KR20210021483A - 초음파 블레이드를 갖는 회전 엔드 이펙터 조립체를 가진 수술 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

조직을 치료하기 위한 회전 및 이펙터 조립체를 갖는 수술 장치 및 시스템이 제공된다. 이를 사용하기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

초음파 블레이드를 갖는 회전 엔드 이펙터 조립체를 가진 수술 장치 및 시스템

회전 엔드 이펙터 조립체(rotating end effector assembly)를 갖는 수술 장치 및 시스템과 이를 사용하기 위한 방법이 조직을 치료하기 위해 제공된다.

다양한 수술 장치는 (예컨대, 조직 세포 내의 단백질을 변성시킴으로써) 조직을 절단 및/또는 봉합하기 위해 초음파 주파수에서 진동하는 블레이드 요소(blade element)를 갖는 엔드 이펙터 조립체를 포함한다. 이들 기구는 전력을 초음파 진동으로 변환시키는 압전 소자(piezoelectric element)를 포함하며, 초음파 진동은 음향 도파관(acoustic waveguide)을 따라 블레이드 요소로 전달된다. 절단 및 응고의 정밀도는 외과의의 기술에 의해, 그리고 전력 레벨, 블레이드 에지, 조직 당김(traction) 및 블레이드 압력의 조절에 의해 제어될 수 있다.

이들 수술 장치의 사용 동안 엔드 이펙터 조립체의 이동은 조직에 대한 충분한 접근에 중요할 수 있다. 로봇 수술에서, 엔드 이펙터 조립체의 이동은 또한 외과의의 손과 엔드 이펙터 조립체의 조화된 이동을 용이하게 할 수 있다. 임의의 이동 부족은 사용자 실수, 예를 들어 수술 동안 조직의 부적절한 절단 또는 봉합 및 해부학적 구조물에 대한 우발적인 손상의 다양한 가능성으로 이어질 수 있다. 그렇기 때문에, 엔드 이펙터 조립체를 6 자유도의 운동(예컨대, 서지(surge), 히브(heave), 스웨이(sway), 요(yaw), 피치(pitch), 및 롤(roll))으로 이동하게 하는 것이 바람직할 수 있다.

따라서, 기존 기술에도 불구하고, 조직을 치료하기 위한 개선된 수술 장치 및 시스템과 방법에 대한 필요성이 남아 있다.

수술 장치 및 시스템과 이를 사용하기 위한 방법이 제공된다.

하나의 예시적인 실시예에서, 수술 장치가 제공되며, 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)가 내부에 위치된 하우징, 하우징으로부터 연장되는 기구 샤프트, 및 클램핑 요소(clamping element) 및 초음파 블레이드를 갖는 엔드 이펙터 조립체를 포함할 수 있다. 기구 샤프트는 관절운동가능 영역(articulable region) 및 비-관절운동가능 영역을 갖는 외부 슬리브(outer sleeve), 도파관, 및 클램핑 요소에 결합될 수 있는 내부 슬리브를 갖는 회전 조립체를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터 조립체는 외부 슬리브의 원위 단부(distal end)에 있을 수 있다. 도파관은 초음파 트랜스듀서와 음향적으로 결합될 수 있으며, 여기서 관절운동가능 영역의 일부분이 도파관의 가요성 부분과 정렬될 수 있다. 초음파 블레이드는 도파관과 음향 연통(acoustic communication)할 수 있다. 내부 슬리브는 다중-세그먼트 나선형 슬롯(multi-segment spiral slot) 및 그 안에 수용된 핀(pin)을 가질 수 있으며, 따라서 핀은 핀에 작동가능하게 결합된 입력부에 힘이 인가될 때 다중-세그먼트 나선형 슬롯 내에서 선택적으로 활주하여서 초음파 블레이드에 대한 클램핑 요소의 회전을 야기하도록 구성될 수 있다. 일 태양에서, 하우징은 로봇 시스템에 부착될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 다중-세그먼트 나선형 슬롯은 전이점(transition point)에서 교차하는 적어도 2개의 채널 세그먼트(channel segment)들을 포함할 수 있으며, 따라서 핀이 적어도 2개의 채널들 내에서 병진하여 내부 슬리브를 약 1도 내지 약 360도만큼 회전시킬 수 있다. 그러한 실시예에서, 핀은 적어도 2개의 채널 세그먼트들 중 제1 채널 세그먼트 내에서 원위 방향(distal direction)으로 병진하여 내부 슬리브가 제1 회전 방향으로 약 1도 내지 약 180도만큼 회전하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 핀은 적어도 2개의 채널 세그먼트들 중 제2 채널 세그먼트 내에서 근위 방향(proximal direction)으로 병진하여 내부 슬리브가 제1 회전 방향으로 약 180도 내지 약 360도만큼 회전하게 할 수 있다. 그러한 실시예에서, 핀은 제2 채널 세그먼트 내에서 원위 방향으로 병진하여 내부 슬리브가 제1 회전 방향과는 반대인 제2 회전 방향으로 약 1도 내지 약 180도만큼 회전하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 핀은 제1 채널 세그먼트 내에서 근위 방향으로 병진하여 내부 슬리브가 제2 회전 방향으로 약 180도 내지 약 360도만큼 회전하게 할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 기구 샤프트는 엔드 이펙터 조립체에 결합된 클램핑 조립체를 포함할 수 있다. 클램핑 조립체는 클램핑 요소가 초음파 블레이드를 향해 그리고 그로부터 멀어지는 쪽으로 선택적으로 이동할 수 있도록 기구 샤프트에 대한 클램핑 요소의 이동을 구동하도록 구성될 수 있다.

몇몇 태양에서, 장치는 또한 엔드 이펙터 조립체를 길이방향 축과 정렬된 위치로부터 길이방향 축과 정렬되지 않은 위치로 선택적으로 편향시키도록 구성될 수 있는 관절운동 조립체를 포함할 수 있으며, 여기서 길이방향 축은 외부 슬리브의 비-관절운동가능 영역을 따라 연장된다.

다른 예시적인 실시예에서, 로봇 수술 시스템이 제공되며, 모터가 내부에 배치된 전기기계 아암(electromechanical arm), 전기기계 아암에 장착된 기구 하우징으로서, 내부에 배치된 초음파 트랜스듀서를 가질 수 있는, 상기 기구 하우징, 하우징으로부터 연장되는 기구 샤프트, 및 조오(jaw) 및 초음파 블레이드를 갖는 엔드 이펙터 조립체를 포함할 수 있다. 기구 샤프트는 그의 원위 단부에 형성된 엔드 이펙터 조립체를 갖는 외부 슬리브를 포함할 수 있다. 기구 샤프트는 또한 초음파 트랜스듀서에 음향적으로 결합되고 기구 샤프트를 통해 연장되는 관절운동가능 초음파 도파관, 모터에 작동가능하게 결합될 수 있는 제1 액추에이터 로드(actuator rod)를 갖는 작동 조립체, 및 내부 슬리브를 갖는 회전 조립체를 포함할 수 있다. 초음파 블레이드는 관절운동가능 초음파 도파관에 음향적으로 결합될 수 있다. 내부 슬리브는 제1 및 제2 실질적으로 나선형 슬롯들, 및 실질적으로 나선형 교차 슬롯들 중 하나 내에 수용된 핀을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 실질적으로 나선형 슬롯들은 전이점에서 서로 교차한다. 작동 조립체는 조오에 작동가능하게 결합될 수 있고, 제1 액추에이터 로드는 외부 샤프트에 대해 축방향으로 병진하여 핀을 제1 및 제2 실질적으로 나선형 슬롯들 내에서 활주시켜서 초음파 블레이드가 정지하여 유지되는 동안 조오를 선택적으로 회전시키도록 구성될 수 있다. 일 태양에서, 전이점은 내부 슬리브가 약 1도 내지 약 360도만큼 연속적으로 회전할 수 있도록 핀이 제1 실질적으로 나선형 슬롯으로부터 제2 실질적으로 나선형 슬롯으로 활주할 수 있게 하도록 구성될 수 있다.

몇몇 태양에서, 핀은 제1 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 원위 방향으로 병진하여 내부 슬리브를 제1 회전 방향으로 회전시킬 수 있고, 핀은 제2 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 근위 방향으로 병진하여 내부 슬리브를 제1 회전 방향으로 추가로 회전시킬 수 있다. 그러한 태양에서, 핀은 제2 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 원위 방향으로 병진하여 내부 슬리브를 제1 회전 방향과는 반대인 제2 회전 방향으로 회전시킬 수 있고, 핀은 제1 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 근위 방향으로 병진하여 내부 슬리브를 제2 회전 방향으로 추가로 회전시킬 수 있다.

몇몇 태양에서, 기구 샤프트는 조오와 초음파 블레이드 사이에 조직을 클램핑하기 위해 외부 슬리브에 대해 축방향으로 병진하여서 조오가 개방 및 폐쇄되게 하도록 구성될 수 있는 조오 풀(jaw pull)을 갖는 클램핑 조립체를 포함할 수 있다.

몇몇 태양에서, 장치는 또한 엔드 이펙터 조립체를 길이방향 축과 정렬된 위치로부터 길이방향 축과 정렬되지 않은 위치로 편향시키도록 구성될 수 있는 관절운동 조립체를 포함할 수 있으며, 여기서 길이방향 축은 외부 슬리브의 비-관절운동가능 섹션을 따라 연장된다.

수술 장치 및 시스템을 사용하기 위한 방법이 또한 제공된다. 일 실시예에서, 방법은 엔드 이펙터 조립체를 갖는 수술 장치를 수술 부위로 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터 조립체는 초음파 도파관 및 회전 조립체를 포함하는 기구 샤프트에 작동가능하게 결합될 수 있다. 엔드 이펙터 조립체는 초음파 블레이드 및 클램핑 요소를 가질 수 있다. 회전 조립체는 클램핑 요소에 작동가능하게 결합될 수 있는 내부 슬리브를 포함할 수 있다. 내부 슬리브는 적어도 2개의 실질적으로 나선형 슬롯들, 및 적어도 2개의 실질적으로 나선형 슬롯들 내에서 활주하도록 구성될 수 있는 핀을 포함할 수 있다. 방법은 또한 클램핑 요소를 초음파 블레이드에 대해 선택적으로 회전시키는 단계, 클램핑 요소가 초음파 블레이드를 향해 이동하여서 클램핑 요소와 초음파 블레이드 사이에 배치된 조직에 클램핑력을 인가하게 하도록 클램핑 조립체를 선택적으로 작동시키는 단계, 및 클램핑 요소와 초음파 블레이드 사이에 클램핑된 조직을 치료하기 위해 초음파 에너지를 초음파 블레이드로 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

몇몇 태양에서, 방법은 또한 엔드 이펙터 조립체가 하우징으로부터 연장되는 기구 샤프트의 근위 부분의 길이방향 축에 대해 각도를 이루어 배향될 수 있도록 기구 샤프트를 선택적으로 관절운동시키는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 태양에서, 클램핑 요소는 클램핑 요소가 관절운동된 상태에 있을 때 회전할 수 있다.

일 태양에서, 클램핑 요소는 약 1도 내지 약 360도의 범위 내에서 회전할 수 있다. 다른 태양에서, 기구 샤프트는 로봇 수술 시스템에 부착될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면과 관련하여 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 내부 슬리브를 갖는 회전 조립체를 갖는 수술 장치의 예시적인 실시예의 부분 투시 사시도.
도 2a는 도 1의 수술 장치의 원위 부분의 부분 투시 확대 사시도.
도 2b는 도 2a의 수술 장치의 원위 부분의 부분 분해도.
도 3a는 도 1의 수술 장치의 근위 부분의 부분 투시 평면도.
도 3b는 도 3a의 수술 장치의 근위 부분의 부분 투시 저면도.
도 4는 도 1의 수술 장치가 그에 장착되고 제어 시스템에 무선으로 결합된 전기기계 아암을 포함하는 수술 로봇 시스템의 예시적인 실시예의 사시도.
도 5a는 내부 슬리브를 갖는 회전 조립체를 갖는 수술 장치의 원위 부분의 다른 예시적인 실시예의 부분 투시 사시도.
도 5b는 도 5a의 수술 장치의 원위 부분의 부분 분해도.
도 6은 내부 슬리브 내에 한정된 채널을 통한 핀의 예시적인 이동을 도시한, 도 5a의 회전 조립체의 내부 슬리브의 일부분의 확대도.
도 7a는, 내부 슬리브가 회전됨이 없이, 핀이 제1 위치(예컨대, 초기 위치)에 있는, 다중-세그먼트 나선형 슬롯 및 그 안에 배치된 핀을 갖는 예시적인 내부 슬리브의 측면도.
도 7b는 내부 슬리브가 약 90도만큼 회전된, 다중-세그먼트 나선형 슬롯 내의 제2 위치에 있는 핀을 도시한 도 7a의 내부 슬리브의 다른 측면도.
도 7c는 내부 슬리브가 약 180도만큼 회전된, 다중-세그먼트 나선형 슬롯 내의 제3 위치에 있는 핀을 도시한 도 7a의 내부 슬리브의 다른 측면도.
도 7d는 도 7c에 도시된 내부 슬리브의 확대된 부분.
도 7e는 내부 슬리브가 약 270도만큼 회전된, 제4 위치에 있는 핀을 도시한 도 7a의 내부 슬리브의 다른 측면도.
도 7f는 내부 슬리브가 약 360도만큼 회전된, 제5 위치에 있는 핀을 도시한 도 7a의 내부 슬리브의 다른 측면도.
도 8은 테이퍼 형성된 구성(tapered configuration)을 갖는 초음파 블레이드의 예시적인 실시예의 측면도.
도 9는 오목한 형상의 부분을 갖는 테이퍼 형성된 구성을 가진 초음파 블레이드의 예시적인 실시예의 측면도.
도 10은 중첩되는 서브유닛(subunit)들을 갖는 초음파 블레이드의 예시적인 실시예의 정면 단면도이며, 각각의 서브유닛은 실질적으로 원형 단면 형상을 가짐.
도 11은 십자형 구성을 갖는 초음파 블레이드의 예시적인 실시예의 정면 단면도.

이제 본 명세서에 개시된 장치 및 방법의 구조, 기능, 제조, 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위해 소정의 예시적인 실시예가 기술될 것이다. 이들 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시된다. 당업자는 본 명세서에 구체적으로 기술되고 첨부 도면에 예시된 장치, 시스템 및 방법은 비제한적인 예시적인 실시예이고 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 예시되거나 기술된 특징은 다른 실시예의 특징과 조합될 수 있다. 그러한 변경 및 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

또한, 본 개시에서, 실시예의 유사한 명칭의 구성요소는 일반적으로 유사한 특징을 가지며, 이에 따라 특정 실시예 내에서 각각의 유사한 명칭의 구성요소의 각각의 특징이 반드시 완전하게 상세히 설명되지는 않는다. 또한, 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 설명에서 선형 또는 원형 치수가 사용되는 경우에, 그러한 치수는 그러한 시스템, 장치, 및 방법과 관련하여 사용될 수 있는 형상의 유형을 제한하도록 의도되지 않는다. 당업자는 그러한 선형 및 원형 치수와 동등한 값이 임의의 기하학적 형상에 대해 용이하게 결정될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 시스템 및 그의 구성요소의 크기 및 형상은 적어도 시스템 및 장치가 사용될 대상의 해부학적 구조, 시스템 및 장치가 그와 함께 사용될 구성요소의 크기 및 형상, 그리고 시스템 및 장치가 사용될 방법 및 절차에 의존할 수 있다.

