KR20200010175A - 의료용 메카트로닉 수형 및 암형 인터페이스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수술 지원 시스템(200, 202, 204)을 장착 구조물(1)에 커플링하기 위한 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치(8)로서, 끝단 표면(60)을 구비하는 베이스부(58), 상기 끝단 표면(60)으로부터 연장되는 기능성 몸체(62), 대응하는 의료용 메카트로닉 암형 인터페이스 장치(9)에 대한 형상적 및/또는 비-형상적 커플링을 위한 제1 기계적 커플링 수단(320), 및 상기 암형 인터페이스 장치(9)의 대응하는 제2 전자 인터페이스(370)에 연결하기 위한 적어도 하나의 제1 전자 인터페이스(340)를 구비하고, 상기 기능성 몸체(62)는, 상기 베이스부(58)에 대해 유격 없이 상기 수술 지원 시스템(200, 202, 204)을 중심 설정하기 위한 중심 설정 장치(301)를 포함하고, 상기 중심 설정 장치(301)는, 서로 평행하지 않으며 그리고 그의 법선들이 공통 평면 내에 놓이지 않는, 제1 기능성 표면(311), 제2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)을 구비하는 것인, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치(8)에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 대응하는 암형 인터페이스 장치(9) 및 장착 아암(1) 및 수술 지원 시스템(200, 202, 204)에 관한 것이다.

Description

의료용 메카트로닉 수형 및 암형 인터페이스 장치

본 발명은, 끝단 표면을 구비하는 베이스부를 구비하고, 기능성 몸체가 끝단 표면으로부터 연장되는 것인, 수술 지원 시스템을 장착 구조물에 커플링하기 위한, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 수형 인터페이스 장치에 커플링하기 위한 대응하는 의료용 암형 인터페이스 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 수술 지원 시스템을 장착하기 위한 의료용 장착 아암으로서, 장착 아암을 베이스부에 부착하기 위한 기단부 및 수술 지원 시스템을 수용하기 위한 말단부, 2개 이상의 아암 세그먼트, 및 아암 세그먼트들이 그에 의해 관절 방식으로 서로에 연결되는 것인, 2개 이상의 조인트; 전원에 그리고 외부 제어 유닛에 장착 아암을 연결하기 위한, 장착 아암으로 그리고 장착 아암으로부터 신호들을 전송하기 위한, 상기 기단부의 제1 인터페이스; 상기 장착 아암을 지원 시스템에 커플링하기 위한, 상기 지원 시스템을 제어하기 위한, 상기 말단부의 제2 인터페이스; 및 장착 아암 내부에 배치되며 그리고 제1 인터페이스를 제2 인터페이스에 연결하는, 인터페이스들 사이에서 전력 및 신호들을 전송하기 위한 전송 장치를 구비하는 것인, 의료용 장착 아암에 관한 것이다. 더불어, 본 발명은, 의료용 암형 인터페이스 장치를 구비하는 수술 지원 시스템에, 그리고 이상에 언급된 유형의 장착 아암 및 이상에 언급된 유형의 하나 이상의 수술 지원 시스템을 구비하는 시스템에 관한 것이다.

이상에 지시된 유형의 장착 아암들은 이미, 오랫동안 공지된 바 있으며, 그리고 수술 시에, 특히 사용자의 정적인 노력을 경감시켜 주기 위해, 사용된다. 그러한 장착 아암은, 조종기, 내시경, 수술용 클램프, 및 이와 유사한 것과 같은, 수술 지원 시스템을 장착하기 위해 사용된다. 이상의 유형의 장착 아암들은, 특히 내시경을 장착하는데, 입증되었다. 내시경 수술을 위해, 사용자는 일반적으로, 보조자가 조작 영역을 스크린 상에서 볼 수 있도록 하기 위해 내시경을 유지하는 가운데, 양 손으로 도구를 조작한다. 내시경을 긴 시간 동안 유지하는 것은, 매우 피곤하다. 더 많은 장착 아암들이, 이러한 이유로 사용된다.

하나의 그러한 장착 아암이, 예를 들어, DE 195 26 915 B4로부터 공지된다. 상기 문헌에 개시되는 의료용의 장착 장치는, 연결 부품 및 수술 도구들을 위한 장착대 그리고 장착대와 연결 부품 사이에 배치되는 아암을 포함한다. 아암은, 조인트를 통해, 장착대 및 연결 부품에, 또는 인접한 아암에 연결되며, 그리고 조인트들을 선택적으로 고정 및 고정해제하기 위한 공압식으로 구동되는 장치에 커플링되고, 상기 장치는, 조인트 상에 제동력을 가하는 기계적 스프링의 작용 하에서, 조인트들을 고정하며, 그리고 장치는, 상기 스프링의 힘에 대항하여 조인트를 고정해제하는 상태로 공압식으로 전달 가능하다. 구동 부재가, 아암의 기단부에서, 장착 요소에 배치되고, 그에 의해 밸브가 개방될 수 있고, 따라서 아암의 개별적인 조인트가 조절될 수 있다. 구동 부재가 작동 해제될 때, 밸브는 다시 폐쇄되고, 따라서 조인트들은 고정된다.

유사한 장착 아암이, EP 1 958 587 B1에 개시된다. 상기 문헌에 개시되는 장착 아암 또한, 복수의 조인트를 포함하며, 그리고 접촉-감응식 센서가, 조인트들을 구동하기 위해 제공된다. 상기 센서는, 의료용 도구에 인접하게 장착 아암 상에 배치되고, 따라서 의료용 도구를 파지할 때, 조작자가, 접촉-감응식 센서와 접촉하도록 하며, 그로 인해 장착 아암의 조인트들이 고정해제되도록 한다.

이상에 언급된 장착 아암들은 양자 모두, 단지 제동되는 조인트들만을 포함하며, 조인트들 내의 능동적 구동기들을 포함하지 않는, 소위 수동적 장착 아암들이다. 조인트들은, 제어 장치의 작동으로 인해, 고정 해제 가능하며, 그리고 제어 장치가 다시 작동 해제될 때 고정된다.

다른 그러한 장착 아암이, DE 10 2011 004 926 A1에 개시된다. 장착 아암은, 복수의 아암 세그먼트 및, 개별적인 아암 세그먼트들이 그에 의해 서로 커플링되는 것인, 복수의 조인트를 포함한다. DE 10 2011 004 926 A1에 따른 장착 아암은 추가로, 장착 아암을 수술 테이블의 표준 레일에 커플링하기 위한, 기단부의 제1 인터페이스를 구비한다. 제1 인터페이스는, 실질적으로 클램프와 같이 구현된다. 부가적으로, 장착 아암은, 또한 클램프로서 구현되며 그리고 내시경을 수용하는 역할을 하는, 말단부의 인터페이스를 구비한다. 비록 상기 아암이 일반적으로 내시경들의 단순한 장착을 위해 매우 적합하지만, 그러한 장착 아암들의 사용의 영역을 더욱 유연하게 만들, 특히 장착 아암들을 상이한 업무들에 맞출, 필요성이 여전히 존재한다. 또한, 환자에 대한 부상의 위험이 장착 아암을 사용하는 수술 도중에 감소되도록, 그러한 장착 아암들의 안전성을 개선하는 것이, 바람직하다.

청구항 1의 전제부의 특징부들을 구비하는 장착 아암이, 본 출원인의 DE 10 2014 016 823으로부터 추가로 공지된다.

그러한 장착 아암들에서, 상이한 지원 시스템들을 연결할 수 있도록 할 필요성이 존재한다. 특히, 수술의 유형 또는 장착 업무의 유형에 의존하여, 다양한 그러한 시스템들을 연결할 수 있는 것이, 필요하다. 부가적으로, 상이한 제조업자들이, 상이한 인터페이스를 구비하며, 그리고, 특히 도구들 및 이와 유사한 것과 같은, 이러한 다양한 지원 시스템들이, 장착 아암에 연결 가능한 것이, 바람직하다.

본 발명의 목적은, 수술 지원 시스템이 그에 의해 간단한 방식으로 연결될 수 있는, 이상에 언급된 유형의, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치 및 의료용 암형 인터페이스 장치 양자 모두를 제공하는 것 그리고 추가로 가능한 적용처를 증가시키는 것이다.

본 발명은, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치로서, 끝단 표면을 구비하는 베이스부, 상기 끝단 표면으로부터 연장되는 기능성 몸체, 대응하는 의료용 메카트로닉 암형 인터페이스 장치에 대한 형상적 및/또는 비형상적 커플링을 위한 제1 기계적 커플링 수단, 및 상기 암형 인터페이스 장치의 대응하는 제2 전자 인터페이스에 대한 연결을 위한 적어도 하나의 제1 전자 인터페이스를 포함하고, 상기 기능성 몸체는, 상기 베이스부에 대해 유격 없이 수술 지원 시스템을 중심 설정하기 위한 중심 설정 장치를 포함하고, 상기 중심 설정 장치는, 서로 평행하지 않으며 그리고 그의 법선들이 공통 평면 내에 놓이지 않는, 제1 기능성 표면, 제2 기능성 표면 및 제3 기능성 표면을 구비하는 것인, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치에 의해 상기 문제점을 해소한다.

본 발명은, 인터페이스 장치가 연결을 구축하기 위한 형상적 및/또는 비형상적 커플링을 위한 기계적 커플링 수단을 포함해야만 한다는 사실 뿐만 아니라, 중심 설정 장치가, 대응하는 의료용 메카트로닉 암형 인터페이스 장치가 수형 인터페이스 장치에 대해 중심 설정될 상태로 커플링될 수 있도록 하는데, 바람직하다는 사실을 또한 이용한다. 중심 설정에 의해 유격 없는 커플링을 생성하는 것 및 약간의 제조상 부정확성을 보상하는 것이, 가능하다.

기능성 표면들이 서로 평행하지 않으며 그리고 그들의 법선들이 공통 평면 내에 놓이지 않기 때문에, 대응하는 암형 인터페이스 장치에 대한 정적으로 결정된 커플링을 생성하는 것이, 가능하다. 대응하는 암형 인터페이스 장치는 바람직하게, 수형 인터페이스 장치의 제1 기능성 표면, 제 2 기능성 표면, 제3 기능성 표면과 접촉하는, 대응하는 기능성 표면들, 또는 다른 커플링 요소들을 포함한다.

장착 구조물은, 본 발명의 맥락에서, 삼각대, 천장 스탠드, 수술 테이블, 방 벽, 장착 아암, 로봇, 및 이와 유사한 것과 같은, 수술 지원 시스템을 그 위에 부착할 필요성이 있을 수 있는, 임의의 장착 구조물일 수 있다.

비록 수형 인터페이스 장치가 전자 인터페이스를 포함하는 것이 바람직하지만, 전자 인터페이스를 갖지 않는 실시예들 또한 바람직하다. 이 경우에, 수형 인터페이스 장치는, 순수하게 기계적으로 구현된다.

제1 기능성 표면, 제 2 기능성 표면 및 제3 기능성 표면은, 함께, 적어도 바람직하게 함께, 적어도 부분적으로, 3-측면 피라미드를 한정한다. 기능성 표면들의 법선들의, 말하자면, 기능성 표면들을 한정하는 평면들에 수직인 법선들의, 배열은, 바람직하게 베이스부로부터 멀어지면서 좁아지는, 피라미드 구조를 달성한다.

