CN107438454A - 高速气动阀 - Google Patents

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Abstract

气动阀(300，710)将加压空气引导至如双重致动玻璃体探针(750)的外科手术器具(104)并且引导来自所述外科手术器具的空气排出物(730)。所述气动阀(300，710)包括轴对称阀体(102，302)，所述轴对称阀体被配置成用于从第一位置旋转至第二位置、并且在一个旋转方向(320)上回到所述第一位置，在所述第一位置中，所述气动阀(300，710)将所述外科手术器具(104)的第一端口置成与所述加压空气处于流体连通、并且将所述外科手术器具(104)的第二端口置成与所述空气排出物(730)处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀(300，710)将所述第一端口置成与所述空气排出物(730)处于流体连通、并且将所述第二端口置成与所述加压空气处于流体连通。如此，所述轴对称阀体(302，304)在一个旋转方向(320)上连续地旋转以便使所述加压空气和所述空气排出物(730)交替出现在所述外科手术器具(104)的这两个端口(322)之间，以便驱动双重致动操作(400)。

Description

高速气动阀
背景技术
本文所披露的装置、系统和方法总体上涉及气动阀，并且更具体地涉及用于玻璃体视网膜外科手术控制台的气动阀。
玻璃体视网膜外科手术控制台典型地包括气动阀和歧管，以便在双重作用的玻璃体探针中提供往复式切割器运动。气动阀和歧管以交替序列选择性地向隔膜的每一侧提供致动压力和通气，以便提供双重致动操作。气动阀通过连接在探头和阀歧管之间的一对气动管在供应压力与空气排出物之间切换。如图7所示，提供了常规的气动阀710来在第一位置与第二位置之间切换，在所述第一位置中，加压空气供应720被连接至端口A并且空气排出物730被连接至端口B，在所述第二位置中，加压空气供应720被供应至端口B并且空气排出物730被连接至端口A。在第一位置与第二位置之间，常规的气动阀处于过渡状态。
典型地，提供往复式线轴或提升阀以使气动阀710在第一位置和第二位置之间来回切换，以便交替地打开和关闭阀体中的端口，这些端口被路由至歧管中的配件并且连接至通向玻璃体探针750的管。典型地以对应于玻璃体探针的切割速率的高重复速率机电地引起线轴或提升阀的往复运动。例如，往复速率典型地可以超过5,000次切割每分钟(83Hz)。与每次往复运动之间的快速反转相关联的高加速力可能引起振动和噪音。进一步地，滑动密封件引起摩擦和磨损。通过减少传递到视网膜的牵引力，更快的重复速率与改善的患者益处相关联。
本披露涉及解决现有技术的缺点中的一个或多个缺点的装置、系统和方法，同时通过更快的重复使患者能够受益。
发明内容
在示例性方面，本披露针对一种用于外科手术系统的气动阀。所述气动阀被配置成用于将加压流体引导至所述外科手术系统的外科手术器具并且引导来自所述外科手术系统的外科手术器具的流体排出物。所述气动阀包括轴对称阀体和配置成用于容纳所述轴对称阀体的壳体。所述轴对称阀体被配置成用于在所述壳体内从第一位置移动至第二位置、并且在一个旋转方向上移动回到所述第一位置，在所述第一位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述加压空气处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述流体排出物处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述流体排出物处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述加压流体处于流体连通。
在一个方面中，所述轴对称阀体包括第一连接通道和第二连接通道，所述第一连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于当所述轴对称阀体处于所述第一位置中时将所述第一端口和所述加压流体置成处于流体连通，所述第二连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于当所述轴对称阀体处于所述第一位置中时将所述第二端口和所述流体排出物置成处于流体连通。所述轴对称阀体还包括第三连接通道和第四连接通道，所述第三连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于当所述轴对称阀体处于所述第二位置中时将所述第一端口和所述流体排出物置成处于流体连通，所述第四连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于当所述轴对称阀体处于所述第二位置中时将所述第二端口和所述加压流体置成处于流体连通。
