KR101337281B1

KR101337281B1 - 멸균 수술 어댑터

Info

Publication number: KR101337281B1
Application number: KR1020087014713A
Authority: KR
Inventors: 조셉 오르반; 에스 크리스토퍼 앤더슨; 로만 데벤겐조; 브루스 쉐나; 마이클 프린디빌; 토마스 쿠퍼; 윌리암 버뱅크
Original assignee: 인튜어티브 서지컬 인코포레이티드
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2013-12-06
Also published as: JP2015091331A; CN101340848A; DE102006059163A1; JP5386602B2; CN101340848B; FR2894807B1; KR20080085143A; FR2974000A1; FR2996116B1; WO2007142698A3; WO2007142698A2; FR2974000B1; US20100174293A1; US20060161138A1; US7666191B2; US20120247489A1; FR2894807A1; JP2012152583A; JP2007167643A; JP2014076361A

Abstract

멸균 수술 영역과 비멸균 로봇 시스템 사이에 멸균 베리어를 유지하기 위하여 원력 로봇 수술 시스템의 일부를 둘러싸고 또한 기계적인 및 전기적인 에너지와 신호를 전달하기 위한 인터페이스를 제공하기 위하여 멸균 어댑터와 일체형으로 이루어진 멸균 드레이프, 원격 로봇 수술 시스템 및 사용 방법이 제공된다.

로봇 수술 시스템, 수술 도구, 조작기 암, 멸균 어댑터, 드레이프

Description

멸균 수술 어댑터{STERILE SURGICAL ADAPTOR}

본 발명은 수술 로봇 시스템에 관한 것이며, 구체적으로는 수술 로봇 시스템의 일부를 커버하기 위한 멸균 드레이프의 일회용 멸균 어댑터에 관한 것이다.

로봇 보조 수술 또는 원격 로봇 수술에서 의사는 환자로부터 떨어져 있는 위치(예를 들면, 수술실 건너편, 별도의 다른 방 또는 환자가 있는 건물과 완전히 별개의 건물)로부터 수술 장소의 수술 도구의 모션을 원격 제어하기 위하여 마스터 컨트롤러를 작동한다. 일반적으로 마스터 컨트롤러는 조이스틱, 외부 골격 글러브와 같은 하나 이상의 수동 입력 장치를 포함하고 있는데, 이들 수동 입력 장치는 수술 장소에서 수술 도구를 유기적으로 연관시키기 위한 서보 모터와 함께 수술 도구에 연결된다. 서보 모터는 환자의 복부와 같은 개방 수술 부위내에 직접 도입되거나 또는 투관침 슬리브를 통하여 체강내에 도입된 수술 도구를 지지하고 제어하는 전기 기계 장치 또는 수술 조작기(슬레이브(slave))의 주요한 부분이다. 수술중에, 수술 조작기는 예를 들면 니들을 유지 또는 구동, 혈관을 집게로 붙잡음, 조직을 해부, 소작 또는 응고시키는 것과 같은 수술을 위한 의사의 직능을 각각 실행하는 조직 집게, 니들 구동장치, 전기적인 소작 프로브 등의 다양한 수술 도구의 기계적인 결속 및 제어를 제공한다.

원격 조정을 통한 원격 로봇 수술을 실행하는 새로운 방법은 물론 새로운 많은 문제를 야기하였다. 이러한 문제의 하나는 전기 기계 수술 조작기의 일부가 수술 도구와 직접 접촉하고 또한 수술 부위에 인접하여 위치하게 된다는 사실로부터 초래된다. 따라서, 수술 조작기는 수술중에 오염될 수 있고 일반적으로 수술후에 폐기되거나 또는 살균된다. 비용의 관점에서, 장치를 살균하는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 모터를 로봇식으로 제어하기 위해 필요한 서보 모터, 센서, 엔코더 및 전기 접속부는 종래의 방법, 예를 들면 스팀, 가열 및 고압, 또는 화학적인 방법을 이용하여 살균될 수 없는데, 왜냐하면 이러한 시스템 부품들이 살균 과정에서 손상되거나 파손될 수 있기 때문이다.

멸균 드레이프가 수술 조작기를 커버하기 위하여 이미 사용되었으며 멸균 영역으로 어댑터(예를 들면 손목 관절 유닛 어댑터 또는 캐뉼러 어댑터)가 들어갈 수 있는 구멍을 포함하고 있다. 그러나, 이것은 불편하게 각각의 처리 후에 어댑터의 분리 및 살균을 요구하며 또한 드레이프의 구멍을 통한 높은 오염 가능성을 초래한다.

원격 로봇 수술 시스템과 관련한 또 다른 문제는 의사가 일반적으로 수술중에 다수의 상이한 수술 도구/툴을 사용하게 된다는 것이다. 공간 제약 및 비용 때문에 조작기 암(manipulator arm)의 수는 제한되고, 다수의 이러한 수술 도구는 수술하는 동안 동일한 조작기 암에 여러번 부착 및 분리된다. 예를 들면 복강경 수술에서, 공간 제약뿐만 아니라 환자에 대한 불필요한 절개를 회피하기 위한 요구로 인하여 수술중에 환자의 복부내로 진입하는 진입 포트의 수는 제한된다. 그러므 로, 일반적으로 수술중에 다수의 상이한 수술 도구가 투관침 슬리브를 통하여 도입되게 된다. 마찬가지로, 개방 수술에서 일반적으로 수술 부위 주위에 하나 이상의 수술 조작기를 위치시키기에 충분한 공간이 존재하지 않으며, 따라서 의사의 보조자들은 빈번하게 조작기 암으로부터 도구를 분리하고 다른 수술 툴로 교환하게 된다.

따라서, 환자에 대한 수술 부위에서 수술 도구를 원격 제어하기 위한 향상된 원격로봇 시스템 및 방법이 요구된다. 특히, 이러한 시스템 및 방법은 비용 효율을 향상시키기 위하여 살균에 대한 필요성을 최소화하는 한편 시스템과 환자를 보호하도록 구성되어야 한다. 또한, 이러한 시스템 및 방법은 수술 중에 도구 교체 시간 및 어려움을 최소화하도록 설계되어야 한다. 따라서, 효율성 및 비용 효과를 향상시킨 로봇 수술용 멸균 어댑터 및 시스템이 매우 바람직하다.

본 발명은 멸균 수술 영역과 비멸균 로봇 시스템 사이에 멸균 베리어(sterile barrier)를 유지하기 위하여 원격로봇 수술 시스템의 일부를 커버하고 또한 기계적인 및 전기적인 에너지와 신호를 전달하기 위한 인터페이스를 제공하기 위한 멸균 드레이프(drape)와 일체로 통합된 멸균 어댑터를 제공한다.

본 발명의 실시형태에 따라, 로봇 수술 시스템의 비멸균 부분을 커버하기 위한 멸균 드레이프가 제공되며, 상기 멸균 드레이프는 수술을 실행하기 위한 멸균 영역에 인접한 외부 표면; 로봇 수술 시스템의 비멸균 부분을 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 내부 표면; 및 멸균 영역에서 수술 도구와 로봇 수술 시스템의 비멸균 조작기 암을 접속시키기 위한 멸균 어댑터를 포함하고 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따라, 멸균 영역내에서 수술을 실행하기 위한 로봇 수술 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 비멸균 영역의 조작기 암; 멸균 영역의 수술 도구; 및 멸균 영역으로부터 조작기 암을 보호하기 위하여 조작기 암을 커버하는 멸균 드레이프를 포함하고 있고, 멸균 드레이프는 조작기 암과 수술 도구를 접속시키기 위한 멸균 어댑터를 포함하고 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라, 로봇 수술 시스템의 조작기 암에 수술 도구를 연결하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 수술을 실행하기 위한 멸균 영역에 인접한 외부 표면, 로봇 수술 시스템의 비멸균 부분을 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 내부 표면 및 멸균 영역의 수술 도구와 비멸균 영역의 조작기 암을 접속시키기 위한 멸균 어댑터를 포함하고 있는 멸균 드레이프를 제공하는 단계; 조작기 암 위에 멸균 드레이프를 위치시키는 단계; 어댑터를 조작기 암의 수용부와 연결하는 단계; 및 어댑터를 수술 도구와 연결하는 단계를 포함하고 있다.

유리하게, 본 발명은 조작기 암과 수술 도구의 향상된 접속 및 설치, 멸균 영역의 향상된 완전함, 그리고 형태에 더욱 잘 맞추어 드레이프의 크기를 감소시킴으로써 환자에 대한 향상된 시각화를 제공한다. 일회용 어댑터를 제공함으로써, 가격이 싼 재료의 사용에 의해 비용이 감소되는 동시에 장치의 신뢰성과 견고함이 향상된다.

본 발명의 범위는 참고로 상세한 설명에 통합되어 있는 청구범위에 의해서 한정된다. 이하에 설명되는 하나 이상의 본 발명의 실시예에 대한 설명을 통하여 당업자는 본 발명의 내용 및 추가적인 장점을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다. 먼저 첨부 도면에 대하여 간략히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 원격로봇 수술 시스템 및 방법을 도시하는 수술실의 개략도.

도 2 는 본 발명에 따른 수술 테이블에 연결된 한 쌍의 장착 조인트를 도시하는 도 1의 수술실의 확대도.

도 3A 는 본 발명의 실시예에 따른 멸균 드레이프에 의해 부분적으로 커버되는 로봇 수술 조작기의 사시도.

도 3B 는 구동 조립체를 손목 관절 유닛 및 수술 툴과 연결하는 복수 자유도의 암을 나타내기 위하여 멸균 드레이프가 생략되어 있는 도 3A의 로봇 수술 조작기의 사시도.

도 4 는 수술 부위를 보기 위한 카메라 및 내시경이 통합된 도 3A - 3B의 로봇 수술 조작기를 도시하는 도면.

