KR102527450B1

KR102527450B1 - 관절형 전기수술 도구

Info

Publication number: KR102527450B1
Application number: KR1020197023830A
Authority: KR
Inventors: 케빈 디. 펠더; 메리 티. 카터; 미첼 지. 브루휠러; 콜 콘스타티뉴; 제프레이 차그넌; 다니엘 제이. 야스박; 케빈 델시그노; 베아체슬라브 지. 아라바기
Original assignee: 에티컨, 엘엘씨
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2023-05-03
Also published as: CN110248615A; KR20190109449A; JP2020505128A; JP7179737B2; EP3570770B1; US10758298B2; EP3570770A1; EP4159148A1; US20180206904A1; WO2018134712A1; CN110248615B

Abstract

관절형 전기수술 도구를 위한 다양한 예시적인 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다. 일반적으로, 수술 도구(200)는 수술 도구(200)의 제1 및 제2 조인트(222, 224)에서 선택적으로 피봇함으로써 2개의 평면 내에서 관절운동하도록 구성될 수 있다. 수술 도구(200)는 관절운동을 용이하게 하도록 구성되는 복수의 케이블(226a 내지 226d)을 포함할 수 있다. 케이블(226a 내지 226d) 각각은 제1 및 제2 조인트(222, 224)에서 휘어지거나 굽혀지도록 구성될 수 있고, 제1 및 제2 조인트(222, 224)에서 피봇을 유발하기 위해 선택적으로 작동되도록 구성될 수 있다. 수술 도구(200)는 제1 및 제2 조인트(222, 224)에서의 피봇과 같은, 수술 도구(200)와 관련된 다양한 이동 및 동작을 제어하도록 구성되는 로봇 수술 시스템(100)에 해제가능하게 결합되도록 구성될 수 있다.

Description

관절형 전기수술 도구

로봇 수술(robotic surgery), 특히 관절형 전기수술 도구(articulating electrosurgical tool)를 위한 방법 및 장치가 제공된다.

최소 침습 수술(minimally invasive surgical, MIS) 기구는 흔히 감소된 수술후 회복 시간 및 최소한의 흉터로 인해 전통적인 개복 수술 장치에 비해 바람직하다. 복강경 수술은 하나 이상의 작은 절개부가 복부에 형성되고 투관침(trocar)이 절개부를 통해 삽입되어 복강으로의 접근을 제공하는 경로를 형성하는 MIS 절차의 하나의 유형이다. 투관침은 다양한 기구 및 도구를 복강 내로 도입할 뿐만 아니라, 복벽을 기관(organ) 위로 거상시키기 위한 통기(insufflation)를 제공하기 위해 사용된다. 기구 및 도구는 진단 또는 치료 효과를 달성하기 위해 다수의 방식으로 조직과 맞물리고 그리고/또는 조직을 처치하기 위해 사용될 수 있다. 내시경 수술은 긴 가요성 샤프트(elongate flexible shaft)가 자연 개구부(natural orifice)를 통해 신체 내로 도입되는 MIS 절차의 다른 유형이다.

전통적인 최소 침습 수술 기구 및 기술이 매우 효과적인 것으로 판명되었지만, 보다 새로운 시스템이 훨씬 더 많은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전통적인 최소 침습 수술 기구는 흔히 외과의사에게 개복 수술에서 발견되는 도구 배치의 유연성을 제공하지 않는다. 작은 절개부를 통해 기구로 수술 부위에 접근하는 데 어려움이 있다. 또한, 전형적인 내시경 기구의 추가된 길이는 흔히 조직 및 기관에 의해 엔드 이펙터(end effector)에 가해지는 힘을 느끼는 외과의사의 능력을 감소시킨다. 또한, 실제 엔드 이펙터 이동과의 텔레비전 모니터 상의 이미지에서 본 바와 같은 기구의 엔드 이펙터의 이동의 조정이 특히 어려운데, 왜냐하면 이미지에서 인지되는 바와 같은 이동이 통상적으로 실제 엔드 이펙터 이동과 직관적으로 대응하지 않기 때문이다. 따라서, 수술 기구 이동 입력에 대한 직관적인 응답의 결여가 흔히 경험된다. 내시경 도구의 직관성(intuitiveness), 기민성(dexterity), 및 민감성(sensitivity)의 그러한 결여는 최소 침습 수술의 사용의 증가에 장애가 되는 것으로 밝혀졌다.

수년간, 다양한 최소 침습 로봇 시스템이 수술 기민성을 증가시키기 위해서뿐만 아니라 외과의사가 직관적인 방식으로 환자를 수술하도록 허용하기 위해 개발되었다. 원격수술(telesurgery)은 외과의사가 수동으로 도구를 직접 파지하고 이동시키기보다는, 소정 형태의 원격 제어, 예컨대 서보메커니즘(servomechanism) 등을 사용하여 수술 기구 이동을 조작하는 시스템을 사용하는 외과 수술에 대한 일반적인 용어이다. 그러한 원격수술 시스템에서, 외과의사는 전형적으로 환자로부터 원격의 위치에서 시각 디스플레이 상에 수술 부위의 이미지를 제공받는다. 외과의사는 전형적으로 수술 절차 중에 시각 디스플레이 상의 엔드 이펙터 이동을 관찰하면서 환자로부터 원격의 위치에서 수술 절차를 수행할 수 있다. 전형적으로 시각 디스플레이 상의 수술 부위의 3차원 이미지를 관찰하면서, 외과의사는 원격 위치에서 마스터 제어 장치(master control device)를 조작함으로써 환자에게 수술 절차를 수행하며, 이러한 마스터 제어 장치는 원격 제어 기구의 운동을 제어한다.

로봇 수술 분야에서 상당한 진전이 이루어졌지만, 로봇 수술에 사용하기 위한 개선된 방법, 시스템, 및 장치가 여전히 필요하다.

일반적으로, 관절형 전기수술 도구를 위한 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다.

일 태양에서, 일 실시예에서 긴 샤프트, 및 조직과 맞물리고 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 엔드 이펙터를 포함하는 수술 장치가 제공된다. 엔드 이펙터는 제1 평면을 따라 그리고 제2 평면을 횡단하는 제2 평면을 따라 긴 샤프트의 길이방향 축에 대해 비스듬히 선택적으로 관절운동하도록(articulate) 구성된다. 수술 장치는 또한 엔드 이펙터의 근위 단부와 엔드 이펙터의 원위 단부 사이에 위치되는 링크장치(linkage), 링크장치를 가로질러 각각 연장되는 제1 쌍의 관절운동 케이블(articulation cable)들, 및 링크장치를 가로질러 각각 연장되는 제2 쌍의 관절운동 케이블들을 포함한다. 제1 쌍의 관절운동 케이블들은 링크장치의 피봇(pivoting)을 유발하여 제1 평면을 따른 엔드 이펙터의 관절운동을 유발하기 위해 선택적으로 작동되도록 구성된다. 링크장치는 제1 평면을 따라 긴 샤프트에 대해 피봇하는 것으로 제한된다. 제2 쌍의 관절운동 케이블들은 제2 평면을 따른 엔드 이펙터의 관절운동을 유발하기 위해 선택적으로 작동되도록 구성되고, 엔드 이펙터는 제2 평면을 따라 링크장치에 대해 피봇하는 것으로 제한된다.

수술 장치는 임의의 수의 방식으로 달라질 수 있다. 예를 들어, 관절운동 케이블들 각각은 제1 평면 및 제2 평면으로부터 편위될(offset) 수 있다. 다른 예로서, 관절운동 케이블들 각각은 제1 평면 및 제2 평면 중 하나 내에 있을 수 있다.

또 다른 예로서, 수술 장치는 엔드 이펙터에 의해 맞물린 조직을 커팅하기 위해 엔드 이펙터를 따라 길이방향으로 이동하도록 구성되는 커팅 요소(cutting element), 및 링크장치를 따라 연장되고 커팅 요소의 이동을 유발하기 위해 작동되도록 구성되는 커팅 요소 케이블을 포함할 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 커팅 요소 케이블은 원위방향으로 밀려 커팅 요소의 이동을 유발하도록 구성될 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 커팅 요소 케이블은 엔드 이펙터의 원위 단부에서 풀리(pulley)에 작동가능하게 결합될 수 있다.

또 다른 예로서, 수술 장치는, 링크장치를 따라 연장되고 엔드 이펙터의 개방 및 엔드 이펙터의 폐쇄를 선택적으로 유발하기 위해 작동되도록 구성되는 폐쇄 케이블을 포함할 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 폐쇄 케이블은 원위방향으로 밀려 엔드 이펙터의 개방 및 엔드 이펙터의 폐쇄를 유발하도록 구성될 수 있고, 폐쇄 케이블은 긴 샤프트의 길이방향 축과 동축으로 연장될 수 있고, 폐쇄 케이블은 긴 샤프트의 길이방향 축 주위에 반경방향으로 배열되는 한 쌍의 케이블들을 포함할 수 있고/있거나, 수술 장치는 엔드 이펙터에 의해 맞물린 조직을 커팅하기 위해 엔드 이펙터를 따라 길이방향으로 이동하도록 구성되는 커팅 요소를 포함할 수 있고, 링크장치를 따라 연장되고 커팅 요소의 이동을 유발하기 위해 작동되도록 구성되는 커팅 요소 케이블을 포함할 수 있다.

다른 예로서, 관절운동 케이블들의 작동은 로봇 수술 시스템에 의해 제어되도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 긴 샤프트, 및 조직과 맞물리도록 구성되고, 조직에 에너지를 인가하도록 구성되고, 제1 평면을 따라 그리고 제2 평면을 횡단하는 제2 평면을 따라 긴 샤프트의 길이방향 축에 대해 비스듬히 선택적으로 관절운동하도록 구성되는, 엔드 이펙터를 포함하는 수술 장치가 제공된다. 엔드 이펙터는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되는 한 쌍의 조오(jaw)들을 포함한다. 수술 장치는 또한 긴 샤프트의 길이방향 축으로부터 편위되어 그리고 긴 샤프트의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 긴 샤프트를 따라 연장되는 제1 쌍의 관절운동 케이블들, 긴 샤프트의 길이방향 축으로부터 편위되어 그리고 긴 샤프트의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 긴 샤프트를 따라 연장되는 제2 쌍의 관절운동 케이블들, 및 긴 샤프트를 따라 그리고 긴 샤프트의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 한 쌍의 폐쇄 케이블들을 포함한다. 제1 쌍의 관절운동 케이블들은 엔드 이펙터를 긴 샤프트에 대해 단지 요(yaw) 이동으로 관절운동시키기 위해 작동되도록 구성된다. 제2 쌍의 관절운동 케이블들은 엔드 이펙터를 긴 샤프트에 대해 단지 피치(pitch) 이동으로 관절운동시키기 위해 작동되도록 구성된다. 한 쌍의 폐쇄 케이블들은 한 쌍의 조오들을 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시키기 위해 작동되도록 구성된다.

수술 장치는 임의의 수의 변형을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 쌍의 관절운동 케이블들은 엔드 이펙터가 단지 요 이동으로 관절운동하도록 제2 쌍의 관절운동 케이블들이 작동되지 않는 상태에서 작동되도록 구성될 수 있고, 제2 쌍의 관절운동 케이블들은 엔드 이펙터가 단지 피치 이동으로 관절운동하도록 제1 쌍의 관절운동 케이블들이 작동되지 않는 상태에서 작동되도록 구성될 수 있고, 제1 및 제2 쌍들의 관절운동 케이블들은 엔드 이펙터가 피치 이동 및 요 이동으로 관절운동하도록 작동되게 구성될 수 있다.

다른 예로서, 수술 장치는 엔드 이펙터에 의해 맞물린 조직을 커팅하기 위해 엔드 이펙터를 따라 길이방향으로 이동하도록 구성되는 커팅 요소를 포함할 수 있고, 수술 장치는 긴 샤프트를 따라 그리고 긴 샤프트의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 커팅 요소 케이블을 포함할 수 있고, 커팅 요소 케이블은 커팅 요소의 이동을 유발하기 위해 작동되도록 구성될 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 커팅 요소 케이블은 원위방향으로 밀려 커팅 요소의 이동을 유발하도록 구성될 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 커팅 요소 케이블은 엔드 이펙터의 원위 단부에서 풀리에 작동가능하게 결합될 수 있다.

또 다른 예로서, 제1 및 제2 쌍들의 관절운동 케이블들의 작동 및 한 쌍의 폐쇄 케이블들의 작동은 각각 로봇 수술 시스템에 의해 제어되도록 구성될 수 있다.

다른 태양에서, 일 실시예에서 엔드 이펙터를 수술 도구의 원위 단부에서 환자 내로 전진시키는 단계, 긴 샤프트를 따라 연장되는 복수의 관절운동 케이블들이 각각 제1 피봇 조인트(pivot joint)에서 제1 축을 중심으로 굽혀지게 하여, 수술 도구의 긴 샤프트에 대한 제1 축을 중심으로 하는 엔드 이펙터의 관절운동을 유발하는 단계, 및 복수의 관절운동 케이블들이 각각 제2 피봇 조인트에서 제2 축을 중심으로 굽혀지게 하여, 수술 도구의 긴 샤프트에 대한 제2 축을 중심으로 하는 엔드 이펙터의 관절운동을 유발하는 단계를 포함하는 수술 방법이 제공된다. 수술 도구는 엔드 이펙터에 의해 맞물린 조직에 에너지를 인가하도록 구성된다. 제1 축은 제2 축에 실질적으로 수직하고, 관절운동 케이블들은 엔드 이펙터가 제1 및 제2 축들 각각을 중심으로 관절운동되도록 제1 축 및 제2 축을 중심으로 굽혀지도록 구성된다.

