KR102256358B1 - 수술 기구 구동 요소 및 관련 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

샤프트, 엔드 이펙터 및 푸시/풀 구동 요소를 포함하는 수술 기구가 제공된다. 푸시/풀 구동 요소는 푸시/풀 요소의 푸시/풀 방향에 대해 수직으로 뻗어있는 헤드를 포함할 수 있다. 푸시/풀 구동 요소의 헤드는 말단부들 사이에서의 헤드의 주요부의 단면과 상이한 단면을 각각 가지는 말단부들을 가질 수 있다. 푸시/풀 구동 요소는 엔드 이펙터를 작동시키기 위해서 엔드 이펙터와 접촉하고 있는 맞물림부를 포함할 수 있다. 맞물림부는 제 1 폭을 가질 수 있고, 말단부는 제 2 폭을 가질 수 있고, 제 2 폭은 제 1 폭 보다 넓다. 수술 기구는 엔드 이펙터에 전기 에너지를 제공하기 위해서 적어도 하나의 전선관에 연결되어 있는 전기 커넥터를 포함할 수 있도록 제공된다. 엔드 이펙터는 커넥터의 일 부분과 미끄럼 접촉하고 있을 수 있다.

Description

수술 기구 구동 요소 및 관련 장치, 시스템 및 방법{SURGICAL INSTRUMENT DRIVE ELEMENT, AND RELATED DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS}
본 출원은 2013년 3월 18일자로 출원된 미국 가출원 61/803,046의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본 명세서에서 참조사항으로 통합되어 있다.
본 발명의 양태들은 원격조작 (로봇)수술 시스템용 수술 기구에 관한 것이다. 추가 양태들은 수술 기구용 구동 요소 및 수술 기구용 전기적 접속수단에 관한 것이다.
일부 최소 침습 수술 기법은 원격조작 (로봇-제어식)수술 기구(툴로도 지칭될 수 있음)를 통해 원격으로 수행된다. 원격 조종 수술 시스템에서, 의사는 입력 장치를 의사용 콘솔에서 조작하고, 이러한 입력값은 하나 이상의 원격조작 수술 기구와 상호접속되어 있는 환자 측 카트에 건네진다. 의사용 콘솔에 있는 의사의 입력에 기초하여, 하나 이상의 원격조작 수술 기구는 환자를 수술하기 위해서 환자 측 카트에서 작동되고, 이로써 의사용 콘솔과 환자 측 카트에 있는 수술 기구(들) 사이에 주종 제어 관계(master-slave control relationship)를 만들어낼 수 있다.
원격조작 수술 시스템은 수술 기구가 결합될 수 있는 다중 아암을 가질 수 있다. 수술 기구는 수술 절차를 수행하는데 사용되는 엔드 이펙터를 포함한다. 엔드 이펙터는 구동 요소에 의해 작동될 수 있다. 게다가, 예컨대 소작 시술 동안 엔드 이펙터가 에너지공급되는 경우, 수술 기구는 엔드 이펙터에 전기 에너지를 제공하기 위해서 전기적 접속수단을 포함한다. 구동 요소와 전기적 접속수단에 강화된 내구성을 제공하면서도 수술 기구의 작은 공간 내에서 각각의 기능을 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 하나 이상의 상술된 문제점을 해결할 수 있고 그리고/또는 하나 이상의 상술된 바람직한 특징을 명시할 수 있다.다른 특징 및/또는 이점은 다음에 오는 발명의 상세한 설명으로부터 자명하게 될 것이다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 수술 기구는 샤프트, 샤프트에 연결되는 엔드 이펙터, 및 푸시/풀(push/pull) 구동 요소를 구비한다. 푸시/풀 구동 요소는 푸시/풀 요소의 푸시/풀 방향에 수직으로 뻗어있는 헤드를 구비한다. 푸시/풀 구동 요소의 헤드는 말단부들 사이에서의 헤드의 주요부의 단면과 상이한 단면을 각각 가지는 말단부들을 가진다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 수술 기구는 샤프트, 샤프트에 연결되는 엔드 이펙터, 및 푸시/풀 구동 요소를 구비할 수 있다. 푸시/풀 구동 요소는 맞물림부, 맞물림부의 말단에 연결되는 말단부를 포함할 수 있다. 맞물림부는 엔드 이펙터를 작동시키기 위해서 엔드 이펙터와 접촉하고 있을 수 있다. 맞물림부는 제 1 폭을 가질 수 있고, 엔드 이펙터는 제 2 폭을 가질 수 있고, 여기서 제 2 폭은 제 1 폭 보다 넓다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 수술 기구는 샤프트, 샤프트에 연결되는 엔드 이펙터, 엔드 이펙터에 에너지를 제공하는 적어도 하나의 전선관 및 커넥터를 구비할 수 있다. 커넥터는 적어도 하나의 전선관을 엔드 이펙터에 전기적으로 연결할 수 있다. 엔드 이펙터는 커넥터의 일 부분과 미끄럼 접촉하고 있을 수 있다.
추가적인 목적, 특징 및/또는 이점은 부분적으로는 다음에 오는 발명의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 발명의 상세한 설명으로부터 명백할 수 있고, 또는 본 명세서 및/또는 청구범위를 실시하여 알 수 있다. 이러한 목적들과 이점들 중 적어도 일부는 첨부의 청구범위에서 특별히 지적된 요소들 및 조합들로 실현되거나 달성될 수 있다.
전술한 전체적인 설명과 다음에 오는 발명의 상세한 설명 모두가 예시적인 것이면서 설명하기 위한 것이지 청구범위를 제한하는 것은 아니라는 것은 이해되어야 하고, 오히려 청구범위는 균등물을 포함하여 본 발명의 전체 범주에 속할 것이다.
본 발명은 다음에 오는 발명의 상세한 설명만으로 이해될 수도 있고 또는 첨부의 도면과 함께 이해될 수도 있다. 도면은 본 발명을 보다 잘 이해하도록 의도되어 있고, 본 명세서에 통합되거나 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시예들이 도시되어 있고, 명세서와 함께 특정 원리나 조작을 설명하는데 이용된다.
도 1은 힘 전달 메커니즘을 포함하는 수술 기구의 예시적인 일 실시예의 평면도이다.
도 2는 엔드 이펙터를 가지는 수술 기구의 예시적인 일 실시예의 부분 사시도이다.
도 3은 도 2의 수술 기구의 분해도이다.
도 4는 도 2의 라인 4-4를 따라 바라본 도 2의 엔드 이펙터의 측면도이고, 엔드 이펙터는 닫힌 포지션에 있다.
도 5는 열린 포지션에 있는 도 4의 엔드 이펙터에 관한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따르는 수술 기구의 클레비스의 예시적인 일 실시예의 절단면도이다.
도 7은 도 4의 라인 7-7을 따라 절단한 단면도이되 클레비스의 예시적인 일 실시예도 나타나 있다.
도 8은 도 5의 라인 8-8을 따라 절단한 단면도이되 클레비스의 예시적인 일 실시예가 나타나 있다.
도 9는 클레비스, 및 클레비스의 그루브 내부에 위치되어 있는 구동 요소의 돌출부의 말단의 예시적인 일 실시예의 절단면도이다.
도 10은 푸시/풀 구동 요소의 예시적인 일 실시예의 부분 사시도이다.
도 11은 도 10의 푸시/풀 구동 요소의 분해도이다.
도 12는 도 10의 푸시/풀 구동 요소의 말단에 관한 도면이다.
도 13은 푸시/풀 구동 요소의 다른 예시적인 실시예의 말단에 관한 도면이다.
도 14는 수술 기구 클레비스 및 푸시/풀 구동 요소의 예시적인 일 실시예의 부분 절단면도이다.
도 15는 클레비스, 및 푸시/풀 구동 요소의 돌출부의 말단의 예시적인 일 실시예의 부분 절단면도이다.
