KR20210099600A

KR20210099600A - 수술용 컴포넌트의 커플링에 사용하기 위한 멸균 배리어 조립체를 갖는 마운팅 시스템

Info

Publication number: KR20210099600A
Application number: KR1020217019074A
Authority: KR
Inventors: 제임스 이. 플랫; 로버트 도드; 조나단 보이어; 래리 더글라스 오'컬; 빅터 소토; 크리스토퍼 더블유. 존스
Original assignee: 마코 서지컬 코포레이션
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-08-12
Also published as: WO2020117913A3; US20240008940A1; WO2020117913A4; AU2019391083A1; JP2022510027A; CN113316431A; EP3890643A2; WO2020117913A2; US20200170724A1; US11806096B2

Abstract

제1 및 제2 수술용 컴포넌트들을 커플링하기 위한 마운팅 시스템이다. 마운팅 시스템은, 상기 제1 수술용 컴포넌트와 관련된 제1 마운팅 부분, 상기 제2 수술용 컴포넌트와 관련되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능한 텐셔너를 포함하는 제2 마운팅 부분, 및 멸균 배리어 조립체를 포함한다. 멸균 배리어 조립체는, 상기 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정되고, 상기 제2 마운팅 부분이 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하도록 구성된 커플링, 및 상기 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 상기 제2 위치에 있을 때, 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하기 위해, 상기 멸균 배리어 조립체를 통해 마운팅 부분들 사이에 운동학적 커플링을 제공하도록 배치되고, 마운팅 부분들에 체결되도록 구성된 복수의 운동학적 커플러를 포함한다.

Description

수술용 컴포넌트의 커플링에 사용하기 위한 멸균 배리어 조립체를 갖는 마운팅 시스템

본 출원은, 각각의 전체 내용이 참조로 본 명세서에 통합되는, 2018년 12월 4일에 출원된 미국임시특허출원 제62/775,126호, 2019년 11월 13일에 출원된 미국임시특허출원 제62/934,771호 및 2019년 11월 19일에 출원된 미국임시특허출원 제62/937,529호에 대한 우선권과 혜택을 주장한다.

본 개시 내용은 일반적으로 수술용 컴포넌트(surgical component)를 위한 마운팅 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 수술용 컴포넌트를 커플링하는데 사용하기 위한 멸균 배리어 조립체(sterile barrier assembly)를 갖는 마운팅 시스템에 관한 것이다.

수술용 드레이프(surgical drape)와 같은 멸균 배리어 조립체는, 수술 동안 수술용 컴포넌트들 사이에 배리어(barrier)를 확립하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 수술용 드레이프는 로봇 팔과 로봇 팔에 부착된 엔드 이펙터 사이에 배리어를 제공하는데 사용될 수 있다. 수술에서 로봇 팔은 비-멸균인 것으로 취급되는 반면 엔드 이펙터는 멸균되어 있다. 수술용 드레이프는 로봇 팔과 엔드 이펙터 사이에 배리어를 생성하여, 엔드 이펙터가 동작하는 멸균 영역의 오염을 방지한다.

일반적으로, 로봇 암과 엔드 이펙터 사이에 배치된 수술용 드레이프는 기계 연결 및/또는 전기 연결과 같이 로봇 암과 엔드 이펙터 사이에 상이한 연결들이 만들어 질 수 있는 천공(perforation) 또는 다른 개구부를 가지고 있다. 이러한 천공은 이들이 수술 동안에 덮여 있는 한 허용가능하다. 엔드 이펙터가 수술 중에 고장 나고 교체되어야 하거나, 상이한 엔드 이펙터가 필요하고, 천공이 드러나면(uncovered), 표준 수술실 멸균 프로토콜에 따라, 다른 엔드 이펙터를 설치하기 전에 수술 드레이프의 교체가 필요하다고 지시할 수 있다. 수술용 드레이프를 제거하고 새로운 수술용 드레이프를 설치하는 것은 귀중한 시간을 소비하므로, 교체는 바람직하지 않다.

다른 수술용 드레이프는 의도적으로 천공되지 않고, 그 대신 로봇 암과 엔드 이펙터 사이에서 압축된다. 압축시 수술용 드레이프가 얇은 플라스틱으로 만들어진 경우 의도하지 않은 찢어짐(rip)이나 찢김(tear)이 발생할 수 있다. 수술용 드레이프가 손상되지 않은 경우에도, 수술용 드레이프의 압축성으로 인해, 로봇 팔의 엔드 이펙터 위치가 부정확하다. 예를 들어, 수술용 드레이프가 불균일하게 압축될 수 있다. 또한, 기존의 드레이핑 재료로 만든 두꺼운 드레이프는, 정상적인 엔드 이펙터 부하에서 편향(deflect)될 수 있다. 작은 편향은 엔드 이펙터의 도구 중심점(tool center point; TCP)까지 확대되며, TCP의 위치 정확도의 오류로 인해, 견딜 수 없게 될 수 있다.

따라서, 해당 기술분야에서 이러한 결함 중 하나 이상을 해결하기 위한 필요가 존재한다.

제1 및 제2 수술용 컴포넌트를 커플링하기 위한 마운팅 시스템이 제공된다. 마운팅 시스템은 제1 수술용 컴포넌트와 관련된 제1 마운팅 부분 및 제2 수술용 컴포넌트와 관련된 제2 마운팅 부분을 포함한다. 제2 마운팅 부분은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능한 텐셔너(tensioner)를 포함한다. 장착 시스템은 멸균 배리어 조립체를 더 포함한다. 멸균 배리어 조립체는 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정되고, 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 제1 위치에 있을 때 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하도록 구성된 커플링(coupling)을 포함한다. 복수의 운동학적 커플러(kinematic coupler)가 마운팅 부분들과 체결되도록 구성되고, 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 제2 위치에 있을 때 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하기 위해, 멸균 배리어 조립체를 통해 마운팅 부분들 사이에 운동학적 커플링을 제공하도록 배열된다.

커플링 및 복수의 운동학적 커플러를 갖는 멸균 배리어 조립체를 통해 수술용 로봇의 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 부착되는 엔드 이펙터가 제공된다. 엔드 이펙터는, 에너지 적용기(energy applicator)를 지지하기 위한 하우징과, 하우징에 부착된 제2 마운팅 부분을 포함한다. 제2 마운팅 부분은, 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 이동가능한 텐셔너를 포함한다. 제2 마운팅 부분은, 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 제1 위치에 있을 때 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 커플링되도록 구성된다. 제2 마운팅 부분은 멸균 배리어 조립체의 복수의 운동학적 커플러에 체결하기 위한 복수의 접촉면을 포함한다.

제1 수술용 컴포넌트의 제1 마운팅 부분 및 텐셔너를 갖는 제2 수술용 컴포넌트의 제2 마운팅 부분에 해제가능하게 부착하기 위한, 멸균 배리어 조립체가 제공된다. 멸균 배리어 조립체는, 드레이프를 수용하도록 구성된 인터페이스와, 인터페이스에 작동가능하게 부착되고, 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정되며, 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 제1 위치에 있을 때 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하도록 구성된 커플링을 포함한다. 복수의 운동학적 커플러가 인터페이스에 의해 지지되고, 마운팅 부분에 체결되게 구성됩니다. 복수의 운동학적 커플러는, 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 제2 위치에 있을 때 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하기 위해, 마운팅 부분들 사이에 운동학적 커플링을 제공하도록 배열된다.

커플링 및 복수의 운동학적 커플러를 갖는 멸균 배리어 조립체를 통해 엔드 이펙터의 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하기 위한 수술용 로봇이 제공된다. 제2 마운팅 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동가능한 텐셔너를 갖는다. 수술용 로봇은 멸균 배리어 조립체를 통해 엔드 이펙터의 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하도록 구성된 제1 마운팅 부분을 갖는 로봇 암(robotic arm)을 포함한다. 제1 마운팅 부분은 멸균 배리어 조립체의 복수의 운동학적 커플러에 체결하기 위한 복수의 접촉면을 포함한다. 제1 마운팅 부분은 제1 위치로부터 제2 위치로의 텐셔너의 이동시 멸균 배리어 조립체를 통해 제2 마운팅 부분에 전부하(preload) 힘을 가하도록 구성된 부하 메커니즘을 더 포함한다.

수술용 시스템으로서, 수술용 컴포넌트와 관련된 제2 마운팅 부분; 멸균 배리어 조립체; 상기 멸균 배리어 조립체를 통한 상기 제1 마운팅 부분 및 상기 멸균 배리어 조립체를 해제가능하게(releasably) 수용하도록 구성된 제1 마운팅 부분을 갖는 로봇 암을 포함하는 수술용 로봇; 로봇 암에 커플링된 조명 장치; 및 하나 이상의 센서에 커플링되고, 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여 제1 마운팅 부분에 대한 멸균 배리어 조립체 및 제2 마운팅 부분 중 하나 이상의 설치와 관련된 상태를 검출하고, 사용자에게 상기 상태를 표시하도록 상기 조명 장치를 컨트롤하도록 구성되는 하나 이상의 컨트롤러를 포함하는 수술용 시스템이 제공된다.

수술용 시스템을 동작하는 방법이 제공되며, 수술용 시스템은, 수술용 컴포넌트와 관련된 제2 마운팅 부분, 멸균 배리어 조립체, 상기 멸균 배리어 조립체를 통한 상기 제1 마운팅 부분 및 상기 멸균 배리어 조립체를 해제가능하게(releasably) 수용하도록 구성된 제1 마운팅 부분을 갖는 로봇 암을 포함하는 수술용 로봇; 로봇 암에 커플링된 조명 장치; 및 하나 이상의 센서에 커플링된 컨트롤러를 포함하며, 상기 방법은, 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 제1 마운팅 부분에 대하여 멸균 배리어 조립체 및 제2 마운팅 부분 중 하나 이상의 설치와 관련된 상태를 검출하고, 사용제에게 상기 상태를 표시하도록 상기 조명 장치를 컨트롤하도록 구성되는 하나 이상의 컨트롤러를 포함한다.

본 개시내용의 이점은, 첨부된 도면과 연계하여 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해되기 때문에, 쉽게 인식 될 것이다.
도 1은 로봇 암과 엔드 이펙터 사이에 개재된 마운팅 시스템을 포함하는 로봇 수술용 시스템의 사시도이다.
도 2는 로봇 암에 부착 된 제1 마운팅 부분, 엔드 이펙터에 부착된 제2 마운팅 부분, 및 마운팅 부분들을 상호연결하기 위한 멸균 배리어 조립체로 도시된 마운팅 시스템의 부분적인 분해 사시도(exploded perspective view)이다.
도 3은 제1 및 제2 마운팅 부분과 멸균 배리어 조립체가, 로딩된 구성으로 배열 된 상태로 도시된 도 1의 마운팅 시스템에 대한 사시도이다.
도 4는 제1 마운팅 부분, 제2 마운팅 부분, 및 멸균 배리어 조립체가 서로 이격되어 배치된 상태로 도시된, 도 3의 마운팅 시스템에 대한 부분 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 마운팅 시스템의 또 다른 부분 분해 사시도이다.
도 5a는 멸균 배리어 조립체의 인터페이스 내에 수용된 운동학적 커플러를 예시하는 부분 사시도이다.
도 5b 및 5c는 커넥터의 분해 사시도이다.
도 5d는 일반적으로 도 5c의 라인 5D-5D를 따라 취해진 커넥터들 중 하나의 단면도이다.
도 6은 도 4의 제1 마운팅 부분의 제1 컴포넌트 세트의 분해 사시도이다.
도 7은 도 4의 제1 마운팅 부분의 제1 컴포넌트 세트의 또 다른 분해 사시도이다.
도 8은 도 4의 제1 마운팅 부분의 제2 컴포넌트 세트의 분해 사시도이다.
도 9는 도 4의 제1 마운팅 부분의 제2 컴포넌트 세트의 다른 분해 사시도이다.
도 10은 도 4의 멸균 배리어 조립체의 분해 사시도이다.
도 11은 도 4의 멸균 배리어 조립체의 또 다른 분해 사시도이다.
도 12는 (리테이너 플레이트가 생략된) 도 4의 제2 마운팅 부분의 분해 사시도이다.
도 13은 (리테이너 플레이트가 생략된) 도 4의 제2 마운팅 부분의 다른 분해 사시도이다
도 14a-14c는, 일반적으로 도 4의 라인 14-14를 따라 취해진 사시 단면도로서, 제1 마운팅 부분 상으로의 멸균 배리어 조립체의 연결을 도시한다.
도 15a는 제2 마운팅 부분, 제1 마운팅 부분, 및 제1 마운팅 부분에 연결된 것으로 도시된 멸균 배리어 조립체를 도시하는, 도 4의 라인 15A-15A를 따라 일반적으로 취해진 사시 단면도이다.
도 15b는 멸균 배리어 조립체에 대한 제2 마운팅 부분의 연결을 도시하는, 도 4의 라인 15B-15B를 따라 일반적으로 취해진 또 다른 사시 단면도이다.
도 16a 및 16b는, 도 16b에서 전부하 힘의 부하 경로를 도시하는 것을 포함하는, 제1 마운팅 부분을 향하여 제2 마운팅 부분을 유도하기 위해 상기 마운팅 시스템에 적용되는 전부하(preload) 힘을 도시하기 위하여 다수의 컴포넌트들이 예시적인 목적으로 제거된 것을 제외하고는, 도 4의 라인 15B-15B를 따라 일반적으로 취한 단면도이다.
도 16c는 바이어싱 요소를 도시하는 도 16b의 확대도(blown-up view)이다.
도 17은 부하 액추에이터를 도시하는 부분 사시도이다.
도 18은 제2 허브의 상부 사시도이다.
도 19는 제1 허브의 하부 사시도이다.
도 20a 및 20b는 각각 도 16a 및 16b로부터 취한 확대 단면도이다.
도 21a는 제1 개방 위치에 있는 레버 및 활성기 링크(activator link)를 포함하는 텐셔너를 도시하는 제2 마운팅 부분의 평면도이다.
도 21b는 제2 폐쇄 위치에 있는 텐셔너를 도시하는 제2 마운팅 부분의 평면도이다.
도 22는 제2 마운팅 부분의 해제 메커니즘의 분해 사시도이다.
도 23은 해제 메커니즘의 리테이너 플레이트의 하부 사시도이다.
도 24a 및 24b는 제1 위치에서 제2 위치로 이동하는 해제 메커니즘의 해제 액추에이터를 도시하는 제2 마운팅 부분의 사시도이다.
도 25a 및 25b는 멸균 배리어 조립체로부터 제2 마운팅 부분이 제거될 수 있도록 해제 링크 및 해제 요소가 이동하게끔 제1 위치에서 제2 위치로 이동하는 해제 메커니즘의 해제 액추에이터를 도시하는 사시도이다.
도 25c는 해제 요소 중 하나의 액추에이션을 도시하는 부분 사시도이다.
도 26은 조명 장치를 도시하며, 마운팅 시스템을 갖는 로봇 수술용 시스템의 부분 부해 사시도이다.
도 27은 조명 장치를 도시하는 도 26의 로봇 수술용 시스템의 사시도이다.
도 28은 제1 조명 상태에 있는 조명 장치를 도시하는 도 26의 로봇 수술용 시스템의 사시도이다.
도 29는 제2 조명 상태에 있는 조명 장치를 도시하는 도 26의 로봇 수술용 시스템의 사시도이다.

이제 도 1 내지 3을 참조하면, 멸균 배리어 조립체(22)를 사용하여 제1 및 제2 수술용 컴포넌트를 운동학적으로 커플링하기 위한 마운팅 시스템(20)이 도시된다. 본 명세서에 설명된 대표적인 실시예들에서, 제1 수술용 컴포넌트는, 로봇 암(R)을 갖는 수술용 로봇이고, 제2 수술용 컴포넌트는 상기 로봇 암(R)에 부착하기 위한 엔드 이펙터(EE)이다. 로봇 암(R)과 엔드 이펙터(EE)는, 전체 개시내용이 본 명세서에 참조로 통합되는 2017년 10월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Systems and Tools for use with Surgical Robotic Manipulators"인 미국특허출원공보 제2018/0110572호에 기술된 것과 유사할 수 있다. 마운팅 시스템(20)은, 멸균 배리어 조립체(22)를 사용하여 임의의 수술용 컴포넌트들을 운동학적으로 커플링하는데 사용될 수 있음을 유의해야 한다.

도 2 및 3을 참조하면, 로봇 암(R)은 제1 마운팅 부분(24)을 포함하고 엔드 이펙터(EE)는 제2 마운팅 부분(26)을 포함한다. 멸균 배리어 조립체(22)는 제1 및 제2 마운팅 부분(24, 26) 사이에 위치하여, 수술 동안에 로봇 암(R)과 엔드 이펙터(EE) 사이에 배리어를 확립한다. 이 배리어는, 엔드 이펙터(EE)가 동작하는 멸균 필드(S)로부터 로봇 암(R)을 분리한다. 수술 동안에 로봇 암(R)은 비-멸균성으로 간주되며, 배리어는 로봇 암(R)에서 멸균 필드(S)로 오염 물질이 이동할 가능성을 감소시킨다.

로봇 암(R)으로의 멸균 배리어 조립체(22) 및 엔드 이펙터(EE)의 해제가능한 부착을 용이하게 하기 위해, 제2 마운팅 부분(26)에는 하기에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 제1 위치(28F) 및 제2 위치(28S) 사이에서 이동가능한 텐셔너(28)가 제공되고, 무균 배리어 조립체(22)에는 커플링(30) 및 복수의 운동학적 커플러(32)가 제공된다.

커플링(30)은, 제2 마운팅 부분(26)의 텐셔너(28)가 제1 위치(28F)에 있을 때 제2 마운팅 부분(26)을 해제가능하게 수용하고, 제1 마운팅 부분(24)을 해제가능하게 고정하도록 구성된다. 운동학적 커플러(32)는 마운팅 부분(24, 26)과 체결되도록 구성되며, 제2 마운팅 부분(26)의 텐셔너(28)가 제2 위치(28S)에 있을 때, 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하기 위해, 멸균 배리어 조립체(22)를 통해 마운팅 부분(24, 26) 사이의 운동학적 커플링을 제공하도록 배치된다.

