KR102602379B1

KR102602379B1 - 멸균 차단 조립체, 장착 시스템, 및 수술용 구성 요소들을 결합하기 위한 방법

Info

Publication number: KR102602379B1
Application number: KR1020227038883A
Authority: KR
Inventors: 제임스 이. 플랫; 더글라스 에이. 스톤턴; 매튜 비. 패스트릭
Original assignee: 스트리커 코포레이션
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2023-11-16
Also published as: EP3258875A1; KR20170120093A; US20230100361A1; JP6860490B2; AU2021203414A1; KR20220156095A; KR102466680B1; CN107249496A; CN107249496B; EP4205689A1; KR20230162122A; US20160242861A1; AU2016219862A1; CN113893039A; WO2016134266A1; AU2016219862B2; JP2021072901A; EP3258875B1; US11504203B2; AU2023263565A1

Abstract

위치 지정이 반복 가능하고 결정적이 되도록 멸균 차단 조립체, 장착 시스템, 및 멸균 차단 조립체를 통해 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들을 운동학적으로 함께 결합하기 위한 방법.

Description

멸균 차단 조립체, 장착 시스템, 및 수술용 구성 요소들을 결합하기 위한 방법{STERILE BARRIER ASSEMBLY, MOUNTING SYSTEM, AND METHOD FOR COUPLING SURGICAL COMPONENTS}

본 출원은 2015년 2월 20일에 출원한 미국 가특허 출원 번호 62/119,737의 우선권 및 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본 명세서에서 참고용으로 병합된다.

본 발명은 멸균 차단 조립체, 장착 시스템, 및 멸균 차단 조립체를 통해 수술 구성 요소들을 결합하기 위한 방법에 관한 것이다.

수술용 드레이프들(surgical drapes)과 같은 멸균 차단 조립체들은 수술 동안 수술 구성 요소들 사이에 차단부를 확립하기 위해 알려져 있다. 예를 들어, 수술용 드레이프는 로봇 아암과 로봇 아암에 부착된 엔드 이펙터 사이에 차단부를 제공하는데 사용될 수 있다. 수술시, 로봇 아암은 비 멸균되는 것으로 처리되는 한편, 엔드 이펙터는 멸균된다. 수술용 드레이프는, 엔드 이펙터가 동작하는 동안 멸균장(sterile field)의 오염을 방지하기 위해 로봇 아암과 엔드 이펙터 사이에 차단부를 생성한다.

일반적으로, 로봇 아암과 엔드 이펙터 사이에 위치된 수술용 드레이프들은 기계적 연결들 및/또는 전기 연결들과 같이 로봇 아암과 엔드 이펙터 사이에 상이한 연결들이 이루어질 수 있는 천공부들(perforations) 또는 다른 개구부들(openings)을 갖는다. 그러한 천공부들은 수술 동안 커버되는 한 수용 가능하다. 엔드 이펙터가 수술 동안 장애가 있고 대체될 필요가 있으면, 또는 상이한 엔드 이펙터가 바람직하면, 그리고 천공부들이 커버되지 않으면, 표준 수술실 멸균 프로토콜은, 상이한 엔드 이펙터가 설치될 수 있기 전에 수술용 드레이프가 대체를 요구한다는 것을 나타낸다. 수술용 드레이프의 제거 및 새로운 수술용 드레이프의 설치는 귀중한 시간을 소비하므로, 대체는 바람직하지 않다.

다른 수술용 드레이프들은 의도적으로 천공되지 않고, 그 대신 로봇 아암과 엔드 이펙터 사이에서 압축된다. 압축될 때, 수술용 드레이프가 얇은 플라스틱으로 형성되면, 의도되지 않은 찢어지거나 뜯어지는 것이 발생할 수 있다. 심지어 수술용 드레이프가 원 상태로 남아있을 때조차, 로봇 아암 상의 엔드 이펙터의 위치 지정(positioning)은 수술용 드레이프의 압축 능력의 결과로서 부정확하다. 예를 들어, 수술용 드레이프는 균일하지 않게 압축할 수 있다. 추가로, 종래의 드레이핑 물질들로 만들어진 두꺼운 드레이프는 정상적인 엔드 이펙터 부하 하에 편향할 수 있다. 작은 편향은 엔드 이펙터의 툴 중심점(TCP)으로 확대되고, TCP의 위치 지정 정밀도에서의 에러로 인해 허용 가능하지 않을 수 있다.

그러므로, 종래 기술에서 이들 결함들 중 하나 이상을 다루기 위한 필요성이 존재한다.

일실시예에서, 멸균 차단 조립체는 수술 동안 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들 사이에 차단부를 확립하기 위해 제공된다. 조립체는 복수의 운동학적 결합기(kinematic couplers)는 보호 커버(protective covering)를 포함한다. 운동학적 결합기는 보호 커버를 통해 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들 사이에 운동학적 결합을 제공한다.

다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들을 결합하기 위한 장착 시스템이 제공된다. 시스템은 제 1 수술용 구성 요소를 위한 제 1 장착 부분과, 제 2 수술용 구성 요소를 위한 제 2 장착 부분을 포함한다. 시스템은 또한 보호 커버를 통해 제 1 및 제 2 장착 부분들을 운동학적으로 결합하기 위해 복수의 운동학적 결합기들을 갖는 보호 커버를 포함한다.

또 다른 실시예에서 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들을 결합하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 제 1 수술용 구성 요소 상에 복수의 운동학적 결합기들을 갖는 멸균 차단 조립체를 위치시키는 것을 포함한다. 방법은 멸균 차단 조립체 상에 제 2 수술용 구성 요소를 위치시키는 것을 더 포함한다. 방법은 멸균 차단 조립체를 통해 복수의 운동학적 결합기들을 경유하여 수술용 구성 요소들을 함께 운동학적으로 결합하기 위해 전 부하(preload) 요소를 전 부하하는 것을 더 포함한다.

멸균 차단 조립체, 장착 시스템, 및 방법의 한 가지 장점은 멸균 차단 조립체를 원 상태로 유지하는 동안 위치 지정이 반복 가능하고 결정적이 되도록 멸균 차단 조립체를 통해 제 1 수술용 구성 요소를 제 2 수술용 구성 요소에 운동학적으로 결합할 수 있는 능력이다.

본 발명의 장점들은 첨부 도면들과 연계하여 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 때 쉽게 인식될 것이다.

도 1은 장착 시스템 및 멸균 차단 조립체를 포함하는 로봇 수술용 시스템의 사시도.
도 2는 장착 시스템의 사시도.
도 3은 도 2의 장착 시스템의 단면을 도시한 사시도.
도 4는 도 2의 장착 시스템의 다른 단면을 도시한 사시도.
도 5는 제 1 장착 부분의 전방 사시도.
도 6은 제 2 장착 부분의 전방 사시도.
도 7은 멸균 차단 조립체의 전방 사시도.
도 8은 멸균 차단 조립체의 단면을 도시한 사시도.
도 9는 도 2의 장착 시스템의 단면을 도시한 사시도.
도 10은 도 5의 제 1 장착 부분의 단면을 도시한 사시도.
도 11은 도 5의 제 1 장착 부분의 단면을 도시한 사시도.
도 12는 도 6의 제 2 장착 부분의 단면을 도시한 사시도.
도 13은 전 부하 메커니즘의 구성 요소들의 사시도.
도 14는 도 6의 제 2 장착 부분과 연관된 캐치(catch)의 사시도.
도 15는 전 부하 메커니즘의 캠 샤프트의 사시도.
도 16은 멸균 차단 조립체를 통해 제 1 및 제 2 장착 부분들 사이의 전기적 연결들의 단면을 도시한 사시도.
도 17은 대안적인 장착 시스템의 사시도.
도 18은 도 17의 대안적인 장착 시스템의 단면을 도시한 사시도.
도 19는 도 17의 대안적인 장착 시스템의 다른 단면을 도시한 사시도.
도 20은 제 1 장착 부분의 전방 사시도.
도 21은 제 2 장착 부분의 전방 사시도.
도 22는 대안적인 멸균 차단 조립체의 전방 사시도.
도 23은 대안적인 멸균 차단 조립체의 후방 사시도.
도 24는 대안적인 멸균 차단 조립체(드레이프를 갖지 않는)의 단면을 도시한 사시도.
도 25는 대안적인 멸균 차단 조립체(드레이프를 갖지 않는)의 단면을 도시한 사시도.
도 26은 대안적인 멸균 차단 조립체(드레이프를 갖지 않는)의 분해 사시도.
도 26a는 도 26으로부터 취해진 확대도.
도 27은 도 17의 대안적인 장착 시스템의 단면을 도시한 사시도.
도 28은 부하 부재의 사시도.
도 29는 캠 샤프트의 사시도.
도 30은 제 1 장착 부분의 단면을 도시한 사시도.
도 31은 제 2 장착 부분의 단면을 도시한 사시도.
도 32는 로봇 아암 및 엔드 이펙터 상에 대안적인 멸균 차단 조립체를 장착하는 단계를 도시한 도면.
도 33은 다른 대안적인 차단 조립체를 도시한 도면.
도 34는 도 33의 대안적인 차단 조립체의 단면도.
도 35는 도 33의 대안적인 차단 조립체의 드레이프의 확대도.
도 36은 도 33의 대안적인 차단 조립체를 병합하는 다른 대안적인 장착 시스템의 단면도.
도 37은 도 33의 대안적인 차단 조립체의 후방 플레이트 조립체의 사시도.
도 38 및 도 39는 로봇 아암의 제 1 장착 부분과의 연결을 도시하는 도 33의 대안적인 차단 조립체의 단면도,
도 40 및 도 41은 엔드 이펙터의 제 2 장착 부분과의 연결을 도시하는 도 33의 대안적인 차단 조립체의 단면도.
도 42 및 도 43은 도 33의 대안적인 차단 조립체의 전 부하 메커니즘의 구성 요소들의 분해도.
도 44는 도 33의 대안적인 차단 조립체의 레버의 부분 분해도.
도 45는 도 33의 대안적인 차단 조립체를 전 부하하는데 사용된 도 44의 레버를 도시한 도면.
도 46은 로봇 아암의 제 1 장착 부분으로부터 도 33의 대안적인 차단 조립체를 연결 해제(release)하는데 사용된 엑추에이터의 구성 요소들의 분해도.
도 47a 및 도 47b는 제 1 장착 부분에 장착할 때 도 33의 대안적인 차단 조립체를 정렬하는데 사용된 전반적인(gross) 위치 지정 특징들을 도시한 도면.

도 1 및 도 2를 참조하면, 멸균 차단 조립체(22)를 이용하여 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들을 운동학적으로 결합하기 위한 장착 시스템(20)이 도시된다. 본 명세서에 기재된 일실시예에서, 제 1 수술용 구성 요소는 로봇 아암(R)이고, 제 2 수술용 구성 욧호는 로봇 아암(R)용 엔드 이펙터(EE)이다. 장착 시스템(20)이 멸균 차단 조립체(22)를 이용하여 임의의 수술용 구성 요소들을 운동학적으로 결합하는데 이용될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.

로봇 아암(R)은 제 1 장착 부분(24)을 포함하고, 엔드 이펙터(EE)는 제 2 장착 부분(26)을 포함한다. 멸균 차단 조립체(22)는 수술 동안 로봇 아암(R)과 엔드 이펙터(EE) 사이에 차단부를 확립하기 위해 제 1 및 제 2 장착 부분들(24, 26) 사이에 위치된다. 이러한 차단부는, 엔드 이펙터(EE)가 동작하는 멸균장(S)으로부터 로봇 아암(R)을 분리한다. 수술 동안, 로봇 아암(R)은 비멸균인 것으로 간주되고, 차단부는 로봇 아암(R)으로부터 멸균장(S)으로의 오염물의 이주를 위한 잠재성을 감소시킨다.

장착 부분들(24, 26)은 멸균 차단 조립체(22)를 이용하여 운동학적으로 함께 결합된다. 운동학적 결합은 장착 부분들(24, 26) 사이의 단단한 연결을 제공하여, 장착 부분들(24, 26) 사이의 위치 지정은 결정적일 수 있고, 반복 가능할 수 있다. 이러한 단단한 결정적인 반복 가능한 연결의 결과로서, 다른 경우 더 유연한 연결과 연관될 수 있는 엔드 이펙터(EE)를 위치 지정하는데 있어서의 에러는 감소될 수 있다.

운동학적 결합은 제약될 자유도의 수를 정확히 제약하는데, 즉 자유도는 과도하게 제약되지 않는다. 예를 들어, 일실시예에서, 장착 부분들(24, 26) 사이에 6개의 자유도, 예를 들어 3개의 병진 이동 및 3개의 회전이 존재한다. 따라서, 운동학적 결합은 정확히 이들 6개의 자유도를 제약한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 멸균 차단 조립체(22)의 복수의 운동학적 결합기들(또한 운동학적 요소들로 언급됨)은 장착 부분들(24, 26)을 운동학적으로 결합하는데 사용된다. 도시된 실시예에서, 운동학적 결합기들은 구체 볼(28)이다. 사용할 동안, 볼들(28)은 장착 부분들(24, 26)의 제 1 및 제 2 복수의 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)에 안착된다. 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)은 볼들(28)을 수용하도록 크기를 갖고, 성형(shaped)된다. 도시된 실시예에서, 제 1 장착 부분(24)은 제 1 바디(42)와, 제 1 바디(42)에 고정된 제 1 커버 플레이트(44)를 포함한다. 제 1 복수의 용기들(30, 32, 34)은 제 1 커버 플레이트(44)에 고정된다. 제 2 장착 부분(26)은 제 2 바디(46)와, 제 2 바디(46)에 고정된 제 2 커버 플레이트(48)를 포함한다. 제 2 복수의 용기들(36, 38, 40)은 제 2 커버 플레이트(48)에 고정된다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제 1 복수의 용기들(30, 32, 34)은 원뿔형 구성을 갖는 접촉 표면(50)을 갖는 하나의 용기(30)(또한 원뿔 용기로 언급됨)를 포함한다. 다른 용기(32)는 V-형태의 그루브에 의해 제공된 한 쌍의 접촉 표면들(52)을 갖는다(또한 V-그루브형 용기로 언급됨). 또 다른 용기(34)는 평지(flat)(54)를 포함하는 접촉 표면을 갖는다(또한 평평한 용기로 언급됨). 제 2 복수의 용기들(36, 38, 40)은 원뿔형 구성들을 갖는 접촉 표면들(56)을 갖는 3개의 용기들(즉, 원뿔 용기들)을 포함한다. 3개의 볼들(28)은 대응하는 정렬된 쌍들의 용기들 사이에서, 즉 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 용기(30)에서 용기(36)로, 용기(32)에서 용기(38)로, 및 용기(34)에서 용기(40)로 포획된다. 용기들(30, 32,34, 36, 38, 40)의 접촉 표면들(50, 52, 54, 56)은 본 명세서에 기재된 운동학적 결합을 위한 제약 표면들로서 작용한다.