바람직하게, 기능성 몸체는 또한, 거울-대칭이다.

기능성 몸체는 바람직하게, 본질적으로, 거울-대칭이다. 하나의 실시예에서, 피라미드가 거울-대칭인 것이 바람직하다. 대칭 평면은 바람직하게, 피라미드 구조의 중심축 또는 기능성 몸체의 중심축을 구비하며, 그리고 바람직하게 베이스부에 대해 수직이다. 결과적으로, 구조는, 추가로 단순해질 수 있으며, 그리고 동일한 부품들을 사용하는 것이 가능하다.

기능성 표면들이 평면형인 것이, 또한 바람직하다. 이 점에 있어서, 기능성 표면들이 실질적으로 평면형이면 충분하며, 그리고 약간의 볼록성 또는 오목성이 허용된다. 따라서, 예를 들어, 약간의 규칙적으로 또는 불규칙적으로 만곡된 표면이, 수형 인터페이스 장치 및 암형 인터페이스 장치의 서로에 대한 긴장을 위해 바람직하다는 것이, 고려될 수 있다. 그러나, 평면형 기능성 표면들의 제공에 의해 제조를 단순화하는 것이, 가능하며, 그리고 대응하는 암형 인터페이스 장치에 대한 커플링에서의 정적 결정(static determination)이 또한, 이러한 방식으로 더욱 양호하게 달성될 수 있다.

특히 바람직하게, 기능성 표면들은 각각, 서로에 대해 60°의 각도를 갖는다. 기능성 표면들의 대칭이 결과적으로 달성된다. 다른 바람직한 변형예에서, 2개의 기능성 표면이, 서로 동일하지만, 거울-대칭으로 구현되는 가운데, 제3 기능성 표면은, 대칭 평면에 실질적으로 수직으로 놓인다.

이 점에 있어서, 2개의 기능성 표면은, 서로에 대해 60° 미만의, 예를 들어 45°의 각도를 가지며, 그리고 상기 2개의 기능성 표면은 이때 각각, 제3 기능성 표면과의 더 큰 각도를, 말하자면 바람직하게 67.5°의 각도를 갖는다.

기능성 표면들이 각각, 기능성 몸체의 중심축에 대해 적어도 20° 만큼 경사지는 것이, 특히 바람직하다. 말하자면, 기능성 표면들은, 피라미드 구조의 중심축에 대해 적어도 20° 만큼 경사진다. 더 작은 경사가, 말하자면, 20°에 가까운 그리고 바람직하게 30° 미만의 경사가, 중심축에 수직인 더 양호한 위치설정으로 이어질 수 있다. 대조적으로, 더 큰 경사 각도들은, 축방향으로 더 양호한 위치설정으로 이어질 수 있다. 자기-잠금이 20° 미만의 각도에서 일어나며 그리고 그에 따라 수형 인터페이스 장치의 암형 인터페이스 장치에 대한 커플링의 해제가, 더 이상 용이하게 가능하지 않을, 위험이 존재한다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 기능성 몸체가 축방향 끝단 표면을 구비하는 것이, 제공된다. 이 점에 있어서, 피라미드 또는 피라미드 구조는, 절두형 피라미드와 유사하며 그리고 축방향 끝단으로 개방되지 않는 것이, 제공된다. 축방향 끝단은, 수형 인터페이스 장치와 암형 인터페이스 장치 사이의 커플링을 생성하기 위해 요구되지 않는다. 이러한 실시예에서, 그에 따라, 피라미드 또는 피라미드 구조는, 그루터기(stump)로 단축되며, 그리고 기능성 몸체는, 축방향 끝단 표면을 구비한다. 축방향 끝단 표면은 바람직하게, 베이스부의 끝단 표면에 평행하고 및/또는 피라미드의 중심축에 수직이다. 다른 실시예에서, 기능성 몸체의 끝단 표면이 중심축에 경사지게 배치되는 것이, 고려될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 제1 기계적 커플링 수단은, 기능성 몸체 상에 적어도 하나의 제1 언더컷(undercut)을 구비한다. 언더컷은 바람직하게, 기능성 몸체 상에 리세스에 의해 구현되며, 그리고 뒤로부터 맞물릴 수 있는 세그먼트를 한정한다. 바람직하게, 제2 언더컷이, 기능성 몸체 상에 구현되고, 특히 바람직하게 제1 언더컷에 대해 거울-대칭으로 구현된다.

바람직하게, 제1 언더컷 및 제2 언더컷은, 반경 방향으로 접근 가능하며, 따라서 제2 기계적 커플링 수단의 대응하는 차단 요소가, 상기 언더컷 내에 맞물릴 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 제1 기계적 커플링 수단은, 기능성 몸체 상에 제3 언더컷을 구비한다. 수형 인터페이스 장치 및 암형 인터페이스 장치의 서로에 대한 특히 견고한 고정이, 총 3개의 언더컷을 사용하여 달성될 수 있다. 제1 기계적 커플링 수단이, 단지 제3 언더컷만을 구비하며, 제1 언더컷 및 제2 언더컷을 구비하지 않는 실시예가 또한 존재할 수 있다는 것이, 이해되어야 한다.

바람직하게, 제3 언더컷은, 제1 언더컷 및/또는 제2 언더컷에 대해 실질적으로 반대편에 구현되고, 따라서, 제1 언더컷 및/또는 제2 언더컷 방향과 반대의 방향의 대응하는 돌출부가, 제3 언더컷 내에 맞물릴 수 있도록 한다. 예를 들어, 제1 언더컷 및 제2 언더컷을 위한 돌출부들이, 제1 언더컷 및 제2 언더컷 위로부터 또는 제1 언더컷 및 제2 언더컷 내로 경사지게 상향으로 맞물리는 경우, 제3 언더컷을 위해 제공되는 돌출부는, 아래로부터 제3 언더컷 내로 맞물린다. 원치 않는 고정 해제가, 반대의 방향들로 더 양호하게 대처될 수 있다.

더불어, 제3 언더컷은, 기능성 몸체의 중심 평면에 대해, 바람직하게 대칭 평면에 대해, 제1 언더컷과 제2 언더컷 사이의 실질적으로 중심에 배치되는 것이, 바람직하다. 더욱 균일한 힘의 분포가, 그로 인해 달성될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 기능성 표면들은, 기능성 몸체의 베이스 몸체의 원주면으로 반경 방향으로 및/또는 원주 방향으로 점점 좁아진다.

바람직하게, 비틀림이 없는, 부드러운 전이부가, 기능성 몸체의 베이스 몸체의 원주면과 기능성 표면들 사이에 제공된다. 인터페이스 장치의 세정이, 단순화될 수 있으며, 그리고 위생이, 결과적으로 개선될 수 있다. 기능성 표면들과 원주면 사이의 전이 구역 내의 반경이 바람직하게, 1 mm 이상의, 바람직하게 0.5 mm 이상의 범위 내에 놓인다.

기능성 몸체의 베이스 몸체는 기본적으로, 임의의 형상을 가질 수 있지만, 바람직하게 회전 대칭은 아니다. 이는, 베이스 몸체가 기계적 커플링 수단의 일부를 형성하는 것을 그리고 베이스 몸체가 특히 수형 인터페이스 장치에 대한 암형 인터페이스 장치의 회전에 대해 대응하는 것을, 가능하도록 한다. 바람직하게, 베이스 몸체는, 반경 방향 노즈를 갖는 실질적으로 원통형으로 구현된다. 그에 따라 구현되는 베이스 몸체는 바람직하게, 베이스부로부터 축방향으로 연장된다. 기능성 몸체의 제1 축방향 세그먼트가, 바람직하게, 기능성 표면들을 갖지 않으며; 기능성 표면들은 바람직하게, 단지 베이스부로부터 멀리 있는 베이스 몸체의 제2 축방향 세그먼트에만 제공된다. 바람직하게, 제2 세그먼트의 축방향 길이는 대략, 제1 세그먼트의 축방향 길이와 동등하다.

특히 바람직하게, 기능성 몸체는, 단일 부재로 구현된다. 예를 들어, 기능성 몸체는, 고체 재료로부터 밀링 가공되거나, 또는 변형 방법들에 의해 제조된다. 이는, 조인트들 또는 이와 유사한 것을 구비하는 기능성 몸체를 방지하며, 그리고 위생이, 개선될 수 있다. 예를 들어, 스크류들 또는, 전기식 유형, 공압식 유형 또는 유압식 유형의 연결부들, 또는 기능성 유체들의, 특히 치료 유체들, 의약품들 및 이와 유사한 것의, 통과를 위한 연결부들을 위해, 기능성 몸체 내에, 관통구들 또는 이와 유사한 것이 제공되는 경우, 상기 개구들 또는 연결부들은, 밀봉되는 것이 바람직하다. 이는, 액체가 기능성 몸체의 외부로부터 기능성 몸체의 내부로 관통할 수 있는 것을, 방지하도록 한다.

다른 바람직한 실시예에서, 전자 인터페이스는, 베이스부의 끝단 표면 상에 구현된다. 암형 인터페이스 장치는 바람직하게, 기능성 몸체에 대해 축방향으로 그리고 또한 베이스부에 대해 축방향으로, 수형 인터페이스 장치에 커플링된다. 한편으로, 기능성 몸체는, 전자 인터페이스가 베이스부의 끝단 표면 상에 구현됨에 의해, 기계적인 커플링을 위해 그리고 또한 유체들 또는 이와 유사한 것을 전달하기 위해 전적으로 이용 가능하다. 다른 한편으로, 전자 인터페이스가, 기능성 몸체와 같이, 정합 커플링 방향으로 장착되는 것이, 가능하다. 말하자면, 전자 인터페이스는 또한 바람직하게, 축방향으로 커플링된다. 전자 인터페이스는 바람직하게, 플러그 연결부를 구비한다.

바람직하게, 전자 인터페이스는, 전기적 단자들을 갖는 2개 이상의 블록을 포함한다. 각 블록은 바람직하게, 복수의, 2개 이상의, 전기적 단자를 구비한다. 블록들은, 중복적으로 구성될 수 있으며, 말하자면, 2개 이상의 블록이, 동일한 전기적 단자들을 구비하며, 그리고 그에 따라, 중복적인 블록들로서 사용될 수 있다. 그러나, 블록들은 또한, 다른 실시예에서 상이하게 할당될 수 있다. 복수의 블록을 제공함에 의해, 이러한 복수의 블록을 서로로부터 더 양호하게 차폐하는 것이, 가능하다. 전기적 단자들은 차례로, 바람직하게, 절연되며 그리고 액체에 대해 밀봉된다.

