KR102589556B1 - 스테이플러 재장전 탐지 및 식별 - Google Patents

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KR102589556B1
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Abstract

수술 장치, 시스템 및 관련된 방법은 수술 기구의 상태의 자동화된 평가를 제공한다. 수술 장치는 교체가능한 스테이플러 카트리지를 통해서 조직을 스테이플러작업하도록 구성되어 있다. 수술 장치는 스테이플들을 전개하기 위해서 스테이플러 카트리지를 관절운동시키도록 구성되어 있는 푸셔 부재를 포함한다. 수술 장치는, 푸셔 부재를 관절운동시키는 작동 메커니즘, 및 제 1 포지션으로부터 작동 메커니즘의 출력 한계에 처해 있는 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려고 시도하기 위하여 작동 메커니즘의 조작을 제어하도록 구성되어 있으며 달성되는 푸셔 부재의 움직임의 양에 기초하여 스테이플러 카트리지의 속성을 결정하도록 구성되어 있는 제어 유닛을 포함한다. 결정된 속성은, 상이한 스테이플러 카트리지들 중에서 선정된 스테이플러 카트리지의 타입, 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었는지 여부, 또는 수술 장치에 장착되어 있는 스테이플러 카트리지가 없다는 것을 표시할 수 있다.

Description

스테이플러 재장전 탐지 및 식별{STAPLER RELOAD DETECTION AND IDENTIFICATION}
본 발명은 2016년 9월 9일자로 출원된 미국 가출원 62/385,649의 이익을 주장하고, 그 명세서 전체 내용은 모든 목적을 위하여 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
최소 침습 수술 기법은 진단 절차 또는 수술 절차 동안 손상되는 외부 조직의 양을 줄임으로써 환자 회복 시간, 불편함 및 유해한 부작용을 줄이는 것을 목표로 한다. 결과적으로, 표준 수술을 위하여 입원하는 평균 기간은 최소 침습 수술 기법을 이용하여 현저하게 단축될 수 있다. 또한, 환자 회복 기간, 환자 불편함, 수술 부작용 및 휴직 기간 역시 최소 침습 수술로 줄어들 수 있다.
일반적인 형태의 최소 침습 수술은 내시경검사이고, 일반적인 형태의 내시경검사는 복강 내부에서의 최소 침습 검사 및 수술인 복강경검사이다. 표준 복강경 수술에서, 환자의 복부는 가스가 주입되고, 캐뉼라 슬리브는 복강경 기구들을 위한 진입 포트를 제공하기 위해서 (대략 2분의 1 인치 또는 그 미만의) 작은 절개부들을 통과하게 된다.
복강경 수술 기구들은 일반적으로 수술 현장을 관찰하기 위한 내시경(복강경), 및 수술 부위에서 작업하기 위한 툴들을 포함한다. 작업용 툴들은 통상적으로, 각각의 툴의 작업 단부 또는 엔드 이펙터가 연장 튜브(예컨대 기구 샤프트 또는 메인 샤프트로도 알려져 있음)에 의해 그 핸들로부터 분리된다는 점을 제외하고는 종래의 (개복) 수술에서 사용되는 것과 유사하다. 엔드 이펙터는, 예컨대 클램프, 파지기, 가위, 스테이플러, 소작용 툴, 리니어 커터(linear cutter) 또는 니들 홀더(needle holder)를 포함할 수 있다.
수술 절차들을 수행하기 위하여, 의사는 캐뉼라 슬리브들을 통해 체내 수술 부위 쪽으로 작업용 툴들을 지나가게 하고, 복부 외부에서 작업용 툴들을 조종한다. 의사는 내시경으로 찍은 수술 부위의 이미지를 디스플레이하는 모니터로부터 수술 절차를 관찰한다. 유사한 내시경 기법들은, 예컨대 관절경(arthroscopy), 후복막경(retroperitoneoscopy), 골반경(pelviscopy), 신장경(nephroscopy), 방광경(cystoscopy), 뇌조경(cisternoscopy), 부비동경(sinoscopy), 자궁경(hysteroscopy), 요도경(urethroscopy) 및 이와 유사한 것에서 채용된다.
최소 침습 원격수술 로봇 시스템은, 체내 수술 부위에서 작업하는 경우 의사의 숙련도를 향상시키도록 개발되고 있을 뿐만 아니라 의사가 (멸균 현장 외부의) 원격 위치에서 환자를 수술하는 것을 허용하도록 개발되고 있다. 원격수술 시스템에서, 의사는 제어 콘솔에서 수술 부위의 이미지가 빈번하게 제공된다. 적합한 뷰어나 디스플레이 상에서 수술 부위의 3차원 이미지를 관찰하면서, 의사는 제어 콘솔의 제어 장치나 마스터 입력 장치를 조종함으로써 환자에 대한 수술 절차들을 수행한다. 마스터 입력 장치들 각각은 서보-기계 작동식/관절운동식 수술 기구의 동작을 제어한다. 수술 절차 동안, 원격수술 시스템은, 마스터 입력 장치들의 조종에 응답하여, 예컨대 니들을 잡거나 구동하는 동작, 혈관을 파지하는 동작, 조직을 절단하는 동작 또는 이와 유사한 것을 행하는 의사를 위한 여러 가지 기능들을 수행하는 엔드 이펙터들을 가지는 다양한 수술 기구들 또는 툴들의 기계적 작동과 제어를 제공할 수 있다.
수술용 클램핑 겸 커팅 기구(surgical clamping and cutting instrument)(예컨대 수술용 스테이플러로도 알려져 있는 비로봇 리니어 클램핑, 스테이플링 및 커팅 장치, 그리고 전기수술 혈관 봉합 장치)는 많은 상이한 수술 절차들에서 채용되어 왔다. 예를 들어, 수술용 스테이플러는 위장관으로부터 암성 또는 이상 조직을 절제하는데 사용될 수 있다. 알려진 수술용 스테이플러를 포함하는 알려진 많은 수술용 클램핑 및 커팅 장치는 조직을 클램프고정하는 마주하는 죠(jaw)들, 및 클램프고정된 조직을 절단하는 관절운동식 나이프를 가진다.
많은 수술용 클램핑 겸 커팅 기구는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 장착되는 기구 샤프트 지지식 엔드 이펙터를 포함한다. 작동 메커니즘은, 엔드 이펙터의 관절운동가능한 죠와 스테이플러 카트리지 사이에서 클램프고정되어 있는 조직을 스테이플러작업하도록 스테이플러 카트리지로부터 스테이플들을 전개하기 위해서 스테이플러 카트리지를 관절운동시킨다. 스테이플러작업될 상이한 조직들에 적합한 상이한 스테이플 길이들을 가지는 상이한 타입들의 스테이플러 카트리지들이 사용될 수 있다.
그러나, 교체가능한 스테이플러 카트리지들의 사용은 추가적인 문제점을 일으키곤 한다. 예를 들어, 사용에 앞서, 정확한 스테이플러 길이를 가지는 적합한 스테이플러 카트리지는 엔드 이펙터에 장착되어야 한다. 부적합한 스테이플 길이를 가지는 스테이플러 카트리지가 엔드 이펙터에 실수로 장착되는 경우라면, 즉 조직의 스테이플러작업에 앞서 에러가 탐지되어 수정되지 않는 경우라면, 조직은 부적합한 길이의 스테이플들로 스테이플러작업될 수 있다. 다른 예시로서, 앞서 사용된 스테이플러 카트리지가 적합한 새로운 스테이플러 카트리지와 교체되지 않는 경우라면, 관절운동가능한 죠와 앞서 사용된 스테이플러 카트리지 사이에서 클램프고정되어 있는 조직은 전개할 스테이플들의 결여 때문에 스테플러작업되지 않을 수 있다. 엔드 이펙터에 장착되어 있는 스테이플러 카트리지가 없는 경우라면, 유사한 문제가 일어날 수 있다. 예시적인 스테이플 카트리지를 사용한 수술용 스테이플링 장치는 US 2013/0206814, US 2015/0327862, WO 2003/094747, US 2013/0299556, US 2016/0256160, US 2011/0022032, US 2014/0175150, US 2012/0248167, US 2010/0230465, EP 2878274, EP 2789299, US 2010/0089970, US 2016/0058450, US 2015/0272575, 및 US 2014/0224856에 기재되어 있다.