在另一个方面中，所述轴对称阀体包括多个流动凹槽，所述流动凹槽被形成在所述轴对称阀体的圆周表面上并且从所述连接通道中的一个或多个的开口延伸。所述流动凹槽限定当所述轴对称阀体旋转时所述一个或多个连接通道的打开或关闭定时序列。在所述轴对称阀体的圆周表面与所述壳体的内壁之间提供紧公差气隙，从而在所述轴对称阀体在所述壳体中旋转时形成无摩擦的空气轴承。可以在所述旋转轴与所述阀体之间提供径向方面和倾斜方面顺应的扭矩联轴器以方便所述阀体在所述壳体中的自行定中心，并且在所述紧公差气隙内维持基本均匀的空气轴承厚度。所述紧公差气隙与在轴入口区域中在所述壳体中的开口处的空气挡板结合产生了对空气泄漏的阻力。因而，所述轴对称阀体可以不需要任何空气密封件。
在另一个示例性方面中，本披露针对一种外科手术系统。所述外科手术系统包括：外科手术器具，所述外科手术器具具有第一端口和第二端口；加压流体供应装置，所述加压流体供应装置被配置成用于将加压流体供应到所述外科手术器具；流体排出物歧管，所述流体排出物歧管被配置成用于引导来自所述外科手术器具的流体排出物；以及气动阀。所述气动阀被配置成用于从第一位置旋转至第二位置、并且在一个旋转方向上旋转回到所述第一位置，在所述第一位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述加压空气供应装置处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述流体排出物歧管处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述流体排出物歧管处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述加压流体供应装置处于流体连通。在一个方面中，所述外科手术器具是双重致动玻璃体探针，并且所述气动阀的旋转速度对应于所述双重致动玻璃体探针的切割速率。在所述外科手术系统中还提供了联接到具有径向顺应性和倾斜顺应性的阀上的驱动轴以便旋转所述气动阀。
在又另一个示例性方面中，本披露涉及一种方法，所述方法包括：在外科手术系统中提供气动阀以将加压流体引导至外科手术器具并且引导来自所述外科手术器具的流体排出物；并且使所述气动阀的轴对称阀体在一个旋转方向上旋转，以便使所述轴对称阀体从第一位置移动至第二位置、并且回到所述第一位置，在所述第一位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述加压流体处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述流体排出物处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述流体排出物处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述加压流体处于流体连通。
在一个方面中，所述外科手术器具是双重致动玻璃体探针，并且所述方法还包括调整所述轴对称阀体的旋转速度以调整所述双重致动玻璃体探针的切割速率。所述轴对称阀体通过所述外科手术系统的驱动轴通过径向方面和倾斜方面顺应的联轴器旋转。
应理解的是，前述概述和以下详细描述在本质上均为示例性和说明性的，且旨在提供对本披露的理解而非限制本披露的范围。就此而言，通过以下详细描述，本披露的附加方面、特征以及优点对于本领域技术人员而言将是明显的。
附图说明
附图展示了在此所披露的装置和方法的实施例，并且与说明书一起用于解释本披露的原理。
图1展示了根据符合本披露原理的一个实施例的示例性外科手术系统的平面视图。
图2是图1的外科手术系统的框图，示出了根据符合本披露原理的一个实施例的外科手术系统的多种不同的部件。
图3A和图3B是示出了根据符合本披露原理的一个实施例的气动阀的透视图的图示。
图4是示出了根据符合本披露原理的一个实施例的气动阀的操作的图。
图5A是示出了根据符合本披露原理的另一个实施例的气动阀的透视图的图示。
图5B是示出了根据符合本披露原理的一个实施例的气动阀的操作的定时序列的图。
图6是展示了根据符合本披露原理的一个方面的用于操作气动阀的方法的流程图。
图7是示出了常规气动阀的操作的图。
具体实施方式
出于促进对本披露的原理的理解的目的，现在将参考附图中展示的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，应理解，并非旨在限制本披露的范围。本披露所涉及领域内的普通技术人员通常将完全能够想到对于所描述的系统、装置、和方法的任何改变和进一步修改、以及对于本披露的原理的任何进一步应用。具体而言，完全可以想到针对一个实施例描述的系统、装置和/或方法可与针对本披露的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不单独地描述这些组合的众多重复。为简单起见，在一些情况下，贯穿这些附图使用相同的参考号来指代相同或相似的零件。