더불어, 전자 인터페이스는, 적어도 2개의 접지 단자를 구비하고, 적어도 2개의 접지 단자는, 대응하는 암형 인터페이스 장치에 커플링될 때, 다른 전기적 단자들이 폐쇄되기 이전에, 상기 단자들 중의 적어도 하나가 먼저, 암형 인터페이스 장치의 적어도 하나의 대응하는 접지 단자와 접촉하도록, 배치되는 것이, 바람직하다. 결과적으로, 전자 인터페이스는, 다른 단자들이 폐쇄되기 이전에, 접지된다. 이러한 방식으로, 전압이 인가될 때, 말하자면 소위 "핫 플러그(hot plug)" 상태에서, 인터페이스 장치들이 커플링되고 커플링해제되는 것이 가능하고 고려될 수 있다. 이는, 예를 들어, 접지 단자들이, 인터페이스 장치들을 커플링할 때 시간적 순서를 달성하도록 하기 위해, 축방향으로 추가로 돌출하도록, 구현된다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 이상에 언급된 목적은, 수술 지원 시스템을 장착 구조물에 커플링하기 위한 의료용 암형 인터페이스 장치로서, 인터페이스 장치는, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치의 상기한 바람직한 실시예들 중의 하나에 따른 수형 인터페이스 장치에 커플링하기 위해 구현되는 것인, 의료용 암형 인터페이스 장치에 있어서, 기능성 몸체를 수용하기 위한 중앙 리세스를 한정하는 프레임, 상기 수형 인터페이스 장치의 제1 기계적 커플링 수단에 대한 형상적 및/또는 비형상적 커플링을 위한 제2 기계적 커플링 수단을 구비하고, 상기 중앙 리세스는, 제1 인터페이스 장치의 베이스부에 대해 유격 없이 수술 지원 시스템을 중심 설정하기 위한 중심 설정 장치를 구비하고, 중심 설정 장치는, 수형 인터페이스 장치의 제1 기능성 표면, 제 2 기능성 표면 및 제3 기능성 표면에 면 접촉을 위해 대응하는, 제1 기능성 표면, 제2 기능성 표면 및 제3 기능성 표면을 구비하는 것인, 의료용 암형 인터페이스 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 제1 양태에 따른 수형 인터페이스 장치 및 본 발명의 제2 양태에 따른 암형 인터페이스 장치는, 특히 종속 청구항들에 기술된 바와 같은, 동일한 하위 양태들 및 유사한 하위 양태들을 포함한다. 이 점에 있어서, 추가의 바람직한 특징부들, 그들의 이점들, 그리고 조합들 및 가능한 용도들에 관하여, 이상의 설명을 전체적으로 참조한다. 암형 인터페이스 장치의 제1 기능성 표면, 제 2 기능성 표면, 제3 기능성 표면은, 수형 인터페이스 장치의 제1 기능성 표면, 제 2 기능성 표면 및 제3 기능성 표면과 반드시 동일해야만 하는 것은 아니다. 예를 들어, 암형 인터페이스 장치의 제1 기능성 표면, 제 2 기능성 표면 및 제3 기능성 표면은, 그들의 면적 범위에 관하여, 더 작거나, 또는, 상이한 윤곽을 구비하는 것이, 고려될 수 있다. 예를 들어, 암형 인터페이스 장치의 기능성 표면들은, 전체적으로 구형 또는 볼록형을 구현되는 것이, 예를 들어, 3개의 구형 몸체에 의해 형성되는 것이, 고려될 수 있다.

제2 기계적 커플링 수단은 바람직하게, 제1 기계적 커플링 수단의 제1 언더컷 후방에 맞물리기 위한 제1 변위 가능 볼트를 적어도 포함한다. 바람직하게, 제2 기계적 커플링 수단은 또한, 제2 볼트를 포함한다. 제1 볼트 및/또는 제2 볼트는 바람직하게, 언더컷을 형성하는 리세스 내로 실질적으로 반경 방향으로 돌출한다.

바람직하게, 제1 볼트 그리고 바람직하게 또한 제2 볼트는, 잠금 위치로 예비 장력을 받는다. 볼트 또는 볼트들은 바람직하게, 잠금 위치와 잠금해제 위치 사이에서 변위 가능하고, 이들은, 잠금 위치에서, 제1 기계적 커플링 수단의 언더컷 또는 언더컷들 내에 맞물린다. 잠금 위치에서의 예비 장력은 바람직하게, 예를 들어, 나선형 스프링, 비틀림 스프링과 같은, 스프링에 의해, 또는 공압 방식으로, 해제된다. 볼트 또는 볼트들에 잠금 위치로 예비 장력을 가하기 위해 자기식 예비 장력을 사용하는 것이, 또한 고려될 수 있다.

특히 바람직하게, 제1 볼트는, 자유 단부에서 좁아진다. 한편으로, 커플링 허용 공차들이, 결과적으로 보상될 수 있다. 이는 바람직하게, 제2 볼트에 또한 적용된다. 좁아지는 단부는 바람직하게, 언더컷의 표면과 접촉하기 위해 사용되어, 한편으로, 커플링 허용 공차들이, 좁아짐에 의해 보상될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 볼트를 잠금 위치로 가져갈 때, 암형 인터페이스 장치가, 볼트의 경사진 표면의 쐐기 효과로 인해, 제1 인터페이스 장치에 대해 당겨질 수 있도록 한다.

바람직한 실시예에서, 제2 기계적 커플링 수단은 추가로, 제1 기계적 커플링 수단의 제3 언더컷 후방에 맞물리기 위한, 제3 변위 가능 볼트를 포함한다. 제1 기계적 커플링 수단이 단지 제3 언더컷만을 구비하는 경우, 제2 기계적 커플링 수단은 바람직하게, 단지 제3 볼트만을 포함한다.

3개의 볼트의 조합에 의해 특히 효과적으로, 중심축에 대해 횡단하는 축을 중심으로 하는 회전에 대처하는 것이, 가능하다.

바람직하게, 제3 볼트는, 스프링 부하에 의해 예비 장력을 받으며, 그리고 암형 인터페이스 장치의 수형 인터페이스 장치에 대한 연결 시 자동적으로 편향되며, 그리고 해제에 대응하기 위해 언더컷 내에 걸린다. 제3 볼트는 바람직하게, 잠금 볼트로서 구현된다. 제3 볼트의 잠금 해제는 바람직하게, 단지 먼저 제1 볼트 및/또는 제2 볼트가 잠금 해제될 때에만, 가능하다.

더불어, 제2 기계적 커플링 수단이 그에 의해 잠금해제 위치로 편향될 수 있는 것인, 구동 장치가, 제공되는 것이, 바람직하다. 이러한 구동 장치는 바람직하게, 프레임 상에 선회 가능하게 지지되는 레버로서, 파지 세그먼트를 구비하고, 출력 측이 제1 볼트와 접촉하며, 제1 볼트는, 파지 세그먼트의 구동에 의해, 잠금 위치로부터 잠금해제 위치로 이끌릴 수 있는 것인, 레버를 포함한다. 구동 장치는, 이러한 예에서, 수동으로 구동될 수 있다. 전자식으로 및/또는 공압식으로 구동 가능한 구동 장치가 제공되는 것이, 또한 가능하다. 이는, 잠금 장치가 자기식으로, 특히 전자기식으로, 작용할 때, 특히 바람직하다. 바람직하게, 구동은, 버튼 또는 노브를 압박함에 의해 활성화될 수 있다.

변형예에서, 제3 볼트는, 구동 장치에 의해 구동된다. 다른 변형예에서, 제3 볼트를 잠금해제 위치로 편향시키기 위한 제2 구동 장치가, 제1 볼트와 독립적으로, 제공된다. 안전성이, 결과적으로 개선될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 제1 볼트는, 적어도 하나의 필름 힌지를 통해 구동 장치에 커플링된다. 볼트는, 이러한 실시예에서, 바람직하게, 특히 가역적으로 해제 가능하지 않게 그리고 비-파괴식으로 해제 가능하지 않게, 일체형으로 구동 장치에 연결된다. 필름 힌지는, 유격 없이 작동하며 그리고 동시에 밀봉부를 형성할 수 있는, 이점을 갖는다. 더불어, 필름 힌지는, 특히 수형 인터페이스 장치 및/또는 암형 인터페이스 장치의 제조 시에, 바람직하게, 적어도 부분적으로 플라스틱으로 이루어진다.

더불어, 제2 전자 인터페이스는 탄력적으로 지지되는 것이, 바람직하다. 결국, 커플링 허용 공차들이, 결과적으로 보상될 수 있다. 그러나, 제1 전자 인터페이스를 탄력적으로 지지하는 것이 또한 가능하다는 것이, 이해되어야 한다.

수형 인터페이스 장치 및 암형 인터페이스 장치에 대해 이상에 설명된 바와 같이, 수형 인터페이스 장치는 제1 기계적 커플링 수단을 포함하며, 그리고 암형 인터페이스 장치는 제2 기계적 커플링 수단을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 수형 인터페이스 장치는 제2 기계적 커플링 수단을 포함하며, 그리고 암형 인터페이스 장치는 제1 기계적 커플링 수단을 포함한다. 이 경우에, 바람직하게, 암형 인터페이스 장치는, 적어도 하나의 언더컷을 구비하며, 그리고 수형 인터페이스 장치는 바람직하게, 언더컷 내에 맞물릴 수 있는, 적어도 하나의 볼트를 포함한다. 제1 기계적 커플링 수단 또는 제2 기계적 커플링 수단이 수형 인터페이스 장치 상에 또는 암형 인터페이스 장치 상에 구현되는지에 관한 설계는, 목적에 크게 의존하며 그리고 자유롭게 선택될 수 있다. 본 발명에 대한 제한이, 본 명세서에서 의도되지 않는다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 이상에 언급된 유형의 장착 아암에 대한 이상에 언급된 목적은, 장착 아암의 제2 인터페이스가, 본 발명의 제1 양태에 따른 수형 인터페이스 장치의 상기한 바람직한 실시예들 중의 하나에 따른, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치를 포함함에 의해, 달성된다. 대안적으로, 장착 아암은, 본 발명의 제2 양태에 따른 암형 인터페이스 장치의 상기한 바람직한 실시예들 중의 임의의 것에 따른, 암형 인터페이스 장치를 포함한다. 수형 인터페이스 장치를 장착 아암 상에 제공하는 것이 특히 유리한 것으로, 확인되었다. 구조적 이점들이, 결과적으로 달성될 수 있으며, 그리고 안정성 및 견고함이 증가되었다.

제4 양태에 따르면, 본 발명은, 본 발명의 제2 양태에 따른 암형 인터페이스 장치의 상기한 바람직한 실시예들 중의 하나에 따른 의료용 암형 인터페이스 장치를 구비하는, 수술 지원 시스템에 관련된다. 여기서 역시, 수술 지원 시스템이 수형 인터페이스 장치를 포함하는 것이, 대안적으로 제공된다.

더불어, 제5 양태에서, 본 발명은, 이상에 설명된 유형의 장착 아암 및, 장착 아암에 커플링되는, 이상에 설명된 유형의 수술 지원 시스템을 구비하는, 시스템에 관련된다. 바람직하게, 수술 지원 시스템은, 로봇형 조종기로서 구현된다. 바람직하게, 시스템은, 그들 중 적어도 하나는, 로봇을 사용하여 구현되며, 그리고 바람직하게 적어도 하나는, 수동형으로 구현되는 것인, 2개 이상의 수술 지원 시스템을 포함한다. 모듈형 시스템이, 결과적으로 달성되며, 그리고 사용자는, 업무 분야에 의존하여, 다른 수술 지원 시스템을 장착 아암에 커플링할 수 있다.

