相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年3月10日提交的美國臨時專利申請62/130,784的利益。

發(fā)明背景

本發(fā)明涉及新穎的和有用的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

手術(shù)臺常常被構(gòu)造有可移動元件以允許在手術(shù)臺平臺上的患者的定向，以便允許外科醫(yī)生執(zhí)行醫(yī)療流程。例如，參考美國專利8,584,281，其描繪具有協(xié)調(diào)運動和靠鉸鏈轉(zhuǎn)動的平臺的手術(shù)臺。

在過去，機動化手術(shù)臺的各種運動由操作者監(jiān)控。不幸的是，由人對機動化手術(shù)臺的異常運動的識別可能被忽略或不合時宜，導(dǎo)致對患者的傷害。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明，在本文提供了新穎的和有用的外科手術(shù)負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)意欲防止機動化手術(shù)臺被過載到破壞點。

本發(fā)明的系統(tǒng)利用具有檢測器的基底構(gòu)件，檢測器可以是安裝到手術(shù)臺的一部分的應(yīng)變儀的形式。例如，基底構(gòu)件可連接到機動化手術(shù)臺的頭板，例如見于通過引用整個地合并到本申請的美國專利8,584,281中的頭板。每個應(yīng)變儀可以是對手術(shù)臺的結(jié)構(gòu)的張力/壓縮和力矩負(fù)荷敏感的應(yīng)變電橋的形式。機動化手術(shù)臺的這樣的結(jié)構(gòu)部件一般是存在于支撐患者的平臺附近的翼梁的形式。來自應(yīng)變儀電橋的模擬輸出饋送到可集成到手術(shù)臺上的現(xiàn)有處理器(例如監(jiān)控強加在手術(shù)臺患者支撐部件上的負(fù)荷的處理器)內(nèi)的純硬件比較器。在本發(fā)明中，如果如由應(yīng)變儀測量的負(fù)荷超過預(yù)設(shè)閾值，則純硬件電路將從用于定位手術(shù)臺的電動機移除功率。以這種方式，在手術(shù)臺上的額外應(yīng)變被防止。功率可以只在手術(shù)臺上的負(fù)荷通過某種手段減小時恢復(fù)到手術(shù)臺電動機。這通常出現(xiàn)在應(yīng)變儀輸出落在預(yù)設(shè)閾值之下時。

如直到此時討論的，來自應(yīng)變儀電橋的模擬輸出可饋送到與機動化手術(shù)臺(例如見于美國專利8,584,281中的機動化手術(shù)臺)相關(guān)的現(xiàn)有處理或控制器。處理器將監(jiān)控并跟蹤在手術(shù)臺部件(例如頭板)上的負(fù)荷，以在手術(shù)臺接近危險閾值時警告用戶。在這個時刻，純硬件電路激活且手術(shù)臺的用戶將被提示重新啟動手術(shù)臺。

可能明顯的是，新穎和有用的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)在上文被描述。

因此，本發(fā)明的目的是提供在手術(shù)臺以某種方式是重量過載時則防止對患者的傷害的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提供限制與未正確地操作的機動化手術(shù)臺相關(guān)的風(fēng)險的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提供當(dāng)在手術(shù)臺的使用期間與控制相關(guān)的軟件程序出故障時防止對手術(shù)臺的損壞和對患者的傷害的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提供由于與操縱和定位手術(shù)臺相關(guān)的電子器件或軟件出故障而用作切斷設(shè)備的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提供包括檢測器或計量器的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)，該檢測器或計量器監(jiān)測在與在手術(shù)臺上的患者的支撐相關(guān)的翼梁上的張力、壓縮和力矩負(fù)荷。

本發(fā)明的另一目的是提供用于監(jiān)控在手術(shù)臺上的負(fù)荷以便根據(jù)特定負(fù)荷力的區(qū)限制或閾值的系統(tǒng)來中斷到操縱這樣的手術(shù)臺的電動機的功率的系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的是提供容易集成到與機動化手術(shù)臺相關(guān)的已知處理器內(nèi)的手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明擁有特別是涉及當(dāng)說明書繼續(xù)時將變得明顯的特定特性及其特征的其它目的和優(yōu)點。

