KR20160023730A

KR20160023730A - 로봇 수술 스테이션

Info

Publication number: KR20160023730A
Application number: KR1020157037204A
Authority: KR
Inventors: 피에르 지우리아노띠; 알뚜로 비또리; 안드레아스 보글러
Original assignee: 더 보오드 오브 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 일리노이즈
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2016-03-03
Also published as: IL243079B; CA2915245A1; AU2014277975B2; CN105392439B; WO2014201340A1; US10368949B2; CA2915245C; US20160135905A1; EP3007638A1; RU2657958C2; AU2014277975A1; ES2684601T3; EP3007638B1; RU2015155834A; KR102222712B1; CN105392439A; PT3007638T; EP3007638A4

Abstract

로봇 수술 스테이션이 개시된다. 로봇 수술 스테이션은 지면에 고정되도록 구성되는 베이스, 환자 베드 및 다수의 로봇 암들이 각각 제 1 및 제 2 마운트들에 결속되는 링-형 구조 및 환자에게 외과수술을 수행하기 위해 외과의에 의해 사용될 수 있는 원격 제어 유닛을 가진다.

Description

로봇 수술 스테이션{ROBOTIC SURGICAL STATION}

본 출원은 2103년 6월 13일에 출원된 미국 가출원 61/834,504호의 우선권을 주장하며, 이는 전체로서 여기에 참조로서 통합된다.

본 개시사항은 일반적으로 수술용 로봇들, 특히 로봇 수술 스테이션에 관련된다.

수술실들은 현재 19세기 로봇-이전 환경에 기초하여 주로 조직되어 있다. 복강경(laparoscopy) 수술의 도입 및 이에 따른 로봇공학의 조합을 통해, 수술 및 수술 실 구조의 새로운 시대가 도입되고 있다.

예를 들어, Intuitive Surgical, Inc.에 의해 개발된 "da Vinci" 로봇 수술 시스템과 같은 수술 로봇들이 존재한다. "da Vinci" 로봇 수술 시스템은 수술 장비들이 연결된 엔드 이펙터들 및 다수의 로봇 암들이 제공되는 수술 로봇을 포함한다. 로봇은 수술 테이블 옆에 위치하고, 외과의가 로봇 암들 및 수술 장비들을 선택적으로 구동하도록 하는 특수 핸들들 및 페달들을 포함하는 제어 스테이션에 의해 외과의에 의해 원격으로 제어된다.

다른 로봇 수술 시스템들이 공지되어 있다. 예를 들어, US 2013/0178870은 환자 및 로봇 수술 조종간을 지원하는 로봇 수술 시스템을 개시한다. 로봇 수술 시스템은 베이스, 제 1 끝단에서 베이스와 연결되고, 대향하는 제 2 끝단으로 수직 상방으로 연장되는 기둥 및 기둥의 제 2 끝단에 연결된 부속 구조를 포함한다. 환자 테이블은 부속 구조에 연결된다. 로봇 지지 암은 부속 구조에 연결된 제 1 끝단을 가진다. 로봇 지지 암은 제 1 끝단 으로부터 제 2 끝단으로 수직 상방으로 연장된다. 로봇 지지 암은 환자 테이블 위로 수평으로 추가적으로 연장되어, 환자 테이블에 의해 지지되는 환자를 향해 로봇 지지 암으로부터 일반적으로 하방으로 연장되는 로봇 수술 조종간을 지지하고, 환자의 바람직한 수술 부위 근처로 로봇 수술 조종간의 엔드 이펙터를 배치할 수 있다.

환자 테이블은 지상으로 상대적으로 기울어져, 중력에 의해 환자의 내부 장기가 특정 수술 절차에 적합할 수 있는 위치들에 도달되도록 할 수 있다.

US 2013/085510은 로봇 암들 및 환자 테이블이 기둥에 결속되고 베이스에 장치된 유사한 로봇 수술 시스템을 개시한다. 환자 테이블은 로봇 및 연관된 제어기에 동작가능하게 연결된다. 환자의 위치는 따라서, 로봇을 이용하여 원격으로 제어될 수 있으며, 제어기는 수술실에 대한 그리고 로봇의 다양한 구성요소들에 대한 환자의 위치 및 방향을 인지할 수 있다. 이러한 시스템들은 따라서, 환자 및 수술 로봇의 하나 이상의 엔드 이펙터들 사이에 대한 고정된 기준 프레임을 유지하여, 환자의 움직임으로 인해 시스템을 재조정할 필요를 없앨 수 있다.

