在自动化外科手术系统中用于电外科手术工具的可适配的集成能量控制系统.pdf

本发明为在自动化外科手术系统中用于电外科手术工具的可适配的集成能量控制系统。公开了一种用于最小侵入性外科手术系统的方法，包括从装配至第一自动化臂的第一自动化外科手术工具中的存储装置读取第一工具信息，以至少确定第一工具类型；读取关于一个或多个遥控设备的设备信息，以对其控制；将第一工具信息与设备信息相比较，以使一个或多个遥控设备的第一遥控设备与第一自动化外科手术工具合适地相匹配；以及映射第一控制操纵台的一个或多个用户界面输入装置，以控制第一遥控设备，支持第一自动化外科手术工具的功能。

1.  一种远程操作的外科手术系统用户界面控制器，其包括：
具有储存在其中的映射逻辑的非暂时性存储器，
所述映射逻辑被配置成响应于在一个或多个输入装置处的用户输入来接收信号，
所述映射逻辑被配置成接收来自由所述控制器控制的一个或多个外科手术工具的工具信息，
所述映射逻辑被配置成接收来自所述一个或多个外科手术工具的关于一个或多个遥控设备的设备信息，所述遥控设备被可操作地连接以启动所述外科手术工具或每个外科手术工具的功能，以及
所述映射逻辑被配置成响应于所述工具信息的接收和所述设备信息的接收将所述输入装置或每个输入装置选择性地映射到所述一个或多个外科手术工具和所述一个或多个遥控设备。

2.  根据权利要求1所述的用户界面控制器，其中：
所述一个或多个外科手术工具包括单极电外科手术工具和双极电外科手术工具；并且
所述一个或多个遥控设备包括单极电外科发生器和双极电外科发生器。

3.  根据权利要求2所述的用户界面控制器：
其中，响应于正用工具控制信号，所述映射逻辑选择性地映射所述一个或多个输入装置，以控制启动所述单极电外科手术工具的所述单极电外科发生器或启动所述双极电外科手术工具的所述双极电外科发生器中的一个，其中所述正用工具控制信号响应于在所述一个或多个输入装置处的输入而生成。

4.  根据权利要求3所述的用户界面控制器，其中：
所述正用工具控制信号为能量变换信号；以及
响应于所述能量变换信号，所述映射逻辑选择性映射所述一个或 多个输入装置，以在控制启动所述单极电外科手术工具功能的所述单极电外科手术发生器与控制启动所述双极电外科手术工具功能的所述双极电外科手术发生器之间变换所述一个或多个输入装置。

5.  根据权利要求1所述的用户界面控制器，其中：
所述一个或多个外科手术工具被配置成分别可操作地连接到所述一个或多个遥控设备，以读取所述设备信息、控制所述一个或多个遥控设备，并且接收来自所述一个或多个遥控设备的真空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械力、数据信号或控制信号。

6.  根据权利要求5所述的用户界面控制器：
其中，所述一个或多个外科手术工具被配置成分别通过第一电缆和第二电缆可操作地连接到所述一个或多个遥控设备；
所述第一电缆包括一条或多条数据线和一条或多条控制线，所述数据线被配置成读取来自存储装置的所述设备信息，所述控制线被配置成控制所述一个或多个遥控设备；以及
所述第二电缆被配置成承载从所述一个或多个遥控设备中接收的真空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械力、数据信号或控制信号。

7.  根据权利要求5所述的用户界面控制器：
所述一个或多个外科手术工具包括被配置成可操作地连接到所述一个或多个遥控设备的输入/输出接口；
所述输入/输出接口被配置成读取所述一个或多个遥控设备的所述设备信息，并且被配置成控制所述一个或多个遥控设备。

8.  根据权利要求1所述的用户界面控制器：
其中，所述一个或多个输入装置包括一个或多个脚踏开关。

9.  根据权利要求1所述的用户界面控制器：
其中，所述一个或多个外科手术工具与所述一个或多个遥控设备通信，以命令所述一个或多个遥控设备向所述一个或多个工具提供真 空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械力、数据信号和控制信号中的至少一个。

10.  根据权利要求1所述的用户界面控制器：
其中，响应于在所述一个或多个输入装置处的用户输入，所述映射逻辑将所述一个或多个输入装置进一步选择性地映射到所述一个或多个外科手术工具和所述一个或多个遥控设备，以将经由相应遥控设备的相应输入装置的控制从第一外科手术工具变换到第二外科手术工具。

11.  根据权利要求1所述的用户界面控制器：
其中，所述一个或多个遥控设备基于在所述一个或多个输入装置处的输入，可操作启动所述一个或多个外科手术工具的功能。

12.  根据权利要求1所述的用户界面控制器：
所述映射逻辑被配置成响应于从所述一个或多个输入装置所接收的所述一个或多个信号启动映射的一个或多个外科手术工具的一个或多个功能，所述一个或多个功能与映射的一个或多个遥控设备相关。

13.  一种外科手术系统，其包括：
用户输入装置；
遥控设备；
可操作地连接到所述遥控设备的输入/输出接口，所述输入/输出接口被配置成接收关于所述遥控设备的设备信息，并且发出控制所述遥控设备的信号；
可操作地连接到所述输入/输出接口的外科手术工具；以及
具有储存在其中的映射逻辑的非暂时性存储器，
所述存储器被连接到所述用户输入装置，从而使得所述映射逻辑响应于用户对所述用户输入装置的启动，接收来自所述用户输入装置的控制信号，
所述存储器被连接到所述外科手术工具，从而使得所述映射逻辑 接收关于所述外科手术工具的工具信息，
所述存储器被连接到所述输入/输出接口，从而使得所述映射逻辑接收所述设备信息，以及
所述映射逻辑被配置成响应于接收所述工具信息和所述设备信息自动映射，并且可操作地将所述遥控设备连接到所述外科手术工具和所述用户输入装置。

14.  根据权利要求13所述的外科手术系统：
其中所述输入/输出接口被包括在所述外科手术工具中。

15.  根据权利要求13所述的外科手术系统：
其中所述输入/输出接口被包括在用户界面控制器中，所述用户界面控制器被可操作地连接到所述用户输入装置，可操作地连接到所述遥控设备，并且可操作地连接到所述外科手术工具。

16.  根据权利要求13所述的外科手术系统：
其中所述外科手术工具包括被配置成响应于在所述装置处的用户输入生成控制所述遥控设备的控制信号的控制器。

17.  根据权利要求16所述的外科手术系统：
其中所述外科手术工具与所述遥控设备通信，以命令所述遥控设备向所述外科手术工具提供真空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械力、数据信号和控制信号中的至少一个。

18.  根据权利要求13所述的外科手术系统：
所述映射逻辑被配置成响应于来自所述用户输入装置的所述控制信号，启动所述外科手术工具的功能，所述功能与所述遥控设备相关。

19.  根据权利要求18所述的外科手术系统：
所述功能为单极灼烧或双极灼烧。

20.  根据权利要求13所述的外科手术系统，其进一步包括：
第二用户输入装置；
第二遥控设备；以及
可操作地连接到所述输入/输出接口的第二外科手术工具；
所述输入/输出接口被可操作地连接到所述第二遥控设备，所述输入/输出接口被配置成接收关于所述第二遥控设备的第二设备信息，并且发出控制所述第二遥控设备的信号；
所述存储器被连接到所述第二用户输入装置，从而使得所述映射逻辑响应于所述用户对所述第二用户输入装置的启动，接收来自所述第二用户输入装置的控制信号；
所述存储器被连接到所述第二外科手术工具，从而使得所述映射逻辑接收关于所述第二外科手术工具的第二工具信息；
所述存储器被连接到所述输入/输出接口，从而使得所述映射逻辑接收所述第二设备信息；以及
所述映射逻辑被配置成响应于接收所述第二工具信息和所述第二设备信息自动映射，所述第二遥控设备被可操作地连接到所述第二外科手术工具并且连接到所述第二用户输入装置。

21.  根据权利要求20所述的外科手术系统：
所述映射逻辑被配置成响应于来自所述用户输入装置的所述控制信号，启动所述外科手术工具的功能，所述外科手术工具的所述功能与所述遥控设备相关；以及
所述映射逻辑被配置成响应于来自所述第二用户输入装置的所述控制信号，启动所述第二外科手术工具的功能，所述第二外科手术工具的功能与所述第二遥控设备相关。

22.  根据权利要求21所述的外科手术系统：
所述遥控设备包括单极灼烧能量发生器，并且所述外科手术工具的功能为单极灼烧；以及
所述第二遥控设备包括双极灼烧能量发生器，并且所述第二外科手术工具的功能为双极灼烧。

23.  根据权利要求13所述的外科手术系统：
所述存储器具有储存在其中的用户输入控制逻辑，
所述用户输入控制逻辑被配置成检测所述遥控设备，并且所述外科手术工具可操作地连接到所述用户输入装置，以及
所述用户输入控制逻辑被配置成基于所述设备信息，映射来自所述用户输入装置的信号，以控制所述遥控设备。

24.  根据权利要求13所述的外科手术系统，其进一步包括：
连接到所述遥控设备的第一电缆，所述第一电缆包括一条或多条数据线和一条或多条控制线，所述第一电缆被配置成经由该数据线或每条数据线读取来自所述遥控设备的存储装置的所述设备信息，并且经由该控制线或每条控制线控制所述遥控设备；以及
连接到所述遥控设备的第二电缆，所述第二电缆被配置成接收来自所述遥控设备的真空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械力、数据信号和控制信号中的至少一个。

25.  根据权利要求13所述的外科手术系统：
所述映射逻辑被配置成响应于来自所述用户输入装置的所述控制信号，启动所述外科手术工具的功能，所述功能与所述遥控设备相关。

26.  根据权利要求21所述的外科手术系统：
所述功能为单极灼烧或双极灼烧。

27.  一种外科手术系统，其包括：
用户输入装置；
遥控设备；以及
被配置成可操作地连接到所述遥控设备的外科手术工具；
所述外科手术工具包括被配置成响应于来自所述用户输入装置的用户输入，生成控制所述遥控设备的控制信号的控制器。

28.  根据权利要求27所述的外科手术系统，其进一步包括：
具有储存在其中的映射逻辑的非暂时性存储器，
所述映射逻辑被配置成接收关于所述外科手术工具的工具信息，
所述映射逻辑被配置成接收关于所述遥控设备的设备信息，以及
所述映射逻辑被配置成响应于接收所述工具信息和所述设备信息自动映射，并且可操作地将所述遥控设备连接到所述外科手术工具和所述用户输入装置。

29.  一种远程操作的外科手术系统，其包括：
远程操作的外科手术器械，
用户输入装置，其被配置成发送启动命令以使所述外科手术器械启动；以及
控制器，其被可操作地连接到所述用户输入装置以及所述远程操作的外科手术器械，所述控制器被配置成在接收来自所述用户输入装置的启动命令之后延迟所述外科手术器械的启动达至少预定持续时间。

30.  根据权利要求29所述的外科手术系统，所述控制器被进一步配置成：
引起到操作所述用户输入装置的用户的反馈，所述反馈响应于接收所述启动命令，所述反馈指示所述外科手术器械处于启动状态。

31.  根据权利要求30所述的外科手术系统：
所述反馈包括视觉反馈、肤觉反馈、音频反馈或其组合。

32.  根据权利要求29所述的外科手术系统：
所述控制器被配置成响应于在所述预定持续时间结束后继续接收来自所述用户输入装置的所述启动命令，启动所述外科手术器械；以及
所述控制器被配置成响应于在所述预定持续时间期间不继续接收来自所述用户输入装置的所述启动命令，不启动所述外科手术器械。

33.  根据权利要求32所述的外科手术系统：
所述控制器被配置成在响应于在所述预定持续时间期间不继续接收来自所述用户输入装置的所述启动命令不启动所述外科手术器械之后，在接收来自所述用户输入装置的第二启动命令之后，延迟所述外科手术器械的启动达至少第二预定持续时间。

34.  根据权利要求33所述的外科手术系统：
所述控制器被配置成引起到操作所述用户输入装置的用户的第一反馈，所述第一反馈响应于接收所述启动命令，所述第一反馈指示所述外科手术器械处于启动的状态；以及
所述控制器被配置成引起到操作所述用户输入装置的用户的第二反馈，所述第二反馈响应于接收所述第二启动命令，所述第二反馈指示所述外科手术器械处于启动的状态。

35.  根据权利要求33所述的外科手术系统：
所述控制器被配置成响应于在所述第二预定持续时间结束之后继续接收所述第二启动命令，启动所述外科手术器械。

36.  根据权利要求29所述的外科手术系统：
所述控制器被配置成在响应于在所述预定持续时间结束之后继续接收来自所述用户输入装置的所述启动命令，启动所述外科手术器械，并且继续启动所述外科手术器械直到不再接收到所述启动命令。

37.  根据权利要求29所述的外科手术系统，其进一步包括：
至少一个附加外科手术器械，所述控制器被可操作地连接以启动所述加外科手术器械或每个附加外科手术器械。

38.  根据权利要求29所述的外科手术系统：
所述用户输入装置包括脚踏板。

39.  根据权利要求29所述的外科手术系统：
所述启动命令包括使所述外科手术器械输送外科手术通量的命 令。

40.  根据权利要求29所述的外科手术系统：
所述外科手术器械包括电外科手术器械；以及
所述启动命令包括使所述电外科手术器械输送电外科手术能量的命令。

41.  根据权利要求29所述的外科手术系统，其还包括：
遥控设备，所述遥控设备被配置成控制真空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械推/拉力或数据信号的提供，以支持所述外科手术器械的功能；以及
在所述外科手术器械与所述遥控设备之间连接的电缆，所述电缆包括至少一个数据传输线和至少一个控制线，所述数据传输线或每条数据传输线被配置成发送数据，并且所述控制线或每条控制线被配置成在所述遥控设备与所述外科手术器械之间发送控制命令。

42.  根据权利要求41所述的外科手术系统：
所述电缆包括数据存储装置，所述数据存储装置包括关于遥控设备的信息，所述数据存储设备可操作地连接到所述数据传输线或每条数据传输线。

43.  一种用于最小侵入性外科手术系统(100A、100B、1600)的方法，所述方法包括：
从装配至第一自动化臂(153A)的第一自动化外科手术工具(101A)中的存储装置(426)读取第一工具信息，以至少确定第一工具类型；
读取关于一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)用于其控制的设备信息；
将所述第一工具信息与所述设备信息相比较，以使所述一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)的第一遥控设备(102A’)与所述第一自动化外科手术工具(101A)合适地相匹配；以及
映射(1672)第一控制操纵台(150、150A)的一个或多个用户界面输入 装置(1601A、1601B)，以控制所述第一遥控设备(102A’)，支持所述第一自动化外科手术工具(101A)的功能，
所述方法进一步包括：
从装配至第二自动化臂(153B)的第二自动化外科手术工具(101B)中的存储装置(426)读取第二工具信息，以至少确定第二工具类型；以及
将所述第二工具信息与所述设备信息相比较，以使所述一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)的第二遥控设备(102B’)与所述第二自动化外科手术工具(101B)合适地相匹配；并且
其中第一用户界面输入装置(1601A)的映射(1672)对控制变换信号响应，以在分别对所述第一自动化外科手术工具(101A)和所述第二自动化外科手术工具(101B)支持中，在所述第一遥控设备(102A’)和所述第二遥控设备(102B’)的控制之间进行变换。

44.  一种用于最小侵入性外科手术系统(100A、100B、1600)的方法，所述方法包括：
从装配至第一自动化臂(153A)的第一自动化外科手术工具(101A)中的存储装置(426)读取第一工具信息，以至少确定第一工具类型；
读取关于一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)用于其控制的设备信息；
将所述第一工具信息与所述设备信息相比较，以使所述一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)的第一遥控设备(102A’)与所述第一自动化外科手术工具(101A)合适地相匹配；以及
映射(1672)第一控制操纵台(150、150A)的一个或多个用户界面输入装置(1601A、1601B)，以控制所述第一遥控设备(102A’)，支持所述第一自动化外科手术工具(101A)的功能，
所述方法进一步包括：
从装配至第二自动化臂(153B)的第二自动化外科手术工具(101B)中的存储装置(426)读取第二工具信息，以至少确定第二工具类型；以及
将所述第二工具信息与所述设备信息相比较，以使所述一个或多 个遥控设备(102A’、102B’、1602)的所述第一遥控设备(102A’)与所述第二自动化外科手术工具(101B)合适地相匹配；
其中所述一个或多个用户界面输入装置(1601A、1601B)的映射(1672)对控制变换信号响应，以在对所述第一自动化外科手术工具(101A)和所述第二自动化外科手术工具(101B)支持中变换所述第一遥控设备(102A’)的控制。

45.  一种用于最小侵入性外科手术系统(100A、100B、1600)的方法，所述方法包括：
从装配至第一自动化臂(153A)的第一自动化外科手术工具(101A)中的存储装置(426)读取第一工具信息，以至少确定第一工具类型；
读取关于一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)用于其控制的设备信息；
将所述第一工具信息与所述设备信息相比较，以使所述一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)的第一遥控设备(102A’)与所述第一自动化外科手术工具(101A)合适地相匹配；以及
映射(1672)第一控制操纵台(150、150A)的一个或多个用户界面输入装置(1601A、1601B)，以控制所述第一遥控设备(102A’)，支持所述第一自动化外科手术工具(101A)的功能，
所述方法进一步包括：
从装配至第二自动化臂(153B)的第二自动化外科手术工具(101B)中的存储装置(426)读取第二工具信息，以至少确定第二工具类型；
将所述第二工具信息与所述设备信息相比较，以使所述一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)与所述第二自动化外科手术工具(101B)合适地相匹配；
从装配至第三自动化臂(153C)的第三自动化外科手术工具(101C)中的存储装置(426)读取第三工具信息，以至少确定第三工具类型；以及
将所述第三工具信息与所述设备信息相比较，以使所述一个或多个遥控设备(102A’、102B’、1602)与所述第三自动化外科手术工具(101C)合适地相匹配；
其中所述一个或多个用户界面输入装置(1601A、1601B)的映射对以下信号响应：
工具变换信号，以在所述第二自动化外科手术工具(101B)和所述第三自动化外科手术工具(101C)之间变换运动学控制，以及
控制变换信号，以在分别对所述第一自动化外科手术工具(101A)和所述第二或第三自动化外科手术工具(101B、101C)支持中，在所述第一遥控设备(102A、102B、1602)和第二或第三遥控设备的控制之间进行变换。

