CN112236093A - 过滤系统、设备和方法 - Google Patents

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CN112236093A CN201980022386.7A CN201980022386A CN112236093A CN 112236093 A CN112236093 A CN 112236093A CN 201980022386 A CN201980022386 A CN 201980022386A CN 112236093 A CN112236093 A CN 112236093A
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tube
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马克·C.·希曼斯基
迈克尔·A.·奇米亚克
基里洛·谢维索夫
格雷戈里·佩佩
萨曼莎·波纳诺
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Buffalo Filter LLC
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Abstract

公开了用于排空的方法和装置。示例性流体排空系统包括具有穿过其中的流体导管的手术设备。该系统进一步包括与流体导管流体联接的真空管和与流体导管流体联接的静电沉淀器。此外，该系统包括与真空管流体联接的真空源，其中真空源可操作以产生穿过流体导管、真空管和静电沉淀器的流体流。

Description

过滤系统、设备和方法
技术领域
本公开总体上涉及排空，更具体地，涉及在医疗过程中增强的烟雾排空能力。
背景技术
手术中可能会产生有毒或有害的手术烟雾和气溶胶或烟羽。例如，当手术能量被传送到细胞时，可能会产生热量，导致细胞内液的蒸发。蒸发的细胞内液会增加受影响细胞内的压力，最终导致细胞膜破裂。一股含有水蒸气烟雾的烟羽被释放到手术室或医生办公室的大气中。同时，手术能量产生的热量可能会烧焦细胞内的蛋白质和其他有机物，并可能在相邻细胞中导致热坏死。细胞烧焦也可能释放出有害的污染物，例如碳化的细胞碎片和气态碳氢化合物。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供用于排空的方法和设备。
本发明提供了流体排空设备。在第一示例性实施例中，流体排空系统包括手术设备，该手术设备具有穿过其中的流体导管。该设备进一步包括与流体导管流体联接的真空管，以及与流体导管流体联接的静电沉淀器，该静电沉淀器包括至少一个收集表面，该收集表面可操作以吸引电离微粒。此外，该系统包括与真空管流体联接的真空源，其中真空源可操作以产生通过流体导管、真空管和静电沉淀器的流体流，其中静电沉淀器包括收集单元，该收集单元带电以至少部分地捕获流体流中带相反电荷的微粒。
在第二示例性实施例中，一种方法包括：提供具有穿过其中的流体导管的手术设备；提供与流体导管流体联接的真空管；以及提供与真空管流体联接的真空源，其中真空源可操作以产生流体流；该方法进一步包括提供布置在流体流中的静电沉淀器，其中静电沉淀器可操作以从烟羽中过滤多个微粒而不对烟羽的流动产生阻力。
在第三示例性实施例中，流体排空系统包括具有穿过其中的流体导管的手术设备以及与手术设备流体联接的真空管。真空源与真空管流体联接，其中真空源可操作以产生流体流。该系统进一步包括阀门，该阀门可操作以中断通过手术设备的流体流动而不影响由真空源产生的压力。
在第四示例性实施例中，静电沉淀器包括壳体，该壳体具有流体连通的入口端口和出口端口。电极位于壳体内并与动力源电联接，电极可操作以电离烟羽中的多个微粒。静电沉淀器进一步包括位于电极下游并与动力源电联接的收集表面，动力源可操作以向收集表面提供电荷。另外，收集托盘位于收集表面下，清洁元件位于壳体内，清洁元件可操作以至少部分地将沉淀物从收集表面移至收集托盘。
以下将描述本公开的实施例，但是应当理解，本公开不限于所描述的实施例，并且在不偏离基本原理的情况下能够对本公开进行各种修改。因此，本公开的范围仅由权利要求确定。
附图说明
附图作为说明书的一部分并入本文。本文描述的附图示出了当前公开的主题的实施例，并且说明了本公开选定的原理和教导。然而，附图没有说明当前公开的主题所有可能的实施例，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1示出了根据本公开的实施例的示例性排空系统的示意图；
图2示出了根据本公开的实施例的示例性手术设备；
图3示出了示例性手术设备的一部分的横截面图；
