KR20230110328A - 로봇 수술 스테이션(robotic surgical station) - Google Patents

Abstract

로봇 수술 스테이션(1)으로서, 지면 상에 놓이도록 구성된 기부(100); 링 형상의 중심(C)을 통과하는 수평 롤 축(R)을 중심으로 기부(100)에 대해서 회전될 수 있도록 기부(210)에 활주 가능하게 커플링되는 부분적-링 형상의 구조물(210); 제1 장착부(220)에서 부분적-링 형상의 구조물(210)의 제1 궁형 세그먼트(211)에 구속되는 환자 침대(600); 제2 장착부(250)에서 부분적-링 형상의 구조물(210)의 제2 궁형 세그먼트(212)에 구속되는 복수의 로봇 팔(900); 및 상기 복수의 로봇 팔(900) 중 하나 이상에 명령하기 위해서 외과의에 의해서 사용될 수 있는 원격 제어 유닛(801)을 포함하고, 제2 궁형 세그먼트(212)는 환자 침대(600)에 대한 완전한 접근을 허용하는 방식으로 제1 궁형 세그먼트(211)에 대해서 측방향으로 이동될 수 있다.

Description

로봇 수술 스테이션(ROBOTIC SURGICAL STATION)

본 개시는 일반적으로 수술 로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 로봇 수술 스테이션에 관한 것이다.

현재의 수술실은 주로 로봇이 등장하기 전인 19세기의 환경을 기반으로 구성되어 있다. 특히 복강경 수술 분야에 수술 로봇이 도입되면서, 수술 및 수술실 구성에 새로운 시대가 열렸다.

예를 들어, "다빈치" 시스템®과 같이 최소 침습 수술용으로 잘 알려진 로봇에는 많은 수의 로봇 팔과, 수술 도구가 연결되는 엔드 이펙터가 제공된다. 일반적인 구성에서, 로봇을 수술대 옆에 배치하고, 외과의가 예를 들어 특수 핸들 및 페달을 통해 원격으로 제어하여 로봇 팔 및 도구를 선택적으로 구동하여 환자에게 외과 수술을 수행한다.

WO2014/201340A1에는 주로 지면에 고정된 기부, 그리고 롤 및 피치 축을 중심으로 회전 가능한 링-형상 구조물을 주로 포함하는 통합 수술 스테이션이 개시되어 있다. 환자의 침대와 복수의 로봇 팔이 링-형상 구조물에 장착되어 일체형으로 이동 가능하다.

전술한 로봇 시스템 및 통합 로봇 스테이션의 이용 가능성에도 불구하고, 수술 구조의 안전성, 다용도성 및 이동성을 개선하고 외과 수술의 신뢰성 및 품질에 영향을 미치지 않으면서 크기 및 복잡성을 감소시키기 위한 필요성이 여전히 존재한다.

전술한 필요성은 본 개시의 원리에 따라 구성된 수술 로봇 스테이션에 의해서 충족된다.

바람직한 특징이 실시형태의 대상으로서 종속 청구항에 기재되어 있다.

본 개시는 로봇 수술 스테이션에 관한 것으로서, 주로 지면에 놓이는 기부, 및 기부에 대해서 이동 가능하고 수술대 및 복수의 로봇 팔이 위에 해제 가능하게 장착될 수 있는 궁형 구조물, 예를 들어 적절한 부분적-링 형상의 구조물을 포함한다. 로봇 팔은 원격 제어 유닛을 통해서 외과의의 명령을 받아 환자에 대해서 외과 수술을 수행한다.

본 개시에 따라, 부분적-링 형상의 구조물은 로봇 팔이 장착되는 동작 부분, 또는 세그먼트를 가지며, 이러한 동작 부분은, 필요에 따라, 환자에 직접적으로 작용하기 위해서 외과의 또는 의료 수술자가 동작 공간 내의 수술대 주위의 영역을 자유롭게 이동할 수 있도록, 측방향으로 변위될 수 있고 특히 회전될 수 있다. 이러한 방식으로, 수술 스테이션은 로봇 및 비-로봇 수술 모두를 위해서 이용될 수 있고, 또한 특정 상황, 예를 들어 비상 상황에서 하나의 모드로부터 다른 모드로 신속하게 전환될 수 있다.

바람직한 실시형태에 따라, 부분적-링 형상의 구조물의 프로파일은 전체 링 윤곽의 360도 중 약 270도를 커버하는 원주의 원호를 실질적으로 형성한다.

유리하게는, 부분적-링 형상의 구조물은 지면에 평행하고 기하형태적 링 프로파일의 중심을 통과하는 롤링 축을 중심으로 기부에 대해서 회전될 수 있다.