용어 "근위" 및 "원위"는 본 명세서에서 장치의 손잡이를 파지하는, 임상의와 같은, 사용자와 관련하여, 또는 하우징이 그에 장착된, 로봇과 같은, 사용자와 관련하여 사용된다는 것이 인식될 것이다. "전방" 및 "후방"과 같은 다른 공간 용어가 유사하게 원위 및 근위에 각각 대응한다. 편의 및 명료함을 위해, "수직" 및 "수평"과 같은 공간 용어가 본 명세서에서 도면에 관하여 사용된다는 것이 또한 인식될 것이다. 그러나, 수술 장치의 구성요소는 많은 배향 및 자세로 사용되며, 이들 공간 용어는 제한적이고 절대적인 것으로 의도되지 않는다.

값 또는 범위가 본 명세서에서 "약"으로서 그리고/또는 "약" 하나의 특정 값으로부터 다른 특정 값까지/"약" 하나의 특정 값 내지 다른 특정 값으로서 표현될 수 있다. 그러한 값 또는 범위가 표현될 때, 개시된 다른 실시예는 언급된 특정 값 및/또는 하나의 특정 값으로부터 다른 특정 값까지/하나의 특정 값 내지 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 선행하는 "약"의 사용에 의해, 값이 근사치로서 표현될 때, 그 안에 개시되는 다수의 값이 존재하고, 특정 값은 다른 실시예를 이룬다는 것이 이해될 것이다. 그 안에 개시되는 다수의 값이 존재하고, 각각의 값이 또한 본 명세서에서 그 값 자체에 더하여 "약" 그 특정 값으로서 개시된다는 것이 또한 이해될 것이다. 실시예에서, "약"은 예를 들어 언급된 값의 10% 이내, 언급된 값의 5% 이내, 또는 언급된 값의 2% 이내를 의미하는 데 사용될 수 있다.

본 교시를 기술하고 분명히 밝히기 위한 목적으로, 달리 지시되지 않는 한, 용어 "실질적으로"는 본 명세서에서 임의의 정량적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재적인 불확실성의 정도를 나타내는 데 이용된다는 점에 유의한다. 용어 "실질적으로"는 또한 본 명세서에서 문제가 되고 있는 주제의 기본 기능에 있어서의 변화를 야기함이 없이 정량적 표현이 언급된 기준으로부터 달라질 수 있는 정도를 나타내는 데 이용된다.

조직을 치료(예컨대, 절단 또는 봉합)하기 위해 초음파 에너지를 이용하는 수술 장치는 특히 유용한 수술 옵션을 제공한다. 몇몇 수술 상황에서, 초음파 블레이드 및 클램핑 아암 또는 요소를 포함하는 엔드 이펙터 조립체를 수술 부위에 접근하기 위해 상이한 배향들로 이동시키는 것이 유용하거나 필요할 수 있다. 초음파 블레이드 및 클램핑 아암 또는 요소를 갖는 엔드 이펙터 조립체가 전체적으로 회전할 수 있지만, 엔드 이펙터 조립체의 관절운동은 더욱 제한될 수 있다. 예를 들어, 초음파 블레이드는 엔드 이펙터 조립체가 관절운동됨에 따라 블레이드가 구부러지도록 의도되는 영역에서 박화된 섹션(thinned section)을 갖는 도파관에 음향적으로 결합될 수 있다. 그러나, 관절운동은 단지 하나의 평면으로 제한되며, 그에 따라 엔드 이펙터 조립체의 전체 운동 범위가 달성될 수 없다. 즉, 엔드 이펙터 조립체의 클램핑 아암 또는 요소가 관절운동 평면과 정렬되며, 그에 따라 평면 밖으로 회전될 수 없다. 관절운동에 더하여, 클램프 아암 또는 요소가 초음파 블레이드, 및 그에 따라 도파관과는 관계없이 회전될 수 있도록 엔드 이펙터 조립체가 조작될 수 있는, 이러한 문제에 대한 해법이 본 명세서에 개시된다. 이러한 특징의 결과는 관절운동 평면의 평면 밖으로의 클램핑 아암 또는 요소의 회전을 효과적으로 가능하게 하며, 그에 의해 엔드 이펙터 조립체가 관절운동된 상태에 있을 때 엔드 이펙터 조립체의 6 자유도를 용이하게 하는 것이다.

수술 장치 및 시스템과 이를 사용하는 방법이 제공된다. 일반적으로, 적어도 하우징 및 그로부터 연장되는 기구 샤프트를 갖는 수술 장치가 제공된다. 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 수술 장치는 엔드 이펙터 조립체의 일부분이 그의 나머지 부분이 정지하여 유지되는 동안 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 소정의 예시적인 태양에서, 기구 샤프트는 그의 원위 단부에 엔드 이펙터 조립체를 갖는 외부 슬리브를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터 조립체는 클램핑 요소 및 초음파 블레이드를 포함할 수 있으며, 여기서 클램핑 요소는 클램핑 요소에 결합된 회전 조립체를 통해 초음파 블레이드에 대해 선택적으로 회전하도록 구성된다. 기구 샤프트는 또한 추가의 조립체, 예를 들어 엔드 이펙터 조립체를 선택적으로 편향시키도록 구성되는 관절운동 조립체, 및/또는 클램핑 요소를 초음파 블레이드를 향해 그리고 그로부터 멀어지게 선택적으로 이동시키도록 구성되는 클램핑 조립체를 포함할 수 있다. 따라서, 종래의 수술 장치와는 달리, 본 명세서에서 제공되는 수술 장치는 엔드 이펙터 조립체에 6 자유도의 운동을 부여하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 종래의 수술 장치와는 대조적으로, 클램핑 요소는 엔드 이펙터 조립체가 관절운동된 상태에 있을 때 초음파 블레이드가 정지하여 유지되는 동안 회전할 수 있다.

예시적인 수술 장치는, 본 명세서에 기술되고 도면에 예시된 바와 같이, 엔드 이펙터 조립체의 부분적인 또는 완전한 이동을 용이하게 하기 위한 다양한 특징부를 포함할 수 있다. 그러나, 당업자는 수술 장치가 이들 특징부 중 일부만을 포함할 수 있고/있거나 그것이 당업계에 알려진 다양한 다른 특징부를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 본 명세서에 기술된 수술 장치는 단지 소정의 예시적인 실시예를 나타내도록 의도된다. 또한, 당업자는 본 명세서에 기술된 수술 장치가 종래의 최소 침습적 및 개복 수술 기구사용에서의 응용뿐만 아니라 로봇 보조식 수술에서의 응용을 갖는다는 것을 인식할 것이다. 즉, 본 명세서에 기술된 수술 장치는 핸드-헬드 장치용으로 설계되거나 전기기계 아암(예컨대, 로봇 아암)에 장착되도록 설계된 손잡이 조립체 내에 배치될 수 있다.

아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 전체 엔드 이펙터 조립체의 회전 운동, 초음파 블레이드에 대한 클램핑 요소의 선택적인 회전뿐만 아니라, 엔드 이펙터 조립체의 관절운동을 비롯하여, 엔드 이펙터 조립체의 다양한 이동을 용이하게 하도록 구성되는 수술 장치의 예시적인 실시예가 제공된다. 기구 샤프트는 초음파 블레이드가 정지하여 유지되는 동안 클램핑 요소를 초음파 블레이드 주위로 선택적으로 회전시키도록 구성되는 활주 메커니즘을 갖는 회전 조립체를 포함한다. 또한, 기구 샤프트는 엔드 이펙터 조립체의 관절운동을 용이하게 할 수 있는 관절운동 조립체와 같은 추가의 조립체를 포함할 수 있다. 그렇기 때문에, 본 명세서에 기술된 수술 장치는 엔드 이펙터 조립체를 회전 및 관절운동시키도록 구성될 수 있다.

수술 장치는 일반적으로 기구 샤프트가 그로부터 연장되는 하우징과, 클램핑 요소 및 초음파 블레이드를 갖는 엔드 이펙터 조립체를 포함한다. 기구 샤프트는 엔드 이펙터 조립체의 클램핑 요소에 결합되는 내부 슬리브를 갖는 회전 조립체를 포함한다. 내부 슬리브에는 활주 메커니즘이 설계된다. 활주 메커니즘은 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 활주 메커니즘은 슬롯-유사 구성을 가질 수 있거나, 도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 활주 메커니즘은 채널형성된 구성을 가질 수 있다.

적어도 부분적으로 엔드 이펙터 조립체의 설계에 따라, 수술 장치는 더욱 상세히 후술되는 바와 같이 기구 샤프트의 하나 이상의 조립체를 작동시키는 하나 이상의 모터를 포함할 수 있다. 일반적으로, 하나 이상의 모터는 다양한 수술 장치 기능을 구동하는 데 사용될 수 있다. 장치 기능은 엔드 이펙터 조립체의 특정 유형에 기초하여 달라질 수 있지만, 일반적으로 수술 장치는 조오와 같은 클램핑 요소의 개방 및/또는 폐쇄, 샤프트 및/또는 엔드 이펙터 조립체 회전, 엔드 이펙터 조립체 관절운동, 조직을 절단 및/또는 응고시키기 위한 에너지 전달 등과 같은 특정 동작 또는 운동이 발생하게 하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 모터를 포함할 수 있다. 모터(들)는 수술 장치의 하우징 내에 위치되거나, 대안에서, 예를 들어 로봇 수술 시스템을 통해 수술 장치에 결합될 수 있다. 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 각각의 모터는 모터가 하나 이상의 요소를 작동시켜 장치의 다양한 이동 및 동작을 야기할 수 있도록, 예컨대 클램핑 요소를 초음파 블레이드에 대해 선택적으로 회전시킬 수 있도록, 엔드 이펙터 조립체를 선택적으로 관절운동시킬 수 있도록, 클램핑 요소를 초음파 블레이드를 향해 그리고 그로부터 멀어지게 선택적으로 이동시킬 수 있도록, 기구 샤프트를 선택적으로 회전시킬 수 있도록, 기타 등등을 할 수 있도록, 수술 장치의 하나 이상의 구동 조립체, 예컨대 회전 구동 조립체, 관절운동 구동 조립체, 클램핑 구동 조립체, 및/또는 샤프트 회전 구동 조립체에 결합되거나 그와 상호작용하도록 구성될 수 있다. 모터(들)는 다양한 기술을 사용하여, 예를 들어 수술 장치 상의 또는 내의 배터리에 의해 또는 로봇 수술 시스템을 통해 연결된 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있다.

소정 실시예에서, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 적어도 하나의 모터가 활성화될 때, 그것은 각각 도 1 및 도 5a의 수술 장치(100, 500)와 같은 수술 장치의 구동 조립체 내에 위치된 적어도 하나의 대응하는 기어 조립체의 회전을 구동한다. 대응하는 기어 조립체는 적어도 하나의 대응하는 구동 샤프트에 결합되며, 그에 의해 적어도 대응하는 구동 샤프트의 선형 및/또는 회전 운동을 야기할 수 있다. 구동 조립체의 상이한 작동 단계 동안 2개 이상의 구동 샤프트의 이동이 중첩될 수 있지만, 각각의 모터는 각각의 대응하는 구동 샤프트의 이동이 반드시 동시에 또는 동일한 작동 단계 동안 발생하지는 않도록 서로 독립적으로 활성화될 수 있다.

도 1 내지 도 3b는 수술 장치의 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 수술 장치(100)는 하우징(102), 하우징(102)으로부터 연장되는 기구 샤프트(104), 및 엔드 이펙터 조립체(106)를 포함한다. 엔드 이펙터 조립체(106)는 조오와 같은 클램핑 요소(108), 및 초음파 블레이드(110)를 포함한다. 몇몇 구현예에서, 도 1과 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 클램핑 요소는 클램프 패드(109)를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "하우징"은 "기구 하우징"과 동의어로 사용된다. 당업자는 다른 초음파 엔드 이펙터 조립체가 본 명세서에 개시된 수술 장치와 함께 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 단지 간략함을 위해, 하우징(102)의 소정 구성요소는 도 3a 및 도 3b에 예시되지 않는다.

하우징(102)이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 하우징(102)은 도 4에 도시된 로봇 수술 시스템(400)과 같은 로봇 시스템에 부착되도록 구성된다. 대안적으로, 하우징(102)은 핸드-헬드 장치용으로, 예를 들어 손잡이 하우징으로서 설계될 수 있다. 당업자는 핸드-헬드 장치용으로 설계된 하우징이 본 명세서에 개시된 요소들의 전부 또는 일부 및 작동을 위한 추가의 요소를 필요로 할 수 있음을 인식할 것이다. 핸드-헬드 장치를 위한 예시적인 하우징에 대한 상세 사항은 예를 들어, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 제9,095,367호에서 찾아볼 수 있다. 또한, 하우징(102)은, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 수술 장치의 운동 및 동작을 초래하기 위해, 회전 조립체(141), 관절운동 조립체(155), 클램핑 조립체와 같은 대응하는 조립체를 구동하도록 구성되는 다양한 구동 조립체(예컨대, 4개의 구동 조립체)를 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 하우징(102)은 초음파 트랜스듀서(112)를 포함한다. 초음파 트랜스듀서(112)는 전력을 초음파 진동으로 변환하도록 구성된다. 초음파 트랜스듀서(112)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서(112)는 엔드 이펙터 조립체(106)의 적어도 하나의 부분에 기계적으로 맞물린다. 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 사용 시, 이들 초음파 진동은 엔드 이펙터 조립체(106)의 적어도 일부분으로 전달된다. 초음파 트랜스듀서(112)는 임의의 적합한 소스로부터 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에, 초음파 트랜스듀서(112)는 초음파 트랜스듀서(112)를 발전기(116)와 직접 결합시키는 케이블(114)을 포함할 수 있다. 발전기(116)는 초음파 트랜스듀서(112)를 통한 초음파 진동의 생성에 적합한 전력 프로파일을 초음파 트랜스듀서(112)에 제공하도록 구성될 수 있는 전원 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. 선택적으로, 발전기(116)는 또한 RF 에너지의 생성에 적합할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 발전기(116)는 미국 오하이오주 신시내티 소재의 에티콘 엔도-서저리, 인크.(Ethicon Endo-Surgery, Inc.)에 의해 판매되는 GEN 300을 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 발전기(116)는 하기의 교시에 따라 단독으로 또는 조합하여 구성될 수 있다: 모두 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 발명의 명칭이 "초음파 및 전기수술 장치를 위한 수술용 발전기(Surgical Generator for Ultrasonic and Electrosurgical Devices)"인 미국 특허 제8,986,302호; 및 발명의 명칭이 "수술 기구를 위한 가요성 고조파 도파관/블레이드(Flexible Harmonic Waveguides/Blades for Surgical Instruments)"인 미국 특허 제9,095,367호. 발전기(116)가 취할 수 있는 또 다른 적합한 형태뿐만 아니라, 발전기(116)가 제공할 수 있는 다양한 특징 및 기능이 본 명세서의 교시를 고려하여 당업자에게 명백할 것이다.

몇몇 구현예에서, 발전기(116)의 기능의 적어도 일부가 하우징(102) 내에 직접 통합될 수 있다. 예로서, 하우징(102)은 일체형 배터리 또는 다른 일체형 전원뿐만 아니라, 초음파 트랜스듀서(112)를 구동하기 위해 배터리 또는 다른 일체형 전원으로부터의 전력을 조절하는 데 필요한 임의의 회로를 포함할 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 기구 샤프트(104)는 하우징(102)으로부터 연장된다. 기구 샤프트(104)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 기구 샤프트(104)는 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이 외부 슬리브(118)를 포함한다. 외부 슬리브(118)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 외부 슬리브(118)는 도시된 바와 같이 그의 원위 부분에 실질적으로 반원형 팁(tip)(120b)을 갖는 실질적으로 관형 몸체(120a)를 갖는다. 그렇기 때문에, 반원형 팁(120b)의 원위 단부(예컨대, 180도 형상)와 외부 슬리브(118)의 원위 단부(118d)는 동일하다. 팁(120b)이 다른 적합한 형상의 형태를 취할 수 있으며 여기에 예시된 형상에 의해 제한되지 않는다는 것이 또한 고려된다.