도 16은 에너지차단된 수술 기구의 예시적인 일 실시예의 부분 절단면도이다.
도 17은 수술 기구 클레비스 및 푸시/풀 구동 요소의 예시적인 일 실시예의 절단면도이다.
도 18은 수술 기구의 예시적인 일 실시예의 측면 부분 절단면도이다.
도 19는 죠(jaw)가 제거된 도 18의 수술 기구의 측면 부분 절단면도이다.
도 20은 커넥터 어셈블리의 예시적인 일 실시예의 사시도이다.
도 21은 도 20의 커넥터 어셈블리의 분해도이다.
도 22는 커넥터 어셈블리의 접속부의 예시적인 일 실시예의 사시도이다.
본 명세서에 기술되는 예시적인 실시예들은 원격조작 수술 시스템용 수술 기구에 관한 것이다. 수술 기구는 비교적 간단하고 제조하는데 비용이 저렴하면서도 튼튼한 구성을 제공할 수 있어서, 결과적으로는 비교적 짜임새 있게 설계되어 다중 기능을 수행할 수 있는 기구를 비교적 내구성 있게 한다.
예시적인 실시예가 도시되어 있는 첨부의 도면과 본 명세서는 제한하는 것으로 여겨져서는 안된다. 여러 가지 기계적 변경, 구성요소적 변경, 구조적 변경, 전기적 변경 및 조작상 변경은 균등물을 포함하여 주장된 본 발명의 범위 및 명세서의 범위를 벗어나지 않으면서 행해질 수 있다. 일부 예시에서, 잘 알려진 구조와 기법은 본 발명을 불명료하지 않게 하기 위해서 상세하게 나타나 있거나 기술되어 있지 않는다. 2개 이상의 숫자로 된 유사한 부재번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 더욱이, 일 실시예에 관하여 상세하게 기술되어 있는 요소 및 그 관련 부재는 실제로 그러하더라도 특별히 나타나 있거나 기술되지 않은 다른 실시예에 포함될 수 있다. 예를 들어, 요소가 일 실시예에 관하여는 상세하게 기술되어 있지만 제 2 실시예에 관하여는 기술되지 않는 경우라면, 요소는 그럼에도 불구하고 제 2 실시예에 포함되어 있는 바와 같이 주장될 수 있다.
본 명세서와 첨부의 청구범위를 위하여, 본 명세서와 청구범위에서 사용되는 수량, 퍼센트나 비율 및 다른 수치를 표현하는 모든 숫자들은, 이와 달리 지시되지 않는 한 모든 경우에 있어서 "약"이라는 용어로 이미 수정되지 않은 범위까지 수정되어 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 다음의 명세서와 첨부된 청구범위에 설명된 숫자 파라미터는, 그와 반대로 지시되지 않는 한 구하고자 애쓰는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 청구범위에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 것은 아니지만 아주 최소한의 시도로, 각각의 숫자 파라미터는 최소한 보고된 유효 숫자의 개수의 관점에서 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
본 명세서와 첨부의 청구범위에서 사용되는 바와 같이 "한", "하나의"와 "그"와 같은 단수 형태 및 임의의 단어의 임의의 단수 사용이 하나의 지시대상으로 분명하면서도 명확하게 제한되지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다는 것을 유의한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포함하는"이라는 용어 및 그 문법적인 변형예는 제한하는 것이 아닌 것으로 의도되어 있으므로, 목록에 있는 항목들의 열거는 목록에 기재된 항목으로 대체되거나 이러한 항목에 추가될 수 있는 다른 유사한 항목들을 배제하는 것은 아니다.
이러한 설명하는 용어는 본 발명이나 청구범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, "밑에", "아래에", "하부의", "위의", "상부의", "근위의", "원위의" 및 이와 유사한 것과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 도시된 바와 같이 다른 요소에 대한 어느 하나의 요소의 관계 또는 다른 부재에 대한 어느 하나의 부재의 관계를 설명하는데 이용될 수 있다. 이러한 공간적으로 상대적인 용어는 사용 중이거나 조작 중인 장치의 상이한 포지션(즉 위치)과 배향(즉 회전 배치)뿐만 아니라 도면에 나타나 있는 포지션과 배향을 포함하는 것으로 의도되어 있다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집혀 있는 경우라면, 다른 요소의 "아래에" 또는 "밑에" 있는 것으로 기술되어 있는 요소들 또는 부재들은 다른 요소들 또는 부재들 "위에" 또는 "위쪽에" 있을 수 있다. 따라서, "아래에"라는 예시적인 용어는 위에 있거나 아래에 있는 포지션과 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치는 이와 달리(90도 회전되거나 다른 배향으로) 배향될 수 있고, 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 서술어는 적절하게 해석될 수 있다.
원격조작 수술은 대체로 다중 매니퓰레이터 아암을 가지는 매니퓰레이터의 사용을 수반한다. 하나 이상의 매니퓰레이터 아암은 종종 수술 기구를 지지한다. 하나 이상의 매니퓰레이터 아암은 내시경(복강경, 관절경, 자궁경 또는 이와 유사한 것과 같은 다양한 구조들 중 임의의 것일 수 있음)과 같은 수술 영상 캡처 장치 또는 선택적으로는 일부 다른 촬상 수단(imaging modality)(예컨대 초음파 장치, 형광투시 장치, 자기 공명 영상 장치 또는 이와 유사한 것)을 지지하는데 사용될 수 있다. 통상적으로, 매니퓰레이터 아암은 의사의 두 손에 대응하는 적어도 2개의 수술용 툴과 하나의 영상 캡처 장치를 지지할 수 있다. 이러한 원격조작 수술 시스템은 2013년 10월 1일자로 공포된 "곡선형 캐뉼라 수술 시스템(Curved Cannula Surgical System)"이라는 제목의 미국 특허 제8,545,515호에 기술되어 있고, 그 전체 내용은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
도 1을 살펴보면, 원격조작 수술 시스템용 수술 기구(100)의 예시적인 실시예의 측면도가 나타나 있다. 수술 기구(100)는 힘 전달 메커니즘(110), 샤프트(122)의 근위 말단(123)에서 힘 전달 메커니즘(110)에 연결되는 샤프트(122), 및 샤프트(122)의 원위 말단(124)에 연결되는 엔드 이펙터(120)를 포함할 수 있다. 샤프트(122)는 가요성일 수 있다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 샤프트(122)는 약 3 mm 내지 약 15 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 샤프트(122)의 직경은 그 범위가, 예컨대 약 5 mm 내지 약 8 mm일 수 있다. 수술 기구(100)는 힘 전달 메커니즘(110)과 엔드 이펙터(120) 사이에 힘을 전달시키는 하나 이상의 부재를 포함할 수 있다. 예를 들자면, 하나 이상의 구동 요소(126)(들)는 작동력을 엔드 이펙터(120)에 제공하기 위해서, 예컨대 샤프트(122)의 내부를 통해 뻗어가게 함으로써 힘 전달 메커니즘(110)을 엔드 이펙터(120)에 연결할 수 있다. 힘 전달 메커니즘(110)은 구동 요소(126)들을 활용함으로써, 예컨대 기구(100)의 리스트 메커니즘(wrist mechanism)(도 1에는 미도시)을 제어하는 것 및/또는 엔드 이펙터(120)의 죠(또는 다른 움직일 수 있는 부품)를 제어하는 것을 위해서 엔드 이펙터(120)를 작동시킬 수 있다. 게다가, 엔드 이펙터(120)가 샤프트(122)에 고정될 수 있기 때문에, 힘 전달 메커니즘(110)으로부터 엔드 이펙터(120)로 전달된 힘은 차례로 샤프트(122)로 전달될 수 있고, 이는 힘 전달 메커니즘(110)이 엔드 이펙터(120)를 롤링 모션(rolling motion; 구름 운동 뿐만 아니라 둘둘 말거나 감는 동작 등을 의미하며, 이는 명세서 전체로 동일함) 상태로 작동시키는 경우와 마찬가지이다. 구동 요소(126)들은, 힘 전달 메커니즘(110)이 푸시-풀 메커니즘인 경우와 마찬가지로 인장 요소의 형태일 수 있고, 또는 미국 특허 제8,545,515호에 기술된 바와 같이 힘 전달 메커니즘(110)이 푸시-풀 메커니즘인 경우와 마찬가지로 하나 이상의 구동 요소 로드(drive element rod) 또는 푸시 로드(push rod)의 형태일 수 있다.
