KR20160135221A

KR20160135221A - 원격조작되어 작동되는 수술 기구들을 위한 정렬 및 결합

Info

Publication number: KR20160135221A
Application number: KR1020167026585A
Authority: KR
Inventors: 2세 그레고리 더블유 닥스; 브루스 마이클 스케나
Original assignee: 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-11-25
Also published as: JP2021184811A; US10420622B2; JP2019162539A; EP3563792A1; US20180344419A1; KR102462158B1; CN106132344A; EP3119316B1; EP3682838A1; CN106102638A; US10639119B2; EP3119324A1; CN106102640A; KR102324665B1; KR20160132877A; KR102594595B1; JP2017512525A; JP6795648B2; WO2015142795A1; US20190274767A2

Abstract

수술 기구와 기구 캐리지를 연결하기 위한 기구 살균 어댑터는, 기구 캐리지의 제어 표면의 제어 부재들을 뻗게 하면서 수술 기구의 기구 제어 표면을 수용하는 어댑터 제어 표면을 포함한다. 곡선 표면은 어댑터 제어 표면으로부터 뻗어있다. 곡선 표면은 기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면을 수용한다. 곡선 표면 상의 총알 형상부는 기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면에 있는 총알형상 수용 부재에 결합될 수 있다. 어댑터 제어 표면 상의 위치 핀 또는 슬롯은 기구 제어 표면 상의 위치 슬롯 또는 핀에 결합될 수 있다. 기구 제어 표면은 어댑터 제어 표면 상의 랜딩 패드들에 의해 지지될 수 있다. 어댑터 제어 표면 상의 래치 아암들은 기구 제어 표면 상의 래치 리셉터클들에 결합될 수 있다.

Description

원격조작되어 작동되는 수술 기구들을 위한 정렬 및 결합{ALIGNMENT AND ENGAGEMENT FOR TELEOPERATED ACTUATED SURGICAL INSTRUMENTS}

본 출원은 다음에 오는 이전에 출원된 출원들의 우선권을 주장한다.

미국 61/954,497 2014년 3월 17일

미국 61/954,502 2014년 3월 17일

미국 61/954,557 2014년 3월 17일

미국 61/954,571 2014년 3월 17일

미국 61/954,595 2014년 3월 17일

미국 62/019,318 2014년 6월 30일

미국 62/103,991 2015년 1월 15일

미국 62/104,306 2015년 1월 16일

각각의 이들 출원들은 허용되는 최대한의 범위로 참조사항으로 본 명세서에 특별히 통합되어 있다.

본 발명의 실시예들은 가이드들의 정렬에 관한 분야에 관한 것이고, 보다 상세하게는 원격조작식 액추에이터들에 대한 수술 기구의 부착을 위한 가이드들의 정렬에 관한 것이다.

최소 침습 의료 기법은 진단 절차나 수술 절차 동안 손상될 수 있는 외부 조직의 양을 줄이는데 사용되어 왔고, 이로써 환자의 회복 시간, 불편함 및 해로운 부작용을 줄일 수 있다. 최소 침습 수술의 전통적인 형태는 내시경을 포함한다. 내시경의 보다 일반적인 형태들 중 하나는 복부 공동 내부에서의 최소 침습 검사 또는 수술인 복강경이다. 종래의 복강경 수술에서, 환자의 복부 공동은 가스가 주입되고, 캐뉼라 슬리브들은 진입 포트를 제공하기 위해서 환자의 복부의 근육조직 내의 작은(대략 12 mm) 절개부들을 통과하게 되는데, 이 진입 포트를 통해서는 복강경 수술 기구들이 봉합된 형태로 지나가게 될 수 있다.

복강경 수술 기구는 대체로 수술 현장을 관찰하기 위한 복강경 및 엔드 이펙터를 가지는 수술 기구들을 포함한다. 통상적인 수술용 엔드 이펙터는, 예컨대 클램프, 파지장치, 가위, 스테이플러 및 파침기를 포함한다. 수술 기구들은 오퍼레이터가 엔드 이펙터를 수술 부위로 안내하는 것을 가능하게 하기 위해서 그리고 외부의 환자의 몸 밖으로부터 수술 부위에 대한 엔드 이펙터의 움직임을 제어하기 위해서 각각의 수술 기구의 작업 단부 또는 엔드 이펙터가 그 핸들로부터 대략 30 cm만큼 떨어져 있다는 점을 제외하고는, 예컨대 긴 연장용 튜브를 제외하고는 종래의 (개복)수술에서 사용되는 것들과 유사하다.

작업용 툴들의 개선된 제어를 제공하기 위하여, 수술 기구를 원격조작식 액추에이터들로 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 의사는 원격조작식 액추에이터들에 접속되는 기구를 간접적으로 조종하기 위해서 콘솔 상에서의 제어들을 조작할 수 있다. 수술 기구는 원격조작식 액추에이터들에 탈착가능하게 연결되어서, 수술 기구는 개별적으로 살균될 수 있고 수행될 수술 과정을 위하여 필요한 기구로서 사용되도록 선택될 수 있다. 수술 기구는 수술의 진행 동안 변경될 수 있다.

원격조작식 수술 기구들로 수술을 실행하는 것은 새로운 도전과제를 만들어낸다. 한가지 도전과제는 환자에 인접한 구역을 살균 상태로 유지하는 요구이다. 그러나, 모터, 센서, 부호기, 및 수술 기구들을 제어하는데 필요한 전기적 접속수단은 통상적으로 증기, 열 및 압력이나 화학약품과 같은 종래의 방법들을 이용하여 살균될 수가 없는데, 이는 살균 과정에서 손상되거나 파괴될 수 있기 때문이다.

