KR20230146582A - 기구 롤 제어 - Google Patents

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KR20230146582A
KR20230146582A KR1020237031227A KR20237031227A KR20230146582A KR 20230146582 A KR20230146582 A KR 20230146582A KR 1020237031227 A KR1020237031227 A KR 1020237031227A KR 20237031227 A KR20237031227 A KR 20237031227A KR 20230146582 A KR20230146582 A KR 20230146582A
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KR
South Korea
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axle
handle
shaft
catch
axis
Prior art date
Application number
KR1020237031227A
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English (en)
Inventor
아키라 브라이언 우에다
아드리안 타일러 하이렐
안드레 제이. 카스틸로
Original Assignee
아우리스 헬스, 인코포레이티드
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Publication date
Application filed by 아우리스 헬스, 인코포레이티드 filed Critical 아우리스 헬스, 인코포레이티드
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Abstract

의료 기구는 롤 축을 한정하는 세장형 샤프트 및 세장형 샤프트에 결합된 손잡이를 포함한다. 손잡이는 롤 축을 중심으로 손잡이에 대해 세장형 샤프트를 회전시키도록 동작가능한 로봇 구동 입력부, 및 로크아웃 메커니즘으로서, 로크아웃 메커니즘이 롤 축을 중심으로 하는 손잡이에 대한 세장형 샤프트의 회전을 방해하는 맞물린 위치와, 로크아웃 메커니즘이 롤 축을 중심으로 하는 손잡이에 대한 세장형 샤프트의 회전을 허용하는 맞물림 해제된 위치 사이에서 이동가능한, 상기 로크아웃 메커니즘을 포함한다.

Description

기구 롤 제어
관련 출원(들)
본 출원은 2021년 2월 17일자로 출원되고 발명의 명칭이 기구 롤 제어(INSTRUMENT ROLL CONTROL)인 미국 가출원 제63/150,318호에 대한 우선권을 주장하며, 이 미국 가출원의 개시 내용은 이에 의해 전체적으로 참고로 포함된다.
소정 로봇 의료 절차는 오리피스(orifice)(예컨대, 자연 오리피스)를 통해 환자 내로 삽입되고 표적 해부학적 부위까지 전진될 수 있는, 내시경과 같은 샤프트-유형 기구의 사용을 수반할 수 있다. 그러한 의료 기구는 기구의 샤프트가 그의 축을 중심으로 롤링하도록 수동으로 회전가능할 수 있다.
다양한 실시예가 예시적인 목적으로 첨부 도면에 도시되어 있고, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 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 하나 이상의 실시예에 따른, 로봇 엔드 이펙터(robotic end effector)에 결합되는 샤프트-유형 기구를 포함하는 로봇 의료 시스템의 실시예를 예시한 도면.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 진단 및/또는 치료 기관지경술(bronchoscopy)을 위해 배열된 로봇 시스템을 예시한 도면.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른 테이블-기반 로봇 시스템을 예시한 도면.
도 4-1 및 도 4-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1 내지 도 3의 의료 시스템들 중 임의의 것에서 구현될 수 있는 의료 시스템 컴포넌트를 예시한 도면.
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 비뇨기 계통의 부분 내에 배치된 샤프트-유형 기구를 예시한 도면.
도 6은 하나 이상의 실시예에 따른, 로봇 아암과 연관된 기구 조작기 조립체의 분해도.
도 7a 및 도 7b는 하나 이상의 실시예에 따른 기구 손잡이의 절결 사시도.
도 8은 하나 이상의 실시예에 따른 기구 손잡이의 절결도.
도 9는 하나 이상의 실시예에 따른 기구 손잡이의 절결도.
도 10-1, 도 10-2, 및 도 10-3은 하나 이상의 실시예에 따른 롤 액슬 조립체(roll axle assembly)의 사시도.
도 10-4는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 10-1, 도 10-2, 및 도 10-3에 도시된 롤 액슬 조립체의 분해도.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 하나 이상의 실시예에 따른, 로킹된 위치에 있는 액슬 캐치(axle catch)를 포함한, 소정의 기구 손잡이 컴포넌트들의 사시도.
도 12a, 도 12b, 및 도 12c는 하나 이상의 실시예에 따른, 로킹해제된 위치에 있는 액슬 캐치를 포함한, 소정의 기구 손잡이 컴포넌트들의 사시도.
도 13-1 및 도 13-2는 하나 이상의 실시예에 따른 액슬 캐치를 포함한 소정의 기구 손잡이 컴포넌트들의 사시도.
도 14-1 및 도 14-2는 하나 이상의 실시예에 따른, 각각 로킹해제된 및 로킹된 구성들/상태들에서의 기구를 위한 롤-로크 특징부(roll-lock feature)를 도시한 도면.
도 15-1, 도 15-2, 및 도 15-3은 하나 이상의 실시예에 따른, 기구 샤프트를 롤링시키기 위한 프로세스에 대한 흐름도를 제공한 도면.
도 16-1, 도 16-2, 및 도 16-3은 하나 이상의 실시예에 따른, 각각, 도 15-1, 도 15-2, 및 도 15-3의 프로세스와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한 도면.
본 명세서에 제공된 표제는 단지 편의를 위한 것이고, 청구된 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주는 것은 아니다. 소정의 바람직한 실시예 및 예가 아래에 개시되지만, 본 발명의 요지는 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 용도로 그리고 그의 변형 및 등가물로 확장된다. 따라서, 본 명세서로부터 발생할 수 있는 청구범위의 범위는 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.
소정의 공간적으로 상대적인 용어, 예컨대 "외측", "내측", "상부", "하부", "아래", "위", "수직", "수평", "상단부", "저부", "측방향", 및 유사한 용어는 다른 장치/요소 또는 해부학적 구조물에 대한 하나의 장치/요소 또는 해부학적 구조물의 공간 관계를 기술하기 위해 본 명세서에 사용되지만, 이들 용어가 도면의 예시된 배향에 대한 것과 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. 위에서 열거된 것들을 포함한 공간적으로 상대적인 용어가 참조된 도면의 각자의 예시된 배향에 대해 이해될 수 있음이 이해되어야 한다.
하나 이상의 측면에서 유사할 수 있는 특징을 갖는 장치, 컴포넌트, 시스템, 특징부, 및/또는 모듈에 대해 편의상 본 개시의 도면 세트의 상이한 도면들에 걸쳐 소정 도면 부호들이 재사용된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 실시예들 중 임의의 것과 관련하여, 도면들에서의 공통 도면 부호들의 재사용은 그러한 특징부, 장치, 컴포넌트, 또는 모듈들이 동일하거나 유사하다는 것을 반드시 나타내는 것은 아니다. 오히려, 당업자는 공통 도면 부호의 사용이 언급된 요지 간의 유사성을 암시할 수 있는 정도와 관련하여 맥락에 의해 알게 될 수 있다. 특정 도면의 설명과 관련하여 특정 도면 부호의 사용은 그 특정 도면에서의 식별된 장치, 컴포넌트, 태양, 특징부, 모듈, 또는 시스템에 관련되는 것으로 이해될 수 있고, 다른 도면에서 동일 도면 부호에 의해 식별되는 임의의 장치, 컴포넌트, 태양, 특징부, 모듈, 또는 시스템에 반드시 관련되는 것은 아니라는 것이 이해될 수 있다. 또한, 공통 도면 부호들로 식별되는 별개의 도면들의 태양들은 특성들을 공유하거나 서로 완전히 독립적인 것으로 해석될 수 있다. 일부 맥락에서, 공통 도면 부호들에 의해 식별되는 별개의 도면들과 연관된 특징부들은 적어도 소정 태양들에 대해 관련되지 않고/않거나 유사하지 않다.
본 발명은 의료 내시경과 같은 기구 샤프트의 롤을 구현하고 제어하기 위한 시스템, 장치, 및 방법을 제공한다. 본 개시에 기술된 의료 기구와 관련하여, 용어 "기구"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 사용되며, 임의의 유형의 도구, 장치, 조립체, 시스템, 서브시스템, 기기, 컴포넌트 등을 지칭할 수 있다. 본 명세서의 일부 맥락에서, 용어 "장치"는 용어 "기구"와 실질적으로 상호교환가능하게 사용될 수 있다. 또한, 용어 "샤프트"는 본 명세서에서 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 사용되며, 단면 형상에 관계없이 임의의 유형의 세장형 원통, 관, 스코프(예컨대, 내시경), 프리즘(예컨대, 직사각형, 난형, 타원형, 또는 장방형 프리즘), 와이어, 또는 유사물을 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 "샤프트" 또는 "기구 샤프트"에 대한 임의의 언급이 가능하게는 내시경을 지칭하는 것으로 이해될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
의료 절차
본 개시의 소정 태양이 신장, 비뇨기과학, 및/또는 신장학 절차, 예컨대 신장 결석 제거/치료 절차의 맥락에서 본 명세서에 상세히 기술되지만, 그러한 맥락이 편의상 그리고 명확성을 위해 제공되고, 본 명세서에 개시된 로봇 및 수동 기구 샤프트 롤 개념이 로봇 기관지경술과 같은 임의의 적합한 의료 절차에 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 언급된 바와 같이, 신장/비뇨기 해부학적 구조 및 연관된 의학적 문제 및 절차의 설명은 본 명세서에 개시된 본 발명의 개념의 설명을 보조하기 위해 아래에 제시된다.
요관경술 절차와 같은 소정 의료 절차에서, 접근 시스(access sheath)를 통해 치료 부위에 접근하는 세장형 의료 기구는 치료 부위로부터 신장 결석 및 결석 파편 또는 다른 찌꺼기 또는 오염물(들)과 같은 부스러기를 제거하는 데 이용될 수 있다. 요로 결석증으로도 알려진 신장 결석 질환은 "신장 결석", "요로 결석", "신결석", "신장 결석증", 또는 "신석증"으로 지칭되는, 물질의 고체 조각의 요로 내의 형성을 수반하는 의학적 질환이다. 요로 결석은 신장, 요관, 및 방광("방광 결석"으로 지칭됨)에서 형성되고/되거나 발견될 수 있다. 그러한 요로 결석은 요액 중의 무기질 농도의 결과로서 형성될 수 있고, 일단 그러한 결석이 요관 또는 요도를 통한 소변 흐름을 방해하기에 충분한 크기에 도달하면 상당한 복부 통증을 유발할 수 있다. 요로 결석은 칼슘, 마그네슘, 암모니아, 요산, 시스틴, 및/또는 다른 화합물 또는 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다.
몇몇 방법은, 관찰, 의학적 치료(예컨대, 배출 요법), 비-침습 치료(예컨대, 체외 충격파 쇄석술(extracorporeal shock wave lithotripsy, ESWL)), 및 수술 치료(예컨대, 요관경술 및 경피 신절석술(percutaneous nephrolithotomy, "PCNL"))를 포함하는, 신장 결석이 있는 환자를 치료하는 데 사용될 수 있다. 수술 접근법(예컨대, 요관경술 및 PCNL)에서, 의사는 결석에 대한 접근을 달성하고, 결석은 더 작은 조각 또는 파편으로 부서지고, 상대적으로 작은 결석 파편/미립자는 바스켓팅 장치 및/또는 흡인을 사용하여 신장으로부터 추출된다.
일부 절차에서, 외과 의사는 방광 및 요관으로부터 요로 결석을 제거하기 위해 요도를 통해 요로 내로 내시경(예컨대, 요관경)을 삽입할 수 있다. 전형적으로, 요관경은 그의 원위 단부(distal end)에서 요로의 시각화를 가능하게 하도록 구성된 카메라를 포함한다. 요관경은 또한 요로 결석들을 포획하거나 파괴하도록 구성된 쇄석술 장치를 포함하거나 요관경의 작업 채널 내에서의 배치를 허용할 수 있다. 요관경술 절차 동안, 한 명의 의사/전문가가 요관경의 위치를 제어할 수 있고, 한편 다른 의사/전문가가 쇄석술 장치(들)를 제어할 수 있다.
상대적으로 큰 결석/파편을 제거하기 위한 절차와 같은 일부 절차에서, 의사는 결석(들)을 부수고 그리고/또는 제거하기 위해 치료 부위에 대한 접근을 제공하도록 피부를 통해(즉, 경피적으로) 신장경을 삽입하고 조직에 개재시키는 것을 포함하는 경피 신절석술(percutaneous nephrolithotomy, "PCNL") 기법을 사용할 수 있다. 표적 해부학적 부위에 대한 접근 채널을 제공하는 데 사용되는 경피 접근 장치(예컨대, 신장경, 시스, 시스 조립체, 및/또는 카테터(catheter))(및/또는 직접-진입 내시경)가 표적 부위에 관주액 흐름을 제공하고/하거나 (예컨대, 수동 유출 및/또는 능동 흡입을 통해) 표적 부위로부터 유체를 흡인하기 위한 하나 이상의 유체 채널을 포함할 수 있다.
요관경술 절차의 경우, 의사는 상대적으로 큰 신장 결석을 상대적으로 더 작은 파편들로 파괴하여 그의 추출을 용이하게 하기 위한 절차를 구현할 수 있다. 예를 들어, 신장 결석에 대한 레이저 조사(lasing)에 의하거나 쪼개기 힘의 다른 적용을 통한 것과 같은 소정 기구가 결석을 더 작은 파편들로 파괴하는 데 이용될 수 있다. 일부 절차에 따르면, 상대적으로 더 작은 결석 파편(들)을 포획하고 이들을 치료 부위로부터 환자 밖으로 추출하는 데 바스켓팅 장치/시스템이 사용될 수 있다. 일반적으로, 결석이 포획된 때, 외과 의사는 결석을 요관 접근 시스를 통해 빠르게 추출한 후에 바스켓을 개방하여 결석을 시료 수집 구조물 또는 영역 내에 침적/낙하시킬 것을 원할 수 있고, 그 후에 바스켓은 폐쇄되고 만약 조금이라도 있다면 남아있는 결석 또는 결석 파편을 추출할 목적을 위해 접근 시스를 통해 (예컨대, 내시경/요관경의 작업 채널 내에) 재삽입될 수 있다.
로봇-보조식 요관경술 절차는 신장 결석 제거 절차와 같은 다양한 의료 절차와 관련하여 구현될 수 있고, 여기서 로봇 도구는 의사/비뇨기과 의사가 내시경 표적 접근뿐만 아니라 경피 접근/치료를 수행할 수 있게 할 수 있다. 유리하게는, 본 개시의 태양은 절차 효율 및 효능을 개선하기 위해 내시경/요관경의 축방향 회전/롤링을 로봇으로 제어하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다.
의료 시스템
도 1은 본 개시의 태양에 따른, 다양한 의료 절차를 수행하기 위한 예시적인 의료 시스템(100)을 예시한다. 의료 시스템(100)은 예를 들어 내시경술(예컨대, 요관경술) 절차에 사용될 수 있다. 위에서 참조되고 기술된 바와 같이, 소정의 요관경술 절차는 신장 결석의 치료/제거를 포함한다. 일부 구현예에서, 신장 결석 치료는 소정 로봇 기술/장치의 도움으로부터 이익을 얻을 수 있다. 로봇 의료 해결책은 엄밀히 수동인 절차에 비해 소정 기구와 관련하여 상대적으로 더 높은 정밀도, 우수한 제어, 및/또는 우수한 손-눈 협응(hand-eye coordination)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 절차에 따른 신장에 대한 로봇-보조식 요관경 접근은 유리하게는 비뇨기과 의사가 내시경 제어 및 바스켓팅 제어 둘 모두를 개별적으로 수행할 수 있게 할 수 있다.
도 1의 시스템(100)이 요관경술 절차의 맥락에서 제시되지만, 본 명세서에 개시된 원리는 임의의 유형의 내시경술 절차에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기술된 몇몇 예는 신장으로부터의 신장 결석의 제거를 포함하는 물체 제거 절차에 관한 것이다. 그러나, 본 개시는 신장 결석 제거에만 제한되지는 않는다. 예를 들어, 하기 설명은 또한, 예를 들어 담낭 결석 제거, 폐(폐/경흉부) 종양 생검, 또는 백내장 제거와 같은, 경피 및/또는 내시경 접근을 통해 치료 부위 또는 환자 공동(예컨대, 식도, 요관, 장, 눈 등)으로부터 제거될 수 있는 임의의 물체를 포함하는, 환자로부터의 물체의 제거와 관련된 다른 외과 또는 의료 수술 또는 의료 절차에 적용가능하다.
의료 시스템(100)은 환자(7)에게 직접-진입 절차를 수행하기 위해 근위 손잡이(proximal handle)(31) 및 그의 근위 부분에서 손잡이(31)에 결합된 샤프트(40)를 포함하는 의료 기구(19)(예컨대, 요관경)와 맞물리고/리거나 이를 제어하도록 구성된 로봇 시스템(10)(예컨대, 이동식 로봇 카트)을 포함한다. 용어 "직접-진입"은 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 환자의 신체 내의 자연 또는 인공 개방부를 통한 기구장치의 임의의 진입을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 환자(7)의 요로 내로의 스코프/샤프트(40)의 직접 진입은 요도(65)를 통해 이루어질 수 있다.
직접-진입 기구(19)가 내시경(예컨대, 요관경), 카테터(예컨대, 조향가능 또는 비-조향가능 카테터), 신장경, 복강경, 또는 다른 유형의 의료 기구를 포함하는, 임의의 유형의 샤프트-기반 의료 기구일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 요관 접근 시스(예컨대, 요관 접근 시스(90))를 통한 신장 결석의 제거를 위한 요관경술 절차와 관련한 본 개시의 실시예는 또한 경피 접근을 통한, 예컨대 경피 접근 시스를 통한 물체의 제거를 위한 해결책에 적용가능하다. 예를 들어, 기구(들)는, 예를 들어 신장 결석을 포획 및 제거하기 위한 경피 접근 시스를 통해, 경피적으로 신장에 접근할 수 있다. 용어 "경피 접근"은 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 절차와 연관된 표적 해부학적 위치(예컨대, 신장(70)의 신배 네트워크(calyx network))에 도달하는 데 필요한 환자의 피부 및 임의의 다른 신체 층을 통한 기구장치의, 예컨대 천공 및/또는 작은 절개에 의한 진입을 지칭할 수 있다.
의료 시스템(100)은, 로봇 시스템(10)과 인터페이싱하고, 절차에 관한 정보를 제공하고, 그리고/또는 다양한 다른 동작을 수행하도록 구성된 제어 시스템(50)을 포함한다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 의사(5) 및/또는 다른 전문가(들) 또는 개인(들)을 보조하기 위해 소정 정보를 제시하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이(들)(56)를 포함할 수 있다. 의료 시스템(100)은 환자(7)를 유지시키도록 구성된 테이블(15)을 포함할 수 있다. 시스템(100)은 전자기(electromagnetic, EM) 필드 발생기(field generator)(18)를 추가로 포함할 수 있고, 이는 로봇 시스템(10)의 로봇 아암들(12) 중 하나 이상에 의해 유지될 수 있거나, 독립형 장치일 수 있다. 다양한 로봇 아암(12)이 다양한 위치에 도시되고 다양한 도구/장치에 결합되지만, 그러한 구성은 편의상 그리고 예시 목적을 위해 도시되고, 그러한 로봇 아암은 시간 경과에 따라 그리고/또는 의료 절차 동안의 상이한 지점에서 상이한 구성을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 로봇 아암(12)은 도 1에 도시된 것과 상이한 장치/기구에 결합될 수 있고, 일부 경우 또는 기간에, 아암들 중 하나 이상은 의료 기구(예컨대, 기구 조작기/커플링)에 결합되지 않거나 이용되지 않을 수 있다. 샤프트(40)의 롤은, 예컨대 로봇 아암(12a)과 연관된 엔드 이펙터의 동작을 통해, 로봇으로 그리고/또는 수동으로 제어될 수 있으며, 여기서 그러한 동작은 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)에 의해 제어될 수 있다. 용어 "엔드 이펙터"는 본 명세서에서 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 사용되고, 임의의 유형의 로봇 조작기 장치, 컴포넌트, 및/또는 조립체를 지칭할 수 있다. 멸균 어댑터와 같은 어댑터가 로봇 엔드 이펙터 또는 다른 로봇 조작기에 결합될 때, 용어 "엔드 이펙터"는 어댑터(예컨대, 멸균 어댑터), 또는 임의의 다른 로봇 조작기 장치, 컴포넌트, 또는 엔드 이펙터와 연관되고/되거나 그에 결합된 조립체를 지칭할 수 있다. 일부 맥락에서, 로봇 엔드 이펙터 및 어댑터의 조합은 기구 조작기 조립체로 지칭될 수 있고, 여기서 그러한 조립체는 어댑터 및/또는 엔드 이펙터에 물리적으로 결합된 의료 기구(또는 기구 손잡이/기부)를 또한 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 용어 "로봇 조작기" 및 "로봇 조작기 조립체"는 그들의 넓고 통상적인 의미에 따라 사용되며, 집합적으로 또는 개별적으로 엔드 이펙터에 결합된 로봇 엔드 이펙터 및/또는 멸균 어댑터 또는 다른 어댑터 컴포넌트를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "로봇 조작기" 또는 "로봇 조작기 조립체"는, 로봇 엔드 이펙터, 멸균 어댑터, 및/또는 다른 컴포넌트(들)에 구현되든 아니든, 하나 이상의 구동 출력부를 포함하는 기구 장치 조작기(instrument device manipulator, IDM)를 지칭할 수 있다.
예시적인 사용 사례에서, 환자(7)가 신장(70) 내에 위치된 신장 결석(또는 결석 파편)(180)을 갖는 경우, 의사는 요로(63, 60, 65)를 통해 결석(180)을 제거하기 위한 절차를 실행할 수 있다. 일부 실시예에서, 의사(5)는 로봇 시스템(10)이 의료 기구 샤프트(40)(예컨대, 스코프)를 요도(65)로부터, 방광(60)을 통해, 위로 요관(63)으로, 그리고 결석(180)이 위치된 신장(70)의 신우(renal pelvis)(71) 및/또는 신배 네트워크 내로 전진시키고 내비게이팅하게 하도록/이와 같이 로봇 시스템을 제어하도록 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)과 상호작용할 수 있다. 의사(5)는 기구 샤프트(40)의 작업 채널을 통한 바스켓팅 장치(30)의 전진을 유발/제어하도록 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)과 추가로 상호작용할 수 있고, 여기서 바스켓팅 장치(30)는 신장 결석 또는 결석 파편의 포획 및 제거를 용이하게 하도록 구성된다. 제어 시스템(50)은 의사(5)가 그러한 기구장치를 내비게이팅/제어하는 것을 보조하기 위해 의료 기구(40) 및/또는 시스템(100)의 다른 기구와 연관된 정보, 예컨대 그에 의해 캡처된 실시간 내시경 이미지를 디스플레이(들)(56)를 통해 제공할 수 있다.
