KR20230045111A - 핸드헬드 구동 유닛을 갖는 외과용 수동 매니퓰레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외과용 기구(12)를 유지하고 위치설정하기 위한 외과용 수동 매니퓰레이터(10)에 관한 것으로서, 프레임(14), 적어도 하나의 서스펜션 아암(20, 22, 24, 26)을 포함하고 프레임(14)을 기구(12)와 연계된 제1 조인트(17)에 관절 방식으로 연결하는 제1 서스펜션 아암 장치(16), 및 적어도 하나의 서스펜션 아암을 포함하고 프레임(14)을 기구(12)와 연계된 제2 조인트(19)에 관절 방식으로 연결하는 제2 서스펜션 아암 장치(18)를 갖고, 2개의 서스펜션 아암 장치(16, 18)는 제1 조인트(17)가 제1 운동 평면에서 변위 가능하고 제2 조인트(19)가 제2 운동 평면에서 변위 가능하도록 구현되고, 제1 서스펜션 아암 장치(16)는 제1 및 제2 작동 디바이스(28, 30)에서 프레임(14)에 연결되고 제2 서스펜션 아암 장치는 제3 및 제4 작동 디바이스(32, 34)에서 프레임(14)에 연결된다. 본 발명에 따르면, 핸드헬드 구동 유닛(50)의 대응 인터페이스(70)를 일시적으로 수용하기 위해, 제1 작동 디바이스(28)는 제1 인터페이스(38)를 포함하고, 제2 작동 디바이스(30)는 제2 인터페이스(40)를 포함하고, 제3 작동 디바이스(32)는 제3 인터페이스(42)를 포함하고, 제4 작동 디바이스(34)는 제4 인터페이스(44)를 포함하여, 핸드헬드 구동 유닛(50)이 제1 및 제2 조인트(17, 19)를 변위시키고 이들을 사전 결정된 지정 위치에 위치설정하기 위해, 작동 모션을 전달하기 위해 제1, 제2, 제3, 및 제4 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링될 수 있게 된다.

Description

핸드헬드 구동 유닛을 갖는 외과용 수동 매니퓰레이터{PASSIVE SURGICAL MANIPULATOR WITH HAND-HELD DRIVE UNIT}

본 발명은 외과용 기구를 유지하고 위치설정하기 위한 외과용 수동 매니퓰레이터(passive surgical manipulator)에 관한 것으로서, 프레임, 적어도 하나의 서스펜션 아암을 포함하고 프레임을 기구와 연계된 제1 조인트에 관절 방식으로 연결하는 제1 서스펜션 아암 장치, 및 적어도 하나의 서스펜션 아암을 포함하고 프레임을 기구와 연계된 제2 조인트에 관절 방식으로 연결하는 제2 서스펜션 아암 장치를 갖고, 2개의 서스펜션 아암 장치는 제1 조인트가 제1 운동 평면에서 변위 가능하고 제2 조인트가 제2 운동 평면에서 변위 가능하도록 구현되고, 제1 서스펜션 아암 장치는 제1 및 제2 작동 디바이스에서 프레임에 연결되고 제2 서스펜션 아암 장치는 제3 및 제4 작동 디바이스에서 프레임에 연결된다.

본 발명은 또한 전술된 유형의 외과용 수동 매니퓰레이터와 함께 사용하기 위한 핸드헬드 구동 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전술된 유형의 적어도 하나의 매니퓰레이터 및 전술한 유형의 구동 유닛을 포함하는 외과용 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전술한 유형의 외과용 수동 매니퓰레이터의 2개의 조인트의 지정된 위치를 설정하기 위한 방법에 관한 것이다.

이러한 외과용 매니퓰레이터 디바이스는 예를 들어, EP 1 658 016 B1호로부터 공지되어 있다. 거기에 개시되어 있는 디바이스는 내시경을 유지하기 위해 제공되고, 기본적으로 모터가 없이 설계된다. 디바이스는, 적어도 2개의 서스펜션 아암을 포함하고 프레임을 기구와 연계된 제1 조인트에 관절 방식으로 연결하는 서스펜션 아암 장치를 갖고, 적어도 2개의 서스펜션 아암을 포함하고 프레임을 제1 기구와 연계된 제2 조인트에 관절 방식으로 연결하는 제2 서스펜션 아암 장치를 갖는 프레임을 포함하고, 제1 서스펜션 아암 장치의 서스펜션 아암들은 피벗축을 중심으로 서로에 대해 그리고 프레임에 대해 피벗 가능하게 지지되고, 피벗축은 서로 평행하게 연장되고, 2개의 서스펜션 아암 장치는, 제1 조인트가 제1 운동 평면에서 변위 가능하고 제2 조인트가 제2 운동 평면에서 변위 가능하도록 구현되고, 제1 운동 평면은 제2 운동 평면에 대해 변위 가능하다. 상기 장치는 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치의 상이한 피벗 또는 변위를 위해 제1 및 제2 조인트의 변하는 거리를 보상하기 위해 EP 1 658 016호에서 사용된다. 이는 특히 기구가 조인트에 직접 연결되기 때문에 필요하다. 프레임이 또한 평면의 변위를 허용해야 하기 때문에, 프레임을 스탠드에 연결하는 것이 어려운 것이 이러한 디바이스에 있어서 특히 불리하다.

본 발명의 외과용 매니퓰레이터 디바이스는 DE 10 2014 016 823 A1호, DE 10 2014 016 824 A1호, DE 10 2015 104 810 A1호, DE 10 2015 104 819 A1호, 및 EP 3 130 305 A1호에 설명된 바와 같이, 특히 장착 아암 상에 장착되도록 의도된다. 이들 문헌들에 설명된 장착 아암에 관한 그 개시된 내용은 본 명세서에 그대로 합체되어 있다.

본 발명의 목적은 외과용 기구의 간단한 위치설정을 가능하게 하는 간단한 매니퓰레이터 디바이스, 핸드헬드 구동 유닛, 시스템, 및 방법을 개시하는 것이다.

상기 목적은, 핸드헬드 구동 유닛의 대응 인터페이스를 일시적으로 수용하기 위해, 제1 작동 디바이스는 제1 인터페이스를 포함하고, 제2 작동 디바이스는 제2 인터페이스를 포함하고, 제3 작동 디바이스는 제3 인터페이스를 포함하고, 제4 작동 디바이스는 제4 인터페이스를 포함하여, 핸드헬드 구동 유닛이 제1 및 제2 조인트를 변위시키고 이들을 사전 결정된 지정 위치에 위치설정하기 위해, 작동 모션을 전달하기 위해 제1, 제2, 제3, 및 제4 인터페이스에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링될 수 있게 되는, 전술한 유형의 외과용 수동 매니퓰레이터에 의해 본 발명에 따라 달성된다.

외과용 매니퓰레이터는 따라서 구동 유닛 자체를 갖지 않고, 따라서 구성이 간단하고, 제조가 저렴하다. 오히려, 간단한 구동 유닛, 즉 제1, 제2, 제3, 및 제4 인터페이스에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링하기 위한 핸드헬드 구동 유닛에 의해 완전한 구동이 이루어지는 것이 가능하다. 따라서, 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치를 설정하기 위해 핸드헬드 구동 유닛에 장착된 단지 하나의 단일 구동 모터만이 필요하다.

제1 및 제2 서스펜션 아암 장치는 바람직하게는 설계에 있어서 자기 차폐형(self-blocking)이다. 이에 의해, 핸드헬드 구동 유닛이 제거된 후에도, 서스펜션 아암 장치의 위치가 보유되는 것이 달성된다.

