KR102332869B1 - 수술 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 수술 장치를 제공하고, 수술 장치는 벤딩될 수 있고 내부에 채널들을 갖는 복수의 벤딩 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재; 및 조종 가능한 부재를 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열되는 복수의 벤딩 작동 와이어들을 포함하고, 조종 가능한 부재는 적어도 하나의 바깥쪽으로 개방된 루멘을 포함하고, 이 루멘을 벤딩 작동 와이어들이 통과한다.

Description

수술 장치

관련 출원의 상호 참조

본 출원은, 본원에 참고로 전부 원용되는, "수술 장치" 라는 명칭의, 2017 년 6 월 29 일에 출원된 미국 가출원 일련 번호 62/526,881 의 이익을 주장한다.

본 발명은 수술 장치, 보다 특히, 원위 단부에 벤딩 가능한 요소를 포함함으로써 벤딩 작동을 수행할 수 있는 수술 장치에 관련된다.

수술에 사용된 수술 장치들은, 수술 부위의 로케이션 및 수술 부위 처리 방법에 따라 상이한 구조들을 갖는다. 최근에, 수술 부위들이 기존의 수술 장치들에 의해 접근하기 어려운 영역들에서 수술을 수행하거나 최소 침습 수술을 수행하기 위해서 로봇을 사용하는 다양한 유형들의 수술 장비가 개발되고 있다. 이 수술 장치들은 벤딩 가능한 요소를 포함함으로써 인체에서 다양한 방향들로 이동하도록 구성되는데, 이들은 미국 특허 6,858,005 를 포함한 많은 문헌들에 개시된다.

원위 단부에서 벤딩 가능한 수술 장치들은 장치들 내부에서 와이어들의 운동에 의해 벤딩된다. 하지만, 이 수술 장치들은 미세하게 조작하는 것이 어려워서, 와이어들로 벤딩될 때 백래시를 발생시키는 것과 같은 몇 가지 문제점들을 드러내거나 벤딩되거나 벤딩할 때 다른 와이어들의 운동을 제한한다. 또한, 이 수술 장치들은 복잡한 방식으로 서로 연결되는 많은 구성요소들이 내부에 매립되어 있어서, 장치들을 소형화하는 것이 어렵다.

본원에서는 제 1 관형 요소, 제 2 관형 요소 및 제 3 관형 요소를 포함하는 내시경 기기가 제공되고, 제 2 및 제 3 관형 요소들 각각은, 그것의 원위 단부에, 엔드 이펙터, 및 적어도 제 2 및 제 3 관형 부재들이 연장되는 기계적 캐리지를 포함하고, 이것은 조작자의 제어 하에 제 2 및 제 3 관형 부재들의 원위 단부들을 선형으로 이동시키고 중심 축선 둘레에 환상으로 이동하도록 구성된다. 부가적으로, 제 2 및 제 3 관형 부재들의 원위 단부들에서 각각의 엔드 이펙터들은, 독립적으로 제 2 및 제 3 관형 부재들의 원위 단부들을 선형으로 이동시키고 종방향 축선에 대해 회전 이동시키도록 구성된, 기계적 캐리지 내에 이동 가능하게 장착된 로봇식 제어기에 연결된다.

일 양태에서, 제 1, 제 2 및 제 3 관형 요소들은 길이를 따라 복수의 로케이션들에 배열된 커플링 부재들에 의해 서로 결합되고, 상기 커플링 부재는 궤도 축선에 대한 관형 부재들의 운동을 제한하지만, 적어도 제 2 및 제 3 관형 부재들이 제 1 관형 부재에 대해 선형으로 이동할 수 있도록 허용한다. 추가 양태에서, 제 1, 제 2 및 제 3 부재들과 커플링 부재들은 생체 적합성 튜브와 같은 둘러싸는 시스에 포위된다.

다른 양태에서, 엔드 이펙터들은 일 단부에서 제 2 또는 제 3 관형 부재들 중 적어도 하나의 원위 단부로부터 연장되는 일련의 링키지들을 포함하는 정합형 (conformable) 연장부를 포함하고, 대향한 단부에 도구 요소를 포함하고, 각각의 링키지는 그것을 관통하는 중심 축선을 포함하고, 링키지들의 축선은 동일 선상에 있을 수도 있고 링키지들은 함께 제 2 또는 제 3 관형 부재의 원위 단부로부터 도구 요소로 연장되는 일반적으로 직선 요소로서 정합형 연장부를 구성하고, 또는 적어도 한 쌍의 인접한 링키지들의 축선은 서로 각도를 이루어서, 정합형 연장부는 벤딩된다. 부가적으로, 연결되는 관형 부재를 회전함으로써, 정합형 연장부는 그것의 내부 축선을 중심으로 회전된다. 로봇식 제어기는 제 2 및 제 3 관형 부재들의 벤딩 및 회전 운동을 가능하게 하기 위해서 정합형 연장부에 결합되고, 기계적 캐리지는 조작자의 제어 하에 로봇식 제어기들, 및 따라서 그것에 부착된 제 2 및 제 3 관형 부재들을 선형으로 이동시킨다. 엔드 이펙터들은 겸자, 절개 블레이드들, 조합된 겸자 및 절개 블레이드들, 및 다른 요소들을 포함할 수도 있고, 이것에 의해 외과의와 같은 조작자는 보디 루멘의 일부분을 잘라냄으로써 제거한 후, 결과적으로 생성된 상처를 봉합하여 닫을 수도 있다.

이하, 본 발명의 예시적 실시형태들에 따른 수술 장치는 도면들을 참조하여 구체적으로 설명될 것이다. 이제, 구성요소들 사이 위치 관계에 대한 설명은 기본적으로 도면들을 참조하여 이루어질 것이다. 도면들에서, 실시형태들의 구조들은 명료성을 위해 단순화되거나 과장될 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 이 예시적 실시형태들에 제한되지 않고, 그 대신 다양한 종류들의 기기들이 부가되고, 변화되거나 생략될 수도 있다.

예시적 실시형태들은 삽입부 내부에 복수의 통로들을 가지고, 다양한 종류들의 수술 기구들이 각각의 통로에 위치되는 수술 장치에 대해 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 이 예시적 실시형태에 제한되지 않고 원위 단부에서 벤딩 가능한 카테터들, 내시경들, 및 수술 로봇들을 포함한 다양한 수술 장치들에 적용 가능하다는 점에 주목한다.

도 1 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 수술 장치를 도시한 도면이다.
도 2 는 도 1 의 수술 기구들 중 하나의 단면도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 4 는 조종 가능한 부재의 벤딩으로 인한 와이어에서 슬랙을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b 는 1 방향 자유도를 갖는 벤딩 세그먼트들의 구조를 도시한 도면들이다.
도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b 는 2 방향 자유도를 갖는 벤딩 세그먼트들의 구조를 도시한 도면들이다.
도 10 및 도 11 은 가요성 힌지 구조를 사용한 조종 가능한 부재 및 가요성 백본 구조를 사용한 조종 가능한 부재를 도시한 도면들이다.
도 12a 내지 도 12c, 도 13a 내지 도 13e 및 도 14a 내지 도 14c 는 측방향 지지 부재를 구비한 조종 가능한 부재를 도시한 도면들이다.
도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b 는 이중 힌지 구조를 사용한 연결 세그먼트들을 가지는 조종 가능한 부재를 도시한 도면들이다.
도 18a, 도 18b, 도 19a 및 도 19b 는 경로 조절 부재를 사용한 조종 가능한 부재를 도시한 도면들이다.
도 20a 및 도 20b 는 조종 가능한 부재의 벤딩을 도시한 도면들이다.
도 21a 내지 도 21c 는 변형된 실시형태에 따른 조종 가능한 부재의 벤딩을 도시한 단면도들이다.
도 22a 내지 도 22c 는 와이어 종단 부재에 의해 벤딩 작동 와이어들을 고정하는 방법을 도시한 도면들이다.
도 23 은 와이어 종단 부재로서 엔드 이펙터를 구성한 실시예를 도시한 도면이다.
도 24 및 도 25 는 엔드 이펙터의 구조를 도시한 도면들이다.
도 26 내지 도 29 는 슬리브를 내부에 구비한 수술 장치의 다양한 실시예들을 도시한 도면들이다.
도 30 은 수술 기구의 단부와 조작부의 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 31a, 도 31b 및 도 32 는 벤딩 작동 와이어들을 이동시키기 위한 조작부의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 33a, 도 33b 는 이상적인 연속 가요성 아암에서 벤딩 전후 벤딩 작동 와이어의 길이를 개략적으로 도시한 도면이고, 여기서 도 33a 는 벤딩 전 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여주고 도 33b 는 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여준다.
도 34 는 실제 상태에서 벤딩 전후 벤딩 작동 와이어의 길이를 개략적으로 도시한 도면이고, 여기서 도 34a 는 벤딩 전 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여주고 도 34b 는 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여준다.
도 35 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 예시적 벤딩 세그먼트를 도시한 도면이다.
도 36 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 도 35 에서 예시적 장력 조정 부재를 도시한 도면이다.
도 37 은 도 36 의 예시적 장력 조정 부재 중 하나의 피봇 선회 모션을 도시하고, 여기서 도 37a 는 좌측으로 벤딩되는 장력 조정 부재의 정면도이고, 도 37b 는 우측으로 벤딩되는 장력 조정 부재의 정면도이다.
도 38 은 도 36 의 예시적 장력 조정 부재 구조에 따라 개선된 와이어에서 슬랙을 개략적으로 도시한 도면이고, 여기서 도 38a 는 벤딩 전 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여주고 도 38b 는 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여준다.
도 39 는 벤딩 각도 (θ) 에 따른 벤딩 작동 와이어 변화의 전체 길이 변화 (ΔL) 를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 40 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 블록도이다.
도 41 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 개략도이다.
도 42 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 벤딩 모션시 수술 기구를 도시한 도면이다.
도 43 은 본 발명의 다른 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 블록도이다.
도 44 는 본 발명의 다른 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 개략도이다.
도 45 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 개인 맞춤형 주 제어기를 도시한 블록도이다.
도 46 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 개인 맞춤형 주 제어기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 47 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 제어 플랫폼과 연결부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 48 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 교환 가능한 그립들의 3 가지 유형들을 도시한 사시도이고, 여기서 도 48a 는 그립 유형의 것이고, 도 48b 는 핀셋 유형의 것이고, 도 48c 는 복강경 핸드 기구 유형의 것이다.
도 49 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 개인 맞춤형 주 제어기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 50 은 도 49 에서 개인 맞춤형 주 제어기의 제어 플랫폼의 부품들 (즉, 베이스 부재, 가동 부재 및 3 개의 병렬 키네메틱스 체인) 을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 51 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 제어 플랫폼의 가동 부재에 부착되는 교환 가능한 그립을 보여주는 도 49 의 일부분의 확대도이다.
도 52 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 제어 플랫폼의 가동 부재로부터 분리되는 교환 가능한 그립을 보여주는 도 49 의 일부분의 확대도이다.
도 53 은 도입 튜브 및 그 안에 삽입된 수술 기기를 보여주는, 인간의 입 및 식도의 개략 단면도이다.
도 54 는 수술 기기를 위치결정하기 위한 위치결정 및 제어 기기의 등각도이다.
도 55 는 수술 기기의 로봇식 아암용 중공 부재 및 시스의 개략 사시도이다.
도 56 은 수술 기기의 로봇식 아암의 일부분의 등각도이다.
도 57 은 수술 기기의 원위 커플러의 평면도이다.
도 58 은 58-58 에서 도 57 의 원위 커플러의 단면도이다.
도 59 는 수술 기기의 중간 커플러의 평면도이다.
도 60 은, 일부분이 전방 위치로 이동된, 도 54 의 위치결정 및 제어 기기의 일부분의 등각도이다.
도 61 은, 일부분이 전방 위치로 이동 및 회전된, 도 54 의 위치결정 및 제어 기기의 일부분의 등각도이다.
도 62 는 내시경의 개략도이다.
도 63 은 수술 기기의 로봇식 제어기들의 등각도이다.
도 64 는 와이어들용 액추에이터들을 보여주는, 도 63 의 로봇식 제어기들 중 하나의 등각도이다.
도 65 는 수술 장치의 와이어 커플러의 단부의 등각도이다.
도 66 은 수술 기기의 엔드 이펙터의 평면도이다.

첨부된 도면들에 도시되고 하기 설명에서 상세히 설명되는 비제한적인 실시형태들을 참조하여 본 발명 및 그것의 다양한 특징들과 유리한 세부 사항들이 보다 충분히 설명된다. 잘 알려진 재료들, 제조 기법들, 부품들 및 장비에 대한 설명은 본 발명을 불필요하게 상세히 모호하게 하지 않도록 생략된다. 하지만, 상세한 설명 및 특정 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시형태들을 보여주면서 단지 예로써 그리고 비제한적으로 제공된다는 점을 이해해야 한다. 기본적인 본 발명의 개념의 사상 및/또는 범위 내에서 다양한 치환들, 수정들, 추가들 및/또는 재배열들은 본 개시로부터 본 기술분야의 당업자들에게 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 수술 장치는 도면들을 참조하여 구체적으로 설명될 것이다. 이제, 구성요소들간 위치 관계에 대한 설명은 기본적으로 도면들을 참조하여 이루어질 것이다. 도면들에서, 실시형태에서의 구조들은 명료성을 위해 단순화 또는 과장될 수도 있다. 그러므로, 본 발명은 이 예시적 실시형태에 제한되지 않고, 그 대신 다양한 종류들의 기기들이 추가, 변경 또는 생략될 수도 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 환자 피험자라는 용어들은 기기를 이용한 의학적 치료의 수용자를 지칭한다. 특정 양태들에서, 환자는 인간 환자이다. 다른 양태들에서, 환자는 반려 동물, 사냥 동물, 축류 또는 가축이다.

이 예시적 실시형태는, 다양한 종류들의 수술 기구들이 각각의 통로에 위치된, 삽입부 내부에 연장되는 복수의 통로들을 가지는 수술 장치에 대해 설명될 것이다. 하지만, 본 발명은 이 예시적 실시형태에 제한되지 않고, 원위 단부에서 벤딩 가능한, 카테터들, 내시경들, 및 수술 로봇들을 포함한, 다양한 수술 장치들에 적용 가능하다는 점에 주목해야 한다.

도 1 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 수술 장치를 도시한 도면이다. 도 1 에 도시된 대로, 수술 장치 (1) 는 수술 장치의 원위 단부에 제공된 삽입부 (20) 및 삽입부 (20) 의 근위 단부에 위치된 조작부 (10) 를 포함한다.

삽입부 (20) 는 수술 중 수술 부위로 삽입되는 수술 기구 (10) 의 부분을 형성한다. 삽입부 (20) 는, 외과 수술에서 사용하기 위한 적어도 하나의 수술 기구 (30) 가 선택적으로 안에 위치되거나 그로부터 연장되는, 원위 커플러 (1140) 에서 끝나는 가요성, 생체 적합성, 포위 시스 (202) 로 구성된다 (예컨대 도 56 참조). 수술 기구 (30) 는 선택적으로 포위 시스 (202) 의 외벽에 의해 규정된 중공 통로 내에 위치된다. 수술 기구 (30) 가 포위 시스 (202) 및 원위 커플러 (1140) 로부터 연장될 때, 수술 기구는 삽입부 (20) 의 원위 단부 (16) 에서 원위 커플러 (1140) 의 바깥쪽으로 연장되고, 이 위치에서 수술 기구가 내부에 위치하는 보디 루멘, 보디 오리피스 또는 보디 캐비티의 이미지들을 포착하거나 수술을 수행하는데 유용하다. 삽입부 길이는 도 1 에서 도시를 용이하게 하기 위해 짧게 되고, 실제 기기에서 길이가 대략 1 미터를 초과할 수도 있다.

도 1 의 실시형태에서, 도 1 의 수술 장치의 삽입부 (20) 의 시스 (202) 는 그것을 통하여 시스 (202) 의 단부에서 연장되고, 도 1 에 도시된 대로 시스 (202) 의 단부에서 커플러의 바깥쪽으로 연장되는 3 개의 수술 기구들 (30) 을 포함한다. 도 1 에서, 4 개의 수술 기구들 중 2 개는 원위 단부들에 엔드 이펙터들 (300) 로서 겸자 (31) 를 포함한다. 이러한 수술 기구들은 겸자를 조작함으로써 다양한 외과 수술들을 수행하기 위해서 외과의 또는 의사와 같은 조작자에 의해 사용될 수도 있다. 부가적으로, 블레이드들, 봉합 유닛들, 바늘들 등을 포함한 기타 다양한 유형들의 수술 요소들이 수술 기구들 (300) 의 엔드 이펙터들로서 배치될 수 있다. 실시형태에서, 제 3 수술 기구는 이미징 유닛 (32) 이다. 이미징 유닛 (32) 은 보디 루멘 표면의 이미지들을 포착하는 전하 결합 소자, 및 전하 결합 소자가 보디 루멘의 이미지를 포착할 수 있도록 보디 루멘 표면을 조명하는 LED 와 같은 조명 기기를 포함한다. 대안적으로, 다양한 기구들이 삽입될 수 있는 작업 채널을 내부에 갖는 루멘 유닛 (33) 과 같은 제 4 수술 기구는 시스 (202) 를 통하여 연장되고 커플러에서 끝날 수도 있다.

삽입부 (20) 의 원위 단부 (16) 로부터 연장되는 수술 기구들 (30) 은, 그것의 유연한 부분이 벤딩되거나 그렇지 않으면 유연한 부분의 단부를 향하도록 공간에서 조작되어서 수술 기구가 배치되는 보디 루멘의 내벽에 대해 특정 배향으로 향할 수 있다. 수술 기구들 (30) 의 일부분의 벤딩은 외과 수술이 상이한 방향들 또는 배향들로 수행될 수 있도록 허용하고 또는 삽입부 (20) 의 원위 단부 (16) 의 방향 및 배향과 상이한 방향들 또는 배향들로부터 이미지들의 촬영을 허용한다. 본원에서, 삽입부 (20) 의 원위 단부 (16) 에 대한 배향을 변화시키는 수술 기구들 (30) 의 조작은 그것을 따라 연장되는 복수의 와이어들에 의해 제공되고, 이는 또한 하기에서 상세히 설명될 것이다.

조작부 (10) 는 삽입부 (20) 의 근위 단부에 제공되고, 삽입부 (20) 및/또는 수술 기구들 (30) 을 조작하도록 구성된다. 조작부 (10) 의 원위 단부는 삽입부 (20) 의 근위 단부에 연결되고, 이 예시적 실시형태에서는 탈착 가능하게 연결될 수도 있다. 적어도 하나의 구동부는 조작부 (10) 에 제공된다. 구동부 (40) 는 삽입부 (20) 및/또는 수술 기구들 (30) 의 다양한 유형들의 와이어 부재들에 기계적으로 연결되고, 구동부 (40) 는 수술 기구들 (30) 의 일부분의 벤딩 운동을 포함해, 삽입부 (20) 및/또는 수술 기구들 (30) 의 다양한 모션들을 가능하게 한다. 구동부의 구조 및 작동은 본원에 후술될 것이다.

이하, 전술한 수술 장치의 상세한 구성은 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 2 는 도 1 의 수술 기구 중 하나의 단면도이다. 도 2 에 도시된 대로, 수술 기구 (30) 는 그 길이를 가로질러 하나 이상의 로케이션들에서 벤딩 가능하고 또한 관형 가요성 부재 (200) 의 중심 종방향 축선 (18) 을 중심으로 회전 가능한 원위 단부에서 조종 가능한 부재 (100) 를 포함한다. 조종 가능한 부재 (100) 는 서로 직렬로 접촉하는 중공 채널들 (이 도면에 미도시됨) 을 구비한 복수의 벤딩 세그먼트들 (110) 을 갖는다. 가요성 재료를 포함하는 관형 가요성 부재 (200) 는 구동부 (40) 로부터 연장되고 (예컨대 도 54 참조) 조종 가능한 부재 (100) 의 근위 단부와 연결부에서 끝난다. 각각의 관형 가요성 부재 (200) 는 중공 튜브로서 구성되어 구동부 (40) 와 수술 기구 (30) 의 원위 단부에 대한 연결부 사이에 연장되는 복수의 와이어 부재들, 및 구동부 (40) 로부터 조종 가능한 부재 (100) 로 그리고 구동부 (40) 로 다시 연장되는 추가 복수의 조종 와이어들이 연장된다. 도 2 에서, 엔드 이펙터 (300) 는 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 제공되고, 본원에 후술되는 바와 같이 엔드 이펙터 (300) 는 엔드 이펙터 작동 와이어 (500) 에 의해 선택적으로 작동된다.

조종 가능한 부재 (100) 의 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 벤딩 작동 와이어들 (400) 의 제어 하에 각도상 모션을 허용하는 방식으로 인접한 벤딩 세그먼트들 (110) 에 연결된다. 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 조종 가능한 부재 (100) 및 관형 가요성 부재 (200) 를 통과하도록 위치되고, 벤딩 작동 와이어들 (400) 의 원위 단부들은 조종 가능한 부재 (100) 에 연결되고, 상기 와이어들의 근위 단부들은 그것들이 구동 부분 (40) 에 연결되는 가요성 부재의 길이를 통하여 연장되는 개별 도관들을 통하여 연장된다. 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 길이 방향으로 형성되는 복수의 루멘들 (112) 을 포함하여서, 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 루멘들 (112) 내부에 위치되고 루멘들을 통하여 연장될 수도 있다 (도 5a). 그러므로, 벤딩 작동 와이어들 (400) 이 조작부 (10) 에 의해 이동될 때, 복수의 벤딩 세그먼트들 (110) 은 힌지로 이동하여서, 조종 가능한 부재 (100) 를 벤딩시킨다.

도 3a 및 도 3b 는 와이어(들) (400) 의 운동에 의한 조종 가능한 부재의 벤딩으로 인해 와이어에 형성된 슬랙을 개략적으로 도시한 도면이다. 벤딩 세그먼트들 (110) 각각은 L 의 길이와 2r 의 폭을 가지게 한다. 인접한 벤딩 세그먼트들 (110) 은 (외주로부터 r 의 거리에 있는) 세그먼트들의 대면한 측면들의 중간에서 힌지결합된다. 벤딩 작동 와이어들 (400) 이 각각의 벤딩 세그먼트의 폭의 2 개의 대향 측들에 위치되고 (각각의 힌지결합 부분으로부터 L 의 거리에 있는) 각각의 벤딩 세그먼트의 측면들을 통과하게 한다.

도 3a 는 세그먼트들 사이 상대 벤딩 운동 전 조종 가능한 부재의 2 개의 세그먼트들을 도시하고, 도 3b 는 곡률 반경 (R) 으로 벤딩될 때 조종 가능한 부재의 2 개의 세그먼트들을 도시한다. 와이어 (400) 는 제 1 측면에서 조종 가능한 부재의 최원위 세그먼트에 연결되고, 그로부터 관형 가요성 부재 (200) 를 통하여 와이어가 풀리 둘레에 둘러싸인 구동 유닛으로 통과하고, 거기에서 와이어의 나머지 길이는 관형 가요성 부재 (200) 를 통하여 다시 연장되고 관형 가요성 부재 (200) 의 최원위 세그먼트의 대향 측에 연결된다. 도 3b 에서, 2 개의 벤딩 세그먼트들 (110) 사이 벤드 각도는 θ 로 나타낸다. 하기 수학식은 벤딩 전 2 개의 벤딩 세그먼트들 사이 2 개의 와이어 부분들의 길이들의 합과 벤딩 후 2 개의 와이어 부분들의 길이들의 합을 비교한다. 벤딩 전 2 개의 와이어 부분들의 길이들을 각각 L1 및 L2 로 나타내고, 벤딩 후 2 개의 와이어 부분들의 길이들을 각각 L1' 및 L2' 로 나타낸다면, 두 길이들 사이 차이 (ΔL) 는 다음과 같다:

위의 수학식들에서 알 수 있듯이, 벤딩 후 2 개의 벤딩 세그먼트들 사이 2 개의 와이어 부분들의 길이들의 합은 벤딩 전 합보다 작다. 그러므로, 양측에서 와이어들이 서로 함께 조작될 때, ΔL 의 슬랙은 각각의 벤딩 세그먼트 사이에서 발생된다. 이것은, 벤딩이 발생할 때, 곡률 중심의 타측에서 와이어의 길이 변화량 (L₁'-L₁) 이 곡률 중심에 가까운 와이어 길이 변화량 (L₂-L₂') 보다 작기 때문이다. 그리하여, 백래시가 벤딩으로 인해 생성되어서, 미세 조절을 어렵게 한다.

반면에, 이 예시적 실시형태에서, 벤딩 세그먼트들은 벤딩에 의해 유발된 슬랙을 최소화하도록 다양한 형상들로 구성될 수도 있다. 도 4 는 개선된 벤딩 세그먼트 구조에 따른 와이어에서 슬랙을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4 에 도시된 대로, 개선된 벤딩 세그먼트들 (110) 은, 벤딩 작동 와이어들이 위치되는 루멘들 (112) 의 부분이 개방되도록 구성된다 (도 5a, 도 5b 참조). 본원에서, t 는 개방된 루멘 부분의 길이를 나타낸다. 곡률 중심에 가까운 와이어는 개방된 루멘 부분 때문에 더 짧은 경로를 가지고, 곡률 중심의 타측에서 와이어는 대응하는 개방된 루멘 부분에 추가의 길이가 부가되는 경로를 갖는다. 이 경우에, 곡률 중심에 가까운 와이어의 경로 (L₂*) 는 길이가 이전 경로 (도 3b 의 L₂') 와 동일하고, 곡률 중심의 타측에서 와이어의 경로 (L₁*) 는 이전 경로 (도 3b 의 L₁') 보다 길다. 이런 경로 길이 증가는, 곡률 중심의 타측에서 (벤딩 세그먼트들의 중심에 가까운) 개방된 루멘 부분의 측벽이 스텀블링 부분 (114) 을 형성하고 경로를 통과하는 벤딩 작동 와이어 (400) 가 스텀블링 부분 (114) 에 대해 스텀블링하기 때문이다 (도 5a, 도 5b 참조). 그러므로, 개선된 벤딩 세그먼트들을 사용해 벤딩이 발생할 때, ΔL 은 다음과 같다:

전술한 바와 같이, 슬랙의 길이 (ΔL) 를 감소시키도록 구성된 개선된 벤딩 세그먼트들 (110) 로, 수술 장치 (1) 의 운동을 미세하게 제어할 수 있다. 일반적으로, 개방된 루멘 부분들의 길이 (t) 는 벤딩 세그먼트들의 길이 (L) 의 10% 이상일 수도 있다. 슬랙의 길이 (ΔL) 감소량이 벤딩 세그먼트들의 치수, 벤드 각도 등에 따라 상이할지라도, 슬랙의 길이 (ΔL) 는 대략 30 % 이상만큼 감소될 수도 있다.

개선된 벤딩 세그먼트들은 다양한 방식으로 설계될 수도 있다. 이하, 벤딩 세그먼트들의 다양한 예시적 실시형태들은 도 5a, 도 5b 내지 도 11 을 참조하여 상세히 설명될 것이다.

