專利名稱：用于顯微外科系統(tǒng)的腳控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及外科儀器的控制器，特別是使用腳控制器的顯微外科和眼科系統(tǒng)，更特別地是涉及在前部和后部眼外科中特別用于在一模塊化顯微外科系統(tǒng)中的帶有可編程特征和功能的外科腳控制器。
背景技術(shù)：
在使用前面所說(shuō)的顯微外科的多功能系統(tǒng)時(shí)，在眼睛的前部或后部進(jìn)行外科手術(shù)或?qū)嵤┭劭铺幚淼耐饪漆t(yī)生必需把他或她的眼睛放到顯微觀測(cè)儀器上，并希望通過(guò)使用本發(fā)明的腳控制器能實(shí)施不同眼部的控制。希望這樣的腳控制器不僅能提供對(duì)不同眼部的控制，選擇希望的外科模式，并控制被連接到這些模塊的機(jī)頭所產(chǎn)生的操作速率，如抽取、玻璃體切除、晶狀體乳化法、剪除等等。
今天使用的眼顯微外科系統(tǒng)，如已經(jīng)被提到的并在現(xiàn)代眼外科實(shí)踐中使用了多年，至今由腳控制器所控制，典型地可以和一顯示控制臺(tái)一起結(jié)合使用。
用于眼外科儀器的、使用腳控制器的一現(xiàn)代控制系統(tǒng)實(shí)例，在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利5,157,603中被給出，其名稱為用于眼外科儀器的控制系統(tǒng)，在此稱之為“先前的系統(tǒng)”。在先前系統(tǒng)中特別為這樣的系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的腳控制器，不具備本發(fā)明腳控制器的所有特征和優(yōu)點(diǎn)。在揭示先前可用于眼外科的顯微外科系統(tǒng)中的腳控制器特征時(shí)，相關(guān)的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利5,091,656和4,837,857中揭示的腳控制器也應(yīng)當(dāng)被注意。
大量其他使用腳控制器的顯微外科系統(tǒng)被知道且被使用；事實(shí)上簡(jiǎn)單的腳控制器很多年來(lái)被應(yīng)用到醫(yī)療和外科領(lǐng)域中和其他一些同類的應(yīng)用(其中用戶希望能使用腳控制器來(lái)讓手得到自由，并消除手的操作對(duì)眼睛注意力的分散)中。
不過(guò)，當(dāng)希望使用同樣的腳控制器來(lái)控制不同的可能設(shè)備、眼科工具和儀器時(shí)，或在希望同樣的腳控制器對(duì)一種類型的模塊和另一種同樣有用的地方(同時(shí)允許腳控制器選擇所希望的模式或模塊，并提供把腳控制器應(yīng)用到未來(lái)可能模塊(當(dāng)它們可用時(shí))中去的能力)，至今已知的腳控制器有著相當(dāng)多的缺點(diǎn)。
但是，通常來(lái)說(shuō)，先前的腳控制器沒(méi)有所希望的靈活性和編程能力，以用于廣闊范圍的可能的模式和選擇。
本發(fā)明的概述在眼外科系統(tǒng)中使用腳控制器時(shí)特別關(guān)注的是眼外科醫(yī)生在執(zhí)行或操作腳控制器中可能有不同的選擇和各自的習(xí)慣。這樣，外科醫(yī)生可能是慣于使用左腳或右腳。除了腳控制器的基本能力(允許使用左腳或右腳)，希望腳控制器可以包容在速率、控制敏感性和反饋方面的多種可能的差異和選擇，這在實(shí)際中可方便外科醫(yī)生在精度和不同處置的選擇(在人與人之間變化，甚至根據(jù)眼外科醫(yī)生是執(zhí)行前部處置或后部處置方面的差異)。
因?yàn)槟K化的顯微外科系統(tǒng)是由微處理器控制的，因此也希望這類系統(tǒng)中的腳控制器也以由這樣系統(tǒng)所使用的數(shù)字形式提供接收、實(shí)現(xiàn)和報(bào)告系統(tǒng)通信中的不同信號(hào)的能力。
這樣，希望腳控制器自身是模塊化的，且是一“聰明的”控制器。我們進(jìn)一步希望它僅使用低電壓、低能量電路以適應(yīng)于手術(shù)室環(huán)境，并帶有能與數(shù)字電路相互接口的電路，包括一中央處理器和上述模塊化微處理系統(tǒng)中的各種模塊和外圍設(shè)備。希望該“聰明控制器”具有借助于適當(dāng)?shù)慕涌诰W(wǎng)絡(luò)協(xié)議如已知的RS-485，通過(guò)這樣的電路進(jìn)行系統(tǒng)通信的能力。
在借助這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種外科處置中，希望腳控制器提供一能進(jìn)行垂直和水平擺動(dòng)的啟動(dòng)踏板，以在任一給定的時(shí)間依照系統(tǒng)的使用模式來(lái)適應(yīng)各種可能的控制動(dòng)作。這樣，外科醫(yī)生可以將垂直控制用于一個(gè)或多個(gè)特殊模式的操作，將水平控制用于一個(gè)或多個(gè)其他模式的操作。
在垂直控制中，希望能有一個(gè)在特定區(qū)域中可活動(dòng)的踏板。這樣，在第一個(gè)區(qū)域中，外科醫(yī)生在沖洗模式中能將踏板從零偏轉(zhuǎn)處移動(dòng)以增加其偏轉(zhuǎn)，來(lái)增加其抽取作用；接下來(lái)進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)，該踏板能移入到第二個(gè)區(qū)域，其中當(dāng)踏板在第二區(qū)域中被進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)時(shí)晶狀體乳化或玻璃體切除以增加的速率發(fā)生。
更好地是，所使用的腳控制器和使用該腳控制器的外科系統(tǒng)允許通過(guò)控制器的操作以電子方式選擇從第一個(gè)區(qū)域向第二個(gè)區(qū)域過(guò)渡的點(diǎn)。這可以通過(guò)觸摸屏控制器實(shí)施，如在所引用的模塊化顯微外科系統(tǒng)中是可行的。
到此，這些區(qū)域和從一個(gè)區(qū)域到下一個(gè)區(qū)域的過(guò)渡點(diǎn)的定義典型地是由腳控制器固有的機(jī)械和電氣特性來(lái)定義，且這不能使過(guò)渡點(diǎn)的改變變得易于實(shí)現(xiàn)。
此外，對(duì)一個(gè)外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)，當(dāng)操作腳控制器時(shí)，如利用一制動(dòng)器，能夠接收到觸覺(jué)反饋來(lái)容易地察覺(jué)到從一個(gè)區(qū)域到下一個(gè)區(qū)域的過(guò)渡點(diǎn)是很重要的。
到此，在共同轉(zhuǎn)讓的Gahn美國(guó)專利5,091,656中提到的，使用了一帶有多個(gè)彈簧(依賴于使用的模式，可被有選擇地接入到接合處或從接合處斷開(kāi))的機(jī)械布局，以獲取觸覺(jué)上的反饋。
已存在的腳控制器主要是專注于特殊系統(tǒng)或特殊類型設(shè)備的功能和操作。在這個(gè)意義上已知的腳控制器有固定的功能。這樣，典型地說(shuō)它們僅包含一些開(kāi)關(guān)或其他“啞電路”的硬連線來(lái)對(duì)待特定用途，缺乏象模塊化顯微外科系統(tǒng)所要求的模塊化能力，并缺乏對(duì)系統(tǒng)的踏板范圍、和由該踏板所提供的觸覺(jué)幅度和程度進(jìn)行電子化編程或重新編程的能力。
因?yàn)槟K化顯微外科系統(tǒng)不僅在它的配置上是不同的和多種多樣的，而且當(dāng)在系統(tǒng)的任何一個(gè)可能模式下使用時(shí)，應(yīng)用到這樣系統(tǒng)中的腳控制器在其能力、操作范圍程度(例如精度控制在切割速率)和敏感度也應(yīng)當(dāng)是不同的和多種多樣的。
因此，在這個(gè)新的外科腳控制器的目的和優(yōu)點(diǎn)中，即一外圍腳控制器模塊，如此處所描述和闡明的，是這樣的腳控制器-包括特別用于前部和后部眼外科手術(shù)的模塊化顯微外科系統(tǒng)的可編程特征和功能；-對(duì)一外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)是主要的控制輸入，以與該模塊化顯微外科系統(tǒng)進(jìn)行交互；-用于這樣的一個(gè)系統(tǒng)時(shí)不僅對(duì)各種眼科模塊提供控制，也能提供對(duì)所希望的外科模式的選擇，并允許對(duì)由連接到該模塊的機(jī)頭所產(chǎn)生的操作速率進(jìn)行完全的控制，如所希望的玻璃體切除、晶狀體乳化法、剪除和其他一些可在該系統(tǒng)中使用的功能；-為該系統(tǒng)提供一個(gè)或多個(gè)踏板線性輸入以實(shí)現(xiàn)外科醫(yī)生可控的輸入；此外還包括按鈕類型的控制元素，借助于它，外科醫(yī)生可對(duì)賦予線性輸入的功能進(jìn)行完全控制；-當(dāng)它們對(duì)這樣一個(gè)系統(tǒng)變得可用時(shí)，為這個(gè)系統(tǒng)提供使用帶有任何可能的未來(lái)模塊的腳控制器的能力；-允許外科醫(yī)生或是左腳使用或是右腳使用；-可以包容外科醫(yī)生在速率、控制敏感性和反饋方面的多種可能的差異和選擇，這在實(shí)際中可方便外科醫(yī)生在精度和不同處置的選擇(在人與人之間變化，甚至根據(jù)眼外科醫(yī)生是執(zhí)行前部處置或后部處置方面的差異)；-因此，當(dāng)用于上述類型的顯微外科系統(tǒng)，具有自由功能的編程和重新編程的能力，以使它的功能可通過(guò)用戶的預(yù)選擇被賦予；且它的功能可以隨著該顯微外科系統(tǒng)的改變而改變；-是完全的電子化和機(jī)械化的模塊；-以由上述這樣被微處理器控制的顯微外科系統(tǒng)所使用的數(shù)字形式提供接收、實(shí)現(xiàn)和報(bào)告系統(tǒng)通信中各種信號(hào)的能力；-通過(guò)電子總線協(xié)議與一個(gè)被微處理器控制的上述外科系統(tǒng)進(jìn)行通信，因而大大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的連接；-當(dāng)在上述多功能顯微外科系統(tǒng)中的任何一種可能的模式下使用時(shí)，應(yīng)用到這樣系統(tǒng)中的腳控制器在其能力、操作范圍程度(例如對(duì)切割速度做精度控制)和敏感度也應(yīng)當(dāng)是不同的和多種多樣的，以使外科醫(yī)生通過(guò)使用本發(fā)明的腳控制器來(lái)進(jìn)行外科手術(shù)或在眼睛的前部或后部實(shí)施眼科處置，以對(duì)眼科模塊進(jìn)行精確的和多功能的控制；-提供一能進(jìn)行垂直和水平擺動(dòng)的啟動(dòng)踏板，以在給定的時(shí)間依照系統(tǒng)的使用模式來(lái)適應(yīng)各種可能的控制動(dòng)作；-結(jié)合數(shù)字式編碼器以精確地檢測(cè)出該踏板在垂直和水平模式上的擺動(dòng)；-為踏板的用戶提供一種將垂直控制用于一個(gè)或多個(gè)特殊模式的操作、將水平控制用于一個(gè)或多個(gè)其他模式操作的能力；-在多個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)用于垂直控制時(shí)提供一帶有擺動(dòng)能力的踏板；-在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的、軟件驅(qū)動(dòng)的顯示之下，允許對(duì)這些區(qū)域和從一個(gè)區(qū)域到下一個(gè)區(qū)域的過(guò)渡點(diǎn)的定義，以容易地簡(jiǎn)化過(guò)渡點(diǎn)的改變；-為踏板操作，用戶可利用一制動(dòng)器，能夠接收到觸覺(jué)反饋來(lái)容易地察覺(jué)到從一個(gè)區(qū)域到下一個(gè)區(qū)域的過(guò)渡點(diǎn)；并可通過(guò)電子裝置而不是機(jī)械設(shè)備來(lái)制造這樣的制動(dòng)器；-它的操作模式本質(zhì)上是電子的，與特定用途中的機(jī)械或其他“啞電路”的硬連線形成鮮明的對(duì)比；-高度地結(jié)合了人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，給予了外科用戶一種完全本能的、自然的操作，以實(shí)現(xiàn)和簡(jiǎn)化控制到至今未達(dá)到的程度。