本文所述的装置、系统、和方法提供了一种气动阀，所述气动阀被配置成用于将加压空气引导至外科手术器具(例如，双重致动玻璃体探针)并且引导来自所述外科手术系器具的空气排出物。具体地，所述气动阀可以包括轴对称阀体，所述轴对称阀体被配置成用于在所述壳体内从第一位置移动至第二位置、并且在一个旋转方向上移动回到所述第一位置，在所述第一位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述加压空气处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述空气排出物处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述空气排出物处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述加压空气处于流体连通。如此，所述轴对称阀体在一个旋转方向上连续地旋转以便在所述外科手术器具的第一端口与第二端口之间交替所述加压空气和所述排出物的流体连通，以驱动所述双重致动操作。
图1展示了示例性外科手术系统，一般被标记为100。外科手术系统100可以包括带有相关联显示屏幕110的外科手术功用供应装置102，所述显示屏幕显示在外科手术过程中与系统运行和性能有关的数据。外科手术系统100还可以包括外科手术器具104，所述外科手术器具被配置成用于经由外科手术功用连接器108来连接至外科手术功用供应装置102。外科手术功用供应装置102可以向多种不同类型的外科手术器具供应多种不同的功用，例如，成像光线、压缩空气、真空、加压液体等等。外科手术功用供应装置102还可以包括大气排出物歧管，所述大气排出物歧管被配置成用于将空气排出物引导至大气。例如，外科手术功用供应装置102可以将加压空气供应至双重致动外科手术玻璃体探针并且引导来自所述双重致动外科手术玻璃体探针的空气排出物。
使用者(例如，外科医生)可以使用外科手术器具来进行外科手术。外科手术功用供应装置102可以包括各自被配置成用于输出某一类型的功用的一个或多个功用端口106。所述功用可以从功用端口106输出至外科手术功用连接器108并且由管纤维、软管、或缆线(本文中被称为缆线114)来送至外科手术器具104。在图1中的外科手术系统100的示例性实施例还可以包括脚踏板112，所述脚踏板被连接至外科手术系统100以用于控制来自外科手术系统110的功用分配。在一些实施例中，使用者通过选择性地按压和释放脚踏板112来控制功用的分配。
图2展示了示例性外科手术功用供应装置(例如，外科手术功用供应装置102)的框图。外科手术功用供应装置102可以包括控制器203。控制器203可以包括处理器202，所述处理器被配置成用于为控制外科手术功用供应装置102的多种不同操作而执行计算和确定过程。处理器202可以接收多种不同的信号输入并且基于这些信号输入来做出多种不同的决定。例如，处理器202可以控制气动阀的旋转速度以调整玻璃体探针的切割速度。处理器202还可以控制显示屏幕110(图1)来显示有关外科手术功用供应装置102的操作的信息，从而将信息传达给使用者。
控制器203还可以包括存储器204，所述存储器被配置成用于永久地或暂时地存储信息以用于外科手术功用供应装置102的多种不同操作。例如，存储器204可以存储可由处理器202执行的程序以执行外科手术功用供应装置102的多种不同功能。存储器204还可以存储与操作历史、用户预置文件或用户偏好、多种不同操作和外科手术设置等等有关的多种不同数据。可以连续地更新存储在存储器204中的程序和信息以便提供在外科手术功用供应装置102的操作中的定制和改进。存储器204还可以包括与基于外科手术功用连接器108和功用端口106的连接状态来实施的操作参数有关的程序和信息。
外科手术功用供应装置102还可以包括玻璃体切割器系统206，所述玻璃体切割器系统被配置成用于提供玻璃体切除外科手术的功能。具体地，玻璃体切割器可以包括气动阀，所述气动阀选择性地将加压空气和大气排出物引导至玻璃体外科手术器具。
外科手术功用供应装置102可以包括功用产生器208。功用产生器208可以包括可以产生多种不同的功用(例如，加压液体、压缩空气、真空、成像光线等等)的电机、发光装置、产生器、泵、真空、压缩机等等。在一些实施例中，功用产生器208被连接至外部功用源以便从外部接收功用。例如，功用产生器208可以连接至真空源或空气压缩机以接收真空或压缩空气。功用产生器208可以将多种不同功用供应至相应的功用端口106。
外科手术功用供应装置102可以包括通信单元210。通信单元210可以包括可以允许外科手术功用供应装置向其他装置发送信息并从其他装置接收信息的多种不同通信装置，例如，以太网卡、Wi-Fi通信装置、电话装置、数字I/O(输入/输出)端口等等。例如，通信单元210可以接收来自其他外科手术装置的输入来协调外科手术操作。在另一个实例中，通信单元210可以向使用者的移动装置发射和接收消息或通知，例如，邮件、文本或其他消息或通知，从而给使用者通知某些信息。