힘 전달 메커니즘(110)은 환자 측 카트에 의해 제공된 힘을 수술 기구(100)에 전달하기 위해서 원격 조작 수술 시스템의 환자 측 카트와 맞물리는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 힘 전달 메커니즘(110)은 미국 특허 제8,545,515호에 기술된 바와 같이 환자 측 카트의 매니퓰레이터와 맞물리는 하나 이상의 인터페이스 디스크(112, 114)를 포함할 수 있다. 따라서, 인터페이스 디스크들(112, 114)은 기구(100)를 작동시키기 위해서 매니퓰레이터로부터의 작동력을 활용한다. 예를 들자면, 제 1 디스크(112)는 롤링 모션을 샤프트(122)에 제공하도록 구성될 수 있을 뿐만 아니라 롤링 자유도(roll DOF)를 엔드 이펙터(120)에 제공하도록 구성될 수 있는 한편, 제 2 디스크(114)는 엔드 이펙터(120)의 죠 메커니즘을 개폐하도록 조작할 수 있다. 힘 전달 메커니즘은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 익숙한 바와 같이 수술 기구의 여러 가지 다른 기능성을 발휘하게 하는 다른 인터페이스 디스크를 포함할 수 있다.
도 2를 살펴보면, 원격조작 수술 시스템용 수술 기구(200)의 예시적인 실시예는 샤프트(202), 클레비스(204) 및 엔드 이펙터(206)를 포함하는 것으로 나타나 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 수술 기구(200)는 클레비스(204)를 샤프트(202)에 결합시키는 리스트를 포함할 수 있고, 또는 수술 기구(200)는 리스트가 없는 기구일 수 있다. 수술 기구(200)가 리스트가 없는 경우라면, 엔드 이펙터(206)는 클레비스(204)에 직접 연결될 수 있고, 클레비스(204)는 샤프트(202)에 직접 연결될 수 있다. 도 2의 예시적인 실시예의 분해도인 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 엔드 이펙터(206)는 제 1 죠(220)과 제 2 죠(230)를 포함할 수 있다. 제 1 죠(220)는 그립부(222), 연결 구멍(224) 및 작동 구멍(226)을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 죠(230)는 그립부(232), 연결 구멍(234) 및 작동 구멍(236)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 연결 구멍(224, 234)은 차례로 샤프트(202)에 연결되는 클레비스(204)에 죠(220, 230)를 연결하는데 사용될 수 있다. 예를 들자면, 도 2와 도 3의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 리벳 또는 핀(208)은 죠(220, 230)를 클레비스(204)에 연결하기 위해서 연결 구멍(224, 234)을 지나서 클레비스(204)에 있는 구멍(205)을 통해 삽입될 수 있다. 핀(208)은 또한 엔드 이펙터(206)가 죠(220, 230)를 개폐하도록 작동되는 경우에 죠(220, 230)가 중심으로 삼아 회전하는 회전축으로서 이용될 수 있고, 이는 아래에서 설명될 것이다.
수술 기구(200)는 죠(220, 230)를 개폐하는 것과 같이 엔드 이펙터(206)를 작동시키는 메커니즘을 포함할 수 있다. 도 3의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 수술 기구는 엔드 이펙터(206)에 연결되는 구동 요소(210)를 포함할 수 있다. 구동 요소(210)의 근위 말단(미도시)은 구동 요소(210)에 원동력을 제공하는 원격조작 수술 시스템의 매니퓰레이터(미도시)에 연결될 수 있다. 예를 들자면, 구동 요소(210)는, 엔드 이펙터(206)를 작동시키도록 매니퓰레이터에 의해 제공되는 원동력에 의하여 도 3의 방향(213)을 따라 밀리거나 당겨지는 푸시/풀 구동 요소 로드일 수 있다.
구동 요소(210)의 원위 말단(215)은 원동력을 매니퓰레이터로부터 죠(220, 230)로 전달하기 위해서 엔드 이펙터(206)에 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 구동 요소(210)의 원위 말단(215)은 죠(220)에 연결되는 제 1 돌출부(212), 및 죠(230)에 연결되는 제 2 돌출부(214)를 포함할 수 있다. 예를 들자면, 죠(220)는 제 1 돌출부(212)가 그 속으로 삽입되는 작동 구멍(226)을 포함할 수 있고, 죠(230)는 제 2 돌출부(214)가 그 속으로 삽입되는 작동 구멍(236)을 포함할 수 있다. 작동 구멍(226, 236)은, 예컨대 돌출부(212, 214)가 그 속으로 삽입되는 직사각형 슬롯 또는 타원형 슬롯과 같은 기다란 슬롯의 형태일 수 있다. 따라서, 구동 요소(210)가 도 3의 방향(213)으로 밀리거나 당겨짐에 따라, 돌출부(212, 214)는 작동 구멍(226, 236) 내부에서 미끄러지듯 움직일 수 있고, 죠(220, 230)가 핀(208)을 중심으로 피벗운동하게 된다.
도 4를 살펴보면, 도 2의 라인 4-4를 따라 바라 본 엔드 이펙터(206)의 측면도가 나타나 있되, 클레비스(204)와 핀(208)은 없다. 도 4의 예시적인 실시예에서, 엔드 이펙터(206)의 죠(220, 230)는 닫힌 상태에 있다. 구동 요소(210)는 도 4에 나타나 있지 않지만, 제 2 돌출부(214)는 죠(230)의 작동 슬롯(236) 내부에 나타나 있다. 구동 요소(210)가 도 4의 방향(217)으로 밀리는 경우, 제 2 돌출부(214)는 위쪽을 향하여 힘을 받는다. 그 결과, 죠(220, 230)는 연결 구멍(234)에 위치되어 있는 핀(미도시)을 중심으로 도 5의 방향(219)으로 회전하거나 피벗운동하고, 죠(220, 230)가 개방되어 열리게 된다.
수술 기구(200)는 도 4와 도 5의 예시적인 실시예에 각각 나타나 있는 폐쇄 상태와 개방 상태를 오가는 것과 같은 엔드 이펙터(206)의 작동 동안 구동 요소(210)의 움직임을 보조하는 하나 이상의 부재를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 클레비스(204)는 구동 요소(210)의 움직임을 보조하는 하나 이상의 부재를 포함할 수 있다. 도 6을 살펴보면, 클레비스(204)의 외측 표면을 형성하는 측벽(246)을 포함하고, 도 6에서 측벽(246)의 일 부분은 클레비스(204)의 내부 부재들을 보여주도록 제거되어 있다. 클레비스(204)는 클레비스(204)를 지나는 구동 요소(210)의 통과를 위한 루멘(244), 및 도 3의 예시적인 실시예와 관련하여 상술된 바와 같이 엔드 이펙터(206)의 죠들(220, 230)을 연결하는 핀(208)을 위한 구멍(205)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 클레비스(204)는, 예컨대 엔드 이펙터(206)(예컨대 전선) 및/또는 추가적인 작동 구성요소(예컨대 나이프와 같은 구성요소나 수술 기구의 추가 자유도를 위한 작동 요소)에 에너지를 제공하는 전선관과 같은 다른 구성요소를 위한 다른 루멘을 포함할 수 있다.