부분적-링 형상의 구조물, 수술대 및/또는 로봇 팔은 (가능하게 그 각각의 장착부를 통해서) 또한 롤 축에 직각이고 부분적-링 형상의 구조물의 휴지 조건(rest condition)에서 지면에 평행한 피치 축을 중심으로 기부에 대해서 회전될 수 있다. 특히, 피치 축은 기하형태적 링 프로파일의 직경과 교차되는 축일 수 있다.

본 개시의 예시적인 실시형태에 따라, 수술대 및/또는 로봇 팔은 (그 각각의 장착부를 통해서) (또한) 롤 축 및 피치 축에 직각인 요 축(yaw axis)을 중심으로 부분적-링 형상의 구조물에 대해서 회전될 수 있다. 그러한 (부가적인) 자유도는, 예를 들어, 수술을 위한 환자의 준비 또는 로봇 팔 및 관련 수술 도구 또는 엔드 이펙트의 셋업을 용이하게 할 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 표준 조건에서, 수술대는 상기 피치 축에 실질적으로 평행하게 즉, 기하형태적 링 프로파일의 코드에 따라 길이방향으로 연장되게 상기 기부 상에 배치될 수 있다.

유리하게는, 수술대 및 로봇 팔, 특히 그 각각의 장착부는 부분적-링 형상의 구조물의 대향 측면들 상에 배열될 수 있다.

수술대 및/또는 로봇 팔은 망원경식 구조물을 갖는 각각의 장착부 상에서 지지될 수 있고, 그에 따라 그들의 (상호) 위치를 조정할 수 있게 한다.

본 개시의 실시형태에 따라, 수술대는 스테이션 기부에 제거 가능하게 장착되도록 구성될 수 있다. 따라서, 수술실에 진입하기 전에 환자가 수술대에 배열될 수 있고 수술을 위해서 준비될 수 있으며, 수술대는 수술 스테이션에 연결될 수 있다. 또한, 수술대의 수술-후 제거는, 환자를 다른 침대 또는 지지부로 옮길 필요가 없이, 환자가 그의 병실로 편안하게 복귀될 수 있게 한다.

수술대는 일반적으로 예를 들어 환자의 침대로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 전체 로봇 수술 스테이션은, 그 기부에서, 바퀴(또는 유사 변위 장치) 상에 장착될 수 있고, 이러한 바퀴는 스테이션을 수술 환경 내에서 또는 하나의 환경, 예를 들어 수술실로부터 다른 환경으로 이동시킬 수 있다.

본 개시의 예시적인 실시형태에 따라, 로봇 팔은 모듈형일 수 있거나, 상이한 위치들에서 구조물에 조립될 수 있고, 그에 따라 외과의가 특정 외과 수술의 요건을 기초로 로봇팔을 배열 및 재-배열시킬 수 있게 한다. 이를 위해서, 부분적-링 형상의 구조물의 장착부가 환형 프레임을 포함할 수 있다.

상기 환형 프레임에 또는 동작 가능하게 연결된 장착 구조물에 부착될 수 있는 로봇 팔(arm)의 수는, 특정 수술 필요에 따라 달라질 수 있는(즉, 스테이션은 "개방형 플랫폼"을 구현한다) 특정 실시형태에 따라 달라진다. 따라서, 수술 스테이션의 상이한 그리고 최적화된 셋업이 예를 들어 전립선 수술, 폐 수술 등을 위해서 이루어질 수 있다.

본 개시에 따른 로봇 수술 스테이션의 추가적인 장점 및 특징은, 그 실시형태에 관한 이하의 상세하고 비제한적인 설명을 통해, 당업자에게 명확해질 것이다.

