"SISTEMA DE POSICIONAMENTO DE VISOR DE CONTROLE PARAUSO EM UM SISTEMA MÉDICO/CIRÚRGICO, SISTEMA MÉDICO/CIRÚRGICO, E5 MÉTODO PARA POSICIONAR UM VISOR DECONTROLE EM RELAÇÃO A UM SISTEMA MÉDICO/CIRÚRGICO"CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção diz respeito a sistemas de posicionamentopara controlar exibições; mais particularmente, a presente invenção dizrespeito a um sistema de posicionamento de visor de controle usado comequipamento médico/cirúrgico.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Sistemas médicos/cirúrgicos da tecnologia anterior tais comosistemas cirúrgicos oftálmicos com exibições de controle fornecem acessolimitado ao visor de controle, tela sensível ao toque e interface gráfica deusuário (GUI). Em alguns sistemas médicos/cirúrgicos, o visor de controle éafixado permanentemente no painel dianteiro da máquina de forma que elenão possa mover-se. Em outros sistemas médicos/cirúrgicos, o visor decontrole é montado em um dispositivo tipo garfo de forma que o visor decontrole possa tanto girar de lado a lado em torno de um eixo vertical quantotambém inclinar em torno de um eixo horizontal. Entretanto, uma vez que ovisor está ainda centralizado e montado no sistema médico/cirúrgico, oprofissional de assistência à saúde fica ainda restrito ao acesso do visor decontrole por uma posição diretamente em frente à máquina.
Restringir o visor de controle em uma posição diretamente emfrente a um sistema médico/cirúrgico é um problema em um ambientemédico/cirúrgico onde bandejas de ferramentas e dispositivos cirúrgicosgeralmente têm que ser colocados diretamente na frente do sistema. Nestaconfiguração, o profissional da saúde tem que alcançar as ferramentas edispositivos cirúrgicos para ter acesso ao visor de controle. Talposicionamento do visor de controle expõe ao perigo, comprometendo ocampo estéril próximo à máquina e sobre as ferramentas e dispositivoscirúrgicos.
Uma outra situação que apresenta dificuldade é acessar a GUIquando o paciente está posicionado entre o sistema médico/cirúrgico e ousuário. Nesta situação, o usuário tem que chegar ao paciente para acessar aGUI.
Também um outro problema é acomodar a posição do corpodo profissional de assistência à saúde usando o sistema médico/cirúrgico. Emalguns procedimentos, o profissional de assistência à saúde fica maisconfortável trabalhando em uma posição assentada. Em outros procedimentos,o profissional de assistência à saúde fica mais confortável trabalhando emuma posição em pé. Quer assentado quer em pé, a altura do profissional deassistência à saúde é também uma preocupação principal. Isto se dá emvirtude de o profissional de assistência à saúde poder ler erroneamente a tela,em virtude de a tela não estar devidamente posicionada para fornecer umalinha de visão clara. Leitura errônea da tela resultaria em uma etapa indevidae possivelmente insegura em um procedimento cirúrgico. Dessa maneira, adevida colocação de um visor de controle em relação aos olhos de umprofissional de assistência à saúde para evitar ofuscamento da tela, reflexõesda iluminação ambiente ou distorções das imagens que aparecem no visor decontrole é essencial.
Observou-se também que sistemas de posicionamento de visorde controle da tecnologia anterior em diferentes orientações causa torção doscabos alojados no sistema de posicionamento de visor de controle. Esta torçãodos cabos coloca uma tensão mecânica nos cabos. Esta tensão mecânicaeventualmente fará com que os cabos se rompam. Em alguns sistemas datecnologia anterior, os cabos que vão até um visor de controle são enroladosem bobinas apertadas. Em outros sistemas da tecnologia anterior, omovimento dos cabos é restrito em cada extremidade do cabo. Esta restriçãodo movimento dos cabos em cada extremidade é feita de forma que a tensãomecânica causada pelo movimento do cabo em cada eixo possa ser reduzidaeixo por eixo.
