KR20170137209A - 최소 침습 절단 기구 조종을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

최소 침습 절단 기구를 조종하는 시스템 및 방법은 수술용 절단 기구를 포함한다. 수술용 절단 기구는, 구동 유닛, 기구의 원위 단부에 위치되어 있는 엔드 이펙트, 및 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 커팅 블레이드를 수용하고 있기 위한 날집을 포함한다. 엔드 이펙터는 파지용 죠와 커팅 블레이드를 포함한다. 절단 조종을 수행하기 위하여, 기구는, 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내고, 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기고, 그리고 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당긴다. 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 동안, 커팅 블레이드는 구동 유닛 안에 있는 구속 메커니즘을 사용하거나, 모터 또는 다른 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크를 사용하거나, 또는 이들 모두를 사용하여 제 1 포지션으로 유지된다.

Description

최소 침습 절단 기구 조종을 위한 시스템 및 방법
본 특허 출원은 "최소 침습 절단 기구 조종을 위한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR MINIMALLY INVASIVE CUTTING INSTRUMENT OPERATION)"이라는 제목으로 2015년 5월 15일자로 출원된 미국 가특허출원 62/162,217의 우선권과 그 출원일의 이익을 주장하고, 그 내용은 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.
본 발명은 대체로 관절식 아암과 엔드 이펙터가 있는 장치들의 조종에 관한 것이고, 보다 상세하게는 최소 침습 절단 기구의 조종에 관한 것이다.
더욱더 많은 장치들이 자율 전자 장치와 반자율 전자 장치로 대체되고 있다. 이는 특히 수술실, 중재실, 집중 치료 병동, 응급실 및 이와 유사한 곳 등에서 수많은 자율 전자 장치와 반자율 전자 장치를 발견할 수 있는 오늘날의 병원에서 그러하다. 예를 들어, 유리 온도계와 수은 온도계는 전자 온도계로 대체되고 있고, 정맥내 점적 라인은 전자 모니터와 플로우 레귤레이터를 포함하며, 전통적으로 손으로 파지하는 수술 기구는 컴퓨터 보조 의료 장치(computer-assisted medical device)에 의해 대체되고 있다.
컴퓨터 보조 의료 장치를 사용하는 최소 침습 수술 기법은 일반적으로 건강한 조직에 대한 손상은 최소화하면서 수술 및/또는 다른 시술을 수행하도록 시도한다. 일부 최소 침습 시술은 수술 기구와 컴퓨터 보조 의료 장치의 사용을 통해 원격으로 수행될 수 있다. 다수의 컴퓨터 보조 의료 장치에 있어서, 의사 및/또는 다른 의료 인원은 통상적으로 오퍼레이터 콘솔 상의 하나 이상의 제어수단을 사용하여 입력 장치를 조작할 수 있다. 의사 및/또는 다른 의료 인원이 오퍼레이터 콘솔에서 다양한 제어수단들을 조종할 때, 명령어들은 오퍼레이터 콘솔로부터, 하나 이상의 엔드 이펙터 및/또는 수술 기구가 장착되어 있는 환자 측 장치 쪽으로 중계된다. 이러한 방식으로, 의사 및/또는 다른 의료 인원은 엔드 이펙터 및/또는 수술 기구를 사용하여 환자에게 하나 이상의 시술을 수행할 수 있다. 사용중 원하는 시술 및/또는 수술 기구에 따라, 원격조종을 이용하는 의사 및/또는 의료 인원의 제어 하에서 그리고/또는 의사 및/또는 다른 의료 인원에 의한 하나 이상의 활성화 동작에 기초하여 수술 기구가 연속적인 수술을 수행할 수 있는 반자율식 제어 하에서 원하는 시술이 부분적으로 또는 전체적으로 수행될 수 있다.
최소 침습 수술 기구는 수동으로 작동되든 원격조종식으로 작동되든 그리고/또는 반자율식으로 직동되든 여러 가지 수술 및/또는 시술에서 사용될 수 있고, 다양한 구성을 가질 수 있다. 이러한 다수의 기구들은 관절식 아암의 원위 단부에 장착될 수 있는 샤프트의 원위 단부에 장착되는 엔드 이펙터를 포함한다. 많은 조종 시나리오에서, 샤프트는 원격 수술 부위에 도달하기 위해서 개구(예컨대 체벽 절개부, 자연 구멍 및/또는 이와 유사한 것)를 통해 삽입되도록(예컨대 복강경식으로, 흉강경식으로 그리고/또는 이와 유사한 방식으로 삽입되도록) 구성될 수 있다. 일부 기구에서, 관절형 리스트 메커니즘(articulating wrist mechanism)은 샤프트의 길이방향 축에 대한 엔드 이펙터의 배향을 바꾸는 능력을 제공하는 관절형 리스트로 엔드 이펙터를 지원하기 위해서 기구 샤프트의 원위 단부에 장착될 수 있다.
다른 설계 및/또는 구성으로 되어 있는 엔드 이펙터는 의사 및/또는 다른 의료 인원이 여러 가지 수술 시술들 중 어떤 것이라도 수행할 수 있도록 상이한 작업, 시술 및 기능을 수행하는데 사용될 수 있다. 예시들은 소작, 절제, 봉합, 절단, 스테이플링, 융착, 봉인 등 및/또는 이들의 조합을 포함하지만 이것들로 제한되는 것은 아니다. 따라서, 엔드 이펙터는 이러한 수술 시술들을 수행하는 여러 가지 구성요소들 및/또는 이러한 구성요소들의 조합을 포함할 수 있다.
최소 침습 시술의 목적에 따르면, 엔드 이펙터의 크기는 그 의도된 작업을 수행하는 것을 가능하게 하면서도 통상적으로 가능한한 소형으로 유지되어 있다. 엔드 이펙터의 크기를 소형으로 유지하는 한가지 접근법은 통상적으로 환자의 외부에 위치되어 있는 수술 기구의 근위 단부에서의 하나 이상의 입력부의 사용을 통해 엔드 이펙터의 작동을 달성하는 것이다. 다양한 기어, 레버, 풀리, 케이블, 로드, 밴드 및/또는 이와 유사한 것은 이때 수술 기구의 샤프트를 따라 하나 이상의 입력부로부터의 동작을 전달해서 엔드 이펙터를 작동시키는데 사용될 수 있다. 적합한 수술 기구가 있는 컴퓨터 보조 의료 장치의 경우, 기구의 근위 단부에 있는 트랜스미션 메커니즘은 환자 측 장치나 환자 측 카트의 관절식 아암에 제공되는 다양한 모터(motor), 솔레노이드(solenoid), 서보(servo), 능동형 액추에이터(active actuator), 유압장치(hydraulic), 공압장치(pneumatic) 및/또는 이와 유사한 것과 상호작용한다. 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압장치, 공압장치 및/또는 이와 유사한 것은 통상적으로 마스터 컨트롤러를 통해 제어 신호를 수신하고, 다양한 기어, 레버, 풀리, 케이블, 로드, 밴드 및/또는 이와 유사한 것이 트랜스미션 메커니즘의 원위 단부에서 엔드 이펙터를 작동시키도록 최종적으로 전달되는 트랜스미션 메커니즘의 근위 단부에서의 힘 및/또는 토크의 형태로 되어 있는 입력값을 제공한다.