용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)은 강철 또는 다른 적합하게 단단한 물질들로 형성될 수 있고, 커버 플레이트들(44, 48)에 단단하게 연결된 개별적인 구성 요소들일 수 있거나, 커버 플레이트들(44, 48)와 일체화될 수 있다. 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)은 장착 부분들(24, 26)에 일체화될 수 있고, 이 경우에 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)은 볼들(28)을 고정하기 위해 장착 부분들(24, 26)과 일체화된 제약 표면들을 간단히 포함하거나, 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)은 다른 경우 다수의 구조들을 통해 다수의 방식들로 장착 부분들(24, 26)에 부착될 수 있다.

장착 부분들(24, 26)이 그 사이에 위치된 멸균 차단 조립체(22)와 근사적인 최종 배향(orientation)으로 모아질 수 있지만, 멸균 차단 조립체(22)의 볼들(28)은 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)에 자가 안착(self-seat)된다. 제 1 장착 부분(24)의 원뿔 용기, V-그루브형 용기, 및 평평한 용기는 볼들(28)과의 3개, 2개 및 하나의 접촉점을 통해 각각 3개, 2개 및 하나의 자유도를 제거한다. 따라서, 정확히 6개의 자유도가 제약된다. 아래에 추가로 기재된 다른 실시예들에서, 제 1 장착 부분(24)의 제 1 복수의 용기들(30, 32, 34) 각각은 볼들(28)과의 2개의 접촉점을 통해 2개의 자유도를 제거할 수 있다. 이들 경우들 중 어느 하나에서, 정확히 6개의 자유도는 정확히 6개의 접촉점을 통해, 예를 들어 각 자유도에 대해 하나의 접촉점을 통해 제약된다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 멸균 차단 조립체(22)는 보호 커버(58)를 포함한다. 보호 커버(58)는 인터페이스(60)와, 인터페이스(60)에 부착된 드레이프(62)를 포함한다. 드레이프(62)는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는다. 내부 표면은 수술 동안 로봇 아암(R)에 인접하게 위치된다. 도시된 실시예에서, 드레이프(62)는 일반적으로 로봇 아암(R)을 둘러 싸기 위해 로봇 아암(R)에 설치된다. 드레이프(62)는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나로 형성된다. 드레이프(62)는 초음파 용접, 테이프, 접착제 등에 의해 인터페이스(60)에 부착될 수 있다. 드레이프(62)는 인터페이스(60)에 부착되어, 천공부들이 존재하지 않는데, 즉 드레이프는 인터페이스(60)를 갖는 연속적인 차단부를 형성한다.

도시된 실시예에서, 인터페이스(60)는 몰딩된 플라스틱 물질로 형성된다. 인터페이스(60)는 고무, 실리콘, 우레탄, 또는 다른 적합한 물질들로 형성될 수 있다. 인터페이스(60)는 주변부(perimeter)와, 주변부에서 메인 벽(64)을 결합하는 주변 벽(66)을 갖는 메인 벽(64)을 포함한다. 주변 벽(66)은 일반적으로 메인 벽(64)에 수직할 수 있지만, 바람직하게 제 1 장착 부분(24)을 수용하기 위한 공동(cavity)(68)을 한정하기 위해 수직으로부터 약간 바깥쪽으로 벌어진다. 드레이프(62)는 인터페이스(60)의 주변 벽(66)에 부착된다(도 8을 참조). 드레이프(62)는 다른 구성 요소들을 더 잘 예시하기 위해 도 2 내지 도 4, 도 9 및 도 16에 존재하지 않는다.

메인 벽(64)은 더 큰 두께를 갖는 복수의 분리된 지지 섹션들(70, 72, 74, 76)을 갖는다. 메인 벽(64)은 지지 섹션들(70, 72, 74, 76) 사이에 약 0.050 내지 약 0.150 인치의 폭과, 지지 섹션들(70, 72, 74, 76)에서 약 0.150 내지 약 0.250 인치의 폭을 갖는다. 메인 벽(64)은 쇼어(Shore) A 80의 듀로미터를 갖는다.

인터페이스(60)는 그 안에 일체화된 볼들(28)을 포함한다. 일실시예에서, 볼들(28)은 지지 섹션들 중 3개(70, 72, 74)에서 인서트 몰딩(insert molded)된다. 위에 기재된 바와 같이, 볼들(28)은 제 1 및 제 2 장착 부분들(24, 26)을 운동학적으로 결합하기 위해 제 1 및 제 2 복수의 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)에서 수용하기 위해 배치된다. 볼들(28)은, 차단부가 인터페이스(60)를 통한 오염물의 이주를 위한 잠재성을 감소시키기 위해 지지 섹션들(70, 72, 74)과 볼들(28) 사이에 파손되지 않은 상태로 남아있도록 위치된다. 따라서, 드레이프(62) 및 인터페이스(60)는 로봇 아암(R)으로부터 멸균장(S)으로의 오염물의 이주에 대한 연속적인 차단부를 제공한다.

일실시예에서, 볼들(28)은 연마된 부식 방지 표면들을 가져, 특정한 부하 하에, 장착 부분들(24, 26)을 위치 지정하는데 있어서의 초미세 반복 능력이 달성될 수 있다. 볼들(28)은 세라믹, 스테인리스 스틸, 또는 다른 적합한 물질들로 형성될 수 있다. 볼들(28)은 실리콘 카바이드 또는 텅스텐 카바이드로 형성될 수 있다. 볼들(28)은 예를 들어 천5백만분의 1 인치 미만의 매우 빡빡한 허용 오차로 정밀 가공될 수 있다.

인터페이스(60)는 복수의 전기 단자들을 포함한다. 도시된 실시예에서, 전기 단자들은 메인 벽(64)에 인서트 몰딩될 수 있는 핀들(78)이다. 핀들(78)은, 차단부가 인터페이스(60)를 통해 오염물이 이주할 잠재성을 감소시키기 위해 메인 벽(64)과 핀들(78) 사이에 파손되지 않은 상태로 남아있도록 위치된다. 핀들(78)은 멸균 차단 조립체(22)를 가로질러 전기 전력/신호를 전달한다.

인터페이스(60)는 전 부하 요소를 포함한다. 도시된 실시예에서, 전 부하 요소는 연장된 부하 바(80)이다. 부하 바(80)는 지지 섹션들 중 하나에 인서트 몰딩될 수 있다. 부하 바(80)는 지지 섹션에서의 내장을 용이하게 하기 위해 측면들 상에 둥근 만입부들(indentations)을 가지고 형성되어, 부하 바(80)는 사용할 동안 인터페이스(60)에 고정된 상태로 남아있다. 부하 바(80)는, 차단부가 인터페이스(60)를 통한 오염물의 이주에 대한 잠재성을 감소시키기 위해 지지 섹션과 부하 바(80) 사이에 파손되지 않은 상태로 남아있도록 위치된다. 따라서, 드레이프(62) 및 인터페이스(60)는 로봇 아암(R)으로부터 멸균장(S)으로의 오염물의 이주에 대해 연속적인 차단부를 제공한다.

부하 바(80)는 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 부하 바(80)는 스테인리스 스틸, 케블라(Kevlar) 조성물, 또는 다른 적합하게 단단한 물질들로 형성될 수 있다. 부하 바(80)는 각 단부들 근처에 애퍼처들(apertures)(82)을 한정한다. 삽입부들(inserts)(84)은 애퍼처들(82)에 위치된다. 삽입부들(84)은 원통형 부싱들(bushings)의 형태이다. 삽입부들(84)은 스테인리스 스틸 또는 실리콘 니트라이드로 형성된다. 몇몇 실시예들에서, 부하 바(80)는 삽입부들을 갖지 않고 이용된다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 전 부하 메커니즘(86)은 일단 근사 최종 배향으로 모아지면 장착 부분들(24, 26)을 적소에 클램핑(clamps)한다. 도시된 실시예에서, 부하 바(80)는 전 부하 메커니즘(86)의 부분을 형성하고, 또한 보호 커버(58)를 로봇 아암(R) 상에 유지하기 위해 초기 지지 부재로서 작용한다. 전 부하 힘은 부하 바(80)에 인가된다. 전 부하 힘은 운동학적 결합을 통해 예상된 부하를 초과하도록 크기를 가져, 운동학적 결합 및 연관된 특성들이 유지된다.

전 부하 메커니즘(86)은 제 1 캐치(88)를 더 포함한다. 제 1 캐치(88)는 래치되지 않은(unlatched) 위치로부터 래치된 위치로 이동하기 위해 캐치 가이드(90)에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 캐치 가이드(90)는 제 1 바디(42)에 한정된 제 1 내부 공동(92)(도 4를 참조)에 유지된다. 캐치 가이드(90)는, 제 1 캐치(88)가 슬라이딩하는 경사진 관통 통로(94)를 한정한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 스프링(96)은 제 1 바디(42)의 측벽(98)으로부터 래치된 위치로 측면으로 제 1 캐치(88)를 편향시킨다. 제 1 해제 버튼(미도시)은 제 1 캐치(88)를 해제하기 위해 제 1 바디(42)에 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있다. 제 1 해제 버튼은 래치된 위치로부터 래치되지 않은 위치로 제 1 캐치(88)를 슬라이딩하기 위해 간단하게 눌러질 수 있다.

부하 바 수용부(100)는 다른 경사진 통로(102)를 한정한다. 캐치 가이드(90) 및 수용부(100)의 경사진 통로들(94, 102)은 서로 정렬하여, 제 1 캐치(88)는 래치되지 않은 위치로부터 래치된 위치로 이동하도록 그 안에서 슬라이딩 가능하다. 수용부(100)는 원통형이다. 수용부(100)는 이를 통하는 부하 바 슬롯(104)을 더 한정한다. 부하 바 슬롯(104)은 부하 바(80)의 제 1 단부를 수용하기 위해 수용부(100)에서의 경사진 통로(102)에 수직으로 배치된다.

사용할 동안, 부하 바(80)의 제 1 단부는, 부하 바(80)에서의 애퍼처들 중 하나(82)가 제 1 캐치(88)에 의해 맞물릴 때까지 부하 바 슬롯(104)에 삽입된다(도 4 및 도 9를 참조). 일단 부하 바(80)가 제 1 캐치(88)에 의해 완전히 맞물리면, 멸균 차단 조립체(22)는 일반적으로 추가 조작을 위해 제 1 장착 부분(24) 상에 지지된다. 따라서, 부하 바(80) 및 제 1 캐치(88)는 멸균 차단 조립체(22)를 위한 초기 지지 메커니즘으로서 기능한다.

도 9 및 도 12 내지 도 15를 참조하면, 전 부하 메커니즘(86)은 제 2 캐치(106)를 더 포함한다. 제 2 캐치(106)는 제 2 바디(46)에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 더 구체적으로, 제 2 장착 부분(26)은, 제 2 캐치(106)가 래치되지 않은 위치와 래치된 위치 사이에서 슬라이딩 가능한 제 2 내부 공동(108)을 한정한다.

제 2 스프링(110)은 제 2 바디(46)의 측벽(112)으로부터 래치된 위치로 측면으로 제 2 캐치(106)를 편향시킨다. 제 1 해제 버튼과 같은 제 2 해제 버튼(114)은 제 2 캐치(106)를 해제하기 위해 제 2 바디(46)에 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있다. 제 2 해제 버튼(114)은 래치된 위치로부터 래치되지 않은 위치로 제 2 캐치(106)를 슬라이딩하도록 간단히 눌러질 수 있다.

제 2 바디(46)에 고정된 제 2 커버 플레이트(48)는 수용부(100)에 삽입된 제 1 단부와 마주보는 부하 바(80)의 제 2 단부를 수용하도록 크기를 갖는 연장된 슬롯(116)(도 6을 참조)을 갖는다.

사용할 동안, 부하 바(80)의 제 2 단부는, 부하 바(80)에서의 다른 애퍼처(82)가 제 2 캐치(106)에 의해 맞물릴 때까지 연장된 슬롯(116)에 삽입된다. 일단 부하 바(80)가 제 2 캐치(106)에 의해 완전히 맞물리면, 멸균 차단 조립체(22) 및 제 2 장착 부분(26)은 일반적으로 추가 설치를 위해 제 1 장착 부분(24) 상에 지지된다. 따라서, 부하 바(80), 제 1 캐치(88), 및 제 2 캐치(106)는 또한 멸균 차단 조립체(22) 및 제 2 장착 부분(26)을 위한 지지 메커니즘으로서 기능한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 전 부하 메커니즘은 부하 바(80)에 동작 가능하게 결합된 텐셔너(tensioner)(118)를 더 포함한다. 텐셔너(118)는 부하 바(80)에 장력을 인가하고, 전 부하 힘과 함께 제 1 및 제 2 장착 부분들(24, 26)을 클램핑하여, 볼들(28)은 제 1 및 제 2 복수의 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)에 안착된다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 텐셔너(118)는 제 1 캐치(88)에 대해 제 2 캐치(106)를 이동함으로써 부하 바(80)에 장력을 인가한다. 제 2 캐치(106)는 래치되지 않은 위치와 래치된 위치 사이에서 제 2 바디(46)에서 슬라이딩 가능한 동안 또한 선회 샤프트(120) 주위에서 제 2 바디(46)에 선회 가능하게 지지된다. 선회 샤프트(120)는 제 2 바디(46)에서의 한 쌍의 지지 보어들(bores)(122, 124)에 위치된다. 제 2 캐치(106)는 선회 샤프트(120)를 수용하기 위해 이를 통하는 선회 보어(126)(도 14를 참조)를 한정한다. 결과로서, 제 2 캐치(106)는 선회 샤프트(120) 주위에서 선회할 수 있다.