图4示出了根据本公开的实施例的示例性静电沉淀器的示意图；
图5示出了根据本公开的实施例的示例性静电沉淀器的另一示意图；
图6示出了根据本公开的实施例的示例性静电沉淀器的另一示意图；
图7示出了根据本公开的另一实施例的示例性排空系统的示意图；
图8示出了根据本公开的又一实施例的示例性排空系统的示意图；
图9示出了根据本公开的实施例的示例性静电沉淀器的另一个示意图；
图10示出了根据用于执行本公开的示例性实施例的方法和设备的流程图；
图11示出了根据本公开的实施例的另一个示例性手术设备；以及
图12示出了根据本公开的实施例的另一个示例性手术设备。
图13示出了图4中所示的收集单元200的俯视图。
具体实施方式
应当理解，本发明可以假设各种可替代的方位和步骤序列，除非明确相反地指出。还应理解，在附图中示出并在以下说明书中描述的特定组件和系统仅仅是本文限定的发明概念的示例性实施例。因此，除非另有明确说明，否则不应当认为与所公开的实施例相关的特定尺寸、方向或其他物理特性是限制性的。此外，在本申请的这一部分中，尽管可能不是，但在本文的各种实施例中描述的类似元件通常能够用类似的标号来表示。如下面说明中所使用的，方位术语诸如“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”和“下”以及它们的形容词和副词派生词(例如，“水平地”、“向右地”、“向上地”等)仅指当特定附图面向读者时图示结构的方位。同样地，术语“向内地”和“向外地”通常指表面相对于其伸长轴线或旋转轴线的方位(酌情而定)。
鉴于上述情况，仍然需要能够有效率并有效地去除手术期间产生的至少一部分手术烟羽的流体排空系统。
如图1所示，在实施例中，排空系统100(也称为流体排空系统)可包括经由管104与静电沉淀器组件106流体连通的手术设备102。管104的第一端可与布置在手术设备102的近端处的配件108(图2所示)密封连接，管104的第二端可与静电沉淀器组件106的流体入口110密封连接。应当理解，管104的实施例可以是可去除地或固定地附接，以与配件108和流体入口110形成密封连接。第二管112可包括与静电沉淀器组件106的流体出口114密封连接的第一端以及与真空动力源116的流体入口118密封连接的第二端。第二管112的实施例包括第二管112可去除地或固定地附接，以与流体入口118和流体出口114形成密封连接。在一实施例中，真空动力源116可以是安装在医疗设施壁中的中央真空装置，也可以是与静电沉淀器组件106相邻或与静电沉淀器组件106间隔开的单独的独立真空装置。真空动力源116可操作以产生或推动流体流动通过手术设备102、管104、静电沉淀器组件106和第二管112。
如图2和图3所示，在实施例中，手术设备102可以包括具有切割元件120和纵轴122的电手术笔。手术设备102还可以包括包围流体导管126的中空体124(见图3)。在一个实施例中，流体导管126能够从电手术笔中空体124的远端128到其近端130同轴地延伸穿过电手术笔中空体124的纵轴122。如图2所示，切割元件120可以布置在电手术笔中空体124的远端128处。
现在参考图2，在实施例中，切割元件120可以包括至少一个电极。该至少一个电极120可用于向患者的组织施加电流以进行切割和/或凝固。在其它实施例中，切割元件120可包括但不限于超声波手术刀或激光手术刀。
如图3所示，端口132可以布置在与流体导管126流体连通的电手术笔中空体124的近端130内。在一实施例中，配件108可包括带倒钩的配件，该配件具有穿过其中布置的流体导管134。配件108与电手术笔近端130联接并与端口132流体连通。在其他实施例中，配件108可以包括其他设计的连接器。例如，母接头可以用来代替带倒钩的配件108。母接头可以用来保持配件的内径，从而使流体导管134尽可能大。
如图2所示，电手术笔远端128可设有与中空体流体导管126流体连通的入口136。在手术设备102的操作过程中，由此产生的手术烟雾进入中空体入口136并通过中空体流体导管126到达端口132。从端口132，手术烟雾通过配件108连通至管104。相应地，过程中的手术烟雾和碎片可以通过手术设备102运送到管104。从管104，手术烟雾和碎片被运送到静电沉淀器组件106。术语“手术烟雾”在本文中可与术语“烟羽”互换。应当理解，尽管本发明的实施例可描述为可操作以排空流体、烟雾和/或烟羽，但实施例也可操作以排空气体、流体和/或微粒。
