KR20240051053A - 세장형 의료 디바이스용 구동 트레인 - Google Patents

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아투로 브리토
피터 팔브
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Abstract

일 구현예에서 EMD 구동 시스템은 로봇 구동장치 종축을 갖는 로봇 구동장치; 로봇 구동장치 종축을 따라 이동 가능하고, 로봇 구동장치 종축에 실질적으로 평행한 모터 샤프트를 갖는 모터를 포함하는 디바이스 모듈; 및 EMD 종축을 중심으로 세장형 의료 디바이스를 회전시키도록 구성된 피구동 부재에 모터 샤프트를 결합하는 구동 트레인을 포함한다.

Description

세장형 의료 디바이스용 구동 트레인{DRIVETRAIN FOR ELONGATED MEDICAL DEVICE}
[0001] 본 발명은 일반적으로 로봇 의료 시술 시스템 분야에 관한 것으로, 특히 세장형(elongated) 의료 디바이스의 이동 및 작동을 로봇으로 제어하기 위한 구동트레인(train)을에 관한 것이다.
[0002] 카테터(catheter) 및 기타 세장형 의료 디바이스(elongated medical device, EMD)는 신경중재 수술로도 알려진 신경혈관 중재술(neurovascular intervention, NVI), 경피 관상동맥 중재술(percutaneous coronary intervention, PCI), 및 말초 혈관 중재(peripheral vascular intervention, PVI)를 비롯한 다양한 혈관계 질환의 진단 및 치료를 위한 최소 침습 의료 시술에 사용될 수 있다. 이러한 시술에는 일반적으로 혈관계를 통해 가이드와이어를 내비게이팅(navigating)하고, 가이드와이어를 통해 카테터를 전진시켜 치료를 시행하는 것이 포함된다. 카테터 삽입(catheterization) 시술은 표준 경피 기술을 이용하는 유도관 외피(introducer sheath)를 사용하여 동맥이나 정맥과 같은 적절한 혈관에 접근하는 것으로 시작된다. 그 다음, 유도관 외피를 통해, 외피 또는 가이드 카테터는 진단 가이드와이어 위로, NVI의 경우는 내부 경동맥, PCI의 경우는 관상 동맥 소공(ostium), 또는 PVI의 경우는 표층 대퇴 동맥과 같은 주요 위치까지 전진된다. 그 다음 혈관계에 적합한 가이드와이어가 외피 또는 가이드 카테터를 통해 혈관계의 표적 위치로 내비게이팅된다. 구불구불한 해부학적 구조와 같은 특정 상황에서는, 가이드와이어 내비게이션을 돕기 위해 지지 카테터 또는 마이크로카테터가 가이드와이어 위에 삽입된다. 의사 또는 시술자는 영상 시스템(예를 들어, 투시경)을 사용하여 조영제가 주입된 시네(cine)를 얻고, 가이드와이어 또는 카테터를 표적 위치, 예를 들어, 병변으로 내비게이팅하기 위해 로드맵으로서 사용할 고정 프레임을 선택할 수 있다. 의사가 가이드와이어 또는 카테터를 전달하는 동안 대비가 강화된 영상도 얻을 수 있으므로, 의사는 디바이스가 표적 위치까지 정확한 경로를 따라 이동하고 있는지 확인할 수 있다. 형광투시법(fluoroscopy)을 이용하여 해부학적 구조를 관찰하는 동안, 의사는 가이드와이어 또는 카테터의 근위 단부를 조작하여, 원위 선단을 병변 또는 표적의 해부학적 위치로 향하는 적절한 혈관으로 향하게 하고, 측면 가지로의 진입을 회피한다.
[0003] 예를 들어, NVI, PCI 및 PVI와 같은 카테터 삽입 시술을 수행하는 의사를 보조하는 데 사용될 수 있는 로봇 카테터 기반 시술 시스템이 개발되었다. NVI 시술의 예로는 동맥류의 코일 색전술(embolization), 동정맥 기형(malformation)의 액체 색전술, 급성 허혈성 뇌졸중 상황에서 큰 혈관 폐색의 기계적 혈전 절제술(thrombectomy)이 있다. NVI 시술에서, 의사는 정상적인 혈류를 회복하기 위한 치료법을 수행하기 위해 신경혈관 가이드와이어와 마이크로카테터의 조작을 제어함으로써 표적 병변에 접근하기 위해 로봇 시스템을 이용한다. 표적 접근은 외피나 가이드 카테터에 의해 가능하지만, 더 원위 영역에 대해 중간 카테터가 필요할 수도 있고, 마이크로카테터와 가이드와이어에 대한 적절한 지지를 제공해야 할 수도 있다. 가이드와이어의 원위 선단은 병변 및 치료 유형에 따라 병변 안으로 들어가거나 지나서 내비게이팅된다. 동맥류 치료를 위해 마이크로카테터를 병변 내로 전진시킨 후 가이드와이어를 제거하고, 여러 색전술 코일을 마이크로카테터를 통해 동맥류에 배치하여 동맥류로의 혈류를 차단하는 데 사용한다. 동정맥 기형을 치료하기 위해, 액체 색전제는 마이크로카테터를 통해 기형에 주입된다. 혈관 폐색을 치료하기 위한 기계적 혈전제거술은 흡인 및/또는 스텐트 회수 장치의 사용을 통해 이루어질 수 있다. 혈전의 위치에 따라 흡인 카테터를 통해 흡인을 수행하거나 작은 동맥의 경우 마이크로카테터를 통해 흡인을 수행한다. 흡인 카테터가 병변에 위치하면, 음압을 가하여 카테터를 통해 혈전을 제거한다. 대안으로, 마이크로카테터를 통해 스텐트 회수 장치를 배치하여 혈전을 제거할 수 있다. 혈전이 스텐트 회수 장치에 통합되면, 스텐트 회수 장치와 마이크로카테터(또는 중간 카테터)를 가이드 카테터 안으로 후퇴시켜 혈전을 회수한다.
[0004] PCI에서, 의사는 로봇 시스템을 사용하여, 관상동맥 가이드와이어를 조작함으로써 병변에 접근하여 치료를 실시하고, 정상적인 혈류를 회복한다. 관상동맥 소공에 가이드 카테터를 설치함으로써 접근이 가능해진다. 가이드와이어의 원위 선단은 병변을 지나 내비게이팅되며, 복잡한 해부학적 구조의 경우 가이드와이어에 대한 적절한 지지를 제공하기 위해 마이크로카테터를 사용할 수 있다. 스텐트나 풍선을 병변에 전달하고 전개함으로써 혈류가 회복된다. 병변은 스텐트 삽입 전에 병변의 사전 확장을 위해 풍선을 전달하거나, 예를 들어 레이저 또는 회전 죽종절제(atherectomy) 카테터와 가이드와이어 위의 풍선을 사용하여 죽종절제술을 수행함으로써 준비가 필요할 수 있다. 적절한 치료법을 결정하기 위해, 영상 진단 카테터나 혈류 예비량(fractional flow reserve, FFR) 측정을 사용하여 진단 영상 및 생리학적 측정을 수행할 수 있다.
[0005] PVI에서, 의사는 NVI와 유사한 기술로 치료를 수행하고 혈류를 복원하기 위해 로봇 시스템을 사용한다. 가이드와이어의 원위 선단은 병변을 통과하도록 내비게이팅되며, 마이크로카테터를 사용하여 복잡한 해부학적 구조의 가이드와이어를 적절하게 지지할 수 있다. 스텐트나 풍선을 병변에 전달하고 전개함으로써 혈류가 회복된다. PCI와 마찬가지로, 병변 준비 및 진단 영상도 사용할 수 있다.
[0006] 예를 들어 구불구불하거나 석회화된 혈관 구조를 내비게이팅하기 위해, 원위 해부학적 위치에 도달하기 위해, 단단한 병변을 건너기 위해, 카테터 또는 가이드와이어의 원위 선단에서의 지지가 필요한 경우, OTW(over-the-wire) 카테터 또는 동축 시스템이 사용된다. OTW 카테터는 카테터의 전체 길이를 연장하는 가이드와이어용 루멘(lumene)을 갖는다. 이는 가이드와이어가 전체 길이를 따라 지지되기 때문에 상대적으로 안정적인 시스템을 제공한다. 그러나 이 시스템에는, 신속 교환 카테터에 비해 마찰이 더 높고, 전체 길이가 더 길다는 등 몇 가지 단점이 있다(아래 참조). 일반적으로, 유치 가이드와이어의 위치를 유지하면서 OTW 카테터를 제거하거나 교환하기 위해서는, 가이드와이어의 노출된 길이(환자 외부)가 OTW 카테터보다 더 길어야 한다. 일반적으로, 300 cm 길이의 가이드와이어가 이 목적에 충분하며, 종종 교환 길이 가이드와이어라고도 지칭한다. 가이드와이어의 길이로 인해, OTW 카테터를 제거하거나 교체하려면 2 명의 시술자가 필요하다. 이는 본 기술분야에 3축 시스템으로 알려진 3중 동축이 사용되는 경우 훨씬 더 어려워진다(4중 동축 카테터도 사용되는 것으로 알려져 있음). 그러나 OTW 시스템은 그 안정성에 의해, NVI 및 PVI 시술에 자주 사용된다. 반면, PCI 시술에서는 많은 경우, 신속 교환(또는 모노레일) 카테터를 사용된다. 신속 교환 카테터의 가이드와이어 루멘은 모노레일 또는 신속 교환(RX) 섹션이라고 불리는 카테터의 원위 섹션을 통해서만 움직인다. RX 시스템을 사용하면, 시술자는 중재 디바이스들을 서로 평행하게 조작하며(디바이스들이 직렬 구성으로 조작되는 OTW 시스템과 반대), 가이드와이어의 노출 길이는 카테터의 RX 섹션보다 약간 길기만 하면 된다. 신속한 교환 길이 가이드와이어는 일반적으로 180 내지 200 cm 길이이다. 더 짧은 길이의 가이드와이어와 모노레일을 고려하면, RX 카테터는 한 명의 시술자가 교체할 수 있다. 그러나 더 많은 원위 지지가 필요할 때 RX 카테터는 종종 부적절하다.
[0007] EMD 구동 시스템은, 로봇 구동장치 종축(longitudinal axis)을 갖는 로봇 구동장치; 로봇 구동장치 종축을 따라 이동 가능하고, 로봇 구동장치 종축에 실질적으로 평행한 모터 샤프트(motor shaft)를 갖는 디바이스 모듈; 및 EMD 종축을 중심으로 세장형 의료 디바이스를 회전시키도록 구성된 피구동(driven) 부재에 모터 샤프트를 결합하는 구동 트레인을 포함한다.
[0008] 일 구현예에서, 모터는 로봇 구동장치 종축에 평행한 종축을 따른 디바이스 모듈의 제2 종방향 길이보다 작은 모터 종축을 따른 제1 길이를 갖는다.
[0009] 일 구현예에서, 구동 트레인은 모터 샤프트의 모터 종축에 수직인 축을 중심으로 회전하는 구동 기어를 포함하며, 구동 기어는 피구동 부재와 제거 가능하게 결합된다.