구동 요소(210)의 움직임을 보조하기 위하여, 클레비스(204)는 구동 요소(210)의 돌출부(212, 214)와 상호작용하는 하나 이상의 부재를 포함할 수 있다. 예를 들자면, 클레비스(204)는 도 6의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 측벽(246) 내에 그루브(240)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 그루브(240)는 도 6에 나타나 있는 바와 같이 한정된 깊이 및 바닥 표면(245)을 가질 수 있다. 그러나, 그루브(240)의 구성은 이러한 기하학적 구성으로 제한되지 않고, 그루브(240)는 그 대신 클레비스(204)의 측벽(246)을 완전히 통과하는 슬롯(미도시)으로서 제공될 수 있다. 구동 요소(210)의 하나 이상의 돌출부(212, 214)는 그루브(240) 속으로 뻗어있도록 구성될 수 있어서, 구동 요소(210)가 엔드 이펙터(206)를 작동시키도록 움직이게 되는 경우 그루브(240)는 돌출부(212, 214)를 지지한다. 환언하자면, 구동 요소(210)의 하나 이상의 돌출부(212, 214)는 죠(220, 230)를 지나서(예컨대 작동 구멍(226, 236)을 지나서) 측벽(246) 내의 그루브(240) 속으로 뻗어있기에 충분한 길이를 가질 수 있다.
도 7을 살펴보면, 도 4의 라인 7-7을 따라 절단된 단면도가 나타나 있되, 클레비스(204)도 제공되어 있다. 도 8에는 도 5의 라인 8-8을 따라 절단된 단면도가 도시되어 있되, 클레비스도 제공되어 있다. 도 7의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 클레비스(204)는 2개의 그루브(240)을 포함할 수 있는데, 그 중 하나는 구동 요소(210)의 각각의 돌출부(212, 214)를 위한 것이다. 추가적으로, 그루브(240)는 도 7에 나타나 있는 바와 같이 서로에 대해 반대편에 있을 수 있다. 구동 요소(210)의 돌출부(212, 214)가 그루브(240) 내부에 놓여있기 때문에, 구동 요소(210)가 엔드 이펙터(206)를 작동시키도록 움직이게 되는 경우(예컨대 구동 요소(210)를 도 7에 나타나 있는 범위 내외로 움직여서 행해짐) 그루브(240)는 돌출부(212, 214), 결과적으로는 구동 요소(210)의 움직임을 지지하고 그리고/또는 가이드한다. 예를 들자면, 구동 요소(210)가 움직이게 되고 돌출부(212, 214)가 그루브(240) 내부에서 앞뒤로 미끄러지듯 움직임에 따라, 그루브(240)의 측벽들(241, 243) 중 적어도 하나는 돌출부(212, 214)에 접촉할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 그루브(240)의 바닥 표면(245)은 하나 이상의 측벽(241, 243)을 대신하거나 이에 추가하여 돌출부(212, 214)를 지지하기 위해서 돌출부(212, 214)와 접촉하고 있을 수 있다. 도 9를 살펴보면, 클레비스(214)의 예시적인 실시예의 절단면도는 돌출부(212)의 말단이 그루브(240) 내부에 나타나 있는 점을 제외하고는 도 6의 도면과 유사한 것으로 나타나 있다. 도 9의 예시적인 실시예가 나타나 있는 바와 같이, 돌출부(212)는, 예컨대 접촉부(248)에서 그루브(240)의 측벽(241, 243)에 접촉할 수 있어서, 돌출부(212)는 그루브(240)에 의해 지지된다. 돌출부(212, 214)가 그루브(240) 내부에 들어맞는 돌출부(212, 214)의 말단에서도 실질적으로 원형의 단면을 가지기 때문에, 접촉부(248)는 원형 표면과 평평한 표면 사이에서의 접촉을 특징으로 할 수 있다. 예를 들자면, 접촉부(248)는 돌출부(212, 214)와 그루브(240)의 측벽(241, 243) 사이의 실질적인 접선방향 접촉부일 수 있다. 환언하자면, 접촉부(248)는 직선이나 점의 형상을 가질 수 있다. 따라서, 돌출부(212, 214)와 측벽(241, 243) 사이에 전달되는 모든 응력은 비교적 작은 면적에 집중된다.
구동 요소(210)가 죠(220, 230)를 개폐하기 위해서 엔드 이펙터(206)를 작동시키도록 움직이게 되는 경우, 죠(220, 230)의 부분들은 서로 멀리 움직일 수 있다. 이 또한 도 7과 도 8에 명시되어 있고, 죠(220, 230)는 도 4의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 닫힌 포지션에 있다. 도 8에서, 죠(220, 230)는 도 5의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 구동 요소(210)의 움직임 때문에 열린 포지션으로 움직이게 되어 있다. 특히, 죠(220, 230)의 근위 말단들은 도 5의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 죠(220, 230)가 열린 포지션으로 움직이는 경우 상이한 방향으로 움직일 수 있다. 이 또한 도 8에 명시되어 있는데, 죠(220)의 말단은 도 7에 비해 방향(250)으로 움직이게 되어 있는 것으로 나타나 있되 죠(230)의 말단은 도 7에 비해 방향(252)으로 움직이게 되어 있는 것으로 나타나 있다.
각각의 방향(250, 252)으로의 죠(220, 230)의 동작 때문에, 도 8의 예시적인 실시예에 나타나 있는 방향(254)으로 구동 요소(210)에 토크가 가해진다. 이 방향(254)으로의 토크는 구동 요소(210)가 비틀리게 하고, 결과적으로 돌출부(212)는 하나의 그루브(240)의 측벽(243)에 대하여 힘을 가하게 되되 돌출부(214)는 다른 그루브(240)의 측벽(241)에 대하여 힘을 가하게 된다. 게다가, 선 접촉이나 점 접촉과 같이 돌출부(212, 214)와 그루브(240)의 측벽(241, 243) 사이의 접촉부의 기하학적 구성 때문에, 돌출부(212, 214)와 측벽(241, 243) 사이에 가해지는 힘은 작은 면적으로 제한된다. 결과적으로, 돌출부(212, 214)가 그루브(240) 내부에서 앞뒤로 미끄러지듯 움직이면서 측벽(241, 243)에 대해 가압함에 따라, 그루브(240)는 영구적으로 변형되고 그리고/또는 마모된다. 예시적인 실시예에 따르면, 죠(220, 230)가 도 8의 방향(254)에 대해 반대 방향인 비틀림 동작과 토크를 유발할 수 있는 닫힌 포지션으로 작동되는 경우, 죠(220, 230)는 도 8의 예시적인 실시예에 나타나 있는 방향(250, 252)에 대해 반대방향으로 움직일 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 클레비스(204)는 비금속으로 제조될 수 있다. 예를 들자면, 클레비스(204)는, 예컨대 유리가 채워진 PEEK를 포함하여 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone; PEEK)과 같은 플라스틱으로 제조될 수 있다. 클레비스(204)가, 예컨대 플라스틱 재료와 같은 비금속 재료로 제조되는 경우, 측벽(241, 243)과 같은 그루브(240)의 표면 상에 영구적인 변형 및/또는 마모가 일어날 수 있다. 추가적으로, 구동 요소(210)가 방향(254)으로 비틀리는 경우, 특히 측벽(241, 243)이 마모되는 경우, 돌출부(212, 214)와 측벽(241, 243) 사이의 힘은 돌출부가 그루브(240)를 벗어나 튀어나오기에 충분할 수도 있다.
