KR20210149153A - 제어된 파지 및 에너지 전달을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
제어된 파지 및 에너지 전달의 시스템 및 방법은 컴퓨터 지원 디바이스를 포함한다. 컴퓨터 지원 디바이스는 엔드 이펙터 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 엔드 이펙터는 제1 조오, 제2 조오, 및 에너지를 전달하기 위한 복수의 전극을 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 제1 조오 및 제2 조오를 사용하여 재료를 파지하고, 파지의 특성을 결정하고, 재료의 특성을 결정하고, 파지의 결정된 특성 및 재료의 결정된 특성에 기초하여 복수의 전극에 의한 파지 또는 에너지 전달 중 하나 이상을 제어하도록 구성된다. 몇몇 실시예에 따르면, 재료의 특성은 재료의 열, 유전, 또는 강성 중 하나 이상을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 파지의 특성은 인가된 압력, 조오 각도, 조오 간격, 힘, 토크 또는 손목 관절 중 하나 이상을 포함한다.
Description
관련 출원
본 출원은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 2019년 5월 10일 출원된 미국 가출원 제62/846,387호의 이익을 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 엔드 이펙터(end effectors)를 갖는 디바이스의 동작에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 재료를 파지하고 파지된 재료에 에너지를 인가하는 것이 가능한 엔드 이펙터의 동작에 관한 것이다.
점점 더 많은 디바이스가 컴퓨터 지원 전자 디바이스로 교체되고 있다. 이는 산업, 엔터테인먼트, 교육 및 다른 환경에서 특히 사실이다. 의료 예로서, 오늘날의 병원은 수술실, 중재실(interventional suites), 중환자실, 응급실, 및/또는 기타에서 큰 어레이의 전자 디바이스가 발견되고 있다. 예를 들어, 유리 및 수은 온도계는 전자 온도계로 교체되고 있고, 정맥내 점적 주입 라인은 이제 전자 모니터 및 유량 조절기를 포함하며, 전통적인 핸드헬드(hand-held) 수술 및 다른 의료 기구는 컴퓨터 지원 의료 디바이스로 교체되고 있다.
이들 컴퓨터 지원 디바이스는 환자의 조직과 같은 재료에 수술 및/또는 시술을 수행하기 위해 유용하다. 다수의 컴퓨터 지원 디바이스에서, 외과 의사 및/또는 다른 의료 인력과 같은 조작자는 전형적으로 조작자 콘솔 상의 하나 이상의 컨트롤을 사용하여 입력 디바이스를 조작할 수도 있다. 조작자가 조작자 콘솔에서 다양한 컨트롤을 조작할 때, 명령은 조작자 콘솔로부터 작업 공간에 위치된 컴퓨터 지원 디바이스로 중계되고, 여기서 컴퓨터 지원 디바이스에 장착된(예를 들어, 재위치설정 가능 아암을 통해) 하나 이상의 엔드 이펙터 및/또는 도구를 위치설정하고 그리고/또는 작동하는 데 사용된다. 이 방식으로, 조작자는 엔드 이펙터 및/또는 도구를 사용하여 작업 공간에서 재료에 대해 하나 이상의 시술을 수행할 수 있다. 원하는 시술 및/또는 사용 중인 도구에 따라, 원하는 시술은 원격 조작을 사용하는 조작자의 제어 하에 및/또는 컴퓨터 지원 디바이스가 조작자에 의한 하나 이상의 활성화 행동에 기초하여 일련의 동작을 수행할 수도 있는 반자율 제어 하에 부분적으로 또는 전체적으로 수행될 수도 있다.
컴퓨터 지원 디바이스는, 수동으로, 원격 조작식으로 및/또는 반자율식으로 작동되는지 여부에 무관하게, 다양한 수술 및/또는 시술에서 사용될 수도 있고 다양한 구성을 가질 수도 있다. 다수의 이러한 기구는 재위치설정 가능 또는 관절식 아암의 원위 단부에 장착될 수도 있는 샤프트의 원위 단부에 장착된 엔드 이펙터를 포함한다. 다수의 동작 시나리오에서, 샤프트는 작업 공간의 개구를 통해 작업 공간 내에 삽입되도록 구성될 수도 있다. 의료 예로서, 샤프트는 원격 수술 부위에 도달하기 위해 개구(예를 들어, 체벽 절개부, 자연 구멍, 및/또는 기타)를 통해 삽입될 수도 있다(예를 들어, 복강경, 흉강경, 및/또는 기타로). 몇몇 기구에서, 관절식 손목 메커니즘은 샤프트의 종축에 대한 엔드 이펙터의 배향을 변경하는 능력을 제공하는 관절식 손목으로 엔드 이펙터를 지지하도록 기구의 샤프트의 원위 단부에 장착될 수도 있다.
상이한 디자인 및/또는 구성의 엔드 이펙터는 조작자가 재료에 대해 임의의 다양한 시술을 수행할 수 있게 하기 위해 상이한 작업, 시술 및 기능을 수행하는 데 사용될 수도 있다. 예는 소작, 절제, 봉합, 절단, 스테이플링, 융합, 밀봉 등 및/또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 따라, 엔드 이펙터는 이들 시술을 수행하기 위해 다양한 구성요소 및/또는 구성요소의 조합을 포함할 수 있다.
다수의 실시예에서, 엔드 이펙터의 크기는 전형적으로 그 의도된 작업을 여전히 수행할 수 있게 하면서 가능한 한 작게 유지된다. 엔드 이펙터의 크기를 작게 유지하는 일 접근법은 전형적으로 작업 공간의 외부 및/또는 주연에 위치되는 도구의 근위 단부에서 하나 이상의 입력의 사용을 통해 엔드 이펙터의 작동을 달성하는 것이다. 다양한 기어, 레버, 풀리, 케이블, 로드, 밴드, 및/또는 기타는 이어서 도구의 샤프트를 따라 하나 이상의 입력부로부터 행동을 전달하고 엔드 이펙터를 작동시키는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 도구의 근위 단부에 있는 전달 메커니즘은 컴퓨터 지원 디바이스의 재위치설정 가능 아암 상에 제공된 다양한 모터, 솔레노이드, 서보, 능동 액추에이터, 유압 기기, 공압 기기, 및/또는 기타와 인터페이싱한다. 모터, 솔레노이드, 서보, 능동 액추에이터, 유압 기기, 공압 기기, 및/또는 기타는 전형적으로 마스터 제어기를 통해 제어 신호를 수신하고 전달 메커니즘의 근위 단부에서 힘 및/또는 토크의 형태로 입력을 제공하며, 이 입력은 전달 메커니즘의 원위 단부에서 엔드 이펙터를 작동시키기 위해 다양한 기어, 레버, 풀리, 케이블, 로드, 밴드, 및/또는 기타가 궁극적으로 전달한다.
추가로, 다수의 실시예에서, 도구 및/또는 엔드 이펙터는 엔드 이펙터에 의해 파지된 그리고/또는 엔드 이펙터에 근접한 재료에 초음파, 무선 주파수, 전기, 자기, 열, 광 및/또는 다른 에너지를 전달하는 데 사용될 수도 있는 하나 이상의 에너지 전달 구성요소를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 엔드 이펙터는 에너지 전달을 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수도 있다. 다양한 와이어, 케이블, 광섬유, 및/또는 기타가 엔드 이펙터의 근위측에 위치된 제어 모듈(예를 들어, 제어 콘솔 내의)로부터 엔드 이펙터로 에너지를 전달하고 그리고/또는 제어 모듈에 센서 정보를 제공하는 데 사용될 수도 있다.
이러한 엔드 이펙터의 동작의 원격 특성으로 인해, 몇몇 경우에 조작자가 엔드 이펙터 및/또는 재료로의 에너지 전달을 직접 모니터링하는 것이 어려울 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에, 엔드 이펙터 자체 및/또는 작업 공간의 다른 재료 및/또는 항목을 포함하여, 컴퓨터 지원 디바이스의 다른 부분이 그 동작 중에 엔드 이펙터의 일부 또는 전체를 가려서 보이지 않게 할 수도 있다.
이에 따라, 재료를 파지하고 그리고/또는 에너지를 전달하는 데 사용되는 엔드 이펙터를 갖는 컴퓨터 지원 디바이스와 같은, 컴퓨터 지원 디바이스의 동작을 위한 개선된 방법 및 시스템이 바람직하다. 몇몇 예에서, 도구가 재료에 대해 원하는 시술을 성공적으로 수행하는 것이 가능할 수도 있는 것을 보장하는 것을 돕기 위해 컴퓨터 지원 디바이스 및/또는 엔드 이펙터의 자동화된 제어를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 컴퓨터 지원 디바이스는 엔드 이펙터 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 엔드 이펙터는 제1 조오(jaw), 제2 조오, 및 에너지를 전달하기 위한 복수의 전극을 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 제1 조오 및 제2 조오를 사용하여 재료를 파지하고, 파지의 하나 이상의 특성을 결정하고, 재료의 하나 이상의 특성을 결정하고, 파지의 결정된 하나 이상의 특성 및 재료의 결정된 하나 이상의 특성에 기초하여 복수의 전극에 의한 파지 또는 에너지 전달 중 하나 이상을 제어하도록 구성된다.
몇몇 실시예에 따르면, 방법은 하나 이상의 프로세서에 의해, 엔드 이펙터의 제1 조오 및 제2 조오를 사용하여 재료를 파지하는 단계; 하나 이상의 프로세서에 의해, 파지의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계; 하나 이상의 프로세서에 의해, 재료의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계; 및 하나 이상의 프로세서에 의해, 파지의 결정된 하나 이상의 특성 및 재료의 결정된 하나 이상의 특성에 기초하여 엔드 이펙터의 복수의 전극에 의한 파지 또는 에너지 전달 중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에 따르면, 비일시적 기계 판독 가능 매체는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서가 본 명세서에 설명된 방법을 수행하게 하도록 구성되는 복수의 기계 판독 가능 명령을 포함한다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 컴퓨터 지원 시스템의 단순화된 도면이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 도 1의 컴퓨터 지원 시스템과 함께 사용하기에 적합한 도구를 도시하고 있는 단순화된 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 몇몇 실시예에 따른 도구의 조오의 단순화된 측면도 및 평면도이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 파지 및 에너지 전달을 위한 방법의 단순화된 도면이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 에너지 전달을 위한 방법의 단순화된 도면이다.
도면에서, 동일한 부호를 갖는 요소는 동일하거나 유사한 기능을 갖는다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 도 1의 컴퓨터 지원 시스템과 함께 사용하기에 적합한 도구를 도시하고 있는 단순화된 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 몇몇 실시예에 따른 도구의 조오의 단순화된 측면도 및 평면도이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 파지 및 에너지 전달을 위한 방법의 단순화된 도면이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 에너지 전달을 위한 방법의 단순화된 도면이다.
도면에서, 동일한 부호를 갖는 요소는 동일하거나 유사한 기능을 갖는다.
본 발명의 양태, 실시예, 구현예 또는 모듈을 예시하는 상세한 설명 및 첨부 도면은 한정으로서 취해져서는 안되고 - 청구범위가 보호된 발명을 정의한다. 다양한 기계적, 구성적, 구조적, 전기적, 및 동작적 변경이 본 설명 및 청구범위의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있다. 몇몇 경우에, 공지의 회로, 구조체, 및 기술은 본 발명을 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 도시되거나 설명되어 있지 않다. 2개 이상의 도면에서 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 요소를 표현하고 있다.
본 설명에서, 특정 상세가 본 개시내용에 따른 몇몇 실시예를 기술하여 설명된다. 수많은 특정 상세가 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 몇몇 실시예는 이들 특정 상세의 일부 또는 전체가 없이 실시될 수도 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 특정 실시예는 예시적이며 한정적이지 않도록 의도된다. 통상의 기술자는 여기에 구체적으로 설명되지는 않지만, 본 개시내용의 범주 및 사상 내에 있는 다른 요소들을 인식할 수도 있다. 게다가, 불필요한 반복을 피하기 위해, 하나의 실시예와 연관하여 도시되고 설명된 하나 이상의 특징은 달리 구체적으로 설명되지 않으면 또는 하나 이상의 특징이 실시예를 비기능적으로 만들면, 다른 실시예 내로 통합될 수 있다.
