KR20220123269A

KR20220123269A - 고급 바스켓 구동 모드

Info

Publication number: KR20220123269A
Application number: KR1020227026270A
Authority: KR
Inventors: 지야이 린; 천시 에프. 그래첼; 사라 플레위; 라헬 리 쵸크
Original assignee: 아우리스 헬스, 인코포레이티드
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-09-06
Also published as: US11439419B2; US20210196293A1; CN114901200A; JP2023508718A; EP4084724A1; EP4084724A4; US20230000509A1; WO2021137071A1

Abstract

로봇 시스템이, 바스켓을 갖는 의료 기구를 조작하고; 바스켓을 제1 개방 속도 및 더 빠른 제2 개방 속도로 개방하고; 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 더 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하도록 구성되는 로봇 조작기를 포함한다. 시스템은, 하나 이상의 사용자 상호작용을 수신하고, 직접 제어된 이동 및/또는 사전-프로그래밍된 모션을 포함하는 하나 이상의 동작을 로봇 조작기에 의해 개시하도록 구성되는 입력 장치를 포함한다. 로봇 시스템의 제어 회로는, 입력 장치를 통해 제1 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 바스켓을 더 빠른 제2 개방 속도로 개방하기 위해 로봇 조작기의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하고; 입력 장치를 통해 제2 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 바스켓을 더 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하기 위해 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성된다.

Description

고급 바스켓 구동 모드

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은, 그 개시가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 발명의 명칭이 고급 바스켓 구동 모드(ADVANCED BASKET DRIVE MODE)인, 2019년 12월 31일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/956,071호에 대한 우선권을 주장한다.

본 개시는 의료 장치와 절차 및 사용자 인터페이스의 분야에 관한 것이다.

다양한 의료 절차는 치료 부위에 도달하기 위해 인간 해부학적 구조에 침투하도록 구성된 하나 이상의 장치의 사용을 수반한다. 소정의 수술 프로세스는 치료 부위에 도달하여 요로 결석과 같은 물체를 환자로부터 추출하기 위해 환자의 피부 및 구멍을 통해 하나 이상의 장치를 삽입하는 것을 수반할 수 있다.

의사 또는 다른 사람이 인간 해부학적 구조 내에 위치된, 요로 결석과 같은 물체에 접근하기 위해 의료 기구를 제어하는 것을 보조하기 위한 하나 이상의 시스템들, 장치들, 및/또는 방법들이 본 명세서에 기술된다.

하나의 일반적인 태양은 의료 절차를 수행하기 위한 로봇 시스템을 포함하고, 로봇 시스템은 바스켓(basket)을 포함하고 인간 해부학적 구조에 접근하도록 구성되는 의료 기구를 조작하고; 바스켓을 제1 개방 속도 및 제1 개방 속도보다 빠른 제2 개방 속도로 개방하고; 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 제1 폐쇄 속도보다 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하도록 구성되는 로봇 조작기(robotic manipulator)를 포함한다. 시스템은, 하나 이상의 사용자 상호작용들(user interactions)을 수신하고, 직접 제어된 이동(directly controlled movement) 및 사전-프로그래밍된 모션들(pre-programmed motions) 중 적어도 하나를 포함할 수 있는 하나 이상의 동작들을 로봇 조작기에 의해 개시하도록 구성되는 입력 장치를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 입력 장치 및 로봇 조작기에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 포함할 수 있고, 제어 회로는, 입력 장치를 통해 제1 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 바스켓을 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 로봇 조작기의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하고(trigger); 입력 장치를 통해 제2 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 바스켓을 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 로봇 조작기의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성된다. 이러한 태양의 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템들, 장치들, 및 방법들의 동작들을 수행하도록 각각 구성되는, 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치들 상에 기록된 컴퓨터 프로그램들을 포함한다.

로봇 시스템의 구현예들은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 로봇 시스템은 요관경(ureteroscope)을 포함할 수 있다. 의료 절차는 요관경술(ureteroscopy)을 포함할 수 있다. 입력 장치는 제어 패드(control pad)를 포함할 수 있고, 제어 패드는 복수의 축들을 따라 로봇 조작기의 이동을 지향시키도록 구성되는 방향 제어부들, 및 제1 버튼 및 제2 버튼을 포함하는 복수의 버튼들을 갖는다. 제1 사용자 상호작용은 제1 버튼을 2회 태핑(double tapping)하는 것을 포함할 수 있다. 제2 사용자 상호작용은 제2 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함할 수 있다. 로봇 시스템의 제어 회로는, 제1 버튼과 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 로봇 조작기의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 추가로 구성될 수 있다. 제어 회로는, 제3 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 로봇 조작기의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 추가로 구성될 수 있다. 제2 사전-프로그래밍된 모션은 바스켓의 구동 메커니즘에 대한 토크를 검출하는 것; 및 토크가 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 바스켓의 폐쇄를 정지시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 제1 사용자 상호작용 및/또는 제2 사용자 상호작용은 음성 명령을 포함할 수 있다. 기술된 기법들의 구현예들은 하드웨어, 방법 또는 프로세스, 또는 컴퓨터-액세스가능 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

하나의 일반적인 태양은 로봇 조작기를 사용하여 의료 기구를 제어하기 위한 방법을 포함한다. 방법은, 로봇 조작기를 사용하여, 인간 해부학적 구조에 접근하기 위해 바스켓을 포함하는 의료 기구를 조작하는 단계로서, 로봇 조작기는 바스켓을 제1 개방 속도 및 제2 개방 속도로 개방하도록 구성되고, 로봇 조작기는 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하도록 추가로 구성되는, 의료 기구를 조작하는 단계; 입력 장치를 통해, 로봇 조작기에 의해 사전-프로그래밍된 동작들을 트리거하기 위한 하나 이상의 사용자 상호작용들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 입력 장치를 통해 제1 사용자 상호작용을 수신하는 단계에 응답하여, 바스켓을 제1 개방 속도보다 빠른 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 로봇 조작기의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은, 입력 장치를 통해 제2 사용자 상호작용을 수신하는 단계에 응답하여, 바스켓을 제1 폐쇄 속도보다 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 로봇 조작기의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 태양의 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템들, 장치들, 및 방법들의 동작들을 수행하도록 각각 구성되는, 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치들 상에 기록된 컴퓨터 프로그램들을 포함한다.

방법의 구현예들은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 사용자 상호작용은 입력 장치의 제1 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함할 수 있고, 제2 사용자 상호작용은 입력 장치의 제2 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함할 수 있다. 방법은, 제1 버튼과 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 로봇 조작기의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은, 입력 장치 상에서 제1 축을 따른 이동 입력을 수신하는 단계에 응답하여, 제1 축을 따라 로봇 조작기의 제3 사전-프로그래밍된 모션의 중심 궤적(central locus)을 이동시키는 단계; 및 중심 궤적에서 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 반복하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제3 사전-프로그래밍된 모션은 반복되는 회전 이동을 추가로 포함할 수 있다. 방법은, 로봇 조작기를 사용하여, 인간 해부학적 구조에 접근하기 위해 내시경(endoscope)을 조작하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 내시경은 인간 해부학적 구조 내에서 의료 기구의 이미지들을 캡처하도록 구성된다. 방법은, 입력 장치를 통해, 의료 기구의 이동을 직접 제어하기 위한 제3 사용자 상호작용을 수신하는 단계; 및 로봇 조작기를 사용하여, 수신된 제3 사용자 상호작용에 기초하여 하나 이상의 이동 축들을 따라 의료 기구를 조작하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제2 사전-프로그래밍된 모션은 바스켓의 구동 메커니즘에 대한 토크를 검출하는 것; 및 토크가 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 바스켓의 폐쇄를 정지시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 기술된 기법들의 구현예들은 하드웨어, 방법 또는 프로세스, 또는 컴퓨터-액세스가능 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

하나의 일반적인 태양은 의료 절차를 수행하기 위한 로봇 장치를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은, 하나 이상의 사용자 상호작용들을 수신하고, 직접-제어된 이동 및 사전-프로그래밍된 모션들 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 동작들을 로봇 장치에 의해 개시하도록 구성되는 입력 장치를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 직접-제어된 이동 및 사전-프로그래밍된 모션들에 대응하는 명령들을 로봇 장치에 송신하도록 구성되는 통신 인터페이스로서, 명령들은, 로봇 장치에 의해, 바스켓을 포함하고 인간 해부학적 구조에 접근하도록 구성되는 의료 기구의 이동; 바스켓을 제1 개방 속도 및 제1 개방 속도보다 빠른 제2 개방 속도로 개방하는 것; 및 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 제1 폐쇄 속도보다 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 통신 인터페이스를 추가로 포함할 수 있다. 제어 시스템은 입력 장치 및 통신 인터페이스에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 추가로 포함할 수 있고, 제어 회로는, 제1 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 바스켓을 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 로봇 장치의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하고; 제2 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 바스켓을 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 로봇 장치의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성된다. 이러한 태양의 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템들, 장치들, 및 방법들의 동작들을 수행하도록 각각 구성되는, 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치들 상에 기록된 컴퓨터 프로그램들을 포함한다.

제어 시스템의 구현예들은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 입력 장치는 복수의 축들을 따라 로봇 장치의 이동을 지향시키도록 구성되는 방향 제어부들; 및 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성되는 제1 버튼 및 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성되는 제2 버튼을 포함하는 복수의 버튼들을 포함할 수 있다. 제1 버튼을 2회 태핑하는 것이 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거할 수 있고, 제2 버튼을 2회 태핑하는 것이 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거할 수 있다. 제1 버튼을 1회 태핑하는 것이 제1 사전-프로그래밍된 모션과 상이한 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거할 수 있고, 제2 버튼을 1회 태핑하는 것이 제2 사전-프로그래밍된 모션과 상이한 제4 사전-프로그래밍된 모션을 트리거할 수 있다. 제어 회로는, 제1 버튼과 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 로봇 장치의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 추가로 구성될 수 있다. 제어 회로는, 방향 제어부들을 통해, 제1 축을 따른 이동 요청을 수신하는 것에 응답하여, 제1 축을 따라 로봇 장치의 제3 사전-프로그래밍된 모션의 중심 궤적을 이동시키고; 중심 궤적에서 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 반복하도록 추가로 구성될 수 있다. 입력 장치는 음성 사용자 명령들을 포착하도록 구성되는 마이크를 포함할 수 있고; 제어 회로는 제1 사용자 상호작용에 대응하는 제1 음성 사용자 명령, 및 제2 사용자 상호작용에 대응하는 제2 음성 사용자 명령을 식별하도록 추가로 구성된다. 로봇 장치는 제어 시스템의 제2 지리적 위치와 상이한 제1 지리적 위치에 위치될 수 있고; 통신 인터페이스는 광역 통신망을 통해 명령들을 송신하도록 추가로 구성된다. 기술된 기법들의 구현예들은 하드웨어, 방법 또는 프로세스, 또는 컴퓨터-액세스가능 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

하나의 일반적인 태양은 컴퓨터-실행가능 명령어들을 저장한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들을 포함하고, 컴퓨터-실행가능 명령어들은, 제어 회로에 의해 실행될 때, 제어 회로로 하여금, 로봇 장치를 사용하여, 인간 해부학적 구조에 접근하기 위해 바스켓을 갖는 의료 기구를 조작하는 동작으로서, 로봇 장치는 바스켓을 제1 개방 속도 및 제2 개방 속도로 개방하도록 구성되고, 로봇 장치는 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하도록 추가로 구성되는, 의료 기구를 조작하는 동작; 입력 장치를 통해, 로봇 장치에 의해 사전-프로그래밍된 동작들을 트리거하기 위한 하나 이상의 입력들을 수신하는 동작; 입력 장치를 통해 제1 입력을 수신하는 동작에 응답하여, 바스켓을 제1 개방 속도보다 빠른 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 로봇 장치의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 동작; 및 입력 장치를 통해 제2 입력을 수신하는 동작에 응답하여, 바스켓을 제1 폐쇄 속도보다 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 로봇 장치의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하게 한다. 이러한 태양의 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템들, 장치들, 및 방법들의 동작들을 수행하도록 각각 구성되는, 하나 이상의 컴퓨터 저장 장치들 상에 기록된 컴퓨터 프로그램들을 포함한다.

비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들의 구현예들은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 입력은 입력 장치의 제1 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함할 수 있고, 제2 입력은 입력 장치의 제2 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함할 수 있다. 컴퓨터-실행가능 명령어들은 제어 회로로 하여금, 제1 버튼과 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 로봇 장치의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하게 하도록 추가로 구성될 수 있다. 컴퓨터-실행가능 명령어들은 제어 회로로 하여금, 입력 장치를 통해, 로봇 장치의 직접 이동을 제어하기 위한 제3 입력을 수신하는 동작; 및 로봇 장치를 사용하여, 수신된 제3 입력에 기초하여 하나 이상의 이동 축들을 따라 의료 기구를 조작하는 동작을 포함할 수 있는 동작들을 수행하게 하도록 추가로 구성될 수 있다. 기술된 기법들의 구현예들은 하드웨어, 방법 또는 프로세스, 또는 컴퓨터-액세스가능 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

본 개시를 요약하기 위해, 소정 태양, 이점 및 신규한 특징이 기술되었다. 모든 그러한 이점이 반드시 임의의 특정 실시예에 따라 달성될 수 있는 것은 아님이 이해되어야 한다. 따라서, 개시된 실시예는 반드시 본 명세서에 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 이점을 달성하지 않고서 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.

다양한 실시예가 예시적인 목적으로 첨부 도면에 도시되어 있고, 어떠한 방식으로도 본 개시의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 상이한 개시된 실시예의 다양한 특징이 조합되어 본 개시의 일부인 추가 실시예를 형성할 수 있다. 도면 전체에 걸쳐, 도면 부호는 참조 요소들 사이의 대응을 나타내기 위해 재사용될 수 있다.
도 1은 소정 실시예에 따른, 의료 절차를 수행하거나 수행하는 것을 보조하기 위한 예시적인 의료 시스템을 예시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 소정 실시예에 따른, 의료 시스템을 위한 제어기의 각각 사시도 및 상단부 프로파일도.
도 3a 내지 도 3c는 소정 실시예에 따른, 요로 결석 포획 절차를 예시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 소정 실시예에 따른, 각각 바스켓 회수 장치(basket retrieval device) 및 여러 바스켓 구성을 예시한 도면.
도 5는 소정 실시예에 따른, 사전-프로그래밍된 신속 개방 프로세스(rapid open process)의 흐름도.
도 6은 소정 실시예에 따른, 사전-프로그래밍된 신속 폐쇄 프로세스(rapid close process)의 흐름도.
도 7은 소정 실시예에 따른, 사전-프로그래밍된 지글 프로세스(jiggle process)의 흐름도.
도 8은 소정 실시예에 따른, 로봇 시스템(110)의 예시적인 상세 사항을 예시한 도면.
도 9는 소정 실시예에 따른, 제어 시스템(140)의 예시적인 상세 사항을 예시한 도면.

본 명세서에 제공된 표제는 단지 편의를 위한 것이고, 본 개시의 범주 또는 의미에 반드시 영향을 주는 것은 아니다. 소정의 바람직한 실시예 및 예가 아래에 개시되지만, 발명 요지는 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 용도로 그리고 그의 변형 및 등가물로 확장된다. 따라서, 본 명세서로부터 발생할 수 있는 청구범위의 범주는 후술되는 특정 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 임의의 방법 또는 프로세스에서, 방법 또는 프로세스의 동작 또는 작동은 임의의 적합한 시퀀스로 수행될 수 있고, 반드시 임의의 특정한 개시된 시퀀스로 제한되지는 않는다. 소정 실시예를 이해하는 데 도움이 될 수 있는 방식으로 다양한 동작이 다수의 개별 동작으로서 차례로 기술될 수 있지만; 설명의 순서는 이들 동작이 순서에 의존함을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 추가적으로, 본 명세서에 기술된 구조물, 시스템, 및/또는 장치는 통합된 컴포넌트로서 또는 별개의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 다양한 실시예를 비교하기 위해, 이들 실시예의 소정 태양 및 이점이 기술된다. 모든 그러한 태양 또는 이점이 반드시 임의의 특정 실시예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 다양한 실시예는 반드시 본 명세서에 또한 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 태양 또는 이점을 달성하지 않고서 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.

