专利名称：非侵入式连续平面感测系统和方法
技术领域：
本发明涉及手术系统和方法。更特别地，本发明涉及一种感测眼
科手术系统中使用的手术换片盒(surgical cassette)中的流体平面(fluid level)的系统。
背景技术：
人眼可能遭受许多使人从视力轻度衰退变成完全失明的疾病。虽 然隐形眼镜和眼镜可以弥补一些疾病，但是对其它疾病来说需要的是 眼科手术。 一般地，眼科手术^L分为后段过程，例如玻璃体视网膜手术， 和前段过程，例如白内障手术。近年来，已经发展出前段和后段过程 的组合。
用于眼科手术的手术器械可能专用于前段过程或后段过程，或两 者都支持。在任何情况下，手术器械往往都要求使用相关的耗材，诸 如手术换片盒、流体袋、管子、机头尖端及其它耗材。
依赖于过程和手术器械，手术换片盒可以提供各种功能。例如， 用于白内障手术(例如，超声乳化过程)的手术换片盒帮助管理进入 手术部分的灌注流和离开手术部分的抽吸流。手术换片盒还可以给流 体袋、用于向手术器械导引真空/压力的歧管及其它功能以支持。
领'j量手术换片盒的注入仓(infusion chamber )7灌注仓(irrigation chamber)和抽吸仓(aspiration chamber)的流体平面，以确定用于 过程的剩余流体量和流体流动特征。上述的仓流体平面感测方法要求 将流体染色或使用标记该流体与空气界面的浮标。然而，向流体添加 颜料是不受欢迎的，原因在于它向进入人眼的流体添加了附加的化学 物质。使用浮标也是不受欢迎的，原因在于浮标可以粘到仓中，并且 对仓的方向敏感。因此，需要一种非侵入式连续平面感测方法和系统，该方法和系统可以减少或除去与现有技术平面感测系统和方法相关的 问题。
发明内容
本发明的连续非侵入式平面感测系统和方法的实施例满足这些及 其它需要。本发明的实施例提供了一种用于感测手术仓中的流体平面 的装置和方法。本发明的一个实施例包括一种手术系统，该手术系统 包括手术换片盒和手术控制台，其中，该手术换片盒至少部分地由限 定仓的换片盒材料形成且包括第一壁和第二壁，该手术控制台包括接 受手术换片盒的换片盒承受器。该手术控制台还可以包括多个垂直放 置的光源，以向手术换片盒的第一壁投射光，其中，该多个光源中的 每一个都被放置为沿着相应的传输路径投射相应的光线，该传输路径 相对于仓表面具有一入射角，这样，如果换片盒材料/第一流体(如，
空气)界面横穿(intersect)该相应的传输路径，则至少该相应的光线的 大部分都被反射，而如果换片盒材料/第二流体(如，BSS)界面横穿 该相应的传输路径，则该相应的光线的大部分不被反射。另外，该手 术控制台可以包括一传感器阵列，该传感器阵列具有多个垂直放置部 分，以通过手术换片盒的第二壁接收光和产生指示该垂直放置部分中 的每一个的光照量的输出。
本发明的另一个实施例包括一种具有线状光阵列和线状传感器阵 列的系统。该线状光阵列可以包括沿着第一传输路径将第一光束投射 到第一换片盒壁里的第一光源，其中，该第一传输路径相对于仓表面 具有一入射角，这样，如果换片盒材料/第一流体界面横穿该第一传输 路径，则至少该第一光束的大部分都被反射；和，沿着与该第一光源 垂直的轴设置的第二光源，该第二光源沿着第二传输路径将第二光束 投射到第一换片盒壁里，其中，该第二输路径相对于仓表面具有一入 射角，这样，如果换片盒材料/第二流体界面横穿该第二传输路径，则 即使并非该第二光束的全部也至少是该第二光束的大部分都被反射。 该线状传感器阵列可以包括第一部分和第二部分，其中，该第一部分被放置为接收该第一光束，该第二部分被放置为接收该第二光束且产 生用于指示是否照亮该第一和第二部分中的每一个的输出信号。
本发明的另一个实施例包括一种确定手术换片盒中的流体平面的
