KR20180093015A - 수술 기기용 시스 그리고 관련 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

수술 기기용 시스가 원위 단부와 근위 단부를 가진 슬리브, 그리고 상기 슬리브의 근위 단부 부분에 있는 유지 기구를 포함할 수 있다. 상기 유지 기구는 상기 근위 단부 부분에서 상기 슬리브에 부착되도록 구성된 슬리브 부착 부분과, 상기 슬리브 부착 부분으로부터 뻗어 나온 잠금 칼라를 포함할 수 있고, 상기 잠금 칼라는 수술 기기의 연결기 부분을 수용하도록 구성되어 있다. 상기 잠금 칼라는 또한 잠금 구조를 포함할 수 있고, 상기 잠금 구조는 상기 시스가 상기 수술 기기에 대해서 이동가능한 제1 배치형태와 상기 시스를 상기 수술 기기 상의 제위치에 유지시키기 위해 상기 잠금 구조가 연결기 부분과 결합되도록 구성되어 있는 제2 배치형태 사이에서 이동가능하다.

Description

수술 기기용 시스 그리고 관련 장치 및 방법
본 발명의 실시형태들은 수술 기기에 사용되는 보호 시스 그리고 관련 장치 및 방법에 관한 것이다.
손으로 작동되는 수술 기기(예를 들어, 복강경 수술 기기, 흉강경 수술 기기)뿐만 아니라 원격 조종 수술 기기(예를 들어, 로봇 기술로 작동되는 기기와 같은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 지원에 의해 작동되는 수술 기기)를 포함할 수 있는 원격으로 제어되는 수술 기기가 종종 최소 침습 의료 시술에 사용된다. 이러한 최소 침습 의료 시술 동안, 환자의 신체 속으로 삽입된 캐뉼라를 통하여 뻗을 수 있는 수술 기기는 수술 부위에서 수술을 시행하기 위해서 원격으로 조작될 수 있다. 예를 들면, 원격 조종 수술 시스템(예를 들어, 로봇 수술 시스템)에서, 캐뉼라와 수술 기기는 환자측 카트의 머니퓰레이터 아암에 장착될 수 있고 외과의사 콘솔에서 원격 조종을 통하여 원격으로 조작될 수 있다.
이러한 최소 침습 의료 시술 동안 사용된 상기 수술 기기는 많은 별개의 구성요소(예를 들어, 조인트 및 링크 구조와 같은, 케이블 및 기계적인 부재)를 가진 복잡한 기계 장치일 수 있다. 따라서, 비용을 줄이기 위해서, 상기 수술 기기가 재사용가능한 것이 바람직하다. 하지만, 수술 기기의 재사용은 대체로 엄격한 세정과 살균 처치를 요하고, 이 엄격한 세정과 살균 처치는 많은 수의 작은 구성요소와 상기 기기 내의 좁은 공간에 의해 더욱 곤란하게 된다.
최소 침습 수술 기기에 대한 세정 처치를 용이하게 하기 위해서 및/또는 이러한 기기의 사용당 비용을 줄이기 위해서, 사용하는 동안 수술 기기 샤프트를 덮기 위해 시스(sheath)가 사용되고 있다. 하지만, 수술 의료진이 시스를 기기에 설치하고 제거하는 것이 용이한 것이 바람직하다. 또한, 우발적인 분리를 방지하기 위해 수술 기기에 견고하게 부착되는 것 및/또는 사용하는 동안 수술 기기에 대한 위치조정을 제공하면서 제작하기가 상대적으로 저렴한 시스를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 예시적인 실시례들은 상기한 문제점들 중의 하나 이상을 해결할 수 있거나 및/또는 상기한 바람직한 특징들 중의 하나 이상을 나타낼 수 있고, 이것은 아래의 설명에 의해 명확하게 질 것이다.
다양한 예시적인 실시례에 따르면, 수술 기기용 시스가 원위 단부와 근위 단부를 가진 슬리브 그리고 상기 슬리브의 근위 단부 부분에 있는 유지 기구를 포함할 수 있다. 상기 유지 기구는 상기 근위 단부 부분에서 상기 슬리브에 부착되도록 구성된 슬리브 부착 부분과 상기 슬리브 부착 부분으로부터 뻗어 있는 잠금 칼라를 포함할 수 있고, 상기 잠금 칼라는 수술 기기의 연결기 부분을 수용하도록 구성되어 있다. 상기 잠금 칼라는 잠금 구조를 더 포함할 수 있고, 상기 잠금 구조는, 상기 시스가 상기 수술 기기에 대하여 이동가능한 제1 배치형태와 상기 잠금 구조가 상기 시스를 상기 수술 기기상의 제위치에 유지시키기 위해서 상기 연결기 부분과 결합하도록 구성되어 있는 제2 배치형태 사이를 이동할 수 있다.
다른 예시적인 실시례에 따르면, 수술 기기 시스 조립체가 원격 수술 부위로 삽입되도록 구성된 원위 단부를 가지는 샤프트와 시스 연결기 부분을 포함하는 수술 기기; 수술 기기의 상기 샤프트를 적어도 부분적으로 덮도록 구성된 시스 슬리브; 그리고 상기 시스 슬리브의 근위 단부 부분에 배치된 시스 슬리브 유지 기구를 포함할 수 있다. 상기 시스 슬리브 유지 기구와 상기 시스 연결기 부분 중의 적어도 하나는 이동가능한 잠금 구조를 포함할 수 있고, 상기 이동가능한 잠금 구조는, 상기 시스가 상기 수술 기기에 대하여 이동할 수 있는 제1 배치형태와 상기 수술 기기 샤프트를 적어도 부분적으로 덮도록 상기 시스 슬리브를 제위치에 유지시키기 위해 상기 시스를 상기 연결기 부분에 결합가능하게 고정시키는 제2 배치형태를 가지고 있다.
또 다른 예시적인 실시례에서는, 보호 시스를 수술 기기에 조립하는 방법이 수술 기기 샤프트의 원위 작업 단부 위의 보호 시스를 수술 기기의 상대적으로 근위부에 배치된 시스 연결기 부분으로 전진시키는 단계; 상기 시스의 유지 기구를 상기 시스 연결기 부분과 정렬되게 이동시키는 단계; 그리고 이동가능한 잠금 구조를 상기 유지 기구가 상기 시스 연결기 부분에 대해서 이동할 수 있는 제1 배치형태로부터 상기 시스를 상기 수술 기기상의 제위치에 유지시키도록 상기 시스 연결기 부분과 상기 유지 기구의 상호보완적인 결합 구조들이 잠금가능하게 결합되어 있는 제2 배치형태로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 실시례에서는, 보호 시스를 수술 기기의 샤프트로부터 제거하는 방법이 유지 기구의 근위 단부 부분을 제1 배치형태로부터 제2 배치형태로 변형시키도록 횡방향으로 안쪽으로 향하는 힘을 유지 기구의 근위 단부 부분에 가하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 제1 배치형태에서는, 상기 시스의 위치를 상기 수술 기기에 유지시키기 위해서 상기 유지 기구가 상기 수술 기기의 연결기 부분과 결합되어 있고, 상기 제2 배치형태에서는, 상기 유지 기구가 상기 연결기 부분으로 분리되어 있으며 상기 시스가 상기 수술 기기에 대하여 이동가능하다. 상기 방법은 상기 유지 기구가 상기 제2 배치형태에 있는 동안, 상기 시스를 제거하기 위해서 상기 유지 기구를 상기 연결기 부분으로부터 원위방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 목적, 특징 및/또는 장점은 부분적으로 아래의 설명에 개시될 것이고, 부분적으로는 아래의 설명에 의해 명확하게 되거나, 본 발명의 실시 및/또는 청구범위에 의해 알 수 있다. 이러한 목적과 장점의 적어도 몇 가지는 첨부된 청구범위에 특정적으로 기재된 여러 요소와 여러 결합형태에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
상기의 개략적인 설명과 아래의 상세한 설명은 모두 단지 예시적이고 설명적인 것이며 청구범위를 제한하는 것은 아니고, 오히려 청구범위는 균등물을 포함하여 그 최대 범위로 권리가 부여되어야 한다.
본 발명은 아래의 상세한 설명만으로 또는 첨부된 도면과 함께 이해할 수 있다. 도면은 본 발명의 더욱 깊은 이해를 제공하기 위해서 포함되어 있으며, 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 예시적인 실시례를 나타내고 상세한 설명과 함께 특정 원리와 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 하나의 예시적인 실시례에 따른 원격 조종 수술 시스템의 환자측 카트의 사시도이다.
도 2는 하나의 예시적인 실시례에 따른 도 1의 원격 조종 수술 시스템에 사용되는 수술 기기의 사시도이다.
도 3은 하나의 예시적인 실시례에 따른 수술 기기 시스(surgical instrument sheath)의 사시도이다.
도 4a는 하나의 예시적인 실시례에 따른 수술 기기의 시스 유지기 본체와 시스 연결기 부분의 조립되지 않은 배치형태의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 시스 유지기 본체와 시스 연결기 부분의 조립된 배치형태의 사시도이다.
도 5는 다른 예시적인 실시례에 따른 수술 기기의 시스 유지기 본체와 시스 연결기 부분의 사시도이다.
도 6은 또 다른 예시적인 실시례에 따른 수술 기기의 시스 유지기 본체와 시스 연결기 부분의 사시도이다.
도 7a는 다른 예시적인 실시례에 따른 시스 유지기 본체의 상부 측면 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 실시례에 따른 시스 유지기 본체의 하부 측면 사시도이다.
도 7c는 다른 예시적인 실시례에 따른 수술 기기의 부분 상세 사시도이다.
도 7d는 도 7c의 수술 기기에 조립된 배치형태의 도 7a 및 도 7b의 시스 유지기 본체의 사시도이다.
도 8a는 다른 예시적인 실시례에 따른 조립되지 않은 배치형태의 시스와 시스 유지기 본체의 사시도이다.
도 8b는 부분적으로 조립된 배치형태의 도 8a의 실시례에 따른 시스와 시스 유지기 본체의 사시도이다.
도 8c는 완전히 조립된 배치형태의 도 8a 및 도 8b의 시스와 시스 유지기 본체의 사시도이다.
도 9a는 또 다른 예시적인 실시례에 따른 기기 샤프트 상의 시스의 사시도이다.
도 9b는 도 9a의 시스와 하나의 예시적인 실시례에 따른 수술 기기의 시스 연결 장치의 단면도이다.
도 9c는 도 9a 및 도 9b의 실시례에 따른 시스와 시스 연결 장치의 단면도이다.
도 9d는 도 9a 내지 도 9c의 실시례에 따른 시스와 시스 연결 장치의 단면도이다.
도 10a는 다른 예시적인 실시례에 따른 시스와 기기의 사시도이다.
도 10b는 조립된 배치형태의 도 10a의 시스와 기기의 사시도이다.
