KR20230015886A

KR20230015886A - 통합된 로봇 취입 및 연기 배출

Info

Publication number: KR20230015886A
Application number: KR1020227036184A
Authority: KR
Inventors: 지오프레이 로버트 러쎌; 오마르 제이. 바카리아; 존 에이치. 매그너스코
Original assignee: 버브 서지컬 인크.
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2023-01-31
Also published as: US11331157B2; US20210290329A1; EP4120950A1; WO2021188129A1; CN115348848A; US20220313380A1

Abstract

로봇 아암; 로봇 아암에 결합된 도구 구동부; 캐뉼러를 도구 구동부에 결합하도록 구성된 캐뉼러 인터페이스로서, 캐뉼러의 내부 루멘과 연통하는 유체 통로를 갖는, 상기 캐뉼러 인터페이스; 및 로봇 아암에 결합된 취입 통로로서, 유체 통로에 결합된 원위 단부 및 수술용 취입기에 결합된 근위 단부를 갖는, 상기 취입 통로를 포함하는 수술 로봇 시스템.

Description

통합된 로봇 취입 및 연기 배출

수술 로봇 시스템과 관련된 실시예가 개시된다. 보다 구체적으로, 취입(insufflation) 및 연기 배출(smoke evacuation)을 위해 도구 구동부-캐뉼러 인터페이스에 통합된 유체 통로를 갖는 수술 로봇 아암(surgical robotic arm)과 관련된 실시예가 개시된다.

내시경 수술과 같은 최소 침습 수술(minimally-invasive surgery, MIS)은 환자의 신체 안을 들여다보고 내시경 및 다른 수술 도구를 사용하여 신체 내부에서 수술을 수행하는 것을 수반한다. 예를 들어, 복강경 수술은 복강에 접근하여 관찰하기 위해 복강경을 사용할 수 있다. 내시경 수술은 수동 도구 및/또는 로봇-보조식 도구를 갖는 수술 로봇 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 접근은 투관침을 통해 환자의 신체 공동(body cavity)에 대해 제공될 수 있다. 일단 투관침의 캐뉼러의 원위 단부(distal end)가, 예를 들어 환자의 복벽을 통해, 조직을 통해 그리고 환자의 내부 영역 내로 적절히 위치 및 삽입되면, 그의 원위 단부에서 투관침 도킹 인터페이스를 갖는 수술 로봇 아암, 또는 그에 부착된 도구 구동부가 도킹 인터페이스가 (환자 외부에 있는) 투관침의 근위 단부(proximal end) 상의 부착 부분(예를 들어, 정합 캐뉼러 인터페이스)과 정렬될 때까지 사용자에 의해 수동으로 조작된다. 이어서 사용자는, 수동으로 또는 자동화된 단계로서, 구성요소들을 서로에 래칭(latching)하며, 그에 의해 아암을 투관침에 단단히 부착한다. 이어서 그의 원위 단부에서 엔드 이펙터(end effector)(예를 들어, 가위, 파지 조오(grasping jaw), 또는 카메라)를 갖는 수술 도구가 캐뉼러의 상부 개구 내로 삽입되고, 이어서 추가의 수술 동작들이 도구로 수행될 수 있도록 도구가 아암에 부착된다.

연기는 MIS에서 흔한 불평거리인데, 왜냐하면 그것이 해부학적 구조의 시각화를 방해하고 수술 작업의 수행을 어렵게 만들기 때문이다. 몇몇 경우에, 이러한 문제를 해결하기 위해, 수술용 취입기 및/또는 연기 배출 시스템이 수술 시스템 구성요소에 더하여 사용될 수 있다. 그러나, 별개의 취입기 및/또는 연기 배출 시스템의 사용은 시술 시간 및 워크플로우 어려움을 증가시켜, 병원에 대한 더 높은 비용을 야기한다. 본 발명은 수술 시스템의 구성요소들, 예를 들어 수술 로봇 아암 및 도구 구동부와 도구 구동부에 결합된 캐뉼러 사이의 인터페이스에 통합된 유체 통로(예를 들어, 취입 배관)를 갖는 로봇 아암을 제안한다. 유체 통로 및/또는 취입 배관은 캐뉼러가 그 안에 위치되는 수술 부위로의/로부터의 가스의 유동을 제어하는 데 사용될 수 있는 펌프(예를 들어, 수술용 취입기)에 결합된다. 통합된 통로는 추가적인 워크플로우 동작(예를 들어, 별개의 취입 배관의 구성)을 제거하고 사용자 워크플로우 및 연기 배출을 개선하여, 상당히 개선된 수술 부위 시각화 및 개선된 수술중 수행을 허용한다.

전형적으로, 전체 시스템은 로봇 아암, 및 로봇 아암에 결합된 도구 구동부에 캐뉼러를 단단히 부착하는 데 사용되는 (예를 들어, 투관침의 근위 단부에 있는) 캐뉼러 인터페이스를 포함할 수 있다. 로봇 아암을 따른, 그리고 직접 캐뉼러로의 유체(예를 들어, 취입 가스)의 전달을 허용하는 유체 통로(예를 들어, 포트(port), 관, 루멘(lumen), 채널 등)가 시스템에 추가로 통합된다. 통합된 통로는, 예를 들어, 일 단부에서 수술용 취입기(예를 들어, 수술 부위로의/로부터의 가스 유동을 제어하기 위한 펌프)에 부착되고 아암 하우징을 따라 캐뉼러 인터페이스까지 연장되는 취입 관을 포함할 수 있다. 캐뉼러 인터페이스 측에 있는 취입 관의 단부는 캐뉼러 루멘까지 캐뉼러 인터페이스를 관통해 형성된 통합된 통로의 일부에 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, 유체의 유동은, 수술 로봇 시스템에 별개의 취입 구성요소를 부착해야 함이 없이, 수술용 취입기로부터 캐뉼러가 그 안에 위치되는 수술 부위로 전달될 수 있다. 또한, 유체 유동의 방향은 반전될 수 있고, 취입 관은 수술 부위로부터 연기를 배출시키는 데 사용될 수 있다. 또 추가의 태양에서, 원하는 대로 가스 전달을 용이하게 하기 위해 캐뉼러 인터페이스 내에 형성된 하나 초과의 취입 관 및/또는 유체 통로가 있을 수 있다. 몇몇 경우에, 취입 관 및/또는 통로는 유체의 유동이 원하는 대로 중지될 수 있게 하는 밸브에 결합될 수 있다. 또한, 몇몇 태양에서 취입 배관을 로봇 아암에 직접 통합하는 대신에, 취입 배관은 멸균 드레이프와 조합될 수 있다. 수술용 취입기는 또한 전체 로봇 시스템에 통합될 수 있다.

추가적인 구성은 다양한 수술 조건을 해결하기 위해 시스템의 각각의 캐뉼러로부터의 유체 유입 및 유출을 동적으로 조절하는 모드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 호환 가능한 에너지 장치가 활성화되는 때를 검출하고 이어서 공기배증(pneumoperitoneum)의 상실을 방지하기 위해 동시에 유입을 증가시키면서 연기 및 미립자를 제거하기 위해 수술 부위로부터의 유체 유출을 증가시키도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 포깅(fogging)을 해결하기 위해, 시스템은 내시경으로부터 멀어지는 쪽으로 가스의 유동을 이동시키기 위해 어느 통로 또는 포트가 취입/연기 배출을 갖는지를 동적으로 스위칭할 수 있다. 또한, 시스템은 예를 들어 취입 배관 내에 통합된 가열 요소를 포함할 수 있고, 가열된 가스의 유동이 내시경을 갖는 캐뉼러로 스위칭되어 그것을 가온하고 포그를 제거할 수 있다. 또 추가로, 내시경 또는 카메라 상에서 미립자가 검출되는 경우, 시스템은 기구로부터 멀어지는 쪽으로 미립자를 불어내기 위해 내시경 또는 카메라로의 유체 유출을 증가시킬 수 있다.

전형적으로, 일 태양에서, 수술 로봇 시스템은 로봇 아암; 로봇 아암에 결합된 도구 구동부; 캐뉼러를 도구 구동부에 결합하도록 구성된 캐뉼러 인터페이스로서, 캐뉼러의 내부 루멘과 연통하는 유체 통로를 갖는, 상기 캐뉼러 인터페이스; 및 로봇 아암에 결합된 취입 통로로서, 유체 통로에 결합된 원위 단부 및 수술용 취입기에 결합된 근위 단부를 갖는, 상기 취입 통로를 포함한다. 유체 통로는 캐뉼러 인터페이스 내에 통합되고, 취입 통로와 캐뉼러의 내부 루멘 사이의 취입 가스의 전달을 허용하도록 치수 설정될 수 있다. 도구 구동부는 도킹 인터페이스를 포함할 수 있고, 취입 통로는 도킹 인터페이스에 결합될 수 있다. 캐뉼러의 내부 루멘은 수술 도구를 수용하도록 치수 설정될 수 있다.

시스템은 필터를 추가로 포함할 수 있으며, 필터는 취입 통로를 통해 유체 통로로 전달되는 취입 가스가 필터를 통과하도록 유체 통로와 연통한다. 필터는 도구 구동부와 캐뉼러 인터페이스 사이에 위치된 멸균 어댑터에 통합될 수 있다. 밀봉 요소가 도구 구동부와 캐뉼러 인터페이스 사이의 필터를 밀봉하고 취입 가스의 누출을 방지하기 위해 멸균 어댑터에 추가로 통합될 수 있다.

몇몇 태양에서, 유체 통로는 제1 유체 통로일 수 있고, 취입 통로는 제1 취입 통로이고, 수술 로봇 시스템은 또한 제2 취입 통로에 결합된 제2 유체 통로를 포함할 수 있다. 몇몇 태양에서, 밸브가 제1 유체 통로 또는 제2 유체 통로를 통한 유체의 유동을 제어하기 위해 제1 유체 통로 또는 제2 유체 통로 중 적어도 하나에 결합된다. 또 추가로, 노즐이 유체 통로에 결합될 수 있고, 노즐은 유체 통로를 통해 유동하는 취입 가스를 캐뉼러의 내부 루멘 내에 위치된 수술 기구를 향해 지향시키도록 구성될 수 있다. 취입 통로는 취입 관일 수 있다. 취입 관은 로봇 아암의 외측 쉘(shell) 내에 봉입될 수 있다. 취입 관은 로봇 아암의 외측 쉘의 외측 표면에 기계적으로 부착될 수 있다.

