(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療台に加えられる荷重をモニタリングするための装置において、
患者支持体と、
医療台構造体の前記患者支持体に直接連結されたベース部材と、
少なくとも第１のひずみゲージおよび第２のひずみゲージであって、前記第１および第２のひずみゲージは前記ベース部材上に設けられ、前記第１のひずみゲージは前記第２のひずみゲージとは異なるひずみ方向をとらえ、前記第１のひずみゲージは前記連結された患者支持体による前記ベース部材の第１の方向への動きによって前記ベース部材にかかる第１の力の量を検出し、前記第２のひずみゲージは前記連結された患者支持体による前記ベース部材の第２の方向への動きによって前記ベース部材にかかる第２の力の量を検出し、前記第１および第２のひずみゲージはそれぞれ第１および第２の出力信号を生成する、ひずみゲージと、
前記ベース部材に直接接続されたモータ機構であって、前記ベース部材および前記連結された患者支持体を位置決めするモータ機構と、
前記第１および第２のひずみゲージから前記第１および第２の出力信号を受け取り、前記モータ機構の作動を決定する制御器と、
を具えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第１のひずみゲージが検出する前記第１の力の量は前記ベース部材への圧縮を含み、前記第２のひずみゲージが検出する前記第２の力の量は前記ベース部材への引張を含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、さらに、前記ベース部材に設けられた第３のひずみゲージであって、前記患者支持体による前記ベース部材の第３の方向への動きによって前記ベース部材にかかる第３の力の量を検出し、第３の出力信号を生成する第３のひずみゲージを具えることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記第３のひずみゲージが検出する前記第３の力の量は前記ベース部材へのモーメントを含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記患者支持体が第１のスパーと第２のスパーを含み、前記第１および第２のスパーが前記ベース部材に直接接続されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記第１のひずみゲージが検出する前記第１の力が前記ベース部材への圧縮を含み、前記第２のひずみゲージが検出する前記第２の力が前記ベース部材への引張を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において、さらに、前記ベース部材に設けられた第３のひずみゲージであって、前記患者支持体による前記ベース部材の第３の方向への動きによって前記ベース部材にかかる第３の力の量を検出し、第３の出力信号を生成する第３のひずみゲージを具えることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記第３のひずみゲージが検出する前記第３の力は前記ベース部材へのモーメントを含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置において、前記医療台構造体が患者のヘッドプレートを含み、前記ベース部材が前記ヘッドプレートに取付けられていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記制御器が、前記第１および第２の出力信号のいずれか一方を受け取り、さらに基準信号を受け取るコンパレータを具え、前記コンパレータは制御信号を生成し、さらに、前記モータ機構に連結されたリレーを具え、前記制御信号は、受け取った第１または第２の出力信号が前記基準信号を越えた場合に、前記リレーを介して前記モータ機構の動作を停止させることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記第１のひずみゲージが検出する前記第１の力は前記ベース部材への圧縮を含み、前記第２のひずみゲージが検出する前記第２の力は前記ベース部材への引張を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、さらに、前記ベース部材に設けられた第３のひずみゲージであって、前記患者支持体による前記ベース部材の第３の方向への動きによって前記ベース部材にかかる第３の力の量を検出し、第３の出力信号を生成する第３のひずみゲージを具えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