따라서, 조직을 스테이플러작업하도록 구성가능한 개선된 수술 시스템들, 조직을 스테이플러작업하도록 구성되어 있는 수술 장치, 및 사용에 앞서 적합한 스테이플러 카트리지가 클램핑 겸 스테이플링 수술 기구에 장착되어 있는지 여부를 체크하는 관련 방법의 필요가 있는 것으로 여겨진다. 바람직하게도, 개선된 수술 시스템, 수술 장치 및 관련 방법은, 스테이플러 카트리지가 수술 기구에 장착되는지 여부, 장착된 스테이플러 카트리지가 새로운 것인지 여부 또는 이미 발사되었는지 여부, 및 장착된 스테이플러 카트리지가 스테이플러작업될 조직을 위하여 적합한 스테이플 길이를 가지는 것을 보장하는 장착된 스테이플러 카트리지의 타입을 체크한다.
조직을 스테이플러작업하도록 구성가능한 개선된 수술 시스템, 조직을 스테이플러작업하도록 구성되어 있는 수술 장치, 및 사용에 앞서 적합한 스테이플러 카트리지가 수술 기구에 장착되어 있는지 여부를 체크하는 관련 방법이 제공되어 있다. 많은 실시예들에서, 개선된 수술 시스템, 수술 장치 및 관련 방법은, 스테이플러 카트리지가 장착되어 있는지 여부, 스테이플러 카트리지가 새로운 것인지 여부 또는 이미 발사되었는지 여부, 및 적합한 스테이플 길이를 가지는 스테이플러 카트리지가 장착되는 것을 보장하는 스테이플러 카트리지의 타입을 체크한다. 수술 기구로 조직을 스테이플러작업하려는 시도에 앞서 적합한 미발사 스테이플러 카트리지가 수술 기구에 장착되어 있는지를 확인함으로써, 부적합한 조직 스테이플링의 경우들은 줄어들 수 있다.
따라서, 일 양태에서, 교체가능한 스테이플러 카트리지를 통해서 조직을 스테이플러작업하기 위한 수술 기구의 조작 상태를 평가하기 위한 방법이 제공되어 있다. 방법은, 제 1 포지션으로부터 작동 메커니즘의 출력 한계에 처해 있는 제 2 포지션으로 푸셔 부재(pusher member)를 움직이려고 시도하기 위해서 푸셔 부재와 구동가능하게 결합되어 있는 작동 메커니즘을 제어 유닛의 제어 하에서 조작하는 단계를 포함한다. 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 작동 메커니즘의 출력 한계가 초과되는 경우라면, 푸셔 부재의 움직임은 불연속적이다. 제어 유닛은, 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 달성되는 푸셔 부재의 움직임의 양을 표시하는 파라미터를 결정한다. 제어 유닛은 파라미터에 기초하여 교체가능한 스테이플러 카트리지에 관한 수술 기구의 조작 상태를 결정한다.
많은 실시예들에서, 방법은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 없는지를 탐지하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 제 2 포지션에 도달하는 푸셔 부재에 응답하여, 파라미터에 기초한 제어 유닛에 의한 조작 상태의 결정은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 없다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
많은 실시예들에서, 방법은, 교체가능한 스테이플러 카트리지가 수술 기구에 장착되는지를 탐지하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 작동 메커니즘의 출력 제한의 초과 때문에 정지 포지션에서 움직임을 정지시키는 푸셔 부재에 응답하여, 파라미터에 기초한 제어 유닛에 의한 조작 상태의 결정은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 있다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
많은 실시예들에서, 방법은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었는지를 탐지하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이의 동작의 초기 범위 내에 위치되어 있는 정지 포지션에서 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 작동 메커니즘의 출력 한계의 초과 때문에 정지하는 푸셔 부재에 응답하여, 파라미터에 기초한 제어 유닛에 의한 조작 상태의 결정은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
많은 실시예들에서, 방법은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 발사되지 않았는지를 탐지하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이의 동작의 초기 범위 외부에 위치되어 있는 정지 포지션에서 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 작동 메커니즘의 출력 한계의 초과 때문에 정지하는 푸셔 부재에 응답하여, 파라미터에 기초한 제어 유닛에 의한 조작 상태의 결정은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 발사되지 않았다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
많은 실시예들에서, 방법은, 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지의 타입을 결정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이의 동작의 초기 범위 외부에 위치되어 있는 정지 포지션에서 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 작동 메커니즘의 출력 한계의 초과 때문에 정지하는 푸셔 부재에 응답하여, 파라미터에 기초한 제어 유닛에 의한 조작 상태의 결정은, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 복수의 타입들 중에서 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지의 타입을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
많은 실시예들에서, 방법은, 작동 메커니즘의 출력 한계보다 더 큰 작동 메커니즘의 제 2 출력 한계에 처해 있는 제 2 포지션보다 제 1 포지션으로부터 더욱 멀어지는 방향에 있는 제 3 포지션으로 푸셔 부재를 움직이기 위해서 작동 메커니즘을 조작하는 단계를 추가로 포함한다. 작동 메커니즘의 제 2 출력 한계가 제 3 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 초과되는 경우라면, 푸셔 부재의 움직임은 불연속적일 수 있다.
방법은, 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도에 앞서 제 1 포지션에서 푸셔 부재를 위치조정하기 위해서 제어 유닛의 제어 하에서 작동 메커니즘을 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도에 앞서 제 1 포지션에서 푸셔 부재를 위치조정하기 위해서 작동 메커니즘을 조작하는 단계는, 제 2 포지션으로부터 멀어지는 방향으로의 푸셔 부재의 추가 움직임을 차단하는 수술 기구의 일부와 접촉하게 제 2 포지션으로부터 멀어지는 방향으로 푸셔 부재를 움직이는 단계를 포함한다.
방법은 교체가능한 스테이플러 카트리지의 바디로 교체가능한 스테이플러 카트리지의 스테이플 푸싱 셔틀(staple pushing shuttle)을 구속하는 단계를 포함한다. 바디로 스테이플 푸싱 셔틀을 구속하는 단계는: (a) 스테이플 푸싱 셔틀을 교체가능한 스테이플러 카트리지의 바디에 대하여 위치조정하는 것; 및/또는 (b) 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 교체가능한 스테이플러 카트리지가 푸싱 부재에 의해 접촉되는 경우, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 바디에 대하여 스테이플 푸싱 셔틀의 변위를 방지하는 것;을 위해서 사용될 수 있다.
다른 양태에서, 교체가능한 스테이플러 카트리지를 통해서 조직을 스테이플러작업하도록 구성가능한 수술 시스템이 제공되어 있다. 수술 시스템은 엔드 이펙터, 푸셔 부재, 기다란 샤프트, 근위 섀시, 매니퓰레이터, 작동 메커니즘 및 제어 유닛을 포함한다. 엔드 이펙터는 엔드 이펙터에 대한 교체가능한 스테이플러 카트리지의 장착을 위하여 구성되어 있다. 푸셔 부재는 교체가능한 스테이플러 카트리지로부터 스테이플들을 전개하기 위해서 교체가능한 스테이플러 카트리지 안에 포함되어 있는 스테이플 푸싱 셔틀을 밀어내도록 구성되어 있다. 엔드 이펙터는 기다란 샤프트의 원위 단부에 장착되어 있다. 근위 섀시는 기다란 샤프트의 근위 단부를 지지하고, 푸셔 부재와 구동가능하게 결합되어있는 작동 입력을 포함한다. 근위 섀시는 매니퓰레이터에 장착될 수 있다. 매니퓰레이터는 작동 입력과 구동가능하게 결합되도록 구성되어 있는 작동 출력을 포함한다. 작동 메커니즘은 작동 출력과 구동가능하게 결합되어 있다. 제어 유닛은: (a) 제 1 포지션으로부터 작동 메커니즘의 출력 한계에 처해 있는 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려고 시도하기 위하여 작동 출력을 관절운동시키도록 작동 메커니즘의 조작을 제어하도록 구성되어 있는데, 여기에서 작동 메커니즘의 출력 한계가 초과되는 경우라면, 푸셔 부재의 움직임은 불연속적이고; (b) 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 달성되는 푸셔 부재의 움직임의 양을 표시하는 파라미터를 결정하도록 구성되어 있고; 그리고 (c) 파라미터에 기초하여 교체가능한 스테이플러 카트리지에 관한 수술 기구의 조작 상태를 결정하도록 구성되어 있다.
