KR20200139200A - 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 가진 로봇식 의료 시스템 - Google Patents

회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 가진 로봇식 의료 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200139200A
KR20200139200A KR1020207031128A KR20207031128A KR20200139200A KR 20200139200 A KR20200139200 A KR 20200139200A KR 1020207031128 A KR1020207031128 A KR 1020207031128A KR 20207031128 A KR20207031128 A KR 20207031128A KR 20200139200 A KR20200139200 A KR 20200139200A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mode
end effector
engagement surface
medical system
during
Prior art date
Application number
KR1020207031128A
Other languages
English (en)
Inventor
에리카 딩 친
트라비스 미첼 슈
트라비스 알. 마소트
안네 도나우 두와노
Original Assignee
아우리스 헬스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아우리스 헬스, 인코포레이티드 filed Critical 아우리스 헬스, 인코포레이티드
Publication of KR20200139200A publication Critical patent/KR20200139200A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/04—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for suturing wounds; Holders or packages for needles or suture materials
    • A61B17/0469—Suturing instruments for use in minimally invasive surgery, e.g. endoscopic surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/04—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for suturing wounds; Holders or packages for needles or suture materials
    • A61B17/0467—Instruments for cutting sutures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/04—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for suturing wounds; Holders or packages for needles or suture materials
    • A61B17/06—Needles ; Sutures; Needle-suture combinations; Holders or packages for needles or suture materials
    • A61B17/062—Needle manipulators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/28—Surgical forceps
    • A61B17/29—Forceps for use in minimally invasive surgery
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/28—Surgical forceps
    • A61B17/29—Forceps for use in minimally invasive surgery
    • A61B17/295—Forceps for use in minimally invasive surgery combined with cutting implements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/32—Surgical cutting instruments
    • A61B17/3201—Scissors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1442—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps
    • A61B18/1445—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps at the distal end of a shaft, e.g. forceps or scissors at the end of a rigid rod
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B34/37—Master-slave robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/71—Manipulators operated by drive cable mechanisms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/03—Automatic limiting or abutting means, e.g. for safety
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G13/00—Operating tables; Auxiliary appliances therefor
    • A61G13/02—Adjustable operating tables; Controls therefor
    • A61G13/04—Adjustable operating tables; Controls therefor tiltable around transverse or longitudinal axis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G13/00—Operating tables; Auxiliary appliances therefor
    • A61G13/02—Adjustable operating tables; Controls therefor
    • A61G13/06—Adjustable operating tables; Controls therefor raising or lowering of the whole table surface
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G13/00—Operating tables; Auxiliary appliances therefor
    • A61G13/10—Parts, details or accessories
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
    • A61B2017/00353—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery one mechanical instrument performing multiple functions, e.g. cutting and grasping
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00367—Details of actuation of instruments, e.g. relations between pushing buttons, or the like, and activation of the tool, working tip, or the like
    • A61B2017/00389—Button or wheel for performing multiple functions, e.g. rotation of shaft and end effector
    • A61B2017/00393—Button or wheel for performing multiple functions, e.g. rotation of shaft and end effector with means for switching between functions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00367—Details of actuation of instruments, e.g. relations between pushing buttons, or the like, and activation of the tool, working tip, or the like
    • A61B2017/00398—Details of actuation of instruments, e.g. relations between pushing buttons, or the like, and activation of the tool, working tip, or the like using powered actuators, e.g. stepper motors, solenoids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/0046—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets with a releasable handle; with handle and operating part separable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00477—Coupling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00743—Type of operation; Specification of treatment sites
    • A61B2017/00809—Lung operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/28—Surgical forceps
    • A61B17/29—Forceps for use in minimally invasive surgery
    • A61B2017/2926—Details of heads or jaws
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/28—Surgical forceps
    • A61B17/29—Forceps for use in minimally invasive surgery
    • A61B2017/2946—Locking means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/28—Surgical forceps
    • A61B17/29—Forceps for use in minimally invasive surgery
    • A61B2017/2947—Pivots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B2018/1405—Electrodes having a specific shape
    • A61B2018/1422—Hook
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1442—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps
    • A61B2018/1452—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps including means for cutting
    • A61B2018/1457—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps including means for cutting having opposing blades cutting tissue grasped by the jaws, i.e. combined scissors and pliers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1442—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps
    • A61B2018/146—Scissors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2055—Optical tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2059—Mechanical position encoders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/302—Surgical robots specifically adapted for manipulations within body cavities, e.g. within abdominal or thoracic cavities
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/305—Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/03—Automatic limiting or abutting means, e.g. for safety
    • A61B2090/033—Abutting means, stops, e.g. abutting on tissue or skin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
    • A61B2090/0801—Prevention of accidental cutting or pricking
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/30—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure
    • A61B2090/306—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure using optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/30—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure
    • A61B2090/309—Devices for illuminating a surgical field, the devices having an interrelation with other surgical devices or with a surgical procedure using white LEDs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • A61B2090/3614—Image-producing devices, e.g. surgical cameras using optical fibre

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

로봇식 의료 시스템이 다기능 엔드 이펙터를 포함할 수 있다. 다기능 엔드 이펙터는 적어도 2가지 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 2가지 기능은 서로에 대해 회전 오프셋될 수 있다. 회전 오프셋은 로봇식 시스템이 다기능 엔드 이펙터를 복수의 모드로 작동시키도록 허용할 수 있다. 모드들 중 적어도 일부는 엔드 이펙터의 하나 이상의 기능에 대한 접근을 불가능하게 할 수 있다.

Description

회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 가진 로봇식 의료 시스템
우선권 출원
본 출원은 본 명세서에 참고로 포함되는, 2018년 3월 29일자로 출원된 미국 가출원 제62/650,190호에 대해 우선권을 주장한다.
기술분야
본 출원은 로봇식 의료 시스템(robotically-enabled medical system)에 관한 것으로, 특히 회전 오프셋(rotational offset)을 갖는 다기능 엔드 이펙터(multifunction end effector)를 가진 로봇식 의료 시스템에 관한 것이다.
복강경술과 같은 의료 절차는 환자의 내부 영역에 접근하고 시각화하는 것을 수반할 수 있다. 복강경술 절차에서, 의료 기구(medical instrument)가 복강경 접근 포트를 통해 내부 영역 내로 삽입될 수 있다. 의료 기구는 절차 동안 기능을 수행하도록 구성되는 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.
소정 절차에서, 로봇식 의료 시스템이 기구 및 엔드 이펙터의 삽입 및/또는 조작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 로봇식 의료 시스템은 절차 동안 기구 및 엔드 이펙터의 위치설정을 제어하는 데 사용되는 조작기 조립체(manipulator assembly)를 갖는 로봇 아암(robotic arm) 또는 다른 기구 위치설정 장치를 포함할 수 있다.
회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 가진, 로봇식 의료 시스템과 같은 의료 시스템이 본 명세서에 기술된다. 제1 태양에서, 의료 시스템이 엔드 이펙터를 포함하는 의료 기구를 포함한다. 엔드 이펙터는 제2 본체와 피봇 축(pivot axis)을 공유하는 제1 본체를 포함한다. 제1 본체는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 허용하도록 제2 본체에 대해 회전가능하다. 일부 실시예에서, 제1 작동 모드 동안 제2 작동 모드는 작동불가능하다. 일부 실시예에서, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
시스템은 임의의 조합으로 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) 제1 작동 모드는 파지 모드(gripping mode)를 포함하고 제2 작동 모드는 절단 모드(cutting mode)를 포함함; (b) 제1 본체는 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는(rotationally offset) 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하고, 제2 본체는 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함함; (c) 실행가능 명령어들을 저장한 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하고, 명령어들을 실행하여 시스템으로 하여금 적어도, 제1 맞물림 표면의 제1 부분과 제2 맞물림 표면의 제1 부분 사이의 협동을 허용하고 제1 맞물림 표면의 제2 부분과 제2 맞물림 표면의 제2 부분 사이의 협동을 불가능하게(preclude) 하도록 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키고, 적어도 제1 맞물림 표면의 제2 부분과 제2 맞물림 표면의 제2 부분 사이의 협동을 허용하도록 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환시키고, 엔드 이펙터를 제2 작동 모드로 작동시키게 하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서; (d) 제1 본체의 제1 부분은 제1 본체의 제2 부분으로부터 10도 이상만큼 회전 오프셋됨; (e) 제1 본체는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 제1 부분은 파지 부분을 포함하고 제2 부분은 절단 부분을 포함함; (f) 제1 작동 모드 동안, 절단 부분은 노출되지 않음; (g) 제1 본체 및 제2 본체 둘 모두는 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 제1 작동 모드 동안, 절단 부분들은 중첩됨; (h) 제2 작동 모드 동안, 절단 부분 사이에 리세스(recess)가 형성됨; (i) 제1 작동 모드에서, 엔드 이펙터는 제2 작동 모드를 작동불가능하게 하는 기계적 정지부(mechanical stop)를 포함함; (j) 기계적 정지부는 엔드 이펙터의 제1 본체 및 제2 본체 상에 형성되는 하드 스톱(hard stop)을 포함함; 및/또는 (k) 의료 기구에 결합되는 로봇 아암.
다른 태양에서, 의료 시스템이 엔드 이펙터를 포함하는 의료 기구를 포함한다. 엔드 이펙터는 제1 본체 및 제2 본체를 포함하고, 엔드 이펙터는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 포함하고, 제1 작동 모드 동안 제2 작동 모드는 숨겨지고(hidden), 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 임의의 조합으로 하기 특징들 중 하나 이상을 포함한다: (a) 제1 작동 모드는 능동 파지(active gripping)를 포함하고 제2 작동 모드는 능동 절단(active cutting)을 포함함; (b) 의료 기구에 결합되는 로봇 아암; 및 명령어들을 실행하여 의료 시스템으로 하여금 적어도, 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키고, 제2 작동 모드로의 엔드 이펙터의 작동을 불가능하게 하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서; 및/또는 (c) 프로세서는 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환시키고 엔드 이펙터를 제2 작동 모드로 작동시키도록 구성됨.
다른 태양에서, 의료 시스템이 기술된다. 시스템은 로봇 수술 기구를 위한 로봇 제어식 엔드 이펙터를 포함한다. 엔드 이펙터는 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하는 제1 본체, 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함하는 제2 본체, 및 제1 본체 및 제2 본체에 의해 실질적으로 공유되는 피봇 축을 포함하고, 제1 본체 및 제2 본체는 피봇 축을 중심으로 하는 회전 이동을 위해 구성된다. 시스템은 또한 실행가능 명령어들을 저장한 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서는 명령어들을 실행하여 시스템으로 하여금 적어도, 제1 맞물림 표면의 제1 부분과 제2 맞물림 표면의 제1 부분 사이의 협동을 허용하고 제1 맞물림 표면의 제2 부분과 제2 맞물림 표면의 제2 부분 사이의 협동을 불가능하게 하도록 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키고, 적어도 제1 맞물림 표면의 제2 부분과 제2 맞물림 표면의 제2 부분 사이의 협동을 허용하도록 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환시키고, 엔드 이펙터를 제2 작동 모드로 작동시키게 하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 시스템은 임의의 조합으로 하기 특징들 중 하나 이상을 포함한다: (a) 제1 작동 모드는 파지 모드를 포함하고 제2 작동 모드는 절단 모드를 포함함; (b) 엔드 이펙터가 파지 모드에 있을 때, 절단 모드는 작동불가능함; (c) 제1 본체의 제1 부분은 파지 부분을 포함하고 제1 본체의 제2 부분은 절단 부분을 포함함; (d) 제1 작동 모드 동안, 절단 부분은 노출되지 않음; (e) 제1 본체 및 제2 본체 둘 모두는 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 제1 작동 모드 동안, 절단 부분들은 중첩됨; (f) 제2 작동 모드 동안, 절단 부분들 사이에 리세스가 형성됨; (g) 제1 부분은 제2 부분으로부터 15도 이상만큼 회전 오프셋됨; (h) 제1 부분은 제2 부분으로부터 10도 이상만큼 회전 오프셋됨; (i) 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 로봇식으로 제어될 수 있음; (j) 명령어들은 엔드 이펙터가 제1 작동 모드 또는 제2 작동 모드에 있는지 여부를 결정하도록 프로세서를 추가로 구성함; (k) 제1 작동 모드에서, 엔드 이펙터는 제2 작동 모드를 작동불가능하게 하는 기계적 정지부를 포함함; (l) 기계적 정지부는 엔드 이펙터의 본체들 상에 형성되는 하드 스톱을 포함함; (m) 제1 작동 모드에서, 마스터(master)가 제2 작동 모드를 작동불가능하게 하는 기계적 정지부를 포함함; (n) 제1 본체 및 제2 본체 각각은 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 제1 본체 및 제2 본체의 파지 부분들 사이의 분리 거리가 제2 모드에서보다 제1 모드에서 더 작음; (o) 제1 본체 및 제2 본체 각각은 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 제1 본체 및 제2 본체의 파지 부분들 사이의 분리 각도가 제2 모드에서보다 제1 모드에서 더 작음; (p) 제1 본체 및 제2 본체 각각은 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 제1 작동 모드에서, 절단 부분들의 에지(edge)들이 완전히 중첩되어 유지됨; 및/또는 (q) 명령어들은 적어도 제1 맞물림 표면의 제2 부분과 제2 맞물림 표면의 제2 부분 사이의 협동을 허용하도록 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환시키고, 엔드 이펙터를 제2 작동 모드로 작동시키도록 프로세서를 추가로 구성함.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터가 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 포함하고, 제1 작동 모드 동안, 제2 작동 모드는 작동불가능하고, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터가 제2 본체와 피봇 축을 공유하는 제1 본체를 포함하고, 제1 본체는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 허용하도록 제2 본체에 대해 회전가능하고, 제1 작동 모드 동안 제2 작동 모드는 작동불가능하고, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터로서, 엔드 이펙터는 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하는 제1 본체, 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함하는 제2 본체, 및 제1 본체를 제2 본체에 작동식으로 결합시키는 피봇부로서, 피봇부는 피봇부를 중심으로 하는 제1 본체 및 제2 본체의 회전 이동을 허용하여, 엔드 이펙터가 적어도, 제1 맞물림 표면의 제1 부분과 제2 맞물림 표면의 제1 부분 사이의 협동을 허용하고 제1 맞물림 표면의 제2 부분과 제2 맞물림 표면의 제2 부분 사이의 협동을 불가능하게 하는 제1 작동 모드, 및 적어도 제1 맞물림 표면의 제2 부분과 제2 맞물림 표면의 제2 부분 사이의 협동을 허용하는 제2 작동 모드로 작동가능하게 하는, 피봇부를 포함한다.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터가 제1 본체 및 제2 본체를 포함하고, 엔드 이펙터는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 포함하고, 제1 작동 모드 동안 제2 작동 모드는 숨겨지고, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터가 공유된 피봇 축에 의해 제2 본체에 회전식으로 관련되는 제1 본체를 포함하고, 피봇 축은 적어도 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드로의 작동을 허용하도록 제1 본체와 제2 본체 사이의 회전을 허용하고, 제2 작동 모드는 제1 작동 모드 동안 숨겨지고, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터가 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하는 제1 본체, 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함하는 제2 본체, 및 제1 본체를 제2 본체에 작동가능하게 결합시키는 피봇부로서, 피봇부는 피봇부를 중심으로 하는 제1 본체 및 제2 본체의 회전 이동을 허용하여, 엔드 이펙터가 적어도, 제1 맞물림 표면의 제2 부분이 제2 맞물림 표면의 제2 부분과 중첩되어 제1 맞물림 표면의 제2 부분 및 제2 맞물림 표면의 제2 부분에 대한 접근을 불가능하게 하고 제1 맞물림 표면의 제1 부분 및 제2 맞물림 표면의 제1 부분에 대한 접근을 허용하는 제1 회전 범위, 및 적어도 제1 맞물림 표면의 제1 부분 및 제2 맞물림 표면의 제2 부분에 대한 접근을 허용하는 제2 회전 범위로 작동가능하게 하는, 피봇부를 포함한다.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구의 엔드 이펙터를 작동시키는 방법이 엔드 이펙터의 제1 작동 모드 동안 엔드 이펙터의 제1 본체를 제1 회전 범위 내에서 엔드 이펙터의 제2 본체에 대해 회전시키는 단계; 엔드 이펙터의 제2 작동 모드 동안 제1 본체를 제1 회전 범위와 상이한 제2 회전 범위 내에서 제2 본체에 대해 회전시키는 단계를 포함하고, 제1 회전 범위 내에서, 제1 작동 모드는 제2 작동 모드를 배제시킨다.
방법은 임의의 조합으로 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) 제1 작동 모드는 능동 파지를 포함하고 제2 모드는 능동 절단을 포함함; (b) 제1 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능하지 않음; (c) 제2 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능함; (d) 제2 작동 모드 동안, 능동 파지 및 능동 절단이 이용가능함; 및/또는 (e) 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 변경하는 것은 소프트웨어를 통해 수행됨.
다른 태양에서, 로봇 수술 기구의 엔드 이펙터를 작동시키는 방법이 제1 부분 및 제2 부분을 가진 제1 맞물림 표면을 갖는 제1 본체를 제공하는 단계; 제1 부분 및 제2 부분을 가진 제2 맞물림 표면을 갖는 제2 본체를 제공하는 단계; 제1 본체의 제1 맞물림 표면의 제2 부분이 제2 본체의 제2 맞물림 표면의 제2 부분과 중첩되는 제1 회전 범위 내에서 엔드 이펙터의 제1 본체를 엔드 이펙터의 제2 본체에 대해 회전시켜서, 제1 맞물림 표면의 제2 부분 및 제2 맞물림 표면의 제2 부분에 대한 접근을 불가능하게 하고, 제1 맞물림 표면의 제1 부분 및 제2 맞물림 표면의 제1 부분에 대한 접근을 허용하는 단계; 및 적어도 제1 맞물림 표면의 제2 부분 및 제2 맞물림 표면의 제2 부분에 대한 접근을 허용하도록 제2 회전 범위 내에서 엔드 이펙터의 제1 본체를 엔드 이펙터의 제2 본체에 대해 회전시키는 단계를 포함한다.
다른 태양에서, 로봇-제어식 엔드 이펙터를 갖는 기구를 사용하기 위한 방법이 로봇-제어식 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키는 단계; 로봇-제어식 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로부터 제1 작동 모드와 상이한 제2 작동 모드로 변경하는 단계를 포함하고, 제1 작동 모드는 제2 작동 모드를 배제시키고, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
다른 태양에서, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체가 기술된다. 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 실행될 때, 장치의 프로세서로 하여금 적어도, 수술용 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키고; 수술용 엔드 이펙터를 제2 작동 모드로 작동시키게 하는 저장된 명령어들을 포함하고, 제1 작동 모드 동안 제2 작동 모드는 작동불가능하고, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 임의의 조합으로 하기 특징들 중 하나 이상을 포함한다: (a) 제1 작동 모드는 능동 파지를 포함하고 제2 모드는 능동 절단을 포함함; (b) 제1 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능하지 않음; (c) 제2 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능함; (d) 제2 작동 모드 동안, 능동 파지 및 능동 절단이 이용가능함; 및/또는 (e) 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 변경하는 것은 소프트웨어를 통해 수행됨.
개시된 태양은, 개시된 태양을 제한하지 않고 예시하기 위해 제공되는 첨부 도면과 함께 본 명세서에 후술될 것이며, 여기에서 유사한 명칭은 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 진단 및/또는 치료 기관지경술 절차(들)를 위해 배열된 카트(cart)-기반 로봇 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 2는 도 1의 로봇 시스템의 추가의 태양을 도시한 도면.
도 3은 요관경술을 위해 배열된 도 1의 로봇 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 4는 혈관 절차를 위해 배열된 도 1의 로봇 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 5는 기관지경술 절차를 위해 배열된 테이블(table)-기반 로봇 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 6은 도 5의 로봇 시스템의 대안적인 도면을 제공한 도면.
도 7은 로봇 아암(들)을 적재하도록(stow) 구성된 예시적인 시스템을 예시한 도면.
도 8은 요관경술 절차를 위해 구성된 테이블-기반 로봇 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 9는 복강경술 절차를 위해 구성된 테이블-기반 로봇 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 10은 피치(pitch) 또는 틸트(tilt) 조절을 갖는 도 5 내지 도 9의 테이블-기반 로봇 시스템의 일 실시예를 예시한 도면.
도 11은 도 5 내지 도 10의 테이블-기반 로봇 시스템의 테이블과 칼럼(column) 사이의 인터페이스(interface)의 상세한 예시를 제공한 도면.