이러한 엔드 이펙터의 조종에 관한 원격 특성 때문에, 어떤 경우에는 의사 및/또는 다른 의료 인원이 원하는 시술을 수행하는 작동 동안 엔드 이펙터의 하나 이상의 구성요소들의 포지션을 파악하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어, 어떤 경우에는, 엔드 이펙터 그 자체 및/또는 환자의 해부체의 부분들을 포함하는 수술 기구의 다른 부분들은 하나 이상의 구성요소들의 작동 동안 수술 기구의 하나 이상의 구성요소들로부터 가려져 있을 수 있다. 추가적으로, 하나 이상의 구성요소들이 원하는 시술을 수행하도록 시도하는 동안 오류 조건을 조우하는 경우, 엔드 이펙터의 제한된 시야, 수술 기구가 조종되는 제한된 공간, 수술 기구의 제한된 접근성, 의사 및/또는 다른 의료 인원에 대한 엔드 이펙터의 원격 포지션 및/또는 이와 유사한 것 때문에, 의사 및/또는 다른 의료 인원이 오류 조건을 탐지하는 것 그리고/또는 오류 조건을 수정하는 것이 어려울 수 있다.
추가로, 안전 조건은 수술 기구의 설계시 및/또는 조종시 한가지 요인일 수도 있다. 일부 예시에서, 커팅 툴과 같은 수술 도구의 엔드 이펙터는 예리한 커팅 블레이드를 포함할 수 있다. 커팅 블레이드가 절단하는데 적극적으로 사용되고 있지 않는 경우, 커팅 블레이드는 엔드 이펙터 상의 칼집(housing) 내부로 들어갈 수 있고 그리고/또는 날집(garage) 내부로 들어갈 수 있어서, 커팅 블레이드는 조종이 없는 동안 수술 도구를 조작하는 의료 인원 및/또는 환자의 조직을 우연히라도 절단할 수 없는 곳에 포지셔닝되는 것이 일반적이다. 유사하게, 엔드 이펙터의 하나 이상의 정교한 구성요소들은 조종이 없는 동안 정교한 구성요소들에 대한 손상을 방지하기 위해서 칼집으로 들어가 있을 수도 있고 그리고/또는 날집으로 들어가 있을 수도 있다.
따라서, 절단 기구와 같은 수술 기구의 조종을 위한 개선된 방법과 시스템은 바람직하다. 일부 예시에서, 수술 기구가 원하는 시술을 성공적으로 수행할 수 있는 것을 보장하도록 수술 기구의 자동 제어를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 예시에서, 환자 및/또는 의료 인원에 대한 안전을 지원하는 수술 기구의 구성을 제공하는 것과, 조종이 있는 동안이나 조종이 없는 동안 모두 수술 기구에 대한 보호를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 컴퓨터 보조 의료 장치와 함께 사용하기 위한 수술용 절단 기구가 제공되어 있다. 수술용 절단 기구는, 구동 유닛, 기구의 원위 단부에 위치되어 있는 엔드 이펙터, 구동 유닛과 엔드 이펙터 사이에 있는 샤프트, 및 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 커팅 블레이드를 수용하고 있기 위한 날집(garage)을 포함한다. 엔드 이펙터는 마주보는 파지용 죠(gripping jaw)들 및 커팅 블레이드를 포함한다. 샤프트는 힘이나 토크를 구동 유닛으로부터 엔드 이펙터에 연결하기 위한 하나 이상의 구동 메커니즘을 수용하고 있다. 절단 조종을 수행하기 위하여, 기구는, 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 것, 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 것, 및 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 동안, 커팅 블레이드는 구동 유닛 안에 있는 구속 메커니즘을 이용하거나 모터 또는 다른 능동형 액추에이터에 의해 가해지는 힘이나 토크를 이용하거나, 또는 이들 모두를 이용하여 제 1 포지션으로 유지되어 있다.
일부 실시예에 따르면, 컴퓨터 보조 의료 장치와 함께 사용하기 위하여 수술용 절단 기구를 사용하는 절단 조종을 수행하는 방법은, 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 엔드 이펙터의 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 유지시키는 단계, 힘이나 토크를 구동 유닛에 가하여 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 단계, 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 단계, 및 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 단계를 포함한다. 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 유지시키는 단계는 구동 유닛의 구속 메커니즘에 의해 수행되거나 모터 또는 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크에 의해 수행되거나, 또는 이들 모두에 의해 수행된다. 밀어내는 단계와 끌어당기는 단계는 모터 또는 능동형 액추에이터를 사용하여 힘이나 토크를 구동 유닛에 가하는 단계를 구비한다.
일부 실시예에 따르면, 비일시적 기계 판독가능 매체는, 컴퓨터 보조 의료 장치와 결합되는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 경우 하나 이상의 프로세서가 방법을 수행하게 하도록 되어 있는 복수의 기계 판독가능 지시를 포함한다. 방법은, 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 엔드 이펙터의 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 유지시키는 단계, 힘이나 토크를 구동 유닛에 가하여 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 단계, 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 단계, 및 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 단계를 포함한다. 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 유지시키는 단계는 구동 유닛의 구속 메커니즘에 의해 수행되거나 모터 또는 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크에 의해 수행되거나, 또는 이들 모두에 의해 수행된다. 밀어내는 단계와 끌어당기는 단계는 모터 또는 능동형 액추에이터를 사용하여 힘이나 토크를 구동 유닛에 가하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에 따르면, 컴퓨터 보조 의료 장치는 하나 이상의 프로세서, 관절식 아암, 모터 또는 다른 능동형 액추에이터, 및 관절식 아암의 원위 단부에 연결되는 수술 기구를 포함한다. 수술 기구는, 수술 기구의 원위 단부에 위치되어 있는 구동 유닛, 수술 기구의 원위 단부에 위치되어 있는 엔드 이펙터, 구동 유닛과 엔드 이펙터 사이에 위치되어 있는 샤프트, 및 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 커팅 블레이드를 수용하고 있기 위한 날집을 포함한다. 엔드 이펙터는 마주보는 파지용 죠들 및 커팅 블레이드를 구비한다. 샤프트는 힘이나 토크를 구동 유닛으로부터 엔드 이펙터에 연결하기 위한 하나 이상의 구동 메커니즘을 수용하고 있다. 컴퓨터 보조 의료 장치는, 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 단계, 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 단계, 및 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 단계에 의해 커팅 블레이드를 사용하여 절단 조종을 수행하도록 구성되어 있다. 커팅 블레이드가 사용중이 아닌 동안, 커팅 블레이드는 구동 유닛 안에 있는 구속 메커니즘을 이용하거나, 모터 또는 다른 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크를 이용하거나, 또는 이들 모두를 이용하여 제 1 포지션으로 유지된다.
도 1은 일부 실시예에 따르는 컴퓨터 보조 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 일부 실시예에 따르는 최소 침습 수술 기구가 나타나 있는 개략적인 도면이다.
도 3은 일부 실시예에 따르는 도 2의 수술 기구의 원위 단부에 관한 개략적인 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 일부 실시예에 따르는 도 2와 도 3의 엔드 이펙터를 절단한 개략적인 도면이다.
도 5는 일부 실시예에 따르는 자유도를 위한 구동 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 6은 일부 실시예에 따르는 절단 조종을 위한 위치 프로파일 및 대응하는 토크 한계 프로파일에 관한 개략적인 도면이다.
도 7은 일부 실시예에 따르는 절단 조종을 수행하기 위한 방법에 관한 개략적인 도면이다.
도면에서 동일한 지시번호를 가지는 요소들은 동일하거나 유사한 기능을 가진다.
