СИСТЕМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ КОНТРОЛЬНОГО ДИСПЛЕЯ
CONTROL DISPLAY POSITIONING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение имеет отношение к системам позиционирования для контрольных дисплеев, более конкретно настоящее изобретение относится к системе позиционирования контрольного дисплея, используемого с медицинским/хирургическим оборудованием.
Уровень техники
Медицинские/хирургические системы предшествующего уровня техники, такие как глазные хирургические системы, с контрольным дисплеем предоставляют ограниченный доступ к контрольному дисплею, сенсорному экрану и графическому интерфейсу пользователя (GUI). В некоторых медицинских/хирургических системах контрольный дисплей постоянно присоединен к передней панели машины, так что он не может быть перемещен. В других медицинских/хирургических системах контрольный дисплей смонтирован на устройстве вилочного типа, так что контрольный дисплей может как вертеться из стороны в сторону вокруг вертикальной оси, так и наклоняться вокруг горизонтальной оси. Однако поскольку дисплей все же центрирован и смонтирован в медицинской/хирургической системе, специалист здравоохранения все же ограничен в доступе к контрольному дисплею из положения прямо перед машиной.
Ограничение контрольного дисплея в положении прямо перед медицинской/хирургической системой является проблемой в медицинской/хирургической компоновке, где лотки с хирургическими инструментами и устройствами должны часто быть помещены прямо перед системой. В этой конфигурации специалист здравоохранения должен тянуться через хирургические инструменты и устройства, чтобы получать доступ к контрольному дисплею. Такое позиционирование контрольного дисплея рискует подвергать опасности стерилизованную область возле машины и над хирургическими инструментами и устройствами.
Другая ситуация, которая представляет сложность, заключается в доступе к GUI, когда пациент расположен между медицинской/хирургической системой и пользователем. В этой ситуации пользователь должен тянуться через пациента, чтобы иметь доступ к GUI.
Еще другой проблемой является приспособление положения тела специалиста здравоохранения, использующего медицинскую/хирургическую систему. В некоторых процедурах специалисту здравоохранения более удобно, работая в положении сидя. В других процедурах специалисту здравоохранения более удобно, работая в положении стоя. Сидя ли, стоя ли, рост специалиста здравоохранения также является главной заботой. Это потому, что специалист здравоохранения может неправильно прочитать экран, так как экран не расположен надлежаще, чтобы обеспечивать ясную линию прямой видимости. Неправильное прочтение экрана может приводить к ненадлежащему и, возможно, небезопасному шагу в хирургической процедуре. Таким образом, надлежащее размещение контрольного дисплея по отношению к глазам специалиста здравоохранения, такое чтобы избегать бликов от экрана, отражений от комнатного освещения или искажений изображений, появляющихся на контрольном дисплее, является существенным.
Также было найдено, что поворачивание систем позиционирования контрольного дисплея предшествующего уровня техники в различные ориентации вызывает скручивание кабелей, размещаемых в системе позиционирования контрольного дисплея. Это скручивание кабелей вызывает в кабелях механическое напряжение. Это механическое напряжение в конце концов заставит кабели разрушиться. В некоторых системах предшествующего уровня техники кабели, ведущие к контрольному дисплею, свернуты в тугие спирали. В других системах предшествующего уровня техники перемещение кабелей ограничивается на каждом конце кабеля. Это ограничение ось осью перемещения кабелей на каждом конце делается для того, чтобы механическое напряжение, вызываемое перемещением кабеля на каждой оси, могло бы быть уменьшено.
Проблема с ограничением оси осью на перемещение кабеля заключается в том, что кабели должны быть достаточно длинными, так как длина кабеля, необходимая чтобы справляться с вращением в каждой оси, является аддитивной. Требуется, чтобы увеличенная длина кабеля хранилась в относительно крупной спирали. Необходимость хранить относительно крупную спираль кабеля увеличивает общий размер системы позиционирования контрольного дисплея. Когда несколько осей перемещения используются последовательно, длина кабеля влечет значительное увеличение размера системы позиционирования контрольного дисплея. Также было найдено, что использование смотанных в спирали кабелей и ограничение перемещения концов кабеля не является приемлемым решением, когда используются многочисленные кабели. Кроме того, было найдено, что выгодно отделять кабели передачи видеосигнала от других кабелей, чтобы уменьшать величину шума, добавляемого к видеосигналу.
