向體內器械傳遞電力的系統和方法
2023-07-03 16:19:01
專利名稱：向體內器械傳遞電力的系統和方法
技術領域：
本公開涉及一種對待手術的人體執行微創型手術的手術自動器械，更確切地，涉及一種向所述手術自動器械傳遞電力的系統和方法。
背景技術：
微創型手術操作通常採用體腔內的小切口來使包括鑷子、腹腔鏡、解剖刀、剪刀等的各種手術器械進入。通常情況下，在特殊的手術操作中，手術醫生需要藉助一些手術手 (諸如一些腹腔鏡器械和攝像機夾持支架)來保持這些器械。近年來，隨著自動輔助微創手術(MIS)的引入，世界範圍內的醫院都已經投入大量資金以在其各自的設施內獲得這一最新的技術。因此，當執行手術操作時使用MIS是公知的。當執行這種手術時，經由一些(通常為3至5個)小(通常為5至12mm)切口來提供到皮下手術部位的通道，通過這些通道手動伸入手術臂。然後手術臂聯結到手術自動器械上，所述手術自動器械能夠操縱手術臂執行手術操作，如縫合或者熱刺穿組織以及燒灼已經被刺穿的血管。從而手術臂在手術過程中延伸穿過切口，所述切口其中之一用於向皮下區域供應氣體(特別是二氧化碳)，從而在所述皮下區域位置創造出用於操縱手術器械的自由空間。開放型手術經常需要醫生在患者身體上切割相當大的切口，以便能夠看到需要治療的部位並對其提供物理通道。用於執行操作的腹腔鏡檢查的應用是常見的。執行腹腔鏡手術需要在腹壁上切割小口，在腹腔中插入一個小的內窺鏡，並且將所述內窺鏡捕捉到的圖像傳送給視頻顯示器。這樣，醫生便可以看到腹腔內的情況，而不需要在患者身體上切割相當大的切口，減小了侵入性，並且為患者帶來了傷口減小、康復時間縮短並且外觀改善的益處。除了內窺鏡，執行腹腔鏡檢查手術需要長的、剛性的工具插入通過腹壁上的切口。但是，用於執行腹腔鏡檢查操作的傳統技術和工具可能會限制醫生的操作靈巧性和視野。給定切口的大小，工具的可操作性受到限制，並且，如果在手術部位需要輔助的視野，還需要增加另外的切口。因此，可以使用自動器械來執行腹腔鏡檢查操作。但是，傳統的自動器械不是連續地連接到外部電源以接收穩定的電力。
發明內容
根據本公開，提供了一種電力傳遞系統。所述系統包括用於傳輸電力的電力傳輸單元和用於從所述電力傳輸單元接收電力的電力接收單元。所述電力傳輸單元置於人體外，而所述電力接收單元置於適合能夠從人體外移至人體內的體內器械上。在一個實施例中，所述電力傳輸單元連接到能量源上，並且所述體內器械包括至少一能量存儲單元和一個或多個電子組件。在另一個實施例中，所述體內器械是在手術操作中使用的醫療器械，而在另外一實施例中，所述體內器械是自動臂。在再一個實施例中，所述電力傳輸單元以連續不間斷的方式向所述電力接收單元無線地傳遞電力。所述電力可以通過利用電感耦合電力傳遞方法來無線地傳遞，或者所述電力可以通過利用射頻(RF)電力傳遞方法來無線地傳遞。在另一個實施例中，如果連接到所述電力傳輸單元上的能量源被斷開，則所述電力接收單元經由置於體內器械內的能量存儲單元來自動供給能量。在又一個實施例中，所述系統進一步包括用於在電力傳輸單元和電力接收單元之間傳遞數據的一個或多個數據通信單元。此外，所述系統進一步包括用於將數據傳遞給一個或多個外部源或者外部控制單元的一個或多個數據通信單元。根據本公開還提供了一種傳遞電力的方法。所述方法包括如上所述的電力傳遞系統。所述方法進一步包括經由所述電力傳輸單元傳輸電力和經由所述電力接收單元從所述電力傳輸單元接收電力。所述電力傳輸單元置於人體外，而所述電力接收單元置於適合能夠從人體外移至人體內的體內器械上。根據本公開，提供了一種連續不間斷地無線傳遞信息的電力傳遞系統。所述系統包括連接到能量源上的傳輸單元，所述傳輸單元配置為傳輸信息；和接收單元，其包括能量存儲單元和一個或多個電子組件，所述接收單元配置為從所述傳輸單元接收信息。所述傳輸單元置於人體外，而所述接收單元與自動臂可操作地相關，所述自動臂適合能夠在手術操作過程中從人體外移至人體內的一個或多個位置處。
