控制至少一个手术仪器且具有并入其中的传感元件的手套的制作方法与工艺

控制至少一个手术仪器且具有并入其中的传感元件的手套相关申请的交叉引用本申请要求提交于2012年2月27日的序列号为61/603,395的美国临时申请的权益和优先权，其整个内容通过引用合并于此。技术领域本公开通常涉及手术仪器领域。本公开尤其涉及由使用者佩戴的磁性手套控制的一个或多个手术仪器，磁性手套由使用者佩戴以用于操纵所述一个或多个手术仪器。

背景技术：
手术仪器通常用在开放式内窥镜手术过程中以凝固、烧灼和密封组织。这种手术仪器可以典型地包括一对钳夹，钳夹可以由外科医生控制以抓取目标组织，诸如血管。这对钳夹可以接近以施加机械夹紧力至组织，并且可以与至少一个电极表面相关联以允许传递电手术能量至组织。机械夹紧力和电手术能量的组合已经被证实可以使捕获在钳夹之间的组织的相邻层结合。当前，许多电手术仪器由于这些仪器中存在的部件数量而对于制造商、医院和患者来说是高成本的。这种电手术仪器因为包括由遍及仪器外表面配置的多个不同的开关和/或按钮致动的多个不同的功能而变得越来越复杂。过多的开关和/或按钮会将外科医生的注意力从手术转移。因而，需要这样一种电手术仪器：其是节省成本的，但是给予外科医生成功执行各种医疗过程所需的控制和运动范围，而不会在手术过程期间引起不必要的分心。

技术实现要素：
因此，提供了一种手术控制系统。所述手术控制系统包括：手套，其包括布置在其中的多个传感元件，所述多个传感元件构造为提供传感信号；以及至少一个手术仪器，其构造为当所述手套处于所述至少一个手术仪器的功能范围内时响应所述传感信号。在一个示范实施例中，所述多个传感元件配置在所述手套的手指区域上。在可选示范实施例中，所述多个传感元件配置在所述手套的手掌区域上。配置在所述手套的手掌区域上的所述多个传感元件可以适于是电源指示器(powerindicators)。在又一示范实施例中，所述多个传感元件是导电元件。所述至少一个手术仪器包括位于其中的多个导电传感器，用于感测所述手套的所述导电元件。在可选示范实施例中，所述多个传感元件是磁性元件。所述至少一个手术仪器包括位于其中的多个磁性传感器，用于感测所述手套的所述磁性元件。所述手套相对于所述至少一个手术仪器的移动引起了位于至少一个手术仪器内的所述多个磁性传感器激活所述至少一个手术仪器的至少一个操作，所述手套具有布置在其中的所述多个磁性元件。再者，所述手套在所述至少一个手术仪器的一个或多个表面上可滑动地活动以触发所述至少一个手术仪器的一个或多个功能。额外地，由于手套的信号控制，所述至少一个手术仪器的外表面没有任何开关和按钮或者具有减少数量的开关或者按钮。而且，所述至少一个手术仪器的外表面可以包括指示控制边界(boundaries)的多个纹理控制表面，其中，所述手术仪器包括遍及其布置的多个传感器，并且其中，所述多个传感器从所述手套的所述多个传感元件接收传感信号。在另一示范实施例中，提供了一种控制至少一个手术仪器的方法。所述方法包括如下步骤：经由布置在手套内的多个传感元件提供传感信号；将所述手套配置在所述至少一个手术仪器的功能区域内，其中，所述至少一个手术仪器包括多个传感器；经由所述多个传感元件触发所述多个传感器；以及响应于所述多个传感器接收的所述传感信号而激活所述至少一个手术仪器的至少一个操作。相应地，提供了一种手术控制系统。所述手术控制系统包括：可佩戴物件，其包括并入其上的多个传感元件；以及至少一个医疗设备，其具有配置在其中的多个传感器，其中，所述至少一个医疗设备没有或者具有减少数量的外部开关和按钮，并且其中，所述至少一个医疗设备构造为允许所述多个传感元件和所述多个传感器之间的无线通信以触发所述至少一个医疗设备的一个或多个功能。