위에서 언급 한 바와 같이, 마운팅 부분(24, 26)은 멸균 배리어 조립체(22)와 함께 해제가능하고 운동학적으로 커플링되도록 구성된다. 운동학적 커플링은 마운팅 부분(24, 26) 사이에 견고한 연결을 제공하여, 마운팅 부분(24, 26) 사이의 위치결정이 결정적(deterministic)이고 반복가능하도록 한다. 이 견고하고 결정적이며 반복가능한 연결의 결과로서, 그렇지 않다면 엔드 이펙터와 로봇 팔 사이의 더 유연한 연결과 연관될 수 있는, 엔드 이펙터(EE)의 위치결정(positioning)의 오류를 감소시킬 수 있다. 운동학적 커플링은 제한될 자유도의 수를 정확히 제한한다. 즉, 자유도가 과도하게 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서에 도시된 대표적인 실시예에서, 마운팅 부분(24, 26) 사이에 6개의 자유도가 있다(3개의 병진 및 3개의 회전 자유도). 따라서, 운동학적 커플링은 엔드 이펙터(EE)에 대하여 정확히 6개의 자유도를 제한한다.

특정 실시예에서, 상이한 엔드 이펙터(EE)는 상이한 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각 상이한 에너지 적용기(EA)(예컨대, 버(burr), 드릴, 리머(reamer), 톱, 초음파 팁(ultrasonic tip), 임팩터 등)를 갖는 복수의 엔드 이펙터를 동일한 로봇 암(R)과 함께 사용하여, 수술 과정 동안에, 본 명세서에 설명된 바와 같은 제1 마운팅 부분(24)에 분리 가능하게 부착되는 동일한 제2 마운팅 부분(26)을 갖는 모든 엔드 이펙터(EE)로, 예를 들어 버링(burring), 드릴링, 리밍(reaming), 톱질, 절제(ablating), 충격 등과 같은 다양한 기능을 수행할 수 있다. 도시된 버전에서, 제2 마운팅 부분(26)은 엔드 이펙터(EE)의 하우징(27)에 부착되거나 그렇지 않다면 통합된다. 에너지 적용기(EA)는 수술 과정 동안 그 기능을 수행하기 위해 하우징(27)에 의해 지지되고 운반된다.

도 4 및 5를 참조하면, 멸균 배리어 조립체(22)는 마운팅 부분(24, 26)을 운동학적으로 커플링하기 위해 복수의 운동학적 커플러(32)를 사용한다. 본 명세서에 설명된 대표적인 실시예에서, 운동학적 커플러(32)는, 수술용 컴포넌트 사이의 6개의 이동 자유도를 제한하도록 구성된 3개의 구형 볼(spherical ball)로서 구현된다. 일실시예에서, 볼은 연마된, 부식-방지 표면을 가지며, 따라서 특정 부하 하에서, 마운팅 부분(24, 26)을 배치함에 있어서 서브마이크론의 반복성이 달성될 수 있다. 볼은 세라믹, 스테인리스 스틸 또는 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 비-제한적인 실시예로서, 볼은 실리콘 카바이드 또는 텅스텐 카바이드로 형성 될 수 있다. 볼은 예컨대, 5천만 분의 1인치 미만과 같이 매우 엄격한 공차(tight tolerance)로 정밀가공될 수 있다. 사용 중에, 볼은, 각각의 제1 및 제2 마운팅 부분(24, 26)의 제1 및 제2 복수의 리셉터클(34, 36)에 안착된다. 리셉터클(34, 36)은 볼(32)을 수용할 크기 및 형상을 갖는다.

도시된 실시예에서, 제1 마운팅 부분(24)은 제1 마운팅 플레이트(38) 및 제1 마운팅 플레이트(38)에 고정된 허브 마운트(40)를 포함한다. 허브 마운트(40)는 가령, 하나 이상의 패스너(fastener) 또는 볼트(미도시)를 통해 로봇 암(R)에 부착되도록 구성된다. 여기서, 제1 복수의 리셉터클(34)은 제1 마운팅 플레이트(38)에 동작가능하게 부착된다(예를 들어, 패스너, 용접, 압입(press-fit) 등을 통해 제1 마운팅 플레이트(38)에 고정됨). 제2 마운팅 부분(26)은 마찬가지로, 하나 이상의 패스너 또는 볼트(미도시)를 통해 엔드 이펙터(EE)에 부착되도록 구성된 커버(41)를 갖는 제2 마운팅 플레이트(42)(도 5 참조)를 포함한다. 여기서, 제2 복수의 리셉터클(36)은 제2 마운팅 플레이트(42)에 동작가능하게 부착된다(예를 들어, 패스너, 용접, 압입 등을 통해 제2 마운팅 플레이트(42)에 고정됨). 제1 마운팅 부분(24)은 복수의 운동학적 커플러(32)와 체결하기 위해, 제1 복수의 리셉터클(34)에 의해 정의 된 제1 복수의 접촉면을 포함한다. 유사하게, 제2 마운팅 부분(26)은 복수의 운동학적 커플러(32)와 체결하기 위해, 제2 복수의 리셉터클(36)에 의해 정의된 제2 복수의 접촉면을 포함한다. 접촉면은, 운동학적 커플러(32)와 협력하여, 엔드 이펙터(EE)와 로봇 암(R) 사이의 6개의 이동 자유도를 제한하도록 형성된다. 한 버전에서, 복수의 제2 접촉면은 복수의 운동학적 커플러(32)와의 오로지 6개의 접촉점을 제공하도록 구성된다.

제1 마운팅 부분(24)의 제1 복수의 리셉터클(34)은 각각 원뿔형 구성(원뿔형 리셉터클이라고도 함)을 갖는 접촉면을 갖는다. 제2 마운팅 부분(26)의 제2 복수의 리셉터클(36)은 각각 일반적으로 V자형 홈(V-홈형(V-grooved) 리셉터클이라고도 함)과의 접촉면을 갖는다. 보다 구체적으로, 이러한 V-홈형 리셉터클(36)의 접촉면은 고딕 아치의 형태이다. 접촉면은 위에서 설명한 운동학적 커플링에 대한 제한 표면의 역할을 한다. 리셉터클(34, 36)의 상이한 유형, 배열 및 구성이 마운팅 부분(24, 26) 사이의 운동학적 커플링을 달성하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 비-제한적인 실시예로서, 평평한 또는 평면형 리셉터클이 특정 용도에 사용될 수 있다.

본 명세서에 예시된 대표적인 실시예는 3개의 원추형 리셉터클을 갖는 제1 마운팅 부분(24) 및 3개의 V-홈형 리셉터클을 갖는 제2 마운팅 부분(26)을 도시하지만, 각각의 마운팅 부분(24, 26)은 상이한 방식으로 배열된 상이한 타입의 리셉터클(34)을 이용할 수 있음을 이해할 것이다. 비-제한적인 실시예로서, 제1 마운팅 부분(24)은 2개의 V-홈형 리셉터클과 하나의 원추형 리셉터클을 아마도 이용할 수 있다. 제1 마운팅 부분(24)은 또한, 3개의 V-홈형 리셉터클을 사용할 수 있다. 유사하게, 제2 마운팅 부분(26)은 운동학적 커플러(32)에 대해 정확히 6개의 자유도를 제한하기에 충분한 임의의 방식으로 구성된 리셉터클을 사용할 수 있다고 인식될 것이다. 비-제한적인 실시예로서, 제2 마운팅 부분(26)은, 총 6개의 자유도를 제한하기 위해, 3개의 자유도를 제한하는 하나의 원추형 리셉터클, 2개의 자유도를 제한하는 하나의 V-홈형 리셉터클, 및 1개의 자유도를 제한하는 하나의 평면형 리셉터클을 이용할 수 있다.

리셉터클(34, 36)은 강철 또는 다른 적절한 강성(rigid) 재료로 형성될 수 있고, 마운팅 부분(24, 26)에 견고하게 연결된 별도의 컴포넌트로 형성될 수 있거나 마운팅 부분(24, 26)과 일체형 일 수 있고, 이 경우 리셉터클(34, 36)은 단순히 볼을 고정하기 위해 마운팅 부분(24, 26)과 일체화된 제한면(constraint surface)을 포함한다. 리셉터클(34, 36)은 수많은 구조, 배열 또는 구성을 통해 다양한 방식으로 마운팅 부분(24, 26)에 부착될 수 있다. 마운팅 부분(24, 26)이, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 사이에 위치된 멸균 배리어 조립체(22)와 함께 대략적인 최종 배향으로 함께 모일 때, 멸균 배리어 조립체(22)의 운동학적 커플러(32), 예를 들어 볼은, 리셉터클(34, 36) 안으로 스스로 안착한다. 운동학적 커플러(32), 리셉터클(34, 36) 및 그 배열은, 전체가 본 명세서에 참고로 통합되는, 2016년 2월 19일에 출원되고 발명의 명칭이 "Sterile Barrier Assembly, Mounting System, and Method for Coupling Surgical Components"인 미국특허출원공개공보 제2016/0242861호에 설명된 것과 유사할 수 있다.

본 명세서에 예시된 대표적인 실시예에서, 멸균 배리어 조립체(22)는 인터페이스(48) 및 인터페이스(48)에 동작가능하게 부착된 드레이프(50)를 포함한다. 도 1-3에 도시된 드레이프(50)는, 인터페이스(48)의 제1 및 제2 인터페이스 플레이트(52, 54) 사이에 고정될 수 있고, 이 인터페이스 플레이트들은 그 사이에 드레이프(50)를 유지하기 위해 패스너로 서로 고정되거나, 또는 드레이프(50)가 예컨대, 측면 또는 외부 표면 상에 인터페이스 플레이트(52, 54) 중 하나에 부착될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 드레이프(50)는 수술 과정 전에 링 조립체(49)(도 2 참조)와 같은 인터페이스(48)에 해제가능하게 부착되는 별도의 컴포넌트에 부착될 수 있다. 링 조립체(49)의 일례는, 전체가 본 명세서에 참조로 통합되는, 2018년 10월 4일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Sterile Drape Assembly for Surgical Robot"인 미국특허출원 제16/151,439호에 도시 및 설명되어 있다. 인터페이스 플레이트(52, 54)는 용접과 같은 임의의 적절한 방식으로 서로 동작가능하게 부착될 수 있는 것으로 인식될 것이다.

드레이프(50)는 내부 표면과 외부 표면을 갖는다. 내부 표면은 수술중 로봇 팔(R)에 인접하게 배치된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 드레이프(50)는 일반적으로 로봇 암(R)을 둘러싸도록 로봇 암(R)에 장착된다. 드레이프(50)는 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 폴리카보네이트 중 적어도 하나로 형성된다. 드레이프(50)는 초음파 용접, 테이프, 접착제 등에 의해 인터페이스(48)에 부착될 수 있거나, 드레이프(50)는 인터페이스(48)에 해제가능하게 커플링되는 링 조립체(49)에 부착 될 수 있다. 드레이프(50)는 천공이 존재하지 않도록 인터페이스(48)에 부착된다. 즉, 드레이프는 인터페이스(48)와의 연속적인 배리어를 형성한다. 드레이프(50)는 다른 컴포넌트를 더 잘 설명하기 위해 몇몇 도면에는 존재하지 않는다.

운동학적 커플러(32)는 인터페이스 플레이트(52, 54) 사이에 수용된다. 이를 위해, 멸균 배리어 조립체(22)를 통해 함께 고정된 마운팅 부분(24, 26)을 도시하는 도 5a를 참조하면, 멸균 배리어 조립체(22)에는 각각의 운동학적 커플러(32)와 관련된 밀봉부(seal, 58)(이중 하나는 도 5a에 도시됨)가 제공된다. 각각의 인터페이스 플레이트(52, 54)에는 포켓(60)과, 포켓(60)에 인접하게 배열되고 인터페이스 플레이트(52, 54)를 통해 정의되는 볼 개구(ball aperture, 62)가 제공된다. 운동 학적 커플러(32)는 볼 개구(62)를 통해 돌출되며, 이는 이후 운동학적 커플러(32)를 인터페이스 플레이트(52, 54) 사이에 유지하도록 밀봉부(58)와 협력한다. 운동학적 커플러(32)는, 인터페이스(48)를 통한 오염물의 이동에 대한 잠재성을 감소시키기 위해, 인터페이스 플레이트(52, 54), 밀봉부(58) 및 운동학적 커플러(32) 사이에 배리어가 깨지지 않도록 위치된다. 따라서, 드레이프(50) 및 인터페이스(48)는 로봇 암(R)에서 멸균 필드(S)로의 오염물 이동에 대한 연속적인 배리어를 제공한다.

도 4 및 5에 가장 잘 예시된 바와 같이, 일실시예에서, 멸균 배리어 조립체(22)는 하나 이상의 인덱싱 핑거(64)를 포함하고, 마운팅 부분(24, 26) 중 적어도 하나는, 관련 리셉터클(34, 36) 및 마운팅 부분(24, 26) 중 적어도 하나에 대하여 운동학적 커플러(32)를 정렬하기 위해, 인덱싱 핑거(64)를 수용하도록 형상화된 하나 이상의 인덱싱 리세스(66)를 정의한다. 본 명세서에 예시된 대표적인 실시예에서, 멸균 배리어 조립체(22)에는 총 6개의 인덱싱 핑거(64)가 제공되며, 그중 3개는 제2 마운팅 부분(26)의 제2 마운팅 플레이트(42)에 형성된 인덱싱 리세스(66)와 관련되고, 그 중 3개는 제1 마운팅 부분(24)의 제1 마운팅 플레이트(38)에 형성된 인덱싱 리세스(66)와 관련된다.

인덱싱 핑거(64) 및/또는 인덱싱 리세스(66)는 멸균 배리어 조립체(22) 및 마운팅 부분(24, 26)의 적절한 배향을 촉진하기에 충분한 임의의 적절한 형상, 배열 또는 구성을 가질 수 있는 것으로 인식될 것이다. 예를 들어, 인덱싱 핑거(64)는, 멸균 배리어 조립체(22)에 형성된 대응 인덱싱 리세스(66)와 함께 마운팅 부분 (24, 26)에 존재할 수 있다. 도시된 버전에서, 인덱싱 핑거(64) 중 하나는, 다른 인덱싱 핑거(64)와 다른 크기 및/또는 형상을 갖고, 마운팅 부분(24, 26)의 인덱싱 리세스(66)는, 멸균 배리어 조립체(22)가 마운팅 부분(24, 26)에 대해 오로지 하나의 배향으로만 정렬될 수 있도록, 상응하는 크기/형상을 갖는다.

여전히 도 4 및 5를 참조하면, 이들 사이의 부착 이전 또는 그와 동시인, 멸균 배리어 조립체(22) 및 마운팅 부분(24, 26)의 정렬 및 배향은, 엔드 이펙터(EE)와 로봇 암(R) 사이의 통신을 용이하게 하기 위해 사용되는 하나 이상의 통신 인터페이스의 대응하는 정렬을 촉진하도록 유리하게 구현될 수 있다. 여기서, 제1 마운팅 부분(24), 제2 마운팅 부분(26) 및 멸균 배리어 조립체(22)는 각각 사용 중에 로봇 암(R)과 엔드 이펙터(EE) 사이의 통신을 용이하게 하기 위해 제1 마운팅 부분(24)과 제2 마운팅 부분(26) 사이에 전기적 연결을 제공하도록 구성되는, 가령 밀봉된 전기 커넥터와 같은, 하나 이상의 커넥터를 사용할 수 있다. 도시된 버전에서는, 제1, 제2 및 제3 커넥터(C1, C2, C3)가 사용된다. 커넥터(C1, C2, C3)를 통한 다양한 타입의 통신이 제한없이 고려되며, 이는 로봇 암(R)과 엔드 이펙터(EE) 사이에서 교환되는 정보의 다른 타입, 데이터, 전력 및/또는 신호로 구성되거나, 표현되거나 포함할 수 있는, 전기, 공압, 광학, 유압 등을 포함한다. 밀봉된 커넥터, 가령 멸균 배리어 조립체(22)의 커플링(30)에 통합될 수 있는 것과, 마운팅 부분들(24, 26)의 사용은, 엔드 이펙터(EE)가 멸균 배리어 조립체(22)로부터 제거될 때, 오염 물질이 멸균 필드(S)에 들어가지 않도록 보장한다는 것이 인식될 것이다.

도시된 버전에서, 제3 커넥터(C3)는 멸균 배리어 조립체(22)에 의해 전달되고, 마운팅 부분(24, 26)을 통해 정의된 길이방향 축(L1)을 중심으로 인터페이스(48), 그리고 멸균 배리어 조립체(22)에 대해 회전하도록 커플링(30) 내에서 회전 가능하게 지지된다. 제1 및 제2 커넥터(C1, C2) 중 하나 또는 둘 모두는 대응하는 마운팅 부분(24, 26)에서 회전으로부터 고정되거나, 또는 적어도 부분적으로 회전으로부터 제한된다. 도 5b 및 5c를 참조하면, 제3 커넥터(C3)의 회전 가능한 특성으로 인하여, 커넥터(C1, C2, C3)는, 무균 배리어 조립체(22)를 제1 마운팅 부분(24)에 부착할 때 적어도 제3 커넥터(C3)를 제1 커넥터(C1)와 자기-정렬하기 위한, 메이팅 성곽 돌출부(mating, castellated projections, 67)를 가질 수 있다. 즉, 제3 커넥터(C3)가 커플링(30)에서 자유롭게 회전할 수 있기 때문에, 멸균 배리어 조립체(22)가 제1 마운팅 부분(24)에 부착될 때, 돌출부(67)는 적절하게 예컨대, 제1 커넥터(C1)에 대하여, 복수의 개별 위치들 중 하나, 예를 들어 4개의 개별 위치 중 하나에 제 3 커넥터(C3)를 클로킹(clock)한다. 이를 위해, 도 5d에 도시된 바와 같이, 제3 커넥터(C3)는 제3 커넥터(C3)를 통해 중앙 평면(CP)에 대해 대칭 배열의 핀을 가질 수 있다.

