KR20080085138A - 살균 수술 어댑터 - Google Patents

Abstract

살균 어댑터, 일체형 살균 어댑터를 가진 살균 드레이프 및 드레이프 인터페이스를 가진 살균 드레이프를 포함하고 있는 원격로봇 수술 시스템을 제공한다. 상기 살균 어댑터, 살균 드레이프 및 원격로봇 수술 시스템은 로봇 팔과 살균 구역 내의 수술 기구 사이에서 기계적 및 전기적 에너지와 신호를 전달하는 인터페이스를 제공하면서 살균 수술 구역과 비-살균 로봇 시스템 사이에 살균 배리어를 유지하기 위해 원격로봇 수술 시스템의 여러 부분을 살균한 천으로 덮는 처리를 제공한다.

살균 어댑터, 살균 드레이프, 드레이프 인터페이스, 원격로봇 수술 시스템, 살균 구역, 로봇 팔, 수술 기구, 인터페이스, 살균 배리어

Description

살균 수술 어댑터{STERILE SURGICAL ADAPTOR}

본 발명은 대체로 수술 로봇 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 수술 로봇 시스템의 일부분을 덮는 살균 드레이프의 1회용 살균 어댑터에 관한 것이다.

로봇 보조식 수술이나 원격로봇 수술에 있어서, 일반적으로 외과의사는 마스터 컨트롤러(master controller)를 작동시켜 환자로부터 멀리 떨어진 위치(예를 들면, 수술실 건너편이나, 다른 방 또는 환자가 있는 곳과 완전히 다른 건물)의 수술 부위에서 수술 기구의 움직임을 원격 제어한다. 상기 마스터 컨트롤러는 대체로 조이스틱이나, 외골격식 글러브(exoskeletal glove) 등과 같은 하나 이상의 수동 입력 장치를 포함하고 있고, 이 수동 입력 장치는 수술 기구와 수술 부위의 수술 기구를 유기적으로 통합하는 서보 모터에 연결되어 있다. 상기 서보 모터는 대체로 개방된 수술 부위로 직접 도입되거나 환자의 복강(abdomen)과 같은 체강속으로 투관침 슬리브(trocar sleeve)를 통하여 도입된 수술 기구를 지지하고 컨트롤하는 전기기계적인 장치 즉 수술 조작장치(종속장치)의 일부분이다. 수술하는 동안, 상기 수술 조작장치는 외과의사에 의해 각각 다양한 기능을 수행하는, 예를 들면, 바늘을 집어들거나 꽂는 기능, 혈관을 움켜잡는 기능, 또는 조직을 절개하거나, 소작하거나(cauterizing) 응고시키는(coagulating) 기능을 수행하는, 티슈 그래스 퍼(tissue grasper), 니들 드라이버(needle driver), 전기수술 소작 프로브(electrosurgical cautery probe) 등과 같은 다양한 수술 기구의 기계적인 통합 및 제어를 제공한다.

원격 조작을 통하여 원격로봇 수술을 실행하는 이러한 새로운 방법은 물론 많은 새로운 문제를 발생시켰다. 이러한 문제 중의 하나는 전기기계적인 수술 조작장치의 일부분이 수술 기구와 직접 접촉하고, 수술 부위와 인접하여 배치되기도 하는 사실로부터 발생된다. 따라서, 상기 수술 조작장치는 수술 도중에 오염될 수 있으므로 일반적으로 폐기되거나 한 수술이 끝나고 다른 수술이 개시되는 사이에 살균처리된다. 비용의 관점에서 볼 때, 상기 수술 조작장치를 살균처리하는 것이 바람직하다. 그러나, 서보 모터, 센서, 엔코더(encoder), 및 상기 서보 모터를 로봇을 이용하여 컨트롤하는데 필수적인 전기 접속부는 일반적으로 종래의 방법, 예를 들면, 스팀, 열 및 압력, 또는 화학제품을 이용하여 살균할 수 없는데, 그 이유는 상기 부품은 살균처리 과정에서 손상되거나 파괴될 수 있기 때문이다.

살균 드레이프(drape)가 수술 조작장치를 덮기 위해서 이전부터 사용되고 있고 어댑터(예를 들면 손목 유닛 어댑터 또는 캐뉼러(cannula) 어댑터)가 통과하여 살균 구역으로 들어가는 구멍을 포함하고 있다. 그러나, 이것은 각각의 과정후에 어댑터의 분리 및 살균을 요하므로 불편하고 또한 드레이프의 구멍을 통한 오염의 가능성을 증대시킨다.

원격로봇 수술 시스템이 가지는 또 다른 문제점은 수술 과정 동안에 통상적으로 외과의사가 많은 수의 상이한 수술 기구/도구를 이용하게 된다는 것이다. 공 간적인 제약과 비용문제로 인해 조작장치 팔의 갯수는 제한되므로, 이러한 많은 수술 기구는 수술하는 동안 여러 차례 동일한 조작장치 팔에 붙였다 뗐다 하게 된다. 복강경 수술 과정에서는, 예를 들면, 환자의 복강으로 진입하는 포트의 갯수는 공간적인 제약뿐만 아니라 환자에게 불필요한 절개를 피하기 위해 수술하는 동안 대체로 제한된다. 따라서, 많은 상이한 수술 기구는 통상적으로 수술하는 동안 동일한 투관침 슬리브(trocar sleeve)를 통하여 도입된다. 마찬가지로, 개복 수술(open surgery)에서는, 통상적으로 수술 부위 주위에는 하나 또는 두개를 초과하는 수술 조작장치를 위치시키기에 충분한 공간이 없기 때문에, 외과의사의 보조자가 자주 조작장치 팔로부터 수술 기구를 제거하고 다른 수술 도구와 교체해야 한다.

따라서, 환자의 수술 부위의 수술 기구를 원격으로 컨트롤하는 개량된 원격로봇 시스템 및 방법이 필요하다. 특히, 이러한 시스템 및 방법은 비용 효율성을 개선하기 위해 살균에 대한 요구를 최소화하면서도 시스템과 수술 환자를 보호할 수 있도록 구성되어야 한다. 또한, 이러한 시스템 및 방법은 수술 과정 동안 기구 교환 시간 및 기구 교환의 곤란성을 최소화하도록 설계되어야 한다. 따라서, 개선된 효율성과 비용효과를 가지고 있는 살균 어댑터 및 로봇 수술용 시스템이 매우 바람직하다.

본 발명은 살균 어댑터, 일체형 살균 어댑터를 가진 살균 드레이프 및 드레이프 인터페이스를 가진 살균 드레이프를 포함하고 있는 원격로봇 수술 시스템을 제공한다. 본 발명은 로봇 팔과 살균 구역 내의 수술 기구 사이에서 기계적 및 전기적 에너지와 신호를 전달하는 인터페이스를 제공하면서 살균 수술 구역과 비-살균 로봇 시스템 사이에 살균 배리어(barrier)를 유지하기 위해 원격로봇 수술 시스템의 여러 부분의 드레이핑(살균한 천으로 덮는 것)을 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 살균 구역 내의 살균 수술 기구에 작동가능하게 연결하기 위한 외측 표면, 로봇 수술 시스템의 비-살균 조작장치 팔에 작동가능하게 연결하기 위한 내측 표면 그리고 상기 조작장치 팔로부터 상기 수술 기구로 토크를 전달하기 위한 드레이프 인터페이스를 포함하고 있는 기구 살균 어댑터가 제공된다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 로봇 수술 시스템의 비-살균 부분을 덮는 살균 드레이프가 제공되는데, 이 살균 드레이프는 수술 과정을 수행하기 위해 살균 구역에 인접해 있는 외측 표면과 로봇 수술 시스템의 비-살균 부분을 수용하는 내측 표면을 포함하고 있다. 상기 살균 드레이프는 로봇 수술 시스템의 비-살균 조작장치 팔과 살균 구역 내의 수술 기구를 연결하는 살균 어댑터를 더 포함하고 있고, 상기 살균 어댑터는 상기 조작장치 팔로부터 상기 수술 기구로 토크를 전달하기 위한 드레이프 인터페이스를 포함하고 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 살균 구역 내에서 수술 과정을 수행하는 로봇 수술 시스템이 제공되는데, 이 로봇 수술 시스템은 비-살균 구역 내의 조작장치 팔, 살균 구역 내의 수술 기구 그리고 살균 구역으로부터 상기 조작장치 팔을 차폐시키기 위해서 상기 조작장치 팔을 덮는 살균 드레이프를 포함하고 있고, 상기 살균 드레이프는 상기 조작장치 팔로부터 상기 수술 기구로 토크를 전달하기 위한 드레이프 인터페이스를 포함하고 있다.

바람직하게도, 본 발명은 수술 기구와 조작장치 팔의 설치 및 연결을 개선하고, 살균 구역의 견고성을 개선하고, 보다 많은 끼워맞춤부를 형성하고 드레이프의 사이즈를 줄임으로써 환자의 기관 노출(visualization)을 확대할 수 있다. 1회용 어댑터를 제공함으로써, 덜 비싼 재료를 사용할 수 있어서 비용이 절감되고, 동시에 장치의 견고성 및 신뢰성이 증가된다.

본 발명의 기술영역은 청구범위에 의해 한정된다. 당업자가 하나 이상의 실시예의 아래의 상세한 설명을 고찰함으로써 본 발명의 여러 실시예를 보다 완전하게 이해할 수 있고 이들 실시예의 부가적인 장점도 알 수 있다. 먼저 첨부된 도면을 간단하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 원격로봇 수술 시스템 및 방법을 예시하는 수술실의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 수술 테이블에 연결된 한 쌍의 장착 조인트를 예시하는 도 1의 수술실의 확대도이다.

도 3A는 본 발명의 한 실시예에 따른 살균 드레이프에 의해 부분적으로 덮혀있는 로봇 수술 조작장치의 사시도이다.

도 3B는 다중 자유도의 팔을 손목 유닛 및 수술 도구와 함께 구동 조립체에 연결하는 것을 도시하기 위해 도 3A에서 살균 드레이프를 제거한 상태의 로봇 수술 조작장치의 사시도이다.

도 4는 수술 부위를 보여주는 카메라 및 내시경를 통합한 상태의 도 3A-3B의 로봇 수술 조작장치의 사시도이다.

도 5는 팔과 손목 유닛 사이의 기계적인 커플링 및 전기적인 커플링을 예시하고 있는 도 3A-3B의 로봇 수술 조작장치의 부분 사시도이다.

도 6은 도 3A 및 도 3B의 로봇 수술 조작장치의 팔뚝 및 캐리지의 부분 단면도이다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 손목 유닛의 사시도이다.

도 8은 팔 및 구동 조립체를 나타내는 로봇 조작장치의 일부분의 측면 단면도이다.

도 9A는 본 발명의 한 실시예에 따른 로봇 수술 조작장치를 완전히 덮는 기구 살균 어댑터(ISA:Instrument Sterile Adaptor)에 수술 기구가 설치된 상태의 살균 드레이프의 사시도이다.

도 9B는 도 9A에서 살균 드레이프 부분이 제거된 상태에서 수술 기구가 설치되어 있으며, 기구 살균 어댑터가 통합된 상태의 로봇 수술 조작장치의 측면도이다.

도 1OA는 도 9A에서 수술 기구 및 수술 액세서리가 제거된 상태의 본 발명의 한 실시예에 따른 살균 드레이프의 사시도이다.

도 1OB는 도 1OA에서 살균 드레이프가 제거된 상태의 로봇 수술 조작장치 및 액세서리 클램프의 사시도이다.

도 11A 내지 도 11L은 기구 살균 어댑터가 통합된 상태의 본 발명의 한 실시예에 따른 환자측 조작장치(PSM: Patient Side Manipulator) 드레이프의 여러 상태도.

도 12A, 도 12B 및 도 12C는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터의 상부 사시도, 하부 사시도 및 절개도이다.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터의 전기 접속부의 확대도이다.

도 14A 및 도 14B는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터의 디스크의 상부 확대 사시도 및 하부 확대 사시도이다.

도 15A 및 도 15B는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터의 상부 견인기(retractor) 플레이트의 상부 사시도 및 하부 사시도이다.

도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 조작장치의 어댑터 수용부분의 사시도이다.

도 17A 내지 도 17F는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 어댑터 수용부분에 대한 기구 살균 어댑터의 설치/맞물림 상태, 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터에 대한 수술 기구의 설치/맞물림 상태, 그리고 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터로부터 수술 기구의 제거 상태를 예시하고 있다.