在自动化外科手术系统中用于电外科手术工具的可适配的集成能量控制系统
本申请是申请日为2010年3月5日、名称为“在自动化外科手术系统中用于电外科手术工具的可适配的集成能量控制系统”的中国专利申请201080020509.2的分案申请。
技术领域
本发明的实施方式一般地涉及支持工具的设备的集成控制和在自动化外科手术系统中设备与工具的接合。
背景技术
自动化外科手术系统可具有可与多个自动化外科手术工具(也称为自动化外科手术器械)相连接的多个自动化臂。一种这类自动化外科手术工具是电外科手术工具，其包括单极电外科手术工具或双极电外科手术工具以及谐波、激光、超声波工具。另一种自动化外科手术工具是组织操控工具，其可具有铰接的末端操纵器(例如钳、剪刀、抓紧器、持针器、显微解剖器、U形钉施加器(staple applier)、敲钉器(tacker)、抽吸/冲洗工具、夹具施加器(clip applier)或类似物)或非铰接末端操纵器(例如切割刀片、冲洗器、导管、抽吸孔或类似物)，不具有电外科手术元件。尽管电外科手术工具被机械地连接到自动化臂上，以控制其运动，但它们也与电外科手术能量发生装置(ESU)相连接，以便能量可施加到在其末端操纵器处或接近其末端操纵器处的组织上。
自动化外科手术系统中的电外科手术工具可由外科医生的左和/或右手中的一个或两个进行机械控制和电控制，以通过外科医生的脚向组织传递能量。当在显示器上观看通过摄像机捕捉的电外科手术工具和组织的图像时，可能很难看到能量意外施加到组织的影响。尽管能量单次误用到组织可引起一些损害，但随着能量的重复误用，可能对 组织引起逐渐增加的损害。
能量意外应用到组织可由放错脚在不正确的踏板上引起。为了避免放错脚，外科医生可能不得不把目光从显示器上移开而看他的脚，并将其正确地放在多个脚踏开关中正确的一个上。能量意外应用到组织也可由外科医生不清楚在外科手术部位处多个电外科手术工具中哪一个正通着电而引起。此外，如果外科医生的注意力仅集中在错误的外科手术工具上，那么他可能不会看到由于其误用而产生的组织损害。在外科手术部位处，将正确的电外科手术工具通电可增加外科手术效率和避免对患者产生过度的组织损害。
此外，随着自动化外科手术工具的附加类型与可控设备一起使用，对于外科医生而言，同时控制所有所需的器械已经变得更困难。
发明内容
本发明的实施方式由所附权利要求进行概括。
附图说明
图1A是用自动化电外科手术工具进行最小侵入性自动化外科手术过程的第一自动化外科手术系统的方框图。
图1B用自动化电外科手术工具进行最小侵入性自动化外科手术过程的第二自动化外科手术系统的方框图。
图2A是具有多个自动化外科手术臂的自动化外科手术操控器的立体图，所述多个自动化外科手术臂中的至少一个包括自动化电外科手术工具。
图2B说明了将自动化电外科手术工具装配到自动化外科手术臂的适配器。
图2C说明了图2C的自动化外科手术臂的适配器的俯视图，自动化电外科手术工具可被装配至其上。
图2D说明了接合到自动化外科手术臂的示例性自动化电外科手术器械或工具的后侧。
图3A是自动化外科手术主控制操纵台(外科医生操纵台)的立体图。
图3B是示例性万向控制输入肘节(input wrist)的立体图，该肘节枢轴支持图3A自动化外科手术主控制操纵台的主夹具控制手柄(也称为主夹具控制输入端)，以控制自动化外科手术工具，包括自动化电外科手术工具。
图3C是示意性说明主夹具控制手柄(也称为主夹具控制输入端)的剖视图，其用与反馈发生器相连接的元件枢轴连接到图3B的控制输入肘节上，以提供肤觉/触觉用户反馈。
图4是图3A主控制操纵台的立体观察器的立体图，说明了在外科手术部位视频图像上面的图形用户界面。
图5A～5C说明了由显示器所显示的图像，该显示器包括根据本发明一个实施方式的在工作部位视频图像上面的图形用户界面。
图6A～6B说明了主控制图标(icon)的放大图像，其包括主夹具映像(map)和踏板映像。
图7A～7F是外科医生控制操纵台的集成踏板系统的各种视图。
图8是组装到外科医生控制操纵台的集成踏板系统的立体图。
图9是外科医生操纵台中工作区的立体图，其显示了左主控制器和右主控制器。
图10是图9中示出的右主控制器的右主夹具和右控制输入肘节的放大立体图。
图11A是在图9中示出的外科医生操纵台中人体工程学控制板的放大立体图。
图11B是在图9中示出的外科医生操纵台中液晶显示器(LCD)触摸屏的俯视图。
图12说明了可用于提供用户反馈的信号的不同信号外形的波形图；用户反馈的偏手性(handedness)—左或右手(或偏侧性(sidedness)—左或右侧)；以及具有不同信号形式的不同的用户反馈。
图13A～13B是说明用于增强电外科手术装置启动的方法的流程图。
图14是流程图，说明产生图形用户界面(GUI)和用视频图像显示该GUI以向用户提供视觉反馈的方法。
图15是从一侧的一个外科手术工具向相反一侧的另一个外科手术 工具切换能量偏手性的方法的流程图。
图16说明了集成自动化外科手术控制系统的方框图。
图17A～17B说明了集成自动化外科手术控制系统的替代实施方式的简化方框图。
图18A～18B说明了与图17A～17B中示出的集成自动化外科手术控制系统的替代实施方式相应的踏板控制逻辑和交替输入/输出信号流动的方框图。
图19说明了智能电缆的立体图。
图20A～20C说明了如何可以使开关适合于不同遥控设备的不同类型控制线的示意图。
图21说明了包括集成用户界面控制器功能的计算机系统的方框图。
注意，这些图是为了说明性目的，不必反映所说明对象的真实形状、大小或尺寸。
发明详述
在以下本发明实施方式的详细描述中，列举了很多具体细节，以便提供本发明实施方式的完全理解。然而，对本领域技术人员来说，不需要这些具体细节可实施本发明的实施方式将是显而易见的。在其他情况，广泛已知的方法、步骤、部件和电路没有被详细地进行描述，以便不至于不必要地使本发明实施方式的方面不清楚。
介绍
自动化外科手术可用于进行各种外科手术过程，包括但不限于开放性外科手术、神经外科手术(例如立体定位手术)、内窥镜手术(例如腹腔镜检查、关节镜检查、胸腔镜检查)等等。在这些自动化外科手术期间，外科医生可用各种波形的高电压、低电流电能进行例如烧灼、切割组织或封闭血管这样的任务。电能供应装置(称为电外科手术发生装置ESU)与外科手术器械相连接，并且通常由脚踏板的脚踏开关启动。外科医生操纵台中的一个或多个脚踏板和它们相应的开关可用于启动这些电能供应装置。外科医生操纵台中的脚踏开关代替了 与ESU一起包装作为标准设备的原始设备制造(OEM)脚踏开关。OEM踏板直接与特定的ESU相连接，并且不可用于控制其他设备。
在本发明的一个实施方式中，公开了用于最小侵入性外科手术系统的方法，包括从装配至第一自动化臂的第一自动化外科手术工具中的存储装置读取第一工具信息，以至少确定第一工具类型；读取关于用于其控制的一个或多个遥控设备的设备信息；将第一工具信息与设备信息相比较，以使一个或多个遥控设备的第一遥控设备与第一自动化外科手术工具合适地相匹配；以及映射(map)第一控制操纵台的一个或多个用户界面输入装置，以控制第一遥控设备支持第一自动化外科手术工具的功能。
在本发明的另一个实施方式中，公开了用于控制操纵台的可适配的集成用户界面控制器。该可适配的集成用户界面控制器包括连接到一个或多个用户界面输入装置上的映射逻辑(mapping logic)，以响应一个或多个用户界面输入装置的选择，接收控制信号；以及与映射逻辑相连接的可适配的输入/输出(I/O)接口。可适配的I/O接口连接到一件或多件遥控设备。可适配的I/O接口读取一件或多件遥控设备的设备信息，并使一个或多个用户界面输入装置的信号水平适应于一件或多件遥控设备的信号水平。响应关于一个或多个遥控设备的设备信息、可由控制操纵台控制的一个或多个自动化外科手术工具的工具信息以及由用户选择的正用(active)工具控制信号，该映射逻辑选择性地将一个或多个用户界面输入装置映射到一件或多件遥控设备。该正用工具控制信号在一个或多个自动化外科手术工具之间切换至少一个用户界面装置对遥控设备的控制。
在本发明的又一个实施方式中，公开了另一种用于控制操纵台的可适配的集成用户界面控制器。该可适配的集成用户界面控制器在这种情况下包括连接到一个或多个用户界面输入装置的映射逻辑，以响应一个或多个用户界面输入装置的选择，接收控制信号；以及与一个或多个自动化外科手术工具相连接的工具接口。该工具接口从可由控制操纵台控制的一个或多个自动化外科手术工具读取工具信息，并且从一个或多个智能自动化外科手术工具读取一件或多件遥控设备的设备信息。该映射逻辑选择性地将一个或多个用户界面输入装置映射到 一个或多个智能自动化外科手术工具，以通过智能的一个或多个自动化外科手术工具遥控一个或多个遥控设备。通过映射逻辑进行的选择性映射响应于一件或多件遥控设备的设备信息、一个或多个智能自动化外科手术工具的工具信息以及由用户选择的正用工具控制信号。该正用工具控制信号在一个或多个智能自动化外科手术工具之间切换至少一个用户界面装置对遥控设备的控制。
在本发明的还另一个实施方式中，公开了最小侵入性外科手术系统。该最小侵入性外科手术系统包括一个或多个自动化外科手术工具、集成用户界面控制器以及与集成用户界面控制器和一个或多个自动化外科手术工具相连接的信息处理机。该集成用户界面控制器具有与一件或多件遥控设备相连接的第一接口和与第一控制操纵台的一个或多个用户界面输入装置相连接的第二接口。该集成用户界面控制器进一步具有映射逻辑，以映射一个或多个用户界面输入装置，从而控制一件或多件第一遥控设备中的一个或多个。为了响应与信息处理机相连接的存储装置中所存储的程序指令，该信息处理机被配置用于从装配至第一自动化臂的第一自动化外科手术工具中的存储装置读取第一工具信息，以至少确定第一工具类型；读取关于用于其控制的一件或多件遥控设备的设备信息；将第一工具信息与设备信息相比较，以使一个或多个遥控设备与第一自动化外科手术工具合适地相匹配；以及控制该映射逻辑，以映射第一控制操纵台的一个或多个用户界面输入装置，从而控制第一遥控设备以支持第一自动化外科手术工具的功能。
自动化外科手术系统
自动化外科手术通常涉及具有多个自动化操控器臂的自动化操控器的使用。一个或多个自动化操控器臂通常支持自动化外科手术工具或器械，该自动化外科手术工具或器械可以是电外科手术工具或非电外科手术工具。一个或多个自动化操控器臂通常用于支持外科手术图像捕捉装置，例如内窥镜(其可以是各种结构例如腹腔镜、关节镜、宫腔镜或类似物中的任意一种)，或任选地，某些其他成像形式(例如超声波、荧光检查、磁共振成像或类似形式)。通常，自动化操控器臂将支持对应于外科医生两只手的至少两种自动化外科手术工具和一个 图像捕捉装置。
现在参考图1A，其说明了自动化外科手术系统100A的方框图，以利用自动化电外科手术工具101A和101B进行最小侵入性自动化外科手术。自动化电外科手术工具101A和101B中的每一个都是自动化内窥镜外科手术器械，其由受控自动化操控器所操控，并通过从主控制操纵台接收的控制信号进行遥控。相比之下，手动内窥镜外科手术器械由手直接进行控制。自动化电外科手术工具101A为双极电外科手术工具。自动化电外科手术工具101B为单极电外科手术工具。
用户或操作员O(通常为外科医生)通过在主控制操纵台150处操控输入装置对患者P实施最小侵入性外科手术。主控制操纵台150在此也可称为控制操纵台、外科医生操纵台或主操纵台。操纵台150的计算机151指挥自动化控制的内窥镜外科手术器械(总体编号为101)的运动，利用自动化外科手术操控器152实现器械的运动。自动化外科手术操控器152也可称为自动化患者侧推车系统或简单地称为推车。自动化外科手术操控器152具有一个或多个自动化臂153。通常，自动化外科手术操控器152包括由连杆支持的至少三个自动化操控器臂153，中心臂支持内窥镜摄像机101C，朝向中心左右的自动化外科手术臂153支持组织操控工具和自动化外科手术工具101A。
助手A可协助相对于患者P预定位自动化外科手术操控器152以及切换工具或器械101为可选工具结构和类似动作，同时通过助手的显示器154观察内部外科手术部位。通过由自动化外科手术操控器152所支持的外科手术器械101中的一个提供内部外科手术部位的图像，该图像通过助手的显示器154向A显示和通过外科医生操纵台150向操作员O显示。
通常，自动化外科手术操控器152的自动化臂153包括定位部分和传动部分。在外科手术期间，在操控组织的同时，自动化外科手术操控器152的定位部分保持为固定配置。在外科手术期间，自动化外科手术操控器152的传动部分在外科医生操纵台150处操作员O产生的控制信号的指挥下有效地进行铰接。臂153的有效传动部分在此称为执行部分158。在外科手术期间处于固定配置的自动化臂153的定位部分可称为定位连杆和/或“装配连接件”156、156’。
为了支持电外科手术自动化工具101A～101B的功能，自动化外科手术系统100可进一步包括一个或多个电外科手术发电机102A～102B。一个或多个电外科手术发电机102A～102B通过操作主操纵台的外科医生经由控制电缆109A～109B由主操纵台150进行遥控。
电外科手术发电机102A为双极发电机。电线对106A～106B在双极电外科手术发电机102A和双极电外科手术自动化工具101A之间进行连接。电线106A～106B这对电线对可将双极电外科手术发电机102A的能量传输到双极电外科手术自动化工具101A的各对末端操纵器上，以烧灼或封闭组织。
电外科手术发电机102B为单极发电机。电线107在单极电外科手术发电机102B和单极电外科手术自动化工具101B之间进行连接。地线108在单极电外科手术发电机102B和患者P之间进行连接。电线107可将单极电外科手术发电机102B的能量传输到单极电外科手术自动化工具101B的末端操纵器上，以烧灼或封闭组织。单极电外科手术发电机和双极电外科手术发电机可一起结合为一个电外科手术发电机102A’中，该电外科手术发电机102A’可由来自控制操纵台150的两组控制进行遥控。这就是说，设备102A’的第一组控制可用于控制遥控设备的一个功能，以供应(例如单极电外科手术能量)至第一自动化外科手术工具，同时该设备的第二组控制可用于控制该遥控设备的另一功能，以供应(例如双极电外科手术能量)至第二自动化外科手术工具。该遥控设备也可称为可遥控设备或遥控供应设备。与遥控设备相连接以接收供应的自动化外科手术工具也可称为供应可控工具。
在此大部分描述涉及遥控电外科手术发电机和对自动化电外科手术工具供应电外科手术能量的控制。然而，在此的描述是更一般的，因为其同样适合其他类型的遥控供应设备(例如激光发生器)和供应可控工具(例如激光外科手术工具)。该遥控供应设备可用于供应真空、气体、液体、能量(例如电、激光、超声波)、机械扭矩、机械推/拉力、数据信号、控制信号等，以支持其他类型自动化外科手术工具(例如超声波、激光、吻合器)的功能。例如，自动化外科手术工具可将由遥控激光发生器和遥控超声波发生器所支持的激光切割和超声波的功能合并到一起，这两者可由外科医生操纵台进行遥控。关于更多的细 节，见由Matthew Williams等在2008年3月31日提交的、题目为ROBOTIC SURGICAL TOOLS FOR LASER MARKING AND LASER CUTTING(用于激光标记和激光切割的自动化外科手术工具)的美国申请12/060,112号，其在此通过引用并入。
现在参考图1B，其说明了自动化外科手术系统100B的方框图。自动化外科手术系统100B类似于自动化外科手术系统100A，但具有在外科医生操纵台150A和患者侧推车152之间引入的控制推车150B。控制推车150B包括计算机151B，并且任选地，包括外部监视器154。为了进一步控制或支持自动化外科手术工具，控制推车150B包括一件或多件可遥控设备102A’～102N’。
在控制推车中所装配的一件可遥控设备102A’可以是电外科手术发电机，其将单极电外科手术发电机和双极电外科手术发电机组合到一起，以向两个电外科手术工具101A～101B供应电外科手术能量。电线对106A～106B在电外科手术发电机102A’和双极电外科手术自动化工具101A之间进行连接。电线106A～106B这对电线对可将双极电外科手术发电机102A’的能量传输到双极电外科手术自动化工具101A的各个末端操纵器对上，以烧灼或封闭组织。电线107在电外科手术发电机102A’和单极电外科手术自动化工具101B之间进行连接。地线108(在图1A中未示出，见图1B)用于在电外科手术发电机102A’和患者P之间进行连接。
控制电缆110在控制推车150B的计算机151B和外科医生操纵台之间进行连接，以控制外科手术系统，包括可遥控设备和自动化臂以及自动化外科手术工具。控制电缆111与计算机151B和患者侧推车152相连接，以便外科医生操纵台通过控制推车控制自动化臂和自动化外科手术工具。
可在一件或多件可遥控设备102A’～102N’和控制推车150B中的计算机151B之间分别连接智能电缆112A～112N。通过这些连接，外科医生操纵台可用其脚踏板和主控制器控制可遥控设备。以这种方式，可遥控设备102A’～102N’的控制可被整合到外科医生操纵台中。其脚踏板和主控制器成为外科医生可使用的整合控制机构，以控制外科手术系统的每个方面，从而使自动化外科手术更加有效。高级用户界面 可用于提供操作可遥控设备与自动化外科手术工具的改进的控制和反馈。
患者侧推车(自动化外科手术操控器)
现在参考图2A，说明了自动化外科手术操控器152的立体图。自动化外科手术操控器152也可称为患者侧推车(PSC)。
自动化外科手术操控器152具有一个或多个自动化外科手术臂153。自动化臂153C包括连接到其上的电外科手术自动化工具101A。自动化外科手术操控器152进一步包括底座202，自动化外科手术器械101可从底座202上得到支持。更具体地，自动化外科手术器械101各自通过定位连杆156和臂153的启动部分158得到支持。应当注意到这些连杆结构在此图示为具有在大部分自动化臂上延伸的防护罩206、208。应当理解，这些防护罩206、208是任选的，并且在某些实施方式中可被限制大小或完全去除，以最小化由伺服机构所操控的惯性，并限制自动化外科手术操控器152的总重量。
自动化外科手术工具101A～101C中的每一个都可拆地连接到接近每个自动化外科手术臂末端的可移动滑架237。可驱动自动化外科手术工具装配至其上的每个可移动滑架237，以在自动化外科手术臂153的启动部分158中，在箭头257的方向上沿着线性导轨系统(formation)260平移。
自动化外科手术操控器152通常具有适于在手术室之间运送的尺寸。其通常可适合通过标准手术室门和到达标准医院电梯上。自动化外科手术操控器152可具有允许推车由单个护理员放置邻近操作台的重量和车轮(或其他运送)系统。自动化外科手术操控器152在运送期间可以足够稳定，以避免倾斜，并且易于经受在使用期间可能强加到自动化臂末端上的倾覆力矩。
自动化操控臂153中的每一个都优选地包括连杆，其约束装配至其上的外科手术工具101的运动。更具体地，连杆包括通过平行四边形布置中的旋转接头连接在一起的刚性连接，以便自动化外科手术工具绕空间中的一点旋转。在空间中的该点上，自动化臂可绕俯仰轴线和偏转轴线转动自动化外科手术工具。俯仰和偏转轴线在该点上相交， 该点沿自动化外科手术工具的轴排列。该轴为可旋转的中空管，其可具有电缆驱动系统的众多电缆，以控制末端操纵器212的运动。
自动化臂提供自动化外科手术工具更大程度的运动自由度。沿插入轴线(insertion axis)——其平行于自动化外科手术工具轴的中心轴线，自动化外科手术工具可滑行到外科手术部位中和滑行出外科手术部位，如箭头257所指示的。自动化外科手术工具也可绕插入轴线旋转。因为自动化外科手术工具沿插入轴线滑行或绕插入轴线旋转，所以中心点相对于患者侧推车152底座是相对固定的。这就是说，通常移动整个自动化臂，以便维持或重新定位到中心点。
自动化臂的连杆可由其中的一系列发动机驱动，以响应来自信息处理机或计算机的命令。自动化臂中的发动机也可用于围绕轴线在中心点上旋转和/或枢轴转动自动化外科手术工具。如果自动化外科手术工具101进一步具有被铰接或启动的末端操纵器，则自动化臂中的其他发动机可用于控制该末端操纵器。另外，由发动机提供的运动可被机械地转移到不同的位置上，例如通过用滑轮、电缆、齿轮、联杆、凸轮、凸轮从动件和类似物，或其他已知的转移方法，例如气体力学、水力学或电子学的。