도 5a, 도 5b 는 1 자유도를 갖는 벤딩 세그먼트들의 구조를 도시한 도면이다. 도 5a, 도 5b 에 도시된 벤딩 세그먼트들 (110) 은 그 안에 중공 채널들 (111) 이 형성된 보디를 갖는다. 한 쌍의 연결부들 (120) 은 보디 길이의 일 단부에 제공되고 다른 한 쌍의 연결부들 (120) 은 대향한 단부에 제공된다. 각 쌍의 연결부들 (120) 은 보디의 폭의 2 개의 대향한 측면들에서 서로 대면하여 위치되고,중공 채널 (111) 은 그들 사이 중간에 있다.

각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 인접한 벤딩 세그먼트들에 힌지결합되고, 이 실시형태에서 이 세그먼트들은 인접한 벤딩 세그먼트(들)에 결합된 연결부들에 의해 상호 연결된다. 도 5a, 도 5b 에서, 연결부들 (120) 은 그것들을 함께 핀으로 고정함으로써 연결된다. 하지만, 연결부들 (120) 은 예로 힌지 샤프트들에 의해 서로에 대해 물리적으로 구속될 필요가 없고, 힌지 축선을 중심으로 서로에 대해 이동할 수 있다. 연결부들 (120) 의 힌지 샤프트들이 전부 동일한 배향을 가지므로, 즉, 그것들이 서로 평행하므로, 도 5a, 도 5b 의 조종 가능한 부재는 그것이 (도면에 도시된 대로) 좌측 또는 우측으로 벤딩되는 1 자유도를 갖는다. 360 도로 보디 루멘의 부분들을 대면하도록 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부를 위치 및 배향할 수 있도록, 관형 가요성 부재 (200) 는 그것의 종방향 축선 (18) 을 중심으로 구동부 (40) 에 의해 회전될 수 있고, 이는 조종 가능한 부재 (100) 가 루멘의 측벽을 대면할 때 조종 가능한 부재의 원위 단부가 보디 루멘의 내벽 둘레에 대면하고 있는 방향을 조작자가 원주 방향으로 이동시킬 수 있도록 허용한다.

각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는, 벤딩 작동 와이어들이 위치되는 한 쌍의 루멘들 (112) 을 포함한다. 한 쌍의 루멘들 (112) 은 벤딩 세그먼트 (110) 의 단면 중심에 일반적으로 평행한 중공 보디의 벽면을 통하여 연장되는 개구들을 통하여 형성되고, 루멘들은 벤딩 세그먼트 (110) 의 단면 중심에 대해 대칭으로 배열되어서, 미리 정해진 거리만큼 서로 이격되어 있다.

도 5a 및 도 5b 에 도시된 대로, 벤딩 세그먼트들 (110) 의 루멘들이 부분적으로 개방된다. 구체적으로, 각각의 루멘은 양 단부에서 개방된 루멘 부분 (112a) 으로 개방되는 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 을 포함한다. 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 에서, 루멘 벽들은 도 5b 에 도시된 대로 벽면들에 의해 둘러싸여 있어서, 벤딩 작동 와이어는 이런 둘러싸인 구조로 인해 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 내에 구속된다. 반면에, 개방된 루멘 부분 (112a) 에서, 그 벽의 적어도 일부는 개방 구조를 갖는다. 그러므로, 개방된 루멘 부분 (112a) 에 위치된 벤딩 작동 와이어는 이런 개방 부분에서 루멘의 바깥쪽으로 이동할 수 있다.

이런 예시적 실시형태에서, 개방된 루멘 부분들 (112a) 은 (벤딩 세그먼트의 단면 중심의 대향 측에 있는) 벤딩 세그먼트의 외측에서 벽 (113a) 의 일부분이 개방되는 구조를 갖는다. 그러므로, 벤딩 세그먼트들의 상대 아치형 운동이 발생할 때, 결과적으로 벤딩된 조종 가능한 부재의 곡률 중심에 가까운 와이어 (400a) 는 개방된 루멘 부분의 바깥쪽 부분 (바깥쪽 방향) 을 향해 이동하고, 이는 루멘이 벤딩 세그먼트의 길이 또는 높이에 대해 폐쇄되는 벤딩 세그먼트와 비교해 더 짧은 길이에 벤딩 세그먼트들이 연결될 수 있게 한다. 벤딩 세그먼트 (110) 의 대향 측의 루멘 (112) 에서, 와이어 (400b) 는 와이어가 스텀블링하는 스텀블링 부분 (114) 을 형성하는 벤딩 세그먼트의 단면 중심에 가장 가까운 개방된 루멘 부분의 벽 (113b) 의 부분에 대해 당겨지고, 즉, 와이어 (400b) 와 개방된 루멘의 벽 (113b) 사이 마찰은 와이어 (400b) 를 벽 (113b) 에 대해 적어도 순간적으로 바인딩시킨다. 그러므로, 벤딩이 발생할 때, 곡률 중심의 타측에서 와이어 (400b) 는 루멘 (112) 의 내벽과 더 큰 접촉 면적을 가져서, 슬랙의 길이를 감소시킨다.

도 5a 및 도 5b 에서, 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 이 루멘 길이의 중간에 형성되고 개방된 루멘 부분 (112a) 이 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 의 양측에 위치되도록 구성된 벤딩 세그먼트들 (110) 의 각각의 루멘 (112) 이 도시되어 있다. 이것은 단지 예이고, 길이를 따라 루멘 (112) 의 일측은 개방된 루멘 부분을 형성할 수도 있고 타측은 폐쇄된 루멘 부분을 형성할 수도 있다. 대안적으로, 한 쌍의 인접한 벤딩 세그먼트들의 개방된 루멘 부분들은 힌지 샤프트들에 대해 대칭으로 배열될 수도 있다. 이런 식으로, 벤딩 작동 와이어들이 위치되는 루멘들은, 벤딩 세그먼트들의 단면 중심에 가까운 벽면 (내벽면) (113b) 이 그것의 단면 중심의 타측에서 벽면 (외벽면) (113a) 보다 더 길도록 다양하게 변경될 수도 있다.

도 5a 및 도 5b 가 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 보다 더 긴 것으로 개방된 루멘 부분 (112a) 을 도시하지만, 본 발명은 그것에 제한되지 않고 벤딩 세그먼트들의 구조 및 인접한 벤딩 세그먼트들 사이 아치형 운동의 최대 각도에 따라 다양한 구성들을 가질 수도 있다. 전체 루멘 길이의 20% 이상을 차지하는 개방된 루멘 부분의 길이는 슬랙의 길이를 감소시키는데 유리할 수도 있다는 점에 주목해야 한다.

벤딩 세그먼트들의 연결부들은, 도 5a, 도 5b 에 도시된 대로 연결부들을 함께 핀 고정하는 것 이외에 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 도 6a, 도 6b 는 인접한 벤딩 세그먼트들 사이 다른 유형의 연결부의 예를 도시한다.

도 6a, 도 6b 의 벤딩 세그먼트들은 각각 그것의 일 단부에 한 쌍의 연결부들 (120) 을 포함하고 그것의 대향한 단부에 한 쌍의 리세스부들 (121) 을 포함한다. 벤딩 세그먼트 (110) 의 연결부들 (120) 은 자유 힌지 연결을 형성하도록 인접한 벤딩 세그먼트의 리세스부들 (121) 에 수용된다. 연결은 자유 힌지 연결인데, 왜냐하면 세그먼트들은 서로로부터 이격되는 운동을 방지하도록 핀 고정되거나 그렇지 않으면 물리적으로 구속되지 않기 때문이다. 도 6a 의 연결부들 (120) 은 각각 볼록한 라운드 면을 갖는 돌기부로 구성되고, 리세스부들 (121) 은 각각 대응하는 돌기부를 수용하는 부합하는 오목한 라운드형 리세스를 갖는다. 그러므로, 각각의 연결부 (120) 는 대응하는 리세스부 (121) 의 표면을 따라 슬라이딩할 수 있어서, 인접한 벤딩 세그먼트들의 중심선들은 서로에 대해 각도를 이루며 이동 가능하다. 도 6b 의 연결부들 (120) 은 각각 선형 에지에서 끝나는 v 형상의 돌기부로 구성되고, 리세스부들 (121) 은 각각 v 형상의 노치형 그루브를 가지지만, v 형상의 돌기부의 대향한 플랭크들 사이 각도는 v 형상의 노치의 플랭크들 사이 각도보다 작고, 그러므로 v 형상의 돌기부의 선형 에지가 v 형상의 노치의 베이스에 안착될 때, 돌기부의 양측에 클리어런스 또는 자유 공간이 있고, 돌기부와 따라서 인접한 벤딩 세그먼트들의 중심선들은 서로에 대해 각도를 이루며 이동 가능하다.

도 7a, 도 7b 는 2 자유도를 갖는 벤딩 세그먼트들의 구조를 도시한 도면이다. 도 7a, 도 7b 의 벤딩 세그먼트들은 각각 그 사이에 상대 각도상 운동을 허용하도록 인접한 벤딩 세그먼트들에 연결되고, 각각은 벤딩의 일 단부에서 벤딩 세그먼트에 연결된 제 1 축선 또는 힌지 샤프트 (h1) 중 하나와 벤딩 세그먼트의 타 단부에서 벤딩 세그먼트에 연결된 힌지 샤프트 (h2) 는 상이한 배향들을 가지고, 구체적으로, 대략 90 도 오프셋을 서로 형성하도록 구성된다. 그러므로, 도 7a, 도 7b 의 벤딩 세그먼트들 (100) 은, 도 5a, 도 5b 및 도 6a, 도 6b 에 대해 설명한 것들과 달리, 2 이상의 자유도로 이동할 수 있는 조종 가능한 부재를 구성한다.

구체적으로, 도 7a, 도 7b 의 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 벤딩 세그먼트 (110) 의 일 단부의 한 쌍의 연결부들 (l20) 및 벤딩 세그먼트 (110) 의 대향한 단부의 한 쌍의 리세스부들 (121) 을 포함한다. 각 쌍의 연결부들 (120) 은 한 쌍의 리세스들 (l20) 을 대면한다. 도 5a 및 도 5b 의 경우에서처럼, 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 의 연결부들 (120) 은 라운드 면을 갖는 볼록한 돌기부로 구성되고, 리세스들은 인접한 벤딩 세그먼트 (110) 의 볼록한 돌기부를 수용하도록 부합하는 라운드형 윤곽의 볼록한 리세스들이다.

도 7b 에 도시된 대로, 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 에서, 한 쌍의 연결부들 (120) 의 라운드형 부분의 중심을 통하여 연장되는 축선 및 리세스들 (121) 의 라운드형 면의 중심을 통하여 연장되는 축선은 서로 직교한다. 즉, 한 쌍의 연결부들 및 한 쌍의 리세스들은 벤딩 세그먼트 (110) 의 단면에 대해 다른 로케이션들에 위치결정된다 (보다 구체적으로, 한 쌍의 연결부들 및 한 쌍의 리세스들의 중심들을 통하여 연장되는 축선들은 90 도로 교차한다).

그러므로, 벤딩 세그먼트 (110) 는 제 1 축선 또는 힌지 샤프트 (h1) 중 하나에서 일측의 인접한 세그먼트에 대해 그리고 제 2 축선 (h2) 에서 벤딩 세그먼트 (110) 의 대향한 단부의 인접한 세그먼트에 대해 힌지 이동한다. 즉, 벤딩 세그먼트들의 연결부들은, 제 1 힌지 샤프트 및 제 2 힌지 샤프트의 축선들의 배향들이 서로 직교하는 교번 방식으로 배열되도록 구성된다. 그러므로, 도 7a, 도 7b 의 벤딩 세그먼트들 (110) 은 각각의 인접한 벤딩 세그먼트 (110) 에 대해 1 자유도로 이동하지만, 복수의 벤딩 세그먼트들 (110) 로 형성된 조종 가능한 부재 (100) 의 배향은 2 자유도로 구성 가능하다.

조종 가능한 부재 (100) 의 이 실시형태에서, 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 대향한 단부들 사이에서 길이를 따라 형성되는 4 개의 루멘들 (112) 을 포함한다. 도 7a 및 도 7b 에 도시된 대로, 각각의 루멘 (112) 은 연결부 (120) 및 리세스부 (121) 를 형성하도록 벤딩 세그먼트의 외벽의 안쪽으로 연장된다. 각각의 4 개의 루멘들 (112) 중 하나는, 연결부들 및 리세스들이 보디 둘레에서 90 도 간격들로 이격되어 형성되는 로케이션들과 정렬된다.

벤딩 작동 와이어 (400) 는 각각 4 개의 루멘들 (112) 각각에 위치된다. 이런 작동 와이어들 (400) 중에서, 한 쌍의 와이어들은 조종 가능한 부재 (100) 의 하나의 샤프트의 벤딩을 유도하고, 다른 쌍의 와이어들은 다른 샤프트의 벤딩을 유도한다.

각각의 루멘은 전술한 실시예와 같이 부분적으로 개방되어 있다. 도 7a 에 도시된 대로, 벤딩 세그먼트 (110) 의 외벽의 안쪽으로 그리고 일반적으로 그것에 평행하게 연장되는 각각의 루멘 (112) 의 일부분은 돌출부 (120) 를 통하여 연장되는 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 및 그로부터 연결부 (120) 또는 리세스 (121) 가 존재하지 않는 벤딩 세그먼트 (110) 의 대향한 단부로 연장되는 개방된 루멘 부분 (112a) 을 포함하고, 그로부터 90 도로 오프셋된 루멘에서, 리세스 (121) 를 통하여 연장되는 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 및 그로부터 연결부 (120) 또는 리세스 (121) 가 존재하지 않는 연결 부분 (110) 의 대향한 단부로 연장되는 개방된 루멘 부분 (112a) 을 포함한다.

도 7a, 도 7b 는 루멘 (112) 이 연결부 (l20) 또는 리세스 (121) 를 통하여 연장되어 있는 것을 도시하지만, 루멘들 (112) 은 연결부들 (120) 및 리세스들 (121) 로부터 오프셋될 수도 있다. 실시형태에서, 연결부들 (120) 및 리세스들 (121) 은 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 의 보디의 측방향 측면 둘레에 (예컨대, 원주를 따라) 90 도 간격들로 이격되어 있다. 따라서, 각각의 루멘 (112) 은 바람직하게 연결부 (120) 및 리세스 (121) 로부터 45 도의 로케이션에서 2 개의 인접한 연결부들 (120) 과 2 개의 인접한 리세스들 (121) 사이에 위치된다.

이 경우에, 도 8a, 도 8b 에 도시된 대로, 각각의 루멘 (112) 은, 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 이 벤딩 세그먼트의 대향한 단부들 사이에 연장되는 루멘의 길이의 중간에 형성되고 개방된 루멘 부분 (112a) 이 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 의 양측에 형성되도록 구성될 수도 있다.

도 7a, 도 7b 및 도 8a, 도 8b 는 라운드 면을 구비한 돌기부로 구성되는 연결부 (120) 및 연결부 (120) 를 수용한 리세스 (121) 에 대해 설명되었다. 하지만, 이것은 단지 예이고, 도 6b 에서 나타낸 것처럼, 연결부는 선형 에지를 구비한 돌기부로 구성될 수도 있고 리세스는 v 형상의 노치형 그루브일 수도 있다 (도 9a 및 도 9b 참조). 그렇지 않으면, 도 5a, 도 5b 에 도시된 대로, 2 개의 연결부들은 각각 연결부와 리세스를 포함하기 보다는 힌지형 운동을 허용하도록 함께 핀 고정될 수도 있다.

도 7a, 도 7b 내지 도 9a, 도 9b 에 도시된 예시적 실시형태들은 인접한 벤딩 세그먼트들의 상대 아치형 위치결정을 허용하도록 연결 구조를 제공하고, 여기에서 한 쌍의 연결부들이 하나의 벤딩 세그먼트에 제공되고 한 쌍의 리세스들은 다른 벤딩 세그먼트에 제공된다. 대안적으로, 하나의 연결부 및 하나의 리세스는 그것들 사이에 연장되는 벤딩 세그먼트의 중공 부분에 의해 이격된 하나의 벤딩 세그먼트의 일 단부에 위치될 수도 있고, 연결부 및 인접한 벤딩 세그먼트의 리세스는 인접한 벤딩 세그먼트들 (110) 사이에 연결부를 제공하도록 제 1 벤딩 세그먼트의 것들과 반대로 위치된다.

도 10 은 연속 가요성 힌지 구조를 이용하는, 조종 가능한 부재의 대안적인 구성을 도시한다. 도 10 에 도시된 대로, 벤딩 세그먼트들 (110) 은 디스크형 플레이트의 형상이고, 벤딩 세그먼트들 (110) 사이에 위치된 가요성 연결부들 (120) 에 의해 연결된다. 도 5a, 도 5b 내지 도 9a, 도 9b 의 조종 가능한 부재가 연결부들의 기계적 힌지 구조를 사용해 벤딩될 수 있지만, 도 10 의 조종 가능한 부재는 연결부들의 탄성을 사용해 벤딩될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 10 의 조종 가능한 부재는 서로 일체로 형성된 복수의 벤딩 세그먼트들 (110) 및 복수의 연결부들 (120) 로 구성된다. 예를 들어, 그것은 가요성 플라스틱 수지를 사용해 몰딩 방법에 의해 제조될 수도 있다. 도 10 에 도시된 대로, 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 및 각각의 연결부 (120) 는 단부에서 단부까지 내부에 연장되는 중공 채널 (111) 을 갖는다. 연결부들 (120) 은 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 사이에 제공되고, 중공 채널의 2 개의 대향한 측면들로부터 외부 반경 방향으로 연장되는 벽 구조를 갖는다. 연결부 (120) (벽 구조) 는, 인접한 연결부가 배열되는 방향에 수직인 방향으로 배열된다. 그러므로, 도 10 의 조종 가능한 부재는 2 자유도로 벤딩 가능하다.

벤딩 작동 와이어들 (400) 이 위치되는 4 개의 루멘들 (112) 은 90 도 간격들로 배열된다. 각각의 루멘 (112) 은 그것이 연결부 (120) 의 외부 에지를 관통하는 지점에 형성된다. 이 경우에, 전술한 예시적 실시형태에서처럼, 각각의 루멘 (112) 은 부분적으로 개방된 루멘 부분 (112) 이다. 도 12a 내지 도 12c 에 도시된 대로, 각각의 루멘의 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 은 그것이 연결부를 관통하는 지점에 형성되고 그것의 개방된 루멘 부분 (112a) 은 벤딩 세그먼트가 관통되는 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 의 양측에 형성된다. 그러므로, 벤딩 작동 와이어들 (400) 이 이동함에 따라 이 예시적 실시형태의 조종 가능한 부재 (100) 는 연결부들 (120) 을 통하여 벤딩될 수도 있다.

도 11 은 가요성 중심 백본 구조를 사용한 조종 가능한 부재를 도시한다. 도 11 의 조종 가능한 부재 (100) 는 각각 디스크형 플레이트로 구성된 벤딩 세그먼트들 (110) 및 벤딩 세그먼트들의 중심들을 연결하기 위한 백본 구조를 사용하는 연결부들 (120) 을 포함한다. 연결부들 (120) 은 각각의 벤딩 세그먼트 사이에 제공된 개별 부재들로 구성될 수도 있고, 또는 복수의 벤딩 세그먼트들을 관통하는 단일 부재로 구성될 수도 있다. 이 경우에, 연결부들 (120) 은 벤딩 작동 와이어들 (400) 이 이동할 때 벤딩되는 가요성 재료를 포함한다.

도 11 의 조종 가능한 부재는 또한 4 개의 루멘들 (112) 을 포함하고, 각각의 루멘은 부분적으로 개방되어 있다. 구체적으로, 루멘 (112) 은 루멘의 길이의 중간 부분에 형성된 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 및 폐쇄된 루멘 부분 (112b) 의 양측에 형성된 개방된 루멘 부분 (112a) 을 포함할 수도 있다.

위에서 기술된 예시적 실시형태들에서, 슬랙을 최소화할 수 있는 벤딩 세그먼트들은 벤딩에 의해 유발된 백래시를 방지하는데 사용된다. 조종 가능한 부재는 백래시를 방지하기 위해서 다른 다양한 방식으로 구성될 수도 있다.

도 12a 내지 도 12c 내지 도 14a 내지 도 14c 는 측방향 지지 부재 (130) 를 갖는 조종 가능한 부재를 도시한 도면들이다. 측방향 지지 부재 (130) 는, 그것의 형상이 원래 형상, 예를 들어, 일반적으로 직선 형상에서 벗어난 후 조종 가능한 부재 (100) 를 그것의 원래 형상으로 복귀시키기 위해서 복원력을 가하는, 탄성 재료 또는 초탄성 재료를 포함한다. 이런 조종 가능한 부재 (100) 는 그 안에 적어도 하나의 측방향 지지 부재 (130) 를 포함하고, 이는 벤딩된 후 측방향 지지 부재 (130) 를 초기 배향으로 복원하도록 충분한 탄성 강도 및 에너지 저장 용량을 가지고 구성되고, 벤딩시키는 힘은 제거되었다.

도 12a 내지 도 12c 는 측방향 지지 부재에 의해 제공된 벤딩 특성들을 보여준다. 도 12a 내지 도 12c 에 도시된 대로, 적어도 하나의 벤딩 작동 와이어 (400) 를 구동부 (40) 에 의해 도 12b 에서 화살표의 방향으로 당긴다면, 조종 가능한 부재 (100) 는 벤딩된다. 이 경우에, 조종 가능한 부재 (100) 는 적어도 하나의 측방향 지지 부재 (130) 를 포함하고, 벤딩 작동 와이어 (400) 는 측방향 지지 부재 (130) 의 스티프니스를 극복함으로써 벤딩되도록 조작된다 (도 12b). 그 후에, 대응하는 벤딩 작동 와이어 (400) 가 해제될 때, 즉, 구동부 (40) 의 방향으로 더 이상 당겨지지 않을 때 (도 12c), 측방향 지지 부재 (130) 가 그것의 원래 배향을 회복하기 때문에 조종 가능한 부재 (100) 는 그것의 원래 배향으로 복귀한다.

종래에는, 일측의 벤딩 작동 와이어는 일 방향으로 조종 가능한 부재 (100) 를 벤딩하도록 조작되고, 타측의 벤딩 작동 와이어는 그것의 원래, 중립, 배향으로 조종 가능한 부재 (100) 를 복귀시키도록 조작된다. 그러므로, 배향을 복원하는 와이어가 후퇴되거나 당겨져서 백래시를 유발하는 것보다 더 빠르게 조종 가능한 부재 (100) 가 그것의 원래 배향으로 복원되므로 조종 가능한 부재 (100) 를 그것의 원래 중립 배향으로 복귀시키기 위해서 당겨지는 와이어에서 슬랙이 발생한다. 하지만, 도 12a 내지 도 12c 에 도시된 바와 같은 측방향 지지 부재 (130) 의 사용으로, 벤딩 작동 와이어에서 슬랙에 의해 유발된 백래시는 벤딩 중 문제가 되지 않을 수도 있다.

도 13a 내지 도 13c 는 측방향 지지 부재들을 사용하는 조종 가능한 부재의 다양한 예시적 실시형태들을 도시한다. 도 13a 내지 도 13e 에 도시된 대로, 조종 가능한 부재 (100) 는 복수의 벤딩 작동 와이어들 (400) 및 복수의 측방향 지지 부재들 (l30) 을 포함할 수도 있다. 측방향 지지 부재들 (130) 은, 선형 스프링들로서 기능하는, 와이어 구조 또는 중공 튜브 구조와 같은, 다양한 유형들의 구조들로 구성될 수도 있다. 조종 가능한 부재 (100) 의 벤딩 세그먼트들 (110) 은 2 자유도로 서로에 대해 이동하도록 구성되고, 벤딩 작동 와이어들 (400) 및 측방향 지지 부재들 (130) 이 통과하는 복수의 루멘들 (112) 을 포함할 수도 있다.

도 13a 내지 도 13c 에서, 복수의 벤딩 작동 와이어들 (400) 및 복수의 측방향 지지 부재들 (130) 이 그 사이에 공간을 가지고 배열된다. 도 13a 및 도 13b 에서, 4 개의 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 벤딩 세그먼트들 (llO) 의 보디 둘레에 90 도의 간격들로 배열되고, 4 개의 측방향 지지 부재들 (130) 은 각각의 벤딩 작동 와이어 (400) 사이에 45 도의 간격들로 배열된다. 이 경우에, 도 13a 에 도시된 대로, 4 개의 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 벤딩 세그먼트들 (110) 의 연결부들 (120) 을 통과하도록 배열되고, 도 13b 에 도시된 대로, 4 개의 측방향 지지 부재들 (130) 은 대안적으로 벤딩 세그먼트들 (110) 의 연결부들 (120) 을 통과하도록 배열된다. 대안적으로, 도 13c 에 도시된 대로, 쌍을 이룬 벤딩 작동 와이어 (400) 및 측방향 지지 부재 (130) 는 원주를 따라 각각의 연결부 로케이션 사이에 쌍으로 배열되고, 따라서 벤딩 세그먼트들 (110) 의 연결부들 (120) 을 통과하지 않는다.

도 13d 및 도 13e 에서, 측방향 지지 부재들 (130) 은 중공 튜브 구조를 가지고, 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 각각의 측방향 지지 부재들 내부에 위치된다. 측방향 지지 부재들 (130) 및 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 벤딩 세그먼트들 (110) 의 보디 둘레에 90 도 간격들로 배열된다. 도 13d 에서, 측방향 지지 부재들 (130) 및 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 벤딩 세그먼트들의 연결부들을 통과하도록 배열된다. 도 13e 에서, 측방향 지지 부재들 (130) 및 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 연결부들을 통과하지 않도록 각각의 연결부 로케이션 사이에 위치된다.

도 14a 내지 도 14c 는 사전 성형된 측방향 지지 부재에 의해 제공된 특성들을 보여준다. 도 12a 내지 도 12c 및 도 13a 내지 도 13e 의 측방향 지지 부재들은, 와이어가 당겨지지 않은 조종 가능한 부재의 중립 위치에 대응하는 형상을 갖는다. 그러므로, 조종 가능한 부재는 벤딩 작동 와이어들로 벤딩되고 측방향 지지 부재들에 의해 중립 상태로 복귀하도록 구성된다. 반면에, 측방향 지지 부재 (130) 의 탄성이 일측으로 조종 가능한 부재의 벤딩에 기여하도록 도 14a 내지 도 14c 의 측방향 지지 부재 (130) 는 일 방향으로 벤딩된 형상을 가지도록 구성된다.