方法，该方法包括沿着平行的、垂直设置的传输路径将多个光束发 射到手术换片盒的壁里；检测线状传感器阵列的各个垂直设置的部分 的照度的量，其中该线状传感器阵列被放置为接收该多个光束；和基 于该线状传感器阵列的各个垂直设置的部分的照度，确定流体平面。
本发明的另一个实施例包括一种具有手术换片盒的系统，该手术 换片盒至少部分地由限定仓的换片盒材料形成且包括第一壁和第二 壁。该系统还可以包括一手术控制台，该手术控制台包括容纳该手术 换片盒、光源和传感器的换片盒承受器。该光源可以沿着传输路径将 光线投射到该手术换片盒的第一壁里。这样放置该光源，使得如果换 片盒材料/第一流体界面横穿该传输路径，则至少该光线的大部分都被
反射，而如果换片盒材料/第二流体界面横穿该传输路径，则该光线的 大部分不被反射。
这样放置该传感器，使得通过该手术换片盒的该第二壁来接收光， 并产生指示该传感器的照度的输出。
本发明的另一个实施例包括一种瑜定手术换片盒中存在流体的方 法，包括步骤以入射角向手术换片盒的壁发射光束以使光束的大部 分在换片盒材料/第 一流体界面处被反射并且使光束的大部分在换片 盒材料/第二流体界面处不被反射；以及使用传感器的输出来确定换片
盒仓中的特定平面处存在还是不存在液体。依赖于该换片盒的结构， 光可能例如，在换片盒材料/液体界面处而不是在换片盒材料/空气界 面处被反射。
本发明的实施例的一个优点是光源和线状传感器阵列不与手术流 体直接接触。此外，在仓的内部没有浮标部件，也不需要对流体染色。 本发明的实施例的另一个优点是高分辨率的连续平面感测。 本发明的实施例的另一个优点是高灵敏度的流速确定。 本发明的实施例提供的另一个优点是基于限定在"开(ON)"状态下的传感器阵列的像素和限定在"关(OFF)"状态下的那些像素之 间的变换来确定平面。这样的实施例对线状传感器阵列的敏感度不敏 感《
通过参照下列描述和附图，可以获得对本发明和其优点的更完全 的理解，附图中相似的附图标号表示相似的特征，其中 图l是手术控制台的一个实施例的图示； 图2是手术换片盒的一个实施例的图示； 图3是换片盒承受器的一个实施例的图示； 图4是具有线状光源和传感器阵列的仓的俯视图的一个实施例的
图示；
图5是具有线状光源和传感器阵列的仓的俯视图的另 一个实施例 的图示；
图6是具有线状光源和传感器阵列的仓的俯视图的再一个实施例 的图示；
图7是示出用于平面感测的方法的一个实施例的流程图；和 图8是使用本发明的流体平面传感器的手术换片盒和控制台的图
示o
具体实施例方式
这些图中示出了本发明的优选实施例，其中，使用相似的标号来 表示各个附图的相似和相应的部分。
本发明的实施例提供用于通过将来自线状光源的光投射到换片盒 壁里来检测手术换片盒中的流体平面的系统和方法。依赖于换片盒中 被反射或被折射的光的数量(例如，由换片盒材料/液体界面或换片盒 材料/空气界面所引起的)，线状传感器阵列的各个部分将被不同程度 地照亮。通过检查线状传感器阵列的照度，可以确定仓中流体的平面。
图l是眼科手术控制台100的一个实施例的图示。手术控制台100可以包括具有触摸屏115的旋转监视器110。可以以各种方向来放置 旋转监视器110，以便任何人看触摸屏115。旋转监视器110可以从一 侧回转到另一侧，也可以旋转和倾斜。触摸屏115提供允许用户与控 制台100交互的图形用户界面("GUI")。
手术控制台100也包括把各种工具和耗材与手术控制台100连接 在一起的连接面板120。连接面板120可以包括，例如，凝血连接器、 用于各种机头的连接器和换片盒承受器125。手术控制台100还可以 包括各种用户友好的特征，比如脚踏板控制(例如，在面板130后包 括的)，以及其他特征。