외부 슬리브(118)는 관절운동가능 영역(124a) 및 비-관절운동가능 영역(124b)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 관절운동가능 영역(124a)은 관절운동가능 영역(124a)이 다양한 방향으로 구부러질 수 있도록 관절운동가능 영역(124a)에 가요성을 부여할 수 있는 리브형성된(ribbed) 또는 세그먼트화된(segmented) 구성을 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 적어도 관절운동가능 영역(124a)은 외부 슬리브(118)에 바람직한 양의 가요성을 제공하는 재료로 형성될 수 있다. 비-관절운동가능 영역(124b)은 장치(100)의 길이방향 축(L)을 한정할 수 있다.

소정 실시예에서, 관절운동 부재(126)가 외부 슬리브(118)의 관절운동가능 영역(124a)의 적어도 일부분과 실질적으로 정렬되도록 외부 슬리브(118) 내에 위치될 수 있다. 관절운동 부재(126)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 외부 슬리브(118)의 팁(120b)과 비-관절운동가능 영역(124b) 사이에 위치될 수 있다. 관절운동 부재(126)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 소정 실시예에서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 관절운동 부재(126)는 관형 구성을 가질 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 관절운동 부재(126)는 외부 슬리브(118)의 리브형성된 몸체 구성과 정렬되도록 구성되는 리브형성된 몸체 구성을 가질 수 있다. 관절운동 부재(126)는 또한 관절운동 부재(126)의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장되는 하나 이상의 긴 리세스 채널(recess channel)(128)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 긴 리세스 채널(128)은, 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 엔드 이펙터 조립체(106)의 다양한 운동을 초래하기 위해 하나 이상의 액추에이터 로드가 기구 샤프트(104)를 통해 연장될 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 관절운동 부재(126)는 외부 슬리브(118)의 내부 표면(122)과 관절운동 부재(126)의 외부 표면(130) 사이에 적합한 공간을 제공하여 액추에이터 로드가 이러한 공간을 통해, 그리고 결과적으로 기구 샤프트(104)를 통해 연장될 수 있게 하는 외경을 가질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 강성 부재(132)가 외부 슬리브(118)의 비-관절운동가능 영역(124b)과 실질적으로 정렬되도록 외부 슬리브(118) 내에 위치될 수 있다. 강성 부재(132)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 소정 실시예에서, 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 강성 부재(132)는 관형 구성을 가질 수 있다. 강성 부재(132)는 또한 강성 부재(132)의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장되는 하나 이상의 긴 리세스 채널(134)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 긴 리세스 채널(134)은, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 엔드 이펙터 조립체(106)의 다양한 운동을 초래하기 위해 하나 이상의 액추에이터 로드가 기구 샤프트(104)를 통해 연장될 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 강성 부재(132)는 외부 슬리브(118)의 내부 표면(122)과 강성 부재(132)의 외부 표면(136) 사이에 충분한 공간을 제공하여 액추에이터 로드가 이러한 공간, 및 결과적으로 기구 샤프트(104)를 통해 연장될 수 있게 하는 외경을 가질 수 있다.

기구 샤프트(104)는 또한 그를 통해 연장되는 도파관(138)을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 도파관(138)은 초음파 블레이드(110)와 음향 연통한다. 초음파 블레이드(110)의 근위 단부(110p)는 도파관(138)의 안티노드(antinode)에 또는 그 부근에 위치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 도파관(138)의 원위 단부(138d)는 초음파 블레이드(110)의 근위 단부(110p)에 음향적으로 결합된다. 초음파 블레이드(110)는 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들어 암나사 연결, 용접 조인트 등에 의해 도파관(138)에 결합될 수 있다. 도파관(138)과 초음파 블레이드(110)가 하나의 단일 피스로서 형성될 수 있는 것이 또한 고려된다. 도파관(138)의 근위 단부(138p)는 그것이 초음파 트랜스듀서(112)의 원위 단부(112d)에 음향적으로 결합되도록 하우징(102) 내에 수용될 수 있다. 그렇기 때문에, 초음파 트랜스듀서(112)는, 사용 시, 수신된 전력을 초음파 진동으로 변환시키며, 이러한 초음파 진동은 도파관(138)을 따라 초음파 블레이드(110)로 전달되어 그에 의해 치료 부위에서의 조직의 절단 및/또는 봉합을 용이하게 한다. 기구 샤프트(104)의 외부 슬리브(118)는 외부 환경(예컨대, 환자 또는 다른 수술 장치(들) 또는 장비)을 도파관(138)의 초음파 진동으로부터 격리시킬 수 있다.

도파관(138)이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도파관(138)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 가요성 부분(140)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 가요성 부분(140)은 도파관의 나머지 부분들에 비해 더 얇은 단면적(예컨대, 리본-유사 단면적 형상)을 갖는다. 가요성 부분(140)은, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 엔드 이펙터 조립체(106)가 장치(100)의 길이방향 축(L)과 정렬된 위치로부터 길이방향 축(L)과 정렬되지 않은 위치로 편향될 수 있도록 외부 슬리브(118)의 관절운동가능 영역(124a)의 일부분과 정렬될 수 있다. 이러한 예시된 실시예에서, 길이방향 축(L)은 외부 슬리브(118)의 비-관절운동가능 영역(124b)을 따라 연장된다. 적합한 도파관에 대한 추가의 상세 사항은, 각각 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 제9,095,367호와 미국 특허 공개 제2016/0296250호 및 제2016/0302819호에서 찾아볼 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 기구 샤프트(104)는 또한 초음파 블레이드(110)에 대한 클램핑 요소(108)의 회전을 선택적으로 초래하는 회전 조립체(141)를 포함한다. 그렇기 때문에, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같은 샤프트 회전 구동 조립체(191)와는 대조적으로, 회전 조립체(141), 및 그에 따라 회전 구동 조립체(148)는 초음파 블레이드(110)가 정지하여 유지되는 동안 클램핑 요소(108)를 회전시키도록 구성된다. 도 1과 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 회전 조립체(141)는 클램핑 요소(108)에 결합되는 내부 슬리브(142)를 포함한다. 내부 슬리브(142)의 구조적 구성은 장치(100)의 다른 요소, 예를 들어 도파관(138), 초음파 블레이드(110) 자체 등의 구조적 구성에 적어도 부분적으로 기초한다. 그렇기 때문에, 내부 슬리브(142)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 이러한 예시된 실시예에서, 내부 슬리브(142)는 관형 구성을 갖는다. 내부 슬리브(142)는 상세히 후술되는 바와 같이 활주 메커니즘을 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 활주 메커니즘은 슬롯(145)을 포함한다. 슬롯(145)이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 슬롯(145)은 내부 슬리브(142) 주위에 실질적으로 나선형 구성을 가질 수 있다. 슬롯(145)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 완전히 내부 슬리브(142)를 통해 연장될 수 있거나, 대안적으로 슬롯(145)은 부분적으로 내부 슬리브(142)를 통해 연장될 수 있다. 슬롯의 크기 및 형상은 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 슬롯(145)은 내부 슬리브(142)의 적어도 일부분을 따라 연장된다. 일 실시예에서, 슬롯(145)은 내부 슬리브(142)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다. 당업자는 슬롯(145)의 크기 및 형상이 내부 슬리브(142)의 크기 및 형상에 적어도 부분적으로 기초함을 인식할 것이다.

활주 메커니즘은 또한 슬롯(145) 내에 수용되는 핀(146a)을 포함한다. 핀(146a)은 내부 슬리브(142)와 관절운동 풀(articulation pull)(156) 사이에 위치되는 핀 플레이트(146b)로부터 연장된다. 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 핀(146a)은 핀(146a)에 작동가능하게 결합된 입력부에 힘이 인가될 때 슬롯(145) 내에서 선택적으로 활주하도록 구성된다. 슬롯(145) 내에서의 핀(146a)의 그러한 활주 운동은 외부 슬리브(118)에 대한 내부 슬리브(142)의 회전 및 결과적으로 초음파 블레이드(110)에 대한 클램핑 요소(108)의 회전을 야기한다.

예를 들어, 핀 플레이트(146b), 및 그에 따라 핀(146a)은 기구 샤프트(104)를 통해 그리고 하우징(102) 내로 연장되는 액추에이터 로드(147)에 결합된다. 액추에이터 로드(147)가 기구 샤프트(104)의 임의의 부분을 따라 연장될 수 있지만, 액추에이터 로드(147)는 도 3a에 도시된 바와 같이 기구 샤프트(104)의 하부 부분을 따라 연장된다. 이러한 위치는 엔드 이펙터 조립체(106)가 관절운동될 때 액추에이터 로드(147)가 최소 길이 변화를 겪게 하여, 그에 의해 관절운동 동안 클램핑 요소(108)의 회전을 방지하기 때문에 바람직할 수 있다. 사용 시, 액추에이터 로드(147)가 작동될 때, 액추에이터 로드(147)는 외부 슬리브(118)에 대해 축방향으로 병진하여 그에 의해 내부 슬리브(142) 및 결과적으로 클램핑 요소(108)의 회전을 야기한다.

사용 시, 액추에이터 로드(147)에 (예컨대, 그에 작동가능하게 결합된 입력부에 의해) 힘이 인가될 때, 액추에이터 로드(147)는 외부 슬리브(118)에 대해 축방향으로 병진하여 그에 의해 핀 플레이트(146b)가 이동하게 하여서 핀(146a)이 슬롯(145) 내에서 활주하게 한다. 핀(146a)이 슬롯(145) 내에서 활주함에 따라, 내부 슬리브(142)가 회전되고 결과적으로 클램핑 요소(108)가 초음파 블레이드(110)에 대해 회전된다. 즉, 작동될 때, 액추에이터 로드(147)는 제1 또는 제2 방향으로 이동하여 핀(146a)이 대응하는 방향으로 이동하게 한다. 액추에이터 로드(147)의 지향성 이동에 따라, 내부 슬리브(142) 및 그에 따라 클램핑 요소(108)의 결과적인 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 사용 시, 액추에이터 로드(147)는 원위 방향으로 이동하여 핀(146a)이 내부 슬리브(142)의 원위 단부(142d)를 향해 활주하게 할 수 있다. 그 결과, 내부 슬리브(142)가 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로 회전하여 그에 의해 클램핑 요소를 초음파 블레이드(110) 주위의 바람직한 위치로 회전시킬 수 있다.

내부 슬리브(142) 및 그에 따라 클램핑 요소(108)의 회전의 양은 슬롯(145)의 크기 및 형상에 적어도 부분적으로 의존할 것이다. 몇몇 실시예에서, 내부 슬리브(142)는 그의 중심축을 중심으로 약 270도만큼 회전할 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 슬리브(142)는 그의 중심축을 중심으로 약 180도 내지 약 270도만큼 회전할 수 있다. 또한, 내부 슬리브(142)의 회전의 양은 또한 핀(146a)에 인가되는 힘의 양에 의존할 수 있다.

액추에이터 로드(147)는 다양한 방식으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 회전 조립체(141)는 액추에이터 로드(147)가 외부 슬리브(118)에 대해 원위 및 근위 방향으로 전진하게 하도록 구성되는 회전 구동 조립체(148)에 작동가능하게 결합된다. 아래에서 더욱 상세히 논의되는 회전 구동 조립체(148)는 하우징 내에 위치될 수 있고, 대응하는 모터(150)에 작동가능하게 결합되는 대응하는 회전 구동 디스크(149)에 결합될 수 있다. 작동 동안, 모터(150)는 회전 구동 조립체(148)를 작동시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 시스템 및 장치와 함께 사용하기 위한 예시적인 모터가 예를 들어, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 제9,445,816호 및 제9,585,658호와 미국 특허 공개 제2012/0292367호 및 제2015/0209059호에 기재된다. 당업자는 회전 구동 조립체(148)의 요소가 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 것으로 제한되지 않고, 그에 따라 다른 적합한 회전 구동 조립체가 본 명세서에 기술된 회전 구동 조립체의 특징들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 간략함을 위해, 회전 구동 조립체(148)의 소정 구성요소는 도 3a 및 도 3b에 예시되지 않는다.

회전 구동 조립체(148)는 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 회전 구동 조립체(148)는 병진 블록(153)에 결합되는 기어 랙(gear rack)(152)과 치합 맞물림(meshing engagement)되는 회전 구동 기어(151)를 포함할 수 있다. 병진 블록(153)은 그로부터 연장되는 구동 샤프트(154)에 연결된다. 액추에이터 로드(147)는 구동 샤프트(154)의 축방향 이동이 액추에이터 로드(147)의 대응하는 축방향 이동을 야기하도록 구동 샤프트(154)에 연결된다. 회전 구동 기어(151)는 모터(150)에 작동가능하게 결합되는 회전 구동 디스크(149)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 사용 시, 모터(150)가 활성화될 때, 그것은 회전 구동 디스크(149)의 회전을 구동한다. 회전 구동 디스크(149)의 회전은 회전 구동 기어(151)의 회전을 구동하여 외부 슬리브(118)에 대한 액추에이터 로드(147)의 실질적으로 선형 이동을 야기한다. 하나의 방향으로의 모터(150)로부터의 회전 출력 운동의 적용이 원위 방향으로의 액추에이터 로드(147)의 실질적으로 선형 이동을 야기하여 핀(146a)을 내부 슬리브(142)의 원위 단부(142d)를 향해 활주시킬 것임이 인식될 것이다. 또한, 반대 방향으로의 회전 출력 운동의 적용이 근위 방향으로의 액추에이터 로드(147)의 실질적으로 선형 이동을 야기하여 핀(146a)을 내부 슬리브(142)의 근위 단부(142p)를 향해 활주시킬 것이다.

기구 샤프트(104)는 또한 수술 장치(100)의 다른 운동 또는 동작을 초래하기 위한 추가의 조립체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 기구 샤프트(104)는 관절운동 조립체(155)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 기구 샤프트(104)는 클램핑 조립체를 포함할 수 있다.

도 1과 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 기구 샤프트(104)는 엔드 이펙터 조립체(106)를 장치(100)의 길이방향 축(L)과 정렬된 위치로부터 길이방향 축(L)과 정렬되지 않은 위치로 편향시키도록 구성되는 관절운동 조립체(155)를 포함한다. 또한, 관절운동 조립체(155)와 조합하여, 엔드 이펙터 조립체(106)의 관절운동은 외부 슬리브(118)의 관절운동가능 영역(124a), 관절운동 부재(126), 및 도파관(138)의 가요성 부분(140)을 통해 달성된다. 다른 적합한 관절운동 조립체가 단독으로 또는 본 명세서에 기술된 수술 장치의 하나 이상의 특징과 조합하여 사용될 수 있는 것이 본 명세서에서 또한 고려된다. 다른 예시적인 관절운동 조립체의 비-제한적인 예는, 각각 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 미국 특허 공개 제2016/0296250호, 제2016/0296251호, 제2016/0296252호, 제2016/0296268호, 제2015/0320437호, 제2016/0374712호, 제2016/0302819호에서 찾아볼 수 있다.

