KR19990087101A

KR19990087101A - 최소손상식 심장수술을 수행하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR19990087101A
Application number: KR1019980706489A
Authority: KR
Inventors: 유런 왕; 다린 알 유커; 키스 필립 래비; 제프 윌슨; 스티브 조단; 제임즈 라이트; 모드타바 고도시
Original assignee: 듀간 로버트 더블유.; 컴퓨터 모션 인코퍼레이티드
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1999-12-15
Also published as: DE69735708D1; JP2000505328A; CA2547686C; DE69735708T2; EP0883376A1; US6905460B2; US20030083648A1; CN1216454A; US20040186345A1; EP0883376B1; US7083571B2; US20050228365A1; US6007550A; CA2547686A1; WO1997029690A1; US20030100817A1; IL125822A0; US20080228196A1; US20080215065A1; CA2246713C

Abstract

본 발명은 최소 손상식 심장 수술을 수행하는 시스템(10)이다. 본 시스템은 한 쌍의 로봇 아암(16,18)에 결합된 한 쌍의 수술 기구를 포함하고 있다. 상기 기구(22,24)는 조직을 붙잡아서 봉합하도록 조종될 수 있는 단부 이펙터를 가지고 있다. 로봇 아암은 제어기에 의해 한 쌍의 마스터 핸들(50,52)에 결합되어 있다. 상기 핸들은 외과 의사에 의해 동작되어 단부 이펙터의 대응 동작을 만들 수 있다. 상기 핸들의 동작은 스케일되어 있고, 그 결과 단부 이펙터는 외과 의사의 손에 의한 동작보다 일반적으로 적고 다른 대응 동작을 한다. 스케일 인자는 외과 의사가 단부 이펙터 동작의 결과를 제어할 수 있도록 조절가능하다. 단부 이펙터의 동작은 입력 버튼에 의해 제어될 수 있고, 그 결과 외과 의사가 버튼을 눌렀을 때만 상기 단부 이펙터는 동작한다. 상기 입력 버튼은, 상기 핸들이 더 안전한 위치로 이동될 수 있도록, 외과 의사가 상기 단부 이펙터를 동작시키지 않고 핸들의 위치를 조절할 수 있게 한다.

Description

최소손상식 심장수술을 수행하는 방법 및 장치

관상동맥이 차단되면 심장에서 생명을 유지하는 데 필요한 혈액 및 산소가 결핍될 수 있다. 이러한 차단은 투약 또는 혈관형성술에 의해 제거될 수 있다. 차단이 심한 경우에는 차단된 동맥부위를 바이패스하도록 관상동맥 바이패스 이식(CABG)을 수행한다. 전형적으로 CABG법은 심장에 접근하기 위해 흉골을 분할하고 흉강을 잡아당겨서 개방함으로써 수행한다. 차단된 부위에 인접한 동맥에서 절개한다. 그 다음 내부 유방정맥(IMA)을 절단하여 절개점에서 동맥에 부착한다. IMA는 차단된 동맥부위를 바이패스하여 충분한 혈류를 심장에 다시 제공한다. 흉골을 분할하는 것과 흉강을 개방하는 것(통상은 '개방수술'이라 함)은 환자에게 아주 큰 외상이 생기게 할 수 있다. 또한, 금이 간 흉골은 환자의 회복기간을 장기화한다.

흉강을 개방하지 않고 CABG법을 수행하고자 시도해 왔다. 최소손상법은 환자 피부의 작은 절개를 통해 수술기구 및 내시경을 삽입함으로써 수행한다. 특히 동맥에 이식편을 봉합할 때는 이러한 기구를 다루기가 힘들 수 있다. 이 기구를 정확하게 제어하는 데는 높은 레벨의 기민성이 요구됨을 알았다. 또한, 사람의 손에는 전형적으로 적어도 최소량의 떨림이 있다. 이 떨림에 의해 최소손상식 심장수술을 수행하기는 더욱 어렵게 된다.

MIS를 수행하기 위해 외과의사는 특수 기구를 사용하고 있다. 이들 기구에 의해 외과의사는 환자내부를 다룰 수 있게 된다. 최소손상식 수술에 사용되고 있는 기구의 한가지 유형으로서, 니들과 같은, 대상물을 파악하도록 특수 형성된 팁을 가진 기구인 겸자가 있다. 겸자 및 최소손상식 수술을 위해 설계된 기타 기구는 일반적으로 길고 강성이기 때문에, 외과의사에게 많은 방법을 최소손상식으로 효과적으로 수행하는 데 필요한 기민성 및 정확성을 제공하지 못한다. 예를 들면, 종래의 MIS 겸자는 내시경검사동안과 같은 최소손상식 수술동안 니들을 다루는 데는 적절하지 않다. 따라서, 수행해도 좋은 많은 MIS법이 현재까지는 완성되어 있지 않았다.

본질적으로 개방수술동안에는 다양한 기구의 팁을 자유도 6으로 위치시킬 수 있다. 그러나 최소손상법을 수행하기 위해 환자에게 만든 구멍과 같은 작은 구멍을 통해 기구를 삽입합으로써 자유도 2가 손실된다. 수행하는 MIS법의 유형을 실질적으로 한정해 온 것은 바로 이러한 수술부위내에서의 이동자유 손실이다.

MIS에서는 기민성이 결여되는데 그 이유는 사용되는 기구가 그 기구를 환자에게 삽입할 때 상실되는 자유도를 추가로 제공하지 못하기 때문이다. 이러한 기민성 결여와 관련된 한가지 문제는 기구가 일정한 위치에 있을 때는 봉합을 할 수 없다는 것이다. 그 결과, 수술기구가 봉합작업의 대부분을 무효로 할 수 있기 때문에, 수술부위내에서 상당히 많은 봉합을 요구하는 수술을 수행하는 것은 거의 불가능하게 된다.

MIS와 관련된 또 하나의 문제는 수술부위내에서의 정밀성 결여이다. MICABG(최소손상식 관상동맥 바이패스 이식)와 같은 방법에서는 심장에 가까운 다양한 위치에서 극히 적은 봉합이 사용된다. 이것만으로도 수술기구의 팁에 있는 공구를 정확하게 이동시키는 것이 필요하다. 현재, 수동 위치설정식 기구에는 이러한 봉합에 필요한 정밀성이 결여되어 있다.

이것만으로도, 본 기술분야에 필요한 것은 외과의사가 필요에 따라 기구의 팁에 있는 공구를 보다 기민하고 정확하게 위치시키는 데 유효한 추가의 자유도를 갖도록 환자내에서 관절동작할 수 있는 수술기구류 및 공구이다.

또한, 본 기술분야에 필요한 것은 다양한 공구를 용이하게 즉시 대체하여 수술을 빠르게 하고 이로써 환자에게 부과되는 수술비용을 최소화하고 환자가 마취되어 있는 시간을 줄일 수 있도록 간단한 기구 및 공구 변경능력을 제공하는 방법 및 기구이다.

본 발명이 역점을 두고 있는 것은 상기한 문제의 해소이다.

발명의 배경

선출원과의 관계

본원은 발명의 명칭이 "A Method and Apparatus For Performing Minimally Invasive Cardiac Procedures"인 미국특허출원의 일부계속출원인데, 이 미국특허출원은 일련번호가 08/603,543이고 1996년 2월 20일에 출원되어 현재 계류중이며 여기에 참고로 포함되어 있다.

본 발명은 최소손상식 심장수술을 수행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 로봇 시스템 및 이것에 제거가능하게 부착될 수 있는 수술기구에 관한 것인데, 상기 시스템은 최소손상식 심장수술법의 수행을 돕는다.

도 1은 본 발명에 따른 최소 손상식 수술 시스템의 사시도이다;

도 2는 상기 시스템의 주 장치의 개략도이다;

도 3은 상기 시스템의 종속 장치의 개략도이다;

도 4는 상기 시스템의 제어시스템의 개략도이다;

도 5는 좌표계에서 기구를 나타내는 개략도이다;

도 6은 피벗점에 대해 움직이는 기구의 개략도이다;

도 7은 본 발명의 시스템에 따른 엔드 이펙터의 분해도이다;

도 8은 본 발명에 따른 시스템의 주 장치 핸들의 도면이다;

도 8a는 본 발명에 따른 시스템의 주 장치 핸들의 측면도이다;

도 9 및 도 10a 내지 도 10j는 관상동맥으로 이식하는 내부 유방 동맥을 나타내는 예시도이다;

도 11은 본 발명의 시스템에 따른 후부 하중 도구 구동기의 측면도이다;

도 12는 도 11의 후부 하중 도구 구동기의 모터 어셈블리의 평면도이다;

도 13은 본 발명에 따른 관절식 기구의 측면도이다;

도 14는 기구 팁이 관절인 관절식 기구의 측면도이다;

도 15는 본 발명에 따른 관절식 기구의 관절식 부분의 분해도이다;

도 16은 본 발명의 관절식 수술 기구의 관절부에 따른 피벗 링크 장치의 평면도이다;

도 17은 본 발명에 따른 관절식 도구 구동 어셈블리의 사시도이다;

도 18은 본 발명의 관절식 기구에 따른 제거가능한 도구 팁의 도면이다;

도 19는 본 발명에 따른 도구 팁 용기이다;

도 20은 본 발명의 관절식-병진기에 부착된 관절식 기구의 단면도이다;

도 21은 본 발명에 따른 관절식-병진기의 근접 단면도이다;

도 22는 본 발명에 따른 관절식 병진기의 단(端)면도이다;

도 23은 본 발명의 시스템에 따른 관절식 도구 구동 어셈블리의 소독한 단면의 단면도이다;

도 24는 본 발명의 시스템에 따른 관절식 도구 구동 어셈블리의 도구 구동기의 단면도이다;

도 25는 관절식 도구 구동 어셈블리를 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 주 장치의 개략도이다;

도 26은 본 발명에 따른 로봇 아암을 사용하기 위한 드레이프의 평면도이다;

도 27은 수술 기구가 본 발명에 따른 로봇 아암에 부착되고 그 단부에 배치된 스테플링 도구를 갖는 수술 기구의 평면도이다;

도 28은 기구가 본 발명에 따른 로봇 아암에 부착되고 그 단부에 배치된 절단 블레이드를 갖는 수술 기구의 평면도이다;

도 29는 기구가 본 발명에 따른 로봇 아암에 부착되고 그 단부에 배치된 응고/절단 장치를 갖는 수술 기구의 평면도이다;

도 30은 수술 기구가 본 발명에 따른 로봇 아암에 부착되고 그 단부에 배치된 스테플링 도구를 갖는 수술 기구의 평면도이다;

본 발명은 최소한의 손상으로 심장 수술하는 시스템이다. 상기 시스템은 한쌍의 로봇아암에 결합된 한쌍 이상의 수술 기구를 포함한다. 상기 시스템은 오직 한 개의 수술 기구만을 그리고 추가로 한 개의 로봇아암을 포함할 수 있고, 아래에 설명되어 있다. 기구는 조직을 절단, 홀드, 부식 및 봉합하도록 조종될 수 있는 엔드 이펙터를 구비한다. 로봇 아암은 제어기에 의해 한 쌍의 마스터 핸들에 결합된다. 핸들은 외과 의사에 의해 이동되어 엔드 이펙터의 상응하는 동작을 발생할 수 있다. 보통 외과 의사의 손동작보다 작은, 엔드 이펙터가 상응하는 동작을 갖도록 핸들의 동작은 조정된다. 이것은 외과 의사의 손에 나타날 수 있는 어떠한 떨림을 제거하는데 있에서 유용하다. 외과 의사가 엔드 이펙터 동작의 분석을 제어할 수 있도록 스케일 인자는 조절가능하다. 엔드 이펙터의 동작은 입력 버튼에 의해 제어될 수 있고, 이에 따라 엔드 이펙터는 외과 의사가 버튼을 누를 때 또는 토글할 때만 이동한다. 입력 버튼은 엔드 이펙터를 이동시키지 않고 외과 의사가 핸들의 위치를 조절가능하게 하고, 이에 따라 핸들은 좀더 좋은 위치로 이동될 수 있다. 상기 시스템은 또한 외과 의사가 수술 위치를 원격 관찰할 수 있는 로봇 제어 내시경을 구비할 수 있다. 환자의 피부에 작게 절개를 하고 환자 내부로 기구와 내시경을 삽입함으로써 심장수술은 수행될 수 있다. 외과 의사는 핸들을 조종하고 엔드 이펙터를 움직여, 관상 동맥 바이패스 이식 또는 심장 판막 수술과 같은 심장 수술을 수행한다.