當前公開的自動器械的各種實施例將在以下結合附圖進行說明，其中圖1為根據本公開的電力傳遞系統的框圖；圖2為根據本公開的信息傳遞系統的框圖；以及圖3為示出根據本公開的在傳輸單元和接收單元之間的電力傳遞的流程圖。
具體實施例方式以上簡要概述的本公開的更具體的描述已經被引用到在本說明書中所描述的本公開的實施例中並且在附圖中示出。但是，需要注意的是，說明書和附圖只是示出了本公開的一些實施例，因此不應被視為對其範圍的限制。本公開可以允許等價效果的實施例。現在將詳細解釋本公開的示範性實施例。雖然將結合這些實施例對本公開進行描述，但是應該理解的是，所描述的實施例並不意圖唯一地限制本公開，而是僅僅具體描述那些實施例。相反地，本發明意圖覆蓋包含在所附權利要求所限定的本公開的精神和範圍內的變化、修改和等同轉換。即使不是在絕大多數情況下，在一些情況下也發現，藉助手術自動器械執行MIS 操作與手動執行的MIS操作相比，具有諸多優點。這樣的手術自動器械可以包括由醫生控制的所謂主動裝置和作為響應主動裝置命令而執行手術的手術自動器械的所謂從動裝置， 在主動裝置與從動裝置之間具有提供所需連接的控制系統。從動自動器械可以包括手術臂，每個臂配置成長且窄的棒狀，其末端具有一小器械，所述器械(正如相關的手術臂)可以由主動裝置操縱或控制。這種器械不僅可以包括例如熱切刀、剪刀、縫合工具，還可以包括內窺鏡，藉助所述內窺鏡，手術部位可以在主動裝置位置處展示給醫生。進一步，在自動輔助手術或者遠距離自動手術中，醫生通常操作主控制器來對附著於位於手術部位的自動臂上的手術器械的運動進行遠程控制。主控制器可以置於遠離患者的位置(例如與患者在手術室的兩端，與患者在不同的房間中或者與患者在完全不同的樓宇中)。主控制器通常包括一個或多個聯結到用於夾持手術器械的自動臂的手輸入裝置，並且主控制器控制與用於使器械在手術部位處關節式運動的自動臂相關的伺服電動機。在手術過程中，手裝置提供聯結到自動臂的各種手術器械的機械的關節式運動和控制， 所述各種手術器械的每一個為醫生實現各種手術功能。本公開的示範性實施例可以涉及手動操作醫療器械或者遠程操作醫療器械。所述醫療器械可以是自動臂或者連接於自動臂。 所述醫療器械可以併入到自動臂內或者附著於自動臂。本領域的技術人員可以預想到多種不同的自動系統和/或結構，並不限於此處所描述的用於實現數據/電力傳遞能力的自動臂。結合圖1，示出了根據本公開的電力傳遞系統的框圖。系統10包括與醫療器械 30(或者體內器械)可操作通信的電力傳輸單元20。醫療器械30可以是自動臂。電力傳輸單元20可以由能量源22供給能量。自動臂30可以包括電力接收單元32、能量存儲單元 34以及器械控制電子單元36。電力傳輸單元20可以優選以無線方式經由通信鏈路12與自動臂30的電力接收單元32進行通信。電力傳輸單元20可以用於傳輸電力，而電力接收單元32可以用於從電力傳輸單元20接收電力。電力傳輸單元20可以置於人體外，而電力接收單元32可以置於體內器械 (例如自動臂30)上並且可以由人體外移至人體內。電力傳輸單元20可以連接到能量源 22上。