원격조작식 수술 시스템에 관한 다른 도전과제는 다수의 접속수단들이 수술 기구와 원격조작식 액추에이터 및 그 제어장치 사이에서 요구된다는 점이다. 접속수단은 액추에이터 힘, 전기 신호 및 데이터를 전송하는데 요구된다. 이는 원격조작식 액추에이터에 대한 수술 기구의 부착을 행하고, 그 제어장치를 복잡하게 한다.

원격조작식 액추에이터의 오염을 방지하면서 수술 기구 둘레의 살균 영역을 유지하는 일련의 수술 기구들의 신속하면서도 확실한 부착을 허용하는 한편 수술 기구와 원격조작식 액추에이터 드라이브를 결합시키거나 결합해제시키는 보다 용이하면서 보다 효과적인 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

수술 기구와 기구 캐리지를 연결하기 위한 기구 살균 어댑터는, 기구 캐리지의 제어 표면의 제어 부재들을 뻗게 하면서 수술 기구의 기구 제어 표면을 수용하는 어댑터 제어 표면을 포함한다. 곡선 표면은 어댑터 제어 표면으로부터 뻗어있다. 곡선 표면은 기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면을 수용한다. 곡선 표면 상의 총알 형상부는 기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면에 있는 총알형상 수용 부재에 결합될 수 있다. 어댑터 제어 표면 상의 위치 핀 또는 슬롯은 기구 제어 표면 상의 위치 슬롯 또는 핀에 결합될 수 있다. 기구 제어 표면은 어댑터 제어 표면 상의 랜딩 패드들에 의해 지지될 수 있다. 어댑터 제어 표면 상의 래치 아암들은 기구 제어 표면 상의 래치 리셉터클들에 결합될 수 있다(여기에서 "래치(latch)" 내지 "래칭(latching)" 또는 "래칭되는(latched)" 이라는 것은 구조상 또는 기능상 어떤 대상을 다른 대상에 걸 수 있도록 되어있는 구조나 상태 또는 그러한 동작 등과 관련된 광의의 개념을 의미하며, 이는 명세서 전체로 동일함).

본 발명의 다른 특징들과 이점들은 아래에서 다음에 오는 발명의 상세한 설명과 첨부의 도면으로부터 자명할 것이다.

본 발명은 제한없는 예시로써 본 발명의 실시예를 도시하는데 사용된 첨부의 도면과 다음에 오는 발명의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 지시한다.
도 1은 원격조작식 수술 시스템의 환자 측 부분을 설명하는 도면이다.
도 2는 원격조작식 액추에이터를 가지고 사용하기 위한 수술 기구의 측면도이다.
도 3은 기구 살균 어댑터(instrument sterile adapter; ISA)의 사시도이다.
도 4는 올려다본 래치 플레이트의 사시도이다.
도 5는 내려다본 래치 플레이트의 사시도이다.
도 6은 위에서 본 래치 플레이트의 사시도이다.
도 7은 기구 제어 표면의 사시도이다.
도 8은 기구 제어 표면의 일 부분의 정면도이다.
도 9는 기구 제어 표면의 사시도이다.
도 10은 ISA의 측면도이다.
도 11은 ISA의 평면도이다.
도 12-15는 여러 단계로 결합하고 있는 ISA의 제어 표면들과 기구 제어 표면의 대응하는 제어 표면들이 나타나 있다.

다음에 오는 발명의 상세한 설명에는 수많은 특정 세부사항들이 설명되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이들 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것은 이해된다. 다른 경우에, 잘 알려진 회로, 구조 및 기법들은 본 발명의 상세한 설명의 이해를 명료하게 하기 위하여 상세하게 나타나 있지 않다.

다음에 오는 발명의 상세한 설명에서, 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되어 있는 첨부의 도면들이 참조되어 있다. 다른 실시예들이 이용될 수 있고 기계적이면서 구성요소적인 변경, 구조적인 변경, 전기적인 변경 및 조작상 변경이 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않으면서 행해질 수 있다는 것은 이해된다. 다음에 오는 발명의 상세한 설명은 제한하는 의미로 여겨져서는 안되고, 본 발명의 실시예들의 범위는 등록된 특허의 청구범위에 의해서만 한정된다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예들을 기술하기 위한 것이지 본 발명을 제한하려고 의도된 것은 아니다. "~밑에", "~아래에", "하부", "~위에", "상부" 및 이와 유사한 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 도시된 바와 같이 다른 요소(들)나 부재(들)에 대한 어느 요소나 부재의 관계를 기술하는 것을 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들이 도면에 도시된 배향에 추가하여 사용중이거나 조작중인 디바이스의 상이한 배향들을 포함하는 것으로 의도되어 있다는 것은 이해할 수 있다. 예를 들어, 도면 상의 디바이스가 뒤집히는 경우라면, 다른 요소들이나 부재들 "아래에", 또는 "밑에" 있는 것으로 기술된 요소들은 다른 요소들이나 부재들의 "위쪽에" 배향되어 있을 수 있다. 따라서, "~아래에"라는 예시적인 용어는 위쪽이나 아래쪽에 있는 배향 모두를 포함할 수 있다. 디바이스는 이와 달리(예컨대 90도 회전되거나 다른 배향으로) 배향될 수 있고, 공간적으로 상대적인 서술어가 적절히 설명되어 본 명세서에서 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들(영문 명세서 원문상 "a", "an", "the")은 문맥상 이와 달리 지시되지 않는 한 복수의 형태들을 포함하도록 의도되어 있다. "구비하다(comprise) 및/또는 "구비하는(comprising)"이라는 용어가 언급된 부재들, 단계들, 배향들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하되 하나 이상의 다른 부재들, 단계들, 배향들, 요소들, 구성요소들 및/또는 그 그룹들의 존재나 추가를 배제하는 것은 아니라는 점은 추가로 이해할 수 있을 것이다.