다음에 오는 명세서에서, 발명의 상세한 설명은 본 발명에 따르는 일부 실시예들을 기술하여 설명되어 있다. 그러나, 일부 실시예들이 이러한 발명의 상세한 설명 중 일부나 전부가 없더라도 실시될 수 있다는 점은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 본 명세서에 기술되어 있는 특정 실시예들은 설명하기 위한 것이지 제한하려는 것은 아니다. 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 본 명세서에 특별히 기술되어 있지 않더라도 본 발명의 사상과 범위 내에 있는 다른 요소들을 알 수 있을 것이다. 추가로, 불필요한 반복을 피하기 위하여, 일 실시예와 관련하여 기술되어 나타나 있는 하나 이상의 특징들은 특별히 이와 달리 기술되어 있지 않다면, 또는 하나 이상의 특징들이 일 실시예를 비기능적으로 만들 수 있는 경우라면 다른 실시예들에 통합되어 있을 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따르는 컴퓨터 보조 시스템(100)에 관한 개략적인 도면이다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 컴퓨터 보조 시스템(100)은 하나 이상의 가동 또는 관절식 아암(120)이 있는 컴퓨터 보조 장치(110)를 포함한다. 하나 이상의 관절식 아암(120) 각각은 하나 이상의 기구(130)를 지원할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 보조 장치(110)는 컴퓨터 보조 수술 장치에 따르게 되어 있을 수 있다. 하나 이상의 관절식 아암(120)은 수술 기구, 촬상 장치 및/또는 이와 유사한 것과 같은 의료 기구(130)를 위한 지원를 각각 제공할 수 있다. 일부 예시에서, 기구(130)는, 시술행위, 파지, 끌어당김, 소작, 절제, 봉합, 절단, 스테이플링, 융착, 봉인 및/또는 이들의 조합 등과 같은 것을 행할 수 있지만 이것들에 제한되는 것은 아닌 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.
컴퓨터 보조 장치(110)는 오퍼레이터 워크스테이션(미도시)에 추가로 연결될 수 있는데, 오퍼레이터 스테이션은 컴퓨터 보조 장치(110), 하나 이상의 관절식 아암(120) 및/또는 기구(130)를 조종하기 위한 하나 이상의 주 제어수단(master control)을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 하나 이상의 주 제어수단은 마스터 매니퓰레이터, 레버, 페달, 스위치, 키, 노브, 트리거 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 보조 장치(110)와 오퍼레이터 워크스테이션은 캘리포니아 써니베일 소재의 인튜어티브 서지컬 인코포레이티드(Intuitive Surgical, Inc)에 의해 상용화되어 있는 다빈치 수술 시스템(da Vinci® Surgical system)에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 다른 구성을 가지거나 더 적거나 더 많은 관절식 아암 및/또는 이와 유사한 것이 있는 컴퓨터 보조 수술 장치는 컴퓨터 보조 시스템(100)과 함께 사용될 수 있다.
컴퓨터 보조 장치(110)는 인터페이스를 이용해서 제어 유닛(140)에 연결되어 있다. 인터페이스는 하나 이상의 케이블, 섬유, 커넥터 및/또는 버스를 포함할 수 있고, 하나 이상의 네트워크 스위칭 및/또는 라우팅 디바이스가 있는 하나 이상의 네트워크를 더 포함할 수 있다. 제어 유닛(140)의 조종은 프로세서(150)에 의해 제어된다. 그리고, 제어 유닛(140)이 하나의 프로세서(150)만 있는 것으로 나타나 있지만, 프로세서(150)가 하나 이상의 중앙 처리 장치, 멀티 코어 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 필드 프로그램어블 게이트 어레이(field programmalbe gate arrays; FPGAs), 응용 주문형 집적 회로(application specific integrated circuits; ASICs) 및/또는 제어 유닛(140) 안에 있는 이와 유사한 것을 대표하는 것이라는 점을 이해할 수 있다. 제어 유닛(140)은 독립형(stand-alone) 서브시스템, 및/또는 컴퓨터 장치에 추가되는 보드, 또는 가상 기계로서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 유닛(140)은 오퍼레이터 워크스테이션의 일부로서 포함될 수 있고 그리고/또는 오퍼레이터 워크스테이션과 별개로 조종될 수 있지만, 오퍼레이터 워크스테이션과 조율되어 있다.
메모리(160)는 제어 유닛(140)에 의해 실행되는 소프트웨어, 및/또는 제어 유닛(140)의 조종 동안 사용되는 하나 이상의 데이터 구조를 저장하는데 사용될 수 있다. 메모리(160)는 하나 이상의 타입의 기계 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 기계 판독가능 매체의 일부 공통된 형태들은 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드, 종이 테이프, 구멍들로 된 패턴이 있는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, 플래시-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및/또는 프로세서나 컴퓨터가 판독할 수 있도록 되어 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 메모리(160)는 컴퓨터 보조 장치(110)의 자율식, 반자율식 및/또는 원격 조종식 제어를 지원하는데 사용될 수 있는 컨트롤 어플리케이션(170)을 포함한다. 컨트롤 어플리케이션(170)은, 컴퓨터 보조 장치(110), 관절식 아암(120) 및/또는 기구(130)로부터 포지션, 운동, 힘, 토크, 및/또는 다른 센서 정보를 수신하는 것, 다른 장치들과 관련된 다른 제어 유닛들에 관한 포지션, 운동, 힘, 토크 및/또는 충돌 회피 정보를 교환하는 것, 및/또는 컴퓨터 보조 장치(110), 관절식 아암(120) 및/또는 기구(130)를 위한 운동의 계획을 수립하는 것 및/또는 이를 보조하는 것을 위하여 하나 이상의 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interfaces; APIs)를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 컨트롤 어플리케이션(170)은 수술 시술 동안 기구(130)의 자율식, 반자율식 및/또는 원격조종식 제어를 추가로 지원할 수 있다. 그리고, 컨트롤 어플리케이션(170)이 소프트웨어 어플리케이션으로 도시되어 있지만, 컨트롤 어플리케이션(170)은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 이용하여 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 컴퓨터 보조 시스템(100)은 수술실 및/또는 중재실에서 발견할 수 있다. 그리고, 컴퓨터 보조 시스템(100)이 2개의 관절식 아암(120) 및 대응하는 기구(130)가 있는 하나의 컴퓨터 보조 장치(110)만을 포함할 수 있지만, 통상의 기술자라면 컴퓨터 보조 시스템(100)이 컴퓨터 보조 장치(110)와 설계상 유사한 그리고/또는 상이한 관절식 아암 및/또는 기구가 있는 다수의 컴퓨터 보조 장치들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 예시에서, 각각의 컴퓨터 보조 장치는 더 적거나 더 많은 관절식 아암 및/또는 기구를 포함할 수 있다.
