用于灭菌器的出入口锁定机构

技术领域

本发明涉及灭菌器，例如用于医疗和牙科用品，并且更具体地，涉及用于灭菌器的出入口锁定机构。

背景技术

灭菌器广泛用于医疗、牙科办公室和研究实验室等场所，对可重复使用的物品进行灭菌。基于空间和成本限制，灭菌器有多种尺寸，包括较小的台式灭菌器。不管大小，灭菌器通常都有一个出入口，可以进入内部灭菌腔，以便放置和取出物品。内部腔室在操作过程中充满蒸汽，并且腔室内通常设置一个加热器，用于提高温度和压力以对物品进行灭菌。一些灭菌器包括可以在取出物品之前进行干燥循环的功能。

在灭菌周期中，腔室内的温度和压力将达到高水平(例如135摄氏度和300千帕)，足以确保使病原微生物的失活和/或杀灭完全完成。然而，由于温度和压力较高，出于安全原因，最重要的是将灭菌器的出入口固定在关闭位置，理想情况下，直到内部压力比大气压高5kPa或更低。

灭菌器出入口锁定机构在操作过程中可能会面临多个问题，例如在关闭和锁定位置时卡住。这通常是由于压力和温度施加在锁定机构上的高作用力而发生的，这增加了摩擦力，超过了出入口致动装置的处理能力。这使得用户希望能够手动致动锁定机构以打开出入口。

本领域中已经描述了许多灭菌器出入口锁定机构，例如，US7951342、US5517006、US4932160、US2898138、US4543748、US6391258、JP5723748、JP11264469、JP11192289、JP2006149789和GB1217989。

行业中需要一种安全的灭菌器出入口锁定机构，该机构可以减少操作过程中发生卡住，并且在必要时可以手动致动。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于灭菌器的出入口锁定机构，该出入口锁定机构邻接灭菌器的出入口(door，门/盖)，并且包括：锁定臂，该锁定臂铰接地连接到框架以允许锁定臂在锁定位置和解锁位置之间移动，锁定臂具有切除部分，该切除部分允许出入口的可延伸部分延伸穿过；传感器臂，与锁定臂相邻，传感器臂是柔性的，以允许传感器臂在穿过切除部分时响应于从出入口的可延伸部分施加到传感器臂的压力而至少部分地移位离开锁定臂；电机，与操作系统通信；凸轮轴，由电动机致动；附接到凸轮轴的凸轮，与锁定臂接触以在锁定位置和解锁位置之间移动锁定臂；闭合开关，设置在锁定机构内以检测传感器臂的位移，闭合开关与灭菌器的操作系统通信，使得当闭合开关检测到传感器臂的位移时，其向操作系统发出信号表明出入口处于关闭位置；以及锁定开关，其设置在锁定机构内以检测锁定臂向锁定位置的移动，锁定开关与操作系统通信，使得当锁定开关检测到锁定臂向锁定位置的移动时，锁定开关向操作系统发出信号表明出入口处于锁定位置。

在一个实施例中，锁定臂具有第一端、第二端和中间部分，第一端铰接地连接到框架，第二端具有切除部分，其形状和尺寸设计为与可延伸部分接合并将其保持在延伸位置，中间部分具有上构件和下构件，每个构件各自从锁定臂向外突出。

在一个实施例中，传感器臂具有第一端和第二端，该第二端被配置为在其穿过切除部分时响应于从出入口的可延伸部分施加到传感器臂的第二端的压力而至少部分地移位离开锁定臂的第二端。

在一个实施例中，凸轮与上构件接触以移动锁定臂。

在一个实施例中，锁定开关检测下构件移动到锁定位置。

在一个实施例中，锁定机构还包括弹性构件，该弹性构件在第一端处连接到锁定臂，在第二端处连接到框架，弹性构件将锁定臂向下偏置到锁定位置。

在一个实施例中，锁定机构还包括从锁定臂向下延伸的手动释放杆，由此手动释放杆的运动使锁定臂在锁定位置和解锁位置之间旋转。手动释放杆优选地从锁定臂的第一端或第二端向下延伸。