記第３のひずみゲージが検出する前記第３の力は前記ベース部材へのモーメントを含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置において、前記医療台構造体が患者のヘッドプレートを含み、前記ベース部材が前記ヘッドプレートに取付けられていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置において、前記コンパレータが、前記第１、第２、および第３の出力信号のいずれかを受け取り、受け取った第１、第２、または第３の出力信号が前記基準信号を越えた場合に、前記リレーを介して前記モータ機構の動作を停止させることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規で有益な手術台荷重モニタリングシステムに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１５年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／１３０，７８４号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００３】
手術台は、多くの場合、外科医が医療処置を施すために手術台プラットフォーム上の患者の姿勢を定めることができるような可動要素を具えて構成されている。例えば、連係動作を有する手術台およびヒンジ結合されたプラットフォームを記載した米国特許第８，５８４，２８１号が参照される。
【０００４】
従来では、電動手術台の様々な動作は、オペレータによってモニタされていた。残念ながら、人による電動手術台の異常な作動の認識は、見過ごしてしまったり、時期を失してしまったりすることがあり、結果的に患者を負傷させる可能性があった。
【発明の概要】
【０００５】
新規性で有益な手術台荷重モニタリングシステムが、本発明において提供される。
【０００６】
本発明のモニタリングシステムは、電動手術台が破損するまで過荷重がかかるのを防ぐことを目的とする。
【０００７】
本発明のシステムでは、検出器を有するベース部材が利用され、この検出器は、手術台の一部に設けられたひずみゲージの形態とすることができる。例えば、ベース部材は、本出願に参照によって全体が組み込まれた米国特許第８，５８４，２８１号でみられるように、電動手術台のヘッドプレートに接続されてもよい。それぞれのひずみゲージは、手術台の構造に荷重がかかったときの引張／圧縮およびモーメントを感知できるひずみブリッジの形態であってもよい。電動手術台のそのような構成部品は、患者を支持するプラットフォームの近傍で見られる、一般的にスパー（ｓｐａｒｓ）などの形状をしている。ひずみゲージブリッジからのアナログ出力は、ハードウェアのみのコンパレータ（ｈａｒｄｗａｒｅ−ｏｎｌｙ  ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）に与えられる。このコンパレータは、手術台における既存のプロセッサ、例えば、手術台患者支持体部品にかけられる荷重をモニタするプロセッサに組みこむことができる。本発明においては、ひずみゲージによって測定される荷重が予め設定されたしきい値を超えると、ハードウェアのみの回路は、台を位置決めするために使用されるモータから電力を取り除く。このようにすることで、さらなるひずみが台上にかけられるのを防ぐことができる。電力は、台上の荷重が何らかの手段によって減少したときにだけ、手術台のモータに復活させることができる。これは、通常、ひずみゲージ出力が予め設定されたしきい値以下になったときに起こる。
【０００８】
前述したように、ひずみゲージブリッジからのアナログ出力は、米国特許第８，５８４，２８１号に見られるもののように、電動台に付随する既存のプロセッサまたは制御器に与えられてもよい。プロセッサは、ヘッドプレートのような台部品上の荷重をモニタおよび監視し、台にとって危険なしきい値に近づくと、ユーザに警告する。このとき、ハードウェアのみの回路が起動し、台のユーザは、当該台をリブートするよう促される。
【０００９】
新規で有益な手術台荷重モニタリングシステムが上述されたことは明らかであろう。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、なんらかの理由で手術台に過荷重がかかってしまった場合に、患者への傷害を防ぐ手術台荷重モニタリングシステムを提供することにある。
【００１１】
