KR102372454B1 - 선형 작동 기구 구동기를 위한 멸균 어댑터 - Google Patents

Abstract

로봇 수술 시스템은 복수의 선형 변위가능 구동 부재를 포함하는 액추에이터, 및 액추에이터와 수술 기구 사이에 개재된 멸균 어댑터를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 구동 부재는 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시킨다. 멸균 어댑터는 가요성 장벽 및 가요성 장벽과 일체로 형성된 복수의 연장가능 커버를 포함하고, 복수의 연장가능 커버는 복수의 구동 부재를 수용하도록 배열된다. 일부 변형예에서, 시스템은 멸균 어댑터를 가로질러 액추에이터와 수술 기구를 결합시키는 상호잠김 배열체를 포함할 수 있고, 상호잠김 배열체는 액추에이터가 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시킬 때 액추에이터 및 수술 기구를 함께 가압한다.

Description

선형 작동 기구 구동기를 위한 멸균 어댑터

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2017년 6월 29일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/526,871호의 우선권을 주장한다.

기술분야

본 발명은 대체적으로 로봇 수술 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 로봇 수술 시스템의 일부분들 둘레에 멸균 장벽을 생성하기 위한 신규하고 유용한 멸균 어댑터(sterile adapter)에 관한 것이다.

복강경 수술과 같은 최소-침습 수술(minimally-invasive surgery, MIS)은 외과 시술 동안에 조직 손상을 감소시키도록 의도되는 기법을 수반한다. 예를 들어, 복강경 시술은 전형적으로, 환자 내에 (예컨대, 복부 내에) 다수의 작은 절개부를 생성하는 것, 및 하나 이상의 기구(예컨대, 하나 이상의 도구, 적어도 하나의 카메라, 등)를 절개부를 통해 환자 내로 도입시키는 것을 수반한다. 외과 시술은 이어서, 카메라에 의해 제공되는 가시화 보조물(visualization aid)과 함께, 도입된 도구를 사용함으로써 수행된다. 일반적으로, MIS는 환자 반흔형성 감소, 환자 통증 감소, 환자 회복 기간 단축, 및 환자 회복과 연관된 의료 시술 비용의 절감과 같은 다수의 이득을 제공한다.

MIS는 비로봇(non-robotic) 또는 로봇 시스템으로 수행될 수 있다. 조작자로부터의 명령에 기초하여 기구들을 조작하기 위한 로봇 아암을 포함할 수 있는 종래의 로봇 시스템들은 MIS의 많은 이익들을 제공하는 반면, 외과의사에 대한 수요를 감소시킬 수 있다. 그러한 로봇 시스템의 제어는 사용자로부터의 조작 또는 명령을 로봇 시스템의 제어로 변환하는 하나 이상의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 사용자(예컨대, 외과의사 또는 다른 조작자)로부터의 제어 입력을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 사용자 명령에 응답하여, 수술 기구가 환자 내의 수술 부위에 위치될 때 하나 이상의 모터를 갖는 기구 구동기가 수술 기구의 하나 이상의 자유도를 작동시킬 수 있다.

전통적인 외과 시술과 유사하게, 로봇 MIS 동안 수술실에서 멸균 환경을 유지하는 것은 중요하다. 그러나, 기구 구동기의 다양한 구성요소(예컨대, 모터, 인코더, 센서 등) 및 로봇 수술 시스템의 다른 태양들은 열과 같은 종래의 멸균 방법을 사용하여 실제로 멸균될 수가 없다. 멸균성을 유지하기 위한 하나의 해법은 기구 구동기(및 로봇 아암 등과 같은 수술실에서 보일 수 있는 다른 시스템 구성요소)와 수술 기구 사이에 멸균 장벽을 제공하여, 그에 의해 기구 구동기를 위한 "비멸균" 측 및 수술 기구를 위한 "멸균" 측을 제공하는 것이다. 그러나, 멸균 장벽은 기구 구동기가 수술 도구를 작동시키는 방법을 방해하지 않아야 한다. 따라서, 로봇 수술 시스템 내의 멸균 장벽 내에 신규하고 개선된 멸균 어댑터를 갖는 것이 바람직하다.

대체적으로, 일부 변형예에서, 로봇 수술 시스템은 복수의 선형 변위가능 구동 부재를 포함하는 액추에이터, 및 액추에이터와 수술 기구 사이에 개재된 멸균 어댑터를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 구동 부재는 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시킨다. 멸균 어댑터는 가요성 장벽 및 가요성 장벽과 일체로 형성된 복수의 연장가능 커버를 포함할 수 있고, 복수의 연장가능 커버는 복수의 구동 부재를 수용하도록 배열될 수 있다. 더욱이, 시스템은 멸균 어댑터에 결합되는 (예를 들어, 멸균 어댑터의 주연부 둘레에 부착되는) 멸균 드레이프(drape)를 포함할 수 있다.

일부 변형예에서, 멸균 어댑터는 가요성 장벽에 결합되는 프레임을 포함할 수 있다. 가요성 장벽은, 예를 들어, 가요성 장벽과 일체로 형성될 (예를 들어, 공사출 성형될) 수 있다. 예를 들어, 프레임, 가요성 장벽, 및 복수의 연장가능 커버는 하나의 피스(piece)로서 일체로 형성될 수 있다.

일부 변형예에서, 액추에이터는 기구 장착 인터페이스를 포함할 수 있고, 가요성 장벽은 기구 장착 인터페이스에 순응할 수 있다. 예를 들어, 기구 장착 인터페이스는 수술 기구의 일부분을 수용하도록 구성된 공동을 포함할 수 있고, 가요성 장벽은 기구 장착 인터페이스와 수술 기구의 일부분 사이의 공동에 순응할 수 있다. 일부 변형예에서, (예를 들어, 멸균 어댑터를 가로지른) 기구 장착 인터페이스와 수술 기구의 맞물림은 액추에이터와 멸균 어댑터의 결합해제를 실질적으로 방지할 수 있다. 예를 들어, 공동 내의 수술 기구의 존재는, 기구 장착 인터페이스로부터 멸균 어댑터의 결합해제를 달리 용이하게 할 멸균 어댑터의 조작을 실질적으로 차단하거나 달리 방지할 수 있다.

연장가능 커버 중 적어도 하나는 적어도 하나의 연장가능 커버 내에 수용된 구동 부재의 선형 변위에 따라 휴지 상태와 완전 연장 상태 사이에서 전이될 수 있다. 예를 들어, 연장가능 커버의 길이는 연장가능 커버 내에 수용되는 구동 부재의 선형 이동(연장 및 후퇴)에 따라 대체로 가변할 수 있다. 커버 길이의 변화 및 선형 이동은, 예를 들어, 대체로 1:1 대응으로 선형적으로, 또는 대안적으로 임의의 적합한 관계로 가변할 수 있다. 일부 변형예에서, 휴지 상태의 연장가능 커버의 길이는 완전 연장 상태에 있는 연장가능 커버의 길이의 약 40% 내지 약 60%, 또는 완전 연장 상태에 있는 연장가능 커버의 길이의 약 50%일 수 있다.

연장가능 커버 중 하나 이상은 실리콘과 같은 탄성중합체 재료를 포함할 수 있다. 연장가능 커버 중 적어도 일부는 (예컨대, 구동 부재가 연장가능 커버에 대항하여 작동될 때 파손에 저항하기 위해) 커버의 폐쇄된 원위 단부에서 보강될 수 있다. 예를 들어, 연장가능 커버의 일부 변형예에서, 원위 단부는 연장가능 커버의 측벽보다 두꺼울 수 있다. 다른 예로서, 원위 단부는 연장가능 부재의 측벽보다 더 경질이고/이거나 더 강인한 재료를 포함할 수 있다.

추가로, 대체적으로는, 일부 변형예에서, 로봇 수술 시스템은 적어도 하나의 선형 변위가능 구동 부재를 포함하는 액추에이터, 적어도 하나의 구동 부재에 의해 작동되는 적어도 하나의 자유도를 갖는 수술 기구, 액추에이터와 수술 기구 사이에 개재된 멸균 어댑터, 및 멸균 어댑터를 가로질러 액추에이터와 수술 기구를 결합시키는 상호잠김 배열체(interlocked arrangement)를 포함할 수 있다. 상호잠김 배열체는 액추에이터가 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시킬 때 액추에이터 및 수술 기구를 함께 가압할 수 있다. 예를 들어, 상호잠김 배열체는, 액추에이터가 적어도 하나의 자유도를 작동시키고 (예컨대, 액추에이터와 수술 기구를 분리시키는 경향을 갖는) 반작용력(reaction force)을 야기할 때, 상호잠김 배열체가 반작용력을 압축력으로 레버리지(leverage)하여 액추에이터 및 수술 기구를 함께 가압하도록 구성될 수 있다.

상호잠김 배열체는 액추에이터에 결합된 제1 부분 및 수술 기구에 결합된 제2 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분은 제1 상호잠금 부재를 포함할 수 있고, 제2 부분은 제1 상호잠금 부재와 맞물려서 그에 의해 상호잠김 배열체의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제2 상호잠금 부재를 포함할 수 있다. 일부 변형예에서, 제1 및 제2 상호잠금 부재들 중 하나 또는 둘 모두는 래치(latch)를 포함할 수 있다(예컨대, 래치로서의 역할을 할 수 있다). 예를 들어, 일부 변형예에서, 래치는 선회가능하고 손잡이에 작동식으로 결합될 수 있고, 손잡이는 액추에이터와 수술 기구를 해제가능하게 결합시키기 위해 조작가능하다.

방법은 적어도 하나의 선형 변위가능 구동 부재를 포함하는 액추에이터에 멸균 어댑터를 결합시키는 단계, 멸균 어댑터가 액추에이터와 수술 기구 사이에 개재되도록 상호잠김 배열체를 통해 멸균 어댑터를 가로질러 액추에이터에 수술 기구를 결합시키는 단계, 및 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시키도록 구동 부재를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 구동 부재가 그러한 방식으로 작동될 때, 상호잠김 배열체는 액추에이터 및 수술 기구를 함께 가압할 수 있다.

본 방법은 적어도 부분적으로 상호잠김 배열체를 맞물림해제함으로써 수술 기구를 상기 액추에이터로부터 결합해제하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 수술 기구를 액추에이터로부터 결합해제하는 단계는 수술 기구에 결합된 손잡이를 액추에이터 및 멸균 어댑터로부터 멀어지게 조작하여, 그에 의해 상호잠김 배열체의 제1 부분과 제2 부분(제1 부분은 액추에이터에 결합되고 제2 부분은 수술 기구에 결합됨)을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 상호잠김 배열체를 맞물림해제하는 단계는, 예를 들어, 수술 기구를 액추에이터 및 멸균 어댑터로부터 분리하기 위한 직관적인 운동을 반영하는 상보적이거나 직관적인 방식으로 액추에이터 및 멸균 어댑터로부터 멀어지게 손잡이를 당기는 단계를 포함할 수 있다.