다른 바람직한 실시예에서, 외과용 매니퓰레이터는 매니퓰레이터를 외과용 장착 아암 상에 장착하기 위한 장착 세그먼트를 포함한다. 외과용 장착 아암은 특히 로봇 장착 아암 또는 스탠드로서 구현되고, 바람직하게는 DE 10 2014 016 824 A1호, DE 10 2014 016 823 A1호, 및 DE 10 2015 104 819 A1에 개시된 바와 같이 구현된다. 상기 공보들의 개시된 내용은 장착 아암에 관련하여 본 명세서에 그대로 합체되어 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 핸드헬드 구동 유닛이 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링될 수 있는 인터페이스가 서로로부터 공간적으로 분리되어 있는 것이 제공된다. 이에 의해 외과용 매니퓰레이터의 직관적인 조작이 가능하고, 조작자는 운동학의 디자인에 기인하여, 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치를 설정하기 위해 인터페이스들 중 어느 것을 구동 유닛에 커플링해야 하는지를 암시적으로 알 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 인터페이스는 공통 커플링 컷아웃에 구현된다. 이때 4개의 상이한 세그먼트가 바람직하게는 상기 커플링 컷아웃 내에 구현되어 4개의 인터페이스를 형성한다. 상기 인터페이스들은 예를 들어, 축방향으로 앞뒤로 지지되게 배치된다. 예를 들어, 모든 인터페이스는 중앙 관통 구멍을 포함하는 출력 구동 디스크에 의해 형성되어, 핸드헬드 구동 유닛이 적용될 때, 상기 유닛이 4개의 출력 디스크 모두와 접촉하게 되고 각각 개별적으로 구동될 수 있게 되는 것이 고려 가능하다. 이 방식으로, 사용자는 매니퓰레이터의 상이한 위치에서 핸드헬드 구동 유닛을 적용하지 않고, 오히려 단지 공통 커플링 컷아웃에만 적용하면 되기 때문에, 조작이 더 간단해진다.

이에 의해 인터페이스는 핸드헬드 구동 유닛을 확실하게 수용하도록 그리고 작동 모션을 확실하게 전달하도록 구현되는 것이 바람직하다. 구동 유닛을 확실하게 수용함으로써, 인터페이스에 대한 구동 유닛의 규정된 위치가 달성된다. 작동 모션을 확실하게 전달하는 것은 슬립(slip)이 없는 규정된 작동 모션 전달을 야기한다.

대안적으로, 인터페이스는 핸드헬드 구동 유닛을 확실하게 수용하도록 그리고 억지 끼워맞춤에 의해 작동 모션을 전달하도록 구현된다. 본 실시예에 따른 각각의 인터페이스는 특히 강자성 커플링 요소를 포함한다. 즉, 핸드헬드 구동 유닛의 출력 구동 세그먼트 및 인터페이스의 대응 커플링 요소는 자력에 의해 커플링된다. 이에 의한 장점은, 커플링할 때, 결정된 위치를 취할 필요가 없고, 오히려 예를 들어, 모든 유형의 회전 배향이 분할 없이 커플링될 수 있다는 것이다. 더욱이, 이에 따라 수술 영역에서 위생 이유를 위해 바람직한 바와 같이 평활한 평면이 제공될 수 있다.

외과용 매니퓰레이터는 바람직하게는 제1 및/또는 제2 조인트 상에 작용하는 힘을 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이에 의해 수용된 기구 상에 작용하는 힘을 결정하는 것이 가능하다. 이는, 예를 들어, 환자가 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치의 운동을 위해 부적절하게 응력을 받는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 조작 에러를 행하고 불필요한 방식으로 서스펜션 아암 장치를 설정하는 것을 고려할 수 있다. 이 경우에, 조인트에서의 힘을 결정함으로써, 매니퓰레이터의 사용자에게 경고하는 피드백이 제공될 수 있다. 이에 의해 특히 안전성이 개선된다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 매니퓰레이터는 제1 및 제2 조인트를 위한 사전 결정된 지정 설정에 기초하여, 지정 설정에 도달하기 위해 각각의 인터페이스에서 요구되는 작동 모션을 결정하도록 구현된 프로세서 및 소프트웨어 수단을 갖는 제어 유닛을 포함한다. 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치의 자세가 바람직하게는 이에 의해 결정된다. 제어 유닛은 특히 바람직하게는 핸드헬드 구동 유닛 또는 주변 디바이스에서 결정된 작동 모션을 표현하는 신호를 제공하기 위해 셋업된다. 대안적으로, 핸드헬드 구동 유닛 자체는 제1 및 제2 조인트를 위한 사전 결정된 지정 설정에 기초하여, 지정 설정에 도달하기 위해 각각의 인터페이스에서 요구되는 작동 모션을 결정하는 것이 가능하다. 매니퓰레이터의 제어 유닛에 의해 전술한 바가 달성되면, 결정된 작동 모션을 표현하는 신호가 바람직하게 핸드헬드 구동부 또는 주변 디바이스에 송신된다. 이는 예를 들어, 무선으로 행해질 수 있다. 주변 디바이스는 특히 매니퓰레이터가 수용되는 장착 아암, 또는 외과용 네비게이션 시스템일 수 있다. 예를 들어, 외과용 네비게이션 시스템이 매니퓰레이터에 사전 결정된 지정 설정을 송신하고, 매니퓰레이터는 수신된 사전 결정된 지정 설정에 기초하여 대응 작동 모션을 결정하는 것을 고려할 수 있는데, 상기 작동 모션은 이어서 핸드헬드 구동 유닛에 전달되고, 핸드헬드 구동 유닛은 이어서 대응 인터페이스에 커플링될 때 작동 모션을 수행한다.

각각의 인터페이스는 바람직하게는 지정 설정이 도달되었다는 것을 표시하기 위해 셋업된 표시기 유닛을 포함한다. 표시기 유닛은 바람직하게는 핸드헬드 구동 유닛으로의 커플링 시퀀스를 또한 표시한다. 표시기 유닛은 바람직하게는 핸드헬드 구동 유닛이 대응 인터페이스에 커플링되어야 하는 것을 표시한다. 예를 들어, 디스플레이 유닛은 LED 라이트를 포함하고, LED 라이트는 제1 인터페이스가 핸드헬드 구동 유닛에 커플링되어야 할 때 제1 인터페이스를 제1 컬러로 조명하는 것을 고려할 수 있다. 지정 설정에 도달한 후에, LED 라이트는 이어서 지정 설정에 도달한 것을 표시하기 위해 제1 인터페이스를 제2 컬러로 조명한다. LED 라이트는 이어서 핸드헬드 구동 유닛을 제2 인터페이스에 커플링하는 요청을 표시하기 위해, 제2 인터페이스를 제1 컬러로 조명한다. 동일한 것이 다른 인터페이스에 적용된다.