예시적인 여러 실시례를 설명하는 이 설명과 첨부된 도면은 제한적인 것으로 받아들여져서는 안된다. 이 설명과 균등물을 포함하여 청구항의 범위를 벗어나지 않고서 다양한 기계적 변화, 구성적 변화, 구조적 변화, 전기적 변화, 그리고 작동적 변화가 만들어질 수 있다. 본 발명을 모호하지 않게 하기 위해서, 일부 예에서는, 잘 알려진 구조와 기술을 상세하게 도시하거나 기술하지 않았다. 두 개 이상의 도면에서 유사한 참고번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 또한, 하나의 실시례와 관련하여 상세하게 설명되어 있는 요소 및 이와 관련된 특징은, 실현가능할 때는 언제나, 이러한 내용이 구체적으로 도시되거나 설명되어 있지 않은 다른 실시례에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나의 요소가 하나의 실시례와 관련하여서는 상세하게 설명되어 있고 제2 실시례와 관련하여서는 설명되어 있지 않은 경우, 상기 요소는 그럼에도 불구하고 제2 실시례에 포함되어 있는 것으로 주장할 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위를 위해서, 달리 표시되어 있지 않으면, 양, 백분율, 또는 비율을 나타내는 모든 숫자와, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 다른 수치값은 "약" 이라는 표현에 의해 모든 예에서 어느 정도 수정되는 것으로 이해할 수 있다. 따라서, 이에 반하는 것으로 표시되어 있지 않으면, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 한도는 본 발명이 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 대략적인 값이다. 적어도, 본 청구범위에 대해 균등론의 적용을 제한하려는 의도는 아니며, 각각의 수치 한도는 적어도 유효 숫자의 갯수를 고려하고 통상적인 반올림법을 적용하는 것에 의해 해석되어야 한다.
본 명세서와 첨부된 청구범위에 사용되어 있는 것과 같이, "하나의", "한 개의", "상기 하나의" 와 같은 단수 형태와 임의의 용어의 단수적인 사용은 명확하게 그리고 명백히 하나의 지시대상으로 제한되지 않으면, 복수의 지시대상도 포함하는 것이다. 본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "... 을 포함한다"는 표현과 이 표현 문법적인 변형형태는 비제한적인 것으로 해석되므로, 여러 항목을 열거하는 것은 열거된 항목을 대체하거나 열거된 항목에 추가될 수 있는 다른 유사한 항목을 배제하는 것은 아니다.
또한, 본 설명의 용어는 본 발명 또는 청구범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 예를 들면, "정상부", "바닥부", "하부", "위", "아래", "상부", "근위", "원위" 등과 같은, 공간적으로 상대적인 표현은 도면에 도시되어 있는 것과 같이 한 요소나 부분의 다른 요소나 부분에 대한 관계를 설명하기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 공간적으로 상대적인 표현은 도면에 도시된 위치와 방향 외에 사용시나 작동시에 있어서 장치의 상이한 위치(다시 말해서, 장소)와 방향(다시 말해서, 회전 배치형태)를 포함하는 것이다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치가 뒤집어지면, 다른 요소나 부분의 "아래" 또는 "밑"에 있는 것으로 기술된 요소가 다른 요소나 부분의 "상부" 또는 "위"에 있는 것으로 될 수 있다. 따라서, 상기 예시적인 표현 "아래"는 위와 아래의 위치와 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다르게 배향(90도 또는 다른 방향으로 회전)될 수 있고 본 명세서에 사용된 공간적으로 상대적인 설명어는 이에 상응하게 해석될 수 있다. 수술 기기의 상대적인 근위 방향과 원위 방향이 도면에 표시되어 있다.
본 발명은 다양한 수술 장치 시스, 상기 시스의 구성요소, 그리고 상기 시스의 제조 방법 및 관련 구성요소, 시스템, 그리고 사용 방법을 고찰한다. 본 발명의 하나의 예시적인 실시례에 따르면, 최소 침습 수술용 기기가 수술 기기의 샤프트, 손목 기구(wrist mechanism), 및/또는 다른 조인트와 부분을 덮기 위해서 제거가능한(예를 들어, 교체가능한) 시스를 사용한다. 상기 시스는 수술 기기의 대응하는(예를 들어, 상호보완적인) 시스 연결기 부분("시스 연결 부분"이라고도 함)과 결합하도록 구성된 유지 기구를 포함할 수 있다. 결합을 통하여, 상기 유지 기구는, 수술을 시행하기 위해 수술 기기를 사용하는 동안 시스를 수술 기기의 메인 샤프트의 적어도 일부분 및/또는 수술 기기의 손목 기구의 적어도 일부분 위에 제자리에 유지시키기 위해서 시스를 수술 기기에 고정시키도록 구성될 수 있다. 상기 유지 기구는 내과의사, 간호사, 그리고 다른 수술실 또는 병원 직원과 같은 오퍼레이터에 의해 손으로 설치하고 제거하는 것이 용이하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 예시적인 실시례에서는, 상기 유지 기구가 시스를 한 손으로 설치하고 제거하는 것이 가능하도록 구성될 수 있다.
다양한 예시적인 실시례에서, 유지 기구는, 시스를 연결기 부분과의 결합상태로부터 해제시키기에 충분한 유지 기구에 작용하는 힘이 없을 때 시스가 수술 기기로부터 분리되는 것이 방지되도록 시스의 수술 기기에 대한 축방향의 운동을 방지하기 위해서 수술 기기의 연결기 부분과 잠금가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 또한, 다양한 예시적인 실시례에서, 본 발명의 유지 기구는 시스가 수술 기기에 조립된 배치형태(잠금가능하게 결합된 배치형태)에 있을 때 시스의 수술 기기에 대한 회전을 방지하도록 구성된 회전 방지 구조를 포함할 수 있다. 상기 구조는 시스를 수술 기기에 임의의 회전 방향으로, 또는 한정된 갯수의 회전 방향으로 조립할 수 있게 해주고, 이로 인해 상기 구조가 회전 정렬 기구(rotational alignment mechanism)로서 기능할 수 있게 된다. 몇몇 실시례에서는, 수술 기기의 대응하는 시스 연결기 구조가 수술 기기상에 어떠한 이동 부품도 포함하지 않을 수 있다. 이러한 설비는 수술 기기의 신뢰성과 견고성을 높일 수 있고, 사용자가 시스와 기기를 조립하는 것을 용이하게 해줄 수 있다. 예를 들면, 재사용가능하게 설계되어 있는 수술 기기에 대해서, 예시적인 실시례는 시스의 연결 실패와 이로 인해 수술 기기를 재사용하는 능력에 부정적으로 영향을 미치는 것과 관련되어 있는 수술 기기의 부품의 위험을 최소화하는 시스 유지 및 연결 설계형태를 제공한다.
본 발명은 또한 시스 슬리브 몸체를 유지 기구에 연결시키는데 있어서 상대적으로 저렴한 기술일 뿐만 아니라, 상대적으로 값이 싸고 압출(extrusion) 및/또는 성형(molding)을 통하여 제조할 수 있는, 유지 기구를 포함하는 시스용 재료를 사용하는 예시적인 실시례를 고찰한다.
비록 본 명세서에 기술된 다양한 예시적인 실시례가 원격 조종 수술 시스템의 환자측 카트에 사용되는 수술 기기에 관하여 설명되어 있지만, 본 발명은 원격 조종 수술 시스템용 수술 기기에 사용하는 것으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 기술된 수술 기기와의 조립을 위한 시스의 다양한 예시적인 실시례가 휴대용 수동 수술 기기와 함께 사용될 수 있다.
도 1을 참고하면, 원격 조종 수술 시스템의 환자측 카트(100)의 예시적인 실시례가 도시되어 있다. 원격 조종 수술 시스템은 환자측 카트(100)에 장착된 기기들을 제어하기 위해 사용자로부터 입력을 수신하는 외과의사 콘솔(도시되어 있지 않음)을 더 포함할 수 있다. 원격 조종 수술 시스템은 또한, 예를 들면, 2013년 12월 5일자로 공개되고 발명의 명칭이 "멀티 포트 수술 로봇 시스템 아키텍쳐(Multi-Port Surgical Robotic System Architecture)"인 미국 특허출원 공개공보 제US 2013/0325033 A1호, 2013년 12월 5일자로 공개되고 발명의 명칭이 "하드웨어 제한형 원격 중심 로봇 머니퓰레이터용 여유 축 및 자유도(Redundant Axis and Degree of Freedom for Hardware-Constrained Remote Center Robotic Manipulator)"인 미국 특허출원 공개공보 제US 2013/0325031 A1호, 그리고 2014년 10월 7일자로 공개되고 발명의 명칭이 "수술 시스템 기기 장착(Surgical System Instrument Mounting)"인 미국 특허 제8,852,208호에 개시되어 있는 것과 같은, 보조 제어/영상 카트(도시되어 있지 않음)를 선택적으로 포함할 수 있고, 상기 특허 문헌의 각각은 그 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시례는, 예를 들면, 인튜어티브 서지컬사(Intuitive Surgical, Inc.)에 의해 상업화된, 다빈치 서지컬 시스템(da Vinci® Surgical System), 예를 들면, 싱글 사이트(Single Site®) 단일 구멍 수술 기술(single orifice surgery technology)을 가지거나 가지지 않은, 다빈치 에스아이 서지컬 시스템(da Vinci Si® Surgical System) 또는 다빈치 엑스아이 서지컬 시스템(da Vinci Xi® Surgical System)에 사용될 수 있다. 하지만, 당업자는 다른 수술 시스템이, 별개의 보조/컨트롤 카트의 일부분으로 사용되는 것이 아니라, 예를 들면, 환자측 카트 및/또는 외과의사 콘솔과 같은, 수술 시스템의 다른 구성요소의 컨트롤러와 프로세서를 포함하여, 본 발명의 시스 및 수술 기기와 함께 사용되는 것으로 고려되는 것을 알 수 있을 것이고; 당업자가 알 수 있는 것과 같이 제어 및 프로세싱 아키텍쳐가 수술 시스템의 다양한 구성요소들 사이에 분포될 수도 있다.
하나의 예시적인 실시례에 따르면, 환자측 카트(100)는 베이스(102), 메인 칼럼(104), 그리고 메인 칼럼(104)에 연결된 메인 붐(106)을 포함하고 있다. 도 1의 예시적인 실시례에 도시되어 있는 것과 같이, 환자측 카트(100)는 또한 메인 붐(106)에 각각 연결되어 있는 복수의 원격 조종 머니퓰레이터 아암(110, 111, 112, 113)(종종 환자측 머니퓰레이터라고도 한다)을 포함하고 있다. 머니퓰레이터 아암(110, 111, 112, 113)은 각각 기기(130)가 장착될 수 있는 기기 장착부 부분(120)을 포함할 수 있고, 상기 기기 장착부 부분(120)은 머니퓰레이터 아암(110)에 부착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 머니퓰레이터 아암(110, 111, 112, 113)의 부분들은 수술하는 동안 외과의사 콘솔에 있는 사용자에 의해 제공된 명령에 따라 조작될 수 있다. 하나의 예시적인 실시례에서는, 외과의사 콘솔로부터 전송된 신호 또는 입력이 제어/영상 카트(control/vision cart)로 전송되고, 상기 제어/영상 카트가 상기 입력을 해석하고 환자측 카트(100)로 전송될 명령 또는 출력을 발생시켜서 기기(130)(도 1에서는 이러한 기기가 단 하나 장착되어 있다) 및/또는 상기 기기(130)가 환자측 카트(100)에 결합되어 있는 머니퓰레이터 아암(110)의 부분을 조작시킨다.