附圖的幾個視圖的簡要描述

圖1是具有可連接到本發(fā)明的基底構(gòu)件的一對翼梁的機動化手術(shù)臺的一部分的透視圖。

圖2是利用本發(fā)明的機動化手術(shù)臺的部分側(cè)立面視圖，其中描繪了在連接到本發(fā)明的基底構(gòu)件的翼梁上的力。

圖3a和3b是本發(fā)明的基底構(gòu)件的示意圖，其示出由于在翼梁或?qū)C動化手術(shù)臺的患者的其它支撐件上的力而引起的在其上的各種應(yīng)變。

圖4是本發(fā)明的基底構(gòu)件的前立面視圖。

圖5是示出在手術(shù)臺患者支撐件上的總負(fù)荷以及電動機功率的啟用和禁用的方框圖。

圖6是描繪針對被加載的/在機動化手術(shù)臺上的各種力建立的區(qū)限制的圖。

圖7是指示與本發(fā)明的系統(tǒng)相關(guān)的軟件的操作的圖。

圖8a和8b是具有重疊的元件的連續(xù)電路圖，其示出由安裝在機動化手術(shù)臺的基底構(gòu)件上的檢測器產(chǎn)生的信號的操作。

為了本發(fā)明的更好理解，參考本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的下面詳細(xì)描述，其應(yīng)結(jié)合上面所述的附圖進行理解。

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述

本發(fā)明的各種方面將從應(yīng)參考之前所述附圖的其優(yōu)選實施方式的下面詳細(xì)描述來進行。

手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)由參考數(shù)字10指示以作為整體顯示該手術(shù)臺負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)的物理部件。參考圖1，可看到，翼梁12和14通過在手術(shù)臺16中的鉸鏈22和24連接到翼梁18和20。在圖1中部分地示出的電動機機構(gòu)26操作翼梁12、14、18和20的運動以產(chǎn)生手術(shù)臺16的向上靠鉸鏈轉(zhuǎn)動、向下靠鉸鏈轉(zhuǎn)動、橫向傾斜、垂頭仰臥位、反向垂頭仰臥位和類似位置。這樣的電動機機構(gòu)在直到此時提到的美國專利8,584,281中進行了充分描述。患者支撐件(未示出)也可用于靠著翼梁12、14、18和20平放，且可具有常規(guī)結(jié)構(gòu)。

手術(shù)臺16包括頭板28。系統(tǒng)10的基底構(gòu)件30靠著頭板28平放并連接到頭板28。翼梁12和鉸鏈鏈接的翼梁18被示為鏈接到基底構(gòu)件30。翼梁14和用鉸鏈連接的翼梁20在圖1中由方向箭頭32示為鏈接到基底構(gòu)件30。

將翼梁14示為連接到基底構(gòu)件30的圖2示出可強加在翼梁12、14、18和20上以及由這樣的翼梁支撐的任何平臺上的特定負(fù)荷。例如，張力、壓縮和力矩或扭矩力可作用于翼梁12、14、18和20上，并分別由力箭頭34、36和38指示。

轉(zhuǎn)到圖3a和3b，可觀察到，示出基底構(gòu)件30的示意性表示。圖3a示出頂部平面圖，而圖3b示出基底構(gòu)件30的右側(cè)視圖。在圖3a上的端部分40和42以虛線樣式指示在張力下的基底構(gòu)件30的夸大變形，方向箭頭44和46。以虛線樣式示出的基底構(gòu)件30的端部分48和50示出在壓縮下的基底構(gòu)件30的夸大運動，方向箭頭52和54。圖3b示出施加在基底構(gòu)件30上的力矩，方向箭頭56，且基底構(gòu)件30的夸大變形由虛線箭頭58示出。應(yīng)理解，由于患者被放置在手術(shù)臺16上并對外科手術(shù)流程而被操縱，在圖3a和3b中描繪的運動由施加在翼梁12、14、18和/或20上的力引起。

