CN104870033A - 盒体夹持机构 - Google Patents

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Abstract

一种手术盒体夹持系统包括具有第一侧面和第二侧面的安装板。托架系统可相邻于所述安装板的所述第一侧面来安置。夹持马达可相邻于所述安装板来安置，并且相对于所述安装板而固定。夹持马达可操作地连接至所述托架系统，以便使所述托架系统相对于所述安装板而移位。所述系统还可包括多个枢转臂，所述枢转臂可枢转地连接至所述托架系统并且相邻于所述安装板的所述第二侧面而延伸。啮合部分可附接至所述多个枢转臂中的每个枢转臂，所述每个枢转臂协同地啮合于所述安装板的所述第二侧面，其中所述啮合部分可经过操作而在所述托架系统相对于所述安装板移动时，使所述枢转臂枢转。

Description

盒体夹持机构
优先权要求
本申请要求2012年12月21日提交的标题为“盒体夹持机构(CASSETTE CLAMP MECHANISM)”的美国临时专利申请第61/740,530号的优先权益，其发明人为Vincent A.Baxter和Daniel J.Wilson，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中，其引用程度如同全面和完整地在本文中阐明。
背景
本文中所公开的装置、系统和方法一般涉及盒体夹持机构，并且更详细而言，涉及用于手术控制台上的盒体夹持机构。
一些手术控制台接纳一次性使用、可替换的元件，如流体盒体。因此，对于所执行的每个手术而言，新盒体可与控制台相关联。由于每个手术盒体单独地引入到控制台上，因此在各个盒体之间，盒体在控制台上的对准可能会出现偏差，尽管程度很小。在宏观应用中，这可能是不明显的，然而，在一些显微手术应用中，这些偏差可能是不合需要的。为了在各个盒体之间提供精确和可预测的控制，特别是在较小流体流动差异会影响手术环境时，盒体应在某些精度下精确地定位于控制台内。
本公开是针对解决现有技术的一个或多个缺点的装置、系统和方法。
概述
在一个示例性方面中，本公开是针对一种手术盒体夹持系统，其包括具有第一侧面和第二侧面的安装板。托架系统可相邻于所述安装板的所述第一侧面来安置。所述托架系统可包括至少四个连接器，所述连接器被配置来以分布方式啮合于所述手术盒体，从而对所述手术盒体施加均匀分布的夹持力。夹持马达可相邻于所述安装板来安置并且相对于所述安装板而固定。所述夹持马达可操作地连接至所述托架系统，以便使所述托架系统相对于所述安装板而移位。系统也可包括多个枢转臂，所述枢转臂可枢转地连接至所述托架系统，并且相邻于所述安装板的所述第二侧面延伸。啮合部分可附接至所述多个枢转臂中的每个枢转臂，所述每个枢转臂协同地啮合于所述安装板的所述第二侧面，其中所述啮合部分可经过操作而在所述托架系统相对于所述安装板移动时，使所述枢转臂枢转。
在一个方面中，所述托架系统包括各自由金属薄板形成的第一托架和第二托架。在另一方面中，所述系统包括被配置来检测所述手术盒体的存在的第一传感器，并且包括被配置来监控由所述夹持马达驱动的驱动轮的位置的第二传感器。
在一个方面中，所述系统包括在所述多个枢转臂中的一个枢转臂与所述托架系统之间延伸的弹簧。所述弹簧可在第一连接位置处连接至所述托架系统，并且可在第二连接位置处连接至所述枢转臂，所述第一连接位置和所述第二连接位置经过相应定位，以使得当力矩臂降低时所述弹簧弹力会增加，从而在所述弹簧处于连续张力的情况下、在约10度的枢转范围内保持相对一致的夹持力。在一个方面中，相对一致的夹持力是在约10度的所述枢转范围内偏差小于约10％的夹持力。在一个方面中，所述托架系统包括运动托架和夹持托架，所述夹持托架包括所述紧固元件，并且所述运动托架包括所述第二连接位置。
在一个方面中，所述啮合部分是被配置来沿着所述安装板上的坡道滚动的滚轴。
在另一示例性方面中，本公开是针对一种手术盒体夹持系统，所述系统包括：托架系统，其包括被配置来啮合于所述手术盒体的紧固元件；枢转臂，其在枢转位置处可枢转地连接至所述托架系统；以及弹簧，其在所述枢转臂与所述托架系统之间延伸。所述弹簧可在第一连接位置处连接至所述托架系统，并且在第二连接位置处连接至所述枢转臂，所述第一连接位置和所述第二连接位置经过相应定位，以使得当力矩臂降低时所述弹簧弹力会增加，从而在所述弹簧处于连续张力的情况下、在约10度的枢转范围内保持相对一致的夹持力。
在一个方面中，所述枢转臂包括与所述枢转位置隔开的滚轴。在一个方面中，所述系统包括相对于所述滚轴安置的坡道，所述坡道使所述托架系统在相应方向上移位，以便利用所述紧固元件来夹持所述手术盒体，随着所述托架系统进行移位，所述坡道迫使所述枢转臂围绕所述枢转位置枢转。
在另一示例性方面中，本公开是针对一种方法，其包括：在定向元件上接纳手术盒体，所述定向元件被配置来将所述手术盒体定向以便夹持于手术控制台中；利用第一传感器来检测所述手术盒体的存在；使所述手术盒体与多个紧固元件啮合，所述紧固元件安置在所述手术盒体的相邻角落上，以便均匀地分布夹持力并且使所述紧固元件在第一方向上移动；以及，通过使所述紧固元件在第二方向上移动，而将所述手术盒体固定于适当位置中。
在一个方面中，在定向元件上接纳手术盒体包括在多个凸出搁板销上接纳所述手术盒体，所述搁板销被定形成对应于所述手术盒体的特征。在一个方面中，啮合于所述手术盒体还包括使所述手术盒体与六个紧固元件啮合，其中每个紧固元件上具有实质上相等的夹持力。在一个方面中，通过使所述紧固元件在第二方向上移动而将所述手术盒体固定于适当位置中包括沿着坡道驱动托架系统。在一个方面中，所述方法包括利用多个扣持臂将所述手术盒体保持于所述控制台上，所述扣持臂啮合于所述手术盒体的周边。