본 발명은, 실시예들에 의해 더욱 상세하게 설명된다. 도면에서:
도 1은 서로에 커플링되는 수형 인터페이스 장치를 구비하는 장착 아암 및 암형 인터페이스 장치를 구비하는 수술 지원 시스템에 대한 사시도이고;
도 2는 수형 인터페이스 장치를 구비하는 장착 아암에 대한 상세도이며;
도 3은 본 발명에 따른 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치에 대한 사시도이고;
도 4는 도 3에 따른 인터페이스 장치에 대한 정면도이며;
도 5는 도 4로부터의 인터페이스 장치에 대한 측면도이고;
도 6은 도 5로부터의 인터페이스 장치에 대한 평면도이며;
도 7은 암형 인터페이스 장치를 구비하는 수술 지원 시스템의 하우징에 대한 사시도이고;
도 8은, 하우징이 생략된, 암형 인터페이스 장치를 구비하는 수술 지원 시스템에 대한 측면도이며;
도 9는 의료용 메카트로닉 암형 인터페이스 장치에 대한 사시도이고;
도 10은 도 9로부터의 인터페이스 장치에 대한 정면도이며;
도 11은, 활성화된 구동 장치를 구비하는, 도 10 인터페이스 장치에 대한 측면도이고;
도 12는 도 11로부터의 인터페이스 장치에 대한 정면도이며;
도 13은 수술 지원 시스템의 제2 실시예에 대한 사시도이고;
도 14는 수술 지원 시스템의 제3 실시예에 대한 사시도이며;
도 15는 도 13으로부터의 수술 지원 시스템에 대한 배면도이고;
도 16a 내지 도 16d는, 수형 인터페이스 장치의 제2 실시예에 대한 4개의 도면이며;
도 17은, 제2 실시예에 따른, 암형 인터페이스 장치를 구비하는 수술 지원 시스템에 대한 측면도이며; 그리고
도 18은 도 17로부터의 수술 지원 시스템의 A-A 선 단면도이다.

도 1은, 의료적 목적을 위한, 특히 수술용 메카트로닉 지원 시스템(200) 및/또는 수술용 도구를 장착하기 위한, 장착 아암(1)을 도시한다. 장착 아암(1)은, 기단부(2) 및 말단부(4)를 포함한다. 제1 인터페이스(6) 및 기계적 인터페이스(7)가, 기단부(2)에 구현된다. 인터페이스(7)는, 장착 아암(1)을 베이스부에, 특히 수술 테이블에, 부착하는 역할을 한다. 인터페이스(6)는, 에너지를 장착 아암(1)에 전달하는 그리고 장착 아암(1)을 외부 제어 유닛에 커플링하는, 역할을 한다. 제2 인터페이스(8)(도 2 참조)가, 말단부(4)에 제공되고, 상기 인터페이스를 통해, 수동형 및 메카트로닉(능동형) 지원 시스템이, 특히 조종 장치가, 장착 아암(1)에 커플링될 수 있다. 바람직하게, 내시경(201)을 장착하고 조종하기 위한 조종 장치(200)가, 그곳에 배치된다.

도 1에 따른 장착 아암(1)은, 각각 실질적으로 막대 형상이며 그리고 마지막 아암 세그먼트(22)를 제외하고 모두 실질적으로 동일한 길이를 갖는, 7개의 아암 세그먼트(10, 12, 14, 16, 18, 20, 22)를 포함한다. 7개의 아암 세그먼트(10, 12, 14, 16, 18, 20, 22)는 각각, 조인트들(11, 13, 15, 17, 19, 21, 23)에 의해 서로에 커플링되고, 0번째 조인트(11)는, 장착 아암(1)을 베이스부에 커플링한다. 조인트들(13, 15, 17, 19, 21, 23)은 모두, 각각 본 실시예의 예에 따라 1-자유도를 갖는, 회전식 조인트들로서 구현된다. 이러한 실시예에 따르면, 0번째 세그먼트(10)는 0번째 조인트(11)와 연관되고, 제1 조인트(13)는 제1 아암 세그먼트(12)와 연관되며, 제2 조인트(15)는 제2 아암 세그먼트(14)와 연관되고, 제3 조인트(17)는 제3 아암 세그먼트(16)와 연관되며, 제4 조인트(19)는 제4 아암 세그먼트(18)와 연관되고, 제5 조인트(21)는 제5 아암 세그먼트(20)와 연관되며, 그리고 제6 조인트(23)는 제6 아암 세그먼트(22)와 연관된다. 조인트들(11, 13, 15, 17, 19, 21, 23)은 각각, 선회축을 구비하고, 인접한 조인트들은 각각, 서로에 수직인 선회축을 구비한다. 공간 내에서의 말단부(4)의 간단한 위치설정이, 그로 인해 달성된다.

도 1에 따른 장착 아암(1)은 추가로, 제어 장치(28)를 포함한다. 장착 아암(1)은, 제어 장치(28)에 의해, 요구되는 자세로 이끌릴 수 있으며, 제어 장치(28)는, 7개의 아암 세그먼트 중의 하나와 조작자 사이의 접촉 시, 제어 장치(28)의 구성 및 매개변수화에 의존하여, 연관된 조인트 및/또는 다른 조인트들을 고정해제시키도록 설정된다. 이러한 목적을 위해, 이러한 실시예에 따른 제어 장치(28)는, 5개의 접촉 세그먼트(30, 32, 34, 36, 38)를 구비한다.

더불어, 이러한 실시예에 따르면, 각 접촉 수단(30, 32, 34, 36, 38, 40, 42)은, 서로 실질적으로 반대편에 배치되는 2개의 접촉 요소(30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a, 36b)를 각각 구비한다. 접촉 수단(30, 32, 34, 36, 38, 40, 42)은, 조작자의 대응하는 아암 세그먼트(10, 12, 14, 16, 18, 20, 22)와의 접촉을 감지하는 역할을 한다. 아암 세그먼트(10, 12, 14, 16, 18, 20, 22)를 파지할 때, 조작자는, 양자 모두의 접촉 수단 요소(30a, 30b 내지 36a, 36b)와 접촉하며, 그리고 연관된 조인트는, 단지 접촉 수단(30 내지 38)의 양자 모두의 접촉 수단 요소(30a, 30b 내지 36a, 36b)와 접촉할 때에만, 고정해제된다. 말하자면, 제1 아암 세그먼트(10)를 파지하며 그리고 동시에 2개의 접촉 수단 요소(32a, 32b)와 접촉할 때, 제1 조인트(11)는, 제어 장치(28)에 의해 고정해제된다. 그로 인해, 사용자가 장착 아암(1) 또는 아암 세그먼트들(12 내지 22)을 축(A1)을 중심으로 선회시킬 수 있는 것이, 가능하다. 2개의 접촉 수단 요소(32a, 32b) 중의 하나 또는 양자 모두가 접촉 해제될 때, 조인트(11)는, 다시 잠기며, 그리고 축(A1)을 중심으로 하는 선회는, 더 이상 가능하지 않다. 예를 들어 사용자의 팔 또는 팔꿈치에 의한, 2개의 접촉 수단 요소(32a, 32b) 중의 단지 하나와의 비의도적인 접촉에 대해, 조인트(11)는, 고정해제되지 않으며, 그리고 장착 아암(1)은, 잠긴 상태로 잔류하며 그리고 그의 자세를 유지한다.

부분적으로, 2개 이상의 조인트에 대하 단지 하나의 접촉 수단만이, 도시된 실시예에서, 제공된다. 예를 들어, 조인트(23) 및 조인트(21) 양자 모두는, 접촉 수단(38)의 구동 시, 고정해제된다.

제어 장치(28)는, 이러한 목적을 위해, 접촉 수단 요소들(30a, 30b 내지 42a, 42b) 사이의 접촉을 감지하도록 그리고 전기적 신호들을 전송하도록 설정되는, 컨트롤러 또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

접촉 수단 요소들(30a, 30b 내지 36a, 36b)은, 이러한 실시예에 따라, 접촉-감응식 센서들로서 구현되며, 그리고 조작자와 대응하는 접촉 수단 요소(30a, 30b 내지 36a, 36b) 사이의 접촉의 압력을 감지한다. 바람직하게, 접촉 수단 요소들(30a, 30b 내지 36a, 36b)은, 정전용량형 접촉-감응식 센서들로서 구현된다.

도시된 장착 아암(1)에서, 조작자가, 2개의 아암 세그먼트를, 예를 들어 아암 세그먼트(14) 및 아암 세그먼트(18)를, 동시에 파지하여, 그에 따라 접촉 수단 요소들(34a, 34b)(38a, 38b)에 동시에 접촉하는 것이, 또한 가능하다. 조인트들(15, 19)은, 결과적으로 고정해제되며, 그리고 선회가 가능하다. 이러한 동시적인 고정해제와 더불어, 단지 아암 세그먼트들(34, 36)만이 선회되는 가운데, 공간 내에서 아암 세그먼트들(18, 20)의 각도 배향을 유지하는 것이, 가능하다. 말단부(4)의 병진 이동이, 그에 따라 가능하다. 장착 아암의 바람직한 실시예에서, 2개의 세그먼트의, 이러한 예에 따르면 아암 세그먼트들(14, 18)의, 동시 접촉 시에, 조인트들(15, 19)은 고정해제되지 않는 대신, 상기 아암 세그먼트들(14, 18) 사이에 놓이는 모든 조인트들, 말하자면, 이러한 실시예에 따르면, 조인트들(17, 19)이, 고정해제된다. 조인트(15)는, 잠금 상태로 잔류한다. 이는, 장착 아암의 특히 직관적인 작동이다. 따라서, 예를 들어, 조작자와 장착 아암 세그먼트들(12, 20) 사이의 접촉과 더불어, 조인트들(15, 17, 19, 21)이, 고정해제된다.

장착 아암(1)이 중량 보상 장치를 구비하는 것이, 또한 도 1에서 확인될 수 있다. 본 실시예의 예에 따른 중량 보상 장치(50)는, 아암 세그먼트(14) 및 아암 세그먼트(12)에 커플링되는, 가스 압력 스프링 요소를 포함한다. 대안적으로, 중량 보상 장치는 또한, 당기는 케이블 및/또는 균형을 이루는 무게추를 포함할 수 있다. 도 1에 따른 장착 아암(1)에 대해, 가장 큰 토크는, 자체의 회전축(A2)을 중심으로 조인트(15) 상에 작용한다. 그에 따라, 특히 중량 보상 장치(50)에 의해 상기 조인트(15)를 지지하는 것이, 바람직하다. 조인트(15)가 아암 세그먼트(14)에 접촉함에 의해 고정해제될 때, 다른 아암 세그먼트들(16, 18, 20, 22) 및 인터페이스(8)에 배치되는 조종기로 인해 아암 세그먼트(14) 상에 작용하는 중량이, 중량 보상 장치(50)에 의해 지지되며, 따라서 말단부(4)는, 세그먼트(14)가 파지될 때, 즉시 "아래로 처지지(droop)" 않는다.