많은 실시예들에서, 수술 시스템은 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 없는지를 탐지하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 제 2 포지션에 도달하는 푸셔 부재에 응답하여 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 없다고 결정하도록 구성될 수 있다.
많은 실시예들에서, 수술 시스템은 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 없는지를 탐지하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 작동 메커니즘의 출력 한계의 초과 때문에 정지 포지션에서 정지하는 푸셔 부재에 응답하여 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 있다고 결정하도록 구성될 수 있다.
많은 실시예들에서, 수술 시스템은 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었는지를 탐지하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 동작의 초기 범위 내에 위치되어 있는 정지 포지션에 응답하여 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었다고 결정하도록 구성될 수 있다.
많은 실시예들에서, 수술 시스템은 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 발사되지 않았는지를 탐지하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 동작의 초기 범위 외부에 위치되어 있는 정지 포지션에 응답하여 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 발사되지 않았다고 결정하도록 구성될 수 있다.
많은 실시예들에서, 수술 시스템은 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지의 타입을 탐지하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 파라미터에 기초하여 교체가능한 스테이플러 카트리지의 복수의 타입들 중에서 수술 기구에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지의 타입을 결정하도록 구성될 수 있다.
수술 시스템의 많은 실시예들에서, 작동 메커니즘은 작동 메커니즘의 출력 한계보다 더 큰 작동 메커니즘의 제 2 출력 한계에 처해 있는 상태로 조작가능하다. 예를 들어, 제어 유닛은 작동 메커니즘의 출력 한계보다 더 큰 작동 메커니즘의 제 2 출력 한계에 처해 있는 제 2 포지션보다 제 1 포지션으로부터 더욱 멀어지는 방향에 있는 제 3 포지션으로 푸셔 부재를 움직이기 위해서 작동 메커니즘을 조작하도록 구성될 수 있는데, 여기에서 푸셔 부재의 움직임은 작동 메커니즘의 제 2 출력 한계가 초과되는 경우라면 불연속적이다.
수술 시스템의 많은 실시예들에서, 제어 유닛은 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도에 앞서 제 1 포지션에서 푸셔 부재를 위치조정하기 위해서 작동 메커니즘을 조작하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 제 1 포지션에서 푸셔 부재를 위치조정하기 위해서 제 2 포지션으로부터 멀어지는 방향으로의 푸셔 부재의 추가 움직임을 차단하는 수술 기구의 일부와 접촉하게 제 2 포지션으로부터 멀어지는 방향으로 푸셔 부재를 움직이기 위해서 작동 메커니즘을 조작하도록 구성될 수 있다.
수술 시스템의 많은 실시예들에서, 교체가능한 스테이플러 카트리지는 스테이플 푸싱 셔틀, 및 스테이플 푸싱 셔틀을 구속하는 바디를 구비한다. 예를 들어, 스테이플 푸싱 셔틀은: (a) 스테이플 푸싱 셔틀을 교체가능한 스테이플러 카트리지의 바디에 대하여 위치조정하는 것; 및/또는 (b) 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 교체가능한 스테이플러 카트리지가 푸싱 부재에 의해 접촉되는 경우, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 바디에 대하여 스테이플 푸싱 셔틀의 변위를 방지하는 것;을 위해서 바디를 통해서 구속될 수 있다.
다른 양태에서, 교체가능한 스테이플러 카트리지를 통해서 조직을 스테이플러작업하도록 구성되어 있는 수술 시스템이 제공되어 있다. 수술 장치는 엔드 이펙터, 푸셔 부재, 작동 메커니즘 및 제어 유닛을 포함한다. 엔드 이펙터는 엔드 이펙터에 대한 교체가능한 스테이플러 카트리지의 장착을 위하여 구성되어 있다. 푸셔 부재는 교체가능한 스테이플러 카트리지로부터 스테이플들을 전개하기 위해서 교체가능한 스테이플러 카트리지를 관절운동시키도록 구성되어 있다. 작동 메커니즘은 푸셔 부재와 구동가능하게 결합되어 있다. 제어 유닛은: (a) 제 1 포지션으로부터 작동 메커니즘의 출력 한계에 처해 있는 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려고 시도하기 위하여 작동 메커니즘의 조작을 제어하도록 구성되어 있는데, 여기에서 작동 메커니즘의 출력 한계가 초과되는 경우라면, 푸셔 부재의 움직임은 불연속적이고; (b) 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재를 움직이려는 시도 동안 달성되는 푸셔 부재의 움직임의 양에 기초하여 스테이플러 카트리지의 속성을 결정하도록 구성되어 있고; 스테이플러 카트리지의 결정된 속성은: (1) 교체가능한 스테이플러 카트리지들의 복수의 타입들 중에서 선정된 교체가능한 스테이플러 카트리지의 타입; (2) 교체가능한 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었는지 여부; 또는 (3) 엔드 이펙터에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 없다는 것;을 표시한다.
본 발명의 이점과 본질을 더욱 완전히 이해하기 위하여, 이어지는 구체적인 설명 및 첨부의 도면들을 참조한다. 본 발명의 다른 양태, 목적 및 이점은 다음에 오는 구체적인 설명과 도면으로부터 자명할 것이다.
도 1은 많은 실시예들에 따르는 수술을 수행하는데 사용되고 있는 최소 침습 로봇 수술 시스템의 평면도이다.
도 2는 많은 실시예들에 따르는 로봇 수술 시스템을 위한 의사의 제어 콘솔의 사시도이다.
도 3은 많은 실시예들에 따르는 로봇 수술 시스템 전자장치 카트의 사시도이다.
도 4에는 많은 실시예들에 따르는 로봇 수술 시스템이 도식적으로 도시되어 있다.
도 5a는 많은 실시예들에 따르는 로봇 수술 시스템의 환자 측 카트(수술 로봇)의 정면도이다.
도 5b는 많은 실시예들에 따르는 로봇 수술용 툴의 정면도이다.
도 6은 많은 실시예들에 따르는 마주한 클램핑 죠들을 가지는 엔드 이펙터를 포함하는 로봇 수술용 툴의 사시도이다.
도 7은 많은 실시예들에 따르는 장착된 스테이플러 카트리지가 있는 수술 기구의 엔드 이펙터의 단면도이다.
도 8은 도 7의 스테이플러 카트리지의 바디의 상면도이다.
도 9는 많은 실시예들에 따르는 상대적으로 긴 스테이플들을 가지는 스테이플러 카트리지의 측면 부분 단면도이다.
도 10은 많은 실시예들에 따르는 상대적으로 짧은 스테이플들을 가지는 스테이플러 카트리지의 측면 부분 단면도이다.
도 11은 도 7의 스테이플러 카트리지의 바디의 근위 부분의 상면도로서, 많은 실시예들에 따르는 스테이플 푸싱 셔틀의 시작 위치를 제어하는 스테이플 푸싱 셔틀과 인터페이스하는 디텐트 부재(detent feature)들이 도시되어 있다.
도 12에는 많은 실시예들에 따르는 제 1 타입의 스테이플러 카트리지의 스테이플 푸싱 셔틀과 엔드 이펙터의 푸셔 부재 사이의 명목상 포지션 관계가 도시되어 있다.
도 13에는 많은 실시예들에 따르는 제 2 타입의 스테이플러 카트리지의 스테이플 푸싱 셔틀과 엔드 이펙터의 푸셔 부재 사이의 명목상 포지션 관계가 도시되어 있다.
도 14에는 많은 실시예들에 따르는 제 3 타입의 스테이플러 카트리지의 스테이플 푸싱 셔틀과 엔드 이펙터의 푸셔 부재 사이의 명목상 포지션 관계가 도시되어 있다.