도 18은 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터의 몇 가지 기본 요소를 예시하고 있다.

도 19는 본 발명의 한 실시예에 따른 다른 기구 살균 어댑터를 예시하고 있 다.

도 20은 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 입력부와 기구 살균 어댑터 입력부 사이의 살균 드레이프의 인터페이스를 예시하고 있다.

도 21은 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 입력부를 예시하고 있다.

도 22A 내지 도 22C 및 도 23A 내지 도 23C는 본 실시예의 기구와 기구 살균 어댑터의 맞물림 순서를 나타내고 있다.

도 24A 및 도 24B는 본 발명의 한 실시예에 따른 다른 기구 살균 어댑터를 예시하고 있다.

도 25A 내지 도 25C는 본 발명의 한 실시예에 따른 환자측 조작장치 입력부와 기구 살균 어댑터의 드레이프 인터페이스를 예시하고 있다.

도 26A 내지 도 26E는 본 실시예의 기구와 기구 살균 어댑터의 맞물림 순서를 나타내고 있다.

도 27A 및 도 27B는 본 발명의 한 실시예에 따른 다른 기구 살균 어댑터의 상부 사시도 및 하부 사시도이다.

도 28A 및 도 28B는 본 발명의 한 실시예에 따른 기구 살균 어댑터 입력부를 예시하고 있다.

도 29는 본 발명의 본 실시예에 따른 환자측 조작장치의 어댑터 수용부분에 대한 기구 살균 어댑터의 단면도이다.

도 30은 본 발명의 본 실시예에 따른 기구, 기구 살균 어댑터 및 환자측 조작장치의 어댑터 수용부분이 작동가능하게 함께 결합된 상태를 예시하고 있다.

도 31A 내지 도 31E는 본 실시예의 기구와 기구 살균 어댑터의 맞물림 순서를 나타내고 있다.

본 발명의 실시예 및 이들 실시예의 장점은 아래의 상세한 설명을 참고함으로써 잘 이해될 수 있다. 유사한 참고번호가 하나 이상의 도면에서 유사한 요소를 나타내기 위해 사용된다. 또한, 도면은 반드시 일정한 축척으로 도시되지 않을 수 있다.

본 발명은 특히 정위법(stereotaxy)과 같은 개복 수술 과정, 신경외과수술 과정, 그리고 복강경검사(laparoscopy), 관절경검사(arthroscopy), 흉강경검사(thoracoscopy) 등과 같은 내시경을 이용한 수술 과정을 포함하는 환자에 대한 수술 과정을 로봇을 이용하여 수행하는 다중 구성요소 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 상기 시스템 및 방법은 특히 외과의사가 환자로부터 떨어져 있는 장소에서 서보기구를 통하여 수술 기구를 조작할 수 있는 원격로봇 수술 시스템의 일부분으로 사용하기에 유용하다. 이러한 목적을 위하여, 본 발명의 조작장치 또는 종속작치(slave)는 대체로 힘 반향성(force reflection)을 가진 원격현장감(telepresence) 시스템을 형성하기 위하여 기구학적으로 동등한 마스터(kinematically-equivalent master)에 의해 구동된다. 적절한 슬레이브-마스터 시스템(slave-master system)은 1995년 8월 21일자로 출원된 미국 특허출원 제08/517,053호에 개시되어 있다.

유사한 참고번호가 유사한 요소를 나타내는 여러 도면을 상세하게 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 원격로봇 수술 시스템(2)이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원격로봇 수술 시스템(2)은 일반적으로 수술 테이블(0)이나 수술 테이블의 근처에 장착된 하나 이상의 수술 조작장치 조립체(4)와 외과의사(S)가 수술 부위를 관찰하고 수술 조작장치 조립체(4)를 컨트롤할 수 있게 하는 컨트롤 조립체(6)를 포함하고 있다. 원격로봇 수술 시스템(2)은 또한 하나 이상의 검시경(viewing scope) 조립체(19) 및 수술 조작장치 조립체(4)(아래에서 상세하게 설명함)에 탈착가능하게 결합되는 복수의 수술 기구 조립체(20)를 포함한다. 원격로봇 수술 시스템(2)은 통상적으로 적어도 2개의 수술 조작장치 조립체(4) 바람직하게는 3개의 수술 조작장치 조립체(4)를 포함하고 있다. 수술 조작장치 조립체(4)의 정확한 갯수는 다른 요소들 중에서 수술 과정 및 수술실 내의 공간적인 제한에 의해 좌우된다. 아래에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 수술 조작장치 조립체(4) 중의 하나는 통상적으로 수술 부위를 관찰하는 검시경 조립체(19)(예를 들면, 내시경수술 과정)를 작동시키고, 다른 수술 조작장치 조립체(4)는 환자(P)에 대하여 다양한 수술 과정을 수행하는 수술 기구(20)를 작동시킨다.

컨트롤 조립체(6)는 외과의사의 콘솔(C)에 배치될 수 있고, 상기 외과의사의 콘솔(C)은 외과의사가 자신의 보조자(A)에게 지시하고 수술 과정을 직접 모니터할 수 있도록 통상적으로 수술 테이블(O)이 있는 방과 같은 방에 배치되어 있다. 그러나, 외과의사(S)는 환자(P)가 있는 방과 다른 방 또는 환자(P)가 있는 곳과 완전히 다른 건물에 있을 수 있다는 것을 알아야 한다. 컨트롤 조립체(6)는 통상적으 로 지지대(8), 외과의사(S)에게 수술 부위의 이미지를 보여주는 모니터(10), 그리고 수술 조작장치 조립체(4)를 컨트롤하는 하나 이상의 컨트롤러(12)를 포함하고 있다. 컨트롤러(12)는 조이스틱, 글러브(glove), 트리거 건(trigger-gun), 수동식 컨트롤러(hand-operated controller), 음성 인식 장치 등과 같은 다양한 입력 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 외과의사에게 원격현장감(telepresence)를 제공하기 위해서, 즉 외과의사가 직접 수술 기구 조립체(20)를 컨트롤하는 느낌을 강하게 가지도록 컨트롤러(12)가 수술 기구 조립체(20)에 통합되어 있다는 인식을 외과의사에게 심어주기 위해서 컨트롤러(12)가 대응하는 수술 기구 조립체(20)와 동일한 정도의 자유도를 가진다. 외과의사가 원격로봇 시스템을 작동시킬 때 위치감, 작용하는 힘 및 촉감을 수술 기구로부터 외과의사에게 전달하기 위해서 위치 피드백 센서, 힘 피드백 센서, 그리고 촉감 피드백 센서(도시되지 않음)가 수술 기구 조립체(20)에 사용될 수도 있다. 오퍼레이터에게 원격현장감을 제공하는 한 가지 적절한 시스템 및 방법이 1995년 8월 21일자로 출원된 미국 특허출원 제08/517,053호에 개시되어 있다.

수술 부위의 이미지가 외과의사 콘솔(C) 상의 외과의사의 손에 인접하게 제공되도록 모니터(10)가 검시경 조립체(19)에 적절하게 연결된다. 바람직하게는, 모니터(10)는, 외과의사가 실제로 수술 부위를 내려다 보고 있다고 느끼도록 배향되어 있는 디스플레이(18) 상에 반전된 이미지를 표시한다. 이러한 목적을 위해, 수술 기구(20)의 이미지는 관찰 지점(즉, 내시경 또는 검시 카메라)이 수술 기구의 이미지가 보이는 지점에 있지 않더라도 오퍼레이터의 손이 위치되어 있는 곳에 실 질적으로 위치되어 있는 것으로 보인다. 또한, 충분히 생생한 현장감으로 워크스페이스(workspace)를 관찰하는 것처럼 오퍼레이터가 엔드 이펙터(end effector) 및 핸드 컨트롤(hand control)을 조작할 수 있도록 실시간 이미지는 원근감이 있는 이미지로 변경되는 것이 바람직하다. 생생한 현장감이란, 이미지의 표시가 수술 기구(20)를 실제로 조작하고 있는 오퍼레이터의 관점(viewpoint)을 묘사하는 생생한 원근감이 있는 이미지로 되는 것을 의미한다. 따라서, 컨트롤러(도시되지 않음)가 수술 기구(20)의 좌표를 원근감이 있는 이미지가 카메라나 내시경이 수술 기구(20) 바로 뒤에 있는 경우에 볼 수 있는 이미지가 되도록 하는 인식 위치로 변경한다. 이러한 가상 이미지를 제공하는 적절한 좌표 변환 시스템은 1994년 5월 5일자로 출원된 미국 특허출원 제08/239,086호(현재, 미국 특허 제5,631,973호로 등록됨)에 개시되어 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 컨트롤러(12)의 기계적인 움직임을 조작장치 조립체(4)에 전달하기 위해서 서보기구(16)가 설치되어 있다. 서보기구(16)는 조작장치 조립체(4)로부터 분리되거나, 조작장치 조립체(4)와 일체로 될 수 있다. 서보기구(16)는 대체로 수술 기구(20)로부터 수동식 컨트롤러(12)로 힘과 토크 피드백을 제공한다. 또한, 서보기구(16)는 인식된 조건(예를 들면, 환자에 가해지는 과도한 힘, 조작장치 조립체(4)의 오작동(running away), 등)에 따라 모든 로봇 동작을 멈추게 하거나 적어도 제지할 수 있는 안전 모니터링 컨트롤러(도시되지 않음)를 포함한다. 서보기구는 시스템이 외과의사의 빠른 손동작에 신속하고 정확하게 응답할 수 있도록 적어도 10hz의 3dB 컷오프 주파수를 가진 서보 대역폭을 가지 고 있는 것이 바람직하다. 이러한 시스템을 효과적으로 작동시키기 위해서, 조작장치 조립체(4)는 비교적 작은 관성(inertia)을 가지고 있고 구동 모터(170)(도 8 참고)는 비교적 낮은 비율의 기어 커플링 또는 풀리 커플링을 가지고 있다. 임의의 적절한 종래의 서보기구 또는 특수한 서보기구가 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있고, 여기에 힘 및 토크 피드백을 결합시키는 것이 시스템의 원격현장감 작동을 위해 특히 바람직하다.

도 7을 참고하면, 수술 기구 조립체(20)는 각각 손목 유닛(22) 및 이 손목 유닛(22)에 탈착가능하게 부착된 수술 도구(24)(도 3A 및 3B 참고)를 포함하고 있다. 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 손목 유닛(22)은 통상적으로 캡(58) 및 수술 도구(24)에 피벗식으로 결합된 말단의 손목부(60)를 가진 긴 샤프트(56)를 포함하고 있다. 각각의 손목 유닛(22)은 대체로 동일하며, 수술 과정의 요건에 따라 상이하거나 동일한 수술 도구(24)를 부착하게 된다. 대체 실시형태로서, 손목 유닛(22)이 종래의 수술 도구(24)와 함께 사용될 수 있도록, 손목 유닛(22)은 개별 수술 도구(24)에 맞게 설계된 특수한 손목부(60)를 가질 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 수술 기구 조립체(20)는 대체로 수술 테이블(O)에 인접한 테이블(T)이나 다른 적절한 지지대에 조립되어 있다. 본 발명의 방법(아래에서 설명함)에 따르면, 손목 유닛(22) 및 이와 결합된 수술 도구(24)는 손목 유닛 샤프트(56)를 조작장치 조립체(4)에 연결하거나 조작장치 조립체(4)로부터 분리시키는 것에 의해 수술 과정 동안 신속하게 교체될 수 있다.

도 2를 참고하면, 각각의 조작장치 조립체(4)가 장착 조인트(30)에 의해 수 술 테이블(0)에 장착되는 것이 바람직하다. 장착 조인트(30)는 다수의 자유도(바람직하게는 적어도 5의 자유도)를 조립체(4)에 제공하고, 조립체(4)가 환자에 대해 적절한 위치와 방향으로 설치될 수 있도록 브레이크(도시되지 않음)를 포함하고 있다. 조인트(30)는 조인트(30)를 수술 테이블(O)에 장착하고, 각각의 조작장치 조립체(4)를 서보기구(16)에 연결하는 수용기(32)에 장착되어 있다. 또한, 수용기(32)는 조인트(30)를 RF 전원, 흡입-세척 시스템(suction-irrigation system) 등과 같은 다른 시스템에 연결시킬 수 있다. 수용기(32)는 수술 테이블(O)의 외측 레일(36)을 따라서 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 장착 암(34)을 포함하고 있다. 조작장치 조립체(4)는 다른 기구와 함께 수술 테이블(0) 위에 위치될 수도 있다. 예를 들면, 상기 시스템은 환자 위에서 하나 이상의 조작장치 조립체(4)를 이동시키고 유지하는 지지 시스템(수술실의 천정이나 벽에 연결된)을 포함할 수 있다.