본 발명은 기구의 팁에서 도구의 기능을 유지하는 동안에, 외과 의사가 기구의 팁을 관절하는 제어 방법 및 수술 기구에 대해 추가로 설명하고 있다. 이와 같이, 기구의 팁은 2개의 자유도로 관절될 수 있고, 도구가 팁에 배치되는 동안에 모두 사용될 수 있다.

로봇 시스템은 일반적으로:

로봇 아암;

상기 로봇 아암에 부착된 커플러;

상기 커플러에 의해 지지되는 수술 기구;

제어기;를 포함하고 있으며, 여기서 제어기의 동작은 로봇 아암과 수술 기구의 비례 동작을 가능하게 한다.

본 발명은 연장 로드를 가진 수술 기구를 포함할 수 있다. 연장 로드는 길이 방향의 축을 가지며, 일반적으로 내시경 기구의 아암으로서 작동한다. 관절부는 연장 로드에 장착되고 뻗어 있다. 대안으로, 관절부는 연장 로드와 일체로 형성될 수 있다. 관절부는 근접부, 피벗 결합 장치, 및 말단부를 가지고 있다. 근접부는 한 쌍의 핑거를 포함하고 있다. 상기 핑거는 서로 수직일 수 있고, 연장 로드의 길이 방향의 축에 방사상으로 정위되어 있다. 수술에 사용하기 위해, 기구와 대부분의 부품은 스테인리스강, 플라스틱, 또는 다른 쉽게 소독가능한 물질로 형성되는 것이 일반적으로 바람직하다. 각각의 핑거는 자체에 형성된 적어도 하나의 구멍을 가질 수 있어서 피벗 링크 장치가 관절부의 근접부에 부착하는 것을 돕는 핀의 통과를 가능하게 하고, 피벗 링크 장치가 근접부에 주축으로 장착되게 한다. 관절부는 관절부를 포함하고 있는 기구의 팁에 관절을 제공한다. 더 상세하게, 이것은 관절부를 포함하고 있는 기구의 팁에서 도구에 추가 자유도를 제공한다.

이와 같은 기구가 본 수술 시스템과 관련하여 사용될 때 외과 의사의 추가 기민성, 정밀성 및 유연성을 제공하지만 아직 최소의 손상 수술과정을 달성하지는 못한다. 이와같이, 수술시간은 단축될 수 있고 환자 외상은 매우 감소될 수 있다.

이와 같이 관절식 팁의 위치결정에서 증가된 정밀성을 제공하기 위해, 주 제어 장치에 2개의 추가 자유도가 제공되어 있다. 각각의 2개의 추가 자유도는 기구 끝에서 각각의 자유도로 매핑되어 있다. 이것은 주 장치에서의 2개의 조인트 첨가 및 주 장치에서 생긴 동작에 반응하여 기구 끝을 관절식으로 하기 위한 자동 수단을 통해 달성된다.

본 발명의 목적 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 도면을 검토한 후에 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 보다 용이하게 명백해질 것이다.

참고번호에 의해 보다 구체적으로 도면을 참고하면, 도 1은 최소 손상식 수술을 수행하는데 사용될 수 있는 시스템(10)을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 시스템(10)은 최소 손상식 관상동맥 바이패스 이식, 또는 내시경검사의 관상동맥 바이패스 이식(E-CABG) 및 다른 문합법을 시행하는데 사용될 수 있다. MI-CABG 법이 도시되고 기술되지만, 이 시스템은 다른 수술 과정에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를들면, 이 시스템은 여러 쌍의 혈관을 봉합하는데 사용될 수 있다.

시스템(10)은 수술대(14)위에 전형적으로 누워 있는 환자(12)에게 시술하는데 사용된다. 수술대(14)에는 제1의 관절식 아암(16), 제2의 관절식 아암(18) 및 제3의 관절식 아암(20)이 장착되어 있다. 관절식 아암(16-20)은 바람직하게 상기 대에 장착되어 있고 그 결과 이 아암이 환자와 동일한 관련 면에 있다. 아암은 카트외에 환자의 면에 가장 가깝게 아암을 위치시키고 있는 어떤 다른 장치에도 장착될 수 있다. 3개의 관절식 아암이 도시되고 기술되지만, 이 시스템은 한 개 이상의 아암과 같이, 여러 개의 아암을 가질 수 있다.

각각의 제 1 및 제 2 관절식 아암(16, 18)은 베이스 하우징(25) 및 이 베이스 하우징(25)으로부터 연장된 로봇 아암 어셈블리(26)를 갖는다. 수술 기구(22, 24)는 바람직하게 제 1 및 제 2의 관절식 아암(16, 18) 각각의 로봇 아암 어셈블리(26)의 단부에 제거가능하게 결합되어 있다. 이 각각의 기구(22,24)는 이하에서 더 상세하게 논의될 각종 형태에서 대응하는 로봇 아암 어셈블리(26)에 결합될 수 있다.

제 3 관절식 아암(20)은 베이스 하우징(25) 및 로봇 아암 어셈블리(26)를 더 포함하며, 바람직하게는 로봇 아암 어셈블리(26)에 부착된 내시경(28)을 갖는다. 관절식 아암(16,18,20) 각각의 베이스 하우징(25) 및 로봇 아암 어셈블리(26)는 실질적으로 유사하다. 그러나, 제 3 관절식 아암(20)의 배치는, 이 제 3 관절식 아암의 용도가 수술 기구를 유지하고 위치결정하는 것과 전혀 다르게 내시경(28)을 유지하고 위치결정하는 것이기 때문에 상이할 수 있다는 것을 알아야 한다.

기구(22,24) 및 내시경(28)을 환자(12)의 피부에 절단된 절개면을 통해 삽입한다. 내시경(28)은 환자(12)의 내부 기관의 영상을 나타내는 모니터(32)에 결합되어 있는 카메라(30)를 갖는다.

각각의 로봇 아암 어셈블리(26)는 화살표 Q로 나타낸 바와 같이, 베이스 하우징(25)에 대해 직선 형태로 아암 어셈블리(26)를 이동시키는 베이스 모터(34)를 갖고 있다. 또한 각각의 로봇 아암 어셈블리(26)는 제 1 회전모터(36) 및 제 2 회전 모터(38)를 포함하고 있다. 또한 각각의 로봇 아암 어셈블리(26)는 한 쌍의 수동 조인트(40,42)도 갖고 있다. 수동 조인트(40,42)는 바람직하게 서로 직각으로 배치되어 있어 대응하는 로봇 아암 어셈블리(26)에 부착된 내시경(28) 또는 기구(22, 24)의 피벗식 동작을 제공한다. 수동 조인트는 어떤 특정 방향으로 스프링 가압될 수 있으나 이들은 모터 구동되지 않는다. 또한 로봇 아암 어셈블리(26)는 결합 메카니즘(45)을 가져 기구(22,24) 또는 내시경(28)에 결합되어 있다.

더욱이, 각 로봇 아암 어셈블리(26)는 길이방향의 축을 따라 기구(22,24) 또는 기구에 부착된 내시경(28)을 회전시키는 모터 구동 웜 기어(44)를 구비한다. 더 상세하게, 모터 구동 웜 기어는 기구 또는 내시경을 회전시킨다.

제 1, 제 2, 및 제 3 관절식 아암(16, 18, 20)은 아암의 동작을 제어할 수 있는 제어기(46)에 결합된다. 아암은, 제어 신호가 제어기(46)로부터 관절식 아암(16, 18, 20)으로 전달되도록 배선, 케이블, 또는 송신기/수신기 시스템을 통해 제어기(46)에 결합된다. 각각의 아암(16, 18, 20)이 제어기에 전기적으로 결합되고, 예를들면, 각각의 아암(16, 18, 20)이 전기 케이블(47)을 통해 제어기(46)에 전기적으로 결합되는, 관절식 아암(16, 18, 20)과 제어기(46)간 에러없는 통신이 확실히 되는 것이 바람직하다. 그러나, 직접 전기 접촉부에 대향하는 종래 원격 제어 시스템을 이용하여 각각의 아암(16, 18, 20)을 원격 제어하는 것이 가능하다. 이와 같은 원격 제어 시스템이 종래 기술에서 잘 알려져 있기에, 여기서는 더 이상 설명하지 않는다.

제어기(46)는 풋(foot)페달, 손 제어기, 또는 음성 인식 유닛과 같은 입력 디바이스(48)에 접속된다. 예를 들어, 여기서 발 제어기가 설명된다. 입력 디바이스(48)는, 입력 디바이스(48)에 배치된 상응하는 버튼을 누름으로써 내시경(28)의 위치를 이동시키고 환자의 다른 부분을 관찰하는 외과 의사에 의해 동작될 수 있다. 제어기(46)는 입력 디바이스(48)로부터 입력 신호를 수신하고 내시경(28) 및 제 3 관절식 아암(20)의 로봇 아암 어셈블리(26)를 외과 의사의 입력 명령에 따라 이동시킨다. 각각의 로봇 아암 어셈블리(26)는 본 발명의 양수인인, 상표 AESOP으로, 캘리포니아, 고레타의 컴퓨터 모션 회사에 의해 매수된 디바이스일 수 있다. 시스템은 또한 참조할 수 있는 미국 특허번호 제 5,515,478호에서 설명된다. 발 페달(49)은 도시되어 설명되지만, 시스템은 손 제어기, 또는 속도 인식 인터페이스와 같은 다른 입력 수단을 구비할 수 있다고 이해된다.

제 1 및 제 2 관절식 아암(16, 18)에 부착된 기구(22, 24)의 동작 및 위치결정은 외과 의사에 의해 한 쌍의 마스터 핸들(50, 52)에서 제어된다. 외과 의사에 의해 조종될 수 있는 각각의 마스터 핸들(50, 52)은 관절식 아암(16, 18)중 하나와 대응하는 주장치-종속 장치 관계를 가지며, 핸들(50, 52)의 동작은 관절식 아암(16, 18)에 부착된 수술 기구(22, 24)의 대응하는 동작을 발생시킨다.

핸들(50, 52)은 휴대용 캐비넷(54)에 장착될 수 있다. 제 2 텔레비젼 모니터(56)는 종래 수단을 통해 캐비넷(54)위에 위치되고 내시경(28)에 결합될 수 있고 외과 의사는 쉽게 환자(12)의 내장을 관찰할 수 있다. 핸들(50, 52)은 또한 제어기(46)에 결합된다. 제어기(46)는 핸들(50, 52)로부터 입력 신호를 수신하고, 수술 기구의 상응하는 동작을 계산하며, 로봇 아암 어셈블리(26) 및 기구(22, 24)를 이동시키기 위한 출력 신호를 제공한다. 외과 의사는 실제로 기구의 끝을 잡지 않고 기구(22, 24)의 동작 및 정위를 제어할 수 있기에, 앉거나 서서 본 발명의 시스템(10)을 사용할 수 있다. 본 발명의 한가지 이점은 외과 의사가 앉아서 내시경 수술을 수행할 수 있다는 것이다. 이것은 특히 많은 시간이 걸리는 수술진행동안 외과 의사의 피로를 감소시켜주며 수술실에서의 결과 및 작업을 향상시킬 수 있다. 앉기 위해, 의자(57)가 상기 시스템에 제공될 수 있다.

