KR20220052336A - 유도 결합을 사용한 수동 나이프 베일아웃 모니터링 - Google Patents

유도 결합을 사용한 수동 나이프 베일아웃 모니터링 Download PDF

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KR20220052336A
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Abstract

로봇 수술 도구는 도구 구동기; 도구 구동기에 장착가능하고, 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는 구동 하우징; 도구 구동기 상에 포함되고, 자기장을 생성하도록 구성되는 제1 인덕터 코일; 및 구동 하우징 상에 포함되고, 자기장의 세기, 및 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡을 측정하도록 구성되는 제2 인덕터 코일을 포함한다. 필드 왜곡의 변화는 하나 이상의 구성요소 부품의 이동의 표시를 제공한다.

Description

유도 결합을 사용한 수동 나이프 베일아웃 모니터링
최소 침습 수술(minimally invasive surgical, MIS) 기구는 흔히 감소된 수술후 회복 시간 및 최소한의 흉터로 인해 전통적인 개복 수술 장치에 비해 바람직하다. 가장 일반적인 MIS 절차는 내시경술일 수 있으며, 가장 일반적인 형태의 내시경술은, 하나 이상의 작은 절개부가 환자의 복부에 형성되고 투관침(trocar)이 절개부를 통해 삽입되어 복강에의 접근을 제공하는 경로를 형성하는 복강경술이다. 투관침은 다양한 기구 및 도구를 복강 내로 도입할 뿐만 아니라, 복벽을 기관(organ) 위로 거상시키기 위한 통기(insufflation)를 제공하기 위해 사용된다. 기구는 진단 또는 치료 효과를 달성하기 위해 다수의 방식으로 조직과 맞물리고 그리고/또는 조직을 치료하는 데 사용될 수 있다.
각각의 수술 도구는, 전형적으로, 그의 원위 단부에 배열되는 엔드 이펙터(end effector)를 포함한다. 예시적인 엔드 이펙터는 클램프(clamp), 파지기, 가위, 스테이플러(stapler), 및 니들 홀더(needle holder)를 포함하고, 각각의 도구의 엔드 이펙터가 대략 12 인치 길이의 샤프트에 의해 그의 손잡이로부터 분리되는 것을 제외하고는, 종래의 (개복) 수술에 사용되는 것과 유사하다. 외과의가 수술 동안 수술 영역과 엔드 이펙터의 작동을 관찰할 수 있게 하기 위해 내시경과 같은 카메라 또는 이미지 캡처 장치도 일반적으로 복강 내로 도입된다. 외과의는 이미지 캡처 장치와 통신하는 시각적 디스플레이에 의해 실시간으로 절차를 관찰할 수 있다.
수술용 스테이플러는 절단 및 동시에, 가로절개된(transected) 조직의 스테이플링(고정)을 행할 수 있는 하나의 유형의 엔드 이펙터이다. 대안적으로 "엔도커터(endocutter)"로 지칭되는 수술용 스테이플러는, 조직을 파지하고 방출하기 위해 개방 및 폐쇄될 수 있는 서로 반대편인 조오(jaw)들을 포함한다. 일단 조직이 서로 반대편인 조오들 사이에 파지되거나 클램핑되면, 엔드 이펙터는 "발사"되어, 절단 요소 또는 나이프를 원위방향으로 전진시켜서, 파지된 조직을 가로절개할 수 있다. 절단 요소가 전진함에 따라, 엔드 이펙터 내에 수용된 스테이플이 점진적으로 전개되어, 가로절개된 조직의 서로 반대편인 측부들을 봉합한다.
일부 수술용 스테이플러는, 사용자가 전력의 손실과 같은 비상 시에 나이프를 수동으로 후퇴시키도록 허용하는 나이프 베일아웃(bailout) 메커니즘 또는 시스템을 포함한다. 수동 나이프 베일아웃 시스템의 상태를 사용자에게 전달하는 것이 바람직할 수 있지만, 나이프가 수동으로 베일아웃되고 있는지 여부를 감지하기 위해 엔드 이펙터 내에 다양한 센서를 포함하는 것은 실현가능하지 않을 수 있다.
하기 도면은 본 발명의 소정 태양을 예시하기 위해 포함되며, 배타적인 실시예로 간주되어서는 안된다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이, 개시된 주제는 형태 및 기능에 있어서 상당한 수정, 변경, 조합, 및 등가물이 가능하다.
도 1은 본 발명의 원리들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있는 예시적인 로봇 수술 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 마스터 제어 콘솔들 중 하나의 마스터 제어 콘솔의 예시적인 실시예이다.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 로봇 조작기의 일례를 도시한다.
도 4는 본 발명의 원리들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있는 예시적인 수술 도구의 등각 측면도이다.
도 5는 도 4의 리스트(wrist)가 관절운동(피벗)하는 것이 가능할 수 있는 잠재적 자유도들을 예시한다.
도 6은 도 4의 구동 하우징의 확대 등각도이다.
도 7은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4의 구동 하우징의 저면도이다.
도 8a 및 도 8b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 7의 도구 구동기에 유도 결합된 도 4 및 도 7의 구동 하우징의 측단면도이다.
도 9는 도 7의 컴퓨터 시스템의 예시적인 실시예를 예시한다.
본 발명은 로봇 수술 기구에 관한 것으로, 더 상세하게는, 로봇 수술 도구를 위한 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되었거나 또는 막 활성화되려고 할 때를 감지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 논의되는 실시예는 컴퓨터 시스템과 통신하는 도구 구동기, 및 도구 구동기에 장착가능하고, 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는 구동 하우징을 갖는 로봇 수술 도구를 설명한다. 제1 인덕터 코일(inductor coil)이 도구 구동기 상에 포함될 수 있고, 자기장을 생성하도록 구성될 수 있으며, 제2 인덕터 코일이 구동 하우징 상에 포함될 수 있고, 자기장의 세기, 및 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡(field distortion)을 측정하도록 구성될 수 있다. 필드 왜곡의 변화가 측정될 때, 그는 하나 이상의 구성요소 부품의 이동의 표시일 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 구성요소 부품은 수동 나이프 베일아웃 시스템의 일부를 형성하고, 필드 왜곡의 변화를 측정하는 것은 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되었거나 또는 막 활성화되려고 한다는 표시를 제공할 수 있다. 필드 왜곡의 변화가 측정될 때, 컴퓨터 시스템은 상태 변화의 통지를 사용자(예컨대, 외과의, 수술실 간호사 등)에게 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 예시적인 로봇 수술 시스템 및 그의 연관된 구성요소들의 구조 및 작동을 예시한다. 로봇 수술 시스템들에 적용가능하지만, 본 발명의 원리들이, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이, 비로봇 수술 시스템들에 대안적으로 적용될 수 있다는 것에 유의한다.
도 1은 본 발명의 원리들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있는 예시적인 로봇 수술 시스템(100)의 블록도이다. 예시된 바와 같이, 시스템(100)은 적어도 하나의 마스터 제어 콘솔(102a) 및 적어도 하나의 로봇 조작기(104)를 포함할 수 있다. 로봇 조작기(104)는 하나 이상의 로봇 아암(106)에 기계적으로 그리고/또는 전기적으로 결합될 수 있거나 다르게는 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 조작기(104)는 로봇 조작기(104) 및 연관된 로봇 아암(106)의 이동성을 가능하게 하는 운반 카트(대안적으로, "아암 카트(arm cart)"로 지칭됨)에 장착될 수 있다. 각각의 로봇 아암(106)은 환자(110)에 대해 다양한 수술 작업을 수행하기 위해 하나 이상의 수술 기구 또는 도구(108)가 장착될 수 있는 도구 구동기를 포함할 수 있고 다르게는 이를 제공할 수 있다. 로봇 아암(106)들, 대응하는 도구 구동기들, 및 연관된 도구(108)들의 작동은 임상의(112a)(예컨대, 외과의)에 의해 마스터 제어 콘솔(102a)로부터 지시될 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 임상의(112b)에 의해 작동되는 제2 마스터 제어 콘솔(102b)(파선으로 도시됨)이 또한 제1 임상의(112a)와 함께 로봇 아암(106)들 및 도구(108)들의 직접적인 작동을 도울 수 있다. 그러한 실시예에서, 예를 들어, 각각의 임상의(112a, 112b)는 상이한 로봇 아암(106)들을 제어할 수 있거나, 일부 경우에, 로봇 아암(106)들의 완전한 제어가 임상의(112a, 112b)들 사이에서 이동될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가의 로봇 아암들을 갖는 추가의 로봇 조작기들이 수술 동안 환자(110)에 대해 이용될 수 있고, 이들 추가의 로봇 아암들은 마스터 제어 콘솔(102a, 102b)들 중 하나 이상에 의해 제어될 수 있다.
로봇 조작기(104) 및 마스터 제어 콘솔(102a, 102b)들은, 임의의 통신 프로토콜에 따라 적합한 유형의 신호(예컨대, 전기, 광학, 적외선 등)를 전달하도록 구성된 임의의 유형의 유선 또는 무선 통신 링크일 수 있는 통신 링크(114)를 통해 서로 통신할 수 있다. 통신 링크(114)는 실제 물리 링크일 수 있거나, 하나 이상의 실제 물리 링크를 사용하는 논리 링크일 수 있다. 링크가 논리 링크일 때, 물리 링크의 유형은, 예를 들어 네트워크의 노드(node)들을 연결하는 통신 설비를 지칭하기 위해 컴퓨터 네트워킹 기술에서 잘 알려진 바와 같은, 데이터 링크, 업링크, 다운링크, 광섬유 링크, 점대점(point-to-point) 링크일 수 있다. 따라서, 임상의(112a, 112b)는 통신 링크(114)를 통해 로봇 아암(106)의 작동을 원격으로 제어할 수 있어서, 그에 따라 임상의(112a, 112b)가 환자(110)에 대해 원격으로 수술할 수 있게 할 수 있다.