自动化外科手术工具101通常是无菌结构，通常被灭菌和/或提供在密封封闭的包装内，以便使用。因为自动化外科手术工具101在很多过程期间将被移除和替换，如果接口直接结合工具夹持器，则该工具夹持器有可能暴露于污染。为了避免对工具夹持器的污染和患者之间可能的交叉污染，在自动化外科手术操控器的自动化臂中提供用于连接到自动化外科手术工具101上的适配器。
现在参考图2B～2D，现在对自动化外科手术工具101A装配到自动化外科手术臂的适配器228进行简要描述。
自动化外科手术臂153可包括适配器228，电外科手术自动化工具101A或其他外科手术工具101可被装配至其上。图2D说明了示例性适配器228的前侧。适配器128的前侧通常称为工具侧230，相反一侧通常称为夹持器侧(未示出)。
图2B说明了作为外科手术自动化工具101A的示例性电外科手术自动化工具400的后侧。自动化外科手术工具400包括示例性可装配 的壳401，其包括可与适配器228相连接的连接底座412，以将工具400装配至外科手术自动化操控器的自动化臂上。连接底座412和适配器228可被电连接和机械连接在一起，以启动自动化外科手术工具400。与连接底座412旋转连接的是一个或多个可旋转接收元件418，也称为输入盘。一个或多个可旋转接收元件418中的每一个都包括一对销422A和422B，统称为销422。与销422B相比，销422A位于更接近每个可旋转接收元件418中心的位置。所述一个或多个可旋转接收元件418可分别机械地连接到适配器228的一个或多个可旋转驱动器234上。自动化外科手术工具101A可进一步包括释放杆416，以使其从适配器228和自动化臂上释放下来。
连接底座412可进一步包括一个或多个电接头或销424，以电连接到适配器228的电连接器242末端上。可连接到工具的电接头或销424上的电连接器242的一个或多个末端可用于进行电烙器连接，例如在集成控制器和工具之间和/或在工具和电外科手术发生装置之间。连接底座412可进一步包括印刷电路板425，和连接到其上以及连接到一个或多个销424上的一个或多个集成电路426。所述一个或多个集成电路426存储工具信息，该信息可用于识别与自动化臂相连接的自动化外科手术工具的类型，以便其可由主控制操纵台150正确地控制。
参看图2B和2D，说明了自动化电外科手术工具或器械400。所述自动化电外科手术工具或器械400包括可装配的壳401，具有近端和远端的长轴404；以及连接到轴404远端附近的末端操纵器(未示出)。可装配的壳401包括与轴404近端相连接的连接底座或工具底座412。可装配的壳401可进一步包括一个或多个电连接器474A～474B、罩472和一个或多个释放杆416。在轴404的远端上，机械肘节(未示出)可用于移动末端操纵器。
工具400的连接底座或工具底座412可连接到适配器228上，以便其是可移动地连接到自动化外科手术系统上的。其他具有相同类型工具底座的外科手术工具也可连接到适配器上，并随后连接到自动化臂上。在外科手术期间，适配器228与可移动滑架237相连接。因此，用装配至适配器228的电外科手术工具400，其可随滑架237沿自动化外科手术臂153的插入轴线平移，如图2A中的箭头257所指示的。工 具底座412包括接收元件或输入盘418，所述接收元件或输入盘418通过适配器可拆连接到可旋转驱动元件234上，所述可旋转驱动元件234被装配在自动化臂组件153的滑架237上。滑架237的可旋转驱动元件234通常与促动器(未示出)相连接，例如电动机或类似物，以引起每个在滑架237中选择性角位移。
当装配至自动化外科手术臂153上时，除了末端操纵器的执行运动以外，末端操纵器可具有相对于臂153的多种运动自由度。自动化外科手术工具的末端操纵器用于进行外科手术，例如切割、剪切、抓握、夹紧、夹住、啮合或接触邻近外科手术部位的组织。通过电外科手术工具，导体与至少一个末端操纵器电连通，以向由夹紧钳夹住的组织传递电能。
如图2D中所示，工具底座412可由罩472封住，一个或多个电连接器474A～474B可被装配至罩472上。一个或多个电连接器474A～474B可接收一个或多个电缆106A～106B、107，以连接到电外科手术发电机单元上，例如在图1A中说明的双极发电机102A、单极发电机102B或组合的单极/双极发电机102A’。工具内的一个或多个电线在电连接器474A～474B和工具的一个或多个末端操纵器上的电极之间进行电连接。可选地，可连接到工具的电接头或销424上的电连接器242的一个或多个端可用于在工具和电外科手术发生装置之间进行电烙连接。
适配器228包括与浮动板236旋转连接的一个或多个可旋转驱动器234。可旋转驱动器234通过弹性径向构件，被弹性装配至浮动板236上，所述弹性径向构件延伸入绕可旋转驱动器的环形压痕。可旋转驱动器234可通过这些弹性结构的偏转，相对于浮动板236轴向移动。
浮动板236具有相对于周围适配器结构的有限的运动范围，该周围适配器结构与适配器的主表面正交。当自动化外科手术工具101的释放杆416被启动时，浮动板的轴向运动帮助可旋转驱动器234从自动化外科手术工具101上分离下来。
适配器228的一个或多个可旋转驱动器234可机械地连接到外科手术工具101的一部分上。可旋转驱动器234中的每一个都可包括一个或多个开口240，以接收自动化外科手术工具101的可旋转接收元件 418的突出部或销422。可旋转驱动器234中的开口240被设置用于精确对准外科手术工具101的可旋转接收元件418。
可旋转接收元件418的内销422A和外销422B分别对准每个可旋转驱动器中的开口240A和开口240B。与销422B和开口240B相比，销422A和开口240A与旋转轴线相距不同的距离，以便确保可旋转驱动器234和可旋转接收元件418不被180度对准，与它们预期位置不相协调。另外，可旋转驱动器中每一个开口240都可被轻微地径向伸长，以便在圆周朝向合适地接收销。这允许销422在开口240内径向滑行，并容许在工具和适配器228之间的某些轴向错位，同时最小化在可旋转驱动器234和可旋转接收元件418之间的任何角度错位和侧隙。另外，销422和开口240之间的相互作用有助于限制自动化外科手术工具101在与适配器228相结合的位置中，直到沿壳401侧面的释放杆416从接口轴向推动浮动板236，以便释放工具101。
当被放置在第一轴向位置(远离工具侧230)上，可旋转驱动器没有角度限制地自由旋转。一个或多个可旋转驱动器234可顺时针方向或逆时针方向旋转，以进一步启动自动化外科手术器械101的系统和工具。然而，因为可旋转驱动器向工具侧230轴向移动，突片(从可旋转驱动器上径向伸出)可横向结合在浮动板上的棘爪，以便限制可旋转驱动器绕它们轴线的角旋转。该有限制的旋转可用于帮助结合可旋转驱动器和工具的旋转构件，因为销422可推动可旋转体进入受限制的旋转位置，直到销与可旋转驱动器中的开口240对准(并滑入)。
尽管在此描述了可旋转驱动器234，但可在适配器228中提供其他类型的驱动器或促动器，以启动自动化外科手术器械101的系统或工具。适配器228进一步包括电连接器242的末端，以连接到外科手术器械101的电接头或销424上，从而也进行电连接。
装配自动化外科手术工具101A到适配器228通常包括通过套管(未示出)插入自动化外科手术工具的轴或中空管的尖端或末端，以及使连接底座412滑行，与适配器228结合，如在图2C中所说明的。在适配器228的工具侧230上的突缘232，可滑行地接收自动化外科手术工具的连接底座412的横向延伸部分。适配器228的制动片(catch)244可锁在连接底座412的后端上，以固定工具101A在其位置。从自动化 外科手术工具的一个或多个可旋转构件418上伸出的突出部或销422连接到适配器228的可旋转驱动器234中的孔240A～240B(统称为孔或开口240)中。
在自动化外科手术工具中可旋转接收元件418的运动范围可受到限制。为了完成在适配器的可旋转驱动器和可旋转接收元件418之间的机械连接，在外科手术主控制操纵台150处的操作员O可在离开中心的一个方向上转动可旋转驱动器，在与第一方向相反的第二方向上转动可旋转驱动器，随后使可旋转驱动器返回中心。此外，为了确保销422进入可旋转驱动器适配器228的开口240，可同时移动适配器228和装配至其上的工具101A。可将适配器228和装配至其上的工具101A移动到初始位置，以便轴或中空管的尖端或末端被放置在套管(未示出)内。
为了拆卸和移除自动化外科手术工具101A，可挤压释放杆416，推出在可装配的壳401上，以将销422从孔240中释放出来，并且将制动片244从连接底座的后端上释放出来。随后向上拉动可装配的壳401，以向上滑行连接底座412并脱离适配器228。继续向上拉动可装配的壳401，以将轴或中空管的尖端或末端从套管219中移出。在自动化外科手术工具101A被拆卸后，另一个自动化外科手术工具可被装配至其位置，包括新的或刚灭菌的电外科手术自动化工具400。
如先前所讨论的，自动化外科手术工具101A可包括一个或多个集成电路426，以识别与自动化臂相连接的自动化外科手术工具的类型，以便其可由主控制操纵台150正确地控制。然而，该自动化外科手术系统在其使用之前，可确定自动化外科手术工具是否是兼容的。
该系统证实工具是可与自动化外科手术系统100一起使用的类型。一个或多个集成电路426可向主控制操纵台150中的计算机151发送关于兼容性和工具类型的数据，以确定兼容性以及控制信息。集成电路426中的一个可包括非易失存储器，以存储和读出关于系统兼容性、工具类型和控制信息的数据。在示例性实施方式中，从存储器中读取的数据包括指示与自动化外科手术系统100的工具兼容性的字符串。另外，来自工具存储器的数据将通常包括工具类型，以向主控制操纵台发送其如何被控制的信号。在某些情况，数据也将包括工具校正信 息。可响应来自计算机151的请求信号提供数据。
工具类型数据将通常指示什么种类的工具已被附连在工具变换操作中。工具类型数据可包括关于肘节轴线几何形状的信息、工具强度、夹持力、每个接头的运动范围、接头运动空间的异常、通过可旋转接收元件施加的最大力、工具传输系统特性——包括关于可旋转接收元件的连接至自动化外科手术器械内系统的启动或铰接的信息。
例如，工具类型数据可指示电外科手术自动化器械101A已经被装配至自动化臂或没有被装配至自动化臂。与电外科手术器械的能量启动有关，涉及初级和/或次级能量子特征的其他工具类型数据可进一步被存储。例如，能量子特征可包括该工具可接收什么类型的电外科手术能量(例如双极或单极切割和单极电凝)、最大峰能量、最小谐波能量频率、最大谐波能量频率以及是否也提供激光用于切割。由于引入用于自动化外科手术工具的新能量或其他类型的形式，其工具类型数据可被容易地存储并传达给自动化外科手术系统，以便系统可适合地控制可遥控设备和装配至自动化外科手术系统的自动化臂的多种类型自动化外科手术工具。
任选地可在自动化外科手术系统100中计算机151的存储器或硬盘驱动器中存储大多数工具类型数据，而不是在一个或多个集成电路426中存储所有的工具类型数据。识别符可被存储在一个或多个集成电路426中，以向计算机151发送信号，从而读取计算机的存储器或硬盘驱动器中查询表存储中数据的相关部分。查询表中的工具类型数据可由自动化外科手术系统100的制造商加载到计算机151的存储器中。该查询表可被存储在闪存、EEPROM或其他类型的非易失存储器中。当提供了新的工具类型，制造商可修订查询表，以调节新的工具特定性信息。应该认识到与自动化外科手术系统不兼容的工具的使用，例如其不具有信息表中合适的工具类型数据，可导致计算机151和操作员O在自动化外科手术工具上进行不适当的自动化控制。
除了工具类型数据以外，工具特定性信息也可被存储在集成电路426中，例如用于重新设置计算机151的程序设计，以控制工具。可具有校正信息，例如偏移，以纠正在自动化外科手术工具中的错位。该校正信息可被分解成(factor)自动化外科手术工具的总体控制的因素。 这样的校正信息的存储可用于克服单个类型的工具之间小的机械不一致性。例如，工具类型数据包括工具特定性数据可用于产生合适的坐标变换和伺服驱动信号，以操控自动化臂并旋转可旋转驱动器234。在这种情况下，集成电路426包括设立控制系统以驱动工具中的末端操纵器从而具有最大接头扭矩设定的信息，以便自动化夹紧工具或自动化电外科手术工具的钳可以以最大力夹紧组织。
另外，某些自动化外科手术工具具有有限的寿命。工具寿命和积累的工具使用信息也可被存储在工具存储器上并被计算机使用，以确定该工具是否仍然对于使用是安全的。总工具寿命可通过时钟时间、通过规程、通过工具装到夹持器上的次数和以其他针对工具类型的方法进行测量。工具寿命数据优选地被存储在使用不可逆写入过程的工具的存储器中。
主控制操纵台(外科医生操纵台)
现在参考图3A，其说明了自动化外科手术主控制操纵台150、150A的立体图。主控制操纵台150、150A也可称为外科医生操纵台。主控制操纵台150产生控制信号，以在外科手术部位控制外科手术工具(例如电外科手术自动化仪器)和控制支持外科手术工具的医疗设备(例如电外科手术发电机)。
自动化外科手术系统100的主控制操纵台150包括双目或立体观察器312，臂靠314，扩音器315，一对用于工作区316内的末端操纵器输入控制、肘节输入控制和臂输入控制的主控制器925L、925R(统称325)，一个或多个扬声器315L、315R，脚踏板318(包括脚踏板318A～318B)以及观察传感器320。
在本发明的一个实施方式中，主控制操纵台150进一步包括集成计算机151。在本发明的另一个实施方式中，如图1B所示，该计算机可作为计算机151B从主控制操纵台中分出来，计算机151B是中心控制推车150B的元件。在任一种情况下，计算机151、151B可包括执行指令的一个或多个微信息处理机(MP)302，以及存储装置304，以存储具有可执行指令的软件，该软件可用于产生控制信号，以控制自动化外科手术系统100。计算机151、151B可进一步包括与微信息处理 机302和一个或多个扬声器(左扬声器315L，右扬声器315R)相连接的声音发生器317，以产生听得见的声音；与微信息处理机302和在主控制、臂靠和/或脚踏板处的一个或多个振动装置相连接的肤觉/触觉反馈发生器321，以产生振动；与微信息处理机302和立体观察器312相连接的图形控制器/发生器322，以产生图形用户界面(GUI)并将GUI数据与用于立体观察器312显示器上显示的外科手术部位摄像机图像帧数据融合到一起。
观察器312具有至少一个可观察到外科手术部位的图像的显示器，以进行最小侵入性外科手术。在本发明的优选实施方式中，观察器312为具有左右显示器452L、452R的立体观察器，如在图4中所说明的。图4说明了主控制操纵台150、150A立体观察器312的立体图。为了提供三维透视图，观察器312包括针对每个眼睛的立体图像，该立体图像包括外科手术部位的左图像450L和右图像450R，其包括分别在左探视器451L和右探视器451R中的任何自动化外科手术工具。分别通过左显示器452L和右显示器452R提供探视器中的图像450L和450R。任选地，显示器452L、452R可以是成对的阴极射线管(CRT)监视器、液晶显示器(LCD)或其他类型的图像显示器(例如等离子体、数字光投影等)。在本发明的优选实施方式中，通过一对彩色显示器452L、452R例如彩色CRT或彩色LCD，提供了彩色的图像。可像边框461L、461R一样显示图形用户界面，所述边框461L、461R围绕或接近显示器452L、452R中每一个的边缘。
现在参考图3A～3C和图9，工作区316中的左主控制器905L和右主控制器905R(包括主夹具325)可用于产生患者侧推车152的控制信号，以控制自动化臂和装配至其上的外科手术工具。左主控制器905L和右主控制器905R位于工作区316中放置在臂支持314之外和观察器312的下面。
当使用主控制操纵台150、150A时，操作员O(外科医生或用户)通常坐在椅子上，移动他或她的头与观察器312对准，并将他/她的手指连接到左主控制器905L和右主控制器905R的主夹具325上，每只手上一个，同时使他们的前臂倚靠在臂靠314上。这允许左主控制器905L和右主控制器905R的主夹具325在控制空间316中、在位置和 朝向上容易移动，以产生控制信号。
另外，操作员O可用他的脚控制脚踏板，以改变外科手术系统的配置并产生附加控制信号，从而控制自动化外科手术器械或其他与系统相连接的医疗设备。
为了确保操作员在控制自动化外科手术工具101时观察外科手术部位，主控制操纵台150可包括位于邻近双目显示器312的观察传感器320。当系统操作员将他或她的眼睛与显示器312的双目用眼部分对准以观察外科手术工作部位的立体图像时，该操作员的头使观察传感器320启动，以能够控制自动化外科手术工具101。当该操作员的头移出显示器312的区域时，观察传感器320能够断开或停止产生新的响应主夹具运动的控制信号，以便保持自动化外科手术工具的状态。
具有微信息处理机302的计算机151判断左主控制器905L和右主控制器905R(和来自操作员O或其他人员的其他输入)的运动和启动，以产生控制信号，从而控制外科手术工作部位中的自动化外科手术器械101。在本发明的一个实施方式中，计算机151和观察器312将外科手术工作部位映射入控制器工作区316，所以对操作员来说感觉和看起来左主控制器905L和右主控制器905R在外科手术工作部位上工作。
具有控制输入夹具的主控制器
现在立即参考图9，其说明了外科医生操纵台150、150A处控制器工作区316的立体图。外科医生操纵台150、150A具有左主控制器905L和右主控制器905R。左主控制器905L包括左控制输入臂935L、左控制输入肘节952L和左控制输入夹具925L。右主控制器905R包括右控制输入臂935R、右控制输入肘节952R和右控制输入夹具925R。
现在参考图3B，其说明了代表左控制输入肘节952L和右控制输入肘节952R的控制输入肘节352的立体图。外科医生操纵台上的主控制器905L、905R包括控制输入夹具或主夹具325，以及与控制臂(见图9中的控制输入臂935L、935R)相连接的控制输入肘节352。控制输入肘节352为万向器，其枢轴支持主控制操纵台150的主夹具325，以产生用于控制自动化外科手术操控器152和自动化外科手术工具101的控制信号，所述自动化外科手术工具101包括电外科手术自动化 工具101A、101B。左右主控制器的一对控制输入肘节352由主控制操纵台150、150A的工作区316中的一对控制输入臂(在图3B中未示出)所支持。控制输入肘节352包括第一、第二和第三万向元件362、364和366。第三万向元件366与主控制操纵台150、150A的控制输入臂(未示出)旋转连接。
主夹具325包括管状支持结构351、第一夹具350A和第二夹具350B。第一夹具和第二夹具在一个末端上由结构351所支持。在图3B～3C中说明了主夹具325可绕轴线G旋转。夹具350A、350B可关于管状结构351被挤压或夹紧在一起。在夹具中“夹紧”或夹住的自由度由图3B中的箭头Ha、Hb和图3C中的箭头H所指示。
主夹具325通过旋转接头356g，由第一万向元件362旋转支持。第一万向元件362又通过旋转接头356f，由第二万向元件364旋转支持。相似地，第二万向元件364利用旋转接头356d，由第三万向元件366旋转支持。以这种方式，控制肘节允许主夹具325在工作区316中采用三种自由度移动和定向。
控制肘节352万向节的用于在空间重新定向主夹具的运动可被转换成控制信号，以控制自动化外科手术操控器152和自动化外科手术工具101。
主夹具325的夹具350A、350B的运动也可被转换成控制信号，以控制自动化外科手术操控器152和自动化外科手术工具101。特别地，在由箭头Ha、Hb或H指示的它们运动自由度上主夹具350A、350B的挤压运动，可用于控制自动化外科手术工具的末端操纵器。
为了感测主夹具325中的运动和产生控制信号，传感器可被装配到手柄325以及控制输入肘节352的万向元件362中。示例性传感器可以是霍尔效应传感器、电位计、编码器或类似物。