위치의 소정의 표준 해부학적 용어는 바람직한 실시예와 관련하여 동물, 즉 인간의 해부학적 구조를 지칭하기 위해 본 명세서에 사용될 수 있다. 소정의 공간적으로 상대적인 용어, 예컨대 "외측", "내측", "상부", "하부", "아래", "위", "수직", "수평", "상단부", "저부", 및 유사한 용어는 다른 장치/요소 또는 해부학적 구조물에 대한 하나의 장치/요소 또는 해부학적 구조물의 공간 관계를 기술하기 위해 본 명세서에 사용되지만, 이들 용어는 도면에 예시된 바와 같이, 요소(들)/구조물(들) 사이의 위치 관계를 기술하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에 사용되는 것으로 이해된다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여, 사용 또는 동작 중인 요소(들)/구조물(들)의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 다른 요소/구조물 "위"에 있는 것으로 기술된 요소/구조물이 대상 환자 또는 요소/구조물의 대안적인 배향과 관련하여 그러한 다른 요소/구조물 아래에 또는 옆에 있는 위치를 표현할 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

개요

본 개시는 요로 결석을 회수하기 위한 바스켓 회수 장치와 같은 의료 장치를 제어하기 위한 기법 및 시스템에 관한 것이다. 바스켓 회수 장치는 요관경술과 같은 의료 절차 동안 상이한 상황에 사용될 수 있다. 예를 들어, 바스켓은 요로 결석을 포획하고, 요로 결석을 방출하고, 요로 결석을 재배치하고, 바스켓 상의 조직을 흔들어 떨어뜨리고(shake off), 그리고/또는 요로 결석 울혈을 해소하는 데 사용될 수 있다. 상이한 시나리오는 바스켓 회수 장치를 동작시키기 위한 상이한 기법을 이용한다. 바스켓은 시나리오에 따라 다양한 속도로 개방/폐쇄, 삽입/후퇴, 그리고/또는 회전하도록 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓 회수 장치의 이동은 더 양호한 피드백 및 제어를 위해 스코프(scope)의 이동과 조화된다. 전형적으로, 바스켓 회수 장치는 두 명의 사람에 의해 동작되는데, 의사가 바스켓 회수 장치의 삽입/후퇴를 제어하고, 보조자가 바스켓 자체의 개방/폐쇄를 제어한다. 이와 같이, 의사와 보조자 사이의 협력 및 조화가 장치의 성공적인 동작을 위해 필요하다.

요로 결석증으로도 알려진 신장 결석 질환은 "신장 결석", "요로 결석", "신결석", "신장 결석증", 또는 "신석증"으로 지칭되는, 물질의 고체 조각의 요로 내의 형성을 수반하는 비교적 일반적인 의학적 질환이다. 요로 결석은 신장, 요관, 및 방광("방광 결석"으로 지칭됨)에서 형성되고/되거나 발견될 수 있다. 그러한 요로 결석은 농축된 광물의 결과로서 형성되고, 일단 결석이 요관 또는 요도를 통한 소변 흐름을 방해하기에 충분한 크기에 도달하면 상당한 복부 통증을 유발할 수 있다. 요로 결석은 칼슘, 마그네슘, 암모니아, 요산, 시스테인, 및/또는 다른 화합물로부터 형성될 수 있다.

방광 및 요관으로부터 요로 결석을 제거하기 위해, 의사는 요도를 통해 요로 내로 요관경을 삽입할 수 있다. 전형적으로, 요관경은 그의 원위 단부에서 요로의 시각화를 가능하게 하도록 구성된 내시경을 포함한다. 요관경은 또한 요로 결석을 포획하거나 부수기 위해, 바스켓 회수 장치와 같은 쇄석술 메커니즘(lithotomy mechanism)을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 요관경술 절차 동안, 한 명의 의사/전문가가 요관경의 위치를 제어할 수 있고, 한편 다른 한 명의 의사/전문가가 쇄석술 메커니즘을 제어할 수 있다.

하나의 예시적인 동작에서, 의사는 결석을 포획하려고 시도하는 한편, 보조자는 바스켓의 개방/폐쇄를 제어한다. 이는, 의사가 바스켓(및 가능하게는 동시에 스코프)을 삽입하고 관절운동시키는 한편, 결석이 완전히 포획될 때까지 보조자가 요로 결석 주위로 바스켓을 신속히 폐쇄해야 함에 따라, 일정량의 조화를 필요로 한다. 결석을 방출하는 것을 수반하는 다른 동작에서, 보조자는 결석을 방출하기 위해 바스켓을 최대량으로 그리고 빠른 속도로 개방해야 한다. 조직을 흔들어 떨어뜨리기 위한 동작에서, 보조자 또는 의사는 조직이 바스켓으로부터 떨어지도록 바스켓을 높은 진동수로 앞뒤로 지글시켜야 한다. 바스켓 내측에서 결석을 재배치하기 위한 동작에서, 보조자는 결석에 회전을 위한 공간을 제공하기 위해 바스켓을 약간 개방해야 할 수 있고, 한편 의사는 바스켓 회수 장치를 앞뒤로 지글시키고, 때때로 동시에 바스켓 회수 장치를 삽입하거나 후퇴시켜 바스켓 위치를 조정하는 데 도움을 준다.

전술된 바와 같이, 바스켓 동작은 의료 절차에 따라 다양한 수준의 복잡성을 가질 수 있다. 두 명의 사용자가 동작시킬 것을 필요로 하는 단일, 저속 바스켓 구동 모드를 이용하는 통상적인 접근법은 의사에게 충분한 유연성 또는 사용 용이성을 제공하지 않는다. 따라서, 다수의 기구를 동시에 제어하는 능력뿐만 아니라, 더욱 동적인 바스켓 동작을 위해 의사가 바스켓을 일방적으로 제어하도록(예컨대, 바스켓 속도를 조정함 및/또는 바스켓을 개방/폐쇄함) 허용하는 더욱 고급인 바스켓 구동 모드에 대한 필요성이 존재한다.

많은 실시예에서, 기법 및 시스템은 최소 침습 절차의 맥락에서 논의된다. 그러나, 기법 및 시스템은, 예를 들어 의료 기구를 삽입하기 위해 신체 내로 천공부 및/또는 작은 절개부를 형성함으로써 표적 위치에 대한 접근이 달성되는 경피 수술, 비-침습 절차, 치료 절차, 진단 절차, 비-경피 절차, 또는 다른 유형의 절차를 포함하는, 임의의 의료 절차의 맥락에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 내시경술 절차는 기관지경술, 요관경술, 위내시경술, 신장경술, 신절석술 등을 포함할 수 있다. 또한, 많은 실시예에서, 기법 및 시스템은 로봇-보조식 절차로서 구현되는 것으로 논의된다. 그러나, 기법 및 시스템은 완전-로봇 의료 절차와 같은 다른 절차에서 구현될 수 있다는 것이 또한 인식되어야 한다.

예시 및 논의의 용이함을 위해, 기법 및 시스템은 요로 결석, 예컨대 신장으로부터 신장 결석을 제거하는 맥락에서 논의된다. 그러나, 위에서 언급된 바와 같이, 기법 및 시스템은 다른 절차를 수행하기 위해 사용될 수 있다.

의료 시스템

도 1은 하나 이상의 실시예에 따른, 의료 절차를 수행하거나 수행하는 것을 보조하기 위한 예시적인 의료 시스템(100)을 예시한다. 의료 시스템(100)의 실시예는 수술 및/또는 진단 절차에 사용될 수 있다. 의료 시스템(100)은 환자(130)에게 절차를 수행하기 위해 의료 기구(120)와 맞물리고/리거나 의료 기구를 제어하도록 구성된 로봇 시스템(110)을 포함한다. 의료 시스템(100)은 또한, 로봇 시스템(110)과 인터페이싱하고, 절차에 관한 정보를 제공하고/하거나, 다양한 다른 동작을 수행하도록 구성된 제어 시스템(140)을 포함한다. 예를 들어, 제어 시스템(140)은 의사(160)가 의료 기구(120)를 사용하는 것을 보조하도록 사용자 인터페이스(144)를 제시하기 위한 디스플레이(142)를 포함할 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 카메라, x-선, 컴퓨터 단층촬영(computed tomography, CT), 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging, MRI), 양전자 방출 단층촬영(positron emission tomography, PET) 장치 등과 같은 이미징 센서(180) 및/또는 환자(130)를 유지시키도록 구성된 테이블(150)을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 의사는 요관경술과 같은 최소-침습 의료 절차를 수행한다. 의사(160)는 요도로부터, 결석(165)이 위치된 신장(170)까지 의료 기구(120)(예컨대, 바스켓 회수 장치 및/또는 스코프)를 내비게이팅하기(navigate) 위해 로봇 시스템(110)을 제어하도록 제어 시스템(140)과 상호작용할 수 있다. 제어 시스템(140)은 의사(160)의 내비게이션을 보조하기 위해 의료 기구(120)에 관한 정보, 예컨대 의료 기구(120) 또는 이미징 센서(180)로부터의 실시간 이미지를 디스플레이(142)를 통해 제공할 수 있다. 일단 신장 결석의 부위에 있게 되면, 의료 기구(120)는 요로 결석(165)을 부수고 그리고/또는 포획하는 데 사용될 수 있다.

의료 시스템(100)을 사용하는 일부 구현예에서, 의사(160)가 경피 절차를 수행할 수 있다. 예시하기 위해, 환자(130)가 요로를 통해 제거되기에는 너무 큰 신장(170) 내의 신장 결석(165)을 갖는 경우, 의사(160)는 환자(130) 상의 경피 접근 지점을 통해 신장 결석을 제거하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 의사(160)는 요도로부터, 결석(165)이 위치된 신장(170)까지 의료 기구(120)(예컨대, 스코프)를 내비게이팅하기 위해 로봇 시스템(110)을 제어하도록 제어 시스템(140)과 상호작용할 수 있다. 제어 시스템(140)은 의사(160)가 의료 기구(120)를 내비게이팅하는 것을 보조하기 위해 의료 기구(120)에 관한 정보, 예컨대 의료 기구(120) 또는 이미징 센서(180)로부터의 실시간 이미지를 디스플레이(142)를 통해 제공할 수 있다. 일단 신장 결석의 부위에 있게 되면, 의료 기구(120)는 신장에 경피적으로 접근하는 제2 의료 기구(도시되지 않음)를 위한 표적 위치(예컨대, 신장에 접근하기 위한 원하는 지점)를 지정하는 데 사용될 수 있다. 신장에 대한 손상을 최소화하기 위해, 의사(160)는 제2 의료 기구로 신장 내로 진입하기 위한 표적 위치로서 특정 유두(papilla)를 지정할 수 있다. 그러나, 다른 표적 위치가 지정되거나 결정될 수 있다. 일단 제2 의료 기구가 표적 위치에 도달하였으면, 의사(160)는 예컨대 경피 접근 지점을 통해 환자(130)로부터 신장 결석을 추출하기 위해 제2 의료 기구 및/또는 다른 의료 기구를 사용할 수 있다. 위의 경피 절차가 의료 기구(120)를 사용하는 맥락에서 논의되지만, 일부 구현예에서, 경피 절차는 의료 기구(120)의 보조 없이 수행될 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 다양한 다른 절차를 수행하기 위해 사용될 수 있다.

도 1의 예에서, 의료 기구(120)는 바스켓 회수 장치로서 구현된다. 따라서, 논의의 용이함을 위해, 의료 기구(120)는 "바스켓 회수 장치(120)"로도 지칭된다. 그러나, 의료 기구(120)는, 예를 들어 스코프(때때로 "내시경"으로 지칭됨), 니들(needle), 카테터(catheter), 가이드와이어(guidewire), 쇄석기(lithotripter), 겸자, 진공, 메스(scalpel), 상기의 조합 등을 포함하는, 다양한 유형의 의료 기구로서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서 의료 기구가 조향가능 장치인 반면, 다른 실시예에서 의료 기구가 비-조향가능 장치이다. 일부 실시예에서, 수술 도구는 니들, 메스, 가이드와이어 등과 같은, 인간 해부학적 구조를 통해 천공하거나 삽입되도록 구성된 장치를 지칭한다. 그러나, 수술 도구는 다른 유형의 의료 기구를 지칭할 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 의료 기구가 사용될 수 있다. 예를 들어, 내시경이 바스켓 회수 장치(120)와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 의료 기구(120)는 진공, 바스켓 회수 장치, 스코프 또는 기구의 다양한 조합과 같은 여러 기구를 통합하는 복합 장치일 수 있다.

로봇 시스템(110)은 의료 절차를 적어도 부분적으로 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 로봇 시스템(110)은 특정 절차에 따라 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 로봇 시스템(110)은 절차를 수행하기 위해 의료 기구(120)와 맞물리고/리거나 의료 기구를 제어하는 하나 이상의 로봇 아암(robotic arm)(112)(로봇 아암(112(a), 112(b), 112(c)))을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 로봇 아암(112)은 조인트(joint)에 결합된 다수의 아암 세그먼트(arm segment)를 포함할 수 있고, 이는 다중 이동도(degree of movement)를 제공할 수 있다. 도 1의 예에서, 로봇 시스템(110)은 환자(130)의 하반신에 근접하게 위치되고, 로봇 아암(112)은 환자(130)의 요도와 같은 접근 지점 내로의 접근을 위해 의료 기구(120)와 맞물리고 의료 기구를 위치시키도록 작동된다. 로봇 시스템(110)이 적절하게 위치되면, 의료 기구(120)는 로봇 아암(112)을 사용하여 로봇으로, 의사(160)에 의해 수동으로, 또는 이들의 조합으로 환자(130) 내로 삽입될 수 있다.

로봇 시스템(110)은 또한 하나 이상의 로봇 아암(112)에 결합된 기부(114)를 포함할 수 있다. 기부(114)는 제어 전자장치, 전원, 공압장치, 광원, 액추에이터(actuator)(예컨대, 로봇 아암을 이동시키기 위한 모터), 제어 회로, 메모리, 및/또는 통신 인터페이스와 같은 다양한 서브시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기부(114)는, 입력, 예컨대 로봇 시스템(110)을 제어하기 위한 사용자 입력을 수신하고, 출력, 예컨대 환자 상태, 의료 기구 위치 등을 제공하도록 구성된 입력/출력(I/O) 장치(116)를 포함한다. I/O 장치(116)는 제어기, 마우스, 키보드, 마이크, 터치패드, 다른 입력 장치, 또는 상기의 조합을 포함할 수 있다. I/O 장치는 스피커, 디스플레이, 햅틱 피드백 장치, 다른 출력 장치, 또는 상기의 조합과 같은 출력 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 로봇 시스템(110)이 절차를 위해 적절하거나 원하는 위치에 위치될 수 있도록 이동가능하다(예컨대, 기부(114)가 휠을 포함함). 다른 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 고정형 시스템이다. 또한, 일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 테이블(150)에 통합된다.