도 1은 로봇 아암 조작기 상의 기구 구동기의 하나의 예시적인 변형예의 개략도이다.
도 2는 기구 구동기의 예시적인 변형예의 사시도이다.
도 3은 멸균 어댑터를 갖는 기구 구동기의 예시적인 변형예의 개략도이다.
도 4는 수술 기구의 예시적인 변형예의 기구 기부의 개략도이다.
도 5는 기구 구동기, 수술 기구, 및 기구 구동기와 수술 기구 사이의 멸균 장벽을 포함하는 로봇 수술 시스템의 예시적인 변형예의 일부의 개략도이다.
도 6a는 멸균 어댑터 및 멸균 드레이프를 갖는 기구 구동기 및 멸균 장벽의 예시적인 변형예의 사시도이다. 도 6b는 도 6a에 도시된 기구 구동기 및 멸균 어댑터의 사시도이다. 도 6c는 도 6a에 도시된 기구 구동기 및 멸균 어댑터의 상부 사시도이다. 도 6d 및 도 6e는 도 6a에 도시된 기구 구동기 및 멸균 어댑터의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 굴곡 구성 및 비굴곡 구성의 멸균 어댑터의 예시적인 변형예에서의 프레임의 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 멸균 어댑터의 예시적인 변형예에서의 연장가능 커버의 개략도이다.
도 9a, 도 9b, 및 도 9c는 각각 구동 부재가 완전히 후퇴된 완전 휴지 위치, 구동 부재가 부분적으로 연장된 완전 휴지 위치, 및 구동 부재가 완전히 연장된 완전 연장 위치에 있는 도 8a 및 도 8b에 도시된 연장가능 커버의 개략도이다.
도 10a 내지 도 10f는 연장가능 커버의 상이한 변형예의 단면도이다.
도 11a는 회전가능 커플러의 예시적인 변형예의 사시도이다. 도 11b, 도 11c, 및 도 11d는 도 11a에 도시된 회전가능 커플러의 측면도, 저면도 및 평면도이다. 도 11e 및 도 11f는 각각 멸균 어댑터 내에 장착된 도 11a에 도시된 회전가능 커플러의 사시도 및 단면도이다.
도 12는 상호잠김 배열체의 예시적인 변형예의 개략도이다.
도 13a 및 도 13b는 각각 상호잠김 배열체의 다른 예시적인 변형예의 상세도 및 사시도이다.
도 14는 상호잠김 배열체의 다른 예시적인 변형예의 사시도이다.
도 15a 및 도 15b는 각각 맞물린 그리고 맞물림해제된 경우의 상호잠김 배열체의 다른 예시적인 변형예의 개략도이다.

본 발명의 다양한 태양 및 변형의 예가 본 명세서에서 설명되고 첨부 도면에서 예시된다. 하기의 설명은 본 발명을 이들 실시예로 제한하려는 것이 아니라, 오히려 당업자가 본 발명을 제조 및 사용하는 것을 가능하게 하려는 것이다.

시스템 개요

일반적으로, (예컨대, 최소-침습 외과 시술을 가능하게 하기 위한) 로봇 또는 로봇-보조 수술 시스템은, 예컨대 최소-침습 수술 동안 수술 기구들을 조작하기 위한 하나 이상의 로봇 아암을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 예시적인 개략도에 도시된 바와 같이, 로봇 수술 시스템(100)은 로봇 아암(110) 및 로봇 아암(110)의 원위 단부에 대체적으로 부착되는 기구 구동기(120)(액추에이터)를 포함할 수 있다. 기구 구동기(120)에 결합된 캐뉼라(130)가 수술 기구(150)를 삽통식으로 수용할 수 있다. 추가로, 로봇 아암(110)은 기구 구동기(120)를 위치 및 배향시키도록 작동되는 복수의 링크를 포함할 수 있다.

외과 시술에 사용하기 위해, 로봇 아암(110)은 환자가 놓이는 수술 테이블에 (또는 환자 근처의 카트, 천장, 측벽 등에) 장착될 수 있다. 환자 내로의 수술 기구의 도입을 가능하게 하는 포트를 생성하기 위해, 투관침 조립체(전형적으로, 캐뉼라(130) 및 폐색구)가 환자의 (예컨대, 복벽의) 절개부 또는 진입점을 통해 환자 내로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 캐뉼라(130)는 기구 구동기(120)에 결합될 수 있고, 기구(150)는 적어도 일부분(예를 들어, 기구 샤프트)이 캐뉼라를 통과하여 환자 내로 들어가도록 기구 구동기(120)에 결합될 수 있다. 기구(150)는 기구 샤프트의 원위 단부에 배치되는 엔드 이펙터를 가질 수 있고, 기구 구동기(120)는 특정 종류의 엔드 이펙터에 따라 외과 시술 동안의 다양한 작업(예컨대, 절개, 파지 등)을 수행하기 위해 기구(150)를 위치시키고/시키거나 그의 하나 이상의 자유도를 작동시키도록 추가로 제어될 수 있다. 더욱이, 기구(150)는 포트로부터 인출되고 기구 구동기(120)로부터 결합해제되어 다른 기구, 예컨대 상이한 기능을 갖는 엔드 이펙터를 갖는 다른 기구와 교환할 수 있다.

도 2는 기구 구동기(200)의 하나의 예시적인 변형예를 도시한다. 이러한 변형예에서, 기구 구동기(200)는 종방향 트랙(216)(예컨대, 선형 베어링)을 포함하는 세장형 기부(210), 및 종방향 트랙(216)과 활주가능하게 맞물리는 캐리지(220)를 포함한다. 기부(210)는 로봇 아암의 관절이 공간 내에서 기구 구동기(200)를 위치 및/또는 배향시키도록 (예컨대, 인터페이스(212)에서) 로봇 아암의 원위 단부에 결합하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 캐리지는 기구 기부(252)를 수용하도록 구성될 수 있는데, 기구 기부(252)는 기구 기부(252)로부터 연장되는 기구 샤프트(254)를 갖고 기구 샤프트의 원위 단부에 배치되는 엔드 이펙터를 추가로 갖는다. 대체적으로, 기구 캐리지(220)는 종방향 트랙(216)을 따라서 (기부(210)를 따라서) 작동되어 기구 샤프트(254)를 캐뉼라(230) 내에 축방향으로 위치시킬 수 있고 따라서 환자 내의 수술 작업공간 내에 엔드 이펙터의 위치설정을 가능하게 할 수 있다.

대체적으로, 캐리지(220)는 부가적으로, 수술 기구(250)의 엔드 이펙터를 배향 및/또는 작동시키도록, 그리고/또는 수술 기구의 하나 이상의 자유도를 조작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 캐리지(220)는 종방향 기구 축을 중심으로 한 기구 샤프트의 회전을 가능하게 할 수 있어서, 그에 의해 종방향 기구 축을 중심으로 기구의 엔드 이펙터를 회전시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 캐리지(220)는 엔드 이펙터의 손목 조인트 및/또는 엔드 이펙터의 하나 이상의 특정 기능을 작동시킬 수 있다(예컨대, 조오(jaw) 또는 블레이드(blade)를 작동시킬 수 있다).

캐리지는 수술 기구에 결합되도록 구성된 기구 수용 인터페이스를 포함할 수 있고, 캐리지 및/또는 수술 기구는 맞물림 및/또는 정렬을 가능하게 하기 위한 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 캐리지(220)는 수술 기구 기부(252)의 정렬 돌출부(256)와 맞물리기 위한 종방향 슬롯(222)(또는 공동 또는 다른 리셉터클 등)을 포함하는 기구 장착 인터페이스를 포함할 수 있다. 슬롯(222)과 정렬 돌출부(256)의 맞물림은 캐리지와 수술 기구 사이의 결합을 고정하는 것을 도울 수 있고/있거나 캐리지의 작동된 구동부를 수술 기구의 구동 입력부와 정렬시키는 것을 도울 수 있다(아래에서 더욱 상세히 설명됨). 다른 예로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캐리지(300)는 기구 기부(412)의 정렬 돌출부(414)와 맞물리고/맞물리거나 정렬하기 위한 슬롯(314)을 포함하는 기구 장착 인터페이스를 포함할 수 있다. 슬롯(314)은, 일부 변형예에서, 정렬 돌출부(414)의 대체로 원형인 영역과 상보적으로 정합하도록 구성된 대체로 원형인 영역을 포함할 수 있다. 기구 샤프트(454)가 기구 기부(412)로부터 연장되어 슬롯(314)의 대체로 원형인 영역을 통해 (그리고 캐뉼라 내로, 등등) 또한 통과할 수 있다.

캐리지는 수술 기구의 하나 이상의 자유도를 조작하기 위한 작동식 구동부의 상이한 적합한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐리지는 적어도 하나의 선형축 구동부(선형 출력 구동부) 및/또는 적어도 하나의 회전축 구동부(회전 출력 구동부)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같은 예시적인 변형예에서, 기구 구동기의 캐리지(300)는 하나 이상의 선형 변위가능 구동 부재(예컨대, 구동 부재(350a, 350b, 350c, 350d))를 포함할 수 있다. 각각의 구동 부재는 구동 부재가 대체적으로 상대 근위 위치에 있는 (예를 들어, 구동 부재(350a, 350c, 350d)에 의해 도시된 바와 같은) 후퇴 위치와 구동 부재가 대체적으로 상대 원위 위치에 있는 (예컨대, 구동 부재(350b)에 의해 도시된 바와 같은) 연장 위치 사이의 운동 범위 전체에 걸쳐 선형으로 변위가능할 수 있다. 4개의 구동 부재가 좌우 대칭 방식으로 캐리지에 배열되어 있는 것으로 도 3에 도시되어 있지만, 복수의 구동 부재가 임의의 적합한 배열체로 배열될 수 있고 임의의 적합한 수의 구동 부재를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 구동 부재는 모터 및 리드 스크류(또는 볼스크류 등) 배열체, 기어 배열체 등을 포함하는 조립체와 같은 적합한 선형 액추에이터로 제어될 수 있다.

각각의 구동 부재는, 선형 액추에이터에 의해 축방향을 따르는 연장 및/또는 후퇴로 선형으로 구동되는 결과로서, 예컨대, 수술 기구의 구동 입력부와 맞물림으로써, 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 수술 기구(400)의 수술 기구 기부(412)는 하나 이상의 선형 구동 입력부(예컨대, 450a, 450b, 450c, 450d), 예컨대, 플랩(flap), 레버, 리셉터클, 또는 대응하는 선형 변위가능 구동 부재를 수용하고 케이블, 벨트, 또는 다른 적합한 구동 요소의 시스템을 통해 하나 이상의 자유도를 작동시키는 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 예시적인 변형예에서, 수술 기구(400)가 캐리지(300)에 결합될 때, 제1 구동 부재(350a)가 제1 선형 구동 입력부(450a)와 맞물릴 수 있고, 제2 구동 부재(350b)가 제2 선형 구동 입력부(450b)와 맞물릴 수 있고, 제3 구동 부재(350c)가 제3 선형 구동 입력부(450c)와 맞물릴 수 있고, 제4 구동 부재(350d)가 제4 선형 구동 입력부(450d)와 맞물릴 수 있다. 일부 변형예에서, 적어도 일부 구동 부재는 기구의 별개의 각각의 자유도를 작동시킬 수 있다. 일부 변형예에서, 적어도 일부 구동 부재는 공통의 또는 동일한 자유도를 작동시킬 수 있다(예컨대, 특정 이동의 반대 방향들을, 예컨대 길항(antagonistic) 와이어 제어로, 작동시킬 수 있다).

더욱이, 캐리지는 추가적으로 또는 대안적으로 (예컨대, 기구 샤프트를 기구 축을 중심으로 회전시키거나, 기구의 다른 적합한 자유도를 작동시키기 위해) 하나 이상의 회전축 구동부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리지(300)는, 예를 들어 결합 구동 디스크 또는 다른 적합한 구동 메커니즘을 통해, 수술 기구(400) 상의 하나 이상의 회전 입력 구동부와 맞물릴 수 있는 하나 이상의 회전 출력 구동부(예를 들어, 330a, 330b)를 포함할 수 있다. 제1 회전 출력 구동부(330a)는 제1 회전 입력 구동부(430a)와 맞물릴 수 있고, 제2 회전 출력 구동부(330b)는 제2 회전 입력 구동부(430b)와 맞물릴 수 있다. 전술된 선형축 구동부와 유사하게, 일부 변형예에서, 적어도 일부 회전 출력 구동부가 기구의 별개의 각각의 자유도를 작동시킬 수 있는 한편, 일부 변형예에서, 적어도 일부 회전 출력 구동부는 (예컨대, 길항 방식으로) 공통 자유도를 작동시킬 수 있다.

