多功能外科控制系統和切換接口裝置的製作方法
2023-08-22 14:13:26
專利名稱：多功能外科控制系統和切換接口裝置的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及控制系統，更特殊地，本發明涉及由一個輸入裝置，例如腳踏板，控制多個外科裝置的接口裝置。
很多種外科手術是用多種器械完成的。例如，某些腹腔鏡手術通過加州Goleta的Computer Motion有限公司生產的支託和移動內窺鏡的機械臂系統進行。外科大夫也可以使用雷射器切除組織，用電燒灼裝置燒灼組織。每種器械具有一個單獨的控制板或腳踏板控制該裝置。因此，外科大夫必須按動一個腳踏板移動機械臂和內窺鏡，按動另一個腳踏板控制電燒灼裝置，還需要控制另一個輸入裝置激勵雷射器。控制多個輸入裝置可能分散外科大夫的注意力，由此降低進行手術的效率和安全性。因此，希望提供一種使外科大夫能由單個輸入裝置選擇和控制多個外科裝置的接口裝置。此外，還希望提供一種使外科大夫能由一個輸入裝置相互排斥地選擇和控制多個外科裝置的接口裝置。
本發明提供一種把輸入裝置連接到第一外科裝置和第二外科裝置的接口裝置，包括(a)一個連接到輸入裝置的第一輸入通道；(b)一個連接到第一外科裝置的第一輸出通道；(c)一個連接到第二外科裝置的第二輸出通道；(d)一個用於在第一輸出通道和第二輸出通道間轉換第一輸入通道的選擇通道。
接口裝置使外科大夫能由一個單獨的輸入裝置控制多個外科裝置。輸入裝置可以是提供多個用以控制不同外科裝置的輸出信號的腳踏板。外科裝置包括機械臂系統，雷射器，電燒灼裝置或手術臺。接口裝置具有一個連接到輸入裝置的輸入通道和多個連接到外科裝置的輸出通道。接口裝置還具有一個選擇通道，該通道可以接收輸入指令並相應地在多個輸出通道之間轉換輸入通道。選擇通道可以連接到使外科大夫能用聲音指令選擇多個外科裝置之一的語音接口裝置。因此，外科大夫可以在提供一個輸入指令或切換指令後操作一個專用裝置，所述的輸入或切換指令使輸入通道切換到所要求的輸出通道，並由此使輸入裝置與所要求的外科裝置連接。
本發明的上述目的和優點對本專業的技術人員在回顧下面結合附圖所作的詳細說明之後將會更加清楚，其中
圖1是按照本發明的控制系統和接口裝置的示意框圖。
參照附圖，更具體地通過標號，圖1示出了按照本發明的外科系統10。系統10使外科大夫由單個輸入裝置20控制多個不同的外科裝置12,14,16和18。提供一個單獨的輸入裝置將降低控制不同裝置的複雜性，並提高外科大夫進行外科手術的效率。
外科裝置12是一個可以支託和移動外科器械的機械臂，它可以是由加州Goleta的Computer Motion股份有限公司以註冊商標AESOP銷售的裝置。臂12通常用於在病人體內支託和移動內窺鏡。本發明的系統使外科大夫能通過輸入裝置20控制機械臂12。
外科裝置14是一個電燒灼裝置。電燒灼裝置典型地具有攜帶加熱和使組織失去自然屬性的電流的雙極頭。該裝置典型地連接到一個ON-OFF開關上，以控制裝置，並加熱組織。電燒灼裝置也可以接收控制信號，以改變其功率輸出。本發明的系統10使外科大夫能通過輸入裝置20控制電燒灼裝置。
外科裝置16是一個雷射器。雷射器16可以通過ON-OFF開關控制，此外，還可以通過控制信號控制雷射器16的功率。本發明的系統10使外科大夫可以通過輸入裝置20控制雷射器16的操作。
裝置18是一個手術臺。它包括調節臺的位置的電機和機構。本發明使外科大夫能通過輸入裝置20控制手術臺18的位置。儘管只說明了四種外科裝置12、14、16和18，應該理解，手術室內的其它功能也可以通過輸入裝置20控制。例如，系統10可以使外科大夫能通過輸入裝置20控制手術室內的照明和溫度。
輸入裝置可以是一個由外科大夫按動的具有多個按鈕22、24、26、28和30的腳踏板。每個按鈕典型地與一個特定的外科裝置的控制指令相連繫。例如，當輸入裝置20控制機械臂12時，按下按鈕22可以使所述的臂沿一個方向移動，而按下按鈕26可以使所述的臂沿相反方向移動。同樣，當電燒灼裝置14或雷射器16連接到輸入裝置20上時，按動按鈕30可以激勵上述裝置，等等。雖然只示出和說明了腳踏板，應該明白，輸入裝置20可以是手動控制器，接受來自外科大夫的聲音指令的語音接口裝置，懸臂踏板或在外科裝置控制領域公知的其它輸入裝置。
