过热报警钻头及骨科手持电钻
文献发布时间:2024-01-17 01:23:17
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,特别是涉及一种过热报警钻头及骨科手持电钻。
背景技术
在骨科手术中,常常需要采用电钻对骨头钻孔以安装人工假体。高速旋转的钻头与骨头摩擦产生的大量热量无法在短时间内消散,使得钻头的温度陡增,而钻头过热容易对骨组织造成不可恢复的伤害,因此需要对钻头的温度进行监控预警并及时降温。传统技术中,通常采用红外温度测量仪器在钻孔外部对钻头的温度进行测量,并结合仿真计算的方式对钻头位于钻孔内的部分进行温度预测,由于这种测量方式无法直接获得钻头位于钻孔内的部分的最高温度,在实际手术中依然需要依靠医生的经验来保守控制钻头的温度,若操作不当,容易产生手术事故。
发明内容
基于此,有必要提供一种过热报警钻头及骨科手持电钻。
过热报警钻头,包括:
钻头本体,包括相互连接的小径部及大径部,所述小径部内部开设安装通道,所述大径部内部开设安装腔,所述安装通道的一端连通所述安装腔,另一端延伸至所述小径部相对远离所述大径部的一端的周壁且连通外部,所述小径部的外周壁上设有螺旋的切削刃;
温度传感元件,设置在所述安装通道内,并通过所述安装通道露出外界;
报警元件,设置在所述安装腔内;
控制器,通讯连接于所述温度传感元件及所述报警元件;
电源,电连接于所述温度传感元件、所述报警元件及所述控制器并供电;
其中,所述温度传感元件用于将检测到的温度转换为电信号并传递至所述控制器,当温度超过预设值时,所述控制器用于控制所述报警元件报警提示。
如此设置,在钻头本体内部设置温度传感元件并使温度传感元件露出外界,温度传感元件能够在钻头转动过程中直接测量钻孔内的温度,无需仿真计算对测得的温度数据进一步复杂处理及预测,测量准确性高,测量结果可靠,能够实现温度的快速反馈与响应。过热报警钻头内还设有报警元件,当温度精准达到设定值时报警元件能够及时预警提示,便于医生及时采取降温措施,有利于降低钻头本体过热的风险,同时也能够让医生专注于除控制钻头本体温度以外的其他手术内容,有利于提升手术效果。温度传感元件、报警元件、控制器及电源均设置在钻头本体的安装腔内,过热报警钻头内部各个电路元件能够形成完整的工作电路,钻头无需借助外部设备也能完成过热预警功能,功能集成度高,使用灵活便捷,同时也因为过热报警钻头内部电路与外部电路独立,内部电路的设计更为灵活,且过热报警钻头内部的各个电子元件在工作中受到外界的干扰较小。
在其中一个实施例中,所述温度传感元件的端部焊接于所述安装通道的周壁并密封所述安装通道。
如此设置,温度传感元件的端部固定于安装通道的周壁,不会晃动,因而温度传感元件在随过热报警钻头转动时不会移位,从而减小了测量的误差;此外,由于温度传感元件的端部密封安装通道,钻孔中的骨屑及冷却液也不易进入过热报警钻头的内部,保护了过热报警钻头内部的电子元件,从而确保工作电路的正常运行,增加了过热报警钻头的使用寿命。
在其中一个实施例中,所述温度传感元件的端部与所述小径部的外周壁平齐。
如此设置,温度传感元件贴靠于切削刃与骨头的摩擦面,进一步提升了温度传感元件的测量准确性,防止误判。
在其中一个实施例中,所述过热报警钻头还包括电路板,所述报警元件、所述控制器及所述电源均固定并集成在所述电路板上。
如此设置,将报警元件、控制器及电源集成在同一电路板上,有利于电路板的批量生产,降低生产成本,同时也能简化安装,且位于同一电路板上的各个电子元件互不影响干涉,工作稳定性好,有利于提高过热报警钻头的使用寿命。
在其中一个实施例中,所述温度传感元件包括多个所述热电偶,多个所述热电偶与所述电路板电连接。
如此设置,多个热电偶用于测量钻头本体上的多个部位的温度数据,并将测量数据传递给电路板上的处理器,有利于提高测量精度。
在其中一个实施例中,多个所述热电偶沿所述小径部的轴线中心对称布置。
如此设置,多个热电偶均能够测量小径部表面的温度,通过多个热电偶综合测量小径部表面不同位置的温度,有利于减小测量误差。