도 3 내지 도 8을 참고하여, 조작장치 조립체(4)를 더욱 상세하게 기술한다. 조작장치 조립체(4)는 비-살균 구동 및 컨트롤 구성요소, 살균가능한 엔드 이펙터 또는 수술 도구{즉, 수술 기구 조립체(20)), 그리고 중간 연결기 구성요소를 포함하는 3 구성요소 장치이다. 상기 중간 연결기는 수술 도구(24)를 상기 비-살균 구동 및 컨트롤 구성요소와 연결시키고, 구동 구성요소로부터 수술 도구(24)로 동작(motion)을 전달하는 기계적인 요소를 포함하고 있다. 도 3B에 도시되어 있는 바와 같이, 대체로 구동 및 컨트롤 구성요소는 장착 조인트(30)(도 2 참고)에 장착하도록 구성된 장착 브래킷(44)에 연결된 다중 자유도의 로봇 팔(42)과 구동 조립 체(40)를 포함하고 있다. 바람직하게는, 구동 조립체(40) 및 로봇 팔(42)은 원격의 구면 회전(spherical rotation) 중심(45)(도 8을 참고하여, 아래에서 더욱 상세하게 기술됨)을 통하여 뻗어 있는 X-축을 중심으로 피벗가능하게 브래킷(44)에 연결되어 있다. 조작장치 조립체(4)는 로봇 팔(42)의 원단부(48)에 설치된 팔뚝 조립체(46)와, 손목 유닛(22) 및 수술 도구(24)를 조작장치 조립체(4)에 장착하는 팔뚝 조립체(46)에 연결된 손목 유닛 어댑터(52)를 더 포함하고 있다.

내시경 수술 과정을 위해서, 조작장치 조립체(4)는 캐뉼러(66)를 조작장치 조립체(4)에 장착하기 위해 팔뚝 조립체(46)의 하부 부분에 부착된 캐뉼러 어댑터(64)를 부가적으로 포함하고 있다. 대체 실시형태로서, 이 캐뉼러(66)는 팔뚝 조립체(46)에 내장되어 있는(즉, 비-탈착식) 일체형 캐뉼러(도시되지 않음)로 될 수 있다. 캐뉼러(66)는 캐뉼러(66) 내의 환형 베어링에 장착된 변형 게이지(strain gauge) 또는 힘-감지 저항기(force-sensing resistor)와 같은 힘 감지 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 힘 감지 베어링은 수술하는 동안 수술 도구(24)를 지지하여, 이 수술 도구가 회전할 수 있고 베어링의 중심 보어를 통하는 축방향으로 이동될 수 있도록 한다. 또한, 상기 베어링은 수술 도구(24)에 의해 작용된 측방향의 힘을 힘 감지 요소로 전달하고, 상기 힘 감지 요소는 상기 힘을 컨트롤러(12)로 전달하는 서보기구(16)에 연결되어 있다. 이러한 방식으로, 수술 도구(24)에 작용하는 힘은, 수술 절개부를 둘러싸는 조직 등에 의해 캐뉼러(66)에 작용하는 힘이나 조작장치 조립체(4)에 작용하는 중력 및 관성력에 의해 교란되지 않고서 검출될 수 있다. 이로 인해 외과의사는 수술 도구(24)에 작용하는 힘을 직 접적으로 감지할 수 있으므로 로봇 시스템에 조작장치 조립체(4)를 사용하는 것을 촉진시킨다.

도 3A에 도시되어 있는 바와 같이, 조작장치 조립체(4)는 조작장치 조립체(4) 전체를 대체로 덮을 수 있는 크기의 살균 드레이프(70)를 더 포함하고 있다. 살균 드레이프(70)는 한 쌍의 구멍(72, 74)을 가지고 있고, 이 한 쌍의 구멍(72, 74)은 손목 유닛 어댑터(52) 및 캐뉼러 어댑터(64)가 손목 유닛(22) 및 캐뉼러(66)를 조작장치 조립체(4)에 장착하기 위해 구멍(72, 74)을 통하여 뻗을 수 있도록 하는 크기 및 배치관계로 되어 있다. 살균 드레이프(70)는 조작 장치 조립체(4)의 대부분의 구성요소(즉, 로봇 팔(42), 구동 조립체(40) 및 팔뚝 조립체(46))가 수술 과정전이나 수술 과정후에 살균될 필요가 없도록 조작장치 조립체(4)를 수술 부위로부터 유효하게 차단하도록 구성된 물질로 이루어져 있다.

도 3A에 도시되어 있는 바와 같이, 손목 유닛 어댑터(52) 및 캐뉼러 어댑터(64)는 팔뚝 조립체(46) 및 조작장치 조립체(4)의 나머지 부분이 수술 과정 동안 환자로부터 차단된 채로 유지되도록 살균 드레이프(70)의 구멍(72, 74)을 통하여 뻗어 있다. 한 실시예에 있어서, 손목 유닛 어댑터(52) 및 캐뉼러 어댑터(64)는 이들 구성요소가 수술 부위의 살균 구역으로 뻗어 있으므로 살균을 하여 재사용할 수 있는 구성요소로 제작된다. 손목 유닛 어댑터(52) 및 캐뉼러 어댑터(64)는 통상적인 방법, 즉, 스팀, 가열 및 압력, 화학물질 등에 의해 살균될 수 있다. 다시 도 3B를 참고하면, 손목 유닛 어댑터(52)는 손목 유닛(22)의 샤프트(56)를 수용하는 개구부(80)를 포함하고 있다. 아래에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 샤프 트(56)는 손목 유닛 어댑터(52)의 비노출 부분이 살균 상태로 유지되도록(즉, 살균 구역의 반대쪽인 살균 드레이프(70)의 살균측에 남아 있도록) 개구부(80)를 통하여 측방향으로 가압되어 손목 유닛 어댑터(52)에 스냅 끼워맞춤될 수 있다. 손목 유닛 어댑터(52)는 또한 손목 유닛(22)을 고정시키는 래치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 캐뉼러 어댑터(64)는 캐뉼러 어댑터(64)의 비노출 부분이 수술 과정 동안 살균 상태로 유지되도록 캐뉼러(66)를 스냅 끼워맞춤하기 위한 개구부(82)를 포함하고 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 손목 유닛 어댑터(52)는 수술 부위를 관찰하는 검시경(100)을 수용하도록 구성될 수도 있다. 내시경 수술 과정을 위해서, 검시경(100)은 일반적으로 강성의 긴 튜브(102)를 포함하고 있으며, 이 강성의 긴 튜브(102)는 튜브(102)의 근단부에 렌즈 시스템(도시되지 않음) 및 카메라 장착부(104)를 포함하고 있는 종래의 내시경으로 될 수 있다. 수술 과정의 비디오 영상을 제공하기 위해 소형의 비디오 카메라(106)가 카메라 장착부(104)에 장착되어 비디오 모니터(10)에 연결되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 검시경(100)이 튜브(102)에 대하여 측방향 또는 경사진 방향으로 관찰할 수 있도록 구성된 원단부(도시되지 않음)를 가지고 있다. 상기 검시경은 또한 튜브(102)의 근단부에 있는 액추에이터를 조작함으로써 편향되거나 회전될 수 있는 가이드가능한 팁을 가질 수 있다. 이러한 타입의 검시경은 미국 일리노이즈주 디어필드에 있는 박스터 핼스케어 코오포레이션(Baxter Healthcare Corp.)이나, 미국 캘리포니아주 멘로 파크에 있는 오리진 메드시스템즈 인코포레이티드(Origin Medsystems, Inc.)로부터 상업적 으로 입수할 수 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 검시경(100)은 검시경(100)을 손목 유닛 어댑터(52)에 연결하는 검시경 어댑터(110)를 더 포함하고 있다. 검시경 어댑터(110)는 살균가능하고, ETO이고 고온고압살균처리가능(autoclavable)하며, 구동 조립체(40)로부터 검시경(100)으로 동작을 전달하는 복수의 동작 피드-쓰루(feed-through)(도시되지 않음)를 포함하고 있다. 바람직한 구성에 있어서, 상기 동작은 피치(pitch) 동작과 요(yaw) 동작, Z-축을 중심으로 한 회전, 그리고 Z-축을 따르는 이동을 포함한다.

도 5 및 도 6을 참고하여, 팔뚝 조립체(46)를 보다 상세하게 설명한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 팔뚝 조립체(46)는 로봇 팔(42)에 설치된 하우징(120) 및 이 하우징(120)에 미끄럼이동가능하게 연결된 가동 캐리지(122)를 포함하고 있다. 캐리지(122)는 손목 유닛 어댑터(52) 및 손목 유닛(20)을 Z-축 방향으로 이동시키기 위해서 손목 유닛 어댑터(52)를 하우징(120)에 미끄럼이동가능하게 장착한다. 또한, 캐리지(122)에는 팔뚝 조립체(46)로부터 손목 유닛 어댑터(52)로 동작 및 전기적인 신호를 전달하기 위해서 다수의 개구부(123)가 형성되어 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 개구부(123)를 통하여 로봇 팔(42)로부터 손목 유닛 어댑터(52) 및 손목 유닛(22)으로 동작을 전달하기 위해서 복수의 회전하는 샤프트(124)가 하우징(120) 내에 장착되어 있다. 회전하는 샤프트(124)는 손목 유닛(22)의 손목부(60)에 대한 수술 도구(24)의 요 동작 및 피치 동작, 손목 유닛(22)의 Z-축 둘레로의 회전 그리고 수술 도구(24)의 작동을 포함하는 적어도 4의 자유도를 손목 유닛(22)에 제공하는 것이 바람직하다. 상기 시스템은 필요하다면, 상기의 경우보다 많거나 작은 자유도를 제공하도록 구성될 수도 있다. 수술 도구(24)의 작동은 조(jaw), 그래스퍼(grasper) 또는 가위의 개폐동작, 클립이나 스테이플(staple) 등을 끼우는 동작과 같은 다양한 동작을 포함할 수 있다. 손목 유닛(22) 및 수술 도구(24)의 Z-축 방향으로의 움직임은 팔뚝 하우징(120)의 양 단부의 회전가능한 풀리(128, 129) 사이에 뻗어 있는 한 쌍의 캐리지 구동 케이블(126)에 의해 제공된다. 이 구동 케이블(126)은 팔뚝 하우징(120)에 대하여 Z-축 방향으로 캐리지(122) 및 손목 유닛(22)을 이동시키는 기능을 수행한다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 로봇 팔(42)의 원단부(48)는 로봇 팔(42)로부터 팔뚝 조립체(46)로 동작을 전달하는 복수의 동작 피드-쓰루(132)를 가지고 있는 커플링 조립체(130)를 포함하고 있다. 또한, 커플링 조립체(130)는 로봇 팔(42)로부터 손목 유닛(22)으로 전기적인 신호를 전달하는 다수의 전기 커넥터(도시되지 않음)를 포함하고 있다. 마찬가지로, 손목 유닛 어댑터(52)는 손목 유닛(22)에 대하여 전기적인 신호를 송수신하고 동작을 전달하는(예를 들면, 수술 부위로부터 컨트롤러(12)로 힘 및 토크 피드백 신호를 송수신하는) 복수의 동작 피드-쓰루(도시되지 않음) 및 전기 커넥터(도시되지 않음)를 포함하고 있다. 커플링 조립체(130)와 손목 유닛 어댑터(52)의 양측의 구성요소는 동작의 제한 범위를 가지고 있다. 대체로, 이러한 동작의 범위는 적어도 1 회전(revolution)이고 바람직하게는 1 회전보다 많다. 이러한 동작의 범위는 팔뚝 조립체(46)가 커플링 조립체(130)에 기계적으로 연결되고 손목 유닛 어댑터(52)가 팔뚝 조립체(46)에 기계적 으로 연결될 때 서로 정렬된다.