기기 장착부 부분(120)은 작동 인터페이스 조립체(122)와 캐뉼라 장착부(124)를 포함할 수 있다. 기기(130)의 샤프트(132)는 수술하는 동안 캐뉼라 장착부(124)와 장착된 캐뉼라를 통하여 원격 부위를 향해 뻗어 있다. 하나의 예시적인 실시례에 따르면, 기기(130)의 근위 단부에 있는 힘 전달 기구(134)가 작동 인터페이스 조립체(122)와 기계적으로 결합되어 있다. 당업자는, 소스(예를 들어, 상기 기기를 지지하는 머니퓰레이터 아암에 있는 전기 모터)로부터 기계적인 입력 힘을 수용하고 수용된 힘을 상기 기기의 상대적으로 원위 단부 부분에 있는 구성요소(예를 들어, 손목부(wrist), 엔드 이펙터 등)를 구동시키는 출력 힘으로 전환 및/또는 전송하는 힘 전달 기구를 잘 알고 있다. 캐뉼라 장착부(124)는 캐뉼라(136)를 유지하도록 구성될 수 있고, 상기 캐뉼라(136)를 통하여 기기(130)의 샤프트(132)가 수술하는 동안 수술 부위로 뻗을 수 있다. 당업자가 잘 알고 있는 것과 같이, 작동 인터페이스 조립체(122)는 외과의사 콘솔에서의 입력 명령에 대응하여 제어되고 기기(130)를 작동시키기 위해 힘 전달 기구(134)로 힘을 전달하는 다양한 구동 기구와 다른 기구를 포함할 수 있다.
비록 도 1의 예시적인 실시례는 도시의 편의상 머니퓰레이터 아암(110)에만 부착된 기기(130)를 나타내고 있지만, 기기는 머니퓰레이터 아암(110, 111, 112, 113) 중의 임의의 그리고 각각의 머니퓰레이터 아암에 부착될 수 있다. 기기(130)는 겸자 또는 그라스퍼(grasper), 니들 드라이버(needle driver), 수술용 메스, 가위, 스테이플러, 소작 공구 등과 같은 엔드 이펙터를 가진 수술 기기일 수 있거나, 원격 수술 부위의 정보(예를 들어, 시각화, 전기생리학적 활동(electrophysiological activity), 압력, 유체 유동, 및/또는 다른 감지된 데이터)를 제공하기 위해 수술하는 동안 사용되는 내시경 영상 기기 또는 다른 감지 기기일 수 있다. 도 1의 예시적인 실시례에서는, 엔드 이펙터를 가진 수술 기기 또는 감지 기기가 머니퓰레이터 아암(110, 111, 112, 113) 중의 임의의 머니퓰레이터 아암에 부착될 수 있고 머니퓰레이터 아암(110, 111, 112, 113) 중의 임의의 머니퓰레이터 아암과 함께 사용될 수 있다. 하지만, 본 명세서에 기술된 실시례는 도 1의 환자측 카트의 예시적인 실시례로 제한되는 것이 아니고 환자측 카트 구성을 포함하여, 다양한 다른 원격 조종 수술 시스템 구성이 본 명세서에 기술된 예시적인 실시례에 사용될 수 있다.
도 2는 수술 기기(230)의 예시적인 실시례를 보다 상세하게 나타내고 있다. 상기 수술 기기(230)는 샤프트(233), 샤프트(233)의 근위 단부에 배치된 힘 전달 하우징(234), 그리고 샤프트(233)의 원위 단부에 배치된 엔드 이펙터(240)를 포함하고 있다. 도 2의 예시적인 실시례는 또한 의료 시술 동안 대체로 광범위하게 이동하는 상기 수술 기기(230)의 구성요소인 손목 기구(231)와 엔드 이펙터(240)를 가진 수술 기기의 실시례를 나타내고 있다. 도시된 실시례에서는, 손목 기구(231)가 연장된 부재(235)를 샤프트(233)에 연결시키는 조인트(232)와, 엔드 이펙터(240)가 장착되는 다중 부재 손목부(multi-member wrist)(236)에 연결된 연장된 부재(235)를 포함하고 있다. 조인트(232)는 연장된 부재(235)의 연장된 길이의 결과로, 손목부(236)와 엔드 이펙터(240)에 대한 상당한 범위의 공간상의 움직임을 제공하는 연장된 부재(235)의 운동을 위한 두 개의 각 자유도(angular degree of freedom)를 가질 수 있다. 손목부(236)는 의료 시술 동안 엔드 이펙터(240)를 이동시키고 특정 방향으로 향하게 하기 위한 하나 이상의 자유도를 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있는 복수의 척추뼈형상부(vertebrae)를 포함하고 있다. 손목 기구(231)의 세부 사항은 단지 한 종류의 손목 기구의 예시로서 본 명세서에 제공되어 있다. 많은 다른 종류의 손목 기구가 알려져 있고 본 명세서에 기술된 것과 같은 제거가능한 시스와 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 발명의 명칭이 "적극적으로 위치시킬 수 있는 힘줄 작동식 다중 디스크 손목 관절을 가진 수술 공구(Surgical tool having Positively Positionable Tendon-actuated Multi-disk Wrist Joint)"이고 쿠퍼(cooper) 등에게 부여된 미국 특허 제6,817,974호는 복수의 디스크와 힘줄 제어식 조인트를 포함하는 몇 가지 알려진 손목 기구를 개시하고 있다. 추가적으로, 당업자는 엔드 이펙터가 샤프트에 직접 결합되어 있는 상태에서는 수술 기기가 손목 기구를 가지지 않을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 2는 또한 샤프트(233)가 의료 시술간에 상기 수술 기기(230)의 내부의 세정을 용이하게 하는 세정 구멍(222)을 선택적으로 포함할 수 있다는 것을 나타내고 있다. 몇몇 경우에 있어서, 상기 세정 구멍은 의료 시술 동안 환자에서 유지될 수 있는 상승된 압력 구역으로부터 가스 유동 또는 생체 재료(biological material)에 대한 유동 경로를 만드는 문제점을 가지고 있다. 하지만, 본 발명의 예시적인 실시례에 따르면, 교체가능한 시스가 수술 기기(230)에 설치될 수 있고 의료 시술 동안 압력차를 유지시키고 생체 시료 또는 가스가 상기 세정 구멍으로 침투하는 것을 방지하는데 도움을 주기 위해 세정 구멍(222)을 밀봉시킨다. 또한, 수술 기기(230)가 세정될 때 상기 수술 기기의 세정 구멍(222)과 다른 부분에 접근할 수 있게 하기 위해서 시스는 의료 시술간에 제거될 수 있다. 세정 통로(도시되어 있지 않음)도 손목 기구(231)에 있을 수 있는데, 예를 들면, 연장된 부재(235)에 있는 구멍으로 및/또는 인접한 손목부 구조 및/또는 엔드 이펙터가 상기 샤프트에 결합되는 곳 사이의 공간에 의해 만들어진 벌어진 틈의 개구를 통하여 손목 기구(231)에 있을 수 있다. 상기 시스는 손목 기구(231)를 밀봉시킬 수도 있지만, 오염이 발생된 경우에는, 시스에 의해 보호된 기기의 세정이 가능하도록 제거될 수 있다. 상대적으로 클 수 있거나 보다 낮은 기계적인 부하 요건(mechanical load requirement)을 가질 수 있는 카메라 기기에서는, 세정 구멍은 용이한 세정이 가능하도록 크게 만들어질 수 있는 반면에, 시스는 사용하는 동안 생체 적합 물질이 카메라 시스템에 대해 가지는 액세스의 양을 줄인다. 몇몇 상황에서는, 대체로 생체 적합 물질과 직접 접촉하지 않는 카메라 시스템과 같은 기기는 완전한 밀봉을 요하지 않을 수 있다.
도 3을 참고하면, 기기(130)(도 1) 또는 기기(230)(도 2)와 같은, 수술 기기의 샤프트의 적어도 일부분을 덮도록 구성된 보호 시스의 예시적인 실시례가 도시되어 있다. 비제한적인 예로서, 도 3의 시스(300)는 기능, 재료, 및/또는 구성에 있어서, 전체 내용이 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 있는, 2015년 7월 28일자로 발행된, 발명의 명칭이 "수술 기기용 시스(Sheath for Surgical Instrument)"인 파크(Park) 등에게 부여된 미국 특허 제9,089,351호에 개시된 시스와 유사할 수 있다. 상기 시스(300)는 다양한 예시적인 실시례에서 보호 시스(300)가 수술 기기에 조립될 때 전달 하우징에 근접하여 배치될 수 있는 근위 단부(302)와, 보호 시스(300)가 수술 기기(130)에 조립될 때 수술 기구의 엔드 이펙터 및/또는 손목 기구에 근접하여 배치될 수 있는 원위 단부(304)를 가지고 있다. 따라서, 하나의 예시적인 실시례에서, 상기 시스는 수술 기기의 근위 단부의 전달 하우징으로부터 엔드 이펙터 또는 영상 포착 장치와 같은 감지 요소까지 기기 샤프트의 전체 길이를 실질적으로 덮도록 뻗을 수 있고, 엔드 이펙터 또는 기기가 자신의 계획된 기능을 수행할 수 있도록 엔드 이펙터 또는 기기가 충분히 노출되게 한다.
비록 다양한 개시된 예시적인 실시례의 시스는, 수술 기기 샤프트가 전달 하우징과 만나는 곳에 배치되어 있는 수술 기기의 시스 연결기 부분과 잠금가능하게 결합되도록 구성되어 있지만, 당업자는 상기 연결기 부분이, 적절한 수정으로 전달 하우징에 대해 원위부에 있는 상기 샤프트 상의 장소를 포함하여, 수술 기기 상의 다른 장소에 제공될 수 있다는 것을 알 것이다.
보호 시스(300)는 근위 단부(302)에 또는 그 근처에 배치된 유지 기구(306)를 포함하고 있다. 유지 기구(306)는 시스(300)를 수술 기기에 조립된 배치형태로 잠금가능하게 결합시키고 유지시키기 위해서 수술 기기의 일부분에 배치된 하나 이상의 대응하는(예를 들어, 상호보완적인) 구조(도 3에 도시되어 있지 않음)와 상호작용(예를 들어, 결합)하도록 구성되어 있다. 도 3에서는 유지 기구(306)가 시스(300)의 슬리브(308)에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 유지 기구(306)는, 예를 들면, 도 10a 및 도 10b의 예시적인 실시례와 관련하여 아래에 보다 상세하게 기술되어 있는 것과 같이, 시스(300)의 슬리브(308)에 형성된 하나 이상의 구조일 수 있거나 시스(300)의 슬리브(308)에 형성된 하나 이상의 구조를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다양한 예시적인 실시례에 따른 시스 슬리브는 유전체(dielectric material), 생체 적합 물질과 액체의 통과를 방지하면서 가스가 시스 슬리브 벽을 침투할 수 있게 하는 다공성 재료, 시스와 마찰하는 다른 수술 기기와 구조로 인한 손상에 대해 보호하도록 상대적으로 내구성이 있는 재료 등을 포함하여, 원하는 대로 다양한 특성을 부여하도록 선택되는 다양한 상대적으로 유연하고 생체 적합성인 재료로 만들어질 수 있다. 시스 슬리브는 단일 재료로 만들어질 수 있지만, 본 발명은 슬리브의 길이의 다른 부분을 따라서 다른 특성을 가진 재료 및/또는 상이한 재료 층과 같은, 상이한 재료로 만들어진 시스 슬리브도 고려한다. 예시적인 실시례에서, 본 명세서에 인용에 의해 포함된, 2015년 7월 28일자로 발행된 미국 특허 제9,089,351 B2호(발명의 명칭이 "수술 기기용 시스(SHEATH FOR SURGICAL INSTRUMENT)")에 개시된 다양한 시스 관/몸체 구조와 상기 구조를 만드는데 사용된 재료가 본 발명의 시스 슬리브를 만드는데 사용될 수 있다.