"대상(object)"이라는 단어는 대체로 구성요소들 또는 그룹을 이루는 구성요소들을 지칭한다. 예를 들어, 어던 대상은 명세서와 청구항의 범위 내에 있는 디스크의 보스나 포켓으로 지칭될 수 있다. 명세서와 청구항에 걸쳐서, "대상(object)", "구성요소(component)", "부분(portion)", "일부(part)" 및 "피스(piece)"라는 단어들은 상호교환가능하게 사용된다.

"기구(instrument)"와 "수술 기구(surgical instrument)"라는 용어는 환자의 몸 속으로 삽입되어서 수술 과정이나 진단 과정을 실행하는데 사용되도록 구성된 의료용 디바이스를 기술하기 위해서 본 명세서에서 사용된다. 기구는 엔드 이펙터를 포함한다. 엔드 이펙터는 포셉, 니들 드라이버, 전단기, 양극 소작기, 조직 안정기 또는 적출기, 클립 어플라이어, 문합 장치, 영상 장치(예컨데 내시경이나 초음파 프로브) 및 이와 유사한 것과 같이 하나 이상의 수술 작업과 관련된 수술용 툴일 수 있다. 본 발명의 실시예들과 함께 사용되는 일부 수술 기구들은 수술용 툴을 위한 관절운동식 지지수단(종종 "리스트(wrist)"로 지칭됨)을 더 제공해서, 수술용 툴의 포지션과 배향은 기구의 샤프트에 대하여 1 이상의 기계적 자유도로 조종될 수 있다. 나아가, 다수의 수술용 엔드 이펙터들은 열리거나 닫히는 죠(jaw) 또는 경로를 따라 병진운동하는 나이프와 같이 기능상 기계적 자유도를 포함한다. 수술 기구는, 영구적일 수도 있고 수술 시스템에 의해 업데이트가능할 수도 있는 저장된 정보(예컨대 기구 안쪽의 반도체 메모리 상에 저장됨) 또한 포함하고 있다. 따라서, 시스템은 기구와 하나 이상의 시스템 구성요소들 사이의 한방향 또는 양방향 정보 통신을 위하여 제공될 수 있다.

"또는"과 "및/또는(그리고/또는)"이라는 단어는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 어느 하나 또는 어느 조합을 의미하거나 포함하는 것으로 해석되어야한다. 따라서, "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C"는 다음에 오는 것들, 즉 "A; B; C", "A와 C", "B와 C", "A,B 및 C" 중 어느 하나를 의미한다. 이들 정의에 대한 예외는 요소들, 기능들, 단계들 또는 행동들의 조합이 어떤 면에서든 본질적으로 상호 배타적인 경우에만 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따르는 원격조작식 수술 시스템의 환자 측 부분(100)이 도시되어 있는 도면이다. 환자 측 부분(100)은 지지 조립체(110)들 및 각각의 지지 조립체의 단부에 있는 하나 이상의 수술 기구 매니퓰레이터(112)들을 포함한다. 지지 조립체들은 선택적으로 수술 기구 매니퓰레이터(112)(들)를 수술 받는 환자에 대하여 위치결정하는데 사용되는 하나 이상의 비전동식 잠금가능한 셋업 조인트들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 환자 측 부분(100)은 바닥면에 안착한다. 다른 실시예들에서, 환자 측 부분은 벽, 천장, 환자의 몸(122)도 지지하는 수술대(126) 또는 다른 수술실 설비에 장착될 수 있다. 나아가, 환자 측 부분(100)은 4개의 매니퓰레이터(112)들을 포함하는 것으로 나타나 있지만, 그보다 많거나 적은 매니퓰레이터(112)들도 사용될 수 있다. 더 나아가, 환자 측 부분(100)은 나타나 있는 바와 같이 단일의 조립체로 이루어질 수 있고, 또는 각각 여러 가지 가능성 있는 방법으로 선택적으로 장착되는 2개 이상의 별개의 조립체들을 포함할 수 있다.

각각의 수술 기구 매니퓰레이터(112)는 환자의 몸(122) 내부의 수술 부위에서 조작되는 하나 이상의 수술 기구(120)들을 지지한다. 각각의 매니퓰레이터(112)는 관련된 수술 기구가 1 이상의 기계적인 자유도(예컨대 모든 6 직각좌표계(Cartesian) 자유도, 5 또는 그보다 작은 직각좌표계 자유도 등)로 움직이는 것을 허용하는 다양한 형태로 제공될 수 있다. 통상적으로, 기계적인 제약이나 제어상 제약은 각각의 매니퓰레이터(112)가 환자에 대하여 정지상태로 있는 기구 상의 운동 중심 둘레로 해당 수술 기구를 움직이는 것을 제한하고, 이 운동 중심은 통상적으로 기구가 몸으로 들어가는 포지션에 있도록 위치된다.

