專利名稱：安裝在手術(shù)室硬件上的遠程臨場系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的主題通常涉及機器人遠程臨場(tele-presence)系統(tǒng)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在實施外科手術(shù)的過程中有時期望在該過程中有導(dǎo)師幫助。遺憾的是，這典型地 需要導(dǎo)師位于手術(shù)現(xiàn)場，而這通常是不切實際的。目前開發(fā)了一種由Intuitive Surgical, Inc在售的商標(biāo)為Da Vinci的機器人系統(tǒng)，其允許外科醫(yī)生通過使用設(shè)置在外科手術(shù)現(xiàn) 場的機器人手臂而遠程地實施外科手術(shù)。這允許專家從遠程位置實際地實施手術(shù)。該Da Vinci系統(tǒng)龐大并且昂貴，因此并非每個醫(yī)療設(shè)施都可以得到。期望有一種允許遠程醫(yī)療會 診的系統(tǒng)，其相對較為便宜并且易于安裝在現(xiàn)有手術(shù)室中。
發(fā)明內(nèi)容
一種機器人系統(tǒng)，其包括遠程站和機器人面部(robot face) 0該機器人面部包括 與遠程站的監(jiān)視器耦接的攝像機和與遠程站的攝像機耦接的監(jiān)視器。該機器人面部和遠程 站還具有耦接在一起的揚聲器和擴音器。該機器人面部可以與吊桿(boom)耦接。替代地， 該機器人面部可以利用附著機構(gòu)附著在醫(yī)療工作臺上。
圖1是遠程臨場系統(tǒng)的示圖；圖2是該系統(tǒng)的機器人面部的放大視圖；圖3是該機器人面部的后視圖；圖4是遠程臨場系統(tǒng)的替代實施例的示圖；圖5是圖4中所示的實施例的機器人面部的后視圖；圖6是遠程站的顯示器用戶界面的示圖；圖7是顯示電子醫(yī)療記錄的顯示器用戶界面；圖8是同時顯示圖像和電子醫(yī)療記錄的顯示器用戶界面。
具體實施例方式公開了一種機器人系統(tǒng)，其包括遠程站和機器人面部。該機器人面部包括與遠程 站的監(jiān)視器耦接的攝像機和與遠程站的攝像機耦接的監(jiān)視器。該機器人面部和遠程站還具 有耦接在一起的揚聲器和擴音器。該機器人面部可以與吊桿耦接。該吊桿可以從醫(yī)療設(shè)施 的頂蓬延伸。替代地，該機器人面部可以利用附著機構(gòu)附著在醫(yī)療工作臺上。該機器人面 部和遠程站允許醫(yī)務(wù)人員通過該系統(tǒng)提供遠程醫(yī)療會診。
參考附圖更特別地參考附圖標(biāo)記，圖1、2和3示出了遠程臨場系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10 包括吊桿12、機器人面部14和遠程控制站16。該遠程控制站16可以通過網(wǎng)絡(luò)18與機器 人面部14相耦接。例如，網(wǎng)絡(luò)18可以是數(shù)據(jù)包交換網(wǎng)絡(luò)，例如因特網(wǎng)，或者是線路交換網(wǎng) 絡(luò)，例如公用開關(guān)電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)或者其它寬帶系統(tǒng)。替代地，機器人面部14可以通過衛(wèi) 星網(wǎng)絡(luò)耦接到遠程站16。遠程控制站16可以包括計算機22，其具有監(jiān)視器24、攝像機26、擴音器28和揚聲 器30。該計算機22還可以包括輸入設(shè)備32，例如控制桿或鼠標(biāo)?？刂普?6典型地位于遠 離機器人面部14的位置。雖然僅僅示出了一個遠程控制站16，但是系統(tǒng)10可以包括多個 遠程站16。通常任意數(shù)目的機器人面部14可以耦接于任意數(shù)目的遠程站16或者其它機器 人面部14。例如，一個遠程站16可以耦接到多個機器人面部14，或者一個機器人面部14 可以耦接到多個遠程站16或多個機器人面部14。該系統(tǒng)可以包括仲裁器(未示出)，其控 制(多個)機器人面部14和多個遠程站16之間的訪問。吊桿12可以從醫(yī)療設(shè)施的頂蓬34延伸。吊桿12可包括鉸接接頭36和38，其提 供至少兩個自由度并且允許用戶相對于醫(yī)療工作臺40(例如手術(shù)室(“OR”)工作臺)移動 機器人面部14。吊桿12可具有額外的接頭42和44，其分別允許機器人面部14搖動和傾斜。該接 頭42和48可以分別包括致動器46和48，其可以通過遠程站16處的輸入設(shè)備32的操作而 被遠程致動。每個機器人面部14包括(一個或多個)攝像機50、監(jiān)視器52、( 一個或多個)擴 音器54和(一個或多個)揚聲器56。