包括单片机IC13、与IC13连接的单片机IC1 和IC8,与单片机IC1的GRCHK、 aPWMl、 aPWM2、 aPWM3、 aPWM4、 aPWM5、 aPWM6、 aHALU、 aHALLB、 aHALLC脚连接的光耦IC2、 IC4、 IC6、 IC9、 ICll、 IC14、 IC16、 IC18、 IC20，再与电源电路的5VA、 GND1连接；与单片机IC8的GRCHK、 bPWMl、bPWM2、 bPWM3、 bPWM4、 bPWM5、 bPWM6、 bHALLA、 bHALLB、 bHALLC脚连接的光 耦IC3、 IC5、 IC7、 ICIO、 IC12、 IC15、 IC17、 IC19、 IC21，再与电源电路的 5VA、 GND1连接；单片机IC13、 IC1和IC8与电源电路的5VB和GND2端连接。参见图5，高速微电机驱动电路6包括由桥电路驱动芯片IC22、 IC24、 IC26和功率器件T1、 T3、 T5、 T7、 T9、 Tll组成的第一高速微电机驱动电路， 由桥电柳动芯片IC23、 IC25、 IC27和功率器件T2、 T4、 T6、 T8、 TIO、 T12 组成的第二高速微电机驱动电路；第一高速微电机驱动电路和第二高速微电机 驱动电路和直流电流传感器B1连接，并与单片机及主控电路和电源电路连接。参见图6，显示控制电路7包括232通讯芯片IC28 (MAX202CPE),与单 片机IC13的LCDDATA、 LCDDTR脚连接，并与电源电路的5VB、 12VB、 GND2端 连接；彩色液晶显示屏(YD-613)与显示控制电路的DATA和DTR脚连接，并与 电源电路的12VB和GND2端连接.参见图6，手动转换按键电路8包括SB3 (即控制笫一高速微电机正/反转 的第一手动转换拾建18 )、 SB2 (即控制第二高速微电机正/反转的第二手动转换 按键19)和SB1 (最高转速设定掩建20)即.手动转换掩建电路与单片机IC13 的SX、 Ml和M2脚连接，并与电源电路的5VB、 GND2端连接。参见图6，脚踏控制器电路包括Sl (即控制第一高速微电机正/反转的第 一脚踏转换按键21)、 S2 (即控制第二高速微电机正/反转的笫二脚踏转换M 22)和Wl (即转速控制踏板23)。脚踏控制器电路与主控制器上单片机及主控 电路中的单片机IC13的JM1、 JM2和SPEED端连接，并与电源电路的5VB、 GND2 端连接.参见图7,绝缘定义参照GB 9706. 1-1995国家标准.A处是网电源部分相反极性之间的绝缘，A-BI( 220V); B处是主控制器上电源电路中的开关电源模 块输入与保护地之间的绝缘，B = BI( 220V); C处是主控制器上电源电路中的开 关电源模块输入与输出之间的绝缘，C-DI/RI ( 220V); D处是主控制器上电源 电路中的DC/DC电源转换器IC30输入与输出之间的绝缘，D = BI(24V); B处是 主控制器上电源电路中的开关电源模块输出与保护地之间的绝缘，E-BI(24V); F处是主控制器上电源电路中的开关电源模块输出与DC/DC电源转换器IC30输 出之间的绝缘，F = DI/RI(36V); G处是主控制器上电源电路中的DC/DC电源转 换器IC30输出与保护地之间的绝缘，G = BI(12V);其中BI (Basic Isolation) 为基本绝缘，DI (Double Isolation)为双重绝缘，RI (Reinfor Isolation)为 加强绝缘。所述的具有磨削功能的手术动力装置在安全形式分类上属于BF型设 备，其在防电击程度、漏电流等安全性能指标上达到了高等级的防护要求，满足手术的需要，保证了患者和手术操作者的安全。参见图8，在单片机IC13接收到主控制器上的手动转换M或脚踏控制器 上的脚踏功能转换M输入的信号，经软件识别，执行本装置的相应功能模块， 并通过主控制器上的彩色液晶显示屏显示相应的工作状态和W:。