现在参考图3C，其说明了主夹具325和控制输入肘节352的万向元件362的剖视图。图3C提供了一个实例，该实例是关于主夹具325可怎样装配至控制输入肘节352上，以感测手柄的夹紧和旋转，从而控制自动化外科手术工具101。
如在图3C中所说明的，示例性万向元件362包括斜面齿轮368a、368b，所述斜面齿轮368a、368b可将主夹具325的旋转运动连接到辊 传感器370上。辊传感器370可使用被包括在辊发动机370a中的电位计或编码器370b，以感测旋转。可选地，单独的辊传感器例如电位计可直接与轴380相连接，以感测主夹具的旋转。在任何情况下，辊传感器都感测主夹具325的滚动运动并对其响应而产生控制信号，以控制自动化外科手术工具101。
为了感测主夹具325的夹具350A、350B中的挤压运动，遥感组件386可由万向元件362所包括。第一和第二夹具350A、350B适于通过操作员O的手挤压在一起，以便限定可变的夹具分离。夹具分离可作为与轴线的可变夹具角度的函数或作为可变夹具分离距离或类似物的函数而被确定。也可在手柄中提供可选的手柄启动，例如指轮或按钮的运动，以控制自动化外科手术器械101。
在示例性实施方式中，遥感器组件386包括电路板394，第一和第二霍尔效应传感器HE1、HE2被装配至其上。磁铁396被远端地放置在电路板394和霍尔效应传感器外边。磁性物质398与推杆384的近端定向的表面390轴向连接。因此，磁性物质398与推杆384一起移动(如箭头J所示)并改变霍尔效应传感器中的磁场，作为对夹具350A、350B启动的响应。
为了将夹具350A、350B的挤压动作转化到传感器386上，万向元件362包括在管状手柄结构351内的推杆384。夹具350A、350B中的每一个都绕管状手柄结构351中各自的枢轴334a、334b转动。推动联杆335a、335b分别在夹具350A、350B和推杆384的第一末端之间进行连接。借助推动联杆335a、335b，夹具350A、350B的挤压动作被转化为推杆384的线性运动，如图3C中箭头A所示。推杆384的第二末端连接到传感器386。如先前讨论的，磁性物质398与推杆384的表面390轴向连接，以便感测推杆中的线性运动和夹具350A、350B的挤压运动。
偏压机构例如弹簧392施加了抵抗夹具挤压运动的力，以便当夹具被松开时，使它们回到完全打开。偏压弹簧392可以是偏压抵抗夹具350A、350B下压的线性或非线性弹性装置，例如包括弹簧或其他弹性构件的单或多元件组件。例如，弹簧392可包括同轴双弹簧组件，由此当夹具350A、350B开始被压下时，一个弹簧提供“较软的”偏 压反应，并且当夹具350A、350B临近完全压下的状态时，第二弹簧提供了叠加的“稳固”偏压反应。这样的非线性偏压可向操作员提供假力反馈。
主夹具可以是通过振动装置或机构向用户的手提供肤觉/触觉反馈的理想位置。主夹具的磁铁396可以是在肤觉/触觉反馈发生器的控制下作为振动装置产生主夹具的振动的电磁铁，以进行肤觉/触觉用户反馈。可选地，另一种类型的振动装置可以是主夹具的元件，并由肤觉/触觉反馈发生器控制。控制输入肘节325可具有这样的与肤觉/触觉反馈发生器321相连接的振动装置或机构399，以产生可由用户感知的控制输入肘节中的振动。与反馈发生器321相连接的振动装置355，可以是接近用户的手指接触位置的主夹具的一部分。可选地，在主控制器的每个控制输入肘节中预先存在的电动机可用于产生振动。反馈信号可引起发动机在小弧度上选择性地来回旋转，以产生振动。例如，辊发动机370a可与肤觉/触觉反馈发生器321相连接并在一个或一对编码器370b的部分上来回旋转。在2003年2月18日授权给Salisbury，Jr.等的美国专利6,522,906号，以及在2002年12月10日授权给Niemeyer的美国专利6,493,608号也描述了在主控制器上使用肤觉反馈。
现在返回参考图9，外科医生操纵台150、150A中的臂支持或臂靠314可包括位于臂手腕处的左振动反馈机构936L和右振动反馈机构736R，以处于外科医生(用户或操作员O)可倚靠他的左右前臂的区域。左振动反馈机构936L和右振动反馈机构736R连接到肤觉/触觉反馈发生器321，以接收左反馈信号和右反馈信号。响应来自肤觉/触觉反馈发生器321的反馈信号，左振动反馈机构936L或右振动反馈机构736R可在臂靠314中产生可由倚靠在臂靠上的用户前臂所感知的振动。
应当注意到当在外科医生操纵台150、150A上操作控制时，多种振动装置或机构可用于产生操作员O(用户、外科医生)可感知的振动。
用于集成控制的踏板系统
现在参考图7A，在俯视图中说明了外科手术操纵台踏板系统700。 踏板系统700包括可移动的踏板托盘702、下部左踏板组件704L、下部右踏板组件704R、左垂直开关踏板组件706L、右垂直开关踏板组件706R、上部水平踏板组件708L以及上部右水平踏板组件708R。踏板系统700可包括驱动组件，以在地板上移动可移动踏板托盘702。踏板系统700可进一步包括升降组件，以便当运送外科医生操纵台时，在地板上方升起可移动踏板托盘，以及当其踏板准备由用户使用时，降低该踏板托盘。
踏板组件中的每一个都可由自动化外科手术系统进行分派，以控制可连接到一个或多个外科手术工具上的医疗设备。由每个踏板控制的功能都是环境敏感的(context sensitive)，并根据被控制的外科手术工具的类型而切换。在一个实施方式中，踏板系统被分派以控制电外科手术工具，从而响应分别被装配至一个或多个自动化臂上的一个或多个电外科手术工具。自动化外科手术系统可感测被装配至一个或多个自动化臂上的一个或多个电外科手术工具。
可移动的踏板托盘702具有底座部分711，以及与底座部分711相连接并高于底座部分711的上层部分或台阶部分712。踏板托盘702在底座部分711的前沿中具有中心椅子切口或开口710，以便椅子的轮子可在其中地板上滚动，从而合适地调节外科医生操纵台处用户的位置。
下部左踏板组件704L和下部右踏板组件704R位于踏板托盘的底座部分711内。上部左踏板组件708L和上部右踏板组件708R位于上层部分或台阶部分712内，稍微高于下部左踏板组件704L和下部右踏板组件704R。上层部分或台阶部分712可以是U形，以接收左侧的左垂直开关踏板组件706L和右侧的右垂直开关踏板组件706R。
左垂直开关踏板组件706L位于下部左踏板组件704L附近，以便用户的左脚可水平移动以拨动开关。右垂直开关踏板组件706R位于下部右踏板组件704R附近，以便用户的右脚可通过水平运动拨动开关。踏板704L～704R和708L～708R为水平开关踏板，当用户脚垂直向下移动时，其可被启动。
立即参考图8，其显示了外科医生操纵台踏板系统700可移动地与外科医生操纵台150、150A相连接。外科医生操纵台踏板系统700在外科医生操纵台150、150A的底座801的开口804内是可移动的，如 箭头802所示。踏板托盘702在地板上，在外科医生操纵台的开口804内向里和向外移动，所述开口804在外科医生操纵台的底座801的左右架板(pontoon)805L、805R之间。这样踏板位置可调节，以习惯地适合于靠近外科医生操纵台、坐在椅子上的外科医生的尺寸。代表踏板托盘702相对于操纵台150、150A的位置的数值可被存储在存储装置中，用于以后由外科医生调出。左右架板805L、805R包括左右刹车踏板850L、850R，每一个可闭锁的踏板都可用于锁住外科医生操纵台的小脚轮(未示出)，以保持其静止。
现在参考图7B和7F，其分别说明了踏板系统700的俯视图和侧视图。踏板系统700包括一对与可移动踏板托盘的左侧旋转连接的左滚轮715L和一对与可移动踏板托盘的右侧旋转连接的右滚轮715R。在本发明的一个实施方式中，该对左滚轮715L和该对右滚轮715R分别沿左升降轨/导轨716L和右升降轨/导轨716R滚动，以便当为了运送或移动外科医生操纵台而在地板上方将踏板托盘升起时，引导在底座801的开口804内的踏板托盘。在本发明的另一个实施方式中，该对左滚轮715L和该对右滚轮715R分别沿左导轨716L和右导轨716R滚动，以便当踏板托盘接近地板或被设置用于沿地板滚动时，引导在底座801的开口804内的踏板托盘。否则，当踏板托盘被降低至地板、靠滚轮(例如，见图7F中滚轮735R)滚动时，左导轨716L和右导轨716R足够低，以便滚轮——该对左滚轮715L和该对右滚轮715R——不需要沿左导轨716L和右导轨716R滚动。在底部上，踏板托盘包括一对与踏板托盘右侧枢轴连接的滚轮735R，并且设定了类似的一对与踏板托盘左侧枢轴连接的滚轮，以便沿地板滚动并且当用外科医生操纵台的脚轮刹车降低踏板托盘时移动踏板托盘。
如先前所描述的，踏板托盘702可在地板上垂直升起和降低至地板，如箭头739所指示。踏板系统700的升降机构或组件包括在升降轨/导轨716L、716R之间相互枢轴连接的每一侧的连杆，以及踏板系统驱动组件的框架750。踏板系统的升降组件进一步包括一对弹簧734，每一个都具有与每一侧的连杆相连接的末端，以施加力和升起在地板上方的踏板托盘。每个弹簧734都具有与外科医生操纵台相连接的相对端，示意性地如图7F中的接地连接所指示。在一个实施方式中，每 个弹簧734可与外科医生操纵台的底座801相连接，以上推踏板托盘，使其在地板上方升起。在另一个实施方式中，每个弹簧可与底座801相连接，以上拉踏板托盘，使其在地板上方升起。在本发明的一个实施方式中弹簧734为气压弹簧。
弹簧734预载连杆，以在开口内升起踏板托盘在地板上方。为了降低踏板托盘702，用户压下在图8中示出的任一个刹车踏板850L、850R，以压下连杆并克服由弹簧734所施加的力。任一个刹车踏板可被闭锁在其位置，以保持踏板托盘向下抵抗弹簧734的力。如果任一个刹车踏板850L、850R被压住，则每一侧上的连杆之间连接的扭杆738将扭矩从一侧转移到其他侧，以同时降低托盘的每一侧。为了升起踏板托盘702，两个刹车踏板850L、850R都未闭锁，以便与升降轨相连接的弹簧734可抬高和升起踏板托盘702在地板上方。
踏板系统每一侧中的连杆允许踏板托盘大体上与地板相平行地升起和降低。踏板系统的每一侧中的连杆包括上部杆740和下部杆742，以便利用升降轨/导轨716R、716L和提供其他联杆的与底座相连接的驱动组件的框架，形成四联杆或平行四边形连杆。上部杆740与扭杆738在一个末端附近一起转动。上部杆740的相对端绕枢轴746转动。下部杆742在一个末端附近绕枢轴746转动。在相对端上，下部杆742绕枢轴747转动。在每一侧上的枢轴745～746都与踏板系统700每一侧的升降轨/导轨716R、716L相连接。枢轴747可与后驱动组件的框架750相连接。
为了升起踏板托盘，连杆的每一侧都被预载，以通过装配至上部杆740和外科医生操纵台的底座(或地面)之间的弹簧734升起。捡拾托架748在气压弹簧734的末端和上部杆740中点附近之间进行连接，以将弹簧734连接到连杆上。施加到连杆上的弹簧的预载力试图保持轨道716R、715L(并因此保持脚踏板托盘702)在提升的位置上。用户压下任一个刹车踏板850L、850R，以驱动上部杆740也下降，同时降低连杆和脚踏板托盘702。如果用户压得足够远，任一个刹车踏板850R、850L在向下的位置上闭锁，以保持连杆和脚踏板托盘在降低的位置上，以便其可在地板上滚动。在向下或降低的位置上，滚轮735R和脚踏板托盘可倚靠在地板上，而其车轮715L、715R没有倚靠在升降 轨/导轨716L、716R上。
接近驱动组件的上部杆740的枢轴点为扭杆738。该扭杆延伸到在其他侧上的镜像连杆组件。图7B和7C说明了在每一侧上的上部联杆740之间进行连接的扭杆738。由于这个原因，即使只有一侧的刹车踏板850L或850R被压住，在每一侧上的两个连杆和轨道还是一起向上和向下移动。当刹车踏板850L、850R的闭锁被松开时，刹车踏板可向上移动到它们上升的位置上。弹簧734沿升降轨/导轨提升每一侧上的连杆在地板上方。左右升降轨/导轨716L、716R结合左右滚轮715L、716R，以将脚踏板托盘702提升到其上升的位置，以便移动。
为了在踏板托盘702被降低或位于导轨内时，沿地板在开口804内水平移动踏板托盘702，踏板系统700进一步包括驱动机构或驱动组件。踏板系统700的驱动组件包括与框架750相连接的托盘发动机708，以及在托盘发动机708和踏板托盘702之间进行连接的剪刀臂组件720。框架750与外科医生操纵台的底座801相连接。托盘发动机708包括与螺纹驱动杆719末端相连接的可旋转的轴，以向可移动踏板托盘702施加力。螺纹驱动杆719与底座旋转连接，以便其可在正确的位置上旋转。剪刀臂组件720的一对交叉臂的一个末端与螺纹驱动杆719螺旋和枢轴连接。剪刀臂组件720的该对交叉臂的一个相对端与踏板托盘702的后侧枢轴连接。当托盘发动机718的轴在一个方向上旋转，螺纹驱动杆719也在那一个方向上旋转，以便剪刀臂组件720打开并推出踏板托盘702。当托盘发动机718的轴在相反的方向上旋转，螺纹驱动杆719也在相反的方向上旋转，以便剪刀臂组件720关闭并拉进踏板托盘702。
在图7C中，说明了踏板系统700的侧立体图。左垂直开关踏板组件706L和右垂直开关踏板组件706R与踏板托盘的左右侧枢轴连接。左垂直开关踏板706L和右垂直开关踏板706R中的每一个都包括垂直开关组件722。踏板组件中的每一个可包括弹簧，以负载弹力，从而当用户脚压上时，它们立刻被关闭，并且当用户脚移开时，则弹簧返回为打开开关。
现在参考图7E，针对垂直开关踏板706L～706R中的每一个，说明了垂直开关组件722的剖视图。垂直开关组件722包括与踏板托盘 底座相连接的杆730，踏板可绕其转动，以打开和关闭电开关732。垂直开关组件可进一步包括弹簧，以推回踏板。假设一个正常开启的开关，向着踏板的水平脚运动引起其绕杆730转动，以压紧弹簧和关闭电开关732。释放在踏板上的脚压力允许弹簧推回，转动踏板返回正常的位置并开启电开关。
现在参考图7D，水平踏板组件704L～704R和708L～708R中的每一个都装载弹簧，并包括水平开关组件724。水平开关组件724中的每一个都包括电开关725。水平开关组件可进一步包括弹簧，以推回踏板。假设一个正常开启的开关，垂直脚运动向着踏板压下，引起弹簧压紧和电开关732关闭。释放在踏板上的脚压力引起踏板弹回并开启电开关732。
水平开关组件中的每一个都可进一步包括振动装置726，以提供肤觉/触觉用户反馈。水平开关组件中的每一个都可进一步包括传感装置727，以当脚在踏板上并准备压下时感测，以关闭开关和产生控制信号，从而控制自动化外科手术系统。
由踏板组件启动的开关725、732中的每一个可具有不同的开关类型，例如扳钮开关(在开启和关闭的开关状态之间拨动)、正常开启-立即关闭的开关或正常关闭-立即开启的开关。此外，由开关产生的信号类型可被转换、编码或改变为合适的电压，以控制各种类型的医疗设备。
人体工程学控制
现在参考图9，说明了外科医生操纵台150、150A的工作区316人员的立体图。如先前所描述的，在外科医生操纵台上的踏板系统的踏板托盘702移动，以便外科医生舒适地达到踏板位置。对于每一个外科医生，期望的保存的踏板位置可被调出，并且踏板托盘可自动调节，以使惯常适合于外科医生的尺寸。
为了起始控制(并且忽略自动调节)踏板系统700的踏板托盘702的运动，以及其他人体工程学位置，外科医生操纵台150、150A包括与臂靠314相邻的人体工程学控制板911。在图11A中更好地说明了人体工程学控制板911。
现在参考图11A，说明了人体工程学控制板911的放大立体图。人体工程学控制板911包括踏板托盘调节扳钮开关1110、臂靠高度调节扳钮开关1112、显示器高度调节扳钮开关1114和显示器角度调节扳钮开关1116。这些扳钮开关中的每一个都可向上或向下移动，以使发动机通电，从而改变位置设定。例如，当踏板托盘调节扳钮开关1110被向上推动时，可打开电动机，以向内调节踏板托盘。当踏板托盘调节扳钮开关1110被向下推动时，其可打开电动机，以向外调节踏板托盘。
控制板911的开关1110、1112、1114和1116被放置在板911的操纵台映像1101上，其中操纵台图标在背景中，以便清楚每一个具有什么功能。移动踏板托盘702的踏板托盘调节扳钮开关1110位于操纵台映射的脚图标附近，以指示踏板的位置调节。臂靠高度调节扳钮开关1112位于臂靠图标上，以指示臂靠的高度调节。显示器高度调节扳钮开关1114位于监视器图标上，以指示立体显示器的高度调节。显示器角度调节扳钮开关1116位于接近监视器图标的轴线图标上，以指示监视器的角度调节。
由扳钮开关中的每一个设定的外科医生操纵台的人体工程学设定都可保存到每个用户的用户账户中。关于账户的信息可被存储在计算机151的存储装置中。注册身份ID和任选地密码可使包括所保存的人体工程学调节的每个用户账户安全。
现在返回参考图9，外科医生操纵台150、105A进一步包括装配至臂靠314中的液晶显示器(LCD)触摸屏912，以进入用户账户。LCD触摸屏912位于臂靠314中心附近，在外科医生的臂可扭动的位置之间，以便在外科手术期间其可以是可见的，并避免由于臂接触触摸屏而产生的无关读取。
现在参考图11B，说明了液晶显示器(LCD)触摸屏912的俯视图。为用户保存的人体工程学设定可通过使用触摸屏912，登录自动化外科手术系统调出。外科医生(用户或操作员O)可通过触摸屏912的触敏键盘1122，进入或选择他或她的注册ID并可选地输入密码。在成功注册用户账户后，系统调出人体工程学设定，包括踏板托盘调节设定、臂靠高度调节设定、显示器高度设定和显示器角度设定。系统 随后针对那些所保存的设定，自动重新调节踏板托盘、臂靠和立体显示器的位置。例如，相对于操纵台150、150A的踏板托盘702的位置设定从存储装置中被调出并自动调节到与用户账户相关的设定。如果设定中任何一个对用户来说是不期望的，则他可为目前的使用重新设定调节值并随后在退出系统时保存新设定，用于以后调出。
现在返回参考图9，主控制器905L和905R的位置可由用户调节至所需的位置，而不用移动/控制自动化臂和自动化外科手术工具。这是通过选择性地从从动控制的臂和工具上分离主控制器而实现的，有时称为脱离(clutch)。这就是说，主控制器905L和905R可从自动化臂和外科手术工具上脱离下来，以调节它们的位置。
在前面，这已经通过压住踏板或踏板的组合以脱离主控制器来完成。在这种情况下，两个主控制器都被脱离。然而，有时只有一个主控制器需要被脱离。这可能是这种情况，例如，只有一个需要被重置。可选地，主控制臂中的一个可用于控制鼠标指针(有时称为主控制臂作为鼠标模式)，以从图形用户界面中屏幕上的菜单系统上选择项目，用于自动化外科手术系统和/或其外科手术工具的进一步控制。
为了进一步控制不同的模式和独立调节左主控制器和右主控制器的定位，左主夹具925L和右主夹具925R的每一个都可包括一个或多个开关。
现在参考图10，说明了右主控制器的右主夹具925R和右控制输入肘节952R的放大立体图。右主夹具925R和右控制输入肘节952R也代表左主控制器的左主夹具和左主肘节部分。
左主夹具925L和右主夹具925R中的每一个都包括可由用户(外科医生、操作员O)手指控制的前侧开关1010F和后侧开关1010B。每个主控制器上的前侧和后侧开关可相同，但独立地由系统读取。然而，软件可被编程，以响应前侧或后侧开关的开启进行相同的作用。这允许用户以不同的方法抓住主控制臂并仍然用各自主夹具的前侧开关1010F和后侧开关1010B中的任一个控制可控特征。统一地，两个主控制器的前侧开关1010F和后侧开关1010B在此都可称为开关1010。
在本发明的一个实施方式中，开关1010为可从关闭位置移动到开启位置并返回的可滑行开关。该开关沿主控制输入夹具925R、925L的 管状支持结构351滑行。在本发明的一个实施方式中，开关1010不是装载弹簧，以便其停留在由用户选择的任何位置。在本发明的另一个实施方式中，开关1010是装载弹簧，要求用户在位置(开启或关闭)之一上维持压力在开关上，否则当开关上的滑动压力被释放时，其滑回正常位置(关闭或开启)。
每个主夹具的开关1010都可被编程，以从患者侧推车152的各个从动控制元件(左自动化臂/工具和右自动化臂/工具)上，独立地脱离左主控制器和右主控制器中的每一个。在脱离左或右主控制器后，可在工作区内重置脱离的主控制器，以便当主控制器被重新结合(未脱离)时，在更好的位置上控制自动化外科手术工具，从而控制患者侧推车152的各个从动控制元件。主控制器可通过切换开关回到正常控制模式进行重新结合。
