專利名稱：多臂機器人遠程外科手術中工具狀態(tài)通信的指示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及醫(yī)療和/或機器人裝置，系統(tǒng)和方法。在示例性實施例中，本發(fā)明提供一種與一個或多個機器人操縱器組件關聯的指示器，以便通信機器人系統(tǒng)的操縱器組件或其他部件的狀態(tài)，并識別一個或多個特定的操縱器，等等。該指示器(多個)可在機器人系統(tǒng)和，例如，外科助手，系統(tǒng)操作員等之間提供額外的用戶接口。
背景技術：
微創(chuàng)醫(yī)療技術是要減小在診斷或手術過程中損傷的外部組織的量，從而減小病人的康復時間，不舒服度和有害副作用。例如，微創(chuàng)手術的一個效果可以是減小手術后住院康復時間。因為標準手術的平均住院時間通常比類似微創(chuàng)手術的平均住院時間要長得多，增加微創(chuàng)技術的利用每年可節(jié)省成百上千萬美元住院花銷。同時，許多外科手術每年可節(jié)省成百上千萬美元的住院花銷。雖然，每年在美國實施的許多外科手術可以微創(chuàng)方式實施，但當前僅一部分手術使用這些有利的技術，原因是微創(chuàng)外科器械的限制和掌握這些器械所涉及的額外的外科培訓限制。已經開發(fā)了微創(chuàng)機器人手術或遠程外科手術系統(tǒng)從而增加外科醫(yī)生的靈活性并避免傳統(tǒng)微創(chuàng)技術的某些限制。在遠程外科手術中，外科醫(yī)生使用一些形式的遠程裝置，如伺服機構等來操縱手術器械的移動，而非用手直接把持和移動器械。在遠程外科手術系統(tǒng)中，可在手術臺上向外科醫(yī)生提供手術部位的圖像。同時在顯示器上觀察手術部位的兩維或三維圖像，外科醫(yī)生通過操縱主控制裝置對病人執(zhí)行手術過程，該主控制裝置進而控制伺服機構操作的器械的運動。用于遠程外科手術的伺服機構通常接受來自兩個主控制器(外科醫(yī)生每只手一個)的輸入，并可包括兩個或多個機器人手臂或操縱器，手術器械安裝在每個機器人手臂或操縱器上。主控制器和關聯的機器人手臂及器械組件之間的操作通信通常通過控制系統(tǒng)實現?？刂葡到y(tǒng)通常包括至少一個處理器，它將來自主控制器的輸入命令轉送至關聯的機器人手臂和器械組件，并在如力反饋等的情形中，將來自器械和手臂組件的信息返回至相關的主控制器。機器人外科手術系統(tǒng)的一個例子是CA Mountain View的Intuitive Surgical公司提供的DA VINCI 系統(tǒng)。組成遠程外科手術團隊的人員的角色及之間的互動與傳統(tǒng)手術不同。由于遠程外科手術通常是在手術部位的內部執(zhí)行的，至少在首席外科醫(yī)生(或其他機器人系統(tǒng)操作員)的指引下工作的一些人可能不直接接觸或直接觀察正在進行的組織處理。例如，手術室內的外科手術助手可從操縱器移去第一手術器械(如電手術刀)，并以不同的手術器械(如針托)替代第一手術器械，因為外科醫(yī)生可能希望在手術過程中不同階段使用不同的外科器械。類似地，助手可在手術過程中重新定位手術器械，以便從不從第一微創(chuàng)介入部位點進入手術過程，從不同的第二介入部位向內部手術部位推進器械。也可采用更復雜的機器人系統(tǒng)(和團隊互動)。例如，由于手術通常是用兩個以上的工具執(zhí)行的，可為一個或多個其它外科醫(yī)生提供輸入裝置，每個外科醫(yī)生機械地控制(例如)至少一個手術器械。雖然新的遠程外科手術系統(tǒng)，裝置和方法已經被證明是高度有效并且是有優(yōu)點的，但還需要進一步改進。一般地，需要提供改進的機器人和/或外科手術裝置，系統(tǒng)和方法，特別用于執(zhí)行遠程外科手術過程。也需要提供改進的技術用來在遠程外科手術團隊成員之間通信，并用于與外科手術設備接口以便更充分地利用遠程外科手術的能力，以高效率為病人提供提高的手術結果。這對避免外科醫(yī)生和其他系統(tǒng)操作員不必要的干擾和分心，和避免遠程外科手術團隊的協調活動中的延遲和/或失誤特別有利。

發(fā)明內容