도 12는 예시적인 기구 드라이버(instrument driver)를 예시한 도면.
도 13은 페어링된(paired) 기구 드라이버를 갖는 예시적인 의료 기구를 예시한 도면.
도 14는 구동 유닛의 축이 기구의 세장형 샤프트의 축에 평행한 기구 드라이버 및 기구에 대한 대안적인 설계를 예시한 도면.
도 15는 예시적인 실시예에 따른, 도 13 및 도 14의 기구의 위치와 같은, 도 1 내지 도 10의 로봇 시스템의 하나 이상의 요소의 위치를 추정하는 위치결정 시스템(localization system)을 예시한 블록도를 도시한 도면.
도 16a는 봉합 절차(suturing procedure)를 수행하는 다기능 엔드 이펙터의 일 실시예를 예시한 도면.
도 16b는 도 16b의 다기능 엔드 이펙터의 절단 부분과 봉합사(suture thread) 사이의 의도하지 않은 접촉을 예시한 도면.
도 17은 회전 오프셋을 포함하는 다기능 엔드 이펙터의 일 실시예를 예시한 도면.
도 18a는 폐쇄 구성에 있는 도 17의 다기능 엔드 이펙터를 예시한 도면.
도 18b는 절단 부분에 대한 접근이 불가능하게 되는 제1 개방 구성에 있는 도 17의 다기능 엔드 이펙터를 예시한 도면.
도 18c는 절단 부분에 대한 접근을 허용하는 제2 개방 구성에 있는 도 17의 다기능 엔드 이펙터를 예시한 도면.
도 18d는 폐쇄 구성에 있는 도 18a의 다기능 엔드 이펙터의 평면도를 예시한 도면.
도 18e는 절단 부분에 대한 접근이 불가능하게 되는 제1 개방 구성에 있는 도 18b의 다기능 엔드 이펙터의 평면도를 예시한 도면.
도 18f는 절단 부분에 대한 접근을 허용하는 제2 개방 구성에 있는 도 18c의 다기능 엔드 이펙터의 평면도를 예시한 도면.
도 19는 일 실시예에 따른 다기능 엔드 이펙터의 예시적인 각도 및 치수를 예시한 도면.
도 20a는 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 포함하는 로봇식 의료 시스템을 예시한 블록도.
도 20b는 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 구현하기 위한 방법을 예시한 흐름도.
도 21a는 절단 부분에 대한 접근을 불가능하게 하는 제1 모드에서 봉합 절차를 수행하는 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터의 일 실시예를 예시한 도면.
도 21b는 절단 부분에 대한 접근을 허용하는 제2 모드에 있는 도 21a의 다기능 엔드 이펙터를 예시한 도면.
도 22는 절단 부분으로부터 파지 부분을 분리시키는 돌출부를 포함하는 다기능 엔드 이펙터를 위한 본체의 일 실시예를 예시한 도면.
도 23은 다기능 엔드 이펙터의 대안적인 실시예를 예시한 도면.
1. 개요.
본 개시의 태양은 복강경술과 같은 최소 침습 절차 및 내시경술과 같은 비-침습 절차 둘 모두를 비롯하여 다양한 의료 절차를 수행할 수 있는 로봇식 의료 시스템 내에 통합될 수 있다. 내시경술 절차 중에서, 시스템은 기관지경술, 요관경술, 위내시경술(gastroscopy) 등을 수행하는 것이 가능할 수 있다.
광범위한 절차를 수행하는 것에 더하여, 시스템은 의사를 보조하기 위한 향상된 이미징 및 안내와 같은 추가의 이점을 제공할 수 있다. 추가적으로, 시스템은 다루기 어려운 아암 운동 및 위치에 대한 필요 없이 인체공학적 위치로부터 절차를 수행하는 능력을 의사에게 제공할 수 있다. 더욱이, 시스템은, 시스템의 기구들 중 하나 이상이 단일 사용자에 의해 제어될 수 있도록, 개선된 사용 용이성을 갖고서 절차를 수행하는 능력을 의사에게 제공할 수 있다.
다양한 실시예가 예시의 목적으로 도면과 함께 후술될 것이다. 개시된 개념의 많은 다른 구현예가 가능하고, 개시된 구현예로 다양한 이점이 달성될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 참조를 위해 그리고 다양한 섹션을 찾는 데 도움을 주기 위해 표제가 본 명세서에 포함된다. 이들 표제는 그와 관련하여 기술되는 개념의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 그러한 개념은 전체 명세서 전반에 걸쳐 적용될 수 있다.
A. 로봇 시스템 - 카트.
로봇식 의료 시스템은 특정 절차에 따라 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 도 1은 진단 및/또는 치료 기관지경술 절차를 위해 배열된 카트-기반 로봇식 시스템(10)의 일 실시예를 예시한다. 기관지경술 동안, 시스템(10)은 기관지경술을 위한 절차-특정적 기관지경일 수 있는, 조향가능 내시경(13)과 같은 의료 기구를 진단 및/또는 치료 도구를 전달하기 위한 자연 구멍 접근 지점(즉, 본 예에서 테이블 상에 위치된 환자의 입)으로 전달하기 위한 하나 이상의 로봇 아암(12)을 갖는 카트(11)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 카트(11)는 접근 지점에 대한 접근을 제공하기 위해 환자의 상체에 근접하게 위치될 수 있다. 유사하게, 로봇 아암(12)은 접근 지점에 대해 기관지경을 위치시키도록 작동될 수 있다. 도 1의 배열은 또한, 위장(gastro-intestinal, GI) 절차를 위한 전문화된 내시경인 위내시경으로 GI 절차를 수행할 때 이용될 수 있다. 도 2는 카트의 예시적인 실시예를 더 상세히 도시한다.
계속해서 도 1을 참조하면, 일단 카트(11)가 적절하게 위치되면, 로봇 아암(12)은 조향가능 내시경(13)을 로봇으로, 수동으로, 또는 이들의 조합으로 환자 내로 삽입할 수 있다. 도시된 바와 같이, 조향가능 내시경(13)은 적어도 2개의 삽통 부품(telescoping part), 예컨대 내부 리더(leader) 부분 및 외부 시스(sheath) 부분을 포함할 수 있으며, 각각의 부분은 기구 드라이버들(28)의 세트로부터의 별개의 기구 드라이버에 결합되고, 각각의 기구 드라이버는 개별 로봇 아암의 원위 단부에 결합된다. 리더 부분을 시스 부분과 동축으로 정렬시키는 것을 용이하게 하는, 기구 드라이버(28)의 이러한 선형 배열은 하나 이상의 로봇 아암(12)을 상이한 각도 및/또는 위치로 조작함으로써 공간에서 재위치될 수 있는 "가상 레일(virtual rail)"(29)을 생성한다. 본 명세서에 기술되는 가상 레일은 파선을 사용하여 도면에 도시되어 있으며, 따라서 파선은 시스템의 임의의 물리적 구조를 도시하지 않는다. 가상 레일(29)을 따른 기구 드라이버(28)의 병진은 외부 시스 부분에 대해 내부 리더 부분을 삽통식으로 이동시키거나, 환자로부터 내시경(13)을 전진 또는 후퇴시킨다. 가상 레일(29)의 각도는 임상 적용 또는 의사 선호도에 기초하여 조절, 병진, 및 피봇될 수 있다. 예를 들어, 기관지경술에서, 도시된 바와 같은 가상 레일(29)의 각도 및 위치는 내시경(13)을 환자의 입 안으로 구부림으로써 발생하는 마찰을 최소화하면서 내시경(13)에 대한 의사 접근을 제공하는 것 사이의 절충을 나타낸다.
내시경(13)은 표적 목적지 또는 수술 부위에 도달할 때까지 로봇 시스템으로부터의 정확한 명령을 사용하여 삽입 후 환자의 기관 및 폐를 따라 지향될 수 있다. 환자의 폐 네트워크(lung network)를 통한 내비게이션(navigation)을 향상시키고/시키거나 원하는 표적에 도달하기 위해, 내시경(13)은 향상된 관절운동 및 더 큰 굽힘 반경을 얻기 위해 외부 시스 부분으로부터 내부 리더 부분을 삽통식으로 연장시키도록 조작될 수 있다. 별개의 기구 드라이버(28)의 사용은 또한 리더 부분과 시스 부분이 서로 독립적으로 구동되도록 허용한다.
예를 들어, 내시경(13)은, 예를 들어 환자의 폐 내의 병변 또는 결절과 같은 표적에 생검 바늘을 전달하도록 지향될 수 있다. 바늘은 병리학자에 의해 분석될 조직 샘플을 얻기 위해 내시경의 길이를 따라 연장되는 작업 채널을 따라 전개될 수 있다. 병리학 결과에 따라, 추가의 도구가 추가의 생검을 위해 내시경의 작업 채널을 따라 전개될 수 있다. 결절을 악성으로 확인한 후에, 내시경(13)은 잠재적인 암 조직을 절제하기 위한 도구를 내시경으로 전달할 수 있다. 일부 경우에, 진단 및 치료 처치제(treatment)가 별개의 절차로 전달될 필요가 있을 수 있다. 그들 상황에서, 내시경(13)은 또한 표적 결절의 위치를 "표시"하기 위한 기준점을 전달하는 데에도 사용될 수 있다. 다른 경우에서, 진단 및 치료 처치제는 동일한 절차 동안 전달될 수 있다.
시스템(10)은 또한 이동가능 타워(tower)(30)를 포함할 수 있으며, 이는 카트(11)에 지지 케이블을 통해 연결되어 카트(11)에 제어부, 전자장치, 유체장치, 광학계, 센서, 및/또는 전력에 대한 지원을 제공할 수 있다. 그러한 기능을 타워(30) 내에 두는 것은 수술 의사 및 그/그녀의 스태프에 의해 더 용이하게 조절 및/또는 재위치될 수 있는 더 작은 형태 인자(form factor)의 카트(11)를 허용한다. 추가적으로, 카트/테이블과 지원 타워(30) 사이의 기능의 분할은 수술실의 어수선함을 감소시키고, 임상 작업흐름의 개선을 용이하게 한다. 카트(11)는 환자 가까이에 위치될 수 있지만, 타워(30)는 절차 동안 방해가 되지 않도록 원격 위치에 적재될 수 있다.
전술된 로봇 시스템을 지원하기 위해, 타워(30)는, 예를 들어 영구 자기 저장 드라이브(persistent magnetic storage drive), 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive) 등과 같은 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체 내에 컴퓨터 프로그램 명령어를 저장하는 컴퓨터-기반 제어 시스템의 구성요소(들)를 포함할 수 있다. 그들 명령어의 실행은, 실행이 타워(30)에서 이루어지든 또는 카트(11)에서 이루어지든 간에, 전체 시스템 또는 그의 서브-시스템(들)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템의 프로세서에 의해 실행될 때, 명령어는 로봇 시스템의 구성요소로 하여금 관련 캐리지(carriage) 및 아암 마운트(arm mount)를 작동시키고, 로봇 아암을 작동시키고, 의료 기구를 제어하게 할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호를 수신하는 것에 응답하여, 로봇 아암의 조인트(joint) 내의 모터는 아암을 소정 자세로 위치시킬 수 있다.
타워(30)는 또한, 내시경(13)을 통해 전개될 수 있는 시스템에 제어된 관주 및 흡인 능력을 제공하기 위해 펌프, 유량계, 밸브 제어부, 및/또는 유체 접근부(fluid access)를 포함할 수 있다. 이들 구성요소는 또한 타워(30)의 컴퓨터 시스템을 사용하여 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 관주 및 흡인 능력은 별개의 케이블(들)을 통해 내시경(13)으로 직접 전달될 수 있다.
타워(30)는 카트(11)에 필터링되고 보호된 전력을 제공하도록 설계되는 전압 및 서지(surge) 보호기를 포함하여, 그에 의해 카트(11) 내에 전력 변압기 및 다른 보조 전력 구성요소를 배치하는 것을 회피하여, 더 작고 더 이동가능한 카트(11)를 생성할 수 있다.
타워(30)는 또한 로봇 시스템(10) 전체에 걸쳐 전개된 센서에 대한 지원 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 타워(30)는 로봇 시스템(10) 전체에 걸쳐 광학 센서 또는 카메라로부터 수신된 데이터를 검출, 수신, 및 처리하기 위한 광-전자 장비를 포함할 수 있다. 제어 시스템과 조합하여, 그러한 광-전자 장비는 타워(30) 내를 비롯하여, 시스템 전체에 걸쳐 전개된 임의의 수의 콘솔(console)에 디스플레이하기 위한 실시간 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, 타워(30)는 또한 전개된 전자기(electromagnetic, EM) 센서로부터 수신되는 신호를 수신하고 처리하기 위한 전자 서브시스템을 포함할 수 있다. 타워(30)는 또한 의료 기구 내의 또는 그 상의 EM 센서에 의한 검출을 위한 EM 필드 발생기(field generator)를 수용하고 위치시키는 데 사용될 수 있다.
타워(30)는 또한 시스템의 나머지 부분에서 이용가능한 다른 콘솔, 예컨대 카트의 상부에 장착된 콘솔에 더하여 콘솔(31)을 포함할 수 있다. 콘솔(31)은 의사 조작자를 위한 사용자 인터페이스 및 디스플레이 스크린, 예컨대 터치스크린을 포함할 수 있다. 시스템(10) 내의 콘솔은 일반적으로 로봇 제어뿐만 아니라 절차의 수술전 및 실시간 정보, 예컨대 내시경(13)의 내비게이션 및 위치결정 정보 둘 모두를 제공하도록 설계된다. 콘솔(31)이 의사가 이용가능한 유일한 콘솔이 아닐 때, 그것은 간호사와 같은 제2 조작자에 의해, 환자의 건강 또는 바이탈(vital) 및 시스템의 작동을 모니터링할 뿐만 아니라, 내비게이션 및 위치결정 정보와 같은 절차-특정적 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 콘솔(30)은 타워(30)와 별개인 본체 내에 수용된다.
타워(30)는 하나 이상의 케이블 또는 연결부(도시되지 않음)를 통해 카트(11) 및 내시경(13)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 타워(30)로부터의 지원 기능은 단일 케이블을 통해 카트(11)에 제공되어, 수술실을 간소화하고 정리할 수 있다. 다른 실시예에서, 특정 기능은 별개의 케이블류(cabling) 및 연결부로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전력은 단일 전력 케이블을 통해 카트에 제공될 수 있지만, 제어부, 광학계, 유체장치, 및/또는 내비게이션에 대한 지원은 별개의 케이블을 통해 제공될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 카트-기반 로봇식 시스템으로부터의 카트의 일 실시예의 상세한 예시를 제공한다. 카트(11)는 일반적으로 세장형 지지 구조물(14)(흔히 "칼럼"으로 지칭됨), 카트 기부(15), 및 칼럼(14)의 상부에 있는 콘솔(16)을 포함한다. 칼럼(14)은 하나 이상의 로봇 아암(12)(3개가 도 2에 도시됨)의 전개를 지원하기 위한 캐리지(17)(대안적으로 "아암 지지부")와 같은 하나 이상의 캐리지를 포함할 수 있다. 캐리지(17)는 환자에 대한 더 양호한 위치설정을 위해 로봇 아암(12)의 기부를 조절하도록 수직 축을 따라 회전하는 개별적으로 구성가능한 아암 마운트를 포함할 수 있다. 캐리지(17)는 또한 캐리지(17)가 칼럼(14)을 따라 수직으로 병진하도록 허용하는 캐리지 인터페이스(19)를 포함한다.
캐리지 인터페이스(19)는 캐리지(17)의 수직 병진을 안내하기 위해 칼럼(14)의 서로 반대편에 있는 측부들 상에 위치되는, 슬롯(slot)(20)과 같은 슬롯을 통해 칼럼(14)에 연결된다. 슬롯(20)은 캐리지를 카트 기부(15)에 대해 다양한 수직 높이에 위치시키고 유지시키기 위한 수직 병진 인터페이스를 포함한다. 캐리지(17)의 수직 병진은 카트(11)가 로봇 아암(12)의 도달범위를 조절하여 다양한 테이블 높이, 환자 크기, 및 의사 선호도를 충족시키도록 허용한다. 유사하게, 캐리지(17) 상의 개별적으로 구성가능한 아암 마운트는 로봇 아암(12)의 로봇 아암 기부(21)가 다양한 구성으로 경사지도록 허용한다.
일부 실시예에서, 슬롯(20)은 캐리지(17)가 수직으로 병진함에 따라 수직 병진 인터페이스 및 칼럼(14)의 내부 챔버 내로 먼지 및 유체가 유입되는 것을 방지하기 위해 슬롯 표면과 동일 평면상에 있고 그에 평행한 슬롯 커버로 보완될 수 있다. 슬롯 커버는 슬롯(20)의 수직 상부 및 저부 부근에 위치된 스프링 스풀(spring spool)들의 쌍을 통해 전개될 수 있다. 커버는 캐리지(17)가 상하로 수직으로 병진함에 따라 그들의 코일링된(coiled) 상태로부터 연장 및 후퇴되도록 전개될 때까지 스풀 내에 코일링된다. 스풀의 스프링-로딩(spring-loading)은 캐리지(17)가 스풀을 향해 병진할 때 커버를 스풀 내로 후퇴시키는 힘을 제공함과 동시에, 또한 캐리지(17)가 스풀로부터 멀어지게 병진할 때 밀폐 시일(tight seal)을 유지시킨다. 커버는 캐리지(17)가 병진함에 따라 커버의 적절한 연장 및 후퇴를 보장하기 위해, 예를 들어 캐리지 인터페이스(19) 내의 브래킷(bracket)을 사용하여 캐리지(17)에 연결될 수 있다.
칼럼(14)은 내부적으로, 사용자 입력, 예컨대 콘솔(16)로부터의 입력에 응답하여 생성된 제어 신호에 응답하여 기계화된 방식으로 캐리지(17)를 병진시키기 위해 수직으로 정렬된 리드 스크류(lead screw)를 사용하도록 설계되는, 기어 및 모터와 같은 메커니즘을 포함할 수 있다.
로봇 아암(12)은 일반적으로, 일련의 조인트(24)에 의해 연결되는 일련의 링크장치(linkage)(23)에 의해 분리되는 로봇 아암 기부(21) 및 엔드 이펙터(22)를 포함할 수 있으며, 각각의 조인트는 독립적인 액추에이터(actuator)를 포함하고, 각각의 액추에이터는 독립적으로 제어가능한 모터를 포함한다. 각각의 독립적으로 제어가능한 조인트는 로봇 아암이 이용가능한 독립적인 자유도(degree of freedom)를 나타낸다. 아암들(12) 각각은 7개의 조인트를 가지며, 따라서 7 자유도를 제공한다. 다수의 조인트는 다수의 자유도를 생성하여, "여분의(redundant)" 자유도를 허용한다. 여분의 자유도는 로봇 아암(12)이 상이한 링크장치 위치 및 조인트 각도를 사용하여 공간에서 특정 위치, 배향, 및 궤적으로 그들 각각의 엔드 이펙터(22)를 위치시키도록 허용한다. 이는 시스템이 의료 기구를 공간에서 원하는 지점으로부터 위치시키고 지향시키도록 허용함과 동시에, 의사가 아암 충돌을 회피하면서 더 우수한 접근을 생성하기 위해 아암 조인트를 환자로부터 떨어진 임상적으로 유리한 위치로 이동시키도록 허용한다.
카트 기부(15)는 바닥 위에서 칼럼(14), 캐리지(17), 및 아암(12)의 중량의 균형을 잡는다. 따라서, 카트 기부(15)는 전자장치, 모터, 전력 공급부와 같은 더 무거운 구성요소뿐만 아니라, 이동을 가능하게 하고/하거나 카트를 움직이지 못하게 하는 구성요소를 수용한다. 예를 들어, 카트 기부(15)는 절차 전에 카트가 수술실을 용이하게 돌아다니도록 허용하는 롤링가능 휠(rollable wheel)-형상의 캐스터(caster)(25)를 포함한다. 적절한 위치에 도달한 후에, 캐스터(25)는 절차 동안 카트(11)를 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크(wheel lock)를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다.