[0010] 일 구현예에서, EMD 구동 시스템은 로봇 구동장치로부터 연장되는 스테이지 부재를 포함하고, 스테이지 부재는 로봇 구동장치 종축을 따라 디바이스 모듈을 이동시키며, 디바이스 모듈은 스테이지 부재의 제1 측으로부터만 연장된다.
[0011] 일 구현예에서, 구동 트레인은 웜기어와 웜휠을 포함한다.
[0012] 청구항 5의 EMD 구동 시스템에서, 구동 트레인은 모터 샤프트와 평행한 중간 샤프트를 포함하고, 웜기어는 상기 중간 샤프트에 의해 회전하며, 웜기어는 모터의 근위 단부와 모터의 원위 단부의 중간에 위치한다.
[0013] 일 구현예에서, EMD 구동 시스템은 콜릿(collet) 사용 위치와 콜릿 외부 위치 사이에서 디바이스 모듈 내에 제거 가능하게 수용된 콜릿을 포함하며, 콜릿은 EMD가 부착된 제1 고정 위치와 EMD가 부착되지 않은 제2 비고정 위치 사이에서, 콜릿 사용 위치(collet in-use position)에 대해서 수동으로 조정 가능하다.
[0014] 일 구현예에서, 구동 트레인은 콜릿 종축을 중심으로 콜릿을 회전시키고, EMD가 콜릿에 고정될 때 구동 트레인은 EMD를 회전시킨다.
[0015] 일 구현예에서, 디바이스 모듈은 구동 모듈, 및 구동 모듈에 제거 가능하게 결합된 카세트를 포함하고, 구동 모듈은 모터와 구동 기어를 지지하는 하우징을 포함하고, 카세트는 피구동 부재와 콜릿 및 EMD를 제거 가능하게 수용한다.
[0016] 일 구현예에서 콜릿은 구동 트레인에 작동 가능하게 연결된 제1 부분과 EMD를 콜릿에 고정 및 고정 해제하기 위해 제1 부분에 대해 사용자에 의해 이동 가능한 제2 부분을 포함한다. 일 구현예에서, 콜릿이 카세트 내의 사용 위치에 있을 때, 제2 부분은 제1 부분에 근접해 있다.
[0017] 일 구현예에서, 구동 트레인은 콜릿을 제1 고정 위치와 제2 비고정 위치 사이에서 조정하기 위해 콜릿에 가해지는 힘에 반응하여 역구동을 방지한다.
[0018] 일 구현예에서, 구동 트레인은 콜릿의 종축을 중심으로 콜릿을 회전시키고, EMD가 콜릿에 고정될 때 구동 트레인은 EMD를 회전시킨다.
[0019] 일 구현예에서, 콜릿은 피구동 부재와 작동 가능하게 결합된 기어와, 콜릿이 콜릿 사용 위치에 있을 때 사용자에 의해 조작되는 근위 부분을 포함한다.
[0020] 또 다른 실시예에서, EMD 구동 시스템은, 로봇 구동장치 종축을 갖고, 로봇 구동장치 사용 위치에서 환자에게 가장 가까운 바닥 표면이 있는 하우징을 갖는 로봇 구동장치; 로봇 구동장치 종축을 따라 이동 가능하고, 로봇 구동장치 종축을 따라 연장되고 바닥 표면에 수직으로 연장되는 구동장치 평면을 규정하는 브라켓이 구비된 로봇 구동장치로부터 연장되고, 구동장치 평면의 일측으로부터만 연장되는 구동 모듈 ― 구동 모듈은 모터 및 모터를 구동 모듈 내의 EMD에 작동 가능하게 결합하는 구동 트레인을 포함함 ―; 및 구동장치 평면의 일측 반대편에 있는 구동장치 평면의 제2 측에서 로봇 구동장치의 바닥 표면에 제거 가능하게 부착된 살균 배리어를 포함한다.
[0021] 일 구현예에서, 구동 모듈은 구동장치 평면과 평행한 종축을 갖는 구동 샤프트를 갖는 모터를 포함한다.
[0022] 일 구현예에서, EMD 구동 시스템은 구동 모듈에 제거 가능하게 부착되는 카세트, 및 콜릿 외부 위치와 콜릿 사용 위치 사이에서 카세트 내에 제거 가능하게 수용되는 콜릿을 포함하며, 콜릿의 일부는 구동 트레인에 작동 가능하게 연결된다.
[0023] 일 구현예에서, 구동 트레인은, EMD를 콜릿에 고정하는 제1 고정 위치와 EMD가 콜릿에 고정되지 않은 제2 비고정 위치 사이의 콜릿 사용 위치에서, 콜릿이 수동으로 조정 가능할 때, 구동 트레인의 역구동을 방지하는 웜기어를 포함한다.
[0024] 다른 실시예에서, EMD 구동 시스템은, 로봇 구동장치 종축을 갖는 로봇 구동장치; 로봇 구동장치 종축을 따라 이동 가능하고, 모터 샤프트를 갖는 모터를 포함하는 디바이스 모듈; 및
[0025] 구동 트레인을 포함하며, 구동 트레인은, EMD 종축을 중심으로 세장형 의료 디바이스를 회전시키도록 구성된 피구동 부재에 모터 샤프트를 결합하고, EMD로부터 구동 트레인에 힘이 가해질 때 구동 트레인의 역구동을 방지하는 웜기어를 포함한다.
[0026] 일 구현예에서, 모터 샤프트의 모터 종축은 로봇 구동장치 종축과 평행하다.
[0027] 일 구현예에서, 구동 트레인은, 모터 샤프트와 평행하게 연장되는 중간 샤프트를 포함하며, 웜 기어는 중간 샤프트에 위치하고, 그리고 피구동 부재는 모터 종축 및 중간 샤프트의 종축으로부터 이격되고 그에 수직인 축을 중심으로 회전하며, 웜기어는 중간 샤프트에 위치된다.
[0028] 도 1은 예시적인 카테터 시술 시스템의 개략도이다.
[0029] 도 2는 예시적인 카테터 시술 시스템의 개략적인 블록도이다.
[0030] 도 3은 카테터 시술 시스템의 카세트 조립체와 로봇 구동장치 및 구동 모듈의 분해도이다.
[0031] 도 4는 로봇 구동장치와 최원위 구동 모듈의 좌측 평면도이다.
[0032] 도 5는 로봇 구동장치와 최원위 구동 모듈의 전면 평면도이다.
[0033] 도 6은 직각 구동장치의 사시도이다.
[0034] 도 7은 도 6의 직각 구동장치의 분해도이다.
[0035] 도 8은 웜기어 하우징이 제거된 도 6의 직각 구동장치의 사시도이다.
[0036] 도 9는 도 6의 직각 구동장치의 우측 평면도이다.
[0037] 도 10은 사용 위치에 콜릿이 있는 디바이스 모듈의 부분 평면도이다.
[0038] 도 11은 콜릿이 사용 위치에 있는 카세트의 정면 평면도이다.
[0039] 도 11a는 커버가 닫힌 위치에 있는 도 11의 카세트의 정면 평면도이다.
[0040] 도 12는 구동 트레인의 사시도이다.
[0041] 도 13은 콜릿의 부분 분해도이다.
[0042] 도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 카테터 기반 시술 시스템(10)의 사시도이다. 카테터 기반 시술 시스템(10)은 카테터 기반 의료 시술, 예를 들어 경피적 관상동맥 중재술(percutaneous coronary intervention, PCI)(예를 들어, STEMI을 치료하기 위함), 신경혈관 중재 시술(neurovascular interventional procedure, NVI)(예를 들어, 응급 대혈관 폐색(ELVO)을 치료하기 위함), 말초 혈관 중재 시술(peripheral vascular intervention procedures, PVI)(예를 들어, 중증 사지 허혈(CLI) 등을 위함)과 같은 경피 중재 시술을 수행하는 데 사용될 수 있다. 카테터 기반 의료 시술에는 환자의 질병 진단을 돕기 위해 하나 이상의 카테터 또는 기타 세장형 의료 디바이스(elongated medical device, EMD)를 사용하는 진단 카테터 삽입 시술이 포함될 수 있다. 예를 들어, 카테터 기반 진단 시술의 일 실시예에서는, 카테터를 통해 조영제가 하나 이상의 동맥에 주입되고 환자의 혈관계 영상이 촬영된다. 카테터 기반 의료 시술에는, 질병을 치료하기 위해 카테터(또는 기타 EMD)를 사용하는 카테터 기반 치료 시술(예를 들어, 혈관성형술, 스텐트 배치, 말초 혈관 질환 치료, 혈전 제거, 동맥 정맥 기형 치료, 동맥류 치료 등)이 포함될 수도 있다. 치료적 시술은, 예를 들어 혈관내 초음파(IVUS), 광간섭 단층촬영(OCT), 혈류 예비량(fractional flow reserve, FFR) 등과 같은 보조 디바이스(54)(도 2에 도시됨)를 포함함으로써 향상될 수 있다. 그러나 본 기술분야의 숙련자는 특정 경피적 중재 디바이스들 또는 구성요소들(예를 들어, 가이드와이어 유형, 카테터 유형 등)가 수행되는 시술 유형에 따라 달리 선택될 수 있음을 인식할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 카테터 기반 시술 시스템(10)은 시술에 사용될 특정 경피 중재 디바이스들을 수용하기 위해 약간의 조정을 통해 임의의 수의 카테터 기반 의료 시술을 수행할 수 있다.
[0043] 카테터 기반 시술 시스템(10)은 다른 요소들 중에서 병상 유닛(20) 및 제어 스테이션(미도시)을 포함한다. 병상 유닛(20)은 환자(12)에 인접하게 배치된 로봇 구동장치(24) 및 위치결정 시스템(22)을 포함한다. 환자(12)는 환자 테이블(18) 상에 지지된다. 위치결정 시스템(22)은 로봇 구동장치(24)를 위치시키고 지지하는데 사용된다. 위치결정 시스템(22)은, 예를 들어 로봇 팔, 관절식 팔, 홀더 등일 수 있다. 위치결정 시스템(22)의 일 단부는 예를 들어 환자 테이블(18)(도 1에 도시됨), 베이스 또는 카트에 부착될 수 있다. 위치결정 시스템(22)의 타 단부는 로봇 구동장치(24)에 부착된다. 위치결정 시스템(22)은 환자(12)가 환자 테이블(18)에 배치될 수 있도록 방해가 되지 않는 위치로 이동(로봇 구동장치(24)와 함께)할 수 있다. 환자(12)가 환자 테이블(18) 상에 위치되면, 위치결정 시스템(22)은 시술을 위해 환자(12)에 대해 로봇 구동장치(24)를 위치시키거나 위치결정하는 데 사용될 수 있다. 시술을 위한 위치에 있는 로봇 구동장치의 위치를, 본 명세서에서는 로봇 구동장치 사용 위치라고 지칭한다. 일 실시예에서, 환자 테이블(18)은 바닥 및/또는 지면에 고정된 받침대(17)에 의해 작동 가능하게 지지된다. 환자 테이블(18)은 받침대(17)에 대해 복수의 자유도, 예를 들어 롤(roll), 피치(pitch), 및 요(yaw)로 이동할 수 있다. 병상 유닛(20)은 또한 제어장치들 및 디스플레이들(46)(도 2에 도시됨)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어장치와 디스플레이는 로봇 구동장치(24)의 하우징에 배치될 수 있다.