本發(fā)明一般涉及醫(yī)療和/或機器人裝置，系統(tǒng)和方法。本發(fā)明示例性實施例提供與多臂遠程外科手術系統(tǒng)的每個操縱器組件(和，因此每個手術器械)關聯的視覺指示器。示例性指示器包括多色發(fā)光二極管(LED)，允許指示器通過顏色，閃爍等組合顯示多種信號的任意一種。通過建立和使用適當的指示器信號詞典，指示器可識別，例如:一操縱器和手術器械是否遵守首席外科醫(yī)生的輸入移動命令；一手術器械的運動是否被阻止(例如，當操縱器處于離合模式從而允許手動移動)；一手術器械是否在其本來的使用壽命內，使用壽命附近或超過使用壽命；一第二外科醫(yī)生是否控制了手術器械；—故障是否阻止手術器械的機器人移動；和/或類似。外科醫(yī)生也可以選擇性地從一個或多個指示器發(fā)出信號以便識別要移去和要取代的相關手術器械，等等。由于外科醫(yī)生常常專注于正在進行的手術過程，且由于判斷哪個器械之前被外科醫(yī)生的右手控制且現在需要更換可能是困難的，所以這樣的指示器可顯著促進遠程外科手術系統(tǒng)和/或遠程外科手術團隊成員之間的通信，潛在提高效率并提高病人的手術效果。可識別的信號從所選指示器輸出到附近的人員。在第一方面,本發(fā)明提供一種機器人方法,其包括響應第一機器人命令移動第一操縱器組件的第一末端執(zhí)行器。第一操縱器組件具有第一指示器。第二操縱器組件的第二末端執(zhí)行器響應第二機器人命令而移動。第二操縱器組件具有第二指示器。命令是從處理器發(fā)出的，且命令可選擇地指向第一指示器和/或第二指示器。在許多實施例中，末端執(zhí)行器將包括手術器械的工作端。接收可識別信號的人員通常是手術室內機器人手術團隊的成員，處理器用作主/從遠程外科手術控制器。在這樣的實施例中，移動命令可通過系統(tǒng)操作員輸入，且系統(tǒng)操作員也可以選擇哪個操縱器組件輸出第一信號。這可允許系統(tǒng)操作員將他或她的注意力集中在顯示器上顯示的末端執(zhí)行器移動上，同時告知，例如助手關于特定手術器械的情況。例如，外科醫(yī)生不是告訴助手“更換現在正在與針頭驅動器來回擺動的臂上的電手術刀”，而是可以僅請求針驅動器并啟動適當操縱器組件的指示器?？蛇x地，例如當安裝在操縱器上的工具達到或超過其預期使用壽命時，處理器可選擇適當的指示器和操縱器組件。指示器通常包括視覺指示器，第一信號包括視覺圖案，如閃爍等，可識別顏色，或某些其他可識別視覺信號。在示例性遠程外科手術系統(tǒng)中，每個指示器都包括多個發(fā)光二極管(LED)。也可采用多種可替換指示器，包括多種能夠產生不同顏色的光源中的任意一種光源，產生音調或語言信號的聲學指示器，等等。優(yōu)選地，多個可獨立識別的信號可從每個指示器輸出，從而提供用戶接口以便告知助手等關于關聯的操縱器組件的情況。通常，每個操縱器組件包括可移動支持工具支座的操縱器和可釋放地固定在工具支座上的工具。工具通常包括末端執(zhí)行器。第一可識別信號可指示，例如工具狀態(tài)，哪個特定的操縱器組件可操作用于與特定的輸入裝置關聯，所有操縱器組件的總體條件或狀態(tài)，所選的操縱器組件的一個或多個部件的標識，等等。解釋每個可識別信號的意義的一些列表或詞典通常由接收信號的人員提供或為該人員所知，且該人員通常將采取動作響應該信號，如再配置從其輸出信號的操縱器組件。再配置可包括操縱器組件工具以另一個具有不同(或相同的)末端執(zhí)行器的工具更換，改變操縱器組件的模式以便起動或抑制末端執(zhí)行器等的主/從移動。包括易于識別的信號類型或信號組常常是有利的。例如，當第一信號包括黃色時，其可發(fā)出相關操縱器組件保持功能的警告，但現在或短時間內需要注意。包括紅色的信號可告知沿機器人系統(tǒng)鏈的故障足以中斷末端執(zhí)行器的移動。可借助操縱器組件指示器執(zhí)行多種改進。例如，輸入移動命令的系統(tǒng)操作員可受益于他/她顯示器中對應于第一可識別信號的圖形標記。因此，當系統(tǒng)通過使指示器閃光指示工具在使用壽命末期等情況時，僅通過操作員顯示屏上圖標的閃光，通過在如顯示器中所示的器械的末端執(zhí)行器疊加閃光顏色等等，同樣的信息可告知系統(tǒng)操作員。在一些實施例中，與指示當前安裝的哪個工具或末端執(zhí)行器要被更換，處理器也可激勵與所需的新工具關聯的另一個指示器，如通過使工具托盤上適當位置處的LED閃光等。在另一個方面，本發(fā)明提供外科手術機器人方法，其包括輸入來自系統(tǒng)操作員的機器人移動命令至輸入裝置。操縱器組件的外科手術末端執(zhí)行器響應機器人命令移動。系統(tǒng)操作員觀察顯示器中末端執(zhí)行器的移動同時輸入命令?？勺R別視覺信號是從操縱器組件的視覺指示器發(fā)送到附近的工作人員。作為響應，工作人員手動再配置操縱器組件。在又一個方面中，本發(fā)明提供外科手術機器人系統(tǒng)，其包括具有第一指示器和第一末端執(zhí)行器的第一操縱器組件。第一末端執(zhí)行器可響應第一移動命令移動。第二操縱器組件具有第二指示器和第二末端執(zhí)行器。第二末端執(zhí)行器可響應第二移動命令移動。處理器耦合到第一指示器和第二指示器，并選擇性地誘導至少一個指示器輸出第一信號，其可被附近的工作人員識別。