도 15에는 많은 실시예들에 따르는 제 4 타입의 스테이플러 카트리지의 스테이플 푸싱 셔틀과 엔드 이펙터의 푸셔 부재 사이의 명목상 포지션 관계가 도시되어 있다.
도 16에는 많은 실시예들에 따르는 제 5 타입의 스테이플러 카트리지의 스테이플 푸싱 셔틀과 엔드 이펙터의 푸셔 부재 사이의 명목상 포지션 관계가 도시되어 있다.
도 17에는 많은 실시예들에 따르는 스테이플러 카트리지의 차단용 클립들과 엔드 이펙터의 푸셔 부재 사이의 명목상 포지션 관계가 도시되어 있다.
도 18은 많은 실시예들에 따라 조직을 스테이플러작업하기 위한 수술 기구의 조작 상태를 평가하는 방법의 동작단계들의 단순화된 블록 다이어그램이다.
다음에 오는 설명들에서, 본 발명의 여러 가지 실시예들이 기술될 것이다. 설명하기 위하여, 특정 구성들과 세부사항들은 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위하여 설명되어 있다. 그러나, 본 발명이 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 점 또한 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 자명할 것이다. 게다가, 잘 알려진 특징들은 기술되어 있는 실시예들을 불명료하지 않게 하기 위하여 단순화되거나 생략될 수 있다.
최소 침습 로봇 수술
이어서 도면을 참조하면, 여기서 유사한 참조 번호들은 몇몇 도면들에 걸쳐 유사한 부분들을 나타내며, 도 1은 통상적으로 수술대(14) 상에 누워있는 환자(12)에 대한 최소 침습 진단 또는 수술 절차를 수행하기 위하여 사용되는 최소 침습 로봇 수술(Minimally Invasive Robotic Surgical; MIRS) 시스템(10)의 평면도이다. 시스템은 절차 동안 의사(18)에 의한 사용을 위한 의사의 콘솔(16)을 포함할 수 있다. 한명 이상의 보조자(20)들이 절차에 참여할 수도 있다. MIRS 시스템(10)은 환자 측 카트(22)(수술 로봇)와 전자장치 카트(24)를 더 포함할 수 있다. 환자 측 카트(22)는, 의사(18)가 콘솔(16)을 통해 수술 부위를 관찰하면서 환자(12)의 몸 안에 있는 최소 침습 절개부를 통해 적어도 하나의 제거가능하게 결합되는 툴 어셈블리(26)(이하에서는 간단히 "툴"로 지칭됨)를 조종할 수 있다. 수술 부위의 이미지는 내시경(28)을 배향하기 위해서 환자 측 카트(22)에 의해 조종될 수 있는 입체 내시경과 같은 내시경(28)에 의해 획득될 수 있다. 전자장치 카트(24)는 의사의 콘솔(16)을 통해 의사(18)에 대한 순차적인 디스플레이를 위하여 수술 부위의 이미지들을 처리하는데 사용될 수 있다. 한번에 사용되는 수술용 툴(26)들의 개수는 대체로 다른 요인들 중에서 수술실 내부에서의 공간 제약들과 진단 또는 수술 절차에 좌우될 수 있다. 절차 동안 사용되고 있는 하나 이상의 툴(26)들을 변경하는 것이 필요한 경우라면, 보조자(20)는 환자 측 카트(22)로부터 툴(26)을 제거하여, 수술실에 있는 트레이(30)로부터 다른 툴(26)과 교체할 수 있다.
도 2는 의사의 콘솔(16)의 사시도이다. 의사의 콘솔(16)은 깊이 감각을 가능하게 하는 수술 부위의 좌표형 입체 뷰를 의사(18)에게 보여주기 위한 좌안 디스플레이(32)와 우안 디스플레이(34)를 포함한다. 콘솔(16)은, 차례로 환자 측 카트(22)(도 1에 나타나 있음)가 하나 이상의 툴들을 조종하게 하는 하나 이상의 입력 제어 장치(36)들을 더 포함한다. 입력 제어 장치(36)들은, 의사가 툴(26)들을 직접 제어하고 있다고 강한 감지를 가지도록 입력 제어 장치(36)들이 툴(26)들과 통합되어 있는 감각 또는 원격현장감을 의사에게 제공하기 위해서 그 연계된 툴(26)들(도 1에 나타나 있음)과 동일한 자유도를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 포지션 감각, 힘 감각 및 촉지 감각을 툴(26)들로부터 입력 제어 장치(36)들을 통해 의사의 양손으로 다시 전달하는 포지션 센서, 힘 센서 및 촉지 피드백 센서(미도시)가 채용될 수 있다.
의사의 콘솔(16)은 보통 환자와 동일한 방에 위치되어 있어서, 의사는 절차를 직접 모니터링할 수 있고, 필요하다면 물리적으로 자리할 수 있으며, 수화기나 다른 통신 매체를 거치지 아니하고 직접 보조자에게 말할 수 있다. 그러나, 의사는 다른 방, 완전히 다른 건물, 또는 원격 수술 절차를 허용하는 환자로부터 다른 원격 위치에 위치될 수 있다.
도 3은 전자장치 카트(24)의 사시도이다. 전자장치 카트(24)는 내시경(28)과 결합될 수 있고, 예컨데 의사의 콘솔에 있는 의사에 대한 순차적인 디스플레이, 또는 국소적으로 그리고/또는 원격지에 위치되어 있는 다른 적합한 디스플레이를 위하여 캡처된 이미지들을 처리하는 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입체 내시경이 사용되는 경우, 전자장치 카트(34)는 수술 부위의 좌표형 입체 이미지들을 의사에게 보여주기 위해서 캡처된 이미지들을 처리할 수 있다. 이러한 좌표조정은 마주하는 이미지들 사이의 정렬을 포함할 수 있고, 입체 내시경의 입체 작업 거리를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예시로서, 이미지 처리는 광학 수차(optical aberration)와 같은 이미지 캡처 장치의 촬상 에러들을 보상하기 위해서 미리 결정된 카메라 보정 파라미터들의 사용을 포함할 수 있다.
도 4에는 (도 1의 MIRS 시스템(10)과 같은) 로봇 수술 시스템(50)이 도식적으로 도시되어 있다. 위에서 설명된 바와 같이, (도 1에 있는 의사의 콘솔(16)과 같은) 의사의 콘솔(52)은 최소 침습 절차 동안 (도 1에 있는 환자 측 카트(22)와 같은) 환자 측 카트(수술 로봇)(54)를 제어하기 위해서 의사에 의해 사용될 수 있다. 환자 측 카트(54)는 절차 부위의 이미지를 캡처하고 나서 (도 1에 있는 전자장치 카트(24)와 같은) 전자장치 카트(56)에 캡처된 이미지들을 출력하기 위해서 입체 내시경과 같은 촬상 장치를 사용할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 전자장치 카트(56)는 임의의 순차적인 디스플레이에 앞서 다양한 방식들로 캡처된 이미지들을 처리할 수 있다. 예를 들어, 전자장치 카트(56)는 의사의 콘솔(52)을 통해서 조합된 이미지들을 의사에게 디스플레이하기에 앞서 가상 제어 인터페이스와 캡처된 이미지들을 중첩시킬 수 있다. 환자 측 카트(54)는 전자장치 카트(56) 외부에서 처리하기 위하여 캡처된 이미지들을 출력할 수 있다. 예를 들어, 환자 측 카트(54)는 캡처된 이미지들을 처리하는데 사용될 수 있는 프로세서(58)에 캡처된 이미지들을 출력할 수 있다. 이미지들은 공동으로, 순차적으로 캡처된 이미지들 및/또는 이들의 조합들을 처리하기 위해서 함께 결합될 수 있는 프로세서(58)와 전자장치 카트(56)의 조합에 의해 처리될 수도 있다. 하나 이상의 별개의 디스플레이(60)들은 절차 부위의 이미지들 또는 다른 관련된 이미지들과 같은 이미지들의 국소 및/또는 원격 디스플레이를 위하여 프로세서(58) 및/또는 전자장치 카트(56)와 결합될 수도 있다.
