用于避免碰撞的智能懸掛物的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請要求2012年11月14日提交的美國臨時專利申請No. 61/726430以及2013 年11月13日提交的美國正式申請No. 14/079227的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容以引用的方式 并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的實施例涉及外科手術(shù)懸掛物（drape)，并且具體地，涉及用于避免碰撞的 智能懸掛物。
【背景技術(shù)】
[0004] 外科手術(shù)過程能夠通過外科手術(shù)機(jī)器人以微創(chuàng)的方式被執(zhí)行。微創(chuàng)外科手術(shù)的益 處是公知的，并且與傳統(tǒng)的開放式切口外科手術(shù)相比，該益處包括較少的患者創(chuàng)傷、較少失 血和較快的康復(fù)期。此外，機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)（例如，提供遠(yuǎn)程呈現(xiàn)的遙控機(jī)器人系統(tǒng)） 的使用是熟知的，該機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)諸如由加利福尼亞州森尼維爾市的直觀外科手術(shù) 公司（Intuitive Surgical, Inc. of Sunnyvale, California)商購的達(dá)文西外科手術(shù)系統(tǒng) (daVilici?Surgical System)。與手動微創(chuàng)外科手術(shù)相比，這種機(jī)器人外科手術(shù)系統(tǒng)可以 允許外科醫(yī)生以直觀控制和增加的準(zhǔn)確性操作。
[0005] 在微創(chuàng)外科手術(shù)系統(tǒng)中，手術(shù)過程由外科醫(yī)生控制機(jī)器人執(zhí)行。該機(jī)器人包括一 個或更多個儀器，該些儀器被耦接至操縱器臂。儀器通過病人皮膚中的小切口或通過病人 的自然孔口進(jìn)入外科手術(shù)區(qū)域。在一些情況下，多個機(jī)器人可以被利用。在這種情況中，需 要小心以避免這些機(jī)器人之間的碰撞，這種碰撞能夠損害機(jī)器人和可能正在經(jīng)歷手術(shù)過程 任何病人二者。
[0006] 避免碰撞的提議已經(jīng)包括登記手術(shù)室內(nèi)的機(jī)器人。該提議需要對手術(shù)室的漫長分 析并花費大量的時間。另外，這種分析需要更新以確保不發(fā)生失誤且每次手術(shù)室被重新配 置時都需要執(zhí)行該分析。另一個提議的解決方案（具體為使用MRI圖像儀設(shè)計）包含嵌入 MRI孔上的可變形覆蓋物的光纖以探測碰撞。然而，該解決方案實施復(fù)雜且昂貴。
[0007] 因此，存在開發(fā)更好地執(zhí)行避免外科手術(shù)環(huán)境中機(jī)器人系統(tǒng)之間碰撞的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的方面，外科手術(shù)懸掛物包括絕緣材料和與絕緣材料一起安裝的一個 或更多個傳感器，該一個或更多個傳感器探測外科手術(shù)懸掛物和裝置之間的距離。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例提供避免碰撞的方法包括在機(jī)器人的至少一部分之上 提供至少一個懸掛物，該懸掛物包括一個或更多個傳感器；基于裝置與至少一個懸掛物的 距離或接觸確定與裝置的碰撞是否是可能的；以及當(dāng)確定碰撞可能時，發(fā)送信號。
[0010] 這些和其他的實施例關(guān)于如下的附圖在下面進(jìn)一步地被討論。
【附圖說明】
[0011] 圖1圖示說明了包括兩個機(jī)器人的外科手術(shù)環(huán)境的示例。
[0012] 圖2圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的智能懸掛物的使用。
[0013] 圖3A和圖3B圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的智能懸掛物。
[0014] 圖4A、圖4B、圖4C和圖4D圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的帶有多個距離 探測器的智能懸掛物。
[0015] 圖5圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例基于電容的帶有多個電容探測器的智 能懸掛物的操作。
[0016] 圖6A和圖6B圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例基于電感的距離探測器。
[0017] 圖7圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的利用發(fā)送器/探測器類型的距離探測 器的傳感器的實施例。
[0018] 圖8圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的利用壓力探測器的傳感器的實施例。
[0019] 圖9圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的利用RFID技術(shù)的傳感器的實施例。
[0020] 圖10圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的利用光纖的智能懸掛物。
【具體實施方式】
[0021] 在以下描述中，闡述了描述本發(fā)明的一些實施例的具體細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域的 一個技術(shù)人員來說，一些實施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的某些或全部的情況下被實踐是 顯然的。本文公開的具體實施例是說明性的，而非限制性。本領(lǐng)域的一個技術(shù)人員可以認(rèn) 識其他元件（盡管這里沒有具體描述，但也在本公開的范圍和精神內(nèi)）。