신장 해부학적 구조는 본 발명의 개념의 태양에 관련된 소정의 의료 절차와 관련하여 참조를 위해 본 명세서에 기술된다. 도 1의 전형적인 해부학적 위치에서 개략적으로 도시된 신장(70)은 일반적으로 후복막 공간 내에서 각각 좌측 및 우측에 위치된 2개의 콩-형상의 장기를 포함한다. 성인의 경우, 신장은 일반적으로 높이/길이가 약 11 cm이다. 신장은 쌍을 이룬 신동맥들(69)로부터 혈액을 수용하고, 혈액은 쌍을 이룬 신정맥들(67)을 통해 신장을 빠져나간다. 각각의 신장(70)은 각각의 요관(63)과 유체적으로 결합되고, 이는 일반적으로 신장(70)으로부터의 배출된 소변을 방광(60)으로 운반하는 관을 포함한다.
신장(70)은 전형적으로 복강 내에서 비교적 높게 위치되고, 약간 비스듬한 각도로 후복막 위치에 놓인다. 일반적으로 간의 위치로 인한, 복강 내에서의 비대칭은 (도 1에 상세히 도시된) 우측 신장이 전형적으로 좌측 신장보다 약간 더 낮고 더 작게 하고, 좌측 신장보다 약간 더 중앙에 배치되게 한다. 각각의 신장의 상부에 (도시되지 않은) 부신이 있다. 신장(70)의 상부 부분은 11번 및 12번 늑골(도시되지 않음)에 의해 부분적으로 보호된다. 각각의 신장은, 그의 부신과 함께, 일반적으로 2개의 지방 층에 의해 둘러싸인다: 신근막(renal fascia)과 신피막(renal capsule) 사이에 존재하는 신장주위 지방(perirenal fat) 및 신근막 위에 있는 신장곁 지방(pararenal fat).
신장(70)은 다양한 체액 구획의 체적, 유체 삼투질농도, 산-염기 균형, 다양한 전해질 농도, 및 독소 제거의 조절에 참여한다. 신장(70)은 소정 물질을 분비하고 다른 물질을 재흡수함으로써 여과 기능을 제공한다. 소변으로 분비되는 물질의 예는 수소, 암모늄, 칼륨 및 요산이다. 또한, 신장은 또한 호르몬 합성 등과 같은 다양한 다른 기능을 수행한다.
신장(70)의 오목한 가장자리 상의 리세스된 영역(recessed area)이 신문(renal hilum)(181)이고, 여기서 (신장(70)의 상세도에 도시되지 않은) 신동맥(69)이 신장(70)으로 들어가고 (상세도에 도시되지 않은) 신정맥(67)과 요관(63)이 나간다. 신장(70)은 강인한 섬유질 조직인 신피막(74)에 의해 둘러싸이고, 이는 그 자체가 신장주위 지방, 신근막, 및 신장곁 지방에 의해 둘러싸인다. 이들 조직의 전방(앞쪽) 표면은 복막이고, 한편 후방(뒤쪽) 표면은 복횡근막이다.
신장(70)의 기능적 물질 또는 실질(parenchyma)은 2개의 주요 구조로 나뉜다: 외측 신피질(renal cortex)(77) 및 내측 신수질(renal medulla)(187). 이들 구조는, 신추체(renal pyramid)(72)로 불리는 수질의 일부분을 둘러싸는 신피질을 각각 포함하는, 복수의 대체로 원추-형상의 신엽(renal lobe)의 형상을 취한다. 신추체들(72) 사이에, 신주(renal column)(73)로 불리는 피질의 돌기가 있다. 신장의 소변-생성 기능적 구조인 네프론(nephron)(도 1에 상세히 도시되지 않음)이 피질(77) 및 수질(187)에 걸쳐 있다. 네프론의 초기 여과 부분은 신소체(renal corpuscle)이고, 이는 피질 내에 위치되며, 그 뒤로, 피질로부터 수질 추체로 깊게 통과하는 신세뇨관(renal tubule)이 이어진다. 신피질의 일부인 수질 방사선(medullary ray)은 단일 집합관으로 배출하는 신세뇨관의 집합이다.
각각의 신추체의 팁/정점 또는 유두(79)는 소변을 각각의 소신배(minor calyx)(75)로 비우고; 소신배(75)는 대신배(major calyx)(76)로 비우고, 대신배(76)는 신우(renal pelvis)(71)로 비우고, 이는 요관(63)으로 이행된다. 소신배 및 대신배의 다양체(manifold)-유형 집합은 본 명세서에서 신장의 "신배 네트워크"로 지칭될 수 있다. 문(181)에서, 요관(63)과 신정맥(67)은 신장에서 빠져나가고 신동맥(69)은 들어간다. 림프절을 가진 림프 조직 및 문 지방(hilar fat)이 이들 구조를 둘러싼다. 문 지방은 신동(renal sinus)으로 불리는 지방-충전 공동과 인접해 있다. 신동은 집합적으로 신우(71) 및 신배(75, 76)를 포함하고, 이들 구조를 신수질 조직으로부터 분리한다. 신배와 연관된 깔때기/관형-형상의 해부학적 구조는 누두/누두들로 지칭될 수 있다. 즉, 누두는 일반적으로 유두가 신배 내에서 노출되는 신배의 종단부로 이어진다.
의료 시스템(100)을 추가로 참조하면, 의료 기구 샤프트(40)(예컨대, 스코프, 직접-진입 기구 등)는 요로를 통해 신장(70) 내로 전진될 수 있다. 구체적으로, 요관 접근 시스(190)가 요로 내에서 신장(70) 부근의 영역에 배치될 수 있다. 샤프트(40)는 도시된 바와 같이 신장(70)의 내부 해부학적 구조에 대한 접근을 달성하기 위해 요관 접근 시스(190)로 통과될 수 있다. 일단 신장 결석(180)의 부위에(예컨대, 그것을 통해 결석(180)에 접근가능한 신장(70)의 표적 신배(75) 내에) 있게 되면, 의료 기구(19) 및/또는 그의 샤프트(40)는 바스켓팅 장치(30)를 표적 위치로 채널링/지향시키는 데 사용될 수 있다. 일단 결석(180)이 바스켓팅 장치/조립체(30)의 원위 바스켓 부분(35) 내에 포획되었으면, 이용된 요관 접근 경로는 환자(7)로부터 신장 결석(180)을 추출하는 데 사용될 수 있다.
시스템(100)의 샤프트(40)와 같은, 본 명세서에 개시된 다양한 스코프/샤프트-유형 기구는 인간 해부학적 구조 내에서, 예컨대 인간 해부학적 구조의 자연 오리피스 또는 루멘(lumen) 내에서 내비게이팅하도록 구성될 수 있다. 용어 "스코프" 및 "내시경"은 그들의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 이미지 생성, 관찰, 및/또는 캡처링 기능을 갖고 임의의 유형의 장기, 공동, 루멘, 챔버, 또는 신체의 공간 내로 도입되도록 구성된 임의의 유형의 세장형(예컨대, 샤프트-유형) 의료 기구를 지칭할 수 있다. 스코프는 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, (예컨대, 결장 및/또는 직장에 접근하기 위한) 결장경, 보어스코프(borescope) 등을 포함할 수 있다. 스코프/내시경은, 일부 경우에, 적어도 부분적으로 강성이고/이거나 가요성인 관을 포함할 수 있고, 외측 시스, 카테터, 삽입기, 또는 다른 루멘-유형 장치 내에서 통과되도록 치수설정될 수 있거나, 그러한 장치 없이 사용될 수 있다.
도 2는 하나 이상의 실시예에 따른, 진단 및/또는 치료 기관지경술을 위해 배열된 카트-기반 로봇 시스템(101)을 예시한다. 기관지경술 동안, 로봇 시스템(10)의 아암(들)(12)은 기관지경술을 위한 절차-특정적 기관지경일 수 있는, 조향가능 내시경과 같은 의료 기구 샤프트(52)를 진단 및/또는 치료 도구를 전달하기 위한 자연 오리피스 접근 지점(예컨대, 본 예에서 테이블(15) 상에 위치된 환자(7)의 입)을 통해 구동하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 로봇 시스템(10)(예컨대, 카트)은 접근 지점에 대한 접근을 제공하기 위해 환자의 상체에 근접하게 위치될 수 있다. 유사하게, 로봇 아암(12)은 접근 지점에 대해 기관지경/샤프트(52)를 위치시키도록 작동될 수 있다. 도 2의 배열은 또한, 위장(gastro-intestinal, GI) 절차를 위한 전문화된 내시경인 위내시경으로 GI 절차를 수행할 때 이용될 수 있다.
일단 로봇 시스템(10)이 적절하게 위치되면, 로봇 아암(12)은 조향가능 내시경(52)을 로봇으로, 수동으로, 또는 이들의 조합으로 환자 내로 삽입할 수 있다. 조향가능 내시경(52)은 적어도 2개의 삽통 부품(telescoping part), 예컨대 내부 리더(leader) 부분 및 외부 시스 부분을 포함할 수 있으며, 각각의 부분은 기구 이송기(feeder)들 및/또는 기구 손잡이들(111)의 세트로부터의 별개의 기구 이송기에 결합되고, 각각의 기구 이송기/손잡이는 각자의 로봇 아암(12)의 원위 단부에 결합된다. 이송기(들)/손잡이(들)(111)의 이러한 선형 배열은 하나 이상의 로봇 아암(12)을 상이한 각도 및/또는 위치로 조작함으로써 공간에서 재위치될 수 있는 "가상 레일(virtual rail)"(103)을 생성할 수 있다. 기구 이송기(들)/손잡이(들)(111) 중 하나 이상은 샤프트의 로봇 롤을 구현하도록 구성될 수 있고, 그러한 목적을 위해 본 명세서에 개시된 하나 이상의 실시예에 따라 구성될 수 있다.
내시경(52)은 표적 수술 부위에 도달할 때까지 로봇 시스템(10)으로부터의 정확한 명령을 사용하여 삽입 후 환자의 기관 및 폐를 따라 지향될 수 있다. 예를 들어, 내시경(52)은, 예를 들어 환자의 폐 내의 병변 또는 결절과 같은 표적에 생검 바늘을 전달하도록 지향될 수 있다. 바늘은 병리학자에 의해 분석될 조직 샘플을 얻기 위해 내시경의 길이를 따라 연장되는 작업 채널(working channel)을 따라 전개될 수 있다. 병리학 결과에 따라, 추가 도구가 추가 생검을 위해 내시경의 작업 채널을 따라 전개될 수 있다. 예를 들어, 결절이 악성으로 인식된 후에, 내시경(52)은 잠재적인 암 조직을 절제하기 위한 도구를 내시경으로 전달할 수 있다. 일부 경우에서, 진단 및 치료 처치제(treatment)가 별개의 절차로 전달될 수 있다. 그러한 상황에서, 내시경(52)은 또한 표적 결절의 위치를 "표시"하기 위한 기준점을 전달하는 데에도 사용될 수 있다. 다른 경우들에서, 진단 및 치료 처치제는 동일한 절차 동안 전달될 수 있다.
시스템(101)에서, 환자 삽입기(102)가 포트(도시되지 않음; 예컨대 수술 관)를 통해 환자(7)에 부착된다. 삽입기(102)의 곡률은 로봇 시스템(10)이 환자-접근 포트와 직접 축방향 정렬되지 않는 위치로부터 기구(52)를 조작할 수 있게 함으로써, 실내에서의 로봇 시스템(10)의 배치에 더 큰 유연성을 허용할 수 있다. 또한, 삽입기(102)의 곡률은 로봇 시스템(10)의 로봇 아암들(12)이 환자 삽입기(102)와 실질적으로 수평으로 정렬되게 할 수 있으며, 이는 필요한 경우 로봇 아암(들)(12)의 수동 이동을 용이하게 할 수 있다. 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 카트(10)는 본 명세서에 기술된 바와 같은 스코프 롤 제어를 구현하도록 구성된 제어 회로를 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 테이블-기반 로봇 시스템(104)을 예시한다. 시스템(104)은 로봇 컴포넌트들(105)을 테이블/플랫폼(147)과 통합시킴으로써, 일부 카트-기반 로봇 시스템에 비해 수술실 내의 자본 장비의 양이 감소되게 하며, 이는 일부 경우에 환자(7)에 대한 더 큰 접근을 허용할 수 있다. 카트-기반 시스템에서와 매우 유사하게, 시스템(104)의 로봇 아암(212)과 연관된 기구 장치 조작기 조립체는 일반적으로 가상 레일 또는 경로를 따라 카테터(48) 등과 같은 세장형 의료 기구/샤프트를 조작하도록 설계된 기구 및/또는 기구 이송기를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 로봇-인에이블드(robotic-enabled) 테이블 시스템(104)은 하나 이상의 로봇 아암(212)이 그로부터 나올 수 있는 하나 이상의 캐리지(carriage)(141)(예컨대, 링-형상의 가동 구조물)에 결합된 칼럼(column)(144)을 포함할 수 있다. 캐리지(들)(141)는 로봇 아암(212)이 그로부터 환자(7)에게 도달하도록 위치될 수 있는 상이한 유리한 지점을 제공하기 위해 칼럼(144)의 길이의 적어도 일부분을 따라 연장되는 수직 칼럼 인터페이스를 따라 병진할 수 있다. 캐리지(들)(141)는, 로봇 아암(212)이 테이블(104)의 다수의 측부에 접근하게 하기 위해, 칼럼(144) 내에 위치된 기계식 모터를 사용하여 일부 실시예에서 칼럼(144)을 중심으로 회전할 수 있다. 캐리지(들)(141)의 회전 및/또는 병진은 시스템(104)이 내시경 및 카테터와 같은 의료 기구를 환자 상의 상이한 접근 지점으로 정렬시키게 할 수 있다. 수직 조정을 제공함으로써, 로봇 아암(212)은 유리하게는 테이블 시스템(104)의 플랫폼(147) 아래에 콤팩트하게 수납되고 후속하여 절차 동안 상승되도록 구성될 수 있다.
로봇 아암(212)은 로봇 아암(212)에 추가의 구성가능성(configurability)을 제공하기 위해 개별적으로 회전하고/하거나 삽통식으로 연장될 수 있는 일련의 조인트(joint)를 포함할 수 있는 하나 이상의 아암 마운트(arm mount)(145)를 통해 캐리지(들)(141) 상에 장착될 수 있다. 칼럼(144)은 플랫폼(147)에 대한 지지 및 캐리지(들)(141)의 수직 병진을 위한 경로를 구조적으로 제공한다. 칼럼(144)은 또한 캐리지(들)(141) 및/또는 그 상에 장착된 로봇 아암(212)에 전력 및 제어 신호들을 전달할 수 있다. 시스템(104)은 아암들(212) 중 하나의 엔드 이펙터에 결합될 수 있는 기구 이송기(211)를 사용하여 기구 샤프트(240)의 구동 및/또는 롤을 제어하도록 구성된 소정 제어 회로를 포함할 수 있으며, 여기서 기구 이송기(211)는 기구(48)의 원위 단부의 결정된 위치에 기초하여 세장형 기구(예컨대, 내시경)(48)에 대한 축방향 구동 속도를 자동으로 수정하도록 제어된다. 예를 들어, 기구(48)의 원위 단부가 미리 결정된 자동 일시정지 위치에 위치될 때, 기구 이송기(211)는 본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이 시료 수집을 허용하기 위해 축방향 후퇴를 자동으로 일시정지/중지하도록 제어/구동될 수 있다.
도 1 내지 도 3 중 임의의 것의 제어 시스템의 예시적인 실시예를 도시하는 도 1 내지 도 3 및 도 4-1을 참조하면, 관련 제어 시스템(50)은 의료 절차를 수행하는 것을 보조하기 위해 다양한 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 로봇 시스템(10)에 결합되고, 환자(7)에게 의료 절차를 수행하기 위해 그와 협력하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 (예컨대, 로봇 시스템(10)을 제어하기 위해) 무선 또는 유선 접속을 통해 로봇 시스템(10)과 통신할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 로봇 시스템(10)과 통신하여 그로부터 스코프(40)의 원위 단부, 접근 시스(90), 또는 바스켓팅 장치(30)의 위치에 관련된 위치 데이터를 수신할 수 있다. 스코프(40), 접근 시스(90), 또는 바스켓팅 장치(30)의 위치에 관한 그러한 위치 데이터는 각자의 컴포넌트와 연관된 하나 이상의 전자기 센서, 스코프 이미지 처리 기능을 사용하여 그리고/또는 로봇 시스템 데이터(예컨대, 아암 위치 데이터, 다양한 시스템 컴포넌트의 알려진 파라미터/치수 등)에 적어도 부분적으로 기초하여 도출될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 테이블(15)과 통신하여 테이블(15)을 특정 배향으로 위치시키거나 달리 테이블(15)을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(50)은 EM 필드 발생기(18)와 통신하여 환자(7) 주위 및/또는 기구 이송기(11) 주위의 영역 내의 EM 필드의 발생을 제어할 수 있다.
도 4-1은 도 1 내지 도 3 중 임의의 것의 로봇 시스템의 예시적인 실시예를 또한 도시한다. 로봇 시스템(10)은 의료 절차의 실행을 적어도 부분적으로 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 로봇 시스템(10)은 특정 절차에 따라 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 로봇 시스템(10)은 절차의 하나 이상의 태양을 수행하기 위해, 예를 들어 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 장치/시스템(30)과 맞물리고/리거나 이를 제어하도록 구성된 하나 이상의 로봇 아암(12)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 로봇 아암(12)은 조인트(24)에 결합된 다수의 아암 세그먼트(arm segment)(23)를 포함할 수 있고, 이는 다중 이동도/자유도(degree of movement/freedom)를 제공할 수 있다. 도 1의 예에서, 로봇 시스템(10)은 환자의 다리에 근접하게 위치되고, 로봇 아암(12)은 환자(7)의 요도(65)와 같은 접근 개방부 내로의 접근을 위해 스코프(40)와 맞물리고 이를 위치시키도록 작동된다. 로봇 시스템(10)이 적절하게 위치될 때, 스코프(40)는 로봇 아암(12)을 사용하여 로봇으로, 의사(5)에 의해 수동으로, 또는 이들의 조합으로 환자(7) 내로 삽입될 수 있다. 도 1을 참조하면, 스코프-구동기/이송기 기구 커플링(11)(즉, 기구 장치 조작기(IDM))이 스코프(40)의 로봇 제어/전진을 용이하게 하도록 아암들 중 하나(12b)의 원위 단부 이펙터(22)에 부착될 수 있다. 아암들 중 다른 것(12a)은 바스켓팅 장치(30)의 전진 및 동작을 용이하게 하도록 구성된 기구 커플링/조작기(19)와 연관될 수 있다. 기구 커플링(19)은 스코프(40)를 위한 손잡이(31)를 추가로 제공할 수 있으며, 여기서 스코프(40)는 스코프(40)의 근위 단부에서 손잡이(31)에 물리적으로 결합된다. 스코프(40)는 쇄석기(lithotripter), 바스켓팅 장치, 겸자 등과 같은 추가 도구가 그것을 통해 치료 부위 내로 도입될 수 있는 하나 이상의 작업 채널을 포함할 수 있다.
로봇 시스템(10)은 의료 시스템(100)의 임의의 컴포넌트에, 예컨대 제어 시스템(50), 테이블(15), EM 필드 발생기(18), 스코프(40), 바스켓팅 시스템(30), 및/또는 임의의 유형의 경피-접근 기구(예컨대, 니들, 카테터, 신장경 등)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템(10)은 제어 시스템(50)에 통신가능하게 결합된다. 예를 들어, 로봇 시스템(10)은 소정 동작을 수행하기 위해, 예컨대 특정 방식으로 로봇 아암들(12) 중 하나 이상을 위치시키고, 스코프(40)를 조작하고, 바스켓팅 시스템(30)을 조작하는 등을 위해 제어 시스템(50)으로부터 제어 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이에 응답하여, 로봇 시스템(10)은 동작을 수행하기 위해, 소정의 제어 회로(211), 액추에이터(actuator)(217), 및/또는 로봇 시스템(10)의 다른 컴포넌트를 사용하여, 로봇 시스템(10)의 컴포넌트를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(211)는 기구 손잡이(31)에 결합된 엔드 이펙터(22)의 구동 출력부(들)(402)를 작동시킴으로써 샤프트/스코프(40)의 롤을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 로봇 시스템(10) 및/또는 제어 시스템(50)은 환자(7)의 내부 해부학적 구조 및/또는 접근 시스 또는 다른 장치 컴포넌트의 부분을 표현하는 이미지 및/또는 이미지 데이터를 스코프(40)로부터 수신하도록 구성된다.
로봇 시스템(10)은 일반적으로 세장형 지지 구조물(14)("칼럼"으로도 지칭됨), 로봇 시스템 기부(25), 및 칼럼(14)의 상부에 있는 콘솔(console)(13)을 포함한다. 칼럼(14)은 하나 이상의 로봇 아암(12)(3개가 도 1에 도시됨)의 전개를 지원하기 위한 하나 이상의 아암 지지부(17)("캐리지"로도 지칭됨)를 포함할 수 있다. 아암 지지부(17)는 환자에 대한 원하는 위치설정을 위해 로봇 아암(12)의 기부를 조정하도록 수직 축을 따라 회전하는 개별적으로 구성가능한 아암 마운트를 포함할 수 있다.
아암 지지부(17)는 칼럼(14)을 따라 수직으로 병진하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 아암 지지부(17)는 아암 지지부(17)의 수직 병진을 안내하기 위해 칼럼(14)의 서로 반대편에 있는 측부들 상에 위치된 슬롯(slot)(20)을 통해 칼럼(14)에 연결될 수 있다. 슬롯(20)은 아암 지지부(17)를 로봇 시스템 기부(25)에 대해 다양한 수직 높이에 위치시키고 유지시키기 위한 수직 병진 인터페이스를 포함한다. 아암 지지부(17)의 수직 병진은 로봇 시스템(10)이 로봇 아암(12)의 도달범위를 조정하여 다양한 테이블 높이, 환자 크기, 및 의사 선호도를 충족시키도록 허용한다. 유사하게, 아암 지지부(17) 상의 개별적으로 구성가능한 아암 마운트는 로봇 아암(12)의 로봇 아암 기부(21)가 다양한 구성으로 경사지도록 허용할 수 있다.