当由开关1010进行脱离时，脱离的主控制器也可用作在由立体观察器显示的多维空间上多维移动的多维计算机鼠标。在一种情况下，脱离的主控制器用作由立体观察器显示的三维空间上三维移动的三维计算机鼠标。在那种情况下的用户界面可具有某些三维方面，例如，在例如Simon DiMaio在申请日提交的题目为“INTERACTIVE USER INTERFACES FOR ROBOTIC MINIMALLYINVASIVE SURGICAL SYSTEMS(用于自动化最小侵入性外科手术系统的交互式用户界面)”的美国专利申请12/189,615号中所述，在此通过引用并入。
尽管每个主控制器中开关1010可独立地使每个主控制器脱离，但离合踏板或离合踏板顺序可仍然被提供/用于一起联合地脱离两个主控制器，例如在完成外科手术时。此外，尽管开关1010中的一个可用于进入主控制臂作为鼠标模式(masters-as-mice mode)，但该主控制臂作为鼠标模式可可选地例如通过踩到脚踏板上或通过按下触摸板界面上的按钮进入。此外，开关1010的功能可被扩展。例如，开关1010可选择性地用于通过用户的手启动能量装置，从一个从动臂到另一个变换控制，或启动新部件。此外，前后开关1010F～1010B可被编程，以响应变化的环境或用户界面模式完成不同的动作。
电外科手术器械
自动化电外科手术工具可被装配至自动化外科手术系统的患者侧推车的一个或多个自动化臂。自动化电外科手术工具的细节在具有以下申请日和列出的发明人的美国专利号中描述：6,840,938，2001年12月21日，Morley等；6,994,708，2002年4月18日，Scott Manzo；以及美国申请号10/726,795，2003年12月2日，Cooper等；10/611,411，2003年6月30日，Manzo等；11/238,698，2005年9月28日，Manzo等；11/238,794，2005年9月28日，Scott Manzo；以及11/535,426号，2006年9月26日，Manzo等；所有在此通过引用并入。
通常，自动化电外科手术器械和系统可在最小侵入性自动化外科手术期间，用于组织的电外科手术治疗。当切割、剪切、夹住、啮合或接触治疗组织时，电外科手术器械能够用由电能产生的热治疗组织。例如，电烙器械可用于向在外科手术部位上的组织施加电流，以灼烧或封闭破裂的血管。
电外科手术器械可向周围组织施加高频交流电，由此引起组织温度上升到组织被切割或凝固的点。可选地，电外科手术器械可通过在器械内中电产生的热，向组织施加热。无论如何，电外科手术治疗可通过烧灼组织和凝血，进一步降低组织的出血，或同时实现对治疗组织的各种其他期望作用例如封闭组织在一起。以整合各种安全特征的安全和有效的方式进行电外科手术治疗，以防止电流泄漏到非目标组织，从而减少侧副组织(collateral tissue)损害、不需要的灼烧等。
对于电外科手术器械，许多电源设定可用于切割、凝固等。示例性电源可产生功率输出达到大约一百二十(120)瓦(W)，用于烧灼目标组织。双极自动化烧灼器工具使用的电压通常在峰间零(0)伏(V)和一千(1000)V之间，并且优选地在一百(100)V和五百(500)V之间。只要钳和电极都与意欲烧灼和/或切割的组织良好接触，则电压从电极击穿到器械上的其他导电部件(例如肘节、轴或滑轮)的机会小得多。然而，应当理解到，电外科手术发电机的电压设定将根据电极的具体尺寸、要治疗的组织等变化。
现在参考图2A，自动化电外科手术器械101A、101B和内窥镜摄像机101C被装配至自动化外科手术臂153。自动化电外科手术器械中的每一个都通常包括长轴，其具有与壳相连接的近端和具有一个、两 个、或更多个末端操纵器212的远端。末端操纵器212通常被枢轴装配到与轴远端相连接的肘节样机构上，用于使器械能够进行一种或多种外科手术任务。通常，外科手术器械的长轴允许末端操纵器212插入通过患者身体中的入口，以接近内部外科手术部位。末端操纵器212和电外科手术器械的运动通常通过主操纵台150、150A上的主控制进行控制。
电外科手术器械可分为单极或双极。对于任一种电外科手术工具类型，通过外科医生操作外科医生操纵台150、150A，末端操纵器212中一个或两个电极的通电是可控的。
对于单极电外科手术工具，将患者接地，并且通过与末端操纵器相连接的电极向组织施加电压。在单极工具中，工具内的导电电缆从壳401的一个插头474A延伸到末端操纵器的电极上。具有第一和第二末端的外部电缆，在第一末端上可拆地插入插头474A，并且在第二末端上可拆地插到合适的发电源装置(ESU)上。工具的插头474A通常可以是常规的香蕉型插头，以接受香蕉型连接器。
对于双极电外科手术工具，通过使用两个电极：与第一末端操纵器相连接的第一电极和与第二末端操纵器相连接的第二电极，向组织提供电压。当通电时，设定双极工具的末端操纵器上的两个电极在不同的电势下，并且当施加能量时，优选相互不接触。
在双极工具中，工具内的一对导电电缆从壳401的两个插头474A、474B延伸到各自的两个末端操纵器的两个电极上。具有第一和第二末端的一对外部电缆，在第一末端上可拆地插入插头474A、474B，并且在第二末端上可拆地插到合适的发电源装置(ESU)的一对插头上。工具的插头474A、474B通常可以是常规的香蕉型插头，以接受香蕉型连接器。
应当理解的是，工具的许多元件由非导电材料或绝缘材料形成，例如，ULTEM、电气级纤维玻璃/乙烯基酯合成材料，或液晶聚酯VECTRAN；或覆盖有非导电或绝缘材料，例如，尼龙或聚对亚苯基二甲基，例如Nylon-11或Parylene C。例如，壳401通常为非导电塑料材料。作为另一个实例，轴404通常整体由非导电材料制成，或至少被外包这样的材料，以使患者与轴相隔绝，特别在与旋转中心重合的 入口的区域。一种用于轴的非导电材料包括电气级纤维玻璃/乙烯基酯合成材料。可选地，可用例如尼龙或聚对亚苯基二甲基覆盖不锈钢或碳纤维的轴，例如Nylon-11或Parylene C。已经发现，应该使末端操纵器上的电极与器械400的其余部分相隔绝，以阻止电流从电极泄漏至器械400中的其他元件。
尽管在此关于本发明的实施方式，描述了电外科手术工具和系统，但本发明的原理、方法、技术、系统和装置可适合其他类型的工具和系统。
用于电外科手术系统的用户界面
电外科手术工具可被装配至外科手术系统的自动化臂的任何一个或多个上，并由外科医生从外科医生操纵台上进行操控。在某些情况下，两个电外科手术工具被装配至左自动化臂和右自动化臂。先前，追踪哪一侧或手的哪个工具被电启动留下记忆，特别是当相同类型的电外科手术工具被装配至每个臂上时。用于不同类型电外科手术工具的不同脚踏板可提供有关于电外科手术工具偏手性的某些指导。
在此公开了用于电外科手术系统的增强用户界面，以允许控制在自动化外科手术工具例如多个自动化电外科手术工具之间变换，并向外科医生提供关于哪一侧和工具准备提供电外科手术能量以及哪一侧实际上被启动(发动)的指示，以向组织传递电外科手术能量。
在对于新集成能量管理系统初始测试图形用户界面的期间，亮蓝色的边框被设置在外科医生显示器的左或右侧中任一侧的边缘周围，以指示左或右工具是否正在接收能量。发现外科医生有时没有注意到在显示器边缘的涂有亮蓝色的边框，大概是因为他们专注于显示器中心的目标组织。因此，外科医生有时没有意识到哪个电外科手术工具准备被通电(启动)，或没有意识到他们没有打算使电外科手术工具通电(启动)，而却正在这样做。可选地，外科医生可能没有意识到他们正在与期望侧相反的错误侧使电外科手术工具通电(启动)。
在此公开的用于电外科手术系统的增强用户界面可向外科医生提供进一步信息，以便他们知道哪一侧和工具准备提供电外科手术能量，以及哪一侧实际上被启动(发动)以提供电外科手术能量。有三种可 能的方法，其可单独使用或两个或更多个结合使用，以提供针对人感觉的电外科手术系统的增强用户界面：增强视觉显示、增强音频输出和/或肤觉输出或反馈。
电外科手术系统的增强图形用户界面
一种可能的进一步将电外科手术工具告知外科医生的方法为通过向外科医生操纵台上的外科医生显示的图形用户界面(GUI)，提供增强的视觉显示。图形用户界面可提供容易在屏幕周围注意到的持续视觉指示。可选地GUI可提供用户的外围视觉中的运动，其在吸引用户注意方面往往高度有效。例如，在屏幕一侧拉上和拉下的移动的理发店旋转彩柱图案，或相应于“顺手(hot hand)”一侧上不同的色彩或光，是这类显示的例子。GUI可提供具有被启动能力的电外科手术器械的持续和/或短暂的指示。这种指示可与器械自身的图像相关联或覆盖在器械自身的图像上。每当能量被启动时，GUI也可提供短暂的视觉指示。例如当能量被启动时，左或右侧周围的边框可闪光或改变彩色，以便当能量被启动时，给予用户视觉变化。
在图4中，可在显示器的边缘如边框周围或附近显示图形用户界面。在立体显示器312中，左用户界面边框461L和右用户界面边框461R可覆盖(融合)到外科手术部位的视频图像上，如所示显示在显示器452L、452R上。
现在参考图5A～5C，其显示了用于外科手术系统的电外科手术图形用户界面(GUI)502被覆盖到显示器500中外科手术部位的视频图像501上(与视频图像501融合在一起)。注意，图5A～5C中左自动化外科手术工具图像101L和右自动化外科手术工具图像101R是示例性图像，并且可不必代表电外科手术工具或由GUI 502所指示的具体类型的自动化外科手术工具。通过图形发生器322，GUI 502可与视频图501融合在一起并被覆盖到其上。在图5A～5C中示出的显示器500可代表左显示器452L、右显示器452R，或当观察立体显示器312时，外科医生所看到的显示器。
GUI 502可作为用户界面边框被覆盖在视频图像501上，其包括左彩色边框502L和右彩色边框502R。GUI 502进一步包括左工具编号图 标504L、右工具编号图标504R、变换工具编号图标504S、左工具类型文本图标505L、右工具类型文本图标505R、变换图标506和变换工具类型文本图标509。用户界面502进一步包括主控制图标510和能量球图标508。用户界面502可进一步包括摄像机朝向图标507。摄像机朝向图标507可用于指示由内窥镜摄像机捕捉的视频或摄像机图像501的朝向。
在图5A中，左彩色半框或左彩色边框502L和右彩色半框或右彩色边框502R可使用不同的颜色，以指示分别由左手和右手控制的未用(inactive)能量工具类型或正用(active)能量工具类型。例如，左彩色边框502L可具有指示由左侧的手、脚和/或外科医生操纵台左侧控制的未用能量工具类型的颜色(例如棕色)，该未用能量工具类型不具有将能量耦合到组织中的能力。右彩色边框502R可具有指示正用能量工具类型的颜色(例如蓝色)，该正用能量工具类型能够将能量耦合到组织中，以切割或烧灼，并由右侧的手、脚和/或外科医生操纵台右侧控制。如果能量控制被多路传输到相反一侧上，则右彩色边框502R可改变颜色(例如变成棕色)，如在图5C中所说明的，以指示右手工具将不会被启动而将能量耦合到组织中，即使该工具具有那种能力。
在图5A中，GUI 502说明了右手器械为能量器械(例如永久性铲刀头烧灼工具)并准备向组织施以或施加能量。在右手侧上右半框502R的颜色告知用户，当能量踏板中的一个被踩上时，目前由用户的右手控制的器械被通电，以将能量施加到组织中。
装配至患者侧推车的自动化臂上的自动化外科手术工具可都为电外科手术工具。在这种情况下，可期望在由左右手控制的工具之间变换外科医生操纵台的能量控制。这可称为变换外科医生操纵台的能量控制的偏手性(或偏侧性)，即使相同的脚和脚踏板用于控制电外科手术工具。
能量球图标508指示外科医生操纵台的能量控制的偏手性。如果能量控制的偏手性被变换，则能量球图标508在显示器的右侧(接近中心)和左侧(接近中心)之间被相应变换，以指示哪个工具可由外科医生操纵台上的控制(例如脚踏板)进行能量控制。
覆盖在能量球上的背景颜色和符号可用于指示由各自偏手性控制 的未用能量工具类型或正用能量工具类型。这是因为能量控制的偏手性可被变换至不能向组织传递能量的工具。在图5A中，说明了例如具有蓝色背景和黄色闪电线的能量球图标508，以指示与右工具相关的正用能量偏手性。在图5C中，说明了例如具有灰色背景和灰色删除线闪电线的未用能量球图标508”，以指示与左工具相关的未用能量偏手性，与正用能量球图标508形成对照。
左工具图标编号504L和右工具图标编号504R可说明被装配至患者侧护理的自动化臂的工具编号，其能够由外科医生操纵台进行控制。左工具图标编号504L和右工具图标编号504R的颜色可以是类似于左彩色边框502L和右彩色边框502R的颜色，以进一步指示分别由左手和右手控制的未用能量工具类型或正用能量工具类型。变换工具图标编号504S指示可通过外科医生操纵台对其进行控制变换的工具编号。变换工具图标编号504S可具有颜色，以指示其相关的自动化工具目前没有由外科医生操纵台所控制。变换图标506指示替代的工具是否可由外科医生操纵台的主夹具所控制，以及是否可进行变换。接近用户界面的右或左侧边框的变换图标的位置指示所变换的工具的偏手性。在GUI右侧中的变换工具文本图标509指示可由外科医生操纵台的右主夹具控制的替代工具。
如果工具变换由外科医生启动，则变换工具图标编号504S和右工具图标504R可关于变换图标506变换位置和颜色，以指示通过外科医生操纵台的右主夹具目前被控制的相关自动化工具以及目前没有被控制(也称为闲置)的工具。右工具类型文本图标505R和变换工具文本图标509也可变换位置和颜色，以进一步指示目前由外科医生操纵台右主夹具上的外科医生右手所控制的正用自动化外科手术工具，与闲置的自动化外科手术工具形成对照。通常，由右主控制器可控的自动化外科手术工具以用户界面的右半部分代表，由左主控制器可控的自动化外科手术工具以用户界面的左半部分代表。
接近GUI 502顶部中心的摄像机朝向图标507，说明了相对于参照物患者侧推车的内窥镜摄像机的朝向。这允许外科医生了解视频图像相对于自动化外科手术系统的患者侧推车的朝向。这也可帮助定向患者的身体，以便外科医生更好地准备以了解其中器官和组织的朝向。
主控制图标510图示外科医生操纵台上物理控制的映射(mapping)。主控制图标510包括踏板映像(map)和主夹具映像。主控制图标510在图6A～6B中得到最好说明，现在进一步详细说明。
现在参考图6A～6B，说明了主控制图标510的放大视图，该主控制图标510包括踏板图标600和主控制夹具图标620。踏板图标600包括下部左踏板图标604L、下部右踏板图标604R、左开关踏板图标606L、右开关踏板图标606R、上部左踏板图标608L和上部右踏板图标608R。踏板图标600可进一步包括上部踏板功能图标611U和下部踏板功能图标611L。主控制夹具图标620包括左夹具控制图标625L和右夹具控制图标625R。
主控制图标510的踏板图标600在匹配各自可控脚踏板(例如见图7A)位置和朝向的踏板映像(位置和朝向)中显示。踏板映像提醒外科医生哪只脚(左或右)和哪个脚位置(顶部、底部或侧位置)控制可控脚踏板。通过这种方式，为了增加效率，外科医生可不必从立体显示器处移开他的头并看他在可控脚踏板上的脚，以控制它们。
主控制夹具图标620在主夹具映像中显示，左主控制夹具图标625L代表左主夹具的状态，右主控制夹具图标625R代表外科医生操纵台的右主夹具的状态。主控制夹具图标620的主夹具映像也可提醒外科医生在哪里放置他的手，以抓住主夹具。由主控制夹具图标提供的状态指示，可指示哪个主控制夹具可脱离，以在区域中重置手或控制外科医生操纵台上的某些其他可控特征。
在电外科手术期间，可控脚踏板(例如见图7A)可具有指定的功能。踏板图标可指示可控脚踏板的所指定功能。如在图6A中所说明的，接近上部右踏板图标606R的上部踏板功能图标611U指示与上部右踏板相关的Mono Cut(单极切割)，而接近下部右踏板图标604R的下部踏板功能图标611L指示与下部右踏板相关的Mono Coag(单极凝固)。踏板图标的踏板映像可进一步包括在踏板图标之一周围的踏板轮廓或光环612，以向用户指示踏板启动以及对组织的能量应用。
踏板图标的踏板映像可进一步包括接近左开关踏板图标606L、与左水平开关踏板功能相关的左功能图标610L，以及接近左开关踏板图标606L、与右水平开关踏板功能相关的右功能图标610R。在图6A中， 在左开关踏板图标606L附近说明了具有箭头的形状为字母“S”的变换工具图标610L。在右开关踏板图标606R附近说明了附近具有箭头的形状为闪电线的能量变换图标610R，以说明右水平开关踏板的能量变换功能。
左夹具控制图标625L和/或右夹具控制图标625R可将外科医生操纵台上各个左和/或右工具的正用控制告知用户。为了响应左主开关或右主开关，左和/或右工具可与自动化臂和它们控制的外科手术工具的控制脱离。任一个图标或两个图标都可指示未用工具控制——外科医生操纵台上主夹具脱离工具控制，以便左主夹具和/或右主夹具可用于控制自动化外科手术系统的其他零件，而不移动外科手术工具。
如先前所所讨论的，能量球图标508指示外科医生操纵台的能量控制的偏手性。在图6A中，用右手的能量球508图解在主控制图标510的右侧。在这种情况下，通过外科医生操纵台上的一个或多个踏板，使右手的电外科手术工具通电。踏板映像的放大视图通过用不同于踏板图标颜色填充(例如蓝色)的有色光环或轮廓612(例如橙色)，描绘Mono Coag踏板图标604R的轮廓或光环，从而显示哪个踏板目前被启动。有色光环或轮廓612启动标志增强了向用户提供哪个踏板被启动的信息。
包括有色光环或轮廓612标志的踏板图标的踏板映像，有助于告知用户脚踏板布局，而不要求他们从3D立体显示器移开他们的头以实际看到踏板上他们脚的位置。不像有色侧条或启动的能量带条或边框522，踏板图标的踏板映像和有色光环或轮廓612启动标志被放置更朝向外科医生视觉的中心，以便不仅仅依赖外围视觉。如果外科医生踩在Mono Coag能量踏板上，则通过有色光环或轮廓612启动标志，描绘Mono Coag踏板图标604R的轮廓或光环，如在图6A中最佳显示。相反，如果外科医生踩在Mono Cut能量踏板上，将通过有色光环或轮廓612启动标志描绘Mono Cut踏板图标608R的轮廓或光环，而不是Mono Coag踏板图标604R的轮廓或光环。在任一种情况下，如图5B所示，当用户选择任一个能量踏板和准备向器械传递能量时，在正用侧上显示有色侧条或启动能量带边框522。上部和下部脚踏板的台阶阻止外科医生同时压住上部和下部脚踏板。
为了将能量启动从一个手中的工具转换到另一个手中的工具上，外科医生的脚选择能量变换踏板(例如踏板706R—水平开关踏板)，以拨动该控制。能量球508在GUI中、踏板图标600的踏板映像附近，从右侧移动到左侧。图6B说明了GUI中位于主控制图标左侧的能量球图标508”。
在图6B中，左工具为双极电外科手术工具，以便下部右脚踏板(例如踏板704R)被启动，如下部踏板功能611L’所指示的。用双极电外科手术工具，只有一个脚踏板可用于控制能量。因此，上部踏板功能图标611U’不指示与上部右脚踏板——未用脚踏板相关的功能。上部踏板图标608R’可进一步通过用未用颜色填充(例如灰色填充)和/或用透印显示来指示其未用状态。
踏板图标本身可具有不同的颜色或覆盖图案，以进一步向外科医生指示它们的功能。上部踏板图标608L可包括交叉双头箭头(上下箭头穿过左右箭头)的图案，以指示其允许主操控器自由运动，暂时将它们从外科手术器械上脱离。下部左踏板图标604L具有摄像机图标的图案，以进一步告知用户其允许用户控制内窥镜摄像机的运动。与上部右踏板图标608R(例如涂有黄色的填充)相比，下部右踏板图标604R可具有不同的颜色填充(例如涂有蓝色的填充)，以说明不同的控制，以向单极电外科手术工具施加不同水平的能量。下部右踏板图标604R可具有不同的颜色填充，以说明双极电外科手术工具的单启动控制，而上部右踏板图标608R可能不存在或提供处于未用的指示。