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是和顯微眼外科儀器一起使用的顯微外科控制系統(tǒng)的透視圖，它具有多個(gè)控制模塊，并使用了本發(fā)明的外科腳控制器部件；
圖2是按照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的該顯微外科系統(tǒng)外圍腳控制器的頂視的平面圖，相當(dāng)于腳控制器部件的全部；圖3是該腳控制器的底部平面圖，闡明了有關(guān)電路和相關(guān)部件；圖4是該腳控制器的透視圖；圖5是本發(fā)明腳控制器電路的電路示意框圖；圖6A-6F一起示出了腳控制器電路的詳細(xì)電路示意圖，其中圖6A是該電路微處理器特征的詳細(xì)電路示意圖；圖6B是與圖6A中的電路一起使用的EPLD電路的詳細(xì)電路示意圖；圖6C是與圖6A的電路一起使用的有關(guān)復(fù)位電路的詳細(xì)電路示意圖；圖6D是與圖6A的電路一起使用的有關(guān)RS-485電路的詳細(xì)電路示意圖，以和與該腳控制器一起使用的模塊化顯微外科系統(tǒng)進(jìn)行總線通信；圖6E是為上述電路供電的電源的詳細(xì)電路示意圖；圖6F是腳控制器的有關(guān)制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)電路示意圖，它由圖6A中的電路所控制。
圖7是制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路的電路框圖；圖8A-8C一起闡明了該腳控制器操作的主要事件；圖9A和9B是指示制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路操作中不同的制動(dòng)器可能位置的圖示化表示；圖10是有關(guān)踏板機(jī)械特征的透視圖，闡明了制動(dòng)踏板垂直擺動(dòng)響應(yīng)的部件；圖11是有關(guān)踏板機(jī)械特征的透視圖，闡明了制動(dòng)踏板水平擺動(dòng)響應(yīng)的部件；圖12是一示范性的屏幕顯示，描述了適合于腳控制器操作重新配置的屏幕設(shè)置和顯示。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的模式參考附圖，尤其是圖1-4，腳控制器部件15構(gòu)成一個(gè)外圍腳控制器，后者通過(guò)提供總線協(xié)議連接即串行RS-485總線接口和連接系統(tǒng)和腳控制器并為腳控制器和電路提供電源(如24伏直流電)的復(fù)位信號(hào)線的復(fù)位信號(hào)線的電纜2312連接到模塊化顯微外科控制系統(tǒng)1上。通過(guò)這樣的總線連接2312，腳控制器15就數(shù)據(jù)通信而論其功能等效于模塊13，并在通過(guò)腳控制器輸入(允許控制各種模塊13，如在模塊化顯微外科系統(tǒng)1中可被使用的各種可能眼科模塊13中的任何一個(gè))進(jìn)行眼科處置期間為外科醫(yī)生提供主要的控制輸入來(lái)與系統(tǒng)進(jìn)行交互。實(shí)例如氣體/液體交換和剪刀/鑷子模塊327、雙極凝結(jié)和射頻透熱療法模塊329、照明模塊331、沖洗和流動(dòng)抽取模塊323(包括能力)、文式管抽取和玻璃體切除模塊321、晶狀體乳化法和晶狀體分割(phacoefragmentation〕模塊325。與該顯微外科控制系統(tǒng)相連接的模塊13的詳細(xì)情況進(jìn)一步在共有未決申請(qǐng)(序列號(hào)60/025,498，提交于1996年8月29日)中揭示，因此通過(guò)引用被結(jié)合進(jìn)來(lái)并進(jìn)一步在此處附帶的臨時(shí)申請(qǐng)的縮微膠片中被揭示。
腳控制器15包括一外殼或控制臺(tái)，總的由參考字符2314指示，最適宜地是由可澆鑄材料鑄成，形成一個(gè)從腳跟部分2318朝左和右上部分2320、2322向上傾斜的上表面2316，在它們之間形成一個(gè)近似于U型的凹槽2324，位于能包容腳的中心踏板2326處。該踏板在尺寸上比凹槽2324窄，很明顯通過(guò)旋轉(zhuǎn)凹槽壁2324(使踏板可以移動(dòng)和操作)中的轉(zhuǎn)軸部件2328它可以在兩邊之間水平移動(dòng)。為了確保控制，踏板是向上擴(kuò)張的，提供了小邊2327，如圖所示在踏板的反面是有孔的以提供光線和紋理效果，來(lái)使腳的接觸更安全。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)軸部件的搖動(dòng)，象對(duì)車輛油門踏板的方式那樣對(duì)踏板增長(zhǎng)壓力時(shí)，踏板2326在垂直方向也是可移動(dòng)的。
接近于踏板2326的腳跟部分是一腳跟座2330，它是一個(gè)淺的凹下的形狀，以穩(wěn)固地包容和支撐用戶的腳跟，即它是一腳跟凹槽，而不管是左腳還是右腳，并允許精確地對(duì)踏板在垂直或水平方式的移動(dòng)進(jìn)行控制，且在這點(diǎn)上建立一個(gè)參考點(diǎn)以將用戶的腳放在平面16上并將腳觸覺(jué)相對(duì)敏感地方放到準(zhǔn)確的位置以操作踏板2326。
更優(yōu)選的是，希望踏板2326可以繞著轉(zhuǎn)軸部件2328所定義的俯仰軸進(jìn)行15度角的垂直移動(dòng)，移動(dòng)的極限受機(jī)械限定使得初始仰角與水平成15度，若完全踩下，最終仰角相對(duì)于水平位置為0度。它還包括后面將要討論的適當(dāng)?shù)膹椈桑糜诋?dāng)腳從該踏板上抬起時(shí)恢復(fù)初始的仰角。這里不使用機(jī)械制動(dòng)器，而代之以通過(guò)電路操作的可編程制動(dòng)器，包含向前和向后的兩個(gè)制動(dòng)器的動(dòng)作。
更優(yōu)選的是，希望踏板2326在水平方向繞著轉(zhuǎn)軸部件2328所定義的水平軸是可以擺動(dòng)的，從標(biāo)稱的中心位置可以進(jìn)行10度角的移動(dòng)，通過(guò)彈簧復(fù)位到中心位置(中心定位以機(jī)械的方式被提供)，使得可通過(guò)用戶在控制器的同步方向的移動(dòng)來(lái)提供線性控制，至于相反方向的移動(dòng)可以對(duì)比進(jìn)行，這樣的操作是雙態(tài)的，如同抽風(fēng)器(aspiration)的開(kāi)與關(guān)。在圖2中，水平的可能性相對(duì)于中線2329由YAW LEFT和YAW RIGHT所闡明。
外殼的左上和右上部分2320、2322確定了相應(yīng)的外部狹窄的凸出部分2332、2334，在它們之間伸出一個(gè)柄2336，與單片外殼2314很好地形成一個(gè)整體，它可用來(lái)將腳控制器部件15掛到并且存放到該顯微系統(tǒng)1的儀器箱21中。
如所示出的那樣，電纜2312從外殼2314中在踏板2326和柄2336的下面露出來(lái)，它通過(guò)適當(dāng)?shù)牟孱^器件(例如接插件157)與顯微外科系統(tǒng)1相連接。電纜2312因此為該顯微外科系統(tǒng)提供電源和通信總線連接，使得腳控制器15和它自己的微處理器電路一起(例如圖31A-31J中的控制電路105)，(這在上面解釋的該顯微外科系統(tǒng)中是很明顯的)構(gòu)成了總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這樣，該腳控制器電路構(gòu)成了由圖1中的顯微外科系統(tǒng)建立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)。該計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供配電和節(jié)點(diǎn)(包括腳控制器15)間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。
安裝在外殼表面右上部分2322中的是一搖桿開(kāi)關(guān)2336，它有左邊和右邊的啟動(dòng)表面2338、2338’，用于在按下由輕微凸起部分2339所表示的搖桿開(kāi)關(guān)的中心附近的啟動(dòng)表面2338或2338’來(lái)進(jìn)行瞬間啟動(dòng)。這樣，表面2338或2338’將被用戶的腳有選擇地按下來(lái)顯現(xiàn)當(dāng)前動(dòng)作，并包括通過(guò)拍擊動(dòng)作由開(kāi)關(guān)定義的觸覺(jué)反饋。
當(dāng)和圖1中的顯微外科系統(tǒng)一起使用時(shí)搖桿開(kāi)關(guān)2336是可編程的，以為所有系統(tǒng)可適用的功能提供上/下、增/減、或開(kāi)/關(guān)控制。這樣它可被認(rèn)為是位置可換的二元開(kāi)關(guān)設(shè)備，其功能取決于它的哪個(gè)表面被有選擇地按下。
腳跟座2330的右邊是一相應(yīng)的、同樣淺凹的腳跟座2330’，用于當(dāng)外科用戶希望操作搖桿開(kāi)關(guān)2336時(shí)休息和精確定位腳跟。
這樣，在外殼2314的上表面的腳跟凹槽2330、2330’為用戶確定了踏板操作和搖桿開(kāi)關(guān)操作的位置，使得可在沒(méi)有視覺(jué)觀察條件下依靠觸覺(jué)將腳放好。
