测深骨钻装置及测深骨钻系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种测深骨钻装置及测深骨钻系统。


背景技术：

2.骨钻装置用于外科手术中在骨骼(包括颅骨、膝盖骨、脊柱骨等等)上钻孔。传统的骨钻装置通过手柄内设置的微电机带动手柄前端部位的骨钻头对骨组织进行钻削处理，使得在骨组织上钻设形成开孔，以便进行手术操作。由于传统的骨钻装置不具有实时监测钻削深度(距离)，因此一般是通过医生的手感经验或者目测观察判断是否钻穿骨组织以及钻孔的深度大小，这样具有潜在的手术安全性隐患。为了解决此问题，现有技术公开了测深骨钻装置，该骨钻装置上设置有红外传感器或激光传感器，通过红外传感器和激光传感器来实时测量钻孔深度。但骨钻装置工作时，在钻孔周围产生大量的骨屑和血渍等障碍物，导致测量精确度低。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术现状，本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种抗干扰效果好、测量精确度高的测深骨钻装置。本实用新型所要解决的另一个技术问题在于，提供一种具有该测深骨钻装置的测深骨钻系统。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种测深骨钻装置，包括：钻头；手柄，该手柄包括外壳以及用于驱动所述钻头转动的钻头驱动装置；还包括：超声波测距模块，该超声波测距模块设置在所述外壳上，所述超声波测距模块包括超声波发射器、超声波接收器和测距电路，所述超声波发射器用于向手术部位发射超声波信号，所述超声波接收器用于接收被障碍物反射的超声波信号，所述测距电路与所述超声波发射器和所述超声波接收器相连，所述测距电路用于输出所述超声波测距模块距离障碍物的距离信号。
5.上述测深骨钻装置，通过超声测量钻削深度，超声波具有方向性好，穿透能力强的优点，可以在气体、液体及固体中传播，易于获得较集中的声能，相较于红外线、激光等测距方式，本实用新型的测深骨钻装置具有抗干扰效果好，测量精确度高的优点。
6.在其中一个实施例中，所述超声波测距模块与所述外壳可拆卸地连接。
7.在其中一个实施例中，包括两个所述超声波发射器和一个所述超声波接收器，两个所述超声波发射器和一个所述超声波接收器并排布置，且一个所述超声波接收器位于两个所述超声波发射器之间。
8.在其中一个实施例中，所述外壳包括沿所述钻头的轴向延伸的外壳主体，所述超声波测距模块安装在所述外壳主体的尾端。
9.在其中一个实施例中，所述超声波测距模块还包括安装座，所述安装座包括位于所述外壳主体的尾端上侧的安装部和位于所述外壳主体的尾端后侧的与所述安装部相连的壳体部，所述超声波发射器和所述超声波接收器均安装在所述安装部上，所述测距电路
安装在所述壳体部内。
10.在其中一个实施例中，所述外壳主体的尾端的上侧面上设置有沿所述钻头的轴向延伸的滑槽或者滑块，所述安装部的底面设置有与所述滑槽或滑块滑动配合的滑块或滑槽，所述滑块可通过所述滑槽后端的开口滑入或滑出所述滑槽，所述壳体部与所述外壳主体的尾端通过可拆卸结构连接。
11.在其中一个实施例中，所述可拆卸结构包括设置在所述外壳主体的尾端或所述壳体部上的至少一个定位柱和设置在所述壳体部或所述外壳主体的尾端上的与至少一个所述定位柱配合的至少一个固定孔，至少一个所述定位柱分别插入至少一个所述定位孔内。
12.在其中一个实施例中，所述定位柱上套设有至少一个弹性的套圈，该套圈的外径与所述固定孔的内径过盈配合。
13.在其中一个实施例中，还包括接头组件，所述接头组件包括设置在所述壳体部或所述外壳主体的尾端上的若干插针和设置在所述外壳主体的尾端或所述壳体部上的与所述插针配合的插孔，所述插针插入所述插孔内，若干所述插针或者若干所述插孔与所述测距电路电性连接。