수술 방법은 임의의 수의 방식으로 달라질 수 있다. 예를 들어, 수술 방법은 조직을 엔드 이펙터와 맞물리게 하는 단계를 포함할 수 있고, 수술 방법은 긴 샤프트를 따라 연장되는 커팅 요소 케이블을 작동시켜 커팅 요소가 엔드 이펙터를 따라 병진하고 조직을 커팅하게 하는 단계를 포함할 수 있고, 커팅 요소 케이블은 제1 피봇 조인트에서 제1 축을 중심으로 굽혀지도록 그리고 제2 피봇 조인트에서 제2 축을 중심으로 굽혀지도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 수술 방법은 긴 샤프트를 따라 연장되는 폐쇄 케이블을 작동시켜 엔드 이펙터가 적어도 1회 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동하게 그리고 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동하게 하는 단계를 포함할 수 있고, 폐쇄 케이블은 제1 피봇 조인트에서 제1 축을 중심으로 굽혀지도록 그리고 제2 피봇 조인트에서 제2 축을 중심으로 굽혀지도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 수술 도구는 로봇 수술 시스템에 작동가능하게 결합될 수 있고, 로봇 수술 시스템은 복수의 관절운동 케이블들이 제1 피봇 조인트에서 굽혀지게 그리고 제2 피봇 조인트에서 굽혀지게 하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면과 관련하여 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 수술 도구의 일 실시예의 개략적인 측면도.
도 2는 6가지 자유도와 관련된 용어의 그래픽 표현.
도 3은 환자-측 부분 및 사용자-측 부분을 포함하는 로봇 수술 시스템의 일 실시예의 사시도.
도 4는 도 1의 수술 도구가 로봇 아암에 해제가능하게 그리고 교체가능하게 결합된 로봇 수술 시스템의 로봇 아암의 일 실시예의 사시도.
도 5는 도 4의 로봇 아암의 도구 드라이버의 사시도.
도 6은 수술 도구의 다른 실시예의 사시도.
도 7은 도 6의 수술 도구의 측면도.
도 8은 도 6의 수술 도구의 근위 단부도.
도 9는 도 6의 수술 도구의 원위 부분의 사시도.
도 10은 도 6의 수술 도구의 원위 부분의 다른 사시도.
도 11은 도 6의 수술 도구의 원위 부분의 평면도.
도 12는 도 6의 수술 도구의 단면도.
도 13은 도 6의 수술 도구의 원위 부분의 다른 사시도.
도 14는 도 6의 수술 도구의 개략적인 단면도.
도 15는 그의 리스트(wrist) 부분을 포함하는 도 6의 수술 도구의 사시도.
도 16은 그의 리스트 부분을 포함하는 도 6의 수술 도구의 다른 사시도.
도 17은 도 6의 수술 도구의 개략적인 단면도.
도 18은 열 수축된 튜브(heat shrinked tube)를 가진 도 6의 수술 도구의 단면도.
도 19는 그의 리스트 부분을 포함하는 수술 도구의 다른 실시예의 평면도.
도 20은 도 19의 리스트 부분의 사시도.
도 21은 하나의 평면 내에서 관절운동된 도 19의 리스트 부분의 측면도.
도 22는 2개의 평면 내에서 관절운동된 도 19의 리스트 부분의 사시도.
도 23은 도 22의 리스트 부분의 다른 사시도.
도 24는 도 19의 수술 도구의 개략적인 단면도.
도 25는 그의 엔드 이펙터가 개방 위치에 있는 수술 도구의 다른 실시예의 원위 부분의 사시도.
도 25a는 도 25의 수술 도구의 원위 부분의 부분적으로 투명한 도면.
도 26은 엔드 이펙터가 폐쇄 위치에 있는 도 25의 수술 도구의 원위 부분의 측면도.
도 27은 도 25의 수술 도구의 원위 부분의 측면도.
도 28은 그의 리스트 부분을 포함하는 수술 도구의 또 다른 실시예의 측면도.
도 29는 도 28의 수술 도구의 개략적인 단면도.
도 30은 2개의 평면 내에서 관절운동된 도 28의 리스트 부분의 사시도.
도 31은 도 30의 리스트 부분의 다른 사시도.
도 32는 도 31의 리스트 부분의 부분적으로 투명한 도면.
도 33은 수술 도구의 다른 실시예의 원위 부분의 부분적으로 투명한 평면도.
도 34는 도 33의 수술 도구의 원위 부분의 사시도.
도 35는 그의 커팅 요소가 최원위 위치로 전진된 도 33의 수술 도구의 원위 부분의 다른 부분적으로 투명한 평면도.
도 36은 도 35의 수술 도구의 원위 부분의 부분적으로 투명한 측면도.
도 37은 수술 도구의 다른 실시예의 중간 부분의 부분적으로 투명한 측면도.
도 38은 수술 도구의 또 다른 실시예의 중간 부분의 부분적으로 투명한 측면도.
도 39는 수술 도구의 또 다른 실시예의 중간 부분의 부분적으로 투명한 측면도.
도 40은 수술 도구의 다른 실시예의 사시도.
도 41은 도 40의 수술 도구의 측면도.
도 42는 도 40의 수술 도구의 근위 단부도.
도 43은 도 40의 수술 도구의 원위 부분의 사시도.
도 44는 도 40의 수술 도구의 원위 부분의 다른 사시도.
도 45는 도 40의 수술 도구의 중간 부분의 사시도.
도 46은 수술 도구의 다른 실시예의 근위 부분의 사시도.
도 47은 도 46의 수술 도구의 근위 부분의 다른 사시도.
도 48은 컴퓨터 시스템의 일 실시예의 개략도.

이제 본 명세서에 개시된 장치 및 방법의 구조, 기능, 제조, 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위해 소정의 예시적인 실시예가 기술될 것이다. 이들 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시된다. 당업자는 본 명세서에 구체적으로 기술되고 첨부 도면에 예시된 장치 및 방법이 비제한적인 예시적인 실시예이고, 본 발명의 범주가 오직 청구범위에 의해서만 한정되는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 예시되거나 기술된 특징은 다른 실시예의 특징과 조합될 수 있다. 그러한 변경 및 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.

또한, 본 개시에서, 실시예의 유사한 명칭의 구성요소는 일반적으로 유사한 특징을 가지며, 따라서 특정 실시예에서, 각각의 유사한 명칭의 구성요소의 각각의 특징이 반드시 완전하게 상세히 설명되지는 않는다. 또한, 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 설명에서 선형 또는 원형 치수가 사용되는 경우에, 그러한 치수는 그러한 시스템, 장치, 및 방법과 관련하여 사용될 수 있는 형상의 유형을 제한하도록 의도되지 않는다. 당업자는 그러한 선형 및 원형 치수와 동등한 값이 임의의 기하학적 형상에 대해 용이하게 결정될 수 있는 것을 인식할 것이다. 시스템 및 장치와, 그의 구성요소의 크기 및 형상은 적어도 시스템 및 장치가 사용될 대상의 해부학적 구조, 시스템 및 장치와 함께 사용될 구성요소의 크기 및 형상, 그리고 시스템 및 장치가 사용될 방법 및 절차에 의존할 수 있다.

관절형 전기수술 도구를 위한 다양한 예시적인 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다. 일반적으로, 수술 도구는 수술 도구의 제1 및 제2 조인트에서 선택적으로 피봇함으로써 2개의 평면 내에서 관절운동하도록 구성될 수 있다. 수술 도구는 관절운동을 용이하게 하도록 구성되는 복수의 케이블을 포함할 수 있다. 케이블 각각은 제1 및 제2 조인트에서 휘어지거나 굽혀지도록 구성될 수 있고, 제1 및 제2 조인트에서 피봇을 유발하기 위해 선택적으로 작동되도록 구성될 수 있다. 수술 도구는 제1 및 제2 조인트에서의 피봇과 같은, 수술 도구와 관련된 다양한 이동 및 동작을 제어하도록 구성되는 로봇 수술 시스템(또한 본 명세서에서 "수술 로봇"으로 지칭됨)에 해제가능하게 결합되도록 구성될 수 있다.

도 1은 긴 샤프트(12), 엔드 이펙터(14), 엔드 이펙터(14)를 샤프트(12)의 원위 단부에서 샤프트(12)에 결합시키는 리스트(16), 및 샤프트(12)의 근위 단부에 결합되는 도구 하우징(18)을 포함하는 수술 도구(10)의 일 실시예를 예시한다. 엔드 이펙터(14)는 도구(10)의 사용 중에 엔드 이펙터(14)를 수술 부위에 대해 원하는 위치에 위치시키기 위해 예컨대 리스트(16)에서 피봇함으로써 리스트(16)에서 샤프트(12)에 대해 이동하도록 구성된다. 하우징(18)은 엔드 이펙터(14)와 관련된 다양한 특징부의 작동(예컨대, 클램핑(clamping), 발사(firing), 회전, 관절운동, 에너지 전달 등 중 임의의 하나 이상)을 제어하도록 구성되는 다양한 구성요소(예컨대, 기어(gear) 및/또는 액추에이터(actuator))를 포함한다. 적어도 일부 실시예에서, 샤프트(12), 및 따라서 그에 결합된 엔드 이펙터(14)는 샤프트(12)의 길이방향 축(A1)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 그러한 실시예에서, 하우징(18)의 다양한 구성요소는 샤프트(12)의 회전 이동을 제어하도록 구성된다. 적어도 일부 실시예에서, 이러한 예시된 실시예에서와 같이, 수술 도구(10)는 로봇 수술 시스템에 해제가능하게 결합되도록 구성되고, 도구 하우징(18)은 로봇 수술 시스템에 대한 도구(10)의 해제가능한 결합을 허용하도록 구성되는 커플링 특징부(coupling feature)를 포함할 수 있다. 샤프트(12), 엔드 이펙터(14), 리스트(16), 및 하우징(18) 각각은 아래에서 추가로 논의된다.

수술 도구(10)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 일반적으로, 수술 도구는 적어도 하나의 수술 기능을 수행하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 겸자(forceps), 그래스퍼(grasper), 니들 드라이버(needle driver), 가위, 에너지를 인가하는 전기소작 도구(electrocautery tool), 스테이플러(stapler), 클립 어플라이어(clip applier), 흡인 도구(suction tool), 관주 도구(irrigation tool), 이미지화 장치(imaging device)(예컨대, 내시경(endoscope) 또는 초음파 프로브(ultrasonic probe)) 등 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 수술 도구(10)는 적어도 일부 실시예에서 조직에 에너지(예컨대, 고주파(radiofrequency, RF) 에너지)를 인가하도록 구성되는 한편, 다른 실시예에서 도구(10)는 조직에 에너지를 인가하도록 구성되지 않는다.

샤프트(12)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 일반적으로, 샤프트(12)는 하우징(18)으로부터 원위방향으로 연장되는 그리고 적어도 하나의 내측 루멘(lumen)이 관통하여 연장되는 긴 부재이다. 샤프트(12)는 하우징(18)에 고정되지만, 다른 실시예에서 샤프트(12)는 샤프트(12)가 다른 샤프트와 교환가능할 수 있도록 하우징(18)에 해제가능하게 결합될 수 있다. 이는 단일 하우징(18)이 상이한 엔드 이펙터를 갖는 다양한 샤프트에 맞춰질 수 있도록 허용할 수 있다.

엔드 이펙터(14)는 다양한 크기, 형상, 및 구성을 가질 수 있다. 엔드 이펙터(14)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되는 한 쌍의 대향하는 조오(20, 22)를 갖는 조직 그래스퍼를 포함하며, 이때 조오(20, 22) 중 하나 또는 둘 모두는 리스트(16)에서 피봇하여 엔드 이펙터(14)를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시키도록 구성된다. 다른 실시예의 엔드 이펙터(14)는 다른 구성, 예컨대 가위, 바브콕(babcock), 견인기(retractor) 등을 가질 수 있다.

리스트(16)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 수술 도구의 리스트 및 리스트에서 관절운동을 달성하는 예시적인 실시예가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "콤팩트 로봇 리스트(Compact Robotic Wrist)"인 국제 특허 공개 WO 2014/151952호, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "하이퍼덱스트러스 수술 시스템(Hyperdexterous Surgical System)"인 국제 특허 공개 WO 2014/151621호, 2012년 2월 17일자로 출원된, 발명의 명칭이 "융합 및 커팅 수술 기구 및 관련 방법(Fusing And Cutting Surgical Instrument And Related Methods)"인 미국 특허 제9,055,961호, 2016년 7월 1일자로 출원된, 발명의 명칭이 "수술 도구를 초기화시키기 위한 방법, 시스템, 및 장치(Methods, Systems, And Devices For Initializing A Surgical Tool)"인 미국 특허 출원 제15/200,283호, 및 2016년 8월 16일자로 출원된, 발명의 명칭이 "로봇 수술 시스템으로 엔드 이펙터 운동을 유발하기 위한 방법, 시스템, 및 장치(Methods, Systems, And Devices For Causing End Effector Motion With A Robotic Surgical System)"인 미국 특허 출원 제15/237,648호에 기술된다. 일반적으로, 리스트(16)는 조오(20, 22)가 피봇가능하게 부착되는 피봇 조인트와 같은, 샤프트(12)에 대한 엔드 이펙터(14)의 이동을 허용하도록 구성되는 조인트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 피봇 운동은 리스트(16)의 제1 축(예컨대, X 축)을 중심으로 하는 피치 이동, 리스트(16)의 제2 축(예컨대, Y 축)을 중심으로 하는 요 이동, 및 리스트(16)를 중심으로 하는 엔드 이펙터(14)의 360° 회전 이동을 허용하기 위한 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 피봇 운동은 엔드 이펙터(14)가 단일 평면 내에서 회전하도록 단일 평면 내에서의 이동, 예컨대 단지 리스트(16)의 제1 축을 중심으로 하는 피치 이동 또는 단지 리스트(16)의 제2 축을 중심으로 하는 요 이동으로 제한될 수 있다.