在一个实施例中，闭合开关包括感应杆，感应杆的一端被偏置远离闭合开关，其中传感器按压感应杆致动闭合开关。

在一个实施例中，锁定开关包括锁定开关感应杆，锁定开关感应杆的一端被偏置远离锁定开关，并且通过下构件按压锁定开关感应杆致动锁定开关。

在一个实施例中，锁定机构包括一个以上的闭合开关和/或锁定开关。

在一个实施例中，至少传感器臂的第二端基本上与锁定臂的第二端的形状大致相同(镜像)，除了切除部分。

在一个实施例中，传感器臂的第一端固定到锁定臂，或者传感器臂的第一端铰接地连接到框架与锁定臂的同一点。

在一个实施例中，凸轮是偏心凸轮、梨形凸轮、蜗形凸轮或椭圆形凸轮。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于灭菌器的锁定机构，该锁定机构邻接灭菌器的出入口，并且包括：锁定臂，该锁定臂具有第一端、第二端和中间部分，第一端铰接地连接到框架以允许锁定臂在锁定位置和解锁位置之间移动，第二端具有切除部分，该切除部分允许出入口的可延伸部分从中延伸，第二端的形状和尺寸设计为与可延伸部分接合并将可延伸部分保持在延伸位置，中间部分具有上构件和下构件，上构件和下构件各自从锁定臂向外突出；弹性构件，该弹性构件在第一端处连接到锁定臂，在框架的第二端，弹性构件将锁定臂向下偏置到锁定位置；手动释放杆，从锁定臂向下延伸，由此手动释放杆的移动使锁定臂在锁定位置和解锁位置之间旋转；传感器臂，具有第一端和第二端，被布置为与锁定臂相邻，该传感器臂是柔性的，以允许其在穿过切除部分时响应于从出入口的可延伸部分施加到传感器臂的第二端的压力而至少部分地移位离开锁定臂的所二端；电机，与操作系统通信；凸轮轴，由电动机致动；凸轮，附接到凸轮轴，该凸轮与上构件接触以在锁定位置和解锁位置之间移动锁定臂；至少一个闭合开关，其设置在锁定机构内以检测传感器臂的位移，闭合开关与灭菌器的操作系统通信，使得当闭合开关检测到传感器臂的位移时，其向操作系统发信号表明所述出入口处于关闭位置；以及至少一个锁定开关，其设置在锁定机构内以检测下构件进入锁定位置的移动，锁定开关与操作系统通信，使得当锁定开关检测到下部构件移动到锁定位置时，其向操作系统发信号表明出入口处于锁定位置。

附图说明

现在将通过示例的方式参考示出本申请的示例实施例的附图，其中：

图1是一个示例性灭菌器的前部透视图；

图2是图1所示灭菌器的前部透视图，其中外壳已被移除，以示出锁定机构的实施例；

图3是锁定机构的一个实施例的前部透视图；

图4是锁定机构的一个实施例的前部透视分解图；

图5是图3所示的锁定机构的后部透视图；

图6是锁定机构的一个实施例的后部透视分解图；

图7A是单独示出的锁定机构的锁定臂的一个实施例的透视图；

图7B是单独示出的锁定机构的锁定臂的另一个实施例的透视图；

图8A是灭菌器的局部视图，示出了锁定机构的一个实施例，其中出入口处于未栓和解锁位置；

图8B是图8A所示的锁定机构的俯视图，其中未示出锁定臂的上构件，以提高清晰度；

图8C是沿图8B的A-A线的锁定机构的视图，其中未示出传感器臂的端部，以提高清晰度；

图8D是沿图8C中B-B线的锁定机构的视图：

图9A是灭菌器的局部视图，示出了锁定机构的一个实施例，其中出入口处于锁定和解锁位置；

图9B是图9A所示的锁定机构的俯视图，其中未示出锁定臂的上构件，以提高清晰度；

图9C是沿图9B的A-A线的锁定机构的视图，其中未显示传感器臂的一部分，以提高清晰度；

图9D是沿图9C中B-B线的锁定机构的视图：

图10A是灭菌器的局部视图，示出了锁定机构的一个实施例，其中出入口处于完全锁定位置；

图10B是图10A所示的锁定机构的俯视图，其中未示出锁定臂的上构件，以提高清晰度；

图10C是沿图10B的A-A线的锁定机构的视图，其中未示出传感器臂的一部分，以提高清晰度；以及

图10D是沿图10C的B-B线的锁定机构的视图。

具体实施方式

以下对一个或多个优选实施例的详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、其应用或用途。虽然本申请仅大体示出和描述了本发明的单个实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变。