각각의 핸들은 도 2에서 다양한 조인트(Jm1-Jm5)로 제공되는 다중 자유도를 갖는다. 조인트(Jm1-Jm5)는 핸들이 캐비넷(54)에서 피벗점에 대해 회전가능하게 한다. 조인트(Jm3)는 외과 의사가 핸들을 선형으로 캐비넷(54)으로 및 캐비넷(54)으로부터 이동가능하게 한다. 조인트(Jm4)는 외과 의사가 마스터 핸들을 핸들의 길이방향의 축에 대해 회전시키는 것을 가능하게 한다. 조인트(Jm5)는 외과 의사가 그리퍼를 열고 닫는 것을 가능하게 한다.

각 조인트(Jm1-Jm5)는 핸들의 상대 위치에 상응하는 피드백 신호를 제공하는 한 개 이상의 위치 센서를 구비한다. 위치 센서는 전위차계일 수 있고, 또는 위치변화에 상응하는 전기 신호를 제공하는 회전 광 인코터와 같은 다른 어떠한 피드백 디바이스일 수 있다. 게다가, 복수의 위치 센서는 외과 의사에게 상응하는 로봇아암 어셈블리(26)의 기능불량 또는 부적절한 위치결정을 경고하는데 사용될 수 있는 시스템에서 대리 기능성을 제공하기 위해 각 조인트에 설치될 수 있다.

위치 센서에 더하여, 각 조인트는 회전속도계, 가속도계, 및 힘 감지 로드셀을 포함할 수 있으며, 각각은 각 조인트에서 속도, 가속도 및 힘에 대한 전기 신호를 제공할 수 있다. 게다가, 액츄레이터는 로봇 아암 어셈블리(26)에서 수신된 힘 피드백을 반영하기 위해 각 조인트에서 포함될 수 있다. 이것은 도구(22, 24)의 한끝에 배치된 그리퍼에 의해 환자 내부에서 생긴 힘을 나타내도록 조인트(jm5)에서 특히 도움이 될 수 있다. 이와 같이, 힘 반영 소자는 힘 반영 피드백 루프를 수행하기 위해 기구(22, 24)의 그리퍼에 포함되어야 한다. 휫스톤 브리지와 같이 압전 소자와 같은 힘 반영 소자는 당 분야에서 잘 알려져 있다. 그러나, 이런 힘 반영을 시스템(10)과 같이 이용하는 것은 지금까지 알려져 있지 않다.

도 3은 각 관절식 아암(16, 18)의 다양한 자유도를 도시한다. 조인트(Js1, Js2, Js3)는 베이스 모터(34) 및 로봇 아암 어셈블리(26)의 회전 모터(36, 38)의 동작축에 각각 상응한다. 조인트(Js4, Js5)는 아암(26)의 수동 조인트(40, 42)에 상응한다. 조인트(Js6)는 기구의 길이방향축에 대해 수술 기구를 회전시키는 모터일 수 있다. 조인트(Js7)는 열고 닫을 수 있는 한쌍의 핑거이다. 기구(22, 24)는 환자의 절개부분에 위치한 피벗점(P) 주위를 이동한다.

도 4는 마스터 핸들의 동작을 수술 기구의 상응하는 동작으로 변환하는 개략적인 제어 시스템을 도시한다. 도 4에 도시된 제어 시스템에 따라, 제어기(46)는 관절식 아암에 대한 출력 신호를 계산하여 수술 기구는 핸들의 동작에 맞춰 이동한다. 각 핸들은 기구가 핸들과 함께 이동하게하는 입력 버튼(58)을 구비할 수 있다. 입력 버튼(58)이 눌러질 때 수술 기구는 핸들의 동작을 따른다. 버튼(58)이 눌러지지 않을 때 상기 기구는 핸들의 동작을 따르지 않는다. 이 방식으로 외과 의사는 상응하는 기구의 불필요한 동작을 만들지 않고 핸들의 위치를 조절 즉 제동할 수 있다. 제동 특성은 외과 의사가 아암의 위치를 변경하지 않고 좀더 바람직한 위치로 연속하여 핸들을 이동시키는 것을 가능하게 한다. 게다가, 핸들은 피벗점에 의해 구속되기에, 제동 특성은 외과 의사가 핸들의 공간적인 제한없이 기구를 이동시키는 것을 가능하게 한다. 입력 버튼(58)이 도시되어 설명되지만, 음성 인식과 같은 다른 수단에 의해 수술 기구가 작동될수 있다는 것은 이해된다. 버튼이 외과 의사에 의해 눌러질때마다 상응하는 기구의 동작이 활동과 비활동 사이에서 토글되도록 입력 버튼은 대신 래치될 수 있다.

외과 의사가 핸들을 이동시킬 때, 위치 센서는 각각 조인트(Jm1-Jm5)의 동작에 상응하는 피드백 신호(M1-M5)를 제공한다. 제어기(46)는 점진적 위치값(_M1-_M5)을 발생시키기 위해 계산 블록(60)에서 핸들의 새로운 위치 및 핸들의 원래 위치의 차이를 계산한다.

점진적 위치값(_M1-_M5)은 스케일 인자(S1-S5)로 블록(62)에서 각각 승산된다. 스케일 인자는 전형적으로 한 개보다 작게 설정되어 기구의 동작은 핸들의 동작보다 작다. 이 방식으로 외과 의사는 상대적으로 핸들의 조잡한 동작과 함께 기구의 상당히 정교한 동작을 발생시킨다. 스케일 인자(S1-S5)는 다양하여 외과 의사는 기구 동작의 결정을 변화시킬 수 있다. 각 스케일 인자는 바람직하게도 개별적으로 다양하여 외과 의사는 어떤 방향으로 기구를 좀더 정교하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 스케일 인자중 하나를 0으로 설정함으로써, 외과 의사는 기구가 한 방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있다. 이것은, 수술 기구가 환자에게 어떤 방향으로 위치해 있는 어떤 조직 또는 장기와 접촉되는 것을 외과 의사가 원하지 않는다면 이로울 수 있다. 스케일 인자가 상기 설명된 한 개의 유닛보다 작지만, 스케일 인자는 1개보다 클수 있다는 것은 이해된다. 예를들어, 핸들의 상응하는 회전보다 더 큰 비율로 기구를 회전시키는 것이 바람직할 수 있다.

제어기(46)는, 값(Mr1-Mr5)을 제공하기 위해 가산기 소자(64)에서 점진적 값(_M1-_M5)을 초기 조인트 각(_Mj1-_Mj5)에 가산한다. 이후 제어기(46)는 계산 블록(66)에서 다음 등식에 따라 원하는 슬레이브 벡터 계산을 한다.

Rdx = Mr3·sin(Mr1)·cos(Mr2)+Px

Rdy = Mr3·sin(Mr1)·sin(Mr2)+Py

Rdz = Mr3·cos(Mr1)+Pz

Sdr = Mr4

Sdg = Mr5

여기서,

Rdx, y, z = 기구의 말단 작동체의 원하는 새로운 위치

Sdr = 기구의 길이방향축에 대한 기구의 각 회전

Sdg = 기구 핑거의 동작량

Px, y, x = 피벗점(P)의 위치

이후 제어기(46)는 계산 블록(68)에서 다음 등식에 따라 로봇아암(26)의 동작을 계산한다.

여기서,

Jsd1 = 선형 모터의 동작

Jsd2 = 제 1 회전 모터의 동작

Jsd3 = 제 2 회전 모터의 동작

Jsd6 = 회전 모터의 동작

Jsd7 = 그리퍼의 동작

L1 = 제 1 회전 모터 및 제 2 회전 모터간 결합 아암의 길이

L2 = 제 2 회전 모터 및 수동 조인트간 결합 아암의 길이

제어기는 블록(70)에서 원하는 위치에서 아암 및 기구를 이동시키기 위해 모터에 출력 신호를 제공한다. 이 프로세스는 핸들의 각 동작에 대해 반복된다.

마스터 핸들은, 외과 의사가 입력 버튼을 놓거나 토글하여 핸들을 이동시킨다면 수술 기구와 비교하여 상이한 공간 위치를 가질 것이다. 입력 버튼(58)이 초기에 눌러질 때, 제어기(46)는 계산블록(72)에서 다음 등식으로 초기 조인트 각(Mj1 - Mj5)을 계산한다.

순방향 동작값은 다음 등식으로 블록(74)에서 계산된다.

조인트 각(Mj)은 가산기(64)에 제공된다. 피벗점(Px, Py 및 Pz)은 계산블록(76)에서 다음과 같이 계산된다. 피벗점은 엔드 이펙터와 기구(PO)의 교차점의 원래 위치, 및 기구와 같은 정위를 갖는 단위 벡터(Uo)를 초기에 결정함으로써 계산된다. 위치(P(x, y, z))값은 로봇아암의 다양한 위치 센서로부터 알 수 있다. 도 5에서, 기구는 각(θ4, θ5)을 갖는 제 1 좌표 프레임(x, y, z)에 있다. 단위 벡터(Uo)는 변형 매트릭스에 의해 계산된다.

엔드 이펙터의 각 동작후 기구의 각운동(△θ)은 다음의 라인 등식에 맞춰 제 1 및 제 2 단위 벡터(U0, U1)의 내적의 아크사인으로 계산된다.

여기서,

T = 단위 벡터(U0, U1)의 내적 벡터

기구의 새로운 위치(U1)의 단위 벡터는 다시 위치 센서 및 상기 설명한 변형 매트릭스를 사용하여 결정된다. 각이 한계값보다 크다면, 이후 새로운 피벗점이 계산되고 U0은 U1으로 설정된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 기구 정위는 라인 등식(L0, L1)에 의해 정의될 수 있다.

여기서,

Z0 = 제 1 좌표 시스템의 z축과 비교하여 라인(L0)을 따른 Z축

Z1 = 제 1 좌표 시스템의 z축과 비교하여 라인(L1)을 따른 Z축

Mx0 = Z0 함수로서 라인(L0)의 기울기

My0 = Z0 함수로서 라인(L0)의 기울기

Mx1 = Z1 함수로서 라인(L1)의 기울기

My1 = Z1 함수로서 라인(L1)의 기울기

Cx0 = 라인(L0)과 제 1 좌표 시스템의 x축의 교차점을 나타내는 상수

Cy0 = 라인(L0)과 제 1 좌표 시스템의 y축의 교차점을 나타내는 상수

Cx1 = 라인(L1)과 제 1 좌표 시스템의 x축의 교차점을 나타내는 상수

Cy1 = 라인(L1)과 제 1 좌표 시스템의 y축의 교차점을 나타내는 상수

기울기는 다음 알고리즘을 사용하여 계산된다.

여기서,

U0(x, y, z) = 제 1 좌표 시스템내의 제 1 위치에서 기구의 단위 벡터

U1(x, y, z) = 제 1 좌표 시스템내의 제 2 위치에서 기구의 단위 벡터

P0(x, y, z) = 제 1 좌표 시스템내의 제 1 위치에서 엔드 이펙터와 기구의 교차점의 좌표

P1(x, y, z) = 제 1 좌표 시스템내의 제 2 위치에서 엔드 이펙터와 기구의 교차점의 좌표

피벗점의 근사위치를 찾기 위해, 제 1 정위(L0(피벗점(R0)) 및 제 2 정위(L1(피벗점(R1))에서의 기구의 피벗점이 결정되고, 도중에 두 점(R0, R1)간 거리가 계산되며 기구의 피벗점(Rave)으로서 저장된다. 피벗점(Rave)은 내적 벡터(T)를 사용함으로써 결정된다.

점(R0, R1)을 찾기 위해, L0 및 L1사이를 통과하는 벡터(T)로서 같은 정위를 갖는 라인을 정의하기 위해 다음 등식이 설정된다.

tx = Tx / Tz

ty = Ty / Tz

여기서,

tx = 제 1 좌표 시스템의 Z-x면에 비교하여 벡터(T)에 의해 정의된 라인의 기울기

ty = 제 1 좌표 시스템의 Z-y면에 비교하여 벡터(T)에 의해 정의된 라인의 기울기

Tx = 벡터(T)의 x 성분

Ty = 벡터(T)의 y 성분

Tz = 벡터(T)의 z 성분

기울기(Tx, Ty, Tz)(즉, Tx = x1-x0, Ty = y1-y0, Tz = z1-z0)를 결정하기 위해 두 점을 선택하고 라인 등식(L0, L1)을 교체하는 것은, 다음의 R0(x0, y0, z0) 및 R1(x1, y1, z1)에 대한 점 좌표의 해결책을 제공한다.

