TWI442914B - 非侵入性之連續性位準感測系統及方法 - Google Patents

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Description

非侵入性之連續性位準感測系統及方法 發明領域
本發明係關於手術系統及方法。更特別本發明係關於一種於眼科手術系統用之一手術卡匣中感測流體位準之系統。
 發明背景
人類眼睛可能患有多種疾病，造成輕度惡化至完全喪失視力。雖然隱形眼鏡和眼鏡可彌補某些疾病，但另外有些疾病仍然需要眼科手術。大致上，眼科手術可歸類為眼後節手術，諸如玻璃體視網膜手術；及眼前節手術諸如白內障手術。更為晚近已經發展出前節與後節的組合手術。
用於眼科手術之手術儀器可特化用於眼前節手術或用於眼後節手術或用來支援兩種手術。總而言之，手術儀器經常需要使用相關聯之消耗品諸如手術卡匣、流體帶、管路、手柄梢端及其它消耗品。
依據手術程序及手術儀器而定，手術卡匣可提供多項功能。例如白內障手術(例如晶狀體乳化手術程序)用之手術卡匣可輔助管理灌洗流及抽吸流之流進及流出手術部位。手術卡匣也可提供流體帶之支撐、導引真空/壓力至手術儀器用之歧管以及其它功能。
手術卡匣之輸注/灌洗室及抽吸室中的流體位準經測量來判定手術用之流體剩餘量及流體流動特性。先前之腔室流體位準感測方法要求將流體著色或使用浮筒來標記流體空氣介面。但添加染料至流體不合所需，原因在於添加額外化學品至進入眼球的流體。使用浮筒不合所需，原因在於浮筒可能沾黏於室內且對腔室的方向性敏感。因此需要有一種可減少或消除先前技術位準感測系統及方法相關聯之問題之非侵入性之連續性位準感測方法及系統。
 發明概要
本發明之連續性非侵入性之位準感測系統及方法之實施例可滿足此等及其它需求。本發明之實施例提供一種感測於一手術腔室內之流體位準之裝置及方法。本發明之一個實施例提供一種手術系統，包含一手術卡匣，其至少部分係由卡匣材料所製成，手術卡匣界定一腔室且包含一第一壁及一第二壁；以及一手術主控台包含一卡匣接納器來接納該手術卡匣。手術主控台進一步包括多個豎立配置的光源來投射光進入該手術卡匣之第一壁內，其中多個光源各自係定位來沿一相對應之透射路徑而投射相對應之光線，該透射路徑具有與腔室表面之一入射角，因此若卡匣材料/第一流體(例如空氣介面)交叉相對應之透射路徑，則至少大部分相對應之光線被反射；以及若卡匣材料/第二流體(例如BSS)介面交叉相對應之透射路徑，則大部分相對應之光線不會被反射。此外，手術主控台包括一感測器陣列具有多個直立配置部分來接收通過該手術卡匣之第二壁之光，以及產生指示直立配置部分之各部分之照明量之一輸出。
本發明之另一實施例包括具有一線性光陣列及一線性感測器陣列之一種系統。該線性光陣列包含一第一光源，來沿一第一透射路徑投射第一光束進入第一卡匣壁內部，其中該第一透射路徑具有與腔室表面之入射角，因此若卡匣材料/第一流體介面交叉該第一透射路徑，則至少大部分第一光束被折射；以及一第二光配置成相對於第一光源之垂直軸，來沿一第二透射路徑投射一第二光束進入第一卡匣壁內部，其中第二透射路徑具有與該腔室表面之入射角，因此若卡匣材料/第二流體介面交叉該第二透射路徑，則至少大部分(即使並非全部)第二光束被折射。線性感測器陣列包含定位來接收該第一光束之一第一部分及定位來接收該第二光束之一第二部分，且產生指示第一部分及第二部分各自是否經照明之一輸出信號。
本發明之又另一實施例包括一種測定於一手術卡匣中之流體位準之方法，包含沿平行垂直間隔之透射路徑發射多光束進入一手術卡匣壁內部；檢測定位來接收多光束之一線性感測器陣列之各個垂直配置部分之照明量；以及基於該線性感測器陣列之各個垂直配置部分之照明量來測定流體位準。