图1示出了一种已知的台式灭菌器2，其具有主体4和外壳6，主体4包括内部灭菌腔和操作灭菌器2所需的部件。抽屉8可以用于将物品插入内部灭菌腔中。在该版本的灭菌器2中，出入口(door)10附接到抽屉8的前部，并且当抽屉8完全进入腔中时出入口10关闭。灭菌器2的替代版本可以具有铰链连接的出入口，该出入口在打开和关闭位置之间摆动。

在图2中，包括出入口10在内的整个灭菌器的外壳6已被拆除，露出位于出入口10侧面的可伸缩销12。销12可以在出入口10的一侧或两侧上找到，并且出入口10的每一侧上的销12的数量可以变化。例如，与图1和图2所示的相对较短的出入口10相比，较高的出入口10将使用更多的销12。

如图1和图2所示，抽屉8的前表面上有一个旋钮14，在本实施例中，该旋钮14控制销12的展开和缩回。旋钮14沿顺时针方向的旋转运动将销12展开到出入口10之外，而旋钮14沿逆时针方向的转动运动则将销12缩回到出入口10中。也可以采用本领域中已知的能够以类似方式缩回和展开销12的其他机构。

在图8A中，抽屉8显示为处于关闭位置。在该位置，出入口10的框架16与引导件18邻接，该引导件18从灭菌器2的主体4延伸。出入口10的框架16包含允许销12展开和缩回的孔。每个引导件18都包含一个相应的孔20，该孔能够接收销12(见图9A)。

销12的末端可以逐渐变细至一个点或一个较窄的部分，或者它可以始终保持相同的横截面积。此外，销12可以具有如图所示的圆形横截面，或者可选的，销可以具有其他横截面轮廓。

在图9A中，可以看出，在延伸穿过引导件18的孔20的销12的末端部分中是凹口28，凹口28优选地延伸穿过销12的上半部。凹口28的形状和尺寸被设置为接收锁定机构的锁定臂30。在图中所示的实施例中，只有上部的销12被示出为具有凹口28，因为这是唯一与锁定机构1的锁定臂30接合的销12。然而，可以设想的是，灭菌器可以包括一个以上的锁定机构1，因此，与来自锁定机构1的锁定臂30接合的每个销12将包括其自己的凹口28。

一旦销12延伸穿过引导孔20，锁定机构1就完成接合。图3至图6分别显示了锁定机构1的一个实施例的前侧和后侧。

锁定机构1的元件可以直接固定到框架22上。框架22可以通过紧固件26附接到灭菌器2的主体4上。可选的，锁定机构1的元件可以直接固定到灭菌器2的外框上。

锁定机构1包括锁定臂30。图3至图6中所示的锁定臂30的实施例在图7A中单独示出。锁定臂30的一个改进实施例在图7B中单独示出。如图5所示，锁定臂30的第一端32在铰接点33处铰接连接到框架22。这种连接允许锁定臂30绕铰接点33旋转，从而允许锁定臂30的相对的第二端34在解锁位置和锁定位置之间上下移动。锁定臂30的第二端34最终与销12接合，并且其形状和尺寸适于装配在销12的凹口28内。锁定臂30的第二端34优选地具有切除部分36，例如产生大致“L”形的末端。切除部分36便于将锁定臂30的第二端34嵌套到销12的凹口28中。

连接锁定臂的第一端32和第二端34的是中间部分38。上构件40和下构件42从中间部分38相对于锁定机构1向内延伸。虽然上构件40和下构件42被示出为基本上垂直于锁定臂30的中间部分38，但是只要上构件40、下构件42保持如下所述的功能的能力，则一些变化是可能的。中间部分38和上构件40还可以具有用于与锁定机构1的其它部件相互作用的连接点。