體內器械30可以包括至少一能量存儲單元34和一器械控制電子單元36。能量存儲單元34可以是電池。器械控制電子單元36可以包括邏輯控制器和體內器械驅動器。另外，可以預想到的是，可以使用多個自動臂，每個自動臂都具有電力接收器件、 能量存儲器件和/或邏輯控制器件。一個或多個自動器械可以完全置於人體或者患者的體腔內。但是，可以預想到的是，一個或多個自動器械可以部分地插入通過患者的體腔。還可以預想到的是，一個或多個自動臂通過共享信息來進行通信。並且，在器械控制電子單元 36中包括的控制器可以購買現貨、重新構造或者可以定製現有的控制器來控制本公開的自動組件。本領域的技術人員能夠選擇適用於自動器械或者體內器械或者微型機器人的控制器。在操作過程中，電力傳輸單元20優選向電力接收單元32無線地傳輸電力。電力傳輸單元20可以以連續不間斷的方式向電力接收單元32無線地傳遞電力。可以利用電感耦合電力傳遞方法來無線地傳遞電力，其中電感耦合電力傳遞方法允許電力傳輸單元20 和電力接收單元32共享相同的電感器一電容器諧振頻率。作為替換，可以利用射頻(RF) 電力傳遞方法來無線地傳遞電力，其中RF電力傳遞方法允許電力傳輸單元20和電力接收單元32在共同的頻率下操作。在選擇電力供應時，外部電力供應可以採用系留結構(tetheredconfiguration)。 但是，示範性實施例包括用電池供應電力。本公開中的自動器械或者體內器械的形式可以使用鹼性電池、鋰電池和鎳鎘電池或者本領域公知的任何其他類型的電池。作為替換，由於磁感應是壓電感應能量，所以其可以作為另一種可能的電源。此外，本領域的技術人員還可以採用其他的電源，如核能電源、流體動力電源、太陽能電源等，來為本公開的自動器械或者體內器械提供電力。無線電力傳輸或者無線能量傳遞通常是在系統10內發生的過程，其中電能可以從電源傳輸到電力負荷，而無需互連線。系統10還包括控制邏輯，該控制邏輯能夠將可以由無線電力接收裝置32接收到的電力傳遞給無線電力傳輸裝置20。控制邏輯可以併入到器械控制電子單元36內。從而，此處公開的電力傳遞系統10可以同時無線地接收和傳輸電力。例如，傳輸電路(未示出)可以從在系統10的操作過程中提供給傳輸電路的直流電壓產生具有預定頻率的交流電壓，並將產生的交流電壓提供給傳輸線圈。還是通過例子， 傳輸電路可以在傳輸線圈中產生具有預定水平強度的感應場。併入器械控制電子單元36 內的控制邏輯可以包括單獨的硬體(例如電路)或者可以包括硬體和軟體二者。併入器械控制電子單元36內的控制邏輯可以由電子領域的普通技術人員實施。例如，這一技術可以包括特定功能積分電路，微處理器執行代碼，可編程的邏輯陣列等，微處理器執行代碼可以被設計用於實施此處描述的功能和方法。併入器械控制電子單元36內的控制邏輯能夠將無線電力接收裝置32接收到的電力傳遞給無線電力傳輸裝置20。併入器械控制電子單元36內的控制邏輯可以將電力直接從無線電力接收裝置32傳遞給無線電力傳輸裝置20。 例如，控制邏輯可以為傳輸電路供應從接收電路提供給控制邏輯的直流電壓。在示範性實施例中，例如，可選的電力傳輸協議可以包括一特定頻率，在此頻率下，傳輸電路產生傳輸電路向傳輸線圈提供的交流電壓。由此，選擇第一電力傳輸協議可以使傳輸電路產生在特定頻率的交流電壓，而選擇第二電力傳輸協議可以使傳輸電路產生在不同頻率的交流電壓。類似地，特定電力傳輸協議可以包括例如一特定水平強度的用於傳輸線圈的感應場。由此，選擇第一電力傳輸協議可以使傳輸電路產生一特定水平強度的感應場，而選擇第二電力傳輸協議可以使傳輸電路產生不同水平強度的感應場。