도 7을 참고하여, 손목 유닛(22)을 보다 상세하게 설명한다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 손목 유닛(22)은 근단부에 부착된 캡(58)과 원단부에 부착된 손목부(60)를 가지고 있는 중공형 샤프트(56)를 포함하고 있다. 손목부(60)는 다양한 수술 도구(24)를 상기 중공형 샤프트(56)에 탈착가능하게 연결하는 커플링(도시되지 않음)을 포함하고 있다. 샤프트(56)의 길이방향의 축(즉, Z-축)을 중심으로 샤프트(56)와 수술 도구(24)를 회전시키기 위해 샤프트(56)는 캡(58)에 회전가능하게 연결되어 있다. 캡(58)은 손목 유닛 어댑터(52)로부터 샤프트(56) 내의 구동 케이블(도시되지 않음)로 동작을 전달하는 기구(도시되지 않음)를 수용하고 있다. 수술 도구(24)를 손목부(60) 둘레로 피벗시키고 수술 도구(24)상의 엔드 이펙터(140)를 작동시키기 위해 구동 케이블이 샤프트(56) 내의 구동 풀리에 적절하게 연결되어 있다. 손목부(60)는 차동기어, 푸시로드 등과 같은 다른 기구에 의해 작동될 수도 있다.

수술 도구(24)는 손목 유닛(22)의 손목부(60)에 탈착가능하게 연결된다. 수술 도구(24)는 외과의사에게 촉각 피드백을 제공하는 촉각 센서 어레이(도시되지 않음)를 가지고 있는 엔드 이펙터(65)(도 3A 및 도 3B 참고)를 포함하는 것이 바람직하다. 수술 도구(24)는 와이어 링크, 편심 캠, 푸시로드 또는 다른 기구에 의해 구동되는 엔드 이펙터를 가지고 있는 조(jaw), 가위, 그래스퍼, 니들 홀더(needle holder), 마이크로 디섹터(micro dissector), 스테이플 어플라이어(staple applier), 태커(tacker), 흡입 세척 도구, 클립 어플라이어(clip applier)와 같은 다양한 관절형 도구(articulated tool)를 포함할 수 있다. 또한, 수술 도구(24)는 컷팅 블레이드, 프로브(probe), 이리게이터(irrigator), 카테테러(catheter) 또는 흡입 오리피스와 같은 비관절형 도구를 포함할 수 있다. 대체 실시형태로서, 수술 도구(24)는 조직을 제거하거나(ablating), 잘라내거나(resecting), 절개하거나(cutting) 응고시키는(coagulating) 전기수술 프로브(electrosurgical probe)를 포함할 수 있다. 후자의 실시예에서는, 손목 유닛(22)이 샤프트(56)를 통하여 수술 도구(24)로 뻗어 있는 리드 와이어 또는 로드에 연결된 근접 바나나 플러그(proximal banana plug)와 같은 도전성 요소를 포함한다.

도 4 및 도 8을 참고하여, 본 발명의 구동 및 컨트롤 구성요소(즉, 로봇 팔(42) 및 구동 조립체(40))의 구체적인 구성을 보다 상세하게 설명한다. 상기한 바와 같이, 로봇 팔(42) 및 구동 조립체(40)는 장착 브래킷(44)으로부터 뻗어 있는 한 쌍의 핀(150) 주위에 회전가능하게 연결되어 있다. 로봇 팔(42)은 피치(pitch) 축과 요(yaw) 축 또는 X-축과 Y-축(Y-축은 지면에 대해 수직이고 지점 45를 통하여 뻗어 있다. 도 8 참고)을 중심으로 한 회전을 위하여 팔뚝 조립체(48)에 연결된 원단부(48)와 구동 조립체(40) 및 브래킷(44)에 피벗가능하게 연결된 근단부(154)를 가진 대체로 강성의 긴 보디(152)를 포함하는 것이 바람직하다. 로봇 팔(42)은 사람 팔과 유사한 엘보우형 팔(elbow arm)이나, 곧게 신장될 수 있는 각주형 팔(prismatic arm) 등과 같은 다른 구성으로 될 수 있다. 로봇 팔(42)과 구동 조립체(40)를 X-축을 중심으로 회전시키기 위해 고정형 요 모터(156)가 장착 브래킷(44)에 장착되어 있다. 구동 조립체(40)는 또한 로봇 팔을 Y-축을 중심으로 회 전시키기 위해 로봇 팔(42)에 연결된 피치 모터(158)를 포함하고 있다. 로봇 팔(42)을 Y-축 둘레로 피벗가능하게 브래킷(44)에 연결시키기 위해서 대체로 강성의 한 쌍의 링크장치 요소(160, 124)가 브래킷(44)으로부터 로봇 팔(42)까지 뻗어 있다. 한 링크장치 요소(160)는 로봇 팔(42)에 피벗가능하게 연결되어 있고, 다른 링크장치 요소(124)는 로봇 팔(42)에 대해 평행하게 뻗어 있는 제 3 링크장치 요소(164)에 피벗가능하게 연결되어 있다. 바람직하게는, 로봇 팔(42)은 적어도 부분적으로 제 3 링크장치 요소(164)를 수용하는 채널 형상의 강성 요소이다. 상기 링크장치 요소(160, 124, 164)와 로봇 팔(42)은 각 요소들에 의해 형성된 평면에서만 상대적인 이동을 하기 위해 각 요소가 평행 4변형 형태로 서로 연결되어 있는 평행 4변형 링크장치를 형성한다.

로봇 팔(42)의 원단부(48)에 유지된 손목 유닛(22)의 Z-축은 상기한 평행 4변형 링크장치의 X-축과 교차한다. 손목 유닛(22)은 도 8에 참고번호 45로 표시된 위치를 중심으로 한 구면 회전의 원격 중심을 가지고 있다. 따라서, 손목 유닛(22)의 원단부는 구면 회전의 원격 중심(45)이 동일한 위치에 유지되는 동안 자신의 축 또는 X-축과 Y-축을 중심으로 회전될 수 있다. 원격 중심 위치결정 장치(remote center positioning device)의 보다 상세한 설명은 1995년 7월 20일자로 출원된 미국 특허출원 제08/504,301호(다시 말해, 현재 등록된, 미국특허번호 제5,931,832호)에 개시되어 있다. 로봇 팔(42)과 구동 조립체(40)는, 정위 위치결정기(stereotaxic positioner)나, 고정된 짐벌(gimbal) 등과 같은, 도 8에 도시되어 있으며 상기한 것과 다른 넓은 범위의 위치결정 장치와 함께 사용될 수 있다.

도 8을 다시 참고하면, 구동 조립체(40)가 로봇 팔(42)에 연결된 복수의 구동 모터(170)를 더 포함하고 있다. 피치 모터 및 요 모터(156, 158)는 X-축과 Y-축 둘레로의 로봇 팔(42)(그리고 구동 모터(170))의 동작(움직임)을 컨트롤하고 구동 모터(170)는 손목 유닛(22)과 수술 도구(24)의 동작을 컨트롤한다. 바람직하게는, 손목 유닛(22)에 적어도 5의 자유도를 부여하기 위해서 적어도 5개의 구동 모터(170)가 로봇 팔(42)에 연결된다. 구동 모터(170)는 서보기구(16)에 응답하는 엔코더(encoder)(도시되지 않음)와 힘과 토크 피드백을 외과의사(S)에게 전송하는 힘 센서(도시되지 않음)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 5의 자유도는 캐리지(122)와 손목 유닛(22)의 Z-방향으로의 이동, 손목 유닛(22)의 Z-축을 중심으로 한 회전, 수술 도구(24)의 손목부(60) 둘레로의 피치 회전(pitch rotation) 및 요 회전(yaw rotation) 그리고 수술 도구(24)의 작동을 포함하는 것이 바람직하다.

도시되어 있는 바와 같이, 케이블(172)은 케이블(172)에 작용하는 마찰 토크의 효과를 최소화하기 위해 각각의 모터(170)로부터 모터 구동 풀리(174)와 로봇 팔(42) 내의 아이들러(idler) 풀리(176) 둘레로 뻗어 있으며, 또한 비교적 큰 항아리형 캡스턴(capstan)(178)을 따라서 뻗어 있다. 상기 케이블(172)은 각각 로봇 팔(42)의 원단부(48)에 있는 다른 아이들러 풀리(180)와 커플링 구동 풀리(182) 둘레로 뻗어 있어서 모터(170)로 되돌아온다. 상기 케이블(172)는 모터 구동 풀리(174)와 커플링 구동 풀리(182)에 팽팽하게 당겨진 상태로 걸쳐있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 모터(170)로부터 손목 유닛 어댑터(52)로 동작을 전달하기 위해 커플링 구동 풀리(182)는 복수의 케이블(186)을 통하여 커플링 조립체(130) 내의 복수의 작은 풀리(184)에 연결되어 있다.

본 발명에 따라 환자에 대해 수술 과정을 실행하는 방법을 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 장착 조인트(30)는 수용기(32)에 부착되고, 상기 수용기(32)는 장착 암(34)을 레일(36)을 따라서 미끄럼이동시킴으로써 수술 테이블(O)에 부착된다. 다음에 각각의 조작장치 조립체(4)는 각각의 장착 조인트(30)에 부착되며 환자(P)에 대하여 적절한 위치와 방향으로 배치된다. 다음에 수용기(32)가 서보기구(16)와 RF 전원, 흡입/세척 시스템 등과 같은 수술 과정 동안 필요할 수 있는 다른 시스템에 연결된다. 살균 드레이프(70)는 환자를 마취시키기 전이나, 환자를 마취시키는 동안이나, 환자를 마취시킨 후에 조작장치 조립체(4) 위에 배치된다(도 3A 참고). 수술 과정을 준비하기 위해, 살균 드레이프(70)로 조작장치 조립체(4)를 덮어씌우기 전에 조작장치 조립체(4)는 화학적으로 세척될 수도 있다. 손목 유닛 어댑터(52), 캐뉼러 어댑터(64), 그리고 검시경 어댑터(110)가 조작장치 조립체(4)의 팔뚝 조립체(46)에 스냅결합된다(도 3B 및 도 5 참고). 검시경 어댑터(110) 및 손목 유닛 어댑터(52)의 갯수 및 상대 위치는 물론 개별적인 수술 과정에 따라 다르다(예를 들면, 캐뉼러 어댑터(64)는 개복 수술 과정에서 필요하지 않을 수 있다).

수술 과정 동안, 수술 기구 조립체(20)는 손목 유닛 어댑터(52)의 개구부(80)를 통하여 각각의 손목 유닛 샤프트(56)를 측방향으로 각각 가압함으로써 각각의 조작장치 조립체(4)에 연결된다. 어떤 타입의 수술 도구(24)가 손목 유 닛(22)에 연결되었는지 신속하고 용이하게 나타내기 위해서 각각의 손목 유닛(22)은 적절한 식별 수단(도시되지 않음)을 가진다. 외과의사가 수술 도구(24)를 바꾸려고 할 때, 외과의사는 캐리지(122)가 팔뚝 조립체(46)를 따라서 최상부 위치 또는 근위(proximal) 위치로 이동하도록 컨트롤러(12)를 조작한다(도 3B 참고). 이러한 위치에서는, 수술 도구(24)가 캐뉼러(66) 내에 있거나 개복 과정 동안, 수술 부위로부터 제거된다. 다음에 보조자(A)가 래치(도시되지 않음)가 풀리도록 손목 캡(58)을 위쪽으로 당기고, 이로 인해 손목 유닛(22)이 캐뉼러(66)로부터 벗어나서 위쪽으로 더 미끄럼이동하게 된다. 다음에 보조자(A)는 손목 유닛(22)을 측방향으로 당겨서 손목 유닛(22)을 손목 유닛 어댑터(52)로부터 분리시킨다. 손목 유닛(22)이 손목 유닛 어댑터(52)에 더 이상 연결되지 않는 경우, 컨트롤 기구는 상기 시스템이 "수술 도구 변경 모드"에 있다는 것을 파악하고, 외과의사에 의해 미리 이동되지 않았다면 캐리지(122)를 근위(proximal) 위치로 이동시킨다.

