带有低电容和/或电磁屏蔽的内窥镜系统及相关方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求美国临时专利申请No. 61/726879和No. 61/726894的优先权，这两项 申请均为2012年11月15日提交，其全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0002] 本公开大体涉及内窥镜系统。更具体地，本公开涉及包括设置在系统的应用部分 处的电有源部件的内窥镜系统。
【背景技术】
[0003] 微创外科手术技术通常试图执行外科手术过程同时最小化对健康组织的损害。能 够包括机器人控制（遥控）或手动控制仪器的远程控制仪器能够被用于远程执行各种微创 过程。在机器人控制（遥控）外科手术系统中，外科医生操纵在外科医生控制台处的各种 输入装置（这里有时称为主输入）以控制病人身体中的远程部位的一个或更多个相应的远 程控制仪器。外科医生控制台处的输入与病人侧推车通信，病人侧推车与一个或更多个遥 控外科手术仪器接合，其中进行外科手术仪器的遥控/遥控机器人的操纵以对病人执行外 科手术和/或其他过程。
[0004] 微创外科手术仪器可以被用在各种操作中并具有各种配置。许多这种仪器包括安 装在长轴的远端处的外科手术末端执行器，其被配置为通过开口（例如，体壁切口或自然 孔口）（例如，腹腔镜地或胸腔镜地）插入以到达病人体内的远程外科手术部位。在一些仪 器中，铰链式腕机构被安装至仪器的轴的远端以支撑末端执行器并改变末端执行器关于轴 的纵向轴线的取向（例如，俯仰（pitch)和/或偏转（yaw))。遥控/遥控机器人控制的末 端执行器可以被配置以执行各种功能，包括在开口或手动微创外科手术过程中通常执行的 各种外科手术过程的任一种。
[0005] 远程控制、微创外科手术仪器的使用，不管是遥控还是手动控制，通常由内窥镜图 像捕捉系统辅助以从外科手术部位捕捉实时图像并提供捕捉的图像至例如外科医生控制 台或用于使用者访问的其他地方。在遥控外科手术系统中，这种内窥镜系统也能够被安装 在病人侧推车处。除其他元件外，这种系统能够包括（柔性或刚性）轴；在内窥镜系统的近 端处的图像捕捉装置（诸如，例如相机）；光导体（诸如一个或更多个光纤或棒形透镜），其 在轴一旦处于外科手术部位附近的位置时，能够提供外科手术部位的图像至近端处的图像 捕捉装置以及用于照亮外科手术部位的光源。
[0006] 在微创外科手术仪器和/或工具正常操作期间可以接触病人且是电有源（例如， 需要电力来操作）的微创外科手术仪器和/或工具的部分（有时称为"应用部分"），能够 引起用于该部分的电流超过允许的泄漏电流，从而流到地面或流到整个仪器、工具或系统 的导电部分，其中仪器或工具是系统的一部分。因此，这些部分可以需要与（例如）关联的 外科手术系统的一个或更多个接地元件隔离，以便降低病人触电的风险。具体地，根据应用 部分的特性和应用部分可能发生的与病人的接触类型，应用部分可以落入若干分类评级之 一，例如，如由国际电工委员会（IEC)在安全标准IEC60601-1中设定的。例如，可以与病人 的心脏直接接触的应用部分可能需要至少满足IEC60601-1心脏浮动（CF)评级，而可以与 病人但不与病人的心脏直接接触的应用部分可能需要至少满足IEC60601-1身体漂浮（BF) 评级，该评级不如CF评级严格。考虑到例如内窥镜图像捕捉系统中使用的各种电有源部 件，这种内窥镜系统可能需要它们的应用部件与例如外部/接地电源隔离。
[0007] 此外，内窥镜系统的应用部分可以与例如在病人侧推车处、在外科医生控制台和/ 或在电子/辅助控制推车处的电路交换输出和/或控制信号。然而，在一些情况中，在存 在电磁干扰（EMI)的情况下在病人中的远程部位处使用内窥镜系统可以是期望的。例如， 电烙术操作需要施加通过接近远程部位处的其他仪器的导电元件的相对高的电流量，在电 烙术操作中，外科手术部位处的组织经受通过电流流过电烙术仪器而产生的烧灼能量的施 加。
[0008] 存在提供使用电有源传感器系统以捕捉并提供来自远程外科手术部位的信息的 内窥镜系统的需要，其中电有源传感器系统在其应用部分中充分电隔离。例如，提供满足关 于防止电击（electrical shock)的期望标准评级（诸如，例如IEC CF评级）的要求的内 窥镜系统可以是期望的。
[0009] 还存在提供使用电有源传感器系统以捕捉并提供来自远程外科手术部位的信息 的内窥镜系统的需要，电有源传感器系统被充分屏蔽，以便导致来自EMI在远程部位处发 生的可接受低水平的噪声干扰。
[0010] 还可以期望提供能够实现充分低的电容和电流泄漏二者（例如，实现IEC CF评 级）的内窥镜系统，并且该内窥镜系统被充分屏蔽以导致可接受低水平的EMI噪声干扰，例 如，来自远程部位的烧灼过程和/或其他相对高的EMI产生。
【发明内容】
[0011] 本公开解决了一个或更多个上述问题和/或演示了一个或更多个上述期望特征。 通过以下的说明，其他特征和/或优点可以变得明显。