피벗점(R0, R1)간 평균 거리는 다음 등식으로 계산되며 기구의 피벗점으로서 저장된다.

피벗점은 상기 설명한 알고리즘 루틴으로 연속하여 갱신될 수 있다. 피벗점의 어떠한 동작도 한계값과 비교될 수 있고 경고 신호가 발생될 수 있고 또는 피벗점이 설정 한계보다 넘게 되면 로봇 시스템은 자유롭게 될 수 있다. 설정 한계로 비교하는 것은, 환자 또는 수술실 점유자에게 상처를 줄 수 있는 상황인, 환자가 이동되고 있는지, 또는 환자와 분리되어 기구가 조종되고 있는지 여부를 결정하는데 있어서 유용할 수 있다.

외과 의사에게 피드백을 제공하기 위해, 기구의 핑거는 엔드 이펙터로 잡히는 물체에 의해 제공되는 반발력을 감지하는 압력 센서를 구비할 수 있다. 도 4에서, 제어기(46)는 압력 센서 신호(Fs)를 수신하고 핸들내에 위치한 액츄레이터에 제공되는 블록(78)에서 상응하는 신호(Cm)를 발생시킨다. 액츄레이터는 상응하는 압력을 외과 의사의 손으로 전달되는 핸들에서 제공한다. 압력 피드백은 외과 의사가 기구에 의해 사용되는 압력을 감지하는 것을 가능하게 한다. 대체 실시예로서, 핸들은 핑거의 잡는 힘을 외과 의사의 손으로 직접 전달하는 기계 케이블로 엔드 이펙터 핑거에 결합될 수 있다.

도 7은 본 발명에서 사용될 수 있는 엔드 이펙터(80)의 바람직한 실시예를 도시한다. 엔드 이펙터(80)는, 전부 하중 도구 구동기(84)에 결합된, 상기 설명된 22, 24와 같은, 수술 기구(82)를 포함한다. 엔드 이펙터(80)는 메카니즘(45)을 결합함으로써 로봇 아암 어셈블리(26)중 하나에 장착된다. 결합 메카니즘(45)은 홀더(86)에 제거가능하도록 부착된 칼라(85)를 포함한다. 홀더(86)는, 칼라(85)를 회전시키기 위해 그리고 이번엔 길이 방향축에서 기구(82)를 회전시키기 위해 로봇 아암 어셈블리(26)에서 모터에 의해 구동되는 웜 기어(87)를 포함한다. 홀더(86)는 로봇 아암 어셈블리(26)에서 슬롯으로 자리잡는 샤프트(88)를 포함한다. 샤프트(88)는 아암 어셈블리에서 모터에 의해 회전될 수 있으며, 이후 웜 기어(87)를 회전시키고 따라서 칼라(86)와 기구(82)를 회전시킨다. 조임 도구(89)은 기구(82)에 대해 칼라를 조이고 느슨하게 하도록 사용될 수 있다. 이런 도구은 척 키와 같이 동작하여 칼라(86)를 조이고 느슨하게 한다.

수술 기구(82)는 제 2 핑거(91)에 선회축으로 결합되는 제 1 핑거(90)를 구비한다. 핑거(90, 91)는 조직 또는 봉합 니들과 같은 물체를 잡도록 조종될 수 있다. 핑거의 내표면은 기구(82)의 잡는 능력 및 마찰을 증가시키기 위해 직물을 구비할 수 있다. 제 1 핑거(90)는 기구(82)의 중심 채널(94)을 통해 연장 로드(90)에 결합된다. 기구(82)는 스프링 가압된 볼 급 분리 파스너(98)(이하 파스너)와 함께 동작하는 외부 슬리브(96)를 구비할 수 있다. 파스너(98)는 핑거 그레스퍼(84)가 아닌 기구가 전부 하중 도구 구동기(84)에 결합되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 상기 기구(82)는 파스너(98)로부터 분리될 수 있고, 절단 도구, 봉합 도구, 칼스루흐에게 양도된 미국 특허번호 제 5,499,990 또는 제 5,389,103에서 공개된 박음 도구과 같은 시스템에서 사용되도록 조절된 박음 도구, 절단 날, 또는 최소한의 위험을 주는 수술에서 사용되는 다른 수술 도구로 교체될 수 있다. 파스너(98)는, 기구가 도구 구동기(84)에 결합될 때마다 수술 기구가 전부 하중 도구 구동기(84)를 재소독하지 않고 교체되는 것을 가능하게 한다. 전부 하중 도구 구동기(84)의 동작은 이후에 상세히 설명될 것이다.

파스너(98)는 전부 하중 도구 구동기(100)의 핀(102)을 수용하는 슬롯(100)을 구비한다. 핀(102)은 전부 하중 도구 구동기(100)에 대한 파스너(98)를 고정시킨다. 파스너(98)는, 도구 로드(92)에 부착되고 전부 하중 도구 구동기(84)내에 위치하는 로드 셀(110)의 출력 피스톤(108)과 인접하는 피스톤(106)을 구비한다.

로드셀(110)은 어미 나사 너트(112)에 장착된다. 어미 나사 너트(112)는 기어 박스(116)로부터 연장된 어미 나사(114)에 결합된다. 기어 박스(116)는 인코더(120)에 결합된 반전 모터(118)에 의해 구동된다. 전체 엔드 이펙터(80)는 모터 구동 웜 기어(87)에 의해 회전한다.

동작중, 전부 하중 도구 구동기(84)의 모터(118)는 전기 배선, 또는 송신기/수신기 시스템을 통해 입력 명령을 수신하고 이에 따라 동작한다. 모터(118)는 어미 나사 너트(112) 및 로드 셀(110)을 선형으로 이동시키는 어미 나사(114)를 회전시킨다. 로드 셀(110)의 동작은 결합 피스톤(106) 및 도구 로드(92)를 구동하고, 이에 따라 제 1 핑거(88)가 회전한다. 로드 셀(110)은 핑거로 인가되는 반작용력을 감지하고 상응하는 피드백 신호를 제어기(46)에 제공한다.

수술후마다 도구 구동기(84)가 소독될 필요가 없도록, 전부 하중 도구 구동기(84)는 소독된 드레이프(124)로 덮일 수 있다. 더욱이, 로봇 아암 어셈블리(26)는 소독된 드레이프로 덮이며 따라서 소독할 필요가 없다. 드레이프(124, 125)는 실질적으로 전부 하중 도구 구동기(84) 및 로봇 아암 어셈블리(26)를 봉하는 수단으로서 작용한다. 로봇 아암 어셈블리(26)를 봉하도록 사용되는 드레이프(125)는 도 26에서 상세히 설명된다. 드레이프(125)는 실질적으로 로봇 아암 어셈블리(26)가 드레이프(125)내로 설치될 수 있는 개방 단부(30)를 구비한다. 게다가 드레이프(125)는 아암 어셈블리(26)를 수술실에서 효과적으로 분리하는, 실질적으로 끝이 가늘어지는 밀봉된 단부(302)를 포함한다. 와셔를 통해 형성된 작은 개구(306)를 갖는 와셔(304)는 기구가 결합 메카니즘(45)을 통해 아암 어셈블리(26)와 결합되는 것을 가능하게 한다. 아암 어셈블리(26)가 여러 곳으로 이동할 때 드레이프(125)가 찢어지지 않도록 와셔(304)는 드레이프(125)를 강화한다. 본래, 기구는 환자(12)내부로 삽입되어야 하기에 드레이프(125)내에 밀봉될 수 없다. 드레이프(125)는 또한 접착제(310)가 드레이프에 붙어있는 복수의 테이프(308)를 포함한다. 적어도 테이프(308)중 한 개는 반대로 정렬되고 테이프(308)의 다른 부분은 아암 어셈블리(26)에 대한 드레이프(125)의 밀폐를 실행하도록 정렬된다.

도 8 및 도 8a는 마스터 핸들 어셈블리(130)의 바람직한 실시예를 도시한다. 마스터 핸들 어셈블리(130)는 아암(134)에 결합된 마스터 핸들(132)을 포함한다. 마스터 핸들(132)은 핸들(132)에서 상응하는 슬롯(138)으로 삽입되는 핀(136)에 의해 아암(134)에 결합될 수 있다. 핸들(132)는 외과 의사가 누를 수 있는 제어 버튼(140)을 구비한다. 제어 버튼(140)은 샤프트(144)에 의해 스위치에 결합된다. 제어 버튼(140)은 도 4에 도시된 입력버튼(58)과 상응하고, 엔드 이펙터를 작동시킨다.

마스터 핸들(132)는 제 2 고정 그리퍼(148)에 선회축으로 결합된 제 1 그리퍼(146)를 구비한다. 제 1 그리퍼(146)의 회전은 핸들 샤프트(150)의 상응하는 선형 동작을 생성한다. 핸들 샤프트(150)는 베어링(156)에 의해 로드 셀(154)에 결합되어 있는 그리퍼(gripper)를 움직인다. 로드 셀(154)은 인가되는 압력량을 감지하고 제어기(46)에 입력 신호를 제공한다. 그 다음 제어기(46)는 출력 신호를 제공하여 말단 작동체의 핑거를 움직인다.

로드 셀(154)은 어미 나사(160)에 결합되어 있는 어미 나사 너트에 장착되어 있다. 상기 어미 나사(160)는 인코더(166)를 구비한 모터(164)에 결합되어 있는 축소 박스(162)에서 뻗어 있다. 상기 시스템의 제어기(46)는 말단 작동체내의 로드 셀(110)의 피드백 신호를 수신하고, 어미 나사(160)를 움직이고 상기 그리퍼상에 압력을 가하는 모터에 대응 명령 신호를 제공하여 외과 의사는 말단 작동체에 의해 가해지는 힘에 관련된 피드백을 받는다. 이러한 방식으로, 외과 의사는 말단 작동체를 작동하는 "느낌"을 갖는다.

상기 핸들은 베어링(170)주위를 회전하는 회전 고리 하우징(168)에 부착되어 있다. 상기 회전 고리 하우징(168)은 기어 어셈블리(174)에 의해 위치 센서(172)에 결합되어 있다. 상기 위치 센서(172)는 핸들의 상대적인 위치에 대응하는 제어기(46)에 피드백 신호를 제공하는 전위차계가 될 수 있다. 더욱이, 광학 인코더는 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 대안으로, 전위차계와 광학 인코더 모두 상기 시스템에서 대리 기능성을 제공하는데 사용될 수 있다. 회전 고리 동작은 제어기 및 로봇 아암 어셈블리에 의해 말단 작동체의 대응 스핀으로 해석된다.

상기 아암(134)은 상기 핸들의 선형 동작을 가능하게 하고 감지하는 선형 베어링(176) 및 대등 위치 센서(178)에 결합될 수 있다. 상기 핸들의 선형 동작은 상기 제어기 및 로봇 아암 어셈블리에 의해 상기 말단 작동체의 대응 선형 동작으로 해석된다. 상기 아암은 베어링(180) 주위를 회전할 수 있고, 스탠드(184)에 배치되어 있는 위치 센서(182)에 의해 감지될 수 있다. 상기 스탠드(184)는 대응 위치 센서(188)를 구비한 베어링(186) 주위에서 회전할 수 있다. 상기 아암 회전은 제어기 및 로봇 아암 어셈블리에 의해 말단 작동체의 대응 피벗 동작으로 해석될 수 있다.

인간의 손은 6 - 12 헤르쯔사이에서 전형적으로 공진하는 자연적인 떨림을 가질 수 있다. 손 떨림과 함께 수술기구의 트래킹 동작을 제거하기 위해, 본 시스템은 떨림 주파수 대역폭내에서 일어나는 핸들의 어떠한 동작도 제거하는 필터를 가질 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 필터(184)는 6 - 12 헤르쯔사이의 주파수 범위에서 전위차계에 의해 제공되는 아날로그 신호를 필터링할 수 있다. 대안으로, 광학 인코더 및 디지털 필터는 이러한 목적으로 사용될 수 있다.