如图3至图6所示，锁定机构还包括传感器臂44。传感器臂44的第二端(未示出)在与锁定臂30相同的铰接点33处铰接地固定到框架22。可选的，传感器臂44的第二端可以直接固定到锁定臂30的第一端32和/或中间部分38，例如用紧固件或铆钉。传感器臂44和锁定臂30处于彼此相邻的位置。传感器臂44的相对第一端46的形状基本上至少与锁定臂30的第二端34的形状大致相同(mirror，镜像)，尽管传感器臂44的第一端46不包括锁定臂30中存在的相应切除部分36(见图5)。在传感器臂44中没有相应的切除部分36的情况下，当销12延伸穿过引导孔20时，它能够绕过锁定臂30并向传感器臂44的第一端46施加压力(见图9A和9B)。传感器臂44优选地是柔性的，并且可以由柔性或薄材料制成，例如弹簧钢。这允许传感器臂44围绕其固定到锁定臂30的第二端弯曲，例如响应于由销12施加到传感器臂44的第一端46的压力。虽然传感器臂44被描述和示出为基本上与锁定臂30的形状大致相同，但是不同的形状是可能的，只要销能够绕过锁定臂30，例如通过切除部分36，以与传感器臂44接合。

闭合开关48构成锁定机构1的一部分，并可固定在锁定臂30的上构件40上，如图4所示。闭合开关48通过传感器臂44的向外运动对出入口10的关闭状态进行感测。例如，当灭菌器2的出入口10关闭时，销12延伸穿过锁定臂30的切除部分36，并向传感器臂44的第一端46施加压力，导致传感器臂44弯曲(见图9A和9B)。弯曲的传感器臂44与闭合开关48接触，从而致动闭合开关48。

在一个可选的实施例中，闭合开关48具有杆50，其一端连接到闭合开关48，而另一端被偏置远离闭合开关48(见图8B)。在该实施例中，弯曲的传感器臂44与杆50的相对端接触，这使其朝向闭合开关48移位。一旦杆50朝向闭合开关48移动预定距离，闭合开关48就被致动。

闭合开关48的致动向灭菌器2的操作系统发出信号，通知其销12已完全展开并处于锁定位置。在这一点上，操作系统与电机52通信并激活电机52以开始锁定动作(sequence)。电机52控制凸轮轴54和凸轮56的操作(见图4和图6)。电机优选地是DC电动机，其可以配备有高传动比齿轮组件58。在所示的实施例中，电机52以及凸轮轴54和凸轮56机构都被固定到框架22，并且其至少一部分被壳体覆盖。

在一个可选的实施例中采用两步工艺。类似于上述，在该实施例中，转动旋钮14以展开销12并关闭出入口10。销12与传感器臂44接合，传感器臂44最终致动闭合开关48。闭合开关48的致动通知操作系统销完全接合并且出入口被关闭。然而，在该实施例中，用户需要按下灭菌器2的控制面板上的“锁定”按钮来启动锁定动作。一旦按下“锁定”按钮，操作系统启动电机52以启动锁定系统。

凸轮56与锁定臂30的上构件40相互作用(见图8C、9C和10C)。当凸轮56通过凸轮轴54和电机52旋转时，它能够在解锁位置(图8C和9C)和锁定位置(图10C)之间操纵锁定臂30的位置。

在所示的实施例中，凸轮56是偏心凸轮，其中凸轮盘本身基本上是圆形的，然而，凸轮轴54附接在偏离凸轮56的中心的点处。这样的设计允许凸轮56旋转从而上下移动锁定臂30。凸轮56可以具有其他设计，只要它们将凸轮56的旋转运动转化为锁定臂30的上下运动即可。例如，凸轮56可以具有不规则形状，例如梨形、蜗形、椭圆形等，这将实现响应于凸轮56的旋转而上下移动锁定臂30的相同功能。

锁定机构1还包括锁定开关60，如图4所示，该开关被固定在框架22上。锁定开关60感测锁定臂30何时处于锁定位置。例如，当锁定臂30向下移动到锁定位置(见图10c)时，锁定臂的下构件42可以与锁定开关60接触，从而致动锁定开关60。锁定开关60的致动等同于凸轮56基本上处于锁定臂30位于锁定位置的正确位置。锁定开关60然后与操作系统通信并通知操作系统锁定臂30处于锁定位置。操作系统然后关闭电机52以停止凸轮轴54的任何进一步旋转。