도 2는 도 1의 로봇 조작기(104)의 작동을 제어하는 데 사용될 수 있는 마스터 제어 콘솔(102a)의 하나의 예시적인 실시예이다. 예시된 바와 같이, 마스터 제어 콘솔(102a)은 임상의(112a, 112b)(도 1)가 하나 이상의 사용자 입력 장치(도시되지 않음)를 파지하면서 그의/그녀의 앞팔(forearm)을 놓을 수 있는 지지부(202)를 포함할 수 있다. 사용자 입력 장치는, 예를 들어, 핸드헬드 액추에이터 모듈, 조이스틱, 외골격식 글러브(exoskeletal glove), 마스터 조작기 등과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 물리적 제어기를 포함할 수 있고, 수술 도구(들)(108)(도 1)의 위치 및 작동을 제어하기 위해 다수의 자유도로 이동가능할 수 있다. 마스터 제어 콘솔(102a)은 수술 시스템의 구성을 변경하기 위하여 그리고/또는 수술 도구(들)(108)의 작동을 제어하도록 추가의 제어 신호를 발생시키기 위하여 임상의(112a, 112b)에 의해 관여될 수 있는 하나 이상의 풋 페달(foot pedal)(204)을 추가로 포함할 수 있다.
임상의(112a, 112b)(도 1)가 시각적 디스플레이(206)를 통해 시술을 보면서 사용자 입력 장치들 및/또는 풋 페달(204)들이 조작될 수 있다. 시각적 디스플레이(206) 상에 표시되는 이미지들은 내시경 카메라 또는 "내시경"으로부터 획득될 수 있다. 일부 실시예에서, 시각적 디스플레이(206)는 수술 도구(즉, 절단 기구 또는 동적 클램핑 부재)에 의해 그리고 어떤 방향으로 취해지는 힘의 크기의 시각적 표시를 임상의(112a, 112b)에게 제공하는 힘 피드백 측정기 또는 "힘 지시기"를 포함하거나 달리 통합할 수 있다. 이해되는 바와 같이, 예를 들어, 스테이플 카트리지(staple cartridge)가 엔드 이펙터 내로 로딩되었는지 여부 또는 앤빌(anvil)이 발사 전에 폐쇄 위치로 이동되었는지 여부와 같은 다른 수술 도구 메트릭스(metrics)의 표시를 마스터 제어 콘솔(102a)에 제공하도록 다른 센서 배열이 채용될 수 있다.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른, 복수의 수술 도구(108)를 작동시키는 데 사용될 수 있는 로봇 조작기(104)의 일례를 도시한다. 예시된 바와 같이, 로봇 조작기(104)는 수직 연장 지주(column)(304)를 지지하는 기부(base)(302)를 포함할 수 있다. 복수의 로봇 아암(106)(3개가 도시됨)이 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 기부(302)에 대한 로봇 아암(106)들의 높이를 변화시키도록 선택적으로 조절될 수 있는 캐리지(carriage)(306)에서 지주(304)에 작동적으로 결합될 수 있다.
로봇 아암(106)들은, 대안적으로 "셋업 조인트(set-up joint)"로 지칭되는, 수동으로 관절운동가능한 링크장치(linkage)들을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 수술 도구(108)는 각각의 로봇 아암(106) 상에 제공된 대응하는 도구 구동기(308)들에 장착된다. 각각의 도구 구동기(308)는 수술 도구(108)들의 대응하는 하나 이상의 구동 입력부와 상호작용하도록 사용되는 하나 이상의 구동기 또는 모터를 포함할 수 있고, 구동 입력부들의 작동은 연관된 수술 도구(108)가 작동하게 한다.
수술 도구(108)들 중 하나는, 예를 들어 복강경, 관절경, 자궁경을 포함할 수 있는 내시경과 같은 이미지 캡처 장치(310)를 포함할 수 있거나, 대안적으로 초음파, 적외선, 형광 투시, 자기 공명 이미징 등과 같은 일부 다른 이미징 방식(imaging modality)을 포함할 수 있다. 이미지 캡처 장치(310)는 세장형 샤프트의 원위 단부에 위치된 관찰 단부를 가지며, 이는 관찰 단부가 진입 포트를 통해 환자의 신체의 내부 수술 부위 내로 삽입되게 한다. 이미지 캡처 장치(310)는 시각적 디스플레이(206)(도 2)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 시각적 디스플레이(206) 상에 표시될 수 있도록 이미지들을 실시간으로 전송할 수 있다.
나머지 수술 도구들은 마스터 제어 콘솔(102a)(도 2)에서 임상의(112a, 112b)(도 1)에 의해 파지되는 사용자 입력 장치들에 통신가능하게 결합될 수 있다. 로봇 아암(106)들 및 연관된 수술 도구(108)들의 이동은 사용자 입력 장치들을 조작하는 임상의(112a, 112b)에 의해 제어될 수 있다. 아래에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 수술 도구(108)들은 연관된 세장형 샤프트의 원위 단부 상에 피벗가능하게 장착된 대응하는 관절운동가능 리스트 상에 장착되는 엔드 이펙터를 포함하거나 달리 통합할 수 있다. 세장형 샤프트는 엔드 이펙터가 진입 포트를 통해 환자의 신체의 내부 수술 부위 내로 삽입되게 하고, 사용자 입력 장치들은 또한 엔드 이펙터의 이동(작동)을 제어한다.
사용 시에, 로봇 조작기(104)는 수술을 필요로 하는 환자에 근접하게 위치되고, 이어서 통상적으로는, 수행될 외과적 시술이 완료될 때까지 정지된 상태로 유지되게 된다. 로봇 조작기(104)는, 전형적으로, 로봇 조작기를 이동성으로 만들기 위해 휠 또는 캐스터(caster)를 갖는다. 로봇 아암(106)의 측방향 및 수직 위치설정은 이미지 캡처 장치(310) 및 수술 도구(108)의 세장형 샤프트를 진입 포트를 통해 수술 부위에 대한 원하는 위치로 통과시키는 것을 용이하게 하도록 임상의(112a, 112b)(도 1)에 의해 설정될 수 있다. 수술 도구(108) 및 이미지 캡처 장치(310)가 그렇게 위치될 때, 로봇 아암(106) 및 캐리지(306)는 제 위치에 로킹될 수 있다.
도 4는 본 발명의 원리들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있는 예시적인 수술 도구(400)의 등각 측면도이다. 수술 도구(400)는 도 1 및 도 3의 수술 도구들(108) 중 적어도 하나와 동일하거나 유사할 수 있고, 따라서 도 1의 로봇 수술 시스템(100)과 같은 로봇 수술 시스템과 함께 사용될 수 있다. 예시된 바와 같이, 수술 도구(400)는 세장형 샤프트(402), 엔드 이펙터(404), 엔드 이펙터(404)를 샤프트(402)의 원위 단부에 결합시키는 관절운동가능 리스트(406)(대안적으로 "리스트 조인트"로 지칭됨), 및 샤프트(402)의 근위 단부에 결합되는 구동 하우징(408)을 포함한다. 수술 도구(400)가 로봇 수술 시스템과 함께 사용되는 응용에서, 구동 하우징(408)은 수술 도구(400)를 로봇 수술 시스템에 해제가능하게 결합시키는 결합 특징부를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 원리는, 비로봇식이고 달리 수동 조작할 수 있는 수술 도구에 동일하게 적용가능하다.
용어 "근위" 및 "원위"는 본 명세서에서 수술 도구(400)(예컨대, 구동 하우징(408))를 로봇 조작기에 기계적으로 그리고 전기적으로 결합시키도록 구성된 인터페이스를 갖는 로봇 수술 시스템에 대해 정의된다. 용어 "근위"는 로봇 조작기에 더 가까운 요소의 위치를 지칭하고, 용어 "원위"는 엔드 이펙터(404)에 더 가까운, 그리고 이에 따라 로봇 조작기로부터 더 멀리 떨어진 요소의 위치를 지칭한다. 또한, 위, 아래, 상부, 하부, 상향, 하향, 좌측, 우측 등과 같은 방향 용어들의 사용은 예시적인 실시예들이 도면들에 도시된 바대로 예시적인 실시예들과 관련하여 사용되는데, 상향 또는 상부 방향은 대응하는 도면의 상부를 향하고, 하향 또는 하부 방향은 대응하는 도면의 저부를 향한다.
수술 도구(400)는 하나 이상의 수술 기능을 수행할 수 있는 다양한 구성들 중 임의의 것을 가질 수 있다. 예시된 실시예에서, 엔드 이펙터(404)는, 조직을 절단하고 스테이플링(고정)하도록 구성되는, 대안적으로 "엔도커터"로 지칭되는 수술용 스테이플러를 포함한다. 예시된 바와 같이, 엔드 이펙터(404)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동(관절운동)하도록 구성되는 서로 반대편인 조오들(410, 412)을 포함한다. 그러나, 서로 반대편인 조오들(410, 412)은, 대안적으로, 조직 파지기, 수술 가위, 첨단 에너지 혈관 봉합기(advanced energy vessel sealer), 클립 어플라이어(clip applier), 니들 구동기, 한 쌍의 서로 반대편인 파지 조오들을 포함하는 바브콕(babcock), 양극(bipolar) 조오(예컨대, 양극 메릴랜드(Maryland) 파지기, 겸자, 유공(fenestrated) 파지기 등) 등과 같은 그러나 이로 제한되지 않는 조오들을 포함하는 다른 유형의 엔드 이펙터의 일부를 형성할 수 있다. 조오들(410, 412) 중 하나 또는 둘 모두는, 피벗하여 엔드 이펙터(404)를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동시키도록 구성될 수 있다. 예시된 예에서, 제2 조오(412)는 개방된 클램핑되지 않은 위치와 폐쇄된 클램핑된 위치 사이에서 이동하도록 제1 조오(410)에 대해 회전가능하다(피벗가능함). 그러나, 다른 실시예에서는, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서, 제1 조오(410)가 제2 조오(412)에 대해 이동(회전)할 수 있다.
