KR102518757B1 - 로봇 수술 시스템의 손 제어 장치 - Google Patents

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KR102518757B1
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브랜든 마이클 켈리
마이클 달터 콜린스
자카리 케빈 듀랜드
윌리엄 제이콥 와드
마크 커티스 렉터
채드 클레이튼 월터스
조나단 브래들리 듀크
올리버 프랭크 쿠랏
에릭 콜린스
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타이탄 메디칼 아이엔씨.
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Abstract

일부 실시예에서, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 근위 단부 및 수술 도구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 결합되도록 구성된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 상기 손 제어 장치는 상기 보디에 의해 지지되고 제1 모드로부터 상기 제1 모드와 상이한 제2 모드로 상기 손 제어 장치의 기능이 변경되는 것에 대응하여 사용자에게 피드백을 제공하도록 구성된 피드백 장치를 포함할 수 있다. 상기 기능은 수술 부위를 이미지화하는 카메라를 제어, 손 제어 장치를 재배치하기 위한 기구 클러칭, 사전 설정된 수술 루틴, 또는 수술 도구를 제어하는 작업 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 모드에서 제2 모드로의 변경은 동일한 기능 내에서 발생하도록 구성될 수 있다.

Description

로봇 수술 시스템의 손 제어 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018 년 10 월 30 일에 제출된 미국 특허 출원 번호 16/174646, 16/174649, 16/174620 및 16/174602 및 2019 년 7 월 17 일에 제출된 미국 특허 출원 번호 16/514782에 우선권을 주장하고, 각각의 개시는 그 전체가 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 로봇 수술 시스템에 관한 것으로, 특히 의료 또는 수술 절차를 수행하기 위해 로봇 수술 시스템을 제어하기 위한 작업자 입력을 수신하기 위한 손 제어 장치에 관한 것이다.
로봇 수술 시스템은 일반적으로 외과 의사의 작업자 입력을 받아 환자의 체강 내에서 수술 도구를 움직여 수술 절차를 수행하도록 하는 작업자 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 작업자 인터페이스가 손잡이의 움직임을 감지하는 동안 작업자는 손잡이를 잡고 움직일 수 있다. 작업자 인터페이스와 손잡이는 작업자의 손의 움직임에 대응하는 입력을 여러 가지 자유도에서 감지하도록 작동할 수 있으므로, 수술 도구가 작업자의 손의 움직임을 모방하게 하기 위한 입력을 제공한다. 수술 도구와 관련된 엔드 이펙터의 턱을 열고 닫는 것과 같은 추가 움직임은 작업자 인터페이스에서 수신된 추가 작업자 입력에 대응되어 시작될 수 있다.
본 개시는 일반적으로 로봇 수술 시스템에 관한 것으로, 특히 의료 또는 수술 절차를 수행하기 위해 로봇 수술 시스템을 제어하기 위한 작업자 입력을 수신하기 위한 손 제어 장치에 관한 것이다.
일부 경우에, 로봇 수술에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 보디를 포함하고, 보디는 근위 단부 및 말단에 위치한 인터페이스 단부를 포함하고, 말단에 위치한 인터페이스 단부는 입력 장치에 결합되도록 구성되고, 입력 장치는 수술 도구를 제어하도록 구성된다. 손 제어 장치는 또한 보디의 측면에 근접한 피벗 조인트에 부착되고 보디를 따라 근위 단부로부터 멀어 지도록 연장되는 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 피벗 조인트를 중심으로 보디의 측면에 대해 측 방향으로 움직일 수 있다. 손 제어 장치는 또한 제어 레버의 측 방향 이동을 자기적으로 또는 유도적으로 검출하도록 구성된 측 방향 이동 검출기를 포함할 수 있다. 측 방향 이동의 감지는 제어 레버의 감지된 측 방향 이동에 기초하여 입력 장치가 수술 도구의 이동을 제어하게 할 수 있다.
임의의 선행 단락의 손 제어 장치 및/또는 이하에 설명되는 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 보디 또는 제어 레버에 배치될 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 근위 단부를 향해 연장되는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 소정 각도로 연장되는 패들을 포함할 수 있다. 와이퍼는 패들의 측 방향 이동과 반대 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 패들과 보디의 측면 사이에 형성된 각도를 검출하도록 구성된 자기 각도 센서를 포함할 수 있다.
임의의 선행 단락의 손 제어 장치 및/또는 이하에 설명되는 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 와이퍼에 부착되고 와이퍼와 함께 이동하도록 구성된 자석을 더 포함할 수 있다. 자기 각도 센서는 자석의 움직임에 기초하여 각도를 검출하도록 구성될 수 있다. 와이퍼의 적어도 일부는 자성 물질을 포함할 수 있다. 자기 각도 센서는 와이퍼의 부분의 움직임에 기초하여 각도를 검출하도록 구성될 수 있다. 측 방향 이동 검출기는, 곡선형 코일을 포함하고 와이퍼의 이동에 의해 곡선형 코일에 유도된 전류에 기초하여 와이퍼의 곡선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다. 와이퍼는 적어도 부분적으로 금속으로 형성될 수 있다.
임의의 선행 단락의 손 제어 장치 및/또는 이하에 설명되는 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디의 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장되는 패들을 포함할 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 패들 내에 배치되거나 이와 일체로 형성된 금속 부분의 비선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다. 유도 센서는 실질적으로 사다리꼴 모양의 코일을 포함할 수 있다. 유도 센서는 금속 부분을 향해 구부러질 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 금속 부분은 실질적으로 사다리꼴 형상을 포함할 수 있다. 유도 센서는 실질적으로 타원형 코일을 포함할 수 있다. 타원형 코일의 일부는 금속 부분을 향해 구부러질 수 있다.
임의의 선행 단락의 손 제어 장치 및/또는 이하에 설명되는 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 금속 부분의 일부는 실질적으로 타원형 코일을 향해 만곡될 수 있다. 제어 레버는 보디의 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장되는 패들을 포함할 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 보디의 측면에 대한 패들의 위치를 검출하도록 구성된 근접 센서를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 보디 상 작업자의 손의 존재를 검출하도록 구성된 존재 검출기를 더 포함할 수 있다. 존재 검출기는 보디의 내벽에 코팅된 용량성 근접 센서를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 근위 단부 상에 또는 내에 배치된 손바닥 그립을 더 포함할 수 있고, 손바닥 그립은 작업자의 손바닥의 일부를 지지하도록 구성된 일반적으로 하방으로 구부러지고 둥근 형상을 포함한다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템은 수술 도구를 지지하도록 구성된 삽입 장치를 갖는 기구 스테이션을 포함할 수 있다. 로봇 수술 시스템은 또한 기구 스테이션과 데이터 통신하도록 구성된 워크 스테이션을 포함할 수 있다. 워크 스테이션은 도구의 움직임을 제어하도록 구성된 손 제어 장치를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 근위 단부 및 입력 장치에 결합된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 포함하는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 또한 보디의 측면에 근접한 피벗 조인트에 부착되고 보디를 따라 근위 단부로부터 멀어 지도록 연장되는 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 피벗 조인트를 중심으로 보디의 측면에 대해 측 방향으로 움직일 수 있다. 손 제어 장치는 또한 제어 레버의 측 방향 이동을 자기적으로 또는 유도적으로 검출하도록 구성된 측 방향 이동 검출기를 포함할 수 있다. 입력 장치는 제어 레버의 감지된 측 방향 이동을 기초로 도구의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다.
임의의 이전 단락의 로봇 수술 시스템 및/또는 아래에 설명된 임의의 로봇 수술 시스템은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 근위 단부를 향해 연장되는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 소정 각도로 연장되는 패들을 포함할 수 있다. 와이퍼는 패들의 측 방향 이동과 반대 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 패들과 보디의 측면 사이에 형성된 각도를 검출하도록 구성된 자기 각도 센서를 포함할 수 있다. 측 방향 이동 검출기는, 곡선형 코일을 포함하고 와이퍼의 이동에 의해 곡선형 코일에 유도된 전류에 기초하여 와이퍼의 곡선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다. 와이퍼는 적어도 부분적으로 금속으로 형성될 수 있다. 제어 레버는 보디의 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장되는 패들을 포함할 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 패들 내에 배치되거나 이와 일체로 형성된 금속 부분의 비선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치를 작동하는 방법은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 손 제어 장치의 제어 레버의 측 방향 움직임을 감지하는 단계를 포함할 수 있고, 제어 레버는 손 제어 장치의 보디에 회전 가능하게 부착되고 수술 도구의 개폐를 제어하도록 구성된다. 상기 방법은 제어 레버가 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동될 때 손 제어 장치의 보디에 대한 제어 레버의 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 감지된 각도 변화에 기초하여 수술 도구를 열고 닫는 단계 또한 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 보디의 근위 단부를 향해 연장되는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장되는 패들을 포함할 수 있고, 패들은 개방과 폐쇄 위치 사이를 이동하도록 구성된다. 자성부는 와이퍼 내에 배치되거나 이와 일체로 형성될 수 있다. 와이퍼 및 자성부는 패들의 측 방향 이동과 반대 방향으로 피벗 조인트에 대한 제1 위치와 제2 위치 사이에서 측 방향으로 이동할 수 있고, 제1 및 제2 위치는 각각 패들의 개방과 폐쇄 위치에 대응된다. 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계는 와이퍼의 측 방향 이동에 대응하여 제1 위치와 제2 위치 사이 자성부의 각도 위치를 결정하는 단계 및 자기 타깃의 결정된 각도 위치에 기초하여 각도의 변화를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 각도 위치를 결정하는 단계는 와이퍼 아래에 배치된 자기 각도 검출기로 수행될 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 보디의 근위 단부를 향해 연장되는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장되는 패들을 포함할 수 있고, 패들은 개방과 폐쇄 위치 사이를 이동하도록 구성된다. 금속 부분은 와이퍼를 제어하기 위해 와이퍼에 배치되거나 이와 일체로 형성될 수 있고, 상기 금속 부분은 패들의 측 방향 이동과 반대 방향으로 피벗 조인트에 대한 제1 위치와 제2 위치 사이 곡선형 유도 코일 위에서 부분적으로 회전될 수 있다. 제1 및 제2 위치는 각각 패들의 개방과 폐쇄 위치에 대응될 수 있다. 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 감지하는 단계는 와이퍼의 회전에 의해 발생된 곡선형 유도 코일에서의 유도 전류를 검출하는 단계, 금속 부분의 위치를 나타내는 신호를 생성하기 위해 검출된 전류를 복조하는 단계 및 생성된 신호를 기초로 각도의 변화를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 연장되는 패들을 포함할 수 있고, 여기서 금속 부분은 패들 내에 배치되거나 이와 일체로 형성될 수 있다. 패들 및 금속 부분은 개방과 폐쇄 위치 사이에서 유도 코일 위로 이동할 수 있으며, 유도 코일은 금속 부분을 향한다. 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계는 금속 부분의 움직임에 대응하여 유도 코일에서 유도된 전류를 검출하는 단계, 금속 부분의 위치를 나타내는 신호를 생성하기 위해 검출된 전류를 복조하는 단계 및 생성된 신호를 기초로 각도 변화를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 유도 코일은 실질적으로 사다리꼴 형상 또는 실질적으로 타원형을 가질 수 있다.
일부 경우에, 손 제어 장치를 포함하는 워크 스테이션과 수술 도구를 포함하는 기구 스테이션을 구비하는 로봇 수술 시스템을 작동하는 방법은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 손 제어 장치의 제어 레버의 측 방향 이동을 검출하는 단계를 포함할 수 있고, 제어 레버의 이동은 상기 제어 레버와 상기 손 제어 장치의 보디 사이의 각도를 변화시킨다. 상기 방법은 또한 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동하는 제어 레버에 대응하여 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 검출된 각도에 기초하여 도구의 개방 및 폐쇄 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 보디의 움직임에 대응하여 도구를 움직이게 하는 제1 작업자 입력을 생성하기 위해 이동되게 구성된 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 보디의 표면에 형성되고 복수의 도구 기능과 연관된 복수의 제2 작업자 입력 중 하나 이상을 감지하도록 구성된 입력 제어 인터페이스 또한 포함할 수 있으며, 복수의 제2 작업자 입력은 제1 작업자 입력과 상이하다. 손 제어 장치는 감지된 하나 이상의 제2 작업자 입력에 대응하여 복수의 도구 기능 중 하나 이상을 수행하도록 도구를 제어하게 구성된 프로세서 또한 포함할 수 있다.
임의의 선행 단락의 손 제어 장치 및/또는 이하에 설명되는 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도구는 수술기구를 포함할 수 있고, 복수의 도구 기능 중 적어도 하나의 기능은 수술 루틴을 포함한다. 수술 루틴은 봉합, 절단, 잡기 또는 미리 결정된 방향으로 이동 중 적어도 하나를 수행하도록 수술기구를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 도구는 수술 부위를 촬영하도록 구성된 카메라를 포함할 수 있으며, 복수의 도구 기능의 적어도 하나의 기능은 카메라의 렌즈 세척, 카메라의 줌 인 및/또는 줌 아웃, 카메라로 대상을 따라 다니며 보여주기, 또는 카메라의 기울어짐 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 복수의 제2 작업자 입력에 대응하는 복수의 도구 기능을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 입력 제어 인터페이스의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 입력 제어 인터페이스의 제2 측면으로 휘두르기, 두드리기, 휘두르고 유지하기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기 중 적어도 하나의 입력을 감지하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 감지된 적어도 하나의 입력에 대응하여 복수의 도구 기능 중 하나 이상을 수행하도록 도구를 제어하도록 구성될 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 하나 이상의 제2 작업자 입력을 감지하도록 구성된 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면을 포함할 수 있다. 하나 이상의 제2 작업자 입력은 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기를 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로세서는 감지된 트랙 패드의 제1 측면에서 트랙 패드의 제2 측면으로의 휘두르기에 대응하여 도구가 현재 수술 위치에 고정되도록 구성될 수 있다. 도구는 한 쌍의 조를 포함할 수 있으며, 프로세서는 보디가 재배치되는 동안 한 쌍의 조가 현재 수술 위치에 고정되도록 구성될 수 있다. 보디는 그 단부에 하우징을 포함할 수 있으며, 하우징은 일반적으로 하방으로 구부러지고 둥근 형상을 포함하고 작업자의 손바닥의 일부를 수용하고 지지하도록 구성된다. 손 제어 장치는 피벗 조인트에서 보디에 부착되고 보디를 따라 연장하는 적어도 하나의 제어 레버를 더 포함할 수 있고, 적어도 하나의 제어 레버는 피벗 조인트에 대하여 측 방향으로 이동할 수 있고, 적어도 하나의 제어 레버는 복수의 도구 기능 중 하나 이상을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치를 작동하는 방법은 손 제어 장치의 보디의 움직임을 기초로 제1 작업자 입력을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 입력은 보디의 움직임에 대응하여 이동하도록 도구를 제어하게 구성된다. 상기 방법은 보디의 표면에 형성된 입력 제어 인터페이스에서 복수의 도구 기능에 대응하는 복수의 제2 작업자 입력 중 하나 이상을 감지하는 단계 또한 포함할 수 있고, 복수의 제2 작업자 입력은 제1 작업자 입력과 상이하다. 상기 방법은 프로세서에 의해 감지된 하나 이상의 제2 작업자 입력에 대응하여 복수의 도구 기능 중 하나 이상을 수행하도록 도구를 제어하는 단계 또한 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도구는 수술기구가 될 수 있다. 도구를 제어하는 단계는 봉합, 절단, 잡기 또는 미리 결정된 방향으로 이동 중 적어도 하나를 수행하도록 수술기구를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 도구는 수술 부위를 이미지화하도록 구성된 카메라를 포함할 수 있다. 도구를 제어하는 단계는 카메라의 렌즈 세척, 카메라의 줌 인 및/또는 줌 아웃, 카메라로 대상을 따라 다니며 보여주기 또는 카메라의 기울어짐 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 방법은 복수의 제2 작업자 입력에 대응하는 복수의 도구 기능을 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 작업자 입력 중 하나 이상을 감지하는 단계는 입력 제어 인터페이스의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 입력 제어 인터페이스의 제2 측면으로 휘두르기, 두드리기, 휘두르고 유지하기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기 중 적어도 하나의 입력을 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 하나 이상의 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 보디의 움직임에 대응하여 이동하도록 하나 이상의 도구의 수술기구를 제어하기 위한 제1 작업자 입력을 생성하기 위해 이동되게 구성된 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는, 보디의 표면에 형성되고 제1 작업자 입력과 다른 제2 작업자 입력을 감지하도록 구성된 입력 제어 인터페이스 또한 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 수신된 제2 작업자 입력에 대응하여 하나 이상의 도구의 제1 및 제2 도구의 적어도 제1 및 제2 기능을 제어하도록 구성된 프로세서 또한 포함할 수 있으며, 제1 기능 및 제2 기능은 서로 배타적으로 수행되고, 제1 및 제2 기능은 서로 다르고, 제1 및 제2 도구는 서로 다르다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로세서는 제2 도구의 제2 기능을 비활성화하는 동안 제2 작업자 입력의 제1 유형에 대응하여 제1 도구의 제1 기능을 제어하고, 제1 도구의 제1 기능을 비활성화하는 동안 제2 작업자 입력의 제2 유형에 대응하여 제2 도구의 제2 기능을 제어하도록 구성될 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기, 두드리기, 휘두르고 유지하기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기 중 적어도 하나를 감지하도록 구성된 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면을 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기, 두드리기, 휘두르고 유지하기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기 중 하나 이상의 입력을 감지하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 감지된 제2 작업자 입력에 기초해 다른 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 정전식 터치 표면은 단일 클릭 또는 다중 클릭을 감지하도록 구성된 적어도 하나의 정전식 입력을 포함할 수 있으며, 프로세서는 단일 클릭 또는 다중 클릭에 기초하여 다른 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 도구는 수술 부위를 이미지화하도록 구성된 카메라를 포함할 수 있으며, 제1 기능은 카메라를 활성화 및/또는 비활성화한다. 제2 도구는 보디를 재배치하도록 구성된 기구 클러치를 포함할 수 있으며, 제2 기능은 기구 클러치를 활성화 및/또는 비활성화한다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기 및 트랙 패드의 제2 측면을 유지하기를 감지하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 감지된 휘두르고 유지하기에 대흥하여 보디와 수술기구의 연결을 비활성화하고 보디와 카메라의 연결을 활성화하도록 구성될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 트랙 패드는 제2 측면의 릴리스를 감지하도록 추가로 구성될 수 있으며, 프로세서는 감지된 릴리스에 대응하여 보디와 카메라의 연결을 비활성화하고 보디와 수술기구의 연결을 활성화하도록 추가로 구성될 수 있다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로의 제1 휘두르기 및 트랙 패드의 제1 릴리스를 감지하도록 추가로 구성될 수 있으며, 프로세서는 감지된 제1 휘두르기 및 제1 릴리스에 대응하여 보디와 수술기구의 연결을 비활성화하고 수술기구를 움직이지 않고 보디의 위치를 변경하도록 추가로 구성될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면에서 트랙 패드의 제2 측면으로의 제2 휘두르기 및 트랙 패드의 제2 릴리스를 감지하도록 추가로 구성될 수 있으며, 프로세서는 제2 휘두르기 및 제2 릴리스를 감지하면 보디와 수술기구의 연결을 활성화하도록 추가로 구성될 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 하나 이상의 도구를 제어하기 위해 손 제어 장치를 작동시키는 방법은 손 제어 장치의 보디의 움직임을 기초로 제1 작업자 입력을 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 작업자 입력은 하나 이상의 도구의 수술기구의 움직임을 제어하도록 구성된다. 상기 방법은 보디의 표면에 형성된 입력 제어 인터페이스에서 제1 작업자 입력과 다른 제2 작업자 입력을 감지하는 단계 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 프로세서에 의해 제1 기능 및 제2 기능을 상호 배타적으로 수행함으로써 수신된 제2 작업자 입력에 대응하여 하나 이상의 도구 중 제1 및 제2 도구의 적어도 제1 및 제2 기능을 제어하는 단계 또한 포함할 수 있고, 제1 및 제2 기능은 서로 다르며, 제1 및 제2 도구는 서로 다르다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 적어도 제1 및 제2 기능을 제어하는 단계는 제2 도구의 제2 기능을 비활성화하는 동안 제2 작업자 입력의 제1 유형에 대응하여 제1 도구의 제1 기능을 제어하는 단계 및 제1 도구의 제1 기능을 비활성화하는 동안 제2 작업자 입력의 제2 유형에 대응하여 제2 도구의 제2 기능을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 근위 단부 및 수술 도구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 연결되도록 구성된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 보디에 의해 지지되고 제1 모드에서 제2 모드로의 손 제어 장치의 기능 변화에 대응하여 사용자에게 피드백을 제공하도록 구성된 피드백 장치 또한 포함할 수 있으며, 제2 모드는 제1 모드와 다르다. 상기 기능은 수술 부위를 이미지화하는 카메라를 제어, 손 제어 장치를 재배치하기 위한 기구 클러칭, 사전 설정된 수술 루틴, 또는 수술 도구를 제어하는 작업 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 모드에서 제2 모드로의 변경은 동일한 기능 내에서 발생하도록 구성될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 기능이 카메라 제어를 포함하는 경우, 제1 모드는 카메라 제어 활성화를 포함할 수 있고, 제2 모드는 카메라 제어 비활성화를 포함할 수 있다. 상기 기능이 기구 클러칭을 포함하는 경우, 제1 모드는 기구 클러칭 활성화를 포함할 수 있고, 제2 모드는 기구 클러칭 비활성화를 포함할 수 있다.
어떤 경우에는 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 근위 단부 및 수술기구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 연결되도록 구성된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 보디 내부 또는 위에 위치하고 제1 모드에서 제2 모드로의 손 제어 장치의 기능 변경에 대응하여 사용자에게 피드백을 제공하도록 구성된 피드백 장치 또한 포함할 수 있고, 제2 모드는 제1 모드와 다르다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 피드백 장치는 기능의 변화에 대응하여 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된 햅틱 피드백 장치를 포함할 수 있다. 햅틱 피드백 장치는 햅틱 액추에이터 및 기능의 변화를 감지하고 이에 대응하여 진동하도록 햅틱 액추에이터를 작동시키도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 햅틱 액추에이터는 근위 단부 또는 말단에 위치한 인터페이스 단부에 인접하여 배치된다. 손 제어 장치는 보디의 상부 표면에 형성되고 추가 사용자 입력을 수신하도록 구성된 입력 제어 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 햅틱 액추에이터는 입력 제어 인터페이스에 인접하게 배치될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 기능은 수술 부위를 이미지화하는 카메라 제어, 손 제어 장치를 재배치하기 위한 기구 클러칭, 사전 설정된 수술 루틴, 또는 수술기구를 제어하는 작업 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기능이 카메라 제어를 포함하는 경우, 제1 모드는 카메라 제어 활성화를 포함할 수 있고, 제2 모드는 카메라 제어 비활성화를 포함할 수 있다. 상기 기능이 기구 클러칭을 포함하는 경우, 제1 모드는 기구 클러칭 활성화를 포함할 수 있고, 제2 모드는 기구 클러칭 비활성화를 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 기능의 변화는 보디 위치 변경 또는 보디로부터 이격된 로봇 수술 시스템의 2차적인 입력으로부터 생성될 수 있다. 피드백 장치는 기능 변화에 대응하여 시각적 피드백을 제공하도록 구성된 시각적 피드백 장치를 포함할 수 있다. 피드백 장치는 기능 변화에 따라 청각적 피드백을 제공하도록 구성된 청각적 피드백 장치를 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 피드백 장치는 기능 변화에 대응하여 촉각적 피드백을 제공하도록 구성된 촉각적 피드백 장치를 포함할 수 있다. 촉각적 피드백은 범프(bump), 빅(beak), 그로우브(grove), 립(lip), 질감 차이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 피드백 장치는 기능 변화에 대응하여 힘 피드백을 제공하도록 구성된 힘 피드백 장치를 포함할 수 있다. 힘 피드백 장치는 셀프 센터링 휠을 포함할 수 있다. 피드백 장치는 사용자의 손바닥에 접촉되게 구성된 보디의 일부에 위치될 수 있다. 피드백 장치는 기능의 상이한 변화에 대응하여 상이한 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 상이한 피드백은 사용자에 의해 구성될 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템은 수술 도구를 지지하도록 구성된 삽입 장치를 갖는 기구 스테이션을 포함할 수 있다. 로봇 수술 시스템은 기구 스테이션과 데이터 통신하는 워크 스테이션 또한 포함할 수 있다. 워크 스테이션은 도구를 제어하기 위한 작업자 입력을 수신하도록 구성된 손 제어 장치를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 도구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 결합되도록 구성된 근위 단부 및 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 보디 내부 또는 위에 배치되고 제1 모드에서 제2 모드로의 손 제어 장치의 기능의 변화에 대응하여 작업자에게 피드백을 제공하도록 구성된 피드백 장치 또한 포함할 수 있으며, 제2 모드는 제1 모드와 다르다.