도 2는 일부 실시예에 따르는 최소 침습 수술 기구(200)가 나타나 있는 개략적인 도면이다. 일부 실시예에서, 수술 기구(200)는 도 1에 있는 임의의 기구(130)들에 따르게 되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 그리고 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 "근위방향(proximal)" 및 "원위방향(distal)"이라는 방향은 수술 기구(200)의 구성요소들의 상대적인 배향과 위치를 기술하는데 도움이 된다. 원위방향은 일반적으로, 컴퓨터 보조 장치(110)와 같은 컴퓨터 보조 장치의 베이스로부터 운동형상학적 사슬(kinematic chain)을 따라 더 먼 방향에 있는, 그리고/또는 수술 기구(200)의 의도된 조종 사용시 수술 작업 부위에 가장 가까운 방향에 있는 요소들에 관한 것이다. 근위방향은 일반적으로, 컴퓨터 보조 장치의 베이스 및/또는 컴퓨터 보조 장치의 관절식 아암들 중 하나를 향하여 운동형상학적 사슬을 따라 더 가까운 방향에 있는 요소들에 관한 것이다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 수술 기구(200)는 샤프트(210)의 원위 단부에 위치되어 있는 엔드 이펙터(220)를, 수술 기구(200)가 샤프트(210)의 원위 단부에 있는 관절식 아암 및/또는 컴퓨터 보조 장치에 장착되는 곳에 연결하는데 사용되는 기다란 샤프트(210)를 포함한다. 수술 기구(200)가 사용되고 있는 특정 시술에 따라, 샤프트(210)는 엔드 이펙터(220)를 환자의 해부체 내부에 위치되어 있는 원격 수술 부위에 가까이 있게 배치시키기 위하여 개구(예컨대 체벽 절개부, 자연 구멍 및/또는 이와 유사한 것)를 통해 삽입될 수 있다. 도 2에 더 나타나 있는 바와 같이, 엔드 이펙터(220)는 대체로, 일부 실시예에서 도 3과 도 4a 내지 도 4c에 대하여 아래에 더욱 상세하게 기술되어 있는 바와 같이 절단 및/또는 융착 또는 봉인 메커니즘을 더 포함할 수 있는 2개의 죠가 형성된 그리퍼 스타일(two-jawed gripper-style)의 엔드 이펙터에 따르게 되어 있다. 그러나, 통상의 기술자라면, 상이한 엔드 이펙터(220)들이 있는 상이한 수술 기구(200)들이 가능할 수 있어서 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이 수술 기구(200)의 실시예들에 따르게 되어 있을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
엔드 이펙터(220)가 있는 수술 기구(200)와 같은 수술 기구는 통상적으로 그 조종 동안 다자유도(multiple degrees of freedom; DOFs)에 의존한다. 수술 기구(200)와, 수술 기구가 장착되는 관절식 아암 및/또는 컴퓨터 보조 장치의 구성에 따라, 엔드 이펙터(220)를 포지셔닝하거나 배향하거나 그리고/또는 조종하는데 사용될 수 있는 다양한 DOFs가 가능할 수 있다. 일부 예시에서, 샤프트(210)는 엔드 이펙터(220)가 배치되는 환자의 해부체 내부로 얼마나 깊이 있을지를 제어하는데 사용될 수 있는 삽입 DOF를 제공하기 위해서 원위 방향으로 삽입될 수 있고 그리고/또는 근위 방향으로 후진될 수 있다. 일부 예시에서, 샤프트(210)는 엔드 이펙터(220)를 회전시키는데 사용될 수 있는 롤링(roll) DOF를 제공하기 위해서 그 길이방향 축을 중심으로 회전할 수 있을 것이다. 일부 예시에서, 엔드 이펙터(220)의 포지션 및/또는 배향에 있어서의 추가적인 가요성은 엔드 이펙터(220)를 샤프트(210)의 원위 단부에 연결하는데 사용되는 관절식 리스트(230)에 의해 제공될 수 있다. 일부 예시에서, 관절식 리스트(230)는 샤프트(210)의 길이방향 축에 대한 엔드 이펙터(220)의 배향을 제어하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 "롤링(roll)", "피칭(pitch)" 및 "요잉(yaw)" DOF(s)를 각각 제공할 수 있는 하나 이상의 롤링 피칭 또는 요잉 조인트들과 같은 하나 이상의 회전 조인트를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 하나 이상의 회전 조인트는 피칭 및 요잉 조인트, 롤링 피칭 및 요잉 조인트, 롤링 피칭 및 롤링 조인트 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 엔드 이펙터(220)는 아래에서 더욱 상세하게 기술되는 바와 같이 엔드 이펙터(220)의 죠의 벌어짐이나 다물어짐을 제어하는데 사용되는 그립(grip) DOF, 및/또는 커팅 메커니즘의 밀어냄(extension), 끌어당김(retraction) 및/또는 조종(operation)을 제어하는데 사용되는 활성화(activation) DOF를 더 포함할 수 있다.
수술 기구(200)는 샤프트(210)의 근위 단부에 위치되어 있는 구동 시스템(240)을 더 포함한다. 구동 시스템(240)은 수술 기구(200)에 의해 지원되는 다양한 DOFs를 조작하는데 사용될 수 있는 힘 및/또는 토크를 수술 기구(200)로 전하기 위한 하나 이상의 구성요소를 포함한다. 일부 예시에서, 구동 시스템(240)은 도 1의 제어 유닛(140)과 같은 제어 유닛으로부터 수신되는 신호들에 기초하여 조종되는 하나 이상의 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 신호들은 하나 이상의 전류, 전압, 펄스 폭 변조된 파장 형태들 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 구동 시스템(240)은 수술 기구(200)가 장착되는 임의의 관절식 아암(120)들과 같은 관절식 아암의 일부인 대응하는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압장치, 공압장치 및/또는 이와 유사한 것에 연결될 수 있는 하나 이상의 샤프트, 기어, 풀리, 로드, 밴드 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 샤프트, 기어, 풀리, 로드, 밴드 및/또는 이와 유사한 것과 같은 하나 이상의 구동 입력부는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압장치, 공압장치 및/또는 이와 유사한 것으로부터 힘 및/또는 토크를 받아들이는데 사용되거나 수술 기구(200)의 다양한 DOFs를 조절하기 위해서 힘 및/또는 토크를 가하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 구동 시스템(240)에 의해 발생되고 그리고/또는 받아들여지는 힘 및/또는 토크는 구동 시스템(240)으로부터 샤프트(210)를 따라서, 하나 이상의 구동 메커니즘(250)을 사용하는 구동 시스템(240)의 원위에 위치되어 있는 수술 기구(200)의 요소들 및/또는 다양한 조인트들로 전이될 수 있다. 일부 예시에서, 하나 이상의 구동 메커니즘(250)은 하나 이상의 기어, 레버, 풀리, 케이블, 로드, 밴드 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 샤프트(210)는 중공형(hollow)이고, 구동 메커니즘(250)은 샤프트(210)의 안쪽을 따라 구동 시스템(240)으로부터 엔드 이펙터(220) 및/또는 관절식 리스트(230) 안의 대응하는 DOF로 지나간다. 일부 예시에서, 각각의 구동 메커니즘(250)은 보우덴 케이블(Bowden cable) 유사 구성으로 중공형 날집이나 루멘 안쪽에 배치되어 있는 케이블일 수 있다. 일부 예시에서, 케이블 및/또는 루멘의 안쪽은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE) 및/또는 이와 유사한 것과 같은 저마찰 코팅제로 코팅될 수 있다. 일부 예시에서, 각각의 케이블의 원위 단부가, 예컨대 캡스턴이나 샤프트를 중심으로 케이블을 감아줌으로써 그리고/또는 풀어줌으로써 구동 시스템(240) 안쪽으로 당겨지고 그리고/또는 밀림에 따라, 케이블의 원위 단부는 적절하게 움직이고, 엔드 이펙터(220), 관절식 리스트(230) 및/또는 수술 기구(200)의 DOFs 중 하나를 조절하기 위해서 적합한 힘 및/또는 토크를 가한다.
도 3은 일부 실시예에 따르는 수술 기구(200)의 원위 단부의 개략적인 사시도이다. 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 수술 기구(200)의 원위 단부는 엔드 이펙터(220), 관절식 리스트(230) 및 구동 메커니즘(250)에 관한 추가적인 세부사항들을 볼 수 있도록 도시되어 있다. 보다 상세하게, 엔드 이펙터(220)는 벌어진 포지션으로 나타나 있는 마주하는 죠(310)들을 포함한다. 죠(310)는 벌어진 포지션과 다물어진 포지션 사이에서 움직이도록 구성되어 있어서, 엔드 이펙터(220)는 봉합과 같은 시술 동안 수술 부위에 위치되어 있는 조직 및/또는 다른 구조를 파지하거나 놓아주는데 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 죠(310)들은 양쪽 모든 죠(310)들이 동시에 벌어지고 그리고/또는 다물어지는 싱글 유닛과 같이 함께 조종될 수 있다. 일부 예시에서, 죠(310)들은 독립적으로 벌어질 수 있고 그리고/또는 다물어질 수 있어서, 예컨대 하나의 죠(310)는 다른 죠(310)가 벌어질 수 있는 그리고/또는 다물어질 수 있는 안정된 상태로 유지될 수 있다.