예시된 예에서, 제1 조오(410)는 "카트리지" 조오로 특징지어지거나 달리 지칭될 수 있고, 제2 조오(412)는 "앤빌(anvil)" 조오로 특징지어지거나 달리 지칭될 수 있다. 제1 조오(410)는, 스테이플 카트리지를 수용하거나 지지하는 프레임을 포함할 수 있고, 제2 조오(412)는 제1 조오(410)에 대해 피벗가능하게 지지되고, 작동 동안 스테이플 카트리지로부터 배출되는 스테이플을 변형시키기 위해 앤빌로서 작동하는 표면을 한정한다.
리스트(406)는 엔드 이펙터(404)가 샤프트(402)에 대해 관절운동(피벗)할 수 있게 하고, 그에 의해 엔드 이펙터(404)를 수술 부위에 대해 원하는 배향 및 위치에 위치시킨다. 도 5는 리스트(406)가 관절운동(피벗)하는 것이 가능할 수 있는 잠재적 자유도들을 예시한다. 리스트(406)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 일반적으로, 리스트(406)는 샤프트(402)에 대한 엔드 이펙터(404)의 피벗 이동을 허용하도록 구성된 조인트를 포함한다. 리스트(406)의 자유도들은 3개의 병진 변수(즉, 서지(surge), 히브(heave), 및 스웨이(sway))에 의해, 그리고 3개의 회전 변수(즉, 오일러 각(Euler angle) 또는 롤(roll), 피치(pitch), 및 요(yaw))에 의해 표현된다. 병진 및 회전 변수들은 주어진 기준 직교 프레임(reference Cartesian frame)에 대한 수술 시스템(예컨대, 엔드 이펙터(404))의 구성요소의 위치 및 배향을 기술한다. 도 5에 도시된 바와 같이, "서지"는 전후 병진 이동을 지칭하고, "히브"는 상하 병진 이동을 지칭하고, "스웨이"는 좌우 병진 이동을 지칭한다. 회전 용어들에 관하여, "롤"은 옆으로 기울어지는 것을 지칭하고, "피치"는 전후로 기울어지는 것을 지칭하고, "요"는 좌우로 도는 것을 지칭한다.
피벗 운동은 리스트(406)의 제1 축(예컨대, X 축)을 중심으로 한 피치 이동, 리스트(406)의 제2 축(예컨대, Y 축)을 중심으로 한 요 이동, 및 리스트(406)를 중심으로 한 엔드 이펙터(404)의 360° 회전 이동을 허용하기 위한 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 응용에서, 피벗 운동은 엔드 이펙터(404)가 단일 평면 내에서만 이동하도록 단일 평면 내에서의 이동, 예컨대 단지 리스트(406)의 제1 축을 중심으로 한 피치 이동 또는 단지 리스트(406)의 제2 축을 중심으로 한 요 이동으로 제한될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 수술 도구(400)는 리스트(406)의 관절운동과 엔드 이펙터(404)의 작동(동작)(예컨대, 클램핑, 발사, 회전, 관절운동, 에너지 전달 등)을 용이하게 하도록 설계된 작동 시스템을 통합하거나 포함할 수 있다. 작동 시스템은 구동 하우징(408)으로부터 리스트(406)까지 연장되는 복수의 구동 부재 등(도 4에서는 가려져 있음)을 포함할 수 있고, 이들 구동 부재의 선택적 작동은 엔드 이펙터(404)가 리스트(406)에서 샤프트(402)에 대해 관절운동(피벗)하게 한다. 엔드 이펙터(404)는, 도 4에서, 엔드 이펙터(404)의 종축(A2)이 샤프트(402)의 종축(A1)과 실질적으로 정렬되어서, 엔드 이펙터(404)가 샤프트(402)에 대해 실질적으로 0의 각도에 있는 관절운동되지 않은 위치에 도시되어 있다. 관절운동된 위치에서, 종축들(A1, A2)은 엔드 이펙터(404)가 샤프트(402)에 대해 0이 아닌 각도에 있도록 서로로부터 각도 오프셋될 것이다.
다른 구동 부재가 엔드 이펙터(404)까지 연장될 수 있고, 그들 구동 부재의 선택적 작동은 엔드 이펙터(404)가 작동(동작)하게 할 수 있다. 엔드 이펙터(404)를 작동시키는 것은, 제2 조오(412)를 제1 조오(410)에 대해(또는 그 반대로) 폐쇄 및/또는 개방하여, 그에 의해 엔드 이펙터(404)가 조직 상에 파지(클램핑)될 수 있게 하는 것을 포함할 수 있다. 일단 조직이 서로 반대편인 조오들(410, 412) 사이에 파지되거나 클램핑되면, 엔드 이펙터(404)를 작동시키는 것은 엔드 이펙터(404)를 "발사"하는 것을 추가로 포함할 수 있으며, 이는 절단 요소 또는 나이프(보이지 않음)가 제2 조오(410) 내에 한정된 슬롯(414) 내에서 원위방향으로 전진하게 하는 것을 지칭할 수 있다. 그가 원위방향으로 이동함에 따라, 절단 요소는 서로 반대편인 조오들(410, 412) 사이에 파지된 임의의 조직을 가로절개할 수 있다. 게다가, 절단 요소가 원위방향으로 전진함에 따라, 스테이플 카트리지 내에 포함된(예컨대, 제1 조오(410) 내에 수용된) 복수의 스테이플이 제2 조오(412) 상에 제공된 대응하는 앤빌 표면(예컨대, 포켓)과 변형 접촉하도록 가압(캐밍(camming))될 수 있다. 전개된 스테이플은 가로절개된 조직의 서로 반대편인 측부들을 봉합하는 다수의 열의 스테이플을 형성할 수 있다.
일부 응용에서, 수술 도구(400)는, 또한, 무선 주파수(RF) 에너지와 같은 에너지를 조직에 인가하도록 구성될 수 있다. 그러한 경우에, 엔드 이펙터(404)를 작동시키는 것은, 2개의 서로 반대편인 조오들 사이에 파지되거나 클램핑된 조직에 에너지를 인가하여, 포획된 조직을 소작 또는 봉합하는 것을 추가로 포함할 수 있으며, 그 후에 조직이 가로절개될 수 있다.
수술 도구(400)는, 사용자가 조오(410, 412)를 수동으로 개방 및 폐쇄할 수 있게 하는 수동 조오 베일아웃 시스템을 추가로 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 수동 조오 베일아웃 시스템은 구동 하우징(408)의 외부에서 사용자가 접근할 수 있는 베일아웃 도구(416)를 포함할 수 있다. 베일아웃 도구(416)는 구동 하우징(408) 내에 위치된 다양한 기어 및/또는 구동 부재에 작동가능하게 결합되어, 임상의가 조오(410, 412)를 수동으로 개방 및 폐쇄하도록 허용할 수 있다. 베일아웃 도구(416)를 어느 하나의 각도 방향으로 회전시킴으로써, 임상의는 조오(410, 412)를 완전히 클램핑하고 완전히 클램핑해제할 수 있다. 베일아웃 도구(416)는 수술 도구(400)가 수술 로봇으로부터 탈착될 때 임상의에게 특히 유용할 수 있는데, 그 이유는 조오(410, 412)를 개방 및 폐쇄하는 능력을 갖는 것이 내부 구동 부재 또는 구성요소에 의도하지 않은 응력을 가할 필요성을 제거할 수 있기 때문이다. 수술 도구(400)가 수술 로봇에 여전히 부착되어 있을 때 임상의가 조오(410, 412)를 수동으로 개방하기를 원하는 경우, 임상의는 엔드 이펙터(404)를 개방하려는 시도로 베일아웃 도구(416)를 회전시킬 수 있다.
도 6은 구동 하우징(408)의 확대 등각도이다. 일부 실시예에서, 수술 도구(400)는, 사용자가 엔드 이펙터(404)(도 4)에서 나이프(절단 요소)를 수동으로 후퇴시키도록 허용하는 수동 나이프 베일아웃 시스템을 포함할 수 있다. 수동 나이프 베일아웃 시스템은 다양한 구성요소 부품, 예를 들어, 사용자가 접근할 수 있고, 베일아웃 캡(604)과 정합하여 나이프 후퇴를 야기하도록 구성되는 베일아웃 도구(602)를 포함한다. 베일아웃 캡(604)은 베일아웃 도구(602)의 저부 상에 제공된 대응하는 맞물림 특징부(도시되지 않음)와 상호작용하도록 구성되는 하나 이상의 표면 특징부(606)를 포함하거나 달리 제공할 수 있다. 각각의 표면 특징부(606)는 하나의 각도 방향으로 경사질 수 있고, 융기된 견부에서 종단될 수 있다. 베일아웃 도구(602)의 맞물림 특징부는, 베일아웃 도구(602)가 제1 방향(예컨대, 반시계 방향)으로 회전될 때 표면 특징부(606)의 융기된 견부와 맞물려, 그에 따라 베일아웃 도구(602)로부터 베일아웃 캡(604)으로 토크를 전달하도록 구성될 수 있다. 이와는 대조적으로, 베일아웃 도구(602)가 제2 방향(예컨대, 시계 방향)으로 회전될 때, 맞물림 특징부는 표면 특징부(606) 위로 횡단하고(위로 올라감) 래치팅(ratcheting)할 수 있다. 따라서, 베일아웃 캡(604)은 단방향 전달 부재로서 작동할 수 있다.