또한, 본 설명의 용어는 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 공간적 상대 용어 - "밑", "아래", "하부", "위", "상부", "근위", "원위" 등과 같은 - 는 도면에 도시되어 있는 바와 같은 다른 요소 또는 특징부에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 설명하는데 사용될 수도 있다. 이들 공간적 상대 용어는 도면에 도시된 위치 및 배향에 추가하여 요소 또는 그 동작의 상이한 위치(즉, 장소) 및 배향(즉, 회전 배치)을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 도면들 중 하나의 항목이 전복되면, 다른 요소 또는 특징부 "아래" 또는 "밑에" 있는 것으로서 설명되는 요소는 이어서 다른 요소 또는 특징부 "위" 또는 "위에" 있을 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 양 위치 및 배향의 모두를 포함할 수 있다. 디바이스는 다른 방식으로 배향될 수도 있고(90도 회전되거나 다른 배향에 있음), 본 명세서에 사용된 공간적 상대 기술자는 이에 따라 해석된다. 마찬가지로, 다양한 축을 따른 그리고 주위의 이동을 설명은 다양한 특정 요소 위치 및 배향을 포함한다. 게다가, 단수 형태의 용어는 문맥상 달리 지시되지 않으면, 복수 형태를 마찬가지로 포함하도록 의도된다. 그리고, 용어 "포함한다", "포함하는", "구비한다" 등은 언급된 특징들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 상술하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다. 결합된 것으로서 설명된 구성요소는 전기적으로 또는 기계적으로 직접 결합될 수도 있고, 또는 이들 구성요소는 하나 이상의 중간 구성요소를 거쳐 간접적으로 결합될 수도 있다.
하나의 실시예, 구현예 또는 모듈을 참조하여 상세히 설명된 요소는, 이들이 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 다른 실시예, 구현예 또는 모듈에, 실용적일 때마다, 포함될 수도 있다. 예를 들어, 요소가 일 실시예를 참조하여 상세히 설명되고 제2 실시예를 참조하여 설명되지 않는 경우, 요소는 그럼에도 불구하고 제2 실시예에 포함되는 것으로서 청구될 수도 있다. 따라서, 이하의 설명에서 불필요한 반복을 회피하기 위해, 일 실시예, 구현예 또는 용례와 연관하여 도시되고 설명된 하나 이상의 요소는, 구체적으로 달리 설명되지 않으면, 하나 이상의 요소가 실시예 또는 구현예를 비기능적으로 만들지 않으면, 또는 2개 이상의 요소가 상충하는 기능을 제공하지 않으면, 다른 실시예, 구현예 또는 양태에 합체될 수도 있다.
몇몇 경우에, 공지된 방법, 절차, 구성요소, 및 회로는 실시예들의 양태를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않았다.
본 개시내용은 3차원 공간에서의 이들의 상태의 견지에서 컴퓨터 지원 디바이스 및 요소의 다양한 디바이스, 요소 및 부분을 설명한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "위치"는 3차원 공간에서의 요소 또는 요소의 부분의 장소(예를 들어, 직교 x-, y-, 및 z-좌표를 따른 3개의 병진 이동 자유도)를 칭한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "배향"은 요소 또는 요소의 부분의 회전 배치(3개의 회전 자유도 - 예를 들어, 롤(roll), 피치(pitch), 및 요(yaw))를 칭한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "형상"은 요소를 따라 측정된 세트 위치 또는 배향을 칭한다. 본 명세서에 사용될 때, 재위치설정 가능 아암을 갖는 디바이스에 대해, 용어 "근위"는 그 운동학적 체인을 따라 컴퓨터 지원 디바이스의 베이스를 향하는 방향을 칭하고, "원위"는 운동학적 체인을 따라 베이스로부터 이격하는 방향을 칭한다.
본 개시내용의 양태는 원격 조작, 원격 제어, 자율, 반자율, 로봇, 및/또는 기타인 시스템 및 디바이스를 포함할 수도 있는 컴퓨터 지원 시스템 및 디바이스를 참조하여 설명된다. 또한, 본 개시내용의 양태는 미국 캘리포니아주 서니베일 소재의 Intuitive Surgical, Inc.에 의해 상용화된 da Vinci® 수술 시스템과 같은 수술 시스템을 사용하는 구현예의 견지에서 주로 설명된다. 그러나, 통상의 기술자는 본 명세서에 개시된 발명적 양태가 로봇, 및 적용 가능하면, 비로봇 실시예 및 구현예를 포함하여, 다양한 방식으로 실시되고 구현될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. da Vinci® 수술 시스템에서의 구현예는 단지 예시적일 뿐이고, 본 명세서에 개시된 발명적 양태의 범주를 한정하는 것으로서 고려되지 않아야 한다. 예를 들어, 수술 기구 및 수술 방법을 참조하여 설명된 기술은 다른 맥락에서 사용될 수도 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 기구, 시스템 및 방법은 인간, 동물, 인간 또는 동물 해부학 구조의 부분, 산업 시스템, 일반 로봇 또는 원격 조작 시스템에 사용될 수도 있다. 다른 예로서, 본 명세서에 설명된 기구, 시스템 및 방법은 산업적 사용, 일반적 로봇 사용, 비조직 작업편 감지 또는 조작, 미용 개선, 인간 또는 동물 해부학 구조의 이미징, 인간 또는 동물 해부학 구조로부터의 데이터 수집, 시스템 셋업 또는 분해, 의료 또는 비의료 인력 훈련, 및/또는 기타를 포함하는 비의료 목적으로 사용될 수도 있다. 부가의 예시적인 용례는 인간 또는 동물 해부학 구조로부터 제거된 조직 상의 시술(인간 또는 동물 해부학 구조로 복귀하지 않고), 및 인간 또는 동물 시체 상에 시술을 위한 사용을 포함한다. 또한, 이들 기술은 또한 수술적 양태를 포함하거나 포함하지 않는 의료 치료 또는 진단 절차에 사용될 수도 있다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른 컴퓨터 지원 시스템(100)의 단순화된 도면이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 컴퓨터 지원 시스템(100)은 하나 이상의 재위치설정 가능 아암(120)을 갖는 디바이스(110)를 포함한다. 하나 이상의 재위치설정 가능 아암(120)의 각각은 하나 이상의 도구(130)를 지지할 수도 있다. 몇몇 예에서, 디바이스(110)는 컴퓨터 지원 의료 디바이스와 일치할 수도 있다. 하나 이상의 도구(130)는 도구, 이미징 디바이스, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 의료 예에서, 도구는 클램프, 그리퍼(grippers), 견인기(retractors), 소작 도구(cautery tools), 흡인 도구, 봉합 디바이스, 및/또는 기타와 같은 의료 도구를 포함할 수도 있다. 몇몇 의료 예에서, 이미징 디바이스는 내시경, 카메라, 초음파 디바이스, 형광 투시 디바이스, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 도구(130)의 각각은 하나 이상의 재위치설정 가능 아암(120)의 각각의 하나에 장착된 각각의 캐뉼러를 통해 작업 공간(예를 들어, 환자의 해부학 구조, 수의학 환자, 및/또는 기타) 내에 삽입될 수도 있다. 몇몇 예에서, 이미징 디바이스의 시야의 방향은 이미징 디바이스의 삽입 축에 대응할 수도 있고 그리고/또는 이미징 디바이스의 삽입 축에 대해 소정 각도에 있을 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 도구(130)의 각각은 작업 공간 내에 위치된 재료(예를 들어, 환자의 조직)를 파지하고 파지된 재료에 에너지를 전달할 수도 있는 엔드 이펙터를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 에너지는 초음파, 무선 주파수, 전기, 자기, 열, 광, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨터 지원 시스템(100)은 수술실 및/또는 중재실에서 발견될 수도 있다.
디바이스(110)는 인터페이스를 통해 제어 유닛(140)에 결합된다. 인터페이스는 하나 이상의 케이블, 커넥터 및/또는 버스를 포함할 수도 있고, 하나 이상의 네트워크 전환 및/또는 라우팅 디바이스를 갖는 하나 이상의 네트워크를 더 포함할 수도 있다. 제어 유닛(140)은 메모리(160)에 결합된 프로세서(150)를 포함한다. 제어 유닛(140)의 동작은 프로세서(150)에 의해 제어된다. 제어 유닛(140)은 단지 하나의 프로세서(150)를 갖고 도시되어 있지만, 프로세서(150)는 제어 유닛(140) 내의 하나 이상의 중앙 처리 유닛, 멀티 코어 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC), 그래픽 처리 유닛(GPU), 텐서 처리 유닛(TPU), 및/또는 기타를 대표할 수도 있다는 것이 이해된다. 제어 유닛(140)은 자립형 서브시스템 및/또는 컴퓨팅 디바이스에 추가된 보드 또는 가상 머신으로서 구현될 수도 있다.
메모리(160)는 제어 유닛(140)에 의해 실행되는 소프트웨어 및/또는 제어 유닛(140)의 동작 중에 사용되는 하나 이상의 데이터 구조를 저장하는 데 사용될 수도 있다. 메모리(160)는 하나 이상의 유형의 기계 판독 가능 매체를 포함할 수도 있다. 기계 판독 가능 매체의 몇몇 일반적인 형태는, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 천공 카드, 종이 테이프, 구멍의 패턴을 갖는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및/또는 프로세서 또는 컴퓨터가 판독하도록 구성된 임의의 다른 매체를 포함할 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 메모리(160)는 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 디바이스(110)의 하나 이상의 도구(130) 중 하나를 제어 및/또는 모니터링하는 데 사용될 수도 있는 파지 제어 모듈(170), 에너지 제어 모듈(180), 및 하나 이상의 모델(190)을 포함한다. 도 1은 동일한 제어 유닛(140)의 동일한 메모리(160) 내에 저장된 개별 요소로서 파지 제어 모듈(170), 에너지 제어 모듈(180), 및 하나 이상의 모델(190)을 도시하고 있지만, 다른 구성이 가능하다. 몇몇 예에서, 파지 제어 모듈(170), 에너지 제어 모듈(180), 및 하나 이상의 모델(190)은 동일한 모듈 내에서 부분적으로 및/또는 완전히 조합될 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지 제어 모듈(170), 에너지 제어 모듈(180), 및 하나 이상의 모델(190)은 대안적으로 상이한 메모리 내에 저장되고 그리고/또는 상이한 제어 유닛과 연관될 수도 있다. 또한, 파지 제어 모듈(170), 에너지 제어 모듈(180), 및 하나 이상의 모델(190)이 소프트웨어 모듈로서 특징화되지만, 각각은 소프트웨어, 하드웨어, 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 사용하여 구현될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 파지 제어 모듈(170)은 하나 이상의 도구(130)의 기계적 동작을 관리하는 것을 담당한다. 몇몇 예에서, 파지 제어 모듈(170)은 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터의 위치, 배향, 관절 및/또는 기계적 작동 및/또는 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터에 의해 상호 작용되는 재료의 하나 이상의 재료 특성을 추적하는 데 사용되는 하나 이상의 센서(예를 들어, 하나 이상의 인코더, 전위차계, 광섬유 센서, 및/또는 기타)를 모니터링할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지 제어 모듈(170)은 모니터링 및/또는 하나 이상의 모델(190)에 기초하여 하나 이상의 액추에이터를 사용하여 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터의 위치, 배향, 관절 및/또는 기계적 작동을 제어할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터의 위치, 배향, 관절 및/또는 기계적 작동의 제어는 예로서 삽입 깊이, 롤, 피치, 요, 손목 관절, 조오 사이의 각도, 인가된 힘 또는 토크, 가동 요소를 사용하는 절단 및/또는 트랜잭션의 양, 스테이플링의 양, 및/또는 기타를 포함하는 하나 이상의 자유도를 제어하는 것을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 에너지 제어 모듈(180)은 하나 이상의 도구(130)의 에너지 전달 동작을 관리하는 것을 담당한다. 몇몇 예에서, 에너지 제어 모듈(180)은 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터에 의해 전달되는 에너지 및/또는 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터에 의해 상호 작용되는 재료의 하나 이상의 재료 특성을 추적하는 데 사용되는 하나 이상의 센서를 모니터링할 수도 있다. 몇몇 예에서, 에너지 제어 모듈(180)은 모니터링 및/또는 하나 이상의 모델(190)에 기초하여 하나 이상의 변환기, 신호 발생기, 및/또는 기타를 사용하여 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터에 의해 전달되는 에너지를 제어할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 모델(190)은 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터의 기계적 및/또는 에너지 전달을 각각 제어하기 위해 파지 제어 모듈(170) 및/또는 에너지 제어 모듈(180)에 의해 사용되는 모델을 포함한다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델(190)은 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 도구(130) 및 그 각각의 엔드 이펙터에 의한 기계적 제어 및/또는 에너지 전달에 관한 권장 사항을 제공하는 데 사용되는 하나 이상의 운동학적 모델, 하나 이상의 재료 모델, 및/또는 하나 이상의 예측 모델을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 하나 이상의 함수, 하나 이상의 룩업 테이블(look up tables), 하나 이상의 맵, 하나 이상의 파라미터화된 곡선, 하나 이상의 기계 학습 모델(예를 들어, 하나 이상의 신경망), 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 파라미터화된 곡선은 이전의 파지 및/또는 에너지 전달 용례로부터 수집된 데이터로부터 곡선 피팅, 회귀, 및/또는 기타를 통해 결정된 선형 관계, 조각별(piece-wise) 선형 관계, 2차 관계, 고차 관계, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다.