멸균 장벽

일부 변형예에서, 로봇 수술 시스템은 비멸균 구성요소(예컨대, 기구 구동기, 로봇 아암 등)와 멸균 구성요소(예컨대, 수술 기구) 사이에 멸균 장벽을 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에 추가로 설명되는 바와 같이, 그러한 멸균 장벽은 기구 구동기와 수술 기구 사이에 배치되기 위한 멸균 어댑터, 및 멸균 어댑터에 결합되는 멸균 드레이프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대체적으로, 일부 변형예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇 수술 시스템은, 캐리지(520)를 갖고 복수의 선형 변위가능 구동 부재들을 포함하는 기구 구동기(500)(액추에이터)를 포함할 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 구동 부재는 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시킨다. 도 2를 참조하여 전술된 캐리지와 유사하게, 캐리지(520)는 (도 2를 참조하여 전술된 것과 유사한) 세장형 기부(510)를 따라서 이동하여, 기구 샤프트(554)가 캐뉼라(530) 내에서 대응하게 이동할 수 있다. 로봇 수술 시스템은 캐리지(520)와 수술 기구(550) 사이에 개재된 멸균 어댑터(560)를 추가로 포함할 수 있고, 멸균 드레이프(562)는 비멸균 구성요소와 멸균 구성요소 사이에 추가 장벽을 제공하기 위해 (예를 들어, 멸균 어댑터(560)의 주연부 둘레에서) 멸균 어댑터(560)에 결합될 수 있다.

대체적으로, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 일부 변형예에서, 멸균 어댑터(600)는 가요성 장벽(640), 및 가요성 장벽(640)에 결합된 복수의 연장가능 커버(예를 들어, 650a, 650b, 650c, 650d)를 포함할 수 있다. 복수의 연장가능 커버는, 기구 구동기와 수술 기구 사이에 멸균 장벽을 유지하는 것을 도우면서, 기구 구동기의 하나 이상의 선형 구동 부재로부터 수술 기구로 선형 작동을 전달하도록 구성될 수 있다. 가요성 장벽(640)은, 일부 변형예에서, 가요성 장벽(640)에 추가 구조적 지지를 제공하는 프레임(610)에 추가로 결합될 수 있다. 복수의 연장가능 커버 각각은 내부 리셉터클(예컨대, 루멘, 채널, 또는 다른 내부 체적부)을 포함할 수 있고, 복수의 연장가능 커버는 그의 내부 리셉터클 내에서 캐리지(520)의 복수의 구동 부재를 수용하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 6d에 도시된 바와 같이, 멸균 어댑터(600)가 캐리지(520)에 결합될 때, 연장가능 커버(650b)는 구동 부재를 수용하기 위해 대응하는 구동 부재(550b)와 축방향으로 정렬될 수 있다. 구동 부재(550b)가 선형 액추에이터(524)(예컨대, 모터를 갖는 볼스크류 조립체)에 의해 선형으로 변위됨에 따라, 연장가능 커버(650b)는, 추가로 후술되는 바와 같이, 구동 부재의 이동에 따라 휴지 상태와 연장 상태 사이에서 전이될 수 있다.

일부 변형예에서, 멸균 어댑터(600)는, 기구 구동기와 수술 기구 사이에 멸균 장벽을 유지하는 것을 도우면서, 기구 구동기의 하나 이상의 회전 출력 구동부로부터 수술 기구로 토크를 전달하도록 구성된 하나 이상의 회전가능 커플러(예를 들어, 커플러 디스크)를 포함할 수 있다. 회전가능 커플러의 예시적인 변형예가 본 명세서의 다른 곳에서 설명되어 있다.

일부 변형예에서, 멸균 어댑터는 기구 구동기와 수술 기구 사이에서, 예컨대, (예를 들어, 센서 등에 대한) 통신 및/또는 전력을 위해, 전기 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프레임, 가요성 장벽, 및/또는 하나 이상의 연장가능 커버와 같은 멸균 어댑터의 적어도 일부분은 기구 구동기와 수술 기구 사이에서 전기 신호를 전달하기 위한 하나 이상의 전도성 금속 접촉부를 포함할 수 있다. 그러한 금속 접촉부는, 일부 변형예에서, 추가적으로 또는 대안적으로, 멸균 어댑터가 기구 구동기 및/또는 수술 기구에 결합된 것을 제어기 및/또는 프로세서에 신호로 보내는 데 사용될 수 있다(다른 변형예에서, 기구 구동기 및/또는 멸균 어댑터는 기구 구동기 및/또는 수술 기구에 대한 멸균 어댑터의 결합을 검출하기 위해, 근접 센서 또는 용량성 센서와 같은 임의의 적합한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다). 추가적으로 또는 대안적으로, 통신, 전력, 및/또는 다른 신호가 임의의 적합한 방식으로 무선으로 (예컨대, Bluetooth 또는 다른 무선 통신 프로토콜을 통해) 전달될 수 있다.

일부 변형예에서, 멸균 장벽은 제조 동안 멸균될 수 있고, 외과 시술을 위해 사용될 멸균 패키지 내에 패키징될 수 있다. 예를 들어, 멸균 어댑터 및 멸균 드레이프는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 서로 결합될 수 있고, 함께 (예를 들어, 방사선, 스팀, 에틸렌 옥사이드 등으로) 멸균될 수 있다. 멸균 장벽은, 일부 변형예에서, 단일 사용을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 멸균 장벽은 멸균되고, 외과 시술 동안 사용을 위해 개방되는, 운반, 보관 등을 위한 멸균 패키지 내에 패키징될 수 있다. 외과 시술 후에, 멸균 장벽은 처분될 수 있다. 다른 변형예에서, 멸균 장벽은 재사용가능할 수 있다(예를 들어, 처분 전에 제한된 횟수의 사용과 같은 다수의 사용을 위해 구성될 수 있다). 예를 들어, 멸균 장벽은 전술된 방식으로 각각의 외과 시술에서 사용하기 전에 (예를 들어, 제조 동안, 인접한 다수의 사용들 사이, 등에) 멸균될 수 있다. 일부 변형예에서, 멸균 장벽의 일부분이 다수의 사용을 위해 구성될 수 있는 한편, 멸균 장벽의 다른 부분은 단지 단일 사용을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 멸균 어댑터는 다수의 사용을 위해 구성될 수 있고 멸균 드레이프는 단일 사용을 위해 구성될 수 있어서, 멸균 어댑터가 각각의 외과 시술 전에 멸균되고 새로운 멸균 드레이프에 결합될 수 있다(예를 들어, 사용된 멸균 드레이프는 새로운 미사용 멸균 드레이프와 교환될 수 있다). 다른 예로서, 멸균 드레이프는 다수의 사용을 위해 구성될 수 있고 멸균 어댑터는 단일 사용을 위해 구성될 수 있어서, 멸균 드레이프가 각각의 외과 시술 전에 멸균되고 새로운 멸균 어댑터에 결합될 수 있다(예를 들어, 사용된 멸균 어댑터는 새로운 미사용 멸균 드레이프와 교환될 수 있다).

프레임

대체적으로, 멸균 어댑터의 프레임은 멸균 어댑터에 대한 구조적 지지를 제공하도록 구성될 수 있다. 프레임은 추가적으로 또는 대안적으로 멸균 어댑터를 기구 구동기 및/또는 수술 기구(예컨대, 수술 기구의 근위 기부)에 탈착가능하게 결합하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.

프레임(610)의 하나의 예시적인 변형예가 도 6a 내지 도 6e에 멸균 어댑터(600)의 일부로서 도시되어 있다. 예를 들어, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 프레임(610)의 제1 측부는 캐리지(520)의 기구 장착 인터페이스(521)에 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프레임(610)은 하나 이상의 체결구(620)(예를 들어, 스크류, 볼트 등), 래치 또는 다른 이동가능 결합 메커니즘, 스냅 끼워맞춤 또는 다른 억지 끼워맞춤, 또는 임의의 다른 적합한 방식을 통해 장착 인터페이스(521)에 결합될 수 있다. 프레임(610)의 제1 측부는 기구 장착 인터페이스(521)에 제거가능하게 결합되어, 예를 들어, 현재 멸균 어댑터가 (예를 들어, 외과 시술들 사이에서) 다른 멸균 어댑터와 또는 기구 구동기와는 별개인 멸균을 위해 교환되는 것을 가능하게 할 수 있다. 프레임(610)의 제1 측부는, 일부 응용예에서, 프레임(610)의 제1 측부가 로봇 수술 시스템의 단지 비멸균 구성요소에만 결합되거나 또는 달리 그와 인터페이스하도록 구성될 수 있다는 점에서, 프레임(610)의 비멸균 측부로 지칭될 수 있다. 추가로, (예컨대, 프레임(610)의 제1 측부에 반대편인) 프레임(610)의 제2 측부는 수술 기구에, 예컨대, 구동 입력부를 갖는 수술 기구의 근위 기구 기부에 결합되도록 구성될 수 있다. 프레임(610)의 제2 측부는, 일부 응용예에서, 프레임(610)의 제2 측부가 로봇 수술 시스템의 단지 멸균 구성요소 또는 수술 환경의 다른 멸균 태양에만 결합되거나 또는 달리 그와 인터페이스하도록 구성될 수 있다는 점에서, 프레임(610)의 멸균 측부로 지칭될 수 있다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 일부 변형예에서, 프레임(610)은 캐리지의 기구 장착 인터페이스의 형상에 대응할 수 있는 대체로 "U" 형상의 구조체를 포함할 수 있다. 그러한 구조체는, 예를 들어, 캐리지의 장착 인터페이스(521)에 멸균 어댑터를 결합하기 위한 구조적 지지부를 제공할 수 있다. 더욱이, "U" 형상의 구조체의 레그(leg)는 (도 7b에 도시된 바와 같이) 내향으로 가요성일 수 있고 프레임(610)의 중간선을 향해 변형가능할 수 있다. 캐리지에 대한 결합이 스냅 끼워맞춤 또는 다른 억지 끼워맞춤을 통하여 이루어지는 변형예에서, 가요성 변형의 이러한 방식은, 예를 들어, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 멸균 어댑터의 설치 및 그의 캐리지(520)로부터의 제거를 용이하게 하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 다른 프레임 형상(예컨대, 원형, 타원형, 직사각형 등)이 다른 형상의 기구 장착 인터페이스에 결합하는 데 적합할 수 있다.

일부 변형예에서, 프레임(610)은 대체적으로 구동 부재(예컨대, 550b)가 이동하는 작업공간 체적부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6d 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 프레임(610)은, 적어도 구동 부재의 완전 리세스 위치와 구동 부재의 완전 연장 위치 사이의 차이만큼 높은 높이(예컨대, 수술 기구의 기구 기부와 장착 인터페이스(521) 사이의 거리로서 측정됨)를 가질 수 있다.