로봇 아암(12)은 일반적으로, 일련의 조인트(24)에 의해 연결되는 일련의 링킹 아암 세그먼트(linking arm segment)(23)에 의해 분리되는 로봇 아암 기부(21) 및 엔드 이펙터(22)를 포함할 수 있고, 각각의 조인트는 하나 이상의 독립적인 액추에이터(217)를 포함한다. 각각의 액추에이터는 독립적으로 제어가능한 모터를 포함할 수 있다. 각각의 독립적으로 제어가능한 조인트(24)는 로봇 아암이 이용가능한 독립적인 자유도를 제공하거나 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 아암들(12)의 각각은 7개의 조인트를 갖고, 따라서 "여분의(redundant)" 자유도를 포함하는, 7 자유도를 제공한다. 여분의 자유도는 로봇 아암(12)이 상이한 링크장치 위치 및 조인트 각도를 사용하여 공간에서 특정 위치, 배향, 및 궤적으로 그들 각각의 엔드 이펙터들(22)을 위치시키도록 허용한다. 이는 시스템이 의료 기구를 공간에서 원하는 지점으로부터 위치시키고 지향시키도록 허용함과 동시에, 의사가 아암 충돌을 회피하면서 더 우수한 접근을 생성하기 위해 아암 조인트를 환자로부터 떨어진 임상적으로 유리한 위치로 이동시키도록 허용한다.
로봇 시스템 기부(25)는 바닥 위에서 칼럼(14), 아암 지지부(17), 및 아암(12)의 중량의 균형을 잡는다. 따라서, 로봇 시스템 기부(25)는 전자장치, 모터, 전력 공급부와 같은 소정의 상대적으로 더 무거운 컴포넌트뿐만 아니라, 선택적으로 로봇 시스템을 움직이지 못하게 하거나 이동을 가능하게 하는 컴포넌트를 수용할 수 있다. 예를 들어, 로봇 시스템 기부(25)는 절차 전에 로봇 시스템이 수술실을 용이하게 돌아다니도록 허용하는 휠-형상의 캐스터(wheel-shaped caster)(28)를 포함할 수 있다. 적절한 위치에 도달한 후에, 캐스터(28)는 절차 동안 로봇 시스템(10)을 제 위치에 유지하기 위해 휠 로크(wheel lock)를 사용하여 움직이지 못하게 될 수 있다.
칼럼(14)의 상부 단부에 위치되어, 콘솔(13)은 사용자 입력을 수신하기 위한 사용자 인터페이스, 및 수술전 데이터 및 수술중 데이터 둘 모두를 의사/사용자에게 제공하기 위한 디스플레이 스크린(16) 둘 모두(또는 예를 들어 터치스크린과 같은 이중-목적 장치)를 제공할 수 있다. 콘솔/디스플레이(16) 또는 디스플레이(56) 상의 잠재적인 수술전 데이터는 수술전 계획, 수술전 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography, CT) 스캔으로부터 도출된 내비게이션 및 매핑 데이터(mapping data), 및/또는 수술전 환자 인터뷰로부터의 기록을 포함할 수 있다. 디스플레이 상의 수술중 데이터는 도구로부터 제공되는 광학 정보, 센서로부터의 센서 및 좌표 정보뿐만 아니라, 호흡, 심박수, 및/또는 맥박과 같은 바이탈 환자 통계치를 포함할 수 있다. 콘솔(13)은 의사가 아암 지지부(17) 반대편에 있는 칼럼(14)의 측부로부터 콘솔에 접근하게 허용하도록 위치되고 틸팅될(tilted) 수 있다. 이러한 위치로부터, 의사는 로봇 시스템(10) 뒤로부터 콘솔(13)을 동작시키면서 콘솔(13), 로봇 아암(12), 및 환자를 관찰할 수 있다. 도시된 바와 같이, 콘솔(13)은 또한 로봇 시스템(10)을 조작하고 안정시키는 것을 보조하기 위한 손잡이(27)를 포함할 수 있다.
로봇 아암들(12)의 각각의 엔드 이펙터(22)는 일부 경우에 멸균 어댑터 컴포넌트를 사용하여 부착될 수 있는 기구 장치 조작기(IDM)(29)를 포함하거나 그에 결합되도록 구성될 수 있다. 엔드 이펙터(22) 및 연관된 IDM뿐만 아니라 임의의 개재 메커니즘 또는 커플링(예컨대, 멸균 어댑터)의 조합은 조작기 조립체(111)로 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, IDM(29)이 제거되고 상이한 유형의 IDM으로 교체될 수 있는데, 예를 들어, 제1 유형(11)의 IDM/기구는 내시경/샤프트를 조작하도록 구성될 수 있는 반면, 제2 유형(19)의 IDM/기구는 (예를 들어, 그의 근위 부분에 결합된) 샤프트와 연관되고 샤프트를 롤링 및/또는 관절운동시키고/시키거나, 바스켓팅 장치를 조작하도록 구성될 수 있다. 다른 유형의 IDM/기구는 전자기 필드 발생기(18)를 유지시키도록 구성될 수 있다. IDM은 전력 및 제어 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스는 로봇 아암(12)으로부터 IDM으로 공압, 전력, 전기 신호, 및/또는 광학 신호를 전달하기 위한 커넥터를 포함할 수 있다. IDM(29)은 스코프(40)와 같은 의료 기구(예컨대, 수술 도구/기구)를, 예를 들어 직접 구동, 하모닉 구동(harmonic drive), 기어식 구동, 벨트 및 풀리, 자기 구동 등을 포함하는 기법을 사용하여 조작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치 조작기(29)는 로봇 아암들(12) 중의 각자의 로봇 아암에 부착될 수 있고, 여기서 로봇 아암(12)은 각자의 결합된 의료 기구를 치료 부위 내로 또는 그 외부로 삽입 또는 후퇴시키도록 구성된다.
위에서 참조된 바와 같이, 시스템(100)은 로봇 시스템(10)의 제어 회로(211) 및 제어 시스템(50)의 제어 회로(251)를 포함하여, 본 명세서에 기술된 소정의 기능을 수행하도록 구성된 소정의 제어 회로를 포함할 수 있다. 즉, 시스템(100, 101, 104)의 제어 회로는 로봇 시스템(10), 제어 시스템(50), 또는 이들의 어떤 조합의 부분일 수 있다. 따라서, 제어 회로에 대한 본 명세서의 임의의 언급은 로봇 시스템, 제어 시스템, 또는 도 1 내지 도 3에 각각 도시된 의료 시스템(100, 101, 104)과 같은 의료 시스템의 임의의 다른 컴포넌트에서 구현되는 회로를 지칭할 수 있다. 용어 "제어 회로"는 그의 넓고 통상적인 의미에 따라 본 명세서에 사용되고, 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, 필드 프로그래머블 게이트 어레이, 프로그래머블 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. 본 명세서에서 참조된 제어 회로는 하나 이상의 회로 기판(예컨대, 인쇄 회로 보드), 전도성 트레이스 및 비아, 및/또는 장착 패드, 커넥터, 및/또는 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 참조된 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 및/또는 소프트웨어 상태 기계, 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.
제어 회로(211, 251)는 본 도면들 중 하나 이상에 예시된 그리고/또는 본 명세서에 기술된 단계들 및/또는 기능들 중 적어도 일부에 대응하는 하드-코딩된 및/또는 동작 명령어를 저장한 그리고/또는 저장하도록 구성된 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 그러한 컴퓨터-판독가능 매체는 일부 경우에 제조 물품에 포함될 수 있다. 제어 회로(211/251)는 전체적으로 로컬에 유지/배치될 수 있거나, 적어도 부분적으로 원격에 위치될 수 있다(예컨대, 근거리 통신망 및/또는 광역 통신망을 통해 간접적으로 통신가능하게 결합됨). 제어 회로(211, 251) 중 임의의 것은 후술되는 바와 같이, 도 15-1 및 도 15-2에 도시된 프로세스를 포함하는, 본 명세서에 개시된 다양한 프로세스의 임의의 양태(들)를 수행하도록 구성될 수 있다.
로봇 시스템(10)과 관련하여, 제어 회로(211)의 적어도 일부분은 로봇 시스템(10)의 기부(25), 칼럼(14), 및/또는 콘솔(13), 및/또는 로봇 시스템(10)에 통신가능하게 결합된 다른 시스템과 통합될 수 있다. 제어 시스템(50)과 관련하여, 제어 회로(251)의 적어도 일부분은 제어 시스템(50)의 콘솔 기부(51) 및/또는 디스플레이 유닛(56)과 통합될 수 있다. 기능 제어 회로 또는 연관된 기능의 본 명세서의 임의의 설명은 로봇 시스템(10), 제어 시스템(50), 또는 이들의 임의의 조합에서, 그리고/또는 적어도 부분적으로 하나 이상의 다른 로컬 또는 원격 시스템/장치, 예컨대 개시된 실시예들 중 임의의 것에 따른 샤프트-유형 기구(예를 들어, 내시경)의 손잡이/기부와 연관된 제어 회로에서 구현되는 것으로 이해될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 4-1을 추가로 참조하면, 제어 시스템(50)은 의사(5) 또는 다른 사람이 의료 절차를 수행하는 것을 보조하도록 구성된 다양한 I/O 컴포넌트(258)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력/출력(I/O) 컴포넌트(258)는 사용자 입력이 환자(7) 내에서 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 시스템을 제어/내비게이팅하게 허용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 의사(5)는 제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)에 입력을 제공할 수 있고, 여기서, 그러한 입력에 응답하여, 제어 신호가 로봇 시스템(10)에 송신되어 스코프(40) 및/또는 카테터 바스켓팅 시스템(30)을 조작할 수 있다. 제어 시스템(50)은 절차에 관한 다양한 정보를 제공하기 위한 하나 이상의 디스플레이 장치(56)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(들)(56)는 스코프(40) 및/또는 바스켓팅 시스템(30)에 관한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 스코프(40)에 의해 캡처된 실시간 이미지를 수신하고, 디스플레이(들)(56)를 통해 실시간 이미지를 표시할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 시스템(50)은 환자(7)와 연관된 의료용 모니터 및/또는 센서로부터 신호(예컨대, 아날로그, 디지털, 전기, 음향/음파, 공압, 촉각, 수압 등)를 수신할 수 있고, 디스플레이(들)(56)는 환자(7)의 건강 또는 환경에 관한 정보를 제시할 수 있다. 그러한 정보는, 예를 들어 심박수(예컨대, ECG, HRV 등), 혈압/혈류량, 근육 생체-신호(예컨대, EMG), 체온, 혈중 산소 포화도(예컨대, SpO2), CO2, 뇌파(예컨대, EEG), 환경 및/또는 국소 또는 심부 체온 등에 관한 정보를 포함하는, 의료용 모니터를 통해 표시되는 정보를 포함할 수 있다.
시스템(100)의 다양한 컴포넌트는 무선 및/또는 유선 네트워크를 포함할 수 있는 네트워크를 통해 서로 통신가능하게 결합될 수 있다. 예시적인 네트워크는 하나 이상의 개인 영역 네트워크(PAN), 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 인터넷 영역 네트워크(IAN), 셀룰러 네트워크, 인터넷, 개인 영역 네트워크(PAN), 인체 영역 네트워크(BAN) 등을 포함한다. 예를 들어, 도 4-1의 시스템의 다양한 통신 인터페이스는, 예를 들어 무선 및/또는 유선 네트워크 접속을 통해, 하나 이상의 장치/센서/시스템과 통신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 다양한 통신 인터페이스는 블루투스, Wi-Fi, 근접 무선 통신(NFC) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 시스템(100)의 다양한 컴포넌트는 하나 이상의 지원 케이블, 관 등을 통해 데이터 통신, 유체 교환, 전력 교환 등을 위해 연결될 수 있다.
제어 시스템(50) 및/또는 로봇 시스템(10)은 하나 이상의 버튼, 키이(key), 조이스틱, 핸드헬드 제어기(예컨대, 비디오-게임-유형 제어기), 컴퓨터 마우스, 트랙패드, 트랙볼, 제어 패드, 및/또는 손 제스처 및 손가락 제스처를 캡처하는 센서(예컨대, 모션 센서 또는 카메라), 터치스크린, 및/또는 그에 따른 인터페이스/커넥터와 같은, 임의의 유형의 사용자 입력(및/또는 출력) 장치 또는 장치 인터페이스를 포함할 수 있는 소정의 사용자 제어부(예컨대, 제어부(55))를 포함할 수 있다. 그러한 사용자 제어부는 각각의 제어 회로에 통신가능하게 그리고/또는 물리적으로 결합된다. 일부 실시예에서, 사용자는, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 로봇 샤프트 회전/롤을 명령하기 위해 사용자 제어부(55)를 고용할 수 있다.
도 4-2는 하나 이상의 실시예에 따른 도 1 내지 도 3의 의료 시스템들 중 임의의 것에서 구현될 수 있는 스코프(519) 및 바스켓팅(30) 장치/조립체(519)를 포함한, 의료 시스템 컴포넌트를 예시한다. 일부 실시예에서, 스코프 조립체(519)는 내시경(40)에 결합된 손잡이 또는 기부(31)를 포함한다. 예를 들어, 내시경(즉, "스코프" 또는 "샤프트")은 하나 이상의 발광체(49) 및 하나 이상의 카메라 또는 다른 이미징 장치(48)를 포함하는 세장형 샤프트를 포함할 수 있다. 스코프(40)는 스코프(40)의 길이를 따라 연장될 수 있는 하나 이상의 작업 채널(44)을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그러한 채널(들)은 스코프(40)를 통한 세장형 바스켓팅 와이어/타인(tine)의 접근을 제공하는 데 이용될 수 있다.
바스켓팅 조립체(30)는 하나 이상의 와이어 타인(36)으로 형성된 바스켓(35)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바스켓팅 시스템(30)은 그의 길이에 걸쳐 바스켓팅 시스(37) 내에 배치된 4개의 와이어 타인을 포함할 수 있고, 여기서 타인은 바스켓 형태(35)를 형성하도록 시스(37)의 원위 단부로부터 돌출된다. 타인(36)은 시스(37)의 근위 단부로부터 추가로 연장된다. 타인(36)은 바스켓팅 시스(37) 내에서 활주가능하여 소정량의 마찰 저항을 받도록 구성될 수 있다. 타인(36) 및 시스(37)는 바스켓 카트리지 컴포넌트(32)의 각각의 액추에이터(195)에 결합될 수 있다. 바스켓 카트리지(32)는 스코프 조립체(519)의 손잡이 부분/컴포넌트(31)에 물리적으로 그리고/또는 통신가능하게 결합될 수 있다. 손잡이 컴포넌트(31)는 수동으로 또는 로봇 제어를 통해 바스켓팅 및/또는 스코프 제어를 보조하기 위해 사용되도록 구성될 수 있다.
스코프 조립체(519)는 전력 인터페이스(79)를 통해 전력을 공급받고/받거나 제어 인터페이스(78)를 통해 제어될 수 있고, 이들 각각 또는 둘 모두는 로봇 시스템(10)의 로봇 아암/컴포넌트와 인터페이싱할 수 있다. 스코프 조립체(519)는 액추에이터(195) 및/또는 스코프/바스켓 시스템(519)의 다른 커플링 중 하나 이상에서/하나 이상에 의해 경험되는 힘을 나타내는 신호를 생성하도록 구성될 수 있는, 압력 및/또는 다른 힘-판독 센서와 같은, 하나 이상의 센서(72)를 추가로 포함할 수 있다.
스코프 조립체(519)는 샤프트(40)가 그의 축을 중심으로 롤링(예를 들어, 그의 기부/근위 단부에서 샤프트의 축을 중심으로 롤링)하게 하기 위한 소정 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 샤프트(40)는 그의 근위 부분과 연관된 롤 기어 컴포넌트(45)를 가질 수 있다. 그러한 롤 기어(45)는 스코프 조립체(519)의 손잡이(31)와 연관된 액추에이터 컴포넌트와 메싱(meshing)되거나 맞물리도록 구성된 하나 이상의 치형부 또는 다른 특징부(들)를 가질 수 있다. 스코프 조립체 샤프트(40)는 손잡이(31)와 연관된 하나 이상의 액추에이터 컴포넌트(예를 들어, 기어, 벨트, 액슬 등)를 사용하여 롤 기어(45)를 작동시킴으로써 롤링/회전될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프/샤프트(40)는 응력변형-완화 컴포넌트(strain-relief component)(43)를 포함하며, 이는 샤프트의 굽힘으로부터의 샤프트의 근위 부분/단부 상의 응력변형을 감소시키도록 그리고/또는 샤프트의 근위 부분에서의 굽힘각을 감소시키도록 구성된 고무 원추 또는 다른 형태/재료를 포함할 수 있다.
샤프트(40)의 롤 기어(45)는 손잡이(31)의 하우징(80) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 더욱이, 롤 기어(45) 및 샤프트(40)의 롤링/회전을 야기하도록 구성된 추가적인 컴포넌트가 하우징(80) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 손잡이(31)는 그와 연관된 외부에서 접근가능한/작동가능한 롤 액슬(85)을 가지며, 이는 그와 연관된 로봇 엔드 이펙터 및/또는 어댑터의 구동 출력부와 맞물릴 때 축을 중심으로 회전되도록 구성된 구동 입력부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 롤 액슬(85)은 롤 기어(45) 및/또는 샤프트(40)의 축에 대해 횡방향인, 직교인, 및/또는 수직인 축을 갖는다. 그에 따라, 손잡이(31)는 롤 액슬(85)의 회전을 롤 기어(45)의 축과 평행한 축으로 전환/변환하도록 구성될 수 있는 각도 변환 기어(89)를 추가로 포함할 수 있다. 각도 변환 기어(89)는, 예를 들어, 롤 액슬(85) 또는 롤 기어(45)와 메시 맞물림(mesh engagement)되는 베벨 기어일 수 있다. 회전/롤 전환기(83)는 롤 액슬(85)과 롤 기어(45) 사이의 어떤 종류의 직접 또는 간접 물리 결합을 통해 롤 액슬(85)의 회전을 롤 기어(45)의 회전으로 전환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 롤 전환기(83)는 하나 이상의 벨트, 케이블, 로드(rod) 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 롤 액슬(85)은 손잡이(31)의 밑면 상의 개구를 통해 접근가능하다.
스코프 조립체는 롤 액슬 캐치 또는 로크 수단/메커니즘(90)을 추가로 포함할 수 있으며, 이는 그의 키이 컴포넌트(95)가 롤 액슬(85)의 정합 특징부(mating feature)와 맞물리는 로킹된 구성을 취하도록, 또는 키이 컴포넌트(95)가 롤 액슬(85)의 정합 특징부와 맞물리지 않는 로킹해제된 위치를 취하도록 작동되도록 구성된 구조를 포함할 수 있다. 롤 액슬 캐치(90)는 롤 액슬(90) 및/또는 키이 특징부(95)의 몸체와 단일 형태일 수 있는 액추에이터 컴포넌트(91)를 추가로 포함할 수 있다. 액추에이터(91)는 하우징(80) 내의 개구 또는 다른 접근부(81)를 통해 접근가능할 수 있으며, 여기서 접근부(81)는 손잡이(31) 및/또는 하우징(80)의 외부로부터의 롤 액슬 캐치 액추에이터(91)의 작동을 허용한다. 스코프 조립체(519)의 다양한 컴포넌트가 아래에서 더 상세히 기술된다.
스코프 롤
도 5는 하나 이상의 실시예에 따른, 환자의 비뇨기 계통의 부분 내에 배치된 요관경(40)을 예시한다. 위에서 참조된 바와 같이, 요관경술 절차는 인간 요관 내의 이상을 조사하고/하거나 이를 치료하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 요관경 절차는 신장 결석을 치료하고/하거나 제거하기 위해 구현될 수 있다. 그러한 절차는 적어도 부분적으로 수동으로 구현될 수 있고/있거나, 적어도 부분적으로 로봇 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 소정의 내시경술 절차를 위한 로봇 장치 및/또는 시스템의 사용은 엄밀히 수동인 절차에 비해 상대적으로 더 우수한 정밀도, 제어, 및/또는 협응을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 바스켓팅 장치(30)(예컨대, 바스켓 컴포넌트(35))를 스코프(40)의 원위 단부에서의 수술 영역으로 전개하기 위한 작업 채널(44)을 포함한다.
스코프/샤프트(예컨대, 내시경/요관경)(40)는 해부학적 구조의 이미지를 캡처하기 위해 환자의 해부학적 구조 내로 삽입되도록 그리고 그의 하나 이상의 작업 채널을 사용하여 소정 작업을 수행하도록 구성되는 관형이고 가요성인 의료 샤프트/기구를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 광학 카메라와 같은 이미징 장치(48)를 포함할 수 있는, 광학 조립체 및 스코프(40)의 원위 단부(42)로/로부터 신호를 전달하기 위한 와이어 및/또는 광섬유를 수용할 수 있다. 스코프(40)는 LED 또는 광섬유 광원/렌즈와 같은 광원(49)을 추가로 포함할 수 있다.
스코프 샤프트(40)는 접근 시스(190)를 통해 표적 위치로 전진될 수 있다. 접근 시스(190)는 요관(63)을 통해 신우(71) 및/또는 요관신우 접합부(71) 부근의 위치로 전진될 수 있다. 접근 시스(190)의 원위 단부는 요관(63) 및/또는 신우(71) 내의 위치에 파킹될 수 있다. 접근 시스(190)는, 그의 소정 부분에서 다소 사행형(tortuous)일 수 있는 요로 경로에 의해 허용되는 바와 같이, 가능한 한 신장 해부학적 구조 내로 배치될 수 있다. 일반적으로, 접근 시스(190)는 스코프(40)가 관절운동될 수 있는 정도로 관절운동가능하지 않을 수 있고, 따라서 접근 시스(190)를 신장 내로 내비게이팅/구동하는 것이 실용적이지 않을 수 있다.
스코프(40)는 예컨대 스코프(40)의 적어도 원위 부분(230)과 관련하여 관절운동가능할 수 있고, 따라서 스코프(40)는 인간 해부학적 구조 내에서 조향될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 예를 들어, XYZ 좌표 이동뿐만 아니라 피치(pitch), 요(yaw), 및 롤을 포함하는 6 자유도로 관절운동되도록 구성된다. 구현되는 경우, 스코프(40)의 소정 위치 센서(들)(예컨대, 전자기 센서)가 마찬가지로 그들이 생성/제공하는 위치 정보와 관련하여 유사한 자유도를 가질 수 있다.