로봇 수술 시스템의 유효성에도 불구하고, 수술실 환경의 품질을 개선하기 위한 증가하는 수요가 여전히 존재하고, 특히 로봇 암들 및 수술 테이블이 단일한 통합된 수술 스테이션을 구성하는 개선되고 발전된 로봇 수술 시스템에 대한 수요가 존재하며, 이는 본 명세서의 실시예에 따른 목적이다.

본 명세서는 지면(ground)에 고정되도록 구성되는 베이스와, 환자 베드 및 다수의 로봇 암들이 제 1 및 제 2 마운트들에 각각 결속(restrain)되는 링-형 구조 및 환자에 대한 외과수술을 수행하기 위해 외과의에 의해 사용될 수 있는 원격 제어 유닛에 관련된다. 링-형 구조는 지면에 대해 수평이고, 링-형 구조의 중앙을 통과하는 회전 축으로 베이스에 대해 상대적으로 회전가능하다.

로봇 수술 스테이션은 또한 상기 지면에 수평하고 그리고 상기 롤 축에 수직하도록 구성되는 피치(pitch) 축으로 상기 베이스에 대해 회전가능할 수 있다.

링-형 구조의 제 1 및 제 2 마운트들은 신축성(telescopic) 구조를 갖을 수 있으며, 따라서, 환자의 베드 및 로봇 암들의 상호 위치를 조정하도록 할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 로봇 암들은 상이한 위치들에서 링-형 구조 상에 조립되어 외과의가 특정한 외과수술의 요구에 기반하여 로봇 암들을 배치하도록 할 수 있다. 이를 위해, 링-형 구조의 제 2 마운트는 전기 배선들 및 케이블들이 배열되고 다수의 로봇 암들 각각의 기계적 그리고 전기적 조립을 허용하도록 구성되는 다수의 소켓들에 병렬로 연결되는 공동 구조를 가지는 환형 프레임을 포함한다.

미리 결정된 수의 암들을 가지는 공지의 로봇 수술 시스템들과는 다르게, 본 명세서의 일 실시예에 따른 로봇 수술 스테이션의 환형 프레임에 부착되는 로봇 암들의 수는 수술의 특정 필요에 따라 가변적(즉, "오픈 플랫폼")일 수 있다. 따라서, 수술 스테이션의 상이하고 최적화된 셋업들이 예를 들어, 전립선 수술, 폐 수술 등과 같은 목적을 위해 달성될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 마운트들은 상기 지면에 수직하고 상기 롤 및 피치 축과 수직하도록 구성되는 요(yaw) 축으로 회전가능하고, 이로 인해 환자의 베드 및/또는 암들이, 예를 들어, 수술을 위한 환자의 준비 또는 로봇 암들 및 관련된 수술 도구들의 셋업을 쉽게 하기 위해, 링-형 구조에 상대적으로 회전할 수 있도록 한다.

본 명세서의 추가적인 실시예에 따라, 환자의 베드는 제 1 마운트에 제거가능하게 탑재되도록 구성된다. 환자는 따라서 수술 베드에 배치될 수 있으며, 수술실에 들어가기 전에 수술을 위해 준비될 수 있으며, 수술 베드가 수술 스테이션에 연결된다. 또한, 환자의 베드를 제거하는 것은 그/그녀를 다른 베드로 옮기지 않고도 환자를 그/그녀의 병원 방으로 안락하게 돌려보낼 수 있도록 한다.

본 명세서에 따른 로봇 수술 스테이션의 추가적인 이점들 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여, 이들의 실시예들의 이하의 세부 내용들 및 비-제한적인 설명들로부터 당업자에게 명확해질 것이다.