外科手术功用供应装置102还可以包括用户界面212。用户界面212可以包括允许使用者向外科手术功用供应装置212输入指令的用户输入装置，例如，键盘、触摸屏幕、脚踏板112、鼠标、麦克风等等。例如，使用者可以为功用输入参数并且操作脚踏板112来将功用分配至外科手术器具104。用户界面212还可以包括用户输出装置，例如，显示屏幕110、音频扬声器、LED(发光二极管)灯、或者将信息传达给使用者的其他视觉信号或触觉信号。因此，用户界面212使得使用者在外科手术操作过程中能够与外科手术功用供应装置102进行交互。
外科手术功用供应装置102或者外科手术器具104可以包括阀，所述阀调节来自外科手术功用供应装置102的功用(例如流体)至外科手术器具104的流动。如将以下更详细地讨论的，阀可以以驱动外科手术器具104的方式交替地提供驱动流体和排出物。
图3A和图3B是示出了根据符合本披露原理的一个实施例的气动阀300的透视图的图示。图3A展示了处于第一位置或第一状态的气动阀300，并且图3B展示了处于第二位置或第二状态的气动阀300。气动阀300可以包括容纳在壳体304中的轴对称阀体302。具体地，轴对称阀体302可以在壳体304的腔室308内旋转。可以提供驱动轴306以使轴对称阀体302旋转。具体地，驱动轴306可以借助于径向方面和倾斜方面顺应的联轴器311联接至轴对称阀体302的驱动轴接合接口310。驱动轴306可以使轴对称阀体302在一个旋转方向320上旋转。可以在轴对称阀体302的圆周表面312与腔室308的内壁314之间、因为方便在顺应的联轴器311之间提供紧公差气隙(例如，间隙间距小于0.005英寸)。如此，当轴对称阀体302旋转时，可以通过在轴对称阀体302与内壁314之间的紧配公差产生无摩擦的空气轴承。还考虑了其他的间隙间距(例如，小于0.1英寸、小于0.01英寸、小于0.001英寸等等)。可以通过在限制流动泄漏的轴对称阀体之间的一个或多个同心空气挡板313来进一步维持紧配公差，从而消除了在气动阀300的操作期间对于动态密封件的需要并且消除了相应的摩擦、磨损、噪音和振动。
加压空气开口322可以被形成在壳体304的内壁314中。加压空气开口322可以与例如压缩空气源或真空源的加压空气供应装置处于流体连通。因此，加压空气开口322将加压空气提供给气动阀300。空气排出物开口324也可以被形成在壳体304的内壁314中。空气排出物开口324可以与空气排出物歧管处于流体连通，所述空气排出物歧管将空气排出物从气动阀300引导至大气。
端口开口326和端口开口328可以被形成在壳体304的内壁314中。端口开口326和328连接至外科手术器具104的功用输入端口，以分别将加压空气引导至外科手术器具104并且引导来自所述外科手术器具的空气排出物。例如，端口开口326可以在外科手术器具104处与致动隔膜的一侧处于流体连通，同时端口开口328可以在外科手术器具104处与致动隔膜的另一侧处于流体连通。可以在外科手术器具104处经由端口开口326和328通过在致动隔膜的两侧之间交替供应加压空气并且输出空气排出物来实现双重致动操作。双重致动可以在外科手术器具104(例如，玻璃体探针)处提供切割功能。
轴对称阀体302可以包括穿过其形成的通道332。轴对称阀体302还可以包括穿过其形成的通道334。通道332可以具有通道开口342和通道开口344，并且通道334可以具有通道开口346和被形成在轴对称阀体302的圆周表面312上的通道开口348。气动阀300绕其轴线旋转，使得阀体302经过图3A中的第一位置或第一状态、经过图3B中的第二位置或第二状态、并继续旋转回到图3A中的第一位置或第一状态。当处于如图3A所示的第一位置或第一状态时，通道332的通道开口342可以与加压空气开口322对准，并且通道332的通道开口344可以与端口开口326对准。类似地，通道334的通道开口346可以与空气排出物开口324对准，并且通道334的通道开口348可以与端口开口328对准。因而，通道332可以将加压空气开口322置成与端口开口326处于流体连通，并且通道334可以将空气排出物开口324置成与端口开口328处于流体连通。
轴对称阀体302还可以包括穿过其形成的通道336和通道338。通道336可以具有通道开口352和通道开口354，并且通道338可以具有通道开口356和被形成在轴对称阀体302的圆周表面312上的通道开口358。当气动阀300处于如图3B所示的第二位置或第二状态时，通道336的通道开口352可以与加压空气开口322对准，并且通道336的通道开口354可以与端口开口328对准。类似地，通道338的通道开口356可以与空气排出物开口324对准，并且通道338的通道开口358可以与端口开口326对准。因而，通道336可以将加压空气开口322置成与端口开口328处于流体连通，并且通道338可以将空气排出物开口324置成与端口开口326处于流体连通。当轴对称阀体302处于在第一位置与第二位置之间的过渡位置中时，轴对称阀体302的圆周表面312可以阻塞或关闭空气供应开口322、空气排出物开口324、以及端口开口326和328。虽然各种不同的通道332、334、336、338在图3A和图3B中示出为交叉，但是在优选实施例中，这些通道不相交，从而保持流动路径的完整性。