도 5 는 손목 관절 유닛과 암 사이의 기계적인 및 전기적인 접속을 도시하는 도 3A - 3B의 로봇 조작기의 부분도.

도 6 은 도 3A 및 3B의 포암 및 캐리지의 부분 절단 단면도.

도 7 은 본 발명의 실시에에 따른 손목 관절 유닛의 사시도.

도 8 은 암 및 구동 조립체를 도시하는 로봇 조작기의 일부의 측단면도.

도 9A 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 로봇 수술 조작기를 완전히 커버 하는 도구 멸균 어댑터에 수술 도구가 설치되어 있는 멸균 드레이프의 사시도.

도 9B 는 멸균 드레이프 부분이 생략되어 있는 도 9A의 수술 조작기, 설치된 수술 도구 및 통합된 도구 멸균 어댑터의 측면도.

도 10A 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수술 도구 및 수술 액세서리가 생략되어 있는 도 9A의 멸균 드레이프의 사시도.

도 10B 는 멸균 드레이프가 생략되어 있는 도 10A의 수술 조작기 및 액세서리 클램프의 사시도.

도 11A - 11L 은 본 발명의 실시예에 따른 도구 멸균 어댑터가 통합되어 있는 PSM 드레이프의 도면.

도 12A, 12B 및 12C 는 본 발명의 실시예에 따른 도구 멸균 어댑터의 위에서 본 사시도, 아래에서 본 사시도 및 단면도.

도 13 은 본 발명의 실시예에 따른 도구 멸균 어댑터의 전기 접촉부의 근접 단면도를 도시하는 도면.

도 14A 및 14B 는 본 발명의 실시예에 따른 도구 멸균 어댑터의 디스크의 위에서 본 근접 사시도 및 아래에서 본 근접 사시도.

도 15A 및 15B 는 본 발명의 실시예에 따른 도구 멸균 어댑터의 상부 견인기 플레이트의 위에서 본 사시도 및 아래에서 본 사시도.

도 16 은 본 발명의 실시예에 따른 조작기의 어댑터 수용부의 사시도를 도시한 도면.

도 17A 및 17F 는 본 발명의 실시예에 따른 어댑터 수용부에 도구 멸균 어댑 터의 설치/결합, 도구 멸균 어댑터에 수술 도구의 설치/결합, 도구 멸균 어댑터로부터 수술 도구의 분리를 도시하는 도면.

본 발명의 실시예 및 장점은 이하의 상세한 설명을 참조하여 명확하게 이해될 것이다. 도면에 도시된 같은 구성요소에는 같은 도면부호가 사용되었다. 도면이 반드시 비율에 맞추어 도시될 필요는 없다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명은 환자에 대한 로봇 보조 수술, 특히 개방 외과 수술, 정위법과 같은 신경외과 수술, 및 복강경, 관절경, 흉강경 등과 같은 내시경 수술을 포함하는 수술을 실행하기 위한 복수 구성요소의 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 시스템 및 방법은 의사가 환자로부터 멀리 떨어져 있는 위치에서 서보 제어장치를 통하여 수술 도구를 조작하도록 허용하는 원격로봇 수술 시스템의 부분으로서 특히 유용하다. 이러한 목적을 위해, 본 발명의 조작기 장치 또는 슬레이브는 힘 반사로 텔레프레즌스 시스템(telepresence system)을 형성하기 위하여 운동학적으로 대응하는 마스터에 의해서 구동될 것이다. 적합한 슬레이브-마스터 시스템의 개념은 1995년 8월 21일 출원된 미국 특허출원번호 08/517,053에 설명되어 있으며, 그 내용은 참고로 본 명세서에 통합되어 있다.

구체적으로 도면을 참조하면 동일한 도면부호가 동일한 구성요소를 나타내고 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 원격로봇 수술 시스템(2)이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원격로봇 수술 시스템(2)은 수술 테이블(O)에 또는 수술 테이블 가까이 장착된 하나 이상의 수술 조작기 조립체(4), 의사가 수술 조작기 조립 체(4)를 제어하고 수술 부위를 볼 수 있도록 허용하는 제어 조립체(6)를 포함하고 있다. 원격로봇 수술 시스템(2)은 또한 하나 이상의 관찰용 기구 조립체(19) 및 수술 조작기 조립체(4)에 분리할 수 있도록 결합하기에 적합한 복수의 수술 도구 조립체(20)를 포함한다(상세한 내용은 이하에 설명된다). 일반적으로 원격로봇 수술 시스템(2)은 적어도 2개의 수술 조작기 조립체(4), 바람직하게는 3개의 수술 조작기 조립체(4)를 포함하고 있다. 수술 조작기 조립체(4)의 정확한 숫자는 다른 요인중에서 수술실 내의 공간 제약 및 수술 절차에 의존한다. 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이, 일반적으로 수술 조작기 조립체(4)의 하나는 예를 들면 내시경 수술에서 수술 부위를 관찰하기 위한 관찰용 기구 조립체(19)를 작동시키는 반면에 다른 수술 조작기 조립체(4)는 환자(P)에 대한 다양한 수술 과정을 실행하기 위한 수술 도구 조립체(20)를 작동한다.

제어 조립체(6)는 의사가 보조자(A)에게 지시하고 수술 과정을 직접 모니터할 수 있도록 수술 테이블(O)과 동일한 방에 일반적으로 배치되어 있는 콘솔(C)에 배치될 수 있다. 그러나, 의사(S)가 다른 방에 있거나 환자로부터 떨어진 별개의 다른 건물에 있을 수 있다. 제어 조립체(6)는 일반적으로 서포트(8), 의사(S)에게 수술 부위의 영상을 보여주기 위한 모니터(10), 및 수술 조작기 조립체(4)를 제어하기 위한 하나 이상의 컨트롤러(12)를 포함하고 있다. 컨트롤러(12)는 조이스틱, 글러브, 트리거 건, 수동식 조정기, 음성 인식 장치 등과 같은 다양한 입력 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게, 컨트롤러(12)는 의사에게 텔레프레즌스를 제공하기 위하여 관련된 수술 도구 조립체(20)와 동일한 자유도를 갖거나, 또는 의사가 수술 도구 조립체(20)를 직접 제어하는 강한 느낌을 갖도록 컨트롤러(12)가 수술 도구 조립체(20)와 일체로 되어 있다는 인식을 제공한다. 의사가 원격로봇 시스템을 작동할 때 수술 도구로부터의 위치, 힘 및 촉감을 의사의 손에 전달하기 위하여 위치, 힘 및 촉각 피드백 센서(도시 생략)가 수술 도구 조립체(20)에 또한 채용될 수 있다. 오퍼레이터에게 텔레프레즌스를 제공하기 위한 적합한 시스템 및 방법은 1995년 8월 21일 출원된 미국 특허출원번호 08/517,053에 설명되어 있으며, 그 내용은 참고로 본 명세서에 통합되어 있다.

모니터(10)는 의사의 손에 인접한 콘솔(C)에 수술 부위의 영상을 제공하도록 관찰용 기구 조립체(19)에 적절하게 결합된다. 바람직하게, 모니터(10)는 의사가 수술 부위를 실제로 직접 내려다보는 느낌을 가지도록 디스플레이(18)에 전도된 영상을 디스플레이한다. 그러한 목적으로, 수술 도구 조립체(20)의 영상은 비록 관찰 지점(즉, 내시경 또는 카메라)이 영상의 관점이 아니더라도 수술자의 손이 위치되는 곳에 실질적으로 위치하도록 나타낸다. 또한, 수술자가 실질적으로 현장에서 보는 것처럼 말단 작동기 및 핸드 제어를 조작할 수 있도록 바람직하게 실시간 영상이 원근 영상으로 전송된다. 현장감에 있게 표시되는 영상은 물리적으로 수술 도구 조립체(20)를 조작하는 수술자의 관점을 시뮬레이션하는 진정한 원근 영상이라는 것을 의미한다. 따라서, 원근 영상은 카메라 또는 내시경이 수술 도구 조립체(20) 바로 뒤에 위치되었을 때 볼 수 있는 영상이 되도록 컨트롤러(도시 생략)가 위치를 인식하기 위하여 수술 도구 조립체(20)의 좌표를 변환한다. 이와 같은 가상의 영상을 제공하기 위한 적합한 좌표 변환 시스템은 1994년 5월 5일 미국특허출 원번호 08/239,086로 출원되어 특허된 미국특허 5,631,973에 기재되어 있으며, 그 내용은 참조를 위한 목적으로 본 명세서에 통합되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(12)의 기계적인 모션을 조작기 조립체(4)에 전달하기 위하여 서보 제어장치(16)가 구비된다. 서보 제어장치(16)는 조작기 조립체(4)와 별개의 형태 또는 일체로 될 수 있다. 서보 제어장치(16)는 수술 도구(20)로부터 수동식 컨트롤러(12)에 힘 및 토크 피드백을 제공한다. 게다가, 서보 제어장치(16)는 인지된 상태(예를 들면, 환자에 대한 과도한 힘의 가함, 조작기 조립체(4)의 이탈, 등등)에 응답하여 모든 로봇 모션을 정지하거나 또는 적어도 제지할 수 있는 안전 감시 컨트롤러(도시 생략)를 포함한다. 바람직하게 서보 제어장치는 의사에 의해 사용되는 신속한 핸드 모션에 정확하고 신속하게 응답할 수 있도록 적어도 10 Hz의 3 dB 컷오프 주파수를 갖는 서보 대역폭을 가지고 있다. 이 시스템을 효과적으로 작동하기 위하여, 조작기 조립체(4)는 상대적으로 낮은 관성을 가지고 있으며 구동 모터(170)(도 8 참조)는 상대적으로 낮은 비율 기어 또는 풀리 커플링을 가지고 있다. 힘 및 토크 피드백이 통합된 것이 시스템의 텔레프레즌스 작동을 위해 특히 바람직하지만, 본 발명의 실시에 있어서 임의의 적합한 통상적인 또는 특수한 서보 제어장치가 사용될 수 있다.