전술되고 여기서 더 강조되는 바와 같이, 도 1은 청구범위의 범주를 과도하게 제한해서는 안되는 예일 뿐이다. 통상의 기술자는 다수의 변경, 대안, 및 변형을 인식할 것이다. 몇몇 실시예에 따르면, 컴퓨터 지원 시스템(100)은 컴퓨터 지원 디바이스(110)와 디자인이 유사하고 그리고/또는 상이한 관절식 아암 및/또는 기구를 갖는 임의의 수의 컴퓨터 지원 디바이스를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 각각의 컴퓨터 지원 디바이스는 더 적거나 더 많은 관절식 아암 및/또는 기구를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 파지 제어 모듈(170), 에너지 제어 모듈(180), 및/또는 하나 이상의 모델(190)의 배열은 도 1에 도시되어 있는 것과 상이할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지 제어 모듈(170), 에너지 제어 모듈(180), 및/또는 하나 이상의 모델(190)은 하나 초과의 제어 유닛을 가로질러 분산될 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지 제어 모듈(170) 및 에너지 제어 모듈(180)은 단일 제어 모듈에 포함될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델(190)은 파지 제어 모듈(170) 및/또는 에너지 제어 모듈(180)에 포함될 수도 있다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른 컴퓨터 지원 시스템(100)과 함께 사용하기에 적합한 도구(200)를 도시하고 있는 단순화된 도면이다. 몇몇 실시예에서, 도구(200)는 도 1의 임의의 도구(130)와 일치할 수도 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 그리고 본 명세서에 사용된 바와 같은 방향 "근위측" 및 "원위측"은 도구(200)의 구성요소의 상대 배향 및 장소를 설명하는 데 도움이 된다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 도구(200)는 샤프트(210)의 원위 단부에 위치된 엔드 이펙터(220)를, 도구(200)가 샤프트(210)의 근위 단부에서 재위치설정 가능 아암 및/또는 컴퓨터 지원 디바이스에 장착되는 곳에 결합하는 데 사용되는 긴 샤프트(210)를 포함한다. 도구(200)가 사용되는 특정 시술에 따라, 샤프트(210)는 환자의 해부학 구조 내에 위치된 원격 수술 부위와 같은, 작업 공간에 근접하여 엔드 이펙터(220)를 배치하기 위해 개구(예를 들어, 체벽 절개부, 자연 구멍, 및/또는 기타)를 통해 삽입될 수도 있다. 도 2에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 엔드 이펙터(220)는 일반적으로 2-조오 그리퍼형 엔드 이펙터와 일치하고, 몇몇 실시예에서는 도 3a, 도 3b 및 도 4와 관련하여 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 에너지 전달 메커니즘을 더 포함할 수도 있다. 그러나, 통상의 기술자는 상이한 엔드 이펙터(220)를 갖는 상이한 도구(200)가 가능하고 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같은 도구(200)의 실시예와 일치할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
엔드 이펙터(220)를 갖는 도구(200)와 같은 도구는 전형적으로 그 동작 중에 다중 자유도(DOF)에 의존한다. 도구(200)의 구성 및 재위치설정 가능 아암 및/또는 이것이 장착되는 컴퓨터 지원 디바이스에 따라, 엔드 이펙터(220)를 위치설정, 배향 및/또는 조작하는 데 사용될 수도 있는 다양한 DOF가 가능하다. 몇몇 예에서, 샤프트(210)는 작업 공간 내에 엔드 이펙터(220)가 얼마나 깊게 배치되는지를 제어하는 데 사용될 수도 있는 삽입 DOF를 제공하기 위해 원위 방향으로 삽입되고 그리고/또는 근위 방향으로 후퇴될 수도 있다. 몇몇 예에서, 샤프트(210)는 엔드 이펙터(220)를 회전하는 데 사용될 수도 있는 롤 DOF를 제공하기 위해 그 종축을 중심으로 회전하는 것이 가능할 수도 있다. 몇몇 예에서, 엔드 이펙터(220)의 위치 및/또는 배향의 부가의 유연성은 샤프트(210)의 원위 단부에 엔드 이펙터(220)를 결합하는 데 사용되는 관절식 손목(230)에 의해 제공될 수도 있다. 몇몇 예에서, 관절식 손목(230)은 샤프트(210)의 종축에 대한 엔드 이펙터(220)의 배향을 제어하는 데 사용될 수도 있는 하나 이상의 "롤", "피치" 및 "요" DOF(들)를 각각 제공할 수도 있는 하나 이상의 롤, 피치 또는 요 조인트와 같은 하나 이상의 회전 조인트를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 회전 조인트는 피치 및 요 조인트; 롤, 피치 및 요 조인트, 롤, 피치 및 롤 조인트; 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 엔드 이펙터(220)는 엔드 이펙터(220)의 조오의 개방 및 폐쇄를 제어하는 데 사용되는 파지 DOF를 더 포함할 수도 있다. 구성에 따라, 엔드 이펙터(220)는 엔드 이펙터(220)의 근위 단부 부근에 위치된 힌지 지점을 중심으로 서로에 대해 관절식으로 연결된 2개의 가동 조오 또는 하나의 고정 조오 및 힌지 지점을 중심으로 고정 조오에 대해 관절식으로 연결된 하나의 가동 조오를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 2개의 가동 조오는 조오를 개방 및 폐쇄하기 위해, 예로서 하나 이상의 캠을 사용함으로써 그 사이의 거리가 조절되는 2개의 평행 조오면을 포함할 수도 있다.
도구(200)는 샤프트(210)의 근위 단부에 위치된 구동 시스템(240)을 더 포함한다. 구동 시스템(240)은 도구(200)에 의해 지지되는 다양한 DOF를 조작하는 데 사용될 수도 있는 힘 및/또는 토크를 도구(200)에 도입하기 위한 하나 이상의 구성요소를 포함한다. 몇몇 예에서, 구동 시스템(240)은 도 1의 제어 유닛(140)과 같은 제어 유닛으로부터 수신된 신호에 기초하여 동작되는 하나 이상의 모터, 솔레노이드, 서보, 능동 액추에이터, 유압 액추에이터, 공압 액추에이터, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 구동 시스템(240)은 예를 들어 조작자에 의해 수동으로 제어되는 다양한 DOF의 다른 것과 함께 다양한 DOF의 서브세트를 조작할 수도 있다. 몇몇 예에서, 신호는 하나 이상의 전류, 전압, 펄스폭 변조 파형, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 구동 시스템(240)은 도구(200)가 장착되는 임의의 재위치설정 가능 아암(120)과 같은 관절식 아암의 부분인 대응 모터, 솔레노이드, 서보, 능동 액추에이터, 유압 기기, 공압 기기, 및/또는 기타에 결합될 수도 있는 하나 이상의 샤프트, 기어, 풀리, 로드, 밴드, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 샤프트, 기어, 풀리, 로드, 밴드, 및/또는 기타와 같은 하나 이상의 구동 입력부는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동 액추에이터, 유압 기기, 공압 기기, 및/또는 기타로부터 힘 및/또는 토크를 수용하고 도구(200)의 다양한 DOF를 조정하기 위해 이들 힘 및/또는 토크를 인가하는 데 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 구동 시스템(240)에 의해 발생되고 그리고/또는 수용되는 힘 및/또는 토크는 하나 이상의 구동 메커니즘(250)을 사용하여 구동 시스템(240)으로부터 샤프트(210)를 따라 구동 시스템(240)의 원위측에 위치된 도구(200)의 다양한 조인트 및/또는 요소로 전달될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 구동 메커니즘은 하나 이상의 기어, 레버, 풀리, 케이블, 로드, 밴드, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 샤프트(210)는 중공이고 구동 메커니즘(250)은 샤프트(210)의 내부를 따라 구동 시스템(240)으로부터 엔드 이펙터(220) 및/또는 관절식 손목(230) 내의 대응 DOF로 통과한다. 몇몇 예에서, 각각의 구동 메커니즘(250)은 보우덴 케이블(Bowden cable)형 구성의 중공 외장 또는 루멘, 그 회전이 대응 DOF를 작동시키는 샤프트 또는 로드, 및/또는 기타 내부에 배치된 케이블일 수도 있다. 몇몇 예에서, 케이블 및/또는 루멘의 내부는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 및/또는 기타와 같은 저마찰 코팅으로 코팅될 수도 있다. 몇몇 예에서, 각각의 케이블의 근위 단부가 예로서 캡스턴 또는 샤프트에 대해 케이블을 감고 그리고/또는 풀어서 구동 시스템(240) 내부로 당겨지고 그리고/또는 밀릴 때, 케이블의 원위 단부는 이에 따라 이동하고 엔드 이펙터(220), 관절식 손목(230), 및/또는 도구(200)의 DOF 중 하나를 조정하기 위해 적합한 힘 및/또는 토크를 인가한다. 몇몇 예에서, 구동 시스템(240)은 파지 제어 모듈(170)과 같은 파지 제어 모듈로부터 제어되고 그리고/또는 명령을 수신할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 도구(200)는 샤프트(210)의 근위 단부에 위치된 에너지 시스템(260)을 더 포함한다. 에너지 시스템(260)은 도구(200)에 의한 전달을 위한 에너지를 발생하기 위한 하나 이상의 구성요소를 포함한다. 몇몇 예에서, 에너지는 초음파, 무선 주파수, 전기, 자기, 열, 광, 및/또는 기타를 포함하는 하나 이상의 에너지 양식일 수도 있다. 몇몇 예에서, 에너지 시스템(260)은 도 1의 제어 유닛(140)과 같은 제어 유닛으로부터 수신된 신호에 기초하여 동작되는 하나 이상의 변환기, 신호 발생기, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 신호는 하나 이상의 전류, 전압, 펄스폭 변조 파형, 광 패턴, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 에너지 시스템(260)에 의해 발생 및/또는 수신된 에너지는 하나 이상의 에너지 전달 메커니즘(270)을 사용하여 에너지 시스템(260)으로부터 샤프트(210)를 따라 에너지 시스템(260)의 원위측에 위치된 도구(200)의 다양한 조인트 및/또는 요소로 전달될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 에너지 메커니즘은 하나 이상의 와이어, 케이블, 광섬유, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 샤프트(210)는 중공이고 에너지 전달 메커니즘(270)은 작업 공간 내의 재료로 전달을 위해 에너지 시스템(260)으로부터 엔드 이펙터(220)로 샤프트(210)의 내부를 따라 통과한다. 몇몇 예에서, 에너지 시스템(260)은 에너지 제어 모듈(180)과 같은 에너지 제어 모듈로부터 제어되고 그리고/또는 명령을 수신할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 몇몇 실시예에 따른 도구의 조오(300)의 단순화된 측면도 및 평면도이다. 몇몇 실시예에서, 조오(300)는 엔드 이펙터(220)의 조오 중 하나 또는 모두와 일치한다. 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이, 조오(300)는 조오면(310), 하나 이상의 밀봉 전극(320), 및 하나 이상의 절단 전극(330)을 포함한다. 몇몇 예에서, 조오면(310)은 일반적으로 평면형이고 조오(300)가 대향 조오에 대해 폐쇄될 때 대향 조오의 조오면과 평행하고 조오(300)가 대향 조오에 대해 개방될 때 대향 조오의 조오면에 대해 소정 각도를 이룬다. 도시되어 있는 바와 같이, 하나 이상의 밀봉 전극(320)은 일반적으로 조오(300)의 외부를 따라 위치되고 하나 이상의 절단 전극은 일반적으로 조오(300)의 중심선을 따라 위치된다. 몇몇 예에서, 이 구성은 하나 이상의 절단 전극(330)이 재료를 절단하기 위해 사용될 때 분리되는 재료의 2개의 단부를 하나 이상의 밀봉 전극(320)이 밀봉할 수 있게 한다. 게다가, 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및 하나 이상의 절단 전극(330)의 각각은 일반적으로 대향 조오 상에서, 하나 이상의 대응 밀봉 전극 및 하나 이상의 대응 절단 전극과 각각 정렬된다. 조오(300), 밀봉 전극(320), 및 절단 전극(330)을 위한 가능한 배열의 부가의 예는 "융합 및 절단 수술 기구 및 관련 방법(Fusing and Cutting Surgical Instrument and Related Methods)"을 개시하고 있는 공동 소유의 미국 특허 제9,055,961호 및 "유연성 엘라스토머 전극을 갖는 전기 수술 기구(Electrosurgical Instrument with Compliant Elastomeric Electrode)"를 개시하고 있는 공동 소유의 국제 특허 출원 제PCT/US2018/39912호에 더 상세히 설명되어 있고, 이들 출원 모두는 참조로서 합체되어 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 한 쌍의 전극(예를 들어, 하나의 조오 상의 전극과 대향 조오 상의 전극 사이)의 절단 및/또는 밀봉 능력은 한 쌍의 전극 사이에 적절한 전압차를 인가함으로써 제어될 수도 있다. 몇몇 예에서, 절단을 위한 제1 전압차는 밀봉을 위한 제2 전압 전위와는 상이할 수도 있다. 몇몇 예에서, 절단 및/또는 밀봉을 위한 전압차는 절단 및/또는 밀봉될 재료에 기초하여 선택된다. 몇몇 예에서, 재료가 해부학적 조직일 때, 약 250 V 내지 400 V의 범위의 전압차는 일반적으로 절단을 유발할 수도 있고 약 50 V 내지 150 V의 범위의 전압차는 일반적으로 밀봉을 유발할 수도 있다. 몇몇 예에서, 절단 전압차와 밀봉 전압차 사이의 전압차는 절단과 밀봉의 조합을 야기할 수도 있다. 몇몇 예에서, 한 쌍의 전극에 의해 전달되는 에너지의 양은 예를 들어 적절한 전류 제한기의 사용에 의해 한 쌍의 전극 사이의 전류 흐름을 제한함으로써 또한 제어될 수도 있다. 몇몇 예에서, 에너지 시스템(260)과 같은 에너지 시스템은 한 쌍의 전극에 인가되는 전압차 및 전류 제한을 제어하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 에너지는 전압을 상이하게 그리고/또는 전류를 일련의 펄스로 제어함으로써 일련의 에너지 펄스로서 전달될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 밀봉 전극 및/또는 절단 전극으로서의 그 설명에도 불구하고, 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및/또는 하나 이상의 절단 전극(330)의 모두는 하나 이상의 밀봉 전극(320)과 대향 조오의 하나 이상의 대응 밀봉 전극 및/또는 하나 이상의 절단 전극(330)과 대향 조오의 하나 이상의 대응 절단 전극 사이의 전압차를 제어함으로써 밀봉 및/또는 절단의 모두에 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 절단은 조오 중 하나 상의 절단 전극(330)과 대향 조오 상의 밀봉 전극(320) 중 하나 이상 사이에 절단 에너지를 인가함으로써 수행될 수도 있다.