도 1은 본 명세서에 따른 로봇 수술 스테이션의 실시예의 사시도이다.
도 2 내지 4는 도 1의 로봇 수술 스테이션의 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도 5는 링-형 구조가 환자 베드에 대해 지면에 실질적으로 수평인 기본 위치에 있는 로봇 수술 스테이션의 정면도이다.
도 6은 링-형 구조가 반시계 방향으로 90°회전한 로봇 수술 스테이션의 정면도이다.
도 7 및 8은 각각 링-형 구조를 지지하는 직립부들 중 하나의 아치형 부재의 조립 및 분해도이다.
도 9 및 10은 각각 링-형 구조를 지지하는 직립부들 중 하나의 조립 및 분해도이다.
도 11 및 12는 피치 축으로의 링-형 구조의 시계방향 또는 반시계방향 회전을 개략적으로 보여준다.
도 13은 제 1 마운트가 조립되는 링-형 구조의 부분을 보여주는 상세도이다.
도 14는 제 2 마운트가 조립되는 링-형 구조의 부분을 보여주는 상세도이다.
도 15는 제 2 마운트 및 링-형 구조를 통해 라우팅되고 거기에 고정되는 케이블을 보여주는 단면도이다.
도 16은 아치형 부재들 중 하나 및 링-형 구조의 직립부들을 통해 라우팅되는 케이블을 보여주는 단면도이다.
도 17은 환자의 베드 및 각각의 마운트 그리고 이들의 맞물림 수단을 보여주는 분해 사시도이다.
도 18 및 19는 각각 로봇 수술 스테이션의 베드에 연관된 진공 시스템을 개략적으로 보여주는 평면도 및 단면도이다.

본 명세서의 로봇 수술 스테이션은 지면에 고정되도록 구성되는 베이스(100), 환자 침대(700) 및 다수의 로봇 암들(600)이 결속되고 동작가능하게 연결되는 링-형 구조(300)를 포함한다. 로봇 수술 스테이션은 환자에게 외과수술을 수행하기 위해 외과의에 의해 사용될 수 있는 원격 제어 유닛(800)을 더 포함한다.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예의 로봇 수술 스테이션의 베이스(100)는 지면에서 수직으로 연장되는 한 쌍의 직립부들(100A 및 100B)을 포함한다. 각각의 직립부(100A, 100B)는 그들로부터 상호 교차하는 방향으로 돌출되는 아치형 부재(200A, 200B)를 포함한다. 직립부들(100A 및 100B)은 아치형 부재들(200A, 200B)이 서로 바라보도록 배열된다. 아치형 부재들(200A, 200B)은 링-형 구조(300)가 슬라이딩 가능하게 끼워지는 공동(空洞) 바디들이다. 링-형 구조(300)는 환자 베드(700)를 지지하도록 구성되는 제 1 마운트(400) 및 원격 제어 유닛(800)으로부터 외과의에 의해 제어될 수 있는 다수의 로봇 암들(600)의 조립을 위해 구성되는 프레임(506)을 지지하는 제 2 마운트를 제공한다. 제 1 및 제 2 마운트들(400, 500)은 링-형 구조(300)의 지름을 따라 서로 대향하도록 배치된다.

도 1 내지 4 에서, 제 1 및 제 2 마운트들(400, 500)이 수직 방향, 즉 지면에 대해 그들의 축이 실질적으로 수직인 방향으로 정렬된 것으로 도시되었다. 이는 로봇 수술 스테이션의 기본 구성이며, 여기서 환자 베드(700)는 실질적으로 지면에 평행이다.

본 명세서의 일 실시예에 따라, 링-형 구조(300)는 지면에 평행하고 링-형 구조의 중앙을 따라 통과하는 롤 축(R)으로 베이스(100)에 대해 회전가능하다. 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 링-형 구조(300)는 예를 들어, 롤 축(R)으로 90°시계방향 또는 반시계방향만큼 회전할 수 있으며, 이에 따라 환자의 베드(700)를 수술 테이블의 전통적인 휴면(resting) 위치에 대응하는, 지면으로부터 실질적으로 평행한 제 1 위치로부터, 수술 기구들의 더 나은 조작을 위한 공간을 형성하기 위해 환자의 내부 장기를 이동시키기 위해 중력을 활용하는 복강경 수술에서 주로 사용되는, 지면에 실질적으로 수직인 위치로 이동시킬 수 있다.