로봇 시스템(110)은 제어 시스템(140), 테이블(150), 이미징 센서(180), 및/또는 의료 기구(120)와 같은, 의료 시스템(100)의 임의의 컴포넌트에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템은 제어 시스템(140)에 통신가능하게 결합된다. 일례에서, 로봇 시스템(110)은 동작을 수행하기 위해, 예컨대 특정 방식으로 로봇 아암(112)을 위치시키고, 스코프를 조작하는 등을 위해 제어 시스템(140)으로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 이에 응답하여, 로봇 시스템(110)은 동작을 수행하기 위해 로봇 시스템(110)의 컴포넌트를 제어할 수 있다. 다른 예에서, 로봇 시스템(110)은 환자(130)의 내부 해부학적 구조를 묘사하는 이미지를 스코프로부터 수신하고/하거나 그러한 이미지를 제어 시스템(140)에 송신할 수 있다(이는 이어서 제어 시스템(140) 상에 디스플레이될 수 있음). 또한, 일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 데이터 신호, 전력 등을 수신하기 위해, 제어 시스템(140)과 같은, 의료 시스템(100)의 컴포넌트에 결합된다. 다른 의료 기구, 정맥주사 백(intravenous bag), 혈액 팩 등과 같은 다른 장치가 또한 수행되는 의료 절차에 따라 로봇 시스템(110) 또는 의료 시스템(100)의 다른 컴포넌트에 결합될 수 있다.

제어 시스템(140)은 의료 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 다양한 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 로봇 시스템(110)에 결합되고, 환자(130)에게 의료 절차를 수행하기 위해 로봇 시스템(110)과 협력하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(140)은 (예컨대, 로봇 시스템(110), 바스켓 회수 장치(120)를 제어하고, 스코프에 의해 캡처된 이미지(들)를 수신하는 등을 위해) 무선 또는 유선 접속을 통해 로봇 시스템(110)과 통신하고, 하나 이상의 유체 채널을 통해 로봇 시스템(110)을 통한 유체의 유동을 제어하고, 하나 이상의 전기 접속부를 통해 로봇 시스템(110)에 전력을 제공하고, 하나 이상의 광섬유 또는 다른 컴포넌트를 통해 로봇 시스템(110)에 광학 신호를 제공하는 등을 할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 스코프와 통신하여 센서 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 테이블(150)과 통신하여 테이블(150)을 특정 배향으로 위치시키거나 달리 테이블(150)을 제어할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(140)은 의사(160) 또는 다른 사람이 의료 절차를 수행하는 것을 보조하도록 구성된 다양한 I/O 장치를 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 바스켓 회수 장치(120)를 제어하기 위해 의사(160) 또는 다른 사용자에 의해 이용되는 입력 장치(146)를 포함한다. 예를 들어, 입력 장치(146)는 환자(130) 내에서 바스켓 회수 장치(120)를 내비게이팅하는 데 사용될 수 있다. 의사(160)는 입력 장치(146)를 통해 입력을 제공할 수 있고, 이에 응답하여, 제어 시스템(140)은 의료 기구(120)를 조작하도록 로봇 시스템(110)에 제어 신호를 송신할 수 있다.

입력 장치(146)가 도 1의 예에서 제어기로서 예시되어 있지만, 입력 장치(146)는 터치스크린/패드, 마우스, 키보드, 마이크, 스마트 스피커 등과 같은 다양한 유형의 I/O 장치로서 구현될 수 있다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(140)은 절차에 관한 다양한 정보를 제공하기 위한 디스플레이(142)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(140)은 스코프에 의해 캡처된 실시간 이미지를 수신하고, 디스플레이(142)를 통해 실시간 이미지를 디스플레이할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템(140)은 환자(130)와 연관된 의료용 모니터 및/또는 센서로부터 신호(예컨대, 아날로그, 디지털, 전기, 음향/음파, 공압, 촉각, 수압 등)를 수신할 수 있고, 디스플레이(142)는 환자(130)의 건강 및/또는 환자(130)의 환경에 관한 정보를 제시할 수 있다. 그러한 정보는, 예를 들어 심박수(예컨대, 심전도(ECG), 심박 변이도(HRV) 등), 혈압/혈류량, 근육 생체-신호(예컨대, 근전도검사(EMG)), 체온, 산소 포화도(예컨대, SpO₂), 이산화탄소(CO₂), 뇌파(예컨대, 뇌전도(EEG)), 환경 온도 등을 포함하는, 의료용 모니터를 통해 디스플레이되는 정보를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 입력 장치(146)는 바스켓 회수 장치(120)의 이동을 직접 제어할 뿐만 아니라, 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성된다. 일 실시예에서, 직접 제어는, 예를 들어 조이스틱을 밀어올리거나 밀어내림으로써 또는 버튼을 작동시킴으로써, 사용자에 의해 활성 입력이 제공되는 한 지속되는 이동을 수반한다. 직접 제어는 삽입/후퇴, 시계 방향/반시계 방향 회전, 좌측/우측 이동 및/또는 상향/하향 이동과 같은, 하나 이상의 축을 따른 이동을 포함할 수 있다. 사전-프로그래밍된 모션은, 명령에 의해 트리거되지만 사용자로부터의 지속적인 입력을 필요로 하지 않는 신속 개방, 신속 폐쇄, 지글, 또는 다른 사전-정의된 이동을 포함할 수 있다. 사전-프로그래밍된 모션을 사용함으로써, 복잡한 이동이 단순화된 명령에 의해 개시될 수 있으므로 바스켓 회수 장치의 동작이 단순화된다. 예를 들어, 결석 위로 바스켓을 폐쇄하기 위해 의사(160)와 보조자 사이의 조화된 동작을 필요로 하기보다는, 단순화된 명령(예컨대, 버튼을 누르거나 2회 태핑함)을 사용하여 한 명의 사용자에 의해 신속 폐쇄 동작이 트리거될 수 있다.

바스켓의 일반 속도 개방과 대조적으로, 신속 개방은 바스켓을 더 빠른 속도로 개방한다. 일부 시나리오에서, 신속 개방은 결석 포획을 준비하기 위해 바스켓을 신속히 개방하도록 사용자에 의해 사용될 수 있고, 또한 결석을 방출하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 일반 개방은 사용자에 의해 직접 제어된다. 예를 들어, 바스켓의 구동 메커니즘은 버튼이 눌리고 있는 한 바스켓을 개방할 수 있지만, 버튼이 해제되거나, 보통 바스켓이 완전히 개방됨을 나타내는 토크 임계 수준에 도달할 때 정지한다. 이는 바스켓 메커니즘에 대한 더 미세한 제어를 제공한다. 한편, 소정 실시예에서, 신속 개방은 트리거될 때 일련의 동작을 완료하도록 사전-프로그래밍되는데, 이때 구동 메커니즘은 임계 토크 수준에 도달하거나 새로운 명령(예컨대, 버튼 누름)이 수신될 때까지 개방하도록 바스켓과 맞물린다. 조합하여, 일반 개방과 신속 개방은 의료 절차 동안 사용자에게 더 우수한 제어 및 유연성을 제공할 수 있는데, 이때 일반 개방은 더 미세한 제어가 필요할 때 사용되고 신속 개방은 속도 및/또는 타이밍이 더 중요할 때 사용된다.

바스켓의 일반 속도 폐쇄와 대조적으로, 신속 폐쇄는 바스켓을 더 빠른 속도로 폐쇄한다. 일부 시나리오에서, 신속 폐쇄는 사용자가 결석을 신속히 파지하고 또한 바스켓이 사용되지 않을 때 바스켓을 신속히 폐쇄하도록 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 일반 폐쇄는 사용자에 의해 직접 제어된다. 예를 들어, 바스켓의 구동 메커니즘은 버튼이 눌리고 있는 한 바스켓을 폐쇄할 수 있지만, 버튼이 해제되거나, 보통 바스켓이 완전히 폐쇄되거나 결석이 포획됨을 나타내는 토크 임계 수준에 도달할 때 정지한다. 이는 바스켓 메커니즘에 대한 더 미세한 제어를 제공한다. 한편, 소정 실시예에서, 신속 폐쇄는 트리거될 때 일련의 동작을 완료하도록 사전-프로그래밍되는데, 이때 구동 메커니즘은 임계 토크 수준에 도달하거나 새로운 명령(예컨대, 버튼 누름)이 수신될 때까지 폐쇄하도록 바스켓과 맞물린다. 조합하여, 일반 폐쇄와 신속 폐쇄는 의료 절차 동안 사용자에게 더 우수한 제어 및 유연성을 제공할 수 있는데, 이때 일반 폐쇄는 더 미세한 제어가 필요할 때 사용되고 신속 폐쇄는 속도 및/또는 타이밍이 더 중요할 때 사용된다.

일 실시예에서, 바스켓 회수 장치의 지글 모션이 입력 장치(146) 상의 2개의 버튼을 동시에 누름으로써 트리거될 수 있다. 다른 실시예는 다른 버튼 누름, 터치 스크린 선택, 음성 명령, 및/또는 다른 사용자 입력으로 지글 모션을 트리거할 수 있다. 일부 실시예에서, 지글 모션은, 바스켓 회수 장치가 정상 바스켓 삽입 속도에 비해 더 빠른 속도로 고정된 소량의 바스켓 이동만큼 전방으로 삽입되고 후방으로 후퇴되는 사전-프로그래밍된 모션이다. 예를 들어, 직접 제어 동안, 바스켓 회수 장치는 정상 속도(1배 속도)로 이동할(예컨대, 삽입/후퇴될) 수 있는 반면, 사전-프로그래밍된 모션 동안, 바스켓 회수 장치는 가속된 속도(예컨대, 1.5배, 2배, 3배 등)로 이동할 수 있다. 이러한 높은 진동수의 동적 이동은 바스켓에 부착되는 조직을 흔들어 떨어뜨리고, 결석 방출 동안 결석을 흔들어 떨어뜨리는 데 사용될 수 있고/있거나, 결석 울혈을 해소하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 지글 모션은 가변 이동을 포함한다. 예를 들어, 사용자는 바스켓 회수 장치를, 그것이 지글 모션을 수행하고 있는 제1 위치로부터 지글 모션을 계속 수행하기 위한 제2 위치로 이동시키기 위해 직접-제어 이동을 사용할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 사전-프로그래밍된 모션은 직접-제어 이동과 조합된다. 가변 지글 모션은 결석이 고착되는 것을 해결하기 위해 결석 위치를 조정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 가변 지글 모션은 제1 버튼과 제2 버튼을 동시에 누름으로써 트리거되는 반면, 조이스틱은 이동 방향(예컨대, 삽입/후퇴)을 제공하도록 이동된다. 사용자가 제1 및 제2 버튼을 누르는 동안, 바스켓은 고정된 양만큼 앞뒤로 지글된다. 사용자가 이어서 둘 모두의 버튼을 누르면서 삽입되거나 후퇴되도록 조이스틱을 사용하면, 바스켓은 새로운 위치로 이동할 수 있다. 사용자가 삽입 조이스틱에서 손을 놓을 때, 바스켓은, 그의 이동의 궤적이 사용자에 의해 표시된 새로운 위치로 이동된 상태에서, 지글 모드로 돌아갈 것이다. 가변 지글 모드를 이용하여, 사용자는 먼저 결석을 느슨하게 또는 회전하게 하도록 지글시키고, 이어서, 예를 들어 스코프 또는 이미징 센서(180)로부터 수신된 시각적 피드백에 기초하여 지글 위치를 조정하도록 삽입 또는 후퇴시키고, 이어서 결석이 원하는 위치에 재배치될 때까지 지글 모션을 계속할 수 있다.

도 1은 또한 본 개시의 소정 태양과 관련된 환자(130)의 다양한 해부학적 구조를 도시한다. 특히, 환자(130)는 요관(172)을 통해 방광(171)에 유체적으로 연결된 신장(170), 및 방광(171)에 유체적으로 연결된 요도(173)를 포함한다. 신장(170)의 확대도에 도시된 바와 같이, 신장은 신배(calyx)(174)(예컨대, 대신배(major calyx) 및 소신배(minor calyx)), 신유두("유두(176)"로도 지칭되는 신유두(176) 포함), 및 신추체(renal pyramid)(신추체(178) 포함)를 포함한다. 이들 예에서, 신장 결석(165)은 유두(176)에 근접하게 위치된다. 그러나, 신장 결석은 신장(170) 내의 다른 위치에 위치될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 최소-침습 절차에서 신장 결석(165)을 제거하기 위해, 의사(160)는 환자(130) 내로의 의료 기구(120)의 전달을 개시하기 위해 로봇 시스템(110)을 테이블(150)의 풋(foot)에 위치시킬 수 있다. 특히, 로봇 시스템(110)은 환자(130)의 하복부 영역에 근접하게 위치되고 환자(130)의 요도(173)에 대한 직접 선형 접근을 위해 정렬될 수 있다. 테이블(150)의 풋으로부터, 로봇 아암(112(B))은 요도(173)에 대한 접근을 제공하도록 제어될 수 있다. 이러한 예에서, 의사(160)는 의료 기구(120)를 이러한 직접 선형 접근 경로(때때로 "가상 레일(virtual rail)"로 지칭됨)를 따라 요도 내로 적어도 부분적으로 삽입한다. 의료 기구(120)는 스코프 및/또는 바스켓 회수 장치를 수용하도록 구성된 루멘(lumen)을 포함하여, 환자(130)의 해부학적 구조 내로의 그러한 장치의 삽입을 보조할 수 있다.

일단 로봇 시스템(110)이 적절하게 위치되고/되거나 의료 기구(120)가 요도(173) 내로 적어도 부분적으로 삽입되면, 스코프는 환자(130) 내로 로봇으로, 수동으로, 또는 이들의 조합으로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 의사(160)는 의료 기구(120)를 로봇 아암(112(C))에 연결할 수 있다. 의사(160)는 이어서 환자(130) 내에서 의료 기구(120)를 내비게이팅하기 위해, 입력 장치(146)와 같은 제어 시스템(140)과 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 의사(160)는 요도(173), 방광(171), 요관(172)을 통해, 그리고 신장(170)까지 바스켓 회수 장치(120)를 내비게이팅하기 위해 로봇 아암(112(C))을 제어하도록 입력 장치(146)를 통해 입력을 제공할 수 있다.

제어 시스템(140)은 그의 기능을 용이하게 하기 위해 다양한 컴포넌트(때때로 "서브시스템"으로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(140)은 제어 전자장치, 전원, 공압장치, 광원, 액추에이터, 제어 회로, 메모리, 및/또는 통신 인터페이스와 같은 다양한 서브시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은, 실행될 때, 다양한 동작을 구현하는 실행가능 명령어를 저장한 컴퓨터-기반 제어 시스템을 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 도 1에 도시된 것과 같이 이동가능하지만, 다른 실시예에서, 제어 시스템(140)은 고정형 시스템이다. 다양한 기능 및 컴포넌트가 제어 시스템(140)에 의해 구현되는 것으로 논의되지만, 이러한 기능 및/또는 컴포넌트들 중 임의의 것이 로봇 시스템(110) 및/또는 테이블(150)과 같은 다른 시스템 및/또는 장치에 통합되고/되거나 그에 의해 수행될 수 있다.

