KR20150051315A - 관절 수술 기구 및 그 배치 방법 - Google Patents

Abstract

수술 툴은 길다란 제1 어셈블리 및 길다란 제2 어셈블리를 포함한다. 제2 어셈블리는 길다란 서포트 요소, 서포트 요소에 관하여 이동 가능한 길다란 활성화 요소, 및 활성화 요소와 결합된 기능 매커니즘을 포함한다. 기능 매커니즘의 이동은 활성화 요소의 이동에 응하여 이루어진다. 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘은 서포트 요소에 의해 제1 어셈블리와 분리된다.

Description

관절 수술 기구 및 그 배치 방법{ARTICULATING SURGICAL INSTRUMENTS AND METHODS OF DEPLOYING THE SAME}

본 출원은 2012년 8월 9일에 출원된 미국 특허 출원 제61/681,340호의 우선권을 주장하고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2013년 1월 11일에 출원된 미국 특허 출원 제61/751,498호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2012년 6월 7일에 출원된 미국 특허 출원 제61/656,600호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2013년 5월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제61/825,297호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2013년 5월 2일에 출원된 미국 특허 출원 제61/818,878호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2012년 6월 1일에 출원된 PCT 출원 제PCT/US2012/040414호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2011년 6월 2일에 출원된 미국 특허 출원 제61/492,578호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2012년 4월 5일에 출원된 PCT 출원 제PCT/US2012/032279호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2011년 4월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제61/472,344호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2011년 11월 10일에 출원된 PCT 출원 제PCT/US2011/060214호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2010년 11월 11일에 출원된 미국 특허 출원 제61/412,733호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2012년 9월 12일에 출원된 PCT 출원 제PCT/US2012/054802호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2011년 9월 13일에 출원된 미국 특허 출원 제61/534,032호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2010년 10월 22일에 출원된 미국 특허 출원 제61/406,032호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2011년 10월 21일에 출원된 PCT 출원 제PCT/US2011/057282호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2010년 7월 28일에 출원된 미국 특허 출원 제61/368,257호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2011년 7월 21일에 출원된 PCT 출원 제PCT/US2011/044811호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2012년 12월 20일에 출원된 PCT 출원 제PCT/US2012/070924호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2011년 12월 21일에 출원된 미국 특허 출원 제61/578,582호에 관한 것이고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2006년 12월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제 11/630,279호에 관한 것이고, 미국 특허공개공보 제2009/0171151호로 공개된 것으로, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 일반적으로 수술 툴(surgical tool) 분야에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 관절 수술 툴(articulating surgical tool) 및 툴 시스(tool sheath), 관절 수술 툴 및 툴 시스의 배치 방법 및 그 형성 방법에 관한 것이다.

덜 외과적인(less invasive) 의료 기술 및 절차가 더 광범위해지면서, 외과의(surgeon)와 같은 전문 의료진은 사람 바디(body) 외부에서 덜 외과적인 의료 기술 및 절차를 수행하기 위한 관절 수술 툴을 필요로 할 수 있다. 그러나, 내시경(endoscope) 및 다른 타입(type)의 툴과 같은 기존의 관절 수술 툴은 선회 반경(turning radii)을 제한하고, 고관절 범위에서의 페이로드 안정성(payload stability)을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들은 연장된 선회 반경 및 고관절 범위에서의 증가된 페이로드 안정성을 가지는 관절 수술 툴 및 툴 시스에 관한 것이다.

일 실시예에서, 의료 절차 수행 시스템은 내부 및 외부 슬리브(sleeve)를 포함하는 관절 프로브(articulating probe); 및 툴 샤프트(tool shaft)의 원위 말단(distal end)에 위치한 기능 요소(funcitional element)를 포함하는 수술 툴을 포함하고, 툴 샤프트는 관절 영역을 가지되, 관절 프로브 및 수술 툴은 독립적으로 제어 가능하다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브는 휴먼 인터페이스 장치(human interface device)를 통해 제어되도록 구성되고 배열된다. 휴먼 인터페이스는 햅틱 제어기(haptic controller), 조이스틱(joystick), 트랙 볼(track ball), 마우스(mouse) 및 전자기계 장치(electromechanical device)로 구성된 그룹(group)에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 수술 툴 핸들(surgical tool handle)을 통해 제어되도록 구성되고 배열된다. 수술 툴 핸들은 가위 핸들(scissor handles), 팜-헬드 그립(palm-held grip), 엄지/검지/중지 그립(thumb/index/middle finger grip) 및 피스톨 그립(pistol grip)으로 구성된 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브는 관절 프로브의 작업 표면(working surface)에 개구부(opening)를 가지는 적어도 하나의 작업 채널(working channel)을 더 포함하고, 작업 표면은 관절 프로브의 원위 말단(distal end)에 있다. 툴 샤프트의 일부분은 적어도 하나의 작업 채널 내에 위치할 수 있다. 수술 툴의 기능 요소는 상기 개구부에서 밖으로 연장될 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소는 툴 샤프트의 연장 축에 관하여 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 0°및 90°사이로 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 0°및 135°사이로 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 0°및 180°사이로 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브의 외부 슬리브는 적어도 하나의 사이드 포트(side port)를 포함한다. 적어도 하나의 사이드 포트는 사이드 포트 락(side port lock)을 포함할 수 있다. 사이드 포트 락은 뉴매틱 락(pneumatic lock)을 포함할 수 있다. 뉴매틱 락은 솔레노이드(solenoid)를 포함할 수 있다. 뉴매틱 락은 확장 가능한 파우치(expandable pouch)를 포함할 수 있다. 사이드 포트 락은 유압 락(hydraulic lock)을 포함할 수 있다. 유압 락은 솔레노이드를 포함할 수 있다. 유압 락은 확장 가능한 파우치 또는 벌룬(ballon)을 포함할 수 있다. 사이드 포트 락은 전기적으로 활성화된 락(electrically activated lock)을 포함할 수 있다. 전기적으로 활성화된 락은 솔레노이드를 포함할 수 있다. 전기적으로 활성화된 락은 압전기 작동 장치(piezoelectric actuator)를 포함할 수 있다. 사이드 포트 락은 적어도 하나의 사이드 포트 내에 위치할 수 있다. 사이드 포트 락은 잠금 모드(locked mode)에서 적어도 하나의 사이드 포트를 통해 지나가는 툴 샤프트를 고정(secure)시키도록 구성되고 배열될 수 있다. 사이드 포트 락은 열림 모드(unlocked mode)에서 적어도 하나의 사이드 포트를 통해 툴 샤프트가 지나가도록 구성되고 배열될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브의 외부 슬리브는 적어도 하나의 사이드 포트를 포함한다. 툴 샤프트의 일부분은 적어도 하나의 사이드 포트를 통해 지나갈 수 있다. 사이드 포트는 외부 슬리브의 외부 표면을 따라 툴 샤프트를 가이드 할 수 있다. 수술 툴의 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에서 밖으로 연장되고, 작업 표면은 관절 프로브의 원위 말단에 있을 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 관절연결 되도록 구성되고 배열 될 수 있다. 기능 요소는 툴 샤프트의 연장 축에 관하여 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 0°및 90°사이로 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 0°및 135°사이로 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소는 관절 프로브의 작업 표면에 관하여 0°및 180°사이로 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브의 내부 및 외부 슬리브 각각은 복수의 프로브 링크(probe link)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브의 내부 슬리브 및 외부 슬리브는 독립적으로 제어 가능하다. 관절 프로브의 내부 및 외부 슬리브 각각은 림프 모드(limp mode) 및 리지드 모드(rigid mode) 중 하나로 구성될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브는 적어도 하나의 스티어링 케이블(steering cable)을 포함한다. 적어도 하나의 스티어링 케이블은 관절 프로브의 원위 말단에 근위한 영역에서 끝날 수 있다.

몇몇 실시예에서, 기능 요소는 그라스퍼(grasper), 클로우(claw), 칼(knife), 융제재(ablator), 카우테라이저(cauterize), 약물 전달 장치(drug delivery apparatus), 방사선 소스(radiation source), 심전도검사 전극(EKG electrode), 압력 센서(pressure sensor), 블러드 센서(blood sensor), 카메라, 자석, 가열 요소(heating element) 및 극저온 요소(cryogenic element)으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 기능 요소는 제1 툴 시스 캐비티(tool sheath cavity)를 포함하고, 툴 샤프트는 제2 툴 시스 캐비티를 포함한다. 수술 툴은 제2 수술 툴의 진입을 위해 캐비티 패스를 제공하도록 구성되고 배열될 수 있다. 제1 툴 시스 캐비티 및 제2 툴 시스 캐비티는 캐비티 패스를 형성하기 위해 접속될 수 있다. 캐비티 패스의 영역은 툴 샤프트의 관절 영역에 대응할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 기능 요소의 관절 연결된 위치를 고정시키도록 구성되고 배열된 락킹 장치를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 기능 요소의 작동 모드(operational mode)를 고정시키도록 구성되고 배열된 락킹 장치를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 기능 요소는 그라스퍼를 포함한다. 그라스퍼는 약 1 lbF의 그라스핑 힘(grasping force)를 적용하도록 구성되고 배열될 수 있다. 그라스퍼는 관절 영역이 완전히 관절연결된 상태(fully articulated state)로 위치할 때, 약 1 lbF의 그라스핑 힘을 적용하도록 구성되고 배열될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 시스템은 경구 로봇식 수술 절차(transoral robotic surgery procedure)를 수행하도록 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 툴 샤프트의 관절 영역은 적어도 두 개의 세그먼트 링크(segment link)를 포함한다. 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 한 개의 세그먼트 링크는 일원화될 수 있다. 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 각각의 세그먼트 링크는 일원화될 수 있다. 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 툴 샤프트의 제1 샤프트 부분과 접속되고, 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 툴 샤프트의 제2 샤프트 부분과 접속될 수 있다. 기능 요소는 제2 샤프트 부분과 접속될 수 있다. 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 툴 샤프트의 제1 샤프트 부분과 접속되고, 적어도 두 개의 세그먼트 링크의 제2 세그먼트 링크는 기능 요소와 접속될 수 있다. 툴 샤프트의 관절 영역은 제1 세그먼트 링크 및 제2 세그먼트 링크 사이에 접속된 하나 이상의 제3 세그먼트 링크를 더 포함할 수 있다.

제1 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디(body)를 포함하되, 제2 부분은 반구형 바디 부분(semi-spherical body portion)을 포함할 수 있다. 제1 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 제2 부분은 볼록 바디 부분을 포함할 수 있다. 볼록 바디 부분은 반구형 바디 부분일 수 있다. 볼록 바디 부분은 반타원형 바디 부분(semi-ellipsoidal body portion)일 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분(cylindrical body portion)을 포함할 수 있다. 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 제1 샤프트 부분의 반구형 캐비티 부분과 결합할 수 있다. 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 제1 샤프트 부분의 오목한 캐비티 부분과 결합할 수 있다. 오목한 캐비티 부분은 반구형 캐비티 부분일 수 있다. 오목한 캐비티 부분은 반타원형 캐비티 부분일 수 있다.

제1 세그먼트 링크는 적어도 하나의 관절 케이블 채널(articulation cable channel)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 부분의 상부 표면 내의 제1 개구부 및 제1 부분의 바닥 표면 내의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 부분의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 부분의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 서로 90°이격되어 위치하는 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제1 세그먼트는 작동 케이블 채널(actuation cable channel)을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널은 제1 세그먼트의 반구형 바디 부분의 직경 중심점에서의 제1 개구부 및 제1 세그먼트의 제1 부분의 직경 중심점에서의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널(actuation cable channel)은 제1 개구부를 제1 세그먼트의 바디의 실린더형 캐비티(cylindrical cavity)와 일치시키는 제1 개구부에 연결된 상부 테이퍼(taper)를 포함할 수 있다. 실린더형 캐비티는 제1 세그먼트의 바디의 하부 테이퍼를 연결할 수 있다. 하부 테이퍼는 실린더형 캐비티를 제1 세그먼트의 바디의 반구형 캐비티와 일치시킬 수 있다. 제2 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 제2 부분은 반구형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제2 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 제2 부분은 볼록 바디 부분을 포함할 수 있다. 볼록 바디 부분은 반구형 바디 부분일 수 있다. 볼록 바디 부분은 반타원형 바디 부분일 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다. 제2 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 제1 세그먼트 링크의 반구형 캐비티 부분과 결합할 수 있다. 제2 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 제1 세그먼트 링크의 오목한 캐비티 부분과 결합할 수 있다. 오목한 캐비티 부분은 반구형 캐비티 부분일 수 있다. 오목한 캐비티 부분은 반타원형 캐비티 부분일 수 있다. 제1 세그먼트 링크 중 적어도 두 개의 관절 케이블 채널은 제2 세그먼트 링크 중 적어도 두 개의 관절 케이블 채널과 정렬될 수 있다. 제1 세그먼트 링크의 각각의 관절 케이블 채널은 제2 세그먼트 링크의 각각의 관절 케이블 채널과 정렬될 수 있다.

제2 세그먼트 링크의 바디는 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 부분의 상부 표면 내의 제1 개구부 및 제1 부분의 바닥 표면 내의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 부분의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 부분의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 서로 90°이격되어 위치하는 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제2 세그먼트의 바디는 작동 케이블 채널을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널은 제2 세그먼트의 반구형 바디 부분의 직경 중심점에서의 제1 개구부 및 제2 세그먼트의 제1 부분의 직경 중심점에서의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널은 제1 개구부를 제2 세그먼트의 바디의 제1 실린더형 캐비티와 일치시키는 제1 개구부에 연결된 상부 테이퍼를 포함할 수 있다. 제1 실린더형 캐비티는 제2 세그먼트의 바디의 제2 실린더형 캐비티에 연결될 수 있다. 제1 실린더형 캐비티의 직경은 제2 실린더형 캐비티의 직경보다 작을 수 있다.

제2 세그먼트 링크는 기능 요소와 접속될 수 있다. 제2 세그먼트 링크는 기능 요소의 연결 링크와 접속될 수 있다. 연결 링크는 금속, 플라스틱(plastic), 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride) 및 액정 폴리머(liquid-crystal polymer)으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

기능 요소는 연결 링크의 내부 캐비티 내에 위치한 작동 피스톤(actuating piston)을 포함할 수 있다. 작동 피스톤은 금속, 플라스틱(plastic), 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride) 및 액정 폴리머(liquid-crystal polymer)으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다. 기능 요소는 작동 피스톤과 접속된 제1 및 제2 작동 링크 멤버(actuation link member)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 작동 링크 멤버는 금속, 플라스틱(plastic), 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride) 및 액정 폴리머(liquid-crystal polymer)으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다. 기능 요소는 제1 및 제2 작동 링크 멤버와 각각 접속된 제1 및 제2 클로우 멤버를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 클로우 멤버는 금속, 플라스틱(plastic), 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride) 및 액정 폴리머(liquid-crystal polymer)으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다. 연결 링크의 내부 캐비티 내의 작동 피스톤의 선형 움직임은 제1 및 제2 클로우 멤버를 개폐시킬 수 있다. 작동 케이블은 작동 피스톤과 접속될 수 있다. 작동 케이블은 금속 케이블, 플라스틱 케이블, 솔드 와이어 케이블(sold wire cable), 편복 케이블(braided cable) 및 스테인리스 강 와이어 편복 케이블(stainless steel wire braided cable)로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

적어도 두 개의 세그먼트 링크는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride), 액정 폴리머(liquid-crystal polymer) 및 폴리테트라플루오르에틸린(polytetrafluoroethylene)으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다. 제1 세그먼트 링크는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride), 액정 폴리머 및 폴리테트라플루오르에틸린으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다. 제2 세그먼트 링크는 제1 세그먼트 링크와 다른 물질을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 툴 샤프트의 제1 샤프트 부분과 접속되고, 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 툴 샤프트의 제2 샤프트 부분 및 기능 요소 중 하나와 접속된다. 툴 샤프트의 제1 샤프트 부분은 케이블 전이 세그먼트(cable transitioning segment)를 포함한다.

케이블 전이 세그먼트는 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 케이블 전이 세그먼트의 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 케이블 전이 세그먼트의 적어도 두 개의 관절 케이블 채널은 제1 세그먼트 링크의 적어도 두 개의 관절 케이블 채널과 정렬될 수 있다.

케이블 전이 세그먼트는 작동 케이블 채널을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널은 케이블 전이 세그먼트의 직경 중심점에 위치할 수 있다. 케이블 전이 세그먼트는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐, 액정 폴리머 및 폴리테트라플로오르에틸린으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

툴 샤프트의 제1 샤프트 부분은 유연한 툴 샤프트 부분을 포함할 수 있다. 유연한 툴 샤프트 부분은 적어도 하나의 케이블 채널을 가지는 루멘 가이딩 멤버(lumen guiding member)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 케이블 채널은 작동 케이블 채널 및 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널은 유연한 툴 샤프트 부분의 직경 중심점에 위치하고, 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 유연한 툴 샤프트 부분의 둘레를 따라 위치할 수 있다. 루멘 가이딩 멤버는 5 개의 루멘 스티프닝 로드(lumen stiffening rod)를 포함한다. 루멘 가이딩 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐, 액정 폴리머 및 폴리테트라플로오르에틸린으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 캐비티 슬롯(cavity slot)은 제2 세그먼트의 제1 부분의 바닥 표면에 형성될 수 있다. 적어도 하나의 캐비티 슬롯은 제1 캐비티 슬롯 및 제2 캐비티 슬롯을 포함할 수 있다. 제1 캐비티 슬롯은 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제1 관절 케이블 채널에서 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제2 관절 케이블 채널까지 연장될 수 있다. 제1 관절 케이블은 제1 관절 케이블 채널, 제1 케이블 슬롯 및 제2 관절 케이블 채널 내에 위치할 수 있다. 제1 관절 케이블은 제1 캐비티 슬롯의 표면에 고정될 수 있다. 제1 관절 케이블은 제1 캐비티 슬롯의 표면에 용접될 수 있다. 제1 관절 케이블은 제1 캐비티 슬롯의 표면에 접착될 수 있다. 제1 관절 케이블은 제1 캐비티 슬롯 내에 압입(press fit)될 수 있다. 제2 캐비티 슬롯은 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제3 관절 케이블 채널에서 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제4 관절 케이블 채널까지 연장될 수 있다. 제2 관절 케이블은 제3 관절 케이블 채널, 제2 캐비티 슬롯 및 제4 관절 케이블 채널 내에 위치할 수 있다.

적어도 하나의 캐비티 슬롯은 제2 세그먼트의 실린더형 바디 부분의 바닥 표면의 전체 둘레로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제2 개구부는 적어도 하나의 캐비티 슬롯에 의해 부분적으로 정의될 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블은 적어도 하나의 관절 케이블 채널 내에 위치하고, 적어도 하나의 관절 케이블은 적어도 하나의 캐비티 슬롯의 표면에 고정될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 툴 샤프트의 관절 영역은 복수의 세그먼트 링크를 포함할 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 각각의 세그먼트 링크는 복수의 세그먼트 링크 중 다른 세그먼트 링크와 연속적으로 접속될 수 있다. 복수의 세그먼트 링크는 서로에 관하여 관절연결될 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크의 제1 부분의 바닥 표면은 복수의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크의 제1 부분의 상부 표면에 인접하여, 제1 및 제2 세그먼트 링크의 중심축에 관하여 관절 각도를 제한할 수 있다. 관절 각도는 12°내지 15°로 제한될 수 있다.

제1 세그먼트 링크의 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함하고, 제2 세그먼트 링크의 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 각각의 세그먼트 링크는 기능 요소 및 관절 프로브의 작업 표면 사이에 관절의 12°내지 15°로 제공하도록 구성되고 배열될 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 각각의 세그먼트 링크는 기능 요소 및 툴 샤프트의 케이블 전이 세그먼트의 세로 축(longitudinal axis) 사이에 관절의 12°내지 15°로 제공하도록 구성되고 배열될 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 각각의 세그먼트 링크는 기능 요소 및 툴 샤프트의 연장 축 사이에 관절의 12°내지 15°로 제공하도록 구성되고 배열될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 약 1/2inch 보다 많이 편향시키지 않으면서 약 1 lbF의 힘(force)를 지원하도록 구성되고 배열될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 완전히 관절 연결된 상태에 있을 때 약 1/2inch 보다 많이 편향시키지 않으면서 약 1 lbF의 힘(force)를 지지하도록 구성되고 배열될 수 있다.

다른 실시예에서, 수술 툴은 툴 샤프트의 원위 말단에 위치한 기능 요소; 및 툴 샤프트의 근위 말단에 위치한 툴 핸들을 포함하되, 툴 샤프트는 관절 영역을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 기능 요소 및 툴 샤프트의 제1 부분 사이에 있는 툴 샤프트의 원위 말단에 위치할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 툴 샤프트의 중심 영역에 위치할 수 있다. 관절 영역은 툴 샤프트의 제1 부분 및 툴 샤프트의 제2 부분 사이에 위치할 수 있다. 툴 핸들(tool handle)은 툴 샤프트의 제1 부분의 근위 말단과 접속될 수 있다.

관절 영역은 복수의 세그먼트 링크(a plurality of segment links)를 포함할 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 각각의 세그먼트 링크는 기능 요소 및 툴 샤프트의 축 사이에 관절의 12°내지 15°로 제공하도록 구성되고 배열될 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 툴 샤프트(tool shaft)의 제1 부분과 접속되고, 복수의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트는 기능 요소와 접속될 수 있다.

제1 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디(body)를 포함하되, 제2 부분은 반구형 바디 부분을 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제2 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 제2 부분은 반구형 바디 부분을 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 툴 샤프트의 제1 부분의 반구형 캐비티 부분과 결합하고, 제2 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 제1 세그먼트 링크의 반구형 캐비티 부분과 결합할 수 있다. 기능 요소는 제2 세그먼트 링크의 반구형 캐비티 부분과 결합하는 반구형 바디 부분을 가지는 연결 링크를 포함할 수 있다.

복수의 세그먼트 링크 각각은 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 제2 부분은 반구형 바디 부분을 포함하고, 복수의 세그먼트 링크 각각은 적어도 하나의 관절 케이블 채널 및 작동 케이블 채널을 포함할 수 있다. 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 관절 케이블은 적어도 하나의 관절 케이블 채널 내에 위치할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블은 복수의 세그먼트 링크의 원위 세그먼트 링크에 고정될 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블에 적용되는 텐션(tension)은 기능 요소가 툴 샤프트에 관하여 관절연결 되도록 할 수 있다.

작동 케이블은 작동 케이블 채널 내에 위치할 수 있다. 작동 케이블에 적용된 텐션은 기능 요소로 하여금 상태를 변화하도록 할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 툴 샤프트는 와이어 코일(wire coil) 내에 위치한 5 개의 루멘 압출(lumen extrusion)을 포함한다. 툴 샤프트는 와이어 코일을 둘러쌀 수 있다. 툴 샤프트 커버는 Pebaxⓡ-타입 샤프트 커버(Pebaxⓡ-type shaft cover)를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 수술 툴은 툴 샤프트의 원위 말단에 위치한 기능 요소; 및 툴 샤프트의 근위 말단에 위치한 툴 핸드를 포함하되, 툴 샤트프는 관절 영역을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 복수의 세그먼트 링크를 포함할 수 있다. 복수의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 바디의 반대 말단 표면에 형성된 제1 및 제2 오목 캐비티를 가지는 바디를 포함할 수 있다. 제1 오목 캐비티는 반구형 캐비티일 수 있다. 제1 오목 캐비티는 반타원형 캐비티일 수 있다. 제2 오목 캐비티는 반구형 캐비티일 수 있다. 제2 오목 캐비티는 반타원형 캐비티일 수 있다.