칼럼(14)의 수직 단부에 위치되어, 콘솔(16)은 사용자 입력을 수신하기 위한 사용자 인터페이스, 및 수술전 데이터 및 수술중 데이터 둘 모두를 의사 사용자에게 제공하기 위한 디스플레이 스크린 둘 모두(또는 예를 들어 터치스크린(26)과 같은 이중-목적 장치)를 허용한다. 터치스크린(26) 상의 잠재적인 수술전 데이터는 수술전 계획, 수술전 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography, CT) 스캔으로부터 도출된 내비게이션 및 매핑 데이터(mapping data), 및/또는 수술전 환자 인터뷰로부터의 기록을 포함할 수 있다. 디스플레이 상의 수술중 데이터는 도구, 센서로부터 제공되는 광학 정보 및 센서로부터의 좌표 정보뿐만 아니라, 호흡, 심박수, 및/또는 맥박과 같은 바이탈 환자 통계치를 포함할 수 있다. 콘솔(16)은 의사가 캐리지(17) 반대편에 있는 칼럼(14)의 측부로부터 콘솔에 접근하게 허용하도록 위치되고 틸팅될 수 있다. 이러한 위치로부터, 의사는 카트(11) 뒤로부터 콘솔(16)을 작동시키면서 콘솔(16), 로봇 아암(12), 및 환자를 관찰할 수 있다. 도시된 바와 같이, 콘솔(16)은 또한 카트(11)를 조작하고 안정시키는 것을 보조하기 위한 손잡이(27)를 포함한다.
도 3은 요관경술을 위해 배열된 로봇식 시스템(10)의 일 실시예를 예시한다. 요관경술 절차에서, 카트(11)는 환자의 요도 및 요관을 가로지르도록 설계된 절차-특정적 내시경인 요관경(32)을 환자의 하복부 영역으로 전달하도록 위치될 수 있다. 요관경술에서, 요관경(32)이 환자의 요도와 직접 정렬되어 그러한 영역 내의 민감한 해부학적 구조에 대한 마찰과 힘을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 도시된 바와 같이, 카트(11)는 로봇 아암(12)이 환자의 요도에 대한 직접적인 선형 접근을 위해 요관경(32)을 위치시키게 허용하도록 테이블의 풋(foot)에 정렬될 수 있다. 테이블의 풋으로부터, 로봇 아암(12)은 요관경(32)을 가상 레일(33)을 따라 요도를 통해 환자의 하복부 내로 직접 삽입할 수 있다.
요도 내로의 삽입 후에, 기관지경술에서와 유사한 제어 기법을 사용하여, 요관경(32)은 진단 및/또는 치료 응용을 위해 방광, 요관, 및/또는 신장 내로 내비게이션될 수 있다. 예를 들어, 요관경(32)은 요관경(32)의 작업 채널을 따라 전개된 레이저 또는 초음파 쇄석술 장치를 사용하여 신장 결석 축적물을 부수기 위해 요관 및 신장 내로 지향될 수 있다. 쇄석술이 완료된 후에, 생성된 결석 파편은 요관경(32)을 따라 전개된 바스켓(basket)을 사용하여 제거될 수 있다.
도 4는 혈관 절차를 위해 유사하게 배열된 로봇식 시스템의 일 실시예를 예시한다. 혈관 절차에서, 시스템(10)은 카트(11)가 조향가능 카테터(steerable catheter)와 같은 의료 기구(34)를 환자의 다리 내의 대퇴 동맥 내의 접근 지점으로 전달할 수 있도록 구성될 수 있다. 대퇴 동맥은 내비게이션을 위한 더 큰 직경뿐만 아니라 환자의 심장으로의 상대적으로 덜 우회하고 사행형인 경로 둘 모두를 나타내며, 이는 내비게이션을 단순화한다. 요관경술 절차에서와 같이, 카트(11)는 로봇 아암(12)이 환자의 대퇴부/둔부 영역 내의 대퇴 동맥 접근 지점에 대한 직접적인 선형 접근을 갖는 가상 레일(35)을 제공하게 허용하도록 환자의 다리 및 하복부를 향해 위치될 수 있다. 동맥 내로의 삽입 후에, 의료 기구(34)는 기구 드라이버(28)를 병진시킴으로써 지향되고 삽입될 수 있다. 대안적으로, 카트는, 예를 들어 어깨 및 손목 부근의 경동맥 및 상완 동맥과 같은 대안적인 혈관 접근 지점에 도달하기 위해 환자의 상복부 주위에 위치될 수 있다.
B. 로봇 시스템 - 테이블.
로봇식 의료 시스템의 실시예는 또한 환자의 테이블을 통합할 수 있다. 테이블의 통합은 카트를 제거함으로써 수술실 내의 자본 장비의 양을 감소시키며, 이는 환자에 대한 더 우수한 접근을 허용한다. 도 5는 기관지경술 절차를 위해 배열된 그러한 로봇식 시스템의 일 실시예를 예시한다. 시스템(36)은 바닥 위에서 플랫폼(platform)(38)("테이블" 또는 "베드(bed)"로 도시됨)을 지지하기 위한 지지 구조물 또는 칼럼(37)을 포함한다. 카트-기반 시스템에서와 매우 유사하게, 시스템(36)의 로봇 아암(39)의 엔드 이펙터는 기구 드라이버(42)를 포함하며, 이는 도 5의 기관지경(40)과 같은 세장형 의료 기구를 기구 드라이버(42)의 선형 정렬로부터 형성된 가상 레일(41)을 통해 또는 그를 따라 조작하도록 설계된다. 실제로, 형광투시 이미징(fluoroscopic imaging)을 제공하기 위한 C-아암이 방출기(emitter) 및 검출기(detector)를 테이블(38) 주위에 배치함으로써 환자의 상복부 영역 위에 위치될 수 있다.
도 6은 논의 목적을 위해 환자 및 의료 기구가 없는 시스템(36)의 대안적인 도면을 제공한다. 도시된 바와 같이, 칼럼(37)은 시스템(36) 내에 링(ring)-형상으로 도시된 하나 이상의 캐리지(43)를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 로봇 아암(39)이 그로부터 기초할 수 있다. 캐리지(43)는 로봇 아암(39)이 그로부터 환자에게 도달하도록 위치될 수 있는 상이한 유리한 지점을 제공하기 위해 칼럼(37)의 길이를 따라 연장되는 수직 칼럼 인터페이스(44)를 따라 병진할 수 있다. 캐리지(들)(43)는, 로봇 아암(39)이 예를 들어 환자의 양쪽 측부와 같은 테이블(38)의 다수의 측부에 접근할 수 있도록 허용하기 위해, 칼럼(37) 내에 위치된 기계식 모터를 사용하여 칼럼(37)을 중심으로 회전할 수 있다. 다수의 캐리지를 갖는 실시예에서, 캐리지는 칼럼 상에 개별적으로 위치될 수 있고, 다른 캐리지와 독립적으로 병진 및/또는 회전할 수 있다. 캐리지(43)가 칼럼(37)을 둘러싸거나 심지어 원형일 필요는 없지만, 도시된 바와 같은 링-형상은 구조적 균형을 유지시키면서 칼럼(37)을 중심으로 하는 캐리지(43)의 회전을 용이하게 한다. 캐리지(43)의 회전 및 병진은 시스템이 내시경 및 복강경과 같은 의료 기구를 환자 상의 상이한 접근 지점으로 정렬시키도록 허용한다. (도시되지 않은) 다른 실시예에서, 시스템(36)은 그 옆으로 연장되는 바아(bar) 또는 레일 형태의 조절가능 아암 지지부를 갖는 환자 테이블 또는 베드를 포함할 수 있다. 하나 이상의 로봇 아암(39)은 (예컨대, 엘보우 조인트(elbow joint)를 갖는 쇼울더(shoulder)를 통해) 조절가능 아암 지지부에 부착될 수 있고, 이는 수직으로 조절될 수 있다. 수직 조절을 제공함으로써, 로봇 아암(39)은 유리하게는 환자 테이블 또는 베드 아래에 콤팩트하게 적재되고, 후속하여 절차 동안 상승될 수 있다.
아암(39)은 로봇 아암(39)에 추가의 구성가능성(configurability)을 제공하기 위해 개별적으로 회전하고/하거나 삽통식으로 연장될 수 있는 일련의 조인트를 포함하는 아암 마운트들(45)의 세트를 통해 캐리지 상에 장착될 수 있다. 추가적으로, 아암 마운트(45)는, 캐리지(43)가 적절하게 회전될 때, 아암 마운트(45)가 (도 6에 도시된 바와 같이) 테이블(38)의 동일한 측부 상에, (도 9에 도시된 바와 같이) 테이블(38)의 서로 반대편에 있는 측부들 상에, 또는 테이블(38)의 인접한 측부들 상에(도시되지 않음) 위치될 수 있도록 캐리지(43) 상에 위치될 수 있다.
칼럼(37)은 테이블(38)에 대한 지지, 및 캐리지의 수직 병진을 위한 경로를 구조적으로 제공한다. 내부적으로, 칼럼(37)은 캐리지의 수직 병진을 안내하기 위한 리드 스크류, 및 리드 스크류에 기초하여 상기 캐리지의 병진을 기계화하기 위한 모터를 구비할 수 있다. 칼럼(37)은 또한 캐리지(43) 및 그 상에 장착된 로봇 아암(39)에 전력 및 제어 신호를 전달할 수 있다.
테이블 기부(46)는 도 2에 도시된 카트(11) 내의 카트 기부(15)와 유사한 기능을 하여, 테이블/베드(38), 칼럼(37), 캐리지(43), 및 로봇 아암(39)의 균형을 잡기 위해 더 무거운 구성요소를 수용한다. 테이블 기부(46)는 또한 절차 동안 안정성을 제공하기 위해 강성 캐스터를 통합할 수 있다. 테이블 기부(46)의 저부로부터 전개되어, 캐스터는 기부(46)의 양쪽 측부 상에서 반대 방향들로 연장될 수 있고, 시스템(36)이 이동될 필요가 있을 때 후퇴될 수 있다.
계속해서 도 6을 참조하면, 시스템(36)은 또한 타워(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이는 테이블의 형태 인자 및 부피(bulk)를 감소시키기 위해 시스템(36)의 기능을 테이블과 타워 사이에서 분할한다. 이전에 개시된 실시예에서와 같이, 타워는 처리, 컴퓨팅, 및 제어 능력, 전력, 유체장치, 및/또는 광학 및 센서 처리와 같은 다양한 지원 기능을 테이블에 제공할 수 있다. 타워는 또한, 의사 접근을 개선하고 수술실을 정리하기 위해 환자로부터 멀리 위치되도록 이동가능할 수 있다. 추가적으로, 타워 내에 구성요소를 배치하는 것은 로봇 아암의 잠재적인 적재를 위한, 테이블 기부 내의 더 많은 보관 공간을 허용한다. 타워는 또한, 키보드 및/또는 펜던트(pendant)와 같은, 사용자 입력을 위한 사용자 인터페이스뿐만 아니라, 실시간 이미징, 내비게이션, 및 추적 정보와 같은 수술전 및 수술중 정보를 위한 디스플레이 스크린(또는 터치스크린) 둘 모두를 제공하는 마스터 제어기 또는 콘솔을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 타워는 또한 흡입법(insufflation)을 위해 사용될 가스 탱크를 위한 홀더를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 테이블 기부는 사용하지 않을 때 로봇 아암을 적재 및 보관할 수 있다. 도 7은 테이블-기반 시스템의 일 실시예에서 로봇 아암을 적재하는 시스템(47)을 예시한다. 시스템(47)에서, 캐리지(48)는 로봇 아암(50), 아암 마운트(51), 및 캐리지(48)를 기부(49) 내에 적재하기 위해 기부(49) 내로 수직으로 병진될 수 있다. 기부 커버(52)는 병진 및 후퇴되어 개방되어 캐리지(48), 아암 마운트(51), 및 아암(50)을 칼럼(53) 주위로 전개시킬 수 있고, 사용하지 않을 때 그들을 적재하여 보호하기 위해 폐쇄될 수 있다. 기부 커버(52)는 그의 개구의 에지를 따라 멤브레인(membrane)(54)으로 밀봉되어, 폐쇄될 때 먼지 및 유체 유입을 방지할 수 있다.
도 8은 요관경술 절차를 위해 구성된 로봇식 테이블-기반 시스템의 일 실시예를 예시한다. 요관경술에서, 테이블(38)은 환자를 칼럼(37) 및 테이블 기부(46)로부터 벗어난 각도로 위치시키기 위한 스위블 부분(swivel portion)(55)을 포함할 수 있다. 스위블 부분(55)은 스위블 부분(55)의 저부 부분을 칼럼(37)으로부터 멀리 위치시키기 위해 피봇 지점(예컨대, 환자의 머리 아래에 위치됨)을 중심으로 회전 또는 피봇할 수 있다. 예를 들어, 스위블 부분(55)의 피봇팅(pivoting)은 C-아암(도시되지 않음)이 테이블(38) 아래의 칼럼(도시되지 않음)과 공간을 경합함이 없이 환자의 하복부 위에 위치되도록 허용한다. 캐리지(35)(도시되지 않음)를 칼럼(37)을 중심으로 회전시킴으로써, 로봇 아암(39)은 요관경(56)을 가상 레일(57)을 따라 환자의 서혜부 영역 내로 직접 삽입하여 요도에 도달하게 할 수 있다. 요관경술에서, 스터럽(stirrup)(58)이 또한 테이블(38)의 스위블 부분(55)에 고정되어, 절차 동안 환자의 다리의 위치를 지지하고 환자의 서혜부 영역에 대한 명확한 접근을 허용할 수 있다.
복강경술 절차에서, 환자의 복벽 내의 작은 절개부(들)를 통해, 최소 침습 기구가 환자의 해부학적 구조 내로 삽입될 수 있다. 일부 실시예에서, 최소 침습 기구는 환자 내의 해부학적 구조에 접근하는 데 사용되는, 샤프트와 같은 세장형 강성 부재를 포함한다. 환자의 복강의 팽창 후에, 기구는 파지, 절단, 절제, 봉합 등과 같은 수술 또는 의료 작업을 수행하도록 지향될 수 있다. 일부 실시예에서, 기구는 복강경과 같은 스코프(scope)를 포함할 수 있다. 도 9는 복강경술 절차를 위해 구성된 로봇식 테이블-기반 시스템의 일 실시예를 예시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 시스템(36)의 캐리지(43)는 로봇 아암들(39)의 쌍을 테이블(38)의 서로 반대편에 있는 측부들 상에 위치시키도록 회전되고 수직으로 조절될 수 있어서, 기구(59)가 환자의 양쪽 측부 상의 최소 절개부로 통과되어 그/그녀의 복강에 도달하도록 아암 마운트(45)를 사용하여 위치될 수 있게 한다.
복강경술 절차를 수용하기 위해, 로봇식 테이블 시스템은 또한 플랫폼을 원하는 각도로 틸팅되게 할 수 있다. 도 10은 피치 또는 틸트 조절을 갖는 로봇식 의료 시스템의 일 실시예를 예시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 시스템(36)은 테이블(38)의 틸트를 수용하여, 테이블의 하나의 부분을 다른 부분보다 바닥으로부터 더 큰 거리를 두고 위치시킬 수 있다. 추가적으로, 아암 마운트(45)는 틸트와 일치하도록 회전할 수 있어서, 아암(39)이 테이블(38)과 동일한 평면 관계를 유지시키게 한다. 더 급격한 각도를 수용하기 위해, 칼럼(37)은 또한, 칼럼(37)의 수직 연장이 테이블(38)이 바닥에 닿거나 기부(46)와 충돌하지 않게 하도록 허용하는 삽통 부분(60)을 포함할 수 있다.
도 11은 테이블(38)과 칼럼(37) 사이의 인터페이스의 상세한 예시를 제공한다. 피치 회전 메커니즘(61)은 다수의 자유도로 칼럼(37)에 대한 테이블(38)의 피치 각도를 변경하도록 구성될 수 있다. 피치 회전 메커니즘(61)은 칼럼-테이블 인터페이스에서의 직교 축(1, 2)의 위치설정에 의해 가능해질 수 있으며, 각각의 축은 전기 피치 각도 명령에 응답하여 별개의 모터(3, 4)에 의해 작동된다. 하나의 스크류(5)를 따른 회전은 하나의 축(1)에서의 틸트 조절을 가능하게 할 것인 한편, 다른 하나의 스크류(6)를 따른 회전은 다른 하나의 축(2)을 따른 틸트 조절을 가능하게 할 것이다. 일부 실시예에서, 볼 조인트(ball joint)가 다수의 자유도로 칼럼(37)에 대한 테이블(38)의 피치 각도를 변경하도록 사용될 수 있다.
예를 들어, 피치 조절은, 하복부 수술을 위해, 테이블을 트렌델렌부르크 자세(Trendelenburg position)로 위치시키려고 할 때, 즉 환자의 하복부를 환자의 하복부보다 바닥으로부터 더 높은 위치에 위치시키려고 할 때 특히 유용하다. 트렌델렌부르크 자세는 환자의 내부 장기가 중력을 통해 그/그녀의 상복부를 향해 미끄러지게 하여, 최소 침습 도구가 들어가서 복강경 전립선절제술과 같은 하복부 수술 또는 의료 절차를 수행할 복강을 비운다.
C. 기구 드라이버 및 인터페이스.
시스템의 로봇 아암의 엔드 이펙터는 (i) 의료 기구를 작동시키기 위한 전기-기계 수단을 통합하는 기구 드라이버(대안적으로 "기구 구동 메커니즘" 또는 "기구 장치 조작기"로 지칭됨), 및 (ii) 모터와 같은 임의의 전기-기계 구성요소가 없을 수 있는 제거가능 또는 탈착가능 의료 기구를 포함한다. 이러한 이분법은 의료 절차에 사용되는 의료 기구를 멸균할 필요성, 및 그들의 복잡한 기계 조립체 및 민감한 전자장치로 인해 고가의 자본 장비를 적절하게 멸균할 수 없음에 의해 주도될 수 있다. 따라서, 의료 기구는 의사 또는 의사의 스태프에 의한 개별적인 멸균 또는 폐기를 위해 기구 드라이버(및 그에 따라 시스템)로부터 탈착, 제거, 및 교환되도록 설계될 수 있다. 대조적으로, 기구 드라이버는 변경 또는 멸균될 필요가 없고, 보호를 위해 드레이핑될(draped) 수 있다.
도 12는 예시적인 기구 드라이버를 예시한다. 로봇 아암의 원위 단부에 위치되어, 기구 드라이버(62)는 구동 샤프트(64)를 통해 의료 기구에 제어된 토크를 제공하기 위해 평행 축으로 배열되는 하나 이상의 구동 유닛(63)으로 구성된다. 각각의 구동 유닛(63)은 기구와 상호작용하기 위한 개별 구동 샤프트(64), 모터 샤프트 회전을 원하는 토크로 변환시키기 위한 기어 헤드(65), 구동 토크를 생성하기 위한 모터(66), 모터 샤프트의 속도를 측정하고 제어 회로부에 피드백을 제공하기 위한 인코더(encoder)(67), 및 제어 신호를 수신하고 구동 유닛을 작동시키기 위한 제어 회로부(68)를 포함한다. 각각의 구동 유닛(63)이 독립적으로 제어되고 동력화되기 때문에, 기구 드라이버(62)는 의료 기구에 다수의(도 12에 도시된 바와 같이 4개의) 독립적인 구동 출력을 제공할 수 있다. 작동 시에, 제어 회로부(68)는 제어 신호를 수신할 것이고, 모터(66)에 모터 신호를 전송할 것이며, 인코더(67)에 의해 측정된 바와 같은 생성된 모터 속도를 원하는 속도와 비교할 것이고, 모터 신호를 변조하여 원하는 토크를 생성할 것이다.
멸균 환경을 필요로 하는 절차의 경우, 로봇 시스템은 기구 드라이버와 의료 기구 사이에 있는, 멸균 드레이프(sterile drape)에 연결된 멸균 어댑터(sterile adapter)와 같은 구동 인터페이스를 통합할 수 있다. 멸균 어댑터의 주된 목적은 기구 드라이버의 구동 샤프트로부터 기구의 구동 입력부로 각도 운동을, 구동 샤프트와 구동 입력부 사이의 물리적 분리, 및 그에 따라 멸균을 유지시키면서, 전달하는 것이다. 따라서, 예시적인 멸균 어댑터는 기구 드라이버의 구동 샤프트 및 기구 상의 구동 입력부와 정합되도록 의도되는 일련의 회전 입력부 및 출력부로 구성될 수 있다. 멸균 어댑터에 연결되어, 투명 또는 반투명 플라스틱과 같은 얇은 가요성 재료로 구성된 멸균 드레이프는 기구 드라이버, 로봇 아암, (카트-기반 시스템 내의) 카트 또는 (테이블-기반 시스템 내의) 테이블과 같은 자본 장비를 덮도록 설계된다. 드레이프의 사용은 자본 장비가 멸균을 필요로 하지 않는 영역(즉, 비-멸균 영역) 내에 여전히 위치되면서 환자에게 근접하게 위치되도록 허용할 것이다. 멸균 드레이프의 다른 하나의 측부 상에서, 의료 기구는 멸균을 필요로 하는 영역(즉, 멸균 영역)에서 환자와 인터페이스할 수 있다.
