地，EMI可以沿传统传输线路感生电压，其可以增加沿着内窥镜图像传感器和例 如外科医生控制台之间的内窥镜轴交换的输出/控制信号中的误差。为了抵消（counter) 由于保持相对低的Ctotal_5而导致的EMI的可能影响，在本公开的各种示例性实施例中， EMI感生的电压通过结合本公开的各种示例性实施例的特征能够被最小化，本公开的示例 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，其中各种示例性实施例（诸如图6中图示说明的示例性实施例）的特征可以提高存在 EMI情况下内窥镜系统的性能。
[0088] 图7图示说明了根据本公开的示例性实施例。为简单起见，图7包括已经在图5 和图6中图示说明的并参照图5和图6描述的多个元件。为简单起见，图7中根据其相应 的附图中的标识符标识的那些元件以及相应的描述在此省略。图7中图示说明的示例性实 施例的至少以下特征可以实现带有到接地的相对低电容的内窥镜电子传感器系统（以便 实现相对低的泄漏电流并满足用于电击保护评级的要求），并且还提供EMI保护。
[0089] 关于隔离电源565,其将从电源接口 545接收到的接地电力转换为用于电子图像 传感器515的浮动接地电力，以及关于内窥镜图像传感器515,本公开的各种示例性实施例 被配置使得Cpwr_6?Ciso_5并且还使得Cpwr_6?Ciso_5+Cbox_5+Cstray_5。如以上所解 释的，这帮助确保所有屏蔽的部件（诸如，例如，传输线路520和521)当存在EMI时，经历 几乎相同电平的感生电压。因此，由EMI在例如传输线路520和521上引起的信号/电力 电平改变相对于输出/控制信号保持低，这减少了能够以其他方式由EMI引起的传输/接 收问题。
[0090] 此外，在本公开的各种示例性实施例中，传输线路520和521能够通过例如具体化 在平衡的、双绞线导体组中而紧耦接。这帮助确保传输线路520和521在存在EMI时处于 几乎相同的电压，这减少了能够以其他方式由EMI在传输线路上引起的传输/接收问题，因 为其帮助接收器较好地识别接收到的信号数据。
[0091] 此外，将信号线路的紧耦合与输出/控制数据信号的差分信号传输结合来抵消可 以由接近信号线路（诸如，例如，电烙术仪器的高dv/dt)的高电压变化（dv/dt)引起的差 分模式干扰的影响，并因而，可以进一步使通常由EMI在传输线路上引起的传输/接收问题 最小化。
[0092] 此外，使用法拉第罩655封装光收发器电路560和隔离电源变压器565能够提供 这些部件的一些屏蔽免遭EMI的影响。此外，浮动接地525用作连续屏蔽帮助确保其屏蔽 的部件（例如，传输线路520和521、光收发器电路560和隔离电源传输565)被任何电压电 平变化近似同等地影响，电压电平变化可以由内窥镜系统外部的EMI感生。
[0093] 此外，浮动接地和接地之间的电容可以在由干扰信号覆盖的频率范围上来控制。 具体地，在本公开的各种示例性实施例中，Ctotal_5部分通过法拉第罩655形成。法拉第 罩655和浮动接地屏蔽525可以被配置为形成高频电容器，以便Ctotal_5的Cbox_5分量 和Cstray_5分量被较好控制并避免在广泛的频率范围内共振。
[0094] 因此，本公开的各种示例性实施例维持从内窥镜系统的应用部分至接地的低电 容。此外，本公开的各种示例性实施例使例如沿着关联的内窥镜轴进入传输线路中的、由 EMI感生的电压的影响最小化。此外，本公开的各种示例性实施例维持从内窥镜系统的应用 部分至接地的低电容，并且使由EMI感生的电压的影响最小化。
[0095] 尽管以上示例性实施例和描述主要集中在内窥镜系统，该内窥镜系统包括用于执 行远程控制外科手术应用的内窥镜图像捕捉系统，本领域的普通技术人员应当认识到本公 开并不受此限制，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本公开的原理能够被应用在其他 的内窥镜系统中，诸如，例如，用于捕捉和提供外科手术部位的一个或更多个特征的传感器 系统。此外，关于术语"外科手术过程"、"外科手术部位"和其变体，本领域的普通技术人 员应当理解，本教导也适用于在远程部位执行的非外科手术过程，诸如，例如，各种诊断和/ 或治疗过程；因此，术语"外科手术"应当被广义地解释为包含其中仪器被插入通过病人的 身体至身体内的远程位置以执行外科手术、诊断和/或治疗的过程的任何过程。
[0096] 根据考虑本公开的说明和实践以及本文的权利要求，本发明的其他实施例对本领 域的普通技术人员将是明显的。这些说明和示例应仅考虑为示例性的，其中本发明的实际 范围和精神由下面的权利要求指出。
【主权项】
1. 一种内窥镜系统，所述系统包含： 具有近端和远端的内窥镜轴；以及 电有源传感器系统，其包含传感器，所述传感器被安装在所述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， 其中所述传感器系统相对于接地的电容维持电流泄漏至一水平，所述水平满足心脏浮 动评级的要求。