如图2所示，在一实施例中，手术设备102可设有为切割元件电极120提供不同水平的电流的切割按钮138和凝固按钮140。在一个实施例中，切割按钮138可操作以在第一动力水平下激活切割元件电极120，凝固按钮140可操作以在第二动力水平下激活切割元件电极120。在一实施例中，第一动力水平可以高于第二动力水平。切割按钮138和凝固按钮140也可操作以激活静电沉淀器组件106。在一实施例中，激活手术设备102也同时或大约同时激活静电沉淀器组件106。停用手术设备102也可以同时或大约同时停用静电沉淀器组件106。在一实施例中，静电沉淀器组件106可以在手术设备102被停用之后和在静电沉淀器组件106自身停用之前的设定时间段内维持激活状态。应当理解，当图2和图3示出了作为电手术装置的手术设备102，实施例包括手术设备102，该手术设备102是在需要流体排空的手术环境或医疗环境中使用的任何类型的医疗装置。例如，手术设备102的实施例包括套管针、抽吸装置等。
如图11所示，在流体排空系统100的另一个实施例中，手术设备102可以包括棒(wand)102A。棒102A可以包括中空的大致圆柱形的本体124A，该本体124A限定了穿过其中的流体导管126A。棒102A的远端128A可设有入口136A，棒102A的近端130A可设有出口132A。棒入口136A可经由穿过其中的流体导管126A与棒出口132A流体连通。近端130A可与管104连接，使得棒出口132A与管104流体连通。棒导管126A可包括恒定直径或可变直径。
如图12所示，在流体排空系统100的另一个实施例中，手术设备102可以是柔性管102B。柔性管102B可以包括中空的大致圆柱形的本体124B，该本体124B限定了穿过其中的流体导管。柔性管102B的远端128B可设有入口136B，柔性管102B的近端130B可设有出口132B，柔性管入口136B可经由穿过其中的流体导管与柔性管出口132B流体连通。近端130B可与管104连接，使得柔性管出口132B与管104流体连通。在另一实施例中，柔性管近端130B可直接与歧管142或静电沉淀器组件入口110联接。穿过柔性管102B的导管可包括大致恒定的直径或可变直径。
在另一实施例中，手术设备102可包括限定可变横截面积的喷嘴。可去除的海绵防护件103(见图11)可位于手术设备102的远端周围，以防止无意中抽吸敷料。海绵防护件103的实施例提供了多孔柔性网或覆盖物，其可操作以覆盖入口136A，使得较大的物体(例如海绵、纱布、衬垫等)不能进入流体导管126A。海绵防护件103的实施例可操作以允许烟雾、碎片和/或微粒通过海绵防护件的多个孔137A，使得烟雾、碎片和/或微粒能够进入流体导管126A。
如图1所示，在一实施例中，歧管142可以布置在流体排空系统100的、在管104和静电沉淀器组件106之间的流体路径中。歧管142可安装到静电沉淀器组件106的流体入口110，使得歧管142与入口110流体连通。管104的第二端可与歧管142的入口联接。在另一实施例中，歧管142可安装在静电沉淀器组件106内部，使得管104直接与流体入口110联接并且流体出口110与歧管142流体联接。歧管142可包括用于捕获部分手术烟雾的流体捕集器143。流体捕集器143可操作以从手术烟雾中去除诸如但不限于水的液体。歧管142可以包括用于查看由流体捕集器143捕获的液体水平的窗口。在一实施例中，流体捕集器143可以包括冷捕集器或冷凝器。
在一实施例中，歧管142可包括射频识别标签144(RFID)，射频识别标签144可操作以维持和传输歧管142的识别信息，包括歧管142的品牌、型号和/或状态。歧管142的状态可包括歧管142的制造年份、歧管142使用的时间长度和/或是否因为运行不正常或没有正确过滤通过歧管142的流体和微粒而应该更换流体捕集器143。静电沉淀器组件106可以包括能够识别歧管142的RFID 144的RFID读取器146。歧管142的RFID 144可用于以确保部件识别，使得流体排空系统100或静电沉淀器106仅在静电沉淀器RFID读取器146识别具有所需规格、品牌、型号、状态和/或流体捕集器143是否应更换时才操作。
静电沉淀器组件106可进一步包括壳体148、中空导管161和在流体入口110处布置壳体148内的阀门147。流体入口110和流体出口114经由中空导管161流体连通。壳体148可包括流体入口110和流体出口114。在一实施例中，阀门147与流体入口110流体连通，并且可操作以在真空动力源116的操作期间中断通过在流体入口110处或与流体入口110相邻的静电沉淀器组件106的手术烟雾、流体和/或微粒的流动。如图1所示，阀147可位于静电沉淀器流体入口110内。在一实施例中，手术设备102将能够操作阀门117。例如，切割按钮138和凝固按钮140可操作以打开和关闭阀门147，使得当手术设备102被激活时，阀门147打开，并且当手术设备102被停用时，阀门147关闭。在其它实施例中，阀门147的打开和/或关闭状态可以通过布置在壳体148上或壳体148中的键盘或按钮149来操作，使得按钮149由医务人员或用户可操作。应当理解，阀门147的实施例包括与出口114相邻或在出口114内的阀门147，使得阀门147可操作以阻止或中断手术烟雾、流体和/或微粒的流动进入管112。