Другая проблема с системой позиционирования контрольного дисплея предшествующего уровня техники состоит в том, что усилие пружины, используемое чтобы сталкивать поверхности порождения трения вместе, типично создается сжатием последовательности волнистых шайб. Так как единичные волнистые шайбы, когда сжаты, обеспечивают относительно низкий уровень усилия, несколько волнистых шайб должны быть использованы последовательно, чтобы порождать величину усилия, необходимую чтобы давить на поверхности порождения трения. Волнистые шайбы также характеризуются линейным отклонением от кривой усилия (жесткостям пружин). В результате изменения в отклонении волнистых шайб, вызываемого изменением размеров волнистых шайб и их сопрягаемых частей, вызывают большое изменение в усилии пружины. Это большое изменение в усилии пружины, в свою очередь, приводит к большому изменению в силе трения.
Таким образом, в данной области техники остается потребность в системе позиционирования контрольного дисплея, которая используема с единицей медицинского/хирургического оборудования, при этом: а) регулирует положение контрольного дисплея туда, где он может быть лучше всего виден специалистом здравоохранения; б) уменьшает механическое напряжение на электрических кабелях, проводящих электрические сигналы к контрольному дисплею; в) обеспечивает широкий диапазон движения для контрольного дисплея и г) удерживает свое положение, когда повторно позиционируется вручную.
Сущность изобретения
Система позиционирования контрольного дисплея настоящего изобретения позволяет регулировку положения контрольного дисплея в широком многообразии положений, где он может быть лучше всего виден специалистом здравоохранения; уменьшает механическое напряжение на кабелях, проводящих электрические сигналы к контрольному дисплею, и удерживает свое положение, когда повторно позиционируется вручную.
Раскрытая система позиционирования контрольного дисплея характеризуется тремя шарнирами, причем каждый имеет по существу вертикальную ось, чтобы обеспечивать вращательное перемещение в по существу горизонтальной плоскости. Первый или базовый вертикальный шарнир монтируется к неподвижному участку единицы медицинского/хирургического оборудования. От ближайшего конца базового вертикального шарнира наружу простирается первый рычаг. На противоположном или дистальном конце первого рычага располагается второй или коленчатый вертикальный шарнир. От ближайшего конца коленчатого вертикального шарнира наружу простирается второй рычаг. На дистальном конце второго рычага располагается третий или вертикальный шарнир дисплея. Вертикальный шарнир дисплея с контрольным дисплеем соединяет крепление контрольного дисплея или горизонтальный шарнир, такой чтобы перемещать контрольный дисплей по отношению к по существу вертикальной плоскости. Горизонтальный шарнир монтируется к задней стороне контрольного дисплея.
В каждом вертикальном шарнире есть по существу цилиндрический проход. Пучок проводов, который проводит электрические сигналы к контрольному дисплею, проходит через этот по существу цилиндрический проход.
В каждом вертикальном шарнире по существу цилиндрический проход окружает фрикционный механизм, для удерживания каждого вертикального шарнира в выбранном положении. Фрикционный механизм для удерживания каждого вертикального шарнира в выбранном положении включает в себя набор шайб. Силы трения создаются при контакте между фрикционной шайбой и стальной шайбой. Сила, сталкивающая фрикционную шайбу и стальную шайбу вместе, обеспечивается набором из одной или больше тарельчатых шайб.
Краткое описание чертежей
Все же лучшее понимание системы позиционирования контрольного дисплея настоящего изобретения может быть получено со ссылкой на чертежи, на которых
фиг.1 - вид в перспективе системы позиционирования контрольного дисплея настоящего изобретения, смонтированной к неподвижному участку единицы медицинского/хирургического оборудования;
фиг.2A - сторона в разрезе вертикально ориентированного шарнира, используемого в раскрытом изобретении;
фиг.2B - сторона в разрезе горизонтально ориентированного шарнира, используемого в раскрытом изобретении; и
фиг.3 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей горизонтально ориентированного шарнира, прикрепленного к задней стороне контрольного дисплея для наклона контрольного дисплея по отношению к вертикальной плоскости и вертикальному шарниру крепления дисплея.