로봇 구현예에 대해, 로봇 시스템의 로봇 아암은 스코프(40)를 조작하도록 구성될/구성가능할 수 있다. 예를 들어, 기구 장치 조작기(예컨대, 스코프 손잡이)가 로봇 아암의 엔드 이펙터에 결합될 수 있고 세장형 이동 부재를 사용하여 스코프(40)를 조작할 수 있다. 세장형 이동 부재는 하나 이상의 당김 와이어(예컨대, 당김 또는 밀어냄 와이어), 케이블, 섬유, 및/또는 가요성 샤프트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇 엔드 이펙터는 스코프(40)의 팁(42)을 편향시키기 위해 스코프(40)에 결합된 다수의 당김 와이어(도시되지 않음)를 작동시키도록 구성될 수 있다. 당김 와이어는 임의의 적합한 또는 바람직한 재료, 예컨대 스테인리스 강, 케블라, 텅스텐, 탄소 섬유 등과 같은 금속 및 비-금속 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 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.
카메라/이미징 장치(48)는 신장(70)의 내부 신배와 같은, 내부 해부학적 공간의 이미지를 캡처하는 데 사용될 수 있다. 스코프(40)는 발광 다이오드와 같은, 근위에 위치된 광원으로부터 스코프의 원위 단부(42)로 광을 전달하기 위한 광섬유를 수용하도록 추가로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스코프(40)는 도 1, 도 2 및 도 3에 각각 도시된 로봇 시스템(100, 101, 104)과 하나 이상의 측면에서 유사한 로봇 시스템에 의해 제어되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 샤프트(예컨대, 스코프)(40)는 센서 위치 데이터를 생성하고/하거나 그것을 다른 장치에 송신하도록 그리고 전자기 필드 내의 검출가능한 왜곡 또는 시그너처(signature)를 생성하도록 구성된 센서를 포함한다. 센서 위치 데이터는 의료 기구(40)(예컨대, 그의 원위 단부(42))의 위치 및/또는 배향을 나타낼 수 있고/있거나 의료 기구의 위치/배향을 결정/추정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서(때때로 "위치 센서"로 지칭됨)가 전도성 재료의 코일, 또는 안테나의 다른 형태/실시예를 가진 전자기(EM) 센서를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예는 로봇-제어식 샤프트 롤의 구현 및 기구가 로봇 시스템으로부터 도킹해제될 때 샤프트 롤 기능의 로킹에 관한 것이다. 그러한 로봇 샤프트 롤은 제한된 회전각으로 제한될 수 있으며, 이는 기구 손상을 방지할 수 있다. 의료 기구 및/또는 그의 손잡이가 그와 연관된 로봇 엔드 이펙터 및/또는 어댑터(예컨대, 멸균 어댑터) 컴포넌트로부터 래칭해제되거나, 도킹해제되거나, 달리 결합해제될 때, 의료 기구 및/또는 손잡이는 "오프-로봇(off-robot)"인 것으로 간주될 수 있는 반면, 의료 기구 및/또는 그의 손잡이가 그와 연관된 로봇 엔드 이펙터 및/또는 어댑터(예컨대, 멸균 어댑터) 컴포넌트에 래칭되거나, 도킹되거나, 달리 결합될 때, 의료 기구 및/또는 손잡이는 "온-로봇(on-robot)"인 것으로 간주될 수 있다
기구 기부/손잡이(31)는 로봇 엔드 이펙터(6)에 부착되거나, 장착되거나, 달리 연결 또는 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 로봇 아암은 엔드 이펙터 및/또는 멸균 어댑터를 포함하는 기구 구동 메커니즘/조립체를 포함할 수 있고, 기구 기부/손잡이(31)는 기구 구동 메커니즘/조립체에 부착될 수 있다. 기구 구동 메커니즘은 의료 기구(19)를 조작하기 위해 기구 기부/손잡이(31) 상의 대응하는 구동 입력부(들)와 맞물리고 그것을 작동시키도록 구성된 구동 출력부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇 엔드 이펙터(6)의 하나 이상의 구동 출력부는, 본 명세서에 상세히 설명된 바와 같이, 샤프트 롤을 제어하도록 구성될 수 있다. 엔드 이펙터의 구동 출력부는 엔드 이펙터의 구동 출력부(들)로부터 어댑터의 구동 출력부(들)로 구동 토크를 전달하도록 구성된 어댑터(예컨대, 멸균 어댑터)의 하나 이상의 구동 커플에 결합될 수 있다. 로봇 엔드 이펙터 및/또는 구동 출력부(들) 또는 그의 다른 특징부에 대한 본 명세서에서의 언급은 엔드 이펙터에 결합된 어댑터(예컨대, 멸균 어댑터) 및/또는 어댑터의 구동 출력부(들)를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터 상에의 기구의 도킹에 관한 설명은 어댑터가 엔드 이펙터에 결합될 때 어댑터 상에 기구를 도킹시키는 것을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
일부 구성에서, 의료 기구(19)의 세장형 샤프트(40)는 기구 손잡이(31)와 기구 이송기(11) 사이에 그리고/또는 연관된 로봇 아암들 사이에 서비스 루프(service loop)(43)를 형성하도록 배열된다. 서비스 루프(43)는 기구 기부/손잡이(31)와 이송기 장치(11) 사이의 샤프트(40)의 길이를 포함할 수 있다. 샤프트(40)의 길이가 기구 기부/손잡이(31)와 이송기 장치(11) 사이의 거리(D a )(도 1 참조)를 초과할 때, 샤프트(40)는 아래로(그리고/또는 옆으로) 늘어져, 기구 기부/손잡이(31)와 이송기 장치(11) 사이에 서비스 루프(43)를 형성할 수 있다. 서비스 루프(43)는 샤프트(40)의 더 빠른 삽입 및/또는 후퇴를 허용하는 데 사용될 수 있는 샤프트(40)에서의 슬랙을 제공할 수 있다. 예를 들어, 삽입 동안, 서비스 루프(49)에서의 슬랙은 줄어들 수 있다(서비스 루프(49)를 단축시키거나 축소시킴). 후퇴 동안, 서비스 루프(49)가 생성될 수 있다(길이가 증가하거나 확장됨).
스코프(40)는 제1/일차 평면(P p ) 내에서 하나 또는 2개의 방향으로 편향가능할 수 있다. 스코프(40)는 또한 일차 평면(P p )에 직교일 수 있는 제2/이차 평면(P s ) 내에서 하나 또는 2개의 방향으로 편향가능할 수 있다. 예를 들어, 스코프(40)의 적어도 원위 섹션(230)이 특정 전방으로 또는 후방으로 지향되는 신배와 같은 원하는 영역에 도달하기 위해 하나 초과의 평면 내에서 편향가능한 것이 바람직할 수 있다. 일차(P p ) 및 이차(P s ) 편향 평면이 특정 구성으로 도시되지만, 예시된 이차 평면(P s )은 일차 평면(P p )일 수 있고 그 반대도 마찬가지임이 이해되어야 한다.
일부 실시예에서, 스코프(40)는 원위 관절운동 섹션(230)을 포함한다. 하나 이상의 케이블, 당김 와이어, 또는 당김 와이어 세그먼트가 샤프트(40)의 외부 표면을 따라 연장될 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 케이블은 샤프트(40)의 중심 루멘을 따라 연장될 수 있다. 하나 이상의 케이블의 조작은 관절운동 섹션(230)의 작동 또는 편향을 유발한다. 하나 이상의 케이블의 조작은 기구 기부/손잡이(31) 내에 위치되거나 그에 연결된 하나 이상의 기구 구동기를 통해 제어될 수 있다.
기구 기부/손잡이(31)는 일반적으로, 기구 구동기의 부착 표면 상의 하나 이상의 토크 커플러와 상호 정합되도록 설계되는 하나 이상의 기계적 입력부(예컨대, 리셉터클, 풀리, 스풀, 암형 입력부 등)를 갖는 부착 인터페이스를 포함할 수 있다. 기구 손잡이(31)는 복수의 구동 입력부를 포함할 수 있다. 복수의 제어 케이블이 복수의 구동 입력부에 결합되고 가요성 샤프트(40)를 따라 연장될 수 있다. 복수의 구동 입력부는 의료 로봇 시스템으로부터의 구동 출력에 응답하여 복수의 당김 와이어 또는 제어 케이블에 장력을 인가하거나 그것을 제어하도록 구성될 수 있다.
해부학적 구조를 통해 스코프(40)를 내비게이팅하기 위해, 스코프(40)의 관절운동 섹션(230)은 일차 평면(P p ) 내에서 편향가능할 수 있다. 관절운동 섹션(230)의 원위 섹션이 또한 이차 평면(P s ) 내에서 2개의 방향으로 편향가능할 수 있다. 그에 따라, 관절운동 섹션(230)의 원위 섹션은 2개의 평면 내에서 그리고 4개의 방향(예컨대, 좌측/우측 및 상향/하향)으로 편향가능할 수 있다. 스코프(40)의 굽힘 반경은 이차 평면(P s )에서(예를 들어, 어느 한 방향으로 180° 이하)보다 일차 평면(P p )에서(예를 들어, 어느 한 방향으로 270° 이상까지) 더 클 수 있다. 그에 따라, 신장(70)의 신배 네트워크 내에서의 스코프(40)의 관절운동 부분(230)의 도달범위를 최대화하기 위해 일차 평면(P p )이 신장의 평면(P k )과 정렬되는 것이 바람직할 수 있다. 의사는 엔드 이펙터(6) 상에 도킹시키기 전에 손잡이(31)의 수동 조작을 통해 그러한 정렬을 수동으로 달성하려고 할 수 있다. 수동 정렬 후에, 의사는 손잡이(31)를 엔드 이펙터(6) 상에 도킹시킬 수 있으며, 이는 예를 들어 약 90°만큼의 샤프트의 롤/회전을 유발할 수 있다. 본 개시의 실시예는 로봇 롤 제어를 통해 그러한 정렬을 벗어난 회전/롤에 대한 보상을 허용하며, 이는 일부 구현예에서 손잡이(31)의 도킹 후에 자동으로 수행될 수 있다.
본 개시의 태양에 따른 로봇 롤 제어는, 적어도 그의 근위 단부에서, 세장형 샤프트(40)의 길이방향 축을 중심으로 하는 기구 손잡이(31)에 대한 세장형 샤프트(40)의 회전을 수반할 수 있다. 본 명세서에서의 설명 또는 그의 축을 중심으로 한 샤프트 롤/회전은 적어도 샤프트의 근위 단부 또는 부분에서 그의 축을 중심으로 한 샤프트의 회전을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 손잡이(31)에 대한 샤프트(40)의 회전은 환자의 하상 평면(inferior-superior plane)일 수 있는, 신장의 평면(P k ) 내에서 샤프트(40)를 정렬시키도록 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 신장(70)은 형상, 크기, 및 구성에 있어서 가변적일 수 있지만, 그것은 상부, 중간, 및 하부 극을 갖는 대체로 평면형 구조로서 개략적으로 일반화될 수 있다. 이러한 극들 각각으로부터, 전방으로 또는 후방으로 지향되는 일련의 신배가 나온다. 스코프(40)는 관절운동 섹션(230)을 표적 신배의 방향과 정렬시키도록 회전/롤링될 수 있다.
도 6은 하나 이상의 실시예에 따른 로봇 아암(12)과 연관된 기구 장치 조작기 조립체(150)의 분해도를 도시한다. 기구 장치 조작기 조립체(150)는 로봇 아암(12)의 원위 단부와 연관된 엔드 이펙터(6)를 포함한다. 기구 조작기 조립체(150)는 샤프트-유형 기구(19)의 손잡이(31)를 추가로 포함한다. 기구 손잡이(31)는 내시경 또는 다른 샤프트-유형 기구와 같은, 그와 연관된 샤프트 컴포넌트를 롤링/회전시키기 위한 기계적(및/또는 전기적) 수단을 포함할 수 있다. 위쪽을 향하는 그리고 아래쪽을 향하는 표면, 플레이트, 면, 컴포넌트, 및/또는 다른 특징부 또는 구조의 본 명세서에서의 설명은 (도시된 기울어진 분해된 배향보다는) 조립된 바와 같은, 도 6에 도시된 기구 장치 조작기 조립체(150)의 특정 배향과 관련하여 이해될 수 있다. 즉, 엔드 이펙터(6)는 일반적으로 다양한 방향들 및 배향들로 향하고/향하거나 배향되도록 구성가능할 수 있지만, 편의상, 본 명세서에서의 그러한 컴포넌트(및 그에 직접적으로 또는 간접적으로 부착된/래칭된 컴포넌트/장치)의 설명은 도 6에 도시된 엔드 이펙터(6)의 대체로 수직으로 향하는 배향의 맥락에 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 기구 장치 조작기 조립체(150)는, 엔드 이펙터(6)에 장착가능하고 엔드 이펙터(6)와 기구 손잡이(31) 사이의 구동기 인터페이스를 제공하도록 구성된 어댑터 컴포넌트(8)를 추가로 포함한다. 어댑터(8) 및/또는 기구 손잡이(31)는 로봇 아암(12)으로부터 제거가능하거나 분리가능할 수 있고, 일부 실시예에서 모터와 같은 임의의 전기-기계 컴포넌트가 없을 수 있다. 이러한 이분법은 의료 절차에 사용되는 의료 기구를 멸균할 필요성 및 그들의 복잡한 기계 조립체 및 민감한 전자장치로 인해 고가의 자본 장비를 적절하게 멸균할 수 없음에 의해 주도될 수 있다. 따라서, 기구 손잡이(31) 및/또는 어댑터(8)는 개별 멸균 또는 폐기를 위해 엔드 이펙터(6)(및 이에 따라 시스템)로부터 분리, 제거, 및 상호교환되도록 설계될 수 있다. 대조적으로, 엔드 이펙터(6)는 일부 경우에 변경 또는 멸균될 필요가 없거나 보호를 위해 (예컨대, 드레이프(drape)(301)를 사용하여) 드레이핑될 수 있다.
일부 실시예에서, 어댑터(8)는 로봇 아암(12) 및/또는 엔드 이펙터(6)로부터 기구 손잡이(31)로 공압, 전력, 전기 신호, 및/또는 광학 신호를 전달하는 커넥터를 포함할 수 있다. 로봇 아암(12)은 결합된 기구 손잡이(31)를 치료 부위 내로 또는 그 밖으로 전진/삽입 또는 후퇴시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 기구 손잡이(31)는 제거되고 상이한 유형의 기구로 교체될 수 있다. 로봇 아암(12)의 엔드 이펙터(6)는 어댑터(8), 기구 손잡이, 및/또는 샤프트(40)의 컴포넌트에 연결되고/되거나 그와 정렬되도록 구성된 다양한 컴포넌트/요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터(6)는 의료 기구를 제어하는/관절운동시키는 구동 출력부(302)(예컨대, 맞물림 특징부를 갖는 구동 스플라인, 기어, 또는 회전가능 디스크), 의료 기구로부터 데이터를 판독하는 판독기(304)(예컨대, 의료 기구로부터 일련 번호를 판독하는 무선 주파수 식별(RFID) 판독기), 기구 손잡이(31) 및/또는 어댑터(8)를 엔드 이펙터(6)에 부착하는 하나 이상의 체결구(306), 환자에 수동으로 부착되는 기구(예컨대, 접근 시스)와 정렬하고/하거나 장치 조작기 조립체(150)의 전방 표면을 한정하는 마커(들)(308)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 어댑터(8)의 일부분(예컨대, 플레이트)(315)은 엔드 이펙터(6)에 결합된 때 어댑터(8) 및/또는 엔드 이펙터(6)의 하나 이상의 다른 컴포넌트와 독립적으로 회전/스핀하도록 구성될 수 있다. 어댑터(8)는 손잡이(31)의 대응하는 입력부(들)(602)와 정합/결합하도록 구성된 하나 이상의 출력부(309)를 포함할 수 있다.
일부 구성에서, 로봇 아암(12)과 기구 손잡이(31) 사이의 멸균 장벽을 제공하기 위해, 플라스틱 시트 등과 같은 멸균 드레이프(301)가 엔드 이펙터(6)와 어댑터(8) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 드레이프(301)는 엔드 이펙터(6)로부터 어댑터(8)로의 기계적 토크의 전달을 허용하는 방식으로 어댑터(8)에 결합될 수 있다. 어댑터(8)는 일반적으로 그의 작동 컴포넌트 주위에서 밀봉을 유지하도록 구성될 수 있어서, 어댑터(8)가 멸균 장벽 자체를 제공한다. 장치 조작기 조립체(즉, "로봇 조작기" 또는 "로봇 조작기 조립체")(150)의 어댑터(8) 및/또는 더 많은 다른 컴포넌트(들)에 결합된 드레이프(301)의 사용은 로봇 아암(12)과 수술 영역 사이에 멸균 장벽을 제공함으로써, 멸균 수술 영역에서 아암(12)과 연관된 로봇 카트의 사용을 허용할 수 있다. 엔드 이펙터(6)는 로봇 아암(12)의 엔드 이펙터(6) 상에 로딩되고/되거나 그로부터 제거될 수 있는 다양한 유형의 멸균 어댑터에 결합되도록 구성될 수 있다. 아암(12)이 플라스틱으로 드레이핑되면, 의사 및/또는 다른 전문가(들)는 절차 동안 아암(12) 및/또는 로봇 카트의 다른 컴포넌트(예컨대, 스크린)와 상호작용할 수 있다. 드레이핑은 또한 장비 생물학적위험 오염물로부터 보호하고/하거나 절차 후의 세정을 최소화할 수 있다.
기구 손잡이(31)는 기구 손잡이(31)의 하우징(80)의 하부 표면(336) 상에 복수의 구동 입력부(602, 87)를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 기구 손잡이(31)는 3개의 구동 입력부(602, 87)를 포함하지만, 다른 실시예에서 다른 개수의 구동 입력부가 포함될 수 있다. 구동 입력부는 기구 손잡이(31)의 하부 정합 표면(336)을 따라 이격된 고정 위치에 있을 수 있고, 이는 다양한 다른 기구에 대한 부착 및 모듈식 사용을 위해 설계된 대응하는 정합 표면을 따라 이격된 고정 위치에 있을 수 있는, 엔드 이펙터(6)의 대응하는 구동 출력부(302)에 구동 입력부(602, 87)를 결합하는 것을 용이하게 한다. 손잡이(31)는 어댑터(8) 및/또는 엔드 이펙터(6)의 대응하는 구조에 물리적으로 결합하기 위한 래칭 클립(latching clip)(719) 또는 다른 래칭 특징부/수단을 포함할 수 있다.
기구 손잡이(31) 내의 기계적 조립체는 구동 입력부(602)가 샤프트(40)의 관절운동을 구동하는 데 사용되도록 허용할 수 있는 반면, 구동 입력부(87)는 샤프트(40)의 롤을 구동하는 데 사용될 수 있다. 구동 입력부(602, 87) 각각은 엔드 이펙터(6) 상의 대응하는 구동 출력부(302)와 맞물리도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 구동 입력부는 스플라인으로서 구성된 구동 출력부와 정합하도록 구성된 리셉터클을 포함할 수 있다. 구동 입력부와 구동 출력부는 그들 사이에서 운동을 전달하기 위해 맞물리도록 구성될 수 있다. 따라서, 구동 출력부는 기구 손잡이(31)의 다양한 기능을 제어하기 위해 구동 입력부의 대응하는 회전을 유발하도록 회전될 수 있다.
"기구 장치 조작기 조립체", "기구 조작기 조립체", "조작기", "조작기 조립체"뿐만 아니라 이들의 다른 변형에 대한 본 명세서에서의 언급은 로봇 아암, 로봇 아암의 엔드 이펙터, 로봇 엔드 이펙터에 결합되도록 구성된 어댑터, 엔드 이펙터 및/또는 어댑터에 결합되도록 구성된 기구 기부/손잡이, 및/또는 기구 기부/손잡이와 연관된 다른 액추에이터 컴포넌트(들), 수단, 및/또는 메커니즘을 포함하는, 도 6에 도시된 조립체(150)의 컴포넌트들의 임의의 서브세트를 지칭할 수 있다. 또한, "액추에이터"에 대한 본 명세서에서의 언급은, 직접적으로 또는 간접적으로, 조립체(150)의 컴포넌트와 맞물리거나, 그에 결합되거나, 달리 그에 의해 작동가능한 기구/컴포넌트의 이동에 영향을 주거나 이동을 유발하는, 도 6에 도시된 조립체(150)의 임의의 컴포넌트를 지칭할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 실시예에 따르면, "액추에이터"는 하기 장치들 또는 컴포넌트들의 임의의 세트 또는 서브세트를 포함할 수 있다: 이송 롤러(들), 샤프트-작동식 휠(들)/롤러(들), 이송 롤러 채널(들), 기구 이송기 구동 입력부(들), 어댑터 구동 출력부(들), 어댑터 구동 입력부(들), 풀리, 벨트, 기어, 페그(peg), 핀, 엔드 이펙터 구동 출력부(들), 및/또는 이들의 작동을 유발하도록 구성된 구조물 및/또는 제어 회로. 예를 들어, 액추에이터는 그의 이동이, 액추에이터와 통합되든 그로부터 분리되든 간에, 다른 컴포넌트, 장치, 또는 구조물의 대응하는 이동을 유발하도록 구성된 임의의 컴포넌트, 장치, 또는 구조물일 수 있다.
도 7a, 도 7b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 로봇 샤프트 롤을 구현하도록 구성된 기구 손잡이의 절결 사시도를 도시한다. 샤프트 롤이 샤프트 및/또는 손잡이의 수동 롤링으로 제한되는 소정 해결책과는 달리, 본 개시의 일부 실시예는 유리하게도 하나 이상의 기계적 기어 및/또는 다른 회전-전환 수단/메커니즘을 사용하여 구현될 수 있는 로봇 샤프트 롤 제어를 허용한다.
손잡이(31)는 기구의 샤프트(40)가 로봇으로 롤링/회전되도록 허용하는 그와 연관된 하나 이상의 메커니즘(들)을 갖는다. 예를 들어, 그러한 메커니즘(들)은 로봇 엔드 이펙터 출력 구동부의 회전을 손잡이/기부(31)에, 그리고 추가로 벨트(83) 또는 다른 회전 전환기 컴포넌트(들)를 통해 샤프트(40)의 기부(예컨대, 근위 단부)(45)에 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 베벨 기어 또는 다른 각도-변환 기어/컴포넌트(89)가 벨트(83)에, 그리고 그에 의해 롤 액슬/기어(85) 및/또는 샤프트 기어(45) 중 적어도 하나에 부착될 수 있다. 베벨 기어(89)는 액슬/벨트 기어(85)의 회전을 90° 또는 어떤 다른 각도만큼 변환시켜, 샤프트 기어(45)와의 메시 맞물림을 허용하여 샤프트 기어(45)를 회전시키고, 그에 의해 샤프트(40)를 롤링시킬 수 있다.