도 3에는 각각의 죠(310)의 안쪽에 있는 파지면(gripping surface)이 커팅 블레이드(330)를 위한 가이드와 같은 역할을 할 수 있는 대응하는 그루브(320)를 포함하는 것으로 나타나 있지만, 그루브(320)는 하나 이상의 죠(310)에서 생략될 수도 있다. 커팅 블레이드(330)가 엔드 이펙터(220)의 원위 단부를 향하여 밀어내어짐에 따라 그리고/또는 엔드 이펙터(220)의 근위 단부를 향하여 끌어당겨짐에 따라, 각각의 그루브(320)는 절단 조종 동안 커팅 블레이드(330)의 정렬 및/또는 포지셔닝에 도움이 될 수 있다. 커팅 블레이드(330)의 빼냄 및/또는 끌어당김은 커팅 블레이드(330)가 부착되는 구동 구성요소(340)를 사용하여 달성된다. 일부 예시에서, 구동 구성요소(340)는 커팅 블레이드(330)를 밀어내도록 커팅 블레이드(330)를 밀고, 커팅 블레이드(330)를 끌어당기도록 커팅 블레이드(330)를 당긴다. 커팅 블레이드(330)의 포지셔닝과 사용은 일부 실시예에 따르는 엔드 이펙터(220)의 개략적인 단면도인 도 4a 내지 도 4c에 나타나 있다. 도 4a에는 커팅 블레이드(330)와 구동 구성요소(340) 사이의 관계가 나타나 있다.
엔드 이펙터(220)는 죠(310)의 근위 단부에 위치되어 있는 날집 부재(350)를 더 포함한다. 날집 부재(350)는 구동 구성요소(340)와 커팅 블레이드(330) 양자 모두가 통과할 수 있는 개구를 포함한다. 날집 부재(350)는 커팅 블레이드(330)가 사용중이 아닌 경우 커팅 블레이드(330)를 위한 안전한 보관 영역을 제공하도록 구성되어 있다. 따라서, 커팅 블레이드(330)가 절단 조종의 일부로서 적극적으로 사용되고 있지 않는 경우, 엔드 이펙터(220)는 커팅 블레이드(330)가, 도 4b에 나타나 있는 바와 같이 커팅 블레이드(330)가 죠(310) 뒤쪽으로 근위방향으로 들어가 있는 "날집에 들어있는 상태(garaged)"나 보관된 포지션으로 날집 부재(350) 속으로 끌어당겨질 수 있도록 구성되어 있다. 커팅 블레이드(330)는 도 4c에 나타나 있는 바와 같이 커팅 블레이드(330)가 그루브(320)들 중 하나의 엔드 이펙터 근처나 거기에 포지셔닝되는 포지션으로 추가적으로 밀어내어질 수 있다. 일부 예시에서, 도 4c에 나타나 있는 바와 같이 커팅 블레이드(330)의 포지셔닝은 절단 조종 동안의 커팅 블레이드(330)의 포지션에 대응할 수 있다.
일부 예시에서, 엔드 이펙터(220)와 수술 기구(200)는 커팅 블레이드(330)의 디폴트(default) 또는 본래(home) 포지션이 날집 부재(350) 내부에 있도록 설계되어 있다. 날집 부재(350)의 이 배열은 엔드 이펙터(220)에 몇가지 특징들을 제공할 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드(330)가 날집 부재(350) 속으로 끌어당겨지는 경우, 커팅 블레이드(330)의 예리한 커팅 에지는 효과적으로 날집으로 들어가 있어서, 커팅 블레이드(330)는 시술 동안, 및/또는 시술 이전 및/또는 이후 의료 인원이 수술 기구(200) 및/또는 엔드 이펙터(220)를 다루는 동안 우연히라도 조직을 절단하는 것이 쉽지는 않다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드(330)가 날집 부재(350) 속으로 끌어당겨지는 경우, 커팅 블레이드(330)는 커팅 블레이드(330)가 절단하는데 적극적으로 사용되고 있지 않는 경우 우연한 무뎌짐과 같은 손상으로부터 보호될 수도 있다.
도 3을 다시 참조하면, 일부 실시예에서, 각각의 죠(310)의 안쪽에 있는 파지면은 하나 이상의 선택적 전극(360)을 더 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 전극(360)은 죠(310)들 사이에 유지되어 있는 조직을 융착하기 위해서 전기수술 에너지(electrosurgical engergy)를 전하는데 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 전극(360)은 전기 소작, 융착 및/또는 봉인 부재를 엔드 이펙터(220)에 제공할 수 있어서, 조직은 동일한 수술 도구(200)를 사용하여 절단될 수 있고 그리고/또는 융착/봉인될 수 있다.
일부 실시예에서, 죠(310), 커팅 블레이드(330) 및/또는 관절식 리스트(230)의 조인트의 조종은 구동 메커니즘(250)들 중 대응하는 한가지를 사용하여 달성될 수 있다. 일부 예시에서, 죠(310)가 독립적으로 조종되는 경우, 구동 메커니즘(250)들 중 2개(하나는 각각의 죠(310)들을 위한 것임)의 원위 단부는 개별적인 죠(310)에 연결될 수 있어서, 대응하는 구동 메커니즘(250)이 당기는 힘 및/또는 미는 힘을 가함(예컨대 케이블, 리드 스크루 및/또는 이와 유사한 것을 사용함)에 따라 개별적인 죠(310)는 벌어질 수 있고 그리고/또는 다물어질 수 있다. 일부 예시에서, 죠(310)가 함께 조종되는 경우, 양쪽 모든 죠(310)들은 동일한 구동 메커니즘(250)의 원위 단부에 연결될 수 있다. 일부 예시에서, 구동 구성요소(340)는 대응하는 구동 메커니즘(250)의 원위 단부에 연결될 수 있어서, 대응하는 구동 메커니즘(250)에 가해지는 힘 및/또는 토크는 구동 구성요소(340)의 미는 운동 및/또는 당기는 운동으로 전이될 수 있다. 일부 예시에서, 추가적인 구동 메커니즘(350)은 관절식 리스트(230)의 롤링 피칭 및/또는 요잉 DOFs를 조종하는데 사용될 수 있다.
도 5는 일부 실시예에 따르는 자유도를 위한 구동 유닛(500)의 개략적인 사시도이다. 일부 실시예에 따르면, 구동 유닛(500)은 도 2에 있는 구동 시스템(240)의 구성요소들 중 일 부분을 대표할 수 있다. 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 구동 유닛(500)은 캡스턴(510)이 DOF를 작동시키도록 회전되는 회전 작동 접근법에 기초하고 있다. 캡스턴(510)은 모터, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것(미도시)의 구동 샤프트일 수 있는 구동 샤프트(520)에 연결되어 있다. 토크가 구동 샤프트(520)에 가해지면서 구동 샤프트(520)와 캡스턴(510)이 회전됨에 따라, 캡스턴(510) 및/또는 구동 샤프트(520)에 부착되는 케이블(530)은 캡스턴(510) 및/또는 구동 샤프트(520) 둘레에서 더욱 감길 수 있고 그리고/또는 그 둘레에서 더욱 풀릴 수 있다. 케이블(530)이 구동 메커니즘(250)들 중 임의의 것과 같은 대응하는 구동 메커니즘의 근위 단부에 부착되는 경우, 케이블의 감김과 풀림은 구동 메커니즘의 원위 단부에 위치되어 있는 엔드 이펙터의 DOF에 가해질 수 있는 대응하는 당기거나 미는 힘 및/또는 토크로 바뀔 수 있다. 일부 예시에서, 캡스턴(510)과 구동 샤프트(520)의 회전 및 케이블(630)의 대응하는 감김 및/또는 풀림은 죠(310)와 같은 그리퍼 죠의 벌어짐 및/또는 다물어짐, 커팅 블레이드(330)와 같은 커팅 블레이드의 밀어냄 및/또는 끌어당김, 관절식 리스트 조인트의 구부러짐 및/또는 펴짐, 및/또는 이와 유사한 것을 초래할 수 있다. 일부 예시에서, 캡스턴(510) 및/또는 구동 샤프트(520)의 회전 각도 및/또는 회전 속도를 모니터링하는 것은 대응하는 구동 메커니즘을 통해 케이블(530)에 연결되는 대응하는 DOF의 현재의 포지션 및/또는 속도에 관한 표시를 제공할 수도 있다. 따라서, 구동 유닛(500)이 수술 기구(200)의 DOFs와 연계하여 사용되는 경우, 캡스턴(510) 및/또는 구동 샤프트(520)의 회전 각도 및/또는 회전 속도는 구동 메커니즘(250)들 중 어떤 것이 케이블(530)과 연결되는지에 따라 죠(310)가 벌어지는 각도, 커팅 블레이드(330)의 포지션, 및/또는 관절식 리스트(230)의 피칭 및/또는 요잉 각도에 관한 유용한 피드백을 제공할 수 있다.
