KR102546565B1

KR102546565B1 - 수술 기기용 프리로드 장력을 가하는 시스템 및 관련 방법

Info

Publication number: KR102546565B1
Application number: KR1020197006453A
Authority: KR
Inventors: 매튜 아론 윅시; 윌리엄 버뱅크; 토마스 그로스베너 쿠퍼; 패트릭 플래너건; 니콜라스 에이치 라고스타; 도날드 프랭크 주니어 윌슨
Original assignee: 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2023-06-23
Also published as: CN109890313B9; US20220015849A1; KR20230093540A; KR20190055799A; US11160625B2; EP3525712A1; CN109890313B; CN114224494A; EP3525712A4; US20190231464A1; CN109890313A; WO2018071763A1

Abstract

수술 시스템이 수술 기기의 원위 단부 구성요소를 작동시키는 장력작용 요소용 동적 프리로드 장력 구조를 포함하고 있다. 상기 수술 기기는 수술 기기의 근위 단부에 있는 섀시, 상기 섀시에 장착된 복수의 구동 구성요소, 수술 기기의 원위 단부에 있는 원위 단부 구성요소, 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제1 구동 구성요소와 상기 원위 단부 구성요소의 사이에 결합된 가요성 장력작용 요소, 그리고 상기 섀시에 장착되어 있으며 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소에 결합된 동적 프리로드 텐셔너를 포함하고 있다. 상기 가요성 장력작용 요소는 경로를 따라서 뻗어 있다. 상기 동적 프리로드 텐셔너는 상기 섀시에 대하여 이동될 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소에 의해 구동되도록 구성되어 있고 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 대해서 이동할 때 상기 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키도록 위치되어 있다.

Description

수술 기기용 프리로드 장력을 가하는 시스템 및 관련 방법

본 명세서는 수술 기기용 프리로드 장력, 특히 수술 기기의 가요성 장력작용 요소용 프리로드 장력을 가하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

수술 기기의 케이블에서의 느슨하거나 약한 장력은 몇몇 상황에서 수술 기기의 엔드 이펙터의 급변하는 움직임 또는 예측할 수 없는 움직임을 초래할 수 있다. 수술 기기의 설계 수명 내내 충분한 케이블 장력이 존재하도록 보장하는 한 가지 방법은, 특히, 밀고 당기기 작용, 고정 작용, 붙잡기 작용, 또는 저항과 맞닥뜨리는 다른 작용을 위해 엔드 이펙터가 사용될 때, 프리로드된 케이블 장력이 약간 저하되는 것을 이겨내기 위해서 상기 케이블을 충분히 높은 장력으로 프리로드하는 것이다. 하지만, 케이블에 장력을 프리로드하면 구동 시스템이 수술 기기를 작동시키기 위해서 가해야 하는 힘을 증가시킬 수 있다. 케이블에 장력을 프리로드하는 것은 또한 상기 케이블이 수술 기기의 표면을 따라서 지나가는 경우 마찰을 증가시킬 수도 있다. 케이블에 장력을 프리로드하는 것은 또한 상기 케이블이 통과하는 개구의 만곡면과 상기 케이블이 접촉하는 경우 마찰을 초래할 수도 있다.

미국특허출원공개공보 US 2015/0238267 A1 (2015.08.27.) 미국특허출원공개공보 US 2002/0087166 A1(2002.07.04.)

하나의 실시형태에서는, 컴퓨터 지원 수술 시스템이 수술 기기를 포함하고 있다. 상기 수술 기기는 상기 수술 기기의 근위 단부에 있는 섀시, 상기 섀시에 장착된 복수의 구동 구성요소, 상기 수술 기기의 원위 단부에 있는 원위 단부 구성요소, 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제1 구동 구성요소와 상기 원위 단부 구성요소의 사이에 결합된 가요성 장력작용 요소, 그리고 상기 섀시에 장착되어 있으며 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소에 결합되어 있는 동적 프리로드 텐셔너를 포함하고 있다. 상기 가요성 장력작용 요소는 경로를 따라서 뻗어 있다. 상기 동적 프리로드 텐셔너는 상기 섀시에 대하여 이동되도록 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소에 의해 구동되도록 구성되어 있으며 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 대하여 이동함에 따라 상기 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키도록 위치되어 있다.

다른 실시형태에서는, 하나의 방법이 수술 기기의 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키기 위해서 수술 기기의 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 단계를 포함하고 있다. 상기 방법은 상기 동적 프리로드 텐셔너의 위치가 유지되는 동안 상기 수술 기기의 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해서 상기 수술 기기의 가요성 장력작용 요소를 구동시키는 단계를 더 포함하고 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 컴퓨터 지원 수술 시스템이 상기 수술 기기가 장착되는 머니퓰레이터를 포함하고 있다. 상기 머니퓰레이터는, 예를 들면, 상기 수술 기기의 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제1 구동 구성요소를 구동시키도록 위치된 제1 구동 출력부와 상기 수술 기기의 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소를 구동시키도록 위치된 제2 구동 출력부를 포함하고 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 컴퓨터 지원 수술 시스템이 메모리 그리고 여러 작업을 수행하기 위해서 상기 메모리에 저장된 명령을 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로세서를 더 포함하고 있다.

상기 작업은, 예를 들면, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키기 위해서 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소를 구동시키는 것을 포함한다. 상기 방법은, 예를 들면, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 단계가 상기 동적 프리로드 텐셔너를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키기 위해서 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제1 구동 구성요소를 구동시키는 것을 포함한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 수술 기기가 상기 머니퓰레이터에 장착되어 있는 것을 나타내는 정보를 상기 프로세서가 수신하면 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소가 구동된다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 작업은 상기 가요성 장력작용 요소의 미리 정해진 장력이 도달된 것을 나타내는 정보를 상기 프로세서가 수신할 때까지 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소를 구동시키는 것을 더 포함한다. 상기 방법은, 예를 들면, 상기 가요성 장력작용 요소의 미리 정해진 장력이 도달된 것을 나타내는 정보를 수신한 후 상기 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소를 구동시키는 것을 포함한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 가요성 장력작용 요소의 미리 정해진 장력을 나타내는 정보는 제2 구동 출력부를 구동시키는 액추에이터의 토크에 기초한다.

몇몇 구현예에서, 상기 작업 및/또는 상기 방법은 상기 가요성 장력작용 요소의 장력이 미리 정해진 장력에 도달한 것을 결정하는 것에 대응하여 상기 동적 프리로드 텐셔너의 위치를 유지시키는 것을 포함한다. 상기 작업 및/또는 상기 방법은, 예를 들면, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키면서 상기 가요성 장력작용 요소의 장력을 감지하는 것을 포함한다. 상기 동적 프리로드 텐셔너의 위치를 유지시키는 것이, 예를 들면, 감지된 장력이 미리 정해진 장력에 도달하는 것에 대응하여 상기 동적 프리로드 텐셔너의 위치를 유지시키는 것을 포함한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키도록 액추에이터를 작동시키는 것을 포함한다. 상기 가요성 장력작용 요소의 장력을 감지하는 것이, 예를 들면, 상기 액추에이터에 의해서 가해진 토크를 감지하는 것을 포함한다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 수술 기기의 복수의 구동 구성요소 중의 제2 구동 구성요소를 작동시키는 것을 포함한다. 상기 방법 및/또는 상기 작업은, 예를 들면, 상기 수술 기기의 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해서 상기 가요성 장력작용 요소를 구동시키도록 복수의 구동 구성요소 중의 제1 구동 구성요소를 작동시키는 것을 더 포함한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 가요성 장력작용 요소를 구동시키도록 복수의 구동 구성요소 중의 제1 구동 구성요소를 작동시키는 것이 상기 동적 프리로드 텐셔너의 위치를 유지시키면서 복수의 구동 구성요소 중의 제1 구동 구성요소를 작동시키는 것을 포함한다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 동적 프리로드 텐셔너를 제1 장력이 상기 가요성 장력작용 요소에 존재하는 제1 위치로부터 제2 장력이 상기 가요성 장력작용 요소에 존재하는 제2 위치로 이동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너의 제1 위치에서, 상기 가요성 장력작용 요소에 제1 장력이 존재한다. 상기 동적 프리로드 텐셔너의 제2 위치에서, 예를 들면, 상기 가요성 장력작용 요소에 제2 장력이 존재한다. 예를 들면, 제2 장력이 제1 장력보다 더 크다. 몇몇 경우에는, 제1 장력이 영(zero)이다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 조정가능한 프리로드가 상기 가요성 장력작용 요소에 가해지도록 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 대하여 이동할 때 상기 동적 프리로드 텐셔너가 조정가능한 프리로드를 상기 가요성 장력작용 요소에 가하게 하도록 위치되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 수술 기기의 복수의 가요성 장력작용 요소의 각각의 경로를 변경시키기 위해서 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 컴퓨터 지원 수술 시스템이 상기 섀시에 장착된 상기 복수의 구동 구성요소에 각각 결합된 복수의 가요성 장력작용 요소를 포함하고 있다. 상기 동적 프리로드 텐셔너는, 예를 들면, 복수의 가요성 장력작용 요소의 각각의 경로를 변경시키기 위해서 상기 섀시에 대하여 이동할 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 가요성 장력작용 요소가 고분자 재료로 형성되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 장력작용 드럼을 포함하고 있고, 상기 장력작용 드럼은 상기 장력작용 드럼이 회전할 때 상기 장력작용 드럼이 상기 가요성 장력작용 요소와 결합하도록 축방향으로 이동할 수 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 가요성 장력작용 요소와 결합하도록 상기 장력작용 드럼을 축방향으로 이동하게 하기 위해서 상기 장력작용 드럼을 회전시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 장착되어 있으며 경사면을 따라서 회전가능한 장력작용 기어를 포함하고 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 경사면이 상기 섀시에 의해서 한정되어 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 장력작용 기어가 상기 수술 기기의 섀시의 경사면을 따라서 회전할 때 상기 장력작용 드럼이 축방향으로 이동하도록 상기 장력작용 드럼이 상기 장력작용 기어에 결합되어 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 가요성 장력작용 요소에 정적 프리로드가 가해지도록 상기 장력작용 드럼과 결합된 스프링을 포함하고 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 장력작용 드럼이 상기 경로가 변경될 때 상기 스프링의 코일이 서로 접촉하도록 상기 스프링을 압축시키기 위해 이동할 수 있다.

몇몇 구현예에서, 상기 방법 및/또는 상기 작업은, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키기 전에 정적 프리로드(static preload)를 상기 가요성 장력작용 요소에 가하는 것을 포함하고 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 가요성 장력작용 요소의 장력이 미리 정해진 장력에 도달하면 스프링의 코일이 서로 접촉하도록 스프링을 압축시키는 것을 포함하고 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키기 위해서 상기 수술 기기의 리드 스크루를 회전시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 리드 스크루 및 이 리드 스크루와 결합된 아암을 포함하고 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 리드 스크루를 회전시키는 것이 상기 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키기 위해서 상기 수술 기기의 아암을 길이방향으로 이동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 리드 스크루가 회전할 때 상기 경로를 변경시키기 위해서 상기 아암이 상기 리드 스크루를 따라서 길이방향으로 이동할 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키기 위해서 상기 수술 기기의 기다란 몸체를 상기 수술 기기의 섀시에 대하여 이동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 수술 기기가 상기 섀시로부터 원위방향으로 뻗어 있는 기다란 몸체를 포함하고 있다. 상기 기다란 몸체의 원위 단부는, 예를 들면, 원위 단부 구성요소에 결합된다. 상기 기다란 몸체는, 예를 들면, 상기 가요성 장력작용 요소의 경로의 적어도 일부분을 포함하고 있다. 상기 동적 프리로드 텐셔너는, 예를 들면, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 대하여 이동할 때 상기 경로를 변경시키기 위해서 상기 기다란 몸체를 상기 섀시에 대하여 이동시키도록 구성되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키기 위해서 상기 가요성 장력작용 요소와 맞닿도록 캠을 회전시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 대하여 회전가능한 캠을 포함하고 있다. 상기 캠의 표면은, 예를 들면, 상기 캠이 회전할 때 상기 경로를 변경시키기 위해서 상기 가요성 장력작용 요소와 맞닿도록 구성되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 복수의 별개의 프리로드 중의 하나를 상기 가요성 장력작용 요소에 가하기 위해서 상기 동적 프리로드 텐셔너를 복수의 별개의 위치 중의 하나로 이동시키는 것을 포함하고 있다. 상기 동적 프리로드 텐셔너의 위치를 유지시키는 것이, 예를 들면, 잠금 상기 동적 프리로드 텐셔너를 복수의 별개의 위치 중의 하나에 고정시키는 것을 포함한다. 몇몇 구현예에서는, 복수의 별개의 프리로드 중의 하나를 상기 가요성 장력작용 요소에 가하기 위해서 상기 동적 프리로드 텐셔너가 복수의 별개의 위치 중의 하나에 고정될 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 수술 기기가 장착되는 수술용 머니퓰레이터의 구동 출력부를 작동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 컴퓨터 지원 수술 시스템이 상기 수술 기기를 탈착가능하게 지지하는 기기 구동 유닛을 더 포함하고 있다. 상기 기기 구동 유닛은, 예를 들면, 구동 출력부를 포함하고 있고, 상기 구동 출력부는 상기 구동 출력부가 작동될 때 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 대하여 이동하도록 상기 동적 프리로드 텐셔너에 작동가능하게 연결되어 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 구동 출력부를 작동시키는 것이 상기 가요성 장력작용 요소를 비트는(twist) 것을 포함하고 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 방법 및/또는 상기 작업은, 상기 수술 기기가 수술용 머니퓰레이터에 장착되어 있는 것을 나타내는 정보를 수신하는 것을 더 포함한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 구동 출력부는, 상기 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키기 위해서 상기 가요성 장력작용 요소가 비틀어지도록 상기 동적 프리로드 텐셔너와 결합하기 위해서 작동될 수 있다

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 수술 기기의 섀시에 장착된 핀을 이동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 이동가능하게 장착된 핀을 포함하고 있고, 상기 핀은 상기 핀이 상기 섀시에 대하여 이동할 때 상기 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키도록 상기 가요성 장력작용 요소와 결합될 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 것이 상기 수술 기기의 섀시에 장착된 플레이트를 피벗운동시키는 것을 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 프리로드 텐셔너가 장력작용 플레이트를 포함하고 있고, 상기 장력작용 플레이트는 상기 장력작용 플레이트가 상기 섀시에 대하여 회전할 때 상기 경로를 변경시키도록 상기 섀시에 피벗운동가능하게 장착되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 상기 컴퓨터 지원 수술 시스템이 수동으로 작동가능한 장력작용 공구를 더 포함하고 있다.