텐셔너(118)는 캠 샤프트(128)를 포함한다. 캠 샤프트(128)는 장력을 받는 위치와 장력을 받지 않은 위치 사이에서 회전 가능하다. 캠 샤프트(128)는 제 2 바디(46)에서의 한 쌍의 지지 보어들(130, 132)에 회전 가능하게 지지된다. 캠 샤프트(128)는 부싱들(138)에 의해 지지 보어들(130, 132)에 회전 가능하게 지지되는 제 1 및 제 2 원통형 샤프트 섹션들(134, 136)을 갖는다.

캠 샤프트(128)는 제 1 및 제 2 샤프트 섹션들(134, 136) 사이의 캠 섹션(140)(도 9 및 도 15를 참조)을 포함한다. 캠 섹션(140)은 제 1 및 제 2 샤프트 섹션들(134, 136)로부터 오프셋(offset)된다. 캠 섹션(140)은 제 2 캐치(106)(도 14를 참조)에 한정된 캠 통로(142)에 배치된다. 캠 통로(142)는 직사각형 형상을 갖고, 제 2 캐치(106)의 일단부 근처에서 제 2 캐치(106)를 통해 연장하는 한편, 선회 보어(126)는 대항 단부 근처에서 제 2 캐치(106)를 통해 연장한다. 캠 샤프트(128)가 장력을 받는 위치쪽으로 회전을 시작할 때, 캠 섹션(140)은 캠 통로(142)를 한정하는 내부 표면(144)과 접촉한다. 캠 샤프트(128)의 추가 회전은, 장력이 부하 바(80) 상에 위치되도록 선회 샤프트(120) 주위에서 제 2 캐치(106)를 선회하는 내부 표면(144)에 대해 캠 섹션(140)에 의해 추가 캐밍(camming) 작용을 야기한다.

텐셔너(118)는 또한 레버 부착부(148)를 통해 캠 샤프트(128)에 회전 가능하게 고정된 레버(146)를 포함한다. 레버 부착부(148)는 레버(146)에서의 공동(미도시)의 형상에 따르는 기하학적 형상을 가져, 레버(146)의 작동은 캠 샤프트(128)의 회전에서 초래된다. 캠 샤프트(128)는 장력을 받지 않는 위치와 장력을 받는 위치 사이에서 이동하기 위해 적어도 90도로 회전한다. 물론, 그 사이의 다른 위치들은 부하 바(80) 상에 장력을 위치시킬 수 있고, 원하는 전 부하 힘을 인가하는데 적합할 수 있다.

레버(146)는, 캠 샤프트(128)가 원하는 위치, 예를 들어 장력을 받는 위치에 위치될 때 로킹(locked)된다. 장력을 받는 위치에서, 전 부하 인장력은 부하 바(80)에 인가된다. 전 부하 힘을 인가한 후에 레버(146)를 로킹함으로써, 전 부하 힘은 운동학적 결합을 유지하기 위해 로봇 아암(R) 및 엔드 이펙터(EE)의 이용 동안 연속적으로 인가된다. 전 부하 메커니즘(86)은 차단부를 관통하지 않고도 멸균 차단 조립체(22)를 가로질러 전 부하 힘을 전달한다.

텐셔너(118)가 부하 바(80)에 전 부하 힘을 인가할 때, 디스크 스프링(150)은 전 부하 힘과 동일한 압축력을 부하 바(80)에 인가한다. 디스크 스프링(150)은 2개의 스프링 심(shim)(152) 사이에 포함된다. 디스크 스프링(150)은 캐치 가이드(90), 수용부(100), 및 제 1 캐치(88)를 제 1 바디(42)의 후방 벽(154)쪽으로 편향시킨다. 디스크 스프링(150)은 제 1 캐치(88)에 래칭되는 부하 바(80)로 인해 부하 바(80)를 편향한다.

볼들(28)이 제 1 및 제 2 복수의 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40) 내에 정렬되고 전 부하 힘이 인가될 때, 인터페이스(60)의 몇몇 신장 및/또는 휘어짐은 볼들(28) 사이에서 가능하여, 볼들(28)은 특히, 제 2 복수의 용기들(36, 38, 40)이 원뿔 구성들{3개의 접촉점에서 볼들(28) 각각과 맞물리는}을 가질 때 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)에 적절히 안착한다. 이러한 신장 및/또는 휘어짐은 차단부를 파손하지 않고도 발생한다. 따라서, 볼들(28)은 전 부하시 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)로 이동할 수 있다. 인터페이스(60)의 이들 특성들은 제조 허용 오차들을 담당한다. 즉, 인터페이스(60)는 몰딩 동안 생성된 접촉 또는 밀봉과 같이 볼들(28)과의 접촉 또는 밀봉을 파손하지 않고도 신장 및/또는 휘어질 수 있다.

일단 안착되면, 볼들(28)의 위치들은 제 1 및 제 2 복수의 용기들(30, 32, 34, 36, 38, 40)에 대해 고정된다. 그 결과, 제 1 및 제 2 장착 부분들(24, 26)은 멸균 차단 조립체(22)를 관통하지 않고도 운동학적으로 함께 결합된다. 운동학적 결합은, 엔드 이펙터(EE)가 동일한 장소에서 로봇 아암(R)으로부터 쉽게 해제되고 이에 재결합되도록 한다. 운동학적 결합은 또한, 엔드 이펙터(EE)가 로봇 아암(R)으로부터 쉽게 해제되도록 하여, 유사한 장착 부분들을 갖는 상이한 엔드 이펙터들이 로봇 아암(R)에 운동학적으로 결합될 수 있다.

도 16은 멸균 차단 조립체(22)를 통해 이루어질 수 있는 전기 전력 및/또는 다른 신호 연결들을 도시한다. 이들 연결들은 핀(78)들을 이용한다. 이들 핀(78)들은 제 1 및 제 2 장착 부분들(24, 26)에 부착된 전기 연결기들을 전기적으로 상호 연결한다.

도 5, 도 6 및 도 16에 도시된 실시예에서, 제 1 장착 부분(24)은 제 1 전기 연결기 베이스(156)를 포함한다. 제 1 전기 연결기 베이스(156)는 제 1 바디(42)에 한정된 왕래 공동(communication cavity)(158)에 고정된다. 제 1 커버 플레이트(44)는 왕래 공동(158)으로의 개구부(160)를 한정한다. 와이어웨이(wireway)(162)는 또한 제 1 전기 연결기 베이스(156)로부터 와이어들을 운반하기 위해 제 1 바디(42)에 한정된다. 복수의 포고 핀 연결기들(164), 예를 들어 스프링-장전된 전기 연결기들은 제 1 전기 연결기 베이스(156)에 의해 이동 가능하게 지지된다.

제 2 장착 부분(26)은 제 2 전기 연결기 베이스(166)를 포함한다. 제 2 전기 연결기 베이스(166)는 제 2 커버 플레이트(48)에서의 개구부(168)에 고정된다. 복수의 전기 수용부 단자들(170)은 제 2 전기 연결기 베이스(166)에 의해 지지된다. 제 1 및 제 2 장착 부분들(24, 26)이 운동학적으로 함께 결합되고 전 부하될 때, 전기 수용부 단자들(170)은 인터페이스(60)의 핀들(78)을 수용한다. 마찬가지로, 포고 핀 연결기들(164)은 인터페이스(60)의 핀들(78)과 접촉하여, 전력 또는 다른 전기 신호들은 핀들(78)을 통해 흐를 수 있다. 따라서, 전력, 통신 신호들, 또는 다른 신호들은 로봇 아암(R)으로부터 엔드 이펙터(EE)로 통과할 수 있고, 그 반대로도 이루어진다.

도 17 내지 도 32를 참조하면, 멸균 차단 조립체(222)를 이용하여 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들{예를 들어, 로봇 아암(R) 및 엔드 이펙터(EE)}를 운동학적으로 결합하기 위한 대안적인 장착 시스템(220)이 도시된다.

이 실시에에서, 로봇 아암(R)은 제 1 장착 부분(224)을 포함하고, 엔드 이펙터(EE)는 제 2 장착 부분(226)을 포함한다. 멸균 차단 조립체(222)는 수술 동안 로봇 아암(R)과 엔드 이펙터(EE) 사이에 차단부를 확립하기 위해 제 1 및 제 2 장착 부분들(224, 226) 사이에 위치된다.

도 18 및 도 19를 참조하면, 복수의 운동학적 결합기들은 제 1 및 제 2 장착 부분들(224, 226)을 운동학적으로 결합하는데 사용된다. 이 실시예에서, 운동학적 결합기들은 구체 볼들(228)이다. 볼들(228)은 제 1 및 제 2 복수의 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)에 안착된다. 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)은 볼들(228)을 수용하도록 크기를 갖고, 성형된다. 제 1 장착 부분(224)은 제 1 바디(242)와, 제 1 바디(242)에 고정된 제 1 커버 플레이트(248)를 포함한다. 제 1 복수의 용기들(230, 232, 234)은 제 1 바디(242)에 고정된다. 제 2 장착 부분(226)은 제 2 바디(246)를 포함한다. 제 2 복수의 용기들(236, 238, 240)은 제 2 바디(246)에 고정된다.

도 20을 참조하면, 제 1 복수의 용기들(230, 232, 234)은 원뿔형 구성을 갖는 접촉 표면(250)을 갖는 하나의 용기(230)(또한 원뿔 용기로 언급됨)를 포함한다. 다른 용기(232)는 V-형태의 그루브에 의해 제공된 한 쌍의 접촉 표면들(252)을 갖는다(또한 V-그루브형 용기로 언급됨). 또 다른 용기(234)는 평지를 포함하는 접촉 표면(254)을 갖는다(또한 평평한 용기로 언급됨). V-그루브형 용기의 접촉 표면들(252) 또는 평평한 용기의 접촉 표면(254)은 일반적으로 평평할 수 있거나, 오목할 수 있으며, 표면들(252, 254)은 볼들(228)과의 단일 접촉점을 초래하는 요면(concavity)을 갖는다. 몇몇 버전들에서, V-그루브형 용기의 접촉 표면들(252)은 고딕 아치의 형태이다.

제 2 복수의 용기들(236, 238, 240)은 원뿔형 구성들을 갖는 접촉 표면들(256)을 갖는 3개의 용기들(즉, 원뿔 용기들)을 포함한다. 3개의 볼들(228)은 대응하는 정렬된 쌍들의 용기들 사이에서, 즉 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 용기(230)에서 용기(236)로, 용기(232)에서 용기(238)로, 및 용기(234)에서 용기(240)로 포획된다.

용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)은 강철 또는 다른 적합하게 단단한 물질들로 형성될 수 있고, 바디들(242, 246)에 단단하게 연결된 개별적인 구성 요소들일 수 있거나, 바디들(242, 246)과 일체화될 수 있다. 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)은 장착 부분들(224, 226)에 일체화될 수 있거나, 그렇지 않으면 다수의 방식들로 장착 부분들(224, 226)에 부착될 수 있다.

장착 부분들(224, 226)이 그 사이에 위치된 멸균 차단 조립체(222)와 근사적인 최종 배향으로 모아질 때, 멸균 차단 조립체(222)의 볼들(228)은 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)에 자가 안착된다. 제 1 장착 부분(224)의 원뿔 용기, V-그루브형 용기, 및 평평한 용기는 각각 각각 3개, 2개 및 하나의 자유도를 제거한다. 따라서, 정확히 6개의 자유도가 제약된다. 아래에 추가로 기재된 다른 실시예들에서, 제 1 장착 부분(224)의 제 1 복수의 용기들(230, 232, 234) 각각은 볼들(228)과의 2개의 접촉점을 통해 2개의 자유도를 제거할 수 있다. 이들 경우들 중 어느 하나에서, 정확히 6개의 자유도는 정확히 6개의 접촉점을 통해, 예를 들어 각 자유도에 대해 하나의 접촉점을 통해 제약된다.

도 22 내지 도 26을 참조하면, 멸균 차단 조립체(222)는 보호 커버(258)를 포함한다. 보호 커버(258)는 인터페이스(260)와, 인터페이스(260)에 부착된 드레이프(262)를 포함한다. 드레이프(262)는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는다. 내부 표면은 수술 동안 로봇 아암(R)에 인접하게 위치된다. 이 실시예에서, 드레이프(262)는 일반적으로 로봇 아암(R)을 둘러 싸기 위해 로봇 아암(R)에 설치된다. 드레이프(262)는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나로 형성된다. 드레이프(262)는 초음파 용접, 테이프, 접착제 등에 의해 인터페이스(260)에 부착될 수 있다. 드레이프(262)는 인터페이스(260)에 부착되어, 천공부들이 존재하거나 밀봉되지 않는데, 즉 드레이프는 인터페이스(260)를 갖는 연속적인 차단부를 형성한다. 드레이프(62)는 다른 구성 요소들을 더 잘 예시하기 위해 도 17 내지 도 19와 도 24 내지 도 27에 존재하지 않는다.