O problema com a restrição eixo por eixo no movimento docabo é que os cabos têm que ser compridos o bastante porque o comprimentodo cabo necessário para manusear a rotação em cada eixo é aditivo. O maiorcomprimento de cabo precisa ser armazenado em uma bobina relativamentegrande. A necessidade de armazenar uma bobina relativamente grande decabo aumenta o tamanho geral do sistema de posicionamento de visor decontrole. Quando diversos eixos de movimento do cabo são usados em série,o comprimento do cabo precisa de um aumento significativo no tamanho dosistema de posicionamento de visor de controle. Observou-se também que o usode cabos bobinados e a restrição do movimento das extremidades do cabo nãosão uma solução aceitável quando múltiplos cabos são usados. Adicionalmente,observou-se que é vantajoso separar cabos de transmissão de sinal de vídeo deoutros cabos para reduzir a quantidade de ruído adicionado no sinal de vídeo.
Um outro problema com os sistemas de posicionamento devisor de controle da tecnologia anterior é que a força elástica, usada parafriccionar superfícies uma na outra, é tipicamente criada pela compressão deuma série de arruelas onduladas. Em virtude de as arruelas onduladasproverem um nível relativamente baixo de força, quando comprimidas,diversas arruelas onduladas têm que ser usadas em série para gerar aquantidade de força necessária para pressionar as superfícies de geração deatrito. Arruelas onduladas também são caracterizadas por uma deflexão linearpara forçar a curva (taxas de mola). Em decorrência disto, variações nadeflexão das arruelas onduladas causadas por uma variação nas dimensões dasarruelas onduladas e suas partes casadas causam uma grande variação naforça de mola. Esta grande variação na força de mola, por sua vez, resulta emuma grande variação na força de atrito.Dessa maneira, continua haver uma necessidade na tecnologiade um sistema de posicionamento de visor de controle que possa ser utilizadocom uma peça de equipamento médico/cirúrgico que: a) ajusta a posição dovisor de controle para onde ele possa ser mais bem visto por um profissionalde assistência à saúde; b) reduz da tensão mecânica nos cabos elétricos para ovisor de controle; c) fornece uma ampla faixa de movimento para o visor decontrole, e d) mantém sua posição quando ré-posicionado manualmente.SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O sistema de posicionamento de visor de controle da presenteinvenção permite ajustar a posição do visor de controle em uma amplavariedade de posições onde ele pode ser mais bem visto por um profissional deassistência à saúde; reduz a tensão mecânica nos cabos, provendo sinais elétricosao visor de controle e mantém sua posição quando ré-posicionado manualmente.
O sistema de posicionamento de visor de controle revelado écaracterizado por três articulações - cada qual tendo um eixosubstancialmente vertical para fornecer movimento rotacional em um planosubstancialmente horizontal. A primeira articulação vertical, ou de base, émontada em uma parte estacionária de uma peça do equipamentomédico/cirúrgico. Estendendo-se para fora da extremidade proximal daarticulação vertical de base fica um primeiro braço. Na extremidade oposta oudistai do primeiro braço fica localizada uma segunda articulação vertical, oujoelho. Estendendo-se para fora da extremidade proximal da articulaçãovertical de joelho fica um segundo braço. Na extremidade distai do segundobraço fica localizada uma terceira articulação ou vertical do visor.Conectando a articulação vertical do visor no visor de controle fica umamontagem do visor de controle ou articulação horizontal para mover o visorde controle em relação a um plano substancialmente vertical. A articulaçãohorizontal é montada na parte de trás do visor de controle.
Em cada articulação vertical fica uma passagemsubstancialmente cilíndrica. O feixe de cabos que fornece sinais elétricos aovisor de controle passa nesta passagem substancialmente cilíndrica.
Envolvendo a passagem substancialmente cilíndrica em cadaarticulação vertical fica um mecanismo de atrito para manter cada articulaçãovertical em uma posição selecionada. O mecanismo de atrito para manter cadaarticulação vertical em uma posição selecionada inclui uma pilha de arruelas.Forças de atrito são criadas pelo contato entre uma arruela de atrito e umaarruela de aço. A força que empurra a arruela de atrito e a arruela de aço umacontra a outra é provida por uma pilha de uma ou mais arruelas Belleville.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Um entendimento ainda maior do sistema de posicionamentode visor de controle da presente invenção pode ser obtido pela referência aosdesenhos anexos, em que:
A figura 1 é uma vista em perspectiva do sistema deposicionamento de visor de controle da presente invenção montado em umaparte estacionária de uma peça do equipamento médico/cirúrgico;
A figura 2A é uma vista seccional lateral da articulaçãoorientada verticalmente usada na invenção revelada;
A figura 2B é uma vista seccional lateral da articulaçãoorientada horizontalmente usada na invenção revelada; e
A figura 3 é uma vista em perspectiva explodida da articulaçãoorientada horizontalmente na parte de trás do visor de controle para inclinar ovisor de controle em relação a um plano vertical e a articulação vertical demontagem do visor.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES
O sistema de posicionamento de visor de controle 10 reveladomostrado na figura 1 é usado para suportar e posicionar um visor de controle90 para um sistema médico/cirúrgico 100 tal como um sistema cirúrgicooftálmico. Versados na técnica entendem que o sistema revelado 10 podetambém ser usado com outros tipos de equipamento médico/cirúrgico.