系統10具有一個把輸入裝置20連接到外科裝置12,14,16和20的切換接口裝置40。該裝置具有一個通過總線44連接到輸入裝置20的輸入通道42。接口裝置40還具有多個通過總線54,56,58,60,94,96,98連接到外科裝置的輸出通道46,48,50和52，這些通道具有裝在電子通訊線路上的且在其間的適配器或控制器。這些適配器和控制器將在下面更詳細地討論。
由於每個裝置12,14,16和18為了正確的操作需要特定組成的控制信號，適配器90,92或控制器88可以居中地配置，並與專門的輸出通道和特定的外科裝置電氣連接。在機械臂系統12的情況下，無需適配器，這樣，機械臂系統12可以直接與專用的輸出通道連接。接口裝置40把輸入通道42連接到輸出通道46,48,50和52中的一個通道上。
接口裝置40具有一個選擇通道62，該通道可以把輸入通道42切換到不同的輸出通道46,48,50或52上，由此，輸入裝置20可以控制任何一個外科裝置。接口裝置40可以是一個由集成電路組成的且按ASIC配置的轉換開關電路。作為一種切換，接口裝置40可以是多個由邏輯電路連接到選擇通道的電磁繼電器。接口裝置40響應於輸入信號或選擇通道62發出的切換信號切換到特定的輸入通道上。
如在圖1中所示的，選擇通道62有多個輸入，這些輸入源於腳踏板20，語音接口裝置70和CPU72。接口裝置40可以具有一個多路轉換器，這就是說，在任何一次操作中，在選擇通道62隻接收一個切換信號，由此，沒有實質性的硬體衝突。可以構造輸入裝置的優先級別，由此腳踏板具有最高的優先權，繼之是語音接口裝置和CPU。這樣做的意圖是，例如，使用優先方案。保證系統最有效。照這樣，其它優先方案也可以使用。當每次將切換信號提供給選擇通道62時。選擇通道62序貫地把輸入通道連接到一個輸出通道上。另一方面，選擇通道62是可以編址的，因此，當將地址提供給選擇通道62時，接口裝置40把輸入通道連接到一個專用的輸出通道。這種編址對於電轉換領域是公知的。
選擇通道62可以通過導線64連接到腳踏板20上的專用按鈕66上，外科大夫可以通過壓下按鈕66切換外科裝置。另一方面，選擇通道62可以通過導線68連接到語音接口裝置70，使外科大夫可以用聲音指令切換外科裝置。
系統10有一個中央處理器(CPU)72，該處理器通過接口裝置40和總線55接受來自輸入裝置20的輸入信號。CPU72接受輸入信號並可以保證不會把不正確的指令輸入到控制器。如果這種情況發生，CPU72可以相應地作出反應，或者是向選擇通道62發送不同的切換信號，或者是通過視頻監視器或揚聲器通知外科大夫。
CPU72還可以通過總線76對選擇通道62提供輸出指令，並通過同一個雙向總線76接收來自語音接口裝置70的輸入指令。CPU72還分別通過總線84和86連接一個監視器80和/或揚聲器82。監視器80提供連接到輸入裝置20的外科裝置的目視指示。監視器也可以提供一個指令菜單，外科大夫或者通過語音接口裝置70或通過按鈕66選擇指令。另一方面，外科大夫可以通過圖形用戶界面選擇指令來切換外科裝置。監視器80還可以提供由CPU72識別出的關於將不正確的控制信號送到專用的外科裝置12,14,16,18的信息。每個裝置12,14,16和18具有一個特別合適的工作範圍，該範圍對於本專業的技術人員是公知的。例如，可以通過對CPU72的編程，識別出何時輸入裝置20請求的操作是有問題，然後通過監視器80目視地或通過揚聲器82可聽地提醒外科大夫。揚聲器82還可以提供連接到輸入裝置20上的外科裝置的可聽指示。
系統10包括一個控制器88，它接受來自輸入裝置20的輸入信號並提供控制手術臺18的相應的輸出信號。同樣，系統還具有適配器90和92，它們在輸入裝置20和連接到系統上的專用外科裝置之間提供一個接口裝置。
使用時，接口裝置40起始把輸入裝置20連接到其中一個外科裝置上，外科大夫通過產生一個提供給選擇通道62的輸入指令控制一個不同的外科裝置。輸入指令切換接口裝置04，這樣輸入裝置20可以連接到一個不同的輸出通道和相應的外科裝置或適配器上。由此，所提供的是一種接口裝置40，該裝置使外科大夫能夠經公共輸入裝置20選擇、操作和控制多個不同的外科裝置。