附图说明附图并入说明书中并构成了本说明书的一部分，其图示出了本公开的实施例，并且和以上给出的本公开的一般说明以及以下给出的实施例的详细说明一起用于解释本公开的原理，其中：图1A图示了根据本公开的用于控制手术仪器的手套，手套在手套的指尖部分包括多个传感元件；图1B图示了根据本公开实施例的用于控制手术仪器的手套，手套包括多个传感元件，传感元件构造为遍布手套的手指部分的长度而布置的环形构造；图1C图示了根据本公开的另一实施例的用于控制手术仪器的手套，手套包括位于手套的两个指尖部分以及手套的手掌区域上的传感元件；图2A图示了根据本公开的又一实施例的用于控制手术仪器的手套，手套在手套的手掌区域包括单个传感元件，；图2B图示了根据本公开再一实施例的用于控制手术仪器的手套，手套在手套的手掌区域包括构造为带状构造的多个传感元件，；图3A图示了根据本公开另一实施例的手术仪器，其包括布置在其远端处的钳夹构件，手术仪器在其外表面上没有任何按钮和/或开关；图3B图示了根据本公开实施例的图3A的手术仪器的剖面图，其中多个传感器位于手术仪器内以与图1A-2B中示出的手套的一个或多个传感元件相互作用；图4A图示了根据本公开实施例的相对于手术仪器处于第一位置的图1A中示出的手套，此处手套没有激活位于手术仪器内的传感器；图4B图示了根据本公开实施例的相对于手术仪器处于第二位置的图4A的手套，此处手套接近手术仪器以致动嵌入手术仪器内的传感器从而与传感器相互作用以激活手术仪器的至少一个操作；以及图4C图示了根据本公开实施例的图4A的手套，其沿着手术仪器的纹理表面滑动以改变正执行的操作，此处至少一个纹理表面包括多个条，所述多个条指示可变激活的使用级别。具体实施方式以下参考附图描述本公开的特定实施例。但是，应该理解的是，公开的实施例仅是本公开的示范，其可以实施为各种形式。不详细描述公知功能或者构造以避免不必要的模糊本公开。因此，此处公开的具体结构和功能细节不视为限制，而仅仅是作为权利要求的基础，以及作为教导本领域的技术人员用各种方式以实质上任何适当地详细结构而采用本公开的典型基础。现在将参考附图详细描述本公开装置的实施例，在若干附图中的每个图中，相似附图标记指代相同或者相应的元件。如此处使用的，术语“远侧”指的是离使用者较远的工具的那部分或其部件，而术语“近侧”指的是较靠近使用者的工具的那部分或其部件。如本说明书中使用的，“手指”通常指的是手的末尾部分，包括拇指。总之，术语“手指”在本公开中与术语“外科医生的手指”和“使用者的手指”是可以互换的。参考图1A，提供了用于控制手术仪器的手套100A，根据本公开，手套100A在手套100A的指尖部分包括多个传感元件30。尤其，手套100A包括手掌区域20和多个手指区域10。每个手指区域10包括传感元件30，其中，传感元件30位于每个手指区域10的尖端上。参考图1B，提供了用于控制手术仪器的手套100B，根据本公开，手套100B包括多个传感元件40，传感元件40被构造为环形构造，遍布手套100B的手指部分的长度而布置。尤其，手套100B包括手掌区域20和多个手指区域10。每个手指区域10包括多个传感元件40，其中，多个传感元件40定位或者配置或者布置成遍布每个手指区域10的长度。根据本公开，可以想到的是，传感元件40至少部分地跨过手指区域10延伸。参考图1C，提供了用于控制手术仪器的手套100C，根据本公开，手套100C包括位于手套100C的两个指尖部分上的传感元件50以及位于手套100C的手掌区域20处的传感元件60。尤其，手套100C包括手掌区域20和多个手指区域10，其中，不是所有手指区域10包括各自的传感元件50，其中，传感元件50位于手指区域10的两个指尖上。例如，传感元件50可以位于中指和食指的指尖上。额外地，传感元件60可以配置在手掌区域20中。参考图2A，提供了用于控制手术仪器的手套200A，手套200A包括在手套200A的手掌区域20处的单个传感元件210。尤其，手套200A包括手掌区域20和多个手指区域10，其中在本实施例中，手指区域10没有包括传感元件。