매니퓰레이터는 바람직하게는 외과용 네비게이션 시스템을 위한 하나 이상의 기준을 포함한다. 이 방식으로, 매니퓰레이터는 외과용 네비게이션 시스템에 통합되고 이에 의해 검출될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 조인트의 설정을 결정하기 위해 대응 판독 유닛에 의해 판독을 위한 마킹이 인터페이스에 배치된다. 마킹은 바람직하게는, 작동 모션이 핸드헬드 구동 유닛으로부터 매니퓰레이터에 전달될 때 상기 마킹이 변위되도록 배치된다. 상기 마킹을 사용하여, 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치의 설정이 판독될 수 있고, 따라서 제1 및 제2 조인트의 설정이 결정될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 매니퓰레이터는 쾌속 조형법(rapid prototyping method)에 의해 형성된다. 마킹은 바람직하게는 또한 쾌속 조형법에 의해 적용된다. 이는 한편으로는, 특히 상기 매니퓰레이터가 1회용 제품으로서 사용되는 경우, 매니퓰레이터를 제조하기 위한 저가의 방식이다. 상기 실시예는 또한, 전자 기기가 매니퓰레이터에 제공되지 않기 때문에, 매니퓰레이터가 완전히 멸균될 수 있는 장점을 갖는다. 이 방식으로 각각의 매니퓰레이터를 개별 환자에게 적응하는 것이 또한 가능하다. 매니퓰레이터의 운동학의 부분은 성인에 대해서보다 아동에 대해 더 작을 수 있다. 이 경우에, 계획 소프트웨어가 해부학적 구조의 최적 운동학 및 의사의 계획 데이터를 자동으로 계산하고 출력하기 위한 외과적 개입을 위해 바람직하다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 매니퓰레이터는 플라스틱 재료로부터 완전히 형성된다. PA12 또는 상응 플라스틱이 바람직하게 사용된다. 플라스틱으로 매니퓰레이터를 구현함으로써, 상기 매니퓰레이터는 방사선, 특히 X-레이 방사선에 투명할 수 있고, 또한 컴퓨터 단층 촬영 또는 자기 공명 영상에 사용 가능하다. 매니퓰레이터의 적용 분야는 이에 의해 더 확장된다. 매니퓰레이터는 원래 구동부를 포함하지 않기 때문에, 자기 공명 영상 시스템에 사용하기 위해 매니퓰레이터를 구현하는 것이 가능하다.

제1 서스펜션 아암 장치는 피벗축을 중심으로 서로에 대해 그리고 프레임에 대해 피벗 가능하게 지지된 제1 및 제2 레버를 포함하고, 상기 피벗축은 서로 평행하게 연장되고, 제2 서스펜션 아암 장치는 피벗축을 중심으로 서로에 대해 그리고 프레임에 대해 피벗 가능하게 지지된 제3 및 제4 레버를 포함하고, 상기 피벗축은 서로에 대해 그리고 제1 서스펜션 아암 장치의 피벗축에 평행하게 연장되는 것이 또한 바람직하다. 매니퓰레이터의 설치 공간은 이에 의해 특히 감소되고 콤팩트한 디자인이 달성된다.

위 언급된 목적은 전술한 외과용 수동 매니퓰레이터의 바람직한 실시예들 중 임의의 하나에 따른 외과용 수동 매니퓰레이터와 함께 사용하기 위한 핸드헬드 구동 유닛으로서, 구동 모터가 프로세서 및 소프트웨어 수단을 갖는 제어 유닛에 배치되어 있는 하우징, 및 매니퓰레이터의 대응 인터페이스에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링하고 작동 모션을 매니퓰레이터에 전달하기 위한 인터페이스를 갖고, 제어 유닛은 작동 모션이 전달되게 하도록 구동 모터를 제어하기 위해 셋업되고, 제1 및 제2 조인트를 변위시키고 이들 조인트를 사전 결정된 지정 위치에 위치설정하기에 적합한 것인 핸드헬드 구동 유닛에 의해 본 발명의 제2 고려 사항에서 달성된다. 본 발명의 제1 고려 사항에 따른 매니퓰레이터 및 본 발명의 제2 고려 사항에 따른 구동 유닛은 종속항에 구체적으로 설명된 바와 같이, 동일한 바람직한 개선예 및 유사한 바람직한 개선예를 갖는다는 것이 이해되어야 한다. 이에 관하여, 본 발명의 제1 고려 사항에 따른 매니퓰레이터의 전술한 설명을 완전히 참조한다.

핸드헬드 구동 유닛은 핸드헬드 그라인더 또는 핸드헬드 전기 칫솔과 유사한 유형일 수 있다. 상기 구동 유닛은 바람직하게는 실질적으로 스틱형(stick-shaped)이고, 바람직하게는 매니퓰레이터의 대응 인터페이스에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링하기 위한 인터페이스를 축방향 일 단부에 포함한다.

구동 유닛의 바람직한 제1 실시예에 따르면, 구동 유닛의 인터페이스는 출력 샤프트를 포함한다. 출력 샤프트는 바람직하게는 신호를 전송하기 위한 전자 접점을 포함한다. 이 방식으로, 전자 신호는 또한 구동 유닛으로부터 매니퓰레이터로 전송되거나, 또는 매니퓰레이터에 의해 획득될 수 있다. 예를 들어, 매니퓰레이터가 개별 요소의 힘 또는 회전 배향을 검출하기 위한 센서를 포함하는 경우에, 상기 센서로부터 대응 신호가 인터페이스를 거쳐 구동 유닛에 전송될 수 있다.

출력 샤프트가 매니퓰레이터의 인터페이스에 커플링하기 위한 커플링 수단을 포함하는 것이 또한 바람직하다. 상기 커플링 수단은 매니퓰레이터를 참조하여 전술한 바와 같이, 형상 끼워맞춤 또는 억지 끼워맞춤 방식으로, 특히 자기적으로 작용할 수 있다.

이에 의해, 매니퓰레이터의 각각의 인터페이스의 출력 샤프트가 개별 커플링 수단을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이는 매니퓰레이터의 인터페이스가 공통 커플링 컷아웃 내에 배치되면 특히 바람직하다. 주 원리가 여기서 특히 구현된다. 예를 들어, 구동 유닛 내의 출력 샤프트는 팁으로부터 구동 유닛을 향해 직경이 증가하는 4개의 축방향으로 오프셋된 기어 등을 포함한다. 매니퓰레이터는 컷아웃을 갖는 대응 디스크를 포함하여, 디스크 유닛이 이러한 방식으로 매니퓰레이터에 커플링될 수 있게 된다.

다른 바람직한 개선예에 따르면, 제어 유닛은 제1 및 제2 조인트의 사전 결정된 지정 위치를 수신하도록 구현된다. 상기 지정 위치는 바람직하게는 외과용 네비게이션 시스템 등에 의해 제공된다. 구동 유닛의 제어 유닛은 매니퓰레이터의 운동학을 인지하고, 이를 위해 대응 데이터가 구동 유닛의 제어 유닛에 저장된다. 이에 기초하여 그리고 매니퓰레이터의 원하는 지정 위치 및 현재 위치에 기초하여, 요구된 작동 모션은 구동 유닛의 제어 유닛에 의해 결정된다.

구동 유닛은 이어서 바람직하게는, 제1 및 제2 조인트의 사전 결정된 지정 위치에 기초하여, 각각의 인터페이스에서 지정 위치에 도달하기 위해 요구되는 작동 모션을 결정하도록 구현된다.

