解剖刀刀片调换装置及其方法 【发明背景】
本发明领域涉及医疗解剖刀，且更具体地涉及替换解剖刀刀片的安全的方法和装置。
典型的医疗解剖刀非常尖锐并牢固地固定在解剖刀手柄中。即使在连续使用而变钝后，刀片还是非常尖锐，因此为了调换刀片而手工地从解剖刀手柄中取出时存在危险。另外，特别在病理实验室中，钝的解剖刀会沾上多种未知的、非常危险的病菌，诸如肝炎病种、免疫缺陷病毒(HIV)和破伤风菌。
解剖刀广泛地用在医院、实验室和多种工业部门。在传统使用中，一解剖刀在多次运用后被丢弃并将一新的解剖刀装在解剖刀手柄上。由于存在被病菌玷污的可能，手工将钝的刀片从解剖刀手柄上移除是充满危险地。第4,903,390号美国专利揭示一装置，其中解剖刀使用者可将解剖刀插入一含有机构的“盒子”中。使用者以一种特别的方法操纵解剖刀，然后刀片与手柄分离。该装置仅仅旨在移除变钝的解剖刀片。并未涉及将一新解剖刀片安装到解剖刀手柄。
为基本消除在解剖刀上调换刀片时的有关危险，现已开发出如下的装置和方法。发明概述
本发明的目的在于消除调换解剖刀刀片时的危险并增加使用者的工作效率。
本发明包括一改进的解剖刀和一刀片交换装置及其交换方法，由此将解剖刀刀片的端部插入该装置将使解剖刀上的钝的调换刀片在几秒钟内由新刀片替换。
快速交换由一凸轮系统和一分配器完成，该凸轮系统用来使将刀片维持在解剖刀上的夹钳和夹持指张开/闭拢，分配器将一新解剖刀片定位于处在闭拢前的张开状态的夹钳或夹持指中。
本发明解决了对使用者无危险的、在几秒钟内拆卸和安装解剖刀刀片问题。仅通过的手腕的扭转，使用者可拆卸钝刀片并安装新刀片。另外，通过装置的设计，除了可拆下并可单独消毒的保护环之外，可基本消除受玷污的刀片与装置的接触。保护环使钝刀片与装置的不利接触的可能性变得最小。在一般使用中钝刀片无需与装置接触，一旦旋转解剖刀手柄由此使解剖刀夹钳或夹持指张开，钝刀片仅仅落入尖锐物(sharp)容器中。附图简述
图1是表示保护罩移开后的装置的立体图；
图2是表示解剖刀的立体图；
图3是表示一解剖刀刀片的侧视图；
图4中表示将新刀片安装到解剖刀上的步骤；
图5是表示解剖刀刀片分配器夹头的立体图；
图6中表示用一新的刀片替换一已用过的刀片的顺序步骤；
图7是表示装置的解剖刀定位插座的局部立体剖视图；
图8是表示夹头结构及其操作的一系列平面图；
图9是表示在该装置中的夹头盒与夹头的局部立体剖视图；
图10表示解剖刀手柄中的零件和机构；
图11是用来控制该装置的软件的流程表；
图12是夹持指的另一种形式；
图13是双刀片交换装置的立体图；
图14是图13中的双刀片交换装置的内部视图；
图15a和15b是刀片取出销的侧视图和边缘视图；
图16是用于图13中的双刀片交换装置的双重插座的内部立体图；
图17是在其中带有解剖刀的图16中的双重插座的侧视图。较佳实施例的描述
在图1中带有解剖刀手柄的解剖刀101被插入，该手柄从入口定位插座102向外延伸。入口定位插座102仅允许其以一定方向插入，由此解剖刀101的夹持指104、105仅沿水平方向张开或闭拢。入口定位插座102还限定解剖刀的插入深度，由此一旦夹持指104、105张开，用过的钝刀片106精确地落在安装在其下方的尖锐物容器107中。
如图2中所示，夹持指104和105可通过移动附属于各夹持指的两臂108、109而张开或闭拢。两臂108、109被限制成只能在槽114中移动。两臂108、109的运动通过相对于解剖刀架110扭转解剖刀手柄111而控制。解剖刀101的内部机构将结合图10在下面详细描述。
当解剖刀手柄111沿箭头112的方向转动时，夹持指104、105张开，同时用过的钝刀片落到尖锐物容器107中。当一新的刀片如下所述置于两夹持指104、105之间时，通过沿箭头113转动解剖刀手柄111可将新刀片夹在两夹持指之间。夹持指105如图2所示形成有两短销115、116。这些短销115、116与解剖刀片106上的槽118贯穿地配合，如图3清楚显示地那样，将解剖刀片固定在夹持指104、105之间。