복수의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 중심 바디 부분의 반대 말단 표면에 형성된 제1 및 제2 볼록 바디 부분을 가지는 바디를 포함할 수 있다. 제1 볼록 바디 부분은 반구형 바디 부분일 수 있다. 제1 볼록 바디 부분은 반타원형 바디 부분일 수 있다. 제2 볼록 바디 부분은 반구형 바디 부분일 수 있다. 제2 볼록 바디 부분은 반타원형 바디 부분일 수 있다. 중심 바디 부분은 실린더형일 수 있다.

제2 세그먼트 링크의 제1 및 제2 볼록 바디 부분 중 하나는 제1 세그먼트 링크의 제1 및 제2 오목 캐비티 중 하나와 결합할 수 있다. 제2 세그먼트 링크의 제1 및 제2 볼록 바디 부분의 나머지 하나는 툴 샤프트의 오목 캐비티와 결합할 수 있다. 제1 세그먼트 링크의 제1 및 제2 오목 캐비티의 나머지 하나는 복수의 세그먼트 링크의 제3 세그먼트 링크의 볼록 바디 부분과 결합할 수 있다. 제3 세그먼트 링크는 기능 요소와 접속될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 복수의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 제1 바디의 표면에서 연장되는 제1 돌출부를 가지는 제1 바디를 포함할 수 있다. 제1 바디는 실린더형 바디일 수 있다. 제1 바디는 타원형 단면(elliptical cross-section)을 가질 수 있다. 제1 돌출부는 실린더형 돌출부일 수 있다. 제1 돌출부는 타원형 단면을 가질 수 있다.

복수의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 제2 바디의 제1 표면에서 연장되는 제2 돌출부를 가지는 제2 바디를 포함할 수 있다. 제2 바디는 실린더형 바디일 수 있다. 제2 바디는 타원형 단면을 가질 수 있다. 제2 돌출부는 실린더형 돌출부일 수 있다. 제2 돌출부는 타원형 단면을 가질 수 있다.

제2 세그먼트 링크는 제2 바디의 제2 표면에 형성된 오목 캐비티를 포함할 수 있다. 오목 캐비티는 반구형 캐비티일 수 있다. 오목 캐비티는 반타원형 캐비티일 수 있다. 제1 세그먼트 링크의 제1 돌출부는 제2 세그먼트 링크의 오목 캐비티와 결합할 수 있다. 제1 세그먼트 링크는 기능 요소와 접속될 수 있다. 제2 세그먼트 링크의 제2 돌출부는 툴 샤프트의 오목 캐비티와 결합할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 복수의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 제1 바디 부분 및 제2 바디 부분을 가지는 바디를 포함할 수 있다. 제1 바디 부분은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다. 제1 바디 부분은 타원형 단면을 포함할 수 있다. 제2 바디 부분은 볼록 바디 부분을 포함할 수 있다. 볼록 바디 부분은 반구형 바디 부분일 수 있다. 볼록 바디 부분은 반타원형 바디 부분일 수 있다.

복수의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 중심 바디 부분을 가지는 바디, 중심 바디 부분의 제1 표면에 접속된 볼록 바디 부분, 및 중심 바디 부분의 제2 표면에서 밖으로 연장되는 복수의 포스트(post)를 포함할 수 있다. 볼록 바디 부분은 반구형 바디 부분일 수 있다. 볼록 바디 부분은 반타원형 바디 부분일 수 있다. 중심 바디 부분은 실린더형일 수 있다. 중심 바디 부분은 타원형 단면을 가질 수 있다. 복수의 포스트는 실린더형일 수 있다. 복수의 포스트는 타원형 단면을 가질 수 있다. 복수의 포스트는 둥근 또는 경사진 상부 모서리 중 하나를 포함할 수 있다.

복수의 포스트(plurality of posts)는 중심 바디 부분의 제2 표면의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 배열될 수 있다. 복수의 포스트는 중심 포스트 및 둘 이상의 외부 포스트를 포함하고, 중심 포스트는 제2 표면의 직경 중심점에 위치할 수 있다. 둘 이상의 외부 포스트는 중심 포스트에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 배열될 수 있다. 외부 포스트는 균등하게 이격될 수 있다. 둘 이상의 외부 포스트는 각각 중심 포스트의 제2 높이보다 큰 제1 높이를 가지질 수 있다.

제1 세그먼트 링크의 제2 바디 부분은 중심 바디 부분의 제2 표면에서 밖으로 연장되는 복수의 포스트와 결합할 수 있다. 제2 세그먼트 링크의 볼록 바디 부분은 복수의 세그먼트 링크의 제3 세그먼트 링크의 복수의 포스트와 결합할 수 있다. 제3 세그먼트 링크는 툴 샤프트와 접속될 수 있다.

다른 실시예에서, 수술 툴은 길다란 제1 어셈블리(elongated first assembly); 및 길다란 제2 어셈블리를 포함하되, 길다란 제2 어셈블리는, 길다란 서포트 요소(elongated support element); 서포트 요소에 관하여 이동 가능한 길다란 활성화 요소(elongated activation element); 및 활성화 요소와 결합되는 기능 메커니즘(functional mechanism)을 포함하되, 기능 메커니즘의 이동은 활성화 요소의 이동에 대응하는 것이고, 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘은 서포트 요소에 의해 제1 어셈블리와 분리된다.

몇몇 실시예에서, 제2 어셈블리는 서포트 요소와 결합된 클레비스(clevis)를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 클레비스는 서포트 요소의 원위 말단(distal end)과 결합된다.

몇몇 실시에에서, 클레비스의 내부 표면은 서포트 요소의 외부 표면과 결합된다.

몇몇 실시예에서, 클레비스는 서포트 요소와 결합된다.

몇몇 실시예에서, 본드는 접착제(adhesive)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 클레비스는 서포트 요소와 용접된다.

몇몇 실시예에서, 클레비스와 서포트 요소는 스웨깅(swaging), 스레딩(threading), 피닝(pinning), 스냅-피팅(snap-fitting), 프레스-피팅(press-fitting), 또는 함께 결합되는 것(coupling together) 중 적어도 하나에 의해 결합된다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 서포트 요소 및 클레비스의 연장 방향을 따라 자유롭게 이동한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 클레비스 및 제1 어셈블리의 원위 말단 사이의 세로 간격(longitudinal clearance)을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 세로 간격은 세로 방향으로 측정되어, 힘이 활성화 요소의 이동에 의해 전해질 때 클레비스 및 제1 어셈블리의 원위 말단 사이의 접촉을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 세로 간격의 크기(dimension)는 전해진 힘의 분리를 보장한다.

몇몇 실시예에서, 세로 간격의 크기는 힘이 전해질 때 클레비스 및 제1 어셈블리의 원위 말단 사이의 플레이(play)를 대비한다.

몇몇 실시예에서, 세로 간격의 크기는 힘이 전해질 때 감소된다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 세로 간격 내에 위치한 압축성 물질(compressible material)을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 압축성 물질은 엘라스토머(elastomer), 폴리머(polymer), 러버(rubber), 폼(foam), 스폰지 물질(sponge material) 또는 그 결합 중 적어도 하나를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 세로 간격 내에 위치한 압축성 요소를 더 포함한다

몇몇 실시예에서, 압축성 요소는 스프링(spring), 압축성 디스크(compressible disk), 엘라스토머릭 디스크(elastomeric disk), 유압 피스톤(hydraulic piston), 뉴매틱 피스톤(pneumatic piston), 또는 그 결합 중 적어도 하나를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 클레비스는 베이스(base) 및 상기 베이스로부터 연장되는 돌출부(protrusion)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 돌출부는 제1 어셈블리의 원위 말단의 리세스(recess)로 연장된다.

몇몇 실시예에서, 리세스는 내부 말단 벽(inner end wall) 및 측벽(sidewall)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 세로 간격은 돌출부 및 리세스의 내부 말단 벽 사이에 있다.

몇몇 실시예에서, 베이스는 돌출부보다 넓다.

몇몇 실시예에서, 세로 간격은 클레비스 및 제1 어셈블리의 원위 말단 사이에 있다.

몇몇 실시예에서, 베이스의 외부 폭(outer width)은 제1 어셈블리의 원위 말단의 외부 폭과 동일하다.

몇몇 실시예에서, 돌출부는 실린더형 외부 표면(cylindrical outer surface)을 가지고 원위 말단은 실린더형 내부 표면(cylindrical inner surface)을 가진다.

몇몇 실시예에서, 돌출부의 실린더형 외부 표면은 원위 말단의 내부 표면의 대응하는 제2 평평한 부분(corresponding second flat portion)으로 레지스터(register)하는 적어도 하나의 제1 평평한 부분(first flat portion)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 평평한 부분의 레지스터(registration)은 제1 어셈블리에 대한 제2 어셈블리의 트위스팅(twisting)을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 클레비스는 기능 메커니즘을 제공받기 위한 하우징(housing)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 하우징에서 기능 메커니즘과 결합된다.

몇몇 실시예에서, 하우징은 기능 메커니즘의 이동 동안 기능 메커니즘이 하우징에 관하여 확장되고 수축되는 것을 허용하기 위해 측정된다.

몇몇 실시예에서, 제2 어셈블리의 서포트 요소가 제1 어셈블리에 대하여 이동 가능하도록 제2 어셈블리는 제1 어셈블리와 연결된다.

몇몇 실시예에서, 상기 서포트 요소는 서포트 요소의 연장 방향(direction of extension)을 따라 연장되는 루멘(lumen)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 서포트 요소의 루멘 내에 슬라이딩 가능하게 위치한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 서포트 요소의 연장 방향으로 서포트 요소와 슬라이딩 가능하게 연결된다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는 코일(coil)로 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는 로드(rod)로 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 로드는 서포트 요소의 연장 방향으로의 압축(compression)을 제한하고 연장 방향에 관하여 측면 방향(lateral direction)으로 유연하다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는 중공관(hollow tube)로 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는 다수의 링크의 배열을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는 서포트 요소의 연장 방향으로 압축을 제한하고 연장 방향에 관하여 측면 방향으로 유연하다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘에 의해 야기된 로드(load)를 흡수한다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는, 힘이 활성화 요소의 이동에 의해 전해질 때 힘이 제1 어셈블리에 가해지는 것을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 서포트 요소에 관하여 자유롭게 이동 가능하다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 서포트 요소 내에서 자유롭게 이동한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 서포트 요소의 외부 표면 근처에서 자유롭게 이동한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소의 이동은 수술 툴의 근위 말단(proximal end)에서 핸들(handle)에 의해 유도된다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 와이어(wire)로 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 와이어는 에너지 및/또는 데이터를 전달하기 위해 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 케이블(cable)로 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 섬유(fiber)로 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 섬유는 에너지 및/또는 데이터를 전달하기 위해 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 미끄러운 외부 표면 부분(lubricious outer surface portion)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 미끄러운 외부 표면 부분은 테프론ⓡ(Teflonⓡ); 흑연(graphite); 친수성 코팅(hydrophilic coating); 표면적 감소 텍스처(surface area reducing texture); 및 그 결합으로 구성된 그룹(group)으로부터 선택된 물질을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 기능 메커니즘은 그라스퍼(grasper); 가위(scissor); 커터(cutter); 클로우(claw); 또는 나이프(knife) 중 적어도 하나를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 기능 메커니즘은 융제재(ablator), 카우테라이저(cauterize), 약물 전달 장치(drug delivery apparatus), 방사선 소스(radiation source), 심전도검사 전극(EKG electrode), 압력 센서(pressure sensor), 블러드 센서(blood sensor), 카메라(camera), 자석(magnet), 가열 요소(heating element) 또는 극저온 요소(cryogenic element) 중 적어도 하나를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 기능 메커니즘은 스프링 편향 툴(spring-biased tool)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 스프링 편향 툴은 활성화 요소의 이동에 대하여 힘을 가하기 위해 동작한다.

몇몇 실시예에서, 스프링 편향 툴은 힘을 가하기 위해 동작하여 기능 메커니즘을 리셋(reset)한다.

몇몇 실시예에서, 스프링 편향 툴은 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘과 정반대인 힘을 가하기 위해 동작한다.

몇몇 실시예에서, 기능 요소는 제1 어셈블리의 연장 방향에 관하여 관절 연결되도록 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 기능 메커니즘은 활성화 요소를 기능 메커니즘에 연결시키기 위해 활성화 요소와 접속되는 작동 피스톤(actuating piston)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 작동 피스톤은 제1 어셈블리의 원위 말단의 내부 캐비티(inner cavity) 내에 위치한다.

몇몇 실시예에서, 기능 요소는 작동 피스톤과 결합된 제1 및 제2 작동 링크 멤버(actuation link member)를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 작동 링크 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴림염화비닐(polyvinyl chloride); 액정 폴리머(liquid-crystal polymer); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 기능 요소는 제1 및 제2 작동 링크 멤버와 상대적으로 결합된 제1 및 제2 클로우 멤버(claw member)를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 클로우 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴림염화비닐(polyvinyl chloride); 액정 폴리머(liquid-crystal polymer); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 내부 캐비티 내의 작동 피스톤의 선형 이동(linear movement)은 제1 및 제2 클로우 멤버를 여닫게 한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 제1 어셈블리의 근위 말단에서 서포트 요소의 근위 말단과 결합된 핸들을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 핸들은 수술 툴을 제어한다.

몇몇 실시예에서, 제1 어셈블리의 관절(articulation)을 제어하기 위해 동작하는 적어도 하나의 스티어링 케이블(steering cable)을 더 포함하되, 적어도 하나의 스티어링 케이블은 핸들과 결합된다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 적어도 하나의 스티어링 케이블의 이동을 제어하는 핸들과 연결되는 볼(ball) 및 소켓 메커니즘(socket mechanism)을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 볼 및 소켓 메커니즘의 위치를 고정하는 락킹 메커니즘(locking mechanism)을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 락킹 메커니즘은 스레디드 너트(threaded nut) 또는 나비 나사(thumb screw)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 핸들과 결합된다.

몇몇 실시예에서, 핸들은 트리거(trigger)를 포함하고 활성화 요소는 트리거와 결합된다.

몇몇 실시예에서, 트리거는 스프링식(spring-loaded)이다.

몇몇 실시예에서, 트리거의 활성화는 제1 방향으로 활성화 요소를 이동시킨다.

몇몇 실시예에서, 오퍼레이터(operator)에 의한 트리거의 릴리즈(release)는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 활성화 요소를 이동시켜 차례차례 트리거를 리셋시킨다.

몇몇 실시예에서, 트리거는 트리거를 향하는 방향으로 활성화 요소의 이동을 개시되게 한다.

몇몇 실시예에서, 핸들은 서포트 요소가 결합되는 마운트(mount)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소는 서포트 요소의 근위 말단에서 마운트와 결합된다.

몇몇 실시예에서, 핸들은 트리거를 더 포함하고 활성화 요소는 마운트를 통해 트리거로 연장된다.

몇몇 실시예에서, 핸들은 가위 핸들(scissor handles); 팜-헬드 그립(palm-held grip); 엄지/집게 손가락/중지 그립(thumb/index/middle finger grip); 피스톨 그립(pistol grip); 왕복 트리거(reciprocating trigger); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 기능 메커니즘의 관절 연결된 위치(articulated position)을 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치(locking device)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 기능 메커니즘의 작동 모드(operational mode)를 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 어셈블리는 제2 어셈블리의 외부 표면에 인접한다.

몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 어셈블리는 동일한 연장 방향으로 연장된다.

몇몇 실시예에서, 제1 어셈블리 및 제2 어셈블리는 관절 프로브(articulating probe)의 루멘 내의 동일한 곳에 배치된다.

몇몇 실시예에서, 제2 어셈블리의 적어도 일부는 제1 어셈블리 내에 위치한다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소에 의해 제1 어셈블리에 관하여 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘의 분리는 제1 어셈블리의 관절 영역(articulation region)에서 바인딩(binding)을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소에 의해 제1 어셈블리에 관하여 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘의 분리는 제1 어셈블리의 관절 영역에서 관절 세그먼트(articulation segment)의 바인딩을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 휴먼 인터페이스 장치(human interface device)를 통해 제어되도록 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 휴먼 인터페이스 장치는 햅틱 제어기(haptic controller); 조이스틱(joystick); 트랙 볼(track ball); 마우스(mouse); 전자 기계 장치(electromechanical device); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 어셈블리는, 툴 샤프트(tool shaft); 복수의 관절 세그먼트를 포함하는 관절 영역; 및 툴 샤프트를 통해 관절 영역으로 연장되는 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 수술 툴의 원위 말단에 있다.

몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 스티어링 케이블은 관절 세그먼트의 관절을 제어한다.

몇몇 실시예에서, 적어도 관절 세그먼트는 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 포함하고, 적어도 두 개의 스티어링 케이블의 스티어링 케이블은 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 통해 연장된다.

몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 관절 세그먼트의 원주(circumference) 또는 둘레(perimeter)에서 약 120° 이격된 제1 내지 제3 관절 케이블 채널을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 관절 세그먼트의 원주(circumference) 또는 둘레(perimeter)에서 약 90° 이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 어셈블리의 중심 축(center axis)에 관하여 공통 라디얼 패스(common radial path)를 따라 약 90° 이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 스티어링 케이블은 관절 영역의 관절 위치를 고정시키기 위해 동작한다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 스티어링 케이블을 고정된 위치(locked position)에 유지하는 락킹 매커니즘(locking mechanism)을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘은 서포트 요소에 의해 관절 영역으로부터 분리된다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘은 관절 영역의 방향(orientation)으로부터 독립적이다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘은 적어도 두 개의 스티어링 케이블에 가해진 힘으로부터 독립적이다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역으로부터 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘의 분리는 적어도 두 개의 스티어링 케이블의 바인딩을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역으로부터 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘의 분리는 이웃 관절 세그먼트(neighboring articulation segment)의 의도하지 않은 락킹(inadvertent locking)을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역으로부터 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘의 분리는 활성화 요소의 이동에 응하여 관절 영역의 이동을 방지한다.

몇몇 실시예에서, 툴 샤프트는 활성화 요소 및 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 제공받기 위해 루멘 가이딩 멤버(lumen guiding member)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 루멘 가이딩 멤버는 멀티-루멘 스티프닝 로드(multi-lumen stiffening rod)를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 멀티-루멘 스티프닝 로드는 활성화 요소를 제공받기 위한 제1 케이블 채널(first cable channel) 및 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 제공받기 위한 복수의 제2 케이블 채널을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 툴 샤프트의 관절 영역은 적어도 두 개의 세그먼트 링크를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 툴 샤프트의 제1 샤프트 부분(first shaft portion)과 결합되고 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 기능 메커니즘과 연결된다.

몇몇 실시예에서, 툴 샤프트의 관절 영역은 제1 세그먼트 링크 및 제2 세그먼트 링크 사이에 결합된 하나 이상의 제3 세그먼트 링크를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 세그먼트 링크는 제1 부분(first portion) 및 제2 부분(second portion)을 가지는 바디(body)를 포함하되, 제2 부분은 반구형 바디 부분(semi-spherical body portion)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 제2 부분은 볼록한 바디 부분(convex body portion)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 볼록한 바디 부분은 반구형 바디 부분이다.

몇몇 실시예에서, 볼록한 바디 부분은 반타원형 바디 부분(semi-ellipsoidal body portion)이다.

몇몇 실시예에서, 제1 부분은 실린더형 바디 부분(cylindrical body portion)을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 제1 샤프트 부분의 반구형 캐비티 부분(semi-spherical cavity portion)과 결합한다.

몇몇 실시예에서, 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 제1 샤프트 부분의 오목한 캐비티 부분(concave cavity portion)과 결합한다.

몇몇 실시예에서, 제2 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 제2 부분은 볼록한 바디 부분을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 볼록한 바디 부분은 반구형 바디 부분이다.

몇몇 실시예에서, 볼록한 바디 부분은 반타원형 바디 부분이다.

몇몇 실시예에서, 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 복수의 세그먼트 링크의 제1 세그먼트 링크의 제1 부분의 바닥 표면(bottom surface)은 복수의 세그먼트 링크의 제2 세그먼트 링크의 제1 부분의 상부 표면(upper surface)에 인접하여 제1 및 제2 세그먼트 링크 각각의 중심 축에 관하여 관절 각도를 제한한다.

몇몇 실시예에서, 관절의 각도는 약 12° 내지 15°로 제한된다.

몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 세그먼트 링크 각각은 기능 매커니즘 및 수술 툴의 작업 표면(working surface) 사이에 약 12° 내지 15°의 관절을 제공하도록 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 세그먼트 링크 각각은 기능 매커니즘 및 툴 샤프트의 작업 표면 사이에 약 12° 내지 15°의 관절을 제공하도록 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 약 1/2 인치(1/2 inch) 이상 편향시키지 않으면서 1 lbF의 힘을 지지하도록 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 관절 영역은 완전히 관절 연결된 상태(a fully articulated state)에 있을 때 약 1/2 인치 이상 편향시키지 않으면서 약 1 lbF의 힘을 지지하도록 구성되고 배열된다.

몇몇 실시예에서, 서포트 요소(support element)의 원위 말단은 제2 세그먼트 링크에 위치한다.

몇몇 실시예에서, 제1 어셈블리의 관절 영역은 루멘을 포함하고 제2 어셈블리의 일부는 제1 어셈블리의 루멘 내에 위치한다.

몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 스티어링 케이블 각각은 수술 툴 핸들(surgical tool handle)에서 끝나는 근위 말단(proximal end)을 가지고, 서로에 관한 관절 세그먼트의 이동은 수술 툴 핸들에 의해 제어된다.

몇몇 실시예에서, 제1 어셈블리는 제2 어셈블리의 외부 표면에 인접하고 제2 어셈블리와 공통된 연장 방향(a common direction of extension)을 따라 연장된다.

몇몇 실시예에서, 수술 툴은 시스(sheath), 시스의 루멘 내의 동일한 곳에 배치되는 제1 어셈블리 및 제2 어셈블리를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 활성화 요소는 제1 어셈블리의 외부 표면을 따라 연장된다.

다른 실시예에서, 여기에서 언급된 수술 툴을 사용하는 의료 절차 수행 방법이 제공된다.