现在参考图5B，假设外科医生启动能量踏板704R，以开始使右手侧上的电外科手术工具通电。踏板光环612围绕下部右踏板图标604R，以说明踏板704R的启动。与右侧边框502R相比具有不同颜色的启动能量带边框522在电外科手术工具启动期间可被覆盖到右手侧上。启动能量带边框522进一步说明了右侧工具而不是左侧工具的能量启动。外科医生可容易地看到启动能量带边框522，因为当脚踏板被压下以启动电外科手术发生装置(ESU)从而将能量耦合到组织中时，其改变了右侧边框502R。如果相反地，左手侧将被启动，则与左侧边框502L相比具有不同颜色的启动能量带边框522在电外科手术工具启动期间可被覆盖到左手侧上。
在图5B中，围绕下部右踏板图标604R的踏板光环或轮廓612说明启动了单极凝固能量。在显示器右侧上的有色条(启动能量带边框522)用作用户外围视觉中的改变。用户的外围视觉中的这种变化增强了将哪一侧的能量被施加告知用户，而不要求用户主动地看标志(有色条或启动能量带边框522)。如先前所描述的，表示运动的图形理发店柱，而不是具有不同颜色的启动能量带边框，可用于GUI中，以告知用户。可选地，图形旋转轮可被显示在GUI的一侧或一角。在另一个实施方式中，明亮的脉冲光可沿GUI边框的一侧部分滑行或上下跳动。可选地，当向工具供应电外科手术能量时，可使一系列图形光条亮起来。统一地，这些图形显示图案可称为启动能量标志。尽管已经描述了启动能量标志的图形图像位于外围，并覆盖到GUI边框的一部分上，但它们可位于其他位置。例如，启动能量标志可覆盖在自动化外科手术工具或器械的图像上和/或自动位于自动化外科手术工具或器械的图像附近。在这种情况下，启动能量标志可跟踪工具或器械，因为其在外科手术部位周围移动。
每当需要时，外科医生可用“能量变换”踏板拨动左/右手侧控制，与任一只手中是否有能进行电外科手术的工具无关。然而，只有当达到能使能量启动的所有必要条件时，正用能量颜色边框(例如蓝色)才在右和/或左用户界面边框502L～502R中显示。每当能量变换踏板被压住时，能够传递能量的侧(左或右)改变。这在GUI中由显示器任一侧的下部边框(框一半)部分附近的小能量球508、508”代表。每次当能量变换踏板被压住时，能量球变换所在侧。
当能量球被变换到具有装配至其自动化臂、能进行电外科手术的工具的一侧并且也检测到用于该工具类型的合适的电外科手术发电机时，GUI在与能量球——具有正用背景或填充颜色(例如亮色或蓝色)的正用能量球508——相同侧上显示正用边框(例如亮色或蓝色)和正用符号例如涂有黄色的闪电线，以及在能量球相反一侧上的未用边框(例如暗色或棕色)。
在图5A中，通过能量变换踏板的使用，外科医生已经分配能量至右手侧，由在主控制图标510的脚踏板映像右边、右工具文本图标505R旁边的正用能量球508指示，示例性文本为永久性铲刀头烧灼。
如果当在两只手上都有具有能量的器械时用户变换能量球，则正用有色半框与正用能量球一起从左跳到右，因此立即在视觉上通知用户发生了变化，并提供关于当能量踏板被压住时哪一侧(左或右)将被启动的不断指示。如果用户没有注意到亮蓝色框并当选择“错误”侧时踩到能量踏板中的一个上，则启动能量带条522(例如亮橙色条)的外观用作视觉提醒物，其在关于哪一侧正在被启动的外围视觉中非常强烈。这种到外科医生/用户的视觉反馈可帮助减少错误并增强用户关于已经对哪一侧能量进行变换的记忆。
当能量球508被变换到没有能进行电外科手术的工具的一侧，或如果系统没有检测到目前由该侧控制的电外科手术工具的必要电外科手术发电机(ESU)时，则GUI显示在能量球的相反一侧上的未用边框颜色(例如暗色或棕色)、与能量球相同侧上的未用边框颜色(例如暗色或棕色)和具有未用背景或填充颜色(例如暗色或灰色)的未用能量球508”，以及未用符号，例如有斜线穿过的闪电线(lightning bolt)的模糊轮廓(例如斜删除线)。
现在参考图5C，选择能量变换踏板706R，以变换能量控制到左手侧工具。能量球图标508”位于主控制图标510的左侧，以指示能量脚踏板用于控制左手侧工具。然而，由左手侧控制的自动化外科手术工具不能向组织提供能量——它不是电外科手术工具。尽管能量球图标508”位于用户界面的左手侧上，但它具有未用颜色填充(例如灰色填充)和删除线闪电线，以告知用户：在这种情况下，即使选择了能量踏板，也将不能向组织提供能量。此外，左侧边框502L和右手侧边框502R’的颜色(例如棕色)指示在左右手侧上都缺少能量性能。这就是说，在这种情况下，不能通过左手或右手自动化外科手术工具向组织提供能量。
在图5C中，外科医生能够使左手侧传递能量。然而，在左手侧控制下的装配至自动化臂的工具为Cadiere钳，其不是有能量的工具。尽管能量球508”已经移动到左手侧，但现在没有能力向组织传递能量。因此，左右半框或GUI的边框被涂上未用颜色(例如暗色或棕色)。如果在左手上存在具有能量的工具，并且不合适的电外科手术能量发生装置被连接到系统上，则GUI将同样如此显示。通过在屏幕的左或右 侧上缺少正用半框(例如蓝色或亮色)，对外科医生的没有能量可用的指示最快速地明显可见，并且也通过观看显示的能量球类型而看到。
通过选择工具变换踏板(例如在图7A中示出的踏板706L)，用户可决定变换由左或右主夹具机械控制的工具以及相关的左右手。
由GUI提供的视觉反馈是有些以主夹具为中心的，因为当能量踏板中的一个被压住时其告知用户关于由他的左手或右手控制的器械是否将发动(通电或变为正用的)。在三个或更多器械的情况下，这种模式不必改变。在任何一次中，只有一个器械被有效指定由左主夹具/左手控制，只有一个器械被有效指定由右主夹具/右手控制。有效控制的器械具有显示在图形用户界面中的正用工具文本图标505R、505L其是大的黑体文本。相比之下，正等待由来自用户的变换控制信号控制的闲置器械具有变换工具文本图标509。
离开到GUI角落一侧的变换标签或变换工具文本图标509尺寸更小并被填充颜色，以指示未用控制。(例如，涂有暗色或灰色或棕色的标签)。变换工具文本图标509包括指示被装配至右侧臂中另一个上的器械类型(例如双孔抓紧器)的文本。右侧中的变换工具文本图标或变换标签指示第三器械是与右主夹具相关的。然而，第三器械目前不是在右侧中的正用器械，如图所示。由右工具类型文本标签或图标505R指示的第一器械正在使用。如果用户启动工具变换或臂变换踏板706L，他的右主夹具将停止控制永久性铲刀头烧灼器械，并将开始控制双孔抓紧器器械。这个变化可通过变换两个器械名称标签或图标505R和509或505L和509的位置，反映在GUI中。工具变换踏板706L可产生工具变换信号，以通过右主夹具在一对自动化外科手术工具之间变换运动学控制。随着环境的改变，其也可用于产生操纵台变换信号，以变换在一对外科医生控制操纵台之间的遥控设备和自动化外科手术工具上的某些控制。
用于电外科手术系统的增强肤觉用户界面
对于由GUI提供的视觉反馈而言另外地或替代地，触觉反馈可用于向用户指示电外科手术工具的能量状态。通过在用户与外科医生操纵台150、150A接触的点上的一个或多个类型的振动，用户可被告知 究竟准备使哪个电外科手术器械通电(有时称为加热或准备发动)。例如，肤觉反馈输出可与外科医生的手、脚和/或臂相连接。
代表肤觉或触觉反馈的振动可通过专用(例如振动触觉的)装置的使用，或通过进行一个或多个在外科医生操纵台中预先存在的装置的进一步使用而实现，例如主控制器输入控制肘节的动力轴线。在任一种情况下，外科医生操纵台150、150A中的肤觉/触觉反馈发生器321，例如在图3A中所说明的，可用于产生和控制肤觉反馈。肤觉/触觉反馈发生器321可产生与左侧振动机构/装置相结合的左反馈控制信号和与右侧振动机构/装置相结合的右反馈控制信号。
可向外科医生的手提供肤觉反馈。在图3C中，每个主夹具控制输入325(左右侧)可包括振动反馈机构399，以提供触觉反馈。可选地，输入控制肘节的辊发动机370a或主夹具控制输入的电磁铁396可由外科医生操纵台中的肤觉反馈发生器321所控制，以在左或右主夹具控制器325中产生振动。
可向外科医生的脚提供肤觉反馈。在图7D中，水平踏板组件704L～704R中的每一个都可进一步包括振动反馈机构726。在图7E中，垂直踏板组件706L～706R中的每一个都可进一步包括振动反馈机构736。
可向外科医生的臂提供肤觉反馈。在图9中，在外科医生操纵台中的臂靠314可包括左振动反馈机构936L和右振动反馈机构736R。
这些振动反馈机构单独或组合地可用于向用户提供关于对组织进行左或右侧启动能量的反馈。在臂靠中或在主控制器上，左侧振动反馈机构可被启动，以指示向左手边的工具供应能量的左侧启动(或左侧准备发动)，并且右侧振动反馈机构可被启动，以指示向右手边的工具供应能量的右侧启动(或右侧准备发动)。可选地，不同的振动模式可用于区分能量的左侧启动和右侧启动，例如对于向外科医生的脚提供的肤觉反馈。外科医生能用他的脚感觉振动模式的不同。如在此进一步所讨论的，信号的不同信号外形可与振动反馈机构相结合，以针对振动模式产生振动。
用于电外科手术系统的增强听觉用户界面
除了由GUI提供的视觉反馈和/或由振动装置提供的触觉/肤觉反馈以外，听觉反馈可用于向用户指示电外科手术工具的能量状态。听觉反馈单独或与视觉和肤觉反馈相结合可用于向用户提供关于对组织进行能量的左或右侧启动的反馈。
外科医生操纵台150、150A可包括一个或多个音频转换器或扬声器。在图3A中，外科医生操纵台150、150A包括与声音发生器317相连接的左扬声器315L和右扬声器315R。当用户/外科医生正确地定位时，他的左耳接近左扬声器，并且他的右耳接近右扬声器。
声音发生器可以是立体声发生器，以独立地将声音连接到左扬声器315L和右扬声器315R上。在这种情况下，产生声音的左扬声器可用于指示对组织进行能量的左侧启动，并且产生声音的右扬声器可用于指示对组织进行能量的右侧启动。可选地，声音发生器可以是单声发生器，以向左扬声器315L和右扬声器315R连接相同的声音。在这种情况下，不同的听觉模式可用于区分对组织进行能量的左侧启动和右侧启动，例如对于向外科医生的脚提供的肤觉反馈。外科医生能感觉到听觉模式的不同。
增强的反馈信号发送
向外科医生操纵台150、150A处用户提供的反馈类型可具有一种或多种不同的形式——视觉反馈、肤觉/触觉反馈和/或听觉反馈。反馈可被用户的眼看到；被用户的脚、手和/或臂感觉到；或被用户的耳听到。如果使用不同的信号形式/外形，则反馈本身可具有可区分的模式并提供进一步信息。
现在参考图12，信号的不同信号外形可用于提供用户反馈。在一种情况下，反馈模式/外形可以是不断的振动、不断的蜂鸣声音或不断的可视闪光，其在GUI中显示，以便用户可感觉。在另一情况，反馈可以是周期的或类似节拍器的，例如由用户感知的周期振动、由左和/或右扬声器产生的周期噪声或在显示器产生的用户可看到的周期可视闪光。
为了由于振动产生恒定反馈，蜂鸣或闪光可通过正弦曲线1201A、方波曲线1201B或三角波形1201C产生。这些中的每一个都可具有百 分之五十(50％)工作周期，以产生恒定反馈。为了产生周期的反馈，例如周期的振动、周期噪音或周期的可视闪光，连接到反馈转换器中的波形可具有周期的脉冲，例如在图12中所说明的三角波形1202A或周期脉冲波形1202B。在这种情况下，每个波形都具有小于或大于百分之五十(50％)的工作周期。反馈信号可被调谐或调节，以适合用户的个人喜好。这就是说，速率/频率、振幅、工作周期等可被调谐或调节，以适合用户例如在区分左右启动方面的喜好。
恒定反馈和周期反馈是可区别的，并可用于向用户指示不同的反馈信息。当同样地与在单听觉系统中的一个或多个扬声器315L、315R或踏板托盘右侧中的一个或多个能量踏板704R、708R相连接时，周期反馈和恒定反馈可用于区分电外科手术器械的右启动和左启动。
为了进一步区分左右，恒定反馈(例如波形1201A、1201B、1201C)可结合到左主控制器905L、左踏板704L、708L和/或左扬声器315L，以指示用于左手侧工具的左手侧能量启动；而周期反馈(例如波形1202A、1202B)可与右扬声器315R、右踏板704R、708R和/或右主控制器905R相结合，以指示右手侧工具的右手侧启动。可选地，周期反馈可与左侧转换器相结合，以指示用于左手侧工具的左手侧能量启动；而恒定反馈可与右侧反馈转换器相结合，以指示右手侧工具的右手侧启动。以这种方式，通过反馈的偏手性，进一步将启动侧告知用户。
例如，持续的音频指示(例如1Hz“节拍器”的咔哒声)可通过各自的扬声器与用户的左或右耳连接，以指示左或右手侧工具将接收能量。可选地，当能量在左或右工具中被启动时，短暂音频指示(例如咔哒声、蜂鸣)可通过各自的扬声器与用户的左或右耳相连接。在本发明的另一个实施方式中，单音系统、类似节拍器的音调可被连接到外科医生操纵台的扬声器中，以指示左手侧工具启动能量，而短暂音频指示可被连接到外科医生操纵台中，以指示右手侧工具启动能量。
持续的肤觉指示(例如肤觉“节拍器”脉冲)可通过各自的振动装置与左或右手夹具相连接，以指示左或右手侧工具将接收能量。可选地，持续的肤觉指示可与脚踏板相连接，以将左手侧的能量启动与右手侧的相区分。可选地，持续的肤觉指示可通过各自的振动装置， 与臂靠的左部分或右部分相连接，以将左手侧的能量启动与右手侧的能量启动相区别。在另一个实施方式中，短暂肤觉指示(例如咔哒声、蜂鸣振动)可通过相应于接收能量的器械的各自振动装置，与主控制(左或右)相连接。
持续的视觉指示(例如理发店柱)可通过图形发生器覆盖到用户界面中的左或右正用带上，以指示左或右手侧工具将接收能量。在另一个实施方式中，短暂指示(例如通过图形发生器进行的图形用户界面中的左或右侧正用带的周期闪光，可用于指示左或右手侧工具将接收能量。
任一侧产生反馈信号的整个时间段可基于期望反馈如何传送而变化。例如，在具有顺手的一侧，在外科手术期间，可不断地产生反馈信号，以使电外科手术工具通电。可选地，可产生反馈信号，以仅在用户压住能量踏板时提供反馈，使电外科手术工具通电。在本发明的另一个替代实施方式中，在用户仅接触踏板后，可产生反馈信号一段预定的时间。在这种情况下，脚踏板(例如能量踏板)可包括轻触感传感装置或光学传感装置727，如图7D所示，以检测什么时候用户的脚靠近可与它们的开关一体化的某一踏板。在本发明的另一个实施方式中，可仅当踏板准备被启动或被压住时提供反馈，例如发动以将能量耦合到组织中。如果在所选择的一侧上没有电外科手术工具，则踏板没有准备被启动，并且因此将不会提供指示其准备好的反馈。如果电外科手术工具存在于所选择的一侧上，但没有发电机与电外科手术工具相连接，或错误的能量与电外科手术工具相连接或由脚踏板所控制，则踏板没有准备被启动，并且因此将不会提供指示其准备好的反馈。
增强的能量启动控制
现在描述防止或减轻不正确能量启动的影响的方法。
在用户(外科医生、操作员O)已经忘记或没有检查能量的左或右状态的情况下，他或她将可能由于仅仅踩到能量启动踏板之一上而发动不正确的能量装置。这就是说，如果通过能量踏板选择错误一侧用于施加能量，则电外科手术能量可被施加到错误一侧的工具上。为 了避免这种情况，可在电外科手术能量被施加到工具上前提供用户反馈，以便用户可从发动不正确的能量装置中退回。
立即压住能量踏板，则可给予用户指示哪个电外科手术工具——左侧工具或右侧工具(分别由左或右主夹具所控制)——将发动的侧面反馈(可选地称为偏手性反馈)。这种侧面反馈，如先前所述，可以是视觉反馈、肤觉反馈、音频反馈或其结合。例如，蜂鸣声音和在显示器的左手或右手侧上的闪光图标在能量工具确实要发动前或在其实际发动时，能指示哪个手的能量工具——由左手或右手所控制的能量器械——将发动。
如果同时能量实际上被施加到组织上而侧面的反馈存在，则某些损害可能发生在患者组织中。如果侧面的反馈被迅速地显示给用户，则其可允许用户快速停止能量施加，并因此减轻任何可能的损害。此外，在侧面的反馈被显示后，实际能量施加中的短暂延迟可允许用户发觉反馈并在其发生前停止对组织的能量误用。在错误一侧上的电外科手术工具对组织的能量施加是一种示例性能量误用。
现在参考图13A，说明了根据本发明一个实施方式的用于提高电外科手术装置启动的流程图。方法开始于方框1300，随后前往方框1302。
在方框1302中，做出决定是否启动输入装置以向工具施加电外科手术能量。如果输入装置没有被启动，则该过程循环回到方框1302，随后进行重复。如果输入装置被启动，则该过程前往方框1304。输入装置在这种情况下可以是由用户的脚压上以关闭开关的能量踏板，从而最终用所选择的偏手性，使电外科手术能量施加到工具上。在这种情况下，在其被施加前，输入装置请求电外科手术能量的施加。
在方框1304中，将输入装置启动的反馈提供给用户，以请求电外科手术能量的施加。用户反馈可以是先前描述的形式。用户反馈不但提供在用性的认定，而且提供启动的偏手性。在通过电外科手术装置向组织施加能量前，可提供一段延迟的时间，以便让用户有退回的时间。该过程前往方框1306。
在方框1306中，在施加电外科手术能量前，系统等待预定的时间段(延迟)，以便允许用户接收反馈并决定是否取消电外科手术装置的 启动。该过程前往方框1308。
在方框1308中，做出决定输入装置是否已经被关闭。如果这样，则该过程前往1313。否则，该过程前往方框1310。在电外科手术工具的情况，用户可通过提升和从踏板上移开他的脚，松开能量踏板，以允许其开启开关并将电外科手术能量的施加关闭。该过程随后前往方框1310。
在方框1310中，假设输入装置没有被关闭，则电外科手术装置被启动，以向患者的组织施加能量。该过程随后前往方框1312。
在方框1312中，做出决定输入装置是否已经被关闭。如果没有，该过程循环回到方框1312周围并继续感测是否输入装置已经被关闭。如果检测到输入装置已经被关闭，则提升用户的脚离开踏板，该过程前往方框1313。
在方框1313中，随着输入装置被关闭，电外科手术装置也被关闭，以便不再进一步向组织传递能量。该过程随后循环回到方框1302，以继续循环。
以这种方式，每一次在输入装置被启动以使电外科手术能量被传递到组织时，都要进行外科医生在启动电外科手术装置中是否造成了错误的检查。然而，对于启动电外科手术装置是否正确，外科医生可仅提醒一次，并且检查只做一次。在这种情况下，在做出第一次检查后，由方框1306引入的重复性延迟期间可能是不必要的。
现在参考图13B，说明了根据本发明另一个实施方式的用于提高电外科手术工具启动的过程的流程图。在这个过程中，具有初始检查，以确定启动电外科手术装置是否是正确的。随后，如果电外科手术工具在预定的时间段内被重复使用，则在电外科手术装置的启动中没有延迟。在图13B中示出的该过程被视为具有带延迟启动的延迟启动循环，以及随后没有延迟的启动循环。该过程开始于方框1300，随后前往方框1302。
在方框1302，做出决定输入装置是否被启动以向工具施加电外科手术能量。如果输入装置没有被启动，则该过程循环回到方框1302，随后重复。如果输入装置被启动，则该过程前往方框1304。
在方框1304中，产生用户反馈并提供给用户，以指示电外科手术 启动过程的开始。该过程随后前往方框1306。
在方框1306中，在电外科手术装置的启动之前引入预定时间段的延迟。该延迟允许用户有一些时间接收反馈并做出关闭输入装置的决定，以避免当误施加时的组织损害。如果反馈与用户选择一致，则用户可不关闭输入装置，并在电外科手术能量被施加前等待预定的时间段。在延迟后，该过程前往方框1308。
在方框1308中，做出决定输入装置是否已经被关闭。如果是，则该过程循环回到方框1302。否则，输入装置保持被启动，并且该过程前往方框1310。
在方框1310中，电外科手术装置被启动，以便用所选择的偏手性，向工具末端处的组织传递电外科手术能量。该过程随后前往方框1312。
在方框1312中，做出决定输入装置是否被关闭。如果没有关闭，该过程继续循环，以检测什么时候输入装置被关闭。如果检测到输入装置已经被关闭，则该过程继续并前往方框1313。
在方框1313中，随着输入装置被关闭，对其响应，电外科手术装置也被关闭。该过程随后前往方框1314。
在方框1314中，做出决定输入装置是否已经被重新启动。如果这样，则该过程前往方框1318。如果输入装置没有被重新启动，则该过程前往方框1316。输入装置可以是由用户的脚压住的一个或多个能量踏板，以请求对组织施加电外科手术能量。