그러한 장착 아암의 기본적인 구조는, 예를 들어, DE 10 2014 016 824 A1, DE 10 2014 019 752 A1에서, 그리고 또한 DE 10 2015 104 810 A1에서, 설명된다. 이러한 문헌들이 전체적으로 참조되며 그리고 그들의 내용이 본 명세서에 참조로 통합된다.

본 발명에 따른 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치(8)는, 말단부(4)에 제공된다(도 2). 이는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명된다. 도 2에서 확인될 수 있는 바와 같이, 수형 인터페이스 장치(8)의 중심축(L)은, 장착 아암(1)의 말단부(4)를 형성하는 마지막 아암 세그먼트(22)의 축(A22)과 동축 상에 놓인다.

의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치(8)는, 인터페이스 장치(8)가 그를 통해 마지막 아암 세그먼트(22)에 부착되는 것인, 베이스부(58)를 구비한다. 베이스부(58)는, 기능성 몸체(62)가 그로부터 연장되고, 그의 중심축이 축(L)인 것인, 끝단 표면(60)을 구비한다. 다른 실시예에서, 인터페이스 장치(8)는 또한, 삼각대, 로봇형 아암, 수술용 도구, 수술 테이블, 천장 장착대, 또는 임의의 다른 장착대 또는 이와 유사한 것과 같은, 임의의 다른 장착 구조물에 부착될 수 있을 것이다.

이러한 실시예에서, 베이스부(58)는, 대략 디스크-형상 구조를 가지며, 그리고 그것 자체가 실질적으로 원통형으로 형성된다. 그러나, 베이스부(58)는, 임의의 다른 형상을 또한 가질 수 있으며, 그리고 특히, 장착 구조물에 대한 연결을 형성하도록 역할을 한다. 이 점에 있어서, 베이스부(58)가, 장착 구조물의 대응하는 조립체 세그먼트의 윤곽에, 여기서는 특히 마지막 아암 세그먼트(22)의 둘레 구조에, 대략 대응하는 둘레 윤곽(58)을 갖는 것이, 합당하다. 베이스부(58)와 마지막 아암 세그먼트(22) 사이의 부드러운 전이부가, 그에 따라 생성된다. 예를 들어, 마지막 아암 세그먼트(22)가 계란형 구조를 가져야 한다면, 베이스부(58)가 또한 계란형 둘레(59)를 갖는 것이, 바람직할 것이다. 이러한 방식으로, 기능성 몸체(62)의 구조는, 베이스부(58)의 구조와 독립적으로 생성될 수 있다.

이러한 실시예에서, 기능성 몸체(62)는, 베이스부(58) 또는 끝단 표면(60)으로부터 수직으로 그리고 축방향으로 연장된다. 기능성 몸체(62)는, 베이스 몸체(300)를 구비한다. 베이스 몸체(300)는, 원칙적으로, 종방향 축(L)을 따라 원통형이지만, 반경 방향으로 연장되는 노즈(302)를 구비한다. 원통형 세그먼트(304)는, 베이스 몸체(300)의 원통형 세그먼트(304)에 대해 그의 측면들(305, 306)(또한 도 4 참조)이 접선 방향으로 종결되는, 노즈(302) 내로 부드럽게 통과한다. 원통형 세그먼트(304)는, 종방향 축(L)을 중심으로, 원주 방향으로, 약 180°, 바람직하게 약 200° 만큼 연장된다.

기능성 몸체(62)는 또한, 이러한 실시예에서 종방향 축(L)에 실질적으로 수직으로 정렬되는, 끝단 표면(310)을 구비한다. 제1 기능성 표면(311), 제2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)이, 종방향 축(L)에 대해 각도를 갖도록 그리고 서로에 대해 각도를 갖도록, 연장된다. 제1 기능성 표면(311), 제 2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313), 그것들 자체로 평면형이지만, 각각의 경우에, 서로에 대해 각도를 가지며 그리고 중심축(L)에 대해 각도를 갖는다. 기능성 표면들(311, 312, 313)은 각각, 중심축(L)에 수직인 평면에 대해 각도(α)를 가지며(도 4를 참조하면, 각도(α)는, 단지 예로서, 제1 기능성 표면(311)과 제3 기능성 표면(313) 사이에 표시됨), 그러한 각도는 약 60°의 범위 내에 놓인다. 다른 기능성 표면들 사이의 각도(α), 말하자면, 제2 기능성 표면(312)과 제3 기능성 표면(313) 사이 그리고 제1 기능성 표면(311)과 제2 기능성 표면(312) 사이의 각도는, 동일한 각도(α)이다.

더불어, 제1 기능성 표면(311), 제 2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)은, 중심축(L)에 대해 경사지게 된다(도 5 참조). 도 5에서, 단지 제3 기능성 표면(313)의 중심축(L)에 대한 경사만이 표시되고, 그들 사이의 경사는 각도(β)를 갖는다. 제1 기능성 표면(311) 및 제2 기능성 표면(312)의 중심축(L)에 대한 경사는, 바람직하게, 동일하게 구현된다. 제3 기능성 표면(313)은, 적어도 20°의 범위의 중심축(L)과의 각도(β)를 구비한다. 이러한 실시예에서, 각도(β)는, 약 30° 이내이다. 제1 기능성 표면(311) 및 제2 기능성 표면(312)의 경사는, 이러한 실시예에서 동일하게 구현되며, 그리고 또한 중심축(L)에 대해 대략 30°이다.

제1 기능성 표면(311), 제 2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)은 또한, 한편으로 실질적으로 평면형이며 뒤틀림 없는 끝단 표면(310)으로 그리고 다른 한편으로 베이스 몸체(300)의 원주면으로 통과한다. 이 점에 있어서, 제1 기능성 표면(311)은, 한편으로 끝단 표면(310) 내의 세그먼트(314)에서 그리고 베이스 몸체(300) 내의 세그먼트(315)에서 점점 좁아진다. 마찬가지로, 제2 기능성 표면(312)은, 끝단 표면(310) 내의 세그먼트(316)에서 그리고 베이스 몸체(300) 내의 세그먼트(317)에서 점점 좁아진다. 제3 기능성 표면(313)은, 끝단 표면(310) 내의 세그먼트(318)에서 그리고 베이스 몸체(300)의 원주면 내의 세그먼트(319)에서 점점 좁아진다. 세그먼트들(314, 315, 316, 317, 318, 319)은 각각, 적어도 0.5 mm, 바람직하게 적어도 1 mm인, 반경을 구비한다. 결과적으로, 부드러운 전이부들이 생성되고, 그로 인해 한편으로, 부상의 위험이 감소될 수 있으며, 그리고 수형 인터페이스 장치(8)의 청소가 간단해진다.

수형 인터페이스 장치(8)는, 이러한 실시예에 따르면 제1 리세스(322) 및 제2 리세스(324)를 포함하는, 기계적 커플링 수단(320)을 더 구비한다. 리세스들(322, 324)은, 중심축(L)에 대략 수직으로 도입되며 그리고 부분적으로 제1 기능성 표면(311) 및 제2 기능성 표면(312)과 교차한다. 이들은 또한, 끝단 표면(310)의 일부분을 통해 연장되며, 그로 인해 상기 끝단 표면은, 대략 화살표-형상 윤곽을 갖는다(특히 도 3 및 도 4 참조).

리세스들(322, 324)은 각각, 언더컷(327, 328)을 형성하는, 돌출부(325, 326)에 의해, 끝단 표면(310)에 대해 한정된다. 언더컷(327, 328)의 내향 지향 플랭크(329, 330)가, 중심축(L)에 대해 각도를 갖도록 구현되며 그리고 각도(γ)를 형성한다(도 5 참조). 각도(γ)는, 90° 미만, 바람직하게 80° 미만이지만, 바람직하게 45° 초과이다. 각도(γ)는, 이후에 설명될 것으로서, 언더컷(327, 328)을 위한, 삽입 경사부(insertion bevel)를 형성한다.

더불어, 제3 기능성 표면(313) 내로 통과하는, 삽입 경사부들(331, 332)은, 리세스들(322, 324) 상에 제공된다. 이들은, 이후에 더욱 상세하게 설명된다.

6개의 구멍(333)이 추가로, 끝단 표면 상에 제공된다(도 3 및 도 4에서, 단지 하나만이 참조 부호를 갖도록 제공됨). 수형 인터페이스 장치(8)는, 이러한 구멍들을 통해 대응하는 장착 구조물에 연결될 수 있다.

수형 인터페이스 장치(8)는 또한, 제1 전자 인터페이스(340)를 포함한다. 이러한 실시예에 따르면, 제1 전자 인터페이스(340)는, 4개의 블록(341, 342, 343, 344)을 포함하고, 이들은 각각, 복수의 전기적 단자를, 이러한 실시예에서 각각의 경우에 9개의 전기적 단자를, 구비한다. 제1 블록, 제2 블록, 제3 블록 및 제4 블록(341, 342, 343, 344)은, 전자 인터페이스(340)의 암형 플러그들(female plugs)로서 구현된다. 이들은, 끝단 표면(60) 반대편의 그들의 에지에서 밀봉되지만, 바람직하게 탄력적으로 지지된다. 전자 인터페이스(340)의 플러그-인 방향 및 그에 따른 커플링 방향은, 중심축(L)에 평행하다.

전체적으로, 수형 인터페이스 장치는, 평면 E에 대해 자체의 외측 구조에서 거울-대칭으로 구현된다(도 4 참조). 기능성 몸체(62)는, 3-측면 절두형 피라미드를 형성한다. 특히 단순한 중심 설정이, 결과적으로 달성된다. 베이스 몸체(300)의 노즈(302)는, 부가적인 보호 및 중심축(L)에 대한 회전에 대항하는 고정을 제공한다.

제1 전자 인터페이스(340)는, 제1 접지 단자(345) 및 제2 접지 단자(346)를 구비한다. 제1 접지 단자(345)는 제1 블록(341) 내에 배치되며, 그리고 제2 접지 단자(346)는, 제2 블록(344) 내에 배치된다. 접지 단자들(345, 346)은, 서로로부터 가장 멀리 놓이는, 단자들이다. 이는, 심지어 암형 인터페이스 장치의 수형 인터페이스 장치(8)에 대한 약간의 기울어짐을 동반하는 경우에도, 커플링 시 항상, 접지 단자들(345, 346) 중의 하나가 먼저 접촉하는 것으로 이어지는 가운데, 단지 이어서 블록들(341, 342, 343, 344)의 나머지 전기적 단자들이 폐쇄된다는 것을, 의미한다.

이하에서, 도 7 및 도 8은 먼저 의료용 암형 인터페이스 장치(9)의 대체적 윤곽을 도시하는 가운데, 이들은 이어서 도 9 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

도 7에서, 먼저, 도 1에 도시된 바와 같은, 수술 지원 시스템(200)의, 말하자면 메카트로닉 조종기(200)의, 하우징(350)이, 사시도로 도시된다. 도 7의 도면에서, 모든 운동 요소들(kinematics)은 생략되었지만, 의료용 암형 인터페이스 장치(9)는, 하우징(350)의 하나의 측면 상에서 확인될 수 있다.