图4表示将新刀片117夹持到解剖刀101上的过程。首先，如将在下面进一步讨论的那样，该装置将新刀片安置在夹持指105、106之间的位置。一旦沿箭头113的方向转动手柄111，两夹持指104和105闭拢以保证将解剖刀片117完全固定在夹持指头部。闭拢的顺序如图4.1、4.2、4.3所示，其中图4.1中夹持指105、106完全张开且销115、116如图所示，夹持指首先如图4.2那样闭拢，其中示出了夹持指的头部而不是夹持指的其余部分夹持刀片117。最后再稍微转动一下手柄111使夹持指104、105如图4.3所示完全夹紧刀片117。
如图1和图5所示，新刀片130由位于夹头盒120中的夹头119分配。夹头盒120固定于滑动台121并由电机122驱动而往复。电机122由一基于电机控制器的计算机电气控制，以使滑动台121向后方向123和向前方向124的运动。
一电磁螺线管125安装在位于夹头盒120和夹头119开口端的正下方的装置基座127上。一L形销126安装于螺线管柱塞以随其沿横贯滑动台121的移动的、箭头128和129所示方向移动。在计算机控制下，当螺线管沿方向128移动时，销126被插入夹头119中的新刀片堆的槽中。然而，销126仅插入至第一把解剖刀的孔中。一键345固定于装置的基座127。键345与螺线管柱塞中的一槽346啮合以防止柱塞的转动和销126的不对准。
夹头119中的开口131的尺寸仅允许一把解剖刀沿相关方向132穿过开口并退出夹头。这样，在将销126插入夹头119中的下一把刀片130后，滑动台121沿方向123的移动将下一把刀片从夹头119中拔出。
用来由一新刀片替换一已使用过的钝刀片的步骤如图6所示。图6.1表示尚未插入一解剖刀的新装置。一旦将一带有使用过的钝刀片106的解剖刀101如图6.2所示地插入其中，(沿箭头112)转动把手111以使夹持指104和105如图6.3那样地张开，并如上所述那样丢弃旧刀片。
然后如图6.4所示，夹头盒120与夹头119向解剖刀101移动并对准销126。销126伸入图6.5中的夹头119中的下一新刀片130中，夹头盒120与夹头119如图6.6中箭头123所示地退回，并使新刀片伸出于夹头盒，螺线管125如图6.7所示地拉回销126并留下伸出的新刀片130，在图6.8中，夹头119和夹头盒120(沿箭头124)向解剖刀101移动，由此使新刀片130正好处于夹持指104和105之间。
解剖刀101的手柄111沿113方向反转以使夹持指104、105合拢，并如图6.9所示夹持住新刀片130，且解剖刀可如图6.10所示从装置中抽回。随后夹头盒120如图6.11所示地返回到准备位置。图6中的整个过程仅用几秒种完成整个循环，并避免使用者在换刀片过程中与旧刀片和新刀片有任何接触。
如图1所示，一非接触式光电传感器145检测到夹持指104、105的张开与闭拢。传感器145持续地射出仅在夹持指104直接在其下方才会反射的光柱。传感器145中的接收器感应到反射的光并对计算机发信号，其中一张开的解剖刀位于装置的适合位置。
在整个换刀片过程中，张开的解剖刀夹持指104和105由图6.3中的传感器145感应，从而开始图6.4至6.9所示整个顺序步骤。在图6.10中，传感器145感应到夹持指104和105的闭拢，计算机使夹头119和夹头盒120如图6.11那样地退回。
两发光二级管(LED)灯147、148提示使用者装置的工作状态。LED147发绿光，表示装置已准备好让使用者将解剖刀插入插座102中。一旦转动解剖刀手柄，LED148发黄光，提示使用者装置正在执行一系列换刀片步骤且使用者不能将解剖刀从装置中拔出。在经过一系列步骤至图6.9后，LED147回到绿灯状态，使用者可在图6.10所示步骤中安全地将解剖刀取出。