상기한 내용의 장점은, 아래에 그리고 본 명세서의 다른 부분에 기술되어 있는 것을 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 상기 가요성 장력작용 요소는, 부하가 제1 단부로부터 제2 단부로 전달될 수 있게 하기 위해서, 상기 가요성 장력작용 요소를 팽팽하게 만드는 초기의 부하를 필요로 할 수 있다. 가요성 장력작용 요소가 팽팽하게 되면, 가요성 장력작용 요소는 추가적인 부하를 가요성 장력작용 요소의 제1 단부로부터 제2 단부로 전달할 수 있다. 가요성 장력작용 요소의 경로는 가요성 장력작용 요소에 프리로드(preload)를 가하기 위해서 조정될 수 있다. 프리로드된 상태의 가요성 장력작용 요소는 가요성 장력작용 요소가 물리적으로 결합되어 있는 원위 단부 구성요소를 구동시키기 위해서 입력 부하의 많은 부분을 자신의 원위 단부쪽으로 전달할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 입력 부하가 상기 가요성 장력작용 요소를 팽팽하게 당기기 위해서 사용되기 보다는, 상기 가요성 장력작용 요소가 결합되는 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서 상기 입력 부하가 사용된다.

상기 가요성 장력작용 요소의 조정가능한 경로는 수술 기기의 상태가 변경됨에 따라 수술 기기의 적응성(adaptability)을 더욱 향상시킬 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 수술에 사용하기 전에 수술 기기의 구성요소들이 서로에 대해 이동하는 것을 방지 위해서, 수술 기기를 제작하는 동안, 가요성 장력작용 요소에 초기의 프리로드가 제공된다. 수술 기기의 제작의 완료시와 수술하는 동안의 상기 수술 기기의 작동시 사이에 시간이 경과하기 때문에, 예를 들면, 기기 에이징(instrument aging), 크리프(creep), 응력 완화(stress relaxation), 기기 구성요소들 사이의 상대 운동, 그리고 초기의 프리로드를 감소시킬 수 있는 다른 메카니즘으로 인해, 초기의 프리로드가 시간이 경과함에 따라 감소될 수 있다. 가요성 장력작용 요소의 경로는, 가요성 장력작용 요소에서의 프리로드가 정밀하게 제어될 수 있도록, 예를 들면, 상기 프리로드를 원하는 범위 내로 유지시킬 수 있도록, 상기 프리로드를 미리 정해진 임계값보다 높게 유지시킬 수 있도록, 조정될 수 있다. 가요성 장력작용 요소가 수술 기기의 작동 중에 느슨하게 되는 가능성을 방지하면서 가요성 장력작용 요소와 가요성 장력작용 요소가 맞닿는 표면 사이의 과도한 마찰을 방지하기 위해서 상기 프리로드는 조정될 수 있다.

게다가, 상기 프리로드는 수술 기기의 제작이 완료된 후에 조정될 수 있기 때문에, 다시 말해서, 상기 프리로드가 수술 기기의 제작이 완료된 후에 추가로 조정될 수 있고, 예를 들면, 증가될 수 있기 때문에, 제작하는 동안 설정된 초기의 프리로드는 작은 값이 될 수 있다. 초기의 프리로드가 작으면, 예를 들어, 크리프 또는 응력 완화로 인해, 가요성 장력작용 요소에 대한 재료 변경의 가능성이 낮을 수 있다.

본 명세서에 기술된 발명의 하나 이상의 구현예의 상세한 내용은 첨부된 도면과 아래의 설명에 개시되어 있다. 다른 가능성이 있는 구조, 실시형태, 그리고 장점은 아래의 설명, 도면 및 청구범위에 의해 명확해질 것이다.

도 1은 동적 텐셔너를 포함하는 수술 기기의 개략적인 측면도이다.
도 2는 머니퓰레이터에 장착된 수술 기기의 측면도이다.
도 3a는 수술 기기의 측면도이다.
도 3b는 도　3a의 수술 기기의 전달 유닛의 사시도이다.
도 4는 동적 텐셔너를 작동시키는 프로세스이다.
도 5a는 동적 텐셔너의 상부 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 동적 텐셔너의 평면도이다.
도 5c는 도 5a의 동적 텐셔너의 장력작용 드럼의 상부 사시도이다.
도 5d는 도 5c의 동적 텐셔너의 장력작용 드럼의 상부 분해 사시도이다.
도 5e는 신장된 위치에 있는 스프링을 포함하는 도 5a의 동적 텐셔너의 개략적인 측면도이다.
도 5f는 스프링이 압축된 위치에 있는 상태의 도 5e의 동적 텐셔너의 개략적인 측면도이다.
도 6은 동적 텐셔너의 한 예의 상부 사시도이다.
도 7a는 동적 텐셔너의 측면 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 동적 텐셔너의 회전가능한 부재가 제1 위치와 제2 위치에 있는 것을 나타내는 개략적인 측면도이다.
도 7c는 도 7a의 동적 텐셔너의 회전가능한 부재의 한 예를 나타내고 있다.
도 8은 동적 텐셔너의 한 예의 평면도이다.
도 9a와 도 9b는, 각각, 동적 텐셔너의 한 예의 좌측 사시도와 우측 사시도이다.
도 10은 동적 텐셔너의 한 예의 개략적인 측면도이다.
도 11a는 동적 텐셔너가 제1 위치에 있는 상태의 개략적인 평면도이다.
도 11b는 도 11a의 동적 텐셔너가 제2 위치에 있는 상태의 개략적인 평면도이다.
도 12a 내지 도 12e는 가요성 장력작용 요소에 결합된 구동 구성요소의 개략도이다.
도 13a와 도 13b는 동적 텐셔너와 가요성 장력작용 요소의 개략도이다.
다양한 도면에서 유사한 참고 번호와 표시는 유사한 요소를 나타낸다.

수술 기기의 가요성 장력작용 요소(예를 들면, 케이블, 케이블-하이포튜브 결합체 등)는 입력 인장 부하를 가요성 장력작용 요소를 통하여 제1 단부로부터 제2 단부로 전달될 수 있게 하는 프리로드 장력(preload tension)을 포함하고 있다. 상기 프리로드 장력은 상기 가요성 장력작용 요소가 이완되도록 다른 가요성 장력작용 요소가 부하를 받을 때 상기 가요성 장력작용 요소가 느슨하게 되는 것을 억제할 수도 있다. 상기 프리로드 장력은, 예를 들면, 상기 가요성 장력 요소에 결합된 원위 단부 구성요소를 구동시키기 위해서 입력 인장 부하가 없을 때 상기 가요성 장력작용 요소에 존재하는 장력, 상기 원위 단부 구성요소를 구동시키기 위해서 입력 인장 부하가 가해지기 전에 상기 가요성 장력작용 요소에 존재하는 장력, 상기 가요성 장력작용 요소에서 느슨한 부분을 줄이기 위해서 상기 가요성 장력작용 요소에 존재하는 장력 등에 해당한다. 상기 프리로드 장력은, 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 예를 들면, 수술 기기의 제작이 완료된 후에, 수술 기기의 작동성과 적응성을 향상시키기 위해서 조정될 수 있다.

본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 기기 장력작용 요소는 처음에 영(zero) 또는 수송, 보관 등의 도중에 기기의 기계적인 완전성을 유지시키에 충분한 다른 값이 될 수 있는 제1 프리로드 장력을 경험한다. 기기의 작동 전이나 기기의 작동 중에, 컨트롤러는 기기 장력작용 요소의 제1 프리로드 장력을 제1 프리로드 장력보다 더 큰 제2 프리로드 장력으로 증가시킨다. 작동 중에, 상기 장력작용 요소는 두 가지 형태의 장력 ― 제2 프리로드 장력과 상기 장력작용 요소가 결합되는 기기 원위 단부 구성요소를 구동시키기 위해서 사용된 작동 인장 부하(actuation tension load)를 경험할 것이다. 작동 후에, 기기 장력작용 요소의 제2 프리로드 장력은 제2 프리로드 장력보다 작은 값, 예를 들면, 제1 프리로드 장력으로 선택적으로 감소된다. 프리로드 장력의 감소는 컨트롤러에 의해서 제어될 수 있거나, 그렇지 않으면 기기가 작동 후에 기기 캐리지로부터 분리될 때 수동으로 또는 기계적으로 제어될 수 있다. 기기 장력작용 요소의 프리로드 장력을 동적으로 증가시키고 감소시키는 사이클은 하나 이상의 연속되는 기기 작업 또는 사용 동안에 선택적으로 반복될 수 있다. 따라서 기기 장력작용 요소는 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해서 또는 원위 단부 구성요소의 이동을 가능하게 하기 위해서 가해지는 작동 인장 부하 변화 외에, 컨트롤러에 의해서 적어도 부분적으로 제어되는 프리로드 장력의 동적인 변화를 경험한다.

도 1은 섀시(102), 구동 구성요소(104a, 104b), 가요성 장력작용 요소(106), 그리고 원위 단부 구성요소(108)를 포함하고 있는 수술 기기(101)를 포함하는 수술 시스템(100)의 한 예를 나타내고 있다. 구동 구성요소(104b)는, 예를 들면, 동적 프리로드 텐셔너(116)를 조종하기 위해서 구동되는 동적 프리로드 텐셔너 구동 구성요소이다. 구동 구성요소(104a)는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(106)를 구동시키기 위해서 구동되는 가요성 장력작용 요소 구동 구성요소이다. 섀시(102)는 수술 기기(101)의 근위 부분(110)에 있고, 원위 단부 구성요소(108)는 수술 기기(101)의 원위 부분(111)에 있다. 구동 구성요소(104a, 104b)는 상기 섀시(102)에, 다시 말해서, 수술 기기(101)의 근위 부분(110)이나 그 근처에 장착되어 있다. 구동 구성요소(104a, 104b)는, 예를 들면, 구동 시스템(112)으로부터 기계적인 부하를 전달하는 기계적인 구성요소를 포함하고 있다. 구동 구성요소(104a, 104b)는, 예를 들어, 구동 시스템(112)에 의해서 구동될 때 움직이는 피구동 구성요소이다. 가요성 장력작용 요소(106)는 구동 구성요소(104a)와 원위 단부 구성요소(108)의 사이에 결합되어 있다. 가요성 장력작용 요소(106)는, 예를 들면, 구동 구성요소(104a)와 원위 단부 구성요소(108)의 사이의 경로를 따라 뻗어 있다. 구동 구성요소(104a)는 구동 구성요소(104a)에 가해진 작동 부하를 가요성 장력작용 요소(106)로 전달한다.

수술 기기(101)는 동적 프리로드 텐셔너(116)를 더 포함하고 있다. 동적 프리로드 텐셔너(116)는, 몇몇 경우에 있어서, 상기 섀시(102)에 장착되어 있다. 몇몇 구현예에서는, 동적 프리로드 텐셔너(116)는 적어도 부분적으로 상기 섀시(102)에 장착되어 있거나 및/또는 완전히 상기 섀시(102) 내에 수용되어 있다. 동적 프리로드 텐셔너(116)는 구동 구성요소(104b)에 결합되어 있다. 구동 구성요소(104a)는, 몇몇 경우에 있어서, 구동 구성요소(104b)에 가해진 부하를 가요성 장력작용 요소(106)로 전달하기 위해서 구동 메카니즘에 결합되어 있다. 동적 프리로드 텐셔너(116)는 상기 섀시(102)에 대하여 이동되도록 구동 구성요소(104b)에 의해서 구동되도록 구성되어 있다. 이와 관련하여, 동적 프리로드 텐셔너(116)는, 동적 프리로드 텐셔너(116)가 상기 섀시(102)에 대하여 이동할 때 가요성 장력작용 요소(106)의 경로를 변화시키기 위해서 제어가능하게 위치되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 구동 구성요소(104a)가 구동되는 경우에, 구동 구성요소(104a)는 축방향의(예를 들면, 길이방향의) 작동 부하를 가요성 장력작용 요소(106)에 작용시킨다. 축방향의 부하의 축은, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(106)에 있어서의 장력의 축과 평행하다. 구동 구성요소(104b)가 구동되는 경우에, 구동 구성요소(104b)는 횡방향의(예를 들면, 가로방향의) 부하를 가요성 장력작용 요소(106)에 작용시키기 위해서 동적 프리로드 텐셔너(116)를 작동시킨다. 상기 횡방향의 부하는, 예를 들어, 가요성 장력작용 요소(106)에서 장력을 유발하도록 가요성 장력작용 요소(106)를 만곡시킨다. 이와 관련하여, 구동 구성요소(104b)가 동적 프리로드 텐셔너(116)를 작동시키기 위해서 구동되지 않았을 때, 제1 장력이 가요성 장력작용 요소(106) 내에 존재한다. 구동 구성요소(104b)가 구동되면, 구동 구성요소(104b)는 제2 장력을 가요성 장력작용 요소에 존재하게 한다. 제1 장력은 동적 프리로드 텐셔너(116)가 작동하고 있지 않을 때의 가요성 장력작용 요소(106)에서의 프리로드 장력에 해당하고, 제2 장력은 구동 구성요소(104b)가 작동된 후의 가요성 장력작용 요소(106)에서의 프리로드 장력에 해당한다. 동적 프리로드 텐셔너(116)의 작동으로 인해서, 제2 장력이 제1 장력보다 더 크다.

도 1에는 단 하나의 가요성 장력작용 요소(106)가 도시되어 있지만, 본 명세서에 기술된 예들은 하나의 가요성 장력작용 요소의 경로와 다른 하나의 가요성 장력작용 요소의 경로를 동시에 변경시키는 동적 프리로드 텐셔너를 가진 수술 기기에도 적용할 수 있다. 두 개의 가요성 장력작용 요소가, 예를 들면, 동일한 구동 구성요소, 예를 들어, 구동 구성요소(104a)에 결합되거나, 상기 두 개의 가요성 장력작용 요소가 독립적으로 작동가능한 구동 구성요소에 결합된다.

도 12a 내지 도 12e는 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)를 구동시키는 구동 구성요소의 구성의 다양한 예를 나타내고 있다. 가요성 장력작용 요소(1202a)가 구동되면, 가요성 장력작용 요소(1202a)가 연결되어 있는 원위 단부 구성요소가 제1 방향으로 하나의 자유도로 이동한다. 가요성 장력작용 요소(1202b)가 구동되면, 가요성 장력작용 요소(1202b)가 연결되어 있는 원위 단부 구성요소가 제2 방향으로 하나의 자유도로 이동한다. 이와 관련하여, 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)는, 예를 들면, 하나의 자유도로 이동하는 원위 단부 구성요소의 양 방향 이동을 정밀하게 제어하도록 구동된다.