在方框1316中，做出决定在输入装置的重新启动之前预定的时间段是否已经流逝。预定的时间段允许系统确定是否将重复使用电外科手术装置。如果时间段在输入装置的重新启动前很短，则重复使用电外科手术工具。如果输入装置在预定的时间段流逝之前被重新启动，则该过程前往方框1318。如果预定的时间段已经流逝，而输入装置没有被重新启动，则该过程返回方框1302，以重复初始的延迟启动循环并允许用户从输入启动和对组织进行电外科手术能量的施加中退回。
在方框1318中，将电外科手术装置重复启动的反馈提供给用户。该过程随后循环回到电外科手术装置被再一次启动的方框1310。当用在重新启动前的短时间重复使用电外科手术装置时，重复方框1310～1318。
图形用户界面形成方法
现在参考图14，说明了用于产生图形用户界面和用视频图像显示GUI以向用户提供视觉反馈的过程的流程图。该过程开始于过程方框1400和随后前往过程方框1404。
在过程方框1404中，产生在用户界面第一侧的第一颜色边框部分，以便指示与第一侧相关的第一电外科手术工具的能量启动状态。产生在用户界面第二侧中的第二颜色边框部分，以便指示与第二侧相关的工具类型的第二工具的能量启动状态。例如，如图5A所示，右侧有色边框502R被涂上蓝色，以指示第一工具为可由外科医生启动的电外科手术工具。相比之下，在502R处的左颜色边框可被涂上棕色，以指示缺少与左手相关的电外科手术工具(没有能量性能的外科手术工具)，并因此可不被控制向组织提供能量。该过程随后前往方框1406。
在过程方框1406中，在用户界面的第一侧或第二侧中产生能量偏手性指定图标(能量球图标508)，以指示左或右偏手性和由用户所选择一侧中自动化外科手术工具的正用或未用能量控制。该过程随后前往方框1408。
在方框1408中，包括踏板图标的图标化踏板映像在用户界面中心附近产生，以指示外科手术系统的踏板控制功能。图标化踏板映像可包括一个或多个变换或控制踏板图标。图标化踏板映像是可由图形用户界面显示的主控制图标的子集。图标化踏板映像可说明自动化外科手术系统中踏板的控制状态。踏板图标和它们在踏板映像中的位置可以是可由用户脚所控制的脚踏板的比例化图示。该过程随后移动到方框1410。
在方框1410中，产生图标化主夹具手柄映像，包括主夹具图标，以指示左右正用或未用主夹具控制。如图5A所示，主夹具手柄映图标可以是主控制图标510的一部分。主夹具图标可以是可由用户手控制的主夹具输入控制的比例化图示。该过程随后前往方框1412。
在方框1412中，可产生一个或多个文本标签，以指示所装配的外科手术工具类型，和在外科手术期间用户目前可用于控制的外科手术工具类型。产生位于第一电外科手术工具的用户界面第一侧中的第一 文本标签，以指示其工具类型。产生与第二工具相关的用户界面第二侧中的第二文本标签，以指示其工具类型。可产生用户界面的第一侧或第二侧中的第三文本标签，并且将其与第三工具相关，以指示变换可发生的工具类型。在图5A中，说明了左工具类型文本图标505L、右工具文本图标505R和变换工具文本图标509。该过程随后前往方框1414。
在方框1414中，产生了与各自的一个或多个外科手术工具控制相关的一个或多个工具图标编号。在图5A中，在用户界面中产生右工具编号图标504R、左工具图标504L和变换工具图标编号504S。该过程随后前往方框1416。
在方框1416中，在与捕捉外科手术工作部位图像的内窥镜摄像机朝向相关的用户界面中产生摄像机朝向图标。这提供了相对于外科手术部位图像的摄像机朝向的指示，以提供参照帧。该过程随后前往过程方框1418。
在过程方框1418中，用户界面被覆盖到显示器中的视频图像上。用户界面通过图形发生器322以图形产生，并与视频图像融合在一起，以便其覆盖在视频图像上。通过与视频图像融合在一起的图形用户界面，图像帧的像素信息可送到用于显示的显示器中。
为用户界面产生的图标可改变颜色(亮色或暗色)、位置(左或右)和信息内容(正用图标/未用图标)。此外，视频图像可随时间而变化，因为更多帧的图像被内窥镜摄像机捕捉。在这种情况下，可根据需要重复该过程步骤中的一个或多个，以连续产生覆盖到视频图像上的图形用户界面。如果外科手术完成，则关掉摄像机，并且该过程可随后前往方框1499并结束。尽管该过程的编号被示出并描述为连续地进行，但它们中的一个或多个可同时进行，如同平行进行。
变换能量偏手性
先前，参考图5A和其他图描述了变换能量偏手性或简单地进行能量变换。现在参考图15的流程图描述在外科医生操纵台上的能量变换方法。
现在参考图15，通过流程图说明了从一侧的一个外科手术工具到 相对一侧的另一个外科手术工具的变换能量偏手性的方法。该过程开始于过程方框1500，随后前往过程方框1502。
在过程方框1502中，做出决定是否请求能量变换，以从左到右或从右到左变换能量控制的偏手性。能量变换可由用户通过压在能量变换踏板706R上而进行请求。如果不请求能量变换，则该过程循环回到方框1502，直到能量变换由用户通过选择能量变换踏板进行请求。如果能量变换已经由用户请求(能量变换踏板已经被压住)，以便能量控制从一只手侧到其他侧，则该过程前往过程方框1504。
在过程方框1504中，将能量控制偏手性从第一侧变换至第二侧，以响应能量变换踏板的选择。例如，可将能量控制偏手性从如图5A中图解的用户界面所示的右手变换到如图5C中图解的用户界面所示的左手。该过程随后前往过程方框1506。
在过程方框1506中，将能量偏手性指定图标(能量球508)从用户界面的第一侧变换到第二侧，以向用户指示能量偏手性变换。例如，图5A显示了在右颜色边框502R中的能量球图标508。在收到来自用户的能量变换请求后，能量球图标变换了所在侧。例如如图5C所示，在变换后，能量球图标508”位于左侧边框502L中。该过程随后前往方框1508。
在方框1508中，做出决定第二侧是否具有安装的能进行电外科手术的工具，并且如果是这样，则是否具有在第二侧输入装置控制下合适的电外科手术发电机。如果第二侧同时具有安装的能进行电外科手术的工具和在其控制下合适的电外科手术发电机，则随后该过程前往过程方框1510。否则，该过程前往方框1512。
在方框1510中，假设第二侧具有所安装的能进行电外科手术的工具和合适的由第二侧输入装置所控制的电外科手术发电机，则随后在用户界面的第二侧中显示正用能量边框和正用能量偏手性指定图标。可在用户界面的第一侧中显示未用能量边框，因为能量控制现在在相对一侧上。在图5A中示出的右侧边框502R说明了具有正用能量球图标508的正用能量边框。在变换后，在图5C中示出的右侧边框502R’说明了未用能量边框。
在方框1512中，假设第二侧不具有所安装的能进行电外科手术的 工具，或可选地，不具有合适的由第二侧输入装置所控制的电外科手术发电机，则随后在用户界面的第一和第二侧中显示未用能量边框。图5C说明了同时在左侧边框502L和右侧边框502R’中的未用能量边框。同时，可产生并在用户界面中显示未用能量偏手性指定图标508”，例如图5C中所示。
在完成从一只手到另一只手的能量控制变换和在用户界面1512中向用户显示正确的反馈后，该过程可前往方框1599并结束，直到用户选择进行另一个能量控制变换。
遥控设备的可适配的集成控制
在许多外科手术过程中，除了用于单极或双极电外科手术工具的电外科手术发生装置(ESU)以外，外科医生想要能够使用用于自动化外科手术工具的一件或多件受控设备。例如，他们可能想要使用要求超声波发生器或激光发生器作为受控设备的超声波工具或能产生激光的工具。为了使用额外的受控设备，外部专用启动踏板被放置在外科医生操纵台150、150A外侧。先前，外科医生不得不将他们的脚移出踏板318，以启动额外的受控设备，从而向附加的自动化外科手术工具提供信号。离开踏板318以控制外部专用启动踏板的脚的运动是不方便的，并且可导致在外科手术期间较低的效率，因为外科医生把目光从监视器上移开而向下看他的脚。
为了向外科医生提供增加的灵活性，以便在外科手术中使用多个ESU以及自动化外科手术器械的其他可遥控设备，在ESU、启动踏板和自动化外科手术器械之间提供可适配的集成接口。可适配的集成接口是通过软件可编程的，以便遥控设备由外科医生操纵台的踏板控制，从而响应自动化外科手术器械的类型、支持各自器械的受控设备和一个或多个正用工具的用户选择。外科医生可从外科医生操纵台，通过可适配的集成接口控制器和集成控制系统，控制多个ESU和其他受控设备，例如抽吸泵、冲洗泵和U形钉固定器。
现在参考图16，其说明了集成自动化外科手术控制系统1600的方框图。在集成控制系统的中心是集成用户界面控制器1651。集成用户界面控制器1651可位于在图1B中示出的外科医生操纵台150或控制 推车150B上。集成用户界面控制器1651包括多个输入-输出接口1671A～1671N和与其连接在一起的信号映射装置(也称为映射逻辑)1672。集成用户界面控制器1651可进一步包括连接在映射装置1672和用户界面输入装置1601A～1601B之间的用户输入接口1681，以产生响应一个或多个脚踏开关选择的控制信号。集成用户界面控制器1651可进一步包括连接到用户界面输出装置1610A～1610B的用户输出接口1691，以及与信息处理机(未示出，见图21)相连接的信息处理机接口，以便通过在此描述的各种用户界面技术，将自动化外科手术工具的状态(例如，正用或加热-准备发动或未用)告知用户。集成用户界面控制器1651可进一步包括与映射逻辑1672相连接的工具接口1692，以便与一个或多个自动化外科手术工具101A～101N或智能自动化外科手术工具101A’～101B’通信。工具接口可从一个或多个自动化外科手术工具101A～101N或智能自动化外科手术工具101A’～101B’上读取工具信息。
连接集成控制器1651，以便与用户界面输入装置1601A、1601B和用户界面输出装置1610A、1610B通信，从而分别从用户处接收输入命令并向用户提供反馈。也可连接集成控制器1651，以便与一个或多个电外科手术产生单元102A’、102B’或其他可遥控设备1602通信。电外科手术装置102A’、102B’和其他可遥控设备1602由外科医生操纵台遥控，在此可统称为可遥控设备1610。集成用户界面控制器1651可进一步与连接到可遥控设备1610上的一个或多个自动化电外科手术工具101A、101B和/或其他自动化外科手术工具101N通信。
集成用户界面控制器1651可接收关于电外科手术装置102A’、102B’和与其相连接的其他可遥控设备1602的信息，以便在自动化外科手术工具的功能支持下正确地控制该设备。为了提供关于与集成控制器1651相连接的可遥控设备的信息，可使用一个或多个智能电缆1652。
智能电缆1652是专门设计的电缆，其向集成用户界面控制器1651提供关于电外科手术装置102A’、102B’和其他可遥控设备1602的信息。智能电缆1652在ESU或受控设备的启动端口和集成控制器1651的输入/输出接口1671A～1671N之间进行连接。集成控制器的输入/输 出接口1671A～1671N具有软件控制的开关，所述开关可适于启动ESU或其他受控设备所需的信号发送类型。智能电缆具有独特的识别符，所述识别符识别与集成控制器相对应的ESU或其他受控设备，以便正确地映射外科医生操纵台的脚踏开关，从而完成正确的动作，如同它们是提供给ESU或其他受控设备的标准发行脚踏板。该专门设计的电缆也可具有关于其识别的ESU或其他遥控设备的进一步信息，该信息也可被传递到集成控制器。
智能电缆1652可包括数据电缆1661和控制电缆1662。可不连接到受控设备1610上的数据电缆1661向集成用户界面控制器1651传递关于可遥控设备1610的信息。在受控设备1610和集成用户界面控制器1651之间进行连接的控制电缆1662，允许集成控制器的输入/输出接口1671N模拟受控设备1610预期的脚踏开关的功能。当在外科医生操纵台上脚踏板被启动时，有效的脚踏开关的模拟通过控制电缆1662，将控制信号从集成用户界面控制器1651传递到可遥控设备1610。
可选地，双向数据电缆1654例如RS232电缆，可在集成用户界面控制器1651和可遥控设备1610之间进行连接，以便信息可在每个之间容易地双向传递。代替控制电缆1662或除了控制电缆1662以外，也可在双向数据电缆1654上将控制信号从集成用户界面控制器1651传递到可遥控设备1610，而不模拟脚踏开关的功能。
集成用户界面控制器1651也可通过电连接1621A～1621N，与装配至自动化臂的一个或多个自动化外科手术工具101A～101N通信，与自动化臂的连接器242末端相连接的工具的销424为电连接1621A～1621N提供了便利。集成用户界面控制器1651接收关于一个或多个自动化外科手术工具101A～101N的信息，以正确地映射和控制支持自动化外科手术工具功能的可遥控设备1610。在工具中的一个或多个集成电路426存储了关于向集成用户界面控制器1651提供的自动化外科手术工具的信息。
当使用特定能量类型的自动化外科手术器械被装配至自动化臂时，将其与集成用户界面控制器1651相依附并与一件合适的可遥控设备相匹配，例如ESU。可向在外科医生操纵台150、150A处的外科医生提供用户界面输入1601A、1601B和用户界面输出1610A、1610B， 以便他们可选择他们想要哪个器械通过外科医生操纵台的左右主夹具，由他们的左右手有效控制。设备和/或工具的某些可控特征可被映射到一个或多个脚踏开关上。
集成用户界面控制器1651包括多个输入-输出接口1671～1671N和与其连接在一起的信号映射装置1672，以便将一个或多个用户界面输入1601A、1601B的一个或多个脚踏开关映射到可遥控设备1610上。以这种方式，每件可遥控设备1610都可由一个或多个脚踏开关进行选择性地控制。一个或多个脚踏开关中的一些可用于选择性地控制自动化臂和工具的运动，例如内窥镜摄像机和其所附接的自动化臂。另一个信号映射装置和附加的输入/输出接口(在图16中未示出)可用于映射左右主夹具，以选择性地控制其他自动化臂和与其相连接的自动化外科手术工具的运动。变换命令可选择性地改变左右主夹具的映射，以便当另一个闲置的时候，选择性地控制另一个自动化臂和与其相连接的自动化外科手术工具的运动。
映射可由集成控制器1651自动进行或任选地其可由外科医生利用用户界面输入1601A、1601B进行选择。在任一种情况下，外科医生可容易地操作可遥控设备1610，并通过使用由外科医生操纵台提供的脚踏板和其他部件，通过电缆/软管1626，选择性地控制向自动化外科手术工具101A～101N供应能量、流体、气体等和其施加到组织或外科手术部位。多路传输在外科医生操纵台上踏板的功能消除了启动可遥控设备的外部独立踏板开关的需要。用户界面输出1610A、1610B将告知外科医生自动化外科手术器械101A～101N中的哪个将通过电缆/软管1626被供应能量、流体、气体等，以及哪个器械将将其施加到外科手术部位内。
集成控制器1651可与多于一个的外科医生操纵台通信，以接收第一外科医生操纵台的第一用户界面输入1601A和第二外科医生操纵台的第二用户界面输入1601B。另外，集成用户界面控制器1651可为第一外科医生操纵台提供第一用户界面输出1610A，可为第二外科医生操纵台提供第二用户界面输出1610B。第二外科医生操纵台可离位位于与第一外科医生操纵台不同的房间、建筑、城市和/或国家中。
如在此描述的，第一和第二用户界面输入1601A、1601B每个都 可包括一个或多个脚踏板704L～704R、706L～706R、708L～708R和主控制器925L～925R，每个都具有开关1010。第一和第二外科医生操纵台可相互变换地遥控遥控设备和自动化外科手术工具。例如，第一控制操纵台的(第一用户界面1601A的)一个或多个脚踏板可用于遥控第一件遥控设备，以支持第一自动化外科手术工具的功能，而第二控制操纵台的(第二用户界面1601B的)一个或多个脚踏板1601B可用于遥控第二件遥控设备，以支持第二自动化外科手术工具的功能。可选地，第一外科医生控制操纵台可控制自动化外科手术工具的运动，而第二外科医生控制操纵台可控制一件或多件遥控设备，以便通过控制对自动化外科手术工具的真空、气体、液体和能量供应，支持自动化外科手术工具的功能。操纵台变换信号可由开关(例如第一控制操纵台的踏板开关706L)产生，以将第一或第二外科医生操纵台中合适的脚踏板映射到遥控设备上。
第一和第二用户界面输出1610A、1610B每个都可包括显示在一个或多个显示器500上的图形用户界面501，以提供视觉反馈；一个或多个扬声器315，以提供听觉反馈；和/或在外科医生操纵台上主控制器925或别处的一个或多个振动机构，以提供肤觉/触觉反馈。在第一和第二用户界面输出1610A、1610B中的其他装置可用于提供用户反馈。
现在参考图17A，其说明了集成自动化外科手术控制系统的简化方框图，以描述关于控制电外科手术工具和电外科手术装置以向组织提供能量的第一操作方法。连接集成控制器1651，以便与以下通信：自动化外科手术工具101A、101B；电外科手术装置102A～102C；以及下部右脚踏板704R和上部右脚踏板708R。为了向用户提供一致的用户界面输入，对于单极ESU和单极工具，下部右脚踏板704R打开/关闭主能量源，同时上部右踏板708R打开/关闭次能量源，而不考虑偏手性。
集成控制器1651包括踏板控制逻辑1700A，该踏板控制逻辑1700A选择性地控制怎样选择性地映射来自脚踏板的控制信号以控制电外科手术装置。踏板控制逻辑1700A，与映射逻辑1672和I/O接口1617A～1617N一起，多路传输来自踏板开关的控制信号，以控制一个 或多个电外科手术装置向电外科手术工具101A～101B供应能量。踏板控制逻辑1700A可包括映射逻辑1672，该映射逻辑1672将脚踏板控制信号从脚踏开关映射到合适的受控设备102A～102C上。I/O接口1617A～1617N由图17A中开关1718的中心部分代表。
电外科手术装置102A、102C通过能量供应电缆1726A、1726C，向电外科手术工具101A～101B供应能量。
来自智能电缆1622或其他电缆的信息用于将电外科手术装置与踏板控制逻辑1700A相依附。当自动化外科手术工具101A～101B被装配至自动化臂时，通过连接1621A～1621B，其向踏板控制逻辑1700A传达关于它们工具类型的信息。以这种方式，踏板控制逻辑了解作为集成自动化外科手术系统1600一部分的电外科手术装置102A～102C和自动化外科手术工具101A～101B。工具与自动化臂的结合可引发脚踏板映射至遥控设备。为了响应关于自动化电外科手术工具101A～101B、电外科手术装置102A～102C和一个或多个用户选择的信息，踏板控制逻辑1700A将控制信号从踏板多路传输或映射到合适的电外科手术装置102A、102C上，以根据需要，由外科医生的控制操纵台上的用户，向合适的自动化外科手术工具提供能量。这就是说，脚踏板映射至遥控设备是顺手映射，而不仅仅是功能映射。用户选择装配至自动化臂上的一个或多个自动化外科手术工具中哪一个是正要用的(选择偏手性)，以在外科医生操纵台中一个或多个脚踏板控制下接收来自的遥控设备的供应。如果该遥控设备对于所选择的正用自动化外科手术工具来说不合适，则作为一种安全措施，脚踏板不能使用(它们将不发动)，以便遥控设备不会向自动化外科手术工具供应真空、气体、液体或能量。
在映射被正确地完成后，可压住脚踏板，以启动开关向遥控设备发送信号，从而向一个或多个自动化外科手术工具供应真空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械力、数据信号、控制信号等。
在本发明的替代实施方式中，踏板控制逻辑不必与电外科手术装置102A～102C相连接。相反，可提供从自动化外科手术工具到电外科手术装置或其他可遥控设备的控制信号路径，以便工具控制它们自身的从ESU或其他可遥控设备的电能、气体、液体等供应。
现在参考图17B，其说明了集成自动化外科手术控制系统的另一个实施方式的简化方框图，其中在脚踏开关704L、704R、708L、708L和智能自动化外科手术工具101A’～101B’之间连接集成用户界面控制器1651’的踏板控制逻辑1700B。在这种情况下，集成用户界面控制器1651’不必与可遥控设备1610(包括ESU 102A～102B)相连接。因此，在集成用户界面控制器1651’和智能自动化外科手术工具101A’～101B’之间的通信连接可被简化。