Описание вариантов осуществлений
Раскрытая система 10 позиционирования контрольного дисплея, как показано на фиг.1, используется, чтобы поддерживать и позиционировать контрольный дисплей 90 для медицинской/хирургической системы 100, такой как глазная хирургическая система. Специалистам в данной области техники будет ясно, что раскрытая система 10 может также быть использована с другими типами медицинского/хирургического оборудования.
Важным признаком раскрытой системы 10 является то, что кабели 110, которые доставляют электрическую энергию и сигналы к электронным компонентам, размещенным в контрольном дисплее 90, содержатся в системе 10 позиционирования контрольного дисплея. Другой признак раскрытой системы 10 позиционирования контрольного дисплея заключается в том, что сила трения в шарнирах 20, 30, 50, 70 сохраняет контрольный дисплей 90 в любом выбранном положении. Специалист здравоохранения повторно позиционирует контрольный дисплей 90, просто прикладывая достаточное усилие, чтобы преодолевать силу трения в шарнирах 20, 30, 50, 70. Результат заключается в том, что раскрытая система 10 позиционирования контрольного дисплея дает возможность контрольному дисплею 90 быть помещенным и оставаться в любом положении в пределах полукруглой зоны около передней или любой стороны медицинской/хирургической системы 100.
Контрольный дисплей 90 включает в себя графический интерфейс 91 пользователя (GUI), имеющий пульт с сенсорными кнопками, или сенсорный экран, 92. Пульт 92 с сенсорными кнопками действует в качестве первичного устройства ввода пользователя для системы 100. Перемещение рычага по 4 осям раскрытой системы 10 позиционирования контрольного дисплея позволяет располагать контрольный дисплей 90 в положениях в диапазоне от центра машины до положения над пациентом, до положения, простертого спереди, или до сторон единицы медицинского/хирургического оборудования. Этот увеличенный диапазон движения облегчает доступ к дисплею медицинскому персоналу, который может действовать в нескольких различных операционных ролях во время медицинской/хирургической процедуры.
Раскрытая система 10 позиционирования контрольного дисплея включает в себя 3 вертикальных оси вращения V1, V2, V3 через каждый шарнир 30, 50, 70 и одну горизонтальную ось наклона H1, через оставшийся шарнир 20. Три вертикальные оси вращения V1, V2 и V3 позволяют раскрытой системе 10 позиционирования контрольного дисплея перемещать контрольный дисплей 90 к любому положению в горизонтальной плоскости, параллельному полу, в пределах его диапазона движения. Горизонтальная ось наклона H1, обеспечиваемая шарниром 20, позволяет углу обзора дисплея 90 регулироваться на +/-20° по отношению к вертикальной плоскости, чтобы приспосабливать пользователей различного роста.
Как вертикально ориентированные шарниры 30, 50, 70, так и горизонтально ориентированный шарнир 20 имеют механизмы порождения трения, как показано, в общем, на фиг.2A и 2B, соответственно, чтобы создавать сопротивление и позволять каждому рычагу 40 и 60 оставаться на месте, как только помещен туда. В вертикальных осях V1, V2, V3 трение создается прижиманием шайбы 102 из нержавеющей стали к пластиковой фрикционной шайбе 104, как показано на фиг.2A. Тарельчатые шайбы 106, которые имеют нелинейную пружинную постоянную, используются, чтобы создавать нагрузку на шайбу 102. Тарельчатые шайбы 106 уменьшают колебание нагрузки трения.
Было найдено, что более единообразная сила трения достигается при использовании тарельчатых шайб 106 с нелинейными жесткостями пружин. Тарельчатые шайбы 106, выбранные для использования в раскрытом изобретении, специально сконструированы так, что отклонение находится на очень ровном участке их кривой усилия. Результат заключается в том, что изменения отклонения, вызываемого наложенным изменением допусков, приводят к очень малым изменениям нормального усилия, прикладываемого к фрикционной шайбе 104.
В каждый узел вертикального шарнира включена круглая гайка 11 внутреннего кольца, круглая гайка 13 внешнего кольца и шариковый подшипник 15. Хотя в предпочтительном варианте осуществления использован шариковый подшипник 15, специалистам в этом будет понятно, что могут быть использованы другие типы подшипников, не выходя за пределы объема изобретения. У основания каждого узла вертикального шарнира есть кольцо 16 ограничения вращения. Один или больше колпаков или крышек 17 могут быть включены в состав, чтобы не впускать грязь и мусор в узел шарнира. Каждый узел 30, 50 и 70 шарниров содержится в корпусе 18, который вращательно сцеплен с круглой гайкой 13 внешнего кольца. Каждый узел 30, 50 и 70 шарниров имеет вал 19 шарнира, который вращательно сцеплен с круглой гайкой 11 внутреннего кольца. Вращение шарниров 30 и 70 ограничено 180°, в то время как вращение шарнира 50 - полные 360°.