本發明之又另一個實施例包含一種系統，其具有一手術卡匣，該手術卡匣至少部分係由界定一腔室且包含一第一壁及一第二壁之卡匣材料所製成。該系統進一步包括一手術主控台，其包含一卡匣接納器來接納該手術卡匣、一光源及一感測器。該光源可沿一透射路徑投射一光線進入該手術卡匣之第一壁。該光源係定位成若卡匣材料/第一流體介面交叉該透射路徑，則至少大部分光束被反射；以及若卡匣材料/第二流體介面交叉該透射路徑，則大部分光線未被反射。
該感測器係定位成可接收通過手術卡匣之第二壁之光，以及產生指示該感測器之照明之一輸出。
本發明之另一個實施例包括一種測定於一手術卡匣中是否存在有流體之方法，包含下列步驟：於入射角發射一光束進入一手術卡匣壁，該入射角可造成大部分光束於卡匣材料/第一流體介面反射，而大部分光束於卡匣材料/第二流體介面不會反射；以及使用感測器輸出來判定於一卡匣腔室內是否存在有於特定位準之液體。依據卡匣之組態而定，光例如可於卡匣材料/流體介面反射，但於卡匣材料/空氣介面不會反射。
本發明之實施例具有優點，原因在於光源及線性感測器陣列無需直接接觸手術流體。此外，於腔室內部無需漂浮裝置或流體的著色。
本發明之實施例經由提供高解析度連續位準感測而提供另一項優點。
本發明之實施例經由提供高靈敏度流速測定而提供另一項優點。
本發明之實施例係基於定義於「ON」態之一感測器陣列像素與定義於「OFF」態之一感測器陣列像素間的變遷來判定位準，提供另一項優點。此等實施例對線性感測器陣列之靈敏度不敏感。
圖式簡單說明
經由參照後文說明結合附圖將對本發明及其優點有更完整瞭解，附圖中類似的參考號碼係指示類似的結構，附圖中：第1圖為外科手術主控台之一個實施例之圖解代表圖；第2圖為外科手術卡匣之一個實施例之圖解代表圖；第3圖為卡匣接納器之一個實施例之圖解代表圖；第4圖為一個腔室具有線性光源及感測器陣列之頂視圖之實施例之圖解代表圖；第5圖為一個腔室具有線性光源及感測器陣列之頂視圖之另一個實施例之圖解代表圖；第6圖為一個腔室具有線性光源及感測器陣列之頂視圖之又另一個實施例之圖解代表圖；第7圖為流程圖，說明位準感測方法之一個實施例；以及第8圖為採用本發明之流體位準感測器之一手術卡匣及手術主控台之圖解代表圖。
 較佳實施例之詳細說明
本發明之較佳實施例舉例說明於附圖，類似的元件符號係用來指示各幅圖間類似且相對應之部分。
本發明之實施例提供一種經由從一線性光源投射光進入一卡匣之壁內部來檢測於一手術卡匣內部之流體位準之系統及方法。依據卡匣中之折射光或反射光數量(例如由於卡匣材料/流體介面或卡匣材料/空氣介面)決定，一線性感測器陣列之各個不同部分將被較多或較少照明。經由檢驗該線性感測器陣列的亮度，可測定於腔室內之流體位準。
第1圖為眼科手術主控台100之一個實施例之圖解代表圖。外科手術主控台100可包括具有觸控式螢幕115之旋轉監視器110。旋轉監視器110可對需要觀看觸控式螢幕115之任何人定位於多個不同方向。旋轉監視器110可由一邊擺動至另一邊且可旋轉與傾斜。觸控式螢幕115提供圖形使用者介面(「GUI」)其允許使用者與外科手術主控台100互動。
外科手術主控台100也包括用來將各工具及消耗品連結至外科手術主控台100之連接面板120。連接面板120例如包括凝結連接器、平衡鹽溶液接受器、各種手柄用之連接器及卡匣接納器125。外科手術主控台100也包括多個使用者友善之結構，諸如腳踏瓣控制(例如藏在面板130後方)及其它結構。
操作時卡匣(圖中未顯示)可置於卡匣接納器125內。於外科手術主控台100內部的夾具將卡匣夾緊定位來減少使用期間卡匣的移動。夾具可夾緊卡匣頂部及底部、卡匣側邊或以其它方式夾緊卡匣。