機器人攝像機50與遠程監(jiān)視器24耦接，使得遠程 站16處的用戶可以觀察工作臺40上的患者。同樣，機器人監(jiān)視器52與遠程攝像機26耦 接，使得手術(shù)現(xiàn)場的醫(yī)療人員可以觀察遠程站16的用戶。擴音器28和54、以及揚聲器30 和56，允許系統(tǒng)操作者和手術(shù)現(xiàn)場人員之間的聲音交流。系統(tǒng)10允許系統(tǒng)用戶(例如外科專家)通過遠程站16和機器人面部14對工作 臺40上的患者進行觀察并提供遠程醫(yī)療會診。手術(shù)現(xiàn)場人員可以提出問題并通過系統(tǒng)反 映給系統(tǒng)操作者。機器人攝像機50允許專家觀察患者并增強醫(yī)療會診。機器人監(jiān)視器52 可以顯示專家以提供在手術(shù)現(xiàn)場的臨場感。吊桿12允許工作人員將機器人面部14移入或 移出手術(shù)區(qū)域?？梢栽卺t(yī)療設(shè)施中已經(jīng)存在的吊桿上進行機器人面部14的改型。例如，一些目前 醫(yī)療設(shè)施包括附著在吊桿上的監(jiān)視器。可以采用機器人面部14替代現(xiàn)存的監(jiān)視器并且隨 后將其與遠程站16耦接。圖4和圖5示出了系統(tǒng)的替代實施例10’，其中機器人面部14利用附著機構(gòu)70附 著在工作臺40上。該附著機構(gòu)70可以包括一對夾具72，其被按壓進工作臺40的軌道74 中。該附著機構(gòu)70可以具有套筒76，其相對外殼78滑動使得用戶可以調(diào)整機器人面部14 的高度?？梢酝ㄟ^旋鈕80的旋轉(zhuǎn)而將該面部鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩８街鴻C構(gòu)70可以包括具有接頭84和86的頸部82，所述接頭84和86分別允許 機器人面部14的搖動和傾斜。接頭84和86可以被手動地致動或者分別包括致動器88和 90，其可以通過遠程站16處的輸入設(shè)備32被致動。附著機構(gòu)70可包括手柄92，其允許用戶將機器人面部14拉近或推離工作臺40。該附著機構(gòu)70使得機器人面部14在手術(shù)現(xiàn)場易于使用，特別是在手術(shù)室不具有吊桿的情 況下。遠程站計算機22可以運行Microsoft OS軟件和WINDOWS XP或者其它操作系統(tǒng)， 例如LINUX。遠程計算機22也可運行視頻驅(qū)動器、攝像機驅(qū)動器、音頻驅(qū)動器和控制桿驅(qū)動 器?？梢圆捎脡嚎s軟件(例如MPEG CODEC)進行視頻圖像的傳輸和接收。系統(tǒng)10和10’可以具有特定部件和軟件，其與名為RP-7，受讓人為加利福尼亞州 圣巴巴拉市(SantaBarbara)的InTouch-Health，Inc，且由美國專利6，925，357中描述的 實施例系統(tǒng)中所提供的機器人系統(tǒng)相同或類似，該美國專利在此通過引用被并入。圖6示出了顯示器用戶界面(“DUI”) 120，其可以在遠程站16處顯示。DUI120可 包括機器人視窗122，其顯示由機器人面部14的攝像機所捕捉到的視頻圖像。DUI 120還 可以包括站視窗124，其顯示由遠程站16的攝像機所提供的視頻圖像。DUI 120可以是由 遠程站16的計算機22存儲和操作的應(yīng)用程序的一部分。如圖7所示，DUI 120可包括圖形按鈕126，可選中該按鈕來顯示電子醫(yī)療記錄。 可以觸發(fā)按鈕126來連續(xù)地觀察視頻圖像和電子醫(yī)療記錄。替代地，如圖8所示，可以將視 窗122分割以同時顯示視頻圖像和電子醫(yī)療記錄。該視窗可以允許醫(yī)師通過增加、改變或 刪除全部或部分醫(yī)療記錄而修改該醫(yī)療記錄。遠程臨床醫(yī)生也可以將由機器人的攝像機所 捕捉的靜止圖像或視頻增加到醫(yī)療記錄。DUI 120可具有監(jiān)視器數(shù)據(jù)欄128，其可顯示由醫(yī)療監(jiān)視設(shè)備(未示出)生成并傳 輸給遠程站的數(shù)據(jù)。可以自動或通過用戶輸入將該數(shù)據(jù)增加到電子醫(yī)療記錄。例如，可以 通過將監(jiān)視器數(shù)據(jù)欄128 “拖拽”進視窗122中而將該數(shù)據(jù)增加到記錄中。DUI 120可包括警報輸入圖標(biāo)130和132。遠程站處的用戶可以選中警報圖標(biāo)130 以產(chǎn)生警報指示，例如來自機器人面部14的揚聲器的聲音。圖標(biāo)的選中生成警報輸入給機 器人面部14。機器人面部14響應(yīng)警報輸入而通過其揚聲器產(chǎn)生聲音。例如，該聲音可以模 仿號角聲。因此，圖標(biāo)130可具有號角的外觀。