다른 수술 기구 조립체(20)를 조작장치 조립체(4)에 연결하기 위해, 보조자(A)가 테이블(T)로부터 다른 수술 기구 조립체(20)를 쥐고, 손목 유닛 어댑터(52)의 개구부(80) 속으로 손목 유닛 샤프트(56)를 측방향으로 가압한 다음, 수술 도구(24)가 캐뉼러(66) 내에 위치하도록 손목 유닛(22)을 아래쪽으로 이동시킨다(도 1 및 도 3B 참고). 이러한 손목 유닛(22)의 아래쪽으로의 이동에 의해 자동적으로 손목 캡(58) 및 손목 유닛 어댑터(52) 내의 전기적인 커플링과 동작 피드-쓰루(feed- through)(도시되지 않음)를 일치시킨다. 상기 시스템은 예를 들면, 브레이크(도시되지 않음)를 작동시킴으로써, 커플링이 연결되고 손목 유닛(22)이 더 이상 아래쪽으로 이동하지 않을 때까지 최상부 위치 또는 근위(proximal) 위치에 캐리지(122)를 고정시키도록 구성된 컨트롤 기구를 포함할 수 있다. 이 때, 외과의사(S)는 수술 과정을 계속 수행할 수 있다.

본 발명의 시스템 및 방법은 손목 유닛(22)의 손목 유닛 어댑터(52)에 대한 연결 및 연결해제의 횟수를 카운팅하는 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방식에 있어서, 제작자는 손목 유닛(22)이 사용될 수 있는 횟수를 제한할 수 있다. 특정 구성에서는, 집적회로 칩(도시되지 않음)이 손목 캡(58)에 내장된다. 상기 집적회로 칩은 손목 유닛(22)이 손목 유닛 어댑터(52)에 연결되는 횟수, 예를 들면 20회를 카운트하고, 외과의사의 콘솔(C)에 경고신호를 나타낸다. 그러면 컨트롤 시스템이 전달할 수 있는 부하(load)를 감소시키거나 백래쉬(backlash)를 증가시킴으로써 시스템의 동작을 저하시킨다.

도 9A-9B 및 도 1OA-1OB를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 살균 드레이프(270)에 의해 완전히 덮혀져 있는 로봇 수술 조작장치(204)를 포함하고 있는 로봇 수술 시스템(200)이 도시되어 있다. 본 발명은 수술 기구와 로봇 시스템 사이에 기계적 및 전기적인 에너지와 신호를 전달하는 인터페이스를 제공하면서 살균 수술 구역과 비-살균 로봇 시스템 사이에 살균 배리어(barrier)를 유지하기 위해 원격로봇 수술 시스템의 여러 부분을 드레이핑(살균한 천으로 덮는 것)하는 살균 드레이프와 일체로 된 살균 어댑터를 제공한다. 유용하게도, 본 발명은 살균 수술 기구와 비-살균 로봇 시스템 사이에 살균 배리어를 유지하면서 사용자가 반복적으로 용이하게 수술 기구를 로봇 수술 시스템에 설치하고 제거할 수 있게 해준다.

도 9A는 본 발명의 한 실시예에 따른 살균 드레이프(270)와 일체로 된 기구 살균 어댑터(ISA:Instrument Sterile Adaptor)(300)에 설치된 수술 기구(250)를 나타내고 있다. ISA(300)는 로봇 수술 조작장치(204)의 어댑터 수용 부분(500)(예를 들면, 팔뚝부(246))에 차례로 작동가능하게 연결된다. 도 9B는 구동 조립체와 ISA(300), 작동가능하게 연결된 수술 도구 또는 기구(250), 수술 액세서리 클램프(264) 그리고 작동가능하게 연결된 수술 액세서리(266)를 연결하는 다중 자유도의 팔을 나타내기 위하여 살균 드레이프 부분(ISA(300)가 도시되어 있는 것을 제외하고)가 없는 상태의 도 9A의 로봇 수술 조작장치의 측면도이다. 도 1OA 및 도 1OB는 수술 기구(250)와 수술 액세서리(266)가 제거된 상태의 ISA(300)(살균 드레이프(270)와 일체로 된) 및 액세서리 클램프(264)를 도시하고 있고, 도 1OB는 살균 드레이프(270)가 제거된 상태로 도시되어 있다. 한 가지 실시예에서, ISA(300)는 접착 필름을 이용하여 충격열(impulse heat)로 살균 드레이프에 밀봉 및/또는 부착되는 필름 접착 물질에 의해 살균 드레이프에 영구적으로 부착될 수 있다.

로봇 수술 시스템(200)은 도 1 내지 도 8에 도시되고 이들 도면과 관련하여 기술된 시스템과 유사하지만 어댑터(예를 들면, 손목 유닛 어댑터 또는 캐뉼러 어댑터)는 살균 구역의 수술 기구와 연결되기 위하여 살균 드레이프(270)의 구멍을 통하여 뻗어있지는 않다. 대신에, 수술 과정 동안 로봇 수술 조작장치(204)가 살균 드레이프(270)에 의해 실질적으로 완전히 덮히도록 ISA(300)가 살균 드레이프(270)와 일체로 되어 있고, 살균 드레이프(270)의 일부분이 수술시의 살균 구역으로부터 액세서리 클램프(264)를 효과적으로 차단시킨다. 한 가지 실시예에 있어 서, 살균 드레이프는 완전히 폐기처분될 수 있다. 유용하게도, ISA(300) 및 액세서리 클램프(264)는 수술 과정전이나 수술 과정후에 살균되거나 교체될 필요가 없기 때문에, 비용 절감을 할 수 있고, 살균 드레이프에 의해 실질적으로 완전히 덮히므로, 로봇 수술 시스템(200)이 살균 구역으로부터 보다 잘 차단되어 시스템 장비를 양호하게 격리시키고 환자를 보호할 수 있다.

구동 조립체(40), 로봇 팔(42), 팔뚝 조립체(46), 손목 유닛 어댑터(52), 손목 유닛(22) 및 (동일하거나 유사한 기능을 가지고 있는)수술 도구(24)를 포함하는 상기한 동일하거나 유사한 로봇 수술 조작장치 조립체(4)가 ISA(300) 및 액세서리 클램프(264)와 함께 로봇 수술 시스템(200)에 사용될 수 있다. 따라서 동일하거나 유사한 부분의 설명은 반복하지 않고 생략한다. 그러나, 상이한 구동 조립체(240), 로봇 팔(242), 팔뚝 조립체(246) 그리고 샤프트(256) 및 엔드 이펙터(265)를 가지고 있는 수술 도구(224)를 작동시키는 인터페이스(252)는 도 9A-9B 및 도 10A-10B에 도시되어 있다. 구동 조립체(240), 로봇 팔(242), 팔뚝 조립체(246) 및 다른 적용가능한 부분의 구체적인 내용은 예를 들면 미국 특허 제6,331,181호, 제6,491,701호 그리고 제6,770,081호에 개시되어 있다.

그리고, 적용가능한 수술 기구(250), 인터페이스(252), 어댑터, 수술 도구 또는 액세서리의 구체적인 내용은 예를 들면 미국 특허 제6,331,181호, 제6,491,701호 그리고 제6,770,081호에 개시되어 있다. 본 발명에 따르면 조(jaw), 가위, 그래스퍼, 니들 홀더(needle holder), 마이크로 디섹터(micro dissector), 스테이플 어플라이어(staple applier), 태커(tacker), 흡입 세척 도구 및 클립 어 플라이어(clip applier)와 같은 엔드 이펙터를 가지고 있는 다양한 관절형 도구(articulated tool)와, 컷팅 블레이드, 소작 프로브(cautery probe), 이리게이터(irrigator), 카테테러(catheter) 및 흡입 오리피스와 같은 비관절형 도구를 포함하는 다양한 수술 기구가 사용될 수 있다. 그리고, 수술 기구가 상기한 것에만 국한되는 것은 아니다. 상기와 같은 수술 기구는 미국 캘리포니아주, 서니베일의 인튜이티브 서지컬 인코포레이티드(Intuitive Surgical, Inc.)로부터 구입할 수 있다.

도 11A 내지 도 11M을 참고하면, (도 3A와 관련하여 기술한)살균 드레이프(70)의 일부분인 환자측 조작장치(PSM:Patient Side Manipulator) 드레이프(404)를 포함하는 환자측 조작장치(PSM) 드레이프 패키지(400)가 도시되어 있다. PSM 드레이프(404)는 살균 드레이프(70)의 연결 부분이거나 비연결 부분일 수 있다. 도 11A는 PSM 드레이프(404)가 안쪽에 접혀져 있는 PSM 드레이프 파우치(402)를 포함하는 PSM 드레이프 패키지(400)를 도시하고 있다. PSM 드레이프는 비-살균 PSM 팔과 수술 과정의 살균 구역 사이에 살균 배리어를 형성하도록 구성되어 있다. PSM 드레이프(404)는 PSM 드레이프에 영구적으로 장착된 일체형의 기구 살균 어댑터(ISA: Instrument Sterile Adaptor)(406)를 포함하고 있어서, 완전 조립상태에서 수술 도구를 연결하기 위해 사용되는 ISA를 포함한다. 유용하게도, PSM 드레이프의 다양한 특징은 드레이핑 처리 및 설치 프로세스를 용이하게 한다.

도 11B는 PSM 드레이프 파우치(402)로부터 제거된 PSM 드레이프(404)를 도시하고 있다. 도 11C는 PSM 드레이프(404)의 폐쇄 단부에 인접해 있는 PSM 드레이 프(404)에 영구적으로 장착된 ISA(406)의 한 예를 도시하고 있다. 도 11D는 접혀진 PSM 드레이프와 접혀진 플랩(flap)(410)의 메인(main) 구멍을 형성하는 따개띠(tear strip)(408)를 도시하고 있다. 도 11E는 펼쳐진 플랩(410)을 도시하고 있고, 도 11F는 완전히 펼쳐진 PSM 드레이프(404)를 도시하고 있다. 먼저 전방 돌출부를 PSM 팔 상의 브래킷 속에 위치시키고 이어서 살균 어댑터의 다른쪽 단부를 PSM 팔 상의 래치와 맞물릴 때까지 회전시킴으로써 접혀진 상태의 드레이프가 먼저 PSM 팔 위에 배치되고 그 다음에 영구적으로 장착된 ISA(406)가 PSM 팔에 부착되도록 PSM 드레이프(404)가 접혀 있다. PSM 드레이프(404)는 따개띠(408)를 이용함으로써 초기 위치에 유지되고, 상기 따개띠는 필요한 힘으로 당길 때 파열됨으로써 드레이프의 개방을 조절할 수 있게 한다. 사용자는 자신의 손을 일체형 커프(cuff)(412)(도 11G 참고)에 위치시키고 PSM 팔을 따라서 드레이프를 당김으로써 PSM 팔의 길이를 따라서 드레이프를 당긴다.

도 11Gl 및 도 11G2는 PSM 드레이프(404)의 개방 단부에 있는 일체형 커프(412)를 도시하고 있고, 커프(412)의 가장자리는 청테이프(411)를 포함하고 있다. PSM 드레이프를 PSM 팔을 따라서 당길 때 살균세정처리를 마친 간호사는 자신의 손을 커프 속으로 넣을 수 있고, 이 커프를 이용함으로써, 사용자는 자신의 손이 PSM 팔을 따라서 작업하는 동안 살균처리되지 않은 물건을 만지지 않는다는 것을 보장받는다. 청테이프(411)는 살균 단부와 비-살균 단부를 표시하는 드레이프 상의 물리적인 마커(marker)로서 기능한다. 이러한 마커를 가지고 있음으로 해서, 살균처리를 하지 않은 사람이 살균세정처리를 마친 간호사를 도울 때 비-살균측에 있다는 것을 알 수 있다.

도 11H는 드레이프를 컨트롤하는 것을 도와주고 드레이프의 시각적인 크기를 감소시키는(즉, 펼쳐진 드레이프에 의해 차지된 부피나 공간을 감소시키는) 드레이프 상의 스트랩(414)을 도시하고 있다. 하나의 스트랩은 캐뉼러 장착 구역에 인접해 있고, 다른 하나의 스트랩은 PSM 팔의 "링크 3"에 인접해 있고, 또 다른 하나의 스트랩은 PSM 팔이 장착되어 있는 "셋업 팔"(예를 들면, 도 4 및 도 5의 로봇 팔(42))을 따라서 놓여 있다.