第2圖為手術卡匣150之一個實施例之圖解代表圖。卡匣150提供於手術後可拋棄的一種密閉式系統流體裝置。卡匣150包括一卡匣本體155及由卡匣本體155突起之夾具接納部(例如大致上指示於夾緊區段160及165)。於所示實施例中，卡匣150係由三個主要區段所形成：當卡匣150插入外科手術主控台100內部時面對外科手術主控台100之內介面區段或手術主控台介面區段170；一中間區段175及一背板179。卡匣150之各個區段可透過技藝界已知之按壓嵌合、聯鎖垂片、化學鍵結、熱黏結、機械扣件或其它附接機轉而共同耦聯。於其它實施例中，卡匣150可由單塊或多塊所形成。
手術主控台介面區段170與使用中可面對主控台且提供流體流道(例如由彈性體幫浦膜所提供之蠕動幫浦之流道177)、閥(例如灌注閥/抽取閥)、及其它管理流體流動之結構用之介面。卡匣150也附接於流體帶(圖中未顯示)來於手術期間收集流體。
根據本發明之多個實施例，外科手術卡匣150包括盛裝抽吸用及灌注用流體之腔室。舉例言之，腔室卡匣180可包括兩個灌注室181/182。第三腔室185可位於外科手術卡匣150的內部，於外科手術卡匣150距腔室卡匣180之對側(例如於外科手術卡匣150之一190指示之該側)。根據一個實施例，腔室內之流體位準可以非侵入方式測定。如後文說明，使用垂直光源，光可投射入腔室壁內部。依據光於室內為折射或反射而定，垂直感測器陣列將於沿該感測器陣列之垂直軸的各點檢測光或未檢測光。依據感測器陣列之照明部及未經照明部間之變遷而定，可檢測腔室內之流體位準。
第3圖為不含腔室之卡匣接納器125之一個實施例之圖解代表圖。卡匣接納器125有多個氣壓輸入及輸出埠口來與手術卡匣介面。卡匣接納器125進一步包括一開口來允許蠕動幫浦輥輪191於操作期間接觸手術卡匣。蠕動幫浦及互補之卡匣之一個實施例說明於美國專利申請案6,293,926，申請人Sorensen，該案全文以引用方式併入此處。
於第3圖之實施例中，手術卡匣係藉有一底軌192及一頂軌(圖中未顯示)之一夾具來固定定位。各個軌有外夾指(例如夾指194)其接觸卡匣於相對應之夾緊區段；及具有內夾指來於插入期間定位卡匣，及於釋放期間由卡匣接納器中推出卡匣。按壓下釋放鈕196來啟動由夾具中釋放卡匣。卡匣接納器125也包括線性光源來投射光進入卡匣腔室壁；以及包括感測器陣列來檢測通過腔室之折射光(或來自於腔室壁之反射光)。各光源包括多個垂直配置之光源(亦即沿垂直間隔之透射路徑投射光)，且定位成可投射光進入腔室壁內。例如線性光源200可投射光進入腔室181/182內部。線性光源200可含有校準來投射光進入腔室181之一第一光源集合，以及配置成與第一光源集合夾角90度角(或其它角度)來投射光進入腔室182之一第二光源集合。同理，線性光源202可投射光至腔室185之壁內部。個別線性感測器陣列可接收通過腔室之折射光或於腔室表面之反射光。於本實例中，感測器陣列206(如第4圖顯示)可接收投射於腔室181之來自於光源200之光，位在壁208之感測器陣列可接收投射於腔室182之來自於光源200之光，以及於壁210之感測器陣列可接收來自於光源202之光。各個感測器陣列包括垂直配置部分來接收通過卡匣室壁之光。垂直配置部分例如可為感測亮度之像素、分開感測器或其它機構。
第3圖之組態供舉例說明之用。卡匣接納器125之形狀因素、設置及輸入/輸出埠口數目及卡匣接納器125之其它特徵可依據手術主控台100、所執行的手術程序或其它因素決定。
第4圖為有光源200及感測器206之腔室181之一個實施例之頂視圖之圖解代表圖。根據一個實施例，面對光源200及感測器206之腔室181之壁216/218為透明或不透明。根據本發明之一個實施例，光源200可為線性光源(亦即連續光源)，諸如線性LED光源，其於各垂直點產生光；感測器206可為線性感測器陣列(亦即連續感測器陣列)，諸如線性光二極體，其檢測於各個垂直位置由光源200所發射之光。線性感測器陣列206之一個實施例為TAOS TSL208R線性感測器陣列，德州先進光電子系統公司(Texas Advanced Optoelectronic Systems)德州普拉諾製造，具有每吋200點(DPI)之解析度。線性光源200及線性感測器陣列206連接至一電路(圖中未顯示)。根據一個實施例，線性光源也包括燈具來投射光至另一腔室(第2圖之腔室182)。較佳光源200所產生之光可提供具有主要為水平透射路徑之均勻平行光束。
