CN101427299A - 控制显示器定位系统 - Google Patents

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Abstract

一种控制显示器定位系统，包括三个竖直定向的铰接件和一个水平定向的铰接件，所述水平定向的铰接件附接到控制显示器的后部。利用两个臂来使三个竖直定向的铰接件相互连接。在每个竖直定向铰接件中是中心空间，所述中心空间用于电缆从中贯穿通过。另外在每个竖直定向的铰接件中是垫圈组，所述垫圈组提供必要的摩擦力用于控制显示器定位系统，以便在用户对控制显示器定位系统重新定位之后保持在选定的位置。

Description

控制显示器定位系统
技术领域
本发明涉及用于控制显示器的定位系统；更具体地说，本发明涉及与内科/外科设备一起使用的控制显示器定位系统。
背景技术
现有技术的带有控制显示器的内科/外科系统如眼外科系统提供有限的接近控制显示器、触摸屏和图形用户界面(GUI)。在某些内科/外科系统中，控制显示器永久固定到机器的前面板上，使得它不能运动。在另一些内科/外科系统中，控制显示器安装在轭型装置上，以便控制显示器可以绕竖直轴线从一侧旋转到另一侧，并且还可绕水平轴线倾斜。然而，尽管因为显示器在内科/外科系统上居中并安装到内科/外科系统上，仍然限制卫生保健专业人员从机器正前面的位置接近控制显示器。
把控制显示器限制在内科/外科系统正前面的位置，这在内科/外科安装中是个问题，此处外科手术工具和装置盘必须经常被放在系统的正前面。在这种配置中，卫生专业人员必须到达外科手术工具和装置上方，以便接近控制显示器。控制显示器的这种定位冒着危及机器附近及外科手术工具和装置上方的灭菌区域的危险。
存在困难的另一种情况是在患者位于内科/外科系统和用户之间时接近GUI。在这种情况下，用户必须到达患者上方，以便接近GUI。
还有另一个问题是用内科/外科系统适应卫生保健专业人员的身体位置。在某些操作中，卫生保健专业人员从坐着位置工作更舒适。在另一些操作中，卫生保健专业人员从站着位置工作更舒适。无论坐着还是站着，卫生保健专业人员的高度也是被主要关心的。这是由于因屏幕没有被合适地定位以提供清晰的视线，所以卫生保健专业人员可能看错屏幕。看错屏幕可能会导致外科手术中不合适且可能不安全的步骤。因此，相对于卫生保健专业人员的眼睛合适地放置控制显示器，以避免来自屏幕的眩光、来自室内光线的反射、或者在控制显示器上显示的图像的畸变是很重要的。
另外现已发现，现有技术的控制显示器定位系统枢转到不同的方位引起安放在控制显示器定位系统内的电缆的扭绞。电缆的这种扭绞把机械应力放在电缆上。这种机械应力最后将造成电缆破裂。在某些现有技术的系统中，引向控制显示器的电缆缠绕成紧实的卷。在另一些现有技术的系统中，电缆的运动在每个电缆的端部处受限制。这种限制电缆的运动在每个端部处进行，以便电缆在每个轴线上的运动所产生的机械应力可以逐个轴线减小。
在对电缆运动逐个轴线限制的情况下存在的问题是，电缆必须十分长，因为操纵每个轴线中旋转所必需的电缆的长度是增加的。增加的电缆长度要求用相对大的卷贮存。贮存相对大的电缆卷的需要增加了控制显示器定位系统的总尺寸。当若干电缆运动轴线串联使用时，电缆的长度必然显著增加控制显示器定位系统的尺寸。另外现已发现，当使用多根电缆时，使用成卷电缆和限制电缆端部的运动不是合格的解决方案。另外还发现，将视频信号传输电缆与其它电缆分开，以便减少加到视频信号上的噪音是有利的。
现有技术的控制显示器定位系统存在的另一个问题是，用来将一些产生摩擦作用的表面推在一起的弹簧力典型的是通过压缩一系列波形垫圈产生。由于单个波形垫圈当压缩时产生相对低的力的水平，所以必须将若干波形垫圈串联使用，以便产生压在产生摩擦作用的表面上所需力的量。波形垫圈还以线性偏转到力曲线(弹簧刚度)为特色。结果，由波形垫圈及其配合部分的尺寸变化所引起的波形垫圈偏转的变化造成弹簧力的大的变化。这种大的弹簧力的变化又导致摩擦力的大的变化。
因此，在现有技术中仍然需要控制显示器定位系统，所述控制显示器定位系统可与一件内科/外科设备一起使用，以便：a)调节显示器控制的位置，以便在该位置可由卫生保健专业人员最佳看到；b)减小将电信号提供给控制显示器的电缆上的机械应力；c)为控制显示器提供大范围运动；和d)当人工重新定位时保持它的位置。