기능적인 원격조작식 수술 시스템은 대체로 오퍼레이터가 환자의 몸(122) 밖에서 수술 부위를 볼 수 있게 하는 시각 시스템 부분(미도시)을 포함할 것이다. 시각 시스템은 통상적으로 비디오 이미지 캡처 기능("카메라 기구(128)")을 가지는 수술 기구, 및 및 캡처된 영상들을 디스플레이하는 하나 이상의 비디오 디스플레이들을 포함한다. 일부 수술 시스템 구성들에서, 카메라 기구(128)는 환자의 몸(122) 밖에서 영상들을 카메라 기구(128)의 원위 단부로부터 하나 이상의 영상 센세(예컨대 CCD 센서 또는 CMOS 센서)쪽으로 전달하는 광학수단을 포함한다. 이와 달리, 영상 센서(들)는 카메라 기구(128)의 원위 단부에 위치결정될 수 있고, 센서(들)에 의해 만들어진 신호들은 비디오 디스플레이 상에서의 처리와 디스플레이를 위하여 리드선을 따라 또는 무선으로 전송될 수 있다. 도식적인 비디오 디스플레이는 캘리포니아 써니베일 소재 인튜어티브 서지컬 인코포레이티드에 의해 상용화된 수술 시스템에 있는 의사의 콘솔 상의 입체영상 디스플레이이다.

기능적인 원격조작식 수술 시스템은 수술 기구(120)들의 움직임을 제어하기 위한 제어 시스템 부분(미도시)을 더 포함할 것인 한편, 기구들은 환자 안쪽에 있다. 제어 시스템 부분은 수술 시스템의 단일의 장소에 있을 수 있고, 또는 시스템의 2 이상의 장소에 분포되어 있을 수 있다(예컨대 제어 시스템 부분 구성요소들은 전용 시스템 제어 콘솔에 있거나 별개의 설비 랙에 있는 시스템의 환자 측 부분(100)에 있을 수 있음). 원격조작식 마스터/슬레이브 제어는 원하는 제어의 정도, 제어되고 있는 수술 조립체의 크기 및 다른 요인들에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 시스템 부분은 조이스틱, 외골격식 글로브(exoskeletal glove), 전동식 중력 보정 매니퓰레이터 또는 이와 유사한 것들과 같은 하나 이상의 수동 조작식 입력 디바이스를 포함한다. 이들 입력 디바이스는 원격조작식 모터를 제어하고, 이는 차례로 수술 기구의 움직임을 제어한다.

원격조작식 모터들에 의해 발생되는 힘은 원격조작식 모터들로부터 수술 기구(120)로 힘을 전송하는 드라이브트레인 메커니즘을 통해 전달된다. 일부 원격수술 실시예들에서, 매니퓰레이터(들)를 제어하는 입력 디바이스는 환자가 놓여 있는 방의 안쪽이나 바깥쪽의 환자로부터 원격에 있는 장소로 제공될 수 있다. 입력 디바이스들로부터의 입력 신호들은 이후 제어 시스템 부분으로 전송된다. 원격매니퓰레이터식, 원격조작식 및 원격현장감있는 수술과 익숙한 사람이라면 인튜어티브 서지컬 인코포레이티드에 의해 상용화된 다빈치(da Vinci^®) 수술 시스템 및 컴퓨터 모션 인코포레이티드에 의해 최초로 제조된 제우스(Zeus^®) 수술 시스템과 같은 이러한 시스템들과 그 구성요소들 및 이러한 시스템들의 여러 가지 도식적인 구성요소들에 관하여 알 수 있을 것이다.

나타나 있는 바와 같이, 수술 기구(120)와 선택적인 진입 가이드(124)(예컨데 환자의 복부 안의 캐뉼라) 모두는 수술 기구(120)가 진입 가이드(124)를 통해 삽입되어 있는 상태로 매니퓰레이터(112)의 원위 단부에 제거가능하게 연결된다. 매니퓰레이터(112) 내의 원격조작식 액추에이터들은 수술 기구(120)를 전체로서 움직인다. 매니퓰레이터(112)는 기구 캐리지(130)를 더 포함한다. 수술 기구(120)는 캐리지(130)에 탈착가능하게 접속된다. 캐리지(130) 안에 수용되는 원격조작식 액추에이터들은 수술 기구(120)가 수술 기구 상에서의 엔드 이펙터의 다양한 움직임으로 전환시키는 수많은 제어장치 운동들을 제공한다. 따라서, 캐리지(130) 안의 원격조작식 액추에이터는 전체로서 기구가 아니라 수술 기구(120)의 하나 이상의 구성요소들만을 움직인다. 전체로서의 기구나 기구의 구성요소들을 제어하는 입력값들은 의사에 의해 제어 시스템 부분에 제공되는 입력값("마스터" 명령어)이 수술 기구에 의한 대응하는 동작("슬레이브" 응답)으로 전환되는 것들이다.

도 2는 원위부(250), 및 기다란 튜브(210)에 의해 연결되는 근위 제어 메커니즘(240)을 구비하는 수술 기구(120)의 도식적인 실시예에 관한 측면도이다. 수술 기구(120)의 근위부(250)는 나타나 있는 포셉(254), 니들 드라이버, 소작 장치, 커팅 툴, 영상 디바이스(예컨대 내시경이나 초음파 브로브), 또는 2 이상의 여러 가지 툴과 영상 디바이스의 조합을 포함하는 조합형 디바이스와 같은 다양한 엔드 이펙터들 중 임의의 것을 제공할 수 있다. 나타나 있는 실시예에서, 엔드 이펙터(254)는 엔드 이펙터의 배향이 기구 튜브(210)와 관련하여 조종되는 것을 허용하는 "리스트"(252)에 의해 기다란 튜브(210)에 연결된다.