[0044] 일반적으로, 로봇 구동장치(24)에는, 사용자 또는 시술자가 제어 스테이션에 배치된 제어장치들 및 입력장치들과 같은 다양한 제어장치들을 작동함으로써 로봇 시스템을 통해 카테터 기반 의료 시술을 수행할 수 있도록 하는 적절한 경피 중재 디바이스들 및 부속품들(48)(도 2에 도시됨)(예를 들어, 가이드와이어, 풍선 카테터를 포함하되 이에 국한되지 않는, 다양한 유형의 카테터, 스텐트 전달 시스템, 스텐트 회수기(retriver), 색전술 코일, 액체 색전술 기기, 흡인 펌프, 조영제 전달 디바이스, 약물, 지혈 밸브 어댑터, 주사기, 스톱콕, 팽창 디바이스 등)이 장착될 수 있다. 병상 유닛(20), 특히 로봇 구동장치(24)는 병상 유닛(20)에 본 명세서에 설명된 기능을 제공하기 위해 임의의 수 및/또는 구성요소의 조합을 포함할 수 있다. 로봇 구동장치(24)는 레일 또는 선형 부재에 장착된 복수의 디바이스 모듈(32a-d)을 포함한다. 디바이스 모듈(32a-d) 각각은 카테터 또는 가이드와이어와 같은 EMD를 구동하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 로봇 구동장치(24)는 가이드와이어를 진단 카테터 내부로 그리고 환자(12)의 동맥 내 가이드 카테터 내부로 자동 공급하는데 사용될 수 있다. EMD와 같은 하나 이상의 디바이스들은, 예를 들어 유도기 외피를 통해 삽입 지점(16)에서 환자(12)의 신체(예를 들어 혈관)에 들어간다. 디바이스 모듈(32a-d) 각각은 구동 모듈과 구동 모듈에 제거 가능하게 부착된 카세트를 포함한다. 각각의 구동 모듈은 브라켓이나 스테이지를 사용하여 로봇 구동장치 종축을 따라 이동할 수 있다. 도 1은 4개의 디바이스 모듈을 예시하고 있지만, 디바이스 모듈의 개수는 하나 이상이 될 수 있다는 것이 고려된다.
[0045] 병상 유닛(20)은 제어 스테이션(미도시)과 통신하여, 제어 스테이션의 사용자 입력에 의해 생성된 신호가 무선 또는 유선을 통해 병상 유닛(20)으로 전송되어 병상 유닛(20)의 다양한 기능을 제어할 수 있게 한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 제어 스테이션(26)은 제어 컴퓨팅 시스템(34)(도 2에 도시됨)을 포함하거나 제어 컴퓨팅 시스템(34)을 통해 병상 유닛(20)에 결합될 수 있다. 병상 유닛(20)은 또한 제어 스테이션, 제어 컴퓨팅 시스템(34)(도 2에 도시됨), 또는 둘 모두에 피드백 신호(예를 들어, 부하, 속도, 작동 조건, 경고 신호, 오류 코드 등)를 제공할 수 있다. 제어 컴퓨팅 시스템(34)과 카테터 기반 시술 시스템(10)의 다양한 구성요소 사이의 통신은 무선 연결, 케이블 연결, 또는 구성요소들 사이에서 통신이 발생하게 할 수 있는 임의의 다른 수단일 수 있는 통신 링크를 통해 제공될 수 있다. 제어 스테이션 또는 다른 유사한 제어 시스템은 로컬 사이트(예를 들어, 도 2에 도시된 로컬 제어 스테이션(38)) 또는 원격 사이트(예를 들어, 도 2에 도시된 원격 제어 스테이션 및 컴퓨터 시스템(42))에 배치될 수 있다. 카테터 시술 시스템(10)은 로컬 사이트의 제어 스테이션, 원격 사이트의 제어 스테이션, 또는 로컬 제어 스테이션과 원격 제어 스테이션 모두에 의해 동시에 작동될 수 있다. 로컬 사이트에서, 사용자 또는 시술자 및 제어 스테이션은 환자(12) 및 병상 유닛(20)과 동일한 방 또는 인접한 방에 배치된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 로컬 사이트는 병상 유닛(20) 및 환자(12) 또는 대상체(예를 들어, 동물 또는 시체)의 위치이고, 원격 사이트는 사용자 또는 시술자의 위치 및 병상 유닛(20)을 원격으로 제어하는 데 사용되는 제어 스테이션의 위치이다. 원격 사이트의 제어 스테이션(및 제어 컴퓨팅 시스템)과 병상 유닛(20) 및/또는 로컬 사이트의 제어 컴퓨팅 시스템은, 예를 들어 인터넷을 통해 통신 시스템 및 서비스(36)(도 2에 도시됨)를 사용하여 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 원격 사이트와 로컬(환자) 사이트는, 예를 들어 로컬 사이트의 병상 유닛(20) 및/또는 환자(12)에 물리적으로 접근할 수 없는, 동일한 건물의 다른 방, 동일한 도시, 다른 도시의 다른 건물, 또는 기타 다른 위치에서 서로 떨어져 있다.
[0046] 제어 스테이션은 일반적으로 카테터 기반 시술 시스템(10)의 다양한 구성요소 또는 시스템을 작동하기 위한 사용자 입력을 수신하도록 구성된 하나 이상의 입력 모듈(28)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 제어 스테이션은 사용자 또는 시술자가 카테터 기반 의료 시술을 수행하도록 병상 유닛(20)을 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 입력 모듈(28)은 병상 유닛(20)이 로봇 구동장치(24)와 인터페이스되는 경피적 중재 디바이스들(예를 들어, EMD)을 사용하여 다양한 임무를 수행하도록(예를 들어, 가이드와이어의 전진, 후퇴 또는 회전; 카테터의 전진, 후퇴 또는 회전; 카테터에 있는 풍선의 팽창 또는 수축; 스텐트의 위치결정 및/또는 전개; 스텐트 회수기의 위치결정 및/또는 전개; 코일의 위치결정 및/또는 전개; 카테터로의 조영제 주입; 카테터로의 액체 색전제를 주입; 카테터로의 약물이나 식염수 주입; 카테터 상의 흡인; 또는 카테터 기반 의료 시술의 일부로 수행될 수 있는 기타 기능을 수행하도록) 구성될 수 있다. 로봇 구동장치(24)는 경피 중재 디바이스들을 포함하는 병상 유닛(20)의 구성요소의 이동(예를 들어, 축방향 및 회전 이동)을 유발하는 다양한 구동 메커니즘을 포함한다.
[0047] 일 실시예에서, 입력 모듈(28)은 하나 이상의 터치 스크린, 조이스틱, 스크롤 휠, 및/또는 버튼을 포함할 수 있다. 입력 모듈(28)에 더하여, 제어 스테이션(26)은 음성 명령을 위한 발 스위치 및 마이크 등과 같은 추가 사용자 제어장치들(44)(도 2에 도시됨)을 사용할 수 있다. 입력 모듈(28)은 다양한 구성요소 및 경피적 중재 디바이스들, 예를 들어 가이드와이어 및 하나 이상의 카테터 또는 마이크로카테터를 전진, 후퇴, 또는 회전시키도록 구성될 수 있다. 버튼에는 예를 들어 비상 정지 버튼, 승산기(multiplier) 버튼, 디바이스 선택 버튼, 자동 이동 버튼 등이 포함될 수 있다. 비상 정지 버튼을 누르면, 전원(예를 들어, 전력)이 차단되거나 병상 유닛(20)에서 제거된다. 속도 제어 모드에 있을 때, 승산기 버튼은 입력 모듈(28)의 조작에 응답하여 연관된 구성요소가 이동되는 속도를 증가시키거나 감소시키는 역할을 한다. 위치 제어 모드에 있을 때, 승산기 버튼은 입력 거리와 출력 명령 거리 사이의 매핑을 변경한다. 디바이스 선택 버튼에 의해, 사용자 또는 시술자는 로봇 구동장치(24)에 로딩된 경피적 중재 디바이스의 어느 것이 입력 모듈(28)에 의해 제어되는가를 선택할 수 있다. 자동 이동 버튼은 카테터 기반 시술 시스템(10)이 사용자 또는 시술자(11)의 직접적인 명령 없이 경피적 중재 디바이스에서 수행할 수 있는 알고리즘 이동을 가능하게 하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 입력 모듈(28)은 터치 스크린(디스플레이의 일부일 수도 있고 아닐 수도 있음)에 표시되는 하나 이상의 제어 또는 아이콘(미도시)을 포함할 수 있으며, 활성화되면 카테터 기반 시술 시스템(10)의 구성요소의 작동을 일으키게 한다. 입력 모듈(28)은 또한 풍선을 팽창 또는 수축시키거나 및/또는 스텐트를 전개하도록 구성된 풍선 또는 스텐트 제어장치를 포함할 수 있다. 입력 모듈(28) 각각은 특정 구성요소 또는 제어가 전용되는 구성요소를 제어하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 버튼, 스크롤 휠, 조이스틱, 터치 스크린 등을 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 터치 스크린은 입력 모듈(28)의 다양한 부분 또는 카테터 기반 시술 시스템(10)의 다양한 구성요소와 관련된 하나 이상의 아이콘(미도시)을 표시할 수 있다.
[0048] 카테터 기반 시술 시스템(10)은 또한 영상 시스템(14)을 포함한다. 영상 시스템(14)은 카테터 기반 의료 시술(예를 들어, 비 디지털 X-선, 디지털 X-선, CT, MRI, 초음파 등)와 함께 사용될 수 있는 임의의 의료 영상 시스템일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 영상 시스템(14)은 제어 스테이션과 통신하는 디지털 X-선 영상 디바이스이다. 일 실시예에서, 영상 시스템(14)은 환자(12)에 대해 서로 다른 각도 위치(예를 들어, 시상 방향 보기, 꼬리 방향 보기, 전후 방향 보기 등)에서 영상을 얻기 위해 영상 시스템(14)이 환자(12) 주위를 부분적으로 또는 완전히 회전할 수 있게 하는 C-아암(도 1에 도시됨)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 영상 시스템(14)은 X-선 소스(13) 및 영상 강화기라고도 알려진 검출기(15)를 갖는 C-아암을 포함하는 형광투시 시스템이다.
[0049] 영상 시스템(14)은 시술 중에 환자(12)의 적절한 영역의 X-선 영상을 촬영하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 영상 시스템(14)은 신경혈관 상태를 진단하기 위해 머리의 하나 이상의 X-선 영상을 촬영하도록 구성될 수 있다. 영상 시스템(14)은 제어 스테이션(26)의 사용자 또는 시술자(11)가 시술 중에 가이드와이어, 가이드 카테터, 마이크로카테터, 스텐트 회수기, 코일, 스텐트, 풍선 등을 적절하게 위치시키도록 돕기 위해, 카테터 기반 의료 시술 중에 하나 이상의 X-선 영상(예를 들어, 실시간 영상)를 촬영하도록 구성될 수 있다. 영상 또는 영상들은 디스플레이(30)에 표시될 수 있다. 예를 들어, 사용자 또는 시술자가 가이드 카테터 또는 가이드와이어를 적절한 위치로 정확하게 이동할 수 있도록 영상이 디스플레이에 표시될 수 있다.