应理解，前述一般描述和以下详细描述本质上为示例性和解释性的，并且意图提供对本公开的理解而不限制本公开的范围。在这方面，本领域技术人员将从以下详细描述中显而易见本公开的其它方面、特征和优点。
附图简述
附图示出了本文所公开的装置和方法的实施方案，并且与描述一起用来解释本公开的原理。
图1示出根据与本公开原理一致的一个实施方案的示例性手术控制台的透视图。
图2是根据与本公开原理一致的一个方面的示例性盒体夹持系统的图解。
图3是根据与本公开原理一致的一个方面的、处于局部分解配置中的示例性盒体夹持系统的图解。
图4是根据与本公开原理一致的一个方面的、边框被移除情况下的示例性盒体夹持系统的图解。
图5是根据与本公开原理一致的一个方面的、图2的盒体夹持系统的示例性夹持托架组件的图解。
图6是根据与本公开原理一致的一个方面的、图5的示例性夹持托架组件的另一个视图的图解。
图7是根据与本公开原理一致的一个方面的、边框和夹持托架被移除情况下的示例性盒体夹持系统的图解。
图8是根据与本公开原理一致的一个方面的、具有可变力矩臂的示例性夹持布置的图解。
图9是根据与本公开原理一致的一个方面的、处于分解图中的示例性盒体释放布置的图解。
图10是根据与本公开原理一致的一个方面的、从另一个角度的图9的示例性盒体释放布置的图解。
图11是根据与本公开原理一致的一个方面的、图9的示例性盒体释放布置的图解。
详述
为了促进对本公开原理理解的目的，现在将参考附图中所示的实施方案，并且将使用特定语言来描述所述实施方案。然而将理解，并不意在对本公开范围的限制。充分地设想对所描述的系统、装置和方法的任何改变和进一步修改，以及本公开原理的任何进一步应用，如本公开所涉及领域的技术人员将正常想到的。详细而言，充分地设想针对一个实施方案所描述的系统、装置和/或方法可与针对本公开其它实施方案所描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不单独描述这些组合的大量重复。为简单起见，在一些实例中，相同元件符号在全部附图中始终用来指代相同或类似部分。
本文中所描述的装置、系统和方法一致地和牢固地将可更换盒体与手术控制台附接。在一些示例性方面中，它们被布置成将盒体牢固地固持于适当位置中，其中在各个盒体之间存在相对极小偏差。在所公开的实施方案中，这可允许在白内障手术期间的流体泵和阀的致动过程中，抽吸和冲洗压力传感器获得精确压力测量。
另外，所述系统、装置和方法允许外科医生或其它健康护理提供者轻易地将盒体附接至控制台并且较易地移除盒体。在至少一些方面中，所述系统被配置来从上到下并且从一侧到另一侧在盒体上提供相对均匀分布的夹持力，从而提供增加的可预测性和可重复性。在额外方面，所述系统利用弹簧补偿力矩臂来在较大范围夹持距离内提供更为一致的夹持力，并且降低对紧密容差的依赖性。随着这些弹簧补偿力矩臂移位，其藉由补偿由于弹簧延伸而发生的弹簧弹力增加，而保持作用于盒体的相对有效力矩。
此外，所述系统的部件可根据需要相对容易地移除和更换，从而允许相对容易的组装、移除和维修。举例而言，夹持机构利用夹持托架子组件，所述子组件非常容易地组装至模块-挟住顶部夹持杆、向前拉动并且提起。移除同样是简单的。此外，夹持件可利用相对廉价的制造方法来生产，这些方法使用(例如)金属薄板代替机械加工。这会使得制造成本较低，进而可使客户受益，以使得医院和诊所可更容易地增强其能力并且储备其手术供应品。另外，夹持机构的布置允许夹持马达和其它部件直接安装至面板。也就是说，在一些方面中，面板可从正面和背面进行机械加工并且不需要从侧面机械加工。也就是说，一些方面在侧边缘上不具有孔或分接头。在一些方面中，夹持件有助于使用边框，从而使流体溢出至控制台外部。另外，边框可利用卡扣突舌以便于组装或移除。这可有助于防止水进入。此外，在一些方面中，夹持机构具有相对较小的覆盖区，从而与以前设计相比，允许控制台的宽度更紧凑。
图1示出示例性乳化手术控制台，其一般标示为100。控制台100包括具有计算机单元103和关联显示屏幕104的底座外壳102，所述显示屏幕104展示与乳化手术过程中系统操作和性能有关的数据。控制台100也包括一起用于执行乳化手术过程的许多系统。举例而言，这些系统包括：脚踏开关系统106，其包括(例如)脚踏开关108；射流系统110，其包括射流盒体112，所述射流盒体112具有借助挠性导管114来冲洗并抽吸眼睛的单个流量控制泵；以及超声发生器系统，其包括具有切割针的超声振动手持件118。这些系统重叠并且协作来执行白内障手术过程的各个方面。
图2示出形成射流系统110的一部分的盒体夹持系统150，并且图3示出处于局部分解状况下的盒体夹持系统150。盒体夹持系统150被配置来接纳并固定流体盒体，所述流体盒体用来将冲洗流体和抽吸流体运送至手术位点或从手术位点加以运送。
参看图2和图3，盒体夹持系统150包括塑料边框152、夹持托架组件154、面板156以及马达和泵组件158。
