像 传感器615。在示例性实施例中，内窥镜图像捕捉系统600能够被安装在遥控外科手术系统 (诸如图1中图示说明的遥控外科手术系统100)的病人侧操纵器臂（诸如图1和图2中 图示说明的臂120、220)。尽管图6和以下阐述的描述涉及内窥镜图像捕捉系统，但是本公 开并不受此限制，且本公开的示例性实施例可以包括其他系统，诸如超声内窥镜探针、使用 压力变换器（例如，用于测量动脉血压）的内窥镜系统；使用电磁传感器（例如，用于定位 和/或操纵）的内窥镜系统、使用温度传感器的内窥镜系统、使用化学传感器的内窥镜系统 等。
[0072] 内窥镜系统600进一步包括沿着内窥镜轴610的电力传输线路620和输出/控制 数据传输线路621，用于向电子图像传感器615提供电力和用于交换电子图像传感器615和 例如通过通信接口 640逻辑耦接至内窥镜系统600的外科医生控制台（诸如图1图示说明 的外科医生控制台110和/或电子/辅助控制推车115)之间的输出/控制信号和视频处 理信号。尽管电力传输线路620被图示说明为单个线路，但是本公开并不受此限制，且示例 性实施例可以包括一个或更多个电力传输线路。此外，尽管输出/控制数据传输线路621 被图示说明为单个线路，但是本公开并不受此限制，且示例性实施例可以包括用于输出数 据和控制数据的单独线路或用于输出和控制数据的每个的多个线路。输出/控制数据传输 线路621可以包括双绞铜线路。
[0073] 内窥镜系统600还包括环绕传输线路620和621的浮动接地625,并通过电绝缘材 料630与传输线路620和621隔离。可以基于期望的电介质、柔韧性和强度性能选择材料 630。在一种示例性实施例中，电绝缘材料630能够包括四氟乙烯（ETFE)。然而，本公开的 示例性实施例并不受此限制。在不脱离本公开的范围的情况下，电绝缘材料的其他合适的 非限制性示例能够包括硅树脂、聚氯乙烯（PVC)和膨胀聚四氟乙烯（ePTFE)。
[0074] 内窥镜系统600进一步包括接地外壳605内的通信接口 640,用于与遥控外科手术 系统的其他元件（诸如，例如图1中图示说明的电子/辅助控制推车115和外科医生控制 台110)交换数据。内窥镜系统600进一步包括接地外壳605内的电源接口 645,用于将来 自电源（例如，图3中的电源350)的外部电力提供至内窥镜系统600。通信接口 640和电 源接口 645两者被考虑为携带接地的信号/电力。然而，本公开并不受此限制，且通信接口 640和电源接口 645可以基于非接地基准而接地，该非接地基准不同于内窥镜系统600内使 用的浮动接地基准625。
[0075] 内窥镜系统600进一步包括耦接至通信接口 640的接地外壳605内的处理电路 650,用于处理通信接口 640和电子图像传感器615之间交换的信号。然而，本公开的不例 性实施例并不受此限制，且一些或所有的信号处理可以发生在例如遥控外科手术系统（诸 如，例如，图1中图示说明的电子/辅助控制推车115和外科医生控制台110)的其他元件 中。
[0076] 在各种不例性实施例中，内窥镜系统600进一步包括接地外壳605内的法拉第罩 655,其电耦接至浮动接地625以屏蔽封装元件（即，收发器电路660和隔离电源665)免遭 EMI。收发器电路650被耦接至输出/控制数据传输线路621以与电子图像传感器615交 换输出/控制电信号，以及被親接至处理电路650的光收发器电路652以与收发器电路652 交换光信号。使用收发器电路660和收发器电路660 (其被封装在法拉第罩655内）与处 理电路650的收发器电路652 (其在法拉第罩655外并可以被接地）之间的连接将传输线 路620和621以及电子图像传感器615 (其为浮动接地）与处理电路650 (其可以被接地） 隔离。然而，注意，本公开的示例性实施例并不受此限制。例如，在各种示例性实施例中，在 不脱离本公开的范围的情况下，内窥镜系统可以经由光信号与外部元件（诸如与遥控外科 手术系统关联的元件）交换数据，在该情况中，可以避免具有光收发器电路652,并且维持 期望的隔离。如以下更详细解释的，这种隔离可以降低EMI对沿着传输线路620和621内 的数据信号线路的输出/控制信号和视频处理数据信号的影响。
[0077] 法拉第罩655内的隔离电源变压器665被耦接以接收来自电源接口 645的接地电 力。隔离电源665被进一步耦接至电力传输线路620和浮动接地625。隔离电源变压器665 将从电源接口 645接收到的接地电力转换为供应至电子图像传感器615的浮动接地电力。 以此方式，与外部电源通信的电源接口 645与电力传输线路620和浮动接地625隔离。尽 管内窥镜系统600被示出为包括通过电源接口 645供应的隔离电源变压器665,但是本公开 并不受此限制，且在不脱离本公开的范围的情况下，电力可以通过内窥镜系统600的外部 或内部的电池来供应。
