KR102400881B1 - 다중 케이블 의료 기기 - Google Patents

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브람 길버트 앤툰 램브렛
에스. 크리스토퍼 앤더슨
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Abstract

의료 기기는 각각 입력 스핀들들 둘레에 감겨지고 기기 샤프트 구조부의 자유도를 작동시키도록 연결되는 케이블 쌍들을 포함한다. 케이블들은 입력 스핀들들을 회전시킴으로써 대응하는 자유도을 작동시키도록 연결된다. 기기 내의 제1 풀리들은 입력 스핀들들로부터의 제1 케이블들을 수용하고 제1 케이블들을 기기 샤프트 쪽으로 전향시킬 수 있고, 제2 풀리들은 입력 스핀들들로부터의 제2 케이블들을 수용하고 제2 케이블들을 기기 샤프트 쪽으로 전향시킬 수 있다. 하나의 구성에 있어서, 제1 및 제2 풀리들은 각각 제1 및 제2 레벨에서 장착되고, 제2 풀리들은 제2 케이블들을 제1 레벨을 통과하여 전향시킨다. 부가적으로 또는 선택적으로, 하나의 레벨의 케이블들은 교차할 수 있는 한편, 다른 레벨의 케이블들은 교차하지 않는다.

Description

다중 케이블 의료 기기
관련 출원
본 출원은 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함되는 2016년 7월 14일자로 출원된 "다중 케이블 의료 기기(MULTI-CABLE MEDICAL INSTRUMENT)"라는 명칭의 미국 가출원 제62/362,431호의 우선권 및 출원일 이익을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 교체로 다중 케이블을 사용하는 의료 기기에 관한 것이다.
최소 침습 의료 절차에 채용되는 것과 같은 로봇식으로 제어되는 기기는 흔히 연장된 기기 샤프트의 원위 단부에 툴, 엔드 이펙터 또는 다른 조작 요소를 사용한다(여기에 사용되는 것으로서 "로봇" 또는 "로봇식으로" 등의 용어는 원격조작 또는 원격 로봇적 관점을 포함한다). 기기 샤프트 및 원위 툴은 일반적으로 기기의 삽입에 필요한 절개부 또는 자연적 내강(natural lumen)의 크기를 최소화하기 위해, 흔히 센티미터 미만의, 작은 직경을 갖는다. 따라서, 원위 툴은 흔히 원위 툴과 종종 기기의 백엔드 기구(backend mechanism)로 지칭되는 전달 장치(transmission) 사이에서 연장되는 가느다란 구동 부재(예컨대, 텐돈(tendon) 또는 로드(rod))를 통해 원격으로 조작되거나 작동된다. 교체가능한 기기의 백엔드 기구는 교체로 로봇의 도킹 포트(docking port) 내의 액추에이터(예를 들어, 모터 팩)에 제거가능하게 연결되도록 구성된다. 그러면 로봇은 액추에이터를 제어하여 백엔드 기구를 통해 구동 부재에 그리고 구동 부재를 통해 기기의 원위 툴에 힘을 적용시킬 수 있다.
많은 운동 자유도를 갖는 의료 기기는 일반적으로 많은 구동 부재를 필요로 하며, 로봇의 도킹 포트의 레이아웃(layout)으로부터 기기 샤프트 내의 구동 부재의 레이아웃으로의 전이부(transition)를 수용하는 백엔드 기구는 복잡하고 조립하기 어려울 수 있다.
미국특허출원공보 US 2010/0011900 A1
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 의료 기기는 작동 케이블들의 효율적인 경로지정(routing) 및 복잡한 의료 기기에 대한 비교적 간단한 조립 프로세스를 제공할 수 있다.
하나의 특정 구현예는 섀시, 섀시에 장착되는 입력 스핀들들, 입력 스핀들들 둘레에 감겨지는 상부 및 하부 케이블들, 및 섀시로부터 연장되고 다수의 운동 자유도를 제공하는 기계적 구조부를 포함하는 기기 샤프트를 포함하는 의료 기기를 제공한다. 상부 및 하부 케이블들은 입력 스핀들들의 회전들이 각각의 자유도를 작동시키도록 기계적 구조부에 연결될 수 있다. 하부 풀리들이 입력 스핀들들로부터의 하부 케이블들을 수용하고 하부 케이블들을 기기 샤프트 쪽으로 전향(redirection)시키도록 제1 레벨에서 장착될 수 있다. 상부 풀리들이 입력 스핀들들로부터의 상부 케이블들을 수용하고 상부 케이블들을 제1 레벨을 통과하여 기기 샤프트 쪽으로 전향시키도록 제2 레벨에서 장착될 수 있다.
또 다른 특정 구현예는 의료 기기를 조립하는 방법이다. 이 방법은: 의료 기기의 섀시의 제1 피스 상에 하부 풀리들을 장착하는 과정; 하부 풀리들 위에 의료 기기의 기기 샤프트로부터의 하부 케이블들을 공급하는 과정; 섀시의 제2 피스를 제1 피스에 부착하는 과정으로서, 하부 케이블들 중의 적어도 일부가 하부 풀리들과 제2 피스 사이에 위치하도록 섀시의 제2 피스를 제1 피스에 부착하는 과정; 섀시 상의 제위치에 상부 풀리들을 장착하는 과정으로서, 제2 피스가 상부 풀리들과 하부 풀리들 사이에 위치하도록 섀시 상의 제위치에 상부 풀리들를 장착하는 과정; 및 상부 풀리들 위에 기기 샤프트로부터의 상부 케이블들을 공급하는 과정을 포함한다.
또 다른 특정 구현예는 입력 스핀들들, 입력 스핀들들 둘레에 각각 감겨지는 하부 케이블들, 입력 스핀들들 둘레에 각각 감겨지는 상부 케이블들 및 입력 스핀들들이 장착되는 섀시로부터 연장되는 기기 샤프트를 포함하는 의료 기기이다. 기기 샤프트 상의 기계적 구조부는 다수의 운동 자유도를 가지고, 상부 및 하부 케이블들은 입력 스핀들들의 회전들이 각각 자유도를 작동시키도록 구조부에 연결된다. 하부 또는 상부 케이블들은 교차하는 일없이 입력 스핀들들과 기기 샤프트 사이에서 연장될 수 있고, 다른 상부 또는 하부 케이블들의 경로들은 입력 스핀들들과 기기 샤프트 사이에서 교차한다. 한 세트의 케이블들에 있어서의 교차는 동일한 입력 스핀들 둘레에 권취되는 상부 케이블 및 하부 케이블이 기기 샤프트의 중심 축(central axis)의 양측의 위치들 쪽으로 보다 효과적으로 향하게 되는 것을 가능하게 해 줄 수 있으며, 이는 기계적 구조부의 작동의 기계적 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제거가능한 기기를 채용하는 의료 시스템의 구현예를 도시한다.
도 2a 및 2b는 의료 기기의 하나의 예시적인 구현예의 측면도 및 평면도를 도시한다.
도 3은 의료 기기의 백엔드 기구의 하나의 예시적인 구현예 내에서의 케이블 경로지정을 도시한다.