圖1是手術室的一部分的示意圖，其示出在使用的機器人手術系統(tǒng)，包括輸入手術過程的主手術控制臺或工作站和機械地移動具有手術末端執(zhí)行器的手術器械的機器人操縱器系統(tǒng)，末端執(zhí)行器位于病人體內的手術部位。圖2是示例性操縱器系統(tǒng)的透視圖，該系統(tǒng)包括定位連桿或安裝接點，其允許兩個病人側的機器人操縱器和一個內窺鏡或照相機機器人操縱器預配置供手術用。圖3是用在圖1的系統(tǒng)中的示例性鉸接的手術器械的透視圖。圖4是從可替代的操縱器系統(tǒng)之上查看的透視圖，該操縱器系統(tǒng)包括多個定位連桿，每個連桿都支持操縱器組件。圖5是用在圖4的操縱器系統(tǒng)中的示例性操縱器的透視圖。圖6是圖5中操縱器的一部分的詳細視圖，其示出工具支座和輸出視覺信號的鄰近指示器。圖7示出從圖6中分離的指示器。圖8是可替換機器人系統(tǒng)實施例和由多個系統(tǒng)操作員使用其的方法的示意方框圖。圖9是流程圖，其示意描述響應來自相關指示器的可識別信號再配置操縱器組件的方法。圖10是可獨立識別的視覺信號的列表和它們相關的意義，該信號可通過圖6的指示器發(fā)生。圖11示出可由圖6中指示器發(fā)生的顏色和這些顏色的一般意義。圖12是指示器信號顏色和相關的一般意義的列表。圖13是指示器信號和相關特定意義的列表。圖14示出示例性的遠程外科手術系統(tǒng)指示器信號意義的快速參考指南。
具體實施例方式本發(fā)明一般提供改進的機器人和/或醫(yī)療裝置，系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實施例特別適于遠程外科手術，通常提供額外形式的用戶接口，該接口可增強手術系統(tǒng)操作員，助手，遠程外科手術團隊的任何其他成員和/或遠程外科手術系統(tǒng)之間的通信。本發(fā)明的其他實施例可很好地適用于在其他遠程機器人或機器人環(huán)境，特別是具有多個操縱器的機器人系統(tǒng)中使用。圖1 一 3示出執(zhí)行微創(chuàng)機器人手術的機器人外科手術系統(tǒng)I的部件。系統(tǒng)I類似于美國專利N0.6246200中更詳細描述的系統(tǒng)，該專利的全部公開包括在本說明書以供參考。系統(tǒng)操作員O (—般是外科醫(yī)生)對躺在手術臺T上的病人P實施微創(chuàng)手術過程。系統(tǒng)操作員O操縱在外科醫(yī)生控制臺3的一個或更多個輸入裝置或主機(master)2。響應外科醫(yī)生的輸入命令，控制臺3的計算機處理器4指示內窺鏡手術器械或工具5移動，經機器人病人側操縱器系統(tǒng)6 (在該例子中為安裝在手推車上的系統(tǒng))實現器械的伺服機構的移動。通常操縱器系統(tǒng)6包括至少3個機器人操縱器組件。兩個連桿7(在該例子中固定在手推車一側)支撐和定位操縱器8，至少在部分手術過程中連桿7通常以固定的位置支撐操縱器8的底部。操縱器8移動手術工具5以便機器人操縱組織。一個額外的連桿9(在該例子中固定在手推車的中心)支撐和定位操縱器10，操縱器10控制內窺鏡/攝像機探針10的移動從而捕獲內部手術部位的圖像(優(yōu)選立體的)。病人側系統(tǒng)(patient-side system)的定位連桿7，9的可固定部分有時也稱為“安裝臂”。內部手術部位的圖像通過手術控制臺3中立體顯示器12顯示給操作員O。內部手術部位同時通過輔助手顯示器14顯示給助手A。助手A可在手術過程之前和過程中提供幫助。在手術之前，助手A通常用無菌蓋布覆蓋系統(tǒng)的至少一部分。這樣蓋住系統(tǒng)可包括將無菌適配器，套管和/或類似物附連到操縱器8，切換一個或多個操縱器到手動鉸接的離合模式，等等。助手A也通過使用安裝連桿臂7，9參與相對病人P預定位操縱器組件8和10 ;參與用一個或多個手術操縱器的工具5交換可替代的手術工具或器械5’ ；參與操作相關的非機器人醫(yī)療器械和設備；參與手動移動操縱器組件以便相關工具通過不同開口等等進入內部手術部位。部分或所有這些活動可通過經這里所述的指示器提供反饋給助手A而得到促進，指示器通常提供關于操縱器組件的狀態(tài)，安裝在其上的工具的狀態(tài)和/或機器人外科手術系統(tǒng)的狀態(tài)的反饋給助手。一般而言，連桿7，9主要用在病人側系統(tǒng)6的安裝過程中，且通常在至少部分手術過程中保持固定的構型。操縱器8，10每個都包括從動連桿，其在外科醫(yī)生的控制臺3的指引下動態(tài)地鉸接。雖然安裝臂的一個或多個接點可選擇地被驅動和由機器人控制，但至少一些安裝臂接點可為助手A的手動定位配置。安裝接點，操縱器和工具的每個相關組合包括在這里所用術語“操縱器組件”中，盡管一些操縱器組件可以不包括安裝接點，并且操縱器組件不是所有時候都包括工具。為了方便，支撐操縱組織中所用的手術工具的操縱器如操縱器8有時被稱為病人側操縱器(PSM)，而控制圖像捕獲或數據采集的裝置，如內窺鏡11的操縱器10可稱為內窺鏡一照相機操縱器(ECM)。