전술되고 여기서 더 강조되는 바와 같이, 도 3a 및 도 3b는 청구범위의 범주를 과도하게 제한해서는 안되는 예일 뿐이다. 통상의 기술자는 다수의 변경, 대안, 및 변형을 인식할 것이다. 몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및/또는 하나 이상의 절단 전극(330)의 표면적의 상대 크기는 도 3b에 도시되어 있는 것과 상이할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 밀봉 전극(320)의 각각은 하나 이상의 절단 전극(330)과 동일하거나 더 작은 표면적을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및/또는 하나 이상의 절단 전극(330)이 조오면(310) 위로 돌출하는 상대 높이는 도 3a에 도시되어 있는 것과 상이할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및/또는 하나 이상의 절단 전극(330) 중 하나 이상은 조오면(310)과 동일 높이에 있고 그리고/또는 조오면(310) 아래로 오목할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 밀봉 전극의 상대 높이는 하나 이상의 절단 전극의 높이와 동일하고 그리고/또는 더 짧을 수도 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및/또는 하나 이상의 절단 전극(330) 각각의 조오(300)를 따른 축방향 길이(근위로부터 원위까지)는 더 길고, 더 짧고, 그리고/또는 상이한 길이일 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 파지(예를 들어, 대향 조오를 사용함) 및 에너지 전달(예를 들어, 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및/또는 하나 이상의 절단 전극(330)을 사용함)의 모두를 지원하는 엔드 이펙터(220)와 같은 엔드 이펙터의 제어는 전형적으로 개별 시스템을 사용하여 제어된다. 예를 들어, 구동 시스템 및 대응 파지 제어 모듈은 파지를 제어할 수도 있고, 반면 에너지 시스템 및 대응 에너지 제어 모듈은 에너지 전달을 제어할 수도 있다. 몇몇 예에서, 구동 시스템/파지 제어 모듈과 에너지 시스템/에너지 제어 모듈 사이에 협력이 거의 또는 전혀 없을 수도 있다. 즉, 구동 시스템/파지 제어 모듈은, 밀봉 및/또는 절단이 만족스럽게 발생하는지 여부를 지시하는 파지된 재료의 전기적 특성이 아니라 파지된 재료의 기계적 및/또는 운동학적 특성에 기초하여 파지를 제어할 수도 있다. 유사하게, 에너지 시스템/에너지 제어 모듈은 양호한 밀봉 및/또는 절단을 야기할 가능성이 높은 재료의 파지가 얻어졌는지 여부를 지시하는 재료의 기계적 및/또는 운동학적 특성이 아니라 파지된 재료의 전기적 특성에 기초하여 에너지 전달을 제어할 수도 있다. 이에 따라, 구동 시스템/파지 제어 모듈 및 에너지 시스템/에너지 제어 모듈이 파지 및 에너지 전달의 모두가 서로 보완하게 작동하도록 파지 및 에너지 전달의 모두를 제어하기 위해 함께 작동할 때 파지된 재료의 더 양호한 밀봉 및 절단이 얻어질 수도 있다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른 파지 및 에너지 전달을 위한 방법(400)의 단순화된 도면이다. 방법(400)의 프로세스(410 내지 460) 중 하나 이상은, 적어도 부분적으로, 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 제어 유닛(140) 내의 프로세서(150))에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서가 프로세스(410 내지 460) 중 하나 이상을 수행하게 할 수도 있는 비일시적 탠저블 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 실행 가능 코드의 형태로 구현될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 방법(400)은 파지 제어 모듈(170) 및/또는 에너지 제어 모듈(180)과 같은 하나 이상의 모듈에 의해 수행될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 파지와 연관된 방법(400)의 부분(예를 들어, 기계적 및/또는 운동학적 정보의 감지 및 파지 조오의 기계적 제어)은 파지 제어 모듈(170)에 의해 수행될 수도 있고, 에너지 전달과 연관된 방법(400)의 부분(예를 들어, 전기적 특성의 감지 및 에너지 전달의 제어)은 파지된 재료로의 에너지 전달을 최적화하기 위해 센서 및 제어 정보를 공유하도록 협력하는 파지 제어 모듈(170) 및 에너지 제어 모듈(180)을 갖는 에너지 제어 모듈(180)에 의해 수행될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 프로세스(460)는 선택적이며 생략될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 방법(400)은 도 4에 의해 암시된 순서와는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 몇몇 예에서, 프로세스(430)는 프로세스(420) 및/또는 프로세스(420 및/또는 430)가 동시에 수행될 수도 있기 전에 수행될 수도 있다. 몇몇 예에서, 프로세스(420, 430)는 프로세스(440)와 동시에 수행될 수도 있다.
프로세스(410)에서, 재료가 파지된다. 몇몇 예에서, 재료는 엔드 이펙터(220)와 같은 엔드 이펙터의 조오 사이에서 파지될 수도 있다. 몇몇 예에서, 각각의 조오는 조오(300)와 일치할 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료는 파지 제어 모듈(170)과 같은 파지 제어 모듈의 제어 하에 구동 시스템(240)과 같은 구동 시스템을 사용하여 파지될 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지는 조작자로부터 수신된 명령에 기초하여 발생할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지는 조오 사이의 원하는 각도가 도달할 때까지, 조오 사이의 원하는 분리가 도달할 때까지, 및/또는 원하는 파지 강도를 지시하는 원하는 힘 또는 토크 제한이 도달할 때까지 조오의 작동을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지는 상한 힘 및/또는 토크 제한에 따라 원하는 위치 설정점(예를 들어, 원하는 각도 및/또는 조오 사이의 간격)으로 조오를 작동할 수도 있다. 몇몇 예에서, 힘 또는 토크 제한은 조오를 작동하는 데 사용되는 하나 이상의 액추에이터에 대한 전류 제한으로서 구현될 수도 있다.
프로세스(420)에서, 하나 이상의 파지 특성이 결정된다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 파지 특성은 재료가 파지되는 인가된 압력 및/또는 인가된 압력의 변화율을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 인가된 압력은 조오 중 하나 또는 모두의 면을 따라 위치된 하나 이상의 압력 센서(예를 들어, 하나 이상의 스트레인 게이지, 압력 변환기, 압력 감응성 광섬유 센서, 및/또는 기타)를 사용하여 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 인가된 압력의 변화율은 시간 경과에 따라 얻어진 2개 이상의 인가된 압력 판독값으로부터 수치 미분 기술을 사용하여(예를 들어, 차분 나누기법(divided difference method)을 사용하여) 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 인가된 압력은 하나 이상의 다른 파지 특성으로부터 간접적으로 결정될 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 파지 특성은 하나 또는 조오 각도(또는 간격) 센서로부터 얻어진 현재 조오 각도(또는 간격)의 측정 및/또는 조오 각도(또는 간격)의 변화율을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 조오 각도(또는 간격)의 변화율은 시간 경과에 따라 얻어진 2개 이상의 조오 각도(또는 간격) 판독값으로부터 수치 미분 기술을 사용하여(예를 들어, 차분 나누기법을 사용하여) 결정될 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 파지 특성은 조오와 연관된 하나 이상의 힘 및/또는 토크 센서 및/또는 조오를 작동하는 데 사용되는 하나 이상의 액추에이터로부터 얻어진 인가된 힘 및/또는 토크 및/또는 인가된 힘의 변화율 및/또는 파지된 재료에 조오에 의해 인가된 바와 같은 토크를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 인가된 힘 및/또는 토크의 변화율은 시간 경과에 따라 얻어진 2개 이상의 힘 및/또는 토크 판독값으로부터 수치 미분 기술을 사용하여(예를 들어, 차분 나누기법을 사용하여) 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 힘 및/또는 토크는 조오 중 하나 또는 모두를 작동하는 데 사용되는 하나 이상의 액추에이터를 작동하는 데 사용되는 하나 이상의 전류에 기초하여 결정될 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 파지 특성은 그 조오가 재료를 파지하는 데 사용되는 도구 및/또는 엔드 이펙터와 연관된 부가의 운동학적 정보를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 부가의 운동학적 정보는 도구의 관절식 손목(예를 들어, 관절식 손목(230))의 관절의 양 및/또는 유형에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 파지 특성은 조오의 이미징 디바이스 및 파지된 재료로부터 얻어진 하나 이상의 이미지로부터 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 이미지는 조오 각도, 조오 간격, 및/또는 손목 관절을 측정하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 이미징 디바이스는 내시경 및/또는 입체 내시경일 수도 있다. 몇몇 예에서, 이미징 디바이스는 하나 이상의 재위치설정 가능 아암(120) 중 하나와 같은 재위치설정 가능 아암에 도구로서 장착될 수도 있다.