도 4는 의료 기기의 백엔드 기구의 하나의 예시적인 구현예 내에서의 섀시 및 다른 구조부에 대한 케이블의 경로지정을 도시한 단면도이다.
도 5는 멀티피스 섀시를 갖는 백엔드 기구를 포함하는 의료 기기의 구현예의 확대도이다.
도 6a, 6b 및 6c는 의료 기기의 기기 샤프트와 둘레에 케이블이 권취되는 한 세트의 입력 스핀들 사이에서 케이블을 경로지정하는 백엔드 기구에 대한 조립 프로세스 중에 생성되는 풀리 구조를 도시한다.
도 6d는 백엔드 기구의 하나의 예시적인 구현예의 일부분의 단면도를 도시한 도면으로서, 케이블 탈선을 방지하기 위해 어떻게 섀시의 피스들이 풀리에 근접하게 끼워맞춤될 수 있는지를 도시한다.
도면은 설명을 목적으로한 예를 도시하며, 발명 그 자체는 아니다. 여러 도면에서 동일한 참조 부호를 사용하는 것은 유사하거나 동일한 요소를 지시한다.
로봇식으로 제어되는 의료 기기의 백엔드 기구(backend mechanism)는 다중 입력 스핀들로부터 기기 샤프트까지 케이블들을 경로지정(routing)하고, 적은 구성요소를 사용하여 간단한 조립을 가능하게 해주는 경로지정을 채용한다. 기기 내의 케이블들 및 관련 풀리들은 기기 샤프트에 대한 레벨(level) 또는 높이에 따라 특정적으로 그룹화될 수 있으며, 하부 케이블들이 하부 섀시 피스 내에 장착된 풀리들에 끼워맞춤될 수 있고, 이는 다음번의 상부 케이블들용의 상부 섀시 피스 피스 및 풀리들이 하부 섀시 피스에 부착되기 전에 이루어진다. 2 레벨 시스템(two-level system)이 특히 입력 스핀들이 회전함에 따라 하나의 케이블은 한쪽 방향으로 감기고 다른 하나의 케이블은 반대쪽 방향으로 풀리도록 입력 스핀들 둘레에 반대 방향으로 상이한 높이에 권취되는 2개 한 쌍의 관련 케이블을 각각의 입력 스핀들이 갖는 자체 상반성 시스템(self-antagonistic system)에 효과적이다. 케이블 경로지정은 예를 들어 기기 샤프트 롤(roll), 그립 드라이브, 전기 커넥터 및 벡엔드 기구를 로봇에 부착시키는 래칭 기구(latching mechanism)의 제어 또는 조작을 가능하게 해주기 위해 의료 기기의 벡엔드 기구의 다른 구성요소들을 위한 공간을 남겨준다. 케이블 경로지정은 또한 기기 샤프트 내에서 반대로 쌍을 이룬 케이블들을 포지셔닝할 수 있어, 쌍을 이룬 케이블들이 기기의 자유도의 반대쪽 방향 모션을 효과적으로 작동시킬 수 있다.
도 1은 교체가능한 의료 기기(110)를 사용하는 의료 시스템(100)의 한 예를 도시한다. 예를 들어, 인튜어티브 서지컬 인코포레이티드(Intuitive Surgical, Inc.)에 의해 상용화된 da Vinci® 수술 시스템의 일부일 수 있는 시스템(100)은 특히 각각이 로봇(140)의 매니퓰레이터 암(130) 상의 도킹 포트(docking port)(120) 내에 제거가능하게 장착되는 다수의 수술 기기(110)를 채용할 수 있다. 기기(110)용의 드레이프(drape) 및 어댑터를 포함하는 살균 배리어(sterile barrier)(도시되지 않음)가 기기(110)와 로봇(140) 사이에 존재할 수 있어, 매니퓰레이터 암(130) 및 도킹 포트(120)를 포함하는 로봇(140)은 환자를 위한 살균 환경 밖에 있다. 따라서, 로봇(140)은 의료 절차들 사이에서 살균될 필요가 없을 수 있다. 이와는 대조적으로, 살균 환경 내에서 사용될 수 있고 환자와 접촉할 수 있는 기기(110)는 콤팩트하고 제거가능하며, 따라서 기기(110)는 시스템(100)을 사용하여 수행되는 의료 절차들 사이에서 살균되거나 교체될 수 있다.
기기(110)는 각각이 구조 및 목적이 다양할 수 있지만 여전히 상호 교환가능할 수 있어, 로봇(140)의 도킹 포트(120)에 장착된 기기(110)는 특정 의료 절차를 위해 선택되거나 의료 절차 중에 변경될 수 있어 필요한 임상 기능을 제공한다. 각각의 기기(110)는 일반적으로 엔드 이펙터 또는 원위 툴(112), 기기 샤프트(114) 및 백엔드 기구(116)를 포함한다. 원위 툴(112)은 많은 상이한 기능을 구현하기 위해 상이한 디자인을 가질 수 있다. 예를 들어, 여러 가지 기기(110)에 대한 원위 툴(112)은 많은 상이한 형상 또는 크기를 가질 수 있고, 몇 가지 가능성을 지정하는 포셉, 그래스퍼, 메스, 시저, 소작 툴 또는 니들 드라이버를 포함할 수 있으며, 여러 가지 수술 툴(112)을 갖는 여러 기기(110)가 로봇(140)의 상이한 암(130) 상에 장착될 수 있고, 동일한 치료 부위에서 협력적으로 작동할 수 있다. 예를 들어 입체 카메라와 같은 내시경 카메라도 기기(110)의 원위 툴(112)이 작동될 수 있는 치료 부위의 시각 정보, 특히 영상을 제공하도록 암 상에 장착될 수 있다.
도킹 포트(120)는 기기(110) 내의 기계적 구조부의 작동을 위한 기계적 동력을 제공하는 구동 모터와 같은 액추에이터, 기기(110)의 입력부에 액추에이터를 연결시키는 구동 커플링 및 기기(110)와 의료 시스템(100)의 나머지 부분 사이에 살균 배리어를 형성하고 유지시키는 시스템을 포함할 수 있다. 도킹 포트(120)는 추가적으로 기기(110)에 전력을 제공하거나, 예를 들어 도킹 포트(120) 내의 기기(110)의 종류를 식별하거나, 기기(110)의 파라미터에 액세스하거나, 기기(110) 내의 센서로부터의 정보를 수신하기 위한 기기(110)와의 통신을 위한 전기 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 인터페이스는 기기(110)의 원위 툴(112) 및 기기 샤프트(114)의 위치, 방위 또는 자세의 측정값과 같은 측정값을 로봇(140)에 전송할 수 있다. 로봇(140)에 연결되거나 로봇(140)의 일부일 수 있고 사용자 인터페이스 장치(미도시)에 연결될 수 있는 컴퓨터 시스템이 기기(110)로부터 측정값을 수신하고, 외과의 또는 다른 의료 요원으로부터 사용자 명령을 수신할 수 있으며, 사용자 명령에 따라 기기(110)를 작동시키기 위해 필요에 따라 암(130) 및 도킹 포트(120) 내의 구동 모터를 제어하는 소프트웨어를 실행시킬 수 있다.