도 9 및 도 10A-J에 도시된 바와 같이, 상기 시스템은 관상 동맥 바이패스 이식(CABG)과 같은 심장 수술을 하는데 바람직하게 사용된다. 상기 수술은 처음에 환자의 3개의 절개부를 절개하고 그 절개부를 통해 수술기구(22,24) 및 내시경(26)을 삽입함으로써 수행된다. 상기 수술 기구(22)중 하나는 환자의 흉부강으로 삽입될 때 봉합 니들과 실을 잡는다. 상기 동맥이 복재 정맥과 같은 제 2 혈관과 이식된다면, 나머지 수술 기구(24)는 상기 기구의 말단 작동체가 환자 내부로 삽입되는 동안에 상기 정맥을 잡을 수 있다.

내부 유방 동맥(IMA)은 관상 동맥의 이식 위치에서 상기 기구중 하나에 의해 절개되고 움직일 수 있다. 상기 관상 동맥은 IMA의 직경에 대응하는 크기의 동맥 벽에 개구를 만들도록 절개된다. 말단 작동체중 하나에 결합되어 마스터 핸들을 통해 원격 조정되는 절단 도구에 의해 절개될 수 있다. 상기 동맥은 절개된 유방과 관상 동맥으로부터 피가 흐르는 것을 막기 위해 겸자(clamp)되어 있다.

외과 의사는 관상 동맥의 개구 근처의 IMA를 움직이는 핸들을 조종한다. IMA의 이식이 도시되고 설명되었지만, 절개된 복재 정맥과 같은 다른 혈관은 관상 동맥내의 차단을 바이패스하도록 이식될 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 10A-J를 참조하면, 외과 의사는 기구를 조종하는 핸들을 움직여 IMA와 관상 동맥을 관통한 니들을 구동시킨다. 그 다음, 외과 의사는 수술 기구를 움직여 도 10B에 도시된 바와 같이 관상 동맥과 이식 동맥을 관통한 니들을 붙잡아 당긴다. 도 10C에 도시된 바와 같이, 그 다음 수술 기구는 이식 동맥의 힐(heel)에서 봉합선을 묶게 조정된다. 그 다음, 상기 니들은 흉강에서 제거될 수 있다. 도 10D-F에 도시된 바와 같이, 새로운 니들과 실이 흉강으로 삽입되어 이식 동맥의 토(toe)를 관상 동맥에 봉합할 수 있다. 도 10H-J에 도시된 바와 같이, 새로운 니들과 실이 삽입되고, 외과 의사는 상기 핸들을 조정하여 힐에서 토까지 그리고 토에서 힐까지 연속적인 봉합선을 만든다. 수술 기구의 스케일 동작은 외과 의사가 흉강 주위의 봉합선을 정밀하게 움직이는 것을 가능하게 한다. 특정 이식의 순서가 도시되고 설명되었지만, 상기 동맥은 다른 기술로 이식될 수 있다는 것을 알게 된다. 일반적으로, 본 발명의 시스템은 최소 손상의 문합 수술을 하는데 사용될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 상기 시스템은 마스터 핸들(50 또는 52)의 동작에 응답하여 제어기(46)로부터 제어 신호를 수신하여 수술 기구의 말단에 배치된 도구을 구동하는 전부 하중 도구 구동기(84)를 포함하고 있다. 대안으로, 후면 하중 도구 구동기(200)가 도 11과 도11a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템(10)에 포함될 수 있다. 후면 하중 도구 구동기(200)는 후면 하중이 가능한 수술 기구(202)와 협력한다. 이러한 후면 하중 도구 구동기(200)와 기구(202)의 통합은 수술동안에 도구 교체를 재촉하고, 따라서 도구가 도구 구동기(200)으로부터 움츠릴 수 있고 매우 단순한 방식의 다른 도구로 대체될 수 있다.

후면 하중 도구 구동기(200)는 위에서 설명된 바와 같이, 칼라와 홀더를 통해 로봇 아암 어셈블리(26)에 부착되어 있다. 후부 하중 도구 구동기는 근접 단부(26)와 말단 단부(208)를 가진 피복(204)을 포함하고 있다. 피복(204)은 수술 기구의 구성물에 사용되는 플라스틱이나 다른 공지된 재료로 구성될 수 있다. 피복(204)은 필수적으로 칼라(85)를 관통하여 끼워지고 위에서 더 상세히 설명된 타이튼 도구에 의해 적당히 팽팽해진 중공 튜브이다.

후부 하중이 가능한 수술 기구(202)는 도구 엔드(210)와 컨넥팅 엔드(212)를 가지고 있다. 푸시(push)/풀(pull) 로드 또는 케이블 시스템에 의해 구동될 수 있는 그래스퍼(grasper)와 같은 수술 도구(214), 또는 이러한 로드 또는 케이블을 필요로 하지 않는 응고제와 같은 수술 도구, 또는 하모니 수술 메스는 상기 기구(202)의 도구 엔드(210)에 배치되어 있다.

하우징(216)은 상기 기구(202)의 컨넥팅 엔드(212)에 배치되어 있다. 하우징은 하우징(216) 내부에 배치된 레버(218)를 가지고 있다. 레버(218)는 레버내의 관련 구멍(222)을 통과하는 핀을 이용하여 만들어진 피벗점(220)을 가지고 있다. 상기 핀은 하우징의 내부 벽(224)에 부착될 수 있다. 기구(202)의 길이 방향으로 뻗어 있는 푸시/풀 케이블 또는 로드(226)는 피벗점(220) 주위의 레버(218) 동작이 케이블 또는 로드(226)를 선형 동작하게 하도록 레버(218)에 부착되어 있다. 필수적으로, 케이블 또는 로드(226)는 기구(202)의 도구 엔드(210)에서 도구(214)를 작동시키는 수단(227)으로서 작용한다. 케이블 또는 로드(226)는 또한 결합 핀을 통해 레버에 부착되어 있다. 레버(218)는 C 자형이고, 여기서 레버(218)의 말단은 하우징(216)내의 두 개의 구멍(228,230)을 통해 돌출되어 있다. 구멍(228,230)은 아래에 상세히 설명될 목적으로 O 형 링(232)으로 바람직하게 둘러싸여 있다.

후부 하중이 가능한 수술 기구(202)의 도구 엔드(210)는 후부 하중 도구 구동기(200)의 중공 튜브에 설치된다. 도구(202)은 도구 엔드(210)가 피복(204)을 넘어서 뻗을 때까지 도구 구동기를 통해 푸시될 수 있다. O 형 링(232)은 도구 구동기(200)의 하우징(238)내의 관련 구멍(234,236)에 설치한다. 추가로, 하우징은 중앙에 형성된 구멍(240)을 가지고 있고, 그 구멍은 중공 튜브의 내부와 공축이다. 이러한 방식으로, 수술 기구(202)는 도구 구동기(200)에 삽입되고 관통될 수 있다. O 형 링(232)의 각각은 도구 구동기(200)의 하우징(238)내의 관련 구멍에 알맞게 설치한다.

추가로, 하우징(238)은 도 11a에 설명된 모터 어셈블리(242)를 포함하고 있다. 상기 모터 어셈블리(242)는 하우징(238)에 부착되어 있고, 하우징내에 적당히 단단히 고정되어 있다. 상기 모터 어셈블리는 일반적으로 리듀서(246)에 부착된 모터(244)를 포함하고 있다. 상기 모터는 모터 말단에 부착된 겹판(248)을 구동한다. 겹판(248)은 모터의 회전 동작이 피벗점(220) 주위의 레버(218)를 동작하게 하도록 레버(218)의 말단에 맞물려 있다. 이것은 차례로 기구(202)의 도구 엔드(210)의 측면 동작을 하게 한다. 모터는 제어 핸들에서의 동작에 반응하여 움직인다. 추가로, 구동력 센서(248,250)는 겹판(248)의 말단에 부착될 수 있다. 이와 같이, 구동 피드백 시스템은 기구(202)의 도구 엔드(210)에서 도구(214)을 작동하는데 필요한 힘의 양을 감지하도록 설계된다. 대안으로, 모터(244)는 모터에 부착되어 유사 방식으로 사용될 수 있는 구동 피드백 장치(252)를 가질 수 있다.

후부 하중 도구 구동기(200)를 이용하는 것의 한가지 잇점은 피복(204)이 항상 환자(12)내부에 잔존한다는 것이다. 이와 같이, 도구은 재편성되지 않아도 되고, 도구을 교체 또는 교환할 때 로봇 아암 어셈블리(26)를 재편성하지 않아도 된다. 피복(204)은 도구가 배치되는 것과 무관하게 환자(12)에 대한 위치를 유지한다.

본 발명의 시스템(10)은 기구의 팁부에 1 또는 2의 추가 자유도가 추가로 공급될 수 있다. 예를 들어, 2의 추가 자유도가 설명될 것이다; 그러나, 단지 1 자유도만이 추가로 포함될 수 있다는 것을 알게 된다. 추가 자유도를 제공하기 위해서, 도 13-16에 도시된 바와 같이, 관절의 수술 기구(300)가 현재 설명될 것이다. 상기 기구(300)는 위에서 설명된 칼라 및 홀더를 통해 상기 아암 어셈블리(26)에 결합될 수 있다. 관절식 기구(300)의 팁을 관절하기 위해, 관절식 도구 구동기(500)는 사용되어야 한다. 관절식 도구 구동기(500)는 아래에 더 상세히 설명될 것이다. 마스터는 추가된 추가 2 자유도를 가지고 있고, 기구(300)의 팁에서의 관절식 제어를 확인한다. 도 25는 2의 추가 자유도를 포함하고 있는 대체가능한 주장치의 개략도를 도시하고 있다. 아래에 설명된 바와 같이, 2의 추가 자유도는 기구(300)의 관절부에 매핑된다. 마스터에서의 두 개의 추가 축은 Jm6 및 Jm7로서 명칭된다.

관절식 기구(300) 및 관절식 도구 구동기(500) 및 마스터에서의 추가 자유도를 설명함으로써, 어려운 조종은 더 쉬운 방식으로 실행될 수 있다.

도 13-16를 참조하면, 관절식 기구(300)는 일반적으로, 연장 로드(302), 피복(304), 및 도구(306)을 포함하고 있다. 상기 도구은 그레스퍼, 절단 블레이드, 수축기, 니들 장치, 또는 최소 손상식 수술에 사용되는 다른 공지된 도구일 수 있다. 도 27-30는 관절식 수술 기구(300)의 말단 단부에 배치될 수 있는 여러 도구을 도시하고 있다.

기구(300)는 근접 단부(308)를 가진 관절부(301), 피벗 링크(310), 및 말단 단부(212)를 포함하고 있고, 각각은 아래에 더 상세히 설명될 것이다. 더욱이, 기구(300)는 연장 로드(302)에 대하여 기구(300)의 관절부(301)를 관절하는 수단(311)을 포함하고 있다. 관절부(301)의 부착물은 상기 기구의 팁에 2의 추가 자유도를 제공한다. 관절부(301)가 근접 단부, 피벗 링크, 및 말단 단부를 포함하는 것으로서 설명되었지만, 대응하는 피벗 링크를 통해 서로 장착되어 있는 복수의 중간물이 제공될 수 있다.

각각의 근접 단부와 말단 단부사이에 배치되고 장착된 것과 중간부에 끼워진 것은 피벗 링크(310)이다. 피벗 링크(310)는 관절부의 근접 단부 및 말단 단부와 상호 맞물려 있고, 상기 기구의 팁에 관절을 제공한다. 필수적으로, 근접 단부, 피벗 링크, 및 말단 단부의 협력은 일반적으로 조인트로서 작용한다.

연장 로드(302)는 바람직하게 중공이고, 스테인리스강 또는 플라스틱 또는 소독할 수 있는 다른 공지된 재료로 형성되어 있다. 로드(302)는 중공이기 때문에, 이것은 내부(314)를 둘러싸고 한정한다. 연장 로드(302)는 추가로 근접 단부(316)와 말단 단부(318)를 가지고 있다. 연장 로드(302)의 말단 단부(318)는 상기 기구(300)의 관절부(301)의 말단부(312)와 혼동되지 말아야 한다.