在一个可选的实施例中，闭合开关60具有杆62，其一端连接到锁定开关60，另一端被偏置远离闭合开关60(见图4和8C)。在本实施例中，当锁定臂30基本下降到锁定位置时，锁定臂30的下构件42与杆62的相对端接触，从而使其向锁定开关移动(见图10C)。一旦杆62朝向锁定开关60移动预定距离，锁定开关60就被致动。

锁定机构1可以利用单个闭合开关48和锁定开关60来操作。然而，可以想到，锁定机构1可以具有多于一个的闭合开关48和/或锁定开关60。例如，参见图4，图4示出了具有两个闭合开关48和两个锁定开关60的锁定机构1。这为锁定机构1增加了一定程度的冗余，使其在开关发生故障时仍能工作。

弹性构件64，例如螺旋弹簧，优选地包括在锁定机构1中，以将锁定臂30朝向锁定位置偏置。如图4所示，弹性构件64的一端连接到锁定臂30的上构件40，其相对端附接到框架22上。应理解，弹性构件64可附接在锁定臂30上的不同位置，例如第一端32、中间部分38、上构件40等。当凸轮56响应于闭合开关48的致动而旋转时，弹性构件64驱动锁定臂30向下移动到锁定位置。弹性构件64还提供用于将锁定臂30保持在锁定位置的力，必须克服该力才能将锁定臂30移动到解锁位置。

锁定臂30可以可选地包括手动释放杆66。手动释放杆66允许用户手动地将锁定臂30从锁定位置移动到解锁位置。手动释放臂的两个不同实施例如图7A和7B所示，其中手动释放杆66分别从锁定臂30的第一端32或从锁定臂的第二端34向下延伸。优选地，手动释放杆66在其末端上或附近具有某种形式的抓握元件68，例如如图所示的钩。手动释放杆66允许用户在电源故障、锁定机构故障或卡住等情况下通过朝向灭菌器2的前部拉动手动释放杆64来解锁锁定机构1。手动释放杆66使锁定臂30绕其铰接点33旋转，从而升高锁定臂30的第一端32并允许销12缩回到出入口10中。

使用时，如图8A-8D所示，当出入口10处于打开和解锁位置时，即销12未展开，并且凸轮56的方向将锁定臂30向上移动到解锁位置。在该解锁位置，一旦销12从出入口10展开，锁定臂30的第一端32就悬停在销12将最终驻留的位置上方。

如图9A-9D所示，一旦出入口10关闭，转动旋钮14，使销12穿过引导件18的引导孔20。将接合锁定机构1的销12穿过锁定臂30的切除部分36，并与传感器臂44相互作用。传感器臂44弯曲，通过直接接触或与闭合开关杆50(见图9B)相互作用来致动闭合开关48，以通知操作系统出入口10已关闭。操作系统直接响应于闭合开关48的致动，或者响应于用户按下灭菌器2的控制面板上的“锁定”按钮，启动电机52，从而旋转凸轮轴54和凸轮56。凸轮56的这种旋转运动以及弹性构件64施加的力导致锁定臂30下降到锁定位置，在锁定位置，锁定臂的第二端34安置在销12的凹口28中(见图10C和10D)。

在锁定位置，锁定臂30抑制销缩回出入口中的能力，直到灭菌器2的使用者解锁锁定机构1。通常，用户将按下灭菌器2的控制面板上的“解锁”按钮，该按钮向操作系统发出启动电机52的信号。电机52将使凸轮轴54旋转，凸轮56克服弹性构件64的阻力迫使锁定臂30向上进入解锁位置。当处于解锁位置时，锁定臂30将不再与锁定开关60接合。这将触发发送到操作系统的信号，使得操作系统知道锁定机构处于解锁位置。此后，操作系统发送信号以停止电机52，从而停止凸轮轴54和凸轮56的旋转。凸轮56的位置将锁定臂30保持在解锁位置。在锁定机构1被解锁的情况下，销12可以缩回，并且出入口10可以打开。

如果出现失灵、电源故障等，用户可以拉动手动释放杆66，当施加足够的力以克服弹性构件64时，手动释放杆将暂时将锁定臂30向上提升到解锁位置，使得销12可以缩回，并且出入口10可以打开。