於操作中，線性光源200係作為發射器來發光，而感測器陣列206係作為接收器。光至室壁216之入射角可選擇為光線當通過腔室內部空氣時可照明感測器206，但當通過腔室內的BSS流體時提供低於臨界值量之光。舉例言之，第4圖顯示光線220通過腔室181之空氣之表現，光線220’通過腔室181中之BSS流體之表現。於第一種情況下，光束220穿透室壁216，通過腔室181頂部之空氣，通過室壁218且照明感測器陣列206部分。另一方面，光束220’進入BSS流體時於表面230被折射(例如於ABS/BSS介面被折射)。折射的光束220’當達到鄰近室壁218時於表面232被反射因而錯失感測器陣列206之像素。使用適當α，於表面232之反射變成全反射，原因在於卡匣材料(例如ABS塑膠、丙烯酸系樹脂或其它塑膠)之折射率比空氣之折射率更大之故。此種情況下，光被全反射，如此光束到達感測器陣列206之與腔室內之BSS流體校準部分。因此，與BSS流體校準的像素為深色。如此，當光之透射路徑與ABS/空氣介面交叉時，大部分光不會被反射；但當透射路徑係與ABS/BSS介面交叉時，大部分光束(即使並非全部)被反射。
電子電路比較線性感測器陣列206之不同部分(例如像素或其它感測器元件)之輸出與一臨界值作比較，來判定線性感測器陣列206之該部分是否為「ON」(與空氣相關聯)或「OFF」(與液體相關聯)。線性感測器陣列206之「ON」部分與「OFF」部分間之變遷可標記流體位準。但須注意可採用其它邊緣檢測機制，諸如線性內插法。
光之適當入射角α係由第一流體(例如空氣或其它流體)及第二流體(例如BSS流體或其它流體)及卡匣材料(例如ABS塑膠或其它材料)之折射率決定。較佳入射角α經選擇，讓光束可通過第一流體到達感測器陣列206，但當行經通過第二流體時被全反射。於其它實施例中，光束未被全反射，可設定預定之臨界值來補償確實通過第二流體而到達感測器陣列206之光量。預定臨界值可經調整來補償周圍光源、由其它光源洩漏之光及其它可能造成感測器陣列206之一部分輸出「OFF」態信號之因素。
第5圖為具有光源312及感測器314之一腔室310之另一個實施例之圖解代表圖。根據一個實施例，面對光源312及感測器314之腔室310之壁316/318為透明或不透明。根據本發明之一個實施例，光源312為線性光源(亦即連續光源)，諸如線性LED光源其順著垂直軸產生光；感測器314為線性感測器陣列(亦即連續感測器陣列)，諸如線性光二極體，其檢測由光源312沿垂直軸所發出的光。線性光源312及線性感測器陣列314係連接至一電路(圖中未顯示)。
線性光源312安裝於腔室之一側上照明垂直於壁316之腔室310。線性感測器陣列314係垂直安裝於腔室之相鄰側壁318上。腔室310於壁316與318之交叉處有稜鏡形狀之角隅320。入射光α可選擇當光束撞擊表面322於有第一流體於另一側上之一點(ABS之折射率約為1.5，空氣之折射率約為1.0)時，來自於線性光源312之光束全然由表面322反射來撞擊線性感測器陣列314。但當光束碰撞表面322於另一側上有第二流體之一點(ABS之折射率約為1.5，BSS之折射率約為1.3)時，於表面322之折射光束大部分錯失線性感測器陣列314。換句話說，當光的透射路徑由卡匣材料/第一流體介面所交叉時，大部分光或全部光於表面322反射；但若透射路徑由卡匣材料/第二流體介面交叉時，則小部分光束被反射