操縱器可選擇地致動，操縱和控制多種對手術有用的器械，工具，圖像捕獲裝置等等。如圖1和2所示，指示器20設置在每個操縱器組件上。在示例性實施例中，指示器20設置在操縱器8，10上，靠近操縱器和它們安裝的工具5之間的接口。在可替代實施例中，指示器20可設置在工具5上的安裝接點7，9上，在操縱器8，10等的任何地方，只要指示器優(yōu)選充分靠近工具，以便由特定的指示器發(fā)生的信號可在信號被助手A觀察到時易于與特定工具關聯。在圖1中，所示的額外的指示器20設置在支架或支撐額外工具5’的其他結構上，每個指示器再次與特定的工具(或某類的工具)關聯。如圖1所示，系統(tǒng)操作員0完全專注在與工作站3互動的環(huán)境中。系統(tǒng)操作員看到由顯示器12提供的圖像并操縱輸入裝置2，在示例性實施例中，處理器4關聯工具5的末端執(zhí)行器的移動以便末端執(zhí)行器的圖像跟隨系統(tǒng)操作員0手中的輸入裝置的移動?？梢杂欣乇苊庠谑中g過程中使系統(tǒng)操作員0分心，從而使得操作員從內部手術部位轉移他或她的注意力。甚至在助手A以可替換工具5’取代工具5時，系統(tǒng)操作員可以繼續(xù)用另一個工具操縱組織，或可能需要繼續(xù)觀看手術部位從而監(jiān)視出血和/或類似情況。然而，對于系統(tǒng)操作員來說，與助手A就哪個工具5要由替換工具更換的通信有困難。特別是，由于內窺鏡11可以在任何方便的方向上，所以與系統(tǒng)操作員0的右手關聯的工具通常不設置在內窺鏡的右邊，特別是從助手的角度看是這樣。為了明確地識別要由助手A更換的工具5，系統(tǒng)操作員0可輸入命令至工作站3(如通過按下輸入裝置2上的按鈕，致動腳踏板，輸入語音命令，等等)，以便與特定工具5關聯的操縱器組件上的指示器產生可被助手觀察到的視覺可識別的信號。信號相應的圖形表示可在顯示器12上提供給系統(tǒng)操作員O，諸如顯示適當的圖標，將文本疊加在手術部位上，使用圖像處理從而疊加偽彩色在適當的末端執(zhí)行器的圖像上，等等。響應指示器20上的信號，助手A可除去并取代所識別的工具5?？蛇x地，每個替換工具5’也可以具有關聯的指示器20，允許處理器發(fā)送信號從而指示系統(tǒng)操作員O正在機器人系統(tǒng)上安裝哪個替換工具。遠程系統(tǒng)I中指示器20有多個額外用途。例如，在為手術過程安裝手術器械時，在為手術過程的不同階段再配置操縱器系統(tǒng)6時，在以替換工具5’除去和取代工具時及其它情況時，助手A通常手動定位工具5和內窺鏡11。在助手A進行的這些手動再配置操縱器組件過程中，操縱器組件可以與主/從遠程外科手術過程中所使用的不同模式設置，手動可再定位模式有時稱為離合模式。操縱器組件可響應輸入，如按下操縱器8上的按鈕(或操縱器組件上某些其他部件)在組織操縱模式和離合模式之間改變，從而允許助手A改變操縱器模式。無論何時當操縱器處于離合模式時，通過指示器20產生適當的視覺可識別信號，助手A可避免錯誤并增加手術過程的效率。指示器20也可示出相關的可識別信號，例如當沒有工具連接到操縱器時，當工具5和操縱器8之間的無菌適配器或接口連接不當時，如果安裝在操縱器上的器械與操縱器不兼容時，如果器械已經達到其使用壽命末期和/或類似情況。對于這類信號，系統(tǒng)操作員O可開始產生信號并可規(guī)定產生信號的相關操縱器組件。換句話說，處理器4可發(fā)出信號和/或指示哪個操縱器組件將被指示。例如，在電源故障的情形中，機器人系統(tǒng)I可繼續(xù)用備份電池工作。為了給助手A指示發(fā)生了電源故障，所有操縱器上的指示器20可以閃爍，可選擇地以黃色光閃動作為警告。隨著電池中電能減少，使得機器人系統(tǒng)I不能繼續(xù)提供工具的機械移動，所有指示器20可以閃動紅光，從而指示系統(tǒng)故障。也可提供各類替換信號，一些信號由圖10 — 14中的不例性詞典表不。圖4示出鉸接的手術工具或器械5的透視圖。工具5具有近端外罩24，其與操縱器的工具支座接口，通常通過無菌適配器或接口提供快速釋放安裝的嚙合。工具5包括相對近端外罩24的支撐末端執(zhí)行器28的細長桿23。近端外罩24包括驅動機構，該驅動機構接收和傳輸操縱器8和末端執(zhí)行器28之間的驅動信號或驅動運動。近端外罩24也含有電路，該電路產生信號傳輸至處理器4以便識別工具類型，指出工具剩余使用壽命，等等。示例性電路可以包括存儲器，如Dallas 部件等，且用于在工具5的存儲器和處理器4之間傳輸信息的示例性結構和方法可以是2004年5月4日申請的專利10/839，727中描述的，該申請標題為 “Tool Memory-Based Software Upgrade for Robotic Surgery”,其全部公開內容作為參考并入本說明書。