圖4示出靠著頭板28平放的基底構(gòu)件30。應(yīng)注意，基底構(gòu)件30可位于手術(shù)臺16的其它區(qū)域，例如腳踏板、支撐結(jié)構(gòu)等，以得到在翼梁12、14、18和/或20上的力的讀數(shù)?；讟?gòu)件30包括支撐力矩應(yīng)變儀60和62以及張力/壓縮應(yīng)變儀64和66的表面60。箭頭68和70分別指示應(yīng)變儀64和66的應(yīng)變方向。卵形部分72表示電氣和電子部件，例如鏈接到應(yīng)變儀60、62、64和68所鏈接的并在下文中進一步討論的放大器等的放置。

圖5示出系統(tǒng)10的總操作，其中根據(jù)在由應(yīng)變儀60、62、66和/或68檢測的翼梁12、14、18和/或20上的負(fù)荷的測量來啟用或禁用到圖1的手術(shù)臺16的電動機機構(gòu)26的功率。為了在機動化手術(shù)臺16的正常操作期間監(jiān)控放置在翼梁12、14、18和/或20上的負(fù)荷，關(guān)于張力、壓縮和力矩的數(shù)量的限制被建立。換句話說，來自應(yīng)變儀60、62、64和66的模擬輸出被饋送到控制器處理器，其細(xì)節(jié)將在下文中示出。處理器本質(zhì)上監(jiān)控并跟蹤在圖1的所鏈接的頭板28上的負(fù)荷并在負(fù)荷接近到電動機26的功率被禁用時的閾值時警告手術(shù)臺16的用戶。用戶接著將被提示調(diào)節(jié)在手術(shù)臺16上的這樣的負(fù)荷并在可能這么做時重新啟動手術(shù)臺。

圖6示出在翼梁12、14、18和/或20上的張力、壓縮、向上力矩和向下力矩的區(qū)限制。如圖6所示，區(qū)由顏色白色、綠色、黃色和紅色指示?；谑中g(shù)臺正常操作，其中沒有在圖1中被部分地示為電動機機構(gòu)26的機動化功率的故障狀況或協(xié)調(diào)運動的缺乏，在綠色或白色區(qū)中的值被考慮為安全的。圖6還指示與以磅為單位或在力矩的情況下以英寸-磅為單位示出的張力、壓縮、向上力矩和向下力矩的量有關(guān)的一般實測電壓。由應(yīng)變儀60、62、64和/或66測量的在黃色區(qū)中找到的值指示接近到電動機26的功率將根據(jù)圖5被禁用的情況。分界的垂直線74、76、78或80標(biāo)記在黃色區(qū)和紅色區(qū)之間的邊界，后者的區(qū)觸發(fā)電動機26到手術(shù)臺16的功率的禁止。從應(yīng)變儀60、62、64和66得到的測量結(jié)果也將確定允許手術(shù)臺16在黃色區(qū)中之后返回到綠色或白色區(qū)的閾值82、84、86或88。此外，為了存儲手術(shù)臺16被考慮為太難或危險的目的，可確定斷開連接翼梁12、14、18和/或20時的點。還應(yīng)認(rèn)識到，由應(yīng)變儀60、62、64和66產(chǎn)生的模擬信號將轉(zhuǎn)換成二進制信號用于在與本發(fā)明的系統(tǒng)10相關(guān)的電子部件中使用，這將在下文中討論。