의료 시스템(100)은 의사가 절차를 수행하는 것을 보조하기 위한 안내를 제공하는 것(예컨대, 기구 추적, 환자 상태 등), 의사가 다루기 어려운 아암 모션 및/또는 위치에 대한 필요 없이 인체공학적 위치로부터 절차를 수행할 수 있게 하는 것, 한 명의 의사가 하나 이상의 의료 기구로 절차를 수행할 수 있게 하는 것, (예컨대, 형광투시법 기법과 연관된) 방사선 노출을 회피하는 것, 절차가 단일-수술 설정으로 수행될 수 있게 하는 것, (예컨대, 신장 결석을 제거하기 위해) 물체를 더욱 효율적으로 제거하기 위한 연속적인 흡입을 제공하는 것 등과 같은, 다양한 이점을 제공할 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 방사선에 대한 의사 노출을 감소시키고/시키거나 수술실 내의 장비의 양을 감소시키기 위해 비-방사선-기반 내비게이션 및/또는 위치결정 기법을 제공할 수 있다. 또한, 의료 시스템(100)은 기능을, 각각이 독립적으로 이동가능할 수 있는 제어 시스템(140)과 로봇 시스템(110)으로 분배할 수 있다. 그러한 기능의 분배 및/또는 이동가능성은 제어 시스템(140) 및/또는 로봇 시스템(110)이 특정 의료 절차에 최적인 위치에 배치되는 것을 가능하게 할 수 있고, 이는 환자 주위의 작업 영역을 최대화하고/하거나, 의사가 절차를 수행하기 위한 최적화된 위치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 절차의 많은 측면은 (환자에게 비교적 가깝게 위치된) 로봇 시스템(110)에 의해 수행될 수 있고, 한편 의사는 (더 멀리 떨어져 위치될 수 있는) 제어 시스템(140)에서 편안하게 절차를 관리한다.

일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 로봇 시스템(110)과 상이한 지리적 위치에 위치되는 경우에도 기능할 수 있다. 예를 들어, 원격-의료(tele-health) 구현예에서, 제어 시스템(140)은 광역 통신망을 통해 로봇 시스템(110)과 통신하도록 구성된다. 하나의 시나리오에서, 의사(160)는 제어 시스템(140)과 함께 하나의 병원에 위치될 수 있는 반면, 로봇 시스템(110)은 상이한 병원에 위치된다. 의사는 이어서 의료 절차를 원격으로 수행할 수 있다. 이는 농촌 지역의 병원과 같은 멀리 떨어져 있는 병원이 특정 절차에 대한 전문 지식이 제한된 경우에 유리할 수 있다. 그러면, 그러한 병원은 다른 위치에 있는 더욱 경험이 풍부한 의사에 의존할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은, 예를 들어 특정 로봇 시스템을 선택하고 보안 네트워크 접속을 형성함으로써(예컨대, 패스워드, 암호화, 인증 토큰 등을 사용함) 다양한 로봇 시스템(110)과 페어링할 수 있다. 따라서, 하나의 위치에 있는 의사는 그러한 상이한 위치들 각각에 위치된 로봇 시스템(110)과의 접속을 설정함으로써 다양한 상이한 위치에서 의료 절차를 수행하는 것이 가능할 수 있다.

일부 실시예에서, 로봇 시스템(110), 테이블(150), 의료 기구(120), 니들 및/또는 이미징 센서(180)는 무선 및/또는 유선 네트워크를 포함할 수 있는 네트워크를 통해 서로 통신가능하게 결합된다. 예시적인 네트워크는 하나 이상의 개인 영역 네트워크(PAN), 하나 이상의 근거리 통신망(LAN), 하나 이상의 광역 통신망(WAN), 하나 이상의 인터넷 영역 네트워크(IAN), 하나 이상의 셀룰러 네트워크, 인터넷 등을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(140), 로봇 시스템(110), 테이블(150), 의료 기구(120), 및/또는 이미징 센서(180)는 하나 이상의 지원 케이블을 통해 통신, 유체/기체 교환, 전력 교환 등을 위해 연결된다.

도 1에 예시되지 않지만, 일부 실시예에서, 의료 시스템(100)은 환자(130)의 건강 및/또는 환자(130)가 위치된 환경을 모니터링하도록 구성된 의료용 모니터를 포함하고/하거나 그와 연관된다. 예를 들어, 의료용 모니터는 의료 시스템(100)이 위치된 동일한 환경 내에, 예컨대 수술실 내에 위치될 수 있다. 의료용 모니터는 환자(130) 및/또는 환경과 연관된 하나 이상의 물리적, 생리학적, 화학적, 및/또는 생물학적 신호, 파라미터, 특성, 상태 및/또는 조건을 검출하거나 결정하도록 구성된 하나 이상의 센서에 물리적으로 그리고/또는 전기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서는 온도, 압력, 진동, 햅틱/촉각 특징, 소리, 광학 수준 또는 특성, 부하 또는 중량, (예컨대, 표적 기체 및/또는 액체의) 유량, 자기장 및 전자장의 진폭, 위상, 및/또는 배향, 기체, 액체, 또는 고체 형태의 물질과 관련된 성분 농도 등을 포함하는, 임의의 유형의 물리적 특성을 결정/검출하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 센서는 의료용 모니터에 센서 데이터를 제공할 수 있고, 의료용 모니터는 환자(130)의 건강 및/또는 환자(130)의 환경에 관한 정보를 제시할 수 있다. 그러한 정보는, 예를 들어 심박수(예컨대, ECG, HRV 등), 혈압/혈류량, 근육 생체-신호(예컨대, EMG), 체온, 산소 포화도(예컨대, SpO₂), CO₂, 뇌파(예컨대, EEG), 환경 온도 등을 포함하는, 의료용 모니터를 통해 디스플레이되는 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 의료용 모니터 및/또는 하나 이상의 센서는 제어 시스템(140)에 결합되고, 제어 시스템(140)은 환자(130)의 건강 및/또는 환자(130)의 환경에 관한 정보를 제공하도록 구성된다.

예시적인 제어기

도 2a 및 도 2b는 소정 실시예에 따른, 제어 시스템(140)을 위한 제어기(200)의 각각 사시도 및 상단부 프로파일도를 예시한다. 도 1에서 기술된 바와 같이, 입력 장치(146)는, 일부 실시예에서, 제어기(200)이거나 제어기(200)를 포함한다. 제어기의 정면은 축 이동 입력부, 예컨대 하나 이상의 조이스틱(205, 215) 및 하나 이상의 방향 패드(210)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 조이스틱(205, 215)은 아날로그 입력을 제공하는 한편, 방향 패드(210)는 디지털 입력을 제공한다. 제어기의 정면은 추가 제어를 제공하기 위해 복수의 버튼(220)을 추가로 포함할 수 있다. 도 2b에 예시된 예에서, 제어기(200)는 제어기의 상단부측 상에 4개의 버튼을 포함한다: R1(225), R2(230), L1(235), 및 L2(240). 다른 실시예는 상이한 수의 버튼 및/또는 상이한 레이아웃을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(200)는 로봇 시스템(110)과 함께 작동하도록 용도가 변경된 게임 콘솔 제어기(game console controller)일 수 있다. 예를 들어, 제어기 게임 펌웨어는 의료 장치 펌웨어로 덮어쓰기될 수 있고/있거나 입력 장치 관리자(input device manager)가 제어기로부터의 입력을 로봇 시스템(110)에 의해 이해될 수 있는 입력으로 변환하기 위해 의료 시스템(100)의 컴포넌트(예컨대, 제어 시스템(140))에 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 신속 개방은 펜던트 상단부 하부 우측 버튼(R2(225))을 2회 태핑함으로써 트리거될 수 있고, 신속 폐쇄는 펜던트 상단부 하부 좌측 버튼(L2(240))을 2회 태핑함으로써 트리거될 수 있다. 사용자는 바스켓을 신속히 개방하기 위해 2회 태핑하고, 바스켓을 신속히 폐쇄하기 위해 2회 태핑할 수 있다. 2회 탭 동작은 사용자에게 상단부 2개의 버튼(R2, L2)을 사용하여 사전-프로그래밍된 명령에 대한 용이한 액세스를 제공한다. 한편, 제어기 상의 다른 입력부는 스코프를 삽입하는 것, 스코프를 관절운동시키는 것, 및/또는 바스켓을 삽입하는 것과 같은, 다른 의료 기구를 제어하는 것을 포함하는 다른 기능에 사용될 수 있다. 이들 다른 기능은 동시에 또는 사전-프로그래밍된 모션과 독립적으로 트리거될 수 있다. 명백할 바와 같이, 다른 실시예는 제어기를 상이한 방식으로 구성할 수 있다. 예를 들어, 신속 개방/신속 폐쇄는 다른 버튼 및/또는 다른 상호작용을 사용하여(예컨대, 1회 탭, 2회 탭을 사용하고, 버튼을 누르는 등) 트리거될 수 있다. 일 실시예에서, 버튼 매핑은, 신속 개방이 L2 버튼에 의해 트리거되고 신속 폐쇄가 R2 버튼(225)에 의해 트리거되는 것으로 스위칭된다.

일 실시예에서, 바스켓 회수 장치의 지글 모션은 상단부 하부 우측 버튼(R2(225))과 상단부 하부 좌측 버튼(L2(24)) 둘 모두를 동시에 누름으로써 트리거될 수 있다. 둘 모두의 버튼이 눌릴 것을 필요로 함으로써, 신속 개방 및 신속 폐쇄를 위해 사용되는 버튼(R2/L2)은 더 많은 명령이 제어기(200) 입력부에 매핑되도록 허용하는 이중-목적일 수 있다. 일 실시예에서, R2 및 L2 버튼은 R2 및 L2 버튼 각각의 1회 탭이 다른 동작을 각각 트리거하는 삼중-목적이다. 예를 들어, R2를 1회 태핑하는 것은 바스켓의 일반 속도 개방을 개시할 수 있고, 한편 L2를 1회 태핑하는 것은 바스켓의 일반 속도 폐쇄를 개시할 수 있거나, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 다른 실시예는 다른 버튼 누름으로 지글 모션을 트리거할 수 있다.

도 1에서 기술된 바와 같이, 지글 모션은 가변 이동을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 조이스틱(205)은 바스켓 회수 장치(120)의 삽입 및 후퇴 이동을 직접 제어하도록 구성될 수 있다. 지글 모션을 트리거하기 위해 R2 및 L2를 누르면서, 사용자는 바스켓 회수 장치(120)를 환자의 신체 내의 새로운 위치로 추가로 삽입하기 위해 조이스틱(205)을 상향으로 이동시킬 수 있다. 대안적으로, 사용자는 바스켓 회수 장치(120)를 신체 내로의 진입 지점을 향해 새로운 위치로 후퇴시키기 위해 조이스틱(205)을 하향으로 이동시킬 수 있다. 일단 사용자가 (여전히 R2 및 L2를 누르면서) 조이스틱(205)을 해제하면, 지글 모션은 새로운 위치에서의 궤적으로 계속될 수 있다. 명백할 바와 같이, 삽입 및 후퇴는 제2 조이스틱(215) 또는 방향 패드(210)와 같은 다른 제어기 입력부에 매핑될 수 있다.

제어기(200) 동작은 일부 실시예에서 맞춤화가능할 수 있다. 제어 시스템(140)은 사용자에 의한 원하는 제어기 레이아웃으로의 사전-프로그래밍된 모션(예컨대, 신속 개방/폐쇄, 지글 등)의 할당을 허용하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 상단부 버튼(220), 방향 패드(210) 또는 하나의 조이스틱(205, 215) 중 임의의 것에 신속 개방 또는 신속 폐쇄를 할당할 수 있다.

일부 실시예에서, 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 것은 적어도 부분적으로 자동화될 수 있다. 기계 학습(machine learning) 또는 컴퓨터 비전(computer vision) 알고리즘은 바스켓 회수 장치(120)가 사전-프로그래밍된 모션을 수행하기 위해 우측 위치에 있을 때를 인식하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 의료 시스템(100)은, 그의 이미징 센서(180), 스코프, 또는 다른 감지 장치를 사용하여, 바스켓이 요로 결석(165)에 충분히 근접하여 장치를 포획하기 위해 신속 개방이 트리거될 수 있음을 인식할 수 있다. 일단 임계 거리에 도달하면, 바스켓을 신속히 개방하기 위해 신속 개방이 트리거될 수 있다. 추가적인 사전-프로그래밍된 모션이 또한 신속 개방과 함께 연동될 수 있다. 예를 들어, 바스켓을 개방한 후에, 요로 결석이 바스켓에 의해 둘러싸이도록 바스켓 회수 장치(120)를 추가로 삽입하기 위한 사전-프로그래밍된 모션("전방 삽입" 사전-프로그래밍된 모션)이 트리거될 수 있다. 다음으로, 신속 폐쇄가 이어서 요로 결석(165)을 포획하기 위해 자동으로 트리거될 수 있다.

안전 예방책으로서, 사전-프로그래밍된 모션은 자동화된 모션이 허용되는 특정 모드("자동-포획" 모드)에서만 자동으로 트리거되도록 구성될 수 있다. 이러한 자동-포획 모드는 버튼들 중 하나 또는 제어기(200) 상의 다른 입력부를 사용하거나 제어 시스템(140) 인터페이스의 메뉴 설정을 통해 가능하게 될 수 있다. 하나의 시나리오에서, 의사(160)는 직접-제어된 이동을 사용하여 바스켓 회수 장치(120)를 요로 결석(165) 부근의 정확한 위치로 이동시킨다. 의사는 이어서 자동-포획 모드를 가능하게 할 수 있다. 결석이 거리 임계치를 충족하거나 초과하기에 충분히 가까우면, 자동-포획 사전-프로그래밍된 모션(예컨대, 신속 개방, 전방 삽입, 및/또는 신속 폐쇄)이 자동으로 트리거된다. 거리가 거리 임계치보다 크면, 의사는 자동-포획 사전-프로그래밍된 모션이 트리거될 때까지 바스켓 회수 장치(120)의 위치를 추가로 조정할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 제어기(200)의 일 실시예를 예시하였지만, 다른 유형의 제어기 또는 다른 입력 장치가 또한 제어 시스템(140)과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(140)을 위한 입력 장치(146)는 무선(예컨대, Wi-Fi, 블루투스 등) 또는 유선(예컨대, 범용 직렬 버스(USB))일 수 있다. 다른 예에서, 입력 장치(146)는 태블릿 또는 스마트 폰과 같은 터치 스크린 장치 상에 구현되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)일 수 있다. 일례에서, 제어기는 음성 명령을 수신하는 내장 마이크를 구비한 스마트 스피커일 수 있다. 다른 예에서, 입력 장치(146)는 가상 현실 또는 증강 현실 시스템을 위한 제어기일 수 있다.

요로 결석 포획

도 3a 내지 도 3c는 소정 실시예에 따른, 요로 결석 포획 절차를 예시한다. 이들 예에서, 의료 시스템(100)은 환자(130)로부터 신장 결석을 제거하기 위해 수술실 내에 배열된다. 그러한 절차의 많은 경우에서, 환자(130)는 환자(130)의 등 부분 또는 옆구리에 접근하기 위해 환자(130)가 측면으로 약간 틸팅되어(tilted) 있는 변형된 앙와위(supine position)로 위치된다. 요로 결석 포획 절차는 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 일반 앙와위에서 환자에게 수행될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c가 환자(130)로부터 신장 결석을 제거하기 위해 최소-침습 절차를 수행하기 위한 의료 시스템(100)의 사용을 예시하지만, 의료 시스템(100)은 다른 방식으로 신장 결석을 제거하고/하거나 다른 절차를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 환자(130)는 절차를 위해 요구되는 대로 다른 위치로 배열될 수 있다. 다양한 동작이 의사(160)에 의해 수행되는 것으로 도 3a 내지 도 3c 및 본 개시 전체에 걸쳐 기술된다. 이들 동작은 의사(160)에 의해 직접적으로, 의료 시스템(100)의 보조로 의사에 의해 간접적으로, 의사의 지시를 받는 사용자에 의해, 다른 사용자(예컨대, 전문가), 및/또는 임의의 다른 사용자에 의해 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

로봇 시스템(110)의 특정 로봇 아암이 도 3a 내지 도 3c의 맥락에서 특정 기능을 수행하는 것으로 예시되어 있지만, 로봇 아암들(112) 중 임의의 것이 기능을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또한, 임의의 추가 로봇 아암 및/또는 시스템이 절차를 수행하도록 사용될 수 있다. 또한, 로봇 시스템(110)은 절차의 다른 부분을 수행하도록 사용될 수 있다.