일 실시예에서, 도 14a 내지 도 14c 의 측방향 지지 부재 (130) 는 조종 가능한 부재 (lOO) 를 좌측으로 벤딩하도록 사전 성형된다. 내부에 측방향 지지 부재 (130) 를 갖는 조종 가능한 부재는 작동 와이어의 어떠한 조작도 없이 좌측으로 벤딩된 상태로 유지된다 (도 14a). 벤딩 세그먼트들 (110) 의 대향 측에서 벤딩 작동 와이어 (400) 가 제 1 인장력 (F) 으로 아래로 당겨지는 경우에, 조종 가능한 부재 (100) 는 직선 배향으로 재배향될 수 있다 (도 14b). 여기에서, 제 1 인장력 (F) 은 측방향 지지 부재 (130) 의 스티프니스에 의해 발생된 모멘트와 평형을 이루기에 충분하다. 벤딩 작동 와이어 (400) 가 더 큰, 제 2 인장력 (F') 으로 당겨진다면, 조종 가능한 부재는 우측으로 벤딩된다 (도 14c). 이 경우에, 벤딩 작동 와이어 (400) 에 가해진 인장력이 제 1 인장력 (F) 으로 감소된다면, 조종 가능한 부재 (100) 는 도 14b 의 위치로 이동하고, 벤딩 작동 와이어들 (400) 에 가해진 인장력이 완전히 해제된다면, 조종 가능한 부재 (100) 는 좌측으로 벤딩된다 (도 14a).

이 경우에, 조종 가능한 부재는 측방향 지지 부재 (130) 의 스티프니스 때문에 직선 위치 또는 초기 벤딩된 위치로 이동되어서, 와이어 백래시 없이 조종 가능한 부재 (100) 의 벤딩 제어를 가능하게 한다. 도 14a 내지 도 14c 는 사전 성형된 측방향 지지 부재 및 벤딩 작동 와이어들을 사용해 1 자유도를 갖는 벤딩 메커니즘을 도시하지만, 사전 성형된 측방향 지지 부재들을 사용해 다양한 벤딩 메커니즘들이 이용될 수도 있다.

게다가, 측방향 지지 부재를 사용한 전술한 방법 뿐만 아니라, 백래시를 유발하지 않는 연결 세그먼트들을 사용하는 벤딩 메커니즘이 도 15a, 도 15b 내지 도 17a, 도 17b 에 도시된 대로 사용될 수도 있다.

도 15a, 도 15b 는 연결 세그먼트들에 의해 연결된 벤딩 세그먼트들 (110) 의 벤딩에 의해 유발된 와이어 경로 차이를 도시한다. 전술한 예시적 실시형태에서 (예컨대, 도 3a 내지 도 9b 에서), 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 보디에 제공된 연결부들 (120) 을 통하여 인접한 벤딩 세그먼트들에 직접 결합되고, 그것들은 각 쌍의 인접한 벤딩 세그먼트들 (110) 사이에 공유된 힌지 축선을 따라 서로에 대해 이동한다. 반면에, 도 15a, 도 15b 에 도시된 대로, 연결 세그먼트 (140) 는 각 쌍의 인접한 벤딩 세그먼트들 (110) 사이에 제공되고, 2 개의 인접한 벤딩 세그먼트들은 각각 연결 세그먼트 (140) 의 2 개의 단부들에 연결된다. 연결 세그먼트 (140) 는 연결 세그먼트 (140) 상의 2 개의 지점들이 2 개의 상이한 부재들에 대해 힌지 관계를 형성할 수 있는 이중 힌지 조인트 구조를 갖는다. 그러므로, 한 쌍의 인접한 벤딩 세그먼트들 (110) 은 힌지 샤프트를 공유하지 않으면서 상이한 힌지 샤프트들에 대해 회전하도록 연결 세그먼트들 (140) 의 2 개의 단부들에 각각 결합된다.

벤딩 세그먼트 (110) 의 양측에서 와이어들 사이 거리를 2r 로 하고 연결 세그먼트의 2 개의 힌지 샤프트들 사이 거리를 L 로 한다. 벤딩 세그먼트 (l10) 는 한 쌍의 와이어들 사이 중간 지점에서, (즉, 각각의 와이어로부터 r 의 거리에서) 연결 세그먼트 (140) 에 힌지결합될 수도 있다.

도 15a 는 벤딩 전 인접한 벤딩 세그먼트를 도시하고, 도 15b 는 곡률 반경 (R) 의 벤드를 형성하도록 이동될 때 인접한 벤딩 세그먼트를 도시한다. 도 15b 에서, 2 개의 인접한 벤딩 세그먼트들 (110) 사이 벤드 각도는 θ 로 나타낸다. 또한, 벤딩에 의해 생성된 벤딩 세그먼트들과 연결 세그먼트 사이 벤드 각도들 (θ_근위, θ_원위) 은 동일한 것으로 가정될 수 있다. 이 경우에, 하기 수학식은 벤딩 전 2 개의 벤딩 세그먼트들 사이 2 개의 와이어 부분들의 길이들의 합과 벤딩 후 2 개의 와이어 부분들의 길이들의 합을 비교하는데 사용된다. 벤딩 전 2 개의 와이어 부분들의 길이들은 각각 L₁ 및 L₂ 로 나타내고, 벤딩 후 2 개의 와이어 부분들의 길이들은 각각 L₁' 및 L₂' 로 나타낸다.

즉, 연결 세그먼트 (140) 에 의해 연결된 조종 가능한 부재 (100) 가 벤딩된다면, 벤딩 전 2 개의 와이어 부분들의 길이들의 합 (L₁ + L₂) 과 벤딩 후 2 개의 와이어 부분들의 길이들의 합 (L₁' + L₂') 은 실질적으로 동일하다. 그러므로, 벤딩에 의해 유발되는 와이어들에서 슬랙이 방지될 수 있다.

도 15a, 도 15b 에서, 동일한 와이어에 의해 각각의 벤딩 세그먼트에 벤딩이 가해지므로 벤딩 세그먼트들 (140) 과 연결 세그먼트 (110) 사이 벤드 각도들 (θ_근위, θ_원위) 이 동일한 것으로 가정된다. 하지만, 실제 벤딩이 발생할 때, 연결 세그먼트 (140) 와 벤딩 세그먼트들 (110) 사이 벤드 각도들은 약간 상이할지라도 실질적으로 유사한 범위 내에 있다. 따라서, 2 개의 벤딩 세그먼트들이 단일 힌지 샤프트에서 함께 결합된 구조와 비교해 슬랙의 길이는 최소화될 수 있다.

도 16a, 도 16b 는 연결 세그먼트 및 연결 세그먼트에 의해 연결된 벤딩 세그먼트들을 도시한 사시도이다. 도 17a, 도 17b 는 연결 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재를 도시한 사시도이다.

도 16a, 도 16b 에 도시된 대로, 연결 세그먼트 (140) 는 상이한 지점들에서 제 1 벤딩 세그먼트 (110a) 및 제 2 벤딩 세그먼트 (110b) 에 힌지결합된다. 연결 세그먼트 (140) 는 중심 개구를 가로질러 이격된 2 개의 보디들 (141) 을 포함한다. 각각의 보디 (141) 는 그것의 길이의 일 단부에서 제 1 힌지 부분 (142a) 및 타 단부에서 제 2 힌지 부분 (142b) 을 포함한다. 제 1 및 제 2 벤딩 세그먼트들 (110a, 110b) 은 각각 제 1 및 제 2 힌지 부분들 (142a, 142b) 에 결합되어서, 그것들은 상이한 힌지 축선들을 중심으로 연결 세그먼트에 대해 이동한다.

도 16a, 도 16b 에서, 벤딩 세그먼트들 (110) 의 안쪽으로 연장되어 형성된 리세스들 (121b) 에 수용되는 제 1 힌지 부분 (142a) 및 제 2 힌지 부분 (142b) 은 각각 라운드 면을 갖는 돌기부로 구성되고, 돌기부 표면들은 벤딩 세그먼트들 (110a, 110b) 과 연결 부분 (140) 사이 힌지 운동을 허용하도록 리세스들의 표면을 따라 슬라이딩한다. 하지만, 이것은 단지 예이고, 제 1 및 제 2 힌지 부분들 중 적어도 하나는 돌기부를 수용하기 위한 리세스일 수도 있고 또는 다른 힌지 구조들에 의해 연결될 수도 있다.

연결 세그먼트 (140) 는 서로 대면하는 2 개의 보디들 (141) 을 함께 접합하는 내부에 중공 공간을 갖는 가이드 부재 (143) 를 추가로 포함한다. 가이드 부재 (143) 의 중공 공간은 벤딩 작동 와이어들 또는 엔드 이펙터 작동 와이어와 같은 다양한 종류들의 와이어 부재들이 통과할 수 있도록 허용하고, 결과적인 조종 가능한 부재 (100) 의 벤딩 중 내부 구성요소들이 바깥쪽으로 움직이는 것을 방지한다. 가이드 부재 (143) 의 단면은 벤딩 세그먼트들의 단면과 유사할 수도 있다. 이 경우에, 벤딩 작동 와이어들이 통과하는 부분들은 벤딩 작동 와이어들의 운동을 제한하지 않도록 개방될 수도 있다.

도 17a, 도 17b 의 조종 가능한 부재는 복수의 연결 세그먼트들 (140) 을 포함하고, 인접한 연결 세그먼트들 (140) 은 서로 직교하는 힌지 축선들을 가지도록 구성된다. 벤딩 작동 와이어 (400) 가 각각의 루멘에 위치되도록 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 4 개의 루멘들 (112) 을 갖는다. 따라서, 조종 가능한 부재 (100) 는 2 자유도로 벤딩될 수 있다. 이 경우에, 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 연결 세그먼트들 (140) 의 힌지 샤프트들을 통과하지 않도록 벤딩 세그먼트들 (110) 의 보디 둘레에서 각각의 힌지 샤프트 로케이션 사이에 위치될 수도 있다.

다른 예시적 실시형태에서, 도 18a 및 도 18b 는 조종 가능한 부재 (100) 의 벤딩으로 인해 곡선 경로를 형성하는 와이어에서 슬랙을 개략적으로 도시한다. 도 3a, 도 3b 는 벤딩이 발생할 때 벤딩된 직선 경로를 따르는 와이어를 도시하고, 도 18a, 도 18b 는 벤딩이 발생할 때 곡선 경로를 따르는 와이어를 도시한다. 벤딩 전 2 개의 와이어 부분들의 길이들을 각각 L₁ 및 L₂ 로 나타내고 벤딩 후 2 개의 와이어 부분들의 길이들을 각각 L₁' 및 L₂' 로 나타낸다면, 2 개의 와이어 부분들의 길이들 사이 관계는 다음과 같다:

벤딩이 발생할 때 벤딩된 직선 경로를 형성하는 도 3a, 도 3b 의 와이어와 비교해, 곡선 경로를 형성하는 도 18a, 도 18b 의 와이어는 슬랙 길이가 대략 30% 감소될 수 있다. 이 원리를 이용하면, 벤딩 작동 와이어들은 경로 조절 부재를 포함함으로써 벤딩이 발생할 때 곡선 경로를 형성하도록 구성되어서, 슬랙을 최소화한다.

도 19a, 도 19b 는 경로 조절 부재를 사용하는 조종 가능한 부재를 도시한 도면이다. 도 19a, 도 19b 에 도시된 대로, 조종 가능한 부재 (100) 는 플레이트형 벤딩 세그먼트들 (110) 및 벤딩 세그먼트들 사이에 위치된 벽형 연결부들 (120) 을 포함한다. 또한, 4 개의 루멘들 (112) 은 벤딩 세그먼트들 (100) 및 연결부들 (120) 의 외부 에지들을 관통하도록 형성된다 (도 10 의 설명 참조).

도 19b 에 도시된 대로, 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 각각의 루멘에 직접 위치되기 보다는 각각의 루멘에서 경로 조절 부재 (150) 내부에 위치된다. 경로 조절 부재 (150) 는 금속과 같은 탄성 재료를 포함하고, 조종 가능한 부재 (100) 가 벤딩될 때 벤딩되어서, 곡선 와이어 경로를 형성한다 (이 경우에, 경로 조절 부재의 스티프니스는 도 13d 및 도 13e 에 도시된 대로 복원력을 발생시킬 만큼 충분히 높을 필요가 없고, 곡선 경로를 형성하기에 충분한 탄성력이면 충분할 것이다). 그러므로, 이 예시적 실시형태에 따른 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 벤딩된 직선 경로가 아니라 곡선 경로를 따라 벤딩되어서, 와이어 슬랙의 길이를 최소화한다.

이 예시적 실시형태는 가요성 힌지 구조를 사용한 조종 가능한 부재에 경로 조절 부재가 사용되는 실시예를 참조하여 설명되었지만, 경로 조절 부재를 사용해 도 11 내지 도 17a, 도 17b 에 도시된 조종 가능한 부재에 와이어들을 배치하는 것과 같은, 변형예들이 만들어질 수도 있다.

도 20a 및 도 20b 는 조종 가능한 부재의 벤딩을 도시한다. 도 20b 에 도시된 대로, 벤딩의 초기 스테이지에서, 벤딩은 전체 조종 가능한 부재 (100) 를 가로질러 균일하지 않고, 그것은 벤딩 작동 와이어 (300) 가 부착되는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 집중된다. 따라서, 와이어의 단부가 조종 가능한 부재 (100) 의 안쪽 방향으로 이동될 때 조종 가능한 부재의 원위 단부에 힘이 직접 전달되어서, 근위 단부에서 조종 가능한 부재의 더 적은 벤딩을 유발한다.

도 21a 내지 도 21c 는 본 발명의 예시적 일 실시형태에 따른 조종 가능한 부재 (100) 의 측면도들이다. 도 21a, 도 21b, 및 도 21c 는, 조종 가능한 부재가 원위 단부에서보다 근위 단부에서 보다 쉽게 벤딩되는 기하학적으로 향상된 구조를 형성함으로써 조종 가능한 부재의 원위 단부에 벤딩 집중을 감소시키는 실시형태를 도시한다.

구체적으로, 도 21a 에 도시된 대로, 벤딩 세그먼트들 (110) 은 조종 가능한 부재의 단면의 중심으로부터 떨어져 형성된 루멘들을 가지고, 조종 가능한 부재의 근위 단부에 더 가까울수록, 벤딩 세그먼트들의 루멘들은 조종 가능한 부재의 단면의 중심으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 이 경우에, 조종 가능한 부재 (100) 에 인가된 모멘트는 원위 단부에서 더 작고 근위 단부를 향하여 증가한다. 따라서, 조종 가능한 부재 (100) 는 그것의 근위 단부를 향해 보다 쉽게 벤딩된다.

도 21b 에서, 조종 가능한 부재가 원위 단부에서보다 근위 단부에서 보다 쉽게 벤딩되도록 연결부들 (120) 은 조종 가능한 부재 (100) 의 길이를 따라 형상이 점차 변하도록 구성된다. 일 실시예에서, 도 21b 에 도시된 대로, 길이를 따라 벤딩 특성들은 근위 단부에서보다 원위 단부에서 더 큰 단면 폭을 가지도록 연결부들을 구성함으로써 조절될 수 있다. 대안적으로, 연결부들의 폭을 조절하는 것 뿐만 아니라, 조인트 구조를 가지는 연결부들의 운동 범위 조절을 포함해, 다른 다양한 형상 변화 방식으로 연결부들을 구성할 수도 있다.

또한, 도 21c 에 도시된 대로, 벤딩 세그먼트들 (110) 사이 거리는 길이를 따라 변할 수도 있다. 구체적으로, 벤딩 세그먼트들 사이 거리가 원위 단부를 향해 더 짧아지고 근위 단부를 향해 더 길어지도록 연결부들 (120) 이 위치결정될 수도 있다. 이 경우에, 벤딩 세그먼트들 사이 거리가 더 길수록, 조종 가능한 부재의 벤딩은 더 용이하다. 이것은 원위 단부 가까이에서 벤딩 제한을 유발하고 근위 단부 가까이에서 벤딩 특성들 개선을 유발한다.

이 구성의 조종 가능한 부재는 루멘들을 따라 위치된 복수의 벤딩 작동 와이어들을 가지고, 각각의 벤딩 작동 와이어의 원위 단부는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된 와이어 종단 부재 (410) 에 의해 고정된다.

도 22a 내지 도 22c 는 와이어 종단 부재를 사용해 조종 가능한 부재 (100) 에 벤딩 작동 와이어들을 고정하는 방법을 도시한다. 조종 가능한 부재 (100) 및 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 크기가 매우 작기 때문에, 조종 가능한 부재의 원위 단부에 개별 벤딩 작동 와이어들을 고정하는 것은 매우 어렵다. 그러므로, 이 예시적 실시형태는 복수의 벤딩 작동 와이어들을 쉽게 고정할 수 있는 와이어 종단 부재를 사용한다.

도 22a 에 도시된 대로, 와이어 종단 부재 (410) 는 일측에 스레드 (411) 를 가지고, 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 나사고정된다. 또한, 와이어 종단 부재는 복수의 벤딩 작동 와이어들이 통과하는 복수의 홀들 (412) 을 포함하고, 홀들 (412) 은 조종 가능한 부재에서 루멘들에 대응하는 로케이션들에 형성된다. 그러므로, 도 22b 에 도시된 대로, 와이어 종단 부재 (410) 는 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 나사고정될 수 있고 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 와이어 종단 부재의 홀들에 삽입되어서 (도 22a), 벤딩 작동 와이어들 (도 22b 및 도 22c) 을 조종 가능한 부재 (100) 에 고정하는 것을 용이하게 한다.

와이어 종단 부재 (410) 는 조종 가능한 부재 (100) 와 엔드 이펙터 (300) 사이에 제공되는 구성요소일 수도 있다. 이 경우에, 와이어 종단 부재 (410) 는 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 나사고정될 수도 있고, 엔드 이펙터 (300) 는 와이어 종단 부재 (410) 에 연결될 수도 있다. 대안적으로, 도 23 에 도시된 대로, 벤딩 작동 와이어들 (400) 을 엔드 이펙터 (300) 의 내부에 고정하고 엔드 이펙터 (300) 를 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 직접 나사고정함으로써 엔드 이펙터 (300) 는 와이어 종단 부재로서 사용될 수도 있다.

도 22a 내지 도 22c 는 도 10 에 도시된 구조를 가지는 조종 가능한 부재에 대해 설명되었지만, 조종 가능한 부재가 다른 구조들을 가질지라도 벤딩 작동 와이어들은 마찬가지로 고정될 수 있다는 점은 말할 필요도 없다.

위의 설명에서, 조종 가능한 부재의 다양한 예시적 실시형태들은 도 5a, 도 5b 내지 도 22a 내지 도 22c 를 참조하여 설명되었다. 조종 가능한 부재 (100) 는 엔드 이펙터를 가지는 수술 장치의 구성요소로서 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 이미징 유닛 또는 작업 채널을 갖는 루멘 유닛과 같은 다양한 종류들의 수술 기구들을 위한 벤딩될 수 있는 조종 가능한 부재들에 적용 가능하다.

다시 도 2 를 참조하면, 엔드 이펙터 (300) 는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된다. 전술한 대로, 엔드 이펙터 (300) 는 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 직접 결합되거나 와이어 종단 부재와 같은 구성요소를 통하여 원위 단부에 결합될 수도 있다. 엔드 이펙터 (300) 는 수술에 사용하기 위한 다양한 유형들의 수술 요소들을 포함한다. 도 2 는 예로서 겸자 (31) 를 포함하는 엔드 이펙터를 도시한다.

엔드 이펙터 (300) 의 근위 단부는 이펙터 작동 와이어 (500) 에 연결된다. 이펙터 작동 와이어 (500) 는 조종 가능한 부재 (100) 의 채널들 (111) 에 위치되고, 조종 가능한 부재 (100) 및 관형 가요성 부재 (200) 를 통하여 조작부 (10) 에 기계적으로 연결된다. 그러므로, 이펙터 작동 와이어 (500) 는 조작부 (10) 에 의해 길이 방향으로 이동함에 따라 엔드 이펙터 (300) 를 작동시킨다.

도 24 는 엔드 이펙터의 작동 원리를 개략적으로 도시한 단면도이다. 엔드 이펙터 (300) 는 이펙터 작동 와이어 (500) 가 조작부 (10) 의 방향으로 당겨질 때 제 1 모드로 작동하고 (도 24a), 이펙터 작동 와이어 (500) 가 엔드 이펙터 (300) 의 방향으로 당겨질 때 제 2 모드로 작동한다 (도 24b). 제 1 모드에서, 작동 와이어 (500) 가 엔드 이펙터로부터 이격되는 방향으로 당겨질 때, 엔드 이펙터의 겸자는 닫혀지고 작동 와이어 (500) 에서 견인력이 해제될 때, 겸자에서 내부 스프링 메커니즘은 그것의 조들이 열리도록 한다. 조작부의 방향으로 이펙터 작동 와이어 (500) 를 당기는 작용은 조작부의 구동부 (40) 에 의해 쉽게 수행되어, 엔드 이펙터에 힘을 전달할 수도 있다. 한편, 이펙터 작동 와이어는 와이어 구조를 가지기 때문에 엔드 이펙터 (300) 의 방향으로 이펙터 작동 와이어 (500) 를 다시 이동시키는 작용은 구동부 (400) 에 의해 적절히 수행되지 않을 수도 있다. 그러므로, 이런 예시적 실시형태에서, 엔드 이펙터 (400) 는 탄성체 (341) 의 탄성을 사용해 엔드 이펙터의 방향으로 엔드 이펙터 작동 와이어 (500) 의 단부를 당김으로써 제 2 모드 작동을 수행하도록 탄성체 (341) 를 포함한다.

구체적으로, 도 24 에 도시된 대로, 엔드 이펙터의 이펙터 모듈은 외과 수술을 수행하기 위한 기구 부분 (310) 및 기구 부분 (310) 을 작동하기 위한 작동 부분 (320) 을 포함한다. 기구 부분 (310) 은 작동 부분 (320) 에 링크되고, 기구 부분 (310) 의 조인트 (330) 가 고정되어 있는 동안 수술 요소들, 예컨대 도 l 및 도 2 에서 겸자 (31) 가 작동 부분 (320) 의 운동에 의해 양측에서 개방 또는 폐쇄되도록 구성된다. 탄성체 (341) 는 작동 부분의 근위 단부에 위치될 수도 있다. 이펙터 작동 와이어 (500) 를 조작부 (10) 에 의해 당길 때, 작동 부분 (320) 은 탄성체 (341) 를 밀면서 뒤로 이동하고 수술 요소들은 따라서 폐쇄된다 (도 24a). 또한, 이펙터 작동 와이어 (500) 에 작용하는 힘이 조작부 (10) 에 의해 해제될 때, 탄성체 (341) 의 복원력은 작동 부분 (320) 을 기구 부분 (310) 의 방향으로 이동시켜서, 수술 요소들을 개방한다 (예컨대 도 24 참조). 이런 식으로, 엔드 이펙터의 작동 메커니즘은 탄성체의 사용으로 단순화될 수 있다.

탄성체를 사용한 엔드 이펙터의 구조는 다양한 방식으로 설계될 수도 있다. 도 25 는 이러한 엔드 이펙터의 실시예를 도시한 도면이다. 도 25 에 도시된 대로, 엔드 이펙터 (300) 는 이펙터 모듈 (301) 및 이펙터 모듈 (301) 이 장착되는 보디 부분 (340) 을 포함한다. 이펙터 모듈 (301) 의 기구 부분 (310) 은 보디 부분 (340) 의 원위 단부로 노출되도록 구성되고, 그것의 작동 부분 (320) 은 보디 부분 (340) 내부에 수용된다. 기구 부분 (310) 과 작동 부분 (320) 을 연결하는 조인트 (330) 는 보디 부분 (340) 에 고정될 수도 있고, 작동 부분 (320) 은 보디 부분 (340) 내부에서 왕복 운동을 할 수도 있다. 보디 부분 (340) 내부에 제공된 탄성체 (341) 는 작동 부분 (320) 뒤에 위치되고, 작동 부분 (320) 의 근위 단부는 이펙터 작동 와이어 (500) 에 연결된다. 그러므로, 기구 부분 (310) 은 이펙터 작동 와이어 (500) 및 탄성체 (341) 로 작동 부분 (320) 을 이동시킴으로써 조작된다.

또한, 엔드 이펙터 (300) 의 전부 또는 일부는 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 탈착 가능하게 연결될 수도 있다. 그러므로, 수술에 필요한 다양한 기구들은 선택적으로 체결되고 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 이펙터 모듈 (301) 이 이펙터 작동 와이어 (500) 의 원위 단부에 부착되거나 분리가능하도록 도 25 의 엔드 이펙터 (300) 가 구성된다. 이펙터 모듈 (301) 및 이펙터 작동 와이어 (500) 의 원위 단부는 다양한 방식으로 탈착 가능하게 체결될 수도 있고; 예를 들어, 그것들은 도 25 에 도시된 예시적 실시형태에 따라 자기로 함께 체결될 수도 있다. 그러므로, 작동 부분 (320) 의 근위 단부 또는 이펙터 작동 와이어 (500) 의 원위 단부 중 적어도 어느 하나는 자성체로 구성되고, 이는 체결을 가능하게 한다.

전술한 대로, 이 예시적 실시형태에 따른 수술 기구는 벤딩할 수 있는 조종 가능한 부재 (100) 및 작동 가능한 엔드 이펙터 (300) 를 포함한다. 또한, 조종 가능한 부재 (100) 및 엔드 이펙터 (300) 는 벤딩 작동 와이어들 (400) 및 이펙터 작동 와이어 (500) 와 같은 복수의 와이어 부재들에 의해 이동된다. 이들 와이어 부재들은 조종 가능한 부재 (100) 및 관형 가요성 부재 (200) 를 통과하도록 배열된다. 그러므로, 와이어 부재들 각각이 최단 경로를 가지도록 와이어 부재들이 선형으로 배열된다면, 조종 가능한 부재의 벤딩 또는 가요성 부재의 만곡에 의해 와이어들의 운동이 제한되거나 영향을 받을 수도 있다. 따라서, 이런 예시적 실시형태에서, 와이어 부재의 주행 경로를 형성하는 적어도 하나의 슬리브가 조종 가능한 부재 또는 가요성 부재 내부에 제공될 수도 있다. 이 슬리브는 슬리브가 제공되는 부분의 최대 길이보다 길어서 (예를 들어, 벤딩되거나 만곡될 때 상기 부분의 길이), 조종 가능한 부재가 벤딩되거나 가요성 부재가 만곡될 때에도 와이어 부재들은 충분히 긴 경로를 갖는다.

도 26 은 이펙터 작동 와이어의 주행 경로를 도시한 단면도이다. 도 26 에 도시된 대로, 이펙터 작동 와이어 (500) 의 일 단부는 엔드 이펙터 (300) 의 근위 단부에 장착되고, 타 단부는 조작부 (10) 에 기계적으로 연결된다 (도 1). 이펙터 작동 와이어 (500) 의 경로를 형성하는 슬리브 (600) 의 일 단부는 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부 또는 엔드 이펙터 (300) 의 근위 단부에서 제 위치에 고정된다. 또한, 타 단부는 관형 가요성 부재 (200) 의 근위 단부에서 제 위치에 고정된다. 이 경우에, 슬리브 (600) 는, 슬리브의 두 단부들이 고정된 부분의 길이 (조종 가능한 부재의 길이와 가요성 부재의 길이의 합) 보다 길다. 슬리브에 부가된 이런 추가 길이 (도 26a) 는, 조종 가능한 부재 (100) 가 벤딩될 때에도 (도 26b) 이펙터 작동 와이어 (500) 의 경로에 더 큰 룸을 제공한다. 그러므로, 엔드 이펙터 (300) 의 운동은 조종 가능한 부재 (100) 의 벤딩 운동으로부터 분리되어서 그것의 운동이 조종 가능한 부재 (100) 의 벤딩 운동에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수도 있다.