도 12a 내지 도 12c는 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)가 별개의 구동 구성요소에 의해서 구동되는 메카니즘을 나타내고 있다. 몇몇 구현예에서는, 도 12a에 도시되어 있는 바와 같이, 구동 시스템(112)가 구동 구성요소(1204a, 1204b)에 힘을 가한다. 제1 구동 구성요소와 제2 구동 구성요소는 자신들에게 힘이 가해지면 병진운동하도록, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)에 장력을 가하는 방식으로 병진운동하도록 구성되어 있다. 구동 시스템(112)은, 예를 들어, 가요성 장력작용 요소(1202a)에 힘(1206a)을 가하도록 제1 구동 입력부를 병진운동시키고, 가요성 장력작용 요소(1202b)에 힘(1206b)을 가하도록 제2 구동 입력부를 병진운동시킨다. 힘(1206a)을 가하는 것에 의해, 구동 시스템(112)이 구동 구성요소(1204a)를 근위방향으로 이동하도록 구동시켜서 가요성 장력작용 요소(1202a)에 장력을 가한다. 힘(1206b)을 가하는 것에 의해, 구동 시스템(112)이 구동 구성요소(1204b)를 근위방향으로 이동하도록 구동시켜서 가요성 장력작용 요소(1202b)에 장력을 가한다. 구동 시스템(112)은 원위 단부 구성요소의 이동을 제어하는 방식으로 힘(1206a, 1206b)을 가한다, 예를 들면, 상기 원위 단부 구성요소를 제1 방향으로 하나의 자유도로 이동시키기 위해서 힘(1206a)을 가하고, 상기 원위 단부 구성요소를 제2 방향으로 하나의 자유도로 이동시키기 위해서 힘(1206b)을 가한다.

구동 시스템(112)에 의해서 가해진 힘으로 인해 병진운동하는 것 대신에, 몇몇 경우에는, 도 12b에 도시되어 있는 바와 같이, 구동 구성요소(1208a, 1208b)가, 구동 시스템(112)에 의해서 가해진 힘에 대응하여, 회전 중심(1210a, 1210b)에 대하여 각각 회전한다. 구동 구성요소(1208a, 1208b)는, 예를 들면, 회전 중심(1210a, 1210b)에 대하여 각각 회전가능한 레버이다. 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)는 상기 레버에 가해진 원위 방향의 힘(1211a, 1211b)이 근위 방향의 힘, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)에 각각 가해질 장력을 발생시키도록 구동 구성요소(1208a, 1208b)에 각각 부착되어 있다. 구동 구성요소(1208a)는 구동 구성요소(1208a)가 회전하면, 예를 들어, 도 12b에 도시되어 있는 바와 같이, 회전 중심(1210a)에 대하여 반시계방향으로 회전하면 가요성 장력작용 요소(1202a)에 장력(1212a)을 가한다. 구동 시스템(112)에 의해 가해진 힘(1211a)에 대응하여, 구동 구성요소(1208a)가 회전하고, 그 결과 장력(1212a)을 가한다. 구동 구성요소(1208b)는 구동 구성요소(1208b)가 회전하면, 예를 들어, 도 12b에 도시되어 있는 바와 같이, 회전 중심(1210b)에 대하여 시계방향으로 회전하면 가요성 장력작용 요소(1202b)에 장력(1212b)을 가한다. 구동 시스템(112)에 의해 가해진 힘(1211b)에 대응하여, 구동 구성요소(1208b)가 회전하고, 그 결과 장력(1212b)을 가한다.

상기 구동 구성요소를 회전시키기 위해서 힘을 가하는 것 대신에, 몇몇 경우에는, 도 12c에 도시되어 있는 바와 같이, 구동 시스템(112)이 구동 구성요소(1218a, 1218b)을 각각 회전시키기 위해서 토크(1216a, 1216b)를 가한다. 구동 구성요소(1218a, 1218b)는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)가 부착되는 회전가능한 캡스턴(capstan)이다. 상기 캡스턴이 토크(1216a, 1216b)로 인해 회전하면, 상기 캡스턴은 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)에 각각 장력(1219a, 1219b)을 가한다. 구동 시스템(112)이 토크(1216a)를 가하는 것에 대응하여 구동 구성요소(1218a)가 회전하고, 구동 시스템(112)이 토크(1216b)를 가하는 것에 대응하여 구동 구성요소(1218b)가 회전한다. 구동 구성요소(1218a, 1218b)가 회전하면, 장력(1219a, 1219b)이 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)에 가해지도록 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)가 구동 구성요소(1218a, 1218b)의 둘레에 감긴다.

예를 들면, 도 12a 내지 도 12c에 대하여 기술되어 있는 것과 같이, 원위 단부 구성요소를 제1 방향으로 이동시키기 위해서, 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)가 별개의 구동 구성요소에 부착되어 있는 몇몇 경우에 있어서, 구동 구성요소들 중의 하나는 가요성 장력작용 요소들 중의 하나에 장력을 가하기 위해서 구동되는 반면에, 구동 구성요소들 중의 다른 하나는 가요성 장력작용 요소들 중의 다른 하나에서 최소의 장력을 유지시키도록 작동된다. 상기 최소의 장력이 가요성 장력작용 요소들 중의 다른 하나에 가해져서 느슨하게 되는 것을 방지한다. 상기 장력이 가요성 장력작용 요소에 가해져서 원위 단부 구성요소를 제1 방향으로 이동시킨다. 게다가, 가요성 장력작용 요소들 중의 다른 하나는 원위 단부 구성요소의 제1 방향으로의 방해 움직임(impeding movement)을 방지하기 위하여 이완된다. 한편, 원위 단부 구성요소를 제2 방향으로 이동시키기 위하여, 가요성 장력작용 요소들 중의 다른 하나가 구동된다. 상기 가요성 장력작용 요소는 원위 단부 구성요소의 제2 방향으로의 방해 움직임을 방지하기 위하여 이완된다.

몇몇 구현예에서는, 별개의 구동 구성요소에 부착되어 있는 것 대신에, 가요성 장력작용 요소가 동일한 구동 구성요소에 부착되어 있다. 이러한 예가 도 12d 및 도 12e에 도시되어 있다. 몇몇 경우에는, 도 12d에 도시되어 있는 바와 같이, 구동 구성요소(1222)에 부착된 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)에 장력을 가하기 위하여 구동 시스템(112)이 단 하나의 구동 구성요소(1222)에 힘(1220a, 1220b)을 가한다. 구동 구성요소(1222)가 힘(1220a, 1220b)에 의해서 구동되면 구동 구성요소(1222)는 회전 중심(1223)에 대하여 회전하는데, 힘(1220a)에 대응하여 제1 방향으로 회전하고 힘(1220b)에 대응하여 제2 방향으로 회전한다. 힘(1220a)은 가요성 장력작용 요소(1202b)를 구동시키고 가요성 장력작용 요소(1202a)를 이완시키며, 힘(1220b)은 가요성 장력작용 요소(1202a)를 구동시키고 가요성 장력작용 요소(1202a)를 이완시킨다. 상기 구동 구성요소는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)가 부착되는 레버이고, 가요성 장력작용 요소(1202a, 1202b)는 상기 레버의 양쪽 레버 아암에 부착되어 있고, 예를 들면, 상기 레버 아암은 회전 중심(1223)으로부터 반대 방향으로 뻗어 있다.

구동 구성요소를 이동시키기 위해서 힘을 가하는 것 대신에, 몇몇 경우에는, 도 12e에 도시되어 있는 바와 같이, 구동 시스템(112)가 가요성 장력작용 요소(1202b)를 구동시키기 위해서 단 하나의 구동 구성요소(1226)에 토크(1224)를 가한다. 토크(1224)는 가요성 장력작용 요소(1202a)를 이완시킨다. 구동 시스템(112)은 가요성 장력작용 요소(1202a)를 구동시키기 위해서 상기 토크(1224)의 반대 방향으로 구동 구성요소(1226)에 토크를 가한다. 이 토크는 가요성 장력작용 요소(1202b)를 이완시킨다. 단 하나의 구동 구성요소(1226)는, 예를 들면, 회전가능한 캡스턴이다.

도 1을 다시 참고하면, 구동 구성요소(104a)가 복수의 가요성 장력작용 요소에 결합되어 있는 경우, 구동 구성요소(104a)가 제1 방향으로 구동되면, 구동 구성요소(104a)는 가요성 장력작용 요소들 중의 하나에 작동 인장 부하를 가하여 원위 엔드 이펙터를 제1 방향으로 이동시킨다. 가요성 장력작용 요소들 중의 다른 하나는, 몇몇 경우에, 이완된다. 구동 구성요소(104a)가 제2 방향으로 구동되면, 구동 구성요소(104a)는 가요성 장력작용 요소들 중의 다른 하나에 작동 인장 부하를 가하여 원위 엔드 이펙터를 제2 방향으로 이동시킨다. 두 개의 상기 가요성 장력작용 요소는, 예를 들면, 구동 구성요소(104a)의 둘레에 반대 방향으로 감긴다. 몇몇 구현예에서는, 상기 가요성 장력작용 요소가 구동되면, 상기 가요성 장력작용 요소는, 고정 운동(clamping motion), 피칭 운동(pitch motion), 요잉 운동(yaw motion), 롤링 운동(roll motion) 등에 있어서 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해서 하나의 조인트에서 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해 부하를 가한다.

가요성 장력작용 요소들 중의 하나가 구동되고 다른 하나가 이완되면, 이완된 가요성 장력작용 요소가 받아들일 수 없을 정도로 낮은 장력이나 느슨한 상태를 경험하는 것을 방지하기 위해서, 상기 가요성 장력작용 요소는 기기가 작동하는 동안 허용가능한 최소 장력이 장력작용 요소에 항상 존재하도록 일정 장력으로 프리로드될 수 있다. 예를 들면, 상기 허용가능한 최소 장력은 원위 단부 구성요소를 조종하는 동안 상기 가요성 장력작용 요소에 사용된 최소 장력보다 크거나 같다. 그 결과, 하나의 가요성 장력작용 요소의 작동 장력이 가해지면, 다른 하나의 가요성 장력작용 요소는 이완되지만 반대쪽 장력작용 요소에 대해 가해진 작동 장력으로 인해 느슨하게 되지는 않는다.

수술 시스템(100)은, 몇몇 예에서, 컨트롤러(117)를 포함하고 있다. 컨트롤러(117)는 작업을 수행하기 위해, 예를 들면, 구동 시스템(112)을 제어하기 위해 메모리(119)에 저장된 명령을 실행하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(117)는 동적 프리로드 텐셔너(116)가, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(106)의 경로를 조정하기 위해서 상기 섀시(102)에 대하여 이동하도록 동적 프리로드 텐셔너(116)를 작동시킨다. 경로 조정, 다시 말해서, 경로 길이의 증가는 가요성 장력작용 요소(106)의 장력을 조정한다. 몇몇 경우에 있어서, 컨트롤러(117)가 동적 프리로드 텐셔너(116)를 이동시키기 위해서 구동 시스템(112)의 액추에이터를 작동시킨다. 구동 시스템(112)은 구동 구성요소(104b)에 부하를 가하고, 그 결과 동적 프리로드 텐셔너(116)에 부하를 가한다. 동적 프리로드 텐셔너(116)는, 구동 구성요소(104b)에 의해서 가해진 부하를 받은 상태에서, 상기 섀시(102)에 대하여 이동한다.

가요성 장력작용 요소(106)는, 예를 들면, 케이블, 케이블과 하이포튜브의 결합체, 와이어, 필라멘트, 필라멘트들의 다발, 땋은 필라멘트, 실, 로프, 꼬은 필라멘트, 또는 장력이 존재할 수 있는 다른 요소이다. 가요성 장력작용 요소(106)는, 몇몇 경우에 있어서, 크리이프(creep), 응력 완화, 또는 가요성 장력작용 요소(106)의 재료 특성에 있어서의 다른 변화에 영향을 받기 쉽다. 가요성 장력작용 요소(106)는, 예를 들면, 금속 또는 폴리머로 형성되어 있다. 가요성 장력작용 요소(106)가 폴리머로 형성되어 있는 경우에, 가요성 장력작용 요소(106)는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 액정 폴리머, 폴리에스테르, 등이다

몇몇 구현예에서는, 원위 단부 구성요소(108)는 섀시(102)에 부착된 관형상 부재(115)의 원위 부분에 있다. 관형상 부재(115)는, 예를 들면, 최소 침습 수술 기기의 샤프트이다. 관형상 부재(115)는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(106)가 뻗어서 통과하는 기다란 몸체이다. 관형상 부재(115)는 섀시(102)로부터 원위방향으로 뻗어 있다. 관형상 부재(115)의 원위 단부는 원위 단부 구성요소(108)에 결합되어 있다. 상기 관형상 부재(115)는 가요성 장력작용 요소(106)의 경로의 적어도 일부분을 수용한다. 관형상 부재(115)는, 예를 들어, 가요성 장력작용 요소(106)가 섀시(102)로부터 원위 단부 구성요소(108)로 뻗을 때 가요성 장력작용 요소(106)를 수용한다. 관형상 부재(115)는, 몇몇 경우에 있어서, 원위 단부 구성요소(108)를 조종하기 위해서 부하가 가요성 장력작용 요소(106)에 가해질 때 상기 섀시(102)에 대하여 원위 단부 구성요소(108)의 위치를 고정시키기 위해서 원위 단부 구성요소(108)를 지지하고 있다.

몇몇 구현예에서는, 동적 프리로드 텐셔너(116)는 제1 위치(118)(도 1에서 실선으로 도시된 위치)와 제2 위치(120)(도 1에서 점선으로 도시된 부분) 사이에서 이동가능하다. 동적 프리로드 텐셔너(116)는, 예를 들면, 제1 위치(118)와 제2 위치(120) 사이의 위치 범위 내의 임의의 위치로 이동할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 제1 위치(118)는 동적 프리로드 텐셔너(116)의 초기의 위치, 예를 들면, 수술 기기(101)의 제작이 완료된 후의 동적 프리로드 텐셔너(116)의 위치, 동적 프리로드 텐셔너(116)가 작동하고 있지 않을 때의 동적 프리로드 텐셔너(116)의 위치에 해당한다. 동적 프리로드 텐셔너(116)의 제1 위치(118)에서, 제1 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(106)에 존재한다. 동적 프리로드 텐셔너(116)의 제2 위치(120)에서, 제2 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(106)에 존재한다. 제2 프리로드 장력은 제1 프리로드 장력보다 더 크다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 제1 장력은 영이다. 그리고 몇몇 경우에 있어서, 상기 제1 장력은 수술 기기(101)의 제작 동안에 설정된 초기의 프리로드 장력에 해당한다. 상기 제1 장력은, 예를 들어, 동적 프리로드 텐셔너(116)가 상기 제2 장력을 유발하기 위해서 작동된 후 가요성 장력작용 요소(106)에 존재하는 프리로드 장력의 일부분이다.

몇몇 구현예에서는, 동적 프리로드 텐셔너(116)는, 동적 프리로드 텐셔너(116)가 가요성 장력작용 요소(106)의 경로를 조정하기 위해서 이동할 때 가요성 장력작용 요소(106)에 조정가능한 프리로드 장력을 가하기 위해서 위치되어 있다. 초기의 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(106)에 존재하면, 가요성 장력작용 요소(106)에 가해진 조정가능한 프리로드 장력이, 예를 들면, 조정가능한 프리로드 장력과 가요성 장력작용 요소(106)에서의 초기의 프리로드 장력의 일부분의 합에 해당하는 가요성 장력작용 요소(106)에서의 전체 프리로드 장력을 발생시킨다.