사용 중에, 간단히 도 2 및 3을 참조하면, 제1 마운팅 부분(24)은 일반적으로 로봇 팔(R)의 영구적인 고정물(fixture)일 수 있다. 의료진이 수술 과정을 위한 준비를 시작할 때, 멸균 배리어 조립체(22)가 먼저 제1 마운팅 부분(24)에 부착되고, 로봇 암(R)은 멸균 배리어 조립체(22)의 드레이프(50)로 덮인다. 마운팅 시스템(20)은, 멸균 배리어 조립체(22)에 의해 허용되는, 로봇 암(R)을 둘러싸는 멸균 필드(S)를 방해하지 않고 엔드 이펙터(EE) (및/또는 과정 동안 다른 엔드 이펙터들(EE))의 반복가능하고 결정론적인 운동학적 커플링을 보장하기 위해, 멸균 배리어 조립체(22)에 대한 제2 마운팅 부분(26)의 해제가능한 부착뿐만 아니라 제1 마운팅 부분(24)에 대한 멸균 배리어 조립체(22)의 해제가능한 부착을 용이하게 하도록 구성된다. 또한, 전부하(preload) 힘이, 텐셔너(28)를 제1 위치(28F)(도 2)로부터 제2 위치(28S)(도 3)로 회전함으로써, 멸균 배리어 조립체(22)를 통해 제2 마운팅 부분(26)을 제1 마운팅 부분(24)에 고정하도록 적용된다. 도 6 내지 13은 제1 마운팅 부분(24), 멸균 배리어 조립체(22) 및 제2 마운팅 부분(26)의 분해도이며, 명확성을 위해 일부 구성 요소가 생략되어 있다. 제1 마운팅 부분(24)에 대한 멸균 배리어 조립체(22)의 커플링 및 로딩과, 멸균 배리어 조립체(22)에 대한 제2 마운팅 부분(26)의 커플링 및 로딩을 용이하게 하는 제2 마운팅 부분(26), 멸균 배리어 조립체(22) 및 제1 마운팅 부분(24)의 컴포넌트들이 아래에서 설명된다.

도 14a-15b를 참조하면, 제1 및 제2 잠금 조립체(lock assembly)는, 멸균 배리어 조립체(22)를 제1 마운팅 부분(24)에 해제가능하게 잠그고(도 14a에서 도 14c 로의 진행 참조), 이어서 제2 마운팅 부분(26)을 멸균 배리어 조립체(22)에 해제가능하게 잠그도록 제공된다(도 15a에서 도 15b로의 진행 참조). 잠금 조립체는, 텐셔너(28)가 제2 위치(28S)로 이동될 때, 허용되는 운동학적 커플링이 없는 상태에서 멸균 배리어 조립체(22) 및 마운팅 부분(24, 26) 사이의 해제가능한 연결을 용이하게 하는데 도움이 된다. 이 구성은, 텐셔너(28)가 전부하 힘을 적용하기 위해 제2 위치(28S)로 이동하기 전에, 멸균 배리어 조립체(22)가 제1 마운팅 부분(24)에 고정될 수 있고, 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)에 고정될 수 있다는 점에서 사용 편의성에 기여하며, 이는 예컨대, 엔드 이펙터(EE)가 상대적으로 무겁거나, 한 사람이 다루기 어색한 경우와 같은 특정 적용에서 바람직할 수 있다.

제1 및 제2 잠금 조립체(lock assembly)는 제1 및 제2 볼 서브조립체(74, 76) 및 제1 및 제2 볼 멈춤쇠(ball detent; 78, 80)를 포함한다(도 14a 및 15a 및 또한, 도 6, 11 및 12 참조). 제1 잠금 조립체는, 제1 마운팅 부분(24)에 커플링 (30)을 해제가능하게 고정하기 위해, 멸균 배리어 조립체(22)의 커플링(30) 및 제1 마운팅 부분(24) 사이에 개재된다. 유사하게, 제2 잠금 조립체는, 텐셔너(28)가 제1 위치(28F)에 있을 때 제2 마운팅 부분(26)을 커플링(30)에 해제가능하게 고정하기 위해 커플링(30)과 제2 마운팅 부분(26) 사이에 개재된다. 도시된 버전에서, 볼 서브조립체(74, 76)는 마운팅 부분(24, 26)에 동작가능하게 부착되고, 볼 멈춤쇠(78, 80)는, 볼 서브조립체(74, 76)를 수용하도록 커플링(30) 내에 정의된다. 따라서, 커플링(30)은, 무균 배리어 조립체(22)가 제1 마운팅 부분(24)에 고정되고 제2 마운팅 부분(26)이 무균 배리어 조립체(22)에 고정될 때, 각각의 볼 서브조립체(74, 76)와 통신하게끔 배치되도록 구성된다. 볼 서브조립체(74, 76) 중 하나 또는 둘 모두가 커플링(30)과 관련되고, 볼 멈춤쇠(78, 80)가 마운팅 부분(24, 26)과 관련될 수 있도록 이러한 구성이 반전될 수 있는 것으로 인식될 것이다.

각각의 잠금 조립체는, 볼 멈춤쇠(78, 80) 중 하나에 수용된 볼 서브조립체(74, 76) 중 하나를 고정하도록 배열된 해제 칼라(release collar; 84, 86)(도 14a 참조)를 더 포함한다. 해제 칼라(84, 86) 각각은 멸균 배리어 조립체(22)에 동작가능하게 부착되고, 서로로부터 축방향으로 떨어져 바이어스된다. 이를 위해, 일반적으로 88 및 89로 표시된 하나 이상의 바이어싱 요소가 커플링(30) 및 해제 칼라(84, 86) 사이의 힘-변환(force-translating) 관계에 개재되도록 제공된다. 본 명세서에 예시된 대표적인 실시예에서, 바이어싱 요소(88, 89)는 적층된 웨이브 와셔(stacked wave washer)로 형성된다. 임의의 적절한 유형, 구성 또는 배열의 임의의 적절한 수의 바이어싱 요소(88, 89)가 이용 될 수 있다.

멸균 배리어 조립체(22)의 조립을 용이하게하기 위해, 각각의 해제 칼라(84, 86)는, 일반적으로 90으로 표시된 칼라 본체(collar body) 및 일반적으로 92로 표시된 칼라 키퍼(collar keeper)를 가지며, 이는 탭-앤-포켓 배열(tab-and-pocket arrangement)을 통해 칼라 몸체(90)와 체결되어 동시에 회전하도록 형상화된다(도 10 및 11 참조). 칼라 키퍼(92)는 칼라 바이어싱 요소(88)가 칼라 몸체(90) 각각에 접하고(abut), 칼라 몸체(90)를 서로로부터 축방향으로 멀어지게 하고, 인터페이스 플레이트(52, 54)와 접촉하게 하며, 키퍼 바이어싱 요소(89)가 칼라 키퍼(92) 각각과 접하며, 칼라 키퍼(92)가 서로로부터 축방향으로 멀어지게 하고 각각의 링(94)과 접촉하게 야기하도록, 각각의 칼라 몸체(90)와 동심원으로(concentrically) 배열된다. 여기서, 링(94)은 커플링(30)과 일체형이거나, 커플링(30) 내에 형성된 각각의 홈(groove)에 안착되며, 인터페이스 플레이트(52, 54)에 대하여 축방향으로 커플링(30)을 바이어스 및 유지하는 역할을 한다. 이러한 배열이, 커플링(30)이 인터페이스 플레이트(52, 54)에 대하여 회전하는 것을 허용한다는 점이 인식될 것이다. 또한, 이 배열은 인터페이스 플레이트(52, 54) 및/또는 커플링(30)에 대하여 해제 칼라(84, 86)의 축방향 이동을 허용하여, 전술한 바와 같이 그리고 하기에 더 상세히 설명되는 것처럼 멸균 배리어 조립체(22)의 마운팅 부분들(24, 26)에 대한 해제가능한 부착/분리를 용이하게 한다. 일부 실시예에서, 도시된 바와 같이, 멸균 배리어 조립체(22)의 양측 중 어느 하나는 제1 마운팅 부분(24)에 커플링될 수 있다. 즉, 멸균 배리어 조립체(22)는 도 14a에 도시된 그것의 배향으로부터 뒤집어질 수 있고(flipped), 여전히 제1 마운팅 부분에 성공적으로 부착될 수 있다.

도 14a 내지 도 14c에 도시된 진행을 참조하면, 멸균 배리어 조립체(22)를 제1 마운팅 부분(24)에 부착 할 때, 커플링(30)의 일단부가 먼저 제1 볼 서브조립체(74)와 접촉하게 되고, 특히, 제1 볼 서브조립체(74)의 볼(75)과 접촉하게 된다. 이러한 일이 발생하면, 도 14b에 도시된 바와 같이, 볼(75)은, 캐리어에서 외부 방사방향으로 가압(urge)된다. 그 결과, 볼(75)은 칼라 몸체(90) 중 하나의 단부와 체결되고, 사용자가 인터페이스(48)에 더 많은 힘을 가함에 따라, 대응 칼라 바디(90)는 칼라 바이어싱 요소(88)의 바이어스 힘에 대해 압축된다(도 14a와 도 14b를 비교). 사용자가 인터페이스(48)에 계속 힘을 가함에 따라, 이제 도 14c를 참조하면, 제1 볼 멈춤쇠(78)(예를 들어, 커플링(30)에 형성된 홈)는 볼(75)과 정렬되어, 볼(75)이 제1 볼 멈춤 쇠에 껴지고, 그 후, 칼라 본체(90)는 제1 볼 멈춤 쇠(78)에 볼(75)을 유지하기 위해, 볼(78) 뒤의 위치로 축 방향으로 이동하게 된다. 이제 멸균 배리어 조립체(22)는, 제1 마운팅 부분(24)에 해제가능하게 부착된다. 도 15a를 참조하면, 다른 해제 칼라 (86) 및 볼(77)을 포함하는 제2 볼 서브조립체(76)를 통해 제2 마운팅 부분(26)을 멸균 배리어 조립체(22)에 잠그는 유사한 동작이 발생된다.

이제 도 15b 내지 21b를 참조하면, 멸균 배리어 조립체(22)가 제1 마운팅 부분(24)에 고정되고 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)에 고정 될 때, 제1 위치(28F)로부터 제2 위치(28S)(도 3 참조)를 향하는 텐셔너(28)의 이동(도 2 참조)은, 이들의 운동학적으로 커플링된 배열에서 함께 마운팅 부분(24, 26)을 안전하게 보유하기 위해 마운팅 부분(24, 26)에 적용된 사전

운동 학적 커플러 (32)를 통해 그리고 마운팅 부분 (24, 26)에 적용되는 전부하 힘을 통해, 그리고 운동학적 커플러(32)를 통해 엔드 이펙터(EE)를 로봇 암(R)에 운동학적으로 커플링하는 것을 발생시킨다. 이를 위해, 일실시예에서, 제1 마운팅 부분(24)은, 일반적으로 98로 표시된 로딩 메커니즘(도 15b, 16a 및 16b 참조)을 포함하여 전부하 힘을 적용하는 것을 돕는다. 액추에이션될 때, 로딩 메커니즘(98)은, 제2 위치(28S)를 향한 텐셔너(28)의 이동에 응답하여, 제2 마운팅 부분(26) 및 멸균 배리어 조립체(22) 중 적어도 하나를, 로봇 암(R)을 향해 축방향으로 가압한다.

멸균 배리어 조립체(22)의 커플링(30)은, 텐셔너 (28)와 로딩 메커니즘(98) 사이에 힘-병진 관계에 개재되어, 제1 위치(28F)로부터 제2 위치(28S)를 향한 텐셔너(28)의 액추에이션(actuation)이, 커플링(30)을 통해 로딩 메커니즘(98)에 적용되는 회전력을 발생시키고, 이는 차례로 커플링(30)을 통해 적용되는 전부하 힘을 발생시켜서, 제2 마운팅 부분(26)을 제1 마운팅 부분(24)을 향해 축방향으로 병진운동시켜서(axially translate), 운동학적으로 커플링된 배열로 운동학적 커플러(32)를 통해 제2 마운팅 부분(26)을 제1 마운팅 부분(24)에 안전하게 유지하도록 한다.

도시된 실시예에서, 로딩 메커니즘(98)은 제2 위치(28S)를 향한 텐셔너(28)의 이동에 응답하여(도 16a를 도 16b에 비교), 제1 마운팅 플레이트(38)에 대해 축 방향으로 제1 볼 서브조립체(74)를 이동시키도록 구성되어서, 제2 마운팅 부분(26)이 제1 마운팅 부분(24)을 향하여 압박되도록 한다. 따라서, 제1 볼 서브조립체(74)에 축방향으로 잠겨진 커플링(30)은 또한, 제1 볼 서브조립체(74)를 따라 축방향으로 이동한다. 동시에, 커플링(30)에 또한, 축방향으로 잠겨진 제2 볼 서브조립체(76)는 또한, 제1 볼 서브조립체(74) 및 커플링(30)을 따라 축방향으로 이동한다. 제2 볼 서브조립체(76)는 로딩 링(97)을 통해 제2 마운팅 플레이트(42)를 축방향으로 지지하는 크기의 플랜지를 가져서, 로딩 메커니즘(98)의 액추에이션은 제2 마운팅 플레이트(42)를 제1 마운팅 플레이트(38)를 향해 끌어당기도록 한다.

로딩 메커니즘(98)은 드라이브(drive; 102)및 로드 액추에이터(104)를 포함한다. 드라이브(102)는 제1 볼 서브조립체(74)에 동작가능하게 부착된다. 도시된 실시예에서, 드라이브(102)는 가령, 압입, 용접 등을 통해 제1 볼 서브조립체(74)에 고정된다. 드라이브(102)는 또한, 제1 볼 서브조립체(74)와 일체로 형성됨으로써 제1 볼 서브조립체(74)에 동작가능하게 부착될 수 있다. 드라이브(102)는, 멸균 배리어 조립체(22)가 제1 마운팅 부분(24)에 해제가능하게 부착될 때, 멸균 장벽 조립체(22)의 커플링(30)과 회전적으로 체결되게끔 배치되도록 구성된다. 도시된 버전에서, 드라이브(102) 및 커플링(30)은, 일반적으로 82로 표시된 대응되는 스플라인(spline) 배열을 가지며, 이는 사용시 종축(L1)을 중심으로 한 동시 회전을 용이하게 하도록 구성된다. 구체적으로, 커플링(30)은 드라이브(102)의 대응하는 단부 스플라인(spline) 또는 톱니(teeth)와 결합하는, 단부 스플라인 또는 톱니를 갖는다. 커플링(30)과 드라이브(102) 사이의 회전 연통을 용이하게 하기 위해 임의의 적절한 유형의 회전 체결(rotational engagement)이 사용될 수 있다. 드라이브 (102)는, 텐셔너(28)의 제2 위치(28S)를 향하는 이동에 응답하여, 제1 마운팅 부분(24) 및 제2 마운팅 부분(26) 사이에 전부하 힘을 적용하는 방식으로, 종축(L1)을 중심으로 한 드라이브(102)의 회전이 제1 볼 서브조립체(74)로 하여금 종축(L1)을 따라 축방향으로 이동하게 야기하도록 배열된다.

도 16a 내지 20b를 참조하면, 로드 액추에이터(104)는 제1 허브(106) 및 제1 허브(106)에 대향하는 제2 허브(108)를 포함한다. 제1 허브(106)는 제1 볼 서브조립체(74)에 동작가능하게 부착된다. 일부 실시예에서, 제1 허브(106)는, 제1 볼 서브조립체(74)와 일체로 형성됨으로써 제1 볼 서브조립체(74)에 동작가능하게 부착된다. 제2 허브(108)는 제1 마운팅 플레이트(38)에 동작가능하게 부착된다. 보다 구체적으로, 제2 허브(108) 및 제1 마운팅 플레이트(38)는, 제2 허브(108)와 제1 마운팅 플레이트(38) 사이의 상대적인 회전을 억제하지만, 제2 허브(108)와 제1 마운팅 플레이트(38) 사이의 축방향 이동을 적은 양만큼 허용하는, 대응되는 기하학적 형상(예를 들어, 도 6 및 7에 도시된 대응되는 플랫(flat; 101, 103))을 갖는다. 허용되는 축방향 이동량은, 보유 링(retaining ring; 105)이 위치되는 제1 마운팅 플레이트(38) 및 제2 허브(108) 내의 홈(groove)의 크기에 의해 제한된다. 보유 링(105)은 제2 허브(108)를 제1 마운팅 플레이트(38)에 커플링한다.

로드 액추에이터(104)는 제1 허브(106)와 제2 허브(108) 사이에 배치된 복수의 볼 베어링(110)을 더 포함한다. 램프(112)는 제1 허브(106) 및 제2 허브(108) 중 하나 이상에서 정의된다. 도시된 실시예에서, 제1 램프 세트(112)가 제1 허브 (106)에 정의되고, 제2 램프 세트(112)가 제2 허브(108)에 정의되어, (오로지 하나의 램프 세트를 사용하는 것에 비해) 액추에이션 동안에 허브(106, 108) 사이의 축 방향 이동을 효과적으로 2배로 증가시키며, 이는 하기에 설명될 것이다. 물론 한 세트의 램프가 이용될 수 있다. 볼 베어링(110)은 제2 위치(28S)를 향한 텐셔너(28)의 이동에 응답하여 램프(112)를 따라 롤링(roll)한다. 보다 구체적으로, 도 17 내지 19에 도시된 버전에서, 볼 베어링(110)(6개가 도시됨)은 허브(106, 108) 내에 형성된 대향하는 제1 및 제2 램프 세트(112)(각 세트에 6개가 도시됨)에 배치된다. 일부 버전에서, 램프(112)는 선형 램프 슬로프(linear ramp slope)를 갖지만, 램프(112)는 또한, 비선형 램프 슬로프, 또는 선형 및 비선형 램프 슬로프의 조합을 가질 수 있다. 비선형 램프 슬로프는, 예를 들어 공차 누적(tolerance stack up)에 대한 로딩 메커니즘(98)의 민감도를 감소시키는데 유리할 수 있다.