DOF가 작동되지 않고 있는 경우 엔드 이펙터의 DOF가 디폴트(default), 휴지(rest) 및/또는 본래(home) 포지션으로 구성되는 것이 종종 바람직하기 때문에, 일부 실시예에서 구동 유닛(500)과 같은 구동 유닛은 구동 유닛(500)을 대응하는 본래 포지션으로 복귀시키는 어떠한 타입의 저항 및/또는 구속 메커니즘도 포함할 수 있다. 일부 예시에서, DOF의 본래 포지션의 사용은 수술 기구(200)와 같은 수술 기구의 구성을 지원할 수 있는데, 이는 파지용 죠가 자동으로 다물어지고 그리고/또는 거의 다물어지는 경우, 커팅 블레이드가 날집 부재 속으로 끌어당겨지는 경우, 관절식 리스트 조인트가 곧게 펴지는 경우 및/또는 이와 유사한 경우가 그러하다. 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 구동 유닛(500)은 토션 스프링(540)의 형태로 되어 있는 구속 메커니즘을 포함한다. 토션 스프링(540)은, 한쪽 단부(550)에서 캡스턴(510)에 부착되어 있되 캡스턴(510) 둘레에 감겨있는 상태로 나타나 있다. 캡스턴(510)이 회전됨에 따라, 토션 스프링(540)의 제 2 단부(560)는 구동 유닛(500)의 바디의 일부일 수 있는 정지부(570)에 걸려서 위로 회전할 때까지 자유롭게 회전할 수 있다. 토션 스프링(540)의 제 2 단부(560)가 정지부(570)에 걸린 후에도 캡스턴(510)이 계속해서 회전함에 따라, 토션 스프링(540)은 토션 스프링(540)의 스프링 상수와 캡스턴(510)의 회전량에 의해 지시받는 바와 같이 본래 힘 및/또는 토크에 대한 구속력 및/또는 복귀력을 캡스턴(510)에 제공하는 것을 시작할 것이다. 따라서, 더 많은 양의 회전이 캡스턴(510)에 가해짐에 따라, 토션 스프링(540)은 증가하는 복귀력을 캡스턴(510)에 대한 본래 힘 및/또는 토크에 가한다. 예컨대 파지용 죠들을 다물고, 커팅 블레이드를 끌어당기고, 그리고/또는 관절식 리스트 조인트들을 곧게 펴는데 사용될 수 있는 것은 캡스턴(510) 상의 본래 힘 및/또는 토크에 대한 이러한 복귀력이다.
도 5에는 캡스턴(510) 둘레에 감겨있는 토션 스프링과 같은 구속 메커니즘이 나타나 있지만, 통상의 기술자라면 본래 기능에 대한 유사한 구속력/복귀력를 달성하는 다른 가능성 있는 구속 메커니즘 및/또는 구속 메커니즘을 위한 구성을 알 수 있을 것이다. 일부 예시에서, 구동 유닛(500)의 바디는 정지부(570)로부터 생긴 본래 힘 및/또는 토크에 대한 복귀력에 대해 반대 방향으로 캡스턴(510)에 대한 본래 힘 및/또는 토크로의 복귀를 제공하는 제 2 정지부를 더 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 토션 스프링(540)의 제 2 단부(560)는 구동 유닛(500)의 바디에 장착될 수 있어서, 토션 스프링(540)이 캡스턴(510)에 대한 본래 힘 및/또는 토크에 대해 복귀력을 가하기 시작하기 전이라도 그리고/또는 토션 스프링(540)이 캡스턴(510)의 회전이 없는 상태라도 캡스턴(510)에 대한 본래 힘 및/또는 토크에 대해 적어도 일부의 복귀력을 가하기 전이라도 토션 스프링(540)의 자유로운 움직임은 허용되지 않는다.
일부 실시예에 따르면, 엔드 이펙터의 DOF를 위한 토션 스프링(540)의 스프링 상수와 같은 적당한 크기의 구속 메커니즘의 선택은 수술 기구의 설계자에게 몇가지 도전과제를 제시할 수 있다. 어떤 상황에서는 DOF의 대응하는 구동 유닛의 본래 기능에 대한 원하는 복귀력과의 임의의 있을 수 있는 그리고/또는 상당한 간섭을 극복하기 위해서 구속 메커니즘의 크기의 선택이 바람직할 수 있다. 일부 예시에서, 임의의 있을 수 있는 그리고/또는 상당한 간섭을 극복하기 위한 구속 메커니즘의 크기의 선택은 가능성 있는 많은 조종 시나리오를 위하여 구속 메커니즘을 과대하게 하는 경향이 있다. 추가적으로, 구속 메커니즘의 크기가 증가함에 따라, 구속 메커니즘을 극복하기 위해서 대응하는 더 큰 힘이나 토크가 구동 유닛에 가해져야 한다. 일부 예시에서, 이는 구속 메커니즘을 극복하기 위해서 더 큰 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것의 사용을 포함할 수 있고, 또는 조종을 수행하기 위해서 DOF를 구동시키는데 이용가능한 더 작은 힘 및/또는 토크를 초래하는 DOF를 위한 더 작은 조종 여유(operational margin)를 초래할 수 있다. 예를 들어, 절단을 수행하도록 커팅 블레이드에 가해지는 더 작은 절단하는 힘 및/또는 토크가 이용가능할 수 있다. 일부 예시에서, 본래 힘 및/또는 토크에 대한 이러한 더 큰 복귀력은 구동 메커니즘의 증가된 마모, 구동 메커니즘의 늘어남 및/또는 이와 유사한 것을 초래할 수 있는, 구동 메커니즘에 있게 되는 응력(stress) 및/또는 변형(strain)을 증가시킬 수 있다. 일부 예시에서, 구동 메커니즘의 늘어남은 구동 메커니즘 및 대응하는 DOF가 허용오차를 벗어나게 되는 것을 초래할 수 있어서, 그 결과 원하는 바와 같이 DOF를 제어하는 능력이 감소된다. 일부 예시에서, 본래 힘 및/또는 토크에 대한 이러한 더 큰 복귀력은 환자 및/또는 의료 인원의 부상의 가능성을 증가시킬 수 있는데, 예컨대 본래 파지력에 대한 복귀력이 엔드 이펙터의 파지용 죠들 사이에 여전히 위치되어 있는 조직의 손상 및/또는 파열을 초해할 수 있는 경우가 그러하다.