다른 실시예에서, 내부 및 외부 슬리브(inner and outer sleeves)를 포함하는 관절 프로브(articulating probe); 및 수술 툴을 포함하되, 수술 툴은, 길다란 제1 어셈블리(elongated first assembly); 길다란 제2 어셈블리를 포함하고, 길다란 제2 어셈블리는, 길다란 서포트 요소(elongated support element); 서포트 요소에 관하여 이동 가능한 길다란 활성화 요소(elongated activation element); 및 활성화 요소와 결합되는 기능 메커니즘(functional mechanism)을 포함하되, 기능 메커니즘의 이동은 활성화 요소의 이동에 대응하는 것이고, 활성화 요소의 이동에 의해 전해지는 힘은 서포트 요소에 의해 제1 어셈블리와 분리되고, 관절 프로부 및 수술 툴은 독립적으로 제어 가능한 의료 절차 수행 시스템이 제공된다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면은 바람직한 실시예들의 원리를 도시하는 것 대신에 크기가 변경되고, 강조될 필요는 없다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 의료 절차 수행 시스템의 관절 프로브의 사시도(perspective view)이다.
도 1b 및 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 도 1a에 도시된 관절 프로브의 작업 표면의 단면도(end view)이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관절 수술 툴의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 도 2에 도시된 관절 수술 툴의 원위 말단의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 도 3에 도시된 관절 수술 툴의 세그먼트 링크(segment link)의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 도 4에 도시된 세그먼트 링크의 단면 사시도(cross-sectional perspective view)이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 도 4에 도시된 세그먼트 링크의 단면 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 도 2에 도시된 관절 수술 툴의 관절 범위(articulation range)를 설명하는 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성(alternative segment link configuration)을 설명하는 측면 사시도(side perspective view)이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 측면 사시도이다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 도 6b에 도시된 제3 세그먼트 링크의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 사시도이다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트 링크의 사시도이다.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 도 8b에 도시된 세그먼트 링크의 평면도(top view)이다.
도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼트 링크의 사시도이다.
도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 도 8d에 도시된 세그먼트 링크의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관절 수술 툴의 측단면도(cross-sectional side view)이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 10에 도시된 관절 수술 툴의 상세도(detailed view)이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 10 및 도 11의 관절 수술 툴의 사면도(oblique view)이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 10에 도시된 핸들 어셈블리(handle assembly)의 확대도(expanded view)이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 상태(first state)에 있는 기능 요소를 가지는 관절 수술 툴의 측단면도이다.
도 14b는 기능 요소가 제2 상태에 있는 도 14a의 관절 수술 툴의 측단면도이다.
도 15a 내지 도 15c는 관절 수술 툴의 측단면도들이고, 각 측단면도는 본 발명의 다른 실시에에 따른 관절 수술 툴의 서로 다른 상태(different state)를 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1a는 의료 절차 수행 시스템의 관절 프로브의 사시도(perspective view)이고, 도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시된 관절 프로브의 작업 표면의 단면도(end view)이다. 경구 로봇식 수술 절차(transoral robotic surgery procedure)와 같은, 의료 절차 수행 시스템(100)은 환자 바디 내로 하나 이상의 수술 툴(200, 200a-d) 및/또는 툴 시스(200, 200a)을 가이드 하기 위한 관절 프로브(120)를 포함할 수 있다. 시스템(100)은 2011년 7월 21일에 출원된 PCT 출원 번호(PCT/US2011/044811)에 대응하는 2010년 7월 28일에 출원된 미국 특허출원번호 제 61/368,257호에서 설명된 수술 위치 및 지원 시스템의 하나 이상의 특징을 포함할 수 있고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

전문 의료진과 같은 오퍼레이터(operator)는 휴먼 인터페이스 장치(human interface device: HID)를 통해 관절 프로브(120)를 제어하여 관절 프로브(120)의 기능 및 움직임을 조종하거나 제어할 수 있다. HID는 햅틱 제어기, 조이스틱, 트랙 볼, 마우스 및 전자기계 장치로 구성된 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.

관절 프로브(120)는 내부 슬리브(미도시) 및 외부 슬리브(160)를 포함할 수 있고, 관절 프로브(120)의 조종 동안 서로에 관하여 전진 또는 후퇴할 수 있다. 예를 들면, 관절 프로브(120)의 내부 및 외부 슬리브는 복수의 내부 링크 및 복수의 외부 링크(160, 160a-d)를 포함할 수 있고, 림프 모드 및 리지드 모드(rigid mode) 중 하나로 구성되어 관절 프로브(120)의 조종을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 내부 및 외부 슬리브는 관절 프로브(120)의 하나 이상의 스티어링 케이블을 통해 림프 모드 및 리지드 모드 중 하나로 구성될 수 있다.

예시로든 프로브는 Choset 등에 의해 2009년 7월 2일에 공개된 미국 공개특허문헌 제2009/0171151호 및 Zubiate 등에 의해 2008년 2월 14일에 공개된 미국 공개특허문헌 제 2008/0039690호에서 더 서술되어 있고, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

관절 프로브(120)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180)에서 개구부를 가지는 적어도 하나의 작업 채널(170, 170a-c)을 포함할 수 있다. 작업 채널(170, 170a-c)은 관절 프로브(120), 예를 들면, 관절 프로브(120)의 근위 말단에서 원위 말단까지 전체적으로 연장될 수 있다. 작업 표면(180)은 관절 프로브(120)의 원위 말단에 위치할 수 있다. 예를 들면, 작업 표면(180)은 관절 프로브(120)의 외부 원위 링크(160a)의 원위 말단에 위치할 수 있다.

관절 프로브(120)는 적어도 하나의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 실시예에서, 관절 프로브(120)는 외부 링크(160a)의 플랜지(flange)(165a, 165b)에 형성된 제1 및 제2 사이드 포트(166a, 166b)를 포함한다. 관절 프로브(120)는 관절 프로브(120)의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b)과 접속된 적어도 하나의 피드 튜브(feed tube)(135, 135a-b)를 더 포함할 수 있다.

비록 제1 및 제2 사이드 포트(166a, 166b)가 도 1a에 도시되어 있을지라도, 복수의 제1 및 제2 사이드 포트(166a, 166b)는 관절 프로브(120)의 복수의 플랜지(165a, 165b)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 제1 및/또는 제2 사이드 포트(166a, 166b)는 관절 프로브(120)의 외부 슬리브(160)를 따라 위치하여 관절 프로브(120)와 마찬가지로 관절연결되는 하나 이상의 피드 튜브(135, 135a-b)를 위한 가이드를 제공할 수 있다.

관절 프로브는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180)에 제공된 하나 이상의 광 소스(175, 175a-c)를 포함할 수 있다. 광 소스(175, 175a-c)는 ESL(electron stimulated luminescence) 광 소스와 같은 전자 활성화(electron stimulated) 광 소스, 백열 전구와 같은 백열 광 소스, LED(light-emitting diodes)와 같은 EL(electroluminescent) 광 소스, 및 형광등과 같은 가스 방출 광 소스를 포함할 수 있다.

광 소스(175, 175a-c)는 광 섬유를 더 포함할 수 있고, 관절 프로브(120)의 작업 표면(180)으로 및 작업 표면(180)으로부터 광을 전달할 수 있다.

시스템(100)은 관절 영역(235, 235a-b)을 가지는 하나 이상의 수술 툴(200, 200a-d)을 더 포함할 수 있다. 시스템(100)은 오퍼레이터가 관절 프로브(120) 및 수술 툴(200, 200a-d)을 독립적으로 제어하도록 할 수 있다. 예를 들면, 관절 프로브(120)는 HID를 통해 제어될 수 있고, 수술 툴(200, 200a-d)은 툴 핸들(예를 들면, 도 2에 도시된 툴 핸들(205))을 통해 제어될 수 있다.

시스템(100)은 많은 수술 툴(200, 200a-d)로 구성될 수 있고, 관절 프로브(120)의 작업 채널(170, 170a-c) 및/또는 관절 프로브(120)의 사이드 포트(166, 166a-b) 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에 미끄러지기 쉽게 위치할 수 있다.

관절 프로브(120)는 예를 들면, 의료 절차 동안 하나 이상의 수술 툴(200, 200a-d)을 가이드하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 의료 절차 전, 동안 또는 후에, 수술 툴 샤프트의 일부분은 관절 프로브(120)의 적어도 하나의 작업 채널(170, 170a-c) 내에 위치할 수 있다. 관절 프로브(120)는 작업자가 적어도 하나의 작업 채널(170, 170a-c) 내에 수술 툴 샤프트를 미끄러지기 쉽게 위치하도록 하기에, 수술 툴(200, 200a-d)의 기능 요소(250, 250a-b)는 작업 채널 개구부에서 밖으로 연장될 수 있다.

더 예를 들어보면, 의료 절차 전, 동안 또는 후에, 수술 툴 샤프트의 일부분은 관절 프로브(120)의 적어도 하나의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에 위치할 수 있다. 관절 프로브(120)는 작업자가 적어도 하나의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에 수술 툴 샤프트를 미끄러지기 쉽게 위치하도록 하기에, 수술 툴(200, 200a-d)의 기능 요소(250, 250a-b)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180)에서 밖으로 연장될 수 있다. 수술 툴 샤프트의 일부분이 관절 프로브(120)의 적어도 하나의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b)을 통해 지나갈 수 있기에, 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b)은 관절 프로브(120)의 외부 슬리브(160)의 외부 표면을 따라 수술 툴 샤프트를 가이드한다.

관절 프로브(120)는 잠금 또는 열림 모드 중 하나로 구성될 수 있는 사이드 포트 또는 가이드 홀 락(guide hole lock)(1040, 1050)을 포함할 수 있다. 락(1040, 1050)은 관절 프로브(120)의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에 위치한 수술 툴(200, 200a-b)의 위치를 고정하기 위해 구성될 수 있고, 이로 인해 수술 툴(200, 200a-b)이 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에서 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브(120)는 솔레노이드 또는 공기/유체 파우치(air/fluid pouch)와 같은 뉴매틱 또는 유압 락(1050)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 뉴매틱 또는 유압 락(1050)은 관절 프로브(120)의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에 위치할 수 있다. 관절 프로브(120)는 뉴매틱 또는 유압 락(1050)으로 가압된 기체 또는 액체를 공급하기 위한 채널 또는 튜브(1055)를 더 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 프로브(120)는 솔레노이드, 압전기 작동 장치 또는 니티놀 작동 락(nitinol actuated lock)과 같은 전기적으로 활성화된 락(1040)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전기적으로 활성화된 락(1040)은 관절 프로브(120)의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에 위치할 수 있다. 관절 프로브(120)는 전기적으로 활성화된 락(1040)으로 작동 신호를 공급하기 위해 와이어 또는 케이블과 같은 컨덕터(conductor)(1045)를 더 포함할 수 있다.

도 1b를 참조하면, 전기적으로 활성화된 락(1040)은 관절 프로브(120)의 제1 사이드 포트 또는 가이드 홀(166a) 내에 위치한 것으로 도시되어 있고, 뉴매틱 또는 유압 락(1050)은 관절 프로브(120)의 제2 사이드 포트 또는 가이드 홀(166b) 내에 위치한 것으로 도시되어 있다. 이 설명에서, 전기적으로 활성화된 락(1040) 및 뉴매틱 또는 유압 락(1050)은 작업자 또는 시스템(100)의 사용자가 관절 프로브(120)의 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a-b) 내에 수술 툴 샤프트를 미끄러지기 쉽게 위치하도록 하기 위해 열림 모드로 도시된다.

도 1c를 참조하면, 뉴매틱 또는 유압 락(1050)은 잠금 모드로 도시된다. 잠금 모드에서, 뉴매틱 또는 유압 락(1050)은 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166b) 내에 수술 툴(200, 200b)의 샤프트를 고정하기 위해 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166b) 내로 확장한다. 비록 도시되어 있지 않지만, 전기적으로 활성화된 락(1040)은 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a) 내로 확장되어, 사이드 포트 또는 가이드 홀(166, 166a) 내로 수술 툴(200, 200a)의 샤프트를 고정할 수 있다.

기능 요소(250, 250a-b)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180)에 관하여 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 예를 들면, 도 1a에 도시된 실시예에서, 기능 요소(250a, 250b)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180)에 관하여 관절연결된 것으로 도시된다. 기능 요소(250, 250a, 250b)는 또한 툴 샤프트의 연장 축에 관하여 관절연결되도록 구성되고 배열될 수 있다.

기능 요소(250, 250a-b)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180) 및/또는 툴 샤프트의 연장 축에 관하여 0°및 90°사이에서 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소(250, 250a-b)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180) 및/또는 툴 샤프트의 연장 축에 관하여 0°및 135°사이에서 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소(250, 250a-b)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180) 및/또는 툴 샤프트의 연장 축에 관하여 0°및 180°사이에서 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다. 기능 요소(250, 250a-b)는 관절 프로브(120)의 작업 표면(180) 및/또는 툴 샤프트의 연장 축에 관하여 180°이상의 각도에서 관절연결 되도록 구성되고 배열될 수 있다.

기능 요소(250)는 그라스퍼(grasper), 클로우(claw), 칼, 융제재(ablator), 카우테라이저(cauterize), 약물 전달 장치(drug delivery apparatus), 방사선 소스(radiation source), 심전도검사 전극(EKG electrode), 압력 센서(pressure sensor), 블러드 센서(blood sensor), 카메라, 자석, 가열 요소(heating element) 및 극저온 요소(cryogenic element)으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 수술 툴(200a)의 기능 요소(250a)는 제1 및 제2 블레이드(blade)(1010)를 가지는 커터를 포함할 수 있다. 제2 수술 툴(200b)의 기능 요소(250b)는 가열 요소, 극저온 요소, 압력 센서, 블러드 센서 및/또는 방사선 소스(1030)를 포함할 수 있다. 제3 수술 툴(200c)의 기능 요소(250c)는 하나 이상의 EKG 전극 또는 심장 제세동기 전극(1050, 1020)을 포함할 수 있다. 기능 요소(250d) 또는 제4 수술 툴(200d)은 카메라(1025)를 포함할 수 있다.

도 2는 관절 수술 툴의 사시도이다. 수술 툴(200)은 툴 핸들(205), 관절 영역(235)를 가지는 수술 툴 샤프트(215, 220) 및 기능 요소(250)를 포함할 수 있다.

수술 툴(200)은 수술 툴 핸들(205)를 통해 제어되도록 구성되고 배열될 수 있다. 수술 툴 핸들(205)은 가위 핸들(scissor handles), 팜-헬드 그립(palm-held grip), 엄지/검지/중지 그립(thumb/index/middle finger grip) 및 피스톨 그립(pistol grip)으로 구성된 그룹에서 선택된 한 개를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2에서 도시된 실시예에서, 수술 툴 핸들(205)은 볼 메커니즘(ball mechanism)(211) 및 핸들 링크 메커니즘(handle link mechanism)(207)에 접속된 제1 및 제2 작동 핸들 요소(206a, 206b)를 포함한다. 핸들 링크 메커니즘(207)은 링크 바디(207b)에 접속된 제1 및 제2 링크(207a, 207c)를 포함할 수 있다.

이번 실시예에서, 수술 툴은 수술 툴(200)의 기능 및 움직임을 조종 또는 제어하기 위한 소켓 메커니즘(212)과 접속되도록 구성되고 배열되는 볼 메커니즘(211)을 포함한다. 비록 도시되어 있지 않지만, 하나 이상의 관절 케이블(410)은 볼 메커니즘(211)에 고정될 수 있고, 하나 이상의 작동 케이블(420)은 핸들 링크 메커니즘(207)의 링크 바디(207b)에 고정될 수 있다. 이런 식으로, 소켓 메커니즘(212)에 관한 볼 메커니즘(211)의 움직임은 볼 메커니즘(211)에 고정된 하나 이상의 관절 케이블(410)에 대한 텐션(tension) 또는 슬랙(slack)을 제공할 수 있고, 관절 영역(235)의 관절 상태를 조절할 수 있다. 게다가, 제1 및 제2 작동 핸들 요소(206a, 206b)의 가위질 움직임은 링크 메커니즘(207)의 링크 바디(207b)가 볼 메커니즘(211)에서 밖으로(예를 들어, 세로 축을 따라) 연장되도록 할 수 있고, 하나 이상의 작동 케이블(410)에 텐션을 적용할 수 있다.

수술 툴 샤프트(215, 220)는 제1 툴 샤프트(215) 및 제2 툴 샤프트(220)를 포함할 수 있다. 제1 툴 샤프트(215)의 근위 말단(215p)은 예를 들어, 볼 및 소켓 메커니즘(211, 212)을 통해 툴 핸들(205)에 접속될 수 있고, 제1 툴 샤프트(215)의 원위 말단(215d)은 제2 툴 샤프트(220)의 근위 말단(220p)에 접속될 수 있다. 제2 툴 샤프트(220)의 원위 말단(220d)은 관절 영역(235)에 직접 접속되거나 관절 영역(235)에 간접 접속될 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 3A에 도시된 실시예에서, 제2 툴 샤프트(220)의 원위 말단(220d)은 작동 케이블 전이 세그먼트(225)를 통해 관절 영역(235)에 접속된다.

비록 관절 영역(235)이 수술 툴(200)의 원위 말단(230)에 도시되어 있을지라도, 관절 영역(235)은 기능 요소(250) 및 제1 툴 샤프트(215)의 근위 말단(215p) 사이의 임의의 위치에 제공될 수 있다.

관절 영역(235)은 약 1/2inch 보다 많이 편향시키지 않으면서 약 1 lbF의 힘을 지원하도록 구성되고 배열될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 관절 영역(235)은 완전히 관절연결된 상태에 있을 때 약1/2 inch 보다 많이 편향시키지 않으면서 약 1 lbF의 힘을 지원하도록 구성되고 배열된다.

도 3a 및 3B를 참조하면, 케이블 전이 세그먼트(225)는 적어도 하나의 관절 케이블 채널(226)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 관절 케이블 채널(226)은 케이블 전이 세그먼트(225)의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널(226)을 포함할 수 있다. 케이블 전이 세그먼트(225)의 적어도 두 개의 관절 케이블 채널(226a, 226c)은 관절 영역(235)의 제1 세그먼트 링크(236)의 적어도 두 개의 관절 케이블 채널(313a, 313c) 및/또는 관절 영역(235)의 제2 세그먼트 링크(237)의 적어도 두 개의 관절 케이블 채널(353a, 353c)과 정렬될 수 있다. 이런 식으로, 하나 이상의 관절 케이블(410)은 제1 및 제2 세그먼트 링크(236, 237)의 케이블 채널(313a, 313c, 353a, 353c) 내에 위치할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 케이블 전이 세그먼트(225)는 n개의 관절 케이블 채널(226)을 포함할 수 있다(n은 0보다 큰 실수이다). n이 1보다 큰 경우, n개의 관절 케이블 채널(226)은 케이블 전이 세그먼트(225)의 원주 또는 둘레에서 균등하게 이격되거나 그렇지 않을 수 있다.

케이블 전이 세그먼트(225)는 작동 케이블 채널(277)을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널(227)은 케이블 전이 세그먼트(225)의 직경 중심점에 위치할 수 있고, 관절 영역(235)의 하나 이상의 세그먼트 링크(236, 237)의 하나 이상의 작동 케이블 채널(314, 354)과 정렬될 수 있다. 이런 식으로, 하나 이상의 작동 케이블(420)은 제1 및 제2 세그먼트 링크(236, 237)의 케이블 채널(314, 354) 내에 위치할 수 있다.

케이블 전이 세그먼트(225)는 금속, 플라스틱(plastic), 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴리 염화 비닐(polyvinyl chloride) 및 액정 폴리머(liquid-crystal polymer), 폴리테트라플루오르에틸린 및 이 물질들 또는 다른 적합한 물질의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 케이블 전이 세그먼트(225) 및/또는 수술 툴 샤프트(220)는 평평한 와이어 코일 또는 스프링과 같은 와이어 코일(225b) 내에 위치한 루멘 압출(225a)을 포함할 수 있다. 와이어 코일(225b)은 케이블 전이 세그먼트(225) 및/또는 수술 툴 샤프트(220)의 강도(stiffness)를 증가시켜서 수술 툴(200)의 비틀림(twisting) 및/또는 킨킹(kinking)을 방지할 수 있다. 와이어 코일(225b)은 또한 케이블 전이 세그먼트(225) 및/또는 수술 툴 샤프트(220)의 라디얼 강도를 증가시켜서 툴 샤프트의 라디얼 붕괴(radial collapse)를 방지 및/또는 케이블(410, 420) 핀칭(pinching)을 방지할 수 있다. Pebaxⓡ-타입 샤프트 커버(Pebaxⓡ-type shaft cover)와 같은 툴 샤프트 커버(225c)는 와이어 코일(225b)을 커버하기 위해 제공될 수 있다.

도 2를 다시 참조하면, 제1 툴 샤프트(215)는 리지드 툴 샤프트(rigid tool shaft)를 포함할 수 있고 제2 툴 샤프트(220)는 유연한 툴 샤프트(flexible tool shaft)를 포함할 수 있다; 그러나, 수술 툴(200)의 툴 샤프트(215, 220)는 둘다 리지드 또한 유연한 툴 샤프트를 포함할 수 있다. 즉, 수술 툴(200)의 제1 및 제2 툴 샤프트(215, 220)는 리지드 및 유연한 툴 샤프트의 조합을 포함할 수 있다.

유연한 툴 샤프트(215, 220)는 적어도 하나의 케이블 채널을 가지는 루멘 가이딩 멤버를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 케이블 채널은 작동 케이블 채널 및 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 포함한다. 작동 케이블 채널은 유연한 툴 샤프트의 직경 중심점에 위치할 수 있고, 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 유연한 툴 샤프트 부분의 원주 또는 둘레를 따라 위치할 수 있다. 예를 들면, 루멘 가이딩 멤버는 작동 케이블 채널을 가지는 5개의 루멘 스티프닝 로드(lumen stiffening rod) 및 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다.

루멘 가이딩 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐, 액정 폴리머 및 폴리테트라플로오르에틸린, 및 이 물질들 또는 다른 적절한 물질의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

수술 툴(200)의 기능 요소(250)는 수술 툴(200)의 원위 말단(230)에 제공될 수 있다. 기능 요소(250)는 그라스퍼, 클로우, 칼, 융제재, 카우테라이저, 약물 전달 장치, 방사선 소스, 심전도검사 전극, 압력 센서, 블러드 센서, 카메라, 자석, 가열 요소 및 극저온 요소로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 기능 요소(250)는 제1 및 제2 그라스핑 멤버(grasping member)(244a, 244b)를 가지는 그라스퍼를 포함한다. 그라스퍼는 약 1 lbF의 그라스핑 힘(grasping force)를 적용하도록 구성되고 배열될 수 있다. 그라스퍼는 또한 관절 영역이 완전히 관절연결된 상태에 위치할 때 약 1 lbF의 그라스핑 힘을 적용하도록 구성되고 배열될 수 있다. 그라스퍼는 또한 그라스퍼의 작동 또는 다른 타입의 기능 요소(250)가 수술 툴(200)의 관절 범위 전체에서 상당히 유지되도록 수술 툴(200)의 관절 영역(235)의 모든 관절 상태에 전체적으로 상당히 유사한 그라스핑 힘을 적용하도록 구성되고 배열될 수 있다.

수술 툴(200)은 기능 요소(250)의 관절연결된 위치를 고정시키도록 구성되고 배열되는 락킹 장치를 포함할 수 있다. 수술 툴은 기능 요소(250)의 작동 모드를 락하도록 구성되고 배열된 락킹 장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 락킹 장치는 수술 툴(200, 200a-b)의 관절 상태 및/또는 기능 요소(250)의 그라스핑 상태(예를 들면, 열림, 닫힘, 부분적으로 닫힘)를 고정시키도록 구성되고 배열될 수 있다.

수술 툴(200)은 레이저 섬유(laser fiber) 또는 다른 길다란 툴(elongate tool)과 같은, 제2 수술 툴의 진입을 위한 캐비티 패스(cavity path)를 제공하도록 구성되고 배열될 수 있다. 예를 들면, 제1 수술 툴의 기능 요소는 제1 툴 시스 캐비티를 포함할 수 있고, 제1 수술 툴의 툴 샤프트는 제2 툴 시스 캐비티를 포함할 수 있다. 이런 식으로, 제2 수술 툴은 제1 수술 툴의 캐비티 패스 내에 미끄러지기 쉽게 위치할 수 있다.

예를 들면, 도 1a를 참조하면, 제1 수술 툴(200a)은 수술 툴 시스로 구성될 수 있다. 수술 툴 시스는 수술 툴(200a)의 원위 말단에 형성된 시스 개구부(165a)를 가질 수 있다. 제2 수술 툴은, 제2 수술의 기능 요소가 시스 개구부(165a)에서 밖으로 연장될 수 있도록 제1 수술(200a)의 캐비티 패스 내에 미끄러지기 쉽게 위치할 수 있다.