D. 의료 기구.
도 13은 페어링된 기구 드라이버를 갖는 예시적인 의료 기구를 예시한다. 로봇 시스템과 함께 사용하도록 설계된 다른 기구와 마찬가지로, 의료 기구(70)는 세장형 샤프트(71)(또는 세장형 본체) 및 기구 기부(72)를 포함한다. 의사에 의한 수동 상호작용을 위한 그의 의도된 설계로 인해 "기구 손잡이"로 또한 지칭되는 기구 기부(72)는 일반적으로, 로봇 아암(76)의 원위 단부에서 기구 드라이버(75) 상의 구동 인터페이스를 통해 연장되는 구동 출력부(74)와 정합되도록 설계되는 회전가능 구동 입력부(73), 예컨대 리셉터클(receptacle), 풀리(pulley) 또는 스풀을 포함할 수 있다. 물리적으로 연결, 래칭(latched), 및/또는 결합될 때, 기구 기부(72)의 정합된 구동 입력부(73)는 기구 드라이버(75) 내의 구동 출력부(74)와 회전 축을 공유하여, 구동 출력부(74)로부터 구동 입력부(73)로의 토크의 전달을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 구동 출력부(74)는 구동 입력부(73) 상의 리셉터클과 정합하도록 설계되는 스플라인(spline)을 포함할 수 있다.
세장형 샤프트(71)는, 예컨대 내시경술에서와 같이, 해부학적 개구 또는 내강, 또는 예컨대 복강경술에서와 같이, 최소 침습 절개부를 통해 전달되도록 설계된다. 세장형 샤프트(71)는 가요성(예컨대, 내시경과 유사한 특성을 가짐) 또는 강성(예컨대, 복강경과 유사한 특성을 가짐)이거나 가요성 부분 및 강성 부분 둘 모두의 맞춤형 조합을 포함할 수 있다. 복강경술을 위해 설계될 때, 강성의 세장형 샤프트의 원위 단부는, 적어도 1 자유도를 갖는 클레비스(clevis)로부터 형성되는 조인트식 리스트(jointed wrist)로부터 연장되는 엔드 이펙터, 및 구동 입력부가 기구 드라이버(75)의 구동 출력부(74)로부터 수신된 토크에 응답하여 회전함에 따라 텐돈(tendon)으로부터의 힘에 기초하여 작동될 수 있는, 예를 들어 파지기 또는 가위와 같은 수술 도구 또는 의료 기구에 연결될 수 있다. 내시경술을 위해 설계될 때, 가요성의 세장형 샤프트의 원위 단부는 기구 드라이버(75)의 구동 출력부(74)로부터 수신된 토크에 기초하여 관절운동되고 구부러질 수 있는 조향가능 또는 제어가능 굽힘 섹션을 포함할 수 있다.
기구 드라이버(75)로부터의 토크는 샤프트(71)를 따른 텐돈을 사용하여 세장형 샤프트(71)를 따라 전달된다. 풀 와이어(pull wire)와 같은 이들 개별 텐돈은 기구 손잡이(72) 내의 개별 구동 입력부(73)에 개별적으로 고정될 수 있다. 손잡이(72)로부터, 텐돈은 세장형 샤프트(71)를 따른 하나 이상의 풀 루멘(pull lumen)을 따라 지향되고, 세장형 샤프트(71)의 원위 부분에, 또는 세장형 샤프트의 원위 부분에 있는 리스트 내에 고정된다. 복강경술, 내시경술 또는 하이브리드 절차와 같은 수술 절차 동안, 이들 텐돈은 리스트, 파지기, 또는 가위와 같은 원위에 장착된 엔드 이펙터에 결합될 수 있다. 그러한 배열 하에서, 구동 입력부(73)에 가해진 토크는 텐돈에 장력을 전달하여, 그에 의해 엔드 이펙터가 일정 방식으로 작동하게 할 것이다. 일부 실시예에서, 수술 절차 동안, 텐돈은 조인트가 축을 중심으로 회전하게 하여, 그에 의해 엔드 이펙터가 하나의 방향 또는 다른 방향으로 이동하게 할 수 있다. 대안적으로, 텐돈은 세장형 샤프트(71)의 원위 단부에서 파지기의 하나 이상의 조오(jaw)에 연결될 수 있으며, 여기에서 텐돈으로부터의 장력은 파지기가 폐쇄되게 한다.
내시경술에서, 텐돈은 접착제, 제어 링, 또는 다른 기계적 고정을 통해 (예컨대, 원위 단부에서) 세장형 샤프트(71)를 따라 위치된 굽힘 또는 관절운동 섹션에 결합될 수 있다. 굽힘 섹션의 원위 단부에 고정식으로 부착될 때, 구동 입력부(73)에 가해진 토크는 텐돈을 따라 전달되어, 더 연질인 굽힘 섹션(때때로 관절운동가능 섹션 또는 영역으로 지칭됨)이 구부러지거나 관절운동하게 할 것이다. 비-굽힘 섹션을 따라, 내시경 샤프트의 벽을 따라(또는 그 내측에서) 개별 텐돈을 지향시키는 개별 풀 루멘을 나선형화 또는 나선화하여, 풀 와이어의 장력으로부터 발생하는 반경방향 힘의 균형을 잡는 것이 유리할 수 있다. 나선(spiraling)의 각도 및/또는 그들 사이의 간격은 특정 목적을 위해 변경 또는 조작될 수 있으며, 여기에서 더 조밀한 나선은 하중 힘 하에서의 더 작은 샤프트 압축을 나타내는 한편, 더 적은 양의 나선은 하중 힘 하에서의 더 큰 샤프트 압축을 가져오지만, 또한 한계 굽힘을 나타낸다. 스펙트럼의 다른 단부 상에서, 풀 루멘은 원하는 굽힘 또는 관절운동가능 섹션에서의 제어된 관절운동을 허용하기 위해 세장형 샤프트(71)의 길이방향 축에 평행하게 지향될 수 있다.
내시경술에서, 세장형 샤프트(71)는 로봇 절차를 보조하기 위한 다수의 구성요소를 수용한다. 샤프트는 샤프트(71)의 원위 단부에서 수술 영역에 수술 도구(또는 의료 기구), 관주, 및/또는 흡인을 전개시키기 위한 작업 채널로 구성될 수 있다. 샤프트(71)는 또한, 광학 카메라를 포함할 수 있는, 원위 팁(distal tip)에 있는 광학 조립체로/그로부터 신호를 전달하기 위한 와이어 및/또는 광섬유를 수용할 수 있다. 샤프트(71)는 또한, 발광 다이오드와 같은 근위에 위치된 광원으로부터 샤프트의 원위 단부로 광을 전달하기 위한 광섬유를 수용할 수 있다.
기구(70)의 원위 단부에서, 원위 팁은 또한, 진단 및/또는 치료, 관주, 및 흡인을 위한 도구를 수술 부위로 전달하기 위한 작업 채널의 개구를 포함할 수 있다. 원위 팁은 또한, 내부 해부학적 공간의 이미지를 캡처하기 위한, 섬유경 또는 디지털 카메라와 같은 카메라를 위한 포트를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 원위 팁은 또한, 카메라를 사용할 때 해부학적 공간을 조명하기 위한 광원을 위한 포트를 포함할 수 있다.
도 13의 예에서, 구동 샤프트 축, 및 그에 따라 구동 입력부 축은 세장형 샤프트의 축에 직교한다. 그러나, 이러한 배열은 세장형 샤프트(71)에 대한 롤(roll) 능력을 복잡하게 한다. 구동 입력부(73)를 정적으로 유지시키면서 세장형 샤프트(71)를 그의 축을 따라 롤링시키는 것은 텐돈이 구동 입력부(73)로부터 연장되고 세장형 샤프트(71) 내의 풀 루멘에 들어감에 따라 텐돈의 바람직하지 않은 엉킴을 야기한다. 그러한 텐돈의 결과적인 엉킴은 내시경술 절차 동안 가요성의 세장형 샤프트의 이동을 예측하도록 의도된 임의의 제어 알고리즘을 방해할 수 있다.
도 14는 구동 유닛의 축이 기구의 세장형 샤프트의 축에 평행한 기구 드라이버 및 기구에 대한 대안적인 설계를 예시한다. 도시된 바와 같이, 원형 기구 드라이버(80)는 그들의 구동 출력부(81)가 로봇 아암(82)의 단부에서 평행하게 정렬되는 4개의 구동 유닛을 포함한다. 구동 유닛, 및 그들 각각의 구동 출력부(81)는 기구 드라이버(80)의 회전 조립체(83) 내에 수용되며, 이는 조립체(83) 내의 구동 유닛들 중 하나에 의해 구동된다. 회전 구동 유닛에 의해 제공되는 토크에 응답하여, 회전 조립체(83)는 회전 조립체(83)를 기구 드라이버의 비-회전 부분(84)에 연결하는 원형 베어링을 따라 회전한다. 전력 및 제어 신호가 기구 드라이버(80)의 비-회전 부분(84)으로부터, 브러시형 슬립 링 연결부(brushed slip ring connection)(도시되지 않음)에 의해 회전을 통해 유지될 수 있는 전기 접촉부를 통해 회전 조립체(83)로 전달될 수 있다. 다른 실시예에서, 회전 조립체(83)는, 비-회전 부분(84) 내에 통합되어, 그에 따라 다른 구동 유닛에 평행하지 않은 별개의 구동 유닛에 응답할 수 있다. 회전 메커니즘(83)은 기구 드라이버(80)가 구동 유닛, 및 그들 각각의 구동 출력부(81)를 단일 유닛으로서 기구 드라이버 축(85)을 중심으로 회전시키도록 허용한다.
이전에 개시된 실시예와 마찬가지로, 기구(86)는 세장형 샤프트 부분(88), 및 기구 드라이버(80) 내의 구동 출력부(81)를 수용하도록 구성되는 (리셉터클, 풀리, 및 스풀과 같은) 복수의 구동 입력부(89)를 포함하는 기구 기부(87)(논의 목적을 위해 투명 외부 스킨으로 도시됨)를 포함할 수 있다. 이전에 개시된 실시예와 달리, 기구 샤프트(88)는 축이 도 13의 설계에서와 같이 직교하기보다는 구동 입력부(89)의 축에 실질적으로 평행한 상태로 기구 기부(87)의 중심으로부터 연장된다.
기구 드라이버(80)의 회전 조립체(83)에 결합될 때, 기구 기부(87) 및 기구 샤프트(88)를 포함하는 의료 기구(86)는 회전 조립체(83)와 조합하여 기구 드라이버 축(85)을 중심으로 회전한다. 기구 샤프트(88)가 기구 기부(87)의 중심에 위치되기 때문에, 기구 샤프트(88)는 부착될 때 기구 드라이버 축(85)과 동축이다. 따라서, 회전 조립체(83)의 회전은 기구 샤프트(88)가 그 자체의 길이방향 축을 중심으로 회전하게 한다. 더욱이, 기구 기부(87)가 기구 샤프트(88)와 함께 회전함에 따라, 기구 기부(87) 내의 구동 입력부(89)에 연결된 임의의 텐돈은 회전 동안 엉키지 않는다. 따라서, 구동 출력부(81), 구동 입력부(89), 및 기구 샤프트(88)의 축의 평행성은 임의의 제어 텐돈을 엉키게 하지 않고서 샤프트 회전을 허용한다.
E. 내비게이션 및 제어.
전통적인 내시경술은 (예컨대, C-아암을 통해 전달될 수 있는 바와 같은) 형광투시법 및 다른 형태의 방사선-기반 이미징 기법의 사용을 수반하여, 조작자 의사에게 관내 안내를 제공할 수 있다. 대조적으로, 본 개시에 의해 고려되는 로봇 시스템은 비-방사선-기반 내비게이션 및 위치결정 수단을 제공하여, 방사선에 대한 의사의 노출을 감소시키고 수술실 내의 장비의 양을 감소시킬 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "위치결정"은 기준 좌표계에서 물체의 위치를 결정 및/또는 모니터링하는 것을 지칭할 수 있다. 수술전 매핑, 컴퓨터 비전(computer vision), 실시간 EM 추적, 및 로봇 명령 데이터와 같은 기법은 방사선이 없는 수술 환경을 달성하기 위해 개별적으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 방사선-기반 이미징 기법이 여전히 사용되는 다른 경우에, 수술전 매핑, 컴퓨터 비전, 실시간 EM 추적, 및 로봇 명령 데이터는 방사선-기반 이미징 기법만을 통해 획득된 정보를 개선하기 위해 개별적으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.
도 15는 예시적인 실시예에 따른, 기구의 위치와 같은, 로봇 시스템의 하나 이상의 요소의 위치를 추정하는 위치결정 시스템(90)을 예시한 블록도이다. 위치결정 시스템(90)은 하나 이상의 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 컴퓨터 장치들의 세트일 수 있다. 컴퓨터 장치는 위에서 논의된 하나 이상의 구성요소 내의 프로세서(또는 프로세서들) 및 컴퓨터-판독가능 메모리에 의해 구현될 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 장치는 도 1에 도시된 타워(30), 도 1 내지 도 4에 도시된 카트, 도 5 내지 도 10에 도시된 베드 등 내에 있을 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 위치결정 시스템(90)은 의료 기구의 원위 팁에 대한 위치 데이터(96)를 생성하도록 입력 데이터(91 내지 94)를 처리하는 위치결정 모듈(95)을 포함할 수 있다. 위치 데이터(96)는 기준 프레임(frame of reference)에 대한 기구의 원위 단부의 위치 및/또는 배향을 나타내는 데이터 또는 논리일 수 있다. 기준 프레임은 환자의 해부학적 구조 또는 알려진 물체, 예컨대 EM 필드 발생기(EM 필드 발생기에 대해서는 아래의 논의 참조)에 대한 기준 프레임일 수 있다.
이제, 다양한 입력 데이터(91 내지 94)가 더 상세히 기술된다. 수술전 매핑은 저 선량 CT 스캔의 집합의 사용을 통해 달성될 수 있다. 수술전 CT 스캔은 3차원 이미지로 재구성되며, 이는, 예컨대 환자의 내부 해부학적 구조의 절결도의 "슬라이스(slice)"로서 시각화된다. 전체적으로 분석될 때, 환자 폐 네트워크와 같은 환자의 해부학적 구조의 해부학적 공동, 공간 및 구조에 대한 이미지-기반 모델이 생성될 수 있다. 중심선 기하학(center-line geometry)과 같은 기법이 CT 이미지로부터 결정되고 근사화되어, 모델 데이터(91)로 지칭되는(수술전 CT 스캔만을 사용하여 생성될 때 "수술전 모델 데이터"로 또한 지칭됨), 환자의 해부학적 구조의 3차원 볼륨(three-dimensional volume)을 개발할 수 있다. 중심선 기하학의 사용은 그 내용이 전체적으로 본 명세서에 포함되는 미국 특허 출원 제14/523,760호에서 논의된다. 네트워크 위상 모델(network topological model)이 또한 CT-이미지로부터 도출될 수 있으며, 기관지경술에 특히 적절하다.
일부 실시예에서, 기구는 비전 데이터(92)를 제공하기 위한 카메라를 구비할 수 있다. 위치결정 모듈(95)은 하나 이상의 비전-기반 위치 추적을 가능하게 하도록 비전 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 수술전 모델 데이터는 비전 데이터(92)와 함께 사용되어 의료 기구의 컴퓨터 비전-기반 추적을 가능하게 할 수 있다(예컨대, 내시경 전진 또는 내시경의 작업 채널을 통한 기구 전진). 예를 들어, 수술전 모델 데이터(91)를 사용하여, 로봇 시스템은 내시경의 예상 이동 경로에 기초하여 모델로부터 예상 내시경 이미지의 라이브러리(library)를 생성할 수 있으며, 각각의 이미지는 모델 내의 일정 위치에 링크된다. 수술중에, 이러한 라이브러리는, 카메라(예컨대, 내시경의 원위 단부에 있는 카메라)에서 캡처된 실시간 이미지를 이미지 라이브러리 내의 이미지와 비교하여 위치결정을 보조하기 위해 로봇 시스템에 의해 참조될 수 있다.
다른 컴퓨터 비전-기반 추적 기법은 특징부 추적(feature tracking)을 사용하여 카메라, 및 그에 따라 내시경의 운동을 결정한다. 위치결정 모듈(95)의 일부 특징은 해부학적 내강에 대응하는 수술전 모델 데이터(91) 내의 원형 기하학적 구조를 식별하고 그들 기하학적 구조의 변화를 추적하여, 어느 해부학적 내강이 선택되었는지뿐만 아니라 카메라의 상대 회전 및/또는 병진 운동을 결정할 수 있다. 위상 맵(topological map)의 사용은 비전-기반 알고리즘 또는 기법을 추가로 향상시킬 수 있다.
다른 컴퓨터 비전-기반 기법인 광학 흐름(optical flow)은 비전 데이터(92) 내의 비디오 시퀀스에서 이미지 픽셀의 변위 및 병진을 분석하여 카메라 이동을 추론할 수 있다. 광학 흐름 기법의 예는 모션 검출(motion detection), 객체 분할 계산(object segmentation calculation), 휘도(luminance), 모션 보상 인코딩(motion compensated encoding), 스테레오 디스패리티 측정(stereo disparity measurement) 등을 포함할 수 있다.다수의 반복에 걸친 다수의 프레임의 비교를 통해, 카메라(및 그에 따라 내시경)의 이동 및 위치가 결정될 수 있다.
위치결정 모듈(95)은 수술전 모델에 의해 표현되는 환자의 해부학적 구조에 정합될 수 있는 전역 좌표계에서 내시경의 실시간 위치를 생성하기 위해 실시간 EM 추적을 사용할 수 있다. EM 추적에서, 의료 기구(예컨대, 내시경 도구) 내에 하나 이상의 위치 및 배향으로 내장된 하나 이상의 센서 코일로 구성되는 EM 센서(또는 추적기)가 알려진 위치에 위치된 하나 이상의 정적 EM 필드 발생기에 의해 생성되는 EM 필드의 변화를 측정한다. EM 센서에 의해 검출된 위치 정보는 EM 데이터(93)로서 저장된다. EM 필드 발생기(또는 전송기)는 내장된 센서가 검출할 수 있는 저 강도 자기장을 생성하기 위해 환자 가까이에 배치될 수 있다. 자기장은 EM 센서의 센서 코일에 소전류(small current)를 유도하며, 이는 EM 센서와 EM 필드 발생기 사이의 거리 및 각도를 결정하기 위해 분석될 수 있다. 이들 거리 및 배향은 좌표계 내의 단일 위치를 환자의 해부학적 구조의 수술전 모델 내의 위치와 정렬시키는 기하학적 변환을 결정하기 위해 수술중에 환자 해부학적 구조(예컨대, 수술전 모델)에 "정합될" 수 있다. 일단 정합되면, 의료 기구의 하나 이상의 위치(예컨대, 내시경의 원위 팁)에 있는 내장된 EM 추적기는 환자의 해부학적 구조를 통한 의료 기구의 진행의 실시간 표시를 제공할 수 있다.
로봇 명령 및 운동학(kinematics) 데이터(94)가 또한 위치결정 모듈(95)에 의해 사용되어, 로봇 시스템에 대한 위치결정 데이터(96)를 제공할 수 있다. 관절운동 명령으로부터 발생하는 장치 피치 및 요(yaw)는 수술전 보정 동안 결정될 수 있다. 수술중에, 이들 보정 측정치는 알려진 삽입 깊이 정보와 조합하여 사용되어 기구의 위치를 추정할 수 있다. 대안적으로, 이들 계산치는 EM, 비전, 및/또는 위상 모델링과 조합하여 분석되어 네트워크 내의 의료 기구의 위치를 추정할 수 있다.
도 15가 도시하는 바와 같이, 다수의 다른 입력 데이터가 위치결정 모듈(95)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시되어 있지 않지만, 형상-감지 섬유를 이용하는 기구가, 위치결정 모듈(95)이 기구의 위치 및 형상을 결정하는 데 사용할 수 있는 형상 데이터를 제공할 수 있다.