静电沉淀器组件106进一步可包括在壳体148内布置在中空导管161中的微粒过滤器150。过滤器150位于下游并且与流体入口110流体连通。在手术烟雾或流体流进入静电沉淀器组件106后，该微粒过滤器150能够捕获通过静电沉淀器组件106的手术烟雾或流体流中的任何粗微粒。微粒过滤器150是可更换的并且从静电沉淀器组件106中可去除，以确保积聚在微粒过滤器150中的微粒不会将通过静电沉淀器组件106的流体流动速率降低到预定阈值以下。实施例包括具有RFID标签151的微粒过滤器150，RFID标签151可操作以维持和传输诸如微粒过滤器150的品牌、型号、状态和/或过滤器速率等信息。实施例进一步包括静电沉淀器组件106，静电沉淀器组件106包括RFID读取器153，RFID读取器153可操作以与RFID标签151通信，从而读取由RFID标签151维护的信息。RFID标签151和RFID读取器153可用于确保部件识别，使得静电沉淀器106继续在预定规格内操作和过滤。
参考图1，静电收集单元200可在静电沉淀器组件壳体148内在中空导管161中布置在微粒过滤器150的下游。收集单元200包括收集表面201。收集表面201的实施例包括一个平面表面或多个平面表面，平面表面可操作以带电使得收集表面201与电极212相反(图4中所示)。电动力源202与收集单元200电连接以选择性地向收集单元200供给电流。在一实施例中，电动力源202可以是建筑物的交流(AC)动力源。在另一实施例中，电动力源202可以是但不限于可充电电池或可更换电池。在操作中，收集单元200诱发通过静电沉淀器组件106的流体、手术烟雾和/或微粒的流动中悬浮微粒的至少一部分中的静电电荷。然后，至少一部分带电微粒被收集单元200捕获，使得微粒从流体、手术烟雾和/或微粒的流动中去除。静电收集单元200可包括一级设计，其中相对于微粒收集站点诱发静电电荷，或者包括两级设计，其中在微粒收集站点上游的微粒中诱发静电电荷。
在一实施例中，静电沉淀器组件106还可以包括布置在收集单元200下方或与收集单元200相邻的收集托盘152，使得收集托盘152可以收集、捕获和维持来自收集单元200的微粒和其他材料。收集托盘152可积聚由收集单元200从手术烟雾、流体和/或微粒中去除的微粒，这些微粒没有通过其中的静电力维持在收集单元200上或收集单元200内。换言之，收集托盘152可操作以接收和维持未停留在收集单元200上或内部的积聚微粒，因为作用于积聚微粒的重力大于收集单元200的静电力，从而导致积聚的微粒掉落或从收集单元200中去除。收集托盘152可以是可去除的部件，使得当预定数量的微粒积聚在收集托盘152内时，收集托盘152可被更换。在另一个实施例中，收集托盘152可以是可去除的，这样收集托盘152可以被清除微粒并重新安装在静电沉淀器组件壳体148内。
第二微粒过滤器154可在壳体148内与流体出口114相邻地布置。第二微粒过滤器154可捕获手术烟雾中在进入管112之前未被收集单元200去除的任何粗微粒。第二微粒过滤器154是可更换的，以确保在其中积聚的微粒不会将通过静电沉淀器组件106的流体流动速率降低到预定阈值以下。在一个实施例中，第二微粒过滤器154是高效微粒空气(HEPA)过滤器。实施例包括具有RFID标签155的微粒过滤器154，RFID标签155可操作以维持和传输诸如微粒过滤器154的品牌、型号、状态和/或过滤速率等信息。实施例进一步包括静电沉淀器组件106，静电沉淀器组件106包括RFID读取器157，RFID读取器157可操作以与RFID标签154通信，以读取由RFID标签155维持的信息。RFID标签155和RFID读取器157可用于确保组件识别，使得静电沉淀器106继续在预定规格内操作和过滤。
在一实施例中，如图4所示，静电收集单元200可以包括多个中空圆柱形收集管210。收集管210可以布置成两个或更多个偏置行，使得每一行可以在大致为蜂窝状的几何结构中嵌套在相邻行中。在未描绘的实施例中，收集管210可包括中空六边形棱柱几何结构。收集管210的纵轴可以大体竖直地定向。静电收集单元200还可以包括多个放电电极212。放电电极212可以通过收集管210大体同轴布置。放电电极212与电动力源202电连通，用于对手术烟雾中的微粒充电。