본 발명에서 사용되는 수술 기구들은 복수의 로드(rod)들 및/또는 가요성 케이블들로 그 엔드 이펙터들을 제어할 수 있다. 튜브의 형태로 있을 수 있는 로드들은 케이블들이 가요성 구역을 필요한 만큼 제공하는 상태로 엔드 이펙터의 "푸시/풀(push/pull)" 제어를 제공하기 위해서 케이블들과 조합될 수 있다. 수술 기구(120)를 위한 통상적인 기다란 튜브(210)는 그 직경이 대략 큰 음료수 빨대의 직경과 같이 대충 5 내지 8 밀리미터로 작다. 수술 기구(120)의 작은 규모의 메커니즘은 큰 규모로 구성된 유사한 메커니즘에서 발견되는 것들과는 다른 이들 메커니즘들의 구성과 관련하여 독특한 기계적인 조건과 문제점들을 만들어 내는데, 이는 재료들의 강도와 힘이 메커니즘의 크기에 따라 동일한 비율로 비례하지 않기 때문이다. 케이블들은 기다란 튜브(210) 내부에 들어맞아야 하고, 리스트 조인트(252)를 통과함에 따라 구부러질 수 있어야 한다.

기능적인 원격조작식 수술 시스템을 이용하면서 살균 수술 영역을 제공하기 위하여, 비살균 시스템과 살균 수술 현장 사이에 방벽이 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 기구 살균 어댑터(ISA)와 같은 살균 구성요소는 수술 기구(120)와 원격조작식 수술 기구 매니퓰레이터(130) 사이에 배치되어 있다. 수술 기구(120)와 수술 기구 매니퓰레이터(130) 사이에서의 기구 살균 어댑터의 배치는 수술 기구(120)와 수술 기구 매니퓰레이터(130)를 위한 살균 연결 지점을 보장하는 이점을 포함한다. 이는 수술 기구 매니퓰레이터(130)로부터의 수술 기구들의 제거를 가능하게 하고, 수술의 진행 동안 다른 수술 기구들과의 교환을 가능하게 한다.

도 3은 셋업 조인트(110)로부터 뻗어있는 아암의 사시도이다. 아암은 캐리지(130)를 지지하고, 이는 차례로 스트럿(310) 상의 수술 기구(120)를 지지한다. 수술 준비시, 셋업 조인트는 살균 드레이프(300)로 커버되어 있다. 살균 드레이프는 오염으로부터 아암을 보호하고, 아암 둘레에 살균 표면을 제공한다. 살균 드레이프(300)의 대부분은 플라스틱 시트인데, 이는 아암을 커버하는 튜브나 백의 형태일 수 있다. 예를 들어, 단일 레이어 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane; TPU)이나 다른 적합한 재료가 플라스틱 시트를 위하여 사용될 수 있다. 윤활제는 플라스틱의 점착성을 감소시키도록 그 안에 혼합될 수 있다. 시트는 그 두께가 약 100 마이크로미터(0.004 인치) 일 수 있다.

도 4는 캐리지(130)를 지지하는 아암의 스트럿(310) 부분에 관한 사시도이다. 스파(spar)(402)는 캐리지(130)를 스트럿(310) 상에 위치결정한다. 살균 드레이프는 캐리지(130)가 보다 선명하게 보이는 것을 허용하기 위해서 나타나 있지 않다. 캐리지의 표면(400)은 기계적인 운동, 및 제어 시스템, 액추에이터와 수술 기구 사이의 데이터 신호들을 통신하기 위해서 수많은 기계적인 인터페이스와 전기적인 인터페이스를 제공한다. 수술 기구에 대한 접속수단들이 살균 드레이프를 통한 관통을 필요로 할 수 있다는 점은 이해될 것이다. 캐리지(130)와 수술 기구 사이의 접속수단과 양립가능한 플라스틱 시트를 통한 관통을 제공하는 것은 어렵다. 나아가, 캐리지(130)는 수술 기구(120)의 기다란 튜브(210)(도 2)가 캐리지의 측면을 따라 함몰부(410)를 통과하는 것을 허용하도록 형상결정되어 있다. 캐리지의 형상 때문에 플라스틱 시트로 캐리지를 드레이핑하는 것이 어려운데, 이는 캐리지가 스트럿(310)으로부터 돌출되어 있기 때문이다.

도 5는 캐리지(130) 둘레에 배치되도록 구성되어 있는 살균 드레이프의 부분에 관한 사시도이다. 살균 드레이프는 3개의 부분들을 포함한다. 제 1 부분은 상술된 플라스틱 시트(300)이다. 제 2 부분은 캐리지(130) 둘레에 들어맞도록 형상결정되어 있는 파우치(500)이다. 제 3 부분은, 캐리지(130)의 제어 부재(400)들에 결합하면서 수술 기구에 대한 접속을 위하여 제어 부재들의 살균 대응부를 제공하는, 주로 강성인 기구 살균 어댑터(ISA)(510) 이다. 살균 드레이프의 각각의 3개의 부분들은 중첩되고 인접한 부분에 대하여 봉합되어서, 3개의 부분들은 연속적인 방벽을 형성한다. 살균 드레이프는 교체가능한 조립체이다.

파우치(500)는 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene; LDPE), 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머(ethylene-vinylacetate copolymers; EVA) 및/또는 열가소성 우레탄(TPU)과 같은 재료로 만들어질 수 있는데, 플라스틱 시트(300)에 사용되는 동일한 재료일 수 있지만 두께가 더 두껍다. 다른 적당한 재료가 파우치에 사용될 수 있다. 파우치(500)는 가열 성형(heat-forming), 열 성형(thermo-forming) 또는 진공 성형(vacuum-forming)과 같은 적당한 공정으로 적합한 두께를 가지는 플라스틱 시트로 제조될 수 있다. 파우치(500)는 가요성일 수 있지만, 응력을 받지 않는 경우에는 그 원래 형상으로 되돌아가야 한다. 파우치(500)는 액추에이터와 수술 기구를 위한 깨끗한 작업 공간을 제공하기 위해서 캐리지(130) 둘레에 들어맞는 느슨한 형태인 드레이프의 일 부분을 제공한다. 수술 기구의 샤프트가 캐리지를 지나가는 구역(410)과 같은, 파우치가 캐리지(130)에 더욱 바짝 들어맞게 되어 있는 특정 영역이 있을 수 있다. 파우치(500)를 투명하거나 반투명한 재료로 형성하는 것이 바람직할 수 있어서, 표시등과 같은 캐리지(130)의 부재들은 파우치를 통해 볼 수 있다. 일부 실시예들에서, 파우치는 2개 이상의 부분들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 파우치의 일부는 더욱 강성인 재료로 형성될 수 있고, 파우치의 일부는 더욱 가요성인 재료로 형성될 수 있다.