[0078] 如以上参考图5的描述，泄漏电流的量是应用部分和接地之间的、图6中图不说明 为Ctotal_6的电容的函数。Ctotal_6在很大程度上是Cstray_6(内窥镜的各种元件相对 于接地的杂散电容）、Cbox_6 (法拉第罩655和接地之间的电容）、以及Ciso_6 (法拉第罩 655内的电路和接地之间的电容（Ciso_6a用于收发器电路660而Ciso_6b用于隔离电源变 压器665)之和，因为这些电容并联在内窥镜相机600的元件/电路和接地之间。因而，在 本公开的各种示例性实施例中，Ctotal_6部分通过浮动接地625用作内窥镜系统600内的 各种电路的电力基准并且用作由电源变压器655 (Ciso_6b)的配置提供的浮动接地电路的 隔离，而降低。在示例性实施例中，浮动接地625充当传感器系统的电力基准，传感器系统 至少包括电子图像传感器615、传输线路620和621以及法拉第罩655 (其包括收发器电路 660和隔离电源变压器665)。
[0079] 在图6图示说明的示例性实施例中，隔离电源变压器665提供相对于浮动电路和 接地之间的、图不说明为 Ctotal_6( SP，Cpwr_6>>Ciso_6a+Ciso_6b+Cbox_6+Cstray_6)的 电容的高电容（图示说明为Cpwr_6)。在示例性实施例中：Cpwr_6大约10微法拉（uF); Ciso_6a 大约 10 微微法拉（pF) ;Ciso_6b 大约 20pF ;Cbox_6 大约 IOOpF ;以及 Cstray_6 大 约50pF，这得到Cpwr_6对Ctotal_6的比率大约为55000。然而，本公开并不受此限制，且 在不脱离本公开的范围的情况下，在各种示例性实施例中，Cpwr_6对Ctotal_6的比率可以 高于55000,以及与约10000 -样低或更低。如以下将解释的，该电容比率最小化EMI至少 对输出/控制数据传输线路621的影响。
[0080] 本公开的各种示例性实施例（诸如，例如内窥镜系统600)包括元件，其在存在EMI 从外部源（诸如，例如紧邻远程外科手术部位处的内窥镜轴操作的烧灼器或其他EMI发生 仪器）进入内窥镜系统时，可以提高内窥镜系统的性能。具体地，各种示例性实施例包括元 件，其帮助确保部件、数据传输线路和/或电力传输线路可以由可能由EMI感生的任何电压 电平改变被同等地影响。
[0081] 例如，以上参考的浮动接地625被配置为环绕传输线路620和621、电子 图像传感器615以及法拉第罩655的连续屏蔽，并因而帮助确保其屏蔽的部件由可 能EMI感生的任何电压电平改变而近似同等地被影响。此外，Cpwr_6对Ciso_6 (即， Cpwr_6>>CiS〇_6a+CiS〇_6b)的相对大的比率也帮助确保所有的屏蔽部件在EMI存在时处 于几乎相同的电压下。
[0082] 此外，传输线路的紧电磁耦合件帮助确保传输线路上感生的电压几乎相等。确保 内窥镜系统的部件（例如，电子图像传感器615和该传感器系统的其他部件）内感生的任 何电压几乎同样感生在传输线路上，从而具体提高内窥镜系统的性能，至少因为引入到输 出/控制信号数据线路的干扰作为普通模式出现至光收发器电路660。因此，由EMI在传输 线路上引起的信号电平改变相对于输出/控制信号保持低，并因而，减少能够由EMI引起的 传输/接收问题。
[0083] 此外，本公开的各种示例性实施例中的元件的配置（诸如，例如图6中图示说明的 内窥镜系统600的配置）允许存在高电压干扰的情况下显著降低（相对于传统内窥镜系 统）在浮动接地625上感生的电流的量，诸如该电流可以由临近图像传感器操作的电烙术 仪器感生。例如，浮动接地和接地之间的电容可以跨越由干扰信号覆盖的频率范围控制。具 体地，在本公开的各种示例性实施例中，Ctotal_6通过法拉第罩655被部分形成。法拉第 罩655和浮动接地屏蔽625可以被配置为形成高频电容器，以便Ctotal_6的Cbox_6分量 和Cstray_6分量被较好控制并避免广泛的频率范围内的共振。
[0084] 此外，保持图6图示说明为Cstray_6、Cbox_6、Ciso_6a以及Ciso_6b的电容相对 低来最小化通过传输线路中的互感耦合在输出/控制信号上的差分模式干扰的产生，输出 /控制信号通过传输线路620和621交换。通过使用差分信号交换沿着传输线路620和621 的输出/控制信号和处理信号和/或通过使用用于沿着内窥镜轴610交换输出/控制信号 的平衡/双绞线导体可以避免任何剩余的差分模式干扰。
[0085] 因而，本公开的各种示例性实施例最小化和/或避免EMI作为整体和/或在广泛 的频率范围内对电子部件（诸如内窥镜轴610的远端处的电子图像传感器615)和电路（用 于控制内窥镜系统和/或处理与内窥镜系统关联的数据）之间交换的输出/控制信号的影 响。
[0086] 用于产生低泄漏电流和EMI保护的内窥镜系统
[0087] 如以上所注意的，本公开的各种示例性实施例（诸如图5中图示说明的示例性实 施例）可以实现IEC 60601-1安全标准CF评级（对于用标称230伏交流电压、60Hz接地电 源操作，其对应于大约500pF)。然而，维持低的应用部分与接地之间的电容（图5中图示说 明为Ctotal_5)可以使具有电有源元件（诸如内窥镜图像传感器）的内窥镜系统易受EMI 影响。具体