도 25 및 도 26을 참조하면, 도시된 실시예에서, 인터페이스(260)는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 강성 물질로 형성된 래치 브라킷(263)을 포함한다. 래치 브라킷(263)은 주변부를 갖는 메인 벽(264)(도 26을 참조)과, 메인 벽(264)으로부터 연장하는 내부 벽(266)을 포함한다. 내부 벽(266)은 메인 벽(264)에 일반적으로 수직할 수 있다. 래치 브라킷(263)은 내부 벽(266)과 반대 방향으로 메인 벽(264)으로부터 연장하는 한 쌍의 래치들(265)(또한 도 23을 참조)을 포함한다. 래치들(265)은 래치 후크의 형태일 수 있다. 래치들(265)은 아래에 기재된 바와 같이 제 1 장착 부분(224)의 제 1 캐치(288)와 상호 작용하고, 이와 맞물린다.

인터페이스(260)는 주변 립(peripheral lip)(271)을 갖는 커버(269)를 더 포함한다. 커버(269)는 사출 몰딩된 플라스틱으로 형성될 수 있다. 주변 립(271)은 메인 벽(264) 위에 스냅 설치(snap-fits)되어, 커버(269)는 래치 브라킷(263)에 고정된다. 고정될 때, 커버(269)는 래치 브라킷(263)의 내부 벽(266)을 둘러싸는 외부 벽(273)을 포함한다. 커버(269)는 또한 벽(275)을 포함한다. 벽(275)은 외부 벽(273)의 베이스로부터 주변 립(271)으로 연장한다. 스냅 설치 연결 외에도, 커버(269)는 래치 브라킷(263)의 메인 벽(264)과 벽(275) 사이의 접착에 의해 래치 브라킷(263)에 고정될 수 있다. 밀봉부(미도시)는 차단부를 추가로 개선하기 위해 메인 벽(264)의 에지와 주변 립(271)의 내부 에지 사이에 위치될 수 있다.

주변 립(271)은, 드레이프(262)가 인터페이스(260)에 부착되는 부착 그루브(277)를 한정한다. 부착 그루브(277)는 예를 들어, 드레이프(262)의 탄성 밴드, 드레이프(262)용 테이프, 드레이프(262)의 스냅-링 등을 수용할 수 있다.

인터페이스(260)는 그 안에 일체화된 볼들(228)을 포함한다. 이 실시예에서, 볼들(228)은 래치 브라킷(263)의 메인 벽(264)에 한정된 볼 개구부들에 위치된다. 볼 개구부들은, 볼들(228) 각각의 부분이 메인 벽(264)의 어느 한 측면 상에서 돌출하도록 크기를 갖는다. 메인 벽(264)은 각 볼 개구부에서 멈춤부(stop)(279)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 멈춤부(279)는 메인 벽(264)의 방사상 안쪽으로 향하는 테이퍼링된(tapered) 표면이다. 테이퍼링된 표면은, 볼들(228)이 메인 벽(264)을 통해 완전히 통과하는 것을 방지하기 위해 볼들(228)의 직경보다 약간 작은 직경을 갖는 개구부를 한정한다(도 18을 참조).

조립 동안, 볼들(228)은 메인 벽(264)에서의 볼 개구부들로 하강한다. 멈춤부(279)는, 볼들(228)이 볼 개구부들을 통해 완전히 통과하는 것을 방지하면서, 여전히 볼들(228)의 부분이 메인 벽(264)을 지나 돌출하도록 한다. 커버(269)는 그런 후에 볼들(228)을 볼 개구부들에서의 적소에 유지하기 위해 래치 브라킷(263) 위에 스냅 설치된다. 커버(269)의 벽(275)은 볼들(228)의 직경보다 약간 더 작은 크기를 갖는 메인 벽(264)에서의 볼 개구부들과 동일 선상에 있는 복수의 2차 볼 개구부들(267)을 한정한다. 그 결과, 볼들(228)은 벽(275)과 메인 벽(264) 사이에 위치되게 유지하는 벽(275)을 지나 돌출할 수 있다.

메인 벽(264)은 볼 개구부들을 더 한정하는 복수의 카운터 보어들(counterbores)(284)을 갖는다. 카운터 보어들(284)은, 볼들(228)이 볼 개구부들에 안착될 수 있도록 볼들(228) 각각보다 약간 더 큰 직경을 갖게 크기를 갖는다. 카운터 보어들(284)은, 또한 o-링과 같은 밀봉부들(281)이 볼들(228) 주위에 그리고 메인 벽(264)에 대해 밀봉하기 위해 카운터 보어들(284)에 위치될 수 있도록 크기를 갖는다. 도시된 바와 같이, 2개의 밀봉부들(281)은 각 카운터 보어들(284)에 위치된다(또한 도 18을 참조). 밀봉부들(281)은 밀봉부들(281) 위에 위치되는 벽(275)으로 인해 적소에 유지된다. 벽(275)은 차단부를 더 개선하기 위해 각 쌍의 밀봉부들(281) 중 하나와 맞물린다.

밀봉부들(281)은 탄성적이어서, 볼들(228)은 볼 개구부들에서 약간 측면으로 이동할 수 있는데, 예를 들어, 볼들(228)은 볼 개구부들에서의 측면 이동으로부터 제약되지 않는다. 그 결과, 볼들(228) 사이의 거리는 조정, 예를 들어 증가 또는 감소할 수 있어서, 볼들(228)은 특히, 제 2 복수의 용기들(236, 238, 240) 각각이 서로에 대해 적소에 단단히 고정되는 원뿔형 구성들을 가질 때 용기들(230, 232,234, 236, 238, 240)에 적절히 안착된다. 볼들(228)이 측면으로 조정할 수 있는 능력으로 인해, 볼들(228)은 원뿔형 용기들에 깔끔하게 설치할 수 있어서, 이를 통해 볼들(228)과의 3개의 접촉점을 가능하게 한다.

위에 기재된 바와 같이, 볼들(228)은 제 1 및 제 2 장착 부분들(224, 226)을 운동학적으로 결합하기 위해 제 1 및 제 2 복수의 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)에서 수용을 위해 배치된다. 볼들(228)은, 차단부가 인터페이스(260)를 통한 오염물의 이주를 위한 잠재성을 감소시키기 위해 메인 벽(264)과 볼들(228) 사이에 파손되지 않은 상태로 남아있도록 위치된다. 따라서, 드레이프(262) 및 인터페이스(260)는 로봇 아암(R)으로부터 멸균장(S)으로의 오염물의 이주에 대한 연속적인 차단부를 제공한다.

이 실시예에서, 볼들(228)은 연마된 부식 방지 표면들을 가져, 특정한 부하 하에, 장착 부분들(224, 226)을 위치 지정하는데 있어서의 초미세 반복 능력이 달성될 수 있다. 볼들(228)은 세라믹, 스테인리스 스틸, 또는 다른 적합한 물질들로 형성될 수 있다. 볼들(228)은 실리콘 카바이드 또는 텅스텐 카바이드로 형성될 수 있다. 볼들(228)은 예를 들어 천5백만분의 1 인치 미만의 매우 빡빡한 허용 오차로 정밀 가공될 수 있다.

인터페이스(260)는 도 24에 도시된 바와 같이, 커버(269)에 내장된 복수의 전기 단자들을 포함한다. 이 실시예에서, 전기 단자들은 인터페이스(260)의 커버(269)에 인서트 몰딩될 수 있는 핀들(278)이다. 핀들(278)은 커버(269)의 연결기 부분(274)에 위치된다. 연결기 부분(274)은 래치 브라킷(263)에서의 애퍼처(276)를 부분적으로 통과한다. 연결기 부분(274)은 인터페이스(260)를 통해 오염물이 이주할 잠재성을 감소하기 위해 애퍼처(276)에 프레스 설치(press fit)될 수 있다. 주변 밀봉부(미도시)는 인터페이스(260)를 통해 오염물이 이주할 잠재성을 더 감소하기 위해 연결기 부분(274) 및 애퍼처(276)에서의 메인 벽(264)에 대해 밀봉하도록 또한 존재할 수 있다. 핀들(278)은 멸균 차단 조립체(222)를 가로질러 전기 전력/신호를 전달한다.

도 18 내지 도 20을 참조하면, 제 1 장착 부분(224)은 제 1 캐치(288)를 포함한다. 이 실시예에서, 제 1 캐치(288)는 슬라이딩 캐치 플레이트이다. 제 1 캐치(288)는 한 쌍의 이격된 애퍼처들(289)을 한정한다(도 20). 제 1 캐치(288)는 제 1 바디(242)에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 제 1 바디(242)는 순방향 벽(285)을 포함한다. 커버 플레이트(293)는 캐치 가이드 오목부(287)를 한정하기 위해 순방향 벽(285)에 장착된다. 제 1 캐치(288)는 캐치 가이드 오목부(287)에서 슬라이딩한다.

하나 이상의 압축 스프링들(291)은 제 1 캐치(288)를 위쪽으로 편향하여, 제 1 캐치(288)의 상부 에지는 캐치 가이드 오목부(287)를 한정하는 순방향 벽(285)의 아래쪽으로 향하는 에지와 접촉한다. 압축 스프링들(291)은 제 1 캐치(288)의 하부 에지와, 캐치 가이드 오목부(287)를 한정하는 순방향 벽(285)의 대향하는 위쪽으로 향하는 에지 사이에서 작용한다.

순방향 벽(285)은 또한 래치 애퍼처(295)를 한정하고, 래치들(265)은 래치 애퍼처(295)를 통해 제 1 캐치(288)와 맞물릴 수 있다. 정상 상태에서, 애퍼처들(289)은 도 20에 도시된 바와 같이, 래치 애퍼처(295)와 단지 부분적으로 정렬된다. 여전히, 애퍼처들(289)의 충분히 부분은 제 1 캐치(288)와 맞물리기 위해 래치들(265)에 대한 래치 애퍼처(295)를 통해 노출된다.

각 래치들(265)은 애퍼처들(289)의 노출된 부분 내에 설치하도록 크기를 갖는 전방 표면으로 테이퍼링되는 헤드(297)를 갖는다. 각 헤드(297)의 전방 표면들이 애퍼처들(289)의 노출된 부분으로 그리고 이를 통해 이동할 때, 헤드(297)의 테이퍼링된 표면은, 헤드(297)가 애퍼처들(289)을 통해 완전히 이동할 때까지 압축 스프링들(291)의 편향에 대해 아래쪽으로 제 1 캐치(288)를 캐밍한다. 일단 헤드들(297)이 애퍼처들(289)을 통해 완전히 통과하였으면, 제 1 캐치(288)는 압축 스프링들(291)의 편향 하에서 각 헤드들(297)에 의해 한정된 래치 오목부(299)로 아래쪽으로 슬라이딩한다. 이것은 래치 브라킷(263)을 유지하고, 확장에 의해 전체 멸균 차단 조립체(222)를 제 1 바디(242) 상에 유지한다.

이러한 래치/캐치 배치는 인터페이스(260)가 그 사이에 어떠한 경사짐을 요구하지 않고도 제 1 바디(242)와 맞물리도록 한다. 즉, 인터페이스(260)는 인터페이스(260)의 단독 병진 또는 선형 이동에 의해 제 1 바디(242)와의 맞물림부로 압착될 수 있다. 이것은 제 1 바디(242) 및 제 2 바디(246) 상의 대응하는 전기 연결기들(251, 257)과의 핀들(278)의 맞물림을 추가로 용이하게 한다. 래치들(265) 및 제 1 캐치(288)가 역전될 수 있거나, 래치들(265) 및 제 1 캐치(288)가 캐치들(265) 및 제 1 래치(288)로서 언급될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.

엑추에이터(actuator)(301)는 제 1 바디로부터 래치 브라킷(263)을 해제하는데 사용된다. 엑추에이터(301)는 제 1 캐치(288)에 고정된다. 이 실시예에서, 엑추에이터(301)는 U-형상을 갖고, 압축 스프링들(291)의 편향에 대해 제 1 캐치(288)를 아래쪽으로 이동하기 위해 엑추에이터(301)를 아래쪽으로 압착함으로써 작동될 수 있어서, 래치들(265)의 헤드들(297)은 애퍼처들(289) 및 래치 애퍼처(295)를 통해 뒤로 잡아당겨질 수 있다.

도 19를 참조하면, 인터페이스(260)가 제 1 바디(242)에 의해 지지되면서, 제 2 바디(246)는 인터페이스(260)와 맞물릴 준비가 된다. 래치 후크(283)는 제 2 바디(246)에 고정될 수 있는 제 2 캐치(306)와 쉽게 맞물리도록 위치된다{또는 캐치 후크(283) 및 제 2 래치(306)로서 언급될 수 있다}. 래치 후크(283)는 래치 브라킷(263)에 의해 선회적으로 지지된다. 토션 스프링(도 26에 번호가 매겨지지 않음)은 래치 후크(283)를 제 2 캐치(306)와의 맞물림부로 편향한다.

제 2 캐치(306)는 제 2 바디(246)에 고정된 D-형상의 로드이고, 래치 후크(283)와 맞물리도록 성형된다. 제 2 바디(246)는, 래치 후크(283)가 제 2 캐치(306)와 맞물릴 때까지 인터페이스(260) 상에 간단히 압착된다. 더 구체적으로, 제 2 바디(246)가 인터페이스(260) 상에 압착될 때, 제 2 캐치(306)는 래치 후크(283)의 테이퍼링된 면에 대해 압착하여, 도 19에 도시된 바와 같이 래치 후크(283)에서의 오목부가 제 2 캐치(306)와 정렬할 때까지 래치 후크(283)가 토션 스프링의 편향에 대해 위쪽으로 선회하도록 하고, 이 때 토션 스프링은 제 2 캐치(306) 위에 래치 후크(283)를 강제로 밀어낸다. 이제 장착 시스템(220)은 사용을 위해 전 부하되고 제조될 준비가 된다. 이 상태에서, 장착 시스템(220)은 전 부하 이전에 로봇 아암(R)에 엔드 이펙터(EE)를 지지하기 위해 지지 메커니즘으로서 작용한다.