如图2A所示，单个传感元件210位于手掌区域20中，其中，传感元件210可以适于是电源指示器或者一个或多个电源指示器。参考图2B，提供了用于控制手术仪器的手套200B，根据本公开，手套200B包括在手套200B的手掌区域20处的多个传感元件220，多个传感元件220构造为带状构造。尤其，手套200B包括手掌区域20和多个手指区域10。根据本实施例，手套200B的手指区域10不包括传感元件。而且，如图2B所示，位于手掌区域20中的多个传感元件220可以基本均匀地彼此隔开，可以具有不同的长度，并且可以定向成倾斜方向。因此，如图1A-2B图示的，多个传感元件30、40、50、60、210、220可以位于如本领域的技术人员所想到的手套100A、100B、100C、200A、200B的各个区域中。多个传感元件30、40、50、60、210、220可以嵌入、并入、位于、配置或者布置在手套100A、100B、100C、200A、200B的一个或多个部分或者区段上或者一个或多个部分或者区段内。因而，多个传感元件30、40、50、60、210、220可以配置在此处描述的手套100A、100B、100C、200A、200B的内部或者外部上。多个传感元件30、40、50、60、210、220可以构造为如本领域的技术人员所想到的任何形状或者尺寸。参考图1A-2B描述的手套100A、100B、100C、200A、200B的构造可以包括任何合适的材料，诸如不限制于无纺材料、纺织材料或者织物、薄膜或者这些材料的层压材料或者其他组合。例如，材料可以由以下内容形成：天然胶乳、合成乳胶或者溶解弹性体聚合物，诸如天然橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、共轭二烯的均聚物、至少两种共轭二烯的共聚物、至少一种共轭二烯和至少一种乙烯基单体的共聚物或者其任何其他合适的组合。如果材料是无纺材料，则无纺材料可以适当包括含纤维的无纺网，如此处使用的，含纤维的无纺网指的是以毡状方式随机布置的个体纤维或者单纤维的结构，其不是必需包括利于将纤维结合在一起的结合材料。含纤维的无纺基底可以由单个网层或者多个网层形成。而且，材料包括多个层时，这些层通常呈并置或者面对面关系并且所有层或者部分层可以结合至相邻层。多层可以是相同材料或者不同的材料。例如，手套的材料可以包括：层压或以其他方式固定至薄膜的无纺网、纺织材料或者不同的无纺网，这并不超出本公开的范围。此处描述的手术手套可以构造为适合装在人手上。手术手套可以构造为适合装在右手或左手上。手术手套可以由任何合适的柔性材料形成，诸如但不限于上述的乳胶和非乳胶材料。手术手套可以是一次性的或者可重复使用的。手术手套还可以包括抗菌剂，诸如涂层或者其他合适应用。手套可以是能够用常规技术消毒。参考图3A，提供了手术仪器300，其包括布置在其远侧端处的钳夹构件，根据本公开手术仪器300没有任何按钮和/或开关。手术仪器300包括手柄部分302、连接至手柄部分302并且从手柄部分302延伸出的轴部分304以及从轴部分304延伸出并且连接至轴部分304的末端执行器306。在该示范实施例，末端执行器306是钳夹机构。但是，本领域的技术人员可以想到使用多种其他公知的末端执行器。例如，一些手术仪器可以在远侧端上设置有一对钳夹以抓取或者切割各种组织。通过从与手柄组件关联的扳机机构传输力至钳夹因而至组织，手柄组件的操作能够打开和关闭钳夹。可以提供其他类型手术仪器，包括：具有紧固件施加末端执行器的仪器，紧固件施加末端执行器构造为施加吻合钉、夹子或者其他紧固件至组织；以及施加电手术能量以密封和/或熔合组织的仪器。如图3A可见，手术仪器300在其外表面上不包括任何按钮和/或开关。换句话说，手术仪器300的外表面没有任何机械输入机构。但是，手术仪器的外表面可以包括指示控制边界的多个纹理控制表面(见图4A、图4B)。