安裝在外殼表面的左上部分2320中的是一模式按鈕2340，在其上面是一雙極按鈕2342，兩者都是靠觸覺(jué)反饋瞬間啟動(dòng)類型的開(kāi)關(guān)。模式按鈕被外科醫(yī)生用來(lái)選擇操作模式，例如，選擇模塊13或?qū)⒛K13的操作從一個(gè)模式改變成另一個(gè)模式。這樣，模式開(kāi)關(guān)被顯微外科系統(tǒng)1用于選擇操作模式。雙極按鈕，外涂蘭色以與腳控制器外殼的不同顏色如灰色形成對(duì)比，被外科醫(yī)生有選擇地按下以通過(guò)眼科機(jī)頭進(jìn)行雙極凝結(jié)操作。主要內(nèi)部特征現(xiàn)在參考圖3，外殼2314從底部被示出，但沒(méi)有蓋子，正常時(shí)部件是保持密封的，移走是為了闡明外殼2314的內(nèi)部部件(通常由2344標(biāo)明)。
穿過(guò)外殼內(nèi)壁2344的轉(zhuǎn)軸部件2328在中央包括一齒輪箱2346，其中的部件用于將踏板的水平擺動(dòng)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作以驅(qū)動(dòng)與電路板2351上由微處理器控制的電路2350相連接的水平擺動(dòng)編碼器2348。這樣電路通信通過(guò)電纜2312使用RS-485串行數(shù)據(jù)總線協(xié)議與模塊化顯微外科系統(tǒng)1進(jìn)行。類似地垂直擺動(dòng)編碼器2352也連接到電路板2350上，這個(gè)編碼器從轉(zhuǎn)軸部件2328的另一端被一可搖動(dòng)的齒輪驅(qū)動(dòng)臂2354(搖動(dòng)使踏板進(jìn)行垂直擺動(dòng))的一端所驅(qū)動(dòng)，這個(gè)臂的特征和操作將在下面進(jìn)行解釋。臂2354的相反的一端被連接到一磁粉制動(dòng)裝置2356(對(duì)踏板在垂直模式上提供電控制的扳動(dòng)動(dòng)作，在后面被更完全描述)上。與水平編碼器2348相聯(lián)系的是一限位開(kāi)關(guān)，即原位開(kāi)關(guān)2349，用作一個(gè)類似的與垂直編碼器2352相聯(lián)系的限位開(kāi)關(guān)，即原位開(kāi)關(guān)2353(見(jiàn)圖3)。
水平和垂直限位開(kāi)關(guān)被連接到電路板2350上，用來(lái)以信號(hào)表示各自的編碼器(對(duì)應(yīng)于踏板的原位，即何時(shí)對(duì)中(水平0度)以及何時(shí)在垂直方向不下降)的原位。主要電路特征現(xiàn)在參考圖5，框圖示出了新的腳控制器的控制電路2350優(yōu)選實(shí)施例，闡明了它的關(guān)鍵電路特征。電纜2312為腳控制器提供24伏的直流電源，并通過(guò)雙絞線的串行總線連接以RS-485協(xié)議與模塊化的外科系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)。
電源輸入電路2355為直流電源2356(起邏輯電路Vcc發(fā)生器的作用)提供電源電壓，后者提供常規(guī)的Vcc低電壓例如5伏的直流電給其他電路，包括RS-485通信收發(fā)器2358和RS-485復(fù)位收發(fā)器，它們兩者都與由電纜2312提供的串行總線連接進(jìn)行通信。Vcc發(fā)生器2356也起集成電路(“IC”)設(shè)備Vcc電源的作用，也就是來(lái)自于Motorola公司的、標(biāo)明為注冊(cè)商標(biāo)“神經(jīng)元”(Echelon公司)的分布式通信和控制處理器(例如處理器225)，此處為了方便稱之為神經(jīng)元IC。它被標(biāo)明為2362，并與存儲(chǔ)器IC2364例如優(yōu)選的為商業(yè)化的Atmel AT29C257-90的90ns或更快的64K×8快閃存儲(chǔ)器設(shè)備相連接。
Vcc發(fā)生器2356也為邏輯IC2366，即下面將解釋的可電子化編程的邏輯設(shè)備(EPLD)供應(yīng)操作電壓。
Vcc發(fā)生器也為用于電子控制踏板扳動(dòng)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)磁粉制動(dòng)裝置2356的制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路2368的有關(guān)電路部件供電。用于此目的的制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路2368也由電源輸入2355提供24伏電源，這樣來(lái)接收適合于驅(qū)動(dòng)制動(dòng)裝置2356的電壓。
邏輯IC2366用于開(kāi)關(guān)邏輯輸入/輸出擴(kuò)充目的、控制和編碼器解碼。這樣，IC2366提供各限位開(kāi)關(guān)以及雙極和模式開(kāi)關(guān)2340、2342和搖桿開(kāi)關(guān)2336的開(kāi)關(guān)解碼，這里簡(jiǎn)單地由一組不同的開(kāi)關(guān)2370表示所有開(kāi)關(guān)(由EPLD邏輯2366解碼)。這樣，與EPLD邏輯IC2366相聯(lián)系的是用于正交解碼/相乘的水平擺動(dòng)編碼器2348和垂直擺動(dòng)編碼器2352。
EPLD IC2366也提供制動(dòng)力量編碼、選擇制動(dòng)力量，并為此與所示的制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路2368(包括有選擇地供能和控制磁粉制動(dòng)裝置2356的電路特征)相連。具體電路特征參考圖6A-6F，根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，腳控制器電路的詳細(xì)電路示意圖被詳細(xì)示出。
在圖6A中，神經(jīng)元IC2362被提供以一時(shí)鐘晶振輸入2372用于其操作，并通過(guò)并行數(shù)據(jù)傳送與存儲(chǔ)器IC2364(其中存儲(chǔ)著用于神經(jīng)元IC2362的常駐ROM應(yīng)用程序代碼)有數(shù)據(jù)和地址連接。一系列的門2374a,b,c將IC的2362和2364連接起來(lái)，并提供信號(hào)狀態(tài)用于讀/寫(xiě)使能控制和時(shí)鐘信號(hào)NEUR R/W*和NEUR ECLK，在這里和其他電路中星號(hào)代表邏輯反轉(zhuǎn)(低真)。神經(jīng)元IC2364內(nèi)部的單片RAM根據(jù)IC2362的程序代碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
參考圖6B,EPLD IC2366最好是在網(wǎng)格部分設(shè)計(jì)ISP1024下可用的芯片設(shè)備。它的輸入通過(guò)各種插孔J10、J5、J8、J3(它們由上面圖5中討論的標(biāo)號(hào)為2370的組成一組的各種開(kāi)關(guān)連接)被提供。它的輸入也通過(guò)插孔J6和J9(用編碼器進(jìn)行連接，用于測(cè)量垂直和左右擺動(dòng))被提供。在相對(duì)一邊，插孔J2示出了通過(guò)電纜2312的電路主連接。EPLD IC2366通過(guò)被標(biāo)記為NEUR IO<10..0>的連接也被連接到神經(jīng)元IC2362的輸入/輸出終端上，用以提供輸入和輸出，例如前述組的狀態(tài)，即開(kāi)關(guān)2370的陣列，和報(bào)告水平和垂直編碼數(shù)據(jù)；并接收神經(jīng)元IC時(shí)鐘信號(hào)NEUR ECLK。出于復(fù)位的目的，EPLD IC2364從圖6C所示的復(fù)位電路處接收復(fù)位信號(hào)LOCALRESET和LOCAL RESET*。
參考圖6C，示出了包括看門狗定時(shí)器復(fù)位功能在內(nèi)的復(fù)位電路，收發(fā)器2360優(yōu)選的是商用設(shè)備類型75176、提供相應(yīng)復(fù)位信號(hào)RESET-LO和RESET-HI信號(hào)狀態(tài)的線驅(qū)動(dòng)器/緩沖器。一組邏輯設(shè)備2376a,b,c,d為復(fù)位芯片2378(優(yōu)選的是商用設(shè)備類型MAX705)提供收發(fā)器2360的信號(hào)輸出狀態(tài)。緩沖器接收正常情況下作為來(lái)自神經(jīng)元IC2362的WDT IN信號(hào)的周期性看門狗定時(shí)器脈沖。如果復(fù)位芯片2378在正常脈沖間隔內(nèi)沒(méi)有接收到正常的看門狗時(shí)間脈沖，它進(jìn)入超時(shí)并通過(guò)門2376a,b,c,d發(fā)送復(fù)位信號(hào)(由三極管2380a、2380b的三個(gè)復(fù)位信號(hào)LOCAL RESET、LOCAL RESET*和NEURRESET*提供)來(lái)在本地復(fù)位腳控制器器電路。如果問(wèn)題發(fā)生在腳控制器電路中，看門狗定時(shí)器在腳控制器中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膹?fù)位信號(hào)，優(yōu)選的是至少每1s復(fù)位一次，看門狗復(fù)位脈沖優(yōu)選的要大于50ns。
類似地，圖6D示出了優(yōu)選的為商用設(shè)備類型75176的通信接收器2358(也被稱作為收發(fā)器223)。線驅(qū)動(dòng)器/緩沖器為通信信號(hào)RS485-LO和RS485-HI提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)狀態(tài)，作為與相應(yīng)本地信號(hào)CP2、CP1和CP0(是神經(jīng)元IC 2362的通信協(xié)議信號(hào))的接口。
二極管箝位電路2382a、2382b分別被提供給圖6C和6D中的電路，用來(lái)適當(dāng)控制復(fù)位和RS485信號(hào)的線路電平。
圖6E示出了包含商用芯片設(shè)備LM2574的電源電路，起圖5中Vcc發(fā)生器2356的作用，那些熟悉本領(lǐng)域的人能理解它的電路設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)主要源自于國(guó)家半導(dǎo)體公司提供的應(yīng)用說(shuō)明。踏板制動(dòng)器制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路特征參考圖6F，制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路2368(圖5)被特別詳細(xì)示出。