在此示例性方面中，示例性边框152是具有接纳部分160的塑料框架结构，所述接纳部分160被配置来接纳流体盒体并且被配置来保护和覆盖其后面的部件，如夹持托架组件154。在此实施方案中，接纳部分160是长方形的并且包括多个狭槽、开口和切口，所述狭槽、开口和切口提供相应途径来接触夹持托架组件154的部分以及盒体夹持系统150的其它部件和元件，而同时提供美丽、整洁外观。沿着接纳部分160的外围，边框152容纳弹出按钮162，所述弹出按钮162形成盒体释放布置的一部分。此弹出按钮162安置于接纳部分160正上方的位置处，并且经过相应定位以使得用户可用手指或拇指按下按钮，而同时用同一只手的其它手指抓住或接触弹出的流体盒体。因此，按钮162安置于促进并允许将流体盒体从控制台100中简单弹出并移除的位置中。边框152可减少流体进入到控制台100和盒体夹持系统150中。它可使流体溢出至控制台100的外部。在一个实施方案中，边框152利用卡扣突舌来连接至控制台100以便于组装和移除。在一些实施方案中，这些卡扣突舌沿着外围边缘安置，并且嵌入至控制台100的主体中所形成的配合接纳孔中。因此，随着突舌嵌入至控制台的主体中的孔中，可将边框引入并且卡扣在适当位置中。也设想其它连接特征。
图4展示边框被移除情况下的盒体夹持系统150，以及相对于面板156及马达和泵组件158而处于适当位置中的夹持托架组件154的视图。图5至图7展示盒体夹持组件150，其独立于盒体夹持系统150的其它部件。盒体夹具组件150被配置来啮合于流体盒体，并且将其牵拉至其适当位置中以便进行一致、可预测的操作。
参看图4至图7，夹持托架组件154包括运动托架170、夹持托架172、多个枢转臂174以及多个偏置元件，在此示例性实施方案中所述多个偏置元件展示为夹持弹簧176和连接弹簧178。
运动托架170相邻于边框152安置，并且充当夹持托架组件154的其它部件与之连接的连接器。运动托架170包括切口中央区域180，其提供相应途径来接触盒体夹持系统150的其它部件，包括面板156以及马达和泵组件158的部件。在此实施方案中，切口中央区域180是长方形的，以使得运动托架170形成框架，借助所述框架可接触和操作其它部件。
运动托架170由金属薄板形成，并且因此加以弯曲并切割成具有能够进行顺畅和适当操作的具体特征。在此示例中，它包括框架179和侧面181，其中在框架179中具有由狭槽402和连接孔404形成的偏置构件连接182，夹持弹簧176借助所述偏置构件连接182而延伸，以便连接运动托架170和夹持托架172。它还包括安置于相反角落上的较长导向销槽184，其用于限制移动。这在下文将进一步论述。
突舌186以及突舌186上所承载的滚轴188沿着运动托架170和夹持托架172的平行平面提供顺畅的相对运动。在此实施方案中，滚轴188固定至运动托架170，并且具有相应尺寸以便借助突舌所形成的切口来啮合于夹持托架172。这些滚轴188将夹持托架172的表面与运动托架170的表面隔开，以使得当它们相对于彼此移动时，其不具有表面至表面的接触。
在此示例性实施方案中，运动托架170包括运动狭槽190，其横切于移动方向(在此实例中，移动方向是在垂直方向中)来安置。运动狭槽190被配置来接纳运动销，所述运动销实际上升高和降低运动托架170。夹持托架中的切口406(图6中所见)允许所述销(下文进行论述)从面板156延伸至运动托架170。在此示例中，额外加强元件192提供用以与运动销对接的平滑支撑表面。
夹持托架172被配置成由运动托架170承载，但是也独立于运动托架170而移动。如同运动托架170一样，夹持托架172也是由金属薄板形成。它包括形成框架198的平板，所述框架198具有中央开口200。夹持托架172的横向侧面202弯曲成90度角，以便在边框152的方向上凸出穿过运动托架170的中央切口180。这些侧面202包括多个紧固元件，所述多个紧固元件展示为在其中形成的柄脚204，所述柄脚具有相应尺寸并被配置来啮合和固定流体盒体。这些柄脚204向外延伸穿过边框152中的开口和切口，以便啮合于流体盒体。流体盒体同样地具有对应于并且啮合于柄脚204的特征。
如同运动托架170一样，夹持托架172也包括导向销槽206和偏置构件连接208。导向销槽206与运动托架170的导向销槽184对准。然而，导向销槽206比导向销槽190具有更小的长度，以使得在夹持托架组件154相对于导向销槽190、206中的导向销移动时，运动托架170的行进距离大于夹持托架172的行进距离。这种情况发生的原因在于较短导向销槽206的末端啮合并且干涉导向销，从而提供机械止挡。
偏置构件连接208形成为框架198内的切口，并且与偏置构件连接182对准。在此示例中，它具有相应尺寸以便接纳夹持弹簧176。
夹持弹簧176安置于偏置构件连接182、208内，并且以将夹持托架172偏置于中间位置的方式，一个末端连接至运动托架170并且另一个末端连接至夹持托架172。因此，此夹持弹簧176将运动托架170和夹持托架172相对于彼此保持在相应位置中，以使得夹持托架172与运动托架170一起移动。然而，当夹持托架172的导向销槽206啮合于导向销时，会阻止夹持托架运动，而运动托架170仍可继续移动。这会将张力引入夹持弹簧176中，并且进一步移动会抗御夹持弹簧176的力。应注意的是，会设想其它偏置布置，包括螺旋弹簧、弹性体缓冲器、钢板弹簧以及其它类型的弹簧和偏置系统。
运动托架170的侧面181包括枢转连接器210，其将枢转臂174连接至运动托架170。枢转臂174包括运动止挡物212、连接末端214和抓取点216。运动止挡物212从枢转臂174的侧面延伸，并且安置于枢转连接器210附近。运动止挡物212通过机械啮合于侧面181的边缘来防止枢转臂174的过度旋转。连接末端214在实质上与柄脚204相反的方向上延伸。形成这些末端214以便与连接弹簧178相连接。抓取点216从枢转连接器210延伸并且主要在组装过程中使用。
另外，枢转臂174承载啮合部分作为滚轴218，所述滚轴218被配置来与面板156的一部分啮合并且沿着其行进，正如下文所描述的。连接器220将运动托架170附接至夹持托架172并且防止夹持托架组件154的无意拆卸。连接器220延伸穿过运动托架170中的狭槽，并且相对于夹持托架172固定在适当位置中。