첨부 도면을 참조한다.
도 1은 본 개시에 따른 로봇 수술 스테이션의 실시형태의 사시도를 도시한 것으로, 여기에서 부분적-링 형상의 구조물은, 환자의 침대가 지면에 실질적으로 평행한 디폴트 또는 휴지 구성에 있다.
도 2 내지 도 5는 각각 도 1의 로봇 수술 스테이션의 측면도, 상면도, 정면도, 및 배면도를 도시한다.
도 6은 도 1의 로봇 수술 스테이션의 측면도를 도시한 것으로, 여기에서 부분적-링 형상의 구조물은 그 롤 축을 중심으로 90°만큼 시계방향으로 회전되어 있다.
도 7은 도 1의 로봇 수술 스테이션의 측면도를 도시한 것으로, 여기에서 부분적-링 형상의 구조물은 그 롤 축을 중심으로 반시계방향으로 회전되어 있다.
도 8은 도 1의 로봇 수술 스테이션을 부분적으로 분해한 사시도를 도시한 것으로, 여기에서 롤 축에 따라 부분적-링 형상의 구조물을 회전시키기 위한 시스템의 일례가 도시되어 있다.
도 9 및 도 10은 도 1의 로봇 수술 스테이션의 정면도를 각각 도시한 것으로, 여기에서 부분적-링 형상의 구조물은 그 피치 축을 중심으로 반시계방향 및 시계방향으로 각각 회전되어 있다.
도 11은 도 1의 로봇 수술 스테이션의 일부를 부분적으로 분해한 사시도를 도시한 것으로, 여기에서 피치 및 요 축에 따라 환자 침대를 회전시키기 시스템의 일례가 도시되어 있다.
도 12 및 도 13은 도 1의 로봇 수술 스테이션의 상면도 및 정면도를 각각 도시한 것으로, 여기에서 환자의 침대는 요 축을 중심으로 90도만큼 회전될 수 있다.
도 14는 도 1의 로봇 수술 스테이션의 상면도를 도시한 것으로, 여기에서 부분적-링 형상의 구조물의 동작 세그먼트는 그 요 축을 중심으로 측방향으로, 특히 시계방향으로 회전될 수 있다.
도 15는 도 1의 로봇 수술 스테이션의 정면도를 도시한 것으로, 여기에서 부분적-링 형상의 구조물의 동작 세그먼트는 그 요 축을 중심으로 측방향으로, 특히 반시계방향으로 회전될 수 있다.
도 16 및 도 17은 도 1의 로봇 수술 스테이션의 부분적-링 형상의 구조물의 수직 평면에 따른 부분적 단면도 및 부분적 분해도를 각각 도시한 것으로, 여기에서 동작 세그먼트의 변위 시스템의 일례가 도시되어 있다.
도 18은 본원의 원리에 따른, 이동성 및 수술대 접근성을 제공하도록 구성된 예시적인 로봇 수술 스테이션을 도시한다.

로봇 수술 스테이션 및 그 구성 요소에 대한 몇몇 실시형태 및 변형예가 본원에 기재되어 있지만, 다른 실시형태도 또한 고려될 수 있다.

상이한 실시형태들 및 변형예들이, 호환 가능한 경우, 조합되어 사용될 수 있다.

먼저 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 개시의 예시적인 실시형태에 따른 로봇 수술 스테이션이 1로서 전체적으로 기재되어 있다. 로봇 수술 스테이션(1)은 지면 상에 선택적으로 놓이도록 구성된 기부(100), 그리고, 희망하는 경우 그리고 동작 가능하게 연결되는 경우, 환자 침대(600) 및 복수의 로봇 팔(900)이 선택적으로 구속될 수 있는 부분적-링 형상의 구조물(210)과 같은, 테이블 및 수술 기구 프레임 또는 구조물을 포함할 수 있다.

로봇 수술 스테이션(1)은 도 1에 개략적으로 도시된 원격 제어 유닛(801)을 더 포함할 수 있고, 외과의는 이러한 원격 제어 유닛을 이용하여, 후술될 예시적인 모드에 따라, 부분적-링 형상의 구조물(210), 환자 침대(600) 및/또는 로봇 팔(900)을 작동시킴으로써, 환자에 대한 외과 수술을 실행할 수 있다.

기부(100)는, 하나의 환경으로부터 다른 환경으로 변위될 수 있도록, 바퀴(110)와 같은 적절한 이동 가능 지지부 상에 유리하게 장착될 수 있다. 바퀴(110)는, 예를 들어 외과 수술 중에, 임의의 바람직하지 못한 이동을 방지하도록 구성된 잠금 시스템을 구비할 수 있거나, 희망하는 경우에, 원격 제어 유닛(801)에 의해서 후퇴될 수 있거나 시스템의 동작 중에 기부(100)의 롤링을 방지하도록 달리 고정될 수 있다.

기부(100)는 지면 플랫폼(101)을 포함할 수 있고, 이러한 지면 플랫폼은 바퀴(110), 및 예를 들어 마취 장비 또는 기타 장치 및 공급부를 포함하는 특정 시술을 위한 의료 장비의 통합을 위한 랙 조립체(120)에 직접적으로 장착될 수 있다. 특히, 랙 조립체(120)는 랙 삽입체(121), 모니터(122), 및 핸드레일(123)과 연관될 수 있다. 기부(100)는 또한, 지면 플랫폼(101)과 고정되고 부분적-링 형상의 구조물(210)을 롤 축(R)을 중심으로 회전될 수 있게 활주 방식으로 수용하도록 구성된, 커플링 요소(200)를 포함할 수 있다. 특히, 커플링 요소(200)는, 부분적-링 형상의 구조물(210)이 원주방향 이동 궤적을 따라 내부에 활주 가능하게 수용될 수 있도록, 부분적-링 형상의 구조물(210)의 외부 프로파일을 재현하는 궁형 안내 시트(111)를 형성할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 롤 축(R)은 수평일 수 있고, 해당 프로파일의 기하형태적 중심(C)을 통과하는 것에 의해서 부분적-링 형상의 구조물(210)의 기하형태적 링, 또는 원주방향 프로파일에 직각으로 배열될 수 있다.