다른 태양에서, 수술 로봇 시스템은 로봇 아암, 도구 구동부, 및 캐뉼러를 도구 구동부에 결합하기 위한 캐뉼러 인터페이스를 갖는 수술 로봇 조립체로서, 캐뉼러 인터페이스는 캐뉼러의 내부 루멘과 유체 연통하는, 내부에 통합된 유체 통로를 갖는, 상기 수술 로봇 조립체; 로봇 아암에 결합된 취입 관으로서, 유체 통로에 결합된 원위 단부 및 수술용 취입기에 결합된 근위 단부를 갖는, 상기 취입 관; 및 수술 로봇 조립체 및 수술용 취입기에 통신 가능하게 결합된 프로세서로서, 검출된 수술 조건에 기초하여 수술용 취입기의 동작을 제어하도록 동작 가능한, 상기 프로세서를 포함한다. 몇몇 태양에서, 검출된 수술 조건은 수술 부위 내의 연기의 존재이고; 프로세서에 의해 제어되는 동작은 수술용 취입기의 연기 배출 기능이다. 연기 배출 기능은 수술 부위에서 공기배증을 유지하면서 취입 관을 통해 연기를 능동적으로 배출시키는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 태양에서, 유체 통로는 제1 유체 통로이고, 취입 관은 제1 취입 관이고, 수술 로봇 조립체는 수술용 취입기에 유체적으로 결합되지 않은 제2 유체 통로 및 제2 취입 관을 추가로 포함하고, 연기 배출 기능은 제2 유체 통로 및 제2 취입 관을 통해 연기를 수동적으로 배출시키는 것을 포함한다. 또 추가의 태양에서, 로봇 아암은 제1 로봇 아암이고, 취입 관은 제1 취입 관이고, 시스템은 제2 로봇 아암 및 제2 로봇 아암과 통합된 제2 취입 관을 추가로 포함하고, 연기 배출 기능은 제1 취입 관을 통해 수술 공동으로 유체의 유동을 도입하고 제2 취입 관을 사용하여 수술 공동으로부터 연기를 배출시키는 것을 포함한다. 몇몇 경우에, 검출된 수술 조건은 수술 부위 내의 에너지 장치의 활성화일 수 있고; 프로세서에 의해 제어되는 동작은 수술용 취입기의 연기 배출 기능이다. 다른 태양에서, 검출된 수술 조건은 수술 부위 내의 입자들의 존재일 수 있고; 프로세서에 의해 제어되는 동작은 수술용 취입기의 입자 제거 기능이다.

위의 요약은 본 발명의 모든 태양들의 총망라한 리스트를 포함하지 않는다. 본 발명은 위에 요약된 다양한 태양들뿐만 아니라, 아래의 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에 개시되고 본 출원과 함께 제출된 청구범위에서 특별히 지적된 것들의 모든 적합한 조합들로부터 실시될 수 있는 모든 시스템들 및 방법들을 포함하는 것으로 고려된다. 그러한 조합들은 위의 요약에서 구체적으로 언급되지 않은 특별한 이점들을 갖는다.

본 발명의 실시예가 첨부 도면의 도면들에서 제한이 아닌 예로서 예시되며, 첨부 도면의 도면들에서 유사한 도면 부호들은 유사한 요소들을 지시한다. 본 개시에서의 본 발명의 "일" 또는 "하나의" 실시예에 대한 언급들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 그들은 적어도 하나를 의미한다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 간결함을 위하여 그리고 도면들의 총수를 감소시키기 위하여, 주어진 도면이 본 발명의 하나 초과의 실시예의 특징을 예시하기 위해 사용될 수 있으며, 그 도면 내의 모든 요소들이 주어진 실시예에 대해 요구되지는 않을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른, 수술장(operating arena) 내의 예시적인 수술 로봇 시스템의 회화도이다.
도 2는 본 개시의 하나의 태양에 따른 로봇 아암의 일부의 사시도이다.
도 3은 도 2의 로봇 아암의 도구 구동부의 개략 사시도이다.
도 4는 도 3의 투관침과 연관된 도구 구동부 및 캐뉼러의 측단면도이다.
도 5는 도 3의 투관침과 연관된 도구 구동부 및 캐뉼러의 측단면도이다.
도 6은 도 3의 투관침과 연관된 도구 구동부 및 캐뉼러의 측단면도이다.
도 7은 도 3의 투관침과 연관된 도구 구동부 및 캐뉼러의 측단면도이다.
도 8은 도 3의 투관침과 연관된 도구 구동부 및 캐뉼러의 측단면도이다.
도 9는 도 3의 투관침과 연관된 도구 구동부 및 캐뉼러의 측단면도이다.
도 10은 실시예에 따른, 수술 로봇 시스템의 예시적인 처리 동작의 블록도이다.
도 11은 실시예에 따른, 수술 로봇 시스템의 컴퓨터 부분의 블록도이다.

다양한 실시예에서, 도면을 참조하여 설명이 이루어진다. 그러나, 소정 실시예는 이러한 특정 상세 사항들 중 하나 이상 없이, 또는 다른 알려진 방법 및 구성과 조합되어 실시될 수 있다. 하기 설명에서, 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 구성, 치수, 및 프로세스와 같은 다수의 특정 상세 사항이 기재된다. 다른 경우에, 잘 알려진 프로세스 및 제조 기술은 설명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 특별히 상세히 기술되지 않았다. 본 명세서 전반에 걸친 "하나의 실시예", "일 실시예" 등에 대한 언급은 기술된 특정 특징, 구조, 구성, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 이에 따라, 본 명세서 전반에 걸쳐 여러 곳에서의 어구 "하나의 실시예", "일 실시예" 등의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 구성, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정 태양들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 제한인 것으로 의도되지 않는다. "밑", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은, 공간적으로 상대적인 용어들이 도면에 예시된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소의 또는 특징부의 관계를 설명하기 위해서 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작 중인 장치의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌다면, 다른 요소 또는 특징부 "아래" 또는 "밑"으로서 기술된 요소는 다른 요소 또는 특징부 "위"에 배향될 것이다. 이에 따라, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 배향 둘 모두를 포함할 수 있다. 장치는 달리 배향될 수 있고(예컨대, 90도 또는 다른 배향들로 회전됨), 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어들은 그에 맞춰 해석될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태(부정 관사("a", "an") 및 정관사("the"))는 문맥이 달리 지시하지 않는 한 복수 형태도 포함하도록 의도된다. 용어들 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징부, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징부, 단계, 동작, 요소, 구성요소, 및/또는 그들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어들 "또는" 및 "및/또는"은 임의의 하나 또는 임의의 조합을 포함하거나 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C"는 "A; B; C; A 및 B; A 및 C; B 및 C; A, B 및 C 중 임의의 것"을 의미한다. 이러한 정의에 대한 예외는 요소들, 기능들, 단계들 또는 액트들의 조합이 어떤 방법에서 본질적으로 상호 배타적일 때에만 발생할 것이다.

더욱이, 본 설명 전반에 걸친 상대적인 용어들의 사용은 상대적 위치 또는 방향을 나타낼 수 있다. 예를 들어, "원위"는 기준점으로부터 멀어지는, 예컨대 사용자로부터 멀어지는 제1 방향을 나타낼 수 있다. 유사하게, "근위"는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로의, 예컨대 사용자를 향하는 위치를 나타낼 수 있다. 그러나, 그러한 용어들은 상대적인 기준 프레임들을 확립하기 위해 제공되며, 임의의 특정 수술 로봇 구성요소의 사용 또는 배향을 하기의 다양한 실시예에 기술된 특정 구성으로 제한하도록 의도되지 않는다.

도 1을 참조하면, 이것은 수술장 내의 예시적인 수술 로봇 시스템(100)의 회화도이다. 수술 로봇 시스템(100)은 사용자 콘솔(102), 컨트롤 타워(103), 및 수술 로봇 플랫폼(105), 예컨대 수술 테이블, 베드 등에 있는 로봇 아암(104)을 포함하는, 하나 이상의 수술 로봇(120)을 포함한다. 시스템(100)은 환자(106)에 대해 수술을 수행하는 데 사용되는 임의의 수의 장치, 도구, 또는 액세서리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 수술을 수행하는 데 사용되는 하나 이상의 수술 도구(107)를 포함할 수 있다. 수술 도구(107)는 수술적 시술을 실행하기 위한, 수술 아암(104)의 원위 단부에 부착된 엔드 이펙터일 수 있다.

각각의 수술 도구(107)는 수술 동안 수동으로, 로봇으로, 또는 이들 둘 모두로 조작될 수 있다. 예를 들어, 수술 도구(107)는 환자(106)의 내부 해부학적 구조에 들어가거나, 그것을 관찰하거나, 조작하는 데 사용되는 도구일 수 있다. 실시예에서, 수술 도구(107)는 환자의 조직을 파지할 수 있는 파지기이다. 수술 도구(107)는 베드옆 조작자(108)에 의해 수동으로 제어될 수 있거나, 그것은 그것이 부착된 수술 로봇 아암(104)의 작동식 움직임을 통해 로봇 제어될 수 있다. 수술 로봇 아암(104)은 테이블-장착식 시스템으로서 도시되지만, 다른 구성에서 수술 로봇 아암(104)은 카트(cart), 천장 또는 측벽에, 또는 다른 적합한 구조적 지지물에 장착될 수 있다.

일반적으로, 외과 의사 또는 다른 조작자와 같은 원격 조작자(109)가 사용자 콘솔(102)을 사용하여 수술 로봇 아암(104) 및/또는 부착된 수술 도구(107)를 원격으로 조작할 수 있다(예컨대, 원격조작). 사용자 콘솔(102)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(100)의 나머지와 동일한 수술실에 위치될 수 있다. 그러나 다른 환경에서, 사용자 콘솔(102)은 인접한 또는 부근의 방에 위치될 수 있거나, 그것은 원격 위치에, 예를 들어 상이한 건물, 도시, 또는 나라에 있을 수 있다. 사용자 콘솔(102)은 좌석(110), 하나 이상의 사용자 인터페이스 장치, 예를 들어 발-동작식 제어부(113) 또는 핸드헬드 사용자 입력 장치(UID)(114), 및 예를 들어 환자(106) 내부의 수술 부위의 뷰(view)를 디스플레이하도록 구성된 적어도 하나의 사용자 디스플레이(115)를 포함할 수 있다. 예시적인 사용자 콘솔(102)에서, 원격 조작자(109)는 아암(104) 및 (아암(104)의 원위 단부 상에 장착된) 수술 도구(107)를 원격으로 제어하기 위해 발-동작식 제어부(113) 및 핸드헬드 UID(114)를 조작하면서 좌석(110)에 앉아 사용자 디스플레이(115)를 관찰하고 있다.