连接弹簧178从枢转臂174的连接末端214延伸至侧面181，并且将枢转臂偏置至下文描述的位置。
图7展示边框152和夹持托架组件154被移除情况下的盒体夹持系统150。因此，面板156在图7中可轻易地看见。面板154包括许多连接元件，其有助于将流体盒体固定在控制台100上的适当位置中。面板156包括相对凸出的中央面部230以及相对凹陷的周边232。中央面部230被配置成凸出穿过运动托架170和夹持托架172中的中央开口180、200。
中央面部230包括被配置来接纳流体盒体的特征的凹陷部分，从而使得流体盒体能够啮合于马达和泵组件158的特征。举例而言，中央面部230包括阀驱动凹槽234和泵头凹槽或通道236。流体盒体定形成具有凸出至阀驱动凹槽234中的凸出特征。然后，它可啮合于从马达和泵组件158凸出的阀驱动件238并且由其驱动。阀驱动凹槽234也包括光学开口240，其在此展示为横向延伸开口。借助光学开口240，摄像机(例如像光学压力传感器)会检测流体盒体上的膜片移动，以便监控穿过流体盒体的压力和/或流量。另外，在一些实施方案中，光学开口240被配置成使用激光检测来确定流体盒体何时在盒体夹持系统150中就位。在借助光学开口240检测到不存在流体盒体的情况下，马达和泵组件158不会进行泵送操作，即使这类命令由控制台100处的输入提供也是如此。
如可以看出的，泵头凹槽或通道236被配置来将马达和泵组件158的泵头242对准并且为提供相应途径来接触所述泵头242。泵头242被配置来在流体盒体与盒体夹持系统150啮合时，相对于流体盒体啮合并且驱动流体穿过所述流体盒体。泵头242包括从中央轴毂246径向延伸的多个滚轴244。
中央面部230也包括多个凸出特征，其被配置来与流体盒体或夹持托架组件154啮合或对准。举例而言，中央面部230包括用于将流体盒体定向的、展示为搁板销260的定向元件，可供流体盒体牵拉抵靠的降落衬垫262，以及用于确保流体盒体正确定位的对准销264。定向元件、降落衬垫262和对准销264向外凸出穿过如图2所示的边框152中的接纳通道，以便啮合于流体盒体。在此实施方案中，定向元件包括两个凸出搁板销260。这些搁板销260隔开一定距离，以便与流体盒体本身上的间隔接纳凹口相对应。虽然展示两个搁板销260，但是可使用任何数目的搁板销。此外，定向元件可以是可帮助将流体盒体定向并对准的任何数目替代元件。
面板156的周边面部232相对于中央面部230凹陷，并且在盒体夹持系统150处于组装条件下时安置在夹持托架组件154后面。周边面部232包括多个特征和凸出部，所述特征和凸出部与夹持托架组件154以及流体盒体对接，以便将流体盒体固定于控制台100上的适当位置中。举例而言，周边面部232包括从周边面部232向外延伸的凸出导向销280和弹簧压罩282。
凸出导向销280具有相应尺寸，以便延伸至运动托架170和夹持托架172上的导向销槽184、206中。然而，在此实施方案中，它们并延伸穿过边框152。在展示的示例性实施方案中，弹簧压罩282分布在面板的四个角落的一般区域中，并且推挤夹持托架以便将夹持托架偏置到向外位置。
周边面部232也包括其中的穿通狭槽284，其向马达和泵组件158提供通道。扣持臂286穿过这些狭槽284，并且被配置来啮合于流体盒体的顶部周边，以便将流体盒体保持在盒体夹持系统150上的适当位置中。
扣持臂286包括处于其远端处的滚轴287，所述滚轴287具有相应尺寸并且被配置来在流体盒体的边缘上滚动，从而可枢转地使扣持臂286移位，直到滚轴位于流体盒体的周边边缘中的缺口内。展示为弹簧288的偏置构件将扣持臂286偏置到所示位置，这个位置是中间位置和夹持位置。
一些实施方案包括与一个或多个扣持臂286相关联的传感器289，其检测扣持臂286的位置，以便识别流体盒体是否存在于盒体夹持系统150中。举例而言，一些实施方案包括光学传感器，其被配置来监控扣持臂286的一部分，以便检测臂286何时从它的中间位置移位，并且检测臂286何时处于适当位置中，所述位置指示它位于流体盒体的边缘中。传感器可与控制器通信，所述控制器设置旗标来防止盒体夹持系统150的操作，直到传感器检测到流体盒体存在并且恰当地就位。在一个实施方案中，传感器检测特定部分上的扣持臂286的一部分的存在。虽然在一些实施方案中使用光学传感器，但是其它实施方案使用其它类型传感器，包括旋转传感器、压电传感器或者可用于检测位置和方位以便推断流体盒体的存在的其它换能器。
与周边面部232相对，示例性面板156包括背面，所述背面具有在较低区域292(如由面板156的厚度所界定)至较高区域294之间延伸的锥形坡道290。这些坡道290与运动托架170上的枢转臂174上的滚轴218协作，以使得当夹持托架组件154垂直地(或在y方向上)移位时，滚轴218沿着坡道290前行，从而致使夹持托架组件154同时朝向周边面部232以及马达和泵组件158(z方向)移位。在一些实施方案中，同时定向移位只针对运动托架170发生，而夹持托架172在y方向上移动并且由导向销止挡，然后随着运动托架170继续移动，所述夹持托架172在z方向上被牵拉。随着夹持托架172进行此过程，夹持托架172的柄脚204在z方向上牵拉流体盒体，从而致使流体盒体就位在盒体夹持系统150中。
仍然参看图7，周边面部232也包括容纳夹持驱动组件300的夹持切口298。夹持驱动组件300包括形成马达和泵组件158的一部分的夹持马达302、驱动轮304和光学传感器306。