볼 베어링(110) 및 램프(112)는, 허브(106, 108) 사이의 상대적 회전이 볼 베어링(110)으로 하여금 램프(112)를 따라 롤링하도록 크기가 결정되고, 형상화되며, 여기서 한 방향에서의 회전은 허브(106, 108)로 하여금 서로로부터 축방향으로 분리되도록 야기하는 한편, 반대 방향에서의 회전은 허브(106, 108)로 하여금 함께 밀접하게 축방향으로 이동하도록 야기한다(도 20a 및 20b를 비교). 복귀 스프링(114)(예를 들어, 하나 이상의 웨이브 워셔(wave washer))는, 텐셔너(28)가 제1 위치(28F)로 다시 이동될 때, 허브(106, 108)를 함께 더 가깝게 이동시키기 위해, 제1 허브(106) 및 허브 마운트(40)(도 15b 참조) 사이에서 작용한다. 보다 구체적으로, 복귀 스프링(114)은, 복귀 스프링 (114)이 제1 허브(106)를 그것의 정상적인 액추에이션되지 않은 위치로 더 쉽게 복귀시킬 수 있도록, 제2 허브(108)에 대한 제1 허브(106)의 매끄러운 회전을 용이하게 하는 롤러 베어링 조립체(115) 및 허브 마운트(40) 사이에서 작용한다.

다시 도 16a 및 16b를 참조하면, 드라이브(102)가 제1 허브(106)에 고정되기 때문에, 제1 마운팅 플레이트(38)에 대한 드라이브(102)의 회전은, 종축(L1)을 중심으로 하는 제1 마운팅 플레이트(38)에 대한 제1 허브(106)의 회전을 발생시킨다. 유사하게, 제2 허브(108)가 제1 마운팅 플레이트(38)에 대해 회전하는 것이 억제되기 때문에, 제1 마운팅 플레이트(38)에 대한 드라이브(102)의 회전은 또한, 제2 허브(108)에 대한 제1 허브(106)의 회전이다. 이 상대적인 회전 운동은, 볼 베어링(110)이 그들의 대응되는 램프(112)를 따라 롤링함으로 인하여, 종축(L1)을 따르는 허브(106, 108) 사이의 상대적인 축방향 이동을 야기한다. 즉, 허브(106, 108)는, 볼 베어링(110)이 램프(112)를 상향하여 롤링할 때 축방향으로 이격되어 이동하고, 허브(106, 108)는, 볼 베어링(110)이 램프(112)를 하향하여 롤링할 때 함께 축방향으로 이동한다(도 16a 및 16b를 비교). 볼 베어링(110)은, 텐셔너(28)가 제1 위치(28F)에 있을 때, 램프(112)의 가장 깊은 단부에서 정지해 있다. 로드 액추에이터(104)는, 허브(106, 108)가 텐셔너(28)의 제2 위치(28S)를 향한 이동에 응답하여 서로로부터 멀리 떨어져 축방향으로 이동하도록 배치 및 구성된다.

로딩 메커니즘(98)은 제2 허브(108)와 제1 마운팅 플레이(38) 사이에서 작용하도록 배열된 바이어싱 요소(116)를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 바이어싱 요소(116)는 원추형 스프링 와셔(벨빌(Belleville) 와셔/스프링이라고도 함)를 포함한다. 도 16c에 도시된 바와 같이, 일실시예에서 바이어싱 요소(116)는 내부 및 외부 환형 측면(116a, 116b)을 포함한다. 내측면(116a)은 제2 허브(108)의 각진(angled) 환형면(108a)과 접한다. 외측면(116b)은 제1 마운팅 플레이트(38)의 각진 환형면(38a)에 접한다. 측면들(116a, 116b)은 정사각형(squared off), 챔퍼드(chamfered), 둥근형태(rounded) 등(도 16c의 둥근 프로파일 참조)의 단면 프로파일을 가질 수 있다. 환형면(38a, 108a)은 형상이 원추형일 수 있다. 환형면(38a, 108a)은 편평하거나, 오목하거나, 볼록하는 등의 단면 프로파일을 가질 수 있다(도 16c의 편평한 프로파일 참조). 환형면 (38a, 108a)은 종축(L1)에 대하여 5도 내지 85도, 10도 내지 80도, 30도 내지 70도, 40도 내지 70도 등으로 각을 이룬다. 환형면(38a, 108a)은 종축(L1)에 대해 동일한 예각 또는 상이한 예각으로 배열될 수 있다. 환형면(38a, 108a) 사이의 접촉 및 압축을 포함하는 바이어싱 요소(116)의 배열은, 일반적으로 선형 부하 대 편향(linear load vs. deflection) 관계를 나타내도록 설계된 바이어싱 요소가, 비선형 부하 대 편향 관계를 나타내도록 야기할 수 있다.

바이어싱 요소(116)는, 제2 마운팅 부분(26)을 제1 마운팅 부분(24)에 적절하게 고정하는 데 필요한 전부하 힘을 제공하기 위해, 임의의 적합한 탄성 요소 또는 스프링을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 바이어싱 요소(116)는 하나 이상의 다이어프램(diaphragm) 스프링, 버클링(buckling) 스프링 등을 포함 할 수 있다. 추가적으로, 일부 버전에서, 바이어싱 요소(116)는 슬롯형일 수 있거나, 그 내부 및 외부 주변부 사이에 하나 이상의 개구를 가질 수 있다.

사용 중에, 로딩 메커니즘(98)이 액추에이션될 때, 제1 허브(106)는 제2 허브(108)로부터 축방향으로 멀어지게 이동하여, 마운팅 플레이트(38, 42) 사이의 슬랙(slack)을 차지함으로써 운동학적 커플러(32)를 초기에 마운팅 플레이트(38, 42)의 리셉터클(34, 36)과 더 잘 접촉하도록 배치한다(도 16a 및 16b 비교). 운동학적 커플러(32)가 리셉터클(34, 36)에 고정되고 리셉터클(34, 36)의 표면과 원하는 접촉이 이루어지면, 마운팅 플레이트(38, 42)는 이후 그들의 원하는 상대적 위치에 있게 되고, 모두 금속으로 형성 될 수 있는, 마운팅 플레이트(38, 42)에 단단하게 고정되는, 운동학적 커플러(32) 및 리셉터클(34, 36)의 강성으로 인해 함께 추가로 이끌려질 수 없다. 결과적으로, 로딩 메커니즘(98)의 추가적 액추에이션, 즉 드라이브(102)의 추가 회전은, 이제 제2 허브(108)를 제1 허브(106)로부터 멀어지게 축 방향으로 이동시킬 것이다. 이것은, 마운팅 플레이트(38, 42)가 더 이상 서로를 향해 축방향으로 이동하지 않기 때문에, 제1 허브(106)가 이동으로부터 축방향으로 고정된 결과이다. 따라서, 제2 허브(108)가 바이어싱 요소(116)와 접촉하기 때문에, 로딩 메커니즘(98)의 추가적인 액추에이션은, 바이어싱 요소(116)의 압축을 유발한다. 결과적으로, 바이어싱 요소(116)는 적어도 마운팅 부분(24, 26)을 함께 유지하는 전부하 힘 또는 전부하 힘의 적어도 일부를 정의하는 저항을 제공한다. 바이어싱 요소(116)는 제2 허브(108)와 제1 마운팅 플레이트(38) 사이에서 작용하고, 텐셔너 (28)의 이동 전체에 걸쳐서 제2 허브(108) 및 제1 마운팅 플레이트(38)를 연속적으로 체결한다.

일실시예에서, 원추형 스프링 와셔는, 200lbs 내지 500lbs의 전부하 힘, 350lbs 내지 450lbs의 전부하 힘, 또는 약 400lbs의 전부하 힘을 제공한다. 원추형 스프링 와셔는, 2mm 이하의 원추형 스프링 와셔의 축방향 압축이 약 +/- 10%의 전부하 힘의 변화를 초래할 수 있도록, 전부하 힘에 대한 압축 거리의 비선형 관계를 가질 수 있다. 결과적으로, 로딩 메커니즘(98) 또는 다른 컴포넌트의 조립체의 공차에 관계없이 일관된 전부하 힘이 적용될 수 있고, 따라서 사용자가 매번 사용 중에 일관된 전부하 힘을 기대할 수 있다.

도 21a 및 21b를 참조하면, 텐셔너(28)는 레버(118)(핸들이라고도 함), 액티베이터(120), 및 제2 마운팅 부분(26)이 커플링(30)(도 21a, 21b에는 도시되지 않은 커플링(30))에 해제가능하게 고정될 때, 제1 위치(28F)(도 21a)로부터 제2 위치(28S)(도 21b)로 항하는 텐셔너(28)의 이동이, 전부하 힘을 적용하기 위해, 종축(L1)을 중심으로 하는 커플링(30) 및 드라이브(102)의 동시 회전을 위하여 종축(L1)을 중심으로 하는 액티베이터(120)의 회전을 발생시키도록, 레버(118)와 액티베이터(120) 사이에 힘-병진 관계로 개재된 액티베이터 링크(122)를 포함한다.

레버(118)는 제1 위치(도 21a)에서 제2 마운팅 플레이트(42)로부터 외측으로 연장되고, 제2 위치(도 21b)에서 제2 마운팅 플레이트(42)에 대해 네스트(nest)된다. 레버(118)는 제2 마운팅 플레이트(42)에 수직인(normal to) 제1 피봇 축을 중심으로 제1 피봇 조인트(P1)에서 선회(pivot)하도록, 제2 마운팅 플레이트(42)에 선회가능하게 연결된다. 레버(118)는, 제1 피봇 축에 평행한 제2 피봇 축을 중심으로 제2 피봇 조인트(P2)에서 선회하도록 액티베이터 링크(122)에 추가로 선회가능하게 연결된다. 액티베이터 링크(122)는, 제1 및 제2 피봇 축들에 평행한 제3 피봇 축을 중심으로, 제3 피봇 조인트(P3)에서 선회하도록 액티베이터(120)에 선회가능하게 연결된다.

레버(118)가 제1 피봇 축을 중심으로 제1 위치(28F)에서 제2 위치(28S)로 회전/선회될 때, 액티베이터 링크(122)는 (예를 들어, 도 21a, 21b에 도시된 평면도에서 반시계 방향으로) 회전하도록 강제되며, 이에 의해 액티베이터(120)를(다시 반시계 방향으로) 회전시킨다. 레버(118) 및 제2 마운팅 플레이트(42) 사이, 레버 (118)와 액티베이터 링크(122) 사이 및 액티베이터 링크(122)와 액티베이터(120) 사이의 피봇 조인트(P1, P2, P3)의 배열은, 텐셔너(28)에 기계적 이점을 제공한다. 피봇 조인트(P1, P2, P3)는 핀, 샤프트 등을 연결하여 형성할 수 있다. 로딩 메커니즘(98) 및 텐셔너(28)는, 사용자에 의해 레버(118)에 가해지는데 필요한 상대적으로 높은 힘을 제한하고, 상대적으로 낮은 힘 동안 레버(118)의 이동을 최대화하도록 구성될 수 있다.

압축 스프링과 같은 바이어싱 요소(124)는, 제2 마운팅 플레이트(42)에 고정 된 스프링 블록(126)과 액티베이터(120) 사이에서 작용하여, 텐셔너(28)가 후속적으로 제2 위치(28S)로 이동되어서 엔드 이펙터(EE)의 운동학적 커플링에 영향을 줄 때까지, 제1 위치(28F)를 향해 텐셔너(28)를 바이어싱한다. 레버 잠금장치(lever lock, 128)는 텐셔너(28)가 제2 위치(28S)에 있을 때, 레버(118)를 제2 마운팅 부분(26)에 잠그기 위해(예를 들어, 피봇 연결을 통해) 레버(118)에 동작가능하게 커플링된다(도 21b 참조).

간단히, 도 15a 및 15b를 참조하면, 액티베이터(120)는 제2 마운팅 플레이트42) 내에서 선택적 회전 운동을 위해 안착된다. 보다 구체적으로, 액티베이터(120)는 센터링 부재(centering member; 130)(예를 들어, 센터링 플레이트)와 회전 잠금 플레이트(132) 사이에 배치된다. 센터링 부재(130) 및 잠금 플레이트(132)는, 제2 마운팅 플레이트(42)에 고정되어, 액티베이터 (120)가 레버(118)를 통해 회전을 위해 액추에이션될 때, 액티베이터(120)가 센터링 부재(130) 및 잠금 플레이트(132)에 대하여 종축 (L1)을 중심으로 회전하게끔 한다.

잠금 플레이트(132)는 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)로부터 연결해제될 때 액티베이터(120)가 회전할 수 없도록 배열되고 구성된다. 즉, 일단 레버(118)가 제1 위치(28F)로 다시 이동되고, 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)로부터 제거되면, 레버(118)는 액티베이터(120)와 잠금 플레이트(132) 사이의 간섭으로 인해 제2 위치(28S)로 회전될 수 없다. 이것은 예를 들어, 레버(118)를 개방 상태로 유지하고, 세정제(예컨대, 증기)가 제2 마운팅 부분(26)의 내부 컴포넌트로 침투하도록 허용함으로써, 오토클레이브(autoclave)를 통한 제2 마운팅 부분의 세척을 용이하게 한다. 추가로, 이는 또한, 사용자가 폐쇄된 제2 위치(28S)에 레버(118)를 갖는 멸균 배리어 조립체(22) 상에 제2 마운팅 부분(26)을 배치하려고 시도하는 것을 방지하며, 이러한 배치는 가능하지 않으며, 그렇지 않은 경우 사용자를 혼란 또는 좌절시킬 수 있다.

액티베이터(120)는, 잠금 플레이트(132)의 플랫(flat; 134)이 회전적으로 잠겨진 위치에 있는 액티베이터(120)의 플랫(136)과 축방향으로 정렬됨으로써, 잠금 플레이트(132) 및 제2 마운팅 플레이트(42)에 대해 회전하는 것이 억제된다(도 12 및 15a 참조). 플랫(134)은 잠금 플레이트(132)의 플랜지(135) 상에 위치되고, 플랫(136)은 액티베이터(120)의 플랜지(137) 상에 위치한다. 잠금해제 위치에서, 액티베이터(120)는, 플랫들(134, 136)이 축방향으로 오프셋됨으로써, 잠금 플레이트(132) 및 제2 마운팅 부분(42)에 대해 회전할 수 있다. 바이어싱 요소(138)(예를 들어, 웨이브 스프링)는 액티베이터(120)를 잠금 위치를 향해 바이어싱한다.

액티베이터(120)는 제2 마운팅 부분(26)을 멸균 배리어 조립체(22)에 고정할 때 커플링(30)과 체결되도록 배치되어, 커플링(30)이, 무균 배리어 조립체(22)와 무균 배리어 조립체(22) 사이의 연결이 제2 잠금 조립체를 통해 이루어질 때, 액티베이터(120)를 잠금해제 위치로 강제하도록 한다. 제2 마운팅 부분 (26)는 제2 잠금 조립체를 통해 제조된다. 특히, 커플링(30)은, 플랫들(134, 136) 더 이상 접촉 및 간섭 관계에 있지 않도록 액티베이터(120)의 플랜지(137)가 잠금 플레이트(132)의 플랜지(135) 아래의 위치로 축방향으로 이동되게끔, 액티베이터(120)와 축방향으로 체결된다(도 15a와 도 15b 비교). 일단 잠금해제되면, 액티베이터(120)는 텐셔너(28)의 제2 위치(28S)를 향한 이동에 응답하여 회전할 수 있어서 액티베이터(120), 커플링(30), 드라이브(102) 및 제1 허브(106)가 전부하 힘을 적용하기 위해 마운팅 플레이트(38, 42)에 대해 동시에 회전하게 한다.

액티베이터(120)는, 제2 마운팅 부분(26)이 커플링(30)에 해제가능하게 고정 될 때, 멸균 배리어 조립체(22)의 커플링(30)과 회전적으로 체결되게 위치하게끔 배치된다. 이를 위해 커플링(30)과 액티베이터(104)는, 일반적으로 82로 표시된 대응되는 스플라인 배열(도 15a 참조)을 갖고, 이들은 사용 중인 종축(L1)을 중심으로 하는 동시 회전을 용이하게 하도록 구성된다. 구체적으로, 커플링(30)은 액티베이터(120)의 대응하는 단부 스플라인 또는 톱니와 체결되는 단부 스플라인 또는 톱니를 갖는다. 그러나, 임의의 적절한 유형의 회전 체결이, 커플링(30)과 액티베이터(120) 사이의 회전 연통을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.

제1 마운팅 부분(24)은 수술용 컴포넌트의 특정 기능을 수행하기 위해 필요한 전자장치를 포함할 수 있다. 하나의 버전에서, 도 7 및 8을 참조하면, 홀 효과 센서(140)(도 8 참조)는 마운팅 허브(40)에 고정된 인쇄 회로 기판(PCB)에 의해 운반될 수 있다. 대응되는 자석(142)(도 7 참조)은 제1 허브(106)와 회전하도록 제1 허브(106)에 의해 운반된다. 대안적으로, 센서는 인쇄 회로 기판(PCB)에 고정된 자석에 대하여 이동하기 위해 제1 허브(106)에 의해 운반될 수 있다. 센서(140)는 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 위치하거나, 그렇지 않다면 센서(140)로부터 적절한 신호를 수신하기 위해 다른 곳에 위치 할 수 있는 컨트롤러(144)에 커플링된다. 센서(140)는 자석(142)과 협력하여 허브 마운트(40) 및 제1 마운팅 플레이트(38)에 대한 제1 허브(106)의 회전량을 나타내는 신호를 생성하도록 배치된다. 이것은 제2 마운팅 부분(26)이 제1 마운팅 부분(24)에 적절하게 고정되었는지 여부에 대한 정보를 컨트롤러(144)에 제공한다. 일실시예에서, 컨트롤러(144)는 센서(140)를 통해 회전을 모니터링하여 제1 허브(106)가 가령 적어도 10도, 적어도 20도, 적어도 30도 등과 같은 적어도 미리 결정된 양만큼 회전했는지를 결정한다. 하나 이상의 윈도우 또는 홈(146)(도 8 참조)이 허브 마운트(140)의 바닥 벽에 형성되어 바닥 벽을 통하여 센서(140)를 이용한 자석(142)의 판독 이동을 용이하게 할 수 있다.