수동 나이프 베일아웃 시스템의 예시적인 사용에서, 베일아웃 도구(602)를 제1 방향(예컨대, 반시계 방향)으로 회전시키는 사용자는 베일아웃 캡(604)을 동일한 방향으로 구동시키고 그에 의해 발사 시스템의 기어가 회전하게 할 것이며, 이는 발사 피니언을 회전시키고 그에 의해 발사 랙을 후퇴시켜서, 상호연결된 발사 로드(도시되지 않음)가 엔드 이펙터(404)(도 4)에서 나이프를 후퇴시킬 수 있게 할 것이다. 그러나, 베일아웃 도구(602)가 제2 방향(예컨대, 시계 방향)으로 회전될 때, 베일아웃 도구(602)는 표면 특징부(606) 위로 래치팅하고 달리 베일아웃 캡(604)에 대해 회전하여, 그에 따라 발사 로드 또는 나이프의 위치에 영향을 미치지 않을 것이다.
예시된 실시예에서, 베일아웃 도구(602)는 구동 하우징(408) 내에 저장되는 별개의 구성요소 부품을 포함하고, 먼저 구동 하우징(408)의 몸체로부터 베일아웃 패널(608)을 제거함으로써 사용자가 접근할 수 있다. 예시된 바와 같이, 베일아웃 도구(602)는 포켓(610) 내에 안착될 수 있고, 사용자는 포켓(610)으로부터 베일아웃 도구(602)를 제거하고 그를 베일아웃 캡(604)과 정합시켜 나이프를 수동으로 후퇴시킬 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 베일아웃 도구(602)는 구동 하우징(408)의 외부에 위치될 수 있고, 구동 하우징(408)의 베일아웃 패널(608)을 통해 연장되어 베일아웃 캡(604)에 작동가능하게 결합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 베일아웃 도구(602)는 베일아웃 패널(608)의 저부(밑면)에 부착되거나 그의 일부를 형성할 수 있다. 그러한 실시예에서, 임상의는 베일아웃 패널(608)을 제거하고 상호연결된 베일아웃 도구(602)를 베일아웃 캡(604)과 정렬시켜, 그에 따라 제거가능 베일아웃 패널(608)을 일종의 렌치로 변환할 수 있다.
도 7은 하나 이상의 실시예에 따른 구동 하우징(408)의 저면도이다. 예시된 바와 같이, 구동 하우징(408)은 구동 하우징(408)을 도구 구동기(704)에 작동가능하게 결합시키는 데 사용되는 도구 장착 부분(702)을 포함할 수 있다. 도구 구동기(704)는 도 3의 도구 구동기(308)와 동일하거나 유사할 수 있으며, 그에 따라 도 1 및 도 3의 로봇 조작기(104)와 함께 작동가능할 수 있다. 구동 하우징(408)을 도구 구동기(704)에 장착하는 것은 구동 하우징(408)을, 마스터 제어기(102a, 102b)(도 1)와 통신하거나 달리 그의 일부를 형성할 수 있는 컴퓨터 시스템(706)과 통신하는 상태에 둔다. 컴퓨터 시스템(706)은 도구 구동기(704)의 작동을 통해 구동 하우징(408)의 작동을 모니터링하고 지시하여, 그에 따라 사용자(예컨대, 도 1의 임상의(112a, 112b))가 마스터 제어기(102a, 102b)를 통해 작업함으로써 구동 하우징(408)의 작동을 제어할 수 있게 한다.
도구 장착 부분(702)은 구동 하우징(408)을 도구 구동기(704)에 기계적으로, 자기적으로, 그리고/또는 전기적으로 결합시키는 인터페이스를 포함하고 달리 제공한다. 적어도 하나의 실시예에서, 도구 장착 부분(702)은 구동 하우징(408)을 멸균 장벽(도시되지 않음)을 통해 도구 구동기(704)에 결합시킨다. 예시된 바와 같이, 인터페이스는 구동 입력부(708a, 708b, 708c, 708d, 708e, 708f)로서 도시된 복수의 입력부를 포함하고 지원할 수 있다. 각각의 구동 입력부(708a 내지 708f)는, 도구 구동기(704)의 대응하는 구동기(710a, 710b, 710c, 710d, 710e, 710f)와 정렬(정합)되고 그에 결합되도록 구성되는 회전가능 디스크를 포함할 수 있다. 각각의 구동 입력부(708a 내지 708f) 및 대응하는 구동기(710a 내지 710f)는 각각 하나 이상의 정합가능 표면 특징부(712, 714)를 제공하거나 한정하며, 이는, 주어진 구동기(710a 내지 710f)의 이동(회전)이 이에 대응하여 연관된 구동 입력부(708a 내지 708f)를 이동(회전)시키도록 서로 반대편인 표면 특징부들(712, 714) 사이의 정합 맞물림을 용이하게 하도록 구성된다.
각각의 구동기(710a 내지 710f)는 대응하는 구동기(710a 내지 710f)를 작동시키도록 구성되는 모터(716)를 구비하거나 달리 포함할 수 있고, 주어진 구동기(710a 내지 710f)의 작동은 이에 대응하여 정합된 구동 입력부(708a 내지 708f)의 작동을 야기하며, 이는 구동 하우징(408)의 기계장치의 작동을 용이하게 한다. 더 구체적으로, 주어진 모터(716)의 작동은 대응하는 구동기(710a 내지 710f)의 회전 이동을 야기할 수 있으며, 이는, 결과적으로, 그에 작동가능하게 결합된 연관된 구동 입력부(708a 내지 708f)를 회전시킨다. 각각의 모터(716)는 컴퓨터 시스템(706)과 통신할 수 있고, 사용자(예컨대, 외과의)에 의해 제공되는 입력 신호에 기초하여, 컴퓨터 시스템(706)은, 선택적으로, 모터들(716) 중 임의의 것이 작동하게 하고 그에 의해 대응하는 구동기(710a 내지 710f)를 구동시키게 하여 구동 하우징(408)의 기계적 시스템을 작동시키게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 구동기(710a)를 통한 제1 구동 입력부(708a)의 작동은 샤프트(402)의 그의 종축(A1)을 중심으로 하는 회전을 제어할 수 있다. 제1 구동 입력부(708a)의 회전 방향에 따라, 샤프트(402)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되어, 그에 따라 이에 대응하여 엔드 이펙터(404)(도 4)를 동일한 방향으로 회전시킬 수 있다. 각각 제2 및 제3 구동기들(710a, 710b)을 통한 제2 및 제3 구동 입력부들(708b, 708c)의 작동은 리스트(406)(도 4)에서의 엔드 이펙터(404)의 관절운동을 제어할 수 있다. 각각 제4 및 제5 구동기들(710d, 710e)을 통한 제4 및 제5 구동 입력부들(708d, 708e)의 작동은 샤프트(402)의 외부 부분(본 명세서에서 "폐쇄 튜브"로 지칭됨)이 전진 및 후퇴하게 할 수 있으며, 이는 조오(410, 412)(도 4)를 폐쇄 및 개방한다. 마지막으로, 제6 구동기(710f)를 통한 제6 구동 입력부(708f)의 작동은 엔드 이펙터(404)가 발사되게 할 수 있으며, 이는 조오(410, 412)에 의해 파지된 조직을 가로절개하기 위한 나이프(절단 요소)의 원위 전개, 및 제1 조오(410) 내에 수용된 스테이플 카트리지 내에 포함된 스테이플의 동시 전개를 수반할 수 있다.
구동 하우징(408)은, 메모리(724) 및/또는 마이크로프로세서(726)를 포함할 수 있는 내부 컴퓨터(722)를 수용하거나 달리 포함할 수 있다. 메모리(724)는 구동 하우징(408)에 그리고 더 상세하게는, 수술 도구(400)(도 4)에 관한 데이터를 저장하는 하나 이상의 데이터베이스 또는 라이브러리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리(724)는, PROM, EPROM, EEPROM 등일 수 있는 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다.
도구 장착 부분(702)을 도구 구동기(704)에 장착(결합)하는 것은 도구 구동기(704)와 구동 하우징(408) 사이에서의 통신 및 전력 전달을 용이하게 한다. 더 구체적으로, 구동 하우징(408)을 도구 구동기(704)에 정합시키는 것은 내부 컴퓨터(722)를 컴퓨터 시스템(706)과 통신하는 상태에 두며, 이는 컴퓨터 시스템(706)이 수술 도구(400)(도 4)를 식별 및 인증하도록 또는 달리, 수술 도구(400)를 로봇 수술 시스템 내의 다른 곳에 저장된 데이터와 연관시키도록 허용한다. 일부 실시예에서, 도구 장착 부분(702)과 도구 구동기(704) 사이에서의 통신 및 전력 전달을 용이하게 하기 위해, 도구 장착 부분(702)은 도구 구동기(704)에 의해 제공되는 대응하는 전기 연결부(720)(2개가 도시되어 있음)와 정합하도록 구성되는 하나 이상의 전기 커넥터(718)(2개가 도시되어 있음)를 포함할 수 있다.
대안적으로, 또는 이에 더하여, 구동 하우징(408)은 2개의 구조물들 사이에서의 무선 통신 및 전력 전달을 용이하게 하기 위해 도구 구동기(704)에 유도(또는 "자기") 결합될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 예를 들어, 구동 하우징(408)은 근거리 통신(NFC) 연결 또는 프로토콜을 사용하여 도구 구동기(704)에 유도 결합될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 구동 하우징(408)은 다른 무선 통신 프로토콜을 통해 도구 구동기(704)에 유도 결합될 수 있다.
예시된 실시예에서, 제1 또는 "송신" 인덕터 코일(728a)(파선으로 도시됨)이 도구 구동기(704) 상에 포함될 수 있고, 대응하는 제2 또는 "수신" 인덕터 코일(728b)(파선으로 도시됨)이 구동 하우징(408) 상에 포함될 수 있는데, 예를 들어 도구 장착 부분(702) 상에 배열될 수 있다. 제1 인덕터 코일(728a)은 컴퓨터 시스템(706)에 통신가능하게 결합될 수 있고, 제2 인덕터 코일(728b)은 구동 하우징(408)의 내부 컴퓨터(722)에 통신가능하게 결합될 수 있다. 일단 제1 및 제2 인덕터 코일들(728a, 728b)이 유도 결합되면, 데이터가 컴퓨터 시스템(706)과 내부 컴퓨터(722) 사이에서 전달될 수 있다.