[0050] 방향을 명확하게 하기 위해, X, Y, Z 축을 갖는 직교 좌표계가 도입된다. 양의 X 축은 종(축) 원위 방향, 즉 근위 단부로부터 원위 단부까지의 방향, 즉 근위 방향으로부터 원위 방향으로 다르게 표현된다. Y축과 Z축은 X축을 가로지르는 평면에 있고, 양의 Z축은 상향, 즉 중력의 반대 방향을 향하고, Y축은 오른손 법칙에 의해 자동으로 결정된다. 본 명세서에 사용된 X축은 로봇 구동장치(24)의 종축을 따라 연장된다. 사용 위치에서 로봇 하우징은 중력 방향에 수직인 수평면에 대해 각도를 가질 수 있으므로, X, Y 및 Z 축은 로봇 구동장치(24)에 의해 규정된다. 도 1을 참조하면, 로봇 구동장치(24)는 X-Y 평면에 평행한 상부 또는 제1 부재(24a)를 갖는 하우징; 제1 표면(24a)과 평행하고 그로부터 이격된 바닥 또는 제2 부재(24b); 제1 부재(24a)와 제2 부재(24b) 사이에서 실질적으로 수직이고 연장되는 전방 또는 제3 부재(24c); 및 로봇 구동장치(24)가 도 1에 예시된 사용 위치 또는 방향에 있을 때 사용자를 향하는 제3 부재를 포함하고; 제3 부재는 로봇 구동장치(24)가 사용 위치 또는 도 1에 예시된 방향에 있을 때 사용자를 향한다. 제4 부재(24d)는 제3 부재(24c)로부터 이격되고 그와 실질적으로 평행하고 제1 부재(24a) 및 제2 부재(24b)에 수직이다. 로봇 구동장치 하우징의 다른 형상이 사용될 수 있다는 것이 고려된다. 이 경우, 제1 부재(24a)는 상부 부재이고, 제2 부재(24b)는 하부 또는 바닥 부재이고, 전방 또는 제3 부재(24c)는 수술 중 사용 위치에서 사용자를 향하는 부분이고, 제4 부재(24d)는 수술 중 사용 위치에 있는 사용자로부터 멀리 향하는 부분이다. 로봇 구동장치(24)는 원위 영역(24e)과 근위 영역(24f)을 더 포함한다. 원위 영역(24e)은 EMD가 도입될 환자의 진입점에 더 가깝고, 근위 영역(24f)은 EMD가 도입될 환자의 진입점으로부터 가장 멀다.
[0051] 도 2는 예시적인 실시예에 따른 카테터 기반 시술 시스템(10)의 블록도이다. 카테터 기반 시술 시스템(10)은 제어 컴퓨팅 시스템(34)을 포함할 수 있다. 제어 컴퓨팅 시스템(34)은 물리적으로 예를 들어 제어 스테이션의 일부일 수 있다. 제어 컴퓨팅 시스템(34)은 일반적으로 카테터 기반 시술 시스템(10)에 본 명세서에 설명된 다양한 기능을 제공하는 데 적합한 전자 제어 유닛일 수 있다. 예를 들어, 제어 컴퓨팅 시스템(34)은 내장형 시스템, 전용 회로, 본 명세서에 설명된 기능으로 프로그래밍된 범용 시스템 등일 수 있다. 제어 컴퓨팅 시스템(34)은 병상 유닛(20), 통신 시스템 및, 서비스(36)(예를 들어, 인터넷, 방화벽, 클라우드 서비스, 세션 관리자, 병원 네트워크 등), 로컬 제어 스테이션(38), 추가 통신 시스템(40)(예를 들어, 텔레프레즌스(telepresence) 시스템), 원격 제어 스테이션 및 컴퓨팅 시스템(42), 및 환자 센서(56)(예를 들어, 심전도(ECG) 디바이스들, 뇌전도(EEG) 디바이스들, 혈압 모니터, 온도 모니터, 심박수 모니터, 호흡 모니터 등)와 통신한다. 제어 컴퓨팅 시스템은 또한 영상 시스템(14), 환자 테이블(18), 추가 의료 시스템(50), 조영제 주입 시스템(52) 및 보조 디바이스들(54)(예를 들어, IVUS, OCT, FFR 등)과 통신한다. 병상 유닛(20)은 로봇 구동장치(24), 위치결정 시스템(22)을 포함하고, 추가 제어장치들 및 디스플레이들(46)을 포함할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 추가 제어장치들 및 디스플레이들은 로봇 구동장치(24)의 하우징에 배치될 수 있다. 중재 디바이스들 및 부속품들(48)(예를 들어, 가이드와이어, 카테터 등)은 병상 유닛(20)과 인터페이스한다. 일 실시예에서, 중재 디바이스들 및 부속품들(48)은 개개의 보조 디바이스들(54), 즉 IVUS 시스템, OCT 시스템, 및 FFR 시스템 등과 인터페이스하는 특수 디바이스들(예를 들어, IVUS 카테터, OCT 카테터, FFR 와이어, 조영용 진단 카테터 등)을 포함할 수 있다.
[0052] 다양한 실시예들에서, 제어 컴퓨팅 시스템(34)은, 의료 시술이 카테터 기반 시술 시스템(10)을 사용하여 수행될 수 있도록, 입력 모듈(28)(예를 들어, 로컬 제어 스테이션(38) 또는 원격 제어 스테이션(42)과 같은 제어 스테이션의)과의 사용자 상호 작용 및/또는 제어 컴퓨팅 시스템(34)에 접근 가능한 정보에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 로컬 제어 스테이션(38)은 하나 이상의 디스플레이(30), 하나 이상의 입력 모듈(28), 및 추가 사용자 제어장치(44)를 포함한다. 원격 제어 스테이션 및 컴퓨팅 시스템(42)은 로컬 제어 스테이션(38)과 유사한 구성요소를 포함할 수 있다. 원격 제어 스테이션(42) 및 로컬 제어 스테이션(38)은 필요한 기능에 따라 다를 수 있으며 맞춤화될 수 있다. 추가 사용자 제어장치(44)는 예를 들어 하나 이상의 발 입력 컨트롤을 포함할 수 있다. 발 입력 제어장치는 사용자가 X-선을 켜고 끄는 것과, 상이한 저장 영상을 스크롤하는 것과 같은 영상 시스템(14)의 기능을 선택할 수 있도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 발 입력 디바이스는 사용자가 입력 모듈(28)에 포함된 스크롤 휠에 매핑되는 디바이스들을 선택하도록 구성될 수 있다. 추가 통신 시스템(40)(예를 들어, 오디오 회의, 영상 회의, 텔레프레즌스 등)은 시술자가 환자, 의료진(예를 들어, 혈관조영실 직원), 및/또는 병상 부근의 장비와 상호작용하는 것을 돕기 위해 이용될 수 있다.
[0053] 카테터 기반 시술 시스템(10)은 명시적으로 도시되지 않은 임의의 다른 시스템들 및/또는 디바이스들을 포함하도록 연결되거나 구성될 수 있다. 예를 들어, 카테터 기반 시술 시스템(10)은 영상 처리 엔진, 데이터 저장 및 보관 시스템, 자동 풍선 및/또는 스텐트 팽창 시스템, 약물 주입 시스템, 약물 추적 및/또는 로깅 시스템, 사용자 로그, 암호화 시스템, 카테터 기반 시술 시스템(10) 등의 접근 또는 사용을 제한하는 시스템을 포함한다.
[0054] 언급한 바와 같이, 제어 컴퓨팅 시스템(34)은 로봇 구동장치(24) 및 위치결정 시스템(22)을 포함하는 병상 유닛(20)과 통신하고, 추가적인 제어장치 및 디스플레이(46)를 포함할 수 있으며, 경피적 중재 디바이스들(예를 들어, 가이드와이어, 카테터 등)을 구동하는 데 사용된 구동 메커니즘 및 모터의 작동을 제어하기 위해 병상 유닛(20)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 다양한 구동 메커니즘은 로봇 구동장치(24)의 일부로서 제공될 수 있다.
[0055] (선형 부재 및 브라켓을 포함하는 구동 모듈의 선형 운동에 대한 설명 포함)
[0056] 도 3을 참조하면, 디바이스 모듈(32a)은 제1 구동 모듈(60)과 제1 카세트(68)를 포함한다. 디바이스 모듈(32b)은 제2 구동 모듈(62)과 제2 카세트(70)를 포함한다. 디바이스 모듈(32c)은 제3 구동 모듈(64)과 제3 카세트(72)를 포함하고, 디바이스 모듈(32d)은 제4 구동 모듈(66)과 제4 카세트(74)를 포함한다. 일 구현예에서, 제1 카세트(68), 제2 카세트(70), 제3 카세트(72), 및 제4 카세트(74)는 다중 유닛 카세트 조립체로서 함께 이동된다. 일 구현예에서, 다중 유닛 카세트 조립체(76)는 각각의 카세트가 함께 슬라이딩 가능하게 연결되는 동안 개개의 구동 모듈에 제거 가능하게 연결되는 것을 가능하게 한다. 일 구현예에서, 다수의 디바이스 모듈(32a-d) 각각은 로봇 구동장치(24) 내의 선형 부재를 따라 선형으로 이동하도록 독립적으로 작동될 수 있다. 디바이스 모듈(32a-d) 각각은 서로에 대해 그리고 로봇 구동장치의 선형 부재에 대해 독립적으로 이동할 수 있다. 구동 메커니즘은 본 명세서에서 로봇 구동장치 종축(78)으로도 지칭되는 로봇 구동장치(24)의 종축(78)을 따라 각 디바이스 모듈을 이동시킨다. 로봇 구동장치 종축(78)은 디바이스 모듈이 이동하는 나사 구동장치와 같은 선형 부재를 따라 연장될 수 있거나, 또는 디바이스 모듈이 이동하는 선형 부재에 평행한 또 다른 축을 따라 규정될 수 있다. 도 3을 참조하면, 카세트(68-74) 각각은 일반적으로 XZ 평면에서 수직 방향으로 배향된다. 각각의 카세트(68-74)는 Y축을 따르거나 Y축에 수직인 각 카세트의 폭보다 큰 X축을 따르거나 종축(78)에 평행한 길이를 갖는다. '533 공보에서는 XY를 따라 일반적으로 수평 위치에 배치된 카세트를 개시한다. 카세트의 수직과 수평 사이의 구별은 PCT 국제 공개 번호 WO 2021/011554에 기재되어 있고, 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
[0057] 일 구현예에서, 구동 메커니즘은 각 디바이스 모듈에 결합된 독립적인 스테이지 변환 모터와 회전 너트를 통한 리드 스크류, 피니언을 통한 랙, 피니언 또는 도르래를 통한 벨트, 스프로켓을 통한 체인과 같은 스테이지 구동 메커니즘을 포함하거나, 또는 스테이지 변환 모터(64a-d)는 선형 모터 자체일 수 있다. 구동 메커니즘은 디바이스 모듈의 전진 및 후퇴를 제공한다. 이러한 구동 메커니즘의 예는 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된 PCT 국제 공개 번호 WO 2021/011533에 설명되어 있다.