本発明のその他の目的は、適切に操作されていない電動手術台に付随するリスクを制限する手術台荷重モニタリングシステムを提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、手術台の使用中、制御関連のソフトウェアプログラムが作動しなくなったとき、手術台へのダメージ、および、患者への傷害を防ぐ手術台荷重モニタリングシステムを提供することにある。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、手術台の操作および配置に関連する電子部品またはソフトウェアの故障における、シャットオフデバイスとしての役割を果たす手術台荷重モニタリングシステムを提供することにある。
【００１４】
本発明の別の目的は、手術台上の患者の支持体に関連するスパー上に荷重がかかったときの引張、圧縮およびモーメント力を監視する検出器またはゲージを含む手術台荷重モニタリングシステムを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、特定の負荷力に対しての帯域制限システムまたはしきい値に応じて、当該手術台を操作するためのモータへの電力を中断するため、手術台上の荷重をモニタリングするシステムを提供することにある。
【００１６】
本発明の別の目的は、電動手術台に付随する公知のプロセッサを簡単に組みこめる手術台荷重モニタリングシステムを提供することにある。
【００１７】
本発明には、特に、以下の明細書で明らかになる特定の特性および特徴に関して、他の目的および利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明のベース部材に接続可能な１組のスパーを有する電動手術台の一部の斜視図である。
【図２】図２は、本発明のベース部材に接続されるスパー上の力が図示された、本発明を利用している電動手術台の部分側面図である。
【図３】図３Ａは、電動手術台の患者のためのスパーまたは他の支持体上にかかる力による様々なひずみを表す本発明のベース部材の概略図である。図３Ｂは、電動手術台の患者のためのスパーまたは他の支持体上にかかる力による様々なひずみを表す本発明のベース部材の概略図である。
【図４】図４は、本発明のベース部材の正面図である。
【図５】図５は、モータ電力が使用可能か不可かを示すとともに、手術台の患者支持体上の全般的な荷重を示しているブロック図である。
【図６】図６は、電動手術台上にかかる様々な力によって確立された帯域制限を示す図である。
【図７】図７は、本発明のシステムに関連するソフトウェアの操作を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、重複要素を有する隣接回路図であり、電動手術台のベース部材に設けられた検出器によって生成される信号の動作を示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、重複要素を有する隣接回路図であり、電動手術台のベース部材に設けられた検出器によって生成される信号の動作を示している。
【００１９】
本発明のより良好な理解のために、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明が参照されるが、これは、上述した図面に関連して理解すべきものである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の様々な態様が、前述した図面が参照される本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から考え出されるであろう。
【００２１】
手術台荷重モニタリングシステムは、全体としてその物理的構成要素を示すために、参照符号１０で示されている。図１を参照すると、手術台１６において、スパー１２，１４がヒンジ２２，２４によってスパー１８，２０に接続されていることが分かる。図１に部分的に示されるモータ機構２６は、手術台１６のヒンジアップ、ヒンジダウン、側方傾斜、トレンデレンブルグ、リバーストレンデレンブルグおよび同様の姿勢をつくるため、スパー１２，１４，１８，２０の動きを操作する。このようなモータ機構は、先に言及した米国特許第８，５８４，２８１号に十分に記述されている。また、患者支持体（示されていない）は、スパー１２，１４，１８，２０に配置するために使用するようにしてもよく、また従来の構成を有するものであってもよい。
【００２２】
手術台１６は、ヘッドプレート２８を含む。システム１０のベース部材３０は、ヘッドプレート２８に配置および接続されている。スパー１２およびヒンジ結合されたスパー１８は、ベース部材３０に連結されて示されている。スパー１４およびヒンジ結合されたスパー２０は、方向矢印３２により、ベース部材３０に連結されるものとして、図１に示されている。
【００２３】