임의의 이전 단락의 로봇 수술 시스템 및/또는 아래에 설명된 임의의 로봇 수술 시스템은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 피드백 장치는 기능 변화에 대응하여 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된 햅틱 피드백 장치, 기능 변화에 대응하여 시각적 피드백을 제공하도록 구성된 시각적 피드백 장치, 기능 변화에 대응하여 청각적 피드백을 제공하도록 구성된 청각적 피드백 장치, 기능 변화에 대응하여 촉각적 피드백을 제공하도록 구성된 촉각적 피드백 장치, 또는 기능 변화에 대흥하여 힘 피드백을 제공하도록 구성된 힘 피드백 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
임의의 이전 단락의 로봇 수술 시스템 및/또는 아래에 설명된 임의의 로봇 수술 시스템은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 기능 변화는 보디의 위치 변경 또는 손 제어 장치로부터 이격된 워크 스테이션의 2차적인 입력으로부터 생성될 수 있다. 피드백 장치는 기능의 상이한 변화에 대응하여 상이한 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 상이한 피드백은 작업자에 의해 구성될 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치를 작동하는 방법은 작업자 입력을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 수신된 작업자 입력이 제1 모드에서 제2 모드로의 손 제어 장치의 기능 변화를 트리거한다고 결정하는 단계 또한 포함할 수 있으며, 제2 모드는 제1 모드와 다르다. 상기 방법은 손 제어 장치의 보디에 의해 지지되는 피드백 장치로 기능 변화에 대응하여 작업자 피드백을 제공하는 단계 또한 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 기능은 수술 부위를 이미지화하는 카메라 제어, 손 제어 장치를 재배치하기 위한 기구 클러칭, 사전 설정된 수술 루틴, 또는 로봇 수술 시스템의 수술 도구를 제어하기 위한 작업 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기능이 카메라 제어를 포함하는 경우, 제1 모드는 카메라 제어 활성화를 포함할 수 있고, 제2 모드는 카메라 제어 비활성화를 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치를 작동시키는 방법 및/또는 아래에 설명된 임의의 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 기능이 기구 클러칭을 포함하는 경우, 제1 모드는 기구 클러칭 활성화를 포함할 수 있고, 제2 모드는 기구 클러칭 비활성화를 포함할 수 있다. 작업자 피드백을 제공하는 단계는 기능의 상이한 변화에 대한 대응하여 상이한 피드백을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 근위 단부 및 수술 도구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 연결되도록 구성된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 보디의 측면에 근접한 피벗 조인트에 부착되고 보디를 따라 연장되고 근위 단부로부터 이격된 제어 레버 또한 포함할 수 있으며, 제어 레버는 피벗 조인트에 대해 보디의 측면에 대한 측 방향으로 이동될 수 있다. 제어 레버는 피벗 조인트에 인접한 꼬리 영역과 꼬리 영역에 연결되고 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장되는 패들 영역을 포함할 수 있으며, 꼬리 영역은 보디를 향하는 내부 표면과 내부 표면에 대향하는 외부 표면을 포함하고, 꼬리 영역의 외부 표면의 적어도 일부는 바깥쪽으로 구부러질 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 꼬리 영역의 외부 표면의 적어도 일부는 실질적으로 볼록한 모양을 포함할 수 있다. 꼬리 영역은 피벗 조인트와 수평으로 겹치는 꼬리 단부를 포함할 수 있다. 꼬리 단부의 외부 표면은 바깥쪽으로 구부러질 수 있고 꼬리 영역의 나머지 부분의 외부 표면은 실질적으로 편평할 수 있다. 꼬리 영역은 피벗 조인트와 수평으로 겹치는 꼬리 단부를 포함할 수 있다. 꼬리 단부의 외부 표면의 제1 부분은 바깥쪽으로 구부러 질 수 있고, 꼬리 단부의 외부 표면의 제2 부분은 실질적으로 편평할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 연장부의 외부 표면의 적어도 일부는 실질적으로 오목한 형상을 가질 수 있다. 제어 레버는 패들 영역으로부터 아래로 연장되는 연장부를 더 포함할 수 있고, 연장부의 적어도 일부는 보디를 향해 만곡될 수 있다. 손 제어 장치는 보디의 측면 상 또는 내에 형성되고 제어 레버의 길이 방향 축이 보디의 길이 방향 축과 실질적으로 평행하도록 제어 레버를 내부에 수용하도록 구성된 절개부를 더 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 근위 단부 내에 또는 상에 배치된 손바닥 그립을 더 포함할 수 있으며, 손바닥 그립은 작업자의 손바닥의 일부를 수용하고 지지하도록 구성된 일반적으로 하방으로 구부러지고 둥근 형상을 포함한다. 손 제어 장치는 피벗 조인트와 손바닥 그립 사이에 개재된 목 부분을 더 포함할 수 있으며, 목 부분의 폭은 손바닥 그립의 폭보다 작을 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 목 부분은 돌출된 측면을 포함할 수 있다. 목 부분의 돌출된 측면은 꼬리 영역의 외부 표면의 적어도 일부의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 가질 수 있다. i) 목 부분의 돌출된 측면, 또는 ii) 꼬리 영역의 외부 표면의 적어도 일부 중 적어도 하나는 작업자가 작업자의 손목을 돌리지 않고 작업자의 손가락으로 보디의 길이 방향 축을 중심으로 손 제어 장치의 보디를 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 보디 상부 표면에 형성되고 작업자 입력을 감지하도록 구성된 입력 제어 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 근위 단부를 향하는 제1 측면 및 제1 측면에 대향하고 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향하는 제2 측면을 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 입력 제어 인터페이스의 제1 측면과 목 부분 사이에 배치되고 작업자의 손가락이 그 위에 놓일 수 있도록 하향 경사지는 경사 영역을 더 포함할 수 있다. 경사 영역은 만곡되거나 선형일 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 입력 제어 인터페이스의 위치에 대한 촉각적 피드백을 제공하기 위해 적어도 일부가 상승될 수 있는 주변부를 포함할 수 있다. 손바닥 그립은 작업자의 손으로 손바닥 그립이 잡힐 때 평균 작업자의 엄지와 손바닥 사이에 형성된 자연스러운 곡률과 실질적으로 유사하도록 목 부분에 대해 아래쪽으로 기울어질 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템은 수술 도구를 지지하도록 구성된 삽입 장치를 갖는 기구 스테이션을 포함할 수 있다. 로봇 수술 시스템은 기구 스테이션과 데이터 통신하는 워크 스테이션 또한 포함할 수 있다. 워크 스테이션은 도구를 제어하기 위한 작업자 입력을 수신하도록 구성된 손 제어 장치를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 도구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 결합되도록 구성된 근위 단부 및 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 또한 보디의 측면에 근접한 피벗 조인트에 부착되고 보디를 따라 근위 단부로부터 멀어 지도록 연장되는 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 피벗 조인트를 중심으로 보디의 측면에 대해 측 방향으로 움직일 수 있다. 제어 레버는 피벗 조인트에 인접한 꼬리 영역 및 꼬리 영역으로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장하는 패들 영역을 포함할 수 있다. 꼬리 영역은 보디에 대향하는 내부 표면 및 내부 표면에 대향하는 외부 표면을 포함한다. 꼬리 영역의 외부 표면의 적어도 일부는 외측으로 만곡될 수 있다.
임의의 이전 단락의 로봇 수술 시스템 및/또는 아래에 설명된 임의의 로봇 수술 시스템은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 꼬리 영역의 외부 표면의 적어도 일부는 실질적으로 볼록한 모양을 포함할 수 있다. 제어 레버는 패들 영역으로부터 하방으로 연장되는 연장부를 더 포함할 수 있다. 하향 연장부의 적어도 일부는 보디를 향해 만곡될 수 있다. 꼬리 영역의 외부 표면의 적어도 일부는 작업자가 작업자의 손목의 회전 없이 작업자자의 손가락으로 보디의 길이 방향 축을 중심으로 손 제어 장치를 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
어떤 경우에는 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 근위 단부 및 수술기구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 연결되도록 구성된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 또한 보디의 측면에 근접한 피벗 조인트에 부착되고 보디를 따라 근위 단부로부터 멀어 지도록 연장되는 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 피벗 조인트를 중심으로 보디의 측면에 대해 측 방향으로 움직일 수 있다. 또한, 손 제어 장치는 근위 단부 내 또는 위에 배치된 손바닥 그립을 포함할 수 있고, 손바닥 그립은 작업자의 손바닥의 일부를 수용하고 지지하도록 구성된 실질적으로 하방으로 구부러지고 둥근 형상을 포함한다. 또한, 손 제어 장치는 피벗 조인트와 손바닥 그립 사이에 개재되는 목 부분을 포함할 수 있고, 목 부분의 폭은 손바닥 그립의 폭보다 작을 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 목 부분의 적어도 일부는 피벗 조인트와 수평하게 중첩되지 않을 수 있다. 손바닥 그립은 목 부분으로부터 근위 단부를 향해 연장되는 상부, 상기 상부로부터 제1 각도로 하방으로 연장되는 중부, 및 중부로부터 제2 각도로 하방으로 연장되는 하부를 포함할 수 있다. 상부 및 하부 각각은 중부의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 상부는 목 부분의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 보디는 작업자 입력을 감지하도록 구성된 입력 제어 인터페이스를 수용하는 상부 표면을 포함할 수 있다. 상부 표면은 보디의 측면을 향해 경사질 수 있으며, 경사진 상부 표면은 손바닥 그립이 작업자의 손으로 파지될 때 작업자의 검지 손가락을 지지하도록 구성된다. 피벗 조인트는 보디 내부에 배치될 수 있고, 제어 레버의 길이 방향 축보다 보디의 길이 방향 축에 더 가깝게 위치될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 근위 단부를 향해 연장되는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 소정 각도로 연장되는 패들을 포함할 수 있다. 와이퍼와 패들은 와이퍼와 패들의 길이 방향 축들이 실질적으로 서로 평행하도록 피벗 조인트에 연결될 수 있다. 와이퍼 및 패들의 길이 방향 축들은 피벗 조인트의 중심과 교차하지 않을 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 근위 단부 및 수술 도구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 연결되도록 구성된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 갖는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 또한 보디의 측면에 근접한 피벗 조인트에 부착되고 보디를 따라 근위 단부로부터 멀어 지도록 연장되는 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 피벗 조인트를 중심으로 보디의 측면에 대해 측 방향으로 움직일 수 있다. 피벗 조인트는 보디 내부에 배치될 수 있고, 제어 레버의 길이 방향 축보다 보디의 길이 방향 축에 더 가깝게 위치될 수 있다. 제어 레버의 길이 방향 축은 피벗 조인트의 중심과 교차하지 않을 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버가 폐쇄 위치에 있을 때, 제어 레버의 길이 방향 축은 보디의 길이 방향 축에 평행할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 도구를 원격으로 제어하도록 구성된 입력 장치에 결합되도록 구성된 근위 단부 및 말단에 위치한 인터페이스 단부를 포함하는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 또한 보디의 측면 근처의 피벗 조인트에서 보디에 부착된 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 보디를 따라 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 그리고 근위 단부로부터 멀리 연장되며, 제어 레버는 피벗 조인트에 대하여 보디의 측면에 대하여 측 방향으로 이동 가능하다. 또한, 손 제어 장치는 측면에 대한 제어 레버의 측 방향 이동을 자기적으로 또는 유도적으로 검출하도록 구성된 측 방향 이동 검출기를 포함할 수 있다. 측 방향 이동의 검출 단계는 입력 장치가 제어 레버의 검출된 측 방향 이동에 기초하여 도구의 이동을 제어하게 할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 소정 각도로 연장하는 패들(paddle)을 포함할 수 있고, 와이퍼는 패들의 측 방향 이동과 반대 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 패들과 보디의 측면 사이에 형성된 각도를 검출하도록 구성된 자기 각도 센서를 포함할 수 있다. 와이퍼의 적어도 일부는 자성 물질을 포함할 수 있고, 자기 각도 센서는 와이퍼의 일부의 이동에 기초하여 각도를 검출하도록 구성될 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 곡선형 코일을 포함하고 와이퍼의 이동에 의해 곡선형 코일에 유도된 전류에 기초하여 와이퍼의 곡선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있고, 와이퍼는 적어도 부분적으로 금속으로 형성될 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 측 방향 이동 검출기는 패들에 배치되거나 이와 일체로 형성된 금속 부분의 비선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다. 유도 센서는 실질적으로 사다리꼴 모양의 코일을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 측 방향 이동 검출기는 보디의 측면에 대한 패들의 위치를 검출하도록 구성된 근접 센서를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 근위 단부 상 또는 내에 배치된 손바닥 그립을 포함할 수 있고, 손바닥 그립은 작업자의 손바닥의 일부를 지지하도록 구성된 대체로 하방으로 구부러지고 둥근 형상을 포함한다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템은 도구를 지지하도록 구성된 삽입 장치를 포함하는 기구 스테이션 및 기구 스테이션과 데이터 통신하도록 구성된 워크 스테이션을 포함할 수 있고, 워크 스테이션은 도구의 이동을 원격으로 제어하도록 구성된 손 제어 장치를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 근위 단부 및 입력 장치에 결합된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 포함하는 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 또한 보디의 측면 근처의 피벗 조인트에서 보디에 부착된 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 보디를 따라 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 그리고 근위 단부로부터 멀리 연장되며, 제어 레버는 피벗 조인트에 대하여 보디의 측면에 대하여 측 방향으로 이동 가능하다. 또한, 손 제어 장치는 제어 레버의 측 방향 이동을 자기적으로 또는 유도적으로 검출하도록 구성된 측 방향 이동 검출기를 포함할 수 있고, 입력 장치는 측면에 대한 제어 레버의 검출된 측 방향 이동에 기초하여 도구의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다.
임의의 이전 단락의 로봇 수술 시스템 및/또는 아래에 설명된 임의의 로봇 수술 시스템은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 소정 각도로 연장하는 패들(paddle)을 포함할 수 있고, 와이퍼는 패들의 측 방향 이동과 반대 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 패들과 보디의 측면 사이에 형성된 각도를 검출하도록 구성된 자기 각도 센서를 포함할 수 있다. 측 방향 이동 검출기는 곡선형 코일을 포함하고 와이퍼의 이동에 의해 곡선형 코일에 유도된 전류에 기초하여 와이퍼의 곡선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있고, 와이퍼는 적어도 부분적으로 금속으로 형성될 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 측 방향 이동 검출기는 패들에 배치되거나 이와 일체로 형성된 금속 부분의 비선형 이동을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 원격으로 제어하기 위한 손 제어 장치의 작동 방법은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 손 제어 장치의 제어 레버의 측 방향 이동을 검출하는 단계를 포함할 수 있고, 제어 레버는 손 제어 장치의 보디의 측면에 회전가능하게 부착되고 도구의 개폐를 제어하도록 구성되고, 제어 레버는 보디의 측면을 따라 연장된다. 상기 방법은 또한 제어 레버가 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동될 때, 손 제어 장치의 보디의 측면에 대한 제어 레버의 각도 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 검출된 각도의 변화에 기초하여 도구의 개방 및 폐쇄를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
선행 단락들 중 어느 하나의 방법 및/또는 아래에 설명된 방법들 중 어느 하나는 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 보디의 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 패들은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되고, 자성부는 와이퍼에 배치되거나 또는 이와 일체로 형성될 수 있다. 와이퍼와 자성부는 패들의 측 방향 이동과 반대 방향으로 피벗 조인트에 대해 제1 위치와 제2 위치 사이에서 측 방향으로 이동하도록 구성될 수 있고, 제1 및 제2 위치는 각각 패들의 개방 위치와 폐쇄 위치에 대응한다. 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계는 와이퍼의 측 방향 이동에 대응하여 제1 위치와 제2 위치 사이 자성부의 각도 위치를 결정하는 단계 및 자기 타깃의 결정된 각도 위치에 기초하여 각도의 변화를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 보디의 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 말단에 위치한 인터페이스 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 패들은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되고, 금속 부분은 와이퍼에 배치되거나 이와 일체로 형성될 수 있다. 와이퍼 및 금속 부분을 제어하는 단계는 패들의 측 방향 이동에 반대되는 방향으로 피벗 조인트에 대한 제1 위치와 제2 위치 사이에서 곡선형 유도 코일 위에서 부분적으로 회전할 수 있고, 제1 및 제2 위치는 각각 패들의 개방 위치와 폐쇄 위치에 대응한다. 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 감지하는 단계는 와이퍼의 회전에 의해 발생된 곡선형 유도 코일에서의 유도 전류를 검출하는 단계, 금속 부분의 위치를 나타내는 신호를 생성하기 위해 검출된 전류를 복조하는 단계 및 생성된 신호를 기초로 각도의 변화를 감지하는 단계를 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 여기서 금속 부분은 패들에 배치되거나 이와 일체로 형성된다. 패들과 금속 부분은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 유도 코일 위로 이동하도록 구성될 수 있고, 유도 코일은 금속 부분에 대향된다. 각도 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계는 금속 부분의 이동에 대응하여 유도 코일에서 유도된 전류를 검출하는 단계, 금속 부분의 위치를 나타내는 신호를 생성하도록 검출된 전류를 복조하는 단계 및 생성된 신호에 기초하여 각도의 변화를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 손 제어 장치를 포함하는 워크 스테이션 및 손 제어 장치에 의해 원격으로 제어되도록 구성된 도구를 포함하는 기구 스테이션을 포함하는 로봇 수술 시스템을 동작시키는 방법은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 손 제어 장치의 제어 레버의 측 방향 이동을 검출하는 단계를 포함할 수 있고, 제어 레버의 이동은 제어 레버와 손 제어 장치의 보디의 측면 사이의 각도의 변화를 유도하고, 제어 레버는 보디의 측면을 따라 연장된다. 상기 방법은 또한 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동하는 제어 레버에 대응하여 각도의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계 및 검출된 각도에 기초하여 도구의 개방 및 폐쇄 이동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
선행 단락들 중 어느 하나의 방법 및/또는 아래에 설명된 방법들 중 어느 하나는 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 수평면 내에서 이동하도록 구성될 수 있다. 도구는 보디에 비기계적으로 결합될 수 있다. 도구는 손 제어기로부터 원격인 환자 카트에 부착되도록 구성될 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 보디를 포함할 수 있고, 보디는 도구를 원격으로 제어하도록 구성된 입력 장치에 결합되도록 구성된다. 또한, 손 제어 장치는 보디의 표면에 근접한 피벗 조인트에서 보디에 부착된 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 보디를 따라 원위 단부를 향해 그리고 근위 단부로부터 멀리 적어도 부분적으로 연장되며, 제어 레버는 피벗 조인트를 중심으로 보디의 표면에 대해 상대적으로 이동 가능하다. 또한, 손 제어 장치는 표면에 대한 제어 레버의 위치 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하도록 구성된 위치 변화 검출기를 포함할 수 있다. 위치 변화의 검출 단계는 제어 레버의 검출된 위치 변화에 대응하여 입력 장치가 도구의 이동을 제어하게 할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 표면으로부터 멀어지고 원위 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 와이퍼는 패들의 이동과 반대 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 위치 변화 검출기는 패들과 보디의 표면 사이에 형성되는 각도를 검출하도록 구성된 자기 각도 센서를 포함할 수 있다. 와이퍼의 적어도 일부는 자성 물질을 포함할 수 있고, 자기 각도 센서는 자성 물질을 포함하는 와이퍼의 부분의 이동에 대응하여 각도를 검출하도록 구성될 수 있다. 와이퍼는 적어도 부분적으로 금속으로 형성될 수 있고, 위치 변화 검출기는 곡선형 코일을 포함하는 유도 센서를 포함할 수 있고 와이퍼의 이동에 의해 곡선형 코일에 유도된 전류에 대응하여 와이퍼의 곡선형 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 원위 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 패들은 금속 부분을 포함하거나 금속으로 일체로 형성되고, 위치 변화 검출기는 패들의 움직임을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다. 유도 센서는 패들의 방향 변화를 검출하도록 구성될 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 원위 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 위치 변화 검출기는 보디의 표면에 대한 패들의 위치를 검출하도록 구성된 근접 센서를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 근위 단부에 근접하여 배치된 손바닥 그립을 더 포함할 수 있고, 손바닥 그립은 작업자의 손바닥의 일부를 지지하도록 구성된 대체로 둥근 형상을 포함한다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템은 도구를 지지하도록 구성된 삽입 장치를 포함하는 환자 카트 및 환자 카트와 데이터 통신하도록 구성된 워크 스테이션을 포함할 수 있고, 워크 스테이션은 도구의 이동을 원격으로 제어하도록 구성된 적어도 하나의 손 제어 장치를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 손 제어 장치는 근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 보디를 포함할 수 있고, 보디는 입력 장치에 커플링된다. 적어도 하나의 손 제어 장치는 또한 보디의 표면에 근접한 피벗 조인트에서 보디에 부착된 제어 레버를 포함할 수 있고, 제어 레버는 보디를 따라 원위 단부를 향해 그리고 근위 단부로부터 멀리 적어도 부분적으로 연장되며, 제어 레버는 피벗 조인트에 대해 보디의 표면에 대해 이동 가능하다. 적어도 하나의 손 제어 장치는 또한 제어 레버의 위치 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하도록 구성된 위치 변화 검출기를 포함할 수 있다. 입력 장치는 표면에 대한 제어 레버의 검출된 위치 변화에 대응하여 도구의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 표면으로부터 멀어지고 원위 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 와이퍼는 패들의 이동과 반대 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 위치 변화 검출기는 패들과 보디의 표면 사이에 형성되는 각도를 검출하도록 구성된 자기 각도 센서를 포함할 수 있다. 와이퍼는 적어도 부분적으로 금속으로 형성될 수 있고, 위치 변화 검출기는 곡선형 코일을 포함하는 유도 센서를 포함할 수 있고 와이퍼의 이동에 의해 곡선형 코일에 유도되는 전류에 대응하여 와이퍼의 곡선형 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 원위 단부를 향해 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 패들은 금속 부분을 포함하거나 금속과 일체로 형성되고, 위치 변화 검출기는 패들의 움직임을 검출하도록 구성된 유도 센서를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 원격으로 제어하기 위한 손 제어 장치의 작동 방법은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 손 제어 장치의 보디의 표면을 따라 적어도 부분적으로 부착되고 연장되는 제어 레버의 이동을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제어 레버가 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동되는 것에 대응하여 보디의 표면에 대한 제어 레버의 일부의 방향의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 검출된 방향 변화에 대응하여 도구의 개방 및 폐쇄를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
선행 단락들 중 어느 하나의 방법 및/또는 아래에 설명된 방법들 중 어느 하나는 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디의 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 보디의 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디의 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 원위 단부를 향해 연장하는 패들을 포함하고, 패들은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되고, 자성부는 와이퍼에 배치되거나 이와 일체로 형성될 수 있다. 적어도 와이퍼의 자성부는 패들의 이동과 반대 방향으로 피벗 조인트에 대해 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성될 수 있고, 제1 및 제2 위치는 각각 패들의 개방 위치와 폐쇄 위치에 대응한다. 방향의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계는 와이퍼의 움직임에 대응하여 제1 위치와 제2 위치 사이에서 와이퍼의 자성부의 각도 위치를 결정하는 단계 및 자기 타깃의 결정된 각도 위치에 대응하여 방향의 변화를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 제어 레버는, 보디의 내부에 배치되고 피벗 조인트로부터 보디의 근위 단부를 향해 연장하는 와이퍼 및 보디의 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 원위 단부를 향해 연장하는 패들을 포함하고, 패들은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되고, 금속 부분은 와이퍼에 배치되거나 이와 일체로 형성될 수 있다. 방향에서의 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계는 패들의 이동에 반대되는 방향으로의 제1 위치와 제2 위치 사이의 피벗 조인트에 대한 와이퍼의 회전에 의해 야기된 곡선형 유도 코일에서 유도된 전류를 검출하는 단계 - 제1 및 제2 위치들은 각각 패들의 개방 위치와 폐쇄 위치들에 대응함 -, 와이퍼의 금속 부분의 위치를 나타내는 신호를 생성하기 위해 검출된 전류를 복조하는 단계 및 생성된 신호에 대응하여 방향에서의 변화를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 제어 레버는 보디 외부에 배치되고 피벗 조인트로부터 연장하는 패들을 포함할 수 있고, 금속 부분은 패들에 배치되거나 또는 이와 일체로 형성될 수 있다. 패들의 금속 부분은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 유도 코일 위로 이동하도록 구성될 수 있고, 유도 코일은 금속 부분에 대향된다. 자기적으로 또는 유도적으로 방향 변화를 검출하는 단계는 금속 부분의 이동에 대응하여 유도 코일에서 유도된 전류를 검출하는 단계, 금속 부분의 위치를 나타내는 신호를 생성하도록 검출된 전류를 복조하는 단계 및 생성된 신호에 기초하여 방향 변화를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 손 제어 장치를 포함하는 워크 스테이션 및 손 제어 장치에 의해 원격으로 제어되도록 구성된 도구를 포함하는 환자 카트를 포함하는 로봇 수술 시스템을 동작시키는 방법은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 손 제어 장치의 제어 레버의 이동을 검출하는 단계를 포함할 수 있고, 제어 레버의 이동은 손 제어 장치의 보디의 표면에 대한 제어 레버의 위치의 변화를 유도하고, 제어 레버는 보디의 표면의 적어도 일부를 따라 연장된다. 상기 방법은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동하는 제어 레버에 대응하여 제어 레버의 위치 변화를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하는 단계 및 검출된 각도에 대응하여 도구의 개폐 이동을 제어하는 단계 또한 포함할 수 있다. 도구는 보디에 비기계적으로 결합될 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 보디의 움직임에 대응하여 도구를 움직이게하기 위해 제1 작업자 입력을 생성하도록 이동되게 구성된 보디를 포함할 수 있다. 손 제어 장치는 또한 제1 및 제2 단부를 포함하는 제어 레버를 포함할 수 있고, 제1 단부는 제2 단부의 반대편에 위치되고, 제1 단부는 보디의 제1 표면에 근접한 피벗 조인트에서 보디에 부착되고, 제2 단부는 피벗 조인트에 대해 보디의 제1 표면에 대해 이동가능하고, 제1 표면은 제1 평면에 배치되고, 제어 레버는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되고, 제2 단부는 폐쇄 위치에서 제1 표면과 접촉하고 개방 위치에서 제1 표면과 접촉하지 않는다. 손 제어 장치는 또한 보디의 제2 표면 상에 배치되고, 복수의 도구 기능들과 관련된 복수의 제2 작업자 입력들 중 하나 이상을 감지하도록 구성된 입력 제어 인터페이스를 포함할 수 있고, 제2 표면은 제1 평면과 상이한 제2 평면 내에 배치되고, 입력 제어 인터페이스는 제어 레버의 제2 단부보다 제1 단부에 더 가까이 위치되고, 복수의 제2 작업자 입력들은 제1 작업자 입력과는 상이하다. 손 제어 장치는 감지된 하나 이상의 제2 작업자 입력에 대응하여 복수의 도구 기능 중 하나 이상을 수행하도록 도구를 제어하게 구성된 프로세서 또한 포함할 수 있다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도구는 수술기구를 포함할 수 있고, 복수의 도구 기능 중 적어도 하나의 기능은 수술 루틴을 포함할 수 있다. 도구는 수술 부위를 촬영하도록 구성된 카메라를 포함할 수 있으며, 복수의 도구 기능의 적어도 하나의 기능은 카메라의 렌즈 세척, 카메라의 줌 인 및/또는 줌 아웃, 카메라로 대상을 따라 다니며 보여주기, 또는 카메라의 기울어짐 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 입력 제어 인터페이스의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 입력 제어 인터페이스의 제2 측면으로 휘두르기, 두드리기, 휘두르고 유지하기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기 중 적어도 하나의 입력을 감지하도록 구성될 수 있고, 프로세서는 감지된 적어도 하나의 입력에 대응하여 복수의 도구 기능들 중 하나 이상을 수행하도록 도구를 제어하도록 구성될 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 하나 이상의 제2 작업자 입력을 감지하도록 구성된 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면을 포함할 수 있다. 하나 이상의 제2 작업자 입력들은 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기를 포함할 수 있고, 프로세서는 감지된 트랙 패드의 제1 측면으로부터 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기에 대응하여 도구가 현재 수술 위치에서 잠기도록 구성될 수 있다. 또한, 손 제어 장치는 보디 내부에 배치되고 제어 레버가 연장하는 방향과 반대 방향으로 피벗 조인트로부터 연장하는 내부 연장부를 더 포함할 수 있고, 제어 레버는 제1 회전 방향으로 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 적어도 부분적으로 회전하도록 구성될 수 있고, 내부 연장부는 내부 연장부가 제어 레버와 평행하게 유지되는 동안 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 적어도 부분적으로 회전하도록 구성될 수 있다.