在考慮圖6F之前先看一下圖7，這是一個(gè)制動(dòng)裝置控制電路框圖，示出了制動(dòng)裝置使能信號(hào)BRAKE EN的輸入被這個(gè)電路接收來(lái)驅(qū)動(dòng)磁粉制動(dòng)裝置2356(踏板2326的扳動(dòng)動(dòng)作被實(shí)現(xiàn))。
可以理解，磁粉制動(dòng)裝置2356的線圈2356W(圖6F)有一個(gè)大的電感，它延緩了抱緊和脫離的響應(yīng)時(shí)間。這樣，該制動(dòng)裝置控制電路將提供通過(guò)供給該制動(dòng)線圈一個(gè)大大高于其正常操作電壓的電壓來(lái)加速這個(gè)制動(dòng)裝置的響應(yīng)時(shí)間的裝置。接著，一旦制動(dòng)裝置的電流達(dá)到了所需要的操作值，驅(qū)動(dòng)電壓必需減至維持正常操作電流的水平。實(shí)現(xiàn)更快響應(yīng)的一常規(guī)方法是將固定的高壓作用到一個(gè)與該制動(dòng)裝置線圈串連的鎮(zhèn)流電阻上；但是該鎮(zhèn)流電阻消耗了額外的能量并產(chǎn)生不希望有的熱量。
圖7示出的布局提供了在不消耗多余能量的情況下快速抱緊和脫離制動(dòng)裝置。這部分是由于對(duì)制動(dòng)裝置使用脈沖寬度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，該脈沖寬度是反饋電壓可控制的，特別地使用了一個(gè)直流到直流的開(kāi)關(guān)電壓調(diào)整電路，也就是包含了一個(gè)開(kāi)關(guān)類型的電源芯片設(shè)備2384，更好地是一個(gè)單芯片開(kāi)關(guān)電壓調(diào)整器用于提供恒定電源電壓；并通過(guò)制動(dòng)裝置線圈提供一恒定的電流(在開(kāi)關(guān)電壓調(diào)整電路中包含一個(gè)高度感應(yīng)元件)。
此處示出的BRAKE EN作為開(kāi)-關(guān)控制信號(hào)提供給芯片設(shè)備2384的ON*/OFF輸入，該芯片有一個(gè)VIN輸入用來(lái)接收一合適的高電壓(24v直流)，這個(gè)電壓要高到當(dāng)壓力加到踏板2326的機(jī)械裝置之上時(shí)，能有效地驅(qū)動(dòng)磁粉制動(dòng)裝置2356的線圈繞組2356W，此處以點(diǎn)線連接(連接踏板2326和制動(dòng)裝置2356)示出，以通過(guò)建立一個(gè)可選擇的阻止進(jìn)一步踩壓踏板2325的可變阻力產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)器反饋，而且根據(jù)神經(jīng)元IC2362的操作調(diào)節(jié)阻力使得用戶可以感到按壓制動(dòng)器位置，其目的是容易地察覺(jué)到從一個(gè)區(qū)域到下一個(gè)區(qū)域的過(guò)渡點(diǎn)。
芯片電壓調(diào)節(jié)器，是一個(gè)開(kāi)關(guān)類型的電源，在終端OUTPUT處提供一開(kāi)關(guān)輸出(例如52kHz)，來(lái)給包括線圈繞組2356W、快速脫離電阻2386a和傳感電阻2386b在內(nèi)的電路恒定供能，該輸出形成一個(gè)與線圈繞組2356W中的電流成比例的電壓。這兩個(gè)電阻在它們之間形成一個(gè)節(jié)點(diǎn)2387，用于作為提供到芯片設(shè)備2384的FEEDBACK的輸入端的反饋連接2388，以便控制設(shè)備2384的忙閑度，并調(diào)節(jié)輸出電壓來(lái)在制動(dòng)裝置線圈繞組2356W和電阻2386a和2386b中維持所需要的操作電流。
固態(tài)開(kāi)關(guān)2390包括一電子開(kāi)關(guān)元件，當(dāng)制動(dòng)裝置使能信號(hào)BRAKE EN促使該開(kāi)關(guān)在ON/OFF*位置時(shí)，其觸點(diǎn)2390b被連接到跨越并短路電阻2386a的橋上。
在這點(diǎn)上，電阻2386a起快速脫離電阻的作用，因?yàn)樗挥|點(diǎn)2390b的操作所短路，并且電阻2386b起傳感電阻的作用，跨越其上的電壓確定了由反饋連接2388所提供的用于控制制動(dòng)裝置電流的反饋信號(hào)。續(xù)流二極管2392把電路接通。
如果制動(dòng)裝置使能信號(hào)BREAK EN出現(xiàn)了，開(kāi)關(guān)電源芯片2384被打開(kāi)且固態(tài)開(kāi)關(guān)2390以半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)備的典型速度操作，旁路了快速脫離電阻2386a。
這樣傳感電阻2386b給出了一電壓，為開(kāi)關(guān)電源提供脈沖寬度調(diào)節(jié)反饋控制信號(hào)來(lái)控制包括制動(dòng)裝置線圈繞組2356W的環(huán)路中的電流，且FET起固態(tài)開(kāi)關(guān)裝置的作用，來(lái)通過(guò)初始時(shí)向制動(dòng)裝置線圈繞組2356W提供一個(gè)遠(yuǎn)大于正常操作電壓的制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電壓增加制動(dòng)裝置啟動(dòng)的環(huán)路電流，且當(dāng)制動(dòng)裝置電流達(dá)到制動(dòng)動(dòng)作所需要的操作值時(shí)，該制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電壓被減小到能維持用于制動(dòng)動(dòng)作的操作電流的水平。
這樣若BRAKE EN信號(hào)消失，開(kāi)關(guān)電源芯片2384被關(guān)斷，固態(tài)開(kāi)關(guān)2390再以半導(dǎo)體電路典型的速度斷電，消除旁路FET供應(yīng)的電流，且這樣以極快的速度轉(zhuǎn)向經(jīng)由快速脫離電阻2386a的電流，引起經(jīng)由制動(dòng)裝置線圈2356W的環(huán)路電流迅速下降，這將很快被用戶通過(guò)扳動(dòng)動(dòng)作而感覺(jué)到。這樣用戶被發(fā)給一感覺(jué)上的信號(hào)-該踏板已經(jīng)穿過(guò)了制動(dòng)器的位置，且接收到可觸知的從踏板的一個(gè)活動(dòng)區(qū)域轉(zhuǎn)向另一個(gè)區(qū)域的感覺(jué)。
該電路具有多于一個(gè)的制動(dòng)器位置，并能使磁粉制動(dòng)裝置的量值-感應(yīng)制動(dòng)器根據(jù)預(yù)定的準(zhǔn)則重置，可以包括外科醫(yī)生的選擇，例如高阻力或低阻力制動(dòng)器。它進(jìn)一步可使踏板的活動(dòng)區(qū)域以弓的形狀有選擇地變化。
參考圖6F，圖7中電路的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)被闡明。
制動(dòng)裝置使能信號(hào)BRAKE EN通過(guò)邏輯門2393被提供，以反轉(zhuǎn)(低真)被發(fā)送到芯片調(diào)節(jié)器2384的反轉(zhuǎn)輸入端，芯片調(diào)節(jié)器2384通過(guò)一感應(yīng)電容過(guò)濾器2394接收它的24v直流電源。
門2393的反轉(zhuǎn)輸出驅(qū)動(dòng)三極管2396的基極，很明顯三極管2396被連接控制固態(tài)開(kāi)關(guān)2390的狀態(tài)，這里看到的是由一個(gè)具有內(nèi)部反極性瞬態(tài)箝位二極管2391(跨越圖235中示出的形成節(jié)點(diǎn)2390b的漏極和源極連接，并跨越脫離電阻2386a連接)的FET構(gòu)成。傳感電阻86b由電阻分壓器對(duì)2398a、2398b補(bǔ)充，之間是一個(gè)節(jié)點(diǎn)2399,4個(gè)電阻2400a,b,c,d被連接到該節(jié)點(diǎn)一端，相反的一端連接到對(duì)應(yīng)的固態(tài)開(kāi)關(guān)設(shè)備2402(優(yōu)選的為商用芯片設(shè)備類型DG212)的開(kāi)關(guān)輸出2402a,b,c,d上，根據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)備2402對(duì)應(yīng)輸入處的制動(dòng)裝置強(qiáng)度控制信號(hào)BRAKE-OUT、BRAKE-OUT2、BRAKE-OUT3或BRAKE-OUT4的出現(xiàn)或消失(高或低)有選擇地連接電阻2400a,b,c,d中的任何一個(gè)到地，且輸入被對(duì)應(yīng)的電阻2404a,b,c,d加偏壓到Vcc。從前述的內(nèi)容可看出電阻2402a,b,c,d與電阻2388b一起作用提供電壓分壓，在某種意義上改變電壓電平來(lái)控制反饋2388，以便預(yù)先確定當(dāng)FET 2390轉(zhuǎn)變其導(dǎo)電狀態(tài)時(shí)制動(dòng)裝置繞組2356W將被供電的程度，并依賴于根據(jù)模塊化顯微外科系統(tǒng)的程序選擇由神經(jīng)元IC2362所提供的制動(dòng)裝置強(qiáng)度控制信號(hào)BRAKE-OUT1、BRAKE-OUT2、BRAKE-OUT3或BRAKE-OUT4，使得這些制動(dòng)裝置強(qiáng)度控制信號(hào)中的每一個(gè)確定一個(gè)從最小到最大的制動(dòng)制動(dòng)器值。
參考圖8A、8B和8C，腳控制器的控制電路操作將被更清晰地理解。
神經(jīng)元IC2362軟件執(zhí)行空循環(huán)操作直到事件發(fā)生。一個(gè)事件可以是操作組2370中一個(gè)按鈕，水平編碼器2348的一個(gè)變化和垂直編碼器2352一個(gè)變化。
圖8A闡明了神經(jīng)元IC定義的按鈕的順序。神經(jīng)元IC2362由它的軟件有效地建立按鈕定時(shí)器間隔，在該間隔中任何腳踏開(kāi)關(guān)的按下可被檢測(cè)到。第一步2406-1示出了按鈕間隔的終止。在第二步2406-2期間，串行數(shù)據(jù)輸入可被神經(jīng)元IC2362從該顯微外科系統(tǒng)中接收。下一步2406-3檢查看是否有某個(gè)原位開(kāi)關(guān)，即那些與水平編碼器2348或垂直編碼器2352相聯(lián)系的開(kāi)關(guān)接觸，即指示該踏板既未壓下也未偏轉(zhuǎn)。如果是(Y代表是)，該編碼器計(jì)數(shù)在2406-3A步被清零。如果不是(N代表不是)，在2406-4步表示檢查是否有新的按鈕被按下。如果是(Y)，在2406-5步該條件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接電纜2312被報(bào)告給模塊化顯微外科系統(tǒng)處理器。如果不是(N)，該事件周期完成，在2406-6步中示出；空循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行直到一個(gè)事件發(fā)生。