权利要求1、具有磨削功能的手术动力装置，包括主控制器(1)、与主控制器连接的脚踏控制器(2)，和应用部分(3)，其特征在于主控制器内设有电源电路(4)、单片机及主控电路(5)、高速微电机驱动电路(6)、显示控制电路(7)和手动功能转换按键电路(8)；电源电路分别与单片机及主控电路、高速微电机驱动电路、显示控制电路和手动功能转换按键电路连接；单片机及主控电路分别与高速微电机驱动电路、显示控制电路和手动功能转换按键电路连接；高速微电机驱动电路与主控制器的面板上设有的第一高速微电机接口(9)和第二高速微电机接口(10)连接；应用部分(3)的第一高速微电机(11)与第一高速微电机接口(9)连接，第一高速微电机与第一手术操作器(12)及第一手术刀具(13)连接；应用部分(3)的第二高速微电机(14)与第二高速微电机接口(10)连接，第二高速微电机与第二手术操作器(15)及第二手术刀具(16)连接；显示控制电路与主控制器的面板上设有的彩色液晶显示屏(17)连接；手动功能转换按键电路与主控制器的面板上设有的控制第一高速微电机正/反转的第一手动转换按键(18)、控制第二高速微电机正/反转的第二手动转换按键(19)和最高转速设定按键(20)连接。
2、根据权利要求l所迷的具有磨削功能的手术动力装置，其特征在于在 脚踏控制器(2 )内设有与单片机及主控电路和电源电路连接的脚踏控制器电路、外面设有与脚踏控制器电路连接的控制第一高速微电机正/反转的第一脚踏转换按键(21)、控制第二高速微电机正/反转的第二脚踏转换按键(22)和转速 控制踏板(23),
3、 根据权利要求1或2所述的具有磨削功能的手术动力装置，其特征在于 电源电路(4)包括包括开关电源模块，DC/DC电源转换器IC29和DC/DC电源 转换器IC30。
4、 根据权利要求1或2所述的具有磨削功能的手术动力装置，其特征在于 单片机及主控电路(5)包括单片机IC13、与IC13连接的单片机IC1和IC8，与 单片机IC1的GRCHK、 aPWMl、 aPWM2、 aPWM3、 aPWM4、 aPWM5、 aPWM6、 aHALLA、 aHALLB、 aHALLC脚连接的光耦IC2、 IC4、 IC6、 IC9、 ICll、 IC14、 IC16、 IC18、 IC20,再与电源电路的5VA、 GND1连接；与单片机IC8的GRCHK、 bPWMl、 bPWM2、 bPWM3、 bPWM4、 bPWM5、 bPWM6、 bHALLA、 bHALLB、 bHALLC脚连接的光耦IC3、 IC5、 IC7、 ICIO、 IC12、 IC15、 IC17、 IC19、 IC21,再与电源电路的5VA、 GND1 连接；单片机IC13、 IC1和IC8与电源电路的5VB和GND2端连接。
5、 根据权利要求1或2所述的具有磨削功能的手术动力装置，其特征在于 高速微电机驱动电路(6)包括由桥电路驱动芯片IC22、 IC24、 IC26和功率器 件Tl、 T3、 T5、 T7、 T9、 Tll组成的笫一高速微电机驱动电路，由桥电路驱动 芯片IC23、 IC25、 IC27和功率器件T2、 T4、 T6、 T8、 TIO、 T12组成的笫二高 速微电机驱动电路；第一高速微电机驱动电路和笫二高速微电机驱动电路和直 流电流传感器Bl连接，并与单片机及主控电路和电源电路连接。
专利摘要本实用新型涉及具有磨削功能的手术动力装置，包括主控制器、脚踏控制器和应用部分，其特征是主控制器内设有电源电路、单片机及主控电路、高速微电机驱动电路、显示控制电路和手动功能转换按键电路；电源电路分别与单片机及主控电路、高速微电机驱动电路、显示控制电路和手动功能转换按键电路连接；单片机及主控电路分别与高速微电机驱动电路、显示控制电路和手动功能转换按键电路连接；高速微电机驱动电路与第一高速微电机接口和第二高速微电机接口连接。本实用新型具有以下优点能实时显示手术动力装置的工作状态；解决了应用部分的发热的问题，并且达到BF型设备的安全性能指标。
文档编号A61B17/00GK201167980SQ20072018853
公开日2008年12月24日 申请日期2007年12月15日 优先权日2007年12月15日
发明者杨 兰, 坤 周, 王晓会, 郭毅军 申请人:郭毅军