일부 경우에, 로봇 수술 시스템에서 하나 이상의 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치는 보디의 움직임에 대응하여 이동하도록 하나 이상의 도구의 수술기구를 제어하기 위한 제1 작업자 입력을 생성하기 위해 이동되게 구성된 보디를 포함할 수 있다. 손 제어기는 또한 제1 및 제2 단부를 포함하는 제어 레버를 포함할 수 있고, 제1 단부는 제2 단부에 대향하여 위치되고, 제1 단부는 보디의 제1 표면에 근접한 피벗 조인트에서 보디에 부착되고, 제2 단부는 피벗 조인트에 대해 보디의 제1 표면에 대해 이동 가능하고, 제1 표면은 제1 평면에 배치되고, 제어 레버는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되고, 제2 단부는 폐쇄 위치에서 제1 표면과 접촉하고 개방 위치에서 제1 표면과 접촉하지 않는다. 또한, 손 제어 장치는 보디의 제2 표면 상에 배치되고 제1 작업자 입력과 상이한 제2 작업자 입력을 감지하도록 구성된 입력 제어 인터페이스를 포함할 수 있고, 제2 표면은 제1 평면과 상이한 제2 평면 내에 배치되고, 입력 제어 인터페이스는 제어 레버의 제2 단부보다 피벗 조인트에 더 가깝게 위치된다. 손 제어 장치는 또한 제2 작업자 입력에 대응하여 하나 이상의 도구들 중 제1 및 제2 도구들의 적어도 제1 및 제2 기능들을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있고, 제1 기능 및 제2 기능은 서로 배타적으로 수행되고, 제1 및 제2 기능들은 서로 상이하고, 제1 및 제2 도구들은 서로 상이하다.
이전 단락의 임의의 손 제어 장치 및/또는 아래에 설명된 임의의 손 제어 장치는 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로세서는 제2 도구의 제2 기능을 비활성화하는 동안 제2 작업자 입력의 제1 유형에 대응하여 제1 도구의 제1 기능을 제어하고, 제1 도구의 제1 기능을 비활성화하는 동안 제2 작업자 입력의 제2 유형에 대응하여 제2 도구의 제2 기능을 제어하도록 구성될 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기, 두드리기, 휘두르고 유지하기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기 중 적어도 하나를 감지하도록 구성된 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면을 포함할 수 있다. 제1 도구는 수술 부위를 이미지화하도록 구성된 카메라를 포함할 수 있고, 제1 기능은 카메라를 활성화 및/또는 비활성화하고, 제2 도구는 보디를 재위치시키도록 구성된 기구 클러치를 포함할 수 있고, 제2 기능은 기구 클러치를 활성화 및/또는 비활성화한다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기를 감지하고 트랙 패드의 제2 측면을 유지하도록 구성될 수 있고, 프로세서는, 감지된 휘두르고 유지하기에 대응하여, 수술기구와 보디의 연결을 비활성화하고 카메라와 보디의 연결을 활성화하도록 구성될 수 있다. 트랙 패드는 제2 측면의 릴리스를 감지하도록 추가로 구성될 수 있으며, 프로세서는 감지된 릴리스에 대응하여 보디와 카메라의 연결을 비활성화하고 보디와 수술기구의 연결을 활성화하도록 추가로 구성될 수 있다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면에서 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로의 제1 휘두르기 및 트랙 패드의 제1 릴리스를 감지하도록 추가로 구성될 수 있으며, 프로세서는 감지된 제1 휘두르기 및 제1 릴리스에 대응하여 보디와 수술기구의 연결을 비활성화하고 수술기구를 움직이지 않고 보디의 위치를 변경하도록 추가로 구성될 수 있다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면에서 트랙 패드의 제2 측면으로의 제2 휘두르기 및 트랙 패드의 제2 릴리스를 감지하도록 추가로 구성될 수 있으며, 프로세서는 제2 휘두르기 및 제2 릴리스를 감지하면 보디와 수술기구의 연결을 활성화하도록 추가로 구성될 수 있다.
일 양상의 특징들 중 임의의 것은 여기에서 식별된 모든 양상들에 적용가능하다. 또한, 일 양태의 특징들 중 임의의 것은 독립적으로, 부분적으로 또는 전체적으로 임의의 방식으로 본 명세서에 설명된 다른 양태들과 조합가능하며, 예를 들어, 1, 2, 또는 3 이상의 양태들이 전체적으로 또는 부분적으로 조합가능할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예의 특징들은 다른 실시예들에도 선택적으로 적용될 수 있다. 방법의 임의의 양태는 손 제어 장치 또는 로봇 수술 시스템의 다른 양태를 포함할 수 있고, 손 제어 장치 또는 로봇 수술 시스템의 임의의 양태는 다른 양태의 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 로봇 수술 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 워크 스테이션의 우측 입력 장치의 사시도를 도시한다.
도 3a는 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 좌측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 3b는 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 우측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 4a는 일부 실시예들에 따른 도 3b의 손 제어기의 평면도를 도시한다.
도 4b는 일부 실시예에 따른 도 3b의 손 제어기의 좌측면도를 도시한다.
도 5는 일부 실시예에 따른 폐쇄 위치에서의 우측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 6a는 일부 실시예들에 따라 사용자의 왼손이 파지하는 좌측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 6b는 일부 실시예들에 따라 사용자의 손이 파지하는 좌우측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 7은 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 우측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 8은 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 좌측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 개방 위치에서 2개의 집게부를 갖는 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 10은 일부 실시예에 따른 도 3b의 손 제어기의 조립도를 도시한다.
도 11a는 일부 실시예에 따른 각도 자기 검출을 보여주는 손 제어기 집게부의 확대 평면도를 도시한다.
도 11b는 일부 실시예에 따른 손 제어기 와이퍼 및 자기 각도 검출기의 확대 평면도를 도시한다.
도 12a는 일부 실시예에 따른 와이퍼에서 금속 부분에 대한 자기 각도 검출 방법을 나타내는 개념도이다.
도 12b는 일부 실시예들에 따른 패들 내의 금속 부분의 움직임을 감지하기 위한 선형 코일 유도 검출기를 포함하는 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 12a는 도 12b의 선형 코일 유도 검출기를 포함하는 손 제어기의 평면도를 도시한다.
도 12d는 일부 실시예들에 따른 도 12b 및 도 12c에 도시된 선형 유도 검출기를 위한 수정된 인쇄 회로 기판(PCB) 코일 레이아웃을 도시한다.
도 12e는 일부 실시예들에 따른 선형 코일 유도 검출기를 위한 표준 PCB 코일 레이아웃을 도시한다.
도 13a는 일부 실시예들에 따른 패들 내의 금속 부분의 움직임을 감지하기 위한 나선형 코일 유도 검출기를 포함하는 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 13b는 일부 실시예들에 따른, 도 13a의 나선형 코일 유도 검출기를 포함하는 손 제어기의 평면도를 도시한다.
도 13c는 일부 실시예들에 따른 도 13a 및 도 13b에 도시된 나선형 유도 검출기에 대한 수정된 코일 레이아웃을 도시한다.
도 13d는 일부 실시예들에 따른 나선형 코일 유도 검출기를 위한 표준 코일 레이아웃을 도시한다.
도 14는 일부 실시예들에 따른 핸드피스의 벽 내부에 형성된 금속 형상의 PCB 코일의 사시도를 도시한다.
도 15는 일부 실시예에 따른 손 제어기의 트랙 패드의 일례를 도시한 평면도를 도시한다.
도 16a는 일부 실시예들에 따른 다수의 'V' 형상의 정전식 버튼들을 갖는 정전식 터치 표면의 평면도를 도시한다.
도 16b는 일부 실시예들에 따른 다수의 직사각형 정전식 버튼들을 갖는 정전식 터치 표면의 평면도를 도시한다.
도 17a는 일부 실시예들에 따른 트랙 패드의 확대도를 도시한다.
도 17b는 일부 실시예들에 따른 정전식 제스처 인식 회로의 예시적인 위치를 도시한다.
도 17c는 일부 실시예들에 따른 정전식 제스처 인식 PCB의 단면도를 도시한다.
도 18은 일부 실시예들에 따른 공유된 입력 제어 프로세스에 대한 흐름도를 도시한다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 실시예들에 따른 카메라 제어 작업을 나타내는 개념도들을 도시한다.
도 20은 일부 실시예들에 따른 도 19a 및 도 19b에 도시된 카메라 제어 프로세스에 대한 흐름도를 도시한다.
도 21a 및 도 21b는 일부 실시예에 따른 기구 클러치 작업을 도시하는 개념도를 도시한다.
도 22는 일부 실시예에 따른 도 21a 및 도 21b에 도시된 기구 클러치 프로세스에 대한 흐름도를 도시한다.
도 23은 일부 실시예들에 따른 제스처 제어 프로세스를 위한 흐름도를 도시한다.
도 24는 일부 실시예에 따른 손 제어기 피드백 제어 프로세스에 대한 흐름도를 도시한다.
도 25a는 일부 실시예들에 따른 햅틱 피드백 장치의 예시적인 위치를 도시한다.
도 25b는 일부 실시예들에 따른 햅틱 피드백 장치의 다른 예시적인 위치를 도시한다.
도 26은 일부 실시예들에 따른 손 제어기의 블록도를 도시한다.
도 27은 일부 실시예에 따른 손바닥 그립 인체공학적 특징을 보여주는 우측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 28은 일부 실시예들에 따라 사용자의 오른손에 의해 파지되는 도 27의 우측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 29는 일부 실시예에 따른 패들 인체공학적 특징을 도시하는 우측 손 제어기의 사시도를 도시한다.
도 30은 일부 실시예에 따른 도 29의 우측 손 제어기의 패들의 확대 사시도를 도시한다.
도 31은 일부 실시예에 따른 도 30의 패들의 확대 좌측면도를 도시한다.
도 32는 일부 실시예들에 따른 또 다른 예시적인 인체공학적 특징들을 도시하는 우측 손 제어기의 배면도를 도시한다.
도 33은 일부 실시예에 따른 집게부 각도 검출을 위한 압축 스프링으로 사용되는 예시적인 코일의 사시도를 도시한다.
로봇 수술 시스템 개요
도 1은 일부 실시예들에 따른 로봇 수술 시스템(100)을 도시한다. 로봇 수술 시스템(100)은 워크 스테이션(102) 및 기구 스테이션 또는 환자 카트(104)를 포함한다. 환자 카트(104)는 도구를 조작하기 위한 기구 드라이브(미도시)를 수용하는 이동 가능한 기구 마운트, 중앙 유닛 또는 구동 유닛(106) 상에 장착 가능한 적어도 하나의 도구를 포함한다. 도구는 적어도 하나의 수술기구(이하, '기구' 또는 '수술 도구'와 혼용하여 사용함)를 지지하도록 구성된 삽입 장치(108) 및 수술 부위를 촬영하는 카메라(미도시)를 포함할 수 있다. 워크 스테이션(102)은 또한 기구 클러치(이하, 풋 페달로 구현될 수 있음)와 같은 도구를 포함할 수 있다. 삽입 장치(108)는 둘 이상의 기구(미도시)를 지지할 수 있다. 카메라는 1차 카메라 및 적어도 하나의 2차 카메라를 포함할 수 있다. 1차 카메라와 2차 카메라는 서로 다른 시야각을 제공하고, 서로 다른 기능을 수행하거나, 서로 다른 이미지를 생성할 수 있다. 1차 카메라 및 2차 카메라 중 적어도 하나는 이차원적(2D) 또는 3차원적(3D) 카메라일 수 있다. 도 1은 로봇 수술 시스템의 일 예에 불과하며, 로봇 수술 시스템의 사양 및 요건에 따라 특정 요소를 제거하거나, 다른 요소를 추가하거나, 둘 이상의 요소를 조합하거나, 하나의 요소를 복수의 요소로 분리할 수 있다.
워크 스테이션(102)은 환자에 대한 외과 수술을 수행하기 위해 기구 드라이브를 통해 기구를 제어하기 위한 사용자 (예를 들어, 외과 의사; 이하 "작업자"와 상호 교환적으로 사용됨)에 의해 사용되는 입력 장치를 포함한다. 입력 장치는 예를 들어 스위스의 Force Dimension으로부터 입수가능한 햅틱 인터페이스 장치를 사용하여 구현될 수 있다. 입력 장치는 각각의 우측 및 좌측 기구(미도시)을 제어하기 위한 우측 입력 장치(132)와 좌측 입력 장치(112)를 포함한다. 우측 입력 장치(132)는 우측 손 제어기(122)(이하, '손잡이' 또는 '핸드피스'와 상호교환적으로 사용됨)를 포함하고, 좌측 입력 장치(112)는 좌측 손 제어기(124)를 포함한다. 우측 및 좌측 손 제어기(122, 124)는 각각 입력 장치(132, 112)와 기계적 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 대안적으로, 우측 및 좌측 손 제어기(122, 124)은 각각의 입력 장치(132, 112)에 무선으로 커플링될 수 있거나 워크 스테이션(102)에 직접 무선으로 커플링될 수 있다. 경우에 따라, 기구 스테이션(104)에 2개의 기구가 있을 때, 우측 및 좌측 손 제어기(122, 124)는 2개의 기구를 각각 제어할 수 있다. 경우에 따라, 2개 이상의 기구가 있을 때, 우측 및 좌측 손 제어기(122, 124)는 작업자가 사용하기를 원하는 다수의 기구 중 2개를 선택하기 위해 사용될 수 있다. 경우에 따라, 하나의 기구만이 있는 경우, 하나의 기구를 선택하기 위해, 우측 및 좌측 손 제어기(122, 124) 중 하나가 사용될 수 있다.
입력 장치(132, 112)는 입력 장치 작업 공간(미도시) 내의 손 제어기(122, 124)의 위치를 나타내는 입력 신호를 생성할 수 있다. 입력 장치(132, 112)가 워크 스테이션에 직접 무선으로 연결되는 일부 경우에, 이들은 가속도계, 자이로스코프 및/또는 자력계와 같은 무선 제어를 허용하기 위해 필요한 센서를 포함할 것이다. 다른 경우에, 워크 스테이션(102)에 대한 입력 장치(132, 112)의 무선 연결은 카메라 시스템 단독 또는 설명된 센서와의 조합 사용에 의해 달성될 수 있다. 무선 기능을 위한 상술한 센서들은 입력 장치 데이터를 독립적으로 검증하기 위해 입력 장치(132, 112)와 함께 사용될 각각의 핸드피스에 배치될 수도 있다. 워크 스테이션(102)은 또한 입력 신호들을 수신하기 위해 입력 장치(132, 112)과 통신하는 워크 스테이션 프로세서 회로(114)를 포함한다.
워크 스테이션(102)은 또한, 실시간 이미지들 및/또는 기구와 연결된 카메라에 의해 생성된 수술 부위의 다른 그래픽 묘사를 디스플레이하기 위해 워크 스테이션 프로세서 회로(114)와 통신하는 디스플레이(120)를 포함한다. 워크 스테이션(102)은 우측 및 좌측 기구(미도시)에 대해 디스플레이(120) 상에 각각 디스플레이되는 우측 및 좌측 그래픽 묘사(미도시)를 포함할 수 있다. 그래픽 묘사는 디스플레이 상에 또한 디스플레이되는 수술 작업 공간의 라이브 뷰를 모호하게 하는 것을 방지하도록 디스플레이(120)의 주변 영역에 디스플레이될 수 있다. 디스플레이(120)는 또한 사용자에게 다른 시각적 피드백 및/또는 명령을 제공하도록 동작할 수 있다. 제2 보조 디스플레이(123)는 사용자(외과 의사)에게 보조 수술 정보를 디스플레이하는데 이용될 수 있으며, 예를 들어 환자 의료 차트 및 작업 전 이미지를 디스플레이한다. 일부 경우에, 보조 디스플레이(123)는 터치 디스플레이일 수 있고, 또한 워크 스테이션(102) 및/또는 환자 카트(104)를 제어하기 위한 추가의 입력을 나타내는 그래픽을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 워크 스테이션(102)은 풋스위치 또는 풋 페달(126)을 더 포함하며, 이는 입력 신호를 워크 스테이션 프로세서 회로(114)에 제공하기 위해 사용자에 의해 작동가능하다. 일 경우에, 워크 스테이션 프로세서 회로(114)에 제공된 신호는 풋스위치(126)가 눌러지는 동안 기구의 이동을 억제할 수 있다.
환자 카트(104)는 중앙 유닛(106), 삽입 장치(108), 하나 이상의 기구 및/또는 하나 이상의 카메라를 제어하기 위한 기구 프로세서 회로(118)를 포함한다. 이러한 경우에, 기구 프로세서 회로(118)는 워크 스테이션 프로세서 회로(114)와 기구 프로세서 회로(118) 사이에서 신호들을 전송하기 위한 인터페이스 케이블(116)을 통해 워크 스테이션 프로세서 회로(114)와 통신한다. 일부 경우에, 워크 스테이션 프로세서 회로(114)와 프로세서 회로(118) 사이의 통신은 무선이거나 컴퓨터 네트워크를 통해 이루어질 수 있고, 워크 스테이션(102)은 심지어 기구 스테이션(104)으로부터 원격으로 위치될 수 있다. 입력 신호는 입력 장치 작업 공간 내에서 사용자에 의한 손 제어기(122, 124)의 움직임에 대응하여 우측 및 좌측 입력 장치(132, 112)에 의해 생성되고, 기구는 입력 신호에 대응하여 수술 작업 공간에 공간적으로 위치된다.
도 2는 도 1에 도시된 워크 스테이션(102)의 우측 입력 장치(132)의 사시도를 도시한다. 우측 및 좌측 입력 장치(132, 112)의 구조 및 동작은 실질적으로 동일하므로, 우측 입력 장치(132)에 대해서만 설명한다. 또한, 도 2는 입력 장치의 일 예일 뿐이며, 기구의 동작을 제어하기 위한 사용자의 입력을 수신하는 한, 다른 구조 및 형상을 갖는 입력 장치가 사용될 수도 있다. 도 2를 참조하면, 입력 장치(132)는 3개의 이동가능한 아암(180, 182, 184)을 포함한다. 손 제어기(122)는 짐벌 마운트(186)를 통해 이동가능한 아암(180, 182, 184)에 결합될 수 있다. 입력 장치(132)는 각각의 아암(180, 182, 184)의 위치 및 손 제어기(122)의 회전을 감지하고 손 제어기(122)의 현재 위치를 나타내는 신호를 생성하는 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, 위치 신호는 입력 신호로서 워크 스테이션 프로세서 회로(114)에 전송된다. 손 제어기(122)는 사용자 작동 버튼 또는 입력 제어 인터페이스(326a)(예를 들어, 도 3b 참조)를 포함할 수 있으며, 이는 워크 스테이션 프로세서 회로(114)로의 전송을 위한 추가적인 입력 신호들을 생성할 수 있다.
손 제어기(122, 124)를 포함하는 로봇 수술 시스템(100)의 추가 세부 사항은 미국 특허 공개 번호 2018/0168758에 설명되어 있으며, 이는 본 출원의 양수인에게 양도되고 그 개시 내용은 그 전체가 참조로 포함된다.
핸드피스 개요
도 3a는 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 좌측 핸드피스(124)의 사시도를 도시한다. 도 3b는 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 우측 핸드피스(122)의 사시도를 도시한다. 도 4a는 일부 실시예에 따른 도 3b의 핸드피스(124)의 평면도를 도시한다. 도 4b는 일부 실시예에 따른 도 3b의 핸드피스(124)의 좌측면도를 도시한다. 도 5는 일부 실시예에 따른 폐쇄 위치에서의 우측 핸드피스(122)의 사시도를 도시한다. 도 3 내지 도 5에 도시된 핸드피스(124, 122)는 도 1에 도시된 입력 장치(112, 132)에 대한 손 제어기로 각각 사용될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 핸드피스(124, 122)은 하나의 집게부(308, 328)(이하, '집게부', '패들' 또는 '제어 레버'와 혼용될 수 있음)를 포함한다. 각 단일 패들 핸드피스(124, 122)는 해당 수술기구의 하나 또는 한 쌍의 조의 이동을 제어할 수 있다. 상기 이동은 하나 이상의 조의 개폐를 포함할 수 있다. 따라서, 제조 비용이 절감되고 제조 공정이 단순해질 수 있으므로, 단일 패들 핸드피스(124, 122)를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 각각의 핸드피스는 또한 2개의 집게부를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 9 참조). 또한, 도 3a에서는 좌측 핸드피스(124)의 집게부(308)가 보디(305)의 좌측에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 집게부(308)는 보디(305)의 우측에 배치될 수도 있다(예를 들어, 도 6a 참조). 또한, 도 3b에서는 우측 핸드피스(122)의 집게부(328)가 보디(325)의 우측에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 집게부(328)는 보디(325)의 좌측에 배치될 수도 있다(미도시).
도 3a를 참조하면, 좌측 핸드피스(124)는 근위 단부(301), 상부 핸드피스 하우징(302), 하부 핸드피스 하우징(304), 핸드피스 보디(305), 입력 제어 인터페이스(306a), 피벗 포인트를 갖는 집게부(308), 꼬리 단부(311) 및 패들 단부(313), 상부 하우징(310), 하부 하우징(312), 전방 플레이트(또는 커넥터)(314) 및 말단에 위치한 인터페이스 단부(315)를 포함한다. 근위 단부(301) 및 말단에 위치한 인터페이스 단부(315)는 핸드피스 보디(305)의 일부일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 우측 핸드피스(122)는 근위 단부(321), 상부 핸드피스 하우징(322), 하부 핸드피스 하우징(324), 핸드피스 보디(325), 입력 제어 인터페이스(326a), 피벗 조인트(372)(예를 들어, 도 11a 참조)를 갖는 집게부(328), 꼬리 단부(331) 및 패들 단부(333), 상부 하우징(330), 하부 하우징(332) 및 전방 플레이트(334), 및 말단에 위치한 인터페이스 단부(335)를 포함한다. 근위 단부(321) 및 말단에 위치한 인터페이스 단부(335)는 핸드피스 보디(325)의 일부일 수 있다.