몇몇 변형에서, 베드옆 조작자(108)가 또한 "베드 위" 모드에서 시스템(100)을 동작시킬 수 있으며, 여기서 베드옆 조작자(108)(사용자)는 이제 환자(106)의 옆에 있고, 예를 들어 핸드헬드 UID(114)를 한 손에 쥔 채로, 로봇-구동식 도구(아암(104)에 부착된 바와 같은 엔드 이펙터)를, 그리고 수동 복강경 도구를 동시에 조작하고 있다. 예를 들어, 베드옆 조작자의 왼손은 로봇 구성요소를 제어하기 위해 핸드헬드 UID를 조작하고 있을 수 있는 반면, 베드옆 조작자의 오른손은 수동 복강경 도구를 조작하고 있을 수 있다. 이에 따라, 이러한 변형에서, 베드옆 조작자(108)는 환자(106)에 대해 로봇-보조식 최소 침습 수술 및 수동 복강경 수술 둘 모두를 수행할 수 있다.

예시적인 시술(수술) 동안, 환자(106)는 마취를 달성하기 위해 멸균 방식으로 수술 준비되고 드레이핑(draping)된다. 수술 부위에 대한 초기 접근은 로봇 시스템(100)의 아암이 (수술 부위에 대한 접근을 용이하게 하기 위해) 격납된 구성(stowed configuration) 또는 후퇴된 구성(withdrawn configuration)에 있는 동안 수동으로 수행될 수 있다. 일단 접근이 완료되면, 그의 아암(104)을 포함하는 로봇 시스템(100)의 초기 위치설정 또는 준비가 수행될 수 있다. 다음에, 사용자 콘솔(102)에 있는 원격 조작자(109)가 수술을 수행하기 위해 발-동작식 제어부(113) 및 UID(114)를 이용하여 다양한 엔드 이펙터 및 아마도 이미징 시스템을 조작하여 수술이 진행된다. 멸균 가운을 입은 베드옆 요원, 예컨대 조직을 후퇴시키는 것, 수동 재배치를 수행하는 것, 및 로봇 아암(104)들 중 하나 이상에 대한 도구 교환과 같은 작업들을 수행할 수 있는 베드옆 조작자(108)에 의해, 시술 베드 또는 테이블에서 수동 보조가 또한 제공될 수 있다. 사용자 콘솔(102)에 있는 원격 조작자(109)를 보조하기 위해 비-멸균 요원이 또한 존재할 수 있다. 시술 또는 수술이 완료될 때, 시스템(100) 및 사용자 콘솔(102)은 세정 또는 멸균, 및 사용자 콘솔(102)을 통한 건강관리 기록 입력 또는 인쇄와 같은 수술 후 절차를 용이하게 하는 상태로 구성되거나 설정될 수 있다.

일 실시예에서, 원격 조작자(109)는 로봇 시스템(100) 내의 로봇 아암 액추에이터(117)를 이동시키기 위한 입력 명령을 제공하기 위해 UID(114)를 쥐고 이동시킨다. UID(114)는, 예를 들어 콘솔 컴퓨터 시스템(116)을 통해, 로봇 시스템(100)의 나머지에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 전형적으로, 몇몇 실시예에서, UID(114)는 수술 로봇 시스템의 다른 구성요소에 대해 기초를 두지 않은(ungrounded) 휴대용 핸드헬드 사용자 입력 장치 또는 제어기일 수 있다. 예를 들어, UID(114)는 사용자 콘솔에 테더링되거나 그로부터 테더링 해제된 동안 기초를 두지 않을 수 있다. 용어 "기초를 두지 않은"은, 예를 들어, 둘 모두의 UID가 사용자 콘솔에 대해 기계적으로도 운동학적으로도 제약되지 않는 구현예를 지칭하도록 의도된다. 예를 들어, 사용자는 UID(114)를 한 손으로 쥐고, 예를 들어 사용자 콘솔의 추적 메커니즘에 의해서만 제한되는 공간 내에서 임의의 가능한 위치 및 배향으로 자유롭게 이동시킬 수 있다. UID(114)는 UID(114)의 움직임, 예컨대 UID의 핸드헬드 하우징의 위치 및 배향에 대응하는 공간 상태 신호를 생성할 수 있고, 공간 상태 신호는 로봇 아암 액추에이터(117)의 운동을 제어하기 위한 입력 신호일 수 있다. 로봇 시스템(100)은 액추에이터(117)의 비례 운동을 제어하기 위해 공간 상태 신호로부터 도출된 제어 신호를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 콘솔 컴퓨터 시스템(116)의 콘솔 프로세서는 공간 상태 신호를 수신하고 대응하는 제어 신호를 생성한다. 아암(104)의 세그먼트 또는 링크를 이동시키기 위해 액추에이터(117)가 어떻게 동력공급받는지를 제어하는 이러한 제어 신호에 기초하여, 아암에 부착된 대응하는 수술 도구의 움직임은 UID(114)의 움직임을 모방할 수 있다. 유사하게, 원격 조작자(109)와 UID(114) 사이의 상호작용은 예컨대 수술 도구(107)의 파지기의 조오로 하여금 폐쇄되어 환자(106)의 조직을 파지하게 하는 파지 제어 신호를 생성할 수 있다.

수술 로봇 시스템(100)은 여러 개의 UID(114)를 포함할 수 있으며, 여기서 각자의 아암(104)의 액추에이터 및 수술 도구(엔드 이펙터)를 제어하는 각자의 제어 신호가 각각의 UID에 대해 생성된다. 예를 들어, 원격 조작자(109)는 좌측 로봇 아암에 있는 액추에이터(117)의 운동을 제어하기 위해 제1 UID(114)를 이동시킬 수 있으며, 여기서 액추에이터는 그 아암(104) 내의 링크 장치, 기어 등을 이동시킴으로써 응답한다. 유사하게, 원격 조작자(109)에 의한 제2 UID(114)의 움직임은 다른 액추에이터(117)의 운동을 제어하며, 이는 결국 로봇 시스템(100)의 다른 링크 장치, 기어 등을 이동시킨다. 로봇 시스템(100)은 환자의 우측에 베드 또는 테이블에 고정된 우측 아암(104), 및 환자의 좌측에 있는 좌측 아암(104)을 포함할 수 있다. 액추에이터(117)는 아암(104)의 조인트의 회전을 구동하여, 예를 들어 그 아암에 부착된 수술 도구(107)의 내시경 또는 파지기의 배향을, 환자에 대해, 변경하도록 제어되는 하나 이상의 모터를 포함할 수 있다. 동일한 아암(104) 내의 여러 개의 액추에이터(117)의 운동은 특정한 UID(114)로부터 생성된 공간 상태 신호에 의해 제어될 수 있다. UID(114)들은 또한 각자의 수술 도구 파지기들의 운동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 각각의 UID(114)는 환자(106) 내의 조직을 파지하기 위해 수술 도구(107)의 원위 단부에 있는 파지기의 조오를 개방하거나 폐쇄하는 액추에이터, 예컨대 선형 액추에이터의 운동을 제어하기 위한 각자의 파지 신호를 생성할 수 있다.

몇몇 태양에서, 플랫폼(105)과 사용자 콘솔(102) 사이의 통신은 컨트롤 타워(103)를 통해 이루어질 수 있으며, 이 컨트롤 타워는 사용자 콘솔(102)로부터(그리고 더 구체적으로는 콘솔 컴퓨터 시스템(116)으로부터) 수신된 사용자 명령들을 로봇 플랫폼(105) 상의 아암(104)에 송신되는 로봇 제어 명령들로 변환할 수 있다. 컨트롤 타워(103)는 또한 플랫폼(105)으로부터 다시 사용자 콘솔(102)로 상태 및 피드백을 송신할 수 있다. 로봇 플랫폼(105), 사용자 콘솔(102), 및 컨트롤 타워(103) 사이의 통신 접속은 다양한 데이터 통신 프로토콜 중 임의의 적합한 것을 사용하여 유선 및/또는 무선 링크를 통해 이루어질 수 있다. 임의의 유선 접속이 선택적으로 수술실의 바닥 및/또는 벽 또는 천장에 구축될 수 있다. 로봇 시스템(100)은 수술실 내의 디스플레이뿐만 아니라 인터넷 또는 다른 네트워크를 통해 액세스 가능한 원격 디스플레이를 포함한, 하나 이상의 디스플레이에 비디오 출력을 제공할 수 있다. 비디오 출력 또는 피드(feed)는 또한 프라이버시를 보장하기 위해 암호화될 수 있고, 비디오 출력의 전부 또는 부분이 서버 또는 전자 건강관리 기록 시스템에 저장될 수 있다. 도 1의 수술실 장면은 예시적인 것이며 소정의 의료 행위를 정확히 나타내지는 않을 수 있다는 것이 인식될 것이다.

도 2를 참조하면, 로봇 아암(104)의 일부가 본 개시의 일 태양에 따라 예시된다. 본 명세서에 설명된 로봇 아암(104) 및 연관된 구성요소는 본 개시의 실시예에 따른 수술 로봇 시스템을 형성할 수 있다. 로봇 아암(104)은 도 1을 참조하여 설명된 수술 로봇 시스템(100)에 통합될 수 있거나, 상이한 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 단일의 로봇 아암(104)이 예시되어 있지만, 로봇 아암(104)은 본 개시로부터 벗어남이 없이 추가적인 아암 부분을 포함할 수 있거나 다중-아암 장치의 구성요소일 수 있다는 것이 이해될 것이다.