도 5a와 도 5b에는 환자 측 카트(22)와 수술용 툴(62)이 각각 나타나 있다. 수술용 툴(62)은 수술용 툴(26)들의 일 예시이다. 나타나 있는 환자 측 카트(22)는 절차가 행해지는 부위의 이미지들의 캡처를 위하여 사용되는 입체 내시경과 같은 촬상 장치(28)와 3개의 수술용 툴(26)들의 조종을 위하여 제공되어 있다. 조종은 다수의 로봇 조인트들을 가지는 로봇 메커니즘에 의해 제공된다. 촬상 장치(28)와 수술용 툴(26)들은 환자 안의 절개부들을 통해 조종되고 위치조정될 수 있어서, 운동형상학적 원격 중심은 절개부의 크기를 최소화하기 위해서 절개부에 유지되어 있다. 수술 부위의 이미지들은 촬상 장치(28)에서 바라본 현장 내부에 수술용 툴들이 위치조정되어 있는 경우 수술용 툴(26)들의 원위 단부들의 이미지들을 포함할 수 있다.
도 6에는 근위 섀시(72), 기구 샤프트(74), 및 환자 조직을 파지하도록 관절운동될 수 있는 죠(78)를 가지는 원위 엔드 이펙터(76)를 포함하는 수술용 툴(70)이 나타나 있다. 근위 섀시는 입력 결합수단(input coupler)들을 포함하는데, 이 입력 결합수단은 환자 측 카트(22)의 대응하는 출력 결합수단들과 인터페이스하면서 환자 측 카트(22)의 대응하는 출력 결합수단들에 의해 구동되도록 구성되어 있다. 입력 결합수단들은 기구 샤프트(74) 내부에 배치되어 있는 구동 샤프트들과 구동가능하게 결합되어 있다. 구동 샤프트들은 엔드 이펙터(76)와 구동가능하게 결합되어 있다.
스테이플러 카트리지 상태의 자동화된 평가
도 7은 많은 실시예들에 따르는 장착된 스테이플러 카트리지(84)가 있는 수술 기구의 엔드 이펙터(76)의 측면 단면도이다. 스테이플러 카트리지(84)는, 예컨대 엔드 이펙터(76)로부터 사용된 스테이플러 카트리지를 장착해제하고 나서 엔드 이펙터(76)에 새로운 스테이플러 카트리지를 장착함으로써 교체가능하다. 엔드 이펙터(76)는 관절운동가능한 앤빌 죠(anvil jaw)(86)를 포함하는데, 이 앤빌 죠는 스테이플러 카트리지(84)와 앤빌 죠(86) 사이에 클램프고정되어 있는 조직을 관통하면서 스테이플러 카트리지(84)로부터 전개되어 있는 스테이플들의 자유 단부들을 형성하도록 구성되어 있다. 스테이플러 카트리지(84)는 스테이플들을 수용하는 스테이플러 카트리지 바디(88), 및 앤빌 죠(86)와 스테이플러 카트리지 바디(88) 사이에 클램프고정되어 있는 조직을 관통하면서 스테이플러작업하기 위해서 스테이플러 카트리지 바디(88) 밖으로 스테이플들을 밀어내도록 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 원위방향으로 관절운동되는 스테이플 푸싱 셔틀(90)을 포함한다. 스테이플 푸싱 셔틀(90)은 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 동작에 대하여 스테이플러 카트리지 바디(88) 밖으로 횡단방향으로 스테이플들과 스테이플 푸셔들을 밀어내기 위해서 경사진 스테이플 푸셔(94)들(도 9와 도 10에 나타나 있음)과 인터페이스하는 경사진 부분(92)을 가진다. 엔드 이펙터(76)는 푸시 로드(98)를 통해서 작동 메커니즘과 조작가능하게 결합되어 있는 푸셔 부재(96)를 포함한다. 푸셔 부재(96)의 초기 원위방향 관절운동은 스테이플 푸싱 셔틀(90)과 접촉하게 푸셔 부재(96)를 움직이는데 이용될 수 있다. 푸셔 부재(96)의 추가 원위방향 관절운동은 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 원위방향으로 스테이플 푸싱 셔틀(90)을 밀어내는데 이용될 수 있고, 이로써 스테이플러 카트리지 바디(88) 밖으로 스테이플들에 힘을 가할 수 있다. 푸셔 부재(96)는 푸셔 부재(96)가 그 안에서 스테이플 푸싱 셔틀(90)에 접촉하는 포지션과, 푸셔 부재(96)가 그 안에서 스테이플 푸싱 셔틀(90) 이외의 엔드 이펙터의 일부에 접촉하는 근위방향 한계 포지션 사이에서 움직이게 될 수 있다. 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이, 푸셔 부재(96)가 그 안에서 스테이플 푸싱 셔틀(90)에 처음으로 접촉하는 포지션과 근위방향 한계 포지션 사이의 거리는 장착된 스테이플러 카트리지(84) 안에 있는 스테이플들의 길이에 따라 달라질 수 있고, 엔드 이펙터(76)에 장착되어 있는 것이 어떤 타입의 스테이플러 카트리지(84)인지를 탐지하는데 이용될 수 있다.
도 8은 스테이플러 카트리지 바디(88)의 일 실시예의 상면도이다. 스테이플 카트리지 바디(88)는 일련의 스테이플 수용 구멍(100)들을 가지는데, 이 구멍들 안에서 스테이플들 및 연계된 스테이플 푸셔들이 수용되어 있고, 이 구멍들로부터 스테이플들이 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 길이방향으로 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 관절운동을 통해서 전개되어 있다. 스테이플 카트리지 바디(88)는 또한, 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 길이방향으로 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 관절운동 동안 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 상보적인 형상의 부재들을 수용해내면서 가이드하는 측면 가이드 채널(104)들과 중심 가이드 채널(102)을 가진다. 중심 가이드 채널(102)은 또한 스테이플 카트리지 바디(88)를 따라 원위방향으로 푸셔 부재(96)의 관절운동 동안 푸셔 부재(96)를 수용해낸다.
많은 실시예들에서, 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 초기 포지션은 달라지고, 장착된 스테이플러 카트리지의 타입(예컨대 장착된 스테이플러 카트리지의 스테이플 길이)을 식별하는데 이용된다. 구체적으로, 더 짧은 스테이플들을 위하여, 스테이플 푸싱 셔틀(90)은 더 긴 스테이플들에 비해 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 더욱 원위방향으로 배치될 수 있는데, 이는 더 짧은 스테이플들을 위한 스테이플 푸셔들이 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 경사진 부분(92)의 원위 부분과 상호작용하지 않기 때문이다. 예를 들어, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 초기 포지션은 경사진 부분(92)의 원위 부분이 가장 긴 스테이플들을 위하여 최근위 스테이플 푸셔(94)와 상호작용하는 것을 허여하기에 충분한 근위방향에 있어만 한다. 이에 비해, 도 10에 도시된 바와 같이, 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 초기 포지션은 도 9에 나타나 있는 더 긴 스테이플에 비해 더 짧은 스테이플을 위하여 더욱 원위방향에 있을 수 있는데, 이는 스테이플 푸셔(94)가 스테이플러 카트리지 바디(88)의 정상에 더 가깝게 배치될 수 있기 때문이고, 이로써 최근위 스테이플 푸셔(94) 밑에서 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 원위 부분을 수용해낼 수 있다.
도 11은 스테이플러 카트리지 바디(88)의 일 실시예의 근위 부분의 상면도이다. 측면 가이드 채널(104)들은 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 초기 포지션을 제어하기 위해서 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 상보적인 형상의 디텐트 부재들과 인터페이스하는 디텐트 부재(106)들을 가진다. 많은 실시예들에서, 디텐트 부재(106)들은 각각의 타입의 스테이플러 카트리지(84)를 위하여 스테이플러 카트리지 바디(88)를 따라 각각의 알려진 포지션에서 스테이플 푸싱 셔틀(90)을 위치조정하는데 사용될 수 있는데, 여기에서 각각의 타입의 스테이플러 카트리지(84)는 각각의 스테이플 길이를 가진다. 스테이플러 카트리지 바디(88)는 또한, 재사용 차단 스프링 클립(110)(도 12 내지 도 17에 도시됨)들을 지지하면서 수용해내도록 형상결정되어 있는 재사용 차단 스프링 클립 장착 영역(108)을 가진다.