프로세스(430)에서, 하나 이상의 재료 특성이 결정된다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 재료 특성은 파지된 재료의 온도 및/또는 온도의 변화율을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 온도는 조오 중 하나 또는 모두의 면에만 위치되는 하나 이상의 열전쌍, 열 저항기, 및/또는 기타와 같은 하나 이상의 온도 센서를 사용하여 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 온도 또는 다른 열적 특성은 재료에 비치료 에너지를 전달함으로써 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지된 재료의 온도는 조오 및 파지된 재료를 향해 지향된, 이미징 디바이스 상에 장착된 적외선 센서와 같은 적외선 센서를 사용하여 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 온도의 변화율은 시간 경과에 따라 얻어진 2개 이상의 온도 판독값으로부터 수치 미분 기술을 사용하여(예를 들어, 차분 나누기법을 사용하여) 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지된 재료의 온도는 파지 특성 중 하나 이상 및/또는 다른 재료 특성 중 하나 이상으로부터 간접적으로 결정될 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 재료 특성은 파지된 재료를 밀봉 및/또는 절단하는 데 사용되는 하나 이상의 쌍의 밀봉 및/또는 절단 전극 사이의 전기적 특성을 측정함으로써 얻어진 파지된 재료의 임피던스 및/또는 파지된 재료의 임피던스의 변화율을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 쌍의 밀봉 및/또는 절단 전극의 각각은 조오(300) 상의 하나 이상의 밀봉 전극(320) 및 대향 조오 상의 대응 밀봉 전극 중 하나 및/또는 조오(300) 상의 하나 이상의 절단 전극(330) 및 대향 조오 상의 대응 절단 전극 중 하나를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 임피던스의 변화율은 시간 경과에 따라 얻어진 2개 이상의 임피던스(또는 간격) 판독값으로부터 수치 미분 기술을 사용하여(예를 들어, 차분 나누기법을 사용하여) 결정될 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 재료 특성은 파지된 재료의 강성을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지된 재료의 강성은 조오 각도 및/또는 간격 및 프로세스(420) 중에 결정된 인가된 힘 및/또는 토크로부터 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델(예를 들어, 하나 이상의 모델(190)로부터)은 조오 각도 및/또는 간격 및 인가된 힘 및/또는 토크로부터 재료 강성을 결정하기 위해 사용 가능한 하나 이상의 공식, 룩업 테이블, 비선형 맵, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지된 재료의 강성을 결정하는 데 사용되는 하나 이상의 모델은 실험적 연구, 알려진 강성을 갖는 재료의 테스트 파지에 기초하여 훈련된 하나 이상의 기계 학습 메커니즘(예를 들어, 하나 이상의 신경망), 및/또는 기타로부터 결정될 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 재료 특성은 파지된 재료의 유전 상수를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지된 재료의 유전 상수는 프로세스(420) 중에 결정된 조오 각도 및/또는 간격 및 프로세스(430) 중에 결정된 파지된 재료의 임피던스로부터 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 유전 상수는 재료에 비치료 에너지를 전달함으로써 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델(예를 들어, 하나 이상의 모델(190)로부터)은 조오 각도 및/또는 간격 및 임피던스로부터 파지된 재료의 유전 상수를 결정하기 위해 사용 가능한 하나 이상의 공식, 룩업 테이블, 비선형 맵, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지된 재료의 유전 상수를 결정하는 데 사용되는 하나 이상의 모델은 실험적 연구, 알려진 유전 상수를 갖는 재료의 테스트 파지 및/또는 에너지 전달에 기초하여 훈련된 하나 이상의 기계 학습 메커니즘(예를 들어, 하나 이상의 신경망), 및/또는 기타로부터 결정될 수도 있다.
몇몇 예에서, 하나 이상의 재료 특성은 파지된 재료의 건조 레벨(예를 들어, 습기 함량)을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 건조 레벨은 현재 재료 밀봉의 레벨의 지시기, 재료가 절단 및/또는 밀봉 준비가 되었는지 여부의 지시를 제공할 수도 있다(예를 들어, 절단 및/또는 밀봉 전에 파지함으로써 재료로부터 습기를 짜내는 것이 유리할 수도 있음). 몇몇 예에서, 건조 레벨은 파지된 재료에 대한 조오 각도 및/또는 간격, 인가된 힘 및/또는 토크, 인가된 압력, 강성, 임피던스, 유전 상수, 및/또는 온도로부터 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델(예를 들어, 하나 이상의 모델(190)로부터)은 조오 각도 및/또는 간격, 인가된 힘 및/또는 토크, 인가된 압력, 강성, 임피던스, 유전 상수 및/또는 온도로부터 파지된 재료의 건조 레벨을 결정하기 위해 사용 가능한 하나 이상의 공식, 룩업 테이블, 비선형 맵, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 파지된 재료의 유전 상수를 결정하는 데 사용되는 하나 이상의 모델은 실험적 연구, 알려진 건조 레벨을 갖는 재료의 테스트 파지 및/또는 에너지 전달에 기초하여 훈련된 하나 이상의 기계 학습 메커니즘(예를 들어, 하나 이상의 신경망), 및/또는 기타로부터 결정될 수도 있다.
프로세스(440)에서, 도구에 의한 파지 및/또는 에너지 전달은 프로세스(420) 중에 결정된 하나 이상의 파지 특성 및/또는 하나 이상의 모델(190)과 같은 하나 이상의 모델을 사용하여 프로세스(430) 중에 결정된 하나 이상의 재료 특성에 기초하여 제어된다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 파지 특성 및/또는 하나 이상의 재료 특성은 재료의 파지를 제어하기 위한 및/또는 재료로의 에너지 전달을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 파라미터를 결정하기 위해 하나 이상의 모델에 대한 입력으로서 인가될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 제어 파라미터는 파지 설정점(예를 들어, 파지 각도 및/또는 간격), 파지 설정점의 변화율(예를 들어, 파지 속도), 힘 및/또는 토크 설정점, 힘 또는 토크 설정점, 조오를 작동하는 데 사용되는 하나 이상의 액추에이터에 대한 전류 설정점, 압력 설정점, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
몇몇 예에서, 에너지 전달을 제어하기 위한 하나 이상의 파라미터는 한 쌍의 전극 사이의 전압차, 한 쌍의 전극 사이의 에너지 전달을 위한 전류 제한, 성공적인 밀봉 및/또는 절단을 지시하는 재료 임피던스, 유전 상수, 및/또는 온도에 대한 목표 설정점, 파지된 재료에 전달되는 밀봉 에너지의 양, 파지된 재료에 전달되는 절단 에너지의 양, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
몇몇 예에서, 재료의 파지 및/또는 재료로의 에너지 전달을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 파라미터는 제어 전략 사이를 전환할 때, 상이한 모델 사이를 전환할 때, 및/또는 기타를 결정하기 위한 하나 이상의 임계값을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델을 사용하는 목표는 파지 및/또는 에너지 전달 중에 재료 슬립, 파지된 재료의 열악한 절단, 파지된 재료의 열악한 밀봉, 및/또는 기타의 가능성을 감소시키는 파지 및/또는 에너지 전달 제어 전략을 구현하는 것이다. 몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델은 파지 제어 모듈(170) 및/또는 에너지 제어 모듈(180)과 같은 파지 및 에너지 전달 제어 모듈 사이의 공유 지식 및 정보를 활용하는 파지 및/또는 에너지 전달을 위해 사용되는 하나 이상의 제어 전략에 대한 안내를 제공하는 모델을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델이 프로세스(420) 중에 결정된 파지 특성 중 하나 이상에 기초하여 전달된 에너지의 양을 제어하기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 전달할 에너지의 양이 조오 각도 및/또는 간격에 비례할 수도 있다는 것을 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 조오 각도 및/또는 간격이 더 클 때, 더 많은 재료가 파지되기 때문에 더 많은 에너지가 전달되고 조오 각도 및/또는 간격이 더 작을 때, 더 적은 재료가 파지되기 때문에 더 적은 에너지가 전달된다. 몇몇 예에서, 조오 각도 및/또는 간격과 전달할 에너지 사이의 관계는 선형, 단조, 최대 및 최소 에너지 전달 한계의 적용, 및/또는 기타 중 하나 이상일 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 전달할 에너지의 양이 조오 각도 및/또는 간격의 변화율에 반비례한다는 것을 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 조오 각도 및/또는 간격의 변화율이 더 작을 때, 더 강성 및/또는 더 천천히 건조되는 재료를 다루기 위해 더 많은 에너지가 전달되고, 조오 각도 및/또는 간격의 변화율이 더 클 때, 덜 강성 및/또는 더 빨리 건조되는 재료를 다루기 위해 더 적은 에너지가 전달된다. 몇몇 예에서, 조오 각도 및/또는 간격의 변화율과 전달할 에너지 사이의 관계는 단조, 최대 및 최소 에너지 전달 한계의 적용, 및/또는 기타일 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델은 프로세스(430) 중에 결정된 재료 특성 중 하나 이상에 기초하여 어떻게 파지를 제어하는지를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 파지의 힘 및/또는 토크 제한이 재료의 임피던스에 반비례한다는 것을 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 더 낮을 때(예를 들어, 그 습기 함량이 더 높고 더 많은 건조가 요구됨), 힘 및/또는 토크 제한은 건조를 증가시키는 데 도움이 되어야 하는 더 강한 파지를 위해 상승되고, 임피던스가 더 높을 때, 힘 및/또는 토크 제한은 건조 및/또는 밀봉이 거의 완료됨에 따라 낮아진다. 몇몇 예에서, 임피던스와 힘 및/또는 토크 제한 사이의 관계는 단조, 최대 및 최소 힘 및/또는 토크 제한의 적용, 및/또는 기타 중 하나 이상일 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 힘 및/또는 토크 제한이 임피던스의 변화율에 비례하는 것을 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 임피던스의 변화율이 더 작을 때(예를 들어, 절단 및 밀봉 동작의 초기에), 힘 및/또는 토크 제한은 더 강성 및/또는 더 느리게 건조되는 재료를 다루기 위해 증가되고, 임피던스의 변화율이 더 클 때(예를 들어, 절단 및 밀봉 동작의 중간부 중에), 힘 및/또는 토크 제한은 덜 강성 및/또는 더 빠르게 건조되는 재료를 다루기 위해 낮아지고, 임피던스 변화율이 더 작을 때(예를 들어, 절단 및 밀봉 동작의 완료 부근에), 힘 및/또는 토크 제한은 불변 유지되고 그리고/또는 감소된다. 몇몇 예에서, 임피던스의 변화율과 힘 및/또는 토크 제한 사이의 관계는 최대 및 최소 힘 및/또는 토크 제한의 적용, 및/또는 기타일 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델은, 양호한 밀봉 특성을 갖는 재료의 깨끗한 절단의 가능성을 개선하도록 절단 에너지에 대한 밀봉 에너지의 원하는 비를 달성하기 위해 독립적으로 인가된 적용할 밀봉 에너지의 양 및 절단 에너지의 양을 결정하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 더 높은 조오 각도 및/또는 간격, 조오 각도 및/또는 간격의 더 낮은 변화율, 더 높은 인가된 힘 및/또는 토크, 더 높은 인가된 압력, 인가된 압력의 더 낮은 변화율, 인가된 힘 및/또는 토크의 더 높은 변화율, 더 낮은 재료 임피던스, 더 높은 재료 온도, 재료 온도의 더 낮은 변화율, 및/또는 기타에 의해 지시될 수도 있는 바와 같이, 재료의 더 많은 압축이 요구되고, 재료의 더 많은 건조가 요구되고 그리고/또는 더 큰 재료 강성이 검출될 때 절단 에너지에 대한 밀봉 에너지의 더 높은 비가 바람직하다고 결정할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 더 낮은 조오 각도 및/또는 간격, 조오 각도 및/또는 간격의 더 높은 변화율, 더 낮은 인가된 힘 및/또는 토크, 인가된 힘 및/또는 토크의 더 낮은 변화율, 더 높은 인가된 압력, 인가된 압력의 더 낮은 변화율, 더 높은 재료 임피던스, 더 높은 재료 온도, 재료 온도의 더 낮은 변화율, 및/또는 기타에 의해 지시될 수도 있는 바와 같이, 재료의 더 적은 압축이 요구되고, 재료의 더 적은 건조가 발생하고 그리고/또는 더 적은 재료 강성이 검출될 때 절단 에너지에 대한 밀봉 에너지의 더 낮은 비가 바람직하다고 결정할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 절단 및 밀봉 동작의 시작시에 절단 에너지에 대한 밀봉 에너지의 더 높은 비 및 절단 및 밀봉 동작의 종료시에 절단 에너지에 대한 밀봉 에너지의 더 낮은 비를 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 한 쌍의 밀봉 전극 및/또는 한 쌍의 절단 전극에 의해 전달되는 에너지를 제어하는 데 사용되는 전류 제한 중 하나 이상이 상승되고 그리고/또는 저하되는 것, 한 쌍의 밀봉 전극 및/또는 한 쌍의 절단 전극에 의해 인가된 전압차가 상승 및/또는 저하되는 것(예를 들어, 한 쌍의 밀봉 전극에 더 많은 절단 에너지를 인가하고 그리고/또는 한 쌍의 절단 전극에 더 많은 밀봉 에너지를 인가함)을 지시함으로써 절단 에너지에 대한 밀봉 에너지의 비를 구현할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 에너지 전달이 완료될 때(예를 들어, 절단 및/또는 밀봉이 완료될 때)를 지시하는 종료 조건을 결정하기 위해 하나 이상의 모델이 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 프로세스(420) 중에 결정된 하나 이상의 파지 특성 및/또는 프로세스(430) 중에 결정된 하나 이상의 재료 특성 중 임의의 것을 입력으로서 수신하고 종료 조건에 대응하는 하나 이상의 파라미터를 결정할 수도 있다. 몇몇 예에서, 종료 조건에 대응하는 하나 이상의 파라미터는 충분한 에너지가 파지된 재료에 전달되었다는 것을 지시하는 파지된 재료의 임계 임피던스, 파지된 재료의 임계 유전 상수, 파지된 재료의 임계 온도, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 임계 임피던스는 에너지 전달이 완료되기 전에 도달되어야 하는 최소 임피던스에 대응할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은, 하나 이상의 파지 특성 및/또는 하나 이상의 재료 특성이 파지의 진행이 느리다는 것을 지시하여(예를 들어, 더 높은 조오 각도 및/또는 간격, 조오 각도 및/또는 간격의 더 낮은 변화율, 인가된 힘 및/또는 토크의 더 높은 변화율, 더 높은 인가된 압력, 인가된 압력의 더 낮은 변화율, 더 낮은 건조의 레벨, 건조의 더 낮은 변화율, 더 높은 재료 온도, 및/또는 기타) 더 많은 양의 재료가 파지되고 있고, 건조가 느리다는 것, 및/또는 기타를 시사할 때 임계 임피던스가 증가되어야 한다는 것을 지시할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델은 에너지 전달이 종료되어야하는 것을 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 전술된 바와 같이 종료 조건이 도달할 때 에너지 전달이 종료되어야 한다는 것을 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 모델은 프로세스(420) 중에 결정된 파지 특성 중 하나 이상 및/또는 프로세스(430) 중에 결정된 하나 이상의 재료 특성이 원하는 값의 범위의 외부에 있을 때 에너지 전달이 종료되어야 한다는 것을 지시할 수도 있다. 몇몇 예에서, 원하는 값의 범위는 허용 가능한 조오 각도 및/또는 간격의 범위, 인가된 힘 및/또는 토크의 범위, 인가된 압력의 범위, 재료 유전 상수의 범위, 임피던스의 범위, 재료 온도의 범위, 및/또는 기타 및/또는 각각의 원하는 값의 범위의 외부의 2개 이상의 특성의 임의의 조합에 대응할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델은 프로세스(420) 중에 결정된 파지 특성 중 하나 이상 및/또는 프로세스(430) 중에 결정된 하나 이상의 재료 특성에 기초하여 디폴트 에너지 전달 프로파일을 대체하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 디폴트 에너지 전달 프로파일은 재료의 파지가 어렵지 않을 때(예를 들어, 조오 각도 및/또는 간격이 임계값 미만이고, 인가된 힘 및/또는 토크가 임계값 미만이고, 인가된 압력이 임계값 미만이고, 및/또는 기타) 사용될 수도 있고, 하나 이상의 모델은 파지가 어려울 때(예를 들어, 조오 각도 및/또는 간격이 임계값 초과이고, 인가된 힘 및/또는 토크가 임계값 초과이고, 인가된 압력이 임계값 초과이고, 및/또는 기타) 사용될 수도 있다.