在操作中，换片盒(未显示)可以被放置在换片盒承受器125中。 手术控制台100中的夹具适当地夹住换片盒，以使换片盒在使用期间 的移动最小。该夹具可以夹住换片盒的顶部和底部、换片盒的侧面或 者以其他方式夹住换片盒。
图2是手术换片盒150的一个实施例的图示。换片盒150可以提 供封闭系统流体设备，其可以在手术过程之后被丢弃。换片盒150可 以包括换片盒体155以及从换片盒体155伸出的夹具接口部分(例如， 一般在夹持区域160和165所示)。换片盒150可以由ABS塑料或其 它的适当材料形成。在所示的实施例中，换片盒150由三个主要部分 组成内部或手术控制台接口部分170、中间部分175和盖板179,其 中，当换片盒150被插入手术控制台100中时，该内部或手术控制台 接口部分170面向手术控制台。换片盒150的各个部分可以经由压配 合、联锁拉环(interlockingtab)、化学接合、热接合、机械固定件或本 领域中所知的其它附接机制而耦合在一起。在其它实施例中，换片盒 150可以由单个块或多个块形成。
手术控制台接口部分170可以在使用期间面向控制台，并且可以 提供用于流体流动通道的接口(例如，由弹性泵膜提供的用于蠕动泵 的流动通道177)、阀(例如，注入/抽吸阀)及其它特征，以管理流 体流动。换片盒150还可以加入流体袋(未显示)以在过程中收集流 体。根据本发明的各个实施例，手术换片盒150包括用以保持用于抽 吸和注入的流体的仓。例如，仓盒(chamber cartridge) 180可以包 括两个注入仓181/182。第三仓185可以位于换片盒150内部与换片盒 150的仓盒180相对的一侧(例如在由190指示的换片盒150的一侧)。 根据一个实施例，可以以非侵入的方式确定仓中的流体平面。如下所 述，可以使用垂直的光源将光线投射到仓壁里。依赖于光在该仓处的 反射或折射，垂直的传感器阵列将检测或不检测在沿着该阵列的垂直 轴的各个点处的光。根据该传感器阵列的被照亮部分和未被照亮部分 间的变换，可以检测仓中的流体平面。
图3是没有换片盒的换片盒承受器125的一个实施例的图示。换 片盒承受器125可以具有各种气动输入和输出端口，以与该手术换片 盒接口。换片盒承受器125还可以包括开口，其允许蠕动泵滚轮191 在操作期间接触手术换片盒。在给Sorensen的美国专利申请 No.6，293，926中描述了蠕动泵和赠送的换片盒(complimentary cassette)的一个实施例，通过引用将其全文并入本文。
在图3的实施例中，手术换片盒是由具有下轨道192和上轨道(未 显示)的夹具适当地固定。每个轨道可以具有外部夹紧拨爪(clamping finger)(例如，夹紧拨爪194)和内部夹紧拨爪，其中外部夹紧拨爪 在相应夹持区域内接触换片盒，内部夹紧拨爪在插入期间将换片盒定 位而在释放期间向远离换片盒承受器的方向推挤换片盒。按压释放按 钮196以开始从夹具处释放换片盒。换片盒承受器125可以包括投射 光线到换片盒仓的壁里的线状光源和检测通过仓折射的光(或从仓壁 反射的光)的传感器阵列。每个线状光源可以包括垂直设置(即，沿 着垂直间隔的传输路径投射光)且被放置为投射光到换片盒的壁里的 多个光源。例如，线状光源200可以投射光到仓181/182里。线状光 源200可以包含被排列为投射光到仓181里的第一组光源和净皮设置为 与第一組光源成90度角(或其它的角度)而投射光到仓182里的第二 组光源。同样地，线状光源202可以投射光到仓185的壁里。各自的 线状传感器阵列可以接收通过仓折射的光或在仓仓表面处反射的光。在这个例子中，传感器阵列206 (图4中所示)可以接收从光源200 投射在仓181处的光，位于壁208里的传感器阵列可以接收从光源200 投射在仓182处的光，而壁210里的传感器阵列可以接收来自光源202 的光。每个传感器阵列可以包括用以接收通过换片盒仓的壁的光线的 垂直设置的部分。该垂直设置的部分可以是，例如，像素、分开的传 感器或其它用于感测照度的机制。