이러한 것들을 고려해보면, 강화된 내구성을 수술 기구에 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 예컨대 수술 기구의 구동 요소와 다른 구성요소 사이에서의 힘의 분배를 강화함으로써 강화된 내구성을 가지되 엔드 이펙터를 위한 구동 요소의 움직임을 지지하는 그리고/또는 가이드하는 하나 이상의 부재를 수술 기구에 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 10을 살펴보면, 푸시/풀 구동 요소(300)의 예시적인 실시예의 사시도가 나타나 있다. 푸시/풀 구동 요소(300)는, 예컨대 푸시 로드, 와이어, 케이블, 또는 푸시/풀 구동 요소로서 사용하기 위하여 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 알려진 다른 구조물일 수 있다. 예를 들자면, 푸시/풀 구동 요소는 푸시/풀 구동 요소에 가해지는 축방향 미는 힘을 전달하기에 충분한 칼럼방향 압축률(columnar compressibility)을 가진 요소일 수 있다. 푸시/풀 구동 요소(300)는 도 2 내지 도 9의 예시적인 실시예들에 관하여 상술된 구동 요소(210) 처럼 동일한 기능에 따라 사용될 수 있다. 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 푸시/풀 구동 요소(300)는 헤드(304)에 연결된 샤프트(302)를 포함할 수 있다. 헤드(304)는 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 예컨대 크로스 샤프트(309)와 말단부(306)를 포함할 수 있다. 크로스 샤프트(309)는, 예컨대 헤드(304)의 주요부로서 지칭될 수도 있다. 헤드(304)는, 예컨대 도 10과 도 11의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 크로스 샤프트(309) 및 말단부(306)와 같은 별개의 피스로 형성될 수 있고, 또는 헤드(304)는 단일 피스로서 크로스 샤프트(309)와 말단부(306)를 제공함으로써 단일 피스 구성으로 제공될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 샤프트(302)와 크로스 샤프트(309) 및 말단부(306)와 같은 푸시/풀 구동 요소(300)의 부분들은 금속으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 푸시/풀 구동 요소(300)의 부분들은 Nitronic® 60과 같은 내마모성 스테인리스 스틸로 제조될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 푸시/풀 구동 요소(300)는, 아래에서 설명되는 바와 같이 에너지공급된 수술 기구에 푸시/풀 구동 요소(300)가 사용되는 경우와 마찬가지로 절연성 재료(308)를 포함할 수 있다. 절연성 재료(308)는, 예컨대 플라스틱 재료와 같이 아크(arcing) 및 전기 전도도를 최소화하는 재료일 수 있다. 도 10의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 절연성 재료(308)는 샤프트(302)와 크로스 샤프트(309)의 적어도 일 부분 상에 제공될 수 있다. 예를 들자면, 절연성 재료(308)를 오버몰딩함으로써 샤프트(302)와 크로스 샤프트(309) 중 적어도 하나에 절연성 재료(308)를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 크로스 샤프트(309)는 푸시/풀 구동 요소(300)가 엔드 이펙터를 작동시키도록 움직이게 되는 경우 엔드 이펙터의 부분들과 맞물리는 맞물림부(310)를 포함한다. 예를 들자면, 도 2 내지 도 5의 예시적인 실시예에서 상술된 바와 같이, 맞물림부(310)는 푸시/풀 구동 요소(300)가 움직이게 되는 경우 엔드 이펙터(206)를 작동시키기 위해서 엔드 이펙터(206)의 죠들(220, 230)의 작동 구멍들(226, 236)에 맞물리도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 맞물림부(310)는 도 2 내지 도 8의 예시적인 실시예의 돌출부(212, 214)와 같이 원형 단면을 가질 수 있다. 게다가, 크로스 샤프트(309)의 맞물림부(310)는 돌출부(212, 214)의 직경(도 9 참조)과 실질적으로 동일한 직경(311)(도 11 참조)을 가질 수 있다. 그러나, 맞물림부(310)의 직경(311)은 돌출부(212, 214)의 직경과 실질적으로 동일할 필요는 없고, 그 대신 상이할 수 있다. 예를 들자면, 맞물림부(310)의 직경(311)은 예시적인 실시예에 따라 돌출부(212, 214)의 직경(247)보다 작을 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 맞물림부(310)는 비원형 단면을 가질 수 있다. 예를 들자면, 맞물림부(310)의 단면 형상은 하나 이상의 편평한 표면부(미도시)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 편평한 표면부는 맞물림부(310)와 죠(220, 230) 사이에 가해지는 힘의 분배를 증진시키는 것과 마찬가지로 맞물림부(310)와 죠(220, 230)의 작동 구멍(226, 236) 사이의 접촉 면적을 늘리기 위해서 제공될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 죠(220, 230)의 작동 구멍(226, 236)은 도 2와 도 3의 예시적인 실시예에 나타나 있는 형상과 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들자면, 작동 구멍(226, 236)은 도 2와 도 3에 나타나 있는 바와 같이 직선형이 아니라 곡선형일 수 있다. 예를 들어, 작동 구멍(226, 236)은 곡선형일 수 있어서, 작동 구멍(226, 236)은 도 3의 예시적인 실시예에 있는 연결 구멍(224, 234)에 비해 볼록하거나 오목한 형상을 가진다.
푸시/풀 구동 요소(300)의 말단부(306)는 클레비스와 같은 수술 기구의 다른 구성요소들과 말단부(306)들 사이에서의 힘의 분배를 강화하도록 구성될 수 있다. 도 10과 도 11의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 말단부(306)는 크로스 샤프트(309)의 맞물림부(310)보다 클 수 있다. 예를 들자면, 맞물림부(310)는 직경 내지 폭(311)을 가질 수 있는 한편, 말단부(306)는 맞물림부(310)의 폭(311)보다 큰 폭(313, 315)을 가질 수 있다. 말단부(306)의 치수들(313, 315)이 동일하지 않거나 실질적으로 동일하지 않는 경우라면, 말단부(306)의 폭은 예시적인 실시예에 따라 치수(313, 315)보다 더 클 수 있다. 예를 들자면, 말단부(306)의 치수(315)가 치수(313)보다 큰 경우, 치수(315)는 말단부의 폭이고, 맞물림부(310)의 폭(311)보다 더 크기도 하다. 예시적인 실시예에 따르면, 직경(311)에 대한 치수(315)의 비는, 예컨대 약 1.1 내지 약 1.3의 범위를 가진다. 예시적인 실시예에 따르면, 치수(315)는, 예컨대 약 0.075 인치의 길이를 가질 수 있는 한편, 직경(311)은, 예컨대 약 0.061 인치이다.
푸시/풀 구동 요소(300)의 말단부(306)는 여러 가지 형상의 단면을 가질 수 있다. 도 10과 도 11의 예시적인 실시예들에 나타나 있는 바와 같이, 말단부(306)는 직사각 형상을 가질 수 있다. 도 12의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 말단부(306)는 정사각 형상을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 말단부(320)는 도 13에 나타나 있는 바와 같이 타원 형상을 가질 수 있다. 타원 형상은 도 13의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 편평한 표면들(322, 324)과 둥근 말단(323)들을 포함할 수 있다. 그러나, 푸시/풀 구동 요소의 말단부의 단면 형상은 도 10 내지 도 13의 예시적인 실시예로 제한되지 않고, 다른 형상이 활용될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 푸시/풀 구동 요소의 말단부의 단면 형상은 하나 이상의 편평한 표면부를 포함한다. 도 11과 도 12의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 말단부(306)는 편평한 표면부(317, 319)를 포함할 수 있다. 게다가, 타원 형상 또는 직사각형이나 정사각형이 아닌 다른 형상을 가지는 말단부(320)는 도 13의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 편평한 표면부(322, 324)를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 편평한 표면부는 서로에 대해 반대편에 있을 수 있고, 실질적으로는 도 11 내지 도 13의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 클레비스의 그루브(240)의 기다란 방향에 대해 평행한 평면에 있을 수 있다.
말단부(306)가 크로스 샤프트(309)의 단면에 비해 확대된 단면을 가지는 경우, 말단부(306)가 상술된 형상을 가지는 경우, 및/또는 말단부(306)가 클레비스의 그루브(240)의 기다란 방향에 대해 평행한 평면에 적어도 하나의 편평한 표면부를 가지는 경우라면, 수술 기구의 클레비스와 말단부(306)들 사이의 접촉 면적은 늘어날 수 있다. 이는 차례로 말단부(306)와 클레비스 사이에서의 힘의 분배를 강화할 수 있다.