도 6 내지 도 8을 참조하여, 부분적-링 형상의 구조물(210)의 회전되는 구성 및 그러한 회전 이동을 허용하는 예시적인 메커니즘 또는 시스템을 간략히 설명할 것이다.

도 1의 구성에서 여전히 수평 평면에서, 롤 축(R)에 직각으로 피치 축(P)이 규정되며, 이는 상기 기하형태적 프로파일의 직경과 교차된다. 지면에 직각인, 즉 수직인 요 축(Y)이 또한 도 1에 도시되어 있고, 롤 축(R) 및 피치 축(P)과 함께, 데카르트 기준 시스템을 형성하며, 이러한 데카르트 기준 시스템은 유리하게는 부분적-링 형상의 구조물(210) 및/또는 로봇 수술 스테이션(1)의 이동 가능 구성요소와 고정된 것으로 간주될 수 있다. 도 1에서, 롤 축(R) 및 피치 축(P)은 수평 평면을 규정하고, 요 축(Y)은 수직으로 배열된다. 이러한 배치는 로봇 수술 스테이션(1)의 디폴트 또는 휴지 구성에 상응한다. 바람직한 실시형태에서, 환자 침대(600) 및/또는 로봇 팔(900)은 피치 축(P) 및 요 축(Y)을 중심으로 회전될 수 있다. 도 9 내지 도 13을 참조하여, 그러한 축들을 중심으로 하는 이러한 구성요소의 회전되는 구성 및 그러한 이동(들)을 허용하는 예시적인 메커니즘 또는 시스템을 간략히 설명할 것이다.

전술한 바와 같이, 구조물(210)은 부분적-링 형상을 가지고, 특히 실질적으로 원주의 원호로서 형성되고 C를 중심으로 하는 궁형 프로파일을 형성한다. 본 예에서, 원주의 원호는 360도의 전체 링/원주방향 프로파일 중 270도를 차지한다.

부분적-링 형상의 구조물(210)은 제1, 또는 하부 궁형 세그먼트 또는 부분(211), 및 제2, 또는 상부 궁형 세그먼트 또는 부분(212)으로 구성된다. 동작 세그먼트로도 지칭될 수 있는 상부 세그먼트(212)는 로봇 팔(900)에 구속되고 하부 세그먼트(211)는 환자 침대(600)에 구속된다. 상부 세그먼트(212)는 하부 세그먼트(211)에 대해서 이동 가능하고, 특히 회전 가능하다. 구체적으로, 상부 세그먼트(211)는 요 축(Y)에 평행한 길이방향 축(L)을 따라서 측방향으로 이동될 수 있고, 특히 회전될 수 있다. 도 14 내지 도 17을 참조하여, 상기 동작 세그먼트(212)의 변위되는 구성 및 그러한 이동을 허용하는 예시적인 메커니즘 또는 시스템을 간략히 설명할 것이다.

도 1을 여전히 참조하면, 부분적-링 형상의 구조물(210)은 환자 침대(600)를 지지하도록 구성된, 전체적으로 220으로 표시된, 제1 장착부 및 로봇 팔(900)의 조립체를 위해서 구성된 환형 프레임(800)을 포함하는, 전체적으로 250으로 표시된, 제2 장착부를 구비한다. 본 실시형태에서, 제1 및 제2 장착부(220, 250)는 부분적-링 형상의 구조물(210)의 직경을 따라서 서로 대향되게 배열된다.

바람직하게는, 휴지 구성에서, 환자 침대(600)는 장착부(220)에 의해서 피치 축(P)에 평행하게 그리고 임의의 경우에 링 프로파일의 코드에 따라서 배열된다.

도 1에서, 제1 및 제2 장착부(220, 250)는 수직 방향으로, 즉 그 길이방향 축이 지면에 실질적으로 직각으로 정렬되어 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 구성은 로봇 수술 스테이션(1)의 디폴트 또는 휴지 조건을 규정하고, 여기에서 환자 침대(600)는 또한 지면에 실질적으로 평행하다.

전술한 바와 같이, 부분적-링 형상의 구조물(210)은 롤 축(R)을 중심으로, 특히 360도 이상으로, 바람직하게는 반시계방향 및 시계방향 모두로 회전될 수 있게 구성된다.