도 2는 주어진 기준 직교 프레임(reference Cartesian frame)에 대한 수술 시스템의 구성요소의 위치 및 배향을 기술하는 3가지 병진 또는 위치 변수, 예컨대 서지(surge), 히브(heave), 스웨이(sway), 및 3가지 회전 또는 배향 변수, 예컨대 오일러각(Euler angle) 또는 롤(roll), 피치, 요에 의해 표현되는 시스템의 자유도를 예시한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 그리고 도 2에 예시된 바와 같이, 용어 "서지"는 전후 이동을 지칭하고, 용어 "히브"는 상하 이동을 지칭하며, 용어 "스웨이"는 좌우 이동을 지칭한다. 회전 용어에 관하여, "롤"은 옆으로 기울어지는 것을 지칭하고, "피치"는 전후로 기울어지는 것을 지칭하며, "요"는 좌우로 회전하는 것을 지칭한다.

이러한 예시된 실시예에서 엔드 이펙터(14)의 이동은 엔드 이펙터(14)가 샤프트(12)와 실질적으로 길이방향으로 정렬되는(예컨대, 엔드 이펙터(14)가 샤프트(12)에 대해 실질적으로 0의 각도에 있도록 엔드 이펙터(14)의 길이방향 축(A2)이 샤프트(12)의 길이방향 축(A1)과 실질적으로 정렬됨) 비관절운동된 위치와, 엔드 이펙터(14)가 샤프트(12)에 대해 비스듬히 배향되는(예컨대, 엔드 이펙터(14)가 샤프트(12)에 대해 0이 아닌 각도에 있도록 엔드 이펙터(14)의 길이방향 축(A2)이 샤프트(12)의 길이방향 축(A1)에 대해 비스듬히 놓임) 관절운동된 위치 사이에서의 엔드 이펙터(14)의 관절형 이동을 포함한다. 당업자는 제조 공차 및 측정 장치의 정확도와 같은 임의의 수의 요인으로 인해 엔드 이펙터(14)가 샤프트(12)와 정확하게 정렬되지 않을 수 있지만(예컨대, 그에 대해 정확하게 0의 각도에 있지 않을 수 있음) 그럼에도 불구하고 샤프트(12)와 정렬되는(예컨대, 실질적으로 0의 각도에 있는) 것으로 고려될 수 있는 것을 인식할 것이다. 엔드 이펙터(14)는 도 1에 비관절운동된 위치로 도시된다. 이러한 예시된 실시예에서 엔드 이펙터(14)의 이동은 또한 샤프트(12)의 그의 길이방향 축(A1)을 중심으로 하는 대응하는 회전이 있거나 없이, 엔드 이펙터(14)가 그의 길이방향 축(A2)을 중심으로 회전하는 엔드 이펙터(14)의 회전 이동을 포함한다.

수술 도구(10)는 엔드 이펙터(14)의 이동을 용이하게 하도록 구성되는 하나 이상의 관절운동 샤프트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 관절운동 샤프트 각각은 샤프트(12)를 따라(예컨대, 그의 내측 루멘 내에서) 연장될 수 있고, 하우징(18) 및 엔드 이펙터(14)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징(18)에 결합된 도구 드라이버가 도구 하우징(18)을 통해 수술 도구(10)에 입력을 제공하여 엔드 이펙터(14)의 이동을 유발하기 위해 하나 이상의 관절운동 샤프트를 작동시키도록 구성될 수 있다.

본 명세서에 개시된 시스템, 장치, 및 방법은 로봇 수술 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 당업자에 의해 인식될 바와 같이, 로봇 수술 시스템의 다양한 구성요소들 사이의 전자 통신은 유선 또는 무선일 수 있다. 당업자는 또한 로봇 수술 시스템 내의 모든 전자 통신이 유선일 수 있거나, 로봇 수술 시스템 내의 모든 전자 통신이 무선일 수 있거나, 로봇 수술 시스템의 일부 부분은 유선 통신할 수 있고 시스템의 다른 부분은 무선 통신할 수 있는 것을 인식할 것이다.

도 3은 환자(104)에 인접하게 위치되는 환자-측 부분(102), 및 동일한 수술실 내에서 그리고/또는 원격 위치에서 환자로부터 일정 거리에 위치되는 사용자-측 부분(106)을 포함하는 로봇 수술 시스템(100)의 일 실시예의 사시도이다. 환자-측 부분(102)은 일반적으로 하나 이상의 로봇 아암(108) 및 로봇 아암(108)에 해제가능하게 결합되도록 구성되는 하나 이상의 도구 조립체(110)를 포함한다. 사용자-측 부분(106)은 일반적으로 환자(104) 및/또는 수술 부위를 관찰하기 위한 비전 시스템(vision system)(112), 및 수술 절차 중에 로봇 아암(108) 및 각각의 도구 조립체(110)의 이동을 제어하기 위한 제어 시스템(114)을 포함한다.

제어 시스템(114)은 다양한 구성을 가질 수 있고, 환자에 인접하게(예컨대, 수술실 내에), 환자로부터 원격에(예컨대, 별개의 제어실 내에) 위치되거나, 2개 이상의 위치(예컨대, 수술실 및/또는 별개의 제어실(들))에 분산될 수 있다. 분산된 시스템의 일례로서, 전용 시스템 제어 콘솔이 수술실 내에 위치될 수 있고, 별개의 콘솔이 원격 위치에 위치될 수 있다. 제어 시스템(114)은 사용자가 환자-측 부분(102)에 의해 수술 중인 환자(104)의 수술 부위를 관찰할 수 있게 하고/하거나 (예컨대, 수술 부위에서 수술 절차를 수행하기 위해) 환자-측 부분(102)의 하나 이상의 부분을 제어할 수 있게 하는 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(114)은 또한 조이스틱(joystick), 외골격 장갑(exoskeletal glove), 동력식 및 중력-보상형 조작기(powered and gravity-compensated manipulator) 등과 같은 하나 이상의 수동-작동식 입력 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 입력 장치는 원격작동식 모터를 제어할 수 있으며, 이는 이어서 로봇 아암(108) 및 도구 조립체(110)를 포함하는 수술 시스템의 이동을 제어할 수 있다.

환자-측 부분(102)은 다양한 구성을 가질 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 환자-측 부분(102)은 수술 테이블(116)에 결합될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 환자-측 부분(102)은 벽, 천장, 바닥, 또는 다른 수술실 장비에 장착될 수 있다. 또한, 환자-측 부분(102)이 2개의 로봇 아암(108)을 포함하는 것으로 도시되지만, 더 많거나 더 적은 로봇 아암(108)이 포함될 수 있다 또한, 환자-측 부분(102)은 (도 3에 도시된 바와 같이) 예컨대 수술 테이블(116)에 대해 다양한 위치에 장착된 별개의 로봇 아암(108)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 환자-측 부분(102)은 그로부터 연장되는 하나 이상의 로봇 아암(108)을 포함하는 단일 조립체를 포함할 수 있다.

도 4는 로봇 아암(118) 및 로봇 아암(118)에 해제가능하게 그리고 교체가능하게 결합된 도 1의 수술 도구(10)의 다른 실시예를 예시한다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 다른 수술 기구가 대신에 아암(118)에 결합될 수 있다. 로봇 아암(118)은 관련 도구(10)를 하나 이상의 자유도(예컨대, 모든 6가지 직교 자유도, 5가지 또는 그보다 적은 직교 자유도 등)를 따라 지지하고 이동시키도록 구성된다.

로봇 아암(118)은 로봇 아암(118)의 원위 단부에 도구 드라이버(122)를 포함할 수 있으며, 이는 도구(10)와 관련된 특징부를 제어하는 것을 도울 수 있다. 로봇 아암(118)은 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 로봇 아암(118)의 일부이거나 로봇 아암에 해제가능하게 그리고 교체가능하게 결합될 수 있는 엔트리 가이드(entry guide)(123)(예컨대, 캐뉼러 마운트(cannula mount), 캐뉼러 등)를 포함할 수 있다. 도 1의 도구(10)의 샤프트(12)가 엔트리 가이드(123)를 통해 삽입되어 도시된 도 4에 도시된 바와 같이, 도구 조립체의 샤프트가 환자 내로의 삽입을 위해 엔트리 가이드(123)를 통해 삽입될 수 있다.

수술 시스템을 사용하는 동안에 멸균 수술 영역을 제공하기 위해, 장벽(126)이 수술 시스템의 작동 부분(예컨대, 로봇 아암(118))과 그에 결합된 수술 기구(예컨대, 도구(10) 등) 사이에 배치될 수 있다. 기구 멸균 어댑터(instrument sterile adapter, ISA)와 같은 멸균 구성요소가 또한 도구(10)와 로봇 아암(118) 사이의 연결 인터페이스(connecting interface)에 배치될 수 있다. 도구(10)와 로봇 아암(108) 사이의 ISA의 배치는 도구(10)와 로봇 아암(118)에 대한 멸균 커플링 지점을 보장할 수 있다. 이는 멸균 수술 영역을 손상시키지 않고서 수술 과정 중에 다른 수술 기구와 교환하기 위한 로봇 아암(118)으로부터의 수술 기구의 제거를 허용한다.

도 5는 도구 드라이버(122)를 더욱 상세히 예시한다. 도시된 바와 같이, 도구 드라이버(122)는 아암(118)에 결합된 도구(10)와 관련된 다양한 이동 및 동작을 제어하는 하나 이상의 모터를 포함할 수 있으며, 예컨대 5개의 모터(124)가 도시된다. 예를 들어, 각각의 모터(124)는 도구(10)에 의해 수행될 수 있는 하나 이상의 동작 및 이동을 제어하기 위해, 예컨대 외과 수술의 수행을 돕기 위해 도구(10)와 관련된 작동 특징부(예컨대, 기어)에 결합되고/되거나 그것과 상호작용할 수 있다. 모터(124)는 도구 드라이버(122)의 상부 표면 상에서 접근가능하며, 따라서 도구(10)(예컨대, 그의 하우징(18))는 도구 드라이버(122) 위에 장착되어 그에 결합되도록 구성된다. 도구 드라이버 모터에 의해 제어되도록 구성되는 도구 하우징(또한 "퍽(puck)"으로 지칭됨)의 구성요소 및 모터 작동의 예시적인 실시예가 이전에 언급된, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "콤팩트 로봇 리스트"인 국제 특허 공개 WO 2014/151952호, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "하이퍼덱스트러스 수술 시스템"인 국제 특허 공개 WO 2014/151621호, 2016년 7월 1일자로 출원된, 발명의 명칭이 "수술 도구를 초기화시키기 위한 방법, 시스템, 및 장치"인 미국 특허 출원 제15/200,283호, 및 2016년 8월 16일자로 출원된, 발명의 명칭이 "로봇 수술 시스템의 모터를 제어하기 위한 방법, 시스템, 장치(Methods, Systems, And Devices For Controlling A Motor Of A Robotic Surgical Systems)"인 미국 특허 출원 제15/237,653호에 추가로 기술된다.

도구 드라이버(122)는 또한 도구(10)의 샤프트(12)를 수용하기 위해 그의 측벽 내에 형성된 샤프트-수용 채널(126)을 포함한다. 다른 실시예에서, 샤프트(12)는 도구 드라이버(122) 내의 개구를 통해 연장될 수 있거나, 2개의 구성요소는 다양한 다른 구성으로 정합할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 예컨대 전기수술 도구인, 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 수술 도구(200)의 일 실시예를 예시한다. 도구(200)는 전반적으로 도 1의 도구(10)와 유사하게 구성되고 사용되며, 예컨대 긴 샤프트(202), 엔드 이펙터(204), 엔드 이펙터(204)를 샤프트(202)의 원위 단부에서 샤프트(202)에 결합시키는 리스트(206), 및 샤프트(202)의 근위 단부에 결합되는 도구 하우징(208)을 포함한다. 도구 하우징(208)은 수술 로봇의 도구 드라이버를 수술 도구(200)에 작동가능하게 결합시키도록 구성되는 복수의 입력 인터페이스를 포함할 수 있다. 이러한 예시된 실시예의 엔드 이펙터(204)는 대향하는 하부 및 상부 조오(210, 212)를 포함한다. 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 및 상부 조오(210, 212) 각각은 전극(210e)(이들 도면에서 상부 조오의 전극은 보이지 않음)을 포함하며, 이러한 전극은 예컨대 전극(210e) 각각이 양극 에너지원(bipolar energy source)으로부터 하나의 극(pole)을 수용하여 조직을 융합시키기에 충분한 전극들 사이의 양극 에너지를 생성함으로써, 조오들(210, 212) 사이에 맞물린 조직에 에너지를 전달하도록 구성된다. 도 6, 도 9, 및 도 10에 도시된 바와 같이, 하부 및 상부 조오(210, 212) 각각은 또한, 커팅 요소(214)를 그 내부에 활주가능하게 수용하여 커팅 요소(214)가 조오들(210, 212) 사이에 맞물린 조직을 커팅하게 허용하도록 구성되는, 조오를 따라 길이방향으로 연장되는 슬롯 또는 홈(210s)(이들 도면에서 상부 조오의 슬롯 또는 홈은 보이지 않음)을 포함한다. 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 전기수술용 수술 도구의 예시적인 실시예가 이전에 언급된, 2012년 2월 17일자로 출원된, 발명의 명칭이 "융합 및 커팅 수술 기구 및 관련 방법"인 미국 특허 제9,055,961호에 추가로 기술된다.