도 4a 내지 도 9d와 관련하여 도시되고 기술되어 있는 것과 같이, 몇몇 예시적인 실시례에서는, 시스 유지 기구가 수술 기기의 상호보완적인 구조와의 잠금가능한 결합을 제공하도록 구성된 하나 이상의 탄성 부분을 포함하고 있다. 상기 탄성 부분은 시스가 상기 수술 기기에 설치될 때 상기 수술 기기의 상호보완적인 구조를 지나서 이동함에 따라 휘어지도록 구성되어 있으며, 시스(300)가 수술 기기와 조립될 때 상기 수술 기기의 상호보완적인 구조와 결합되도록 구성된 탄성 변형 부분(resilient deflection portion)을 포함할 수 있다.
상기 유지 기구의 하나 이상의 힘 작용면에 충분한 힘이 가해지면 상기 유지 기구를 수술 기기의 상호보완적인 구조로부터 분리시키도록 상기 탄성 부분이 휘어지고, 이로 인해 시스를 수술 기기로부터 제거할 수 있게 된다.
도 4a는 도 2의 수술 기기(230)와 유사한 구성을 가질 수 있는 수술 기기(1030)의 시스 연결기 부분(413)과 상호작용하도록 구성된 유지 기구(402)를 포함하는 시스(400)의 예시적인 실시례를 나타내고 있고, 상기 연결기 부분은 하나의 예시적인 실시례에서 수술 기기 샤프트와 전달 하우징(예를 들어, 도 2의 힘 전달 하우징(234)) 사이의 접속부에 제공되어 있다. 도 4a의 실시례에서는, 유지 기구(402)가 시스 슬리브(405)의 근위 단부 부분에 부착된 대체로 관형상의 유지기 본체(403)를 포함하고 있다. 상기 유지기 본체(403)는 상기 유지기 본체(403)의 원위 단부 부분에 배치된 시스 슬리브 부착 부분(406)을 가지고 있다. 아래에서 더욱 상세하게 설명하겠지만, 상기 시스 슬리브 부착 부분(406)은 시스(400)의 슬리브(405)에 부착되도록 구성되어 있다. 유지기 본체(403)의 근위 단부(408)를 한정하는 잠금 칼라(locking collar)(404)가 시스 슬리브 부착 부분(406)으로부터 근위방향으로 뻗어 있다. 상기 잠금 칼라(404)는 하나 이상의 탄성 부재(410)를 포함하고 있다. 상기 탄성 부재(410)는, 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이, 유지기 본체(403)와 일체로 형성(예를 들어, 성형)될 수 있거나, 유지기 본체(403)와는 별개로 형성된 유지 기구(402)의 구성요소들을 포함할 수 있다.
상기 탄성 부재(410)는 시스(400)가 수술 기기에 조립된 배치상태에 있을 때 수술 기기(1030)의 시스 연결기 부분(413)의 하나 이상의 상호보완적인 유지 구조(412)와 잠금가능하게 결합되도록 구성되어 있다. 도시된 예시적인 실시례에서는, 시스 연결기 부분(413)의 상호보완적인 유지 구조(412)가, 수술 기기 샤프트(1032)의 세로축에 대해서 예각을 이룬 대체로 원뿔대면 형상(frustoconical surface profile)을 가질 수 있는, 경사진 부분(414)을 가진 둘레방향으로 배치된 돌출부를 포함하고 있다. 보다 구체적으로는, 상기 경사진 부분(414)이 수술 기기의 축방향을 따라서 원위부로부터 근위부로의 방향으로 위쪽으로 그리고 바깥쪽으로 뻗어 있다. 이리하여, 탄성 부재(410)의 표면들이 경사진 부분(414)의 시작부분과 접촉하게 될 때, 연속적인 힘이 유지기 본체(403)에 가해져서 유지기 본체를 연결기 부분(413) 위로 미끄럼이동시킴에 따라 상기 탄성 부재(410)의 표면들은 경사진 부분(414)에 의해 점점 벌어진다. 종국적으로, 탄성 부재(410)는 상호보완적인 유지 구조(412)를 지나서 근위방향으로 이동하고 자신의 처음의 변형되지 않은 형태로 탄성복원된다. 유지 구조(412)의 유지면(416)은 상기 샤프트(1032)의 세로축에 대해 대체로 직각으로 배치되어 있으며 시스가 상기 수술 기기에 조립된 배치형태에서 탄성 부재(410)와의 상호작용에 의해 시스의 축방향 아래쪽으로의 이동을 방지하는 쇼울더를 제공한다. 다시 말해서, 탄성 부재(410)의 변형되지 않은 형태에서, 상기 탄성 부재는 상기 유지면(416)에 의해서 제공된 쇼울더와 접촉하여 유지 기구(402)의 원위 방향으로의 축방향 이동, 결과적으로 상기 시스의 원위 방향으로의 축방향 이동을 방지한다.
당업자는 상기 유지 구조(412)가 연결기 부분(413)의 원주 둘레의 연속적인 구조로 될 수 있거나, 상기 원주 둘레의 선택된 장소에 배치된 복수의 구조일 수 있고, 이것은 시스를 수술 기기에 대해 원하는 회전 위치로 향하게 하는데 도움을 줄 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
시스(400)는 유지기 본체(403)의 잠금 칼라(404)를 상기 수술 기기(1030)의 시스 연결기 부분(413) 위로 전진시킴으로써 상기 수술 기기(1030)에 조립된 배치형태로 놓일 수 있다. 잠금 칼라(404)가 상기 수술 기기의 시스 연결기 부분(413)과 결합되게 축방향으로 이동될 때(다시 말해서, 잠금 칼라(404)를 근위 방향으로 이동시킬 때), 유지 구조(412)의 경사진 부분(414)이 상기 탄성 부재(410)와 접촉한다. 잠금 칼라(404)를 근위 방향으로 계속하여 이동시키는 것에 의해 상기 탄성 부재(410)가 경사진 부분(414)에 의해 횡방향으로(예를 들어, 반경방향으로) 바깥쪽으로 휘게 된다. 상기 탄성 부재(410)가 반경방향으로 바깥쪽으로 휘는 것에 의해 상호보완적인 유지 구조(412)가 탄성 부재(410)들 사이를 통과할 수 있고 탄성 부재(410)들을 지나서 축방향으로 이동할 수 있다.
도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 일단 탄성 부재(410)가 상호보완적인 유지 구조(412)의 경사진 부분(414)를 지나면, 탄성 부재(410)는 자신의 처음의 휘지 않은 형태로 복귀되고 상호보완적인 유지 구조(412)의 유지면(416)에 근접하여 위치된다. 상기 탄성 부재(410)가 자신의 휘지 않은 형태로 복귀되고 상기 수술 기기(1030)의 시스 연결기 부분(413)의 일부분과 접촉할 때에 비교적 신속한 탄성 부재(410)의 이동은 시스(400)가 상기 수술 기기(1030)의 시스 연결기 부분(413)과 완전히 결합되었다는 청각적 또는 촉각적 표시를 만들어낼 수 있다. 예를 들면, 상기 표시는 하나 이상의 가청 소음(예를 들어, "클릭"), 오퍼레이터의 촉각을 자극하는 유지 구조(412)를 통하여 전해지는 낮은 진동수의 진동파, 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 유지면(416)의 쇼울더로 인한, 상호보완적인 유지 구조(412)의 유지면(416)(도 4a)과 하나 이상의 탄성 부재(410) 사이의 기계적인 간섭이 시스(400)를 상기 수술 기기(1030)의 샤프트(1032) 위에 제자리에 유지(고정)시켜서, 상기 수술 기기 또는 시스 유지 기구(402)에 충분한 힘이 작용하지 않을 때 유지 기구(402)의 상기 수술 기기에 대한 축방향의 이동과 분리를 방지한다.
상기 수술 기기(1030)과 시스(400)의 사용(예를 들어, 수술에서) 후에, 상기 수술 기기(1030)를 세정(예를 들어, 살균), 예를 들면, 재사용하기 위해 상기 수술 기기(1030)를 재처리하기 위해 시스(400)를 제거할 필요가 있거나 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 계속하여 도 4b를 참고하면, 시스(400)를 상기 수술 기기(1030)로부터 제거하기 위해서, 반경방향으로 안쪽으로 향하는 힘(418)(예를 들어, 쥐는 힘)이 유지기 본체(403)의 근위 단부(408)에, 예를 들면, 탄성 부재(410)로부터 대체로 90도 떨어진 근위 단부(408) 상의 장소에 가해질 수 있다. 예를 들면, 오퍼레이터가 힘 작용면(420, 422)에서 유지기 본체(403)를 움켜잡을 수 있다(예를 들어, 조일 수 있다). 힘 작용면(420, 422)에 가해진 반경방향으로 안쪽으로 향하는 힘이 힘 작용면(420, 422)에 그리고 그 주위에 배치된 유지기 본체(403)의 근위 단부(408)의 일부분을 상기 수술 기기(130)의 시스 연결기 부분(413)을 향해 안쪽으로 휘게 할 수 있는 반면에, 탄성 부재(410)는 시스 연결기 부분(413)으로부터 멀어지게 휜다. 다시 말해서, 압축력(418)이 힘 작용면(420, 422)에 가해질 때 탄성 부재(410)들의 횡방향(예를 들어, 반경방향) 거리는 증가할 수 있다. 탄성 부재(410)가 유지 구조(412)를 넘어서 횡방향으로(예를 들어, 반경방향으로) 바깥쪽으로 휘는 것에 의해 탄성 부재(410)가 상호보완적인 유지 구조(412)를 지날 수 있게 되고, 상기 유지 기구(402)와 시스 슬리브를 상기 수술 기기(1030)에 대해 원위방향으로 이동시키는 것에 의해 잠금 칼라(404)가 연결기 부분(413)으로부터 분리(잠금해제)될 수 있고 시스(400)가 상기 수술 기기(1030)로부터 제거될 수 있다.
몇몇 예시적인 실시례에서는, 유지기 본체(403)의 다른 부분 및/또는 탄성 부재(410)가 상기 힘(418)하에서 탄성적으로 변형된다. 추가적으로 또는 대체 실시형태로서, 유지기 본체(403)의 다른 부분 및/또는 탄성 부재(410)가 상기 힘(418)하에서 소성적으로 변형될 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 시스(400)가 한 번 사용한 후에 폐기될 수 있다.