도 7을 참조하면, 수술 도구 조립체(20)는 각각 손목 관절 유닛(22) 및 손목 관절 유닛(22)에 분리할 수 있도록 부착된 수술 툴(24)(도 3A 및 3B 참조)을 포함하고 있다. 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 손목 관절 유닛(22)은 기단부 캡(58) 및 수술 툴(24)에 피벗가능하게 연결된 말단부 손목 관절(60)을 갖 고 있는 길다란 샤프트(56)를 포함하고 있다. 각각의 손목 관절 유닛(22)은 실질적으로 동일하며, 수술 과정의 요구에 따라 부착되는 상이한 또는 동일한 수술 툴(24)을 갖게 된다. 대안으로, 손목 관절 유닛(22)은 통상적인 툴(24)과 함께 사용될 수 있도록 개별적인 수술 툴(24)을 위해 설계된 특수 손목 관절(60)을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도구 조립체(20)는 일반적으로 테이블(T)에 조립되거나 또는 수술 테이블(O)에 인접한 다른 적합한 서포트에 조립된다. 본 발명의 방법에 따라, 조작기 조립체(4)로부터 손목 관절 유닛의 샤프트(56)를 분리 및 결합하는 것에 의해서 손목 관절 유닛(22) 및 관련 수술 툴(24)은 수술 과정 중에 신속하게 교환될 수 있다.

도 2를 참조하면, 바람직하게 각각의 조작기 조립체(4)는 장착 조인트(30)에 의해 수술 테이블(O)에 장착된다. 장착 조인트(30)는 조립체(4)에 다수의 자유도(바람직하게는 적어도 5 자유도)를 제공하며, 조립체(30)가 환자에 대하여 적합한 위치 및 방위로 고정될 수 있도록 브레이크(도시 생략)를 포함하고 있다. 장착 조인트(30)는, 수술 테이블(O)에 장착 조인트(30)를 장착하고 각각의 조작기 조립체(4)를 서보 제어장치(16)에 연결하기 위한 리셉터클(32)에 장착된다. 또한, 리셉터클(32)은 장착 조인트(30)를 고주파 전원, 흡입 관주 시스템 등의 다른 시스템에 연결할 수 있다. 리셉터클(32)은 수술 테이블(O)의 외부 레일(36)을 따라 미끄럼이동 가능하게 배치되어 있는 장착 암(34)을 포함하고 있다. 또한 조작기 조립체(4)는 다른 기구와 함께 수술 테이블(O) 위에 위치될 수 있다. 예를 들면, 이 시스템은 환자 위에 하나 이상의 조작기 조립체를 유지 및 이동시키는 지지 시스 템(수술실의 천장 또는 벽에 결합되어 있음)을 통합할 수 있다.

이제 도 3 내지 8을 참조하면, 조작기 조립체(4)가 더욱 상세하게 설명된다. 조작기 조립체(4)는 비멸균 구동 및 제어 구성요소, 살균가능한 말단 작동기 또는 수술 툴(예를 들면, 수술 도구 조립체(20)), 그리고 중간 커넥터 구성요소를 포함하는 3개의 구성요소 장치이다. 중간 커넥터는 수술 툴(24)을 구동 및 제어 구성요소와 결합하고 구동 구성요소로부터의 모션을 수술 툴(24)에 전달하기 위한 기계적인 요소를 포함하고 있다. 도 3B에 도시된 바와 같이, 구동 및 제어 구성요소는 구동 조립체(40), 그리고 장착 조인트(30)에 장착하기 적합하게 되어 있는 장착 브래킷(44)에 결합된 복수 자유도의 로봇 암(42)을 포함하고 있다. 바람직하게, 구동 조립체(40) 및 로봇 암(42)은 원형 회전의 원격 중심을 통하여 뻗어 있는 X축 주위로 브래킷(44)에 피벗 가능하게 결합된다. 조작기 조립체(4)는 암(42)의 말단부(48)에 고정된 포암((forearm) 조립체(46), 그리고 손목 관절 유닛(22)과 수술 툴(24)을 조작기 조립체(4)에 장착하기 위해 포암 조립체(46)에 결합된 손목 관절 유닛 어댑터(52)를 더 포함하고 있다.

내시경 수술을 위해서, 조작기 조립체(4)는 캐뉼러(66)를 조작기 조립체에 장착하기 위해 포암(46)의 하부에 부착된 캐뉼러 어댑터(64)를 추가적으로 포함하고 있다. 대안으로, 캐뉼러(66)는 포암 조립체(46)내에 형성되어 있는 일체형 캐뉼러(도시 생략)가 될 수 있다. 캐뉼러(66)는 캐뉼러(66) 내의 캐뉼러 베어링에 장착되는 변형 게이지 또는 힘 감지 레지스터와 같은 힘 감지 요소(도시 생략)를 포함할 수 있다. 힘 감지 베어링은 수술중에 수술 툴(24)을 지지하고, 베어링의 중앙 보어를 통해 툴이 회전 및 축선방향으로 이동할 수 있도록 허용한다. 게다가, 베어링은 수술 툴(24)에 의해 가해진 측방향의 힘을 힘 감지 요소에 전달하는데, 힘 감지 요소는 힘을 컨트롤러(12)에 전달하기 위해 서보 제어장치(16)에 연결되어 있다. 이 방식에서, 수술 툴(24)에 의해 작용하는 힘은 수술 절개부 주위의 조직과 같은 캐뉼러(66)에 작용하는 힘 또는 조작기 조립체에 작용하는 주력 및 관성력에 의해 교란되지 않고 검출될 수 있다. 이것은 의사가 수술 툴(24)에 대하여 작용하는 힘을 직접적으로 감지하기 때문에 로봇 시스템에서 조작기 조립체(4)의 사용을 용이하게 한다.

도 3A에 도시되 바와 같이, 조작기 조립체(4)는 실질적으로 조작기 조립체(4) 전부를 커버하기 위한 크기로 되어 있는 멸균 드레이프(70)를 더 포함하고 있다. 드레이프(70)는 손목 관절 유닛(22)과 캐뉼러(66)를 조작기 조립체(4)에 장착하기 위하여 구멍(72, 74)을 통하여 손목 관절 유닛 어댑터(52)와 캐뉼러 어댑터(64)가 뻗을 수 있는 크기로 배열되어 있는 한 쌍의 구멍(72, 74)을 가지고 있다. 멸균 드레이프(70)는 조립체(4)의 대부분의 구성요소(즉, 암(42), 구동 조립체(40) 및 포암 조립체(46))가 수술 이전에 또는 후에 살균하지 않아도 될 수 있게 수술 부위로부터 조작기 조립체(4)를 효과적으로 보호하도록 구성된 재료를 포함하고 있다.

도 3A에 도시된 바와 같이, 포암 조립체(46)와 조작기 조립체(4)의 나머지 부분이 수술 중에 환자로부터 보호된 상태로 유지되도록 손목 관절 유닛 어댑터(52)와 캐뉼러 어댑터(64)는 드레이프(70)의 구멍(72, 74)을 통하여 뻗어 있다. 하나의 실시예에서, 손목 관절 유닛 어댑터(52)와 캐뉼러 어댑터(64)는 이들 구성요소가 수술 부위의 멸균 영역으로 뻗어 있기 때문에 살균되어 재사용 가능한 재료로 제조된다. 손목 관절 유닛 어댑터 및 캐뉼러 어댑터(52, 64)는 전형적인 방법, 즉 스팀, 가열 및 압력, 화학 약품 등에 의해서 살균될 수 있다. 다시 도 3B를 참조하면, 손목 관절 유닛 어댑터(52)는 손목 관절 유닛(22)의 샤프트(56)를 수용하기 위한 개구(80)를 포함하고 있다. 이하에 상세하게 설명되는 바와 같이, 손목 관절 유닛 어댑터(52)의 비노출 부분이 멸균 상태로 유지(즉, 멸균 영역과 마주하는 드레이프(70)의 멸균 측에 유지)되도록 샤트프(56)는 개구(80)를 통하여 측방향으로 강제되어 어댑터(52)에 스냅 끼워맞춤된다. 또한 손목 관절 유닛 어댑터(52)는 그 안에 손목 관절 유닛(22)을 고정하기 위한 래치(도시 생략)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 캐뉼러 어댑터(64)의 비노출 부분이 수술 중에 멸균 상태로 유지되도록 캐뉼러 어댑터(64)는 캐뉼러(66)를 스냅 끼워맞춤하기 위한 개구(82)를 포함하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 또한 손목 관절 유닛 어댑터(52)는 수술 부위를 조망하기 위한 관찰용 기구(100)를 수용하도록 구성될 수 있다. 내시경 수술을 위해, 관찰용 기구(100)는 통상적인 내시경이 될 수 있으며, 내시경은 보편적으로 튜브(102)의 기단부에 카메라 마운트(104) 및 렌즈 시스템(도시 생략)을 포함하고 있는 견고하고 길다란 튜브(102)를 포함하고 있다. 바람직하게 수술 과정의 비디오 영상을 제공하기 위하여 작은 비디오 카메라(106)가 카메라 마운트(104)에 부착되고 비디오 모니터(10)에 연결된다. 바람직하게, 관찰용 기구(100)는 튜브(102)에 대해 경사진 또는 측방향 관찰을 허용하도록 구성된 말단부(도시 생략)를 가지고 있다. 또한 관찰용 기구는 튜브(102) 기단부의 액추에이터를 조작함으로써 구부러지거나 또는 회전될 수 있는 가이드 팁을 가질 수 있다. 이러한 타입의 관찰용 기구는 일리노이주 디어필드에 소재한 Baxter Healthcare Corp. 또는 캘리포니아주 멘로 파크에 소재한 Origin Mdesystem, Inc. 로부터 상업적으로 입수가능하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 관찰용 기구(100)는 관찰용 기구(100)를 손목 관절 유닛 어댑터(52)에 결합하기 위한 관찰용 기구 어댑터(110)를 더 포함하고 있다. 관찰용 기구 어댑터(110)는 소독, 에틸렌옥사이드 살균 및 고압멸균 가능하며, 구동 조립체로부터 관찰용 기구(100)로 모션을 전달하기 위한 복수의 모션 피드 쓰루(motion feed through)(도시 생략)를 포함하고 있다. 바람직한 구성에서, 모션은 전후 및 좌우 운동, Z 축에 대한 회전 및 Z 축으로의 이동을 포함한다.