관절부(301)의 근접부(308)는 연장 로드(302)와 일체로 형성될 수 있고, 용접, 접착제, 또는 당업자에게 공지된 다른 방법을 통해 부착될 수 있다. 근접부(308)는 기구(300)의 안정성과 내구성을 보장하도록 연장 로드(302)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 관절부(301)의 근접부(308)는 두 개의 핑거(320,322)로 구성되어 있고, 각각은 관통하여 형성된 개구(324,326)를 가지고 있다.

피벗 링크 장치(310)는 인접한 링크내의 관련 구멍을 지나는 복수의 핀(328)을 통해 근접부(308)에 장착되어 있다. 피벗 링크 장치(310)는 일반적으로 관통하는 중앙의 구멍(332)와 디스크(330)의 원주면에 골고루 이격된 4개의 구멍(334, 336, 338, 340)을 가진 플랫 디스크(330)이다. 추가로, 핀(328)은 에지(342)에 부착되고 뻗어 있다. 핀(328)은 기구(300)의 관절능력을 제공하기 위해 관련 핑거의 개구에 위치되어 있다. 5개의 리드(350,352,354,356,358)는 중공 샤프트 내부로 뻗어 있다. 리드(350)상에서 중앙 아래로 뻗어 있고 피벗 링크 장치(310)내의 중앙 개구(332)를 관통한다. 5개의 리드중 2개(352,354)는 기구 내부의 중공 아래로 뻗어 있고, 리드중 하나의 선형 장력이 피벗부(301)의 회전 동작을 가능하게 하도록 피벗 링크 장치에 부착되어 있다. 이러한 두 개의 리드(352,354)는 자체에 형성된 개구중 두 개에 피벗 링크 장치에 부착된다. 추가로, 리드는 기구(300)의 관절부(301)의 근접부(308)의 핑거를 관통하는 핀에 인접한 개구에 부착한다. 나머지 두 개의 리드(356,358)는 피벗 링크 장치내의 두 개의 다른 개구를 관통하고 관절부(301)의 말단 단부에 부착한다. 이러한 두 개의 리드의 동작은 두 개의 다른 리드(352,354)가 움직일 때의 동작에 직교하는 관절부(301)의 동작을 가능하게 한다.

본 시스템의 한 부분으로서 기구를 관절하기 위해서, 도 17-24에 도시된 바와 같이, 관절식 메카니즘(400)이 제공된다. 관절식 메카니즘(400)은 일반적으로 관절식 도구 구동기(500), 소독 커플러(600), 병진기(700), 및 관절식 도구(300)로 구성되어 있다

병진기는 기구(300)의 말단 단부(316)에 부착되어 있다. 기구(300)는 추가로 도 18-19에 도시된 제거가능한 도구(420)을 가질 수 있다. 제거가능한 도구(420)은 연장 로드 또는 케이블(424)에 부착된 커터(422)와 같은 도구일 수 있다. 로드(246)의 단부에서, 개구(430)가 자체에 형성된 플랫 섹션(428)을 배치하고 있다. 플랫 섹션(428)은 기구(300)의 연장 샤프트 아래에서 움직이는 제 2 케이블 또는 로드(434)의 단부에 배치된 채널내에 위치되어 있다. 제 2 케이블(434)은 플랫 섹션(428)이 채널(432)내에 위치되도록 자체의 단부에 형성된 채널(432)를 가지고 있다. 적어도 하나의 스프링 가압 멈춤쇠(436)는 플랫 섹션(428)을 관통하여 배치된 구멍(430)내에 위치하고 있다. 이것은 도구(420)을 기구(300)의 잔부에 결합한다. 이와 같이, 도구은 새로운 도구이 필요할 때마다 상기 기구를 시스템(10)에서 제거함이 없이 기구의 팁에서 교환될 수 있다.

도구(300)은 자체에 일체로 필수적으로 형성된 병진기(700)에 부착되어 있다. 관절식 메카니즘(400)은 위에서 설명된 칼라(85)를 통해 로봇 아암 어셈블리(26)에 부착되어 있다. 칼라(85)는 기구(300)의 샤프트(302)주위에 끼워 맞추어져 있다.

병진기(700)는 근접 단부(702)와 말단 단부(704)를 가지고 있다. 병진기(700)의 말단 단부(704)는 기구(300)의 연장 로드(302)의 단면과 실질적으로 유사한 단면을 가진다. 추가로, 병진기(700)는 중공 내부(706)를 가지고 있다. 중앙의 로드(350)는 병진기(700)의 중공 내부(706)를 관통하고, 근접 단부(702)에 드러난다. 두 개의 리드(352,354)는 중앙 리드(350)가 뻗어 있는 제 1 중공 튜브(712)에 부착되어 있는 두 개의 어깨부(708,710)에 상기 병진기를 내부적으로 종결시킨다. 제 1 중공 튜브(712)는 스테인리스강, 스틸, 경화 플라스틱등과 같은 강한 내성의 물질로 구성될 수 있다.

제 1 중공 튜브(712)는 회전되도록 베어링(714)에 장착되어 있다. 제 1 중공 튜브(712)의 회전은 하나의 동작면에서 기구(300)의 관절부의 관절과 리드(352, 354)의 선형 동작을 가능하게 한다.

제 2 중공 튜브(716)는 자체에서 뻗어 있는 한 쌍의 어깨부(718,719)를 가지고 있다. 두 개의 리드(356,358)는 각각의 어깨부(718,719)중 하나에 부착한다. 상기 중공 튜브(716)는 회전될 수 있도록 베어링 어셈블리(720)내에 배치된다. 또, 제 2 중공 튜브(716)의 회전은 제 1 중공 튜브의 회전을 통해 설정된 동작면에 수직인 면에서 기구(300)의 관절부(301)를 관절하는 리드(356,358)의 선형 동작을 가능하게 한다. 제 2 중공 튜브(714)는 제 1 중공 튜브(712)를 방사상으로 둘러싸고 있다. 트랜시레이터(700)는 트랜시레이터(700)의 제거가능한 부착물을 소독 커플러(600)에 제공하는 스프링 가압 레버(726)의 단부에 배치된 핀(724)으로 구성된 급 절연부(722)를 추가로 포함하고 있다. 중공 튜브(712,716) 모두는 자체에 형성된 노치(750)를 그 단부에 가질 수 있다. 상기 노치는 아래에 더 상세히 설명될 소독 커플러(600)에 튜브 각각을 상호 결합하는 수단(752)으로서 작용한다.

병진기(700)는 급 절연부(722)를 통해 소독 커플러(600)에 제거가능하게 부착되어 있다. 관절식 도구 구동기(500)는 쉽게 소독되지 않기 때문에, 기구는 관절식 도구 구동기(500)를 소독하는 것이 없이 교환될 수 있도록 소독 커플러(600)를 포함시키는 것이 이롭다. 추가로, 커플러(600)는 병진기(700)이 도구 구동기(500)에 부착될 수 있고 도구 구동기가 도 26에 도시된 바와 같은 드레이프(125)내에 감싸지는 수단을 제공한다. 병진기(600)는 하우징(610)을 가지고 있다. 바람직하게, 하우징과 커플러(600)의 부품은 스테인리스강, 플라스틱, 또는 다른 공지된 소독가능한 물질과 같은 쉽게 소독가능한 물질로 구성된다. 하우징(610)은 실질적으로 하우징 내부(612)와 개방 단부(614,616)를 가지고 있다. 두 개의 중공 튜브(618,620)는 하우징(610)내에 회전가능하게 배치되어 있다. 튜브(618,620) 각각의 회전을 수행하기 위해, 베어링(622,624)은 튜브 각각의 주위에 배치되어 있다. 각각의 튜브는 그 단부에 형성된 노치(626)를 가지고 있어서, 한 단부에 병진기(700)를 커플러(600)에 부착하고, 다른 한단부에 관절식 도구 구동기(500)에 커플러(600)를 부착한다.

병진기상의 핀(724)은 병진기(700)를 커플러(600)에 부착하기 위해 노치(628)에 위치시킬 수 있다. 추가로, 커플러(600)는 스프링 가압 피벗(632)에 부착된 핀(630)을 포함할 수 있고, 구동기(500)에 상기 커플러를 부착할 수 있다. 추가로, 상기 커플러(600)는 중앙 케이블 또는 로드(350)의 단부(351)를 미끄러짐가능하게 수납하는 중앙 섹션(634)을 포함하고 있다. 단부(351)는 원주의 홈(353)이 주위에 배치된 팁을 포함할 수 있다. 상기 팁은 중앙 섹션(634)에 형성된 오목부(636)에 위치하고 잇고, 적어도 하나의 스프링 가압 멈춤쇠에 의해 제거가능하게 잠금되어 있다. 원주 홈(353)을 포함하고 있는 팁과 실질적으로 유사한 팁(640)는 상기 오목부(636)에 인접하게 배치되어 있고, 아래에서 더 상세히 설명될 관절식 도구 구동기(500)에 중앙 케이블(350)을 부착하도록 작용한다.

중앙 섹션(634)은 최내부의 튜브(618)내에 측면 슬라이드하도록 되어 있다. 이러한 슬라이딩 동작을 실행하기 위해, 선형 베어링은 최내부 튜브의 내부에 중앙 섹션주위에 배치될 수 있다. 대안으로, 중앙 섹션(634)은 최내부의 튜브(618)내에서 평활하게 슬라이딩하는 베어링 물질로 구성될 수 있다.

커플러(600)는 관절식 도구 구동기(500)에 제거가능하게 부착되어 있다. 상기 퇀절 도구 구동기는 드레이프(125)에 의해 둘러싸이도록 되어 있다. 관절식 도구 구동기(500)는 실질적으로 폐쇄된 제 1 단부(504)와 실질적으로 개방된 제 2 단부(504)를 가진 중공 하우징(502)을 포함하고 있다. 그리퍼 모터(506), 및 한 쌍의 트위스트 모터(508,510)는 하우징(502) 내부에 안전하게 배치되어 있다. 각각의 모터는 제어기(46)에 전기적으로 결합되어 있다. 대안으로, 상기 모터는 공지된 송신기/수신기 시스템을 통해 제어기로부터의 신호를 수신할 수 있다. 이러한 송신기/수신기 시스템이 본 발명에 응용된다. 그리퍼 모터(506)는 로드 나사(512)를 둘러싸고 있는 로드 너트(510)에 부착되어 있다. 모터(506)는 제어 신호를 수신하고, 그것에 응답하여 바뀐다. 로드 나사(512)를 측면에서 이동시키는 로드 너트(510)는 회전한다. 로드 나사(512)는, 결합리(600)를 통해 그리퍼 모터(506)에 부착된 케이블(350)을 측면에서 이동시키는데 필요한 힘을 측정하기 위해 설치될 수 있는 로드셀(514)에 부착된다. 이것은, 본 발명의 시스템(10)에 통합될 수 있는 힘 피드백 시스템에서 사용될 수 있다. 로드의 말단에서 형성된 채널(518)을 갖는 로드(516)는 로드셀(514)에 부착된다. 이와 같이, 로드(516)는 선형 방식으로 이동한다. 결합기(600)의 팁(640)은 채널(518)내에 설치되며 적어도 한 개의 스프링 가압식 멈춤쇠 또는 몇 개의 다른 유사 부착 메카니즘(520)에 의해 제거가능하게 적소에 유지된다. 따라서, 마스터 핸들에서 외과 의사가 그리퍼를 작동시키면, 그리퍼 모터(506)는 회전하고, 이에 따라 측면에서 로드(516)를 이동시키며, 이후, 도구에서 그리퍼를 개폐하는 센터 케이블(350)을 이동시킨다. 물론, 도구에서의 동작은 배치된 도구의 형태에 의존할 것이다. 예를 들어, 박음 도구가 수술 기구(300)의 말단에 배치된다면 박음 동작이 발생할 것이다.