如圖8B示出，如果水平編碼器2348改變，2408-1步表示其檢測(cè)。在2408-2步新的位置限制被檢測(cè)。該數(shù)據(jù)接著在2408-3步中被發(fā)送到系統(tǒng)處理器中。
如圖8C所示，在垂直編碼器2352改變的情況下，2410-1步表示檢測(cè)該改變。在2410-2步，新的位置限制被計(jì)算。在隨后的2410-3步中制動(dòng)器的設(shè)置被計(jì)算。這樣在一適當(dāng)?shù)木幋a器限制處，制動(dòng)裝置繞組2356W被適當(dāng)?shù)毓┠芤允固ぐ宓闹苿?dòng)器運(yùn)動(dòng)，用戶完全可以觸覺(jué)到，就好象是機(jī)械設(shè)備一樣。這樣測(cè)量的表示狀態(tài)的數(shù)據(jù)在2410-4步被發(fā)送到系統(tǒng)處理器上。
在操作踏板2326時(shí)，由上述的制動(dòng)裝置控制器和踏板控制電路可產(chǎn)生不同的扳動(dòng)動(dòng)作方式。圖9A和9B指示了這種可能性。在這兩個(gè)圖中，相對(duì)的制動(dòng)裝置力對(duì)按踏板在垂直方向偏斜的百分比(從0％到100％)被繪出，制動(dòng)器點(diǎn)被標(biāo)記為X1、X2。
在圖9A中，曲線2412(沿虛線延伸)代表了正常的F=kx2踏板力從最小值F0到最大值Fmax的增長(zhǎng)。在X1的偏斜處，例如20％，制動(dòng)裝置力被利用來(lái)提供踏板力Emax(或一較小的選擇值)作為脈沖被快速施加。經(jīng)過(guò)這樣生成的制動(dòng)器，踏板偏斜繼續(xù)進(jìn)行直到第二個(gè)點(diǎn)X2，例如50％，且制動(dòng)裝置力再次被施加以生成踏板力Fmax(或一較小的選擇值)作為脈沖被快速施加。優(yōu)選地，在使用這種脈沖類型的扳動(dòng)動(dòng)作方式時(shí)，利用制動(dòng)裝置力開(kāi)啟與斷開(kāi)之間的滯后現(xiàn)象。如圖9A中的第一個(gè)脈沖示出，X1表示第一個(gè)供能點(diǎn)，X1’代表在用戶斷開(kāi)制動(dòng)器前阻礙踏板下降的較低值，以避免用戶處于制動(dòng)器來(lái)回切換的邊緣點(diǎn)。這樣，脈沖的陰影滯后區(qū)域2413被指示出來(lái)。類似滯后區(qū)2413在X2處初始的下一個(gè)制動(dòng)裝置脈沖也有。
在圖9B中示出的第二個(gè)可能的方式中，踏板向第一個(gè)位置X1的偏斜導(dǎo)致了制動(dòng)力的快速應(yīng)用，將踏板力帶到F1值。該制動(dòng)力被保持直到當(dāng)踏板力繼續(xù)沿著F=kx2曲線運(yùn)動(dòng)，直到第二個(gè)點(diǎn)X2，例如50％，且制動(dòng)力再次快速增長(zhǎng)以生成踏板力F2，踏板力可以沿著正常的力增長(zhǎng)曲線增加直到它的最大值Fmax。當(dāng)用戶將踏板從一個(gè)制動(dòng)器點(diǎn)輕輕放松來(lái)回切換制動(dòng)力時(shí)滯后現(xiàn)象在這種方式中也可用來(lái)使用戶不處在踏板的邊緣點(diǎn)上。該脈沖的陰影滯后帶狀區(qū)域2413’被指出，其中一旦制動(dòng)力在X1被加上，則不會(huì)放松直到該踏板通過(guò)滯后間隔后縮回到X1’。在X2處的下一個(gè)制動(dòng)裝置增長(zhǎng)也被提供以類似的滯后帶2413’。
現(xiàn)在參考圖3，制動(dòng)器點(diǎn)X1和X2根據(jù)踏板2326的位置以虛線示出。該軟件允許制動(dòng)器點(diǎn)X1和X2按踏板移動(dòng)的百分比變化。這樣，通過(guò)使用顯微外科系統(tǒng)的屏幕顯示，該用戶按希望那樣變化制動(dòng)器點(diǎn)，以及指示制動(dòng)器點(diǎn)的制動(dòng)力的范圍。
現(xiàn)在參考圖232,239和240，與踏板2326在垂直和水平方向移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的腳控制器的機(jī)械設(shè)計(jì)方面將被理解。圖3中的2414處指示的是附著在轉(zhuǎn)軸部件上面用于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸延伸，在垂直方向帶有一個(gè)踏板2326，啟動(dòng)臂2416的一端有第一組齒2418用于和副齒輪2420(由磁粉制動(dòng)裝置2456的轉(zhuǎn)軸支撐)嚙合，另一端的第二組齒2422用于和副齒輪2424(由垂直編碼器2352的轉(zhuǎn)軸支撐)嚙合。
在轉(zhuǎn)軸部件的另一端，與它的齒輪箱2346一起，是一水平轉(zhuǎn)軸延伸2426，它支撐皮帶輪2428，其上的皮帶2430繞在對(duì)應(yīng)的由水平編碼器2348的轉(zhuǎn)軸所支撐的皮帶輪2432上。
與圖3一起考慮，如圖10所示，啟動(dòng)臂2416在它的相對(duì)一端與編碼器副齒輪2424嚙合在一起，且制動(dòng)裝置副齒輪2420(繞著孔2434(轉(zhuǎn)軸延伸114，此處為了描述清晰將其省略)的軸線是可搖動(dòng)的)當(dāng)踏板在垂直方向移動(dòng)時(shí)可確保繞著這個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。一個(gè)線圈壓縮彈簧2436位于臂2416的凹槽2438里面，其外端支撐在外殼2314的適當(dāng)位置上。彈簧2436使啟動(dòng)臂2416如圖10所示按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使制動(dòng)踏板2326偏向原位開(kāi)關(guān)位置(即用戶沒(méi)有壓時(shí)它所占據(jù)的位置)。當(dāng)原位開(kāi)關(guān)2418在原位被一啟動(dòng)臂2418’啟動(dòng)時(shí)，由臂2416的最近齒2418所支撐，被開(kāi)關(guān)2418的部件傳感，如電光感應(yīng)。托架2441附著在踏板外殼2314里面的制動(dòng)裝置56上。類似地托架2441也附著在垂直編碼器2352上。
現(xiàn)在參考圖11，與圖3相比，齒輪箱外殼2346及轉(zhuǎn)軸部件2328(兩者在圖3中都是很明顯的)在圖11中都被省略以使其他元件看起來(lái)更清晰。在齒輪箱外殼2346里面是一個(gè)由板2442驅(qū)動(dòng)的齒輪部件以保證踏板2326的安全(通過(guò)將螺絲釘穿過(guò)孔2443固定)。板2442的延伸部是一個(gè)轉(zhuǎn)軸2444，它帶動(dòng)螺旋齒輪2446與相應(yīng)齒輪2448(固定在一水平連接軸2450上，以支撐它外端的皮帶輪2428)嚙合。很明顯與用戶踏板位置相對(duì)應(yīng)的水平板2442將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪2446來(lái)引起轉(zhuǎn)軸2450及固定于該處的皮帶輪2428相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，且這種旋轉(zhuǎn)將被耦合到水平編碼器2348的皮帶輪2432的皮帶2430上(被一合適的托架2451固定到腳控制器外殼上)。檢測(cè)原位置(對(duì)應(yīng)于0度水平面)的限位開(kāi)關(guān)2349可能同垂直原位開(kāi)關(guān)118一樣是光電類型的。板2442的踏板中心0度水平位置由一對(duì)線圈壓縮彈簧2452(居中固定在被轉(zhuǎn)軸2444的低端所支撐的臂2454上)的對(duì)中動(dòng)作來(lái)維持，彈簧2452的外端支撐在齒輪外殼2346的適當(dāng)位置上(圖3)。
相應(yīng)地可看到轉(zhuǎn)軸部件2328通過(guò)在該轉(zhuǎn)軸部件的相對(duì)端提供分離轉(zhuǎn)軸輸入而提供分離的垂直和水平移動(dòng)的獨(dú)立轉(zhuǎn)軸連接，分別獨(dú)立地操作水平和垂直編碼器2348、2352，且允許它們的位置相對(duì)遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸部件2328，并不要求它們艱難地合并到實(shí)際踏板樞軸或安裝機(jī)構(gòu)中，并因此為部件和調(diào)整提供更方便的方案，以及實(shí)現(xiàn)高效、高可靠的結(jié)構(gòu)，使之能年復(fù)一年地經(jīng)受住手術(shù)室環(huán)境中外科的實(shí)在要求。具體操作特征新的腳控制器的操作在滿足用戶選擇方面，以及在使用中改變與這些選擇相關(guān)的參數(shù)方面提供了至今沒(méi)有過(guò)的便利。當(dāng)在顯微外科系統(tǒng)中使用時(shí)，新的腳控制器為外科醫(yī)生提供了與該系統(tǒng)交互的基本輸出，允許左腳或是右腳啟動(dòng)踏板2326在垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行線性輸入，同時(shí)也提供按鈕啟動(dòng)的二元控制。該腳控制器承擔(dān)了外科醫(yī)生的完全控制，將那些功能賦與那些線性控制或那些按鈕上。通過(guò)上述線性控制和按鈕的腳控制器外殼2314的對(duì)稱放置，該腳控制器對(duì)左腳醫(yī)生和右腳醫(yī)生來(lái)說(shuō)工作起來(lái)很類似。功能的賦予也可以隨著外科設(shè)備安排的改變而改變。例如，基本的線性控制可以在一個(gè)設(shè)置上控制線性抽取，在另一個(gè)上面控制線性晶狀體乳化法能源。操作中功能的說(shuō)明在外科中當(dāng)踏板控制應(yīng)用于顯微外科系統(tǒng)及它的幾個(gè)模塊期間，踏板2326在垂直和水平方向被使用。垂直和水平方向可以同時(shí)控制兩個(gè)獨(dú)立的線性功能，使得該系統(tǒng)可被說(shuō)成是雙線性系統(tǒng)。在雙線性模式中這樣配置時(shí)，例如抽取功能，優(yōu)選的是一直被踏板的垂直動(dòng)作所控制，另一個(gè)線性功能如晶狀體乳化法，被該踏板的水平動(dòng)作線性控制。該水平移動(dòng)也可用于仿真左/右邊的開(kāi)關(guān)動(dòng)作(激活一些功能如使玻璃體切除器從一邊回流到相對(duì)一邊)。并且如上面所提到的，由磁粉制動(dòng)裝置2356所提供的制動(dòng)器級(jí)在垂直移動(dòng)時(shí)完全可以編程?？芍鼐幊烫卣骱凸δ艿恼f(shuō)明參考圖12，顯微外科系統(tǒng)1的示范性屏幕顯示出了適合于該腳控制器重配置操作的屏幕設(shè)置和顯示。此處可以理解，通過(guò)這樣的觸摸屏顯示，用戶觸摸所希望的視頻顯示“按鈕”或觸摸響應(yīng)屏幕255上的箭頭標(biāo)識(shí)，以產(chǎn)生改變。