세장형 샤프트(40)의 근위 단부는 기구 손잡이/기부(31)로부터 연장된다. 일부 실시예에서, 세장형 샤프트(40)는 가요성 샤프트 및/또는 관절운동 샤프트를 포함한다. 전술된 바와 같이, 당김 와이어(도시되지 않음)가 세장형 샤프트(40)의 관절운동을 제어하기 위해 손잡이(31) 및 세장형 샤프트(40) 내에 또는 상에 포함될 수 있다. 손잡이(31)는 샤프트(40)의 수동 제어 및 로봇 제어 둘 모두를 허용하도록 구성된다. 예를 들어, 기구 손잡이(31)는 수동 제어를 제공하기 위해 물리적으로 유지되고 수동으로 조작되도록, 그리고 로봇 제어를 제공하기 위해 기구 구동 메커니즘에 결합하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 멸균 어댑터가 의료 절차 동안 멸균 영역을 유지하기 위해 손잡이(31)와 기구 구동 메커니즘(예를 들어, 로봇 엔드 이펙터 또는 다른 로봇 조작기) 사이에 위치될 수 있다.
예시된 바와 같이, 기구 손잡이(31)는 본 명세서에 기술된 롤 제어 컴포넌트들/메커니즘들 중 하나 이상을 수용할 수 있는 하우징(80)을 포함한다. 기구 손잡이(31)의 하우징(80)은 의사/개업 의사의 손에서의 기구 손잡이를 위한 그리고/또는 다른 기구의 그에 대한 결합을 허용하기 위한 인체공학적 맞춤을 제공하도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 하우징(80) 형상은, 예컨대 본 개시의 태양에 따라 샤프트(40)를 수동으로 롤링시키기 위해, 기구 손잡이(31)가 수동 제어 동안 더 쉽게 또는 편안하게 유지되도록 허용할 수 있다. 더욱이, 하우징(80) 형상은 손잡이(31)가 다른 기구/장치(예를 들어, 바스켓팅 또는 레이저 조사 카트리지)에 의한 사용을 위해 물리적으로 결합/래칭되는 어댑터 및/또는 엔드 이펙터와 연관된 하나 이상의 로봇 구동 출력부에 대한 접근을 제공할 수 있다(예를 들어, 차단하지 않음). 기구 손잡이(31)는 의료 기구 시스템의 하나 이상의 기구(예를 들어, 내부 제어 회로)에 전력을 공급하기 위해 전력 유닛에 연결하기 위한 전력 접근 포트(714)를 포함할 수 있다. 전력 접근 포트(714)는 샤프트(40)에 대한 전기적 및/또는 시각적 연결부를 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 기구 손잡이(31)는 샤프트 응력변형-완화 형태(43)에 의해 제어가능한 수동 롤 입력부를 포함한다. 일부 실시예에서, 세장형 샤프트(40)는 샤프트 출구 응력변형-완화 형태(43)를 통해 그리고 손잡이(31)의 하우징(80) 내로 연장된다. 샤프트 출구 응력변형-완화 형태(43)는 세장형 샤프트가 기구 손잡이(31)에 대해 회전할 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 예시된 바와 같이, 샤프트 출구 응력변형-완화 형태(43)는 하우징(80)에 대해 회전할 수 있는 비틀림가능 또는 회전가능 손잡이 또는 그립(grip)일 수 있다. 예를 들어, 샤프트 응력변형-완화 형태(43)는 시계 방향 및/또는 반시계 방향 운동으로 회전할 수 있다. 샤프트(40)는 샤프트 출구 응력변형-완화 형태(43)에 대해 회전 고정될 수 있어서, 샤프트 응력변형-완화 형태(43)의 회전이 샤프트(40)의 회전을 유발하게 한다. 샤프트(40)의 회전은 응력변형-완화 형태(43)의 대응하는 운동과 동일 방향이고 동등/상응할 수 있지만, 이것은 모든 실시예에서 그럴 필요는 없다. 샤프트(40)는 적어도 90도, 적어도 100도, 적어도 110도, 적어도 120도, 적어도 130도, 적어도 140도, 적어도 150도, 적어도 160도, 적어도 170도, 적어도 180도, 적어도 190도, 적어도 200도, 적어도 210도, 적어도 220도, 적어도 230도, 적어도 240도, 적어도 250도, 적어도 260도, 적어도 270도, 적어도 280도, 적어도 290도, 적어도 300도, 적어도 310도, 적어도 320도, 적어도 330도, 적어도 340도, 적어도 350도, 또는 적어도 360도만큼 둘 모두의 회전 방향으로 회전(예컨대, 롤링)하도록 허용될 수 있다. 그러한 롤은 도 10-1, 도 10-2, 도 10-3, 및 도 10-4에 관하여 아래에서 상세히 기술되는 롤 액슬 회전 제한 특징부(들)/메커니즘(들)에 의해 제한될 수 있다.
응력변형-완화 특징부(43)는, 도시된 바와 같이, 테이퍼형 원추의 형상의 고무 또는 다른 적어도 부분적으로 탄성/가요성 재료를 포함할 수 있다. 그러한 원추는 샤프트(40)의 롤 위치를 나타내는 시각적 표시 및/또는 수동/촉각 맞물림 특징부를 제공할 수 있는 원주방향 정점(47)을 가질 수 있다. 예를 들어, 정점(47)은 샤프트가 회전함에 따라 샤프트의 축을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어 적어도 부분적으로 정점 특징부에 의해 제공될 수 있는, 원추의 형태는 샤프트(40)를 수동으로 회전시키기 위한 사용자에 의한 수동 조작을 위한 조작 표면을 제공할 수 있다. 일반적으로, 예를 들어 손잡이(31)의 측부 부분(747) 또는 다른 부분과의 원추(43)의 정점(47)의 정렬은 샤프트(40)가 홈(예를 들어, 제로/로킹된) 위치에서 회전 정렬되는 것과 연관될 수 있다. 일부 실시예에서, 정점(47)은 샤프트(40)의 카메라 및/또는 작업 채널과 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 샤프트(40)의 롤 위치의 시각적 표시는 정점에 더하여 그리고/또는 그에 대한 대안으로서 하나 이상의 다른 시각적 마커에 의해 표시될 수 있다. 예를 들어, 손잡이(31)의 샤프트(40), 응력변형-완화 형태, 및/또는 측부(747) 또는 다른 부분 상의 밴드(band), 노치(notch), 또는 다른 시각적 마킹(들)이 샤프트(40)의 롤 배향을 나타낼 수 있다.
도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 손잡이(31)는 하나 이상의 입력 포트(762)를 통해 접근가능할 수 있는 복수의 로봇 구동 입력부(87, 602)(도 7a, 도 7b에 도시되지 않음; 도 6 참조)를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터 및/또는 어댑터(도 6 참조)의 로봇 구동 출력부는 로봇 내시경 구동 입력부(87, 602)와 맞물리고 그것에 토크를 전달할 수 있다(예를 들어, 그것을 회전시킬 수 있다). 예를 들어, 구동 입력부(87)는 롤 액슬(85)과 연관될 수 있다. 구동 입력부들 중 임의의 것은 시계 방향 및 반시계 방향 둘 모두로 회전가능할 수 있다. 구동 입력부(87, 602)는 홈 형성된 또는 키이 형성된 리세스로서 구성될 수 있고, 튀어나온/돌출된 스플라인으로서 구성된 로봇 구동 출력부(302)(도 6 참조)와 맞물리도록 구성될 수 있다. 로봇 구동 출력부(302)는 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전하도록 모터에 의해 구동될 수 있다. 로봇 구동 출력부가 각자의 로봇 내시경 구동 입력부와 맞물릴 때, 로봇 구동 출력부는 일반적으로 회전 운동을 로봇 내시경 구동 입력부에 전달할 수 있다. 구동 입력부(602) 및 입력 포트(762) 각각은 샤프트(40)의 관절운동을 유발하도록 구성된 하나 이상의 풀리, 기어, 및/또는 다른 메커니즘(들)과 연관될 수 있다.
샤프트(40)의 배향은 손잡이(31)를 엔드 이펙터(6) 및/또는 어댑터(8) 상에 수동으로 도킹시키는 과정에서 약 90°만큼 회전될 수 있다. 샤프트(40)를 수동으로 롤링시킬 때, 의사는 손잡이(31)를 쥐고 전체 손잡이를 회전시켜 샤프트(40)의 원하는 회전/롤을 유발하여 샤프트(40)의 관절운동의 평면(P p )을 신장의 평면(P k )(예를 들어, 신배 네트워크를 대체로 이등분하는 평면)과 정렬시킬 수 있다. 기구 손잡이(31)가 로봇 엔드 이펙터(6)에 도킹될 때, 본 개시의 실시예는 샤프트(40)의 관절운동의 평면(P p )을 신장의 평면(P k )과 정렬시키기 위한 메커니즘을 포함할 수 있으며, 여기서 그러한 정렬은 엔드 이펙터(6)에 도킹시키는 목적을 위해 적어도 부분적으로 손잡이(31)의 회전에 의해 필요하게 되고/되거나 그것을 보상할 수 있다.
로봇 샤프트 롤은 제1 베벨 기어(89) 및 제2 베벨 기어(45)에 의해 달성될 수 있다. 즉, 일부 실시예에서, 샤프트 기어(45)는 베벨 기어일 수 있다. 제1 베벨 기어(89)는 로봇 구동 입력부(87) 및/또는 롤 액슬(85)에 결합될 수 있어서, 구동 입력부(87) 및/또는 롤 액슬(85)의 회전이 제1 베벨 기어(89)의 회전을 유발하게 한다. 제1 베벨 기어는 기어(89), 롤 액슬(85), 및/또는 롤 구동 입력부(87)의 토크/회전 축을 샤프트(40) 및/또는 샤프트 기어(45)의 기부와 평행하고/하거나 동축인 축으로 변환하기 위한 각도-변환 기어로서의 역할을 할 수 있다. 샤프트 기어(45)(예를 들어, 베벨 기어)는 샤프트 기어(45)의 회전이 기구 손잡이(31)에 대한 세장형 샤프트(40)의 회전을 유발할 수 있도록 샤프트(40)의 근위 단부에 부착될 수 있다.
제1 및 제2 베벨 기어(89, 45)는 롤 액슬(85)의 회전 이동을 샤프트(40)에 전달하도록 맞물릴 수 있다/메싱될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 구동 벨트(83) 또는 다른 회전 전환기 수단/메커니즘이 멀리 떨어져 제1 베벨 기어(89)를 롤 액슬(85)에 작동가능하게 결합하는 데 사용될 수 있다. 롤 액슬(85) 및 그의 또는 그와 연관된 구동 입력 특징부(87)는 각도-변환 베벨 기어(89)의 근위에 있을 수 있고, 일부 실시예에서 샤프트 관절운동 입력부들(602/762) 사이에 배치될 수 있다. 롤 액슬(85)의 회전 운동을 샤프트(40)에 전달하기 위한 다른 방법 및 메커니즘이 또한 가능하다. 일부 실시예에서, 샤프트(40)가 롤링됨에 따라, 내부 컴포넌트(예컨대, 하나 이상의 코일 파이프, 당김 와이어, 전기 와이어, 및/또는 광섬유)는 샤프트(40)의 근위 단부 및 원위 단부 둘 모두에 대한 고정으로 인해 비틀리는 경향이 있을 수 있다. 내부 컴포넌트의 비틀림은 세장형 샤프트(40)의 길이의 대부분에 걸쳐 발생할 수 있으며, 이는 그의 근위 및 원위 종단부에 인가되는 결과적인 힘/토크를 최소화한다.
도 5뿐만 아니라 도 7a 및 도 7b를 추가로 참조하면, 본 개시의 태양에 따른 샤프트 롤의 구현은 샤프트(40)의 편향 평면을 신장(70)의 평면(P k )과 정렬시키기 위한 수단 또는 메커니즘으로서 바람직할 수 있다. 예를 들어, 샤프트(40)와 연관된 일차 편향 평면(P p )이 신장(70)의 신배 네트워크의 평면(P k )과 정렬되는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 샤프트 롤은 샤프트(40)의 작업 채널(44)을, 작업 채널(44) 내에 배치된 작업 기구의 이용을 용이하게 하는 위치에 정렬시키도록 구현될 수 있다. 즉, 도 5의 상세한 이미지에 도시된 바와 같이, 작업 채널(44)은 일반적으로 샤프트(40)의 축 중심에 있지 않을 수 있으며, 오히려, 적어도 부분적으로, 한쪽으로 반경방향으로 오프셋될 수 있다. 따라서, 작업 채널(44)이 오정렬되는 경우, 의도된 목적을 위해 그 안에 배치된 기구를 이용하는 능력이 제약될 수 있다. 일반적으로, 신장(70)의 평면(P k )은, 도 5에 도시된 바와 같이, 신장의 이등분 평면에 대응할 수 있다. 그러나, 특정한 환자 해부학적 구조에 기초하여, 신배들 중 하나 이상이 약간 평면에서 벗어날 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 그러한 신배들은 신장의 일차 평면(P k )으로부터의 위치로부터 접근가능할 수 있다. 샤프트(40)의 일차 편향 평면(P p )과 신장의 평면(P k )의 정렬은 유리하게도 신장 내에서의 샤프트(40)의 최대/높은 정도의 도달범위를 제공할 수 있다.
전술된 바와 같이, 일부 실시예에서, 샤프트(40)는 하나 이상의 평면에서의 그의 관절운동이 구현될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 샤프트(40)는 일차 편향 평면(P p )에서 180° 초과, 예를 들어 약 270° 이상의 양으로 관절운동하도록 구성될 수 있는 반면, 스코프는 이차 편향 평면(P s )에서 샤프트(40)가 일차 관절운동 평면(P p )에서 관절운동할 수 있는 정도와 동일하거나 그보다 적은 정도로 관절운동할 수 있다. 예를 들어, 샤프트(40)는 일부 실시예에서 하나 이상의 평면에서 90° 이하까지만 관절운동하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 태양에 따른 샤프트 롤 제어는 유리하게도 샤프트(40)의 일차 관절운동 평면(P p )과 신배 네트워크 내의 신배들의 영역의 로봇 정렬을 허용하여, 추출될 표적 신장 결석(들) 또는 다른 시료(들)에 대한 내비게이션을 허용할 수 있다. 일차(P p ) 및 이차(P s ) 평면(들)에서의 그러한 설명된 관절운동은 유리하게도 주어진 관절운동 평면 내에서 둘 모두의/2개의 방향으로 행해질 수 있다. 일반적으로, 샤프트(40)의 주어진 편향 평면에서의 편향/관절운동의 정도는 샤프트(40)의 관절운동 부분(230)의 개별 구조적 링크들이 제공하는 자유량에 기초하여 제한될 수 있다. 일부 실시예에서, 손잡이(31)에서, 그 내에서, 그리고/또는 그 부근에서 샤프트(40)의 근위 부분은 2개의 방향으로만 구부러지도록 구성되는 반면, 샤프트(40)의 원위 부분은 4개의 방향으로 구부러지도록 구성될 수 있거나, 그 반대도 마찬가지이다.
일부 구현예에서, 소정량의 수동 회전/조작 후에, 손잡이(31)가 로봇 조작기(6) 상에 배치될 수 있다(도 6 참조). 수동 유지 위치와 엔드 로봇 조작기(예컨대, 이펙터(6) 및/또는 어댑터(8)) 상의 도킹된 위치 사이의 그러한 전이에서, 기구 손잡이(31) 및/또는 샤프트(40)의 배향은 약 90°만큼 회전될 수 있으며, 따라서 샤프트(40)가 손잡이(31)의 회전에 상응하는 양만큼 롤링한다. 따라서, 일부 경우에 손잡이(31)의 도킹 후에 로봇 롤 조정이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 시스템 제어 회로는 손잡이(31)의 도킹으로부터 기인하는 샤프트 롤에 있어서의 90°(또는 다른) 변화를 보상하기 위해 샤프트(40)의 롤에 맞추어 손잡이(31)의 관련 액추에이터/메커니즘을 구동하도록 구성될 수 있다. 그러한 자동 롤 보정은 환자의 자세에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 자동 샤프트 롤 보정이 설명되지만, 그러한 샤프트 롤 보정은, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 소정의 사용자 입력 제어부(예를 들어, 도 1의 제어 장치(55))를 사용하여 조작자에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 기구 손잡이(831)의 절결도를 도시한다. 도 8의 실시예는 샤프트 기부/기어(845)를 이용하여 손잡이(831)의 롤 액슬(885)의 회전을 전환하기 위한, 도 7a 및 도 7b의 실시예와 비교해 대안적인 회전 전환 메커니즘을 제공한다. 예를 들어, 도 8의 실시예는 롤 액슬(885) 및 손잡이(831)가 결합되는 로봇 엔드 이펙터/어댑터의 연관된 출력 구동부로부터 샤프트 히어(845)로의 회전력의 액슬-기반 전달을 도시하며, 여기서 액슬(885)의 회전은 베벨 기어(881) 또는 다른 각도-변환 기어를 통해 횡축 로드(883)에 회전을 전달한다.
도 8의 회전 전환 메커니즘은 직접-구동 로드(883)를 포함하며, 이는 롤 액슬(85)과 로드(883)에 결합된 베벨 기어(881) 사이의 메시 맞물림을 통해 롤 액슬(885)에 기계적으로 결합될 수 있다. 로드(883)는 원위 샤프트-작동 기어(889)에 결합될 수 있다. 일반적으로, 벨트 또는 다른 해결책에 비해, 샤프트 롤을 구동하기 위한 로드의 사용은 유리하게도 상대적으로 더 적은 손실을 제공할 수 있다. 즉, 일반적으로 소정의 벨트-유형 해결책과 같은 소정의 다른 해결책에 대해서보다 구동 기어(들)(885, 881)의 회전의 더 높은 백분율이 작업 기어(845)로 전환될 수 있다.
원위 구동 기어(889) 및 샤프트 기어(845)는 일부 실시예에서 스퍼 기어(spur gear)일 수 있다. 일부 실시예에서, 근위 구동 기어(881)는 근위 구동 기어(881)와 베벨-유형 롤 액슬(885)의 메싱을 허용하도록 구성된 베벨 기어이며, 여기서 롤 액슬(885)은 근위 구동 기어(881)에 대해 직교이다/횡방향이다. 롤 액슬(885), 근위 구동 기어(881), 원위 구동 기어(889), 및/또는 샤프트 기어(845) 중 하나 이상에 대해 스퍼 기어를 구현하는 것은 일부 경우에 베벨 기어에 대한 스퍼 기어의 치형부의 비교적 견고한 메싱으로 인해 바람직할 수 있다. 즉, 베벨 기어의 위치설정 및 맞물림은 바인딩(binding)되고/되거나 분할되는 그의 경향으로 인해 스퍼 기어에 비해 상대적으로 더 큰 정밀도를 요구할 수 있다. 그에 따라, 장치의 기어들 중 하나 이상에 대한 스퍼 기어의 사용은 베벨 기어 및/또는 다른 해결책에 비해 기어의 위치 및/또는 각도에 대하여 더 높은 자유도를 제공할 수 있다.
원위 구동 기어(889)는 유리하게도 원위 케이블(예컨대, 전력 케이블/와이어(들))이 그 옆을 그리고 포트(814)를 통해 지나가도록 허용하는 위치에 위치될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같은 벨트-유형 롤 제어 시스템에 비해, 케이블 또는 로드-기반 메커니즘은 더 적은 유극/신축성을 가질 수 있지만, 설치 및/또는 조립이 상대적으로 더 어려울 수 있다. 더욱이, 벨트-기반 시스템에 대해, 그러한 시스템은 시간 경과에 따라 장력을 상실하는 경향이 다소 있을 수 있다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 8에 도시된 실시예와 소정 측면에서 유사할 수 있는, 로드-기반 회전 전환 메커니즘을 갖는 기구 손잡이(931)의 절결도를 도시한다. 도 9의 실시예에서, 원위 구동 기어(989)는 벨트(901) 또는 기어들(989, 945) 둘 모두와 맞물린 다른 회전 전환기를 통해 로드(983)의 회전을 샤프트 기어(945)에 전달하도록 구성된다.
도 10-1, 도 10-2, 및 도 10-3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 롤 액슬 조립체(105)의 사시도를 도시한다. 도 10-4는 도 10-1, 도 10-2, 및 도 10-3에 도시된 롤 액슬 조립체(105)의 분해도를 도시한다. 롤 액슬 조립체(105)는 본 명세서에 개시된 롤 액슬들 중 임의의 것의 실시예를 나타낼 수 있는 롤 액슬(85)을 포함한다. 롤 액슬 조립체(105)는 롤 액슬(85)뿐만 아니라, 회전-제한 슬라이더(slider) 컴포넌트/부분(26), 및 본 개시의 태양에 따른 소정의 회전-제한 특징부를 갖는 액슬-보유 구조물(axle-retention structure)(84)을 포함한다.
일반적으로, 어느 하나의/둘 모두의 방향(들)(즉, 시계 방향 및 반시계 방향)으로의 의료 기구의 샤프트의 완전 360° 또는 그 초과의 회전이 바람직할 수 있다. 그러나, 로봇 제어식 샤프트 롤에 대하여, 무한 롤을 허용하는 것은 바람직하지 않을 수 있는데, 왜냐하면 360°를 넘는 그러한 롤링은 과다-롤링으로 인한 비틀림으로부터 샤프트와 연관된 와이어 및 다른 컴포넌트에 대한 손상을 유발할 수 있기 때문이다. 그에 따라, 소정의 당김 와이어, 카메라 와이어, 및/또는 다른 와이어, 케이블, 또는 샤프트 및/또는 샤프트 기어의 근위 단부로부터 나올 수 있는 다른 컴포넌트의/에 대한 비틀림 및/또는 손상을 회피하기 위해 액슬(85)의 회전을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 액슬(85) 및/또는 샤프트 기어(45)가 어느 한 방향으로 약 360° 초과로 회전하는 것을 방지하도록(예컨대, 총 회전이 720° 미만) 액슬(85)의 회전을 제한하는 것이 바람직할 수 있다.