로봇 수술 스테이션의 전술한 구성으로 인해, 링-형 구조(300)의 회전이 제 1 마운트(400)에 조립된 환자 베드(700) 및 제 2 마운트(500)에 결속된 로봇 암들(600)의 회전을 동시에 결정한다. 다시 말해서, 로봇 암들(600)은 환자의 베드(700)에 기계적으로 동기화되어 움직일 수 있는데, 이는 이들이 동일한 링-형 지지 구조(300)에 탑재(mount)되기 때문이다. 환자의 베드가 지면에 대해 이동하면, 환자의 베드를 자동으로 따라가도록 로봇 암들이 구성되는 수술 테이블을 결합한 기존의 로봇 수술 스테이션들과는 상이하게, 본 명세서의 일 실시예에 따른 로봇 수술 스테이션에서는, 환자의 베드 및 로봇 암들이 동시에 이동하여 따라서 전체 외과수술 동안에도 이들의 초기 상호 위치를 유지할 수 있다.

기존의 로봇 수술 시스템들에 대한 이러한 구성의 이점은 베드 및 로봇 암들의 동기화가 전체 수술 시스템의 설계에 의해 고유하게 결정된다는 것이다. 이동되는 구성요소들, 즉, 베드 및 로봇 암들의 고장 및 환자에게 위험할 수 있는 수술 절차 동안의 방해/혼란을 유발할 수 있는 무선 연결들에 대한 수요가 존재하지 않는다. 본 명세서의 일 실시예에 따라, 링-형 구조(300)의 회전은 아치형 부재들(200A, 200B)에 하우징된 모터구동가능한 롤러들에 의해 획득될 수 있다.

도 7 및 8은 각각 아치형 부재(200A)의 조립 및 분해도를 보여준다. 롤러들은 참조 번호(226)으로 표시되며, 각각의 기어 모터들은 참조 번호(224)로 표시된다. 도시된 실시예에서 4 개의 롤러들(226) 및 4 개의 각각의 기어 모터들(224)이 도시되었으나, 상이한 수의 롤러들 및 모터들이 또한 사용될 수 있다.

도 7 및 8과 관련하여, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 아치형 부재(200A)는 한 쌍의 하프 셸(shell)을 가지는 외부 케이스를 포함한다. 외부 케이스는 상부 및 하부 커버들(206A, 206B)을 또한 포함한다.

아치형 부재(200A)는 외부 케이스 내에 배치되는 내부 케이스(204)를 더 포함한다. 롤러들(226) 및 이들의 모터들(224)은 내부 케이스(204) 상에서 조립된다. 외부 케이스는 하프 셸들(202A, 202B)에 형성되는 환형 개구를 포함하고, 여기에 풀리(pulley, 214), 연관된 모터(212) 및 베어링들(218A, 218B)이 맞춰진다. 이러한 구성요소들은 하기에 설명될 바와 같이 이들의 직립부(100A)에 아치형 부재(200A)를 회전가능하게 결속하도록 허용한다. 아치형 부재(200B)는 아치형 부재(200A)와 동일한 구성요소들을 포함한다.

본 명세서의 바람직한 실시예에 따라, 링-형 구조(300)는 지면에 평행하고 롤 축(R)에 수직하는 피치 축(P)으로 또한 회전가능하다. 이를 위해, 아치형 부재들(200A, 200B)은 베이스(100)의 직립부들(100A 및 100B)에 회전가능하게 결속되고, 톱니형 벨트(toothed belts)에 의해 직립부들(100A, 100B)에 하우징된 각각의 모터들에 동작가능하게 연결된다.

도 9 및 10은 각각 직립부(100A)의 조립 및 분해도를 보여준다. 직립부(100A)는 구조적 지지부(102) 및 예를 들어, 전면 및 후면 덮개(104, 106)로 이루어진, 보호용 케이싱을 포함한다. 케이싱은 직립부(100A)의 바닥에 배열되고, 예를 들어, 나사들(114)에 의해 지면에 결속되도록 구성되는 베이스 부재(112)를 또한 포함한다. 케이싱은 또한 예를 들어, 후면 덮개(106)에 제거가능하게 연결되는 검사 덮개들(108 및 110)을 포함할 수 있다. 기어 모터(120)는 구조적 지지부(102)의 기초(basis)에 배열된다. 모터는 도 7 및 8에 도시된 아치형 부재(200A)의 풀리(215)에 연결되도록 구성되는 톱니형 벨트(116)를 구동하는 풀리(118)를 포함한다. 구조적 지지부(102)는 상부 위치에 형성되는 아치형 부재(200A)의 풀리(214)를 수용하기에 적합한 마운팅(124)을 포함한다. 직립부(100B)는 직립부(100A)와 동일한 구성요소들을 포함한다.