ベース部材３０に接続されているスパー１４を示している図２は、スパー１２，１４，１８，２０およびそれらスパーに支持される任意のプラットフォームにかかり得る特有の荷重を示している。例えば、引張、圧縮およびモーメントまたはトルク力などがスパー１２，１４，１８，２０に作用し、それぞれが力の矢印３４，３６，３８によって示されている。
【００２４】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、ベース部材３０の概略図が示されていることが見てとれる。図３Ａは、ベース部材３０の平面図を示す一方で、図３Ｂは、ベース部材３０の右側面図を示している。図３Ａの破線形式の端部４０および４２は、方向矢印４４および４６の引張下におけるベース部材３０の誇張された変形を示している。破線形式で示される、ベース部材３０の各端部４８および５０は、方向矢印５２および５４の圧縮下におけるベース部材３０の誇張された動きを示している。図３Ｂは、ベース部材３０にはたらく、方向矢印５６で示されるモーメント力を示し、ベース部材３０の誇張された変形が、破線図形５８で示されている。図３Ａおよび３Ｂに描かれる動きは、手術台１６上に置かれて外科処置を受ける患者により、スパー１２，１４，１８および／または２０にはたらく力から生じることは理解されよう。
【００２５】
図４は、ヘッドプレート２８に配置されるベース部材３０を示している。なお、スパー１２，１４，１８および／または２０上の力の測定値を得るために、ベース部材３０が、フットプレート、支持構造体などのような、手術台１６の他の領域に配置可能であることを留意されたい。ベース部材３０は、引張／圧縮ひずみゲージ６４および６６に加え、モーメントひずみゲージ６０および６２を支持する表面６０を含む。矢印６８および７０は、ひずみゲージ６４および６６のひずみ方向をそれぞれ示している。楕円部分７２は、例えば、以下でさらに考察される、ひずみゲージ６０，６２，６４，６８に連結された増幅器などのような、電気部品および電子部品の配置を示している。
【００２６】
図５は、ひずみゲージ６０，６２，６６および／または６８によって検出されるスパー１２，１４，１８および／または２０上の荷重の測定値に従って、図１の台１６のモータ機構２６に対する電源が使用可能または不能の何れかとされる、システム１０の全体的な動作を示している。電動手術台１６の通常作動中に、スパー１２、１４、１６、１８および／または２０にかかる荷重をモニタするために、引張、圧縮およびモーメント力の量についての制限が加えられている。換言すれば、ひずみゲージ６０、６２、６４および６６からのアナログ出力は、以下に詳細が示される、制御器プロセッサに与えられる。プロセッサは、基本的に図１の連結されたヘッドプレート２８上の荷重をモニタおよび監視し、モータ２６への電力が使用不能とされるしきい値に荷重が近づいたときに、台１６のユーザに警告する。ユーザは、その後、可能であれば、台１６上のそのような荷重を調整し、当該台をリブートするように促されることとなる。
【００２７】
図６は、スパー１２、１４、１８および／または２０の引張、圧縮、上方および下方へのモーメント力の帯域制限を示している。図６に示されるように、帯域は、白色、緑色、黄色および赤色で示される。緑色または白色帯域の値は安全とみなされ、それは、モータ機構２６として図１に部分的に示される電動力による協働動作の不足や故障状態が存在しない、正常に作動する台に基づくものとされる。また、図６は、ポンド、若しくはモーメント力の場合はインチ−ポンドで示される、引張、圧縮、上方および／または下方へのモーメント力の量に関連する一般的な測定電圧を示している。ひずみゲージ６０、６２、６４および／または６６によって測定される黄色帯域の値は、図５によれば、モータ２６への電力が使用不能になる状況に近づいていることを示している。帯区分の縦線７４，７６，７８または８０は、黄色および赤色帯域間の境界を示し、後者の帯域は、台１６へのモータ２６電力の使用不能をもたらす。また、ひずみゲージ６０、６２、６４および６６から得られる測定値は、黄色帯域にあった台１６が、緑色または白色帯域に戻ることを可能とする、しきい値８２，８４，８６または８８を決定する。さらに、台１６を収納するために、スパー１２、１４、１８および／または２０を分離することが非常に難しいか、または危険と考えられる点が決定される。ひずみゲージ６０、６２、６４および６６によって生成されるアナログ信号が、以下で説明される本発明のシステム１０に関連する電子部品で使用されるバイナリ信号に変換されることもまた十分に理解されるべきである。
【００２８】