일반적으로, 리스트(206)는 엔드 이펙터(204)가 결합되는 긴 샤프트(202)에 대한 엔드 이펙터(204)의 미세한 이동 및 각형성(angulation)을 허용할 수 있다. 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 도구(200)는 엔드 이펙터(204)와 샤프트(202)를 함께 결합시키는 리스트(206)에서 제1, 제2, 및 제3 링크장치(216, 218, 220)를 포함한다. 링크장치(216, 218, 220)는 긴 샤프트(202)에 대한 엔드 이펙터(204)의 각형성을 용이하게 하도록, 예컨대 엔드 이펙터(204)를 긴 샤프트(202)의 길이방향 축(202A)에 대해 비스듬히 놓이게 하도록 구성된다. 제1 링크장치(216)의 원위 단부(216d)가 엔드 이펙터(204)의 근위 단부(204p), 예컨대 저부 조오(210)의 근위 단부(210p)에 피봇불가능하게 결합된다. 제1 링크장치(216)의 근위 단부(216p)가 제1 또는 원위 조인트(222)에서 제2 링크장치(218)의 원위 단부(218d)에 피봇가능하게 결합된다. 제2 링크장치(218)의 근위 단부(218p)가 제2 또는 근위 조인트(224)에서 제3 링크장치(220)의 원위 단부에 피봇가능하게 결합된다. 제3 링크장치(220)의 근위 단부(220p)가 긴 샤프트(202)의 원위 단부(202d)에 피봇불가능하게 결합된다.

도 12에 예시된 바와 같이, 제1 조인트(222)는 제1 링크장치(216), 및 따라서 그에 피봇불가능하게 결합된 엔드 이펙터(204)가 그것을 중심으로 피치 운동으로 제2 링크장치(218)에 대해 피봇하도록 구성되는 제1 피봇 축(P1)을 한정한다. 따라서, 제1 조인트(222)는 제1 링크장치(216), 및 따라서 엔드 이펙터(204)가 샤프트(202)에 대해 이동하여 샤프트(202)에 대한 엔드 이펙터의 피치를 조절하도록 구성되는 제1 평면을 한정한다. 제2 조인트(224)는 제2 링크장치(218)가 그것을 중심으로 요 운동으로 제3 링크장치(220), 및 따라서 제3 링크장치(220)에 피봇불가능하게 결합된 샤프트(202)에 대해 피봇하도록 구성되는 제2 피봇 축(P2)을 한정한다. 따라서, 제2 조인트(224)는 제2 링크장치(218)가 제3 링크장치(220), 및 따라서 샤프트(202)에 대해 이동하여 샤프트(202)에 대한 엔드 이펙터의 요를 조절하도록 구성되는 제2 평면을 한정한다. 엔드 이펙터(204)는 도 6, 도 7, 도 9 내지 도 11, 및 도 13에 비관절운동된 위치로 도시된다.

도 9 내지 도 11, 도 13, 및 도 14에 도시된 바와 같이, 도구(200)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)을 포함하며, 이러한 관절운동 케이블은 그에 결합된 엔드 이펙터(204)의 관절형 이동을 유발하게 작동되도록 구성된다. 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)은 도구 하우징(208)에 작동가능하게 결합되며, 따라서 도구 하우징(208)을 통해 도구 드라이버에 작동가능하게 결합되도록 구성된다. 따라서, 도구 드라이버로부터 도구 하우징(208)으로의 입력이 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d) 중 선택된 하나 이상의 선택적인 이동을 유발하여 엔드 이펙터(204)의 선택된 관절운동을 유발하게 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)을 작동시키도록 구성될 수 있다.

이러한 예시된 실시예에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)은 각각 제1 및 제2 피봇 축(P1, P2)으로부터 편위되며, 따라서 제1 및 제2 피봇 축(P1, P2)에 의해 각각 한정되는 제1 및 제2 평면으로부터 각각 편위된다. 바꾸어 말하면, 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)은 관절 운동의 어느 축(P1, P2) 상에도 있지 않다. 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)은 또한 축(P1, P2)으로부터 약 45°로 서로 등거리로 긴 샤프트(202)의 길이방향 축(202A)을 중심으로 반경방향으로 이격된다. 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)의 이러한 위치설정은 엔드 이펙터(204)가 각각의 축(P1, P2)에 대해 약 80°, 예컨대 +/- 80°의 피치 및 요 방향 각각으로의 최대 관절운동 각도로 관절운동하도록 허용할 수 있다.

도 9 내지 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이, 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)은 각각 제1, 제2, 및 제3 링크장치(216, 218, 220)를 통해 길이방향으로 연장된다. 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d) 각각의 원위 단부(228a, 228b, 228c, 229d)가 엔드 이펙터(204), 예컨대 저부 조오(210)에 고정식으로 결합된다. 관절운동 케이블의 원위 단부(228a, 228b, 228c, 229d)는 이러한 예시된 실시예에서와 같이, 용접, 접착제, 압입 끼워맞춤(press fit), 크림핑(crimping) 등과 같은 부착 메커니즘을 통한 엔드 이펙터(204)에 대한 그의 고정식 부착을 용이하게 하기 위해 확대될 수 있다(예컨대, 확대된 직경을 가질 수 있음).

도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 링크장치(216)는 관절운동 중에 제1 조인트(222)에서 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)을 안내하도록 구성되는 4개의 채널(216c)을 그의 근위 단부에 구비한다. 제2 링크장치(218)는 제1 조인트(222)에서 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)을 안내하도록 구성되는 4개의 채널(218c)을 그의 원위 단부에 구비한다. 제2 링크장치의 원위 채널(218c)과 제1 링크장치의 근위 채널(216c)은 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)을 제1 조인트(222)에서 굽힘부 주위로 안내하도록 협동하여, 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)이 임의의 날카로운 모서리 또는 반경부와 만나는 것을 방지하는 데 도움을 주어, 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)과 링크장치(218) 및 제1 링크장치(216) 사이의 마찰을 감소시키고/시키거나, 관절운동 중에 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)이 제1 조인트(222)에서 반경방향 내향 또는 외향으로 이동하거나 꼬이는 것을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다. 그러한 마찰, 날카로운 모서리 또는 반경부 만남, 및 꼬임 또는 반경방향 이동은 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)에 더 많은 힘을 가할 수 있으며, 이는 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d) 상의 마모를 증가시켜 그들의 전체 수명을 단축시킬 수 있다. 유사하게, 제2 링크장치(218)는 또한 제2 조인트(224)에서 4개의 채널(218c)을 그의 근위 단부(218p)에 구비하고, 제3 링크장치(220)는 제2 조인트(224)에서 4개의 채널(220c)을 그의 원위 단부(220d)에 구비한다. 제2 링크장치의 근위 채널(218c)과 제3 링크장치의 원위 채널(220c)은 관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d)을 제2 조인트(224)에서 굽힘부 주위로 안내하도록 협동할 수 있다.

엔드 이펙터(204)는 조오(210, 212)가 개방되는 개방 위치와 조오(210, 212)가 폐쇄되는 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 엔드 이펙터(204)는 도 6, 도 7, 도 9 내지 도 11, 및 도 13에 개방 위치로 도시된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 도구(200)는 엔드 이펙터(204)의 선택적인 개방 및 폐쇄를 유발하게 작동되도록 구성되는 제1 및 제2 폐쇄 케이블(230a, 230b)을 포함한다. 폐쇄 케이블(230a, 230b)은 도구 하우징(208)에 작동가능하게 결합되며, 따라서 도구 하우징(208)을 통해 도구 드라이버에 작동가능하게 결합되도록 구성된다. 따라서, 도구 드라이버로부터 도구 하우징(208)으로의 입력이 폐쇄 케이블(230a, 230b)의 선택적인 이동을 유발하여 엔드 이펙터(204)의 선택된 개방 및 폐쇄를 유발하게 폐쇄 케이블(230a, 230b)을 작동시키도록 구성될 수 있다.

폐쇄 케이블(230a, 230b)은 도 16에 도시된 바와 같이, 폐쇄 케이블(230a, 230b)을 보호하는 데 도움을 주고/주거나 엔드 이펙터(204), 예컨대 상부 조오(212)에 대한 폐쇄 케이블(230a, 230b)의 작동 연결을 용이하게 하기 위해, 각각의 원위 하이포튜브(hypotube)(232a, 232b)를 그 주위에 구비할 수 있다. 폐쇄 케이블(230a, 230b)은 또한 도 15에 도시된 바와 같이, 폐쇄 케이블(230a, 230b)을 보호하는 데 도움을 주고/주거나 도구 하우징(208)에 대한 폐쇄 케이블(230a, 230b)의 연결을 용이하게 하기 위해, 각각의 근위 하이포튜브(234a, 234b)를 그 주위에 구비할 수 있다.

도 9, 도 10, 도 13, 도 15, 및 도 16에 도시된 바와 같이, 도구(200)는 엔드 이펙터(204)의 개방 및 폐쇄를 용이하게 하도록 구성되는 한 쌍의 링크(236a, 236b)를 포함한다. 링크(236a, 236b)는 엔드 이펙터(204)의 서로 반대편에 있는 측부들, 예컨대 좌측 및 우측 측부 상에 있다. 링크(236a, 236b)는 각각 조오 지지 로드(jaw support rod)(240)에 활주가능하게 부착되는 허브(hub)(238)에 피봇가능하게 부착되는 원위 단부를 구비하고, 각각 상부 조오(212)에 피봇가능하게 부착되는 근위 단부를 구비한다. 조오 지지 로드(240)의 원위 단부가 피봇 핀(pivot pin)(240d)으로 상부 조오(212)에 피봇가능하게 부착된다. 제1 및 제2 폐쇄 케이블(230a, 230b)의 작동에 응답하여, 제1 및 제2 폐쇄 케이블(230a, 230b)은 길이방향으로 병진하여, 허브(238)가 근위방향으로(폐쇄 케이블(230a, 230b)이 근위방향으로 당겨짐에 응답하여) 또는 원위방향으로(폐쇄 케이블(230a, 230b)이 원위방향으로 밀림에 응답하여) 활주하게 한다. 허브(238)의 원위방향 이동(예컨대, 폐쇄 케이블(230a, 230b)을 원위 방향으로 밈)은 링크(236a, 236b)를 하향으로 피봇시켜, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터(204)가 개방되게 한다. 허브(238)의 근위방향 이동(예컨대, 폐쇄 케이블(230a, 230b)을 근위 방향으로 당김)은 링크(236a, 236b)를 상향으로 피봇시켜 엔드 이펙터(204)가 폐쇄되게 한다.

위에 언급된 바와 같이, 그리고 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 도구(200)는 엔드 이펙터(204)를 따라 병진하도록 구성되는 커팅 요소(214)를 포함한다. 커팅 요소(214)는 도 15 및 도 16에 초기, 근위 위치로 도시된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 도구(200)는 엔드 이펙터(204)를 따른 커팅 요소(214)의 병진을 유발하게 작동되도록 구성되는 커팅 요소 또는 블레이드 케이블(blade cable)(242)을 포함한다. 커팅 요소 케이블(242)은 도구 하우징(208)에 작동가능하게 결합되며, 따라서 도구 하우징(208)을 통해 도구 드라이버에 작동가능하게 결합되도록 구성된다. 따라서, 도구 드라이버로부터 도구 하우징(208)으로의 입력이 커팅 요소 케이블(242)의 이동을 유발하여 커팅 요소(214)의 병진을 유발하고 따라서 조오들(210, 212) 사이에 맞물린 조직의 커팅을 유발하게 커팅 요소 케이블(242)을 작동시키도록 구성될 수 있다. 커팅 요소 케이블(242)은 도 16에 도시된 바와 같이, 커팅 요소 케이블(242)을 보호하는 데 도움을 주고/주거나 허브(238) 내의 보어(bore)(246)를 통한 커팅 요소 케이블(242)의 길이방향 이동을 용이하게 하기 위해, 원위 하이포튜브(244)를 그 주위에 구비할 수 있다.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 도구(200)는 엔드 이펙터(204)에서 전극에 에너지를 제공하도록 구성되는 에너지 또는 전기 케이블(248)을 포함한다. 에너지 케이블(248)은 도구 하우징(208)에 작동가능하게 결합되며, 따라서 도구 하우징(208)을 통해 도구 드라이버에 작동가능하게 결합되도록 구성된다. 따라서, 도구 드라이버로부터 도구 하우징(208)으로의 입력이 선택적으로 에너지가 전극에 전달되게 하기 위해 에너지 케이블(248)을 작동시키도록 구성될 수 있다. 에너지 케이블(248)은 도 15에 도시된 바와 같이, 에너지 케이블(248)을 보호하는 데 도움을 주기 위해, 원위 하이포튜브(250)를 그 주위에 구비할 수 있다.