14.在其中一个实施例中，所述安装部上设置有沿着所述钻头的轴线方向延伸的第一安装孔和第二安装孔，所述超声波发射器为与所述第一安装孔相匹配的圆柱体形，所述超声波发射器的后端插入所述第一安装孔内，所述超声波接收器为与所述第二安装孔相匹配的圆柱体形，所述超声波接收器的后端插入所述第二安装孔内。
15.在其中一个实施例中，所述第一安装孔和所述第二安装孔的孔壁为软性材质，所述超声波发射器和所述超声波接收器的外周面设置有沿圆周方向延伸的若干凹槽。
16.在其中一个实施例中，所述测深骨钻装置还包括超声波反射器，所述超声波反射器放置在所述手术部位的背对所述超声波测距模块的一侧，用于反射所述超声波发射器发射的超声波信号。
17.在其中一个实施例中，所述超声波反射器包括至少两片反射屏拼接而成，相邻两片反射屏之间通过铰链连接。
18.本实用新型提供的一种测深骨钻系统，包括：控制电路和显示装置；还包括：所述的测深骨钻装置，所述控制电路与所述测距电路电性连接，用于接收所述测距电路输出的距离信号，所述距离信号用以获取钻孔深度；所述显示装置与所述控制电路电性连接，用于显示所述钻孔深度。
19.本实用新型附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例中的测深骨钻装置的立体结构示意图；
21.图2为图1中所示测深骨钻装置的爆炸图；
22.图3为图1中所示测深骨钻装置的超声波测距模块的立体图；
23.图4为图3中所示超声波测距模块的安装座的立体图；
24.图5为图3中所示超声波测距模块的安装座的左视图；
25.图6为图3中所示超声波测距模块的安装座的爆炸图；
26.图7为图3中所示超声波测距模块的超声波发射器的立体图；
27.图8和图9为本实用新型实施例中的测深骨钻装置的超声波反射器的结构示意图，其中图8示出了超声波反射器处于打开时的状态，图9示出了超声波反射器处于折叠时的状态；
28.图10为具有图1中所示测深骨钻装置的测深骨钻系统的结构示意图。
29.附图标记说明：10、钻头；20、手柄；21、外壳；211、外壳主体；211a、滑槽；212、把手；213、开关按钮；214、测深按钮；22、钻头夹头；30、超声波测距模块；31、安装座；311、安装部；311a、滑块；311b、第一安装孔；311c、第二安装孔；312、壳体部；313、定位柱；314、套圈；315、插针；32、超声波发射器；321、凹槽；33、超声波接收器；40、超声波反射器；41、反射屏；50、主机；60、线缆；70、手术部位。
具体实施方式
30.下面参考附图并结合实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
32.如图1、2所示，本实用新型实施例中的测深骨钻装置包括钻头10、手柄20以及超声波测距模块30，其中，手柄20包括外壳21、钻头驱动装置以及位于外壳21内的手柄控制电路，本实施例中，外壳21包括一沿钻头10的轴向延伸的外壳主体211和与外壳主体211连接的把手212，把手212上设置有开关按钮213和测深按钮214，开关按钮213和测深按钮214与手柄控制电路连接。钻头驱动装置用于驱动钻头10转动，本实施例中的钻头驱动装置包括用于夹住钻头10的钻头夹22和用于驱动钻头夹22转动的电机(图中未示出)，电机装于外壳21的内部。