도 14를 살펴보면, 클레비스(330)의 절단면도는 클레비스(330)의 측벽(336)에 형성된 그루브(340)를 포함하여 클레비스(330)의 내부 부재들을 보여주기 위해서 제공된다. 클레비스(330)는 엔드 이펙터의 죠들을 연결하는 핀(미도시)을 위한 구멍(335)을 더 포함할 수 있고, 그루브(340)는 측벽(341, 343)을 포함할 수 있다. 도 14의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 푸시/풀 구동 요소(300)의 말단부(306)는 그루브(340) 내부에 놓여있을 수 있어서, 푸시/풀 구동 요소(300)가 엔드 이펙터를 작동시키도록 앞뒤로 움직임에 따라 그루브(340)는 말단부(306)를 지지하고 그리고/또는 가이드한다. 특히, 말단부(306)의 하나 이상의 표면부는 그루브(340)의 하나 이상의 표면과 접촉하고 있을 수 있다. 푸시/풀 구동 요소(300)의 말단부(306)가 그루브(340) 내부에 위치되어 있는 클레비스(330)와 푸시/풀 구동 요소(300)의 측면도인 도 15를 살펴보면, 말단부(306)의 표면부(317, 319)는 접촉부(350)를 지나서 그루브(340)의 측벽들(341, 343) 중 하나 또는 양쪽 모두에 맞물릴 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 표면부(317, 319)는 편평할 수 있다. 말단부(306)가 하나 이상의 표면부(317, 319)를 가지기 때문에, 도 9의 예시적인 실시예와 관련하여 상술된 바와 같이 그루브(340)의 측벽(341, 343)과 말단부(306) 사이의 접촉부(350)는 점 접촉 또는 대략적인 접선 접촉으로 제한되지 않고, 그 대신 말단부(306)와 그루브(340) 사이에 가해지는 힘이 그 위에 분배될 수 있는 비교적 큰 접촉 면적을 제공한다. 결과적으로, 영구적인 변형 및/또는 늘어난 마모율을 초래할 수 있는 작은 면적에 힘이 집중되지 않는다. 게다가, 푸시/풀 구동 요소(300)의 말단부(306)는, 도 7과 도 8의 예시적인 실시예와 관련하여 상술된 바와 같이 푸시/풀 구동 요소(300)가 엔드 이펙터를 작동시키면서 비틀림을 받는 경우에 가해지는 힘에 대한 강화된 저항성을 가진다.
도 10 내지 도 14의 예시적인 실시예와 관련하여 상술된 바와 같이, 특히 푸시/풀 구동 요소(300)가 에너지공급된 수술 기구에서 사용되는 경우 푸시/풀 구동 요소(300)는 절연성 재료(308)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예는 에너지공급된 수술 기구로 제한되지 않고, 푸시/풀 구동 요소는 에너지차단된 수술 기구에서 사용될 수 있다. 도 16을 살펴보면, 에너지차단된 수술 기구(400)의 절단면도가 나타나 있다. 수술 기구(400)는 샤프트(402), 클레비스(404), 엔드 이펙터(406) 및 푸시/풀 구동 요소(410)를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터(406)는 구멍(405)을 통해 삽입된 핀(408)에 의해 클레비스(404)에 연결될 수 있는 죠(420, 430)를 포함할 수 있다. 푸시/풀 구동 요소(410)는, 수술 기구(400)가 에너지공급되지 않기 때문에 절연성 재료(308)를 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 도 10 내지 도 15의 예시적인 실시예에 따라 구성될 수 있다. 클레비스(404)의 절단면도가 나타나 있는 도 17에 나타나 있는 바와 같이, 푸시/풀 구동 요소(410)는 샤프트(412), 하나 이상의 맞물림부(414)(예컨대 도 11과 관련하여 상술된 바와 같이 크로스 샤프트에 의해 제공되는 맞물림부(414)와 같은 것) 및 하나 이상의 말단부(416)를 포함할 수 있다. 도 10 내지 도 15의 예시적인 실시예와 관련하여 상술된 바와 같이 말단부(416)는 클레비스(404)의 그루브(440) 내부에 삽입될 수 있어서, 푸시/풀 구동 요소(410)가 엔드 이펙터(406)를 작동시키도록 앞뒤로 움직이는 경우 말단부(416)는 가이드되고 그리고/또는 지지된다.
도 10 내지 도 17의 예시적인 실시예에 기술된 바와 같이 푸시/풀 구동 요소의 말단부의 형상과 크기 때문에, 말단부와 클레비스 그루브 사이의 접촉 면적의 양은 상당히 늘어나게 된다. 따라서, 말단부가 클레비스의 그루브와 말단부 사이에 가해지는 힘의 분배를 강화하는 것이 유리할 수 있다. 결과적으로, 푸시/풀 구동 요소의 말단부는 엔드 이펙터의 작동 동안 푸시/풀 구동 요소에 가해지는 비틀림 동작과 토크를 반대로 작용하게 할 수 있는데, 여기서 그 비틀림 동작과 토크는 이와 달리 클레비스 그루브의 변형이나 마모, 또는 푸시/풀 구동 요소가 클레비스 그루브를 벗어나 튀어나오는 것을 초래할 수 있다. 특히, 푸시/풀 구동 요소의 말단부는 플라스틱과 같은 비금속 재료로 제조된 클레비스의 그루브의 영구적인 변형이나 마모를 최소화하거나 줄일 수 있다.
수술 기구가 에너지공급되는 경우, 전기적 접속수단은 엔드 이펙터에 전기 에너지를 제공하도록 수술 기구의 엔드 이펙터와 하나 이상의 전선관 사이에 제공된다. 그러나, 엔드 이펙터의 움직임 때문에, 하나 이상의 전선관과 엔드 이펙터 사이에 접속수단을 제공하고 그 연결을 유지하는 것이 어려울 수 있다. 게다가, 수술 기구의 작은 크기 및 수술 기구 내부 공간에 대한 제한 때문에, 기능성 있고 내구성 있는 연결을 제공하는 것의 난이도는 비교적 높다. 예를 들자면, 수술 기구의 외경은, 예컨대 대략 5 mm일 수 있다.
도 18을 살펴보면, 수술 기구(500)의 예시적인 실시예는 핀(508)에 의하여 연결된 죠(502, 504), 클레비스(506) 및 푸시/풀 구동 요소(510)를 포함하는 것으로 나타나 있다. 푸시/풀 구동 요소(510)는 도 10 내지 도 17의 예시적인 실시예에 따라 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 수술 기구(500)는 하나 이상의 전선관(520, 522)을 죠(502, 504)에 연결하는 커넥터 어셈블리(530)를 더 포함할 수 있다. 전선관(520, 522)은 죠(502, 504)에 에너지공급하기 위해서, 예컨대 전기 에너지와 같은 에너지를 죠(502, 504)에 제공할 수 있다. 도 19에는 커넥터 어셈블리(530)와 같은 수술 기구(500)의 구성요소들이 용이하게 관찰될 수 있도록 죠(504)가 제거되어 있는 수술 기구(500)가 나타나 있다. 수술 기구(500)는 커버하고 있는 전선관(520, 522)과 클레비스(506)에 연결된 샤프트(미도시)를 더 포함할 수 있다.
죠(502, 504)가 작동되는 경우, 죠(502, 504)는 수술 기구(500)의 다른 구성요소들에 대하여 움직인다. 예를 들자면, 도 18과 도 19의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 죠(502, 504)는 핀(508)에 대하여 방향(540)으로 피벗운동할 수 있다. 죠(502, 504)의 움직임 때문에, 전선관(520, 522)과 죠(502, 504) 사이에 접속수단을 제공하는 것은 쉽지 않을 수 있다. 예를 들자면, 전선관(520, 522)이 죠(502, 504)에 직접 연결되는 경우라면, 죠(502, 504)가 움직일 때 전선관(520, 522)의 적어도 일 부분이 움직일 수 있는데, 여기서 죠(502, 504)와 전선관 사이에 내구성 있는 접속수단을 제공하는 것은 쉽지 않게 될 수 있다.