이와 대조적으로, 수술 지원 시스템(200)의, 말하자면 메카트로닉 조종기(200)의, 하우징(350)은, 도 8에서 생략되지만, 선형 구동기(352) 및 내시경(201)을 포함하는, 운동 요소들(351)은, 확인될 수 있다. 메카트로닉 조종기(200)는, 내부에 구동기(353)를 포함하고, 상기 구동기는, 암형 인터페이스 장치(9)를 통해 제어 신호들 및 전기적 에너지를 공급받는 것이 가능하다.

수술 지원 시스템을, 특히 장착 아암(1)과 같은, 장착 구조물에 커플링하기 위한 암형 인터페이스 장치(9)는, 도 1 내지 도 6을 참조하여 이상에 설명된 바와 같은, 수형 인터페이스 장치(8)에 커플링되도록 설계된다. 암형 인터페이스 장치(9)는, 인터페이스 장치(9)의 구조를 형성하는, 프레임(360)을 포함한다. 인터페이스 장치(9)는 추가로, 프레임(360) 내에 구현되는, 기능성 몸체(62)를 수용하기 위한 중앙 리세스(274)를 구비한다. 중앙 리세스(274)는, 암형 인터페이스 장치(9)의 수형 인터페이스 장치(8)에 대한 커플링 상태에서, 수형 인터페이스 장치(8)의 축(L)과 동축 상에 놓이도록 연장되는, 중심축(Z)을 갖는다. 중앙 리세스(274)는, 중심 설정 장치(362)를 구비하고, 중심 설정 장치(362)는, 제1 암형 기능성 표면(363), 제2 암형 기능성 표면(364), 및 제3 암형 기능성 표면(365)을 구비한다. 이러한 3개의 기능성 표면(363, 364, 365)은, 도 10에 최상으로 도시된다. 기능성 표면들(363, 364, 365)은, 수형 인터페이스 장치(8)의 제1 기능성 표면(311), 제 2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)에 대응하도록 구현된다. 커플링된 상태에서, 기능성 표면들(363, 364, 365)은, 기능성 표면들(311, 312, 313)에 상응하게 기대어진다. 이들은 그에 따라 또한, 제1 기능성 표면(311), 제 2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)과, 동일한 경사들 또는 유사한 경사들을 구비한다.

암형 인터페이스 장치(9)는, 수형 인터페이스 장치(8)의 끝단 표면(60)에 대응하는, 외향을 지향하는, 끝단 표면(368)을 구비한다. 제2 전자 인터페이스(370)가 끝단 표면(368) 상에 구현되고, 상기 제2 전자 인터페이스는, 제1 전자 인터페이스(340)에 대응한다. 이러한 실시예에서, 그에 따라, 제2 전자 인터페이스(370)는, 제1 전자 인터페이스(340)의 전기적 단자들에 각각 대응하는, 복수의 전기적 단자(참조 부호들이 제공되지 않음)가, 말하자면 9개의 전기적 단자가, 그 내부에 제공되는, 제1 리세스, 제2 리세스, 제3 리세스 및 제4 리세스(371, 372, 373, 374)를 구비한다. 이 점에 있어서, 제2 전자 인터페이스(370)는 또한, 제1 전자 인터페이스(340)의 접지 단자들(345, 346)에 대응하는, 제1 접지 단자(375) 및 제2 접지 단자(376)를 구비한다. 이는, 제시된 경우에서, 접지 단자들(375, 376)의 중심축(Z)의 방향으로의, 축방향 길이가, 나머지 전기적 단자들의 축방향 길이보다 약간 더 길도록, 달성된다. 이러한 방식으로, 대응하는 접지 단자들(345, 346)(375, 376) 사이의 단자 폐쇄가 먼저 일어나며, 그리고 오로지 그 이후에 다른 단자들이 단자 폐쇄되는 것이, 보장될 수 있다.

암형 인터페이스 장치(9)는 부가적으로, 제2 기계적 커플링 수단(380)을 구비한다. 제2 기계적 커플링 수단(380)은, 수형 인터페이스 장치(8)의 제1 기계적 커플링 수단(320)에 대한 형상적 및/또는 비형상적 커플링을 위해 제공된다. 이러한 목적을 위해, 제2 기계적 커플링 수단(380)은, 제1 기계적 커플링 수단(320)에 대응한다. 제2 기계적 커플링 수단(380)은, 이러한 실시예에서, 중심축(Z)에 실질적으로 수직으로 중앙 리세스(274) 내로 연장되는, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)를 포함한다. 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 도 7, 도 9 및 도 10에서 잠금 위치로 도시된다. 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 그들의 끝단 표면 상에, 말하자면 축방향 자유 단부들에, 모따기부(383, 384)를 구비한다. 이러한 모따기부(383, 384)는, 적어도 부분적으로 제1 기계적 커플링 수단(320)의 언더컷(327, 329)의 플랭크(329, 330)에 대응한다.

제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는 함께, 구동 장치(390)를 통해 잠금 위치(도 7, 도 9 및 도 10)로부터 잠금해제 위치(도 11 및 도 12)로 이끌릴 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 공통 요크 또는 포크(392)에서 관절식으로 연결되고, 구동 노브(394)가 요크(392)로부터 연장된다. 구동 노브(394)는, 일체형으로 요크에 연결된다. 요크(392) 및 그에 따라 또한 구동 노브(394)는, 프레임(360)의 지지 세그먼트(397) 내에 축(396)을 중심으로 선회 가능하게 지지된다. 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 누름 버튼(394)을 선회시킴에 의해 상승되고(도 11 및 도 12 참조), 말하자면, 중심축(Z)으로부터 제거되며 그리고 적어도 부분적으로 중앙 리세스(274) 밖으로 당겨지고, 따라서 이러한 해제된 상태(도 11 및 도 12)에서, 수형 인터페이스 장치(8)는 기능성 몸체(92)에 의해, 암형 인터페이스 장치(9)의 중앙 리세스(274) 내로 삽입될 수 있다. 말하자면, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 이들이 돌출부들(325, 326) 위로 축방향으로 통과할 수 있는 한, 어떤 경우에나, 상승된다. 이때 누름 버튼(394) 다시 해제되면, 이는, 제1 인장 스프링(401) 및 제2 제1 인장 스프링(402)에 의해 제공되는 스프링 예비 장력에 의해, 잠금 위치로 이끌리게 된다. 말하자면, 제2 기계적 커플링 수단(380)은, 잠금 위치로 예비 장력을 받는다. 잠금 시, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 도 5를 참조하면, 위로부터 리세스들(322, 324) 내로 삽입되며, 그리고 언더컷들(327, 328) 뒤로 통과한다. 여기서, 플랭크들(329, 330) 및 모따기부들(383, 384)은, 이때 사용될 수 있다. 도 5를 참조하면, 수형 인터페이스 장치(8) 및 암형 인터페이스 장치(9)가 충분히 결합되지 않는 경우, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는 먼저, 그들의 모따기부들(383, 384)에 의해, 돌출부들(325, 326)의 상측 세그먼트와 접촉한다. 볼트들(381, 382)은 이어서, 경사진 플랭크(329, 330)를 따라 언더컷 내로 슬라이딩된다. 이러한 방식으로, 암형 인터페이스 장치(9)가 수형 인터페이스 장치(8) 상에서 사용될 수 있는 것이, 보장될 수 있다.

기능성 표면들(311, 312, 313, 363, 364, 365)의 기하 형상 그리고, 언더컷들(327, 328)의 그리고 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)의 위치 설정은, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)가, 항상 플랭크들(329, 330)과 접경하도록, 그리고 그에 따라 항상 견고한 커플링을 달성하기 위해 수형 인터페이스 장치(8) 및 암형 인터페이스 장치(9) 상에 인장력을 가하도록, 선택된다. 이러한 커플링은 이때, 유격을 갖지 않는다. 개별적인 기능성 표면들(311, 312, 313)(363, 364, 365)의 접촉의 정적 결정으로 인해, 기능성 몸체(62)의 중앙 리세스(274)와의 접촉 또한, 정적으로 결정된다.

누름 버튼(394)은, 하우징(350)의 세그먼트(350a)에 의해 덮이도록 잠금 위치에 정렬되는, 배면(398)을 구비한다. 누름 버튼(394)이 선회된 위치에 위치하게 되며 그리고 그에 따라 제2 기계적 커플링 수단(380)이 잠금해제된 위치에 위치하게 되는 경우, 배면(398)은 시인 가능하다. 배면(398)은 바람직하게, 신호 색상, 예를 들어 적색 색상을 구비한다. 결과적으로, 누름 버튼(394)이 잠금해제 위치(도 11)에 위치하게 되며 그리고 그에 따라 암형 인터페이스 장치(9) 및 수형 인터페이스 장치(8)의 확고한 커플링이 보장되지 않을 때, 조작자에게 인식되기 용이하다.

다른 고정 유닛들 또는 장치들이, 배면(398)에 의한 이러한 광학적 검사에 대한 대안으로서 제공될 수 있을 것이다. 그에 따라, 예를 들어, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)를 잠금 위치로 가져감에 의해, 전기적 단자가 개방되거나 폐쇄되며, 그리고 그에 의존하여, 신호 램프가 점등되는 것이, 제공될 수 있다. 음향 신호가 유사한 방식으로 출력되는 것이, 또한 가능하다. 더불어, 표면들(311, 312, 313, 363, 364, 365) 중의 적어도 하나가, 임계값이 초과될 때 및/또는 미달될 때 대응하는 신호를 제공하는, 하나 이상의 센서를 구비하게 되는 것이, 제공될 수 있다. 예를 들어, 임계값이 미달되는 것으로 결정되는 경우, 수형 인터페이스 장치(8) 및 암형 인터페이스 장치(9)의 커플링이 충분하지 않으며 그리고 대응하는 신호가 바람직하게 출력된다. 칼라(410)가, 암형 인터페이스 장치(9)의 중앙 리세스(274) 둘레에 구현된다. 이러한 칼라(410)는, 끝단 표면(368)으로부터 실질적으로 축방향으로 연장되며 그리고, 커플링된 상태에서, 수형 인터페이스 장치(8)의 베이스부(58)의 외표면(59)을 둘러싼다. 추가적인 밀봉이, 결과적으로 달성된다. 이러한 목적을 위해, 칼라(410)는, 예를 들어, 플라스틱 또는 고무와 같은, 가요성 재료로 형성될 수 있을 것이다.

도 13 내지 도 15는, 지금부터 수술 지원 시스템들의 다른 실시예들을 예시한다. 도 13 내지 도 15의 동일한 요소들 및 유사한 요소들은, 앞선 실시예들에서와 같은 동일한 참조 부호들에 의해 지시되며, 그리고 이 점에 있어서, 그의 전체가 참조된다.

도 13은 수술 지원 시스템(202)을 도시하며, 그리고 도 14는 수술 지원 시스템(204)을 도시한다. 양자 모두의 수술 지원 시스템(202, 204)은, 여기에서, 캡들로서 그리고 이 점에 있어서 수동형으로, 구현된다. 수술 지원 시스템(202)은, 그의 전방 표면(412)에 의해, 수술 지원 시스템(204)과 상이하다. 전방 표면(412)으로부터, 의료용 도구를 수용하는 역할을 할 수 있는, 제1 형상적 잠금 요소(414a) 및 제2 형상적 잠금 요소(414b)가, 수술 지원 시스템(202) 내로 연장된다. 그러한 의료용 도구는, 특히, 내시경, 클램프, 복강경 등을 위한 커플링 부재로서, 역할을 할 수 있다.