핸드피스(122)는 작업자의 오른손으로 작동하도록 구성될 수 있고, 핸드피스(124)는 왼손으로 작동하도록 구성될 수 있다. 좌측 핸드피스(124)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 우측 핸드피스(122)의 미러 이미지로서 구성될 수 있지만, 작업의 특성에 따라 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 우측 및 좌측 핸드피스(122, 124) 중 어느 하나만이 입력 제어 인터페이스를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 단일 입력 제어 인터페이스 상의 작동은 핸드피스(122, 124) 모두에 대한 입력 제어를 수행할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는, 우측 및 좌측 핸드피스(122, 124) 중 적어도 하나는 복수의 입력 제어 인터페이스를 포함할 수 있다. 경우에 따라, 복수의 입력 제어 인터페이스들은 동일한 형태, 기능 및/또는 구조를 가질 수 있다. 경우에 따라, 복수의 입력 제어 인터페이스들은 서로 다른 형태, 기능 및/또는 구조를 가질 수 있다. 우측 및 좌측 핸드피스(122, 124)의 구조 및 동작은 실질적으로 동일하므로, 우측 핸드피스(122)에 대해서만 설명한다.
우측 핸드피스(122)의 근위 단부(321)은 작업자의 오른손에 의해 파지되는 형상일 수 있다. 여기서, 근위 단부(321)은 핸드피스 하우징(322, 324)을 포함할 수 있다. 근위 단부(321)는 핸들 또는 팜 레스트로도 지칭될 수 있다. 근위 단부(321)는 보디(325)가 작업자의 손에 파지될 때 작업자의 손바닥의 일부를 수용하고 지지하도록 작동가능한 대체로 하방으로 구부러지고 둥근 형상을 가질 수 있다. 상부 및 하부 하우징(322, 324)은 보디(325)의 나머지 부분만큼 길게 도시되어 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 상부 및 하부 하우징(322, 324)은 보디(325)의 나머지 부분보다 더 길거나 짧을 수 있다. 말단에 위치한 인터페이스 단부(335)는 로봇 수술 시스템(100)과 관련된 수술 도구를 제어하기 위해 입력 장치(132)에 결합하도록 구성될 수 있다. 전방 플레이트(334)의 적어도 일부는 말단에 위치한 인터페이스 단부(335) 내에 위치될 수 있다.
집게부(328)는 피벗 조인트(372)(예를 들어, 도 11a 참조)에서 보디(325)에 부착될 수 있다. 집게부(328)는 보디(325)를 따라 꼬리 단부(331)로부터 패들 단부(333)로 연장되어 근위 단부(321)로부터 이격될 수 있다. 도 3b는 집게부(328)가 개방 위치에 있는 것을 도시한다. 개방 위치는 집게부(328)가 보디(325)의 측면에 대해 Q의 각도(이하, '집게부 각도' 또는 '집게부 각도'라 함)를 이루도록 집게부(328)가 보디(325)로부터 멀어지는 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 측 방향으로 이동하여 개방됨을 의미한다. 좌측 핸드피스(124)의 경우, 집게부(313)는 집게부(308)가 보디(305)에 대해 집게부 각도(Q)를 갖도록 반대 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 보디(305)로부터 멀리 측 방향으로 이동함으로써 개방된다. 일부 경우에, 집게부 각도(Q)는 0° 내지 약 15°의 범위일 수 있다. 일부 경우에, 집게부 각도(Q)는 0° 내지 약 12.5°의 범위일 수 있다. 집게부 각도를 조절함으로써, 기구의 위치나 움직임을 매우 정확하게 조절할 수 있다. 일부 경우에, 최대 집게부 각도(Q)는 약 15°보다 크거나 작을 수 있다.
경우에 따라, 집게부(328)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 탄성적으로 이동될 수 있다. 이 경우, 집게부(328)는 개방 위치를 원래 또는 디폴트 위치로 갖도록 구성될 수 있다. 집게부(328)는 사용자에 의해 릴리스될 때, 압축 스프링과 같은 탄성 요소를 통해 원래 위치로 복원될 수 있다(도 11b의 참조 번호 348 참조). 작업자가 집게부(328)의 위치를 부분적으로 개방 위치에 고정하기를 원할 때, 작업자는 집게부(328)를 그의 또는 그녀의 손가락으로 특정 개방 위치에 유지하도록 요구될 수 있다. 일부 경우에, 집게부(328)를 특정 위치에 고정하도록 그리고/또는 집게부(328)가 작동/폐쇄될 때 개방 위치로 복귀하도록 하는 리바운딩 또는 저항력을 제공하도록 자석 또는 전자석이 압축 스프링 대신에 또는 이에 추가하여 사용될 수 있다. 또한, 집게부(328)의 이동은 프로세서에 의해 제어될 수 있어서, 집게부(328)는 집게부(329)를 그 위치에 유지하는 작업자의 손가락 없이 부분적으로 개방 위치에 고정된다. 이러한 경우에, 집게부(328)는 전달되는 전자기력의 양을 변화시킴으로써 특정 위치에 유지되도록 유도될 수 있다. 전달되는 전자기력을 변화시키는 것은 또한 집게부(328) 상에 위치된 작업자의 손가락 상의 집게부(328)에 저항력 또는 피드백 힘을 제공하는데 사용될 수 있거나, 또는 작업자가 집게부(328)를 작동시키려고 시도할 때 사용될 수 있다. 일부 경우에, 집게부(328)는 집게부(328)의 꼬리 단부(331)를 가압하거나 또는 패들 단부(333)를 보디(325)의 측면으로부터 예를 들어 시계 방향으로 당김으로써 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 비탄성적으로(예를 들어, 기계적으로) 이동될 수 있다. 이러한 경우에, 집게부(328)는 집게부(328)를 그 위치에 유지하는 작업자의 손가락 없이 부분적으로 개방 위치에 고정될 수 있다.
집게부(328)가 워크 스테이션(102) 내에서 측 방향으로 이동될 때, 프로세서 회로(114)는 제어 신호를 생성하여 환자 카트(104)에 전송하여, 기구의 턱들 중 하나 또는 둘이 제어 신호에 기초하여 동시에 개방 또는 폐쇄된다. 예를 들어, 집게부 각도(Q)가 작으면, 기구의 하나 이상의 조는 대응하는 작은 양으로 개방된다. 또한, 집게부 각도(Q)이 큰 경우, 기구의 하나 이상의 조는 그에 대응하는 큰 양으로 개방된다.
집게부(328)는 집게부 각도가 일반적으로 0°인 폐쇄 위치에서 절개부(336) 내에 수용될 수 있다(예를 들어, 도 5 참조). 절개부(336)는 리세스, 만입부 또는 그루브를 포함할 수 있다. 집게부(328)는, 집게부(328)가 폐쇄 위치에 있을 때, 보디(325)를 향하는 집게부(328)의 표면이 보디(325)의 측면과 대체로 인접하도록 절개부(336) 내에 수용될 수 있다. 일부 경우에, 핸드피스(122)는 절개부를 포함하지 않을 수 있고, 집게부(328)의 패들 단부(333)는 집게부 각도가 일반적으로 0°인 폐쇄 위치에서 보디(325)와 접촉한다.
입력 제어 인터페이스(326a)는 보디(325)의 상부 표면에 위치될 수 있다. 작업자는 입력 장치를 재배치하거나 기구의 엔드-이펙터(예를 들어, 하나 이상의 조)를 제어하도록 액추에이터를 작동시키는 1차 제어를 수행할 수 있다. 입력 제어 인터페이스(326a)를 이용하여 추가적인 제어 또는 2차 제어(1차 제어와 다른)가 수행될 수 있다. 예를 들어, 입력 제어 인터페이스(326a)는 카메라 제어 또는 기구 클러치와 같은 추가 사용자 입력들을 수신하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 특히 작업자가 핸드피스들을 이동시키는 동안 작업자가 핸드피스들 또는 풋 페달을 사용자 입력에 제공하기 어려울 수 있다. 추가 사용자 입력들은 또한 (후술하는) 도구 기능 제어, 패들 움직임 제어, 및/또는 둘 이상의 수술기구들이 있을 때 특정 기구들을 선택하는 것을 포함할 수 있다. 입력 제어 인터페이스(326a)는 일반적으로 집게부(328)의 적어도 일부와 수평으로 정렬될 수 있다. 입력 제어 인터페이스(326a)는 액추에이터 표면 또는 입력 제어 인터페이스를 갖는 PCB 슬라이더(아래에서 더 상세히 설명됨)일 수 있다. 입력 제어 인터페이스(326a)는, 작업자가 핸드피스를 파지할 때 작업자의 검지 손가락이 위치되는 보디(325)의 측면을 향해 약간 경사질 수 있다. 경사진 입력 제어 인터페이스를 갖는 핸드피스의 상세한 구조는 미국 특허 공개 번호 2018/0168758에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 포함된다.
핸드피스 작동
도 6a는 일부 실시예에 따라 사용자의 왼손에 의해 파지되는 좌측 핸드피스(l24a)의 사시도를 도시한다. 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 손에 의해 파지되는 좌측 및 우측 핸드피스(124, 122)의 사시도를 도시한다.
도 6a를 참조하면, 핸드피스(l24a)의 집게부(308a)는 보디(325a)의 우측에 배치된다. 이러한 경우에, 사용자의 좌측 엄지(710)는 집게부(308a)를 폐쇄하거나 개방하기 위해 핸드피스(l24a)의 집게부(308a) 상에 위치될 수 있다. 또한, 나머지 4개의 손가락은 보디(325a)의 좌측에 위치할 수 있다. 사용자의 검지 손가락(720)은 입력 제어 인터페이스(326a)를 작동시키기 위해 보디(325a)의 상부 표면 상에 위치될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 사용자의 왼손에 의해 좌측 핸드피스(124)가 파지되고, 사용자의 오른손에 의해 우측 핸드피스(122)가 파지된다. 작업자의 좌측 검지 손가락(720)은 좌측 집게부(308)(부분적으로 도시됨)를 작동시키는 것으로 도시되어 있는 반면, 작업자의 엄지(710)는 핸드피스(124)의 보디(325)를 파지하는 것으로 도시되어 있다. 또한, 작업자의 우측 검지 손가락(740)이 우측 집게부(328)를 작동시키는 것으로 도시되어 있는 반면, 작업자의 엄지 손가락(730)은 핸드피스(122)의 보디(325)를 파지하는 것으로 도시되어 있다. 작업자는 각각 검지 손가락으로 집게부 움직임을 형성함으로써(예를 들어, 각각의 패들 단부(313, 333)를 누름으로써) 좌측 및 우측 집게부(308, 328)를 개방 및 폐쇄할 수 있다.
좌측 핸드피스(124)는 사용자의 왼손에 의해 회전될 수 있다. 또한, 우측 핸드피스(122)는 사용자의 오른손에 의해 전방 플레이트(334)의 중심을 기준으로 회전될 수 있다. 좌측 핸드피스(124)에 대해, 사용자의 엄지(710) 및 사용자의 손바닥의 일부는 핸드피스(124)를 파지하거나 지지할 수 있는 반면, 검지 손가락(720), 중지, 약지 및 소지 손가락 중 하나는 예를 들어 손끝을 통해 집게부(미도시)를 작동시키는데 사용될 수 있다. 유사하게, 우측 핸드피스(122)에 대해, 사용자의 엄지 손가락(730) 및 손바닥은 핸드피스(122)를 파지하거나 지지할 수 있는 반면, 검지 손가락(740), 중지, 약지 및 소지 손가락 중 하나는 예를 들어 손끝을 통해 집게부(328)(미도시)를 작동시키는데 사용될 수 있다. 좌측 핸드피스(124)의 집게부(308)와 우측 핸드피스(122)의 집게부(328)는, 평균 작업자의 손에 의해 파지될 때, 각각의 집게부 상의 손끝이 작업자의 손가락(720/740)과 엄지 손가락(710/730)의 원위 지골을 수용하도록 위치되는 크기일 수 있다.
우측 핸드피스(122)의 단일 제어 레버(328)는 해당 수술 도구의 하나 또는 한 쌍의 조를 동시에 이동시키도록 구성된 우측 입력 장치(132)를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 좌측 핸드피스(124)의 단일 제어 레버(308)는 해당 수술 도구의 하나 또는 한 쌍의 조를 동시에 이동시키도록 구성된 좌측 입력 장치(112)를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
추가적인 핸드피스 예
도 7은 일부 실시예에 따른 개방 위치에서 우측 핸드피스(l22b)의 사시도를 도시한다. 도 7의 핸드피스(l22b)는 이전의 핸드피스 예와 비교하여 다른 형상을 갖는다. 예를 들어, 핸드피스(l22b)는 비교적 길고 실질적으로 선형인 하우징(322a)을 갖는다. 또한, 핸드피스(l22b)는 보디(325)의 상부 근처에 배치된 집게부(328)를 갖는다. 핸드피스(l22b)는 비교적 좁은 폭(핸드피스의 길이 방향으로 측정됨)을 갖는 패들을 갖는다.
도 8은 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 좌측 손 제어기(l24b)의 사시도를 도시한다. 도 8의 핸드피스(l24b)는 이전의 핸드피스 예와 비교하여 다른 형상을 갖는다. 예를 들어, 보디(305)의 일부와 하우징(322b)의 일부가 절개된다. 따라서, 하우징(322b)은 상대적으로 짧다. 하우징(322b)은 또한 일반적으로 선형이다.
도 9는 일부 실시예에 따른 개방 위치에서의 다른 핸드피스(117)의 사시도를 도시한다. 손 제어기(117)는 보디(327)의 좌측 및 우측에 각각 배치되는 두 개의 집게부(309, 316)를 포함한다. 이 경우, 집게부(309, 316)가 개폐됨에 따라, 기구의 하나 또는 한 쌍의 조가 개폐된다. 두 개의 집게부 핸드피스의 상세한 동작은 미국 특허 공개 번호 2018/0168758에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 참고로 포함된다.
도 3a 내지 도 9에 도시된 핸드피스는 예시적인 것에 불과하며, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다음과 같은 변형들 중 하나 이상을 포함하는 많은 다른 핸드피스들을 제공할 수 있다: 상이한 보디 형상, 상이한 집게부 형상 또는 치수, 상이한 수의 집게부, 상이한 위치, 입력 제어 인터페이스의 형상 또는 수, 및/또는 다른 핸드피스 요소의 상이한 위치도 가능할 수 있다.
핸드피스의 조립
도 10은 일부 실시예에 따른 도 3b의 핸드피스(122)의 조립도를 도시한다. 도 10은 단지 핸드피스(122)의 예시적인 조립도이고, 특정 요소들은 제거될 수 있고, 다른 요소들은 추가될 수 있고, 둘 또는 그 이상의 요소들은 결합될 수 있거나 또는 하나의 요소는 핸드피스의 사양 및 요건에 따라 다수의 요소들로 분리될 수 있다. 도 10을 참조하면, 상부 및 하부 핸드피스 하우징(322, 324)은 제1 PCB(350), 제1 PCB 캐리어(354), 와이퍼(또는 연장부 또는 내부 패들)(370), 막대 자석(이하, "자석", "자성부" 또는 "자기 타깃"과 상호교환적으로 사용됨)(352), 압축 스프링(348) 및 피벗 조인트(372)를 수용한다. 상부 및 하부 하우징(330, 332)은 센터 마운트(342), 진동 모터(또는 햅틱 액추에이터)(344) 및 제2 PCB(326)를 수용한다. 상부 하우징(330)은 제2 PCB(326)의 상부 표면을 수용하고 노출시키는 개구(346)를 갖는다. 전방 플레이트(334) 및 전방 플레이트 라벨(338)은 스크류(336) 및 나사형 인서트(340)를 통해 센터 마운트(342)에 연결된다.
제1 PCB(350)는 집게부 각도 검출기 및/또는 존재 검출기(이하에서 보다 상세히 설명함)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 PCB(350)는 후술하는 핸드피스 피드백 제어 장치를 포함할 수 있다. 제1 PCB 홀더(354)는 제1 PCB(350)를 수용한다. 막대 자석 및/또는 압축 스프링(348)은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 집게부 각도 검출기와 연계하여 집게부 각도을 검출하는데 사용될 수 있다. 집게부(328)는 피벗 조인트(372)의 핀 홀(334)에 삽입된 핀(미도시)을 통해 상부 및 하부 핸드피스 하우징(322, 324)의 내부에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 예를 들어, 집게부(328)는 피벗 조인트(372)를 중심으로 보디(325)의 측부로부터 측 방향으로 회전할 수 있다.
제2 PCB(326)는 트랙 패드를 구동하기 위한 IC 또는 사용자 입력 및 제스처 제어(아래에서 더 상세히 설명됨)를 위한 정전식 터치 표면(326a)을 포함할 수 있다. 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면은 제2 PCB(326)의 상부 표면 상에 위치될 수 있다. 제2 PCB(326)는 또한 집게부 각도 검출기, 존재 검출기 또는 핸드피스 피드백 제어 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 센터 마운트(342)에는 진동 모터(344)가 장착될 수 있다. 그러나, 진동 모터(344)는 핸드피스(122) 내부의 다른 위치에 배치될 수도 있다. 진동 모터(344)는 작업자에게 햅틱 피드백을 제공하기 위해 사용될 수 있다(아래에서 더 자세히 설명).
패들 작동 감지/집게부 각도 검출
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 집게부 또는 패들은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동한다. 개방 위치는 부분 개방 위치와 완전 개방 위치를 포함한다. 패들은 패들을 향하는 핸드피스 보디의 측면에 대해 집게부 각도를 형성할 것이다. 어떤 경우에, 집게부 각도는 폐쇄 위치에서 최소이고 완전 개방 위치에서 최대이다. 작동 중에, 집게부 각도는 부분 개방 위치에서 최소값과 최대 사이일 것이다. 패들이 폐쇄 위치로부터 부분 또는 완전 개방 위치로 이동함에 따라, 수술기구의 하나 이상의 조도 패들의 이동에 대응하도록 이동한다. 또한, 패들이 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동함에 따라, 수술기구의 하나 이상의 조도 패들의 이동에 대응하도록 이동한다. 따라서, 수술기구의 움직임을 보다 정밀하게 제어하기 위하여, 패들의 정확한 위치 또는 집게부 각도를 감지하거나 검출하는 것이 유리하다.
집게부 각도 검출 또는 패들 작동 감지는 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일부 경우에, 집게부 각도는 와이퍼 또는 패들 내에 배치된 금속 부분 또는 타깃의 움직임을 자기적으로 또는 유도적으로 전송함으로써 검출될 수 있다. 예를 들어, 집게부 각도 검출을 위해 자기 각도 검출기, 유도/와전류 검출기 또는 근접 센서가 사용될 수 있다. 그러나, 패들의 위치 또는 보디에 대한 집게부 각도, 또는 패들과 보디 사이의 거리를 검출할 수 있는 한, 다른 검출 방법들이 또한 사용될 수 있다. 집게부 각도 검출 또는 패들 작동 감지는 하나의 패들 핸드피스와 관련하여 설명되지만, 2개의 패들을 갖는 핸드피스에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 핸드피스의 두 패들이 대칭적으로 이동하므로, 패들 중 하나만을 위한 집게부 각도 검출은 수술기구의 이동을 제어하기에 충분할 수 있다.
1. 와이퍼 움직임 검출용 자기 각도 검출기
상기 방법은 집게부가 핸드피스 보디의 측면에 대해 측 방향으로 이동할 때, 이동하는 자성부 또는 타깃의 각도 이동을 검출한다. 일부 경우에, 집게부가 보디의 측면에 대해 측 방향으로 이동할 때, 자기 타깃은 와이퍼에 부착되어 이와 함께 이동할 수 있다. 경우에 따라, 와이퍼의 적어도 일부는 자기 타깃일 수 있다. 예를 들어, 와이퍼의 일부 또는 전부는 자성 물질로 형성될 수 있다. 이 경우 별도의 자석이 필요하지 않다. 세기와 달리 각도가 시간 또는 온도에 따라 이동되지 않기 때문에 자기 각도 검출은 주로 자기 세기 검출보다 여러 이점을 제공할 수 있다.
도 11a는 일부 실시예에 따른 자기 각도 검출을 보여주는 집게부(328)의 확대 평면도를 도시한다. 도 11b는 일부 실시예에 따른 와이퍼(370) 및 자기 각도 검출기의 확대 평면도를 도시한다. 집게부(328)는 보디(325)의 외측에 배치되는 패들(329)과 보디(325)의 내측에 배치되는 와이퍼(370)를 포함한다. 도 11a를 참조하면, 패들(329)은 폐쇄 위치(329a)와 개방 위치(329b) 사이에서 측 방향으로 이동하여, 패들(329)이 패들(329)을 향하는 핸드피스 보디의 표면에 대해 집게부 각도집게부 각도(Q)를 형성한다. 패들(329)이 폐쇄 위치(329a)와 개방 위치(329b) 사이에서 측 방향으로 이동함에 따라, 와이퍼(370)는 도 11a에 도시된 바와 같이 실질적으로 평행한 위치(370a)와 각진 위치(370b) 사이에서 반대 방향으로 이동한다. 패들(329)과 와이퍼(370)가 반대 방향으로 이동할 때, 2개의 집게부 요소(329, 370)는 도 11a에서 2개의 평행한 점선(371)으로 표시된 바와 같이 서로에 대해 실질적으로 평행하고 이격된 관계를 유지한다. 일부 경우에, 패들(329) 및 와이퍼(370)는 실질적으로 평행하지 않지만 이격된 관계를 유지할 것이다. 패들(329) 및 와이퍼(370)는 핸드피스 보디 내부에 배치된 압축 스프링(348)을 통해 또는 예를 들어 전술한 바와 같은 다른 적절한 수단에 의해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 탄성적으로 이동할 수 있다.
폐쇄 위치에서, 패들(329)이 핸드피스 보디(325)의 측면과 접촉할 것이기 때문에, 집게부 각도(Q)는 일반적으로 0일 수 있다. 완전 개방 위치에서, 집게부 각도(Q)은 약 12.5° 내지 약 15°일 수 있다. 따라서, 패들(329)은 0° 내지 15° 범위의 집게부 각도 사이로 이동할 수 있다. 그러나, 실시예에 따라, 최대 집게부 각도은 약 15°미만이거나 초과일 수 있다. 와이퍼(370)와 패들(329)이 서로에 대해 고정됨에 따라, 와이퍼(370)는 일반적으로 두 위치(370a, 370b) 사이에서 집게부 각도와 동일한 각도를 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 자석 또는 자기 타깃(352)은 와이퍼(370)에 부착될 수 있다. 이 경우, 자석(352)이 예를 들어 접착제로 와이퍼(370)에 부착될 수 있는 한, 와이퍼(370)는 금속 재질로 형성되거나, 그렇지 않을 수 있다. 경우에 따라, 와이퍼(370)는 적어도 부분적으로 자성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 와이퍼(370)의 일부는 자석일 수 있고, 와이퍼(370)의 전체가 자석일 수 있다. 이 경우, 별도의 자기 타깃이 와이퍼(370)에 부착될 필요가 없다.
제1 PCB(350)는 피벗 조인트(372)를 중심으로 와이퍼(370)와 함께 회전하거나 측 방향으로 이동하는 자기 타깃(352)의 각도 이동을 검출하도록 구성된 자기 각도 검출기를 포함할 수 있다(피벗 조인트 및 패들 디자인의 인체공학적 기능은 나중에 '핸드피스 인체공학적 특징' 섹션에 기술됨). 경우에 따라, 자기 각도 검출기는 예를 들어 모놀리식 전력 시스템 주식회사(MPS)로부터 입수가능한 집적회로(ICs)로 구현될 수 있다. MPS IC들은 전형적으로 회전축 상의 직경으로 자화된 실린더인 영구 자석의 절대 각도 위치를 일반적으로 검출한다. MPS IC들은 튜닝될 수 있고, 강력한 해결책을 제공할 수 있다. 예를 들어, MPS IC들은 집게부 각도의 12.5° 범위에 걸쳐 약 9 비트 초과의 해상도를 달성할 수 있다.
일부 경우에, 자기 각도 검출기는, 예를 들어, 아날로그 디바이스 주식회사(ADI)로부터 입수가능한 IC들로 구현될 수 있다. ADI IC들은 주변 자기장의 각도 위치를 나타내는 2개의 아날로그 출력들을 생성할 수 있는 ADC 드라이버들 및 통합된 신호 컨디셔닝 증폭기들을 갖는 이방성 자기저항(AMR) 센서일 수 있다.
MPS IC들 및 ADI IC들은 단지 자기 각도 검출을 실현하는 예시적인 자기 각도 검출기이고, 다른 자기 각도 검출 회로는 와이퍼(370)에 부착되거나 일체로 형성된 자석의 각도 이동을 검출할 수 있는 한 사용될 수도 있다. 경우에 따라, 자석(352)은 희토류 자석을 포함할 수 있다. 희토류 자석은 일반적으로 10년 당 1% 미만의 속도로 붕괴한다. 어떤 경우에는, 자석(352)을 위해 임의의 자석이 사용될 수 있다.
2. 유도/와전류 검출기
상기 방법은 금속 타깃이 코일 위로 이동할 때 유도 코일에서 유도되는 유도 또는 와전류의 개념을 이용한다. 경우에 따라, 금속 타깃은 와이퍼에 배치되거나 일체로 형성될 수 있고, 와이퍼의 내부 또는 외부에 배치된 유도 코일을 지나 원호형 또는 곡선형 경로로 이동할 수 있다. 일부 경우에, 금속 타깃은 패들에 부착되거나 또는 일체로 형성될 수 있고, 유도 코일에 대해 각진 경로로 이동할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 와이퍼 또는 패들과 일체로 형성되지 않고, 와이퍼 또는 패들에 부착되는 금속 타깃에 대해 설명한다. 유도/와전류 검출기는 자석의 사용을 필요로 하지 않는다는 점에서 자기 각도 검출기와 상이하다. 상기 방법은 또한 자석이 요구되지 않기 때문에 본질적으로 외부 전자기 간섭에 대해 탄력적이다.
