手术台负荷监控系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月10日提交的美国临时专利申请62/130,784的利益。

发明背景

本发明涉及新颖的和有用的手术台负荷监控系统。

手术台常常被构造有可移动元件以允许在手术台平台上的患者的定向，以便允许外科医生执行医疗流程。例如，参考美国专利8,584,281，其描绘具有协调运动和靠铰链转动的平台的手术台。

在过去，机动化手术台的各种运动由操作者监控。不幸的是，由人对机动化手术台的异常运动的识别可能被忽略或不合时宜，导致对患者的伤害。

发明概述

根据本发明，在本文提供了新颖的和有用的外科手术负荷监控系统。

本发明的监控系统意欲防止机动化手术台被过载到破坏点。

本发明的系统利用具有检测器的基底构件，检测器可以是安装到手术台的一部分的应变仪的形式。例如，基底构件可连接到机动化手术台的头板，例如见于通过引用整个地合并到本申请的美国专利8,584,281中的头板。每个应变仪可以是对手术台的结构的张力/压缩和力矩负荷敏感的应变电桥的形式。机动化手术台的这样的结构部件一般是存在于支撑患者的平台附近的翼梁的形式。来自应变仪电桥的模拟输出馈送到可集成到手术台上的现有处理器(例如监控强加在手术台患者支撑部件上的负荷的处理器)内的纯硬件比较器。在本发明中，如果如由应变仪测量的负荷超过预设阈值，则纯硬件电路将从用于定位手术台的电动机移除功率。以这种方式，在手术台上的额外应变被防止。功率可以只在手术台上的负荷通过某种手段减小时恢复到手术台电动机。这通常出现在应变仪输出落在预设阈值之下时。

如直到此时讨论的，来自应变仪电桥的模拟输出可馈送到与机动化手术台(例如见于美国专利8,584,281中的机动化手术台)相关的现有处理或控制器。处理器将监控并跟踪在手术台部件(例如头板)上的负荷，以在手术台接近危险阈值时警告用户。在这个时刻，纯硬件电路激活且手术台的用户将被提示重新启动手术台。