另外，系統10可以具有設定機構，為系統10的用戶提供用於選擇作業系統10的參數的器件。例如，設定機構可以包括多個可選按鈕，每個可選按鈕具有與其相關的電力傳輸協議。由此，當選擇一個可選按鈕時，併入器械控制電子單元36內的控制邏輯能夠進行檢測。控制邏輯還能夠根據與所選按鈕相關的電力傳輸協議來操作無線電力傳輸裝置20。 此方式下，系統10的用戶可以選擇與待執行的特定手術過程最適合的特定的電力傳輸協議。例如，自動器械或者體內器械在一些手術過程中比在其他手術過程中需要更多的電力。 結果，系統10的用戶可以通過選擇希望的協議對從電力傳輸單元20傳遞給電力接收單元 32的電力的量進行控制。而且，電力傳輸單元20可以配置成經由多個不同頻率信號中的相應一個來傳輸多個不同功率電平中的每一個。例如，電力傳輸單元20可以使低功率無線傳輸器在特定頻率上傳輸，從而為初始通信對系統10的基本組件初始加電。電力傳輸單元20傳輸低電平最小電力的特定頻率可以是任一自動器械可獲得的固定的、預選擇的頻率信號。此外或者可選擇地，傳輸單元可以利用在傳輸前和傳輸過程中使得接收單元自動選擇最佳信道(例如幹擾量最少的頻率)的自動信道選擇技術或者自動信道切換技術來無線地傳輸電力。換句話說，系統10的用戶可以輸入特定類型手術的代碼，並且系統10可以自動確定從電力傳輸單元20傳輸至電力接收單元32所需的電力。進一步，所存儲的信息也可以用於實現電力保護程序，在此程序下，當自動器械並不需要被完全操作時，自動器械被斷電或者置於低功率模式。例如，當只需要對自動器械進行部分操作時，自動器械可以進入低耗能模式。可選擇地，如果連接到電力傳輸單元20上的能量源22被斷開，則電力接收單元32可以經由置於體內器械或者自動臂30內的能量存儲單元34來自動供給能量。進一步，在以上描述的實施例中，程序控制系統的設計可以不限於有線電源或者有線網絡的位置。替代地，程序控制系統的場裝置和其他元件可以置於任意位置處，並且， 利用無線電力傳輸器來接收電力，以及利用無線數據通信來與其他程序控制系統裝置或設備交換數據。無線電力和數據也使得程序控制系統的設計相對更簡單並且更快捷，這是由於重新定位場裝置需要移動或安裝的線纜或電線相對較少。在示範性實施例中，系統10也可以具有顯示機構(未示出)以向用戶提供系統10 的操作狀態的指示。例如，顯示機構可以包括電力指示器(例如，LED)，該電力指示器用於向用戶指示系統10正在接收電力(見附圖2)。例如，當系統10的無線電力接收裝置32正在接收電力時，電力指示器可以點亮。此外，電力指示器可以包括信號強度儀表，以允許用戶判定傳輸電力的信號是否強。顯示機構還可以包括用於能量存儲單元34的電池電量指示器。當可充電電池(或者能量存儲單元34)充滿電時，電池電量指示器可以點亮。在其他實施例中，電池電量指示器可以示出可充電電池(或者能量存儲單元34)中大約有多少電力。由此，系統10的用戶可以連續地獲知從電力傳輸單元20到電力接收單元32的電力傳遞狀態。結合圖2，示出了根據本公開的信息傳遞系統的框圖。系統40包括傳輸單元50和體內器械或者自動臂60。傳輸單元50可以與能量源52和存儲單元M可操作地通信。自動臂60可以包括接收單元62、能量存儲單元64、器械控制電子單元66、存儲單元68以及 LED指示單元70。傳輸單元50可以經由通信鏈路42與自動臂60的接收單元62進行通信。當然，許多不同種類的連接組件或者通信鏈路可以用於將傳輸單元50連接到接收單元62。