33.超声波测距模块30设置在外壳21上，该超声波测距模块30包括超声波发射器32、超声波接收器33和测距电路(图中未示出)，超声波发射器32用于向手术部位70发射超声波信号，超声波接收器33用于接收被障碍物反射的超声波信号，测距电路与超声波发射器32和超声波接收器33相连，测距电路用于根据超声波发射器32发射超声波信号与超声波接收器33接收到超声波信号的时间差以及超声波在空气中的传播速度计算超声波测距模块30到障碍物之间的距离，并输出距离信号。可选的，测距电路的输出端与手柄控制电路相连，电性连接的方式包括有线连接和无线连接。
34.上述测深骨钻装置，对骨组织进行钻孔工作时，测距电路接收到外设(如测深按钮214)输出的测量指令时，控制超声波发射器32发射超声波信号，超声波接收器33接收被障碍物(如骨组织或者超声波反射器40)反射的超声波信号，测距电路根据超声波发射器32发射超声波信号与超声波接收器33接收到超声波信号的时间差以及超声波在空气中的传播速度计算超声波测距模块30到障碍物之间的距离l0；按下开关按钮213，手柄控制电路控制电机工作，带动钻头10对骨组织进行钻削作业，当停止钻削时，超声波测距模块30再次测量超声波测距模块30到障碍物之间的距离l1，l0与l1之差即为钻削深度。超声波具有方向性好，穿透能力强的优点，可以在气体、液体及固体中传播，易于获得较集中的声能，相较于红
外线、激光等测距方式，具有抗干扰效果好，测量精确度高的优点。
35.优选地，本实施例中的超声波测距模块30与外壳21可拆卸地连接。由于超声波测距模块30与手柄20壳拆卸地连接，能方便快捷地安装更换，易于维护保养；而且，可单独拆卸后采用低温等离子等有利于延长电器元件使用寿命的灭菌方式，灭菌后手术使用时直接安装使用即可。
36.由于超声波探头是通过声波的反射时间来测量距离的，所以距离太近了测量易发生失真；而超声波是高频短波，小功率的探头发射的超声波传输距离过远也容易失真，所以一般超声波的测量距离范围在20mm～3000mm之间。本实施例中，综合考虑超声波测距的特性，将超声波测距模块30安装在外壳主体211的尾端，既保证测量的准确性，又不影响医生的正常手术操作。
37.进一步参见图1
‑
2，本实施例中的超声波测距模块30还包括安装座31，安装座31包括位于外壳主体211的尾端上侧的安装部311和位于外壳主体211的尾端后侧的与安装部311相连的壳体部312，超声波发射器32和超声波接收器33均安装在安装部311上，测距电路安装在壳体部312内，测距电路通过接头组件与手柄控制电路连接。这种结构，超声波发射器32、超声波接收器33和测距电路全部集成在安装座31上形成一个组件，安装拆卸方便。
38.进一步地，如图2所示，外壳主体211的尾端的上侧面上设置有沿钻头10的轴向延伸的滑槽211a(或者滑块311a)，安装部311的底面设置有与滑槽211a(或滑块311a)滑动配合的滑块311a(或滑槽211a)(见图4)，滑块311a可通过滑槽211a后端的开口滑入或滑出滑槽211a，壳体部312与外壳主体211的尾端通过可拆卸结构连接。装配时，将滑块311a的前端与滑槽211a的后端开口对准，然后向前推安装座31，滑块311a滑入滑槽211a直至全部滑入滑槽211a内；拆卸时，向后推安装座31，滑块311a沿滑槽211a向后滑动直至脱离滑槽211a。安装拆卸均非常方便。
39.如图5、6所示，本实施例中的壳体部312与外壳主体211的尾端之间的可拆卸结构包括设置在外壳主体211的尾端(或壳体部312)上的至少一个定位柱313和设置在壳体部312(或外壳主体211的尾端)上的与至少一个定位柱313配合的至少一个固定孔(图中未示出)，至少一个定位柱313分别插入至少一个定位孔内。优选地，定位柱313上套设有至少一个弹性的套圈314，该套圈314的外径与固定孔的内径过盈配合。安装时套圈314弹性力收缩压入固定孔内，安装后套圈314发生回弹与孔壁形成固定,并且在插拔时具有阻尼。作为替代方案，壳体部312与外壳主体211的尾端之间可以通过螺钉连接。