在图7中，入口定位插座102包括一具有两相对顶点151、152的椭圆孔，通过顶点151、152与图2中的解剖刀架110上的互补的顶点153、154结合。由此在解剖刀装于装置中时防止解剖刀架10的旋转，手柄111的转动用来使夹持指104、105张开或合拢。插座102在150处形成有一止动壁以限制解剖刀插入装置的深度。因此，解剖刀插座102在换刀片过程中将解剖刀精确定位于装置中。插座102上可制有一可单独处理或消毒的零件，以防槽被刀片或刀架玷污。
图8.1和8.2表示夹头119的内部结构。在夹头架157内，一弹簧158将刀片161推向前面板162。弹簧158作用在与夹头刀片堆上的最后一把刀片接触的一滑块156上。两销柱159、160对准刀堆、滑块156和弹簧158。两销柱159和160终止于刀片164，该刀片164是如图8.2所示将于下次分配的第二刀片。因此，被分配的刀片130可从销柱159、160旁边经过，销柱159、160如图5所示地位于保持在夹头中的刀片161的刀片槽中。
在图9的夹头盒120中的夹头119表示在台面121上。夹头盒120所取的内部尺寸仅允许当更换一用过的夹头后，夹头119可在盒内或盒外的传统滑动。一止动块146将夹头119定位在夹头盒120内用于适当对准图1中待分配的新刀片。在夹头119被手工插入夹头盒120中并抵靠于止动块146之后，可通过一销221关上并锁住带有与夹头盒120相连的铰链220的挡门223，该销221将一弹簧222限制于挡门和夹头之间以保持夹头靠在止动块146上。
图10中阐述了解剖刀101的零件和结构。图10.1表示沿垂直局部截面的主要在解剖刀架110内的机构。如上所述，夹持指104、105从夹持臂108和109延伸出，夹持臂108、109向下延伸进入架子110内。
同样如图10.2所示，手柄111具有固定于其上、并在架子110内延伸的两销188、189。手柄111还包括一向内延伸超过狭槽190的轴孔187。销188和189穿过如图10.3所示的驱动圆盘180内的孔181、182。由此用手柄111引起驱动圆盘180相对于刀架110(沿图2中的箭头112和113)的转动。形成于驱动圆盘180中的是一对凸轮狭槽183、184。
如图10.4所示的刀架110形成有一终止于一整体面板303的圆柱形孔300，该面板303如图2所示地具有一形成于面板中的狭槽114。驱动圆盘180通过一对如图10.5和图10.6所示的管子185、186沿轴向地位于架子110内。其轴向位置如图10.1清楚地所示。
刀架110的基座193如图10.7所示，其中上部形成可与刀架110内的螺纹孔301、302(如图10.4所示)相匹配的两螺纹孔304和305，如图10.1所示地用螺钉306、307固定。基座193的上部形成有两弧形狭槽194、198，通过这两狭槽使销188、189穿过并允许销188、189彼此相对运动。
如图10.8所示，夹持臂108和109上具有其中可通过一短销311、312的孔201、202。这些短销311、312可旋转地将夹持臂108、109固定在基座193的狭槽200下方。销191牢配在基座193的孔192内并延伸入手柄111的槽190内。这样，手柄111受到约束并只能相对于刀架110作旋转运动，而不会有轴向运动。由于夹持臂108、109穿过基座193上的狭槽200和刀架110上的狭槽114，它们受到约束并只能沿一轴向平面移动。然而，当手柄111向闭拢方向(箭头113所示)旋转时，销311、312的分离距离与从中穿过夹持臂的凸轮狭槽183、184的形状的结合使夹持指104、105的头部如图4.2所示产生初始接触。