如在此所使用的，「連接組件」意在指的是在系統10、40的至少兩個組件之間的有線或者無線的連接器，所述系統10、40在組件之間傳輸和/或交換信息和/或電力。連接組件可以可操作地聯結到控制臺/顯示器(未示出)和自動器械上，使得在例如自動器械的電子組件之間進行通信並且在例如控制臺上進行視覺顯示。根據一個實施例，連接組件可以是有線連接器，例如電線、繩索或者其他物理柔性聯結物。有線連接器的一端聯結於自動器械，另一端可以聯結於諸如控制臺/顯示器。對於本申請的目的，物理的或者有線的連接器還可以被認為是「系留的(tethered)」或者「系留物(tether) 」。有線連接器可以是任意柔軟的、易曲折的或者其他能夠易成型或者易加工成不同形狀或者結構的物理組件。無線連接器在此處可以被認為是「無系留的」。根據本申請的目的，「無系留裝置」、 「無線裝置」或者「無線連接器」可以是指任意的如下的自動器械其可以完全封閉於患者體內，從而自動器械在至少一部分手術過程中沒有部分置於患者體外，或者替代地，可以是任意的如下的自動器械其在人體內進行操作，在至少一部分手術過程中，即使是部分也不與任何外部物體物理連接。存儲單元M、68可以包括任意希望類型的易失性存儲器和/或非易失性存儲器， 例如，靜態隨機存取存儲器(SRAM)、動態隨機存取存儲器(DRAM)、快閃記憶體、只讀存儲器(ROM) 等。存儲單元M、68可以包括任意希望類型的大容量存儲裝置，包括硬碟驅動器、光學驅動器、磁帶存儲器等。存儲單元M、68可以存儲與傳輸單元50和自動臂60內的多個不同組件有關的信息。在存儲單元M、68中存儲的信息將在下面的內容中進一步闡述。LED指示單元70可以通知或告知或指示系統10、40的用戶電力是否在傳輸單元 50和接收單元62之間進行了傳遞。結合圖3，示出了根據本公開的在傳輸單元和接收單元之間的電力傳遞的流程圖 80。在步驟82中，可以經由傳輸單元將信息(數據/電力)傳輸至一個或多個醫療器械。在步驟84中，可以經由一個或多個接收單元通過一個或多個醫療器械接收信息。在步驟86中，可以經由器械控制電子單元在一個或多個醫療器械處對信息進行處理，同時所述一個或多個醫療器械被移入和移出人體。在步驟88中，可以將升級信息傳輸至傳輸單元。 在步驟90中，可以將升級信息存儲於與傳輸單元進行通信的存儲單元中。在步驟92中，根據從一個或多個接收單元接收到的升級信息，可以調節一個或多個醫療器械的一個或多個參數。然後該過程的第一個周期或者第一個迭代完成。但是，這一過程可以是一個連續的迭代過程。換句話說，所述過程的步驟可以進行多個周期或迭代，其中醫療器械的參數被不斷調整。在一可選實施例中，手術室工作檯包含用於多個手術用自動操縱器或者臂或者器械的電子的和機械的接口。可以利用優選位於遠離手術室工作檯的多個控制臺或者外部源 (例如手術工作站、個人電腦等)遠程控制自動器械，所述多個控制臺或者外部源例如是但不限於在醫院內部連接到醫院的區域網和/或遠程網絡，例如網際網路。控制臺可以與置於人體或者患者的體腔中的一個或多個自動器械聯合操作。也就是說，控制臺可以用於對置於患者的體腔內的一個或多個自動器械進行操作。如在此所使用的，「控制臺」可以意在是指控制器或者可操作的集線器。多個可視顯示器可以連接於多個控制臺用於提供由一個或多個自動器械捕捉到的體腔的視覺反饋。在一個實施例中，可視顯示器可以是標準的視頻監視器。在一可選實施例中，可視顯示器可以經由在一個或多個自動器械上的成像組件向醫生顯示二維視覺反饋、三維視覺反饋或者立體成像。