参考图3B，提供了图3A的手术仪器300的剖面图，根据本公开，多个传感器位于手术仪器300内以与图1A-2B示出的一个或多个手套相互作用。如图3B可见，示出了多个传感器，它们位于图3A的手术仪器300的内部中。例如，手柄部分302可以包括一个或多个传感器320、322、324、326、328、330，它们定位成遍布手柄部分302的长度和/或围绕手柄部分302定位在不同的离散位置。轴部分304可以包括一个或多个传感器340、342，而末端执行器306可以包括一个或多个传感器350、352(例如，至少一个在第一钳夹构件上，一个在第二钳夹构件上)。本领域的技术人员可以想到的是，遍及手术仪器300内部的长度和宽度并入多个不同的传感器。在一个示范实施例中，手套可以由外科医生佩戴，用于对患者执行电手术。手套的多个传感元件构造为当接近手术仪器300的传感器或者相对于手术仪器300的传感器移动时生成传感信号。根据本公开，多个传感元件可以是磁性元件等。尤其，在一实施例中，可以想到的是，多个传感元件是导电元件。多个传感元件可以是磁性传感器。多个传感元件可以是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器是这样的变换器，其响应于磁场变化而改变其输出。多个传感元件可以能够检测手套接近手术仪器300时的变化。生成的传感信号构造为与位于由外科医生使用的手术仪器内的多个传感器通信，诸如上述霍尔效应传感器(见图3A、图3B)。传感信号可以在手套和手术仪器之间无线传输以通过运动或者姿势控制机构来控制手术仪器的一个或多个操作，正如以下进一步详细描述的。例如，可以获得用于激活无线的电手术仪器的操作的若干通信/发信号方法。本公开的通信/发信号方法可以选自至少由以下内容构成的组：(a)红外传输，(b)短距离射频发信号，以及(c)使用信号的电容耦合的单极末端执行器。在本公开中还可以应用其他通信/信号传输方法，诸如超声波、光、激光等。本领域的技术人员可以想到的是，使用任何类型无线通信技术以允许至少一个手套和至少一个手术仪器之间的双向通信。关于红外传输，红外传输技术可以使用红外发光二极管(LED)来传输光脉冲从而执行发信号和通信。通过改变闪光频率或者其他正时特性，可以获得用于切割、凝固、非激活或者其他功能的不同信号。关于短距离通信，该通信可以通过一个或者若干LED，以外科医生手套上的接收器为目标在非常短的距离内执行，一个或者若干LED可以布置为形成光功率的优化传播。关于电容耦合，另一可选方式是，集成信号和功率输送至相同导体。这消除了使用者对第二组电线的需要以及定位它们和维持合适方位的不便。使用者手中的无线仪器中的发射器和手套中的接收器通过单个导体直接连接。发射器可以包括根据使用者希望执行的任务(例如，切割或者凝固)来创建不同时间长度的电压脉冲的电路。因此，图3B中所示的多个传感器构造为当手套100A、100B、100C、200A、200B处于手术仪器300的功能范围内时，响应布置在手套内的传感元件(见图1A-2B)生成的传感信号。具有布置在其中的多个传感元件30、40、50、60、210、220的手套100A、100B、100C、200A、200B的移动引起了位于手术仪器300内的多个传感器320、322、324、326、328、330、340、342、350、352激活手术仪器300的至少一个操作。再者，手套100A、100B、100C、200A、200B在手术仪器300的一个或多个表面上可滑动地活动以触发手术仪器300的一个或多个功能。因而，如果磁性传感器定位在手术仪器300内，则磁性传感器感测特定磁场何时存在(即，通过接近此处描述的手套之一中的磁性嵌入式感测元件来感应)。感测该磁场会触发手术仪器300执行或者能够进行或者实施一个或多个操作或者功能。参考图4A和图4B，提供了根据本公开的图1A示出的手套100A，其相对于手术仪器300从第一位置前进到第二位置以激活手术仪器300的至少一个操作。