도 12 내지 도 16에는, 5개의 상이한 각각의 스테이플 길이들을 가지는 5개의 상이한 타입들의 스테이플러 카트리지들을 위한 스테이플 푸싱 셔틀(90)과 (엔드 이펙터(76)의 일부와 접촉하게 근위방향으로 위치조정되어 있는) 푸셔 부재(96) 사이의 각각의 명목상 포지션 관계들이 도시되어 있다. 많은 실시예들에서, 푸셔 부재(96)는 푸싱 셔틀(90)과 푸셔 부재(96) 사이의 초기 거리를 측정하도록 관절운동되어 있고, 측정된 초기 거리는 엔드 이펙터(76)에 장착되어 있는 스테이플러 카트리지의 타입을 결정하도록 평가받는다. 도 12 내지 도 16에는 또한, 사용 전 구성으로 되어 있는 재사용 차단 스프링 클립(110)들이 도시되어 있는데, 이 구성으로 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 일부는 스테이플들을 전개하기 위해서 스테이플 푸싱 셔틀(90)을 원위방향으로 밀어내는 재사용 차단 스프링 클립(110)들 사이에서의 푸셔 부재(96)의 원위방향 관절운동을 수용해내도록 재사용 차단 스프링 클립(110)들을 분리하기 위해서 재사용 차단 스프링 클립(110)들 사이에 배치되어 있다.
도 12에는 가장 긴 스테이플 길이를 가지는 제 1 타입의 스테이플러 카트리지(84-1)가 도시되어 있다. 도 12에서, 스테이플 푸싱 셔틀(90-1)은 스테이플러 카트리지 바디(88-1)의 디텐트 부재(106)들과 스테이플 푸싱 셔틀(90-1)의 인터페이스하는 상보적인 형상의 디텐트 부재들 사이의 맞물림을 통해서 스테이플러 카트리지 바디(88-1)에 대하여 고정되어 초기 포지션에 배치되어 있는 것으로 나타나 있다. 제 1 타입의 스테이플러 카트리지(84-1)에서, 푸셔 부재(96)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-1)로부터 제 1 명목상 거리(x1)로 배치되어 있다.
도 13에는 도 12에 나타나 있는 제 1 타입의 스테이플러 카트리지(84-1)보다 더 짧은 스테이플 길이를 가지는 제 2 타입의 스테이플러 카트리지(84-2)가 도시되어 있다. 도 13에서, 스테이플 푸싱 셔틀(90-2)은 스테이플러 카트리지 바디(88-2)의 디텐트 부재(106)들과 스테이플 푸싱 셔틀(90-2)의 인터페이스하는 상보적인 형상의 디텐트 부재들 사이의 맞물림을 통해서 스테이플러 카트리지 바디(88-2)에 대하여 고정되어 초기 포지션에 배치되어 있는 것으로 나타나 있다. 제 2 타입의 스테이플러 카트리지에서, 푸셔 부재(96)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-2)로부터 제 2 명목상 거리(x2)로 배치되어 있다. 제 2 명목상 거리(x2)는 적합한 거리만큼 제 1 명목상 거리(x1)보다 더 커서, 제 1 타입의 스테이플러 카트리지(84-1)와 제 2 타입의 스테이플러 카트리지(84-2)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-2)과 푸셔 부재(96) 사이의 측정된 초기 거리에 기초하여 확실히 구별될 수 있다.
도 14에는 도 13에 나타나 있는 제 2 타입의 스테이플러 카트리지(84-2)보다 더 짧은 스테이플 길이를 가지는 제 3 타입의 스테이플러 카트리지(84-3)가 도시되어 있다. 도 14에서, 스테이플 푸싱 셔틀(90-3)은 스테이플러 카트리지 바디(88-3)의 디텐트 부재(106)들과 스테이플 푸싱 셔틀(90-3)의 인터페이스하는 상보적인 형상의 디텐트 부재들 사이의 맞물림을 통해서 스테이플러 카트리지 바디(88-3)에 대하여 고정되어 초기 포지션에 배치되어 있는 것으로 나타나 있다. 제 3 타입의 스테이플러 카트리지에서, 푸셔 부재(96)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-3)로부터 제 3 명목상 거리(x3)로 배치되어 있다. 제 3 명목상 거리(x3)는 적합한 거리만큼 제 2 명목상 거리(x2)보다 더 커서, 제 2 타입의 스테이플러 카트리지(84-2)와 제 3 타입의 스테이플러 카트리지(84-3)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-3)과 푸셔 부재(96) 사이의 측정된 초기 거리에 기초하여 확실히 구별될 수 있다.
도 15에는 도 14에 나타나 있는 제 3 타입의 스테이플러 카트리지(84-3)보다 더 짧은 스테이플 길이를 가지는 제 4 타입의 스테이플러 카트리지(84-4)가 도시되어 있다. 도 15에서, 스테이플 푸싱 셔틀(90-4)은 스테이플러 카트리지 바디(88-4)의 디텐트 부재(106)들과 스테이플 푸싱 셔틀(90-4)의 인터페이스하는 상보적인 형상의 디텐트 부재들 사이의 맞물림을 통해서 스테이플러 카트리지 바디(88-4)에 대하여 고정되어 초기 포지션에 배치되어 있는 것으로 나타나 있다. 제 4 타입의 스테이플러 카트리지에서, 푸셔 부재(96)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-4)로부터 제 4 명목상 거리(x4)로 배치되어 있다. 제 4 명목상 거리(x4)는 적합한 거리만큼 제 3 명목상 거리(x3)보다 더 커서, 제 3 타입의 스테이플러 카트리지(84-3)와 제 4 타입의 스테이플러 카트리지(84-4)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-4)과 푸셔 부재(96) 사이의 측정된 초기 거리에 기초하여 확실히 구별될 수 있다.
도 16에는 도 15에 나타나 있는 제 4 타입의 스테이플러 카트리지(84-4)보다 더 짧은 스테이플 길이를 가지는 제 5 타입의 스테이플러 카트리지(84-5)가 도시되어 있다. 도 16에서, 스테이플 푸싱 셔틀(90-5)은 스테이플러 카트리지 바디(88-5)의 디텐트 부재(106)들과 스테이플 푸싱 셔틀(90-5)의 인터페이스하는 상보적인 형상의 디텐트 부재들 사이의 맞물림을 통해서 스테이플러 카트리지 바디(88-5)에 대하여 고정되어 초기 포지션에 배치되어 있는 것으로 나타나 있다. 제 5 타입의 스테이플러 카트리지에서, 푸셔 부재(96)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-5)로부터 제 5 명목상 거리(x5)로 배치되어 있다. 제 5 명목상 거리(x5)는 적합한 거리만큼 제 4 명목상 거리(x4)보다 더 커서, 제 4 타입의 스테이플러 카트리지(84-4)와 제 5 타입의 스테이플러 카트리지(84-5)는 스테이플 푸싱 셔틀(90-5)과 푸셔 부재(96) 사이의 측정된 초기 거리에 기초하여 확실히 구별될 수 있다.
도 17에는, 앞서 사용된 스테이플러 카트리지(84-사용됨)가 엔드 이펙터(76)에 장착되는 경우, (엔드 이펙터(76)의 일부와 접촉하게 근위방향으로 위치조정되어 있는) 푸셔 부재(96)와 재사용 차단 스프링 클립(110)들 사이의 명목상 포지션 관계가 도시되어 있다. 도 17에서, 스테이플러 카트리지(84-사용됨)의 앞선 사용의 결과로서, 스테이플 푸싱 부재(90)는 원위방향으로 이미 관절운동되어 있고, 이로써 재사용 차단 스프링 클립(110)들을 더이상 떨어트려 잡을 수 없어서, 재사용 차단 스프링 클립(110)들은 도 12 내지 도 16에 각각 나타나 있는 사용 전 구성으로부터 도 17에 나타나 있는 사용 후 구성으로 재구성되어 있다. 사용 후 구성에서, 재사용 차단 스프링 클립(110)들은 재사용 차단 스프링 클립(110)들을 지나는 푸셔 부재(96)의 원위방향 관절운동을 차단한다. 앞서 사용된 스테이플러 카트리지(84-사용됨)가 엔드 이펙터에 장착되어 있는 경우, 푸셔 부재(96)는 사용 후 구성으로 재사용 차단 스프링 클립(110)들로부터 사용 후 명목상 거리(x0)에 배치되어 있다. 사용 후 명목상 거리(x0)는 적합한 거리만큼 제 1 명목상 거리(x1)보다 적어서, 앞서 사용된 스테이플러 카트리지(84-사용됨)와 제 1 타입의 스테이플러 카트리지(84-1)는 푸셔 부재(96)와, 스테이플 푸싱 셔틀(90-1) 또는 재사용 차단 스프링 클립(110)들 사이의 측정된 초기 거리에 기초하여 확실히 구별될 수 있다.