[0058] 병원체로 환자를 오염시키는 것을 방지하기 위해, 의료진은 병상 유닛(20)과 환자(12) 또는 대상체를 수용하는 방에서 무균 기술을 사용한다(도 1에 도시됨). 병상 유닛(20)과 환자(12)를 수용하는 방은 예를 들어 캐스 랩(cath lab) 또는 혈관실(angio suite)일 수 있다. 무균 기술은 살균 배리어들, 살균 장비, 적절한 환자 준비, 환경 제어 및 접촉 가이드라인들을 사용하는 것으로 구성된다. 따라서 모든 EMD와 중재적 부속품은 살균되어 있으며, 살균 배리어나 살균 장비에만 접촉할 수 있다. 실시예에서, 살균 드레이프(미도시)가 비살균 로봇 구동장치(24) 위에 배치된다. 카세트(68-74) 각각은 살균되어 드레이핑된 로봇 구동장치(24)와 적어도 하나의 EMD 사이의 살균 인터페이스 역할을 한다. 카세트(68-74) 각각은 단일 사용을 위해 살균되거나 전체 또는 부분적으로 재살균되도록 설계될 수 있으므로, 카세트(68-74) 또는 그 구성요소가 다중 시술에 사용될 수 있다.
[0059] 원위 및 근위: '원위' 및 '근위'라는 용어는 두 개의 서로 다른 특징부의 상대적인 위치를 규정한다. 로봇 구동장치와 관련하여, '원위' 및 '근위'라는 용어는 환자에 대한 로봇 구동장치의 의도된 사용 위치에 의해 규정된다. 상대 위치를 규정하는 데 사용되는 경우, 원위 특징부는 로봇 구동장치가 의도된 사용 위치에 있을 때 근위 특징부보다 환자에게 더 가까운 로봇 구동장치의 특징부이다. 환자 내에서, 접근점으로부터 경로를 따라 더 멀리 있는 혈관계 랜드마크는 접근점에 더 가까운 랜드마크보다 더 먼 것으로 간주되고, 여기서 접근점은 EMD가 환자에게 들어가는 지점이다. 마찬가지로, 근위 특징부는 로봇 구동장치가 의도된 사용 위치에 있을 때 원위 특징부보다 환자로부터 더 멀리 있는 특징부이다. 방향을 규정하는 데 사용되는 경우, 원위 방향은, 로봇 구동장치가 의도된 사용 위치에 있을 때, 무언가가 움직이고 있거나 움직이려고 하는 경로 또는 무언가가 근위 특징부로부터 원위 특징부 및/또는 환자를 향하거나 향하고 있는 경로를 지칭한다. 근위 방향은 원위 방향의 반대 방향이다. 예들로서, 도 1을 참조하면, 로봇 디바이스가 환자를 대면하는 시술자의 관점에서 도시된다. 이 배열에서, 원위 방향은 양의 X 좌표 축을 따르고, 근위 방향은 음의 X 좌표 축을 따른다.
[0060] 종축: 부재(예를 들어, 카테터 기반 시술 시스템의 EMD 또는 기타 요소)의 '종축'이라는 용어는 부재의 근위 부분으로부터 원위 부분까지의 방향으로 부재의 횡단면의 중심을 통과하는 부재의 길이를 따른 선 또는 축이다. 예를 들어, 가이드와이어의 종축은, 가이드와이어가 해당 부분에서 비선형일 수 있더라도, 가이드와이어의 근위 부분으로부터 가이드와이어의 원위 부분을 향하는 방향의 중심축이다.
[0061] 축방향 이동: 부재의 '축방향 이동'이라는 용어는 부재의 종축을 따라 부재가 병진 이동하는 것을 지칭한다. EMD의 원위 단부가 종축을 따라 원위 방향으로 축 방향에서 환자 내부로 더 깊이 이동하면, EMD가 전진하게 된다. EMD의 원위 단부가 환자의 외부 또는 더욱 외부로 종축을 따라 근위 방향에서 축 방향으로 이동하면, EMD가 회수된다.
[0062] 회전 운동: 부재의 '회전 운동'이라는 용어는 부재의 로컬 종축을 중심으로 부재의 각도 배향의 변화를 지칭한다. EMD의 회전 운동은 적용된 토크로 인해 종축을 중심으로 한 EMD의 시계 방향 또는 시계 반대 방향 회전에 해당한다.
[0063] 축 방향 및 횡방향 삽입: '축방향 삽입'이라는 용어는 제2 부재의 종축을 따라 제1 부재를 제2 부재에 삽입하는 것을 지칭한다. 콜릿에 축 방향으로 로딩되는 EMD는 콜릿에 축 방향으로 삽입된다. 축 방향 삽입의 예는 가이드와이어의 근위 단부에 카테터를 다시 로딩하는 것이다. '횡방향 삽입'이라는 용어는 제2 부재의 종축에 수직인 평면의 방향을 따라 제1 부재를 제2 부재에 삽입하는 것을 지칭한다. 이는 방사상 로딩 또는 측면 로딩이라고도 할 수 있다. 다르게 말하면, 횡방향 삽입은 반경에 평행하고 제2 부재의 종축에 수직인 방향을 따라 제1 부재를 제2 부재에 삽입하는 것을 지칭한다.
[0064] 상향/하향; 전방/후방; 내향/외향: '상향', '하향', 및 '상부'라는 용어는 중력 방향에서 멀어지는 일반적인 방향을 지칭하고, '바닥', '하향', 및 '하부'라는 용어는 중력 방향의 일반적인 방향을 지칭한다. '전방'이라는 용어는 병상 사용자를 향하고 관절 아암과 같은 위치결정 시스템으로부터 멀어지는 로봇 구동장치의 측면을 지칭한다. '후방'이라는 용어는 관절 아암과 같은 위치결정 시스템에 가장 가까운 로봇 구동장치의 측면을 지칭한다. '내향'이라는 용어는 특징부의 내측 부분을 지칭한다. '외향'이라는 용어는 특징부의 외측 부분을 지칭한다.
[0065] 스테이지: '스테이지'라는 용어는 디바이스 모듈을 로봇 구동장치에 연결하는 데 사용되는 부재, 특징부 또는 디바이스를 지칭한다. 예를 들어, 스테이지는 디바이스 모듈을 로봇 구동장치의 레일이나 선형 부재에 연결하는 데 사용될 수 있다.
[0066] 구동 모듈: '구동 모듈'이라는 용어는 일반적으로 카세트와 인터페이스하는 구동 커플러를 갖춘 하나 이상의 모터를 포함하는 로봇 구동 시스템의 부분(예를 들어, 주요 부분)을 지칭한다.
[0067] 디바이스 모듈: '디바이스 모듈'이라는 용어는 구동 모듈과 카세트의 조합을 지칭한다.
[0068] 카세트: '카세트'라는 용어는 일반적으로 로봇 구동장치 시스템의 일부(넌-캐피탈(non-capital), 소모성 또는 살균 가능 유닛)을 지칭하고, 구동 모듈과 적어도 하나의 EMD(간접적) 사이의 (직접적) 또는 디바이스 어댑터를 통한 (간접적) 살균 인터페이스이다.
[0069] 샤프트(원위) 구동: '샤프트(원위) 구동'이라는 용어는 샤프트를 따라 EMD를 파지하고 조작하는 것을 지칭한다. 일 예에서 디바이스 내(on-device) 어댑터는 일반적으로 디바이스가 삽입되는 허브나 Y-커넥터 바로 옆에 배치된다. 디바이스 내 어댑터의 위치가 삽입 지점(본체 또는 다른 카테터 또는 밸브) 근처에 있는 경우, 일반적으로 샤프트 구동에는 버클링 방지 기능이 필요하지 않다. (구동 성능 향상을 위해 버클링 방지 기능이 포함될 수 있다)
[0070] 콜릿: '콜릿'이라는 용어는 EMD의 일부를 분리 가능하게 고정할 수 있는 디바이스를 지칭한다. 본 명세서에서 '고정된(fixed)'이라는 용어는 작동 중 콜릿과 EMD의 의도적인 상대 이동이 없음을 의미한다. 일 실시예에서, 콜릿은 EMD를 두 부재 중 적어도 하나에 해제 가능하게 고정하기 위해 서로에 대해 회전식으로 이동하는 적어도 두 개의 부재를 포함한다. 일 실시예에서, 콜릿은 EMD를 두 부재 중 적어도 하나에 해제 가능하게 고정하기 위해 서로에 대해 축방향(횡방향 축을 따라)으로 이동하는 적어도 두 개의 부재를 포함한다. 일 실시예에서, 콜릿은 EMD를 두 부재 중 적어도 하나에 해제 가능하게 고정하기 위해 서로에 대해 회전 가능하고 축 방향으로 이동하는 적어도 두 개의 부재를 포함한다.
[0071] 고정된: '고정된'이라는 용어는 작동 중에 제2 부재에 대한 제1 부재의 의도적인 상대 이동이 없음을 의미한다.
[0072] 조임(pinch)/조임 해제(unpinch): '조임'이라는 용어는, 부재가 움직일 때 EMD와 부재가 함께 움직이도록, EMD를 부재에 해제 가능하게 고정하는 것을 지칭한다. '조임 해제'라는 용어는 EMD가 더 이상 부재에 고정되지 않고, 해당 부재에 고정 해제되고, EMD가 부재와 독립적으로 이동하도록, 부재로부터 EMD를 해제하는 것을 지칭한다.
[0073] 디바이스 내 어댑터(On-Device Adapter): '디바이스 내 어댑터'라는 용어는 구동 인터페이스를 제공하기 위해 EMD를 해제 가능하게 조일 수 있는 살균 장치를 지칭한다. 디바이스 내 어댑터는 엔드 이펙터(end effector) 또는 EMD 캡처 디바이스라고도 알려져 있다. 비 제한적인 일 실시예에서, 디바이스 내 어댑터는 종축을 중심으로 EMD를 회전시키고, EMD를 콜릿에 조이기나 조임 해제하고, 및/또는 종축을 따라 EMD를 병진 이동시키도록 로봇식으로 작동 가능하게 제어되는 콜릿이다. 일 실시예에서, 디바이스 내 어댑터는 EMD의 허브에 위치한 기어와 같은 허브 구동 메커니즘이다.
[0074] EMD: '세장형 의료 디바이스(EMD)'라는 용어는 카테터(예를 들어, 가이드 카테터, 마이크로카테터, 풍선/스텐트 카테터), 와이어 기반 디바이스들(예를 들어, 가이드와이어, 색전 코일, 스텐트 회수기 등), 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 의료 디바이스들을 지칭하지만, 이에 국한되지는 않는다. 일 예로, 와이어 기반 EMD에는 가이드와이어, 마이크로와이어, 색전 코일용 근위 푸셔, 스텐트 회수기, 자기 확장 스텐트 및 흐름 전환기가 포함되지만, 이에 국한되지는 않는다. 일반적으로 와이어 기반 EMD에는 근위 단말 단부에 허브나 핸들이 없다. 일 실시예에서, EMD는 카테터의 근위 단부에 허브와 허브로부터 카테터의 원위 단부를 향해 연장되는 가요성 샤프트를 갖는 카테터이며, 여기서 샤프트는 허브보다 더 가요성이 있다. 일 실시예에서, 카테터는 허브보다 덜 단단하고 샤프트보다 더 단단한 중간 유연성을 갖는 허브와 샤프트 사이를 연결하는 중간 부분을 포함한다. 일 실시예에서, 중간 부분은 장력 완화부이다.