도 27 은 벤딩 작동 와이어의 주행 경로를 도시한 도면이다. 도 27 에 도시된 대로, 벤딩 작동 와이어 (400) 의 경로를 고정하기 위한 슬리브 (600) 가 제공될 수도 있다. 이 경우에, 슬리브 (600) 의 일 단부는 조종 가능한 부재 (100) 의 근위 단부 또는 가요성 부재 (200) 의 원위 단부에 고정되고, 타 단부는 가요성 부재 (200) 의 근위 단부에 고정된다. 슬리브 (600) 는, 슬리브가 배치되는 부분의 선형 길이에 부가된 추가 길이를 가지도록 구성된다. 그러므로, 조종 가능한 부재 (100) 의 벤딩은 관형 가요성 부재 (200) 의 만곡에 의해 영향을 받지 않을 것이다.

도 28 및 도 29 는 2 개의 벤딩 가능한 부분들을 갖는 벤딩 작동 와이어 (400) 의 주행 경로를 도시한 도면들이다. 앞의 도면들은 조종 가능한 부재 (100) 가 하나의 벤딩 부분을 가지는 구조를 도시하지만, 조종 가능한 부재 (100) 는 별도로 벤딩될 수 있는 원위 단부 조종 가능한 부분 (101) 및 근위 단부 조종 가능한 부분 (102) 으로 나누어질 수도 있다. 이 경우에, 원위 단부 조종 가능한 부분 (101) 은 원위 단부 벤딩 작동 와이어 (401) 로 벤딩되고, 근위 단부 조종 가능한 부분 (102) 은 근위 단부 벤딩 작동 와이어 (402) 로 벤딩된다. 원위 단부 벤딩 작동 와이어 (401) 의 일 단부는 원위 단부 조종 가능한 부분 (101) 의 원위 단부에서 고정되고, 원위 단부 조종 가능한 부분 (101) 에서 루멘들을 통과한 후, 조종 가능한 부재 (100) 및 가요성 부재 (200) 의 중공 채널들을 통하여 조작부 (10) 로 연장된다. 또한, 근위 단부 벤딩 작동 와이어 (402) 의 일 단부는 근위 단부 조종 가능한 부분 (102) 의 원위 단부에서 고정되고, 근위 단부 조종 가능한 부분 (102) 에서 루멘들을 통과한 후, 관형 가요성 부재 (200) 의 중공 채널들을 통하여 조작부 (10) 로 연장된다. 이 경우에, 2 개의 원위 단부 벤딩 작동 와이어들 (401) 및 2 개의 근위 단부 벤딩 작동 와이어들 (402) 이 각각의 벤딩 부분에 제공되어 1 자유도를 가질 수도 있고, 또는 4 개의 원위 단부 벤딩 작동 와이어들 (401) 및 4 개의 근위 단부 벤딩 작동 와이어들 (402) 이 각각의 벤딩 부분에 제공되어 2 자유도를 가질 수도 있다.

도 28 에 도시된 대로, 원위 단부 벤딩 작동 와이어 (401) 의 경로를 고정하기 위한 슬리브 (600) 가 제공될 수도 있다. 이 슬리브 (600) 의 일 단부는 원위 단부 조종 가능한 부분 (101) 의 근위 단부에 고정될 수도 있고, 타 단부는 관형 가요성 부재 (200) 의 근위 단부에 고정될 수도 있다. 또한, 도 29 에 도시된 대로, 근위 단부 벤딩 작동 와이어 (402) 의 경로를 고정하기 위한 슬리브 (600) 가 제공될 수도 있다. 이 슬리브 (600) 의 일 단부는 근위 단부 조종 가능한 부분 (102) 의 근위 단부에 고정될 수도 있고, 타 단부는 관형 가요성 부재 (200) 의 근위 단부에 고정될 수도 있다. 전술한 슬리브들의 경우와 같이, 각각의 슬리브 (600) 는 추가의 길이를 가져서, 각각의 벤딩 부분의 벤딩 운동이 분리될 수 있다.

전술한 대로, 도 26 내지 도 28 을 참조하여 설명된 슬리브들 (600) 은 그것들이 배치되는 부분의 길이에 부가된 추가 길이를 가지고, 탄성 재료를 포함할 수 있어서, 슬리브들의 형상이 구성요소들의 운동에 따라 변할 수 있도록 허용한다. 이러한 슬리브 구조는 다른 구성요소들의 운동으로부터 각각의 구성요소의 운동을 분리할 수 있고, 좁은 채널들에서 와이어 부재들이 마찰에 의해 비틀리거나 손상되는 것을 방지한다.

도 30 은 조작부 및 수술 기구의 단부의 연결 구조를 도시한 도면이다. 전술한 대로, 수술 기구들 (30) 은 각각 삽입부 (20) 에서 통로들에 위치되고, 수술 기구의 단부는 조작부 (10) 에 기계적으로 연결된다. 조작부 (10) 는 수술 기구의 복수의 와이어 부재들 (W) 에 대응하는 전달 부재들 (700) 및 와이어들에 체결될 커플러들 (701) 을 포함한다. 수술 기구의 와이어 부재들 (W) 은 각각 근위 단부에서 근위 단부 모듈 (M) 을 포함하고, 각각의 근위 단부 모듈 (M) 은 대응하는 커플러 (701) 에 체결된다. 따라서, 각각의 와이어 부재는 조작부에서 각각의 구동부에 의해 이동될 수 있다.

이 경우에, 삽입부 (20) 와 조작부 (10) 는 서로 부착되거나 분리 가능하고, 삽입부 (20) 내에 제공된 수술 기구 (30) 도 역시 조작부 (20) 로부터 부착되거나 분리 가능하다. 이것은 삽입부 또는 수술 기구가 세정되거나 새로운 것들로 교체될 수 있다는 것을 의미한다. 수술 기구 (30) 및 조작부 (10) 는 다양한 방식으로 탈착 가능하게 체결될 수도 있고; 예를 들어, 그것들은 도 30 에 도시된 대로 자기로 함께 체결될 수도 있다. 그러므로, 수술 기구의 근위 단부 (구체적으로, 벤딩 작동 와이어들 및 이펙터 작동 와이어의 근위 단부 모듈들) 또는 조작부의 원위 단부 (구체적으로, 전달 부재들의 커플러들) 는 자성체로 구성되고 자기력에 의해 서로 부착되거나 분리될 수도 있다.

도 31a, 도 31b 및 도 32 는 벤딩 작동 와이어들 (400) 을 움직이기 위한 조작부 (10) 의 구성을 개략적으로 도시한다. 전술한 수술 기구의 와이어 부재들 (W) 은 조작부 (10) 의 구동부 (40) 에 기계적으로 연결되고 구동부 (40) 의 운동에 따라 선형으로 이동한다. 구동부는 액추에이터, 선형 모터, 모터 등과 같은 다양한 기기들을 사용해 구성될 수도 있다. 또한, 각각의 와이어 부재는 별개로 이동할 수 있도록 상이한 구동부들에 연결될 수도 있다.

이 경우에, 조종 가능한 부재 (100) 내에서 서로 대면하게 위치된 한 쌍의 벤딩 작동 와이어들 (400) 은 벤딩이 발생할 때 반대 방향으로 움직인다. 구체적으로, 벤딩이 발생할 때, 곡률 중심에 가까운 벤딩 작동 와이어는 더 짧은 경로를 가지고 곡률 중심의 타측에서 벤딩 작동 와이어는 더 긴 경로를 갖는다. 그러므로, 서로 대면한 한 쌍의 와이어들은 단일 구동부 (40) 의 사용으로 동시에 반대 방향으로 이동할 수도 있다. 이 경우에, 조작부는 구동부들의 수를 감소시킴으로써 콤팩트하도록 설계될 수 있다.

도 31a, 도 31b 에서, 조작부는 나사 부재 (41) 및 나사 부재 (41) 를 회전하기 위한 구동부 (40) 를 포함한다. 나사 부재 (41) 는 양 방향 리드 나사일 수도 있고, 이는 다른 배향들을 가지는 2 개의 스레드 부분들이 단일 나사 부재에 형성되는 것을 의미한다. 그러므로, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403) 에 연결될 전달 부재의 커플러는 제 1 스레드 (41a) 에 결합되고, 제 2 벤딩 작동 와이어 (404) 에 연결될 전달 부재의 커플러는 제 2 스레드 (41b) 에 결합된다. 그러므로, 구동부가 회전함에 따라, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403) 및 제 2 벤딩 작동 와이어 (404) 는 각각 직선에서 반대 방향으로 대응하는 거리만큼 이동하여서, 조종 가능한 부재를 벤딩시킨다. 또한, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403) 및 제 2 벤딩 작동 와이어 (404) 의 운동 방향들은 구동부의 회전 방향을 변화시킴으로써 반전될 수 있어서, 그것들을 반대 방향으로 벤딩시킬 수 있다.

도 32 에서, 조작부는 한 쌍의 나사 부재들 및 나사 부재들을 회전시키기 위한 구동부 (40) 를 포함한다. 한 쌍의 나사 부재들은 제 1 스레드 (41a) 를 갖는 제 1 리드 나사 (42) 및 제 1 스레드와 반대 방향으로 배향된 제 2 스레드 (41b) 를 갖는 제 2 리드 나사 (43) 로 구성된다. 제 1 리드 나사 (42) 및 제 2 리드 나사 (43) 는 기어 (44) 에 의해 구동부 (40) 에 연결되고 구동부의 회전에 따라 동일한 방향으로 회전한다. 제 1 벤딩 작동 와이어 (403) 는 제 1 리드 나사 (42) 에 기계적으로 연결되고, 제 2 벤딩 작동 와이어 (404) 는 제 2 리드 나사 (43) 에 기계적으로 연결된다. 그러므로, 도 31a, 도 31b 의 경우에서처럼, 모터 (이 도면에 미도시됨) 가 회전할 때, 제 1 및 제 2 벤딩 작동 와이어들 (403, 404) 은 반대 방향으로 움직여서, 조종 가능한 부재를 벤딩시킬 수 있다.

도 31a, 도 31b 및 도 32 는 쌍을 이루어 벤딩 작동 와이어들을 구동하기 위해서 예로서 나사 부재의 사용을 도시하지만, 다양한 링크 구조들을 사용해 변형예들이 이루어질 수 있다는 점은 말할 필요도 없다.

도 33a, 도 33b 는 이상적인 연속 가요성 아암에서 벤딩 전과 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 길이를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 33a 는 이상적인 연속 가요성 아암에서 벤딩 전 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여주고, 반면에 도 33b 는 와이어 구동된 메커니즘 (A) (예컨대 풀리) 으로 당겨지는 이상적인 연속 가요성 아암에서 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 길이를 보여준다.

이상적인 연속 가요성 아암에서, 벤딩 작동 와이어를 2r 의 폭을 가지는 와이어 구동된 메커니즘 (A) 의 2 개의 대향한 측면들에 위치되도록 하고, 여기서 "r" 은 와이어 구동된 메커니즘 (A) 의 반경을 나타내고; "L₁" 및 "L₂" 는 각각 벤딩 전 와이어 구동된 메커니즘 (A) 의 양 대향 측들로부터 벤딩 세그먼트 (미도시) 까지 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타내고; "L₁ ^'" 및 "L₂ ^'" 는 각각 벤딩 후 와이어 구동된 메커니즘 (A) 의 양 대향 측들로부터 벤딩 세그먼트 (미도시) 까지 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타내고; "L" 은 와이어 구동된 메커니즘 (A) 의 중심으로부터 벤딩 세그먼트까지 길이를 나타내고; "R" 은 화살표가 가리키는 방향으로 와이어 구동된 메커니즘 (A) 을 당길 때 곡률 반경을 나타내고, 와이어 구동된 메커니즘 (A) 에 의한 벤드 각도는 "θ" 로 표시된다.

도 33a, 도 33b 에 도시된 이상적인 연속 가요성 아암에서, 벤딩 전과 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 전체 길이를 하기 수학식으로 나타낼 수 있다:

벤딩 전:

벤딩 후:

하지만, 도 34a, 도 34b 는 실제 상태에서 (도 34a 에 도시된) 벤딩 전 및 (도 34b 에 도시된) 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 길이를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 34b 가 도시한 대로, 벤딩 작동 와이어는 (ΔL 연신율로 나타낸 대로) 당겨서 신장되어서, 해제된 와이어에 슬랙 (B) 을 유발하고, 이는 백래시를 초래한다. 이런 상태에서, 벤딩 전과 벤딩 후 벤딩 작동 와이어들의 길이의 전체 길이를 하기 수학식으로 나타낼 수 있다:

벤딩 전:

벤딩 후:

연신율;

반면에, 이런 예시적 실시형태에서, 벤딩 세그먼트는 연신율에 의해 초래된 슬랙을 최소화하도록 장력 조정 부재들을 가지는 일련의 중간 조인트들을 포함하도록 구성될 수도 있다. 도 35 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 예시적 벤딩 세그먼트를 도시한 도면이다. 도 35 에서, 벤딩 세그먼트 (80) 는 벤딩 세그먼트의 종방향 축선 방향을 따라 배열된 4 개의 중간 조인트들 (81, 82, 83, 84) 을 포함하는 것으로 도시된다. 각각의 중간 조인트 (81, 82, 83, 84) 는 제 1 링크 부분 (811, 821, 831, 841) 및 제 2 링크 부분 (812, 822, 832, 842) 을 각각 갖는다. 각각의 중간 조인트 (81, 82, 83, 84) 는 인접한 중간 조인트와 직교하여, 평행하게 또는 임의의 각도로 상호 적층될 수도 있다.

벤딩 세그먼트 (80) 는 각각의 중간 조인트 (81, 82, 83, 84) 를 통과하는 복수의 루멘들 (801) 을 추가로 포함한다. 따라서, 동수의 벤딩 작동 와이어들 (명료성을 위해 생략) 은 각각의 루멘 (801) 을 각각 통과하도록 배열되고 벤딩 세그먼트 (80) 를 벤딩시키도록 대응하여 제공될 수도 있다.

각각의 중간 조인트 (81, 82, 83, 84) 는 제 1 링크 부분 (811, 821, 831, 841) 및 제 2 링크 부분 (812, 822, 832, 842) 에 결합된 2 개의 장력 조정 부재 (813, 823, 833, 843) 를 추가로 포함한다. 벤딩 세그먼트들이 벤딩될 때 각각의 장력 조정 부재 (813, 823, 833, 843) 는 벤딩 작동 와이어들의 연신율을 보상하도록 구성되어서, 벤딩 작동 와이어들의 길이가 변경되어 미리 정해진 길이로 유지된다.

도 36 에서, 장력 조정 부재 (813) 는 2 개의 축외 (off-axis) 힌지 조인트들 (814) 을 포함하는 이중 힌지 조인트이다. 각각의 축외 힌지 조인트 (814) 는 제 1 링크 부분 (811) 에 결합된 제 1 인터페이싱 하프 (815, 815') 및 제 2 링크 부분 (812) 에 결합되고 제 1 인터페이싱 하프 (815, 815') 에 대해 대응하여 피봇 선회되는 제 2 인터페이싱 하프 (816, 816') 를 포함한다. 이런 예시적 실시형태에서, 각각의 제 1 인터페이싱 하프 (815, 815') 는, 각각, 돌기부 단부를 가질 수도 있고, 제 2 인터페이싱 하프 (816, 816') 는 대응하여 리세스 단부를 가질 수도 있다. 다른 예시적 실시형태에서는, 그 대신 각각의 제 1 인터페이싱 하프가 각각 리세스 단부를 가질 수도 있고, 제 2 인터페이싱 하프는 대응하여 돌기부 단부를 갖는다.

피봇 선회 모션은 벤딩 배향에 따라 2 개의 축외 힌지들 (814) 중 하나에서 발생할 것이다. 도 37a, 도 37b 는 도 36 의 장력 조정 부재 중 하나의 피봇 선회 모션을 보여주고, 도 37a 는 좌측으로 벤딩하는 장력 조정 부재의 정면도이고, 도 37b 는 우측으로 벤딩하는 장력 조정 부재의 정면도이다. 도 37a 에 도시된 대로, 중간 조인트는 종방향 축선 방향으로부터 오프셋되는 좌측 힌지 (814) 의 좌측으로 벤딩 배향으로 벤딩되어서, 단지 제 1 인터페이싱 하프 (815) 만 좌측에서 피봇 선회 이동한다. 유사하게, 도 37b 에 도시된 대로 중간 조인트 (81) 가 우측으로 벤딩될 때 단지 제 1 인터페이싱 하프 (815') 만 우측으로 피봇 선회 이동한다.

도 38a, 도 38b 는 도 36 의 장력 조정 부재 구조를 사용해 최소화되는 와이어 연신율에 의해 초래되는 와이어의 슬랙을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 38a 는 장력 조정 부재 구조가 벤딩되기 전 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타내고, 도 38b 는 장력 조정 부재 구조가 벤딩된 후 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타낸다.

도 38a 및 도 38b 에서, "L" 은 중간 조인트 (81) 의 중심 축선 방향을 따라 제 1 링크 부분 (811) 또는 제 2 링크 부분 (812) 의 높이를 각각 나타낸다. "L₁" 은 벤딩 전 제 1 링크 부분 (811) 의 좌측과 제 2 링크 부분 (812) 사이에서 루멘을 통과하는 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타내고, "L₁'" 은 벤딩 후 좌측에서 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타낸다. "L₂" 는 벤딩 전 제 1 링크 부분 (811) 의 우측과 제 2 링크 부분 (812) 사이에서 루멘을 통과하는 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타내고, "L₂'" 는 벤딩 후 우측에서 벤딩 작동 와이어의 길이를 나타낸다. "r" 은 각각의 링크 부분의 중심 축선으로부터 벤딩 작동 와이어가 통과하는 루멘까지 반경을 나타낸다. "R" 은 중간 조인트 (81) 가 벤딩될 때 곡률 반경을 나타내고 벤드 각도는 "θ" 로 표시된다. 본원에서 "d" 는 각각의 링크 부분의 중심 축선으로부터 각각의 축외 힌지 조인트들 (814) 까지 거리를 나타낸다.

도 38a 및 도 38b 에 나타낸 것처럼, 와이어 연신율이 이런 예시적 실시형태에서 무시된다면, 벤딩 전과 벤딩 후 벤딩 작동 와이어의 길이의 전체 길이는 하기 수학식으로 나타낼 수 있다:

여기서,

도 39 는 매트랩 (Matlab) 을 사용해 계산된 벤딩 각도 (θ) 에 따라 벤딩 작동 와이어들의 전체 길이 변화 (ΔL) 를 보여주는 시뮬레이션 결과이다. 예를 들어, L = 2, d = 0.45 일 때, θ 가 설계된 조인트의 모션 범위 내에 있을 때 (0 ~ 45 도) ΔL 은 < 0 으로 유지되어서; 와이어 연신율에 의해 유발된 슬랙은 ΔL 에 의해 보상될 수 있고, 이는 축외 힌지 조인트들에 의해 가능하게 된다.

따라서, 중간 조인트 (81) 의 피봇 선회 모션은 중간 조인트 (81) 의 종방향 축선 방향으로부터 오프셋되어 위치되는 힌지 (814) 에서 발생한다. 벤딩 작동 와이어들의 연신율이 축외 피봇 선회 모션에 의해 보상되므로 벤딩 작동 와이어들의 길이는 변경되어 미리 정해진 길이로 유지된다.

도 40 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 블록도이다. 도 41 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 개략도이다. 벤딩될 수 있는 조종 가능한 부재 (100) 는 수술 기구 (30) 의 원위 단부에 제공된다. 조종 가능한 부재 (100) 는 함께 연결되는 중공 채널들 (도 40 및 도 41 에 미도시) 을 갖는 복수의 벤딩 세그먼트들 (110) 을 갖는다. 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 길이 방향으로 형성되는 복수의 루멘들 (112) 을 포함한다. 가요성 재료를 포함하는 관형 가요성 부재 (200) 는 조종 가능한 부재 (100) 의 근위 단부에 제공된다. 관형 가요성 부재 (200) 는, 수술 장치 (1) 의 원위 단부로부터 연결된 다양한 유형들의 와이어 부재들이 위치되는 중공 튜브를 포함할 수도 있다. 선택적으로, 엔드 이펙터 (300) 는 조종 가능한 부재 (100) 의 원위 단부에 제공되고, 엔드 이펙터 (300) 는 선택적으로 이펙터 작동 와이어 (500) 에 의해 작동될 수도 있다 (예컨대 도 2, 도 24 내지 도 26 참조).

조종 가능한 부재 (100) 의 각각의 벤딩 세그먼트 (110) 는 힌지 운동을 허용하도록 인접한 벤딩 세그먼트들에 연결되고, 벤딩 작동 와이어 (400) 에 의해 벤딩된다 (예컨대 도 2 참조). 이런 예시적 실시형태에서, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 및 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 는 조종 가능한 부재 (100) 및 관형 가요성 부재 (200) 를 통과하도록 별개의 루멘들 (112) 에 위치되고, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 및 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 의 원위 단부들은 조종 가능한 부재 (100) 에 연결되고 그것들의 근위 단부들은 구동 부재 (160) 에 기계적으로 연결된다. 그러므로, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 및 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 가 구동 부재 (160) 에 의해 이동될 때, 복수의 벤딩 세그먼트들 (110) 은 힌지로 이동하여서, 조종 가능한 부재 (100) 의 1-DOF 벤딩 모션을 유발한다.

구동 부재 (160) 는 제 1 모터 (161), 제 2 모터 (162), 제 1 모션 전달 유닛 (163) 및 제 2 모션 전달 유닛 (164) 을 포함한다. 제 1 모터 (161) 는 제 1 모션 전달 유닛 (163) 을 통하여 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 에 결합되어서, 제 1 모터 (161) 로부터 동력은 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 에 전달되어서 그것을 작동시킬 수도 있다. 유사하게, 제 2 모터 (162) 는 제 2 모션 전달 유닛 (164) 을 통하여 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 에 결합되어서, 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 를 작동하도록 제 2 모터 (162) 로부터 동력을 전달한다. 이런 예시적 실시형태에서, 제 1 모션 전달 유닛 (163) 및 제 2 모션 전달 유닛 (164) 은 리드 나사 또는 볼 나사일 수도 있지만, 이 구성에 제한되지 않는다.

제 1 센서 (171) 및 제 2 센서 (172) 를 포함하는 장력 모니터링 부재 (170) 가 추가로 제공된다. 제 1 센서 (171) 는 제 1 모션 전달 유닛 (163) 에 결합되고 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 에 결합된다. 제 1 센서 (171) 는 사전 벤딩과 원하는 벤딩 모션 사이에서 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 의 장력 변화 감지에 반응하는 제 1 피드백 신호 (S1) 를 제공할 수도 있다. 유사하게, 제 2 센서 (172) 는 제 2 모션 전달 유닛 (164) 및 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 에 결합된다. 제 2 센서 (172) 는 사전 벤딩과 원하는 벤딩 모션 사이에서 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 의 장력 변화 감지에 반응하는 제 2 피드백 신호 (S2) 를 제공할 수도 있다. 이 실시형태에서, 제 1 센서 (171) 및 제 2 센서 (172) 는 로드 셀들이지만, 이에 제한되지 않는다. 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 또는 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 의 장력 변화는 로드 셀에 가해진 로드에 맞게 보정되는 전기 값 변화 (예컨대 전압, 전류 또는 기타 파라미터들) 를 제공한다.

전술한 바와 같은 구동 부재 (160) 및 장력 모니터링 부재 (170) 는 또한 제어 부재 (180) 에 전기적으로 연결된다. 제어 부재 (180) 는 제 1 피드백 신호 (S1) 에 반응하는 제 1 출력 신호 (S3) 를 제공하고 제 1 모터에 전달할 수도 있다. 제 1 출력 신호 (S3) 를 수신할 때, 제 1 모터 (161) 는 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 를 조절 (즉, 당김 또는 해제) 하도록 구동될 것이다. 유사하게, 제어 부재 (180) 는 제 2 피드백 신호 (S2) 에 반응하는 제 2 출력 신호 (S4) 를 제공하고, 제 2 모터 (162) 에 전달하여서 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 를 조절할 수도 있다.

도 42 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 벤딩 상태에서 수술 기구를 도시한 도면이다. 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 는 조종 가능한 부재 (100) 를 벤딩하도록 작동될 때 (즉, 도 42 에 도시된 대로 제 1 모터 (161) 의 방향을 향해 당겨질 때), 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 및/또는 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 의 장력은 다양한 이유들 때문에 변한다. 예를 들어, 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 의 벤딩 방향을 따라 벤딩 전과 벤딩 후 사이에서 길이 변화는 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 의 것과 유사하다. 그러므로, 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 의 장력은 변화될 것이고 백래시는 벤딩으로 인해 생성되어서, 미세 조절을 어렵게 만들 것이다.

이런 예시적 실시형태에서, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 에 의해 유발된 장력 변화는 장력에 의해 유도된 전압 변화를 통하여 제 1 센서 (171) 및 제 2 센서 (172) 에 의해 각각 측정되고 모니터링될 수 있다. 그 후, 제 1 피드백 신호 (S1) 및 제 2 피드백 신호 (S2) 는 전압 변화에 응하여 제어 부재 (180) 에 제공된다. 제 1 피드백 신호 (S1) 와 제 2 피드백 신호 (S2) 를 수신하고 처리한 후, 제어 부재 (180) 는 제 1 출력 신호 (S3) 및 제 2 출력 신호 (S4) 를 제 1 모터 (161) 및 제 2 모터 (162) 에 별개로 제공할 것이다. 그 후, 제 1 모터 (161) 는 제 1 출력 신호 (S3) 에 응하여 움직이지 않을 것이고, 제 2 모터 (162) 는 제 2 출력 신호 (S4) 에 응하여 미리 정해진 길이가 될 때까지 조종 가능한 부재 (100) 의 방향을 향하여 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 를 해제하여서, 제 1 벤딩 작동 와이어 (403a) 및 제 2 벤딩 작동 와이어 (403b) 는 다시 미리 정해진 장력 하에 유지될 것이다.

도 43 은 본 발명의 다른 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 블록도이다. 도 44 는 본 발명의 다른 예시적 실시형태에 따른 수술 기구를 도시한 개략도이다. 엔드 이펙터 (300) 는 보디 벽과 자주 접촉하거나 보디 경로를 따라 전방으로 밀리면서 보디 재료에 대해 마찰을 발생시키거나 엔드 이펙터 (300) 를 작동할 때 반력을 발생시키므로 다양한 외력들을 부여받을 수도 있다. 전형적인 수술에서, 외과의는 그 자신의 손가락(들)에 의해 이러한 외력을 느낀다. 하지만, 로봇식 수술에서, 외과의들은 외력을 직접 느끼지 못할 수 있고 그들이 할 수 있는 모든 것은 단지 그들의 관찰 또는 경험에 의한 추측이다.