도 11I는 삽입축을 따라 놓인 스트립(416)과 캐뉼러 장착 파우치(418)를 도시하고 있다. 사용될 수 있는 캐뉼러 장착 파우치는 2005년 9월 30일자로 출원된 미국 특허출원 제11/240,087호에 개시되어 있다. 스트립(416)은 삽입축 구역의 드레이프 상에 있는 유연성이 있는 스트립이다. 스트립(416)은 살균 어댑터와 캐뉼러 장착 구역 사이에서 드레이프에 부착되어 있다. 일단 드레이프가 PSM 팔에 설치되면, 사용자는 과잉의 드레이프 물질을 되접는 것을 돕기 위해 유연성이 있는 스트립(416)을 변형시킬 수 있다. 과잉의 드레이프 물질을 되접어서 고정시킬 수 있음으로 인해, 드레이프는 PSM 팔의 형상에 긴밀하게 끼워지게 만들어질 수 있다. 유용하게도, 이로 인해 상기 시스템의 시각적인 크기가 감소되어 외과의사 또는 다른 사용자가 환자와 환자의 주위를 더 잘 볼 수 있게 된다. 또한 스트립(416)은 상기 시스템이 드레이프를 찢지 않고서 동작의 최대 범위를 달성할 수 있게 개방될 수 있을 정도로 충분히 유연성이 있다.

도 11J는 스트립(416)이 사용자에 의해 뒤로 접히기 전에 PSM 드레이프(404) 가 PSM 팔(417)의 일부분 및 살균 어댑터(406) 위를 덮고 있는 상태를 도시하고 있다. 도 11K는 PSM 드레이프(404)가 PSM 팔의 형상에 보다 긴밀하게 끼워져서, 시스템의 크기를 감소시키도록 사용자에 의해 뒤로 접혀진 후의 스트립(416)을 도시하고 있다. 도 11L은 동작의 최대 범위을 확보할 수 있을 만큼 개방될 수 있을 정도로 충분히 유연하고 수술 과정 동안 필요에 따라 사용자에 의해 형태가 변경될 수 있는 스트립(416)의 다른 모습을 도시하고 있다.

상기한 드레이프(400)는 PSM 팔 위에 적절하게 배치시키고 다양한 방향으로 주기적인 부하를 가하더라도 파열되는 것을 저지할 수 있도록 충분한 강성 및 강도를 가진 재료로 구성되는 것이 바람직하지만, 조작장치 팔의 활동 부분과 함께 움직일 수 있도록 충분한 유연성을 가진 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 드레이프(400)는 내구성이 우수한 다양한 재료로 구성될 수 있는데, 한 가지 예는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 또는 이들의 혼합물로 구성되는 것이다. 한 가지 실시예에서, 드레이프(400)는 접착제, 열, RF 용접 또는 다른 수단을 통하여 메인(main) 살균 드레이프(70)에 부착될 수 있는 단일 드레이프의 일부분으로 또는 별개의 드레이프로 형성된 진공부로 될 수 있다. 다른 실시예에서는, 드레이프(400)가 수술 로봇 시스템의 상이한 부분을 덮기 위해서 분리된 드레이프(하지만, 될 수 있는 한 서로 인접해 있거나 겹쳐져 있는 상태로 있는 드레이프)로 사용될 수 있다.

ISA(300), 어댑터 수용 부분(500), 그리고 ISA(300)와 어댑터 수용 부분(500) 사이의 설치/맞물림과 수술 기구(250)와 ISA(300) 사이의 설치/맞물림을 보다 상세하게 설명한다.

도 12A, 도 12B, 그리고 도 12C를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 ISA(300)의 상부 사시도, 하부 사시도 및 단면도가 각각 도시되어 있다. ISA(300)는 하우징(302), 디스크(304), 상부 견인기 플레이트(306), 하우징(302)의 기구 멈춤부(308), 하우징(302)의 레일부(301), 접속부(310) 및 바닥부 견인기 플레이트(312)를 포함하고 있다. 상부 견인기 플레이트(306) 및 바닥부 견인기 플레이트(312)는 하우징(302)에 대하여 이동하는 견인기 플레이트 조립체(313)를 형성한다. 디스크(304)는 견인기 플레이트 조립체(313)의 내측에 포획되어 있으며 견인기 플레이트 조립체에 대하여 이동한다.

도 13은 한 실시예에서 상기 하우징에 삽입성형된 접속부(310)의 상세도를 나타내고 있다.

도 14A 및 도 14B는 본 발명의 한 실시예에 따른 디스크(304)의 상부 상세 사시도 및 하부 상세 사시도를 각각 나타내고 있다. 디스크(304)는 베이스에 톱니(314)를 포함하고 있고, 디스크(304)의 몸체에는 수술 기구(250)의 핀(253)(도 17D 및 도 17E 참고)을 수용하는 구멍(316)이 형성되어 있고 , 디스크(304)의 바닥부에는 스프링이 장전된 입력부(504)(도 16 참고)의 핀(505)을 수용하는 구멍(317)이 형성되어 있고, 디스크(304)는 데드존(dead zone)으로부터 디스크(304)를 이동시키는 태브(tab)(315)를 포함하고 있다. 본 실시예에서, ISA(300)는 4 개의 디스크(304)를 포함하고 있고, 각각의 디스크(304)는 4 개의 톱니(314)와 2 개의 구멍(316)을 포함하고 있다. 한 실시예에서 4 개의 톱니(314)는 90도 간격으로 배치 되어 있다. 다른 실시예에서는, 상기 실시예의 경우보다 많거나 적은 수의 디스크, 톱니 및 슬롯을 포함할 수 있지만 조작장치 상의 어댑터 수용 부분 및 수술 기구에 작동가능하게 연결될 것을 요한다.

도 15A 및 도 15B는 본 발명의 한 실시예에 따른 상부 견인기 플레이트(306)의 상부 사시도 및 하부 사시도를 나타내고 있다. 상부 견인기 플레이트(306)는 견인기 플레이트 및 견인기 플레이트 조립체와 결합되는 바(318) 그리고 상대 위치에 따라 디스크(304)의 톱니(314)와 맞물리는 톱니(319)를 포함하고 있다. 도시된 바와 같이, 상부 견인기 플레이트(306)는 4 개의 디스크(304)를 위한 4 개의 구멍(307)을 포함하고 있다.

도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 조작장치(204)(예를 들면, PSM)의 어댑터 수용 부분(500)의 사시도를 나타내고 있다. 어댑터 수용 부분(500)은 전기 접속부(510)를 절연시키는 보호판(502), 핀(505)을 가지고 있는 스프링이 장전된 입력부(504), 스프링 플런저(506) 및 ISA(300)를 제위치에 유지시키는 브래킷(508)을 포함하고 있다. 본 실시예에서는, 어댑터 수용 부분(500)이 각각 2개의 핀(505)을 가지고 있는 4개의 스프링이 장전된 입력부(504) 그리고 4개의 스프링 플런저(506)를 포함하고 있다.

도 17A 내지 도 17F를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 ISA(300)의 어댑터 수용 부분(500)에 대한 설치/맞물림 상태, 수술 기구(250)의 ISA(300)에 대한 설치/맞물림 상태, 수술 기구(250)의 ISA(300)로부터의 분리 상태가 예시되어 있다.

도 17A는 조작장치(204)의 어댑터 수용 부분(500)에 설치되어 맞물려 있는 ISA(300)를 도시하고 있다. ISA 접속부(310)는 조작장치 접속부(510)에 연결되고, 디스크(304)는 스프링이 장전된 입력부(504)와 맞물리고, 바닥부 견인기 플레이트(312)는 스프링 플런저(506)와 맞물리고, 그리고 기구 스톱부(308)는 브래킷(508)과 결합된다. 기구 스톱부(308)는 기구를 ISA에 설치할 때 사용자가 레일(301)을 놓친 경우 (환자의 안전을 위하여)기구를 멈추게 한다. 기구는 설치될 때 상부 견인기 플레이트(306) 상의 바(318)에 의해 완전히 멈추게 된다. 설치하기 전에, 스프링이 장전된 입력부(504) 및 스프링 플런저(506)는 최대로 돌출된 위치에 있고, ISA의 디스크(304)는 견인기 플레이트 조립체 내의 임의의 위치로 자유롭게 회전할 수 있다. 한 가지 실시예에서, ISA(300)를 어댑터 수용 부분(500)에 설치하기 위해서, 사용자는 ISA 하우징의 전방 섹션을 브래킷 속에 위치시키고 후방 단부를 아래로 선회시켜서 래치(511)에 맞물리게 한다.

이와 같은 설치는 되었지만 맞물리기 전의 위치에서는, 디스크(304)는 스프링이 장전된 입력부(504)에 의해 상부 견인기 플레이트(306)에 대해 위쪽으로 가압되고, 견인기 플레이트 조립체(313)는 스프링이 장전된 입력부(504) 및 스프링 플런저(506)에 의해 위쪽으로 가압된다. 각각의 디스크 위치(견인기 플레이트(306)의 구멍(307))에는, 디스크(304)의 톱니(314)와 맞물리는 견인기 플레이트(306) 상의 하나의 톱니(319)가 있다. 톱니 구성은 다중 기능을 가지고 있는데, 그 중 하나는 디스크(304)를 데드존(dead zone)으로부터 나오도록 미는 것이고, 상기 데드존은 디스크(304)의 바닥부의 구멍(317)이 완전히 360도 회전하지 않기 때문에 디 스크(304)의 바닥부의 구멍(317)이 스프링이 장전된 입력부(504)의 핀(505)과 맞물릴 수 없는 위치에 디스크(304)의 바닥부의 구멍(317)이 있는 각도 위치이다. 톱니 구성의 다른 기능은 살균 어댑터 맞물림 진행과정 동안 디스크(304)가 90도보다 많이 회전하는 것을 막는 것이다.

맞물림 과정 동안, 스프링이 장전된 입력부(504)가 핀(505)과 디스크(304)의 바닥면 사이의 마찰과 태브(315)와의 접촉을 통하여 디스크(304)의 동작을 전달하도록 작동될 때 디스크 톱니(314)는 견인기 플레이트 톱니(319)와 맞물린다. 4개의 톱니(314)가 있음으로 인해 디스크(304)의 회전 운동이 정지되고, 스프링이 장전된 입력부(504)가 디스크(304)에 대하여 회전할 때 핀(505)은 디스크(304)의 구멍(317)과 정렬할 수 있게 된다. 디스크(304)의 바닥부의 구멍(317)이 스프링이 장전된 입력부(504)의 핀(505)과 정렬할 때, 디스크(304)는 스프링이 장전된 입력부(504)로 내려온다. 이 때, 디스크(304)가 아래로 하강할 때 상부 견인기 플레이트(306)의 톱니(319)는 디스크(304)의 톱니(314)로부터 분리되어, 디스크(304)가 견인기 플레이트(306)에 대하여 360도에 걸쳐서 자유롭게 움직일 수 있게 된다. 디스크(304)가 스프링이 장전된 입력부(504)와 결합될 때, ISA(300)는 어댑터 수용 부분(500)과 결합된다.

한 가지 실시예에서, 맞물림 과정은 ISA(300)가 어댑터 수용 부분(500)에 설치된 후 수 밀리세컨드(milliseconds) 이내에 발생한다. ISA(300)가 아래로 선회할 때, 조작장치(204)의 2 개의 초기에 개방된 회로가 폐쇄되어, ISA 맞물림 과정이 기동되도록 전기 접속부(310)는 다른 전기 접속부(510)(예를 들면, 핀)와 결합 된다. 하우징(302) 내의 삽입성형된 접속부(310)는 어댑터 수용 부분(500)의 접속부와 결합되고, 기구 전기 접속부(255)(도 17C 참고)를 통하여 수술 기구(250)와의 통전을 이루도록 사용되기도 하는 복수의 전기 통로를 가질 수 있다.

도 17B는 부분적으로 설치된 상태의 수술 기구(250)를 도시하고 있고, 도 17C는 완전히 설치되어 ISA(300)와 맞물린 상태의 수술 기구(250)를 도시하고 있다. 처음에, 사용자가 수술 기구(250)를 ISA(300)에 설치할 때, 수술 기구(250)가 중심 바(318)와 맞물림에 의해 상부 견인기 플레이트(306)가 아래로 가압됨에 따라 견인기 플레이트 조립체(313)는 어댑터 수용 부분(500) 쪽으로 아래로 밀어넣어진다. 수술 기구(250)와 ISA(300) 사이에 전기적인 접속이 이루어지기 전에, 바(318)의 챔퍼(chamfer)와 수술 기구(250)의 바닥부의 챔퍼가 결합되어, 이들 2개의 챔퍼는 정렬되고, 스프링이 장전된 입력부와 스프링 플런저의 스프링력에 의해 수술 기구는 정위치(home position)로 들어가게 된다. 수술 기구가 정위치로 들어갈 때, 견인기 플레이트 조립체(313)는 수술 기구로 상승하기 시작하고, 대체로 동일한 동작으로, 수술 기구(250)의 전기 접속부(255)가 ISA(300)의 전기 접속부(310)와 접촉하게 된다. 수술 기구(250)가 ISA(300)에 설치될 때, 상부 견인기 플레이트(306)는 수술 기구의 바닥부를 가압하고 바(318)는 수술 기구 하우징 내의 클리어런스 슬롯 안쪽에 있다. 수술 기구가 맞물리기 전에는, 수술 기구의 입력부가 디스크(304)의 상부의 구멍(318)과 맞물리지 않기 때문에 디스크(304)와 스프링이 장전된 입력부(504)는 수술 기구로부터 멀어지게 가압된다.