로봇 수술 스테이션(1)의 전술한 구성으로 인해서, 부분적-링 형상의 구조물(210)의 회전은 제1 장착부(220)에 조립된 환자 침대(600) 및 제2 장착부(800)에 구속된 로봇 팔(900) 모두의 회전을 동시에 결정한다. 다시 말해서, 로봇 팔(900)은 환자 침대(600)와 기계적으로 동기화되어 이동될 수 있는데, 이는 로봇 팔이 동일한 부분적-링 형상의 구조물(210) 상에 장착되기 때문이다. 그에 따라, 환자 침대(600) 및 로봇 팔(900)은, 필요한 경우, 전체 외과 수술 중에 그들의 초기 상호 배치 셋업을 유지할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 부분적-링 형상의 구조물(210)은 예를 들어 롤 축(R)을 중심으로 90도만큼 반시계방향으로 회전될 수 있고, 그에 따라 환자 침대(600)를 도 1에 도시된 바와 같이 지면에 실질적으로 평행한 제1 위치(수술대의 통상적인 휴지 위치에 상응한다)로부터, 지면에 실질적으로 직각인 제2 위치로 이동시킬 수 있으며, 이러한 제2 위치는, 중력을 이용하여 환자의 내부 장기를 이동시켜 수술 기구를 더 잘 조작할 수 있는 공간을 만들기 위해, 복강경 수술에서 빈번하게 사용된다.

마찬가지로, 도 7에 도시된 바와 같이, 부분적-링 형상의 구조물(210)이 시계방향으로 회전되어, 환자 침대(600)를 특정 수술적 필요에서 요구되는 경사로 배치할 수 있다. 바람직하게는, 허용되는 후방 회전 범위는 적어도 30도이다.

본 개시의 실시형태에 따라, 롤 축(R)을 중심으로 하는 부분적-링 형상의 구조물(210)의 회전은 도 8에 예시된 시스템에 의해서 이루어질 수 있다.

특히, 부분적-링 형상의 구조물(210)은 하부 부분(211)의 측방향 표면 상에 제공되는 안내 레일(214)에 의해서 그리고 상부 부분(212)의 측방향 표면 상에 제공된 안내 레일(241)에 의해서 롤 축(R)을 중심으로 회전된다. 이러한 안내 레일은 안내 롤(202 및 203)과 각각 협력한다. 롤은 커플링 요소(200)의 안내 수행 프레임(201)에 장착된다. 이러한 이동은 예를 들어 2개의 모터/기어 유닛(260)에 의해서 작동된다.

전술한 바와 같이, 본 개시의 바람직한 실시형태에 따라, 환자 침대(600) 및 로봇 팔(900)은, 그 각각의 장착부(220 및 250)의 일부를 통해서, 피치 축(P)을 중심으로 또한 회전될 수 있다.

도 9 및 도 10은, 전술한 구성요소들이 어떻게 피치 축(P)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있는 지를 개략적으로 도시한다.

환자 침대(600) 및 로봇 팔(900)의 피치 축(P)을 중심으로 하는 회전은 전기-기계적으로 동기화된다.

본 개시의 실시형태에 따라, 환자 침대(600)의 피치 축(P)을 중심으로 하는 전술한 회전은 도 11에 예시된 시스템에 의해서 이루어질 수 있다. 동일하거나 유사한 시스템이 로봇 팔(900)의 장착부(250)를 위해서 이용될 수 있다.

회전 범위는 유리하게는 +/- 15 도, 바람직하게는 +/- 12 도일 수 있다.

장착부(220)는 궁형 프로파일 요소를 가지며, 바람직하게는 피치 축(P) 또는 그에 평행한 축을 중심으로 전개된다. 장착부(220)는 덮개(221), 기어 또는 마찰 테두리(222), 하부 안내 레일(223), 및 피치 축(P)을 주위의 기계적 이동의 규정을 위한 상부 안내 레일(224)을 포함한다. 가요성 보호 커버(225)가 메커니즘을 보호한다. 안내 레일(223 및 224)은, 환자 침대(600)를 위한 망원경식 지지부 또는 외부 실린더(300)에 장착된 안내 롤(330)과 협력한다. 이동은, 본 예에서, 모터 기어 조립체(320)에 의해서 작동된다. 모든 볼-베어링(310)이, 이하에서 또한 설명되는 바와 같이, 요 축(Y)을 따른 환자 침대(600)의 이동을 가능하게 한다.

본 개시의 실시형태에 따른 로봇 수술 스테이션(1)의 이러한 구성으로 인해서, 환자 침대(600) 및 로봇 팔(900)은, 그들의 초기 상호 배치 셋업을 유지하면서, 2개의 수평 축, 즉 롤 축(R) 및 피치 축(P)을 중심으로 동시에 회전될 수 있다. 이는, 외과의가 2개의 회전 자유도에 따라 환자를 지면에 대해서 이동시킬 수 있게 한다.