도 2a 및 2b는 의료 기기(110)의 하나의 예시적인 구현예를 도시한다. 도 2a는 특히 기기 샤프트(114)의 원위 단부에 툴(112)을 갖는 구현예의 사시도를 도시하고 있으며, 백엔드 기구(116)로부터 연장되는 기기 샤프트(114)를 도시하고 있다. 도시된 구현예에서, 원위 툴(112) 및 기기 샤프트(114)는 백엔드 기구(116)에 대해 6 운동 자유도를 갖는다. 특히, 6 자유도는: 제1 조인트 기구(211)("제2 조인트(211)"라고도 함)와 관련된 2개의 개별적인 직교 축(201, 202)을 중심으로 한 툴(112)의 원위 부분의 피치(pitch) 회전 및 요(yaw) 회전; 제2 조인트 기구(212)("제2 조인트(212)"라고도 함; 조인트(211, 212)는 종종 "리스트(wrist)"로 지칭된다)와 관련된 2개의 개별적인 직교 축(203, 204)에 대한 조(213)의 회전 또는 운동; "그립(grip)" 작동을 위한 조(213)의 개방 또는 폐쇄 운동(205); 및 기기 샤프트(114)의 중심 길이 축(central length axis)(206)을 중심으로 한 기기 샤프트(114)의 "롤(roll)" 회전에 대응된다. 다른 기구들은 더 많은, 더 적은, 또는 상이한 운동 자유도를 가질 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같은 백엔드 기구(116)는 로봇의 도킹 포트 내의 액추에이터, 예컨대 구동 모터와 결합하도록 형성되고 포지셔닝되는 결합 피처(engagement feature)를 갖는 6개의 입력 스핀들(221 내지 226)을 갖는다. 일반적으로, 각각의 입력 스핀들(221 내지 226)은 기기의 상이한 운동 자유도의 작동을 위해 연결될 수 있으므로, 로봇은 원하는 운동 자유도를 실행하는 스핀들 또는 스핀들들을 회전시키기 위한 정확한 액추에이터 또는 액추에이터들을 식별하여 사용할 수 있다. 입력 스핀들(221 내지 226)의 대응하는 자유도에의 배정은 로봇에 알려져 있어야만 하지만, 임의의 표준 또는 관례에 의해 달리 정해질 수 있다. 하나의 예시적인 구현예에 있어서, 입력 스핀들(226)은 입력 스핀들(226)이 회전할 때 길이 축(206)을 중심으로 한 기기 샤프트(114)의 회전을 위해 기기 샤프트(114)의 근위 단부에 연결되는 롤 기구(roll mechanism)에 연결될 수 있다. 입력 스핀들(221 내지 225)은 로봇 내의 액추에이터들이 조인트(211, 212) 및 조(213)를 포함하는 원위 기구를 제어하기 위해 입력 스핀들(221 내지 225)을 회전시킬 수 있도록 기기 샤프트(114)를 통해 원위 툴(112)까지 연장되는 케이블 또는 로드와 같은 구동 부재(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로는, 하나의 예시적인 구현예에 있어서, 입력 스핀들(211)의 회전은 축(201)을 중심으로 한 툴(112)의 원위 부분의 회전 또는 작동을 제어할 수 있다. 입력 스핀들(222)의 회전은 축(202)을 중심으로 한 회전을 제어할 수 있다. 입력 스핀들(223)의 회전은 조(213)의 요 작동을 위한 축(203)을 중심으로 한 회전을 제어할 수 있고, 입력 스핀들(224)의 회전은 조(213)의 피치 작동을 위한 축(204)을 중심으로 한 회전을 제어할 수 있다. 일부 구현예에서, 입력 스핀들(221 내지 226)의 회전은 축들을 중심으로 한 구조부의 간단한 회전들과 상이하거나 더 복잡한 모션에 대응될 수 있다. 예를 들어, 입력 스핀들(225)은 조(213)에 의한 그립 작동을 위해 푸시-풀 로드(push-pull rod)를 통해 조(213)에 연결될 수 있다. 또한, 하나의 특정 구현예에서, 툴(112) 내의 기구는 평행사변형 모션(parallelogram motion)을 위해 조인트(212)의 근위 부분을 조인트(211)의 원위 부분에 연결시킬 수 있는 한편, 조인트(212)의 원위 부분은 독립적으로 운동할 수 있다.
도 3은 도 2a 및 2b의 백엔드 기구(116)의 구현예 내의 선택된 요소들을 도시하고 있으며, 특히 기기 샤프트(114)를 통해 연장되어 조인트(211 및 212)에 연결되는 케이블들의 백엔드 기구(116) 내에서의 경로지정을 도시한다. 용어 "케이블(cable)"은 여기서 임의의 텐돈(tendon)형 구조체를 포함하는 광의의 개념으로 사용된다. 특히, 의료 기기 내의 일정 길이의 케이블은 상이한 재료들 또는 상이한 특성들의 섹션들을 포함할 수 있다. 케이블은 예를 들어 케이블의 가요성이 요구되는(예컨대, 케이블이 스핀들, 캡스턴(capstan) 또는 풀리 둘레로 감겨지는) 스트랜드형 섹션(stranded section)을 포함할 수 있고, 케이블의 굽힘이 적게 요구되는 연신(stretching)을 제한하는 더 높은 강성의 섹션(예를 들어, 튜브 또는 로드)을 포함할 수 있다. 도 3은 기기 샤프트(114)의 회전과 관련된 자유도의 작동을 위해 또는 조(213)의 개폐를 위해 사용될 수 있는 백엔드 기구(116)의 요소들은 도시하지 않고 있다. 본 출원의 기초출원과 함께 출원된 "의료 기기를 위한 기어형 롤 드라이브(GEARED ROLL DRIVE FOR MEDICAL INSTRUMENT)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제62/362,340호(2016년 7월 14일 출원) 및 "의료 기기를 위한 기어형 그립 작동(GEARED GRIP ACTUATION FOR MEDICAL INSTRUMENTS)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제62/362,365호(2016년 7월 14일 출원)가 이러한 기구들의 특정 구현예들의 양태들을 개시하고 있으며, 이들의 전체 개시 내용이 여기에 참조된다.