在其中一个实施例中,所述安装通道包括主通道及多个支通道,所述主通道开设在所述小径部内并连通所述安装腔,所述主通道分别与多个所述支通道相互连通,所述支通道位于所述小径部相对远离所述大径部的一端且贯穿所述小径部的侧周壁,所述热电偶通过所述支通道裸露在外。
如此设置,多个热电偶安装于不同的支通道内,热电偶之间工作相互独立,互不影响,多个热电偶能够从支通道进入主通道,并统一连接到安装腔内的控制器,便于集成安装热电偶和统一收集各个热电偶的电信号。
在其中一个实施例中,所述支通道与所述主通道倾斜设置,且所述支通道由所述小径部向所述大径部逐渐靠近所述主通道。
如此设置,支通道与主通道倾斜设置,便于热电偶从外部伸入,支通道由小径部向大径部逐渐靠近主通道,使得热电偶进入主通道后不会产生较大的弯折,降低了安装难度,方便热电偶进一步伸入安装腔并与控制器连接。
在其中一个实施例中,所述钻头本体为一体成型结构,所述大径部相对远离所述小径部的一端开设安装口,所述安装口用于连通所述安装腔与外部空间,所述电路板通过所述安装口进入所述安装腔。
如此设置,钻头本体为一体成型结构提高了钻头本体的强度和自身的整体性,也方便批量生产;在大径部相对远离小径部一端开设安装口并未破坏大径部的周壁,降低了在钻头本体上开孔对钻头本体自身力学特性的影响。
本申请还提供一种骨科手持电钻,包括手柄及如上述的过热报警钻头,所述过热报警钻头可拆卸地安装于所述手柄,并能够在所述手柄的带动下转动。
如此设置,本申请还提供一种骨科手持电钻,钻头部分采用本申请提供的过热报警钻头,医生在使用本申请提供的骨科手持电钻进行骨科手术时,根据过热报警钻头的过热预警提示,能够在钻孔内温度过高时及时控制并采取降温措施,保障手术的安全推进。
附图说明
图1为本发明提供的一种过热报警钻头的结构示意图;
图2为图1所示的过热报警钻头的侧面图;
图3为图1所示的过热报警钻头的平面图;
图4为图3所示过热报警钻头在A-A向的剖面图;
图5为图4所示过热报警钻头在X处的局部放大图;
图6为图4所示过热报警钻头在Y处的局部放大图。
附图标记:
100、过热报警钻头;10、钻头本体;11、小径部;111、安装通道;1111、主通道;1112、支通道;112、切削刃;12、大径部;121、安装腔;122、安装口;123、防脱槽;124、止挡台阶;20、温度传感元件;21、热电偶;30、报警元件;40、控制器;41、处理器;42、信号转换元件;50、电源;60、电路板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
传统技术中,通常采用红外温度测量仪器在骨头钻孔外部对钻头的温度进行测量,并结合仿真计算的方式对钻头位于钻孔内的部分进行温度预测,由于这种测量方式无法第一时间获得骨头钻孔内的最高温度,在实际手术中依然需要依靠医生的经验来保守控制钻头的温度,若操作不当,极容易产生手术事故。
基于此,有必要提供一种过热报警钻头100及骨科手持电钻。
请参阅图1-图6,图1为本发明提供的一种过热报警钻头100的结构示意图;图2为图1所示的过热报警钻头100的侧面图;图3为图1所示的过热报警钻头100的平面图;图4为图3所示过热报警钻头100在A-A向的剖面图;图5为图4所示过热报警钻头100在X处的局部放大图;图6为图4所示过热报警钻头100在Y处的局部放大图。
过热报警钻头100包括钻头本体10、温度传感元件20、报警元件30、控制器40及电源50。
钻头本体10包括相互连接的小径部11及大径部12,小径部11内部开设安装通道111,大径部12内部开设安装腔121,安装通道111的一端连通安装腔121,另一端延伸至小径部11相对远离大径部12的一端的周壁且连通外部,小径部11的外周壁上设有螺旋的切削刃112;温度传感元件20设置在安装通道111内,并通过安装通道111露出外界;报警元件30设置在安装腔121内;控制器40通讯连接于温度传感元件20及报警元件30;电源50电连接于温度传感元件20、报警元件30及控制器40并供电;其中,温度传感元件20用于将检测到的温度转换为电信号并传递至控制器40,当温度超过预设值时,控制器40用于控制报警元件30报警提示。
