基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置製造方法
2023-05-31 14:50:26
基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置，包括底板、直線導軌、滑塊、上板、壓電促動器、聯接器、直流電機、電機安裝座和驅動控制機構；所述直線導軌固定在底板上；所述滑塊與直線導軌滑動連接；所述上板的尾部設有立板；所述壓電促動器的尾部固定在上板的立板上；所述壓電促動器的輸出端通過聯接器連接直流電機；所述直流電機通過電機安裝座固定在上板的前部；所述驅動控制機構驅動壓電促動器和直流電機工作。本發明將振動鑽削技術運用到骨科手術用鑽骨裝置中，有效減少切削過程中刀具與工件的摩擦產生熱量以及切削導致工件的破碎與變形而產生熱量，而振動鑽削帶來的鑽頭的剛性化效應，則有效提高了鑽削精度。
【專利說明】基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置。
【背景技術】
[0002]隨著微創概念在骨科手術中的不斷推廣和深入，在保障手術效果的前提下儘量減小手術操作對患者的損傷已成為未來骨科手術發展的重要方向。作為骨科手術中最基本、最常見的手術操作方式之一，鑽削過程中產生的切削熱會對骨骼造成不可逆的損傷。熱損傷會導致骨骼壞疽甚至引發骨髓炎，這不僅會影響術後恢復還會直接影響手術效果。
[0003]振動鑽削是在鑽頭上附加軸向高頻振動的新型鑽削方式。通過附加振動而帶來的脈衝作用能有效地改善鑽削效果，並能顯著降低鑽削過程中的切削熱。在振動鑽削中，沿鑽削軸向的高頻振動脈衝作用等於在原有進給力的基礎上附加了脈衝的推進力，從而改變了進給力的大小。其次振動的脈衝作用也使原有持續施加的進給力變成脈衝力，而且該脈衝力的大小和頻率直接受到振動參數(振動頻率和振幅)的影響。
[0004]因此將振動鑽削技術運用到骨科手術用鑽骨裝置中，對於提高骨科手術中的骨骼鑽削操作的安全性和精度具有重要意義。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于振動鑽削的精度高、輕便的骨科手術用鑽骨裝置。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明所提供的技術方案是:基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置，包括底板、直線導軌、滑塊、上板、壓電促動器、聯接器、直流電機、電機安裝座和驅動控制機構；所述直線導軌固定在底板上；所述滑塊與直線導軌滑動連接；所述上板的尾部設有立板；所述壓電促動器的尾部固定在上板的立板上；所述壓電促動器的輸出端通過聯接器連接直流電機；所述直流電機通過電機安裝座固定在上板的前部；所述驅動控制機構驅動壓電促動器和直流電機工作。
[0007]所述壓電促動器採用壓電陶瓷作為驅動材料。
[0008]所述電機安裝座內設有U型槽；所述直流電機安裝在電機安裝座的U型槽中。
[0009]所述驅動控制機構包括壓電驅動器和電機控制器；所述壓電驅動器通過提供驅動脈衝驅動壓電促動器產生振動；所述電機控制器通過輸出PWM波來驅動直流電機轉動。
[0010]採用了上述技術方案後，本發明具有以下的有益效果:(1)本發明的壓電促動器的輸出端通過聯接器連接直流電機，將振動鑽削技術運用到骨科手術用鑽骨裝置中，在骨骼振動鑽削中脈衝作用會使鑽削進給力顯著降低，從而減少切削過程中刀具與工件的摩擦產生熱量以及切削導致工件的破碎與變形而產生熱量，而振動鑽削帶來的鑽頭的剛性化效應，則有效提聞了鑽削精度。
[0011](2)本發明的壓電促動器採用壓電陶瓷作為驅動材料，可以提供高頻(IOKHz以上)、低振幅(10-?00μπι)的振動，並且可以精確控制振動的頻率和振幅。[0012](3)本發明的直流電機安裝在電機安裝座的U型槽中，這種結構使得使直流電機既可以保持水平固定，同時又可以沿水平方向振動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0014]圖1為本發明無驅動控制機構的結構示意圖。