위치결정 모듈(95)은 입력 데이터(91 내지 94)를 조합(들)으로 사용할 수 있다. 일부 경우에, 그러한 조합은 위치결정 모듈(95)이 입력 데이터(91 내지 94) 각각으로부터 결정된 위치에 신뢰 가중치(confidence weight)를 할당하는 확률적 접근법(probabilistic approach)을 사용할 수 있다. 따라서, (EM 간섭이 있는 경우 그러할 수 있는 바와 같이) EM 데이터가 신뢰가능하지 않을 수 있는 경우, EM 데이터(93)에 의해 결정된 위치의 신뢰도가 감소될 수 있고, 위치결정 모듈(95)은 비전 데이터(92) 및/또는 로봇 명령 및 운동학 데이터(94)에 더 많이 의존할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 명세서에서 논의되는 로봇 시스템은 위의 기법들 중 하나 이상의 조합을 통합하도록 설계될 수 있다. 타워, 베드 및/또는 카트에 기반한 로봇 시스템의 컴퓨터-기반 제어 시스템은 예를 들어 영구 자기 저장 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브 등과 같은 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체 내에 컴퓨터 프로그램 명령어를 저장할 수 있으며, 이는, 실행 시에, 시스템으로 하여금 센서 데이터 및 사용자 명령을 수신 및 분석하고, 시스템 전체에 걸쳐 제어 신호를 생성하고, 전역 좌표계, 해부학적 맵 등 내에서의 기구의 위치와 같은 내비게이션 및 위치결정 데이터를 디스플레이하게 한다.
2. 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터.
이 섹션은 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 기술한다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 기술된 다기능 엔드 이펙터는 도 1 내지 도 15를 참조하여 전술된 로봇식 의료 시스템과 함께 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터는 수동 사용(즉, 비-로봇 사용)을 위해 구성될 수 있다. 더 상세히 후술될 바와 같이, 다기능 엔드 이펙터는 다수의(예컨대, 2가지 이상의) 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다기능 엔드 이펙터는 절단 및 파지 둘 모두를 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 다기능 엔드 이펙터는 기능들 중 하나를 불가능하게 하거나 숨기면서, 불가능하게 되거나 숨겨진 기능의 우발적인 수행의 가능성을 감소시키거나 우발적인 수행을 완전히 방지하기 위해 다른 기능이 수행되도록 구성될 수 있는 회전 오프셋을 포함할 수 있다.
A. 다기능 엔드 이펙터에 대한 도입.
위에서 간략히 언급된 바와 같이, 일부 실시예에서, 로봇식 의료 시스템은 엔드 이펙터를 포함할 수 있다. 이 섹션에 사용되는 바와 같이, 용어 "엔드 이펙터"는 일반적으로 의료 기구의 원위 단부에 위치되는 그리고 의료 절차(예컨대, 복강경술 또는 내시경술) 동안 하나 이상의 기능을 수행하도록 (예컨대, 원격으로, 수동으로, 또는 로봇식으로) 작동가능한 수술 또는 의료 도구를 지칭한다. 예를 들어, 엔드 이펙터는 절단 도구(예컨대, 가위), 파지 또는 잡기 도구, 바늘 드라이버 등을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 작업을 달성하기 위해 의료 절차 동안 다수의 유형의 엔드 이펙터가 필요하다. 예를 들어, 봉합은 일반적으로 조직을 통해 바늘을 밀어 넣고, 봉합재를 조작하고, 매듭이 묶여진 후에 봉합재를 끊거나 절단하기 위해 적어도 2개의 엔드 이펙터를 사용하여 수행된다(예를 들어, 더 상세히 후술되는 도 16a 및 도 16b 참조). 바늘을 밀어 넣고 봉합재를 조작하는 것은 일반적으로 파지를 위해 구성되는 적어도 2개의 엔드 이펙터를 필요로 한다. 일부 경우에, 봉합재를 끊는 것이 한 쌍의 파지 유형 엔드 이펙터들에 의해 달성될 수 있지만, 그것은 어려울 수 있다. 따라서, 많은 의사는 매듭이 묶여진 후에 봉합재를 절단하도록 절단을 위해 구성되는 엔드 이펙터(예컨대, 가위)를 원한다. 따라서, 일부 절차 동안, 의사는 절차 동안 하나의 유형의 엔드 이펙터(예컨대, 파지기)를 다른 유형의 엔드 이펙터(예컨대, 절단 도구)로 교체하거나 교환하기를 원하거나 필요로 할 수 있다.
그러나, 의료 절차 동안 엔드 이펙터를 교체하거나 교환하는 것은 환자의 해부학적 구조 내에서 내시경으로 또는 복강경으로 위치된 의료 기구를 제거하고 교체하는 것을 수반할 수 있다. 이는 시간 소모적이고 어려울 수 있다. 따라서, 엔드 이펙터 교환을 최소화하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터 교환을 최소화하는 것은 총 수술 시간을 감소시킬 수 있으며, 이는 환자 회복 시간 및 수술실 비용에 영향을 미칠 수 있다.
도구 교환을 최소화하기 위한 하나의 방법은 다수의 기능을 수행하도록 구성되는 엔드 이펙터를 사용하는 것이다. 다수의 기능을 수행할 수 있는 이들 유형의 엔드 이펙터는 본 출원에서 다기능 엔드 이펙터, 조합형 엔드 이펙터 등으로 지칭된다. 다기능 엔드 이펙터의 일례는 절단 및 파지 둘 모두를 위해 구성되는 엔드 이펙터이지만, 다기능 엔드 이펙터는 기능들의 다양한 다른 조합들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터는 2가지 기능을 수행할 수 있는 한편, 다른 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터는 3가지, 4가지, 또는 그보다 많은 기능을 수행할 수 있다.
도 16a는 봉합 작업을 수행하는 2개의 다기능 엔드 이펙터(102)의 일 실시예를 예시한다. 절차 동안, 2개의 엔드 이펙터(102)는 절개부 또는 열상(laceration)(105)을 폐쇄하기 위해 바늘(103)과 봉합사(104)를 조작한다. 엔드 이펙터(102)는 하나 이상의 스티치(stitch)(106)를 실행하고 매듭(107)을 형성하도록 바늘(103)과 봉합사(104)를 조작한다. 이를 달성하기 위해, 예시된 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(102)는 파지 부분(108)을 포함한다. 파지 부분(108)은 도 16a에 도시된 바와 같이, 바늘(103) 및/또는 봉합사(104)를 파지하거나 잡도록 구성된다. 봉합이 실행된 후에, 의사는 여분의 봉합사(104)를 절단하기를 원할 수 있다. 따라서, 다기능 엔드 이펙터(102)는 또한 절단 부분(110)을 포함한다.
파지 부분(108) 또는 절단 부분(110) 중 어느 하나를 사용하기 위해, 의사는 조작될 물체(예컨대, 봉합사(104))가 원하는 대로 파지 부분(108) 또는 절단 부분(110) 중 어느 하나 내에 위치되도록 엔드 이펙터(102)를 조작하여야 한다.
(도 16a에 예시된 다기능 엔드 이펙터(102)와 같은) 일부 다기능 엔드 이펙터에 있어서의 하나의 문제는 하나의 기능이 요구될 수 있지만, 다른 기능이 우발적으로 수행될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 파지 부분(108) 및 절단 부분(110) 둘 모두를 갖는 다기능 엔드 이펙터(102)에 관하여, 봉합사(104)가 미끄러지거나 다기능 엔드 이펙터(102)가 적절하게 위치되지 않은 경우, 봉합사(104)는 파지되는 대신에 우발적으로 절단될 수 있다.
도 16b는 도 16a의 다기능 엔드 이펙터(102)를 사용하는 이러한 문제의 일례를 예시한다. 이러한 예에서, 의사는 좌측 다기능 엔드 이펙터(102)의 파지 부분(108)으로 봉합사(104)를 파지하기를 원할 수 있다. 그러나, 도시된 바와 같이, 봉합사(104)는 파지 부분(108)을 지나 미끄러졌고 이제 절단 부분(110) 상에 놓여 있다. 이는 봉합사(104)가 우발적으로 절단되게 할 수 있다. 봉합사(104)는 의사가 다기능 엔드 이펙터(102)의 조오를 폐쇄할 때 또는 조오가 개방된 상태로 유지되는 동안에도 단지 봉합사(104)와 절단 부분(110) 사이의 접촉에 의해 우발적으로 절단될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
일부 실시예에서, 도 16b에 예시된 일부 다기능 엔드 이펙터(102)에 있어서의 문제는 2가지 기능들(파지 및 절단) 사이에 차별이 없기 때문에 발생할 수 있다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 파지 부분(108)의 표면과 절단 부분(110)의 표면은 실질적으로 정렬되며, 이는 파지할 때 우발적인 절단으로 이어질 수 있다.
B. 회전 오프셋을 갖는 예시적인 다기능 엔드 이펙터.
도 17은 신규한 회전 오프셋 θoffset을 포함하는 다기능 엔드 이펙터(120)의 일 실시예를 예시한다. 후술될 바와 같이, 일부 실시예에서, 회전 오프셋은 도 16a 및 도 16b의 다기능 엔드 이펙터(102)를 참조하여 위에서 논의된 문제를 감소시키거나 방지하도록 구성될 수 있다.
다기능 엔드 이펙터(120)는 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)를 포함한다. 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)는 각각 동일한 또는 실질적으로 동일한 축(126)(때때로 피봇 축으로 지칭됨)을 중심으로 회전하거나 피봇하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 피봇 축은 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)에 의해 실질적으로 공유될 수 있으며, 여기에서 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)는 피봇 축을 중심으로 하는 회전 이동을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 단일 피봇 핀(pin)이 피봇 축(126)을 따라 그리고 제1 본체(122) 및 제2 본체(124) 각각을 통해 연장된다. 다른 실시예에서, 한 쌍의 정렬된 또는 실질적으로 정렬된 피봇 핀들이 피봇 축(126)을 따라 연장되고, 여기에서 피봇 핀들 중 하나는 제1 본체(122)를 통해 연장되고 다른 하나는 제2 본체(124)를 통해 연장된다. 예시된 배향에서, 축(126)은 페이지 내외로 연장되고, 페이지의 평면 내에서 축(126)을 중심으로 하는 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)의 회전을 허용한다. 예시되어 있지 않지만, 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)는 각각 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)의 회전을 제어하도록 작동가능한 하나 이상의 케이블 또는 풀 와이어에 연결될 수 있다. 따라서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 풀 와이어의 작동에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)는 각각 그들 자신의 개별 케이블 또는 풀 와이어에 의해 독립적으로 제어가능하다. 모터를 사용하는 것과 같은, 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)의 회전을 작동시키기 위한 다른 방법이 또한 가능하다. 일부 실시예에서, 제1 본체(122)와 제2 본체(124)는 상이한 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있어서, 제1 본체(122)의 회전 축이 제2 본체(124)의 회전 축과 동일하지 않게 한다.
제1 본체(122) 및 제2 본체(124) 각각은 구형 또는 원형 부분으로부터 연장되는 세장형 부분을 포함할 수 있다. 세장형 부분은 하나 이상의 기능(예컨대, 파지 또는 절단)을 수행하도록 구성될 수 있다. 원형 부분은 하나 이상의 피봇 핀을 그 내부에 수용하기 위한 개구를 포함하여, 그에 의해 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)가 피봇 축을 중심으로 피봇하도록 허용할 수 있다. 다른 형상이 또한 가능하다.
다기능 엔드 이펙터(120)는 다수의(예컨대, 2가지 이상의) 기능을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제1 본체(122) 및 제2 본체(124) 각각은 하나 초과의 기능 부분을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 제1 본체(122) 및 제2(124) 각각은 제1 기능 부분(파지 부분(128)) 및 제2 기능 부분(절단 부분(130))을 포함한다. 예시된 실시예에서, 파지 부분(128)은 절단 부분(130)의 원위에 위치되지만, 이는 일부 실시예에서 역전될 수 있다. 또한, 다기능 엔드 이펙터(120)가 파지 부분(128) 및 절단 부분(130)이 각각 파지 및 절단을 수행하는 것으로 예시되었지만, 다른 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 파지 및 절단 외에 다른 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 엔드 이펙터(120)는 다수의 엔드 이펙터 기능(예컨대, 2가지, 3가지, 4가지, 또는 그보다 많은 기능)을 수행하기 위한 다수의 부분을 갖도록 구성될 수 있다. 다수의 엔드 이펙터 기능을 수행하기 위한 다수의 부분은 그들이 단일 축(예컨대, 피봇 축(126))을 중심으로 제어될 수 있도록 조합될 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 엔드 이펙터 기능을 수행하기 위한 다수의 부분은 그들이 단일 자유도를 통해 제어될 수 있도록 조합될 수 있다. 예시된 예에서, 단일 자유도는 피봇 축(126)을 중심으로 하는 회전일 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 다기능 엔드 이펙터(120)는 제1 본체(122)와 제2 본체(124) 각각 상에서 파지 부분(128)과 절단 부분(130) 사이의 회전 오프셋 θoffset을 포함한다. 일부 실시예에서, 회전 오프셋 θoffset은 제1 기준선(예컨대, 파지 부분 기준선)(132)과 제2 기준선(예컨대, 절단 부분 기준선)(134) 사이의 각도로서 측정된다. 파지 부분 기준선(132)은 피봇 축(126)과 파지 부분(128)의 원위 팁 사이에서 연장되는 선으로서 한정될 수 있다. 예시된 실시예에서, 파지 부분(128)의 면이 파지 부분 기준선(132) 상에 놓인다. 다른 실시예에서, 파지 부분(128)의 면이 파지 부분 기준선(132)과 공히 정렬될 필요는 없다. 예시된 구성은 제1 본체(122)와 제2 본체(124)가 (예를 들어, 도 18a에 도시된 바와 같이) 폐쇄 위치로 회전될 때 제1 본체(122)의 파지 부분(128)의 면이 제2 본체(124)의 파지 부분(128)의 면과 접촉하여 가압하도록 허용할 수 있다. 절단 부분 기준선(134)은 피봇 축(126)과 절단 부분(130)의 원위 팁 사이에서 연장되는 선으로서 한정될 수 있다. 예시된 실시예에서, 절단 부분(130)의 면이 절단 부분 기준선(134) 상에 놓이지 않는다. 대신에, 이러한 실시예에서, 면은 도시된 바와 같이 절단 부분 기준선(134)에 대해 약간 기울어진다. 다른 실시예에서, 절단 부분(130)의 면이 절단 부분 기준선(134)과 공히 정렬될 수 있다. 예시된 구성은 제1 및 제2 본체(122, 124)가 회전됨에 따라 제1 본체(122)의 절단 부분(130)의 면이 제2 본체(124)의 절단 부분(130)의 면 또는 회전 범위를 지나 전단하도록 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 절단 부분(130)은 또한 후크형 가위(hooked scissors)와 유사하게 작용하도록 중심선을 지나 기울어질 수 있다.
일부 실시예에서, 상이한 기능 부분들(예컨대, 파지 부분(128) 및 절단 부분(130)) 사이의 회전 오프셋 θoffset의 포함은 다기능 엔드 이펙터(120)가 다양한 모드로 작동하도록 허용하게 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 모드는 하나의 기능 부분에 대한 접근을 허용하면서 다른 기능 부분에 대한 접근을 불가능하게 하거나 숨길 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예에서, 도 17에 예시된 다기능 엔드 이펙터(120)에 대해, 엔드 이펙터(120)는 파지 부분(128)만이 이용될 수 있는 제1 모드(예컨대, "봉합 모드"), 및 절단 부분(130)만이 사용을 위해 이용가능한 제2 모드(예컨대, "절단 모드")를 가질 수 있다. 이들 모드는 그들이 원하지 않는 기능의 의도하지 않은 수행을 방지할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 예를 들어, 의사가 파지를 원하는 경우, 다기능 엔드 이펙터는 파지를 허용하고 절단을 불가능하게 하는 봉합 모드로 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 엔드 이펙터(120)는 파지 부분(128)만이 이용될 수 있는 제1 모드(예컨대, "봉합 모드") 및 파지 부분(128) 및 절단 부분(130) 둘 모두가 이용가능한 제2 모드(예컨대, "조합 모드" 또는 "종합 모드(all-encompassing mode)")를 가질 수 있다. 다시 말하면, 제1 모드는 제2 모드에 의해 조합 모드로 포함될 수 있다. 봉합 모드는 그것이 의도하지 않은 절단을 방지할 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 예를 들어, 의사가 파지를 원하는 경우, 다기능 엔드 이펙터는 파지를 허용하고 절단을 불가능하게 하는 봉합 모드로 사용될 수 있다. 조합 모드는 일부 경우에, 그것이 다기능 엔드 이펙터의 둘 모두의 기능에 대한 접근을 허용하기 때문에 원할 때 의사에게 더 많은 자유도를 제공할 수 있으므로 유익할 수 있다.
일부 실시예에서, 소정 모드는 유리하게는 다기능 엔드 이펙터의 하나 이상의 기능을 배제시킨다.
아래에서 더 상세히 논의될 바와 같이, 일부 실시예에서, 상이한 모드는 소프트웨어를 통해 또는 기계 구성요소에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 로봇식 의료 시스템에서 실행되는 소프트웨어는 다기능 엔드 이펙터(120)가 소정 모드로 유지되도록 제1 및 제2 본체(122, 124)의 회전을 제한할 수 있다. 다른 예로서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 모드 선택을 제어하도록 맞물리거나 맞물림해제될 수 있는 제1 및 제2 본체(122, 124) 상의 하드 스톱을 포함할 수 있다.
도 18a 내지 도 18c는 다양한 위치에 있는 도 17의 다기능 엔드 이펙터(120)를 예시한다. 도 18a는 폐쇄 위치에 있는 다기능 엔드 이펙터(120)를 예시한다. 도 18b는 제1 개방 위치에 있는 다기능 엔드 이펙터(120)를 예시한다. 도 18c는 제2 개방 위치에 있는 다기능 엔드 이펙터(120)를 예시한다. 도 18a 내지 도 18c에 도시된 바와 같이, 폐쇄 위치, 제1 개방 위치, 및 제2 위치 사이에서 이동하기 위해, 본체(122, 124)는 피봇 축(126)을 중심으로 서로에 대해 회전되거나 피봇된다.
폐쇄 위치(도 18a)에서, 제1 본체(122)와 제2 본체(124)는 파지 부분(128)이 서로 접촉하도록 함께 회전된다. 사용 동안, 제1 본체(122)와 제2 본체(124)는 파지 부분(128)이 예를 들어 봉합사 또는 바늘과 같은, 그들 사이에 위치된 물품과 접촉하도록 함께 회전될 수 있다.
예시된 제1 개방 위치(도 18b)에서, 제1 본체(122)와 제2 본체(124)는 파지 부분(128)의 면을 노출시키기 위해 이격되도록 회전된다. 특히, 회전 오프셋 θoffset으로 인해, 파지 부분(128)이 노출되지만, 절단 부분(130)은 여전히 중첩되고 따라서 노출되거나 접근가능하지 않다. 따라서, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 본체(122, 124)의 상대 회전을 폐쇄 위치(도 18a)로부터 θsuture로서 예시된 도 18b의 제1 개방 위치까지의 회전 범위로 제한함으로써 파지 부분(128)에 대한 접근을 허용하면서 절단 부분(130)에 대한 접근을 불가능하게 하는 모드로 다기능 엔드 이펙터(120)를 작동시키는 것이 가능하다. 이는 위에서 논의된 봉합 모드로 고려될 수 있다. 일부 실시예에서, 봉합 모드에서, 본체들(122, 124) 각각의 절단 부분(130)은 중첩되어, 절단 부분들(130) 사이에 개구가 없게 한다. 이러한 중첩은 기계적 "안전 로크(safety lock)" 또는 정지부를 생성하며, 이에 의해 봉합재가 우발적으로 절단될 수 없을 것이다. 다시 말하면, 봉합 모드 동안, 유리하게는 봉합재가 절단 부분(130)에 의해 우발적으로 절단될 수 있는 위험이 최소 내지 0이다.
예시된 제2 개방 위치(도 18c)에서, 제1 본체(122)와 제2 본체(124)는 파지 부분(128)과 절단 부분(130)의 면을 노출시키기 위해 (도 18b의 제1 개방 위치와 비교하여) 추가로 이격되도록 회전된다. 제1 및 제2 본체(122, 124)가 θsuture를 지나 회전될 때, 절단 부분(130)이 이용가능하게 된다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터는 위에서 논의된 바와 같은 절단 모드 또는 조합 모드로 작동될 수 있다. 일부 실시예에서, 절단 모드에서, 제1 및 제2 본체(122, 124)의 회전은 제1 개방 위치(도 18b)와 각도 θcut 사이의 각도 범위로 제한된다. 이러한 모드는 절단 부분(130)의 접근 및 작동을 허용하지만 파지 부분(128)의 접근 및 작동을 불가능하게 한다. 일부 실시예에서, 조합 모드에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 폐쇄 위치(도 18a)로부터 도 18c에 θcombo로서 예시된 각도까지의 각도 범위에서 작동할 수 있다. 이는 파지 부분(128) 및 절단 부분(130) 둘 모두에 대한 접근을 허용할 수 있다.