도 3a 및 3B는 도 2에 도시된 관절 수술 툴의 원위 말단의 사시도이다. 툴 샤프트의 관절 영역(235)은 단일 세그먼트 링크(235 또는 237) 또는 적어도 두 개의 세그먼트 링크(236, 237)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도. 2, 3A 및 3B에 도시된 실시예에서, 관절 영역(235)은 제1 내지 제6 세그먼트 링크(236a-e, 237)를 포함할 수 있다. 세그먼트 링크(236, 236a-e, 237)는 각각 형태로 일원화되거나 각각 함께 결합되거나 접속된 물질의 복수의 부분으로 구성될 수 있다.

적어도 두 개의 세그먼트 링크의 제1 세그먼트 링크(236, 236e)는 툴 샤프트(215, 220)에 직접 또는 간접적으로 접속될 수 있다. 예를 들면, 적어도 두 개의 세그먼트 링크(236, 237)의 제1 세그먼트 링크(236, 236e)는 케이블 전이 세그먼트(225)를 통해 제2 툴 샤프트(220)에 접속될 수 있고, 복수의 케이블(예를 들면, 하나 이상의 작동 케이블(420) 및/또는 하나 이상의 관절 케이블(410))을 툴 샤프트(215, 220)에서 세그먼트 링크(236, 237)의 채널까지 분포시킬 수 있다.

적어도 두 개의 세그먼트 링크(236, 237) 중 제2 세그먼트 링크(237)는 기능 요소(250)에 접속될 수 있다. 그러나, 위에서 설명한 것과 같이, 관절 영역(235)은 기능 요소(250) 및 제1 툴 샤프트(215)의 근위 말단(215p) 사이의 임의의 위치에 제공될 수 있다. 예를 들면, 적어도 두 개의 세그먼트 링크(236, 236) 중 제1 세그먼트 링크(236, 236e)는 제1 툴 샤프트(215)에 직접 또는 간접적으로 접속될 수 있고, 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크(237)는 제2 툴 샤프트(220)에 직접 또는 간접적으로 접속될 수 있다.

제2 세그먼트 링크(237)는 기능 요소(250)에 접속될 수 있다. 예를 들면, 제2 세그먼트 링크(237)는 기능 요소(250)의 연결 링크(241)에 접속 될 수 있다. 연결 링크(241)는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐 및 액정 폴리머로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

기능 요소(250)는 연결 링크(241)의 내부 캐비티 내에 위치한 작동 피스톤(242)을 포함할 수 있다. 작동 피스톤(242)은 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐 및 액정 폴리머로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

기능 요소(250)는 작동 피스톤(242)에 접속된 제1 및 제2 작동 링크 멤버(243a-b)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 작동 링크 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐 및 액정 폴리머로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

기능 요소(250)는 제1 및 제2 클로우 멤버 또는 그라스퍼 멤버(244a-b)를 더 포함할 수 있고, 각각 제1 및 제2 작동 링크 멤버(243a-b)에 접속될 수 있다. 제1 및 제2 클로우 멤버 또는 그라스퍼 멤버(244a-b)는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐, 액정 폴리머, 이 물질들 또는 다른 적합한 물질의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

도 3a에 도시된 실시예에서, 연결 링크(241)의 내부 캐비티 내에서의 작동 피스톤(242)의 선형 움직임은 제1 및 제2 클로우 멤버 또는 그라스퍼 멤버(244a-b)를 개폐시킬 수 있다. 제1 및 제2 클로우 멤버 또는 그라스퍼 멤버(244a-b)의 개폐는 작동 피스톤(242)에 접속된 작동 케이블(420)에 적용된 텐션에 대한 응답일 수 있다. 작동 케이블(420)은 금속 케이블, 플라스틱 케이블, 솔드 와이어 케이블(sold wire cable), 편복 케이블(braided cable) 및 스테인리스 강 와이어 편복 케이블(stainless steel wire braided cable)로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

비록 도 3a 및 3B에 도시된 수술 툴(200)의 관절 영역(235)이 기능 요소(250)를 외면하는 방향으로 지향된 볼록 바디 부분(312, 352)(예를 들면, 반타원형 바디 부분, 반구형 바디 부분)을 가지는 복수의 세그먼트 링크(236, 237)를 설명하고 있을 지라도, 수술 툴(200)은 도 6a에 도시된 것과 같이, 기능 요소(250)를 마주보는 방향으로 지향된 볼록 바디 부분(312, 352)(예를 들면, 반타원형 바디 부분, 반구형 바디 부분)을 가지는 복수의 세그먼트 링크(236, 237)를 가지는 관절 영역(235)을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 세그먼트 링크(236, 237)의 대체 볼록 바디 부분(312, 352)은 인접한 세그먼트 링크(236)의 대응하는 오목한 캐비티 부분과 결합될 때 다른 마찰 계수를 가지도록 구성되고 배열될 수 있다. 예를 들면, 세그먼트 링크(236, 237)의 대체 볼록 바디 부분(312, 352)은 인접한 세그먼트 링크(236)의 대응하는 오목한 캐비티 부분과 결합될 때 마찰 계수를 조절 및/또는 대체하기 위한 다른 물질 및/또는 코팅(coating)을 포함할 수 있다.

도 4a는 도 3에 도시된 관절 수술 툴의 세그먼트 링크의 사시도이고, 도 4b는 도 3에 도시된 관절 수술 툴의 세그먼트 링크의 사시도이고, 도 4c는 도 4b에 도시된 세그먼트 링크의 단면 사시도이다.

제1 세그먼트 링크(236, 236a-e)는 제1 부분(310) 및 제2 부분(312)를 가지는 바디를 포함할 수 있다. 제1 부분(310)은 실린더형 바디 부분 또는 타원형 단면을 가지는 바디 부분을 포함할 수 있고, 제2 부분(312)은 볼록 바디 부분, 반타원형 바디 부분 또는 반구형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제2 부분(312)이 반구형 바디 부분을 포함하는 경우에, 반구형 바디 부분은 범위가 1 inch의 1/20 및 1 inch의 1/4 사이에 이르는 구면 반지름(SR1)을 가지는 외부 표면을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구면 반지름(SR1)은 약 1 inch의 1/20일 수 있다.

도 3을 참조하면, 제1 세그먼트 링크(236)의 반구형 바디 부분은 케이블 전이 세그먼트(225)의 반구형 캐비티 부분 및/또는 툴 샤프트(215, 220)와 결합할 수 있다.

도 4a 내지 4C를 다시 참조하면, 제1 세그먼트 링크(236, 236a-e)는 적어도 하나의 관절 케이블 채널(313, 313a-d)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널(313, 313a-d)은 제1 부분(310)의 상부 표면(311)에 제1 개구부를 포함하고, 제1 부분(310)의 바닥 표면(315)에 제2 개구부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 4a 내지 4C에 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 관절 케이블 채널(313, 313a-d)은 제1 부분(310)의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널(313a-d)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널(313, 313a-d)은 또한 제1 부분(310)의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 서로 90°이격되어 위치하는 제1 내지 제4 관절 케이블 채널(313a-d)을 포함할 수 있다.

제1 세그먼트 링크(236, 236a-e)는 작동 케이블 채널(314)을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널(314)은 제1 세그먼트(236, 236a-e)의 반구형 바디 부분의 직경 중심점에서 제1 개구부 및 제1 세그먼트(236, 236a-e)의 제1 부분(310)의 직경 중심점에서 제2 개구부를 포함할 수 있다.

작동 케이블 채널(314)은 제1 개구부를 제1 세그먼트(236, 236a-e)의 바디의 실린더형 캐비티(318)와 일치시키는 제1 개구부에 연결된 상부 테이퍼(319)를 포함할 수 있다. 상부 테이퍼는 드래프트 각도(draft angle)(α1)를 포함할 수 있고, 범위가 0°및 45°사이일 수 있다. 실린더형 캐비티(318)는 제1 세그먼트(236, 236a-e)의 바디의 하부 테이퍼(317)와 연결될 수 있다. 하부 테이퍼(317)는 실린더형 캐비티(318)를 제1 세그먼트(236, 236a-e)의 바디의 오목 캐비티 또는 반구형 캐비티(316)와 일치시킬 수 있다. 하부 테이퍼는 드래프트 각도(α1)를 포함할 수 있고, 범위는 0°및 45°사이일 수 있다. 작동 케이블 채널(314)은 상부 테이퍼(319) 및/또는 하부 테이퍼(317)를 포함하여, 수술 툴(200)의 관절 영역(235)의 관절 상태 동안 작동 케이블 채널(314) 내에 위치한 작동 케이블(420)의 핀칭(pinching)을 방지할 수 있다.

제1 세그먼트(236, 236a-e)의 바디의 반구형 캐비티(316)는 범위가 1 inch의 1/20 및 1 inch의 1/4 사이에 이르는 구면 반지름(SR3)을 가지는 내부 표면을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구면 반지름(SR3)은 1 inch의 약1/20일 수 있다. 구면 반지름(SR3)은 제1 및 제2 세그먼트 링크(236, 237)의 구면 반지름(SR1, SR2)과 상당히 유사하거나 더 커서, 제1 및 제2 세그먼트 링크(236, 237) 중 하나의 반구형 바디 부분은 다른 제1 세그먼트 링크의 반구형 캐비티 부분과 결합할 수 있다.

제2 세그먼트 링크(237)는 제1 부분(350) 및 제2 부분(352)을 가지는 바디를 포함할 수 있다. 제1 부분(350)은 실린더형 바디 부분 또는 타원형 단면을 가지는 바디 부분을 포함할 수 있고, 제2 부분(352)은 볼록 바디 부분, 반타원형 바디 부분 또는 반구형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제2 부분이 반구형 바디 부분을 포함하는 경우에, 반구형 바디 부분은 범위가 1 inch의 1/20 및 1 inch의 1/4 사이에 이르는 구면 반지름(SR2)을 가지는 외부 표면을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구면 반지름(SR2)는 1 inch의 약 1/20일 수 있다.

도 3a를 참조하면, 제2 세그먼트 링크(237)의 반구형 바디 부분은 제1 세그먼트 링크(236)의 반구형 캐비티 부분(316)과 결합할 수 있다.

도 4a 내지 4C를 다시 참조하면, 제2 세그먼트 링크(237)는 적어도 하나의 관절 케이블 채널(353, 353a-d)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널(353, 353a-d)은 제1 부분(350)의 상부 표면(351)에 있는 제1 개구부 및 제1 부분(350)의 바닥 표면(355)에 있는 제2 개구부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 4a 내지 4C에 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 관절 케이블 채널(353, 353a-d)은 제1 부분(350)의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제5 관절 케이블 채널(353a-d)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널(353, 353-d)은 또한 제1 부분(350)의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 서로 90°이격되어 위치하는 제1 내지 제5 관절 케이블 채널(353a-d)을 포함할 수 있다.

도 3a를 참조하면, 제1 세그먼트 링크(236, 236a-e)의 적어도 두 개의 관절 케이블 채널(313, 313a-d)은 제2 세그먼트 링크(237)의 적어도 두 개의 관절 케이블 채널(353, 353a-d)과 정렬되어, 하나 이상의 관절 케이블(410)의 삽입을 위한 케이블 채널을 제공할 수 있다.

도 4a 내지 4C를 다시 참조하면, 제2 세그먼트(237)는 작동 케이블 채널(354)을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널(354)은 제2 세그먼트(237)의 반구형 바디 부분의 직경 중심점에서 제1 개구부 및 제2 세그먼트(237)의 제1 부분(350)의 직경 중심점에서 제2 개구부를 포함할 수 있다.

작동 케이블 채널(354)은 제1 개구부를 제2 세그먼트(237)의 바디의 제1 실린더형 캐비티(358)와 일치시키는 제1 개구부에 연결된 상부 테이퍼(359)를 포함할 수 있다. 상부 테이퍼(359)는 드래프트 각도(α3)를 포함하고, 범위는 0°및 45°사이일 수 있다. 제1 실린더형 캐비티(358)는 제2 세그먼트(237)의 바디의 제2 실린더형 캐비티(356)와 연결할 수 있다. 제1 실린더형 캐비티(358)는 제1 실린더형 캐비티(358) 및 제2 실린더형 캐비티(356)의 상부 표면(357)의 접점에서 경사면(bevel)(358a)을 포함할 수 있다. 제1 실린더형 캐비티(358)의 직경은 제2 실린더형 캐비티(356)의 직경 보다 작을 수 있다.

제2 세그먼트(237′)은 제2 세그먼트(237′)의 제1 부분(350)의 바닥 표면(355)에 형성된 적어도 하나의 캐비티 슬롯(360, 360a-b)을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 캐비티 슬롯(360, 360a-b)은 단일 지속 캐비티 슬롯(single continuous cavity slot)(360)을 포함하거나 제1 캐비티 슬롯(360a) 및 제2 캐비티 슬롯(360b)을 포함할 수 있다. 제1 캐비티 슬롯(360a)은 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제1 관절 케이블 채널(353a)에서 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제2 관절 케이블 채널(353b)까지 연장될 수 있다.

제1 관절 케이블(410)은 제1 관절 케이블 채널(353a), 제1 캐비티 슬롯(360a), 및 제2 관절 케이블 채널(353b) 내에 위치할 수 있다. 제1 관절 케이블(410)은 제1 캐비티 슬롯(360a)의 표면에 고정될 수 있다. 예를 들면, 제1 관절 케이블은 제1 캐비티 슬롯(360a)의 표면에 용접될 수 있고, 제1 캐비티 슬롯(360a)의 표면에 접착되고 및/또는 제1 캐비티 슬롯(360a) 내에 압입될 수 있다.

제2 캐비티 슬롯(360b)은 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제3 관절 케이블 채널(353c)에서 적어도 하나의 관절 케이블 채널의 제4 관절 케이블 채널(353d)까지 연장될 수 있다. 제2 관절 케이블(410)은 제3 관절 케이블 채널(353c), 제2 캐비티 슬롯(360b), 및 제4 관절 케이블 채널(353d) 내에 위치할 수 있다.

적어도 하나의 캐비티 슬롯(360)은 제1 부분(350)의 바닥 표면(355) 또는 제2 세그먼트(237)의 실린더형 바디 부분의 전체 원주 또는 둘레에 대해 연장될 수 있다. 이런 식으로, 적어도 하나의 관절 케이블 채널(353, 353a-d)의 제2 개구부는 적어도 하나의 캐비티 슬롯(360)에 의해 부분적으로 정의될 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블(410)은 적어도 하나의 관절 케이블 채널(353, 353a-d) 내에 위치하고, 적어도 하나의 캐비티 슬롯(360)의 표면에 고정될 수 있다.

세그먼트 링크(236, 237)는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐, 액정 폴리머 및 폴리테트라플루오르에틸린으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다. 세그먼트 링크(236, 237)는 리지드(rigid)할 수 있다. 제2 세그먼트 링크(237)는 제1 세그먼트 링크(236)와 다른 물질을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 세그먼트 링크(236, 236a-e, 237)의 제2 부분(312, 352)의 높이는 하나 이상의 세그먼트 링크 사이의 관절 각도가 서로 다른 각도의 관절로 제한될 수 있을 정도로 다를 수 있다. 예를 들면, 제1 세그먼트 링크(236, 237) 또는 제1 그룹의 세그먼트 링크는 세그먼트 당 12°에서 15°로 제한될 수 있고, 제2 세그먼트 링크(236, 237) 또는 제2 그룹의 세그먼트 링크는 세그먼트 당 8°에서 11°로 제한될 수 있다.

도 5a 및 5B는 도 2에 도시된 관절 수술 툴의 관절 범위를 설명하는 사시도이다. 수술 툴(200)의 관절 영역(235)은 서로 다른 관절 상태(901a-i)에서 설명된다.

위에 설명된 것과 같이, 툴 샤프트의 관절 영역(235)은 하나 이상의 세그먼트 링크(236, 237)을 포함할 수 있다. 둘 이상의 세그먼트 링크(236, 237)을 포함하는 실시예에서, 각각의 세그먼트 링크(236, 237)는 연속적으로 접속될 수 있다. 이런 식으로, 복수의 세그먼트 링크(236, 237)는 서로에 관하여 관절연결될 수 있다.

관절 영역의 세그먼트 링크(236, 237)는 관절 각도를 제한하도록 구성되고 배열될 수 있다. 예를 들면, 제1 세그먼트 링크의 제1 부분의 바닥 표면은 제1 및 제2 세그먼트 링크 각각의 중심축에 관하여 관절 각도를 제한하기 위하여 제2 세그먼트 링크의 제1 부분의 상부 표면에 인접할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 관절 각도는 세그먼트(236, 237) 당 12°에서 15°로 제한될 수 있다. 예를 들면, 관절 상태(901f)를 참조하면, 단일 세그먼트 링크(237)를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 12°에서 15°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α4)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901e)를 참조하면, 2 개의 세그먼트 링크(236a, 237)를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 24°에서 30°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α5)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901d)를 참조하면, 3 개의 세그먼트 링크(236a-b, 237)를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 36°에서 45°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α6)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901c)를 참조하면, 4 개의 세그먼트 링크(236a-c, 237)를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 48°에서 60°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α7)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901b)를 참조하면, 5 개의 세그먼트 링크(236a-d, 237)를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 60°에서 75°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α8)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901a)를 참조하면, 6 개의 세그먼트 링크(236a-e, 237)를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 72°에서 90°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α9)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901g)를 참조하면, 7 개의 세그먼트 링크를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 84°에서 105°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α10)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901h)를 참조하면, 9 개의 세그먼트 링크를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 108°에서 135°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α11)로 제한될 수 있다. 관절 상태(901i)를 참조하면, 12 개의 세그먼트 링크를 포함하는 수술 툴(200)은 범위가 144°에서 180°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α12)로 제한될 수 있다. 그에 맞춰, n개의 세그먼트 링크를 포함하는 수술 툴(200)의 관절 상태는 범위가 (12*n)°에서 (15*n)°사이에 이르는 관절의 최대 각도(α)로 제한될 수 있다.

도 6a, 6B, 7, 8A-8E, 및 9를 참조하면, 설명된 대체 세그먼트 링크 구성은 도 2 및 3에 도시된 관절 수술 툴(200)로 쉽게 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 6a, 6B, 7, 8A-8E, 및 9에 도시된 관절 영역(235) 중 하나는 도 2 및 3에 도시된 관절 영역(235)를 대신할 수 있다.

도 6a는 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성(alternative segment link configuration)을 설명하는 측면 사시도이다. 위에서 설명한 것과 같이, 수술 툴(200)은 도 6a에 도시된 것과 같이 기능 요소(250)를 마주보는 방향으로 지향된 볼록 바디 부분(312, 352)(예를 들면, 반타원형 바디 부분, 반구형 바디 부분)을 가지는 복수의 세그먼트 링크(236, 237)를 가지는 관절 영역(235)을 포함할 수 있다. 도 6a에 도시된 세그먼트 링크(236, 237)는 도 3 및 도 4a 내지 4C에 도시된 세그먼트 링크(236, 237)와 상당히 유사할 수 있고, 동일 참조 부호를 가지도록 지시된다.

도 6b는 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 측면 사시도이고, 도 6c는 도 6b에 도시된 제3 세그먼트 링크의 단면도이다. 수술 툴(200)의 관절 영역(235)은 제1 세그먼트 링크(237), 하나 이상의 제2 세그먼트 링크(610a-b) 및 하나 이상의 제3 세그먼트 링크(611a-b)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 6b에 도시된 실시예에서, 관절 영역(235)은 제1 세그먼트 링크(237), 두 개의 제2 세그먼트 링크(610a-b) 및 두 개의 제3 세그먼트 링크(611a-b)를 포함한다.

제1 세그먼트 링크(237)는 도 4a 내지 4C에 도시된 원위 세그먼트 링크(237)와 유사할 수 있고, 기능 요소(250)에 접속될 수 있다. 그러나, 위에 설명된 것과 같이, 관절 영역(235)은 기능 요소(250) 및 툴 샤프트(215)의 근위 말단(215p) 사이의 임의의 위치에 제공될 수 있다(예시로 도2를 보라).

적어도 하나의 제2 세그먼트 링크(611a-b)는 툴 샤프트(215, 220)에 직접 또는 간접적으로 접속될 수 있다. 예를 들면, 제2 세그먼트(611b)는 케이블 전이 세그먼트(225)를 통해 제2 툴 샤프트(220)에 접속될 수 있고, 복수의 케이블(예를 들면, 하나 이상의 작동 케이블(420) 및/또는 하나 이상의 관절 케이블(410))을 툴 샤프트(215, 220)에서 세그먼트 링크(610a-b, 611a-b, 237)의 채널(612a-b, 616a-b)까지 분포시킬 수 있다.

적어도 하나의 제3 세그먼트 링크(611a-b)는 제1 세그먼트 링크(237)와 제2 세그먼트 링크(610a-b) 중 하나 사이에 접속될 수 있다. 예를 들면, 도 6b에 도시된 실시예에서, 제3 세그먼트 링크(611a)는 제1 세그먼트(237) 및 제2 세그먼트 링크(610a) 사이에 접속되고, 제3 세그먼트 링크(611b)는 제2 세그먼트 링크(610a) 및 제2 세그먼트 링크(610b) 사이에 접속된다.

제2 세그먼트 링크(610a-b)는 바디(620)의 반대 말단 표면에 형성된 제1 및 제2 오목 캐비티(621a-b)를 가지는 바디(620)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 오목 캐비티(621a-b)는 반타원형 캐비티 또는 반구형 캐비티를 포함할 수 있다. 반구형 캐비티를 가지는 일 실시예에서, 반구형 캐비티는 제3 세그먼트 링크(611a-b)의 반구형 바디 부분의 구면 반지름과 매치(match)되는 구면 반지름을 가질 수 있다.

제1 오목 캐비티(621a)는 제2 세그먼트 링크(610a-b)의 바디(620)의 제1 테이퍼(613)에 연결될 수 있고, 제1 테이퍼(613)는 제1 오목 캐비티(621a)를 실린더형 캐비티(614)의 제1 개구부와 일치시킬 수 있다. 제2 오목 캐비티(621b)는 제2 세그먼트 링크(610a-b)의 바디(620)의 제2 테이퍼(615)에 연결될 수 있고, 제2 테이퍼(615)는 제2 오목 캐비티(621b)를 실린더형 캐비티(614)의 제2 개구부와 일치시킬 수 있다. 이런 식으로, 작동 케이블 채널은 제2 세그먼트 링크(610a-b)의 바디(620) 내에 형성되고, 제1 오목 캐비티(621a)에서 제2 오목 캐비티(621b)로 연장될 수 있다. 게다가, 제1 및 제2 테이퍼(613, 615)는 관절 영역(235)의 관절 상태 동안 제2 세그먼트 링크(610a-b)의 작동 케이블 채널 내에 위치한 작동 케이블(420)의 핀칭을 방지할 수 있다.

제3 세그먼트 링크(611a-b)는 제1 볼록 바디 부분(623a), 제2 바디 부분(622), 및 제3 볼록 바디 부분(623b)을 가지는 바디를 포함할 수 있다. 제1 및 제3 바디 부분(623a-b)은 반타원형 바디 부분 또는 반구형 바디 부분을 포함할 수 있고, 제2 바디 부분(622)은 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있다.