作为举例来提供图3的结构。换片盒承受器125的形状要素(form factor)，即换片盒承受器125的输入/输出端口和其他特征的放置和 数量可以依赖于手术控制台100、依赖于正被执行的手术过程或者依 赖于其它因素。
图4是具有光源200和传感器206的仓181的一个实施例的俯视 图的图示。根据一个实施例，面向光源200和传感器206的仓181的 壁216/218是透明的或不透明的。根据本发明的一个实施例，光源200 可以是在各个垂直点产生光的线状光源(即，连续光源)，例如线状 LED光源，而传感器206可以是在各个垂直位置检测光源200所发射 的光的线状传感器阵列(即，连续传感器阵列)，例如线状光电二极 管。线状传感器阵列206的一个例子是Texas Advanced Optoelectronic Systems of Piano, Texas的TAOS TSL208R线状传感器阵列，其具有 每英寸200点(200 DPI)的分辨率。线状光源200和线状传感器阵列 206被连接至电路(未显示)。根据一个实施例，线状光源还可以包 括光以将光投射到另一个仓(例如，图2的仓182)。优选地，由光 源200所产生的光提供具有基本水平的传输路径的均匀平行光束。
在运行中，线状光源200作为发射器而发射光，而线状传感器206 充当接收器。可以选择光至仓壁216的入射角a，以便当光线穿过该 仓中的空气时可以照亮传感器206,而在穿过该仓中的BSS流体时提 供低于光的阈值数量的光线。举例说来，图4示出光线220穿过仓181 中的空气的行为和光线220，穿过仓181中的BSS流体的行为。在第一 个情况下，光束220穿透壁216，穿过仓181的顶端中的空气，穿过 仓壁218并照亮部分线状传感器阵列206。另一方面，当光束220，进入BSS流体时(例如，在ABS/BSS界面处)，它在表面230处折射。 当折射的光束220，到达邻近的壁218时，又在表面232处反射，从而 避开了传感器阵列206的像素。在适当的a的情况下，在表面232处 的反射可以变成全反射，原因在于换片盒材料(例如，ABS塑料、丙 烯酸塑料或其它塑料)的折射率大于空气的折射率。在这种情况下， 光线被完全反射，从而阻止了光束到达线状传感器阵列206的、与仓 中的BSS流体对齐的部分。因此，与BSS流体对齐的像素将是暗的。 因此，当光的传输路径被ABS/空气界面横穿时，大部分光线不被反射， 但当传输路径被ABS/BSS界面横穿时，大部分光束(如果不是全部的 话)被反射《
电子电路可以将线状传感器阵列206的不同部分(例如，像素或 其它传感元件)的输出与阈值进行比较，以确定线状传感器阵列206 的部分是"开"(与空气相关)还是"关"(与液体相关)。线状传感器 阵列206的"开"部分和"关"部分之间的变换标明了流体平面。然而， 应当指出，可以使用其它的边缘检测机制，比如线性插值。
光的适当的入射角a是由第一流体(例如，空气或其它的流体) 和第二流体(例如，BSS流体或其它的流体)以及换片盒材料(例如， ABS塑料或其它的材料)的折射率决定的。优选地，选择a以便光束 可以穿过第 一流体到达传感器阵列206，但同时当它穿越第二流体时 被全部反射。在光束不是被全反射的其它实施例中，可以设定预定的 阈值以补偿那些未穿过第二流体到达传感器阵列206的光的数量。还 可以调节该预定的阔值，以补偿周围的光源、来自其它源的光渗透及 可能导致传感器阵列206的部分在"关，，状态下输出信号的其它因素。