圖7示出由“ims”標(biāo)識的與本發(fā)明的系統(tǒng)10相關(guān)的軟件的操作。本質(zhì)上，軟件根據(jù)從應(yīng)變儀60、62、64和/或66得到的測量結(jié)果來行動。如果應(yīng)變儀中的任何一個顯示在手術(shù)臺上的負(fù)荷大于黃色閾值，在圖6上的垂直線82、84、86和88，則軟件將顯示“過載”錯誤并請求用戶重新啟動手術(shù)臺16的機動化。換句話說，手術(shù)臺16必須在翼梁12、14、18和20的任何運動被允許之前重新啟動。如果在重新啟動之后手術(shù)臺16仍然顯示負(fù)荷大于由圖6的垂直線82、84、86和88指示的黃色限制，則過載消息將由軟件顯示在特定的電子部件中。這樣的錯誤消息必須持續(xù)直到被用戶確認(rèn)為止，在這樣的確認(rèn)之后，顯示部件將返回到它的主屏幕且手術(shù)臺將被允許移動。例如，在美國專利8,584,281中描述的手掛件在這個方面中就足夠了。

假使來自應(yīng)變儀62、64、66和/或68的任何信號指示電壓值大于任何紅色閾值分界線74、76、78和/或80，則到手術(shù)臺16的電動機機構(gòu)26的功率將被切斷，錯誤消息將顯示在電子部件屏幕上，且錯誤消息將持續(xù)直到用戶重新啟動手術(shù)臺16或損壞力從手術(shù)臺16移除為止。此外，軟件提供檢測任何應(yīng)變儀60、62、64和/或66未連接到系統(tǒng)10時的狀態(tài)的手段。再次，這樣的錯誤消息將被顯示。可提供瞬時開關(guān)以為了維修手術(shù)臺16的目的而手動超馳(override)該軟件對手術(shù)臺16的電動機機構(gòu)的禁用作用。

圖8a和8b詳述控制器的電路，涉及本發(fā)明的系統(tǒng)10的操作。應(yīng)變儀60、62、64和66的輸入包括被饋送到圖8a的電路內(nèi)的傳感器。p3示出這樣的輸入，其中數(shù)字1表示激發(fā)電壓(vexcite)，數(shù)字2表示張力/壓縮信號100，數(shù)字3表示力矩信號102，以及數(shù)字4表示地。c4用作vexcite電源的濾波器。在張力/壓縮信號100的路徑之后，r8和c3構(gòu)成低通濾波器。r41是信號100的下拉電阻器。r2、r3、r4、r12和r34是u2a的分壓器。r10、r13、r14、r19和r28提供u2c的相同目的。固定u2a和u2c的電壓值將消除對這樣的分壓器的需要。ampsu2a、2b和u2c分別表示高點電壓、緩沖電壓和低點電壓。因此，u2a和u2c用作來自應(yīng)變儀60、62、64和66的跳閘點。比較器u3a和u3b表示手術(shù)臺16的機動化機構(gòu)26的操作的上限和下限。換句話說，u2b模擬電壓信號sg1與在u3a和u3b處的u2a和u2c的輸出比較。u3a接收來自u2a的加側(cè)信號和來自u2b的減側(cè)信號sg1。同樣，u3b接收來自u2b的加側(cè)信號sg1和來自u2c的減側(cè)信號。當(dāng)高或低參考信號refhi或reflo分別被sg1超過時，d1和d3將提供視覺警告。d2和d4是觸發(fā)u5緩沖到繼電器u4的有線“或”門。u4是鏈接到攔截到電動機26的功率的電動機繼電器p92的電源繼電器。sw-pb開關(guān)s1是重新激活電動機26的手動控制開關(guān)。關(guān)于張力/壓縮信號100的圖8a和8b的電路的部件也描述與從u2d發(fā)出的sg2信號即來自手術(shù)臺16的力矩信號102相關(guān)的部件。

雖然在前文中，為了做出本發(fā)明的完整公開的目的，闡述了本發(fā)明的實施方式大量的細(xì)節(jié)，對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可能明顯的是，可對這樣細(xì)節(jié)做出很多變化而不偏離本發(fā)明的精神和原理。