제3 세그먼트 링크(611a-b)는 제1 볼록 바디 부분(623a) 내의 제1 개구부에 연결된 제1 테이퍼(617)를 포함할 수 있다. 제1 테이퍼(617)는 제1 볼록 바디 부분(623a) 내의 제1 개구부를 제3 세그먼트(611a-b)의 실린더형 캐비티(618)와 일치시킬 수 있다. 제3 세그먼트 링크(611a-b)는 제2 볼록 바디 부분(623b) 내의 제2 개구부에 연결된 제2 테이퍼(619)를 포함할 수 있다. 제2 테이퍼(619)는 제2 볼록 바디 부분(623b) 내의 제2 개구부를 제3 세그먼트(611a-b)의 실린더형 캐비티(618)과 일치시킬 수 있다. 이런 식으로, 작동 케이블 채널은 제3 세그먼트 링크(611a-b)의 바디 내에 형성될 수 있고, 제1 볼록 바디 부분(623a) 내의 제1 개구부에서 제2 볼록 바디 부분(623b) 내의 제2 개구부까지 연장될 수 있다. 게다가, 제1 및 제2 테이퍼(617, 619)는 관절 영역(235)의 관절 상태 동안 제3 세그먼트 링크(611a-b)의 작동 케이블 채널 내에 위치한 작동 케이블(420)의 핀칭을 방지할 수 있다.

도 4a 내지 4C에 도시된 세그먼트 링크(236, 237)을 참조하여 위에 설명된 것과 같이, 제2 및 제3 세그먼트 링크(610a-b, 611a-b)는 마찬가지로 적어도 하나의 관절 케이블 채널(612a-b, 616a-b)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널(612a-b, 616a-b)은 제2 및 제3 세그먼트 링크(610a-b, 611a-b)의 바디의 제1 표면(624, 626) 내의 제1 개구부, 및 제2 및 제3 세그먼트 링크(610a-b, 611a-b)의 바디의 제2 표면(625, 627) 내의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 6b에 도시된 실시예에서, 제2 및 제3 세그먼트 링크(610a-b, 611a-b)의 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제2 및 제3 세그먼트 링크(610a-b, 611a-b)의 바디의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 또한 제2 및 제3 세그먼트 링크(610a-b, 611a-b)의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 서로 90°이격되어 위치하는 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다.

도 7은 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 사시도이다. 수술 툴(200)의 관절 영역(235)은 제1 세그먼트 링크(701) 및 하나 이상의 제2 세그먼트 링크(702a-b)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 실시예에서, 관절 영역(235)은 제1 세그먼트 링크(701) 및 2 개의 제2 세그먼트 링크(702a-b)를 포함한다.

제1 세그먼트 링크(701)는 바디(704) 및 돌출부(703)를 포함할 수 있다. 바디(704)는 타원형 단면을 가지는 바디 또는 실린더형 바디를 포함할 수 있고, 돌출부(703)는 타원형 돌출부 또는 실린더형 돌출부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 실시예에서, 제1 세그먼트 링크(701)는 실린더형 바디 및 실린더형 돌출부를 가지는 것으로 도시된다. 바디(704)의 직경은 돌출부(703)의 직경보다 클 수 있다.

제1 세그먼트 링크(701)는 바디(704)의 바닥 표면(710)에 형성된 적어도 하나의 캐비티 슬롯(711a-b)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 캐비티 슬롯(711a-b)은 도 4b에 도시된 제2 세그먼트(237)의 제1 부분(350)의 바닥 표면(355)에 형성된 적어도 하나의 캐비티 슬롯(360, 360a-b)과 유사할 수 있다. 적어도 하나의 캐비티 슬롯은 도 4b에 도시된 단일 지속 캐비티 슬롯(360)과 같은 단일 지속 캐비티 슬롯(미도시)을 포함하거나 도 7에 도시된 제1 캐비티 슬롯(711a) 및 제2 캐비티 슬롯(711b)을 포함할 수 있다.

제2 세그먼트 링크(702a-b)는 바디(706) 및 돌출부(705)를 포함할 수 있다. 바디(706)는 타원형 단면을 가진 바디 또는 실린더형 바디를 포함할 수 있고, 돌출부(705)는 타원형 돌출부 또는 실린더형 돌출부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 실시예에서, 제2 세그먼트 링크(702a-b)는 실린더형 바디 및 실린더형 돌출부를 가지는 것으로 도시된다. 바디(706)의 직경은 돌출부(705)의 직경보다 클 수 있다.

제2 세그먼트 링크(702a-b)는 적어도 하나의 오목 캐비티(707)를 포함할 수 있다. 오목 캐비티는 반타원형 캐비티 또는 반구형 캐비티를 포함할 수 있다. 이런 식으로, 제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)의 돌출부(703, 705)는 다른 제2 세그먼트 링크(702a-b)의 오목 캐비티(707)와 결합할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 실시예에서, 제1 세그먼트 링크(701)의 돌출부(703)는 제2 세그먼트 링크(702a)의 오목 캐비티(707)과 결합된 것으로 도시되고, 제2 세그먼트 링크(702a)의 돌출부(705)는 제2 세그먼트 링크(702b)의 오목 캐비티(707)와 결합된 것으로 도시된다. 이 실시예에서, 케이블 전이 세그먼트(235)는 오목 캐비티(712)를 포함하고, 제2 세그먼트 링크(702b)의 돌출부(705)와 결합된 것으로 도시된다.

도 4a 내지 4C에 도시된 세그먼트 링크(236, 237)을 참조하여 위에 설명된 것과 같이, 제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)는 마찬가지로 적어도 하나의 관절 케이블 채널(708a-d, 709a-d)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널(708a-d, 709a-d)은 제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)의 바디(704, 706)의 제1 표면 내에 제1 개구부 및 제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)의 바디(704, 706)의 바닥 표면 내에 제2 개구부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 실시예에서, 제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)의 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)의 바디(704, 706)의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널(708a-d, 709a-d)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 또한 제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 서로 90°이격되어 위치하는 제1 내지 제4 관절 케이블 채널(708a-d, 709a-d)을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 세그먼트 링크(701, 702a-b)는 작동 케이블 채널(713, 714)을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널(713, 714)은 돌출부(703, 705)의 직경 중심점에서의 제1 개구부 및 바디(704, 706)의 바닥 표면의 직경 중심점에서의 제2 개구부를 포함할 수 있다. 비록 도시되어 있지 않을 지라도, 제1 및 제2 개구부는 채널을 형성하기 위해서 제1 및 제2 개구부를 실린더형 캐비티로 일치시키는 제1 및 제2 테이퍼에 연결할 수 있다. 위에 도시되어 있을지라도, 테이퍼는 관절 영역(235)의 관절 상태 동안 세그먼트 링크(701, 702a-b)의 작동 케이블 채널(713, 714) 내에 위치한 작동 케이블(420)의 핀칭을 방지할 수 있다.

도 8a는 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 사시도이다. 수술 툴의 관절 영역(235)은 제1 세그먼트 링크(801), 하나 이상의 제2 세그먼트 링크(802), 및 제3 세그먼트 링크(803)을 포함할 수 있다.

제1 세그먼트 링크(801)는 제1 바디 부분(801a) 및 제2 바디 부분(801b)을 가지는 바디를 포함할 수 있다. 제1 바디 부분(801a)은 타원형 단면을 가지는 바디 부분 또는 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있고, 제2 바디 부분(801b)은 볼록 바디 부분, 반타원형 바디 부분 또는 반구형 바디 부분을 포함할 수 있다. 제1 세그먼트 링크는 도 4a 내지 4C에 도시된 원위 세그먼트 링크(237)와 유사할 수 있다.

제2 세그먼트 링크(802)는 제1 바디 부분(802a), 제2 바디 부분(802b), 및 제1 바디 부분(802a)의 표면에서 연장되는 복수의 돌출 포스트(protruding post)(802c)를 포함할 수 있다. 제1 바디 부분(802a)은 타원형 단면을 가지는 바디 부분 또는 실린더형 바디 부분을 포함할 수 있고, 제2 바디 부분(802b)은 볼록 바디 부분, 반타원형 바디 부분 또는 반구형 바디 부분을 포함할 수 있다. 포스트(802c)는 실린더형 포스트(cylindrically shaped post)를 포함할 수 있고, 둥근 또는 경사진 상단면(top surface)를 가질 수 있다.

제3 세그먼트 링크(803)는 제1 바디 부분(803a) 및 제3 바디 부분(803a)의 표면에서 연장되는 복수의 돌출 포스트(802c)를 포함할 수 있다. 포스트(803b)는 실린더형 포스트를 포함할 수 있고, 둥근 또는 경사진 상단면을 가질 수 있다.

제1 세그먼트(801)의 제2 바디 부분(801b)은 제2 세그먼트(802)의 복수의 포스트(802c)와 결합할 수 있고, 제2 세그먼트 링크(802)의 제2 바디 부분(802b)은 제3 세그먼트(803)의 복수의 포스트(803b)와 결합할 수 있다. 이런 식으로, 마찰이 제1 세그먼트 링크(801)의 제2 바디 부분(801b) 및 제2 세그먼트 링크(802)의 포스트(802c) 사이의 접점과 제2 세그먼트 링크(802)의 제2 바디 부분(802b) 및 제3 세그먼트 링크(803)의 포스트(803b) 사이의 접점에서 감소될 수 있다.

도 4a 내지 4C에 도시된 세그먼트 링크(236, 237)를 참조하여 위에 설명된 것과 같이, 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)는 마찬가지로 적어도 하나의 관절 케이블 채널(804a-b, 805a-b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 8a에 도시된 실시예에서, 제2 및 제3 세그먼트 링크(802,803)의 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)의 바디(802a, 803a)의 원주 또는 둘레에서 90°이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 또한 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 서로 90°이격되어 위치하는 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함할 수 있다.

제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)은 작동 케이블 채널(804c, 805c)을 포함할 수 있다. 작동 케이블 채널(804c, 805c)은 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)의 직경 중심점에 위치할 수 있다.

도 8b 내지 8E는 도 8a에 도시된 대체 세그먼트 링크 구성에 따른 대체 포스트 구성을 설명한다.

도 8b는 세그먼트 링크의 사시도이고, 도 8c는 도 8b에 설명된 세그먼트 링크의 평면도이다. 위에서 설명한 것과 같이, 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)는 복수의 포스트(802c, 803b)를 포함할 수 있다. 복수의 포스트(802c, 803b)는 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)의 중심축에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 배열될 수 있고, 공통 거리(common distance)만큼 이격될 수 있다. 예를 들면, 도 8b 및 8C에 도시된 실시예에서, 복수의 포스트(802c, 803b)는 제1 내지 제4 포스트를 포함한다. 복수의 포스트(802c, 803b)는 공통 높이(common height)를 가질 수 있다.

도 8d는 세그먼트 링크의 사시도이고, 도 8e는 도 8d에 도시된 세그먼트 링크의 평면도이다. 위에서 설명한 것과 같이, 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)는 복수의 포스트(802c, 803b)를 포함할 수 있다. 복수의 포스트(802c, 803b)는 제2 및 제3 세그먼트 링크(802, 803)의 중심 포스트(802x, 803x)에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 배열될 수 있고, 공통 거리만큼 이격될 수 있다. 예를 들면, 도 8d 및 8E에 도시된 실시예에서, 복수의 포스트(802c, 803b)는 제1 내지 제4 포스트를 포함한다. 제1 내지 제4 포스트는 중심 포스트(802x, 803x)에 관하여 공통 라디얼 패스를 따라 배열된다. 이 예시적인 구성에서, 복수의 포스트(802c, 803b)는 중심 포스트(802x, 803x)에 대해 배열되고, 각각 중심 포스트(802x, 803x)의 제2 높이 보다 큰 제1 높이를 가질 수 있다.

도 9는 관절 수술 툴의 대체 세그먼트 링크 구성을 설명하는 사시도이다. 수술 툴의 관절 영역(235)은 제1 세그먼트 링크(901) 및 하나 이상의 제2 세그먼트 링크(902a-b)를 포함할 수 있다.

제1 세그먼트 링크(901)는 도 4a 내지 4C에 도시된 원위 세그먼트 링크(237)와 유사할 수 있고, 제2 세그먼트 링크(902a-b)는 도 4a 내지 4C에 도시된 제1 세그먼트 링크(236)와 유사할 수 있다. 그러나, 도 4a 내지 4C에 도시된 바와 같이 오목 캐비티(316)를 포함하는 대신, 제2 세그먼트 링크(902a-b)는 제2 세그먼트 링크(902a-b)의 바닥 표면(905)에 형성된 타원형 또는 원형 개구부(906)를 포함할 수 있다. 개구부(906)는, 결합할 때, 제1 및 제2 세그먼트(901, 902a-b)의 볼록 바디 부분이 개구부(906) 내에 부분적으로 돌출되도록 하기 위해 제1 및 제2 세그먼트(901, 902a-b)의 볼록 바디 부분의 구면 반지름의 두배보다 작은 직경을 가질 수 있다.

여기에서 설명된 바와 같이, 관절 케이블에 적용된 텐션 또는 슬랙은 오퍼레이터가 관절 상태를 바꿀 수 있도록 할 수 있다. 예를 들면, 오퍼레이터는 관절 케이블에 힘을 가하여 원하는 각도의 관절로 수술 툴을 구부릴 수 있다. 오퍼레이터는 다른 힘이 관절 케이블에 가해질 때까지 관절 각도를 유지할 수 있다. 이 실시예에서 계속해서, 오퍼레이터는 툴 샤프트가 관절 각도를 유지하는 동안 작동 케이블에 텐션 또는 슬랙을 가하여, 예를 들면, 그라스퍼를 여닫을 수 있다. 오퍼레이터는 그 대신에 또한 수술 툴을 구부리는 동안 그라스퍼를 여닫을 수 있다. 그러나, 너무 많은 텐션이 작동 케이블에 적용되면, 작동 케이블에 가해진 초과 힘(excess force)은 의도치 않게 관절 케이블이 묶이도록 할 수 있고 및/또는 예를 들면, 함께 묶이는 것에 의해, 관절 영역의 세그먼트 링크가 잠금 상태(lock state)가 되도록 할 수 있다. 따라서, 작동 케이블에 전해진 힘 및 관절 케이블에 전해진 힘은 서로 독립적으로 가해지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 텐션 또는 슬랙이 그라스퍼 또는 다른 기능 요소를 작동시키기 위해 작동 케이블에 가해질 때, 작동 케이블의 이동에 의해 발생된 힘은 관절 케이블 또는 관절 영역의 세그먼트 링크에 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관절 수술 툴(1200)의 측단면도(cross-sectional side view)이다. 도 10의 수술 툴(1200)은 의도치 않은 바인딩(binding) 또는 락킹(locking)이 작동 중에 일어나는 것을 방지할 수 있다. 수술 툴(1200)은 의료 절차 수행 시스템, 예를 들면, 앞서 설명된 시스템(100)에서 실행될 수 있다. 이에 따라, 수술 툴(1200)은 예를 들면, 여기에서 설명된 관절 프로브(120)의 일부일 수 있고, 관절 프로브(120)는 수술 툴(1200) 및/또는 앞서 언급된 실시예들에서 설명된 환자 바디 내의 다른 수술 툴(200, 200a-d)을 가이드할 수 있다.

수술 툴(1200)은 휴먼 인터페이스 장치, 예를 들면, 햅틱 제어기, 조이스틱, 트랙 볼, 마우스 또는 전자기계 또는 프로세서 기반 장치를 통해 제어되도록 구성되고 배열될 수 있다.

수술 툴(1200)은 툴 핸들(1205), 제1 어셈블리(1221), 및 제2 어셈블리(1222)를 포함할 수 있다. 제1 어셈블리(1221) 및 제2 어셈블리(1222)는 관절 프로브에서 동일한 곳에 배치될 수 있고, 예를 들면, 관절 프로브의 루멘 내의 동일한 곳에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 툴 핸들(1205)은 제1 어셈블리(1221)의 근위 말단에서, 서포트 요소, 예를 들면, 아래에서 설명되는 서포트 요소(1231)의 근위 말단과 결합된다. 툴 핸들(1205)은 가위 핸들, 팜-헬드 그립, 엄지/검지/중지 그립 및 피스톨 그립으로 구성된 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. 툴 핸들(1205)은 활성화 요소(1420)와 같은, 제2 어셈블리(1222)의 요소의 이동을 위해 힘을 가하는 트리거(1208)를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 수술 툴(1200)은 수술 툴(1200)의 요소의 기능 및 이동을 조정하거나 제어하도록 구성되고 배열된 볼 및 소켓 매커니즘(1212)을 포함한다. 비록 도 10에 도시되어 있지는 않지만, 또한 관절 케이블로 참조되는 하나 이상의 스티어링 케이블은 도 13에서 관절 케이블(1410)로 도시된 볼 및 소켓 매커니즘(1212)으로 고정될 수 있다. 하나 이상의 활성화 요소(1420)는 도 13에서 더 상세하게 도시된 툴 핸들(1205)에 고정될 수 있다. 볼 및 소켓 매커니즘(1212)의 이동은 볼 및 소켓 매커니즘(1212)에 고정된 하나 이상의 스티어링 케이블(1410) 상에 텐션 또는 슬랙을 제공할 수 있고, 그에 의해 제1 어셈블리(1221)의 관절 영역(1235)의 관절 상태를 조정할 수 있다. 관절 영역(1235)은 제2 어셈블리(1222)에 근접한 제1 어셈블리(1221)의 원위 말단에 있을 수 있다. 관절 영역(1235)은 그 대신에 제1 어셈블리(1221)의 원위 말단 및 제1 어셈블리(1221)의 근위 말단 사이에서 제1 어셈블리(1221)를 따라 어디든 배치될 수 있다. 텐션, 슬랙, 및 이와 유사한 것과 관련된 힘은 핸들(1205)의 이동, 예를 들면, 트리거(1208)을 스퀴징(squeezing)하는 것에 대한 응답으로 활성화 요소(1420)에 의해 가해질 수 있다.

수술 툴(1200)의 제1 어셈블리(1221)는 제1 툴 샤프트(1215) 및 제2 툴 샤프트(1220)를 포함할 수 있다. 제1 툴 샤프트(1215)의 근위 말단은 예를 들면, 볼 및 소켓 매커니즘(1212)를 통해 툴 핸들(1205)과 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 툴 샤프트(1215)의 원위 말단은 제2 툴 샤프트(1220)의 근위 말단과 접속된다. 제2 툴 샤프트(1220)의 원위 말단은 관절 영역(1235)과 직접 결합되거나 제2 툴 샤프트(1220) 및 관절 영역(1235) 사이의 매개 컴포넌트(intervening component), 예를 들면, 앞서 설명된 세그먼트(225)와 동일하거나 유사한 케이블 전이 세그먼트를 통해 관절 영역(1235)과 연결될 수 있다.

비록 관절 영역(1235)이 수술 툴(1200)의 원위 말단에 도시되어 있을지라도, 관절 영역(1235)은 기능 요소라고 또한 참조되는 기능 매커니즘(1250) 및 제1 툴 샤프트의 근위 말단 사이의 임의의 위치에 제공될 수 있다. 관절 영역(1235)에 대한 상세한 설명은 도 11을 참조하여 여기에서 설명된다.

제1 툴 샤프트(1215)는 리지드 툴 샤프트를 포함할 수 있고 제2 툴 샤프트(1220)는 유연한 툴 샤프트를 포함할 수 있다. 그 대신에, 수술 툴(1200)의 툴 샤프트(1215, 1220)는 각각 리지드 및/또는 유연한 툴 샤프트를 포함할 수 있다.

툴 샤프트(1215, 1220) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 케이블 채널, 예를 들면, 활성화 요소(1420)를 제공받기 위한 제1 케이블 채널 및 스티어링 케이블(1410)을 제공받기 위한 적어도 하나의 제2 케이블 채널을 가지는 루멘 가이딩 멤버(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 케이블 채널은, 아래에서 설명되는 서포트 요소(1231)와 같은 제2 어셈블리(1222)의 요소를 수용하기 위해 도 2 내지 도 9에 관하여 설명된 관절 케이블 채널(226)보다 직경이 큰 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 오직 활성화 요소(1420)가 관절 세그먼트를 통해 연장된다. 여기에서, 스티어링 케이블(1410)을 위한 제2 케이블 채널은 제1 케이블 채널보다 폭 또는 직경과 같은 크기가 더 작다. 제1 케이블 채널은 툴 샤프트의 직경 중심점에 위치할 수 있고, 적어도 하나의 제2 케이블 채널은 툴 샤프트의 원주 또는 둘레를 따라 위치할 수 있다. 예를 들면, 루멘 가이딩 멤버는 멀티-루멘 스티프닝 로드(multi-lumen stiffening rod), 예를 들면, 하나의 제1 케이블 채널 및 4개의 제2 케이블 채널을 가지는 5개의 루멘 스티프닝 로드를 포함할 수 있다. 루멘 가이딩 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머, 스테인리스 강, 폴리 염화 비닐, 액정 폴리머 및 폴리테트라플로오르에틸린, 및 이 물질들 또는 다른 적절한 물질의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

수술 툴(1200)은 기능 매커니즘(1250)의 관절연결된 위치를 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치(locking device)(미도시)를 포함할 수 있다. 수술 툴은 기능 매커니즘(1250)의 작동 모드를 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 락킹 장치는 특정 상태(particular state), 예를 들면, 수술 툴(1200)의 각도를 유지하기 위해서 및/또는 기능 매커니즘(1250)의 그라스핑 상태(예를 들면, 열림, 닫힘, 부분적으로 닫힘)를 유지하기 위해서 관절 영역(1235)을 고정시키도록 구성되고 배열될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 10에 도시된 관절 수술 툴(1200)의 상세도(detailed view)이다.

제2 어셈블리(1222)는 길다란 서포트 요소(1231), 길다란 활성화 요소(1420), 및 기능 매커니즘(1250)을 포함한다. 제2 어셈블리(1222)는 서포트 요소(1231)가 제1 어셈블리(1221)에 관하여 이동 가능할 수 있도록 제1 어셈블리(1221)와 연결된다. 일 실시예에서, 제1 상태의 서포트 요소(1231)는, 힘이 축 방향으로 서포트 요소(1231)에 가해질 때 칼럼 강도(column strength)를 유지하는 동안, 축을 따라 연장되고 축에 관하여 라디얼 방향(radial direction)으로의 유연성(flexibility)을 위해 구성되고 배열된다. 제2 상태에서, 서포트 요소(1231)는 축에 관하여 플렉스(flex)하거나 구부러질 수 있다. 서포트 요소(1231)는 제1 및 제2 상태 사이에서 전이되기 위해 탄성 휨(elastic bending) 및/또는 소성 변형(plastic deformation) 특성을 포함할 수 있다.

서포트 요소(1231)는 코일, 로드, 중공관(hollow tube), 다수의 링크의 선형 배열(a linear arrangement of multiple links), 또는 관련된 구조로 구성되고 배열될 수 있다. 서포트 요소(1231)는 원(circle), 계란형(oval), 다각형(polygon), 사각형(square), 삼각형(triangle), 또는 직사각형(rectangle)을 포함하되, 이에 한정되지 않는 임의의 잘 알려진 적절한 모양(well-know suitable shape)의 단면을 가질 수 있다. 서포트 요소(1231)는 서포트 요소(1231)의 연장 방향을 따라 연장되는 루멘을 포함한다. 활성화 요소(1420)는 루멘 내에 위치하고, 에를 들면, 서포트 요소(1231)의 연장 방향을 따라 서포트 요소(1231)에 관하여 이동할 수 있다. 일 실시예에서, 활성화 요소(1420)는 서포트 요소(1231) 내에서 자유롭게 이동한다. 다른 실시예에서, 활성화 요소(1520)는 도 15a 내지 도 15c에 도시된 바와 같이, 서포트 요소(1531)의 외부 표면에 근처에서 자유롭게 이동한다.