로봇 아암(104)은 복수의 링크(예컨대, 링크(202A 내지 202E)), 및 복수의 링크를 서로에 대해 작동시키기 위한 복수의 조인트 모듈(예컨대, 조인트(204A 내지 204E))을 포함할 수 있다. 조인트 모듈은 피치 조인트(pitch joint) 또는 롤 조인트(roll joint)와 같은 다양한 조인트 유형을 포함할 수 있으며, 이들 중 임의의 것은 수동으로 또는 로봇 아암 액추에이터(117)에 의해 작동될 수 있고, 이들 중 임의의 것은 다른 것들에 비해 소정 축을 중심으로 한 인접 링크들의 이동을 실질적으로 제약할 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 도구 구동부(206)가 로봇 아암(104)의 원위 단부에 부착된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 도구 구동부(206)는 하나 이상의 수술 기구(예를 들어, 내시경, 스테이플러(stapler) 등)가 투관침(210)의 캐뉼러의 루멘을 통해 안내될 수 있도록 투관침(210)의 부착 부분(예를 들어, 투관침의 근위 단부에 있는 정합 캐뉼러 인터페이스)을 수용하기 위한 도킹 인터페이스(208)를 갖도록 구성될 수 있다. 로봇 아암(104)의 복수의 조인트 모듈(204A 내지 204E)은 로봇 수술을 위해 도구 구동부(206)를 위치 및 배향시키도록 작동될 수 있다.

투관침(210)이 위치되는 수술 부위 또는 수술 공동으로의/으로부터의 유체의 유동을 제어하기 위한 유체 통로(212)가 또한 도시된다. 유체 통로(212)는 로봇 아암(104)과 통합되거나, 그에 부착되거나, 달리 그의 일부로서 형성될 수 있다. 유체 통로(212)는 펌프 조립체(214), 예를 들어 취입 펌프에 결합될 수 있고, 그에 따라 본 명세서에서 취입 통로로도 지칭될 수 있다. 예를 들어, 유체 통로(212)의 적어도 일부는 펌프(214)에 연결되고 로봇 아암(104)의 전체 길이를 따라 연장되는 취입 관(예를 들어, 취입 통로)일 수 있다. 취입 관은 아암(104)을 형성하는 코즈메틱 패널(cosmetic panel)(216) 내에 봉입될 수 있다. 예를 들어, 취입 관은 패널(216)의 내측 표면에 기계적으로 부착될 수 있거나(예를 들어, 클램프, 클립, 볼트, 브래킷, 패스너(fastener) 등), 패널(216)의 내측 표면 내에 형성된 관 수용 채널 내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 취입 관은 아암(104)을 형성하는 패널(216)의 외부 표면에 연결될 수 있다. 예를 들어, 취입 관은 밴드(band), 타이(tie) 등에 의해 외부 표면에 기계적으로 부착될 수 있다. 유체 통로(212)의 근위 단부(220)가 통로(212)를 통한 유체의 유동을 제어하는 펌프 조립체(214), 예를 들어 수술용 취입기에 부착될 수 있다. 유체 통로(212)의 원위 단부(222)가 투관침(210)과 연관된 캐뉼러에 부착될 수 있다. 펌프 조립체(214)는 수술적 시술 동안 연관된 수술 부위 또는 수술 공동 내에서의 연기 배출, 미립자 제거, 공기배증, 또는 다른 조건의 관리를 허용하도록 통로(212)를 통한 유체 유동의 방향을 제어할 수 있다.

도 3은 본 기술의 태양에 따른 로딩된 도구가 없는 예시적인 도구 구동부(206)를 예시하는 개략도이다. 하나의 변형에서, 도구 구동부(206)는 종방향 트랙(304) 및 종방향 트랙(304)과 활주 가능하게 맞물리는 도구 캐리지(306)를 갖는 세장형 베이스(또는 "스테이지")(302)를 포함할 수 있다. 스테이지(302)는 로봇 아암(104)의 관절운동이 도구 구동부(206)를 공간 내에 위치시키고/위치시키거나 배향시키도록 로봇 아암(104)의 원위 단부에 결합되도록 구성될 수 있다(도 2 참조). 도구 캐리지(306)는 투관침(210)을 통해 연장되는 도구를 수용하도록 구성될 수 있다.

추가적으로, 도구 캐리지(306)는 작동식 구동부에 의해 조작 및 제어되는 케이블 시스템 또는 와이어를 통해 관절식 움직임들의 세트를 작동시킬 수 있다(용어 "케이블"과 "와이어"는 본 출원 전체에 걸쳐 상호교환적으로 사용된다). 도구 캐리지(306)는 기계적 전달과 같은, 작동식 구동부의 상이한 구성들을 포함할 수 있다. 투관침(210)은 세장형 베이스(302)의 원위 블록에 위치된 도킹 스테이션 또는 도킹 인터페이스(208)에서, 도구 구동부(206) 또는 수술 로봇 시스템(100)의 다른 구성요소에 결합될 수 있다. 도킹 인터페이스(208)는 도킹 인터페이스(208)가 투관침 도킹 인터페이스, 투관침 부착 장치, 또는 투관침 장착 장치로서 구성되도록 투관침(210)의 일부를 수용하도록 구성된다. 도킹 인터페이스(208)는 투관침(210)을 수술 로봇 시스템(100)에 부착하는 신뢰할 수 있고 신속한 방식을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도시되지 않았지만, 도킹 인터페이스(208)는 투관침(210)의 일부(예를 들어, 투관침의 근위 단부에 있는 캐뉼러 인터페이스)를 수용하기 위한 수용 공간을 한정할 수 있다. 일단 제 위치에 있으면, 도킹 인터페이스(208)와 투관침(210)은 클램핑 조립체를 사용하여 서로에 대해 제 위치에 유지될 수 있다. 몇몇 변형에서, 도킹 인터페이스(208)는 또한 투관침(210)과 같은 멸균 구성요소와 도킹 인터페이스의 다른 측에 있는 비-멸균 구성요소 사이에 멸균 장벽(sterile barrier)을 제공할 수 있다. 멸균 장벽은, 예를 들어, (도 4를 참조하여 더 상세히 설명될 바와 같이) 투관침(210)과 도킹 인터페이스(208) 사이에 개재된 수술-등급 중합체 또는 다른 수술-등급 재료로 형성된 멸균 어댑터에 의해 제공될 수 있다.

또한, 이 도면으로부터 유체 통로(212)가 (예를 들어, 링크 패널의 내부 또는 외부 표면에 부착된) 로봇 아암 링크(202E)를 따라 도킹 인터페이스(208)까지 연장되는 것을 또한 볼 수 있다. 유체 통로(212)의 원위 단부는, 이제 도 4를 참조하여 더 상세히 설명될 바와 같이, 투관침(210)의 캐뉼러에 직접 연결되는 것으로 또한 도시된다. 전형적으로, 도 4는 도 3에 설명된 도구 구동부와 투관침 조립체의 캐뉼러 사이의 인터페이스의 측단면도이다. 이 도면으로부터, 통로(212)가 로봇 아암 링크(202E) 및 도킹 인터페이스(208)에 통합되는 것을 볼 수 있다. 예를 들어, 통로(212)는 링크(202E)의 외부 및/또는 내부 표면 및 도킹 인터페이스(208)에 장착되거나 그와 일체로 형성된 취입 관에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 태양에서, 통로(212)의 적어도 일부가 단독으로, 또는 예를 들어 취입 관과 조합하여 유체 전달을 허용하는, 링크(202E) 및/또는 인터페이스(208)를 관통해 형성된 채널일 수 있다는 것이 또한 고려된다. 링크(202E)에 직접 결합된 통로(212)의 부분은 도킹 인터페이스(208)의 원위 단부 또는 부분(422)에서 종결될 수 있다.

캐뉼러(402)(나머지 투관침 구성요소들은 예시의 용이함을 위해 제거됨)가 2개의 구성요소를 함께 고정시키기 위한, 도킹 인터페이스(208)에 의해 수용되는, 캐뉼러 인터페이스(404)를 포함하는 것으로 또한 도시된다. 캐뉼러 인터페이스(404)는 도킹 인터페이스(208)의 원위 단부 내에 형성된 수용 부분 또는 공동(414) 내에의 삽입에 적합한 (예를 들어, 투관침의 근위 단부에 위치된) 캐뉼러(402)의 돌출하는 또는 연장된 부분(예를 들어, 러그(lug))일 수 있다. 캐뉼러 인터페이스(404)는 유체 통로(212)(예를 들어, 도구 구동부 측 통로)를 캐뉼러(402)에 연결하는 통합된 유체 통로(408)(예를 들어, 캐뉼러 측 통로)를 포함한다. 전형적으로, 캐뉼러 인터페이스(404)는 인터페이스(404) 내에 채널에 의해 형성된 통로(408)를 포함할 수 있다. 채널은 캐뉼러 인터페이스(404)의 근위 단부(424)에 있는 유체 포트(406)(예를 들어, 도구 구동부 측 포트)와 캐뉼러 인터페이스(404)의 원위 단부(426)에 있는 유체 포트(410)(예를 들어, 캐뉼러 측 포트) 사이에서 연장될 수 있다. 유체 포트(410)는 캐뉼러(402)의 루멘(412)에 개방되고, 유체 포트(406)는 캐뉼러 주위의 외부 환경에 개방된다. 캐뉼러 인터페이스(404)가 도킹 인터페이스(208)와 맞물릴 때, 유체 포트(406)는, 화살표(430)에 의해 도시된 바와 같이, 유체(예를 들어, 취입 가스)가 캐뉼러(402)의 루멘(412)으로/으로부터 통로(212, 408)를 따라 이동할 수 있도록 (예를 들어, 도구 구동부 측에서) 통로(212)와 정렬되고 그에 유체적으로 결합된다. 캐뉼러(402)의 루멘(412)은 수술 부위 또는 공동까지 연장되며, 따라서 통로(212, 408)를 통해 이동하는 유체가 원하는 동작(예를 들어, 취입, 연기 배출, 특정한 제거 등)에 따라 공동으로/으로부터 전달된다. 이 도면으로부터 통합된 통로(212, 408)는 수술 도구가 그 안에 위치될 수 있는 동일한 캐뉼러 루멘(412)과 연통할 수 있다는 것이 또한 이해될 수 있다. 다시 말해서, 통로(212, 408)와 수술 공동 사이에서 이동하는 유체(들)는, 캐뉼러(402)를 통해 별개의 통로를 형성하는 것과는 대조적으로, 수술 도구와 동일한 통로를 사용할 수 있다.