40.如图5所示，接头组件包括设置在壳体部312(或外壳主体211的尾端)上的若干插针315和设置在外壳主体211的尾端(或壳体部312)上的与插针315配合的插孔(图中未示出)，若干插针315与测距电路电性连接，插孔与手柄控制电路电性连接，插针315插入插孔内。
41.如图4、5及7所示，安装部311上设置有沿着钻头10的轴线方向延伸的第一安装孔311b和第二安装孔311c，超声波发射器32为与第一安装孔311b相匹配的圆柱体形，超声波发射器32的后端插入第一安装孔311b内，超声波接收器33为与第二安装孔311c相匹配的圆柱体形，超声波接收器33的后端插入第二安装孔311c内。优选地，第一安装孔311b和第二安装孔311c的孔壁为软性材质，超声波发射器32和超声波接收器33的外周面设置有沿圆周方向延伸的若干凹槽321(见图7)。凹槽321与弹性安装孔配合使超声波发射器32和超声波接
收器33安装在第一安装孔311b和第二安装孔311c上牢固可靠，不会再手术时因钻削抖动而脱落。
42.优选地，包括两个超声波发射器32和一个超声波接收器33，两个超声波发射器32和一个超声波接收器33并排布置，且一个超声波接收器33位于两个超声波发射器32之间。种结构是综合考虑手术室环境中的各种复杂情况，可能造成超声波的衰减和干扰，此外两个信号发射器可以在更好的保证测量的准确性。
43.在一个实施例中，测深骨钻装置还包括超声波反射器40，超声波反射器40放置在手术部位70的背对超声波测距模块30的一侧，用于反射超声波发射器32发射的超声波信号。超声波反射器40可以把超声波发射器32发出的信号精确的反射回超声波接收器33，增加测量的准确性。如图8
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9所示，本实施例中的超声波反射器40包括至少两片反射屏41拼接而成，相邻两片反射屏41之间通过铰链连接，从而可以根据手术部分的形状调节反射屏41的形状，使超声波反射器40的铅垂面与钻孔路径保持在15度夹角以内，提高测量精度。
44.本实用新型另一个实施例中，提供一种测深骨钻系统，如图10所示，测深骨钻系统包括主机50和上述实施例中的测深骨钻装置，该主机50包括主机控制电路和显示装置；主机控制电路与测深骨钻装置的手柄控制电路电性连接，本实施例中，主机控制电路与测深骨钻装置的手柄控制电路通过线缆60电性连接。作为替代方案，主机控制电路与测深骨钻装置的手柄控制电路通过无线传输模块(如wifi、rf)电性连接。本实施例中测距电路输出的距离信号传输至手柄控制电路，再通过线缆60传输给主机控制电路，或者测距电路输出的距离信号直接通过线缆60传输给主机控制电路，主机控制电路进而根据距离信号获取钻孔深度，如通过计算得到或查预设表得到。显示装置与主机控制电路电性连接，用于显示钻孔深度，从而实现对手术过程中距离的实时检测。而且，还可以通过手术动力系统的设定，使钻头10钻削到要求深度时自动触发自停功能，降低手术过程中钻头10不自停的风险，保护患者的生命安全。
45.作为替代方案，测距电路输出的距离信号传输至手柄控制电路，由手柄控制电路根据距离信号计算钻孔深度，并直接或者通过主机控制电路发送给显示装置显示，从而实现对手术过程中距离的实时检测。
46.需要指出的是，本技术中测深骨钻系统的控制电路包括位于手柄20内的手柄控制电路和位于主机50内的主机控制电路。当然，控制电路还可以包括位于显示装置内的显示控制电路，显示控制电路也可以用于根据距离信号获取钻孔深度。
47.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。