[0022] 本描述和圖示說明創(chuàng)新性方面的隨附的附圖以及實施例不應(yīng)該被作為限制一一 權(quán)利要求限定了保護(hù)的發(fā)明。在不脫離本描述和權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以做 出機(jī)械上、組成上、結(jié)構(gòu)上和操作上的各種變化。在一些情況中，未詳細(xì)示出或描述所熟知 的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以避免模糊本發(fā)明。
[0023] 此外，附圖不是按比例繪制的。部件的相關(guān)尺寸僅為了說明性目的，而不反映真實 尺寸，真實尺寸可以在本發(fā)明的任意實際的實施例中發(fā)生。在兩個或多個附圖中的相同附 圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。
[0024] 此外，本描述的術(shù)語并不意在限制本發(fā)明。例如，空間關(guān)系術(shù)語一一諸如"下方"、 "之下"、"較低"、"之上"、"上面"、"近側(cè)"、"遠(yuǎn)側(cè)"等等可以被用于描述一個元件或特征與 另一個元件或特征的關(guān)系（如附圖中所圖示說明的）。這些空間關(guān)系術(shù)語意在包含除了附 圖中示出的方位和取向之外的處于使用中或操作中的裝置的不同方位（即，位置）和取向 (即，旋轉(zhuǎn)布置）。例如，如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，被描述為其他元件或特征"之下"或"下 方"的元件則將處于其他元件或特征"之上"或"上方"。因而，示范性術(shù)語"之下"能夠包含 之上和之下的方位和取向二者。裝置可以以其他方式被取向（旋轉(zhuǎn)90°或處于其他取向） 并且因此這里使用的空間關(guān)系描述語可以被解釋。同樣，沿著各種軸線和圍繞各種軸線的 運動的描述包括各種專用裝置方位和取向。此外，單數(shù)形式"一個（a/an)"和"所述"還意 在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外說明。并且，術(shù)語"包含"、"包括"等說明所描述的特征、 步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多個其他特征、步驟、操作、元件、部 件和/或組的存在或添加。部件被描述為耦接可以是電力地或機(jī)械地直接耦接，或其可以 經(jīng)由一個或更多個中間部件被間接地耦接。
[0025] 元件及其參考一個實施例詳細(xì)描述的相關(guān)方面可以（無論何時實施）被包括在其 中未被特別示出或描述的其他的實施例中。例如，如果參考一個實施例詳細(xì)描述了元件但 未參考第二個實施例描述該元件，無論怎樣，該元件可以被要求包括在第二個實施例中。
[0026] 圖1圖示說明了外科手術(shù)環(huán)境100。外科手術(shù)環(huán)境100包括外科手術(shù)機(jī)器人110 和圖像儀120。如圖1中所示出的，外科手術(shù)機(jī)器人110包括附接至外科手術(shù)儀器114的關(guān) 節(jié)臂112。外科手術(shù)儀器114能夠是單個操縱器儀器（例如在多端口機(jī)器人系統(tǒng)中），或包 括多個操縱器儀器（例如對于單個端口機(jī)器人系統(tǒng)）。外科手術(shù)機(jī)器人110能夠由控制器 116控制?？刂破?16能夠在自主控制下或根據(jù)來自外科醫(yī)生的輸入，操縱關(guān)節(jié)臂112和外 科手術(shù)儀器114。可替代地，關(guān)節(jié)臂112可以在手術(shù)過程或手術(shù)過程開始期間手動移動。
[0027] 除了外科手術(shù)機(jī)器人110,外科手術(shù)環(huán)境100能夠包括圖像儀120。圖像儀120能 夠是（例如）X光計算斷層掃描（topography)圖像儀（CT圖像儀）或其他成像技術(shù)。在一 些實施例中，圖像儀120能夠包括第二外科手術(shù)機(jī)器人。通常，圖像儀120能夠包括控制器 130、支撐臂122和124、源126和探測器128。源126和探測器128能夠分別被附接至支撐 臂122和124(如圖所示）或可以使用其他布置。圖像儀120能夠圍繞外科手術(shù)臺130旋 轉(zhuǎn)臂122和124,以便圖像儀120能夠向控制器130提供足夠的數(shù)據(jù)以編譯外科手術(shù)區(qū)域的 圖像。在一些實施例中，臂122和臂144的旋轉(zhuǎn)速度能夠相當(dāng)大（例如，成像機(jī)器人120可 以（例如）每3秒或更快旋轉(zhuǎn)一次）。
[0028] 臂122和124與外科手術(shù)機(jī)器人110的臂112的碰撞能夠損壞外科手術(shù)機(jī)器人110 和成像機(jī)器人120二者。此外，在外科手術(shù)儀器114插入病人（未示出）的可能事件中，則 可能導(dǎo)致對病人的傷害。
[0029] 圖2圖示說明了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的外科手術(shù)環(huán)境200。如同外科手術(shù)環(huán) 境100 -樣，外科手術(shù)環(huán)境200包括外科機(jī)器人110和成像機(jī)器人120。然而，在外科手術(shù) 環(huán)境200中，懸掛物210覆蓋外科手術(shù)機(jī)器人110的手術(shù)部分并且懸掛物220覆蓋圖像儀 120的手術(shù)部分。懸掛物210和懸掛物220能夠是無菌懸掛物。例如2012年6月19日發(fā) 布的美國專利8202278和2012年6月26發(fā)布的美國專利8206406討論了能夠利用無菌懸 掛物的一些示例，這兩個專利的全部公開內(nèi)容以引用的方式并入本文中。其他的無菌懸掛 物也能夠被利用。通常，懸掛物210和懸掛物220能夠是毯子式裝置，該裝置被放置以分別 覆蓋外科手術(shù)機(jī)器人110的關(guān)節(jié)臂112和成像機(jī)器人120的旋轉(zhuǎn)臂122和124。盡管圖2 圖示說明了懸掛物210和懸掛物220二者，但外科手術(shù)環(huán)境200的一些實施例可以包括懸 掛物210和220之一或均不包括二者。
[0030] 通常，根據(jù)本發(fā)明