驱动轴306可以使轴对称阀体302在一个旋转方向320上连续地旋转，以使气动阀300在如图3A所示的第一位置与如图3B所示的第二位置之间连续交替。图4是示出了根据符合本披露原理的一个实施例的气动阀300的操作400的图。如图4所示，气动阀300选择性地将加压空气供应到外科手术器具104(例如，双重致动的玻璃体探针)的输入端口412和输入端口414并且引导来自所述外科手术器具的这两个输入端口的排出物。在阶段402处，气动阀300处于第一位置，以将加压空气供应到输入端口412并且引导来自输入端口414的空气排出物。气动阀300可以处于在阶段402的零度旋转位置中或者在第一位置处。
当气动阀300从在阶段402中的零度旋转位置旋转到在阶段404中的90度旋转位置时，气动阀300可以从第一位置旋转到过渡位置。如将在下面讨论的，加压空气或空气排出物基于气动阀的设计结构而可以或可以不与处于在阶段404的过渡位置中的输入端口412和414处于流体连通。当气动阀300从在阶段404中的90度旋转位置旋转到在阶段406中的180度旋转位置时，模具气动阀300可以从过渡位置旋转到第二位置。在第二位置或阶段406中，气动阀300可以将加压空气置成与输入端口414处于流体连通，并且使空气排出物与输入端口412处于流体连通。
气动阀300然后从在阶段406中的180度旋转位置旋转到阶段408中的270度旋转位置，气动阀300可以从第二位置旋转到另一个过渡位置。如将在下面讨论的，加压空气或空气排出物基于气动阀的设计结构而可以或可以不与处于在阶段408的过渡位置中的输入端口412和414处于流体连通。在阶段408之后，气动阀300可以从在阶段408中的280度旋转位置旋转回到在阶段402中的零度旋转位置。因而，气动阀300在相同的旋转方向上从第二位置旋转回到第一位置。
气动阀300可以在一个旋转方向上连续地旋转，以在第一位置与第二位置之间切换。如此，气动阀300可以交替地向外科手术器具104的这两个输入端口412和414供应加压空气和释放空气排出物。这可以在外科手术器具104处产生双重致动。外科手术器具104处的致动速率(例如，切割速率)可以对应于气动阀300的旋转速率。
与传统的往复阀相比，旋转气动阀300可以减少噪音和振动。进一步地，在轴对称阀体302与壳体304之间的无摩擦空气轴承可以减少摩擦和磨损。此外，旋转气动阀300可以以更高的旋转速度提供更高的致动速度。
图5A是示出了根据符合本披露原理的另一个实施例的气动阀的透视图的图示。许多特征与相对于图3A和图3B的上述讨论的特征相同，并且不再重新描述。然而，在图5A中所示的实施例包括被形成在轴对称阀体302的圆周表面312上的多个流动凹槽。图5A中的示例性实施例包括与每个通道开口相对应的一个流动凹槽。例如，图5A中的轴对称阀体302包括流动凹槽522、523、524、525、526、527、528、529。每个流动凹槽522、523、524、525、526、527、528、529从对应的通道开口342、352、344、358、348、354、356、346延伸或者与对应的通道开口重叠。每个流动凹槽522、523、524、525、526、527、528、529操作成将其对应的通道开口延伸成更长的圆周凹槽，而不仅仅是圆形开口。例如，流动凹槽522使通道开口342延伸以将加压空气开口322置成与通道332处于流体连通，其沿阀体302的周向长度大于通道开口342本身的直径或宽度。因此，流动凹槽可以被形成用于图3A和图3B所示的通道332、334、336和338的相应的通道开口中的一个或多个、并且从其延伸。
每个流动凹槽可以从其相应的通道开口延伸或与其重叠。如此，在阀体302的旋转周期中，模具流动凹槽可以延长通道开口与空气开口322、324和端口开口326、328中的一者处于流体连通的时间量。例如，在阀体旋转周期过程中，通道开口342与供应空气开口322处于流体连通的时间为流动凹槽522与供应端口322对准的整段时间长度。如此，不仅当轴对称阀体304处于第一位置(图3A)(其中通道开口342与加压空气开口322对准)时、还有当轴对称阀体304移动离开第一位置并且加压空气开口322与流动凹槽522的一部分对准之后，通道开口342可以与加压空气开口322处于流体连通。类似地，流动凹槽524可以形成为从通道332的通道开口344延伸，以延长在旋转周期过程中通道开口344与端口开口326处于流体连通的时间。每个流动凹槽可以以这种方式操作。这允许通道332(图3A和图3B)在气动阀300从第一位置(图3A)移动离开之后，在一段延长的时间内继续将加压空气置成与端口开口326处于连通，例如在第一位置与第二位置(图3B)之间的过渡位置。