도 11 및 12는 링-형 구조(300)가 예를 들어, 피치 축(P)으로의 90°시계방향 또는 반시계방향만큼 회전할 수 있는지를 개략적으로 보여준다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 로봇 수술 스테이션의 구성 덕분에, 환자의 베드(700) 및 로봇 암들(600)은 두 개의 수평 축들, 즉 롤 축(R) 및 피치 축(P)로 동시에 회전하면서 초기 위치 셋업을 유지할 수 있다. 이는 외과의가 환자를 지면에 대하여 두 개의 회전 자유도에 따라 움직일 수 있도록 한다.

본 명세서의 일 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 마운트들(400, 500)이 바람직하게는 신축성 구조를 가져서, 특히 초기 셋업 상태 동안 환자의 베드(700) 및 로봇 암들(600) 사이의 상대 거리를 조정하도록 할 수 있다.

도 13은 제 1 마운트(400)가 조립되는 링-형 구조(300)의 부분을 보여주는 상세도이다. 간략화를 위해 환자의 베드는 도 13에서 도시되지 않는다.

제 1 마운트(400)는 외부 실린더(402)및 외부 실린더(402)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 내부 실린더(404)를 포함하는 신축성 구조를 가진다. 내부 실린더(404)의 자유단에는 환자의 베드(700)가 조립되는 플랜지(406)를 포함한다.

전술한 제 1 마운트(400)는 수력 선형 액추에이터 또는 전기기계적인 선형 액추에이터로서 구성될 수 있으며, 후자는 예를 들어 외부 실린더(402) 내부에 형성된 스레드 프로파일에 맞물리는(engage) 기어 모터를 포함한다.

도 14는 제 2 마운트(500)가 조립되는 링-형 구조(300)의 부분을 보여주는 상세도이다. 간략화를 위해 단 하나의 로봇 암(600)이 도 15에서 도시되었다.

제 2 마운트(500)는 외부 실린더(502)및 외부 실린더(502)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 내부 실린더(504)를 포함하는 신축성 구조를 가진다. 내부 실린더(504)의 자유단은 로봇 암들(600)의 조립을 가능하게 하는 환형 프레임(506)을 포함한다. 환형 프레임(506)은 방사형 부재들(508)에 의해 내부 실린더에 결속된다.

제 1 신축성 마운트(400)와 유사하게, 전술한 제 2 신축성 마운트(500) 또한 수력 선형 액추에이터 또는 전기기계적인 선형 액추에이터로서 구성될 수 있으며, 후자는 예를 들어 외부 실린더(502) 내부에 형성된 스레드 프로파일에 맞물리는(engage) 기어 모터를 포함한다.

본 명세서의 바람직한 실시예에 따라, 환형 프레임(506)은 상이한 동작 위치에서 로봇 암들(600)의 조립을 허용하도록 구성된다. 이러한 구성은 이점이 있는데, 이는 특정한 외과수술의 프레임에서 외과의의 필요에 기초하여 로봇 암들(600)을 조립하도록 하기 때문이다. 이를 위해, 환형 프레임(506)은 내주면을 따라 전기적 배선들 및 케이블들(506A)이 배열되고 로봇 암들(600)의 전기적인 조립을 허용하도록 구성되는 다수의 소켓들(506B)에 병렬로 연결되는 공동 구조로서 구성된다. 도시되는 바와 같이, 암들(600)은 예를 들어, 각각의 클램프들(600A)에 의해 환형 프레임(506)에 물려서 끼워지거나(snap fitted) 암들(600)의 전기적 플러그들(600B)이 각각의 소켓들(506B)에 끼워질 수 있다. 따라서, 암들(600)의 기계적 그리고 전기적 연결이 간단하고, 빠르고 그리고 효율적인 방법으로 달성될 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 전기적 배선들은 링-형 구조(300)에 형성된 제 1 채널(310) 및 제 2 마운트(500)에 동축으로 형성된 제 2 채널(510)을 통해 환형 프레임에 도달한다. 전기적 배선들 및 케이블들(506A)은 바람직하게는 제 1 및 제 2 채널들(310, 510)에 하우징된 케이블 체인(512)에 의해 가이드될 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 케이블 체인(512)은 링-형 구조(300)의 채널(310)을 통해 이어지고, 아치형 부재들(200A, 200B)들 중 하나, 예를 들어, 풀리(214)에 동축인, 예를 들어, 아치형 부재(200A)를 통해 이로부터 빠져나오며, 케이싱 후면 덮개(106)를 따라, 관련된 직립부(100A)를 따라 추가적으로 가이드된다.