도 1을 또한 참조하면, 본 개시의 실시형태에 따라, 제1 및 제2 장착부(220, 250)는 유리하게는 요 축(Y)을 따른 망원경식 구조물을 가질 수 있고, 그에 따라, 예를 들어 초기 셋업 단계 중에, 환자 침대(600)와 로봇 팔(900) 사이의 상대적인 거리를 조정할 수 있게 한다. 그에 따라, 본 실시형태에서, 제1 및 제2 장착부는 요 축(Y)을 따라서 망원경식으로 이동될 수 있다.

특히, 제1 장착부(220)는 부분적-링 형상의 구조물(210)에 대한 실질적으로 T-형상의 연결부를 구현한다. 이는, 전술한 외부 실린더(300) 및 외부 실린더(300) 내에 활주 가능하게 피팅되는 내부 실린더(400)를 포함하는 망원경식 구조물을 포함한다. 내부 실린더(400)의 자유 단부는 플랜지를 포함하고, 이러한 플랜지 상에 환자 침대(600)가 조립되고 구속된다.

제1 장착부(220)는 유압 선형 작동기 또는 전기기계적 선형 작동기를 포함할 수 있다.

제2 장착부(250)는, 외부 실린더(700) 및 외부 실린더(700) 내에 활주 가능하게 피팅되는 내부 실린더(701)를 포함하는 망원경식 구조물을 갖는다. 내부 실린더(701)의 자유 단부는, 로봇 팔(900)의 조립을 허용하는 환형 프레임(800)을 포함하거나 이러한 환형 프레임(800)에 고정된다. 환형 프레임(800)은 예를 들어 반경방향 부재에 의해서 내부 실린더(701)에 구속된다.

제1 망원경식 장착부(220)와 마찬가지로, 제2 망원경식 장착부(250)는 또한 유압 선형 작동기 또는 전기기계적 선형 작동기로서 구성될 수 있다.

본 개시의 실시형태에 따라, 제1 및 제2 장착부(220 및 250), 또는 그 일부가 요 축(Y)을 중심으로 회전될 수 있다. 이를 위해서, 기어 모터가 예를 들어 각각의 장착부(220, 250)의 내부 실린더(400, 701) 내에 배열될 수 있다.

이러한 방식으로, 환자 침대(600) 및 로봇 팔(900)은, 수술 또는 외과의 보조자의 특정 필요에 따라, 부분적-링 형상의 구조물(210)에 대해서 회전될 수 있다. 따라서, 환자 침대(600) 및/또는 로봇 팔(900)의 배치가 더 최적화될 수 있다.

요 축(Y)을 중심으로 하는 환자 침대(600) 및 로봇 팔(900)의 회전은, 수술 스테이션의 다른 이동과 마찬가지로, 동시적일 수 있고, 그에 따라 상호 배치 셋업을 유지할 수 있게 한다.

예를 들어, 수술을 위해 환자를 준비할 수 있게 하기 위해서 또는 병실로의 이동을 위해 환자를 수술 스테이션으로부터 병원 침대로 이동시키기 위해서, 요 축(Y)을 중심으로 하는 (그리고 가능하게는 또한 피치 축(P)에 대한) 환자 침대(600) 및 로봇 팔(900)의 회전은 또한 동시적이 아닐 수 있다.

도 12 및 도 13은 요 축(Y)을 중심으로 환자 침대(600)가 90도 회전된 구성을 도시한다.

도 14 내지 도 15는 축(L)을 중심으로 하는 부분적-링 형상의 구조물(210)의 동작 세그먼트(212)의 회전과 연관된 가능한 구성을 도시한다.

도 16 및 도 17은, 예를 들어 수술을 위해서 로봇 팔을 준비할 수 있도록 또는 비-로봇 수술을 위해서 환자에게 자유롭게 접근할 수 있도록, 상부 세그먼트(212)를 측방향으로 전환시킬 수 있게 하는 회전 메커니즘(230)의 횡단면도 및 분해도를 각각 도시한다.

메커니즘(230)은 기부 판(233)을 포함하고, 이러한 기부 판은 부분적-링 형상의 구조물(210)의 하부 세그먼트(211)에 장착되고, 특히 고정된다. 기부 판(233)은 볼-베어링(234)을 유지한다. 볼-베어링(234) 상에서, 내부 스프로켓(sprocket)을 갖는 회전 링(235)이 고정 링(236)에 의해서 장착된다. 회전 링(235) 상에서, 상단 판(237)이 나사로 고정된다. 상단 판(237)은 부분적-링 형상의 구조물(210)의 상부 부분(212) 상에 장착된다. 기어 모터(231)가 상부 세그먼트(212)의 지지되는 회전을 가능하게 한다. 회전되지 않은 위치에서, 부분적-링 형상의 구조물(210)의 상부 부분(212)은 2개의 전기기계식 또는 유압식 클램핑 요소(232) 또는 잠금 작동기에 의해서 하부 부분(211)에 고정된다.