可以为在轴对称阀体302上的一个或多个通道开口提供流动凹槽。例如，如图5A所示，每个通道开口342、344、346、348、352、354、356和358可以具有从其延伸的一个流动凹槽。流动凹槽的长度可以限定通道开口与空气开口322、324和端口开口326、328处于流体连通的时间长度。例如，流动凹槽越长，则相应的通道开口在阀体302的单次旋转或周期过程中提供的流体连通时间就越长。这可以提供灵活性来实现具有重叠切换点的多端口构型，以优化动态致动响应。例如，各种不同的流动凹槽构型可以为每个端口提供独立定时的或重叠的歧管和探针连接。
图5A中的实施例包括沿着本体设置在每个轴向位置处的多个流动凹槽。例如，沿着与阀体102的旋转轴线相同的轴向位置形成流动凹槽522和523。类似地，在这个实例中，流动凹槽524、525；流动凹槽526、527；以及流动凹槽528、529各自分别共享一个轴向位置。由于这点，每个流动凹槽可以围绕阀体302的圆周延伸小于180度。然而，阀体并不如此受限，并且其他实施例可以具有围绕阀体302的圆周延伸大于180度的流动凹槽。此外，在一些实施例中，流动凹槽彼此轴向偏置，使得在单个轴向位置处仅设置单个流动凹槽。这可以在确定要将流动凹槽制造成多长时提供额外的余地。图5A还示出了不同的流动凹槽可以具有彼此周向偏置的端部。例如，流动凹槽523的端部与相邻的流动凹槽524的端部周向地偏置。这允许与端口322、324、326、328的连通以可以基于应用和阀的期望操作参数来选择的定时序列来开始和停止。
图5B是示出了在根据符合本披露原理的一个实施例的气动阀的操作过程中的定时序列的图。如图5B所示，空气供应开口322、空气排出物开口324、端口开口326、以及端口开口328中的每一个可以在轴对称阀体302旋转时具有独立的打开/关闭时间的定时序列。在一些实施例中，流动凹槽可以具有变化的宽度或深度以提供流速的变化。例如，流动凹槽的深度或宽度的逐渐增加/减小可以对应于相应的通道开口的逐渐打开或关闭。这可以允许通道的打开和关闭之间的逐渐且平滑的过渡以在外科手术器具104处提供更平滑的致动。
图6是展示了根据符合本披露原理的一方面的用于操作气动阀300的方法的流程图。在602处，可以将气动阀300提供在外科手术系统100中。可以将气动阀300提供在外科手术功用供应装置102处。在一些实施例中，可以将气动阀300提供在外科手术器具104处。例如，可以将气动阀300提供在外科手术器具104的可重复使用部分处、或在可消耗部分(例如，一次性外科手术器具104的一部分)处。
在实施例中，气动阀300可以选自提供不同致动模式和/或序列的各种不同类型的气动阀。例如，不同类型的阀可以在轴对称阀体上具有不同模式的流动凹槽，以提供各种不同的致动模式或序列。可以为特定的外科手术应用或要求选择适当类型的气动阀。
在604处，气动阀300可以在一个旋转方向上连续地旋转，从而向外科手术器具104交替地供应加压空气和释放空气排出物。具体地，气动阀300可以通过由电机驱动的驱动轴306来旋转。在606处，可以调整气动阀300的旋转速度来调整在外科手术器具处的操作速率，例如切割速率。旋转速度可以是由使用者或者由外科手术系统基于外科手术的应用来控制或调整的。气动阀300可以向外科手术器具交替地供应加压空气和释放空气排出物。在一些实施例中，气动阀300还可以引导其他类型的功用，例如真空、压缩空气、功用流体等等。
相应地，上述实施例提供了用于实施气动阀以将至少两种类型的功用供应交替给外科手术器具的系统或方法。具体地，所述气动阀可以包括轴对称阀体，所述轴对称阀体被配置成在一个旋转方向上连续地旋转，以在所述外科手术器具的两个输入端口之间交替两种功用供应。与往复阀相比，旋转气动阀可以减少噪音和振动。旋转气动阀还可以具有减少阀的摩擦和磨损的无摩擦空气轴承安排。进一步地，因为没有速度的减小或加速度的变化，旋转气动阀可能允许更高的致动速率。可以在气动阀的轴对称阀体上形成流动凹槽，以提供各种不同的致动模式和序列。本文公开的形状被展示为大致圆柱形，但是阀体可以形成为任何任意的轴对称形状。
本领域的普通技术人员应领会，本披露所涵盖的实施例并不限于上述具体示例性实施例。就此而言，尽管已经示出并描述了说明性实施例，但是在前述披露中还考虑到了各式各样的修改、变化、和替代。应理解的是，可以对前述内容做出此类改变而不脱离本披露范围。因此，应理解，对所附权利要求书广义地并按照符合本披露的方式地加以解释。

Claims (20)

1.一种外科手术系统，包括：
外科手术器具，所述外科手术器具包括第一端口和第二端口；
流体压力供应装置，所述流体压力供应装置被配置成用于将加压流体供应给所述外科手术器具；
流体排出物歧管，所述流体排出物歧管被配置成用于引导来自所述外科手术器具的流体排出物；