图5是具有光源312和传感器314的仓310的另一个实施例的图 示。根据一个实施例，面向光源312和传感器314的仓310的壁316/318 是透明的或不透明的。根据本发明的一个实施例，光源312可以是沿 着垂直轴产生光的线状光源(即，连续光源)，例如线状LED光源， 而传感器314可以是检测光源312沿着垂直轴所发射的光的线状传感 器阵列(即，连续传感器阵列)，例如线状光电二极管。线状光源312和线状传感器阵列314被连接至电路(未显示)。
线状光源312被安装在仓的一侧，其照亮垂直于壁316的仓310。 线状传感器阵列314被垂直地安装在仓的相邻侧壁318上。仓310在 壁316和318的交叉点具有棱柱状的角(prism shaped corner) 320。 可以选择入射角a，以便当光束在另一侧具有第一流体的点处射中表 面322 ( ABS的折射率为大约1.5，而空气的折射率为大约1.0)时， 来自光源312的光束被表面322全反射，从而射中线状传感器阵列 314。但是，当光束在另一侧具有第二流体(ABS的折射率为大约1*5， 而BSS的折射率为大约1.3)的点处射中表面322时，大部分光束在 表面322折射，从而错过线状传感器阵列314。换言之，当光的传输 路径被换片盒材料/第一流体界面横穿时，大部分或全部光被表面322 反射，但是，如果传输路径是由换片盒材料/第二流体界面横穿的，则 小部分光束^皮反射。
举例来说，图5示出主要在仓310的表面322处的空气/塑料界面 处反射的光线330的行为，并示出主要在表面322处被折射进仓310 的光线330，的行为。在第一个情况中，光束330穿透壁316、穿过角 320中的塑料，并在表面322的塑料/空气界面处反射。另一方面，虽 然一些光束330，也可能被反射，但大部分的光束330，是在换片盒材料 /BSS流体界面处的表面322处被折射的。在这个例子中，强反射的光 (例如，光束330)照亮指示在那个平面处存在空气的线状传感器阵 列314。
图6示出反射光束平面感测的另一个实施例。图6是具有光源 352和传感器354的仓350的另一个实施例的图示。根据一个实施例， 面向光源352和传感器354的换片盒的壁356/358是透明的或不透明 的。根据本发明的一个实施例，光源352可以是沿着垂直轴产生光的 线状光源(即，连续光源)，例如线状LED光源，而传感器354可以 是检测光源352沿着垂直轴所发射的光的线状传感器阵列(即，连续 传感器阵列)，例如线状光电二极管。线状光源352和线状传感器阵 列354被连接至电路(未显示)。线状光源352被安装到壁356上。线状传感器阵列3"被垂直安 装于壁358。可以选择入射角a，以便当光束在另一侧具有第一流体的 点处射中表面362时，来自光源352的光束从表面362全反射，从而 射中线状传感器阵列354，但是，当光束在另一侧具有第二流体的点 处射中表面362时，光束在表面362处折射，从而错过线状传感器阵 列354，这是因为ABS的折射率为大约1.5, BSS的折射率为大约1.3， 而空气的折射率为大约1.0。
反过头来看看具有包含空气和BSS流体的仓350的ABS换片盒 的例子，由于仓的顶端将包含空气，所以表面362的上部将成为ABS/ 空气界面，而表面362的下部将成为ABS/BSS界面。因此，在表面 362处，存在两种不同的光界面。来自线状光源352的光束以入射角a 到达表面362。部分光束可能在表面362处被反射并被线状传感器阵 列354接收，而同时部分光束可能被折射进仓350。
举例说来，图6示出主要在仓340的表面362处的空气/塑料界面 处反射的光线360的行为，以及主要被折射进表面362处的仓350的 光线360，。在第一个情况中，光束360穿透壁356，穿过塑料，并在 表面的塑料/空气界面处反射。另一方面，光束360，在表面362处 被折射。