전술한 바와 같은 입력 스핀들(221, 222, 223, 및 224)은 각각의 축(201, 202, 203 및 204)과 관련된 자유도의 작동을 위한 것이며, 각각의 입력 스핀들(221, 222, 223 및 224)은 둘레에 한 쌍의 작동 케이블이 권취되는 한 쌍의 캡스턴(capstan)을 포함한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 캡스턴(231A) 및 하부 캡스턴(231B)이 입력 스핀들(221)의 액슬(axle)에 고정될 수 있어, 양 캡스턴(231A, 231B)은 입력 스핀들(221)의 회전과 함께 회전한다. ("상부" 및 "하부"라는 용어는 여기서 레벨(level)을 구별하기 위해 사용되며, 도 3에 도시 된 바와 같이 기기 샤프트(114)가 대체로 하향 방향을 지향할 때는 단지 문자 그대로 적용될 수 있다.) 케이블(241A)이 캡스턴(231A) 둘레에 한쪽 방향(예를 들어, 시계 방향 또는 반시계 방향)으로 권취되고, 케이블(241B)이 캡스턴(231B) 둘레에 반대쪽 방향(예를 들어, 반시계 방향 또는 시계 방향)으로 권취된다. 케이블(241A)은 상부 캡스턴(231A)으로부터 케이블(241A)을 기기 샤프트(114) 쪽으로 향하게 하는 상부 풀리(251)로 연장된다. 마찬가지로, 케이블(241B)은 하부 캡스턴(231B)으로부터 케이블(241B)을 기기 샤프트(114) 쪽으로 향하게 하는 하부 풀리(261)로 연장된다. 케이블(241A, 241B)은 각각의 풀리(251, 261)로부터 가이드(280)를 통해 기기 샤프트(114) 내로 연장되고, 기기 샤프트(114)를 통해 피작동 조인트 기구(actuated joint mechanism)(211)로 연결되어, 케이블(241A, 241B)을 당기면 기구(211)의 원위 부분(및 툴(112)의 원위 부분)을 축(201)을 중심으로 회전시킨다. 풀리(251, 261)의 포지션 및 가이드(280)의 형상은 기기 샤프트(114)의 중심 또는 길이 축(206)의 양측에 포지셔닝시킬 수 있으며, 이는 케이블(241A)이 기구(211)의 모션을 축(201)을 중심으로 한쪽 방향으로 효과적으로 구동하는 것을 가능하게 해줄 수 있고, 또한 케이블(241B)이 기구(211)의 모션을 축(201)을 중심으로 반대쪽 방향으로 효과적으로 구동하는 것을 가능하게 해줄 수 있다.
각각의 입력 스핀들(222, 223 또는 224)은 유사하게 한 쌍의 캡스턴(232A 및 232B; 233A 및 233B; 또는 234A 및 234B)을 통해 둘레에 한 쌍의 케이블(242A 및 242B; 243A 및 243B; 또는 244A 및 244B)이 반대 방향으로 권취되는 액슬을 포함하고, 케이블(242A, 242B, 243A, 243B, 244A 및 244B)은 각각의 풀리(252, 262, 253, 263, 254 및 264)를 통과하여 가이드(280) 및 기기 샤프트(114)를 통해 연장된다. 하나의 예시적인 구현예에 있어서, 케이블(242A 및 242B)은 조인트 기구(211)에 연결되고, 케이블(243A, 243B, 244A, 및 244B)는 조인트 기구(212)에 연결된다.
상술된 바와 같은 각 쌍의 케이블(241A 및 241B; 242A 및 242B; 243A 및 243B; 244A 및 244B)은 입력 스핀들(221, 222, 223, 224) 둘레로 한쪽 방향(예컨대 시계 방향)으로 감겨지는 하나의 케이블과 입력 스핀들(221, 222, 223, 224) 둘레로 다른쪽 방향(예컨대 반시계 방향)으로 감겨지는 다른 하나의 케이블을 포함하여, 입력 스핀들(221, 222, 223, 224)의 회전이 하나의 케이블은 감고 다른 하나의 케이블은 푼다. 따라서, 기기(110)는 각 쌍의 케이블(241A 및 241B; 242A 및 242B; 243A 및 243B; 또는 244A 및 244B)이 대응하는 운동 자유도, 예를 들어 기기의 축(201, 202, 203, 또는 204)을 중심으로 한 회전을 제어하게 되는 자체 상반성 작동(self-antagonistic actuation)을 채용할 수 있다. 비상반성 케이블 작동이 일부 실시예에서 사용될 수 있다(예를 들어, 스핀들 당 하나의 케이블).
도시된 시스템에서, 기구(211 및 212)는 각각이 2 운동 자유도을 제공하는 리스트 또는 조인트이다. 많은 다른 기구가 1 이상의 운동 자유도를 제공할 수 있으며, 한 쌍 이상의 케이블이 1 이상의 운동 자유도를 각각 작동시키도록 연결될 수 있다. 하나의 피작동 기구(actuated mechanism)가 예를 들어 피벗을 중심으로 회전가능한 링크(link)를 갖는 기계적 링키지(linkage)를 포함하고, 한 쌍의 케이블이 링크를 피벗에 대해 양쪽 방향으로 회전시키도록 연결될 수 있다. 선택적으로, 피작동 기구들은 양쪽 방향으로 운동/작동될 수 있는 임의의 구조부, 예컨대 링키지, 슬라이드 또는 가요부(flexure)일 수 있다. 각 쌍의 케이블들에 대해, 하나의 케이블을 당기면 한쪽 방향의 대응하는 자유도의 작동을 구동할 수 있고, 다른 하나의 케이블을 당기면 반대쪽 방향의 대응하는 자유도의 작동을 구동할 수 있다.
케이블(241A, 242A, 243A 및 244A)의 경로지정은 상부 캡스턴(231A, 232A, 233A, 234A)으로부터의 케이블(241A, 242A, 243A 및 244A)을 수용하기 위한 상부 풀리(251, 252, 253 및 254)를 채용하고, 케이블(241B, 242B, 243B, 및 244B)의 경로지정은 각각의 하부 캡스턴(262, 263 및 264)으로부터의 케이블(241B, 242B, 243B, 및 244B)을 수용하기 위한 하부 풀리(261, 262, 263 및 264)를 채용한다. 상부 풀리(251, 252, 253 및 254)는 모두 대략 동일한 공통 높이에 포지셔닝될 수 있는 한편, 하부 풀리(261, 262, 263 및 264)는 모두 상부 풀리의 공통 높이와 상이한 또 다른 공통 높이에 포지셔닝될 수 있다. 이는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 풀리들이 적층형 블록(stacked block) 또는 섀시 피스들 내에 포착되는 것을 가능하게 해준다.
상부 풀리(251, 252, 253, 및 254) 및 하부 풀리(261, 262, 263 및 264)의 배열은 또한 공유 액슬 상에서 독립적으로 스핀하도록 풀리들을 페어링(pairing)함으로써 단순화될 수 있다. 하나의 액슬을 공유하는 풀리들을 사용하면 보다 빠른 조립을 가능하게 해줄 수 있으며, 이는 단일의 액슬에 부착함으로써 하나의 구조부에 다수의 풀리가 부가될 수 있기 때문이다. 도 3의 구현예에서, 입력 스핀들(221, 222, 223 및 224)은 직사각형 어레이로, 예컨대 행 및 열로 배열되고, 동일한 열의 입력 스핀들들로부터 기기 샤프트(114) 위의 위치들까지의 케이블들의 경로들은 대체로 평행하다. 따라서, 입력 스핀들(221, 223)로부터 동일한 높이 및 실질적으로 동일한 방향으로 연장되는 케이블(241A 및 243A)을 가이드하는 풀리(251 및 253)는 공통 액슬(271) 상에 장착될 수 있다. 마찬가지로, 입력 스핀들(222 및 224)로부터 실질적으로 동일한 높이 및 방향으로 출현하는 케이블(242A 및 244A)을 가이드하는 상부 풀리(252 및 254)는 공유 액슬(272) 상에 장착될 수 있다. 입력 스핀들(222 및 224)로부터 실질적으로 동일한 높이 및 방향으로 출현하는 케이블(242B 및 244B)을 가이드하는 하부 풀리(262 및 264)는 또 다른 공유 액슬(274) 상에 장착될 수 있고, 입력 스핀들(221 및 223)로부터 실질적으로 동일한 경로 및 방향으로 출현하는 케이블(241B 및 243B)을 가이드하는 하부 풀리(261 및 263)는 또 다른 공유 액슬(도 3에서 보이지 않음) 상에 장착될 수 있다.