서포트 요소(1231)는 그 연장 방향으로 압축을 제한하지만 측면 방향(lateral direction) 또는 연장 방향에 관하여 가로지르는 방향(transverse direction)으로는 유연하다. 예를 들면, 작동 중에, 서포트 요소(1231)는 제1 어셈블리(1221)와 동일 또는 유사한 방향으로 구부러질 수 있다. 여기에서, 활성화 요소(1420)는 제1 어셈블리(1221)의 임의의 이동에 독립적으로 서포트 요소(1231) 내에서 구부러지는 방향을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 기능 매커니즘(1250)의 작동 중에 활성화 요소를 기능 매커니즘(1250)으로부터 멀어지는 방향으로 끌어당기면서, 힘이 기능 매커니즘(1250)으로 활성화 요소(1420)에 의해 가해질 때, 서포트 요소(1231)는 서포트 요소(1231)의 루멘 내의 활성화 요소(1420)의 이동 중에 리지드 위치(rigid position)를 유지한다. 즉, 서포트 요소(1231)는 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해지는 힘에 의해 야기된 로드(load)를 흡수할 수 있다. 보다 구체적으로, 서포트 요소(1231)는, 바인딩을 방지하는 힘이 가해질 때 측면 방향으로 일부 유연성을 또한 제공하는 동안, 세로 방향(longitudinal direction)으로 강도(rigidity)를 제공하지만, 여전히 툴이 프로브 또는 이와 유사한 것과 함께 구부러지도록 한다. 따라서 서포트 요소(1231)는 힘이 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해질 때 힘의 양(an amount of a force)이 제1 어셈블리(1221)로 전달되는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해지는 힘은 제1 어셈블리와 분리될 수 있다. 이러한 힘의 분리가 절대적이거나, 완벽하거나 완전하지 않은 경우에, 제1 어셈블리(1221)의 요소로 전달되는 미미한 양의 힘(a marginal amount of force)이 발생할 수 있다. 그러나, 힘의 전달은, 그럼에도 불구하고, 제1 어셈블리(1221)에 대한 바람직하지 않은 효과(undesirable effect), 예를 들면, 스티어링 케이블의 바인딩 또는 관절 영역(1235)에서의 링크의 의도치 않은 락킹을 방지하거나 크게 완화시키기 위해 감소된다.

활성화 요소(1420)는 기능 매커니즘(1250)을 작동시키기 위해 와이어, 케이블, 섬유(fiber), 스트링(string), 및 이와 유사한 것으로 구성되고 배열된다. 활성화 요소(1420)는 폴리테트라플루오르에틸린, 또한 테프론ⓡ(Teflonⓡ), 흑연(graphite), 금속, 플라스틱, 또는 기능 매커니즘(1250)의 작동을 허여하는 다른 물질이라고 언급되는 것으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 활성화 요소(1420)는 에너지 또는 데이터를 전달하기 위해 와이어 또는 광 섬유(optical fiber)를 포함할 수 있다. 에너지는 기계 에너지(mechanical energy), 전기 에너지(electrical energy), 라디에이션 에너지(radiation energy), 또는 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 공지된 다른 형태의 에너지일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 활성화 요소(1420)는 테프론; 흑연; 친수성 코팅(hydrophilic coating); 표면적 감소 텍스처(surface area reducing texture); 및 그 결합으로 구성된 그룹(group)에서 선택된 물질을 포함하는 표면 부분(surface portion)과 같이 미끄러운 그 외부 표면의 적어도 일부를 포함할 수 있다.

기능 매커니즘(1250)은 예를 들어, 기능 매커니즘(1250)에서의 연결 매커니즘(linkage mechanism)을 통해, 활성화 요소(1420)와 직접 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 이런 식으로, 기능 매커니즘(1250)의 이동은 활성화 요소(1420)의 이동에 응하여 발생할 수 있다. 기능 매커니즘(1250)의 구조, 위치, 및 기능은 앞서 설명한 기능 요소(250)과 유사할 수 있다. 따라서, 기능 매커니즘(1250)에 대한 상세한 설명은 간결성을 위해 반복하지 않는다. 기능 매커니즘(1250)은 그라스퍼(grasper); 가위(scissor); 왕복형 커터(reciprocating cutter); 클로우(claw); 커터(cutter), 나이프(knife) 또는 의료 절차를 수행하기 위해 사용되는 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 다른 툴일 수 있다. 기능 매커니즘(1250)은 제1 어셈블리(1221)의 연장 방향에 관하여 관절 연결되도록 구성되고 배열될 수 있다.

기능 매커니즘(1250)은 활성화 요소(1420)와 결합된 작동 피스톤(미도시)을 포함하여 활성화 요소(1420)를 기능 매커니즘(1250)과 연결시킬 수 있다. 작동 피스톤의 구조, 위치, 및 기능은 여기에서 설명된 작동 피스톤(242)과 유사할 수 있다. 작동 피스톤에 대한 상세한 설명은 따라서 간결성을 위해 반복하지 않는다.

제2 어셈블리(1222)는 또한 서포트 요소(1231)와 결합된 클레비스(clevis)(1223)와 같은 마운트(mount)를 포함할 수 있다. 클레비스(1223)는 서포트 요소(1231)의 원위 말단(1232)과 결합될 수 있다. 클레비스(1223)의 내부 표면은 서포트 요소(1231)의 원위 말단(1232)에서 서포트 요소(1231)의 외부 표면과 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 클레비스(1223)는 예를 들면, 접착제(adhesive)를 사용하여 서포트 요소(1231)에 결합된다. 다른 실시예에서, 클레비스(1223)는 서포트 요소(1231)에 용접된다. 다른 실시예에서, 클레비스(1223) 및 서포트 요소(1231)는 스웨깅(swaging, 스레딩(threading), 피닝(pinning), 스냅-피팅(snap-fitting), 프레스-피팅(press-fitting), 또는 본 발명의 기술 분야에서 당업자에게 잘 알려진 방식으로 함께 결합하는 것(coupling together)에 의해 연결된다.

클레비스(1223)는 베이스(1213) 및 베이스(base)(1213)로부터 연장되는 돌출부(protrusion)(1214)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(1213)는 돌출부(1214)보다 크다. 클레비스(1223)의 돌출부(1214)는 제1 어셈블리(1221)의 원위 말단에서의 연결 링크(connection link)(1241)에서, 개구부(opening) 또는 리세스(recess)로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(1213)의 외부 폭은 제1 어셈블리(1221)의 원위 말단(1217)의 외부 폭과 동일하다. 돌출부(1214)는 실린더형 외부 표면을 가질 수 있다. 클레비스(1223)를 제공받기 위한 연결 링크(1241)에서의 개구부는 실린더형 내부 표면을 가질 수 있다.

클레비스(1223)는 기능 매커니즘(1250)을 제공받기 위한 개구부(1228)를 포함한다. 활성화 요소(1420)는 기능 매커니즘(1250)과 결합될 수 있고 활성화 요소(1420)의 트랜스레이션(translation)은 기능 매커니즘(1250)을 작동시킨다. 예를 들면, 활성화 요소(1420)의 트랜스레이션은 기능 매커니즘(1250)의 이동을 제어한다. 개구부(1228)는 기능 매커니즘(1250)을 허여하도록 구성되고 배열되어, 예를 들면, 도 14a 및 도 14b에 도시된 그라스퍼를 여닫으면서, 기능 매커니즘(1250)의 이동 중에 개구부(1228)에 관하여 확장 및 수축을 할 수 있다.

활성화 요소(1420)는 서포트 요소(1231) 및 클레비스(1223)의 연장 방향을 따라 자유롭게 이동한다. 활성화 요소(1420)는 예를 들면, 여기에서 설명된 작동 케이블(420)과 유사한 하나 이상의 작동 케이블을 포함할 수 있다.

수술 툴(1200)은 클레비스(1223) 및 제1 어셈블리(1221)의 원위 링크(distal link)(1241) 사이에 제1 세로 간격(first longitudinal clearance)(1238) 및/또는 제2 세로 간격(second longitudinal clearance)(1239)을 포함한다. 제1 세로 간격(1238) 및/또는 제2 세로 간격(1239), 또한 갭(gap)로 참조되는 것은 클레비스(1223)의 근위 표면(proximal surface) 및 연결 링크(1241)의 정반대에 위치한 원위 표면(opposing distal surface) 사이에 위치한다. 몇몇 실시예에서, 제1 세로 간격(1238) 및/또는 제2 세로 간격(1239)은 엘라스토머(elastomer), 폴리머(polymer), 러버(rubber), 폼(foam), 스폰지 물질(sponge material) 또는 그 결합과 같은 압축성 물질(compressible material)로 적어도 부분적으로 차거나 완전히 가득 찰 수 있다. 다른 실시예에서, 도 14a 및 도 14b의 압축성 요소(1464)와 같은 압축성 요소는, 스프링(spring), 엘라스토머릭 디스크(elastomeric disk)와 같은 압축성 디스크(compressible disk), 유압 피스톤(hydraulic piston), 뉴매틱 피스톤(pneumatic piston), 또는 그 결합과 같은 제1 세로 간격(1238) 및/또는 제2 세로 간격(1239)에 위치할 수 있다. 갭(1238, 1239)에서의 물질 또는 장치(1464)의 도입은 추가적인 안정성(additional stability)을 제공할 수 있고 작동 중에 발생할 수 있는 쇼크(shock) 또는 힘 관련 이벤트(force-related event)를 흡수할 수 있다.

세로 간격(1238, 1239)은, 힘이 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해질 때 클레비스(1223) 및 제1 어셈블리(1221)의 원위 링크(1241) 사이의 접촉을 방지하거나 최소화하기 위해 세로 방향으로 측정된다. 세로 간격(1238, 1239)의 크기는 길이, 폭, 면적 또는 다른 잘 알려진 치수(a length, width, area, or other well-known dimension)를 포함할 수 있다. 세로 간격(1238, 1239)의 크기는 또한, 힘이 예를 들면, 제1 어셈블리(1221)의 연장 방향에 관하여 세로 방향으로, 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해질 때, 클레비스(1223) 및 제1 어셈블리(1221)의 원위 링크(1241) 사이에 플레이(play) 또는 "위글 룸(wiggle room)"을 제공한다. 따라서, 제1 세로 간격(1238) 및 제2 세로 간격(1239) 중 적어도 하나의 크기, 예를 들면, 갭 폭(gap width)은 힘이 전해질 때, 전해진 힘(imparted force)이 제1 어셈블리(1221), 특히, 스티어링 케이블(1410) 및/또는 관절 영역(1235)에서의 링크(1236)에 대해 다른 힘을 전해지는 것을 방지하면서 감소될 수 있다. 이에 따라, 제1 세로 간격(1238) 및/또는 제2 세로 간격(1239)은 제1 어셈블리(1221)로부터의 전해진 힘의 분리를 보장할 수 있고 제1 어셈블리(1221)의 바인딩 또는 락킹을 방지할 수 있다.

제1 세로 간격(1238)은 클레비스(1223)의 베이스(1213) 및 제1 어셈블리(1221)의 원위 말단(1217) 사이에 있을 수 있다. 제2 세로 간격(1239)은 클레비스(1223)의 돌출부(1214)의 가장 바깥쪽 말단 및 제1 어셈블리(1221)의 원위 링크(1241)에서의 리세스의 내부 말단 벽(1216) 사이에 있을 수 있다.

일 실시예에서, 제1 어셈블리(1221)의 관절 영역(1235)은 복수의 관절 세그먼트(1236) 또는 링크를 포함한다. 관절 세그먼트(1236)는 도 2 내지 도 9에 관하여 앞서 설명된 세그먼트 링크(236)와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 관절 세그먼트(1236)에 대한 상세한 설명은 간결함을 위해 반복하지 않는다.

적어도 두 개의 스티어링 케이블(1410)은 관절 세그먼트(1236)의 관절을 제어하기 위해 관절 영역(1235)으로 툴 샤프트(1220)를 통해 연장될 수 있다. 스티어링 케이블(1410) 각각은 수술 툴 핸들(1205)에서 끝날 수 있는 근위 말단을 가진다. 서로에 관한 관절 세그먼트(1236)의 이동은 핸들(1205)에 의해 제어될 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 10 및 도 11의 관절 수술 툴(1200)의 사면도(oblique view)이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 클레비스(1223)는 원위 말단의 내부 표면의 대응하는 제2 평평한 부분(second flat portion)(미도시)을 레지스터하는 적어도 하나의 제1 평평한 부분(first flat portion)을 포함하는 실린더형 외부 표면을 가질 수 있다. 제1 평평한 부분(1229) 및 제2 평평한 부분의 레지스트레이션(registration)은 제1 어셈블리(1221)에 관한 제2 어셈블리(1222)의 트위스팅(twisting)을 방지한다.

기능 매커니즘(1250)은 두 개의 피봇 포인트(pivot point)에서 클레비스(1223)와 결합된 그라스퍼를 포함할 수 있다. 비록 그라스퍼(1250)가 도시되어 있을지라도, 다른 기능 매커니즘은 동등하게 적용될 수 있다. 여기에서, 제1 핀(first pin)(1251)은 클레비스(1223)의 제1 측면에서 홀(hole)을 통해 연장될 수 있고, 제2 핀(미도시)은 제1 측면의 정반대에 위치한 클레비스(1223)의 제2 측면에서 홀을 통해 연장될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 그라스퍼(1250)는 수술 툴(1200)의 관절 영역(1235) 및 제1 어셈블리(1221)와 동일한 연장 방향을 따라 연장될 수 있다. 피봇 영역은, 예를 들면, 핸들, 조이스틱, 또는 다른 제어 장치(other controller device)로부터 하나 이상의 관절 케이블(미도시)를 제어하는 것에 의해, 작동 중에 연장 방향과 탄젠트(tangent)인 방향으로 그라스퍼(1250)가 이동하도록 한다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 10에 도시된 핸들 어셈블리(handle assembly)의 확대도(expanded view)이다. 핸들 어셈블리(1205)는 제1 어셈블리(1221)의 근위 말단에서 서포트 요소(1231)의 근위 말단과 결합될 수 있다. 적어도 하나의 스티어링 케이블(1410)은 핸들(1205) 및/또는 볼 및 소켓 어셈블리(1212)와 결합되어 제1 어셈블리(1221)의 관절을 제어할 수 있다. 스레디드 너트(threaded nut), 나비 나사(thumb screw), 또는 유사한 장치와 같은 락킹 매커니즘(locking mechanism)(1462)은 스티어링 케이블(1410)을 제자리에 홀드(hold)시킬 수 있는 볼 및 소켓 어셈블리(1212)의 위치를 고정시키기 위해, 볼 및 소켓 어셈블리를 통해 연장될 수 있다.

활성화 요소(1420)는 트리거(1208)와 결합될 수 있다. 트리거(1208)는 예를 들면, 트리거(1208) 및 핸들(1205) 사이의 스프링 어셈블리(1251)를 포함하는 스프링식(spring-loaded)일 수 있다. 끌어당겨지거나 활성화될 때 트리거(1208)는 활성화 요소(1420)의 모션(motion)을 유도할 수 있다. 특히, 활성화 요소(1420)는 핸들 어셈블리(1205)를 향하는 방향으로 이동할 수 있다. 오퍼레이터에 의한 트리거(1208)의 릴리즈(release)는 예를 들면, 기능 매커니즘(1250)을 향하는 반대 방향으로 활성화 요소(1420)가 이동하도록, 차례차례 트리거(1208)를 리셋시킬 수 있다.

핸들 어셈블리(1205)는 서포트 요소(1231)의 근위 말단을 핸들(1205)에 고정시키는 하나 이상의 마운트(1246)를 포함한다. 마운트(1246)는 서포트 요소(1231)를 그 사이에 홀드시키는 둘 이상의 압축성 요소를 포함할 수 있다. 활성화 요소(1420)는 트리거(1208)로 마운트(1246)를 통해 연장될 수 있다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 수술 툴(1400)의 작동을 설명한다. 특히, 도 14a는 열린 상태(open state)에 있는 기능 요소를 가지는 관절 수술 툴(1400)의 측단면도이고, 도 14b는 기능 요소가 닫힌 상태(closed state)에 있는 도 14a의 관절 수술 툴(1400)의 측단면도이다. 수술 툴(1400)은 하나의 주목할 만한 예외(one notable exception)과 함께, 도 10 내지 도 13과 관련하여 여기에서 설명되는 수술 툴(1200)과 유사하다. 하나의 주목할 만한 예외는, 다른 기능 매커니즘(1450)은 클레비스(1423), 예를 들면, 한쌍의 수술 가위(a pair of surgical scissors)에 부착된다.

가위(1450)는 풀크럼(fulcrum)(1452)에서 서로 부착된 2개의 블레이드(two blades)(1455, 1456)을 포함할 수 있다. 스프링 편향 요소(spring-biased element)(1451)는 블레이드(1455, 1456) 사이에 부착되어 도 14a에 도시된 바오와 같이 열린 위치(open position)에서 가위(1450)를 유지할 수 있다. 암(arm)(1457, 1458)은 각각 피봇 포인트(1459)에서 각각의 블레이드(1455, 1456)와 이동 가능하게 결합될 수 있다. 부착부(attachment)(1453)는 피봇 포인트(1459)에서 각 암(1457, 1458)의 가장 바깥쪽 말단에 이동 가능하게 부착될 수 있다. 4개의 피봇 포인트(1459)는, 힘이 부착물(1453)에 가해질 때 가위(1450)를 여닫게 한다.

활성화 요소(1420)의 원위 말단은 가위 부착물(1453)에 결합된다. 활성화 요소(1420)의 근위 말단은 핸들(1405)의 핸들 트리거(1408)에 결합된다.

도 14a에 도시된, 제1 상태 또는 열린 상태에서, 기능 매커니즘(1450)은, 어떠한 힘도 부착부(1453)에서 가위(1450)로 가해지지 않는 평형 상태(equilibrium condition)에 있다.

스프링 편향 요소(1452)는 활성화 요소(1420)의 이동에 관하여 힘을 가하기 위해 작동할 수 있다. 제1 상태에서, 스프링 편향 요소(1452)는 블레이드(1455, 1456) 사이로 힘을 가하고, 기능 매커니즘(1450)을 리셋할 수 있다. 제1 상태에서는, 어떠한 힘도 스티어링 케이블(1410a, 1410b)에 의해 가해지지 않는다(즉, Fsc1=0, Fsc2=0). 또한, 어떠한 힘도 활성화 요소(1420)에 의해 가해지지 않는다(즉, Fa1=0).

도 14b에 도시된 제2 상태에서, 힘은 활성화 요소(1420)에 의해 전해진다(즉, Fa1>0). 힘(Fa1)은 가위(1450)로부터 멀어지는 방향으로 활성화 요소(1420)를 끌어당기는 트리거(1408) 또는 다른 장치를 스퀴징(sueezing)(S)하는 것에 의해 전해질 수 있다. 그렇게 하면서, 활성화 요소(1420)는 수술 툴(1400) 내에 홀드되는 서포트 요소(1431)의 루멘 내에서 선형 방향(linear direction)으로 이동할 수 있다. 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해지는 힘(Fa1)은 서포트 요소(1431)에 의해 제1 어셈블리(1421)로부터 분리된다. 이에 따라, 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해지는 힘(Fa1)은 스티어링 케이블(1410a, 1410b)에 의해 가해지는 힘에 영향을 주거나 변화시키지 않는다(예를 들면, Fsc1=0, Fsc2=0). 다른 실시예에서, 활성화 요소(1420)의 이동 중에 스티어링 케이블에 의해 가해지는 힘, 예를 들면, Fsc1=x, Fsc2=y은, 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해지는 힘(Fa1)에 의해 변화되지 않는다.

이런 식으로, 서포트 요소(1431)에 의해 제1 어셈블리(1421)에 관하여 활성화 요소(1420)의 이동에 의해 전해지는 힘의 분리는 제1 어셈블리(1421)의 관절 영역(1435)에서 바인딩을 방지한다. 예를 들면, 스티어링 케이블(1410)은 활성화 요소(1420)의 이동 결과로써 바인딩 또는 락킹 업(locking up)이 방지될 수 있다. 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 이러한 힘의 분리는, 제1 어셈블리(1421)의 요소로 전달되는 미미한 양의 힘이 발생할 수 있는바, 반드시 완벽하거나 완전하지 않지만, 여전히 제1 어셈블리(1421)의 관절 영역(1435)에서 임의의 바인딩 또는 락킹을 방지하거나 크게 완화시킬 수 있다.

세로 간격(1438, 1439)은 또한 힘(Fa1)이 스티어링 케이블 힘(Fsc1, Fsc2)에 영향을 주는 것을 방지하는데 기여할 수 있다. 예를 들면, 세로 간격(1439)은 힘(Fa1)이 전해질 때 폭(W)부터 폭(W')까지 줄일 수 있고, 전해진 힘(Fa1)이 다른 힘, 즉, Fsc1, Fsc2)을 전하는 것을 방지할 수 있다.

도시된 실시예에서, 압축성 요소(1464)는 스프링(spring), 엘라스토머릭 디스크(elastomeric disk)와 같은 압축성 디스크(compressible disk), 유압 피스톤(hydraulic piston), 뉴매틱 피스톤(pneumatic piston), 또는 그 결합과 같은 제1 세로 간격(1238) 및/또는 제2 세로 간격(1239)에 위치할 수 있다. 갭(1238, 1239)에서 물질 또는 장치(1464)의 도입은 추가적인 안정성을 제공할 수 있고, 작동 중에 발생할 수 있는 쇼크(shock) 또는 힘 관련 이벤트(force-related event)를 흡수할 수 있다.

도 15a 내지 도 15c는 관절 수술 툴(1500)의 측단면도들이고, 각 측단면도는 본 발명의 다른 실시에에 따른 관절 수술 툴(1500)의 서로 다른 상태(different state)를 나타낸다. 여기에서, 제2 어셈블리(1522)는 제1 어셈블리(1521)을 통해 연장되지 않는다. 대신에, 제2 어셈블리(1522)는 예를 들면, 공통의 연장 방향(common direction of extension)을 따라 연장되어 제1 어셈블리(1521)에 인접해 있다. 제1 어셈블리(1521) 및 제2 어셈블리(1522)는 시스(1581)의 루멘 내의 동일한 곳에 배치된다. 제2 어셈블리(1522)는 서포트 요소(1531)의 외부 표면 근처에서 자유롭게 이동하는 서포트 요소(1531) 및 활성화 요소(1520)를 포함한다. 이에 따라, 제1 케이블 채널로 앞에서 언급된 중심 개구부(central opening)은, 활성화 요소(1520)가 제1 어셈블리(1521)를 통해 연장되지 않기 때문에, 제1 어셈블리(1521)에서 요구되지 않을 수 있다. 오히려, 활성화 요소(1520)는 제1 어셈블리(1521)의 외부 표면을 따라 연장된다. 여기에서, 제1 어셈블리(1521)는, 제1 어셈블리(1521)의 관절 영역(1535)의 이동을 제어할 수 있는 하나 이상의 스티어링 케이블(1510)을 제공받기 위해, 제2 케이블 채널로 앞에서 언급된 개구부를 포함할 수 있다. 관절 영역(1535)은 원위 링크(1580)에서 끝난다. 원위 링크(1580)는 수술 툴(1500)의 작동 또는 삽입(operation or insertion) 동안과 같이, 트라우마(trauma)가 티슈(tissue)가 되는 것을 방지하기 위해 설계된 팁(tip)과 같은, 비외상 팁(atraumatic tip)일 수 있다.

기능 요소(1550), 예를 들면, 가위, 그라스퍼, 및 기타는 여기에서 설명되는 것과 유사한 방식으로 힘을 가하는 것에 의해 기능 요소(1550)의 이동을 제어하는 활성화 요소(1520)와 결합될 수 있다. 클레비스와 같은 마운트(미도시)는 기능 요소(1550) 및 제2 어셈블리(1522)의 원위 말단 사이에 위치할 수 있다.