가능성 있는 절충안에는, 수술 기구가 사용되고 있지 않는 경우(즉, 수술 기구가 대응하는 관절식 아암 및/또는 컴퓨터 보조 장치에 장착되어 있지 않는 경우) DOF를 본래 포지션으로 복귀시키기 위해서 본래 힘 및/또는 토크에 대한 충분한 복귀력을 제공하도록 구속 메커니즘을 크기결정하는 것이 있고, 그리고 본래 힘 및/또는 토크에 대한 추가적인 복귀력이 요구되는 조종 시나리오 동안 본래 힘 및/또는 토크에 대한 추가적인 복귀력을 제공하기 위해서 구동 유닛에 연결되는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것을 사용하는 것이 있다. 이러한 절충안에 따르면, 대응하는 수술 기구의 원하는 조종을 지원하기 위해서 원하는 양의 조종 여유를 여전히 제공하면서 더 작은 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것을 사용하는 것이 일반적으로 가능하다. 일부 예시에서, 구속 메커니즘은 DOF에 본래 힘 및/또는 유사한 토크에 대한 대략 0 N 내지 10 N의 복귀력을 제공하도록 크기결정될 수 있다.
도 6은 일부 실시예에 따르는 절단 조종을 위한 위치 프로파일(610) 및 대응하는 토크 한계 프로파일(620)에 관한 개략적인 도면이다. 일부 실시예에서, 위치 프로파일(610)과 토크 한계 프로파일(620)은 구동 유닛(500)을 사용하는 커팅 블레이드(330)의 적용에 적합할 수 있다. 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 위치 프로파일(610)과 토크 한계 프로파일(620)은 시간(t0)에 시작하는 4 단계 절단 조종을 포함한다. 4 단계는, t0부터 t1까지의 밀어내기 단계, t1부터 t2까지의 유지하기 단계, t2부터 t3까지의 끌어당기기 단계, 및 t3부터 t4까지의 날집에 넣기 단계를 포함한다. 도 6을 설명하기 위하여, 커팅 블레이드의 포지션은 더 많은 양의 포지션(positive position)들이 원위 방향에 있는 상태에서 커팅 블레이드의 x 포지션에 대하여 기술될 것이지만, 커팅 블레이드를 위한 포지션들이 그루브(320)에 의해 정의되는 축을 따르는 포지션, 캡스턴(510)의 회전 각도, 및/또는 이와 유사한 것과 같이 임의의 적합한 위치 축 및/또는 회전 축을 이용하여 표현될 수 있다는 것 그리고/또는 이와 달리 더욱 근위 방향에 있는 양의 값으로 특징될 수 있는 것을 통상의 기술자라면 알 수 있을 것이다.
밀어내기 단계의 목표들 중 한가지는 커팅 블레이드를 xRET의 잡아당겨진 포지션으로부터 xEXT의 밀어내어진 포지션으로 신속하게 밀어내는 것이다. 일부 예시에서, xRET는 커팅 블레이드의 날집에 들어있는 포지션 및/또는 본래 포지션에 대응할 수 있다. 일부 예시에서, 관절식 리스트가 직선이나 펴진 포지션으로 있는 경우, 커팅 블레이드를 위한 제로 포지션은 날집 부재(350)와 같은 날집 부재의 외측 또는 원위 에지에 대응할 수 있다. 일부 예시에서, xRET는 상이한 구동 메커니즘들 및/또는 구동 유닛들 사이에서의 가변성을 설명하기 위해서 대략 -3 mm와 같은 충분한 음의 값으로 선택된다. 일부 예시에서, 음의 xRET는 수술 기구 안에 있는 관절식 아암의 구부러짐에 의해 유발되는 구동 메커니즘에서의 가능성 있는 편차를 설명할 수도 있다. 일부 예시에서, 관절식 리스트가 구부러짐에 따라, 구동 메커니즘은 수술 기구의 중공형 샤프트(예컨대 샤프트(210)) 내부에서의 굽음 및/또는 움직임을 받을 수 있다. 구동 메커니즘이 굽음에 따라 그리고/또는 움직임에 따라, 유효 거리는 구동 메커니즘에서 볼 수 있는 바와 같이 커팅 블레이드에서의 원위 단부와 구동 유닛에서의 근위 단부 사이에서 변할 수 있다. 결과적으로, 커팅 블레이드를 날집으로 복귀시키기 위한 끌어당김의 양은 관절식 리스트가 구부러지거나 펴지는 상황들 사이에서 달라질 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드가 그루브(320)들 중 하나와 같은 가이드용 그루브의 단부에 부딪치지 않도록 그리고/또는 커팅 블레이드가 가이드용 그루브를 벗어나서 날집에 들어있는 포지션이나 본래 포지션으로 다시 잡아당겨질 수 없는 경우에 커팅 블레이드 노출의 가능성을 줄이도록, xEXT는 대략 +18 mm와 같이 커팅 블레이드를 위한 완전히 및/또는 대부분 밀어내어진 포지션에 대응할 수 있다. 일부 예시에서, 밀어내기 단계의 지속시간(즉 t0와 t1 사이의 시간)은 다소 빠를 수 있고, 예컨대 50 ms 내지 250 ms 정도로, 바람직하게는 175 ms 정도로 달라질 수 있다.
유지하기 단계의 목표들 중 한가지는, 커팅 블레이드가 xRET로부터 xEXT로 전이하는데 걸리는 시간이 밀어내기 단계의 지속시간 보다 오래 걸리는 경우의 조종 시나리오를 설명하기 위해서, xEXT에서의 완전한 밀어내기를 커팅 블레이드에 계속해서 명령하는 것이다. 일부 예시에서, 유지하기 단계는 커팅 블레이드가 원하는 밀어내기에 도달하기 전에 끌어당겨질 수 있는 가능성을 줄일 수 도 있다. 일부 예시에서, 유지하기 단계의 지속시간(즉 t1과 t2 사이의 시간)은 밀어내기 단계의 지속시간에 비해 규모가 유사하거나 약간 짧을 수 있고, 예컨대 50 ms 내지 150 ms 정도로, 바람직하게는 100 ms 정도로 달라질 수 있다.
커팅 블레이드의 끌어당김은 끌어당기기 단계와 날집에 넣기 단계를 포함하는 2 단계 조종을 이용하여 일어날 수 있다. 끌어당기기 단계의 목표들 중 한가지는, 대략 +1 mm와 같이 날집에 들어있는 포지션이나 본래 포지션으로 대부분이 뒤쪽에 있는 유지된 포지션으로 커팅 블레이드를 끌어당기기에 대응하는 포지션(xHLD)으로 커팅 블레이드를 신속하게 끌어당기는 것이다. 끌어당기기 단계에 이어서, 커팅 블레이드는 날집에 넣기 단계 동안 xRET 포지션으로 더욱 완전히 끌어당겨진다. 일부 예시에서, 날집에 넣기로 이어지는 끌어당기기의 2 단계 조종의 이용은, 커팅 블레이드가 직접 xRET로의 단일의 단계 조종에 비해 끌어당김 동안 날집 밖으로 다시 되튈 수 있는 가능성을 줄일 수 있고, 그리고/또는 날집에 넣기 단계 동안 커팅 블레이드와 구동 메커니즘에 가해지는 부하의 크기를 줄일 수 있다. 일부 예시에서, 끌어당기기 단계의 지속시간(즉 t2와 t3 사이의 시간)은, 예컨대 50 ms 내지 175 ms 정도로, 바람직하게는 120 ms 정도로 달라질 수 있다. 일부 예시에서, 날집에 넣기 단계의 지속시간(즉 t3와 t4 사이의 시간)은, 예컨대 75 mm 내지 200 ms 정도로, 바람직하게는 150 ms 정도로 달라질 수 있다.
일부 예시에서, 절단 조종이 시작하는 t0 이전 및 절단 조종이 종료되는 t4 이후의 시기는 아이들(idle) 단계에 대응할 수 있는데, 아이들 단계는, 구동 유닛의 구속 메커니즘과, 아래에서 더욱 설명되는 바와 같이 구동 유닛을 조종하는데 사용되는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것의 구속 메커니즘 양자 모두에 의해 제공되는 힘 및/또는 토크를 이용하여 커팅 블레이드가 날집에 들어있는 포지션이나 본래 포지션인 xRET에서 유지되어 있는 경우이다.