많은 실시예들에서, 본 명세서에 기술되어 있는 시스템, 장치 및 방법은, 엔드 이펙터에 장착되어 있는 스테이플 카트리지가 없는 경우를 탐지하는 단계를 포함한다. 엔드 이펙터에 장착되어 있는 스테이플러 카트리지가 없는 경우, (엔드 이펙터(76)의 일부와 접촉하게 근위방향으로 위치조정되어 있는 상태로부터) 푸셔 부재(96)의 초기 원위방향 관절운동은 장착된 스테이플러 카트리지의 결여 때문에 스테이플 푸싱 셔틀(90)이나 재사용 차단 스프링 클립(110)들과 접촉하게 되는 푸셔 부재(96)가 없는 상태에서 일어난다. 따라서, 푸셔 부재(96)가 누락 카트리지 거리(xm)와 같거나 더 큰 거리로 관절운동되어 있는 경우, 엔드 이펙터(76)에 장착되어 있는 스테이플러 카트리지가 없다는 결정이 행해질 수 있다. 누락 카트리지 거리(xm)는 적합한 거리만큼 제 5 명목상 거리(x5)보다 더 클 수 있어서, 누락 스테이플러 카트리지와 제 5 타입의 스테이플러 카트리지(84-5)는 확실히 구별될 수 있다.
도 18은 많은 실시예들에 따라 조직을 스테이플러작업하기 위하여 수술 기구의 조작 상태를 평가하는 방법(200)의 동작단계들에 관한 단순화된 블록 다이어그램이다. 방법(200)은 본 명세서에 기술되어 있는 수술 장치와 수술 시스템에 대하여 본 명세서에 기술되어 있지만, 임의의 적합한 수술 시스템이나 수술 장치가 방법(200)을 실시하는데 이용될 수 있다.
동작단계(200)에서, 작동 메커니즘은 알려진 제 1 포지션에서 푸셔 부재(96)를 위치조정하도록 조작된다. 임의의 적합한 알려진 제 1 포지션이 이용될 수 있다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 작동 메커니즘은 스테이플러 카트리지(84)가 장착되는 엔드 이페터(76)의 일부와 접촉하게 근위방향으로 푸셔 부재(96)를 후퇴시키도록 조작된다. 작동 메커니즘은 이때 수술 기구의 조작 상태를 평가하는데 사용을 위하여 알려진 제 1 포지션으로부터 스테이플 푸싱 셔틀(90) 또는 재사용 차단 스프링 클립(110)들까지의 거리를 측정하기 위해서 알려진 제 1 포지션으로부터 원위방향으로 푸셔 부재(96)를 관절운동시키도록 조작될 수 있다. 다른 예시로서, 작동 메커니즘은 스테이플 푸싱 셔틀(90)이나 재사용 차단 스프링 클립(110)들과 접촉하게 원위방향으로 푸셔 부재(96)를 관절운동시키도록 조작될 수 있다. 작동 메커니즘은 이때, 푸셔 부재(96)가 관절운동되는 거리에 기초하여 수술 기구의 조작 상태를 평가하는데 사용을 위하여 알려진 제 1 포지션으로부터 엔드 이펙터(76)의 일부에 접촉하는 포지션까지의 거리를 측정하기 위해서 근위방향으로 푸셔 부재(96)를 후퇴시키도록 조작될 수 있다. 알려진 제 1 포지션은 또한 엔드 이펙터(76)의 일부나 스테이플 푸싱 셔틀(90) 또는 재사용 차단 스프링 클립(110)들로부터 임의의 적합한 알려진 거리에 있을 수 있다.
동작단계(204)에서, 작동 메커니즘의 조작은 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 의도치않은 변위를 예방도록 제한된다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 작동 메커니즘은 작동 로드(98)를 통해서 푸셔 부재(96)에 대해 제한된 힘만을 가할 수 있도록 조작되어서, 푸셔 부재(96)는 스테이플러 카트리지 바디(88)의 디텐트 부재(106)들로부터 스테이플 푸싱 셔틀(90)의 맞물림해제를 유발하도록 스테이플 푸싱 셔틀(90)에 대해 충분한 힘을 가할 수 없다.
동작단계(206)에서, 작동 메커니즘은 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 푸셔 부재(96)를 움직이도록 조작되는데, 제 2 포지션에서는 스테이플러 카트리지(84)로부터 오프셋되어 있는 수술 기구나 수술 기구의 일부에 장착되어 있는 스테이플러 카트리지(84)와의 접촉 때문에 제 1 포지션으로부터 멀어지는 방향으로의 푸셔 부재(96)의 추가 움직임이 방지된다. 많은 실시예들에서, 작동 메커니즘은 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로의 푸셔 부재(96)의 움직임의 양을 표시하는 작동 메커니즘의 조작 파라미터를 결정하도록 모니터링된다.
동작단계(208)에서, 스테이플러 카트리지(84)의 속성은 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로의 푸셔 부재(96)의 움직임의 양에 기초하여 선정된다. 예를 들어, 스테이플러 카트리지(84)의 속성은 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로의 푸셔 부재(96)의 움직임의 양을 표시하는 작동 메커니즘의 조작 파라미터에 기초하여 선정될 수 있다. 스테이플러 카트리지(84)의 선정된 속성은 스테이플러 카트리지의 타입(예컨대 카트리지의 스테이플 길이), 스테이플러 카트리지가 이미 사용되었는지 여부, 또는 엔드 이펙터에 장착되어 있는 스테이플러 카트리지가 없는지 여부일 수 있다.
다른 변형예들은 본 발명의 사상의 범위 내에 있다. 예를 들어, 2개의 상이한 타입들의 스테이플러 카트리지가 본 명세서에 기술되어 있지만, 기술되어 있는 5개의 스테이플러 카트리지 타입들보다 더 많거나 더 적은 타입을 포함하여 임의의 적합한 개수의 스테이플러 카트리지 타입들이 채용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 다양한 수정들과 대체 구성들에 대한 가능성이 있지만, 그 도시된 일정한 실시예들은 도면들에 나타나 있고, 상세하게 상술되어 있다. 그러나, 본 발명을 특정 형태나 개시되어 있는 형태들로 제한하려는 의도는 없지만, 이와 반대로 본 발명이 모든 수정예, 대체 구성들, 및 첨부의 청구범위에 정의되어 있는 바와 같이 본 발명의 사상과 범위 내에 있는 균등물을 커버할 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다.