驱动轮304直接或间接地借助(例如)齿轮箱而与夹持马达302的驱动轴杆相关联。因此，夹持马达302可使驱动轮304围绕旋转轴线来旋转。驱动轮304包括在实质上平行于旋转轴线的方向上延伸的凸出驱动销308；然而，凸出驱动销308从旋转轴线偏移。因此，通过驱动马达302使驱动轮304进行旋转，会使得驱动销308在弧形方向上行进。在展示的实施方案中，驱动轮304从其中驱动销308直接安置于旋转轴线下方的位置或6点钟位置，行进至12点钟位置，其中驱动销308直接安置于旋转轴线上方。也设想其它位置。在展示的实施方案中，驱动轮304啮合于运动限制止挡物307，所述止挡物307机械地限制驱动轮304的旋转。因此，驱动轮304可在止挡物307之间旋转，并且可旋转直到啮合于止挡物307为止。
驱动销308具有相应尺寸并且被定形成延伸至运动托架170的运动狭槽190的狭槽中(图5)。因此，随着驱动轮304旋转并且驱动销308相应地以弧形行进，驱动销308的垂直移位(或y方向上的移动)会使得夹持托架组件154相应地垂直移位。运动狭槽190在横切方向或x方向上的长度允许狭槽190内的横向行进，以使得当驱动销308以弧形行进时，夹持托架组件154只在垂直方向上、沿着y方向移动。
光学传感器306相邻于驱动轮304安置，并且被配置来检测驱动轮304的位置。因此，它可用于感测驱动轮304何时处于完全锁定位置中，从而指示流体盒体是固定于控制台中，并且检测驱动轮304何时处于完全解锁位置中。还设想其它类型的位置传感器，包括移位传感器、编码器和其它类似设备。
马达和泵组件158包括由马达安装板324连接的夹持马达302、泵马达318、阀驱动马达320和泵322。在一些实施方案中，马达和泵组件158也包括借助光学开口240来检测压力的光学压力传感器，以及固定至光学压力传感器的、展示为PCB(印刷电路板)330的控制器。
在操作中，用户，如健康护理提供者，可通过将流体盒体引入盒体夹持系统150中而将流体盒体附接至控制台。为了实现此目标，用户可将流体盒体靠放于由搁板销260形成的定向元件上。流体盒体主体本身可具有定形成容纳定向元件的周边。在流体盒体的一个边缘(例如，底部边缘)靠放于定向元件上的情况下，相反边缘(例如，上部边缘)可朝向扣持臂286枢转。扣持臂286经过相应安置以使得在将流体盒体引入至盒体夹持系统150中时，滚轴287机械地干涉流体盒体的相反边缘(例如，上部边缘)。随着流体盒体前移，滚轴287移位并且在流体盒体的前缘上滚动，从而致使在扣持臂286适应移位时发生枢转。此移位会抗御弹簧288的偏置力。因此，当滚轴287到达流体盒体的边缘中所形成的承座时，滚轴卡扣至承座中的适当位置，并且扣持臂286将流体盒体扣持在盒体夹持系统上的适当位置中。在一些实施方案中，滚轴287可延伸并且卡扣至盒体的面部上，而非卡扣至盒体外围的承座中。在其它实施方案中，代替滚轴，扣持臂286包括紧固元件，如钩子或其它紧固件。
如上文所解释的，传感器289可用于跟踪扣持臂286中的一个或多个扣持臂的移位或位置，作为相应的检查来确认扣持臂286何时恰当地定位，从而指示扣持臂与流体盒体正确地啮合并且流体盒体恰当地定位。在此示例中，传感器可为光学传感器，但是也可使用其它类型的传感器。
同样地，安置在光学开口240后面的传感器也可检测流体盒体是否恰当地定位。此传感器可为接近传感器，其检测物体(如流体盒体)何时安置在光学开口240前面。此传感器可为多种不同类型传感器中的任何一种。此外，此传感器可按照许多其它布置方式中的任何一种来布置，以便检测流体盒体何时定位于盒体夹持系统150内。此外，尽管本文中公开的两个传感器提供一定程度的冗余性，但是其它实施方案只使用单一传感器，而其它实施方案使用额外传感器。
传感器与控制台100上的控制器(展示为PCB 330)通信，所述控制器运作的目的在于控制射流系统110一部分或整套射流系统110。当控制器从传感器接收流体盒体处于适当位置的信号时，控制器可控制夹持马达302来将流体模块固定于适当位置中。
在一些实施方案中，当传感器检测到流体盒体的存在时，控制器可自主地运作，而在其它实施方案中，用户必须使用输入控制来发起夹持过程，如按下按钮、转动表盘、操作脚踏开关或者以其它方式输入命令。
夹持马达302通过旋转驱动轮304来运作，以便将驱动销308从对应于未夹持位置的第一位置移动至对应于夹持位置的第二位置。在此实施方案中，未夹持位置是指驱动销308相对垂直地低于夹持位置时的位置，在此实施方案中，所述夹持位置是指驱动销308相对更高时的位置。由于驱动销308延伸至运动托架170中的运动狭槽190中，因此驱动销308标高的变化会导致运动托架170标高的相应变化。由于运动托架170受到制约而避免在x方向上左右或横向运动，因此由于驱动销的移动，运动托架170只可在上下方向上移动。
如上文所述，夹持托架172通过夹持弹簧176而偏置地连接至运动托架170。因此，当运动托架170在y方向上移动时，夹持托架172也同样地移动。也就是说，其一起移动。
参看图4，导向销280延伸穿过运动托架170中的导向销槽184和夹持托架172中的导向销槽206。这些导向销280制约夹持托架组件154的移动并且防止x方向上的横向移动。对于短距离而言，运动托架170和夹持托架172在由驱动销308承载时一起向上移动。在此向上移动期间，夹持托架172的柄脚204钩接或以其它方式移动至机械防止流体盒体移除的位置。在y方向上较短移动之后，夹持托架172的导向销槽206的底端接触导向销280，并且导向销280防止夹持托架172进一步向上移动。然而，由于运动托架170上的导向销槽184比夹持托架172的导向销槽206更长，因此运动托架170可继续在y方向上移动。由于运动托架170继续向上移动，但是夹持托架172被阻止向上移动，因此夹持弹簧176的偏置力得以克服，并且夹持弹簧176进一步延伸。