舉個實例，第5圖顯示光束330主要於腔室310之表面322之空氣/塑膠介面反射之表現，光束330’主要於表面322折射入腔室310內部之表現。於第一種情況下，光束330穿透壁316，通過於角隅320的塑膠，而於表面322之塑膠/空氣介面反射。另一方面，大部分光束330’於表面322於卡匣材料/BSS流體介面折射，但部分光束330’也被反射。於本實例中，強力反射光(例如光束330)照明線性感測器陣列314，指示於該位準存在有空氣。
第6圖顯示反射光束位準感測之另一個實施例。第6圖為有光源352及感測器354之一腔室350之另一個實施例之圖解代表圖。根據一個實施例，面對光源352及感測器354之卡匣壁356/358為透明或不透明。根據本發明之一個實施例，光源352可為線性光源(亦即連續光源)，諸如線性LED光源其順著垂直軸產生光；感測器354為線性感測器陣列(亦即連續感測器陣列)，諸如線性光二極體，其檢測由光源352沿垂直軸所發出的光。線性光源352及線性感測器陣列354係連接至一電路(圖中未顯示)。
線性光源352係安裝於壁356上。線性感測器陣列354係垂直於壁358而安裝。入射角α係選擇為，當光束撞擊表面362於另一側上有第一流體之一點時，來自於光源352之光束全然由表面362反射來碰撞線性感測器陣列354；但當光束碰撞表面362於另一側上有第二流體之一點時，光束於表面362折射而錯過線性感測器陣列354，原因在於實際上ABS具有折射率約為1.5，BSS具有折射率約為1.3及空氣具有折射率約為1.0。
回頭參考有腔室350含有空氣及BSS流體之ABS卡匣之實例，由於腔室頂含有空氣，故表面362之上部為ABS/空氣介面，而表面362之底部為ABS/BSS介面。如此，於表面362有兩個不同的光介面。來自於線性光源352之光束以入射角α到達表面362。部分光束於表面362反射，而由線性感測器陣列354接收；而部分光束則被反射入腔室350內部。
舉個實例，第6圖顯示光束360主要於腔室340之表面362之空氣/塑膠介面反射之表現，光束360’主要於表面362折射入腔室350內部之表現。於第一種情況下，光束360穿透壁356，通過塑膠，而於表面362之塑膠/空氣介面反射。另一方面，光束360’係於表面362折射。
第7圖為流程圖，顯示測定腔室內流體位準之方法之一個實施例。多個光源(例如LED或其它光源)沿透射路徑投射光至室壁(步驟412)。若光線的透射路徑由卡匣材料/第一流體介面交叉，則大部分(即使並非全部)光線可被反射；而若透射路徑係交叉卡匣材料/第二流體介面，則大部分光線不會被反射。使用第4圖之實例，若光線係由ABS/BSS介面交叉(例如交叉於表面230)，則大部分(即使並非全部)光線於表面232被反射。另一方面，使用第5圖及第6圖之實例，若光線被ABS/空氣介面所交叉，則大部分(即使並非全部)光線被反射。
線性感測器陣列接收若干部分由光源投射之光(步驟414)，輸出信號，該信號指示於感測器陣列之各個部分所接收之光量(例如於陣列之各個像素所接收之光量)(步驟416)。於步驟418，邊緣檢測方案應用至線性感測器陣列的輸出，來判定線性感測器陣列之哪些部分充分被照明，來指示於腔室之相對應位準存在/不存在有流體。根據一個實施例，線性感測器之不同部分的輸出與臨界值比較，來判定線性感測器該部分係於第一態(與空氣關聯)或於第二態(與流體關聯)。線性感測器陣列之第一態部分與第二態部分間的變遷標記作為流體位準。但須注意也可採用其它邊緣檢測機制，諸如線性內插法。
若有所需或若屬期望可重複第7圖之各步驟，連續更新位準資訊(例如於各個處理器週期、指令回路週期或其它時間週期)。位準資訊的改變指出來自於腔室的流體流。更特別，流速係與A*dL/dt成正比，此處A為腔室之截面積，dL/dt為位準隨著時間之變化。由於只須使用腔室的一個角隅，故腔室中腔室A之截面積為最小化。如此改進流速測定的靈敏度。截面積縮小也可減少因卡匣的顛簸造成腔室內流體的潑濺效應。