在手术控制系统400中，手术仪器300包括位于手术仪器300的手柄部分上的多个第一纹理控制表面410、多个第二纹理控制表面420和多个第三纹理控制表面430。当然，本领域的技术人员可以想到跨越手术仪器的长度或宽度设计不同数量的纹理表面。纹理控制表面410、420、430指示下面已经配置有如上描述的传感器的区域。例如，这种期望的控制区域可以通过抛光处理进行制造，而非控制区域或者表面可以通过糙面处理进行制造。纹理控制表面410、420、430可以用来以触觉方式传达(communicate)期望的控制边界和手部定位。这将允许手术仪器操作不需要外科医生对控制表面的直接观察。因而，通过使用手套(见图1A-2B)以及关联的控制表面(见图4A-4C)和手术仪器300下面的传感器(见图3B)，使用者能够控制和/或操纵手术仪器300的操作和/或功能。例如，使用者可以从第一位置向第二位置移动他的手指或者他的整个手，如箭头“A”指示的，或者可以使他的手指轻敲手术仪器400的离散区域，从而激活与第三纹理控制表面430关联的任何传感器。当然，可以想到的是，多个手术仪器可以类似方式被同步或者同时控制。可选地，这些纹理表面可以包括多个不同的几何特征或者图案，这有助于外科医生将他/她的手指定位在手术仪器上。几何特征可以是本领域的技术人员想到的任何尺寸。在本公开的一个方案中，通过布置在手术仪器内的手部跟踪控制器(未示出)来使用对外科医生的手的至少一部分的手部跟踪，以确定外科医生是否作出手势姿态或者手势姿态的组合，以及确定外科医生是否作出手势轨迹。每个手势姿态和与手势姿态结合的每个手势轨迹可以映射到不同的系统命令。系统命令可控制例如系统模式改变以及控制微创手术系统的其他方面。如此处使用的，手势或者姿势包括但不限于手势姿态、手势轨迹以及手势姿态与手势轨迹的组合。在本公开的另一方案中，嵌入手术仪器(见图3B)内的手部跟踪传感器可以确定外科医生的手的位置和/或方位。如果两个位置的差在预定距离内，例如小于分离阈值(thresholdseparation)，则允许激活至少一个操作/功能。否则禁止激活任何功能/操作。因而，距离可以用作测量外科医生的手相对于手术仪器的存在。距离可以是预定距离(在制造仪器期间预设)，或者可以在制造仪器之后由外科医生设定。结果，手术仪器300内的多个传感器跟踪佩戴并入多个传感元件30、40、50、60、210、220的手套(见图1A-2B)的人手的定位。手术仪器300的操作由手套100A、100B、100C、200A、200B的传感元件30、40、50、60、210、220控制，和/或由手套100A、100B、100C、200A、200B相对于手术仪器300的运动来控制。手术仪器300中的传感器30、40、50、60、210、220可以捕获手套100A、100B、100C、200A、200B的x、y、z、俯仰、偏转、转动位置以及方位信息。因而，术语“定位”可以包括手套100A、100B、100C、200A、200B的相对于手术仪器300的位置和方位二者。作为基于姿势控制的一个例子，基于姿势控制装置，例如照相机或者成像设备(未示出)，可以适于检测和“读取”或者识别临床医生或者外科医生的特定手的移动和/或手指指向和/或姿势，以控制要激活手术仪器的哪一个操作。作为另一例子，临床医生或者系统操作者可以佩戴一个或者一对手套，手套具有特定图案、材料、发光设备或者凸出、印刷、布置或者染到手套上的设计物。嵌入手术仪器内的成像系统和/或传感器可以检测特定图案、发光设备或者设计物，并且实施代表从手套接收到的姿势的命令。使用手势(例如，如上描述的手势姿态或者轨迹)而不是操纵开关、按钮、脚踏板等来生成系统命令的能力为外科医生提供了更加轻松地使用手术仪器。当外科医生站立时，使用手势姿态和手势轨迹来控制手术仪器使得当外科医生想要激活手术仪器/医疗设备的一个或多个功能/操作时，外科医生不需要将视线离开患者和/或观察屏幕并且不需要寻找脚踏板或者开关或者按钮。