도 15a에서, 수술 툴(1500)은, 제1 및 제2 어셈블리(1521, 1522)가 세로 연장 방향으로 연장되는 제1 상태에 있다. 기능 요소(1550)는 평형 상태 즉, 블레이드가 도 14a 및 도 14b에 도시된 것과 유사한 블레이드 사이에 부착된 스프링 편향 요소(미도시)로 인해 열리고, 추가적으로 활성화 요소(1520)에 가해지는 텐션이 없어서 열리는 상태에 있을 수 있다. 여기에서, 활성화 요소(1520)의 힘(Fa1)이 가해지지 않고, 제1 및 제2 스티어링 케이블(1510)의 힘(Fsc1, Fsc2)이 가해지지 않는다.

도 15b에서, 수술 툴(1500)은 제2 상태에 있고, 제2 상태에서 제1 및 제2 어셈블리(1521, 1522)는 세로 연장 방향으로 연장되고, 기능 요소(1550)는 활성화 요소(1520)에 있는 힘(Fa1)으로 인해 닫힌다. 예를 들면, 활성화 요소(1520)는 기능 요소(1550)로부터 멀어지는 방향으로 끌어당겨진다. 여기에서, 활성화 요소(1520)의 이동에 의해 전해지는 힘(Fa1)은 제1 어셈블리(1521)의 관절 영역(1535)으로부터 분리되고, 이에 의해 관절 영역(1535)은 서로에 대해 프레스(press)되는 것을 방지하고, 그렇지 않으면 그것들은 락업(lock up)될 수 있다. 스티어링 케이블(1510)에서 바인딩은 또한 방지될 수 있다. 제1 및 제2 스티어링 케이블(1510)의 힘(Fsc1, Fsc2)은 가해지지 않는다.

도 15c에서, 수술 툴(1500)은 제3 상태에 있고, 제3 상태에서 제1 및 제2 어셈블리(1521, 1522)는 스티어링 케이블(1510)에 가해지는 힘(Fsc1 및/또는 Fsc2)으로 인해 세로 연장 방향에 관하여 구부러지거나 각진다(즉, Fsc1<0, Fsc2>0). 또한 기능 요소(1550)는 활성화 요소(1520)에서 어떠한 힘(Fa1)도 없기에 도 15a와 유사하게 열린다(즉, Fa1 = 0). 여기에서, 스티어링 케이블(1510)에 의해 가해지는 힘(Fsc1, Fsc2)은 활성화 요소(1520)에 의해 가해지는 힘(Fa1)에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 기능 요소(1550)의 의도치 않은 열림 또는 닫힘(unintentional opening or closing)의 위험은 관절 영역(1535)의 이동 중에 감소되거나 제거된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (285)