A 와이퍼에서 타깃 감지를 위한 유도/와전류 센서
도 12a는 일부 실시예에 따른 와이퍼(370)에 배치된 금속 부분 또는 타깃(369)에 대한 각도 자기 검출 방법을 보여주는 개념도를 도시한다. 도 11b에 도시된 제1 PCB(350)는 제1 PCB(350)에 배치된 유도 코일에 대해 원호형 경로로 이동하는 금속 타깃(또는 금속 부분)을 검출할 수 있는 유도 검출기를 포함할 수 있다. 경우에 따라, 제1 PCB(350)는 자기 각도 검출기와 유도 검출기를 모두 포함할 수 있다. 일부 경우에, 유도 센서를 수용하기 위해 별도의 PCB가 사용될 수 있다.
와이퍼(370)에서 금속 타깃(369)을 검출하기 위한 유도 검출기의 작동은 도 12a와 관련하여 설명된다. 유도 검출기는 패들(329)이 보디(325)의 측부로부터 측 방향으로 이동할 때, 금속 타깃(369)의 곡선형 또는 원호형 이동을 검출할 수 있다. 도 11a 및 도 12a를 참조하면, 패들(329)이 와이퍼(370)의 곡선형 경로의 반대인 곡선 방향으로 이동함에 따라, 와이퍼(370) 및 금속 타깃(369)이 유도 검출기의 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382) 위에서 두 위치(370b, 370a) 사이의 곡선형 경로로 이동한다. 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382)은 PCB 레이아웃 동안 선형 PCB 코일 레이아웃을 원호 트랙으로 구부림으로써 제조될 수 있다. 선형 PCB 트랙은 금속 타깃이 취하는 어떤 경로에도 적합하도록 형상화될 수 있다.
와이퍼(379)에 배치된 금속 타깃(369)은 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382)이 위치되는 평면(예를 들어, 실질적으로 동일 평면)과 실질적으로 동일한 평면(또는 실질적으로 평행한 평면) 상에서 이동할 수 있다. 경우에 따라, 상이한 형상의 핸드피스를 허용하기 위해, 와이퍼(379)에 배치된 금속 타깃(369)은 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382)이 위치되는 평면과 상이한 평면 상에서 이동할 수 있다. 따라서, 와이퍼(370)가 곡선형 경로에서 이동함에 따라 금속 타깃(369)은 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382)을 추적할 수 있다. 금속 타깃(369)이 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382) 위로 이동함에 따라, 전류는 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382)에서 유도된다. 금속 타깃(369)은 만곡된 PCB 코일 레이아웃(382) 위의 곡선형 경로를 더욱 밀접하게 추적하기 위해 도 12a에 도시된 바와 같은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
일부 경우들에서, PCB 코일 레이아웃(382)은 상이한 경로들에서 하나의 송신기 코일 및 2개의 수신기 코일들을 포함할 수 있다. 유도 센서는 수신기 코일들에 수신된 2차 전압들을 복조 및 처리하고, 금속 타깃의 위치를 나타내는 신호를 획득할 수 있다. 유도 센서는, 예를 들어, 인테그레이티드 디바이스 테크놀로지 주식회사(IDT)로부터 입수 가능한 IC들로 구현될 수 있다. IDT IC들은 2개의 수신기 코일들에서 수신된 전압 값들을 비교하고, 이 비교를 그들의 상이한 경로들의 지식과 조합할 수 있고, (예를 들어, 금속 타깃이 비트 오프 각도이고 그 결과에 심하게 영향을 미치지 않을지라도) 특정한 기계적 허용오차들을 제거할 수 있다.
B 패들에 있는 타깃 검출을 위한 유도/와전류 센서
집게부 각도는 패들 내에 배치된 금속 타깃의 움직임을 유도적으로 감지함으로써 검출될 수 있다. 일부 경우에, 패들 내의 금속 타깃의 이동은 선형 코일 유도 센서에 의해 감지될 수 있다. 경우에 따라, 패들 내의 금속 타깃의 이동은 나선형 코일 유도 센서에 의해 감지될 수 있다.
a. 선형 코일 유도 검출기
도 12b는 일부 실시예에 따라 패들(329) 내에 배치된 금속 타깃(387)의 이동을 감지하기 위한 선형 코일 유도 검출기(383)를 포함하는 핸드피스의 사시도를 도시한다. 도 12c는 도 12b의 선형 코일 유도 검출기(383)를 포함하는 핸드피스의 평면도를 도시한다. 도 12d는 일부 실시예들에 따른 도 12b 및 12c에 도시된 선형 유도 검출기(383)에 대한 수정된 PCB 코일 레이아웃(385a)을 도시한다. 도 12e는 선형 코일 유도 검출기에 대한 표준 PCB 코일 레이아웃(385b)을 도시한다.
도 12b를 참조하면, 선형 코일 유도 검출기(383)는 선형 코일 센서(384) 및 PCB 코일 레이아웃(385)을 포함할 수 있다. 도 1bB 및 도 12c를 참조하면, 유도 검출기(383)는 핸드피스 내에 배치되어, PCB 코일 레이아웃(385)이 패들(329) 내에 배치된 금속 타깃(387)을 향한다. 경우에 따라서는, 유도 검출기(383) 또는 적어도 검출기(383)의 PCB 코일 레이아웃(385)이 패들(329)의 내부에 배치될 수도 있다. 이 경우, 금속 타깃은 패들(329) 내의 PCB 코일에 대향하도록 핸드피스 보디 내에 배치될 수 있다. 또한, 패들(329)의 내부에 PCB 코일 레이아웃(385)이 배치될 때, 보디 내부에 선형 코일 센서(384)가 배치될 수 있다.
패들(329)이 폐쇄 위치(329a)와 개방 위치(329b) 사이에서 이동할 때(예를 들어, 도 11a 참조), 그것은 PCB 코일 레이아웃(385)에 직접 접근하거나 그로부터 직접 멀리 이동하지 않는다. 대신에, 패들(329)은 PCB 코일 레이아웃(385)에 대해 소정 각도로 이동한다. 따라서, 금속 타깃(387)을 향하는 PCB 코일 레이아웃의 평면은 금속 타깃(387)의 평면에 평행하지 않을 것이다. 따라서, PCB 코일(382)에 대해 평행하게 이동하는 와이퍼(370) 내에 배치된 금속 타깃(369)과 달리, 패들(329)의 폐쇄 위치에서 타깃(387)과 코일 레이아웃(385)이 동일 평면이 되는 것을 제외하고는 PCB 코일 레이아웃(385)과 금속 타깃(387)은 동일 평면이 아니다.
선형 코일 유도 검출기(383)의 동작은 도 12c를 참조하여 설명된다. 도 12c에서, 점선으로 된 패들 및 와이퍼는 패들(329) 및 와이퍼(370)가 폐쇄 위치에 있는 것을 나타낸다. 금속 타깃(387)은 개방 위치에서 집게부 각도(Q)를 형성한다. 패들(329)이 개방 위치(Q)로부터 폐쇄 위치(일반적으로 0°)로 측 방향으로 이동함에 따라, 금속 타깃(387)(예를 들어, 그의 중부)은 PCB 코일 레이아웃(385) 상의 위치 A로부터 위치 B로 PCB 코일 레이아웃(385)에 대해 이동한다. 또한, 패들(329)이 폐쇄 위치로부터 개방 위치(Q)로 측 방향으로 이동함에 따라, 금속 타깃(387)은 PCB 코일 레이아웃(385)에 대해 PCB 코일 레이아웃(385) 상의 위치 B로부터 위치 A로 이동한다. 일부 경우에, 유도 센서(384)는 PCB 코일 레이아웃(385) 상의 수신기 코일에서 수신된 2차 전압을 처리하고, 금속 타깃(387)의 위치를 나타내는 신호를 획득할 수 있다. 일부 경우에, 유도 센서(384)는 예를 들어 IDT로부터 이용가능한 IC들로 구현될 수 있다.
일부 경우에, PCB 코일 레이아웃은 도 12d에 도시된 개조된 선형 코일 레이아웃(385a)을 가질 수 있다. PCB 코일 레이아웃(385)에 대한 금속 타깃(387)의 비-동일 평면 특성은 집게부 각도가 커질수록 더 크게 될 수 있고, 집게부 각도가 0에 근접할수록 덜 크게 되거나 미미하게 될 수 있다. 개조된 PCB 코일 레이아웃(385a)은 적어도 금속 타깃(387)에 근접한 변화에 기인하여 센서(384)의 출력의 변화를 조절할 수 있고, 그 결과 출력은 도 12E에 도시된 표준 선형 레이아웃(385b)과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 일부 경우에, 금속 타깃(387)의 이동의 비-동일 평면 특성을 추가로 보상하기 위해 개조된 PCB 코일 레이아웃(385a)에 대한 추가의 개조 및/또는 프로세서에 의해 추가의 조정이 이루어질 수 있다. 프로세서에 의한 이러한 추가 조정은 개조된 코일 레이아웃 (385a) 또는 표준 코일 레이아웃 (385b)으로 이루어질 수 있다.
일부 경우에, 금속 타깃(387)은 또한 PCB 코일 레이아웃(385)에 대한 금속 타깃(387)의 이동의 비-동일 평면 특성을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 개조된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 금속 타깃(387)은 일반적으로 도 12d에 도시된 개조된 PCB 코일 레이아웃(385a)에 대해 일반적으로 반대인 사다리꼴 형상(미도시)을 가질 수 있다. 예를 들어, 우측 높이가 좌측 높이보다 작은 개조된 PCB 코일 레이아웃(385a)의 사다리꼴 형상과 달리, 금속 타깃(387)의 사다리꼴 형상은 좌측 높이가 우측 높이보다 작을 수 있다. 일부 경우에, 패들(329)은 패들의 곡률 또는 적어도 패들의 내측 면(핸드피스의 보디를 향하는 패들의 측면)이 선형과는 반대로 약간 만곡될 수 있도록 개조될 수 있다(도면에 도시된 바와 같이, 예를 들어 도 4A 참조). 금속 타깃(387)은 또한 이러한 곡률을 따를 것이다. 경우에 따라, 금속 타깃(387)만이 만곡되도록 개조될 수 있다. 패들, 패들 페이스 및/또는 금속 타깃(387)의 이러한 곡률은 집게부가 눌릴 때(측 방향으로 이동될 때) PCB 코일 레이아웃(385)과 실질적으로 동일 평면일 수 있는 금속 타깃의 상이한 양의 영역을 제공할 것이다. 곡률은 PCB 코일 레이아웃(385)에 대한 금속 타깃(392)의 이동의 비-동일 평면 특성을 보상할 수 있다. 설명된 변형들은 단지 예들이며, PCB 코일 레이아웃(385), 금속 타깃(387), PCB 코일 레이아웃의 포지셔닝, PCB 코일 레이아웃의 곡률 및/또는 프로세서에 의한 개조에 대한 다른 개조들은 또한 금속 타깃이 센서 코일에 대해 실질적으로 동일 평면인 이동 경로를 따를 수 있거나 적어도 유도 센서로부터의 출력이 더 표준화된 출력을 따르도록 만들어질 수 있다.
b. 나선형 코일 유도 검출기
도 13a는 일부 실시예들에 따라 패들(329)에 배치된 금속 부분 또는 타깃(392)의 이동을 감지하기 위한 나선형 코일 유도 검출기(394)(센서 회로 미도시; 이하, "나선형 코일 레이아웃"과 상호 교환적으로 사용된다)를 포함하는 핸드피스의 사시도를 도시한다. 도 13b는 도 13a의 나선형 코일 유도 검출기(394)를 포함하는 핸드피스의 평면도를 도시한다. 도 13c는 일부 실시예들에 따라 도 13a 및 도 13b에 도시된 나선형 유도 검출기(394)에 대한 개조된 코일 레이아웃(394a)을 도시한다. 도 13d는 나선형 코일 유도 검출기에 대한 표준 코일 레이아웃(394b)을 도시한다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 패들(329)에 배치된 금속 타깃(392)과 대향하도록 핸드피스 보디 내부에 유도 검출기(394)가 배치된다. 경우에 따라, 나선형 코일 레이아웃(394)은 패들(329) 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 금속 타깃은 패들(329) 내의 코일 레이아웃에 대향하도록 핸드피스 보디 내에 배치될 수 있다.
선형 코일 유도 검출기(383)의 작동은 도 13b를 참조하여 설명된다. 도 13b를 참조하면, 패들(329)이 개방 위치(Q)로부터 폐쇄 위치(점선으로 표시된 패들은 패들이 대체로 0°인 집게부 각도에 위치함을 나타낸다)로 측 방향으로 이동함에 따라, 금속 타깃(392)(예를 들어, 그의 중부)은 코일 레이아웃(394) 상의 위치 A로부터 위치 B로 코일 레이아웃(394)에 대해 이동한다. 또한, 패들(329)이 폐쇄 위치로부터 개방 위치(Q)로 측 방향으로 이동함에 따라, 금속 타깃(392)은 코일 레이아웃(394)에 대해 코일 레이아웃(394) 상의 위치 B로부터 위치 A로 이동한다. 유도 센서 회로는 나선형 코일 레이아웃(394) 상의 수신기 코일들에서 수신된 2차 전압들을 처리하고, 금속 타깃(392)의 위치를 나타내는 신호를 획득할 수 있다.
도 12b-12e와 관련하여 설명된 바와 같이, 코일 레이아웃(394)에 대한 금속 타깃(392)의 비-동일 평면 특성은 집게부 각도가 커질수록 더 크게 될 수 있고, 각도가 0에 가까울수록 더 작게 되거나 또는 미미하게 될 수 있다. 일부 경우에, 나선형 코일 레이아웃은 도 13c에 도시된 개조된 코일 레이아웃(394a)을 가질 수 있다. 개조된 코일 레이아웃(394a)은 타원 형상을 가질 수 있다. 개조된 코일 레이아웃(394a)은 적어도 금속 타깃(392)에 근접한 변화에 기인하여 센서의 출력의 변화를 조절할 수 있고, 그 결과 출력은 도 13d에 도시된 표준 선형 레이아웃(394b)과 실질적으로 동일하게 될 수 있다. 다른 경우에, PCB 코일 레이아웃(394)에 대한 금속 타깃(392)의 이동의 비-동일 평면 특성을 추가적으로 보상하기 위해, 나선형 코일의 우측 절반부 상의 적어도 일부 부분(예를 들어, 코일의 우측 단부)이 패들(329)을 향해 또는 그로부터 멀어지게 구부러질 수 있다. 경우에 따라, 패들(329) 및/또는 금속 타깃(392)은 "선형 코일 유도 검출기"에 관하여 상술한 바와 유사하게 만곡될 수 있다.
일부 경우에, 금속 타깃(392)의 이동의 비-동일 평면 특성을 추가로 보상하기 위해, 개조된 PCB 코일 레이아웃(385a)에 대한 추가 개조 및/또는 프로세서에 의해 추가 조정이 이루어질 수 있다. 프로세서에 의한 이러한 추가적인 조정은 개조된 코일 레이아웃(394a) 또는 표준 코일 레이아웃(394b)에 대해 이루어질 수 있다. 일부 경우에, 나선형 코일 유도 센서는 예를 들어 텍사스 인스트루먼츠 주식회사(TI)로부터 입수가능한 IC들로 구현될 수 있다.
일부 경우에, 금속 타깃(392)은 또한 PCB 코일 레이아웃(394)에 대한 금속 타깃(392)의 이동의 비-동일 평면 특성을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 개조된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 금속 타깃(392)은 나선형 코일(394a)과 유사한 대체로 타원 형상(원형 형상과 반대)을 가질 수 있다. 또한, PCB 코일 레이아웃(394)에 대한 금속 타깃(392)의 이동의 비-동일 평면 특성을 보상하기 위해, 금속 타깃(392)의 적어도 일부(예를 들어, 우측 절반부)가 코일(394)을 향해 구부러질 수 있다. 설명된 개조들은 단지 예들일 뿐이고, PCB 코일 레이아웃(394) 및/또는 금속 타깃(392)(프로세서에 의한 개조를 포함함)에 대한 다른 개조들이 만들어질 수 있고, 이에 따라 금속 타깃이 센서 코일에 대해 실질적으로 동일 평면 이동 경로를 따를 수 있다.
일부 경우에, 코일 레이아웃은 대신에 패들(329)(미도시) 상에 또는 내부에 포함될 수 있다. 유도 감지를 위해 사용되는 코일을 생성하기 위한 PCB 트레이스 대신에, 패들(329)의 내부 벽 또는 패들 내부의 금속 형상이 사용될 수 있다. 레이저 직접 구조화(LDS)가 매우 작고 공간 제약된 애플리케이션들에 적합하기 때문에, LDS는 금속 형상을 생성하기 위해 사용될 수 있다. LDS 금속은 PCB 코일을 직접적으로 대체할 수 있지만, 설명된 제한들의 ah는 적용될 수 있다(동일 평면 대 근접, 최소 인덕턴스 등).
3. 근접 센서
집게부 각도는 근접 센서에 의해 검출될 수 있다. 근접 센서는 금속 타깃의 동일 평면(또는 실질적으로 동일 평면) 이동을 측정하는 것과는 대조적으로, 센서 코일과 금속 타깃 사이의 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 근접 센서는 패들(329)을 향하는 핸드피스 보디의 표면에 대한 패들(329)의 위치를 직접 검출할 수 있다. 상기 방법은 외부 작동기(자석)를 필요로 하지 않고 패들의 움직임을 직접 검출함으로써, 외부 전자기 간섭에 본질적으로 탄력적이고 기계적인 설계를 단순화한다. 근접 센서는, 예를 들어, 텍사스 인스트루먼트(TI)로부터 입수가능한 IC들로 구현될 수 있다.
경우에 따라, 근접 센서는 패들(329)에 대향하도록 핸드피스 보디 내부에 배치될 수도 있다. 일부 경우에, 도 14에 도시된 바와 같이, 근접 센서는 다수의 PCB 층을 가로질러 코일을 적층함으로써 형성될 수 있다. 센서 기하학적 구조가 일반적으로 더 유연하고 핸드피스와 같은 공간이 많지 않을 때 유용하기 때문에 이러한 설계가 유리할 수 있다. 따라서, 패들의 거리가 멀수록 TI 칩이 더 좋은 후보자가 된다. 경우에 따라, 근접 센서는 패들(329)의 내측에 핸드피스 보디의 측면과 대향하도록 배치될 수도 있다.
일부 경우에, 근접 센서는 IDT로부터 이용가능한 IC들로 구현될 수 있다. 이러한 경우에, IDT IC들은 핸드피스 보디 내부에 위치될 수 있고, 금속 타깃은 패들(329) 내에 또는 그 위에 있을 것이다. 패들(329)이 압축됨에 따라, 금속 타깃은 IDT IC들을 향해 이동할 것이고, 검출된 신호는 일반적으로 패들(329)이 핸드피스 보디에 접근함에 따라 더 강해질 수 있다. 이것은 일반적으로 선형 이동(근접성이 아님)을 검출하는 IDT IC들의 전통적인 사용의 변화이다. 이는 검출된 신호가 변화함에 따라(더 강해지기 때문에) 근접성을 검출할 수 있지만, 검출된 신호는 선형 경로를 따르지 않고, 오히려 비선형 또는 로그 경로를 따를 것이다. 그러나 알려진 변수를 사용하여 신호가 결정될 수 있다. TI 칩이 유효 코일 길이를 증가시키도록(예를 들어, 더 많은 PCB 층을 추가하도록) 구성될 수 있기 때문에, 'H 센서는 IDT 센서보다 더 양호한 근접 센서일 수 있다. TI 및 IDT 센서 모두는 약간의 최소 인덕턴스를 필요로 할 수 있다. 인덕턴스는 일반적으로 배치되는 센서 상의 PCB 코일의 양에 비례한다.
일부 경우에, 유도 감지에 사용되는 코일은 PCB 트레이스로서 구현될 수 있다. 일부 경우에, 도 14에 도시된 바와 같이, 코일은 핸드피스 자체의 내부 벽 상의 금속 형상(380)으로서 구현될 수 있다. 이 기술은 레이저 직접 구조화(LDS)라고 불리며, 매우 작고 공간 제약적인 RF 안테나에 사용될 수 있다. TI 또는 IDT 센서의 선택은 꼬리 또는 패들이 타깃으로 사용되는지에 따라 달라질 수 있다. TI 제품은 내부 처리가 덜 필요할 수 있다. 이러한 더 많은 '처리되지 않은' 값을 사용하면 이 구현을 쉽게 정리할 수 있다. LDS 금속은 PCB 코일을 직접 대체할 수 있지만, 설명된 모든 제한(동일 평면면 대 근접, 최소 인덕턴스 등)이 적용될 수 있다.
4. 스프링 압축
집게부 각도는 패들(329)에 대한 저항을 제공하는 스프링(348)의 압축을 직접 검출함으로써 얻어질 수 있다(예를 들어, 도 11b 참조). 이때, 인덕터는 와이어의 충전 코일이고, 스프링은 와이어의 강성 코일일 수 있다. 스프링이 교류로 충전되면 인덕터처럼 거동하게 된다. 스프링의 압축은 인덕턴스의 선형 변화를 야기할 것이다. 후처리는 인덕턴스 센서의 출력을 선형화하는데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 스프링은 최소 인덕턴스를 충족시키기 위해 명시적 인덕터를 가질 수 있다. 스프링 방법은 본질적으로 선형이기 때문에 유리할 수 있다. 도 33을 참조하면, 코일(또는 스프링)(345)의 인덕턴스는 다음과 같이 주어진다. 스프링이 압축되면 길이가 변화하여(작은 1) 인덕턴스에 선형적인 영향을 미친다. 이는 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112021057426214-pct00001
여기서,
Figure 112021057426214-pct00002
= 헨리의 코일의 인덕턴스
Figure 112021057426214-pct00003
= 와이어 코일의 회전 수(직선 와이어 = 1)
Figure 112021057426214-pct00004
= 코어 물질의 투과도(절대적, 상대적이지 않음)
Figure 112021057426214-pct00005
= 상대 투과도, 무차원(공기의 경우 m0=1 )
Figure 112021057426214-pct00006
=1.26 x 10~6T ml At (자유 공간의 투과도)
Figure 112021057426214-pct00007
= 제곱미터 단위의 코일의 면적 = nr2
Figure 112021057426214-pct00008
= 미터 단위의 평균 코일 길이
존재 검출
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 핸드피스는 수술기구의 이동을 제어한다. 따라서, 예를 들어, 핸드피스가 작업자의 손에 의해 파지되거나 그에 인접하게 될 때와 같이 안전할 때 핸드피스를 활성화시키는 것이 안전을 위해 바람직하다. 존재 검출기는 핸드피스의 일정 거리 내에 사용자의 손이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. 일부 경우에, 이러한 거리는 수 밀리미터, 수 센티미터, 또는 수 인치일 수 있다. 일부 경우에, 존재 검출기는 핸드피스에 접촉하는 작업자의 손을 검출할 수 있다.
일부 경우에, 존재 검출기는 용량성 근접 센서일 수 있고, 센터 마운트(342) 상의 PCB 상에 배치될 수 있다(예를 들어, 도 10 참조). 존재 검출기는 추가적인 안전을 위해 2개의 중복 센서로 구현될 수 있다. 중복 센서는 금속으로 형성된 하부 및 상부 하우징(324, 322)을 충전하여 안테나 또는 감지-소자로 사용할 수 있다. 일부 경우에, 존재 검출기는 큰 용량성 근접 센서를 효과적으로 생성하기 위해 핸드피스의 경질 플라스틱 쉘 아래의 금속 코팅 또는 금속 쉘일 수 있다. 존재 검출기는, 예를 들어 마이크로칩 테크놀로지 주식회사로부터 입수가능한 IC들로 구현될 수 있다.
일부 경우에, 금속 쉘 또는 코팅을 사용하는 대신에, 도 14에 도시된 바와 같은 와이어가 핸드피스의 내부 길이 전체에 걸쳐 형성되어 안테나를 효과적으로 생성할 수 있다. 이 경우, 커버리지는 1차 경로에 비해 덜 균일할 수 있지만, 잠재적인 제조 이점이 있을 수 있다. 또한, 존재 검출기는 장갑을 낀 손 및 이중 장갑을 낀 손을 검출할 수 있다. 존재 검출기는, 사용자가 핸드피스를 가볍게 터치하거나 또는 핸드피스를 전혀 터치하지 않을 때에도, 예를 들어 수 밀리미터 떨어져 있을 때에도, 근접을 검출하기 위해 센서를 교정할 수 있다. 존재 검출기는 또한 다양한 재료들, 예를 들어, 손이 원하는 근접도 내에 있는지(직접 결합되는지 또는 허용 거리 내에 있는지), 장갑을 낀 손이 원하는 근접도 내에 있는지 또는 상이한 원치 않는 물체가 원하는 근접도 내에 있는지 여부를 검출하고 구별할 수 있다. 이는 핸드피스의 의도하지 않은 접촉을 피하고, 작업자의 손(또는 장갑을 낀 손)이 원하는 근접도 내에 있을 때에만 존재가 검출될 수 있도록 하는 것이 중요할 수 있다. 이 모드의 장점은 사용자가 손가락이나 손을 핸드그립 상에서 움직일 때 핸드피스가 수술 시스템을 제어하는 것으로부터 움켜잡거나 풀지 않는다는 것이다.