이제 도 5 및 6을 참조하여 포암 조립체(46)가 더욱 상세하게 설명된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 포암 조립체(46)는 암(42)에 고정된 하우징(120), 하우징(120)에 미끄럼이동 가능하게 결합된 가동 캐리지(122)를 포함하고 있다. 캐리지(122)는 손목 관절 유닛(20) 및 손목 관절 유닛 어댑터(52)를 Z 방향으로 이동시키기 위해 하우징(120)에 손목 관절 유닛 어댑터(52)를 미끄럼이동 가능하게 장착한다. 게다가, 캐리지(122)는 포암 조립체(46)로부터 손목 관절 유닛 어댑터(52)에 모션 및 전기 신호를 전달하기 위한 다수의 개구(123)를 한정한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 개구(123)를 통해 암(42)으로부터 손목 관절 유닛 어댑터(52) 및 손목 관절 유닛(22)에 모션을 전달하기 위해 복수의 회전가능한 샤프트(124)가 하 우징(120)내에 장착된다. 샤프트(124)를 회전시키는 것은 바람직하게 손목 관절 유닛(22)에 적어도 4 자유도를 제공하며, 이것은 손목 관절 유닛(22)의 손목 관절(60)에 대한 좌우 및 전후 운동, Z 축에 대한 손목 관절 유닛(22)의 회전 및 툴(24)의 작동을 포함하고 있다. 또한 이 시스템은 필요에 따라 더 많은 자유도 및 더 적은 자유도를 제공하도록 구성될 수 있다. 툴(24)의 작동은 조, 가위 또는 집게의 개폐 동작 및 클립 또는 스테이플 등의 사용 동작과 같은 다양한 모션을 포함할 수 있다. Z 방향에서 손목 관절 유닛(22) 및 툴(24)의 모션은 포암 하우징(120)의 양 단부의 회전 가능한 풀리(128, 129) 사이에 뻗어 있는 한 쌍의 캐리지 케이블 구동기(126)에 의해서 제공된다. 케이블 구동기(126)는 캐리지(122) 및 손목 관절 유닛(22)을 Z 방향으로 포암 하우징(120)에 대하여 이동시키도록 기능한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 암(42)의 말단부(48)는 암(42)으로부터 포암 조립체(46)에 모션을 전달하기 위한 복수의 모션 피드 쓰루(132)를 가지고 있는 커플링 조립체(130)를 포함하고 있다. 게다가, 커플링 조립체(130)는 포암(42)으로부터 손목 관절 유닛(22)에 전기 신호를 전달하기 위한 다수의 전기 커넥터(도시 생략)를 포함하고 있다. 마찬가지로, 손목 관절 유닛 어댑터(52)는 손목 관절 유닛(22)에 그리고 손목 관절 유닛(22)으로부터 모션을 전달하고 전기 신호를 보내거나 받기 위한(예를 들면, 수술 부위로부터 컨트롤러(12)에 힘 및 토크 피드백 신호를 보내거나 받기 위한) 복수의 모션 피드 쓰루(도시 생략) 및 전기 접속부(도시 생략)를 포함하고 있다. 커플링 조립체(130)와 손목 관절 유닛 어댑터(52) 양측의 구성 요소는 유한 모션 범위를 가지고 있다. 일반적으로, 이러한 유한 모션 범위는 적어도 1회전, 바람직하게는 1회전 이상이 될 수 있다. 포암 조립체(46)가 커플링 조립체(130)에 기계적으로 결합될 때 그리고 손목 관절 유닛 어댑터(52)가 포암(46)에 기계적으로 결합될 때 모션 범위는 서로 동일하게 된다.

이제 도 7을 참조하여 손목 관절 유닛(22)이 더욱 상세하게 설명된다. 도시된 바와 같이, 손목 관절 유닛(22)은 기단부에 부착된 캡(58) 및 말단부에 부착된 손목 관절(60)을 가지고 있는 중공형 샤프트(56)를 포함하고 있다. 손목 관절(60)은 다양한 수술 툴(24)을 샤프트(56)에 분리가능하게 결합하기 위한 커플링(도시 생략)을 포함하고 있다. 샤프트(56)는 샤프트(56)의 길이방향 축선(즉, Z 축) 주위로 샤프트(56) 및 툴(24)의 회전을 제공하기 위해 캡(58)에 회전가능하게 결합된다. 캡(58)은 손목 관절 유닛 어댑터(52)로부터 샤프트(56) 내의 구동 케이블(도시 생략)에 모션을 전달하기 위한 기구(도시 생략)를 수용한다. 손목 관절(60)에 대하여 툴(24)을 피벗 이동시키고 툴(24) 상의 말단 작동기(140)를 작동시키기 위하여 구동 케이블은 샤프트(56) 내의 구동 풀리에 적합하게 결합된다. 또한 손목 관절(60)은 차동 기어, 푸시 로드 등과 같은 다른 기구에 의해서 작동될 수 있다.

툴(24)은 손목 관절 유닛(22)의 손목 관절(60)에 분리가능하게 결합된다. 바람직하게 툴(24)은 의사에게 촉감 피드백을 제공하기 위한 촉각 센서 어레이(도시 생략)를 갖고 있는 말단 작동기(65)(도 3A 및 3B 참조)를 포함하고 있다. 툴(24)은 와이어 링크, 편심 캠, 푸시 로드 또는 다른 기구에 의해 구동되는 말단 작동기를 가지고 있는 조(jaws), 가위, 집게, 니들 홀더, 미세 해부기구, 스테이플 적용기(staple appliers), 태커(tacker), 흡입 관주 툴, 클립 적용기(clip appliers) 등과 같은 다양한 관절 결속 툴을 포함할 수 있다. 게다가, 툴(24)은 절단 블레이드, 프로브, 관주기, 카테테르 또는 흡입 오리피스와 같은 비관절 결속 도구를 포함할 수 있다. 또한, 툴(24)은 조직을 제거, 절제, 절단 또는 응고시키기 위한 전기수술 프로브를 포함할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 손목 관절 유닛(22)은 샤프트(56)를 통해 툴(24)까지 뻗어 있는 리드 와이어 또는 로드에 결합된 바나나 플러그와 같은 전도성 요소를 포함할 수 있다.

도 4 및 8을 참조하여 본 발명의 구동 및 제어 구성요소(즉, 로봇 암(42) 및 구동 조립체(40))의 특별한 구성이 더욱 상세하게 설명된다. 상술한 바와 같이, 암(42) 및 구동 조립체(40)는 장착 브래킷(44)으로부터 뻗어 있는 한 쌍의 핀(150)에 대하여 회전가능하게 결합된다. 바람직하게 암(42)은 포암 조립체(46)에 결합되는 말단부(48), X 축 및 Y 축(도 8 참조, Y 축은 지면과 수직이며 점(45)을 통하여 뻗어 있다)에 대하여 회전하기 위해 구동 조립체(40) 및 브래킷(44)에 피벗가능하게 결합된 기단부(154)를 구비하고 있는 기다랗고 견고한 보디(152)를 포함하고 있다. 암(42)은 엘보 암(사람의 팔과 유사), 각주형 암(직선으로 확장가능) 등과 같은 다른 구성을 가질 수 있다. X 축에 대하여 암(42) 및 구동 조립체(40)를 회전시키기 위해 정지 요잉 모터(156)(156)가 장착 브래킷(44)에 장착된다. 또한 구동 조립체(40)는 Y 축에 대하여 암을 회전시키기 위해 암(42)에 결합된 피칭 모터(158)를 포함하고 있다. 브래킷(44)에 암(42)을 Y 축에 대하여 피벗가능하게 결합하기 위하여 한 쌍의 견고한 링크 요소(160, 124)가 브래킷(44)으로부터 로봇 암(42)에 뻗어 있다. 링크 요소 중의 하나의 링크 요소(160)는 암(42)에 피벗가능하게 결합되고, 다른 링크 요소(124)는 암(42)과 평행하게 뻗은 제 3 링크 요소(164)에 피벗가능하게 결합된다. 바람직하게, 로봇 암(42)은 제 3 링크 요소(164)를 적어도 부분적으로 수용하는 채널 형태의 견고한 요소이다. 링크 요소(124, 160, 164)와 암(42)은 평행 사변형 링크를 형성하며, 부재에 의해서 형성된 평면에서만 상대 운동하도록 평행 사변형으로 부재들이 서로 연결되어 있다.

암(42)의 말단부(48)에 유지되는 손목 관절 유닛(22)의 Z 축은 상술한 평행 사변형 링크의 X 축과 교차한다. 손목 관절 유닛(22)은 도 9에 도면부호 45로 표시된 위치에 대하여 원형 회전의 원격 중심을 가지고 있다. 따라서, 손목 관절 유닛(22)의 말단부는 그 축선 또는 X 및 Y 축에 대하여 회전될 수 있는 반면에 회전의 원격 중심(45)은 동일한 위치에 유지된다. 장치를 위치결정하는 원격 중심에 대한 상세한 내용은 1995년 7월 20일 미국 특허출원 번호 08/504,301로 출원되어 특허 허여된 미국특허 5,931,832에 기재되어 있으며, 그 내용은 참조를 위해 본 명세서에 통합되어 있다. 암(42) 및 구동 조립체(40)는 상술하고 도 8에 도시된 정위법 위치결정 장치, 고정 짐벌 이외의 다른 광범위한 위치결정 장치와 함께 사용될 수 있다.