마스터 핸들(50 또는 52)이 축(J6 또는 J7)에 대해 회전하면 요구되는 동작에 상응하여 두 개의 손목 모터(510, 508)중 한 개가 회전한다. 각 모터(508, 510)는 상응하는 기어(522, 524)에 부착된다. 각 기어(522, 524)는, 관련된 튜브를 길이 방향축에 대해 방사상으로 회전시키기 위해 중공 튜브(526, 528)의 상응하는 슬롯이 끼워진 부분(530, 532)과 맞물린다. 각 튜브(526, 528)는, 결합기(600)의 상응하는 중공 튜브의 노치형 말단과 맞물리기 위해 노치형 말단(534, 536)을 포함한다. 각각의 중공 튜브(526, 528, 618 및 620)는 모두 공축이라는 것이라 판단된다. 게다가, 개별 튜브가 독립적으로 쉽게 회전하기 위해, 베어링은 각각의 튜브(526 및 528)사이에 설치될 수 있다.

튜브(526, 528)가 회전할 때, 이들은 변환기의 튜브를 회전시키는 결합기의 튜브를 회전시킨다. 이것은 수술 기구(300)의 팁에서 결합을 발생시킨다. 더 상세하게, 이것은 수술 기구(300)의 관절부분에서 결합을 발생시킨다. 게다가, 전부 하중 도구 구동기, 후부 하중 도구 구동기, 또는 관절식 도구 구동기가 설치되든지간에, 수술 기구는 쉽게 교환할 수 있다.

이와 같이, 절단 날(800)은 그래스퍼와 교환할 수 있고 그래스퍼는 스태플러(810)와 교환할 수 있다. 본래, 이런 시스템은 한 개의 도구를 다른 것으로 교환하는 단계를 포함하는, 최소한의 위험으로 수술하는 절차의 성능을 단순화한다. 상기 시스템은 어떤 기구의 팁에서 결합을 가능하게 하기에, 결합 메카니즘은, 상기 설명한 바와 같이 결합 부분을 통합하는 결합을 절단 또는 박음하는데 사용될 수 있다.

게다가, 기구는 관절식 기구가 아닐 수 있지만, 결합 메카니즘은 박음과 같은 다른 기능을 제어하는데 사용될 수 있다. 도 27은 칼라(85)와 홀더(85)를 통해 로봇 아암 어셈블리에 부착된 박음 기구(810)를 도시한다. 일반적으로 잡는 도구로 사용되는 리드는 박음 메카니즘을 실행하기 위해 사용될 수 있다. 내시경 스태플러는 일반적으로 당 기술에서 알려져 있다. 그러나, 여기서 설명되는 것처럼 로봇 아암에 부착된 스태플러를 사용하는 것이 알려져 있다.

게다가, 도 28에 설명된것과 같은 절단 날은 본 발명의 시스템에 설치될 수 있다. 절단 날(800)은 칼라(85)와 홀더(86)을 통해 로봇아암 어셈블리(26)에 부착된다. 절단 날은 그래스퍼 또는 스태플러에 의해 요구되는 것과 같은 납을 필요로 하지 않는다. 그러나, 절단 도구은 여기서 설명된 결합 메카니즘을 통해 결합될 수 있다.

부식제 또는 응고제는 칼라(85) 및 홀더(86)를 통해 로봇 아암 어셈블리(26)에 추가로 부착될 수 있다. 부식제 및 응고제는 널리 알려져 있으며 부식 도구은 여기서 설명된 관절식 기구의 말단에 부착될 수 있다. 소정의 순차로 다양한 도구을 사용하여, 여러 가지 절차가 실행될 수 있다. 일반적으로 기구를 바꾸는 것이 바람직하고 많은 절차에서 그러한 것이 요구되기 때문이다.

첨부된 도면에서 실시예가 예로서 설명되었지만, 그런 실시예는 단순히 도시하는 것이고 본 발명을 제한하지 않으며, 본 발명은 도시되어 설명된 특정 구성 및 장치에 제한되지 않는다고 이해되며, 당업자는 다양하게 변경할 수 있다.

Claims

봉합용 바늘로 보조 혈관을 환자의 관상 동맥에 봉합하기 위한 최소 손상식 수술으로서, 상기 관상 동맥이 개구부를 가지고 있는 최소 손상식 수술에 있어서,

a) 제 1 관절식 아암과 제 2 관절식 아암을 제공하는 단계로서, 입력 명령을 수신하고 이 입력 명령에 응답하여 상기 제 1 관절식 아암과 제 2 관절식 아암을 이동시키는 제어기와 입력 장치에 연결되어 있는 상기 제 1 관절식 아암과 제 2 관절식 아암을 제공하는 단계;

b) 상기 환자의 적어도 하나의 절개부를 절개하는 단계;

c) 상기 절개부를 통해 상기 제 1 및 제 2 관절식 아암을 상기 환자내에 삽입하는 단계;

d) 상기 보조 혈관을 잡기 위해 상기 제 1 관절식 아암을 이동시키기 위한 입력 명령을 발생하는 단계;

e) 상기 봉합용 바늘을 잡기 위해 상기 제 2 관절식 아암을 이동시키기 위한 입력 명령을 발생하는 단계;

f) 상기 관상 동맥과 상기 보조 혈관을 통해 상기 봉합용 바늘을 이동시키기 위해 상기 제 2 관절식 아암을 이동시키기 위한 입력 명령을 발생하는 단계; 및

g) 상기 보조 혈관을 상기 관상 동맥에 봉합하기 위해 단계(g)를 반복하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 1 항에 있어서, 상기 보조 혈관은 체내 유방 동맥이고, 상기 방법은 상기 체내 유방 동맥을 상기 동맥의 개구부에 인접한 위치로 이동시키기 전에 상기 체내 유방 동맥을 절개하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 1 항에 있어서, 상기 봉합용 바늘을 이동시키기 위해 상기 제 1 관절식 아암을 이동시켜서 상기 보조 혈관을 상기 관상 동맥에 봉합하기 위한 입력 명령을 발생하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 1 항에 있어서, 입력 명령을 발생하는 상기 단계들은 상기 제 1 및 제 2 관절식 아암의 이동이 제 1 및 제 2 마스터 핸들의 이동에 대응하도록 상기 제 1 마스터 핸들과 제 2 마스터 핸들을 이동시키는 외과 의사를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 관절식 아암은 상기 제 1 및 제 2 마스터 핸들의 이동의 스케일링된 증분만큼 이동하는 단부 이펙터를 각각 가지고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 관절식 아암이 상기 제 1 및 제 2 마스터 핸들의 이동과 더불어 이동하도록 상기 제 1 및 제 2 관절식 아암을 작동시키는 단계, 및 상기 제 1 및 제 2 마스터 핸들이 상기 외과 의사에 의해 이동될 때 상기 제 1 및 제 2 관절식 아암이 고정 상태를 유지하도록 상기 제 1 및 제 2 관절식 아암의 작동을 해제하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 1 항에 있어서, 제 3 관절식 아암에 연결되어 있는 내시경을 제공하는 단계, 및 절개부를 통해 상기 내시경을 상기 환자내에 삽입하는 단계를 더 포함하고 있고,

상기 제 3 관절식 아암은 상기 제어기, 및 입력 명령을 수신하는 내시경 입력 장치에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 7 항에 있어서, 상기 제 3 관절식 아암과 상기 내시경을 상기 환자내로 이동시키는 입력 명령을 발생하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 5 항에 있어서, 상기 단부 이펙터에 의해 가해진 힘에 대응하는 힘을 상기 외과 의사에게 가하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 9 항에 있어서, 상기 외과 의사에게 가해진 상기 힘은 상기 단부 이펙터에 의해 가해진 힘의 스케일링된 증분인 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
제 4 항에 있어서, 상기 외과 의사의 손 떨림에 대응하는 입력 명령을 필터링하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 최소 손상식 수술.
외과 의사가 환자를 상대로 절차를 수행할 수 있도록 해 주는 시스템에 있어서,

제 1 단부 이펙터를 가지고 있는 제 1 관절식 아암;

제 1 입력 명령을 생성하기 위해 상기 외과 의사에 의해 제 1 입력 장치 공간 증분만큼 이동될 수 있는 제 1 입력 장치;

상기 제 1 입력 장치와 상기 제 1 관절식 아암에 연결되어 있는 제어기로서, 상기 제 1 입력 장치로부터 상기 제 1 입력 명령을 수신하고, 상기 제 1 단부 이펙터를 제 1 단부 이펙터 공간 증분만큼 이동시키기 위해 제 1 출력 명령을 상기 제 1 관절식 아암에 제공하며, 상기 제 1 입력 장치 공간 증분이 상기 제 1 단부 이펙터 공간 증분과 상이하도록 상기 제 1 입력 명령을 스케일링하는 제어기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 12 항에 있어서, 제 2 단부 이펙터를 가지고 있는 제 2 관절식 아암, 및 제 2 입력 명령을 생성하기 위해 상기 외과 의사에 의해 제 2 입력 장치 공간 증분만큼 이동될 수 있는 제 2 입력 장치를 더 구비하고 있고,

상기 제어기는 상기 제 2 입력 장치로부터 상기 제 2 입력 명령을 수신하고, 상기 제 2 단부 이펙터를 제 2 단부 이펙터 공간 증분만큼 이동시키기 위해 제 2 출력 명령을 상기 제 2 관절식 아암에 제공하며, 상기 제어기는 상기 제 2 입력 장치 공간 증분이 상기 제 2 단부 이펙터 공간 증분과 상이하도록 상기 제 2 입력 명령을 스케일링하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 13 항에 있어서, 내시경을 고정시키는 제 3 관절식 아암, 및 상기 외과 의사로부터 명령을 수신하고 이 명령에 응답하여 제 3 입력 명령을 발생하는 제 3 입력 장치를 더 구비하고 있고, 상기 제어기는 상기 제 3 입력 명령을 수신하고, 상기 내시경을 이동시키기 위해 제 3 출력 명령을 상기 제 3 관절식 아암에 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 제 1 입력 장치는 상기 외과 의사에 의해 이동되는 마스터 핸들이고, 상기 입력 장치는 상기 제 1 단부 이펙터가 상기 마스터 핸들의 이동과 더불어 이동하도록 상기 제 1 관절식 아암을 작동시키기 위해, 그리고 상기 마스터 핸들이 상기 외과 의사에 의해 이동될 때 상기 제 1 단부 이펙터가 고정 상태를 유지하도록 상기 제 1 관절식 아암의 작동을 해제하기 위해, 상기 제어기에 연결되어 있는 입력 버튼을 더 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 상기 마스터 핸들은 마스터 피봇 포인트를 중심으로 피보팅하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 제 1 단부 이펙터는 힘 센서를 가지고 있고, 상기 제 1 입력 장치는 상기 힘 센서에 의해 감지된 힘에 대응하는 힘을 상기 외과 의사에게 가하기 위해 상기 힘 센서에 연결되어 있는 작동기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 외과 의사에게 가해진 힘은 상기 힘 센서에 의해 감지된 힘의 스케일링된 증분인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 입력 장치는 제 1 입력 위치 신호를 제공하는 제 1 위치 센서, 및 제 2 입력 위치 신호를 제공하는 제 2 위치 센서를 가지고 있고, 상기 제어기는 상기 제 1 입력 위치 신호에 제 1 스케일 인자를 제공하고 상기 제 2 입력 위치 신호에 제 2 스케일 인자를 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 제 1 관절식 아암은 살균된 커플러에 의해 로봇 아암에 연결되어 있는 수술용 도구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 로봇 아암은 살균된 백에 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 제 1 관절식 아암은 상기 환자의 절개부에 위치되어 있는 피봇 포인트를 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 22 항에 있어서, 상기 로봇 아암은 한 쌍의 수동형 조인트를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 외과 의사의 손 떨림에 대응하는 제 1 입력 명령을 필터링하는 필터를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
환자의 제 1 절개부를 통해 삽입되어 외과 의사에 의해 제어될 수 있는 의료용 로봇 시스템에 있어서,