在操作中，手术烟雾、流体和/或微粒通过静电沉淀器组件入口110连通至中空导管161，穿过微粒过滤器150，然后穿过收集管210，放电电极212在收集管210处对手术烟雾、流体和/或微粒中的至少一部分剩余微粒进行充电或电离。收集管210与放电电极212带相反电荷，使得收集管210可操作以吸引由放电电极212充电的微粒。然后，电离微粒积聚在收集管210的径向内收集表面上。未积聚在收集管210上的电离微粒可由收集托盘152捕获。在通过收集单元200之后，手术烟雾随后通过第二微粒过滤器154并离开出口114。
收集管210的收集表面和电极212可以带相反电荷。在一实施例中，动力源202可用于(i)诱发放电电极212中的负电压，以及(ii)在收集管210的收集表面中诱发正电压。在另一实施例中，动力源202可用于在放电电极212中诱发负电压。在本实施例中，收集管210的收集表面可以连接到地。在又一实施例中，动力源202可用于在放电电极212中诱发正电压。在本实施例中，收集管210的收集表面可以连接到地，或者可以具有经由动力源202在收集表面中诱发的负电压。在一个实施例中，放电电极212和收集管210的收集表面之间的电位差为7千伏(7kV)。放电电极212和收集管210的收集表面之间的电位差可以大于7kV，然而，在足够高的电位差下，放电电极212和收集表面之间可能产生不期望的电弧。
在一实施例中，在重新安装之前，收集管210可临时从静电沉淀器组件壳体148中去除以进行清洁。可替换地，或者结合可清洁性，收集管210可以是一次性和可更换的。在收集管210的收集表面在操作期间未连接到地的实施例中，壳体148中的检修面板213的开口将收集表面连接到地。在去除前将收集表面连接到地，确保了防止任何人因收集表面中的残余电压而在将收集管210从静电沉淀器组件106去除时受到伤害。
在另一个实施例中，如图4和13所示，静电沉淀器组件106可以包括清洁元件300，以至少部分地从收集单元200的收集表面去除沉淀物和积聚的微粒。参照图13，示出了图4中描绘的清洁元件300的俯视图。清洁元件300可包括多个环形刮片302，多个环形刮片302被定位使得每个刮片302可以移动通过收集管210中的一个收集管。换言之，收集管210中的每一个将具有相应的环形刮片302，用于从相应的一个收集管210的径向内表面去除积聚的微粒。刮片302的径向外边缘布置成使得成当刮片302移动通过收集管210时该刮片302将接触收集表面317。收集表面317位于收集管210的径向内表面上。刮片302可操作以移动通过收集管210的纵轴，从而将积聚的微粒从收集表面317去除。在一实施例中，刮片302可包含弹性材料。一个或更多个开孔304可以穿过刮片302布置以容纳穿过其中布置的放电电极212。另外，刮片302可与能够在壳体148内线性驱动的第一轴306固定联接。致动器组件310可位于壳体148内，以致动刮片302穿过收集管210。在一实施例中，致动器组件310可包括动力源312，例如无刷直流(BLDC)马达。动力源312可经由轴316与小齿轮314联接。小齿轮314可以与轴306上的多个齿啮合接合。在其它实施例中，致动器组件310可包括其他线性致动器。
让刮片302穿过收集管210的致动使刮片302沿着收集管210的内部径向收集表面317滑动，将微粒移除到收集托盘152。刮片302可经由动力源312致动穿过其它收集管210。在其它实施例中，附加刮片302可由附加致动器组件310致动。致动器组件310可与控制器318电连接。在一实施例中，控制器318可与至少一个传感器320通信，该传感器320能够检测至少一个收集表面的电荷变化。当传感器320向控制器318传输信号，指示至少一个收集表面的电荷已降到预定电压以下(由于积聚微粒在收集表面上的累积屏蔽或降低了电荷)时，控制器318操作致动器组件310。在一实施例中，传感器320可以包括霍尔效应传感器。传感器320可经由无线电无线通信或有线连接向控制器318传输信号。
在另一个实施例中，如图5所示，静电收集单元200可以包括多个收集板220。收集板220可以在大致竖直的平面中大致彼此平行地布置。在本实施例中，静电收集单元200还可以包括位于收集板220上游的多个水平布置的放电电极222。在操作中，手术烟雾、流体和/或微粒通过静电沉淀器组件入口110、通过微粒过滤器150、然后连通至放电电极222的上方和周围，在那里手术烟雾、流体、和/或微粒中的至少一部分剩余微粒中被充电或电离。然后，手术烟雾、流体和/或微粒在收集板220之间通过，电离微粒积聚在收集板220的收集表面上。未积聚在收集板220上的电离微粒可由收集托盘152捕获。实施例提供了收集托盘152位于收集板220的下方，使得在预定数量的微粒积聚在收集板220的表面上后，过量的电离微粒可以通过中空导管161落到收集托盘152上。当收集板220表面上的电离微粒的数量可操作以阻挡额外的电离微粒被吸引到收集板220，从而使重力大于电离微粒和收集板220之间磁拉力时，将会发生预定数量的积聚微粒导致额外的电离微粒下落。在通过收集单元200之后，手术烟雾随后通过第二微粒过滤器154并离开出口114。