탄성 부재(410)와 힘 작용면(420, 422)이 휘는 것을 용이하게 하기 위해서 시스(400)의 유지기 본체(403)가 탄성 물질로 만들어질 수 있다. 비제한적인 예로서, 유지기 본체(403)는 열가소성 수지, 예를 들면, 나일론, 폴리에테르 블록 아미드(polyether block amide)(PEBAX), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 또는 다른 폴리머로 만들어진다. 몇몇 실시례에서는, 유지기 본체(403)가 복합 재료, 예를 들면, 섬유 강화 폴리머로 만들어지거나, 및/또는 비-폴리머 재료를 포함할 수 있다. 유지기 본체(403)는 성형 공정, 예를 들면, 사출 성형, 주조, 네가티브 제조 공정(negative manufacturing process), 예를 들면, 기계가공, 및/또는 부가적인 제조 공정(additive manufacturing process), 예를 들면, 융합 적층 모델링(fused deposition modeling), 파우더 베드 소결(powder bed sintering) 등을 이용하여 만들어질 수 있다. 몇몇 실시례에서는, 유지기 본체(403)를 시스 슬리브(405)에 부착시키는 것을 용이하게 하기 위해서 유지기 본체(403)와 시스 슬리브(405)가 동일하거나 유사한 재료로 만들어진다. 하나의 예시적인 실시례에서는, 유지기 본체(403)와 시스 슬리브(405)의 양자 모두가 폴리에테르 블록 아미드로 이루어져 있다. 하지만, 유지기 본체(403)와 시스(400)의 다른 부분 또는 구성요소는 적절한 특징을 나타내는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시례에서는, 적어도 부분적으로, 스티프니스(stiffness), 탄성률, 또는 필요할 수 있는 다른 기계적인 특징에 기초하여 재료가 선택될 수 있다. 비제한적인 예로서, 몇몇 적절한 재료는 약 500 MPa에서 약 5000 MPa에 이르는 범위의 탄성률을 나타낼 수 있다. 다른 적절한 재료는, 예를 들면, 약 500 MPa보다 작거나 약 5000 MPa보다 큰 탄성률을 포함할 수 있고, 벽 두께는 이를 보상하기 위해 조정된다. 몇몇 실시례에서는, 성형성, 가공성 등과 같은 제조 특성에 기초하여 재료가 선택될 수도 있다. 적어도 부분적으로 원료의 비용에 기초하여 재료가 선택될 수도 있고, 상기 비용은 상기 원료로 가공하는데 있어서 적합한 제조 공정 등과 관련되어 있다. 몇몇 실시례에서, 예를 들어, 한 번의 사용으로 제한된(다시 말해서, 1회용) 시스에 대해서는, 상대적으로 저렴한 재료가 바람직할 수 있다. 다른 재료 선택 기준은, 제한 없이, 현저한 열화없이 다양한 살균 처리(예를 들어, 감마선 살균, 에틸렌 옥사이드 살균, 오토클레이브(autoclave), 전자빔 살균(e-beam sterilization) 등)에 견디는 재료의 능력; 그리고, 예를 들면, 라텍스가 없는 것과 같은, 재료의 생체 적합성을 포함할 수 있다.
유지기 본체(403)와 시스 슬리브(405)는 임의의 적절한 방법에 의해 서로 부착될 수 있다. 비제한적인 예로서, 유지기 본체(403)와 시스 슬리브(405)는 초음파 용접, 레이저 용접, 스핀 퓨징(spin fusing) 등과 같은 용접법에 의해 서로 결합될 수 있다. 몇몇 예시적인 실시례에서는, 유지기 본체(403)를 시스 슬리브(405)에 부착시키기 위해서 접착제가 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 실시례에서는, 유지기 본체(403)가 하나 이상의 스폿 용접부(spot weld)를 이용하여 시스 슬리브(405)에 부착되어 있다. 몇몇 실시례에서는, 도 8a 내지 도 8c와 관련하여 아래에 보다 상세하게 기술되어 있는 것과 같이, 기계적인 부착 장치에 의해 시스 슬리브(405)가 유지기 본체(403)에 부착될 수 있다.
유지기 본체(403)는 시스(400)의 설치와 제거를 위해 탄성 부재(410)의 변형을 용이하게 하도록 구성된 기하학적 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4a 및 도 4b의 실시례에서, 유지기 본체(403)는 시스 슬리브 부착 부분(406)을 따라서 원형의 내부 횡단면에서 근위 단부(408)와 잠금 칼라(404)에서의 기다란(예를 들어, 계란형 또는 타원형) 내부 횡단면으로 점점 변하는 단면 형상을 가질 수 있다. 처음의 변형되지 않은 상태에서, 힘 작용면(420, 422)은 타원형의 장축(Ama)의 양 단부에 배향될 수 있는 반면에, 탄성 부재(410)의 일부분은 타원형의 단축(Ami)의 양 단부에 위치되어 있다. 힘이 힘 작용면(420, 422)에 가해지면, 장축(Ama)은 짧아지는 반면에 단축(Ami)은 길어지고, 적어도 탄성 부재(410) 주위의 근위 단부(408)와 잠금 칼라의 기다란 단면 형상은 변형된다. 몇몇 실시례에서는, 힘 작용면(420, 422)에 가해진 힘으로 인한 변형하에서, 장축(Ama)과 단축(Ami)은 대체로 동일하게 될 수 있고, 근위 단부(408)에서 유지기 본체(403)의 단면 형상은, 적어도 탄성 부재(410)와 힘 작용면(420, 422)에 인접한 부분을 포함하여, 대체로 원형으로 된다. 단축(Ami)이 충분한 양만큼 길어지면 상기 수술 기기(1030)의 상호보완적인 유지 구조(412)로부터 분리(잠금해제)될 수 있기에 충분한 양만큼 탄성 부재(410)가 반경방향으로 바깥쪽으로 휘어진다.
유지기 본체(403)는, 시스(400)를 제거하기 위해서 탄성 부재(410)를 충분히 변형시키기 위해 힘 작용면(420, 422)에 가해질 필요가 있는 압축력(418)이 특정 임계값보다 작게 되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 유지기 본체(403)는, 시스(400)를 제거하기 위해서 힘 작용면(420, 422)에 가해질 필요가 있는 힘(418)이 오퍼레이터(예를 들어, 내과의사, 간호사 등)가 수동으로, 예를 들면, 한 손으로, 상기 힘(418)을 작용시키는 것에 의해서 시스(400)를 제거할 수 있을 정도로 충분히 작게 되도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 힘 작용면(420, 422)에 가해질 필요가 있는 압축력(418)은 약 2 pound-force(lbf) 내지 약 10 pound-force(lbf), 예를 들면 약 4 pound-force(lbf)일 수 있다. 하지만, 힘 작용면(420, 422)에 가해질 필요가 있는 상기 힘은, 예를 들면, 사용자의 손에 의해 상기 힘이 가해지는 대신에 상기 힘을 작용시키도록 고안된 공구가 사용되는 경우, 더 크게 될 수 있다.
힘 작용면(420, 422)에 가해질 필요가 있는 압축력(418)의 크기는 적어도 부분적으로 유지기 본체(403)를 구성하는 재료의 특성에 의존할 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 더 큰 탄성률을 가진 재료는 상대적으로 더 작은 탄성률을 가진 재료에 비해 상응하게 더 큰 힘을 필요로 할 수 있다. 추가적으로, 유지기 본체(403)의 기하학적 구조는 시스(400)를 상기 수술 기기(1030)로부터 제거하는데 필요한 힘(418)의 크기에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 유지기 본체(403)의 상대적으로 더 두꺼운 벽과 상대적으로 더 두꺼운 탄성 부재(410)는 상대적으로 더 얇은 구성요소보다 시스(400)를 제거하기 위해서 상대적으로 더 큰 힘을 필요로 할 수 있다.
힘 작용면(420, 422)은 오퍼레이터에 의한 조작을 용이하게 하도록 구성된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 힘 작용면(420, 422)은 힘 작용면(420, 422)의 그립감을 향상시키고 및/또는 힘 작용면(420, 422)을 촉각적으로 인식할 수 있도록 하기 위해서 리지(ridge)(424), 널링, 또는 다른 표면조직(texture)이나 구조와 같은 외형부를 포함할 수 있다.
추가적으로, 유지기 본체(403)는 시스(400)를 제거하기 위해서 탄성 부재(410)를 휘게 하는 압축력(418)의 크기를 변경시키도록 구성된 릴리프(relief)를 포함할 수 있다. 상기 릴리프는 탄성 부재(410)에 응력을 집중시켜서, 특정의 가해진 힘에 대해 탄성 부재(410)를 더 많이 휘게 하기 위해서 잠금 칼라(404)의 유연성(예를 들어, 탄성 변형성)을 증가시킬 수 있다. 게다가, 상기 릴리프는 잠금 칼라(404)에 소성 변형, 파손 등을 초래할 수 있는, 상대적으로 큰 응력을 받을 수 있는 잠금 칼라(404)의 구역을 없앨 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 릴리프(426)는 "I"자 형상의 절결부로 구성되어 있지만, 도시된 것과 다른 형태도 고려할 수 있다. 잠금 칼라의 벽의 절결부를 제공하는 것 이외에, 유지기 본체 벽의 다른 연약부에 의해, 예를 들면, 유지기 본체(403)의 원주 둘레의 특정 장소에 상이한 재료 및/또는 보다 얇은 재료를 사용하는 것에 의해, 릴리프가 제공될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시례는 릴리프를 전혀 포함하지 않을 수 있다. 이러한 실시례는 상기한 탄성 부재(410)와 대체로 동일한 방식으로 상호보완적인 유지 구조(412)와 상호작용하도록 구성된 유지기 본체(403)의 근위 단부(408)에 배치된 하나 이상의 반경방향으로 안쪽으로 뻗은 돌출부 또는 쇼울더를 포함할 수 있다. 예를 들면, 유지기 본체(403)는 내부면에 언더컷을 포함할 수 있고, 상기 언더컷의 일부분은 상호보완적인 유지 구조(412)의 근위방향으로 향하는 면과 상호작용하는 원위방향으로 향하는 면을 형성한다.
다양한 예시적인 실시례는 일단 시스가 수술 기기에 조립된 배치형태로 되면 상기 수술 기기에 대한 시스의 회전을 방지하는 것도 고려한다. 예를 들면, 사용 또는 운반하는 동안 수술 기기 샤프트에 대한 시스의 회전에 의해 시스(400)가 찢어지거나, 뜯기거나, 또는 다른 형태로 질이 떨어질 수 있다. 하지만, 설치의 편의와 속도를 기하기 위해서, 오퍼레이터에게 시스를 상기 수술 기기에 대해 특정 회전 정렬상태로 정렬시킬 것을 요구하는 것이 바람직하지 않을 수 있다.
따라서, 도 5는 본 발명의 예시적인 실시례에 따른 유지 기구(500)의 다른 실시례를 나타내고 있다. 유지 기구(500)의 기능은 도 4a 및 도 4b와 관련하여 기술한 유지 기구(402)의 기능과 많은 면에서 유사할 수 있다. 명확성을 기하기 위해서, 기기(1030)(도 4a)의 샤프트(1032)(도 4a)는 도 5에서 생략되어 있다. 시스 유지 기구(500)는 세로로 배향되어 있으며 둘레방향으로 이격된 복수의 내부 스플라인(505)을 포함하는 잠금 칼라(504)의 원위 부분의 내부면(502)을 가지고 있다. 기기(도시되어 있지 않음)의 시스 연결기 부분(513)은 상기 내부 스플라인(505)과 결합되도록 구성된 세로로 배향되어 있으며 둘레방향으로 이격된 복수의 오목부(510)를 가진 외부면(508)을 가질 수 있다. 시스 유지 기구(500)가 수술 기기의 시스 연결기 부분(513)과 결합되면, 시스 유지 기구(500)를 시스 연결기 부분(513)에 대하여 정렬시키고 시스 유지 기구(500)의 시스 연결기 부분(513)에 대한 회전을 방지하여, 시스 유지 기구(500)가 시스 연결기 부분(513)에 조립된 고정 배치형태에서 시스의 상기 수술 기기에 대한 회전을 방지하기 위해서 상기 내부 스플라인(505)이 상기 오목부(510)에 수용된다.