1. 길다란 제1 어셈블리(elongated first assembly); 및
   길다란 제2 어셈블리를 포함하되,
   상기 길다란 제2 어셈블리는,
   길다란 서포트 요소(elongated support element);
   상기 서포트 요소에 관하여 이동 가능한 길다란 활성화 요소(elongated activation element); 및
   상기 활성화 요소와 결합되는 기능 메커니즘(functional mechanism)을 포함하되, 상기 기능 메커니즘의 이동은 상기 활성화 요소의 이동에 대응하는 것이고,
   상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 힘은 상기 서포트 요소에 의해 상기 제1 어셈블리와 분리되는 수술 툴(surgical tool).
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 어셈블리는 상기 서포트 요소와 결합된 클레비스(clevis)를 더 포함하는 수술 툴.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 클레비스는 상기 서포트 요소의 원위 말단(distal end)과 결합되는 수술 툴.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 클레비스의 내부 표면은 상기 서포트 요소의 외부 표면과 결합되는 수술 툴.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 클레비스는 상기 서포트 요소와 결합되는 수술 툴.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 본드는 접착제(adhesive)를 포함하는 수술 툴.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 클레비스는 상기 서포트 요소와 용접되는 수술 툴.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 클레비스와 상기 서포트 요소는 스웨깅(swaging), 스레딩(threading), 피닝(pinning), 스냅-피팅(snap-fitting), 프레스-피팅(press-fitting), 또는 함께 결합되는 것(coupling together) 중 적어도 하나에 의해 결합되는 수술 툴.
9. 제 2항에 있어서,
   상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소 및 상기 클레비스의 연장 방향을 따라 자유롭게 이동하는 수술 툴.
10. 제 2항에 있어서,
    상기 수술 툴은 상기 클레비스 및 상기 제1 어셈블리의 원위 말단 사이의 세로 간격(longitudinal clearance)을 더 포함하는 수술 툴.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 세로 간격은 세로 방향으로 측정되어, 상기 힘이 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해질 때 상기 클레비스 및 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단 사이의 접촉을 방지하는 수술 툴.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 세로 간격의 상기 크기(dimension)는 상기 전해진 힘의 상기 분리를 보장하는 수술 툴.
13. 제 11항에 있어서,
    상기 세로 간격의 상기 크기는 상기 힘이 전해질 때 상기 클레비스 및 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단 사이의 플레이(play)를 대비하는 수술 툴.
14. 제 11항에 있어서,
    상기 세로 간격의 상기 크기는 상기 힘이 전해질 때 감소되는 수술 툴.
15. 제 10항에 있어서,
    상기 세로 간격 내에 위치한 압축성 물질(compressible material)을 더 포함하는 수술 툴.
16. 제 15항에 있어서,
    상기 압축성 물질은 엘라스토머(elastomer), 폴리머(polymer), 러버(rubber), 폼(foam), 스폰지 물질(sponge material) 또는 그 결합 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
17. 제 10항에 있어서,
    상기 세로 간격 내에 위치한 압축성 요소를 더 포함하는 수술 툴.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 압축성 요소는 스프링(spring), 압축성 디스크(compressible disk), 엘라스토머릭 디스크(elastomeric disk), 유압 피스톤(hydraulic piston), 뉴매틱 피스톤(pneumatic piston), 또는 그 결합 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
19. 제 2항에 있어서,
    상기 클레비스는 베이스(base) 및 상기 베이스로부터 연장되는 돌출부(protrusion)를 포함하는 수술 툴.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제1 어셈블리의 원위 말단의 리세스(recess)로 연장되는 수술 툴.
21. 제 20항에 있어서,
    상기 리세스는 내부 말단 벽(inner end wall) 및 측벽(sidewall)을 포함하는 수술 툴.
22. 제 21항에 있어서,
    세로 간격은 상기 돌출부 및 상기 리세스의 상기 내부 말단 벽 사이에 있는 수술 툴.
23. 제 19항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 돌출부보다 넓은 수술 툴.
24. 제 19항에 있어서,
    세로 간격은 상기 클레비스의 상기 베이스 및 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단 사이에 있는 수술 툴.
25. 제 19항에 있어서,
    상기 베이스의 외부 폭(outer width)은 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단의 외부 폭과 동일한 수술 툴.
26. 제 19항에 있어서,
    상기 돌출부는 실린더형 외부 표면(cylindrical outer surface)을 가지고 상기 원위 말단은 실린더형 내부 표면(cylindrical inner surface)을 가지는 수술 툴.
27. 제 26항에 있어서,
    상기 돌출부의 상기 실린더형 외부 표면은 상기 원위 말단의 상기 내부 표면의 대응하는 제2 평평한 부분(corresponding second flat portion)으로 레지스터(register)하는 적어도 하나의 제1 평평한 부분(first flat portion)을 포함하는 수술 툴.
28. 제 27항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 평평한 부분의 상기 레지스터(registration)은 상기 제1 어셈블리에 대한 상기 제2 어셈블리의 트위스팅(twisting)을 방지하는 수술 툴.
29. 제 2항에 있어서,
    상기 클레비스는 상기 기능 메커니즘을 제공받기 위한 하우징(housing)을 포함하는 수술 툴.
30. 제 29항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 상기 하우징에서 상기 기능 메커니즘과 결합되는 수술 툴.
31. 제 30항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 기능 메커니즘의 상기 이동 동안 상기 기능 메커니즘이 상기 하우징에 관하여 확장되고 수축되는 것을 허용하기 위해 측정되는 수술 툴.
32. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 어셈블리의 상기 서포트 요소가 상기 제1 어셈블리에 대하여 이동 가능하도록 상기 제2 어셈블리는 상기 제1 어셈블리와 연결되는 수술 툴.
33. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 상기 서포트 요소의 연장 방향(direction of extension)을 따라 연장되는 루멘(lumen)을 포함하는 수술 툴.
34. 제 33항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소의 상기 루멘 내에 슬라이딩 가능하게 위치하는 수술 툴.
35. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소의 연장 방향으로 상기 서포트 요소와 슬라이딩 가능하게 연결되는 수술 툴.
36. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 코일(coil)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
37. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 로드(rod)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
38. 제 37항에 있어서,
    상기 로드는 상기 서포트 요소의 연장 방향으로의 압축(compression)을 제한하고 상기 연장 방향에 관하여 측면 방향(lateral direction)으로 유연한 수술 툴.
39. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 중공관(hollow tube)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
40. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 다수의 링크의 배열을 포함하는 수술 툴.
41. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 상기 서포트 요소의 연장 방향으로 압축을 제한하고 상기 연장 방향에 관하여 측면 방향으로 유연한 수술 툴.
42. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘에 의해 야기된 로드(load)를 흡수하는 수술 툴.
43. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소는, 상기 힘이 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해질 때 힘이 상기 제1 어셈블리에 가해지는 것을 방지하는 수술 툴.
44. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소에 관하여 자유롭게 이동 가능한 수술 툴.
45. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소 내에서 자유롭게 이동하는 수술 툴.
46. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소의 외부 표면 근처에서 자유롭게 이동하는 수술 툴.
47. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소의 이동은 상기 수술 툴의 근위 말단(proximal end)에서 핸들(handle)에 의해 유도되는 수술 툴.
48. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 와이어(wire)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
49. 제 48항에 있어서,
    상기 와이어는 에너지 및/또는 데이터를 전달하기 위해 구성되고 배열되는 수술 툴.
50. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 케이블(cable)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
51. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 섬유(fiber)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
52. 제 51항에 있어서,
    상기 섬유는 에너지 및/또는 데이터를 전달하기 위해 구성되고 배열되는 수술 툴.
53. 제 51항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 미끄러운 외부 표면 부분(lubricious outer surface portion)을 포함하는 수술 툴.
54. 제 53항에 있어서,
    상기 미끄러운 외부 표면 부분은 테프론ⓡ(Teflonⓡ); 흑연(graphite); 친수성 코팅(hydrophilic coating); 표면적 감소 텍스처(surface area reducing texture); 및 그 결합으로 구성된 그룹(group)으로부터 선택된 물질을 포함하는 수술 툴.
55. 제 1항에 있어서,
    상기 기능 메커니즘은 그라스퍼(grasper); 가위(scissor); 커터(cutter); 클로우(claw); 또는 나이프(knife) 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
56. 제 1항에 있어서,
    상기 기능 메커니즘은 융제재(ablator), 카우테라이저(cauterize), 약물 전달 장치(drug delivery apparatus), 방사선 소스(radiation source), 심전도검사 전극(EKG electrode), 압력 센서(pressure sensor), 블러드 센서(blood sensor), 카메라(camera), 자석(magnet), 가열 요소(heating element) 또는 극저온 요소(cryogenic element) 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
57. 제 1항에 있어서,
    상기 기능 메커니즘은 스프링 편향 툴(spring-biased tool)을 포함하는 수술 툴.
58. 제 57항에 있어서,
    상기 스프링 편향 툴은 상기 활성화 요소의 상기 이동에 대하여 힘을 가하기 위해 동작하는 수술 툴.
59. 제 57항에 있어서,
    상기 스프링 편향 툴은 힘을 가하기 위해 동작하여 상기 기능 메커니즘을 리셋(reset)하는 수술 툴.
60. 제 57항에 있어서,
    상기 스프링 편향 툴은 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘과 정반대인 힘을 가하기 위해 동작하는 수술 툴.
61. 제 1항에 있어서,
    상기 기능 요소는 상기 제1 어셈블리의 연장 방향에 관하여 관절 연결되도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
62. 제 1항에 있어서,
    상기 기능 메커니즘은 상기 활성화 요소를 상기 기능 메커니즘에 연결시키기 위해 상기 활성화 요소와 접속되는 작동 피스톤(actuating piston)을 포함하는 수술 툴.
63. 제 62항에 있어서,
    상기 작동 피스톤은 상기 제1 어셈블리의 원위 말단의 내부 캐비티(inner cavity) 내에 위치하는 수술 툴.
64. 제 63항에 있어서,
    상기 기능 요소는 상기 작동 피스톤과 결합된 제1 및 제2 작동 링크 멤버(actuation link member)를 더 포함하는 수술 툴.
65. 제 64항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 작동 링크 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴림염화비닐(polyvinyl chloride); 액정 폴리머(liquid-crystal polymer); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 수술 툴.
66. 제 64항에 있어서,
    상기 기능 요소는 상기 제1 및 제2 작동 링크 멤버와 상대적으로 결합된 제1 및 제2 클로우 멤버(claw member)를 더 포함하는 수술 툴.
67. 제 66항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 클로우 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴림염화비닐(polyvinyl chloride); 액정 폴리머(liquid-crystal polymer); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 수술 툴.
68. 제 66항에 있어서,
    상기 내부 캐비티 내의 상기 작동 피스톤의 선형 이동(linear movement)은 상기 제1 및 제2 클로우 멤버를 여닫게 하는 수술 툴.
69. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리의 근위 말단에서 상기 서포트 요소의 근위 말단과 결합된 핸들을 더 포함하는 수술 툴.
70. 제 69항에 있어서,
    상기 핸들은 상기 수술 툴을 제어하는 수술 툴.
71. 제 69항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리의 관절(articulation)을 제어하기 위해 동작하는 적어도 하나의 스티어링 케이블(steering cable)을 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 스티어링 케이블은 상기 핸들과 결합되는 수술 툴.
72. 제 71항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스티어링 케이블의 이동을 제어하는 상기 핸들과 연결되는 볼(ball) 및 소켓 메커니즘(socket mechanism)을 더 포함하는 수술 툴.
73. 제 72항에 있어서,
    상기 볼 및 소켓 메커니즘의 위치를 고정하는 락킹 메커니즘(locking mechanism)을 더 포함하는 수술 툴.
74. 제 73항에 있어서,
    상기 락킹 메커니즘은 스레디드 너트(threaded nut) 또는 나비 나사(thumb screw)를 포함하는 수술 툴.
75. 제 69항에 있어서,
    상기 활성화 요소는 상기 핸들과 결합되는 수술 툴.
76. 제 75항에 있어서,
    상기 핸들은 트리거(trigger)를 포함하고 상기 활성화 요소는 상기 트리거와 결합되는 수술 툴.
77. 제 76항에 있어서,
    상기 트리거는 스프링식(spring-loaded)인 수술 툴.
78. 제 77항에 있어서,
    상기 트리거의 활성화는 제1 방향으로 상기 활성화 요소를 이동시키는 수술 툴.
79. 제 78항에 있어서,
    오퍼레이터(operator)에 의한 상기 트리거의 릴리즈(release)는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 활성화 요소를 이동시켜 차례차례 상기 트리거를 리셋시키는 수술 툴.
80. 제 76항에 있어서,
    상기 트리거는 상기 트리거를 향하는 방향으로 상기 활성화 요소의 상기 이동을 개시되게 하는 수술 툴.
81. 제 69항에 있어서,
    상기 핸들은 상기 서포트 요소가 결합되는 마운트(mount)를 포함하는 수술 툴.
82. 제 81항에 있어서,
    상기 서포트 요소는 상기 서포트 요소의 근위 말단에서 상기 마운트와 결합되는 수술 툴.
83. 제 81항에 있어서,
    상기 핸들은 트리거를 더 포함하고 상기 활성화 요소는 상기 마운트를 통해 상기 트리거로 연장되는 수술 툴.
84. 제 69항에 있어서,
    상기 핸들은 가위 핸들(scissor handles); 팜-헬드 그립(palm-held grip); 엄지/집게 손가락/중지 그립(thumb/index/middle finger grip); 피스톨 그립(pistol grip); 왕복 트리거(reciprocating trigger); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 수술 툴.
85. 제 1항에 있어서,
    상기 수술 툴은 상기 기능 메커니즘의 관절 연결된 위치(articulated position)을 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치(locking device)를 포함하는 수술 툴.
86. 제 1항에 있어서,
    상기 수술 툴은 상기 기능 메커니즘의 작동 모드(operational mode)를 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치를 포함하는 수술 툴.
87. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리는 상기 제2 어셈블리의 외부 표면에 인접한 수술 툴.
88. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 어셈블리는 동일한 연장 방향으로 연장되는 수술 툴.
89. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리 및 상기 제2 어셈블리는 관절 프로브(articulating probe)의 루멘 내의 동일한 곳에 배치되는 수술 툴.
90. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 어셈블리의 적어도 일부는 상기 제1 어셈블리 내에 위치하는 수술 툴.
91. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소에 의해 상기 제1 어셈블리에 관하여 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 제1 어셈블리의 관절 영역(articulation region)에서 바인딩(binding)을 방지하는 수술 툴.
92. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요소에 의해 상기 제1 어셈블리에 관하여 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 제1 어셈블리의 관절 영역에서 관절 세그먼트(articulation segment)의 바인딩을 방지하는 수술 툴.
93. 제 1항에 있어서,
    상기 수술 툴은 휴먼 인터페이스 장치(human interface device)를 통해 제어되도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
94. 제 93항에 있어서,
    상기 휴먼 인터페이스 장치는 햅틱 제어기(haptic controller); 조이스틱(joystick); 트랙 볼(track ball); 마우스(mouse); 전자 기계 장치(electromechanical device); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 수술 툴.
95. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 어셈블리는,
    툴 샤프트(tool shaft);
    복수의 관절 세그먼트를 포함하는 관절 영역; 및
    상기 툴 샤프트를 통해 상기 관절 영역으로 연장되는 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 포함하는 수술 툴.
96. 제 95항에 있어서,
    상기 관절 영역은 상기 수술 툴의 원위 말단에 있는 수술 툴.
97. 제 95항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블은 상기 관절 세그먼트의 관절을 제어하는 수술 툴.
98. 제 97항에 있어서,
    적어도 상기 관절 세그먼트는 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블의 스티어링 케이블은 상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 통해 연장되는 수술 툴.
99. 제 98항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 상기 관절 세그먼트의 원주(circumference) 또는 둘레(perimeter)에서 약 120° 이격된 제1 내지 제3 관절 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
100. 제 98항에 있어서,
     상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 상기 관절 세그먼트의 원주(circumference) 또는 둘레(perimeter)에서 약 90° 이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
101. 제 98항에 있어서,
     상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 상기 제1 어셈블리의 중심 축(center axis)에 관하여 공통 라디얼 패스(common radial path)를 따라 서로 약 90° 이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
102. 제 97항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블은 상기 관절 영역의 관절 위치를 고정시키기 위해 동작하는 수술 툴.
103. 제 102항에 있어서,
     상기 스티어링 케이블을 고정된 위치(locked position)에 유지하는 락킹 매커니즘(locking mechanism)을 더 포함하는 수술 툴.
104. 제 95항에 있어서,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘은 상기 서포트 요소에 의해 상기 관절 영역으로부터 분리되는 수술 툴.
105. 제 104항에 있어서,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘은 상기 관절 영역의 방향(orientation)으로부터 독립적인 수술 툴.
106. 제 104항에 있어서,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘은 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블에 가해진 힘으로부터 독립적인 수술 툴.
107. 제 104항에 있어서,
     상기 관절 영역으로부터 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블의 바인딩을 방지하는 수술 툴.
108. 제 104항에 있어서,
     상기 관절 영역으로부터 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 이웃 관절 세그먼트(neighboring articulation segment)의 의도하지 않은 락킹(inadvertent locking)을 방지하는 수술 툴.
109. 제 104항에 있어서,
     상기 관절 영역으로부터 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 활성화 요소의 이동에 응하여 상기 관절 영역의 이동을 방지하는 수술 툴.
110. 제 104항에 있어서,
     상기 툴 샤프트는 상기 활성화 요소 및 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 제공받기 위해 루멘 가이딩 멤버(lumen guiding member)를 포함하는 수술 툴.
111. 제 110항에 있어서,
     상기 루멘 가이딩 멤버는 멀티-루멘 스티프닝 로드(multi-lumen stiffening rod)를 포함하는 수술 툴.
112. 제 111항에 있어서,
     상기 멀티-루멘 스티프닝 로드는 상기 활성화 요소를 제공받기 위한 제1 케이블 채널(first cable channel) 및 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 제공받기 위한 복수의 제2 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
113. 제 95항에 있어서,
     상기 툴 샤프트의 상기 관절 영역은 적어도 두 개의 세그먼트 링크를 포함하는 수술 툴.
114. 제 113항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 상기 툴 샤프트의 제1 샤프트 부분(first shaft portion)과 결합되고 상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 상기 기능 메커니즘과 연결되는 수술 툴.
115. 제 114항에 있어서,
     상기 툴 샤프트의 상기 관절 영역은 상기 제1 세그먼트 링크 및 상기 제2 세그먼트 링크 사이에 결합된 하나 이상의 제3 세그먼트 링크를 더 포함하는 수술 툴.
116. 제 114항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크는 제1 부분(first portion) 및 제2 부분(second portion)을 가지는 바디(body)를 포함하되, 상기 제2 부분은 반구형 바디 부분(semi-spherical body portion)을 포함하는 수술 툴.
117. 제 114항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 상기 제2 부분은 볼록한 바디 부분(convex body portion)을 포함하는 수술 툴.
118. 제 117항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반구형 바디 부분인 수술 툴.
119. 제 117항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반타원형 바디 부분(semi-ellipsoidal body portion)인 수술 툴.
120. 제 117항에 있어서,
     상기 제1 부분은 실린더형 바디 부분(cylindrical body portion)을 포함하는 수술 툴.
121. 제 114항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 상기 제1 샤프트 부분의 반구형 캐비티 부분(semi-spherical cavity portion)과 결합하는 수술 툴.
122. 제 114항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 상기 제1 샤프트 부분의 오목한 캐비티 부분(concave cavity portion)과 결합하는 수술 툴.
123. 제 114항에 있어서,
     상기 제2 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 상기 제2 부분은 볼록한 바디 부분을 포함하는 수술 툴.
124. 제 123항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반구형 바디 부분인 수술 툴.
125. 제 123항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반타원형 바디 부분인 수술 툴.
126. 제 123항에 있어서,
     상기 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함하는 수술 툴.
127. 제 113항에 있어서,
     상기 복수의 세그먼트 링크의 제1 세그먼트 링크의 제1 부분의 바닥 표면(bottom surface)은 상기 복수의 세그먼트 링크의 제2 세그먼트 링크의 제1 부분의 상부 표면(upper surface)에 인접하여 상기 제1 및 제2 세그먼트 링크 각각의 중심 축에 관하여 관절 각도를 제한하는 수술 툴.
128. 제 127항에 있어서,
     관절의 상기 각도는 약 12° 내지 15°로 제한되는 수술 툴.
129. 제 113항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 각각은 상기 기능 매커니즘 및 상기 수술 툴의 작업 표면(working surface) 사이에 약 12° 내지 15°의 관절을 제공하도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
130. 제 113항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 각각은 상기 기능 매커니즘 및 상기 툴 샤프트의 작업 표면 사이에 약 12° 내지 15°의 관절을 제공하도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
131. 제 113항에 있어서,
     상기 관절 영역은 약 1/2 인치(1/2 inch) 이상 편향시키지 않으면서 1 lbF의 힘을 지지하도록 구성되고 배열된 수술 툴.
132. 제 113항에 있어서,
     상기 관절 영역은 완전히 관절 연결된 상태(a fully articulated state)에 있을 때 약 1/2 인치 이상 편향시키지 않으면서 약 1 lbF의 힘을 지지하도록 구성되고 배열된 수술 툴.
133. 제 113항에 있어서,
     상기 서포트 요소(support element)의 원위 말단은 상기 제2 세그먼트 링크에 위치하는 수술 툴.
134. 제 95항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리의 상기 관절 영역은 루멘을 포함하고 상기 제2 어셈블리의 일부는 상기 제1 어셈블리의 상기 루멘 내에 위치하는 수술 툴.
135. 제 95항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블 각각은 수술 툴 핸들(surgical tool handle)에서 끝나는 근위 말단(proximal end)을 가지고, 서로에 관한 상기 관절 세그먼트의 상기 이동은 상기 수술 툴 핸들에 의해 제어되는 수술 툴.
136. 제 1항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리는 상기 제2 어셈블리의 외부 표면에 인접하고 상기 제2 어셈블리와 공통된 연장 방향(a common direction of extension)을 따라 연장되는 수술 툴.
137. 제 1항에 있어서,
     시스(sheath), 시스의 루멘 내의 동일한 곳에 배치되는 상기 제1 어셈블리 및 상기 제2 어셈블리를 더 포함하는 수술 툴.
138. 제 1항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 제1 어셈블리의 외부 표면을 따라 연장되는 수술 툴.
139. 제 1항의 상기 수술 툴을 사용하는 의료 절차(medical procedure)를 수행하는 방법.
140. 내부 및 외부 슬리브(inner and outer sleeves)를 포함하는 관절 프로브(articulating probe); 및
     수술 툴을 포함하되,
     상기 수술 툴은,
     길다란 제1 어셈블리(elongated first assembly);
     길다란 제2 어셈블리를 포함하고,
     상기 길다란 제2 어셈블리는,
     길다란 서포트 요소(elongated support element);
     상기 서포트 요소에 관하여 이동 가능한 길다란 활성화 요소(elongated activation element); 및
     상기 활성화 요소와 결합되는 기능 메커니즘(functional mechanism)을 포함하되, 상기 기능 메커니즘의 이동은 상기 활성화 요소의 이동에 대응하는 것이고,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 힘은 상기 서포트 요소에 의해 상기 제1 어셈블리와 분리되고,
     상기 관절 프로부 및 상기 수술 툴은 독립적으로 제어 가능한 의료 절차 수행 시스템.
141. 길다란 제1 어셈블리(elongated first assembly); 및
     길다란 제2 어셈블리를 포함하되,
     상기 제2 어셈블리는,
     길다란 서포트 요소(elongated support element);
     상기 서포트 요소에 관하여 이동 가능한 길다란 활성화 요소(elongated activation element); 및
     상기 활성화 요소와 결합되는 기능 메커니즘(functional mechanism)을 포함하되, 상기 기능 메커니즘의 이동은 상기 활성화 요소의 이동에 대응하는 것이고,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 힘은 상기 서포트 요소에 의해 상기 제1 어셈블리와 분리되는 수술 툴(surgical tool).
142. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제2 어셈블리는 상기 서포트 요소와 결합된 클레비스(clevis)를 더 포함하는 수술 툴.
143. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 클레비스는 상기 서포트 요소의 원위 말단(distal end)과 결합되는 수술 툴.
144. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 클레비스의 내부 표면은 상기 서포트 요소의 외부 표면과 결합되는 수술 툴.
145. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 클레비스는 상기 서포트 요소와 결합되는 수술 툴.
146. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 본드는 접착제(adhesive)를 포함하는 수술 툴.
147. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 클레비스는 상기 서포트 요소와 용접되는 수술 툴.
148. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 클레비스와 상기 서포트 요소는 스웨깅(swaging), 스레딩(threading), 피닝(pinning), 스냅-피팅(snap-fitting), 프레스-피팅(press-fitting), 또는 함께 결합되는 것(coupling together) 중 적어도 하나에 의해 결합되는 수술 툴.
149. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소 및 상기 클레비스의 연장 방향을 따라 자유롭게 이동하는 수술 툴.
150. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 수술 툴은 상기 클레비스 및 상기 제1 어셈블리의 원위 말단 사이의 세로 간격(longitudinal clearance)을 더 포함하는 수술 툴.
151. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 세로 간격은 세로 방향으로 측정되어, 상기 힘이 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해질 때 상기 클레비스 및 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단 사이의 접촉을 방지하는 수술 툴.
152. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 세로 간격의 상기 크기(dimension)는 상기 전해진 힘의 상기 분리를 보장하는 수술 툴.
153. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 세로 간격의 상기 크기는 상기 힘이 전해질 때 상기 클레비스 및 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단 사이의 플레이(play)를 대비하는 수술 툴.
154. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 세로 간격의 상기 크기는 상기 힘이 전해질 때 감소되는 수술 툴.
155. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 세로 간격 내에 위치한 압축성 물질(compressible material)을 더 포함하는 수술 툴.
156. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 압축성 물질은 엘라스토머(elastomer), 폴리머(polymer), 러버(rubber), 폼(foam), 스폰지 물질(sponge material) 또는 그 결합 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
157. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 세로 간격 내에 위치한 압축성 요소를 더 포함하는 수술 툴.
158. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 압축성 요소는 스프링(spring), 압축성 디스크(compressible disk), 엘라스토머릭 디스크(elastomeric disk), 유압 피스톤(hydraulic piston), 뉴매틱 피스톤(pneumatic piston), 또는 그 결합 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
159. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 클레비스는 베이스(base) 및 상기 베이스로부터 연장되는 돌출부(protrusion)를 포함하는 수술 툴.
160. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 돌출부는 상기 제1 어셈블리의 원위 말단의 리세스(recess)로 연장되는 수술 툴.
161. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 리세스는 내부 말단 벽(inner end wall) 및 측벽(sidewall)을 포함하는 수술 툴.
162. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     세로 간격은 상기 돌출부 및 상기 리세스의 상기 내부 말단 벽 사이에 있는 수술 툴.
163. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 베이스는 상기 돌출부보다 넓은 수술 툴.
164. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     세로 간격은 상기 클레비스의 상기 베이스 및 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단 사이에 있는 수술 툴.
165. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 베이스의 외부 폭(outer width)은 상기 제1 어셈블리의 상기 원위 말단의 외부 폭과 동일한 수술 툴.
166. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 돌출부는 실린더형 외부 표면(cylindrical outer surface)을 가지고 상기 원위 말단은 실린더형 내부 표면(cylindrical inner surface)을 가지는 수술 툴.
167. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 돌출부의 상기 실린더형 외부 표면은 상기 원위 말단의 상기 내부 표면의 대응하는 제2 평평한 부분(corresponding second flat portion)으로 레지스터하는 적어도 하나의 제1 평평한 부분(first flat portion)을 포함하는 수술 툴.
168. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 및 제2 평평한 부분의 상기 레지스터(registration)은 상기 제1 어셈블리에 대한 상기 제2 어셈블리의 트위스팅(twisting)을 방지하는 수술 툴.
169. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 클레비스는 상기 기능 메커니즘을 제공받기 위한 하우징(housing)을 포함하는 수술 툴.
170. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 하우징에서 상기 기능 메커니즘과 결합되는 수술 툴.
171. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 하우징은 상기 기능 메커니즘의 상기 이동 동안 상기 기능 메커니즘이 상기 하우징에 관하여 확장되고 수축되는 것을 허용하기 위해 측정되는 수술 툴.
172. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제2 어셈블리의 상기 서포트 요소가 상기 제1 어셈블리에 대하여 이동 가능하도록 상기 제2 어셈블리는 상기 제1 어셈블리와 연결되는 수술 툴.
173. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 상기 서포트 요소의 연장 방향(direction of extension)을 따라 연장되는 루멘(lumen)을 포함하는 수술 툴.
174. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소의 상기 루멘 내에 슬라이딩 가능하게 위치하는 수술 툴.
175. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소의 연장 방향으로 상기 서포트 요소와 슬라이딩 가능하게 연결되는 수술 툴.
176. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 코일(coil)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
177. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 로드(rod)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
178. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 로드는 상기 서포트 요소의 연장 방향으로의 압축(compression)을 제한하고 상기 연장 방향에 관하여 측면 방향(lateral direction)으로 유연한 수술 툴.
179. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 중공관(hollow tube)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
180. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 다수의 링크의 배열을 포함하는 수술 툴.
181. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 상기 서포트 요소의 연장 방향으로 압축을 제한하고 상기 연장 방향에 관하여 측면 방향으로 유연한 수술 툴.
182. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘에 의해 야기된 로드(load)를 흡수하는 수술 툴.
183. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는, 상기 힘이 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해질 때 힘이 상기 제1 어셈블리에 가해지는 것을 방지하는 수술 툴.
184. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소에 관하여 자유롭게 이동 가능한 수술 툴.
185. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소 내에서 자유롭게 이동하는 수술 툴.
186. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 서포트 요소의 외부 표면 근처에서 자유롭게 이동하는 수술 툴.
187. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소의 이동은 상기 수술 툴의 근위 말단(proximal end)에서 핸들(handle)에 의해 유도되는 수술 툴.
188. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 와이어(wire)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
189. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 와이어는 에너지 및/또는 데이터를 전달하기 위해 구성되고 배열되는 수술 툴.
190. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 케이블(cable)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
191. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 섬유(fiber)로 구성되고 배열되는 수술 툴.
192. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 섬유는 에너지 및/또는 데이터를 전달하기 위해 구성되고 배열되는 수술 툴.
193. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 미끄러운 외부 표면 부분(lubricious outer surface portion)을 포함하는 수술 툴.
194. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 미끄러운 외부 표면 부분은 테프론ⓡ(Teflonⓡ); 흑연(graphite); 친수성 코팅(hydrophilic coating); 표면적 감소 텍스처(surface area reducing texture); 및 그 결합으로 구성된 그룹(group)으로부터 선택된 물질을 포함하는 수술 툴.
195. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 기능 메커니즘은 그라스퍼(grasper); 가위(scissor); 커터(cutter); 클로우(claw); 또는 나이프(knife) 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
196. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 기능 메커니즘은 융제재(ablator), 카우테라이저(cauterize), 약물 전달 장치(drug delivery apparatus), 방사선 소스(radiation source), 심전도검사 전극(EKG electrode), 압력 센서(pressure sensor), 블러드 센서(blood sensor), 카메라(camera), 자석(magnet), 가열 요소(heating element) 또는 극저온 요소(cryogenic element) 중 적어도 하나를 포함하는 수술 툴.
197. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 기능 메커니즘은 스프링 편향 툴(spring-biased tool)을 포함하는 수술 툴.
198. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 스프링 편향 툴은 상기 활성화 요소의 상기 이동에 대하여 힘을 가하기 위해 동작하는 수술 툴.
199. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 스프링 편향 툴은 힘을 가하기 위해 동작하여 상기 기능 메커니즘을 리셋(reset)하는 수술 툴.
200. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 스프링 편향 툴은 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘과 정반대인 힘을 가하기 위해 동작하는 수술 툴.
201. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 기능 요소는 상기 제1 어셈블리의 연장 방향에 관하여 관절 연결되도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
202. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 기능 메커니즘은 상기 활성화 요소를 상기 기능 메커니즘에 연결시키기 위해 상기 활성화 요소와 접속되는 작동 피스톤(actuating piston)을 포함하는 수술 툴.
203. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 작동 피스톤은 상기 제1 어셈블리의 원위 말단의 내부 캐비티(inner cavity) 내에 위치하는 수술 툴.
204. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 기능 요소는 상기 작동 피스톤과 결합된 제1 및 제2 작동 링크 멤버(actuation link member)를 더 포함하는 수술 툴.
205. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 및 제2 작동 링크 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴림염화비닐(polyvinyl chloride); 액정 폴리머(liquid-crystal polymer); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 수술 툴.
206. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 기능 요소는 상기 제1 및 제2 작동 링크 멤버와 상대적으로 결합된 제1 및 제2 클로우 멤버(claw member)를 더 포함하는 수술 툴.
207. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 및 제2 클로우 멤버는 금속, 플라스틱, 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer), 스테인리스 강(stainless steel), 폴림염화비닐(polyvinyl chloride); 액정 폴리머(liquid-crystal polymer); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 수술 툴.
208. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 내부 캐비티 내의 상기 작동 피스톤의 선형 이동(linear movement)은 상기 제1 및 제2 클로우 멤버를 여닫게 하는 수술 툴.
209. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리의 근위 말단에서 상기 서포트 요소의 근위 말단과 결합된 핸들을 더 포함하는 수술 툴.
210. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 핸들은 상기 수술 툴을 제어하는 수술 툴.
211. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리의 관절(articulation)을 제어하기 위해 동작하는 적어도 하나의 스티어링 케이블(steering cable)을 더 포함하되, 상기 적어도 하나의 스티어링 케이블은 상기 핸들과 결합되는 수술 툴.
212. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 하나의 스티어링 케이블의 이동을 제어하는 상기 핸들과 연결되는 볼(ball) 및 소켓 메커니즘(socket mechanism)을 더 포함하는 수술 툴.
213. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 볼 및 소켓 메커니즘의 위치를 고정하는 락킹 메커니즘(locking mechanism)을 더 포함하는 수술 툴.
214. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 락킹 메커니즘은 스레디드 너트(threaded nut) 또는 나비 나사(thumb screw)를 포함하는 수술 툴.
215. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 핸들과 결합되는 수술 툴.
216. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 핸들은 트리거(trigger)를 포함하고 상기 활성화 요소는 상기 트리거와 결합되는 수술 툴.
217. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 트리거는 스프링식(spring-loaded)인 수술 툴.
218. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 트리거의 활성화는 제1 방향으로 상기 활성화 요소를 이동시키는 수술 툴.
219. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     오퍼레이터(operator)에 의한 상기 트리거의 릴리즈(release)는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 활성화 요소를 이동시켜 차례차례 상기 트리거를 리셋시키는 수술 툴.
220. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 트리거는 상기 트리거를 향하는 방향으로 상기 활성화 요소의 상기 이동을 개시되게 하는 수술 툴.
221. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 핸들은 상기 서포트 요소가 결합되는 마운트(mount)를 포함하는 수술 툴.
222. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소는 상기 서포트 요소의 근위 말단에서 상기 마운트와 결합되는 수술 툴.
223. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 핸들은 트리거를 더 포함하고 상기 활성화 요소는 상기 마운트를 통해 상기 트리거로 연장되는 수술 툴.
224. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 핸들은 가위 핸들(scissor handles); 팜-헬드 그립(palm-held grip); 엄지/집게 손가락/중지 그립(thumb/index/middle finger grip); 피스톨 그립(pistol grip); 왕복 트리거(reciprocating trigger); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 수술 툴.
225. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 수술 툴은 상기 기능 메커니즘의 관절 연결된 위치(articulated position)을 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치(locking device)를 포함하는 수술 툴.
226. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 수술 툴은 상기 기능 메커니즘의 작동 모드(operational mode)를 고정시키기 위해 구성되고 배열된 락킹 장치를 포함하는 수술 툴.
227. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리는 상기 제2 어셈블리의 외부 표면에 인접한 수술 툴.
228. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 및 제2 어셈블리는 동일한 연장 방향으로 연장되는 수술 툴.
229. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리 및 상기 제2 어셈블리는 관절 프로브(articulating probe)의 루멘 내의 동일한 곳에 배치되는 수술 툴.
230. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제2 어셈블리의 적어도 일부는 상기 제1 어셈블리 내에 위치하는 수술 툴.
231. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소에 의해 상기 제1 어셈블리에 관하여 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 제1 어셈블리의 관절 영역(articulation region)에서 바인딩(binding)을 방지하는 수술 툴.
232. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소에 의해 상기 제1 어셈블리에 관하여 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 제1 어셈블리의 관절 영역에서 관절 세그먼트(articulation segment)의 바인딩을 방지하는 수술 툴.
233. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 수술 툴은 휴먼 인터페이스 장치(human interface device)를 통해 제어되도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
234. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 휴먼 인터페이스 장치는 햅틱 제어기(haptic controller); 조이스틱(joystick); 트랙 볼(track ball); 마우스(mouse); 전자 기계 장치(electromechanical device); 및 그 결합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 수술 툴.
235. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리는,
     툴 샤프트(tool shaft);
     복수의 관절 세그먼트를 포함하는 관절 영역; 및
     상기 툴 샤프트를 통해 상기 관절 영역으로 연장되는 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 포함하는 수술 툴.
236. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 관절 영역은 상기 수술 툴의 원위 말단에 있는 수술 툴.
237. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블은 상기 관절 세그먼트의 관절을 제어하는 수술 툴.
238. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     적어도 상기 관절 세그먼트는 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블의 스티어링 케이블은 상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널을 통해 연장되는 수술 툴.
239. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 상기 관절 세그먼트의 원주(circumference) 또는 둘레(perimeter)에서 약 120° 이격된 제1 내지 제3 관절 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
240. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 상기 관절 세그먼트의 원주(circumference) 또는 둘레(perimeter)에서 약 90° 이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
241. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 하나의 관절 케이블 채널은 상기 제1 어셈블리의 중심 축(center axis)에 관하여 공통 라디얼 패스(common radial path)를 따라 서로 약 90° 이격된 제1 내지 제4 관절 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
242. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블은 상기 관절 영역의 관절 위치를 고정시키기 위해 동작하는 수술 툴.
243. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 스티어링 케이블을 고정된 위치(locked position)에 유지하는 락킹 매커니즘(locking mechanism)을 더 포함하는 수술 툴.
244. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘은 상기 서포트 요소에 의해 상기 관절 영역으로부터 분리되는 수술 툴.
245. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘은 상기 관절 영역의 방향(orientation)으로부터 독립적인 수술 툴.
246. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘은 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블에 가해진 힘으로부터 독립적인 수술 툴.
247. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 관절 영역으로부터 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블의 바인딩을 방지하는 수술 툴.
248. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 관절 영역으로부터 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 이웃 관절 세그먼트(neighboring articulation segment)의 의도하지 않은 락킹(inadvertent locking)을 방지하는 수술 툴.
249. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 관절 영역으로부터 상기 활성화 요소의 상기 이동에 의해 전해지는 상기 힘의 상기 분리는 상기 활성화 요소의 이동에 응하여 상기 관절 영역의 이동을 방지하는 수술 툴.
250. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 툴 샤프트는 상기 활성화 요소 및 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 제공받기 위해 루멘 가이딩 멤버(lumen guiding member)를 포함하는 수술 툴.
251. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 루멘 가이딩 멤버는 멀티-루멘 스티프닝 로드(multi-lumen stiffening rod)를 포함하는 수술 툴.
252. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 멀티-루멘 스티프닝 로드는 상기 활성화 요소를 제공받기 위한 제1 케이블 채널(first cable channel) 및 상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블을 제공받기 위한 복수의 제2 케이블 채널을 포함하는 수술 툴.
253. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 툴 샤프트의 상기 관절 영역은 적어도 두 개의 세그먼트 링크를 포함하는 수술 툴.
254. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제1 세그먼트 링크는 상기 툴 샤프트의 제1 샤프트 부분(first shaft portion)과 결합되고 상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 중 제2 세그먼트 링크는 상기 기능 메커니즘과 연결되는 수술 툴.
255. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 툴 샤프트의 상기 관절 영역은 상기 제1 세그먼트 링크 및 상기 제2 세그먼트 링크 사이에 결합된 하나 이상의 제3 세그먼트 링크를 더 포함하는 수술 툴.
256. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크는 제1 부분(first portion) 및 제2 부분(second portion)을 가지는 바디(body)를 포함하되, 상기 제2 부분은 반구형 바디 부분(semi-spherical body portion)을 포함하는 수술 툴.
257. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 상기 제2 부분은 볼록한 바디 부분(convex body portion)을 포함하는 수술 툴.
258. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반구형 바디 부분인 수술 툴.
259. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반타원형 바디 부분(semi-ellipsoidal body portion)인 수술 툴.
260. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 부분은 실린더형 바디 부분(cylindrical body portion)을 포함하는 수술 툴.
261. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 상기 제1 샤프트 부분의 반구형 캐비티 부분(semi-spherical cavity portion)과 결합하는 수술 툴.
262. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 세그먼트 링크의 반구형 바디 부분은 상기 제1 샤프트 부분의 오목한 캐비티 부분(concave cavity portion)과 결합하는 수술 툴.
263. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제2 세그먼트 링크는 제1 부분 및 제2 부분을 가지는 바디를 포함하되, 상기 제2 부분은 볼록한 바디 부분을 포함하는 수술 툴.
264. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반구형 바디 부분인 수술 툴.
265. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 볼록한 바디 부분은 반타원형 바디 부분인 수술 툴.
266. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 부분은 실린더형 바디 부분을 포함하는 수술 툴.
267. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 복수의 세그먼트 링크의 제1 세그먼트 링크의 제1 부분의 바닥 표면(bottom surface)은 상기 복수의 세그먼트 링크의 제2 세그먼트 링크의 제1 부분의 상부 표면(upper surface)에 인접하여 상기 제1 및 제2 세그먼트 링크 각각의 중심 축에 관하여 관절 각도를 제한하는 수술 툴.
268. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     관절의 상기 각도는 약 12° 내지 15°로 제한되는 수술 툴.
269. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 각각은 상기 기능 매커니즘 및 상기 수술 툴의 작업 표면(working surface) 사이에 약 12° 내지 15°의 관절을 제공하도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
270. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 세그먼트 링크 각각은 상기 기능 매커니즘 및 상기 툴 샤프트의 작업 표면 사이에 약 12° 내지 15°의 관절을 제공하도록 구성되고 배열되는 수술 툴.
271. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 관절 영역은 약 1/2 인치(1/2 inch) 이상 편향시키지 않으면서 1 lbF의 힘을 지지하도록 구성되고 배열된 수술 툴.
272. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 관절 영역은 완전히 관절 연결된 상태(a fully articulated state)에 있을 때 약 1/2 인치 이상 편향시키지 않으면서 약 1 lbF의 힘을 지지하도록 구성되고 배열된 수술 툴.
273. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 서포트 요소(support element)의 원위 말단은 상기 제2 세그먼트 링크에 위치하는 수술 툴.
274. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리의 상기 관절 영역은 루멘을 포함하고 상기 제2 어셈블리의 일부는 상기 제1 어셈블리의 상기 루멘 내에 위치하는 수술 툴.
275. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 적어도 두 개의 스티어링 케이블 각각은 수술 툴 핸들(surgical tool handle)에서 끝나는 근위 말단(proximal end)을 가지고, 서로에 관한 상기 관절 세그먼트의 상기 이동은 상기 수술 툴 핸들에 의해 제어되는 수술 툴.
276. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 제1 어셈블리는 상기 제2 어셈블리의 외부 표면에 인접하고 상기 제2 어셈블리와 공통된 연장 방향(a common direction of extension)을 따라 연장되는 수술 툴.
277. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     시스(sheath), 시스의 루멘 내의 동일한 곳에 배치되는 상기 제1 어셈블리 및 상기 제2 어셈블리를 더 포함하는 수술 툴.
278. 이전 청구항 중 하나 이상의 청구항에 있어서,
     상기 활성화 요소는 상기 제1 어셈블리의 외부 표면을 따라 연장되는 수술 툴.
279. 상기 도면에 관하여 설명된 시스템.
280. 상기 도면에 관하여 설명된 관절 프로브.
281. 상기 도면에 관하여 설명된 수술 툴.
282. 상기 도면에 관하여 설명된 제어기(controller).
283. 상기 도면에 관하여 설명된 로봇 시스템(robotic system)을 제어하는 방법.
284. 상기 도면에 관하여 설명된 휴먼 인터페이스 장치.
285. 상기 도면에 관하여 설명된 의료 절차 수행 방법.
     

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