Um recurso importante do sistema revelado 10 é que os cabos110 que distribuem energia elétrica e sinais aos componentes eletrônicosalojados no visor de controle 90 são contidos no sistema de posicionamentode visor de controle 10. Um outro recurso do sistema de posicionamento devisor de controle 10 revelado é que a força de atrito nas articulações 20, 30,50, 70 mantém o visor de controle 90 em qualquer posição selecionada. Oprofissional de assistência à saúde re-posiciona o visor de controle 90simplesmente aplicando força suficiente para superar a força de atrito nasarticulações 20, 30, 50, 70. O resultado é que o sistema de posicionamento devisor de controle 10 revelado 10 permite que o visor de controle 90 sejacolocado e permaneça em qualquer posição em uma área semicircular nafrente ou em qualquer lado do sistema médico/cirúrgico 100.
O visor de controle 90 inclui uma interface gráfica de usuário(GUI) 91 que tem um painel de toque ou tela sensível ao toque 92. É o painelde toque 92 que age como o dispositivo de entrada de usuário primário para osistema 100. O momento do braço do eixo 4 do sistema de posicionamento devisor de controle 10 revelado permite que o visor de controle 90 fiquelocalizado em posições variando do centro da máquina, sobre o paciente, atéuma posição estendida na frente ou nos lados da peça do equipamentomédico/cirúrgico. Isto aumenta a faixa de movimento e facilita o acesso aovisor pelas enfermeiras que podem estar agindo em diversas funçõesoperacionais durante o procedimento médico/cirúrgico.
O sistema de posicionamento de visor de controle 10 reveladoinclui 3 eixos rotativos verticais V1, V2, V3 através de cada articulação 30, 50,70 e um eixo de inclinação horizontal H1, através da articulação 20 restante.Os 3 eixos rotativos verticais V1, V2 e V3 permite que o sistema deposicionamento de visor de controle 10 revelado mova o visor de controle 90para qualquer posição em um plano horizontal paralelo ao piso dentro de suafaixa de movimento. O eixo de inclinação horizontal H1 provido pela articulação20 permite que o ângulo de visualização do visor 90 seja ajustado em ± 20 0 comrelação a um plano vertical para acomodar usuários de diferentes alturas.
Tanto as articulações orientadas verticalmente 30, 50, 70quanto a articulação orientada horizontalmente 20 têm mecanismo de geraçãode atrito mostrados no geral nas figuras 2A e 2B, respectivamente, para criararraste e permitir que cada braço 40 e 60 permaneça na posição uma vez queeles sejam colocados nela. Nos eixos verticais V1, V2, V3, atrito é criadopressionando-se uma arruela de aço inoxidável 102 contra uma arruela deatrito de plástico 104 mostrada na figura 2A. Arruelas Belleville 106 que têmuma constante de mola não linear são usadas para criar uma carga na arruela102. As arruelas Belleville 106 reduzem a flutuação na carga de atrito.
Observou-se que uma força de atrito mais consistente éconseguida usando arruelas Belleville 106 com taxas de mola não lineares. Asarruelas Belleville 106 selecionadas para uso na invenção revelada sãoespecificamente projetadas de forma que a deflexão seja em uma seção muitoplana de sua curva de força. O resultado é que variações na deflexão causadaspelas variações de tolerância da pilha resulta em mudanças muito pequenas naforça normal aplicada na arruela de atrito 104.