제1 인덕터 코일(728a)은 컴퓨터 시스템(706)에 의해 작동되고 전력을 공급받을 수 있으며, 인접한 제2 인덕터 코일(728b)에 기전력(즉, 전압 또는 전류)을 유도하는 자기장을 생성(방출)하도록 구성될 수 있다. 자기장의 변화하는 세기에 기초하여, 생성된 기전력은 2개의 구조물들 사이에서 데이터를 전송하도록 내부 컴퓨터(722)에 의해 해석될 수 있다. 게다가, 생성된 기전력은 내부 컴퓨터(722)의 회로부에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있는 전력의 형태로 수확될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 구동 하우징(408)과 도구 구동기(704) 사이의 유도 결합은, 또한, 수술 도구(400)(도 4)의 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되거나 또는 막 활성화되려고 할 때를 결정하는 데 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 본 발명의 실시예는 자기 반응성 재료(예컨대, 전도성 또는 철 재료)가 유도 결합에 의해 생성된 자기장에 미칠 수 있는 영향에 의존한다. 수동 나이프 베일아웃 시스템을 활성화하는 데 사용되는 구동 하우징(408)의 하나 이상의 구성요소 부품은 자기 반응성 재료를 포함하거나 달리 그로 제조될 수 있다. 그러한 구성요소 부품이 물리적으로 이동될 때, 자기장의 교란이 검출될 수 있고, 그는 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되고 있다는 확실한 표시를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 일단 교란이 검출되면, 사용자(즉, 외과의, 수술실 간호사 등)는 상태 변화를 통지받을 수 있고, 후속적으로, 나이프 베일아웃 절차를 완료하는 방법에 대한 지시 또는 그렇지 않으면 나이프 베일아웃 절차의 개시를 번복하는 방법에 대한 지시를 제공받을 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도구 구동기(704)에 유도 결합된 구동 하우징(408)의 측단면도이다. 도 8a 및 도 8b는, 또한, 베일아웃 도구(602) 및 베일아웃 캡(604)을 포함한, 수동 나이프 베일아웃 시스템의 다양한 구성요소 부품을 도시한다. 예시된 실시예에서, 베일아웃 도구(602)는 구동 하우징(408) 내에 저장되고, 포켓(610) 내에 안착(수용)된다. 사용자는, 먼저 베일아웃 패널(608)을 제거함으로써 베일아웃 도구(602)에 접근할 수 있다. 이어서, 베일아웃 도구(602)는 포켓(610)으로부터 제거되고 베일아웃 캡(604)에 정합되어 베일아웃 캡(604)을 회전시키고 그에 의해 나이프(도시되지 않음)를 수동으로 후퇴시킬 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 베일아웃 캡(604)을 제1 방향(예컨대, 반시계 방향)으로 회전(구동)시키는 것은, 도 8b에 화살표(A)로 표시된 바와 같이, 상호연결된 발사 로드(802)(파선으로 도시됨)가 근위방향으로 후퇴하게 할 것이다. 나이프는 엔드 이펙터(404)(도 4)에서 발사 로드(802)의 원위 단부에 작동가능하게 결합될 수 있고, 발사 로드(802)의 근위방향 이동은 이에 대응하여 나이프를 근위 방향 A로 후퇴시킨다.
구동 하우징(408)을 도구 구동기(704)에 장착하는 것은 구동 하우징(408)의 제2 인덕터 코일(728b)을 도구 구동기(704)의 제1 인덕터 코일(728a)에 근접하게 배치한다. 컴퓨터 시스템(706)(도 7)에 의해 제어되는 바와 같이, 제1 인덕터 코일(728a)은 반경방향 외향으로 전파되는 자기장(804)을 생성(방출)하도록 구성될 수 있다. 위에서 간략하게 설명된 바와 같이, 자기장(804)은 내부 컴퓨터(722)(도 7)의 회로부로의 데이터 전송 및 전력 전달(즉, 전압 또는 전류)을 용이하게 하기 위해 제2 인덕터 코일(728b)에 의해 수신되거나 달리 감지될 수 있다.
일부 실시예에서, 예시된 바와 같이, 수동 나이프 베일아웃 시스템의 하나 이상의 구성요소 부품은 자기장(804)에서 필드 왜곡(808)을 야기하는 자기 반응성 재료(806)로 제조되거나 달리 그를 포함할 수 있다. 자기 반응성 재료(806)는, 자기장(804)을 왜곡시키거나 파괴할 수 있는 임의의 자기 반응성 재료를 포함할 수 있다. 자기 반응성 재료(806)는, 예를 들어, 은, 구리, 금, 알루미늄, 아연, 니켈, 황동, 청동, 철 금속(예컨대, 철, 탄소 강, 스테인리스 강 등), 백금, 납, 이들의 임의의 합금, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 전도성 금속을 포함할 수 있다. 자기 반응성 재료(806)는, 대안적으로, 전도성 중합체, 흑연, 탄소 섬유, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 베일아웃 도구(602), 베일아웃 패널(608) 및 발사 로드(802) 중 하나 이상의 것의 전부 또는 일부는 자기 반응성 재료(806)로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 자기 반응성 재료(806)는 베일아웃 도구(602), 베일아웃 패널(608) 및 발사 로드(802) 중 하나 이상에 포함되거나 달리 그에 부착될 수 있다. 자기 반응성 재료(806)는 자기장(804)을 왜곡시킬 것이고, 제2 인덕터 코일(728b)에 의해 측정되거나 달리 감지될 수 있는 필드 왜곡(808)을 생성할 것이다.
더 구체적으로, 제2 인덕터 코일(728b)은 제2 인덕터 코일(728b) 내에서 생성되는 기전력(즉, 전압 또는 전류); 즉, 자기장(804)으로 인해 제2 인덕터 코일(728b)에서 생성되고 있는 전위의 양을 측정하도록 구성될 수 있다. 전위가 제2 인덕터 코일(728b)을 통해 구동되는 자속의 양에 의해 결정되기 때문에, 측정된 전위는, 또한, 제2 인덕터 코일(728b)에서의 자속의 측정치로서의 역할을 할 수 있다. 자기 반응성 재료(806)는 자기장(804) 내에서의 자기 반응성 재료(806)의 위치에 따라 자기장(804)의 자속을 왜곡시킬 것이다. 자기 반응성 재료(806)의 물리적 위치가 변화하는 경우, 자기장(804)의 자속은 이에 대응하여 변화할 것이고, 제2 인덕터 코일(728b)은 변경 및 위치 변화를 검출할 수 있을 것이다.
도 8a를 참조하면, 수동 나이프 베일아웃 시스템의 구성요소 부품은 적절하게 보관되고, 달리 수술 도구(400)(도 4)의 정상 사용을 위한 위치에 있다. 구동 하우징(408)이 도구 구동기(704) 상에 처음 설치될 때, 자기장(804)의 세기, 및 수동 나이프 베일아웃 시스템의 구성요소 부품에 포함된 자기 반응성 재료(806)에 의해 생성된 결과적인 필드 왜곡(808)이 측정 및 기록될 수 있다. 이러한 데이터는 수술 도구(400)에 대한 정상 작동 상태를 제공하기 위해 컴퓨터 시스템(706)(도 7) 또는 내부 컴퓨터(722)(도 7)에 의해 저장(로깅(logging))될 수 있고, 이러한 정상 작동 상태로부터의 임의의 변화는 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되었거나 또는 막 활성화되려고 한다는 표시를 제공할 수 있다. 대안적으로, 내부 컴퓨터(722)의 메모리(224)는, 구동 하우징(408)이 도구 구동기(704)에 결합되고 정상 작동 상태에 있을 때, 자기장(804)에서 생성된 알려진 필드 왜곡(808)을 이미 내부에 저장하였을 수 있다. 그러한 실시예에서, 컴퓨터 시스템(706)(도 6)은 측정된 자기장(804) 및 연관된 필드 왜곡(808)을 해석할 수 있고, 측정된 자기장(804) 및 연관된 필드 왜곡(808)에 기초하여 수술 도구(400)를 인식할 수 있다.
이어서, 자기장(804)의 세기는 컴퓨터 시스템(706)(도 7) 및 내부 컴퓨터(722)(도 7) 중 하나 또는 둘 모두에 의해 연속적으로 모니터링되고 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 이어서, 자기장(804)의 실시간 세기는 정상 작동 상태에 대응하는 세기 및 하나 이상의 미리결정된 세기 임계치와 비교될 수 있다. 미리결정된 세기 임계치는 알려진 자기장(804), 및 하나 이상의 구성요소 부품의 미리결정된 위치(상태)에 기인하는 연관된 필드 왜곡(808)에 대응할 수 있으며, 이는 수술 도구(400)(도 4)의 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되었거나 또는 막 활성화되려고 할 때를 나타낼 수 있다. 미리결정된 세기 임계치는 컴퓨터 시스템(706)의 메모리 또는 내부 컴퓨터(722)의 내부 메모리(724)(도 7)에 저장될 수 있다. 하나 이상의 구성요소 부품의 미리결정된 위치는, 1) 베일아웃 도구(602) 및 베일아웃 패널(608)이 존재하는 것, 2) 베일아웃 도구(602)는 존재하지만, 베일아웃 패널(608)은 제거되는 것, 3) 베일아웃 패널(608)은 존재하지만, 베일아웃 도구(602)는 제거되는 것, 4) 베일아웃 도구(602) 및 베일아웃 패널(608) 둘 모두가 제거되는 것, 5) 발사 로드(802)가 연장 위치에 위치되는 것, 및 6) 발사 로드(802)가 후퇴 위치에 위치되는 것을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 8b에서, 베일아웃 도구(602), 베일아웃 패널(608) 및 발사 로드(802)는, 각각, 구동 하우징(408) 및 자기장(804)에 대해 물리적으로 이동되었으며, 각각의 구성요소 부품에 대응하는 자기 반응성 재료(806)에 의해 야기되는 필드 왜곡(808)은 이에 대응하여 변화하였다. 예시된 시나리오에서, 베일아웃 도구(602) 및 베일아웃 패널(608)은 각각 자기장(804)의 범위 밖으로 이동되어, 그에 따라, 베일아웃 도구(602) 및 베일아웃 패널(608)의 존재에 기인할 수 있는 임의의 필드 왜곡(808)을 제거하였다. 그러한 경우에, 자기장(804)의 측정된 세기는 이에 대응하여 변화할 것이며, 이는 베일아웃 도구(602) 및 베일아웃 패널(608)이 각각 구동 하우징(408)으로부터 제거되었다는 확실한 표시를 제공할 수 있다. 게다가, 예시된 시나리오에서, 발사 로드(802)는 근위방향 A로 이동하였으며, 이는, 또한, 결과적인 필드 왜곡(808) 및 자기장(804)의 측정된 세기를 변경하며, 이는 발사 로드(802)가 후퇴 위치(상태)로 이동하였다는 확실한 표시를 제공할 수 있다.