[0015]圖2為本發明的工作原理圖。
[0016]附圖中的標號為:
[0017]底板1、直線導軌2、滑塊3、上板4、立板41、壓電促動器5、聯接器6、直流電機7、電機安裝座8、壓電驅動器9、電機控制器10。
【具體實施方式】
[0018](實施例1)
[0019]見圖1，本實施例的基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置包括底板1、直線導軌2、滑塊3、上板4、壓電促動器5、聯接器6、直流電機7、電機安裝座8和驅動控制機構。
[0020]直線導軌2固定在底板I上。滑塊3與直線導軌2滑動連接。上板4的尾部設有立板41。壓電促動器5的尾部固定在上板4的立板41上。壓電促動器5的輸出端通過聯接器6連接直流電機7。直流電機7通過電機安裝座8固定在上板4的前部。電機安裝座8內設有U型槽，直流電機7安裝在電機安裝座8的U型槽中。電機安裝座8的U型槽為直流電機7提供合適的壓緊力，使直流電機7既可以保持水平固定，同時又可以沿水平方向振動。
[0021]壓電促動器5採用壓電陶瓷作為驅動材料。根據逆壓電效應，當在壓電陶瓷表面上施加外電場，會使壓電陶瓷出現幾何變形，當施加交變的電場時，就會產生振動。控制外加電場的交變頻率就可以精確控制振動頻率；改變外加電場的強度就可以改變振動的振幅。
[0022]本實施例的基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置使用直線導軌2來傳遞骨骼鑽削的進給運動，進給的驅動可以通過外加電機驅動，也可以通過手動的方式來驅動。
[0023]見圖2，驅動控制機構驅動壓電促動器5和直流電機7工作。驅動控制機構包括壓電驅動器9和電機控制器10。壓電驅動器9通過提供驅動脈衝驅動壓電促動器5產生振動，通過調整驅動脈衝的頻率可以控制壓電促動器5的振動頻率，通過調整驅動脈衝的幅度大小可以控制壓電促動器5的振動振幅。電機控制器10通過輸出PWM波來驅動直流電機7轉動，通過改變輸出PWM波的佔空比使負載上的平均電流功率從0-100%變化，從而實現對直流電機7的轉速的控制。壓電促動器5輸出的高頻振動與直流電機7輸出的轉動疊加在一起實現振動鑽削。
[0024]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置，其特徵在於:包括底板(I)、直線導軌(2)、滑塊(3)、上板(4)、壓電促動器(5)、聯接器(6)、直流電機(7)、電機安裝座(8)和驅動控制機構；所述直線導軌(2)固定在底板(I)上；所述滑塊(3)與直線導軌(2)滑動連接；所述上板(4)的尾部設有立板(41);所述壓電促動器(5)的尾部固定在上板(4)的立板(41)上；所述壓電促動器(5 )的輸出端通過聯接器(6 )連接直流電機(7 );所述直流電機(7 )通過電機安裝座(8)固定在上板(4)的前部；所述驅動控制機構驅動壓電促動器(5)和直流電機(7)工作。
2.根據權利要求1所述的基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置，其特徵在於:所述壓電促動器(5)採用壓電陶瓷作為驅動材料。
3.根據權利要求1所述的基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置，其特徵在於:所述電機安裝座(8)內設有U型槽；所述直流電機(7)安裝在電機安裝座(8)的U型槽中。
4.根據權 利要求1所述的基于振動鑽削的骨科手術用鑽骨裝置，其特徵在於:所述驅動控制機構包括壓電驅動器(9)和電機控制器(10);所述壓電驅動器(9)通過提供驅動脈衝驅動壓電促動器(5)產生振動；所述電機控制器(10)通過輸出PWM波來驅動直流電機(7)轉動。
【文檔編號】A61B17/16GK103654909SQ201210337757
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優先權日:2012年9月12日
【發明者】樊瑜波, 王豫, 劉文勇, 喬惠婷, 房志剛, 蔣偉 申請人:江蘇久信醫用淨化工程有限公司