블록(305)에서, 바스켓 회수 장치(120)는 요로 결석(165)에 접근하기 위해 신장(170) 내로 조종된다. 일부 시나리오에서, 의사(160) 또는 다른 사용자는 바스켓 회수 장치(120)의 이동을 직접 제어하기 위해 입력 장치(146)를 사용한다. 그러한 직접 제어된 이동은 삽입/후퇴, 바스켓 회수 장치(120)의 좌측 또는 우측 굽힘, 회전, 및/또는 바스켓의 일반 개방/폐쇄를 포함할 수 있다. 다양한 이동을 사용하여, 바스켓 회수 장치(120)는 결석에 가깝게 배치된다.

블록(310)에서, 신속 개방 사전-프로그래밍된 이동은 사용자 입력(예컨대, 버튼을 2회 태핑함)에 응답하여 트리거된다. 신속 개방은 바스켓 회수 장치(120)의 바스켓이 가속된 속도로 개방되게 한다. 신속 개방을 사용하는 것은 바스켓 회수 장치(120)가 요로 결석(165)을 포획하기 위한 위치로 더욱 신속히 도착하도록 허용하여, (예컨대, 바스켓 회수 장치에 의한 또는 호흡/순환/신장 내에서의 소변 흐름 이동으로 인한) 외부적인 이동이 바스켓 회수 장치(120)를 제위치에서 벗어나게 이동시킬 가능성을 감소시킨다. 신속 개방 이동은 제어기(200) 버튼을 2회 태핑함으로써, 제어기 상의 상이한 입력부를 사용하여, 또는 음성 명령과 같은 다른 유형의 입력 장치를 사용함으로써 트리거될 수 있다.

일부 실시예에서, 레이저, 충격파 장치, 또는 다른 장치가 결석을 부수기 위해 사용된다. 레이저 또는 다른 장치는 바스켓 회수 장치(120)에 통합될 수 있거나 별개의 의료 기구일 수 있다. 결석을 부수기 위한 장치는 또한 신속 개방, 신속 폐쇄 및/또는 지글 모션을 트리거하기 위한 것과 동일한 입력 장치(예컨대, 제어기(200))에 의해 제어될 수 있다. 일부 상황에서, 결석(165)은 결석을 더 작은 조각으로 부수는 것이 필요하지 않을 정도로 충분히 작다. 그러한 경우에, 블록(315)은 생략될 수 있고, 프로세스는 블록(320)으로 진행할 수 있다.

선택적으로, 블록(315)에서, 사전-프로그래밍된 지글 모션은 결석 울혈을 제거하는 것을 보조하거나 달리 결석(들)을 이동시키기 위해 트리거된다. 예를 들어, 요로 결석(165)이 위에서 논의된 바와 같이 더 작은 조각으로 부서지면, 지글 모션은 결석을 분리하기 위해 사용될 수 있다. 지글 모션은, 바스켓 회수 장치가 정상 바스켓 삽입 속도에 비해 더 빠른 속도로 고정된 소량의 바스켓 이동만큼 전방으로 삽입되고 후방으로 후퇴되는 사전-프로그래밍된 모션일 수 있다. 사전-프로그래밍된 지글 모션은 제어기(200)의 2개의 버튼을 동시에 누름으로써, 제어기 상의 상이한 입력부를 사용하여, 또는 음성 명령과 같은 다른 유형의 입력 장치를 사용함으로써 트리거될 수 있다.

블록(320)에서, 개방된 바스켓은 요로 결석(165) 또는 요로 결석의 더 작은 조각을 둘러싸도록 조종된다. 일부 시나리오에서, 조종은 바스켓 회수 장치(120)의 의사(160)에 의한 직접-제어된 이동에 의해 달성된다. 일부 실시예에서, 전방 삽입 사전-프로그래밍된 모션이 바스켓으로 결석을 둘러싸는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 바스켓이 와이어에 의해 형성된 경우, 전방 삽입 이동은 결석이 바스켓의 원위 단부를 형성하는 와이어와 부딪치는 것을 회피하기 위해, 선택적으로, 일측으로 약간 측방향 오프셋된 전방 이동을 포함할 수 있다. 일단 결석이 원위 단부를 통과하였으면, 제1 측방향 오프셋 모션과 반대인 선택적인 측방향 모션이 결석 주위에서 바스켓을 중심설정하기 위해 바스켓에 적용될 수 있다. 바스켓이 복수의 타인(tine)에 의해 형성된 것과 같은 다른 실시예에서, 바스켓의 삽입은 바스켓을 결석 주위에서 길이방향으로 중심설정하고 바스켓 폐쇄 동안 결석을 이동시키는 것을 회피하기 위해 타인을 폐쇄하는 것과 조화된다.

전방 삽입 이동은 제어기(200) 상의 입력부를 사용함으로써 또는 음성 명령과 같은 다른 유형의 입력 장치를 사용함으로써 트리거될 수 있다. 위에서 사전-프로그래밍된 전방 삽입 이동을 기술하였지만, 이러한 이동은 또한 요로 결석을 둘러싸기 위한 직접 제어된 이동을 사용하여 사용자에 의해 달성될 수 있다.

블록(325)에서, 신속 폐쇄 프로그래밍된 이동은 사용자 입력(예컨대, 버튼을 2회 태핑함)에 응답하여 트리거된다. 신속 폐쇄는 바스켓 회수 장치(120)의 바스켓이 가속된 속도로 폐쇄되게 한다. 폐쇄 모션은 바스켓이 완전히 폐쇄되고/되거나 임계 토크에 도달할 때까지 계속될 수 있다. 바스켓의 구동 메커니즘이 토크 임계치에 도달할 때, 그것은 바스켓이 결석 위로 폐쇄되었음을 나타낼 수 있고, 이는 바스켓의 추가 폐쇄를 방지한다. 토크를 제한하는 것은 폐쇄 동안 인가되는 증가된 응력/힘으로 인한 임의의 손상으로부터 바스켓을 보호할 수 있다. 신속 폐쇄를 사용하는 것은 바스켓 회수 장치(120)가 요로 결석(165)을 더욱 신속히 포획하도록 허용하여, (예컨대, 환자 또는 바스켓 회수 장치(120)에 의한) 외부적인 이동이 바스켓 회수 장치(120)를 제위치에서 벗어나게 이동시킬 가능성을 감소시킨다. 신속 폐쇄 이동은 제어기(200) 버튼을 2회 태핑함으로써, 제어기 상의 상이한 입력부를 사용하여, 또는 음성 명령과 같은 다른 유형의 입력 장치를 사용함으로써 트리거될 수 있다. 선택적으로, 신장으로부터의 결석의 더 용이한 인출을 위해 결석(165) 위치를 조정하는 데 도움이 되도록 지글 모션이 트리거될 수 있다.

블록(330)에서, 바스켓 회수 장치(120)는 신장(170)으로부터 그리고 이어서 환자의 신체 외부로 인출된다. 일단 바스켓 회수 장치(120)가 환자의 신체 외측에 있게 되면 포획된 결석을 신속히 방출하기 위해 신속 개방 이동이 선택적으로 트리거될 수 있다.

추가 결석(또는 부서진 결석(165)의 큰 조각)이 존재할 경우, 바스켓 회수 장치(120)는 나머지 큰 조각을 포획하기 위해 환자 내로 재삽입될 수 있다. 일부 실시예에서, 조각의 제거를 용이하게 하기 위해 진공 기구가 사용될 수 있다. 일부 상황에서, 결석 조각은 그들이 자연적으로 환자를 통과할 수 있을 정도로 충분히 작을 수 있다.

예시적인 바스켓 회수 장치

도 4a는 소정 실시예에 따른, 바스켓 회수 장치(120)를 예시한다. 바스켓 회수 장치(120)는 원위측 상에 형성된 바스켓(405), 근위측 상의 손잡이(410), 바스켓과 손잡이 사이의 시스(sheath)(415), 및 바스켓 구동 메커니즘(420)을 포함할 수 있다. 바스켓은 요로 결석을 포획하기 위해 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓은, 결석이 그 내부로 조종되는 공간을 형성하기 위해 확장되고 결석을 포획하도록 결석 주위로 수축되는 2개 이상의 와이어 루프(wire loop)(425)에 의해 형성된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 와이어는 전구, 눈물방울, 나선형, 보울(bowl) 형상 등과 같은 다양한 형상을 형성하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 바스켓은 요로 결석을 위한 중공 영역을 형성하기 위해 서로를 향하는 리세스(recess)를 가진 2개의 실질적으로 타원형이거나 둥근 보울에 의해 형성된다. 일부 실시예에서, 바스켓은 결석 주위로 폐쇄하도록 구성된 복수의 타인에 의해 형성된다. 바스켓은 니티놀, 니켈, 티타늄, 강철, 코발트-크롬 합금, 다른 유형의 금속, 세라믹, 중합체, 예컨대 플라스틱, 또는 이들의 조합과 같은 다양한 재료로부터 제조될 수 있다.

바스켓 회수 장치(120)의 손잡이(410)는 사용자 또는 로봇에 의해 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓 구동 메커니즘(420)은 손잡이에 내장된다. 구동을, 예를 들어 활주 또는 비틀림 모션과 결합시키는 것은 바스켓이 개방 또는 폐쇄되게 할 수 있다. 일 실시예에서, 구동을 개방된 위치에 결합시키는 것은 바스켓 와이어가 시스 외부로 개방된 바스켓 위치로 연장되게 한다. 구동을 폐쇄된 위치에 결합시키는 것은 바스켓 와이어가 시스를 향해 후퇴되어, 바스켓을 접히게 할 수 있다. 요로 결석이 바스켓 내측에 있으면, 결석은 바스켓 와이어의 폐쇄에 의해 포획된다.

바스켓 회수 장치(120)의 일부이거나 그것과 함께 사용될 수 있는 스코프(도시되지 않음)가 인간 해부학적 구조 내에서, 예컨대 인간 해부학적 구조의 자연 구멍 또는 내강 내에서 내비게이팅하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스코프는 바스켓 회수 장치(120)의 원위 부분이 그것을 통해 삽입될 수 있는 채널을 포함할 수 있다. 스코프가 예를 들어 (예컨대, 요로에 접근하기 위한) 요관경, 복강경, (예컨대, 신장에 접근하기 위한) 신장경, (예컨대, 기관지와 같은 기도에 접근하기 위한) 기관지경, (예컨대, 결장에 접근하기 위한) 결장경, (예컨대, 관절에 접근하기 위한) 관절경, (예컨대, 방광에 접근하기 위한) 방광경 등을 포함할 수 있다. 스코프, 예컨대 스코프의 원위 부분이 또한 관절운동가능할 수 있고, 따라서 스코프는 인간 해부학적 구조 내에서 조향될 수 있다. 스코프는 삽통 부품(telescoping part), 예컨대 내측 리더(leader) 부분 및 외측 시스 부분을 포함할 수 있고, 이는 스코프를 삽통식으로 연장시키도록 조작될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프는 의료 기구(예컨대, 쇄석기, 바스켓팅 장치(basketing device), 겸자 등)의 전개, 관주, 및/또는 스코프의 원위 단부에서의 수술 영역에 대한 흡인을 위한 작업 채널을 포함한다. 스코프는 광학 카메라와 같은 이미징 장치를 포함할 수 있는, 광학 조립체 및 스코프의 원위 단부로/로부터 신호를 전달하기 위한 와이어 및/또는 광섬유를 수용할 수 있다. 스코프는 또한 발광 다이오드와 같은, 근접하게 위치된 광원으로부터 스코프의 원위 단부로 광을 전달하기 위한 광섬유를 수용할 수 있다. 스코프의 원위 단부는 또한 도구, 관주, 및/또는 수술 부위에 대한 흡인을 전달하기 위해 작업 채널을 위한 개구를 포함할 수 있다. 스코프의 원위 단부는 또한 내부 해부학적 공간의 이미지를 캡처하도록 구성될 수 있는, 카메라와 같은 이미징 장치를 위한 포트를 포함할 수 있다. 스코프의 원위 단부는 이미징 장치를 사용할 때 해부학적 공간을 조명하기 위해 광원을 위한 포트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프는 로봇 시스템(110)에 의해 제어되도록 구성된다. 스코프는 로봇 시스템(110)과 맞물리기 위한 컴포넌트를 포함할 수 있다.

예시적인 사전-프로그래밍된 이동

도 5는 소정 실시예에 따른, 사전-프로그래밍된 신속 개방 프로세스(500)의 흐름도이다. 신속 개방 프로세스(500)는 로봇 시스템(110)에 의해 또는 도 1의 의료 시스템(100)의 다른 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템(110)은 그의 아암들 중 하나 이상으로 바스켓 회수 장치(120)를 조작할 수 있다. 프로세스(500)는 사용자(예컨대, 의사)에 의해 제공되는 입력에 따라 수행될 수 있거나, 적어도 부분적으로 자동화될 수 있다. 하기는 프로세스에 대한 하나의 가능한 시퀀스를 기술하지만, 다른 실시예는 상이한 순서로 프로세스를 수행할 수 있다.

블록(505)에서, 로봇 시스템(110)의 제어 시스템(140)이 입력 장치(146)로부터 제1 사용자 입력을 수신한다. 예를 들어, 입력은 버튼의 2회 태핑, 음성 명령, 또는 다른 입력일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 입력은 도 2a 및 도 2b의 제어기(200) 상의 제1 버튼의 2회 태핑이다.

블록(510)에서, 로봇 시스템(110)은 바스켓 회수 장치(120)의 바스켓(405)을 가속된 속도로 개방하기 위해 바스켓 구동 메커니즘과 맞물린다. 일부 실시예에서, 바스켓 구동 메커니즘(420)은 적어도 2가지 속도로 동작하도록 구성된다: 바스켓의 일반 개방 속도에 대응하는 제1 속도, 및 제1 속도보다 빠른 제2 속도. 일 실시예에서, 일반 개방 속도는 바스켓이 사전-프로그래밍된 모션보다는 직접 제어된 이동을 사용하여 개방될 때 사용된다.

블록(515)에서, 바스켓 회수 장치(120) 또는 로봇 아암(112) 내에 위치될 수 있는 토크 센서가 바스켓 구동 메커니즘(420)에 의해 바스켓(405)에 인가되는 토크를 결정한다. 토크가 로봇 시스템(110)에 대해 구성된 토크 한계를 충족하거나 초과하면, 구동 메커니즘은 맞물림해제된다. 예를 들어, 바스켓이 개방되지 못하게 하는 조직이 있다면 토크 한계에 도달할 수 있다. 토크 한계에 도달하면, 프로세스(500)는 블록(520)으로 진행한다. 그렇지 않으면, 프로세스(500)는 블록(525)으로 진행한다.

블록(520)에서, 토크 한계에 도달하고, 구동 메커니즘은 맞물림해제된다. 어떤 것이 바스켓이 추가로 개방되지 못하게 할 때, 추가 이동은 바스켓(405) 또는 주변 조직을 손상시킬 수 있다.

블록(525)에서, 신속 개방 이동이 완료된다. 바스켓(405)은 (예컨대, 구동 메커니즘 토크에 의해 표시되는 바와 같이) 완전히 개방되거나, 달리 원하는 개방 구성에 도달하였을 수 있다. 예를 들어, 신속 개방 이동은 바스켓의 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 또는 다른 양이 완전히 개방될 때 정지하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 바스켓의 목표 개방량은 요로 결석의 검출된 크기에 기초하여 설정된다.