프레임(610)은 연장가능 커버(650a, 650b, 650c, 650d)를 위치시키기 위한 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6d 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 프레임(610)은 각각의 연장가능 커버를 위한 개구를 포함할 수 있는데, 여기서 각각의 연장가능 커버는 프레임(610)의 각각의 개구를 통과할 수 있다. 추가로, 캐리지(520)가 수술 기구의 하나 이상의 회전 입력 구동부를 작동시키기 위한 하나 이상의 회전 출력 구동부를 포함하는 일부 변형예에서, 프레임(610)은 하나 이상의 회전가능 커플러를 포함하는 장착 배열체를 포함할 수 있으며, 각각의 회전가능 커플러는 회전 출력 구동부로부터 회전 입력 구동부로 토크를 전달하는 멸균 표면을 제공한다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 프레임(610)은 하부 플레이트(612) 및 상부 플레이트(614)를 포함할 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 회전가능 커플러(예컨대, 630a, 630b)는 결합 디스크의 대체로 자유로운 회전을 가능하게 하지만 결합 디스크의 축방향 운동을 실질적으로 방지하는 방식으로 하부 플레이트(612)와 상부 플레이트(614) 사이에 장착될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 결합 디스크는 캐리지의 회전 출력 구동부에 결합되도록 구성된 제1 측부(예를 들어, 비멸균 측부), 및 회전 입력 구동부에 결합되도록 구성된 제2 측부(예를 들어, 멸균 측부)를 가질 수 있고, 그에 의해 토크를 회전 출력 구동부로부터 수술 기구의 회전 입력 구동부로 전달할 수 있다.

도 6a 내지 도 6e에 도시된 바와 같이, 프레임은 대체적으로 직사각형 형상에 근사할 수 있지만, 다른 변형예에서, 프레임(610)은 임의의 적합한 형상(타원형, 원형 등)을 가질 수 있다. 예를 들어, 프레임의 형상은 기구 구동기의 장착 인터페이스의 형상 및/또는 멸균 어댑터가 결합되도록 의도된 수술 기구의 형상과 대응할 수 있다. 일부 변형예에서, 프레임은 멸균 어댑터와 기구 구동기의 결합 및 결합해제를 용이하게 하기 위한 충분한 변형을 허용하기에 적합한 가요성을 갖는 강성 또는 반강성 플라스틱으로 적어도 부분적으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 프레임은 폴리카르보네이트(PC), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 및/또는 PC/ABS 블렌드를 포함할 수 있고, (예를 들어, 강도를 위해) 유리섬유 또는 탄소 섬유 충전재를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 프레임은 사출 성형되거나, 기계가공되거나, 3D 인쇄되거나, 임의의 적합한 공정으로 제조될 수 있다. 일부 변형예에서, 프레임은 (예를 들어, 적합한 기계적 상호잠금 설계를 이용하여) 가요성 장벽 및/또는 확장가능 부재의 재료와 함께 공사출 성형될 수 있다.

가요성 장벽

대체적으로, 멸균 어댑터는 기구 구동기(예를 들어, 캐리지)의 기구 장착 인터페이스와 수술 기구 사이에 개재되는 가요성 장벽을 포함할 수 있다. 일부 변형예에서, 가요성 장벽은 순응성(compliant) 및 형태 피팅형(form-fitting)일 수 있거나, 기구 장착 인터페이스에 순응하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6c 내지 도 6e에 도시된 바와 같이, 가요성 장벽(640)은 대체적으로, 수술 기구의 일부분을 상보적으로 수용하는 슬롯 또는 공동(522)을 포함하는, 기구 장착 인터페이스(521)의 "U" 형상에 순응할 수 있다. 일부 변형예에서, 가요성 장벽은 기구 장착 인터페이스의 기하학적 형상에 근사하는 형상으로 성형될 (예컨대, 사출 성형될) 수 있다. 예를 들어, 도 6c 내지 도 6e에 도시된 바와 같이, 가요성 장벽(640)은 기구 장착 인터페이스의 공동(522)에 순응하도록 구성된 공동 부분을 포함할 수 있다.

장벽(640)의 가요성은, 일부 변형예에서, 멸균 어댑터와 기구 구동기의 결합 및 결합해제를 용이하게 하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 멸균 어댑터는 사용자 또는 다른 외부 공급원에 의한 하나 이상의 힘(F)에 의해 유도되는 도 7b에 도시된 바와 같은 굴곡 상태, 및 외부 힘의 부재 시에 도 7a에 도시된 바와 같은 대체로 비굴곡인 상태를 가질 수 있다. 도 7b의 굴곡 상태는 멸균 어댑터와 기구 장착 인터페이스(521)의 결합을 용이하게 할 수 있다. 굴곡 상태에서, 프레임의 "U" 형상의 레그(leg)는 중간선을 향해 내향으로 굽혀질 수 있어서, 가요성 장벽(640)을 압착하거나 측방향으로 압축하는 것이 가요성 장벽(640)을 공동(522)(도 6d 및 도 6e에 도시된 위치) 내로 삽입하는 것을 더 용이하게 한다. 일단 힘(F)이 해제되면, 멸균 어댑터는 도 7a의 그의 비굴곡 상태로 복귀할 수 있다. 멸균 어댑터는, 그의 비굴곡 상태에서, 기구 장착 인터페이스(521)에 견고하게 결합되도록 구성될 수 있는데, 이는 프레임(610)이 대체로 "U" 형상을 가질 수 있고 가요성 장벽(640)이 공동(522)에 순응하도록 구성될 수 있기 때문이다. 전술된 바와 같이, 멸균 어댑터가 기구 장착 인터페이스에 결합될 때, 수술 기구의 일부분(예컨대, 정렬 돌출부)이 가요성 장벽(640)을 가로질러 공동(522)과 맞물릴 수 있다. 멸균 어댑터의 제거가 요구될 때, 멸균 어댑터의 굴곡 상태는 멸균 어댑터와 기구 장착 인터페이스(521)의 결합해제를 용이하게 하기 위해 도 7b에 도시된 바와 같이 하나 이상의 힘(F)에 의해 다시 유도될 수 있다. 전술된 바와 같이, 굴곡 상태에서, 프레임의 "U" 형상의 레그는 중간선을 향해 내향으로 굽혀질 수 있어서, 프레임(610)이 기구 장착 인터페이스(521)로부터 결합해제되게 하고 가요성 장벽(640)을 측방향으로 압축하게 하여, 그에 의해 가요성 장벽(640)을 공동(522)으로부터 제거하고 멸균 어댑터를 기구 장착 인터페이스(521)로부터 분리하는 것을 더 용이하게 한다. 유리하게는, 가요성 장벽(640)을 가로질러 공동(522)과 맞물리는 수술 기구의 존재는 또한 프레임의 굴곡 상태로의 프레임의 변형을 차단하거나 방지하고, 따라서, 수술 기구가 공동(522)과 맞물리는 한 기구 구동기로부터의 멸균 어댑터의 제거를 차단하거나 방지한다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 수술 기구가 멸균 어댑터를 가로질러 기구 구동기에 결합된 경우, 수술 기구로부터 멸균 어댑터의 우발적인 제거는 실질적으로 방지될 수 있다.

일부 변형예에서, 가요성 장벽(640)은 실리콘과 같은 가요성의 내구성 재료로 제조된다. 가요성 장벽(640)은 실질적으로 균일한 벽 두께를 가질 수 있지만, 일부 변형예에서는 가요성 장벽(640)의 상이한 영역이 상이한 두께를 가질 수 있다. 일부 변형예에서, 가요성 장벽(640)은 두께가 대체적으로 적어도 약 0.25 mm 내지 0.75 mm일 수 있다. 예를 들어, 가요성 장벽(640)은 두께가 대체적으로 약 1 mm 내지 약 2 mm일 수 있고, 일부 예에서는 두께가 일부 영역에서 적어도 0.5 mm일 수 있다. 대체적으로, 가요성 장벽(640)은 사출 성형될 수 있거나, 임의의 적합한 공정으로 형성될 수 있다. 일부 변형예에서, 가요성 장벽(640)은 프레임과 함께 공사출 성형될 수 있다.

연장가능 커버

멸균 어댑터는, 기구 구동기의 각각의 선형 변위가능 구동 부재를 수용하도록 각각 구성된 하나 이상의 연장가능 커버를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 연장가능 커버(720)는 근위 단부(722), 덮인 원위 단부(724), 및 내부 채널(724)을 포함할 수 있다. 연장가능 커버(720)의 근위 단부(722)는, 예컨대 가요성 장벽(720)과 일체로 형성되거나 초음파 용접, 에폭시, 또는 다른 적합한 체결구 또는 공정을 통해 결합됨으로써, (예컨대, 전술된 가요성 장벽(640)과 유사한) 가요성 장벽(720)에 결합될 수 있다. 원위 단부(724)는 내부 채널(724)의 일 단부를 덮거나 종단하기 위해 폐쇄될 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 연장가능 커버(720)의 내부 채널(724)은 기구 구동기의 구동 부재(702)를 수용할 수 있다. 따라서, 연장가능 커버(720)는 멸균 어댑터의 비멸균 측부 상의 구동 부재(702) 및 다른 구성요소와 멸균 어댑터의 멸균 측부 상의 요소 사이에 장벽을 형성할 수 있다.

적어도 하나의 연장가능 커버는 수용된 구동 부재의 선형 변위에 따라 더 짧은 휴지 상태와 더 긴 완전 연장 상태 사이에서 전이되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 연장가능 커버는 수용된 구동 부재가 그의 가장 후퇴된 또는 근위의 위치에 있을 때 연장가능 커버의 휴지 상태에 있을 수 있고, 연장가능 커버는 수용된 구동 부재가 그의 가장 연장된 원위의 위치에 있을 때 연장가능 커버의 완전 연장 상태에 있을 수 있어서, 연장가능 커버의 길이가 구동 부재의 선형 작동에 따라 대체적으로 변하여 구동 부재가 그의 운동 범위 전체에 걸쳐 덮인 상태로 유지하게 한다.

일부 변형예에서, 적어도 하나의 연장가능 커버는 외향 이동 구동 부재에 의해 인가되는 인장 부하에 응답하여 휴지 상태로부터 완전 연장 상태로 탄성적으로 신장될 수 있고, 이어서, 내향 이동 구동 부재의 결과로서 인장 부하가 해제될 때 휴지 상태로 탄성적으로 복귀할 수 있다. 예를 들어, 연장가능 커버는 임의의 적합한 방식으로 사출 성형 또는 형성되는 실리콘 또는 다른 적합한 가요성 재료로 제조될 수 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 예시적인 신장가능한 연장가능 커버(720)는 대체로 절두원추 형상을 가질 수 있고, 이때 테이퍼는 근위 단부(722)로부터 원위 단부(724)까지 연장된다. 커버(720) 내의 벽 두께는 대체로 균일할 수 있거나, 또는 커버의 상이한 부분들 전체에 걸쳐 가변될 수 있다(예컨대, 커버의 근위 부분 근처에서 더 두꺼울 수 있고 커버의 원위 부분 근처에서 더 얇을 수 있다).

다른 예로서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 다른 예시적인 신장가능한 연장가능 커버(1020a)는 대체로 원통형인 근위 부분 및 근위 부분에 결합된 대체로 절두원추형인 원위 부분을 포함할 수 있다. 근위 부분 및 원위 부분 중 하나 또는 둘 모두는 구동 부재(1002)의 선형 변위와 함께 연장가능할 수 있다. 근위 부분과 원위 부분은 일체로 형성될 수 있거나(예컨대, 둘 모두 실리콘으로 제조됨), 또는 초음파 용접 등 또는 다른 적합한 공정을 통해 서로 결합되는 별개의 부분들(예컨대, 별개의 재료, 예를 들어 상이한 탄성을 갖는 별개의 재료)일 수 있다.