도 18a 내지 도 18c의 예에 예시된 바와 같이, 회전 오프셋 θoffset은 소정 기능이 접근가능하고 소정 기능이 불가능하게 되거나 숨겨지는 각도 범위를 허용하도록 구성될 수 있다. 아래에서 추가로 논의될 바와 같이, 소정 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)의 본체(122, 124)의 회전은 소정 모드에서 다기능 엔드 이펙터(120)의 작동을 허용하는 이러한 범위들 중 소정 범위로 제한될 수 있다.
도 18d 내지 도 18f는 각각 도 18a의 폐쇄 위치, 도 18b의 제1 개방 위치, 및 도 18c의 제2 개방 위치에 대응하는 다기능 엔드 이펙터(120)의 평면도이다. 도 18d에 도시된 바와 같이, 폐쇄 구성에서, 파지 부분(128)은 서로 접촉한다. 도 18e에 도시된 바와 같이, (예를 들어, 봉합 모드를 나타내는) 제1 개방 구성에서, 본체(122, 124)는 파지 부분(128)이 이격되도록 개방된 상태로 회전되었지만; 본체(122, 124)의 회전은 절단 부분(130)이 여전히 중첩되고 따라서 그들 사이에 임의의 공간 또는 각도를 형성하지 않도록 제한될 수 있다. 이러한 위치에서, 봉합재 또는 다른 물체가 절단 부분에 의해 의도하지 않게 접근되고 절단되는 것이 완전히 또는 실질적으로 방지된다. 도 18e는 또한 절단 부분(130)이 예리한 절단 지점에서 종단되는 각도로(예컨대, 블레이드의 형상으로) 형성될 수 있음을 예시한다. 도 18f는 (예를 들어, 절단 모드 또는 콤보 모드(combo mode)를 나타내는) 제2 개방 구성에 있는 다기능 엔드 이펙터(120)의 평면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 본체(122, 124)는 절단 부분들(130) 사이에 간극, 공간, 또는 각도를 생성하도록 추가로 회전되었다. 이러한 구성에서, 절단 부분(130)은 접근가능하다. 즉, 다기능 엔드 이펙터(120)는 봉합재 또는 다른 물체가 절단 부분들(130) 사이의 간극 내에 위치되고 이어서 본체(122, 124)가 봉합재를 절단하기 위해 함께 회전될 수 있도록 이동될 수 있다.
일부 실시예에서, 봉합 모드에서, 본체(122, 124)의 회전은 도 18a 및 도 18d에 도시된 위치(폐쇄 구성)와 도 18b 및 도 18e에 도시된 위치(제1 개방 구성) 사이에서 제한되는데, 즉 본체(122, 124)는 폐쇄 구성과, 파지 부분들(128) 사이에 공간을 생성하지만 절단 부분에 대한 접근이 불가능하게 되도록 절단 부분들(130) 사이의 중첩을 유지하는 구성 사이에서 회전될 수 있다.
일부 실시예에서, 절단 모드에서, 본체(122, 124)의 회전은 도 18b 및 도 18e에 도시된 위치(제1 개방 구성)와 도 18c 및 도 18f에 도시된 위치(제2 개방 구성) 사이에서 제한되는데, 즉 본체(122, 124)는 절단 부분(130)에 대한 접근을 그들 사이에 공간 또는 간극을 생성함으로써 허용하는 제2 개방 구성과 절단 기능을 실행하는 절단 부분들(130) 사이의 간극을 폐쇄하는 제1 개방 구성 사이에서 회전될 수 있다. 동시에, 절단 모드에서, 본체(122, 124)는 파지 부분(128)이 합쳐질 수 없도록 추가의 회전으로부터 제한될 수 있다.
일부 실시예에서, 조합 모드에서, 본체(122, 124)의 회전은 도 18a 및 도 18d에 도시된 위치(폐쇄 구성)와 도 18c 및 도 18f에 도시된 위치(제2 개방 구성) 사이에서 제한된다. 이러한 모드에서, 본체는 절단 및 파지 기능 둘 모두의 접근 및 사용을 허용하는 각도로 회전될 수 있다.
일부 실시예에서, 회전 오프셋 θoffset은 도 19a에 도시된 다양한 특징에 관하여 한정될 수 있다. 이들 특징은 예시적인 예로서 제공되며, 제한하고자 하는 것은 아니다. 도 19a에 도시된 바와 같이, 중심선(136)은, 본체(122, 124)가
Figure pct00001
으로 지칭되는, 그들의 가장 넓은 위치로 개방된 상태로 설정될 때 다기능 엔드 이펙터(120)의 2개의 본체들(122, 124) 사이의 양분선일 수 있다. 파지 부분 및 절단 부분 기준선(138, 140)은 피봇 축(126)과 파지 부분(128) 및 절단 부분(130)의 원위 팁 사이에 형성될 수 있다. 예시된 실시예에서, 엔드 이펙터 기준선(138, 140)은 도시된 바와 같은 길이 (파지 부분(128)에 대한)
Figure pct00002
및 (절단 부분(130)에 대한)
Figure pct00003
를 갖는다. 각도 θ 1 은 중심선(136)과 파지 부분 기준선(138) 사이에 형성되는 각도를 기술할 수 있다. 각도 θ 2 는 중심선(136)과 절단 부분 기준선(140) 사이에 형성되는 각도를 기술할 수 있다.
일부 실시예에서, 하기 관계가 성립될 수 있다:
[수학식 1]
Figure pct00004
[수학식 2]
Figure pct00005
[수학식 3]
Figure pct00006
일부 실시예에서, (절단 영역에 인접한, 파지 영역 내의 버퍼(buffer) 영역인)
Figure pct00007
은 파지 기능과 절단 기능 사이에 회전 안전 여유(rotational safety margin)가 있도록 0이 아닐 수 있다. 일부 실시예에서,
Figure pct00008
은 1, 2.5, 5도 이상이거나 그보다 높다.
일부 실시예에서, 최대 개방 각도
Figure pct00009
은 파지 부분(128)의 팁들 사이에 파지될 수 있는 최대 물체를 결정한다. 파지 부분(128)의 원위 팁에서,
Figure pct00010
에서, 파지 부분들(128) 사이의 거리는 반경
Figure pct00011
의 2배와 같다. 수학식 4는 반경
Figure pct00012
과 회전 오프셋 θoffset 사이의 관계를 성립시킨다:
[수학식 4]
Figure pct00013
> 봉합재 직경
Figure pct00014
1 mm
따라서:
[수학식 5]
Figure pct00015
일부 실시예에서, 절단 부분(130)의 원위 팁들 사이의 거리는 예시된 반경
Figure pct00016
의 2배와 같다. 수학식 6은 반경
Figure pct00017
와 회전 오프셋 θoffset 사이의 관계를 성립시킨다:
[수학식 6]
Figure pct00018
> 봉합재 직경
Figure pct00019
1 mm
일부 실시예에서,
Figure pct00020
은 전술된 바와 같은 의료 절차를 위해 구성된 엔드 이펙터에 대해 30도 이상이다. 따라서, 회전 오프셋 θoffset의 최소 값이 수학식 7로부터 결정될 수 있다.
[수학식 7]
Figure pct00021
결과적으로, 이러한 예에서, 회전 오프셋 θoffset은 15도 이상이어야 한다. 15도는 회전 오프셋 θoffset의 단지 일례이다. 회전 오프셋 θoffset에 대한 다른 값이 또한 사용될 수 있다는 것이 쉽게 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 회전 오프셋 θoffset은 5도 이상, 10도 이상, 15도 이상, 또는 20도 이상이다.
일부 실시예에서, 절단 부분과 같은 특징부를 파지 부분과 같은 제2 특징부로부터 회전 오프셋시키는 것은 별개의 범위 또는 모드를 생성할 수 있다. 유리하게는, 상이한 각도 범위에 대해 파지 부분을 확장시킴으로써 단일 피봇부를 중심으로 상이한 모드가 제어될 수 있다. 이들 범위 또는 모드는 일부 실시예에서 소프트웨어로 추가로 구현되거나 보강될 수 있다. 예를 들어, 도 16a 내지 도 19의 다기능 엔드 이펙터에서, 절단 부분(130)은 파지 부분 각도가 회전 오프셋 θoffset의 적어도 2배로 개방될 때까지 노출되지 않는다. 제2 각도 범위에 대한 접근이 단지 사용자 입력을 통해 접근될 수 있도록 소프트웨어로 개방 각도를 제한하는 것은 의도하지 않은 봉합재 절단을 방지할 것이다. 일부 실시예에서, 의사는 마스터 핸드 그립을 2회 클릭하거나 마스터 제어기 상의 버튼을 터치하는 것과 같은, 손 동작에 의해 2개의 모드들 사이에서 변경할 수 있다.
도 20은 시스템(160)의 블록도를 예시한다. 시스템은 도 1 내지 도 15를 참조하여 위에서 논의된 바와 같은 로봇식 의료 시스템일 수 있다. 시스템(160)은 다기능 엔드 이펙터(120)를 포함한다. 다기능 엔드 이펙터(120)는 의료 기구의 원위 팁 상에 위치될 수 있다. 의료 기구는 로봇 아암에 의해 조작될 수 있다.
이러한 예에서, 엔드 이펙터(120)는 제어 시스템(162)에 연결된다. 예시된 실시예에서, 제어 시스템(162)은 프로세서(164) 및 메모리(166)를 포함한다. 메모리(166)는, 프로세서(164)에 의해 실행될 때, 제어 시스템(162)으로 하여금 엔드 이펙터(120)를 제어하게 하는 명령어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(166)에 저장된 명령어는 프로세서(164)로 하여금 엔드 이펙터(120)의 회전을 소정 범위로 제한하게 할 수 있어서, 엔드 이펙터(120)가 복수의 모드(예컨대, 위에서 논의된 봉합 모드, 절단 모드, 및 조합 모드)로 작동가능하게 한다.
시스템(160)은 또한 제어기(168)를 포함할 수 있다. 의사는 엔드 이펙터(120)를 제어하기 위해 프로세서(164)에 제공될 수 있는 입력을 제어기(168)에 제공할 수 있다. 예시된 실시예에서, 제어기(168)는 액추에이터(170) 및 모드 선택기(172)를 포함한다. 액추에이터(170)는 특히 엔드 이펙터(120)의 본체의 회전을 제어하는 데(즉, 엔드 이펙터(120)를 개방시키거나 폐쇄하는 데) 사용될 수 있다. 모드 선택기(172)는 의사가 이용가능한 모드들(예컨대, 위에서 논의된 봉합 모드, 절단 모드, 및 콤보 모드) 사이에서 선택하도록 허용하게 구성될 수 있다.
엔드 이펙터(120)의 소정 기능을 불가능하게 하는 모드가 선택될 때, 엔드 이펙터(120)의 회전은 적절히 제한될 수 있다. 예를 들어, 모드 선택기(172)가 봉합 모드를 선택하도록 사용되는 경우, 시스템(160)은, 의사가 엔드 이펙터(120)를 가능한 한 넓게 개방하도록 액추에이터(170)를 사용하는 경우에도, 엔드 이펙터(120)의 절단 부분이 숨겨진 상태로 유지되도록 엔드 이펙터(120)의 회전을 제한할 수 있다. 즉, 엔드 이펙터(120)는 절단 부분에 대한 접근이 여전히 불가능하게 되는 지점까지만 개방되는 상태로 회전할 것이다.
도 20b는 다수의 작동 모드를 갖는 다기능 엔드 이펙터를 구현하기 위한 예시적인 방법(175)을 예시한 흐름도이다. 방법(175)은 예를 들어 도 20a의 시스템(160)에 의해 구현될 수 있다. 방법(175)은 블록(176)에서 시작된다. 블록(176)에서, 엔드 이펙터는 제1 모드로 작동된다. 제1 모드에서, 방법(175)은 제1 기능을 수행하고 제2 기능을 불가능하게 하도록 제1 본체를 제1 회전 범위 내에서 제2 본체에 대해 회전시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 기능은 파지이고 제2 기능은 절단이지만, 다른 기능이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 회전은 전술된 바와 같은 회전 오프셋을 사용함으로써 제2 기능에 대한 접근을 불가능하게 하도록 제한된다.
방법(175)은 엔드 이펙터가 제1 모드로부터 제2 모드로 전환되는 블록(177)으로 진행할 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 소프트웨어를 통해, 엔드 이펙터가 상이한 회전 범위로 작동하도록 허용하는 것을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 엔드 이펙터 상의 물리적 하드 스톱을 제거하거나 맞물림해제시키는 것을 수반할 수 있다.
다음으로, 블록(178)에서, 엔드 이펙터는 제2 모드로 작동된다. 일부 실시예에서, 이는 제2 기능에 대한 접근을 허용하는 제2 회전 범위 내에서 제1 본체를 제2 본체에 대해 회전시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 제2 회전 범위는 또한 (전술된 조합 모드에서와 같이) 제1 기능에 대한 접근을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 회전 범위는 제1 기능에 대한 접근을 불가능하게 한다.
도 21a 및 도 21b는 다기능 엔드 이펙터(120)에 의한 예시적인 봉합 절차를 예시한다. 도 21a에서, 엔드 이펙터(120)는 봉합 모드로 도시된다. 따라서, 엔드 이펙터(120)의 회전은 절단 부분(130)에 대한 접근을 불가능하게 하도록 제한된다. 이러한 구성에서, 파지 부분(128)은 봉합사(104)를 조작하기 위해 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 봉합사(104)가 파지 부분(128)의 면을 따라 미끄러지는 경우에도, 그것은 회전 오프셋으로 인해 절단 부분(130)에 들어갈 수 없다. 따라서, 봉합사의 의도하지 않은 절단이 방지될 수 있다. 예를 들어, (회전 오프셋을 갖는 엔드 이펙터(120)를 도시하는) 도 21a를 (회전 오프셋이 없는 엔드 이펙터(102)를 도시하는) 도 16b와 비교한다.
도 21b에서, 엔드 이펙터(120)는 절단 부분(130)에 접근가능하도록 절단 모드 또는 조합 모드 중 어느 하나로 설정되었다. 이러한 모드에서, 엔드 이펙터(120)는 봉합사(104)를 절단하기 위해 사용될 수 있다.
도 22는 다양한 기능 부분을 분리시키기 위해 회전 오프셋 대신에 돌출부(156)를 사용하는 다기능 엔드 이펙터를 위한 본체(150)를 예시한다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터를 위한 본체(150)는 절단 부분(154)으로부터 파지 부분(152)을 길이방향으로 분리시키는 돌출부(156)를 포함할 수 있고, 따라서 절단 부분(154)의 에지는 대체로 여전히 파지 부분(152)의 면과 일렬에 가깝게 있다. 그러나, 돌출부(156)는 돌출될 것이고, 여전히 절단 부분(154)에 대한 접근을 얻기 위해 봉합재에 대해 동일한 증가된 회전을 필요로 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 본체(150)의 회전은 돌출부(156)가 절단 부분(154)에 대한 접근을 차단하도록 제한될 수 있다. 절단 부분(154)에 접근하기 위해, 본체(150)는 물체가 돌출부(156)를 통과하도록 허용하여 절단 부분(154)에 의해 접근되도록 더 넓게 회전될 수 있다.
전술된 실시예가 하나 초과의 능동 기능 부분을 가진 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)를 갖는 다기능 엔드 이펙터(120)를 포함하지만, 다른 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 예를 들어 도 23에 도시된 바와 같이, 파지 부분 및 오프셋 차단 표면(offset blocking surface)(182)을 각각 갖는 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)는 절단 부분(130)의 절단 에지 없이 도 17에 도시된 것과 유사한 본체를 포함할 수 있다. 오히려, 이들 부분은 단순히 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)가 충분히 넓게 개방될 때까지 내부 구성요소(180)(예컨대, 푸시 블레이드(push blade), 절제 또는 가열 구성요소, 레이저)의 노출을 방지하는 차단 표면(182)으로서의 역할을 한다. 일부 실시예에서, 일단 차단 표면(182)이 이격되도록 회전되면, 내부 구성요소(180)는 도 23에서 화살표에 의해 표시된 방향으로 차단 표면들(182) 사이에서 밀어 올려질 수 있다. 사용 후에, 내부 구성요소(180)는 이어서 후퇴될 수 있다. 다시 말하면, 다기능 엔드 이펙터(120)는 여전히 파지를 위한 제1 모드 및 제1 모드로부터 차단되거나 배제되는 절단, 절제 등을 위한 제2 모드를 가질 것이다.
전술된 실시예가 회전 오프셋 부분을 각각 가진 제1 본체(122) 및 제2 본체(124)를 갖는 다기능 엔드 이펙터(120)를 포함하지만, 다른 실시예에서, 제1 본체(122) 및 제2 본체(124) 중 단지 하나만이 회전 오프셋 부분을 포함한다. 단일 본체(예컨대, 제1 본체(122) 또는 제2 본체(124))의 회전 오프셋 부분은 제2 모드(예컨대, 절단)로의 엔드 이펙터(120)의 작동을 불가능하게 하도록 제1 모드(예컨대, 봉합 또는 파지) 동안 사용될 수 있다. 더욱이, 전술된 실시예가 조합된 파지기 및 절단기 형태의 다기능 엔드 이펙터(120)를 논의하지만, 다른 조합이 또한 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 조합된 후크형 가위 및 직선형/곡선형 가위를 포함할 수 있으며, 여기에서 직선형/곡선형 가위는 숨겨질 수 있다. 후크형 가위는 절단 전에 혈관의 완전한 봉입(enclosure)을 허용할 수 있는 한편, 직선형/곡선형 가위는 혈관 직경보다 작은 물체의 절단을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 조합된 가위 및 단극성 후크/스패튤라(spatula)를 포함할 수 있으며, 여기에서 단극성 후크/스패튤라는 숨겨질 수 있다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 조합된 그리퍼(gripper)/파지기 및 단극성 후크/스패튤라를 포함할 수 있으며, 여기에서 단극성 후크/스패튤라는 숨겨질 수 있다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 조합된 픽(pick)/텐큘럼(tenaculum) 및 가위를 포함할 수 있으며, 여기에서 가위는 숨겨질 수 있다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 조합된 양극성 파지기 및 가위를 포함할 수 있으며, 여기에서 가위는 숨겨진다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 스페귤럼(speculum)(예컨대, 오리피스를 확장시키기 위한 기구) 및 가위를 포함할 수 있으며, 여기에서 가위는 숨겨진다. 일부 실시예에서, 다기능 엔드 이펙터(120)는 와이퍼(wiper) 및 카메라를 포함할 수 있으며, 여기에서 카메라는 숨겨진다.
3. 구현 시스템 및 용어.
본 명세서에 개시된 구현예는 로봇식 의료 시스템을 위한 시스템, 방법 및 장치를 제공한다. 본 명세서에 기술된 다양한 구현예는 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "결합하다", "결합하는", "결합된" 또는 단어 결합하다의 다른 변형은 간접적인 연결 또는 직접적인 연결을 나타낼 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소가 제2 구성요소에 "결합된" 경우, 제1 구성요소는 다른 구성요소를 통해 제2 구성요소에 간접적으로 연결되거나 제2 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있다.
본 명세서에 기술된 위치 추정 및 로봇 운동 작동 기능은 프로세서-판독가능 또는 컴퓨터-판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령어로서 저장될 수 있다. 용어 "컴퓨터-판독가능 매체"는 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체를 지칭한다. 제한이 아닌 예로서, 그러한 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독-전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리, 콤팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM) 또는 다른 광학 디스크 저장 장치, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는 데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 유형적이고 비-일시적일 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "코드"는 컴퓨팅 장치 또는 프로세서에 의해 실행가능한 소프트웨어, 명령어, 코드 또는 데이터를 지칭할 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법은 기술된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계 또는 동작을 포함한다. 방법 단계 및/또는 동작은 청구범위의 범주로부터 벗어남이 없이 서로 교환될 수 있다. 다시 말하면, 기술되는 방법의 적절한 작동을 위해 특정 순서의 단계 또는 동작이 요구되지 않는 한, 특정 단계 및/또는 동작의 순서 및/또는 사용은 청구범위의 범주로부터 벗어남이 없이 수정될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "복수"는 2개 이상을 나타낸다. 예를 들어, 복수의 구성요소는 2개 이상의 구성요소를 나타낸다. 용어 "결정하는"은 매우 다양한 동작을 포함하며, 따라서 "결정하는"은 계산, 컴퓨팅, 처리, 도출, 조사, 검색(예컨대, 테이블, 데이터베이스 또는 다른 데이터 구조에서의 검색), 확인 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는"은 수신(예컨대, 정보를 수신함), 액세스(예컨대, 메모리의 데이터에 액세스함) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는"은 해석, 선택, 선정, 설정 등을 포함할 수 있다.