[0075] 허브(근위) 구동: '허브 구동' 또는 '근위 구동'이라는 용어는 EMD를 근위 위치(예를 들어, 카테터 허브의 기어 어댑터)에 고정하고 조작하는 것을 지칭한다. 일 실시예에서, '허브 구동'은 카테터를 이동 및/또는 회전시키기 위해 카테터의 허브에 힘 또는 토크를 부여하는 것을 지칭한다. 허브 구동으로 인해, EMD가 버클링될 수 있으므로 허브 구동에는 버클링 방지 기능이 필요한 경우가 많다. 허브나 기타 인터페이스(예를 들어, 가이드와이어)가 없는 디바이스들의 경우, 디바이스 모듈에 대한 인터페이스 역할을 하기 위해 디바이스 어댑터들을 디바이스에 추가할 수 있다. 일 실시예에서, EMD는 카테터의 원위 단부를 편향시키기 위해 핸들로부터 카테터의 원위 단부까지 연장되는 와이어와 같은 카테터 내의 특징부를 조작하기 위한 어떠한 메커니즘도 포함하지 않는다.
[0076] 살균 가능 유닛: '살균 가능 유닛'이라는 용어는 살균이 가능한(병원성 미생물이 없는) 장치를 지칭한다. 이는 카세트, 소모성 유닛, 드레이프, 디바이스 어댑터, 및 살균 가능한 구동 모듈/유닛들(전기 기계 구성요소가 포함될 수 있음)를 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 살균 가능 유닛은 환자, 기타 살균 디바이스들, 또는 의료 시술의 살균 영역 내에 배치된 기타 모든 것과 접촉할 수 있다.
[0077] 살균 인터페이스: '살균 인터페이스'라는 용어는 살균 유닛과 비살균 유닛 사이의 인터페이스 또는 경계를 지칭한다. 예를 들어, 카세트는 로봇 구동장치와 적어도 하나의 EMD 사이의 살균 인터페이스일 수 있다.
[0078] 소모품: '소모품'이라는 용어는 일반적으로 의료 시술에서 일회용으로 사용되는 살균 가능 유닛을 지칭한다. 유닛은 다른 의료 시술에 사용하기 위해 재살균 과정을 거쳐 재사용 가능한 소모품이 될 수 있다.
[0079] 기어: 기어라는 용어는 베벨 기어, 나선형 베벨 기어, 스퍼(spur) 기어, 마이터(miter) 기어, 웜기어, 헬리컬 기어, 랙 앤 피논(rack and pinon), 나사 기어, 태양 기어와 같은 내부 기어, 인벌류트 스플라인(involute spline) 샤프트, 및 부싱, 또는 본 기술 분야에 공지된 임의의 다른 유형의 기어일 수 있다.
[0080] 도 4를 참조하면, 제1 구동 모듈(60)은 예시적인 구동 모듈의 역할을 할 것이다. 제2 구동 모듈(62), 제3 구동 모듈(64), 및 제4 구동 모듈(66) 중 하나 또는 모두는 제1 구동 모듈과 동일할 수 있다. 제1 구동 모듈(60)은 스테이지 부재 또는 브라켓(82)을 사용하여 로봇 구동장치(24)에 작동 가능하게 연결된 하우징(80)을 포함한다. Z축과 X축에 의해 규정된 브라켓 평면(86)은 브라켓(82)의 측면(84)에 배치된다. 측면(84)은 카세트(68)의 피구동 부재(90)와 결합하는 구동 부재(88)로부터 이격되어 있다. 하우징(80)은 브라켓(82)의 측면(84)으로부터 전방으로만 연장된다. 다르게 말하면, 브라켓(82)의 측면(84)은 하우징(80)으로부터 밀접하게 인접하거나 후방(Y축을 따라)에 있다. 구동 부재(88)는 종종 캡스턴(capstan)으로 지칭되며, 본 명세서에서는 상호교환적으로 사용될 것이다. 캡스턴(88)은 캡스턴(88)이 카세트(68)의 피구동 부재(90)를 구동하는 부재라는 점에서 구동 부재로서의 기능을 수행하는 액추에이터(100)의 출력 기어이다. '구동 부재', '캡스턴' 및 '출력 기어'라는 용어는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다. 일 구현예에서, 하우징(80)은 피구동 부재(90)에 가장 가까운 브라켓 평면(86)의 제1 측면에만 배치된다. 로봇 구동장치(24)는 브라켓(82)이 연장되는 종방향 개구를 갖는 바닥 표면(92)을 갖는 하우징을 포함한다. 구동 모듈(60)은 로봇 구동장치 하우징의 바닥 표면(92) 아래에 배치된다. 살균 배리어(94)는 출력 기어(88) 원위의 브라켓 평면(86) 측의 바닥 표면(92)을 덮는 로봇 구동장치(24)에 제거 가능하게 부착된다. 일 구현예에서, 살균 배리어(94)는 브라켓(82)에 바로 인접한 Z축 방향으로 제1 하부 위치로부터 바닥 표면(92)으로 상승될 수 있다. 일 구현예에서, 살균 배리어(94)는, 살균 배리어(94)가 로봇 구동장치(24)의 바닥 표면(92)에 작동 가능하게 고정될 때, 브라켓 평면(86)에 근접한 제1 종방향 에지(96)를 포함한다. 일 구현예에서 도 4를 참조하면, 살균 배리어(94)는 바닥 표면(92)의 일부에 고정되는 제2 종축 에지(98)를 포함한다. 일 구현예에서, 살균 배리어(94)는 바닥 표면(92)을 덮고, 제2 종방향 에지(98)는 바닥 표면(92) 주위로 연장되며, 로봇 구동장치 하우징의 제4 부재(24d)에 고정된다. 살균 배리어(94)는 가요성 물질 또는 단단한 물질로 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 살균 배리어(94)는 바닥 표면에 의해 규정된 평면에 수직인 방향으로 바닥 표면(92)에 대한 위치로 이동되는 평면 부분을 포함한다. 도 4를 참조하면, 살균 배리어(94)는 Z 축에 평행한 방향으로 움직일 것이고, 바닥 표면(92)은 X 축과 Y 축에 의해 규정된 평면에 평행할 것이다. 일 구현예에서, 각 구동 모듈은 바닥 표면(92) 아래로 연장된다. 다르게 말하면, 로봇 구동장치가 사용 위치에 있을 때, 모터 구동 모듈 내의 각 개별 모터는 바닥 표면(92)과 환자에 의해 규정된 평면에 배치된다.
[0081] 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 모터(102)는 모터 종축(114)을 따른 제1 길이를 가지며, 이는 로봇 구동장치 종축(78)에 평행한 종축을 따른 디바이스 모듈 하우징(80)의 제2 종방향 길이보다 작다. 도 5를 참조하면, 모터와 하우징(80)의 길이는 X축을 따라 표시되어 있다. 일 구현예에서, 모터 인코더(106), 모터 하우징(112), 모터 샤프트(108), 모터 구동 샤프트 기어(110) 및 기어 허브(144)의 조합된 길이는 구동 모듈(60)의 하우징(80) 내에 완전히 끼워진다. 일 구현예에서, 모터(102), 모터 하우징(112), 모터 구동 샤프트(108), 모터 구동 샤프트 기어(110), 및 기어 허브(144)의 조합된 길이는 로봇 구동장치 하우징의 바닥 표면(92) 아래의 구동 모듈(60) 하우징 부분 내에 배치된다.
[0082] 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 액추에이터 조립체(100)는 모터(102) 및 구동 트레인(104)을 포함한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 구동 트레인(104)은 모터(102)를 구동 모듈 내의 EMD에 작동 가능하게 결합된다. 일 구현예에서, 구동 트레인(104)은 모터 출력의 속도, 토크 및/또는 방향을 변경한다. 구동 트레인(104)의 출력 방향 변경은 모터 출력 구동 샤프트(108)에 평행하거나, 수직이거나, 그렇지 않으면 동일선 상이 아닐 수 있다. 모터(102)는 제어 스테이션(26)으로부터 모터(102)를 작동하라는 명령을 수신하는 인코더(106)를 포함한다. 일 구현예에서, 모터(102)는, 모터 구동 샤프트(108)가 위치 센서에 의해 결정된 정확한 위치로 회전할 때까지, 모터에 전력을 가하는 인코더(106)를 통해 제어 신호를 수신하는 서보모터이다. 모터(102)는 모터 구동 샤프트(108)를 포함한다. 모터(102)는 모터 구동 샤프트(108)가 연장되는 모터 하우징(112)을 포함한다. 모터 구동 샤프트 기어(110)는 모터 하우징(112)의 근위 단부에 밀접하게 인접한 모터 구동 샤프트(108)에 작동 가능하게 결합된다. 일 구현예에서, 모터 구동 샤프트 기어(110)는 스퍼 기어이다. 일 구현예에서, 모터(102), 모터 하우징(112) 및 모터 구동 샤프트(108)는 로봇 구동장치(24)의 종축(78)에 평행한 종축(114)을 갖는다. 구동 트레인(104)은 모터(102)의 모터 구동 샤프트(108)에 평행한 종축(118)을 갖는 제2 샤프트(116)를 더 포함한다. 제2 샤프트(116)의 근위 단부는 모터 구동 샤프트(108)의 근위 단부에 인접해 있다. 제2 기어(120)는 제2 샤프트(116)의 근위 단부에 고정된다. 제2 기어(120)는 모터 구동 샤프트 기어(110)와 상호작용한다. 일 구현예에서, 모터 구동 샤프트 기어(110) 및 제2 기어(120)는 스퍼 기어이다.
[0083] 도 9를 참조하면, 제2 샤프트(116)의 종축(118)은, 종축(114)으로부터 오프셋되어, 종축(114)과 종축(118) 사이의 선이 Y축으로부터 대략 3도이다. 그러나 다른 각도 오프셋도 고려된다. 일 구현예에서, 각도 오프셋은 1도 내지 10도이다. 모터 구동 샤프트 기어(110)의 외주와 구동 모듈(60)의 하우징(80) 사이의 더 큰 간극을 위한 각도 오프셋이다.
[0084] 웜기어(122)는 제2 샤프트(116)에 또는 그 일부에 고정되고 웜휠(124)을 구동한다. 웜휠(124)은 종축(118)으로부터 오프셋되고 이에 수직인 축을 중심으로 회전한다. 웜휠(124)은 Y축에 평행한 방향으로 연장되는 웜휠 샤프트(126)에 고정된다. 출력 기어(88)는 웜휠 샤프트(126)에 고정된다. 일 구현예에서 웜휠 샤프트(126)는 출력 기어(88)에 고정되거나 일체화된다. 일 구현예에서, 출력 기어(88)는 출력 기어(88)의 치형을 수용 및/또는 맞물리는 공동을 갖는 피구동 부재(90)에 수용되는 캡스턴 또는 기어형 부재이다. 일 구현예에서, 피구동 부재(90)는 디바이스 내 어댑터(142) 상의 기어(174)와 상호작용하는 기어 부분(128)을 포함한다. 일 구현예에서, 출력 기어(88)는 카세트(68)의 피구동 부재(90)를 구동하는 기어이다. 그러나 피구동 부재(90)는 세장형 EMD를 해제 가능하게 고정하는 디바이스 내 어댑터(142)에 직접 고정될 수 있다.