도 14의 실시예에서, 수술 지원 시스템(204)은, 제1 형상적 잠금 요소(414a) 및 제2 형상적 잠금 요소(414b) 대신에, 또한 의료용 도구들이 그에 나사결합되도록 역할을 하는, 나사가공 샤프트(300)를 구비한다.

도 13 및 도 14로부터 또한 명백한 바와 같이, 전방 표면들(412)은, 실질적으로 평면형-형상으로 구현되며, 그리고 4개의 스크류(416a, 416b, 416c, 416d)에 의해, 수술 지원 시스템(202, 204)의 베이스 몸체(420)에 나사결합된다. 이 점에 있어서, 상기한 전방 표면들(412)이, 동일한 베이스 몸체(420) 상에 나사결합될 수 있다. 결과적으로, 다양한 상이한 변형예들이, 고려 가능하다. 바람직하게, 예를 들어, 공구들, 도구들 및 이와 유사한 것을 위한, 표준 인터페이스들이, 그러한 전방 표면들(412) 상에 제공되거나, 또는 제조자-특정 도구들을 수용하기 위한 제조자-특정 인터페이스들이, 그러한 전방 표면들(412) 상에 제공된다.

베이스 몸체(420)는, 자체의 외측 표면(422) 상에서, 실질적으로 절두 원추형으로 형성되며, 그리고 자체의 내부에 암형 인터페이스 장치(9)를 구비한다. 베이스 몸체(420)는 바람직하게, 전체적으로 플라스틱으로 형성된다.

도 7 내지 도 12에 따른 앞선 실시예의 수술 지원 시스템(200)과 대조적으로, 이러한 2개의 실시예(도 13 내지 도 15)에 따른 암형 인터페이스 장치(9)는, 수술 지원 시스템들(202, 204)이 수동형으로 구현되기 때문에, 제2 전자 인터페이스(340)를 구비하지 않는다. 단지 단일 리세스(424)만이, 수형 인터페이스 장치(8)의 블록들(341, 342, 343, 344)을 수용할 수 있도록 하기 위해, 끝단 표면(368)의 대응하는 세그먼트 내에 제공된다.

수술 지원 시스템(200)으로부터의 추가적인 차이가, 기계적 커플링 수단(380)의 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)(단지 하나만이 도 15에서 확인됨)가, 또한 플라스틱으로 이루어지며 그리고, 결국 베이스 몸체(420)에 힌지 연결되는, 대응하는 웨브들(427, 428)에 대해 필름 힌지들(425, 426)에 의해 연결된다는 점이다. 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 필름 힌지들(425, 426)을 통해 잠금 위치에서 예비 장력을 받는다. 고체 예비 장력을 구비하는 고체 조인트가 그에 따라 제공된다.

레버(430)가, 이러한 제2 실시예 및 제3 실시예(도 13 내지 도 15)에 따른 기계적 커플링 수단(380)을 잠금해제 위치로 가져가기 위해 제공되고, 상기 레버는, 베이스 몸체(420)의 원주면의 리세스(432) 상에 실질적으로 동일 평면을 이루도록 수용된다. 레버(430)는, 핑거 리세스(434)를 통해 수동으로 구동될 수 있다. 레버(430)를 상승시킴에 의해, 볼트(381)가, 바(435)를 통해 상승되며, 그리고 수술 지원 시스템(202, 204)은, 수형 인터페이스 장치(8) 상에 연결된다.

걸림 연결(latching connection)이, 레버(430)와 레버 아래에 놓이는 베이스 몸체(420)의 세그먼트 사이에 제공되고, 따라서 레버(430)는, 수형 인터페이스 장치(8)와 수술 지원 시스템(202, 204)의 암형 인터페이스 장치(9) 사이의 커플링을 고정하도록, 베이스 몸체(420) 내에 걸릴 수 있다.

수술 지원 시스템들(202, 204)(도 13 내지 도 15)은, 전체적으로 단일-용도 제품들로서 제조될 수 있을 것이다. 전방 표면들(412) 대신에, 도구들을 커플링하기 위한 커플링 메커니즘들이, 베이스 몸체(420) 상에 직접적으로 나사결합되거나, 또는 베이스 몸체(420)에 일체형으로 연결될 수 있다. 몸체(420)는 바람직하게, 절연 플라스틱으로 형성되고, 따라서, 도구의 수동적 용도의 경우에, 수술 지원 시스템(202, 204)은, 수형 인터페이스 장치(8)에 대한 그리고 아마도 장착 아암(1)에 대한, 전기적 절연을 형성한다. 특히, 장착 아암(1)의 일부분 위로 당겨질 수 있는, 살균 외피가, 칼라(410)의 축방향 단부에 용접될 수 있고, 또는 살균 커버가, 칼라(410)의 축방향 단부에 용접될 수 있다. 수술 지원 시스템(202, 204)이 그의 전체 패키지 내에 살균 커버를 갖도록 제공되는 것이, 또한 고려될 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자가, 수술 지원 시스템(202, 204)을, 시험조작(commissioning) 직전에 개봉할 수 있으며, 그리고 상기 수술 지원 시스템은, 가능한 한 길게 살균 상태를 유지한다.

도 16a 내지 도 18은, 수형 인터페이스 장치(8) 및 대응하는 암형 인터페이스 장치(9)의 제2 실시예를 도시한다. 동일한 요소들 및 유사한 요소들은 앞선 실시예들에서와 같은 동일한 참조 부호들에 의해 지시되고, 따라서 이하에서 전체적으로 이상의 설명에 대한 참조가 이루어진다. 이하에서, 앞선 실시예들로부터의 차이들이 주로 설명된다.

특히 도 16a 내지 도 16d에서 확인될 수 있는 바와 같이, 제1 기계적 커플링 수단(320)은, 제3 언더컷(500)을 구비한다. 제3 언더컷은, 그 내부에 맞물릴 수 있는, 제3 볼트(502)(도 18 참조)와 상호작용한다. 중심 평면(M)(도 16c 참조)을 참조하면, 제3 언더컷(500)은, 실질적으로 제1 언더컷(327)과 제2 언더컷(328) 사이에 배치된다. 힘의 분포에 관한 더 양호한 대칭이, 결과적으로 달성될 수 있다. 축방향 끝단 표면(310)을 향해, 제3 언더컷(500)은, 중심축(L)에 대해 각도를 갖지만 노즈 표면(303)에 대해 실질적으로 수직으로, 노즈(302)에 대해 배향되는, 제3 플랭크(504)를 구비한다. 제3 언더컷(500)은, 도면들에서 횡방향으로 개방되지만, 횡방향으로 폐쇄될 수도 있을 것이다.

중심 평면(M)의 방향에서, 제3 언더컷(500)은, 도 16c를 참조하면 하부에서 개방되는 가운데, 제1 언더컷 및 제2 언더컷(327, 328)은, 상부에서 개방된다. 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)는, 제3 볼트(502) 반대편에서, 대응하는 언더컷들 내에 맞물린다.

도 18은 지금부터, 수술 지원 시스템(205) 내에 구현되는 제2 실시예에 따른 암형 인터페이스 장치(9) 내의, 도 16a 내지 도 16d에 따른 수형 인터페이스 장치(8)를 도시한다. 수술 지원 시스템(205)은 수동형이며 그리고 전자기기를 구비하지 않는다. 이는, 예를 들어, 다른 의료용 도구들을 수용하기 위한 어댑터로서, 역할을 한다.

암형 인터페이스 장치(9)는, 이 경우에 볼트 선회축(B)을 중심으로 선회 가능하게 배치되는, 제3 볼트(502)를 구비한다. 이러한 실시예에 따른 암형 인터페이스 장치(9)의 제2 기계적 커플링 수단(380)은, 단지 제3 볼트(502)만을 구비하며, 그리고 제1 볼트 및/또는 제2 볼트(381, 382)를 구비하지 않는다. 제1 언더컷 및 제2 언더컷(327, 328)은, 이러한 경우에, 작동 가능하지 않다.

암형 인터페이스 장치(9)는 따라서, 제3 볼트(502)를 잠금해제 위치로 이끌기 위해 제공되는, 제2 구동 장치(506)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 제2 구동 장치(506)는, 2개의 필름 힌지(510, 511)를 통해 수술 지원 시스템(205)의 몸체(512)에 연결되는, 잠금구(508)를 구비한다. 잠금구(508)는, 예를 들어, 엄지 손가락에 의해 눌릴 수 있는, 버튼 구역(514)을 구비한다. 화살표(도 18 참조)의 방향으로 눌리게 되는 경우, 잠금구(508)는, 볼트 선회축(B)을 중심으로 회전하게 되며, 그리고 제3 볼트(502)는, 도 18에서 대응하는 화살표의 방향으로 변위되고; 대응하는 추가적인 회전에 의해, 제3 볼트는, 제3 언더컷(500)으로부터 나오며 그리고 제3 볼트를 잠금해제시킨다.

필름 힌지들(510, 511)은, 여기에서 스프링들처럼 작용하고, 따라서 제3 볼트(502)는, 잠금 위치에서 스프링-부하 예비 장력을 받는다.

제3 볼트(502)는, 제1 볼트(381) 및 제2 볼트(382)에 관하여 앞서 설명된 바와 같이, 좁아지며, 그리고 경사진 플랭크(516)를 구비한다. 이러한 방식으로, 암형 인터페이스 장치(9)는, 수형 인터페이스 장치(8) 상에 용이하게 연결될 수 있고, 제3 볼트(502)는, 경사진 플랭크(516)에 의해, 노즈(302)와의 접촉 상태로 편향되며, 그리고 암형 인터페이스 장치(9)를 추가로 밀어냄에 의해 제3 언더컷(500) 내에 자동적으로 걸린다.

다른 실시예에서, 제3 볼트(502)가 제1 구동 장치(390)에 의해 구동될 수 있는 것이, 또한 제공될 수 있을 것이다. 또한, 제3 볼트(502)의 회전이, 필수적이지 않으며, 그리고 본 발명은, 이에 국한되지 않는다. 제3 볼트(502)가 슬라이딩 가능한 것이, 또한 실시예들에 포함된다.