다시 도 8을 참조하면, 구동 조립체(40)는 함께 회전하기 위해 암(42)에 결합된 복수의 구동 모터(170)를 더 포함하고 있다. 피칭 및 요잉 모터(156, 158)는 X 및 Y 축에 대하여 암(42) 및 구동 모터(170)의 모션을 제어하고 구동 모터(170)는 손목 관절 유닛(22) 및 수술 툴(24)의 모션을 제어한다. 바람직하게, 손목 관 절 유닛(22)에 적어도 5 자유도를 제공하기 위해 암(42)에 적어도 5개의 구동 모터(170)가 결합된다. 바람직하게 구동 모터(170)는 서보 제어장치(16)에 응답하기 위한 엔코더(도시 생략) 및 의사(S)에게 힘 및 토크 피드백을 전달하기 위한 힘 센서(도시 생략)를 포함하고 있다. 상술한 바와 같이, 5 자유도는 바람직하게 캐리지(122)와 손목 관절 유닛(22)의 운동, Z 축에 대한 손목 관절 유닛(22)의 회전, 손목 관절(60) 주위로 수술 툴(24)의 전후 및 좌우 회전, 툴(24)의 작동을 포함한다.

도시된 바와 같이, 케이블(172)에 대한 마찰 토크의 영향을 최소화하기 위하여 케이블(172)은 각각의 모터(170)로부터 모터 구동 풀리(174) 둘레에, 암(42)내의 아이들 풀리(176) 둘레에, 그리고 상대적으로 큰 포트 캡스턴(178)을 따라 뻗어 있다. 케이블(172)은 암(42)의 말단부(48)의 다른 아이들 풀리(180) 둘레에, 커플링 구동 풀리(182) 둘레에 그리고 다시 모터(170)로 각각 뻗어 있다. 바람직하게 케이블(172)은 모터 구동 풀리(174)에 인장되어 있으며 그곳 뿐만 아니라 커플링 구동 풀리(182)에 정착되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 커플링 구동 풀리(182)는 모터(170)로부터 손목 관절 유닛 어댑터(52)에 모션을 전달하기 위해 복수의 케이블(186)을 통하여 커플링 조립체(130)내의 크기가 작은 복수의 풀리(184)에 연결된다.

이제 도 1 내지 8을 참조하여 본 발명에 따라 환자에 대한 수술을 실행하기 위한 방법이 설명될 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 장착 조인트(30)는 레일(36)을 따라 장착 암(34)을 미끄럼이동 시킴으로써 수술 테이블(O)에 부착되는 리셉터클(32)에 부착되어 있다. 다음에 조작기 조립체(4)는 개개의 장착 조인트(30)에 부착되고 환자(P)에 대하여 적절한 위치 및 방위에 관절 연결된다. 다음에 리셉터클(32)이 고주파 전원, 흡입 관주 시스템 등의 수술 과정 동안에 필요한 다른 시스템 및 서보 제어장치(16)에 결합된다. 멸균 드레이프(70)는 환자를 마취시키기 전에, 마취되는 중에, 또는 마취시킨 후에 조작기 조립체(4) 위에 놓여진다. 수술을 준비하기 위하여, 조작기 조립체(4)는 드레이프(70)로 커버하기 전에 화학적으로 살균되거나 또는 살균되지 않을 수 있다. 손목 관절 유닛 어댑터(52), 캐뉼러 어댑터(64), 관찰용 기구 어댑터(110)는 조작기 조립체(4)의 포암 조립체(46)에 스냅결합된다(도 3B 및 5 참조). 관찰용 기구 어댑터(110) 및 손목 관절 유닛 어댑처(52)의 개수 및 위치는 당연히 개별적인 수술 과정에 의존하게 된다(예를 들면, 개방 수술을 위해 캐뉼러 어댑터(64)는 필요하지 않을 수 있다).

수술 중에, 수술 도구 조립체(20)는 손목 관절 유닛 어댑터(52)의 개구(80)를 통해 각각의 손목 관절 유닛 샤프트(56)를 측방향으로 강제함으로써 개개의 조작기 조립체(4)에 결합될 수 있다. 각각의 손목 관절 유닛(22)은 어떤 타입의 툴(24)이 손목 관절 유닛(22)에 연결되는지를 신속하고 용이하게 나타내기 위하여 적합한 표시 수단(도시 생략)을 가질 수 있다. 의사가 수술 툴(24)을 교환하기를 원할 때, 캐리지(122)가 포암 조립체(46)를 따라서 이동하는 최상부 또는 기단부로 이동하도록 의사는 컨트롤러(12)를 조작한다(도 3B 참조). 이 위치에서, 수술 툴(24)은 캐뉼러(66)내에 존재하거나 또는 개방 수술 중에 수술 부위로부터 분리된다. 그 다음에 보조자(A)는 래치(도시 생략)를 해제하기 위하여 손목 관절 캡(58) 을 위로 당김으로써 손목 관절 유닛(22)을 더욱 위쪽으로 미끄럼이동시키고 캐뉼러(66) 밖으로 이동시킨다. 그 다음에 보조자(A)는 손목 관절 유닛 어댑터(52)로부터 손목 관절 유닛을 분리하기 위하여 측방향으로 손목 관절 유닛(22)을 당길 수 있다. 손목 관절 유닛(22)이 더 이상 손목 관절 유닛 어댑터(52)에 결합되어 있지 않을 때, 제어장치는 시스템이 "툴 교환 모드"에 있다고 인식하고 구동 캐리지가 만약 의사에 의해 이미 기단부 위치로 이동되지 않았다면 구동 캐리지(122)를 기단부 위치로 이동시킨다.

조작기 조립체(4)에 다른 수술 도구 조립체(20)를 결합시키기 위하여, 보조자(A)는 테이블(T)로부터 다른 조립체(20)를 잡고, 손목 관절 유닛 어댑터(52)의 개구(80) 내로 손목 관절 유닛 샤프트(56)를 측방향으로 강제하고, 그 다음에 수술 툴(24)이 캐뉼러(66)내에 놓이도록 손목 관절 유닛(22)을 아래로 이동시킨다(도 1 및 3B 참조). 손목 관절 유닛(22)의 하향 이동은 손목 관절 캡(58) 및 손목 관절 유닛 어댑터(52)내에 전기 접속 및 모션 피드 쓰루(도시 생략)를 자동적으로 결합한다. 이 시스템은 결합이 이루어지고 손목 관절 유닛(22)이 더 이상 아래로 이동되지 않을 때까지 예를 들면 브레이크(도시 생략)를 작동시킴으로써 최상부 또는 기단부 위치로 이동하는 캐리지(122)를 잠금하도록 구성된 제어장치를 포함할 수 있다. 이 시점에서, 의사(S)는 수술을 계속할 수 있다.

본 발명의 시스템 및 방법은 바람직하게 손목 관절 유닛 어댑터(52)에 결합 및 분리되는 손목 관절 유닛(22)의 회수를 카운트하기 위한 장치를 포함한다. 이 방식에서, 제조자는 손목 관절 유닛(22)이 사용될 수 있는 회수를 제한할 수 있다. 특별한 구성에서, 집적회로 칩(도시 생략)이 손목 관절 캡(58) 내에 수용된다. 회로 칩은 손목 관절 유닛(22)이 손목 관절 유닛 어댑터(52)에 결합되는 회수, 예를 들면 20번을 카운트하고 콘솔(C)에 경고를 표시한다. 제어 시스템은 전가할 수 있는 부하를 감소시키나 또는 백래시를 증가시킴으로써 시스템의 성능을 격하시킨다.

이제 도 9A - 9B 및 10A - 10B를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 멸균 드레이프(70)에 의해서 완전히 커버되는 로봇 수술 조작기(204)를 포함하고 있는 로봇 수술 시스템(200)이 도시되어 있다. 본 발명은 멸균 수술 영역과 비멸균 로봇 시스템 사이에 멸균 베리어를 유지하기 위하여 원격 로봇 수술 시스템의 일부를 커버하고 또한 수술 도구와 로봇 시스템 사이에 기계적 및 전기적 에너지 및 신호를 전달하기 위한 인터페이스를 제공하기 위해 멸균 드레이프와 일체형으로 이루어진 멸균 어댑터를 제공한다. 유리하게, 본 발명은 사용자가 반복적으로 그리고 용이하게 시스템에 수술 도구를 설치 및 제거할 수 있도록 허용하는 동시에 멸균 수술 도구와 비멸균 로봇 시스템 사이에 멸균 베리어를 유지하도록 허용한다.

도 9A는 본 발명의 실시예에 따라 멸균 드레이프(70)와 일체형으로 이루어진 도구 멸균 어댑터(ISA)(300)에 설치된 수술 도구(250)를 도시하고 있다. 도구 멸균 어댑터(300)는 조작기(204)(예를 들면, 포암(246))의 어댑터 수용부(500)에 작동가능하게 결합된다. 도 9B는 구동 조립체를 도구 멸균 어댑터(300)와 결합하기 위한 복수 자동의 암, 작동가능하게 결합된 수술 툴 또는 도구(250), 수술 보조 클램프(264) 및 작동가능하게 결합된 수술 보조장치(266)를 도시하기 위하여 멸균 드레이프 부분이 생략된 도 9A의 로봇 수술 조작기의 측면도이다. 도 10A 및 10B는 수술 도구(250) 및 수술 보조장치(266)를 생략한 멸균 드레이프(270)와 일체형으로 이루어진 도구 멸균 어댑터(300)를 도시하고 있으며, 도 10B는 드레이프(270)가 생략된 상태로 도시되어 있다. 하나의 실시예에서, 도구 멸균 어댑터(300)는 멸균 드레이프에 접착 필름을 사용하여 부착 및/또는 충격 가열 밀봉되는 필름 부착 재료에 의해 멸균 드레이프에 영구적으로 부착될 수 있다.