또 다른 예로서, 도 10b에 도시된 바와 같이, 다른 예시적인 신장가능한 연장가능 커버(1020a)는 대체로 원통형인 근위 부분 및 근위 부분에 결합된 변형가능 멤브레인을 포함할 수 있다. 근위 부분 및 멤브레인 중 하나 또는 둘 모두는 구동 부재(1002)의 선형 변위와 함께 연장가능할 수 있다.

일부 변형예에서, 연장가능 커버는, 적어도 부분적으로 커버의 적어도 일부분의 반전으로 인해 길이가 변할 수 있다. 예를 들어, 도 10c에 도시된 바와 같이, 예시적인 반전된 커버(1020c)는 그의 휴지 상태에서 대체로 절두원추형인 형상을 가질 수 있는데, 이때 그의 더 좁은 테이퍼형 단부는 근위방향으로 배향된다. 커버(1020c)는 구동 부재(1002)의 선형 연장에 의해 반전되도록 구성될 수 있어서, 구동 부재가 그의 완전 연장 상태에 있을 때, 커버(1020)가 원위 방향으로 배향된 그의 더 좁은 테이퍼형 단부를 갖게 할 수 있다. 커버(1020c)는 외력 없이 기본적으로 그의 휴지 상태로 복귀하도록 편의될 수 있어서, 구동 부재가 그의 완전 후퇴 상태에 있을 때, 커버(1020)가 그의 더 좁은 테이퍼형 단부가 근위방향으로 배향되어 있는 반전되지 않은 상태로 복귀하게 할 수 있다. 다른 예로서, 도 10d에 도시된 바와 같이, 예시적인 반전된 커버(1020d)는 대체로 원통형인 근위 부분 및 근위 부분에 결합된 반전된 부분을 포함할 수 있다. 도 10c에 도시된 반전된 커버(1020c)와 유사하게, 커버(1020d)는 구동 부재(1002)의 선형 연장에 의해 반전되도록 그리고 구동 부재(1002)가 그의 완전 후퇴 상태에 있을 때, 커버의 반전되지 않은 상태로 복귀하도록 구성될 수 있다. 연장가능 커버의 적어도 일부분이 구동 부재의 선형 변위에 의해 반전되는 일부 변형예에서, 추가적으로, 커버의 적어도 일부분은 커버의 길이의 변화를 또한 허용하도록 탄성적으로 신장될 수 있다.

일부 변형예에서, 연장가능 커버는 적어도 부분적으로 하나 이상의 접힘가능 및 연장가능 세그먼트로 인해 길이를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 10e에 도시된 바와 같이, 예시적인 벨로우즈형(bellows-like) 커버(1020e)는 커버(1020e)가 구동 부재(1002)의 선형 변위에 따라 종방향으로 접히고 연장되는 것을 가능하게 하는 직렬 연결된 세그먼트들을 형성하는 하나 이상의 측방향으로 배향된 주름(예컨대, 링)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 도 10f에 도시된 바와 같이, 예시적인 네스팅(nesting) 커버(1020f)는 커버(1020f)가 구동 부재(1002)의 선형 변위에 따라 종방향으로 접히고 연장되는 것을 가능하게 하는 하나 이상의 삽통식 또는 네스팅 세그먼트(예컨대, 동심 세그먼트)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 연장가능 커버는, 예컨대 나선형 주름부 또는 절첩부, 또는 와선형 절단 삽통식 세그먼트를 통하여 와선형 방식으로 접히고 연장되는 세그먼트를 포함할 수 있다.

연장가능 커버는 폐쇄된 원위 단부(예컨대, 원위 단부 캡)를 포함할 수 있다. 연장가능 커버의 원위 단부는, 일부 변형예에서, (예를 들어, 인열 또는 다른 파손에 저항하도록) 보강될 수 있다. 하나의 예시적인 변형예에서, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 연장가능 커버(720)의 원위 단부(724)는 커버의 측벽 두께보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 원위 단부(724)는 커버의 측벽 두께의 적어도 약 1.5배, 적어도 약 2배, 적어도 약 2.5배, 또는 적어도 약 3배의 두께를 가질 수 있다. 다른 예시적인 변형예에서, 연장가능 커버의 원위 단부(724)는 커버(720)의 나머지의 가요성 재료보다 더 강인하고/하거나 더 경질인 재료를 포함할 수 있다. 원위 단부(724)의 제2 재료가 공사출 성형, 초음파 용접, 에폭시 등 또는 다른 적합한 공정 및/또는 메커니즘을 통해 커버(720)의 나머지의 재료에 결합될 수 있다. 예를 들어, 적합한 열가소성 탄성중합체(예컨대, MEDIPRENE, SANTOPRENE, 열가소성 가황물(TPV)) 및/또는 적합한 강성 또는 반강성 재료(예컨대, PC, ABS 또는 PC/ABS 블렌드)가 연장가능 커버의 원위 단부(724)에 결합될 수 있다. 추가적으로 그리고/또는 대안적으로, 연장가능 커버는 인열 또는 다른 파손의 위험을 감소시킬 수 있는 기하학적 양태를 포함할 수 있다. 예를 들어, 원위 단부(724)와 커버(720)의 나머지 사이의 코너 접합부는 반경형(radiused)일 수 있고, 이는, 예를 들어, 응력 집중을 피하는 것을 도울 수 있다. 멸균 어댑터가 다수의 연장가능 커버를 포함하는 변형예에서, 일부 연장가능 커버는 상이한 정도의 보강을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 연장가능 커버는 더 큰 범위의 선형 운동을 통해 이동하는, 수술 기구의 더 빈번하게 사용되는 자유도를 작동시키는 등의 구동 부재에 대응할 수 있고, 따라서, 더 큰 변형 및/또는 더 많은 연장 및 후퇴 사이클을 겪을 것으로 예상될 수 있다. 그러한 연장가능 커버는 그러한 증가된 요구를 견디기 위해 다른 연장가능 커버의 것보다 더 보강된 원위 단부를 가질 수 있다.

일부 변형예에서, 연장가능 커버의 길이는 구동 부재가 그의 선형 운동 범위 전체에 걸쳐 이동함에 따라 구동 부재와 대체적으로 1:1 대응으로 또는 선형 관계로 가변할 수 있다. 예를 들어, 연장가능 커버는 구동 부재가 그의 가장 후퇴 위치로부터 그의 가장 연장 위치로 이동함에 따라 연속적으로 길이가 점진적으로 증가할 수 있고, 이때 연장가능 커버의 길이가 증가함에 따라 구동 부재는 연장가능 커버의 원위 단부와 항상 접촉한다.

일부 변형예에서, 연장가능 커버의 휴지 상태의 길이는 구동 부재의 이동에 따라 다른 적합한 방식으로 가변할 수 있다. 예를 들어, 도 9a 및 도 9b는 연장가능 커버(720)의 하나의 변형예의 예시적인 휴지 상태를 도시하고, 도 9c는 연장가능 커버(720)의 예시적인 완전 연장 상태를 도시한다. 도 9a에서, 구동 부재(702)는 그의 가장 후퇴 위치에 있지만, 휴지 상태에 있는 연장가능 커버(720)와는 아직 접촉하지 않고 있다. 도 9b에서, 구동 부재(702)는 그의 가장 후퇴 위치와 가장 연장 위치 사이의 대략 중간점에 있고, 여전히 휴지 상태에 있는 연장가능 커버(720)와 거의 접촉을 이루었다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 구동 부재 위치들 사이에서, 연장가능 커버(720)는 길이가 변하지 않는다. 도 9c에서, 구동 부재(702)는 그의 완전 연장 위치에 있고, 연장가능 커버는 그의 완전 연장 상태에 있다. 도 9b 및 도 9c에 도시된 구동 부재 위치들 사이에서, 구동 부재(702)는 연장가능 커버의 원위 단부(724)에 대항하여 밀고, 그에 의해 연장가능 커버의 길이의 변화를 야기한다. 따라서, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 연장가능 커버(720)는 더 적은 전체 변형을 겪으면서 구동 부재(702)의 운동 범위 전체에 걸쳐 구동 부재(702)에 대한 장벽을 제공할 수 있고, 그에 의해 구동 부재(702)가 (예컨대, 반복된 사이클링에 걸쳐) 이동함에 따라 피로 및 파손 위험을 감소시킬 수 있다. 일부 변형예에서, 휴지 상태의 연장가능 커버의 길이는 완전 연장 상태에 있는 연장가능 커버의 길이의 약 25% 내지 약 75%, 완전 연장 상태에 있는 연장가능 커버의 길이의 약 40% 내지 60%, 또는 완전 연장 상태에 있는 연장가능 커버의 길이의 약 50%일 수 있다.

도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 연장가능 커버의 근위 단부(722)는 프레임(704)의 일부분에 의해 적어도 부분적으로 구속될 수 있다. 예를 들어, 프레임(704)은 가요성 장벽(710)의 일부분을 오버레이(overlay)할 수 있고, 연장가능 커버(720)가 통과하는 개구를 포함할 수 있다. 가요성 장벽(710)의 오버레이된 부분 및 연장가능 커버(720)의 근위 단부(722)는 기구 구동기에 결합된 프레임(704)에 의해 유지될 수 있다. 따라서, 커버(720)의 근위 단부는 구동 부재(702)가 작동되어 커버(720)를 밀 때 대체로 동일한 위치에 남아 있어서, 그에 의해 커버(720)의 길이가 구동 부재(702)의 위치에 따라 증가 및/또는 감소하게 한다.

회전가능 커플러

일부 변형예에서, 멸균 어댑터는, 멸균 장벽을 유지하면서, 기구 구동기의 회전 출력 구동부로부터 수술 기구의 회전 입력 구동부로 토크를 전달하기 위한 적어도 하나의 회전가능 커플러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6e, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 멸균 어댑터는 회전가능 커플러(630a, 630b)를 포함할 수 있다. 회전가능 커플러(630a, 630b)는, 회전가능 커플러(630a, 630b)의 대체로 자유로운 회전을 가능하게 하는 방식으로, 프레임(610)의 하부 플레이트(612)와 상부 플레이트(614) 사이에 장착될 수 있다. 각각의 회전가능 커플러는, 예를 들어, 기구 구동기의 회전 출력 구동부와 수술 기구의 회전 입력 구동부 사이에 개재되도록 구성된 몸체(예컨대, 디스크)를 포함할 수 있다. 회전가능 커플러는, 일부 변형예에서, 기구 구동기의 회전 출력 구동부와 맞물리도록 구성된 제1 아치형 특징부를 갖는 제1 면을 포함할 수 있고, 수술 도구의 회전 입력 구동부와 맞물리도록 구성된 제2 아치형 특징부를 갖는 제2 면을 추가로 포함할 수 있다. 제1 아치형 특징부와 제2 아치형 특징부는 상이한 호 길이를 가질 수 있다.

예를 들어, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 회전가능 커플러(1100)는 기구 구동기의 회전 출력 구동부와 맞물리도록 구성된 제1 커플러 부분(1110) 및 수술 기구의 회전 입력 구동부와 맞물리도록 구성된 제2 커플러 부분(1150)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 커플러 부분(1110, 1150)은 (예컨대, 에폭시 또는 다른 적합한 접착제, 열 성형, 핀 또는 다른 결합 특징부의 압입 끼워맞춤 등에 의해) 서로 결합 또는 부착되는 별개의 피스일 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 커플러 부분(1110, 1150)은, 예컨대, 사출 성형 또는 단일 피스로서의 기계가공을 통해, 일체로 형성될 수 있다.