[0085] 도 7을 참조하면, 모터 브라켓(132)은 복수의 패스너(136)를 사용하여 모터(102)의 근위 단부(134)에 연결된다. 본 명세서에 사용된, '근위' 및 '원위'라는 용어는 특징부가 로봇 구동장치(24)의 사용 위치에 있을 때, 성명되는 특징부의 배향을 지칭한다는 점에 유의하여야 한다. 모터 브라켓(132)은 패스너(140)를 사용하여 웜기어 하우징(138)에 고정된다. 모터 구동 샤프트 기어(110)는 모터 구동 샤프트(108)의 근위 단부에 연결된다. 일 구현예에서, 모터 구동 샤프트(108)는 키가 부착되어, 모터 구동 샤프트 기어(110)의 본체에 있는 대응하는 키 부착 개구에 끼워진다. 웜기어 하우징(138)은 제2 샤프트(116)를 수용하는 제1 개구(139)와 웜휠(124)을 수용하는 제2 개구(141)를 포함한다. 모터 구동 샤프트 기어(110)는 모터 구동 샤프트(108)의 근위 부분을 수용하는 기어 허브(144)를 포함한다. 일 구현예에서, 고정 나사는 기어 허브(144)를 모터 구동 샤프트(108)의 근위 단부에 고정한다. 제2 샤프트(116)는 제1 베어링(146) 및 제2 베어링(148)을 중심으로 웜기어 하우징(138) 내에서 자유롭게 회전한다. 일 구현예에서, 와셔(150)는 제1 베어링(146)과 웜기어(122)의 중간에 위치된다. 일 구현예에서, 와셔(150)는 벨빌(Belleville) 디스크 스프링이다. 다른 구현예에서, 와셔(150)는 웜 샤프트에 미리 로딩된 힘을 제공하는 임의 종류의 스프링일 수 있다. 단부 캡(152)은 복수의 패스너(151)를 사용하여 웜기어 하우징(138)에 부착된다. 제2 샤프트(116)는 단부 캡(152)과 제2 기어(120)의 기어 허브(156) 사이의 웜기어 하우징(138) 내에 회전 가능하게 유지된다. 기어 허브(156)는 고정 나사 또는 마찰 끼워맞춤을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 본 기술분야에 공지된 샤프트에 기어 하우징을 고정하는 다른 공지된 방법을 이용하여 제2 샤프트(116)의 근위 부분에 고정된다.
[0086] 웜휠 샤프트(126)는 제1 베어링(158)과 제2 베어링(160)의 지지로 웜기어 하우징(138)에 회전 가능하게 고정된다. 베어링 홀더(162)는 웜기어 하우징(138)에 대해 제2 베어링(160)을 위치시킨다. 베어링 캡(164)은 패스너(166)로 웜휠 샤프트(126)에 고정된다. 스프링(168)은 웜휠(124)에 부착된 캡스턴 샤프트(126)에 사전 로딩(preload)을 제공하는 데 사용된다. 스프링(168)은 베어링(158)과 베어링(160)에 사전 로딩을 제공한다. 일 구현예에서, 스프링(168)은 디스크 스프링 와셔로도 기능한다.
[0087] 웜기어(122)는 모터 종축(114)으로부터 오프셋된 종축(118) 상의 웜휠 샤프트(126)에 위치된다. 웜기어(122)는 모터 하우징(112)으로부터 오프셋되고, 모터 하우징(112)의 근위 단부(134)와 원위 단부(170) 사이에 위치된다. 웜휠 샤프트(126) 및 출력 기어(88)는 모터(102)의 종축(118)으로부터 오프셋되어 있고, 모터 하우징(112)의 근위 단부(134)와 원위 단부(170) 사이에 있다. 일 구현예에서, 전체 모터, 웜기어 및 웜휠은 구동 모듈의 하우징 내에 완전히 포함된다. 일 구현예에서, 모터는 구동 기어 종축(172)의 방향으로부터 오프셋되고 이에 수직인 종축(114)을 따라 구동 모듈(60) 내에 위치된다. 일 구현예에서, 모터(102)의 종축(114)은 브라켓 평면(86) 내에 있거나 그에 평행한 평면 내에 배치된다. 일 구현예에서, 하우징(80)의 바닥 표면(92)은, 도면에 도시된 바와 같이, X축 및 Y축에 의해 규정된 평면과 동일 평면이거나 평행한 바닥 표면 평면을 규정한다. 브라켓 평면(86)은 바닥 표면 평면에 수직이다. 모터(102)의 공동 종축(114)은 평면 내에 배치되거나 브라켓 평면(86)에 평행하게 배치된다. 출력 기어(88)는 브라켓 평면(86)에 수직인 웜휠 샤프트(126)를 중심으로 회전한다.
[0088] 도 10 내지 12를 참조하면, 디바이스 내 어댑터(142)는 피구동 기어(90)에 의해 회전되는 기어(174)를 포함한다. 일 구현예에서, 기어(174)는 피구동 부재(90)에 의해 회전되는 베벨 기어이다. 일 구현예에서, 기어(174)는 출력 기어(88)에 의해 직접 구동되는 피구동 기어이다. 일 구현예에서, 디바이스 내 어댑터(142)는, 디바이스 내 어댑터(142), 콜릿(176)을 통해 종방향으로 연장되는 종축(184)을 중심으로 수동으로 회전될 수 있는 제1 부분(178) 및 제2 부분(180)을 갖는 콜릿(176)을 포함한다. 일 구현예에서, 가이드 와이어(182) 또는 다른 EMD는 콜릿(176)에 해제 가능하게 고정된다. 다르게 말하면, 콜릿(176)은 EMD가 콜릿에 고정되는 위치와, EMD가 콜릿에 고정되지 않는 제2 비고정 위치를 갖는다. 일 구현예에서, 콜릿(176)의 제1 부분(178)은 액추에이터(100)에 작동 가능하게 연결된다. 콜릿(176)의 제2 부분(180)은 콜릿(176)의 제1 부분(178)에 대해 이동 가능하다. 일 구현예에서, 제1 부분(178)은 콜릿(176)의 종축을 중심으로 제1 방향으로 회전되고, 가이드 와이어(182)를 콜릿(176)에 부착하여, 액추에이터 조립체(100)에 의한 제1 부분(178)의 회전도 가이드 와이어(182)를 회전시킨다. 로봇 구동장치 종축(78)을 따른 디바이스 모듈(32a)의 추가 이동은 종축(78) 또는 로봇 구동장치(24)에 평행하고 그로부터 오프셋된 EMD 종축을 따라 가이드 와이어(182)를 이동시킬 것이다. 일 구현예에서, 콜릿(176)의 제2 부분(180)은 콜릿(176)의 제1 부분(178)으로부터 근위 방향으로 연장된다. 일 구현예에서, 콜릿(176)의 제2 부분(180)의 근위 단부는 제2 부분(180)으로부터 근위 방향으로 연장된다. 일 구현예에서, 콜릿(176)의 부분(180)의 근위 단부는 사용자가 자유롭게 잡을 수 있고, 콜릿(176)이 카세트(68)의 사용 위치에 있을 때 사용자가 부분(180)을 잡고 조작하는 것을 방해할 것인 카세트 하우징 구조가 없다. 작동 시, 콜릿(176)은 카세트 외측의 외부 위치로부터, 콜릿이 카세트에 대해 회전하고 종축(184)을 따라 선형으로 이동하는 사용 위치까지 배치된다. 다른 방식으로 말하면, 콜릿의 사용 위치는, 본 명세서에 일반적으로 설명된 바와 같이, 로봇 구동장치가 EMD를 회전하고 병진 이동시킬 때의 위치이다.
[0089] 디바이스 내 어댑터 및 콜릿(176)은 도 10 내지 도 12에 개략적으로 도시되어 있다. 디바이스 내 어댑터 및 다양한 콜릿 설계의 예는 위에서 그 전체 내용이 참고로 본 명세서에 포함된 PCT 국제 공개 WO 2021/011533('533 공보)에 개시되어 있다. 도 13을 참조하면, '533 공보에 개시되어 있고 '533 공보의 도 6a에 도시된 콜릿(400)은 가이드 와이어와 같은 세장형 의료 디바이스의 샤프트를 제3 부재(405)(척) 내에 넣고 조이기 위해, 제2 부재(404)(콜릿 본체)의 종축(406)을 따라 및/또는 그 중심으로 움직이는 제1 부재(402)(너트)를 도시하고 있다. 너트(402)는 나사산 부분(407)에서 콜릿 본체(404)와 나사식으로 결합된다. 너트(402)는 콜릿 본체(404)에 수동으로 나사 결합되어 세장형 의료 디바이스의 샤프트를 조이거나 조임 해제할 수 있다. 콜릿(400)은 콜릿과 그 작동의 일 예를 제공한다. 일 구현예에서, 콜릿(176)의 일반적인 작동은 콜릿(400)의 작동과 유사하지만, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 수동으로 회전되는 콜릿(176)의 제2 부분(180)은, 콜릿(176)이 카세트(68) 내의 사용 중 위치에 있을 때, 제1 부분(178)에 근접하게 위치된다. 콜릿(176)이 카세트(68) 내에서 사용 위치에 있을 때, 제1 부분(178)에 고정된 기어(174)는 제2 부분(180)에 대해 원위에 위치한다. '533 공보에 개시된 다른 유형의 콜릿은, 본 기술 분야에 공지되어 있거나 또는 이하에 발명된 것이고, 본 명세서에 개시된 실시예 및 구현예와 관련하여 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 커버(188)는 개방 위치로부터 폐쇄 사용 위치까지 카세트(68)에 피봇 가능하게 부착된다. 콜릿(176)의 제2 부분(180)은, 커버(188)가 폐쇄된 사용 위치에 있을 때, 사용자가 수동 조작을 위해 접근 가능하다.
[0090] 도 11a를 참조하면, 카세트(68)에는 사용자가 콜릿(176)의 제2 부분(180)을 잡고 종축(184)을 중심으로 제2 부분(180)을 회전시키고, 그에 의해 가이드 와이어(182)를 그에 부착하거나 또는 그로부터 해제할 수 있도록 충분한 간극이 있다. 사용자에 의해 제2 부분(180)에 가해진 토크는 구동 트레인(104)의 후방 구동을 초래할 수 있는 토크를 구동 트레인(104)에 제공할 것이다. 웜기어는 구동 트레인(104)의 역구동을 방지하고 사용자가 콜릿(176)에 가한 토크에 대해 양방향 회전에서 브레이크 역할을 한다. 구동 트레인(104)의 역구동은 인코더(106)로부터의 지시 없이 구동 트레인(104) 내의 기어와 같은 특징부의 이동을 수반한다. 구동 트레인(104) 내의 웜기어(122)는 구동 트레인(104) 내의 기어의 역구동을 방지한다. 일 구현예에서, 구동 트레인(104)은, EMD(182)가 콜릿(176)에 고정 및 고정 해제될 때, 카세트의 콜릿 사용 위치에서 사용자가 콜릿(176)에 가하는 수동 토크에 대한 역구동을 제공한다. 일 구현예에서, 디바이스 모듈은, 웜기어(122)가 힘의 역구동을 방지하기 때문에, EMD를 콜릿에 고정하거나 고정 해제하기 위해 수동적인 힘을 가할 때 구동 트레인(104)이 역구동하는 것을 방지하기 위한 별도의 브레이크 메커니즘을 포함하지 않는다. 일 구현예에서, EMD를 콜릿에 고정하거나 고정 해제하기 위해 토크를 수동으로 가하는 동안 구동 트레인(104)이 이동하는 것을 방지하기 위해 별도의 브레이크 부재가 제공된다. 일 구현예에서, 클러치(미도시)는 구동 트레인(104)과 콜릿(176) 사이에 위치되어, 사용자가 역구동을 방지하기를 원하는지 여부를 선택할 수 있다.