본 발명을 기술하는 맥락에서(특히 다음에 오는 청구범위의 맥락에서) "하나의", "한" 및 "그" 및 이와 유사한 지시어와 같은 용어들의 사용은, 본 명세서에서 이와 달리 지시되거나 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한, 단수와 복수 양자 모두를 커버하는 것으로 해석되어야 한다. "구비하는", "가지는", "포함하는" 및 "포함하고 있는"이라는 용어들은, 이와 달리 언급되지 않는 한, 폭넓은 의미의 용어들(즉 "~로 제한되는 것은 아니지만 ~을 포함하는"을 의미함)로 해석되어야 한다. "연결되어 있는"이라는 용어는, 어떤 것이 개재되어 있더라도, 그 내부에 부분적으로 또는 완전히 포함되어 있는 상태, 거기에 부착되어 있는 상태, 또는 함께 붙어있는 상태로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 값들의 범위들의 열거는, 본 명세서에서 이와 달리 지시되지 않는 한, 단지 그 범위 내에 있는 각각의 별개의 값을 개별적으로 지칭하는 약술 방법으로 이용하도록 의도되어 있고, 각각의 별개의 값은 본 명세서에서 개별적으로 열거되어 있는 것처럼 본 명세서에 통합되어 있다. 본 명세서에 기술되어 있는 모든 방법들은, 본 명세서에서 이와 달리 지시되어 있지 않는 한, 또는 문맥상 명백하게 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공되어 있는 임의의 예시나 모든 예시들, 또는 예시적인 말(예컨대 "~와 같은")의 사용은 본 발명의 실시예들을 더욱 분명히 하도록 의도되어 있는 것이지, 이와 달리 주장되지 않는 한, 본 발명의 범위에 관한 제한을 두는 것이 아니다. 본 명세서에 있는 어떤 말도 본 발명의 실시에 필수적인 것처럼 임의의 주장되지 않는 요소를 지시하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명을 실시하기 위하여 발명자들에게 알려진 최적의 방식을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예들은 본 명세서에 기술되어 있다. 이러한 바람직한 실시예들의 변형예들은 전술한 설명을 읽는 즉시 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 발명자들은 통상의 기술자가 이러한 변형예들을 적합하게 채용하는 것을 예상하며, 발명자들은 본 발명이 본 명세서에 특별히 기술되어 있는 바와 달리 실시될 수 있다는 점을 의도하고 있다. 따라서, 본 발명은 적용가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같이 본 명세서에 첨부되어 있는 청구범위에 열거되어 있는 주제의 균등물들과 모든 수정예를 포함한다. 게다가, 그 모든 가능성 있는 변형예들에서의 상술되어 있는 요소들의 임의의 조합은, 본 명세서에서 이와 달리 지시되어 있지 않는 한, 또는 문맥상 명백하게 이와 달리 모순되지 않는 한, 본 발명에 내포되어 있다.
본 명세서에 인용되어 있는 공보, 특허 출원 및 특허를 포함하여 모든 참조사항들은, 각각의 참조사항이 참조사항으로 통합되어 있는 것으로 개별적으로 특별히 지시되어 있으면서 본 명세서에 그 전체로 설명되어 있는 것처럼, 동일한 범위에 대한 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.

Claims (15)

  1. 시스템으로서,
    매니퓰레이터로서, 기구가 상기 매니퓰레이터에 장착되도록 구성되고, 상기 기구는 교체가능한 스테이플러 카트리지의 장착을 위해 구성된 엔드 이펙터 및 교체가능한 스테이플러 카트리지로부터 스테이플들을 전개하기 위해 교체가능한 스테이플러 카트리지의 스테이플 푸싱 셔틀을 관절운동하도록 구성된 푸셔 부재를 포함하는, 매니퓰레이터;
    상기 푸셔 부재와 구동가능하게 결합되어 있는, 작동 메커니즘; 및
    제어 유닛으로서, 상기 제어 유닛은:
    상기 푸셔 부재를 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로 움직이도록 작동 메커니즘의 조작을 제어하며, 제2 포지션에서 상기 푸셔 부재는 교체가능한 스테이플러 카트리지의 부분 또는 엔드 이펙터의 부분과 접촉하고, 상기 푸셔 부재의 추가 움직임은 교체가능한 스테이플러 카트리지의 상기 부분 또는 엔드 이펙터의 상기 부분과 푸셔 부재의 접촉으로 인해 억제되고;
    제1 포지션으로부터 제2 포지션으로의 상기 푸셔 부재의 움직임의 거리를 결정하고;
    상기 움직임의 거리에 기초하여, 교체가능한 스테이플러 카트리지에 관한 상기 기구의 조작 상태를 결정하도록 구성되어 있는, 제어 유닛
    을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 상기 부분은 스테이플 푸싱 셔틀 또는 재사용 차단 클립인, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    스테이플 푸싱 셔틀은 스테이플들을 전개하기 위해 원위방향으로 관절운동되고;
    제2 포지션은 제1 포지션에 대하여 원위방향에 있는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 상기 부분으로부터 푸셔 부재의 맞물림해제는 작동 메커니즘에 의해 인가될 수 있는 힘의 양을 제한하는 힘 제한으로 인해 방지되는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 스테이플러 카트리지의 타입과 관련된 명목상 거리에 대응하는 움직임의 양에 기초하여, 교체가능한 스테이플러 카트리지가 엔드 이펙터에 장착되어 있다고 결정하도록 추가로 구성되어 있는, 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 대응하는 스테이플러 카트리지의 타입과 관련된 명목상 거리에 대응하는 움직임의 양에 기초하여, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 타입을 결정하도록 추가로 구성되어 있는, 시스템.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 모든 스테이플러 카트리지 타입들과 관련된 명목상 거리 미만인 움직임의 양에 응답하여, 엔드 이펙터에 장착된 교체가능한 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었다고 결정하도록 추가로 구성되어 있는, 시스템.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 상기 푸셔 부재를 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로 움직이려는 작동 메커니즘의 조작에 앞서 상기 푸셔 부재를 제1 포지션에서 위치조정하기 위해 작동 메커니즘을 조작하도록 추가로 구성되어 있는, 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 제어 유닛은 제1 포지션에서 푸셔 부재를 위치조정하기 위해, 제2 포지션으로부터 멀어지는 방향으로의 푸셔 부재의 추가 움직임을 차단하는 기구의 부분과 접촉하고 제2 포지션으로부터 멀어지는 방향으로 푸셔 부재를 움직이기 위해 작동 메커니즘을 조작하도록 추가로 구성되어 있는, 시스템.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛은 푸셔 부재의 움직임의 양이 제2 포지션에 도달하기 전에 누락 카트리지 거리 이상일 때 엔드 이펙터에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지가 없다고 결정하도록 추가로 구성되어 있는, 시스템.
  11. 방법으로서,
    제어 유닛에 의해, 기구의 푸셔 부재를 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로 움직이도록 작동 메커니즘의 조작을 제어하는 단계로서, 제2 포지션에서 푸셔 부재는 기구의 엔드 이펙터에 장착되어 있는 교체가능한 스테이플러 카트리지의 부분 또는 엔드 이펙터의 부분과 접촉하고, 상기 푸셔 부재의 추가 움직임은 교체가능한 스테이플러 카트리지의 상기 부분 또는 엔드 이펙터의 상기 부분과 푸셔 부재의 접촉에 의해 억제되는, 단계;
    제어 유닛에 의해, 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로의 푸셔 부재의 움직임의 거리를 결정하는 단계; 및
    상기 움직임의 거리에 기초하여 제어 유닛에 의해, 교체가능한 스테이플러 카트리지에 관한 기구의 조작 상태를 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 상기 부분은 스테이플 푸싱 셔틀 또는 재사용 차단 클립인, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    제2 포지션은 제1 포지션에 대하여 원위방향에 있고;
    푸셔 부재는 교체가능한 스테이플러 카트리지로부터 스테이플들을 전개하기 위해 교체가능한 스테이플러 카트리지에 포함된 스테이플 푸싱 셔틀을 원위방향으로 관절운동하도록 구성되는, 방법.
  14. 제11항에 있어서, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 상기 부분으로부터 푸셔 부재의 맞물림해제는 작동 메커니즘에 의해 인가될 수 있는 힘의 양을 제한하는 힘 제한으로 인해 방지되는, 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 유닛에 의해, 스테이플러 카트리지의 타입과 관련된 명목상 거리에 대응하는 움직임의 양에 기초하여, 교체가능한 스테이플러 카트리지가 엔드 이펙터에 장착되어 있다고 결정하는 단계;
    제어 유닛에 의해, 대응하는 스테이플러 카트리지의 타입과 관련된 명목상 거리에 대응하는 움직임의 양에 기초하여, 교체가능한 스테이플러 카트리지의 타입을 결정하는 단계; 및
    제어 유닛에 의해, 모든 스테이플러 카트리지 타입들과 관련된 명목상 거리 미만인 움직임의 양에 응답하여, 엔드 이펙터에 장착된 교체가능한 스테이플러 카트리지가 이미 발사되었다고 결정하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
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