도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이, 제1 커플러 부분(1110)은 제1 아치형 특징부(1112) 및 하나 이상의 제1 구동 특징부(1114)를 포함할 수 있다. 유사하게, 도 11b 및 도 11d에 도시된 바와 같이, 제2 커플러 부분(1150)은 제2 아치형 특징부(1152) 및 하나 이상의 제2 구동 특징부(1154)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 아치형 특징부(1112, 1152) 각각은, 예를 들어, 원호(circular segment)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 아치형 특징부(1112, 1114)는 회전가능 커플러의 몸체의 회전축을 중심으로 하는 원호(예컨대, "C" 형상)를 포함할 수 있다. 일 변형예에서, 제1 및 제2 아치형 특징부(1112, 1114)는 외향 돌출부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 외향 돌출부는 기구 구동기의 회전 출력 구동부 또는 수술 기구의 회전 입력 구동부 상의 대응하는 아치형 채널과 맞물릴 수 있다. 그러나, 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 커플러 부분(1110) 및/또는 제2 커플러 부분(1150)은 기구 구동기의 회전 출력 구동부 또는 수술 기구의 회전 입력 구동부 상의 외향 돌출부와 맞물리기 위한 아치형 채널을 포함할 수 있는 것이 이해되어야 한다.

아치형 특징부(1112, 1152)는 기구 구동기 및 수술 기구와의 맞물림을 위해 회전가능 커플러를 회전방향으로 위치설정할 수 있다. 일부 변형예에서, 아치형 특징부는, 회전가능 커플러가 기구 구동기 및 수술 기구와 맞물릴 때, 기구 구동기의 회전 출력 구동부에 대한 그리고 수술 기구의 회전 입력 구동부에 대한 회전가능 커플러의 단일 회전 배향이 존재하는 것을 보장하도록 적어도 부분적으로 기능할 수 있다. 예를 들어, 도 11f에 도시된 바와 같이, (예컨대, 기구 구동기를 향하는 면을 갖는) 제1 커플러 부분(1110) 상의 제1 아치형 특징부(1112)는 기구 구동기의 회전 출력 구동부(1182) 상의 대응하는 아치형 특징부(1186)와 정합하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 제1 아치형 특징부(1112)는 제1 각도를 스위핑(sweeping)하는 아치형 외향 돌출부를 포함할 수 있고, 회전 출력 구동부의 아치형 특징부(1186)는 제1 각도를 또한 스위핑하고 제1 아치형 특징부(1112)를 수용하도록 구성되는 아치형 채널을 포함할 수 있어서, 커플러 아치형 특징부(1112)와 회전 출력 구동부의 아치형 특징부(1186)가 정합하고 맞물릴 수 있는 단지 하나의 상대 회전 위치가 있다. 다른 예로서, 제1 아치형 특징부(1112)는 제1 각도를 스위핑하는 아치형 외향 돌출부를 포함할 수 있고, 회전 출력 구동부의 아치형 특징부(1186)는 제2 각도를 스위핑하는 아치형 외향 돌출부를 포함할 수 있는데, 여기서 제1 및 제2 각도는 합하여 약 360도가 된다. 이러한 예에서, 회전가능 커플러가 기구 구동기에 대해 완전히 안착되도록 커플러 아치형 특징부(1112)와 회전 출력 구동부의 아치형 특징부(1186)가 정합할 수 있는 단지 하나의 상대 회전 위치가 있는데, 여기서 아치형 외향 돌출부들(1112, 1186)은 조합하여 완전한 원을 형성한다. 유사하게, (예컨대, 기구를 향하는 면을 갖는) 제2 커플러 부분(1150) 상의 제2 아치형 특징부(1152)는 수술 기구의 회전 입력 구동부(1192) 상의 대응하는 아치형 특징부(1196)와 정합하도록 구성될 수 있다.

제1 커플러 부분(1110)은 도 11b 및 도 11c에 도시된 바와 같이 하나 이상의 제1 구동 특징부(1114)를 추가로 포함할 수 있고, 제2 커플러 부분(1150)은 도 11b 및 도 11d에 도시된 바와 같이 하나 이상의 제2 구동 특징부(1154)를 추가로 포함할 수 있다. 구동 특징부(1114, 1154)는, 예를 들어, 기구 구동기의 회전 출력 구동부 상의 외향 돌출 구동 핀 및 수술 기구의 회전 입력 구동부 상의 외향 돌출 구동 핀과 맞물리도록 구성된 핀 구멍 또는 리세스(정사각형, 원형 등)를 포함할 수 있다. 그러나, 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 커플러 부분(1110) 및/또는 제2 커플러 부분(1150)은 기구 구동기의 회전 출력 구동부 상의 그리고 수술 기구의 회전 입력 구동부 상의 대응하는 구멍 또는 리세스와 맞물리는 외향 돌출 구동 핀을 포함할 수 있는 것이 이해되어야 한다. 추가로, 구동 특징부(1114, 1154)는 기구 구동기 및/또는 수술 기구 상의 대응하는 구동 특징부와의 맞물림을 안내하는 것을 돕기 위해 모따기부를 포함할 수 있다.

일 변형예에서, 제1 커플러 부분(1110)은 서로 약 180도로 배열된 2개의 구동 특징부(1114)를 포함할 수 있고, 제2 커플러 부분(1150)은 서로 약 180도로 배열된 2개의 구동 특징부(1154)를 포함할 수 있다. 한 세트인 2개의 구동 특징부(1114) 및 한 세트인 2개의 구동 특징부(1154)는 약 90도만큼 회전방향으로 오프셋될 수 있다(예컨대, 제1 구동 특징부(1114)는 약 0도에 위치되고, 제2 구동 특징부(1154)는 약 90도에 위치되고, 다른 제1 구동 특징부(1114)는 약 180도에 위치되고, 다른 제2 구동 특징부(1154)는 약 270도에 위치됨). 예를 들어, 제1 및 제2 커플러 부분(1110, 1160)은 동일한 설계(예컨대, 동일한 크기 및 형상)의 상이한 실례일 수 있지만, 약 90도의 회전방향 오프셋으로 서로 연속적으로 회전 및 부착될 수 있다. 일부 변형예에서, 이러한 회전방향 오프셋은 기구 구동기의 출력 구동부와 수술 기구의 입력 구동부 사이의 축방향 오정렬을 보상하는 것을 허용하고 도울 수 있다(예컨대, 올드햄(Oldham) 커플러에서의 플로팅 디스크와 유사하게 동작함). 커플러(1100) 상의 구동 특징부들 중 적어도 일부는 세장형 또는 슬롯형일 수 있으며, 이는 기구 구동기의 회전 출력 구동부와 수술 기구의 회전 입력 구동부 사이의 축방향 오정렬에 대한 어느 정도의 공차 조절 및 보상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 커플러 부분(1110) 상의 구동 특징부(1114)는 커플러(1100)가 회전함에 따라 커플러(1100)가 기구 구동기 상의 원형 구동 핀을 중심으로 병진하는 것을 가능하게 하도록 다소 타원형일 수 있는 한편, 추가로, 제2 커플러 부분(1150) 상의 구동 특징부(1154)는 커플러(1100)가 수술 기구 상의 원형 구동 핀 주위를 중심으로 병진하는 것을 가능하게 하도록 다소 타원형일 수 있다. 따라서, 구동 특징부(1114, 1154)는 적어도 일부 축방향 오정렬을 보상하는 것이 가능할 수 있다.

추가로, 제1 구동 특징부(1114)는, 일부 변형예에서, 커플러(1100)의 회전축으로부터 대략 등거리에 있을 수 있고, 유사하게, 제2 구동 특징부(1154)는 커플러의 회전축으로부터 대략 등거리에 있을 수 있다. 일부 변형예에서, 제1 및 제2 구동 특징부(1114, 1154)는, 기구 구동기로부터 커플러(1100)를 통해 수술 기구에 전달되는 토크를 최대화하도록, 회전가능 커플러(1100)의 에지 또는 주연부 근처에 배치될 수 있다.

도 11f에 도시된 바와 같이, 회전가능 커플러(1100)는 (도 11e에 또한 도시된 바와 같이) 커플러(1100)를 멸균 어댑터의 프레임 내에 유지 및/또는 위치시키는 것을 돕는 외부 플랜지(1160)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 플랜지(1160)는 커플러(1100)가 하부 플레이트와 상부 플레이트 사이에서 자유롭게 회전하도록 허용하기에 충분한 간극 내에서 하부 플레이트(1172)와 상부 플레이트(1174) 사이의 갭 내에 배치될 수 있다. 외부 플랜지(1160)는 커플러(1100)의 주연부 둘레에서 실질적으로 연속적일 수 있지만, 대안적으로 커플러(1100)는 커플러(1100)의 주연부 둘레에 분포된 이산된 세그먼트들(예컨대, 탭들)을 포함할 수 있다.

일부 변형예에서, 회전가능 커플러는 프레임 및/또는 플레이트 조립체에 대해 전술된 폴리카르보네이트, ABS, 다른 재료, 또는 사출 성형되거나, 기계가공되거나, 압출되거나, 스탬핑되거나, 3D 인쇄되거나, 임의의 적합한 방식으로 제조될 수 있는 다른 적합한 강성 재료를 포함할 수 있다.

멸균 드레이프

일부 변형예에서, 멸균 드레이프가 멸균 어댑터에 결합되어 대체적으로 비멸균 구성요소(예를 들어, 기구 구동기, 로봇 아암 등)와 멸균 구성요소 및 멸균 환경의 디른 부분(예를 들어, 수술 기구, 환자 등) 사이에 주위 멸균 장벽을 형성할 수 있다. 예를 들어, 대체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 멸균 드레이프(562)는 비멸균 구성요소와 멸균 구성요소 사이에 추가 장벽을 제공하기 위해 멸균 어댑터(560)에 결합될 수 있다. 멸균 드레이프(562)는 (기구 구동기의 캐리지(520)와 수술 기구 기부(552) 사이에 개재되는) 멸균 어댑터(560)의 주연부 둘레에 결합될 수 있다.

다른 예시적인 변형예에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 멸균 드레이프(660)는 기구 구동기와 수술 기구 사이에 개재되도록 구성되는 멸균 어댑터(600)의 주연부에 결합될 수 있다. 이러한 변형예에서, 멸균 드레이프(660)는 (예를 들어, 프레임(610)의 하부 플레이트(612)와 경계를 이루며, 캐리지(520)와 인터페이스하는 프레임(610)의 에지 또는 표면과 경계를 이루며) 프레임(610)의 주연부 및/또는 (예를 들어, 기구 구동기의 공동(522)에 순응하는 가요성 장벽(640)의 표면의 에지와 경계를 이루며) 가요성 장벽(640)에 결합될 수 있다. 다른 변형예에서, 멸균 드레이프(660)는 추가적으로 또는 대안적으로 상부 플레이트(614)와 경계를 이룰 수 있고, 수술 기구 기부와 인터페이스하는 프레임(610)의 에지 또는 표면, 및/또는 기구 구동기(및 다른 비멸균 구성요소)와 수술 기구(및 다른 멸균 구성요소) 사이에 장벽을 제공하기 위한 멸균 어댑터의 다른 적합한 에지 또는 표면과 경계를 이룰 수 있다.