도 6은 소정 실시예에 따른, 사전-프로그래밍된 신속 폐쇄 프로세스(600)의 흐름도이다. 신속 폐쇄 프로세스(600)는 로봇 시스템(110)에 의해 또는 의료 시스템(100)의 다른 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템(110)은 그의 아암들 중 하나 이상으로 바스켓 회수 장치(120)를 조작할 수 있다. 프로세스(600)는 사용자(예컨대, 의사)에 의해 제공되는 입력에 따라 수행될 수 있거나, 적어도 부분적으로 자동화될 수 있다. 하기는 프로세스에 대한 하나의 가능한 시퀀스를 기술하지만, 다른 실시예는 상이한 순서로 프로세스를 수행할 수 있다.

블록(605)에서, 로봇 시스템(110)의 제어 시스템(140)은 입력 장치(146)로부터 제2 사용자 입력을 수신한다. 예를 들어, 입력은 버튼의 2회 태핑, 음성 명령, 또는 다른 입력일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 입력은 도 2a 및 도 2b의 제어기(200) 상의 제2 버튼의 2회 태핑이다.

블록(610)에서, 로봇 시스템(110)은 바스켓 회수 장치(120)의 바스켓(405)을 가속된 속도로 폐쇄하기 위해 바스켓 구동 메커니즘과 맞물린다. 일부 실시예에서, 바스켓 구동 메커니즘(420)은 적어도 2가지 속도로 동작하도록 구성된다: 바스켓의 일반 폐쇄 속도에 대응하는 제1 속도, 및 제1 속도보다 빠른 제2 속도. 일 실시예에서, 일반 폐쇄 속도는 바스켓이 사전-프로그래밍된 모션보다는 직접 제어된 이동을 사용하여 폐쇄될 때 사용된다.

블록(615)에서, 토크 센서는 바스켓 구동 메커니즘(420)에 의해 바스켓(405)에 인가되는 토크를 결정한다. 토크가 로봇 시스템(110)에 대해 구성된 토크 한계를 충족하거나 초과하면, 구동 메커니즘은 맞물림해제된다. 예를 들어, 바스켓이 폐쇄되지 못하게 하는 조직 또는 요로 결석이 있다면 토크 한계에 도달할 수 있다. 토크 한계에 도달하면, 프로세스(600)는 블록(620)으로 진행한다. 그렇지 않으면, 프로세스(600)는 블록(625)으로 진행한다.

블록(620)에서, 토크 한계에 도달하고, 구동 메커니즘은 맞물림해제된다. 어떤 것이 바스켓이 추가로 폐쇄되지 못하게 할 때, 추가 이동은 바스켓(405) 또는 주변 조직을 손상시킬 수 있다.

블록(625)에서, 신속 폐쇄 이동이 완료된다. 바스켓(405)은 (예컨대, 구동 메커니즘 토크에 의해 표시되는 바와 같이) 완전히 폐쇄되거나, 달리 원하는 폐쇄 구성에 도달하였을 수 있다. 예를 들어, 신속 폐쇄 이동은 바스켓의 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 또는 다른 양이 완전히 폐쇄될 때 정지하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 바스켓의 목표 폐쇄량은 요로 결석(165)의 검출된 크기에 기초하여 설정된다. 예를 들어, 요로 결석이 크면, 바스켓은 요로 결석과 접촉하거나 요로 결석을 둘러싸기 전에 소량만을 폐쇄할 수 있다.

도 7은 소정 실시예에 따른, 사전-프로그래밍된 지글 모션 프로세스(700)의 흐름도이다. 지글 프로세스(700)는 로봇 시스템(110)에 의해 또는 의료 시스템(100)의 다른 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템(110)은 그의 아암들 중 하나 이상으로 바스켓 회수 장치(120)를 조작할 수 있다. 프로세스(700)는 사용자(예컨대, 의사)에 의해 제공되는 입력에 따라 수행될 수 있거나, 적어도 부분적으로 자동화될 수 있다. 하기는 프로세스에 대한 하나의 가능한 시퀀스를 기술하지만, 다른 실시예는 상이한 순서로 프로세스를 수행할 수 있다.

블록(705)에서, 로봇 시스템(110)의 제어 시스템(140)은 입력 장치(146)로부터 제3 사용자 입력을 수신한다. 예를 들어, 입력은 하나 이상의 버튼의 누름, 버튼의 2회 태핑, 음성 명령, 또는 다른 입력일 수 있다. 일 실시예에서, 제3 입력은 도 2a 및 도 2b의 제어기(200)의 (신속 개방과 연관된) 제1 버튼과 (신속 폐쇄와 연관된) 제2 버튼을 누르는 것이다.

블록(710)에서, 로봇 시스템(110)은 가속된 속도로 바스켓의 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 개시한다. 예를 들어, 바스켓은 앞뒤로 수 밀리미터 이동할 수 있다. 일부 상황에서, 바스켓은 수 센티미터 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 바스켓 구동 메커니즘(420)은 적어도 2가지 속도로 바스켓을 동작시키도록 구성된다: 바스켓의 일반 이동 속도에 대응하는 제1 속도, 및 제1 속도보다 빠른 제2 속도. 일 실시예에서, 일반 이동 속도는 바스켓이 사전-프로그래밍된 모션보다는 직접 제어된 이동을 사용하여 이동할 때 사용된다.

블록(715)에서, 제어 시스템(140)은 제3 사용자 입력을 수신하는 동안, 이동 입력에 대응하는 제4 사용자 입력을 수신한다. 일 실시예에서, 제4 입력은 제어기(200)의 조이스틱의 축을 따른 이동이다(예컨대, 전방 또는 후방). 예를 들어, 의사(160)는 제1 및 제2 버튼을 누르면서 조이스틱을 이동시킬 수 있다.

블록(720)에서, 로봇 시스템(110)은 제4 입력에 기초하여 바스켓을 새로운 위치로 이동시킨다. 예를 들어, 조이스틱이 상향으로 이동되면, 바스켓은 환자 내로 추가로 삽입된다. 조이스틱이 후방으로 이동되면, 바스켓은 바스켓 회수 장치(120)의 근위 단부를 향해 후퇴된다.

블록(725)에서, 로봇 시스템(110)은 새로운 위치에서 바스켓의 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 계속한다. 이동의 궤적 또는 중심은 새로운 위치이다.

블록(730)에서, 제3 입력이 중지되었으면(예컨대, 의사(160)가 제1 버튼과 제2 버튼을 해제하였음), 프로세스(700)는 블록(735)으로 진행하고 지글 모션은 중지된다. 제3 입력이 여전히 진행 중이면, 프로세스(700)는 블록(725)으로 진행하고 로봇 시스템(110)은 바스켓의 전방 및 후방 이동을 계속한다. 다른 실시예에서, 지글 모션은 다른 입력에 응답하여, 소정량의 시간이 경과한 후에, 또는 소정량의 이동 반복이 완료된 후에 정지한다.

예시적인 로봇 시스템

도 8은 하나 이상의 실시예에 따른, 로봇 시스템(110)의 예시적인 상세 사항을 예시한다. 이러한 예에서, 로봇 시스템(110)은 이동가능한 카트-기반 로봇식 시스템(cart-based robotically-enabled system)으로 예시되어 있다. 그러나, 로봇 시스템(110)은 고정형 시스템으로서 구현되고, 테이블에 통합되고, 기타 등등일 수 있다.

로봇 시스템(110)은 세장형 섹션(114(A))(때때로 "칼럼(column)(114(A))"으로 지칭됨) 및 기부(114(B))를 포함하는 지지 구조물(114)을 포함할 수 있다. 칼럼(114(A))은 하나 이상의 로봇 아암(112)(3개가 도 8에 도시됨)의 전개를 지원하기 위한 캐리지(carriage)(1102)(대안적으로 "아암 지지부(1102)"로 지칭됨)와 같은 하나 이상의 캐리지를 포함할 수 있다. 캐리지(1102)는 환자에 대한 위치설정을 위해 로봇 아암(112)의 기부를 조정하도록 수직 축을 따라 회전하는 개별적으로 구성가능한 아암 마운트(arm mount)를 포함할 수 있다. 캐리지(1102)는 또한 캐리지(1102)가 칼럼(114(A))을 따라 수직으로 병진하도록 허용하는 캐리지 인터페이스(1104)를 포함한다. 캐리지 인터페이스(1104)는 캐리지(1102)의 수직 병진을 안내하기 위해 칼럼(114(A))의 서로 반대편에 있는 측부들 상에 위치되는, 슬롯(slot)(1106)과 같은 슬롯을 통해 칼럼(114(A))에 연결된다. 슬롯(1106)은 캐리지(1102)를 기부(114(B))에 대해 다양한 수직 높이에 위치시키고 유지시키기 위한 수직 병진 인터페이스를 포함한다. 캐리지(1102)의 수직 병진은 로봇 시스템(110)이 로봇 아암(112)의 도달범위를 조정하여 다양한 테이블 높이, 환자 크기, 의사 선호도 등을 충족시키도록 허용한다. 유사하게, 캐리지(1102) 상의 개별적으로 구성가능한 아암 마운트는 로봇 아암(112)의 로봇 아암 기부(1108)가 다양한 구성으로 경사지도록 허용한다. 칼럼(114(A))은 내부적으로, 사용자 입력, 예컨대 I/O 장치(들)(116)로부터의 입력에 응답하여 생성된 제어 신호에 응답하여 기계화된 방식으로 캐리지(1102)를 병진시키기 위해 수직으로 정렬된 리드 스크류(lead screw)를 사용하도록 설계되는, 기어 및/또는 모터와 같은 메커니즘을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 슬롯(1106)은 캐리지(1102)가 수직으로 병진함에 따라 수직 병진 인터페이스 및/또는 칼럼(114(A))의 내부 챔버 내로 먼지 및/또는 유체가 유입되는 것을 방지하기 위해 슬롯 표면과 동일 평면상에 있고/있거나 그에 평행한 슬롯 커버(들)로 보완될 수 있다. 슬롯 커버는 슬롯(1106)의 수직 상단부 및 저부 부근에 위치된 스프링 스풀들(spring spools)의 쌍을 통해 전개될 수 있다. 커버는 캐리지(1102)가 상향 및 하향으로 수직으로 병진함에 따라 그들의 코일링된(coiled) 상태로부터 연장 및 후퇴되도록 전개될 때까지 스풀 내에 코일링될 수 있다. 스풀의 스프링-로딩(spring-loading)은 캐리지(1102)가 스풀을 향해 병진할 때 커버를 스풀 내로 후퇴시키기 위한 힘을 제공함과 동시에, 또한 캐리지(1102)가 스풀로부터 멀어지게 병진할 때 밀폐 시일(tight seal)을 유지시킬 수 있다. 커버는 캐리지(1102)가 병진함에 따라 커버의 적절한 연장 및 후퇴를 보장하기 위해, 예를 들어 캐리지 인터페이스(1104) 내의 브래킷(bracket)을 사용하여 캐리지(1102)에 연결될 수 있다.

기부(114(B))는 바닥과 같은 표면 위에서 칼럼(114(A)), 캐리지(1102), 및/또는 아암(112)의 중량의 균형을 잡을 수 있다. 따라서, 기부(114(B))는 하나 이상의 전자장치, 모터, 전력 공급부 등과 같은 더 무거운 컴포넌트뿐만 아니라, 이동을 가능하게 하고/하거나 로봇 시스템(110)을 움직이지 못하게 하는 컴포넌트를 수용할 수 있다. 예를 들어, 기부(114(B))는 로봇 시스템(110)이 절차를 위해 수술실을 돌아다니도록 허용하는 롤링가능 휠(rollable wheel)(1116)("캐스터(caster)(1116)"로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 적절한 위치에 도달한 후에, 캐스터(1116)는 절차 동안 로봇 시스템(110)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크(wheel lock)를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다. 도시된 바와 같이, 로봇 시스템(110)은 또한 로봇 시스템(110)을 조종하고/하거나 안정시키는 것을 보조하기 위한 손잡이(1118)를 포함한다.

로봇 아암(112)은 일반적으로, 일련의 조인트(1114)에 의해 연결되는 일련의 링크장치(linkage)(1112)에 의해 분리되는 로봇 아암 기부(1108) 및 엔드 이펙터(end effector)(1110)를 포함할 수 있다. 각각의 조인트(1114)는 독립적인 액추에이터를 포함할 수 있고, 각각의 액추에이터는 독립적으로 제어가능한 모터를 포함할 수 있다. 각각의 독립적으로 제어가능한 조인트(1114)는 로봇 아암(112)이 이용가능한 독립적인 자유도(degree of freedom)를 표현한다. 예를 들어, 아암들(112) 각각은 7개의 조인트를 갖고, 따라서 7 자유도를 제공할 수 있다. 그러나, 임의의 수의 조인트가 임의의 자유도로 구현될 수 있다. 예에서, 다수의 조인트는 다수의 자유도를 생성하여, "여분의(redundant)" 자유도를 허용할 수 있다. 여분의 자유도는 로봇 아암(112)이 상이한 링크장치 위치 및/또는 조인트 각도를 사용하여 공간에서 특정 위치, 배향, 및/또는 궤도로 그들 각각의 엔드 이펙터(1110)를 위치시키도록 허용한다. 일부 실시예에서, 엔드 이펙터(1110)는 의료 기구, 장치, 물체 등과 맞물리고/리거나 그것을 제어하도록 구성될 수 있다. 아암(112)의 이동의 자유는 로봇 시스템(110)이 의료 기구를 공간에서 원하는 지점으로부터 위치시키고/시키거나 지향시키도록 허용하고/하거나 의사가 아암 충돌을 회피하면서 접근을 생성하기 위해 아암(112)을 환자로부터 떨어진 임상적으로 유리한 위치로 이동시키도록 허용할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 로봇 시스템(110)은 또한 I/O 장치(들)(116)를 포함할 수 있다. I/O 장치(들)(116)는 디스플레이, 터치스크린, 터치패드, 프로젝터, 마우스, 키보드, 마이크, 스피커, 제어기, (예컨대, 제스처 입력을 수신하기 위한) 카메라, 또는 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하기 위한 다른 I/O 장치를 포함할 수 있다. I/O 장치(들)(116)는 터치, 음성, 제스처, 또는 임의의 다른 유형의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. I/O 장치(들)(116)는 칼럼(114(A))의 수직 단부(예컨대, 칼럼(114(A))의 상단부)에 위치되고/되거나 사용자 입력을 수신하기 위한 그리고/또는 출력을 제공하기 위한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, I/O 장치(들)(116)는 입력을 수신하고 수술전 및/또는 수술중 데이터를 의사에게 제공하기 위한 터치스크린(예컨대, 이중-목적 장치)을 포함할 수 있다. 예시적인 수술전 데이터는 수술전 계획, 내비게이션, 및/또는 수술전 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔으로부터 도출된 매핑 데이터, 및/또는 수술전 환자 인터뷰로부터의 기록을 포함할 수 있다. 예시적인 수술중 데이터는 도구/기구, 센서로부터 제공되는 광학 정보, 및/또는 센서로부터의 좌표 정보뿐만 아니라, 호흡, 심박수, 및/또는 맥박과 같은 바이탈 환자 통계치를 포함할 수 있다. I/O 장치(들)(116)는 의사가 캐리지(1102) 반대편에 있는 칼럼(114(A))의 측부와 같은 다양한 위치로부터 I/O 장치(들)(116)에 접근하게 허용하도록 위치되고/되거나 틸팅될 수 있다. 이러한 위치로부터, 의사는 로봇 시스템(110) 뒤로부터 I/O 장치(들)(116)를 동작시키면서 I/O 장치(들)(116), 로봇 아암(112), 및/또는 환자를 관찰할 수 있다.