[0012] 根据至少一个示例性实施例，本公开考虑一种内窥镜系统，该内窥镜系统能够包 括具有近端和远端的内窥镜轴以及包括至少一个传感器的电有源传感器系统，该至少一个 传感器安装在远端附近并被设置为感测所述远端位于其中的环境的至少一个特征。传感器 系统相对于接地的电容维持电流泄漏在一水平，该水平满足心脏浮动评级。
[0013] 根据至少一个不例性实施例，本公开考虑一种内窥镜系统，该内窥镜系统包括具 有近端和远端的内窥镜轴和传感器系统。传感器系统能够包括安装在轴的远端附近的电有 源传感器，该电有源传感器被设置为感测所述远端位于其中的环境的至少一个特征。传感 器系统能够进一步包括耦接至传感器以在传感器和信号处理器之间传递数据信号的数据 信号传输线路，以及耦接至传感器以传输电力至传感器的电力传输线路。内窥镜系统能够 进一步包括被布置为给传感器系统提供电力基准的浮动接地元件。在数据信号传输线路和 电力线路的至少一者中由内窥镜系统外部的电磁干扰感生的电压基本类似于由浮动接地 元件上的电磁干扰感生的电压。
[0014] 根据又一个示例性实施例，本公开考虑一种用于使用内窥镜系统感测远程部位的 信息的方法。该方法能够包括，在远程部位，经由放置在内窥镜轴的远端附近的传感器感测 远程部位的特征。在感测期间，经由电力传输线路从接地基准电源传输电力至传感器，并且 数据信号能够经由数据信号传输线路从内窥镜轴的近端处的处理电路传输数据信号至所 述传感器。响应于远程部位附近的电磁干扰，该方法能够进一步包括充分均衡在数据信号 传输线路和电力传输中感生的电压电平变化。该方法能够进一步包括维持来自内窥镜系统 的一个或更多个应用部分的电流泄漏处于一水平，该水平满足心脏浮动评级的要求
[0015] 以下的描述中将部分地阐述附加目标和优点，且部分附加目标和优点根据描述将 是明显的，或通过实践本公开和/或权利要求可以被获悉。这些目标和优点的至少一些可 以通过随附的权利要求中具体指出的元件和组合被实现和获得。
[0016] 应当理解，前面的概述和以下的【具体实施方式】仅是示例性的和解释性的，并不限 制本发明，如所公开的或要求保护的。权利要求（包括等同物）应当就其全部宽度被要求 授权。
【附图说明】
[0017] 单独从以下【具体实施方式】或结合随附的附图能够理解本公开。包含附图是提供对 本公开的进一步理解，并且并入说明书且构成本说明书的一部分。被并入且构成本说明书 的一部分的【附图说明】了本公开的一个或更多个实施例，并且与说明书一起用来解释某些原 理和操作。在附图中：
[0018] 图1是其中本公开可以被应用的微创遥控外科手术系统的示例性实施例的图解 视图；
[0019] 图2是根据本公开的至少一个示例性实施例的微创遥控外科手术系统的病人侧 操纵器臂的一部分的图解透视图；
[0020] 图3是根据本公开的内窥镜图像捕捉仪器的示例性实施例的图解视图，该内窥镜 图像捕捉仪器与内窥镜成像系统一起使用；
[0021] 图4图不说明根据本公开的各种不例性实施例的内窥镜系统；
[0022] 图5图不说明根据本公开的各种不例性实施例的内窥镜系统；
[0023] 图6图示说明根据本公开的各种示例性实施例的另一个内窥镜系统；以及
[0024] 图7图不说明根据本公开的各种不例性实施例的又一个内窥镜系统。
【具体实施方式】
[0025] 本描述和随附的附图图示说明了示例性实施例而不应该被作为限制，其中权利要 求（包括等同物）限定了本公开的范围。在不脱离本描述和权利要求（包括等价物）的范 围的情况下，可以作出各种机械、组成、结构、电气和操作变化。在某些情况下，未详细示出 或描述所熟知的结构和技术，以避免模糊本发明。两个或更多个附图中的相同编号代表相 同或相似的元件。此外，参考一个实施例详细描述的元件和其相关联的方面，每当可行时， 可以包括在其他实施例中，在其他实施例中没有特别示出或描述它们。例如，如果元件参考 一个实施例被详细描述但没参考第二个实施例被描述，然而该元件可以被要求包括在第二 个实施例中。此外，这里的描述只是为了说明的目的，并不一定反映系统或电外科手术仪器 的实际形状、大小或尺寸。
[0026] 另外，说明书的术语并不意在限制本发明。例如，空间关系术语一一诸如"下面"、 "之下"、"较低"、"之上"、"上面"、"近侧"、"远侧"等可以用于描述一个元件或特征与另一个 元件或特征的关系（如附图中所图示说明的）。这些空间关系术语意在包含，除了附图中 示出的位置和取向外，使用中或操作中装置的不同的位置（即，地点）和取向（即，旋转布 置）。例如，如果附图中的装置被翻转，被描述为其他元件或特征"之下"或"下面"的元件 然后将在其他元件或特征"之上"或"上面"。因而，示例性术语"之下"能够包含之上和之下 的位置和取向二者。装置可以以其他方式取向（旋转90°或处于其他取向），以及本文使 用的空间相对描述语可以被相应地解释。同样，沿着且环绕各种轴线的运动描述包括各种 专用装置位置和取向。此外，单数形式"一个"和"所述"还意在包括复数形式，除非上下文 另外说明。以及，术语"包含"、"包括"等说明所描述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的 存在，但不排除一个或更多个其