구동 유닛은 디스플레이 패널을 포함하고, 제어 유닛은 디스플레이 패널에 의해, 지정 설정이 도달되었다는 것을 표시하도록 셋업되는 것이 또한 바람직하다. 구동 유닛은 매니퓰레이터에 작동 모션을 전달한다. 즉, 구동 유닛의 구동부는 지정 위치가 도달하였을 때 이동을 정지한다. 그럼에도 불구하고 지정 위치에 도달하였다는 것을 표시하는 것이 적절하다. 모션의 크기 및 속도에 따라, 매니퓰레이터에 모션을 전달하는 기간은 그 길이가 다양하고, 따라서 지정 위치에 도달하였다는 것을 사용자에게 통지하는 것이 바람직하다. 사용자는 이어서 매니퓰레이터로부터 구동 유닛을 제거하고 다른 인터페이스에 구동 유닛을 배치할 수 있다.

구동 유닛이 네비게이션 추적기를 위한 리셉터클(receptacle)을 포함하는 것이 또한 바람직하다. 네비게이션 시스템은 이에 의해 사용자가 구동 유닛을 수술 필드 내로 도입하였다는 것을 기록(register)할 수 있고, 외과용 네비게이션 시스템은 그 사실에 기초하여, 하나 이상의 디바이스가 하나 이상의 동작을 수행하게 또는 이러한 동작을 방지하게 할 수 있다.

구동 유닛이 외과용 네비게이션 시스템에 신호를 전송하기 위한, 적어도 하나의 적외선 방사선 소스, 특히 IR LED를 포함하는 것이 또한 바람직하다. 이러한 정보는 특히 지정 위치의 도달, 또는 특히 조인트에서의 힘과 같은, 매니퓰레이터의 획득된 데이터일 수 있다. 구동 유닛은 또한 지정 위치 자체를 외과용 네비게이션 시스템에 전송할 수 있어, 외과용 네비게이션 시스템이 수술 필드에서 기구의 위치를 인지하게 된다. 이 경우에, 네비게이션 추적기를 기구에 개별적으로 장착하는 것은 필요하지 않다.

구동 유닛의 다른 실시예에 따르면, 상기 유닛은 인터페이스에 작용하는 기계적 저항을 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하고, 상기 센서는 제어 유닛에 접속되고, 제어 유닛은 획득된 데이터를 처리하도록 그리고/또는 이 데이터를 주변 디바이스에 제공하도록 셋업된다. 이에 의해, 기구가 현재 위치로부터 지정 위치로 모션 중에 임의의 저항을 매니퓰레이터 접점에서 수신하는지 여부, 그리고 환자가 이에 의해 상해를 입을 수 있는지 여부가 검출될 수 있다. 이에 의해 안정성이 더 개선된다. 예를 들어, 기계적 저항이 사전 결정된 임계값을 초과하는지를 제어 유닛 및/또는 주변 디바이스가 결정하고, 지정 설정 내로의 매니퓰레이터의 다른 전이가 방지되는 것이 제공될 수 있다.

이러한 처리는 바람직하게는, 매니퓰레이터의 제1 및 제2 조인트 상에 작용하는 힘을 결정하는 것을 포함한다. 특히, 도구 중심점에 작용하는 힘이 획득되고 결정된다.

본 발명의 제3 고려 사항에 따르면, 상기 목적은, 본 발명의 제1 고려 사항에 따라 전술한 외과용 수동 매니퓰레이터의 바람직한 실시예 중 임의의 하나에 따른 적어도 하나의 매니퓰레이터 및 본 발명의 제2 고려 사항에 따른 전술한 핸드헬드 구동 유닛의 바람직한 실시예 중 임의의 하나에 따른 구동 유닛을 포함하는 외과용 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 제4 고려 사항에 따르면, 상기 목적은, 핸드헬드 구동 유닛, 특히 본 발명의 제2 고려 사항에 따른 전술한 핸드헬드 구동 유닛의 바람직한 실시예 중 임의의 하나에 따른 구동 유닛에 의해, 외과용 수동 매니퓰레이터, 특히 본 발명의 제1 양태에 따른 전술한 외과용 수동 매니퓰레이터의 바람직한 실시예에 따른 매니퓰레이터의 2개의 조인트의 지정 위치를 설정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 2개의 조인트의 현재 위치를 결정하는 단계; 2개의 조인트의 지정 위치를 결정하는 단계; 매니퓰레이터의 서스펜션 아암 장치를 위한 작동 모션을 결정하는 단계; 핸드헬드 구동 유닛을 매니퓰레이터의 대응 인터페이스에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링함으로써 작동 모션의 전달을 목적으로 제공된 매니퓰레이터의 인터페이스에서 핸드헬드 구동 유닛에 의해 작동 모션을 전달하는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 제1 고려 사항에 따른 매니퓰레이터, 본 발명의 제2 고려 사항에 따른 구동 유닛, 본 발명의 제3 고려 사항에 따른 시스템, 및 본 발명의 제4 고려 사항에 따른 방법은 종속항에 구체적으로 설명된 바와 같이, 동일한 바람직한 개선예 및 유사한 바람직한 개선예를 갖는다는 것이 이해되어야 한다. 이에 관하여, 본 발명의 제1, 제2, 및 제3 고려 사항에 관한 전술한 설명을 완전히 참조한다.

본 발명의 제4 고려 사항에 따른 방법에 있어서, 작동 모션의 전달은 바람직하게는, 핸드헬드 구동 유닛을 매니퓰레이터의 제1 인터페이스에 커플링하는 것; 매니퓰레이터의 제1 지지 아암, 특히 레버를 변위시키기 위해 구동 유닛을 작동하고 제1 인터페이스에 제1 작동 모션을 전달하는 것; 제1 인터페이스로부터 핸드헬드 구동 유닛을 디커플링하는 것; 핸드헬드 구동 유닛을 매니퓰레이터의 제2 인터페이스에 커플링하는 것; 매니퓰레이터의 제2 지지 아암, 특히 레버를 변위시키기 위해 구동 유닛을 작동하고 제2 인터페이스에 제2 작동 모션을 전달하는 것; 제2 인터페이스로부터 핸드헬드 구동 유닛을 디커플링하는 것을 포함한다. 작동 모션을 절단하는 단계는 바람직하게는 지시된 시퀀스로 수행된다.

본 발명은 실시예를 사용하여 이하에 더 상세히 설명된다.
도 1은 로봇 장착 아암에 부착된 외과용 수동 매니퓰레이터의 사시도이고,
도 2는 도 1로부터의 매니퓰레이터의 개략 평면도이고,
도 3은 도 2로부터의 매니퓰레이터의 인터페이스의 개략 상세도이고,
도 4는 인터페이스의 배열의 제1 변형예의 개략도이고,
도 5는 인터페이스의 배열의 제2 변형예의 개략도이고,
도 6은 제1 실시예에 따른 핸드헬드 구동 유닛을 통한 개략 단면도이고,
도 7은 매니퓰레이터의 인터페이스에 커플링(coupling)되어 있는 상태의 도 6에 따른 핸드헬드 구동 유닛을 도시하고 있고,
도 8은 핸드헬드 구동 유닛의 제2 실시예의 개략 측면도이고,
도 9는 제2 실시예에 따른 매니퓰레이터의 링크 장치의 개략 평면도이고,
도 10은 제3 실시예에 따른 매니퓰레이터의 개략 평면도이고,
도 11은 본 발명에 따른 방법의 개략도이다.