전술한 바와 같은 전체적인 구성으로 인해서, 수술 스테이션(1)은 3개의 회전 자유도, 즉 롤 축, 피치 축, 및 요 축을 중심으로 하는 회전을 가질 수 있다.

본 개시의 실시형태에 따라, 환자 침대(600)는 유리하게는 제1 장착부(220)에 제거 가능하게 장착되도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 수술 중에 또는 셋업 단계 중에 수술자에 의한 입력을 수신하기 위해서, 환자 침대(600) 아래에, 제어 패널 및/또는 약품 보관함(500)이 제공될 수 있다.

본 개시의 바람직한 실시형태에 따라, 환형 프레임(800)은 로봇 팔(900)을 상이한 동작 위치들에서 조립할 수 있도록 구성된다.

보다 일반적인 규정으로, 본 개시는 또한 기부(100)와 부분적-링 형상의 구조물(210)의 조합에 관한 것이고, 환자 침대(600), 로봇 팔(900), 및 가능하게는 그들의 각각의 장착부 및 장착 구성요소는 별도의 및/또는 추후의 조립 또는 제조 스테이지에서 제공된다.

도 18에 도시된 다른 실시형태에서, 구조물(1810)의 회전이 제1 장착부(1830)에 조립된 환자 침대(1820) 및 제2 장착부(1850)에 구속된 로봇 팔(1840) 모두의 회전을 동시에 결정할 수 있도록, 전체적으로 1800으로 도시된 로봇 수술 스테이션이 구성될 수 있다. 다시 말해서, 로봇 팔이 동일 구조물(1810)에 장착되기 때문에, 로봇 팔(1840)의 이동이 환자 침대(1820)의 이동과 동기화될 수 있다. 그에 따라, 환자 침대(1820) 및 로봇 팔(1840)은 서로에 대한 그들의 초기 위치를 유지할 수 있는 한편, 희망하는 경우, 동기화된 재배치가 이루어질 수 있다.

또한, 환자 침대 및 로봇 팔 모두는, 장착부(1830 및 1850)를 통해서, 시계방향 및 반시계방향 모두로, 피치 축(P)을 중심으로 각각 회전될 수 있고, 그에 따라 많은 수의 수술 위치가 본원의 원리에 따라 달성될 수 있다.

전술한 상세한 설명은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해서만 정의되는 본 개시의 실시형태의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시형태에 대한 다양한 변경 및 수정이 당업자에게는 명확할 것이다.

1 로봇 수술 스테이션
100 기부
101 지면 플랫폼
120 랙 조립체
121 랙 삽입체
122 모니터
110 바퀴
200 커플링 요소
111 안내 시트
600 환자 침대
900 로봇 팔
801 원격 제어 유닛
210 부분적-링 형상의 구조물
211 하부 세그먼트
212 상부 세그먼트
220 제1 장착부(환자 침대)
250 제2 장착부(로봇 팔)
800 환형 프레임
214, 241 (210의) 안내 레일
202, 203 안내 롤
201 (200의) 안내 수행 프레임
260 모터/기어 유닛
221 (220의) 덮개
222 (220의) 기어 또는 마찰 테두리
223, 224 (220의) 안내 레일
330 (220의) 안내 롤
225 (220의) 보호 커버
320 (220의) 모터 기어 조립체
310 (220의) 볼 베어링
300 (220의) 외부 실린더
400 (220의) 내부 실린더
700 (250의) 외부 실린더
701 (250의) 내부 실린더
230 L을 중심으로 하는 회전 메커니즘
233 (230의) 기부 판
234 (230의) 볼-베어링
235 (230의) 회전 링
236 (230의) 고정 링
237 (230의) 상단 판
231 (230의) 기어 모터
232 클램핑 요소
R 롤 축
P 피치 축
Y 요 축
C 링 프로파일의 기하형태적 중심
L 길이방향 축

Claims (21)