図７の図は、「ＩＭＳ」によって識別される、本発明のシステム１０に関連するソフトウェアの動作を図示している。本質的に、このソフトウェアは、ひずみゲージ６０，６２，６４および／または６６から得られる測定値に従って作動する。ひずみゲージのいずれかが黄色しきい値、図６上の縦線８２，８４，８６，８８以上の台上の荷重を示すと、ソフトウェアが「オーバーロード」エラーを表示し、台１６の動力化をリブートするようにユーザに求める。換言すれば、台１６は、スパー１２，１４，１８，２０の動作が許容される前にリブートされなければならない。リブート後、台１６が依然、図６の縦線８２，８４，８６，８８によって示される黄色制限以上の荷重を示す場合には、オーバロードのメッセージが、ソフトウェアによって特定の電子部品に表示されることとなる。そのようなエラーメッセージは、ユーザによって確認されるまで持続され、前記確認後、ディスプレイ部品はホームスクリーンに戻り、台が動けるようになる。例えば、米国特許第８，５８４，２８１号に示されるハンドペンダントが、これに対応することができる。
【００２９】
電圧値が赤色しきい値の境界線７４，７６，７８および／または８０のいずれかよりも大きいと、ひずみゲージ６２、６４、６６および／または６８からのいずれかの信号が示している場合、台１６のモータ機構２６への電力は切られ、エラーメッセージが電子部品のスクリーン上に表示される。そして、ユーザが台１６をリブートするか、台１６から原因となる力が取り除かれるかしない限り、エラーメッセージが持続される。さらに、ソフトウェアにより、ひずみゲージ６０、６２、６４および／または６６のいずれかがシステム１０に接続されていない状態を検出する手段が提供される。そのようなエラーメッセージは、再び表示されることとなる。台１６の機能が維持されるよう、当該台１６のモータ機構のソフトウェアの使用不能効果を無効にするためのモーメンタリスイッチが提供されてもよい。
【００３０】
図８Ａおよび８Ｂは、本発明のシステム１０の操作に関係する制御器の回路を詳述している。ひずみゲージ６０、６２、６４および６６の入力は、図８Ａの回路に与えられるセンサを含む。Ｐ３はそのような入力を示し、ここで数字１は励起電圧（Ｖｅｘｃｉｔｅ）、数字２は引張／圧縮信号１００、数字３はモーメント信号１０２、そして数字４はアースを示す。Ｃ４は、Ｖｅｘｃｉｔｅ、電源のためのフィルタとして機能する。引張／圧縮信号１００の経路に従うと、Ｒ８およびＣ３がローパスフィルタを構成する。Ｒ４１は、信号１００のプルダウンレジスタである。Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１２およびＲ３４は、Ｕ２Ａの分圧器である。Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１９およびＲ２８は、Ｕ２Ｃに対して同様の目的を果たす。Ｕ２ＡおよびＵ２Ｃの電圧値を固定することで、そのような分圧器が必要なくなる。アンプＵ２Ａ、Ｕ２ＢおよびＵ２Ｃは、それぞれ、高点電圧、バッファ電圧および低点電圧を表す。したがって、Ｕ２ＡおよびＵ２Ｃは，ひずみゲージ６０、６２、６４，６６からの入力のトリップ点としての役割を果たす。コンパレータＵ３ＡおよびＵ３Ｂは、手術台１６の電動機構２６を操作するための上限および下限を示す。換言すると、Ｕ２Ｂアナログ電圧信号ＳＧ１は、Ｕ３ＡおよびＵ３Ｂで、Ｕ２ＡおよびＵ２Ｃの出力と比較される。Ｕ３Ａは、Ｕ２Ａからプラス側信号を受信し、Ｕ２Ｂからマイナス側信号ＳＧ１を受信する。同様に、Ｕ３Ｂは、Ｕ２Ｂからプラス側信号ＳＧ１を受信し、Ｕ２Ｃからマイナス側信号を受信する。Ｄ１およびＤ３は、高基準信号ＲｅｆＨｉまたは低基準信号ＲｅｆＬｏそれぞれが、ＳＧ１によって限度を超えると、視覚による警告を提供する。Ｄ２およびＤ４には、リレーＵ４に対するＵ５バッファのトリガとなるワイアード「ｏｒ」ゲートである。Ｕ４は、モータリレイＰ９２に連結された電源リレーであり、モータ２６への電力を妨げる。ＳＷ−ＰＢスイッチＳ１は、モータ２６を再作動するためのマニュアルオーバーライドスイッチである。また、引張／圧縮信号１００に関する図８Ａおよび８Ｂの回路部品は、Ｕ２Ｄから発信されるＳＧ２信号、すなわち、台１６からのモーメント信号１０２に関連する部品に対応する。
【００３１】
以上において、本発明の実施形態は、本発明の完全開示を目的として相当詳細に述べられているが、本発明の意図や原理から逸脱することなく、相当詳細に多くの変更が可能なことは当業者にとっては明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006600657.tif 000008
【図８Ａ】
0006600657.tif 000009
【図８Ｂ】
0006600657.tif 000010