도 25 내지 도 27을 참조하면, 전 부하 메커니즘(286)은 일단 근사 최종 배향으로 모아지면 장착 부분들(224, 226)을 적소에 함께 클램핑한다. 전 부하 요소는 인터페이스(260)에 위치된다. 이 실시예에서, 전 부하 요소는 연장된 부하 부재(280)이다. 부하 부재(280)는 인터페이스(260)에 이동 가능하게 지지된다. 부하 부재(280)는 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 부하 부재(280)는 스테인리스 스틸, 케블라 조성물, 또는 다른 적합하게 단단한 물질들로 형성될 수 있다. 부하 부재(280)는 일단부 근처의 애퍼처(282)와, 대향 단부에 인접한 래치 후크(283)를 한정한다.

전 부하 힘은 부하 부재(280)에 인가된다. 전 부하 힘은 운동학적 결합 및 연관된 특성들이 유지되도록 운동학적 결합을 통해 예상된 부하를 초과하도록 크기를 갖는다.

부하 부재(280)는 래치 브라킷(263)에 의해 이동 가능하게 지지된다. 특히, 부하 부재(280)는 래치 브라킷(263)에 대해 부하받지 않은 위치로부터 부하받은 위치로 이동할 수 있다. 부하받지 않은 위치에서, 래치 후크(283)는 제 2 캐치(306)와 맞물리도록 위치된다. 부하받은 위치에서, 부하 부재(280)는 장착 시스템(220)을 부하받게 하기 위해 래치 브라킷(263)쪽으로 강제로 밀어지게 된다.

전 부하 메커니즘(286)은 텐셔너(318)(도 26)와, 텐셔너(318)에 결합된 스프링 컵(305)을 더 포함한다. 텐셔너(318)는 한 쌍의 동심 내부 및 외부 튜브들(307, 309) 내부에 설치된 캠 샤프트(328)를 포함한다. 튜브들(307, 309)은 중공 및 원통형이다. 튜브들(307, 309)은 스프링 컵(305)에 대한 병진 이동으로부터 고정되어, 튜브들(307, 309)은 병진 이동으로 이동하여, 스프링 컵(305)도 그렇게 이루어진다.

스프링 컵(305)은 외부 튜브(309)를 수용하도록 크기를 갖는 제 1 컵 개구부(311)(도 25)를 한정한다. 제 1 컵 개구부(311)와 마주보게, 스프링 컵(305)은 외부 튜브(309)를 수용하도록 크기를 갖는 스프링 컵 카운터 보어(315)(도 25)를 한정한다. 외부 튜브(309)는 제 1 컵 개구부(311) 및 스프링 컵 카운터 보어(315)에 압착 설치될 수 있어서, 외부 튜브(309)는 스프링 컵(305)에 대해 회전할 수 없거나, 외부 튜브(309)는 그 안에 회전하도록 할 수 있지만, 스프링 컵(305)에 대해 병진 이동으로 이동하는 것으로부터 고정될 수 있다. 외부 튜브(309)는 부하 부재(280)의 애퍼처(282)를 통과한다.

래치 후크(283)는 스프링 컵(305)에서의 중앙 개구부를 지나 돌출한다. 래치 후크(283)는 또한 제 2 바디(246)의 제 2 캐치(306)에 도달하기 위해 외부 벽(273)의 상부에서의 중앙 개구부를 지나 돌출한다. 스프링 컵(305)은, 스프링 컵(305)이 외부 벽(273)의 상부에서의 중앙 개구부를 통과할 수 없도록 크기를 갖는다. 스프링 컵(305) 및 외부 벽(273)은, 래치 후크(283)가 아래에 추가로 기재된 바와 같이 해제될 때 서로 부하받지 않는 상태로 세척하도록 구성된 챔퍼형(chamfered) 표면들을 갖는다.

캠 샤프트(328)는 래치 브라킷(263)의 내부 벽(266)에 의해 회전을 위해 지지된다. 내부 벽(266)은 한 쌍의 관통 보어들(301)(도 26)을 한정한다. 한 쌍의 부싱들(338)은 관통 보어들(301)에 압착 설치되고, 캠 샤프트(328)의 외부 원통형 섹션들(334)을 회전 가능하게 지지한다. 그 결과, 캠 샤프트(328)는 장력을 받는 위치와 장력을 받지 않는 위치 사이에서 래치 브라킷(263)에 대해 회전할 수 있다. 캠 샤프트(328)는 중간의 원통형 섹션(336)에 의해 분리된 한 쌍의 캠 섹션들(340)을 포함한다. 캠 섹션들(340)은 내부 튜브(307)의 내부 직경보다 약간 더 작은 외부 직경을 갖는다. 캠 샤프트(328)의 원통형 섹션들(336)은 캠 섹션들(340)보다 더 작은 직경을 가져, 캠 샤프트(328)가 회전할 때 캐밍 작용을 생성한다.

내부 및 외부 튜브들(307, 309) 각각은 관통 보어들(301) 사이에서 내부 벽(266)의 대향 섹션들 양단의 길이보다 작은 길이를 갖는다. 그 결과, 내부 및 외부 튜브들(307, 309)은 내부 벽(266)에 대해 병진 이동으로 이동할 수 있다. 캠 샤프트(328)가 회전할 때, 내부 및 외부 튜브들(307, 309)은 메인 벽(264)쪽으로 및 이로부터 멀어지는 캠 샤프트(328)의 캠 작용 하에서 이동한다. 이러한 이동은, 일단 래치 후크(283)가 제 2 캐치(306)와 맞물렸으면 부하 부재(280)를 부하받게 하는데 필요한 전 부하를 제공한다.

텐셔너(318)는 또한 캠 샤프트(328)에 회전 가능하게 고정된 레버(346)를 포함한다. 레버(346)는, 레버(346)가 회전할 때 캠 샤프트(328)가 회전하도록 캠 샤프트(328)의 D-형상의 부분을 수용하기 위해 D-형상의 보어를 갖는 보스(boss)(348)를 포함한다. 패스너(번호가 매겨지지 않음)는 레버(346)를 캠 샤프트(328)에 고정하기 위해 캠 샤프트(328)의 나사산 형성된(threaded) 단부와 맞물린다. 캠 샤프트(328)는 부하받지 않은 위치와 부하받은 위치 사이에서 이동하기 위해 적어도 90도로 회전한다. 물론, 그 사이의 다른 위치들은 부하 부재(280) 상에 장력을 위치시킬 수 있고, 원하는 전 부하 힘을 인가하는데 적합할 수 있다.

레버(346)는, 캠 샤프트(328)가 원하는 위치, 예를 들어 부하받은 위치에 위치될 때 로킹될 수 있다. 부하받은 위치에서, 전 부하 인장력은 부하 부재(280)에 인가된다. 전 부하 힘을 인가한 후에 레버(346)를 로킹함으로써, 전 부하 힘은 운동학적 결합을 유지하기 위해 로봇 아암(R) 및 엔드 이펙터(EE)의 이용 동안 연속적으로 인가된다. 전 부하 메커니즘(286)은 차단부를 관통하지 않고도 멸균 차단 조립체(222) 양단에 전 부하 힘을 전달한다.

텐셔너(318)는 벨레빌(Belleville) 스프링과 같은 원뿔형 디스크 스프링(350)을 통해 부하 부재(280)에 전 부하 힘을 인가한다. 디스크 스프링(350)은 전 부하 힘과 동일한 힘을 부하 부재(280)에 인가한다. 디스크 스프링(350)은 스프링 컵(305)과 부하 부재(280)의 숄더(317) 사이에서 작용한다. 특히, 레버(346)가 회전할 때, 캠 샤프트(328)는 회전하고, 캠 섹션들(340)은 내부 및 외부 튜브들(307, 309)을 이동하고, 확장에 의해 스프링 컵(305)을 래치 후크(283){이제 제 2 캐치(306)와 맞물리는}로부터 멀어지게 이동한다. 내부 및 외부 튜브들(307, 309)은 또한 애퍼처(282)에서의 이동으로 인해 부하 부재(280)에 대해 이동할 수 있고, 이것은 그러한 이동을 위해 수용하도록 연장된다. 부하 부재(280)에 대한 스프링 컵(305)의 이동은 디스크 스프링(350)을 압축하고, 숄더(317)를 통해 부하 부재(280) 상에 전 부하 힘을 인가한다.

볼들(228)이 제 1 및 제 2 복수의 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)과 정렬되기 때문에, 일단 전 부하 힘이 인가되면, 볼들(228)은 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)에 안착된다. 일단 안착되면, 볼들(228)의 위치들은 고정되고, 제 1 및 제 2 복수의 용기들(230, 232, 234, 236, 238, 240)의 위치들은 서로에 대해 고정된다. 그 결과, 제 1 및 제 2 장착 부분들(224, 226)은 멸균 차단 조립체(222)를 관통하지 않고도 운동학적으로 함께 결합된다.

래치 후크(283)의 해제는 래치 후크(283)를 제 2 캐치(306)로부터 위쪽으로 강제로 밀어냄으로써 용이하게 된다. 이것은 부하받지 않은 위치에 있을 때 레버(346)를 추가로 반시계 방향으로 회전함으로써 달성된다. 이러한 이동은, 캠 샤프트(328)가 제 2 래치(306)로부터 래치 후크(283)를 해제하기 위해 스프링 컵(305) 및 래치 후크(283)를 선회하기 위해 스프링 컵(305)에 한정된 제 2 컵 개구부(313)와 상호 작용하도록 한다.

제 2 컵 개구부(313)는 외부 튜브(309)보다 작지만, 캠 샤프트(328)의 편심 부분(325)을 수용할 정도로 충분히 크다. 제 2 컵 개구부(313)는 도 26a에 도시된 바와 같이 편심 형상을 갖고, 부하받지 않은 위치에서 편심 부분(325)이 도 26a에서 직선으로 표시된 장소에 놓이도록 크기를 갖는다. 이 위치로부터, 편심 부분(325)이 레버(346)를 통해 추가로 반시계 방향으로 회전할 때, 편심 부분(325)은 스프링 컵(305)의 선회를 야기하는 방식으로 스프링 컵(305)과 맞물린다. 더 구체적으로, 편심 부분(325)이 제 2 컵 개구부(313)의 치수가 주어지면 추가로 반시계 방향으로 회전하는 것으로부터 제약되기 때문에(도 26a에서 볼 때), 레버(346)의 추가 반시계 방향 운동은 외부 벽(273)에 대해 스프링 컵(305)을 선회하고, 이를 통해 래치 후크(283)를 제 2 캐치(306)로부터 위쪽으로 이동한다. 부하받은 위치에서, 편심 부분(325)은 도 26a에서의 점선으로 표시된 장소에 놓인다.

도 19는 멸균 차단 조립체(222)를 통해 이루어질 수 있는 전기 전력 및/또는 다른 신호 연결들을 도시한다. 이들 연결들은 인터페이스(260)에 내장된 핀들(278)을 이용한다. 이들 핀들(278)은 제 1 및 제 2 장착 부분들(224, 226)에 부착된 전기 연결기들(251, 257)과 전기적으로 상호 연결한다.

이 실시예에서, 제 1 장착 부분(224)은 제 1 전기 연결기(251)를 포함한다. 제 1 전기 연결기(251)는 제 1 바디(242)에 대해 부유할 수 있다. 제 2 장착 부분(226)은 제 2 전기 연결기(257)를 포함한다. 제 2 전기 연결기(257)는 또한 제 2 바디(246)에 대해 부유한다. 제 1 및 제 2 장착 부분들(224, 226)이 운동학적으로 함께 결합되고 전 부하받을 때, 전기 연결기들(251, 257)은 핀들(278)을 수용하여, 전력 또는 다른 전기 신호들은 핀들(278)을 통해 흐를 수 있다. 따라서, 전력, 통신 신호들, 또는 다른 신호들은 로봇 아암(R)으로부터 엔드 이펙터(EE)로 통과할 수 있고, 그 반대로도 이루어진다.

도 32는 멸균 장착 조립체(222)를 먼저 제 1 장착 부분(224){로봇 아암(R)에 고정된}에 부착하는 단계, 그런 후에 제 2 장착 부분(226){엔드 이펙터(EE)와 일체화되게 점선으로 도시됨}을 멸균 차단 조립체(222)에 부착하는 단계, 그런 후에 장착 시스템(220)을 부하받게 하기 위해 레버(346)를 아래로 선회하는 단계, 및 제 1 장착 부분(224)과 제 2 장착 부분(226) 사이의 위치 지정을 유지하는데 필요한 전 부하 힘을 인가하는 단계를 도시한다.

도 33 내지 도 47을 참조하면, 멸균 차단 조립체(422)를 이용하여 제 1 및 제 2 수술용 구성 요소들{예를 들어, 로봇 아암(R) 및 엔드 이펙터(EE)}을 운동학적으로 결합하기 위한 다른 대안적인 장착 시스템이 도시된다.

도 33 내지 도 36을 참조하면, 이전의 실시예들의 것과 유사한 복수의 운동학적 결합기들은 엔드 이펙터(EE)를 로봇 아암(R)에 운동학적으로 결합하는데 사용된다. 이 실시예에서, 운동학적 결합기들은 구체 볼들(428)이다. 볼들(428)은 제 1 및 제 2 복수의 용기들(432, 438)(도 36에 도시된 한 쌍)에 안착된다. 용기들(432, 438)은 이전에 기재된 바와 같이 볼들(428)을 수용하도록 크기를 갖고, 성형된다. 제 1 복수의 용기들(432)은 로봇 아암(R)의 제 1 장착 부분(424)에 고정되고, 제 2 복수의 용기들(438)은 엔드 이펙터(EE)의 제 2 장착 부분(426)에 고정된다.

제 1 복수의 용기들(432)은 3개의 용기들(도 36에 하나만 도시됨)을 포함한다. 제 1 복수의 용기들(432) 각각은 V-형상의 그루브 또는 고딕 아치에 의해 제공된 한 쌍의 접촉 표면들(452)을 갖는다(또한, V-그루브형 용기들로 언급됨). 제 2 복수의 용기들(438)은 3개의 용기들(도 36에 하나만 도시됨)을 포함한다. 제 2 복수의 용기들 각각은 원뿔형 구성(즉, 원뿔 용기들)을 갖는 접촉 표면(456)을 갖는다. 3개의 볼들(428)은 대응하는 정렬된 쌍들의 용기들(432, 438) 사이에서 포획된다.