1. 로봇 수술 스테이션(1)으로서,
   지면 상에 놓이도록 구성된 기부(100, base);
   부분적-링(partial-ring) 형상의 구조물(210)에 의해서 형성되는 원주방향 프로파일(profile)에 직각이고 상기 원주방향 프로파일의 중심(C)을 통과하는 롤 축(R)을 중심으로 회전될 수 있도록, 상기 기부(100)에 활주 가능하게 커플링(coupling)되는 부분적-링 형상의 구조물(210);
   제1 장착부(220)에서 상기 부분적-링 형상의 구조물(210)의 제1 궁형 세그먼트(211)에 구속되는 수술대(600); 및
   제2 장착부(250)에서 상기 부분적-링 형상의 구조물(210)의 제2 궁형 세그먼트(212)에 구속되고 외과의에 의해서 원격 작동되도록 구성되는 복수의 로봇 팔(900);
   을 포함하고,
   상기 부분적-링 형상의 구조물(210)의 제2 궁형 세그먼트(212)는 수술대(600)에 대한 완전한 접근(full access)을 허용하는 방식으로 상기 제1 궁형 세그먼트(211)에 대해서 측방향으로 이동될 수 있는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 부분적-링 형상의 구조물(210)은, 360도의 전체 원주 프로파일 중 270도를 커버하는, 원주의 원호(arc)로서 성형된 궁형(arcuate) 프로파일을 가지는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부분적-링 형상의 구조물(210)의 제2 궁형 세그먼트(212)는 상기 롤 축(R)에 직각인 길이방향 축(L)을 중심으로 측방향으로 상기 제1 궁형 세그먼트(211)에 대해서 회전될 수 있는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부분적-링 형상의 구조물(210)의 제1 궁형 세그먼트(211)와 제2 궁형 세그먼트(212) 사이에 개재된 하나 이상의 잠금 작동기(232)(locking actuator)를 더 포함하는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부분적-링 형상의 구조물(210)은 상기 롤 축(R)을 중심으로 360도의 회전 범위를 가지는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부분적-링 형상의 구조물(210)은 상기 롤 축(R)을 중심으로 시계방향 및 반시계방향 모두로 상기 기부(100)에 대해서 회전될 수 있는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기부(100)는, 환경 내에서 이동 가능하도록, 바퀴(110)를 포함하는 변위 수단(110)을 포함하는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 기부(100)는 상기 변위 수단(110)에 장착된 지면 플랫폼(101, ground platform)을 포함하는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 장착부(220) 및 제2 장착부(250) 중 적어도 하나가 상기 롤 축(R)에 직각인 피치 축(P)을 중심으로 상기 기부(100)에 대해서 회전될 수 있는,
   로봇 수술 스테이션(1).
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 피치 축(P)을 중심으로 하는 상기 제1 장착부(220) 및 상기 제2 장착부(250)의 회전이 전기-기계적으로 동기화되는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 롤 축(R) 및 상기 피치 축(P)은 상기 로봇 수술 스테이션(1)의 휴지 구성(rest configuration)에서 상기 지면에 평행한,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 장착부(220) 및 제2 장착부(250) 중 적어도 하나가 망원경식 구조를 가지는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 장착부(220) 및 제2 장착부(250) 중 적어도 하나가 유압식 또는 전기기계식 선형 작동기를 포함하는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 장착부(220) 및 제2 장착부(250) 중 적어도 하나 또는 상기 제1 장착부(220) 및 제2 장착부(250) 중 적어도 하나의 일부가, 상기 롤 축(R)에 직각이고 상기 로봇 수술 스테이션(1)의 휴지 조건(rest condition)에서 상기 지면에 직각이 되도록 구성된 요 축(Y)을 중심으로 회전될 수 있는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수술대(600)는 상기 부분적-링 형상의 구조물(210)에 제거 가능하게 장착되도록 구성되는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기부(100)는 마취 장비와 같은 의료 장비의 통합을 위한 요소, 특히 랙(121, 122, racks)들을 포함하는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 로봇 팔(900) 중 하나 이상에 명령하기 위해서 외과의에 의해서 사용되도록 구성된 원격 제어 유닛(801)을 더 포함하는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수술대(600) 및 상기 로봇 팔(900)은 상기 부분적-링 형상의 구조물(210)의 대향 측면들에 배열되는,
    로봇 수술 스테이션(1).
    
19. 로봇 수술 스테이션으로서,
    구조물 상에 배치되고 피치 축(P)을 중심으로 하는 선택적인 회전을 제공하도록 구성되는 환자 침대 장착부 및 로봇 팔 장착부를 포함하는,
    로봇 수술 스테이션.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 구조물이 병실에서 다른 병실로 용이하게 이동될 수 있도록, 상기 구조물이 바퀴들, 및 콤팩트한 구조를 더 포함하는,
    로봇 수술 스테이션.
    
21. 제19항에 있어서,
    상기 구조물에 선택적으로 부착될 수 있는 제2 로봇 팔 장착부 및 마취 스테이션을 더 포함하는,
    로봇 수술 스테이션.