可能明显的是，新颖和有用的手术台负荷监控系统在上文被描述。

因此，本发明的目的是提供在手术台以某种方式是重量过载时则防止对患者的伤害的手术台负荷监控系统。

本发明的另一目的是提供限制与未正确地操作的机动化手术台相关的风险的手术台负荷监控系统。

本发明的另一目的是提供当在手术台的使用期间与控制相关的软件程序出故障时防止对手术台的损坏和对患者的伤害的手术台负荷监控系统。

本发明的另一目的是提供由于与操纵和定位手术台相关的电子器件或软件出故障而用作切断设备的手术台负荷监控系统。

本发明的另一目的是提供包括检测器或计量器的手术台负荷监控系统，该检测器或计量器监测在与在手术台上的患者的支撑相关的翼梁上的张力、压缩和力矩负荷。

本发明的另一目的是提供用于监控在手术台上的负荷以便根据特定负荷力的区限制或阈值的系统来中断到操纵这样的手术台的电动机的功率的系统。

本发明的另一目的是提供容易集成到与机动化手术台相关的已知处理器内的手术台负荷监控系统。

本发明拥有特别是涉及当说明书继续时将变得明显的特定特性及其特征的其它目的和优点。

附图的几个视图的简要描述

图1是具有可连接到本发明的基底构件的一对翼梁的机动化手术台的一部分的透视图。

图2是利用本发明的机动化手术台的部分侧立面视图，其中描绘了在连接到本发明的基底构件的翼梁上的力。

图3a和3b是本发明的基底构件的示意图，其示出由于在翼梁或对机动化手术台的患者的其它支撑件上的力而引起的在其上的各种应变。

图4是本发明的基底构件的前立面视图。

图5是示出在手术台患者支撑件上的总负荷以及电动机功率的启用和禁用的方框图。

图6是描绘针对被加载的/在机动化手术台上的各种力建立的区限制的图。

图7是指示与本发明的系统相关的软件的操作的图。

图8a和8b是具有重叠的元件的连续电路图，其示出由安装在机动化手术台的基底构件上的检测器产生的信号的操作。

为了本发明的更好理解，参考本发明的优选实施方式的下面详细描述，其应结合上面所述的附图进行理解。

本发明的优选实施方式的详细描述

本发明的各种方面将从应参考之前所述附图的其优选实施方式的下面详细描述来进行。

手术台负荷监控系统由参考数字10指示以作为整体显示该手术台负荷监控系统的物理部件。参考图1，可看到，翼梁12和14通过在手术台16中的铰链22和24连接到翼梁18和20。在图1中部分地示出的电动机机构26操作翼梁12、14、18和20的运动以产生手术台16的向上靠铰链转动、向下靠铰链转动、横向倾斜、垂头仰卧位、反向垂头仰卧位和类似位置。这样的电动机机构在直到此时提到的美国专利8,584,281中进行了充分描述。患者支撑件(未示出)也可用于靠着翼梁12、14、18和20平放，且可具有常规结构。

手术台16包括头板28。系统10的基底构件30靠着头板28平放并连接到头板28。翼梁12和铰链链接的翼梁18被示为链接到基底构件30。翼梁14和用铰链连接的翼梁20在图1中由方向箭头32示为链接到基底构件30。

将翼梁14示为连接到基底构件30的图2示出可强加在翼梁12、14、18和20上以及由这样的翼梁支撑的任何平台上的特定负荷。例如，张力、压缩和力矩或扭矩力可作用于翼梁12、14、18和20上，并分别由力箭头34、36和38指示。

转到图3a和3b，可观察到，示出基底构件30的示意性表示。图3a示出顶部平面图，而图3b示出基底构件30的右侧视图。在图3a上的端部分40和42以虚线样式指示在张力下的基底构件30的夸大变形，方向箭头44和46。以虚线样式示出的基底构件30的端部分48和50示出在压缩下的基底构件30的夸大运动，方向箭头52和54。图3b示出施加在基底构件30上的力矩，方向箭头56，且基底构件30的夸大变形由虚线箭头58示出。应理解，由于患者被放置在手术台16上并对外科手术流程而被操纵，在图3a和3b中描绘的运动由施加在翼梁12、14、18和/或20上的力引起。

图4示出靠着头板28平放的基底构件30。应注意，基底构件30可位于手术台16的其它区域，例如脚踏板、支撑结构等，以得到在翼梁12、14、18和/或20上的力的读数。基底构件30包括支撑力矩应变仪60和62以及张力/压缩应变仪64和66的表面60。箭头68和70分别指示应变仪64和66的应变方向。卵形部分72表示电气和电子部件，例如链接到应变仪60、62、64和68所链接的并在下文中进一步讨论的放大器等的放置。

图5示出系统10的总操作，其中根据在由应变仪60、62、66和/或68检测的翼梁12、14、18和/或20上的负荷的测量来启用或禁用到图1的手术台16的电动机机构26的功率。为了在机动化手术台16的正常操作期间监控放置在翼梁12、14、18和/或20上的负荷，关于张力、压缩和力矩的数量的限制被建立。换句话说，来自应变仪60、62、64和66的模拟输出被馈送到控制器处理器，其细节将在下文中示出。处理器本质上监控并跟踪在图1的所链接的头板28上的负荷并在负荷接近到电动机26的功率被禁用时的阈值时警告手术台16的用户。用户接着将被提示调节在手术台16上的这样的负荷并在可能这么做时重新启动手术台。