도 1은 먼저 DE 10 2014 016 842 A1호, DE 10 2014 016 823 A1호, 및 DE 10 2015 104 819 A1호로부터 기본적으로 공지되어 있는 바와 같은 로봇 장착 아암(1)을 도시하고 있다. 이들 문헌의 개시된 내용은 본 명세서에 완전히 합체되어 있다. 장착 아암(1)은 근위 단부(2)를 포함하고, 이 근위 단부에 의해 상기 아암이 수술 테이블(6)의 레일(4)에 부착된다. 외과용 수동 매니퓰레이터(10)가 장착 아암(1)의 원위 단부(8)에 수용된다. 외과용 수동 매니퓰레이터(10)는 장착 아암(1)에서 뿐만 아니라, 또한 특히 스탠드 또는 로봇과 같은 다른 장착 시스템에 수용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 장착 아암(1)은 매니퓰레이터(10)를 부착하기 위한 장착 세그먼트(11)를 포함한다. 매니퓰레이터(10)는 본 실시예에서 내시경으로서 구현된 외과용 기구(12)를 또한 지지한다.

외과용 수동 매니퓰레이터(10)는, 제1 서스펜션 아암 장치(16) 및 제2 서스펜션 아암 장치(18)(도 1 참조)가 관절 방식으로 배치되어 있는 프레임(14)(도 2 참조)을 포함한다. 단지 제1 서스펜션 아암 장치(16)만을 도 2에서 볼 수 있지만, 제2 서스펜션 아암 장치(18)는 디자인이 동일하고(도 1 참조), 도 2의 도면의 지면에 관하여 제1 서스펜션 아암 장치(16) 뒤에 배치되어 있다. 제1 서스펜션 아암 장치(16)는 제1 조인트(17)를 포함하고, 제2 서스펜션 아암 장치는 제2 조인트(19)를 포함한다. 기구(12)는 (도 1의 추가의 장착 요소에 의해) 2개의 조인트(17, 19)에 수용된다. 이에 따라 제1 및 제2 조인트(17, 19)를 다양하게 위치설정함으로써, 기구(12)의 팁핑(tipping)이 가능하다.

아래에서 제1 서스펜션 아암 장치(16)에 대한 언급은, 이러한 것이 명시적으로 언급되지 않더라도, 제2 서스펜션 아암 장치(18)에 또한 적용되어야 한다.

제1 서스펜션 아암 장치(16)는 서스펜션 아암으로서 제1 레버(20) 및 제2 레버(22)와 제1 바아(24) 및 제2 바아(26)를 포함한다. 도 9 및 도 10을 참조하여 이하에 설명되는 바와 같이, 다른 구성도 또한 고려 가능하다는 것이 이해되어야 한다.

4-바아 링크 장치로서 알려져 있는 것에 본 발명을 적용하는 것도 또한 고려 가능한데, 여기서 매니퓰레이터의 4개의 바아는 서로 병렬로 배치되어 서로에 대해 병진식으로 변위 가능하다. 4개의 바아의 단부는 기구를 갖는 변속 링크 장치에 커플링된다. 이에 따라 각각의 바아를 선형으로 변위함으로써, 기구가 위치설정될 수 있다. 바아는 따라서 본 발명의 개념에서 서스펜션 아암을 형성한다. 동일한 것이 3-바아 링크 장치 또는 5개 이상의 바아를 갖는 링크 장치에도 적용된다.

제1 서스펜션 아암 장치(16)는 제1 및 제2 액추에이터(28, 30)에서 프레임(14)에 연결된다. 제2 서스펜션 아암 장치(18)는 또한 제3 및 제4 액추에이터(32, 34)(도 2에는 보이지 않음, 도 5 참조)에서 프레임(14)에 연결된다. 제2 서스펜션 아암 장치(18)(도 5 참조)의 제1 및 제2 레버(20, 22)와 제3 및 제4 레버(24, 26)는 도 2에 화살표에 의해 지시되어 있는 바와 같이, 액추에이터(28, 30, 32, 34)에 의해 작동될 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 액추에이터(28)는 제1 인터페이스(38)를 포함하고, 제2 액추에이터는 제2 인터페이스(40)를 포함하고, 제3 액추에이터(32)는 제3 인터페이스(42)를 포함하고, 제4 액추에이터(34)는 제4 인터페이스(44)를 포함한다. 그러나, 특히 제5 인터페이스, 제6 인터페이스 등과 같은 다른 인터페이스가 제공되는 것이 또한 가능하다. 이는 특히 구체적인 실시예에 대해 선택된 링크 장치에 의존한다.

도 3은 액추에이터(28)의 확대도를 도시하고 있다. 액추에이터(28)는 인터페이스(38)를 포함하는 개구(46)를 갖는 회전 가능 디스크로서 구현된다. 전기 접점(48a, 48b, 48c, 48d)이 데이터의 수신 및 전송을 위해 개구(46) 내에 방사상으로 배치되어 있다. 레버(20)는 이어서 액추에이터(38)에 커플링된다. 액추에이터(28) 및 레버(20)는 또한, 특히 상기 구성 요소를 파괴하지 않고는 제거 불가능하게 단일 구성 요소로서 구현될 수 있다.

도 4 및 도 5는 인터페이스(38, 40, 42, 44)의 2개의 상이한 실시예를 도시하고 있다.

먼저 도 4를 참조하여, 인터페이스(38, 40, 42, 44)들이 서로로부터 공간적으로 분리되어 있지 않은 변형예가 설명된다. 도 4에서, 상기 인터페이스들은 실제로 서로 인접하여 배치되지만, 상기 인터페이스들은 공통 커플링 컷아웃(54) 상에 일체로 배치된다는 것이 이해되어야 한다. 핸드헬드 구동 유닛(50)은 이 경우에 단지 공통 커플링 컷아웃(54) 내에 배치되기만 하면 되고, 모든 4개의 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 동시에 접촉한다. 상기 인터페이스들은 공통 커플링 컷아웃(54) 내에서 분리되어 있고, 개별적으로 작동될 수 있다. 개별 인터페이스(38, 40, 42, 44)는 기계적 커플링(MK) 및 통합 처리 유닛을 갖는 전자적 커플링(EK)을 각각 포함한다. 이에 관하여, 커플링 컷아웃(54)은 핸드헬드 구동 유닛(50)으로의 기계적 커플링(51) 및 점선으로서 도시된 전기 접속부(52)를 포함한다. 동일한 방식으로, 기계적 커플링(MK)은 제1, 제2, 제3, 및 제4 액추에이터(28, 30, 32, 34)를 위한 대응 구동 샤프트(W1, W2, W3, W4)에 기계적 커플링을 거쳐 커플링되고, 더욱이 전기 라인(52)을 거쳐 전자적 커플링(EK)에 커플링된다.

도 5의 제2 실시예에서, 인터페이스(38, 40, 42, 44)들은 서로로부터 공간적으로 분리되어 있다. 하나의 인터페이스(38, 40, 42, 44)가 레버(20, 22, 24, 26)의 각각의 회전축에, 즉 또한 액추에이터(28, 30, 32, 34)의 회전축에 배치된다. 인터페이스(38, 40, 42, 44)의 각각의 개구(46)는 특히 레버(20, 22, 24, 26)의 회전축에 동축으로 배치된다. 도 5에 도시되어 있는 설정에서, 핸드헬드 구동 유닛(50)은 제2 인터페이스(40)에 커플링된다. 기계적 연결은 실선(51)에 의해 지시되어 있고, 전기적 접속은 점선(52)에 의해 지시되어 있다. 인터페이스(40)는 이때 기어 스테이지(G) 및 처리 유닛(VE)에 의해 제2 액추에이터(30)를 위한 대응 구동 샤프트(W2)에 커플링된다. 처리 유닛(VE)은 전기 라인에 의해 센서(S)에 커플링되고, 상기 센서는 이때 제2 샤프트 상에 작용하는 힘을 측정한다.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 인터페이스(38, 40, 42, 44)는 대응 라인(51, 52)과, 대응하는 기어 스테이지(G), 처리 유닛(VE), 센서(S), 및 샤프트(W1, W2, W3, W4)를 구비한다.