도 22 내지 25b를 참조하면, 제2 마운팅 부분(26)은, 텐셔너(28)의 레버(118)가 제1 위치(28F)로 개방된 이후, 커플링(30)으로부터 제2 마운팅 부분(26)을 해제하기 위해, 하나 이상의 해제 칼라(84, 86)(도 15b 참조)를 이동 시키도록 동작가능한 해제 메커니즘(148)을 포함한다. 해제 메커니즘(148)은 해제 액추에이터(150), 해제 링크(152), 바이어싱 요소(154)(예를 들어, 압축 스프링) 및 하나 이상의 해제 요소(156)를 포함한다. 하나 이상의 해제 요소(156)는, 해제 액추에이터(150)와 하나 이상의 해제 칼라(84, 86) 사이에 동작가능하게 배열되어서, 하나 이상의 해제 칼라(84, 86)를 변위시키고 하나 이상의 볼 서브조립체(74, 76)가 하나 이상의 볼 멈춤쇠(78, 80)로부터 해제되는 것을 허용하기 위해 바이어싱 요소(154)의 바이어스에 대하여 해제 링크(152)를 이동시킨다. 도시된 버전에서, 해제 메커니즘(148)은 제2 볼 서브조립체(76)를 제2 볼 멈춤쇠(80)로부터 해제하기 위해 제2 해제 칼라(86)를 이동시키도록 동작한다.

도 24a 및 24b를 참조하면, 해제 액추에이터(150)는 제2 위치(28S)로의 레버(118)의 이동이 해제 액추에이터(150)를 적어도 부분적으로 덮도록 위치되어서, 레버(118)가 제2 위치(28S)에 있는 경우 해제 액추에이터(150)는 일반적으로 사용자가 접근할 수 없다. 레버(118)가 제1 위치(28F)로 개방 될 때, 해제 액추에이터(150)는 접근 가능하고 사용자에 의해 액추에이션될 수 있다. 도시된 버전에서, 해제 액추에이터(150)는 푸시-버튼 액추에이터(push-button actuator)의 형태이며, 무균 배리어 조립체(22)로부터 제2 마운팅 부분(26)를 해제하기 위해 사용자에 의해 눌려지도록 구성되지만, 임의의 적절한 형태의 액추에이터가 사용될 수 있다. 이 버전에서, 해제 액추에이터(150)가 눌려질 때(도 24a와 도 24b 비교), 하나 이상의 해제 요소(156)는 제2 마운팅 플레이트(42)에 고정된 트리테이너 플레이(retainer plate; 158)를 통해 돌출되어, 제2 해제 칼라(86)와 체결되고 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)로부터 제거될 수 있도록 제2 해제 칼라(86)를 이동시킨다. 해제 액추에이터(150)가 눌리지 않을 때, 하나 이상의 해제 요소(156)는 그들 자신의 바이어싱 요소(160)(예를 들어, 도시된 비틀림(torsion) 스프링)를 통해 트리테이너 플레이(158) 아래로 다시 바이어싱된다. 따라서, 해제 요소(156)는 제1 비-돌출 위치와 제2 돌출 위치 사이에서, 제2 마운팅 플레이트(42) 및 리테이너 플레이트(158)에 대해 이동하도록 배열된다.

도 25a 내지 25c에 도시된 바와 같이(명확성을 위해 레버가 제거됨), 해제 링크(152)는 하나 이상의 해제 요소(156)와 체결되어 해제 액추에이터(150)의 액추에이션에 응답하여 하나 이상의 해제 요소(156)를 그들의 제2 위치로 이동시키도록 구성된다. 보다 구체적으로, 해제 링크(152)는 각각 캠-체결 단부(cam-engaging end; 164)를 갖는 한 쌍의 해제 암(162)을 포함한다. 캠-체결 단부(164)가 제2 마운팅 부분(42)에 대하여 미끄러짐(slide)에 따라, 캠-체결 단부(164)는 해제 요소 (156)와 체결된다(도 25c 참조). 이 버전에서, 해제 요소(156)는 편심 축(eccentric axis; A1)을 중심으로 회전하도록 트리테이너 플레이(158)에 편심적으로 마운팅된(eccentrically mounted) 캠 디스크(cam discs)의 형태이다. 캠-체결 단부(164)는, 편심 축(eccentric axis; A1) 및 캠 디스크에 대해 이격되어서, 캠-체결 단부(164)가 캠 디스크에 접함에 따라, 캠 디스크가 편심 축(A1)을 중심으로 회전하여 트리테이너 플레이(158)의 슬롯을 통해 돌출하여 트리테이너 플레이(158)를 넘어 돌출하고, 제2 해제 칼라(86) 예를 들어, 칼라 몸체(90)의 해제 칼라와 체결되고, 제2 볼 서브조립체(76)의 볼(77)이 멈춤쇠 포켓(80) 밖으로 당겨질 수 있을 때까지 칼라 몸체(90)를 들어 올린도록 한다(트리테이너 플레이(158) 상에 정지되어 있는 칼라 본체(90)를 도시하는 도 15b와 비교).

특정 상황에서, 레버(118)가 제2 위치(28S)(예를 들어, 폐쇄됨)에 있는 동안 해제 액추에이터(150)를 활성화하는 것이 필요할 수 있다. 이것은 예를 들어, 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)를 제1 마운팅 부분에 커플링하기 전에 멸균 배리어 조립체(22)에 부착될 때 발생할 수 있는 것과 같이, 레버(118)가 제2 위치(28S)에 고정(stuck)될 때 바람직할 수 있다. 이를 위해, 레버 잠금장치(128)는, 세장형 도구(스크루 드라이버 등)로 레버 잠금장치(128)를 들어 올리면(prying) 레버 잠금장치(128)가 선회하도록 야기되고, 레버 잠금장치(128)의 후방 부분이 전술한 바와 같이 제2 해제 칼라(86)를 이동시키도록 해제 액추에이터(150)와 체결될 수 있도록 배치된다. 도 24a는 이러한 행위를 가능하게 하는 해제 액추에이터(150)에 대한 레버 잠금장치(128)의 후방 부분의 근접성을 도시한다. 설명된 바와 같이 레버 잠금 장치(128)를 들어 올리면, 제2 해제 칼라(86)가 해제되고 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)로부터 해제될 수 있고, 이에 의해 레버(18)가 제1 위치(28F)(예컨대, 개방 위치)로 다시 이동되는 것이 허용된다. 다른 옵션은, 제2 마운팅 부분(26)으로부터 멸균 배리어 조립체(22)를 해제하기 위해 제2 해제 칼라(86)가 세장형 도구로 수동으로 이동될 수 있도록, 세장형 도구를 제2 해제 칼라(86)로 지향시키는 제2 마운팅 부분(26) 내의 관통구멍(throughhole)을 포함시키는 것일 수 있다.

사용시, 멸균 배리어 조립체(22)는 먼저 로봇 암(R)과 관련된 제1 마운팅 부분(24)에 고정된다. 이를 위해, 커플러(30)의 로봇 암(R)을 향한 축방향 이동이 제1 볼 서브조립체(74)의 볼(75)과 체결되도록 제1 볼 멈춤 쇠 (78)를 가져와서, 제1 잠금 조립체가 제1 마운팅 부분(24) 상에 멸균 배리어 조립체(22)를 유지하도록 하고, 여기서 운동학적 커플러(32)는 제1 복수의 리셉터클(34)에 느슨하게 안착된다. 다음으로, 드레이프(50)가 멸균 필드(S) 내의 후속 동작을 용이하게 하기 위해 로봇 암(R)을 중심으로 배치될 수 있다. 다음으로, 고정된 멸균 배리어 조립체(22)를 향하는, 제2 마운팅 부분(26) 및 관련 엔드 이펙터(EE)의 축방향 이동은, 제2 볼 멈춤쇠(80)를 제2 볼 서브조립체(76)의 볼(77)과 체결되도록 가져와서, 제2 잠금 조립체가 멸균 배리어 조립체(22) 상에 제2 마운팅 부분(26)을 보유하도록 하며, 제2 복수의 리셉터클(36)은 운동학적 커플러(32) 상에 느슨하게 안착된다.

제2 마운팅 부분(26)의 텐셔너(28)는, 로봇 암(R) 상의 엔드 이펙터(EE)의 운동학적 커플링에 영향을 주기 위해 텐셔너(28)가 후속적으로 제2 위치(28S)로 이동될 때까지, 바이어싱 요소(124)에 의해 제1 위치(28F)를 향해 바이어싱된다. 텐셔너(28)가 제2 위치(28S)를 향해 이동함에 따라, 액티베이터(120)는 커플링(30)을 회전시키고, 이는 스플라인 배열(82)을 통해 드라이브(102)를 회전시킨다. 이 회전은 로딩 메커니즘(98)을 활성화하고, 허브(106, 108)를 축방향으로 분리하여 제1 마운팅 부분 및 제2 마운팅 부분(24, 26)을 함께 끌어 당기며, 텐셔너(28)가 제2 위치(28S)로 일단 이동하면 운동학적 결합을 야기한다. 여기에서 엔드 이펙터(EE)는 로봇 암(R)에 운동학적으로 커플링되며 멸균 필드(S) 내에서 사용될 수 있다.

과정 동안에 엔드 이펙터(EE)를 멸균 필드(S) 내에서 교체하거나 교환해야 하는 경우, 제2 마운팅 부분(26)은, 오염 물질이 멸균 배리어 조립체(22)를 가로질러 로봇 암(R)으로부터 또는 이를 향해 전달되는 것을 허용하지 않고, 멸균 배리어 조립체(22)로부터 제거될 수 있다. 여기서, 제2 마운팅 부분(26)을 제거하기 위해, 텐셔너(28)는 운동학적 커플링을 해제(disengage)하기 위해 제2 위치(28S) 밖으로 이동될 수 있다. 텐셔너(28)가 제1 위치(28F)로 다시 이동되는 동안, 제2 잠금 조립체는 제2 마운팅 부분(26)을 멸균 배리어 조립체(22)에 고정시키고, 이는 차례로 제1 잠금 조립체에 의해 제1 마운팅 부분(24)에 고정된 상태로 유지된다. 멸균 배리어 조립체(22)로부터 제2 마운팅 부분(26)을 해제하기 위해, 텐셔너(28)는 해제 액추에이터(150)를 드러내도록 제1 위치 (28F)로부터 이동될 수 있고, 이 해제 액추에이터(150)는, 제2 볼 서브조립체(76)의 볼들(77)이 커플러(30)의 제2 볼 멈춤쇠(80)로부터 탈출될 수 있도록(withdrawn), 제2 잠금 조립체를 해제하는 제2 해제 칼라(86)와 해제 요소(156)가 체결되게끔 야기하도록 눌려질 수 있다. 보다 구체적으로, 해제 요소(156)에 의해 가해진 축방향 힘은, 제2 해제 칼라(86)가 제2 볼 멈춤쇠(80)에서 제2 볼 서브조립체(76)의 볼(77)을 더는 제약하지 않을 때까지, 제2 해제 칼라(86)를 제2 볼 서브조립체(76)로부터 축방향으로 멀리 밀어낸다. 이 시점에서, 제2 마운팅 부분(26) 및 그것이 연결된 엔드 이펙터(EE)가 제거될 수 있고, 상이한 제2 마운팅 부분과 제2 엔드 이펙터가 멸균 배리어 조립체(22)에 후속하여 다시 고정될 수 있다.

수술이 완료된 후와 같이, 제1 마운팅 부분(24)으로부터 멸균 배리어 조립체(22)를 제거하기 위해, 제2 마운팅 부분(26) 및 관련 엔드 이펙터(EE)가 먼저 전술한 바와 같이 멸균 배리어 조립체(22)로부터 제거된다. 다음으로, 제1 마운팅 부분(24)으로부터 멸균 배리어 조립체(22)를 제거하기 위해, 인터페이스(48)는 사용자에 의해 제1 마운팅 부분(24)로부터 축방향으로 당겨져 제1 잠금 조립체를 분리할 수 있다. 여기서, 인터페이스(48)에 적용된 축방향 힘은, 커플러(30)의 제1 볼 멈춤쇠(78)가 제1 마운팅 부분(24)의 제1 볼 서브조립체(74)로부터 탈출될 수 있도록 제1 잠금 조립체를 해제하는, 바이어싱 요소(88, 89)의 바이어스에 대하여, 제1 해제 칼라(74)가 커플링(30)과 관련하여 축방향으로 이동하도록 야기한다. 보다 구체적으로, 사용자는 인터페이스(48)의 주변부를 잡아서 축방향 힘을 가하고, 이는 제1 해제 칼러(84)가 제1 볼 멈춤쇠(78)에서 제1 볼 서브조립체(74)의 볼들(75)을 더 이상 제약하지 않을 때까지, 제1 해제 칼러(84)(칼러 몸체(90) 및 칼러 키퍼(92) 둘 모두)를 제1 볼 서브조립체(74)로부터 축방향으로 멀리 끌어 당긴다.

I. 마운팅 시스템을 위한 조명

도 26 내지 29를 참조하면, 로봇 암(R) 및 엔드 이펙터(EE)를 포함하는 로봇 수술 시스템(200)은, 본 명세서에 설명된 마운팅 시스템의 하나 이상의 부분들을 적절하게 마운팅함에 있어서 사용자를 돕기 위해 조명 시스템과 함께 사용된다. 보다 구체적으로, 로봇 수술 시스템(200)은 적어도 제1 조명 상태(S1)(도 28 참조)와 제2 조명 상태(S2)(도 29 참조) 사이에서 광을 방출하고 광 방출을 변경하도록 구성된 조명 장치(202)를 포함할 수 있다.

도 26 내지 29에 도시된 실시예에서, 조명 장치(202)는 로봇 암(R)에 커플링된다. 보다 구체적으로, 로봇 암(R) 및 보다 구체적으로 로봇 관절 사이에 배치된 암의 임의의 링크는 외부 표면(206)을 갖고, 조명 장치(202)는 상기 외부 표면(206) 내에 또는 그 위에 배치된다. 조명 장치(202)는 외부 표면(206)을 둘러싸는 환형(annular) 구성을 가질 수 있다. 달리 말하면, 조명 장치(202)는 외부 표면(206)을 감싸고, 로봇 관절축과 동축인 링과 같이 구성되어서, 조명 장치(202)는 암(R)의 임의의 자세(pose)에서 사용자에게 쉽게 보일 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 조명 장치(202)는 외부 표면(206)과 같은 높이(flush) (또는 일체형)일 수 있다. 그러나, 조명 장치(202)는 로봇 암(R)의 외부 표면(206) 위로 돌출되거나 아래로 연장될 수 있다.

도 26 내지 29에 도시된 실시예에서, 조명 장치(202)는, 조명 장치(202)를 엔드 이펙터(EE)를 동작시키는 사용자가 쉽게 볼 수 있도록, 로봇 암(R)의 원위 단부(distal end) 근처에서, 제1 마운팅 부분(24)에 인접해 있다. 그러나, 조명 장치(202)는, 제2 마운팅 부분(26)을 포함하여, 로봇 암(R)을 따라 어디에나 배치 될 수 있다. 또한, 조명 장치(202)가 엔드 이펙터(EE), 멸균 배리어 조립체(22), 또는 로봇 수술 시스템(200)의 임의의 다른 적절한 부분에 커플링되는 다른 실시예들이 고려된다. 또한, 조명 장치(202)는 로봇 암(R), 엔드 이펙터(EE) 및 멸균 배리어 조립체(22)로부터 이격될 수 있다. 달리 말하면, 조명 장치(202)는, 로봇 수술 시스템(200)의 사용 동안에 사용자의 시야 내에 있는 별도의 컴포넌트일 수 있다. 더욱이, 서로 유사하거나 상이한 형상 또는 구성을 가질 수 있는 임의의 수의 조명 장치(202)가 이용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 조명 장치(202)는 로봇 암(R)의 서로 다른 관절에 위치할 수 있다.

조명 장치(202)는 사용자가 볼 수 있는 광을 방출하기 위한 임의의 적절한 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치(202)는 LED 또는 OLED의 어레이, 디스플레이 콘텐츠가 소프트웨어, 광섬유 또는 임의의 다른 유형의 적절한 기술에 의해 제어되는 디스플레이 장치(예를 들어, LCD 스크린)를 포함할 수 있다. LED 또는 OLED는 전체 가시광선 범위, 또는 적외선이나 가시광선 파장의 범위의 조합 내에서 광을 방출할 수 있으며, 가시광선 범위 내의 모든 색상을 생성할 수 있다.

로봇 수술 시스템(200)은 조명 장치(202)와 통신하거나 그렇지 않다면 커플링되고, 어떻게 조명 장치(202)를 컨트롤할지를 결정하기 위해 다른 전자 또는 전기 컴포넌트 또는 센서(하기에 설명됨)로부터 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 컨트롤러(204)(본 명세서에서 간략히 하기 위해 컨트롤러(204)라고 함)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(204)는 신호의 변화에 응답하여 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 사이에서 변화하게끔 조명 장치(202)를 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(204) 또는 그것의 임의의 보조 컴포넌트는: 엔드 이펙터(EE), 로봇 암, 로봇 베이스(robot base), 제1 및 제2 마운팅 부분(24, 26)을 포함하는 마운팅 시스템(20)의 임의의 컴포넌트 또는 멸균 배리어 조립체(22) 중 하나 이상에 커플링될 수 있거나, 조명 장치(202)에 통합될 수 있다. 일실시예에서, 컨트롤러(204)는, 전술한 바와 같은 제1 마운팅 부분(24)에 위치된 컨트롤러(144)를 포함할 수 있거나, 이와 동일하거나, 그렇지 않다면 이와 통신할 수 있다.