본 명세서의 일 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 마운트들(400, 500)은 지면에 수직이고 롤 및 피치 축에 수직인 요우 축(Y)으로 회전가능하다. 이러한 특징 덕분에, 수술 스테이션은 3개의 회전 자유도, 즉, 롤, 피치 및 요우 축으로 회전을 가질 수 있다.

이를 위해, 기어 모터가 예를 들어, 각각의 마운트(400, 500)의 내부 실린더(404, 504) 내부에 배치될 수 있으며, 관련된 랙이 플랜지(406)의 내주면 그리고 환형 프레임(506)의 부속 부재(514)에 형성될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 이 특징은 환자의 베드(700) 및 로봇 암들(600)이 외과의 스태프의 특정 필요에 따라 지면에 평행한 링-형 구조(300)에 상대적으로 회전하는 것을 허용한다. 따라서, 환자의 베드(700) 및/또는 로봇 암들(600)의 최적화된 포지셔닝이 달성될 수 있다.

요우 축(Y)으로의 환자의 베드(700) 및 로봇 암들(600)의 회전은 수술 스테이션의 다른 움직임과 유사하게 동시적일 수 있으며, 따라서 상호 위치 셋업을 유지하도록 할 수 있다. 환자의 베드(700) 및 로봇 암들(600)의 요우 축(Y)으로의 회전은 또한, 예를 들어, 환자를 수술을 위해 준비하거나, 수술 스테이션으로부터 병원 베드로 병원 방으로의 이송을 위해 그/그녀를 이동시키기 위해 동시적이 아닐 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따라, 환자의 베드는 바람직하게는 제 1 마운트(400)에 제거가능하게 탑재되도록 구성될 수 있다.

이를 위해, 환자의 베드(700)는 환자를 수용하도록 의도되는 표면(700A)의 반대 표면에 배치되고, 제 1 마운트(400)의 자유단에 형성되는, 플랜지(406)에 제공되는 대응하는 맞물림 수단에 제거가능하게 끼워지도록 구성되는 맞물림 수단이 제공되는 플랜지(702)를 포함한다.

이제 도 17을 참조하면, 맞물림 수단들은 예를 들어, 제 1 마운트(400)의 플랜지(406)에 형성되는 각각의 슬롯들(408)에 맞물리는 환자의 베드 플랜지(702)상에 제공되는 버섯-형태의 포스트들(704)일 수 있다.

환자의 베드에는 바람직하게는 환자에게 마취 가스, 산소 등을 제공하도록 구성되는 생명 지원 유닛이 제공될 수 있다. 가스들은 제 1 마운트(440)에 동축으로 그리고 링-형 구조(300)를 따라 배열되는 각각의 공급 덕트들을 통해 생명 지원 유닛에 공급될 수 있다. 덕트들은 직립부(100A, 100B) 중 하나를 통해 링-형 구조(300)를 빠져나올 수 있다. 공급 덕트들을 환자에게 제공되는 각각의 파이프들로 연결하도록 하는 밸브들(410)은 도 17에 도시된 바와 같이, 제 1 마운트(400)의 플랜지(406)에 제공될 수 있다. 대응하는 밸브 커넥터들(710)은 베드(700)의 플랜지(702)에 제공된다.

환자의 베드(700)는 바람직하게는 또한 환자의 바이탈 사인을 모니터링하도록 허용하는 장비들이 제공될 수 있다. 전기적 배선들 및 케이블들이 제 1 마운트(400)에 동축으로 그리고 링-형 구조(300)를 따라 배열될 수 있다. 덕트들은 직립부(100A, 100B) 중 하나를 통해 링-형 구조(300)를 빠져나올 수 있다. 전기적 커넥터들(412)은 밸브들 옆의 플랜지(406)에 배열될 수 있다. 대응하는 전기적 커넥터들(712)이 베드(700)의 플랜지(702)에 제공된다.