도 10, 도 11, 및 도 17에 도시된 바와 같이, 폐쇄 케이블(230a, 230b), 커팅 요소 케이블(242), 및 에너지 케이블(248)은 튜브(252) 내에 배치되고 튜브를 통해 연장될 수 있다. 튜브(252)는 폐쇄 케이블(230a, 230b), 커팅 요소 케이블(242), 및 에너지 케이블(248)을 보호하는 데 도움을 줄 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 커팅 요소 케이블(242)은 샤프트(202)의 길이방향 축(202A)과 실질적으로 동축일 수 있으며, 이는 커팅 요소 케이블(242)이 커팅 요소(214)가 그것을 통해 병진하는 엔드 이펙터(204) 내의 슬롯과 선형으로 정렬되도록 허용하여, 커팅 요소 케이블(242)의 좌굴(bucking)을 방지하고/하거나 직선형 커팅을 제공하는 데 도움을 줄 수 있다. 또한 도 17에 도시된 바와 같이, 폐쇄 케이블(230a, 230b)은 각각 샤프트의 길이방향 축(202A)에 실질적으로 평행하게 연장될 수 있으며, 이는 그의 길이방향 이동 중에 폐쇄 케이블(230a, 230b)의 좌굴을 방지하는 데 도움을 줄 수 있고/있거나, 폐쇄 케이블(230a, 230b)이 그들이 각각 작동가능하게 결합되는 엔드 이펙터(204)의 서로 반대편에 있는 측부들과 적절히 정렬되는 데 도움을 줄 수 있다. 에너지 케이블(248)은 이러한 예시된 실시예에서 커팅 요소 케이블(242) 위에 있지만, 임의의 위치에 있을 수 있다.

초기에, 도 18에 도시된 바와 같이, 튜브(252)는 폐쇄 케이블(230a, 230b), 커팅 요소 케이블(242), 및 에너지 케이블(248) 주위로 열 수축될 수 있다. 튜브(252)의 열 수축은 도 18에 도시된 바와 같이, 폐쇄 케이블(230a, 230b), 커팅 요소 케이블(242), 및 에너지 케이블(248)이 서로 맞닿게 할 수 있다. 열 수축된 튜브(252)에서, 폐쇄 케이블(230a, 230b), 커팅 요소 케이블(242), 및 에너지 케이블(248)은 각각 샤프트(202)의 길이방향 축(202A)으로부터 편위되고, 그 주위에 배열된다. 열 수축된 튜브(252)는 도구(200)에 맞을 수 있고, 폐쇄 케이블(230a, 230b)은 커팅 요소 케이블(242)이 그들 사이에서 도 18의 그의 위치로부터 도 17의 그의 위치로 활주하는 동안에 도 18의 그들의 위치로부터 도 17의 그들의 위치로 외향으로 이동될 수 있다. 케이블(230a, 230b, 242)의 이러한 이동, 및 또한 이러한 전이 중에 행해질 수 있는 에너지 케이블(248)의 이동은 그것이 케이블에 최소의 영향을 미치면서 약 5 mm에 걸쳐 행해질 수 있기에 충분히 완만할 수 있다.

관절운동 케이블(226a, 226b, 226c, 226d), 폐쇄 케이블(230a, 230b), 커팅 요소 케이블(242), 및 에너지 케이블(248)은 적어도 리스트(206)를 따라 가요성이어서, 리스트(206)에서 제1 및 제2 조인트(222, 224)에서의 그들의 굽힘을 허용한다. 튜브(252)는 예컨대 튜브(252)가 탄성중합체와 같은 가요성 재료로 형성되고 비교적 얇음, 예컨대 약 0.2 mm의 두께임에 의해, 적어도 리스트(206)를 따라 가요성이어서 그것이 리스트(206)에 있도록 허용한다.

도 19 내지 도 23은 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 수술 도구의 리스트(300)의 다른 실시예를 예시한다. 수술 도구는 수술 도구(200)와 유사하게 구성되고 사용되며, 예컨대 긴 샤프트(302), 엔드 이펙터(304), 엔드 이펙터(304)를 샤프트(302)의 원위 단부에서 샤프트(302)에 결합시키는 리스트(300), 샤프트(302)의 근위 단부에 결합되는 도구 하우징(도시되지 않음), 엔드 이펙터(304)에 의해 맞물린 조직에 에너지를 전달하도록 구성되는 전극(들)(도시되지 않음), 4개의 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d), 커팅 요소 케이블(308), 폐쇄 케이블(312), 에너지 케이블(도시되지 않음), 엔드 이펙터 개방 및 폐쇄를 용이하게 하기 위한 링크(도시되지 않음), 엔드 이펙터(304)와 샤프트(302)를 함께 결합시키는 링크장치(314), 및 커팅 요소(도시되지 않음)를 포함한다. 예시의 명확성을 위해, 엔드 이펙터(304)의 근위 부분만이 그리고 샤프트(302)의 원위 부분만이 도 19 내지 도 23에 도시된다. 이러한 예시된 실시예에서, 한 쌍의 폐쇄 케이블을 포함하는 대신에, 도 19 내지 도 23의 수술 도구는 하나의 폐쇄 케이블(312)을 포함한다. 또한 도 24에 도시된 바와 같이, 4개의 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)은 리스트(300)에서 관절운동의 축(P3, P4)으로부터 편위되고, 커팅 요소 케이블(308)과 폐쇄 케이블(312)은 축(P3, P4) 각각을 따라 있다. 커팅 요소 케이블(308)과 폐쇄 케이블(312)은 긴 샤프트(302)의 길이방향 축(302A)과 실질적으로 동축이다. 커팅 요소 케이블(308)과 폐쇄 케이블(312)은 도구(200)의 튜브(252)와 유사한 튜브(316) 내에 배치되고 그것을 통해 연장된다.

이러한 예시된 실시예에서, 도구는 하나의 링크장치(314)를 리스트(300)에 구비한다. 링크장치(314)의 원위 단부가 제1 또는 원위 조인트(318)에서 엔드 이펙터(304)의 근위 단부에 피봇가능하게 결합된다. 링크장치(314)의 근위 단부가 제2 또는 근위 조인트(320)에서 샤프트(302)의 원위 단부에 피봇가능하게 결합된다. 도구(200)의 제2 링크장치(218)와 유사하게, 링크장치(314)는 관절운동 중에 제1 조인트(318)에서 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)을 안내하도록 구성되는 4개의 채널(314c)을 그의 근위 단부에 구비하고, 관절운동 중에 제2 조인트(320)에서 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)을 안내하도록 구성되는 4개의 채널(314c)을 그의 원위 단부에 구비한다. 도구(200)의 제1 링크장치(216)와 유사하게, 엔드 이펙터(304)는 관절운동 중에 제1 조인트(320)에서 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)을 안내하도록 구성되는 4개의 채널(304c)을 그의 근위 단부에 구비한다. 도구(200)의 제3 링크장치(220)와 유사하게, 샤프트(302)는 관절운동 중에 제2 조인트(320)에서 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)을 안내하도록 구성되는 4개의 채널(302c)을 그의 원위 단부에 구비한다.

도 19 및 도 20은 비관절운동된 위치에 있는 엔드 이펙터(304)를 도시한다. 도 21은 비관절운동된 위치로부터 리스트(300)가 제2 조인트(320)에서 굽혀진, 예컨대 엔드 이펙터(304)와 링크장치(314)가 샤프트(302)에 대해 비스듬히 놓인 관절운동된 위치로 관절운동된 엔드 이펙터(304)를 도시한다. 따라서, 도 21의 엔드 이펙터(304)는 피치 운동이 아니라 요 운동으로 그의 비관절운동된 위치로부터 조절되었다. 엔드 이펙터(304)는 이러한 예시된 실시예에서 약 80°인 최대 요 관절운동 각도 α로 도 21에 도시된다. 엔드 이펙터(304)는 이러한 예시된 실시예에서 우측으로 관절운동되어 도시되지만, 엔드 이펙터(304)는 유사하게 최대 요 관절운동 각도 α까지 좌측으로 관절운동될 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)은 각각 제2 조인트(320)에서 굽혀지며, 예컨대 제2 조인트(320)를 중심으로 만곡되지만, 제1 조인트(318)에서는 실질적으로 직선형으로 유지된다. 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d) 모두는 제2 조인트(320)에서 동일한 방향으로 굽혀진다. 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)은 링크장치(314)의 근위 단부에 있는 4개의 채널(314c) 및 샤프트(302)의 원위 단부에 있는 4개의 채널(302c)에 의해 제2 조인트(320)에서 안내되고 그것 내에 안착된다. 도 21에 도시된 바와 같이, 커팅 요소 케이블(308), 폐쇄 케이블(312), 및 튜브(316)는 유사하게 제2 조인트(320)에서 굽혀지지만, 제1 조인트(318)에서는 굽혀지지 않는다.

도 22 및 도 23은 비관절운동된 위치로부터 리스트(300)가 제1 및 제2 조인트(318, 320) 각각에서 굽혀진, 예컨대 엔드 이펙터(304)와 링크장치(314)가 (제2 조인트(320)에서) 샤프트(302)에 대해 비스듬히 놓이고 엔드 이펙터(304)가 또한 (제1 조인트(318)에서) 링크장치(314)에 대해 비스듬히 놓인 다른 위치로 관절운동된 엔드 이펙터(304)를 도시한다. 따라서, 도 22 및 도 23의 엔드 이펙터(304)는 요 운동 및 피치 운동으로 조절되었다. 엔드 이펙터(304)는 최대 요 관절운동 각도 α로 좌측으로 비스듬히 놓이고 이러한 예시된 실시예에서 약 80°인 최대 피치 관절운동 각도 β로 아래로 비스듬히 놓여 도 22 및 도 23에 도시된다. 엔드 이펙터(304)는 유사하게 최대 피치 관절운동 각도 β까지 상향으로 관절운동될 수 있다. 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)은 각각 제2 조인트(320)에서 굽혀지고, 또한 제1 조인트(318)에서 굽혀진다. 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d) 모두는 제1 조인트(318)에서 제2 조인트(320)에서의 방향에 실질적으로 수직한 방향인 동일한 방향으로, 예컨대 제1 축(P3)을 중심으로 하는 피치 이동 및 제2 축(P4)을 중심으로 하는 요 이동으로 굽혀진다. 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)은 링크장치(314)의 근위 단부에 있는 4개의 채널(314c) 및 샤프트(302)의 원위 단부에 있는 4개의 채널(302c)에 의해 제2 조인트(320)에서 안내되고 그것 내에 안착된다. 또한, 관절운동 케이블(306a, 306b, 306c, 306d)은 링크장치(314)의 원위 단부에 있는 4개의 채널(314c) 및 엔드 이펙터(304)의 근위 단부에 있는 4개의 채널(302c)에 의해 제1 조인트(318)에서 안내되고 그것 내에 안착된다. 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 커팅 요소 케이블(308), 폐쇄 케이블(312), 및 튜브(316)는 유사하게 제1 및 제2 조인트(318, 320)에서 굽혀진다.

도 25 내지 도 27은 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 수술 도구(400)의 다른 실시예를 예시한다. 그의 원위 부분만이 도 25 내지 도 27에 도시된 수술 도구(400)는 수술 도구(200)와 유사하게 구성되고 사용되며, 예컨대 긴 샤프트(402), 하부 및 상부 조오(406, 408)를 포함하는 엔드 이펙터(404), 엔드 이펙터(404)를 샤프트(402)의 원위 단부에서 샤프트(402)에 결합시키는 리스트(410), 샤프트(402)의 근위 단부에 결합되는 도구 하우징(도시되지 않음), 엔드 이펙터(404)에 의해 맞물린 조직에 에너지를 전달하도록 구성되는, 하부 조오(406)에 있는 전극(406e), 엔드 이펙터(404)에 의해 맞물린 조직에 에너지를 전달하도록 구성되는, 상부 조오(408)에 있는 전극(도시되지 않음), 4개의 관절운동 케이블(412a, 412b, 412c, 412d), 커팅 요소 케이블(도시되지 않음), 한 쌍의 폐쇄 케이블(414a, 414b), 에너지 케이블(도시되지 않음), 엔드 이펙터 개방 및 폐쇄를 용이하게 하기 위한 한 쌍의 링크(416), 엔드 이펙터(404)와 샤프트(402)를 함께 결합시키는 링크장치(418), 및 커팅 요소(420)를 포함한다. 예시의 명확성을 위해, 관절운동 케이블(412a, 412b, 412c, 412d)이 도 26으로부터 생략되고, 폐쇄 케이블(414a, 414b)이 도 25 및 도 25a로부터 생략된다. 도 19 내지 도 23의 실시예와 유사하게, 도 25 내지 도 27의 실시예의 리스트(410)는 단일 링크장치(418)를 포함하고, 링크장치(418), 엔드 이펙터(404), 및 샤프트(402)는 관절운동 케이블(412a, 412b, 412c, 412d)을 안내하도록 구성되는 채널(424)(이들 중 2개만이 도 27에 표시됨)을 포함한다. 역시 도 19 내지 도 23의 실시예와 유사하게, 폐쇄 케이블(414a, 414b), 커팅 요소 케이블, 및 에너지 케이블은 하나의 폐쇄 케이블(312) 대신에, 이러한 예시된 실시예가 도 15의 수술 도구(200)의 폐쇄 케이블(230a, 230b)과 유사하게 중심으로부터 편위되는 한 쌍의 폐쇄 케이블(414a, 414b)을 구비하는 것을 제외하고는, 중심 튜브(422) 내에 배치되고 그것을 통해 연장된다. 도 25, 도 25a, 및 도 27은 개방 위치에 있는 엔드 이펙터(404)를 예시하고, 도 26은 폐쇄 위치에 있는 엔드 이펙터(404)를 예시한다. 도 25 내지 도 27은 비관절운동된 위치에 있는 엔드 이펙터(404)를 예시한다.