몇몇 태양에서, 멸균 어댑터(414)가 캐뉼러(402) 주위에 멸균 장벽을 생성하기 위해 캐뉼러 인터페이스(404)와 도킹 인터페이스(208) 사이에 위치될 수 있다. 멸균 어댑터(414)는, 앞서 논의된 바와 같이, 캐뉼러(402)로의 유체의 전달을 허용하기 위해, 캐뉼러 인터페이스(404)가 도킹 인터페이스(208)에 연결될 때, 통로(212, 408)와 정렬되는 어댑터 개구(428)를 포함할 수 있다. 필터(428)가 캐뉼러 인터페이스(404)와 도킹 인터페이스(208) 사이에 추가로 위치될 수 있다. 예를 들어, 필터(428)는 멸균 어댑터(414)의 부분이거나 달리 그에 결합될 수 있다. 필터(428)는 그것이 통로(212, 408)를 통해 전달되는 유체를 필터링하도록 통로(212, 408)와 연통할 수 있다. 예를 들어, 필터(428)는 통로(예를 들어, 취입 배관)의 로봇 측이 시술들의 전일 동안 사용될 수 있고 어댑터(414) 및 캐뉼러(402)만이 환자들 사이에서 교체될 필요가 있도록 수술 공동으로부터의 미립자 또는 다른 비-멸균 물질이 통로(212)를 오염시키는 것을 차단하는 필터일 수 있다. 또한, 도킹 및 캐뉼러 인터페이스(208, 404) 사이의 어댑터(414) 및/또는 필터(428)를 밀봉하기 위한 시일(seal)(416)이 추가로 제공될 수 있다. 예를 들어, 시일(416)은 어댑터 개구(428)에 결합되고 멸균 어댑터(414) 내에 통합되거나 달리 그의 부분을 형성하는 o-링 또는 유사한 유형의 구조물일 수 있다.

또 추가의 태양에서, 선택적인 노즐(440)이 통로(212, 408)를 통한 유체 유동을 제어하고/하거나 지향시키기 위해 추가로 제공될 수 있는 것이 고려된다. 예를 들어, 노즐(440)은 도킹 및 캐뉼러 인터페이스(208, 404)에 형성될 수 있다. 전형적으로, 노즐(440)은 도킹 인터페이스(208) 및/또는 통로(212)의 원위 단부(422)에 형성된 돌출하는 부분 또는 주둥이일 수 있다. 도킹 인터페이스(208)와 맞물리는, 캐뉼러 인터페이스(404)의 근위 단부는 그 안에 노즐(440)을 수용하도록 치수 설정된 리세스된 부분(recessed portion)(442)을 가질 수 있다. 노즐(440)은 도킹 인터페이스(208)의 통로(212)를 통한 캐뉼러 인터페이스(408)의 통로(408)로의 취입 가스의 유동을 중지시키는 데 사용될 수 있다. 노즐(440)은 통로(212)와 일체로 형성되거나, 통로(212)에 부착된 별개의 피스(piece)일 수 있다. 노즐(440)은 통로(212, 408)를 통한 유체의 유동을 제어하고/하거나 지향시키기에 적합한 임의의 형상, 크기 및/또는 구성을 가질 수 있다.

다른 태양에서, 노즐(440)은 생략될 수 있다. 전형적으로, 도 5는 노즐이 생략되고 인터페이스(208) 및 캐뉼러 인터페이스(404)가 실질적으로 평평한 구성을 도시한다. 전형적으로, 도 5는, 도킹 인터페이스(208)와 캐뉼러 인터페이스(404)의 인터페이싱 측들이 서로 평평하거나, 평면이거나, 달리 동일 평면 상에 있고 노즐(440)이 생략된 점을 제외하고는, 도 4의 로봇 아암 링크(202E), 도킹 인터페이스 및 캐뉼러(402)의 측단면도이다. 도 5의 도구 구동부 및 캐뉼러 인터페이스의 나머지 구성요소들은 도 4를 참조하여 설명된 것들과 동일하다.

이제 도 4로 되돌아가면, 캐뉼러(402)의 추가적인 태양들은 캐뉼러 시일(420)을 포함할 수 있다. 캐뉼러 시일(420)은 캐뉼러 루멘(412) 안으로의/밖으로의 유체 유동이 주변 환경에 들어가는 것이 방지되도록 캐뉼러 루멘(412)을 주변 환경으로부터 밀봉할 수 있다. 그러나, 캐뉼러 시일(420)은 수술 도구가 캐뉼러(402) 내로 삽입되는 것을 허용할 수 있고, 일단 삽입되면, 유체가 도구 주위에서 누출되지 않도록 도구 주위를 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 캐뉼러 시일(420)은 수술 도구의 삽입 및/또는 제거를 허용하지만 캐뉼러 루멘(412) 안으로/밖으로 전달되는 유체로부터의 압력에 응답하여 개방되지 않을 밸브를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 태양에 따른 도구 구동부 및 캐뉼러 인터페이스의 측단면도이다. 도 6의 도구 구동부 및 캐뉼러 인터페이스는, 그것이 앞서 논의된 바와 같이 캐뉼러(402)의 캐뉼러 인터페이스(404)와 연결되거나 그와 인터페이싱하는 도킹 인터페이스(208) 및 로봇 아암 링크(202E)를 포함한다는 점에서, 도 4 및 도 5의 것과 실질적으로 유사하다. 그러나, 이 태양에서, 조립체는 펌프(도시되지 않음)와 캐뉼러(402) 사이의 유체의 입력/출력을 위한 2개의 통합된 유체 통로(602A, 602B)를 포함한다. 특히, 조립체는 로봇 아암 링크(202E) 및 도킹 인터페이스(208)와 통합된 유체 통로(212A)(예를 들어, 도구 구동부 측 통로) 및 캐뉼러 인터페이스(404)와 통합된 유체 통로(408A)(예를 들어, 캐뉼러 측 통로)를 포함하는 제1 유체 통로(602A)를 포함한다. 유체 통로(408A)는 캐뉼러 인터페이스(404)의 근위 단부에 있는 유체 포트(406A)와 캐뉼러 인터페이스(404)의 원위 단부에 있는 유체 포트(410A) 사이에서 연장된다. 유체 포트(406A)는 유체 통로(212A)와 유체 연통하는 반면, 유체 포트(410A)는 캐뉼러 루멘(412)과 유체 연통한다. 이 태양에서, 유체는, 앞서 논의된 바와 같이, 수술 공동(446)으로/으로부터 통로(212A, 408A)를 따라 이동할 수 있다. 조립체는 제1 통로와 별개이고 로봇 아암 링크(202E) 및 도킹 인터페이스(208)와 통합된 유체 통로(212B)(예를 들어, 도구 구동부 측 통로) 및 캐뉼러 인터페이스(404)와 통합된 유체 통로(408B)(예를 들어, 캐뉼러 측 통로)를 포함하는 제2 유체 통로(602B)를 추가로 포함한다. 유체 통로(408B)는 캐뉼러 인터페이스(404)의 근위 단부에 있는 유체 포트(406B)와 캐뉼러 인터페이스(404)의 원위 단부에 있는 유체 포트(410B) 사이에서 연장된다. 유체 포트(406B)는 유체 통로(212B)와 유체 연통하는 반면, 유체 포트(410B)는 캐뉼러 루멘(412)과 유체 연통한다. 이 태양에서, 유체는, 앞서 논의된 바와 같이, 수술 공동(446)으로/으로부터 통로(212B, 408B)를 따라 이동할 수 있다. 통로(602A 및 602B)는 도시된 바와 같이 서로 실질적으로 평행하게 연장될 수 있거나, 연관된 수술 공동(446) 안으로의 그리고/또는 밖으로의 별개의 그리고 독립적인 유체 전달을 허용하는 임의의 다른 구성에 있을 수 있다.

예시된 구성에서, 통로(602A 및 602B)는 상이한 유체들(예를 들어, 제1 유체 및 제2 유체) 또는 동일한 유체가 수술 공동(446)으로/으로부터 이동하는 것을 허용하는 완전히 별개의 통로들이다. 유체(들)는, 원하는 대로, 동일한 또는 상이한 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 제1 통로(602A)는 수술 공동(446) 내에의 취입을 유지하기 위해 사용될 수 있고, 통로(602B)는 수술 공동(446)으로부터의 연기 배출을 위해 사용될 수 있다. 전형적으로, 연관된 수술용 취입기(예를 들어, 도 2에 도시된 취입기(214))로부터의 취입 가스는 수술 공동(446)으로의 전달을 위해 (파선 화살표에 의해 도시된 바와 같은) 캐뉼러(402)를 향하는 방향으로 제1 통로(602A)를 통해 유동할 수 있다. 유체가 또한 공동(446)으로부터 가스, 연기 및/또는 임의의 다른 유체 또는 미립자를 제거하기 위해 (파선 화살표에 의해 도시된 바와 같은) 반대 방향으로 제2 통로(602B)를 통해 유동할 수 있다. 이 태양에서, 제1 및 제2 통로(602A, 602B)는 능동적 취입과 연기 및/또는 미립자 배출을 위해 사용될 수 있다. 이러한 동작들은, 둘 모두의 통로에 연결된 펌프(예를 들어, 수술용 취입기(214))가 유체 유동의 방향을 구동하는 데 사용될 수 있다는 점에서 "능동적인" 것으로 간주된다. 이러한 동작들은, 도 10을 참조하여 더 상세히 논의될 바와 같이, 원하는 대로, 동시에, 연속하여, 또는 다른 시간에 수행될 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5에서 앞서 논의된 멸균 어댑터와 유사한 멸균 어댑터(414)가 캐뉼러(402) 주위에 멸균 장벽을 생성하기 위해 캐뉼러 인터페이스(404)와 도킹 인터페이스(208) 사이에 위치될 수 있다. 그러나, 이 구성에서, 멸균 어댑터(414)는 제1 및 제2 통로(212A, 212B, 408A, 408B)를 수용하고, 앞서 논의된 바와 같이, 캐뉼러(402)로의 둘 모두의 통로를 따른 유체의 전달을 허용하기 위한 제1 및 제2 어댑터 개구(418A, 418B)를 포함할 수 있다. 필터(428A, 428B)가 또한 캐뉼러 인터페이스(404)와 도킹 인터페이스(208) 사이에 위치될 수 있다. 필터(428A)는 통로(212A, 408A)와 연통하고 통로(212A, 408A)를 통해 전달되는 유체를 필터링할 수 있다. 필터(428B)는 통로(212B, 408B)와 연통하고 통로(212B, 408B)를 통해 전달되는 유체를 필터링할 수 있다. 필터(428A, 428B) 중 하나 또는 둘 모두는 통로(212A, 212B)와 통로(408A, 408B) 사이에서 유체 또는 미립자가 전달되는 것을 차단하는 필터일 수 있다. 예를 들어, 이 구성에서 수술 공동(446)으로부터 멀어지는 쪽으로 유체를 전달하는 것으로서 도시된(화살표 참조) 제2 통로(602B)와 연관된 필터(428B)는 수술 공동으로부터 회수된 미립자 또는 다른 비-멸균 물질이 통로(408B)로부터 통로(212B)로 전달되는 것을 차단하는 필터일 수 있다. 이 구성은 통로(예를 들어, 취입 배관)의 로봇 측이 시술들의 전일 동안 사용될 수 있게 하며, 어댑터(414) 및 캐뉼러(402)만이 환자들 사이에서 교체될 필요가 있다. 또한, 도킹 및 캐뉼러 인터페이스(208, 404) 사이의 어댑터(414) 및/또는 필터(428A, 428B)를 밀봉하기 위한 시일(416A, 416B)이 추가로 제공될 수 있다. 도 6에 도시되지 않지만, 통로(602A, 602B) 중 하나 또는 둘 모두가 도 4를 참조하여 앞서 논의된 노즐(440)과 같은 노즐을 포함할 수 있다는 것이 추가로 고려된다.