在屏幕顯示器上參考字符2456指示了提供踏板設(shè)置和屏幕255上相應(yīng)顯示的觸摸區(qū)域，如此處所描繪的。參考字符2458指示了一帶有顯示按鈕的觸摸屏顯示區(qū)域，以選擇左腳或右腳操作。
2462處示出了一個(gè)帶顯示按鈕的面板，當(dāng)該踏板被水平擺動(dòng)進(jìn)行回流操作時(shí)用于選擇單一回流或重復(fù)回流。開(kāi)關(guān)設(shè)置面板2464包括顯示按鈕，用于允許可編程功能開(kāi)關(guān)(模式開(kāi)關(guān)2342)從軟件定義的使用列表中被選擇；這里示出的是使它的模式序列可用。
作為據(jù)此而提供的模塊序列的一個(gè)實(shí)例，當(dāng)按下時(shí)該模式開(kāi)關(guān)從一個(gè)模式到另一個(gè)循環(huán)變化。這樣，在白內(nèi)障外科手術(shù)中，輕敲該模式開(kāi)關(guān)按鈕2342將從一個(gè)雙極凝結(jié)功能到抽取功能到晶狀體乳化法模式再一次到選擇的抽取模式循環(huán)，再接著循環(huán)回雙極模式?；?qū)τ诤蟛垦劬Φ耐饪剖中g(shù)中，該模式開(kāi)關(guān)可被選擇地從玻璃體切除模式，到剪取模式，到玻璃體切除模式等轉(zhuǎn)換，所以在選擇模式中可接著使用該踏板的線性和/或二元控制能力。另外一個(gè)例子，對(duì)于一個(gè)右腳的用戶，踏板可以向內(nèi)移動(dòng)(沿腳背方向)，在線性區(qū)域之上相對(duì)于它中心位置的從0到100％的范圍，且當(dāng)側(cè)向向外移動(dòng)時(shí)，可以在二元模式中切換以允許回流操作(即將回流置為開(kāi)/關(guān))。
鄰近的屏幕面板2466有顯示按鈕，用于從被搖桿開(kāi)關(guān)2336控制的軟件定義的列表中選擇功能，此處示出的是控制Ⅳpole向上和向下移動(dòng)。
為了有選擇地控制垂直活動(dòng)區(qū)域，顯示區(qū)域2468,2470,2472被提供，來(lái)確定該踏板在垂直方向移動(dòng)的活動(dòng)區(qū)域(或可被稱為活動(dòng)區(qū)域的東西)，并在此建立磁粉制動(dòng)裝置2356產(chǎn)生的制動(dòng)器點(diǎn)。例如此處所示，活動(dòng)區(qū)域1被設(shè)置為0％，活動(dòng)區(qū)域2被設(shè)置為30％，活動(dòng)區(qū)域3被設(shè)置為50％。在2468,2470,2472中每個(gè)區(qū)域的顯示按鈕被用戶通過(guò)觸摸屏幕來(lái)按下，以有選擇地改變?cè)O(shè)置的量值，以根據(jù)用戶的選擇引起制動(dòng)器的動(dòng)作，如上文中與制動(dòng)裝置控制電路的選擇一起描述的那樣。在2474處，與制動(dòng)器分界線一起，顯示屏幕區(qū)域提供了一個(gè)制動(dòng)踏板控制活動(dòng)區(qū)域的統(tǒng)計(jì)圖表顯示，由后面的顯示按鈕操作相應(yīng)地產(chǎn)生。
通過(guò)比較，雙極開(kāi)關(guān)2342不被編程，可使用它內(nèi)在的二元開(kāi)/關(guān)模式，即當(dāng)按下時(shí)置位。
更優(yōu)選地，踏板在水平方向的移動(dòng)從屏幕顯示上不可編程，而且根據(jù)在面板2460上選擇的是左腳還是右腳操作，并根據(jù)面板2464上的可編程功能開(kāi)關(guān)選擇例如模式序列來(lái)被激活。
權(quán)利要求
1．一種應(yīng)用于顯微外科系統(tǒng)的腳控制器，該顯微外科系統(tǒng)具有一個(gè)用于確定該系統(tǒng)操作模式和模式序列的中央處理器和一個(gè)用于顯示與該系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的功能的電子顯示設(shè)備，該腳控制器包括一控制臺(tái)；控制臺(tái)上的一踏板，為系統(tǒng)的用戶在外科手術(shù)期間使用；用戶在預(yù)先確定的垂直移動(dòng)的最大范圍內(nèi)使踏板在垂直方向移動(dòng)的裝置，來(lái)有選擇地控制一個(gè)或多個(gè)由系統(tǒng)根據(jù)其操作模式和模式序列實(shí)現(xiàn)的線性功能；控制臺(tái)內(nèi)的一控制電路，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中連接到該顯微外科系統(tǒng)上，用來(lái)和顯微外科系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；用來(lái)以電子化方式管理踏板垂直移動(dòng)，并且將這種移動(dòng)和啟動(dòng)報(bào)告給顯微外科系統(tǒng)用以在其操作模式中控制顯微外科系統(tǒng)的控制電路；與該系統(tǒng)通信的控制電路，用來(lái)對(duì)該踏板的特征和功能進(jìn)行編程，并允許用戶通過(guò)改變踏板的垂直位置進(jìn)行控制；和與該系統(tǒng)一起行使功能的控制電路，用來(lái)在踏板垂直移動(dòng)的整個(gè)范圍內(nèi)確定多個(gè)活動(dòng)區(qū)域，并使活動(dòng)區(qū)域有選擇地在各自的弓狀范圍內(nèi)變化。
2．如權(quán)利要求1的腳控制器，其中該控制電路在系統(tǒng)中的功能是提供對(duì)踏板的制動(dòng)器移動(dòng)的電子化控制，以提供踏板從一個(gè)活動(dòng)區(qū)域向另一個(gè)活動(dòng)區(qū)域的可觸知的制動(dòng)，由此用信號(hào)通知用戶踏板從一個(gè)活動(dòng)區(qū)域向另一個(gè)過(guò)渡。
3．權(quán)利要求1的腳控制器，其中控制電路包括一個(gè)與踏板互連的電子化激活的制動(dòng)裝置，該制動(dòng)裝置并為制動(dòng)器的動(dòng)作有選擇地被控制電路根據(jù)預(yù)先確定的準(zhǔn)則供能以限定由扳動(dòng)動(dòng)作確定垂直移動(dòng)范圍。
4．如權(quán)利要求3的腳控制器，其中控制電路被該顯微系統(tǒng)所控制，以有選擇地根據(jù)用戶控制的在電子顯示設(shè)備上的變化來(lái)改變每個(gè)活動(dòng)區(qū)域范圍。
5．如權(quán)利要求3的腳控制器，其中控制電路被該顯微系統(tǒng)所控制，以有選擇地根據(jù)預(yù)先選定的能量變化等級(jí)對(duì)制動(dòng)裝置供能。
6．如權(quán)利要求3的腳控制器，其中電子激活的制動(dòng)裝置是一個(gè)以機(jī)械方式連接到踏板上的磁粉制動(dòng)裝置，該控制電路包括制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)對(duì)該制動(dòng)裝置供電以完成制動(dòng)器的動(dòng)作，且可有選擇地控制來(lái)建立多個(gè)不同的確定各自不同制動(dòng)等級(jí)的制動(dòng)裝置供能等級(jí)。
7．如權(quán)利要求5的腳控制器，其中踏板活動(dòng)區(qū)域之間的扳動(dòng)由該制動(dòng)裝置脈沖能量產(chǎn)生，以使制動(dòng)脈沖提供相應(yīng)的扳動(dòng)。
8．如權(quán)利要求5的腳控制器，其中踏板活動(dòng)區(qū)域之間的扳動(dòng)由該制動(dòng)裝置相應(yīng)于每個(gè)制動(dòng)器位置按步增加的供能產(chǎn)生。
9．如權(quán)利要求5的腳控制器，其中踏板在多個(gè)活動(dòng)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域上確定了一線性控制模式。
10．如權(quán)利要求5的腳控制器，其中控制電路根據(jù)預(yù)先選定的能量變化等級(jí)有選擇地對(duì)該制動(dòng)裝置供能，且通過(guò)制動(dòng)裝置的電流增加以確定相應(yīng)的制動(dòng)器位置，如果踏板從制動(dòng)器位置移動(dòng)以避免到達(dá)踏板的邊緣點(diǎn)，該控制電路在增加制動(dòng)裝置電流和減小制動(dòng)裝置電流之間確定一個(gè)滯后帶，這會(huì)由該制動(dòng)裝置切換制動(dòng)力的開(kāi)與關(guān)。
11．一種應(yīng)用于顯微外科系統(tǒng)的腳控制器，該顯微外科系統(tǒng)具有一個(gè)用于確定該系統(tǒng)操作模式和模式序列的中央處理器，一腳控制器包括一控制臺(tái)；控制臺(tái)上的一踏板，為系統(tǒng)用戶在外科手術(shù)期間使用，它可以左腳使用或右腳使用；處理踏板被用戶垂直移動(dòng)的裝置，以有選擇地控制至少由系統(tǒng)根據(jù)其操作模式和模式序列實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)線性功能；處理踏板被用戶水平移動(dòng)的裝置，以有選擇地控制至少由系統(tǒng)根據(jù)其操作模式和模式序列實(shí)現(xiàn)的其他線性功能；控制臺(tái)上的多個(gè)腳操作的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器，使用戶可對(duì)系統(tǒng)模式和模式序列進(jìn)行選擇；控制臺(tái)內(nèi)的一控制電路，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中連接到該顯微外科系統(tǒng)上，用來(lái)和顯微外科系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；用來(lái)以電子化方式管理踏板垂直或左右移動(dòng)和管理腳操作的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器的啟動(dòng)并將這種移動(dòng)和啟動(dòng)報(bào)告給顯微外科系統(tǒng)用以在其操作模式中控制顯微外科系統(tǒng)的控制電路；和與該系統(tǒng)通信的控制電路，用來(lái)對(duì)該踏板和腳操作的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器的特征和功能進(jìn)行編程，并允許用戶對(duì)系統(tǒng)操作模式和模式序列進(jìn)行控制。