如此设置,在钻头本体10内部设置温度传感元件20并使温度传感元件20露出外界,温度传感元件20能够在过热报警钻头100转动过程中直接测量钻孔内的温度,无需仿真计算对测得的温度数据进一步复杂处理及预测,测量准确性高,测量结果可靠,能够实现温度的快速反馈与响应。过热报警钻头100内还设有报警元件30,当温度精准达到设定值时报警元件30能够及时预警提示,便于医生及时采取降温措施,有利于降低钻头本体10过热的风险,同时也能够让医生专注于除控制钻头本体10温度以外的其他手术内容,有利于提升手术效果。温度传感元件20、报警元件30、控制器40及电源50均设置在钻头本体10的安装腔121内,过热报警钻头100内部各个电路元件能够形成完整的工作电路,过热报警钻头100无需借助外部设备也能完成过热预警功能,功能集成度高,使用灵活便捷,同时也因为过热报警钻头100内部电路与外部电路独立,内部电路的设计更为灵活,且过热报警钻头内部的各个电子元件在工作中受到外界的干扰较小。
请参阅图5,可选的,在其中一个实施例中,控制器40包括信号转换元件42及处理器41,信号转换元件42与处理器41之间通讯连接,信号转换元件42电连接于温度传感元件20,信号转换元件42用于将温度传感元件20的电信号转换为处理器41能够接受并识别的数字信号,处理器41用于对该数字信号进行分析并与既定阈值对比,处理器41还通讯连接于报警元件30,在数字信号超过既定阈值时,处理器41能够通过电路向报警元件30释放脉冲信号,使得报警元件30触发报警提示。
可选的,在其中一个实施例中,报警元件30采用但不限于蜂鸣器、振动马达,只要能够让医生获得预警提示即可。
请参阅图6,可选的,在其中一个实施例中,温度传感元件20的端部焊接于安装通道111的周壁并密封安装通道111。
如此设置,温度传感元件20的端部固定于安装通道111的周壁,不会晃动,因而温度传感元件20在随过热报警钻头100转动时不会移位,从而减小了测量的误差;此外,由于温度传感元件20的端部密封安装通道111,钻孔中的骨屑及冷却液也不易进入过热报警钻头100的内部,保护了过热报警钻头100内部的电路元件,从而确保工作电路的正常运行,增加了过热报警钻头100的使用寿命。
可选的,在其他实施例中,温度传感元件20的端部尺寸也可以大于安装通道111的孔口尺寸,温度传感元件20的端部能够弹塑性变形以进入安装通道111并封闭安装通道111的孔口。
可选的,在其中一个实施例中,温度传感元件20的端部与小径部11的外周壁平齐。
如此设置,温度传感元件20贴靠于切削刃112与骨头的摩擦面,进一步提升了温度传感元件20的测量准确性,防止误判。
可选的,在其中一个实施例中,过热报警钻头100还包括电路板60,报警元件30、控制器40及电源50均固定并集成在电路板60上。
如此设置,将报警元件30、控制器40及电源50集成在同一电路板60上,有利于电路板60的批量生产,降低生产成本,同时也能简化安装,且位于同一电路板60上的各个电路元件互不影响干涉,工作稳定性好,有利于提高过热报警钻头100的使用寿命。
在其中一个实施例中,温度传感元件20包括多个热电偶21,多个热电偶21与电路板60电连接。
如此设置,多个热电偶21用于测量钻头本体10上的多个部位的温度数据,并将测量数据传递给电路板60上的处理器41,有利于提高测量精度。
可选的,在其中一个实施例中,两个热电偶21直接与电源50电连接,可以理解的是,两个热电偶21也可以通过控制器40间接连接于电源50。
优选的,在其他实施例中,温度传感元件20所在电路中还设有温度变送器(图未示),温度变送器与电源50形成电回路,温度变送器用于将热电偶21的电信号按照特定的规则放大为与温度成线性关系的电信号,并进一步供控制器40处理。
可选的,在其中一个实施例中,热电偶21沿小径部11的轴线中心对称布置。
如此设置,多个热电偶21均能够测量小径部11表面的温度,通过多个热电偶21综合测量小径部11表面不同位置的温度,有利于减小测量误差。
可选的,在其中一个实施例中,位于小径部11同一截面处的多个热电偶21环向均匀分布。