도 7은 본 발명의 다른 태양에 따른 도구 구동부 및 캐뉼러 인터페이스의 측단면도이다. 도 7의 도구 구동부 및 캐뉼러 인터페이스는, 그것이 앞서 논의된 바와 같이 캐뉼러(402)의 캐뉼러 인터페이스(404)와 연결되거나 그와 인터페이싱하는 도킹 인터페이스(208) 및 로봇 아암 링크(202E)를 포함한다는 점에서, 도 6의 것과 실질적으로 유사하다. 또한, 조립체는, 앞서 논의된 바와 같이, 펌프(도시되지 않음)와 캐뉼러(402) 사이의 유체의 입력/출력을 위한 2개의 통합된 유체 통로(602A, 602B), 및 필터(418A, 418B)를 포함하는 멸균 어댑터(414)를 포함한다. 그러나, 이 구성에서, 제1 통로(602A)는 (도 2에 도시된 바와 같이) 펌프까지 로봇 아암을 따라 연장되는 반면, 제2 통로(602B)는 펌프까지 로봇 아암의 전체 길이만큼 연장되지는 않는다. 오히려, 제2 통로(602B)는 인터페이스(404)의 측부 밖으로 연장된다. 전형적으로, 통로(602B)는 캐뉼러 루멘(412)에 연결된 원위 단부(704) 및 도킹 인터페이스(208)에서 종결되는 근위 단부(704)를 가질 수 있다. 통로(602B)의 근위 단부(704)는 (로봇 아암(104)의 근위 단부 대신에) 도킹 인터페이스(208)의 측부(708)에서 또는 그 부근에서 종결되고, 주변 환경으로 개방될 수 있다. 밸브(706)가 단부를 개방 및 폐쇄하고 통로(602B)와 주변 환경 사이의 유체의 전달을 제어하기 위해 통로(602B)의 근위 단부(704)에 추가로 연결될 수 있다. 이러한 구성이 통로(602B)를 통한 수동적 연기 배출을 허용한다는 점을 제외하고는, 통로(602A, 602B)는 도 6에 설명된 통로와 유사하게 취입 및/또는 연기 배출에 사용될 수 있다. 동작은 통로들 중 적어도 하나, 즉 통로(602B)가 펌프(예를 들어, 수술용 취입기(214))에 연결되지 않고 그에 따라 이 통로를 통한 유체 유동이 펌프에 의해 직접 구동되거나 달리 제어되지 않는다는 점에서 "수동적인" 것으로 간주된다.

도 8은 본 발명의 다른 태양에 따른 캐뉼러의 측단면도이다. 도 8의 캐뉼러(402)는, 그것이 앞서 논의된 바와 같이 (예시의 용이함을 위해 도시되지 않지만) 도킹 인터페이스에 연결되는 캐뉼러 인터페이스(404)를 포함한다는 점에서, 도 7의 것과 실질적으로 유사하다. 그러나, 이 태양에서, 통합된 유체 통로(408)는 캐뉼러(402)를 통해 삽입된 수술 도구 또는 기구(804)를 세정하기 위한 노즐(802)을 포함한다. 전형적으로, 앞서 논의된 구성들과 유사하게, 캐뉼러 인터페이스(404) 내의 유체 통로(408)는 (예를 들어, 도킹 인터페이스를 향하는) 유체 포트(406)로부터 캐뉼러 루멘(412)으로의 유체 포트(410)까지 연장된다. 그러나, 캐뉼러 루멘(412)으로의 유체 포트(410)는 캐뉼러(402)의 단부 부근에 위치되며, 따라서 유체가 통로(408)를 통해 그리고 유체 포트(410) 밖으로 전달될 때, 그것은 캐뉼러 루멘(412) 내에 위치된 기구(804)의 단부를 향해 지향된다. 몇몇 태양에서, 통로(408)는 앞서 논의된 바와 같이 캐뉼러 인터페이스(404)를 관통해 형성되고, 캐뉼러(402)의 측벽(806) 아래로 유체 포트(410)까지 연장될 수 있다. 예를 들어, 통로(408)는 캐뉼러(402)의 내부 표면(806A)(예를 들어, 캐뉼러 루멘(412)을 한정하는 표면)과 외부 표면(806B)(예를 들어, 주변 환경을 향하는 표면) 사이의 채널에 의해 형성된 부분을 포함할 수 있다. 캐뉼러 루멘(412)으로의 유체 포트(410)는 캐뉼러(402)의 원위 단부를 형성하는 내부 표면(806A)을 관통해 형성될 수 있다. 이 태양에서, 통로(408)는 캐뉼러 인터페이스(404) 및 캐뉼러(402) 내에 완전히 통합될 수 있다. 다른 태양에서, 통로(408)의 부분 또는 부분들이 조립체의 외부 표면에 결합될 수 있다. 통로(408)의 단부는 유체를 기구(804)의 단부를 향해 지향시키는 것을 돕는 노즐(802)을 추가로 포함할 수 있다. 노즐(802)은 유체를 지향시키기에 적합한 임의의 유형의 노즐일 수 있다. 예를 들어, 노즐(802)은 통로(408)의 좁아진 부분, 또는 통로(408)의 단부에 부착된 별개의 노즐일 수 있다. 이어서 유체(예를 들어, 취입 가스)가 통로(408)를 통해 도입되고 노즐(802) 밖으로 나갈 수 있으며, 따라서 그것은 기구(804)의 단부로부터 입자 등을 세정하기에 충분한 유량으로 기구(804)의 단부와 접촉한다.

또한, 몇몇 태양에서, 통로(408)를 통해 이동하는 유체(예를 들어, 취입 가스)를 가열하도록 동작 가능한 가열 요소(810)가 추가로 제공될 수 있다. 가열 요소(810)는, 예를 들어, 통로(408)를 형성하는 취입 관의 일부이거나 달리 그에 부착된 가열식 코일 등일 수 있다. 대안적으로, 가열 요소(810)는 캐뉼러 인터페이스(404)에 결합되거나 달리 그의 일부일 수 있다. 기구(804)와의 접촉 전에 취입 가스를 가열하는 것은, 예를 들어, 때때로 가열 요소의 부재 시에 발생할 수 있는, 캐뉼러에 삽입된 카메라 또는 내시경의 포깅을 감소시키는 것을 도울 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 태양에 따른 캐뉼러의 측단면도이다. 도 9의 캐뉼러(402)는, 그것이 앞서 논의된 바와 같이 (예시의 용이함을 위해 도시되지 않지만) 도킹 인터페이스에 연결되는 캐뉼러 인터페이스(404)를 포함한다는 점에서, 도 8의 것과 실질적으로 유사하다. 그러나, 이 실시예에서, 캐뉼러 인터페이스(404)는 2개의 통합된 유체 통로(902A 및 902B)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 통로(902B)는 도 8을 참조하여 논의된 바와 같은 통로(408)와 실질적으로 유사하며, (예를 들어, 도킹 인터페이스를 향하는) 유체 포트(406A)와 캐뉼러(402)의 단부에 있는 유체 포트(410A) 사이에서 연장되는 통로(408A)를 포함한다. 추가적인 유체 통로(408B)는 도 4 내지 도 7을 참조하여 논의된 통로(408)와 동일하다. 전형적으로, 통로(408B)는 도킹 인터페이스를 향하는 유체 포트(406B)로부터 캐뉼러 루멘(412)의 근위 단부(예를 들어, 수술 기구를 수용하는 단부) 부근의 유체 포트(410B)까지 연장된다. 앞서 논의된 이중 통로 구성과 유사하게, 유체 유동은 원하는 대로 통로(408A, 408B) 사이에서 스위칭될 수 있다. 그러나, 이 구성에서, 통로(408A)가 캐뉼러(402) 내의 기구(804)의 단부를 향해 유체를 도입할 수 있기 때문에, 유체 유동은 취입 또는 기구의 세정에 사용된다. 상이한 동작들의 선택은 기구 팁(904)이 노즐(802) 부근에 있도록 기구(804)가 캐뉼러(402) 내로 후퇴되는지에 따라 조작자에 의해 또는 자동으로 트리거될 수 있다. 기구(804)는 수술적 시술 동안 투관침의 캐뉼러를 통해 삽입될 수 있는 임의의 기구일 수 있다는 것이 추가로 인식되어야 한다. 예를 들어, 기구는 내시경일 수 있고, 노즐(802)부터의 유체는 수술적 시술 후에 내시경의 단부로부터 입자를 제거하는 데 사용될 수 있다. 다른 태양에서, 기구는 카메라일 수 있고, 노즐(802)로부터의 유체는 관찰자를 위한 이미지 품질을 개선하기 위해 카메라 렌즈로부터 입자를 제거하는 데 사용될 수 있다.