收集板220的收集表面和放电电极212带相反电荷。在一实施例中，动力源202可用于诱发放电电极222中的负电压，以及在收集板220的收集表面中诱发正电压。在另一实施例中，动力源202可用于在放电电极222中诱发负电压，收集板220的收集表面可以连接到地。在又一实施例中，动力源202可用于在放电电极222中诱发正电压，收集板220的收集表面可以连接到地，或者可以具有经由动力源202在收集表面中诱发的负电压。在一个实施例中，放电电极222和收集板220的收集表面之间的电位差为7千伏(7kV)。放电电极222和收集板220的收集表面之间的电位差可以大于7kV，然而，在足够高的电位差下，放电电极222和收集表面之间可能产生不期望的电弧。
在一实施例中，在重新安装之前，收集板220可临时从静电沉淀器组件壳体148中去除以进行清洁。可替换地，或者结合可清洁性，收集板220可以是一次性和可更换的。在收集板220的收集表面在操作期间未连接到地的实施例中，壳体148中的检修面板213的开口将收集表面连接到地。在去除前将收集表面连接到地，确保了防止任何人因收集表面中的残余电压而在将收集板220从静电沉淀器组件106去除时受到伤害。
现在参考图6，在另一个实施例中，静电沉淀器组件106可以包括清洁元件400，以至少部分地从收集单元200的收集表面去除沉淀物和积聚的微粒。清洁元件400可包括多个刮片402。刮片402中的每一个均可以在板220的外部平面表面上布置在两个板220之间。刮片402可以由弹性材料制成。在刮片402的致动期间，每个刮片402的相对边缘与收集板220的收集表面接触。刮片402可与横向布置的臂404联接，臂404可操作地与致动组件410联接。
致动器组件410可与控制器418电连接。在一实施例中，控制器418可与至少一个传感器420通信，该传感器420能够检测至少一个收集表面的电荷变化。当传感器420向控制器418传输信号，指示至少一个收集表面的电荷已降到预定电压以下时，控制器418操作致动器组件410使得刮片402被移动以从板220的表面去除积累的微粒。在一实施例中，传感器420可以包括霍尔效应传感器。传感器420可经由无线电无线通信或有线连接向控制器418传输信号。
在一实施例中，清洁元件400可包括喷嘴422，喷嘴422可操作以将流体喷射到收集板220的收集表面上，以至少部分地去除收集表面上的沉淀物并使沉淀物进入收集托盘152。喷嘴422可独立于刮片402使用或与刮片402结合使用。喷嘴422可操作地联接到控制器418，使得控制器418能够激活或停用喷嘴422，以选择性地将流体喷射到收集板220的收集表面上。
如图9所示，在另一实施例中，静电收集单元200可包括多个同轴的中空圆柱形收集管230。收集管230可包括外部收集管，其中附加的收集管同轴径向地布置在内部。收集管230的纵轴可以大致竖直地定向。放电电极212中的至少一个可以通过径向最内侧的收集管230大致同轴地布置，附加的放电电极212可以径向地布置在其他收集管230之间。放电电极212与电动力源202电连通，用于对手术烟雾中的微粒充电。
收集管230的收集表面和电极212带相反电荷。在一实施例中，动力源202可用于诱发放电电极212中的负电压，以及在收集管230的收集表面中诱发正电压。在另一实施例中，动力源202可用于在放电电极212中诱发负电压，并且收集管230的收集表面可以连接到地。在又一实施例中，动力源202可用于在放电电极212中诱发正电压，收集管230的收集表面可以连接到地，或者可以具有经由动力源202在收集表面中诱发的负电压。在一个实施例中，放电电极212和收集管230的收集表面之间的电位差为7千伏(7kV)。放电电极212和收集管230的收集表面之间的电位差可以大于7kV，然而，在足够高的电位差下，放电电极212和收集表面之间可能产生不期望的电弧。
在一实施例中，在重新安装之前，收集管230可临时从静电沉淀器组件壳体148中去除以进行清洁。可替换地，或者结合可清洁性，收集管230可以是一次性和可更换的。在收集管230的收集表面在操作期间未连接到地的实施例中，壳体148中的检修面板213的开口将收集表面连接到地。在去除前将收集表面连接到地，确保了防止任何人因收集表面中的残余电压而在将收集管230从静电沉淀器组件106去除时受到伤害。