12．如權(quán)利要求11的腳控制器，該控制電路構(gòu)成由顯微外科系統(tǒng)建立的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該網(wǎng)絡(luò)提供配電和節(jié)點(diǎn)間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信，該網(wǎng)絡(luò)包括該控制電路。
13．如權(quán)利要求11的腳控制器，其中節(jié)點(diǎn)代表根據(jù)腳操作開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器的用戶操作實(shí)現(xiàn)操作模式的模塊。
14．如權(quán)利要求13的腳控制器，其中一個(gè)腳操作開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器是一個(gè)模式選擇開(kāi)關(guān)。
15．如權(quán)利要求14的腳控制器，其中一個(gè)腳操作開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器是一個(gè)雙極凝結(jié)選擇開(kāi)關(guān)。
16．如權(quán)利要求14的腳控制器，其中腳操作開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器包括一搖桿開(kāi)關(guān)，它是顯微外科系統(tǒng)可編程的，為該顯微外科系統(tǒng)的應(yīng)用功能提供上/下、增/減或開(kāi)/關(guān)控制。
17．如權(quán)利要求16的腳控制器，其中踏板被居中安裝以便用戶將一只腳放在踏板操作位置進(jìn)行操作，搖桿開(kāi)關(guān)被安裝到踏板的一邊以便用戶將腳放在搖桿開(kāi)關(guān)操作位置上進(jìn)行操作。
18．如權(quán)利要求17的腳控制器，其中控制臺(tái)在其上表面中確定的腳跟凹槽，用于確定踏板操作和搖桿開(kāi)關(guān)操作的位置，使用戶在不看的情況下可依靠觸覺(jué)放置他的腳。
19．如權(quán)利要求17的腳控制器，其中模式選擇開(kāi)關(guān)和搖桿開(kāi)關(guān)位于該踏板的相對(duì)一端。
20．如權(quán)利要求19的腳控制器，其中腳操作開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器是一個(gè)雙極凝結(jié)器選擇開(kāi)關(guān)，位于踏板同一側(cè)的模式選擇開(kāi)關(guān)附近。
21．如權(quán)利要求11的腳控制器，其中踏板被定位于由控制臺(tái)確定的中央凹槽處，使用戶容易地進(jìn)行垂直或水平方向的移動(dòng)，當(dāng)腳從踏板上抬起時(shí)，該踏板返回到垂直方向的原位置和水平的0度位置。
22．如權(quán)利要求11的腳控制器，包括連接到控制電路的電子式垂直和水平編碼器，用于使該控制電路向顯微外科系統(tǒng)報(bào)告踏板垂直和水平移動(dòng)的精確范圍。
23．如權(quán)利要求11的腳控制器，其中控制電路包括一個(gè)微處理器，該微處理器包括用于常駐程序操作的ROM存儲(chǔ)器、被該微處理器控制的用于存儲(chǔ)表示踏板垂直和水平值和踏板操作開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器狀態(tài)的數(shù)據(jù)的RAM存儲(chǔ)器，用于將同樣的數(shù)據(jù)報(bào)告給顯微外科系統(tǒng)。
24．如權(quán)利要求23的腳控制器，其中垂直和水平值由響應(yīng)該踏板移動(dòng)的各個(gè)垂直和水平編碼器檢測(cè)，該腳控制器還包括一電子可編程的邏輯設(shè)備用于對(duì)腳操作開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器的多個(gè)開(kāi)關(guān)譯碼，并分別計(jì)算由垂直和水平編碼器確定的垂直和水平值。
25．如權(quán)利要求24的腳控制器，其中控制電路確定一看門狗定時(shí)器，用于如果腳控制器電路內(nèi)部發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)在本地周期性地重置該控制電路。
26．一種應(yīng)用于顯微外科系統(tǒng)的腳控制器，該顯微外科系統(tǒng)具有一個(gè)用于確定該系統(tǒng)操作模式和模式序列的中央處理器，一腳控制器包括一控制臺(tái)；控制臺(tái)上的一踏板，為系統(tǒng)用戶在外科手術(shù)期間使用；用戶在預(yù)先確定的垂直移動(dòng)的最大范圍內(nèi)使踏板在垂直方向移動(dòng)的裝置，來(lái)有選擇地控制一個(gè)或多個(gè)由系統(tǒng)根據(jù)其操作模式和模式序列實(shí)現(xiàn)的線性功能；控制臺(tái)內(nèi)的一控制電路，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中連接到該顯微外科系統(tǒng)上，用來(lái)和顯微外科系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；用來(lái)以電子化方式管理踏板垂直移動(dòng)并且將這種移動(dòng)和啟動(dòng)報(bào)告給顯微外科系統(tǒng)用以在其操作模式中控制顯微外科系統(tǒng)的控制電路；與該系統(tǒng)通信的控制電路，用來(lái)對(duì)該踏板的特征和功能進(jìn)行編程，以允許用戶通過(guò)改變踏板的垂直位置進(jìn)行操作模式控制；與該系統(tǒng)一起行使功能的控制電路，用來(lái)在踏板垂直移動(dòng)的整個(gè)范圍內(nèi)確定多個(gè)活動(dòng)區(qū)域，并使活動(dòng)區(qū)域有選擇地在各自的弓狀范圍內(nèi)變化；連接到踏板并可有選擇供能的電子激活的制動(dòng)裝置，用于根據(jù)預(yù)定的系統(tǒng)準(zhǔn)則進(jìn)行扳動(dòng)動(dòng)作；被有選擇供能的制動(dòng)裝置，用于控制踏板的扳動(dòng)來(lái)指示踏板的移動(dòng)從一個(gè)活動(dòng)區(qū)域向另一個(gè)活動(dòng)區(qū)域的過(guò)渡；和包括用于對(duì)制動(dòng)裝置供能的制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路的控制電路，，它包括為該制動(dòng)裝置提供電流完成制動(dòng)動(dòng)作，和用于快速增加制動(dòng)裝置電流來(lái)快速抱緊制動(dòng)裝置從而在沒(méi)有實(shí)際延遲的情況下提供扳動(dòng)動(dòng)作的裝置。
27．權(quán)利要求26的腳控制器，其中制動(dòng)裝置是一個(gè)磁粉制動(dòng)裝置，它有一個(gè)繞組用于向該制動(dòng)裝置供能，且制動(dòng)裝置的電流被一電壓控制的電源輸送到上述繞組中，該制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電流減少了制動(dòng)裝置的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，這是通過(guò)首先給該制動(dòng)裝置線圈繞組提供一個(gè)制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電壓遠(yuǎn)高于其正常操作電壓的電能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，且當(dāng)制動(dòng)裝置電流達(dá)到制動(dòng)動(dòng)作所需要的操作值時(shí)，將制動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電壓減小到能維持制動(dòng)動(dòng)作所需的操作電流的水平。
28．如權(quán)利要求27的腳控制器，其中制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)用于該制動(dòng)裝置的脈沖寬度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)，該脈沖寬度被調(diào)節(jié)來(lái)控制動(dòng)裝置線圈繞組的操作電流。
29．如權(quán)利要求27的腳控制器，其中脈沖寬度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)直流到直流的開(kāi)關(guān)電源，它被來(lái)自于包括制動(dòng)裝置線圈繞組在內(nèi)的電流環(huán)的電壓反饋所控制。
30．如權(quán)利要求29的腳控制器，在電流環(huán)中包括一傳感電阻，用來(lái)向電源提供脈沖寬度調(diào)節(jié)反饋控制信號(hào)以控制該環(huán)中的電流，環(huán)中的另一電阻和固態(tài)開(kāi)關(guān)裝置用于通過(guò)旁路該另一電阻快速增加制動(dòng)裝置啟動(dòng)的環(huán)電流。
31．如權(quán)利要求30的腳控制器，其中固態(tài)開(kāi)關(guān)裝置是一個(gè)FET，其主要接線端被跨越該另一電阻連接，該FET有選擇地被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)以旁路該另一電阻，來(lái)通過(guò)快速增加制動(dòng)線圈繞組的供能引發(fā)快速的制動(dòng)動(dòng)作，且該FET有選擇地被轉(zhuǎn)回到非導(dǎo)電狀態(tài)來(lái)將環(huán)路電流分流經(jīng)由該另一電阻以引發(fā)快速的制動(dòng)裝置釋放。
32．如權(quán)利要求30的腳控制器，其中固態(tài)開(kāi)關(guān)裝置被控制電路控制，用來(lái)使制動(dòng)裝置打開(kāi)或釋放。
33．如權(quán)利要求30的腳控制器，進(jìn)一步包括一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，用于有選擇地將其他電阻與該傳感電阻并聯(lián)以改變其值，借此在某種意義上控制反饋信號(hào)，來(lái)控制動(dòng)線圈繞組的供能等級(jí)。
34．如權(quán)利要求30的腳控制器，其中開(kāi)關(guān)電路是一個(gè)由控制電路有選擇地控制的固態(tài)開(kāi)關(guān)，用于為制動(dòng)裝置線圈繞組提供多個(gè)離散供能等級(jí)，借此為踏板生成不同的可能扳動(dòng)等級(jí)。
35．如權(quán)利要求30的腳控制器，其中控制電路由顯微外科系統(tǒng)控制，來(lái)有選擇地根據(jù)預(yù)先選定的變化的供能等級(jí)為制動(dòng)裝置供能。