풀리 액슬(271 내지 274)은 또한 입력 스핀들(221 내지 224)로부터의 케이블의 탈출 방향에 따라 그리고 기기 샤프트(114)의 중심 축(206)에 대해 각도결정(angling)될 수도 있다. 예를 들어, 액슬(271)은 입력 스핀들(221 및 223)로부터의 케이블(241A 및 243A)의 풀리(251 및 253)에서의 플리트 앵글(fleet angle)을 최소화하기 위해 제1 축(예컨대, 입력 스핀들(221 내지 224)의 액슬들에 평행한 축)을 중심으로 회전될 수 있다. 액슬(271)은 풀리(251 및 253)와 가이드(280) 사이의 케이블(241A, 243A)의 부분이 가이드(280) 및 기기 샤프트(114)를 향해 수렴하도록 제2 축(예컨대, 풀리(251 및 253)와 캡스턴(231A 및 233A) 사이의 케이블(241A 및 243A)의 부분에 대략 평행한 축)을 중심으로 회전될 수 있다. 액슬 (271 내지 274)의 각도결정은 상부 풀리들 및 하부 풀리들에 대한 케이블들의 진입 및 탈출에 있어서의 평균 플리트 앵글을 감소시킬 수 있고, 그에 의해 마찰 및 마모를 감소시킬 수 있다.
액슬(271 내지 274)은 또한 풀리 상의 슬라이딩 표면에 걸친 권취각(wrap angle)을 최소화하도록 입력 스핀들(221 내지 224) 및 기기 샤프트(114)에 대해 포지셔닝될 수 있다. 풀리들의 포지션들은 가이드(280)를 탈출하는 원하는 케이블 경로들에 따라 더욱 개량(refinement)될 수 있다. 특히, 가이드(280)를 통과하는 임의의 케이블의 전향(redirection)은 가이드(280)의 탄성 표면(예를 들어, 금속 부분)에만 문지름(rubbing)을 일으키고, 가이드(280)의 연성 표면(예를 들어, 플라스틱 부분)에는 문지름을 일으키지 않아야 한다. 가이드(280)에 걸친 권취각도 임의의 케이블의 가이드(280)에 대한 마찰 및 톱질 작용이 작도록 작아야만 한다. 케이블 경로는 또한 스트랜드형 케이블(stranded cable)의 길이가 대응하는 입력 스핀들과 피작동 기구 사이의 구동 트레인의 전체 강성에 부정적인 영향을 미치지 않도록 비교적 직행적이어야 한다. 일반적으로, 케이블의 스트랜드형 섹션은 일부 실시예에서 사용되는 강성 하이포튜브 섹션(rigid hypotube section)보다 더 연신하는 경향이 있다.
입력 스핀들(221 내지 224) 사이의 간격은 케이블들이 향하게 될 필요가 있는 기기 샤프트(114)의 직경보다 상당히 더 클 수 있다. 따라서, 케이블들의 경로들은 입력 스핀들(221 내지 225)과 기기 샤프트(114) 사이에서 수렴될 필요가 있다. 케이블들은 또한 서로에 대해 또는 백엔드 기구(116) 내의 임의의 다른 구조부와 문질러져서는 안된다. 케이블 간섭을 회피하기 위해, 도시된 구현예에서 입력 스핀들 둘레의 케이블(241A, 241B, 242A, 242B, 243A, 243B, 244A 및 244B)의 감김 방향은 하나의 레벨에서의 케이블들(예를 들어, 하부 케이블(241B, 242B, 243B 및 244B)은 입력 스핀들(221 내지 224)의 어레이의 내측으로부터 출현하고. 다른 레벨에서의 케이블들(예를 들어, 상부 케이블(241A, 242A, 243A 및 244A))은 입력 스핀들(221 내지 224)의 어레이의 외측 가장자리로부터 출현한다. 입력 스핀들 어레이의 영역 내측에서 출현하는 하부 케이블(241B, 242B, 243B 및 244B)은 서로 간섭하거나 입력 스핀들(223 또는 224)과 같은 다른 구조부에 대해 문질러지는 일없이 기기 샤프트(114)를 향해 비교적 작은 각도들로 직접적으로 수렴될 수 있다. 입력 스핀들(221 내지 224)의 외측 가장자리로부터 출현하는 상부 케이블(241A, 242A, 243A 및 244A)은 수렴각을 증가시키는 교차 경로들을 갖는다. 구체적으로는, 입력 스핀들(221 및 223)로부터 출현하는 상부 케이블(241A 및 243A)은 입력 스핀들(222 및 224)로부터 출현하는 상부 케이블(242A 및 244A)과 교차한다. 교차 패턴에 있어서, 상부 풀리(252 및 254)와 동일한 레벨 그룹에 속하는 상부 풀리(251 및 253)는 대체로 공통의 높이를 갖지만, 높이가 엇갈리게 배치될 수 있다(예를 들어, 케이블(241A 및 243A)이 문지름 없이 케이블(242A 및 244A)과 교차할 수 있도록). 교차 패턴에 의해 제공되는 더 큰 수렴각은 케이블(241A 및 242A)이 입력 스핀들(221 및 222)의 외측 가장자리로부터 입력 스핀들(223 및 224) 사이의 갭을 통해 통과하는 것을 가능하게 해준다. 이 교차 패턴은 또한 풀리(261 및 263)가 풀리(262 및 264)로부터 떨어져 있는 것보다 케이블(241A 및 243A)을 수용하는 풀리(251 및 253)가 케이블(242A 및 244A)을 수용하는 풀리(252 및 254)로부터 보다 더 멀리 떨어져 있는 것을 가능하게 해준다. 상부 풀리(251 내지 254)의 더 넓은 간격은 하부 풀리(261 내지 264)나 케이블(241B 내지 244B)에 의한 간섭없이 케이블(241A 내지 244A)을 기기 샤프트(114)를 향해 경로지정하는 것을 가능하게 해준다. 이러한 방식으로 하나의 레벨의 케이블들을 교차시키는 것은 또한 동일한 입력 스핀들에 권취되고, 그에 따라 기기 샤프트(114) 내에서의 서로 반대의 동일한 자유도의 작동을 위해 페어링되는 케이블들의 포지셔닝을 가능하게 해주며, 이는 페어링된 각 쌍의 케이블들의 피작동 기구에 대한 효과적인 연결을 가능하게 해줄 수 있다.