继续参照图9，在另一个实施例中，静电沉淀器组件106可以包括清洁元件500，以至少部分地从收集单元200的收集表面去除沉淀物和积聚的微粒。清洁元件500可包括环形刮片502，环形刮片502被定位使得刮片502可在收集管230的径向外部收集表面和径向内部收集表面之间移动。刮片502的径向外边缘和径向内边缘被布置成当刮片下降穿过收集管230时，刮片502将接触收集表面。在一实施例中，刮片502可包括弹性材料。一个或更多个开孔504可以穿过刮片502布置以容纳穿过其中布置的放电电极212。另外，刮片502可与能够在壳体148内线性驱动的第一轴506固定联接。第二轴508能够与刮片502可滑动地联接，以在其致动过程中支持刮片502的定向。致动器组件510可位于壳体148内，以致动刮片502穿过收集管230。在一实施例中，致动器组件510可包括动力源512，例如无刷直流(BLDC)马达。动力源512可经由轴516与小齿轮514联接。小齿轮514可以与轴506上的多个齿啮合接合。在其它实施例中，致动器组件510可包括其他线性致动器。
在另一实施例中，静电收集单元200可以包括具有网孔402的收集表面(如图7所示)。网孔402可以包括筛网、开孔金属泡沫、金属丝绒或金属丝海绵。如上面实施例中所述，放电电极212和收集表面之间的位差有助于电离微粒在收集表面上的积聚。网孔402收集表面吸引来自手术烟雾的电离微粒，同时对通过流体排空系统100的流体速率的影响最小。
现在参考图1，静电沉淀器组件106可以位于与真空动力源入口118相邻处。在本实施例中，为了方便医务人员或用户，静电沉淀器组件106可以在操作区域周围移动。静电沉淀器组件106可包括选择性锁定轮902，以增加静电沉淀器组件106的移动性。在另一实施例中，如图7所示，静电沉淀器组件106可在真空动力源入口118处或与真空动力源入口118相邻地安装在壁160上。在本实施例中，可以省去用于排除静电沉淀器组件流体出口114和真空动力源116之间的流体连通的第二管112。在又一实施例中，如图8所示，静电沉淀器组件106的至少一部分可以位于壁160内。
在一实施例中，控制器318可以包括在一套编程指令的控制下操作的处理器，该套编程指令也可以被称为软件。控制器318还可以包括在其中储存了编程指令的存储器319以及处理器321(如图4所示)。存储器319还可以储存一段时间内的识别码和收集表面电荷记录。控制器318可向致动器组件310输出信号以操作清洁元件。控制器318还可以向用户接口323输出信号，该用户接口323可操作以与用户交互，以指示收集表面何时应该清洁或更换。用户接口323可以被包括作为静电沉淀器组件106的一部分，或者可以被包括在独立设备中。实施例提供了用户能够通过用户接口323激活静电沉淀器106、手术设备102和/或真空源116。用户接口323的实施例包括键盘、触摸屏、按钮、计算机接口等。
在实践中，本公开的实施例提供了真空动力源116，该真空动力源116可操作以产生或推动流体从手术设备102通过管104、流体入口110、中空导管161、过滤器150、收集单元200、收集托盘152、流体出口114流到真空动力源116。进入中空导管161的流体和微粒流至过滤器150，使得较大的微粒和烟雾被过滤器150从流体流中过滤出来。然后流体流由电极(例如212、222等)充电，使它们要么带负电荷，要么带正电荷。然后，带电的流体流通过或经过收集单元(例如，200)，其中收集单元与电极的电荷相反。流经的流体流被吸引至并积聚到收集单元上。然后，任何剩余的流体流经过收集托盘152或与收集托盘152相邻，并从静电沉淀器106流出到达真空动力源116。在一些实施例中，当收集单元积累了足够的带电微粒以使它们不能再吸引微粒时，收集单元200可以由清洁元件来清洁。在其它实施例中，收集单元200可去除地固定在静电沉淀器内，使得积聚的微粒可被手动去除。
现在参考图10，图10描绘了根据提供流体排空系统的方法的实施例的简化逻辑流程图。该方法从方框1002开始，方框1002说明了：提供手术设备，该手术设备具有穿过其中的流体导管；提供与手术设备流体导管流体联接的真空管；提供与真空管流体联接的真空源，其可操作以产生流体流；以及提供布置在流体流中的静电沉淀器。接着方框1004表示其中静电沉淀器可操作以过滤烟羽中的多个微粒，而不会对烟羽的流动产生阻力。方框1006说明动力源与静电沉淀器电联接。方框1008涉及其中操作静电沉淀器不会增加真空源的噪声级，方框1010表示其中操作静电沉淀器不会增加真空源的功率输出。
图10的逻辑图可以被认为示出了方法的操作或者储存在计算机可读介质中的计算机程序指令的执行结果。逻辑图也可以被认为是装置的部件被构造为使得该装置运行的特定方式。