36．如權(quán)利要求26的腳控制器，其中電子激活的制動(dòng)裝置是一個(gè)連接到踏板上的機(jī)械式磁粉制動(dòng)裝置，該控制電路包括制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路用于為制動(dòng)裝置供能以完成扳動(dòng)動(dòng)作，并可有選擇地控制來(lái)建立多個(gè)不同的確定各自不同制動(dòng)等級(jí)的制動(dòng)供能等級(jí)。
37．如權(quán)利要求36的腳控制器，其中踏板活動(dòng)區(qū)域之間的扳動(dòng)由該制動(dòng)裝置的脈沖式供能產(chǎn)生，使得制動(dòng)脈沖提供相應(yīng)的扳動(dòng)。
38．如權(quán)利要求30的腳控制器，其中踏板活動(dòng)區(qū)域之間的扳動(dòng)由制動(dòng)裝置對(duì)應(yīng)于每個(gè)扳動(dòng)的按步增長(zhǎng)的供能所產(chǎn)生。
39．如權(quán)利要求30的腳控制器，其中控制電路根據(jù)預(yù)先選定的變化供能等級(jí)有選擇地為該制動(dòng)裝置供能，其中通過(guò)該制動(dòng)裝置的電流被增加以確定相應(yīng)的扳動(dòng)，如果踏板被從扳動(dòng)位置移開(kāi)以避免踏板邊緣點(diǎn)時(shí)，控制電路在增加制動(dòng)裝置電流和減小制動(dòng)裝置電流之間確定一個(gè)滯后帶，這會(huì)由制動(dòng)裝置切換制動(dòng)力的開(kāi)與關(guān)。
40．一電供能的制動(dòng)裝置控制電路，包括一個(gè)具有可有選擇地為相應(yīng)制動(dòng)動(dòng)作供能的制動(dòng)線圈繞組的電激活的制動(dòng)裝置；用來(lái)為制動(dòng)裝置線圈繞組供能的制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路，包括為制動(dòng)動(dòng)作提供恒定電流、且用來(lái)快速增加通過(guò)制動(dòng)裝置線圈的制動(dòng)電流以在沒(méi)有實(shí)際延遲的情況下快速抱緊該制動(dòng)裝置的電路裝置；制動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)電路包括被來(lái)自于包括制動(dòng)裝置線圈繞組在內(nèi)的電流環(huán)的電壓反饋所控制的脈沖寬度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源；環(huán)中的一傳感電阻，用于為電源提供脈沖寬度調(diào)節(jié)反饋控制信號(hào)來(lái)控制環(huán)中的電流；和環(huán)中的其他電阻和固態(tài)開(kāi)關(guān)裝置，用于通過(guò)旁路該另一電阻來(lái)快速增加制動(dòng)裝置啟動(dòng)的環(huán)電流。
41．一電供能制動(dòng)裝置控制電路，其中固態(tài)開(kāi)關(guān)裝置是一個(gè)FET，其主要接線端被跨越該另一電阻連接，該FET有選擇地被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入導(dǎo)電狀態(tài)以旁路該另一電阻，來(lái)通過(guò)快速增加制動(dòng)線圈繞組的供能引發(fā)快速的制動(dòng)動(dòng)作，且該FET有選擇地被轉(zhuǎn)回到非導(dǎo)電狀態(tài)來(lái)將環(huán)路電流分流經(jīng)由該另一電阻以引發(fā)快速的制動(dòng)裝置釋放。
42．一種應(yīng)用于顯微外科系統(tǒng)的腳控制器，該顯微外科系統(tǒng)具有一個(gè)用于確定該系統(tǒng)操作模式和模式序列的中央處理器，一腳控制器包括一控制臺(tái)；由控制臺(tái)支撐的一轉(zhuǎn)軸部件，被用戶在一個(gè)或多個(gè)操作模式中實(shí)現(xiàn)踏板在垂直方向的移動(dòng)；該轉(zhuǎn)軸部件也被用戶在一個(gè)或多個(gè)操作模式中實(shí)現(xiàn)踏板在水平方向的移動(dòng)；控制臺(tái)上的多個(gè)腳操作的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器，使得用戶可對(duì)系統(tǒng)模式和模式序列進(jìn)行選擇；控制臺(tái)內(nèi)的一控制電路，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中連接到該顯微外科系統(tǒng)上，用來(lái)和顯微外科系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；連接到該電路的一垂直編碼器，由轉(zhuǎn)軸部件驅(qū)動(dòng)，對(duì)踏板在垂直方向的移動(dòng)起反應(yīng)；連接到該電路的一水平編碼器，由轉(zhuǎn)軸部件驅(qū)動(dòng)，對(duì)踏板在水平方向的移動(dòng)起反應(yīng)；該轉(zhuǎn)軸部件對(duì)應(yīng)于踏板的垂直移動(dòng)在控制臺(tái)內(nèi)可旋轉(zhuǎn)，并包括一連接到該垂直編碼器的齒輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，來(lái)以電子形式信號(hào)化踏板的垂直移動(dòng)范圍；和該控制電路向顯微外科系統(tǒng)報(bào)告踏板在垂直和水平移動(dòng)的范圍。
43．如權(quán)利要求42的腳控制器，其中該轉(zhuǎn)軸部件被水平地安裝到控制臺(tái)的里面。
44．如權(quán)利要求43的腳控制器，其中控制臺(tái)為踏板確定了中央凹槽，該轉(zhuǎn)軸部件實(shí)現(xiàn)了踏板在凹槽內(nèi)的居中，以便當(dāng)用戶把腳放在由控制臺(tái)確定的踏板操作位置上時(shí)被用戶以一只腳操作。
45．如權(quán)利要求44的腳控制器，在控制臺(tái)的相對(duì)一邊進(jìn)一步包括多個(gè)腳操作的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器，該控制電路被連接到開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器上，并位于控制臺(tái)的里面。
46．如權(quán)利要求43的腳控制器，進(jìn)一步包括一個(gè)連接到該控制電路的可電供能的制動(dòng)裝置，用于踏板的扳動(dòng)動(dòng)作，轉(zhuǎn)軸部件齒輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)被連接到該電驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)裝置上，借此制動(dòng)裝置的供能提供了轉(zhuǎn)軸部件的制動(dòng)動(dòng)作。
47．如權(quán)利要求46的腳控制器，其中控制臺(tái)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸部件在一端支撐啟動(dòng)臂，該啟動(dòng)臂的第一組齒與垂直移動(dòng)編碼器所支撐的副齒輪相嚙合，第二組齒與由制動(dòng)裝置支撐的副齒輪相嚙合。
48．如權(quán)利要求47的腳控制器，進(jìn)一步包括一裝置，它將啟動(dòng)臂偏斜回到一個(gè)使踏板在垂直方向回到原位置的位置。
49．如權(quán)利要求43的腳控制器，其中轉(zhuǎn)軸部件齒輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)齒輪鏈條，用于將踏板在水平方向的移動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸部件中水平轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，該水平轉(zhuǎn)軸被連接到水平編碼器上，借此水平編碼器對(duì)踏板水平方向的移動(dòng)起反應(yīng)。
50．如權(quán)利要求49的腳控制器，其中轉(zhuǎn)軸部件包括一個(gè)將齒輪鏈條包圍起來(lái)的齒輪箱，水平轉(zhuǎn)軸從轉(zhuǎn)軸部件的一端延伸來(lái)從轉(zhuǎn)軸部件的上述一端驅(qū)動(dòng)控制臺(tái)內(nèi)的水平編碼器，轉(zhuǎn)軸部件的相對(duì)一端驅(qū)動(dòng)垂直編碼器，借此垂直和水平編碼器被相對(duì)地置于控制臺(tái)內(nèi)。
51．如權(quán)利要求50的腳控制器，其中齒輪鏈條包括由連接到踏板上的由轉(zhuǎn)軸支撐的第一螺線齒輪，它驅(qū)動(dòng)其他由水平轉(zhuǎn)軸支撐的螺線齒輪。
52．如權(quán)利要求50的腳控制器，其中齒輪箱包括將踏板偏斜到0度水平位置的裝置。
53．如權(quán)利要求45的腳控制器，其中踏板被居中安裝以便于當(dāng)用戶把腳放到由控制臺(tái)確定的踏板操作位置上時(shí)用戶以一只腳操作，且腳操作的開(kāi)關(guān)啟動(dòng)器包括一安裝到踏板一邊的搖桿開(kāi)關(guān)，便于當(dāng)用戶把腳放到搖桿開(kāi)關(guān)操作位置上時(shí)用戶用腳操作。
54．如權(quán)利要求49的腳控制器，其中控制臺(tái)在其上表面里確定了腳跟凹槽，用于確定踏板操作和搖桿開(kāi)關(guān)操作的位置，使用戶在不看的情況下靠觸覺(jué)放置腳。
全文摘要
用于顯微外科系統(tǒng)的一腳控制器部件(15),用來(lái)控制多個(gè)連接到其上的顯微眼外科儀器。該顯微外科儀器被象外科醫(yī)生那樣的用戶使用來(lái)完成眼外科手術(shù)的步驟。該系統(tǒng)包括一數(shù)據(jù)通信總線和一連接到該數(shù)據(jù)通信總線上的用戶接口。來(lái)自于用戶的信息代表著顯微外科儀器的操作參數(shù)。該系統(tǒng)也包括連接到該顯微外科儀器的外科模塊(13),該外科模塊將顯微外科儀器作為至少一個(gè)操作參數(shù)的函數(shù)來(lái)控制。該外科模塊也被連接到數(shù)據(jù)通信總線上。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1235527SQ97199282
公開(kāi)日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月29日
發(fā)明者邁克爾·埃夫蒙德·比斯茨, 布魯斯·羅伯特·科克倫, 克里斯托弗·邁克爾·埃伯哈特, 斯擔(dān)利·柯蒂斯·麥克費(fèi)倫, 約翰·A·佩因特, 邁克爾·安德魯·瓦格納 申請(qǐng)人:博士倫外科公司