따라서, 이 실시형태에서, 본원에 제공된 수술 기구 (30) 는 통신 부재 (191) 를 통하여 외과의 스테이션 (190) 과 함께 기능할 수도 있다.

전술한 바와 같은 제 1 센서 (171) 및 제 2 센서 (172) 는, 감지된 값과 조종 가능한 부재 (100) 에 적용된 정상 작동시 인장되는 값 사이 전위 차가 미리 설정된 한계 값 (ΔVth) 을 초과하는지 여부에 따라 외력 인가 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 외력이 인가된 것으로 결정될 때, 제 1 센서 (171) 및 제 2 센서 (172) 는 제 1 외력 신호 (S5) 및 제 2 외력 신호 (S6) 를 각각 제어 부재 (180) 에 제공할 것이다. 제어 부재 (180) 는 제 1 외력 신호 (S5) 및 제 2 외력 신호 (S6) 에 응하여 통신 부재 (191) 를 통하여 전달된 명령 신호 (S7) 를 추가로 제공할 것이다.

통신 부재 (191) 는 제어 부재 (180) 내 내장형일 수도 있고 또는 외장형일 수도 있다. 또한, 통신 부재 (191) 는 본 기술분야에서 임의의 전기 통신 기술을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 통신 부재 (191) 는 무선 송신기 및 무선 수신기 (도면들에 미도시됨) 를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 신호가 디지털이거나 디지털화되고, 제어 부재 (180) 에 의해 변조되는 경우에, 무선 송신기는 표준 프로토콜, 예컨대, Bluetooth® 에 따라 구성될 수도 있다. 대안적으로, 하드와이어드 또는 무선 송신기, 표준 또는 전용 (proprietary) 의 임의의 다른 적합한 구성이 사용될 수도 있다. 또한, 무선 송신기는 그로부터 연장되는 안테나 (미도시) 를 포함하여서 무선 수신기로 신호의 전달을 용이하게 할 수도 있다.

외과의 스테이션 (190) 은 외과의들에 의해 수동으로 조작되어서 차례로 외과의의 조작에 응하여 수술 기구 (30) 의 모션을 제어하도록 적합화된다. 이 실시형태에서, 외과의 스테이션 (190) 은 명령 신호 (S7) 에 응하여 저항력 또는 진동에 관련된 정보를 외과의 스테이션 (190) 에 표시하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 전술한 바와 같은 제어 부재 (180) 는 햅틱 피드백의 형태로 명령 신호 (S7) 를 처리하여 전달하도록 햅틱 피드백 제어기 (도면들에 미도시) 를 포함할 수도 있다. 햅틱 피드백은 다양한 형태들, 예를 들어, 진동 감각 (예컨대 진동들), 역감 (예컨대 저항) 및 압각, 열 지각 (고온), 및/또는 저온 지각 (cryoperception) (저온) 을 포함하지만 이에 제한되지 않는 기계적인 감각 (mechanosensation) 을 통하여 제공될 수도 있다. 외과의 스테이션 (190) 은 햅틱 피드백을 외과의들에게 전달하여 그들에게 외력을 알리도록 햅틱 조이스틱 (도면들에 미도시됨) 을 포함할 수도 있다.

다른 실시형태들에서, 저항력 또는 진동에 관련된 정보는 그래픽 정보 또는 음향 정보로서 나타낼 수도 있다. 본원에서 외과의 스테이션 (190) 은 이러한 그래픽 정보 또는 음향 정보를 표시하도록 사용자의 인터페이스를 포함하는 본 기술분야에 공지된 다양한 유형들일 수도 있다. 본원에 제공된 수술 기구 (30) 로, 외력은 장력 모니터링 부재 (170) 에 의해 검출 및 모니터링될 수도 있고 시각화된 형태로 표시되고 햅틱 피드백에 의해 감지될 수도 있다. 따라서, 외과의들은 심지어 원격 조종 (tele-operation) 조건에서 외력에 대해 적시에 외과의 스테이션에서 주 기기를 사용해 부가적 힘을 인가할 수 있다. 또한, 수술 기구 (30) 를 사용해 수술을 수행하는 정확도가 증가될 것이다.

추가 양태에서, 본 발명은 또한 로봇들 등과 사용하기 위한 개인 맞춤형 주 제어기, 특히 로봇식 수술 기기들, 시스템들, 및 방법들을 제공한다. 로봇 보조 수술에서, 외과의는 전형적으로 주 제어기를 작동하여 수술 부위에서 로봇식 수술 기기들의 모션을 원격으로 제어한다. 주 제어기는 상당한 거리만큼 (예컨대, 수술실을 가로질러, 다른 룸에서, 또는 환자와 완전히 다른 건물에서) 환자로부터 분리될 수도 있다. 대안적으로, 주 제어기는 수술실에서 환자와 아주 가까이 위치결정될 수도 있다. 그것과는 관계 없이, 주 제어기는 전형적으로 수동 입력 핸들의 외과의의 조작을 기반으로 도 1 에 도시된 대로 수술 장치 (1) 를 이동시키기 위해서 하나 이상의 수동 입력 핸들을 포함할 것이다. 전형적으로, 수동 입력 핸들은 3 개의 축선들에서 회전 뿐만 아니라 3 개의 축선들에서 병진 운동에 대응할 수도 있는 6 자유도로 원활한 모션을 허용하도록 설계될 수도 있다.

또한, 다양한 외과 수술들을 수행하기 위해서 수술 기구 (30) 를 구동하도록, 수동 입력 핸들 그 자체는 그리핑 모션을 위한 자유도를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 내장형 그리핑 기기는 추가로 수동 입력 핸들의 근위 단부에 제공될 수도 있어서, 그리핑 기기는 레버링되어서 조작자가 가위, 겸자 또는 지혈 겸자의 모션을 모방하고 수술 기구 (30) 의 작동을 제어하고, 예로, 수술 부위를 그리핑함으로써 수술 부위에서 조직 및/또는 다른 재료를 이동시키도록 엔드 이펙터 (300) (도 1 참조) 를 작동할 수도 있다. 하지만, 이러한 그리핑 기기는 교체할 수 없어서, 따라서 조작자들은 선택의 여지가 없지만 그들이 매우 익숙하지 않은 그리핑 기기와 수동 입력 핸들을 사용하도록 강요받는다. 따라서, 외과 수술들을 위한 주 제어기를 사용한 정밀 제어는 보다 어려워질 수도 있다.

위에서 개설된 이유들 때문에, 로봇식 수술, 원격 수술, 및 다른 원격 로봇 조작 용도들을 위해 개선된 기기들, 시스템들, 및 방법들을 제공하는 것이 유리할 것이다. 예시적 실시형태에서, 개인 맞춤형 주 제어기가 본원에 제공된다. 도 45 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 개인 맞춤형 주 제어기를 도시한 블록도이다. 개인 맞춤형 주 제어기 (9) 는 수술 장치 (1) 에 전기적으로 연결되는 프로세서 (P) (예컨대 컴퓨터) 에 결합될 수도 있다. 본원에 제공된 대로, 개인 맞춤형 주 제어기 (9) 는 제어 플랫폼 (90), 연결부 (91), 및 교환 가능한 그립 (92) 을 포함할 수도 있다. 도 45 에 도시된 대로, 제어 플랫폼 (90) 은 프로세서 (P) 를 통하여 수술 장치 (1) (예컨대, 도 1 참조) 의 운동을 제어하도록 하나 이상의 운동 신호들을 규정하고 입력하도록 구성될 수도 있다.

일부 대안적인 실시형태들에서, 제어 플랫폼 (90) 은, 본원에서 참조로 전부 원용되는, 미국 특허 제 7714836 호, 제 7411576 호, 및 제 6417638 호에 설명한 대로 조인트들과 연결된 다수의 강성 링크들을 포함하는 직렬 조종기일 수도 있다. 예를 들어, 도 46 에 도시된 대로, 이런 유형의 제어 플랫폼 (90) 은 베이스 (900a) 를 포함한 보디 (900), 입력 핸들 (901) 및 제 1 복수의 센서들 (902) 을 포함할 수도 있다. 베이스 (900a) 는 실질적으로 수직 배향을 가지는 제 1 축선 (A01) 에 대해 회전할 수도 있다. 입력 핸들 (901) 은 제 1 링크 (903), 제 2 링크 (904) 및 외부 짐벌 (907) 과 내부 짐벌 (908) 을 포함하는 짐벌 구조를 포함할 수도 있다. 제 1 링크 (903) 는 제 1 축선 (A01) 에 대해 실질적으로 수직 배향을 가지는 제 2 축선 (A02) 에 대해 제 1 링크 (903) 를 이동시킬 수 있는 제 1 조인트 (905) 를 통하여 보디 (900) 에 대해 피봇 선회된다. 제 2 링크 (904) 는 제 2 축선 (A02) 에 실질적으로 평행한 제 3 축선 (A03) 에 대해 제 2 링크 (904) 를 이동시킬 수 있는 제 2 조인트 (906) 를 통하여 제 1 링크 (903) 에 대해 피봇 선회된다.

짐벌 구조는 외부 짐벌 (907) 및 내부 짐벌 (908) 을 포함하는 제 2 링크 (904) 의 자유 단부에 장착된다. 외부 짐벌 (907) 은 제 2 링크 (904) 에 의해 피봇 선회 지지되고 제 3 축선 (A03) 에 실질적으로 수직인 제 4 축선 (A04) 에 대해 회전하도록 허용된다. 내부 짐벌 (908) 은 외부 짐벌 (907) 에 의해 피봇 선회 지지되고 제 4 축선 (A04) 에 실질적으로 수직인 제 5 축선 (A05) 에 대해 회전하도록 허용된다. 연결부 (91) (도 48a) 는 내부 짐벌 구조 (908) 에 장착되고 그것에 전기적으로 연결된 교환 가능한 그립 (92) 이 제 6 축선 (A06) 에 대해 회전하도록 허용된다.

내부 짐벌 구조 (908) 에 장착된 연결부 (91) 는 입력 핸들 (901) 및 교환 가능한 그립 (92) 을 전기적으로 연결한다. 도 47 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 제어 플랫폼에 연결된 연결부를 도시한 사시도이다. 일 실시형태에서, 연결부 (91) 는 플러그-소켓 유형의 커넥터일 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도 47 에 도시된 대로, 일 실시형태에서, 연결부 (91) 의 1-프롱 플러그 (911) 는 내부 짐벌 (908) 에 결합될 수도 있고 대응하는 소켓 구조 (912) 는 교환 가능한 그립 (92) 의 원위 단부에 장착될 수도 있어서 (도 48a 내지 도 48c 참조), 교환 가능한 그립 (92) 은 내부 짐벌 구조 (908) 에 연결되고 제 5 축선 (A05) 에 실질적으로 수직인 제 6 축선 (A06) 에 대해 회전하도록 허용된다. 대안적으로, 일부 실시형태들에서, 연결부 (91) 의 1-프롱 플러그 (911) 는 교환 가능한 그립 (92) 의 원위 단부 (924) 에 결합될 수도 있고 소켓 구조 (912) 는 내부 짐벌 (908) 에 장착될 수도 있다 (도 48a 내지 도 48c 참조).

따라서, 제어 플랫폼 (90) 은 (X, Y, 및 Z 방향들로) 3 병진 운동 자유도 및 (피치 (pitch), 요 (yaw), 및 롤 모션으로) 3 회전 자유도를 포함한 6 자유도 운동을 제공할 수 있다. 그리하여, 입력 핸들 (901) 은 그 자체가 병진 운동할 때 또는 장착된 교환 가능한 그립 (92) 이 제어 플랫폼 (90) 에 대해 X, Y, 및 Z 방향으로 움직일 때 복수의 위치 파라미터들 (P1) 을 제공할 수 있고 그리고/또는 그 자체가 회전 운동할 때 또는 장착된 교환 가능한 그립 (92) 이 제어 플랫폼 (90) 에 대해 피치, 요, 및 롤 모션으로 움직일 때 복수의 배향 파라미터들 (P2) 을 제공할 수 있다.

일 실시형태에서, 하나 이상의 제 1 센서들 (902) 은 입력 핸들 (901) 에 장착되고 전술한 위치 파라미터들 (P1) 및/또는 배향 파라미터들 (P2) 에 응하여 하나 이상의 제 1 운동 신호들 (S8) 을 발생시키도록 구성될 수도 있다. 제 1 센서들 (902) 은 예를 들어 제 1 조인트 (905), 제 2 조인트 (906) 및/또는 짐벌 구조 (907) 에 장착될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제 1 센서들 (902) 은 입력 핸들 (901) 및/또는 장착된 교환 가능한 그립 (92) 의 모션에 의해 유발된 위치, 배향, 힘, 토크, 속도, 가속도, 스트레인, 변형, 자기장, 각도 및/또는 광 (이에 제한되지 않음) 과 같은 상태 또는 변화를 기반으로 위치 파라미터들 (P1) 및/또는 배향 파라미터들 (P2) 을 측정할 수 있는 임의의 유형의 센서들일 수도 있다. 예를 들어, 제 1 센서들 (902) 은 압전 센서, 단순 압전 결정, 홀 효과 또는 저항 스트레인 게이지 센서, 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 압력 또는 힘 센서일 수도 있고, 이들은 전부 독립형이거나 신호 컨디셔닝 전자 장치 (휘트스톤 브리지, 저잡음 증폭기, AID 컨버터, 등) 와 단일 칩 또는 단일 패키지 밀봉된 모듈로 일체화될 수 있다. 다른 실시형태들에서는, 각도 센서 또는 회전 센서일 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 특정 실시형태에서, 제 1 센서 (902) 는 홀 효과 센서일 수도 있다. 본 기술분야에 공지된 대로, 홀 효과 센서는 위치 파라미터 (P1) 및/또는 배향 파라미터 (P2) 에 응답하는 자기장을 감지하도록 대응하는 자석 요소 (도면들에 미도시) 의 존재 하에 사용될 수도 있다. 그 후, 제 1 센서들 (902) 은 그에 맞춰 수술 장치 (l) 의 운동 (예컨대, 롤, 병진 운동 또는 피치/요 운동) 을 제어하도록 제 1 운동 신호 (S8) 를 발생시킬 수도 있다.

도 48a 내지 도 48c 은 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 교환 가능한 그립을 도시한 사시도이다. 일 실시형태에서, 본원에서 제공된 교환 가능한 그립 (92) 은 수동 수술 기구들로부터 실제 손잡이들을 모방한 분리 가능한 손잡이 (921) 를 포함할 수도 있고, 즉, 그것은 동일한 크기와 형상일 수도 있고, 외과의에게 사실성을 제공하도록 압착되거나 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 49a 에 도시된 2 개의 그립 레버들 (922, 923) 은 핀칭 또는 파지 모션의 자유도를 제공하도록 분리 가능한 손잡이 (921) 의 근위 단부에서 피봇 선회될 수도 있다. 두 그립 레버들 (922, 923) 은 핀칭 또는 파지 모션 자유도를 제공하기 위해서 화살표들 (H) 로 나타낸 것처럼 분리 가능한 손잡이에 대해 서로를 향해 움직이도록 허용될 수도 있다. 필드, 외과의, 또는 수술에 따라 실제 표준 수술용 손잡이들을 모방하기 위해서, 분리 가능한 손잡이 (921) 및 그립 레버들 (922, 923) 이 각각 도 48b 및 도 48c 에 도시된 대로 핀셋 또는 복강경 핸드 기구들과 같은 다양한 유형들의 수술 도구들로서 교환 가능하도록 설계될 수도 있다.

또한, 일부 실시형태들에서, 분리 가능한 손잡이 (921) 는 그것의 원위 단부 (924) 에서 소켓 구조 (912) 에 장착되거나 분리될 수도 있다. 본원에 제공된 소켓 구조 (912) 는 연결부 (91) 의 1-프롱 플러그 (911) 에 전기적으로 연결되거나 분리될 수 있어서, 분리 가능한 손잡이 (921) 는 그에 맞춰 외과의로부터 입력된 관련 그리핑 모션을 수용하도록 구현될 수도 있고 대응하는 제어 신호들이 추후에 발생되고 제어 플랫폼 (90) 을 통하여 수술 장치 (1) 에 전달된다.

교환 가능한 그립 (92) 의 그리핑 모션을 감지하기 위해서, 일 실시형태에서, 분리 가능한 손잡이 (921) 는 그립 레버들 (922, 923) 의 모션에 의해 유발된 위치, 배향, 힘, 토크, 속도, 가속도, 스트레인, 변형, 자기장, 각도 및/또는 광 (이에 제한되지 않음) 과 같은 상태 또는 변화를 기반으로 적어도 하나의 파라미터 (P3) 를 감지하도록 제 2 센서 (925) 가 수용될 수 있는 내부 중공 관형 공간을 규정할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 제 2 센서 (925) 는 본 기술분야에 공지된 임의의 유형의 센서들일 수도 있다. 예를 들어, 제 2 센서들 (905) 은 압전 센서, 단순 압전 결정, 홀 효과 또는 저항 스트레인 게이지 센서, 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 압력 또는 힘 센서일 수도 있고, 이들은 전부 독립형이거나 신호 컨디셔닝 전자 장치 (휘트스톤 브리지, 저잡음 증폭기, AID 컨버터, 등) 와 단일 칩 또는 단일 패키지 밀봉된 모듈로 일체화될 수 있다. 다른 실시형태들에서는, 제 2 센서들 (925) 은 각도 센서 또는 회전 센서일 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 특정 실시형태에서, 제 2 센서 (902) 는 홀 효과 센서일 수도 있다. 홀 효과 센서는 본 기술분야에 공지된 바와 같은 자기장을 감지하도록 대응하는 자석 요소 (도면들에 미도시) 의 존재 하에 사용될 수도 있어서, 홀 효과 센서는 그립 레버들 (922, 923) 의 모션에 의해 유발된 자기장 상태 또는 변화를 기반으로 그리핑 파라미터들 (P3 및/또는 P4) 을 측정할 수도 있다. 그 후, 홀 효과 센서는 그러므로 도 1 에 도시된 엔드 이펙터 (300) 의 운동을 제어할 수 있는 제 2 운동 신호 (S9) 를 발생시킬 수도 있다 (예컨대 그리핑 기기 (예컨대, 조들 또는 블레이드들) 일 수도 있는 엔드 이펙터 (300) 의 개방 및 폐쇄 (그리핑) 운동).

도 49 는 본 발명의 다른 예시적 실시형태에 따른 개인 맞춤형 주 제어기를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 50 은 도 49 에서 개인 맞춤형 주 제어기의 제어 플랫폼의 부분들을 개략적으로 도시한 도면이다. 이 실시형태에서, 제어 플랫폼 (90) 은 병렬 키네메틱스 구조들을 포함하는 기기, 특히, 델타 (Delta) 병렬 키네메틱스 구조 기기 (예를 들어, 본원에 참고로 전부 원용된 US 2008/0223165 A1 에 설명된 바와 같음) 일 수도 있다. 도 49 에 도시된 대로, 제어 플랫폼 (90) 은 최대 6 자유도, 즉 X, Y, 및 Z 방향들로 최대 3 병진 운동 자유도 및 피치, 요, 및 롤 배향들에서 최대 3 회전 자유도를 제공하여서, 위치 파라미터 및 배향 파라미터를 각각 제공하도록 되어 있다.

이 실시형태에서, 제어 플랫폼 (90) 은 베이스 부재 (93), 가동 부재 (94), 및 베이스 부재 (93) 와 가동 부재 (94) 를 결합한 3 개의 병렬 키네메틱스 체인들 (95) 을 각각 포함할 수도 있다. 제 1 아암 (951) 을 가지는 각각의 병렬 키네메틱스 체인 (95) 은 대칭 축선 (즉 베이스 부재 (93) 에 수직인 중심선) 에 대해 떨어진 각각의 운동 평면 (950) 에서 이동 가능하다. 각각의 제 1 아암 (951) 은 연관된 장착 부재 (96) 에 대해, 따라서, 베이스 부재 (93) 에 대해 회전 또는 피봇 선회될 수 있도록 각각의 제 1 아암 (951) 은 그것의 연관된 장착 부재 (96) 와 결합된다.

제 2 아암 (952) 을 포함하는 병렬 키네메틱스 체인들 (95) 은 가동 부재 (94) 에 결합될 수도 있다. 각각의 제 2 아암 (952) 은 2 개의 링킹 바들 (952a, 952b) 을 포함하는 평행 사변형으로 간주될 수도 있다. 제 2 아암 (952) 의 근위 단부에서, 각각의 링킹 바 (952a, 952b) 는 조인트 또는 힌지 (97) 에 의해 가동 부재 (94) 와 결합될 수도 있다. 제 2 아암 (952) 의 원위 단부에서, 각각의 링킹 바 (952a, 952b) 는 조인트 또는 힌지 (97) 에 의해 연관된 제 1 아암 (951) 의 단부와 결합된다. 각각의 제 2 아암 (952), 특히 각각의 링킹 바 (952a, 952b) 는 양 단부에서 2 회전 자유도를 가질 수도 있다.

따라서, 베이스 부재 (93) 와 가동 부재 (94) 사이에 연결된 각각의 키네메틱스 체인 (95) 은 베이스 부재 (93), 가동 부재 (94), 및 3 개의 병렬 키네메틱스 체인들 (95) 에 의해 규정된 운동 공간에서 이동될 수도 있어서 (도 50 에 도시된 대로 각각 X, Y, 및 Z 방향들을 따라) 최대 3 병진 운동 자유도를 제공하여, 하나 이상의 위치 파라미터들 (P1) 을 생성한다. 델타 병렬 키네메틱스 구조 기기에 대한 보다 세부 사항들은, 예를 들어, 본원에 참고로 전부 원용된 US 2008/0223165 Al 을 참조할 수도 있다.

게다가, 최대 3 회전 자유도는 예를 들어 피봇 선회 조인트들의 형태로 3 개의 피봇 선회 가능한 연결부들 (941, 942, 943) 을 포함하는 가동 부재 (94) 에 결합된 손목 구조 (940) 에 의해 제공될 수도 있다. 피봇 선회 가능한 연결부들 (941, 942, 943) 각각은 (도 51 에서 요, 피치, 및 롤 배향들 각각으로) 가동 부재 (94) 에 대해 회전 자유도를 제공하고, 그리하여 하나 이상의 배향 파라미터들 (P2) 을 생성한다.

3 개의 병렬 키네메틱스 체인들 (95) 및 가동 부재 (94) 의 운동에 의해 유발된 하나 이상의 위치 파라미터들 (P1) 및/또는 배향 파라미터들 (P2) 을 검출한 후, 파라미터(들) (P1 및/또는 P2) 에 응하여 제 1 운동 신호들 (S8) 을 생성하도록 제공된 복수의 제 1 센서들 (902) 이 있다. 예를 들어, 일부 제 1 센서들 (902) 은 각각 연관된 제 1 아암 (951) 의 모션에 의해 유발된 적어도 하나의 파라미터를 검출하도록 각각의 장착 부재 (96) 에 설치될 수도 있다. 다른 제 1 센서들 (902) 은 각각 연관된 제 2 아암 (952) 의 모션에 의해 유발된 적어도 하나의 파라미터를 검출하도록 조인트 또는 힌지 (97) 의 전부 또는 일부에 설치될 수도 있다. 대안적으로, 3 개의 제 1 센서들 (902) 은 각각 3 개의 피봇 선회 가능한 연결부들 (941, 942, 943) 에 제공될 수도 있다.

도 51 은 예시적 실시형태에 따른 제어 플랫폼의 가동 부재에 부착되는 교환 가능한 그립을 도시한 도 49 의 일부분의 확대도이다. 도 52 는 또한 예시적 실시형태에 따른 제어 플랫폼의 가동 부재에 분리되는 교환 가능한 그립을 도시한 도 49 의 일부분의 확대도이다. 도 52 에 도시된 대로, 연결부 (91) 는 또한 피봇 선회 가능한 연결부 (943) 에 장착되어서, 연결부는 입력 핸들 (901) 및 교환 가능한 그립 (92) 을 전기적으로 연결할 수 있다. 도 52 에 도시된 대로, 일 실시형태에서, 연결부 (91) 는 플러그-소켓 유형 커넥터를 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 연결부 (91) 의 1-프롱 플러그 (911) 는 스레드 (913) 를 통하여 교환 가능한 그립 (92) 의 분리 가능한 손잡이 (921) 에 결합될 수도 있고, 대응하는 소켓 구조 (912) 는 피봇 선회 가능한 연결부 (943) 에 장착될 수도 있어서, 교환 가능한 그립이 피봇 선회 가능한 연결부 (943) 에 부착되거나 (도 51 참조) 분리될 수도 있고 (도 52 참조) 피봇 선회 가능한 연결부 (943) 의 회전 축선 (A10) 에 대해 회전하도록 허용될 수도 있다.

도 53 내지 도 66 은, 예를 들어 식도 벽에서 병변을 제거한 후, 수술 도구의 엔드 이펙터(들)를 원 위치에서 (in situ) 사용해 폐쇄된 부위를 봉합하는, 식도 내시경 절차에서 사용하기 위해 구성된 수술 도구를 개략적으로 도시한다. 본원에서, 수술 도구는 복수의 관형 가요성 부재들 (200) 을 포함하고, 각각은 그것에 전용인 포위 시스 (202) 에서 연장 가능하고 (도 55), 각각의 포위 시스 (202) 및 관형 가요성 부재 (200) 는 외부 시스 (1162) 내에 연장되고, 가요성 튜빙은 그것의 원위 단부에서 조종 가능한 부재 (100) (도 56) 및 엔드 이펙터로 끝나고, 각각의 관형 가요성 부재 (200) 는 그것의 근위 단부에서 그것에 전용인 구동부 (40) 에 연결된다. 부가적으로, 개략적으로 도 54 에 도시된 대로, 전형적인 내시경 (1000) 의 삽입 튜브 (1002) 는 외부 시스 (1162) 를 통하여 연장된다. 각각의 포위 시스들 (202) 및 내시경 (1000) 의 삽입 튜브 (1002) 가 원위 커플러 (1140) 의 원위 단부 내에서 끝나고 지지된다. 외부 시스 (1162) 는 원위 커플러 (1140) 의 제 1 단부에 대해 연장되어 단단히 끼워맞추어지고, 포위 시스들 (202) 은 원위 커플러 (1140) 내에서 끝나고, 외부 시스 (1162) 및 원위 커플러 (1140) 는 함께 수술 도구의 도입 부분 (1004) 의 외부면들을 포함한다. 원위 커플러 (1140) 는 스테인리스 강 또는 다른 생체 적합성 재료로 제조되고, 그것은 관형 가요성 부재들 (200), 포위 시스들 (202) 및 삽입 튜브 (1002) 의 단부들을 서로에 대해 상대적으로 위치결정하는 역할을 한다. 외부 시스 (1162), 포위 시스들 (202) 및 가요성 관형 가요성 부재들 (200) 은 환자의 보디 루멘으로 비교적 용이한 삽입을 위해 벤딩할 수 있는 생체 적합성 폴리머로 제조된다. 일부 실시형태들에서, 근위 단부 및 원위 단부를 가지는, 제 3 가요성 시스 (도면에 미도시) 가 추가로 제공될 수도 있고, 제 3 가요성 시스는 적어도 하나의 벤딩할 수 있는 내시경 (1000) 의 일부분, 예컨대 삽입 튜브 (1002) 를 포위하고, 제 3 가요성 시스의 근위 단부는 기계적 캐리지 (1100) 에 대해 제 위치에 고정되고 원위 단부는 원위 커플러 (1140) 에 연결된다.