Узел 70 вертикального шарнира дисплея прикреплен к дистальному концу 62 первого рычага 60. На противоположном конце 64 первого рычага 60 располагается узел 50 коленчатого вертикального шарнира. Узел 50 коленчатого вертикального шарнира обеспечивает соединение между концом 64 первого рычага 60 и дистальным концом 42 второго рычага 40. На противоположном конце 44 второго рычага 40 располагается узел 30 базового вертикального шарнира. Узел 30 базового вертикального шарнира присоединен к неподвижному участку медицинской/хирургической системы 100.
В каждом узле 30, 50, 70 шарнира есть достаточное пространство, так что несколько кабелей могут быть проложены через центральное отверстие 12 шарниров. Эти кабели могут включать в себя сигнальный кабель LVDS, интерфейсный кабель данных и группирующий кабели ремень. Позволяя кабелям проходить не ограничиваемым образом через центральное отверстие 12 узлов 30, 50, 70 шарниров во всех 3 осях вращения, уменьшают механическое напряжение в этих кабелях и повреждение результирующего кабеля.
Длина кабеля и напряжение кабеля дополнительно уменьшается посредством прохождения кабеля через открытое пространство 99, проходящее по длине каждого рычага 40, 60, как показано на фиг.3. Это уменьшение напряжения кабеля происходит по двум причинам. Во-первых, обеспечивая не ограничиваемый между вертикальными осями путь для передвижения кабеля, скручивающее движение одной оси может сводить на нет противоположное скручивающее движение соседней оси. Кроме того, оставляя путь 99 для передвижения кабеля не ограничиваемым по целой длине каждого рычага 40, 60, учитывают большую длину кабеля. Эта большая длина кабеля позволяет любому заданному кольцевому отклонению быть распределенным по более длинному сегменту кабеля, таким образом, уменьшая любую концентрацию механического напряжения в кабеле. Если бы кабель был освобожден от деформации на любом конце каждой оси, как в системах предшествующего уровня техники, угловое отклонение концентрировалось бы только по паре дюймов кабеля. Было найдено, что при освобождение кабеля от деформации в начале и в конце ряда осей, длина, по которой может быть распределено угловое отклонение, увеличивается до свыше 12 дюймов.
Ссылаясь на фиг.3, есть две вертикальные планки 24, на которые монтируется контрольный дисплей 90. Планки 24 присоединены к креплению контрольного дисплея или узлу 20 горизонтального шарнира, который обеспечивает наклон контрольного дисплея вокруг по существу горизонтальной оси. Узел 20 горизонтального шарнира присоединен к узлу 70 вертикального шарнира дисплея.
Сравнивая фиг.3 с фиг.2B, можно увидеть, что вал 22 проходит через отверстия 21 в каждой вертикальной планке 24. Каждый конец вала 22 изготовлен под винт 23 на участке 25 с нарезанной внутри резьбой. Узел 20 горизонтального шарнира дополнительно включает в себя прокладочную шайбу 112 из нержавеющей стали, пластиковую фрикционную шайбу 114 и набор тарельчатых шайб 116. Затягивание винта 23 прижимает тарельчатые шайбы 116 к планке 24 и фрикционной шайбе 114, чтобы обеспечивать необходимую силу трения, чтобы поддерживать наклон контрольного дисплея 90 вокруг горизонтальной оси H1. Аналогично тарельчатым шайбам 106 в узлах 30, 50 и 70 шарниров тарельчатые шайбы 116 имеют нелинейную пружинную постоянную, которая уменьшает колебание нагрузки трения.
Хотя раскрытая система позиционирования контрольного дисплея была раскрыта согласно его предпочтительному варианту осуществления, специалистам в данной области техники будет ясно, что вышеизложенное раскрытие дало возможность для других многочисленных вариантов осуществления. Такие другие варианты осуществления должны быть включены в объем и сущность прилагаемой формулы изобретения.