하나 이상의 모델의 지시 및/또는 출력은 이어서 도구의 파지 및/또는 에너지 전달을 제어하는 데 사용된다. 몇몇 예에서, 지시 및/또는 출력은 파지 제어 모듈(170) 및/또는 에너지 제어 모듈(180)에 의해 구현되는 것과 같은, 적절한 파지 제어 및/또는 에너지 전달 제어 알고리즘에 파라미터, 임계값, 명령, 및/또는 기타로서 제공된다. 파지 제어 및/또는 에너지 전달 제어 알고리즘은 이어서 구동 시스템(240) 및/또는 에너지 시스템(260)과 같은 파지 및 에너지 전달을 위한 시스템에 하나 이상의 명령, 신호, 및/또는 기타를 제공한다.
프로세스(450)에서, 파지 및/또는 에너지 전달이 정지되어야 하는지 여부가 결정된다. 몇몇 예에서, 결정은 프로세스(420) 중에 결정된 파지 특성 및/또는 프로세스(430) 중에 결정된 하나 이상의 재료 특성 중 하나 이상이 전술된 바와 같은 종료 조건에 도달할 때에 기초할 수도 있다. 종료 조건이 도달하지 않고 파지 및/또는 에너지 전달이 계속되어야 할 때, 프로세스(420 내지 440)는 프로세스(420)로 복귀함으로써 반복된다. 종료 조건이 도달되고 파지 및/또는 에너지 전달이 정지되어야 할 때, 하나 이상의 모델은 선택적 프로세스(460)를 사용하여 업데이트될 수도 있다.
선택적 프로세스(460)에서, 하나 이상의 모델이 업데이트된다. 몇몇 예에서, 프로세스(420 내지 440) 중에 수집된 데이터(예를 들어, 하나 이상의 파지 특성, 하나 이상의 재료 특성, 및/또는 하나 이상의 모델로부터의 지시)는 파지 및/또는 에너지 전달의 결과에 기초하여 하나 이상의 모델을 업데이트하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 데이터는 하나 이상의 모델을 업데이트하는 데 사용 가능한 부가의 데이터 지점 및/또는 훈련 데이터로서 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 부가의 데이터 지점은 하나 이상의 모델에 대한 기초가 되는 곡선 피팅, 회귀 분석, 및/또는 기타를 업데이트하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 부가의 훈련 데이터는 역 전파 훈련 알고리즘, 시뮬레이션된 어닐링 훈련 알고리즘, 확률적 경사 하강 훈련 알고리즘, 및/또는 기타에 사용되는 감독된 훈련 데이터에 추가하여, 신경망과 같은 기계 학습 시스템을 업데이트하는 데 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 모델이 선택적 프로세스(460)에 의해 업데이트되는지 여부에 무관하게, 하나 이상의 모델은 방법(400)을 반복함으로써 다시 사용될 수도 있다.
전술되고 여기서 더 강조되는 바와 같이, 도 4는 청구범위의 범주를 과도하게 제한해서는 안되는 예일 뿐이다. 통상의 기술자는 다수의 변경, 대안, 및 변형을 인식할 것이다. 몇몇 실시예에 따르면, 다른 인자가 프로세스(440) 중에 고려될 수도 있고, 파지된 재료의 파지 및/또는 에너지 전달을 제어하는 데 사용되는 하나 이상의 모델에 하나 이상의 입력을 제공할 수도 있다. 몇몇 예에서, 다른 인자는 조작자 선호도, 파지된 재료의 알려진 유형, 파지된 재료에 수행되는 시술의 유형, 재료를 파지하고 파지된 재료에 에너지를 전달하는 데 사용되는 도구의 유형 및/또는 모델, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 다른 인자는 도구 사이의 편차, 마모 및/또는 하나 이상의 사용에 걸친 도구의 변화, 및/또는 기타를 고려할 수도 있는 도구 내에 저장되고 그리고/또는 데이터베이스 내에 저장된 도구에 대한 캘리브레이션 파라미터를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 프로세스(440)는 조작자에게 파지, 절단, 및/또는 밀봉에 대한 부가의 정보를 제공하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 예에서, 부가의 정보는 절단 및/또는 밀봉이 성공적일 가능성이 높은지 여부의 예측, 절단 및/또는 밀봉이 시작되어야 하기 전에 부가의 파지를 갖는 권장된 지연 시간, 절단 및/또는 밀봉이 완료되기 전의 예상 시간, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다.
이에 따라, 몇몇 실시예에 따르면, 방법(400)은 도 4와 관련하여 주로 설명된 전기 및/또는 무선 주파수 양식 이외의 다른 에너지 양식과 함께 사용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 다른 에너지 양식은 초음파, 자기, 열, 광, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 방법(400)은 하나 이상의 쌍의 절단 및/또는 밀봉 전극을 통한 에너지 전달 이외의 다른 에너지 전달 용례를 위해 구성될 수도 있다. 몇몇 예에서, 다른 에너지 전달 용례는 단일 쌍의 전극을 사용하는 절단 및 밀봉, 절제, 초음파 메스에 의한 절단, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 밀봉이 에너지 전달을 사용하여 수행되고 절단이 나이프와 같은 기계적 절단 요소를 통해 수행되는 방법(400)이 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 방법(400)은 도구의 캘리브레이션을 지원하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 예에서, 프로세스(440) 중에 사용되고 프로세스(460) 중에 선택적으로 업데이트되는 하나 또는 모델의 파라미터 중 하나 이상은 방법(400) 중에 사용될 각각의 개별 도구를 위한 하나 이상의 모델의 맞춤화를 지원하기 위해 도구의 식별자에 기초하여 조회될 수도 있는 데이터베이스 내에 및/또는 도구 내에 위치된 메모리 내에 저장될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 파라미터는 하나 이상의 계수, 곡선 및/또는 함수 모델링을 위한 하나 이상의 제어점, 하나 이상의 신경 가중치 및/또는 바이어스, 및/또는 기타를 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 도구를 위한 하나 이상의 파라미터는 알려진 특성(예를 들어, 크기, 강성, 유전 상수, 및/또는 기타)을 갖는 하나 이상의 재료를 파지하여 에너지를 인가하기 위한 도구를 사용하여 그리고 도구의 실제 성능과 하나 이상의 모델에 의해 지시된 성능 사이의 차이에 기초하여 하나 이상의 파라미터를 맞춤화하기 위한 테스트 파지 및/또는 에너지 전달을 사용하여 제조 시간에 초기에 캘리브레이팅될 수도 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 파라미터는 알려진 특성을 갖는 하나 이상의 재료에 에너지를 파지하여 에너지를 전달하기 위한 도구를 사용함으로써 각각의 사용 전에 추가로 업데이트될 수도 있다. 몇몇 예에서, 프로세스(460) 중에 하나 이상의 모델의 업데이트는 하나 이상의 파라미터를 업데이트하기 위해 사용될 수도 있다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른 에너지 전달을 위한 방법(500)의 단순화된 도면이다. 방법(500)의 프로세스(505 내지 550) 중 하나 이상은, 적어도 부분적으로, 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 제어 유닛(140) 내의 프로세서(150))에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서가 프로세스(505 내지 550) 중 하나 이상을 수행하게 할 수도 있는 비일시적 탠저블 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 실행 가능 코드의 형태로 구현될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 방법(500)은 파지 제어 모듈(170) 및/또는 에너지 제어 모듈(180)과 같은 하나 이상의 모듈에 의해 수행될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 파지와 연관된 방법(400)의 부분(예를 들어, 기계적 및/또는 운동학적 정보의 감지 및 파지 조오의 기계적 제어)은 파지 제어 모듈(170)에 의해 수행될 수도 있고, 에너지 전달과 연관된 방법(400)의 부분(예를 들어, 전기적 특성의 감지 및 에너지 전달의 제어)은 파지된 재료로의 에너지 전달을 최적화하기 위해 센서 및 제어 정보를 공유하도록 협력하는 파지 제어 모듈(170) 및 에너지 제어 모듈(180)을 갖는 에너지 제어 모듈(180)에 의해 수행될 수도 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 방법(500)은 방법(400)의 프로세스(420 내지 450)와 일치할 수도 있다.
프로세스(505)에서, 명령이 수신된다. 몇몇 예에서, 명령은 조작자로부터 수신될 수도 있다. 몇몇 예에서, 명령은 사용자 인터페이스 활성화, 하나 이상의 버튼, 스위치, 레버, 및/또는 기타의 활성화, 음성 명령, 및/또는 기타의 결과로서 수신될 수도 있다. 몇몇 예에서, 명령은 밀봉만 하라는 명령 또는 명령의 유형을 지시하는 데 사용되는 상이한 사용자 인터페이스 컨트롤, 버튼, 스위치, 레버, 음성 명령, 및/또는 기타로 절단 및 밀봉하라는 명령일 수도 있다.
프로세스(510)에서, 명령의 유형이 결정된다. 명령의 유형이 절단 및 밀봉 명령일 때, 절단 및 밀봉 명령은 프로세스(515)에서 시작하여 추가로 처리된다. 명령의 유형이 밀봉만 명령일 때, 밀봉만 명령은 프로세스(540)에서 시작하여 추가로 처리된다.