도 26은 엔드 이펙터(404)가 폐쇄 위치에 있을 때 엔드 이펙터(404)의 원위 팁(distal tip)에 제공되도록 구성되는 클램핑력(F1)을 예시한다. 엔드 이펙터(404)는 조오들(406, 408) 사이에 클램핑된 조직에 클램핑력(F1)을 제공할 수 있다. 예시의 명확성을 위해, 조직은 도 26에 조오들(406, 408) 사이에 클램핑되어 도시되지 않는다. 도 26은 또한 엔드 이펙터(404)를 폐쇄 위치로 유지시키기 위해 폐쇄 케이블(414a, 414b)에 근위 방향으로 가해지는 작동력(F2)을 예시한다. 한 쌍의 링크(416)는 동일한 클램핑력(F1)을 달성하면서, 작동력(F2)이 다른 엔드 이펙터, 예컨대 조오 이동을 달성하기 위해 다른 하나의 조오의 슬롯 내에서 활주하는 하나의 조오의 핀을 사용하는 엔드 이펙터에서보다 작도록 허용한다. 예를 들어, 약 22 N(약 5 lb)의 엔드 이펙터(404)에 대한 클램핑력(F1)이 약 115 N(약 26 lb)의 작동력(F2)으로 달성될 수 있다.

도 28 내지 도 32는 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 수술 도구의 리스트(500)의 다른 실시예를 예시한다. 수술 도구는 수술 도구(200)와 유사하게 구성되고 사용되며, 예컨대 긴 샤프트(502), 엔드 이펙터(504), 엔드 이펙터(504)를 샤프트(502)의 원위 단부에서 샤프트(502)에 결합시키는 리스트(500), 샤프트(502)의 근위 단부에 결합되는 도구 하우징(도시되지 않음), 엔드 이펙터(504)에 의해 맞물린 조직에 에너지를 전달하도록 구성되는 전극(들)(도시되지 않음), 4개의 관절운동 케이블(512a, 512b, 512c, 512d), 후단부(trailing end)(506a, 506b)를 갖는 커팅 요소 케이블, 한 쌍의 폐쇄 케이블(508a, 508b), 에너지 케이블(도시되지 않음), 엔드 이펙터 개방 및 폐쇄를 용이하게 하기 위한 링크(도시되지 않음), 엔드 이펙터(504)와 샤프트(502)를 함께 결합시키는 링크장치(516), 및 커팅 요소(도시되지 않음)를 포함한다. 예시의 명확성을 위해, 엔드 이펙터(504)의 근위 부분만이 그리고 샤프트(502)의 원위 부분만이 도 28 내지 도 31에 도시된다. 도 28은 비관절운동된 위치에 있는 엔드 이펙터(504)를 예시하고, 도 30 내지 도 32는 리스트(500)가 도구의 제1 및 제2 조인트(518, 520)에서 굽혀진 관절운동된 위치에 있는 엔드 이펙터(504)를 예시한다.

이러한 예시된 실시예에서, 도 29에 도시된 바와 같이, 관절운동 케이블(512a, 512b, 512c, 512d) 각각은 각각 제1 및 제2 조인트(518, 520)에 의해 한정되는 제1 및 제2 피봇 축(P5, P6) 중 하나 또는 다른 하나와 축상(on-axis)에 있다. 따라서, 관절운동 케이블(512a, 512b, 512c, 512d)은 각각 제1 및 제2 피봇 축(P5, P6)에 의해 한정되는 제1 및 제2 평면 내에 있다. 바꾸어 말하면, 관절운동 케이블(512a, 512b, 512c, 512d)은 관절 운동의 축(P5, P6) 상에 있다. 관절운동 케이블(512a, 512b, 512c, 512d)은 또한 긴 샤프트의 길이방향 축(502A)을 중심으로 반경방향으로 이격된다. 또한 도 29에 도시된 바와 같이, 폐쇄 케이블(508a, 508b)과 커팅 요소 케이블의 후단부(506a, 506b)는 각각 제1 및 제2 피봇 축(P5, P6)으로부터 편위되고, 긴 샤프트의 길이방향 축(502A)을 중심으로 반경방향으로 이격된다. 폐쇄 케이블(508a, 508b)은 서로 정반대로 있고, 커팅 요소 케이블의 후단부(506a, 506b)는 서로 정반대로 있다.

서로 약 180°만큼 편위되는 2개의 관절운동 케이블(512c, 512d)은 도 6 내지 도 8의 도구(200)에 관하여 위에서 논의된 바와 유사하게, 관절운동 케이블(512c, 512d)이 제1 및 제2 조인트(518, 520) 둘 모두를 가로질러 연장되도록 원위 단부가 엔드 이펙터(504)에 부착된다. 이들 2개의 관절운동 케이블(512c, 512d)은 제2 조인트(520)에서 하나의 운동 평면을 제공하도록 구성된다. 서로 약 180°만큼 편위되는 다른 2개의 관절운동 케이블(512a, 512b)은 관절운동 케이블(512a, 512b)이 제1 조인트(518)를 가로질러 연장되고 제2 조인트(520)의 근위에서 종단되어 제2 조인트(520)를 가로질러 연장되지 않도록 원위 단부가 링크장치(516)에 부착된다. 이들 2개의 관절운동 케이블(512a, 512b)은 제1 조인트(518)에서 다른 운동 평면을 제공하도록 구성된다.

도 28에 도시된 바와 같이, 제1 피봇 핀(522)이 엔드 이펙터(504)와 링크장치(516)를 피봇가능하게 연결하는 제1 또는 원위 조인트(522)에 있고, 제2 피봇 핀(524)이 링크장치(516)와 샤프트(502)를 피봇가능하게 연결하는 제2 또는 근위 조인트(524)에 있다. 제2 피봇 핀(524)은 제1 피봇 핀(522)보다 짧으며, 이는 2개의 관절운동 케이블(512c, 512d)이 제2 조인트(520) 및 링크장치(516)를 통과할 여유 공간(clearance room)을 허용하여, 위에서 논의된 바와 같이 2개의 관절운동 케이블(512c, 512d)이 엔드 이펙터(504)까지 연장되고 그들의 원위 단부가 엔드 이펙터에 부착될 수 있다. 따라서, 이들 2개의 관절운동 케이블(512c, 512d)은 링크장치(516)를 따라 제2 피봇 핀(524) 외부로, 또는 그로부터 반경방향 외향으로 연장된다. 폐쇄 케이블(512a, 512b)과 커팅 요소 케이블의 후단부(506a, 506b)는 제1 및 제2 피봇 핀들(522, 524) 사이의 공간 내에 위치된다.

커팅 요소 케이블은 엔드 이펙터(504)를 따른 커팅 요소의 병진 이동을 달성하기 위해 엔드 이펙터(504)에서 풀리에 작동가능하게 결합되도록 구성된다. 커팅 요소 케이블의 하나의 후단부(506a)는 풀리의 일 측부로부터 근위방향으로 연장되고, 다른 하나의 후단부(506b)는 풀리의 다른 측부로부터 근위방향으로 연장된다. 후단부(506a, 506b) 중 하나를 근위방향으로 당기는 것은 커팅 요소 케이블이 풀리를 따라 활주하는 상태에서, 커팅 요소를 엔드 이펙터(504)를 따라 원위방향으로 병진시키도록, 예컨대 엔드 이펙터(504)에 의해 맞물린 조직의 커팅을 유발하도록 구성된다. 후단부(506a, 506b) 중 다른 하나를 근위방향으로 당기는 것은 커팅 요소 케이블이 풀리를 따라 활주하는 상태에서, 커팅 요소를 엔드 이펙터(504)를 따라 근위방향으로 병진시키도록, 예컨대 커팅 요소를 후퇴시키도록 구성된다. 엔드 이펙터(504)가 조인트(518, 520) 중 하나 또는 둘 모두에서 관절운동될 때, 원위방향으로 밀리는 커팅 요소 케이블에 비해, 근위방향으로 당겨져 커팅 요소를 작동시키는 커팅 요소 케이블은 커팅 요소 케이블을 조인트(518, 520) 중 피봇된 하나 또는 둘 모두에서 더욱 용이하게 굽혀지거나 휘어지게 한다. 따라서, 커팅 요소 케이블은 좌굴 하중을 받지 않아, 케이블 단선(cable failure)의 가능성을 감소시키고/시키거나 케이블의 전체 수명을 증가시킬 수 있다.

도 33 내지 도 36은 엔드 이펙터(600)를 따른 커팅 요소(606)의 선택적인 근위방향 및 원위방향 병진을 유발하기 위해, 도 28 내지 도 32의 커팅 요소 케이블과 같은, 제1 및 제2 후단부(604a, 604b)를 갖는 커팅 요소 케이블(604)과 작동가능하게 맞물리도록 구성되는 풀리(602)를 포함하는 엔드 이펙터(600)의 일 실시예를 예시한다. 엔드 이펙터(600)는 전반적으로 도 6 내지 도 8의 도구(200)의 엔드 이펙터(204)와 유사하게 구성되고 사용되며, 예컨대 한 쌍의 대향하는 조오(608, 610)를 포함하고, 조오(608, 610) 각각 상에 전극(들)(도 33 내지 도 36에서 보이지 않음)을 포함하며, 엔드 이펙터(600)를 포함하는 수술 도구의 긴 샤프트에 대해 리스트에서 관절운동하도록 구성된다. 풀리(602)를 엔드 이펙터(600) 내에, 예컨대 하부 조오(608) 내에 포함시키는 것은 엔드 이펙터(600) 내에 임의의 무용 공간(dead space)을 추가시키지 않는다.

커팅 요소(606)는 커팅 요소 케이블(604)의 제1 후단부(604a)에 부착된다. 커팅 요소 케이블(604)의 제1 후단부(604a)를 당기는 것은 커팅 요소(606)가 엔드 이펙터(600)를 따라 원위방향으로 병진하게 한다. 도 33은 커팅 요소 케이블(604)의 제1 후단부(604a)의 근위 방향으로의 당김에 응답하여, 예컨대 수술 도구에 결합된 로봇 수술 시스템에 의한 그의 작동에 응답하여 그의 초기 위치로부터 원위방향으로 전진된 커팅 요소(606)를 도시한다. 도 34는 도 33의 그의 위치로부터 원위방향으로 전진된 커팅 요소(606)를 도시한다. 도 35 및 도 36은 도 34의 그의 위치로부터 원위방향으로 전진된 그리고 엔드 이펙터(600)에 대해 커팅 요소(606)의 최원위 위치에 있는 커팅 요소(606)를 도시한다. 커팅 요소(606)가 그의 최원위 위치에 있는 상태에서 커팅 요소 케이블(604)의 제1 후단부(604a)를 추가로 당기는 것은 커팅 요소(606)의 이동을 유발하지 않을 것이다. 대신에, 커팅 요소(606)가 그의 최원위 위치에 있는 상태에서 커팅 요소 케이블(604)의 제2 후단부(604b)를 당기는 것이 커팅 요소(606)가 엔드 이펙터(600)를 따라 다시 그의 초기 위치로 근위방향으로 이동하게 할 것이다.

본 명세서에 기술된 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 수술 도구와 같은 수술 도구는 도구의 엔드 이펙터의 관절운동 중에 도구의 관절운동 케이블의 임의의 느슨한 부분(slack)을 수용하도록 구성되는 케이블 관리 가이드(cable management guide)를 포함할 수 있다. 도 37은 수술 도구의 케이블 관리 가이드(700)의 일 실시예를 예시한다. 케이블 관리 가이드(700)는 도 25 내지 도 27의 도구(400) 내에 통합되어 도시되며, 이때 케이블 관리 가이드(700)는 긴 샤프트(402)와 링크장치(418) 사이의 제2 또는 근위 조인트에 있다. 케이블 관리 가이드(700)는 한 쌍의 대향하는, 타원-형상의 플레이트(plate)를 포함한다. 이러한 플레이트는 엔드 이펙터(404)의 관절운동 중에 도구의 관절운동 케이블(412a, 412b, 412c, 412d)의 임의의 느슨한 부분을 수용하도록 구성된다. 이러한 예시된 실시예의 케이블 관리 가이드(700)는 도 37에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터(404)가 관절운동될 때 약 1.1 mm의 편위를 가지며, 이는 관절운동 케이블(412a, 412b, 412c, 412d)의 길이가 예컨대 약 0.07 mm 이하의 최대 델타(delta)를 갖고서 실질적으로 일정하도록 허용할 수 있다. 케이블 관리 가이드는 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 38은 긴 샤프트(402)와 링크장치(418) 사이의 제2 또는 근위 조인트에 있는 한 쌍의 대향하는 원형 플레이트 형태의 케이블 관리 가이드(702)의 일 실시예를 예시한다. 도 39는 긴 샤프트(402)와 링크장치(418) 사이의 제2 또는 근위 조인트에 있는, 도 38의 플레이트보다 작은 직경을 갖는 한 쌍의 대향하는 원형 플레이트 형태의 케이블 관리 가이드(704)의 다른 실시예를 예시한다.