시스템(200)은 도 1 내지 8에 대하여 상술하고 도시된 시스템과 유사하지만 어댑터(예를 들면, 손목 관절 유닛 어댑터 또는 캐뉼러 어댑터)는 멸균 영역에서 수술 도구와 접속하기 위하여 드레이프(270)의 구멍을 통하여 뻗어 있지 않다. 대신에, 도구 멸균 어댑터(300)는 멸균 드레이프(270)와 일체형으로 되어 있고 수술하는 동안 드레이프(270)에 의해 조작기(240)가 실질적으로 전부 커버되도록 드레이프(270)의 일부는 수술 멸균 영역으로부터 보조 클램프(264)를 효과적으로 보호한다. 하나의 실시예에서, 드레이프는 사용후에 완전히 폐기되는 것이다. 유리하게, 도구 멸균 어댑터(300) 및 보조 클램프(264)는 수술 전에 또는 수술 이후에 살균하거나 표체할 필요가 없고 따라서 비용 절감이 가능하고, 멸균 드레이프에 의해서 실질적으로 전부 커버되기 때문에 시스템(200)은 멸균 영역으로부터 더욱 양호하게 보호되고 시스템 장비의 격리 및 환자에 대한 보호를 허용한다.

상술한 것과 동일하거나 유사한 기능을 갖는 구동 조립체(40), 암(42), 포암 조립체(46), 손목 관절 유닛 어댑터(52), 손목 관절 유닛(22) 및 툴(24)을 포함하고 있는 동일한 또는 유사한 조작기 조립체가 시스템(200)내에 그리고 도구 멸균 어댑터(300) 및 보조 클램프(264)와 함께 사용될 수 있으며 동일한 또는 유사한 부 분에 대한 반복되는 설명은 생략한다. 그러나, 다른 구동 조립체(240), 암(242), 포암 조립체(246), 샤프트(256) 및 말단 작동기(265)와 함께 툴(224)을 작동시키기 위한 인터페이스(265)는 도 9A - 9B, 및 10A - 10B에 예시되어 있다. 구동 조립체(240), 암(242), 포암 조립체(246), 및 다른 부품의 실시형태는 예를 들면 미국특허 6,331,181호, 6,491,701호 및 6,770,081호에 기재되어 있으며, 그 내용은 참조를 위해 본 명세서에 통합되어 있다.

또한 수술 도구(250), 인터페이스(252), 어댑터, 툴 또는 보조장치의 실시형태는 예를 들면 미국특허 6,331,181호, 6,491,701호 및 6,770,081호에 기재되어 있으며, 그 내용은 참조를 위해 본 명세서에 통합되어 있다. 조, 가위, 집게, 니들 홀더, 미세 해부기구, 스테이플 적용기, 태커, 흡입 관주 툴, 클립 적용기 등과 같은 말단 작동기를 구비한 관절 결속 툴 그리고 절단 블레이드, 소작 프로브, 관주기, 카테테르 및 흡입 오리피스와 같은 비관절 결속 툴에 제한되는 것을 아니지만 이러한 것을 포함하는 다양한 도구가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 이러한 수술 도구는 캘리포이나주 써니베일에 소재한 Intuitive Surgical, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능하다.

이제 도 11A - 11M을 참조하면, 멸균 드레이프(70)(도 3A를 참조하여 설명된)의 일부인 환자측 조작기 드레이프(404)를 포함하고 있는 환자측 조작기 드레이프 패키지(400)가 도시되어 있다. 환자측 조작기 드레이프(404)는 멸균 드레이프(70)의 섹션에 연결되거나 분리될 수 있다. 도 11A는 환자측 조작기 드레이프(404)가 안으로 접혀진 환자측 조작기 드레이프 포치(402)를 포함하고 있는 환자 측 조작기 드레이프 패키지(400)를 도시하고 있다. 환자측 조작기 드레이프는 수술의 멸균 영역과 비멸균 환자측 조작기 암 사이에 멸균 베리어를 형성하도록 설계된다. 환자측 작동기 드레이프(404)는 수술 툴을 결합하기 위하여 사용되는 도구 멸균 어댑터를 포함하고 있는 완전한 조립체와 함께 드레이프에 영구적으로 장착된 일체형 도구 멸균 어댑터(600)를 포함하고 있다. 유리하게, 환자측 조작기 드레이프의 다양한 특징은 보호 및 설치 과정을 촉진한다.

도 11B는 포치(402)로부터 제거된 환자측 조작기 드레이프(404)를 도시하고 있다. 도 11C는 환자측 조작기 드레이프(404)의 폐쇄 단부 가까이에서 환자측 조작기 드레이프(404)에 영구적으로 장착된 도구 멸균 어댑터(406)의 예를 도시하고 있다. 도 11D는 접혀진 환자측 조작기 드레이프와 접혀진 플랩(410)의 메인 구멍을 형성하는 파단 스트립(408)을 도시하고 있다. 도 11E는 접혀지지 않은 플랩(410)을 도시하고 있고 도 11F는 완전히 펼쳐진 환자측 조작기 드레이프(404)를 도시하고 있다. 환자측 조작기 암의 브래킷에 전방 혀형상부를 배치시키고 환자측 조작기 암의 래치와 결합할 때까지 멸균 어댑터의 다른 단부를 선회시킴으로써 접혀진 드레이프가 먼저 환자측 조작기 암 위에 놓여지고 그 다음에 영구적으로 장착된 도구 멸균 어댑터(406)가 환자측 조작기 암에 부착되도록 환자측 조작기 드레이프(404)는 패키지로 형성된다. 필요한 힘으로 당겼을 때 파단되어 드레이프의 제어된 전개를 허용하는 파단 스트립(408)을 사용함으로써 환자측 조작기 드레이프(404)는 초기 위치에 유지된다. 사용자는 일체형의 접어 올린 테두리(412)(도 11G 참조)에 손을 올려놓고 환자측 조작기 암을 따라 드레이프를 당김으로써 사용 자는 환자측 조작기 암의 길이를 따라 드레이프를 잡아당긴다.

도 11G1 및 11G2는 환자측 조작기 드레이프(404)의 개방 단부에서 일체형의 접어 올린 테두리(412)를 도시하고 있으며, 접어 올린 테두리(412)의 가장자리는 청색 테이프를 포함하고 있다. 멸균 세척하는 간호사는 환자측 조작기 암을 따라 환자측 조작기 드레이프를 잡아당길 때 손을 테두리에 올려놓을 수 있고, 접어 올린 테두리를 사용함으로써 환자측 조작기 암을 따라 작업할 때 사용자는 비멸균 상태인 것과 손이 접촉하지 않도록 보장된다. 이러한 표식을 갖게 함으로써, 비멸균 상태의 사람은 멸균 세척하는 간호사를 보조할 때 비멸균 쪽에서 당기는 것을 알 수 있다.

도 11H는 드레이프의 조절 및 드레이프의 시각적인 크기를 감소(즉, 펼쳐진 드레이프에 의해 점유되는 체적 및 공간을 감소)시키도록 도와주는 끈(414)을 도시하고 있다. 하나의 끈은 캐뉼러 장착 구역 가까이에 존재하고 다른 끈은 환자측 조작기 암의 링크(3) 가까이 존재하며, 또 다른 끈은 환자측 조작기 암이 장착되는 셋업 암(예를 들면, 도 4 및 5의 암(42))을 따라 존재한다.

도 11I는 삽입 축선 및 캐뉼러 장착 포치(418) 사이의 스트립(416)을 도시하고 있다. 사용될 수 있는 캐뉼러 장착 포치는 2005년 9월 30일에 출원(처리예정 번호 M-15932 US)되어 계류중인 미국 특허출원에 개시되어 있으며, 이미 그 내용은 참조를 위해 본 명세서에 통합되어 있다. 스트립(416)은 삽입 축선 구역의 드레이프 상의 유연한 스트립이다. 스트립(416)은 멸균 어댑터와 캔뉼러 장착 구역 사이의 드레이프에 부착된다. 일단 드레이프가 환자측 조작기 암에 설치되면, 사용자 는 잉여 드레이프 재료를 다시 접는 것을 촉진하기 위하여 유연한 스트립을 변형시킬 수 있다. 잉여 드레이프 재료를 다시 접어 고정할 수 있도록 함으로써, 드레이프는 환자측 조작기 암의 형태에 알맞게 될 수 있다. 유리하게, 이것은 시스템의 시각적인 크기를 감소시킴으로써 의사 또는 사용자에게 환자 및 그 주변에 대한 더욱 양호한 가시성을 허용한다. 또한 스트립(416)은 끈을 파단시키지 않고 시스템이 최대의 모션 범위를 달성하는 것을 허용하기 위하여 펼쳐질 수 있도록 충분히 유연하다.

도 11J는 스트립(416)이 사용자에 의해 구부려지기 이전에 제위치에서 멸균 어댑터(406)와 환자측 조작기 암(417)의 일부 위의 환자측 조작기 드레이프(404)를 도시하고 있다. 도 11K는 환자측 조작기 드레이프(404)가 환자측 조작기 암의 형태에 더욱 알맞게 되어 시스템의 크기를 감소시키도록 사용자에 의해서 구부려진 이후의 스트립(416)을 도시하고 있다. 도 11L은 최대의 모션 범위로 개방되기에 충분히 유연하고 수술 중에 필요할 때 사용자에 의해 새로운 형태로 고쳐질 수 있는 스트립의 다른 도면을 도시하고 있다.