프로세스(515)에서, 에너지 전달 디바이스의 조오가 구성 가능한 제1 임계값보다 더 큰 개방을 갖고 재료를 파지하고 있는지 여부가 결정된다. 몇몇 예에서, 각각의 조오는 조오(300)와 일치할 수도 있다. 몇몇 예에서, 제1 임계값은 조오들 사이의 조오 각도, 조오 간격, 및/또는 기타에 대응할 수도 있다. 몇몇 예에서, 제1 임계값은 절단 및/또는 밀봉될 수 있는 것보다 더 많은 재료가 파지되고 있다는 것을 지시하는 조오 개방에 대응할 수도 있다. 개방이 제1 임계값보다 클 때, 절단 및 밀봉 동작은 프로세스(520)를 사용하여 중지된다. 개방이 제1 임계값보다 크지 않을 때, 개방은 프로세스(525)에서 시작하여 추가로 분석된다.
프로세스(520)에서, 절단 및 밀봉 동작이 중지되고 에너지가 재료에 전달되지 않는다. 몇몇 예에서, 너무 많은 재료가 적절한 절단 및/또는 밀봉을 위해 파지되고 있다는 것을 지시하는 경고 및/또는 통지가 조작자에게 제공될 수도 있다. 몇몇 예에서, 경고는 시각적 경고(예를 들어, 점멸하는 라이트, 색상 변경, 문자 메시지, 및/또는 기타), 오디오 경고(예를 들어, 비프음, 일련의 비프음, 톤, 음성 명령, 및/또는 기타), 햅틱 피드백, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 방법(500)은 이어서 종결되거나 또는 대안적으로 프로세스(505)로 복귀하여 부가의 명령을 대기한다.
프로세스(525)에서, 에너지 전달 디바이스의 조오가 제1 임계값보다 더 작은 구성 가능한 제2 임계값보다 더 큰 개방을 갖고 재료를 파지하고 있는지 여부가 결정된다. 몇몇 예에서, 제2 임계값은 조오들 사이의 조오 각도, 조오 간격, 및/또는 기타에 대응할 수도 있다. 몇몇 예에서, 제2 임계값은 절단 및/또는 밀봉을 위해 이상적인 것보다 더 많은 재료가 파지되고 있다는 것을 지시하는 조오 개방에 대응할 수도 있다. 개방이 제2 임계값보다 크지 않을 때, 절단 및 밀봉 동작은 프로세스(530)에서 시작하여 계속된다. 개방이 제2 임계값보다 클 때, 절단 및 밀봉 동작은 프로세스(535)에서 시작하여 계속된다.
프로세스(530)에서, 제1 밀봉 및 절단 시술이 인가된다. 몇몇 예에서, 제1 밀봉 및 절단 시술은 하나 이상의 밀봉 전극을 사용하는 밀봉 에너지의 전달로 시작할 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제1 임계값 미만으로 저하하고, 및/또는 기타까지, 밀봉 에너지는 제1 구성 가능한 시간 기간 동안 전달될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료가 해부학적 조직일 때 제1 임계값은 200 오옴 내지 600 오옴일 수도 있다. 몇몇 예에서, 제1 임계값은 목표 건조 레벨에 대응할 수도 있다. 몇몇 예에서, 임피던스는 하나 이상의 밀봉 전극을 통한 전류의 양에 기초하여 간접적으로 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제1 임계값에 도달하고 그리고/또는 제1 구성 가능한 시간 기간이 만료될 때, 절단 에너지는 또한 하나 이상의 절단 전극에 의해 전달될 수도 있고 그리고/또는 기계적 절단이 재료를 절단하기 위해 작동될 수도 있다. 몇몇 예에서, 밀봉 에너지 및/또는 절단 에너지는 재료의 임피던스가 제2 임계값을 초과하여 상승하고 그리고/또는 제2 구성 가능한 시간 기간이 경과할 때까지 계속 전달될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료가 해부학적 조직일 때 제2 임계값은 200 오옴 내지 600 오옴일 수도 있다. 몇몇 예에서, 제2 시간 기간은 10초일 수도 있다.
몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제2 시간 기간이 경과하기 전에 제2 임계값을 초과하여 상승하지 않으면 제1 밀봉 및 절단 시술은 중지될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제3 임계값을 초과하면 제1 밀봉 및 절단 시술이 중지될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료가 해부학적 조직일 때 제3 임계값은 1000 오옴일 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 높은 임피던스 및/또는 제2 시간 기간의 만료로 인해 절단 및/또는 밀봉이 성공적으로 완료되지 않았다는 것을 지시하는 경고 및/또는 통지가 조작자에게 제공될 수도 있다. 몇몇 예에서, 경고는 시각적 경고(예를 들어, 점멸하는 라이트, 색상 변경, 문자 메시지, 및/또는 기타), 오디오 경고(예를 들어, 비프음, 일련의 비프음, 톤, 음성 명령, 및/또는 기타), 햅틱 피드백, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
몇몇 예에서, 임피던스 임계값, 시간 기간, 전달할 에너지의 양, 및/또는 기타 중 하나 이상은 재료의 유형, 수행되는 시술, 조작자 선호도, 및/또는 기타 중 하나 이상에 기초하여 선택될 수도 있다.
일단 프로세스(530)가 완료되고 그리고/또는 중지되면, 방법(500)은 이어서 종결되거나 대안적으로 프로세스(505)로 복귀하여 부가의 명령을 대기한다.
프로세스(535)에서, 제2 밀봉 및 절단 시술이 인가된다. 몇몇 예에서, 프로세스(535)는 프로세스(530)의 제1 밀봉 및 절단 시술에 대해 전달된 밀봉 에너지 및/또는 절단 에너지의 양을 증가시키는 것, 밀봉 에너지 및/또는 절단 에너지가 프로세스(530)의 제1 밀봉 및 절단 시술에 대해 전달되는 시간을 증가시키는 것, 프로세스(530)의 제1 밀봉 및 절단 시술의 밀봉 에너지 파형 및/또는 절단 에너지 파형에 대해 밀봉 에너지 파형 및/또는 절단 에너지 파형을 변경하는 것, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 제2 밀봉 및 절단 시술은 성공적인 밀봉 및/또는 절단 또는 성공적이지 못한 밀봉 및/또는 절단이 얻어지는지 여부를 결정하기 위해 프로세스(530)의 제1 밀봉 및 절단 시술에 의해 사용되는 것과 유사한 임피던스 및/또는 타이밍 테스트를 사용할 수도 있다. 방법(500)은 이어서 종결되거나 또는 대안적으로 프로세스(505)로 복귀하여 부가의 명령을 대기한다.
프로세스(540)에서, 에너지 전달 디바이스의 조오가 구성 가능한 제3 임계값보다 더 큰 개방을 갖고 재료를 파지하고 있는지 여부가 결정된다. 몇몇 예에서, 제3 임계값은 조오들 사이의 조오 각도, 조오 간격, 및/또는 기타에 대응할 수도 있다. 몇몇 예에서, 제3 임계값은 적절하게 밀봉될 수 있는 것보다 더 많은 재료가 파지되고 있다는 것을 지시하는 조오 개방에 대응할 수도 있다. 몇몇 예에서, 제3 임계값은 제1 임계값과 동일하다. 개방이 제3 임계값보다 크지 않을 때, 개방은 프로세스(545)에서 시작하여 추가로 분석된다. 개방이 제3 임계값보다 클 때, 밀봉 동작은 프로세스(550)에서 시작하여 계속된다.
프로세스(545)에서, 제3 밀봉 시술이 인가된다. 몇몇 예에서, 제3 밀봉 시술은 하나 이상의 밀봉 전극을 사용하는 밀봉 에너지의 전달로 시작할 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제4 임계값 미만으로 저하하고, 및/또는 기타까지, 밀봉 에너지는 제3 구성 가능한 시간 기간 동안 전달될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료가 해부학적 조직일 때 제4 임계값은 200 오옴 내지 600 오옴일 수도 있다. 몇몇 예에서, 제4 임계값은 목표 건조 레벨에 대응할 수도 있다. 몇몇 예에서, 임피던스는 하나 이상의 밀봉 전극을 통한 전류의 양에 기초하여 간접적으로 결정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제4 임계값에 도달하고 그리고/또는 제3 구성 가능한 시간 기간이 만료될 때, 제4 구성 가능한 시간 기간은 밀봉 에너지가 여전히 하나 이상의 밀봉 전극에 의해 전달되는 상태로 시작할 수도 있다. 몇몇 예에서, 밀봉 에너지는 재료의 임피던스가 제5 임계값을 초과하여 상승하고 그리고/또는 제4 시간 기간이 경과할 때까지 계속 전달될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료가 해부학적 조직일 때 제5 임계값은 200 오옴 내지 600 오옴일 수도 있다. 몇몇 예에서, 제4 시간 기간은 10초일 수도 있다.
몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제4 시간 기간이 경과하기 전에 제5 임계값을 초과하여 상승하지 않으면 제3 밀봉 시술은 중지될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 임피던스가 제6 임계값을 초과하면 제3 밀봉 시술이 중지될 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료가 해부학적 조직일 때 제6 임계값은 1000 오옴일 수도 있다. 몇몇 예에서, 재료의 높은 임피던스 및/또는 제4 시간 기간의 만료로 인해 절단 및/또는 밀봉이 성공적으로 완료되지 않았다는 것을 지시하는 경고 및/또는 통지가 조작자에게 제공될 수도 있다. 몇몇 예에서, 경고는 시각적 경고(예를 들어, 점멸하는 라이트, 색상 변경, 문자 메시지, 및/또는 기타), 오디오 경고(예를 들어, 비프음, 일련의 비프음, 톤, 음성 명령, 및/또는 기타), 햅틱 피드백, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
몇몇 예에서, 임피던스 임계값, 시간 기간, 전달할 에너지의 양, 및/또는 기타 중 하나 이상은 재료의 유형, 수행되는 시술, 조작자 선호도, 및/또는 기타 중 하나 이상에 기초하여 선택될 수도 있다.
일단 프로세스(545)가 완료되고 그리고/또는 중지되면, 방법(500)은 이어서 종결되거나 대안적으로 프로세스(505)로 복귀하여 부가의 명령을 대기한다.
프로세스(550)에서, 제4 밀봉 시술이 인가된다. 몇몇 예에서, 프로세스(550)는 프로세스(545)의 제3 밀봉 시술에 대해 전달된 밀봉 에너지의 양을 증가시키는 것, 밀봉 에너지가 프로세스(545)의 제3 밀봉 시술에 대해 전달되는 시간을 증가시키는 것, 프로세스(545)의 제3 밀봉 시술의 밀봉 에너지 파형에 대해 밀봉 에너지 파형을 변경하는 것, 및/또는 기타 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 제4 밀봉 시술은 성공적인 밀봉 또는 성공적이지 못한 밀봉이 얻어지는지 여부를 결정하기 위해 프로세스(545)의 제3 밀봉 시술에 의해 사용되는 것과 유사한 임피던스 및/또는 타이밍 테스트를 사용할 수도 있다. 방법(500)은 이어서 종결되거나 또는 대안적으로 프로세스(505)로 복귀하여 부가의 명령을 대기한다.
전술되고 여기서 더 강조되는 바와 같이, 도 5는 청구범위의 범주를 과도하게 제한해서는 안되는 예일 뿐이다. 통상의 기술자는 다수의 변경, 대안, 및 변형을 인식할 것이다. 몇몇 실시예에 따르면, 방법(500)은 조오 개방을 측정하는 데 사용되는 3개 초과의 도시되어 있는 임계값을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 임의의 수의 임계값이 대응하는 수의 개별 밀봉 및 절단 및/또는 밀봉 알고리즘을 생성하는 데 사용될 수도 있고, 각각의 밀봉 및 절단 및/또는 밀봉 알고리즘은 전달된 밀봉 에너지, 전달된 절단 에너지, 밀봉 에너지가 전달되는 시간, 절단 에너지가 전달되는 시간, 밀봉 에너지 파형, 절단 에너지 파형, 임피던스 임계값, 타이밍 임계값, 및/또는 기타의 그 자신의 조합을 사용한다.
몇몇 예에서, 임계값, 시간 기간, 및/또는 기타는 전달된 밀봉 에너지, 전달된 절단 에너지, 밀봉 에너지가 전달되는 시간, 절단 에너지가 전달되는 시간, 밀봉 에너지 파형의 파라미터, 절단 에너지 파형의 파라미터, 임피던스 임계값, 시간 기간, 및/또는 기타 중 하나 이상을 결정하는 데 사용되는 조오 개방에 기초하는 하나 이상의 함수를 갖고 생략될 수도 있다.