发明内容
本发明的控制显示器定位系统能将控制显示器的位置调节到卫生保健专业人员可最佳看到的各种不同位置；减少在将电信号提供给控制显示器的电缆上的机械应力以及当人工重新定位时保持它的位置。
所公开的控制显示器定位系统以三个铰接件为特色—每个铰接件都具有基本上竖直的轴线，以便在基本上水平的平面中提供旋转运动。第一或基部竖直铰接件安装到一件内科/外科设备的固定部分上。从基部竖直铰接件的近端向外延伸的是第一臂。第二或肘状竖直铰接件位于第一臂的相对端或远端处。从肘状竖直铰接件的近端向外延伸的是第二臂。第三或显示器竖直铰接件位于第二臂的远端处。将显示器竖直铰接件连接到控制显示器上的是控制显示器固定或水平铰接件，以便使控制显示器相对于基本上是竖直的平面运动。水平铰接件安装到控制显示器的后部。
在每个竖直铰接件内的是基本上是圆筒形的通道。将电信号提供给控制显示器的电缆束穿过这个基本上是圆筒形的通道。
包围每个竖直铰接件内的基本上是圆筒形通道的是摩擦机构，所述摩擦机构用于将每个竖直铰接件保持在选定的位置。用于将每个竖直铰接件保持在选定的位置的摩擦机构包括一组垫圈。摩擦力通过摩擦垫圈和钢垫圈之间的接触产生。由一组的一个或多个贝氏垫圈提供将摩擦垫圈和钢垫圈推在一起的力。
附图说明
参见附图可以更好理解本发明的控制显示器定位系统，其中：
图1是安装到内科/外科设备的固定部分上的本发明的控制显示器定位系统的透视图；
图2A是所公开的发明中所用的竖直定向的铰接件的侧剖图；
图2B是所公开的发明中所用的水平定向的铰接件的侧剖图；和
图3是附接到控制显示器的后部用于使控制显示器相对于竖直平面和显示器固定竖直铰接件倾斜的水平定向的铰接件的分解透视图。
具体实施方式
如图1所示，所公开的控制显示器定位系统10用来支承和定位供内科/外科系统100如眼外科系统用的控制显示器90。该领域的技术人员应该理解，所公开的系统10也可以与其它类型内科/外科设备一起使用。
所公开的系统10的重要特点是电缆110容纳在控制显示器定位系统10内，所述电缆110输送电能和信号到安放在控制显示器90内的电子元件。所公开的控制显示器定位系统10的另一个特点是铰接件20、30、50、70内的摩擦力将控制显示器90保持在任何选定的位置处。卫生保健专业人员简单地通过施加足够的力来克服铰接件20、30、50、70内的摩擦力将控制显示器90重新定位。结果是所公开的控制显示器定位系统10能将控制显示器90放置和保持在围绕内科/外科系统100的前侧或两侧的半圆区域内任何位置中。
控制显示器90包括图形用户界面(GUI)91，所述图形用户界面91具有触摸面板或触摸屏92。触摸面板92起用于系统100的主要用户输入装置的作用。所公开的控制显示器定位系统10的4轴线臂运动能将控制显示器90设置一些位置，这些位置的范围是从机器中心到患者上方、到在内科/外科设备的前面伸出的位置或者到上述内科/外科设备的各侧面。这种增加的运动范围有助于护士接近显示器，护士可以在内科/外科手术期间起到几种不同的操作角色的作用。
所公开的控制显示器定位系统10包括3个竖直旋转轴线V1、V2、V3和一个水平倾斜轴线H1，上述3个竖直旋转轴线V1、V2、V3穿过每个铰接件30、50、70，而上述水平倾斜轴线H1穿过其余铰接件20。3个竖直的旋转轴线V1、V2和V3使所公开的控制显示器定位系统10能将控制显示器90移动到其运动范围内与地板平行的水平面中任何位置。由铰接件20所提供的水平倾斜轴线H1能使显示器90的视角相对于竖直平面调节±20°，以便适应不同身高的用户。
竖直定向的铰接件30、50、70和水平定向的铰接件20二者都具有产生摩擦作用的机构(如分别在图2A和2B中概括地示出)，以便产生阻力，且让每个臂40和60一旦被放置就保持在该位置。在竖直轴线V1、V2、V3中，摩擦作用通过不锈钢垫圈102压靠塑料摩擦垫圈104产生，如图2A中所示。利用具有非线性弹簧常数的贝氏垫圈106来在垫圈102上产生载荷。贝氏垫圈106减少了摩擦载荷的波动。