바람직하게, 상술한 드레이프(400)는 환자측 조작기 암 위에 적절하게 배치되고 다양한 방향에서의 주기적인 부하의 적용하에서도 파단되지 않고 견뎌낼 수 있는 충분한 강성 및 강도의 재료로 이루어지는 한편, 바람직하게 조작기 암의 활동적인 섹션과 함께 이동할 수 있는 충분한 가요성의 재료로 이루어진다. 드레이프(400)는 다양한 내구성 재료를 포함할 수 있으며, 하나의 예에서 드레이프는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진다. 한 실 시예에서, 드레이프(400)는 단일의 드레이프의 일부로서, 또는 접착제, 가열, 고주파 용접 또는 다른 수단을 통하여 메인 멸균 드레이프에 부착될 수 있는 별개의 드레이프로서 진공 성형될 수 있다. 다른 실시예에서, 드레이프(400)는 수술 로봇 시스템의 다른 부분을 커버하기 위하여 분리된 드레이프(그러나 서로 인접하거나 또는 포개질 수 있는 드레이프)로서 사용될 수 있다.

이제, 도구 멸균 어댑터(300), 어댑터 수용부(500), 도구 멸균 어댑터(300)와 어댑터 수용부(500) 사이 및 수술 도구(250)와 도구 멸균 어댑터(300) 사이의 설치 및 결합에 대하여 상세하게 설명된다.

도 12A, 12B, 12C를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도구 멸균 어댑터의 상부 사시도, 바닥 사시도 및 단면도가 도시되어 있다. 도구 멸균 어댑터(300)는 하우징(302), 디스크(304), 상부 견인기 플레이트(306), 하우징(302)의 도구 스톱 특징부(308), 하우징(302)의 레일 특징부(301), 접촉부(310), 및 바닥 견인기 플레이트(312)를 포함하고 있다. 상부 견인기 플레이트(306)와 바닥 견인기 플레이트(312)는 하우징(302)에 대하여 이동하는 견인기 플레이트 조립체(313)를 형성한다. 디스크(304)는 견인기 플레이트 조립체(313)의 내부에 구속되어 조립체에 대하여 이동한다.

도 13은 한 실시예에서 하우징에 인서트 몰드 성형되는 접촉부의 확대 단면도를 도시하고 있다.

도 14A 및 14B는 본 발명의 실시예에 따라 디스크(304)의 베이스에 치형상부(314), 수술 도구(250)(도 17D 및 17E 참조)의 핀(253)을 수용하기 위한 디스 크(304) 보디의 구멍(316), 스프링 가압식 인풋(504)(도 16 참조)의 핀(505)을 수용하기 위한 디스크(304) 바닥의 구멍(317) 및 디스크(304)를 데드존 밖으로 이동시키기 위한 탭(315)을 각각 포함하고 있는 디스크(304)의 상부 및 바닥 확대 사시도를 도시하고 있다. 이 실시예에서 도구 멸균 어댑터(300)는 4개의 디스크(304)를 포함하고 있으며, 각각의 디스크(304)는 4개의 치형상부(314) 및 2개의 구멍(316)을 포함하고 있다. 실시예에서 4개의 치형상부(314)는 90도 떨어져서 위치되어 있다. 다른 실시예에서, 더욱 많거나 또는 적은 수의 디스크, 치형상부 또는 슬롯이 존재할 수 있지만 조작기 및 수술 도구의 어댑터 수용부에 작동가능하게 결합하도록 하는 것이 필요하다.

도 15A 및 15B는 본 발명의 실시예에 따른 상부 견인기 플레이트(306)의 상부 및 저면 사시도를 도시하고 있다. 상부 견인기 플레이트(306)는 상대적인 위치에 따라 디스크(304)의 치형상부(314)와 결합시키기 위해서 견인기 플레이트와 견인기 플레이트 조립체 및 치형상부(319)를 맞물리게 하기 위한 바(318)를 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, 상부 견인기 플레이트(306)는 4개의 디스크(304)를 위한 4개의 구멍(307)을 포함하고 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 조작기(204)(예를 들면, 환자측 조작기)의 어댑터 수용부(500)의 사시도를 도시하고 있다. 어댑터 수용부(500)는 전기 접촉부(510)를 절연시키기 위한 측판(502), 핀(505)을 가지고 있는 스프링 가압식 인풋(504), 스프링 플런저(506), 제위치에 도구 멸균 어댑터(300)를 유지하기 위한 브래킷(508)을 포함하고 있다. 이 실시예에서, 어댑터 수용부(500)는 각각 2개의 핀(505)을 가지고 있는 4개의 스프링 가압식 인풋(504) 및 4개의 스프링 플런저(506)를 포함하고 있다.

이제 도 17A 내지 17F를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 어댑터 수용부에 도구 멸균 어댑터(300)의 설치 및 결합, 도구 멸균 어댑터(300)에 수술 도구(250)의 설치 및 결합, 그리고 도구 멸균 어댑터(300)로부터 수술 도구(250)의 분리에 대하여 도시되어 있다.

도 17A는 조작기(204)의 어댑터 수용부(500)와 결합 및 설치된 도구 멸균 어댑터(300)를 나타내고 있다. 도구 멸균 어댑터 접촉부(310)는 조작기 접촉부(510)와 결합되고, 디스크(304)는 스프링 가압식 인풋(504)과 결합되고, 바닥 견인기 플레이트(312)는 스프링 플런저(506)와 결합되며, 도구 스톱 특징부(308)는 브래킷(508)과 결합한다. 도구 스톱 특징부(308)는, 도구 멸균 어댑터(300)에 도구를 설치할 때 만약 사용자가 레일(301)을 맞히지 못하면 환자의 안전을 위해 도구가 정지할 수 있도록 한다. 설치할 때 도구는 상부 견인기 플레이트(306)의 바(318)에 의해서 완전히 정지된다. 설치 전에, 스프링 가압식 인풋(504) 및 스프링 플런저(506)는 가장 확장된 위치에 존재하고, 도구 멸균 어댑터의 디스크(304)는 견인기 플레이트 조립체내에서 임의의 위치로 자유롭게 회전한다. 하나의 실시예에서, 어댑터 수용부(500)에 도구 멸균 어댑터(300)를 설치하기 위하여, 사용자는 도구 멸균 어댑터의 전방 섹션을 브래킷에 위치시키고 후방 단부를 아래쪽으로 회전시킴으로써 래치(511)에 결합시킨다.

이와 같이 설치되어 예비 결합된 위치에서, 디스크(304)는 스프링 가압식 인 풋(504)에 의해 상부 견인기 플레이트(306)에 대하여 위쪽으로 가압되고, 견인기 플레이트 조립체(313)는 스프링 가압식 인풋(504) 및 스프링 플런저(506)에 의해 위쪽으로 가압된다. 각각의 디스크 배치(견인기 플레이트(306)의 구멍(307)에서, 견인기 플레이트(306)의 하나의 치형상부(319)는 디스크(304)의 치형상부(314)와 결합한다. 치형상부는 다수의 기능을 갖고 있는데, 그 기능의 하나는 360도 완전히 회전하지 않았기 때문에 스프링 가압식 인풋(504)의 핀(505)과 결합하지 않는 위치에 디스크(304) 바닥에서의 구멍(317)이 존재하는 각도인 데드존의 밖으로 디스크(304)를 밀어내는 것이다. 치형상부의 다른 기능은 멸균 어댑터 결합 과정 중에 디스크(304)가 90도 이상 회전하는 것을 방지하는 것이다.

결합 과정 중에, 디스크(304)의 바닥면과 핀(505) 사이의 마찰을 통하여 그리고 탭(315)과의 접촉을 통하여 디스크(304)의 이동을 부여하도록 스프링 가압식 인풋(504)이 활성화될 때 디스크 치형상부(314)는 견인기 플레이트 치형상부(319)와 맞물린다. 스프링 가압식 인풋(504)이 디스크(304)에 대하여 회전할 때 4개의 치형상부(314)는 디스크(304)의 회전 운동을 방지하며 핀(505)은 디스크(304)의 구멍(317)과 정렬되도록 허용된다. 디스크(304)의 바닥의 구멍(317)과 스프링 가압식 인풋(504)의 핀(505)이 정렬할 때, 디스크(304)는 스프링 가압식 인풋(504)에 낙하한다. 이 시점에서, 디스크(304)가 아래쪽으로 낙하하기 때문에 상부 견인기 플레이트(306)의 치형상부(319)는 디스크(304)의 치형상부(314)와 분리되고, 이에 의해 디스크(304)가 견인기 플레이트(306)에 대하여 360도 자유롭게 회전하도록 허용한다. 디스크(304)가 스프링 가압식 인풋(504)에 결합될 때, 도구 멸균 어댑 터(300)는 어댑터 수용부(500)와 결합된다.

하나의 실시예에서, 어댑터 수용부(500)에 도구 멸균 어댑터(300)의 설치후 결합 과정은 밀리세컨드 범위에서 일어난다. 도구 멸균 어댑터(300)가 아래쪽 위치로 회전될 때, 조작기(204)의 초기에 개방된 두개의 회로가 폐쇄되도록 전기 접촉부(310)는 전기 접촉부(510)(예를 들면, 핀)와 결합하여 도구 멸균 어댑터 결합 절차를 활성화한다. 하우징(302)의 인서트 몰드 성형된 접촉부(310)는 어댑터 수용부(500)의 접촉부와 결합하고 또한 도구 전기 접촉부(255)(도 17C 참조)를 통해 수술 도구(250)와 통신을 설정하도록 사용되는 복수의 전기 경로를 가질 수 있다.