일부 변형예에서, 멸균 어댑터 및 멸균 드레이프는 제조 동안 (예를 들어, 전술된 바와 같이) 함께 결합될 수 있고, 로봇 외과 시술 동안 사용하기 위한 멸균 장벽으로서 함께 패키징될 수 있다. 외과 시술을 위한 준비 시, 사용자는 기구 구동기의 하나 이상의 선형 변위가능 구동 부재 각각이 연장가능 커버에 의해 수용될 수 있고/있거나 하나 이상의 회전 출력 구동부 각각이 회전가능 커플러(예컨대, 회전가능 커플러(630a, 630b))에 결합될 수 있도록 멸균 어댑터(예를 들어, 프레임)를 기구 구동기에 결합할 수 있다. 사용자는 추가적으로 기구 구동기 및 로봇 아암 위에 멸균 드레이프를 배열할 수 있어서, 그에 의해 기구 구동기(및 다른 비멸균 구성요소)와 수술 기구(및 다른 멸균 구성요소 또는 멸균 환경의 일부분) 사이에 장벽을 형성할 수 있다.

멸균 드레이프는, 일부 변형예에서, 원하는 구성요소에 걸쳐 브랭킷팅(blanketing)하거나 드레이핑(draping)하기 위해 가요성인 재료를 포함할 수 있다. 멸균 드레이프는 (예를 들어, 드레이프 아래의 구성요소의 관찰을 가능하게 하기 위해) 실질적으로 반투명하거나 투명할 수 있다. 예를 들어, 멸균 드레이프는 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 일부 변형예에서, 멸균 드레이프는 약 0.05 mm 내지 약 0.30 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm의 두께, 또는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 멸균 드레이프는 열 접합, 에폭시 등 및/또는 임의의 적합한 방식을 통해 멸균 어댑터에 (예를 들어, 프레임 및/또는 가요성 장벽에) 부착될 수 있다.

상호잠김 배열체

일부 변형예에서, 본 명세서에서 설명되는 멸균 장벽은 기구 구동기가 (예컨대, 로봇 외과 시술 동안) 수술 기구 내로 또는 그에 대항하여 선형 변위가능 구동 부재를 작동시키는 경우에 수술 기구, 멸균 어댑터, 및 기구 구동기를 함께 가압하도록 구성된 상호잠김 배열체와 조합하여 사용될 수 있다. 대체적으로, 기구 구동기의 하나 이상의 작동된 선형 구동 부재가 수술 기구의 구동 입력에 대항하여 선형으로 외향으로 이동함에 따라, 반작용력은 기구 구동기와 수술 기구를 바람직하지 않게 분리하려는 경향이 있다(그리고/또는 기구 구동기와 멸균 어댑터를 분리하려는 경향이 있다). 상호잠김 배열체는 유리하게는 그러한 반작용력을 기구 구동기 및 수술 기구를 함께 가압하는 압축력으로 레버리지(leverage)하거나 변환하여, 그에 의해 수술 기구 및 멸균 어댑터가 기구 구동기와 맞물린 상태로 유지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 대체적으로, 기구 구동기와 수술 기구를 분리하려는 경향이 있는 반작용력이 더 커질수록, 반작용력에 대항하고 (예컨대, 멸균 어댑터를 개재하는) 기구 구동기와 수술 기구를 함께 가압하는 압축력은 더 커진다.

대체적으로, 일부 변형예에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 로봇 수술 시스템(1200)은 적어도 하나의 선형 변위가능 구동 부재를 포함하는 기구 구동기(1210)(액추에이터), 적어도 하나의 구동 부재에 의해 작동되는 적어도 하나의 자유도를 갖는 수술 기구(1230), 기구 구동기(1210)와 수술 기구(1230) 사이에 개재된 멸균 어댑터(1220), 및 멸균 어댑터(1220)를 가로질러 기구 구동기(1210)와 수술 기구(1230)를 결합시키는 상호잠김 배열체(1240)를 포함할 수 있고, 상호잠김 배열체(1240)는 기구 구동기(1210)가 수술 기구(1230)의 적어도 하나의 자유도를 작동시킬 때 기구 구동기(1210) 및 수술 기구(1230)를 함께 가압한다. 예를 들어, 기구 구동기(1210)가 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시키는 경우, 화살표(F)로 표시된 바와 같이, 반작용력이 기구 구동기(1210)와 수술 기구(1230)의 분리를 야기하려는 경향이 있을 수 있다. 상호잠김 배열체(1240)는 반작용력(F)을 기구 구동기(1210) 및 수술 기구(1230)를 함께 가압하는 압축 영역(1242) 내의 압축력으로 레버리지하거나 변환하여, 그에 의해 수술 기구(1230) 및 멸균 어댑터(1220)를 기구 구동기(1210)와 맞물린 상태로 유지하도록 구성될 수 있다.

일부 변형예에서, 기구 구동기(1210)는 전술된 기구 구동기와 대체로 유사할 수 있다. 예를 들어, 기구 구동기(1210)는, 도 6d에 도시된 바와 같이, 선형 액추에이터(524)에 의해 작동되는 구동 부재(550b)와 유사한 적어도 하나의 (예컨대, 복수의) 선형 변위가능 구동 부재(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 유사하게, 수술 기구(1230)는 전술된 기구와 대체적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 수술 기구(1230)는 하나 이상의 (예컨대, 복수의) 구동 입력부(도시되지 않음), 예컨대, 플랩, 레버, 리셉터클, 또는 대응하는 선형 변위가능 구동 부재를 수용하고 케이블, 벨트, 또는 다른 적합한 구동 요소의 시스템을 통해 하나 이상의 자유도를 작동시키는 다른 메커니즘을 포함할 수 있다. 추가로, 멸균 어댑터(1220)는 전술된 멸균 어댑터와 대체로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멸균 어댑터(1220)는 기구 구동기(1210)와 수술 기구(1230) 사이에 개재되기 위해 프레임, 적어도 하나의 (예컨대, 복수의) 연장가능 커버(1222), 및/또는 가요성 장벽을 포함할 수 있다.

그러나, 상호잠김 배열체(1240)를 포함하는 변형예에서, 기구 구동기(1210)의 적어도 일부분 및/또는 수술 기구(1230)의 적어도 일부분은 상호잠김 배열체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상호잠김 배열체(1240)는 기구 구동기(1210)에 결합된 제1 부분 및 수술 기구에 결합된 제2 부분을 포함할 수 있다. 도 12의 예시적인 개략도에서, 상호잠김 배열체(1240)는 기구 구동기(1210)에 결합된 제1 상호잠금 부재(1212) 및 수술 기구(1230)에 결합된 제2 상호잠금 부재(1232)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 상호잠금 부재 각각은 제1 및 제2 상호잠금 부재가 멸균 어댑터(1220)를 가로질러 서로 상호잠금되거나 맞물릴 수 있도록 상호 맞물리는 하나 이상의 돌출 표면 및/또는 하나 이상의 수용 표면(예를 들어, 리세스, 구멍 등)을 포함할 수 있다. 멸균 어댑터(1220)는 제1 및 제2 상호잠금 부재에 대응하는 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 상호잠금 부재 각각은 대체로 후크 형상일 수 있고, 후크 형상들은 상호잠김 후크 형상 부재들의 윤곽을 따르도록 대체적으로 "S" 후크 형상(또는 역 "S" 후크 형상)인 멸균 어댑터(1220)를 가로질러 서로 맞물릴 수 있다. 로봇 수술 시스템의 작동 동안, 구동 부재의 선형 작동은 기구 구동기(1210)와 수술 기구(1230)를 따로 분리시키려는 경향이 있을 수 있어서, 그에 의해 상호잠김 부재(1212, 1232)를 장력 상태로 로딩할 수 있다. 그러나, 상호잠김 배열체(1240)의 기하학적 구조에 의해, 부재(1212, 1232)의 상호잠김 단부는 압축 영역(1242)에서 서로를 향해 가압될 수 있어서, 그에 의해 멸균 어댑터(1220)를 압축시키고 멸균 어댑터(1220)와 수술 기구(1230)의 보유력을 증가시킬 수 있다.

도 12가 후크 형상 상호잠금 부재를 포함하는 상호잠김 배열체(1240)를 도시하고 있지만, 다른 종류의 상호잠금 또는 다른 결합 배열체가 (수술 기구의 작동 동안 생성되는) 반작용력을 기구 구동기 및 수술 기구를 함께 가압하는 힘으로 레버리지할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 상호잠김 배열체의 제1 및/또는 제2 부분은 레버 또는 선회 부재, 수용 구멍 내로 삽입가능한 핀, 또는 다른 적합한 맞물림 요소를 포함할 수 있다.

대체적으로, 상호잠김 배열체의 제1 및 제2 부분은 수술 기구가 멸균 어댑터 및 기구 구동기에 결합될 때 스냅 끼워맞춤 또는 다른 적합한 억지 끼워맞춤을 통해 맞물릴 수 있다. 일부 변형예에서, 상호잠김 배열체의 제1 및 제2 부분은, 수술 기구의 제거가 요구될 때, 기구 구동기와 수술 기구의 결합해제를 허용하도록 맞물림해제될 수 있다. 추가로, 상호잠김 배열체의 제1 및 제2 부분은, 그렇지 않으면 기구 구동기와 수술 기구 사이에 개재되는 멸균 어댑터의 제거를 허용하도록 맞물림해제될 수 있다. 예를 들어, 상호잠김 배열체의 제1 부분과 제2 부분의 맞물림해제 및 기구 구동기의 중심 공동으로부터 수술 기구의 후속 제거 후에, 멸균 어댑터는, 도 7b를 참조하여 전술된 바와 같이, 중심 공동의 중간선을 향해 측방향으로 압착되어 제거될 수 있다.

도 13a에 도시된 바와 같이, 상호잠김 배열체(1340)의 일례는 기구 구동기(1310)에 결합된 제1 후크 형상 상호잠금 부재(1312), 및 수술 기구(도시되지 않음)에 결합된 제2 후크 형상 상호잠금 부재(1332)를 포함한다. 도 12를 참조하여 전술된 상호잠김 배열체와 유사하게, 제1 및 제2 상호잠금 부재(1312, 1332)는 멸균 어댑터(1320)를 가로질러 서로 맞물리도록 구성되는데, 여기서 멸균 어댑터(1320)는 상호잠금 부재들(1312, 1332) 사이에 개재된 대응하는 후크 형상 부재(1324)를 포함할 수 있다. 일부 변형예에서, (기구 구동기 및 멸균 어댑터 각각의) 부재(1312, 1324)는 대체적으로 측방향 외향으로 후크결합될 수 있는 한편, (수술 기구의) 부재(1332)는 대체적으로 측방향 내향으로 후크결합될 수 있다. (예컨대, 이들 후크 형상 부재들 사이의 맞물림에 의해 적어도 부분적으로 형성된 바와 같은) 상호잠김 배열체는, 예를 들어, 멸균 어댑터를 기구 구동기 상으로 가압하고 수술 기구를 멸균 어댑터 상으로 가압하여, 그에 의해 스냅 끼워맞춤 또는 다른 적합한 억지 끼워맞춤을 통해 상호잠금 부재들을 서로 맞물리게 하고 잠금으로써 생성될 수 있다. 수술 기구의 작동 동안, 영역(1342)은 전술된 바와 같은 반작용력으로 인해 압축 상태로 로딩되어, 그에 의해 기구 구동기, 멸균 어댑터, 및 수술 기구를 함께 가압할 수 있다. 추가로, 상호잠김 배열체의 맞물림해제는, 예를 들어 수술 기구 부재(1332)를 외향으로 선회시켜 그를 멸균 어댑터 부재(1324)로부터 분리시킴으로써, 수행될 수 있다. 상호잠김 배열체를 맞물림해제한 후, 수술 기구는 기구 구동기로부터 분리 및 제거될 수 있다. 그 후, 수술 기구 없이, 도 13b에 도시된 바와 같이, 멸균 어댑터(1320) 상의 화살표(D)에 의해 표시된 힘(예컨대, 측방향 내향 압착력 또는 미는 힘)은 멸균 어댑터 부재(1324)의 측방향 내향 이동을 야기할 수 있고, 그에 의해, 멸균 어댑터 부재(1324)가 기구 구동기 부재(1312)로부터 맞물림해제되게 할 수 있고 기구 구동기(1310)로부터의 멸균 어댑터(1320)의 제거를 허용할 수 있다. 전술된 것과 유사하게, 기구 구동기(1310)로부터 멸균 어댑터(1320)의 제거는 수술 기구가 존재하고 기구 구동기(1310)와 맞물릴 때 실질적으로 방지될 수 있다. 일부 변형예에서, 화살표(D)로 표시된 미는 힘은 사용자가 멸균 어댑터의 측부를 직접 가압함으로써, 또는 래치, 레버, 또는 화살표(D)에 의해 표시된 힘을 제공하는 임의의 적합한 메커니즘을 작동시킴으로써 생성될 수 있다.