로봇 아암(R) 및 엔드 이펙터(EE)의 장착 부분들(424, 426)이 그 사이에 위치된 멸균 차단 조립체(422)와 근사 최종 배향으로 모아질 때, 멸균 차단 조립체(422)의 볼들(428)은 용기들(432, 438)에 자가 안착되어, 이전 실시예들에 기재된 바와 같이, 정확히 6개의 자유도가 제약된다.

멸균 차단 조립체(422)는 보호 커버(458)를 포함한다. 보호 커버(458)는 인터페이스(460)와, 인터페이스(460)에 부착된 드레이프(462)를 포함한다. 드레이프(462)는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는다. 내부 표면은 수술 동안 로봇 아암(R)에 인접하게 위치된다. 드레이프(462)는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 또는 다른 적합한 물질들 중 적어도 하나로 형성된다. 드레이프(462)는 초음파 용접, 테이프, 접착제 등에 의해 인터페이스(460)에 직접 부착될 수 있다.

도시된 실시예에서, 드레이프(462)는 인터페이스(460)와 맞물리는 링(468)을 포함한다. 링(468)은 개구부를 한정한다. 도시된 실시예에서, 링(468)은 스냅-링이다. 드레이프(462)의 연약한 부분은 초음파 용접, 테이프, 접착제 등에 의해 개구부를 둘러싸도록 스냅-링(468)에 부착된다. 로봇 아암(R)을 드레이핑할 때, 스냅-링(468)(이에 부착된 연약한 부분을 갖는)은, 인터페이스(460)가 로봇 아암(R)의 제 1 장착 부분(424)에 장착되기 전에 인터페이스(460)에 먼저 스냅 설치된다. 인터페이스(460)는 스냅-링(468)에서의 개구부에 설치된다. 일단 스냅-링(468)이 인터페이스(460)에 스냅 설치되면, 인터페이스(460)는 로봇 아암(R)의 제 1 장착 부분(424)에 장착된다. 드레이프(462)는 인터페이스(460)에 부착되어, 천공부들이 존재하지 않거나 밀봉되지 않는데, 즉 드레이프(462)는 스냅-링(468) 또는 다른 유사한 부착 메커니즘을 통해 인터페이스(460)를 갖는 연속적인 차단부를 형성한다. 드레이프(462)는 다른 구성 요소들을 더 잘 예시하기 위해 여러 도면들에 존재하지 않는다.

도 36 및 도 37을 참조하면, 도시된 실시예에서, 인터페이스(460)는 커버(469)에 고정되는 후방 플레이트 조립체(459)를 포함한다. 후방 플레이트 조립체(459)는 2개의 개별적인 구성 요소들, 즉 패스너들에 의해 커버(469)에 장착되는 후방 링 플레이트(461)와, 후방 링 플레이트(461)와 커버(469) 사이에서 포획되는 후방 커버 플레이트(467)로 형성된다.

도 38 및 도 39를 참조하면, 인터페이스(460)는 래치 조립체(463)를 더 포함한다. 래치 조립체(463)는 이격된 내부 벽들(466)을 갖는 래치 브라킷(464)을 포함한다. 한 쌍의 래치들(465)은 이격된 내부 벽들(466)에 의해 래치 브라킷(464)에 한정된 진행 통로(travel passage) 내에 유지된다.

후방 커버 플레이트(467)는 래치 브라킷(464)에 고정되고(예를 들어, 패스너들을 통해), 래치들(465)을 위한 진행 통로를 추가로 한정하기 위해 래치 브라킷(464)으로부터 이격된다. 각 래치들(465)은 진행 통로에서 포획된다. 스프링과 같은 한 쌍의 편향 부재들(B)은 래치들(465)을 서로를 향해 편향시킨다. 편향 부재들(B)은 내부 벽들(466)과 래치들(465) 사이에서 작용한다. 이 실시예에서, 래치들(465)은 아래에 기재되는 바와 같이 제 1 장착 부분(424)의 제 1 캐치(488)와 맞물리기 위해 아치형 오목부들(도 46을 참조)을 갖는 래치 플레이트의 형태이다.

커버(469)는 주변 립(471)을 갖는다. 커버(469)는 사출 몰딩된 플라스틱 또는 금속으로 형성될 수 있다. 주변 립(471)은 후방 플레이트 조립체(459) 주위에 고정된다. 커버(469)는 외부 벽(473) 및 벽(475)을 포함한다. 벽(475)은 외부 벽(473)의 베이스로부터 주변 립(471)으로 연장한다. 밀봉부들(미도시)은 차단부를 더 개선하기 위해 커버(469)와 후방 플레이트 조립체(459) 사이에 위치될 수 있다.

인터페이스(460)는 그 안에 일체화된 볼들(428)을 포함한다. 이 실시예에서, 볼들(428)은 커버(469) 및 후방 링 플레이트(461)에 한정된 볼 개구부들에 위치된다. 볼 개구부들은, 각 볼들(428)의 부분이 용기들(432, 438)과 맞물리기 위해 후방 링 플레이트(461) 및 커버(469)의 벽(475)으로부터 밖으로 돌출하도록 크기를 갖는다. 단면에 있어서 X-형상을 갖는 밀봉부들은 볼 개구부들에 볼들(428)을 유지하고, 볼들(428) 주위에 멸균 차단부를 제공하면서, 여전히 볼 개구부들 내의 볼들(428)의 측면 이동을 허용한다.

위에 기재된 바와 같이, 볼들(428)은 장착 부분들(424, 426)을 운동학적으로 결합하기 위해 용기들(432, 438)에서의 수용을 위해 배치된다. 볼들(428)은, 차단부가 인터페이스(460)를 통한 오염물의 이주에 대한 잠재성을 감소시키기 위해 후방 링 플레이트(461)와 볼들(428) 사이에서 파손되지 않은 상태로 유지하도록 위치된다. 따라서, 드레이프(462) 및 인터페이스(460)는 로봇 아암(R)으로부터 멸균장(S)으로의 오염물의 이주에 대한 연속적인 차단부를 제공한다.

이 실시예에서, 볼들(428)은 연마된 부식 방지 표면들을 가져, 특정한 부하 하에, 장착 부분들(424, 426)을 위치 지정하는데 있어서의 초미세 반복 능력이 달성될 수 있다. 볼들(428)은 세라믹, 스테인리스 스틸, 또는 다른 적합한 물질들로 형성될 수 있다. 볼들(428)은 실리콘 카바이드 또는 텅스텐 카바이드로 형성될 수 있다. 볼들(428)은 예를 들어 천5백만분의 1 인치 미만의 매우 빡빡한 허용 오차로 정밀 가공될 수 있다.

제 1 장착 부분(424)은 제 1 캐치(488)를 포함한다. 이 실시예에서, 제 1 캐치(488)는 헤드(497)와, 헤드(497)에 근접한 그루브(498)를 갖는 캐치 포스트이다. 래치들(465)은 그루브(498)에서의 제 1 캐치(488)와 맞물린다. 후방 커버 플레이트(467)는 래치 애퍼처(495)를 한정하고, 헤드(497)는 래치 애퍼처(495)를 통해 래치들(465)과 맞물릴 수 있다. 헤드(497)는 래치들(465)과 맞물리도록 테이퍼링된다. 더 구체적으로, 헤드(497)는 정상 위치들로부터 래치들(465)을 이격하도록 테이퍼링된다(도 38을 참조). 헤드(497)가 래치들(465) 사이에서 이동할 때, 헤드(497)의 테이퍼링된 표면은, 헤드(497)가 래치들(465)을 완전히 지나 이동할 때까지 편향 부재들(B)의 편향에 대해 래치들(465)을 확산한다. 일단 헤드(497)가 래치들(465)을 지나갈 때, 래치들(465)은 멸균 차단 조립체(422)를 제 1 장착 부분(424) 상에 유지하기 위해 그루브(498)로 슬라이딩한다. 래치들(465)의 제 1 쌍에 의해 제 1 캐치(488)의 점진적인 맞물림은 도 38 및 도 39에 도시된다.

이러한 래치/캐치 배치는, 인터페이스(460)가 그 사이의 어떠한 경사짐을 요구하지 않고도 제 1 장착 부분(424)과 맞물리도록 한다. 즉, 인터페이스(460)는 인터페이스(460)의 단독 길이 방향 또는 선형 이동에 의해 제 1 장착 부분(424)과의 맞물림부로 압착될 수 있다.

도 40 및 도 41을 참조하면, 인터페이스(460)가 제 1 장착 부분(424)에 의해 지지되면서, 엔드 이펙터(EE)는 이제 인터페이스(460)와 맞물릴 수 있다. 제 1 캐치(488)와 유사하게 성형된 제 2 캐치(483)는 제 2 장착 부분(426)에 고정된 래치들(506)의 제 2 쌍과 쉽게 맞물리도록 위치된다. 제 2 캐치(483) 및 래치들(506)의 제 2 쌍의 동작 및 기능은 제 1 캐치(488) 및 래치들(465)의 제 1 쌍과 유사하고, 구체적으로 기재되지 않지만, 도 40 및 도 41에 점차 도시된다. 엔드 이펙터(EE)에 부착되는 제 2 장착 부분(426)은, 도 41에 도시된 바와 같이 제 2 캐치(483)가 래치들(506)의 제 2 쌍과 맞물릴 때까지 인터페이스(460) 상에 간단히 압착된다. 이제 장착 시스템은 사용을 위해 전 부하받고 제조될 준비가 된다. 이 상태에서, 장착 시스템은 전 부하 이전에 로봇 아암(R) 상에 엔드 이펙터(EE)를 지지하기 위해 지지 메커니즘으로서 작용한다.

도 36 및 도 42 내지 도 45를 참조하면, 전 부하 메커니즘(486)은 일단 근사 최종 배향으로 모아지면 장착 부분들(424, 426)을 적소에서 함께 클램핑한다. 전 부하 요소는 인터페이스(460)에 위치된다. 이 실시예에서, 전 부하 요소는 연장된 부하 부재(480)이다. 부하 부재(480)는 인터페이스(460)에 이동 가능하게 지지된다. 부하 부재(480)는 제 1 및 제 2 단부들을 갖는다. 부하 부재(480)는 스테인리스 스틸, 케블라 조성물, 또는 다른 적합하게 단단한 물질들로 형성될 수 있다. 부하 부재(480)는 일단부 근처의 플랜지(482)와, 대향 단부에 인접한 제 2 캐치(483)를 포함한다.

전 부하 힘은 부하 부재(480)에 인가된다. 전 부하 힘은 운동학적 결합 및 연관된 특성들이 유지되도록 운동학적 결합을 통해 예상된 부하를 초과하도록 크기를 갖는다.

부하 부재(480)는 커버(469)와 후방 플레이트 조립체(459) 사이에서 이동 가능하게 포획된다. 특히, 부하 부재(480)는 커버(469) 및 후방 플레이트 조립체(459)에 대해 부하받지 않는 위치로부터 부하받은 위치로 이동할 수 있다. 부하받지 않은 위치에서, 제 2 캐치(483)는 래치들(506)의 제 2 쌍과 맞물릴 수 있다. 부하받은 위치에서, 부하 부재(480)는 장착 시스템을 부하받게 하기 위해 후방 플레이트 조립체(459)쪽으로 강제로 밀어지게 된다.

가이드 블록들(455)은 커버 플레이트(453) 및 래치 브라킷(464)과 상호 연결한다. 더 구체적으로, 가이드 블록들(455)은 래치 브라킷(464)과 맞물리기 위해 패스너들이 통과하는 보어들을 한정한다. 가이드 블록들(455)은 래치 브라킷(464)으로부터 커버 플레이트(453)를 이격시키도록 배치된다. 그 결과, 내부 공간은, 부하 부재(480)가 전 부하 동안 이동될 수 있는 인터페이스(460)에 제공된다.

전 부하 메커니즘(486)은 스프링 플레이트(505) 및, 부하 부재(480)의 플랜지(482)와 스프링 플레이트(505) 사이에 배치된 벨레빌 스프링과 같은 원뿔형 디스크 스프링(550)을 더 포함한다. 스프링 플레이트(505)는 부하 부재(480)를 수용하도록 크기를 갖는 제 1 개구부(511)(도 42를 참조)를 한정한다. 디스크 스프링(550)은 또한 부하 부재(480)를 수용하도록 크기를 갖는 제 2 개구부(513)를 한정한다. 스냅-링은 스프링 플레이트(505) 및 디스크 스프링(550)을 부하 부재(480)에 고정한다.

전 부하 메커니즘(486)은 또한 작동될 때, 장착 시스템을 부하받게 하기 위해 부하 부재(480)를 후방 플레이트 조립체(459)쪽으로 강제로 밀어내도록 구성된 텐셔너를 포함한다. 텐셔너는 커버(469)에 대한 회전을 위해 지지된 캠 샤프트(528)를 포함한다(도 44를 참조). 텐셔너는 또한 한 쌍의 장력 부재들(551)(또한 리프터들로 언급됨)을 포함한다. 장력 부재들(551)은 커버 플레이트(453)와 스프링 플레이트(505) 사이에 위치된다. 커버 플레이트(453)는 패스너들을 통해 래치 브라킷(464)에 고정된다.

캠 샤프트(528)는 가이드 블록들(455)에 의한 회전을 위해 지지된다. 그 결과, 캠 샤프트(528)는 장력을 받는 위치와 장력을 받지 않는 위치 사이에서 회전할 수 있다. 캠 샤프트(528)는 중간 원통형 섹션(536)에 의해 분리된 한 쌍의 캠 섹션들(540)을 포함한다. 캠 샤프트(528)의 원통형 섹션(536)은 캠 섹션들(540)보다 더 작은 직경을 갖는다. 캠 섹션들(540)은 캠 샤프트(528)가 회전할 때 캐밍 작용을 생성한다.