鉸接腕接點29可在末端執(zhí)行器28和桿23之間提供兩個運動自由度，且桿可相對近端外罩24繞其軸旋轉，以便為末端執(zhí)行器28提供在病人體內三個方位的自由度。對末端執(zhí)行器28的動作的控制，如夾鉗等的張開或閉合可表示額外的自由度，總共四個遠端自由度。在一些實施例中，指示器20可安裝在外罩24上。參考圖4，它是從可替代的模塊操縱器支撐組件30之上查看的透視圖，該組件可安裝在手術室的天花板上。模塊化操縱器支架30相對一組所需的在病人身體內的手術切入點對齊并支撐機器人操縱器系統(tǒng)。模塊化操縱器支撐件30通常包括取向平臺36和多個可配置安裝連桿臂38，40，42，44，它們可耦合到取向平臺上。每個臂可移動地支撐關聯的操縱器32，34，這進而可移動地支撐關聯的工具或圖像捕獲裝置。取向平臺36也支撐輔助顯示器104，該顯示器可用于安裝，改變器械，觀看手術過程等。模塊化操縱器支撐件30的任何部件的結構和用途類似于上面關于操縱器系統(tǒng)6的說明，并更完整地在2005年I月24日申請的共同懸而未決的美國專利申請N0.11/043,688中有描述，該申請的標題為 “Modulator Manipulator Support For Robotic Surgery”(代理人卷號 017516 —009900US)，其全部公開內容作為參考并入本說明書。如上面的概述，模塊化操縱器支撐件30的每個操縱器32，34可以包括一個指示器20。圖5更詳細地示出操縱器32，該圖也示出工具支座52附近的指示器20。示例性的指示器20在圖6中更詳細地示出，在圖7中獨立示出(某些內部部件由虛線示意性地示出)。示例性的指示器20通常包括透明和/或半透明聚合物主體54，其中安裝有一對發(fā)光二極管陣列(LED)56。LED56包括紅LED，藍LED和綠LED。示例的LED可從位于的購得,同時示例性的聚合物主體可包括材料，如—。[如果合適，請指明LED以及塔蓋(tower cap)的材料的供應商的名稱和位置。]每個陣列的LED可以獨立地被激勵至多種發(fā)光級和亮度級中任意一種，從而允許指示器20產生多種顏色的信號，如圖11示意性地示出的。此外，指示器20總的發(fā)光級可改變，通過閃爍和發(fā)光及關閉，兩種不同顏色之間交替，兩種不同發(fā)光級之間交替，同時顯示兩種不同顏色，等，從而可以向覆蓋信號(cover signal)疊加圖案。閃爍的速度也可以被控制或以更復雜的調制圖案改變(長閃爍和短閃爍，Morse碼，等等)。由于不同顏色可與信號中不同發(fā)光級及不同調制圖案組合，可產生非常多的獨立可識別信號，通常超過三個獨立可識別信號，一般超過10個獨立可識別信號，可選擇地超過100個獨立可識別信號?？勺R別信號的解釋可以通過關聯信號和它們的意義的列表而得到促進，如在圖10中包括的項。在一些實施例中，具有更多個由指示器20輸出的有限數目信號的相對簡單的信號方案可以與來自輔助顯示器114等的補充文本或圖形輸出結合。因此，助手可以知道他們應該在輔助顯示器上查找額外的信息以響應一個或多個信號。為了便于解釋指示器20發(fā)生的信號，多種信號慣例中的任意一種都可以被建立和/或被采用。例如，如可參考圖11理解的那樣，包括黃色的信號可指示警告。可選地，操縱器組件可以繼續(xù)發(fā)揮作用同時其指示器20顯示黃色警告信號，但助手可以理解某些動作是可取的。特定動作或警告信號的意義可取決于信號的其他方面，如點綴有黃色閃爍圖案的其他顏色，閃爍速度，等等。包括紅色的信號指示當前或即將來臨的故障，該故障現在或很快將影響操縱器組件的操作。綠色可選擇地指示正在進行正常操作，藍色可指示器械或工具被嚙合，和/或引導工具的改變正在進行或者已經被請求。紫色可指示第二外科醫(yī)生或系統(tǒng)操作員正在積極地控制操縱器組件，等等。與快速閃爍的指示器20相比，慢閃爍燈通常可以指示較不緊急的狀態(tài)。圖11中圖形示出一些可能的慣例?，F在參考圖8，其提供了稍復雜系統(tǒng)60的示意方框圖?？梢员恍薷膹亩浞掷弥甘酒?0提供的額外用戶接口的示例性合作遠程外科手術系統(tǒng)在美國專利N0.6，659，939中更詳細地描述，其全部公開內容作為參考全部并入本說明書。在圖8的示例性系統(tǒng)中，第一系統(tǒng)操作員01提供輸入至第一輸入裝置I。處理器4選擇性地耦合來自第一輸入裝置I的移動命令至多個操縱器組件中的任意一個，例如，耦合至操縱器A和操縱器D。第二系統(tǒng)操作員02輸入移動命令至第二輸入裝置2，以便實現操縱器組件B的操縱器32的移動。當第二系統(tǒng)操作員02希望連接到操縱器組件B的工具5被可替代的工具5’替換時，例如，工具F，系統(tǒng)操作員可以用語言指示助手A安裝工具F至其操縱器組件。