本領域的普通技術人員可以識別來自攝像機的信號可以被處理從而為不同類型的顯示裝置生成顯示信號，所述不同類型的顯示裝置包括但不限於配置為顯示 NTSC(國際電視系統委員會)信號的電視機，配置為顯示的PAL(逐行倒相)信號的電視機， 基於電腦監視器的陰極射線管、LCD (液晶顯示器)監視器和等離子顯示器。自動器械可以連接到與手術室工作檯相連接的基站(未示出)。基站可以包括數據信號連接器，其用於從自動器械接收數據(例如攝像機信號、位置傳感器信號、電力信號等)/向自動器械傳輸數據；控制信號連接器，其用於傳輸控制信號(和接收反饋信號) 到自動器械的致動組件(例如電動機、攝像機操作裝置等)；以及電力供應連接器，其用於為自動器械的致動組件提供所需電能和/或機械(例如氣動、液壓)能。應當指出的是， 自動器械的數據、控制信號和電力需求會隨著自動器械的具體設計的手術任務(例如高電壓與低電壓，致動器數量，工具操作需求)而變化。進一步，應該指出的是，基站的物理維度、強度、重量、剛度以及基站之間的連接被設計為提供用於所聯接的自動器械操作的穩定基礎。當然，自動器械還可以不連接到與手術臺連接的基站。例如，自動器械可以由醫生進行手動操作。在一可選實施例中，自動器械可以利用基站的通信能力與控制臺的通信管理器進行通信。基站可以通過基於有線的連接器連結到控制臺的有線通信鏈路。應該指出的是， 連接和連結可以在現有的手術室通信基礎網絡中，從而基站可以聯接於電的/機械的連接工具上。應該指出的是，連接和連結可以完全符合IP光纖網絡協議，用於與通過基站對自動器械進行控制的遠程控制臺連接。每一基站和/或自動器械都可配有IP位址，以便於利用通信管理器與控制臺進行通信。例如，IP位址可以分配給控制單元中的臂控制器。網絡還可以包括本領域中公知的轉換器和路由器，以能夠與連接於室內網絡的其他電信設備進行通信。網絡協議的例子可以例如是但不限於乙太網/IP和TCP/IP。但是，本領域的普通技術人員可以容易地理解，其他適合的通信介質和網絡協議也可以被採用。在另一可選實施例中，計算機可以具有用於操作自動器械的軟體。計算機可以包括網絡連接接口，例如通過連接於裝置基礎結構而聯結的無線收發器或者有線網絡接口板或者數據機。在控制臺的操作過程中，連接接口可以是可連接於網絡的。網絡可以支持網絡消息中的數據/信號在控制臺和自動系統之間傳輸。控制臺還可以具有通過連接與裝置基礎結構聯結的用戶接口(包括手動控制器)，以與用戶(例如醫生)互動。用戶接口可以包括一個或多個用戶輸入裝置，例如是但不限於鍵盤、鍵區、滑輪、手寫筆、滑鼠、麥克風以及例如顯示屏和/或揚聲器的用戶輸出裝置。如果屏幕是觸摸感應的，則顯示器也可以用作被裝置基礎結構控制的用戶輸入裝置。控制臺的用戶可以通過網絡使用用戶接口以調整用於自動器械操作的消息或者指令。對控制臺的操作可以由裝置基礎結構實現。裝置基礎結構可以包括計算機處理器和存儲模塊/單元。計算機處理器可以通過執行由作業系統和軟體提供的相關指示對網絡接口和用戶接口的操作進行操縱。進一步，應該指出的是，裝置基礎結構可以包括與處理器聯結的計算機可讀存儲介質，用於為處理器提供指令和/或加載/更新存儲模塊中的軟體。 計算機可讀介質可以包括硬體和/或軟體，例如，僅通過示例，磁碟、磁帶、如CD/DVD ROM的光學可讀介質和存儲卡。在每種情況下，計算機可讀介質都可以採用小磁碟、軟盤、盒式磁帶、硬碟驅動、固態存儲卡或者在存儲模塊中設置的RAM的形式。應該注意的是，以上所列出的計算機可讀介質可以單獨使用或者聯合使用。