도 3의 구현예에서의 케이블 경로지정은 몇 가지 장점을 제공할 수 있다. 특히, 상부 풀리(251 내지 254)의 수평 간격과 하부 풀리(261 내지 264)의 수평 간격의 차이는 상부 풀리(251 내지 254)가 예컨대 풀리(251 내지 254; 261 내지 264)의 직경보다 작은 수직 간격을 두고 하부 풀리(261 내지 264)에 보다 근접하여 수직으로 포지셔닝되는 것을 가능하게 해줄 수 있다. 또한, 상부 풀리(251 내지 254)와 하부 풀리(261 내지 264)는 최근접 입력 스핀들(223 및 224)로부터 동일한 거리에 위치될 수 있다. 한 그룹의 풀리들이 입력 스핀들에 더 근접할 필요가 없기 때문에, 모든 풀리들이 입력 스핀들들로부터 상대적으로 긴 거리에 위치될 수 있으며, 이는 작동 케이블들의 벌어짐각(splay angle)을 최소화시킬 수 있다. 교차 케이블 패턴은 필요한 벌어짐을 수용하는 데 필요한 공간을 추가로 감소시킬 수 있다. 이 케이블 경로지정은 케이블들이 서로 또는 인접한 입력 스핀들에 문질러지지 않고 추가적인 중간 아이들러 풀리(intermediary idler pulley)를 필요로 하지 않도록 풀리들을 포지셔닝시킬 수 있다.
도 4는 백엔드 기구(116)의 하나의 예시적인 내부 구조의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 백엔드 기구(116)는 입력 스핀들(221, 222)의 열들 사이에 연장되는 중심 지지 구조부(410)를 갖는 섀시(500)를 포함할 수 있다. 케이블(241A 내지 244A 또는 241B 내지 244B)의 경로지정은 케이블(241A 내지 244A 또는 241B 내지 244B)과 간섭하는 일없이 섀시(500)를 강화시키기 위한 중심 지지 구조부(410)의 사용을 가능하게 해준다. 케이블 경로지정은 또한 케이블(241A 내지 244A 또는 241B 내지 244B)이 입력 스핀들(225 및 226) 사이를, 조(213)의 작동을 위한 링키지(420)의 개구를 통해, 그리고 기기 샤프트 축(206)을 중심으로 한 회전의 작동을 위해 사용되는 링키지(430)의 개구를 통해 통과할 만큼 충분히 수렴되게 만든다. 백엔드 기구(116)의 중심에 지지 구조체(410)를 갖는 이러한 구성은 예를 들어 백엔드 메커니즘(116)의 조립 시에 캡스턴(231A 내지 234A 및 231B 내지 234B) 상에 케이블(241A 내지 244A 또는 241B 내지 244B)을 부착 및 권취하고, 캡스턴 클램핑 스크루를 조이기 위한 섀시(500)의 외주부 주위로부터 입력 스핀들 (221, 222, 223 및 224)에의 액세스를 가능하게 해준다. 일단 입력 스핀들(221, 222, 223 및 224)이 섀시(500) 내에 장착되고, 캡스턴(231A 내지 234A 및 231B 내지 234B)이 권취되어 클램핑되면, 입력 스핀들(221, 222, 223 및 224) 주위의 공간은 로봇의 도킹 포트에 백엔드 기구를 래링하기 위한 구조부(440)와 같은 다른 구조부를 위해 이용가능하다.
도 5는 백엔드 기구(116)를 위한 멀티피스 섀시(multi-piece chassis)(500)를 갖는 의료 기기의 구현예에 있어서의 구성요소들 중 일부의 확대도를 도시한다. 섀시(500)는 조립 프로세스 중에 함께 스냅결합(snapping)되는 피스(510, 520, 530, 540, 550 및 560)를 포함한다. 조립 프로세스 중에, 기기 샤프트(114)의 근위 단부는 섀시 피스(510)의 베어링 시스템에 삽입될 수 있으며, 이 지점에서 기기의 원위 툴에 부착되는 케이블들, 예컨대 케이블(241A 내지 244A 및 241B 내지 244B)이 기기 샤프트(114)로부터 연장된다. 케이블들은 그런 다음 가이드(280) 내의 원하는 위치들을 통해 공급될 수 있고, 섀시 피스(520)는 섀시 피스(510)에 부착될 수 있어, 가이드(280)가 섀시 피스(510, 520) 사이에 포착된다. 입력 스핀들(225 또는 226)에 연결되는 그립 또는 롤 기어 또는 기구의 전부나 일부도 섀시 피스(510 및 520)가 함께 스냅결합되기 전에 섀시 피스(510 및 520) 상에 조립될 수 있으며 섀시 피스(510 및 520)에 의해 제위치에 유지될 수 있다. 섀시 피스(520)의 상부 부분은 또한 전술한 중심 지지 구조부(410)를 포함하고, 입력 스핀들(221 내지 224) 상에 장착될 하부 캡스턴(231B 내지 234B)을 유지시키도록 형성된 피처(524)를 포함한다.
조립 프로세스는 그런 다음 섀시 피스(530)를 섀시 피스(520)에 연결시킨다. 섀시 피스(530 및 520)는 입력 스핀들(525)에 연결되는 링키지(420)의 조립을 허용하기 위해 분리되어 있으며, 예시적인 구현예에서 그립 작동을 위해 채용된다.
섀시 피스(530)는 작동 케이블들을 가이드하고 작동 케이블들을 기기 샤프트 쪽으로 전향시키는 하부 풀리들을 위한 액슬(273, 274)을 유지하도록 형성된 상부 부분을 갖는다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 액슬(273) 상의 하부 풀리(263 및 261)는 섀시 피스(530)에 형성된 슬롯들 내에 장착될 수 있다. 마찬가지로, 액슬(274) 상의 하부 풀리(262 및 264)는 섀시 피스(530)의 또 다른 세트의 슬롯들 내에 장착된다. 기기 샤프트(114)로부터 연장되는 하부 케이블(241B, 242B, 243B 및 244B)은 각각의 하부 풀리(261, 262, 263 및 264)의 홈들 내에 안착되고 섀시 피스(530)의 개구들을 통해 끼워넣어져, 하부 케이블(241B, 242B, 243B 및 244B)의 근위 단부들은 입력 스핀들(221 내지 224)이 상주할 피처(524) 근처에 있게 된다.