도 53 에 도시된 대로, 환자가 삽관되고 도입 튜브 (1008) 가 목구멍으로 도입된 후, 도입 부분 (1004) 은 도입 튜브 (1008) 를 통하여 삽입되어서, 원위 커플러 (1140) 는 도입 튜브 (1008) 의 바깥쪽에 그리고 환자의 식도 내에 위치된다. 외과의 또는 다른 조작자는 환자의 식도를 따라 관심 로케이션을 위치 설정하도록 전형적인 내시경에 연결된 카메라 (1012) 를 사용해 이 위치로 도입 부분 (1004) 을 조종한다 (도 56 참조). 그 후에, 관형 가요성 부재들 (200) 은 구동부 (40) 를 사용해 원위 커플러 (1140) 로부터 연장되고 (예컨대 도 54 참조), 조종 가능한 부재들 (100) 은 그것들의 단부들에서 벤딩 작동 와이어들 (400) 의 적절한 인장 또는 당김에 의해 배향되어서, 관심 로케이션에서 수술 절차를 수행한다.

도 54, 도 60 및 도 61 은 도 53 의 절차에서 사용된 수술 도구의 부가적 대안적인 구성을 추가로 보여준다. 본원에서, 구동부 (40) 는 수술실의 환자에 인접한 위치에 로킹될 수 있는 테이블 또는 카트의 상단과 같은 수평면 (1104) 에 장착되는 기계적 캐리지 (1100) 를 포함한다. 도 54 에 도시된 대로, 이 구성의 기계적 캐리지 (1100) 는 하부 수평 운동 메커니즘 (1106), 그것에 연결된 회전 메커니즘 (1108), 그것에 연결된 회전 가능한 하우징 (1110), 및 케이지들, 실시형태에서는, 2 개의 케이지들 (1112a, 1112b) 을 포함하고 각각의 내부에 로봇식 제어기 (1114a, 1114b) 가 장착된다. 제 1 관형 부재 (1116), 본원에서는 표준 내시경의 삽입 튜브 (1002) 가 또한 제공된다. 선행 실시형태들의 제 1 관형 가요성 부재 (200) (도 55 참조) 를 포함하는 제 2 관형 부재 (1120) 의 근위 단부 (1118) 는 제 1 로봇식 제어기 (1114a) 에 연결되고, 선행 실시형태들의 제 2 관형 가요성 부재 (200) 를 포함하는 제 3 관형 부재 (1124) 의 근위 단부 (1122) 는 제 2 로봇식 제어기 (1114b) 에 연결된다. 각각의 관형 부재들 (1120, 1124) 은 구동부 (40) 로부터 연장되고 원위 단부 (1130, 1132) 로 끝나는 연장 부분 (1126, 1128) 을 추가로 포함한다.

도 56 내지 도 58 에 도시된 대로, 제 1 관형 부재 (1116) 는 조종기 하우징 (1138) (도 54) 원위의, 원위 단부 (1134) 에서 또한 끝나는 일반적인 연장 부분 (1136) 을 포함한다. 삽입 튜브 (1002) 의 원위 단부는 카메라 (1012), 도구 접근 및 제어를 슬라이딩식으로 제공하기 위한 작업 채널 (1014), LED 또는 광 번들과 같은 조명 기기 (미도시), 뿐만 아니라 관주 및 흡입 포트들 (미도시) 을 포함한다. 원위 단부들 (1130, 1132, 1134) 은 원위 커플러 (1140) 내에 고정된다. 원위 커플러 (1140) 는 감소된 직경의 외벽 (1143) 을 갖는 일 단부에서 끝나는 외주 벽 (1142), 및 복수의, 설명한 실시형태에서는, 3 개의 커플러를 통하여 연장되는 개구들 (1146, 1148, 1150) 을 포함한다 (도 57 및 도 58 참조). 포위 시스 (202) 의 일 단부는 각각의 개구들 (1148, 1150) 안쪽에 연장된다. 카메라 (1012), 작업 채널 (1014), 조명 기기와 관주 및 흡입 포트들 (미도시) 이 원위 커플러 (1140) 의 외부로 노출되도록 제 1 개구 (1146) 는 제 1 관형 부재의 원위 단부 (1134) 를 수용하고, 각각의 제 2 및 제 3 개구들 (1148, 1150) 은 포위 시스들 (202) 의 원위 단부들 및 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1120, 1124) 의 원위 단부들 (1130, 1132) 을 내부에 수용하여서, 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1120, 1124) 의 원위 단부들 (1130, 1132) 은 단부 면 (1145) 에 대해 연장 및 후퇴될 수 있다. 외부 시스 (1162) 의 단부는 원위 커플러 (1140) 의 감소된 직경의 외벽 (1143) 에 대해 연장되어서 그것에 고정된다. 도 60 에 가장 잘 나타난 것처럼, 포위 시스들 (202) 의 근위 단부들 (1164) 은, 슬라이딩 플레이트 (1172) (도 61 참조) 에 일반적으로 평행하게 그 위에서 연장되고, 슬라이딩 플레이트에 대해 바깥쪽으로 연장되고 제 1 단부 (1165) 에서 케이지들 (1112a, 112b) 사이에 연장되는 크로스 피스 (미도시) 에 고정되는 브리지 구조 (1168) 에 유지된다. 이 구성으로, 원위 커플러 (1140) 내에 위치된 포위 시스들 (202) 의 원위 단부들은 케이지들 (1112a, 112b) 로부터 고정된 길이를 유지한다.

연장 부분들 (1126, 1128, 1136) 의 바인딩 및 원치 않는 휘어짐을 방지하기 위해서, 하나 이상의 커플링 부재들 (1154a, 1154b) 은 그것들의 길이를 따라 연장 부분들 (1126, 1128, 1136) 이 연장되는 포위 부분들 (202) 을 수용하도록 제공된다. 이 실시형태에서, 도 59 에 도시된 대로, 각각의 커플링 부재 (1154a, 1154b) 는 커플링 부재들 (1154a, 1154b) 의 중심에 대해 대략 120 도만큼 이격된, 관형 부재들의 수와 동일한 개구들의 수, 이 실시형태에서는 3 개의 개구들 (1156) 을 가지는 일반적으로 원형 플레이트형 부재이다. 각각의 연장 부분들 (1126, 1128, 1136) 은 개구들 중 하나를 통하여 연장된다. 제 1 관형 부재 (1116) 의 연장 부분 (1136) 은 각각의 커플링 부재 (1154a, 1154b) 에서 개구들 (1156a) 을 통하여 연장된다. 개구들 (1154a) 을 통하여 제 1 관형 부재 (1116) 를 당기거나 밀 수 있지만, 수술 장치 (1) 의 사용 중 경험된 것보다 큰 높은 정도의 힘이 커플링 부재들 사이에 적용되지 않는 한 제 1 관형 부재 (1116) 가 커플링 부재들 (1154a, 1154b) 에 대해 이동하지 않도록 제 1 관형 부재 (1116) 의 외부 직경 및 개구들 (1154a) 의 내부 직경은 크기가 정해진다. 반면에, 연장 부분들 (1126, 1128) 을 포위하는 포위 시스들 (202) 의 외주는 개구들 (1156b, 1156c) 의 내주보다 작아서, 포위 시스들 (202) 및 연장 부분들 (1126, 1128) 은 개구들 (1156b, 1156c) 을 통하여 자유롭게 앞뒤로 움직일 수 있다. 하지만, 각각의 포위 시스들 (202) 및 연장 부분들 (1126, 1128, 1136) 은 커플링 부재들 (1156a, 1156b) 의 중심 (1160) 으로부터 반경 방향으로 내외로 상당한 운동에 대해 구속된다. 외부 시스 (1162) 는, 연장 부분들 (1126, 1128, 1136) 과 함께, 기기의 도입 부분 (1004) 을 형성한다.

로봇식 수술 아암 (1166) 은 관형 부재들 (1120, 1124) 의 연장 부분들 (1126, 1128) 의 각각의 원위 단부들 (1130, 1132) 에 제공된다. 본원에 추가로 설명된 대로, 제 1 조종 가능한 부재 (100a) 및 제 2 조종 가능한 부재 (100b) 를 각각 포함하는 로봇식 수술 아암들 (1166a) 은 커넥터 (1144) 에 의해 상호 연결되고, 각각의 조종 가능한 부재는, 도 56 에 도시된 대로 커플링 부재들 원위 커플러 (1140) 및 외부 시스 (1162) 의 안쪽으로 완전히 후퇴되거나, 그로부터 연장될 수 있도록 원위 커플러 (1140) 에 대해 연장되고 후퇴되도록 기계적 캐리지 (1100) 의 요소들의 제어 하에 제어 가능하게 위치결정 가능한, 도 3 내지 도 29 에 대해 본원에서 설명된 하나 이상의 링키지들로서 구성된, 서로 피봇 선회 가능하게 연결된 복수의 벤딩 세그먼트들 (110) 을 포함한다. 로봇식 수술 아암 포지셔너는, 베이스 (1170), 상기 베이스 (1170) 에 대해 이동 가능한 가동 하우징 (1110) 및 상기 가동 하우징 (1110) 에 대해 이동 가능한 위치결정 부재로서, 적어도 하나의 상기 관형 부재의 상기 근위 단부가 상기 위치결정 부재에 연결되고, 선형 액추에이터 (1182) 및 거싯들 (1180) 을 구비하는 상기 위치결정 부재를 포함하는 것이 나타나 있다. 한편, 내시경 및 로봇식 수술 아암은 외부 시스 (1162, 제 1 가요성 시스) 에 의해 감싸지고, 로봇식 수술 아암 포지셔너에는 내시경 및 로봇식 수술 아암이 장착될 수 있다.

이제 도 54, 도 60 및 도 61 을 참조하면, 기계적 캐리지 (1100) 의 작동, 및 관형 부재들 (1116, 1120, 1124) 및 로봇식 수술 아암들 (1166a, 1166b) 의 대응하는 모션들은 서로에 대해 설명된다. 처음에 도 54 를 참조하면, 기계적 캐리지 (1100) 의 하부 수평 운동 메커니즘 (1106) 은 베이스 (1170), 대향한 롤러 지지된 슬라이딩 가이드들 (1174) 에 의해 베이스에 이동 가능하게 고정된 슬라이딩 플레이트 (1172), 및 하부 롤링 지지부들 (1176) 을 포함한다. 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1120, 1124) 의 로케이션으로부터 원위의 슬라이딩 플레이트 (1172) 의 일 단부에서 거싯들 (1180) 에 의해 대향한 측면들에서 지지되는 직립의 지지부 (1178) 가 연장된다. 직립의 지지부 (1178) 의 하단부는 패스너들에 의해 또는 용접함으로써 슬라이딩 플레이트 (1172) 에 고정되고, 거싯들 (1180) 은 마찬가지로 슬라이딩 플레이트 (1172) 의 상부면 및 직립의 지지부 (1178) 의 측면에 용접된다. 액추에이터 (1182), 예로 공압 선형 구동부 또는 리드 나사 기반 구동부는 그것의 일 단부에서 직립의 지지부 (1178) 의 후방측에 고정되고, 그것의 대향한 단부는 예로 베이스 플레이트 (1170) 가 놓여 있는 동일한 면에 대한 연결부에 의해 또는 도시된 바와 같은 베이스 플레이트 (1170) 에 대한 강성 연결부에 의해 기계적으로 접지된다. 선형 액추에이터 (1182) 의 작동은, 예로 도 54 의 위치로부터 도 60 의 위치까지, 슬라이딩 플레이트 (1172) 의 선형 운동을 유발한다. 선형 액추에이터는 선형 모터, 스테퍼 모터 및 리드 나사 메커니즘, 또는 슬라이딩 플레이트 (1172) 와 베이스 플레이트 (1170) 사이 1 ㎜ 이하 운동을 신뢰성있게 유발할 수 있는 다른 기기일 수 있다.

회전 가능한 하우징 (1110) 은 후방 대면 부분으로부터 연장되는 샤프트 (미도시) 를 통하여 직립의 지지부 (1178) 에서 지지되는 베어링 (1186) 으로 연결된다. 회전 액추에이터 (1188), 실시형태에서는 1 도 미만만큼 축선을 중심으로 회전 가능한 하우징의 아치형 운동이 가능한 스테퍼 모터는 직립의 지지부 (1178) 의 후방측에 연결되고, 샤프트 (미도시) 는 회전 가능한 하우징의 샤프트에 결합된다. 회전 액추에이터의 작동은, 예로 도 54 에 도시된 배향으로부터 도 61 에 도시된 배향으로, 샤프트의 중심선을 중심으로 회전 가능한 하우징 (1110) 의 회전 운동을 유발한다.

전술한 바와 같이, 제 1 관형 부재 (1116) 는, 도 62 에 도시된 대로, 손잡이 (1191) 및 관형 부재 (1116) 의 중공 내부 부분과 연통 가능한 손잡이 내의 하나 이상의 도입 포트들 (1192) 을 포함하는, 표준 내시경의 삽입 튜브 (1002) 이다. 도 56 에 도시된 대로, 제 1 관형 부재 (1116) 의 연장 부분 (1136) 의 원위 단부 (1134) 에 카메라 (1012), 예로 픽셀 어레이 및 작업 채널 (1014) 이 제공된다. 와이어들 (미도시) 은 카메라 (1012) 로부터 관형 부재 (1116) 를 따라 다시 손잡이 (1191) 로, 그 뒤에 비디오 포트 (1018) 로, 그 뒤에 디스플레이 스크린으로 연장된다. 도 62 에 도시된 대로, 제 1 관형 부재 (1116) 의 단부는 만곡되거나 컬링된다. 표준 내시경은 의사 또는 외과의와 같은 조작자의 제어 하에 벤딩할 수 있고, 제 1 관형 부재 (1116) 는 일반적으로 직선으로 구성 가능하고 또는 원위 단부 (1134) 에 인접한 일부분은 도 59 에 도시된 대로 벤딩된다. 내시경의 손잡이 (1191) 는, 조작자가 내시경을 원위 단부에서 선택적으로 그리고 제어 가능하게 벤딩하도록 이동시키고 편향 로크 토글 (1022) 의 작동에 의해 선택적으로 로킹 가능한 편향 제어 노브 (1020) 를 포함한다. 부가적으로, 흡입 포트 (1026) 는 손잡이 (1191) 로부터 제 1 관형 부재 (1116) 의 원위 단부 (1134) 로 연장되고 흡입 라인에 연결 가능하고, 흡입 포트 (1026) 는 손잡이 (l190) 에서 흡입 밸브 (1024) 의 작동에 의해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 선택적으로 변할 수 있다. 또한, 액체들 또는 가스들은 제 1 관형 부재 (1116) 의 원위 단부 (1134) 로 또한 연장되는 포트 (1028) 를 통하여 도입될 수 있다. 기기의 도입 부분 (1004) 의 도입 중, 외과의 또는 다른 조작자는, 카메라 (1012) 에 의해 포착된 이미지가 디스플레이되는 내시경의 카메라 (1012) 에 결합된 비디오 디스플레이 (미도시) 를 보면서 편향 제어 노브 (1020) 를 사용해 원위 단부 (1134) 를 이동시킴으로써, 보디 루멘에서 관심 로케이션을 대면하도록 또한 벤딩되는 도입 부분 (1004) 의 원위 단부를 배향할 수 있는 제 1 관형 부재 (1116) 의 원위 단부 (1134) 의 제어 가능한 벤딩 능력을 사용할 수 있다.

일단 도입 부분 (1004) 의 원위 단부가 보디 루멘에서 관심 로케이션, 이 경우에는 도 53 에 도시된 대로 식도 벽 (1252) 의 병변 (1250) 에 인접하여 위치결정되면, 슬라이딩 플레이트 (1172) 의 제어된 선형 운동, 및 회전 가능한 하우징 (1110) 의 아치형 모션은 외부 포위 시스 (1162), 원위 커플링 (1040) 및 제 1, 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1116, 1120, 1124) 로 형성된 도입 부분 (1004) 의 제어된 선형 및 회전 운동을 가능하게 하여서 외과의 또는 의사와 같은 조작자가 또한 제 1, 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1116, 1120, 1124) 의 원위 단부들 (1134, 1130, 1132) 을 환자의 보디 루멘 내 원하는 로케이션에 위치결정시킬 수 있다. 도입 부분 (1004) 의 원위 단부가 보디 루멘 내에서 원하는 로케이션으로 이동하거나, 보디 루멘으로부터 후퇴됨에 따라, 도 56 에서 연장된 위치에 도시된 로봇식 수술 아암들 (1166a, 1166b) 은 후퇴된 위치에 배치되어서, 그것들은 커플러 (1140) 에서 개구들 (1148, 1150) 의 내부로 후퇴된다. 처음에, 캐리지 (1100) 의 선형 및 회전 운동에 의해, 도입 부분 (1004) 의 원위 단부는 병변 (1250) 에 인접하여 위치되고 병변에 대해 원하는 대로 배향된다. 일단 이 로케이션에 있으면, 예로 추가 운동에 반하여 회전 하우징 (1110) 및 슬라이딩 플레이트 (1172) 를 로킹함으로써, 원위 단부 (1134) 의 운동을 방지하도록 도입 부분 (1004) 은 환자의 외부에서 클램핑된다.

로봇식 수술 아암들 (1166a, 1166b) 을 사용해 병변을 제거하고 절개부를 봉합하여 닫는데 수술 기기를 사용하기 위해서, 기계적 캐리지 (1100) 에서 각각의 로봇식 제어기들 (1114a, 1114b) 은 기계적 캐리지 (1100) 에 대해 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1120, 1124) 의 독립 회전 및 선형 운동을 유발하여서, 제 1 및 제 2 관형 부재들 (1120, 1124) 의 선형 운동이 커플러 (1140) 에 대해 로봇식 수술 아암들 (1166a, 1166b) 을 연장 및 후퇴시키고, 제 1 및 제 2 관형 부재들 (1120, 1124) 의 축선을 중심으로 로봇식 수술 아암들 (1166a, 1166b) 을 회전시킬 수 있다. 부가적으로, 각각의 관형 부재 (1120, 1124) 의 단부에서 조종 가능한 부재들 (100a, 100b) 을 벤딩하도록, 각각의 로봇식 제어기들 (1114a, 1114b) 은 또한 복수의, 본원에서 10 개의, 미세 위치결정 부재들 (1190) 을 포함한다. 미세 위치결정 부재들 (1190) 중 4 개는 조종 가능한 부재 (100a) 에 연결된 와이어들 (400) 에 연결되고, 4 개는 조종 가능한 부재 (100b) 에 연결된 4 개의 개별 와이어들 (400) 에 연결되고, 2 개는 엔드 이펙터 (300) 에서 풀리를 통과하는 와이어에 연결된다. 10 개 전부 각각의 제 2 또는 제 3 관형 부재 (1120, 1124) 를 통하여 연장된다.

도 63 을 참조하면, 제 1 로봇식 제어기 (1114a) 는 케이지 (1112a) 내에 지지되고, 제 2 로봇식 제어기 (1114b) 는 케이지 (1112b) 내에 지지되고, 케이지들 각각은 캐리지 (1100) 내에 정착하여 고정된다. 캐리지 (1100) 를 이동시키는 슬라이드 플레이트 (1172) 의 운동에 의해 선형으로 이동하는 것 뿐만 아니라, 각각의 로봇식 제어기 (1114a, 1114b) 는 또한 케이지 (1112a, 1112b) 에 대해 선형으로 이동 가능하여서, 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1120, 1124) 과 따라서 그것의 원위 단부들의 독립 선형 변위를 허용한다. 이런 기능성을 제공하도록, 샤프트 (1200) 는 각각의 케이지들 (1112a, 112b) 에 결합된 위치결정 기기 (1202)로부터 각각의 로봇식 제어기 (1114a, 1114b) 로 연장되고, 샤프트 (1120) 는 위치결정 기기 (1202) 에 대해 연장 및 후퇴 가능하여서 케이지들 (1112a, 112b) 의 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 로봇식 제어기들 (1114a, 1114b) 을 연장 또는 후퇴한다. 위치결정 기기는, 예를 들어, 선형 모터, 리드 나사를 통하여 샤프트 (1120) 에 결합된 스테퍼 모터, 또는 1 ㎜ 이하의 스텝들로 선형 운동할 수 있는 기타 선형 위치결정 기기이다. 원위 커플러 (1140) 에서 포위 시스 (202) 의 원위 단부들은 브리지 구조 (1168) (도 60 참조) 로부터 고정된 거리만큼 연장되고, 브리지 구조 (1168) 위치는 케이지들 (1112a, 112b) 에 대해 고정되므로, 케이지들 (1112a, 112b) 에 대한 로봇식 제어기들 (1114a, 1114b) 의 회전 및 선형 운동들은 케이지들에 대해, 따라서 포위 시스들 (202) 에 대해 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1120, 1124) 의 회전 및 선형 운동을 유발한다. 이런 구성의 결과로서, 캐리지 (1100) 의 회전 및 선형 운동을 로킹함으로써 원위 커플러 (1140) 가 보디 루멘 내 원하는 로케이션에 있도록 도입 부분 (1104) 이 도입되면 원위 커플러 (1140) 의 위치는 베이스 (1170) 에 대해 실질적으로 고정된 로케이션에 유지될 수 있고, 따라서 로봇식 제어기들 (1114a, 1114b) 이 그것들의 각각의 케이지들 (1112a, 112b) 에 대해 선형으로 이동하거나 회전할 때, 단부들에 부착된 제 2 및 제 3 관형 부재들 (1120, 1124) 은 마찬가지로 케이지들 (1112a, 112b) 에 대해 선형으로 이동하거나 회전하여 따라서 또한 포위 시스들 (202) 에 연결된 원위 커플러 (1140) 에 대해 선형으로 이동하거나 회전하여서 원위 커플러 (1140) 에 대한 관형 부재들 (1120, 1124) 의 원위 단부들에 작동 가능하게 연결된 엔드 이펙터들의 연장, 후퇴 및 회전을 허용한다.

종방향 축선 둘레에서 관형 부재들 (1120, 1124) 각각의 회전 운동을 가능하게 하기 위해서, 각각의 로봇식 제어기 (1114a, 1114b) 는 후방측에 피동 링 기어 (1201) 를 가지고 단부 면 (1208) 으로 끝나는 전방측을 가지는 내부 회전 가능한 부재 (1213) 및 외부 하우징 (1211) 으로서 구성된다. 외부 하우징 (1211) 은 위치결정 기기 (1202) 에 의해 케이지 (1112a, 1112b) 내에 선형으로 이동 가능하다. 외부 하우징 (1211) 에 대해 내부 회전 가능한 부재 (1213) 를 회전시켜서, 그것에 연결된 관형 부재들 (1120, 1124) 을 회전시키도록, 피동 기어 (1205) 에 연결된 스테퍼 모터 (1203) 를 포함하는 회전 구동부가 제공되고, 스테퍼 모터 (1203) 는 외부 하우징 (1211) 의 후방측에 연결되고, 따라서, 외부 하우징이 케이지 (1112a, 1112b) 내에 선형으로 이동됨에 따라, 피동 기어는 링 기어 (1213) 에 대해 제 위치에 머무른다. 피동 기어의 치형부는 링 기어 (1201) 의 치형부와 치합되어서, 내부 회전 가능한 부재 (1213) 를 회전시킨다. 따라서, 도입 부분에 대한 관형 부재들 (1120, 1124) 의 회전, 연장, 및 후퇴가 제공되어서, 기기의 조작자가 도입 부분 (1004) 의 원위 단부에 대해 조종 가능한 부재들 (100) 을 연장, 후퇴 및 회전시킬 수 있다.

조종 가능한 부재들의 벤딩을 가능하게 하도록, 벤딩 세그먼트들의 상대 위치 및 배향을 제어하는데 사용된 와이어들 (400) 의 위치결정이 제어되어야 한다. 이제 도 64 및 도 65 를 참조하면, 조종 가능한 부재 (100) 의 운동과 배향, 및 엔드 이펙터들 (300) 의 작동을 제어하는데 사용된 와이어들 (400, 500) 의 제어 가능한 운동을 위한 메커니즘이 도시된다. 도 54 에 도시된 수술 기기의 실시형태에서, 각각의 조종 가능한 부재 (100a, 100b) 에서 각 세트의 벤딩 세그먼트들 (110) 은 도 13a 내지 도 13c 에 대해 도시되고 설명된 바와 같이 구성되고, 도 36 및 도 37a, 도 37b 에 대해 도시되고 설명된 바와 같이 축외 힌지 (814) 를 포함한다. 결과적으로, 각각의 조종 가능한 부재 (100) 의 복수의 접촉 벤딩 세그먼트들 (110) 에서 각각의 인접한 링크는 인접한 링크의 스윙 축선에 수직인 축선을 중심으로 스윙할 수 있다. 각각의 조종 가능한 부재들의 이런 제어 가능한 운동을 가능하게 하도록, 관형 부재 (1120, 1124) 의 단부에서 각각의 조종 가능한 부재 (100a, 100b) 는, 로봇식 제어기 (114a, 114b) 로부터 최원위 벤딩 세그먼트에서, 4 개의 가이드 와이어들 (400) 에 연결되어서, 인장, 및 로봇식 제어기 (1114) 에 대한 각각의 상대 위치가 제어된다. 각각의 조종 가능한 부재 (100a, 100b) 에 연결된 4 개의 와이어들 (400a - 400d) 을 위치결정하기 위해, 각각의 로봇식 제어기 (1114) 는, 이 실시형태에서, 관형 부재 페이싱 면 (1208) 으로부터 선택적으로 연장 가능한 8 개의 구동 로드들 (1206) 을 포함하고, 각각의 구동 로드 (1206) 는, 차례로, 리드 나사 (1210) 및 스테퍼 모터 (1212) 에 연결되는 로봇식 제어기 (1114) 내에서 리드 나사 메커니즘 (미도시) 에 연결된다. 리드 나사 메커니즘, 리드 나사 (1210) 및 스테퍼 모터 (1212) 는 각각의 구동 로드 (1206) 에 전용이다. 구동 로드 (1206) 를 연장 또는 후퇴하기 위해서, 그것에 전용인 스테퍼 모터 (1212) 가 회전되어서 그것에 연결된 리드 나사 (1210) 를 회전시킨다. 리드 나사 (1200) 상의 스레드들은, 리드 나사 (1210) 의 종방향 축선에 대해 선형으로 자유롭게 이동하지만 회전에 대해 고정되는, 리드 나사 메커니즘의 스레드가 있는 개구를 통하여 연장되고, 따라서 리드 나사 (1210) 의 회전은 리드 나사 메커니즘과 따라서 그것에 연결된 구동 로드 (1206) 의 선형 모션을 유발한다. 제 1 방향으로 스테퍼 모터 (1212) 의 회전은 구동 로드 (1206) 를 로봇식 제어기 (1114) 의 단부 면 (1208) 으로부터 연장시키고, 제 2 방향으로 역 회전은 구동 로드들을 로봇식 제어기 (1114) 의 단부 면 (1208) 을 향하여 후퇴시킨다.