컴퓨터 시스템(706)(도 7)이 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되었다고 결정하는 경우, 컴퓨터 시스템(706)(도 7)은 상태 변화를 사용자(즉, 외과의, 수술실 간호사 등)에게 통지하도록 프로그래밍되고 달리 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 통지는 시각적 디스플레이(206)(도 2) 상에 제공되는 시각적 통지를 포함할 수 있지만, 다른 실시예에서, 통지는 가청 또는 촉각적일 수 있다(즉, 외과의가 보유한 사용자 입력 장치를 통해 느껴질 수 있음). 적어도 하나의 실시예에서, 통지는 사용자에게 수동 나이프 베일아웃 절차를 성공적으로 완료하는 방법에 대한 지시 또는 그렇지 않으면 베일아웃 절차의 개시를 번복하는 방법에 대한 지시(예컨대, 베일아웃 도구(604) 및/또는 베일아웃 패널(608)을 교체하는 방법에 대한 지시)를 제공할 수 있다.
수동 나이프 베일아웃 시스템의 구성요소 부품들 중 하나 이상이 누락되고 달리 자기장(804)의 범위 밖에 있다고 결정되는 경우, 컴퓨터 시스템(706)(도 7)은, 추가로, 누락된 물체에 대한 정확한 고려를 보장하기 위해 경고 또는 통지를 보내도록 프로그래밍되고 달리 구성될 수 있다. 이는 환자에게서 도구 물체 또는 부품의 잠재적인 손실을 회피하는 데 유리한 것으로 판명될 수 있다.
이전의 논의는 베일아웃 도구(602), 베일아웃 패널(608) 및 발사 로드(802)를 자기장(804)에 영향을 미칠 수 있는 수동 나이프 베일아웃 시스템의 구성요소 부품으로서 언급하지만, 수동 나이프 베일아웃 시스템은 구동 하우징(408) 내에 포함되는 다양한 기어, 랙, 레버 등을 포함한 그러나 이에 제한되지 않는 추가 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기어, 랙, 레버 등 중 임의의 것이 자기 반응성 재료(806)로 제조될 수 있거나, 또는 대안적으로, 자기 반응성 재료(806)가 그에 부착되고 자기장(804)에 동일하게 영향을 미쳐 수동 나이프 베일아웃 시스템의 활성화를 나타낼 수 있다는 것을 고려한다. 게다가, 본 발명의 원리는 수동 나이프 베일아웃 시스템을 모니터링하는 것에 제한되지 않고, 대안적으로, 구동 하우징(408) 내에 포함된 다른 메커니즘 또는 장치에 적용될 수 있다. 그러한 실시예에서, 각각의 메커니즘 또는 장치는, 자기장(804)이 왜곡될 때 도구 의존적 응답을 트리거할 그 자체의 미리결정된 세기 임계치를 가질 수 있다.
수동 나이프 베일아웃 시스템의 구성요소 부품이 존재하거나 제거될 때를 결정하기 위해 제2 인덕터 코일(728b) 상의 자기장(804)의 세기를 측정하는 대신에, 제2 인덕터 코일(728b)에서 생성된 기전력(즉, 전압 또는 전류)을 측정하는 것이 본 명세서에서 또한 고려된다. 대안적으로, 수동 나이프 베일아웃 시스템의 구성요소 부품이 존재하거나 제거될 때를 결정하기 위해 자기장(804)의 위상 지연이 측정될 수 있다.
도 9는 도 7의 컴퓨터 시스템(706)의 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(706)은 컴퓨터 시스템(706)의 작동을 제어할 수 있는 하나 이상의 프로세서(902)를 포함한다. "프로세서"는 또한 본 명세서에서 "컨트롤러"로 지칭된다. 프로세서(들)(902)는 프로그램가능 범용 또는 특수-목적 마이크로프로세서 및/또는 다양한 독점적 또는 구매가능한 단일 또는 다중-프로세서 시스템 중 임의의 것을 포함하는, 임의의 유형의 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(706)은 또한 프로세서(들)(902)에 의해 실행될 코드를 위한 또는 하나 이상의 사용자, 저장 장치, 및/또는 데이터베이스로부터 획득된 데이터를 위한 임시 저장소를 제공할 수 있는 하나 이상의 메모리(904)를 포함할 수 있다. 메모리(904)는 판독-전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 하나 이상의 종류의 랜덤 액세스 메모리(RAM)(예컨대, 정적 RAM(SRAM), 동적 RAM(DRAM), 또는 동기 DRAM(SDRAM)), 및/또는 메모리 기술들의 조합을 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(706)의 다양한 요소는 버스 시스템(bus system)(906)에 결합될 수 있다. 예시된 버스 시스템(906)은 적절한 브리지, 어댑터, 및/또는 컨트롤러에 의해 접속된, 임의의 하나 이상의 별개의 물리적 버스, 통신 라인/인터페이스, 및/또는 다중-드롭 또는 포인트-투-포인트 접속을 나타내는 개념이다. 컴퓨터 시스템(706)은 또한 하나 이상의 네트워크 인터페이스(들)(908), 하나 이상의 입력/출력(IO) 인터페이스(들)(910), 및 하나 이상의 저장 장치(들)(912)를 포함할 수 있다.
네트워크 인터페이스(들)(908)는 컴퓨터 시스템(706)이 네트워크를 통해 원격 장치, 예컨대 다른 컴퓨터 시스템과 통신하는 것을 가능하게 할 수 있고, 비제한적인 예로서, 원격 데스크톱 접속 인터페이스, 이더넷 어댑터, 및/또는 다른 근거리 네트워크(LAN) 어댑터일 수 있다. IO 인터페이스(들)(910)는 컴퓨터 시스템(706)을 다른 전자 장비와 접속시키기 위한 하나 이상의 인터페이스 컴포넌트를 포함할 수 있다. 비제한적인 예를 들어, IO 인터페이스(들)(910)는, 범용 직렬 버스(USB) 포트, 1394 포트, Wi-Fi, 블루투스 등과 같은 고속 데이터 포트를 포함할 수 있다. 추가적으로, 컴퓨터 시스템(706)은 인간 사용자가 액세스가능할 수 있으며, 그에 따라 IO 인터페이스(들)(910)는 디스플레이, 스피커, 키보드, 포인팅 장치, 및/또는 다양한 다른 비디오, 오디오, 또는 영숫자 인터페이스를 포함할 수 있다. 저장 장치(들)(912)는 비-휘발성 및/또는 비-일시적 방식으로 데이터를 저장하기 위한 임의의 통상적인 매체를 포함할 수 있다. 따라서, 저장 장치(들)(912)는 지속성 상태에서 데이터 및/또는 명령어를 유지할 수 있는데, 즉 이 값(들)은 컴퓨터 시스템(706)으로의 전력의 중단에도 불구하고 유지된다. 저장 장치(들)(912)는 하나 이상의 하드 디스크 드라이브, 플래시 드라이브, USB 드라이브, 광학 드라이브, 다양한 미디어 카드, 디스켓, 콤팩트 디스크, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 컴퓨터 시스템(706)에 직접 접속되거나 그것에 예컨대 네트워크를 통해 원격 접속될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 저장 장치(들)(912)는 데이터를 저장하도록 구성된 유형의 또는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 예컨대 하드 디스크 드라이브, 플래시 드라이브, USB 드라이브, 광학 드라이브, 미디어 카드, 디스켓, 콤팩트 디스크 등을 포함할 수 있다.
도 9에 예시된 요소는 단일 물리적 기계의 요소 중 일부 또는 전부일 수 있다. 또한, 예시된 요소 모두가 동일한 물리적 기계 상에 또는 그 내에 위치될 필요는 없다. 예시적인 컴퓨터 시스템은 통상적인 데스크톱 컴퓨터, 워크스테이션, 미니컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대폰 등을 포함한다.