상기 제 1 절개부에 삽입되는 제 1 단부 이펙터에 연결되어 있는 수동형 조인트를 가지고 있은 제 1 관절식 아암으로서, 상기 제 1 절개부가 상기 제 1 단부 이펙터에 대한 제 1 피봇 포인트를 결정하는 제 1 관절식 아암;

상기 외과 의사로부터의 명령에 응답하여 제 1 입력 명령을 생성하는 제 1 입력 장치; 및

상기 제 1 입력 장치와 상기 제 1 관절식 아암에 연결되어 있는 제어기로서, 상기 제 1 입력 장치로부터 상기 제 1 입력 명령을 수신하고, 상기 제 1 피봇 포인트에 상대적으로 상기 제 1 단부 이펙터를 이동시키기 위해 제 1 출력 명령을 상기 제 1 관절식 아암에 제공하는 제어기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 25 항에 있어서, 제 2 단부 이펙터를 가지고 있는 제 2 관절식 아암, 및 상기 외과 의사로부터의 명령에 응답하여 제 2 입력 명령을 생성하는 제 2 입력 장치를 더 구비하고 있고,

상기 제어기는 상기 제 2 입력 장치로부터 상기 제 2 입력 명령을 수신하고, 상기 환자의 제 2 절개부에 위치되어 있는 제 2 피봇 포인트를 중심으로 상기 제 2 단부 이펙터를 이동시키기 위해 제 2 출력 명령을 상기 제 2 관절식 아암에 제공하는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 26 항에 있어서, 내시경을 고정시키는 제 3 관절식 아암, 및 상기 외과 의사로부터 명령을 수신하고 이 명령에 응답하여 제 3 입력 명령을 발생하는 제 3 입력 장치를 더 구비하고 있고, 상기 제어기는 상기 제 3 입력 명령을 수신하고, 상기 환자의 제 3 절개부에 위치되어 있는 제 3 피봇 포인트를 중심으로 상기 내시경을 이동시키기 위해 제 3 출력 명령을 상기 제 3 관절식 아암에 제공하는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 27 항에 있어서, 상기 제 1 입력 장치는 상기 외과 의사에 의해 이동되는 마스터 핸들인 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 25 항에 있어서, 상기 제 1 입력 장치는 상기 외과 의사에 의해 이동되는 마스터 핸들이고, 상기 입력 장치는 상기 제 1 단부 이펙터가 상기 마스터 핸들의 이동과 더불어 이동하도록 상기 제 1 관절식 아암을 작동시키기 위해, 그리고 상기 마스터 핸들이 상기 외과 의사에 의해 이동될 때 상기 제 1 단부 이펙터가 고정 상태를 유지하도록 상기 제 1 관절식 아암의 작동을 해제하기 위해, 상기 제어기에 연결되어 있는 입력 버튼을 더 가지고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 28 항에 있어서, 상기 제 1 단부 이펙터는 상기 마스터 핸들의 이동의 스케일링된 증분만큼 이동하는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 25 항에 있어서, 상기 제 1 단부 이펙터는 힘 센서를 가지고 있고, 상기 제 1 입력 장치는 상기 힘 센서에 의해 감지된 힘에 대응하는 힘을 상기 외과 의사에게 가하기 위해 상기 힘 센서에 연결되어 있는 작동기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 31 항에 있어서, 상기 외과 의사에게 가해진 힘은 상기 힘 센서에 의해 감지된 힘의 스케일링된 증분인 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 25 항에 있어서, 상기 제 1 관절식 아암은 살균된 커플러에 의해 로봇 아암에 연결되어 있는 수술용 도구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 33 항에 있어서, 상기 로봇 아암은 살균된 백에 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 25 항에 있어서, 상기 로봇 아암은 한 쌍의 수동형 조인트를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 25 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 외과 의사의 손 떨림에 대응하는 제 1 입력 명령을 필터링하는 필터를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
외과 의사가 환자를 상대로 절차를 수행할 수 있도록 해 주는 시스템에 있어서,

제 1 단부 이펙터를 가지고 있는 제 1 관절식 아암;

제 1 입력 명령을 생성하기 위해 상기 외과 의사에 의해 제 1 입력 장치 공간 증분만큼 이동될 수 있는 제 1 입력 장치;

상기 제 1 입력 장치와 상기 제 1 관절식 아암에 연결되어 있는 제어기로서, 상기 제 1 입력 장치로부터 상기 제 1 입력 명령을 수신하고, 그리고 상기 제 1 단부 이펙터를 이동시키기 위해 제 1 출력 명령을 상기 제 1 관절식 아암에 제공하는 제어기; 및

상기 제 1 단부 이펙터가 상기 제 1 입력 장치의 이동과 더불어 이동하도록 상기 제 1 관절식 아암을 작동시키고, 상기 외과 의사가 상기 제 1 입력 장치를 이동시키는 동안에 상기 제 1 단부 이펙터가 고정 상태를 유지하도록 상기 제 1 관절식 아암의 작동을 해제하는 제 2 입력 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 37 항에 있어서, 제 2 단부 이펙터를 가지고 있는 제 2 관절식 아암, 및 제 2 입력 명령을 생성하기 위해 상기 외과 의사에 의해 제 2 입력 장치 공간 증분만큼 이동될 수 있는 제 2 입력 장치를 더 구비하고 있고, 상기 제 2 입력 장치는 상기 외과 의사에 의해 눌릴 수 있는 제 2 입력 버튼을 가지고 있으며, 상기 제어기는 상기 제 2 입력 장치로부터 상기 제 2 입력 명령을 수신하고, 상기 제 2 입력 버튼이 눌릴 때 상기 제 2 단부 이펙터를 이동시키기 위해 제 2 출력 명령을 상기 제 2 관절식 아암에 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 38 항에 있어서, 내시경을 고정시키는 제 3 관절식 아암, 및 상기 외과 의사로부터 명령을 수신하고 이 명령에 응답하여 제 3 입력 명령을 발생하는 제 3 입력 장치를 더 구비하고 있고, 상기 제어기는 상기 제 3 입력 명령을 수신하고, 그리고 상기 내시경을 이동시키기 위해 제 3 출력 명령을 상기 제 3 관절식 아암에 제공하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 37 항에 있어서, 상기 제 1 입력 장치는 마스터 피봇 포인트를 중심으로 피보팅하는 마스터 핸들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 40 항에 있어서, 상기 제 1 입력 장치는 상기 외과 의사에 의해 이동되는 마스터 핸들이고, 상기 입력 장치는 상기 제 1 단부 이펙터가 상기 마스터 핸들의 이동과 더불어 이동하도록 상기 제 1 관절식 아암을 작동시키기 위해, 그리고 상기 마스터 핸들이 상기 외과 의사에 의해 이동될 때 상기 제 1 단부 이펙터가 고정 상태를 유지하도록 상기 제 1 관절식 아암의 작동을 해제하기 위해, 상기 제어기에 연결되어 있는 입력 버튼을 더 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 37 항에 있어서, 상기 제 1 단부 이펙터는 힘 센서를 가지고 있고, 상기 제 1 입력 장치는 상기 힘 센서에 의해 감지된 힘에 대응하는 힘을 상기 외과 의사에게 가하기 위해 상기 힘센서에 연결되어 있는 작동기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 42 항에 있어서, 상기 외과 의사에게 가해진 힘은 상기 힘 센서에 의해 감지된 힘의 스케일링된 증분인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 40 항에 있어서, 상기 제 1 단부 이펙터는 상기 마스터 핸들의 이동의 스케일링된 증분만큼 이동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 37 항에 있어서, 상기 제 1 관절식 아암은 살균된 커플러에 의해 로봇 아암에 연결되어 있는 수술용 도구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 45 항에 있어서, 상기 로봇 아암은 살균된 백에 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 37 항에 있어서, 상기 제 1 관절식 아암은 상기 환자의 절개부에 위치되어 있는 피봇 포인트를 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 47 항에 있어서, 상기 로봇 아암은 한 쌍의 수동형 조인트를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 37 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 외과 의사의 손 떨림에 대응하는 제 1 입력 명령을 필터링하는 필터를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
로봇 아암;

상기 로봇 아암을 둘러싸고 있는 살균된 백;

상기 로봇 아암에 플러그 접속된 살균된 커플러; 및

상기 살균된 커플러에 플러그 접속된 수술용 도구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 50 항에 있어서, 상기 수술용 도구는 한 쌍의 핑거를 가지고 있는 단부 이펙터인 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 51 항에 있어서, 상기 살균된 커플러는 상기 단부 이펙터의 핑거를 상기 로봇 아암내의 작동기에 연결하는 피스톤을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
로봇 아암;

상기 로봇 아암에 피봇식으로 부착된 커플러;

상기 커플러에 의해 고정된 내시경 수술용 도구; 및

핸들을 가지고 있는 제어기로서, 상기 로봇 아암과 전적으로 통신하는 제어기를 구비하고 있고,

상기 제어기의 이동은 상기 로봇 아암 및 수술용 도구의 비례 이동을 생성하는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 53 항에 있어서, 상기 커플러는 상기 로봇 아암에 착탈가능하게 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 53 항에 있어서, 상기 내시경 수술용 도구는 관절식 내시경 수술용 도구인 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 53 항에 있어서, 상기 관절식 수술용 도구는 베이스, 피봇 연동 장치, 및 말단부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 56 항에 있어서, 상기 제어기의 이동은 상기 관절식 수술용 도구의 베이스에 상대적으로 상기 관절식 수술용 도구의 말단부의 대응하는 이동을 유발하는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 53 항에 있어서, 상기 커플러는 관통하여 형성된 개구부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
환자를 상대로 수술 절차를 수행하기 위한 수술용 로봇 시스템을 동작시키는 방법에 있어서,

1) 제 1 관절식 아암, 제어기 및 입력 명령을 수신하는 입력 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 관절식 아암은 상기 제어기와 전기적으로 통신하고, 상기 제어기는 상기 입력 장치와 전기적으로 통신하는 단계;

2) 상기 환자의 적어도 하나의 절개부를 절개하는 단계;

3) 수술용 도구를 상기 제 1 관절식 아암에 부착하는 단계;

4) 상기 적어도 하나의 절개부를 통해 상기 수술용 도구를 상기 환자내에 삽입하는 단계;

5) 수행중인 절차에 따라 상기 수술용 도구를 이동시키기 위한 입력 명령을 발생하는 단계로서, 상기 로봇 아암이 상기 입력 명령에 따라 상기 수술용 도구를 이동시키는 단계; 및

6) 상기 수술용 도구를 상기 환자로부터 제거하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 59 항에 있어서, 상기 수술용 도구를 상기 환자로부터 제거한 후에,

1) 상기 수술용 도구를 다른 수술용 도구로 대체하는 단계;

2) 상기 다른 수술용 도구를 상기 환자내에 삽입하는 단계;

3) 수행중인 절차에 따라 상기 다른 수술용 도구를 이동시키기 위한 입력 명령을 발생하는 단계로서, 상기 로봇 아암이 상기 입력 명령에 따라 상기 다른 수술용 도구를 이동시키는 단계; 및

4) 상기 다른 수술용 도구를 상기 환자로부터 제거하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 59 항에 있어서, 상기 수술용 도구는 집게인 것을 특징으로 하는 방법.
제 59 항에 있어서, 상기 수술용 도구는 스테이플러인 것을 특징으로 하는 방법.
제 59 항에 있어서, 상기 수술용 도구는 소작기인 것을 특징으로 하는 방법.
제 59 항에 있어서, 상기 수술용 도구는 절개용 블레이드인 것을 특징으로 하는 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 관절식 수술용 도구의 말단부에 부착된 도구는 스테이플러인 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 57 항에 있어서, 상기 관절식 수술용 도구의 말단부에 부착된 도구는 소작기인 것을 특징으로 하는 의료용 로봇 시스템.
제 59 항에 있어서, 수술용 도구를 부착하는 상기 단계는 상기 수술용 도구의 팁을 칼라를 통해 통과시킴으로써 상기 칼라에 부착하는 것을 특징으로 하는 방법.