回到图1和图7，图7.1表示一可选择地用于插座102外侧的搭扣保护帽102A。保护帽由可丢弃的塑料或消过毒的金属制成并易于替换。保护帽102A防止已使用过的、带菌的钝刀片有无意地与插座102的外侧接触，由此大量减少玷污装置的可能性。新的装置可无需接触刀片而替换解剖刀刀片，并可处于特别消过毒的状态中。
一保护环340上也可安装有螺纹341和342以保护不直接掉入尖锐物容器107中的钝刀片。该环340也可以是可消毒的或可丢弃的。
图11表示该过程和装置的微处理器控制的流程图。在原型测试中，换刀片仅通过几秒种的“手腕的扭转”而完成，同时装置亮起黄灯。
在一些使用状况下，在夹持指张开时，血和其它液体会使刀片粘在一夹持指上。图12中示出了夹持指销的另一种形式。这种销的另一种形式目的在于确保在夹持指张开时，污染的钝刀片总能离开销，并从其上掉落。图示销的形状是特别形成的，以在夹持指闭拢时固定刀片并使其不会有任何相对于夹持指的运动。
在图12中，夹持指404在其顶端附近具有一圆锥间断状销415，并在其基部附近具有一圆锥尖端状销416。各圆锥尖端状销415、416具有圆柱凸肩419、420，圆柱凸肩419、420形成与刀片106的狭槽118相啮合的形状(见图3)。当夹持指404、405合拢时，刀片106与凸肩419、420啮合，由此防止刀片相对于夹持指的移动。
如下面将结合图16进一步描述的那样，当夹持指404和405张开时，刀片106被约束在引导片506A、506B之间。引导片保证钝刀片可从销415、516上分离和拆下。
图13描述了该装置的一双刀片交换形式。定位插座包括两垂直设置的定位插座502A、502B。插座502A和502B彼此相同以使一解剖刀插入其中任一插座中。一尖锐物容器507位于其下方以收集旧刀片，而不管所选中的槽502A、502B是哪一个。绿灯547和黄灯548表示与上面相同的“预备”或“操作中”的功能，除了装置的双重形式中的插座502A或502B之外。
在图13中，电线533和插头535作为另一形式的重点在于：插头535应该是装置的一集成降压电源。在某些环境中，诸如在一手术室中，在主要手术阶段诸如普通的水和血之类的导电流体会溅出，因而需要一低压电源。
内在地，该装置的双重形式包括其中设置有夹头519A、519B的上夹头盒520A与下夹头盒520B。夹头519A、519B中可满载有相同的刀片，由此使供应量加倍，或者，夹头519A中的刀片的尺寸与或样式可与夹头519B中的刀片不同。
夹头盒520A和夹头盒520B如图示地被堆在一起并固定于一滑动台，该滑动台又与一滑块521A固定，以在滑槽521B中往复运动。滑槽521B又如上所述地安装于基座527上。
同样安装在基座527上的是双重螺线管525A和525B。各螺线管525A或525B与两定位插座502A或502B电气配位，仅用来为插座提供螺线管驱动，在该槽中已插入有解剖刀。螺线管525A、525B使板526A和526B延伸并与插座配合，用来将刀片从夹头519A或519B中抽出。尽管图中示出的是两夹头盒520A、520B结构，然而该装置上也可设有三个或更多个的夹头盒520和螺线管525。
图15A和图15B还对装置的双重形式的另一种板526A和526B作了更详细的描述。图14中的板526A或526B由任何合适的固定装置在545处固定于相应的螺线管柱塞。其头部可插入刀片106或130的狭槽118中，并被板526上的止动部分549限制于一刀片的厚度537。止动部分549与刀片130接触以防止其进一步穿过进入夹头更深处的刀片堆161中。
图16、17所示的是确保将旧刀片506从解剖刀上拆离的装置的细节。将解剖刀架插入至上部插座502A或下部插座502B以将旧刀片506的一小部分定位于在夹持指104和105附近的一对导片506A和506B之间。将导片506A和506在503处固定于双重槽502。通过插入，解剖刀手柄111的扭转使夹持指104、105张开，导片506A和506B保证旧刀片506从夹持指中脱离并落入尖锐物容器中。