도 20을 살펴보면, 바디(531)를 포함하는 커넥터 어셈블리(530)의 예시적인 실시예가 나타나 있다. 커넥터 어셈블리530)는 죠(502, 504)와 같은 엔드 이펙터와 하나 이상의 전선관(520, 522) 사이에 접속수단을 제공할 수 있어서, 에너지(예컨대 전기 에너지)는 하나 이상의 전선관(520. 522)으로부터 엔드 이펙터에 제공될 수 있다. 따라서, 커넥터 어셈블리(530)는 예시적인 실시예에 따라 하나 이상의 전선관(520, 522)과 엔드 이펙터 사이에 전기적 접속수단을 제공할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 바디(531)는 전기적 절연성 재료와 같은 절연성 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 바디(531)는, 예컨대 폴리프탈아미드(polyphthalamide; PPA)(예컨대 Solvay Advanced Polyers, L.L.C.에 의해 판매되는 Amodel®)와 같은 플라스틱으로 제조될 수 있다. 예를 들자면, 하나 이상의 전선관(520, 522)과 죠(502, 504) 사이에 연결된 수술 기구(500)의 구성요소들을 에너지로부터 실질적으로 절연하면서 하나 이상의 전선관(520, 522)과 죠(502, 504) 사이에 접속수단을 위한 구조적 지지를 제공하는데 바디(531)가 사용될 수 있다. 도 20의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 바디(531)는 대략 U자형일 수 있고, 제 1 다리(532)와 제 2 다리(534)를 포함할 수 있다. 게다가, 도 20의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 다리(532, 534)는 간격(536) 만큼 떨어져 있을 수 있다. 푸시/풀 구동 요소(510)가 죠(502, 504)를 작동시키도록 움직이게 되는 경우와 마찬가지로 도 19에 나타나 있는 바와 같이, 간격(536)은, 예컨대 바디(531) 내부에 푸시/풀 구동 요소(510)의 움직임을 위한 공간을 제공할 수 있다. 도 18과 도 19의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 바디(531)는 핀(508)을 삽입할 수 있는 루멘(538)을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 바디의 다리(532, 534)는 전선관(520, 522)을 수용하는 구조를 포함할 수 있다. 예를 들자면, 도 20의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 다리(534)는 전선관(520)을 수용하는 캐비티(533)를 포함할 수 있다. 도 20의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 캐비티(533)는 열려 있을 수 있고, 또는 적어도 부분적으로 커버되어 있을 수 있다. 전선관(520)은, 예컨대 다리(534)의 구멍(535)을 통해 전선관(520)을 삽입함으로써 캐비티(533)에 수용될 수 있다. 다리(532)는 다리(534)에 관하여 상술된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다.
도 20의 커넥터 어셈블리의 예시적인 실시예의 분해도인 도 21에 나타나 있는 바와 같이, 커넥터 어셈블리(530)는 하나 이상의 커넥터부(550)를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 커넥터 어셈블리(530)는 각각의 전선관을 위한 커넥터부(550)를 포함할 수 있다. 예를 들자면, 도 21에 나타나 있는 바와 같이, 커넥터 어셈블리(530)는 각각의 전선관(520, 522)을 위한 커넥터부(550)를 포함할 수 있다. 커넥터부(550)는 바디(531)에 부착될 수 있다. 도 21의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 커넥터부(550)는 융기부(537) 위에 들어맞게 될 수 있다. 커넥터부(550)는 융기부(537)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 게다가, 커넥터부(550)는 예시적인 실시예에 따라 융기부(537)에 압입 끼워맞춤될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 융기부(537)는 커넥터 어셈블리(530)와 클레비스(506)를 부착하기 위해서 클레비스(506)에 연결될 수 있다.
커넥터부(550)는 전선관을 부착하는 하나 이상의 구조물을 포함할 수 있다. 커넥터부(550)에 부착되는 전선관(520)의 예시적인 실시예가 도시되어 있는 도 22를 살펴보면, 커넥터부(550)는 커넥터부(550)를 전선관(520)에 연결하는 제 1 부착수단(552)을 포함할 수 있다. 도 21과 도 22의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 커넥터(550)는 제 2 부착수단(553)을 더 포함할 수 있다. 예를 들자면, 도 22의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 전선관(520)이 외측 절연성 커버(523) 및 컨덕터(521)와 같은 하나 이상의 구성요소를 포함하는 경우, 제 1 부착수단(552)은 절연성 커버(523)에 연결될 수 있는 한편, 제 2 부착수단(553)은 컨덕터(521)의 노출된 부분에 연결된다. 따라서, 제 1 부착수단(552)은, 예컨대 커넥터부(550)에 대하여 컨덕터(520)의 포지션을 유지하는 것을 보조하기 위해서 제공될 수 있는 한편, 제 2 부착수단(553)은 커넥터부(550)와 전선관(520), 특히 컨덕터(521) 사이에 전기 전도성 접촉을 형성하기 위해서 제공된다. 예컨대 크림핑 부착수단(crimping attachment)(552, 553)과 같은 부착수단(552, 553)은 기계적 접속수단을 통하여 전선관(520)에 부착될 수 있고, 납땜(예컨대 컨덕터(521)에 대한 납땜 부착수단(soldering attachment)(553))과 같은 접착수단, 또는 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 알려진 다른 접합 방법을 통하여 전선관(520)에 부착될 수 있다. 전선관(522)은 예시적인 실시예에 따라 동일한 방법으로 커넥터부(550)에 연결될 수 있다.
커넥터부(550)는 엔드 이펙터의 일 부분에 접촉하는 하나 이상의 구조물을 더 포함할 수 있다. 예를 들자면, 커넥터부(550)는 죠들(502, 504) 중 적어도 하나에 접촉하는 접촉부(554)를 포함할 수 있다. 접촉부(554)는 예시적인 실시예에 따라 미끄럼 접촉을 통하여 죠들(502, 504) 중 적어도 하나에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 도 18의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 죠(504)는 구멍(505)을 포함할 수 있어서, 죠(504)는 접촉부(554) 위에 들어맞게 될 수 있다. 게다가, 구멍(505)은 접촉부(554)에 대응하는 형상과 크기를 가지는 구조로 되어 있을 수 있어서, 구멍(505)이 형성되어 있는 죠(504)의 부분은 접촉부(554)와 접촉하고 있다. 예를 들자면, 도 19, 도 21 및 도 22의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 접촉부(554)는 스플릿 링 형상을 가질 수 있다. 따라서, 죠(504)가, 예컨대 핀(508)에 대하여 방향(540)으로 피벗운동함으로써 움직이는 경우, 죠(504)는 접촉부(554)와 접촉하고 있는 상태로 남아있다. 죠(502)는 커넥터 어셈블리(530)의 접촉부(554)와도 미끄럼 접촉을 형성하도록 죠(504)의 예시적인 실시예에 따라 구성될 수 있다. 미끄럼 접촉을 통하여 죠(502, 504)에 접촉하도록 커넥터(530)의 접촉부(554)를 구성함으로써, 죠(502, 504)의 움직임을 허용할 뿐만 아니라 에너지를 전선관(520, 522)으로부터 죠(502, 504)에 제공하면서 내구성 있는 것이 유리한, 전기적 접속수단과 같은 접속수단은 전선관(520, 522)과 죠(502, 504) 사이에 제공될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 커넥터(530)는 죠(502, 504)가 접촉부(554)와 독립적으로 움직이도록 구성될 수 있다. 예를 들자면, 도 18과 도 19의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 죠(502, 504)가 핀(508)을 중심으로 방향(540)으로 피벗운동하도록 작동되는 경우와 마찬가지로 죠(502, 504)가 움직이는 경우, 죠(504)가 접촉부(554) 위에서 미끄러지듯 움직일 때 접촉부(554)는 실질적으로 정지상태로 남아있다. 결과적으로, 커넥터(530)에 연결된 전선관(520, 522) 역시 죠(502, 504) 처럼 실질적으로 정지상태로 남아있을 수 있는데, 이는 전선관(520, 522)과 커넥터(530) 사이의 접속수단 및 전선관(520, 522)의 변형이나 마모를 줄이거나 최소화하는데 유리할 수 있다. 게다가, 전선관(520, 522)은 죠(502, 504)에 직접 연결되지 않는데, 이는 커넥터(530)가 전선관(520, 522)과 죠(502, 504) 사이에 접속수단을 형성하기 때문이다.