在上文所论述的、运动托架170和夹持托架172一起在y方向上移动的时期中，枢转臂174上的滚轴218实质上安置在面板156的背面上的较低区域292上(图7)。然而，随着运动托架170在y方向上移动，滚轴218会沿着坡道290向上滚动。当此情形发生时，整个夹持托架组件154在z方向上移动，从而牵拉柄脚204来抵靠流体盒体并且在z方向上牵拉流体盒体，直到它啮合或邻接降落衬垫262为止。值得注意的是，当夹持托架组件154在z方向上移动时，它会抵抗弹簧压罩282的偏置力，这个偏置力会使夹持托架组件154偏离面板156的周边面部232。在一些实施方案中，运动托架170可向上移动，直到滚轴218到达面板156的背面上的较高区域294为止。在其它实施方案中，在滚轴218到达较高区域294之前，运动托架170的y轴行进与滚轴218一起停止在坡道290上。因此，在固定流体盒体时，柄脚204可首先向上移动，然后向内移动。
当流体盒体邻接降落衬垫262时，流体盒体无法在z方向上进一步移动。同样地，夹持托架172和运动托架170也无法在z方向上进一步移动。然而，因为滚轴218安置于枢转臂上，所以当枢转臂174抵抗连接弹簧178的力来枢转时，滚轴218可继续沿着坡道290向上滚动。也就是说，虽然运动托架170无法在z方向上移动，但是滚轴218可通过迫使枢转臂174围绕枢转连接器210枢转，而在z方向上移动。此情形发生的原因在于滚轴218从枢转连接器210偏移。然而，随着枢转臂174进行旋转，连接弹簧178进一步拉伸，从而增加夹持托架172和流体盒体上的夹持负载或固持力。
传感器306可检测驱动轮304是否处于指示完全夹持条件的位置中。因此，直到驱动轮304完全旋转至夹持位置，控制器才可允许进一步使用射流模块。然而，如果传感器306向控制器传达驱动轮304处于指示流体盒体被完全夹持的位置中，并且光学开口240和扣持臂286处的传感器指示流体盒体恰当地就位，那么控制器便可允许进一步操作射流系统110。在流体盒体固定于盒体夹持系统150中的情况下，射流系统110可使用光学传感器来监控穿过流体盒体的流量，并且流量可使用脚踏开关、另一输入设备或简单地借助控制编程来控制。
盒体夹持系统150被设置成以相反方式运作，从而允许移除流体盒体。在此实施方案中，按下弹出按钮162会启动控制器在相反方向上运行夹持马达302，从而将驱动轮304从夹持位置旋转至未夹持位置，并且以上文所述方式使夹持托架组件154移位，从而松开并且允许移除流体盒体。
本公开的一些实施方案被布置成在流体盒体上提供相对一致夹持力，尽管流体盒体厚度存在差异也是这样。也就是说，即使夹持托架172可在z方向上移位相应距离(这个距离在各个流体盒体之间是不同的)，但是夹持力实质上仍然保持相同。此情况发生的原因在于夹持托架组件150使用可变力矩臂。夹持力的这种一致性使得盒体位置和盒体操作中的一致性得以提高。
具有不同厚度的流体盒体可使得在夹持托架172处于z方向上的不同位置时，流体盒体啮合或邻接降落衬垫262。同样地，对于一个流体盒体而言，与另一个流体盒体相比，具有柄脚204的夹持托架172可在z方向上行进更大距离。在上文所述的一些实施方案中，z方向上的这种行进变化，使得通过枢转臂174实现的枢转程度发生变化。在此实施方案中，连接弹簧178在相应位置处连接至运动托架170和枢转臂174的末端，这些位置使得，尽管z方向上的移位存在差异，但是仍产生相对一致的夹持力。实现这一结果是因为当弹簧178伸长时，力矩臂的长度(垂直于连接弹簧178并且穿过由枢转连接器210界定的枢转点的线段的距离)会减小。因此，当弹簧弹力由于延伸弹簧178而增加时，力矩臂的长度相应地减小。在此示例中，弹簧178和弹簧178在运动托架170和枢转臂174上的连接位置经过相应选择，以使得甚至在枢转臂174的旋转量变化时，夹持力仍然相对一致。
此情形的操作在夹持托架172、枢转臂174和弹簧178的情境中展示于图8中。因此，在图8的示例中，所选择的弹簧178具有约2.9磅/英寸的弹簧常数、约2.0英寸的自由弹簧长度，以及0.60磅的初始张力。机构几何形状提供弹簧与夹持力的约4比1的机械优势，其中在位置1上具有约0.325英寸的夹持力矩臂和约1.30的弹簧可变力矩臂。对于位置0与位置1之间约9.6度的臂旋转以及位置1与位置2之间另一9.6度的臂旋转，机构几何形状在位置0处将可变力矩臂长度确立为约1.42英寸、在位置1处为1.30英寸以及在位置2处为1.18英寸，这些对应于位置0处约3.07英寸、位置1处3.30英寸以及位置2处3.51英寸的拉紧弹簧长度，以使得每个臂的所得夹持力在位置0处约为16.2磅、在位置1处为17.48磅，并且在位置2处为17.87磅。这仅仅是位置1与位置2之间2.23％的变化。这是优于使用1.30英寸近似恒定力矩臂的系统的改进，因为在位置1与2之间，每个臂的所得力将变化约14.1％，也就是从17.48磅变化至20.00磅。在此示例中，可变力矩臂的效果是在位置1与2之间减小有效弹簧常数达6.4倍，也就是从2.9磅/英寸减小至约0.45磅/英寸。在此示例中，位置1与位置2之间的差异等同于约0.054英寸的盒体厚度变化。
在另一类似示例中，所选择的弹簧178具有约3.10磅/英寸的弹簧常数、约1.88英寸的自由弹簧长度，以及约1.00磅的初始张力。在使用与上述示例相同的机械几何形状的情况下，每个臂的所得夹持力在位置0处为20.51磅，在位置1处为21.61磅，并且在位置2处为21.75，其中对于约0.104英寸的等效盒体厚度变化而言，从位置0至位置2的变化仅为6.05％。或者，从位置1至位置2仅仅0.65％的变化，其等同于约0.054英寸的盒体厚度变化。在此示例中，可变力矩臂的效果在于从位置1到位置2，将有效弹簧常数减小19.2倍，也就是从3.1磅/英寸减小至约0.161磅/英寸。