어구 "~에 기초한"은, 달리 명백히 명시되지 않는 한, "단지 ~에 기초한"을 의미하지는 않는다. 다시 말하면, 어구 "~에 기초한"은 "단지 ~에 기초한" 및 "적어도 ~에 기초한" 둘 모두를 기술한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "대략" 또는 "약"은 길이, 두께, 양, 기간, 또는 다른 측정가능 값의 측정 범위를 지칭한다. 그러한 측정 범위는 특정된 값의 그리고 특정된 값으로부터의 +/-10% 이하, 바람직하게는 +/-5% 이하, 더욱 바람직하게는 +/-1% 이하, 더욱 더 바람직하게는 +/-0.1% 이하의 변동을, 그러한 변동이 개시된 장치, 시스템, 및 기법에서 기능하기 위해 적절한 한에 있어서 포함한다.
개시된 구현예의 이전의 설명은 당업자가 본 발명을 제조하거나 사용하는 것을 가능하게 하도록 제공된다. 이들 구현예에 대한 다양한 수정은 당업자에게 용이하게 명백해질 것이고, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다른 구현예에 적용될 수 있다. 예를 들어, 당업자가 다수의 대응하는 대안적인 그리고 동등한 구조적 상세사항, 예컨대 도구 구성요소를 체결, 장착, 결합, 또는 맞물리게 하는 동등한 방식, 특정 작동 운동을 생성하기 위한 동등한 메커니즘, 및 전기 에너지를 전달하기 위한 동등한 메커니즘을 채용할 수 있을 것임이 인식될 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 도시된 구현예로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 가장 넓은 범주에 따른다.

Claims (54)

  1. 의료 시스템(medical system)으로서,
    엔드 이펙터(end effector)를 포함하는 의료 기구(medical instrument)를 포함하고, 상기 엔드 이펙터는,
    제2 본체와 피봇 축(pivot axis)을 공유하는 제1 본체를 포함하고, 상기 제1 본체는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 허용하도록 상기 제2 본체에 대해 회전가능하고,
    상기 제1 작동 모드 동안 상기 제2 작동 모드는 작동불가능하고, 상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 의료 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 작동 모드는 파지 모드(gripping mode)를 포함하고 상기 제2 작동 모드는 절단 모드(cutting mode)를 포함하는, 의료 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 본체는 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는(rotationally offset) 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하고, 상기 제2 본체는 제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함하는, 의료 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    실행가능 명령어들을 저장한 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체; 및
    상기 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하고, 상기 명령어들을 실행하여 상기 시스템으로 하여금 적어도,
    상기 제1 맞물림 표면의 상기 제1 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제1 부분 사이의 협동을 허용하고 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분 사이의 협동을 불가능하게(preclude) 하도록 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로 작동시키고,
    적어도 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분 사이의 협동을 허용하도록 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로부터 상기 제2 작동 모드로 전환시키고,
    상기 엔드 이펙터를 상기 제2 작동 모드로 작동시키게 하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서
    를 추가로 포함하는, 의료 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 본체의 상기 제1 부분은 상기 제1 본체의 상기 제2 부분으로부터 10도 이상만큼 회전 오프셋되는, 의료 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 본체는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 파지 부분을 포함하고 상기 제2 부분은 절단 부분을 포함하는, 의료 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 작동 모드 동안, 절단 부분은 노출되지 않는, 의료 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체 둘 모두는 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 상기 제1 작동 모드 동안, 상기 절단 부분들은 중첩되는, 의료 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 작동 모드 동안, 상기 절단 부분들 사이에 리세스(recess)가 형성되는, 의료 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 작동 모드에서, 상기 엔드 이펙터는 상기 제2 작동 모드를 작동불가능하게 하는 기계적 정지부(mechanical stop)를 포함하는, 의료 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기계적 정지부는 상기 엔드 이펙터의 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체 상에 형성되는 하드 스톱(hard stop)을 포함하는, 의료 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 의료 기구에 결합되는 로봇 아암(robotic arm)을 추가로 포함하는, 의료 시스템.
  13. 의료 시스템으로서,
    엔드 이펙터를 포함하는 의료 기구를 포함하고, 상기 엔드 이펙터는,
    제1 본체 및 제2 본체를 포함하고,
    상기 엔드 이펙터는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 포함하고, 상기 제1 작동 모드 동안 상기 제2 작동 모드는 숨겨지고(hidden), 상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 의료 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 작동 모드는 능동 파지(active gripping)를 포함하고 상기 제2 작동 모드는 능동 절단(active cutting)을 포함하는, 의료 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 의료 기구에 결합되는 로봇 아암; 및
    명령어들을 실행하여 상기 의료 시스템으로 하여금 적어도,
    상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로 작동시키고;
    상기 제2 작동 모드로의 상기 엔드 이펙터의 작동을 불가능하게 하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서
    를 추가로 포함하는, 의료 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로부터 상기 제2 작동 모드로 전환시키고 상기 엔드 이펙터를 상기 제2 작동 모드로 작동시키도록 구성되는, 의료 시스템.
  17. 의료 시스템으로서,
    로봇 수술 기구를 위한 로봇 제어식 엔드 이펙터로서, 상기 엔드 이펙터는,
    제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하는 제1 본체,
    제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함하는 제2 본체, 및
    상기 제1 본체 및 상기 제2 본체에 의해 실질적으로 공유되는 피봇 축을 포함하고, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체는 상기 피봇 축을 중심으로 하는 회전 이동을 위해 구성되는, 상기 로봇 제어식 엔드 이펙터;
    실행가능 명령어들을 저장한 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체; 및
    상기 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체와 통신하고, 상기 명령어들을 실행하여 상기 시스템으로 하여금 적어도,
    상기 제1 맞물림 표면의 상기 제1 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제1 부분 사이의 협동을 허용하고 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분 사이의 협동을 불가능하게 하도록 상기 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키고,
    적어도 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분 사이의 협동을 허용하도록 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환시키고,
    상기 엔드 이펙터를 상기 제2 작동 모드로 작동시키게 하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서
    를 포함하는, 의료 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 작동 모드는 파지 모드를 포함하고 상기 제2 작동 모드는 절단 모드를 포함하는, 의료 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 엔드 이펙터가 상기 파지 모드에 있을 때, 상기 절단 모드는 작동불가능한, 의료 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제1 본체의 상기 제1 부분은 파지 부분을 포함하고 상기 제1 본체의 상기 제2 부분은 절단 부분을 포함하는, 의료 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 작동 모드 동안, 상기 절단 부분은 노출되지 않는, 의료 시스템.
  22. 제17항에 있어서, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체 둘 모두는 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 상기 제1 작동 모드 동안, 상기 절단 부분들은 중첩되는, 의료 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제2 작동 모드 동안, 상기 절단 부분들 사이에 리세스가 형성되는, 의료 시스템.
  24. 제17항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분으로부터 15도 이상만큼 회전 오프셋되는, 의료 시스템.
  25. 제17항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분으로부터 10도 이상만큼 회전 오프셋되는, 의료 시스템.
  26. 제17항에 있어서, 상기 제1 작동 모드 및 상기 제2 작동 모드는 로봇식으로 제어될 수 있는, 의료 시스템.
  27. 제17항에 있어서, 상기 명령어들은 상기 엔드 이펙터가 상기 제1 작동 모드 또는 상기 제2 작동 모드에 있는지 여부를 결정하도록 상기 프로세서를 추가로 구성하는, 의료 시스템.
  28. 제17항에 있어서, 상기 제1 작동 모드에서, 상기 엔드 이펙터는 상기 제2 작동 모드를 작동불가능하게 하는 기계적 정지부를 포함하는, 의료 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 기계적 정지부는 상기 엔드 이펙터의 상기 본체들 상에 형성되는 하드 스톱을 포함하는, 의료 시스템.
  30. 제17항에 있어서, 상기 제1 작동 모드에서, 마스터(master)가 상기 제2 작동 모드를 작동불가능하게 하는 기계적 정지부를 포함하는, 의료 시스템.
  31. 제17항에 있어서, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체 각각은 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체의 상기 파지 부분들 사이의 분리 거리가 상기 제2 모드에서보다 상기 제1 모드에서 더 작은, 의료 시스템.
  32. 제17항에 있어서, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체 각각은 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체의 상기 파지 부분들 사이의 분리 각도가 상기 제2 모드에서보다 상기 제1 모드에서 더 작은, 의료 시스템.
  33. 제17항에 있어서, 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체 각각은 파지 부분 및 절단 부분을 포함하고, 상기 제1 작동 모드에서, 상기 절단 부분들의 에지(edge)들이 완전히 중첩되어 유지되는, 의료 시스템.
  34. 제17항에 있어서, 상기 명령어들은,
    적어도 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분 사이의 협동을 허용하도록 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 전환시키고,
    상기 엔드 이펙터를 상기 제2 작동 모드로 작동시키도록 상기 프로세서를 추가로 구성하는, 의료 시스템.
  35. 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터로서,
    제1 작동 모드; 및
    제2 작동 모드
    를 포함하고,
    상기 제1 작동 모드 동안, 상기 제2 작동 모드는 작동불가능하고,
    상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 엔드 이펙터.
  36. 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터로서,
    제2 본체와 피봇 축을 공유하는 제1 본체를 포함하고, 상기 제1 본체는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 허용하도록 상기 제2 본체에 대해 회전가능하고,
    상기 제1 작동 모드 동안 상기 제2 작동 모드는 작동불가능하고, 상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 엔드 이펙터.
  37. 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터로서,
    제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하는 제1 본체;
    제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함하는 제2 본체; 및
    상기 제1 본체를 상기 제2 본체에 작동식으로 결합시키는 피봇부로서, 상기 피봇부는 상기 피봇부를 중심으로 하는 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체의 회전 이동을 허용하여, 상기 엔드 이펙터가 적어도,
    상기 제1 맞물림 표면의 상기 제1 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제1 부분 사이의 협동을 허용하고 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분 사이의 협동을 불가능하게 하는 제1 작동 모드, 및
    적어도 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분 사이의 협동을 허용하는 제2 작동 모드로 작동가능하게 하는, 상기 피봇부
    를 포함하는, 엔드 이펙터.
  38. 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터로서,
    제1 본체 및 제2 본체를 포함하고,
    상기 엔드 이펙터는 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드를 포함하고, 상기 제1 작동 모드 동안 상기 제2 작동 모드는 숨겨지고, 상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 엔드 이펙터.
  39. 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터로서,
    공유된 피봇 축에 의해 제2 본체에 회전식으로 관련되는 제1 본체를 포함하고, 상기 피봇 축은 적어도 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드로의 작동을 허용하도록 상기 제1 본체와 상기 제2 본체 사이의 회전을 허용하고,
    상기 제2 작동 모드는 상기 제1 작동 모드 동안 숨겨지고, 상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 실질적으로 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 엔드 이펙터.
  40. 로봇 수술 기구를 위한 엔드 이펙터로서,
    제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제1 맞물림 표면을 포함하는 제1 본체;
    제2 부분으로부터 회전 오프셋되는 제1 부분을 갖는 제2 맞물림 표면을 포함하는 제2 본체; 및
    상기 제1 본체를 상기 제2 본체에 작동가능하게 결합시키는 피봇부로서, 상기 피봇부는 상기 피봇부를 중심으로 하는 상기 제1 본체 및 상기 제2 본체의 회전 이동을 허용하여, 상기 엔드 이펙터가 적어도,
    상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분이 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 중첩되어 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분 및 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분에 대한 접근을 불가능하게 하고 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제1 부분 및 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제1 부분에 대한 접근을 허용하는 제1 회전 범위, 및
    적어도 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제1 부분 및 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분에 대한 접근을 허용하는 제2 회전 범위로 작동가능하게 하는, 상기 피봇부
    를 포함하는, 엔드 이펙터.
  41. 로봇 수술 기구의 엔드 이펙터를 작동시키는 방법으로서,
    상기 엔드 이펙터의 제1 작동 모드 동안 상기 엔드 이펙터의 제1 본체를 제1 회전 범위 내에서 상기 엔드 이펙터의 제2 본체에 대해 회전시키는 단계;
    상기 엔드 이펙터의 제2 작동 모드 동안 상기 제1 본체를 상기 제1 회전 범위와 상이한 제2 회전 범위 내에서 제2 본체에 대해 회전시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 회전 범위 내에서, 상기 제1 작동 모드는 상기 제2 작동 모드를 배제시키는, 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제1 작동 모드는 능동 파지를 포함하고 상기 제2 모드는 능동 절단을 포함하는, 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 제1 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능하지 않은, 방법.
  44. 제42항에 있어서, 상기 제2 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능한, 방법.
  45. 제42항에 있어서, 상기 제2 작동 모드 동안, 능동 파지 및 능동 절단이 이용가능한, 방법.
  46. 제41항에 있어서, 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 변경하는 것은 소프트웨어를 통해 수행되는, 방법.
  47. 로봇 수술 기구의 엔드 이펙터를 작동시키는 방법으로서,
    제1 부분 및 제2 부분을 가진 제1 맞물림 표면을 갖는 제1 본체를 제공하는 단계;
    제1 부분 및 제2 부분을 가진 제2 맞물림 표면을 갖는 제2 본체를 제공하는 단계;
    상기 제1 본체의 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분이 상기 제2 본체의 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분과 중첩되는 제1 회전 범위 내에서 상기 엔드 이펙터의 상기 제1 본체를 상기 엔드 이펙터의 상기 제2 본체에 대해 회전시켜서,
    상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분 및 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분에 대한 접근을 불가능하게 하고,
    상기 제1 맞물림 표면의 제1 부분 및 상기 제2 맞물림 표면의 제1 부분에 대한 접근을 허용하는 단계; 및
    적어도 상기 제1 맞물림 표면의 상기 제2 부분 및 상기 제2 맞물림 표면의 상기 제2 부분에 대한 접근을 허용하도록 제2 회전 범위 내에서 상기 엔드 이펙터의 상기 제1 본체를 상기 엔드 이펙터의 상기 제2 본체에 대해 회전시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  48. 로봇-제어식 엔드 이펙터를 갖는 기구를 사용하기 위한 방법으로서,
    상기 로봇-제어식 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키는 단계;
    상기 로봇-제어식 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로부터 상기 제1 작동 모드와 상이한 제2 작동 모드로 변경하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 작동 모드는 상기 제2 작동 모드를 배제시키고, 상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 방법.
  49. 명령어들을 저장한 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 명령어들은, 실행될 때, 장치의 프로세서로 하여금 적어도,
    수술용 엔드 이펙터를 제1 작동 모드로 작동시키고;
    상기 수술용 엔드 이펙터를 제2 작동 모드로 작동시키게 하고,
    상기 제1 작동 모드 동안 상기 제2 작동 모드는 작동불가능하고, 상기 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드는 하나의 축을 중심으로 제어될 수 있는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  50. 제49항에 있어서, 상기 제1 작동 모드는 능동 파지를 포함하고 상기 제2 모드는 능동 절단을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  51. 제50항에 있어서, 상기 제1 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능하지 않은, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  52. 제50항에 있어서, 상기 제2 작동 모드 동안, 능동 절단이 이용가능한, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  53. 제50항에 있어서, 상기 제2 작동 모드 동안, 능동 파지 및 능동 절단이 이용가능한, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  54. 제49항에 있어서, 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로 변경하는 것은 소프트웨어를 통해 수행되는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
KR1020207031128A 2018-03-29 2019-03-27 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 가진 로봇식 의료 시스템 KR20200139200A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862650190P 2018-03-29 2018-03-29
US62/650,190 2018-03-29
PCT/US2019/024333 WO2019191265A1 (en) 2018-03-29 2019-03-27 Robotically-enabled medical systems with multifunction end effectors having rotational offsets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200139200A true KR20200139200A (ko) 2020-12-11

Family

ID=68056449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207031128A KR20200139200A (ko) 2018-03-29 2019-03-27 회전 오프셋을 갖는 다기능 엔드 이펙터를 가진 로봇식 의료 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20190298465A1 (ko)
EP (1) EP3773242A4 (ko)
JP (1) JP7322057B2 (ko)
KR (1) KR20200139200A (ko)
CN (1) CN111954497A (ko)
MX (1) MX2020010220A (ko)
WO (1) WO2019191265A1 (ko)

Families Citing this family (154)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8414505B1 (en) 2001-02-15 2013-04-09 Hansen Medical, Inc. Catheter driver system
WO2005087128A1 (en) 2004-03-05 2005-09-22 Hansen Medical, Inc. Robotic catheter system
US9232959B2 (en) 2007-01-02 2016-01-12 Aquabeam, Llc Multi fluid tissue resection methods and devices
JP5506702B2 (ja) 2008-03-06 2014-05-28 アクアビーム エルエルシー 流体流れ内を伝達される光学エネルギーによる組織切除および焼灼
US9254123B2 (en) 2009-04-29 2016-02-09 Hansen Medical, Inc. Flexible and steerable elongate instruments with shape control and support elements
US8672837B2 (en) 2010-06-24 2014-03-18 Hansen Medical, Inc. Methods and devices for controlling a shapeable medical device
US8827948B2 (en) 2010-09-17 2014-09-09 Hansen Medical, Inc. Steerable catheters
US20130030363A1 (en) 2011-07-29 2013-01-31 Hansen Medical, Inc. Systems and methods utilizing shape sensing fibers
JP6080872B2 (ja) 2012-02-29 2017-02-15 プロセプト バイオロボティクス コーポレイション 自動化された画像誘導組織切除および治療
US20130317519A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Hansen Medical, Inc. Low friction instrument driver interface for robotic systems
US20140148673A1 (en) 2012-11-28 2014-05-29 Hansen Medical, Inc. Method of anchoring pullwire directly articulatable region in catheter
US10231867B2 (en) 2013-01-18 2019-03-19 Auris Health, Inc. Method, apparatus and system for a water jet
US10149720B2 (en) 2013-03-08 2018-12-11 Auris Health, Inc. Method, apparatus, and a system for facilitating bending of an instrument in a surgical or medical robotic environment
US9566414B2 (en) 2013-03-13 2017-02-14 Hansen Medical, Inc. Integrated catheter and guide wire controller
US9057600B2 (en) 2013-03-13 2015-06-16 Hansen Medical, Inc. Reducing incremental measurement sensor error
US20140277334A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Hansen Medical, Inc. Active drives for robotic catheter manipulators
US9173713B2 (en) 2013-03-14 2015-11-03 Hansen Medical, Inc. Torque-based catheter articulation
US9326822B2 (en) 2013-03-14 2016-05-03 Hansen Medical, Inc. Active drives for robotic catheter manipulators
US11213363B2 (en) 2013-03-14 2022-01-04 Auris Health, Inc. Catheter tension sensing
US9629595B2 (en) 2013-03-15 2017-04-25 Hansen Medical, Inc. Systems and methods for localizing, tracking and/or controlling medical instruments
US9408669B2 (en) 2013-03-15 2016-08-09 Hansen Medical, Inc. Active drive mechanism with finite range of motion
US9014851B2 (en) 2013-03-15 2015-04-21 Hansen Medical, Inc. Systems and methods for tracking robotically controlled medical instruments
US9271663B2 (en) 2013-03-15 2016-03-01 Hansen Medical, Inc. Flexible instrument localization from both remote and elongation sensors
US20140276647A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Hansen Medical, Inc. Vascular remote catheter manipulator
US9283046B2 (en) 2013-03-15 2016-03-15 Hansen Medical, Inc. User interface for active drive apparatus with finite range of motion
US9452018B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 Hansen Medical, Inc. Rotational support for an elongate member
US10849702B2 (en) 2013-03-15 2020-12-01 Auris Health, Inc. User input devices for controlling manipulation of guidewires and catheters
US10376672B2 (en) 2013-03-15 2019-08-13 Auris Health, Inc. Catheter insertion system and method of fabrication
US20140276936A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Hansen Medical, Inc. Active drive mechanism for simultaneous rotation and translation
US11020016B2 (en) 2013-05-30 2021-06-01 Auris Health, Inc. System and method for displaying anatomy and devices on a movable display
