带有低电容和/或电磁屏蔽的内窥镜系统及相关方法_3

文档序号:8459824阅读:来源:国知局
件204、224(为简单起见,只图示说明两个操纵器组件,一个与内窥镜相机(即ECM)关联 而一个与外科手术仪器关联)。操纵器部分222能够包括可旋转基座,该可旋转基座使所有 的操纵器组件和安装的仪器一起围绕任何限定的横滚轴线旋转。操纵器组件204、224分别 与传动装置壳体203、223接合,传动装置壳体203、223分别与内窥镜相机仪器205和外科 手术仪器225关联,以控制仪器205、225的运动。在示例性实施例中(图2未示出)仪器 轴的远侧部分具有腕机构,响应于操纵器部分204的致动器,腕机构能够被铰接(例如,以 任何俯仰和/或偏转)和滚动,该致动器通过传动装置壳体203、223传送各种力。安装的 仪器205、225的远侧部分被接收通过进入导向结构208,导向结构208可以通向插管207, 插管207在单切口部位或"端口"处被引进病人的身体。尽管图2未描绘仪器的远端部分, 但是仪器的远端部分能够退出插管207 (或其他进入结构)的远端以进入远程外科手术部 位。
[0041] 本文使用方向"近侧"和"远侧"来限定外科手术仪器/装置的元件的相对位置, 其中远侧通常是沿运动学链(其能够包括外科手术仪器或内窥镜相机)更远的方向,或在 用于执行外科手术过程的相关联的仪器的期望操作使用中离外科手术工作部位最近。图2 指示了近侧和远侧方向。对于用于能够利用本公开的外科手术仪器和内窥镜仪器的安装和 运动控制的示例性病人侧推车的进一步说明,可以参考2011年11月17日公开的美国申请[0042] 如上所述,在遥控外科手术系统的操作中,外科手术过程可以包括在病人的身体 中做出一个或更多个切口。这些切口有时被称为"端口",该术语也可以意味着在这种切口 内使用的一件设备。在一些外科手术过程中,若干仪器和/或相机端口可以用于提供对外 科手术部位的访问和成像;然而,在替代性实施例中,如参考图2所描述的,例如,单个端口 可以用于引入各种外科手术仪器和内窥镜仪器。
[0043] 现在参考图3,其图示说明了根据本公开与内窥镜成像系统一起使用的内窥镜图 像捕捉仪器的示例性实施例。内窥镜图像捕捉仪器305包括内窥镜轴307、在轴307的近端 处的传动装置壳体323,以及在轴307的远侧部分处的可铰接的腕部分309。如本领域技术 人员所熟悉的,腕部分309能够经由力传动装置构件(未示出)被铰接,力传动装置构件沿 着轴307从腕部分309的链节向传动装置壳体323延伸,在传动装置壳体323处,它们经由 致动器被致动(例如,通过修改该构件中的力)。在各种示例性实施例中,致动器能够是与 病人侧推车的臂的操纵部分(例如,ECM)关联的伺服电机,响应于提供在遥控外科手术系 统的外科医生控制台处的主输入命令,伺服电机是可操作的。在示出的示例性实施例中,腕 部分309能够被配置为榫接接合腕结构,例如,如2011年6月23日提交的美国申请公开号 为US2011/0152879A1所描述的,该申请通过引用被并入本文,尽管本领域的技术人员将理 解单个铰接腕部件可以被使用或内窥镜图像捕捉仪器可以完全不包括腕结构。在轴307的 远端311处,图像捕捉装置(未示出)能够被安装在轴307内。
[0044]在示例性实施例中,图像捕捉装置是电子图像传感器,诸如,例如CMOS(互补金属 氧化物半导体)或CCD(电荷耦合装置)图像传感器。如以下更详细说明的,各种信号处理 线路和电力传输线路(例如,电缆)340能够从远端311处的图像捕捉装置并沿着轴腔延 伸,以便离开内窥镜图像捕捉仪器305的近端。这些线路340能够被连接至信号处理器和电 源,信号处理器和电源可以是单独的或结合的,且被图解式地示为图3中的结合模块350。 在各种示例性实施例中,在不脱离本公开的范围的情况下,模块350可以位于,例如,电子/ 辅助控制推车或病人侧推车(诸如图1分别图示说明的电子/辅助控制推车115或病人侧 推车105)处。图3的示例性实施例中的远端311并且因而图像捕捉装置能够通过腕部分 309的远程控制(例如,通过遥控外科手术系统中的外科手术控制台处的输入命令或经由 手动系统中的手动致动)运动被定位。
[0045] 正如上面注意到的,电子外科手术仪器/装置(诸如,例如内窥镜图像捕捉仪器) 可以具有一个或更多个应用部分,一个或更多个应用部分在其正常操作期间接触病人,且 如果未被适当隔离,能够引起超过允许泄漏电流的电流流至接地或通过外科手术系统的导 电路径。因此,基于仪器/装置的性质以及仪器/装置可以与病人的接触类型,与仪器/装 置的控制和操作关联的外科手术系统必须被设计,以便仪器/装置满足用于防止病人电击 (例如,按照IEC60601-1安全标准的CF评级或BF评级)的某些要求。如以下详细说明的, 根据本公开的示例性实施例,内窥镜图像捕捉仪器和具有放置在应用部分处的电有源部件 的其他内窥镜仪器可以被配置为满足电流泄漏水平或降到电流泄漏水平以下,电流泄漏水 平与仪器/装置的性质和仪器/装置与病人的接触类型关联。