现已发现，通过使用具有非线性弹簧刚度的贝氏垫圈106得到更一致的摩擦力。选定用于在公开的发明中使用的贝氏垫圈106被专门设计，以便偏转是在它们力曲线的很平的部分中。结果是由总起来的公差变化所引起的偏转方面的变化导致施加到摩擦垫圈104上的法向力的很小的改变。
包括在每个竖直铰接组件内的是内座圈扳手螺母11、外座圈扳手螺母13和滚珠轴承15。尽管滚珠轴承15已经在优选实施例中使用，但该领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，其它类型轴承也可以使用。在每个竖直铰接组件的底部处是旋转限制环16。可以包括一个或多个帽或盖17，以便防止污物和碎屑侵入铰接组件。各铰接组件30、50和70都装在外壳18内，所述外壳18旋转式耦合到外座圈扳手螺母13上。各铰接组件30、50和70都具有铰接轴19，所述铰接轴19旋转式耦合到内座圈扳手螺母11上。铰接件30和70的旋转限于180°，而铰接件50的旋转是整个360°。
显示器竖直铰接组件70附接到第一臂60的远端62上。肘形竖直铰接组件50设置在第一臂60的相对端64处。肋形竖直铰接组件50提供第一臂60的端部64与第二臂40的远端42之间的连接。基部竖直铰接组件30设置在第二臂40的相对端44处。基部竖直铰接组件30连接到内科/外科系统100的固定部分上。
每个铰接组件30、50、70内都有足够的空间，以便可以穿过铰接件的中心孔12引入若干电缆。这些电缆可以包括LVDS(低压差动信号)信号电缆、接口数据电缆和电缆组合带。通过让各电缆在所有3个旋转轴线处以不受限制的方式穿过铰接组件30、50、70的中心孔12，减少了电缆中的机械应力和由此引起的电缆损坏。
电缆长度和电缆应力通过使电缆贯穿敞开的空间99沿着每个臂40、60的长度延伸进一步减小，如图3所示。电缆应力的这种减小由于两个原因产生。首先，通过使电缆行进的路线能在竖直轴线之间不受限制，一个轴线的扭绞运动可以抵消相邻轴线的相反的扭绞运动。此外，让电缆行进路线99在每个臂40、60的整个长度中一直不受限制可允许用于更大的电缆长度。这种更大的电缆长度可供将任何已知的环形偏转分布在更长的电缆部分上，因此减少了电缆中的任何机械应力集中。如果电缆像现有技术系统中那样在每个轴线的两端处进行应变消除，则角偏转将集中在几个英寸的电缆上。已经发现，通过在轴线系列的开始处和末端处对电缆进行应力消除，可以分布角偏转的长度增加到12英寸以上。
参见图3，有两个竖直杆24，控制显示器90安装在所述竖直杆24上。杆24连接到控制显示器安装件或者水平铰接组件20上，所述控制显示器安装件或者水平铰接组件20提供控制显示器90绕基本上是水平的轴线倾斜。水平铰接组件20连接到显示器竖直铰接组件70上。
通过将图3与图2B对照，可以看出，轴22穿过每个竖直杆24中的孔21。轴22的每个端部将螺钉23容纳在内螺纹部分25内。水平铰接组件20还包括不锈钢填隙垫圈112、塑料摩擦垫圈114和一组贝氏垫圈116。紧固螺钉23使贝氏垫圈116压紧靠住杆24和摩擦垫圈114，以便提供必要的摩擦力来保持控制显示器90绕水平轴线H1倾斜。与铰接组件30、50和70中的贝氏垫圈106相似，贝氏垫圈116具有非线性弹簧常数，因此减少了摩擦载荷中的波动。
尽管在本发明的优选实施例中已公开了所公开的控制显示器定位系统，但该领域的技术人员应该理解，许多其它实施例已通过上述公开内容实施。这些其它实施例将包括在所附权利要求书的范围和意义内。

Claims (21)

1.一种控制显示器定位系统，供与内科/外科系统一起使用，上述控制显示器定位系统包括：
控制显示器安装件，所述控制显示器安装件构造和布置成用于使控制显示器绕基本上是水平的轴线倾斜；
上述控制显示器安装件连接到显示器竖直铰接组件上，所述显示器竖直铰接组件构造和布置成用于绕基本上是竖直的轴线转动；
上述显示器铰接组件连接到第一臂的远端；
肘状铰接组件，所述肘状铰接组件构造和布置成用于绕基本上是竖直的轴线转动；
所述肘状铰接组件连接到上述第一臂的近端并在第二臂的远端处连接；
基部铰接组件，所述基部铰接组件构造和布置成用于绕基本上是竖直的轴线转动；
上述基部铰接组件连接到所述第二臂的近端；
其中上述显示器铰接组件、上述肘状铰接组件和上述基部铰接组件包括：
空间，所述空间使电缆束能穿过；和