컴퓨터 시스템(706)은 웹 페이지 또는 다른 마크업 언어 스트림을 검색하고, (시각적으로, 청각적으로, 또는 달리) 그들 페이지 및/또는 스트림을 제시하고, 그들 페이지/스트림 상에서 스크립트, 컨트롤 및 다른 코드를 실행하고, (예컨대, 입력 필드를 완성하는 목적을 위해) 그들 페이지/스트림에 대한 사용자 입력을 수락하고, (예컨대, 완성된 입력 필드로부터 서버 정보에 제출하기 위해) 그들 페이지/스트림에 대해 또는 달리 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 요청을 발행하고, 기타 등등을 위한 웹 브라우저를 포함할 수 있다. 웹 페이지 또는 다른 마크업 언어는 하이퍼텍스트 마크업 언어(HTML) 또는 임베디드 확장가능 마크업 언어(XML), 스크립트, 컨트롤 등을 포함하는 다른 통상적인 형태일 수 있다. 컴퓨터 시스템(706)은 또한 웹 페이지를 생성하고/하거나 클라이언트 컴퓨터 시스템으로 전달하기 위한 웹 서버를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 컴퓨터 시스템(706)은 단일 하우징 등 내에 포함된 단일 유닛으로서, 예컨대 단일 서버로서, 단일 타워로서 제공될 수 있다. 단일 유닛은 모듈식일 수 있어서, 그의 다양한 태양이, 시스템의 임의의 다른 태양의 기능을 방해하지 않고서, 예컨대 업그레이드, 교체, 유지보수 등을 위해 필요에 따라 내외로 교환될 수 있게 할 수 있다. 따라서, 단일 유닛은 또한 추가 모듈로서 추가될 능력을 갖고서 스케일가능하고/하거나 기존 모듈의 추가의 기능성이 요구되고/되거나 개선된다.
컴퓨터 시스템(706)은 또한 비제한적인 예로서 운영 시스템 및 데이터베이스 관리 시스템을 비롯한 다양한 다른 소프트웨어 및/또는 하드웨어 컴포넌트 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예시적인 컴퓨터 시스템이 본 명세서에 도시되고 기술되지만, 이는 일반성 및 편의를 위한 것임이 인식될 것이다. 다른 실시예에서, 컴퓨터 시스템은 아키텍처 및 동작이 여기에 도시되고 기술된 것과 상이할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 하기를 포함한다:
A. 로봇 수술 도구는 컴퓨터 시스템과 통신하는 도구 구동기; 도구 구동기에 장착가능하고, 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는 구동 하우징; 도구 구동기 상에 포함되고, 자기장을 생성하도록 구성되는 제1 인덕터 코일; 및 구동 하우징 상에 포함되고, 자기장의 세기, 및 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡을 측정하도록 구성되는 제2 인덕터 코일을 포함하고, 필드 왜곡의 변화는 하나 이상의 구성요소 부품의 이동의 표시를 제공한다.
B. 로봇 수술 도구를 작동시키는 방법은, 구동 하우징을 컴퓨터 시스템과 통신하는 도구 구동기에 장착하는 단계로서, 구동 하우징은, 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는, 상기 구동 하우징을 도구 구동기에 장착하는 단계; 도구 구동기 상에 포함된 제1 인덕터 코일로 자기장을 생성하고 구동 하우징 상에 포함된 제2 인덕터 코일로 자기장을 감지함으로써 구동 하우징을 도구 구동기에 유도 결합시키는 단계; 제2 인덕터 코일로 자기장의 세기, 및 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡을 측정하는 단계; 및 제2 인덕터 코일로 필드 왜곡의 변화를 검출하고, 그에 의해 하나 이상의 구성요소 부품의 이동의 표시를 제공하는 단계를 포함한다.
C. 로봇 수술 도구는 컴퓨터 시스템과 통신하는 도구 구동기; 도구 구동기에 장착가능하고, 베일아웃 도구, 베일아웃 패널 및 발사 로드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는 수동 나이프 베일아웃 시스템을 포함하는 구동 하우징으로서, 하나 이상의 구성요소 부품들 중 적어도 하나는 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는, 상기 구동 하우징; 도구 구동기 상에 포함되고, 자기장을 생성하도록 구성되는 제1 인덕터 코일; 및 구동 하우징 상에 포함되고, 자기장의 세기, 및 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡을 측정하도록 구성되는 제2 인덕터 코일을 포함하고, 필드 왜곡의 변화는 베일아웃 도구, 베일아웃 패널 및 발사 로드 중 적어도 하나의 것의 이동의 표시를 제공한다.
실시예들 A, B 및 C 각각은 임의의 조합으로 하기의 추가 요소들 중 하나 이상을 가질 수 있다: 요소 1: 자기 반응성 재료는, 전도성 금속, 전도성 중합체, 흑연, 탄소 섬유, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 자기 반응성 재료를 포함한다. 요소 2: 구동 하우징은, 제2 인덕터 코일과 통신하고 자기장의 세기 및 필드 왜곡의 변화를 처리하도록 프로그래밍되는 내부 컴퓨터를 추가로 포함한다. 요소 3: 컴퓨터 시스템은, 필드 왜곡의 변화가 검출될 때 통지를 제공하도록 프로그래밍된다. 요소 4: 통지는 시각적 디스플레이 상에 제공되는 시각적 통지를 포함한다. 요소 5: 통지는 가청 또는 촉각적 통지를 포함한다. 요소 6: 구동 하우징의 하나 이상의 구성요소 부품은 수동 나이프 베일아웃 시스템의 일부를 형성하고, 필드 왜곡의 변화를 측정하는 것은 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되었다는 표시를 제공한다.
요소 7: 구동 하우징은 제2 인덕터 코일과 통신하는 내부 컴퓨터를 추가로 포함하고, 본 방법은 내부 컴퓨터로 자기장의 세기 및 필드 왜곡의 변화를 처리하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 8: 필드 왜곡의 변화가 검출될 때 컴퓨터 시스템으로 통지를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 9: 컴퓨터 시스템과 통신하는 시각적 디스플레이 상에 시각적 통지를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 요소 10: 통지를 제공하는 단계는 가청 또는 촉각적 통지를 제공하는 단계를 포함한다. 요소 11: 자기장의 세기 및 필드 왜곡을 측정하는 단계는, 구동 하우징을 도구 구동기에 유도 결합시킬 시에 세기 및 필드 왜곡을 측정하는 단계를 포함한다. 요소 12: 자기장의 세기 및 필드 왜곡을 측정하는 단계는, 구동 하우징을 도구 구동기에 유도 결합시키기 전에 세기 및 필드 왜곡을 측정하는 단계; 및 구동 하우징에 포함된 내부 컴퓨터의 메모리 내에 세기 및 필드 왜곡을 저장하는 단계를 포함한다. 요소 13: 필드 왜곡의 변화를 검출하는 단계는, 필드 왜곡의 변화를, 알려진 자기장 및 하나 이상의 구성요소 부품의 미리결정된 위치에 기인하는 알려진 필드 왜곡에 대응하는 미리결정된 세기 임계치와 비교하는 단계; 및 필드 왜곡의 변화를 미리결정된 세기 임계치와 매칭시키는 단계를 포함한다.
요소 14: 자기 반응성 재료는, 전도성 금속, 전도성 중합체, 흑연, 탄소 섬유, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 자기 반응성 재료를 포함한다. 요소 15: 베일아웃 도구는 구동 하우징 내에 저장되고, 베일아웃 패널을 제거함으로써 접근가능하다. 요소 16: 구동 하우징은 베일아웃 캡을 추가로 포함하고, 베일아웃 도구는 베일아웃 캡과 정합가능하며, 베일아웃 도구를 회전시키는 것은 이에 대응하여 베일아웃 캡을 회전시키며, 이는 발사 로드가 종방향으로 병진하게 한다. 요소 17: 컴퓨터 시스템은, 필드 왜곡의 변화가 검출될 때 통지를 제공하도록 프로그래밍된다.
비제한적 예로서, A, B, 및 C에 적용가능한 예시적인 조합들은 하기를 포함한다: 요소 4를 갖는 요소 3; 요소 5를 갖는 요소 3; 요소 9를 갖는 요소 8; 및 요소 10을 갖는 요소 8.
따라서, 개시된 시스템 및 방법은 언급된 목적 및 이점뿐만 아니라 그 안에 내재하는 것들을 달성하도록 잘 개조된다. 상기에 개시된 특정 실시예들은 단지 예시적인 것일 뿐인데, 그 이유는 본 발명의 교시 내용이 본 명세서에서의 교시 내용의 이익을 얻는 당업자에게 명백한, 상이하지만 동등한 방식들로 수정되고 실시될 수 있기 때문이다. 또한, 하기의 청구범위에 기술된 바 이외에, 본 명세서에 도시된 구성 또는 설계의 상세 사항에 대해 제한이 의도되지 않는다. 따라서, 상기에 개시된 특정한 예시적인 실시예들이 변경되거나, 조합되거나, 수정될 수 있고 모든 그러한 변형이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려됨이 명백하다. 본 명세서에 예시적으로 개시된 시스템 및 방법은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 및/또는 본 명세서에 개시된 임의의 선택적인 요소의 부재 하에 적합하게 실시될 수 있다. 구성 및 방법이 다양한 구성요소 또는 단계를 "포함하는", "함유하는", 또는 "구비하는"의 용어로 기술되지만, 구성 및 방법은 또한 다양한 구성요소 및 단계로 "본질적으로 이루어질" 수 있거나 "이루어질" 수 있다. 상기에 개시된 모든 수치 및 범위는 어떤 양만큼 달라질 수 있다. 하한 및 상한을 갖는 수치 범위가 개시될 때마다, 그 범위 내에 속하는 임의의 수치 및 임의의 포함된 범위가 구체적으로 개시된다. 특히, 본 명세서에 개시된 (형태, "약 a 내지 약 b", 또는 동등하게 "대략 a 내지 b", 또는 동등하게 "대략 a-b"의) 모든 값 범위는 더 넓은 값 범위 내에 포함되는 모든 수치 및 범위를 기술하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 청구범위 내의 용어들은 특허권자에 의해 달리 명시적으로 그리고 명확하게 정의되지 않는 한 그들의 보통의 통상적인 의미를 갖는다. 게다가, 청구범위에 사용되는 바와 같은 부정 관사("a" 또는 "an")는 그것이 도입하는 요소들 중 하나 또는 하나 초과를 의미하는 것으로 본 명세서에서 정의된다. 본 명세서 및 본 명세서에 참고로 포함될 수 있는 하나 이상의 특허 또는 다른 문헌에서의 단어 또는 용어의 사용에 있어서 임의의 상충이 있는 경우, 본 명세서와 일치하는 정의가 채택되어야 한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 일련의 아이템들 중 임의의 것을 분리하기 위한 용어 "및" 또는 "또는"을 가진, 그 아이템들에 후행하는 문구 "~ 중 적어도 하나"는, 목록의 각각의 구성원(즉, 각각의 아이템)보다는, 전체로서 목록에 걸린다. 문구 "~ 중 적어도 하나"는 아이템들의 임의의 것 중 적어도 하나, 및/또는 아이템들의 임의의 조합 중 적어도 하나, 및/또는 아이템들 각각 중 적어도 하나를 포함하는 의미를 허용한다. 예로서, 문구 "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 또는 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"는 각각 단지 A, 단지 B, 또는 단지 C; A, B, 및 C의 임의의 조합; 및/또는 A, B, 및 C 각각 중 적어도 하나를 지칭한다.