도 4 및 도 5의 실시예는 또한 조합될 수 있다. 도 5에 따른 변형예를 갖는 도 5에 따른 변형예의 센서를 사용하는 것이 특히 고려 가능하다. 도 5에 따른 개별 처리 유닛(VE)이 도 4에 따른 변형예를 위해 사용되는 것이 또한 바람직하다.

도 6은 도 5에 따른 실시예와 함께 사용될 수 있는 것과 같은 핸드헬드 구동 유닛(50)을 도시하고 있다. 즉, 도 6에 따른 구동 유닛(50)은 공간적으로 분리된 인터페이스(38, 40, 42, 44)와 접촉하고, 공통 커플링 컷아웃(54) 내에 배치된 인터페이스와는 접촉하지 않도록 제공된다.

핸드헬드 구동 유닛(50)은 본 실시예에서 실질적으로 스틱형이고 구성에 있어서 전기 칫솔 또는 핸드헬드 그라인더와 유사한 하우징(60)을 포함한다. 전기 모터로서 구현된 구동 모터(62)가 하우징의 내부에 제공된다. 모터(62)는 특히 작동 모터로서 구현된다. 모터(62)는 제어 유닛(64)에 연결된다. 모터(62)는 여기서 점선으로서 도시되어 있는 라인(66)을 거쳐 제어 유닛(64)으로부터 전기 에너지 및 작동 신호, 즉 특히 그 출력 샤프트(68)의 운동을 위한 신호를 수신한다. 구동 유닛(50)의 출력 샤프트(68)는 매니퓰레이터의 대응 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링하고 작동 모션을 매니퓰레이터(10)에 전달하기 위한 인터페이스(70)를 형성한다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 출력 샤프트(68)는 처리 유닛(VE) 또는 전자적 커플링(EK)에 접속된 대응 전기 접점(48a, 48b, 48c, 48d)에 접촉하기 위한 전기 접점(72)을 포함한다. 데이터 및 신호에 액세스하여 전기 접점(72)에 전송하기 위해, 4개의 슬립 링(74a, 74b, 74c, 74d)이 제공되고, 이어서 신호 라인(76a, 76b, 76c, 76d)에 의해 제어 유닛(64)에 커플링된다.

출력 샤프트(68)는 인터페이스(38, 40, 42, 44)로의 커플링을 위해 세그먼트에서 완전히 자성으로서 구현되고, 인터페이스(38, 40, 42, 44)는 특히 대응하는 강자성 커플링 요소를 포함하여, 출력 샤프트(68)의 회전 운동이 억지 끼워맞춤에 의해 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치(16, 18)에 전달될 수 있게 된다.

구동 유닛(50)은 마지막으로 구동 유닛(50)을 작동시킬 수 있는 디스플레이 및 조작 패널(80)을 포함한다.

제어 유닛(64)은 무선 인터페이스(82)에 의해 제1 및 제2 조인트(17, 19)를 위한 사전 결정된 지정 위치를 수신하기 위해, 그리고 상기 수신된 사전 결정된 지정 위치에 기초하여 지정 위치에 도달하기 위해 각각의 인터페이스(38, 40, 42, 44)에서 요구되는 작동 모션을 결정하도록 구현된다. 이를 위해, 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치(16, 18)의 구성은 제어 유닛(64) 내의 메모리 유닛에 저장되고, 제어 유닛(64)은 제1 및 제2 조인트(17, 19)의 현재 위치와 조인트(17, 19)의 지정 위치에 기초하여 각각의 인터페이스(38, 40, 42, 44)에서 요구된 작동 모션을 대응 소프트웨어 수단에 의해 결정한다. 본 실시예에서 요구된 작동 모션은 이어서 구동 유닛(50)의 출력 샤프트(68)의 대응 회전에 의해 구체화된다.

본 실시예에서, 핸드헬드 구동 유닛(50)은 먼저 작동 모션을 전달하기 위한 인터페이스에, 본 실시예에서 제1 인터페이스(38)(도 7)에, 커플링된다. 이를 위해, 출력 샤프트(68)는 인터페이스(38) 내에 삽입된다. 사용자가 이러한 조작을 수행해야 한다는 것은, 디스플레이 및 조작 패널(80)에 의해 사용자에게 표시된다. 디스플레이 및 조작 패널(80)은 예를 들어, 사용자가 구동 유닛(50)을 제1 인터페이스(38)에 커플링해야 하는 것을 표시할 수 있다. 일단 이러한 것이 행해지면, 제어 유닛(64)은 모터(62)를 작동하고, 모터는 제어 유닛(64)에 의해 지정된 대응 회전각에 도달할 때까지 출력 샤프트(68)를 구동한다. 제어 유닛(64)은 이어서 구동부(62)를 스위칭 오프한다. 제1 레버(20)는 이에 의해 피벗되고, 조인트(17)는 제1 바아(24)에 의해 변위된다.

일단 작동 모션이 제1 인터페이스(38)에 전달되면, 사용자는 재차 인터페이스(38)로부터 구동 유닛(50)을 디커플링(decoupling)할 수 있고, 대응 신호가 디스플레이 및 조작 패널(80) 상에 출력된다. 인터페이스(38, 40, 42, 44) 중 어느 것에 구동 유닛(50)이 다음에 커플링되어야 하는지를 사용자에게 지시하는 다른 신호가 이때 디스플레이 및 조작 패널(80) 상에 나타난다.

인터페이스(38, 40, 42, 44)가 공통 커플링 컷아웃(54)에 구현되는 도 4로부터 전술한 변형예에서, 구동 유닛(50)은 상기 단일 커플링 컷아웃(54)에만 커플링될 것이다. 이를 위해, 구동 유닛(50)은 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 특히 이러한 목적으로 제공된 인터페이스(70)를 포함한다. 제2 실시예(도 8)에 따른 구동 유닛(50)은 제1 실시예(도 6, 도 7)에 따른 구동 유닛(50)과 기본적으로 동일하게 구현된다. 차이점은 실질적으로 인터페이스(70)에 있다. 인터페이스(70)는 공통 커플링 컷아웃(54)에 함께 배치된 모든 4개의 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 동시에 커플링하는 것이 가능하도록 구현된다. 이를 위해, 4개의 출력 디스크(84a, 84b, 84c, 84d)가 출력 샤프트(68) 상에 배치되고, 그 외경(D1, D2, D3, D4)은 출력 샤프트(68)의 원위 단부로부터 근위 단부를 향해, 즉 하우징(60)을 향해 증가한다. 각각의 출력 디스크(84a, 84b, 84c, 84d)는 따라서, 제1, 제2, 제3 및 제4 인터페이스(38, 40, 42, 44)의 대응 커플링 요소와 접촉하고, 따라서 작동 모션을 전달할 수 있다. 개별 출력 디스크(84a, 84b, 84c, 84d)는 바람직하게는, 예를 들어 출력 샤프트(68) 내에서 하나가 다른 하나 내에 포개진 복수의 중공 샤프트에 의해 개별적으로 구동될 수 있다. 출력 디스크(84a, 84b, 84c, 84d)는 예를 들어, 기어로서 구현될 수 있다. 중앙 관통 구멍을 갖는 대응 디스크가 커플링 컷아웃(54) 내에 구현될 수 있고, 또는 개별 커플링 요소는 출력 샤프트(68)로부터 축방향으로 오프셋되고 출력 샤프트(68)에 평행한 대응 회전 오프셋축을 중심으로 회전하는 것이 가능하다.