조립 프로세스는 다음으로 도 6b에 도시된 바와 같이 섀시 피스(540)를 섀시 피스(530)에 연결할 수 있다. 섀시 피스(530 및 540)는 케이블(241B, 242B, 243B 및 244B)이 쉽게 탈선되지 않도록 섀시 피스(540)와 풀리(261 내지 264) 사이에 밀접 끼워맞춤(close fit)을 제공하도록 형성될 수 있다. 액슬(272) 상의 상부 풀리(251 및 253) 및 액슬(271) 상의 상부 풀리(252 및 254)는 섀시 피스(530 및 540)의 결합에 의해 생성되는 슬롯들 내에 장착될 수 있다. 액슬(271)이 끼워맞춤되는 슬롯은 액슬(272)이 끼워맞춤되는 슬롯과 약간 다른 레벨에 위치할 수 있어, 상부 케이블들이 전술한 바와 같이 교차할 수 있다. 상부 케이블(241A, 242A, 243A 및 244A)은 각각의 상부 풀리(251, 252, 253 및 254) 상에 안착되고 섀시(500)의 개구들을 통해 끼워넣어져, 상부 케이블(241A, 242A, 243A 및 244A)의 근위 단부들도 피처(524) 근처에 있게 된다. 섀시 피스(550)가 도 6c에 도시된 바와 같이 섀시 피스(530 및 540)에 연결되고, 상부 케이블(241A, 242A, 243A 및 244A)이 쉽게 탈선되지 않도록 상부 풀리(251 내지 254)에 밀접 끼워맞춤을 제고아도록 형성될 수 있다. 도 6d는 섀시 피스(530 및 540) 상에 장착될 때 섀시 부재 (550)가 어떻게 풀리(251)에 밀접 끼워맞춤되어 섀시 피스(550)와 풀리(251) 사이의 갭(545)이 풀리(251)상의 케이블(241A)의 두께보다 더 좁게 되는지를 도시하는 단면도이다. 결과적으로, 케이블(241A)은 풀리(251) 내의 홈 내로 끼워맞춤되고, 갭(545)을 통해 벗겨질 수 없다.
도 5로 돌아가면, 섀시 피스(560)가 섀시 피스(520, 530 및 550) 중의 하나 이상에 스냅결합되거나 다른 방식으로 연결된다. 섀시 피스(560)의 정상부는 로봇의 도킹 포트에 맞도록 형성되며, 기기의 입력 스핀들(221 내지 224)의 결합 피처를 유지시키도록 형성되고 위치된다. 섀시 피스(560)가 피스(510, 520, 530, 540 및 550)를 포함하는 조립체에 부착될 때, 섀시(500)는 섀시 피스(560) 상의 피처(564)와 섀시 피스(520) 상의 피처(524) 사이에 입력 스핀들(221 내지 224)을 포착할 수 있다. 각각의 입력 스핀들은 초기에 서로에 대해 자유롭게 회전하는 액슬 및 한 쌍의 캡스턴, 예를 들어 상부 캡스턴(231A 내지 234A) 및 하부 캡스턴(231B 내지 234B)을 포함할 수 있다. 피처(524) 부근의 작동 케이블들의 느슨한 근위 단부들은 캡스턴(231A 내지 234A 또는 231B 내지 234B) 중의 대응하는 하나에 부착될 수 있다. 각각의 캡스턴은 그런 다음 독립적으로 회전될 수 있어 부착된 케이블을 원하는 방향으로 감아 느슨함을 죄어 부착된 케이블에 원하는 예장력을 제공한다. 일단 하나의 입력 스핀들 둘레에 권취된 양 케이블들이 원하는 케이블 장력을 가지면, 캡스턴들은 예를 들어 클램핑 스크루(clamping screw)를 조임으로써 입력 스핀들의 액슬 상의 제위치에 클램핑되거나 로크될 수 있다. 도 4의 구조체(440)를 포함하는 해제 레버와 같은 다른 구조부들은 작동 구조부 및 케이블들의 외측의 둘레를 감쌀 수 있고, 입력 스핀들들의 조립 및 케이블들의 경로지정 후에 설치될 수 있다. 본 출원의 기초출원과 함께 출원된 "기기 해제(INSTRUMENT RELEASE)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제62/362,454호(2016년 7월 14일 출원)가 구조부(440)를 포함하는 해제 레버와 같은 구조부들을 보다 상세하게 개시하고 있으며, 그 전체 개시 내용이 여기에 참조된다.
도 5 및 6a 내지 6d에 도시된 기기 조립 및 케이블 경로지정 프로세스는 기기의 복잡성에 대비될 때 비교적 간단할 수 있다. 특히, 원하는 케이블 경로지정을 달성하는 데는 케이블들이 벗겨질 수 있는 복잡한 시퀀스의 구조부들을 통한 그리고 그 둘레로의 케이블들의 동시적 끼워넣기를 필요로 하지 않는다. 대신, 조립은 각각의 단계 후에 케이블들이 안정된 형태로 유지되고 있는 상태에서 일련의 간단한 단계들로 진행할 수 있다. 또한, 섀시의 형상은 케이블 연결을 위한 입력 스핀들들에 대한 우수한 액세스를 제공한다.
특정 구현예들이 개시되었지만, 이러한 구현예들은 단지 예시일뿐이며 제한으로 받아들여져서는 안된다. 개시된 구현예들의 피처들의 다양한 조정 및 조합들이 다음의 청구범위의 범위 내에 속한다. 예를 들어, 회전 스핀들들을 채용하는 실시예들이 설명되었지만, 케이블 모션을 제어하는 다른 수단들이 사용될 수 있다. 이러한 수단들은 예를 들어 슬라이딩 탭, 레버, 짐벌 등을 포함한다.

Claims (21)

  1. 의료 기기에 있어서,
    복수의 입력 스핀들;
    복수의 제1 케이블;
    복수의 제2 케이블로서, 상기 복수의 제1 케이블 및 상기 복수의 제2 케이블의 각각의 케이블이 상기 복수의 입력 스핀들 중의 하나의 대응하는 입력 스핀들의 하부 부분 및 상부 부분 둘레에 각각 권취되게 되는 복수의 제2 케이블;
    상기 복수의 입력 스핀들이 장착되는 섀시;
    제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 기기 샤프트로서, 상기 제1 단부에서 상기 섀시로부터 연장되는 기기 샤프트;
    상기 기기 샤프트의 제2 단부에 연결되는 기계적 구조부로서, 복수의 운동 자유도를 가지고, 상기 복수의 제1 케이블 및 상기 복수의 제2 케이블이 연결됨으로써, 상기 복수의 입력 스핀들의 회전들이 상기 복수의 운동 자유도를 작동시키도록 되어 있는 기계적 구조부;
    상기 섀시 상의 하부 위치에 장착되는 복수의 제1 풀리로서, 상기 복수의 입력 스핀들로부터의 상기 복수의 제1 케이블을 수용하고, 상기 복수의 제1 케이블을 상기 기기 샤프트 내로 그리고 기기 샤프트를 통해 전향시키는 복수의 제1 풀리; 및
    상기 하부 위치와 상이한 상기 섀시 상의 상부 위치에 장착되는 복수의 제2 풀리로서, 상기 복수의 입력 스핀들로부터의 상기 복수의 제2 케이블을 수용하고 상기 복수의 제2 케이블을 상기 하부 위치를 통과하여 상기 기기 샤프트 내로 그리고 기기 샤프트를 통해 전향시키는, 복수의 제2 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 섀시는:
    상기 복수의 제1 풀리가 장착되는 제1 피스; 및
    상기 제1 피스 위에 장착되는 제2 피스로서, 상기 복수의 제1 풀리가 상기 제1 피스와 상기 제2 피스 사이에 위치되도록 하고, 상기 복수의 제1 풀리와 상기 복수의 제2 풀리 사이에 위치되는 제2 피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 케이블은 교차하는 일없이 상기 복수의 입력 스핀들과 상기 복수의 제1 풀리 사이에서 연장되고;
    상기 복수의 제2 케이블의 제1 세트는 상기 복수의 입력 스핀들과 상기 복수의 제2 풀리 사이에서 상기 복수의 제2 케이블의 제2 세트와 교차하는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 입력 스핀들은 어레이로 배열되고;