관절운동 조립체(155)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 관절운동 조립체(155)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 관절운동 풀(156)을 포함한다. 관절운동 풀(156)은 다양한 구성을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 관절운동 풀(156)은 외부 슬리브(118)의 팁(120b)을 보완하고 그에 결합되는 실질적으로 반원형 구성을 갖는다. 관절운동 풀(156)이 다른 형상의 형태를 취할 수 있는 것이 본 명세서에서 또한 고려된다. 예시된 관절운동 풀(156)은, 각각 기구 샤프트(104)를 통해 그리고 하우징(102) 내로 연장되는 2개의 액추에이터 로드(157, 158)에 결합된다. 도시된 바와 같이, 제1 액추에이터 로드(157)는 관절운동 풀(156)의 제1 측 단부(159)에 결합되고, 제2 액추에이터 로드(158)는 관절운동 풀(156)의 제2 반대측 단부(160)에 결합된다.

사용 시, 엔드 이펙터 조립체(106)가 장치(100)의 길이방향 축과 정렬될 때, 제1 및 제2 액추에이터 로드(157, 158)의 작동은 엔드 이펙터 조립체(106)가 길이방향 축으로부터 편향되게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 액추에이터 로드(157)가 작동될 때, 제1 액추에이터 로드(157)는 하우징(102)에 대해 원위방향으로 전진할 수 있고, 제2 액추에이터 로드(158)가 작동될 때, 제2 액추에이터 로드(158)는 하우징(102)에 대해 근위방향으로 후퇴할 수 있거나, 그 반대일 수도 있다. 그 결과, 제1 및 제2 액추에이터 로드(157, 158)의 축방향 병진은 엔드 이펙터 조립체(106)가 길이방향 축에 대해 비스듬히 관절운동하는 것을 용이하게 한다. 하우징(102)에 대한 제1 및 제2 액추에이터 로드(157, 158)의 원위방향 또는 근위방향 이동이 엔드 이펙터 조립체(106)가 길이방향 축에 대해 이동하는 방향(예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이 좌측 방향(D_L) 또는 우측 방향(D_R))을 주도한다는 것이 인식될 것이다. 또한, 길이방향 축에 대한 엔드 이펙터 조립체(106)의 이동이 길이방향 축에 대한 도파관(138)의 가요성 부분(140)의 이동에 적어도 부분적으로 의존한다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 가요성 부분(140)은 하나의 방향으로 길이방향 축에 대해 약 45도 이하만큼 관절운동할 수 있다. 하나의 다른 실시예에서, 가요성 부분(140)은 하나의 방향으로 길이방향 축에 대해 약 35도 내지 45도만큼 관절운동할 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 부분(140)은 하나의 방향으로 길이방향 축에 대해 약 35도 내지 40도만큼 관절운동할 수 있다.

액추에이터 로드(157, 158)는 다양한 방식으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 관절운동 조립체(155)는 각각의 액추에이터 로드(157, 158)가 하우징(102)에 대해 원위 및 근위 방향으로 전진하게 하도록 구성되는 관절운동 구동 조립체(161)에 작동가능하게 결합된다. 아래에서 더욱 상세히 논의되는 관절운동 구동 조립체(161)는 하우징(102) 내에 위치될 수 있고, 대응하는 모터(163)에 작동가능하게 결합되는 대응하는 회전 구동 디스크(149)에 결합될 수 있다. 작동 동안, 모터(163)는 관절운동 구동 조립체(161)를 작동시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 장치 및 시스템과 함께 사용하기 위한 예시적인 모터가 예를 들어, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 이전에 언급된 미국 특허 제9,445,816호 및 제9,585,658호와 미국 특허 공개 제2012/0292367호 및 제2015/0209059호에 기재된다. 당업자는 관절운동 구동 조립체(161)의 요소가 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 것으로 제한되지 않고, 그에 따라 다른 적합한 관절운동 구동 조립체가 본 명세서에 기술된 관절운동 구동 조립체(161)의 특징들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 간략함을 위해, 관절운동 구동 조립체(161)의 소정 구성요소는 도 3a 및 도 3b에 예시되지 않는다.

관절운동 구동 조립체(161)는 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 관절운동 구동 조립체(161)는 제1 병진 블록(166)에 결합되는 제1 기어 랙(165)과 치합 맞물림되는 회전 구동 기어(164)를 포함할 수 있다. 제1 병진 블록(166)은 그로부터 연장되는 제1 구동 샤프트(167)에 연결된다. 제1 액추에이터 로드(157)는 제1 구동 샤프트(167)의 축방향 이동이 제1 액추에이터 로드(157)의 대응하는 축방향 이동을 야기하도록 제1 구동 샤프트(167)에 연결된다. 회전 구동 기어(164)는 또한 제2 병진 블록(169)에 결합되는 제2 기어 랙(168)과 치합 맞물림된다. 제2 병진 블록(169)은 그로부터 연장되는 제2 구동 샤프트(170)에 연결된다. 제2 액추에이터 로드(158)는 제2 구동 샤프트(170)의 축방향 이동이 제2 액추에이터 로드(158)의 대응하는 축방향 이동을 야기하도록 제2 구동 샤프트(170)에 연결된다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 기어 랙(165, 168)은 서로 반대편에 있으며, 따라서 회전 구동 기어(164)가 제1 및 제2 기어 랙(165, 168)과 동시에 맞물릴 수 있다.

회전 구동 기어(164)는 모터(163)에 작동가능하게 결합되는 회전 구동 디스크(162)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 사용 시, 모터(163)가 활성화될 때, 그것은 회전 구동 디스크(162)의 회전을 구동한다. 회전 구동 디스크(162)의 회전은 회전 구동 기어(164)의 회전을 구동하여 제1 방향(예컨대, 원위 방향)으로의 하우징(102)에 대한 제1 액추에이터 로드(157)의 실질적으로 선형 이동을 야기한다. 회전 구동 기어(164)의 회전은 또한 동시에 제1 방향과는 반대인 제2 방향(예컨대, 근위 방향)으로의 하우징(102)에 대한 제2 액추에이터 로드(158)의 실질적으로 선형 이동을 야기한다. 하나의 방향으로의 모터(163)로부터의 회전 출력 운동의 적용이 원위 방향으로의 제1 액추에이터 로드(157)의 그리고 근위 방향으로의 제2 액추에이터 로드(158)의 실질적으로 선형 이동을 야기하여 엔드 이펙터 조립체(106)를 제1 방향으로 이동시킬 것임이 인식될 것이다. 또한, 반대 방향으로의 회전 출력 운동의 적용은 근위 방향으로의 제1 액추에이터 로드(157)의 그리고 원위 방향으로의 제2 액추에이터 로드(158)의 실질적으로 선형 이동을 야기하여 엔드 이펙터 조립체(106)를 제2 방향으로 이동시킬 것이다.

위에서 논의된 바와 같이, 기구 샤프트(104)는 클램핑 조립체를 포함할 수 있다. 클램핑 조립체는 클램핑 요소(108)가 초음파 블레이드(110)를 향해 그리고 그로부터 멀어지게 선택적으로 이동할 수 있도록 기구 샤프트(104)에 대해 클램핑 요소(108)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 클램핑 조립체가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 클램핑 조립체는 본 명세서에서 집합적으로 클램프 풀(clamp pull)로 지칭되는 제1 풀 부재(pull member)(172) 및 제2 풀 부재(173)를 포함한다. 클램프 풀은 제2 풀 부재(173)의 원위 단부에 위치된 커플링 요소(174)를 통해 클램핑 요소(108)에 결합될 수 있다. 커플링 요소(174)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 커플링 요소(174)는, 도시된 바와 같이, 클램핑 요소(108)의 근위 단부의 내부 표면으로부터 연장되는 상호보완적인 핀들을 수용하도록 구성되는 2개의 서로 반대편에 있는 채널(175)을 포함한다. 2개의 서로 반대편에 있는 채널(175)은 초음파 블레이드(110)를 향한 그리고 그로부터 멀어지는 클램핑 요소(108)의 이동을 용이하게 하기 위해 상호보완적인 핀들을 위한 가이드(guide)로서 기능할 수 있다.

제1 및 제2 풀 부재(172, 173)는 다양한 구성을 가질 수 있다. 제1 풀 부재(172)는, 도시된 바와 같이, 실질적으로 반원형 구성을 갖고 외부 슬리브(118)와 내부 슬리브(142) 사이에 위치된다. 예시된 제1 풀 부재(172)가 길지만, 당업자는 제1 풀 부재(172)의 길이가 달라질 수 있음을 인식할 것이다. 제2 풀 부재(173)는, 도시된 바와 같이, 실질적으로 관형 구성을 갖고 도파관(138)과 내부 슬리브(142) 사이에 위치된다. 제1 및 제2 풀 부재(172, 173)가 다른 형상의 형태를 취할 수 있는 것이 본 명세서에서 또한 고려된다. 또한, 제1 및 제2 풀 부재(172, 173)는 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이 제1 풀 부재(172)의 축방향 병진이 제2 풀 부재(173)의 대응하는 축방향 병진을 초래하여, 그에 의해 클램핑 요소(108)를 초음파 블레이드(110)를 향해 또는 그로부터 멀어지게 이동시키도록 서로 맞물리거나 상호작용하도록 구성된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 플랜지(flange)(177)가 제2 풀 부재(173)의 근위 단부에 위치된다. 이러한 플랜지(177)는 제1 풀 부재(172) 내에 한정된 리세스된 채널(178)과 맞물리도록 구성된다. 이러한 맞물림은 또한 관절운동 조립체가 작동될 때 제2 풀 부재(173)가 내부 슬리브(142)와 함께 회전할 수 있게 한다.

예시된 클램프 풀, 특히 제1 풀 부재(172)는 기구 샤프트(104)를 통해 그리고 하우징(102) 내로 연장되는 액추에이터 로드(179)에 결합된다. 액추에이터 로드(179)가 기구 샤프트(104)의 임의의 부분을 따라 연장될 수 있지만, 액추에이터 로드(179)는 도시된 바와 같이 기구 샤프트(104)의 상부 부분을 따라 연장될 수 있다. 이러한 위치는 엔드 이펙터 조립체(106)가 관절운동될 때 액추에이터 로드(179)가 최소 길이 변화를 겪게 하여, 그에 의해 관절운동 동안 클램핑 요소(108)가 초음파 블레이드(110)를 향해 이동하는 것을 방지하기 때문에 바람직할 수 있다. 사용 시, 액추에이터 로드(179)가 작동될 때, 액추에이터 로드(179)는 외부 슬리브(118)에 대해 축방향으로 병진하여 그에 의해 제1 풀 부재(172) 및 그에 따라 클램프 풀의 근위방향 또는 원위방향 이동을 야기한다.

사용 시, 액추에이터 로드(179)가 (예컨대, 초기 위치로부터 근위 위치로) 하우징(102)을 향해 이동할 때, 클램프 풀 및 결과적으로 커플링 요소(174)는 하우징(102)을 향해 후퇴한다. 커플링 요소(174)의 이러한 이동은 클램핑 요소(108)의 상호보완적인 핀들이 커플링 요소(174)의 2개의 서로 반대편에 있는 채널(175) 내에서 활주하게 하며, 그에 따라 클램핑 요소(108)의 그의 초기 위치(예컨대, 개방 위치)로부터 초음파 블레이드(110)(예컨대, 폐쇄 위치)를 향한 이동을 용이하게 한다. 일단 클램핑 요소(108)가 폐쇄 위치에 있으면, 당업자는 액추에이터 로드(179)를 하우징(102)으로부터 멀어지게(예컨대, 원위 방향으로) 이동시키는 것은 클램프 풀이 또한 유사한 방향으로 이동하게 한다는 것을 인식할 것이다. 이러한 이동은 클램핑 요소(108)가 초음파 블레이드(110)로부터 멀어지게 이동하게 하여 그에 의해 클램핑 요소(108)가 그의 초기 위치를 향해 이동하거나 그의 초기 위치로 복귀할 수 있게 한다. 즉, 액추에이터 로드(179)를 하우징(102)으로부터 멀어지게 이동시키는 것은 클램핑 요소(108)의 상호보완적인 핀들이 2개의 서로 반대편에 있는 채널(175) 내에서 그들의 초기 위치를 향해 이동하거나 그들의 초기 위치로 복귀하게 한다.

액추에이터 로드(179)는 다양한 방식으로 전진될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 클램핑 조립체는 액추에이터 로드(179)가 외부 슬리브(118)에 대해 원위 및 근위 방향으로 이동하게 하도록 구성되는 클램핑 구동 조립체(180)에 작동가능하게 결합된다. 아래에서 더욱 상세히 논의되는 액추에이터 클램핑 조립체는 하우징(102) 내에 배치될 수 있고, 대응하는 모터(182)에 작동가능하게 결합되는 대응하는 회전 구동 디스크(181)에 결합될 수 있다. 작동 동안, 모터(182)는 클램핑 구동 조립체(180)를 작동시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 장치 및 시스템과 함께 사용하기 위한 예시적인 모터가 예를 들어, 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 이전에 언급된 미국 특허 제9,445,816호 및 제9,585,658호와 미국 특허 공개 제2012/0292367호 및 제2015/0209059호에 기재된다. 당업자는 클램핑 구동 조립체(180)의 요소가 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 것으로 제한되지 않고, 그에 따라 다른 적합한 클램핑 구동 조립체가 본 명세서에 기술된 클램핑 구동 조립체(180)의 특징들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 간략함을 위해, 클램핑 구동 조립체(180)의 소정 구성요소는 도 3a 및 도 3b에 예시되지 않는다.

클램핑 구동 조립체(180)는 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 회전 구동 조립체(148)는 3개의 회전 기어(183, 184, 185)를 포함할 수 있다. 제1 회전 기어(183)는 구동 포스트(drive post)(186)에 의해 제2 회전 기어(184)에 작동가능하게 결합된다. 제1 회전 기어(183)는 또한 병진 블록(188)에 결합되는 기어 랙(187)과 치합 맞물림된다. 병진 블록(188)은 그로부터 연장되는 구동 샤프트(189)에 연결된다. 액추에이터 로드(179)는 구동 샤프트(189)의 축방향 이동이 액추에이터 로드(179)의 대응하는 축방향 이동을 야기하도록 구동 샤프트(189)에 연결된다. 제2 회전 기어(184)는 제3 회전 기어(185)와 치합 맞물림된다. 제3 회전 기어(185)는 모터(182)에 작동가능하게 결합되는 회전 구동 디스크(181)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 사용 시, 모터(182)가 활성화될 때, 그것은 회전 구동 디스크(181)의 회전을 구동한다. 회전 구동 디스크(181)의 회전은 제3 회전 기어(185) 및 결과적으로 제1 회전 기어(183)의 회전을 구동하여, 하우징(102)에 대한 액추에이터 로드(179)의 실질적으로 선형 이동을 야기한다. 하나의 방향으로의 모터(182)로부터의 회전 출력 운동의 적용이 근위 방향으로의 액추에이터 로드(179)의 실질적으로 선형 이동을 야기하여 클램프 풀을 하우징(102)을 향해 이동시킬 것임이 인식될 것이다. 또한, 반대 방향으로의 회전 출력 운동의 적용이 원위 방향으로의 액추에이터 로드(179)의 실질적으로 선형 이동을 야기하여 클램프 풀을 하우징(102)으로부터 멀어지게 그리고 외부 슬리브(118)의 원위 단부를 향해 이동시킬 것이다.