도 45에 도시된 바와 같이, 장력 부재들(551)(도시된 실시예에서 2개)은 캠 샤프트(528)에 의해 맞물린 제 1 단부들과, 스프링 플레이트(505)와 맞물린 제 2 단부들을 갖는다. 제 2 단부들은 스프링 플레이트(505)에서의 그루브들(559)에 놓이는 둥근 맞물림 섹션들(557)을 갖는다. 캠 샤프트(528)가 선회축(P1) 주위에서 회전할 때, 장력 부재들(551)은 커버 플레이트(453)에 접하는 동안 선회축(P2) 주위에서 선회한다. 이러한 작용은 커버 플레이트(453)로부터 멀어지게 스프링 플레이트(505)를 강제로 밀어내기 위해 그 제 2 단부들을 스프링 플레이트(505)로 선회한다. 커버 플레이트(453)와의 래치 브라킷(464)의 단단한 연결 및 후방 커버 플레이트(467)와의 래치 브라킷(464)의 단단한 연결로 인해, 부하 부재(480)는 제 1 캐치(488){제 2 캐치(483)를 제 1 캐치(488)쪽으로 유입하는}쪽으로 이동하여, 엔드 이펙터(EE)를 로봇 아암(R)에 적합하게 고정하는데 필요한 전 부하를 제공한다.

도 44 및 도 45에 도시된 바와 같이, 텐셔너는 또한 캠 샤프트(528)에 회전 가능하게 고정된 레버(546)를 포함한다. 레버(546)는 다양한 유형들의 맞물림부들, 예를 들어 캠 샤프트(528)의 D-형상의 부분을 수용하기 위한 D-형상의 보어, 레버(546)가 회전할 때 캠 샤프트(528)가 회전하도록 기하학적 특징부들을 갖는 결합기 등을 통해 캠 샤프트(528)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 도시된 실시예에서, 패스너(번호가 매겨지지 않음)는 결합기를 통해 레버(546)를 캠 샤프트(528)에 고정한다. 캠 샤프트(528)는 부하받지 않은 위치와 부하받는 위치 사이에서 이동하기 위해 적어도 90도로 회전한다. 물론, 그 사이의 다른 위치들은 부하 부재(480) 상에 장력을 위치시킬 수 있고, 원하는 전 부하 힘을 인가하는데 적합할 수 있다.

레버(546)는, 캠 샤프트(528)가 원하는 위치, 예를 들어 장력을 받는 위치에 위치될 때 로킹될 수 있다. 장력을 받는 위치에서, 전 부하 인장력은 부하 부재(480)에 인가된다. 전 부하 힘을 인가한 후에 레버(546)를 로킹함으로써, 전 부하 힘은 운동학적 결합을 유지하기 위해 로봇 아암(R) 및 엔드 이펙터(EE)의 이용 동안 연속적으로 인가된다. 전 부하 메커니즘(486)은 차단부를 관통하지 않고도 멸균 차단 조립체(422) 양단에 전 부하 힘을 전달한다.

텐셔너는 디스크 스프링(550)을 통해 부하 부재(480)에 전 부하 힘을 인가한다. 디스크 스프링(550)은 전 부하 힘과 동일한 힘을 부하 부재(480)에 인가한다. 디스크 스프링(550)은 스프링 플레이트(505)와 부하 부재(480)의 플랜지(482) 사이에서 작용한다. 특히, 레버(546)가 회전할 때, 캠 샤프트(528)는 회전하고, 캠 섹션들(540)은 선회축(P2) 주위에서 장력 부재들(551)을 선회하고, 확장에 의해, 스프링 플레이트(505)는 제 2 캐치(483){래치들(506)의 제 2 쌍과 맞물리는}로부터 길이 방향으로 멀어지게 이동한다. 스프링 플레이트(505)의 이동은 디스크 스프링(550)을 압착하고, 플랜지(482)를 통해 부하 부재(480) 상에 전 부하 힘을 인가한다.

볼들(428)이 전 부하 전에 용기들(432, 438)과 이미 일반적으로 정렬되기 때문에, 일단 전 부하 힘이 인가되면, 볼들(428)은 용기들(432, 438)에 안착된다. 일단 안착되면, 볼들(428)의 위치들은 고정되고, 용기들(432, 438)의 위치들은 서로에 대해 고정된다. 그 결과, 장착 부분들(424, 426)은 멸균 차단 조립체(422)를 관통하지 않고도 운동학적으로 함께 결합된다.

도 46에 도시된 푸쉬-버튼 엑추에이터(501)와 같은 엑추에이터들은 래치들(465, 506)을 수동으로 분리하고 캐치들(488, 483)을 해제하는데 사용되어, 엔드 이펙터(EE)는 인터페이스(460)로부터 제거될 수 있고, 인터페이스(460)는 로봇 아암(R)으로부터 제거될 수 있다. 래치들(465)의 제 1 쌍을 분리하고 제 1 캐치(488)를 해제하는데 사용된 엑추에이터(501)만이 도시되고 구체적으로 기재될 것이다.

도시된 실시예에서, 엑추에이터(501)는 해제 프레임(561)에 고정된 푸쉬 버튼(560)을 갖는다. 해제 프레임(561)은 래치들(465)의 제 1 쌍 각각에 고정된 핀들(563)과 맞물리는 각진 맞물림 표면들(562)과 함께 배치된다. 핀들(563)은 래치들(465)로부터 해제 프레임(561)에서의 개구부들(564)로 연장한다. 개구부들(564)은 각진 맞물림 표면들(562)에 의해 부분적으로 한정된다. 핀들(563)은 래치 브라킷(464)(도 46을 참조)의 어느 한 측면 상으로 연장하여, 래치들(465)은 핀들(563)을 통해 래치 브라킷(464)을 따라 이동하도록 안내된다.

정상적인 작동되지 않은 상태에서, 래치들(465)이 편향 부재들(B)에 의해 서로를 향해 편향됨으로 인해, 핀들(563)은 개구부들(564)의 일단부에서 안착되고 제약된다. 엑추에이터(501)는 화살표(A1)에 의해 도시된 바와 같이, 해제 프레임(561)을 래치(465) 양단에서 측면으로 이동시키는 푸쉬 버튼(560)을 누름으로써 작동될 수 있다. 해제 프레임(561)은 래치 브라킷(464)에서의 슬라이드 포켓에 포획됨으로써 이러한 측면 운동에 제약된다. 핀들(563)에 의해 유사한 ㅌ측면 이동으로부터 제약되는 래치들(465) 및 해제 프레임(561)의 이러한 측면 운동으로 인해, 각진 표면들(562)은 래치들(465) 각각의 핀들(563)을 서로 멀어지게 밀어내어, 편향 부재들(B)의 편향에 대해 화살표(A2)로 도시된 방향으로 래치들(465)을 분리한다. 그 결과, 래치들(465)은 제 1 캐치(488)(도 46에 도시되지 않음)로부터 맞물림 해제되고, 인터페이스(460)는 제 1 장착 부분(424)으로부터 제거될 수 있다.

도 38 내지 도 41은 멸균 차단 조립체(422)를 통해 이루어질 수 있는 전기 전력 및 다른 신호 연결들을 도시한다. 이 실시예에서, 인터페이스(460)는 커버(469)에서 중심에 배치된 캐리어(600)에 내장된 복수의 전기 단자들을 포함한다. 이 실시예에서, 전기 단자들은 인터페이스(460)의 캐리어(600)에 인서트 몰딩될 수 있는 핀들(478)이다. 핀들(478)은 멸균 차단 조립체(422) 양단에서 전기 전력/신호들을 전달한다. 이들 핀들(478)은 장착 부분들(424, 426)에 부착된 전기 연결기들(451, 457)을 전기적으로 상호 연결한다.

이 실시예에서, 제 1 장착 부분(424)은 제 1 전기 연결기(451)를 포함한다. 제 2 장착 부분(426)은 제 2 전기 연결기(457)를 포함한다. 장착 부분들(424, 426)이 함께 결합되고 전 부하받을 때, 전기 연결기들(451, 457)은 핀들(478)을 수용하여, 전력 및 다른 전기 시호들이 핀들(478)을 통해 흐를 수 있다. 따라서, 전력, 통신 신호들, 또는 다른 신호들은 로봇 아암(R)으로부터 엔드 이펙터(EE)로 통과할 수 있고, 그 반대로도 이루어질 수 있다. 전기 연결기들(451, 457)은 키/채널 유형의 인터페이스를 통해 캐리어(600)로 키잉(keyed)될 수 있거나, 임의의 적합한 특징부에 의해 적절히 배향될 수 있다.

도시된 실시예에서, 캐리어(600)는 플랜지(602)(도 43을 참조)와, 핀들(478)을 지지하기 위해 플랜지(602)로부터 연장하는 원통형 바디(604)를 포함한다. 원통형 바디(604)는 부하 부재(480)를 통하는 원통형 통로 내에 설치하도록 크기를 갖는다. 웨이브 스프링(606)은 캐리어(600)의 플랜지(602)와 부하 부재(480)의 플랜지(482) 사이에 위치된다. 웨이브 스프링(606)은 전기 연결기들(451, 457)에 대해 캐리어(600)의 위치를 유지하는데 도움을 주는데, 즉 이는 다른 경우 부하 부재(480)의 원통형 통로에서의 원통형 바디(604) 사이의 마찰 맞물림으로 인해 발생하였을 부하 부재(480)가 부하받지 않은 위치로 이동할 때 캐리어(600)의 이동을 방지함으로써 이루어진다. 웨이브 스프링(606)은 또한 엔드 이펙터(EE)와 맞물리기 위해 부하 부재(480)를 부하받지 않은 위치로 복귀시키는데 보조한다. 웨이브 스프링(606)은 또한 장력 부재들(551)을 커버 플레이트(453)에서의 그루브들 및 스프링 플레이트(505)에서의 그루브들(559)에 유지하는데 사용된다.

도 47a 및 도 47b를 참조하면, 인터페이스(460)의 후방 링 플레이트(461)는 인터페이스(460)를 제 1 장착 부분(424)과 정렬하기 위한 전반적인 정렬 특징부들을 더 포함한다. 특히, 제 1 장착 부분(424)은 정렬 특징부들을 수용하기 위한 대응하는 짝을 이루는(mating) 특징부들을 한정한다. 도시된 실시예에서, 정렬 특징부들은 제 1 장착 부분(424)에서의 개구부들(704, 706)과 맞물리기 위해 후방 링 플레이트(461)의 후방 표면으로부터 후방으로 연장하는 포스트들(700, 702)을 포함한다. 포스트들(700, 702)은 포스트들(700)의 제 1 쌍과, 포스트들(700)의 제 1 쌍과 마주보는 후방 링 플레이트(461) 상에 배치된 포스트들(702)의 제 2 쌍을 포함한다. 포스트들(700)의 제 1 쌍은 평면에서 정렬되는 한편, 포스트들(702)의 제 2 쌍은 서로에 대해 각지는데, 예를 들어, 이들은 오정렬된다. 포스트들(702)의 제 2 쌍은 또한 포스트들(700)의 제 1 쌍보다 더 넓다.

개구부들(704, 706)은 포스트들(700)의 제 1 쌍을 수용하도록 크기를 갖고 성형된 개구부들(704)의 제 1 쌍과, 포스트들(702)의 제 2 쌍을 수용하도록 크기를 갖고 성형된 개구부들(706)의 제 2 쌍을 포함한다. 개구부들(704, 706)은 예를 들어 전반적인 위치 지정을 용이하게 하기 위해 작은 허용 오차를 갖는 각 포스트들(700, 702)을 수용하도록 크기를 갖고 이격된다. 여전히, 포스트들(702)의 제 2 쌍은 개구부들(704)의 제 1 쌍에 설치할 수 없도록 크기를 갖고, 포스트들(700)의 제 1 쌍은 개구부들(706)의 제 2 쌍에 설치할 수 없도록 정렬된다. 포스트들(700, 702)과 개구부들(704, 706)의 이격/배치로 인해, 인터페이스(460)는 하나의 배향으로 제 1 장착 부분(424) 상에 전반적으로 단지 설치될 수 있다. 전반적인 위치 지정은 또한 제 1 캐치(488)를 래치들(465)과 완전히 맞물리기 전에 위에 기재된 전기 연결들을 정렬하는데 도움을 준다.

볼들(28, 228, 428)이 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 만들어질 때, 멸균 차단 조립체(22, 222, 422)는 전기 안전 요건에 따르는데 필요한 전기 절연으로서 사용될 수 있다.

볼들(28, 228, 428)은 전도성 물질로 만들어지면 3개의 전기 접점들 또는 단자들을 제공할 수 있다. 그러한 경우에, 멸균 차단 조립체(22, 222, 422)는 여전히, 운동학적 결합의 인터페이싱 특징이 전기 절연 물질로 만들어지면 전기 절연으로서 사용될 수 있다.

볼들(28, 228, 428) 중 하나 이상은 광학적으로 데이터를 전송하기 위해 이를 통해 한정된 투명 부분들을 가질 수 있다. 광학적으로 투명한 부분들은 차단부를 유지하기 위해 투명한 플라스틱 물질 또는 다른 물질로 충진된 관통 보어들을 포함할 수 있다.

운동학적 결합기들은 다른 실시예들에서 구체 및/또는 원통형 세그먼트들을 가질 수 있다.

제 1 장착 부분(24, 224, 424)은 로봇 아암(R)의 링케이지(linkage)(L1)에 단단히 연결되는 개별적인 부분일 수 있다. 제 2 장착 부분(26, 226, 426)은 엔드 이펙터(EE)의 핸드피스(handpiece)(H)에 단단히 연결되는 개별적인 부분일 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 장착 부분(24, 224, 424)은 로봇 아암(R)의 하나 이상의 링케이지들에 일체화될 수 있고, 제 2 장착 부분(26, 226, 426)은 엔드 이펙터(EE)의 핸드피스에 일체화될 수 있다. 장착 부분들(24, 224, 424, 26, 226, 426)은 경화 스틸, 스테인리스 스틸 또는 다른 강성 물질들로 형성될 수 있다.