图7是示出用于确定仓中流体平面的方法的一个实施例的流程 图。多个光源(例如，LED或其它光源)沿着传输路径将光投射到仓 壁里(步骤412)。如果光线的传输路径被换片盒材料/第一流体界面 横穿，则多数(如果不是全部的话)光线可以被反射，但是如果传输 路径被换片盒材料/第二流体界面横穿，则多数光线不被反射。使用图 4的例子，如果光线是被ABS/USS界面(例如，在表面230处)横穿， 则多数(如果不是全部的话)光线在表面232处被反射。另一方面， 使用图5和6的例子，如果光线是被ABS/空气界面横穿的，则多数(如 果不是全部的话)光线被反射。
线状传感器阵列接收由光源投射的光的某些部分(步骤414)， 并输出信号，指明在该传感器阵列的各个部分处(例如，在该阵列的 各个像素处)接收的光的数量(步骤416)。在步骤418中，边缘检测 方案被应用于该线状传感器阵列的输出，以确定该线状传感器阵列的 哪些部分被充分照亮从而指明在仓中的相应平面处存在/不存在流体。 根据一个实施例，将该线状传感器的不同部分的输出与阈值相比较， 以确定该线状传感器的那个部分是处于第一状态(例如，与空气相关) 还是处于第二状态(例如，与流体相关)。该线状传感器阵列的第一 状态部分和第二状态部分之间的变换标明了流体平面。然而，应当指 出，可以使用其它的边缘检测机制，比如线性插值。
如果需要或期望的话，可以重复图7的步骤，从而连续地更新平 面信息(例如，在每个处理周期、指令循环周期或其它的时间周期)。 平面信息的变化可以指示来自仓的流体流动。更准确地，流速与 A+dL/dt成正比，其中，A是仓的横截面面积，而dL/dt是平面随时 间的变化。因为仅需使用仓的一个角，所以该仓的仓横截面面积A可 以被最小化。因此，改善了对流速确定的敏感度。减少的横截面还可 以减少由于撞击换片盒所引起的仓中流体的晃动效应(sloshing effect)。
图8是根据本发明一个实施例的、使用流体平面传感器的手术换 片盒和控制台的俯视图的图示。换片盒500安装在控制台502里。仓 504是该换片盒500的一部分。线状光源506和线状传感器阵列508 是该控制台的一部分。光源506以适当的入射角将光束521投射到换 片盒500的壁里。放置线状传感器阵列508以接收来自光源的光束。 光源和线状传感器阵列两者都连接于控制器510上。
控制器510可以是本领域已知的任何适当的控制器，包括DSP、 ASIC、 RISK或基于CPU的控制器。控制器510可以包括模数(A/D) 转换器512，用以将来自线状传感器阵列508的模拟信号转换成数字 信号。另外，控制器510可以包括将数字控制信号转换成模拟信号以 控制光源506中的光的强度的数模(D/A)转换器614。处理器516, 比如DSP、 ASIC、 RISK、微控制器或CPU或其它适当的处理器，可 以访问一组指令520和计算机可读存储器518。该计算机可读存储器
可以是RAM、 ROM、磁存储器、光存储器或其它适当的存储器，并 且可以处于基板上或可由处理器516访问。处理器516可以执行处理 数字输入的指令520，以如上所述确定仓中流体平面。控制器510可 以选捧性地与提供附加功能的控制台502的其它部件通信。为确定仓 中流体平面，本发明的其它实施例可以使用任何适当的控制器。
虽然已经参照特定实施例描述了本发明，但应理解实施例是说明 性的，而且，本发明的范围并不限于这些实施例。对如上所述的实施 例进行许多变化、修改、补充和改善是可能的。可以预期的是，这些 变化、修改、补充和改善在如权利要求中所详述的本发明的范围内。
权利要求