도 2를 참고하면, 몇몇 구현예에서는, 수술 기기(101)가 머니퓰레이터(200)에 장착되어 있다. 머니퓰레이터(200)는, 예를 들면, 머니퓰레이터(200)로부터 원격지에 있는 외과의사에 의해서 작동될 수 있는 원격으로 제어가능한 머니퓰레이터이다. 외과의사는, 예를 들어, 머니퓰레이터(200)와 연결되어 있는 콘솔에 있는 제어 입력부를 작동시키고, 콘솔은 머니퓰레이터(200)의 조인트(예를 들면, 조인트(202))의 움직임을 제어하기 위해서 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템에 대한 제어 신호를 발생시킨다. 상기 제어 신호는, 예를 들어, 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템의 액추에이터를 선택적으로 작동시킨다. 이러한 수술 시스템 구조는 알려져 있으며, 예를 들면, 미국 캘리포니아 서니베일에 소재한 인튜어티브 서지컬사(Intuitive Surgical, Inc.)에 의해서 상업화된 다빈치 서지컬 시스템(da Vinci® Surgical System)과, 다양한 특허, 예를 들면, 인용에 의해서 그 내용이 본 명세서에 포함되어 있는, 미국 특허 제US 6,246,200 B1호(1999년 8월 3일자 출원), 제US 6,331,181 B1호(1999년 10월 15일자 출원), 그리고 제US 6,788,018 B1호(2001년 12월 20일자 출원)에서 볼 수 있다.

머니퓰레이터(200)는, 예를 들면, 수술 기기(101)가 장착될 수 있는 기기 캐리지(204)를 포함하고 있다. 상기 기기 캐리지(204)는, 예를 들면, 수술 기기(101)를 탈착가능하게 지지한다. 상기 기기 캐리지(204)는 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템의 일부분인 하나 이상의 액추에이터를 포함하고 있다. 상기 기기 캐리지(204)는, 예를 들어, 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템을 수술 기기의 피구동 구성요소에 연결시키는 기계적인 접속부이다. 몇몇 경우에 있어서, 수술 기기(101)가 기기 캐리지(204)에 장착되면, 상기 구동 시스템의 작동이 구동 구성요소(104a, 104b)를 구동시키도록 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템이 수술 기기(101)의 구동 구성요소(104a, 104b)와 결합된다. 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템은, 예를 들어, 수술 기기(101)의 구동 구성요소(104a, 104b)에 연결되는 복수의 독립적으로 제어가능한 구동 출력부를 포함하고 있다. 몇몇 예에서는, 수술 기기(101)가 기기 캐리지(204)에 장착되면, 하나의 구동 출력부가 구동 구성요소(104a)를 구동시키기 위해서 위치되고, 구동 출력부 중의 다른 하나는 구동 구성요소(104b)를 구동시키기 위해서 위치된다.

머니퓰레이터(200)의 구동 시스템은, 몇몇 예에서, 도 1에 대해서 기술된 구동 시스템(112)과 일치한다. 결과적으로, 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템은 가요성 장력작용 요소(106)에 부하를 가하기 위해서 및/또는 동적 프리로드 텐셔너(116)를 이동시키기 위해서 구동 구성요소(104a, 104b)와 함께 작동된다. 구동 출력부, 예를 들어, 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템의 구동 출력부는 구동 출력부가 작동될 때 동적 프리로드 텐셔너(116)가 상기 섀시(102)에 대하여 이동하도록 동적 프리로드 텐셔너(116)에 작동가능하게 연결되어 있다.

도 3a는 머니퓰레이터(200)에 장착될 수 있는 수술 기기(300)의 다른 예를 나타내고 있다. 상기 수술 기기(300)는 피구동 접속 조립체(302), 예를 들면, 수술 기기(300)의 구동 구성요소(304)를 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템과 기계적으로 결합시키는 기계적인 접속부를 포함하고 있다. 수술 기기(300)의 구동 구성요소(304)는, 예를 들면, 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템에 의해서 회전가능한 수술 기기(300)의 피구동 디스크를 포함하고 있다.

상기 수술 기기(300)는 전달 유닛(306), 관형상 부재(308)(예를 들면, 기기 샤프트), 조인트(310), 그리고 원위 단부 구성요소(312)도 포함하고 있다. 상기 전달 유닛(306)은 원위 단부 구성요소(312)를 이동시키기 위해서 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템에 의해 가해진 부하를 전달한다. 상기 원위 단부 구성요소(312)는, 예를 들면, 수술하는 동안 작동되는 엔드 이펙터이다. 상기 조인트(310)는, 예를 들면, 원위 단부 구성요소(312)의 배향(orientation)을 제어하기 위해서 움직일 수 있는 리스트 조인트(wrist joint)이다.

몇몇 구현예에서는, 수술 기기(300)는 수술 기기(300)의 섀시(313)에 장착된 구동 구성요소(304)에 결합된 가요성 장력작용 요소를 포함하고 있다. 도 1의 가요성 장력작용 요소(106)에 대해서 기술되어 있는 것과 같이, 상기 가요성 장력작용 요소는 각각 구동 구성요소와 원위 단부 구성요소 사이의 경로를 따라서 뻗어 있다. 몇몇 경우에 있어서, 복수의 가요성 장력작용 요소는 하나의 자유도를 따라서 원위 단부 구성요소(312)의 움직임을 제어하기 위해서 단 하나의 구동 구성요소로부터 원위 단부 구성요소(312)로 뻗어 있다.

수술 기기(300)는 하나 이상의 동적 텐셔너를 포함하고 있다. 몇몇 구현예에서, 상기 수술 기기는 단 하나의 동적 텐셔너를 포함하고 있다. 구동 구성요소(304)들 중의 하나는 상기 동적 텐셔너에 결합되어 있고, 상기 구동 구성요소들 중의 다른 하나는 상기 가요성 장력작용 요소에, 예를 들면, 상기 가요성 장력작용 요소의 근위 단부에 결합되어 있다. 상기 수술 기기가 복수의 가요성 장력작용 요소를 포함하는 구현예에서는, 단 하나의 동적 텐셔너가 상기 복수의 가요성 장력작용 요소 중의 하나, 일부 또는 전부의 경로를 변경시키기 위해서 상기 섀시(313)에 대하여 이동할 수 있다.

다른 구현예에서는, 상기 수술 기기가 복수의 동적 텐셔너를 포함하고 있다. 이러한 구현예에서는, 상기 수술 기기가, 예를 들면, 상기 수술 기기(300)의 각각의 가요성 장력작용 요소에 대해 하나의 동적 텐셔너를 포함하고 있다. 대체 실시형태로서 또는 추가적으로, 상기 수술 기기가 각각의 구동 구성요소와 결합된 동적 텐셔너를 포함하고 있다. 각각의 동적 텐셔너는, 자신과 결합된 구동 구성요소가 구동될 때, 자신과 결합된 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정한다. 예를 들면, 제1 개별 동적 텐셔너는 제1 가요성 장력작용 요소의 장력을 제어가능하게 변화시키기 위해서 위치되어 있고, 제2 개별 동적 텐셔너는 제2 가요성 장력작용 요소의 장력을 제어가능하게 변화시키기 위해서 위치되어 있다.

도 13a에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 구현예에서는, 제1 동적 텐셔너(1302a)는 가요성 장력작용 요소(1304a)와 결합하도록 위치되어 있고, 제2 동적 텐셔너(1302b)는 가요성 장력작용 요소(1304b)와 결합하도록 위치되어 있다. 상기 가요성 장력작용 요소(1304a, 1304b)는 단일 자유도를 따라서, 예를 들어, 가요성 장력작용 요소(1304a)가 구동되면 제1 방향으로, 그리고 가요성 장력작용 요소(1304b)가 구동되면 제2 방향으로 원위 단부 구성요소(1307)를 이동시키기 위해서 구동된다. 제1 동적 텐셔너와 제2 동적 텐셔너(1302a, 1302b)는, 예를 들면, 독립적으로 구동된다, 예를 들어, 상이한 구동 구성요소(1306a, 1306b)에 의해서 작동되고 구동 시스템(112)의 상이한 액추에이터에 의해서 구동된다. 이와 관련하여, 제1 가요성 장력작용 요소(1304a)에 가해진 프리로드 장력은 제2 가요성 장력작용 요소(1304b)에 가해진 프리로드 장력과는 독립적으로 설정될 수 있다. 이에 반해서, 도 13b에 도시되어 있는 바와 같은 몇몇 구현예에서, 단 하나의 동적 텐셔너(1308)가 가요성 장력작용 요소(1304a, 1304b)의 양자와 결합하도록 위치되어 있다. 상기 동적 텐셔너(1308)는 단 하나의 구동 구성요소(도시되어 있지 않음)에 의해서 작동되고 구동 시스템(112)의 단 하나의 액추에이터에 의해서 구동된다. 이와 관련하여, 상기 구동 시스템(112)은 가요성 장력작용 요소(1304a, 1304b)에 프리로드 장력을 가하기 위해서 단 하나의 동적 텐셔너(1308)를 작동시킨다.

상기 전달 유닛(306)은 상기 수술 기기(300)의 구동 구성요소(304)로부터 원위 단부 구성요소(312)로 부하를 전달하기 위해서 기어, 레버, 짐벌, 케이블, 등과 같은 기계적인 구성요소를 포함하고 있다. 상기 전달 유닛(306)의 상기 기계적인 구성요소는, 예를 들면, 상기 수술 기기(300)의 가요성 장력작용 요소를 피구동 접속 조립체(302)의 구동 구성요소(304)와 기계적으로 결합시키는 상기 수술 기기(300)의 근위 부분의 메카니즘을 형성한다.

몇몇 구현예에서는, 상기 기계적인 구성요소는 가요성 장력작용 요소의 근위 단부를 상기 구동 구성요소들 중의 하나, 예를 들면, 도 1의 구동 구성요소(104a)와 기계적으로 결합시킨다. 대체 실시형태로서 또는 추가적으로, 상기 기계적인 구성요소는 가요성 장력작용 요소의 일부분을 상기 가요성 장력작용 요소의 원위 단부 및 근위 단부와 상기 구동 구성요소들 중의 하나, 예를 들면, 도 1의 구동 구성요소(104b)의 사이에 기계적으로 결합시킨다. 이러한 경우에, 상기 구동 구성요소가 구동되면, 상기 구동 구성요소는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소에 횡방향 부하를 가함으로써 상기 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하기 위해서 상기 동적 텐셔너를 이동시킨다.

구동 구성요소(304)가 피구동 캡스턴을 포함하는 경우, 피구동 캡스턴이 회전하면 가요성 장력작용 요소에 인장 부하를 가하고, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소를 당긴다. 그러면, 상기 가요성 장력작용 요소가 원위 단부 구성요소(312)를 이동시키기 위해서, 예를 들면, 원위 단부 구성요소(312)의 링크의 위치를 바꾸거나 방향을 바꾸기 위해서 원위 단부 구성요소(312)의 기계적인 링크에 부하를 가한다.

관형상 부재(308)는, 몇몇 경우에 있어서, 뻣뻣하다. 몇몇 구현예에서는, 관형상 부재(308)는 전달 유닛(306)에 대하여 만곡될 수 있다. 관형상 부재(308)는, 예를 들면, 관형상 부재(308)를 만곡시키는 힘을 제거하면 관형상 부재(308)가 자신의 원래의 형상으로 복귀되도록 탄성적으로 만곡될 수 있다. 하지만, 다른 예에서는, 관형상 부재가 휘어지지만 컨트롤러가 머니퓰레이터에 대해 관형상 부재를 초기의 형상으로 복귀시키도록 명령을 발생시킬 때까지 만곡된 후 자신의 초기의 형상으로 복귀되지 않는다.

도 4는, 예를 들면, 동적 텐셔너를 작동시키기 위해서 컨트롤러(117)의 의해서 수행되는 프로세스 400의 흐름도를 나타내고 있다. 컨트롤러(117)는, 예를 들어, 도 1에 대하여 기술된 수술 시스템(100)과 관련하여 프로세스 400을 수행한다.

작업 402에서는, 컨트롤러(117)가 가요성 장력작용 요소, 예를 들면, 수술 기기(101)의 가요성 장력작용 요소(106)의 장력을 증가시키기 위해서 동적 텐셔너, 예를 들면, 수술 기기, 예를 들면, 수술 기기(101)의 동적 프리로드 텐셔너(116)를 이동시킨다.

작업 404에서는, 컨트롤러(117)가 동적 텐셔너의 위치가 유지되어 있는 동안 원위 단부 구성요소, 예를 들면, 원위 단부 구성요소(108)를 이동시키기 위해서 가요성 장력작용 요소를 구동시킨다.

몇몇 구현예에서는, 장력을 증가시키기 위해서 동적 텐셔너를 이동시키기 전에, 컨트롤러(117)는 상기 수술 기기가 장착되었다는 것을 나타내는 정보를 수신한다. 상기 정보는, 예를 들면, 상기 수술 기기가 머니퓰레이터에 장착되었다는 것을 나타낸다. 몇몇 예에서는, 컨트롤러(117)는, 컨트롤러(117)가 상기 수술 기기가 장착되었다는 것을 나타내는 정보를 수신하면 동적 텐셔너를 이동시킨다. 몇몇 구현예에서는, 컨트롤러(117)는 미리 정해진 장력, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소의 장력에 대한 목표값을 나타내는 정보를 수신한다. 몇몇 경우에 있어서, 컨트롤러(117)는 가요성 장력작용 요소의 장력이 미리 정해진 장력에 도달한 때를 결정한다. 컨트롤러(117)는, 가요성 장력작용 요소의 장력이 미리 정해진 장력에 도달한 것을 결정하는 것에 대응하여 동적 텐셔너의 위치를 유지시킨다.

몇몇 구현예에서는, 컨트롤러(117)는 동적 텐셔너를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키기 위해 구동 시스템(112)에 대하여 상응하는 구동 구성요소, 예를 들면, 구동 구성요소(104b)를 구동시키도록 명령함으로써 상기 수술 기기의 동적 텐셔너를 이동시킨다. 가요성 장력작용 요소(106)의 장력이 미리 정해진 장력에 도달한 것을 결정하는 것에 대응하여, 컨트롤러(117)는 가요성 장력작용 요소의 장력이 미리 정해진 장력이나 그 보다 더 큰 장력에 유지되도록 동적 프리로드 텐셔너(116)의 위치를 유지시킨다. 컨트롤러(117)가 동적 텐셔너를 이동시키기 위해서 구동 구성요소를 구동시키는 경우, 컨트롤러(117)가 미리 정해진 장력이 도달된 것을 나타내는 정보를 수신할 때까지 컨트롤러(117)는 상기 구동 구성요소를 구동시킨다.