气动阀，所述气动阀被配置成用于从第一位置旋转至第二位置，在所述第一位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述流体压力供应装置处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述流体排出物歧管处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述流体排出物歧管处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述流体压力供应装置处于流体连通，并且所述气动阀被配置成用于在壳体内在一个旋转方向上从所述第二位置旋转回到所述第一位置。
2.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述气动阀包括：
轴对称阀体；以及
壳体，所述壳体被配置成用于容纳所述轴对称阀体，其中所述轴对称阀体被配置成用于在所述壳体内从所述第一位置旋转到所述第二位置并且在所述一个旋转方向上旋转回到所述第一位置。
3.如权利要求2所述的外科手术系统，其中所述壳体包括：
腔室，所述腔室被配置成用于容纳所述轴对称阀体；
第一端口开口，所述第一端口开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述外科手术器具的第一端口处于流体连通；
第二端口开口，所述第二端口开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述外科手术器具的第二端口处于流体连通；
流体压力开口，所述流体压力开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述流体压力供应装置处于流体连通；以及
流体排出物开口，所述流体排出物开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述流体排出物歧管处于流体连通。
4.如权利要求3所述的外科手术系统，其中所述轴对称阀体包括：
第一连接通道，所述第一连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第一位置中时将所述第一端口开口和所述流体压力开口置成处于流体连通；
第二连接通道，所述第二连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第一位置中时将所述第二端口开口和所述流体排出物开口置成处于流体连通；
第三连接通道，所述第三连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第二位置中时将所述第一端口开口和所述流体排出物开口置成处于流体连通；以及
第四连接通道，所述第四连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第二位置中时将所述第二端口开口和所述加压空气开口置成处于流体连通。
5.如权利要求4所述的外科手术系统，其中所述轴对称阀体还包括流动凹槽，所述流动凹槽被形成在所述轴对称阀体的圆周表面上并且从一个或多个连接通道的开口延伸，其中所述流动凹槽限定所述一个或多个连接通道的打开或关闭定时序列。
6.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述流体压力供应装置供应真空。
7.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述外科手术器具是双重致动玻璃体探针，并且其中所述气动阀的旋转速度对应于所述双重致动玻璃体探针的切割速率。
8.如权利要求5所述的外科手术系统，其中在所述轴对称阀体的圆周表面与所述壳体的内壁之间提供紧公差气隙，从而在所述轴对称阀体在所述壳体中旋转时形成无摩擦的空气轴承。
9.如权利要求2所述的外科手术系统，还包括驱动轴，所述驱动轴被配置成用于接合所述轴对称阀体并且用于使所述轴对称阀体在所述壳体中在所述一个旋转方向上旋转；
其中所述轴对称阀体包括驱动轴接合接口，所述驱动轴接合接口被配置成用于接合所述驱动轴并且接收来自所述驱动轴的旋转驱动力，并且其中所述驱动轴接合接口提供在所述驱动轴与所述阀体之间的径向顺应性和倾斜顺应性。
10.如权利要求9所述的外科手术系统，还包括多个同心空气挡板，所述同心空气挡板在驱动轴入口区域中所述外壳中的开口处；
其中在所述轴对称阀体的圆周表面与所述壳体的内壁之间提供紧公差气隙，从而在所述轴对称阀体在所述壳体中旋转时形成无摩擦的空气轴承，并且
其中所述紧公差气隙和所述空气挡板结合以抵抗来自所述阀体的空气泄漏。
11.一种外科手术系统气动阀，所述外科手术系统气动阀被配置成用于将加压流体引导到外科手术系统的外科手术器具中并且引导来自所述外科手术系统的外科手术器具的流体排出物，所述外科手术系统气动阀包括：
轴对称阀体；以及