1.一种手术系统，包括至少部分地由限定仓的换片盒材料形成的且包括第一壁和第二壁的手术换片盒；手术控制台，包括容纳所述手术换片盒的换片盒承受器；和向所述手术换片盒的第一壁投射光的多个垂直设置的光源，其中，该多个光源中的每一个都被放置为沿着相应的传输路径投射相应的光线，该传输路径具有与仓表面所成的入射角，使得如果换片盒材料/第一流体界面横穿该相应的传输路径，则至少该相应的光线的大部分都被反射，而如果换片盒材料/第二流体界面横穿该相应的传输路径，则该相应的光线的大部分不被反射；和具有多个垂直设置部分的传感器阵列，用于接收通过所述手术换片盒的所述第二壁的光，并且产生指示这些垂直设置部分中的每一个的照度数量的输出。
2. 如权利要求l所述的手术系统，其中，所述传感器阵列被设置 为接收通过所述仓的光。
3. 如权利要求l所述的手术系统，其中，所述传感器阵列被设置 为接收从换片盒材料/第 一 流体界面反射的光。
4. 如权利要求1所述的手术系统，其中，所述换片盒材料/第一 流体界面为换片盒材料/空气流体界面。
5. 如权利要求1所述的手术系统，其中，所述换片盒材料/第二 流体界面为换片盒材料/液体界面。
6，如权利要求l所述的手术系统，其中，所述手术换片盒包括具 有内表面的棱柱状的角，该内表面限定所述仓的一部分。
7. 如权利要求l所述的手术系统，还包括用于基于所述传感器阵 列的输出来确定流体平面的控制器。
8. 如权利要求7所述的手术系统，其中，所述控制器还用于 向所述传感器阵列的输出施加阈值，以确定所述传感器阵列的哪些部分处于笫一状态，以及哪些部分处于第二状态；和基于处于第一状态的所述部分与处于第二状态的所述部分之间的 变换来确定所述流体平面.
9. 如权利要求7所述的手术系统，其中，所述控制器还用于根据流体平面随肘间的变化来确定流速。
10. —种用于检测手术换片盒中的流体平面的系统，包括 线状光阵列，包括沿着第一传输路径将第一光束投射到第一换片盒壁里的第一光源，其中，该第一传输路径具有与仓表面所成的入射角，使得如果换片盒材料/第 一流体界面横穿该第一传输路径，则至少该第 一光束的大部分都被折射；和沿着与该第一光源垂直的轴设置的第二光源，该第二光源沿着 第二传输路径将第二光束投射到所述第一换片盒壁里，其中，该第二输路径具有与所述仓表面所成的入射角，使得如果所述换片盒材料/ 第二流体界面横穿该第二传输路径，则至少该第二光束的大部分都被 反射；和线状传感器阵列，包括第一部分和第二部分，其中，该第一部分 被放置为接收该第一光束，而该第二部分被放置为接收该第二光束， 并且产生指示是否照亮该第一和第二部分中的每一个的输出信号。
11. 如权利要求10所述的系统，其中，所述线状传感器阵列被设 置为接收通过所述仓的光线。
12. 如权利要求IO所述的系统，其中，所述传感器阵列被设置为 接收从所述换片盒材料/第 一 流体界面反射的光。
13.如权利要求10所述的系统，其中，所述换片盒材料/笫一流 体界面为换片盒材料/空气流体界面。
14. 如权利要求10所述的系统，其中，所述换片盒材料/笫一流 体界面为换片盒材料/液体界面。
15. 如权利要求10所述的系统，还包括用于基于所述线状传感器 阵列的输出来确定流体平面的控制器。
16. 如权利要求15所述的系统，其中，所述控制器还用于向所述传感器阵列的输出施加阈值，以确定该线状传感器阵列的 所述第一部分处于开状态和确定该线状传感器阵列的所述第二部分处 于关状态；和基于所述第一和第二部分的开和关状态之间的变换来确定所述流 体平面。
17. 如权利要求16所述的系统，其中，该控制器还用于基于流体 平面随时间的变化来确定流速。