图6示出在翼梁12、14、18和/或20上的张力、压缩、向上力矩和向下力矩的区限制。如图6所示，区由颜色白色、绿色、黄色和红色指示。基于手术台正常操作，其中没有在图1中被部分地示为电动机机构26的机动化功率的故障状况或协调运动的缺乏，在绿色或白色区中的值被考虑为安全的。图6还指示与以磅为单位或在力矩的情况下以英寸-磅为单位示出的张力、压缩、向上力矩和向下力矩的量有关的一般实测电压。由应变仪60、62、64和/或66测量的在黄色区中找到的值指示接近到电动机26的功率将根据图5被禁用的情况。分界的垂直线74、76、78或80标记在黄色区和红色区之间的边界，后者的区触发电动机26到手术台16的功率的禁止。从应变仪60、62、64和66得到的测量结果也将确定允许手术台16在黄色区中之后返回到绿色或白色区的阈值82、84、86或88。此外，为了存储手术台16被考虑为太难或危险的目的，可确定断开连接翼梁12、14、18和/或20时的点。还应认识到，由应变仪60、62、64和66产生的模拟信号将转换成二进制信号用于在与本发明的系统10相关的电子部件中使用，这将在下文中讨论。

图7示出由“ims”标识的与本发明的系统10相关的软件的操作。本质上，软件根据从应变仪60、62、64和/或66得到的测量结果来行动。如果应变仪中的任何一个显示在手术台上的负荷大于黄色阈值，在图6上的垂直线82、84、86和88，则软件将显示“过载”错误并请求用户重新启动手术台16的机动化。换句话说，手术台16必须在翼梁12、14、18和20的任何运动被允许之前重新启动。如果在重新启动之后手术台16仍然显示负荷大于由图6的垂直线82、84、86和88指示的黄色限制，则过载消息将由软件显示在特定的电子部件中。这样的错误消息必须持续直到被用户确认为止，在这样的确认之后，显示部件将返回到它的主屏幕且手术台将被允许移动。例如，在美国专利8,584,281中描述的手挂件在这个方面中就足够了。

假使来自应变仪62、64、66和/或68的任何信号指示电压值大于任何红色阈值分界线74、76、78和/或80，则到手术台16的电动机机构26的功率将被切断，错误消息将显示在电子部件屏幕上，且错误消息将持续直到用户重新启动手术台16或损坏力从手术台16移除为止。此外，软件提供检测任何应变仪60、62、64和/或66未连接到系统10时的状态的手段。再次，这样的错误消息将被显示。可提供瞬时开关以为了维修手术台16的目的而手动超驰(override)该软件对手术台16的电动机机构的禁用作用。

图8a和8b详述控制器的电路，涉及本发明的系统10的操作。应变仪60、62、64和66的输入包括被馈送到图8a的电路内的传感器。p3示出这样的输入，其中数字1表示激发电压(vexcite)，数字2表示张力/压缩信号100，数字3表示力矩信号102，以及数字4表示地。c4用作vexcite电源的滤波器。在张力/压缩信号100的路径之后，r8和c3构成低通滤波器。r41是信号100的下拉电阻器。r2、r3、r4、r12和r34是u2a的分压器。r10、r13、r14、r19和r28提供u2c的相同目的。固定u2a和u2c的电压值将消除对这样的分压器的需要。ampsu2a、2b和u2c分别表示高点电压、缓冲电压和低点电压。因此，u2a和u2c用作来自应变仪60、62、64和66的跳闸点。比较器u3a和u3b表示手术台16的机动化机构26的操作的上限和下限。换句话说，u2b模拟电压信号sg1与在u3a和u3b处的u2a和u2c的输出比较。u3a接收来自u2a的加侧信号和来自u2b的减侧信号sg1。同样，u3b接收来自u2b的加侧信号sg1和来自u2c的减侧信号。当高或低参考信号refhi或reflo分别被sg1超过时，d1和d3将提供视觉警告。d2和d4是触发u5缓冲到继电器u4的有线“或”门。u4是链接到拦截到电动机26的功率的电动机继电器p92的电源继电器。sw-pb开关s1是重新激活电动机26的手动控制开关。关于张力/压缩信号100的图8a和8b的电路的部件也描述与从u2d发出的sg2信号即来自手术台16的力矩信号102相关的部件。

虽然在前文中，为了做出本发明的完整公开的目的，阐述了本发明的实施方式大量的细节，对本领域中的技术人员可能明显的是，可对这样细节做出很多变化而不偏离本发明的精神和原理。