도 40 내지 도 42는 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 수술 도구(900)의 다른 실시예를 예시한다. 수술 도구(900)는 수술 도구(200)와 유사하게 구성되고 사용되며, 예컨대 긴 샤프트(902), 대향하는 조오(908, 910)를 포함하는 엔드 이펙터(904), 엔드 이펙터(904)를 샤프트(902)의 원위 단부에서 샤프트(902)에 결합시키는 리스트(911), 샤프트(902)의 근위 단부에 결합되는 도구 하우징(906), 엔드 이펙터(904)에 의해 맞물린 조직에 에너지를 전달하도록 구성되는 전극(들)(도 40 내지 도 42에서 보이지 않음), 조오(908, 910)를 루프형으로 둘러싸고 후단부(912a, 912c)를 구비하는 제1 관절운동 및 폐쇄 케이블 및 조오(908, 910)를 루프형으로 둘러싸고 후단부(912b, 912d)를 구비하는 제2 관절운동 및 폐쇄 케이블(도 44 및 도 45 참조), 한 쌍의 커팅 요소 케이블(914a, 914b)(도 44 및 도 45 참조), 에너지 케이블(도시되지 않음), 및 커팅 요소(도 40 내지 도 42에서 보이지 않음)를 포함한다. 엔드 이펙터(904)는 도 40, 도 41, 및 도 43 내지 도 45에 비관절운동된 위치로 그리고 폐쇄 위치로 예시된다. 이러한 예시된 실시예의 도구 하우징(906)은 6개의 입력 인터페이스를 구비한다.

도 43 내지 도 45에 도시된 바와 같이, 도구(900)는 각각 관절운동 및 폐쇄 케이블 중 하나를 그 내부에 안착시키도록 구성되는 한 쌍의 홈 또는 채널(918, 920)을 엔드 이펙터(904)에 포함한다. 하나의 홈(918)은 저부 조오(908) 내에 형성되고, 다른 하나의 홈(920)은 상부 조오(910) 내에 형성된다. 케이블의 작동에 응답하여, 예컨대 케이블 중 하나가 근위방향으로 당겨지고 케이블 중 다른 하나가 느슨해짐에 응답하여, 엔드 이펙터(904)가 개방되거나 폐쇄될 것이다.

또한 도 43 내지 도 45에 도시된 바와 같이, 도구(900)는 기울어진 원위 풀리(922)의 세트 및 각각 기울어진 원위 풀리(922) 중 하나와 작동가능하게 관련되는 기울어진 근위 풀리(924)의 세트를 포함한다. 풀리(922, 924)는 샤프트(902)의 길이방향 축(902A)에 대해 기울어진다. 원위 및 근위 풀리(922, 924)의 4개의 관련 쌍은 각각 관절운동 및 폐쇄 케이블 중 하나와 작동가능하게 맞물리도록 구성된다. 원위 풀리(922) 중 하나와 근위 풀리(924) 중 하나가 도 43 내지 도 45에서 보이지 않는다. 풀리(922, 924)의 기울어진 배향은 그에 결합된 관절운동 및 폐쇄 케이블이 샤프트의 길이방향 축(902A)에 실질적으로 평행하게 연장되지만 그로부터 반경방향으로 편위되도록 허용할 수 있으며, 이는 엔드 이펙터(904)의 관절운동 중에 관절운동 및 폐쇄 케이블과 그들 각각의 풀리(922, 924) 사이의 마찰을 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다. 관절운동 및 폐쇄 케이블 중 선택된 것의 작동에 응답하여, 엔드 이펙터(904)는 피봇 지점(926)을 중심으로 요 이동으로 선택적으로 관절운동될 수 있다. 엔드 이펙터(904)는 원하는 이동 방향으로 엔드 이펙터(904) 주위에 권취되는 케이블에 힘을 인가함으로써 요 방향으로 이동될 수 있으며, 예를 들어 요 방향으로 좌측으로 이동시키기 위해, 하부 조오(908) 주위에 권취되는 케이블이 당겨질 수 있다. 엔드 이펙터(904)는 리스트(911)를 조오(908, 910)를 연결하는 핀에 대해 상하로 피칭(pitching)함으로써 피치 방향으로 이동될 수 있다. 관절운동 및 폐쇄 케이블은 조오(908, 910)를 이러한 핀을 중심으로 회전시킬 수 있다. 엔드 이펙터 관절운동을 용이하게 하도록 구성되는 풀리의 예시적인 실시예가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2016년 12월 7일자로 출원된, 발명의 명칭이 "수술 도구 리스트(Surgical Tool Wrists)"인 미국 출원 제15/371,764호에 추가로 기술된다.

또한 도 43 내지 도 45에 도시된 바와 같이, 도구(900)는 각각 관절운동 및 폐쇄 케이블 중 하나와 작동가능하게 맞물리도록 구성되는 한 쌍의 풀리(928a, 928b)를 포함한다. 풀리(928a, 928b)는 샤프트의 길이방향 축(902A)에 실질적으로 수직하게 배향된다.

본 명세서에 기술된 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 수술 도구와 같은 수술 도구는 엔드 이펙터 개방 및 폐쇄, 피치 및 요 방향으로의 엔드 이펙터 관절운동, 커팅 요소 이동(전진 및 후퇴), 및 긴 샤프트 회전(이는 또한 샤프트의 원위 단부에서 엔드 이펙터를 회전시킴)을 제어하기 위해 그에 결합된 로봇 수술 시스템으로부터 5가지 입력을 수신하도록 구성되는 도구 하우징을 포함할 수 있다. 도 46 및 도 47은 각각 도구 하우징(800)에 결합된 로봇 수술 시스템(예컨대, 그의 도구 드라이버)으로부터 입력을 수신하도록 구성되는 5개의 입력 인터페이스(804, 806, 808, 810, 812)를 갖는 수술 도구(802)의 도구 하우징(800)의 일 실시예를 예시한다. 도구(802)의 근위 부분만이 도 46 및 도 47에 도시된다.

제1 입력 인터페이스(804)는 기어 시스템을 통해 긴 샤프트(814)의 회전을 구동시키기 위한 입력을 로봇 수술 시스템으로부터 수신하도록 구성된다. 제1 입력 인터페이스(804)에의 입력은 제1 기어(816)의 회전을 유발하도록 구성된다. 따라서, 제1 입력 인터페이스(804)에의 입력은 회전 입력일 수 있다. 제1 기어(816)의 회전은 그와 작동가능하게 맞물린 제2 기어(818)를 회전시키도록 구성된다. 제2 기어(818)는 제2 기어(818)의 회전이 긴 샤프트(814)(및 그의 원위 단부에 있는 엔드 이펙터)를 회전시키도록 샤프트(814)에 작동가능하게 결합된다.

제2 입력 인터페이스(806)는 수술 도구의 폐쇄 케이블(들)에 작동가능하게 결합되는 랙 및 피니언 시스템(rack and pinion system)을 통해 선택적인 엔드 이펙터 개방 및 폐쇄를 구동시키기 위한 입력을 로봇 수술 시스템으로부터 수신하도록 구성된다. 제2 입력 인터페이스(806)에의 입력은 랙(도 46 및 도 47에서 보이지 않음)과 작동가능하게 맞물리는 피니언(820)의 회전을 유발하도록 구성된다. 따라서, 제2 입력 인터페이스(806)에의 입력은 회전 입력일 수 있다. 피니언(820)의 회전은 랙의 길이방향 병진을 유발하도록 구성된다. 랙은 랙의 병진 이동이 폐쇄 케이블(들)의 대응하는 병진 이동을 유발하여, 엔드 이펙터 개방(근위방향 병진, 및 피니언(820)의 하나의 방향으로의 회전) 또는 엔드 이펙터 폐쇄(원위방향 병진, 및 피니언(820)의 반대 방향으로의 회전)를 달성하도록 폐쇄 케이블(들)과 작동가능하게 결합된다.

제3 입력 인터페이스(808)는 엔드 이펙터 개방 및 폐쇄를 구동시키기 위한 랙 및 피니언 시스템과 유사한, 랙(822) 및 피니언(824)을 포함하는 랙 및 피니언 시스템을 통해 커팅 요소 병진을 구동시키기 위한 입력을 로봇 수술 시스템으로부터 수신하도록 구성된다. 따라서, 제3 입력 인터페이스(808)에의 입력은 회전 입력일 수 있다. 랙(822)은 랙(822)의 병진 이동이 커팅 요소 케이블의 대응하는 병진 이동을 유발하여, 커팅 요소의 근위방향(랙(822)의 근위방향 병진, 및 피니언(824)의 하나의 방향으로의 회전) 또는 원위방향(랙(822)의 원위방향 병진, 및 피니언(824)의 반대 방향으로의 회전)으로의 선택적인 병진을 유발하도록 도구의 커팅 요소 케이블과 작동가능하게 결합된다.

제4 입력 인터페이스(810)는 엔드 이펙터의 관절운동을 용이하게 하기 위해, 도구의 4개의 관절운동 케이블 중 2개, 예컨대 도 6 내지 도 8의 도구(200)의 좌측 관절운동 케이블(226a, 226c)과 같은 2개의 좌측 관절운동 케이블을 구동시키기 위한 입력을 로봇 수술 시스템으로부터 수신하도록 구성된다. 제4 입력 인터페이스(810)에의 입력은 결과적으로 예컨대 관절운동 로드(도 46 및 도 47에서 보이지 않음)를 통해, 그에 작동가능하게 결합된 2개의 관절운동 케이블의 길이방향 병진을 유발하는 기어(826)의 회전을 유발하도록 구성된다. 따라서, 제4 입력 인터페이스(810)에의 입력은 회전 입력일 수 있다.

제5 입력 인터페이스(812)는 엔드 이펙터의 관절운동을 용이하게 하기 위해, 도구의 4개의 관절운동 케이블 중 나머지 2개, 예컨대 도 6 내지 도 8의 도구(200)의 우측 관절운동 케이블(226b, 226d)과 같은 2개의 우측 관절운동 케이블을 구동시키기 위한 입력을 로봇 수술 시스템으로부터 수신하도록 구성된다. 제5 입력 인터페이스(812)에의 입력은 결과적으로 예컨대 관절운동 로드(도 46 및 도 47에서 보이지 않음)를 통해, 그에 작동가능하게 결합된 2개의 관절운동 케이블의 길이방향 병진을 유발하는 기어(828)의 회전을 유발하도록 구성된다. 따라서, 제5 입력 인터페이스(812)에의 입력은 회전 입력일 수 있다.

본 명세서에 개시된 시스템, 장치, 및 방법은 또한 본 명세서에서 디지털 데이터 처리 시스템 및 프로그램가능 시스템으로 지칭될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

본 명세서에 기술된 발명 요지의 하나 이상의 태양 또는 특징은 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특수 설계의 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이들 다양한 태양 또는 특징은 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 장치, 및 적어도 하나의 출력 장치로부터 데이터 및 명령어를 수신하고 그것에 데이터 및 명령어를 전송하도록 결합되는 특수 목적 또는 범용일 수 있는 적어도 하나의 프로그램가능 프로세서를 포함하는 프로그램가능 시스템 상에서 실행가능하고/하거나 해석가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로의 구현을 포함할 수 있다. 프로그램가능 시스템 또는 컴퓨터 시스템은 클라이언트 및 서버를 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 일반적으로 서로 원격이며, 전형적으로 통신 네트워크를 통해 상호작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각각의 컴퓨터 상에서 실행되고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램에 의해 발생한다.

프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 애플리케이션, 컴포넌트, 또는 코드로 또한 지칭될 수 있는 컴퓨터 프로그램은 프로그램가능 프로세서에 대한 기계 명령어를 포함하고, 고-레벨 절차 언어, 객체-지향 프로그래밍 언어, 기능 프로그래밍 언어, 논리 프로그래밍 언어, 및/또는 조립/기계 언어로 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "기계-판독가능 매체"는 기계-판독가능 신호로서 기계 명령어를 수신하는 기계-판독가능 매체를 포함하여, 프로그램가능 프로세서에 기계 명령어 및/또는 데이터를 제공하는 데 사용되는, 예를 들어 자기 디스크, 광학 디스크, 메모리, 및 프로그램가능 논리 장치(PLD)와 같은 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 기기 및/또는 장치를 지칭한다. 용어 "기계-판독가능 신호"는 기계 명령어 및/또는 데이터를 프로그래밍가능 프로세서에 제공하는 데 사용되는 임의의 신호를 지칭한다. 기계-판독가능 매체는 예를 들어 비-일시적 반도체 메모리 또는 자기 하드 드라이브 또는 임의의 등가의 저장 매체에서와 같이, 그러한 기계 명령어를 비-일시적으로 저장할 수 있다. 기계-판독가능 매체는 대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어 프로세서 캐시 또는 하나 이상의 물리적 프로세서 코어와 관련된 다른 랜덤 액세스 메모리에서와 같이, 일시적 방식으로 그러한 기계 명령어를 저장할 수 있다.