US10744035B2 (en) 2013-06-11 2020-08-18 Auris Health, Inc. Methods for robotic assisted cataract surgery
US10426661B2 (en) 2013-08-13 2019-10-01 Auris Health, Inc. Method and apparatus for laser assisted cataract surgery
EP3107478B1 (en) * 2014-02-20 2020-12-09 Intuitive Surgical Operations, Inc. Limited movement of a surgical mounting platform controlled by manual motion of robotic arms
EP2923669B1 (en) 2014-03-24 2017-06-28 Hansen Medical, Inc. Systems and devices for catheter driving instinctiveness
US10046140B2 (en) 2014-04-21 2018-08-14 Hansen Medical, Inc. Devices, systems, and methods for controlling active drive systems
US10569052B2 (en) 2014-05-15 2020-02-25 Auris Health, Inc. Anti-buckling mechanisms for catheters
US9744335B2 (en) 2014-07-01 2017-08-29 Auris Surgical Robotics, Inc. Apparatuses and methods for monitoring tendons of steerable catheters
US9561083B2 (en) 2014-07-01 2017-02-07 Auris Surgical Robotics, Inc. Articulating flexible endoscopic tool with roll capabilities
US10792464B2 (en) 2014-07-01 2020-10-06 Auris Health, Inc. Tool and method for using surgical endoscope with spiral lumens
CN107427327A (zh) 2014-09-30 2017-12-01 奥瑞斯外科手术机器人公司 具有虚拟轨迹和柔性内窥镜的可配置机器人外科手术系统
US10499999B2 (en) 2014-10-09 2019-12-10 Auris Health, Inc. Systems and methods for aligning an elongate member with an access site
US10314463B2 (en) 2014-10-24 2019-06-11 Auris Health, Inc. Automated endoscope calibration
US11819636B2 (en) 2015-03-30 2023-11-21 Auris Health, Inc. Endoscope pull wire electrical circuit
US20160287279A1 (en) 2015-04-01 2016-10-06 Auris Surgical Robotics, Inc. Microsurgical tool for robotic applications
WO2016164824A1 (en) 2015-04-09 2016-10-13 Auris Surgical Robotics, Inc. Surgical system with configurable rail-mounted mechanical arms
WO2016187054A1 (en) 2015-05-15 2016-11-24 Auris Surgical Robotics, Inc. Surgical robotics system
CN108348133B (zh) 2015-09-09 2020-11-13 奥瑞斯健康公司 用于手术机器人系统的器械装置操纵器
CN108778113B (zh) 2015-09-18 2022-04-15 奥瑞斯健康公司 管状网络的导航
US10639108B2 (en) 2015-10-30 2020-05-05 Auris Health, Inc. Process for percutaneous operations
US9949749B2 (en) 2015-10-30 2018-04-24 Auris Surgical Robotics, Inc. Object capture with a basket
US9955986B2 (en) 2015-10-30 2018-05-01 Auris Surgical Robotics, Inc. Basket apparatus
US10143526B2 (en) 2015-11-30 2018-12-04 Auris Health, Inc. Robot-assisted driving systems and methods
US10932861B2 (en) 2016-01-14 2021-03-02 Auris Health, Inc. Electromagnetic tracking surgical system and method of controlling the same
US10932691B2 (en) 2016-01-26 2021-03-02 Auris Health, Inc. Surgical tools having electromagnetic tracking components
US11324554B2 (en) 2016-04-08 2022-05-10 Auris Health, Inc. Floating electromagnetic field generator system and method of controlling the same
US10454347B2 (en) 2016-04-29 2019-10-22 Auris Health, Inc. Compact height torque sensing articulation axis assembly
US11037464B2 (en) 2016-07-21 2021-06-15 Auris Health, Inc. System with emulator movement tracking for controlling medical devices
US10463439B2 (en) 2016-08-26 2019-11-05 Auris Health, Inc. Steerable catheter with shaft load distributions
US11241559B2 (en) 2016-08-29 2022-02-08 Auris Health, Inc. Active drive for guidewire manipulation
EP3506836A4 (en) 2016-08-31 2020-04-29 Auris Health, Inc. EXTENSION FOR SURGICAL INSTRUMENT
US9931025B1 (en) * 2016-09-30 2018-04-03 Auris Surgical Robotics, Inc. Automated calibration of endoscopes with pull wires
US10136959B2 (en) 2016-12-28 2018-11-27 Auris Health, Inc. Endolumenal object sizing
US10244926B2 (en) 2016-12-28 2019-04-02 Auris Health, Inc. Detecting endolumenal buckling of flexible instruments
EP3599979A4 (en) 2017-03-28 2021-01-06 Auris Health, Inc. SHAFT DRIVE HANDLE
WO2018183727A1 (en) 2017-03-31 2018-10-04 Auris Health, Inc. Robotic systems for navigation of luminal networks that compensate for physiological noise
EP4032459A1 (en) 2017-04-07 2022-07-27 Auris Health, Inc. Patient introducer alignment
US10285574B2 (en) 2017-04-07 2019-05-14 Auris Health, Inc. Superelastic medical instrument
JP2020520691A (ja) 2017-05-12 2020-07-16 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 生検装置およびシステム
CN110769736B (zh) 2017-05-17 2023-01-13 奥瑞斯健康公司 可更换工作通道
US10022192B1 (en) 2017-06-23 2018-07-17 Auris Health, Inc. Automatically-initialized robotic systems for navigation of luminal networks
US11026758B2 (en) 2017-06-28 2021-06-08 Auris Health, Inc. Medical robotics systems implementing axis constraints during actuation of one or more motorized joints
JP7130682B2 (ja) 2017-06-28 2022-09-05 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 器具挿入補償
KR102558063B1 (ko) 2017-06-28 2023-07-25 아우리스 헬스, 인코포레이티드 전자기장 생성기 정렬
JP7330902B2 (ja) 2017-06-28 2023-08-22 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 電磁歪み検出
US10426559B2 (en) 2017-06-30 2019-10-01 Auris Health, Inc. Systems and methods for medical instrument compression compensation
US10464209B2 (en) 2017-10-05 2019-11-05 Auris Health, Inc. Robotic system with indication of boundary for robotic arm
US10016900B1 (en) 2017-10-10 2018-07-10 Auris Health, Inc. Surgical robotic arm admittance control
US10145747B1 (en) 2017-10-10 2018-12-04 Auris Health, Inc. Detection of undesirable forces on a surgical robotic arm
US10555778B2 (en) 2017-10-13 2020-02-11 Auris Health, Inc. Image-based branch detection and mapping for navigation
US11058493B2 (en) 2017-10-13 2021-07-13 Auris Health, Inc. Robotic system configured for navigation path tracing
CN110831536B (zh) 2017-12-06 2021-09-07 奥瑞斯健康公司 用于针对非命令器械滚转进行校正的系统和方法
AU2018378808A1 (en) 2017-12-08 2020-05-21 Auris Health, Inc. Directed fluidics
CN110831534B (zh) 2017-12-08 2023-04-28 奥瑞斯健康公司 用于医疗仪器导航和瞄准的系统和方法
EP3723655A4 (en) 2017-12-11 2021-09-08 Auris Health, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR INSTRUMENT-BASED INSERTION ARCHITECTURES
JP7322026B2 (ja) 2017-12-14 2023-08-07 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 器具の位置推定のシステムおよび方法
EP3684283A4 (en) 2017-12-18 2021-07-14 Auris Health, Inc. METHODS AND SYSTEMS FOR MONITORING AND NAVIGATION OF INSTRUMENTS IN LUMINAL NETWORKS
US10517692B2 (en) 2018-01-17 2019-12-31 Auris Health, Inc. Surgical platform with adjustable arm supports
USD901018S1 (en) 2018-01-17 2020-11-03 Auris Health, Inc. Controller
JP7463277B2 (ja) 2018-01-17 2024-04-08 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 改善されたロボットアームを有する外科用ロボットシステム
USD873878S1 (en) 2018-01-17 2020-01-28 Auris Health, Inc. Robotic arm
USD924410S1 (en) 2018-01-17 2021-07-06 Auris Health, Inc. Instrument tower
USD901694S1 (en) 2018-01-17 2020-11-10 Auris Health, Inc. Instrument handle
USD932628S1 (en) 2018-01-17 2021-10-05 Auris Health, Inc. Instrument cart
MX2020008464A (es) 2018-02-13 2020-12-07 Auris Health Inc Sistema y metodo para accionar instrumento medico.
KR102489198B1 (ko) 2018-03-28 2023-01-18 아우리스 헬스, 인코포레이티드 위치 센서의 정합을 위한 시스템 및 방법
JP7305668B2 (ja) 2018-03-28 2023-07-10 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 可変曲げ剛性プロファイルを有する医療用器具
WO2019191143A1 (en) 2018-03-28 2019-10-03 Auris Health, Inc. Systems and methods for displaying estimated location of instrument
US10872449B2 (en) 2018-05-02 2020-12-22 Covidien Lp System and method for constructing virtual radial ultrasound images from CT data and performing a surgical navigation procedure using virtual ultrasound images
WO2019222495A1 (en) 2018-05-18 2019-11-21 Auris Health, Inc. Controllers for robotically-enabled teleoperated systems
EP3801190A4 (en) 2018-05-30 2022-03-02 Auris Health, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR SENSOR-BASED BRANCH LOCATION PREDICTION
US10898275B2 (en) 2018-05-31 2021-01-26 Auris Health, Inc. Image-based airway analysis and mapping
CN110831481B (zh) 2018-05-31 2022-08-30 奥瑞斯健康公司 管状网络的基于路径的导航
JP7214757B2 (ja) 2018-05-31 2023-01-30 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 生理学的ノイズを検出する管腔網のナビゲーションのためのロボットシステム及び方法
JP7267309B2 (ja) 2018-06-07 2023-05-01 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 高力器具を有するロボット医療システム
WO2020005348A1 (en) 2018-06-27 2020-01-02 Auris Health, Inc. Alignment and attachment systems for medical instruments
WO2020005854A1 (en) 2018-06-28 2020-01-02 Auris Health, Inc. Medical systems incorporating pulley sharing
EP3820373A4 (en) 2018-08-07 2022-04-27 Auris Health, Inc. COMBINATION OF STRAIN-BASED FORM MEASUREMENT WITH CATHETER CONTROL
WO2020036685A1 (en) 2018-08-15 2020-02-20 Auris Health, Inc. Medical instruments for tissue cauterization
CN112566567A (zh) 2018-08-17 2021-03-26 奥瑞斯健康公司 双极医疗器械
CN113164184A (zh) 2018-08-24 2021-07-23 奥瑞斯健康公司 能够手动地和机器人地控制的医疗器械
JP7427654B2 (ja) 2018-09-17 2024-02-05 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 付随する医療処置を行うためのシステム及び方法
EP3813634A4 (en) 2018-09-26 2022-04-06 Auris Health, Inc. ARTICULATING MEDICAL INSTRUMENTS
US11864849B2 (en) 2018-09-26 2024-01-09 Auris Health, Inc. Systems and instruments for suction and irrigation
US10820947B2 (en) 2018-09-28 2020-11-03 Auris Health, Inc. Devices, systems, and methods for manually and robotically driving medical instruments
EP3856064A4 (en) 2018-09-28 2022-06-29 Auris Health, Inc. Systems and methods for docking medical instruments
US11576738B2 (en) 2018-10-08 2023-02-14 Auris Health, Inc. Systems and instruments for tissue sealing
EP3866718A4 (en) 2018-12-20 2022-07-20 Auris Health, Inc. ROBOT ARM ALIGNMENT AND DOCKING SYSTEMS AND METHODS
EP3870075A4 (en) 2018-12-20 2022-08-03 Auris Health, Inc. SHIELDING FOR WRIST INSTRUMENTS
WO2020140072A1 (en) 2018-12-28 2020-07-02 Auris Health, Inc. Percutaneous sheath for robotic medical systems and methods
US11986257B2 (en) 2018-12-28 2024-05-21 Auris Health, Inc. Medical instrument with articulable segment
US11589913B2 (en) 2019-01-25 2023-02-28 Auris Health, Inc. Vessel sealer with heating and cooling capabilities
EP3890644A4 (en) 2019-02-08 2022-11-16 Auris Health, Inc. MANIPULATION AND CLOT REMOVAL WITH ROBOTIC CONTROL
US11202683B2 (en) 2019-02-22 2021-12-21 Auris Health, Inc. Surgical platform with motorized arms for adjustable arm supports
KR20210137508A (ko) * 2019-03-08 2021-11-17 아우리스 헬스, 인코포레이티드 의료 시스템 및 응용을 위한 틸트 메커니즘
US11638618B2 (en) 2019-03-22 2023-05-02 Auris Health, Inc. Systems and methods for aligning inputs on medical instruments
CN113613566A (zh) 2019-03-25 2021-11-05 奥瑞斯健康公司 用于医疗缝合的系统和方法
US11617627B2 (en) 2019-03-29 2023-04-04 Auris Health, Inc. Systems and methods for optical strain sensing in medical instruments
US11369448B2 (en) 2019-04-08 2022-06-28 Auris Health, Inc. Systems, methods, and workflows for concomitant procedures
US11369386B2 (en) 2019-06-27 2022-06-28 Auris Health, Inc. Systems and methods for a medical clip applier
WO2020264418A1 (en) 2019-06-28 2020-12-30 Auris Health, Inc. Console overlay and methods of using same
US11109928B2 (en) 2019-06-28 2021-09-07 Auris Health, Inc. Medical instruments including wrists with hybrid redirect surfaces
USD978348S1 (en) 2019-08-15 2023-02-14 Auris Health, Inc. Drive device for a medical instrument
CN114554930A (zh) 2019-08-15 2022-05-27 奥瑞斯健康公司 具有多个弯曲节段的医疗装置
USD975275S1 (en) 2019-08-15 2023-01-10 Auris Health, Inc. Handle for a medical instrument
US11896330B2 (en) 2019-08-15 2024-02-13 Auris Health, Inc. Robotic medical system having multiple medical instruments
KR20220058569A (ko) 2019-08-30 2022-05-09 아우리스 헬스, 인코포레이티드 위치 센서의 가중치-기반 정합을 위한 시스템 및 방법
WO2021038495A1 (en) 2019-08-30 2021-03-04 Auris Health, Inc. Instrument image reliability systems and methods
WO2021044297A1 (en) 2019-09-03 2021-03-11 Auris Health, Inc. Electromagnetic distortion detection and compensation
US11234780B2 (en) 2019-09-10 2022-02-01 Auris Health, Inc. Systems and methods for kinematic optimization with shared robotic degrees-of-freedom
CN114502094A (zh) 2019-09-26 2022-05-13 奥瑞斯健康公司 用于碰撞检测和避免的系统和方法
WO2021064536A1 (en) 2019-09-30 2021-04-08 Auris Health, Inc. Medical instrument with capstan
US11737835B2 (en) 2019-10-29 2023-08-29 Auris Health, Inc. Braid-reinforced insulation sheath
EP4084720A4 (en) 2019-12-31 2024-01-17 Auris Health Inc ALIGNMENT TECHNIQUES FOR PERCUTANE ACCESS
WO2021137071A1 (en) 2019-12-31 2021-07-08 Auris Health, Inc. Advanced basket drive mode
US11602372B2 (en) 2019-12-31 2023-03-14 Auris Health, Inc. Alignment interfaces for percutaneous access
CN114901188A (zh) 2019-12-31 2022-08-12 奥瑞斯健康公司 动态滑轮系统
JP2023508521A (ja) 2019-12-31 2023-03-02 オーリス ヘルス インコーポレイテッド 解剖学的特徴の識別及び標的化
US11701492B2 (en) 2020-06-04 2023-07-18 Covidien Lp Active distal tip drive
CN115802975A (zh) 2020-06-29 2023-03-14 奥瑞斯健康公司 用于检测连杆与外部对象之间的接触的系统和方法
US11357586B2 (en) 2020-06-30 2022-06-14 Auris Health, Inc. Systems and methods for saturated robotic movement
US11931901B2 (en) 2020-06-30 2024-03-19 Auris Health, Inc. Robotic medical system with collision proximity indicators
CN112957218B (zh) * 2021-01-20 2024-03-22 诺创智能医疗科技(杭州)有限公司 手术床控制方法、手术床控制系统、电子装置和存储介质
CN113288258B (zh) * 2021-06-01 2022-09-02 青岛市中心医院 一种泌尿科用自动缝合设备
IT202100016154A1 (it) * 2021-06-21 2022-12-21 Medical Microinstruments Inc Strumento chirurgico per chirurgia robotica

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3763860A (en) * 1971-08-26 1973-10-09 H Clarke Laparoscopy instruments and method for suturing and ligation
DE9001262U1 (ko) * 1990-02-05 1990-08-09 Martin, Werner, 7207 Rietheim-Weilheim, De
US5318589A (en) * 1992-04-15 1994-06-07 Microsurge, Inc. Surgical instrument for endoscopic surgery
US5545170A (en) * 1992-10-09 1996-08-13 Innovasive Devices, Inc. Surgical instrument
US5342381A (en) * 1993-02-11 1994-08-30 Everest Medical Corporation Combination bipolar scissors and forceps instrument
US5573535A (en) * 1994-09-23 1996-11-12 United States Surgical Corporation Bipolar surgical instrument for coagulation and cutting
US7208005B2 (en) * 2001-08-06 2007-04-24 The Penn State Research Foundation Multifunctional tool and method for minimally invasive surgery
US9002518B2 (en) * 2003-06-30 2015-04-07 Intuitive Surgical Operations, Inc. Maximum torque driving of robotic surgical tools in robotic surgical systems
DE102004040959B4 (de) * 2004-08-24 2008-12-24 Erbe Elektromedizin Gmbh Chirurgisches Instrument
EP1804692A1 (en) * 2004-10-14 2007-07-11 Karl Storz GmbH & Co. KG Multipurpose surgical tool
US8375808B2 (en) * 2005-12-30 2013-02-19 Intuitive Surgical Operations, Inc. Force sensing for surgical instruments
US8820603B2 (en) * 2006-01-31 2014-09-02 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Accessing data stored in a memory of a surgical instrument
EP2040634B1 (en) * 2006-07-13 2014-06-11 Bovie Medical Corporation Surgical sealing and cutting apparatus
US9050120B2 (en) * 2007-09-30 2015-06-09 Intuitive Surgical Operations, Inc. Apparatus and method of user interface with alternate tool mode for robotic surgical tools
US8418073B2 (en) * 2009-03-09 2013-04-09 Intuitive Surgical Operations, Inc. User interfaces for electrosurgical tools in robotic surgical systems
US8120301B2 (en) * 2009-03-09 2012-02-21 Intuitive Surgical Operations, Inc. Ergonomic surgeon control console in robotic surgical systems
SG10201402759QA (en) * 2009-05-29 2014-08-28 Univ Nanyang Tech Robotic System for Flexible Endoscopy
US20130053877A1 (en) * 2010-02-05 2013-02-28 Imds Corporation Multiple Function Surgical Instrument
US9820768B2 (en) * 2012-06-29 2017-11-21 Ethicon Llc Ultrasonic surgical instruments with control mechanisms
US20150313676A1 (en) 2012-08-21 2015-11-05 Chinmay Deodhar Wristed surgical instrument capable of multiple functions, without requiring extra inputs
WO2014134304A1 (en) * 2013-02-28 2014-09-04 Intuitive Surgical Operations, Inc. Surgical instrument with curved jaws for surgical system
US10052164B2 (en) * 2015-10-02 2018-08-21 Ethicon Llc System and method of converting user input into motion of a surgical instrument via a robotic surgical system
US10820898B2 (en) * 2017-10-05 2020-11-03 Ethicon Llc Surgical tools with occluded blade

Also Published As

Publication number Publication date
EP3773242A4 (en) 2021-12-22
EP3773242A1 (en) 2021-02-17
MX2020010220A (es) 2021-01-15
JP2021519635A (ja) 2021-08-12
US20190298465A1 (en) 2019-10-03
JP7322057B2 (ja) 2023-08-07
WO2019191265A1 (en) 2019-10-03
CN111954497A (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7322057B2 (ja) 回転オフセットを有する多機能エンドエフェクタを備えるロボット制御可能な医療システム
US11638618B2 (en) Systems and methods for aligning inputs on medical instruments
US11877754B2 (en) Systems and methods for a medical clip applier
US20200405419A1 (en) Systems and methods for robotic arm alignment and docking
US20200093549A1 (en) Systems and instruments for suction and irrigation
KR20200122337A (ko) 의료 기구를 구동시키기 위한 시스템 및 방법
KR20210024484A (ko) 풀리 공유를 통합한 의료 시스템
KR20210024472A (ko) 의료 기구를 위한 정렬 및 부착 시스템
KR20210052475A (ko) 수동 및 로봇 제어가능 의료 기구
AU2019347767A1 (en) Systems and methods for docking medical instruments
KR20210062043A (ko) 동시 의료 절차를 위한 시스템 및 방법
US11701187B2 (en) Systems and methods for collision detection and avoidance
US20220265378A1 (en) Systems and methods for saturated robotic movement
US20210085410A1 (en) Coordinated movements of robotic tools
US11207147B2 (en) Hand-manipulated input device for robotic system

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
WITB Written withdrawal of application