대체 실시형태로서 또는 추가적으로, 컨트롤러(117)는 가요성 장력작용 요소의 장력을 모니터링하면서 상기 수술 기기의 동적 텐셔너를 이동시킨다. 컨트롤러(117)는, 예를 들어, 동적 프리로드 텐셔너(116)의 이동 동안 가요성 장력작용 요소(106)의 장력을 모니터링함으로써 가요성 장력작용 요소(106)의 장력을 결정한다. 몇몇 구현예에서는, 가요성 장력작용 요소의 장력을 모니터링하기 위해서, 컨트롤러(117)는 가요성 장력작용 요소의 장력을 나타내는 정보를 수신한다. 상기 정보는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소의 장력을 측정하는 센서로부터 수신된다. 상기 센서는, 예를 들면, 상기 동적 텐셔너를 구동시키기 위해서 구동 구성요소를 구동시키는 액추에이터와 결합된 토크 센서이다. 상기 토크 센서는 상기 액추에이터에 의해서 가해진 토크를 나타내는 신호를 발생시키고, 컨트롤러(117)는, 몇몇 경우에 있어서, 상기 토크에 기초하여 가요성 장력작용 요소의 장력을 결정한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 센서는 상기 가요성 장력작용 요소를 구동시키기 위해서 구동 구성요소를 구동시키는 액추에이터와 결합된 토크 센서이다. 하나의 예에서는, 컨트롤러(117)가 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키기 위해 상기 동적 텐셔너를 이동시키도록 제1 구동 구성요소를 구동시킬 때, 컨트롤러(117)는 가요성 장력작용 요소를 구동시키도록 구성된 제2 구동 구성요소와 결합된 토크 센서에 의해서 측정된 토크를 결정한다. 상기 컨트롤러는 상기 토크 센서에 의해서 측정된 토크가 가요성 장력작용 요소의 장력이 미리 정해진 장력에 도달한 것을 나타내는 것을 결정한 후 제1 구동 구성요소의 위치를 유지시킨다. 가요성 장력작용 요소의 장력을 감지하기 위해서, 다양한 다른 센서, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소와 결합된 구동렬(drive train)열에서 상응하는 구동 구성요소 또는 다른 구성요소에 장착된 다양한 종류의 변형 센서(strain sensor) 또는 토크 센서가 사용될 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 컨트롤러(117)는 구동 구성요소, 예를 들면, 구동 구성요소(104a)를 구동시킴으로써 가요성 장력작용 요소를 구동시킨다. 이와 관련하여, 컨트롤러(117)는, 몇몇 경우에 있어서, 동적 텐셔너를 이동시키기 위해서 제1 구동 구성요소를 구동시키고 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해서 가요성 장력작용 요소를 구동시키기 위해 제2 구동 구성요소를 구동시킨다.

도 5a 내지 도 11b는 작동될 때 수술 기기의 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키는 동적 텐셔너의 다양한 예를 나타내고 있다. 이들 예와 본 명세서에 기술된 다른 예의 각각에 있어서, 가요성 장력작용 요소의 경로는 컨트롤러를 통하여 동적 텐셔너의 작동에 의해서 변경된다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 텐셔너는 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하는 횡방향의 부하를 가요성 장력작용 요소에 가한다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 텐셔너는 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하기 위해서 가요성 장력작용 요소에 축방향의 부하가 작용되게 한다. 이 축방향의 부하는 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서 가요성 장력작용 요소에 가해진 축방향의 부하와는 독립적인 것이다. 가요성 장력작용 요소의 경로 변경은 가요성 장력작용 요소가 장력, 예를 들면, 프리로드 장력을 경험하게 한다. 상기 동적 텐셔너는 프리로드 장력이 작용될 수 있거나 작용해제될 수 있도록 가요성 장력작용 요소에 조정가능한 프리로드 장력를 발생시키도록 작동될 수 있다. 상기 조정가능한 프리로드 장력이 원하는 수준에 도달하면, 상기 프리로드 장력은, 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서 가요성 장력작용 요소가 구동되는 동안 조정가능한 동적 프리로드 장력을 원하는 수준에 유지시키도록 고정될 수 있다. 이러한 장력 고정은, 장력작용 요소에서 일단 원하는 프리로드 장력 값이 얻어지면 동적 프리로드 텐셔너를 제자리에 유지시키는 것에 의하거나, 장력작용 요소의 장력을 적극적으로 감지하고 원하는 프리로드 장력을 유지시키기 위하여 동적 텐셔너를 계속하여 동적으로 조정하는 것에 의해서 이루어질 수 있다.

도 1의 예에 대하여 기술되어 있는 것과 같이, 가요성 장력작용 요소에 프리로드 장력을 가하기 위해서 가요성 장력작용 요소의 경로가 변경된다. 몇몇 구현예에서는, 상기 경로는 상기 경로의 일부분을 길이방향으로 연장시킴으로써 길어진다. 몇몇 구현예에서는, 상기 경로는 경로의 제1 부분과 경로의 제2 부분 사이의 각도를 조정함으로써 길어진다. 몇몇 구현예에서는, 상기 경로는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소를 만곡시키는 것에 의해서, 상기 경로에 만곡부를 추가함으로써 길어진다.

도 5a와 도 5b는 수술 기기용 동적 텐셔너(500)의 예를 나타내고 있고, 상기 동적 텐셔너는 가요성 장력작용 요소(504a)와 결합하도록 위치된 장력작용 드럼(502)을 포함하고 있다. 장력작용 드럼(502)은 가요성 장력작용 요소(504a)와 결합하여 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로를 변경시키도록 축방향으로 이동할 수 있다. 몇몇 예에서는, 장력작용 드럼(502)은 상기 상기 수술 기기의 섀시에 대하여 축방향으로 이동할 수 있다. 장력작용 드럼(502)은, 예를 들면, 자신의 중심축을 따라서 이동할 수 있는 원통형 부재이고 중심축을 따라서 이동할 때 가요성 장력작용 요소(504a)와 결합하도록 위치되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로를 변경시키기 위해서, 장력작용 드럼(502)은, 장력작용 드럼(502)이 가요성 장력작용 요소(504a)와 결합하도록 이동할 때 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로의 방향을 바꾼다. 가요성 장력작용 요소(504a)는 자신의 경로의 제1 부분을 따라서 구동 구성요소(506)로부터 장력작용 드럼(502)으로 뻗어 있다. 그리고 가요성 장력작용 요소(504a)는 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로의 방향이 바뀌도록 장력작용 드럼(502), 예를 들면, 장력작용 드럼(502)의 상부면(508)에 기댄다. 특히, 상기 경로는 상기 수술 기기의 원위 단부 구성요소쪽으로 방향이 바뀐다. 몇몇 경우에 있어서, 장력작용 드럼(502)은 구멍(510)을 포함하고 있고, 상기 구멍(510)을 통과하여 가요성 장력작용 요소(504a)가 뻗어 있다. 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로는 구동 구성요소(506)로부터 상기 구멍(510)쪽으로 뻗은 다음, 가요성 장력작용 요소(504a)가 장력작용 드럼(502)의 상부면(508)에 기대면서 구멍(510)을 통과한다. 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로는 그 다음에 원위 단부 구성요소의 조인트쪽으로 뻗는다.

장력작용 드럼(502)이 축방향으로 이동할 때, 장력작용 드럼(502), 예를 들면, 장력작용 드럼(502)의 상부면(508)이 가요성 장력작용 요소(504a)와 맞닿아서 가요성 장력작용 요소(504a)를 장력작용 드럼(502)과 함께 이동시킨다. 가요성 장력작용 요소(504a)가 장력작용 드럼(502)에 떠받쳐져 있기 때문에, 장력작용 드럼(502)의 이동은 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로를 변경시킨다. 몇몇 구현예에서는, 장력작용 드럼(502)의 이동이 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로의 만곡 지점, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로의 방향이 바뀌는 지점의 위치를 바꿈으로써 상기 경로의 변경을 초래한다.

몇몇 구현예에서는, 장력작용 드럼(502)을 이동시키기 위해서, 동적 텐셔너(500)는 구동 메카니즘(512)을 포함하고 있고, 상기 구동 메카니즘(512)은 구동되면, 장력작용 드럼(502)의 축방향의 이동을 야기한다. 상기 구동 메카니즘(512)은, 예를 들면, 머니퓰레이터(200)의 구동 시스템에 의해서 구동되는, 구동 구성요소(506)를 포함하고 있다. 상기 구동 구성요소(506)는 기어 시스템을 통하여 부하를 전달한다. 몇몇 예에 있어서, 상기 구동 구성요소(506)가 회전하도록 구동될 때, 구동 구성요소(506)에 결합된 기어(516)가 구동되어 기어(518)를 회전시키고, 결과적으로 장력작용 기어(520)를 회전시킨다. 장력작용 기어(520)가 회전하면, 장력작용 기어(520)는 장력작용 드럼(502)을 장력작용 기어(520)에 대하여 축방향으로 이동하도록 구동시킨다. 기어(516), 기어(518), 그리고 장력작용 기어(520)는 각각 상기 수술 기기의 섀시에 회전가능하게 장착되어 있다.

도 5c와 도 5d를 참고하면, 장력작용 기어(520)는, 예를 들어, 상기 섀시에 의해서 한정된, 예를 들면, 상기 수술 기기의 섀시의 표면(524)에 형성된 경사면(522)에 기댄다. 도 5d에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 경사면(522)은 시계 방향으로 상기 표면(524)에 대하여 높이가 증가한다. 상기 경사면(522)의 상부면은, 예를 들어, 섀시의 표면(524)으로부터 멀어지게 뻗어 있는 나선형 경로를 따라간다. 장력작용 기어(520)는, 장력작용 기어(520)가 상기 경사면(522)을 따라서 회전할 때 상기 나선형 경로를 따라간다. 장력작용 드럼(502)은, 장력작용 기어(520)가 상기 수술 기기의 섀시의 경사면(522)을 따라서 회전할 때 장력작용 드럼(502)이 축방향으로 이동하도록 장력작용 기어(520)에 결합되어 있다.

몇몇 구현예에서는, 장력작용 기어(520)가 회전할 때 장력작용 드럼(502)이 회전하지 않도록 장력작용 드럼(502)이 상기 섀시에 고정된다. 도 5d를 참고하면, 장력작용 드럼(502)이 장력작용 드럼(502)의 바닥면에 있는 상응하는 잠금 요소와 결합되는 상기 섀시의 잠금 요소(525)에 고정된다. 상기 잠금 요소(525)는, 예를 들면, 장력작용 기어(520)를 통하여 뻗어 있으며 장력작용 드럼(502)의 바닥면에 있는 상응하는 보어와 결합되는 돌출부이다. 대체 실시형태로서, 상기 잠금 요소(525)는 장력작용 드럼(502)의 바닥면에 있는 상응하는 돌출부와 결합되는 보어이다. 상기 잠금 요소(525)와 장력작용 드럼(502)의 상응하는 잠금 요소 사이의 결합이, 장력작용 기어(520)가 회전할 때, 장력작용 드럼(502)이 회전하지 않도록 상기 섀시와 장력작용 드럼(502)의 상대적인 회전을 저지한다. 대신에, 장력작용 기어(520)가 회전할 때 장력작용 기어(520)와 장력작용 드럼(502)의 양자가 축방향으로 이동한다.

상기 섀시의 표면(524)에 대한 장력작용 드럼(502)의 축방향의 위치는 상기 섀시의 표면(524)에 대한 장력작용 기어(520)의 회전 위치에 의존한다. 장력작용 기어(520)가 제1 방향(526)으로 회전할 때, 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로의 길이가 증가하고 가요성 장력작용 요소(504a)에 존재하는 장력이 증가한다. 장력작용 기어(520)에 기대는 경사면(522)의 기울기로 인해, 장력작용 기어(520)가 제1 방향으로 회전할 때 장력작용 기어(520)와 장력작용 드럼(502)이 상기 섀시의 표면(524)으로부터 멀어지게 축방향으로 이동한다. 이에 반해서, 장력작용 기어(520)가 제2 방향(528)으로 회전할 때에는 장력작용 드럼(502)과 장력작용 기어(520)가 상기 섀시의 표면(524)쪽으로 축방향으로 이동한다. 이와 관련하여, 장력작용 기어(520)가 제2 방향(528)으로 회전할 때, 가요성 장력작용 요소(504a)에 존재하는 장력이 감소한다.

단 하나의 가요성 장력작용 요소(504a)에 관하여 기술하였지만, 몇몇 구현예에서는, 도 5a와 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 장력작용 드럼(502)이 복수의 가요성 장력작용 요소(504a-504d)와 결합하도록 위치되어 있다. 이와 관련하여, 장력작용 드럼(502)의 축방향의 이동이 가요성 장력작용 요소(504a-504d)의 각각의 경로를 변경시킨다. 몇몇 구현예에서는, 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 동적 텐셔너(500)를 작동시키기 위해서 구동되는 구동 구성요소(506) 외에, 가요성 장력작용 요소(504a)에 부하를 가하기, 예를 들면, 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서 구동 구성요소(530)가 구동된다. 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 원격으로 제어가능한 머니퓰레이터의 구동 시스템은 구동 구성요소(530)를 구동시킬 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 구동 구성요소(530)가 복수의 가요성 장력작용 요소, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(504a, 504b)에 결합되어 있다. 구동 구성요소(530)가 구동될 때, 구동 구성요소(530)는 가요성 장력작용 요소(504a, 504b) 중의 하나에 장력을 가하고 가요성 장력작용 요소(504a, 504b) 중의 다른 하나에 대해 장력을 해제한다. 가요성 장력작용 요소(504a, 504b)에 가해진 부하는, 예를 들면, 단 하나의 자유도를 따라서 움직이는 원위 단부 구성요소의 움직임을 제어한다. 구동 구성요소(530)는, 몇몇 예에서, 가요성 장력작용 요소(504b)가 구동되면 가요성 장력작용 요소(504a)가 이완되도록, 그리고 가요성 장력작용 요소(504a)가 구동되면 가요성 장력작용 요소(504b)가 이완되도록 가요성 장력작용 요소(504b)를 구동시킨다. 동적 텐셔너(500)에 의해서 가요성 장력작용 요소(504a, 504b)에 가해진 프리로드 장력은, 가요성 장력작용 요소(504a, 504b)가 구동 구성요소(506)의 작동 동안에 이완될 때 가요성 장력작용 요소(504a, 504b)가 느슨하게 되지 않도록 충분히 크다.

상기 구동 구성요소(506)는, 예를 들면, 상기 머니퓰레이터의 구동 시스템의 액추에이터에 의해서 회전가능한 캡스턴이다. 몇몇 구현예에서는, 상기 캡스턴에 작용하는 토크가, 예를 들면, 상기 캡스턴을 회전시키는 액추에이터에 가해진 전류에 기초하여, 컨트롤러(117)에 의해서 결정된다. 결과적으로 컨트롤러(117)는 장력작용 드럼(502)에 의해서 가요성 장력작용 요소(504a)에 가해진 힘을 결정한다.