第8圖為根據本發明之一個實施例，採用流體位準感測器之手術卡匣及卡匣主控台之頂視圖之圖解代表圖。卡匣500係安裝於主控台502中。腔室504構成卡匣500的一部分。線性光源506及線性感測器陣列508為主控台之一部分。線性光源506以適當入射角將光束521投射入卡匣500之壁內。線性感測器陣列508係定位成可接收來自於光源之光束。線性光源及線性感測器陣列二者係附接至一控制器510。
控制器510可為技藝界已知之任何適當控制器，包括基於DSP、ASIC、RISK或CPU之控制器。控制器510包括類比至數位(A/D)轉換器512來將來自於線性感測器陣列508之類比信號轉換成為數位信號。此外，控制器510包括數位至類比(D/A)轉換器514來將數位控制信號轉換成為類比信號來控制光源506中之光強度。處理器516諸如DSP、ASIC、RISK、微處理器或CPU或其它適當處理器可存取指令集520及電腦可讀取記憶體518。電腦可讀取記憶體可為RAM、ROM、磁性儲存裝置、光學儲存裝置或其它適當記憶體，可於板上，或可由處理器516所接取。處理器516可執行指令520，處理數位輸入，來判定如前文討論之腔室中的流體位準。控制器510視需要可與主控台502提供額外功能的其它組成元件通訊。其它本發明之實施例可使用任何適當控制器來判定腔室中的流體位準。
雖然已經參照特定實施例說明本發明，但須瞭解實施例僅供舉例說明之用，本發明之範圍並非囿限於此等實施例。前述實施例之多項變化、修改、添加及改良皆屬可能。預期此等變化、修改、添加及改良皆係落入如下申請專利範圍所詳細說明之本發明之範圍。
100．．．眼科手術主控台、外科手術主控台
110．．．旋轉監視器
115．．．觸控螢幕
120．．．連接面板
125．．．卡匣接納器
130．．．面板
150．．．外科手術卡匣
155．．．卡匣本體
160、165．．．夾緊區段
170．．．界面區段
177．．．流道
179．．．蓋板
180．．．腔室卡匣
181、182．．．灌洗腔室
185．．．第三腔室
190．．．卡匣側
191．．．蠕動幫浦輥輪
192．．．底軌
194．．．夾指
196．．．釋放鈕
200、202．．．線性光源
206．．．線性感測器陣列
208、210．．．壁
216、218．．．壁
220、220’．．．光線、光束
230、232．．．表面
310．．．腔室
312．．．光源
314．．．感測器
316、318．．．壁
320．．．稜鏡形角隅
322．．．表面
350．．．腔室
352．．．光源
354．．．感測器
356、358．．．壁
362．．．表面
412－418．．．步驟
500．．．卡匣
502．．．主控台
504．．．腔室
506．．．線性光源
508．．．線性感測器陣列
510．．．控制器
512．．．類比至數位(A/D)轉換器
514．．．數位至類比(D/A)轉換器
516．．．處理器
518．．．電腦可讀取記憶體
520．．．指令集
521．．．光束
第1圖為外科手術主控台之一個實施例之圖解代表圖；第2圖為外科手術卡匣之一個實施例之圖解代表圖；第3圖為卡匣接納器之一個實施例之圖解代表圖；第4圖為一個腔室具有線性光源及感測器陣列之頂視圖之實施例之圖解代表圖；第5圖為一個腔室具有線性光源及感測器陣列之頂視圖之另一個實施例之圖解代表圖；第6圖為一個腔室具有線性光源及感測器陣列之頂視圖之又另一個實施例之圖解代表圖；第7圖為流程圖，說明位準感測方法之一個實施例；以及第8圖為採用本發明之流體位準感測器之一手術卡匣及手術主控台之圖解代表圖。
500．．．卡匣
502．．．主控台
504．．．腔室
506．．．線性光源
508．．．線性感測器陣列