입력 제어 인터페이스
사용자 또는 작업자 입력들은 다수의 상이한 방식들로 로봇 수술 시스템(100)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 핸드피스(122, 124)의 이동은 수술기구나 카메라와 같은 도구를 제어하기 위한 사용자 입력을 제공하는데 사용될 수 있다. 다른 예로서, 워크 스테이션(102)의 하부에 배치된 풋 페달(126)은 기구 클러칭과 같은 특정 기능을 수행하는데 사용되는 사용자 입력을 제공할 수 있다.
핸드피스 보디의 상부 표면에 마련된 입력 제어 인터페이스(326a)를 통해 다른 사용자 입력(이하, '추가 사용자 입력' 또는 '제2 사용자 입력'과 혼용될 수 있음)이 제공될 수 있다. 입력 제어 인터페이스(326a)(예를 들어, 도 3b 참조)는 로봇 수술 시스템(100)을 위한 다수의 기능들을 제어하도록 구성될 수 있다. 입력 제어 인터페이스(326a)는 수술기구를 제어하기 위한 입력을 수신할 수 있다. 또한, 입력 제어 인터페이스(326a)는 카메라를 줌 인 또는 줌 아웃하기 위한 다른 입력을 수신할 수 있다. 또한, 입력 제어 인터페이스(326a)는 일루미네이터를 온/오프하기 위한 다른 입력을 수신할 수 있다. 입력 제어 인터페이스(326a)는 또한 풋 페달(126)과 같은 다른 입력 메커니즘에 의해 제공될 수 있는 사용자 입력을 제공하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 입력 제어 인터페이스(326a)는 작업자가 조작하면서 파지한 핸드피스에 위치하므로, 사용자 입력이 풋 페달(126)보다 편리하고 정확하게 제공될 수 있다. 입력 제어 인터페이스는 기계적 스위치, 버튼, 레버, 휠, 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면으로 구현될 수 있다. 편의상, 이하에서는 트랙 패드 또는 터치 정전식 표면을 이용하여 공유 입력 제어, 제스처 제어 및 핸드피스 피드백 제어를 설명한다.
1. 트랙 패드
일부 경우에, 제2 PCB(326)(예를 들어, 도 10 참조)는 입력 제어 인터페이스로서 트랙 패드(326a)를 포함할 수 있다. 트랙 패드(326a)는 핸드피스(122)의 상부 표면에 배치될 수 있다. 트랙 패드(326a)는 기구 제어가 해제되는 카메라 제어 또는 기구 클러치와 같은 추가 사용자 입력을 수신하기 위해 사용될 수 있다. 트랙 패드(326a)는 다양한 제스처(이하, '도구 기능'과 혼용하여 사용함)로 직접적인 제스처 인식에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 트랙 패드(326a)는 어느 한 방향으로의 작업자의 손가락의 휘두르기, 어느 한 방향으로의 휘두르고 유지하기, 두드리기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기를 검출할 수 있다. 일부 경우에, 트랙 패드(326a)는 평균 작업자의 손가락(예를 들어, 검지 손가락 또는 엄지)의 손끝에 의해 입력을 수신할 수 있는 크기일 수 있다.
트랙 패드(326a)(트랙 패드 드라이버 포함)는 예를 들어 남아프리카의 아조텍으로부터 입수가능한 IC들로 구현될 수 있다. 아조텍 IC들은 내부-집적회로((I2C)를 통해 데이터를 제공하도록 구성될 수 있으며, 이는 워크 스테이션이 제스처들을 해석하게 할 수 있다. 일부 경우에, 도 15에 도시된 바와 같이, 트랙 패드(326a)는 감지 요소로서 그리드 패턴(326b)에 배치된 PCB 트레이스를 사용할 수 있다.
2. 정전식 터치 표면
일부 경우에, 제2 PCB(326)는 트랙 패드 대신에 또는 이에 더하여 정전식 터치 표면(326a)을 포함할 수 있다(예를 들어, 상이한 위치에 하나의 트랙 패드 및 하나의 정전식 터치 표면). 도 17a는 예시적인 정전식 터치 표면을 도시한다. 도 17a를 참조하면, 정전식 터치 표면(326a)은 매끄럽고 광택이 날 수 있다. 정전식 터치 표면(326a)은 예를 들어 패드 프린팅에 의해 만들어질 수 있다. 정전식 터치 표면(326a)은 정전식 슬라이드 요소를 직접 생성하기 위한 정전식 터치 IC일 수 있다. 일부 경우에, 도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이, (예를 들어, 개별 정전식 버튼으로서) 3개 또는 4개의 정전식 터치 엘리먼트(386, 388)가 제공될 수 있다. 도 16a 및 도 16b가 갈매기형(또는 'V' 형상) 및 직사각형 형상을 도시하지만, 정전식 터치 엘리먼트(386, 388)는 라인, 정사각형, 원, 타원형 또는 다른 다각형 형상과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 또한, 터치 입력 표면(326a)의 요구 사항에 따라 정전식 터치 엘리먼트의 개수는 3개 미만 또는 4개 이상일 수 있다. 일부 경우에, 정전식 터치 표면(326a)은 평균 작업자의 손가락(예를 들어, 검지 손가락 또는 엄지)의 손끝에 의해 입력을 수신할 수 있는 크기일 수 있다.
(정전식 터치 표면 드라이버를 포함하는) 정전식 터치 표면은, 예를 들어, 마이크로칩으로부터 이용가능한 IC들로 구현될 수 있다. 이러한 마이크로칩 장치에서, 다수의 정전식 터치 엘리먼트는 원하는 제스처들을 인식하기 위해 복잡한 프로그래밍 가능 논리 장치(CPLD)(필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA)와 개념적으로 유사)로 구현된 일련의 디지털 로직에 의해 판독될 수 있다. 마이크로칩 장치는 I2C를 통해 데이터를 제공하도록 구성될 수 있고, 이는 워크 스테이션이 제스처들을 해석하게 할 수 있다.
일부 경우에, 도 17b 및 17c에 도시된 바와 같이, 정전식 터치 드라이버 회로는 제스처 영역 바로 아래에 배치될 수 있다. 도 17c는 정전식 터치 표면(326a) 및 그 구동 회로를 포함하는 제2 PCB(326)의 단면도를 도시한다. 제2 PCB(326)는 정전식 터치 IC(359) 및 정전식 터치 표면(326a)이 부착되는 접착제(357)를 포함할 수 있다. 정전식 터치 IC(359)의 아래에는 다른 회로 부품들(361)이 배치될 수도 있다.
일부 경우에, 제2 PCB(326)는 두 상태 사이, 예를 들어, 기구 및 카메라 모드 사이에서 토글할 수 있는 정전식 버튼(미도시)을 포함할 수 있다. 정전식 버튼은 단일 또는 이중 클릭(또는 다중 클릭) 모드에서 사용할 수 있다. 입력 버튼/스위치의 경우, 정전식 슬라이더는 핸드피스로부터의 클러치 제어를 위해 사용될 수 있지만, 단일 캡 버튼은 압력 감지 입력(플렉스)에 의해 허용가능할 수 있다. 정전식 슬라이더는 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다. 마이크로프로세서의 사용은 본질적으로 더 조정가능하거나 맞춤가능한 것으로서 유익할 수 있다. 동일한 마이크로프로세서는 존재 검출을 제어하는데 사용될 수 있다. 마이크로프로세서는 또한 햅틱 엔진들을 구동할 수 있다.
3. 힘 감지 저항기
터치 입력 인터페이스(326a)는 힘 감지 저항기으로 구현될 수 있다. 힘 감지 저항기는 터치 영역 아래에 포함될 수 있고, 더욱 견고하고 사용자 친화적으로 만들어질 수 있다. 클릭 제스처가 요구되는 경우, 누름 요소 이외에 정전식 요소가 트리거될 수 있다. 이 버튼은 정전식 터치 버튼을 실제 버튼처럼 느낄 수 있게 한다.
공유 입력 제어
일부 경우에, 로봇 수술 시스템의 다양한 양태의 이동을 유도하는데 필요한 입력 제어의 수를 최소화하기 위해, 특정 입력 제어가 공유될 수 있다. 이는 부주의한 제어 및/또는 인지 과부하와 같은 전반적인 시스템 혼란을 줄일 수 있습니다.
일부 경우에, 동일한 트랙 패드(326a)는 2개 이상의 입력 제어의 기능을 수행하는데 사용될 수 있다. 입력 제어가 제1 특징/기능(예컨대, 기구 클러치)을 제어하기 위해 사용되는 경우, 제2 특징/기능(예컨대, 카메라 제어)이 비활성화될 수 있다. 경우에 따라, 제2 특징/기능과 제1 특징/기능은 항상 상호 배타적으로 별개로 작동될 수 있다. 즉, 동일한 입력 제어 인터페이스는 카메라 및 클러치와 같은 둘 이상의 서로 다른 장치들을 서로 다른 시간에 제어하기 위해 사용될 수 있다.
도 18은 일부 실시예들에 따른 공유된 입력 제어 프로세스(500)에 대한 플로우차트를 도시한다. 도 18을 참조하여, 핸드피스의 공유된 입력 제어 프로세스(500)에 대해 설명한다.
프로세스(500)가 특정 순서를 참조하여 본 명세서에서 설명되지만, 다양한 구현들에서, 본 명세서의 상태들은 상이한 순서로 수행되거나 생략될 수 있고, 추가적인 상태들이 추가될 수 있다. 프로세스(500)는 프로세서(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 이는 또한 도 19, 21, 22 및 26에 도시된 프로세스(600-900)에도 적용된다.
상태(410)에서, 작업자 입력이 제1 상태 또는 모드에서 수신되었는지가 결정된다. 작업자 입력은 입력 제어 인터페이스(326a)를 통해 수신될 수 있다(예를 들어, 도 3b 참조). 제1 상태 또는 모드는 제1 장치 작동 상태 또는 모드, 예컨대 카메라 제어 작업 모드 또는 기구 클러치 모드일 수 있다.
입력 제어 인터페이스(326a)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면일 수 있다. 트랙 패드는 트랙 패드의 제1 측면으로부터 제1 측면과 다른 트랙 패드의 제2 측면으로 휘두르기, 두드리기, 휘두르고 유지하기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 또는 여러 번 두드리고 유지하기, 또는 이들의 조합과 같은 종류의 작업자 입력 중 적어도 하나를 인식할 수 있다. 프로세서는 휘두르기, 휘두르고 유지하기, 두드리기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 및 여러 번 두드리고 유지하기에 기초하여 상이한 기능들을 수행할 수 있다. 정전식 터치 표면은 단일 클릭 또는 이중 클릭(또는 다중 클릭)을 감지할 수 있는 적어도 하나의 정전식 버튼을 포함할 수 있고, 프로세서는 단일 클릭 또는 다중 클릭에 기초하여 서로 다른 기능을 수행할 수 있다. 이 단락의 설명은 도 20에 도시된 카메라 제어 프로세스(600) 및 도 22에 도시된 기구 클러치 프로세스(700)에 적용된다.
상태(410)에서 작업자 입력이 제1 상태에서 수신되지 않은 것으로 결정된 경우, 상태(410)이 반복될 수 있다. 상태(410)에서 작업자 입력이 제1 상태 또는 모드에서 수신된 것으로 결정되면, 프로세서는 제1 상태에서 제1 기능을 제어하고, 제2 상태에서 제2 기능을 비활성화할 수 있다(상태(420)). 예를 들어, 핸드피스들(122/124)이 이동하더라도 수술기구(들)가 이동하지 않도록 프로세서는 핸드피스들(122/124)에 의한 기구 제어가 비활성화되는 동안 카메라 제어 모드에서 카메라 제어 기능의 활성화 및 비활성화를 제어할 수 있다.
상태(430)에서, 제1 상태가 제2 상태로 변경되었는지 또는 다른 상태로 변경되었는지가 결정된다. 제1 상태는 입력 제어 인터페이스(326)를 작동시킴으로써 제2 상태 또는 다른 상태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 카메라 제어 작업 모드는 기구 클러치 작동 모드로 변경될 수 있다. 상태(430)에서, 제1 상태가 제2 상태로 변경되지 않은 것으로 판단되면, 상태(420, 430)는 반복될 수 있다.
상태(430)에서, 제1 상태가 제2 상태로 변경된 것으로 판단되면, 프로세서는 제1 기능이 비활성화된 상태에서 제2 상태에서 제2 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어, 핸드피스들(122/124)이 이동하더라도 카메라가 이동하지 않도록 카메라 작동이 비활성화(상태(440))되는 동안 프로세서는 기구 클러치 모드에서 기구 클러치 제어 기능의 활성화 및 비활성화를 제어할 수 있다.
카메라 제어
도 19a 및 도 19b는 본 개시의 실시예들에 따른 카메라 제어 작업을 보여주는 개념도들을 도시한다. 도 20은 일부 실시예들에 따른 도 19a 및 도 19b에 도시된 카메라 제어 프로세스(600)에 대한 플로우차트를 도시한다.
도 20을 참조하면, 작업자의 손가락이 전방으로 휘두르기되어 핸드피스(122)의 입력 제어 인터페이스(326a) 상에 유지되었는지를 결정한다(상태(450)). 일부 경우에, 도 19a에 도시된 바와 같이, 입력 제어 인터페이스(326a) 상의 지점 A으로부터 지점 B으로의 작업자의 손가락(390)의 휘두르기는 i) 지점 A에서 작업자의 손가락(390)의 접촉을 검출하는 단계; ii) 손가락(390)이 입력 제어 인터페이스(326a)와 접촉한 채로 유지되었고 지점 B로 이동되었음을 검출하는 단계; 그리고 iii) 손가락(390)이 지점 B에 남아 있음을 검출하는 단계에 의해 결정될 수 있다. 상태(450)에서 작업자의 손가락이 휘두르기되고 유지되지 않은 것으로 결정되면, 상태(450)는 반복될 수 있다.
상태(450)에서 작업자의 손가락(390)이 전방으로 휘두르기되어 입력 제어 인터페이스(326a) 상에 유지된 것으로 결정되면, 입력 장치(132/112)와 수술기구의 연결은 비활성화되고, 기구는 비활성화되며, 입력 장치(132/112) 중 적어도 하나는 카메라와 연결된다(상태(460)). 즉, 도 19a에 도시된 바와 같이 카메라 제어 작업이 온(on)된다.
상태(470)에서, 카메라는 입력 장치(132/112) 중 적어도 하나를 재배치하고 및/또는 재배향함으로써 제어된다. 기구가 입력 장치(132/112)로부터 분리되기 때문에, 입력 장치(132/112)를 재배치하고 및/또는 재배향하는 것은 수술기구에 영향을 주지 않을 것이다(비활성화됨). 경우에 따라서는 수술 부위에 카메라가 하나만 있을 수도 있고, 입력 장치(132/112) 중 하나만이 카메라를 제어할 수도 있다. 이 경우, 다른 입력 장치의 이동은 카메라에 아무런 영향을 주지 않을 수 있다. 일부 경우에, 입력 장치(132/112) 둘 다는 입력 장치(132/112) 각각의 상대 이동을 서로 잠금하거나 입력 장치의 이동을 평균화함으로써 카메라를 이동시키는 데 사용될 수 있다.
상태(480)에서, 작업자의 손가락이 입력 제어 인터페이스(326a)의 지점 B으로부터 릴리스되었는지 여부가 도 19b에 도시된 바와 같이 결정된다. 상태(480)에서 작업자의 손가락이 릴리스되지 않은 것으로 판단되면, 상태(470, 480)이 반복될 수 있다.
상태(480)에서 작업자의 손가락(390)이 지점 B에서 릴리스되었다고 판단되면, 입력 장치(132/112)와 카메라의 결합이 해제되고, 카메라가 해제되고, 입력 장치(132/112) 중 적어도 하나가 수술기구와 결합된다(상태(490)). 즉, 도 19b에 도시된 바와 같이, 카메라 제어 작업을 오프(off)된다. 일부 경우에, 기구의 제어는 카메라 오프 시에 또는 풋 페달(126)을 두드리기하는 것과 같은 다른 후속적인 개입 이벤트 시에 자동으로 발생할 수 있다.
설명된 작업자 입력(앞으로 휘두르기 및 유지/릴리스) 및 대응하는 제어(카메라 제어 온 및 오프)는 단지 예일 뿐이고, 입력 제어 인터페이스 및 대응하는 제어에 의한 입력 타입의 많은 다른 조합이 가능하다. 예를 들어, 두드리기, 두드리고 유지하기, 여러 번 두드리기, 여러 번 두드리고 유지하기, 후방으로 휘두르기, 후방으로 휘두르고 유지하기, 여러 번 휘두르기(전방 또는 후방), 여러 번 휘두르기(전방 또는 후방) 및 유지하기, 또는 이들의 조합과 같은 작업자 입력이 카메라 제어 작업을 켜거나 끄는데 사용될 수 있다. 또한, 동일한 입력 제어 인터페이스가 하나 이상의 수술 장치와 연결된 다수의 기능에 대한 입력 제어를 공유할 수 있는 한, 작업자 입력은 기계적 스위치 또는 버튼, 레버, 셀프 센터링 휠, 또는 다른 비트랙 패드 또는 비-터치 정전식 표면과 같은 다른 입력 인터페이스를 통해 수신될 수 있다. 이 단락에 대한 설명은 아래의 기구 클러치 작업 절차에 적용된다.
기구 클러치
도 21a 및 도 21b는 본 개시의 일 실시예에 따른 기구 클러치 작동을 보여주는 개념도를 도시한다. 도 22는 일부 실시예에 따른 도 21a 및 도 21b에 도시된 기구 클러치 프로세스(700)에 대한 플로우차트를 도시한다.
입력 장치의 작동 동안, 작업자는 종종 장치 자체 또는 작업자의 팔의 기계적 한계에 기초하여 입력 장치를 재배치하는 물리적 한계에 도달할 것이다. 따라서, 기구 클러칭은 더 큰 작업 공간을 가능하게 하기 위해 입력 장치들을 재배치할 때 유리하다. 작업자가 자신의 작업 공간을 "재설정" 또는 "중심 재설정"할 수 있도록 하기 위해, 작업자는 제어된 슬레이브 기구와 입력 장치의 연결을 릴리스하도록 클러치할 것이다. 클러칭 시에, 기구들이 고정된 채로 있는 동안 입력 장치가 재배치될 수 있다. 언클러칭 시, 연결은 재확립될 것이다. 입력 장치 방향과 기구 엔드-이펙터의 방향 사이의 방향 오정렬과 같은 재결합 시에 도입된 임의의 에러는, 본 출원의 양수인에게 배정되고 그 전문이 참조로서 인용되는 미국 특허 공개 번호 2018/0271607 및 미국 특허 공개 번호 2018/0367777에 기재된 방법에 의해 교정될 수 있다.
도 22를 참조하면, 작업자의 손가락(390)이 입력 제어 인터페이스(326a) 상에서 후방으로 휘두르기되고 릴리스되었는지가 결정된다(상태(510)). 일부 경우에, 도 21a에 도시된 바와 같이, 입력 제어 인터페이스(326a) 상의 지점 B으로부터 지점 A으로의 작업자의 손가락(390)의 휘두르기는 i) 지점 B에 작업자의 손가락(390)의 접촉을 검출하는 단계; ii) 손가락(390)이 입력 제어 인터페이스(326a)와 접촉한 채로 남아 있고 지점 A로 이동되었음을 검출하는 단계; 그리고, iii) 지점 A에서 손가락(390)이 릴리스되었음을 검출하는 단계에 의해 결정될 수 있다. 상태(510)에서 작업자의 손가락이 후방으로 휘두르기 되고 릴리스된 것으로 결정되면, 상태(510)을 반복할 수 있다.
상태(510)에서 작업자의 손가락(390)이 후방으로 휘두르기 되고 입력 제어 인터페이스(326a) 상의 지점 A로부터 릴리스되었다고 결정되면, 입력 장치(132/112)와 수술기구의 연결이 비활성화되고, 기구가 비활성화된다(상태(520)).
상태(530)에서, 입력 장치(132/112)는 기구를 이동시키지 않고 재배치된다. 상태(520)에서 수술기구가 입력 장치(132/112)로부터 분리되었기 때문에, 입력 장치(132/112)의 이동은 기구에 영향을 주지 않을 것이다.
상태(540)에서, 작업자의 손가락(390)이 핸드피스(122)의 입력 제어 인터페이스(326) 상에서 다시 후방으로 휘두르기 되고 그로부터 릴리스되었는지가 결정된다(상태(510)). 이는 상태(510)와 관련하여 설명된 것과 동일한 방식으로 결정될 수 있다. 상태(540)에서 작업자의 손가락이 후방으로 휘두르기 되지 않고 릴리스되었다고 결정되면, 상태들(530, 540)이 반복될 수 있다.
상태(540)에서 작업자의 손가락(390)이 입력 제어 인터페이스(326) 상의 지점 A에서 후방으로 휘두르기 되고 다시 릴리스되었다고 결정되면, 입력 장치(132/112)와 수술기구의 연결이 재활성화된다(상태(550)). 도 20b를 참조하라. 수술기구가 입력 장치(132/112)와 연결되어 있기 때문에, 입력 장치(132/112)의 이동은 기구를 이동시킬 것이다.
일부 경우에, 기구의 제어는 디클러칭 시에 또는 풋 페달(126)을 두드리기하는 것과 같은 다른 후속 개재 이벤트 시에 자동으로 발생할 수 있다.
제스처 제어 (도구 기능 제어)
트랙 패드(326a)(예를 들어, 도 10 참조) 또는 다른 2차 제어 인터페이스를 사용하는 제스처 제어(이하 "도구 기능 제어"와 상호교환적으로 사용됨)는 시스템이 미리 설정된 루틴 및 기능을 수행하게 하는 것을 포함하여 다양한 방식으로 시스템이 기능하게 하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 트랙 패드(326a) 상의 한 측면으로부터 다른 측면으로 손가락의 휘두르기는 수술기구가 현재 있는 상태(예를 들어, 그 위치에 고정된 기구의 하나 이상의 조)에서 잠기게 할 수 있다. 이는 사용자가 입력 장치를 재배치하는 동안 수술기구가 그것이 파지하고 있는 것을 계속 파지하기를 사용자가 원하는 상황에 유용할 수 있다. 다른 예에서, 특정 제스처는 시스템이 특정 수술 루틴과 같은 미리 설정된 루틴을 수행하게 할 수 있다. 이러한 제스처와 그에 따른 "자동" 기능은 사용자의 피로를 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
도 23은 일부 실시예에 따른 제스처 제어 프로세스(800)에 대한 플로우차트를 도시한다. 제스처 제어 프로세스(800)는 프로세서(미도시)에 의해 수행될 수 있다. 도 23을 참조하여, 제스처 제어 프로세스(800)을 설명한다.
상태(610)에서, 작업자 입력이 수신되었는지 여부가 결정된다. 작업자 입력은 입력 제어 인터페이스(306a 또는 326a)(예를 들어, 도 3a 및 3b 참조)를 통해 수신될 수 있다. 상태(610)에서 작업자 입력이 수신되지 않은 것으로 결정되는 경우, 상태(610)이 반복될 수 있다.
상태(610)에서 작업자 입력이 수신되었다고 결정되면, 수신된 작업자 입력이 복수의 제스처들 또는 도구 기능들 중 하나 이상과 관련되는지 여부가 결정된다(상태(620)). 소정의 제스처 또는 도구 기능들은 소정의 방향으로 봉합(부분 또는 완전 봉합), 절단, 파지 또는 이동하는 등의 소정의 수술 루틴을 포함할 수 있다. 봉합은 완전 봉합과 부분 봉합을 포함할 수 있다. 소정의 수술 루틴은 수술 도구를 소정의 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 소정의 방향은 직선 방향, 곡선 방향, 시계 방향, 반시계 방향, 반원 방향 또는 원 방향을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 소정의 방향은 휘두르기/제스처 자체의 패턴에 기초할 수 있다(예를 들어, 곡선 제스처는 곡선 방향으로의 이동을 초래할 수 있다). 도구 기능들은 또한 카메라의 렌즈 세척, 카메라 줌 인 및 줌 아웃, 카메라로 대상을 따라 다니며 보여주기, 또는 카메라의 기울어짐을 포함할 수 있다.
입력 제어 인터페이스(326a)가 트랙 패드일 때, 트랙 패드는 트랙 패드 상의 제1 지점으로부터 트랙 패드 상의 제1 지점과 다른 제2 지점으로의 작업자의 손가락의 휘두르기를 감지할 수 있고, 프로세서는 현재 수술 위치에 인접하여 유지되도록 수술 도구를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 현재 수술 위치에 잠기도록 수술 도구를 제어할 수 있다. 작업자 입력에 대응하는 소정의 도구 기능은 프로세서와 데이터 통신하는 메모리에 저장될 수 있다.
상태(620)에서 작업자 입력이 소정의 도구 기능과 관련된 것으로 결정된 경우, 프로세서는 소정의 도구 기능을 수행할 수 있다(상태(630)). 상태(620)에서 작업자 입력이 소정의 도구 기능들과 관련되지 않는 것으로 결정되면, 프로세서는 소정의 도구 기능들과 관련되지 않는 정상 입력 제어 기능들을 수행할 수 있다(상태(640)).