액슬(85)의 회전의 제한은 액슬(85)의 개방 환형 채널(118) 및/또는 액슬-보유 구조물(84)의 개방 환형 채널(111)을 사용하여 달성될 수 있으며, 여기서 그러한 채널들은 일부 실시예에서 서로를 향해 개방될 수 있다. 환형 채널들이 액슬(85) 및 보유 구조물(84) 둘 모두와 연관되는 것으로 도시되지만, 액슬 회전 제한은 액슬(85) 및 보유 구조물(84) 둘 모두가 아닌, 이들 중 어느 하나 내의 환형 채널을 사용하여 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 액슬(85)은 일반적으로 회전 컴포넌트일 수 있는 반면, 액슬-보유 구조물(84)은 일반적으로 정적/정지형 컴포넌트일 수 있으며, 여기서 하나 또는 둘 모두의 방향으로의 액슬(85)의 회전은 채널(118) 내에서 노출된 액슬(85)의 스토퍼(stopper) 접촉 표면/면(116, 117)과, 보유 구조물(84)의 환형 채널(111) 내에서 노출된 액슬-보유 구조물(84)의 스토퍼 접촉 표면/면(114, 115) 사이의 직접 또는 간접 접촉에 의해 중지될 수 있다. 액슬(85)과 액슬-보유 구조물(84) 사이의 그러한 접촉은, 액슬(85)의 환형 채널(118) 내에서의 접촉을 센서-보유 구조물(84)의 환형 채널(111)의 접촉 표면(들)(114, 115)으로 전환할 수 있는 슬라이더 구조물/컴포넌트(26)를 통해 간접적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 슬라이더(26)는 액슬(85)의 환형 채널(118) 내에 적어도 부분적으로 끼워지고 그 안에서 활주가능하게 이동하도록 구성된 하부 맞물림 특징부(125)를 포함할 수 있다. 슬라이더(26)는 액슬-보유 구조물(84)의 환형 채널(111) 내에 적어도 부분적으로 끼워지고 그 안에서 활주가능하게 이동하도록 구성된 상부 맞물림 특징부(127)를 추가로 포함할 수 있다.
액슬(85)의 회전은, 각각, 액슬 및 액슬 보유 구조물의 스토퍼 표면들에서의, 그의 어느 하나의 환형 단부 상에서의 슬라이더(26)와의 접촉에 의해 제한될 수 있다. 예를 들어, 그러한 스토퍼 표면들은, 각각, 액슬(85) 및 액슬-보유 구조물(84)의 개방 환형 채널들(111, 118) 내에서 노출될 수 있다. 즉, 액슬(85)이 주어진 방향으로 회전함에 따라, 슬라이더(26)의 하부 부분(125)은 액슬(85)의 개방 환형 채널(118) 내에 위치하도록 구성될 수 있고, 그것이 채널(118)의 그리고 그 내에서 노출된 스토퍼 표면과 접촉할 때까지 채널 내에서 활주할 수 있다. 슬라이더가 액슬(85)의 개방 환형 채널(118) 내의 스토퍼 표면과 접촉하는 상태에서, 액슬은 슬라이더(26)의 상부 부분(127)이 액슬-보유 구조물(84)의 채널(111)의 그리고 그 내에서 노출된 스토퍼 표면에 대한 하드 스톱(hard stop)에 도달할 때까지 계속 회전하도록 허용될 수 있다.
슬라이더(26)는 유리하게도 센서-보유 구조물(84)의 환형 채널(111) 내에서의 활주 이동을 통해 액슬(85)의 회전 범위를 확장할 수 있다. 예를 들어, 액슬(85)을 주어진 방향으로 회전시킬 때, 그러한 회전은 슬라이더(26) 및 액슬 채널(118)의 접촉 표면들이 서로 접촉하는 것에 의해 야기되는 하드 스톱에 의해 중지될 수 있으며, 여기서 액슬 채널(118)의 스토퍼 표면과 접촉한 후에 그리고 동일 방향으로의 액슬의 추가 회전 후에, 슬라이더의 반대편 단부 상의 접촉 표면이 또한 액슬-보유 구조물(84)의 개방 채널(111)의 하드 스톱 표면과 접촉할 수 있다. 예시적인 사용 사례로서, 도 10-1은 그의 가장 멀리 허용된 시계 방향 회전에 있는 액슬(85)을 도시한다. 도 10-2는 슬라이더(26)의 반대편 단부와의 접촉 위치로 (도 10-1의 구성에 비해) 반시계 방향으로 회전된 롤 액슬(85)을 도시하며; 슬라이더(26)의 하부 부분(125)과 연관된 영역에 있는 슬라이더(26)의 측부(112) 및/또는 내부(129) 표면은 액슬(85)의 채널(118) 내부의 스토퍼 표면(117)과 접촉한다. 도 10-2에서, 액슬(85)은 슬라이더(26)의 상부 부분(127)의 측부 표면(113)이 보유 구조물(84)의 환형 채널(111)의 내부 스토퍼 접촉 표면(115)에 의해 정지될 때까지 반시계 방향으로 계속 회전할 수 있으며, 그러한 구성은 도 10-3에 도시되어 있다.
슬라이더(26)는 유리하게도 액슬-보유 구조물(84)의 환형 채널(111) 내로의 액슬(85)의 유효 접촉을 확장하고, 액슬(85)이 채널(111)의 원호 길이(L c1 ) - 슬라이더(26)의 원호 길이(L s )와 동등한 추가적인 양만큼 회전하도록 허용함으로써 액슬의 허용된 회전을 액슬 채널(118)의 한계들을 넘어 확장할 수 있다. 그에 따라, 액슬(85)의 허용된 회전의 총량은, 각도에 있어서, 액슬 채널(118)의 원호 길이(L c1 )와 보유 구조물 채널(111)의 원호 길이(L c2 )의 합 - 슬라이더의 원호 길이(L s )의 2배와 대략 동일(또는 그에 비례)할 수 있으며; 슬라이더의 원호 길이(L s )는 액슬 채널(118) 및 보유 구조물 채널(111) 둘 모두에서 점유되는 그의 공간에 대하여 고려될 필요가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 액슬 채널(118)은 360° 미만인 회전량을 허용할 수 있지만, 슬라이더(26)와 보유 구조물(84)의 액슬 채널(111)의 추가적인 맞물림은, 심지어 360°를 넘어, 액슬의 회전 범위를 확장할 수 있다.
액슬(85)의 슬라이더 채널(118)의 환형/원호 길이(L c1 )는, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 액슬(85)을 위한 키이 홈/로킹 태양/영역을 제공할 수 있는, 정합 특징부/채널(88)의 존재에 의해 적어도 부분적으로 제한될 수 있다. 즉, 일부 실시예에서, 정합 특징부/채널(88)의 크기는 액슬(85)의 채널(118)의 사용가능 환형 길이로부터 빼앗는 공간을 점유한다.
롤 액슬(85)의 회전의 범위는 슬라이더(26)의 원호 길이(L s )에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 즉, 슬라이더의 각자의 부분들에 의해 점유되는 액슬(85)의 채널(118) 및 보유 구조물(84)의 채널(111) 내의 환형 길이의 양에 대하여 슬라이더(26)의 원호 길이(L s )가 더 길수록, 허용되는 회전의 범위는 더 작다.
일반적으로, 슬라이더(26)의 반경방향 두께(T s ) 및 원호 길이(L s )는 하나 이상의 채널 내에 바인딩되고/되거나 각자의 스토퍼 표면들에 대한 하드 스톱 힘들을 견디는 슬라이더(26)의 성향에 대하여 슬라이더(26)에 대한 원하는 구조적 안정성을 제공하도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 슬라이더(26)가 환형 길이(L s )에 대해 너무 좁고/좁거나 반경방향 두께(T s )에 대해 너무 좁은 경우, 그 상의 하드 스톱 힘들로부터 파단 및/또는 시어링(sheering)이 기인할 수 있다. 그러나, 그러한 치수들은 액슬(85)의 회전을 제한하고/하거나 더 큰 크기/공간을 요구할 수 있다. 그에 따라, 슬라이더의 설계는 구조적 안정성과 크기 사이의 트레이드-오프(trade-off)를 수반한다. 예를 들어, 액슬(85)의 환형 채널(118) 및 보유 구조물(84)의 환형 채널(111) 내에서의 그의 활주를 용이하게 할 목적을 위해 그리고 그 안에의 편리한 끼움을 제공하기 위해 슬라이더(26)를 비교적 강건하도록 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 슬라이더(26)의 상대적으로 더 긴 환형 길이(L s )는 각자의 채널들 내에서의 활주를 용이하게 하고 슬라이더(26)가 채널(들) 내에서 뒤집어지고 바인딩되거나 달리 비뚤어지게 될 위험을 감소시킬 수 있다.
도 10-1 내지 도 10-4에 도시된 액슬(85), 슬라이더(26), 및 보유 구조물(84) 조립체(105)는 소정 응용들에서 적합할 수 있는 회전-제한된 액슬의 회전 범위를 증가시키기 위한 해결책을 제공한다. 예컨대 관련 손잡이/기구와 연관된 롤-제어 기어들 중 하나 이상과 연관된 기어 직경(들)을 변경함으로써, 본 개시의 실시예와 관련하여 롤 액슬의 회전 범위를 증가시키기 위한 추가적인 해결책이 구현될 수 있다. 예를 들어, 기구 샤프트의 근위 단부와 연관된 샤프트 기어의 기어 직경을 감소시키는 것은 샤프트의 허용된 회전을 증가시킬 수 있다. 게다가, 원위 구동 기어의 직경을 증가시키는 것은 롤 액슬의 회전에 대한 샤프트의 회전을 증가시키며, 그에 의해 롤의 동작가능 범위를 증가시킬 수 있다. 도 10-1 내지 도 10-4에 도시된 특정 조립체는, 본 개시의 다양한 도면에 도시된 바와 같이, 손잡이 내와 같은, 공간 제약에 의해 제한되는 환경에서 원하는 샤프트 롤 범위를 제공하는 데 적합할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시의 실시예는 샤프트-유형 기구가 수동 및 로봇식 둘 모두로 사용되도록 허용한다. 그러한 구현예들에서 바람직할 수 있는 바와 같이, 본 개시의 소정 실시예는 손잡이가 수동으로 조작될 때 자동으로 샤프트 회전을 제 위치에 로킹하거나 고정하도록 구성된 기구 손잡이에 관한 것이다. 예를 들어, 그러한 기구 손잡이는, 손잡이가 로봇 엔드 이펙터에 도킹될 때, 샤프트의 회전/롤이 자동으로 로킹해제되고 엔드 이펙터(및/또는 부착된 어댑터) 및 기구의 손잡이와 연관된 하나 이상의 컴포넌트를 통해 로봇으로 제어되도록 허용되도록 구성될 수 있다. 엔드 이펙터 및/또는 그의 컴포넌트(들) 또는 특징부(들)에 대한 본 명세서에서의 임의의 언급은, 엔드 이펙터 자체를 언급하기보다는, 엔드 이펙터에 결합된 어댑터와 연관된 유사한 컴포넌트(들) 또는 특징부(들)를 언급할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 롤 액슬(85)의 회전이 액슬 캐치(90)에 의해 제한/한정되는 로킹된 위치에 있는 액슬 캐치(90)를 포함한, 소정의 기구 손잡이 컴포넌트의 사시도를 도시한다. 도 12a, 도 12b, 및 도 12c는 도 11a 내지 도 11c에 도시된 기구 손잡이 컴포넌트의 사시도를 도시하며, 여기서 액슬 캐치는 어댑터 또는 엔드 이펙터 장치의 액추에이터-맞물림 보스(actuator-engagement boss)(9)가 캐치(90)와 맞물려 그것의 수직 병진을 유발하여서 캐치(90)의 키이 특징부(95)를 롤 액슬(85)의 정합 특징부(88) 밖으로 들어올리고/이동시키고, 그에 의해 롤 액슬(85)이 구동 입력에 응답하여 자유롭게 회전하도록 허용하는 로킹해제된 위치에 있다. 아래의 설명 중 임의의 것은 도 11a 내지 도 11c 및/또는 도 12a 내지 도 12c에 관해서 이해될 수 있다.
전술된 바와 같이, 일부 경우에, 의사 또는 다른 조작자/기술자는 기구의 손잡이를 그의 손에 쥐고 그의 팔 및/또는 손을 회전시켜 손잡이 및 그에 결합된 샤프트를 단일체로서 함께 회전시킴으로써 기구 샤프트 롤을 실행할 수 있다. 즉, 본 개시의 도면들/실시예들 중 임의의 것에 관하여, 기구(19)의 샤프트(40)를 수동으로 롤링시킬 때, 손잡이(31)의 회전이 샤프트(40)로 전환되도록 허용하기 위해 샤프트(40)의 그의 손잡이(31)에 대한 롤이 제한/로킹되는 것이 필요하거나 바람직할 수 있다. 일반적으로, 핸드헬드 수동 롤/회전의 구현은 약 180°의 회전을 허용할 수 있으며, 여기서 그러한 회전은 사용자들에 걸쳐 어느 정도까지 다를 수 있는, 팔 및/또는 손/손목의 물리적 제약들에 의해 제한된다.
도 11a 내지 도 11c 및 도 12a 내지 도 12c의 기구 손잡이(31)는 병진하고 롤 액슬(85)과 키잉(keying)하도록 구성될 수 있는 롤 액슬 로킹 구조물/캐치(90)를 포함한다. 용어 "캐치"는 본 명세서에서 그의 넓은 그리고 통상적인 의미에 따라 사용되며, 회전 액슬 컴포넌트, 특징부, 또는 장치에 관하여 이해될 수 있는, 임의의 유형의 로킹, 정지, 차단, 방해, 또는 간섭 구조물을 지칭할 수 있다. 기구가 수동으로 사용되고, 따라서 손잡이(31)가 사용자에 의해 수동으로 유지/조작될 때, 스프링 또는 다른 바이어싱 특징부(biasing feature)(93)가 캐치(90)의 키이 컴포넌트(95)를 롤 액슬(85)의 정합 특징부(88)(예를 들어, 키이 홈)와 맞물리게 하는 방식으로 캐치 구조물(90)을 롤 액슬(85)을 향해 바이어싱할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 롤 액슬(85)의 만남 특징부를 액슬 캐치(90)의 키이 특징부(95)와 정렬시키기 위해 샤프트(40)(도 11a 내지 도 11c에 도시되지 않음)를 수동으로 회전시킬 때, 롤 액슬(85)의 평면을 향한 캐치(90)의 바이어싱은 키이 특징부(95)가 키이 홈 정합 특징부(88)와 맞물리게 하고, 그에 의해 롤 액슬(85)의 회전을 제 위치에 로킹할 수 있다. 그러한 로킹된 상태에서, 샤프트(40)는 로봇 구동을 통해 자유롭게 회전하고/하거나 작동되도록 허용되지 않을 수 있다.
도 11a 및 도 11b와 도 12a 및 도 12b에서, 롤 액슬(85)은 정합 특징부(88)가 키이 특징부(95)와 회전 정렬되는 홈/제로 위치로 회전되며, 따라서 키이 특징부(95)는 정합 특징부(88) 안으로 그리고 밖으로 이동할 수 있다. 그의 롤 축을 중심으로 한 샤프트(40) 및/또는 그의 회전 축을 중심으로 한 롤 액슬(85)에 대한 미리 정해진 각도 위치와 연관될 수 있는, 롤 액슬(85)이 홈 회전 위치에 있지 않은 경우, 본 명세서에 설명된 바와 같은 샤프트 롤 로크를 구현하는 것은 가능하지 않을 수 있다. 그에 따라, 손잡이(31)를 래칭하거나 로봇 시스템으로부터 래칭해제하기 전에, 샤프트 롤 로크를 가능하게 하기 위해 샤프트(40) 및/또는 액슬(85)을 홈 위치로 회전시키는 것이 필요하거나 바람직할 수 있다. 예를 들어, 샤프트(40) 및/또는 액슬(85)이 손잡이(31)의 래칭해제/도킹해제 전에 홈 위치로 회전되는 경우, 그러한 래칭해제/도킹해제는 자동으로 캐치(90)가 액슬(85)을 로킹하게 할 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템 제어 회로는 손잡이(31)의 도킹해제 전에 샤프트(40) 및/또는 액슬(85)을 홈 위치로 자동으로 롤링시키도록 구성된다. 일부 구현예에서, 래칭해제/도킹해제는 샤프트(40) 및/또는 액슬(85)이 홈 위치에 있지 않는 한 그리고 홈 위치에 있을 때까지 제한/로킹될 수 있다. 샤프트 롤이 홈 위치에 있는지는 전자적으로 그리고/또는 기계적으로 결정될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 로봇 엔드 이펙터(6) 및/또는 그와 연관된 어댑터 컴포넌트(8)는 손잡이(31)가 엔드 이펙터/어댑터(8) 상에 도킹될 때 캐치(90)의 액추에이터 특징부(91)를 누르도록 구성된 캐치 작동 보스(9) 또는 다른 특징부를 포함할 수 있으며, 여기서 그러한 액추에이터 맞물림은 캐치(90)의 키이 특징부(95)를 액슬(85)의 정합 특징부(예컨대, 키이 홈)(88) 밖으로 병진시킴으로써 캐치(90)의 로크아웃 메커니즘(lockout mechanism)을 맞물림해제시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 손잡이(31)를 어댑터(8)에 래칭하기 위해 손잡이(31)를 어댑터(8) 상으로 아래로 미는 것에 의해, 캐치-작동 돌출부/보스(9)는 액추에이터 접촉 표면(98)에 대해 자동으로 가압하여 액슬 캐치(90)를 그의 로킹된 위치로부터 (도시된 배향에 대하여) 수직으로 이탈시키고/병진시켜, 키이(95)를 액슬(85)의 정합 특징부(88)로부터 제거할 수 있다. 그에 따라, 본 개시의 실시예는 손잡이를 엔드 이펙터 및/또는 어댑터(8)(또는 다른 유형의 로봇 조작기) 상에 도킹시킴으로써 사용자가 기구 손잡이와 연관된 샤프트 롤 제어 메커니즘을 로킹해제하도록 허용하는 해결책을 제공한다. 그러한 로킹해제된 상태에서, 손잡이는 기구의 샤프트가 소정의 제어 신호 및/또는 구동 입력에 응답하여 롤링하게 하도록 자유롭게 동작할 수 있다.
키이 특징부(95)는 액슬(85)을 위한 로킹 특징부를 제공한다. 일부 실시예에서, 키이 특징부(95)는 액슬(85)의 회전이 제한되는 로킹된 위치에서 액슬(85)의 정합 특징부(88) 내로 키잉된다. 정합 특징부(88) 내에의 키이(95)의 끼워맞춤은 유리하게도 액슬의 롤/회전을 제한할 때 키이 특징부(95)의 백래시(backlash)/탈출을 방지하기에 충분히 빡빡할 수 있지만, 캐치를 정합 특징부(88)와의 정합 맞물림 상태로 그리고/또는 정합 맞물림 상태로부터 벗어나도록 작동시킬 때 바인딩 마찰을 야기할 정도로 너무 빡빡하지는 않을 수 있다. 예를 들어, 캐치 액추에이터 컴포넌트(91)는 키이 특징부(95)에 대해 캐치(90)의 별개의 단부(501)에 위치될 수 있으며, 따라서 캐치 액추에이터(91)의 작동(예컨대, 그의 수직 병진)은 캐치(90)에 대한 힘의 불균일한 인가로 인해 캐치(90)가 바인딩되는 경향을 야기할 수 있다. 그에 따라, 키이 특징부(95) 주위의 소정량의 틈새가 바람직할 수 있다. 그러나, 정합 특징부(88) 내의 키이 특징부(95) 사이의 임의의 양의 틈새는 키이(95)가 로킹된 위치에 있을 때 액슬(85)의 허용가능 회전으로 전환될 수 있다. 그에 따라, 키이(95)는 일부 실시예에서 정합 특징부(88) 내에 비교적 꼭 맞게 끼워질 수 있다.
일부 실시예에서, 액슬(85)의 축(A a )에 대해, 액슬 캐치(90)는 축(A a )과 평행하게 수직으로 병진하도록 구성될 수 있으며, 따라서 키이(95)가 정합 특징부(88) 밖으로 상승한다. 액슬-보유 구조물(84)(명료함을 위해 도 11a 내지 도 11c와 도 12a 및 도 12b에 도시되지 않음)은 캐치(90)가 얼마나 멀리 수직으로 병진할 수 있는지에 대한 한계를 제시할 수 있다. 도 10-1 내지 도 10-4를 또한 참조하면, 액슬 커버/보유 특징부(84)는 롤 액슬(85)을 그와 연관된 구동 입력부와 정렬시키는 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 핀(181)이 액슬(85)의 축방향 컵(119) 내에, 그리고 액슬-보유 구조물(84)의 대응하는 반대편-대면 컵(120) 내에 배치된다. 대안적으로, 정렬 핀(181)은 커버(94)와 통합된 형태일 수 있다. 핀(181)은 유리하게도 액슬(85)에 의한 그를 중심으로 한 회전을 허용할 수 있다.