510．．．控制器
512．．．類比至數位(A/D)轉換器
514．．．數位至類比(D/A)轉換器
516．．．處理器
518．．．電腦可讀取記憶體
520．．．指令集
521．．．光束

Claims (20)

  1. 一種檢測於一外科手術卡匣中之流體位準之系統，其包含：一線性光陣列，其包含：一第一光源來沿一第一透射路徑投射一第一光束進入一第一卡匣壁，其中該第一透射路徑具有與該第一卡匣壁夾緊之一入射角，使得該第一光束之至少大部分係於該第一卡匣壁之內側表面被折射，其使得該第一光束之至少大部分以一角度入射一第二卡匣壁之內側表面，故若一卡匣材料/第一流體介面於該第一卡匣壁之內側表面交叉該第一透射路徑，其允許該第一光束之至少大部分折射出該第二卡匣壁之外側表面；以及一第二光源，其係沿相對於該第一光源之垂直軸配置來沿一第二透射路徑投射一第二光束進入該第一卡匣壁內，其中該第二透射路徑具有與一腔室表面夾緊之一入射角，故若一卡匣材料/第二流體介面於該第一卡匣壁之內側表面交叉該第二透射路徑，則該第二光束之至少大部分係於該第二壁之外側表面進行內部反射；以及一線性感測器陣列包含定位來接收第一光束之一第一部分及定位來接收第二光束之一第二部分，以及產生一輸出信號來指示第一部分及第二部分各自是否經照明。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該第二卡匣壁係相 鄰於該第一卡匣壁，其中該第一卡匣壁及該第二卡匣壁形成一腔室之一角。
  3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該線性感測器陣列係配置來接收通過該腔室之光。
  4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該感測器陣列係配置來接收於該卡匣材料/第一流體介面折射之光。
  5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該卡匣材料/第一流體介面為卡匣材料/空氣流體介面。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該卡匣材料/第二流體介面為卡匣材料/液體介面。
  7. 如申請專利範圍第1項之系統，進一步包含可操作來基於該感測器陣列之輸出而判定流體位準之一控制器。
  8. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該控制器進一步可操作來：施加一臨界值至該感測器陣列之輸出，來判定該線性感測器陣列之該第一部分是否於ON態，以及判定該線性感測器陣列之該第二部分是否於OFF態；以及基於該第一部分與該第二部分之ON態與OFF態間之變遷來判定該流體位準。
  9. 如申請專利範圍第8項之系統，其中該控制器進一步可操作來基於流體位準隨著時間之變化而判定流速。
  10. 一種包含一外科手術卡匣之系統，該外科手術卡匣至少一部分係由一卡匣材料所製成來界定一腔室且包含一第一壁及一第二壁； 一外科手術主控台，其包含：接納該外科手術卡匣之一卡匣接納器；以及一光源，其係沿一透射路徑來投射一光線進入該外科手術卡匣之第一壁內，其中該光源係定位成：i)若一卡匣材料/第一流體介面於該第一壁之內側表面交叉該光線之透射路徑，則該光線之至少大部分以一角度入射該第二壁，其導致於該第二壁之外側表面之完全之內部反射；以及ii)若一卡匣材料/第二流體介面於該第一壁之內側表面交叉該透射路徑，則該光線之大部分係於該第一壁之內側表面被折射，使得該光線之至少大部分以一角度入射該第二壁之內側表面，其允許該光線之至少大部分折射出該第二壁之外側表面而入射至一感測器；以及該感測器來接收通過該外科手術卡匣之第二壁之光，且產生指示該感測器之照明之一輸出，其中該第二壁系相鄰於該第一壁，其中該第一壁及該第二壁形成該腔室之一角。