操縱器組件B的指示器20響應第二系統(tǒng)操作員02的適當輸入而產生一個信號，明確指示助手A操縱器組件的哪個工具要被更換。如上所述，額外的指示器可選擇地與每個替換工具5’關聯，從而將對關于哪個替換工具要安裝到操縱器上的語音指示的任何需求提前提供給助手。為了該目的，替換工具5’可以被包括在耦合到處理器4的工具托架62中，通常是為了提供替換工具5’的電路和處理器之間的通信。這可允許處理器從工具中讀取識別信息，從而允許處理器判斷哪個替換工具或工具類型是可用的和/或適當的以安裝到操縱器系統(tǒng)上。LED或其他指示器可以與包括在工具托架中的每個替換工具5’關聯，且處理器4可發(fā)射信號至工具托架以便激勵與一個或多個工具關聯的一個或多個指示器。因此，當系統(tǒng)操作員01指示處理器4以不同類型的工具更換安裝工具5時(例如，操縱器B上的工具B)，可用工具和/或工具類型的列表可顯示給系統(tǒng)操作員。響應系統(tǒng)操作員的選擇(例如，相應于工具F的工具類型)，與工具B和工具F關聯的指示器20可被啟動，指示助手A這兩個工具應該被交換。處理器4通常包括數據處理硬件和軟件，軟件通常包括機器可讀代碼。機器可讀代碼將實現軟件程序指令從而執(zhí)行這里描述的某些或全部方法。雖然處理器4是以單個方塊在圖8的簡化示意圖中示出，但處理器可以包括許多個數據處理電路，至少一部分處理可選擇地鄰近輸入裝置I而被執(zhí)行，一部分鄰近操縱器B而被執(zhí)行，等等。多種集中的或分布的數據處理架構中任意一種都可采用。類似地，程序代碼可作為許多個獨立的程序或子程序執(zhí)行，或可集成到這里描述的機器人系統(tǒng)的許多其他方面?，F在參考圖9，流程圖70示意性地示出執(zhí)行本發(fā)明的實施例的方法。方法70可從操縱器，工具，系統(tǒng)等的狀態(tài)的改變72開始。例如，助手可啟動操縱器上的離合模式按鈕，工具可能達到其使用壽命的末期，操縱器故障可被檢測等等。在其他實施例中，系統(tǒng)操作員可以通過請求新的工具74啟動方法70，或者以指示哪一個或多個操縱器組件將產生要被助手或某些其他人員察覺的信號的一些其他方式起動方法70。無論信號是否由狀態(tài)改變或系統(tǒng)操作員啟動，處理器一般將傳輸適當的命令至一個或多個操縱器組件76，且作為響應，操縱器組件上的指示器將顯示視覺信號78?？蛇x擇地，相應的圖形可以在系統(tǒng)操作員顯示器80上示出，從而允許系統(tǒng)操作員保持他或她的注意力于內部手術部位。響應視覺信號，其他人員，如助手可以選擇性地再配置操縱器組件82。例如助手可移去和更換工具(及其末端執(zhí)行器)或可以手動再定位操縱器連桿，以便移動末端執(zhí)行器至所需位置。在一些實施例中，助手可響應一個或多個視覺信號而僅僅監(jiān)視操縱器組件，并且如果視覺信號改變以便指示這樣的動作是適當時，還可選擇地準備采取一些適當的動作。圖10 — 14指示不同信號的意義，這些信號可由這里所述的示例性的多色LED指示器產生。圖10示出可能的詞典，其將指示器用作操縱器用戶接口(“UT”)，而圖11示出指示器信號顏色的一些通常意義。圖12示出兩個三色LED指示器20的可替代的通常意義，該指示器包括在每個操縱器組件中。通過發(fā)射具有足夠亮度的這些或其他顏色的信號穿過操縱器組件上沿遠離病人的工具插入軸的某個位置的透明或半透明塑料蓋，該信號可容易地在大面積上被識別。由于每個LED陣列的紅色，綠色和藍色部件具有可獨立控制的亮度，且由于指示器的兩個LED陣列是獨立控制的，因此可產生許多種可識別信號顏色。
圖13具體示出可與幾個來自操縱器組件指示器的幾個特定信號關聯的系統(tǒng)，操縱器組件和/或工具狀態(tài)。同步閃爍包括操縱器組件的單個指示器內的兩個LED陣列，如可以參考圖6和7理解。交替閃爍包括以異相閃爍激勵兩個LED陣列，以便當一個LED陣列開通時，另一個關閉。再進一步的額外信號可以通過指示器發(fā)生從而傳送替換信息。例如，信號(如快速綠光閃爍)可指示新近或剛剛安裝到操縱器系統(tǒng)上的部件(如套管，無菌適配器，工具或手術器械，等等)是有效的并被接收。替換信號可以指示工具變化是由系統(tǒng)操作員請求的，可激勵器械(諸如電烙術器械或類似器械)可以由系統(tǒng)操作員等人員啟動。不同信號特征可選擇地與可修復故障和不可修復故障關聯。因此，可包括許多種進一步的替換信號。雖然為了清楚理解，通過例子描述了某些細節(jié)，但多種變化，改裝，和修改對本領域人員來說是顯然的。因此，本發(fā)明的范疇僅由所附的權利要求界定。
權利要求