몇몇 실시례에서는, 상기 내부 스플라인(505)과 상기 오목부(510)가 시스 유지 기구(500)의 시스 연결기 부분(506)과의 자동 중심조정(self-aligning)을 가능하게 하도록 구성된 특징부 및/또는 기하학적 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 내부 스플라인(505) 및/또는 오목부(510)들 사이의 연결 부분의 가장자리가 둥근 선단부(512)를 가질 수 있다. 시스 유지 기구(500)가 시스 연결기 부분(513)과 결합되게 미끄럼이동할 때, 상기 둥근 선단부(512)는 내부 스플라인(505)과 오목부(510)의 자동 중심 조정을 가능하게 한다. 이와 같이, 시스 유지 기구(500)는 사용자에 의한 최소의 외부 회전력으로 또는 외부 회전력없이 시스 연결기 부분(513)과 자동 중심 조정되도록 구성되어 있다. 시스 유지 기구(500)가 상기 수술 기기(1030)의 시스 연결기 부분(513)에 설치될 수 있는 회전 방향의 갯수는 적어도 부분적으로 내부 스플라인(505)과 오목부(510)의 갯수 및/또는 구성에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 내부 스플라인(505)과 오목부(510)의 피치(pitch)는 시스 유지 기구(500)가 시스 연결기 부분에 설치될 수 있는 회전 방향의 갯수를 결정할 수 있는데, 피치가 클수록 가능한 설치 회전 방향이 많아지고, 피치가 작을수록 가능한 설치 회전 방향이 적어진다.
추가적으로, 몇몇 실시례에서는, 시스 유지 기구(500)와 시스 연결기 부분(513)이 하나 이상의 미리 정해진 회전 방향으로 시스 유지 기구(500)의 시스 연결기 부분(513)과의 정렬을 요하도록 구성된 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 내부 스플라인 중의 하나 이상의 내부 스플라인과 상기 복수의 오목부 중의 대응하는 하나 이상의 오목부가 나머지 내부 스플라인과 오목부와는 다른 크기, 형상, 및/또는 구성을 가질 수 있어서, 시스 유지 기구(500)가 시스 연결기 부분(513)에 완전히 설치될 수 있기 전에 다른 크기, 형상, 및/또는 구성을 가지는 상기 하나 이상의 내부 스플라인과 상기 대응하는 하나 이상의 오목부가 서로 회전적으로 정렬되어야 한다.
예를 들면, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 시스 유지 기구(5000)는 복수의 내부 스플라인(5050)을 포함하고 있고, 시스 연결기 부분(5130)은 복수의 오목부(5100)를 포함하고 있다. 상기 복수의 오목부(5100) 중의 적어도 하나의 오목부(5102)는 상기 복수의 오목부(5100) 중의 다른 오목부와는 다른 크기(예를 들어, 시스 연결기 부분(5130) 둘레의 상이한 둘레방향의 폭(W))를 가지고 있고, 상기 복수의 내부 스플라인(5050) 중의 대응하는 적어도 하나의 스플라인(도시되어 있지 않음)은 상기 적어도 하나의 오목부(5102)의 둘레방향의 폭(w)에 대응하는 둘레방향의 폭을 가지고 있다. 따라서, 시스 유지 기구(5000)가 시스 연결기 부분(5130)에 완전히 설치될 수 있기 전에 상기 적어도 하나의 오목부(5102)는 대응하는 적어도 하나의 스플라인(도시되어 있지 않음)과 정렬되어야 한다. 도 6의 실시례는 상기 적어도 하나의 오목부(5102)가 복수의 오목부(5100) 중의 다른 오목부보다 더 큰 폭(w)을 가지고 있는 것을 나타내고 있지만, 상기 적어도 하나의 오목부(5102)의 추가적인 또는 다른 크기 또는 구조가 복수의 오목부(5100)의 다른 오목부에 대해 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 적어도 하나의 오목부(5102)와 대응하는 적어도 하나의 스플라인의 길이, 깊이(예를 들어, 반경방향의 크기) 또는 형상 중의 하나 이상이 복수의 오목부(5100) 중의 다른 오목부와 복수의 내부 스플라인(5050) 중의 다른 스플라인에 대해 달라질 수 있다.
일부 실시례는 복수의 가능한 설치 방향을 제공하기 위해 시스 유지 기구(5000)와 시스 연결기 부분(5130)의 원주 둘레에 이격되어 배치될 수 있는, 다른 스플라인과 오목부와는 다른 크기를 가진 복수의 스플라인과 대응하는 오목부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 180도로 이격된, 두 개의 가능한 설치 방향을 제공하기 위해서, 다른 스플라인과 오목부와는 다른 크기를 가진 두 개의 스플라인과 대응하는 오목부가 시스 유지 기구(5000)와 시스 연결기 부분(5130)의 원주 둘레에 180도로 이격될 수 있다. 120도로 이격된 세 개의 설치 방향을 제공하기 위해서, 다른 스플라인과 오목부와는 다른 크기를 가진 세 개의 스플라인과 대응하는 오목부가 120도로 이격될 수 있고, 90도로 이격된 네 개의 설치 방향을 제공하기 위해서, 다른 스플라인과 오목부와는 다른 크기를 가진 네 개의 스플라인과 대응하는 오목부가 90도로 이격될 수 있고, 그 밖에도 이러한 방식으로 수치를 달리 한 다른 구성이 가능하다. 시스 연결기 부분(5130)에 대한 시스 유지 기구(5000)의 회전 방향을 제한하는 것에 의해 시스의 설계형태 및/또는 재료 특성을 시스가 부착되는 수술 기기의 기기 샤프트 및/또는 엔드 이펙터의 특정 운동 또는 운동 범위에 맞출 수 있다. 당업자는 원하는 결합 및/또는 회전 정렬상태를 달성하기 위해서 스플라인과 오목부의 다양한 다른 구성, 배치, 그리고 갯수가 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 시스 유지 기구의 또 다른 예시적인 실시례를 나타내고 있다. 시스 유지 기구(600)는 도 4 내지 도 5의 예시적인 실시례와 유사하게 구성될 수 있고, 차이는 아래에 기술되어 있다. 이 실시례에서, 시스 유지 기구(600)는, 도 7c에 부분적으로 도시된 기기 샤프트(632)와 같은, 기다란(예를 들어, 계란형 또는 타원형) 외부 횡단면 형상을 가진 기기 샤프트를 덮도록 구성된 기다란 단면(예를 들어, 계란형 또는 타원형)의 유사하게 형성된 시스 슬리브(도시되어 있지 않음)를 수용하도록 구성되기 위해서, 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이, 대체로 기다란(예를 들어, 계란형 또는 타원형) 내부 횡단면 형상을 가진 시스 슬리브 부착 부분(606)을 포함하고 있다. 시스 유지 기구(600)의 단면 형상은, 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이, 시스 슬리브 부착 부분(603)의 타원 형상에서 근위 단부를 포함하는 잠금 칼라(604)에서의 대체로 원형 내부 횡단면 형상으로 점점 변할 수 있다. 도 4 및 도 5의 실시례와 같이, 반대쪽에 배치된 탄성 부재(610)와 반대쪽에 배치된 힘 작용면(620, 622)이 잠금 칼라(604)의 근위 단부에 제공되어 있고, 탄성 부재(610)는 각각의 힘 작용면(620, 622)으로부터 90도만큼 떨어져 있다.
도 7c를 참고하면, 시스 유지 기구(600) 및 관련 시스 슬리브(도시되어 있지 않음)가 시스 연결기 부분(613)과 기기 샤프트(632)에 의해 기기에 설치될 수 있다. 시스 연결기 부분(613)은 시스 유지 기구(600)의 시스 슬리브 부착 부분(606)의 개구와 단면의 형상에 대응하는 형상, 예를 들면, 계란형 또는 타원형과 같은 형상을 가질 수 있다. 시스 연결기 부분(613)은 복수의 돌출부(614)와 같은 상호보완적인 유지 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 7c에 도시되어 있는 바와 같이, 시스 연결기 부분(613)은 시스 연결기 부분(613)의 타원 형상의 장축의 양 단부에 배치된 두 개의 돌출부(614)를 포함할 수 있다. 시스는, 시스 유지 기구(600)와 슬리브를 수술 기기(도시되어 있지 않음)의 원위 단부 위로 안내하고 시스 유지 기구(600)와 시스 슬리브를 수술 기기 샤프트(632)를 따라서 그리고 시스 연결기 부분(613) 위로 전진시키는 것에 의해서 수술 기기에 설치될 수 있다. 시스 유지 기구(600)의 잠금 칼라(604)가 타원형(또는 계란형) 시스 연결기 부분(612)과 접촉할 때, 잠금 칼라(604)의 개구의 원형 단면과 시스 슬리브 부착 부분(606)의 타원형 단면 사이의 점진적인 변화가 유지 기구(600)를 두 개의 방향 중의 하나의 방향으로 수술 기기의 샤프트(632) 및 타원형(계란형) 시스 연결기 부분(612)과 정렬되도록(예를 들어, 시스 부착 부분(606)의 장축이 제1 방향으로, 또는 제1 방향으로부터 180도 회전된 제2 방향으로 수술 기기 샤프트(632) 및 시스 연결기 부분(613)의 장축과 정렬되도록)로 배열시킨다.
상기한 도 3 내지 도 5의 예시적인 실시례와 유사한 방식으로, 시스를 상기 수술 기기에 대해 근위방향으로 계속하여 전진시키면, 시스 유지 기구(600)의 탄성 부재(610)가 시스 연결기 부분(612)의 돌출부(614)의 원위방향으로 위치된 경사면과 접촉할 때 시스 유지 기구(600)의 탄성 부재(610)가 횡방향으로(예를 들어, 반경방향으로) 바깥쪽으로 휘어서, 상기 탄성 부재가 상기 돌출부(614)를 지나서 근위방향으로 이동하기에 충분한 간격을 제공할 수 있게 한다. 상기 탄성 부재의 탄성으로 인해, 상기 탄성 부재가 일단 상기 돌출부(614)를 지나면, 탄성 부재(610)는, 도 7d에 도시되어 있는 바와 같이, 자신들의 처음 위치로 복귀한다(다시 말해서, 변형되지 않은 형태로 복귀한다). 시스 유지 기구(600)가 시스 연결기 부분(613)에 조립된 도 7d에 도시된 배치형태에서는, 돌출부(614)와 탄성 부재(610) 사이의 간섭이 유지 기구(600)와 시스가 수술 기기에 대해서 축방향으로 이동하는 것을 방지하여 시스를 수술 기기 샤프트(632)상의 제위치에 고정시킨다. 상기 돌출부(614)는, 탄성 부재(610)와 돌출부(614)의 간섭을 제공하여, 시스 유지 기구(600)와 시스 유지 기구(600)에 부착된 시스 슬리브가 수술 기기에 대하여 축방향으로 제거되는 것을 방지하기 위해서 도 3 내지 도 5의 예시적인 실시례의 유지 구조에 대하여 상기한 것과 유사한 표면을 가질 수 있다.
시스 유지 기구(600)와 시스를 수술 기기로부터 제거하기 위해서, 횡방향으로(예를 들어, 반경방향으로) 안쪽으로 향하는 힘(618)이 힘 작용면(620, 622)에 가해지면, 적어도 시스 유지 기구(600)의 탄성 부재(610)를 포함하는 근위 단부 부분에서, 잠금 칼라(604)를 원형 단면 형상에서 기다란(예를 들어, 계란형 또는 타원형) 단면 형상으로 변형시키고, 이것에 의해 탄성 부재(610)들 사이의 거리를 증가시킨다. 상기 힘(618)이 충분히 가해진 상태에서, 탄성 부재(610)들 사이의 거리는, 돌출부(614)로부터 분리(잠금해제)시키고, 시스 유지 기구(600)를 돌출부(614)를 지나서 원위방향으로 이동시키기 위해 충분한 간격을 제공하기 위해서 증가한다. 그 다음에 시스 유지 기구(600)가 시스 연결기 부분(613) 및 수술 기기로부터 제거된 시스로부터 분리될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시례에서는, 시스 유지 기구가 열융합(thermal fusing) 또는 접착제 접합이 아니라, 시스 슬리브에 기계적인 부착을 제공하도록 구성될 수 있다. 몇몇 예에서는, 시스 슬리브, 유지 기구, 또는 상기 양자의 재료 특성으로 인해, 시스의 슬리브가 시스의 유지 기구에 융합되거나 접합되는 것이 곤란하거나 불가능할 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시례에서는, 시스 슬리브가, 유지 기구의 재료가 될 개연성이 있는 다른 재료에 쉽게 용접하거나 이와 다른 방법으로 접합할 수 없는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 물질로 만들어질 수 있다. 따라서, 시스의 시스 슬리브와 유지 기구는, 아래에 기술되어 있는 것과 같이, 기계적인 부착 구성요소를 이용하여, 함께 부착될 수 있다.