구멍(520)은 파우치(500)가 플라스틱 시트에 접합되는 플라스틱 시트(300)에 형성된다. 파우치가 구멍을 통해 뻗어있는 것이 아니라 구멍(520) 위에 위치결정되어 있는 상태로 파우치(500)를 플라스틱 시트(300)에 접합하는 것이 바람직하다. 플라스틱 시트는 열 용접이나 감압 접착제(pressure sensitive adhesive; PSA)를 이용하는 것과 같이 파우치와 시트의 재료와 양립가능한 공정으로 파우치에 접합될 수 있다. 구멍(520)은 파우치(500)가 플라스틱 시트에 접합되기 전이나 그 후에 플라스틱 시트(300)에 형성될 수 있다.

도 6은 캐리지의 제어 표면(400), ISA(510)(살균 드레이프의 플라스틱 시트 부분이나 파우치가 없음), 및 기구 제어 표면(242)이 보이도록 회전되어 있는 수술 기구의 근위 제어 메커니즘(240)이 나타나 있는 사시도이다. ISA(510)는 도면에 의해 제안되어 있는 바와 같이 캐리지의 제어 표면(400)에 연결된다. ISA(510)는, 원격조작식 수술 기구의 근위 제어 메커니즘(240)을 수용하면서 기구 제어 표면(242)의 제어 부재들에 결합될 수 있는 교체가능한 살균 표면과 같이, 캐리지의 제어 표면(400)의 모든 제어 부재들이 뻗어있는 제어 표면을 제공한다.

기구가 ISA 상에 배치되어 있을 때, ISA(510)는 기구 제어 표면(242) 상의 대응하는 곡선 표면(600)을 수용하는 곡선 표면(608)을 포함한다. ISA의 곡선 표면(606)은 어댑터 제어 표면에 대해 실질적으로 수직 방향이다. 곡선 표면들(600, 606)은 기구를 ISA의 제어 표면에 대해 평행한 평면에 대략 위치시키기 위해서 진입 가이드(124)에 위치하는 기구 샤프트(210) 및 ISA의 샤프트 수용 슬롯(616)과 협력하여 작업한다. 진입 가이드(124)는 기구 샤프트의 실린더형 축 둘레로의 회전운동과 기구 샤프트의 실린더형 축을 따르는 축방향 병진운동에 대해 기구 샤프트(210)를 구속한다. ISA의 곡선 표면들(600, 606)과 기구 제어 표면(242)은 ISA 곡선 표면(606)의 실린더형 축을 중심으로 하는 회전운동과 ISA 곡선 표면을 따르는 병진운동에 대해 기구 제어 표면을 구속하려는 경향이 있다. 기구 샤프트의 실린더형 축과 ISA 곡선 표면의 실린더형 축은 떨어져 이격되어 있기 때문에, 기구 제어 표면의 포지션에 효과적인 구속을 제공한다.

진입 가이드(124) 속으로의 기구 샤프트(210)의 추가 삽입은 기구의 총알형상 수용 부재(604)가 ISA 곡선 표면(606)의 총알 형상부(608)에 결합되게 한다. 이 조합은 기구 움직임들을 단단히 구속한다.

기구 제어 표면(242)이 ISA에 접근함에 따라, ISA 상의 래치 아암(614)들은 수술 기구의 근위 제어부(240) 상의 래치 리셉터클(618)들에 들어간다. 래치 리셉터클(618)들은 기구 제어 표면(242)을 위치결정하는데 더욱 도움이 되도록 경사진 표면을 제공할 수 있다. 래치 아암(614)들이 이동가능하다는 점과 그 위치결정 기능이 그 주요 래칭 기능에 대해 부수적이라는 점은 이해할 수 있을 것이다.

기구가 ISA 제어 표면 위쪽에 완전히 설치되는 경우, 위치 핀(610)은 기구 제어 표면(242)이 있는 평면에서의 근위 제어부(240)의 움직임을 단단히 구속하기 위해서 기구 제어 표면(242) 상의 위치 슬롯(612)에 들어간다. 근위 제어부(240)는 기구의 제어 표면(242)을 지지하는 ISA 상의 랜딩 패드(602)들에 의해 더욱 구속된다. 근위 제어부(240)가 ISA에 래칭되는 경우, ISA 상의 랜딩 패드(602)들은 기구 제어 표면(242)이 있는 평면에 대해 수직하는 근위 제어부(240)의 움직임을 단단히 구속한다.

도 7은 ISA(510) 위쪽으로 설치가 시작되고 있는 기구 제어 표면(242)의 사시도이다. 기구 제어 표면(242) 상의 곡선 표면(600)이 ISA(510) 상의 대응하는 곡선 표면(606)에 결합되는 순간이 나타나 있다. 수술 기구의 근위 제어부의 나머지 부분은 기구 제어 표면(242) 상의 곡선 표면(600)을 보다 분명하게 볼 수 있도록 나타나 있지 않다.