대안적으로, 또는 추가적으로, 액추에이터 로드(179)를 수동으로 전진시키거나 후퇴시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 회전 노브(rotation knob)(190)가 구동 포스트(186)를 통해 제1 회전 기어(183)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 사용 시, 회전 노브(190) 및 결과적으로 제1 회전 기어(183)의 수동 회전은 전술된 것과 유사한 방식으로 액추에이터 로드(179)의 축방향 병진을 초래할 것이다.

몇몇 실시예에서, 기구 샤프트(104), 및 그에 따라 전체 엔드 이펙터 조립체가 회전하는 것이 바람직할 수 있다. 그렇기 때문에, 기구 샤프트(104)의 회전은 샤프트 회전 구동 조립체를 사용함으로써 달성될 수 있다. 즉, 회전 조립체(141) 및 회전 구동 조립체(148)와는 달리, 본 명세서에 기술된 바와 같은 샤프트 회전 구동 조립체는 초음파 블레이드와 관련된 클램핑 요소만을 회전시키는 것과는 대조적으로 전체 엔드 이펙터 조립체의 회전을 초래한다. 예를 들어, 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 샤프트 회전 구동 조립체(191)는 하우징(102) 내에 배치된다. 또한, 간략함을 위해, 샤프트 회전 구동 조립체(191)의 소정 구성요소는 도 3a 및 도 3b에 예시되지 않는다.

샤프트 회전 구동 조립체(191)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 샤프트 회전 구동 조립체(191)는, 도 1과 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 기구 샤프트(104)의 근위 단부(104p)에 위치되는 제1 나선형 웜 기어(worm gear)(192)를 포함할 수 있다. 제1 나선형 웜 기어(192)는 구동 포스트(196)를 통해 제1 회전 구동 기어(194)에 결합되는 제2 나선형 웜 기어(193)와 치합 맞물림된다. 제1 회전 구동 기어(194)는 모터(198)에 작동가능하게 결합되는 회전 구동 디스크(197)에 작동가능하게 결합되는 제2 회전 구동 기어(195)와 치합 맞물림된다.

사용 시, 모터(198)는 제2 회전 구동 기어(195) 및 결과적으로 제1 나선형 웜 기어(192)의 회전을 구동하는 회전 구동 디스크(197)를 회전시킨다. 이는 하우징(102)에 대한 기구 샤프트(104)의 회전 운동을 야기한다. 하나의 방향으로의 모터(198)로부터의 회전 출력 운동의 적용이 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로의 기구 샤프트(104)의 실질적으로 회전 운동을 야기할 것임이 인식될 것이다. 또한, 반대 방향으로의 회전 출력 운동의 적용이 제2 반대 방향(예컨대, 반시계 방향)으로의 기구 샤프트(104)의 실질적으로 회전 운동을 야기할 것이다.

수년간, 다양한 최소 침습 로봇(또는 "원격수술") 시스템이 수술 기민성을 증가시키기 위해서뿐만 아니라 외과의가 직관적인 방식으로 환자를 수술할 수 있게 하기 위해 개발되었다. 그러한 시스템들 중 많은 것이 다음의 미국 특허들에 개시되며, 이들 미국 특허는 각각 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다: 발명의 명칭이 "향상된 기민성 및 민감성을 갖는 최소 침습 수술을 수행하기 위한 관절운동형 수술 기구(Articulated Surgical Instrument For Performing Minimally Invasive Surgery With Enhanced Dexterity and Sensitivity)"인 미국 특허 제5,792,135호, 발명의 명칭이 "다중-구성요소 텔레프레전스 시스템 및 방법(Multi-Component Telepresence System and Method)"인 미국 특허 제6,132,368호, 발명의 명칭이 "수술 작업을 수행하기 위한 로봇 아암 DLUS(Robotic Arm DLUS For Performing Surgical Tasks)"인 미국 특허 제6,231,565호, 발명의 명칭이 "초음파 소작 및 절단 기구를 갖는 로봇 수술 도구(Robotic Surgical Tool With Ultrasound Cauterizing and Cutting Instrument)"인 미국 특허 제6,783,524호, 발명의 명칭이 "최소 침습 수술 장치에서의 마스터와 슬레이브의 정렬(Alignment of Master and Slave In a Minimally Invasive Surgical Apparatus)"인 미국 특허 제6,364,888호, 발명의 명칭이 "로봇 수술 도구를 위한 기계적 액추에이터 인터페이스 시스템(Mechanical Actuator Interface System For Robotic Surgical Tools)"인 미국 특허 제7,524,320호, 발명의 명칭이 "플랫폼 링크 리스트 메커니즘(Platform Link Wrist Mechanism)"인 미국 특허 제7,691,098호, 발명의 명칭이 "최소 침습 원격수술에서의 마스터/슬레이브 관계의 재위치설정 및 재배향(Repositioning and Reorientation of Master/Slave Relationship in Minimally Invasive Telesurgery)"인 미국 특허 제7,806,891호, 및 발명의 명칭이 "리스트형 단극 전기수술 엔드 이펙터를 갖는 수술 도구(Surgical Tool With Wristed Monopolar Electrosurgical End Effectors)"인 미국 특허 제7,824,401호. 그러나, 그러한 시스템들 중 많은 것이 지금까지는 조직을 효과적으로 절단하고 고정시키는 데 요구되는 힘의 크기를 발생시킬 수 없었다. 그러나, 그러한 시스템들 중 많은 것이 지금까지는 클램핑 요소 및 초음파 블레이드를 갖는 엔드 이펙터 조립체의 관절운동 및 회전을 용이하게 할 수 없었다.

수술 장치(100)는 다양한 방식으로 조립될 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 예시된 수술 장치(100)의 원위 부분을 조립하는 것은 후속하여 함께 결합되어 결과적인 원위 부분을 형성하는 서브유닛들의 조립을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 서브유닛의 조립은 관절운동 부재(126)를 기구 샤프트(104)의 강성 부재(132)에 결합시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 예시된 실시예에서 단일 구조물인 도파관(138) 및 초음파 블레이드(110)가 이어서 강성 부재(132) 및 관절운동 부재(126)를 통해 활주될 수 있다. 그 후에, 액추에이터 로드(147)가 핀(146a) 및 핀 플레이트(146b)를 포함하고 액추에이터 로드(179)가 제1 풀 부재(172)를 포함하는, 각각의 액추에이터 로드(147, 157, 158, 179)가 관절운동 부재(126)의 그리고 강성 부재(132)의 그들 각자의 리세스된 채널들 내에 배치되어 그에 의해 제1 서브유닛을 형성할 수 있다. 제1 서브유닛이 외부 슬리브(118) 내로 활주되며, 따라서 제1 풀 부재(172)와 핀(146a) 및 핀 플레이트(146b)가 외부 슬리브(118)의 팁(120b)에 위치된다. 제2 풀 부재(173) 및 커플링 요소(174)를 내부 슬리브(142)를 통해 활주시킴으로써 제2 서브유닛이 형성될 수 있다. 그 후에, 클램핑 요소(108)가 커플링 요소(174) 및 내부 슬리브(142) 둘 모두에 부착되어 그에 의해 제2 풀 부재(173)와 내부 슬리브(142)를 함께 결합시킬 수 있다. 이어서 제2 서브유닛이, 구체적으로 외부 슬리브(118)의 팁(120b)에서, 기구 샤프트(104) 내로 삽입될 수 있다. 이어서 관절운동 풀(156)이 제2 서브유닛 위에 배치되고 외부 슬리브(118)의 팁에 용접되어 수술 장치(100)의 원위 부분을 형성할 수 있다.

따라서, 위에서 논의된 바와 같이, 수술 장치는 전기기계 아암(예컨대, 로봇 아암)에 장착되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 전기기계 아암(402)에 장착된 도 1 내지 도 3b에 도시된 장치(100)를 갖는 로봇 수술 시스템(400)을 예시한다. 전기기계 아암(402)은 디스플레이 및 2개의 사용자 입력 장치를 갖는 콘솔을 구비한 제어 시스템(404)에 무선으로 결합될 수 있다. 하나 이상의 모터(도시되지 않음)가 전기기계 아암(402)의 단부에 결합되는 모터 하우징(406) 내에 배치된다. 수술 장치(100)의 하우징(102)은 모터 하우징(406)에, 그리고 결과적으로 전기기계 아암(402)에 장착되어, 그에 의해 모터(들)를 수술 장치(100)의 다양한 구동 조립체에 작동가능하게 결합시킨다. 그 결과, 모터(들)가 제어 시스템(404)에 의해 활성화될 때, 모터(들)는 하나 이상의 구동 조립체를 작동시킬 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기구 샤프트(104)는 하우징(102)으로부터 연장된다. 수술 동안, 기구 샤프트(104) 및 엔드 이펙터 조립체(106), 즉 본 설명의 목적을 위해 집합적으로 기구 샤프트 조립체는 모터 하우징(406)과 투관침(trocar)(408) 지지부 사이에서 연장되는 캐리어(carrier)(410)의 저부 상에 장착되는 투관침(408) 내에 배치되고 그를 통해 연장될 수 있다. 캐리어(410)는 기구 샤프트 조립체가 투관침(408) 내외로 병진될 수 있게 한다. 또한, 엔드 이펙터 조립체(106)가 초음파 블레이드(110)를 포함하는 것을 고려할 때, 발전기(116)가 하우징(102) 내에 배치된 초음파 트랜스듀서(112)에 작동가능하게 결합된다. 사용 시, 발전기(116)가 제어 시스템(404)에 의해 활성화될 때, 발전기(116)는 전기 에너지를 초음파 트랜스듀서(112)에 전달한다. 초음파 트랜스듀서(112)는 전기 에너지를, 도파관(138)을 따라 초음파 블레이드(110)로 이동하는 초음파 진동으로 변환시키며, 따라서 초음파 블레이드(110)가 치료 부위에서 조직을 절단 및/또는 응고시킬 수 있다. 전기기계 아암(402)은 수술 장치(100)를 전체적으로 1 이상의 자유도(예컨대, 모두 6 직교 자유도, 5 이하의 직교 자유도 등)를 따라 지지하고 이동시키도록 구성된다.

모터에 의해 제어되도록 구성되는 하우징 또는 기구 하우징(또한 "퍽(puck)"으로 지칭됨)의 구성요소 및 모터 작동의 예시적인 실시예가 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "콤팩트 로봇 리스트(Compact Robotic Wrist)"인 국제 특허 공개 WO 2014/151952호, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "하이퍼덱스트러스 수술 시스템(Hyperdexterous Surgical System)"인 국제 특허 공개 WO 2014/151621호, 2016년 7월 1일자로 출원된, 발명의 명칭이 "수술 도구를 초기화시키기 위한 방법, 시스템, 및 장치(Methods, Systems, And Devices For Initializing A Surgical Tool)"인 미국 특허 출원 제15/200,283호, 및 2016년 8월 16일자로 출원된, 발명의 명칭이 "로봇 수술 시스템의 모터를 제어하기 위한 방법, 시스템, 및 장치(Methods, Systems, And Devices For Controlling A Motor Of A Robotic Surgical Systems)"인 미국 특허 출원 제15/237,653호에 추가로 기술되며, 이들 각각은 이에 의해 전체적으로 참고로 포함된다.

도 5a 및 도 5b는 회전 조립체(541)를 포함하는 수술 장치(500)의 다른 예시적인 실시예의 원위 부분을 예시한다. 상세히 후술되는 차이를 제외하고는, 수술 장치(500)는 수술 장치(100)(도 1 내지 도 3b)와 유사할 수 있으며, 따라서 본 명세서에서 상세히 기술되지 않는다. 도시된 바와 같이, 수술 장치(500)는 도 1의 하우징(102)과 같은 하우징으로부터 연장될 수 있는 기구 샤프트(504)를 포함한다. 기구 샤프트(504)는 회전 조립체(541) 및 로킹 메커니즘(locking mechanism)을 포함한다. 로킹 메커니즘은 적어도 하나의 로킹 조립체를 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시되고 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 이러한 예시적인 실시예에서, 로킹 메커니즘은 2개의 로킹 조립체를 포함한다.

도시된 바와 같이, 회전 조립체(541)는 클램핑 패드(509)가 결합된 클램핑 요소(508)에 결합되는 내부 슬리브(542)를 포함한다. 이러한 예시된 실시예에서, 클램핑 요소(508)는 조오이다. 내부 슬리브(542)는 제1 단부(542d)(예컨대, 원위 단부)로부터 제2 단부(542p)(예컨대, 근위 단부)까지 연장되며, 이때 그들 사이에서 중간 세그먼트(542i)가 연장된다. 내부 슬리브(542)는 활주 메커니즘을 포함한다. 활주 메커니즘이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같은 활주 메커니즘은 사전결정된 패턴의 돌출부(543)들 및 하나 이상의 핀(546a)(예컨대, 3개의 핀)을 포함한다.

도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 사전결정된 패턴의 돌출부(543)들은 내부 슬리브(542)의 중간 세그먼트(542i)의 일부분으로부터 반경방향 외향으로 돌출된다. 사전결정된 패턴의 돌출부(543)들은 그들 사이에 채널(545)을 한정한다. 사전결정된 패턴이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 사전결정된 패턴은 돌출부(543)의 하나 이상의 열(row)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 사전결정된 패턴은 내부 슬리브(542) 주위에서 원주방향으로 연장되는 돌출부(543)의 3개의 분리된 열(543a, 543b, 543c)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 열이 연속적일 수 있는 반면, 다른 실시예에서, 하나 이상의 열이 불연속적일 수 있다. 예시된 실시예에서, 내부 슬리브(542) 상의 최원위 열인 제1 열(543a)의 돌출부(543)들은 그들의 원위 단부(543d)에서 서로 상호연결된다. 그 결과, 제1 열(543a)은 하나 이상의 핀(546a)이 내부 슬리브(542)의 채널(545)과의 맞물림으로부터 벗어나 활주하는 것을 방지하는 데 도움을 주기 위해 내부 슬리브(542) 주위에서 연속적으로 연장된다. 제2 열(543b) 및 제3 열(543c)의 돌출부(543)는 불연속적이다. 다른 사전결정된 패턴의 돌출부(543)가 수술 장치(500)와 함께 사용될 수 있다는 것이 본 명세서에서 또한 고려된다.

단일 열 내의 돌출부(543)들은 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 열(543a) 내의 돌출부(543)들은 제1 형상 및 크기를 갖고, 제2 열(543b) 내의 돌출부(543)들은 제2 형상 및 크기를 갖고, 제3 열(543c) 내의 돌출부(543)들은 제3 형상을 갖는다. 각각의 열 내의 돌출부(543)들이 동일한 형상 및 크기를 갖지만, 단일 열 내의 돌출부(543)들이 상이한 형상 및 크기를 가질 수 있다는 것이 본 명세서에서 또한 고려된다. 대안적으로, 2개 이상의 열의 돌출부(543)들이 동일하거나 상이한 형상 및/또는 크기를 가질 수 있다. 돌출부(543)의 형상 및 크기와 그의 열의 수가 내부 슬리브(542)의 크기 및 형상에 적어도 부분적으로 의존하며, 따라서 그에 맞춰 달라질 수 있다는 것이 인식될 것이다.

사전결정된 패턴의 돌출부(543)들은 그들 사이에 채널(545)을 한정하도록 구성되며, 따라서 핀(546a)들 중 하나가 채널(545)을 따라 사전결정된 경로로 선택적으로 안내되어 내부 슬리브(542)를 제1 방향 또는 반대의 제2 방향으로 회전시킬 수 있다. 즉, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 핀(546a)은 하나 이상의 핀(546a)에 작동가능하게 결합된 입력부에 힘이 인가될 때 채널(545) 내에서 선택적으로 활주하여 외부 슬리브(518)에 대한 내부 슬리브(542)의 회전, 및 결과적으로 초음파 블레이드(510)에 대한 클램핑 요소(508)의 회전을 야기하도록 구성된다.