사용자와의 상호작용을 제공하기 위해, 본 명세서에 기술된 발명 요지의 하나 이상의 태양 또는 특징이 예를 들어 사용자에게 정보를 표시하기 위한 음극선관(CRT) 또는 액정 디스플레이(LCD) 또는 발광 다이오드(LED) 모니터와 같은 디스플레이 장치, 및 그것에 의해 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 키보드 및 포인팅 장치, 예컨대 마우스, 트랙볼 등을 갖는 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 다른 종류의 장치가 또한 사용자와의 상호작용을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은 예를 들어 시각적 피드백, 청각적 피드백, 또는 촉각적 피드백과 같은 임의의 형태의 감각 피드백일 수 있고; 사용자로부터의 입력은 음향, 음성, 또는 촉각적 입력을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 형태로 수신될 수 있다. 다른 가능한 입력 장치는 터치 스크린 또는 다른 터치-감응 장치, 예컨대 단일 또는 다중-포인트 저항성 또는 용량성 트랙패드, 음성 인식 하드웨어 및 소프트웨어, 광학 스캐너, 광학 포인터, 디지털 이미지 캡처 장치 및 관련 해석 소프트웨어 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

도 48은 컴퓨터 시스템(1000)의 하나의 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1000)은 컴퓨터 시스템(1000)의 작동을 제어할 수 있는 하나 이상의 프로세서(1002)를 포함한다. "프로세서"는 또한 본 명세서에서 "컨트롤러"로 지칭된다. 프로세서(들)(1002)는 프로그램가능 범용 또는 특수-목적 마이크로프로세서 및/또는 다양한 독점적 또는 구매가능한 단일 또는 다중-프로세서 시스템 중 임의의 것을 포함하는, 임의의 유형의 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1000)은 또한 프로세서(들)(1002)에 의해 실행될 코드를 위한 또는 하나 이상의 사용자, 저장 장치, 및/또는 데이터베이스로부터 획득된 데이터를 위한 임시 저장소를 제공할 수 있는 하나 이상의 메모리(1004)를 포함할 수 있다. 메모리(1004)는 판독-전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 하나 이상의 종류의 랜덤 액세스 메모리(RAM)(예컨대, 정적 RAM(SRAM), 동적 RAM(DRAM), 또는 동기 DRAM(SDRAM)), 및/또는 메모리 기술들의 조합을 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템(1000)의 다양한 요소는 버스 시스템(bus system)(1012)에 결합될 수 있다. 예시된 버스 시스템(1012)은 적절한 브리지, 어댑터, 및/또는 컨트롤러에 의해 접속된, 임의의 하나 이상의 별개의 물리적 버스, 통신 라인/인터페이스, 및/또는 다중-드롭 또는 포인트-투-포인트 접속을 나타내는 개념이다. 컴퓨터 시스템(1000)은 또한 하나 이상의 네트워크 인터페이스(들)(1006), 하나 이상의 입력/출력(IO) 인터페이스(들)(1008), 및 하나 이상의 저장 장치(들)(1010)를 포함할 수 있다.

네트워크 인터페이스(들)(1006)는 컴퓨터 시스템(1000)이 네트워크를 통해 원격 장치, 예컨대 다른 컴퓨터 시스템과 통신하는 것을 가능하게 할 수 있고, 비제한적인 예로서, 원격 데스크톱 접속 인터페이스, 이더넷 어댑터, 및/또는 다른 근거리 네트워크(LAN) 어댑터일 수 있다. IO 인터페이스(들)(1008)는 컴퓨터 시스템(1000)을 다른 전자 장비와 접속시키기 위한 하나 이상의 인터페이스 컴포넌트를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, IO 인터페이스(들)(1008)는 고속 데이터 포트, 예컨대 범용 직렬 버스(USB) 포트, 1394 포트, Wi-Fi, 블루투스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1000)은 사람 사용자에게 액세스가능할 수 있고, 따라서 IO 인터페이스(들)(1008)는 디스플레이, 스피커, 키보드, 포인팅 장치, 및/또는 다양한 다른 비디오, 오디오, 또는 영숫자 인터페이스를 포함할 수 있다. 저장 장치(들)(1010)는 비-휘발성 및/또는 비-일시적 방식으로 데이터를 저장하기 위한 임의의 통상적인 매체를 포함할 수 있다. 따라서, 저장 장치(들)(1010)는 지속성 상태에서 데이터 및/또는 명령어를 유지할 수 있는데, 즉 이 값(들)은 컴퓨터 시스템(1000)으로의 전력의 중단에도 불구하고 유지된다. 저장 장치(들)(1010)는 하나 이상의 하드 디스크 드라이브, 플래시 드라이브, USB 드라이브, 광학 드라이브, 다양한 미디어 카드, 디스켓, 콤팩트 디스크, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 컴퓨터 시스템(1000)에 직접 접속되거나 그것에 예컨대 네트워크를 통해 원격 접속될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 저장 장치(들)는 데이터를 저장하도록 구성된 유형의 또는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 예컨대 하드 디스크 드라이브, 플래시 드라이브, USB 드라이브, 광학 드라이브, 미디어 카드, 디스켓, 콤팩트 디스크 등을 포함할 수 있다.

도 48에 예시된 요소는 단일 물리적 기계의 요소 중 일부 또는 전부일 수 있다. 또한, 예시된 요소 모두가 동일한 물리적 기계 상에 또는 그 내에 위치될 필요는 없다. 예시적인 컴퓨터 시스템은 통상적인 데스크톱 컴퓨터, 워크스테이션, 미니컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대폰 등을 포함한다.

컴퓨터 시스템(1000)은 웹 페이지 또는 다른 마크업 언어 스트림을 검색하고, (시각적으로, 청각적으로, 또는 달리) 그들 페이지 및/또는 스트림을 제시하고, 그들 페이지/스트림 상에서 스크립트, 컨트롤 및 다른 코드를 실행하고, (예컨대, 입력 필드를 완성하는 목적을 위해) 그들 페이지/스트림에 대한 사용자 입력을 수락하고, (예컨대, 완성된 입력 필드로부터 서버 정보에 제출하기 위해) 그들 페이지/스트림에 대해 또는 달리 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 요청을 발행하고, 기타 등등을 위한 웹 브라우저를 포함할 수 있다. 웹 페이지 또는 다른 마크업 언어는 하이퍼텍스트 마크업 언어(HTML) 또는 임베디드 확장가능 마크업 언어(XML), 스크립트, 컨트롤 등을 포함하는 다른 통상적인 형태일 수 있다. 컴퓨터 시스템(1000)은 또한 웹 페이지를 생성하고/하거나 클라이언트 컴퓨터 시스템으로 전달하기 위한 웹 서버를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 컴퓨터 시스템(1000)은 단일 하우징 등 내에 포함되는 단일 유닛으로서, 예컨대 단일 서버로서, 단일 타워로서 제공될 수 있다. 단일 유닛은 그의 다양한 태양이 시스템의 임의의 다른 태양의 기능성을 중단시킴이 없이, 예컨대 업그레이드, 교체, 유지보수 등을 위해 필요한 대로 교환될 수 있도록 모듈식일 수 있다. 따라서, 단일 유닛은 또한 추가 모듈로서 추가될 능력을 갖고서 스케일가능하고/하거나 기존 모듈의 추가의 기능성이 요구되고/되거나 개선된다.

컴퓨터 시스템은 또한 비제한적인 예로서 운영 시스템 및 데이터베이스 관리 시스템을 비롯한 다양한 다른 소프트웨어 및/또는 하드웨어 컴포넌트 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예시적인 컴퓨터 시스템이 본 명세서에 도시되고 기술되지만, 이는 일반성 및 편의를 위한 것임이 인식될 것이다. 다른 실시예에서, 컴퓨터 시스템은 아키텍처 및 동작이 여기에 도시되고 기술된 것과 상이할 수 있다.

바람직하게는, 본 명세서에 기술된 본 발명의 구성요소는 사용 전에 처리될 것이다. 먼저, 새로운 또는 사용된 기구가 입수되어, 필요할 경우 세정된다. 기구는 이어서 멸균될 수 있다. 하나의 멸균 기술에서, 기구는 폐쇄 및 밀봉된 용기, 예컨대 플라스틱 또는 타이벡 백(TYVEK bag) 내에 배치된다. 용기와 기구는 이어서 감마 방사선, x-선, 또는 고-에너지 전자(high-energy electron)와 같은, 용기를 투과할 수 있는 방사선 영역 내에 배치된다. 방사선은 기구 상의 그리고 용기 내의 세균을 죽인다. 멸균된 기구는 이어서 멸균 용기 내에 보관될 수 있다. 밀봉된 용기는 그것이 의료 시설에서 개봉될 때까지 기구를 멸균된 상태로 유지한다.

전형적으로, 장치는 멸균된다. 이는 베타 또는 감마 방사선, 에틸렌 옥사이드, 스팀, 및 액체 조(bath)(예컨대, 저온 침지)를 포함하는, 당업자에게 알려진 임의의 수의 방식에 의해 행해질 수 있다. 내부 회로를 포함하는 장치를 멸균하는 예시적인 실시예가 2008년 2월 8일자로 출원된, 발명의 명칭이 "이식가능 의료 장치를 멸균하는 시스템 및 방법(System And Method Of Sterilizing An Implantable Medical Device)"인 미국 특허 제8,114,345호에 더욱 상세히 기술된다. 장치가 이식되면 밀폐되는 것이 바람직하다. 이는 당업자에게 알려진 임의의 수의 방식에 의해 행해질 수 있다.

당업자는 전술된 실시예에 기초하여 본 발명의 추가의 특징 및 이점을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 지시된 바를 제외하고는, 구체적으로 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에 인용된 모든 공보 및 참고 문헌은 명시적으로 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.

Claims

수술 장치로서,
긴 샤프트(elongate shaft);
조직과 맞물리고 상기 조직에 에너지를 인가하도록 구성되는 엔드 이펙터(end effector)로서, 제1 평면을 따라 그리고 상기 제1 평면을 횡단하는 제2 평면을 따라 상기 긴 샤프트의 길이방향 축에 대해 비스듬히 선택적으로 관절운동하도록(articulate) 구성되는, 상기 엔드 이펙터;
상기 엔드 이펙터의 근위 단부와 상기 엔드 이펙터의 원위 단부 사이에 위치되는 링크장치(linkage);
상기 링크장치를 가로질러 각각 연장되는 제1 쌍의 관절운동 케이블(articulation cable)들로서, 상기 제1 쌍의 관절운동 케이블들은 상기 링크장치의 피봇(pivoting)을 유발하여 제1 평면을 따른 상기 엔드 이펙터의 관절운동을 유발하기 위해 선택적으로 작동되도록 구성되고, 상기 링크장치는 상기 제1 평면을 따라 상기 긴 샤프트에 대해 피봇하는 것으로 제한되는, 상기 제1 쌍의 관절운동 케이블들;
상기 링크장치를 가로질러 각각 연장되는 제2 쌍의 관절운동 케이블들로서, 상기 제2 쌍의 관절운동 케이블들은 제2 평면을 따른 상기 엔드 이펙터의 관절운동을 유발하기 위해 선택적으로 작동되도록 구성되고, 상기 엔드 이펙터는 상기 제2 평면을 따라 상기 링크장치에 대해 피봇하는 것으로 제한되는, 상기 제2 쌍의 관절운동 케이블들; 및
상기 긴 샤프트와 상기 링크장치 사이의 근위 조인트에 위치된 케이블 관리 가이드(cable management guide)로서, 상기 케이블 관리 가이드는 한 쌍의 마주보는 플레이트(plate)들을 포함하고, 상기 플레이트들은 상기 엔드 이펙터의 관절운동 중에 상기 제1 및 제2 쌍의 관절운동 케이블들의 임의의 느슨한 부분(slack)을 수용하도록 구성되는, 상기 케이블 관리 가이드;를 포함하고,
상기 관절운동 케이블들 각각은 상기 제1 평면 및 상기 제2 평면으로부터 편위되고(offset),
상기 플레이트는 한 쌍의 마주보는 타원-형상의 플레이트로 형성되고,
상기 케이블 관리 가이드는 상기 엔드 이펙터가 관절운동될 때에 1.1 mm의 편위를 갖는, 수술 장치.
제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터를 따라 길이방향으로 이동하여 상기 엔드 이펙터에 의해 맞물린 조직을 커팅하도록 구성되는 커팅 요소(cutting element); 및
상기 링크장치를 따라 연장되고 상기 커팅 요소의 이동을 유발하기 위해 작동되도록 구성되는 커팅 요소 케이블을 추가로 포함하는, 수술 장치.
제2항에 있어서, 상기 커팅 요소 케이블은 원위방향으로 밀려 상기 커팅 요소의 이동을 유발하도록 구성되는, 수술 장치.
제2항에 있어서, 상기 커팅 요소 케이블은 상기 엔드 이펙터의 원위 단부에서 풀리(pulley)에 작동가능하게 결합되는, 수술 장치.
제1항에 있어서, 상기 링크장치를 따라 연장되고 상기 엔드 이펙터의 개방 및 상기 엔드 이펙터의 폐쇄를 선택적으로 유발하기 위해 작동되도록 구성되는 폐쇄 케이블을 추가로 포함하는, 수술 장치.
제5항에 있어서, 상기 폐쇄 케이블은 원위방향으로 밀려 상기 엔드 이펙터의 개방 및 상기 엔드 이펙터의 폐쇄를 유발하도록 구성되는, 수술 장치.
제5항에 있어서, 상기 폐쇄 케이블은 상기 긴 샤프트의 길이방향 축과 동축으로 연장되는, 수술 장치.
제5항에 있어서, 상기 폐쇄 케이블은 상기 긴 샤프트의 길이방향 축 주위에 반경방향으로 배열되는 한 쌍의 케이블들을 포함하는, 수술 장치.
제5항에 있어서, 상기 엔드 이펙터를 따라 길이방향으로 이동하여 상기 엔드 이펙터에 의해 맞물린 조직을 커팅하도록 구성되는 커팅 요소; 및
상기 링크장치를 따라 연장되고 상기 커팅 요소의 이동을 유발하기 위해 작동되도록 구성되는 커팅 요소 케이블을 추가로 포함하는, 수술 장치.
제1항에 있어서, 상기 관절운동 케이블들의 작동은 로봇 수술 시스템(robotic surgical system)에 의해 제어되도록 구성되는, 수술 장치.
제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하도록 구성되는 한 쌍의 조오(jaw)들을 포함하고,
상기 수술 장치는,
상기 긴 샤프트를 따라 그리고 상기 긴 샤프트의 길이방향 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 한 쌍의 폐쇄 케이블들로서, 상기 한 쌍의 조오들을 상기 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시키기 위해 작동되도록 구성되는, 상기 한 쌍의 폐쇄 케이블들을 더 포함하는, 수술 장치.
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