도 17D 및 도 17E는 수술 기구(250)와 디스크(304)의 맞물림 과정을 도시하 고 있다. 도 17D에서는, 디스크(304)가 회전하여 수술 기구 디스크(251)와 정렬될 때까지 디스크(304)는 수술 기구(250)와 맞물리지 않고, 처음에는 임의의 위치에 놓여있다. ISA(300)와 어댑터 수용 부분(500) 사이의 맞물림 과정과 관련하여 상기한 바와 같이, 수술 기구의 전기 접속부가 ISA(300)의 접속부(310)와 맞물릴 때, ISA의 평상시 개방된 회로는 폐쇄되고 이로 인해 수술 기구의 맞물림 과정이 기동된다. 디스크(304)의 구멍(316)이 수술 기구 디스크(251)의 핀(253)과 맞물릴 때까지 스프링이 장전된 입력부(504)와 디스크(304)는 하나의 조립체로서 함께 회전한다. 디스크(304)의 구멍(316)이 수술 기구 디스크(251)의 핀(253)과 맞물리면, 디스크(304)와 스프링이 장전된 입력부(504)는 위쪽으로 이동할 수 있게 된다. 도 17E는 ISA 디스크(304)의 구멍(316)과 맞물리는 핀(253)을 가지고 있는 수술 기구 디스크(251)을 도시하고 있다. 이때 수술 기구(250)는 ISA(300)와 맞물려있는 것으로 간주된다. ISA(300)의 다른 접속부는 수술 시스템과 수술 기구 RTI 보드 사이에 전기적인 신호를 전송할 수 있다.

수술 기구가 완전히 설치되면, 수술 기구는 수술 기구 하우징을 따라 3개의 지점에서 제위치에 유지된다. 2개의 지점은 수술 기구의 측면을 따라 놓인 레일부(301)에 있고, 제 3 지점은 수술 기구의 전방 중심을 따라 놓인 중심 유지 태브(309)에 있다. 유용하게도, 수술 기구를 3개의 지점에서 유지함으로써, 수술 기구는 과도하게 제한되지 않고 설치 및 분리가 용이하게 된다.

도 17F는 ISA(300)로부터 수술 기구(250)(도시되지 않음)가 제거된 상태를 도시하고 있다. 사용자가 수술 기구를 제거하기를 원하면, 양측에 있는 레버를 누 르고 수술 기구를 ISA로부터 뒤로 당긴다. 수술 기구에 있는 레버는 상부 견인기 플레이트의 중심 바(318)에 작용하여, 견인기 플레이트를 수술 기구로부터 아래로 밀어낸다. 견인기 플레이트가 더욱 멀어지게 이동함에 따라, 디스크(304)는 수술 기구가 제거될 수 있도록 수술 기구의 핀으로부터 분리된다.

도 18을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 ISA(600)의 기본적인 특징이 도시되어 있다. ISA(600)는 살균 드레이프(도시되지 않음)에 포함되어 있고 특히 환자측 조작장치(PSM) 팔(204)의 전체를 실질적으로 덮기 위해서 사용된다. 수술 기구와 PSM 팔 인터페이스 인접 구역(602)인 드레이프 인터페이스는 수술 기구(250)와 PSM 팔(204) 사이에 있으므로, 비-살균 로봇 팔로부터 살균 구역을 실질적으로 밀봉시킨다. 수술 기구(250)는 대체로 삽입축(A)(화살표로 표시되어 있음)을 따라 이동하여 ISA(600)에 삽입된다. ISA(600)의 전방, 후방 및 측면에 있는 부분은 수술 기구를 PSM 팔(204)에 고정시키거나 유지시킬 수 있고, 수술 기구와 ISA의 연결부는 ISA의 드레이프 인터페이스에 대한 축방향 및 반경방향의 부하를 지탱할 수 있다. ISA 하우징의 쐐기형 설계는 강한 연결상태를 이루면서 수술 기구의 초기의 큰 정렬불량상태(misalignment)를 허용하도록 수술 기구를 ISA에 가이드하기 위해 사용될 수 있다. 액세서리 클램프(264)에 작동가능하게 연결하기 위한 수술 액세서리(266)도 도시되어 있다.

본 발명의 살균 어댑터는 살균된 수술 기구와 비-살균 로봇 팔 사이의 부착 방법 및 장치를 제공한다. 이러한 부착은 수술 기구 손목 축의 전달(내측 피치(inner-pitch) 동작, 내측 요(inner-yaw) 동작, 구름(roll) 동작, 수술 기구 파 지 동작) 및 살균성을 해치지 않고서 전기적인 센서/신호의 전송을 가능하게 하여야 한다. 이러한 어댑터에 대한 다른 주요 개념은 로봇 팔에 대한 어댑터의 맞물림 과정 및 어댑터에 대한 수술 기구의 맞물림 과정을 (기계적으로) 명확하게 정의하는 것이다. 이러한 명확한 정의로 인해 맞물림을 예측할 수 있으므로 맞물림 상태의 신뢰성이 있는 검출이 가능하게 된다. 모든 상이한 설계 개념은 유사하지만 축의 전달이 크게 변하는 살균 어댑터/로봇 팔에 수술 기구를 적절하게 연결시키는 맞물림 과정을 구체적으로 정의하고 있다. 또한, 이러한 설계가 가지는 요망사항은 전체 팔 드레이프에 직접 통합시키기에 충분히 효율적으로 만들어서 1회용품으로 만드는 것이다. 이러한 요건을 만족시키기 위해서, 많은 복잡한 요소가 살균 인터페이스로부터 수술 기구나 로봇 팔로 이전되었다. 몇 가지 예로서 살균 어댑터 상의 PCA를 제거하고 비아스(vias)를 사용하는 것과, 살균 어댑터용 스프링을 제거하고 로봇 팔에 스프링이 장전된 입력부를 사용하는 것, 그리고 살균 어댑터 내의 부품을 성형될 수 있게 재설계하는 것이 있다.

기계적인 맞물림과 살균 배리어에 대해 개선하기 위해서 몇 가지 다른 방법 및 장치를 연구하여 원형(prototype)을 만들었다. 이러한 다른 실시예를 아래에서 설명한다.

도 19를 참고하면, "스와쉬 플레이트(swash plate)" 실시예로 알려진 본 발명의 한 실시예에 따른 다른 ISA가 도시되어 있다. ISA(700)는 드레이프 부분을 포함하는 드레이프 인터페이스(704)를 포함하고 있다. 수술 기구 입력부(280), 전방 태브(291) 및 후방 태브(292)를 포함하는 수술 기구(250)가 ISA(700)에 작동가 능하게 연결될 수 있다.

도 20은 수술 기구 입력부(280)와 드레이프 인터페이스(704) 사이에 있는 살균 드레이프 부분(701)의 인터페이스를 도시하고 있고, 도 21은 본 발명의의 본 실시예에 따른 수술 기구 입력부(280)를 도시하고 있다. 드레이프 인터페이스(704)는 베이스(705) 및 한 실시예에서 오목부(indent)(706)를 포함하는 회전하는 디스크(708)를 만드는 내부 베어링을 포함하고 있다. 수술 기구 입력부(280)는 메인 샤프트(282), 내부 베어링(284), 회전하는 디스크(288) 및 회전하는 디스크(288) 상의 돌출부(286)를 포함하고 있다. 살균 구역을 효과적으로 유지하기 위해 살균 드레이프 부분(701)이 수술 기구 입력부(280)와 드레이프 인터페이스(704) 사이에 있지만, 수술 기구 입력부(280)의 회전하는 디스크(288)와 드레이프 인터페이스(704)의 회전하는 디스크(708)는 각각, 살균 드레이프 부분(701)을 파열시키지 않고 상하 방향으로 구부리면서 360도 회전할 수 있고 토크를 전달할 수 있다. 수술 기구 입력부(280)는 제위치로 들어가서 돌출부(286)와 정렬되고, 이 돌출부(286)는 한 실시예에서 구형상 또는 원추의 일부 형상으로 될 수 있고, 드레이프 인터페이스(704)의 회전하는 디스크(708) 상의 오목부(706)과 맞물린다. 돌출부(286)는 토크가 전달되는 동안에도 수술 기구의 입력부 및 로봇 팔(PSM)의 입력부를 정렬상태로 유지되게 도와준다. 본 실시예에서, 복수의 드레이프 인터페이스(704) 각각은 각각의 수술 기구 입력부(280)에 작동가능하게 연결된다.

도 22A 내지 도 22C 및 23A 내지 도 23C는 본 실시예의 ISA(700)에 대한 수술 기구(250)의 맞물림 과정을 나타내고 있다. 도 22A에서는, 먼저 수술 기 구(250)의 끝부분이 수술 액세서리(266)(예를 들면, 캐뉼러) 속으로 배치된다. 그다음, 도 22B에 도시된 바와 같이, 전방 태브(291)가 ISA(700) 속으로 삽입된다. 마지막으로, 도 22C에 도시된 바와 같이, 후방 태브(292)가 ISA(700)에 미끄럼이동되어 배치된다. 도 23A는 처음에 후방 태브(292)가 신장된 채로 돌출부에 의해서 유지되어 있는 상태에서 전방 태브(291)가 ISA(700) 속으로 삽입된 상태를 도시하고 있다. 도 23B는 수술 기구(250)가 전방(화살표 A로 표시되어 있음)으로 미끄럼이동하여 수술 기구(250)가 ISA(700)에 결합될 때 후방 태브(292)는 계속하여 전방으로 미끄럼이동하는 상태를 도시하고 있다. 도 23C는 최종적인 접촉식 맞물림을 위해서 수술 기구 하우징 태브(292)의 돌출부가 ISA(700)의 홈(710)에 스냅결합되어 있는 상태를 도시하고 있다.

도 24A 및 도 24B를 참고하면,"플라스크 입력부(flask input)" 실시예로 알려진 본 발명의 한 실시예에 따른 다른 ISA가 도시되어 있다. ISA(800)는 각각의 PSM 입력부(520)(도 25A 참고)에 대해서 별개의 드레이프 인터페이스(802)를 포함하고 있다. 도 24A는 4개의 드레이프 인터페이스(802)중의 하나의 드레이프 인터페이스의 분해도를 나타내고 있고, 도 24B는 드레이프 인터페이스 구역, 특히 드레이프 인터페이스가 조립되는(예를 들면, 용접에 의해) 구역 B의 확대 단면도를 나타내고 있다.

도 25A 내지 도 25C는 본 발명의 본 실시예에 따른 PSM 입력부(520) 및 드레이프 인터페이스(802)을 보다 상세하게 도시하고 있다. PSM 입력부(520)는 입력시의 정렬불량상태(misalignment)를 허용하면서 드레이프의 파열을 최소화하거나 감 소시키기 위해서 뾰족한 가장자리부를 최소화한 상태로 수술 기구 입력부(도시되지 않음)에 특정 방향으로 연결하기 위한 정렬맞춤부(522, 524)를 포함하고 있다. PSM 입력부(520)(도 25B 참고)는 스프링이 장전된 입력부를 제공하는 스프링(528) 및 플레이트(526)를 더 포함하고 있다. 드레이프 인터페이스(802)(도 25C 참고)는 본 실시예에서 상부 부분(802a) 및 바닥부 부분(802b)을 포함하고 있다. 상부 부분(802a)은 함께 조립되는 링(804) 및 드레이프 부분(801)을 포함하고 있고, 바닥부 부분(802b)은 함께 조립되는 링(806) 및 라이너(liner)(803)를 포함하고 있다. 드레이프 부분(801)을 링(804)에 부착시키는 동안, 드레이프는 확장된 포켓을 만들는 형(form)에 배치될 수 있다. 상부 부분(802a) 및 바닥부 부분(802b)은 ISA 하우징의 양측에 배치되어 용접 및 접착을 포함하는 다양한 수단 및 방법에 의해 구역 B를 따라서 조립될 수 있다(도 25A 참고).