1.一種機器人醫(yī)療系統(tǒng),其包括: 主控制器； 操縱器，其適于把持并操縱手術器械； 至少一個可激活指示器，其設置在所述操縱器上或鄰近所述操縱器；以及 計算機處理器，其被編程為響應于所述主控制器的操縱而控制所述操縱器的移動，并且控制所述至少一個可激活指示器的激活以便于傳遞所述手術器械應當由替換手術器械替換的信息，從而使得所述操縱器把持并操縱所述替換手術器械。
2.根據權利要求1所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其進一步包括: 多個未安裝的手術器械，所述替換手術器械可以從所述多個未安裝的手術器械中選擇；以及 與所述多個未安裝的手術器械相對應的多個可激活指示器； 其中所述計算機處理器被編程為控制所述多個可激活指示器的激活，以便于通過激活與所選擇的替換手術工具相對應的可激活指示器來指示從所述多個未安裝的手術器械選擇的所述替換手術器械。
3.根據權利要求2所述的機器 人醫(yī)療系統(tǒng)，其進一步包括: 所述多個未安裝的手術器械被可拆除地放置在其上的結構，其中所述多個可激活指示器被設置在所述結構上從而使得所述多個可激活指示器中的每一個在視覺上與所述多個未安裝的手術器械中的其對應的一個相關聯。
4.根據權利要求2所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中 所述多個可激活指示器中的每個被設置在所述多個未安裝的手術器械中的對應一個手術器械上。
5.根據權利要求2所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其進一步包括: 監(jiān)視器，其被定位在鄰近所述主控制器； 其中所述計算機處理器被編程為讀取來自所述多個未安裝的手術器械的識別信息，并利用來自所述多個未安裝的手術器械的所述識別信息在所述監(jiān)視器上提供適于選擇為替換手術器械的手術器械列表。
6.根據權利要求5所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中 所述計算機處理器被編程為通過激活所述多個可激活指示器中的對應一個而響應對選自所述手術器械列表的替換手術器械的選擇。
7.根據權利要求1所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其進一步包括: 第二主控制器；以及 第二操縱器，其適于把持并操縱第二手術器械，所述第二操縱器具有至少一個第二可激活指示器，所述至少一個第二可激活指示器被設置在所述第二操縱器上或鄰近所述第二操縱器； 其中所述計算機處理器被編程為響應于所述第二主控制器的操縱而控制所述第二操縱器的移動，并且控制所述至少一個第二可激活指示器的激活，以便于傳遞所述第二操縱器正在把持的所述第二手術器械應當由第二替換手術器械替換的指示，從而使得所述第二操縱器把持并操縱所述第二替換手術器械。
8.根據權利要求7所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其進一步包括:監(jiān)視器，其被設置為鄰近所述主控制器和所述第二主控制器；并且 其中所述計算機處理器被編程為在所述監(jiān)視器上顯示所述第一操縱器、所述第二操縱器和所述多個未安裝的手術器械的可選擇指示器，并且基于對所述操縱器和所述第二操縱器中的一個的選擇以及對所述多個未安裝的手術器械中的一個的選擇，激活所述操縱器和所述第二操縱器中所選擇的一個以及所述多個未安裝的手術器械中所選擇的一個的對應的可激活指示器。
9.一種機器人醫(yī)療系統(tǒng),其包括: 主控制器； 操縱器，其適于把持并操縱手術器械，所述操縱器具有至少一個可激活指示器，所述至少一個可激活指示器被設置在所述操縱器上或鄰近所述操縱器； 顯示器，其被設置為鄰近所述操縱器；以及 計算機處理器，其被編程為響應于所述主控制器的操縱而控制所述操縱器的移動，并且控制所述至少一個可激活指示器的激活以便指示將要執(zhí)行的動作，并且當所述至少一個可激活指示器被激活時，在所述顯示器上提供將要執(zhí)行的動作的指令。
10.根據權利要求9所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其進一步包括: 監(jiān)視器，其被定位為鄰近所述主控制器； 其中所述計算機處理器被編程為在所述監(jiān)視器上顯示與所述至少一個可激活指示器的激活相關聯的信息。
11.根據權利要求9所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述至少一個可激活指示器的激活由所述系統(tǒng)啟動。
12.根據權利要求9所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述至少一個可激活指示器的激活由所述主控制器的操縱啟動。