컨트롤러(204)는, 로봇 시스템의 암(R)을 통한 로봇 수술 시스템(200)의 다른 부분들 및 표적 사이트(target site)에 대한 엔드 이펙터(EE)의 위치결정, 이동 및/또는 구동을 용이하게 하도록 협력하는 로봇 컨트롤 시스템, 내비게이션 시스템 및 도구 컨트롤 시스템 중 임의의 하나 이상을 포함하는, 조명 장치(202) 외의 수술 시스템의 임의의 부분을 포함하거나, 그렇지 않다면 이와 통신할 수 있다. 컨트롤러(204)는, 개시내용의 전체가 본 명세서에 참조로 포함되고, 발명의 명칭이 "Robotic System and Method for Backdriving the Same"인 미국특허 제10,327,849호에 기술된 것과 유사할 수 있다. 컨트롤러(204)는 컴퓨터, 프로세서, 컨트롤 유닛 등의 다양한 배치로서 또는 그 배치를 이용하여 실현될 수 있고, 개별 컴포넌트들을 포함하거나 통합될 수 있다(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어, 입력, 출력 등을 공유). 게다가, 컨트롤러(204)는, 하기에 자세히 설명되는 바와 같이, 프로세서(예컨대, 중앙 처리 유닛)를 갖는 컴퓨터 및/또는 다른 프로세서, 메모리, 및/또는 기능할 수 있는 소프트웨어가 로딩된 저장장치(미도시)를 포함하는 임의의 적절한 하드웨어로 구현될 수 있다. 프로세서는, 로봇, 내비게이션 시스템, 또는 엔드 이펙터(EE)의 동작을 컨트롤하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는, 마이크로프로세서, 멀티-프로세서 및/또는 멀티-코어 프로세싱 시스템 중 임의의 타입일 수 있다. 컨트롤러(204)는 추가적으로 또는 대안으로, 본 명세서에 기술된 기능을 수행할 수 있는, 하나 이상의 마이크로컨트롤러, 필드 프로그램가능한 게이트 어레이, 시스템 온 칩, 이산 회로부(discrete circuitry) 및/또는 다른 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 포함할 수 있다. 용어 "프로세서"는 단일 프로세서의 임의의 실시예로 제한하려는 의도가 아니다. 컨트롤러(204)는 또한, 하나 이상의 출력 장치(예컨대, 스크린, 디스플레이, 상태 표시자 등) 및/또는 입력 장치(예컨대, 푸시 버튼, 키보드, 마우스, 마이크, 음성 활성화 장치, 제스처 컨트롤 장치, 터치스크린, 풋 페달, 펜던트 등)를 갖는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있거나, 정의하거나 그렇지 않다면 이용할 수 있다. 다른 구성들이 고려된다.

도 27 내지 29에 도시되는 바와 같이, 조명 장치(202)는 적어도 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 사이에서 광 방출을 변경하기 위해 컨트롤러(204)와 통신한다. 조명 상태는, 사용자에게 로봇 수술 시스템(200)의 상태를 알려주는 시각적 피드백을 사용자에게 제공한다. 사용자는 광 방출을 해석하고, 그에 따라 (예컨대, 마운팅 시스템의 적절하게 설치된 컴포넌트들을 재설치하는 등으로써) 반응한다.

조명 장치(202)의 동작은, 하기에 설명되는 바와 같이 마운팅 시스템과 관련된 조건들 사이에서 변할 수 있다. 일실시예로, 조명 상태들(S1, S2) 중 하나는, 에러 상태를 나타내고, 다른 상태(S1, S2)는 적절한 상태 또는 긍정 상태, 가령 시스템 컴포넌트의 올바른 설치 등을 나타낸다. 본 명세서의 설명은, 제1 또는 제2 상태들(S1, S2) 중 임의의 것이 지정된 에러 조건 상태인 것으로 필연적으로 제한하는 것이 아니므로, 용어 "제1(first)" 및 "제2(second)"는 상호교환적으로 사용될 수 있다. 상태(S1, S2)는 또한, 에러의 존재 또는 부재와 관련되지 않는 조건을 나타낼 수 있다. 예컨대, 조건은 사용자에게 정보를 통신하는 것(예컨대, 사용자 행위 전후의 확인)일 수 있다. 일실시예로, 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2)는 "온/오프" 상태이고, 여기서 조명 장치(202)는 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 중 하나에서 광을 방출하고, 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 중 다른 상태에서는 광을 방출하지 않는다. 다른 실시예로, 조명 장치(202)는 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 중 하나 또는 둘 모두에서 플래시(flash)할 수 있다. 추가로, 조명 장치가 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 중 하나 또는 둘 모두에서 플래시할 때, 조명 장치(202)가 플래시하는 속도는, 상태들 사이를 구별하기 위해 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 간에서 변화할 수 있다. 다른 실시예로, 조명 장치(202)는 제1 조명 상태(S1)에서 가시광선 색상 스펙트럼의 제1 색상을 갖는 광을 방출하고, 제2 조명 상태(S2)에서 제1 색상과는 상이한 가시 광선 색상 스펙트럼의 제2 색상을 갖는 광을 방출한다. 다른 실시예로, 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2)에서 방출된 광은, 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2) 사이를 구별하기 위해 밝기가 변화할 수 있다.

위에서 제공된 실시예들은 상호 배타적이지 않고, 임의의 적절한 배치에서 서로와 함께 이용될 수 있다(예컨대, 조명 장치(202)는 제1 조명 상태(S1)에서 제1 밝기를 갖는 제1 색상을 플래시할 수 있는 한편, 조명 장치(202)는 제2 조명 상태(S2)에서 (제1 밝기와는 상이한) 제2 밝기를 갖는 제2 색상으로 안정된 광을 방출할 수 있다). 추가로, 조명 장치(202)는 오로지 제1 및 제2 조명 상태(S1, S2)인 것보다 많은 상태에서 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 실제로, 조명 장치(202)는 사용자에게 로봇 수술 시스템(200)의 다수의 상이한 조건을 알리기 위해 다수의 조명 상태에서 광을 방출하도록 구성될 수 있다.

일실시예에서, 조명 장치(202)는, 엔드 이펙터(EE)가 로봇 암(R)에 커플링되지 않거나 부적절하게 커플링될 때 제2 조명 상태(S2)에 있도록 제어되고, 엔드 이펙터(EE)가 로봇 암(R)과 커플링될 때 제2 조명 상태(S1)에 있도록 제어된다. 이와 같이 제2 조명 상태(S2)에 있는 조명 장치(202)는, 엔드 이펙터(EE)가 로봇 암(R)에 적절히 커플링되어 동작을 위한 조건에 있다고 사용자에게 통신할 수 있다. 반면에, 제1 조명 상태(S1)에 있는 조명 장치(202)는, 엔드 이펙터(EE)가 로봇 암(R)에 적절히 커플링되지 않았거나 부적절하게 커플링되고, 예컨대, 엔드 이펙터(EE) 및/또는 로봇 암(R)의 동작불가능성 또는 손상을 방지하기 위해, 엔드 이펙터(EE)를 로봇 암(R)과 커플링하도록 엔드 이펙터(EE) 및 로봇 암(R)의 추가 조작이 필요하다고 사용자에게 통신할 수 있다. 일부 예시에서, 컨트롤러(204)는, 조명 장치(202)가 제1 조명 상태(S1)에 있는 동안에 추가적으로 엔드 이펙터(EE)의 동작을 허용하고, 컨트롤러(204)는 조명 장치(202)가 제2 조명 상태(S2)에 있는 동안에 엔드 이펙터(EE)의 동작을 억제할 수 있다.

엔드 이펙터(EE)와 로봇 암(R) 사이의 커플링을 검출하기 위해, 컨트롤러(204)는 제1 마운팅 부분(24)의 전자 장치와 통신할 수 있다. 전술한 바와 같이, 예컨대, 이에 제한되지는 않으나 홀 효과 센서(도 8 참조)와 같은 센서(140)는 마운팅 허브(40)에 고정된 인쇄 회로 기판(PCB)에 의해 운반될 수 있다. 대응하는 자석(142)(도 7 참조)은, 제1 허브(106)와 함께 회전하기 위해, 제1 허브(106)에 의해 운반될 수 있다. 대안으로, 센서(140)는 인쇄 회로 기판(PCB)에 고정된 자석에 대하여 이동하도록 제1 허브(106)에 의해 운반될 수 있다. 전술한 바와 같이, 센서(140)는 자석(142)과 협력하여, 허브 마운트(40) 및 제1 마운팅 플레이트(38)에 대한 제1 허브(106)의 회전량을 나타내는 신호를 생성하도록 배열된다. 이것은 컨트롤러(204)(잠재적으로 컨트롤러(144)를 포함함)에 제2 마운팅 부분(26)이 제1 마운팅 부분(24)에 적절히 고정되었는지 여부에 관한 정보(즉, 따라서 엔드 이펙터(EE)의 로봇 암(R)과의 적절한 커플링을 보장함)를 제공한다. 이와 같이, 컨트롤러(204)는 엔드 이펙터(EE)와 로봇 암(R)의 커플링을 무선으로 검출한다. 엔드 이펙터(EE) 사이의 커플링을 무선으로 검출하는 컨트롤러(204)의 다른 실시예는 유도성(inductive) 검출 및 용량성(capacitive) 검출을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

(제1 허브(106) 회전을 나타내는) 센서(140) 신호에 기초하여, 컨트롤러(204)는, 컨트롤러(204)가 제2 마운팅 부분(26)이 제1 마운팅 부분(24)에 적절히 고정되었다고 결정할 때 조명 장치(202)를 제1 상태(S1)에 있도록 제어할 수 있다. 반면에, 컨트롤러(204, 144)는, 컨트롤러(204, 144)가 제2 마운팅 부분(26)이 제1 마운팅 부분(24)에 적절히 고정되어 있지 않다고 결정할 때 조명 장치(202)를 제2 상태(S2)에 있도록 제어할 수 있다.

다른 실시예에서, 센서 데이터는 보다 일반적으로 제2 마운팅 부분(26)과 제1 마운팅 부분(24) 사이의 근접성을 검출할 수 있다. 컨트롤러(204, 144)는, 컨트롤러(204, 144)가 제2 마운팅 부분(26)이 제1 마운팅 부분(24)에 대하여 임계 근접성 내에 있지 않다고 결정할 때, 조명 장치(202)를 제1 상태(S1)에 있도록 제어할 수 있고, 컨트롤러(204, 144)는, 컨트롤러(204, 144)가 제2 마운팅 부분(26)이 제1 마운팅 부분(24)에 대하여 임계 근접성 내에 있다고 결정할 때, 조명 장치(202)를 제2 상태(S2)에 있도록 제어할 수 있다.

대안으로, 엔드 이펙터(EE) 및 로봇 암(R) 사이의 커플링은 엔드 이펙터(EE) 및 로봇 암(R) 사이의 직접적인 전기(유선) 연결을 통해 검출될 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 제1 마운팅 부분(24), 제2 마운팅 부분(26) 및 멸균 배리어 조립체(22)는 각각, 로봇 암(R)과 엔드 이펙터(EE) 사이의 통신을 용이하게 하는, 제1 마운팅 부분(24) 및 제2 마운팅 부분(26) 사이의 전기적 연결을 제공하도록 구성되는, 하나 이상의 커넥터, 가령 밀봉된 전기 커넥터를 이용할 수 있다. 도 5b, 5c에 도시된 버전에서, 제1, 제2 및 제3 커넥터들(C1, C2, C3)이 이용된다. 하지만, 커넥터들(C1, C2, C3)을 통한 상이한 유형의 통신이 제한 없이 고려된다. 추가로, 다른 실시예들에서, 엔드 이펙터(EE)와 로봇 암(R) 사이의 전기적 연결은 멸균 배리어 조립체(22)와 무관하게 달성될 수 있다.

마운팅 부분들(24, 26) 내의 전기 컴포넌트들 사이의 직접적인 유선 연결의 존재는, 마운팅 부분들(24, 26) 사이의 적절한 연결을 나타낼 수 있는 한편, 직접적인 유선 연결의 부재는 마운팅 부분들(24, 26) 사이의 부적절한 연결을 나타낼 수 있다. 컨트롤러(204)는, 컨트롤러(204)가 마운팅 부분들(24, 26)의 전기 컴포넌트들 사이의 직접적인 유선 연결의 부존재를 결정할 때 조명 장치(202)가 제1 상태(S1)에 있도록 제어할 수 있고, 컨트롤러(204)가 마운팅 부분들(24, 26)의 전기 컴포넌트들 사이에 직접적인 유선 연결의 존재를 결정할 때, 조명 장치(202)가 제2 상태(S2)에 있도록 제어할 수 있다.

대안으로, 마운팅 부분들(24, 26) 사이의 연결은 적절하고 부적절한 설치 조건들 모두에서 유선일 수 있지만, 컨트롤러(204) 및/또는 컨트롤러에 의해 이용되는 임의의 다른 센서는, 적절한 설치와 부적절한 설치를 구별하기 위해 전기적 조건들(예컨대, 전류, 전압, 신호 주파수/위상/진폭, 커패시턴스, 임피던스 등)을 검출할 수 있다. 이러한 예시에서, 컨트롤러(204)는 그에 따라 조명 장치(202)를 제어할 수 있다.

도 28 및 29로 돌아가면, 또 다른 실시예에서, 엔드 이펙터(EE) 및 로봇 암(R) 사이의 커플링은, 컨트롤러(204)와 전자적으로 통신하는 기계적 컴포넌트, 가령 스위치, 버튼, 트리거 또는 플런저(plunger)의 액추에이션을 통해 검출될 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 제2 마운팅 부분(26)의 텐셔너(28)는, 제1 위치(28F) 및 제2 위치(28S)(도 2 및 3에 도시됨) 사이에서 이동가능하다. 멸균 배리어 조립체(22)의 커플링(30)은, 제2 마운팅 부분(26)의 텐셔너(28)가 제1 위치(28F)에 있을 때, 제2 마운팅 부분(26)을 해제가능하게 수용하고, 제1 마운팅 부분(24)에 해제가능하게 고정되도록 구성된다. 운동학적 커플러(32)는, 마운팅 부분들(24, 26)을 체결하도록 구성되고, 제2 마운팅 부분(26)의 텐셔너(28)가 제2 위치(28S)에 있을 때 수술용 컴포넌트들 사이의 6개의 이동 자유도를 제한하도록 멸균 배리어 조립체(22)를 통해 마운팅 부분들(24, 26) 사이에 운동학적 커플링을 제공하도록 배치된다. 여기서 텐셔너(28) 위치는 컨트롤러(204)에 커플링된 임의의 센서(예컨대, 위치 센서, 근접도 센서, 스위치 센서)에 의해 검출될 수 있다. 제2 마운팅 부분(26)이 멸균 배리어 조립체(22)에 장착되는 동안, 컨트롤러(204)는, 컨트롤러(204)가 텐셔너(28)가 제1 위치(28F)에 있다고 결정하는 경우 조명 장치(202)가 제1 상태(S1)에 있도록 제어할 수 있고, 컨트롤러(204)는, 컨트롤러(204)가 텐셔너(28)가 제2 위치(28S)에 있다고 결정하는 경우, 조명 장치(202)가 제2 상태(S2)에 있도록 제어할 수 있다.

관련 실시예에서, 조명 장치(202)는, 제1 또는 제2 마운팅 부분(24, 26)에 대하여 멸균 배리어 조립체(22)의 설치 상태를 나타내도록 제어될 수 있다. 일실시예로, 센서(예컨대, 근접도, 위치, 관성 또는 힘 센서)가 컨트롤러(204)에 의해 이용되어서, 제1 마운팅 부분(24)에 대한 멸균 배리어 조립체(22)의 위치 또는 근접도를 결정할 수 있다. 센서는 멸균 배리어 조립체 및 제1 마운팅 부분(24) 중 하나 이상에 커플링될 수 있다. 센서로부터, 컨트롤러(204)는, 멸균 배리어 조립체(22)의 커플링(30)이 (제2 마운팅 부분(26)과 관련하여 또는 무관하게) 제1 마운팅 부분(24)에 적절히 고정된 때를 결정할 수 있다. 또한, 컨트롤러(204)는, 센서로부터, 언제 멸균 배리어 조립체(22)의 커플링(30)이 제1 마운팅 부분(24)에 적절히 고정되지 않았는지 (또는 전혀 고정되지 않았는지)를 결정할 수 있다. 이러한 예시에서, 컨트롤러(204)는, 멸균 배리어 조립체(22)가 제1 마운팅 부분(24)에 적절히 고정된 경우 조명 장치(202)를 제1 상태(S1)에 있도록 제어할 수 있고, 멸균 배리어 조립체(22)가 제1 마운팅 부분(24)에 부적절하게 또는 고정되지 않은 경우 조명 장치(202)가 제2 상태(S2)에 있도록 제어할 수 있다.

마운팅 시스템과 관련하여 조명 장치(202)를 제어하는 것에 관한 상기의 임의의 실시예들에 대하여, 조명 장치(202)는, 수술 전, 수술 동안 또는 수술 이후, 엔드 이펙터(EE) 및/또는 로봇 암(R)의 조건을 표시하는 임의의 다른 조명 상태로 또한, 제어될 수 있다. 예컨대, 조명 장치(202)는, 엔드 이펙터(EE) 및/또는 로봇 암(R)이 적절히 또는 적절한 조건 내에서 동작하는 경우 다른 조명 상태에서 광을 방출할 수 있다. 반면에, 조명 장치(202)는, 엔드 이펙터(EE) 및/또는 로봇 암(R)이 적절하게 동작하지 않거나 적절하지 않은 조건 내에서 동작하는 경우(예컨대, 정확도 손실, 잠재적인 충격 조건 등) 또 다른 조명 상태에서 광을 방출할 수 있다. 엔드 이펙터(EE) 및/또는 로봇 암(R)의 임의의 다른 적절한 조건 또는 에러 조건이 조명 장치(202)에 의해 표시될 수 있다.