只要每个手势姿态和每个手势轨迹是清楚的，则用来控制微创手术系统的特定组手势姿态和手势轨迹并不是关键的。具体地，一个手势姿态不应能够被手部跟踪控制器解释为姿态组中的一个或多个其他手势姿态，一个手势轨迹不应该被解释为轨迹组中的多于一个手势轨迹。参考图4C，提供了根据本公开的手套，其沿着手术仪器300的纹理表面420滑动以便改变正执行的操作，至少一个纹理表面420包括指示可变激活的使用级别的多个条422、424、426、428。在图4C中，使用者佩戴具有传感元件30、40、50、60、210、220的上述手套之一(见图1A-2B)。当临床医生或者外科医生沿着纹理控制表面420移动他的佩戴手套的手时，他具有控制操作参数的使用级别或强度级别的能力。例如，纹理控制表面420可以涉及夹紧压力。使用者可以在三个条422、424、426上滑动他的手指以设定由末端执行器306(见图3A)施加至组织的压力。条428不被激活。这样，在此刻的情况下，使用者可以施加平均压力来夹紧组织。额外地，作为另一例子，纹理表面420可以涉及照明强度。使用者可以在三个条422、424、426上滑动他的手指以设定位于末端执行器306(见图3A)处的照相机的照明强度。当然，本领域的技术人员可以想到操纵和/或控制和/或调节由遍布手术仪器300(见图3A)的长度定位的一个或多个纹理控制表面所代表的多个不同变量和/或参数。总之，本公开的手术控制系统可以包括：可佩戴物件或者衣服(例如，手套)，其包括并入其上的多个传感元件；以及至少一个医疗设备，其(i)具有配置在其中的多个传感器，(ii)没有任何外部开关和按钮，以及(iii)构造为允许多个传感元件和多个传感器之间的无线通信以触发至少一个医疗设备的一个或多个功能和/或操作。本公开的优势可以包括但不限于，提高了制造和设计“蛤壳式”手术仪器的能力。通过设计，本公开的手术仪器可以构造有平滑的外表面，而不需要在手术仪器上并入外部开关和/或按钮。而且，通过减少需要去消毒或者清洁按钮、开关(或者手术仪器凸起、凹陷)以及其之间的较小区域/表面，可以简化消毒和清洁程序。额外地，因为外科医生手的非固定特性，可以实现增强的输入控制。通过磁性控制手套，使用者可以容易地将意图输出的可变级别输入至手术仪器。例如，手指可以上下滑动嵌入手术仪器内的一系列传感器(对于外科医生不可见)。该传感器设置将动态地提高或者降低手术仪器执行一个或多个操作/功能的速度。相同控制机构还将控制末端执行器的位置，与纹理控制表面上的外科医生的手指位置成比例地向前或向后移动末端执行器。而且，因为从手术仪器的外表面消除了按钮和/或开关，手术仪器将降低手套在尖锐边缘上割开/撕破的可能性。这可使得对于外科医生以及患者实现更安全的手术仪器。此处描述的手套还可以设置有对佩戴者的皮肤有益的一个或多个添加剂或者涂层。例如，添加剂或者涂层可以包括抗菌剂、抑菌剂、液体吸收剂、药剂、治疗剂及它们的混合物等。其他治疗剂的例子包括各种美容剂、浴油、润手乳液、芦荟制品等。尽管附图中已示出了本公开的若干实施例，但本公开不限于此，因为意图是本公开的范围与本领域将允许的范围一样宽，说明书也应该如此理解。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是本公开实施例的示范。因而实施例的范围应该由附随的权利要求以及它们法律上的等同结构限定，而不是由给出的例子限定。本领域的技术人员将理解的是，此处具体描述的和附图中图示的设备和方法是非限制性的示范实施例。结合一个示范实施例图示或描述的特征可以与其他实施例的特征组合。这种修改和变型旨在落入本公开的范围内。同样，本领域的技术人员将理解基于上述实施例的本公开的进一步特征和优势。相应地，本公开不受已经特定示出和描述的内容限制，除了如附随的权利要求指示的以外。