동적 텐셔너의 몇몇 예에 있어서, 동적 텐셔너가 정적 프리로드 장력(static preload tension)을 가요성 장력작용 요소에 가하는 스프링을 포함하고 있다. 상기 정적 프리로드 장력은, 예를 들면, 상기 수술 기기의 구성요소들의 상대 위치, 예를 들면, 기계적인 완전성을 유지시키는 가요성 장력작용 요소에 가해진 비-조정가능한 프리로드 장력이다. 수술을 하는 동안, 상기 동적 텐셔너는 상기 스프링에 의해서 유발된 상기 프리로드 장력에 추가적인 가요성 장력작용 요소에 대한 조정가능한 프리로드 장력을 세팅하도록 작동된다. 몇몇 구현예에서, 상기 스프링은, 가요성 장력작용 요소로부터 동적 텐셔너에 작용하는 힘이, 예를 들면, 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서 가요성 장력작용 요소에 가해진 부하로 인해, 상기 스프링에 의해서 흡수되지 않도록 구성되어 있다. 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서 작동 인장 부하가 가요성 장력작용 요소에 가해지면, 가요성 장력작용 요소에 작용하는 작동 부하는, 상기 스프링에 의해서 흡수되기 보다는, 원위 단부 구성요소로 전달된다, 예를 들면, 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해서 전달된다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 텐셔너가 작동되면, 상기 동적 텐셔너는, 상기 동적 텐셔너를 이용하여 조정가능한 프리로드 장력이 가해질 때, 원위 단부 구성요소를 조종하는 동안 상기 스프링이 가요성 장력작용 요소에 의해서 가해진 힘을 더 흡수할 수 없도록 상기 스프링을 압축시켜서 상기 스프링의 코일을 서로 접촉되게 한다. 마찬가지로, 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 텐셔너가 작동되면, 상기 동적 텐셔너는, 상기 스프링을 상기 동적 텐셔너의 일부분, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소에 기대는 부분으로부터 분리되게 하여, 상기 동적 텐셔너의 일부분에 대해 작용하는 가요성 장력작용 요소의 힘이 상기 스프링의 압축을 통하여 흡수되지 않게 한다.

도 5e를 참고하면, 장력작용 드럼(502)을 포함하는 동적 텐셔너(500)의 예에 있어서, 몇몇 예에서는, 동적 텐셔너(500)가 정적 프리로드 장력을 가하는 스프링(532)을 포함하고 있다. 도 5e는 스프링(532)이 정적 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소에 가하는 펴진 상태에 있는 스프링(532)을 나타내고 있다. 상기 스프링(532)은, 예를 들면, 장력작용 드럼(502)과 장력작용 기어(520)의 사이에 위치되어 있다. 장력작용 기어(520)가 회전하면, 장력작용 기어(520)는 장력작용 드럼(502)쪽으로 전진하여 스프링(532)을 압축시킨다. 압축된 상태에 있는 스프링(532)을 나타내는 도 5f를 참고하면, 장력작용 드럼(502)을 이동시키는 과정에서, 장력작용 기어(520)는 선형적인 탄성 범위를 넘어서, 예를 들면, 스프링(532)의 코일이 서로 접촉하도록, 스프링(532)을 압축시킨다. 스프링(532)이 이런 식으로 압축되면, 조정가능한 프리로드 장력을 증가시키기 위해서 장력작용 드럼(502)이 축방향으로 이동될 때 상기 스프링(532)에 의해서 유발된 가요성 장력작용 요소(504a)에서의 정적 프리로드 장력은 증가하지 않는다. 스프링(532)의 코일이 서로 접촉하는 동안 장력작용 드럼(502)은 가요성 장력작용 요소(504a)의 경로를 변경시키기 위해서 이동된다.

도 6에 도시된 동적 텐셔너(600)의 예를 참고하면, 몇몇 구현예에서, 상기 동적 텐셔너(600)는 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하는 회전가능한 리드 스크루(602)를 포함하고 있다. 상기 동적 텐셔너(600)는 상기 리드 스크루(602)에 결합된 제1 단부(606)를 가진 아암(604)을 포함하고 있다. 상기 아암(604)의 제1 단부(606)는, 예를 들면, 리드 스크루(602)의 길이방향의 축을 따라서 이동할 수 있다. 리드 스크루(602)를 따라서 축방향으로 이동할 수 있는 너트(607)가 상기 리드 스크루(602)를 상기 아암(604)의 제1 단부(606)에 결합시킨다. 상기 아암(604)의 제2 단부(608)는 구멍(612)을 포함하는 가이드(610)를 포함하고 있고, 상기 구멍(612)을 통하여 가요성 장력작용 요소가 뻗어 있다. 상기 아암(604)은 핀(616)에서 상기 수술 기기의 섀시(614)에 피벗운동가능하게 장착되어 있다.

상기 리드 스크루(602)는, 예를 들어, 상기 수술 기기가 장착되는 머니퓰레이터의 구동 시스템에 의해서 구동될 구동 구성요소에 결합된다. 리드 스크루(602)에 가해진 입력 부하, 예를 들면, 토크가, 예를 들면, 상기 아암(604)이 상기 섀시의 핀(616)에 대하여 피벗운동하도록, 상기 아암(604)을 상기 섀시에 대하여 회전시킨다. 구동되면, 리드 스크루(602)는 회전한다. 몇몇 구현예에서는, 리드 스크루(602)가 회전하면 너트(607)가 축방향으로 이동하고, 이것에 의해 상기 아암(604)의 제1 단부(606)를 핀(616)에 대하여 회전시킨다. 상기 아암(604)의 피벗 운동은 상기 아암(604)의 제2 단부(608)를 이동시킨다. 특히, 제2 단부(608)는 가이드(610)를 통하여 뻗어 있는 가요성 장력작용 요소의 경로(도시되어 있지 않음)가 조정되도록 회전한다. 상기 가이드(610)는, 예를 들면, 상기 가이드(610)의 이동이 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정되게 하도록 가요성 장력작용 요소에 기댄다. 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하기 위해서, 결과적으로 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키기 위해서 리드 스크루(602)가 회전된다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 아암(604)이 리드 스크루(602)에 가해진 토크에 따라 비선형적으로 증가하는 장력을 가요성 장력작용 요소에 가한다.

가요성 장력작용 요소는, 예를 들면, 구동 구성요소(603a)에 부착되어 있다. 몇몇 경우에는, 복수의 가요성 장력작용 요소가 구동 구성요소(603a)에 부착되어 있고 상기 가이드(610)에 있는 구멍(612)을 통하여 뻗어 있다. 상기 아암(604)이 피벗운동하면, 상기 아암(604)은 상기 가이드(610)를 피벗운동시켜서 원위 구성요소로부터 멀어지게 근위방향으로 이동시키고, 이것에 의해 상기 복수의 가요성 장력작용 요소의 각각의 경로를 조정한다. 리드 스크루(602)가 회전하면, 리드 스크루(602)는 상기 가이드(610)의 조종을 통하여 상기 복수의 가요성 장력작용 요소의 각각에 프리로드 장력을 가한다. 몇몇 구현예에서는, 다른 한 세트의 가요성 장력작용 요소가 구동 구성요소(603b)에 부착되어 있다. 상기 가이드(610)가 피벗운동하면, 상기 가이드(610)는 상기 다른 한 세트의 가요성 장력작용 요소의 각각의 경로를 조정한다. 몇몇 경우에 있어서, 구동 구성요소(603a)에 부착된 제1 세트의 가요성 장력작용 요소는 하나의 자유도로 원위 단부 구성요소의 움직임을 제어하고, 구동 구성요소(603b)에 부착된 제2 세트의 가요성 장력작용 요소는 다른 하나의 자유도로 원위 단부 구성요소의 움직임을 제어한다.

동적 텐셔너의 몇몇 예에 있어서, 상기 동적 텐셔너는, 작동시에, 하나의 자유도를 따라서 원위 단부 구성요소의 움직임을 일으키는 구동 구성요소에 의해서 구동된다. 상기 구동 구성요소는, 예를 들면, 조정가능한 프리로드 장력을 가하기 위해서 구동가능하고 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해 부하를 가하기 위해서도 구동가능한 다기능 구동 구성요소이다. 이런 경우에 있어서, 상기 수술 기기가 장착되는 머니퓰레이터는 상기 수술 기기의 원위 단부 구성요소를 조종하는 구동 입력부와 독립적인 동적 텐셔너를 구동시키는 구동 입력부는 요하지 않는다.

도 7a는 상기 수술 기기의 관형상 부재(704)를 상기 수술 기기의 섀시에 장착하는, 예를 들면, 관형상 부재(115)를 섀시(102)에 장착하는 조립체를 나타내고 있다. 상기 조립체는 한 가지 예의 동적 프리로드 텐셔너(700)를 수용하는 조립체 하우징(701)을 포함하고 있다. 상기 조립체 하우징(701)은, 몇몇 경우에 있어서, 상기 수술 기기의 섀시의 일부분이다. 동적 텐셔너(700)는 원위 단부 구성요소의 롤링운동 자유도를 따르는 운동, 예를 들면, 관형상 부재(704)의 길이방향의 축(710)에 대한 원위 단부 구성요소의 회전을 제어하는 메카니즘과 결합되어 있다. 몇몇 예에서는, 상기 수술 기기의 롤링운동 구동 메카니즘이, 구동시에, 원위 단부 구성요소에 결합된 관형상 부재(704)를 회전시키는 기어(702)를 포함하고 있다. 원위 단부 구성요소는 관형상 부재(704)의 회전에 대응하여 회전한다, 예를 들면, 관형상 부재(704)의 길이방향의 축(710)에 대해 롤링운동한다. 상기 기어(702)는, 예를 들면, 머니퓰레이터의 구동 시스템에 결합되어 있는 구동 구성요소에 의해서 구동된다.

도 7b를 참고하면, 동적 텐셔너(700)가 회전가능한 부재(706)를 포함하고 있다. 기어(702)가 미리 정해진 방향으로 회전하면, 상기 기어(702)는, 회전가능한 부재(706)가 조립체 하우징(701)에 대하여 회전하도록, 예를 들면, 관형상 부재(704)의 길이방향의 축(710)에 대하여 회전하도록 회전가능한 부재(706)와 결합된다. 회전가능한 부재(706)가 조립체 하우징(701)에 대하여 회전함에 따라 회전가능한 부재(706)는 길이방향의 축(710)을 따라서 이동한다. 회전가능한 부재(706)가 회전하면 기어(702)와 관형상 부재(704)가 축방향으로 이동한다. 관형상 부재(704)가 축방향으로 이동하면 원위 단부 구성요소가 축방향으로 이동한다.

관형상 부재(704)는, 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이, 원위 단부 구성요소를 지지하고 원위 단부 구성요소에 결합된 가요성 장력작용 요소(707)의 경로의 일부분을 수용한다. 이와 관련하여, 관형상 부재(704)가 축방향을 따라 원위 방향으로 이동하면, 가요성 장력작용 요소(707)의 경로가 변경되는데, 예를 들면, 상기 경로의 길이가 증가한다. 특히, 원위 단부 구성요소는, 관형상 부재(704)의 축방향의 이동에 대응하여, 조립체 하우징(701)으로부터 멀어지게 이동하고, 이것에 의해 가요성 장력작용 요소(707)의 경로가 길어진다. 특히, 가요성 장력작용 요소(707)의 경로 중에서 조립체 하우징(701)과 원위 단부 구성요소 사이의 부분의 길이가 관형상 부재(704)의 축방향의 이동으로 인해 연장된다. 회전가능한 부재(706)는, 회전시에, 장력이 가요성 장력작용 요소(707)에 가해지게 한다.

몇몇 구현예에서는, 회전가능한 부재(706)가 회전함에 따라, 회전가능한 부재(706)는, 회전가능한 부재(706)가 길이방향의 축(710)을 따라서 이동하도록 경사면(708), 예를 들면, 나선형 경로를 따라간다. 몇몇 예에서는, 상기 경사면(708)이 조립체 하우징(701)의 구획 부재(delimiter member)(712)에 형성되어 있다. 회전가능한 부재(706)는 상기 구획 부재(712)에 대하여 회전가능하다. 상기 구획 부재(712)는 회전가능한 부재(706)와 결합시에, 회전가능한 부재(706)의 더 이상의 회전을 저지하는 구획 부분(delimiting portion)(709)을 포함하고 있다. 회전가능한 부재(706)는 경사면(708)을 따라서 길이방향의 축(710)에 대하여 회전한 다음 회전가능한 부재(706)의 더 이상의 회전을 저지하는 구획 부분(709)과 접촉한다. 회전가능한 부재(706)는 원위 단부 구성요소를 롤링운동시키기 위해서 구동되는 기어(702)에 의해서 회전되기 때문에, 상기 구획 부분(709)은, 회전가능한 부재(706)와 결합시에, 기어(702)의 회전을 저지하고 그 결과 원위 단부 구성요소의 더 이상의 롤링 운동, 예를 들면, 관형상 부재(704)의 길이방향의 축(710)에 대한 원위 단부 구성요소의 더 이상의 회전을 저지한다.

몇몇 구현예에서는, 회전가능한 부재(706)가 제1 축방향의 위치(714)와 제2 축방향의 위치(716) 사이에서 이동할 수 있다. 회전가능한 부재(706)가 제1 축방향의 위치(714)(근위 위치)로부터 제2 축방향의 위치(716)(원위 위치)로 이동할 때 관형상 부재(704)는 축방향으로 이동한다. 관형상 부재(704)의 제2 축방향의 위치(716)로의 축방향의 이동은 가요성 장력작용 요소(707)의 경로를 연장시킨다. 몇몇 구현예에서는, 회전가능한 부재(706)가 제1 축방향의 위치(714)에 있을 때 초기의 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(707)에 가해지고, 회전가능한 부재(706)가 제2 축방향의 위치(716)에 있을 때 초기의 프리로드 장력보다 더 큰 작동 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(707)에 가해진다. 상기 작동 프리로드 장력은, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(707)의 근위 단부로부터 가요성 장력작용 요소(707)의 원위 단부로, 예를 들면, 원위 단부 구성요소로 작동 인장 부하의 일대일 전달을 용이하게 하는 프리로드 장력이다.

몇몇 경우에 있어서, 회전가능한 부재(706)는 구획 부재(712)에 고정될 수 있다. 회전가능한 부재(706)는, 예를 들어, 회전가능한 부재(706)가 제2 축방향의 위치(716)로 이동될 때 구획 부재(712)에 고정될 수 있다. 회전가능한 부재(706)는, 예를 들면, 구획 부재(712)의 상응하는 잠금 부분(717)과 결합되는 잠금 부분(715)을 포함하고 있다. 회전가능한 부재(706)의 잠금 부분(715)이 구획 부재(712)의 상응하는 잠금 부분(717)과 결합되면, 회전가능한 부재(706)는 회전가능한 부재(706)의 더 이상의 회전이 저지되도e 구획 부재(712)에 고정된다. 제1 위치와 제2 위치가 설명되어 있지만, 다른 구현예에서는, 회전가능한 부재(706)가 복수의 별개의 위치 중의 하나에 고정될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 별개의 프리로드 장력 중의 하나가 회전가능한 부재(706)의 선택된 별개의 위치에 따라 가요성 장력작용 요소(707)에 가해진다.