도 8은 위치 핀(610)을 수용하는 위치 슬롯(612)이 나타나 있는 기구 제어 표면(242)의 일 부분의 정면도이다. 총알 형상부(608)의 하부 단부는 홀 반쪽 안에 핀 반쪽이 있는 상태로 기구 제어 표면(242)의 포지션을 완전히 구속할 수는 없지만 어느 정도는 홀 안의 핀과 같은 역할을 한다. 총알 형상부(608)는 가해지는 회전 제어 토크에 반응하여 회전하도록 기구 제어 표면(242)의 기울기를 제어하기 위해서 위치 핀(610) 및 위치 슬롯(612)과 함께 작업한다. 위치 슬롯(612)은 총알 부재에 의한 제어의 부족을 보상하기 위해서 길이방향으로만 조금 뻗어있게 된다. 나타나 있지 않은 다른 실시예에서, 위치 핀은 기구 제어 표면 상에 있고 위치 슬롯은 ISA 상에 있다.

도 9는 ISA(510) 위쪽에 완전히 설치되어 있는 기구 제어 표면(242)의 사시도이다.

도 10은 ISA(510)의 측면도이다. 기구 제어 표면이 처음으로 ISA에 결합되는 경우 ISA(510) 상의 곡선 표면(606)이 위치 표면을 제공하는 것을 볼 수 있을 것이다. 총알 형상부(608)는 기구 제어 표면이 ISA에 가까이 움직이게 되는 경우 위치 표면을 제공한다. 래치 아암(614)들은 기구 제어 표면이 ISA에 더욱 가까이 움직임에 따라 기구 제어 표면의 위치결정에 기여한다. 하부 표면이 랜딩 패드(602)들에 도달함에 따라, 위치 핀(610)은 기구 제어 표면에 결합되고 기구 제어 표면(242)의 최종 위치결정과 구속을 제공한다.

도 11은 ISA(510)의 평면도이다. 제어 표면들, 즉 랜딩 패드(602)들, 래치 아암(606)들, 총알 형상부(608), 위치 핀(610), 래치 아암(614) 및 샤프트 수용 슬롯(616)은 굵은 선으로 강조되어 있다.

도 12-15에는 여러 단계로 결합되고 있는 ISA(510)의 제어 표면들과 기구 제어 표면(242)의 대응하는 제어 표면들이 나타나 있다.

도 12에는 ISA(510)와 기구 제어 표면(242)의 초기 결합(engagement; 여기에서 '결합'이라 함은 어떤 대상이 다른 대상과 특정 지점이나 특정 면에서 단순히 맞닿는 것뿐만 아니라 두 대상이 서로 맞물리는 동작이나 그러한 상태 등을 포함하는 광의의 '결합'을 의미하며, 이는 명세서 전체로 동일함)이 나타나 있다. 기구 제어 표면(242)의 포지션은 기구 제어 표면(242) 상의 곡선 표면(600)과 ISA(510) 상의 대응하는 곡선 표면(606)의 결합, 및 기구 가이드(미도시)의 기구 샤프트(210)와 샤프트 수용 슬롯(616)의 결합에 의해 구속된다. 볼 수 있는 바와 같이, 기구 제어 표면(242)은 초기 결합 동안 느슨하게만 구속된다. 이는 수술 기구가 ISA와 정확하게 위치결정되면서 래칭되어 결합하게 되는 과정을 시작하기 위해서 수술 기구가 ISA와 용이하게 결합되는 것을 허용한다. 결합되고 있는 표면들이 보이지 않거나 거의 보이지 않도록 ISA와 관련된 수술 드레이핑과 다른 눈에 보이는 장애물들이 수술 기구를 ISA에 부착하는 것을 필요로 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 13에는 기구 제어 표면(242) 상의 총알형상 수용 부재(604)가 ISA(510) 상의 총알 형상부(608)에 결합되는 경우의 기구 제어 표면(242)이 나타나 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 총알 형상부(608)에 결합되는 것은 기구 제어 표면(242)의 포지션에 대한 구속을 크게 증가시킨다. 총알 형상부(608)의 선두 부분은 총알 형상부에 결합되는데 도움이 되도록 테이퍼형상으로 되어 있다. 그러나, 총알형상 수용 부재(604)가 총알 형상부의 선두 부분과 처음에는 정렬되지 않을지라도, 기구 제어 표면(242) 상의 곡선 표면(600)과 ISA(510) 상의 대응하는 곡선 표면(606)의 결합은 기구 제어 표면이 총알 형상부(608)에 결합되는 것을 보조하는 제어된 경로를 따라 움직이게 되는 것을 허용한다.

도 14에는 ISA(510) 상의 래치 아암(614)이 기구 제어 표면 상의 래치 리셉터클(618)에 들어가는 경우의 기구 제어 표면(242)이 나타나 있다. 총알 형상부(608)의 결합이 기구 제어 표면(242)을 주로 정렬시켜서 래치 아암(614)가 래치 리셉터클(618)들에 즉시 들어갈 수 있지만, 래치 리셉터클들은 래치 아암들에 결합되는 것이 기구 제어 표면을 더 멀리 위치결정하도록 형상결정될 수 있다.