도 9는 매니퓰레이터(10)의 제2 실시예를 도시하고 있는데, 도 9에서는 단지 매니퓰레이터(10)의 링크 장치, 즉 제1 서스펜션 아암 장치(16)만이 도시되어 있다. 동일한 요소 및 유사한 요소는 동일한 도면 부호로 표기되며, 전술한 설명을 완전히 참조한다.

서스펜션 아암 장치(16)의 링크 장치는 본 실시예(도 9)에서 이중 링크 장치로서 구현되고, 이에 관하여 제1, 제2, 제3 및 제4 평행사변형(90, 92, 94, 96)을 포함한다. 제1 평행사변형(90)은 제1 레버(20)에 의해 걸쳐 있고, 제2 평행사변형(92)은 제2 레버(22)에 의해 걸쳐 있다. 더 구체적으로, 제1 평행사변형(90)은 제1 레버(20), 제5 레버(100), 제1 서스펜션 아암 플레이트(102), 및 프레임(14)(도 9에 단지 개략적으로 도시되어 있음)에 의해 형성된다. 제2 평행사변형(92)은 제2 레버(22), 제6 레버(104), 제2 서스펜션 아암 플레이트(106), 및 프레임(14)에 의해 대응 방식으로 형성된다. 서스펜션 아암(20, 22, 100, 104)은 조인트(108, 109, 110, 111)에 의해 관절 방식으로 대응 서스펜션 아암 플레이트(102, 106)에 연결된다.

제1 및 제2 바아(24, 26)가 이때 서스펜션 아암 플레이트(102, 106)에 연결되고, 이어서 조인트(112, 113)에 의해 대응 서스펜션 아암 플레이트(102, 106)에 연결된다. 다른 단부에서, 제1 및 제2 바아(24, 26)는 기구를 위한 조인트(17)를 형성하는 브래킷(114)에 의해 연결된다. 다른 U자형-브래킷(116)이 기구를 수용하기 위해 본 실시예에서 조인트(17) 위에 배치된다. 더 구체적으로, U자형-브래킷(116)은 도 9와 관련하여 도면의 지면에서 U자형-브래킷(116)을 선형으로 변위시키기 위한 선형 구동부(118)에 커플링된다.

제1 및 제2 바아(24, 26)는 조인트(119, 120)에 의해 브래킷(114)에 연결된다. 제5 및 제6 바아(121, 122)가 제3 및 제4 평행사변형(94, 96)에 걸치도록 하기 위해 제공되고, 일측에서 조인트(109, 111)에서 서스펜션 아암 플레이트(102, 106)에 연결되고 다른 단부에서 조인트(123, 124)에 의해 브래킷(114)에 연결된다. 평행사변형(90, 92, 94, 96)의 본 특정 배열은 특정 안정성을 달성한다. 레버들 중 2개, 특히 제1 및 제2 레버(20, 22)를 조정하는 것은 제1 조인트(17)를 변위시키기에 충분하다. 제5 및 제6 레버(100, 104)는 수동적으로(passively) 이동할 수 있다.

이에 관하여, 제1 및 제2 레버(20, 22)는, 이전의 실시예를 참조하여 설명되었던 바와 같이, 제1 및 제2 인터페이스(38, 40)를 포함하는 제1 및 제2 액추에이터(28, 30)에 커플링된다. 즉, 제1 실시예(도 6)에 따른 핸드헬드 구동 유닛(50)은, 제5 및 제6 레버(100, 104)가 수동적으로 이동하는 동안 제1 및 제2 레버(20, 22)를 구동하기 위해, 본 실시예(도 9)에 따른 제1 서스펜션 아암 장치를 조정하기 위해 제1 인터페이스(38) 및/또는 제2 인터페이스(40)에 커플링될 수 있다.

도 9에서, 제3 및 제4 인터페이스(42, 44)는 제5 및 제6 레버(100, 104)에서 구현되는 것을 볼 수 있다. 제3 및 제4 인터페이스(42, 44)에 의해 레버(100, 104)가 구동되지 않고, 오히려 도 9에 도시되어 있지 않은 제2 서스펜션 아암 장치(18)의 레버가 구동된다. 제2 서스펜션 아암 장치(18)는 도 9의 도면의 지면에 관하여 제1 서스펜션 아암 장치(16) 아래에 있고, 동일하게 구현된다. 그러나, 제2 서스펜션 아암 장치(18)에 있어서, 도 9에 관하여 좌측의 레버(20, 22)는 구동되지 않고, 오히려 제5 레버(100), 제6 레버(104)에 평행하고 아래에 배치된 대응 레버가 구동된다. 이 방식으로, 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치(16, 18) 모두는 매니퓰레이터(10)의 일측으로부터 작동될 수 있고, 반면에 제1 실시예에 있어서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 구동 유닛은 먼저 위로부터 제1 서스펜션 아암 장치(16)에 그리고 이어서 아래로부터 제2 서스펜션 아암 장치(18)에 커플링된다. 동작은 이에 의해 더 간단화된다.

도 9에 가시화되어 있는 다른 특징부는 표시기 디바이스(indicator device; 130)이다. 표시기 디바이스(130)는 레버(20, 22, 100, 104)의 회전축을 중심으로 그리고 본 실시예에서 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 대해 동축으로 배치된 4개의 LED 링(131, 132, 133, 134)을 포함한다. 상기 LED 링(131, 132, 133, 134)은 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치(16, 18)의 자세 및 이에 따른 조인트(17, 19)의 위치를 조정하기 위해, 인터페이스(38, 40, 42, 44) 중 어느 것에 사용자가 핸드헬드 구동 유닛(50)을 적용해야 하는지를 사용자에게 표시한다. 작동 모션의 전달 전에 및/또는 전달 중에, LED 링(131, 132, 133, 134)은 상이한 컬러를 취하고, 또는 LED 링(131, 132, 133, 134)의 개별 LED 요소가 회전 방식으로 조명되어 레버(20, 22, 100, 104)의 회전 방향을 지시하는 것이 또한 제공될 수 있다. LED 링(131, 132, 133, 134)이 다른 컬러를 점등함으로써, 점멸함으로써, 또는 다른 방식으로 점등함으로써 지정 위치에 도달하였다는 것을 표시하는 것이 또한 제공될 수 있다. 조인트(17, 19) 또는 도구 중심점에 관하여 사전 결정된 임계값에 도달 및/또는 초과하는 것이 LED 링(131, 132, 133, 134)에 의해 표시되는 것이 또한 가능하다. 이를 위해, LED 링(131, 132, 133, 134)은 바람직하게는 처리 유닛(VE)(도 5 참조)에 접속된다.

도 10은 매니퓰레이터(10)의 제3 실시예, 및 특히 제1 서스펜션 아암 장치(16)의 제3 실시예를 도시하고 있다. 동일한 요소 및 유사한 요소는 재차 동일한 도면 부호로 표기되어, 이에 관하여 상기 설명을 완전히 참조한다. 본 실시예(도 10)에 따른 서스펜션 아암 장치(16)의 링크 장치는 제2 실시예(도 9)의 서스펜션 아암 장치(16)의 링크 장치와 디자인이 특히 동일하다. 이에 관하여, 도 9 및 도 10에 따른 실시예들 사이의 차이점이 구체적으로 아래에 설명된다.