在另一可選實施例中，多個信息管理器可以用於控制和操縱信息。通信管理器可以提供數據信號到數據管理器/數據管理器到數據信號的通信，以及控制信號到控制管理器/控制管理器到控制信號的通信。資料庫管理器可以提供例如但不限於圖像數據到圖像資料庫/圖像資料庫到圖像數據的通道，與自動器械的各種元件的運行/安裝相關的數據，以及各種位置/定向傳感器數據，並且用於為位置和定向管理器提供所需的數據。控制管理器可以提供監視自動器械的操作。位置/定位管理器可以負責例如但不限於接收來自數據管理器的傳感器數據，從而計算自動器械的位置和定向。計算出的位置/定向信息管理器可以用於例如但不限於致動顯示管理器和控制管理器。配置管理器可以提供例如但不限於自動器械在特定的手術操作中的動態配置。動態配置可以是自動的、半自動的和/或手動操作員幹預。如由操作員(如醫生)設定的，軟體的顯示管理器可以調整/提供計算出的位置/定向信息以及在用戶接口的控制臺的顯示器上的患者/工具圖像。在一種實施中，通過將自動器械相對於控制臺放置於體腔內，電力傳遞系統10可以允許醫生確定並維持自動器械相對於一個或多個控制臺的空間定向。系統10的其他益處可以包括但不限於為醫生提供訓練工具，減少或消除對醫生在現場的需要，以及減少自動手術系統的成本。在另一示範性實施例中，兩個或更多個自動器械可以可操作地彼此聯結，並且可聯結到外部單元(例如控制臺，個人計算機或者網絡等)。根據具有兩個自動器械的一個實施例，所述兩個自動器械可以通過柔線有線連接器或者無線連接器而可操作地彼此聯結並且連接於外部單元。也就是說，所述兩個自動器械可以通過分別聯結於每個自動器械的柔線有線連接器而可操作地彼此聯結，並且，每個自動器械也可以利用柔線連接器可操作地聯結於外部單元。綜上所述，本公開通過提供半自主和自主的手動或者遠程控制的在體內(特別是人體內)使用的自動器械，便於腹腔鏡檢查和其他微創型手術技術在更廣泛的操作範圍內的應用。本公開提供了可以插入待治療部位(例如腹部)的在活體內自動的有線和無線操縱器、成像、電力和傳感器裝置。所述裝置克服了目前的腹腔鏡檢查攝像機和工具相關的局限性，為手術團隊提供了對手術區域的多角度視野、體內患者監視能力、體內操縱靈活性以及電力控制能力。可以預想到，自動裝置在活體內的時刻能夠幫助醫生直接操縱組織。還可以預想到可以連續不間斷地為自動裝置提供電力的能力。換句話說，可以預想到，可以從患者體外向任何的體內自動器械連續地無線傳遞電力。由此，與已知的需要由電線或者線纜和/或電池提供場裝置電力(例如交流(AC)電力或者直流(DC)電力)的系統不同， 此處所描述的系統和方法的示例可以用於在過程控制系統中實現場裝置(例如溫度傳感器、壓力傳感器、狀態(開/合)傳感器、致動器、電力傳感器等)，所述場裝置利用無線傳輸的電力操作並且在過程控制系統內進行無線通信。根據以上描述並結合各個附圖，本領域技術人員可以理解在不背離本公開範圍的情況下，可以對本公開作出某些修改。雖然本公開的若干具體實施例已經在附圖中示出， 但本公開並不僅限於此，它只表明本公開的範圍與本領域所允許的一樣寬泛並且也應當同樣閱讀本說明書。因此，以上描述不應解釋為限制，而僅僅是特定實施例的範例。本領域技術人員還可以想像到所附權利要求的範圍和精神內的其他修改。
權利要求
1.一種電力傳遞系統，所述系統包括用於傳輸電力的電力傳輸單元；和用於從所述電力傳輸單元接收電力的電力接收單元；其中，所述電力傳輸單元置於人體外，而所述電力接收單元置於適合從人體外移至人體內的體內器械上。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述電力傳輸單元連接到能量源上。