도 15에는 ISA(510) 상의 위치 핀(610)이 기구 제어 표면 상의 위치 슬롯(612)에 결합되어 있는 경우의 기구 제어 표면(242)이 나타나 있다. ISA(510) 상의 위치 핀(610)을 기구 제어 표면(242) 상의 위치 슬롯(612)과 결합시키는 것과, 기구 제어 표면(242) 상의 총알형상 수용 부재(604)를 ISA(510) 상의 총알 형상부(608)와 결합시키는 것은 기구 제어 표면의 평면에 평행한(도면의 평면에 평행한) ISA와 기구 제어 표면 사이에서의 움직임을 구속한다. 앞서 설명된 바와 같이, 위치 핀(610)과 총알 형상부(608)는 ISA(510)를 통해 전달되는 만큼 원격조작식 액추에이터들에 의해 기구에 가해지는 토크에 반응하는 수술 기구의 근위 제어부(240)의 비틀림을 방지하기 위해서 토크 반응 부재도 제공한다.

특정 예시적인 실시예들이 첨부의 도면들에 나타나 있으면서 기술되어 있지만, 이러한 실시예들이 본 발명을 단지 설명하기 위한 것이지 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니라는 점은 이해되어야 하고, 본 발명은 기술되어 나타나 있는 특정 구성들과 배열들로 제한되지 않는데, 이는 여러 가지 다른 수정들이 당해 기술 분야에서의 통상의 기술자들이 생각해 낼 수 있기 때문이다. 따라서, 본 명세서는 제한하는 대신 설명하기 위한 것으로 여겨져야한다.

Claims

수술 기구와 기구 캐리지를 연결하기 위한 기구 살균 어댑터로서,
기구 캐리지의 제어 표면의 제어 부재들을 뻗게 하면서 수술 기구의 기구 제어 표면을 수용하는 어댑터 제어 표면; 및
어댑터 제어 표면에 연결되고, 기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면을 수용하기 위한 곡선 표면;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 1 항에 있어서,
기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면에 있는 총알형상 수용 부재에 결합하는 곡선 표면 상의 총알 형상부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 2 항에 있어서,
총알 형상부는 테이퍼형상으로 되어 있는 선두 부분을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 1 항에 있어서,
기구 제어 표면 상의 위치 슬롯에 결합하는 어댑터 제어 표면 상의 위치 핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 1 항에 있어서,
기구 제어 표면 상의 위치 핀에 결합하는 어댑터 제어 표면 상의 위치 슬롯을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 1 항에 있어서,
기구 제어 표면을 지지하는 어댑터 제어 표면 상의 복수의 랜딩 패드들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 1 항에 있어서,
기구 제어 표면 상의 래치 리셉터클들에 결합하는 어댑터 제어 표면 상의 래치 아암들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
수술 기구와 기구 캐리지를 연결하기 위하여 수술 기구를 기구 살균 어댑터와 정렬시키는 방법으로서,
수술 기구의 기구 샤프트를 기구 캐리지 및 기구 살균 어댑터에 대해 고정되어 파지되는 진입 가이드 속으로 삽입하는 단계로서, 진입 가이드 속으로의 기구 샤프트의 삽입은 기구 샤프트의 제 1 실린더형 축 둘레로의 회전운동 및 기구 샤프트의 제 1 실린더형 축을 따르는 축방향 병진운동에 대해 수술 기구를 구속하는, 단계; 및
기구 샤프트의 제 1 실린더형 축 둘레로의 회전운동을 구속하기 위해서 기구 살균 어댑터의 곡선 표면과 수술 기구의 기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면을 결합시키는 단계로서, 곡선 표면은 기구 샤프트의 제 1 실린더형 축으로부터 떨어져 이격되어 있는 제 2 실린더형 축을 가지는, 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,
수술 기구를 더욱 구속하기 위해서 기구 살균 어댑터의 곡선 표면 상의 총알 형상부를 기구 제어 표면 상의 대응하는 곡선 표면에 있는 총알형상 수용 부재와 결합시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서,
총알형상 수용 부재를 총알 형상부 위쪽으로 안내하기 위해서 총알 형상부의 테이퍼형상으로 되어 있는 선두 부분을 결합시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,
수술 기구를 더욱 구속하기 위해서 기구 살균 어댑터의 어댑터 제어 표면 상의 위치 핀을 기구 제어 표면 상의 위치 슬롯과 결합시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,
수술 기구를 더욱 구속하기 위해서 기구 살균 어댑터의 어댑터 제어 표면 상의 위치 슬롯을 기구 제어 표면 상의 위치 핀과 결합시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,
기구 살균 어댑터의 어댑터 제어 표면 상의 복수의 랜딩 패드들 상에서 기구 제어 표면을 지지하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,
기구 살균 어댑터의 어댑터 제어 표면 상의 래치 아암들을 기구 제어 표면 상의 래치 리셉터클들과 결합시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
수술 기구와 기구 캐리지를 연결하기 위한 기구 살균 어댑터로서,
기구 샤프트의 제 1 실린더형 축 둘레로의 회전운동 및 기구 샤프트의 제 1 실린더형 축을 따르는 축방향 병진운동에 대해 수술 기구를 구속하기 위한 수단; 및
기구 살균 어댑터의 곡선 표면의 제 2 실린더형 축 둘레로의 회전운동에 대해 수술 기구를 더욱 구속하기 위한 수단;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 15 항에 있어서,
기구 살균 어댑터의 곡선 표면의 제 2 실린더형 축 둘레로의 회전운동을 제한하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 16 항에 있어서,
기구 살균 어댑터의 곡선 표면의 제 2 실린더형 축 둘레로의 회전운동을 제한하기 위한 수단 위쪽으로 수술 기구를 안내하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 15 항에 있어서,
수술 기구에 가해지는 토크에 대해 반응하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 15 항에 있어서,
기구 살균 어댑터의 어댑터 제어 표면 상에서 수술 기구의 기구 제어 표면을 지지하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.
제 15 항에 있어서,
수술 기구를 기구 살균 어댑터에 래칭하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구 살균 어댑터.