비록, 조명 장치(202)의 컨트롤을 용이하게 하는 로봇 수술 시스템(200)의 조건들을 설명하는 다수의 실시예들이 위에서 제공되었으나, 이러한 목록은 최종적인 것이 아니고, 조명 장치(202)에 의해 방출되는 광을 교번시키는 것(alternating)에 대응하는 다수의 다른 조건들이 존재할 수 있다.

몇몇 실시예들이 상술한 설명에서 논의되었다. 하지만, 본 명세서에서 논의된 실시예들은, 임의의 특정 형태로 본 발명을 제한하거나, 완전한 것으로 의도되지 않았다. 사용된 용어들은, 한정이 아니라 설명을 위한 단어들의 성질을 갖는 것으로 의도된다. 다수의 수정사항 및 변형들이 전술한 교시내용에 비추어 가능하며, 본 발명은 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다.

Claims

제1 및 제2 수술용 컴포넌트를 커플링하기 위한 마운팅(mounting) 시스템으로서,
상기 제1 수술용 컴포넌트와 관련된 제1 마운팅 부분;
제1 위치 및 제2 위치 사이에서 이동가능한 텐셔너(tensioner)를 포함하고, 상기 제2 수술용 컴포넌트와 관련된 제2 마운팅 부분; 및
멸균 배리어 조립체(sterile barrier assembly)
를 포함하고,
상기 멸균 배리어 조립체는:
상기 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정되고(releasably secure), 상기 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하도록 구성된 커플링; 및
상기 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 상기 제2 위치에 있을 때, 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도(degrees of freedom of movement)를 제한하기 위해, 상기 멸균 배리어 조립체를 통해 마운팅 부분들 사이에 운동학적 커플링을 제공하도록 배치되고, 마운팅 부분들에 체결되도록 구성된 복수의 운동학적 커플러(kinematic coupler)를 포함하는, 마운팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 마운팅 부분은, 상기 멸균 배리어 조립체가 상기 제1 마운팅 부분에 고정되고 상기 제2 마운팅 부분이 상기 멸균 배리어 조립체에 고정될 때, 상기 텐셔너의 제1 위치로부터 제2 위치를 향하는 이동에 응답하여, 상기 제2 마운팅 부분 및 상기 멸균 배리어 조립체, 중의 적어도 하나를 상기 제1 수술용 컴포넌트를 향해 가압(urge)하도록 구성되는 로딩 메커니즘을 더 포함하는, 마운팅 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 마운팅 부분의 로딩 메커니즘은, 상기 제2 위치를 향하는 상기 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 제2 마운팅 부분을 상기 멸균 배리어 조립체의 복수의 운동학적 커플러를 향해 가압하는, 마운팅 시스템.
제2항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체의 커플링은 상기 텐셔너 및 상기 로딩 메커니즘 사이의 힘-변환 관계(force-translating relationship)에 개재(interpose)되는, 마운팅 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 마운팅 부분은, 상기 제1 수술용 컴포넌트로의 부착을 위해 구성된 제1 마운팅 플레이트와, 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 고정되도록 구성된 제1 볼 서브조립체(subassembly)를 더 포함하는, 마운팅 시스템.
제5항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은 상기 제2 위치를 향하는 상기 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 제1 볼 서브조립체를 축방향으로 이동하도록 구성되는, 마운팅 시스템.
제5항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은 상기 제1 볼 서브조립체에 동작가능하게 부착된 드라이브(drive)를 포함하고, 상기 드라이브는 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링과 회전적으로 체결되어(in rotational engagement) 배치되도록 구성되는, 마운팅 시스템.
제7항에 있어서,
상기 드라이브는, 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 제1 마운팅 부분 및 상기 제2 마운팅 부분 사이에 전부하 힘(preload force)을 적용하도록, 상기 드라이브의 회전이 상기 제1 볼 서브조립체가 축방향으로 이동하는 것을 야기하도록 배치되는, 마운팅 시스템.
제8항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은, 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 제1 볼 서브조립체를 축방향으로 이동하도록 구성된 로드 액추에이터(load actuator)를 포함하는, 마운팅 시스템.
제9항에 있어서,
상기 로드 액추에이터는, 상기 제1 볼 서브조립체에 동작가능하게 부착된 제1 허브(hub), 상기 제1 마운팅 플레이트에 동작가능하게 부착된 제2 허브, 및 허브들 사이에 배치된 복수의 볼 베어링(ball bearing), 및 허브들 중 하나 이상에 정의된 램프(ramp)를 포함하고,
상기 볼 베어링은, 상기 제2 위치를 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 램프를 따라 롤링(roll)하는, 마운팅 시스템.
제10항에 있어서,
상기 제2 허브에 대한 상기 제1 허브의 회전을 감지하는 센서를 포함하는, 마운팅 시스템.
제10항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은, 2mm 이하의 축방향 압축이 10% 이하의 전부하 힘의 변화를 발생시키도록, 힘에 대한 압축의 관계로 제2 허브 및 제1 마운팅 플레이트 사이에서 작용하게끔 배열되고 형성되는 원추형 스프링 와셔(conical spring washer)를 포함하는, 마운팅 시스템.
제10항에 있어서,
상기 제2 허브 및 상기 제1 마운팅 플레이트 각각은 원추형 표면을 포함하고, 상기 원추형 스프링 워셔는 상기 원추형 표면과 접하는 내측면 및 외측면을 갖는, 마운팅 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 고정되도록 구성된 제2 볼 서브조립체를 포함하고, 상기 텐셔너는, 상기 커플링이 상기 제2 마운팅 부분에 해제가능하게 고정될 때 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링과 회전적으로 체결되어 배치되도록 구성되는 액티베이터(activator)를 포함하는, 마운팅 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 제2 마운팅 플레이트를 포함하고,
상기 액티베이터는, 상기 액티베이터가 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 회전하는 것이 억제되는 잠금 위치(locked position)와, 상기 액티베이터가 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 회전할 수 있는 잠금해제 위치(unlocked position) 사이에서 이동가능한, 마운팅 시스템.
제15항에 있어서,
상기 잠금 위치를 향해 상기 액티베이터를 바이어싱하는 바이어싱 요소를 포함하고, 상기 액티베이터는, 상기 커플링이 상기 액티베이터를 상기 잠금해제 위치 내로 가압하도록, 상기 제2 마운팅 부분을 상기 멸균 배리어 조립체에 고정시킬 때 상기 커플링과 체결하도록 배열되는, 마운팅 시스템.
제14항에 있어서,
상기 액티베이터는, 상기 액티베이터, 상기 커플링 및 상기 드라이브가, 전부하 힘을 적용하기 위해, 상기 제1 마운팅 플레이트에 대하여 동시에 회전하도록, 상기 제2 위치를 향한 텐셔너의 이동에 응답하여 회전하도록 구성되는, 마운팅 시스템.
제17항에 있어서,
상기 텐셔너는, 상기 제2 마운팅 부분이 상기 커플링에 해제가능하게 고정될 때, 상기 제2 위치로의 텐셔너의 이동이 상기 전부하 힘을 적용하기 위한 상기 커플링과 드라이브의 동시 회전을 위해 상기 액티베이터의 회전에 영향을 주도록, 레버와 액티베이터 사이에서 힘-변환 관계에 개재된 액티베이터 링크 및 레버를 더 포함하는, 마운팅 시스템.
제18항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 제2 마운팅 플레이트를 포함하고, 상기 레버는 제1 위치에서 상기 제2 마운팅 플레이트로부터 외부로 연장되고, 상기 제2 위치에서 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 네스팅(nest against)되는, 마운팅 시스템.
제18항에 있어서,
상기 텐셔너가 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 레버를 잠그도록 상기 레버에 동작가능하게 커플링된 레버 잠금장치를 포함하는, 마운팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 커플링을 상기 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정하게끔 상기 제1 마운팅 부분 및 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링 사이에 개재되도록 구성된 제1 잠금 조립체, 및
상기 텐셔너가 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 마운팅 부분을 상기 커플링에 해제가능하게 고정하게끔 상기 커플링 및 상기 제2 마운팅 부분 사이에 개재되도록 구성된 제2 잠금 조립체를 더 포함하는, 마운팅 시스템.
제21항에 있어서,
잠금 조립체들 각각은:
상기 커플링 및 각각의 마운팅 부분 중 하나에 동작가능하게 부착된 볼 서브조립체, 및
상기 볼 서브조립체를 수용하도록 형상화된, 상기 커플링 및 각각의 마운팅 부분 중 다른 하나에 정의된 볼 멈춤쇠(ball detent)를 포함하는, 마운팅 시스템.
제22항에 있어서,
상기 커플링은, 상기 멸균 배리어 조립체가 제1 마운팅 부분에 고정되고 상기 제2 마운팅 부분이 상기 멸균 배리어 조립체에 고정될 때, 상기 볼 서브조립체 각각과 통신하게끔 배치되도록 구성되는, 마운팅 시스템.
제22항에 있어서,
상기 잠금 조립체의 볼 멈춤쇠는, 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에서 각각 정의되는, 마운팅 시스템.
제22항에 있어서,
상기 잠금 조립체 각각은, 상기 볼 멈춤쇠 중 하나에 수용된 볼 서브조립체 중 하나를 고정하도록 배열된 해제 칼라(release collar)를 더 포함하는, 마운팅 시스템.
제25항에 있어서,
상기 잠금 조립체의 해제 칼라는 각각, 상기 멸균 배리어 조립체에 동작가능하게 부착되는, 마운팅 시스템.
제25항에 있어서,
상기 잠금 조립체의 해제 칼라는 서로로부터 축방향으로 떨어지도록 바이어싱되는, 마운팅 시스템.
제27항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체는, 상기 해제 칼라를 서로로부터 축방향으로 떨어지도록 바이어싱하기 위해, 상기 커플링과 상기 해제 칼라 사이의 힘-변환 관계(force-translating relationship)에 개재되는 칼라 바이어싱 요소(collar biasing element)를 더 포함하는, 마운팅 시스템.
제27항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은, 상기 커플링으로부터 상기 제2 마운팅 부분을 해제(release)하기 위해, 상기 해제 칼라 중 하나를 이동하도록 동작가능한 해제 메커니즘(release mechanism)을 포함하는, 마운팅 시스템.
제29항에 있어서,
상기 해제 메커니즘은, 해제 액추에이터의 액추에이션(actuation)이 하나 이상의 해제 요소를 이동시켜서 상기 해제 칼라 중 하나를 변위(displace)시키고, 상기 볼 서브조립체 중 하나가 상기 볼 멈춤쇠 중 하나로부터 제거될 수 있도록, 상기 제2 마운팅 부분이 상기 멸균 배리어 조립체에 해제가능하게 부착될 때, 상기 해제 액추에이터 및 상기 해제 칼라 중 하나 사이에 배치되도록 구성되는 상기 하나 이상의 해제 요소 및 상기 해제 액추에이터를 포함하는, 마운팅 시스템.
제30항에 있어서,
상기 텐셔너는 제1 및 제2 위치들 사이에서 이동가능한 레버를 포함하고, 상기 해제 액추에이터는, 상기 제2 위치로의 상기 레버의 이동이 상기 해제 액추에이터를 적어도 부분적으로 덮도록 위치되는, 마운팅 시스템.
제30항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 제2 마운팅 플레이트를 포함하고,
상기 해제 메커니즘은, 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 상기 하나 이상의 해제 요소를 휴지 위치(rest position)에서 해제 위치로 이동하기 위해 상기 해제 액추에이터 및 상기 하나 이상의 해제 요소 사이의 힘-변환 관계에 개재된 해제 링크를 포함하는, 마운팅 시스템.
제32항에 있어서,
상기 해제 링크는, 상기 해제 액추에이터의 액추에이션에 응답하여, 상기 하나 이상의 해제 요소를 상기 해제 위치로 이동하게끔 상기 하나 이상의 해제 요소와 체결되도록 구성되는, 마운팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체는 인터페이스와, 상기 인터페이스에 동작가능하게 부착된 드레이프(drape)를 더 포함하는, 마운팅 시스템.
제34항에 있어서,
상기 커플링과 상기 운동학적 커플러는, 상기 인터페이스에 동작가능하게 부착되는, 마운팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체는 인덱싱 핑거(indexing finger)를 더 포함하고, 상기 마운팅 부분들 중 적어도 하나는, 상기 운동학적 커플러를 상기 마운팅 부분들 중 적어도 하나에 대하여 정렬하기 위해 상기 인덱싱 핑거를 수용하도록 형상화된 인덱싱 리세스(recess)를 정의하는, 마운팅 시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 운동학적 커플러는 복수의 볼들로 또한, 정의되는, 마운팅 시스템.
제37항에 있어서,
상기 복수의 볼들은, 상기 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하도록 구성된 3개의 볼들로 또한, 정의되는, 마운팅 시스템.
제38항에 있어서,
상기 제1 마운팅 부분은 상기 복수의 운동학적 커플러를 체결하기 위한 제1 복수의 접촉면을 포함하고, 상기 제2 마운팅 부분은 상기 복수의 운동학적 커플러를 체결하기 위한 제2 복수의 접촉면을 포함하며,
상기 접촉면은, 상기 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하게끔 상기 복수의 운동학적 커플러와 협력하도록 형상화되는, 마운팅 시스템.
제39항에 있어서,
상기 제1 마운팅 부분은 상기 제1 복수의 접촉면을 갖는 제1 복수의 리셉터클(receptacle)을 포함하고, 상기 제2 마운팅 부분은 상기 제2 복수의 접촉면을 갖는 제2 복수의 리셉터클을 포함하는, 마운팅 시스템.
제39항에 있어서,
상기 제2 복수의 접촉면은, 상기 복수의 운동학적 커플러와의 오로지 6개의 접촉점을 제공하도록 구성되는, 마운팅 시스템.
커플링 및 복수의 운동학적 커플러를 갖는 멸균 배리어 조립체를 통해 수술용 로봇의 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 부착하기 위한 엔드 이펙터(end effector)로서,
에너지 적용기를 지지하기 위한 하우징; 및
상기 하우징에 부착되고, 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 이동가능한 텐셔너(tensioner)를 포함하는 제2 마운팅 부분
을 포함하고,
상기 제2 마운팅 부분은, 상기 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 커플링되도록 구성되고,
상기 제2 마운팅 부분은 상기 멸균 배리어 조립체의 복수의 운동학적 커플러와 체결하기 위한 복수의 접촉면을 포함하는, 엔드 이펙터.
제42항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 고정되도록 구성된 볼 서브 조립체를 포함하고,
상기 텐셔너는, 상기 제2 마운팅 부분이 상기 커플링에 해제가능하게 고정될 때, 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링과 회전적으로 체결되게끔 배치되도록 배열된 액티베이터를 포함하는, 엔드 이펙터.
제43항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 제2 마운팅 플레이트를 포함하고,
상기 액티베이터는, 상기 액티베이터가 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 회전하는 것이 억제되는 잠금 위치와, 상기 액티베이터가 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 회전할 수 있는 잠금해제 위치(unlocked position) 사이에서 이동가능한, 엔드 이펙터.
제44항에 있어서,
상기 잠금 위치를 향해 상기 액티베이터를 바이어싱하는 바이어싱 요소를 포함하고, 상기 액티베이터는, 상기 커플링이 상기 액티베이터를 상기 잠금해제 위치 내로 가압(urge)하도록, 상기 제2 마운팅 부분을 상기 멸균 배리어 조립체에 고정시킬 때 상기 커플링과 체결하도록 배열되는, 엔드 이펙터.
제43항에 있어서,
상기 액티베이터는 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 회전하도록 구성되는, 엔드 이펙터.
제46항에 있어서,
상기 텐셔너는, 레버 및 상기 액티베이터 사이의 힘-변환 관계에 개재되는 액티베이터 링크 및 상기 레버를 더 포함하는, 엔드 이펙터.
제47항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 제2 마운팅 플레이트를 포함하고, 상기 레버는 상기 제1 위치에서 상기 제2 마운팅 플레이트로부터 외부로 연장되고, 상기 제2 위치에서 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 네스팅되는, 엔드 이펙터.
제47항에 있어서,
상기 텐셔너가 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 레버를 잠그도록 상기 레버에 동작가능하게 커플링된 레버 잠금장치(lever lock)를 포함하는, 엔드 이펙터.
제42항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은, 상기 커플링으로부터 상기 제2 마운팅 부분을 해제하도록 동작가능한 해제 메커니즘을 포함하는, 엔드 이펙터.
제50항에 있어서,
상기 해제 메커니즘은 해제 액추에이터 및 하나 이상의 해제 요소들을 포함하는, 엔드 이펙터.
제51항에 있어서,
상기 텐셔너는 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 이동가능한 레버를 포함하고, 상기 해제 액추에이터는, 상기 제2 위치로의 상기 레버의 이동이 상기 해제 액추에이터를 적어도 부분적으로 덮도록 위치되는, 엔드 이펙터.
제51항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은 제2 마운팅 플레이트를 포함하고,
상기 해제 메커니즘은, 상기 제2 마운팅 플레이트에 대하여 상기 하나 이상의 해제 요소를 휴지 위치(rest position)에서 해제 위치로 이동하기 위해 상기 해제 액추에이터 및 상기 하나 이상의 해제 요소 사이의 힘-변환 관계에 개재된 해제 링크를 포함하는, 엔드 이펙터.
제53항에 있어서,