예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 3개의 핀(546a)이 핀 플레이트(546b)의 원위 단부(546d)로부터 반경방향 내향으로 돌출된다. 핀(546a)과 핀 플레이트(546b)가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 핀(546a)들은 각각 원통형 형상을 갖고 핀 플레이트(546b)는 아치형 구성을 갖는다. 액추에이터 로드(547)가 핀 플레이트(546b)의 근위 부분(546p), 및 그에 따라 핀(546a)에 결합된다. 액추에이터 로드(547)가 기구 샤프트(504)의 임의의 부분을 따라 연장될 수 있지만, 액추에이터 로드(547)는 도 5a에 도시된 바와 같이 기구 샤프트(504)의 하부 부분을 따라 연장될 수 있다. 이러한 위치는 엔드 이펙터 조립체(506)가 관절운동될 때 액추에이터 로드(547)가 최소 길이 변화를 겪게 하여, 그에 의해 관절운동 동안 클램핑 요소(508)의 회전을 방지하기 때문에 바람직할 수 있다. 액추에이터 로드(547)가 작동될 때, 액추에이터 로드(547)는 외부 슬리브(518)에 대해 축방향으로 병진하여 그에 의해 내부 슬리브(542) 및 결과적으로 클램핑 요소(508)의 회전을 야기한다.

사용 시, 액추에이터 로드(547)에 (예컨대, 그에 작동가능하게 결합된 입력부에 의해) 힘이 인가될 때, 액추에이터 로드(547)는 외부 슬리브(518)에 대해 축방향으로 병진하여 그에 의해 핀(546a)이 채널(545) 내에서 활주하게 하여서 그에 의해 내부 슬리브(542) 및 결과적으로 클램핑 요소(508)를 초음파 블레이드(510)에 대해 회전시킨다. 즉, 작동될 때, 액추에이터 로드(547)는 제1 또는 제2 방향으로 이동하여 핀(546a)이 이동하게 한다. 액추에이터 로드(547)의 지향성 이동에 따라, 내부 슬리브(542) 및 그에 따라 클램핑 요소(508)의 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 사용 시, 액추에이터 로드(547)는 초기 원위 방향으로 이동하여 핀(546a)이 내부 슬리브(542)의 제1 단부(542d)를 향해 활주하게 할 수 있다. 그 결과, 내부 슬리브(542)가 제1 방향(예컨대, 시계 방향)으로 회전하여 그에 의해 클램핑 요소(508)를 초음파 블레이드(510) 주위의 바람직한 위치로 회전시킬 수 있다. 후술되는 바와 같이 액추에이터 로드(547)가 후속하여 근위 방향으로 이동할 수 있으며 이는 제1 방향으로의 내부 슬리브(542)의 추가 회전을 야기한다는 점에 유의하여야 한다.

하나 이상의 핀(546a)이 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 초래하기 위한 2개의 예시적인 안내 경로가 도 6에 예시된다. 단지 간략함을 위해, 도 6은 도 5a 및 도 5b의 장치(500)의 하나의 핀(546a)에 대한 2개의 예시적인 안내 경로를 예시한다. 그러나, 3개의 핀(546a)은 서로 그리고 핀 플레이트(546b)의 원위 단부(546d)로부터 등거리에 위치되기 때문에, 3개의 핀(546a)은 유사한 안내 경로로 동시에 이동한다. 제1 방향(D1)(예컨대, 그의 원위 단부(500d) 반대편에 있는 그의 근위 단부로부터 장치(500)를 볼 때 반시계 방향)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 시작하기 위해, 액추에이터 로드(547)가 외부 슬리브(518)에 대해 원위방향으로 병진하여 그에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 핀(546a)이 제1 시작 위치(PA)로부터 제2 위치(P2)로 원위방향으로 전진하게 한다. 당업자는 시작 위치(PA)는 예시적이며 그에 따라 시작 위치(PA)는 도 6에 예시된 위치로 제한되지 않음을 인식할 것이다.

핀(546a)이 제2 위치(P2)로 전진하기 시작함에 따라, 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 핀 플레이트(546b)가 로킹 메커니즘을 맞물림 해제시키며, 따라서 내부 슬리브(542)가 회전할 수 있다. 액추에이터 로드(547)가 추가로 원위방향으로 전진함에 따라, 핀(546a)이 제2 위치(P2)로부터 제3 위치(P3)로 원위방향으로 전진하여 제1 방향(D1)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 시작한다. 제1 방향(D1)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 계속하기 위해, 액추에이터 로드(547)가 후퇴하여 그에 의해 핀(546a)이 제3 위치(P3)로부터 제4 위치(P4)로 이동하게 한다. 액추에이터 로드(547)가 추가로 후퇴함에 따라, 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 핀(546a)이 제4 위치(P4)로부터 제2 시작 위치(PB₁)로 이동하여 내부 슬리브(542)를 제1 방향(D1)으로 추가로 회전시키고 궁극적으로 로킹 메커니즘을 다시 맞물리게 한다. 핀(546a)의 이러한 이동(즉, PA로부터 PB₁로)은 내부 슬리브(542)가 제1 방향(D1)으로 바람직한 양만큼 회전할 때까지 1회 이상 반복될 수 있다.

대안적으로, 제2 방향(D2)(예컨대, 그의 원위 단부(500d) 반대편에 있는 그의 근위 단부로부터 장치(500)를 볼 때 시계 방향)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 시작하기 위해, 액추에이터 로드(547)가 외부 슬리브(518)에 대해 근위방향으로 병진하여 그에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 핀(546a)이 제1 시작 위치(PA)로부터 제2 위치(P5)로 후퇴하게 한다. 당업자는 시작 위치(PA)는 예시적이며 그에 따라 시작 위치(PA)는 도 6에 예시된 위치로 제한되지 않음을 인식할 것이다.

핀(546a)이 제2 위치(P5)로 후퇴하기 시작함에 따라, 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 핀 플레이트(546b)가 로킹 메커니즘을 맞물림 해제시키며, 따라서 내부 슬리브(542)가 회전할 수 있다. 액추에이터 로드(547)가 추가로 후퇴함에 따라, 핀(546a)이 제2 위치(P5)로부터 제3 위치(P6)로 후퇴하여 제2 방향(D2)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 시작한다. 제2 방향(D2)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 계속하기 위해, 액추에이터 로드(547)가 원위방향으로 전진하여 그에 의해 핀(546a)이 제3 위치(P6)로부터 제4 위치(P7)로 이동하게 한다. 액추에이터 로드(547)가 추가로 원위방향으로 전진함에 따라, 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 핀(546a)이 제4 위치(P7)로부터 제2 시작 위치(PB₁)로 이동하여 내부 슬리브(542)를 제2 방향(D2)으로 추가로 회전시키고 궁극적으로 로킹 메커니즘을 다시 맞물리게 한다. 핀(546a)의 이러한 이동(즉, PA로부터 PB₂로)은 내부 슬리브(542)가 제2 방향(D2)으로 바람직한 양만큼 회전할 때까지 1회 이상 반복될 수 있다.

내부 슬리브(542), 및 그에 따라 클램핑 요소(508)의 회전의 양은 핀(546a)의 크기, 내부 슬리브(542)의 크기, 및 복수의 돌출부(543) 및 그들 사이에 한정되는 채널(545)의 크기 및 형상에 적어도 부분적으로 의존할 것이다. 몇몇 실시예에서, 내부 슬리브(542)는 그의 중심축을 중심으로 약 360도 이하만큼 회전할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 내부 슬리브(542)는 그의 중심축을 중심으로 약 1도 내지 약 360도만큼 회전할 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 슬리브(542)는 그의 중심축을 중심으로 약 2도 내지 약 360도만큼 회전할 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 슬리브(542)는 그의 중심축을 중심으로 약 4도 내지 약 360도만큼 회전할 수 있다. 또한, 내부 슬리브(542)의 회전의 양은 또한 핀(546a)에 인가되는 힘의 양에 의존할 수 있다.

도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 열(543a)의 돌출부(543)와 제3 열(543c)의 돌출부(543)는 그들 각각의 램프 표면(ramp surface)이 반대 각도로 연장되는 것을 제외하고는 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 즉, 제1 열(543a) 내의 돌출부(543)의 램프 표면은 제1 각도(

1)로 연장되고, 제2 열(543b) 내의 돌출부(543)의 램프 표면은 제1 각도(

1)와는 반대인 제2 각도(

2)로 연장된다. 그 결과, 내부 슬리브(542)는 연속적으로 반대 방향으로 360도만큼 회전할 수 있다. 내부 슬리브(542)가 한 번에 하나의 방향으로만 회전하도록 이를 방지하기 위해, 로킹 메커니즘이 클램핑 요소(508)의 단방향 이동을 촉진하도록 기구 샤프트(504) 내에 있을 수 있다.

위에 언급된 바와 같이, 핀(546a)의 초기 이동은 로킹 메커니즘을 맞물림 해제시켜 내부 슬리브(542)가 제1 방향 또는 제2 방향으로 회전할 수 있게 한다. 로킹 메커니즘이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 로킹 메커니즘은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 2개의 로킹 조립체를 포함한다. 제1 로킹 조립체는 내부 슬리브(542)의 제2 단부(542p) 주위에서 원주방향으로 연장되는 제1 복수의 치형부(599a), 및 도 6에 도시된 바와 같이 내부 슬리브(542)가 제1 방향(D1)으로 회전하는 것을 방지하기 위해 제1 복수의 치형부(599a)와 맞물리도록 구성되는 제1 스프링 아암(539a)을 포함한다. 제2 로킹 조립체는 내부 슬리브(542)의 제2 단부(542p) 주위에서 원주방향으로 연장되는 제2 복수의 치형부(599b), 및 도 6에 도시된 바와 같이 내부 슬리브(542)가 제2 방향(D2)으로 회전하는 것을 방지하기 위해 제2 복수의 치형부(599b)와 맞물리도록 구성되는 제2 스프링 아암(539b)을 포함한다. 따라서, 각각의 로킹 조립체는 래칫(ratchet)-유사 메커니즘으로서 기능한다.

복수의 치형부가 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 복수의 치형부(599a, 599b)는 내부 슬리브(542)의 제2 단부(542p) 주위에서 링-유사 구성을 갖는다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 2개의 스프링 아암(539a, 539b)은 관절운동 풀(556)의 서로 반대편에 있는 측부(559, 560)에 결합되고 그로부터 연장되고 있다. 2개의 스프링 아암(539a, 539b)이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 2개의 스프링 아암(539a, 539b)은 각각 아치형 구성을 갖는다. 또한, 2개의 스프링 아암(539a, 539b)은 서로 오프셋된다. 이는 제1 스프링(539a)이 도 6에 도시된 제1 방향(D1)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 방지하기 위해 제1 복수의 치형부(599a)와 맞물리도록 구성되고, 제2 스프링 아암(539b)이 도 6에 도시된 제2 방향(D2)으로의 내부 슬리브(542)의 회전을 방지하기 위해 제2 복수의 치형부(599b)와 맞물리도록 구성되기 때문이다. 그렇기 때문에, 각각의 스프링 아암(539a, 539b)이 그들의 대응하는 복수의 치형부(599a, 599b)와 맞물릴 때, 내부 슬리브(542), 및 그에 따라 클램핑 요소(508)는 회전할 수 없다. 그 결과, 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 내부 슬리브(542)가 제1 방향으로 회전할 때, 제2 스프링 아암(539b)이 제2 복수의 치형부(599b)와 맞물려 유지되는 동안 제1 스프링 아암(539a)은 제1 복수의 치형부(599a)로부터 맞물림 해제된다. 마찬가지로, 내부 슬리브(542)가 제2 방향으로 회전할 때, 제1 스프링 아암(539a)이 제1 복수의 치형부(599a)와 맞물려 유지되는 동안 제2 스프링 아암(539b)은 제2 복수의 치형부(599b)로부터 맞물림 해제된다.

로킹 조립체를 맞물림 해제시키고 다시 맞물리게 하기 위해, 핀 플레이트(546b)는 핀 플레이트(546b)의 서로 반대편에 있는 측부들로부터 연장되는 2개의 로킹해제 아암(544a, 544b)을 포함한다. 2개의 로킹해제 아암(544a, 544b)이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 2개의 로킹해제 아암(544a, 544b)은 각각 아치형 구성을 갖는다. 또한, 2개의 로킹해제 아암(544a, 544b)은 서로 오프셋된다. 이는 제1 로킹해제 아암(544a)이 내부 슬리브(542)가 도 6에 도시된 제1 방향(D1)으로 회전할 수 있게 하기 위해 제1 스프링 아암(539a)을 제1 복수의 치형부(599a)로부터 맞물림 해제시키도록 구성되기 때문이다. 마찬가지로, 제2 로킹해제 아암(544b)은 내부 슬리브(542)가 도 6에 도시된 제2 방향(D1)으로 회전할 수 있게 하기 위해 제2 스프링 아암(539b)을 제2 복수의 치형부(599b)로부터 맞물림 해제시키도록 구성된다. 그렇기 때문에, 제1 로킹해제 아암(544a) 및 제2 로킹해제 아암(544b)은 로킹 조립체들 중 하나를 맞물림 해제시켜 내부 슬리브(542)가 제1 또는 제2 방향으로 회전할 수 있게 하기 위해 각각 제1 스프링 아암(539a) 및 제2 스프링 아암(539b)과 상호작용하도록 구성될 수 있다.

사용 시, 전술된 바와 같이, 핀(546a)이 제2 위치(P2)로 원위방향으로 전진하기 시작함에 따라, 핀 플레이트(546b)는 제1 스프링 아암(539a)을 이동시킴으로써 제1 로킹 조립체를 맞물림 해제시킨다. 즉, 액추에이터 로드(547)가 원위방향으로 전진하기 시작하고, 그에 따라 핀(546a)이 그의 시작 위치(PA)로부터 원위방향으로 이동하기 시작함에 따라, 핀 플레이트(546b)의 제1 로킹해제 아암(544a)이 또한 원위방향으로 이동한다. 그 결과, 제1 로킹해제 아암(544a)의 원위방향 이동은 제1 스프링 아암(539a)이 원위방향으로 이동하고 결과적으로 제1 복수의 치형부(599a)로부터 맞물림 해제되게 한다. 이러한 맞물림 해제는 도 6에 도시된 바와 같이 내부 슬리브(542)가 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있게 한다. 제1 로킹 조립체는 핀(546a)이 제2 시작 위치(PB₁)로 이동할 때까지 맞물림 해제된다.

전술된 바와 같이, 도 6에 도시된 바와 같이 내부 슬리브(542)를 제2 방향(D2)으로 이동시키기 위해, 핀(546a)은 그의 시작 위치(PA)로부터 제2 위치(P5)로 후퇴하기 시작하여, 핀 플레이트(546b)가 제2 스프링 아암(539b)을 이동시킴으로써 제2 로킹 조립체를 맞물림 해제시키게 한다. 즉, 액추에이터 로드(547)가 근위방향으로 병진하기 시작하고, 그에 따라 핀(546a)이 그의 시작 위치(PA)로부터 이동함에 따라, 핀 플레이트(546b)의 제2 로킹해제 아암(544b)이 또한 후퇴한다. 그 결과, 제2 로킹해제 아암(544b)의 근위방향 이동은 제2 스프링 아암(539b)이 근위방향으로 이동하게 한다. 제2 스프링 아암(539b)의 근위방향 이동은 그것이 제2 복수의 치형부(599b)로부터 맞물림 해제되게 하여 도 6에 도시된 바와 같이 내부 슬리브(542)가 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있게 한다. 제2 로킹 조립체는 핀(546a)이 제2 시작 위치(PB₂)로 이동할 때까지 맞물림 해제된다.