[0091] 콜릿(176)은 EMD(182)의 샤프트 부분을 해제 가능하게 고정하는 디바이스이다. 본 명세서에서 더 자세히 설명된 바와 같이, 콜릿(176)은, 종축(184)을 중심으로 또는 이를 따라 전체 콜릿(176)의 회전 및/또는 병진이동이 조여진 EMD(182) 샤프트 부분의 동일한 회전 및/또는 병진이동이 발생하도록, EMD(182)의 샤프트를 조인다. 일 실시예에서, 콜릿(176)은 EMD(182) 샤프트의 일부가 고정될 수 있는 내부 경로를 규정하는 본체를 갖는 단일 성형 구성요소일 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, EMD(182)의 샤프트는 콜릿의 내부 경로에 위치하여 그 안에 조여진다. EMD(182)의 샤프트는 콜릿의 내부 경로에 방사상으로 로딩되거나 축 방향으로 로딩될 수 있다. 방사상 로딩은 EMD의 샤프트가 콜릿 본체의 종방향 측을 통해 콜릿(176)에 로딩되기 때문에, 측방향 로딩 또는 횡방향 로딩이라고도 지칭될 수 있다(즉, 콜릿 본체 측이 콜릿 본체의 근위 단부로부터 원위 단부까지 연장됨). 방사상 로딩, 측방향 로딩 또는 횡방향 로딩은, 먼저 샤프트의 자유 단부를 콜릿 내부 경로의 근위 또는 원위 개구에 삽입함으로써, 샤프트 부분이 내부 경로에 로딩되는 축 방향 로딩과는 대조적이다. 일 실시예에서, 콜릿(176)은 EMD의 샤프트 부분을 두 부재 중 적어도 하나에 해제 가능하게 고정하기 위해 서로에 대해 이동하는 적어도 두 개의 부재를 포함한다. 일 실시예에서, 함께 작동하는 두 부재는, EMD의 샤프트가 콜릿 본체에 대해 이동하지 않고, 콜릿 본체로부터 EMD의 샤프트로 전달될 수 있는 토크 및/또는 힘을 증가시키는 기계적 이점을 제공한다. 콜릿을 사용하여 EMD에 가해지는 조임 힘은 조임을 작동하는 데 필요한 힘보다 클 수 있다. EMD의 샤프트가 조여지면, EMD 시술의 허용 가능한 작동 매개변수 동안 콜릿과 EMD의 상대적으로 이동하도록 고정된다.
[0092] 본원의 개시 내용이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자들은, 규정된 발명 대상의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 형태와 세부 사항에 변화들이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 비록 상이한 예시적인 실시예가 하나 이상의 이점을 제공하는 하나 이상의 특징을 포함하는 것으로 설명될 수 있을지라도, 설명된 특징은 설명된 예시적인 실시예에서 또는 기타 대안적인 실시예에서 서로 교환될 수 있거나 대안적으로 서로 조합될 수 있다는 것이 고려된다. 설명된 본 개시내용은 명백히 가능한 한 광범위한 것을 의도하고 있다. 예를 들어, 달리 구체적으로 언급하지 않는 한, 단일 특정 요소를 언급하는 정의는 또한 그러한 특정 요소의 복수를 포함한다.

Claims (20)

  1. EMD 구동 시스템으로서,
    로봇 구동장치 종축(longitudinal axis)을 갖는 로봇 구동장치;
    상기 로봇 구동장치 종축을 따라 이동 가능하고, 상기 로봇 구동장치 종축에 실질적으로 평행한 모터 샤프트(motor shaft)를 갖는 모터를 포함하는 디바이스 모듈; 및
    EMD 종축을 중심으로 세장형 의료 디바이스(elongated medical device)를 회전시키도록 구성된 피구동(driven) 부재에 상기 모터 샤프트를 결합하는 구동 트레인(train)을 포함하는, EMD 구동 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 모터는 상기 로봇 구동장치 종축에 평행한 종축을 따른 상기 디바이스 모듈의 제2 종방향 길이보다 짧은 모터 종축을 따른 제1 길이를 갖는, EMD 구동 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 트레인은 상기 모터 샤프트의 모터 종축에 수직인 축을 중심으로 회전하는 구동 기어를 포함하고, 상기 구동 기어는 상기 피구동 부재와 제거 가능하게 결합되는, EMD 구동 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 로봇 구동장치로부터 연장되는 스테이지 부재를 추가로 포함하고, 상기 스테이지 부재는 상기 로봇 구동장치 종축을 따라 상기 디바이스 모듈을 이동시키며, 상기 디바이스 모듈은 상기 스테이지 부재의 제1 측으로부터만 연장되는, EMD 구동 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 트레인은 웜기어(worm gear)와 웜휠(worm wheel)을 포함하는, EMD 구동 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 구동 트레인은 상기 모터 샤프트에 평행한 중간 샤프트를 포함하고, 상기 웜기어는 상기 중간 샤프트에 의해 회전되며, 그리고 상기 웜기어는 상기 모터의 근위 단부와 상기 모터의 원위 단부의 중간에 위치하는, EMD 구동 시스템.
  7. 제3 항에 있어서,
    콜릿 사용 위치(collet in-use position)와 콜릿 외부 위치 사이에서 상기 디바이스 모듈 내에 제거 가능하게 수용된 콜릿을 더 포함하고, 상기 콜릿은 EMD가 부착된 제1 고정 위치와 EMD가 부착되지 않은 제2 비고정 위치 사이의 상기 콜릿 사용 위치에서 수동으로 조정 가능한, EMD 구동 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 구동 트레인은 콜릿 종축을 중심으로 상기 콜릿을 회전시키고, 상기 EMD가 상기 콜릿에 고정될 때 상기 구동 트레인은 상기 EMD를 회전시키는, EMD 구동 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 디바이스 모듈은 구동 모듈, 및 상기 구동 모듈에 제거 가능하게 결합된 카세트를 포함하고, 상기 구동 모듈은 상기 모터와 상기 구동 기어를 지지하는 하우징을 포함하고, 상기 카세트는 상기 피구동 부재를 포함하고, 상기 콜릿 및 상기 EMD를 제거 가능하게 수용하는, EMD 구동 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 콜릿은 상기 구동 트레인에 작동 가능하게 연결된 제1 부분과 상기 EMD를 콜릿에 고정 및 고정 해제하기 위해 상기 제1 부분에 대해 사용자에 의해 이동 가능한 제2 부분을 포함하고, 상기 콜릿이 사용 위치에 있을 때, 상기 제2 부분은 상기 제1 부분에 근접해 있는, EMD 구동 시스템.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 구동 트레인은 상기 콜릿을 상기 제1 고정 위치와 상기 제2 비고정 위치 사이에서 상기 콜릿을 조정하기 위해 상기 콜릿에 가해지는 힘에 반응하여 역구동을 방지하는, EMD 구동 시스템.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 구동 트레인은 상기 콜릿의 종축을 중심으로 상기 콜릿을 회전시키고, 상기 EMD가 상기 콜릿에 고정될 때 상기 구동 트레인은 상기 EMD를 회전시키는, EMD 구동 시스템.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 콜릿은 상기 피구동 부재와 작동 가능하게 결합된 기어와, 상기 콜릿이 콜릿 사용 위치에 있을 때 사용자에 의해 조작되는 근위 부분을 포함하는, EMD 구동 시스템.
  14. EMD 구동 시스템으로서,
    로봇 구동장치 종축을 갖고, 로봇 구동장치 사용 위치에서 환자에게 가장 가까운 바닥 표면을 포함하는 하우징을 갖는 로봇 구동장치;
    상기 로봇 구동장치 종축을 따라 이동 가능하고, 상기 로봇 구동장치 종축을 따라 연장되고 상기 바닥 표면에 수직으로 연장되는 구동장치 평면을 규정하는 브라켓이 구비된 상기 로봇 구동장치로부터 연장되고, 상기 구동장치 평면의 일측으로부터만 연장되는 구동 모듈 ― 상기 구동 모듈은 모터 및 상기 모터를 상기 구동 모듈 내의 EMD에 작동 가능하게 결합하는 구동 트레인을 포함함 ― ; 및
    상기 구동장치 평면의 일측 반대편에 있는 상기 구동장치 평면의 제2 측에서 상기 로봇 구동장치의 바닥 표면에 제거 가능하게 부착된 살균 배리어를 포함하는, EMD 구동 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 모터는 상기 구동장치 평면과 평행한 종축을 갖는 구동 샤프트를 포함하는, EMD 구동 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 구동 모듈에 제거 가능하게 부착되는 카세트, 및 콜릿 외부 위치와 콜릿 사용 위치 사이에서 상기 카세트 내에 제거 가능하게 수용되는 콜릿을 더 포함하며, 상기 콜릿의 일부는 상기 구동 트레인에 작동 가능하게 연결되는, EMD 구동 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 콜릿이 상기 EMD를 상기 콜릿에 부착하는 제1 고정 위치와 상기 EMD가 상기 콜릿에 부착되지 않는 제2 비고정 위치 사이의 콜릿 사용 위치에서 수동으로 조정 가능할 때, 상기 구동 트레인은 상기 구동 트레인의 역구동을 방지하는 웜기어를 포함하는, EMD 구동 시스템.
  18. EMD 구동 시스템으로서,
    로봇 구동장치 종축을 갖는 로봇 구동장치;
    상기 로봇 구동장치 종축을 따라 이동 가능하고, 모터 샤프트를 갖는 모터를 포함하는 디바이스 모듈; 및
    구동 트레인을 포함하며, 상기 구동 트레인은, EMD 종축을 중심으로 세장형 의료 디바이스를 회전시키도록 구성된 피구동 부재에 상기 모터 샤프트를 결합하고, EMD로부터 구동 트레인에 힘이 가해질 때 상기 구동 트레인의 역구동을 방지하는 웜기어를 포함하는, EMD 구동 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 모터 샤프트의 모터 종축은 상기 로봇 구동장치 종축에 평행한, EMD 구동 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 구동 트레인은 상기 모터 샤프트에 평행하게 연장되는 중간 샤프트를 포함하며, 상기 웜기어는 상기 중간 샤프트에 위치하고, 그리고 상기 피구동 부재는 상기 모터 종축 및 상기 중간 샤프트의 종축으로부터 이격되고 상기 모터 종축 및 상기 중간 샤프트의 종축에 수직인 축을 중심으로 회전하며, 상기 웜기어는 상기 중간 샤프트에 위치되는, EMD 구동 시스템.
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