Incluída em cada conjunto de articulação vertical ficam umaporca de aperto da pista interna 11, uma porca de aperto da pista externa 13 eum mancai de esfera 15. Embora tenha sido usado um mancai de esferas 15na modalidade preferida, versados na técnica entendem que outros tipos demancais podem ser usados sem fugir do escopo da invenção. Na base de cadaconjunto de articulação vertical fica um anel de limitação da rotação 16. Umaou mais capas ou tampas 17 podem ser incluídas para manter sujeira oudetritos fora do conjunto de articulação. Conjuntos de articulação 30, 50, 70são cada qual contidos em um alojamento 18 que é acoplado rotacionalmente naporca de aperto da pista externa 13. Conjuntos de articulação 30, 50 e 70 têmcada qual um eixo de articulação 19 que é acoplado rotacionalmente na porca deaperto da pista interna 11. A rotação das articulações 30 e 70 é limitada em 180ao passo que a rotação da articulação 50 é de 360 0 completos.
O conjunto de articulação vertical do visor 70 é anexado naextremidade distai 62 do primeiro braço 60. Na extremidade oposta 64 doprimeiro braço 60 fica localizado um conjunto de articulação vertical tipocotovelo 50. O conjunto de articulação vertical tipo cotovelo 50 fornece umaconexão entre a extremidade 64 do primeiro braço 60 e a extremidade distai42 do segundo braço. Na extremidade oposta 44 do segundo braço 40 ficalocalizado um conjunto de articulação vertical de base 30. O conjunto dearticulação vertical de base 30 é conectado a uma parte estacionária dosistema médico/cirúrgico 100.
Existe espaço suficiente em cada conjunto de articulação 30,50, 70 para que diversos cabos possam ser roteados através do furo central 12das articulações. Esses cabos podem incluir um cabo de sinal LVDS, um cabode dados de interface e uma fita de agrupamento dos cabos. Deixando oscabos passarem de uma maneira irrestrita no furo central 12 dos conjuntos.30, 50, 70 em todos três eixos rotativos, tensões mecânicas nos cabos e falhasdo cabo resultantes são reduzidas.
O comprimento do cabo e tensão no cabo é adicionalmentereduzida passando o cabo em um espaço aberto 99 que fica disposto nocomprimento de cada braço 40, 60, mostrado na figura 3. Esta redução detensão no cabo ocorre por dois motivos. Primeiro, deixando o caminho paraque o deslocamento do cabo seja irrestrito entre os eixos verticais, omovimento de torção de um eixo pode anular o movimento de torção opostode um eixo vizinho. Adicionalmente, deixando o caminho 99 para odeslocamento do cabo irrestrito por todo o comprimento de cada braço 40, 60permite um maior comprimento de cabo. Este maior comprimento de cabopermite que qualquer dada deflexão anular seja distribuída por uma maiorseção do cabo, reduzindo assim qualquer concentração de tensão mecânica nocabo. Se o cabo fosse submetido a alívio de tensões em qualquer extremidadede cada eixo como em sistemas da tecnologia anterior, a deflexão angularteria que ser concentrada somente em duas polegadas de cabo. Observou-seque, pelo alívio de tensão no cabo no início e no final da série de eixos, ocomprimento que a deflexão angular pode ser distribuída é aumentado acimade 12 polegadas (304,8 milímetros).
Referindo-se à figura 3, existem duas barras verticais 24 nasquais o visor de controle 90 é montado. As barras 24 são conectadas namontagem do visor de controle ou conjunto de articulação horizontal 20, quepermite inclinação do visor de controle 90 em torno de um eixosubstancialmente horizontal. O conjunto de articulação horizontal 20 éconectado no conjunto de articulação vertical do visor 70.
Comparando-se a figura 3 com a figura 2B, pode-se ver que oeixo 22 passa pelos furos 21 em cada barra vertical 24. Cada extremidade doeixo 22 recebe um parafuso 23 em uma parte rosqueada internamente 25. Oconjunto de articulação horizontal 20 inclui adicionalmente uma arruela decalço de aço inoxidável 112, uma arruela de atrito de plástico 114 e umconjunto de arruelas Belleville 116. O aperto do parafuso 23 comprime asarruelas Belleville 116 contra a barra 24 e a arruela de atrito 114 para fornecera força de atrito necessária para manter a inclinação do visor de controle 90em torno do eixo horizontal Hj. Similar às arruelas Belleville 106 emconjuntos de articulação 30, 50 e 70, arruelas Belleville 116 têm umaconstante de mola não linear que reduz a flutuação na carga de atrito.
Embora o sistema de posicionamento de visor de controlerevelado tenha sido revelado de acordo com sua modalidade preferida,versados na técnica entendem que inúmeras outras modalidades foramhabilitadas pela revelação apresentada. Tais outras modalidades devem serincluídas no escopo e propósito das reivindicações anexas.