본 명세서의 바람직한 실시예에 따라, 환자의 배드는 수행되어야 하는 외과수술에 의해 요구되는 가장 적절한 위치로 환자를 배치하도록 허용하는 개별적으로 이동가능한 부분들로 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 베드(700)는 예를 들어, 베드 프레임에 평행한 수평 축들 및 이들에 직각인 수직 축들로 베드 프레임에 대해 피봇운동할 수 있는 개별적으로 이동가능한 팔 및 다리 부분들을 포함한다.

베드(700)는 바람직하게는 이러한 부분들을 선택적으로 이동하도록 허용하는 통합된 액추에이터들이 제공될 수 있다. 이러한 액추에이터들은 예를 들어, 수력 또는 전기 기계적인 액추에이터들일 수 있다. 이러한 액추에이터들을 구동하는데 필요한 전기적 배선들 및 케이블들은 제 1 마운트(400)에 동축으로 그리고 링-형 구조(300)를 따라 배열될 수 있다. 배선들 및 케이블들은 직립부들(100A, 100B) 중 하나를 통해 링-형 구조(300)를 빠져나올 수 있다.

본 명세서의 추가적인 실시예에 따라, 수술 스테이션은 환자의 베드에 연관되고 전통적인 스트랩이나 결속수단에 의지하지 않고도 환자를 결속할수 있도록 하는 진공 시스템이 제공될 수 있다.

도 18 및 19를 참조하면, 다수의 개구들(720)이 환자를 수용하도록 의도되는 베드(700)의 표면(700A) 상에 형성되고 그리고 각각의 캐비티들(722)이 개구들(720) 아래에 배열된다. 캐비티들(722)은 베드 구조에 형성되고 개구들(720)을 통해 공기를 흡입하도록 하는 흡입 덕트들(724)의 네트워크에 각각 연결된다.

흡입 덕트들(724)은 예를 들어, 베드(700)의 일 면을 따라 배열되는 공통 흡입 포트(726)에 연결되고, 이는 차례로 수술 방에 제공되는 원격 흡입 유닛에 연결될 수 있다.

원격 흡입 유닛을 운영함으로서, 표면(700A)에 평편하게 누워있는 환자는 전통적인 스트랩 및 결속수단에 의지하지 않고 공기를 흡입함으로써 이들에 결속될 수 있다.

환자가 전체 베드 표면(700A)을 가리지 않고, 모든 환자가 다른 크기를 가지고 있다는 사실 때문에, 진공 시스템은 바람직하게는 환자에 의해 실제로 가려지는 표면(700A)의 부분들에서만 활동하도록 구성된다. 이를 위해, 선택적으로 동작가능한 닫음(closing) 수단이 각각의 개구(720)에 제공된다. 도 19의 단면에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 플러그(728)는 각각의 개구들(720) 아래에 배열된 모든 캐비티들(722) 에 끼워진다. 플러그들(728)은 각각의 캐비티들(722)에 하우징되며, 이들을 닫기 위해 탄성 수단(730)에 의해 각각의 개구들(720)로 밀려진다. 도시된 실시예에서, 이러한 수단들은 예를 들어, 탄력성 있는 중합체 소재로 만들어진 돔-형상의 스프링으로서 형성된다. 스프링은 바람직하게는 개구들(720), 캐비티들(722) 및 진공 시스템의 흡입 덕트들(724)이 형성되는 베드 표면(700A)을 형성하는 층에 통합적으로 형성될 수 있다.

전술한 구성 덕분에 베드(700)의 표면(700A)에 환자가 없으면, 모든 개구들(720)이 닫힌다. 환자가 표면(700A)에 배치되면, 다수의 플러그들(728)이 환자의 무게 아래서 눌려져서, 다수의 개구들(720), 관련된 캐비티들(722) 및 흡입 덕트들(724) 각각이 열리고 이를 통해 공기가 흡입될 수 있다. 따라서, 이렇게 구성된 진공 시스템의 활성 부분이 표면(700A)에 누워있는 환자에 의해 직접적이고 정확하게 결정될 수 있다.

도시된 실시예에서, 베드 표면(700A)이 다층 구조를 지니고 흡입 시스템이 이들의 상위 층(758)에 형성된다. 베드 표면(700A)은 또한, 상위 층(758)을 지지하는 지지 층(756)을 포함한다.