대안적으로, 로킹 메커니즘은 도 3a 및 도 3b의 회전 조립체(141)와 같은 회전 조립체에 인가되는 구동력이 사전결정된 마찰력을 초과할 때까지 내부 슬리브(542)가 회전하는 것을 방지하기 위해 내부 슬리브(542)에 사전결정된 마찰력을 인가하도록 구성되는 마찰 스프링 아암을 포함할 수 있다. 또한, 마찰 스프링 아암은 내부 슬리브의 단방향 회전을 허용하고, 그에 따라 내부 슬리브가 제1 방향 또는 제1 방향과는 반대인 제2 방향으로 이동할 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 마찰 스프링 아암의 내부 표면은 내부 슬리브(542)에 대한 사전결정된 마찰력을 생성하거나 향상시키기 위한 표면 특징부, 예를 들어 내부 표면으로부터 연장되는 범프(bump)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 내부 슬리브(542)는 사전결정된 마찰력을 생성하거나 향상시키기 위해 마찰 스프링 아암의 내부 표면과 정렬되는 표면 특징부를 포함할 수 있다.

또한, 도 5a 및 도 5b의 수술 장치(500)의 클램핑 조립체는 제1 풀 부재(572)의 길이를 제외하고는 도 1 및 도 2a의 수술 장치(100)의 클램핑 조립체와 유사하다. 즉, 도 5a 및 도 5b의 수술 장치(500)의 제1 풀 부재(572)는 도 1 내지 도 2b의 수술 장치(100)의 제1 풀 부재(172)의 길이와 비교해 길이가 더 짧다. 이러한 구조적 차이를 제외하고는, 수술 장치(500)의 클램핑 조립체는 도 1 및 도 2a의 수술 장치(100)의 클램핑 조립체와 유사하게 기능한다.

도 7a 내지 도 7f는 수술 장치(100)(도 1 내지 도 3b)와 유사한 수술 장치 내에 배치될 수 있는 활주 메커니즘의 다른 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 활주 메커니즘은 다중-세그먼트 슬롯(245)을 갖는 내부 슬리브(242)를 포함한다. 다중-세그먼트 슬롯(245)이 다양한 구성을 가질 수 있지만, 몇몇 구현예에서, 도 7a 내지 도 7f에 도시된 바와 같이, 다중-세그먼트 슬롯(245)은 내부 슬리브(242) 주위에 실질적으로 나선형 구성을 가질 수 있다. 다중-세그먼트 슬롯(245)은 도시된 바와 같이 내부 슬리브(242)를 통해 부분적으로 연장될 수 있거나, 대안적으로 다중-세그먼트 슬롯(245)은 내부 슬리브(242)를 통해 완전히 연장될 수 있다.

다중-세그먼트 슬롯(245)은 적어도 2개의 채널 세그먼트(248, 249)를 포함할 수 있다. 각각의 채널 세그먼트의 크기 및 형상은 달라질 수 있다. 도 7a 내지 도 7f에 도시된 바와 같이, 각각의 채널 세그먼트(248, 249)는 실질적으로 나선형 구성을 갖고, 내부 슬리브(242)의 적어도 일부분을 따라 연장된다. 당업자는 각각의 채널 세그먼트(248, 249)의 크기 및 형상이 내부 슬리브(242)의 크기 및 형상에 적어도 부분적으로 기초함을 인식할 것이다. 또한, 적어도 2개의 채널 세그먼트(248, 249)는 전이점(250)에서 교차한다. 도 7c 및 도 7d에 흑색 점선으로서 예시된 이러한 전이점(250)은 핀(246a)이 제1 채널 세그먼트(248)로부터 제2 채널 세그먼트(249)로 또는 그 반대로 활주할 수 있게 한다. 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 내부 슬리브(242)는 그에 따라 약 1도 내지 약 360도만큼 회전(예컨대, 연속적으로 회전)할 수 있다.

활주 메커니즘은 또한 다중-세그먼트 슬롯(245) 내에 수용되는 핀(246a)을 포함한다. 핀(246a)은 도 1 내지 도 3b의 관절운동 풀(156)과 같은 관절운동 풀과 내부 슬리브(242) 사이에 위치되는, 도 1 내지 도 3b의 핀 플레이트(146b)와 같은 핀 플레이트로부터 연장될 수 있다. 도 1 내지 도 3b의 핀(146a)과 유사하게, 핀(246a)은 핀(246a)에 작동가능하게 결합된 입력부에 힘이 인가될 때 다중-세그먼트 슬롯(245) 내에서 선택적으로 활주하도록 구성된다. 그렇기 때문에, 다중-세그먼트 슬롯(245) 내에서의 핀(246a)의 활주 운동은 도 1 내지 도 3b의 외부 슬리브(118)와 같은 외부 슬리브에 대한 내부 슬리브(242)의 회전을 야기한다. 그리고 결과적으로, 활주 운동은 도 1 내지 도 3b의 초음파 블레이드(110)와 같은 초음파 블레이드에 대한, 도 1 내지 도 3b의 클램핑 요소(108)와 같은 클램핑 요소의 회전을 야기한다. 전술된 차이를 제외하고는, 도 7a 내지 도 7f의 활주 메커니즘은 위에서 논의된 도 1 내지 도 3b의 활주 메커니즘과 같이 작동될 수 있다.

사용 시, 도 1 내지 도 3b의 액추에이터 로드(147)와 같은 액추에이터 로드에 (예컨대, 그에 작동가능하게 결합된 입력부에 의해) 힘이 인가될 때, 액추에이터 로드는 축방향으로 병진하여 핀(246a)이 다중-세그먼트 슬롯(245) 내에서 활주하게 한다. 핀(246a)이 다중-세그먼트 슬롯(245) 내에서 활주함에 따라, 내부 슬리브(142)가 회전된다. 즉, 작동될 때, 액추에이터 로드는 제1 또는 제2 방향으로 이동하여 핀(246a)이 대응하는 방향으로 이동하게 한다. 외부 슬리브에 대한 액추에이터 로드의 지향성 운동 및 다중-세그먼트 슬롯(245) 내의 핀(246a)의 위치에 따라, 내부 슬리브(242), 및 그에 따라 클램핑 요소의 결과적인 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향일 것이다. 도 7a 내지 도 7f는 360도 시계 방향 회전 동안 상이한 시간에서의 내부 슬리브(242)를 예시한다.

도 7a 내지 도 7f에 도시된 바와 같이, 핀(246a)은 제1 채널 세그먼트(248) 내에서 원위 방향(D)으로 그리고 제2 채널 세그먼트(249) 내에서 근위 방향(P)으로 활주하여 내부 슬리브(242)의 360도 시계 방향 회전을 초래한다. 그 결과, 클램핑 요소가 초음파 블레이드 주위의 바람직한 위치로 회전될 수 있다. 내부 슬리브(242)의 회전을 시작하기 위해, 핀(246a)이 제1 채널 세그먼트(248)의 근위 단부(248p)에 위치된 초기 위치(A)로부터 제1 채널 세그먼트(248)의 원위 단부(248d)를 향해 원위 방향으로 활주한다(도 7a 및 도 7b). 핀(246a)은 계속해서 제1 채널 세그먼트(248)의 원위 단부(248d)를 통해 그리고 전이점(250)을 통해 활주한다(도 7c). 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이, 전이점(250)은 핀(246a)이 제1 채널 세그먼트(248)로부터 제2 채널 세그먼트(249)의 원위 단부(249d) 내로 활주할 수 있게 한다. 그 결과, 핀(246a)이 제1 채널 세그먼트(248) 내에서 원위 방향(D)으로 병진할 때, 내부 슬리브(242)가 시계 방향으로 약 1도 내지 약 180도만큼 회전할 수 있다(도 7a 내지 도 7d). 추가의 시계 방향 회전이 요망되는 경우, 핀(246a)은 이어서 제2 채널 세그먼트(249) 내에서 근위 방향(P)으로 제2 채널 세그먼트(249)의 근위 단부(249p)를 향해 병진할 수 있다(도 7e 및 도 7f). 이러한 근위방향 병진은 내부 슬리브(242)가 약 180도 내지 약 360도만큼 추가로 회전하게 한다. 도 7f에 도시된 바와 같이, 핀(246a)은 정지 요소(251)에 의해 한정되는 제2 채널 세그먼트(249)의 최근위 단부에 도달하였다. 이러한 정지 요소(251)는 또한 제1 채널 세그먼트(248)의 경계 부분을 한정한다. 그렇기 때문에, 일단 핀(246a)이 제2 채널 세그먼트(249)의 최근위 단부에 도달하면, 핀(246a)의 추가의 근위방향 이동이 방지된다. 따라서, 핀(246a)은 최근위 병진 위치(B)에 도달하였으며, 그에 따라 내부 슬리브(242)는 시계 방향으로 약 360도만큼 회전하였다. 당업자는 핀이 제2 채널 세그먼트(249)를 통해 원위방향으로 그리고 제1 채널 세그먼트(248)를 통해 근위방향으로 이동함으로써 그의 초기 위치(A)로 복귀할 수 있음을 인식할 것이다. 이러한 핀 이동은 예를 들어 핀(246a)이 전이점(250)을 통해 병진할 때까지 액추에이터 로드를 원위방향으로 전진시킨 다음에, 핀(246a)이 제1 채널 세그먼트(248)의 최근위 단부에 도달할 때까지 액추에이터 로드를 근위방향으로 후퇴시킴으로써 달성될 수 있다. 당업자는 핀(246a)이 또한 약 360도와는 다른 내부 슬리브(242)의 바람직한 회전량을 달성하기 위해 중간 위치(예컨대, 도 7b 내지 도 7e)로 그리고 그로부터 이동할 수 있음을 추가로 인식할 것이다.

핀(246a)이 초기 위치(A)로부터 원하는 위치, 예를 들어 도 7b 내지 도 7f에 예시된 핀 위치로 연속적으로 병진할 수 있으며, 결과적으로 내부 슬리브(242)가 초기 위치(0도)로부터 원하는 위치(약 360도 이하, 예컨대 약 1도 내지 약 360도)로 연속적으로 회전할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 대안적으로, 핀(246a)은 초기 위치(A)로부터 원하는 위치로 간격을 두고 병진할 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 각각 도 1 내지 도 3b와 도 5a 및 도 5b의 엔드 이펙터 조립체(106, 506)와 같은 엔드 이펙터 조립체는 각각 도 1 내지 도 3b와 도 5a 및 도 5b의 초음파 블레이드(110, 510)와 같은 초음파 블레이드를 포함할 수 있다. 그렇기 때문에, 초음파 블레이드는 제1 단부(예컨대, 근위 단부)로부터 제2 단부(예컨대, 원위 단부)까지 연장될 수 있으며, 여기서 제1 단부는 도 1 내지 도 2b의 도파관(138)과 같은 도파관과 음향 연통할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 초음파 블레이드는 축대칭일 수 있다. 축대칭 초음파 블레이드를 사용함으로써, 엔드 이펙터 조립체의 폐쇄 기하학적 구조가 클램핑 요소의 임의의 위치에 대해 동일할 수 있다.

초음파 블레이드는 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 2b와 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 초음파 블레이드는 도 1 내지 도 3b와 도 5 내지 도 6b에 도시된 바와 같은 실질적으로 직선형(예컨대, 테이퍼 형성되지 않은) 구성을 가질 수 있다. 대안적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 초음파 블레이드(810)는 테이퍼 형성된 구성(예컨대, 초음파 블레이드(810)의 제1 단부(810a)로부터 제2 단부(810b)까지의 원추형 테이퍼)을 가질 수 있다. 테이퍼 형성된 구성은 유익하게도 클램핑 요소를 초음파 블레이드 주위로 회전시키기 위한 추가의 공간을 제공할 수 있다.

유사하게, 도 9에 도시된 바와 같이, 초음파 블레이드(910)는 오목한 형상의 부분(911)이 초음파 블레이드(910)의 제1 및 제2 단부(910a, 910b) 사이에 위치되는 테이퍼 형성된 구성을 가질 수 있다. 오목한 형상의 부분(911)은 클램핑 요소와 초음파 블레이드(910) 사이에 포획되는 조직의 활주가능 이동을 실질적으로 방지할 수 있다. 즉, 오목한 부분은 클램핑된 조직의 크래들링(cradling)을 허용하여 그의 절개를 도울 수 있다. 오목한 형상의 부분(911)과 초음파 블레이드(910)의 나머지 부분들의 계면은 하나 이상의 에지(911a, 911b, 911c, 911d)를 한정할 수 있다. 몇몇 경우에, 에지는 둥글 수 있다. 오목한 형상의 부분(911)은 제1 및 제2 단부(910a, 910b)로부터 다양한 거리에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 오목한 형상의 부분(911)은 초음파 블레이드(910)의 제1 및 제2 단부(910a, 910b)로부터 등거리에 위치될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 조직을 치료하기 위해 초음파 블레이드(910)와 함께 사용될 수 있는 클램핑 요소는 초음파 블레이드(910)의 오목한 형상의 부분(911)에 상호보완적인 볼록한 형상의 부분을 갖는 클램프 패드를 포함할 수 있다.

또한, 초음파 블레이드는 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 각각 도 1 내지 도 2b와 도 5a 및 도 5b에 도시된 초음파 블레이드(110, 510)와 같은 초음파 블레이드는 실질적으로 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 초음파 블레이드는 초음파 블레이드의 길이방향 축 주위에 배열되는 2개 이상의 블레이드 표면을 가질 수 있으며, 여기서 2개 이상의 블레이드 표면은 블레이드 단면 형상 프로파일을 한정한다.

예를 들어, 몇몇 실시예에서, 초음파 블레이드는 클램핑 요소와 초음파 블레이드 사이에 포획되는 조직의 봉합을 촉진하는 국소 압력 프로파일을 갖는 전체 단면 형상을 생성하기 위해 서로 부분적으로 중첩되는 2개 이상의 서브유닛을 가질 수 있다. 각각의 서브유닛은 사전결정된 단면 형상(예컨대, 기하학적 형상) 및 표면적을 가질 수 있으며, 여기서 각각의 서브유닛의 표면적의 합은 초음파 블레이드의 표면적보다 크다. 도 10에 도시된 바와 같이, 초음파 블레이드(1010)는 3개의 서브유닛(1010a, 1010b, 1010c)을 포함하며, 여기서 각각의 서브유닛(1010a, 1010b, 1010c)은 실질적으로 원형 단면 형상을 갖는다. 각각의 서브유닛(1010a, 1010b, 1010c)의 반경은 조직의 효과적인 봉합을 향상시킬 수 있는 국소 압력 프로파일을 제공하도록 크기설정될 수 있다. 또한, 필요하지는 않지만, 도 10에 도시된 바와 같은 서브유닛 유닛(1010a, 1010b, 1010c)은 초음파 블레이드의 길이방향 축에 대한 각도에 관하여 초음파 블레이드 주위에 균일하게 배치된다.