可以選中警報圖標(biāo)132以請求從機器人面部存取視頻圖像。機器人的默認(rèn)狀態(tài)可 以是不向遠程站發(fā)送視頻信息。選中警報圖標(biāo)132發(fā)送警報輸入，例如對機器人面部的訪 問請求。機器人面部隨后生成警報指示符。該警報指示符可以是由機器人揚聲器生成的聲 音和/或機器人監(jiān)視器上的可視提示。例如，該可視提示可以為“閃光”圖形圖標(biāo)。聲音則 可以模仿敲門。因此，警報圖標(biāo)132可以具有門環(huán)的外觀。響應(yīng)警報指示符，用戶可以提供用戶輸入，例如按下機器人面部上的按鈕，或者選 擇機器人監(jiān)視器上的圖形圖像，以允許防問機器人攝像機。機器人面部也可以具有聲音識 別系統(tǒng)，其允許用戶以聲音命令授權(quán)訪問。該用戶輸入使得機器人面部開始從機器人攝像 機向請求訪問該機器人面部的遠程站傳輸視頻圖像。在警報輸入和響應(yīng)的循環(huán)之前可以建 立聲音交流，以允許遠程站處的用戶與機器人面部處的呼叫接收人通話。DUI 120可包括位置顯示138，其提供機器人面部的位置?？梢赃x中CHANGE按鈕 140以在新的會話中改變默認(rèn)的機器人面部。可以使用該CHANGE按鈕140以選擇和控制 具有多個機器人面部的系統(tǒng)中的不同機器人面部。用戶可以通過選擇方塊142而開始或終 止會話。用戶選擇方塊開始會話時，方塊142從CONNECT (連接)改變?yōu)镈ISC0NNNECT (斷 開)。可以通過按鈕144和146選擇系統(tǒng)設(shè)置和支持。
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機器人視窗122和遠程站視窗124都可具有相關(guān)圖形以改變視頻和音頻顯示。每 個視窗可具有相關(guān)圖形的音頻滑動條148，用以改變擴音器的聲音水平，還具有另一個滑動 條152，用以改變揚聲器的音量。DUI 120可具有滑動條150、154、和156以分別改變攝像機的縮放、聚焦和亮度?？?通過選擇圖形攝像機圖標(biāo)158之一在機器人面部或遠程站處獲取靜態(tài)圖片。靜態(tài)圖片可以 是當(dāng)選擇攝像機圖標(biāo)158時相應(yīng)視窗122或124處所呈現(xiàn)的圖像?？赏ㄟ^圖形圖標(biāo)160捕 捉和回放視頻。可通過選擇圖形LIVE按鈕162而在獲取靜態(tài)圖片、捕捉視頻或回放幻燈片 之后重新回到實時視頻?？赏ㄟ^選擇圖標(biāo)164從盤中載入靜態(tài)圖片進行觀察。通過選擇按鈕166可以重新 觀察存儲的靜態(tài)圖片。通過圖形方塊168示出相對于圖像總數(shù)所顯示的圖像數(shù)目。用戶可 以以幻燈片方式快速地移動靜態(tài)圖像或者通過移動滑動條170移動捕捉到的視頻剪輯。通 過選擇圓圈174可以暫停所捕捉的視頻圖像。通過相同的按鈕174可以重新開始播放。通 過按鈕172可以從活動菜單中取消視頻或靜態(tài)圖像。通過選擇圖標(biāo)176可以將視頻或靜態(tài) 圖像傳送給機器人。例如，遠程站的醫(yī)生可以將X射線傳送到機器人屏幕上。該系統(tǒng)可具有為在視窗122和/或124內(nèi)顯示的圖像提供注釋184的能力。例 如，遠程站的醫(yī)生可以對由機器人面部攝像機所捕捉的圖像的某一部分作出注釋。該注釋 的圖像可以被系統(tǒng)存儲。通過圖標(biāo)176，該系統(tǒng)還考慮到將圖像的注釋發(fā)送到機器人面部。 例如，醫(yī)生可以發(fā)送X射線給機器人面部，該X射線通過機器人屏幕被顯示。醫(yī)生可對該X 射線進行注釋以向位于機器人現(xiàn)場處的人員指出該X射線的一部分。這可以幫助允許醫(yī)生 指導(dǎo)機器人現(xiàn)場處的人員。該顯示器用戶界面可包括圖形輸入186，其允許操作者開啟或關(guān)閉遠程站和遠程 攝像機的觀察。盡管描述了特定的示意性實施例并且在附圖中示出了這些實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解 這些實施例僅僅是說明性的并且沒有限制廣闊的發(fā)明，并且本發(fā)明并不局限于所顯示和描 述的特殊結(jié)構(gòu)和布置，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進行各種其它修改。
權(quán)利要求