[0046] 另外,如以上所描述的,在远程外科手术部位的执行过程期间,在该部位处内窥镜 图像捕捉仪器能够连同其他外科手术仪器被引入,用于执行各种过程。经常,内窥镜图像捕 捉仪器和外科手术仪器(一个或更多个)的远端很靠近,以便允许在执行外科手术过程时 观察该部位。执行的示例性过程中的一些可以需要相应的远端(例如,末端执行器)以接 收电流,例如,如在电烙术过程中。该电流流动可以产生电磁干扰(EMI),电磁干扰可以影 响其他仪器/装置(包括内窥镜相机仪器)的操作。例如,电流流动可以影响各种信号传 输线路和电力传输线路,所述信号传输线路和电力传输线路组成内窥镜图像捕捉仪器(诸 如,例如图3图示说明的内窥镜图像捕捉仪器305)的图像捕捉传感器系统的一部分。此 外,如果电流流动迅速变化,例如在交流电中,电流流动也可以在各种线路中产生微分干涉 (differential interference),这可以加剧恶化沿着内窥镜相机仪器的信号传送线路的 (模拟和数字)信号传送。
[0047] 如以下详细解释的,根据本公开的示例性实施例因此提供了一种用于内窥镜图像 捕捉系统或其他内窥镜传感器系统的屏蔽配置,该配置能够防止由近侧外科手术仪器(诸 如,例如电烙术仪器)产生的EMI的负影响,以便降低沿着信号传输线路的信号噪声。
[0048] 此外,在各种示例性实施例中,内窥镜系统能够满足期望的电击保护评级要求,并 且还防止由近侧外科手术仪器和/或周围环境中的其他源产生的EMI的影响。潜在EMI源 的示例可以包括但不限于除颤器和/或MRI成像系统。
[0049] 图4图示说明了根据本公开的各种示例性实施例的包括用于捕捉远程部位的信 息的远侧设置的电子传感器的内窥镜系统400。内窥镜系统400包括接地外壳405和在内 窥镜轴410的远端处的电子传感器415,接地外壳405親接至内窥镜轴410。在本公开的各 种示例性实施例中,接地外壳405可以具体化在内窥镜系统的元件内(诸如图3图示说明 的模块350或传动装置壳体323)和/或可以集成在遥控外科手术系统(诸如图1图示说 明的遥控外科手术系统100)的一个或更多个元件内。例如,在不脱离本公开的范围的情况 下,接地外壳405可以位于电子/辅助控制推车或病人侧推车(诸如如图1分别图示说明 的电子/辅助控制推车115或病人侧推车105)处。
[0050] 内窥镜系统400进一步包括用于与外部装置和/或系统(诸如,例如机器人外科 手术系统(诸如图1图示说明的系统100)的处理和控制部件)通信的通信接口 440。内窥 镜系统400进一步包括电源接口 445,其用于供电至内窥镜系统400内的内部电路和装置 (包括电子传感器415)。在示例性实施例中,内窥镜系统400可以是内窥镜图像捕捉系统 并且能够包括,例如,图3图示说明的内窥镜相机仪器305,其用于捕捉手术部位的图像。在 这种实施例中,电子传感器415可以是电子图像传感器,诸如,例如CMOS图像传感器。在示 例性实施例中,内窥镜系统400的一些或全部元件可以被安装在机器人外科手术系统(诸 如图1图示说明的机器人外科手术系统100)病人侧操纵器臂(诸如图1和图2分别图示 说明的臂120、220)上。
[0051] 在本公开的示例性实施例中,内窥镜轴410的至少一部分可以通过例如进入导向 结构和插管中的一个或更多个(诸如,例如图2图示说明的进入导向结构208和插管207) 被插入病人的身体。在内窥镜轴410的远端处的电子传感器415可以具体化为电子图像传 感器(诸如关于图3描述的图像捕捉仪器)以捕捉外科手术部位的图像。传感器415可以 由通过电源接口 445经由电力传输线路(未示出)接收的电力供电,电力传输线路沿着轴 410延伸至传感器415。在操作期间,控制信号能够通过通信接口 440在逻辑耦接至内窥镜 系统的(例如,在外科医生控制台110处、病人侧推车105处和/或电子/辅助控制推车115 处的)处理器/控制器和电子传感器415之间交换。这种交换例如能够提供外科手术部位 的视频和/或其他捕捉的图像至外科医生控制台,或以控制传感器装置415的功能(诸如, 例如放大/缩小电子图像传感器)和/或允许处理传感器415和视频处理电路系统之间的 信号传输。在本公开的各种示例性实施例中,电子图像传感器可以向处理器/控制器提供 表示在外科手术部位处捕捉的图像的数字信号/数据。然而,本公开不受此限制,且在各种 示例性实施例中,在不脱离本公开的范围的情况下,电子图像传感器可以提供模拟信号以 表示在外科手术部位处捕捉的图像。
[0052] 本公开的各种示例性实施例被配置成使得内窥镜系统400的应用部分和接地之 间的电容被最小化,并且可以被足够最小化以致至少一些示例性实施例可以实现用于防止 电击的期望评级(诸如,例如IEC CF评级),该评级对应于使用标称230伏特交流(AC)电 压(其中,标称包含230伏特+/-10% )、60Hz接地电源操作时的大约500pF。
[0053]另外,当内窥镜系统(诸如内窥镜系统400)接近可以产生EMI的一个或更多个外 科手术仪器操作时,电子传感器415的操作和/或到电子传感器415的通信和来自电子传 感器415的通信可以通过产生的EMI而退化。例如,从电子传感器415传输的视频信号可 以通过沿内窥镜轴410的视频信号传输线路(未示出)中产生的EMI感生的信号电平改变 而失真,电子传感器4
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