壳体，所述壳体被配置成用于容纳所述轴对称阀体，其中所述轴对称阀体被配置成用于在所述壳体内从第一位置旋转至第二位置，在所述第一位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述加压流体处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述流体排出物处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述流体排出物处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述加压流体处于流体连通，并且所述轴对称阀体被配置成用于当在一个旋转方向上旋转时在所述壳体内从所述第二位置旋转回到所述第一位置。
12.如权利要求11所述的外科手术系统气动阀，其中所述壳体包括：
腔室，所述腔室被配置成用于容纳所述轴对称阀体；
第一端口开口，所述第一端口开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述外科手术器具的第一端口处于流体连通；
第二端口开口，所述第二端口开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述外科手术器具的第二端口处于流体连通；
流体压力开口，所述流体压力开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述加压流体处于流体连通；以及
流体排出物开口，所述流体排出物开口被形成在所述腔室的内壁上并且与所述流体排出物处于流体连通。
13.如权利要求12所述的气动阀，其中所述轴对称阀体包括：
第一连接通道，所述第一连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第一位置中时将所述第一端口开口和所述流体压力开口置成处于流体连通；
第二连接通道，所述第二连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第一位置中时将所述第二端口开口和所述流体排出物开口置成处于流体连通；
第三连接通道，所述第三连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第二位置中时将所述第一端口开口和所述流体排出物开口置成处于流体连通；以及
第四连接通道，所述第四连接通道穿过所述轴对称阀体形成、并且被配置成用于在所述轴对称阀体处于所述第二位置中时将所述第二端口开口和所述流体压力开口置成处于流体连通。
14.如权利要求13所述的气动阀，其中所述轴对称阀体还包括多个流动凹槽，所述流动凹槽被形成在所述轴对称阀体的圆周表面上并且从所述通道中的一个或多个延伸，其中所述流动凹槽限定所述一个或多个连接通道的打开或关闭定时序列。
15.如权利要求11所述的气动阀，其中在所述轴对称阀体的圆周表面与所述壳体的内壁之间提供紧公差气隙，从而在所述轴对称阀体在所述壳体中旋转时形成无摩擦的空气轴承。
16.如权利要求11所述的气动阀，其中所述轴对称阀体包括驱动轴接合接口，所述驱动轴接合接口被配置成用于接合所述外科手术系统的驱动轴并且接收来自所述驱动轴的旋转驱动力，并且其中所述驱动轴接合接口提供在所述驱动轴与所述阀体之间的径向顺应性和倾斜顺应性。
17.一种方法，包括：
在外科手术系统中提供气动阀以将加压流体引导至外科手术器具并且引导来自所述外科手术器具的流体排出物；并且
使所述气动阀的轴对称阀体在一个旋转方向上旋转，以便使所述轴对称阀体从第一位置移动至第二位置、并且回到所述第一位置，在所述第一位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述加压流体处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述流体排出物处于流体连通，在所述第二位置中，所述气动阀将所述外科手术器具的第一端口置成与所述流体排出物处于流体连通、并且将所述外科手术器具的第二端口置成与所述加压流体处于流体连通。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述外科手术器具是双重致动玻璃体探针，并且其中所述方法还包括调整所述轴对称阀体的旋转速度以调整所述双重致动玻璃体探针的切割速率。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述轴对称阀体还包括多个流动凹槽，所述流动凹槽被形成在所述轴对称阀体的圆周表面上并且从穿过所述轴对称阀体形成的一个或多个连接通道的开口延伸，并且其中所述流动凹槽的模式限定所述一个或多个连接通道的打开或关闭定时序列。
20.如权利要求17所述的方法，还包括经由所述外科手术系统的驱动轴使所述轴对称阀体旋转。
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