智能自动化外科手术工具101A’～101B’类似于自动化外科手术工具101A～101B，但另外包括它们自身的控制器，并且任选地包括可适配的输入/输出接口1771，以产生控制信号，控制可遥控设备1610，从而响应来自用户界面输入装置1601A～1601B的用户输入。这就是说，智能自动化外科手术工具101A’～101B’可起到控制信号中继的作用，以便向可遥控设备传达用户的命令。可适配的I/O接口1771可从一件或多件遥控设备102A～102B(可选地从一个或多个智能电缆中的存储装置)上读取设备信息，并可将信号水平调节至遥控设备要求的控制信号水平。这就是说，可适配的I/O接口1771可模拟通常由遥控设备期望的脚踏开关。
多个脚踏板704L～704R、708L～708R与踏板控制逻辑1700B相连接，以接收来自用户的控制信号。踏板控制逻辑1700B通过数据/控制连接1722A～1722B与每一个自动化外科手术工具101A’～101B’进行通信和连接。通过在自动化外科手术工具101A’～101B’和电外科手术装置102A、102B之间连接的开关控制电缆1724A～1724B提供控制信号路径。电缆1724A～1724B可以是包括数据线的智能电缆，以读取数据(例如设备信息)；和控制线或电缆，以控制遥控设备(例如电外科手术发生装置)。当被启动时由电外科手术装置102A、102B产生的电能通过一个或多个能量供应电缆1726A～1726B，将其从ESU供应至各个自动化外科手术工具101A’～101B’。在双极ESU和双极自动化电外科手术工具的情况下，两条能量供应电缆在ESU和工具之间进行连接。对不同类型的遥控设备，电缆1726A～1726B可被称为供应电缆，以便向自动化外科手术工具供应真空、气体、液体/流体或能量(例如电外科手术、激光、超声波)。
在本发明的替代实施方式中，自动化外科手术工具101A’～101B’可以是标准自动化外科手术工具101A～101B，并且电缆1724A～1724B、1726A～1726B、1722A～1722B可连接到在自动化臂153中的可适配I/O接口1771’上，以控制遥控设备和向自动化外科手术工具的供应，如图17B中自动化外科手术工具101A’周围的光缆所示。
踏板控制逻辑1700B包括映射逻辑1672，以便通过数据/控制连接1722A～1722B，将脚踏板控制信号从脚踏开关合适地映射到合适的自动化外科手术工具101A’～101B’上。通过数据/控制连接1722A～1722B，关于自动化外科手术工具101A’～101B’的信息由踏板控制逻辑1700B接收。数据/控制连接1722A～1722B将请求/控制信号从脚踏板传送到各自的自动化外科手术工具101A’～101B’。自动化外科手术工具101A’～101B’经由各自的开关控制电缆1724A～1724B，将请求/控制信号传送到各自的电外科手术装置102A～102B。以这种方式，自动化外科手术工具本身通过能量电缆1726A～26B控制电外科手术能量的供应。注意，开关控制电缆1724A～1724B可与各自的能量电缆1726A、1726B聚集在一起，以提供在可遥控设备1610(ESU)和自动化外科手术工具101A’～101B’之间连接的单一电缆。
在将智能自动化外科手术工具101A’～101B’装配至自动化外科手术系统的自动化臂上后，系统读取工具中所存储的数据，以识别工具类型并正确地与其和相应的可遥控设备通信。另外，智能自动化外科手术工具101A’～101B’可具有电缆检测装置或开关，以便在电缆1724A～1724B或1726A～1726B中的一个插入到工具中时进行检测。在检测后，可下载关于遥控设备例如电外科手术装置的信息。可选地，当它们被连接在一起时，ESU可发出可由器械识别的低能量信号。软件可调查工具的连接器，以检测指示连接已经做出的低能量信号。来自电外科手术装置的信息可随后由智能自动化外科手术工具下载并读取。
智能自动化外科手术工具或器械101A’～101B’可直接与电外科手术发生装置ESU通信，以便直接命令其通电并向外科手术工具供应电能。可选地，智能自动化外科手术工具或器械101A’～101B’可具有中继站，以通过电外科手术装置控制能量的启动，或在控制电缆发生错 误连接的情况下，防止对工具供应能量。在任一种情况下，电外科手术发生装置102A～102B可具有与开关控制电缆1724A～1724B相连接的集成控制开关或信号转换装置1728。集成控制开关或信号转换装置1728将开关控制电缆上的信号转变成发动信号，以控制电外科手术装置102A或102B或其他受控设备。如果不需要信号转换，则装置1728可仅为输入接收器，以从智能自动化外科手术工具上接收控制信号。
现在参考图18A，其说明了图17A中示出的踏板控制逻辑1700A的方框图。为了控制从脚踏开关到可遥控设备1610的信号的多路传输，踏板控制逻辑1700A从一个或多个工具101接收关于所安装的工具类型的信息，从设备本身接收关于可用可遥控设备的信息，以及从影响某些脚踏开关怎样可控制可遥控设备的用户可控开关处接收控制信号。这些用户可控开关可包括与脚踏板706L相关的功能模式控制开关，与脚踏板706R相关的变换开关和/或与主控制器的主夹具相关的一个或多个主开关1010。在这种情况下，通过踏板控制逻辑进行的脚踏开关的映射是环境敏感的。
特别地，变换踏板706R(也称为控制变换踏板)的能量变换开关环境敏感地控制从脚踏开关到可遥控设备1610的控制信号的映射或多路传输。变换踏板706R的能量变换开关确定装配至自动化外科手术臂的两个电外科手术工具中哪一个将使其遥控设备被能量控制脚踏板所控制。右垂直踏板706R的能量变换开关改变向电外科手术工具供应能量的脚踏板控制的偏手性，在左手侧和右手侧之间进行变换。右垂直踏板706R的能量变换开关产生控制变换信号(对电外科手术工具和发电机也称为正用工具信号或能量变换信号)，以改变从踏板704R、708R的脚踏开关到支持所选可用能量工具的可用电外科手术发电机的控制信号映射。例如，控制变换信号可在分别对第一自动化外科手术工具和第二自动化外科手术工具支持(例如供应真空、气体、液体、能量、机械扭矩、机械力、数据信号、控制信号等)中在第一遥控设备和第二遥控设备的有效控制之间进行变换。可选地，其可改变能同时支持两种或更多种工具的同一件遥控设备的控制。例如，控制变换信号可在对第一自动化外科手术工具和第二自动化外科手术工具支持(例如供应真空、气体、液体、能量等)中变换第一遥控设备的控制。
在左垂直踏板706L(也称为臂或工具变换踏板)中的功能/模式控制开关也可用于控制脚踏板控制信号通过踏板控制逻辑多路传输至电外科手术工具101。左垂直踏板760L的功能/模式控制开关可产生工具变换信号，以便变换一个工具的运动学控制为另一个。例如，在右手侧上，一个工具正用，并处于外科医生操纵台上主控制器的控制下，而另一个工具未用或闲置。通常不将电能供应给未用或闲置的工具，该未用或闲置的工具没有被主控制器中的一个所控制。利用在工具之间的每一次工具变换，被控制的特征和遥控设备可发生变化。因此，利用每个工具变换信号改变可变换工具之间的控制，从脚踏开关到可遥控设备1610的控制信号的映射或多路传输可发生变化。
如果选择主开关1010(例如断开主控制器中的一个)，则踏板控制逻辑也可使来自脚踏板704L、704R、706L、706R、708L、708R中的脚踏开关的一个或多个控制信号无效。在这种情况下，可使集成控制器输入/输出接口中的一个或多个无效，以便在脚踏板上的意外踩压不向从主控制器上脱离或分离的工具供应能量。
一个或多个自动化外科手术工具101的工具类型也影响从脚踏开关的控制信号的映射或多路传输。每件可遥控设备1610都可要求来自一个或多个脚踏板的一个或多个控制信号，以便其特征被正确地控制。例如，考虑到与自动化外科手术臂相配的电外科手术工具为双极收集外科手术工具。在这种情况下，只需要一个脚踏开关，以启动受控设备向双极工具供应电外科手术能量。在另一个实例中，考虑所安装的工具类型为单极电外科手术工具。在这种情况下，一对脚踏开关可用于控制可遥控设备，以向单极电外科手术工具供应初级和次级电能。在任一种情况下，踏板控制逻辑检查与其相连接的所有可遥控设备1610和装配至自动化外科手术臂的所有类型自动化外科手术工具101，以便确定怎样从脚踏板上映射控制信号，以控制可遥控设备。利用智能电缆，外科医生可将脚踏板动态映射到能量器械上，而不用与电外科手术发生装置(ESU)明确地通信。
现在参考图18B，其说明了在图17B中示出的踏板控制逻辑1700B的方框图。踏板控制逻辑1700B对接到脚踏开关704L～704R和708L～708R上，以接收被多路传输到装配至自动化外科手术臂的一个或多个 电外科手术工具101而不是遥控设备1610的控制信号。此外，踏板控制逻辑1700B在以下方面是类似的：其也可接收关于所安装的工具类型、可用的可遥控设备1610、来自踏板开关706R的能量/控制变换信号、来自踏板开关706L的臂/工具变换信号和功能/模式控制开关的信息，以便向合适的电外科手术工具多路传输控制信号。类似于踏板控制逻辑1700A，踏板控制逻辑1700B也是环境敏感的。以这种方式，外科医生可将脚踏板动态映射到能量器械上。
可适配的集成控制器允许多个电外科手术发生装置(ESU)与单独的外科医生操纵台相连接并由其控制。可适配的集成控制器消除了对外科医生操纵台正常工作的脚区域外部的、控制系统附加遥控设备的延伸踏板的需要。在外科手术前，可为自动化外科手术系统建立脚踏板到遥控设备和自动化外科手术工具的正确映射，以提高效率。可向外科医生显示在此描述的图形用户界面，以传达系统的状态和能量踏板是怎样被映射的。
软件、硬件或其结合可用于控制多件遥控设备(ESU)到一个或多个器械和一个或多个脚踏开关的有效映射。
智能电缆
现在参考图19，其说明了智能电缆1652的立体图。智能电缆1652包括在第一连接器1910和数据存储装置1902之间的第一电缆部分1652A，和在第二连接器1912和数据存储装置1902之间的第二电缆部分1652B。智能电缆1652的第二连接器1912被配置用于对接到一个或多个可遥控设备1610的插孔中。第一连接器1910可被配置用于连接到集成控制器1651或智能自动化外科手术工具101A’～101B’上。为了避免断开，第一和第二连接器可以分别是可锁定的连接器，例如连接到卡口或螺纹插孔上的卡口或螺纹连接器。
智能电缆的第一电缆部分1652A具有数据线和开关控制线。数据线安排在数据存储装置1902和第一连接器1910之间，以便从数据存储装置中读取信息。因为可控设备接口2110的输入/输出接口1671A～1671N和可适配的输入/输出接口1771可适应每个可遥控设备所要求的信号发送，所以智能电缆中不需要信号转换。开关控制线可绕过数 据存储装置1902安排在第一连接器1910和第二连接器1912之间。以这种方式，智能电缆1652的第二电缆部分1652B可不具有数据线，只有开关控制线。
数据存储装置1902可以是具有非易失存储器的集成电路芯片，以存储一件特定可遥控设备1610的识别编号或信息。例如，身份或信息(例如构造、型号、遥控、信号水平等)可指示可遥控设备的制造、可遥控设备的类型和通过脚踏板的脚踏开关控制可遥控设备的方式。数据存储装置中的信息(也称为设备信息)提供了智能电缆所附接的可遥控设备(例如ESU)的描述，以便用户界面可适应。通过加入装配至自动化臂的工具的工具信息(例如器械位置信息、工具类型信息等)，当工具正用时，可映射脚踏板，以合适地控制可遥控设备。
可选地，如果可遥控设备1610具有提高的通信能力，则智能电缆可由双向数据电缆例如RS232电缆替代。在这种情况下，可在可遥控设备1610和集成控制器1651之间连接数据线，以便数据可被双向传达。集成控制器1651可随后针对可用于安排和遥控其向自动化外科手术工具供应能量、气体或液体的信息，调查可遥控设备。
可适配的输入/输出接口
如先前所描述的，集成控制器1651具有多个可适配的输入-输出(I/O)接口1671A～1671N。智能自动化外科手术工具101A’～101B’中的每一个都可包括可适配的输入输出接口1771，以连接可遥控设备。输入-输出接口1671A～1671N、1771可通过智能电缆的控制线适应可遥控设备1610所需要的信号要求的类型。这就是说，由脚踏开关的关闭和开启所形成的信号水平可通过可适配的I/O接口适应控制遥控设备的信号水平。I/O接口适配器中的每一个都包括控制开关2002。控制开关2002可以是具有控制输入端的晶体管化开关或机械中继型开关，以开启和关闭开关。
图20A～20C说明了开关2002可怎样适应于不同类型的控制线。每个输入-输出接口1671A～1671N都可包括一个或多个控制开关2002，以便控制可遥控设备1610的一个或多个特征。可在软件控制下进行每个开关2002的连接，以适应控制遥控设备1610所需的信号发 送类型。
在图20A中，通过第一电缆将第一可遥控设备连接到输入-输出接口1671上。针对遥控设备的控制线2004A通常由上拉电阻R_pu上拉至由第一可遥控设备所产生的上拉电压Vc。开关2002具有与控制线2004A相连接的一个电极和与地面相连接的另一个电极。当开关2002被从所映射的脚踏板施加到其控制端上的控制信号关闭时，其电极被连接在一起，以拉下控制开关线2004，从而向可遥控设备发送信号，如同脚踏板被直接附接到控制线2004A上。
在图20B中，通过第二电缆将不同于第一遥控设备的第二遥控设备连接到输入-输出接口1671上。在这种情况下，通过下拉电阻器R_pd，将控制线2004B拉到地面上。开关2002具有与控制线2004B相连接的一个电极和与电压源Vx相连接的另一个电极。在这种情况下，当开关2002被从所映射的脚踏板施加到其控制端的控制信号关闭时，将其电极连接在一起，以便上拉控制线2004B到达由电压源Vx所供应的电压。
在图20C中，通过第三电缆将不同于第一和第二遥控设备的第三遥控设备连接到输入-输出接口1671上。智能电缆提供一对控制线2004C、2004D，以控制可遥控设备1610。该对控制线与开关2002的电极相连接。可通过脚踏开关同时使控制线2004C和2004D短路，以向遥控设备发送信号。在这种情况下，控制开关2002在控制线2004C、2004D之间进行连接，以便当其被关闭时，同时使它们短路。开关2002的控制端从分别映射的踏板上接收控制信号，以开启和关闭开关。
具有集成控制器的计算机系统
现在参考图21，其说明了具有集成用户界面控制器1651功能的计算机系统151、151B的方框图。计算机系统151B进一步包括一个或多个微信息处理机302、暂储器304A(存储器)、用于永久存储软件的磁盘样存储装置304B、患者侧推车(PSC)接口2152、音频发生器317、图形发生器(视频卡)322和与其连接在一起的反馈发生器324，如所显示的。计算机151、151B的每一个元件都可与中心总线2100相连接，以与微信息处理机302中的一个通信或通过专用总线以其他方式与微 信息处理机直接相连接。
集成控制器1651包括可遥控设备接口2120、外科医生操纵台接口2150和纵横式开关2170。
通过智能电缆RS232电缆或其他通信渠道，可遥控设备接口2120将计算机对接到可遥控设备1610，例如电外科手术发生装置102A’、102B’。
外科医生操纵台接口2110将计算机对接到外科医生操纵台150、150A上。外科医生操纵台接口2110连接到用户界面输入1601A、1601B和用户界面输出1610A、1610B上。外科医生操纵台接口2110从踏板开关中的某些接收控制信号，并将它们连接到纵横式开关，以便映射。外科医生操纵台接口2110从踏板开关中的某些接收控制信号，并将它们连接到总线上，以便由微信息处理机读取，以控制纵横式开关。其他控制信号，例如来自主控制器的控制信号，被连接到总线上，以便由微信息处理机和其执行的软件程序读取和处理，以便控制系统。
在外科医生操纵台接口2110和可控设备接口2120之间进行连接的纵横式开关2170，可用于将外科医生操纵台脚踏板的控制信号映射到可遥控设备。此外，可用软件或软件和硬件的结合执行纵横式开关。先前描述的踏板控制逻辑1700A、1700B可以是存储在磁盘存储装置304B上的由微信息处理机或其结合执行的电路逻辑、软件，以控制映射。利用软件，微信息处理机可控制纵横式开关2170，以便将脚踏板的合适映射实施到遥控设备上，以响应其接收的关于系统的信息。
患者侧推车(PSC)接口2152对接到患者侧推车152上，以控制从动自动化外科手术臂和自动化外科手术工具的运动。PSC接口2152接收由内窥镜摄像机捕捉的视频图像和外科手术臂和工具的其他传感器数据。
反馈发生器324与音频发生器317和图形发生器322相连接，以产生可听的用户反馈和/或视觉用户反馈。反馈发生器324可产生用于在外科医生操纵台上的装置的反馈控制信号，以提供触觉或振动用户反馈。通过外科医生操纵台接口1602，可将反馈控制信号连接到外科医生操纵台的装置中。
来自图形发生器322的视频信号，与图形用户界面的图形一起的 外科手术部位融合图像，可通过用于外科医生操纵台接口2150输出到外科医生操纵台上，以在显示器上显示。
可通过外科医生操纵台接口2150，将由音频发生器317产生的音频信号，包括为提供听觉反馈所产生的音频信号，连接到外科医生操纵台的扬声器。
结论
前面详细描述的一些部分是针对在计算机存储器或存储装置内数据位上运算的算法和符号提供的。这些算法描述和表示是由数据处理领域的技术人员使用的工具，以便最有效地向本领域其他技术人员传递他们的工作实质。算法在此一般性地认为是产生所需结果的自洽运算序列。所述运算是要求物理操控物理量的那些运算。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够被存储、转移、结合、比较和以其他方式操控的电或磁信号的形式。已经证明主要由于普通用法的原因，有时将这些信号称为位、数值、元件、符号、特性、术语、数字或类似物是方便的。
然而，应当记住的是，所有这些和相似的术语都与合适的物理量相关，并且仅仅是应用到这些量上的方便标记。除非以其他方式具体地进行描述，如从以上讨论中明显得出的，应当理解，在通篇说明书中，利用术语例如“处理”或“计算”或“运算”或“决定”或“显示”等等的讨论，指的是计算机系统或相似的电子计算装置的非手动、自动或自动化作用和过程，该计算机系统或相似的电子计算装置操控并将代表计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据转变为相似地代表计算机系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传播或显示器内的物理量的其他数据。
本发明的实施方式也涉及用于进行在此描述的操作的装置或系统。该装置可针对所要求的目的而进行具体构造，或其可包括选择性启动或由存储在计算机中的计算机程序重置的通用计算机。
可在软件中执行本发明实施方式中的一个或多个元件，以便在计算机系统的信息处理机上执行。当在软件中执行时，本发明实施方式的元件基本上是代码段，以完成必要的任务。程序或代码段可被存储 在信息处理机可读存储介质或装置中，其可通过传播介质或通信线路，以包含在载波中的计算机数据信号的方式被下载。信息处理机可读存储装置可包括可存储信息的任何介质，包括光学介质、半导体介质和磁性介质。信息处理机可读存储装置例子包括电子电路、半导体器件、半导体存储器、只读存储器(ROM)、闪存、可擦可编程只读存储器(EPROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘或其他存储装置。代码段可通过计算机网络例如因特网、局域网等被下载。
注意，提供的过程和显示可不固有地与任何具体的计算机或其他装置相关。各种通用系统可与根据本文教导的程序一起使用，或可证明构造更加专用的装置进行所述操作是方便的。用于各种这些系统的所要求的结构将作为要素出现在权利要求中。另外，本发明的实施方式没有参考任何具体的程序设计语言而进行描述。应当理解，各种程序设计语言可用于执行本文描述的本发明教导。
尽管已经在附图中描述和显示了本发明的某些示例性实施方式，但应当理解，这样的实施方式仅是说明性的，而不是对本宽泛发明的限制，并且本发明的实施方式不限于所示出和描述的具体构造和布置，因为本领域技术人员可想到各种其他改型。例如，对于电外科手术系统和工具具体描述了本发明的某些实施方式，但对于其他类型的遥控医疗设备和它们各自的外科手术器械也是适合的。