应当理解，虽然上述静电沉淀器组件106的实施例被描述为具有两个微粒过滤器和静电收集器，实施例也包括具有一个或零个微粒过滤器的静电沉淀器组件106。
本文描述的实施例的一个或更多个特征可以组合以创建未描绘的附加实施例。尽管上面已经详细描述了各种实施例，但是应当理解，它们是以示例的形式展示，而不是限制性的。对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，所公开的主题可以在不脱离其范围、精神或本质特征的情况下以其他特定形式、变型和修改来体现。因此，上述实施例在所有方面均被视为说明性的，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书指定，并且旨在包含其等效物的意义和范围内的所有变化。

Claims (19)

1.流体排空设备，包括：
手术设备，所述手术设备具有穿过其中的流体导管；
与流体导管流体联接的真空管；
与流体导管流体联接的静电沉淀器，所述静电沉淀器包括至少一个可操作以吸引电离微粒的收集表面；以及
与真空管流体联接的真空源，其中真空源可操作以产生穿过流体导管、真空管和静电沉淀器的流体流，其中静电沉淀器包括收集单元，所述收集单元带电以至少部分地捕获流体流中带相反电荷的微粒。
2.根据权利要求1的流体排空系统，其中静电沉淀器沿真空管定位。
3.根据权利要求1的流体排空系统，其中流体排空系统进一步包括高效微粒空气过滤器，所述高效微粒空气过滤器在流体流中位于静电沉淀器的下游。
4.根据权利要求1的流体排空系统，其中静电沉淀器包括壳体。
5.根据权利要求4的流体排空系统，其中真空管包括在手术设备和壳体之间流体联接的第一部段，以及在壳体和真空源之间流体联接的第二部段。
6.根据权利要求1的流体排空系统，所述流体排空系统进一步包括与静电沉淀器电联接的动力源，所述动力源可操作以对收集表面充电。
7.根据权利要求1的流体排空系统，所述流体排空系统进一步包括与静电沉淀器电联接的动力源，其中手术设备包括第一按钮和第二按钮中的至少一个，第一按钮和第二按钮中的所述至少一个可操作以控制动力源。
8.根据权利要求1的流体排空系统，所述流体排空系统进一步包括阀门，所述阀门可操作以在真空动力源的操作期间中断穿过流体排空系统的流体流。
9.根据权利要求8的流体排空系统，其中阀门位于静电沉淀器的壳体中，其中阀门位于壳体的入口端口中，并且其中第三按钮可操作以打开或关闭阀门。
10.一种方法，包括：
提供具有穿过其中的流体导管的手术设备；
提供与流体导管流体联接的真空管；
提供与真空管流体联接的真空源，其中真空源可操作以产生流体流；以及
提供布置在流体流中的静电沉淀器，其中静电沉淀器可操作以从烟羽中过滤多个微粒而不对烟羽的流动产生阻力。
11.根据权利要求10的方法，所述方法进一步包括提供与静电沉淀器电联接的动力源。
12.静电沉淀器，包括：
壳体，所述壳体包括流体连通的入口端口和出口端口；
位于壳体内并与动力源电联接的电极，所述电极可操作以电离烟羽中的多个微粒；
位于电极下游的收集表面，所述收集表面可操作以吸引多个微粒；
位于收集表面下方的收集托盘；以及
位于壳体内的清洁元件，所述清洁元件可操作以至少部分地将沉淀物从收集表面去除到收集托盘。
13.根据权利要求12的静电沉淀器，其中收集表面包括管的径向内表面，其中收集表面的纵轴竖直布置。
14.根据权利要求13的静电沉淀器，其中电极包括在管内同轴定位的金属丝。
15.根据权利要求13的静电沉淀器，其中清洁元件包括平面的弹性刮片，穿过刮片定位的开孔，与刮片联接的轴，以及与轴联接的致动器，所述致动器可操作以使刮片至少部分地移动穿过管，并且其中电极穿过开孔同轴地定位。
16.根据权利要求15的静电沉淀器，所述静电沉淀器进一步包括与致动器电联接的控制器，以及与收集表面相邻并与控制器电连接的传感器，其中当收集表面的电荷低于预定值时，控制器可操作以激活致动器。
17.根据权利要求12的静电沉淀器，其中收集表面包括(i)至少两个同轴嵌套的管，(ii)布置在蜂窝构造中的至少三个六边形管，以及(iii)竖直布置的板中的至少一种。
18.根据权利要求12的静电沉淀器，其中静电沉淀器在入口端口与歧管流体联接，歧管位于与入口端口的外部相邻处，歧管进一步包括射频识别标签，所述射频识别标签与位于壳体中的射频识别读取器通信，其中歧管包括流体捕集器。
19.根据权利要求12的静电沉淀器，所述静电沉淀器进一步包括位于壳体中且与入口端口相邻的过滤器，其中过滤器可操作以从来自入口端口的流体流中去除粗微粒，静电沉淀器进一步包括位于壳体中且与出口端口相邻的第二过滤器，其中第二过滤器可操作以从流向出口端口的流体流中去除微粒。
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