3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述體內器械包括至少一能量存儲單元和一個或多個電子組件。
4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述能量存儲單元是電池。
5.根據權利要求3所述的系統，其中，所述一個或多個電子組件包括控制電子單元。
6.根據權利要求5所述的系統，其中，所述控制電子單元包括邏輯控制器和體內器械驅動器。
7.根據權利要求1所述的系統，其中，所述體內器械是在手術操作中使用的醫療器械。
8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述體內器械是自動臂。
9.根據權利要求1所述的系統，其中，所述電力傳輸單元以連續不間斷的方式向所述電力接收單元無線地傳遞電力。
10.根據權利要求9所述的系統，其中，所述電力是通過利用電感耦合電力傳遞方法來無線傳遞的。
11.根據權利要求10所述的系統，其中，所述電感耦合電力傳遞方法允許所述電力傳輸單元和所述電力接收單元共享相同的電感器一電容器諧振頻率。
12.根據權利要求9所述的系統，其中，所述電力是通過使用射頻(RF)電力傳遞方法來無線傳遞的。
13.根據權利要求12所述的系統，其中，所述RF電力傳遞方法允許所述電力傳輸單元和所述電力接收單元在共同的頻率下操作。
14.根據權利要求1所述的系統，其中，如果連接到所述電力傳輸單元上的能量源被斷開，則所述電力接收單元經由置於體內器械內的能量存儲單元來自動供給能量。
15.根據權利要求1所述的系統，其中，所述系統還包括用於在所述電力傳輸單元和所述電力接收單元之間傳遞數據的一個或多個數據通信單元。
16.根據權利要求1所述的系統，其中，所述體內器械裝配於人體內。
17.—種連續不間斷地無線傳遞信息的系統，所述系統包括連接到能量源上的傳輸單元，所述傳輸單元配置為傳輸信息；和接收單元，其包括能量存儲單元和一個或多個電子組件，所述接收單元配置為從所述傳輸單元接收信息；其中，所述傳輸單元置於人體外，而所述接收單元與自動臂可操作地相關，所述自動臂適合在手術操作過程中從人體外移至人體內的一個或多個位置處。
18.根據權利要求17所述的系統，其中，所述信息包括電力數據和通信數據。
19.根據權利要求18所述的系統，其中，所述電力數據和通信數據被無線傳遞給多個外部源。
20.根據權利要求18所述的系統，其中，所述電力數據是通過利用電感耦合電力傳遞方法來無線傳遞的，其中所述傳輸單元和所述接收單元共享相同的電感器-電容器諧振頻率。
全文摘要
本發明提供了一種電力傳遞系統和方法，尤其涉及一種向體內器械傳遞電力的系統和方法，其包括用於傳輸電力的電力傳輸單元和用於從電力傳輸單元接收電力的電力接收單元。電力傳輸單元可置於人體外，而電力接收單元置於適合從人體外移至人體內的體內器械上。體內器械可以是連接到自動臂或者併入其內的醫療器械。電力傳輸單元可以以連續不間斷的方式向電力接收單元無線地傳遞電力。
文檔編號H02J17/00GK102208835SQ20111005738
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月4日 優先權日2010年3月5日
發明者馬勇 申請人:Tyco醫療健康集團