    상기 복수의 제1 케이블의 각각의 제1 케이블은 대응하는 입력 스핀들 둘레에 한쪽 방향으로 권취되어, 상기 대응하는 입력 스핀들로부터 상기 복수의 제1 풀리로의 상기 제1 케이블의 경로는 상기 어레이 내에서 출현하고;
    상기 복수의 제2 케이블의 각각의 제2 케이블은 대응하는 입력 스핀들 둘레에 한쪽 방향으로 권취되어, 상기 대응하는 입력 스핀들로부터 상기 복수의 제2 풀리로의 상기 제2 케이블의 경로는 상기 어레이의 외주부로부터 출현하는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 입력 스핀들의 각각의 대응하는 입력 스핀들에 대해, 상기 제1 케이블은 상기 대응하는 입력 스핀들 둘레에 제1 방향으로 권취되고, 상기 제2 케이블은 상기 대응하는 입력 스핀들 둘레에 상기 제1 방향과 반대인 제2 향으로 권취되는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  6. 의료 기기를 조립하는 방법에 있어서,
    상기 의료 기기의 섀시의 제1 피스 상에 복수의 제1 풀리를 장착하는 과정;
    상기 복수의 제1 풀리 위에 상기 의료 기기의 기기 샤프트로부터의 복수의 제1 케이블을 공급하는 과정;
    상기 섀시의 제2 피스를 상기 제1 피스에 부착하는 과정으로서, 상기 제1 피스 상의 복수의 제1 풀리 상에 안착된 상기 복수의 제1 케이블 중의 적어도 일부가 상기 복수의 제1 풀리와 상기 제2 피스 사이에 밀접 끼워맞춤하여 상기 복수의 제1 케이블이 탈선되지 않도록, 상기 섀시의 제2 피스를 상기 제1 피스에 부착하는 과정;
    상기 섀시 상의 제위치에 복수의 제2 풀리를 장착하는 과정으로서, 상기 제2 피스가 상기 복수의 제2 풀리와 상기 복수의 제1 풀리 사이에 위치하도록 상기 섀시 상의 제위치에 복수의 제2 풀리를 장착하는 과정; 및
    상기 복수의 제2 케이블이 탈선되지 않도록, 상기 복수의 제2 풀리 위에 상기 기기 샤프트로부터의 복수의 제2 케이블을 밀접 끼워맞춤되게 공급하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 피스와 상기 복수의 제1 풀리 사이의 갭이 상기 복수의 제1 케이블의 폭보다 더 좁은 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 섀시의 제3 피스를 상기 제1 피스 및 상기 제2 피스에 부착하는 과정으로서, 상기 복수의 제2 케이블 중의 적어도 일부가 상기 복수의 제2 풀리와 상기 제3 피스 사이에 위치하도록 상기 섀시의 제3 피스를 상기 제1 피스 및 상기 제2 피스에 부착하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 케이블 중의 하나의 제1 케이블을 하나의 입력 스핀들의 하부 부분 둘레에 권취하는 과정; 및
    상기 복수의 제2 케이블 중의 하나의 제2 케이블을 상기 입력 스핀들의 상부 부분 둘레에 권취하는 과정으로서, 상기 제2 케이블 및 상기 제1 케이블이 상기 입력 스핀들 둘레에 반대 방향으로 감기도록 상기 복수의 제2 케이블 중의 하나의 제2 케이블을 상기 입력 스핀들의 상부 부분 둘레에 권취하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 케이블을 입력 스핀들 둘레에 권취하는 과정은:
    상기 제1 케이블이 원하는 장력을 가질 때까지 상기 제1 케이블을 제1 캡스턴 상에 권취하는 과정; 및
    상기 제1 캡스턴을 상기 입력 스핀들 상에 고정시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 의료 기기에 있어서,
    제1 피스 및 상기 제1 피스 위에 포지셔닝되는 제2 피스를 포함하는 섀시로서, 상기 섀시의 제1 피스가 제1 피스에 형성된 슬롯 내에 장착되는 제1 풀리를 포함하고, 상기 섀시의 제2 피스가 제1 피스 및 제2 피스의 결합에 의해 생성된 슬롯 내에 장착되는 제2 풀리를 포함하는 섀시;
    제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 샤프트로서, 상기 샤프트의 제1 단부가 상기 섀시에 연결되는 샤프트;
    상기 샤프트의 제2 단부에 연결되는 조인트형 기구로서, 기계적 자유도를 갖는 조인트형 기구;
    제1 케이블을 당기기 위한 수단으로서, 상기 제1 케이블이 상기 제1 케이블을 당기기 위한 수단으로부터 상기 제1 풀리를 거쳐 상기 샤프트를 통해 상기 조인트형 기구로 연장되게 되는 제1 케이블을 당기기 위한 수단; 및
    제2 케이블을 당기기 위한 수단으로서, 상기 제2 케이블이 상기 제2 케이블을 당기기 위한 수단으로부터 상기 제2 풀리를 거쳐 상기 샤프트를 통해 상기 조인트형 기구로 연장되게 되는 제2 케이블을 당기기 위한 수단을 포함하고,
    상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블이 상기 조인트형 기구의 기계적 자유도를 작동시키는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 섀시의 제1 피스가 제3 풀리를 포함하고;
    상기 섀시의 제2 피스가 제4 풀리를 포함하고;
    상기 조인트형 기구가 제2 기계적 자유도를 가지고;
    상기 의료 기기는:
    제3 케이블을 당기기 위한 수단으로서, 상기 제3 케이블이 상기 제3 케이블을 당기기 위한 수단으로부터 상기 제3 풀리를 거쳐 상기 샤프트를 통해 상기 조인트형 기구로 연장되게 되는 제3 케이블을 당기기 위한 수단; 및
    제4 케이블을 당기기 위한 수단으로서, 상기 제4 케이블이 상기 제4 케이블을 당기기 위한 수단으로부터 상기 제4 풀리를 거쳐 상기 샤프트를 통해 상기 조인트형 기구로 연장되게 되는 제4 케이블을 당기기 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 제3 케이블 및 상기 제4 케이블이 상기 조인트형 기구의 제2 기계적 자유도를 작동시키는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 케이블은 상기 제2 케이블을 당기기 위한 수단과 상기 제2 풀리 사이에서 상기 제1 케이블과 교차하는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 케이블은 상기 제2 케이블을 당기기 위한 수단과 상기 제2 풀리 사이에서 상기 제1 케이블 및 상기 제4 케이블과 교차하고;
    상기 제4 케이블은 상기 제4 케이블을 당기기 위한 수단과 상기 제4 풀리 사이에서 상기 제2 케이블 및 상기 제3 케이블과 교차하는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 케이블을 당기기 위한 수단은 둘레에 상기 제1 케이블이 권취되는 제1 스핀들을 포함하고;
    상기 제2 케이블을 당기기 위한 수단은 둘레에 상기 제2 케이블이 권취되는 제2 스핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 기기.
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