액슬(85)은 도 11a 내지 도 11c에 도시된 로킹된 위치로 바이어싱될 수 있으며, 여기서 액슬 캐치(90)는 키이(95)가 액슬(85)의 정합 특징부(88)와 맞물리도록 위치된다. 일부 실시예에서, 그러한 바이어싱은 하나 이상의 스프링(122) 또는 다른 바이어싱 특징부를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 스프링(122)은 키이 특징부(95)를 정합 특징부/채널(88) 내로 아래로 바이어싱하기 위해 액슬 캐치(90) 상에서 (도시된 배향에 대하여) 하향으로 밀어낼 수 있다. 일부 실시예에서, 스프링(122)은 액슬-보유 구조물(84) 또는 다른 구조물의 밑면과 같은, 손잡이 하우징의 하나 이상의 컴포넌트의 밑면/표면에 대해 가압한다. 일부 실시예에서, 액슬 캐치(90)는, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 컵 또는 리세스 특징부와 같은, 스프링-보유 특징부(93)를 포함한다. 예를 들어, 스프링-보유 특징부(93)는 스프링(122)이 그 상에 바이어싱 힘을 인가할 수 있는 안착부(94)를 갖는, 개방 원통형 형태를 가질 수 있다. 컵-유형 스프링 보유 특징부가 도시되어 있지만, 스프링(122)을 캐치(90)에 고정하기 위한 부착 수단 또는 메커니즘(예컨대, 하나 이상의 후크, 클립, 접착제 등)과 같은, 임의의 유형의 스프링-보유 형태 또는 구조물이 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
하나 이상의 정렬 핀(121)이 액슬(50)의 축(A a )과 대체로 평행한 캐치(90)의 병진을 용이하게 하는 데 이용될 수 있다. 즉, 핀(들)(121)은 캐치(90)의 이동의 방향 및/또는 배향을 제어/안내하여서 (예컨대, 캐치(90)의 평평한 상부 표면에 대하여) 병진할 때 캐치(90)를 면내에 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 바이어싱 컴포넌트(예컨대, 스프링)(122)가 캐치(90)의 하나의 단부(501)에 비교적 가깝게 배치되는 실시예에서, 그에 의해 제공되는 바이어싱 힘은 병진할 때 캐치(90)가 기울어지고/지거나 바인딩되게 하는 경향이 있을 수 있다. 핀(121)은 그러한 기울어짐/바인딩을 방지할 수 있다/감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 캐치(90)는 핀(들)(121) 주위의 캐치(90)를 위한 트랙/가이드를 제공하기 위해 핀(들)(121)이 그 안에 배치되게 하도록 구성된 하나 이상의 개구 또는 다른 특징부(92)를 포함한다. 핀(들)(121)은 어떤 방식으로 하우징(80)에 고정될 수 있으며, 손잡이의 다른 구조물과 통합될 수 있거나, 하우징 및/또는 액슬 보유 구조물(84)의 하나 이상의 보유 특징부와 네스팅(nesting)됨으로써 제 위치에 고정되는 별개의 컴포넌트일 수 있다.
다시 도 6을 또한 참조하면, 어댑터 컴포넌트(8)는 손잡이(31)가 어댑터(8) 및/또는 엔드 이펙터(6)에 래칭될 때 액추에이터(91)와 맞물리도록 구성된 캐치 액추에이터 맞물림 특징부/보스(9)를 포함한다. 예를 들어, 손잡이(31)가 어댑터(8) 및/또는 엔드 이펙터(6)에 래치/도킹될 때, 보스(9)는 액추에이터(91)의 맞물림 표면(98)에 대해 가압하여서, 캐치 액추에이터(91) 및 결합된/통합된 캐치(90)가 보스(9), 액추에이터(91), 및/또는 캐치 액추에이터 접근 채널(176)의 축과 대체로 평행한 방향으로 병진하게 하도록 구성될 수 있다. 그러한 수단에 의해, 보스(9)는 키이(95)가 액슬(85)의 정합 특징부(88) 밖으로 이동하도록 캐치(90)가 병진하게 함으로써 액슬(85)을 로킹해제하도록 구성될 수 있다. 그러한 로킹해제는 손잡이(31)의 하우징(30) 외부로부터 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 액슬 액추에이터(91)는, 도 11c에 도시된 바와 같이, 스프링-보유 컵(93)과 축방향으로 정렬된다.
일부 실시예에서, 캐치 액추에이터(91)(예컨대, 플러그(plug), 핀, 버튼, 페그, 플런저(plunger), 또는 다른 액추에이터 수단 또는 형태)는 손잡이 하우징(80)의 액추에이터 접근 채널(176) 내로 그리고/또는 그를 통해 돌출된다. 일부 실시예에서, 액추에이터(91)는 액추에이터 채널(176)을 통한 손잡이 하우징(80) 내로의 유체 침입을 방지하도록 구성된 O-링 또는 다른 유형의 밀봉 컴포넌트를 수용할 수 있는 환형 갭(gap) 또는 공간(96)을 포함한다. 일부 실시예에서, 환형 갭/채널(96)은 그 안에 배치된 밀봉 특징부를 갖는 것이 아니라, 오히려 액추에이터 주변부 주위를 지나가는 임의의 유체가 대체로 갭 공간(96) 내에 수집될 수 있는 에어갭을 제공한다.
캐치(90)는 정렬 핀 채널(92)을 포함하는 캐치의 영역의 높이에 대응하는 높이 치수(H 1 )를 가질 수 있으며, 여기서 높이 치수(H 1 )는 정렬 핀의 정렬을 용이하게 하기 위해 그리고 정렬 채널(92)을 정렬 핀과 실질적으로 평행하게 유지하기 위해 정렬 핀(121) 주위에 표면 영역을 제공한다. 예를 들어, 병진할 때 캐치(90)가 흔들리도록/기울어지도록 허용되는 것을 방지하는 것이 유리할 수 있으며, 여기서 흔들리는/기울어지는 그러한 경향은 높이 치수(H 1 ) 및/또는 정렬 채널(들)(92) 내의 핀 주위의 틈새에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다. 그에 따라, 흔들림/기울어짐을 감소시키기 위해, 정렬 채널(92)은 유리하게도, 축방향으로 병진할 때 핀 주위에서 캐치(90)에 대한 마찰 구속을 회피하기 위해 소정량의 틈새를 허용하면서, 틈새가 거의 없이 정렬 핀(121) 주위에 비교적 밀접하게 끼워질 수 있다. 더욱이, 정렬 채널(들)(92)의 영역에서의 캐치의 높이(H 1 )는 하우징(80) 내의 관련 공간 제약을 고려하여 가능한 한 크게 만들어질 수 있다. 예를 들어, 손잡이(31)의 풀리, 와이어, 및/또는 다른 컴포넌트는 하우징(80) 내의 캐치(90) 위에 적어도 부분적으로 배치될 수 있으며, 여기서 캐치(90)는 로킹해제된 또는 로킹된 구성 동안 그러한 공간을 점유하지 않는다. 캐치(90)의 밑면의 토폴로지(topology)는 유리하게도 캐치(90)가 로킹된 위치에 위치하도록 허용하기 위해 캐치(90)가 로킹된 위치에 있을 때 캐치(90)가 그의 저부 표면(들)에서 하우징(80)의 기부의 구조적 컴포넌트(들)와 접촉하는 하나 이상의 베어링 표면을 제공하기 위해 하우징(80) 내의 이용가능 공간을 채울 수 있다. 캐치(90)는 캐치(90)의 몸체의 높이(H 1 )보다 큰, 액추에이터(91)를 포함하는 총 높이(H 2 )를 가질 수 있다.
어댑터(8)(및/또는 엔드 이펙터(6))의 액추에이터-맞물림 보스(9)는 손잡이(31) 이외의 다른 기구가 그에 래칭될 때 기구 컴포넌트와 접촉하는 것을 회피하기 위해 높이에 있어서 제한될 수 있다. 예를 들어, 어댑터(8)는 카테터-유형 기구 등을 포함한, 그에 부착된 다양한 유형의 기구를 갖도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 핀은 약 2.2 mm 이하의 높이를 갖는다. 일부 실시예에서, 핀은 높이가 2.2 mm 초과이다.
캐치(90)는, 도시된 바와 같이, 길이 치수(L) 및 폭 치수(W)를 가질 수 있으며, 여기서 길이 치수(L)는 폭 치수(W)보다 크다. 예를 들어, 폭 치수(W)는 대체로 키이(95)의 돌출 치수와 평행할 수 있는 반면, 길이 치수(L)는 폭 치수(W)에 대해 횡방향/직교일 수 있다. 캐치(90)의 단부들(501, 502)은 캐치(90)의 길이방향 1/2들 또는 1/3들인 것으로 간주될 수 있으며; 일부 실시예에서, 키이(95)는 캐치(90)의, 액추에이터(91) 및/또는 스프링(122) 및 스프링-보유 컵(93)과는 반대편의 길이방향 측부/단부(502)의 일부이거나 달리 그와 연관될 수 있다. 적어도 하나의 정렬 핀(121) 및/또는 연관된 정렬 핀 채널(92)이 서로 반대편에 있는 단부들(501, 502) 사이의 캐치(90)의 중간 길이방향 부분과 연관될 수 있다.
단일의 액추에이터 페그/형태(91), 채널(176), 및 액추에이터 보스(9)가 위에서 도시 및 설명되지만, 캐치(90), 하우징(80), 및/또는 어댑터(8)는 임의의 수의 액추에이터, 액추에이터 접근 채널, 및/또는 액추에이터 핀 컴포넌트로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 2개의 캐치 액추에이터를 포함함으로써, 병진 동안의 캐치(90)의 안정성이 개선될 수 있다. 예를 들어, 그러한 다수의 액추에이터들 및 연관된 컴포넌트들/특징부들은 캐치(90)의 별개의 측부들/단부들(501, 502)과, 그리고/또는 단부들/측부들(501, 502) 사이에서 연관될 수 있다. 일반적으로, 단부 영역(501)에서의 액추에이터(91)의 위치는 병진 정렬 관점에서 이상적이지 않을 수 있다. 그러나, 손잡이 하우징(80)과 연관된 소정의 물리적/위치 제약들로 인해, 도 11a 내지 도 11c 및 도 12a 내지 도 12c에 예시된 구성이 필연적이거나 바람직할 수 있으며, 여기서 액추에이터(91)의 위치/소재에 의해 야기되는 임의의 정렬 결함은 정렬 핀 채널(들)(92), 스프링-보유 컵(들)(93), 높이/두께 치수들(H 1 , H 2 ), 및 키이-액슬 맞물림 특징부들 중 하나 이상을 사용하여 보상될 수 있다.
도 13-1 및 도 13-2는 하나 이상의 실시예에 따른 액슬 캐치(146)를 포함한 소정의 기구 손잡이 컴포넌트들의 사시도를 도시한다. 도 11a 내지 도 11c 및 도 12a 내지 도 12c에 도시된 실시예와 비교하여, 수직-병진 캐치보다는 회전 캐치의 사용이 소정의 이익들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 수직-병진 캐치 구조물들에 대하여, 소정의 오염 물질들이 그와 연관된 액추에이터 채널 내에 포획될 수 있으며, 그것은 살균/세정이 비교적 어려울 수 있다. 예를 들어, 도 11a 내지 도 11c 및 도 12a 내지 도 12c의 플러그-유형 액추에이터 실시예에 대하여, 액추에이터 접촉 표면(98)과 액추에이터 플러그(91)의 기부 사이의 영역은 세정 및/또는 접근이 어려울 수 있다. 도 13a 내지 도 13c의 회전 액추에이터에 대하여, 그의 액추에이터(140)는 축을 따라 그리고/또는 손잡이의 하우징 내로 물리적으로 병진하는 것과는 대조적으로 액추에이터가 단지 제 위치에서 회전하는 것으로 인해 액추에이터(140) 주위의 오염 물질 통과를 갖는 경향이 없을 수 있다.
일부 실시예에서, 캐치(146)의 액추에이터(140)는 캠 액추에이터(cam actuator)이다. 그러한 시스템에서, 손잡이(131)가 그에 부착되는 어댑터 및/또는 엔드 이펙터(147)는 액추에이터-맞물림 돌출부/보스(143)를 포함할 수 있으며, 이는 임의의 적합한 또는 바람직한 형상을 갖거나 액추에이터(140)의 캠 소켓(141)을 작동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터-맞물림 돌출부/보스(143)는, 도시된 바와 같이, 직사각형/장방형 단면 형상을 가질 수 있다. 액추에이터-맞물림 돌출부/보스(143)를 캠 소켓(141) 내로 밀어넣는 것에 의해, 캠 소켓(141)의 비스듬한/만곡된 캠 표면/홈(142)은 액슬 캐치(146)가 액추에이터(140)의 축(A c )을 중심으로 회전하게 하여서, 캐치(146)의 구부러진 돌출부(149)가 액슬(145)의 정합 특징부(148) 밖으로 회전하게 할 수 있다. 캐치(146)는 구부러진 돌출부(149)의 단부(144)가 액슬(145)의 측부와 연관된 정합 특징부(148) 내로 돌출되어서, 액슬의 회전을 로킹하는 로킹된 위치로 바이어싱될 수 있다.
캐치(146)는 비틀림 스프링 또는 어떤 다른 바이어싱 장치/메커니즘을 통해 롤 액슬(145)을 향해 바이어싱될 수 있으며, 여기서 캐치(146)는 엔드 이펙터 및/또는 그와 연관된 어댑터 상에 도킹될 때 자동으로 롤 액슬(145)로부터 멀어져 회전하도록 구성된다.
캠 액추에이터(140)에 대하여, 비스듬한/만곡된 캠 표면/홈(142)의 각도가 더 공격적일수록, 액추에이터-맞물림 보스(143)에 의해 액추에이터(140)의 캠 소켓(141) 내로 돌출되는 거리의 단위당 더 많은 회전이 캐치(146)로 전환되며, 이는 손잡이(131)가 어댑터/엔드 이펙터(147) 상에 도킹될 때 성공적인 래칭해제/로킹해제가 달성될 수 있는 가능성을 증가시킬 수 있다. 일반적으로, 액추에이터-맞물림 보스(143)는 캠 캐치(146)의 회전을 달성하기 위해 바이어싱 힘(예컨대, 스프링 힘)을 극복할 필요가 있을 수 있다.
회전 액슬 캐치(146)는, 액슬의 정합 특징부와/특징부로부터 맞물리고 맞물림해제되도록 수직으로 병진하기보다는, 액슬(145)의 키이 형성된 특징부(148)와 맞물리도록 회전하도록 구성된다. 회전은 소정 방식으로 캐치(146) 내에 형성된 그리고/또는 그와 연관된 캠 특징부를 사용하여 달성될 수 있다. 도 13-1 및 도 13-2의 회전 캐치 실시예는 유체 침입을 방지하는 데 적합할 수 있다.
도 14-1 및 도 14-2는 하나 이상의 실시예에 따른 기구 손잡이(175) 및 샤프트(40) 컴포넌트를 갖는 기구를 위한 롤-로크 특징부(163)를 도시한다. 롤-로크 특징부(163)는 일부 실시예에서 기구 손잡이(175)가 그에 부착되는 어댑터 및/또는 엔드 이펙터 컴포넌트(들)의 대체로 반경방향으로 외측에 배치될 수 있는 포크형(forked) 샤프트 회전 스토퍼를 포함할 수 있다. 스토퍼(163)는 샤프트(440) 및/또는 기부(151) 또는 그와 연관된 응력변형-완화 형태(153)와 직접 접촉함으로써 샤프트(440)를 로킹하도록 구성될 수 있다. 샤프트 롤 스토퍼(163)는 기구의 손잡이(175)의 원위 부분으로부터 원위방향으로 연장될 수 있다.
스토퍼(163)는 스트립(166) 또는 영역을 포함할 수 있으며, 이는 스트립(166)과 샤프트(440)의 컴포넌트/부분이 접촉할 때 롤 저항을 증가시키도록 구성된 높은 마찰 계수 재료를 갖는다. 샤프트(440)에 대한 본 명세서에서의 언급은 세장형 관형 샤프트 부분(440) 자체를 언급하고/하거나, 샤프트 기부(151) 및 응력변형-완화 형태(153) 중 어느 하나 또는 둘 모두를 지칭할 수 있다. 일부 실시예에서, 스토퍼 특징부(163)는 샤프트(440), 응력변형-완화 형태(153), 및/또는 그의 기부(151)와 연관된 대응하는 맞물림 특징부 내로 키잉되도록 구성된 키이 특징부(도시되지 않음)를 포함한다.
샤프트(440)의 기부(151)는 샤프트(440)와 기부가 함께 회전하게 하는 방식으로 샤프트(440)에 결합되고/되거나 그와 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 기부(151)는, 일부 실시예에서 응력변형-완화 특징부(153)(존재하는 경우)에 대해 근위에 있을 수 있고, 스토퍼 특징부(163)를 위한 맞물림 표면을 제공할 수 있는, 샤프트(440)의 강성 원통형 기부 구조물(151)을 포함한다. 예를 들어, 스토퍼(163)의 포크형 부분(162)은 샤프트(440)에 대한 롤-중지 저항/정지 마찰을 제공하기 위해 기부 부분(151)의 외부 표면과 맞물리도록/접촉하도록 구성될 수 있다.
스토퍼(163)는 기부 부분(160)을 포함할 수 있으며, 이는 도 14-1 및 도 14-2에 도시된 바와 같이 대체로 직선형이고/이거나 세장형일 수 있거나, 스토퍼(163)의 수직 활주 또는 다른 이동(예를 들어, 회전)을 허용하여 그의 접촉 표면(166)이 샤프트(440)의 부분(예를 들어, 샤프트 기부(151))과 접촉하게 하도록 구성된 임의의 다른 적합한 또는 바람직한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 기부 부분(160)은 스토퍼(163)의 병진/활주를 용이하게 하도록 구성된 슬롯(161) 또는 다른 특징부를 포함한다. 예를 들어, 핀(152) 또는 다른 형태/컴포넌트가 슬롯(161) 내에 적어도 부분적으로 삽입/배치되어, 핀(152)이 슬롯(161) 내에서 로킹된 위치와 로킹해제된 위치 사이에서 활주하도록 스토퍼의 이동에 대응하는 스토퍼(163)의 병진을 허용하면서 스토퍼(163)를 보유할 수 있다. 예를 들어, 로킹해제된 위치(도 14-1)에 대해, 핀(152)은 슬롯(161)의 상부에 또는 그 부근에 있을 수 있는 반면, 로킹된 위치(도 14-2)에 대해, 핀(152)은 슬롯(161)의 저부에 또는 그 부근에 있을 수 있다. 도 14-1은 로킹해제된 위치에 있는 스토퍼(163)를 도시하며, 여기서 스토퍼는 접촉 영역/스트립(166)이 샤프트(440) 또는 그와 연관된 컴포넌트(들)(예컨대, 샤프트 기부(151))와 접촉하지 않도록 하우징(170) 내에 위치한다.
도 14-2는 로킹된 위치에 있는 스토퍼(163)를 도시하며, 여기서 스토퍼(163)는 샤프트 기부(151), 응력변형-완화 컴포넌트(153), 및/또는 샤프트 몸체(440)와 같은, 샤프트(440)의 컴포넌트에 대해 접촉 영역(166)에서 힘을 가하도록 수직으로 병진/작동되었다. 로킹된 위치와 로킹해제된 위치 사이의 스토퍼(163)의 작동은 임의의 적합한 또는 바람직한 액추에이터 수단 또는 메커니즘을 사용하여 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스토퍼(163)는, 로킹된 또는 로킹해제된 위치로, 예컨대 하나 이상의 스프링 또는 다른 바이어싱 장치의 사용을 통해 바이어싱된다. 일부 실시예에서, 스토퍼(163)는 어떤 방식으로 로봇으로 작동되도록 구성된다. 스토퍼(163)의 포크형 부분(162)은 반원형 형상/형태를 갖는 것으로 예시되지만, 그러한 컴포넌트/부분은 임의의 적합한 또는 바람직한 형상 및/또는 접촉 표면/영역을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
샤프트 롤 프로세스
도 15-1, 도 15-2, 및 도 15-3은 하나 이상의 실시예에 따른, 기구 샤프트(154)를 롤링시키기 위한 프로세스(1500)에 대한 흐름도를 제공한다. 도 16-1, 도 16-2, 및 도 16-3은 하나 이상의 실시예에 따른, 각각, 도 15-1, 도 15-2, 및 도 15-3의 프로세스(1500)와 연관된 다양한 블록, 상태, 및/또는 동작에 대응하는 소정 이미지를 도시한다. 프로세스(1500)는, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 소정 로봇 시스템 제어 회로에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있다.
프로세스(1500)는 신장 결석 제거 절차, 또는 내시경, 요관경 등과 같은 샤프트-유형 의료 기구(159)를 사용하여 구현될 수 있는 다른 절차와 같은 의료 절차와 관련하여 구현될 수 있다. 즉, 프로세스(1500)는 환자의 신장의 신배 네트워크와 같은, 환자의 소정의 표적 해부학적 구조 내에의 샤프트-유형 의료 기구(159)(예컨대, 내시경)의 샤프트(154)의 원위 단부의 배치 후에 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 프로세스(1500)의 하나 이상의 동작은 의료 기구의 샤프트의 원위 단부에 의한 표적 해부학적 구조의 접근 전에 구현될 수 있다.
블록(1502)에서, 프로세스(1500)는 의료 기구(159)의 샤프트(154)를 그의 손잡이(151)에 대해 수동으로 회전시켜 샤프트(154)를 홈 위치에 있게 하는 것을 수반하며, 여기서, 이미지(1602)에 도시된 바와 같이, 샤프트가 홈 위치로 수동으로 회전될 때 손잡이(151)의 샤프트 롤 로킹 기구가 맞물리도록/로킹되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 손잡이(151)는 손잡이(151)에 대한 샤프트(154)의 정렬을 나타내는 그와 연관된 하나 이상의 마킹 또는 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 상세히 설명된 바와 같은 원추-형상 형태와 같은 응력변형 완화 형태(153)가 샤프트(154)의 배향을 나타내는, 원주방향 정점 또는 다른 특징부와 같은, 하나 이상의 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 마커/표시기는 샤프트(154)의 작업 채널, 또는 다른 특징부(들)와 정렬될 수 있다. 일부 구현예에서, 프로세스(1500)의 블록(1502)과 연관된 동작(들)은 샤프트(154)의 근위 단부 부분과 연관된 응력변형-완화 특징부(153)를 손으로 쥐거나 움켜잡고 그러한 형태/특징부(153)를 표시된 홈 위치로 회전시키는 것을 수반하며, 이는 그에 의해 롤 로크 캐치 또는 다른 특징부가 손잡이(151)의 롤 액슬과 맞물리게 하여서, 의료 기구(159)의 샤프트(154)와 손잡이(151) 사이의 상대 롤을 로킹할 수 있다.