상기 해제 링크는, 상기 해제 액추에이터의 액추에이션에 응답하여, 상기 하나 이상의 해제 요소를 상기 해제 위치로 이동하게끔 상기 하나 이상의 해제 요소와 체결되도록 구성되는, 엔드 이펙터.
제42항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은, 상기 운동학적 커플러를 상기 제2 마운팅 부분에 대하여 정렬하기 위해 상기 멸균 배리어 조립체의 인덱싱 핑거를 수용하도록 형상화된 인덱싱 리세스를 정의하는, 엔드 이펙터.
제42항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은, 상기 복수의 운동학적 커플러에 체결하기 위한 복수의 접촉면을 갖는 복수의 리셉터클을 포함하고, 상기 복수의 접촉면은 상기 복수의 운동학적 커플러와 협력하도록 형상화되는, 엔드 이펙터.
제42항에 있어서,
상기 복수의 접촉면은, 상기 복수의 운동학적 커플러와의 오로지 6개의 접촉점만을 제공하도록 구성되는, 엔드 이펙터.
제1 수술용 컴포넌트의 제1 마운팅 부분 및 텐셔너(tensioner)를 갖는 제2 수술용 컴포넌트의 제2 마운팅 부분에 해제가능하게 부착하기 위한 멸균 배리어 조립체로서,
드레이프(drape)를 수용하도록 구성된 인터페이스;
상기 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하고, 상기 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정되도록 구성되며, 상기 인터페이스에 동작가능하게 부착되는 커플링; 및
상기 인터페이스에 의해 지지되고, 마운팅 부분들과 체결되도록 구성된 복수의 운동학적 커플러 - 상기 운동학적 커플러는, 상기 제2 마운팅 부분의 텐셔너가 제2 위치에 있을 때, 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하도록 마운팅 부분들 사이에 운동학적 커플링을 제공하게끔 배치됨 -
를 포함하는, 멸균 배리어 조립체.
제58항에 있어서,
상기 커플링은, 제1 볼 서브조립체 및 상기 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 부착하기 위한 제1 볼 멈춤쇠 중 하나와, 제2 볼 서브조립체 및 상기 제2 마운팅 부분에 해제가능하게 부착하기 위한 제2 볼 멈춤쇠 중 하나를 포함하는, 멸균 배리어 조립체.
제59항에 있어서,
상기 커플링은 상기 제1 볼 멈춤쇠 및 상기 제2 볼 멈춤쇠를 포함하는, 멸균 배리어 조립체.
제60항에 있어서,
상기 커플링을 중심으로 배치된 해제 칼라를 포함하는, 멸균 배리어 조립체.
제61항에 있어서,
상기 해제 칼라를 서로로부터 축방향으로 멀어지게 바이어싱하기 위한 칼라 바이어싱 요소(collar biasing element)를 포함하는, 멸균 배리어 조립체.
제58항에 있어서,
상기 마운팅 부분의 인덱싱 리세스와 정합(mate)하기 위해, 상기 인터페이스로부터 연장되는 인덱싱 핑거를 포함하는, 멸균 배리어 조립체.
제58항에 있어서,
상기 복수의 운동학적 커플러는 복수의 볼(ball)로 또한, 정의되는, 멸균 배리어 조립체.
제64항에 있어서,
상기 복수의 볼은, 수술용 컴포넌트들 사이의 6의 이동 자유도를 제한하도록 구성된 3개의 볼로 또한, 정의되는, 멸균 배리어 조립체.
커플링 및 복수의 운동학적 커플러를 갖는 멸균 배리어 조립체를 통해 엔드 이펙터의 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하기 위한 수술용 로봇으로서, 상기 제2 마운팅 부분은 제1 위치에서 제2 위치로 이동가능한 텐셔너를 갖고, 상기 수술용 로봇은:
상기 멸균 배리어 조립체를 통해 상기 엔드 이펙터의 제2 마운팅 부분을 해제가능하게 수용하도록 구성되는 제1 마운팅 부분을 갖는 로봇 암
을 포함하고,
상기 제1 마운팅 부분은, 상기 멸균 배리어 조립체의 복수의 운동학적 커플러와 체결하기 위한 복수의 접촉면을 포함하며,
상기 제1 마운팅 부분은, 상기 텐셔너가 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동시 상기 멸균 배리어 조립체를 통해 상기 제2 마운팅 부분에 전부하 힘을 적용하도록 구성된 로딩 메커니즘을 더 포함하는, 수술용 로봇.
제66항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은, 상기 제2 위치를 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 제2 마운팅 부분을 상기 제1 마운팅 부분을 향해 가압하도록 구성되는, 수술용 로봇.
제66항에 있어서,
상기 제1 마운팅 부분은, 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 고정되도록 구성된 제1 볼 서브조립체 및 제1 마운팅 플레이트를 더 포함하는, 수술용 로봇.
제68항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은, 상기 제2 위치를 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 제1 볼 서브조립체를 축방향으로 이동하도록 구성되는, 수술용 로봇.
제69항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은, 상기 제1 볼 서브조립체에 동작가능하게 부착된 드라이브를 포함하고, 상기 드라이브는, 상기 멸균 배리어 조립체가 상기 제1 마운팅 부분에 커플링될 때, 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링과 회전적으로 체결되어(in rotational engagement) 배치되도록 구성되는, 수술용 로봇.
제70항에 있어서,
상기 드라이브는, 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 제1 마운팅 부분 및 상기 제2 마운팅 부분 사이에 전부하 힘(preload force)을 적용하도록, 상기 드라이브의 회전이 상기 제1 볼 서브조립체가 축방향으로 이동하는 것을 야기하도록 배치되는, 수술용 로봇.
제69항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은, 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 제1 볼 서브조립체를 축방향으로 이동시키도록 구성된 로드 액추에이터를 포함하는, 수술용 로봇.
제72항에 있어서,
상기 로드 액추에이터는, 상기 제1 볼 서브조립체에 동작가능하게 부착된 제1 허브(hub), 상기 제1 마운팅 플레이트에 동작가능하게 부착된 제2 허브, 및 허브들 사이에 배치된 복수의 볼 베어링(ball bearing), 및 허브들 중 하나 이상에 정의된 램프(ramp)를 포함하고,
상기 볼 베어링은, 상기 제2 위치를 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 램프를 따라 롤링(roll)하는, 수술용 로봇.
제73항에 있어서,
상기 로딩 메커니즘은, 상기 제2 허브 및 상기 제1 마운팅 플레이트 사이에서 작용하도록 배치된 바이어싱 요소를 포함하는, 수술용 로봇.
제74항에 있어서,
상기 바이어싱 요소는 원추형 스프링 와셔(conical spring washer)를 포함하는, 수술용 로봇.
제75항에 있어서,
상기 원추형 스프링 와셔는, 2mm 이하의 압축이 10% 이하의 힘의 변화를 발생시키도록, 힘에 대한 압축의 관계를 갖도록 형상화되고 배치되는, 수술용 로봇.
제73항에 있어서,
상기 제2 허브에 대한 상기 제1 허브의 회전을 감지하는 센서를 포함하는, 수술용 로봇.
제66항에 있어서,
상기 제1 마운팅 부분은, 상기 복수의 운동학적 커플러와 체결하기 위한 복수의 접촉면을 갖는 제1 복수의 리셉터클을 포함하는, 수술용 로봇.
수술용 시스템으로서,
수술용 컴포넌트와 관련된 제2 마운팅 부분;
멸균 배리어 조립체;
상기 멸균 배리어 조립체를 통해 제1 마운팅 부분 및 상기 멸균 배리어 조립체를 해제가능하게 수용하도록 구성된 상기 제1 마운팅 부분을 갖는 로봇 암을 포함하는 수술용 로봇;
상기 로봇 암에 커플링된 조명 장치; 및
하나 이상의 센서에 커플링된 하나 이상의 컨트롤러
를 포함하고,
상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제1 마운팅 부분에 대한 상기 멸균 배리어 조립체 및 상기 제2 마운팅 부분 중 하나 이상의 설치와 관련된 조건을 검출하고;
상기 조건을 사용자에게 표시하도록 상기 조명 장치를 제어하도록 구성되는, 수술용 시스템.
제79항에 있어서,
상기 수술용 컴포넌트는 또한, 엔드 이펙터로 정의되고, 상기 엔드 이펙터는:
에너지 적용기를 지지하기 위한 하우징을 포함하고,
상기 제2 마운팅 부분은 상기 하우징에 부착되는, 수술용 시스템.
제79항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은, 상기 제2 위치를 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 제2 마운팅 부분을 상기 제1 마운팅 부분을 향해 가압하도록 제1 위치에서 제2 위치로 이동가능한 텐셔너를 포함하고,
상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 텐셔너가 상기 제1 위치에 있을 때 제1 조건을 검출하고;
상기 사용자에게 상기 제1 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제1 상태에 있도록 제어하고;
상기 텐셔너가 상기 제2 위치에 있을 때 제2 조건을 검출하며;
상기 사용자에게 상기 제2 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제2 상태에 있도록 제어하게 또한, 구성됨으로써, 상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제1 마운팅 부분에 대한 상기 제2 마운팅 부분의 설치와 관련된 조건을 검출하는 것인, 수술용 시스템.
제81항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체는 커플링 및 복수의 운동학적 커플러를 더 포함하고,
상기 제1 마운팅 부분은:
상기 멸균 배리어 조립체의 복수의 운동학적 커플러와 체결하기 위한 복수의 접촉면;
상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 텐셔너의 이동시 상기 멸균 배리어 조립체를 통해 상기 제2 마운팅 부분에 전부하 힘을 적용하도록 구성된 로딩 메커니즘;
상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 고정되도록 구성된 제1 볼 서브조립체 및 제1 마운팅 플레이트를 포함하고,
상기 로딩 메커니즘은, 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 제1 볼 서브조립체를 축방향으로 이동시키도록 구성된 로드 액추에이터를 포함하고, 상기 로드 액추에이터는, 상기 제1 볼 서브조립체에 동작가능하게 부착된 제1 허브, 상기 제1 마운팅 플레이트에 동작가능하게 부착된 제2 허브 및 허브들 사이에 배치된 복수의 볼 베어링, 및 허브들 중 하나 이상에 정의된 램프를 포함하고, 상기 볼 베어링은 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 램프를 따라 롤링하며,
상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제2 허브에 대한 상기 제1 허브의 회전량 또는 제1 위치를 추가로 검출함으로써, 상기 텐셔너가 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 조건을 검출하고;
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제2 허브에 대한 상기 제1 허브의 회전량 또는 제2 위치를 추가로 검출함으로써, 상기 텐셔너가 제2 위치에 있을 때, 상기 제2 조건을 검출하도록 구성되는, 수술용 시스템.
제81항에 있어서,
상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 텐셔너의 제1 위치 또는 이동을 추가로 검출함으로써 상기 텐셔너가 상기 제1 위치에 있을 때 상기 제1 조건을 검출하고;
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 텐셔너의 제2 위치 또는 이동을 추가로 검출함으로써 상기 텐셔너가 상기 제2 위치에 있을 때 상기 제2 조건을 검출하도록 구성되는, 수술용 시스템.
제81항에 있어서,
상기 제1 상태에서의 상기 조명 장치는, 제1 색상을 방출하고;
상기 제2 상태에서의 상기 조명 장치는, 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 방출하는, 수술용 시스템.
제81항에 있어서,
상기 조명 장치는, 상기 제1 상태에서 비활성(inactive)이도록 제어되고;
상기 조명 장치는, 상기 제2 상태에서 활성으로 광을 방출하도록 제어되는, 수술용 시스템.
제79항에 있어서,
상기 조명 장치는 상기 제1 마운팅 부분에 인접한 상기 로봇 암 위에 배치되는, 수술용 시스템.
제79항에 있어서,
상기 조명 장치는, 상기 로봇 암의 외부 표면을 둘러싸는(encircling) 환영 구성(annular configuration)을 갖는, 수술용 시스템.
제79항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체는, 상기 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정되도록 구성된 커플링을 갖고;
상기 하나 이상의 컨트롤러는:
상기 멸균 배리어의 커플링이 상기 제1 마운팅 부분에 고정되는 제1 조건을 검출하고;
상기 사용자에게 상기 제1 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제1 상태에 있도록 제어하고;
상기 멸균 배리어의 커플링이 상기 제1 마운팅 부분에 고정되지 않은 제2 조건을 검출하며;
상기 사용자에게 상기 제2 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제2 상태에 있도록 제어하게 추가로 구성됨으로써, 상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제1 마운팅 부분에 대한 상기 멸균 배리어 조립체의 설치와 관련된 조건을 검출하는 것인, 수술용 시스템.
수술용 컴포넌트와 관련된 제2 마운팅 부분, 멸균 배리어 조립체, 상기 멸균 배리어 조립체를 통해 제1 마운팅 부분, 상기 멸균 배리어 조립체를 해제가능하게 수용하도록 구성된 제1 마운팅 부분을 갖는 로봇 암을 포함하는 수술용 로봇, 상기 로봇 암에 커플링된 조명 장치, 및 하나 이상의 센서에 커플링된 하나 이상의 컨트롤러를 포함하는 수술용 시스템을 동작하는 방법으로서, 상기 방법은, 상기 하나 이상의 컨트롤러가:
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제1 마운팅 부분에 대한 상기 제2 마운팅 부분 및 상기 멸균 배리어 조립체 중 하나 이상의 설치와 관련된 조건을 검출하는 것; 및
사용자에게 상기 조건을 표시하도록 상기 조명 장치를 제어하는 것
을 포함하는, 수술용 시스템을 동작하는 방법.
제89항에 있어서,
상기 제2 마운팅 부분은, 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여, 상기 제2 마운팅 부분을 상기 제1 마운팅 부분을 향해 가압하도록 제1 위치에서 제2 위치로 이동가능한 텐셔너를 포함하고,
상기 방법은, 상기 하나 이상의 컨트롤러가:
상기 텐셔너가 상기 제1 위치에 있는 제1 조건을 검출하는 것;
상기 사용자에게 상기 제1 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제1 상태에 있도록 제어하는 것;
상기 텐셔너가 상기 제2 위치에 있는 제2 조건을 검출하는 것; 및
상기 사용자에게 상기 제2 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제2 상태에 있도록 제어하는 것에 의하여, 상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제1 마운팅 부분에 대한 상기 제2 마운팅 부분의 설치와 관련된 조건을 검출하는 것을 더 포함하는, 수술용 시스템을 동작하는 방법.
제90항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체는 커플링 및 복수의 운동학적 커플러를 더 포함하고, 상기 제1 마운팅 부분은: 상기 멸균 배리어 조립체의 복수의 운동학적 커플러에 체결하기 위한 복수의 접촉면; 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로의 텐셔너의 이동시 상기 멸균 배리어 조립체를 통해 상기 제2 마운팅 부분에 전부하 힘을 적용하도록 구성된 로딩 메커니즘; 상기 멸균 배리어 조립체의 커플링에 해제가능하게 고정되도록 구성된 제1 볼 서브조립체 및 제1 마운팅 플레이트를 포함하고, 상기 로딩 메커니즘은 상기 제2 위치를 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 제1 볼 서브조립체를 축방향으로 이동시키도록 구성된 로드 액추에이터를 포함하고, 상기 로드 액추에이터는, 상기 제1 볼 서브조립체에 동작가능하게 부착된 제1 허브, 상기 제1 마운팅 플레이트에 동작가능하게 부착된 제2 허브, 및 허브들 사이에 배치된 복수의 볼 베어링, 및 허브들 중 하나 이상에 정의된 램프를 포함하고, 상기 볼 베어링은 상기 제2 위치로 향하는 텐셔너의 이동에 응답하여 상기 램프를 따라 롤링하며,
상기 방법은, 상기 하나 이상의 컨트롤러가 또한:
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제2 허브에 대한 상기 제1 허브의 회전량 또는 제1 위치를 추가로 검출함으로써, 상기 텐셔너가 상기 제1 위치에 있는 상기 제1 조건을 검출하는 것; 및
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제2 허브에 대한 상기 제1 허브의 회전량 또는 제2 위치를 추가로 검출함으로써, 상기 텐셔너가 상기 제2 위치에 있는 상기 제2 조건을 검출하는 것을 포함하는, 수술용 시스템을 동작하는 방법.
제90항에 있어서,
상기 하나 이상의 컨트롤러가:
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 텐셔너의 이동 또는 제1 위치를 추가로 검출함으로써, 상기 텐셔너가 상기 제1 위치에 있는 상기 제1 조건을 검출하는 것; 및
상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 텐셔너의 이동 또는 제2 위치를 추가로 검출함으로써, 상기 텐셔너가 상기 제2 위치에 있는 상기 제2 조건을 검출하는 것을 포함하는, 수술용 시스템을 동작하는 방법.
제90항에 있어서,
상기 하나 이상의 컨트롤러가 또한:
상기 제1 상태에서 상기 조명 장치가 제1 색상을 방출하도록 제어하는 것; 및
상기 제2 상태에서 상기 조명 장치가 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상을 방출하도록 제어하는 것을 포함하는, 수술용 시스템을 동작하는 방법.
제90항에 있어서,
상기 하나 이상의 컨트롤러가 또한:
상기 조명 장치가 상기 제1 상태에서 비활성(inactive)이도록 제어하는 것; 및
상기 조명 장치가 상기 제2 상태에서 활성으로 광을 방출하도록 제어하는 것을 포함하는, 수술용 시스템을 동작하는 방법.
제89항에 있어서,
상기 멸균 배리어 조립체는 상기 제1 마운팅 부분에 해제가능하게 고정되도록 구성된 커플링을 갖고, 상기 방법은, 상기 하나 이상의 컨트롤러가 또한:
상기 멸균 배리어의 커플링이 상기 제1 마운팅 부분에 고정되는 제1 조건을 검출하는 것;
상기 사용자에게 상기 제1 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제1 상태에 있도록 제어하는 것;
상기 멸균 배리어의 커플링이 상기 제1 마운팅 부분에 고정되지 않는 제2 조건을 검출하는 것; 및
상기 사용자에게 상기 제2 조건을 표시하게끔 상기 조명 장치가 제2 상태에 있도록 제어하는 것에 의하여, 상기 하나 이상의 센서로부터의 측정치를 사용하여, 상기 제1 마운팅 부분에 대한 상기 멸균 배리어 조립체의 설치와 관련된 조건을 검출하는 것을 포함하는, 수술용 시스템을 동작하는 방법.