雖然在附圖中已經示出並說明了一些典型的實施例，應該理解，這些實施例只是為了說明本發明而不是對其的限制，本發明不限於所示和所述的特定結構和配置，因為對於本專業的普通技術人員可以作出不同的改進。
權利要求
1．一個用於把輸入裝置連接到第一外科裝置和第二外科裝置上的接口裝置，包括一個具有連接到輸入裝置的第一輸入通道、一個連接到第一外科裝置的第一輸出通道和一個連接到第二外科裝置的第二輸出通道的接口裝置，所說的接口裝置具有一個選擇通道，該通道在所說的第一輸出通道和所說的第二輸出通道間切換所說的第一輸入通道。
2．按照權利要求1所述的接口裝置，其中所說的接口裝置包括一個多路傳輸器。
3．按照權利要求1所述的接口裝置，還包括一個語音接口裝置，該裝置接收來自外科大夫的指令並為所說的選擇通道提供指令信號。
4．按照權利要求3所述的接口裝置，還包括連接到所說的語音接口裝置和所說的選擇通道的中央處理器。
5．一種外科系統，包括一個第一外科裝置，一個第二外科裝置；一個對所說的第一外科裝置或所說的第二外科裝置提供控制信號的輸入裝置；和一個具有連接到所說的輸入裝置的第一輸入通道、連接到所說的第一外科裝置的第一輸出通道和連接到所說的第二外科裝置的第二輸出通道的接口裝置，所說的接口裝置具有一個選擇通道，該通道在所說的第一輸出通道和所說的第二輸出通道間切換第一輸入通道。
6．按照權利要求5所述的外科系統，其中所說的輸入裝置是一個腳踏板。
7．按照權利要求6所述的外科系統，其中所說的腳踏板連接到所說的接口裝置的所說選擇通道。
8．按照權利要求5所述的外科系統，其中所說的輸入裝置是一個語音接口裝置。
9．按照權利要求8所述的外科系統，還包括一個連接到接口裝置的選擇通道的語音接口裝置。
10．按照權利要求5所述的外科系統，其中所說的第一外科裝置是一個電燒灼器。
11．按照權利要求5所述的外科系統，其中所說的第一外科裝置是一個機械臂。
12．按照權利要求5所述的外科系統，其中所說的第一外科裝置是一個雷射器。
13．按照權利要求5所述的外科系統，其中所說的第一外科裝置是一個手術臺。
14．按照權利要求10所述的外科系統，其中所說的第二外科裝置是機械臂。
15．按照權利要求14所述的外科系統，其中所說的外科裝置是一個腳踏板。
16．按照權利要求15所述的外科系統，還包括連接到接口裝置的選擇通道的語音接口裝置。
17．按照權利要求16所述的外科系統，還包括連接到接口裝置的第三輸出通道的手術臺。
18．按照權利要求17所述的外科系統，還包括連接到接口裝置的第四輸出通道的雷射器。
19．一種由輸入裝置控制第一外科裝置和第二外科裝置的方法，包括如下步驟a)提供一個具有連接到輸入裝置的第一輸入通道，連接到第一外科裝置的第一輸出通道和連接到第二外科裝置的第二輸出通道的接口裝置；b)切換所說的接口裝置，由此，所說的第一輸入通道連接到所說的第一輸出通道；和c)切換所說的接口裝置，由此，所說的第一輸入通道連接到所說的第二輸出通道。
20．根據權利要求19所述的方法，其中接口裝置根據來自語音接口裝置的命令信號進行轉換。
全文摘要
本發明是一種接口裝置，該裝置使外科大夫能由信號輸入裝置(20)控制多個外科裝置(12，14，16，18)，輸入裝置可以是腳踏板(20)，它提供控制多個不同的外科裝置(12，14，16，18)的輸出信號(44)。外科裝置可以包括機械臂(12)，雷射器(16)，電燒灼器(14)或手術臺(18)。接口裝置(40)具有一個連接到輸入裝置(20)的輸入通道(42)和多個連接到外科裝置(12，14，16，18)的輸出通道(46，48，50，52)。接口裝置(40)還具有一個可以接收輸入指令以便把輸入通道(42)轉換到輸出通道(46，48，50，52)之一的輸入通道(68)。選擇通道(62)可以連接到使外科大夫能通過聲音指令選擇外科裝置(12，14，16，18)之一的語音接口裝置(70)。外科大夫可以通過提供把輸入通道(42)切換到所要求的輸出通道(46，48，50 52)的輸入指令控制任何裝置(12，14，16，18)。
文檔編號A61B17/94GK1227476SQ97197213
公開日1999年9月1日 申請日期1997年6月9日 優先權日1996年6月24日
發明者Y·L·王, C·S·喬丹, D·R·於克爾 申請人:電腦動作公司