도 8a의 예시적인 실시례를 참고하면, 시스(700)는 시스 슬리브(702) 그리고 외부 유지 기구 부품(703)과 내부 유지 기구 부품(707)을 가지고 있는 유지 기구를 포함하고 있다. 외부 유지 기구 부품(703)은, 아래에 기술되어 있는 것과 같이, 내부 유지 기구 부품(707)에 부착하기 위한 결합 구조를 포함하는 것을 제외하면, 도 3 내지 도 6의 유지 기구 실시례와 유사하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 외부 유지 기구 부품(703)은 시스 슬리브(702)의 근위 부분을 수용하도록 구성되어 있고, 시스 슬리브 부착 부분(706)과 시스 슬리브 부착 부분(706)으로부터 뻗어 나온 잠금 칼라(704)를 가지고 있다. 내부 유지 기구 부품(707)은, 도 8b 및 도 8c에 도시되어 있는 바와 같이, 시스 슬리브(702)의 근위 단부 부분(708) 내에 삽입되도록 구성되어 있다. 외부 유지 기구 부품(703)과 내부 유지 기구 부품(707)은 내부 유지 기구 부품(707)을 외부 유지 기구 부품(703)에 기계적으로 결합시키도록 구성되어 있으며, 시스 슬리브(702)의 근위 단부 부분(708)을 붙잡는 인터로킹 구조를 포함하고 있다. 예를 들면, 내부 유지 기구 부품(707)은 외부 유지 기구 부품(703)의 시스 슬리브 부착 부분(706)의 원위 단부(712)와 결합되도록 구성된 탄성변형가능한 유지 탭(709)을 포함할 수 있다.
이제 도 8c를 참고하면, 외부 유지 기구 부품(703)이 시스 슬리브(702)의 근위 단부 부분(708) 위에 그리고 시스 슬리브(702)의 근위 단부 부분(708) 내에 위치된 내부 유지 기구 부품(707)(도 8b) 위에 위치될 수 있다. 도 8a에서 볼 수 있는 것과 같이, 근위 단부 부분(708)은, 내부 유지 기구 부품(707)의 탄성변형 탭(deflection tab)(710)을 수용하도록 위치되고 구성된, 슬리브의 측벽에 세로로 배열된 절결부(711)를 포함하고 있다. 도 8a 내지 도 8c의 예시적인 실시례에는, 내부 유지 기구 부품(707)의 둘레에 서로 반대쪽에 배치된 두 개의 탄성변형가능한 유지 탭(709)과 시스 슬리브(702)의 근위 단부 부분(708)의 둘레에 서로 반대쪽에 배치된 두 개의 절결부(711)가 있다. 하지만, 당업자는 본 발명이 두 개의 탄성변형가능한 유지 탭의 사용으로 제한되는 것이 아니고 한 개 또는 세 개 이상을 포함하는 임의의 갯수의 탄성변형가능한 유지 탭이 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
내부 유지 기구 부품(707)의 유지 탭(709)은, 외부 유지 기구 부품(703)의 슬리브 부착 부분(706)이 시스 슬리브(702)의 근위 단부 부분(708) 위로 이동되어 상기 유지 탭(709)의 단부에 있는 반경방향으로 바깥쪽으로 뻗어 있는 돌출부(7091)와 결합할 때 안쪽으로 휘어진다. 외부 유지 기구 부품(703)이, 도 8c에 도시된, 자신의 최종 위치에 도달하면, 슬리브 부착 부분(706)의 원위 단부(712)가 상기 절결부(711)의 단부 바로 위에 멈추게 되어, 반경방향으로 바깥쪽으로 뻗어 있는 돌출부(7091)가 슬리브 부착 부분(706)의 내부면과의 접촉상태로부터 해제될 수 있고, 이것에 의해 탄성변형가능한 유지 탭(709)은 자신의 처음의 형태로 복귀되어, 상기 돌출부(7091)가 상기 절결부(711)를 통하여 뻗어나와서 외부 유지 기구 부품(703)의 원위방향으로의 축방향 이동을 방지하는 표면을 제공한다(도 8c 참고). 내부 유지 기구 부품(707)과 외부 유지 기구 부품(703)에 의해 시스 슬리브(702)에 작용하는 기계적인 상호작용(예를 들어, 조임력)이 이런 식으로 시스 슬리브(702)를 상기 유지 기구에 고정시킨다.
시스와 기기 시스 연결기 부분의 다른 예시적인 실시례가 도 9a 내지 도 9d에 도시되어 있다. 도 9a에 도시되어 있는 바와 같이, 시스(900)는 유지 기구(903)가 고정된 근위 단부 부분(902)을 가지고 있다. 상기 유지 기구는 시스 슬리브 부착 부분(906)과 잠금 칼라(904)를 포함하고 있고, 상기 잠금 칼라(904)는 잠금 칼라(904)를 탄성변형가능한 세그먼트(910)로 분리시키기 위해서 대체로 축방향으로 뻗은 절결부 또는 약화되거나 보다 얇은 재료로 된 부분과 같은, 세로로 뻗은 릴리프(907)를 가지고 있다. 상기 잠금 칼라의 자유 단부에는, 탄성변형가능한 세그먼트(910)가 경사진 선단부를 가진 환형상의 바깥쪽으로 뻗어 있는 돌출부(이 돌출부는 미늘(barb)의 형상으로 될 수 있다)(912)로 끝부분을 이루고, 상기 경사진 선단부의 표면은 시스의 원위 방향으로 안쪽으로 점점 가늘게 되어있다.
이제 도 9b를 참고하면, 시스(900)가 기기의 시스 연결기 부분(914)과 조립된 형태로 배치될 수 있다. 시스 연결기 부분(914)은 탄성가압 요소(예를 들어, 코일 스프링)(921)에 의해 원위 위치(예를 들어, 도 9b에 도시된 위치)로 탄성가압된 내부 칼라(916)와 외부 칼라(918)를 포함하고 있다. 탄성가압된 구형 유지 부재(spherical biased retainer member)(920)(예를 들어, 볼 베어링)가 관통 구멍(917) 내에 붙잡혀 있고, 상기 관통 구멍은 외부 칼라(918)가 도 9c에 도시된 잠금 위치에 있을 때 외부 칼라(918)의 내부면이 관통 구멍의 외부면 개구를 폐쇄하는 결과로서 내부 칼라(916)의 횡방향 측벽을 통하여 뻗어 있다. 도 9b를 참고하면, 시스 유지 기구(903)가 내부 칼라(916)속으로 삽입될 때, 돌출부(912)의 선단부가 상기 유지 부재(920)를 떠밀 때 잠금 칼라(904)의 세그먼트(908)가 반경방향으로 안쪽으로 휜다. 도 9c에 도시되어 있는 바와 같이, 일단 상기 돌출부(912)가 상기 유지 부재(920)를 지나서 근위 방향으로 이동하면, 상기 세그먼트(908)는 처음의 휘지 않은 위치로 복귀한다. 도 9c에 도시되어 있는 바와 같이, 시스가 수술 기기 샤프트(932)에 조립된(잠금된) 배치형태에서는, 상기 돌출부(912)의 원위 방향으로 향하는 면은 시스(900)가 원위 방향으로 이동되어 시스 연결기 장치(914)로부터 제거되는 것을 방지하기 위해 상기 유지 부재(920)와 맞닿는 쇼울더를 형성한다.
이제 도 9d를 참고하면, 외부 칼라(918)의 내부면의 환형상의 릴리프(924)가 유지 부재(920)와 정렬될 때까지 외부 칼라(918)를 축방향으로 그리고 내부 칼라(916)에 대하여 근위 방향으로 그리고 탄성가압 요소(921)의 탄성가압력에 대항하여 이동시킴으로써 시스(900)가 시스 연결기 장치(914)로부터, 그리고 결과적으로 수술 기기 샤프트(932)로부터 잠금해제되어 제거될 수 있다. 따라서 유지 부재(920)는 적어도 부분적으로 외부 칼라(918)의 릴리프(924)로 수용되도록 반경방향으로 바깥쪽으로 이동할 수 있어서, 잠금 칼라(904)와 돌출부(912)가 유지 부재(920)를 지나서 원위 방향으로 이동할 수 있고 시스(900)가 시스 연결기 장치(914)와 상기 수술 기기로부터 제거될 수 있다.
이제 도 10a를 참고하면, 시스(1000)와 기기(1130)의 대응하는 시스 연결기 부분(1113)의 다른 예시적인 실시례가 도시되어 있는데, 상기 시스는 수술 기기의 시스 연결기 부분(1113)과 결합되도록 구성된 구조를 가지는 관형상의 슬리브이다. 상기 시스(1000)는 적어도 외부면을 통하여 측벽에 형성된 구멍, 오목부, 또는 다른 음의(negative) 릴리프 구조와 같은, 암형 구조(1004)를 가진 근위 단부 부분(1002)을 포함하고 있고, 복수의 상기 암형 구조가 근위 단부 부분(1002)의 경계 둘레에 원주방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 수술 기기의 시스 연결기 부분(1113)은, 수술 기기 샤프트(1132)가 수술 기기 전달 하우징(1106)에 연결되는 연결부에 위치될 수 있다. 시스 연결기 부분(1113)은 시스(1000)의 근위 단부 부분(1002) 내에 수용되도록 구성된 내부 칼라(1115)를 포함할 수 있다. 내부 칼라(1115)는 하나 이상의 수형 구조(male feature)(1114), 예를 들면, 내부 칼라(1115)의 외부면으로부터 반경방향으로 바깥쪽으로 뻗어 있는, 미늘 또는 다른 유사한 돌출부를 포함하고 있다. 상기 수형 구조(1114)는 시스(1000)의 암형 구조(female feature)(1004) 내에 끼워맞춤되도록 위치되고 구성되어 있다. 시스 연결기 부분(1113)은 탄성가압 장치(1116), 예를 들면, 압축 스프링, 또는 다른 탄성가압 요소에 의해 원위 위치로 탄성가압된 외부 칼라(1112)를 더 포함하고 있다. 탄성가압 장치(1116)가 외부 칼라(1112)를 도 10b에 도시된 원위 위치로 밀어내는 연장된 위치에 있을 때 외부 칼라(1112)가 수형 구조(1114)를 적어도 부분적으로 덮도록 위치되어 있다.