如本文所使用的，当厚度差异约为0.05英寸时，相对一致的夹持力意在包括小于约10％的夹持力变化。在一些实施方案中，它包括小于约5％的夹持力变化，而在其它实施方案中，它在厚度差异约为0.05英寸时，包括小于约3％的夹持力变化。
图9至图11展示可用于释放盒体或开启盒体从控制台释放的盒体释放布置400的细节。在此实施方案中，盒体释放布置400允许用户(a)使用通电方法来释放盒体，其中夹持马达302(图7)使驱动轮304(图7)从夹持位置旋转至未夹持位置，以便释放和允许移除流体盒体；并且也允许用户(b)在不使用电力来操作夹持马达的情况下机械地释放盒体。同样地，甚至在系统关闭或拔去插头之后，射流盒体仍然可手动地弹出，从而使系统准备用于后续手术用。因此，用户不需要为了移除流体盒体的唯一目的而重启系统或为系统通电。
在图9至图11展示的示例性实施方案中，盒体释放布置400连接至边框152，并且包括支撑部分402、旋转插入物404、传感器406(如光学传感器)以及按钮162(其包括按钮主体408和按钮盖410)。在图11展示的组装条件下，偏置元件412在支撑部分402与旋转插入物404之间延伸并将其连接，而且将旋转插入物404偏置到固定位置。
支撑部分402经由紧固件(如螺钉416)而连接至边框152。它包括拉伸弹簧臂418、中央球形突出物420和间隙槽422，所述间隙槽422接纳旋转插入物404的一部分。由于它连接至边框152，因此支撑部分402实质上固定于适当位置中，并且盒体释放布置的各种部件相对于支撑部分402而移动。
旋转插入物404包括延伸穿过凸起部431的中央钻孔430、拉伸弹簧臂432、指状部分434，以及旗形部分436。中央钻孔430接纳中央球形突出物420，并且旋转插入物404围绕中央球形突出物420枢转。指状部分434突出穿过间隙槽422。如图10中所示，指状部分434包括驱动表面438，其被配置来啮合于延伸至运动托架170的运动狭槽190中的驱动销308(图5)。旗形部分436被布置成相邻于传感器406安置。
凸起部431是其中形成有多个旋转通道440的圆柱形部分。在此实施方案中，旋转通道440是螺旋通道或具有定形为螺旋表面442的底部的狭槽。这些结构有助于将轴向运动转化成旋转运动，正如下文所述的。
传感器406相邻于旗形部分436安置，并且被配置来检测旋转插入物的位置。传感器406与控制台100上的控制器(在图7中展示为PCB 330)通信。当控制器从传感器406接收旗形部分436处于特定位置的信号时，控制器可控制夹持马达302进行旋转，以便释放夹持的流体盒体。在一个实施方案中，传感器406是光学传感器，并且旗形部分436包括具有阳极化部分和反射部分的旗形表面。在一个示例中，当阳极化部分相邻于传感器406时，传感器406并不发送信号，然而，当旗形部分436的反射部分相邻于传感器406时，传感器406可将信号发送至控制器，并且控制器可操作夹持马达302来释放流体盒体。
按钮主体408包括中空部分450，其接纳旋转插入物404的凸起部431。按钮主体408也包括处于中空部分450的内表面上的旋转通道451，并且包括从其外表面凸出的翼状物452。按钮盖410可提供电气隔离。在此实施方案中，它安置于按钮主体408上并且包括匹配的翼状物454。
按钮盖410和按钮408安装于边框152上的钻孔460内。翼状物454安装于钻孔460中的狭槽462内，并且阻止按钮主体408和按钮盖410的旋转。
球轴承468安置于旋转通道442、451内，所述旋转通道一起形成球轴承468的螺旋行进路径。在此实施方案中，安置于旋转插入物404与支撑部分402之间的额外球轴承470提供两个部件之间的顺畅相对旋转。
在使用中，盒体释放布置400经由旋转通道440、451所形成的螺旋界面将线性运动转化成旋转运动。传感器406检测旗形部分436的旋转运动，以使得控制电路可开启相应机构来释放盒体。如果系统断电，旋转插入物404的旋转运动会使指状部分434上的驱动表面438与驱动轮304(图7)上的凸出驱动销308(图7)相接触，并且将其推动以使得它旋转“越过中心”并且夹持得以从存储在夹持弹簧中的机械能量中释放。按钮162受到制约而只在Z方向上移动。旋转插入物404受到制约而只围绕Z轴旋转。偏置元件412(例如，弹簧)在拉伸弹簧臂418与拉伸弹簧臂432之间延伸并将其连接，而且在释放按钮162时使旋转插入物404返回到其起始位置，这又会将按钮162偏置回到起始位置。虽然在图11中以分离形式示出，但是弹簧412会延伸至拉伸弹簧臂418和拉伸弹簧臂432中并将其连接。这也会将两组球轴承推回到其起始位置—这保证它们具有足够行程来提供滚动。
当按下按钮时，旋转插入物404会进行旋转，直到传感器406检测到旋转为止，并且控制器随后操作夹持马达来释放盒体。然而，在没有电力的情况下，进一步推动按钮162会使旋转插入物404进一步移动，从而致使指状部分434上的驱动表面438将凸出驱动销308从其位置推动越过中心。这也可导致滚轴218移动至坡道290上的相应位置，从而允许系统中经由弹簧而产生的受抑势能来致使夹持托架组件将盒体移位并释放。