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該光源包含呈垂直配置之一複數之光源，其投射光進入該手術卡匣之該第一壁，其中該複數之光源的各者係被定位成沿著一相對應之投射路徑投射一相對應之光線，其具有與該第二壁之內側表面夾緊之一入射角，故若一卡匣材料/第一流體介面交叉該相對應之投射路徑，則該相對應之光線的至少大部分不射出該第二壁之外側表面，且若一卡匣材 料/第二流體介面交叉該相對應之投射路徑，則該相對應之光線的至少大部分將向位於該第二壁之外側表面之該感測器折射回去；以及其中該感測器係一感測器陣列，其具有一複數之垂直配置部分來接收通過該手術卡匣之該第二壁之光，以及產生指示該垂直配置部分之各者之照明量的一輸出。
  12. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該卡匣材料/第二流體介面為卡匣材料/空氣流體介面。
  13. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該卡匣材料/第一流體介面為卡匣材料/液體介面。
  14. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該光源係一線性光陣列；以及其中該感測器陣列係一線性感測器陣列，其包含被定位來接收該第一光束之第一部份及被定位來接收該第二光束之第二部分，以及製造一輸出訊號來指示該第一及第二部分之各者被照明與否。
  15. 如申請專利範圍第11項之系統，進一步包含一控制器其可操作來基於該感測器之輸出判定一流體之位準。
  16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該控制器進一步可操作來：施加一臨界值至該感測器陣列之輸出，俾判定該感測器陣列之哪一部分是於一第一態及該感測器陣列之哪一部分係於一第二態；以及基於處於該第一態之部分及於該第二態之部分之間 的變遷來判定該流體位準。
  17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該第一態係一ON態，以及該第二態係一OFF態。
  18. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該控制器進一步可操作來基於流體位準隨著時間之變化而判定流速。
  19. 一種測定於一手術卡匣中之流體的位準之方法，其包含：於一入射角沿著垂直間隔之投射路徑平行發射一複數之光束進入一手術卡匣壁；該等光束之至少大部分於一第一壁之內側表面之一卡匣材料/第一流體介面形成一角度，使得該等光束以一角度入射一第二壁之內側表面來造成完全之內部反射於該第二壁之外側表面；折射該等光束之大部分於該第一壁之一卡匣材料/第二流體介面，使得該等光束以一角度入射該第二壁之該內側表面，其允許該等光束折射出該第二壁而入射至相對應之感測器上；該等定位來接收該等複數之光束的相對應之感測器，其線性感測器陣列之各個垂直配置部分之照明量係被判定；基於該線性感測器陣列之各個垂直配置部分的照明來判定該流體之位準。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，進一步包含：施加一臨界值至一感測器陣列之輸出來判定該感 測器陣列之哪一部分係被定義為在一第一態以及哪一部分係被定義為在一第二態；以及基於被定義為在該第一態之該等部分及被定義為在該第二態之該等部分間之變遷來判定該流體之位準。
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