관형 부재들 (1120, 1124) 은 그것들의 전용 로봇식 제어기들 (1114) 로부터 분리 가능하여서, 상이한 엔드 이펙터들을 가지는 상이한 관형 부재들 (1120, 1124) 이 수술 기기로 구성되도록 허용한다. 이 구성을 가능하게 하기 위해서, 각각의 관형 부재 (1120, 1124) 는 기구 커넥터 (1220) 에서 근위 단부에서 끝난다. 기구 커넥터 (1220) 는 하우징 (1222), 외부 쉘 (1224), 및 연장 원주 립 (1226) 을 포함하고, 상기 하우징의 일 단부로 관형 부재 (1120, 1124) 의 근위 단부가 연장된다. 기구 커넥터 (1220) 를 로봇식 제어기 (1114) 에 연결하기 위해서, 로봇식 제어기 (1114) 는, 립 (1226) 이 삽입되는, 면 (1208) 의 내부로 연장되는 원형 리세스 (1228) 를 포함한다. 기구 커넥터 (1220) 는 또한, 개별 와이어 단자들 (1234) 이 선택적으로 위치결정되거나 연장 가능한 단자 리세스들 (1232) 이 연장되는, 립 (1226) 에 의해 포위된 커넥터 면 (1230) 을 포함하고, 상기 커넥터 면으로 연장된다. 각각의 와이어들 (400, 500) 중 하나는 각각의 와이어 단자들 (1234) 중 하나 안에서 끝나고, 따라서, 안쪽으로 또는 바깥쪽으로, 또는 커넥터 면 (1230) 을 향하여 또는 이격되게 와이어 단자들을 이동시키면 와이어 (400, 500) 에 대응하는 인장 또는 슬랙을 유발한다.

로봇식 제어기 (1114) 의 각각의 구동 로드 (1206) 는 와이어 단자들 (1234) 중 하나에 연결되어서 그것이 연결되는 와이어 단자를 안쪽으로 또는 바깥쪽으로, 또는 커넥터 면 (1230) 을 향하여 또는 이격되게 이동시킨다. 실시형태에서, 각각의 구동 로드 (1206) 는 자기 중공 컵 (1236) 에서 로봇식 제어기 (1114) 바깥쪽에서 끝나고, 로드의 외부 직경 (1238) 은 대응하는 와이어 단자 (1234) 의 내부 직경 (1240) 내에 끼워져 그 사이 연결을 자기로 유지하도록 치수가 정해진다. 대안적으로, 스프링 로딩된 볼은 컵들의 외벽으로부터 부분적으로 연장될 수 있어서 와이어 단자의 내벽의 디텐트와 맞물리고, 또는 베이오넷 연결부, 또는 연결부가 사용시 분리되지 않도록 보장하기에 충분히 단단하지만 기구 커넥터 (1220) 가 쉽게 제거 및 교체될 수 있도록 허용하는 다른 연결부가 제공된다.

각각의 관형 부재들 (1220, 1224) 내에, 복수의 와이어들 (400, 500) 은 와이어들의 운동을 가이드하고 그것들이 휘어지거나 그렇지 않으면 와이어 시스템에서 슬랙을 도입하는 것을 방지하는 슬리브들 (600) (예컨대 도 26 내지 도 29 참조) 을 통하여 연장된다.

수술 도구의 사용은 환자의 식도를 평가하는 용도에 대해 설명된다. 처음에, 도 53 에 도시된 대로, 환자는 삽관되고 도입 튜브 (1008) 는 목구멍 안으로 식도 아래로 연장되어서 튜브의 단부가 식도-기관 접합부를 지나 연장된다. 그 후, 수술 기기의 도입 부분 (1004) 은 외과의 또는 다른 조작자에 의해 파지되고, 원위 단부가 표준 내시경을 사용해 환자의 식도 내 원하는 로케이션, 예를 들어 이전에 식별되거나, 식별 및 생검된 관심 로케이션에 위치결정될 때까지 환자의 입으로 도입 튜브 (1008) 를 통하여 가이드된다. 이 지점에서, 환자에 대한 시스의 상대 위치는 제 위치에 느슨하게 로킹된다. 환자로 수술 장치 (1) 의 도입은 내시경에서 CCD 또는 CMOS 카메라에 의해 포착된 스크린 상의 투영된 이미지를 통하여 식도를 보는 외과의 또는 다른 조작자에 의해 가이드된다. 도입 부분 (1004) 의 도입 중, 구동 로드들 (1206) 은 전방으로 작동되고, 즉, 구동 로드들은 도입 부분 (1004) 의 원위 단부의 방향으로 와이어들 (400) 및 와이어들 (500) 의 양 단부를 밀어서, 와이어들 (400, 500) 에서 임의의 인장을 해제하여 도입 부분이 환자로 도입됨에 따라 도입 부분 (1004) 을 벤딩시키도록 허용한다. 일단 원위 커플러 (1140) 의 원하는 로케이션 및 배향이 환자에게 고정되면, 구동 로드들 (1206) 은 조종 가능한 부재들 (100) 이 도입 부분 내에 위치결정되는 초기 와이어 인장 위치로 후퇴되고, 제어기를 사용하는 외과의는 슬라이딩 플레이트 (172) 의 선형 운동 및 케이지 (1112a, 1112b) 의 회전이 원하는 로케이션에 엔드 이펙터들을 정교하게 위치결정시키고 도 45 내지 도 52 에서 설명된 바와 같은 개인 맞춤형 주 제어기, 외과의 스테이션에서 햅틱 조이스틱 또는 다른 제어 기기를 사용하는 외과의에 의한 엔드 이펙터들의 조종 결과로서 스테퍼 모터들 (1212) 로의 제어기 명령들에 의해 벤딩할 수 있는 세그먼트들 (110) 을 벤딩시키기 위해서 와이어들을 인장함으로써 관형 부재들 (1120, 1124) 상의 엔드 이펙터들 (300) 의 위치를 제어하여서, 와이어들 (400) 에서 인장은 적절히 증가 또는 감소되어 조종 가능한 부재 (100) 를 벤딩하여 엔드 이펙터들의 팁들 또는 측면들을 정확히 위치결정한다. 부가적으로, 외과의 스테이션에서 조종 가능한 부재들 (100) 중 하나와 연관된 제어기의 회전 모션은, 제어기와 연관된 조종 가능한 부재 (100) 가 위치결정되는 로봇식 제어기 (1114a 또는 1114b) 에 의해 관형 부재 (1120 또는 1124) 의 회전을 유발하여, 조종 가능한 부재 (100) 와 엔드 이펙터의 전방에서 반구를 따라 어딘가에 엔드 이펙터의 팁을 위치결정한다.

이제 도 66 을 참조하여, 엔드 이펙터들에 대한 와이어들 (500) 의 연결부가 도시된다.

이제 도 66 을 참조하여, 엔드 이펙터들에 대한 와이어들 (500) 의 연결부가 도시된다. 여기에서, 조종 가능한 부재들 (100) 을 관절식으로 연결하는데 사용된 와이어들 (400) 과 대조적으로, 각각의 엔드 이펙터 (300) 의 개방 및 폐쇄는, 풀리 (1260) 둘레에 연장되는, 제 1 부분 (500A) 및 제 2 부분 (500B) 을 형성한 단일 와이어의 작동에 의해 수행된다. 엔드 이펙터 (300) 는, 제 1 피봇 선회 지점 (1264), 제 2 피봇 선회 지점 (1266), 제 3 피봇 선회 지점 (1268) 및 제 4 피봇 선회 지점 (1270) 을 가지는, 4 개의 바 링키지이다. 도 56 에 도시된 대로, 피봇 선회 지점 (1264) 은 그로부터 엔드 이펙터 하우징의 대향한 측벽들에서 슬롯 (미도시) 으로 연장되는 슬라이딩 핀 (1262) 을 포함하고, 피봇 선회 지점 (1270) 은 그로부터 엔드 이펙터 하우징 (1274) 의 대향한 측벽들에서 메이팅 개구 (미도시) 로 연장되는 핀 (1272) 을 포함한다. 와이어는 제 1 부분 (500A) 으로서 각각의 관형 부재 (1116, 1120) 의 근위 부분으로부터 연장되고, 핀 (1272) 둘레에 위치된 풀리 (1274) 에 대해 고리형으로 이동하고, 그로부터 제 2 부분 (500B) 으로서 다시 관형 부분들 (1116, 1120) 을 통하여 연장되고 핀 (1262) 에 연결된 클램프 (1275) 는 제 2 부분에 대해 클램핑된다.

각각의 엔드 이펙터 (300) 를 개방 및 폐쇄하기 위해서, 각각의 로봇식 제어기 (1114) 는, 이 실시형태에서, 와이어 (500) 의 일 단부에 결합된 단일 와이어 구동 로드를 포함하고, 와이어 (500) 의 타 단부는 로봇식 엔드 이펙터에 대해 제 위치에 고정된다. 와이어 (500) 는 풀리 (1260) 에 대해 고리형으로 이동한다. 따라서, 와이어의 가동 단부가 로봇식 제어기 (1114) 를 향하여 후퇴될 때, 양측까지 2 개의 와이어 세그먼트들의 유효 길이는 후퇴 거리의 1/2 만큼 짧아지고, 바이어싱 부재 (1276) 는 압축되고, 조들은 함께 이동한다. 와이어 (500) 의 가동 단부가 로봇식 제어기로부터 연장될 때, 그 반대가 일어나고, 스프링 부재는 조들 (1280, 1282) 을 바이어싱하여서 개방 방향으로 제 4 피봇 선회 지점 (1272) 을 중심으로 피봇 선회한다. 따라서, 외과의와 같은 조작자는 제어기의 사용에 의해 관심 로케이션에 인접하여 겸자와 같은 엔드 이펙터를 위치결정하고, 수술 절차를 수행하도록 겸자를 조작할 수 있다. 도 56 을 참조하면, 엔드 이펙터들 중 하나는 그것의 측벽으로부터 연장되는 절개 블레이드 (1290) 를 포함한다. 절개 블레이드 (1290) 는 조직을 절개하고 도 53 의 병변 (1250) 을 제거하는데 사용될 수도 있다. 그 후, 외과의는 봉합 바늘들 (미도시) 을 조작하여 절개부를 봉합하여 닫을 수 있다.

2 개의 조종 가능한 부재들 (100a, 100b) 이 각각의 관형 부재 (1120, 1124) 에 위치되고, 각각의 조종 가능한 부재의 원위 단부가 벤딩 세그먼트들 (110) 의 아치형 운동에 의해 규정된 가상의 부분적 구면에 위치될 수 있으므로, 높은 모션 작동 자유도와 위치결정 자유도가 수술 기기에 의해 제공된다.

엔드 이펙터들의 제어된 운동이 뒤따르는, 보디 루멘에서 관심 로케이션에 인접하여 수술 장치 (1) 의 도입 부분 (1004) 의 원위 단부를 위치결정하는 기계적 캐리지 (1100) 의 회전 및 선형 모션 뿐만 아니라, 엔드 이펙터 및 조종 가능한 아암의 작동은 제어 시스템에 의해 제어된다.

위에서 알 수 있듯이, 수술 장치의 여러 예시적 실시형태들이 설명되었다. 하지만, 이 예시적 실시형태들은 단지 설명을 위한 것이다. 예를 들어, 전술한 수술 기구들은 개별 수술 장치들로서 구성될 수도 있고, 또는 그것들은 엔드 이펙터를 갖는 수술 장치 뿐만 아니라 작업 채널을 갖는 루멘 유닛 또는 이미징 유닛과 같은 다양한 의료 기기들에 적용될 수도 있다. 더욱이, 조종 가능한 부재의 다양한 실시형태들은 카테터들, 내시경들, 및 원위 단부에서 벤딩할 수 있는 수술 로봇들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 수술 장치들에 통합되거나 다르게 적합화될 수도 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "포함하다", "포함하는", "구비하다", "구비하는", "가지다", "가지는" 또는 그 밖의 다른 변형은 비배타적인 내포를 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 요소들 목록을 포함하는 프로세스, 제품, 용품, 또는 장치는 단지 그 요소들에만 제한될 필요가 없지만 이러한 프로세스, 제품, 용품, 또는 장치에 고유하거나 명시적으로 열거되지 않은 다른 요소들을 포함할 수도 있다.

더욱이, 본원에서 사용된 바와 같은 용어 "또는" 은 일반적으로 달리 명시하지 않는 한 "및/또는" 을 의미하도록 의도된다. 예를 들어, 조건 A 또는 B 는 다음 중 어느 하나에 의해 충족된다: A 가 참이고 (또는 존재하고) B 가 거짓이고 (또는 존재하지 않고), A 는 거짓이고 (또는 존재하지 않고) B 는 참이고 (또는 존재하고), A 와 B 모두 참이다 (또는 존재한다). 본원에서 사용된 바와 같이, 부정관사 (선행 기준이 부정관사일 때 정관사) 가 선행하는 용어는 명시적으로 달리 나타내지 않는 한 이러한 용어의 단수 및 복수를 모두 포함한다 (즉, 부정관사 언급은 단수만 또는 복수만 명시적으로 나타낸다). 또한, 본원의 설명에서 사용된 대로, 문맥에 달리 명시적으로 나타내지 않는 한 "내에" 의 의미는 "내에" 및 "상에" 를 포함한다.

또한, 도면들에 도시된 요소들 중 하나 이상은 또한 더 분리되거나 통합된 방식으로 구현되거나, 특정 용도에 따라 유용한 것처럼, 심지어 제거되거나 임의의 경우에 작동 불능으로 될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 부가적으로, 도면들에서 임의의 신호 화살표들은 달리 명시하지 않는 한 단지 예시로서 비제한적인 것으로 간주되어야 한다. 개시 내용 범위는 하기 청구항들 및 그것들의 법적 등가물들에 의해 결정되어야 한다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있고 내부에 채널들을 갖는 복수의 벤딩 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재; 및 조종 가능한 부재를 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열된 복수의 벤딩 작동 와이어들을 포함하고, 상기 조종 가능한 부재는 벤딩 작동 와이어들이 통과하는 적어도 하나의 루멘을 포함하고, 루멘은 부분적으로 바깥쪽으로 개방되어 있다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 세그먼트들은 인접한 벤딩 세그먼트들에 힌지 결합된다. 다른 실시형태들에서, 각각의 벤딩 세그먼트의 연결부들은 인접한 벤딩 세그먼트에 핀 고정된다. 다른 실시형태들에서, 각각의 벤딩 세그먼트의 연결부들은 인접한 벤딩 세그먼트의 리세스 부분들에 수용되어 그것에 힌지 결합된다. 다른 실시형태들에서, 각각의 연결부는 라운드 면을 갖는 돌기부를 포함하고, 각각의 연결부가 회전할 수 있도록 각각의 리세스 부분은 각각의 연결부를 수용하도록 형상화된다. 다른 실시형태들에서, 각각의 연결부는 선형 에지를 갖는 돌기부를 포함하고, 각각의 연결부가 각각의 리세스 부분과 선형 접촉하면서 회전할 수 있도록 각각의 리세스 부분은 v 형상의 노치처럼 형상화된다. 대안적인 실시형태들에서, 한 쌍의 연결부들은 각각의 벤딩 세그먼트의 길이의 일측에서 서로 대면하게 제공되고, 한 쌍의 리세스 부분들은 각각의 벤딩 세그먼트의 길이의 타측에서 서로 대면하게 제공되고, 한 쌍의 연결부들 및 한 쌍의 리세스 부분들은 벤딩을 2 자유도로 허용하도록 서로 수직인 방향으로 배열된다. 다른 실시형태들에서, 4 개의 루멘들은 각각의 벤딩 세그먼트의 길이를 따라 형성되고, 각각의 루멘은 연결부 또는 리세스 부분의 적어도 일부분을 통과한다. 일부 양태들에서, 각각의 루멘은 폐쇄된 루멘 부분 및 개방된 루멘 부분을 포함하고, 연결부 또는 리세스 부분을 통과하는 각각의 루멘의 일부분은 폐쇄된 루멘 부분을 형성하고 연결부 또는 리세스 부분의 타측은 개방된 루멘 부분을 형성한다. 다른 실시형태들에서, 각각의 벤딩 세그먼트는 길이를 따라 4 개의 루멘들을 가지고, 각각의 루멘은 원주를 따라 연결부 및 리세스 부분의 로케이션들 사이에 위치된다. 다른 실시형태들에서, 각각의 루멘은 폐쇄된 루멘 부분 및 개방된 루멘 부분을 포함하고, 폐쇄된 루멘 부분은 루멘 길이의 중간에 형성되고 개방된 루멘 부분은 폐쇄된 루멘 부분의 양측에 형성된다. 일부 실시형태들에서, 조종 가능한 부재는 복수의 플레이트형 벤딩 세그먼트들 및 벤딩 세그먼트들 사이에 위치된 가요성 재료의 연결부들을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 연결부들은 벤딩 세그먼트들 사이에 일체로 형성되고 벤딩 세그먼트들의 중심에 제공된 채널들의 2 개의 에지로부터 바깥쪽 방향으로 연장되고, 연결부들은 인접한 연결부들에 수직인 방향으로 형성된다. 다른 실시형태들에서, 벤딩 작동 와이어들은 벤딩 세그먼트들 및 연결부들을 통과하도록 배열되고, 벤딩 작동 와이어가 내부에 제공된 각각의 루멘은 연결부에 위치된 일부분이 폐쇄된 루멘을 형성하고 벤딩 세그먼트에 형성된 일부분이 바깥쪽으로 개방되는 구조를 갖는다. 다른 실시형태들에서, 연결부들은 인접한 벤딩 세그먼트들의 중심들을 연결하도록 구성된다.

일부 실시형태들에서 수술 장치는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된 엔드 이펙터를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 엔드 이펙터는 이펙터 작동 와이어를 이동시킴으로써 작동될 수 있도록 조종 가능한 부재의 채널들에 위치된 이펙터 작동 와이어에 연결되고, 엔드 이펙터의 적어도 일부는 이펙터 작동 와이어의 원위 단부에 탈착 가능하게 제공된다. 일부 실시형태들에서, 엔드 이펙터의 적어도 일부는 이펙터 작동 와이어의 원위 단부에 자기로 연결된다. 다른 실시형태들에서, 엔드 이펙터는 이펙터 모듈을 포함하고 상기 모듈은: 외과 수술을 수행하기 위한 기구 부분; 및 기구 부분을 작동하도록 이펙터 작동 와이어에 연결된 작동 부분을 포함하고, 이펙터 모듈의 근위 단부 또는 이펙터 작동 와이어의 원위 단부 중 적어도 어느 하나는 자성체를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 수술 장치는 조종 가능한 부재의 채널들에 위치되고 엔드 이펙터를 작동시키도록 엔드 이펙터에 연결되는 이펙터 작동 와이어를 추가로 포함하고, 엔드 이펙터는 이펙터 작동 와이어에 의해 인가된 힘에 반대 방향으로 탄성력을 발생시키도록 구성되는 탄성체를 추가로 포함한다. 다른 실시형태들에서, 엔드 이펙터는 이펙터 작동 와이어에 의해 당겨질 때 제 1 모드로 작동하고 이펙터 작동 와이어에 의해 당겨지지 않을 때 제 2 모드로 작동하도록 이펙터 작동 와이어는 구성된다. 다른 실시형태들에서, 엔드 이펙터의 겸자는 제 1 모드에서 폐쇄되고 제 2 모드에서 개방된다. 일부 실시형태들에서, 엔드 이펙터는: 외과 수술을 수행하기 위한 기구 부분; 기구 부분을 작동하도록 이펙터 작동 와이어에 연결된 작동 부분; 및 작동 부분이 왕복 운동하는 경로를 형성하는 보디 부분을 포함하고, 탄성체는 작동 부분의 근위 단부에 위치되고 작동 부분을 미는 방향으로 탄성력을 인가한다. 다른 실시형태들에서, 이펙터 작동 와이어의 작동 부분 및 원위 단부는 서로 부착되거나 분리되도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 이펙터 작동 와이어의 작동 부분 또는 원위 단부 중 적어도 어느 하나는 자성체를 포함한다.

수술 장치의 일부 실시형태들에서, 벤딩 작동 와이어들의 원위 단부들을 고정하기 위한 와이어 종단 부재는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된다. 일부 실시형태들에서, 와이어 종단 부재를 조종 가능한 부재의 원위 단부에 나사고정함으로써 벤딩 작동 와이어들이 고정되도록 와이어 종단 부재는 스레드를 갖는다. 다른 실시형태들에서, 벤딩 작동 와이어들은 조종 가능한 부재의 원위 단부와 와이어 종단 부재 사이에 권취되면서 밀어줌으로써 고정되도록 배열된다. 일부 실시형태들에서, 와이어 종단 부재는, 벤딩 작동 와이어들의 원위 단부들이 통과하는 적어도 하나의 홀을 포함하고, 와이어 종단 부재는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된다. 다른 실시형태들에서, 와이어 종단 부재에서 홀들은 조종 가능한 부재에서 루멘들에 대응하는 로케이션들에 형성된다. 다른 실시형태들에서, 수술 장치는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된 엔드 이펙터를 추가로 포함하고, 와이어 종단 부재는 엔드 이펙터이다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있고 내부에 채널들을 갖는 복수의 벤딩 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재; 조종 가능한 부재를 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열된 복수의 벤딩 작동 와이어들을 포함하고, 상기 조종 가능한 부재는 벤딩 작동 와이어들이 통과하는 적어도 하나의 루멘을 포함하고; 상기 수술 장치는: 조종 가능한 부재의 근위 단부에 제공되는 가요성 재료를 포함하는 가요성 부재; 및 조종 가능한 부재 또는 가요성 부재를 통과하는 와이어의 주행 경로를 형성하는 적어도 하나의 슬리브를 추가로 포함하고, 와이어의 양 단부는 내부에 고정된다. 일부 실시형태들에서, 와이어는 벤딩 작동 와이어들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 슬리브에서 와이어의 운동에 대한 조종 가능한 부재 또는 가요성 부재의 벤딩 효과를 최소화하도록, 조종 가능한 부재 또는 가요성 부재가 벤딩될 때 슬리브의 양 대향한 단부들이 고정되는 두 지점들 사이에 형성되는 최장 가능한 경로보다 슬리브의 보디가 더 길다. 일부 실시형태들에서, 조종 가능한 부재 및 가요성 부재는 슬리브를 내부에 배치할 중공 공간을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 적어도 하나의 슬리브 중 제 2 슬리브는 원위 단부 벤딩 작동 와이어를 위한 경로를 형성하고, 제 2 슬리브의 일 단부는 원위 단부 조종 가능한 부분의 근위 단부 또는 근위 단부 조종 가능한 부분의 원위 단부에 고정되고 타 단부는 가요성 부재의 근위 단부에 고정된다. 다른 실시형태들에서, 원위 단부 조종 가능한 부분이 벤딩될 때 원위 단부 벤딩 작동 와이어가 곡선 경로를 따라 위치되도록 제 2 슬리브는 탄성 재료를 포함한다. 일부 실시형태들에서 적어도 하나의 슬리브 중 제 3 슬리브는 근위 단부 벤딩 작동 와이어를 위한 경로를 형성하고, 제 3 슬리브의 일 단부는 근위 단부 조종 가능한 부분의 근위 단부 또는 가요성 부재의 원위 단부에 고정되고 타 단부는 가요성 부재의 근위 단부에 고정된다. 다른 실시형태들에서, 근위 단부 조종 가능한 부분이 벤딩될 때 근위 단부 벤딩 작동 와이어가 곡선 경로를 따라 위치되도록 제 3 슬리브는 탄성 재료를 포함한다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있고 내부에 채널들을 갖는 복수의 벤딩 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재; 조종 가능한 부재를 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열된 복수의 벤딩 작동 와이어들을 포함하고, 상기 조종 가능한 부재는 벤딩 작동 와이어들이 통과하는 적어도 하나의 루멘을 포함하고; 조종 가능한 부재의 근위 단부에 제공되고 벤딩 작동 와이어들이 통과하는 경로를 형성하는 가요성 재료를 포함하는 가요성 부재를 포함하고; 벤딩 작동 와이어들을 작동하기 위한 가요성 부재의 근위 단부에 제공되는 조작부를 포함하고, 벤딩 작동 와이어들의 근위 단부들은 조작부에 부착되거나 분리될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 벤딩 작동 와이어들 및 이펙터 작동 와이어의 근위 단부들은 조작부에 자기로 탈착 가능하게 연결된다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 벤딩 작동 와이어들은 제 1 벤딩 작동 와이어, 및 조종 가능한 부재를 제 1 벤딩 작동 와이어에 반대 방향으로 벤딩시키는 제 2 벤딩 작동 와이어를 포함하고, 동일한 방향으로 회전하는 나사 부재들은 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부 및 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부에 제공되고 반대 방향으로 서로 동기화되어 이동하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부는 제 1 스레드를 따라 이동하도록 구성되고, 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부는 제 1 스레드와 반대 방향으로 배향된 제 2 스레드를 따라 이동하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 제 1 스레드와 제 2 스레드는 단일 구동부에 의해 동일한 방향으로 회전하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 나사 부재들은 양 방향 리드 나사들이고, 각각은 단일 보디에 형성된 제 1 및 제 2 스레드 부분들을 갖는다. 다른 실시형태들에서, 나사 부재들은: 제 1 스레드를 갖는 제 1 리드 나사; 및 제 2 스레드를 갖는 제 2 리드 나사를 포함하고, 제 1 리드 나사 및 제 2 리드 나사는 기어에 의해 서로 동기화되어 이동하고 단일 구동부에 의해 동시에 회전하도록 구성된다.