如上文进一步论述的，在一些实施方案中，一种用于将手术盒体与手术控制台对接的方法可包括：(a)在定向元件上接纳手术盒体，所述定向元件被配置来将所述手术盒体定向，以便夹持于手术控制台中；(b)利用第一传感器来检测所述手术盒体的存在；(c)将所述手术盒体与多个紧固元件相啮合，所述紧固元件相邻于所述手术盒体的角落来安置，以便均匀地分布夹持力并且使所述紧固元件在第一方向上移动；以及(d)通过使所述紧固元件在第二方向上移动，而将所述手术盒体固定于适当位置中。在一些实施方案中，在定向元件上接纳手术盒体可包括在多个凸出搁板销上接纳所述手术盒体，所述搁板销被定形成对应于所述手术盒体的特征。在一些实施方案中，啮合于所述手术盒体可进一步包括将所述手术盒体与六个紧固元件相啮合，其中在每个紧固元件上具有实质上相等的夹持力。在一些实施方案中，通过使所述紧固元件在第二方向上移动而将所述手术盒体固定于适当位置中，可包括沿着坡道来驱动托架系统。在一些实施方案中，所述方法还可包括利用多个扣持臂将所述手术盒体保持于所述控制台上，所述多个扣持臂啮合于所述手术盒体的周边。
本文中所述的方法和系统提供一致的夹持位置和一致的夹持力，而同时保持设计的简洁和典雅。虽然本文中使用术语“上”、“下”和“横向”，但是这些术语仅仅意在基于所示的实施方案而用作示例。同样应理解坐标框架可改变来提供不同的操作模式。
本领域的普通技术人员将理解，本公开所涵盖的实施方案不限于以上所描述的特定示例性实施方案。在这方面，尽管已展示和描述了说明性实施方案，但是在前述公开内容中设想广泛的修改、改变和置换。应理解，可在不脱离本公开的范围的情况下对上述内容进行这类变化。因此，合适的理解是，随附权利要求书应广泛地并且以与本公开一致的方式加以解释。

Claims (18)

1.一种手术盒体夹持系统，其包括：
具有第一侧面和第二侧面的安装板；
相邻于所述安装板的所述第一侧面安置的托架系统，所述托架系统包括至少四个连接器，所述连接器被配置来以分布方式啮合于所述手术盒体，从而对所述手术盒体施加均匀分布的夹持力；
相邻于所述安装板安置并且相对于所述安装板固定的夹持马达，所述夹持马达可操作地连接至所述托架系统，以便使所述托架系统相对于所述安装板而移位；
多个枢转臂，所述枢转臂可枢转地连接至所述托架系统，并且相邻于所述安装板的所述第二侧面延伸；以及
啮合部分，其附接至所述多个枢转臂中的每个枢转臂，所述每个枢转臂协同地啮合于所述安装板的所述第二侧面，其中所述啮合部分可经过操作而在所述托架系统相对于所述安装板移动时，使所述枢转臂枢转。
2.如权利要求1所述的手术盒体夹持系统，其中所述托架系统包括各自由金属薄板形成的第一托架和第二托架。
3.如权利要求1所述的手术盒体夹持系统，其包括：
第一传感器，其被配置来检测所述手术盒体的存在；和
第二传感器，其被配置来监控由所述夹持马达驱动的驱动轮的位置。
4.如权利要求1所述的手术盒体夹持系统，其还包括：
在所述多个枢转臂中的一个枢转臂与所述托架系统之间延伸的弹簧，所述弹簧在第一连接位置处连接至所述托架系统并且在第二连接位置处连接至所述枢转臂，所述第一连接位置和所述第二连接位置经过相应定位，以使得当力矩臂降低时所述弹簧弹力会增加，从而在所述弹簧处于连续张力的情况下、在约10度的枢转范围内保持相对一致的夹持力。
5.如权利要求4所述的手术盒体夹持系统，其中相对一致的夹持力是在约10度的所述枢转范围内偏差小于约10％的夹持力。
6.如权利要求4所述的手术盒体夹持系统，其中所述托架系统包括运动托架和夹持托架，所述夹持托架包括所述紧固元件，并且所述运动托架包括所述第二连接位置。
7.如权利要求6所述的手术盒体夹持系统，其还包括连接所述夹持托架和所述运动托架的夹持弹簧。
8.如权利要求1所述的手术盒体夹持系统，其还包括被配置来限制水进入的边框。
9.如权利要求1所述的手术盒体夹持系统，其中所述啮合部分是被配置来沿着所述安装板上的坡道滚动的滚轴。
10.一种手术盒体夹持系统，所述系统包括：
托架系统，其包括被配置来啮合于所述手术盒体的紧固元件；
枢转臂，其在枢转位置处可枢转地连接至所述托架系统；以及
在所述枢转臂与所述托架系统之间延伸的弹簧，所述弹簧在第一连接位置处连接至所述托架系统并且在第二连接位置处连接至所述枢转臂，所述第一连接位置和所述第二连接位置经过相应定位，以使得当力矩臂降低时所述弹簧弹力会增加，从而在所述弹簧处于连续张力的情况下保持相对一致的夹持力。
11.如权利要求10所述的手术盒体夹持系统，其中相对一致的夹持力是在约10度的枢转范围内偏差小于约10％的夹持力。
12.如权利要求10所述的手术盒体夹持系统，其中所述托架系统包括运动托架和夹持托架，所述夹持托架包括所述紧固元件，并且所述运动托架包括所述第二连接位置。
13.如权利要求12所述的手术盒体夹持系统，其还包括连接所述夹持托架和所述运动托架的夹持弹簧。
14.如权利要求12所述的手术盒体夹持系统，其包括能够使得所述运动托架相对于所述夹持托架进行顺畅平移的滚轴。
15.如权利要求10所述的手术盒体夹持系统，其中所述枢转臂包括与所述枢转位置隔开的滚轴。
16.如权利要求15所述的手术盒体夹持系统，其还包括相对于所述滚轴安置的坡道，所述坡道使所述托架系统在相应方向上移位，以便利用所述紧固元件来夹持所述手术盒体，随着所述托架系统进行移位，所述坡道迫使所述枢转臂围绕所述枢转位置枢转。
17.如权利要求10所述的手术盒体夹持系统，其包括盒体释放布置，所述盒体释放布置被配置来将线性运动转化成旋转运动，以便将所述手术盒体从所述手术盒体夹持系统中机械地释放。
18.如权利要求17所述的手术盒体夹持系统，其中所述盒体释放布置包括控制器以及与所述控制器通信的位置检测器，所述控制器被配置来电子式地控制所述手术盒体从所述手术盒体夹持系统中的释放。
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