2. 根据权利要求1所述的内窥镜系统，其中所述传感器系统还包含： 数据信号传输线路，其连接至所述传感器以在所述传感器和信号处理器之间传输数据 信号； 电力传输线路，其连接至所述传感器以将电力从电源传输至所述传感器；和 浮动接地元件，其被布置为给所述传感器系统提供电力基准。
3. 根据权利要求1所述的内窥镜系统，还包含： 电力调节器，其被耦接至所述电力传输线路和所述浮动接地元件以向所述传感器系统 提供电力， 其中所述电力调节器被配置为将从接地基准电源接收到的接地基准电力转变为浮动 接地元件基准电力并通过所述电力传输线路输出所述浮动接地元件基准电力。
4. 一种内窥镜系统，所述系统包含： 具有近端和远端的内窥镜轴； 传感器系统，其包含： 被安装在所述轴的所述远端附近的电有源传感器，所述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； 数据信号传输线路，其耦接至所述传感器以在所述传感器和信号处理器之间传输数据 信号；以及 电力传输线路，其耦接至所述传感器以传输电力至所述传感器； 以及 浮动接地元件，其被布置为给所述传感器系统提供电力基准， 其中在所述数据信号传输线路和所述电力传输线路中的至少一者中由所述内窥镜系 统外部的电磁干扰感生的电压基本类似于由所述浮动接地元件上的所述电磁干扰感生的 所述电压。
5. 根据权利要求4所述的内窥镜系统，其中所述电磁屏蔽被配置为给所述传感器系 统、所述数据信号传输线路和所述电力线路提供电磁干扰保护。
6. 根据权利要求4所述的内窥镜系统，其中所述传感器系统相对于接地的所述电容维 持电流泄漏至一水平，所述水平满足心脏浮动评级的要求。
7. 根据权利要求2或4所述的内窥镜系统，还包含电绝缘材料，其将所述浮动接地元件 与所述数据信号传输线路和电力传输线路中的每个分离。
8. 根据权利要求2或4所述的内窥镜系统，其中： 所述浮动接地元件包含围绕数据信号传输线路和所述至少一个电力传输线路的导电 材料。
9. 根据权利要求2或4所述的内窥镜系统，其中所述数据信号传输线路被配置为经由 差分数字模式传输数据信号。
10. 根据权利要求2或4所述的内窥镜系统，还包含： 连接至所述数据信号传输线路和光接口的光收发器， 其中所述光收发器接收来自所述数据信号传输线路的输入电信号并通过所述光接口 输出相应的输出光信号，以及 其中所述光收发器通过所述光接口接收输入光信号并通过所述数据信号传输线路输 出相应的输出电信号。
11. 根据权利要求10所述的内窥镜系统，还包含： 耦接至所述浮动接地元件并基本封装所述光收发器的法拉第罩。
12. 根据权利要求10所述的内窥镜系统，还包含： 电力调节器，其连接至所述电力传输线路和所述浮动接地元件以从接地基准电源向所 述传感器系统提供电力，其中所述光收发器和所述电力调节器是基准的浮动接地元件。
13. 根据权利要求10所述的内窥镜系统，还包含： 数据接口； 第二光收发器，其耦接至所述光收发器以与所述光收发器交换光信号，并被耦接至所 述数据接口以通过所述数据接口交换电信号；以及 接地基准电源接口，其接收来自所述接地基准电源的接地基准电力。
14. 根据权利要求2或4所述的内窥镜系统，其中所述浮动接地元件包含围绕所述数据 信号传输线路和所述电力传输线路的导电材料。
15. 根据权利要求1或4所述的内窥镜系统，其中在所述接地基准电源在60赫兹的 交流电下提供标称230伏特的情况下，所述传感器系统相对于接地的所述电容小于大约 500pF〇
16. 根据权利要求1或4所述的内窥镜系统，其中所述至少一个传感器包含电子图像传 感器。
17. -种用于使用内窥镜系统感测远程部位处的信息的方法，所述方法包含： 在远程部位处，经由放置在内窥镜轴的远端附近的传感器感测所述远程部位的特征； 在所述感测期间，经由电力传输线路从接地基准电源传输电力至所述传感器； 在所述感测期间，经由数据信号传输线路从所述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； 响应于所述远程部位附近的电磁干扰，充分均衡在所述数据信号传输线路和所述电力 传输中感生的电压电平变化；以及 维持来自所述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，所述水平 满足心脏浮动评级的要求。
【专利摘要】内窥镜系统能够包括具有近端和远端的内窥镜轴和包括至少一个传感器的电有源传感器系统，所述至少一个传感器安装在所述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，所述水平满足心脏浮动评级的要求。
【IPC分类】B25J13-08, A61B19-00, A61B17-94, A61B1-313
【公开号】CN104780857
【申请号】CN201380059277
【发明人】D·布理查, P·M·赫茨林格, D·D·斯科特, K·泽特罗
【申请人】直观外科手术操作公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年11月14日
【公告号】EP2919691A1, WO2014078538A1