Claims (38)

1. 수술 지원 시스템(200, 202, 204)을 장착 구조물(1)에 커플링하기 위한 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치(8)로서,
   끝단 표면(60)을 구비하는 베이스부(58), 상기 끝단 표면(60)으로부터 연장되는 기능성 몸체(62),
   대응하는 의료용 메카트로닉 암형 인터페이스 장치(9)에 대한 형상적 및/또는 비형상적 커플링을 위한 제1 기계적 커플링 수단(320), 및 상기 암형 인터페이스 장치(9)의 대응하는 제2 전자 인터페이스(370)에 대한 연결을 위한 적어도 하나의 제1 전자 인터페이스(340)
   를 구비하고,
   상기 기능성 몸체(62)는, 상기 베이스부(58)에 대해 유격 없이 수술 지원 시스템(200, 202, 204, 205)을 중심 설정하기 위한 중심 설정 장치(301)를 포함하고, 상기 중심 설정 장치(301)는, 서로 평행하지 않으며 그리고 그의 법선들이 공통 평면 내에 놓이지 않는, 제1 기능성 표면(311), 제2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)을 구비하는 것인, 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기능성 표면들(311, 312, 313)은 함께, 3-측면 피라미드를 적어도 부분적으로 한정하는 것인, 수형 인터페이스 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 피라미드는 거울-대칭인 것인, 수형 인터페이스 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기능성 몸체(62)는 거울-대칭인 것인, 수형 인터페이스 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기능성 표면들(311, 312, 313)은 평면형인 것인, 수형 인터페이스 장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기능성 표면들(311, 312, 313)은 각각, 서로에 대해 60°의 각도(α)를 갖는 것인, 수형 인터페이스 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기능성 표면들(311, 312, 313)은 각각, 상기 기능성 몸체(62)의 중심축(L)에 대해 적어도 20°만큼 경사지는 것인, 수형 인터페이스 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기능성 몸체(62)는, 축방향 끝단 표면(310)을 구비하는 것인, 수형 인터페이스 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 기계적 커플링 수단(320)은, 상기 기능성 몸체(62) 상의 적어도 하나의 제1 언더컷(327)을 구비하는 것인, 수형 인터페이스 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    제1 기계적 커플링 수단(320)은, 상기 제1 언더컷(327)에 대해 거울-대칭으로 구현되는, 상기 기능성 몸체(62) 상의 제2 언더컷(328)을 구비하는 것인, 수형 인터페이스 장치.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제1 언더컷(327) 및/또는 제2 언더컷(328)은, 반경 방향으로 정렬되는 개구를 구비하고, 따라서 대응하는 돌출부가, 상기 제1 언더컷(327) 또는 제2 언더컷(328)과 반경 방향으로 맞물릴 수 있는 것인, 수형 인터페이스 장치.
12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 기계적 커플링 수단(320)은, 상기 기능성 몸체(62) 상에 제3 언더컷(500)을 포함하는 것인, 수형 인터페이스 장치.
13. 제 12항 그리고 제 9항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제3 언더컷(500)은, 실질적으로 상기 제1 언더컷(327) 및/또는 제2 언더컷(328) 반대편에 구현되고, 따라서 대응하는 돌출부가, 상기 제1 언더컷(327) 및/또는 제2 언더컷(328)에 대해 반대편 방향으로 상기 제3 언더컷(500) 내에 맞물릴 수 있는 것인, 수형 인터페이스 장치.
14. 제 12항 또는 제 13항 그리고 제 9항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제3 언더컷(500)은, 상기 기능성 몸체의 중심 평면에, 바람직하게 대칭 평면에 대해, 상기 제1 언더컷(327) 및 제2 언더컷(328) 사이의 실질적으로 중앙에 배치되는 것인, 수형 인터페이스 장치.
15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 표면들(311, 312, 313)은, 상기 기능성 몸체(62)의 베이스 몸체(300)의 원주면(304)으로 반경 방향으로 점점 좁아지는 것인, 수형 인터페이스 장치.
16. 제 15항에 있어서,
    상기 베이스 몸체(300)는, 회전 방향으로 대칭이 아닌 것인, 수형 인터페이스 장치.
17. 제 16항에 있어서,
    상기 베이스 몸체(300)는, 반경 방향 노즈(302)를 갖는 원통형인 것인, 수형 인터페이스 장치.
18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 몸체(62)는, 일체형으로 구현되는 것인, 수형 인터페이스 장치.
19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전자 인터페이스(340)는, 상기 베이스부(58)의 끝단 표면(60) 상에 구현되는 것인, 수형 인터페이스 장치.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 전자 인터페이스(340)는, 전기적 단자들을 구비하는, 2개 이상의 블록(341, 342, 343, 344)을 포함하는 것인, 수형 인터페이스 장치.
21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    상기 제1 전자 인터페이스(340)는, 대응하는 암형 인터페이스 장치(9)에 커플링될 때, 다른 전기적 단자들이 폐쇄되기 이전에, 그들 중의 적어도 하나가, 상기 암형 인터페이스 장치(9)의 적어도 하나의 대응하는 접지 단자와 먼저 접촉하도록 배치되는, 적어도 2개의 접지 단자(345, 346)를 구비하는 것인, 수형 인터페이스 장치.
22. 수술 지원 시스템(200)을 장착 구조물에 커플링하기 위한 의료용 암형 인터페이스 장치(9)로서, 상기 인터페이스 장치(9)는, 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항의 수형 인터페이스 장치(8)에 커플링되도록 구현되는 것인, 의료용 암형 인터페이스 장치(9)에 있어서:
    기능성 몸체(62)를 수용하기 위한 중앙 리세스(274)를 한정하는 프레임(360),
    상기 수형 인터페이스 장치(8)의 제1 기계적 커플링 수단(320)에 대한 형상적 및/또는 비형상적 커플링을 위한 제2 기계적 커플링 수단(380)
    을 구비하고,
    상기 중앙 리세스(274)는, 상기 수형 인터페이스 장치(8)의 베이스부(58)에 대해 유격 없이 수술 지원 시스템(200, 202, 204)을 중심 설정하기 위한 중심 설정 장치(362)를 구비하고, 상기 중심 설정 장치(362)는, 상기 수형 인터페이스 장치(8)의 제1 기능성 표면(311), 제 2 기능성 표면(312) 및 제3 기능성 표면(313)에 면 접촉을 위해 대응하는, 제1 기능성 표면(363), 제2 기능성 표면(364) 및 제3 기능성 표면(365)을 구비하는 것인, 의료용 암형 인터페이스 장치.
23. 제 22항에 있어서,
    기계전자식으로 구현되며 그리고, 상기 수형 인터페이스 장치(8)의 제1 전자 인터페이스(340)에 대한 연결을 위한, 적어도 하나의 제2 전자 인터페이스(370)를 구비하는 것인, 암형 인터페이스 장치.
24. 제 22항 또는 제 23항에 있어서,
    상기 제2 기계적 커플링 수단(380)은, 상기 제1 기계적 커플링 수단(320)의 제1 언더컷(327) 아래에서의 맞물림을 위한 제1 변위 가능 볼트(381)를 적어도 포함하는 것인, 암형 인터페이스 장치.
25. 제 24항에 있어서,
    상기 제1 볼트(381)는, 잠금 위치로 예비 장력을 받는 것인, 암형 인터페이스 장치.
26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서,
    상기 제1 볼트(381)는, 자유 단부에서 좁아지는 것(383)인, 암형 인터페이스 장치.
27. 제 22항 또는 제 23항에 있어서,
    상기 제2 기계적 커플링 수단(380)은, 상기 제1 기계적 커플링 수단(320)의 제3 언더컷(500) 아래에서의 맞물림을 위한 제3 변위 가능 볼트(502)를 더 포함하는 것인, 암형 인터페이스 장치.
28. 제 27항에 있어서,
    상기 제3 볼트(502)는, 스프링 부하에 의해 예비 장력을 받으며, 그리고 암형 인터페이스 장치(9)의 상기 수형 인터페이스 장치(8)에 대한 연결 시 자동적으로 편향되며, 그리고 해제에 대응하기 위해 언더컷 내에 걸리는 것인, 암형 인터페이스 장치.
29. 제 19항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 기계적 커플링 수단(380)을 잠금해제 위치로 편향시키기 위한 구동 장치(390)를 포함하는 것인, 암형 인터페이스 장치.
30. 제 29항에 있어서,
    상기 제1 볼트(381)와 독립적으로, 상기 제3 볼트(502)를 잠금해제 위치로 편향시키기 위한 제2 구동 장치(506)를 포함하는 것인, 암형 인터페이스 장치.
31. 제 24항 및 제 29항에 있어서,
    상기 구동 장치(390)는, 상기 프레임(360) 상에 선회 가능하게 지지되며 그리고 구동측에서 제1 볼트(381)와 접촉 상태에 놓이는 파지 세그먼트(394)를 구비하는, 레버(392)로서, 상기 제1 볼트(381)는, 상기 파지 세그먼트(392)의 구동에 의해, 잠금 위치로부터 잠금해제 위치로 이끌릴 수 있는 것인, 레버(392)를 포함하는 것인, 암형 인터페이스 장치.
32. 제 29항에 있어서,
    상기 제1 볼트(381)는, 적어도 하나의 필름 힌지(425, 426)를 통해, 상기 구동 장치(390) 및/또는 상기 프레임(360)에 커플링되는 것인, 암형 인터페이스 장치.
33. 제 23항에 있어서,
    상기 제2 전자 인터페이스(370)는, 탄력적으로 지지되는 것인, 암형 인터페이스 장치.
34. 수술 지원 시스템(200, 202, 204)을 장착하기 위한 의료용 장착 아암(1)으로서,
    장착 아암(1)을 베이스부에 부착하기 위한 기단부(2) 및 수술 지원 시스템(200)을 수용하기 위한 말단부(4);
    2개 이상의 아암 세그먼트(10, 12, 14, 16, 18, 20, 22), 및 상기 아암 세그먼트들(10, 12, 14, 16, 18, 20, 22)이 그에 의해 관절 방식으로 서로에 연결되는 것인, 2개 이상의 조인트(11, 13, 15, 17, 19, 21, 23);
    전원에 그리고 외부 제어 유닛에 장착 아암(1)을 연결하기 위한, 장착 아암(1)으로 그리고 장착 아암(1)으로부터 신호들을 전송하기 위한, 상기 기단부(2)의 제1 인터페이스(6);
    장착 아암(1)을 상기 지원 시스템(200, 202, 204)에 커플링하기 위한, 상기 지원 시스템(200, 202, 204)을 제어하기 위한, 상기 말단부(4)의 제2 인터페이스(8); 및
    장착 아암(1) 내부에 배치되며 그리고 상기 제1 인터페이스(6)를 상기 제2 인터페이스(8)에 연결하는, 상기 인터페이스들(6, 8) 사이에서 에너지 및 신호들을 전송하기 위한, 전송 장치
    를 구비하고,
    상기 제2 인터페이스(8)는, 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 따른 의료용 메카트로닉 수형 인터페이스 장치(8)를 포함하는 것인, 의료용 장착 아암.
35. 수술 지원 시스템(200, 202, 204)으로서,
    제 22항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 따른 의료용 암형 인터페이스 장치(9)를 구비하는 것인, 수술 지원 시스템.
36. 시스템으로서,
    제 34항에 따른 장착 아암(1) 및 상기 장착 아암(1)에 커플링되는 제 35항에 따른 수술 지원 시스템(200, 202, 204)을 구비하는 것인, 시스템.
37. 시스템으로서,
    제 34항에 따른 장착 아암(1), 및 제 35항에 따른 2개 이상의 수술 지원 시스템(200, 202, 204)을 포함하고, 적어도 하나의 지원 시스템(200)은, 로봇공학을 사용하여 구현되는 것인, 시스템.
38. 수동형 어댑터 장치(202, 204)로서,
    보울-형상 베이스 몸체(420) 및, 제 22항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 따른 의료용 암형 인터페이스 장치(9)를 구비하는 것인, 수동형 어댑터 장치.

Images