도 17B는 부분적으로 설치된 수술 도구(250)를 나타내고 있고 도 17C는 도구 멸균 어댑터(300)와 완전히 결합되어 설치된 수술 도구(250)를 나타내고 있다. 처음에, 사용자가 도구 멸균 어댑터(300)에 수술 도구(250)를 설치할 때, 상부 견인기 플레이트(306)가 중앙의 바와 결합한 도구(250)에 의해서 아래쪽으로 가압되기 때문에 견인기 플레이트 조립체(313)는 어댑터 수용부(500)를 향하여 아래쪽으로 밀린다. 도구(250)와 도구 멸균 어댑터(300) 사이의 전기적인 결합 이전에, 바(318)의 챔퍼가 도구(250)의 바닥의 챔퍼와 결합하고, 이들 2개의 챔퍼가 정렬될 때 도구는 스프링 가압식 인풋 및 스프링 플런저의 스프링력 때문에 본래 위치로 당겨진다. 도구가 본래 위치로 당겨질 때, 견인기 플레이트 조립체(313)는 수술 도구까지 상승하기 시작하며, 실질적으로 동일한 모션에서 도구(250)의 전기 접촉부(255)는 도구 멸균 어댑터(300)의 전기 접촉부(310)와 접촉하게 된다. 도구(250)가 도구 멸균 어댑터(300)에 설치될 때, 상부 견인기 플레이트(306)는 도구 의 바닥에 가압되고 바(318)는 도구 하우징의 슬롯 안에 존재한다. 도구 결합 이전에, 도구 상의 인풋이 디스크(304) 상부의 구멍(316)과 결합되어 있지 않기 때문에 디스크(304)와 스프링 가압식 인풋(504)은 도구로부터 멀어지도록 가압된다.

도 17D 및 17E는 도구(250)와 디스크(304)의 결합 절차를 도시하고 있다. 도 17D에서, 디스크(304)가 처음에 임의의 위치에 존재하는 도구 디스크(251)와 정렬하도록 회전할 때까지 디스크(304)는 도구(250)와 결합되지 않는다. 도구 멸균 어댑터(300)와 어댑터 수용부(500) 사이의 결합 절차에 대하여 앞서 설명한 바와 같이, 도구의 전기 접촉부가 도구 멸균 어댑터(300)의 접촉부와 결합하기 때문에 도구 멸균 어댑터의 개방된 회로가 폐쇄되어 도구 결합 절차를 활성화한다. 디스크(304)의 구멍(316)이 도구 디스크(251)의 핀(253)과 결합할 때까지 스프링 가압식 인풋(504)과 디스크(304)는 조립체로서 함께 회전한다. 구멍이 핀과 정렬될 때, 디스크(304)와 스프링 가압식 인풋(504)은 위쪽으로 이동하도록 허용된다. 도 17E는 도구 멸균 어댑터 디스크(304)의 구멍(316)과 결합하는 핀(253)을 가지고 있는 도구 디스크(251)를 나타내고 있다. 이 시점에서 도구(250)는 도구 멸균 어댑터(300)와 결합된 것으로 간주된다. 도구 멸균 어댑터(300)의 다른 접촉부는 수술 시스템과 도구 실시간 인터페이스 보드 사이에 전기적인 신호를 전달한다.

도구가 완전히 설치될 때, 하우징을 따라 세 지점에서 위치에 유지된다. 두개의 지점은 도구의 측면을 따라 레일 특징부(301)에 존재하고, 세번째 지점은 도구의 전방 중심을 따라 중심 유지 아래쪽 탭(309)에 존재한다. 유리하게, 세개의 지점에 도구를 아래쪽으로 유지함으로써, 도구가 과도하게 구속되어 설치되지 않고 분리가 용이하게 이루어진다.

도 17F는 도구 멸균 어댑터(300)로부터 도구(250)(도시 생략)의 분리를 도시하고 있다. 사용자가 도구를 분리하기를 원할 때, 양측의 레버가 압착되고 도구는 도구 멸균 어댑터의 뒤로 당겨진다. 도구 상의 레버가 상부 견인기 플레이트의 중심 바(318)에 작용하고, 차례로 견인기 플레이트를 도구로부터 멀어지게 밀어낸다. 견인기 플레이트가 더욱더 멀어지게 이동할 때, 디스크(304)는 도구의 핀으로부터 분리되어 도구의 분리를 허용한다.

유리하게, 본 발명의 드레이프는 수술 도구와 조작기 암의 향상된 설치 및 접속, 멸균 구역의 향상된 견고함 및 형태에 더욱 적합하게 맞춰지는 특징을 구비하여 드레이프의 크기를 감소시킴으로써 환자에 대한 증가된 가시성을 제공한다.

상술한 실시예는 예시적인 것이며 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 원리에 따라 다양한 개량 및 변경이 가능하다. 예를 들어 핀, 슬롯, 디스크 및 치형상부의 수는 변경될 수 있지만 도구 멸균 어댑터, 조작기 암 및 수술 도구 사이에 작동가능한 결합을 허용하여야 한다. 따라서, 본 발명은 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims

로봇 수술 시스템의 비멸균 부분을 커버하기 위한 멸균 드레이프에 있어서, 상기 드레이프는:

수술을 실행하기 위한 멸균 영역에 인접한 외부 표면;

로봇 수술 시스템의 비멸균 부분을 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 내부 표면; 및

멸균 영역의 수술 도구와 로봇 수술 시스템의 비멸균 조작기 암을 접속시키기 위한 멸균 어댑터를 포함하고, 상기 조작기 암은 어댑터를 결합시키기 위한 스프링 가압식 인풋을 가지고 있는 어댑터 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멸균 드레이프.
제 1 항에 있어서, 드레이프는 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 폴리카보네이트로 구성된 그룹에서 선택된 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 멸균 드레이프.
제 1 항에 있어서, 드레이프는 커다란 드레이프의 진공 성형된 부분 또는 별개의 몰드 성형된 부분인 것을 특징으로 하는 멸균 드레이프.
제 1 항에 있어서, 수술 도구는 조, 가위, 집게, 니들 홀더, 미세 해부기구, 스태플 적용기, 태커, 흡입 관주 툴, 클립 적용기와 같은 말단 작동기를 구비한 관절 결속 툴 그리고 절단 블레이드, 소작 프로브, 관주기, 카테테르, 흡입 오리피스와 같은 비관절 결속 툴로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 멸균 드 레이프.
제 1 항에 있어서, 멸균 어댑터는 조작기 암의 전기 접촉부와 수술 도구의 전기 접촉부를 접속시키기 위한 전기 접촉부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 멸균 드레이프.
제 5 항에 있어서, 멸균 어댑터의 전기 접촉부는 멸균 어댑터의 하우징에 인서트 몰드 성형된 것을 특징으로 하는 멸균 드레이프.
제 1 항에 있어서, 멸균 어댑터는 구멍을 구비하고 있는 디스크 및 조작기 암과 멸균 도구를 결합시키기 위한 치형상부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 멸균 드레이프.
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멸균 영역에서 수술을 실행하기 위한 로봇 수술 시스템에 있어서, 상기 시스템은:

비멸균 영역의 조작기 암;

멸균 영역의 수술 도구; 및

멸균 영역으로부터 조작기 암을 보호하기 위하여 조작기 암을 커버하는 멸균 드레이프를 포함하고, 상기 멸균 드레이프는 조작기 암과 수술 도구를 접속시키기 위한 멸균 어댑터를 포함하고, 상기 조작기 암은 어댑터를 결합시키기 위한 스프링 가압식 인풋을 가지고 있는 어댑터 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
제 9 항에 있어서, 조작기 암은 환자측 조작기 암 또는 내시경 카메라 조작기 암 인것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
제 9 항에 있어서, 드레이프는 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 폴리카보네이트로 구성된 그룹에서 선택된 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
제 9 항에 있어서, 수술 도구는 조, 가위, 집게, 니들 홀더, 미세 해부기구, 스태플 적용기, 태커, 흡입 관주 툴, 클립 적용기와 같은 말단 작동기를 구비한 관절 결속 툴 그리고 절단 블레이드, 소작 프로브, 관주기, 카테테르, 흡입 오리피스와 같은 비관절 결속 툴로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
제 9 항에 있어서, 멸균 어댑터는 조작기 암의 전기 접촉부와 수술 도구의 전기 접촉부를 접속시키기 위한 전기 접촉부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
제 13 항에 있어서, 멸균 어댑터의 전기 접촉부는 멸균 어댑터의 하우징에 인서트 몰드 성형된 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
제 9 항에 있어서, 멸균 어댑터는 구멍을 구비하고 있는 디스크 및 조작기 암과 멸균 도구를 결합시키기 위한 치형상부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
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로봇 수술 시스템의 조작기 암에 수술 도구를 연결하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

수술을 실행하기 위한 멸균 영역에 인접한 외부 표면, 로봇 수술 시스템의 비멸균 부분을 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 내부 표면 및 멸균 영역의 수술 도구와 비멸균 영역에서의 조작기 암을 접속시키기 위한 멸균 어댑터를 포함하고 있는 멸균 드레이프를 제공하는 단계;

조작기 암 위에 멸균 드레이프를 위치시키는 단계;

어댑터를 조작기 암의 수용부와 연결하는 단계; 및

어댑터를 수술 도구와 연결하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템의 조작기 암에 수술 도구를 연결하는 방법.
제 17 항에 있어서, 수술 도구는 조, 가위, 집게, 니들 홀더, 미세 해부기구, 스태플 적용기, 태커, 흡입 관주 툴, 클립 적용기와 같은 말단 작동기를 구비한 관절 결속 툴 그리고 절단 블레이드, 소작 프로브, 관주기, 카테테르, 흡입 오리피스와 같은 비관절 결속 툴로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템의 조작기 암에 수술 도구를 연결하는 방법.
제 17 항에 있어서, 어댑터를 조작기 암의 수용부와 연결하는 단계는 조작기 암의 수용부에 어댑터를 설치하는 단계 및 조작기 암의 수용부의 스프링 가압식 인풋과 어댑터의 디스크를 결합시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템의 조작기 암에 수술 도구를 연결하는 방법.
제 17 항에 있어서, 어댑터를 수술 도구와 연결하는 단계는 어댑터에 도구를 설치하는 단계 및 어댑터의 디스크를 도구의 핀과 결합시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템의 조작기 암에 수술 도구를 연결하는 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 방법은 조작기 암을 멸균 드레이프로 완전히 커버 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템의 조작기 암에 수술 도구를 연결하는 방법.