도 25A에서 화살표 C로 표시되어 있는 바와 같이, ISA(800)가 PSM에 설치되는 동안 PSM 입력부(520)는 드레이프 인터페이스(802) 속으로 가압되고, 드레이프 부분(801)은 PSM 입력부(520)의 상부 표면을 덮는 형상으로 변한다. 유용하게도, 막(membrane)이 PSM 입력부 상의 특정 부분과 정렬될 필요가 없으므로 ISA(800)는 용이하게 PSM에 결합된다. PSM 입력부는 단지 드레이프 인터페이스(802)의 링 내에 위치될 필요가 있다.

도 26A 내지 도 26E는 본 실시예의 수술 기구(250) 및 ISA(800)의 맞물림 과정을 나타내고 있다. 먼저 수술 기구(250)의 끝부분이 캐뉼러와 같은 수술 액세서리 속으로 삽입된다. 그 다음에, 전방 태브(291)가 ISA(800) 속으로 삽입되고 최종적으로 ISA 하우징의 전방 쐐기 부분(810)(도 26A 참고)에 의해 포획되도록 ISA(800)의 전방쪽으로(화살표 A로 표시됨) 이동된다. PSM 입력부는 수술 기구 입력부에 붙잡히지 않고, 후방 태브(292)는 ISA 하우징의 후방 쐐기 부분(820)(도 26B 참고)에 의해 포획되도록 하기 위해 전방 태브(291)가 슬라이드 플레이트(812)를 밀어서 견인기 플레이트(808)를 ISA(800) 및 수술 기구(250)로부터 아래쪽으로 작동시킨다. 견인기 플레이트(808)의 작동은 4개의 PSM 입력부(520) 모두를 수술 기구(250)로부터 아래쪽으로 이동시킨다(도 26C). 전방 태브(291)가 제위치에 있으면, 슬라이드 레버도 제위치로 이동한다(도 26D). 결국, 전방 태브(291) 및 ㅎ후방 태브(292) 모두가 ISA 하우징 내의 오목부로 이동되어 견인기 플레이트(808)는 수술 기구(250)쪽으로 역으로 이동되고 수술 기구와 ISA 사이의 전기 접속부는 연결된다. 위에서 모든 드레이프 인터페이스를 설명하지는 않지만 복수의 드레이프 인터페이스 각각은 각각의 PSM 입력부 및 수술 기구 입력부에 작동가능하게 연결된다.

도 27A 및 도 27B를 참고하면, "X-스프링" 실시예로 알려진 본 발명의 한 실시예에 따른 다른 ISA의 상부 단면 사시도 및 하부 단면 사시도가 도시되어 있다. ISA(900)는 리테이닝 부재(902, 904)(2개의 다른 리테이닝 부재는 도시되어 있지 않으며, 리테이닝 부재(902, 904)와 대향하고 있음)와, PSM 및/또는 수술 기구 상의 전기 접속부와 연결되는 전기 접속부(906)를 포함하고 있다. ISA(900)는 상부 견인기 플레이트(908), 바닥부 견인기 플레이트(909), ISA 입력부(913)를 포함하는 드레이프 인터페이스(910), ISA 입력부 구멍(911) 및 드레이프 부분(901)을 제위치 에 유지시키는 리테이너(912)를 더 포함하고 있다.

리테이닝 부재(902, 904)는 수술 기구를 ISA 상에 포획하기 위해 사용되는데 한 가지 예에서는, 4개의 메인 코너가 수술 기구를 유지하기 위해서 사용된다. 다른 예에서는, 수술 기구가 ISA의 후방으로부터 전방쪽으로 정해된 위치로 이동하게 가이드되도록 후방 리테이닝 부재들이 전방 리테이닝 부재들보다 넓게 이격되어 쐐기 효과를 만든다.

드레이프(901)는 ISA의 레이어(layer)들 사이에 끼워져 있는데, 상세하게는 ISA 하우징(914)과 리테이너(912)의 사이, 그리고 상부 견인기 플레이트(908)와 바닥부 견인기 플레이트(909)의 사이에 끼워져 있다. 드레이프(901)는 ISA 입력부 구멍(911)과 정렬되어 동심상태로 있는 드레이프 구멍(903)을 포함하고 있다.

도 28A 및 도 28B는 본 발명의의 본 실시예에 따른 드레이프 인터페이스(910)의 ISA 입력부를 도시하고 있다. 각각의 입력부(913)는 입력부 구멍(911)에 설치되며 맞물림 홈(916)을 포함하고 있다. 각각의 입력부(913)는 입력부 구멍(911) 내에 유지되도록 견인기 플레이트의 상부 섹션(908)과 바닥부 섹션(909) 사이에 붙잡혀 있는 폭이 넓은 섹션을 가지고 있다. 홈(916)(도 28A 참고)은 구멍(911)에 꼭 맞게 끼워맞추어져 있으며 유체가 ISA를 통과하여 로봇 팔에 도달하는 것을 방지하기 위하여 꼬불꼬불한 통로를 만든다. 드레이프(901) 내의 드레이프 구멍(903)의 가장자리는 상기 입력부의 홈(916)과 정렬되어 있다. 한 가지 예에서는, 바닥부 견인기 플레이트(909)가 드레이프 인터페이스(910)를 유지하고, 드레이프(901)를 제위치에 고정시키고, 상부 견인기 플레이트(908)가 하우징(914) 상 부 표면 위로 이동하지 못하게 하고, 상부 견인기 플레이트(908)의 강성을 증가시킨다.

도 29는 본 발명의 본 실시예에 따른 PSM(입력부(520) 포함)의 어댑터 수용 부분(500) 상부의 ISA(900)의 단면도를 나타내고 있고, 도 30은 본 발명의 본 실시예에 따른 도 29의 조립체에 작동가능하게 연결된 수술 기구(250)(입력부(280) 포함)의 단면도를 나타내고 있다.

도 31A 내지 도 31E는 본 실시예의 수술 기구(250) 및 ISA(900)의 맞물림 과정을 도시하고 있다. 먼저 수술 기구(250)의 끝부분이 캐뉼러(도시되지 않음)와 같은 수술 액세서리 속으로 삽입되고 수술 기구는 화살표 A(도 31A 및 도 31B 참고)로 표시된 바와 같이 ISA(900)의 후방으로부터 ISA(900)의 전방쪽으로 이동된다. 수술 기구가 ISA(900) 위에 위치될 때, 수술 기구는 견인기 플레이트 및 ISA 입력부를 수술 기구로부터 멀어지게 이동시켜서 수술 기구 입력부가 ISA 입력부에 붙잡히지 않도록 하기 위해 상부 견인기 플레이트(908)의 바(918)를 밀어내리기 시작한다(도 31C 및 도 31D 참고). 수술 기구의 전방 태브 및 후방 태브가 적절하게 삽입되면, 입력부들 사이에 맞물림 준비를 위해, 상부 견인기 플레이트의 중심 바(918)가 수술 기구의 오목부 속으로 상승 이동하고, 수술 기구 입력부는 ISA 입력부 상부에 위치한다(도 31E 참고). 위에서 모든 드레이프 인터페이스를 설명하지는 않지만 복수의 드레이프 인터페이스 각각은 각각의 PSM 입력부 및 수술 기구 입력부에 작동가능하게 연결된다.

바람직하게도, 본 발명의 어댑터, 드레이프 및 수술 시스템은 수술 기구와 조작장치 팔의 설치 및 연결을 개선하고, 살균 구역의 견고성을 개선하고, 보다 많은 끼워맞춤부를 형성하고 드레이프의 사이즈를 줄임으로써 환자에 대한 가시화(visualization)를 확대할 수 있다.

상기한 실시예는 예시적인 것이며 본 발명을 제한하지 않는다. 본 발명의 기술사상에 따르면 다양한 수정 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 핀, 슬롯, 디스크 및 톱니의 갯수는 변경될 수 있지만 기구 살균 어댑터, 조작장치 팔 및 수술 기구 사이의 작동가능한 연결이 가능해야 한다. 따라서, 본 발명의 기술영역은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (28)

1. 살균 구역 내의 살균 수술 기구에 작동가능하게 연결하기 위한 외측 표면;

   로봇 수술 시스템의 비-살균 조작장치 팔에 작동가능하게 연결하기 위한 내측 표면; 그리고

   상기 조작장치 팔로부터 상기 수술 기구로 토크를 전달하기 위한 드레이프 인터페이스를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 외측 표면은 근단부로부터 원단부로 갈수록 폭이 좁아지는 쐐기 모양을 형성하는 리테이닝 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부와 조작장치 팔의 입력부를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부와 조작장치 팔의 입력부 사이에 드레이프 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부를 수용 하는 오목부를 가진 회전하는 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 2 개의 링을 포함하고 있고 이 2 개의 링 사이에는 드레이프 섹션이 있는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
7. 제 1 항에 있어서, 수술 기구의 입력부 및 조작장치 팔의 입력부를 각각 수용하는 복수의 드레이프 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 복수의 드레이프 인터페이스를 포함하고 있는 견인기 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 견인기 플레이트는 상부 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하고 있고 상부 플레이트 및 하부 플레이트 사이에는 드레이프 섹션이 있는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
10. 제 1 항에 있어서, 조작장치 팔과 수술 기구 사이에 전기적인 접속을 제공하는 전기 접속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 어댑터.
11. 로봇 수술 시스템의 비-살균 부분을 덮는 살균 드레이프로서,

    수술 과정을 수행하기 위해 살균 구역에 인접해 있는 외측 표면;

    로봇 수술 시스템의 비-살균 부분을 수용하는 내측 표면; 그리고

    로봇 수술 시스템의 비-살균 조작장치 팔과 살균 구역 내의 수술 기구를 연결하는 살균 어댑터를 포함하고 있고,

    상기 살균 어댑터는 상기 조작장치 팔로부터 상기 수술 기구로 토크를 전달하기 위한 드레이프 인터페이스를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 살균 드레이프는 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트 및 유사한 탄성의 내구성이 강한 재료로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 살균 드레이프는 큰 드레이프의 진공 형성된 일부분이거나 별개의 성형부분인 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부와 조작장치 팔의 입력부를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부와 조작장치 팔의 입력부 사이에 드레이프 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 드레 이프.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부를 수용하는 오목부를 가진 회전하는 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 2 개의 링을 포함하고 있고 이 2 개의 링 사이에는 드레이프 섹션이 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
18. 제 11 항에 있어서, 상기 살균 어댑터는 수술 기구의 입력부 및 조작장치 팔의 입력부를 각각 수용하는 복수의 드레이프 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
19. 제 11 항에 있어서, 상기 살균 어댑터는 조작장치 팔의 전기 접속부와 수술 기구의 전기 접속부를 연결하는 전기 접속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 살균 드레이프.
20. 살균 구역 내에서 수술 과정을 수행하는 로봇 수술 시스템으로서,

    비-살균 구역 내의 조작장치 팔;

    살균 구역 내의 수술 기구; 그리고

    살균 구역으로부터 상기 조작장치 팔을 차폐시키기 위해서 상기 조작장치 팔을 덮는 살균 드레이프를 포함하고 있고,

    상기 살균 드레이프는 상기 조작장치 팔로부터 상기 수술 기구로 토크를 전달하기 위한 드레이프 인터페이스를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 조작장치 팔은 환자측 조작장치 팔 또는 내시경 카메라 조작장치 팔인 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 살균 드레이프는 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 폴리카보네이트로 구성된 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 수술 기구는 집게, 가위, 그래스퍼, 바늘 홀더, 미세 해부기구, 스테이플 어플라이어, 태커, 흡입 세척 도구 및 클립 어플라이어와 같은 엔드 이펙터를 가진 관절식 도구와, 컷팅 블레이드, 소작 프로브, 관주기, 카테테러 및 흡입 오리피스와 같은 비관절식 도구로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
24. 제 20 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부와 조작장치 팔의 입력부를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
25. 제 20 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부와 조작장치 팔의 입력부 사이에 드레이프 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
26. 제 20 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 수술 기구의 입력부를 수용하는 오목부를 가진 회전하는 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
27. 제 20 항에 있어서, 상기 드레이프 인터페이스는 2 개의 링을 포함하고 있고 이 2 개의 링 사이에는 드레이프 섹션이 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.
28. 제 20 항에 있어서, 상기 살균 드레이프는 수술 기구의 입력부 및 조작장치 팔의 입력부를 각각 수용하는 복수의 드레이프 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술 시스템.

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