블록(1504)에서, 프로세스(1500)는, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 샤프트(154)가 샤프트 롤 로크 바이어싱(예컨대, 액슬 로크/캐치를 로킹된 구성으로 바이어싱하는 액슬 로크/캐치 상의 스프링-로딩)에 의해 구현되는 상대 로킹된 롤 구성에 있는 상태에서 손잡이(151)를 수동으로 회전시킴으로써 의료 기구(159)의 샤프트(154)를 수동으로 롤링/회전시키는 것을 수반한다. 예를 들어, 샤프트(154)는 샤프트(154)의 근위 부분에 결합될 수 있는 손잡이(151)와 연관될 수 있다. 자동 롤 로킹으로 인해, 의료 기구(159)는 손잡이(151)의 회전이 샤프트(154)의 회전으로 전환되도록 구성될 수 있다. 즉, 샤프트(154)는 손잡이(151)에 대해 자유롭게 회전하지 않을 수 있으며, 오히려 손잡이(151)에 대해 로킹된 회전을 가질 수 있다. 예를 들어, 손잡이(151)는, 본 명세서에 상세히 설명된 바와 같이, 그와 연관된 롤-로킹 캐치 특징부를 가질 수 있으며, 여기서 그러한 특징부는 기구(159)가 수동으로 조작/동작될 때 샤프트(154)와 손잡이(151) 사이의 상대 회전을 방지하기 위해 로킹된 위치로 바이어싱될 수 있다. 블록(1504)과 관련하여 의료 기구(159)의 손잡이(151)를 수동으로 롤링시키는 것은 샤프트(154) 및/또는 그의 원위 단부 부분의 편향 평면이 샤프트가 배치된 특정 해부학적 구조의 평면과 정렬되게 하기 위해 수행될 수 있다. 예를 들어, 의료 기구의 손잡이(159)의 수동 핸들링 및 회전은 샤프트(154)가 신장 동작에 대하여 환자의 신장과 정렬되게 하기 위해 수행될 수 있다.
블록(1506)에서, 프로세스(1500)는 의료 기구(159)의 손잡이(151)를 로봇 엔드 이펙터/시스템(158) 상에 도킹시키는 것을 수반한다. 예를 들어, 손잡이(151)는 본 명세서에 상세히 설명된 바와 같은 멸균 어댑터와 같은 어댑터 상에 도킹될 수 있으며, 그것은 결국 로봇 시스템(예컨대, 카트 시스템)의 로봇 아암의 엔드 이펙터에 물리적으로 결합될 수 있다. 손잡이(151)를 도킹시키는 것은 손잡이(31)를 로봇 기구 조작기 조립체(158)(예를 들어, 어댑터 및/또는 엔드 이펙터)의 맞물림 표면과 정렬시키기 위해 손잡이를 길이방향으로 약 90°만큼 회전시키는 것을 수반할 수 있다.
블록(1508)에서, 프로세스(1500)는 의료 기구(159)의 손잡이(151)의(예컨대, 그것 내의) 롤 액슬을 로킹해제하는 것을 수반한다. 예를 들어, 그러한 로킹해제는 손잡이(151)가 엔드 이펙터/어댑터(158) 상에 래칭될 때 실질적으로 자동으로 발생할 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터/어댑터(158)의 하나 이상의 특징부는 손잡이(151)가 엔드 이펙터/어댑터(158) 상에 배치되고/되거나 그것에 대해 가압될 때 손잡이(151)의 액슬 캐치 컴포넌트를 작동시키도록 구성될 수 있다.
1510의 블록에서, 프로세스(1500)는 의료 기구(159)의 손잡이(151)에 대해 샤프트(154)를 로봇으로 롤링시키는 것을 수반한다. 예를 들어, 로봇 시스템(158)의 하나 이상의 구동 출력부는 기구 손잡이(151)의 구동 입력부(들)와의 맞물림을 통해 샤프트 롤을 야기하도록 구현될 수 있다. 블록(1512)에서, 프로세스(1500)는 샤프트(154)를 손잡이에 대한 그의 롤 배향에 대하여 홈 위치로 복귀시키는 것을 수반할 수 있다. 그러한 동작은 로봇으로 또는 수동으로 수행될 수 있고, 로봇 시스템(158)으로부터의 손잡이/기구(151)의 도킹해제 전에 또는 후에 발생할 수 있다.
블록(1514)에서, 프로세스(1500)는 엔드 이펙터/어댑터(158)로부터 손잡이(151)를 래칭해제/도킹해제하여서, 손잡이(151)에 대한 샤프트(154)의 회전을 로킹하는 것을 수반한다. 샤프트(154)가 아직 홈 위치로 오지 않은 경우에, 손잡이(151)에 대해 샤프트(154)를 수동으로 회전시켜 샤프트(154)를 홈 롤 위치로 오게 하여서, 손잡이(151)의 액슬 캐치의 바이어싱을 통해 샤프트(154) 롤의 로킹을 가능하게 하는 것이 필요할 수 있다.
의료 기구의 샤프트의 로봇 롤링을 용이하게 하는 시스템, 장치, 및 방법뿐만 아니라, 소정 의료 절차와 관련하여 그러한 롤링의 제한 및/또는 한정이 본 명세서에 설명된다. 특히, 본 개시의 하나 이상의 태양에 따른 시스템, 장치, 및 방법은 로봇 샤프트 롤의 로킹을 용이하게 할 수 있으며, 이는 로봇 엔드 이펙터 또는 다른 시스템 컴포넌트로부터의 기구의 도킹해제와 관련하여 자동으로 구현될 수 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 실시예에 따른 로봇 샤프트 롤, 샤프트 롤 로킹, 및 샤프트 롤 한정/제한은 유리하게도 기구의 롤링과 연관된 소정의 위험 및/또는 비효율성을 감소시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 롤 축을 한정하는 세장형 샤프트 및 세장형 샤프트에 결합된 손잡이를 포함하는 의료 기구에 관한 것이다. 손잡이는 롤 축을 중심으로 손잡이에 대해 세장형 샤프트를 회전시키도록 동작가능한 로봇 구동 입력부, 및 로크아웃 메커니즘으로서, 로크아웃 메커니즘이 롤 축을 중심으로 하는 손잡이에 대한 세장형 샤프트의 회전을 방해하는 맞물린 위치와, 로크아웃 메커니즘이 롤 축을 중심으로 하는 손잡이에 대한 세장형 샤프트의 회전을 허용하는 맞물림 해제된 위치 사이에서 이동가능한, 상기 로크아웃 메커니즘을 포함한다.
로크아웃 메커니즘은 손잡이가 오프-로봇인 구성에서 맞물린 위치로 이동하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 로크아웃 메커니즘은 손잡이가 오프-로봇이고 세장형 샤프트가 롤 축을 중심으로 미리 정해진 각도 위치에 있는 구성에서 맞물린 위치로 이동하도록 구성된다.
의료 기구는 제1 축을 갖는 액슬, 세장형 샤프트의 근위 단부와 연관된 샤프트 기어로서, 제1 축에 대해 횡방향인 제2 축을 갖는, 상기 샤프트 기어, 및 제1 축과 평행한 제3 축을 갖는 베벨 기어로서, 샤프트 기어와 메시 구성(mesh configuration)에 있는, 상기 베벨 기어를 추가로 포함할 수 있다. 베벨 기어는 액슬의 회전 이동을 베벨 기어로 전환하도록 구성된 벨트에 의해 액슬에 결합될 수 있다.
의료 기구는 제1 축을 갖는 액슬, 세장형 샤프트의 근위 단부와 연관된 샤프트 기어로서, 제1 축에 대해 횡방향인 제2 축을 갖는, 상기 샤프트 기어, 액슬과 메시 구성으로 손잡이 내에 배치된 베벨 기어로서, 제2 축에 평행한 제3 축을 중심으로 회전하도록 구성되는, 상기 베벨 기어, 및 베벨 기어에 결합되고 베벨 기어와 동축인 로드를 추가로 포함할 수 있다. 로드는 샤프트 기어의 회전을 야기하도록 구성될 수 있다.
의료 기구는 로봇 구동 입력부에 의해 작동가능한 액슬, 및 액슬 위에 적어도 부분적으로 배치된 액슬-보유 구조물로서, 액슬의 회전을 제한하도록 구성되는, 상기 액슬-보유 구조물을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 액슬-보유 구조물은 제1 개방 환형 채널, 및 제1 개방 환형 채널 내에서 노출되고 액슬의 회전을 제한하도록 구성된 하나 이상의 제1 스토퍼 표면들을 포함한다. 예를 들어, 액슬은 적어도 부분적으로 제1 개방 환형 채널에 개방된 제2 개방 환형 채널, 및 제2 개방 환형 채널 내에서 노출되고 액슬의 회전을 제한하도록 구성된 하나 이상의 제2 스토퍼 표면들을 포함할 수 있다. 의료 기구는 제1 개방 환형 채널 내에 적어도 부분적으로 배치되고 하나 이상의 제1 스토퍼 표면들과 접촉하도록 구성된 제1 부분, 및 제2 개방 환형 채널 내에 적어도 부분적으로 배치되고 하나 이상의 제2 스토퍼 표면들과 접촉하도록 구성된 제2 부분을 포함하는 슬라이더 형태를 추가로 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 복수의 구동 출력부들 및 보스를 포함하는 로봇 조작기를 포함하는 로봇 의료 시스템에 관한 것이다. 로봇 의료 시스템은 어댑터에 장착가능한 손잡이 및 환자 내로 삽입가능한 세장형 샤프트를 포함하는 의료 기구로서, 손잡이는 복수의 구동 입력부들, 및 손잡이에 대한 세장형 샤프트의 회전을 선택적으로 허용하거나 방해하도록 구성된 로크아웃 메커니즘을 포함하는, 상기 의료 기구를 추가로 포함한다. 보스는 손잡이를 어댑터에 장착할 때 로크아웃 메커니즘을 맞물림 해제시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 로봇 조작기 조립체는 복수의 구동 출력부들을 포함하는 로봇 엔드 이펙터, 및 로봇 엔드 이펙터 상에 장착가능하고 복수의 구동 커플러들 및 보스를 포함하는 어댑터를 포함한다. 보스는 로크아웃 메커니즘의 적어도 일부분을 수직으로 병진시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 보스는 로크아웃 메커니즘의 적어도 일부분을 회전시키도록 구성된다.
일부 구현예에서, 본 개시는 세장형 샤프트, 세장형 샤프트의 근위 부분에 결합된 손잡이, 손잡이와 연관된 액슬로서, 액슬의 회전이 세장형 샤프트가 세장형 샤프트의 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성되는, 상기 액슬, 및 손잡이 내에 적어도 부분적으로 배치되고 액슬의 회전을 방해하도록 작동되도록 구성된 액슬 캐치를 포함하는 의료 기구에 관한 것이다.
일부 실시예에서, 액슬 캐치는 액슬의 정합 특징부와 맞물리도록 구성된 키이를 포함한다. 예를 들어, 키이가 액슬의 정합 특징부 내에 적어도 부분적으로 배치될 때, 액슬의 회전은 제한될 수 있다. 액슬 캐치의 키이는 액슬의 축에 대해 축방향으로 액슬의 정합 특징부에 들어가도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 액슬 캐치는 액슬의 축에 평행한 방향으로 작동되도록 구성된다. 예를 들어, 액슬 캐치는, 액슬의 축과 평행한 축들을 갖고, 내부에 적어도 부분적으로 배치된 각자의 정렬 핀들을 갖도록 구성된 하나 이상의 정렬 핀 채널들을 포함할 수 있고, 각자의 정렬 핀들은 액슬의 축에 평행한 방향으로 액슬 캐치의 작동을 안내한다. 액슬 캐치의 키이는 액슬의 측부 부분을 통해 액슬의 정합 특징부에 들어가도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 액슬 캐치는 액슬의 축과 평행한 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 키이는 구부러진 돌출부를 포함한다.
액슬 캐치는 캐치 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐치 액추에이터는 액슬 캐치와 단일 형태일 수 있다. 일부 실시예에서, 캐치 액추에이터는 액슬 캐치의 제1 길이방향 단부와 연관되고, 캐치 액추에이터는 액슬 캐치의 제2 길이방향 단부와 연관된다. 일부 실시예에서, 캐치 액추에이터는 손잡이의 외부로부터 접근가능하다. 예를 들어, 캐치 액추에이터는 손잡이의 개구 형태 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 구성된 플러그를 포함할 수 있다. 대안적으로, 캐치 액추에이터는 캠 구조물을 포함할 수 있으며, 캠 구조물은 캠 구조물의 축을 중심으로 회전하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 본 개시는 액슬 캐치는 액슬의 회전이 방해되는 로킹된 구성으로 바이어싱되는 것에 관한 것이다. 의료 기구는, 액슬 캐치의 컵 형태 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 액슬 캐치를 로킹된 구성으로 바이어싱하는 힘을 액슬 캐치에 가하도록 구성된 스프링을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 의료 기구는 손잡이 내에 배치된 액슬 리테이너 구조물(axle retainer structure)을 추가로 포함하며, 액슬 리테이너 구조물은 액슬을 제 위치에 축방향으로 고정시키고, 스프링은 컵 형태 내에 적어도 부분적으로 배치될 때 액슬 리테이너 구조물의 밑면을 밀어내도록 구성된다.
본 개시를 요약할 목적으로, 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.
추가적인 실시예들
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 갖거나 갖지 않고서, 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 범위는 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.
공간적으로 상대적인 용어 "외측", "내측", "상부", "하부", "아래", "위", "수직", "수평" 및 유사한 용어는 도면에 예시된 바와 같이 하나의 요소 또는 컴포넌트와 다른 요소 또는 컴포넌트 사이의 관계를 기술하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작 시에 장치의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치가 뒤집힌 경우, 다른 장치 "아래" 또는 "밑"에 위치된 장치는 다른 장치 "위"에 배치될 수 있다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 하부 및 상부 위치 둘 모두를 포함할 수 있다. 장치는 또한 다른 방향으로 배향될 수 있고, 따라서 공간적으로 상대적인 용어는 배향에 따라 상이하게 해석될 수 있다.
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 (30)

  1. 의료 기구로서,
    롤 축을 한정하는 세장형 샤프트; 및
    상기 세장형 샤프트에 결합된 손잡이를 포함하고, 상기 손잡이는,
    상기 롤 축을 중심으로 상기 손잡이에 대해 상기 세장형 샤프트를 회전시키도록 동작가능한 로봇 구동 입력부, 및
    로크아웃 메커니즘(lockout mechanism)으로서, 상기 로크아웃 메커니즘이 상기 롤 축을 중심으로 하는 상기 손잡이에 대한 상기 세장형 샤프트의 회전을 방해하는 맞물린 위치(engaged position)와, 상기 로크아웃 메커니즘이 상기 롤 축을 중심으로 하는 상기 손잡이에 대한 상기 세장형 샤프트의 회전을 허용하는 맞물림 해제된 위치(disengaged position) 사이에서 이동가능한, 상기 로크아웃 메커니즘을 포함하는, 의료 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로크아웃 메커니즘은 상기 손잡이가 오프-로봇(off-robot)인 구성에서 상기 맞물린 위치로 이동하도록 구성되는, 의료 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로크아웃 메커니즘은 상기 손잡이가 오프-로봇이고 상기 세장형 샤프트가 상기 롤 축을 중심으로 미리 정해진 각도 위치에 있는 구성에서 상기 맞물린 위치로 이동하도록 구성되는, 의료 기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 의료 기구는,
    제1 축을 갖는 액슬(axle);
    상기 세장형 샤프트의 근위 단부(proximal end)와 연관된 샤프트 기어로서, 상기 제1 축에 대해 횡방향인 제2 축을 갖는, 상기 샤프트 기어; 및
    상기 제1 축과 평행한 제3 축을 갖는 베벨 기어로서, 상기 샤프트 기어와 메시 구성(mesh configuration)에 있는, 상기 베벨 기어를 추가로 포함하며,
    상기 베벨 기어는 상기 액슬의 회전 이동을 상기 베벨 기어로 전환하도록 구성된 벨트에 의해 상기 액슬에 결합되는, 의료 기구.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 의료 기구는,
    제1 축을 갖는 액슬;
    상기 세장형 샤프트의 근위 단부와 연관된 샤프트 기어로서, 상기 제1 축에 대해 횡방향인 제2 축을 갖는, 상기 샤프트 기어;
    상기 액슬과 메시 구성으로 상기 손잡이 내에 배치된 베벨 기어로서, 상기 제2 축에 평행한 제3 축을 중심으로 회전하도록 구성되는, 상기 베벨 기어; 및
    상기 베벨 기어에 결합되고 상기 베벨 기어와 동축인 로드(rod)를 추가로 포함하며,
    상기 로드는 상기 샤프트 기어의 회전을 야기하도록 구성되는, 의료 기구.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로봇 구동 입력부에 의해 작동가능한 액슬; 및
    상기 액슬 위에 적어도 부분적으로 배치된 액슬-보유 구조물(axle-retention structure)로서, 상기 액슬의 회전을 제한하도록 구성되는, 상기 액슬-보유 구조물을 추가로 포함하는, 의료 기구.
  7. 제6항에 있어서, 상기 액슬-보유 구조물은,
    제1 개방 환형 채널, 및
    상기 제1 개방 환형 채널 내에서 노출되고, 상기 액슬의 회전을 제한하도록 구성된 하나 이상의 제1 스토퍼 표면(stopper surface)들을 포함하는, 의료 기구.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액슬은,
    적어도 부분적으로 상기 제1 개방 환형 채널에 개방된 제2 개방 환형 채널, 및
    상기 제2 개방 환형 채널 내에서 노출되고, 상기 액슬의 회전을 제한하도록 구성된 하나 이상의 제2 스토퍼 표면들을 포함하는, 의료 기구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 개방 환형 채널 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 하나 이상의 제1 스토퍼 표면들과 접촉하도록 구성된 제1 부분, 및
    상기 제2 개방 환형 채널 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 하나 이상의 제2 스토퍼 표면들과 접촉하도록 구성된 제2 부분
    을 포함하는 슬라이더 형태(slider form)를 추가로 포함하는, 의료 기구.
  10. 로봇 의료 시스템으로서,
    복수의 구동 출력부들 및 보스(boss)를 포함하는 로봇 조작기; 및
    상기 로봇 조작기에 장착가능한 손잡이 및 환자 내로 삽입가능한 세장형 샤프트를 포함하는 의료 기구로서, 상기 손잡이는 복수의 구동 입력부들, 및 상기 손잡이에 대한 상기 세장형 샤프트의 회전을 선택적으로 허용하거나 방해하도록 구성된 로크아웃 메커니즘을 포함하는, 상기 의료 기구를 포함하고,
    상기 보스는 상기 손잡이를 어댑터에 장착할 때 상기 로크아웃 메커니즘을 맞물림 해제시키도록 구성되는, 로봇 의료 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 로봇 조작기 조립체는,
    복수의 구동 출력부들을 포함하는 로봇 엔드 이펙터(robotic end effector), 및
    상기 로봇 엔드 이펙터 상에 장착가능하고, 복수의 구동 커플러들 및 상기 보스를 포함하는 어댑터를 포함하는, 로봇 의료 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 보스는 상기 로크아웃 메커니즘의 적어도 일부분을 수직으로 병진시키도록 구성되는, 로봇 의료 시스템.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보스는 상기 로크아웃 메커니즘의 적어도 일부분을 회전시키도록 구성되는, 로봇 의료 시스템.
  14. 의료 기구로서,
    세장형 샤프트;
    상기 세장형 샤프트의 근위 부분에 결합된 손잡이;
    상기 손잡이와 연관된 액슬로서, 상기 액슬의 회전이 상기 세장형 샤프트가 상기 세장형 샤프트의 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성되는, 상기 액슬; 및
    상기 손잡이 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 액슬의 회전을 방해하도록 작동되도록 구성된 액슬 캐치(axle catch)를 포함하는, 의료 기구.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 액슬 캐치는 상기 액슬의 정합 특징부(mating feature)와 맞물리도록 구성된 키이(key)를 포함하고,
    상기 키이가 상기 액슬의 상기 정합 특징부 내에 적어도 부분적으로 배치될 때, 상기 액슬의 회전은 제한되는, 의료 기구.
  16. 제15항에 있어서, 상기 액슬 캐치의 상기 키이는 상기 액슬의 축에 대해 축방향으로 상기 액슬의 상기 정합 특징부에 들어가도록 구성되는, 의료 기구.
  17. 제15항에 있어서, 상기 액슬 캐치는 상기 액슬의 축에 평행한 방향으로 작동되도록 구성되는, 의료 기구.
  18. 제17항에 있어서, 상기 액슬 캐치는, 상기 액슬의 상기 축과 평행한 축들을 갖고, 내부에 적어도 부분적으로 배치된 각자의 정렬 핀들을 갖도록 구성된 하나 이상의 정렬 핀 채널들을 포함하고, 상기 각자의 정렬 핀들은 상기 액슬의 상기 축에 평행한 상기 방향으로 상기 액슬 캐치의 작동을 안내하는, 의료 기구.
  19. 제17항에 있어서, 상기 액슬 캐치의 상기 키이는 상기 액슬의 측부 부분을 통해 상기 액슬의 상기 정합 특징부에 들어가도록 구성되는, 의료 기구.
  20. 제19항에 있어서, 상기 액슬 캐치는 상기 액슬의 축과 평행한 축을 중심으로 회전하도록 구성되는, 의료 기구.
  21. 제20항에 있어서, 상기 키이는 구부러진 돌출부를 포함하는, 의료 기구.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액슬 캐치는 캐치 액추에이터(catch actuator)를 포함하는, 의료 기구.
  23. 제22항에 있어서, 상기 캐치 액추에이터는 상기 액슬 캐치와 단일 형태인, 의료 기구.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 캐치 액추에이터는 상기 액슬 캐치의 제1 길이방향 단부와 연관되고,
    상기 캐치 액추에이터는 상기 액슬 캐치의 제2 길이방향 단부와 연관되는, 의료 기구.
  25. 제22항에 있어서, 상기 캐치 액추에이터는 상기 손잡이의 외부로부터 접근가능한, 의료 기구.
  26. 제25항에 있어서, 상기 캐치 액추에이터는 상기 손잡이의 개구 형태 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 구성된 플러그(plug)를 포함하는, 의료 기구.
  27. 제25항에 있어서, 상기 캐치 액추에이터는 캠 구조물(cam structure)을 포함하며, 상기 캠 구조물은 상기 캠 구조물의 축을 중심으로 회전하도록 구성되는, 의료 기구.
  28. 제14항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액슬 캐치는 상기 액슬의 회전이 방해되는 로킹된 구성(locked configuration)으로 바이어싱(biasing)되는, 의료 기구.
  29. 제28항에 있어서, 상기 액슬 캐치의 컵 형태 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 액슬 캐치를 상기 로킹된 구성으로 바이어싱하는 힘을 상기 액슬 캐치에 가하도록 구성된 스프링을 추가로 포함하는, 의료 기구.
  30. 제29항에 있어서, 상기 의료 기구는 상기 손잡이 내에 배치된 액슬 리테이너 구조물(axle retainer structure)을 추가로 포함하며,
    상기 액슬 리테이너 구조물은 상기 액슬을 제 위치에 축방향으로 고정시키고,
    상기 스프링은 상기 컵 형태 내에 적어도 부분적으로 배치될 때 상기 액슬 리테이너 구조물의 밑면을 밀어내도록 구성되는, 의료 기구.
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