一组垫圈，所述一组垫圈在每个铰接组件内提供足够的摩擦力，以使每个铰接组件保持它的位置。
2.如权利要求1所述的控制显示器定位系统，其中上述控制显示器安装件提供用于从竖直平面倾斜约+/-20°。
3.如权利要求1所述的控制显示器定位系统，其中上述垫圈组包括摩擦垫圈、钢垫圈和至少一个贝氏垫圈。
4.如权利要求3所述的控制显示器定位系统，其中上述至少一个贝氏垫圈选定以便提供非线性力与上述垫圈组成偏转关系。
5.如权利要求1所述的控制显示器定位系统，其中上述显示器铰接组件的旋转和上述基部铰接组件的旋转限于约180°。
6.如权利要求1所述的控制显示器定位系统，其中控制显示器安装件包括第二组垫圈，所述第二组垫圈提供摩擦力以便使上述控制显示器安装件能保持它的位置。
7.如权利要求6所述的控制显示器定位系统，其中上述第二组垫圈包括摩擦垫圈和至少一个贝氏垫圈。
8.如权利要求7所述的控制显示器定位系统，其中选定上述至少一个贝氏垫圈以便提供非线性力，所述非线性力与所述第二组垫圈成偏转关系。
9.一种内科/外科系统，包括：
基部单元；
控制显示器；
可定位的臂组件，所述臂组件将上述基部单元连接到上述控制显示器上；
上述可定位臂组件包括：
显示器倾斜铰接件，所述显示器倾斜铰接件具有基本上是水平的轴线；
显示器安装铰接件，所述显示器安装铰接件具有基本上是竖直的轴线；
中心肘状铰接件，所述中心肘状铰接件具有基本上是竖直的轴线；
基部铰接件，所述基部铰接件具有基本上是竖直的轴线；
第一臂，所述第一臂连接上述显示器安装铰接件和上述中心肘状铰接件；
第二臂，所述第二臂连接上述中心肘状铰接件和所述基部铰接件；及
垫圈组，所述垫圈组在上述显示器安装铰接件中、在上述中心肘状铰接件中；及在上述基部铰接件中用于产生摩擦力，以便在人工重新定位后保持上述可定位臂组件的配置。
10.如权利要求9所述的内科/外科系统，其中上述显示器倾斜铰接件提供用于使上述控制显示器从竖直面倾斜约+/-20°。
11.如权利要求9所述的内科/外科系统，其中上述垫圈组包括摩擦垫圈、钢垫圈和至少一个贝氏垫圈。
12.如权利要求9所述的内科/外科系统，其中上述显示器安装铰接件、上述中心肘状铰接件和上述基部铰接件包括中心通道，以便使电缆能贯穿通过所述中心通道。
13.如权利要求9所述的内科/外科系统，其中上述显示器安装铰接件的旋转和上述基部铰接件的旋转被限制为约180°。
14.如权利要求9所述的内科/外科系统，还包括第二垫圈组，所述第二垫圈组在上述显示器倾斜铰接件中用于产生摩擦力，以便在人工重新定位之后保持上述显示器倾斜铰接件的配置。
15.如权利要求14所述的内科/外科系统，其中上述第二垫圈组包括摩擦垫圈和至少一个贝氏垫圈。
16.一种用于将控制显示器相对于内科/外科系统定位的方法，所述方法包括以下步骤：
将控制显示器附接到显示器铰接件上，所述显示器铰接件具有基本上是水平的轴线，以便使控制显示器能绕上述水平轴线倾斜；
将上述显示器铰接件附接到显示器安装铰接件上，所述显示器安装铰接件具有基本上是竖直的轴线，以便使控制显示器能绕上述竖直轴线旋转；
将上述显示器安装铰接件附接到肘状铰接件上，所述肘状铰接件具有基本上是竖直的轴线，以便上述显示器铰接件能绕上述竖直轴线旋转；
将上述肘状铰接件附接到基部铰接件上，所述基部铰接件具有基本上竖直的轴线，以便使上述肘状铰接件能绕上述竖直轴线旋转；和
将上述基部铰接件附接到内科/外科系统的固定部分上。
17.如权利要求16所述的方法，其中上述控制显示器可相对于竖直平面倾斜+/-20°。
18.如权利要求16所述的方法，其中上述显示器安装铰接件、上述肘状铰接件和上述基部铰接件每个均使用垫圈组，所述垫圈组包括摩擦垫圈、钢垫圈和贝氏垫圈。
19.如权利要求16所述的方法，其中上述显示器安装铰接件、上述肘状铰接件和上述基部铰接件每个均具有通道，所述通道构造和布置成用于电缆贯穿通过所述通道。
20.如权利要求16所述的方法，其中上述显示器安装铰接件和上述基部铰接件的旋转被限制为约180°。
21.如权利要求16所述的方法，其中上述显示器铰接件利用垫圈组，所述垫圈组包括摩擦垫圈和贝氏垫圈。
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