수술 로봇 시스템(100)의 단일 로봇 아암(예를 들어, 아암(104)) 및 캐뉼러(예를 들어, 캐뉼러(402))와 연관된 다수의 유체 통로(예를 들어, 통로(212, 408, 602A, 602B, 902A, 902B))가 설명되지만, 수술 로봇 시스템(100)의 임의의 수의 로봇 아암 및 캐뉼러가 본 명세서에서 논의된 유체 통로를 포함할 수 있다는 것이 또한 고려된다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 예를 들어, 시스템(100)의 적어도 2개의 로봇 아암/캐뉼러가 유체 통로들을 포함할 수 있고, 통로들 각각을 통한 유체의 유동은 연관된 수술 공동에 대한 원하는 취입, 연기 배출, 및/또는 미립자 제거를 달성하도록 협력하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 수술용 취입기에 결합된 하나의 통로를 갖는 하나의 로봇 아암/캐뉼러, 및 수술용 취입기에 결합된 다른 통로를 갖는 다른 로봇 아암/캐뉼러를 포함할 수 있다. 동작 동안, 아암/캐뉼러 조립체들 중 하나의 통로들 중 하나는 유체(예를 들어, 취입 가스)를 수술 공동 내로 도입하는 데 사용될 수 있는 반면, 다른 아암/캐뉼러 조립체와 연관된 통로는 공동으로부터 유체, 연기, 미립자 등을 제거하는 데 사용될 수 있다.

또한, 수술용 취입기가 수술 로봇 시스템(100)과 통합되거나 그의 일부이기 때문에, 취입기 자체는 수술 부위에서 유체 입력/출력을 로봇 제어하기 위해 시스템(100)의 로봇 구성요소와 통신할 수 있다. 예를 들어, 수술 동안, 시스템은 그것이 에너지 장치와 같은, 연기를 생성하는 기구를 동작시키고 있음을 검출한다. 이에 응답하여, 시스템은 연기 배출 동작에 관여하도록 수술용 취입기에 자동으로 시그널링하고 공동으로부터 연기를 제거할 수 있다. 시스템은 사용자에 의한 입력 명령, 또는 처리 프로토콜 입력에 기초한 제어기에 의한 명령, 또는 동작 중일 때 신호를 방출하는 에너지 장치와 연관된 센서, 또는 어떤 다른 검출 메커니즘에 기초하여 에너지 방출기의 동작을 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어기 및/또는 프로세서는 에너지 방출기가 작동되었음을 검출하고, 원하는 취입, 유체 유입/유출 또는 미립자 배출 동작을 자동으로 달성하기 위해 연기 배출 동작을 턴 온/오프하거나, 유체 입구를 턴 온/오프하거나, 다른 동작을 행하도록 펌프에 신호를 전송할 수 있다.

또 추가의 태양에서, 기구는 수술 공동 내의 연기 또는 입자를 보여줄 수 있는 이미지를 촬영할 수 있는 카메라(예를 들어, 내시경 카메라)를 포함할 수 있다. 이 태양에서, 컴퓨터 비전(computer vision)이 카메라 이미지를 처리하고 연기가 존재하고 배출될 필요가 있는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 이에 응답하여, 제어기는 공동으로부터 연기를 제거하기 위해 연기 배출 모드로 전이하도록 수술용 취입기에 시그널링할 수 있다.

따라서 본 명세서에 설명된 상이한 유체 입력/출력 동작들은 사용자에 의해(예를 들어, 베드옆 조작자(108), 또는 원격 외과 의사(109)에 의해) 수동으로 제어되거나, 검출된 수술 조건에 따라 로봇으로, 자동으로, 또는 달리 동적으로 제어될 수 있다. 도 10은 검출된 수술 조건에 기초하여 유체 입력/출력을 로봇 제어하기 위한 하나의 예시적인 프로세스의 블록도이다. 전형적으로, 프로세스(1000)는 수술 조건을 검출하는 동작(1002)을 포함할 수 있다. 수술 조건은 사용자 입력, 처리 프로토콜 동안 수행된 동작, 수술 성분에 의해 방출된 신호, 시각적 분석, 또는 수술 조건이 존재하는 임의의 다른 표시기에 기초하여 검출될 수 있다. 일단 수술 조건이 검출되면, 수술 조건이 임의의 수의 조건들 중 하나인지가 결정된다. 전형적으로, 프로세스는 수술 조건이 신체 공동 내의 연기인지를 결정하는 것(1004)을 포함한다. 이러한 조건은, 예를 들어, 에너지 방출 장치와 같은, 연기를 방출하는 것으로 알려진 수술 기구 또는 장치의 동작, 공동 내의 하나 이상의 수술 구성요소와 연관된 연기 검출 센서, 신체 공동 내의 연기를 보여주는 이미지의 처리, 또는 연기 검출에 적합한 임의의 다른 메커니즘에 기초하여 검출될 수 있다. 일단 연기가 검출되거나, 연기의 존재를 암시하는 조건이 검출되면, 연기 배출 기능 또는 모드를 개시하기 위해 수술용 취입기로 신호가 전송된다. 예를 들어, 수술용 취입기는 신체 공동으로부터 멀어지는 쪽으로의 통합된 유체 통로(예를 들어, 통로(212, 408))를 통한 유체의 유동을 유발하도록 작동되며, 이는 결국, 동작(1006)에서, 공동으로부터 연기를 배출시킬 것이다. 또한, 수술 시스템이 다수의 유체 통로 및/또는 다수의 아암/캐뉼러 조립체를 포함하는 경우에, 수술용 취입기는 유체(예를 들어, 취입 가스)가 하나의 아암/캐뉼러 조립체와 연관된 통로를 통해 신체 공동으로 유동하게 하여 동일한 아암/캐뉼러 조립체 내에 있거나 다른 아암/캐뉼러 조립체와 연관될 수 있는 다른 유체 통로를 향해 연기를 밀어낼 수 있다. 수술용 취입기는 다른 유체 통로가 유체 유동의 반대 방향을 갖고 유체를 신체 공동으로부터 멀어지는 쪽으로 끌어당기게 한다. 그러나, 동작(1004)에서 연기가 검출되지 않는 경우, 프로세스는 계속되고 동작(1008)에서 수술 조건이 에너지 장치의 작동인지를 결정한다. 에너지 장치의 동작은 연기를 유발하는 것으로 알려져 있기 때문에, 프로세스는 이어서 연기 배출 동작(1006)으로 계속된다. 반면에, 동작(1008)에서 에너지 장치의 작동이 검출되지 않는 경우, 프로세스는 동작(1010)으로 계속되어 신체 공동 내에 입자가 존재하는지를 결정한다. 입자의 존재는 입자를 생성하는 알려진 동작, 입자에 의해 유발된 검출된 기구 폐색, 또는 입자의 존재의 다른 표시기에 기초하여 시각적으로 검출될 수 있다. 입자가 검출되는 경우, 동작(1012)에서 수술용 취입기는 입자 제거 동작 또는 모드에 관여하도록 된다. 특정한 제거 동작 또는 모드는 취입기가 (예를 들어, 입자를 배출시키기 위해) 통합된 통로를 통한 그리고 신체 공동으로부터 멀어지는 쪽으로의 유체의 유출을 유발하는 것을 수반할 수 있다. 대안적으로, 내시경과 같은 수술 기구 또는 장치 상에서 입자가 검출되는 경우, 취입기는 장치로부터 입자를 몰아내기 위해(예를 들어, 불어내기 위해) 신체 공동으로의 유체의 유입을 유발할 수 있다. 그러나, 동작(1010)에서 입자가 검출되지 않는 경우, 프로세스는 계속되고 동작(1014)에서 조건이 공기배증인지를 결정한다. 공기배증은 신체 공동 내의 압력 레벨을 검출하는 취입기 및/또는 수술 시스템과 연관된 압력 센서를 사용하여 검출될 수 있다. 공기배증이 검출되는 경우, 수술 동작을 위한 원하는 조건이 일관되게 유지되도록 동작(1016)에서 수술용 취입기가 작동되고 신체 공동 내의 공기배증을 제어하고/하거나 모니터링하는 데 사용된다. 예를 들어, 압력 레벨(또는 공동 내의 가스의 레벨)이 원하는 것보다 낮은 경우, 수술용 취입기는 신체 공동으로의 통합된 통로(들)를 통한 취입 가스의 유동을 증가시킬 수 있다. 압력 레벨이 원하는 것보다 높은 경우, 수술용 취입기는 신체 공동으로의 취입 가스의 유동을 감소시킬 수 있다. 이러한 수술 조건들 중 어느 것도 결정되지 않은 경우, 프로세스(1000)는 동작(1002)으로 복귀하고 수술용 취입기의 작동을 요구하는 수술 조건이 발견되는지를 계속해서 결정한다.

도 11은 실시예에 따른, 앞서 논의된 동작들을 구현하도록 동작 가능한, 수술 로봇 시스템의 컴퓨터 부분의 블록도이다. 예시적인 수술 로봇 시스템(1100)은 사용자 콘솔(102), 수술 로봇(120), 및 컨트롤 타워(103)를 포함할 수 있다.수술 로봇 시스템(1100)은 다른 또는 추가적인 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있으며; 이에 따라, 도면은 시스템 아키텍처에 대한 제한이 아니라 예로서 제공된다.

전술된 바와 같이, 사용자 콘솔(102)은 콘솔 컴퓨터(1111), 하나 이상의 UID(1112), 콘솔 액추에이터(1113), 디스플레이(1114), 발 페달(1116), 콘솔 컴퓨터(1111) 및 네트워크 인터페이스(1118)를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 콘솔(102)은 시스템의 동작을 위해 요구되는 다양한 수술 조건(예를 들어, UID 배향, 디스플레이에 대한 외과 의사의 배향, 콘솔 시트의 배향 등)을 검출하기 위한 다수의 구성요소, 예를 들어 UID 추적기(들)(1115), 디스플레이 추적기(들)(1117) 및 콘솔 추적기(들)(1119)를 포함할 수 있다. 사용자 콘솔(102)에 앉아 있는 사용자 또는 외과 의사가 사용자 콘솔(102)의 인체공학적 설정을 수동으로 조정할 수 있거나, 설정이 사용자 프로파일 또는 선호에 따라 자동으로 조정될 수 있다는 것이 추가로 이해되어야 한다. 수동 및 자동 조정은 콘솔 컴퓨터(1111)에 의해 사용자 입력 또는 저장된 구성에 기초하여 콘솔 액추에이터(1113)를 구동시키는 것을 통해 달성될 수 있다. 사용자는 하나 이상의 마스터 UID(1112) 및 발 페달(1116)을 사용하여 수술 로봇(120)을 제어함으로써 로봇-보조식 수술을 수행할 수 있다. UID(1112)의 위치 및 배향은 UID 추적기(1115)에 의해 연속적으로 추적되고, 상태 변경은 콘솔 컴퓨터(1111)에 의해 사용자 입력으로서 기록되고, 네트워크 인터페이스(1118)를 통해 컨트롤 타워(103)로 디스패치된다. 환자 해부학적 구조, 기구류, 및 관련 소프트웨어 앱의 실시간 수술 비디오가 개방형 또는 몰입형 디스플레이를 포함한 고해상도 3D 디스플레이(1114) 상에서 사용자에게 제시될 수 있다.