다른 실시예에서, 초음파 블레이드는 2개 이상의 교차 블레이드를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 초음파 블레이드(1110)는 초음파 블레이드의 중심축에서 교차하여 십자형 단면 형상을 형성하는 제1 블레이드(1110a) 및 제2 블레이드(1110b)를 포함할 수 있다. 중심축은 초음파 블레이드의 제1 단부와 제2 단부 사이에서 길이방향으로 연장된다. 집합적으로 초음파 블레이드인 제1 및 제2 블레이드는 다양한 각도로 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 예시된 바와 같이, 초음파 블레이드(1110)는 서로에 대해 약 90도의 각도로 서로 교차하는 제1 블레이드(1110a) 및 제2 블레이드(1110b)를 포함한다. 제1 및 제2 블레이드(1110a, 1110b)가 서로에 대해 90도와는 다른 각도로 서로 교차할 수 있다는 것이 본 명세서에서 또한 고려된다. 당업자는 2개 이상의 블레이드의 교차 각도가 블레이드의 개수 및 각각의 블레이드의 외경에 적어도 부분적으로 의존함을 인식할 것이다.

각각의 블레이드(1110a, 1110b)는 클램핑된 조직을 봉합하도록 구성되는 적어도 하나의 조직-접촉 표면을 가질 수 있다. 각각의 블레이드(1110a, 1110b)는 또한 클램핑되지 않은 조직을 후방-절단하도록 구성되는 적어도 하나의 조직-접촉 표면을 가질 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드(1110a, 1110b)는 제1 단부(1111a, 1111b)로부터 제2 단부(1112a, 1112b)까지 소정 길이만큼 연장된다. 당업자는 예를 들어 다른 표면과의 우발적인 접촉을 최소화하기 위해 각각의 블레이드(1110a, 1110b)의 길이가 달라질 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 길이는 축방향 위치에 따라 변하여 그에 의해 테이퍼 형성된 블레이드에서와 동일한 조직 접촉 표면을 달성할 수 있다. 각각의 단부(1111a, 1111b, 1112a, 1112b)는 2개의 에지(1113a, 1113b) 사이에서 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 에지는 필렛 에지(fillet edge)(1114)이다. 필렛 에지(1114)는 클램핑되지 않은 조직의 후방-절단을 위해 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 나머지 에지들은 둥글다. 에지의 기하학적 구조가 달라질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 에지들 모두가 둥글 수 있다. 초음파 블레이드(1110)가 동일한 챔퍼(chamfer)로 균형화되지 않지만, 에지 특징부가 초음파 블레이드를 균형화하기 위해 달라질 수 있는데, 예컨대 크기 또는 기하학적 구조가 달라질 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.

이전에 언급된 바와 같이, 수술 장치 및 시스템은 조직을 치료하는 데 사용될 수 있다. 임의의 적합한 방법이 본 명세서에 기술된 임의의 수술 장치 및 시스템을 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 수술 장치(100)(도 1 내지 도 3b)를 작동시킬 때, 장치(100)는 수술 부위로 지향될 수 있다. 수술 장치(100)를 수술 부위로 지향시키기 전에, 지향시키는 동안에, 또는 지향시킨 후에, 클램핑 요소(108)가 초음파 블레이드(110)에 대해 선택적으로 회전될 수 있다. 소정 경우에, 클램핑 요소(108)는 약 1도 내지 약 360도의 범위 내에서 회전될 수 있다. 일단 조직이 클램핑 요소(108)와 초음파 블레이드(110) 사이에 배치되면, 클램핑 조립체는 클램핑 요소(108)가 초음파 블레이드(110)를 향해 이동하게 하도록 선택적으로 작동될 수 있으며, 이는 이어서 조직에 클램핑력을 인가한다. 클램핑 요소(108)의 회전은 클램핑 조립체가 작동되는 데 필요하지 않다는 것이 인식될 것이다. 일단 조직이 클램핑 요소(108)와 초음파 블레이드(110) 사이에 클램핑되면, 초음파 에너지가 (예컨대, 초음파 트랜스듀서(112)에 의해) 초음파 블레이드(110)로 전달되어 클램핑된 조직을 치료할 수 있다. 소정 경우에, 기구 샤프트(104)는 도 4에 도시된 로봇 수술 시스템(400)과 같은 로봇 수술 시스템에 부착된다.

몇몇 실시예에서, 기구 샤프트(104)는 엔드 이펙터 조립체(106)가 기구 샤프트(104)의 근위 부분의 길이방향 축에 대해 각도를 이루어 배향되도록 선택적으로 관절운동될 수 있다. 그렇기 때문에, 클램핑 요소(108)는 클램핑 요소(108)가 관절운동된 상태에 있을 때 회전할 수 있다.

본 명세서에 개시된 장치는 일회 사용 후 폐기되도록 설계될 수 있거나, 그것은 여러 번 사용되도록 설계될 수 있다. 그러나, 어느 경우에서도, 장치는 적어도 일회 사용 후에 재사용을 위해 원상회복될 수 있다. 원상회복은 장치의 분해 단계에 이은 특정 피스의 세정 또는 교체 단계와 후속 재조립 단계의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특히, 장치는 분해될 수 있고, 장치의 임의의 개수의 특정 피스 또는 부품이 임의의 조합으로 선택적으로 교체되거나 제거될 수 있다. 특정 부품의 세정 및/또는 교체 시에, 장치는 원상회복 시설에서 또는 수술 절차 직전에 수술 팀에 의해 후속 사용을 위해 재조립될 수 있다. 당업자는 장치의 원상회복이 분해, 세정/교체 및 재조립을 위한 다양한 기술을 이용할 수 있는 것을 인식할 것이다. 그러한 기술의 사용, 및 결과적인 원상회복된 장치는 모두 본 출원의 범위 내에 있다.

당업자는 전술된 실시예에 기초하여 본 발명의 추가의 특징 및 이점을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 지시된 바를 제외하고는, 상세히 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에 인용된 모든 공보 및 참고 문헌은 명시적으로 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 전체적으로 또는 부분적으로, 본 명세서에 참고로 포함되는 것으로 언급된 임의의 특허, 공보, 또는 정보는 포함되는 자료가 본 문헌에 기재된 기존의 정의, 서술, 또는 다른 개시 자료와 상충되지 않는 범위로만 본 명세서에 포함된다. 그렇기 때문에 본 명세서에 명시적으로 기재된 바와 같은 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함되는 임의의 상충되는 자료를 대체한다.

Claims (20)

1. 수술 장치로서,
   초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)가 내부에 위치된 하우징;
   상기 하우징으로부터 연장되는 기구 샤프트로서, 상기 기구 샤프트는 관절운동가능 영역(articulable region) 및 비-관절운동가능 영역을 갖는 외부 슬리브(outer sleeve)를 포함하고, 상기 기구 샤프트는,
   상기 초음파 트랜스듀서와 음향적으로 결합된 도파관(waveguide)으로서, 상기 관절운동가능 영역의 일부분이 상기 도파관의 가요성 부분과 정렬되는, 상기 도파관, 및
   내부 슬리브를 갖는 회전 조립체를 추가로 포함하는, 상기 기구 샤프트; 및
   상기 외부 슬리브의 원위 단부(distal end)에 있는 엔드 이펙터 조립체(end effector assembly)로서, 클램핑 요소(clamping element) 및 상기 도파관과 음향 연통(acoustic communication)하는 초음파 블레이드(ultrasonic blade)를 갖는, 상기 엔드 이펙터 조립체를 포함하며,
   상기 내부 슬리브는 상기 클램핑 요소에 결합되고, 상기 내부 슬리브는 다중-세그먼트 나선형 슬롯(multi-segment spiral slot) 및 상기 다중-세그먼트 나선형 슬롯 내에 수용된 핀(pin)을 가져서, 상기 핀은 상기 핀에 작동가능하게 결합된 입력부에 힘이 인가될 때 상기 다중-세그먼트 나선형 슬롯 내에서 선택적으로 활주하여서 상기 초음파 블레이드에 대한 상기 클램핑 요소의 회전을 야기하도록 구성되는, 수술 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다중-세그먼트 나선형 슬롯은 전이점(transition point)에서 교차하는 적어도 2개의 채널 세그먼트(channel segment)들을 포함하여서, 상기 핀이 상기 적어도 2개의 채널들 내에서 병진하여 상기 내부 슬리브를 약 1도 내지 약 360도만큼 회전시키는, 수술 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 핀은 상기 적어도 2개의 채널 세그먼트들 중 제1 채널 세그먼트 내에서 원위 방향(distal direction)으로 병진하여 상기 내부 슬리브가 제1 회전 방향으로 약 1도 내지 약 180도만큼 회전하게 하는, 수술 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 핀은 상기 적어도 2개의 채널 세그먼트들 중 제2 채널 세그먼트 내에서 근위 방향(proximal direction)으로 병진하여 상기 내부 슬리브가 상기 제1 회전 방향으로 약 180도 내지 약 360도만큼 회전하게 하는, 수술 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 핀은 상기 제2 채널 세그먼트 내에서 원위 방향으로 병진하여 상기 내부 슬리브가 상기 제1 회전 방향과는 반대인 제2 회전 방향으로 약 1도 내지 약 180도만큼 회전하게 하는, 수술 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 핀은 상기 제1 채널 세그먼트 내에서 근위 방향으로 병진하여 상기 내부 슬리브가 상기 제2 회전 방향으로 약 180도 내지 약 360도만큼 회전하게 하는, 수술 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 기구 샤프트는 상기 엔드 이펙터 조립체에 결합된 클램핑 조립체를 포함하며, 상기 클램핑 조립체는 상기 클램핑 요소가 상기 초음파 블레이드를 향해 그리고 상기 초음파 블레이드로부터 멀어지는 쪽으로 선택적으로 이동하도록 상기 기구 샤프트에 대한 상기 클램핑 요소의 이동을 구동하도록 구성되는, 수술 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 수술 장치는 상기 엔드 이펙터 조립체를 길이방향 축과 정렬된 위치로부터 상기 길이방향 축과 정렬되지 않은 위치로 선택적으로 편향시키도록 구성된 관절운동 조립체를 추가로 포함하며, 상기 길이방향 축은 상기 외부 슬리브의 상기 비-관절운동가능 영역을 따라 연장되는, 수술 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 로봇 수술 시스템에 부착되는, 수술 장치.
10. 로봇 수술 시스템으로서,
    모터가 내부에 배치된 전기기계 아암(electromechanical arm);
    상기 전기기계 아암에 장착된 기구 하우징으로서, 초음파 트랜스듀서가 내부에 배치된, 상기 기구 하우징;
    상기 하우징으로부터 연장되는 기구 샤프트로서, 상기 기구 샤프트는 외부 슬리브를 포함하고,
    상기 초음파 트랜스듀서에 음향적으로 결합되고 상기 기구 샤프트를 통해 연장되는 관절운동가능 초음파 도파관,
    상기 모터에 작동가능하게 결합된 제1 액추에이터 로드(actuator rod)를 갖는 작동 조립체,
    제1 및 제2 실질적으로 나선형 슬롯들, 및 상기 실질적으로 나선형 교차 슬롯들 중 하나 내에 수용된 핀을 포함하는 내부 슬리브를 갖는 회전 조립체로서, 상기 제1 및 제2 실질적으로 나선형 슬롯들은 전이점에서 서로 교차하는, 상기 회전 조립체를 추가로 포함하는, 상기 기구 샤프트; 및
    상기 외부 슬리브의 원위 단부에 형성된 엔드 이펙터 조립체로서, 조오(jaw) 및 상기 관절운동가능 초음파 도파관에 음향적으로 결합된 초음파 블레이드를 갖는, 상기 엔드 이펙터 조립체를 포함하며,
    상기 작동 조립체는 상기 조오에 작동가능하게 결합되고, 상기 제1 액추에이터 로드는 외부 샤프트에 대해 축방향으로 병진하여 상기 핀을 상기 제1 및 제2 실질적으로 나선형 슬롯들 내에서 활주시켜서 상기 초음파 블레이드가 정지하여 유지되는 동안 상기 조오를 선택적으로 회전시키도록 구성되는, 로봇 수술 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 전이점은 상기 내부 슬리브가 약 1도 내지 약 360도만큼 연속적으로 회전하도록 상기 핀이 상기 제1 실질적으로 나선형 슬롯으로부터 상기 제2 실질적으로 나선형 슬롯으로 활주할 수 있게 하도록 구성되는, 로봇 수술 시스템.
12. 제10항에 있어서, 상기 핀은 상기 제1 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 원위 방향으로 병진하여 상기 내부 슬리브를 제1 회전 방향으로 회전시키고, 상기 핀은 상기 제2 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 근위 방향으로 병진하여 상기 내부 슬리브를 상기 제1 회전 방향으로 추가로 회전시키는, 로봇 수술 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 핀은 상기 제2 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 원위 방향으로 병진하여 상기 내부 슬리브를 상기 제1 회전 방향과는 반대인 제2 회전 방향으로 회전시키고, 상기 핀은 상기 제1 실질적으로 나선형 슬롯 내에서 근위 방향으로 병진하여 상기 내부 슬리브를 상기 제2 회전 방향으로 추가로 회전시키는, 로봇 수술 시스템.
14. 제10항에 있어서, 상기 기구 샤프트는 상기 조오와 상기 초음파 블레이드 사이에 조직을 클램핑하기 위해 상기 외부 슬리브에 대해 축방향으로 병진하여서 상기 조오가 개방 및 폐쇄되게 하도록 구성된 조오 풀(jaw pull)을 갖는 클램핑 조립체를 포함하는, 로봇 수술 시스템.
15. 제10항에 있어서, 상기 로봇 수술 시스템은 상기 엔드 이펙터 조립체를 길이방향 축과 정렬된 위치로부터 상기 길이방향 축과 정렬되지 않은 위치로 편향시키도록 구성된 관절운동 조립체를 추가로 포함하며, 상기 길이방향 축은 상기 외부 슬리브의 비-관절운동가능 섹션을 따라 연장되는, 로봇 수술 시스템.
16. 방법으로서,
    엔드 이펙터 조립체를 갖는 수술 장치를 수술 부위로 지향시키는 단계로서, 상기 엔드 이펙터 조립체는 초음파 도파관 및 회전 조립체를 포함하는 기구 샤프트에 작동가능하게 결합되고, 상기 엔드 이펙터 조립체는 초음파 블레이드 및 클램핑 요소를 갖고, 상기 회전 조립체는, 상기 클램핑 요소에 작동가능하게 결합되고, 적어도 2개의 실질적으로 나선형 슬롯들 및 상기 적어도 2개의 실질적으로 나선형 슬롯들 내에서 활주하도록 구성된 핀을 포함하는 내부 슬리브를 갖는, 상기 수술 장치를 수술 부위로 지향시키는 단계;
    상기 클램핑 요소를 상기 초음파 블레이드에 대해 선택적으로 회전시키는 단계;
    상기 클램핑 요소가 상기 초음파 블레이드를 향해 이동하여서 상기 클램핑 요소와 상기 초음파 블레이드 사이에 배치된 조직에 클램핑력을 인가하게 하도록 클램핑 조립체를 선택적으로 작동시키는 단계; 및
    상기 클램핑 요소와 상기 초음파 블레이드 사이에 클램핑된 상기 조직을 치료하기 위해 초음파 에너지를 상기 초음파 블레이드로 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 엔드 이펙터 조립체가 하우징으로부터 연장되는 상기 기구 샤프트의 근위 부분의 길이방향 축에 대해 각도를 이루어 배향되도록 상기 기구 샤프트를 선택적으로 관절운동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 클램핑 요소는 상기 클램핑 요소가 관절운동된 상태에 있을 때 회전할 수 있는, 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 클램핑 요소는 약 1도 내지 약 360도의 범위 내에서 회전할 수 있는, 방법.
20. 제16항에 있어서, 상기 기구 샤프트는 로봇 수술 시스템에 부착되는, 방법.

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