도 14는 상호잠김 배열체(1440)의 다른 예시적인 변형예를 도시한다. 도 13a 및 도 13b를 참조하여 전술된 상호잠김 배열체(1340)와 유사하게, 상호잠김 배열체(1440)는 기구 구동기(1410)에 결합된 돌출부(예컨대, 후크), 및 수술 기구(1430)에 결합된 상호잠금 부재(1430)를 포함하는데, 여기서 상호잠금 부재(1430)는 기구 구동기(1410) 상의 돌출부와 선택적으로 맞물리거나 상호잠금되도록 구성된다. 기구 구동기(1410)와 수술 기구(1430) 사이에 멸균 어댑터(1420)가 개재될 수 있다. (기구 구동기(1410)의) 돌출부는 대체적으로 측방향 외향으로 배향될 수 있는 한편, (수술 기구(1430)의) 부재(1430)는 대체적으로 측방향 내향으로 배향될 수 있다. 이러한 변형예에서, 상호잠금 부재(1430)는 부재(1430)를 기구 구동기(1410)와 맞물림해제시키고 맞물리게 하기 위해 (예컨대, 사용자가 수술 기구(1430)의 측부 상의 상호잠금 부재(1430)를 파지하고 부재(1430)를 활주시킴으로써) 상하로 작동가능할 수 있다. 추가로, 일부 변형예에서, 상호잠금 부재(1430)는 상호잠금 부재(1430)를 상호잠김 배열체 내외로 이동시키는 것을 용이하게 하고 그에 따라서 기구 구동기로부터 수술 기구의 맞물림 및 맞물림해제를 용이하게 하기 위해 스위치, 측부 그립, 손잡이, 및/또는 다른 적합한 파지 메커니즘에 작동식으로 결합될 수 있다.

일부 변형예에서, 상호잠김 배열체의 적어도 일부분은 선회가능 특징부에 의해 맞물림해제될 수 있다. 예를 들어, 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 상호잠김 배열체(1540)는 기구 구동기(1510)에 결합된 제1 상호잠금 부재(1512) 및 수술 기구(1530)에 결합된 제2 상호잠금 부재(1532)를 포함할 수 있다. 대체적으로, 제1 및 제2 상호잠금 부재(1512, 1532)는, 도 12를 참조하여 전술된 방식과 유사하게, 멸균 어댑터(1520)를 가로질러 서로 맞물린다. 추가로, 멸균 드레이프(1526)가 멸균 어댑터(1532)의 주연부에 결합될 수 있고, 기구 구동기(1510)와 수술 기구(1530) 사이에 추가 장벽을 제공할 수 있다. 그러나, 이러한 변형예에서, 제2 상호잠금 부재(1532)는 래치와 유사하게 제1 상호잠금 부재(1512)와의 맞물림 및 그로부터의 맞물림해제를 용이하게 하도록 선회가능하다. 예를 들어, 선회가능한 제2 상호잠금 부재(1532)는 이동가능 손잡이(1534)에 작동식으로 결합될 수 있다. 도 15a에서, 제1 및 제2 상호잠금 부재들은 맞물려서, 기구 구동기가 수술 기구를 작동시킬 때 상호잠김 배열체(1540)가 기구 구동기(1510) 및 수술 기구(1530)를 함께 가압하게 한다. 사용자는 기구 구동기(1510)로부터 멀어지는 방향으로 손잡이(1534)를 당겨서 제2 상호잠금 부재(1532)가 제1 상호잠금 부재(1512)로부터 멀어지게 측방향 내향으로 선회하게 하고, 그에 의해, 도 15b에 도시된 바와 같이, 상호잠금 배열체(1540)의 맞물림해제 및 기구 구동기(1510)로부터 수술 기구(1530)의 제거를 가능하게 한다. 제2 상호잠금 부재(1532)의 그러한 선회가능 이동은 멸균 어댑터(1512)의 위치설정에 영향을 미치지 않아서, 멸균 어댑터(1512)가 (예를 들어, 멸균 어댑터(1512)의 교체를 필요로 하지 않고서 기구 교환을 용이하게 하기 위해) 수술 기구에 결합된 상태로 제위치에 유지될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 추가로, 수술 기구의 제거를 용이하게 하는 데 요구되는 손잡이의 작동 방향은, 사용자가 수술 기구를 기구 구동기로부터 분리하는 데 직관적으로 요구되는 방향으로 손잡이를 이동시킬 수 있다는 점에서, 기구 제거에 유리하게 상보적일 (예컨대, 직관적일) 수 있다. 손잡이(1534)가 기구의 "상부" 측 상에 위치된 당김 손잡이로서 도 15a 및 도 15b에 도시되어 있지만, 래치와 유사하게 선회가능 제2 상호잠금 부재(1532)를 작동시키는 데 다른 작동 메커니즘(예를 들어, 측부 그립)이 사용될 수 있는 것이 이해되어야 한다.

상기 설명은, 설명의 목적 상, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 용어를 사용하였다. 그러나, 본 발명을 실시하기 위해 특정 상세 사항이 요구되지 않는다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 특정 실시예에 대한 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공된다. 이들은 총망라하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하고자 하는 것은 아니며, 명백하게는, 상기 교시 내용을 고려하여 많은 수정 및 변형이 가능하다. 실시예들은 본 발명의 원리 및 그의 실제 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택 및 설명되었으며, 이에 의해 본 기술 분야의 다른 기술자들이, 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 변형을 갖고서 본 발명 및 다양한 실시예를 가장 잘 이용할 수 있게 한다. 하기 청구범위 및 그의 등가물은 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

1. 수술 로봇 시스템으로서,
   기구 장착 인터페이스에 수용된 적어도 하나의 선형 변위가능 구동 부재를 포함하는 액추에이터;
   상기 적어도 하나의 구동 부재에 의해 작동되는 적어도 하나의 자유도를 갖는 수술 기구 - 상기 수술 기구의 일부분은 상기 기구 장착 인터페이스의 공동에 수용됨 -;
   상기 액추에이터와 상기 수술 기구 사이에 개재되는 멸균 어댑터 - 상기 멸균 어댑터는 상기 기구 장착 인터페이스에 결합된 프레임, 가요성 장벽 및 상기 가요성 장벽과 일체로 형성된 연장가능 커버를 포함하고, 상기 연장가능 커버는 상기 구동 부재를 수용하도록 배열되고, 상기 가요성 장벽은 상기 프레임과 상기 연장가능 커버 아래에서 상기 기구 장착 인터페이스의 공동으로 연장됨 -; 및
   상기 멸균 어댑터를 가로질러 상기 액추에이터와 상기 수술 기구를 결합시키는 상호잠김 배열체(interlocked arrangement) - 상기 상호잠김 배열체는 상기 액추에이터가 상기 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시킬 때 상기 액추에이터 및 상기 수술 기구를 함께 가압함 - 를 포함하는, 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 프레임은 수술 기구의 기구 기부와 장착 인터페이스 사이의 거리로서 측정된, 구동 부재의 완전 리세스 위치와 구동 부재의 완전 연장 위치 사이의 차이만큼 높은 높이를 가지는, 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 가요성 장벽은 상기 공동에 순응하고; 상기 수술 기구는 상기 액추에이터와 상기 멸균 어댑터의 결합해제를 실질적으로 방지하는, 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 가요성 장벽은 상기 프레임과 함께 공사출 성형되는, 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 연장가능 커버는 상기 연장가능 커버 내에 수용된 상기 구동 부재의 선형 변위에 따라 휴지 상태와 완전 연장 상태 사이에서 전이되는, 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 연장가능 커버는 탄성중합체 재료를 포함하는, 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 연장가능 커버는 폐쇄된 원위 단부를 포함하고, 상기 원위 단부는 보강된, 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 원위 단부는 상기 연장가능 커버의 벽보다 두꺼운, 시스템.
9. 제7항에 있어서, 상기 원위 단부는 상기 연장가능 커버의 벽보다 단단한 재료를 포함하는, 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 멸균 어댑터에 결합되는 멸균 드레이프(drape)를 추가로 포함하는, 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 상호잠김 배열체는 상기 액추에이터에 결합된 제1 부분 및 상기 수술 기구에 결합된 제2 부분을 포함하는, 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 부분은 제1 상호잠금 부재를 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 상호잠금 부재와 맞물리도록 구성된 제2 상호잠금 부재를 포함하는, 시스템.
13. 제11항에 있어서, 상기 상호잠김 배열체의 제2 부분은 래치(latch)를 포함하는, 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 수술 기구는 상기 액추에이터와 상기 수술 기구를 해제가능하게 결합시키기 위해 상기 래치에 작동식으로 결합되는 손잡이를 포함하고,
    상기 래치는 선회가능하고, 상기 손잡이는 상기 래치의 받침대(fulcrum)에 작동식으로 결합되는, 시스템.
15. 삭제
16. 제1항에 있어서, 상기 상호잠김 배열체는, 상기 액추에이터가 상기 수술 기구의 적어도 하나의 자유도를 작동시키고 반작용력(reaction force)을 야기할 때, 상기 상호잠김 배열체가 상기 반작용력을 압축력으로 레버리지(leverage)하도록 구성되는, 시스템.
17. 로봇 수술 시스템에서의 사용을 위한 멸균 어댑터로서,
    선형 변위가능 구동 부재를 포함하는 액추에이터가 수용되는 기구 장착 인터페이스에 결합되도록 구성된 프레임 - 상기 구동 부재는 수술 기구가 상기 기구 장착 인터페이스에 결합될 때 상기 수술 기구의 자유도를 작동시키도록 구성됨; 및
    가요성 장벽과 상기 가요성 장벽과 일체로 형성된 연장가능 커버 - 상기 연장가능 커버는 상기 액추에이터의 상기 구동 부재를 수용하도록 배열되고, 상기 가요성 장벽은 상기 프레임과 상기 연장가능 커버 아래에서 상기 기구 장착 인터페이스의 공동으로 연장하여 구성되고, 수술 기구의 일부분은 상기 수술 기구가 상기 기구 장착 인터페이스에 결합될 때 수용됨; 을 포함하는 멸균 어댑터.
18. 제17항에 있어서, 상기 프레임은 수술 기구의 기구 기부와 장착 인터페이스 사이의 거리로서 측정된, 구동 부재의 완전 리세스 위치와 구동 부재의 완전 연장 위치 사이의 차이만큼 높은 높이를 가지는 것인, 멸균 어댑터.
19. 제18항에 있어서, 상기 가요성 장벽은 상기 공동에 순응하는 것인, 멸균 어댑터.
    
20. 삭제

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