Claims (20)

  1. 로봇 수술 도구로서,
    컴퓨터 시스템과 통신하는 도구 구동기;
    상기 도구 구동기에 장착가능하고, 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는 구동 하우징;
    상기 도구 구동기 상에 포함되고, 자기장을 생성하도록 구성되는 제1 인덕터 코일(inductor coil); 및
    상기 구동 하우징 상에 포함되고, 상기 자기장의 세기, 및 상기 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡(field distortion)을 측정하도록 구성되는 제2 인덕터 코일을 포함하고,
    상기 필드 왜곡의 변화는 상기 하나 이상의 구성요소 부품의 이동의 표시를 제공하는, 로봇 수술 도구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기 반응성 재료는, 전도성 금속, 전도성 중합체, 흑연, 탄소 섬유, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 자기 반응성 재료를 포함하는, 로봇 수술 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동 하우징은, 상기 제2 인덕터 코일과 통신하고 상기 자기장의 세기 및 상기 필드 왜곡의 변화를 처리하도록 프로그래밍되는 내부 컴퓨터를 추가로 포함하는, 로봇 수술 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은, 상기 필드 왜곡의 변화가 검출될 때 통지를 제공하도록 프로그래밍되는, 로봇 수술 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 통지는 시각적 디스플레이 상에 제공되는 시각적 통지를 포함하는, 로봇 수술 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 통지는 가청 또는 촉각적 통지를 포함하는, 로봇 수술 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구동 하우징의 하나 이상의 구성요소 부품은 수동 나이프 베일아웃(bailout) 시스템의 일부를 형성하고, 상기 필드 왜곡의 변화를 측정하는 것은 상기 수동 나이프 베일아웃 시스템이 활성화되었다는 표시를 제공하는, 로봇 수술 시스템.
  8. 로봇 수술 도구를 작동시키는 방법으로서,
    구동 하우징을 컴퓨터 시스템과 통신하는 도구 구동기에 장착하는 단계로서, 상기 구동 하우징은, 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는, 상기 구동 하우징을 도구 구동기에 장착하는 단계;
    상기 도구 구동기 상에 포함된 제1 인덕터 코일로 자기장을 생성하고 상기 구동 하우징 상에 포함된 제2 인덕터 코일로 상기 자기장을 감지함으로써 상기 구동 하우징을 상기 도구 구동기에 유도 결합시키는 단계;
    상기 제2 인덕터 코일로 상기 자기장의 세기, 및 상기 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡을 측정하는 단계; 및
    상기 제2 인덕터 코일로 상기 필드 왜곡의 변화를 검출하고, 그에 의해 상기 하나 이상의 구성요소 부품의 이동의 표시를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 구동 하우징은 상기 제2 인덕터 코일과 통신하는 내부 컴퓨터를 추가로 포함하고, 상기 방법은 상기 내부 컴퓨터로 상기 자기장의 세기 및 상기 필드 왜곡의 변화를 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 필드 왜곡의 변화가 검출될 때 상기 컴퓨터 시스템으로 통지를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템과 통신하는 시각적 디스플레이 상에 시각적 통지를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 통지를 제공하는 단계는 가청 또는 촉각적 통지를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 자기장의 세기 및 상기 필드 왜곡을 측정하는 단계는, 상기 구동 하우징을 상기 도구 구동기에 유도 결합시킬 시에 상기 세기 및 상기 필드 왜곡을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 자기장의 세기 및 상기 필드 왜곡을 측정하는 단계는:
    상기 구동 하우징을 상기 도구 구동기에 유도 결합시키기 전에 상기 세기 및 상기 필드 왜곡을 측정하는 단계; 및
    상기 구동 하우징에 포함된 내부 컴퓨터의 메모리 내에 상기 세기 및 상기 필드 왜곡을 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 필드 왜곡의 변화를 검출하는 단계는:
    상기 필드 왜곡의 변화를, 알려진 자기장 및 상기 하나 이상의 구성요소 부품의 미리결정된 위치에 기인하는 알려진 필드 왜곡에 대응하는 미리결정된 세기 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 필드 왜곡의 변화를 상기 미리결정된 세기 임계치와 매칭시키는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 로봇 수술 도구로서,
    컴퓨터 시스템과 통신하는 도구 구동기;
    상기 도구 구동기에 장착가능하고, 베일아웃 도구, 베일아웃 패널 및 발사 로드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성요소 부품을 포함하는 수동 나이프 베일아웃 시스템을 포함하는 구동 하우징으로서, 상기 하나 이상의 구성요소 부품들 중 적어도 하나는 자기 반응성 재료로 제조되거나 그를 포함하는, 상기 구동 하우징;
    상기 도구 구동기 상에 포함되고, 자기장을 생성하도록 구성되는 제1 인덕터 코일; 및
    상기 구동 하우징 상에 포함되고, 상기 자기장의 세기, 및 상기 하나 이상의 구성요소 부품에 의해 야기되는 필드 왜곡을 측정하도록 구성되는 제2 인덕터 코일을 포함하고,
    상기 필드 왜곡의 변화는 상기 베일아웃 도구, 상기 베일아웃 패널 및 상기 발사 로드 중 적어도 하나의 것의 이동의 표시를 제공하는, 로봇 수술 도구.
  17. 제16항에 있어서, 상기 자기 반응성 재료는, 전도성 금속, 전도성 중합체, 흑연, 탄소 섬유, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 자기 반응성 재료를 포함하는, 로봇 수술 시스템.
  18. 제16항에 있어서, 상기 베일아웃 도구는 상기 구동 하우징 내에 저장되고, 상기 베일아웃 패널을 제거함으로써 접근가능한, 로봇 수술 시스템.
  19. 제16항에 있어서, 상기 구동 하우징은 베일아웃 캡을 추가로 포함하고, 상기 베일아웃 도구는 상기 베일아웃 캡과 정합가능하며, 상기 베일아웃 도구를 회전시키는 것은 이에 대응하여 상기 베일아웃 캡을 회전시키며, 이는 상기 발사 로드가 종방향으로 병진하게 하는, 로봇 수술 시스템.
  20. 제16항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은, 상기 필드 왜곡의 변화가 검출될 때 통지를 제공하도록 프로그래밍되는, 로봇 수술 시스템.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11202686B2 (en) * 2019-08-21 2021-12-21 Ethicon LLC. Manual knife bailout monitoring using inductive coupling
WO2023225288A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 Standard Bariatrics, Inc. Surgical instruments for robotic-assisted surgery and methods of using the same

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5217478A (en) * 1987-02-18 1993-06-08 Linvatec Corporation Arthroscopic surgical instrument drive system
US6331181B1 (en) * 1998-12-08 2001-12-18 Intuitive Surgical, Inc. Surgical robotic tools, data architecture, and use
US6783524B2 (en) * 2001-04-19 2004-08-31 Intuitive Surgical, Inc. Robotic surgical tool with ultrasound cauterizing and cutting instrument
US7464847B2 (en) * 2005-06-03 2008-12-16 Tyco Healthcare Group Lp Surgical stapler with timer and feedback display
US9113880B2 (en) * 2007-10-05 2015-08-25 Covidien Lp Internal backbone structural chassis for a surgical device
US9072535B2 (en) * 2011-05-27 2015-07-07 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical stapling instruments with rotatable staple deployment arrangements
US8931682B2 (en) * 2007-06-04 2015-01-13 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Robotically-controlled shaft based rotary drive systems for surgical instruments
US8308040B2 (en) * 2007-06-22 2012-11-13 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Surgical stapling instrument with an articulatable end effector
CA2921566C (en) * 2007-09-21 2018-05-22 Tyco Healthcare Group Lp Surgical device
US8752749B2 (en) * 2008-02-14 2014-06-17 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Robotically-controlled disposable motor-driven loading unit
US8461744B2 (en) * 2009-07-15 2013-06-11 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Rotating transducer mount for ultrasonic surgical instruments
WO2013181536A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Intuitive Surgical Operations, Inc. Instrument carriage assembly for surgical system
US9204879B2 (en) * 2012-06-28 2015-12-08 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Flexible drive member
US9801679B2 (en) * 2014-01-28 2017-10-31 Ethicon Llc Methods and devices for controlling motorized surgical devices
US10004497B2 (en) * 2014-03-26 2018-06-26 Ethicon Llc Interface systems for use with surgical instruments
US9913642B2 (en) * 2014-03-26 2018-03-13 Ethicon Llc Surgical instrument comprising a sensor system
US9750499B2 (en) 2014-03-26 2017-09-05 Ethicon Llc Surgical stapling instrument system
US20180132850A1 (en) 2014-03-26 2018-05-17 Ethicon Llc Surgical instrument comprising a sensor system
US10716615B2 (en) * 2016-01-15 2020-07-21 Ethicon Llc Modular battery powered handheld surgical instrument with curved end effectors having asymmetric engagement between jaw and blade
US11172928B2 (en) 2017-08-29 2021-11-16 Cilag Gmbh International Endocutter control system
US11202686B2 (en) * 2019-08-21 2021-12-21 Ethicon LLC. Manual knife bailout monitoring using inductive coupling

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