시스(1000)를 설치하기 위해서, 외부 칼라(1112)가 수술 기기에 대하여 근위 방향으로, 예를 들어, 수술 기기 전달 하우징(1106)쪽으로 후퇴된다. 외부 칼라(1112)의 이 위치에서, 시스(1000)는 수형 구조(1114) 위로 미끄럼이동될 수 잇고, 필요하다면, 구멍(1004)이 수형 구조(1114)의 하나 이상과 정렬되어 이를 각각 수용할 때까지 회전될 수 있다. 그 다음에 외부 칼라(1112)를 놓아 주면 외부 칼라(1112)가 수형 구조(1114) 위로 이동하여 연결기 부분(1113)과 시스(1000)를 함께 고정시키고 수형 구조(1114)가 시스와 분리되는 것을 방지한다. 이런 식으로, 시스(1000)가 수술 기기에 조립되고 수술 기기 샤프트(1032)에 대하여 횡방향으로 그리고 축방향으로 이동하는 것이 방지된다.
본 명세서에 기술되어 있고 도시되어 있는 다양한 예시적인 실시례에서, 수술 기기의 시스 연결기 부분은, 수술 기기 샤프트가 전달 하우징으로부터 뻗어나온 연결부에 위치되어 있어서, 시스 슬리브가 수술 기기 샤프트의 전체 길이를 상당히 연장시킬 수 있다. 하지만, 본 발명은 시스 연결기 부분을 수술 기기 샤프트 상의 다른 장소에 위치시키는 것을 고려하고, 상기 구성에서는, 시스가 수술 기기 샤프트의 전체 길이를 덮도록 뻗어 있지 않을 수 있다.
또한, 시스 및/또는 수술 기기에 제공된 상호보완적인 유지 구조들의 결합에 의존하는 다양한 예시적인 실시례에서, 당업자는 상기 구조의 갯수와 배치에 대한 수정사항이 필요에 따라, 예를 들면, 비제한적인 예로서, 시스를 기기에 설치하는데 있어서의 편의성, 제조의 편의성, 조립된 배치형태에서 기기에 대한 시스의 축방향의 이동 및/또는 회전을 방지하는 경향이 있는 목표 유지력 등을 포함하는 여러 요인에 기초하여 바뀔 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 하나의 예로서, 다양한 예시적인 실시례는 상호보완적이고 결합가능한 수형 구조와 암형 구조를 포함하고 있다. 당업자는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 적절한 수정에 의해 수형 구조와 암형 구조의 위치가 다양한 구성요소에서 뒤바뀔 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 개시 내용을 고려하면 다른 수정사항 및 대체 실시례는 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 사람에게 자명한 사항이 될 것이다. 예를 들면, 상기 장치, 시스템과 방법은 작동의 명료성을 기하기 위해 도면과 상기 설명에서 생략되었던 부가적인 구성요소 또는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며 당해 기술 분야의 전문가에게 본 발명을 수행하는 일반적인 방법을 개시하는 것이 상기 설명의 목적이다. 본 명세서에 도시되고 기술된 다양한 실시례는 예시적인 것으로 받아들여져야 한다. 여러가지 요소와 재료, 그리고 이러한 요소와 재료의 배치는 본 명세서에 도시되고 기술된 것과 교체될 수 있으며, 부품과 공정은 뒤바뀔 수 있으며, 본 발명의 특정 구조는 독립적으로 이용될 수 있고, 상기 설명의 장점을 이해하고 나면 당해 기술 분야의 전문가에게는 모든 것이 명확하게 될 것이다. 본 발명의 범위와 첨부된 청구범위를 벗어나지 않고서 본 명세서에 기술된 여러가지 요소에 대해 여러가지 변경이 가해질 수 있다.
본 명세서에 개시된 특정 예와 실시례는 비제한적인 것이며, 구조, 치수, 물질 및 방법론에 대한 여러 변경은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 만들어질 수 있다는 것을 알아야 한다.
본 발명에 따른 다른 실시례는 본 명세서와 본 명세서에 개시된 예시적인 실시례의 실시를 고려하면 당업자에게 자명한 사항이 될 것이다. 본 명세서와 예시적인 실시례는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 아래의 청구범위는 균등물을 포함하여 그 최대 범위로 권리가 부여되어야 한다.

Claims (23)

  1. 수술 기기용 시스로서,
    원위 단부와 근위 단부를 가진 슬리브; 그리고
    상기 슬리브의 근위 단부 부분에 있는 유지 기구;
    를 포함하고 있고,
    상기 유지 기구가
    상기 근위 단부 부분에서 상기 슬리브에 부착되도록 구성된 슬리브 부 착 부분; 및
    상기 슬리브 부착 부분으로부터 뻗어 있는 잠금 칼라;
    를 포함하고 있고,
    상기 잠금 칼라가 수술 기기의 연결기 부분을 수용하도록 구성되어 있 고;
    상기 잠금 칼라가 잠금 구조를 포함하고 있고, 상기 잠금 구조는, 상 기 시스가 상기 수술 기기에 대하여 이동가능한 제1 배치형태와 상기 잠금 구조가 상기 시스를 상기 수술 기기상의 제위치에 유지시키기 위 해서 상기 연결기 부분과 결합하도록 구성되어 있는 제2 배치형태 사 이를 이동할 수 있는 것
    을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잠금 칼라가 상기 잠금 칼라에 작용하는 힘에 대응하여 상기 제1 배치형태와 상기 제2 배치형태 사이에서 탄성적으로 변형되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 잠금 칼라가 상기 제1 배치형태에서 원형 내부 횡단면과 기다란 내부 횡단면 중의 하나를 가지고 상기 제2 배치형태에서 원형 내부 횡단면과 기다란 내부 횡단면 중의 다른 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 잠금 칼라의 일부분에 작용하는 횡방향 안쪽으로 향하는 힘이 상기 잠금 칼라를 상기 제2 배치형태로 배치시키는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 잠금 칼라가 상기 유지 기구의 근위 단부 부분에 상기 잠금 칼라의 횡방향의 양 측면에 위치된 힘 작용면을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잠금 칼라가 상기 제1 배치형태와 상기 제2 배치형태 사이에서 탄성적으로 변형되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 잠금 칼라가 원형 내부 횡단면과 기다란 내부 횡단면 중의 하나를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 잠금 구조가 상기 제1 배치형태에서 횡방향으로 바깥쪽으로 휘도록 구성된 반대쪽에 배치된 탄성 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유지 기구가 상기 슬리브 부착 부분의 내부면에 하나 이상의 세로로 뻗은 스플라인을 더 포함하고 있고, 상기 하나 이상의 스플라인은 상기 수술 기기에 대하여 상기 시스의 회전을 방지하기 위하여 상기 수술 기기에 상기 시스가 조립된 배치형태에서 시스 연결기 부분의 하나 이상의 상호보완적인 구조와 상호작용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 배치형태에서, 상기 잠금 구조가 상기 수술 기기에 대하여 상기 시스의 축방향의 운동을 방지하기 위하여 상기 연결기 부분과 결합하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기용 시스.
  11. 수술 기기 시스 조립체로서,
    원격 수술 부위로 삽입되도록 구성된 원위 단부를 가지고 있는 샤프트와 시스 연결기 부분을 포함하는 수술 기기;
    수술 기기의 상기 샤프트를 적어도 부분적으로 덮도록 구성된 시스 슬리브; 그리고
    상기 시스 슬리브의 근위 단부 부분에 배치된 시스 슬리브 유지 기구;
    를 포함하고 있고,
    상기 시스 슬리브 유지 기구와 상기 시스 연결기 부분 중의 적어도 하나가 이동가능한 잠금 구조를 포함하고, 상기 이동가능한 잠금 구조는, 상기 시스가 상기 수술 기기에 대하여 이동할 수 있는 제1 배치형태와 상기 수술 기기 샤프트를 적어도 부분적으로 덮도록 상기 시스 슬리브를 제위치에 유지시키기 위해 상기 시스를 상기 연결기 부분에 결합가능하게 고정시키는 제2 배치형태를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 시스 슬리브가 상기 시스 슬리브의 원위 단부를 상기 수술 기기 샤프트의 원위 단부에 근접하게 위치시키게 하는 치수의 길이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 유지 기구가 상기 시스 슬리브의 근위 단부 부분에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 유지 기구가 상기 시스 슬리브의 근위 단부 부분에 접합되어 있거나 융합되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  15. 제13항에 있어서, 상기 유지 기구가 상기 시스 슬리브의 근위 단부 부분에 기계적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 유지 기구가 내부 유지 기구 부분과 외부 유지 기구 부분을 포함하고 있고, 상기 내부 유지 기구 부분과 상기 외부 유지 기구 부분은 상기 내부 유지 기구 부분과 상기 외부 유지 기구 부분의 사이에 위치된 상기 시스 슬리브의 근위 단부 부분을 고정시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  17. 제12항에 있어서, 상기 유지 기구가 상기 시스 슬리브에 형성된 유지 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 유지 구조가 상기 시스 연결기 부분의 상호보완적인 유지 구조와 결합하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 시스 슬리브에 형성된 유지 구조가 암형 구조이고 상기 시스 연결기 부분의 상호보완적인 유지 구조가 상기 암형 구조에 의해 수용되도록 구성된 수형 구조인 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 이동가능한 잠금 구조가 상기 시스 슬리브 유지 기구의 탄성 변형 부분을 포함하고; 그리고
    상기 시스 연결기 부분이 돌출부를 포함하고 있고, 상기 돌출부는 상기 시스가 상기 수술 기기와 조립된 배치형태로 되도록 상기 시스 슬리브 유지 기구가 상기 시스 연결기 부분 위로 이동될 때 상기 시스 슬리브 유지 기구의 탄성 변형 부분을 상기 돌출부 둘레로 휘게 하도록 구성된 경사진 외부면 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 돌출부는, 상기 시스가 상기 수술 기기와 조립된 배치형태의 상기 제2 배치형태에서 상기 탄성 변형 부분과 맞닿도록 구성된 쇼울더를 형성하는 것을 특징으로 하는 수술 기기 시스 조립체.
  22. 보호 시스를 수술 기기에 조립하는 방법으로서,
    수술 기기 샤프트의 원위 작업 단부 위의 보호 시스를 수술 기기의 상대적으로 근위부에 배치된 시스 연결기 부분으로 전진시키는 단계;
    상기 시스의 유지 기구를 상기 시스 연결기 부분과 정렬되게 이동시키는 단계; 그리고
    이동가능한 잠금 구조를 상기 유지 기구가 상기 시스 연결기 부분에 대해서 이동할 수 있는 제1 배치형태로부터 상기 시스를 상기 수술 기기상의 제위치에 유지시키도록 상기 시스 연결기 부분과 상기 유지 기구의 상호보완적인 결합 구조들이 잠금가능하게 결합되어 있는 제2 배치형태로 이동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 시스를 수술 기기에 조립하는 방법.
  23. 보호 시스를 수술 기기의 샤프트로부터 제거하는 방법으로서,
    유지 기구의 근위 단부 부분을 제1 배치형태로부터 제2 배치형태로 변형시키도록 횡방향으로 안쪽으로 향하는 힘을 유지 기구의 근위 단부 부분에 가하는 단계;
    상기 제1 배치형태에서는, 상기 시스의 위치를 상기 수술 기기에 유지 시키기 위해서 상기 유지 기구가 상기 수술 기기의 연결기 부분과 결 합되어 있고,
    상기 제2 배치형태에서는, 상기 유지 기구가 상기 연결기 부분으로 분 리되어 있으며 상기 시스가 상기 수술 기기에 대하여 이동가능하고;
    상기 유지 기구가 상기 제2 배치형태에 있는 동안, 상기 시스를 제거하기 위해서 상기 유지 기구를 상기 연결기 부분으로부터 원위방향으로 이동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 시스를 수술 기기의 샤프트로부터 제거하는 방법.
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