예시적인 실시예에 따르면, 도 22의 예시적인 실시예에 나타나 있는 바와 같이 접촉부(554)는 브릿지(556)에 의해 커넥터부(550)의 하나 이상의 부착수단(들)(552, 553)에 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 커넥터부(550)는 단일 피스 구성을 가질 수 있다. 예를 들자면, 본 명세서에 기술된 커넥터부(550)가 단일 피스 구성으로 제한되지는 않을지라도, 하나 이상의 부착수단(들)(552, 553), 접촉부(554) 및 브릿지(556)는 단일 피스로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 커넥션부(550)는 전기 전도성 재료와 같은 전도성 재료로 제조될 수 있어서, 전선관(520, 522)에 의해 제공되는 에너지는 커넥터부(550)를 통하여 죠(502, 504)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 커넥션부(550)는, 예컨대 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 제조될 수 있다.
본 명세서에 기술된 예시적인 실시예에 따라 수술 기구에 푸시/풀 구동 요소를 제공함으로써, 푸시/풀 구동 요소가 움직이는 것과 수술 기구의 엔드 이펙터를 작동시키는 것을 허용하면서 강화된 내구성을 가지는 접속수단이 수술 기구의 구성요소와 푸시/풀 구동 요소 사이에 제공되는 것이 유리할 수 있다. 게다가, 엔드 이펙터와 커넥터 사이의 독립적인 움직임 및/또는 미끄럼 접촉을 허용하는 커넥터를 제공함으로써, 엔드 이펙터의 움직임을 허용할 뿐만 아니라 하나 이상의 전선관(들)으로부터 엔드 이펙터에 에너지를 제공하면서 내구성 있는 접속수단이 하나 이상의 전선관과 엔드 이펙터 사이에 제공되는 것이 바람직할 수 있다.
추가 수정 및 대체 실시예는 본 명세서의 개시사항의 관점에서 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 시스템 및 방법은 조작의 명확성을 위하여 발명의 상세한 설명과 도면에서 생략된 추가적인 구성요소 또는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 발명의 상세한 설명은 단지 설명하기 위한 것으로 해석되어야 하고, 본 발명을 실시하는 일반적인 방식을 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 교시하기 위한 것이다. 본 명세서에 기술되어 나타나 있는 여러 가지 실시예가 예시적인 것으로 받아들여 질 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 요소들과 재료들 및 이러한 요소들과 재료들의 배열은 본 명세서에 기술되고 도시되어 있는 것으로 대체될 수 있고, 부품들과 공정들은 정반대가 될 수 있으며, 본 발명의 특정 특징들은 독립적으로 활용될 수 있는데, 이는 본 명세서의 발명의 상세한 설명의 이익을 향유한 연후에는 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 모두 자명할 것이기 때문이다. 다음에 오는 청구범위 및 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서에 기술된 요소들에 변경이 가해질 수 있다.
본 명세서에 설명된 특정 예시와 실시예가 비제한적이라는 것, 및 균등물을 포함하여 본 발명 및 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 구조, 치수, 재료 및 방법론에 대한 수정이 가해질 수 있다는 것은 이해되어야 한다.
본 발명에 따르는 다른 실시예는 청구범위 및 본 발명에 관한 명세서와 실례를 고려하면 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 발명의 상세한 설명과 예시는 예시적인 것으로 여겨져야 하되 청구범위가 균등물을 포함하여 본 발명의 전체 범위와 범주에 속한다는 것은 의도되어 있다.

Claims (20)

  1. 수술 기구로서,
    샤프트;
    샤프트에 결합되는 클레비스로서, 클레비스의 대향하는 내부 표면 부분 상에 위치되는 대향하는 그루브를 포함하는 클레비스;
    클레비스에 연결되는 엔드 이펙터; 및
    엔드 이펙터에 작동 가능하게 결합되고 엔드 이펙터를 작동하도록 구성된 푸시/풀 구동요소로서, 샤프트를 통해 길이방향으로 연장하는 구동 샤프트 요소, 및 푸시/풀 구동 요소의 푸시/풀 방향에 대해 수직인 방향을 따라 연장하며 말단부들 사이에서 헤드의 단면과는 상이한 단면을 각각 가지는 말단부들에서 종료하는 헤드를 구비하는 푸시/풀 구동 요소;
    를 구비하고,
    푸시/풀 구동 요소의 헤드의 말단부들은 클레비스의 대향하는 그루브 내로 슬라이딩 가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 말단부들은 각각의 대향하는 그루브의 측벽과 맞물리는 적어도 하나의 편평한 표면부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    말단부들은 비원형 단면을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  5. 제 4 항에 있어서,
    말단부들은 정사각 단면을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  6. 제 4 항에 있어서,
    말단부들은 직사각 단면을 각각 가지는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  7. 제 1 항에 있어서,
    말단부들은 서로 반대편에 배치되어 있는 2개의 편평한 표면부들을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  8. 제 7 항에 있어서,
    말단부들은 타원형이고, 둥근 말단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    클레비스는 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    푸시/풀 구동 요소는 절연성 재료를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  14. 수술 기구로서,
    근위 말단 및 원위 말단을 구비하는 샤프트;
    샤프트의 원위 말단에 결합되는 엔드 이펙터;
    근위 말단으로부터 원위 말단으로 샤프트를 따라 연장하고 엔드 이펙터에 에너지공급하기 위해 에너지를 전달하도록 구성된 전기적 전달 전선관; 및
    전기적 전달 전선관을 엔드 이펙터에 전기적으로 결합하는 커넥터 어셈블리를 구비하고,
    엔드 이펙터는 커넥터 어셈블리에 피벗운동 가능하게 결합되고, 상기 커넥터 어셈블리는:
    다리를 포함하는 U자형 전기적 절연성 바디; 및
    다리 내에 획정되고, 전기적 전달 전선관을 수용하도록 구성된 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    푸시/풀 구동 요소와 말단부를 더 구비하고,
    푸시/풀 구동 요소는 맞물림부를 구비하고,
    맞물림부는 말단을 구비하고,
    수술 기구의 말단부는 맞물림부의 말단에 연결되어 있고,
    푸시/풀 구동 요소의 맞물림부는 엔드 이펙터를 작동시키기 위해서 엔드 이펙터와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  17. 제 14 항에 있어서,
    커넥터 어셈블리는 엔드 이펙터가 움직이는 동안 실질적으로 정지상태로 남아있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  18. 제 14 항에 있어서,
    커넥터 어셈블리는 엔드 이펙터와 미끄럼 접촉하고 있는 접촉부를 구비하고, 그리고
    접촉부는 스플릿 링인 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  19. 제 14 항에 있어서,
    커넥터 어셈블리는 엔드 이펙터와 미끄럼 접촉하고 있는 접촉부를 구비하고,
    엔드 이펙터는 구멍을 구비하고, 그리고
    접촉부는 구멍 안쪽에 위치되어 있고, 구멍이 형성되어 있는 엔드 이펙터의 일 부분과 미끄럼 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
  20. 제 14 항에 있어서,
    커넥터 어셈블리는 U자형 전기적 절연성 바디를 전기적 전달 전선관에 연결하는 적어도 하나의 부착 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구.
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