로봇 시스템(110)은 다양한 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템(110)은 하나 이상의 제어 전자장치/회로, 전원, 공압장치, 광원, 액추에이터(예컨대, 로봇 아암(112)을 이동시키기 위한 모터), 메모리, 및/또는 (예컨대, 다른 장치와 통신하기 위한) 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리는, 제어 회로에 의해 실행될 때, 제어 회로로 하여금 본 명세서에서 논의된 동작들 중 임의의 것을 수행하게 하는 컴퓨터-실행가능 명령어를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리는, 제어 회로에 의해 실행될 때, 제어 회로로 하여금 로봇 아암(112)의 조작에 관한 입력 및/또는 제어 신호를 수신하게 하고, 이에 응답하여, 로봇 아암(112)을 특정 배열로 위치되도록 그리고/또는 엔드 이펙터(1110)에 연결된 의료 기구를 내비게이팅하도록 제어하게 하는 컴퓨터-실행가능 명령어를 저장할 수 있다.

일부 실시예에서, 로봇 시스템(110)은 바스켓 회수 장치(120)와 같은 의료 기구와 맞물리고/리거나 의료 기구를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 로봇 아암(112)은 스코프(예컨대, 스코프의 시스 및/또는 리더)의 위치, 배향, 및/또는 팁 관절운동을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 아암(112)은 세장형 이동 부재를 사용하여 스코프를 조작하도록 구성될/구성가능할 수 있다. 세장형 이동 부재는 하나 이상의 당김 와이어(pull wire)(예컨대, 당김 또는 밀어냄 와이어(push wire)), 케이블, 섬유, 및/또는 가요성 샤프트를 포함할 수 있다. 예시하기 위해, 로봇 아암(112)은 스코프의 팁을 편향시키기 위해 스코프에 결합된 다수의 당김 와이어를 작동시키도록 구성될 수 있다. 당김 와이어는 임의의 적합한 또는 바람직한 재료, 예컨대 스테인리스 강, 케블라(Kevlar), 텅스텐, 탄소 섬유 등과 같은 금속 및/또는 비-금속 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프는 세장형 이동 부재에 의해 인가되는 힘에 응답하여 비선형 거동을 나타내도록 구성된다. 비선형 거동은 스코프의 강직성 및 압축성뿐만 아니라, 상이한 세장형 이동 부재들 사이의 슬랙(slack) 또는 강직성의 변동에 기초할 수 있다.

예시적인 제어 시스템

도 9는 하나 이상의 실시예에 따른, 제어 시스템(140)의 예시적인 상세 사항을 예시한다. 예시된 바와 같이, 제어 시스템(140)은 하기 컴포넌트, 장치, 모듈, 및/또는 유닛(본 명세서에서 "컴포넌트"로 지칭됨) 중 하나 이상을 개별적으로/독립적으로 그리고/또는 조합으로/집합적으로 포함할 수 있다: 제어 회로(1202), 데이터 저장소/메모리(1204), 하나 이상의 통신 인터페이스(1206), 하나 이상의 전력 공급 유닛(1208), 하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210), 및/또는 하나 이상의 휠(1212)(예컨대, 캐스터 또는 다른 유형의 휠). 일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 제어 시스템(140)의 컴포넌트들 중 하나 이상의 적어도 일부를 수용하거나 포함하도록 구성되고/되거나 치수설정된 하우징/인클로저를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제어 시스템(140)은 하나 이상의 휠(1212)로 이동가능한 카트-기반 시스템으로서 예시된다. 일부 경우에, 적절한 위치에 도달한 후에, 하나 이상의 휠(1212)은 제어 시스템(140)을 제위치로 유지시키기 위해 휠 로크를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다. 그러나, 제어 시스템(140)은 고정형 시스템으로서 구현되고, 다른 시스템/장치에 통합되고, 기타 등등일 수 있다.

제어 시스템(140)의 소정 컴포넌트가 도 9에 예시되어 있지만, 도시되지 않은 추가 컴포넌트가 본 개시에 따른 실시예에 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 일부 실시예에서, 소정의 예시된 컴포넌트가 생략될 수 있다. 제어 회로(1202)가 도 9의 도면에서 별개의 컴포넌트로서 예시되어 있지만, 제어 시스템(140)의 나머지 컴포넌트들 중 임의의 것 또는 전부가 제어 회로(1202) 내에 적어도 부분적으로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 제어 회로(1202)는 다양한 소자(능동 및/또는 수동), 반도체 재료 및/또는 면적, 층, 영역, 및/또는 그의 부분, 도체, 리드, 비아, 접속부 등을 포함할 수 있고, 여기서 제어 시스템(140) 및/또는 그의 부분(들)의 다른 컴포넌트들 중 하나 이상은 그러한 회로 컴포넌트/장치 내에/그에 의해 적어도 부분적으로 형성되고/되거나 구현될 수 있다.

제어 시스템(140)의 다양한 컴포넌트는 제어 회로(1202)의 일부일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 소정의 접속 회로/장치/특징부를 사용하여 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 접속 특징부(들)는 제어 시스템(140)의 다양한 컴포넌트/회로 중 적어도 일부의 장착 및/또는 상호접속을 용이하게 하도록 구성된 하나 이상의 인쇄 회로 보드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 회로(1202), 데이터 저장소/메모리(1204), 통신 인터페이스(들)(1206), 전력 공급 유닛(들)(1208), 및/또는 입력/출력(I/O) 컴포넌트(들)(1210) 중 둘 이상은 서로 전기적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다.

예시된 바와 같이, 메모리(1204)는 본 명세서에서 논의된 다양한 기능을 용이하게 하도록 구성된 입력 장치 관리자(1216) 및 사용자 인터페이스 컴포넌트(1218)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 입력 장치 관리자(1216), 및/또는 사용자 인터페이스 컴포넌트(1218)는 하나 이상의 동작을 수행하기 위해 제어 회로(1202)에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어를 포함할 수 있다. 많은 실시예가 제어 회로(1202)에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어를 포함하는 컴포넌트(1216 내지 1218)의 맥락에서 논의되지만, 컴포넌트들(1216 내지 1218) 중 임의의 것은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 하나 이상의 필드-프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 하나 이상의 프로그램-특정 표준 제품(ASSP), 하나 이상의 복합 프로그램가능 로직 장치(CPLD) 등과 같은, 하나 이상의 하드웨어 로직 컴포넌트로서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 또한, 컴포넌트(1216 내지 1218)가 제어 시스템(140) 내에 포함되는 것으로 예시되어 있지만, 컴포넌트들(1216 내지 1218) 중 임의의 것은 로봇 시스템(110), 테이블(150), 또는 다른 장치/시스템과 같은 다른 장치/시스템 내에 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 유사하게, 제어 시스템(140)의 다른 컴포넌트들 중 임의의 것은 다른 장치/시스템 내에 적어도 부분적으로 구현될 수 있다.

입력 장치 관리자(1216)는 입력 장치(146)로부터 입력을 수신하고 그러한 입력을 로봇 시스템(110)에 의해 수행가능한 동작으로 변환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 신속 개방, 신속 폐쇄, 및 지글 모션과 같은 사전-프로그래밍된 모션이 입력 장치 관리자(1216)에 저장될 수 있다. 이들 사전-프로그래밍된 모션은 이어서 원하는 입력(예컨대, 1회 또는 2회 버튼 누름, 음성 명령, 조이스틱 이동 등)에 할당될 수 있다. 일부 구현예에서, 사전-프로그래밍된 모션은 제조사에 의해 결정된다. 다른 구현예에서, 사용자는 기존 사전-프로그래밍된 모션을 수정하고/하거나 새로운 모션을 생성하는 것이 가능할 수 있다.

사용자 인터페이스 컴포넌트(1218)는 하나 이상의 사용자 인터페이스("하나 이상의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)"로도 지칭됨)를 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 컴포넌트(1218)는 소정의 동작 모드를 가능하게 하거나 특정 상황에서 선택된 사전-프로그래밍된 모션을 불능화하기 위한 입력 또는 설정 메뉴에 사전-프로그래밍된 모션을 할당하기 위한 구성 메뉴를 생성할 수 있다. 사용자 인터페이스 컴포넌트(1218)는 또한 사용자에게 디스플레이하기 위한 사용자 인터페이스 데이터(1222)를 제공할 수 있다.

하나 이상의 통신 인터페이스(1206)는 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 통신 인터페이스(1206)는 네트워크를 통해 무선 및/또는 유선 방식으로 데이터를 송신/수신할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 네트워크는 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN)(예컨대, 인터넷), 개인 영역 네트워크(PAN), 인체 영역 네트워크(BAN) 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 통신 인터페이스(1206)는 블루투스, Wi-Fi, 근접 무선 통신(NFC) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다.

하나 이상의 전력 공급 유닛(1208)은 제어 시스템(140)(및/또는 일부 경우에, 로봇 시스템(110))을 위한 전력을 관리하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(1208)은 리튬-기반 배터리, 납-산 배터리, 알칼리 배터리, 및/또는 다른 유형의 배터리와 같은 하나 이상의 배터리를 포함한다. 즉, 하나 이상의 전력 공급 유닛(1208)은 전원을 제공하고/하거나 전력 관리 기능을 제공하도록 구성된 하나 이상의 장치 및/또는 회로를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 하나 이상의 전력 공급 유닛(1208)은 교류(AC) 또는 직류(DC) 주 전원에 결합되도록 구성된 주 전력 커넥터를 포함한다.

하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210)는 입력을 수신하고/하거나 출력을 제공하기 위한, 예컨대 사용자와 인터페이싱하기 위한 다양한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210)는 터치, 음성, 제스처, 또는 임의의 다른 유형의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210)는 장치/시스템의 제어에 관한 입력을 제공하기 위해, 예컨대 로봇 시스템(110)을 제어하고, 로봇 시스템(110)에 부착된 스코프 또는 다른 의료 기구를 내비게이팅하고, 테이블(150)을 제어하고, 형광투시법 장치(190)를 제어하는 등을 위해 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210)는 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이(142)(때때로 "하나 이상의 디스플레이 장치(142)"로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 디스플레이(142)는 하나 이상의 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전자 종이 디스플레이, 및/또는 임의의 다른 유형(들)의 기술을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 디스플레이(142)는 입력을 수신하고/하거나 데이터를 디스플레이하도록 구성된 하나 이상의 터치스크린을 포함한다. 또한, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210)는 터치스크린, 터치 패드, 제어기, 마우스, 키보드, 웨어러블 장치(예컨대, 광학 머리-장착식 디스플레이), 가상 또는 증강 현실 장치(예컨대, 머리-장착식 디스플레이) 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 입력 장치(146)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210)는 오디오 신호에 기초하여 소리를 출력하도록 구성된 하나 이상의 스피커(1226) 및/또는 소리를 수신하고 오디오 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 마이크(1228)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 I/O 컴포넌트(1210)는 콘솔을 포함하거나 콘솔로서 구현된다.

도 9에 도시되지 않지만, 제어 시스템(140)은 의료 기구(예컨대, 스코프), 의료 기구를 통해 전개될 수 있는 장치 등에 제어된 관주 및/또는 흡인 능력을 제공하기 위해 하나 이상의 펌프, 유량계, 밸브 제어부, 및/또는 유체 접근 컴포넌트와 같은 다른 컴포넌트를 포함하고/하거나 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 관주 및 흡인 능력은 별개의 케이블(들)을 통해 의료 기구로 직접 전달될 수 있다. 또한, 제어 시스템(140)은 로봇 시스템(110)과 같은 다른 장치에 필터링되고/되거나 보호된 전력을 제공하도록 설계된 전압 및/또는 서지(surge) 보호기를 포함하여, 로봇 시스템(110) 내에 전력 변압기 및 다른 보조 전력 컴포넌트를 배치하는 것을 회피하여, 더 작고 더 이동가능한 로봇 시스템(110)을 생성할 수 있다.

제어 시스템(140)은 또한 의료 시스템(100) 전체에 걸쳐 전개된 센서에 대한 지원 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(140)은 광학 센서 및/또는 카메라로부터 수신된 데이터를 검출, 수신, 및/또는 처리하기 위한 광-전자 장비를 포함할 수 있다. 그러한 광-전자 장비는 제어 시스템(140)을 포함하여, 임의의 수의 장치/시스템에 디스플레이하기 위한 실시간 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 제어 시스템(140)은 하나 이상의 케이블 또는 연결부(도시되지 않음)를 통해, 로봇 시스템(110), 테이블(150), 및/또는 의료 기구, 예컨대 스코프 및/또는 바스켓 회수 장치(120)에 결합될 수 있다. 일부 구현예에서, 제어 시스템(140)으로부터의 지원 기능은 단일 케이블을 통해 제공되어, 수술실을 간소화하고 정리할 수 있다. 다른 구현예에서, 특정 기능은 별개의 케이블류(cabling) 및 연결부로 결합될 수 있다. 예를 들어, 전력이 단일 전력 케이블을 통해 제공될 수 있지만, 제어부, 광학계, 유체장치, 및/또는 내비게이션에 대한 지원은 별개의 케이블을 통해 제공될 수 있다.

용어 "제어 회로"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 하나 이상의 프로세서, 처리 회로, 처리 모듈/유닛, 칩, 다이(예컨대, 하나 이상의 능동 및/또는 수동 소자 및/또는 접속 회로를 포함하는 반도체 다이), 마이크로프로세서, 마이크로-제어기, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 그래픽 처리 유닛, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 장치, 상태 기계(예컨대, 하드웨어 상태 기계), 로직 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로 및/또는 동작 명령어의 하드 코딩에 기초하여 신호(아날로그 및/또는 디지털)를 조작하는 임의의 장치의 임의의 집합을 지칭할 수 있다. 제어 회로는 단일 메모리 장치, 복수의 메모리 장치, 및/또는 장치의 내장 회로로 구현될 수 있는 하나 이상의 저장 장치를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 데이터 저장소는 판독-전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 휘발성 메모리, 비-휘발성 메모리, 정적 메모리, 동적 메모리, 플래시 메모리, 캐시 메모리, 데이터 저장 레지스터, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 제어 회로가 하드웨어 상태 기계(및/또는 소프트웨어 상태 기계로 구현됨), 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 실시예에서, 임의의 연관된 동작 명령어를 저장하는 데이터 저장 장치(들)/레지스터(들)는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 로직 회로를 포함하는 회로에 내장되거나 회로 외부에 있을 수 있다는 것에 유의하여야 한다.

용어 "메모리"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 임의의 적합한 또는 바람직한 유형의 컴퓨터-판독가능 매체를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 임의의 적합한 또는 바람직한 컴퓨터-판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 다른 유형의 데이터를 포함하는, 임의의 기술, 레이아웃, 및/또는 데이터 구조(들)/프로토콜을 사용하여 구현되는 하나 이상의 휘발성 데이터 저장 장치, 비-휘발성 데이터 저장 장치, 제거가능 데이터 저장 장치, 및/또는 제거불가능 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예에 따라 구현될 수 있는 컴퓨터-판독가능 매체는 상변화 메모리, 정적 랜덤-액세스 메모리(SRAM), 동적 랜덤-액세스 메모리(DRAM), 다른 유형의 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 판독-전용 메모리(EEPROM), 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, 콤팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 다른 광학 저장소, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 컴퓨팅 장치에 의한 액세스를 위해 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 다른 비-일시적 매체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 소정의 맥락에서 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 컴퓨터-판독가능 매체는 일반적으로 변조된 데이터 신호 및 반송파와 같은 통신 매체를 포함하지 않을 수 있다. 이와 같이, 컴퓨터-판독가능 매체는 일반적으로 비-일시적 매체를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

추가 실시예

실시예에 따라, 본 명세서에 기술된 프로세스들 또는 알고리즘들 중 임의의 것의 소정의 동작, 이벤트, 또는 기능은 상이한 시퀀스로 수행될 수 있고, 추가되거나, 병합되거나, 완전히 생략될 수 있다. 따라서, 소정 실시예에서, 프로세스의 실행을 위해 모든 기술된 동작 또는 이벤트가 필요하지는 않다.