一種遠程臨場系統(tǒng)，包括吊桿；與所述吊桿耦接的機器人面部，所述機器人面部包括機器人監(jiān)視器、機器人攝像機、機器人揚聲器和機器人擴音器；以及，與所述機器人面部耦接的遠程站，所述遠程站包括站監(jiān)視器、站攝像機、站揚聲器和站擴音器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述吊桿具有至少兩個自由度。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述遠程站監(jiān)視器顯示顯示器用戶界面。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述吊桿包括多個致動器，用以向所述機器人面部 提供至少兩個自由度。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述遠程站傳輸命令以致動所述多個致動器。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括耦接于所述機器人面部和所述遠程站的寬帶 網(wǎng)絡(luò)。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括支撐所述吊桿的醫(yī)療設(shè)施和與所述機器人面 部物理地接近的醫(yī)療工作臺。
8.一種用于提供遠程醫(yī)療會診的方法，包括 移動附著在吊桿上的機器人面部；將來自機器人攝像機的圖像傳輸?shù)竭h程站的站監(jiān)視器； 將來自站攝像機的用戶圖像傳輸?shù)綑C器人面部的機器人監(jiān)視器；以及， 將來自站擴音器的音頻命令傳輸?shù)綑C器人揚聲器。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括將來自機器人擴音器的音頻請求傳輸?shù)秸緭P聲器。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括傳輸來自遠程站的致動命令以致動吊桿的致動器。
11.一種能利用醫(yī)療工作臺實施的遠程臨場系統(tǒng)，包括機器人面部，所述機器人面部包括機器人監(jiān)視器、機器人攝像機、機器人揚聲器和機器 人擴音器；附著機構(gòu)，其將所述機器人面部附著到所述醫(yī)療工作臺上；以及 與所述機器人面部耦接的遠程站，所述遠程站包括站監(jiān)視器、站攝像機、站揚聲器和站 擴音器。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述附著機構(gòu)具有至少一個自由度。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述遠程站監(jiān)視器顯示顯示器用戶界面。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述附著機構(gòu)包括多個致動器，用以向所述機器 人面部提供至少兩個自由度。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述遠程站傳輸命令以致動所述多個致動器。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括耦接于所述機器人面部和所述遠程站的寬 帶網(wǎng)絡(luò)。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述附著機構(gòu)包括至少一個夾具。
18.一種用于提供遠程醫(yī)療會診的方法，包括2將機器人面部附著在醫(yī)療工作臺上；將來自機器人攝像機的圖像傳輸?shù)竭h程站的站監(jiān)視器；將來自站攝像機的用戶圖像傳輸?shù)綑C器人面部的機器人監(jiān)視器；以及，將來自站擴音器的音頻命令傳輸?shù)綑C器人揚聲器。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括將來自機器人擴音器的音頻請求傳輸?shù)秸緭P聲器。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括傳輸來自遠程站的致動命令以致動所述附 著機構(gòu)的致動器。
全文摘要
一種機器人系統(tǒng)，其包括遠程站和機器人面部。該機器人面部包括與遠程站的監(jiān)視器耦接的攝像機和與遠程站的攝像機耦接的監(jiān)視器。該機器人面部和遠程站還可以具有耦接在一起的揚聲器和擴音器。該機器人面部可以與吊桿耦接。替代地，該機器人面部可以利用附著機構(gòu)附著在醫(yī)療工作臺上。該機器人面部和遠程站允許醫(yī)療人員通過該系統(tǒng)提供醫(yī)療會診。
文檔編號G06F15/16GK101978365SQ200980110038
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者C·S·喬丹, D·S·桑切斯, K·P·漢拉罕, M·平特, Y·王 申請人:英塔茨科技公司