몇몇 구현예에서는, 기어(702)가 원위 단부 구성요소를 롤링운동시키기 위해서 제1 미리 정해진 범위에 걸쳐서 회전할 수 있다. 상기 기어(702)는 제1 미리 정해진 범위를 넘어서 제2 미리 정해진 범위로 회전할 수도 있다. 기어(702)가 제2 미리 정해진 범위로 회전하면, 기어(702)는 회전가능한 부재(706)와 맞물려서 회전가능한 부재(706)를 구획 부재(712)에 대하여 회전시킨다. 이와 관련하여, 기어(702)가 제1 미리 정해진 범위 내에서 회전하는 동안에는 상기 기어(702)가 회전가능한 부재(706)를 회전시키지 않는다. 제1 미리 정해진 범위는, 예를 들면, 180도이고, 예를 들면, 기어(702)는 자신의 초기의 위치로부터 시계방향으로 90도까지 회전하고 반시계방향으로 90도까지 회전한다. 제2 미리 정해진 범위는, 예를 들면, 제1 미리 정해진 범위를 넘어서 20도 내지 40도이다. 기어(702)는, 예를 들면, 기어(702)가 제2 미리 정해진 범위에서 회전하고 있을 때 제1 미리 정해진 범위를 지나서 20도 내지 40도 회전한다.

몇몇 경우에 있어서, 제1 미리 정해진 범위는 컨트롤러-강제 범위(controller-enforced range)이다. 몇몇 경우에 있어서, 컨트롤러, 예를 들면, 컨트롤러(117)는, 프리로드 장력을 가하기 위해 회전가능한 부재(706)가 제2 축방향의 위치(716)에 고정되도록 기어(702)가 회전된 후 기어(702)가 제1 미리 정해진 범위를 넘어서 이동하는 것을 저지한다.

회전가능한 부재(706)가 구획 부재(712)에 고정될 수 있는 몇몇 구현예에 있어서, 회전가능한 부재(706)가 구획 부재(712)에 고정되면, 기어(702)는 상기 기어(702)가 원위 단부 구성요소를 롤링운동시키기 위해서 구동될 수 있도록 제2 미리 정해진 범위로부터 제1 미리 정해진 범위로 이동된다. 결과적으로, 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(707)에 가해지는 동안 기어(702)는 원위 단부 구성요소의 롤링 운동을 일으키도록 구동될 수 있다.

도 7c를 참고하면, 몇몇 구현예에서는, 회전가능한 부재(706)를 제1 위치로부터 제2 위치쪽으로 회전시키기 위해서 기어(702)가 회전가능한 부재(706)의 제1 측면 부분(718)과 접촉한다. 회전가능한 부재(706)를 제2 위치로부터 제1 위치쪽으로 회전시키기 위해서 기어(702)가 회전가능한 부재(706)의 제2 측면 부분(720)과 접촉한다. 이러한 예에서, 기어(702)는 작동 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소(707)에 가하도록 회전가능한 부재(706)를 제2 위치쪽으로 위치를 바꾸기 위해서 회전가능한 부재(706)와 결합된다. 상기 기어(702)는 상기 프리로드 장력이 해제되도록 회전가능한 부재(706)를 제1 위치쪽으로 이동시키기 위해서 회전가능한 부재(706)와 결합될 수도 있다.

도 8는 동적 프리로드 텐셔너(800)의 다른 예를 나타내고 있다. 상기 동적 텐셔너(800)는 회전가능한 캠(802)을 포함하고 있다. 상기 회전가능한 캠(802)은, 예를 들면, 구동 구성요소가 구동되면 회전가능한 캠(802)이 회전하도록 수술 기기의 구동 구성요소에 결합되어 있다. 몇몇 경우에 있어서, 회전가능한 캠(802)은 수술 기기의 섀시에 대하여 회전한다. 회전가능한 캠(802)의 표면(804)은 회전가능한 캠(802)이 회전할 때 가요성 장력작용 요소(806b)의 경로를 변경시키기 위해서 가요성 장력작용 요소(806b)와 맞닿는다. 몇몇 구현예에서, 회전가능한 캠(802)의 표면(804)은 회전가능한 캠(802)이 회전할 때 복수의 가요성 장력작용 요소(806a-806d)의 각각과 맞닿는다(다시 말해서, 캠의 임의의 회전각에 대해, 가요성 장력작용 요소(806a, 806d)와 맞닿는 캠 표면의 형상이 가요성 장력작용 요소(806b, 806c)와 맞닿는 캠 표면의 형상에 의해서 초래된 경로 길이 변경과 동일한 경로 길이 변경을 초래한다). 회전가능한 캠(802)이 횡방향의 부하를 가요성 장력작용 요소(806a-806d)에 가하여 가요성 장력작용 요소(806a-806d)를 만곡시키고, 이것에 의해 가요성 장력작용 요소(806a-806d)의 경로를 조정한다. 몇몇 경우에 있어서, 회전가능한 캠(802)의 표면(804)은 타원형이다.

도 9는 수술 기기의 섀시(904)에 피벗운동가능하게 장착된 장력작용 플레이트(902)를 포함하고 있는 동적 프리로드 텐셔너(900)의 한 예를 나타내고 있다. 상기 장력작용 플레이트(902)는, 예를 들면, 상기 섀시(904)의 핀(905)에 대하여 회전할 수 있다. 장력작용 플레이트(902)가 상기 섀시(904)에 대하여 회전하면, 가요성 장력작용 요소의 경로가 변경된다.

몇몇 구현예에서는, 가요성 장력작용 요소가 짐벌(910)로부터 안쪽으로 그리고 장력작용 플레이트(902)의 구멍을 통하여 뻗은 다음, 수술 기기의 원위 단부 구성요소로 관형상 부재(912) 속으로 뻗어 있다. 상기 가요성 장력작용 요소는 장력작용 플레이트(902)의 구멍의 측면에 기대어 있고, 장력작용 플레이트(902)가 위쪽으로 회전함에 따라, 상기 장력작용 요소가 상기 구멍의 측면에 기대어 있는 지점이 위쪽으로 이동하고, 그래서 가요성 장력작용 요소의 경로가 조정된다.

몇몇 구현예에서는, 가요성 장력작용 요소가 상기 짐벌을 통하여 뻗어 있다. 이와 관련하여, 짐벌이 회전할 때 짐벌이 상기 경로의 길이를 변경시키고 그리하여 원하는 장력작용 요소에 작동 장력을 부여한다.

몇몇 구현예에서는, 가요성 장력작용 요소가 짐벌(910)을 통하여 뻗어 있는 대신에, 가요성 장력작용 요소가 짐벌(910)에 연결되어 있다. 이와 관련하여, 짐벌(910)이 회전하면 가요성 장력작용 요소의 근위 단부가 원위 단부 구성요소로부터 멀어지게 이동되고, 이것에 의해 원하는 장력작용 요소에 대한 경로의 길이를 증가시켜서 원위 단부 구성요소를 작동시킨다.

가요성 장력작용 요소가 짐벌(910)을 통하여 뻗어 있거나 짐벌(910)에 연결되어 있거나 간에, 동적 프리로드 텐셔너(900)는 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하고 상기 장력작용 요소에 대한 프리로드 장력을 조정하기 위해서 작동될 수 있다. 장력작용 플레이트(902)를 핀(905)의 둘레로 회전시키기 위해서, 동적 텐셔너(900)는, 예를 들면, 도 9b에 도시되어 있는 바와 같이, 장력작용 플레이트(902)와 결합되는 회전가능한 부재(914)를 포함하고 있다. 회전가능한 부재(914)가 회전함에 따라, 장력작용 플레이트(902)가 핀(905)에 대해서 피벗운동하도록 회전가능한 부재(914)에 형성된 경사면이 장력작용 플레이트(902)와 맞닿고, 이것에 의해 가요성 장력작용 요소의 경로를 길게 한다. 상기 수술 기기의 구동 구성요소(915)는, 몇몇 경우에 있어서, 회전가능한 부재(914)를 회전시키기 위해서 머니퓰레이터의 구동 시스템에 의해서 구동된다.

몇몇 구현예에서는, 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서, 구동 시스템, 예를 들면, 머니퓰레이터의 구동 시스템이 리드 스크루(916a, 916b, 916c)를 작동시킨다. 리드 스크루(916a, 916b, 916c)는, 작동시에, 짐벌(910)이 상기 섀시(904)에 대하여 피벗운동하도록 아암(918a, 918b, 918c)을 각각 회전시킨다. 짐벌(910)이 피벗운동할 때, 짐벌(910)은 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하기 위해서 가요성 장력작용 요소를 누르고, 이것에 의해 가요성 장력작용 요소가 장력을 받게 된다. 원위 단부 구성요소를 복수의 자유도로 이동시키기 위해서 복수의 가요성 장력작용 요소가 리드 스크루(916a, 916b, 916c)에 의해 구동될 수 있다. 대체 실시형태로서 또는 추가적으로, 구동 시스템은 원위 단부 구성요소를 롤링운동시키기 위해서 기어 시스템(920)을 구동시킨다.

다수의 구현예를 설명하였다. 그럼에도 불구하고, 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

몇몇 구현예에서는, 가요성 장력작용 요소에 가해진 프리로드 장력이 수술하는 동안 조절된다. 예를 들면, 머니퓰레이터의 구동 시스템의 구동 출력부의 일부를 이용하는 것에 의해서 수술하는 동안 원위 단부 구성요소가 조종되지만, 원위 단부 구성요소를 조종하지 않고서 가요성 장력작용 요소에 가해진 프리로드 장력을 조정하기 위해서 다른 하나의 구동 출력부가 작동될 수 있다. 상기 수술 기기는, 예를 들면, 본 명세서에 기술된 동적 프리로드 텐셔너들 중의 하나를 포함하고, 프리로드 장력은 수술을 위해 원위 단부 구성요소가 조종되기 전에 가해진다.

몇몇 구현예에서는, 원위 단부 구성요소에 가해진 부하가 수술 동안 달라짐에 따라 프리로드 장력이 수술 동안 조정된다. 예를 들면, 환자 조직과의 접촉으로 인해 원위 단부 구성요소에 대한 부하가 증가할 때, 상기 프리로드 장력이 증가된다. 원위 단부 구성요소에 대한 부하가 낮은 경우에는, 예를 들어, 환자 조직과의 접촉이 없는 공간에서 원위 단부 구성요소가 조종되고 있을 때, 동적으로 조정가능한 프리로드 장력이 감소된다. 몇몇 구현예에서는, 상기 수술 기기가 수술용 스테이플러 시스템이고, 상기 수술용 스테이플러 시스템이 고정되어야 할 때 동적으로 조정가능한 프리로드 장력이 증가된다.

몇몇 구현예에서는, 가요성 장력작용 요소용 동적 프리로드 텐셔너가, 가요성 장력작용 요소를 이용함으로써 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해 작동되는 구동 구성요소를 포함하고 있다. 상기 가요성 장력작용 요소는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키기 위해서 비틀어진다(twisted). 도 10에 도시된 예에서는, 동적 프리로드 텐셔너(1000)가 제1 부분(1004)과 제2 부분(1006)을 포함하고 있다. 상기 동적 텐셔너(1000)는, 예를 들면, 제1 부분(1004)이 제1 직경을 가지고 있고, 제2 부분(1006)이 제2 직경을 가지고 있으며, 제1 직경이 제2 직경보다 작은 회전가능한 캡스턴이다. 원위 단부에서는, 가요성 장력작용 요소(1008)가 원위 단부 구성요소에 부착되어 있다. 근위 단부에서는, 가요성 장력작용 요소(1008)가 동적 텐셔너(1000)에 의해서 구동될 수 있도록 그리고 다른 부분(1004, 1006)의 둘레에 선택적으로 감길 수 있도록 동적 텐셔너(1000)에 부착되어 있다. 상기 동적 텐셔너(1000)는 구동 구성요소(1010), 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(1008)가 결합되는 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서 가요성 장력작용 요소(1008)에 장력을 가하도록 구동될 수 있는 구동 구성요소(104a)를 포함하고 있다.

구동 구성요소(1010)가, 예를 들면, 머니퓰레이터의 구동 시스템에 의해서 구동되면, 동적 텐셔너(1000)가 회전한다. 원위 단부 구성요소를 조종하기 위해서, 가요성 장력작용 요소(1008)에 장력을 가하도록 동적 텐셔너(1000)가 회전한다. 조정가능한 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소(1008)에 가하기 위해서, 가요성 장력작용 요소(1008)가 상기 캡스턴의 선택된 부분의 둘레로 감긴다. 가요성 장력작용 요소(1008)가 제2 부분(1006)의 둘레에 감기면, 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(1008)에 가해지도록 가요성 장력작용 요소(1008)의 경로가 조정된다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 수술 기기의 초기의 상태에서는, 가요성 장력작용 요소(1008)가 제1 부분(1004)의 둘레에 감긴다. 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소에 추가하기 위해서, 가요성 장력작용 요소(1008)가 제2 부분(1006)의 둘레에 감긴다. 몇몇 경우에 있어서, 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소(1008)에 추가하기 위해서, 가요성 장력작용 요소(1008)는, 가요성 장력작용 요소(1008)가 제1 부분(1004)의 둘레에 감기는 초기의 상태에서 가요성 장력작용 요소(1008)가 제1 부분(1004)과 제2 부분(1006)의 양자의 둘레에 감기는 작동 상태로 이동된다. 몇몇 구현예에서, 가요성 장력작용 요소(1008)가 원위 엔드 이펙터를 하나의 자유도를 따라 제1 방향으로 이동시키기 위해서 구동되고 다른 하나의 가요성 장력작용 요소가 원위 엔드 이펙터를 하나의 자유도를 따라 제2 방향으로 이동시키기 위해서 구동되면, 다른 가요성 장력작용 요소가 구동 구성요소와 동적 텐셔너를 분리시키기 위해서 부착된다.

도 11a 및 도 11b에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 구현예에서는, 상이한 직경을 가지는 복수의 부분을 가지고 있기 보다는, 동적 프리로드 텐셔너(1100)가 길쭉한 외형, 계란형 외형, 및/또는 비-원형 외형을 가진 수평 부분(1102)을 포함하고 있다. 동적 텐셔너(1100)는 동적 텐셔너(1100)가 회전 중심(1104)에 대하여 회전할 수 있도록 수술 기기의 섀시에 장착되어 있다. 구동 구성요소(도시되어 있지 않음)는 동적 프리로드 텐셔너(1100)를 회전시키기 위해서 상기한 것과 같은 수술용 머니퓰레이터의 구동 시스템에 의해서 구동될 수 있다. 상기 수평 부분(1102)은, 예를 들면, 제1 구역(1106)과 제2 구역(1108)을 포함하고 있다. 제1 구역(1106)은 자신의 길이를 따라서 달라지는 회전 중심(1104)에 대한 거리를 가진 외형을 가지고 있다. 제2 구역(1108)은, 예를 들면, 수평 부분(1102)의 회전 중심(1104)으로부터 일정한 거리를 가진 원형의 외형을 가지고 있다.