13.根據權利要求9所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述至少一個可激活指示器包括多個可單獨激活的發(fā)光二極管。
14.一種機器人醫(yī)療系統(tǒng),其包括: 主控制器； 操縱器，其適于把持并操縱手術器械； 多個可單獨激活和不同顏色的元件，其被設置在所述操縱器上或鄰近所述操縱器；以及 計算機處理器，其被編程為響應于所述主控制器的操縱而控制所述操縱器的移動，并控制所述多個可單獨激活和不同顏色的元件的激活，以便指示所述操縱器或手術器械的不同狀態(tài)。
15.根據權利要求14所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述多個可單獨激活和不同顏色的元件包括第一顏色指示器，其激活表示已檢測到故障狀態(tài)。
16.根據權利要求15所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述第一顏色指示器當被激活時變?yōu)榧t色。
17.根據權利要求15所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述故障狀態(tài)表示所述操縱器的操作是不安全的。
18.根據權利要求14所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述多個可單獨激活和不同顏色的元件包括第二顏色指示器，其激活表示已檢測到警告狀態(tài)。
19.根據權利要求18所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述第二顏色指示器當被激活時變?yōu)辄S色。
20.根據權利要求18所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述警告狀態(tài)表示所述操縱器需要維修。
21.根據權利要求18所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述警告狀態(tài)表示所述手術器械應當被替換。
22.根據權利要求14所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述多個可單獨激活和不同顏色的元件包括第三顏色指示器，其激活表示已檢測到系統(tǒng)準備狀態(tài)。
23.根據權利要求22所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述第三顏色指示器當被激活時變?yōu)樗{色。
24.根據權利要求22所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)準備狀態(tài)表示所述操縱器準備好通過所述主控制器的操縱而被操作。
25.根據權利要求14所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述多個可單獨激活和不同顏色的元件通過發(fā)出不同顏色來表示所述操縱器或手術器械的不同狀態(tài)。
26.根據權利要求 14所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述多個可單獨激活和不同顏色的元件通過發(fā)出不同亮度來表示所述操縱器或手術器械的不同狀態(tài)。
27.根據權利要求14所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述多個可單獨激活和不同顏色的元件通過以不同頻率的閃爍來表示所述操縱器或手術器械的不同狀態(tài)。
28.根據權利要求14所述的機器人醫(yī)療系統(tǒng)，其中所述多個可單獨激活和不同顏色的元件通過激活所述多個可單獨激活和不同顏色的元件的不同組合來表示所述操縱器或手術器械的不同狀態(tài)。
全文摘要
醫(yī)療和/或機器人裝置，系統(tǒng)和方法可提供與多臂遠程機械人或遠程外科手術系統(tǒng)的每個操縱器組件關聯的指示器。示例性指示器包括安裝在操縱器上的多色發(fā)光二極管(LED)，該操縱器移動相關的手術器械，從而允許指示器顯示多種信號中的任意一種信號。本發(fā)明可提供額外的用戶接口以便促進遠程外科手術系統(tǒng)和/或遠程外科手術團隊的成員之間的通信。
文檔編號A61B19/00GK103192388SQ201310084099
公開日2013年7月10日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權日2005年6月30日
發(fā)明者D·敏茨, T·A·莫利, T·C·沃克, D·Q·拉金, M·L·哈努舍克 申請人:直觀外科手術操作公司