로봇 아암(R)은 5개 또는 6개의 자유도를 포함하는 하나 이상의 자유도에서 엔드 이펙터(EE)를 이동할 수 있다. 엔드 이펙터(EE)는 임플란트(implant)를 수용하기 위해 뼈를 밀링(milling)하기 위한 밀링 버(milling bur)와 같은 밀링 조직을 위한 수술용 도구를 포함할 수 있다.

제 1 및 제 2 장착 부분들(24, 224, 424, 26, 226, 426)이 갖춰질 수 있는 로봇 아암과 엔드 이펙터의 예들은 참고용으로 병합되는 "Surgical Manipulator Capable of Controlling a Surgical Instrument in Multiple Modes"라는 명칭으로 2013년 8월 2일에 출원된 미국 특허 출원 번호 13/958,070에 기재되어 있다.

제 1 복수의 용기들은 3개의 V-그루브형 용기들을 포함할 수 있다. 3개의 볼들(28, 228, 428)은 그런 후에 3개의 V-그루브형 용기들의 3개의 V-형상의 그루브들에 자가 중심이 맞춰져서(self-center), 각 볼(28, 228, 428)은 2개의 접촉점들에서 V-형상의 그루브들의 2개의 표면들과 접촉한다. 그 결과, 볼들(28, 228, 428)은 6개의 자유도를 제약하기 위해 총 6개의 접촉점들에서 3개의 V-그루브형 용기들과 접촉하는데, 즉 각 V-형상의 그루브는 2개의 자유도를 제약하여, 제 1 및 제 2 장착 부분들 사이에 모두 6개의 자유도를 결정적으로 배향한다. 제 1 및 제 2 장착 부분들은 그런 후에 이전에 기재된 바와 같이 전 부하 메커니즘으로 이 위치에서 클램핑된다.

제 1 복수의 용기들 및 제 2 복수의 용기들 각각은 3개의 V-그루브형 또는 고딕 아치 형상의 용기들을 포함할 수 있어서, 제 1 복수의 용기들과 운동학적 결합기들의 접촉 표면들 사이, 그리고 제 2 복수의 용기들과 운동학적 결합기들의 접촉 표면들 사이에서 정확히 6개의 접촉점들이 이루어진다.

원뿔 용기들은, 서로 원주 방향으로 동일하게 이격되고 원뿔각에 근사적인 각도로 배치된 평평한 표면들을 갖는 3개의 블록들로 대체됨으로써 간략화될 수 있다. 이 실시예에서, 볼(28, 228, 428)은 단지 원뿔에 장착되는 것과 같은 3개의 평평한 표면들 내에 안착되지만, 3개의 평평한 표면들과의 3개의 접촉점들에서 접촉이 이루어진다.

제 1 복수의 용기들 및/또는 제 2 복수의 용기들 중 하나 이상은 용기들에서의 볼들과 자기적으로 맞물리기 위해 자석들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 복수의 용기들은, 제 2 장착 부분이 제 1 장착 부분에 클램핑될 때까지 볼들을 제 1 장착 부분에 유지하기 위해 자석들을 포함할 수 있다. 유사하게, 운동학적 결합을 위해 그 안에 일체화된 용기들의 접촉 표면들을 갖는 제 1 장착 부분은, 제 2 장착 부분이 제 1 장착 부분과 맞물릴 때까지 볼들을 제 1 장착 부분에서의 접촉 표면들에 대해 유지하기 위해 자석들을 포함할 수 있다.

멸균 차단 조립체(22, 222, 422)는 1회용일 수 있다. 다른 실시예들에서, 인터페이스(60, 260, 460)는 개별적인 장의 멸균가능한 조립체를 포함할 수 있고, 재사용될 수 있다. 이 버전에서, 단지 드레이프(62, 262, 462)가 1회용이다. 그 경우에, 인터페이스(60, 260, 460)에 밀봉하기 위해 드레이프(62, 262, 462)의 접착 테이프, 탄성 밀봉부, 스냅-링, 또는 기계적 클램핑 영역이 존재할 수 있거나, 드레이프(62, 262, 462) 상에 밀봉/클램핑하기 위해 인터페이스(60, 260, 460) 상에 특징부들이 설계될 수 있다. 실리콘 카바이드와 같은 경질 세라믹(hard ceramic)으로부터 볼들(28, 228, 428)을 형성하는 것은 볼들(28, 228, 428)을 재사용하는 것과 연관된 마모 문제들을 최소화할 수 있다.

보호 커버(58, 258, 458)는 인터페이스(60, 260,460)를 갖지 않은 드레이프(62, 262, 462)를 포함할 수 있고, 이 경우에 볼들(28, 228, 428)은 드레이프(62, 262, 462)에서의 개구부들에 위치되고, 드레이프(62, 262, 462)는 볼들(28, 228, 428)에 밀봉된다. 즉, 볼들(28, 228, 428)은 드레이프(62, 262, 462)에 직접 일체화된다. 이 경우에, 로봇 아암(R)은 제 1 복수의 용기들(30, 32, 34, 230, 232, 234, 432)을 위치하도록 구성될 수 있어서, 일반적으로 수평 평면에 놓여서, 볼들(28, 228, 428)은 제 1 복수의 용기들(30, 32, 34, 230, 232, 234, 432)에 위치될 수 있고, 멸균 차단 조립체의 설치가 완료될 때까지 중력에 의해 그 곳에 유지될 수 있다.

추가 탄성 스트랩들 또는 번지 코드들(bungee cords)은 인터페이스에 부착될 수 있고, 멸균 차단 조립체를 제 1 장착 부분에 초기에 부착할 때, 예를 들어 부하 바(80)를 수용부(100)의 부하 바 슬롯(104)에 삽입한 후에, 멸균 차단 조립체를 추가로 초기에 지지하기 위해 제 1 장착 부분 상의 포스트들 또는 다른 특징부들을 해제 가능하게 맞물리도록 구성될 수 있다.

여러 실시예들은 이전 설명에 논의되었다. 하지만, 본 명세서에 논의된 실시예들은 철저하거나 본 발명을 임의의 특정한 형태에 제한하도록 의도되지 않는다. 사용된 용어는 제한보다 설명의 단어들의 특성에 있는 것으로 의도된다. 많은 변형들 및 변경들은 상기 가르침들을 고려하여 가능하고, 본 발명은 특별히 기재된 것 이외에 다른 경우에 실시될 수 있다.

Claims

장착 시스템으로서,
수술용 로봇의 아암과 연관되는 제1 장착 부분 - 상기 제1 장착 부분은: 바디, 상기 바디에 고정되는 커버 플레이트, 및 각각이 접촉 표면을 포함하고, 상기 커버 플레이트 내에 위치하는 복수의 용기들을 포함함 - ;
상기 수술용 로봇을 위한 엔드 이펙터와 연관되고, 상기 제1 장착 부분에 해제 가능하게 결합되도록 구성되는 제2 장착 부분 - 상기 제2 장착 부분은, 상기 제1 장착 부분의 용기들의 접촉 표면과 체결(engage)되고, 상기 아암과 상기 엔드 이펙터 사이에 6개의 자유도를 제약하게끔 상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분 사이에 운동학적 결합을 제공하도록 구성되는 복수의 운동학적 결합기들(kinematic coupler)을 갖는 인터페이스를 지지함 - ; 및
상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분을 함께 클램핑(clamp)하도록 인장된 위치(tensioned position)와 인장되지 않은 위치 사이에서 회전 가능한 텐셔너(tensioner)를 포함하는 전부하 메커니즘(preloading mechanism);
을 포함하는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 용기들은 3개의 용기들을 포함하고,
상기 복수의 운동학적 결합기들은 3개의 운동학적 결합기들을 포함하는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 운동학적 결합기들 각각은 볼(ball)을 포함하는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 용기가, 상기 운동학적 결합기들 중의 하나와 자기적으로 결합하는 자석을 포함하는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 용기의 접촉 표면이 원뿔형 구성을 갖는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 용기들의 접촉 표면들은, 상기 복수의 운동학적 결합기들에 대한 6개의 접촉 지점들을 제공하도록 구성되는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 운동학적 결합기들은, 보호 커버(protective covering)를 통해 상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분 사이에 운동학적 결합을 제공하는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 텐셔너는: 전부하 힘을 인가하게끔 상기 텐셔너가 상기 인장된 위치에 있을 때 압축되도록 구성되는 스프링에 결합되는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 텐셔너는 상기 제2 장착 부분에 결합되는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전부하 메커니즘은: 상기 제1 장착 부분과 연관되는 제1 캐치(catch) 또는 제1 래치 중의 하나와, 상기 제2 장착 부분과 연관되는 제2 캐치 또는 제2 래치 중의 하나를 포함하는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전부하 메커니즘은, 보호 커버를 통해 상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분을 함께 클램핑하도록 구성되는, 장착 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 장착 부분은 상기 수술용 로봇의 링케이지(linkage)에 단단히(rigidly) 연결되고,
상기 제2 장착 부분은 상기 엔드 이펙터에 단단히 연결되는, 장착 시스템.
수술용 로봇으로서,
복수의 링케이지들을 포함하는 아암 - 상기 복수의 링케이지들 중의 하나는 원위 링케이지(distal linkage)임 - ; 및
바디, 상기 바디에 고정되는 커버 플레이트, 및 각각이 접촉 표면을 포함하고, 상기 커버 플레이트 내에 위치하는 복수의 용기들을 포함하고, 상기 원위 링케이지에 단단히 결합되는 제1 장착 부분;
을 포함하고,
상기 접촉 표면은: 상기 아암과 상기 수술용 로봇의 엔드 이펙터 사이에 6개의 자유도를 제약하기 위해, 상기 제1 장착 부분 및 제2 장착 부분 사이에 운동학적 결합을 제공하도록, 상기 수술용 로봇의 상기 엔드 이펙터와 연관되는 상기 제2 장착 부분과 연관되는 복수의 운동학적 결합기들과 체결되도록 구성되는, 수술용 로봇.
제13항에 있어서,
상기 복수의 용기들은 3개의 용기들을 포함하는, 수술용 로봇.
제13항에 있어서,
적어도 하나의 용기가 자석을 포함하는, 수술용 로봇.
제13항에 있어서,
적어도 하나의 용기의 접촉 표면이 원뿔형 구성을 갖는, 수술용 로봇.
제13항에 있어서,
상기 복수의 용기들의 접촉 표면들은, 상기 복수의 운동학적 결합기들에 대한 6개의 접촉 지점들을 제공하도록 구성되는, 수술용 로봇.
수술용 로봇에 부착하기 위한 엔드 이펙터 조립체로서,
상기 수술용 로봇은: 복수의 링케이지들을 포함하는 아암 - 상기 복수의 링케이지들 중의 하나는 원위 링케이지(distal linkage)임 - ; 상기 원위 링케이지에 단단히 결합되고, 바디, 상기 바디에 고정되는 커버 플레이트, 및 각각이 접촉 표면을 포함하고, 상기 커버 플레이트 내에 위치하는 복수의 용기들을 포함하는 제1 장착 부분을 포함하고,
상기 엔드 이펙터 조립체는:
바디;
상기 바디에 결합되는 수술용 도구; 및
상기 바디에 결합되는 제2 장착 부분 - 상기 제2 장착 부분은, 상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분 사이에 6개의 자유도를 제약하고, 상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분 사이에 운동학적 결합을 제공하기 위해, 상기 제1 장착 부분의 용기들의 접촉 표면들과 체결되도록 구성되는 복수의 운동학적 결합기들을 갖는 인터페이스를 지지함 - ; 및
상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분을 함께 클램핑하도록 인장된 위치와 인장되지 않은 위치 사이에서 회전 가능한 텐셔너를 포함하는 전부하 메커니즘;
을 포함하는, 엔드 이펙터 조립체.
제18항에 있어서,
상기 복수의 운동학적 결합기들은 3개의 운동학적 결합기들을 포함하고,
상기 복수의 운동학적 결합기들 각각은 볼(ball)을 포함하는, 엔드 이펙터 조립체.
장착 시스템을 사용하여 수술용 로봇의 아암에 엔드 이펙터를 결합하는 방법으로서,
상기 장착 시스템은: 상기 아암과 연관되는 제1 장착 부분 - 상기 제1 장착 부분은: 바디, 상기 바디에 고정되는 커버 플레이트, 및 각각이 접촉 표면을 포함하고, 상기 커버 플레이트 내에 위치하는 복수의 용기들을 포함함 - ; 상기 엔드 이펙터와 연관되고, 복수의 운동학적 결합기들을 갖는 인터페이스를 지지하는 제2 장착 부분; 및 인장된 위치와 인장되지 않은 위치 사이에서 회전가능한 텐셔너를 포함하는 전부하 메커니즘을 포함하고,
상기 결합하는 방법은:
상기 제1 장착 부분과 상기 제2 장착 부분 사이에 운동학적 결합을 제공하고 상기 아암과 상기 엔드 이펙터 사이에 6개의 자유도를 제약하기 위해, 상기 복수의 운동학적 결합기들이 상기 제1 장착 부분의 용기들의 접촉 표면들과 체결되도록, 상기 수술용 로봇의 아암과 연관되는 상기 제1 장착 부분 상에 상기 엔드 이펙터와 연관되는 상기 제2 장착 부분을 배치하는 단계; 및
상기 제1 장착 부분 및 상기 제2 장착 부분을 함께 클램핑하기 위해, 상기 인장되지 않은 위치로부터 상기 인장된 위치로, 상기 전부하 메커니즘의 텐셔너를 회전시키는 단계;
를 포함하는, 장착 시스템을 사용하여 수술용 로봇의 아암에 엔드 이펙터를 결합하는 방법.