2개의 실시예 사이의 실질적인 차이점은 표시기 디바이스(130)이다. 전술한 디바이스는 도 9에 따른 실시예에서 4개의 LED 링(131, 132, 133, 134)을 포함하지만, 도 10의 실시예에서는 순수한 기계적 표시기 디바이스(130)가 제공된다. 도 10으로부터의 실시예에 따른 매니퓰레이터(10)는 어떠한 것이든 전자 구성 요소를 포함하지 않고, 따라서 컴퓨터 단층 촬영 시스템에 사용을 위해 적합하다. 기계적 표시기 디바이스(130)는 대응 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 커플링된 마킹(140, 141, 142, 143)을 포함한다. 마킹(140, 141, 142, 143)은 대응 레버의 회전 배향을 표시하고, 시각적으로 검출 가능하다.

도 11에 따르면, 마지막으로, 전술한 실시예들 중 임의의 하나에 따른 외과용 수동 매니퓰레이터(10)의 2개의 조인트(17, 19)의 지정 위치를 설정하기 위한 방법을 위한 실시예가 도시되어 있다.

도 11에 도시되어 있는 방법은 특히 도 9에 따른 제2 실시예에 관련된다. 그러나, 도 9에 따른 제2 실시예에 도시되어 있는 바와 같은 표시기 디바이스(130)는 또한 도 1 내지 도 8에 따른 제1 실시예에서 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 1에 따른 실시예에서, LED 링(131, 132, 133, 134)은 이때 프레임(14)의 대응적으로 대향하는 측들에 배치될 것이다.

도 11에 도시되어 있는 방법에서, 지정 자세는 매니퓰레이터(10)의 제어 유닛 또는 외부 제어 유닛에서 미리 수신되어 있다. 단계 S1에서, 제1 및 제2 서스펜션 아암 장치(16, 18)의 목표 자세 및 서스펜션 아암 장치(16, 18)의 개별 자유도의 순차적 운동 시퀀스 및 프로파일을 계산하는 것이 이루어진다. 즉, 조인트(17, 19)를 원하는 위치로 유도하기 위해 어떻게 개별 레버(20, 22, 100, 104)가 회전되어야 하는지에 대한 계산이 행해진다.

단계 S2에서, 구동 유닛(50)이 상기 LED 링(131)과 연계된 인터페이스(38)에 커플링되어야 하는 것을 표시하기 위해, 제1 LED 링(131)이 다른 LED 링(132, 133, 134)과 달리 점등된다. 이를 위해, 대응 신호가 제어 유닛으로부터 대응 LED 링(131)에 송신된다.

단계 S3에서, 사용자는 LED 링(131)에 의해 표시된 인터페이스(38)에 핸드헬드 구동 유닛(50)을 커플링한다. 핸드헬드 구동 유닛(50)은 커플링을 기록하고, 이어서 사전 결정된 작동 모션을, 인터페이스(38)에 의해, 대응적으로 연계된 제1 서스펜션 아암 장치(16)에 전달한다. 핸드헬드 구동 유닛(50)이 제1 인터페이스에 대한 커플링을 자동으로 기록하지 않는 것이 또한 제공될 수 있다. 이 경우에, 사용자는 인터페이스(38)에 작동 모션을 전달하기 위해 기록을 가능하게 하도록 핸드헬드 구동 유닛(50)의 디스플레이 및 조작 패널(80)을 사용한다. 이를 위해, 메뉴가 디스플레이 및 조작 패널 상에 표시될 수 있다.

핸드헬드 구동 유닛(50)의 회전자(62)를 스위칭 온(switching on)함으로써, 작동 모션은 대응 자유도의 원하는 지정 위치에 도달하기에 충분히 긴 시간 동안 단계 S4에서 전달된다.

단계 S5에서, 상기 위치에 도달한 후에, 모터(62)는 핸드헬드 구동 유닛(50)의 제어 유닛(64)에 의해 스위칭 오프(switching off)되고, 대응 인터페이스(38)의 LED 링(131)은 지정 위치에 도달되었다는 것을 표시하기 위해 컬러를 변경한다.

단계 S6에서, 추가의 자유도가 조정되어야 하는지 여부에 대한 결정이 이어서 행해진다. 이 경우에, 단계 S2로 이어지는 화살표가 지시하고 있는 바와 같이, LED 링(132)과 같은 다른 LED 링이, 대응적으로 연계된 인터페이스(40)에 대한 핸드헬드 구동 유닛(50)의 커플링을 표시하기 위해 점등된다. 단계 S2, S3, S4, 및 S5는 각각의 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 관하여 유사한 방식으로 속행된다. 단계 S6에서 추가의 조정이 요구되지 않는 것으로 결정되면, 단계 S7에서, 조정이 완료되었다고 결정된다. 이는 LED 링(131, 132, 133, 134) 모두를 간단히 점등함으로써, 또는 예를 들어 LED 링의 컬러를 변경하는 것과 같은 다른 유형의 표시에 의해, 또는 음향 신호에 의해, 그리고/또는 디스플레이 및 조작 패널(80)에 의해 표시될 수 있다.

Claims (2)

1. 인체와의 상호 작용이 없거나 수술 중이 아닐 때, 핸드헬드 구동 유닛에 의해, 외과용 수동 매니퓰레이터(10)의 2개의 조인트(17, 19)의 지정 위치를 설정하기 위한 방법으로서,
   - 상기 2개의 조인트(17, 19)의 현재 위치를 결정하는 단계;
   - 상기 2개의 조인트(17, 19)의 지정 위치를 결정하는 단계;
   - 상기 매니퓰레이터(10)의 각각의 서스펜션 아암 장치(16, 18)를 위한 작동 모션을 결정하는 단계(S1);
   - 상기 핸드헬드 구동 유닛(50)을 상기 매니퓰레이터(10)의 대응 인터페이스(38, 40, 42, 44)에 일시적으로 그리고 순차적으로 커플링함으로써, 작동 모션의 전달을 목적으로 제공된 상기 매니퓰레이터(10)의 인터페이스(38, 40, 42, 44)에서 상기 핸드헬드 구동 유닛(50)에 의해 작동 모션을 전달하는 단계(S3)
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동 모션의 전달은
   - 상기 핸드헬드 구동 유닛(50)을 상기 매니퓰레이터(10)의 제1 인터페이스(38)에 커플링(coupling)하는 것;
   - 상기 매니퓰레이터(10)의 제1 지지 아암을 변위시키기 위해 상기 구동 유닛(50)을 작동하고 상기 제1 인터페이스(38)에 제1 작동 모션을 전달하는 것;
   - 상기 제1 인터페이스(38)로부터 상기 핸드헬드 구동 유닛(50)을 디커플링(decoupling)하는 것;
   - 상기 핸드헬드 구동 유닛(50)을 상기 매니퓰레이터(10)의 제2 인터페이스(40)에 커플링하는 것;
   - 상기 매니퓰레이터(10)의 제2 지지 아암을 변위시키기 위해 상기 구동 유닛(50)을 작동하고 상기 제2 인터페이스(40)에 제2 작동 모션을 전달하는 것;
   - 상기 제2 인터페이스(40)로부터 상기 핸드헬드 구동 유닛(50)을 디커플링하는 것
   을 포함하는 것인 방법.
   

Images