如此设置,通过在小径部11侧周壁的同一截面处均匀布置多个热电偶21能够实现多点测量,扩大了测量范围,增加钻头本体10内最高温度数据的有效性和及时性。配合处理器41对温度数据的筛选分析,还能够剔除不合理的数据,避免误测,进一步提高了温度的准确度和真实度。
可选的,在其他实施例中,温度传感元件20包括多个热电偶21,多个热电偶21之间相对独立;每个热电偶21包括两个相互连接的热电极(图未示),其中一个热电极连接于控制器40,另一个热电极的端部固定于安装通道111的内壁并通过热电偶延长线(图未示)连接于控制器40,每个热电偶21均能与控制器40形成完整的电回路,热电偶21通过电回路直接向控制器40发送电信号。
可选的,在其中一个实施例中,安装通道111包括主通道1111及多个支通道1112,主通道1111开设在小径部11内并连通安装腔121,主通道1111分别与多个支通道1112相互连通,支通道1112位于小径部11相对远离大径部12的一端且贯穿小径部11的外周壁,热电偶21通过支通道1112裸露在外。
如此设置,多个热电偶21安装于不同的支通道1112内,热电偶21之间工作相互独立,互不影响,多个热电偶21能够从支通道1112进入主通道1111,并统一连接到安装腔121内的控制器40,便于集成安装热电偶21和统一收集各个热电偶21的电信号。
可选的,在其中一个实施例中,支通道1112与主通道1111倾斜设置,且支通道1112由小径部11向大径部12逐渐靠近主通道1111。
如此设置,支通道1112与主通道1111倾斜设置,便于热电偶21从外部伸入,支通道1112由小径部11向大径部12逐渐靠近主通道1111,使得热电偶21进入主通道1111后不会产生较大的弯折,降低了安装难度,方便热电偶21进一步伸入安装腔121并与控制器40连接。
可选的,支通道1112为弧形,且与主通道1111在连接处平滑过渡。
如此设置,能够进一步减少热电偶21在支通道1112与主通道1111连接处磨损,保护热电偶21。
可以理解,在其他实施例中,安装通道111的个数也可以为多个,且每个安装通道111之间相互独立,每个安装通道111包括互相对应的主通道1111及支通道1112,主通道1111与支通道1112之间倾斜设置,且支通道1112由小径部11向大径部12逐渐靠近主通道1111。
如此设置,多个热电偶21从各自的安装通道111进入钻头本体10,互不干扰,有利于提升温度传感元件20测量的稳定性。
请一并参阅图1与图5,可选的,在其中一个实施例中,钻头本体10为一体成型结构,大径部12相对远离小径部11的一端开设安装口122,安装口122用于连通安装腔121与外部空间,电路板60通过安装口122进入安装腔121。
如此设置,钻头本体10为一体成型结构提高了钻头本体10的强度和自身的整体性,也方便批量生产;在大径部12相对远离小径部11一端开设安装口122并未破坏大径部12的周壁,降低了在钻头本体10上开孔对钻头本体10自身力学特性的影响。
请一并参阅图2与图3,可选的,在其中一个实施例中,钻头本体10还包括止挡台阶124,止挡台阶124用于辅助过热报警钻头100安装至手柄的预设位置,此外,止挡台阶124也能够用于与手柄在形状上贴合。
如此设置,能够避免安装过当,同时增加钻头本体10与手柄连接的紧密性。
可选的,大径部12的周壁还环向开设防脱槽123,防脱槽123用于供手柄卡接或锁定。如此设置,进一步增加了过热报警钻头100与手柄连接的可靠性。
本申请还提供一种骨科手持电钻(图未示),包括手柄(图未示)及如上述的过热报警钻头100,过热报警钻头100可拆卸地安装于手柄,并能够在手柄的带动下转动。
如此设置,本申请还提供一种骨科手持电钻,钻头部分采用本申请提供的过热报警钻头100,医生在使用本申请提供的骨科手持电钻进行骨科手术时,根据过热报警钻头100的过热预警提示,能够在钻孔内温度过高时及时控制并采取降温措施,保障手术的安全推进。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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