핸드피스 피드백 제어
작업자가 입력 장치를 조작하면, 핸드피스는 작업자에게 피드백을 제공할 수 있다. 경우에 따라서는, 작업자가 제1 모드에서 제1 모드와 상이한 제2 모드로 기능을 전환할 때 피드백이 제공될 수도 있다. 피드백은 햅틱 피드백, 시각적 피드백, 청각적 피드백, 촉각적 피드백, 힘 피드백 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 피드백 기능은 다른 모드 사이에서 기능이 전환될 때 통지될 수 있기 때문에 작업자 또는 사용자에게 유용할 수 있다. 이는, 작업자가 그들의 입력이 시스템에 의해 적절하게 수신되었다는 것을 피드백에 의해 확신할 수 있고, 따라서 그 또는 그녀는 의도된 특정 작동 모드에 있다는 것을 보장할 수 있기 때문에, 안전성을 향상시킬 수 있다. 피드백 장치는 피드백의 더 나은 또는 더 중요한 느낌을 용이하게 하기 위해 사용자의 손바닥과 접촉하는 핸드피스의 부분에 위치될 수 있다. 피드백 장치에 의해 제공되는 작동의 유형들은, 예를 들어 사용자가 피드백 단독에 기초하여 그들이 활성화한 기능을 결정하도록 허용하기 위해, 각각의 기능에 대해 상이할 수 있다. 피드백의 종류는 사용자에 의해 설정 가능하다. 사용자는 특히 비수술 환경, 예를 들어, 자동차, 전화 또는 태블릿 등에서 친숙한 신호/패턴의 관점에서 개인적인 선호에 기초한 변경을 가능하기를 원할 수 있다. 일부 경우에, 피드백 장치의 구동기 또는 제어기는 핸드피스 외부에, 예를 들어 워크 스테이션(102) 내의 어딘가에 위치될 수 있는 반면, 작업자가 기능 변경 시에 핸드피스에 의해 피드백을 제공받을 수 있는 한 피드백 장치의 액추에이터는 핸드피스에 위치될 수 있다. 일부 경우에, 사용자가 피드백을 더 잘 인식하고 및/또는 다양한 유형의 피드백을 구별하는 것을 용이하게 하기 위해, 다중 피드백 장치가 상이한 위치에서 핸드피스 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 피드백 장치는 손바닥에 접촉할 핸드피스의 부분에 포함될 수 있는 반면, 제2 피드백 장치는 사용자의 엄지에 의해 접촉되는 위치 근처 또는 핸드피스의 원위 부분 근처(도 25a 344 근처에 도시된 바와 같음)의 핸드피스의 부분에 포함될 수 있다.
도 24는 일부 실시예에 따른 핸드피스 피드백 제어 프로세스(900)에 대한 플로우차트를 도시한다. 프로세스(900)는 프로세서 또는 제어기에 의해 수행될 수 있다. 도 24를 참조하여, 핸드피스 피드백 제어 프로세스(900)가 설명될 것이다.
상태(810)에서 제1 모드에서 제2 모드로 기능이 전환되었는지 여부가 결정된다. 작동 중에, 작업자는 모드들 사이에서 기능을 스위칭할 수 있다. 경우에 따라, 기능 전환은 입력 제어 인터페이스(326a)에 의해 감지될 수 있다. 기능은 수술 부위를 촬영하는 카메라, 손잡이 장치의 위치를 변경하는 기구 클러칭, 사전 설정된 수술 루틴, 또는 수술 도구를 제어하는 다른 작동을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 기능이 카메라를 제어하는 경우, 제1 모드는 카메라 제어를 활성화하고, 제2 모드는 카메라 제어를 비활성화할 수 있다. 어떤 경우에, 기능이 기구 클러칭일 때, 제1 모드는 기구 클러칭을 활성화하고, 제2 모드는 기구 클러칭을 비활성화할 수 있다. 이러한 기능 전환은 로봇 수술 시스템(100)의 손잡이 장치(122/124) 또는 풋 페달(126)에서 발생할 수 있다. 기능 전환은 핸드피스 및/또는 풋 페달(126)에서 발생할 수 있다. 상태(810)에서 기능 전환이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 상태(810)을 반복할 수 있다.
상태(810)에서 제1 모드에서 제2 모드로 기능이 전환되었다고 판단되면, 프로세서는 작업자에게 피드백을 제공할 수 있다(상태(820)). 피드백은 모드 변경에 대해 작업자에게 통지할 수 있는 햅틱, 시각적, 청각적, 촉각적, 힘 또는 임의의 다른 피드백, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 피드백이 제공된 후, 핸드피스는 제2(다른) 모드로 작동할 수 있다(상태(830)). 예를 들어, 카메라와 핸드피스의 연결이 재활성화되면, 작업자는 핸드피스들 중 적어도 하나를 이용하여 카메라를 계속 제어할 수 있다.
상태(840)에서, 기능이 제2 모드에서 다른 모드(예를 들어, 제1 모드 또는 제 3 모드)로 전환되었는지가 다시 결정된다. 상태(840)에서 제2 모드에서 다른 모드로 기능이 전환되지 않은 것으로 결정되면, 상태들(830,840)이 반복될 수 있다. 상태(840)에서 제1 모드로부터 다른 모드로 기능이 전환되었다고 결정되면, 프로세서는 작업자에게 피드백을 제공할 수 있다(상태(850)). 프로세서는 상태들(810, 820)과 실질적으로 동일한 방식으로 상태들(840, 850)을 수행할 수 있다.
1. 햅틱 피드백
핸드피스 피드백 장치는 햅틱 피드백 장치를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 햅틱 피드백 장치는 햅틱 액추에이터 및 햅틱 드라이버를 포함할 수 있다. 햅틱 액추에이터는 텍사스 인스트루먼트로부터 입수가능한 모터 또는 액추에이터를 포함할 수 있다. 햅틱 액추에이터는 진동 형태의 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 드라이버(프로세서 또는 제어기)는 로봇 수술 기능이 제1 모드에서 제2 모드로 전환될 때 진동 피드백을 제공하도록 햅틱 액추에이터를 구동할 수 있다.
진동 피드백은 다양한 진동 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 진동은 상이한 강도 레벨, 상이한 지속 시간, 방향 또는 간격(다중 진동이 수반되는 경우)을 가질 수 있다. 또한, 서로 다른 타입의 또는 패턴의 진동이 서로 다른 모드 스위칭에 사용될 수 있으며, 사용자 구성이 될 수 있다. 또는 모든 모드 전환에 동일한 진동이 사용될 수 있다.
일부 경우에, 햅틱 드라이버는 예를 들어, 텍사스 인스트루먼트로부터 입수가능한 IC들로 구현될 수 있다. 'H IC들은 I2C로 제어 될 수 있으며 워크 스테이션에 의해 트리거될 수 있다.
일부 경우에, 도 25a에 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 장치(344)는 제스처 영역의 바로 앞에, 예를 들어 핸드피스의 센터 마운트(342) 상에 장착될 수 있다. 일부 경우에, 도 25b에 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 장치(344)는 하부 핸들/그립 요소(예를 들어, 상부 및 하부 하우징(324, 322)의 하부 영역 내부)에 장착될 수 있다. 그러나, 햅틱 피드백 장치(344)는 사용자가 하나의 모드에서 다른 모드로 전환할 때 햅틱 피드백을 제공할 수 있는 한, 핸드피스 내의 임의의 다른 영역에 장착될 수 있다. 일부 경우에, 햅틱 액추에이터는 핸드피스 내부에 제공될 수 있고, 햅틱 드라이버는 핸드피스 외부에, 예를 들어, 햅틱 드라이버가 햅틱 액추에이터를 원격으로 제어할 수 있는 워크 스테이션(102) 내의 어딘가에 위치될 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어 도면 25a 및 25b 부호 344에 도시된 바와 같이, 다중 햅틱 액추에이터가 핸드피스 내부에 제공될 수 있다.
2. 시각적 피드백
핸드피스 피드백 장치는 시각적 피드백 장치를 포함할 수 있다. 시각적 피드백 장치는 광원 및 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 제어기는, 서로 다른 모드 사이에서 기능이 전환되는지 여부를 감지하고, 감지된 기능 전환에 기초하여 광원이 발광하도록 제어할 수 있다. 광원은 LED와 같은 임의의 발광기 또는 발생기일 수 있다. 광원은 입력 제어 인터페이스(326a)의 주변에 배치될 수 있다. 그러나, 광원에 의해 방출된 광이 작업자에 의해 인식될 수 있는 한, 광원은 핸드피스 내의 임의의 다른 위치에 배치될 수 있다. 광원은 단일 색상 또는 다중 색상으로 발광할 수 있다. 광원은 특정 형상의 광을 방출할 수 있다. 서로 다른 형태 및/또는 색상은 스위칭될 기능의 서로 다른 모드에 따라 발광될 수 있으며, 사용자가 설정할 수 있다.
3. 청각적 피드백
핸드피스 피드백 장치는 청각적 피드백 장치를 포함할 수 있다. 청각적 피드백 장치는 스피커 및 제어기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 제어기는, 서로 다른 모드 간에 기능이 전환되는지 여부를 감지하고, 감지된 기능 전환에 기초하여 스피커가 소리를 내도록 제어할 수 있다. 스피커는 입력 제어 인터페이스(326a)의 주변에 배치될 수 있다.
그러나, 스피커는 작업자가 소리를 들을 수 있는 한 핸드피스의 내부 또는 외부의 임의의 다른 위치에 배치될 수 있다. 소리는 소리의 유형, 볼륨 레벨, 소리 지속 시간 또는 간격(여러 유형의 소리가 포함된 경우)에 따라 다양한 패턴을 가질 수 있습니다. 서로 다른 종류의 소리는 스위칭될 기능의 서로 다른 모드에 따라 출력될 수 있으며, 사용자가 설정할 수 있다.
4. 촉각적 피드백
핸드피스 피드백 장치는 기능 전환에 대응하여 촉각적 피드백을 제공하도록 구성된 촉각적 피드백 장치를 포함할 수 있다. 촉각적 피드백은 작업자가 핸드피스의 일부에 가질 수 있는 다양한 종류의 느낌을 포함할 수 있다. 핸드피스의 부분은 입력 제어 인터페이스(326a) 또는 작업자가 촉각적 피드백을 인식할 수 있는 핸드피스의 임의의 다른 위치일 수 있다. 촉각적 피드백은 범프, 빅, 그로우브, 립 또는 질감 차이(예를 들어, 입력 제어 인터페이스(326a)에서의 완만한 마무리를 위한 코스 마감) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 서로 다른 타입의 촉각적 피드백은 스위칭될 기능의 서로 다른 모드에 따라 제공될 수 있으며, 사용자가 설정할 수 있다.
5. 힘 피드백
핸드피스 피드백 장치는 기능 전환에 대응하여 촉각적 피드백을 제공하도록 구성된 힘 피드백 장치를 포함할 수 있다. 힘 피드백은 작업자가 핸드피스의 일부에서 감지할 수 있는 다양한 종류의 힘을 포함할 수 있다. 핸드피스의 부분은 입력 제어 인터페이스(326a) 또는 작업자가 힘 피드백을 인식할 수 있는 핸드피스 내의 임의의 다른 위치일 수 있다. 힘 피드백은 셀프 센터링 휠을 포함할 수 있다.
핸드피스 시스템 블록도
도 26은 일부 실시예에 따른 핸드피스(1000)의 블록도를 도시한다. 도 26을 참조하면, 핸드피스(1000)는 근접 검출기(910), 슬라이더 보드(920), 햅틱 피드백 장치(930), 자기 각도 인코더(940a) 및/또는 유도 센서(940b)를 포함하는 집게부 인코더(940), 및 통신 보드(950)를 포함한다. 도 26에는 다수의 별개의 구성요소들이 도시되어 있지만, 당업자라면 하나 이상의 구성요소들이 결합되거나 또는 공통적으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 근접 검출기(910), 자기 각도 인코더(940) 및/또는 유도 센서(950)는 단일 PCB, 예를 들어, 도 10에 대해 설명된 제1 PCB(350) 또는 제2 PCB(326)로 구현될 수 있다. 또한, 도 26에 도시된 구성요소들 중 적어도 하나는 복수의 별개의 구성요소들로 구현될 수도 있고, 생략될 수도 있다. 다른 예로서, 모든 구성요소들(910-950)은 하나의 PCB로 구현될 수 있다. 핸드피스(1000)의 내부 또는 외부에 배치된 다른 프로세서 또는 제어기는 또한 하나 이상의 구성요소들(910-950)를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
일부 경우에, 모든 구성요소들(910-950)는 핸드피스(900) 내부에 배치될 수 있다. 일부 경우에, 구성요소들(910-950) 중 적어도 하나는 핸드피스(900) 외부에, 예를 들어 워크 스테이션(102)(예를 들어, 도 1 참조)에서와 같은 로봇 수술 시스템(100)의 어딘가에 배치될 수 있다. 도 26은 모든 구성요소들(910-950)이 유선 네트워크를 통해 서로 데이터를 통신하는 것을 도시하지만, 구성요소들(910-950) 중 적어도 하나는 나머지 구성요소들 중 하나 이상과 무선으로 데이터를 통신할 수 있다.
근접 검출기 또는 존재 검출기(910)는 핸드피스(900)의 일정 거리 내에 사용자의 손이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. 근접 검출기(910)는 그 검출 결과를 통신 보드(950)에 제공하여, 그 검출 결과에 기초하여 해당 제어(예를 들어, 핸드피스의 활성화 또는 비활성화)를 수행할 수 있다. 존재 검출기(910)는 간단한 디지털 하이 및 로우와 같은 범용 출력을 통신 보드(950)에 제공할 수 있다. 근접 검출기(910)는, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 마이크로칩으로부터 이용가능한 정전식 근접 검출기로 구현될 수 있다.
슬라이더 보드(920)는 본 명세서에 설명된 트랙 패드 또는 정전식 터치 표면과 같은 입력 제어 인터페이스(326a)를 구동하는데 사용될 수 있다. 슬라이더 보드(920)는 감지 결과를 통신 보드(950)에 제공함으로써, 감지 결과에 기초하여 해당 제어(예를 들어, 제스처 제어, 공유 입력 제어, 추가 입력 제어 등)가 수행될 수 있다. 슬라이더 보드(920)는, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 마이크로칩으로부터 이용가능한 IC들로 구현될 수 있다.
햅틱 피드백 장치(930)는 작업자가 제1 모드에서 제1 모드와 상이한 제2 모드로 기능을 전환하는 경우, 작업자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 도 26에는 미도시되었지만, 다른 피드백 장치(시각적 피드백 장치, 청각적 피드백 장치, 촉각적 피드백 장치 또는 힘 피드백 장치) 중 적어도 하나가 핸드피스(1000)에 포함될 수도 있다. 햅틱 피드백 장치(930)는 통신 보드(950)를 통해 작업자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 피드백 장치(930)는, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 텍사스 인스트루먼트로부터 이용가능한 IC들로 구현될 수 있다.
집게부 인코더(또는 집게부 각도 검출기)(940)는 집게부 각도를 자기적으로 또는 유도적으로 검출하여 통신 보드(950)에 제공함으로써, 검출된 결과를 기초로 해당 제어(예를 들어, 수술기구의 턱 이동 제어)가 수행될 수 있다. 집게부 인코더(940)는 자기 각도 검출기(940a) 및/또는 유도 센서(940b)를 포함할 수 있다.
자기 각도 검출기(940a)는 도 10-11b에 도시된 와이퍼(370)에 부착되거나 일체로 형성된 자기 타깃의 각도 이동을 검출할 수 있다. 자기 각도 검출기(940a)는, 예를 들어, 본 명세서에서 논의된 바와 같은 MPS IC들 또는 ADI IC들로 구현될 수 있다.
유도 센서(940b)는 와이퍼(370) 또는 패들(329)에 형성된 금속 타깃의 움직임을 유도적으로 감지하여 집게부 각도를 검출할 수 있다. 유도 센서(940b)는 예를 들어, 본 명세서에서 논의된 바와 같은 TI IC들 또는 IDT IC들로 구현될 수 있다.
통신 보드(950)는 구성요소들(910-940) 또는 핸드피스(1000) 외부의 장치와 데이터를 통신하기 위해 사용될 수 있다. 통신 보드(950)는, 예를 들어, NXP 반도체로부터 이용가능한 IC들로 구현될 수 있다. NXP IC들은 모든 데이터를 차동 I2C 포맷으로 변환할 수 있다. 슬라이더 보드(920) 및 집게부 인코더(940)는 통신 보드(950)와의 통신을 위해 공유 I2C 버스를 사용할 수 있다. 그러나, 본 개시는 I2C 프로토콜에 한정되지 않으며, 직렬 주변기기 인터페이스(SPI) 또는 시스템 관리 버스(SMB us) 등의 다른 통신 프로토콜도 사용될 수 있다. 또한, 단순 직교 인코딩이 집게부 인코더(940)를 위해 사용될 수 있다.
핸드피스 인체공학적 특징들
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 작동 동안, 작업자는 핸드피스를 손으로 잡고, 핸드피스를 이동시켜, 기구가 핸드피스의 움직임을 모방한다. 예를 들어, 작업자는 핸드피스를 입력 장치로부터 밀고 당길 수 있고, 상향, 하향, 좌향, 우향 또는 대각선 방향으로 이동하거나, 핸드피스의 길이 방향 축을 중심으로 핸드피스를 회전시킬 수 있다. 또한, 작업자는 기구의 개폐 작동을 제어하기 위해 패들(329)을 개폐한다. 또한, 작동 중에, 작업자는 일반적으로 핸드피스를 작동시키는데 상당한 시간(예를 들어, 30분 내지 수 시간)을 소비한다. 따라서, 핸드피스는 사용자 친화적으로, 안전하게, 인체공학적으로, 사용자 피로 감소 및/또는 작동 효율을 개선하도록 설계 또는 구성되는 것이 바람직하다. 일부 경우에, 핸드피스는 다중 인체공학적 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 핸드피스의 일부 구성요소(예를 들어, 손바닥 그립, 목 부분, 패들, 경사진 상부, 리지, 피벗 조인트, 절개부 등)는 인체공학적인 형상 및/또는 크기로 형성될 수 있다.
1. 손바닥 그립
도 27은 일부 실시예에 따른 손바닥 그립 인체공학적 특징을 보여주는 우측 핸드피스(122)의 사시도를 도시한다. 도 28은 일부 실시예에 따라 사용자의 오른손에 의해 파지되는 도 27의 우측 핸드피스(122)의 사시도를 도시한다. 도 27을 참조하면, 핸드피스(122)는 손바닥 그립(303)을 포함한다. 손바닥 그립(이하, "핸들"과 상호교환적으로 사용됨)(303)은 작업자의 손바닥(750)(예를 들어, 도 28 참조)에 의해 파지되고 및/또는 지지되는 핸드피스(122)의 영역이다. 일부 경우에, 손바닥 그립(303)은 평균 작업자의 손바닥의 상당 부분이 안착되도록 충분히 길 수 있다. 이러한 설계는, 작업자가 더 길고 인체공학적으로 형상화된 손바닥 그립(303)을 사용하여 핸드피스(122)를 더욱 견고하고 편안하게 파지할 수 있다는 점에서, 선형 핸들 또는 만곡되지만 상대적으로 더 짧은 핸들에 비해 유리할 수 있다. 또한, 더 긴/더 큰 치수 및 인체공학적 설계로 인해, 손바닥 그립(303)은 작업자의 손바닥이 놓일 수 있는 더 큰 접촉 표면적을 가질 수 있다.
손바닥 그립(303)은 상부 그립(또는 상부)(303a), 중부 그립(또는 중부)(303b) 및 하부 그립(또는 하부)(303c)을 포함할 수 있다. 상부 그립(303a)은 목 부분(317)으로부터 근위 단부를 향해 연장될 수 있다. 중부 그립(303b)는 상부 그립(303a)로부터 하방으로 제1 각도로 연장된다. 하부 그립(303c)는 중부 그립(303b)로부터 제2 각도로 하방으로 연장된다. 제1 및 제2 각도는 실시예에 따라 동일하거나 다를 수 있다. 상부 및 하부 그립들(303a, 303c)은 전체적으로 손바닥 그립(303)이 실질적으로 계란 형상을 갖도록 중부 그립(303b)보다 좁은 직경 또는 폭을 가질 수 있다. 상부 그립(303a)의 폭 또는 직경은 목 부분(317)의 폭 또는 직경보다 클 수 있다. 상부 그립(303a)은 평균 작업자의 손가락(예를 들어, 엄지 또는 검지 손가락)의 적어도 일부가 편안하게 쉬거나 지지될 수 있게 하는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 중부 그립(303b)은 평균 작업자의 손바닥의 적어도 일부의 곡률에 대응되도록 만곡된 외부 표면을 가질 수 있다.
일부 경우에, 도 28에 도시된 바와 같이, 손바닥 그립(303)은 목 부분(317)과 둔각(760)을 형성할 수 있다. 둔각(760)은 평균 작업자의 손의 해부학적 구조에 대응할 수 있다. 둔각(760)은 도 28에 도시된 바와 같이 핸드피스(122)를 파지할 때 평균 작업자의 손의 자연스러운 곡률의 각도와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 경우에, 작업자의 엄지 손가락(730) 및 검지 손가락(740)은 핸드피스(122)의 길이 방향 축에 실질적으로 평행한 핸드피스(122)의 영역(예를 들어, 패들(329) 상의 또는 그 근처의 검지 손가락(740) 및 검지 손가락(740)의 반대측 상의 엄지 손가락(730)) 상에 위치될 수 있다. 또한, 손바닥(750)은 엄지 손가락(730)/검지 손가락(740)과 손바닥(750) 사이의 각도가 목 부분(317)과 손바닥 그립(303) 사이에 형성된 둔각과 실질적으로 유사할 수 있도록 손바닥 그립(303) 상에 위치될 수 있다. 손바닥 그립(303)의 기울어진 각도는 작업자에게 편안함을 제공하면서 손바닥(750)과의 최대 접촉을 제공할 수 있다. 작업자의 중지 손가락(736)은 패들(329)의 하향 연장부(764) 상에 위치될 수 있고(예를 들어, 도 29 참조), 다른 2개의 손가락(732, 734)은 손바닥 그립(303)의 일부 상에 안착될 수 있다.
이에 따라, 인체공학적 형태의 손바닥 그립 디자인은 사용자의 피로를 줄이고, 작동 효율을 향상시키면서 편안함과 편의성을 제공할 수 있다.
2. 목 부분
일부 경우에, 도 27에 도시된 바와 같이, 핸드피스(122)는 또한 상부 그립(303a)과 피벗 조인트(372) 사이에 위치된 목 부분(317)을 포함할 수 있다(도 11A 참조). 목 부분(317)은 상부 그립(303a)에 대해 감소된 단면 범위를 가질 수 있다. 목 부분(317)은 작업자의 손가락(예를 들어, 엄지 손가락(730) 또는 검지 손가락(740))이 편안하게 거치되도록 허용할 수 있다.
목 부분(317)이 상부 그립(303a)과 피벗 조인트(372) 사이에 위치되므로, 목 부분(317)은 패들(329)과 수평으로 중첩되지 않을 수 있다. 이는 작업자의 손가락이 패들(329)에 닿지 않고 거치되도록 할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 손바닥 그립(303)과 목 부분(317)은 함께 작업자가 패들 조작과 간섭하지 않고 하나 이상의 그의 손가락을 거치하면서 핸드피스(122)를 편안하게 파지할 수 있게 할 수 있다.
경우에 따라, 도 27에 도시된 바와 같이, 목 부분(317)은 측면에서 외측으로 돌출되는 돌출된 측면(317a)을 포함할 수 있다. 도 27에서는 하나의 돌출된 측면(317a)만을 도시하였으나, 목 부분(317)은 반대측에 다른 돌출된 면을 포함할 수 있다. 돌출된 면(317a)은 단독으로 또는 패들(329)의 볼록한 꼬리 단부(331)(아래의 도 29와 관련하여 설명됨)와 조합되어, 작업자들이 손목을 회전시킬 필요 없이, 돌출된 측면(317a) 및/또는 볼록한 꼬리 단부(331)를 손끝(들)으로 회전시킴으로써 핸드피스(122)의 길이 방향 축을 중심으로 핸드피스(122)를 보다 용이하게 롤링(회전)할 수 있게 한다. 다른 경우에, 이러한 핸드그립 회전 과정 동안, 작업자들은 단지 손바닥 그립(303)을 느슨하게 파지할 수 있다.
일부 경우에, 목 부분(317)의 돌출된 면(317a)은 볼록한 꼬리 단부(331)에 인접하거나 접촉될 수 있다. 돌출된 면(317a)은 볼록한 꼬리 단부(331)의 곡률과 실질적으로 동일하거나 유사한 곡률을 가질 수 있다. 돌출된 면(317a)과 동일 또는 유사한 곡률을 갖는 볼록한 꼬리 단부(331)의 조합은 작업자가 더 큰 볼록한 영역을 선회시킬 수 있기 때문에, 조합된 요소들(317a, 331)를 선회시킴으로써 작업자가 핸드피스(122)를 더 용이하게 롤링(회전)시킬 수 있게 한다.
따라서, 목 부분의 인체공학적 특성은 사용자의 피로를 줄이고, 작동 효율을 향상시키면서 편안함과 편리함을 제공할 수 있다.
3. 패들
도 29는 일부 실시예에 따른 패들 인체공학적 특징을 나타내는 우측 핸드피스(122)의 사시도를 도시한다. 도 30은 일부 실시예에 따른 도 29의 우측 핸드피스(122)의 패들(329)의 확대 사시도를 도시한다(무관한 요소 제거). 도 31은 일부 실시예에 따른 도 30의 패들(329)의 확대 좌측면도를 도시한다.