18. —种用于确定手术换片盒中的流体平面的方法，包括 沿着平行的、垂直间隔的传输路径将多个光束发射到手术换片盒的壁里；检测被放置为接收所述多个光束的线状传感器阵列的各个垂直设 置部分的照度数量；以及根据所述线状传感器阵列的各个垂直设置部分的所述照度来确定 所述流体平面。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括在换片盒材料/第一流 体界面处至少反射所述多个光束的至少一个光束的大部分。
20. 如权利要求19所述的方法，还包括在换片盒材料/第二流 体界面处不反射所述多个光束的至少另 一个光束的大部分。
21. 如权利要求19所述的方法，还包括向所述传感器阵列的输出施加阔值，以确定该传感器阵列的哪些 部分被限定为处于第一状态和确定哪些部分被限定为处于第二状态； 和基于被限定为处于所述第一状态的部分和被限定为处于所述第二 状态的部分之间的变换来确定所述流体平面，
22. —种系统，包括至少部分地由限定仓的换片盒材料形成且包括第一壁和第二壁的 手术换片盒； 手术控制台，包括容纳所述手术换片盒的换片盒承受器；和沿着传输路径将光线投射到所述手术换片盒的所述第一壁里的光源，其中，该光源被放置为如果换片盒材料/第一流体界面横穿该 传输路径，则至少该光线的大部分都被反射，并且如果换片盒材料/ 第二流体界面横穿该传输路径，则该光线的大部分不被反射；和传感器，用于接收通过所述手术换片盒的所述第二壁的光，并且 产生指示所述传感器的照度的输出。
23. 如权利要求22所述的系统，其中，所述传感器被设置为接收 通过所迷仓的光。
24. 如权利要求22所述的系统，其中，所述传感器被设置为接收 从所述换片盒材料/第一流体界面反射的光。
25. 如权利要求22所述的系统，其中，所述换片盒材料/第一流 体界面为换片盒材料/空气流体界面。
26. 如权利要求25所述的系统，其中，所述换片盒材料/第二流 体界面为换片盒材料/液体界面。
27.如权利要求22所述的系统，其中，所述手术换片盒包括具有 内表面的棱柱状的角，所述内表面限定所述仓的一部分。
28. 如权利要求22所述的系统，还包括用于基于所述传感器的输 出来确定所述仓中的平面处存在流体的控制器。
29. 如权利要求7所述的系统，其中，所迷控制器还用于向所迷 传感器的输出施加阈值以确定该传感器是处于第一状态或是处于第二 状态。
30. —种用于确定手术换片盒中流体的存在的方法，包括 以入射角向所述手术换片盒的壁里发射光束，以使得在换片盒材料/第一流体界面处反射即使不是该光束的全部，也是该光束的大部 分，'并且在换片盒材料/第二流体界面处不反射该光束的大部分；和使用传感器的输出以确定换片盒仓中的特定平面处存在或不存在 液体。
31. 如权利要求30所述的方法，其中，液体为所述第一流体。
32. 如权利要求30所述的方法，其中，空气为所述第二流体。
33. 如权利要求19所述的方法，还包括向所述传感器的输出施加阈值，以确定该传感器是处于第一状态 还是处于第二状态；以及基于该传感器是处于所述第一状态还是处于所述第二状态来确定 在所述特定平面处所述流体的存在。
全文摘要
本发明的实施例提供了用于通过将来自线状光源的光投射到换片盒的壁里来检测手术换片盒中的流体的平面的系统和方法。依赖于换片盒中被反射或被折射(即，由换片盒材料/流体界面或换片盒材料/空气界面(或其它界面)所引起)的光的数量，线状传感器阵列的各个部分将被不同程度地照亮。通过检查线状传感器阵列的照度，可以确定仓中的流体平面。
文档编号A61B19/00GK101095637SQ20071012708
公开日2008年1月2日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年6月28日
发明者肖恩·X·高 申请人:爱尔康公司