구체적으로 달리 언급되지 않는 한 또는 사용된 바와 같은 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 조건부 언어, 예컨대, 그 중에서도, "할 수 있다", "할 수 있을 것이다", "할 수도 있을 것이다", "할 수도 있다", "예컨대" 등은 그의 통상적인 의미로 의도되고 일반적으로, 소정 실시예가 소정 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하는 반면, 다른 실시예가 소정 특징부, 요소 및/또는 단계를 포함하지 않음을 전달하도록 의도된다. 따라서, 그러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징부, 요소 및/또는 단계가 임의의 특정 실시예에 포함되는지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될 것인지 여부를, 입안자 입력 또는 촉구를 가지고 또는 이를 가짐이 없이, 결정하기 위한 로직을 하나 이상의 실시예가 필연적으로 포함한다는 것, 또는 이들 특징부, 요소, 및/또는 단계가 하나 이상의 실시예에 대해 요구되는 임의의 방식으로 있다는 것을 의미하도록 의도되지 않는다. 용어 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등은 동의어이고, 그들의 통상적인 의미로 사용되고, 포괄적으로 개방형 방식으로 사용되며, 추가의 요소, 특징부, 동작, 작동 등을 배제하지 않는다. 또한, 용어 "또는"은 그의 포괄적인 의미로 사용되어(그리고 그의 배타적인 의미로 사용되지 않음), 예를 들어 요소의 목록을 연결하기 위해 사용될 때, 용어 "또는"이 목록 내의 요소들 중 하나, 일부, 또는 전부를 의미하도록 한다. 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 어구 "X, Y, 및 Z 중 적어도 하나"와 같은 접속 언어는, 항목, 용어, 요소 등이 X, Y, 또는 Z일 수 있음을 전달하는 데 일반적으로 사용되는 바와 같은 맥락으로 이해된다. 따라서, 그러한 접속 언어는 일반적으로, 소정 실시예가 각각 존재하기 위해 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나, 및 Z 중 적어도 하나를 필요로 한다는 것을 의미하도록 의도되지 않는다.

실시예의 위의 설명에서, 다양한 특징부가 때때로 본 개시를 간소화하고 다양한 본 발명의 태양들 중 하나 이상의 이해를 돕기 위해 단일 실시예, 도면, 또는 그의 설명에서 함께 그룹화된다는 것이 인식되어야 한다. 그러나, 본 개시의 이러한 방법은 임의의 청구항이 그러한 청구항에서 명백하게 인용되는 것보다 많은 특징부를 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서의 특정 실시예에서 예시되고/되거나 기술된 임의의 컴포넌트, 특징부, 또는 단계는 임의의 다른 실시예(들)에 적용되거나 그와 함께 사용될 수 있다. 또한, 컴포넌트, 특징부, 단계, 또는 컴포넌트, 특징부, 또는 단계의 그룹이 각각의 실시예에 필요하거나 필수적이지는 않다. 따라서, 본 명세서에서 개시되고 아래에 청구된 본 발명의 범주는 전술된 특정 실시예에 의해 제한되어야 하는 것이 아니라, 하기의 청구범위의 타당한 판독에 의해서만 결정되어야 하는 것으로 의도된다.

소정의 서수 용어(예컨대, "제1" 또는 "제2")는 참조의 용이함을 위해 제공될 수 있고 반드시 물리적 특성 또는 순서를 의미하지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 구조물, 컴포넌트, 동작 등과 같은 요소를 변형시키는 데 사용되는 서수 용어(예컨대, "제1", "제2", "제3" 등)는 반드시 임의의 다른 요소에 대한 그러한 요소의 우선 순위 또는 순서를 나타내는 것이 아니라, 오히려 일반적으로 유사하거나 동일한 명칭을 갖는(그러나 서수 용어의 사용을 위한) 다른 요소로부터 그러한 요소를 구별할 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 부정 관사("a" 및 "an")는 "하나"보다는 "하나 이상"을 나타낼 수 있다. 또한, 조건 또는 이벤트에 "기초하여" 수행되는 동작은 또한 명시적으로 언급되지 않은 하나 이상의 다른 조건 또는 이벤트에 기초하여 수행될 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 용어(기술 및 과학 용어 포함)는 예시적인 실시예가 속하는 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어가 관련 기술의 맥락에서의 그들의 의미와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 본 명세서에서 명확히 그렇게 정의되지 않는 한 이상화된 또는 과도하게 공식적인 의미로 해석되지 않아야 한다는 것이 또한 이해되어야 한다.

달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "더 적은", "더 많은", "더 큰" 등과 같은 비교적인 및/또는 정량적인 용어는 균등의 개념을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "더 적은"은 가장 엄격한 수학적 의미에서 "더 적은"뿐만 아니라, "더 적거나 같은"을 의미할 수 있다.

Claims

의료 절차를 수행하기 위한 로봇 시스템으로서,
바스켓(basket)을 포함하고 인간 해부학적 구조에 접근하도록 구성되는 의료 기구를 조작하고;
상기 바스켓을 제1 개방 속도 및 상기 제1 개방 속도보다 빠른 제2 개방 속도로 개방하고;
상기 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 상기 제1 폐쇄 속도보다 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하도록 구성되는 로봇 조작기(robotic manipulator);
하나 이상의 사용자 상호작용들(user interactions)을 수신하고, 직접 제어된 이동(directly controlled movement) 및 사전-프로그래밍된 모션들(pre-programmed motions) 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 동작들을 상기 로봇 조작기에 의해 개시하도록 구성되는 입력 장치; 및
상기 입력 장치 및 상기 로봇 조작기에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는,
상기 입력 장치를 통해 제1 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 상기 로봇 조작기의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하고(trigger);
상기 입력 장치를 통해 제2 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 상기 로봇 조작기의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성되는, 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 의료 기구는 요관경(ureteroscope)을 추가로 포함하는, 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 의료 절차는 요관경술(ureteroscopy)을 포함하는, 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 입력 장치는 제어 패드(control pad)를 포함하고, 상기 제어 패드는,
복수의 축들을 따라 상기 로봇 조작기의 이동을 지향시키도록 구성되는 방향 제어부들; 및
제1 버튼 및 제2 버튼을 포함하는 복수의 버튼들을 포함하는, 로봇 시스템.
제4항에 있어서, 상기 제1 사용자 상호작용은 상기 제1 버튼을 2회 태핑(double tapping)하는 것을 포함하는, 로봇 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제2 사용자 상호작용은 상기 제2 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함하는, 로봇 시스템.
제6항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 제1 버튼과 상기 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 상기 로봇 조작기의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 추가로 구성되는, 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어 회로는,
제3 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 상기 로봇 조작기의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 추가로 구성되는, 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 사전-프로그래밍된 모션은,
상기 바스켓의 구동 메커니즘에 대한 토크를 검출하는 것; 및
상기 토크가 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 상기 바스켓의 상기 폐쇄를 정지시키는 것을 추가로 포함하는, 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 사용자 상호작용 및 상기 제2 사용자 상호작용 중 적어도 하나는 음성 명령을 포함하는, 로봇 시스템.
로봇 조작기를 사용하여 의료 기구를 제어하기 위한 방법으로서,
상기 로봇 조작기를 사용하여, 인간 해부학적 구조에 접근하기 위해 바스켓을 포함하는 의료 기구를 조작하는 단계로서, 상기 로봇 조작기는 상기 바스켓을 제1 개방 속도 및 제2 개방 속도로 개방하도록 구성되고, 상기 로봇 조작기는 상기 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하도록 추가로 구성되는, 상기 의료 기구를 조작하는 단계;
입력 장치를 통해, 상기 로봇 조작기에 의해 사전-프로그래밍된 동작들을 트리거하기 위한 하나 이상의 사용자 상호작용들을 수신하는 단계;
상기 입력 장치를 통해 제1 사용자 상호작용을 수신하는 단계에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제1 개방 속도보다 빠른 상기 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 상기 로봇 조작기의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 단계; 및
상기 입력 장치를 통해 제2 사용자 상호작용을 수신하는 단계에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제1 폐쇄 속도보다 빠른 상기 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 상기 로봇 조작기의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 사용자 상호작용은 상기 입력 장치의 제1 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함하고, 제2 사용자 상호작용은 상기 입력 장치의 제2 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 방법은,
상기 제1 버튼과 상기 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 상기 로봇 조작기의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 단계를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 방법은,
상기 입력 장치 상에서 제1 축을 따른 이동 입력을 수신하는 단계에 응답하여, 상기 제1 축을 따라 상기 로봇 조작기의 상기 제3 사전-프로그래밍된 모션의 중심 궤적(central locus)을 이동시키는 단계; 및
상기 중심 궤적에서 상기 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 제3 사전-프로그래밍된 모션은 반복되는 회전 이동을 추가로 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 방법은,
상기 로봇 조작기를 사용하여, 인간 해부학적 구조에 접근하기 위해 내시경(endoscope)을 조작하는 단계를 포함하고, 상기 내시경은 상기 인간 해부학적 구조 내에서 상기 의료 기구의 이미지들을 캡처하도록 구성되는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 방법은,
입력 장치를 통해, 상기 의료 기구의 이동을 직접 제어하기 위한 제3 사용자 상호작용을 수신하는 단계; 및
상기 로봇 조작기를 사용하여, 상기 수신된 제3 사용자 상호작용에 기초하여 하나 이상의 이동 축들을 따라 상기 의료 기구를 조작하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2 사전-프로그래밍된 모션은,
상기 바스켓의 구동 메커니즘에 대한 토크를 검출하는 것; 및
상기 토크가 임계치를 초과하는 것에 응답하여, 상기 바스켓의 상기 폐쇄를 정지시키는 것을 추가로 포함하는, 방법.
의료 절차를 수행하기 위한 로봇 장치를 제어하기 위한 제어 시스템으로서,
하나 이상의 사용자 상호작용들을 수신하고, 직접-제어된 이동 및 사전-프로그래밍된 모션들 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 동작들을 상기 로봇 장치에 의해 개시하도록 구성되는 입력 장치;
상기 직접-제어된 이동 및 상기 사전-프로그래밍된 모션들에 대응하는 명령들을 상기 로봇 장치에 송신하도록 구성되는 통신 인터페이스로서, 상기 명령들은,
상기 로봇 장치에 의해, 바스켓을 포함하고 인간 해부학적 구조에 접근하도록 구성되는 의료 기구의 이동;
상기 바스켓을 제1 개방 속도 및 상기 제1 개방 속도보다 빠른 제2 개방 속도로 개방하는 것; 및
상기 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 상기 제1 폐쇄 속도보다 빠른 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 상기 통신 인터페이스; 및
상기 입력 장치 및 상기 통신 인터페이스에 통신가능하게 결합되는 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는,
제1 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 상기 로봇 장치의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하고;
제2 사용자 상호작용을 수신하는 것에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 상기 로봇 장치의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성되는, 제어 시스템.
제19항에 있어서, 상기 입력 장치는,
복수의 축들을 따라 상기 로봇 장치의 이동을 지향시키도록 구성되는 방향 제어부들; 및
상기 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성되는 제1 버튼 및 상기 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 구성되는 제2 버튼을 포함하는 복수의 버튼들을 포함하는, 제어 시스템.
제20항에 있어서,
상기 제1 버튼을 2회 태핑하는 것이 상기 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하고;
상기 제2 버튼을 2회 태핑하는 것이 상기 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는, 제어 시스템.
제20항에 있어서,
상기 제1 버튼을 1회 태핑하는 것이 상기 제1 사전-프로그래밍된 모션과 상이한 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하고;
상기 제2 버튼을 1회 태핑하는 것이 상기 제2 사전-프로그래밍된 모션과 상이한 제4 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는, 제어 시스템.
제20항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 제1 버튼과 상기 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 상기 로봇 장치의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하도록 추가로 구성되는, 제어 시스템.
제23항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 방향 제어부들을 통해, 제1 축을 따른 이동 요청을 수신하는 것에 응답하여, 상기 제1 축을 따라 상기 로봇 장치의 상기 제3 사전-프로그래밍된 모션의 중심 궤적을 이동시키고;
상기 중심 궤적에서 상기 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 반복하도록 추가로 구성되는, 제어 시스템.
제19항에 있어서,
상기 입력 장치는 음성 사용자 명령들을 포착하도록 구성되는 마이크를 포함하고;
상기 제어 회로는 상기 제1 사용자 상호작용에 대응하는 제1 음성 사용자 명령, 및 상기 제2 사용자 상호작용에 대응하는 제2 음성 사용자 명령을 식별하도록 추가로 구성되는, 제어 시스템.
제19항에 있어서,
상기 로봇 장치는 상기 제어 시스템의 제2 지리적 위치와 상이한 제1 지리적 위치에 위치되고;
상기 통신 인터페이스는 광역 통신망을 통해 상기 명령들을 송신하도록 추가로 구성되는, 제어 시스템.
컴퓨터-실행가능 명령어들을 저장한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들로서,
상기 컴퓨터-실행가능 명령어들은, 제어 회로에 의해 실행될 때, 상기 제어 회로로 하여금,
로봇 장치를 사용하여, 인간 해부학적 구조에 접근하기 위해 바스켓을 포함하는 의료 기구를 조작하는 동작으로서, 상기 로봇 장치는 상기 바스켓을 제1 개방 속도 및 제2 개방 속도로 개방하도록 구성되고, 상기 로봇 장치는 상기 바스켓을 제1 폐쇄 속도 및 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하도록 추가로 구성되는, 상기 의료 기구를 조작하는 동작;
입력 장치를 통해, 상기 로봇 장치에 의해 사전-프로그래밍된 동작들을 트리거하기 위한 하나 이상의 입력들을 수신하는 동작;
상기 입력 장치를 통해 제1 입력을 수신하는 동작에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제1 개방 속도보다 빠른 상기 제2 개방 속도로 개방하는 것을 포함하는, 상기 로봇 장치의 제1 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 동작; 및
상기 입력 장치를 통해 제2 입력을 수신하는 동작에 응답하여, 상기 바스켓을 상기 제1 폐쇄 속도보다 빠른 상기 제2 폐쇄 속도로 폐쇄하는 것을 포함하는, 상기 로봇 장치의 제2 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하게 하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
제27항에 있어서, 상기 제1 입력은 상기 입력 장치의 제1 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함하고, 제2 입력은 상기 입력 장치의 제2 버튼을 2회 태핑하는 것을 포함하는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
제28항에 있어서, 상기 컴퓨터-실행가능 명령어들은 상기 제어 회로로 하여금,
상기 제1 버튼과 상기 제2 버튼을 동시에 태핑하는 것에 응답하여, 가속된 속도에서의 반복되는 짧은 범위의 전방 및 후방 이동을 포함하는, 상기 로봇 장치의 제3 사전-프로그래밍된 모션을 트리거하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하게 하도록 추가로 구성되는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.
제27항에 있어서, 상기 컴퓨터-실행가능 명령어들은 상기 제어 회로로 하여금,
상기 입력 장치를 통해, 상기 로봇 장치의 직접 이동을 제어하기 위한 제3 입력을 수신하는 동작; 및
상기 로봇 장치를 사용하여, 상기 수신된 제3 입력에 기초하여 하나 이상의 이동 축들을 따라 상기 의료 기구를 조작하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하게 하도록 추가로 구성되는, 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체들.