가요성 장력작용 요소(1110)는 캡스턴의 수평 부분(1102)의 둘레를 감도록 동적 텐셔너(1100)에 부착되어 있다. 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소(1110)에 추가하기 위해서, 가요성 장력작용 요소(1110)가 제1 구역(1106)의 둘레에 감긴다. 가요성 장력작용 요소(1110)가 제1 구역(1106)의 둘레에 감기면 가요성 장력작용 요소(1110)의 경로가 변경되는데, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소(1110)의 경로의 길이가 감소된다. 초기의 작용에서는, 프리로드 장력을 제1 값에서 제2 값으로 증가시키기 위해서 가요성 장력작용 요소(1110)가 제1 구역(1106)의 둘레에 감긴다. 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소(1110)에 추가된 작동 상태에서는, 가요성 장력작용 요소(1110)가 제1 구역(1106)과 제2 구역(1108)의 양자의 둘레에 감긴다. 가요성 장력작용 요소(1110)는, 동적 텐셔너(1100)에 감기는 가요성 장력작용 요소(1110)의 길이의 양이 동적 텐셔너(1100)의 회전량에 비례하도록 제2 구역(1108)에서 시작하여 동적 텐셔너(1100)로부터 멀어지게 뻗어 있다. 이에 반해서, 가요성 장력작용 요소(1110)가 제1 구역에서 시작하여 동적 텐셔너(1100)로부터 멀어지게 뻗어 있으면, 동적 텐셔너(1100)의 회전량을 고려할 때 더 많은 길이의 가요성 장력작용 요소가 동적 텐셔너(1100)에 감긴다. 동적 텐셔너(1100)는 가요성 장력작용 요소를 초기의 상태로부터 작동 상태로 구동시키기 위해서 회전한다. 몇몇 구현예에서, 몇몇 구현예에서, 가요성 장력작용 요소(1110)가 원위 엔드 이펙터를 하나의 자유도를 따라 제1 방향으로 이동시키기 위해서 구동되고 다른 하나의 가요성 장력작용 요소가 원위 엔드 이펙터를 하나의 자유도를 따라 제2 방향으로 이동시키기 위해서 구동되면, 다른 가요성 장력작용 요소가 구동 구성요소와 동적 텐셔너를 분리시키기 위해서 부착된다.

머니퓰레이터의 구동 시스템이 동적 프리로드 텐셔너를 작동시키는 것으로 설명되어 있지만, 몇몇 구현예에서는, 수동으로 작동가능한 프리로드 장력작용 공구가 동적 텐셔너를 작동시키기 위해서, 예를 들면, 간호사, 임상의, 또는 외과의사에 의해서 작동된다. 상기 장력작용 공구는, 예를 들면, 오퍼레이터가 가요성 장력작용 요소의 경로를 조정하기 위해서 동적 텐셔너를 수동으로 작동시키는 스위치, 노브(knob), 또는 수술 기기의 섀시의 외부 표면에 있는 다른 장치이다. 작동시에, 상기 장력작용 공구는 조정된 가요성 장력작용 요소의 경로에 의해서 제공된 프리로드 장력이 유지되도록 제자리에 고정될 수 있다. 상기 장력작용 공구는, 몇몇 경우에 있어서, 본 명세서의 여러 예에 기술된 동적 텐셔너용 메카니즘에 결합된다. 상기 장력작용 공구는, 예를 들면, 구동 구성요소에 결합된 액추에이터의 작동을 통하는 것이 아니라 상기 장력작용 공구의 수동 작동을 통하여 프리로드 장력이 추가되도록 상기 구동 구성요소를 대체한다.

몇몇 구현예에서는, 동적 프리로드 텐셔너가 상기 섀시에 이동가능하게 장착된 핀을 포함하고 있고, 상기 핀은 또한 상기 핀이 상기 섀시에 대하여 이동할 때 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키도록 가요성 장력작용 요소와 결합될 수 있다. 상기 핀은, 예를 들면, 상기 핀이 가요성 장력작용 요소와 접촉하는 위치에서 가요성 장력작용 요소를 만곡시키는 횡방향의 부하를 가요성 장력작용 요소에 가한다. 상기 가요성 장력작용 요소가 만곡되면 상기 가요성 장력작용 요소의 경로를 변경시키는데, 예를 들면, 상기 가요성 장력작용 요소의 경로의 길이를 증가시킨다. 상기 경로가 변경되는 것에 의해 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소에 추가시킨다.

본 명세서에 제공된 예들은 동적 텐셔너가, 몇몇 경우에 있어서, 상기 동적 텐셔너를 이용하여 추가된 프리로드 장력이 유지될 수 있도록 고정될 수 있다는 것을 나타낸다. 몇몇 구현예에서는, 상기 동적 텐셔너가 몇 개의 별개의 위치들 중의 하나에 고정될 수 있다. 상기 동적 텐셔너는, 예를 들면, 래칫 메카니즘(ratcheting mechanism)을 포함하고 있고, 상기 래칫 메카니즘은 상기 래칫 메카니즘이 전진할 때 프리로드 장력을 가요성 장력작용 요소에 추가시킨다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 래칫 메카니즘은 가요성 장력작용 요소에 대한 프리로드 장력을 감소시키기 위해서 리셋(reset)될 수 있다.

몇몇 구현예에서는, 동적 프리로드 텐셔너가 관형상 부재를 상기 섀시에 대하여 회전시킨다. 예를 들어, 도 1을 참고하면, 대체 형태의 동적 텐셔너가 관형상 부재(115)를 관형상 부재(115)와 섀시(102)가 연결되어 있는 지점에 대해서 상기 섀시(102)에 대하여 회전시킨다. 가요성 장력작용 요소(106)가 관형상 부재(115)로 들어가는 위치에, 상기 수술 기기(101)가, 예를 들면, 관형상 부재(115)가 상기 섀시(102)에 대하여 회전할 때 가요성 장력작용 요소(106)가 맞닿는 베어링면을 포함하고 있다. 상기 베어링면과 가요성 장력작용 요소(106)가 맞닿으면 가요성 장력작용 요소(106)의 경로를 변경시키는데, 예를 들면, 상기 경로의 길이를 증가시킨다.

몇몇 구현예에서는, 수술 기기가 머니퓰레이터에 장착되어 있을 때에만 프리로드 장력이 가요성 장력작용 요소에 추가된다. 컨트롤러는, 예를 들면, 수술 기기가 머니퓰레이터에 장착되었다는 것을 감지하는 즉시 단지 머니퓰레이터의 구동 시스템을 작동시킨다. 몇몇 경우에 있어서, 머니퓰레이터의 피구동 접속 조립체가 상기 수술 기기의 작동 레버와 결합된다. 상기 작동 레버는, 작동되면, 프리로드 장력를 가요성 장력작용 요소에 추가하도록 동적 프리로드 텐셔너를 작동시킨다. 몇몇 구현예에서는, 머니퓰레이터의 피구동 접속 조립체가 수술 기기와의 결합을 감지하는 센서를 포함하고 있다. 머니퓰레이터의 피구동 접속 조립체와 상기 수술 기기의 결합이 감지되면, 상기 센서는 신호를 컨트롤러로 전송하여, 동적 텐셔너에 결합된 구동 구성요소를 구동시키도록 상기 액추에이터를 작동시킨다.

몇몇 구현예에 대하여 잠금 메카니즘과 기술을 설명하였지만, 몇몇 경우에 있어서, 머니퓰레이터의 컨트롤러는 동적 텐셔너의 위치를 유지시키고 결과적으로 가요성 장력작용 요소에서의 프리로드 장력을 유지시키기 위하여 구동 출력부를 작동시킨다. 동적 텐셔너가 머니퓰레이터의 구동 출력부에 의해서 구동되는 구동 구성요소에 결합되는 경우에, 상기 컨트롤러는 구동 구성요소의 회전을 저지하도록 액추에이터의 작동을 정지시킨다. 상기 컨트롤러는, 예를 들면, 가요성 장력작용 요소의 장력이 미리 정해진 임계값보다 크다는 것을 결정하는 것에 대응하여 액추에이터의 작동을 정지시킨다.

따라서, 다른 구현예는 청구범위 내에 있다.

Claims

컴퓨터 지원 수술 시스템으로서,
근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 수술 기기;
수술 기기의 근위 단부에 있는 섀시;
섀시에 장착되어 있는 제1 구동 구성요소, 제2 구동 구성요소 및 제3 구동 구성요소;
수술 기기의 원위 단부에 있는 원위 단부 구성요소;
제1 구동 구성요소에 결합되어 있고, 제1 경로를 따라 연장되고, 원위 단부 구성요소에 결합되어 있는 제1 가요성 장력작용 요소;
제3 구동 구성요소에 결합되어 있고, 원위 단부 구성요소의 제2 경로를 따라 연장되고, 원위 단부 구성요소에 결합되어 있는 제2 가요성 장력작용 요소; 및
섀시에 장착되어 있고, 제2 구동 구성요소에 의해 구동되도록 결합되어 있는 동적 프리로드 텐셔너로서, 동적 프리로드 텐셔너가 섀시에 대하여 이동함에 따라 제1 가요성 장력작용 요소의 제1 경로 및 제2 가요성 장력작용 요소의 제2 경로를 변경시키는, 동적 프리로드 텐셔너
를 포함하는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항에 있어서,
수술 기기가 장착되어 있는 머니퓰레이터, 메모리 및 컴퓨터 프로세서를 더 포함하고,
머니퓰레이터가 제1 구동 구성요소를 구동시키도록 위치된 제1 구동 출력부 및 제2 구동 구성요소를 구동시키도록 위치된 제2 구동 출력부를 포함하고,
컴퓨터 프로세서는 동적 프리로드 텐셔너를 섀시에 대하여 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키도록 제2 구동 구성요소를 구동시키는 것을 포함하는 작업을 수행하기 위해 메모리에 저장된 명령을 실행하도록 구성되어 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너의 제1 위치에서, 제1 가요성 장력작용 요소에 제1 장력이 존재하고,
동적 프리로드 텐셔너의 제2 위치에서, 제1 가요성 장력작용 요소에 제2 장력이 존재하고, 제2 장력이 제1 장력보다 큰, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너가 섀시에 대하여 이동하는 것에 응답하여 동적 프리로드 텐셔너는 조정가능한 프리로드가 제1 가요성 장력작용 요소에 인가되도록 위치되어 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항에 있어서,
제1 구동 구성요소에 각각 결합된 복수의 가요성 장력작용 요소를 더 포함하고, 복수의 가요성 장력작용 요소가 제1 가요성 장력작용 요소를 포함하고, 동적 프리로드 텐셔너가 복수의 가요성 장력작용 요소 각각의 경로를 변경시키도록 섀시에 대하여 이동가능한, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너가
제2 구동 구성요소가 회전하는 것에 응답하여 제1 가요성 장력작용 요소의 제1 경로를 변경시키도록 그리고 제2 가요성 장력작용 요소의 제2 경로를 변경시키도록 축방향으로 이동가능한 장력작용 드럼; 및
섀시에 장착되어 있고, 제2 구동 구성요소가 회전하는 것에 응답하여 경사면을 따라 회전가능한 장력작용 기어
를 포함하는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제6항에 있어서,
수술 기기의 섀시가 경사면을 포함하고,
장력작용 기어가 경사면을 따라 회전하는 것에 응답하여 장력작용 드럼이 축방향으로 이동하도록 장력작용 드럼이 장력작용 기어에 결합되어 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너가 리드 스크루 및 리드 스크루에 결합된 아암을 포함하고, 아암은 리드 스크루가 회전할 때 제1 경로 및 제2 경로를 변경시키도록 리드 스크루를 따라 길이방향으로 이동가능한, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
수술 기기가 섀시로부터 원위방향으로 연장되는 기다란 몸체를 포함하고, 기다란 몸체의 원위 단부가 원위 단부 구성요소에 결합되어 있고, 기다란 몸체가 제1 가요성 장력작용 요소의 제1 경로와 제2 가요성 장력작용 요소의 제2 경로의 적어도 일부분을 포함하고,
동적 프리로드 텐셔너가 섀시에 대하여 이동할 때 동적 프리로드 텐셔너는 기다란 몸체를 섀시에 대하여 이동시켜 제1 경로 및 제2 경로를 변경시키도록 구성되어 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너는 복수의 별개의 프리로드 중 하나를 제1 가요성 장력작용 요소 및 제2 가요성 장력작용 요소에 인가하도록 복수의 별개의 위치 중 하나에 고정될 수 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너가 섀시에 대하여 회전가능한 캠을 포함하고, 캠의 표면은 캠이 회전할 때 제1 경로 및 제2 경로를 변경시키기 위해 제1 가요성 장력작용 요소와 제2 가요성 장력작용 요소를 맞물리도록 구성되어 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
수술 기기를 탈착가능하게 지지하는 기기 구동 유닛을 더 포함하고, 기기 구동 유닛이 동적 프리로드 텐셔너에 작동가능하게 연결된 구동 출력부를 포함하여 구동 출력부가 작동할 때 동적 프리로드 텐셔너가 섀시에 대하여 이동하고, 구동 출력부가 동적 프리로드 텐셔너에 맞물리도록 작동할 수 있어 제1 가요성 장력작용 요소 및 제2 가요성 장력작용 요소가 제1 경로 및 제2 경로를 변경시키도록 비틀어지는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너가 섀시에 이동가능하게 장착된 핀을 포함하고, 핀은 핀이 섀시에 대하여 이동할 때 제1 경로 및 제2 경로를 변경시키도록 제1 가요성 장력작용 요소 및 제2 가요성 장력작용 요소와 맞물릴 수 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
동적 프리로드 텐셔너가 장력작용 플레이트를 포함하고, 장력작용 플레이트는 장력작용 플레이트가 섀시에 대하여 회전할 때 제1 경로 및 제2 경로를 변경시키도록 섀시에 피벗운동가능하게 장착되어 있는, 컴퓨터 지원 수술 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 컴퓨터 지원 수술 시스템을 작동시키는 방법을 수행하도록 구성된 명령을 포함하는 메모리로서,
상기 방법은
컴퓨터 지원 수술 시스템에 의해, 수술 기기의 제1 가요성 장력작용 요소 및 제2 가요성 장력작용 요소의 장력을 증가시키도록 수술 기기의 동적 프리로드 텐셔너를 이동시키는 단계; 및
컴퓨터 지원 수술 시스템에 의해, 동적 프리로드 텐셔너의 위치가 유지되는 동안 수술 기기의 원위 단부 구성요소를 이동시키기 위해 제1 가요성 장력작용 요소를 구동시키도록 제1 구동 구성요소를 구동시키고 제2 가요성 장력작용 요소를 구동시키도록 제3 구동 구성요소를 구동시키는 단계
를 포함하는, 메모리.
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