사용자 콘솔(102)은 컨트롤 타워(103)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 사용자 콘솔은 또한 개선된 인체공학을 위한 추가적인 특징을 제공한다. 예를 들어, 사용자 콘솔은 개방형 디스플레이를 포함한 개방형 아키텍처 시스템일 수 있지만, 몇몇 경우에, 몰입형 디스플레이가 제공될 수 있다. 또한, 외과 의사를 위한 고도로 조정 가능한 좌석 및 전자기 또는 광학 추적기를 통해 추적되는 마스터 UID가 개선된 인체공학을 위해 사용자 콘솔(102)에서 포함된다.

컨트롤 타워(103)는 터치스크린 디스플레이, 기구의 외과 의사의 로봇-보조식 조작을 제어하는 컴퓨터, 안전 시스템, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 광원, 및 비디오 및 그래픽 컴퓨터를 수용하는 이동식 의료 현장 카트일 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 컨트롤 타워(103)는 적어도 시각화 컴퓨터, 제어 컴퓨터, 및 보조 컴퓨터를 포함하는 중앙 컴퓨터(1131), 팀 디스플레이 및 간호사 디스플레이를 포함하는 다양한 디스플레이(1133), 및 컨트롤 타워(103)를 사용자 콘솔(102) 및 수술 로봇(120) 둘 모두에 결합하는 네트워크 인터페이스(1118)를 포함할 수 있다. 컨트롤 타워(103)는 간호사 디스플레이 터치스크린, 소프트 파워 및 E-홀드 버튼, 비디오 및 정지 이미지를 위한 사용자를 향하는 USB, 및 전자 캐스터 제어 인터페이스와 같은, 사용자 편의를 위한 추가적인 특징부를 제공할 수 있다. 보조 컴퓨터가 또한 실시간 리눅스를 실행하여, 로깅/모니터링 및 클라우드-기반 웹 서비스와의 상호작용을 제공할 수 있다.

수술 로봇(120)은 표적 환자 해부학적 구조 위에 위치될 수 있는 복수의 통합된 로봇 아암(1122)을 갖는 수술 테이블(1124)을 포함할 수 있다. 한 세트의 호환 가능한 도구들(1123)이 아암(1122)의 원위 단부에 부착되거나 그로부터 분리되어, 외과 의사가 다양한 수술적 시술을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 앞서 논의된 바와 같이, 아암(112)의 통합된 통로의 유체 유입/유출을 제어하기 위한 펌프(1140)가 추가로 포함될 수 있다. 수술 로봇(120)은 또한 아암(1122), 펌프(1140), 테이블(1124), 및 도구(1123)의 수동 또는 자동화된 제어를 위한 제어 인터페이스(1125)를 포함할 수 있다. 제어 인터페이스는 원격 제어부, 버튼, 패널, 및 터치스크린과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 아이템을 포함할 수 있다. 투관침(슬리브, 밀봉 카트리지, 및 폐색구) 및 드레이프와 같은 다른 액세서리들이 또한 시스템으로 시술을 수행하기 위해 필요할 수 있다. 몇몇 변형에서, 복수의 아암(1122)은 수술 테이블(1124)의 양측에 장착된 4개의 아암을 포함하며, 이때 2개의 아암이 각각의 측에 있다. 소정의 수술적 시술에 대해, 테이블의 일 측에 장착된 아암은 쭉 펴서 테이블 및 다른 측에 장착된 아암들 아래로 건너가게 함으로써 테이블의 다른 측에 위치될 수 있으며, 이 결과 총 3개의 아암이 테이블(1124)의 동일 측에 위치된다. 수술 도구는 또한 테이블 컴퓨터(1121), 및 수술 로봇(120)이 컨트롤 타워(103)와 통신하게 할 수 있는 네트워크 인터페이스(1118)를 포함할 수 있다.

상기의 명세서에서, 본 기술은 그의 특정한 예시적인 실시예들과 관련하여 설명되었다. 하기의 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정들이 그에 대해 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims

수술 로봇 시스템으로서,
로봇 아암(robotic arm);
상기 로봇 아암에 결합된 도구 구동부;
캐뉼러(cannula)를 상기 도구 구동부에 결합하도록 구성된 캐뉼러 인터페이스로서, 상기 캐뉼러의 내부 루멘(lumen)과 연통하는 유체 통로를 갖는, 상기 캐뉼러 인터페이스; 및
상기 로봇 아암에 결합된 취입 통로(insufflation pathway)로서, 상기 유체 통로에 결합된 원위 단부(distal end) 및 수술용 취입기에 결합된 근위 단부(proximal end)를 갖는, 상기 취입 통로를 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유체 통로는 상기 캐뉼러 인터페이스 내에 통합되고, 상기 취입 통로와 상기 캐뉼러의 상기 내부 루멘 사이의 취입 가스의 전달을 허용하도록 치수 설정되는, 수술 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 도구 구동부는 도킹 인터페이스를 포함하고, 상기 취입 통로는 상기 도킹 인터페이스에 결합되는, 수술 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 캐뉼러의 상기 내부 루멘은 수술 도구를 수용하도록 치수 설정되는, 수술 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 수술 로봇 시스템은 필터를 추가로 포함하며, 상기 필터는 상기 취입 통로를 통해 상기 유체 통로로 전달되는 취입 가스가 상기 필터를 통과하도록 상기 유체 통로와 연통하는, 수술 로봇 시스템.
제5항에 있어서, 상기 필터는 상기 도구 구동부와 상기 캐뉼러 인터페이스 사이에 위치된 멸균 어댑터에 통합되는, 수술 로봇 시스템.
제6항에 있어서, 상기 도구 구동부와 상기 캐뉼러 인터페이스 사이의 상기 필터를 밀봉하고 상기 취입 가스의 누출을 방지하기 위해 상기 멸균 어댑터에 통합된 밀봉 요소를 추가로 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 유체 통로는 제1 유체 통로이고, 상기 취입 통로는 제1 취입 통로이고, 상기 수술 로봇 시스템은 제2 취입 통로에 결합된 제2 유체 통로를 추가로 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제1 유체 통로 또는 상기 제2 유체 통로를 통한 유체의 유동을 제어하기 위해 상기 제1 유체 통로 또는 상기 제2 유체 통로 중 적어도 하나에 결합된 밸브를 추가로 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 수술 로봇 시스템은 상기 유체 통로에 결합된 노즐을 추가로 포함하며, 상기 노즐은 상기 유체 통로를 통해 유동하는 취입 가스를 상기 캐뉼러의 상기 내부 루멘 내에 위치된 수술 기구를 향해 지향시키도록 구성되는, 수술 로봇 시스템.
제1항에 있어서, 상기 취입 통로는 취입 관인, 수술 로봇 시스템.
제11항에 있어서, 상기 취입 관은 상기 로봇 아암의 외측 쉘(shell) 내에 봉입되는, 수술 로봇 시스템.
제11항에 있어서, 상기 취입 관은 상기 로봇 아암의 외측 쉘의 외측 표면에 기계적으로 부착되는, 수술 로봇 시스템.
수술 로봇 시스템으로서,
로봇 아암, 도구 구동부, 및 캐뉼러를 상기 도구 구동부에 결합하기 위한 캐뉼러 인터페이스를 갖는 수술 로봇 조립체로서, 상기 캐뉼러 인터페이스는 상기 캐뉼러의 내부 루멘과 유체 연통하는, 내부에 통합된 유체 통로를 갖는, 상기 수술 로봇 조립체;
상기 로봇 아암에 결합된 취입 관으로서, 상기 유체 통로에 결합된 원위 단부 및 수술용 취입기에 결합된 근위 단부를 갖는, 상기 취입 관; 및
상기 수술 로봇 조립체 및 상기 수술용 취입기에 통신 가능하게 결합된 프로세서로서, 검출된 수술 조건에 기초하여 상기 수술용 취입기의 동작을 제어하도록 동작 가능한, 상기 프로세서를 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제14항에 있어서, 상기 검출된 수술 조건은 수술 부위 내의 연기의 존재를 포함하고, 상기 프로세서에 의해 제어되는 상기 동작은 상기 수술용 취입기의 연기 배출 기능인, 수술 로봇 시스템.
제15항에 있어서, 상기 연기 배출 기능은 상기 수술 부위에서 공기배증(pneumoperitoneum)을 유지하면서 상기 취입 관을 통해 연기를 능동적으로 배출시키는 것을 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제15항에 있어서, 상기 유체 통로는 제1 유체 통로이고, 상기 취입 관은 제1 취입 관이고, 상기 수술 로봇 조립체는 상기 수술용 취입기에 유체적으로 결합되지 않은 제2 유체 통로 및 제2 취입 관을 추가로 포함하고, 상기 연기 배출 기능은 상기 제2 유체 통로 및 제2 취입 관을 통해 연기를 수동적으로 배출시키는 것을 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제15항에 있어서, 상기 로봇 아암은 제1 로봇 아암이고, 상기 취입 관은 제1 취입 관이고, 상기 시스템은 제2 로봇 아암 및 상기 제2 로봇 아암과 통합된 제2 취입 관을 추가로 포함하고, 상기 연기 배출 기능은 상기 제1 취입 관을 통해 수술 공동(surgical cavity)으로 유체의 유동을 도입하고 상기 제2 취입 관을 사용하여 상기 수술 공동으로부터 연기를 배출시키는 것을 포함하는, 수술 로봇 시스템.
제14항에 있어서, 상기 검출된 수술 조건은 수술 부위 내의 에너지 장치의 활성화를 포함하고, 상기 프로세서에 의해 제어되는 상기 동작은 상기 수술용 취입기의 연기 배출 기능인, 수술 로봇 시스템.
제14항에 있어서, 상기 검출된 수술 조건은 수술 부위 내의 입자들의 존재를 포함하고, 상기 프로세서에 의해 제어되는 상기 동작은 상기 수술용 취입기의 입자 제거 기능인, 수술 로봇 시스템.