도 29를 참조하면, 패들(329)은 꼬리 단부(331) 및 패들 단부(333)를 포함한다. 패들(329)은 또한 상부(770) 및 하향 연장부(764)를 포함할 수 있다. 상부(770)는 꼬리 영역(762) 및 패들 영역(766)을 포함한다. 꼬리 영역(762)은 꼬리 단부(331) 및 꼬리 단부(331)에 인접한 비-꼬리 단부 영역을 포함할 수 있다. 하향 연장부(764)는 패들 영역(766)으로부터 하향 연장된다. 일부 경우에, 도 29에 도시된 바와 같이, 하향 연장부(764)의 좌측 및 우측 단부는 하향 연장부(764)의 상측이 하측의 폭보다 약간 큰 폭을 갖도록 크기설정될 수 있다. 꼬리 영역(762)은 작업자의 손에 의해 파지될 때 평균 작업자의 손가락(예를 들어, 검지 손가락)의 원위 지골을 수용하도록 크기설정될 수 있다. 하향 연장부(764)는 꼬리 영역(762)의 높이보다 큰 높이를 가질 수 있으며, 여기서 높이는 핸드피스 보디의 길이 방향 축에 실질적으로 수직인 방향으로 측정된다. 하향 연장부(764)는 검지 및 중지 손가락과 같은 작업자의 적어도 2개의 손가락을 수용하는 크기를 가질 수 있다.
일부 경우에, 꼬리 영역(762)의 외부 표면은 적어도 부분적으로 외측으로 만곡될 수 있다. 예를 들어, 외부 표면은 적어도 부분적으로 볼록하거나, 왕관형, 원호형 또는 반원형일 수 있다. 예를 들어, 꼬리 단부(331)의 외부 표면은 적어도 부분적으로 볼록하게 형성될 수 있다. 볼록한 꼬리 영역(762)은 단독으로 또는 목 부분(317)의 돌출된 측면(317a)과 조합하여, 작업자가 손목을 회전시킬 필요 없이 또는 단지 손바닥 그립(303)을 느슨하게 파지함으로써, 두 개의 돌출 요소들(762, 317a) 중 적어도 하나를 손끝(들)으로 회전시킴으로써, 핸드피스(122)의 길이 방향 축을 중심으로 핸드피스(122)를 더욱 용이하게 롤링(회전)할 수 있게 할 수 있다.
경우에 따라, 도 31에 도시된 바와 같이, 꼬리 단부(331)는 완전히 볼록할 수 있다. 예를 들어, 꼬리 단부(331)의 외부 표면은 볼록한 렌즈 형상을 가질 수 있다. 경우에 따라, 도 31에 도시된 바와 같이, 꼬리 단부(331)는 부분적으로 볼록할 수 있다. 이러한 경우에, 꼬리 단부(331)는 상부 볼록부(33la) 및 하부 실질적으로 편평한 부분(33lb)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하부(33lb)는 볼록할 수 있고, 상부(33la)는 실질적으로 편평할 수 있다. 꼬리 영역(762)의 나머지 부분은 꼬리 단부(331)보다 실질적으로 평평하거나, 볼록하거나, 덜 볼록할 수 있다.
일부 경우에, 외측 곡면 대신에 또는 그에 부가하여, 꼬리 단부(331)는 이격된 하나 이상의 개별 돌출부(미도시)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 꼬리 영역(762) 전체가 볼록하게 형성될 수도 있다. 패들 영역(766)은 꼬리 영역(762)보다 실질적으로 편평하거나 덜 볼록할 수 있다(곡률의 관점에서). 일부 경우에, 꼬리 영역(762)은 작업자가 작업자의 손끝(들)으로 핸드피스(122)를 보다 용이하게 회전시킬 수 있는 한 다른 형상 또는 구조를 포함할 수 있다.
하향 연장부(764)는 적어도 부분적으로 오목하거나 내측으로 만곡될 수 있다(꼬리 단부(331)에 대해 본 명세서에 설명된 곡률의 반대 곡선). 요홈부(764)는 작업자가 패들(329)을 파지하거나 손가락을 얹을 수 있도록 한다. 일부 경우에, 도 29 및 도 30에 도시된 바와 같이, 하향 연장부(764)의 전체가 오목할 수 있다. 경우에 따라, 하향 연장부(764)는 부분적으로 오목하게 형성될 수 있다.
따라서, 패들(329)의 인체공학적 특징(볼록한 꼬리 영역 및 오목한 하향 연장부)은 사용자의 피로를 줄이고 작동 효율을 향상시키면서 편안함과 편리함을 제공할 수 있다.
4. 경사진 상부
도 32는 일부 실시예에 따른 추가적인 핸드피스 인체공학적 특징을 보여주는 우측 핸드피스(122)의 배면도를 도시한다. 일부 경우에, 도 32에 도시된 바와 같이, 핸드피스(122)는 작업자의 손으로 핸드피스를 파지할 때 작업자의 검지 손가락이 위치되도록 구성되는 보디의 측면을 향해 경사진 경사진 상부 표면(780)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보디의 우측에 배치된 패들을 갖는 우측 핸드피스의 경우(예를 들어, 도 32 참조), 경사진 상부 표면(780)은 패들(329) 또는 절개부(336)를 향해 경사질 수 있다. 또 다른 예로, 보디(미도시)의 좌측에 배치된 패들을 갖는 우측 핸드피스의 경우, 경사진 상부 표면은 패들의 반대측에서 보디 측으로 기울어질 수 있다. 다른 예로서, 보디의 좌측에 배치된 패들을 갖는 좌측 핸드피스의 경우(예를 들어, 도 3a 참조), 경사진 상부 표면은 패들 또는 절개부을 향해 경사질 수 있다. 다른 예로서, 보디의 우측에 배치된 패들을 갖는 좌측 핸드피스의 경우(예를 들어, 도 6a 참조), 경사진 상부 표면은 패들의 반대측에서 보디의 측면을 향해 경사질 수 있다. 또 다른 예로서, 보디의 좌측 및 우측 모두에 배치된 패들을 갖는 핸드피스의 경우(예를 들어, 도 9 참조), 상부 표면은 상대적으로 편평하거나, 보디의 좌측 및 우측 각각을 향해 만곡되는 측면(또는 에지 부분들)을 가질 수 있다. 상부 표면의 곡률은 볼록한 곡률일 수 있다.
경사진 상부 표면(780)은, 입력 제어 인터페이스(326a)가 비-경사진 핸드피스 상부에 비해 패들(329)에 더 근접하기 때문에, 작업자가 입력 제어 인터페이스(326a)와 패들(329) 사이에서 검지 손가락을 용이하게 이동시킬 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 이에 따라, 경사진 상부(780)는 작업 효율을 향상시키면서 편리성을 제공할 수 있다.
5. 입력 제어 인터페이스 주변의 리지
일부 경우에, 도 27에 도시된 바와 같이, 핸드피스(122)는 입력 제어 인터페이스(326a) 주위에 리지(326b)를 포함할 수 있다. 리지(326b)는 입력 제어 인터페이스(326a)를 둘러싸고, 입력 제어 인터페이스(326a)의 에지로부터 상향으로 돌출되거나 상승된다. 리지(326b)는, 핸드피스(122)를 반드시 바라볼 필요 없이, 작업자가 작동 중에 입력 터치 인터페이스(326a)의 위치를 인식하는 것을 도울 수 있다. 도 27에서는 리지(326b)가 입력 제어 인터페이스(326a)를 완전히 둘러싸는 것으로 도시되어 있지만, 리지(326b)는 입력 제어 인터페이스(326a)를 단지 부분적으로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 일부 경우에, 리지(326b)는 입력 제어 인터페이스(326a)의 에지를 따라 이격된 복수의 개별 돌출부를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 리지(326b)는 입력 터치 인터페이스(326a)의 위치에 관하여 작업자에게 촉각적 피드백을 제공할 수 있는 다른 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 리지(326b)는 작동 효율 및 정확성을 향상시키면서 편리성을 제공할 수 있다.
6. 경사 영역
일부 경우에, 도 27에 도시된 바와 같이, 핸드피스(122)는 입력 제어 인터페이스(326a)의 목 부분(317)과 리지(326b) 사이에 경사 영역(319)을 포함할 수 있다. 목 부분(317)과 리지(326b) 사이 높이 차이가 있기 때문에, 두 요소들(317, 326a)은 경사 영역(319)을 통해 연결된다. 경사 영역(319)은 하방으로 만곡되거나 직선형으로 형성될 수 있다. 경우에 따라, 경사 영역(319)은 작업자가 손가락을 올려놓기 위해 사용될 수도 있다. 일부 경우에, 경사부(319)와 목 부분(317)은 함께 휴식을 위해 작업자의 손가락(예를 들어, 엄지 또는 검지 손가락)을 수용하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 경사 영역(319)은 보다 편안함을 제공할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 피로를 감소시킬 수 있다.
7. 피벗 조인트 및 패들 이동 메커니즘
도 11a 및 도 27을 참조하면, 피벗 조인트(327)는 핸드피스 보디 내부에 배치된다(도 11a 참조). 핸드피스 보디의 외부에 배치되는 피벗 조인트가 없기 때문에, 작업자가 피벗 조인트 및/또는 핸드피스 보디의 외부의 일부에 의해 손가락 끼임이 방지할 수 있다. 사용자 안전을 향상시키는 것 이외에, 핸드피스(122)는 피벗 조인트를 핸드피스 보디의 측면 외부 또는 측면 근처에 위치시키지 않음으로써 심미적으로 더 잘 그리고 더 잘 보일 수 있다. 또한, 와이퍼(370)와 조합하여(예를 들어, 도 11a 참조), 피벗 조인트(372)는 패들(329)을 핸드피스 보디에 더욱 견고하게 고정할 수 있다.
다시 도 11a를 참조하면, 패들(329) 및 와이퍼(370)는 서로 실질적으로 이격되고 평행한 관계로 연결되고 배열된다(도 11a의 화살표(371) 참조). 피벗 조인트(372)의 대향 측면들 상에 패들(329) 및 와이퍼(370)를 가지지만 이격되어 있는 것은 핸드피스의 컴팩트함을 허용한다. 그렇지 않고, 이들이 인라인이라면, 와이퍼(370)는 각도 변화를 검출하기에 충분한 간격을 갖기 위해 근위 단부를 향해 더 멀리 연장될 필요가 있을 것이다(본 명세서에 설명된 유도 검출기를 사용하는 경우 각도 검출 센서 또는 곡선형 코일 레이아웃 사용). 이는 또한 사용자에게 편안한 그립을 제공하기 위해 패들(329)이 보디 밖으로 및 이로부터 멀리 연장하게 할 수 있다.
일부 경우에, 도 11a에 도시된 바와 같이, 패들(329)은 피벗 조인트(372)와 교차하지 않는 중앙 길이 방향 축(371)을 가질 수 있다. 또한, 피벗 조인트(372)는 패들(329)의 길이 방향 축(371)보다 보디의 길이 방향 축(373)에 더 가깝게 보디 내부에 배치될 수 있다. 이러한 구조는 실질적으로 패들(329)의 전체가 보디 외부에 배치되도록 한다. 또한, 패들(329)의 길이 방향 축(371)은 폐쇄 위치에서 보디의 길이 방향 축(373)에 실질적으로 평행할 수 있다. 패들(329)의 완전한 폐쇄 및 평행한 배열은 기구가 패들(329)의 이동에 기초하여 완전히 폐쇄될 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 또한, 전술한 구조는 패들(329)의 내부 표면이 패들(329)에 대향하는 보디의 측면 상에 완만하게 착지하도록 한다. 이는 패들이 폐쇄될 때 패들(329)에 바람직하지 않은 물리적 충격을 갖거나 충돌하는 것을 방지할 수 있다.
일부 경우에, 도 11a에 도시된 바와 같이, 패들(329)의 꼬리 단부는 피벗 조인트(372)를 향해 각지거나, 경사지거나 또는 만곡되는 영역(375)을 포함할 수 있다. 각진 영역(375)은 패들(329)을 편리하게 개폐하기 위해 사용될 수 있다. 각진 영역(375)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 손바닥 그립(303)을 사용하지 않고 핸드피스를 편리하게 롤링하도록 만곡될 수 있다.
와이퍼(370)와 함께 피벗 조인트(372) 및 패들(329)의 인체공학적 구조에 의해, 회전 패들 운동을 선형 운동으로 변환하는 로드와 같은 기계적 패들 운동 검출 메커니즘이 요구되지 않는다. 따라서, 핸드피스를 보다 효율적으로 제조할 수 있고, 그리고/또는 집게부 각도 검출을 보다 정확하고 효율적으로 수행할 수 있다. 또한, 핸드피스는 사용자에 의해 보다 안전하게 운용될 수 있다.
8. 절개부
일부 경우에, 도 27에 도시된 바와 같이, 핸드피스(122)는 또한 패들(329)을 향하는 보디의 측면에 형성된 절개부(336)을 포함할 수 있다. 절개부(336)는 패들(329)을 수용하는 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 30에 도시된 바와 같이, 패들(329)의 내부 표면(329c)은 내측으로 만곡될 수 있고, 절개부(336)는 패들(329)의 만곡된 내부 표면(329c)을 수용하도록 대응되는 형상을 가질 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 패들(329)의 길이 방향 축(371)은 폐쇄 위치에서 보디의 길이 방향 축(373)에 실질적으로 평행할 수 있다. 절개부(336)는 패들(329)을 수용함으로써 패들(329)의 축들(371, 373)과 보디 사이의 평행 배치를 보다 용이하게 할 수 있다.
기타 변형
당업자는, 일부 실시예들에서, 추가적인 컴포넌트들 및/또는 단계들이 이용될 수 있고, 개시된 컴포넌트들 및/또는 단계들이 조합 또는 생략될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들이 로봇 수술 시스템과 관련하여 설명되지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에 기재된 시스템, 장치 및 방법은 다른 용도 중에서도 일반적으로 의료 절차에 적용될 수 있다. 다른 예로서, 특정 컴포넌트들은 원형 또는 원통형인 것으로 예시되거나 및/또는 기술될 수 있다. 일부 구현예들에서, 구성요소들은 추가적으로 또는 대안적으로 직선을 갖는 부분들과 같은 비원형 부분들을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 본 명세서에 기재된 임의의 액추에이터는 전기 모터와 같은 하나 이상의 모터를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 카메라의 틸트 및/또는 팬을 제어하는 것 이외에 또는 그 대신에, 롤(또는 스핀)이 제어될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 액추에이터들이 스핀을 제어하기 위해 제공될 수 있다.
설명은 본 명세서에 개시된 시스템들, 장치들 및 방법들의 특정 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 내용이 텍스트에 아무리 상세히 나타나더라도, 시스템, 장치 및 방법은 여러 가지 방법으로 실행될 수 있다. 본 개시의 특정 특징들 또는 양상들을 설명할 때 특정 용어의 사용은, 그 용어가 관련된 기술의 특징들 또는 양상들의 임의의 특정 특성들을 포함하는 것으로 한정되도록 본 명세서에서 재정의됨을 함축하기 위해 취해지지 않아야 한다.
본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 개조 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 개조 및 변경은 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 의도된다. 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 일 실시예에 포함된 구성 요소들이 다른 실시예들과 상호 교환될 수 있음을 이해할 것이다. 도시된 실시예로부터의 하나 이상의 부분은 임의의 조합으로 다른 도시된 실시예와 함께 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명되거나 및/또는 도면들에 도시된 다양한 구성요소들 중 임의의 것이 다른 실시예들에서 조합, 변경, 또는 배제될 수 있다.
본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수의 용도와 관련하여, 당업자들은 문맥 및/또는 적용에 적합한 바와 같이 복수로부터 단수로 및/또는 단수로부터 복수로 번역할 수 있다. 다양한 단일/복수의 순열은 명료성을 위해 본 명세서에서 명백하게 설명될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 방향성 용어들(예를 들어, 상부, 하부, 측면, 상부, 하부, 내측, 외측 등)은 일반적으로 도면에 도시된 방향성 또는 관점을 참조하여 사용되며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 여기에서 설명된 "상기"의 위치는 아래 또는 한 면 상의 위치를 의미할 수 있다. 따라서, 아래에 '상기'로 기재된 특징들은 어느 한 쪽 등에 포함될 수 있다.
본 출원에서 사용하는 용어는 일반적으로 "열린" 용어로 간주된다는 것(예: "포함"이라는 용어는 "적어도 포함"이라는 용어로 해석되어야 하며, "포함"이라는 용어는 "포함"이라는 용어는 "포함"이라는 용어로 해석되어야 한다)으로 해석되어야 한다. 특정 수의 도입된 청구범위 인용을 의도하는 경우, 그러한 의도는 청구범위 내에 명시적으로 인용될 것이며, 그러한 인용이 없는 경우 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것이 당해 기술 분야의 통상의 기술자들에 의해 더 이해될 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 첨부된 청구항들은 청구권 인용을 소개하기 위한 소개문구 "적어도 하나" 및 "하나 또는 그 이상"의 용법을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 문구들의 사용은, 동일한 청구항이 "하나 이상" 또는 "하나 이상"의 소개 문구들 및 "하나" 또는 "하나"(예를 들어, "하나" 및/또는 "하나"은 통상적으로 "하나 이상" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)과 같은 불명확한 문구들을 포함하는 경우에도, 불명확한 기고들 "하나" 또는 "하나"에 의한 청구인용의 도입이 그러한 소개 청구항을 포함하는 임의의 특정 청구항을 그러한 인용만을 포함하는 실시예들로 제한한다는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안된다. 청구권 표기를 도입하는데 사용된 명확한 기사의 용도에도 마찬가지이다. 또한, 비록 특정 수의 도입된 청구범위 인용이 명시적으로 인용되더라도, 당업자는 그러한 인용이 전형적으로 적어도 인용된 수(예를 들어, 다른 개조자 없이, "2개의 인용의 베어 인용에 대한 인용에 대한 인용은 통상적으로 적어도 2개의 인용을 의미하거나, 또는 2개 이상의 인용을 의미함)를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다.
본 출원에서 사용하는 "포함하는"은 "포함하는" 또는 "특징으로 하는"과 동의어이며, 포괄적 또는 개방-종료적이며, 추가, 인용되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다.
달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 또는 사용된 컨텍스트 내에서 이해되지 않는 한, "할 수 있다", "할 수 있다", "일 것이다", 또는 "일 것이다" 등의 조건어는 일반적으로 특정 실시예가 특정 특징, 요소, 및/또는 단계를 포함하지 않는다는 것을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징, 요소, 및/또는 단계가 하나 이상의 실시예에 대해 요구되는 임의의 방식으로 있거나, 또는 하나 이상의 실시예가 반드시 사용자 입력 또는 프롬프트를 갖거나 갖지 않고, 이들 특징, 요소, 및/또는 단계가 임의의 특정 실시예에 포함되거나 수행되어야 하는지를 결정하기 위한 로직을 포함한다는 것을 암시하도록 의도되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "대략", "대략", "대략", "일반적으로" 및 "실질적으로"와 같은, 본 명세서에서 사용되는 정도의 언어는 여전히 원하는 기능을 수행하고/하거나 원하는 결과를 달성하는 명시된 값, 양 또는 특성에 가까운 값, 양 또는 특성을 나타낸다. 예를 들어, 용어 "대략", "약", "일반적으로" 및 "실질적으로"는 10 % 미만, 5 % 미만, 1 % 미만, 명시된 양의 0.1 % 미만 및/또는 0.01 % 미만의 양을 의미할 수 있다.
또한, 설명, 청구항들, 또는 도면들에서든, 둘 이상의 대안적인 용어들을 제시하는 임의의 불합리한 단어 및/또는 문구는, 용어들 중 하나, 용어들 중 하나, 또는 양자의 용어들을 포함할 가능성을 고려하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 문구는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.또한, 본 명세서에서 사용되는 "각"이라는 용어는, 그 통상적 의미를 갖는 것 외에, "각"이라는 용어가 적용되는 요소들의 세트의 임의의 부분 집합을 의미할 수 있다.
"X, Y, 및 Z 중 적어도 하나"라는 문구와 같은 접속 언어는, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 항목, 용어 등이 X, Y, 또는 Z 중 어느 하나일 수 있다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥으로 달리 이해된다. 따라서, 이러한 결합 어는 일반적으로 특정 구체 예가 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나 및 Z 중 적어도 하나의 존재를 필요로한다는 것을 의미하는 것은 아니다.
여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합들로서 구현될 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성의 관점에서 일반적으로 전술되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지 또는 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부과되는 특정 애플리케이션 및 설계 제약에 의존한다. 설명된 기능은 각각의 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식으로 구현될 수 있지만, 이러한 구현 결정은 본 개시의 실시예의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 블록, 모듈 또는 회로는 본 명세서에서 설명되는 기능들을 수행하도록 설계된 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 애플리케이션 특정 집적회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래머블 로직 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성요소, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 장치들의 조합, 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계들은 하드웨어, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈, 또는 이들의 조합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 유형의, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 상의 하나 이상의 명령들 또는 코드들로서 저장 또는 전송될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM, 플레시 메모리, ROM, EPROM, EEPROM, 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, CD ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 저장 매체는 프로세서에 결합되어 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 또는, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 디스크 및 디스크는 CD, 레이저 디스크, 광 디스크, DVD, 플로피 디스크 및 블루 레이 디스크 등으로 구성되며, 통상적으로 디스크는 자기적으로 데이터를 재생하고, 레이저는 광학적으로 데이터를 재생한다. 이러한 조합들은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 구현될 수 있다. ASIC은 사용자 단말에 상주할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말 내에 이산 컴포넌트들로서 상주할 수 있다.
설명은 본 개시의 시스템들, 장치들, 장치들, 방법들 및 물질들의 실시예들을 개시한다. 본 개시는 부품, 부품, 요소, 스텝, 및 재료에서의 개조뿐만 아니라 제조 방법 및 장비에서의 개조에 민감하다. 이러한 개조들은 본 개시의 개시 또는 본 개시의 실시를 고려하여 당업자들에게 명백해질 것이다. 결과적으로, 본 개시는 본 명세서에 개시된 특정 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 이하의 청구항들에 구체화된 본 개시의 범위 및 사상 내에 속하는 모든 변경들 및 대체들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (30)

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  2. 삭제
  3. 로봇 수술 시스템에서 도구를 제어하기 위한 손 제어 장치에 있어서,
    근위 단부 및 수술기구를 제어하도록 구성된 입력 장치에 결합되도록 구성된 말단에 위치한 인터페이스 단부를 포함하는 보디;및
    상기 보디 내에 또는 상에 위치하고, 제1 모드에서 상기 제1 모드와 상이한 제2 모드로 상기 손 제어 장치의 기능이 변경되는 것에 대응하여 사용자에게 피드백을 제공하도록 구성된 피드백 장치를 포함하고,
    상기 피드백 장치는 상기 기능의 변경에 대응하여 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된 햅틱 피드백 장치를 포함하고, 상기 햅틱 피드백 장치는 햅틱 액추에이터 및 상기 기능의 변경을 감지하고 그에 대응하여 진동하도록 상기 햅틱 액추에이터를 작동시키도록 구성된 제어기를 포함하는, 손 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 보디의 상부 표면에 형성되고 추가 사용자 입력을 수신하도록 구성되는 입력 제어 인터페이스를 더 포함하고, 상기 햅틱 액추에이터는 상기 입력 제어 인터페이스에 인접하게 배치되는 손 제어 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기능은 수술 부위를 촬영하는 카메라 제어, 손 제어 장치의 위치 변경을 위한 기구 클러칭, 사전 설정된 수술 루틴, 또는 상기 수술기구를 제어하는 작동 중 적어도 하나를 포함하는 손 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기능이 상기 카메라 제어를 포함하는 경우, 상기 제1 모드는 상기 카메라의 제어를 활성화하는 것을 포함하고, 상기 제2 모드는 상기 카메라의 제어를 비활성화 하는 것을 포함하는 손 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기능이 기구 클러칭을 포함할 때, 상기 제1 모드는 기구 클러칭을 활성화하는 것을 포함하고, 상기 제2 모드는 기구 클러칭을 비활성화하는 것을 포함하는 손 제어 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 기능의 변경은 상기 보디를 재위치시키거나 상기 보디로부터 멀리 떨어진 상기 로봇 수술 시스템의 2차적인 입력으로부터 발생되는 손 제어 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 피드백 장치는 상기 기능의 변경에 대응하여 시각적 피드백을 제공하도록 구성된 시각적 피드백 장치를 포함하는 손 제어 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 피드백 장치는 상기 기능의 변경에 대응하여 청각적 피드백을 제공하도록 구성된 청각적 피드백 장치를 포함하는 손 제어 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 피드백 장치는 상기 기능의 변경에 대응하여 촉각적 피드백을 제공하도록 구성된 촉각적 피드백 장치를 포함하고, 상기 촉각적 피드백은 범프(bump), 빅(beak), 그로우브(grove), 립(lip), 또는 질감 차이 중 적어도 하나를 포함하는 손 제어 장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 피드백 장치는 상기 기능의 변경에 대응하여 힘 피드백을 제공하도록 구성된 힘 피드백 장치를 포함하는 손 제어 장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 피드백 장치는 상기 기능의 상이한 변경에 대응하여 상이한 피드백을 제공하도록 구성되는 손 제어 장치.
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