전술한 상세한 설명이 단순히 설명을 위한 것이며, 오직 첨부된 청구항들 및 이들의 균등범위에 의해서만 정의되는 본 명세서의 실시예의 범위를 한정하기 위한 것이 아님을 이해할 것이다. 개시된 실시예들의 다양한 변경들 및 수정들이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

로봇 수술 스테이션으로서,
i) 지면에 고정되도록 구성된 베이스;
ii) 환자 베드 및 다수의 로봇 암들이 각각 제 1 및 제 2 마운트들에서 결속되는 링-형 구조; 및
iii) 환자에게 외과수술을 수행하기 위해 외과의에 의해 사용될 수 있는 원격 제어 유닛을 포함하고,
여기서, 상기 링-형 구조는 상기 지면에 평행하고 상기 링-형 구조의 중앙을 통과하도록 구성되는 롤 축으로 상기 베이스에 대해 회전가능한,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스는 상기 지면에 수직으로 연장되도록 구성되는 한 쌍의 수직 직립부(upright)들을 포함하고, 각각의 직립부는 상호 교차하는 방향으로 돌출되는 아치형 부재를 포함하고,
여기서 상기 직립부들은 상기 아치형 부재들이 서로 마주보도록 배열되고, 상기 아치형 부재들은 링-형 구조가 끼워지는 공동(空洞, hollow) 몸체인,
로봇 수술 스테이션.
제 2 항에 있어서,
상기 아치형 부재들에 하우징된 모터구동되는(motorized) 롤러들을 더 포함하고, 상기 모터구동되는 롤러들은 상기 링-형 구조가 회전하도록 상기 링-형 구조에 접촉하는,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
상기 링-형 구조의 제 1 및 제 2 마운트들은 상기 링-형 구조의 지름을 따라 서로 대향하도록 배치되는,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
상기 링-형 구조는 또한 상기 지면에 평행하고 그리고 상기 롤 축에 수직하도록 구성되는 피치(pitch) 축으로 상기 베이스에 대해 회전가능한,
로봇 수술 스테이션.
제 5 항에 있어서,
상기 아치형 부재들은 상기 직립부들에 회전가능하게 결속되고 톱니형 벨트들을 이용하여 상기 아치형 부재들에 하우징된 각각의 모터들에 동작가능하게 연결되는,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마운트들은 신축성(telescopic) 구조를 가지는,
로봇 수술 스테이션.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마운트들은 수력 또는 전자기계적 선형 엑추에이터들인,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 마운트와 연관되는 상기 프레임은 공동 구조이고, 여기서 전기적 배선들 및 케이블들이 공동 구조의 내주면을 따라 배열되고 다수의 로봇 암들 각각의 기계적 그리고 전기적 조립을 허용하도록 구성되는 다수의 소켓들에 병렬로 연결되는,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 마운트들 모두는
상기 지면에 수직하고 상기 롤 및 피치 축과 수직하도록 구성되는 요(yaw) 축으로 회전가능한,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
상기 환자의 베드는 상기 제 1 마운트에 제거가능하게 탑재되도록 구성되고,
여기서 상기 환자의 베드는 상기 제 1 마운트의 자유 단에 형성되는 플랜지 상에 제공된 대응하는 맞물림 수단들에 끼워지도록 구성되는 맞물림 수단들이 제공되는 플랜지를 포함하는,
로봇 수술 스테이션.
제 1 항에 있어서,
환자를 환자의 베드에 결속하도록 하는 진공 시스템을 더 포함하고,
상기 진공 시스템은 환자를 수용하도록 의도되는 상기 베드의 표면 상에 형성되는 개구들 및 상기 개구들 아래에 배열되는 각각의 캐비티들을 포함하고,
상기 캐비티들은 상기 베드 구조에 형성되고, 상기 개구를 통해 공기를 흡입하도록 하는 흡입 덕트들의 네트워크에 각각 연결되는,
로봇 수술 스테이션.
제 12 항에 있어서,
플러그는 상기 각각의 개구들 아래에 배열된 캐비티들 각각에 끼워지고,
상기 플러그들은 상기 각각의 캐비티들에 하우징되고, 상기 각각의 개구들을 닫도록 탄성 부재들에 의해 상기 각각의 개구들을 향해 밀려지는,
로봇 수술 스테이션.