제어 유닛(140)과 같은 제어 유닛의 몇몇 예는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 프로세서(150))에 의해 실행될 때 하나 이상의 프로세서가 방법(400)의 프로세스를 수행하게 할 수도 있는 실행 가능 코드를 포함하는 비일시적, 탠저블, 기계 판독 가능 매체를 포함할 수도 있다. 방법(400)의 프로세스를 포함할 수도 있는 기계 판독 가능 매체의 몇몇 일반적인 형태는, 예를 들어 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 천공 카드, 종이 테이프, 구멍의 패턴을 갖는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및/또는 프로세서 또는 컴퓨터가 판독하도록 구성된 임의의 다른 매체이다.
예시적인 실시예가 도시되고 설명되었지만, 광범위한 변형, 변화, 및 대체가 상기 개시내용에서 고려되고, 몇몇 경우에, 실시예들의 몇몇 특징은 다른 특징의 대응하는 사용이 없이 채용될 수도 있다. 통상의 기술자는 다수의 변경, 대안, 및 변형을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 다음의 청구범위에 의해서만 제한되어야 하고, 청구범위는 광범위하게 그리고 본원에서 개시되는 실시예들의 범주와 일치하는 방식으로 해석되어야 함이 적절하다.
Claims (53)
- 컴퓨터 지원 디바이스이며,
제1 조오, 제2 조오, 및 에너지를 전달하기 위한 복수의 전극을 갖는 엔드 이펙터; 및
엔드 이펙터에 결합된 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는
제1 조오 및 제2 조오를 사용하여 재료를 파지하고;
파지의 하나 이상의 특성을 결정하고;
재료의 하나 이상의 특성을 결정하고;
파지의 결정된 하나 이상의 특성 및 재료의 결정된 하나 이상의 특성에 기초하여 복수의 전극에 의한 파지 또는 에너지 전달 중 하나 이상을 제어하도록 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스. - 제1항에 있어서,
엔드 이펙터는 의료 디바이스의 부분이고;
재료는 해부학적 조직인, 컴퓨터 지원 디바이스. - 제1항에 있어서, 재료를 파지하기 위해, 하나 이상의 프로세서는 제1 조오만 작동시키는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항에 있어서, 재료를 파지하기 위해, 하나 이상의 프로세서는 제1 조오 및 제2 조오의 모두를 작동시키는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 전극은 한 쌍의 밀봉 전극을 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항에 있어서, 복수의 전극은 절단 전극을 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항에 있어서, 엔드 이펙터는 하나 이상의 프로세서에 의해 제어되는 기계적 절단 요소를 더 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항에 있어서, 엔드 이펙터는 하나 이상의 센서를 포함하고, 하나 이상의 센서의 각각은 열전쌍, 열 저항기, 스트레인 게이지, 압력 변환기, 인코더, 전위차계, 및 광섬유 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항에 있어서, 파지의 하나 이상의 특성은
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 압력;
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 압력의 변화율;
제1 및 제2 조오 사이의 각도;
제1 및 제2 조오 사이의 각도의 변화율;
제1 및 제2 조오 사이의 간격;
제1 및 제2 조오 사이의 간격의 변화율;
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 힘 또는 토크;
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 힘 또는 토크의 변화율;
제1 또는 제2 조오 중 하나 또는 모두를 작동시키기 위해 사용되는 액추에이터에 의해 인가되는 힘 또는 토크;
액추에이터에 의해 인가되는 힘 또는 토크의 변화율; 또는
엔드 이펙터를 샤프트에 결합하는 관절식 손목의 관절의 양
중 하나 이상을 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스. - 제1항에 있어서, 재료의 하나 이상의 특성은
재료의 온도;
재료의 온도의 변화율;
재료의 강성;
재료의 강성의 변화율;
재료의 임피던스;
재료의 임피던스의 변화율;
재료의 유전 상수; 또는
재료의 유전 상수의 변화율
중 하나 이상을 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 파지의 특성 중 하나 이상 및/또는 하나 이상의 센서로부터의 판독값으로부터 제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가된 압력 또는 재료의 강성을 결정하도록 또한 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 파지의 특성 중 하나 이상 및 재료의 특성 중 하나 이상, 하나 이상의 센서로부터의 판독값으로부터, 그리고/또는 재료에 비치료 에너지를 전달함으로써 재료의 유전 상수 또는 재료의 온도를 결정하도록 또한 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 파지 또는 에너지 전달을 제어하기 위해, 하나 이상의 프로세서는:
파지의 특성 중 하나 이상 및 재료의 특성 중 하나 이상을 하나 이상의 모델에 대한 입력으로서 제공하고;
하나 이상의 모델의 하나 이상의 출력을 제어에 대한 파라미터로서 사용하도록 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스. - 제13항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 파지 또는 에너지 전달의 제어에 기초하여 하나 이상의 모델을 업데이트하도록 또한 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제13항에 있어서, 하나 이상의 모델은 하나 이상의 공식, 룩업 테이블, 피팅된 곡선, 맵 또는 신경망을 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제13항에 있어서, 하나 이상의 모델은 엔드 이펙터를 위한 하나 이상의 캘리브레이션 파라미터를 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제13항에 있어서, 하나 이상의 모델은 엔드 이펙터를 캘리브레이팅하기 위해 사용 가능한, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 전달을 제어하기 위해, 하나 이상의 프로세서는 파지의 특성 중 하나 이상 및/또는 에너지 전달 프로파일에 기초하여 에너지의 양 또는 에너지가 전달되는 시간을 제어하도록 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 파지를 제어하기 위해, 하나 이상의 프로세서는 재료의 특성 중 하나 이상에 기초하여 파지의 하나 이상의 파라미터를 제어하도록 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 전달을 제어하기 위해, 하나 이상의 프로세서는 전달되는 밀봉 에너지의 양 및 전달되는 절단 에너지의 양을 독립적으로 제어하도록 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 전달을 제어하기 위해, 하나 이상의 프로세서는 절단 전극을 사용하여 밀봉 에너지를 인가하도록 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 파지 또는 에너지 전달을 제어하기 위해, 하나 이상의 프로세서는 파지 또는 에너지 전달을 정지하기 위한 종료 조건을 결정하도록 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제22항에 있어서, 종료 조건은 재료의 임계 임피던스, 재료의 임계 유전 상수, 도달될 재료에 대한 임계 온도, 또는 구성 가능한 시간 기간 중 하나 이상을 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 파지의 특성 또는 재료의 특성 중 하나 이상이 각각의 값의 범위의 외부에 있거나 구성 가능한 시간 기간이 경과할 때 파지 또는 에너지 전달을 정지하도록 또한 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 파지의 특성 또는 재료의 특성 중 하나 이상에 기초하여 하나 이상의 모델을 사용하여 결정된 에너지 전달 프로파일과 디폴트 에너지 전달 프로파일 사이를 전환하도록 또한 구성되는, 컴퓨터 지원 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 프로세서는 조작자에게 정보를 제공하도록 또한 구성되고, 정보는
성공적인 파지, 절단 또는 밀봉의 가능성의 예측;
절단 또는 밀봉을 시작하기 전의 권장되는 지연 시간; 또는
절단 또는 밀봉이 완료되기 전의 예상 시간
중 하나 이상을 포함하는, 컴퓨터 지원 디바이스. - 방법이며,
하나 이상의 프로세서에 의해, 엔드 이펙터의 제1 조오 및 제2 조오를 사용하여 재료를 파지하는 단계;
하나 이상의 프로세서에 의해, 파지의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
하나 이상의 프로세서에 의해, 재료의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계; 및
하나 이상의 프로세서에 의해, 파지의 결정된 하나 이상의 특성 및 재료의 결정된 하나 이상의 특성에 기초하여 엔드 이펙터의 복수의 전극에 의한 파지 또는 에너지 전달 중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는, 방법. - 제27항에 있어서,
엔드 이펙터는 의료 디바이스의 부분이고;
재료는 해부학적 조직인, 방법. - 제27항에 있어서, 재료를 파지하는 단계는 제1 조오만을 작동하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 재료를 파지하는 단계는 제1 조오 및 제2 조오의 모두를 작동하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 복수의 전극은 한 쌍의 밀봉 전극을 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 복수의 전극은 절단 전극을 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 기계적 절단 요소를 작동하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 하나 이상의 센서를 판독하는 단계를 더 포함하고, 하나 이상의 센서의 각각은 열전쌍, 열 저항기, 스트레인 게이지, 압력 변환기, 인코더, 전위차계, 및 광섬유 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
- 제27항에 있어서, 파지의 하나 이상의 특성은
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 압력;
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 압력의 변화율;
제1 및 제2 조오 사이의 각도;
제1 및 제2 조오 사이의 각도의 변화율;
제1 및 제2 조오 사이의 간격;
제1 및 제2 조오 사이의 간격의 변화율;
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 힘 또는 토크;
제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가되는 힘 또는 토크의 변화율;
제1 또는 제2 조오 중 하나 또는 모두를 작동시키기 위해 사용되는 액추에이터에 의해 인가되는 힘 또는 토크;
액추에이터에 의해 인가되는 힘 또는 토크의 변화율; 또는
엔드 이펙터를 샤프트에 결합하는 관절식 손목의 관절의 양
중 하나 이상을 포함하는, 방법. - 제27항에 있어서, 재료의 하나 이상의 특성은
재료의 온도;
재료의 온도의 변화율;
재료의 강성;
재료의 강성의 변화율;
재료의 임피던스;
재료의 임피던스의 변화율;
재료의 유전 상수; 또는
재료의 유전 상수의 변화율
중 하나 이상을 포함하는, 방법. - 제27항에 있어서, 파지의 특성 중 하나 이상 및/또는 하나 이상의 센서로부터의 판독값으로부터 제1 및 제2 조오에 의해 재료에 인가된 압력 또는 재료의 강성을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 파지의 특성 중 하나 이상 및 재료의 특성 중 하나 이상, 하나 이상의 센서로부터의 판독값으로부터, 그리고/또는 재료에 비치료 에너지를 전달함으로써 재료의 유전 상수 또는 재료의 온도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 파지 또는 에너지 전달을 제어하는 단계는
파지의 특성 중 하나 이상 및 재료의 특성 중 하나 이상을 하나 이상의 모델에 대한 입력으로서 제공하는 단계; 및
하나 이상의 모델의 하나 이상의 출력을 제어에 대한 파라미터로서 사용하는 단계를 포함하는, 방법. - 제39항에 있어서, 파지 또는 에너지 전달의 제어에 기초하여 하나 이상의 모델을 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제39항에 있어서, 하나 이상의 모델은 하나 이상의 공식, 룩업 테이블, 피팅된 곡선, 맵 또는 신경망을 포함하는, 방법.
- 제39항에 있어서, 하나 이상의 모델은 엔드 이펙터를 위한 하나 이상의 캘리브레이션 파라미터를 포함하는, 방법.
- 제39항에 있어서, 하나 이상의 모델은 엔드 이펙터를 캘리브레이팅하기 위해 사용 가능한, 방법.
- 제27항에 있어서, 에너지 전달을 제어하는 단계는 파지의 특성 중 하나 이상 및/또는 에너지 전달 프로파일에 기초하여 에너지의 양 또는 에너지가 전달되는 시간을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 파지를 제어하는 단계는 재료의 특성 중 하나 이상에 기초하여 파지의 하나 이상의 파라미터를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 에너지 전달을 제어하는 단계는 전달되는 밀봉 에너지의 양 및 전달되는 절단 에너지의 양을 독립적으로 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 에너지 전달을 제어하는 단계는 절단 전극을 사용하여 밀봉 에너지를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 에너지 전달을 제어하는 단계는 파지 또는 에너지 전달을 정지하기 위한 종료 조건을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제48항에 있어서, 종료 조건은 재료의 임계 임피던스, 재료의 임계 유전 상수, 도달될 재료에 대한 임계 온도, 또는 구성 가능한 시간 기간 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 파지의 특성 또는 재료의 특성 중 하나 이상이 각각의 값의 범위의 외부에 있거나 구성 가능한 시간 기간이 경과할 때 파지 또는 에너지 전달을 정지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 파지의 특성 또는 재료의 특성 중 하나 이상에 기초하여 하나 이상의 모델을 사용하여 결정된 에너지 전달 프로파일과 디폴트 에너지 전달 프로파일 사이를 전환하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제27항에 있어서, 조작자에게 정보를 제공하는 단계를 더 포함하고, 정보는:
성공적인 파지, 절단 또는 밀봉의 가능성의 예측;
절단 또는 밀봉을 시작하기 전의 권장되는 지연 시간; 또는
절단 또는 밀봉이 완료되기 전의 예상 시간
중 하나 이상을 포함하는, 방법. - 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서가 제27항 내지 제52항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하도록 구성되는 복수의 기계 판독 가능 명령을 포함하는, 비일시적 기계 판독 가능 매체.
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