수술 장치의 일부 실시형태들에서, 조종 가능한 부재는 근위 단부에서보다 원위 단부에서 보다 쉽게 벤딩하도록 구성된 기하학적 형상을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 조종 가능한 부재가 그것의 근위 단부 더 가까이에서 보다 쉽게 벤딩하도록 구성된 기하학적 형상을 벤딩 세그먼트들은 갖는다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 세그먼트들은 조종 가능한 부재의 단면 중심으로부터 떨어져 형성된 루멘들을 가지고, 조종 가능한 부재의 근위 단부에 더 가까울수록, 벤딩 세그먼트들에서 루멘들이 조종 가능한 부재의 단면 중심으로부터 더 멀리 도달한다. 일부 실시형태들에서, 조종 가능한 부재는 벤딩 세그먼트들 사이에 위치된 복수의 연결부들을 추가로 포함하고, 조종 가능한 부재가 그것의 근위 단부 더 가까이에서 보다 쉽게 벤딩되도록 구성된 기하학적 형상을 연결부들이 갖는다. 다른 실시형태들에서, 조종 가능한 부재의 대응하는 부분들이 보다 쉽게 벤딩되도록 연결부들은 조종 가능한 부재의 근위 단부를 향하여 보다 작은 단면 폭을 가지도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 조종 가능한 부재의 대응하는 부분들이 보다 쉽게 벤딩되도록 연결부들은 조종 가능한 부재의 근위 단부를 향하여 길이를 따라 직경이 증가하도록 구성된다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 상기 수술 장치는: 벤딩할 수 있는 조종 가능한 부재; 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된 엔드 이펙터; 및 조종 가능한 부재를 통과하고 엔드 이펙터에 연결되어 엔드 이펙터를 작동하도록 배열된 이펙터 작동 와이어를 포함하고, 엔드 이펙터는 이펙터 작동 와이어에 의해 인가된 힘에 반대 방향으로 탄성력을 발생시키는 탄성체를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 엔드 이펙터는 이펙터 작동 와이어에 의해 당겨질 때 제 1 모드로 작동하도록 구성되고 이펙터 작동 와이어에 의해 당겨지지 않으면서 탄성체의 탄성력에 의해 제 2 모드로 작동하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 원위 단부에서 수술 요소들이 제 1 모드에서 폐쇄되고 제 2 모드에서 개방되도록 엔드 이펙터가 작동된다. 다른 실시형태들에서, 엔드 이펙터는 이펙터 모듈을 추가로 포함하고, 상기 모듈은: 외과 수술을 수행하기 위한 기구 부분; 기구 부분을 작동시키도록 이펙터 작동 와이어에 연결된 작동 부분; 및 작동 부분이 왕복 운동하는 경로를 형성하는 보디 부분을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 탄성체는 원위 단부의 방향으로 작동 부분을 밀도록 탄성력을 인가하기 위해 작동 부분의 근위 단부에 위치된다. 일부 실시형태들에서, 이펙터 모듈 및 이펙터 작동 와이어의 원위 단부는 서로 부착되거나 분리 가능하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 이펙터 모듈 및 이펙터 작동 와이어는 자기로 함께 연결된다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있는 조종 가능한 부재; 조종 가능한 부재를 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열된 복수의 벤딩 작동 와이어들; 및 벤딩 작동 와이어들을 고정하도록 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된 와이어 종단 부재를 포함하고, 와이어 종단 부재는 조종 가능한 부재의 원위 단부와 맞물리기 위한 스레드를 가져서, 벤딩 작동 와이어들은 와이어 종단 부재 및 조종 가능한 부재를 함께 나사고정함으로써 고정된다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 작동 와이어들은 조종 가능한 부재의 원위 단부와 와이어 종단 부재 사이에 권취함으로써 고정되도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 와이어 종단 부재는 벤딩 작동 와이어들의 원위 단부들이 통과하는 적어도 하나의 홀을 포함하고, 와이어 종단 부재는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된다. 다른 실시형태들에서, 와이어 종단 부재의 홀들은 조종 가능한 부재의 루멘들에 대응하는 로케이션들에 형성된다. 일부 실시형태들에서, 엔드 이펙터는 와이어 종단 부재에 제공된다. 일부 실시형태들에서, 수술 장치는 조종 가능한 부재의 원위 단부에 제공된 엔드 이펙터를 추가로 포함하고, 와이어 종단 부재는 엔드 이펙터이다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있는 조종 가능한 부재; 조종 가능한 부재를 제 1 방향으로 벤딩시키기 위해서 조종 가능한 부재를 통과하도록 배열되는 제 1 벤딩 작동 와이어; 조종 가능한 부재를 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 벤딩시키기 위해서 조종 가능한 부재를 통과하도록 배열되는 제 2 벤딩 작동 와이어; 및 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부 및 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부가 결합되는 적어도 하나의 나사 부재를 포함하여서, 조종 가능한 부재는 적어도 하나의 나사 부재를 회전시킴으로써 제 1 또는 제 2 방향으로 벤딩된다. 일부 실시형태들에서, 적어도 하나의 나사 부재는 제 1 및 제 2 벤딩 작동 와이어들의 종방향 축선들을 중심으로 회전하도록 배열된다. 일부 실시형태들에서, 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부 및 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부는 적어도 하나의 나사 부재의 회전에 의해 반대 방향으로 서로 동기화되어 이동하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 적어도 하나의 나사 부재는 제 1 회전 방향으로 회전하여 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부를 후방으로 이동시키고 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부를 전방으로 이동시켜서, 조종 가능한 부재를 제 1 방향으로 벤딩시키고, 제 2 회전 방향으로 회전하여 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부를 전방으로 이동시키고 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부를 후방으로 이동시켜서, 조종 가능한 부재를 제 2 방향으로 벤딩시키도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부는 제 1 스레드와 맞물려 그것을 따라 이동하고, 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부는 제 1 스레드와 반대 방향으로 배향된 제 2 스레드와 맞물려 그것을 따라 이동한다. 다른 실시형태들에서, 제 1 스레드 및 제 2 스레드는 동일한 방향으로 회전하도록 구성되어서, 제 1 벤딩 작동 와이어의 근위 단부 및 제 2 벤딩 작동 와이어의 근위 단부는 반대 방향으로 서로 동기화되어 이동하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 적어도 하나의 나사 부재는 단일 보디에 형성된 제 1 및 제 2 스레드 부분들을 갖는 양 방향 리드 나사이다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있는 조종 가능한 부재; 및 조종 가능한 부재의 루멘들을 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열된 복수의 벤딩 작동 와이어들을 포함하고, 조종 가능한 부재가 그것의 원위 단부 더 가까이에서 보다 쉽게 벤딩되도록 구성된 기하학적 형상을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 기하학적 형상은 조종 가능한 부재의 근접 단부 더 가까이에서 더 작은 곡률 반경을 제공하도록 구성된다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있고 내부에 채널들을 갖는 복수의 벤딩 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재; 조종 가능한 부재를 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열된 복수의 벤딩 작동 와이어들; 및 탄성 재료를 포함하고 벤딩 후 조종 가능한 부재를 초기 위치로 복귀시키기 위한 복원력을 가하는 측방향 지지 부재를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 수술 장치는 복수의 측방향 지지 부재들을 추가로 포함하고 측방향 지지 부재들의 수는 벤딩 작동 와이어들의 수와 동일하다. 일부 실시형태들에서, 측방향 지지 부재는 벤딩 작동 와이어들의 운동에 의해 조종 가능한 부재와 동기화되어 벤딩하도록 구성되고, 측방향 지지 부재는 벤딩 작동 와이어들에 가해진 힘이 해제될 때 원래 형상으로 복귀되어서, 조종 가능한 부재를 다시 초기 위치로 이동시키도록 구성된 탄성을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 전 측방향 지지 부재의 형상은 선형이다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 전 측방향 지지 부재의 형상은 일측으로 벤딩된다. 다른 실시형태들에서, 측방향 지지 부재들은 튜브 형상으로 구성되고, 벤딩 작동 와이어는 측방향 지지 부재 내에 위치된다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있고 내부에 채널들을 갖는 복수의 벤딩 세그먼트들 및 벤딩 세그먼트들 사이에 위치된 복수의 연결 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재; 및 조종 가능한 부재를 통과하여 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열된 복수의 벤딩 작동 와이어들을 포함하고, 각각의 연결 세그먼트의 두 개의 단부들은 다른 벤딩 세그먼트들에 힌지 결합된다. 일부 실시형태들에서, 각각의 연결 세그먼트는: 벤딩 세그먼트에 힌지 결합된 부분들을 형성하는 한 쌍의 보디들; 및 한 쌍의 보디들을 함께 접합하고 벤딩 작동 와이어들이 내부에 위치되는 중공 공간을 가지는 가이드 부재를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 각각의 연결 세그먼트의 일 단부에 연결된 벤딩 세그먼트는 제 1 힌지 샤프트를 중심으로 회전 가능하고, 타 단부에 연결된 벤딩 세그먼트는 제 2 힌지 샤프트를 중심으로 회전 가능하고, 제 1 힌지 샤프트 및 제 2 힌지 샤프트는 서로 평행하다. 일부 실시형태들에서, 각각의 연결 세그먼트는, 조종 가능한 부재를 적어도 2 자유도로 벤딩시킬 수 있도록, 연결된 벤딩 세그먼트들을 상이한 회전 축선들을 중심으로 벤딩시키기 위해서 인접한 연결 세그먼트들과 상이한 방향으로 배열된다. 일부 실시형태들에서, 각각의 벤딩 세그먼트는 벤딩 작동 와이어들이 위치되는 복수의 루멘들을 포함하고, 루멘들은 연결 세그먼트에 힌지 결합된 부분들을 통과하지 않도록 배열된다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 세그먼트들은 연결 세그먼트들에 회전 가능하게 연결되고, 벤딩 세그먼트들이 중심으로 회전하는 힌지 샤프트들은 벤딩 작동 와이어들이 위치되는 루멘들의 단부들과 동일한 평면에 있다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있고 복수의 벤딩 세그먼트들을 포함하는 조종 가능한 부재를 포함하고, 각각의 벤딩 세그먼트는 제 1 링크 부분 및 제 2 링크 부분을 가지는 적어도 중간 조인트를 포함하고 중간 조인트는 각각의 벤딩 세그먼트의 종방향 축선 방향을 따라 배열되고; 조종 가능한 부재를 벤딩시키기 위해 조종 가능한 부재를 통과하도록 배열되는 복수의 벤딩 작동 와이어들을 포함하고; 조종 가능한 부재는 벤딩 작동 와이어들이 통과하는 적어도 하나의 루멘을 추가로 포함하고; 중간 조인트는 제 1 링크 부분 및 제 2 링크 부분에 결합되고 벤딩 세그먼트들이 벤딩될 때 벤딩 작동 와이어들의 연신율을 보상함으로써 벤딩 작동 와이어들의 인장을 조정하도록 구성되는 장력 조정 부재를 추가로 포함하여서, 벤딩 작동 와이어들의 길이는 변경되어 미리 정해진 인장으로 유지된다. 다른 실시형태들에서, 제 1 인터페이싱 하프는 돌기부 단부를 가지고, 제 2 인터페이싱 하프는 대응하여 리세스 단부를 갖는다. 다른 실시형태들에서, 제 1 인터페이싱 하프는 리세스 단부를 가지고, 제 2 인터페이싱 하프는 대응하여 돌기부 단부를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 작동 와이어들의 연신율은 2 개의 축외 힌지들의 오프셋에 의해 보상된다. 일부 실시형태들에서, 벤딩 세그먼트는 일련의 상호 적층된 중간 조인트들을 포함한다.

일부 실시형태들에서 수술 장치로서, 수술 장치는: 벤딩될 수 있고 복수의 벤딩 세그먼트들 및 복수의 루멘들을 포함하는 조종 가능한 부재를 포함하고; 각각의 루멘을 별개로 통과하고 조종 가능한 부재를 벤딩시키도록 배열되는 제 1 벤딩 작동 와이어 및 제 2 벤딩 작동 와이어를 포함하는 벤딩 작동 부재를 포함하고; 인장 모니터링 부재를 포함하고, 상기 인장 모니터링 부재는 제 1 벤딩 작동 와이어에 결합되고 사전 벤딩과 조종 가능한 부재의 원하는 벤딩 모션 사이 제 1 벤딩 작동 와이어의 장력 변화 감지에 응답하는 제 1 피드백 신호를 제공하도록 구성되는 제 1 센서; 제 2 벤딩 작동 와이어에 결합되고 사전 벤딩과 조종 가능한 부재의 원하는 벤딩 모션 사이 제 2 벤딩 작동 와이어의 장력 변화 감지에 응답하는 제 2 피드백 신호를 제공하도록 구성되는 제 2 센서를 포함하고; 구동 부재를 포함하고, 상기 구동 부재는 제 1 벤딩 작동 와이어에 결합되고 제 1 벤딩 작동 와이어를 작동시키도록 된 제 1 모터; 제 2 벤딩 작동 와이어에 결합되고 제 2 벤딩 작동 와이어를 작동시키도록 된 제 2 모터를 포함하고; 인장 모니터링 부재 및 구동 부재에 전기적으로 연결되는 제어 부재를 포함하고, 상기 제어 부재는 제 1 피드백 신호에 응답하는 제 1 출력 신호를 제공하여서, 제 1 모터는 미리 정해진 인장을 유지하도록 제 1 벤딩 작동 와이어의 길이를 조절하기 위해서 구동되고, 제 2 피드백 신호에 응답하는 제 2 출력 신호를 제공하여서, 제 2 모터는 미리 정해진 인장을 유지하도록 제 2 벤딩 작동 와이어의 길이를 조절하기 위해서 구동되도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 제 2 벤딩 작동 와이어는 제 1 벤딩 작동 와이어의 반대 방향으로 이동 가능하다. 일부 실시형태들에서, 제 1 벤딩 작동 와이어는 조종 가능한 부재를 벤딩하기 위해서 작동되도록 구성되고, 제 2 벤딩 작동 와이어는 제 2 모터에 의해 구동되도록 구성되어서, 제 2 벤딩 작동 와이어는 제 2 출력 신호에 응하여 미리 정해진 인장 하에 해제되어 유지된다. 일부 실시형태들에서, 제 1 센서 또는 제 2 센서는 로드 셀이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 센서는 또한 조종 가능한 부재에 인가된 외력 감지에 응답하는 제 1 외력 신호를 제공하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 제 2 센서는 또한 조종 가능한 부재에 인가된 외력 감지에 응답하는 제 2 외력 신호를 제공하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 제어 부재는 또한 제 1 외력 신호 또는 제 2 외력 신호에 응답하여 명령 신호를 제공하도록 구성된다. 다른 실시형태들에서, 제어 부재는 정보를 처리하여 햅틱 피드백의 형태로 전달하도록 구성되는 햅틱 피드백 제어기를 추가로 포함한다. 다른 실시형태들에서, 제 1 모션 전달 유닛 또는 제 2 모션 전달 유닛은 리드 나사 또는 볼 나사이다.

일부 실시형태들에서 수술 장치용 개인 맞춤형 주 제어기로서, 이것은: 하나 이상의 운동 신호들을 규정하여 수술 로봇에 입력하도록 구성되는 제어 플랫폼을 포함하고, 상기 제어 플랫폼은: 복수의 위치 파라미터들을 제공하기 위해서 제 1 복수의 자유도로 병진 운동 가능하고 그리고/또는 복수의 배향 파라미터들을 제공하기 위해서 제 2 복수의 자유도로 회전 가능한 입력 핸들을 포함하고; 입력 핸들에 결합되고 입력 핸들의 위치 파라미터들 및/또는 배향 파라미터들에 응하여 제 1 운동 신호들을 발생시키도록 구성되는 복수의 제 1 센서들을 포함하고; 입력 핸들에 장착되고 입력 핸들에 전기적으로 연결되는 연결부를 포함하고; 교환 가능한 그립을 포함하고, 상기 그립은: 연결부에 전기적으로 연결되는 분리 가능한 손잡이, 분리 가능한 손잡이에 대해 피봇 선회되는 하나 이상의 그립 레버들을 포함하고, 각각의 그립 레버는 그리핑 모션 파라미터을 제공하도록 분리 가능한 손잡이에 대해 제 3 자유도로 이동 가능하고; 분리 가능한 손잡이에 결합되고 그리핑 모션 파라미터에 응하여 제어 플랫폼으로 제 2 운동 신호를 발생시키도록 구성된 제 2 센서를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 제 1 복수의 센서들 또는 제 2 복수의 센서들은 회전 인코더, 홀 이펙터 센서, 각도 센서, 회전 센서 또는 이들의 임의의 조합물을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 연결부는 분리 가능한 손잡이에 결합되고 제 1 전기 연결 단자를 가지는 스레드를 추가로 포함한다. 다른 실시형태들에서, 분리 가능한 손잡이는 제 1 전기 연결 단자에 전기적으로 연결되는 제 2 전기 연결 단자를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 교환 가능한 그립은, 분리 가능한 손잡이에 대응하여 피봇 선회되고 분리 가능한 손잡이에 대해 서로를 향하여 움직이도록 허용하는 2 개의 그립 레버들을 포함한다.

Claims (33)

1. 관내 수술 장치로서,
   근위 단부 및 원위 단부를 가지는 벤딩 가능한 내시경,
   로봇식 수술 아암으로서,
   엔드 이펙터,
   근위 단부 및 원위 단부를 가지는 적어도 하나의 조종 가능한 세그먼트로서, 엔드 이펙터 위치는 상기 원위 단부 또는 상기 조종 가능한 세그먼트의 위치에 의해 제어되는, 상기 조종 가능한 세그먼트,
   근위 단부 및 원위 단부를 가지는 가요성 관형 부재로서, 상기 조종 가능한 세그먼트가 상기 관형 부재의 상기 원위 단부에 작동 가능하게 연결되는, 상기 가요성 관형 부재,
   상기 관형 부재의 상기 근위 단부에 작동 가능하게 연결된 기구 커넥터, 및
   상기 기구 커넥터 및 상기 관형 부재를 통하여 그리고 상기 조종 가능한 세그먼트 내로 연장되는 복수의 와이어들로서, 적어도 제 1 부분은 상기 조종 가능한 세그먼트에 연결되고, 적어도 상기 관형 부재 내에서, 상기 와이어들 각각은 시스 내에 둘러싸인, 상기 복수의 와이어들을 포함하는, 상기 로봇식 수술 아암; 및
   로봇식 수술 아암 포지셔너로서,
   베이스,
   상기 베이스에 대해 이동 가능한 가동 하우징, 및
   상기 가동 하우징에 대해 이동 가능한 위치결정 부재로서, 적어도 하나의 상기 관형 부재의 상기 근위 단부가 상기 위치결정 부재에 연결되는, 상기 위치결정 부재를 포함하는, 상기 로봇식 수술 아암 포지셔너,
   원위 커플러로서, 상기 내시경의 원위 단부는 상기 원위 커플러에 연결되는, 상기 원위 커플러,
   근위 단부 및 원위 단부를 가지는 제 1 가요성 시스로서, 상기 제 1 가요성 시스는 적어도 하나의 가요성의 상기 관형 부재의 일부분을 포위하고, 상기 제 1 가요성 시스의 상기 근위 단부는 상기 가동 하우징에 대해 제 위치에 고정되고 상기 원위 단부는 상기 원위 커플러에 연결되는, 상기 제 1 가요성 시스를 포함하고,
   상기 내시경 및 상기 로봇식 수술 아암은 상기 제 1 가요성 시스에 의해 감싸지고, 상기 로봇식 수술 아암 포지셔너에는 상기 내시경 및 상기 로봇식 수술 아암이 장착되어 있는, 관내 수술 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   적어도 제 1 개구를 가지고 상기 근위 단부와 상기 원위 단부 사이에서 내시경에 연결되는 중간 커플러를 더 포함하고, 상기 내시경은 상기 중간 커플러에서 제 1 개구를 통하여 연장되는, 관내 수술 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 관형 부재는 상기 중간 커플러에서 제 2 개구를 통하여 연장되고 그 안에서 이동 가능하지만, 상기 제 2 개구의 반경 방향으로 분리가 억제되는, 관내 수술 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 중간 커플러 및 상기 내시경의 부분들 및 적어도 하나의 상기 관형 부재를 포위하는 가요성 제 2 시스를 더 포함하는, 관내 수술 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 가동 하우징은 상기 베이스에 대해 선형으로 이동 가능한, 관내 수술 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 가동 하우징은 고정된 베이스에 대해 회전 이동 가능한, 관내 수술 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 가동 하우징은 적어도 제 1 케이지를 가지는 기계적 캐리지 및 그것에 작동 가능하게 결합된 브리지 부재를 포함하고, 상기 제 1 가요성 시스의 근위 단부는 상기 브리지 부재에 연결되는, 관내 수술 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   조종 가능한 부재는 아치형 방향으로 벤딩되도록 구성된 복수의 벤딩 세그먼트들을 포함하는, 관내 수술 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   적어도 2 개의 인접한 벤딩 가능한 세그먼트들의 벤딩 방향은 서로 평행선으로부터 오프셋되는, 관내 수술 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 조종 가능한 부재는 제 1 복수의 벤딩 가능한 세그먼트들 및 제 2 복수의 벤딩 가능한 세그먼트들을 포함하고, 제 1 및 제 2 복수의 벤딩 가능한 세그먼트들은 커플러에 의해 연결되는, 관내 수술 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    근위 단부 및 원위 단부를 가지는 제 3 가요성 시스를 더 포함하고, 상기 제 3 가요성 시스는 적어도 하나의 벤딩 가능한 내시경의 일부분을 포위하고, 상기 제 3 가요성 시스의 근위 단부는 상기 가동 하우징에 대해 제 위치에 고정되고 상기 원위 단부는 상기 원위 커플러에 연결되는, 관내 수술 장치.
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22. 수술 기구로서,
    베이스에 장착된 캐리지로서, 상기 캐리지는 상기 베이스에서 선형으로 이동 가능한, 상기 캐리지;
    상기 캐리지로부터 연장되어 상기 캐리지에 의해 지지되는 적어도 하나의 지지부;
    상기 캐리지에 지지되는 적어도 하나의 케이지로서, 상기 케이지는 상기 캐리지의 선형 운동에 의해 선형으로 이동 가능하고, 또한 상기 지지부로부터 연장되는 축선을 중심으로 회전 이동 가능한, 상기 케이지;
    상기 적어도 하나의 케이지에 의해 지지되는 적어도 하나의 로봇식 제어기로서, 적어도 하나의 상기 로봇식 제어기는 상기 적어도 하나의 케이지의 안쪽 및 바깥쪽으로 선형으로 이동 가능한, 적어도 하나의 상기 로봇식 제어기;
    조종 가능한 부재에 연결하도록 구성된 커플링으로서, 상기 조종 가능한 부재의 단부는 적어도 하나의 상기 로봇식 제어기의 작동에 의해 작동 가능한 엔드 이펙터로 구성되는, 상기 커플링; 및
    가요성 시스에 연결하도록 구성된 가요성 시스 커플링을 포함하는, 수술 기구.
23. 제 22 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 로봇식 제어기는 상기 케이지 내에서 회전 가능한, 수술 기구.
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 로봇식 제어기는 상기 케이지 상의 기어에 결합된 링 기어에 결합되는, 수술 기구.
25. 제 22 항에 있어서,
    상기 케이지로부터 이격되어 상기 케이지에 의해 지지되는 시스 지지부를 더 포함하고, 상기 시스 지지부는 가요성 시스에 연결하도록 구성되는, 수술 기구.
26. 제 22 항에 있어서,
    상기 캐리지에 지지된 제 2 케이지로서, 상기 케이지는 상기 캐리지의 선형 운동에 의해 선형으로 이동 가능하고, 또한 상기 지지부로부터 연장되는 축선을 중심으로 이동 가능한, 상기 제 2 케이지;
    상기 제 2 케이지에 의해 지지된 제 2 로봇식 제어기로서, 상기 제 2 로봇식 제어기는 상기 제 2 케이지의 안쪽 및 바깥쪽으로 선형으로 이동 가능한, 상기 제 2 로봇식 제어기; 및
    조종 가능한 부재에 연결하도록 구성된 제 2 커플링으로서, 상기 조종 가능한 부재의 단부는 상기 제 2 로봇식 제어기의 작동에 의해 작동 가능한 엔드 이펙터로 구성되는, 상기 제 2 커플링을 더 포함하는, 수술 기구.
27. 제 26 항에 있어서,
    케이지들로부터 이격되어 케이지들에 의해 지지되는 시스 지지부;
    근위 단부 및 원위 단부를 가지는 가요성 시스로서, 상기 가요성 시스는 상기 케이지들에 대향한 상기 시스 지지부 측에서, 상기 근위 단부에서 상기 시스 지지부에 연결되는, 상기 가요성 시스; 및
    제 1 조종 가능한 부재로서, 상기 부재의 단부는 적어도 하나의 로봇식 제어기로부터 상기 가요성 시스의 안쪽으로 연장되는 적어도 하나의 상기 로봇식 제어기의 작동에 의해 작동 가능한 엔드 이펙터로 구성되는, 상기 제 1 조종 가능한 부재, 및 제 2 조종 가능한 부재로서, 상기 부재의 단부는 제 2 로봇식 제어기로부터 상기 가요성 시스의 안쪽으로 연장되는 적어도 하나의 로봇식 제어기의 작동에 의해 작동 가능한 엔드 이펙터로 구성되는, 상기 제 2 조종 가능한 부재를 포함하는, 수술 기구.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 조종 가능한 부재 및 상기 제 2 조종 가능한 부재는 각각 적어도 하나의 로봇식 제어기에 연결된 근위 부분 및 제 1 엔드 이펙터 및 제 2 엔드 이펙터에 연결된 원위 부분을 포함하고,
    상기 케이지들의 안쪽 및 바깥쪽으로 적어도 하나의 로봇식 제어기의 운동은 상기 가요성 시스의 단부에 대해 상기 제 1 엔드 이펙터 및 상기 제 2 엔드 이펙터의 위치를 변경하는, 수술 기구.
29. 제 28 항에 있어서,
    상기 가요성 시스의 원위 단부의 안쪽으로 그를 통해 연장되는 커플러를 더 포함하고, 상기 커플러는 제 1 조종 가능한 부재가 내부에서 연장 가능한 적어도 제 1 개구, 및 제 2 조종 가능한 부재가 내부에서 그를 통해 연장 가능한 제 2 개구를 포함하는, 수술 기구.
30. 제 22 항에 있어서,
    조종 가능한 부재에 연결하도록 구성된 커플링은,
    외부 쉘 및 복수의 기구 커넥터들을 포함하는 하우징으로서, 각각의 커넥터는 그로부터 상기 조종 가능한 부재의 안쪽으로 연장되는 와이어에 결합되는, 상기 하우징을 포함하고,
    적어도 하나의 상기 로봇식 제어기는 복수의 제어기 커넥터들을 더 포함하고, 각각의 제어기 연결부는 단일 기구 커넥터에 결합하도록 구성되는, 수술 기구.
31. 제 30 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 로봇식 제어기는 복수의 선형 모터들을 포함하고, 각각의 모터는 제어기 커넥터들 중 단일 커넥터에 연결되는, 수술 기구.
32. 제 27 항에 있어서,
    상기 가요성 시스에 위치되고 내부에 적어도 제 1 개구 및 내부에 제 2 개구를 가지는 중간 커플러를 더 포함하고, 상기 제 1 조종 가능한 부재는 상기 중간 커플러에서 제 1 개구를 통하여 연장되고 상기 제 2 조종 가능한 부재는 상기 중간 커플러에서 제 2 개구를 통하여 연장되는, 수술 기구.
33. 제 28 항에 있어서,
    제 1 단부 및 제 2 단부에서 기구 커넥터들 중 다른 것들에 결합된 와이어, 및 상기 와이어에 연결된 와이어 커넥터를 더 포함하고,
    상기 엔드 이펙터는 4 개의 바 링키지를 포함하고, 이 중 제 1 및 제 2 링키지들은 제 1 피봇 핀에 의해 함께 결합되고, 제 3 및 제 4 링키지들은 제 2 피봇 핀에 의해 연결되고, 상기 와이어 커넥터는 제 2 핀에 연결되고,
    상기 와이어는 제 1 피봇 핀 위로 통과하는, 수술 기구.

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