일부 실시예에 따르면, 도 6의 위치 프로파일(610)은 절단 조종 동안 커팅 블레이드의 원하는 포지션을 나타낸다. 일부 예시에서, 위치 프로파일(610)은 커팅 블레이드를 위한 포지션 명령, 및 커팅 블레이드를 위하여 구동 유닛을 작동시키는데 사용되는 모터, 솔레노이드, 서버 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것을 위한 포지션 명령에 관한 시간 순서로 전환될 수 있다. 일부 예시에서, 내삽법 및/또는, 예컨대 3차원 스플라인을 이용하는 곡선 맞춤은 절단 조종 내내 커팅 블레이드의 위치 궤적 및/또는 매끄러운 위치 프로파일(610)을 제공하기 위하여 포지션 명령에 관한 시간 순서를 결정하는데 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드 및/또는 구동 유닛의 살제 포지션은 커팅 블레이드 및/또는 구동 유닛이 위치 프로파일(610)을 따라갈 수 있는지 여부를 결정하기 위해서 하나 이상의 센서를 사용하여 절단 조종 동안 모니터링될 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드 및/또는 구동 유닛이 미리 정해진 허용오차 범위 내에서 위치 프로파일(610)을 따라갈 수 없는 경우, 절단 조종이 성공적이지 않았을 수 있다는 것을 지시하기 위해서 청각, 시각 및/또는 문자 경보가 의사 및/또는 다른 의료 인원에게 제공될 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드가 xEXT로 밀어내어질 수 없는 경우 및/또는 노출된 상태가 되어서 xRET로 복귀할 수 없는 경우, 절단 조종은 성공적이지 않을 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 커팅 블레이드가 위치 프로파일(610)로 지시되는 바와 같이 포지션 제어 접근법을 이용하여 조종되는 것이 일반적이더라도, 커팅 블레이드를 위하여 구동 유닛을 구동시키는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것을 위한 제어 유닛은 상위 및/또는 하위 힘 및/또는 토크 한계를 조건으로 할 수 있다. 일부 예시에서, 힘 및/또는 토크 한계는 구동 유닛, 구동 메커니즘 및/또는 커팅 블레이드에 대한 손상 및/또는 과도한 마모를 줄이기 위해서, 커팅 블레이드를 작동시키는데 사용되는 동력을 줄이기 위해서, 그리고/또는 절단 조종의 실제 필요를 해결하기 위해서 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 토크 한계 프로파일(620)은 한가지 가능성 있는 이러한 프로파일을 나타내고, 그리고 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 알 수 있는 바와 같이, 토크 한계 프로파일(620)은 토크의 관점에서 그려져 있지만, 다른 제어 액추에이터 및/또는 제어 시스템은 이와 달리 전압, 전류, 힘, 듀티 사이클(duty cycle) 및/또는 이와 유사한 것에 대한 한계를 이용할 수 있다.
도 6에 나타나 있는 바와 같이, 토크 한계 프로파일(620)은 커팅 블레이드가 절단 조종 중 어떤 단계에 있는지에 따라 그리고/또는 커팅 블레이드가 현재 아이들 상태에 있는지 여부에 따라 3개의 토크 한계의 조합을 사용한다. 그리고, 토크 한계가 밀어내기 방향에 대응하는 양의 토크 한계로 특징되어 있지만, 통상의 기술자라면 토크 한계의 기호가 커팅 블레이드를 위한 구동 유닛 및/또는 제어 액추에이터의 구성에 따라 임의적이라는 것을 알 수 있을 것이다. 토크 한계 프로파일(620)에서, TEXT의 토크 한계는 절단 조종의 밀어내기 단계와 유지하기 단계 동안 사용된다. 일부 예시에서, TEXT는 구동 유닛에서 토션 스프링(540)과 같은 임의의 구속 메커니즘을 극복하기 위해서, 그리고 커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 동안 커팅 블레이드가 조직을 절단할 수 있도록 적당한 작동 힘 및/또는 토크를 공급하기 위해서 충분히 높은 한계로 세팅되어 있다. 일부 예시에서, TEXT는 커팅 블레이드가 밀어내기 동안 15 N 내지 20 N의 절단하는 힘을 전달하기에 적합한 범위 내에 있을 수 있다.
TRET의 토크 한계는 끌어당기기 단계와 날집에 넣기 단계 동안 사용된다. 일부 예시에서, TRET는 절단이 일어난 후 커팅 블레이드의 원하는 끌어당기기 및/또는 날집에 넣기와 간섭할 수 있는 절단 조종으로부터의 임의의 조직 및/또는 다른 파편을 극복하기 위해서 충분히 높은 한계로 세팅된다. 일부 예시에서, TRET는 TEXT와 대략 동일한 크기를 가질 수 있지만 반대 기호로 되어 있어서, TRET는 15 N 내지 20 N의 끌어당기는 힘을 커팅 블레이드에 전달하기에 적합한 범위 내에 있을 수 있다. 일부 예시에서, TRET는 밀어내기 동안 구속 메커니즘을 극복하는데 사용되거나 끌어당기기 동안 구속 메커니즘에 의해 제공되는 도움을 반영하는데 사용되는 토크를 설명하기 위해서 TEXT의 크기 보다 작은 크기를 가질 수 있다.
TIDLE의 토크 한계는 커팅 블레이드가 아이들 상태에 있는 경우 사용된다. 일부 예시에서, TIDLE은 TRET 보다 낮은 크기로 세팅되지만, 사용하지 않는 기간 동안에는 커팅 블레이드를 날집에 들어있는 상태로 유지하도록 구속 메커니즘을 보조하기에 충분한 크기를 가진다. 일부 예시에서, TIDLE의 크기는, xRET의 음의 끌어당김 포지션 때문에 엔드 이펙터 및/또는 날집 부재에 의해 부과되는 임의의 물리적 한계를 넘어서 커팅 블레이드를 끌어당기려는 시도에 기인하여 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터, 구동 메커니즘, 구동 유닛 등에 과도한 변형이 생기는 것을 피하도록 세팅될 수 있다. 일부 예시에서, TIDLE은 0 N 내지 5 N의 끌어당기는 힘을 커팅 블레이드에 전달하기에 적합한 범위 내에 있을 수 있다.
위에서 설명되고 여기에서 더욱 강조된 바와 같이, 도 6은 청구범위를 지나치게 제한해서는 안되는 단순한 일 예시일 뿐이다. 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 다수의 변형예, 대체예 및 수정예를 알 수 있을 것이다. 일부 실시예에 따르면, 도 6에 더욱 직접 설명되어 있는 절단 DOF와 같은 특정 DOF의 원하는 조종에 따라 상이한 위치 및/또는 토크 한계 프로파일이 가능하다. 일부 예시에서, 상이한 토크 한계 값들은 밀어내기 단계와 유지하기 단계 및/또는 끌어당기기 단계와 날집에 넣기 단계에서 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 경사(ramp) 및/또는 이와 유사한 것을 사용하는 더 복잡한 토크 한계 프로파일이 가능하다. 일부 예시에서, 토크 한계는 커팅 블레이드의 현재의 포지션에 기초하여 가변적일 수 있다.
도 7은 일부 실시예에 따르는 절단 조종을 수행하기 위한 방법(700)에 관한 개략적인 도면이다. 방법(700)의 하나 이상의 과정(710-760)은, 하나 이상의 프로세서(예컨대 제어 유닛(140) 안의 프로세서(150))에 의해 실행되는 경우 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 과정들(710-760)을 수행하게 할 수 있는, 비일시적(non-transient) 촉각(tangible) 기계 판독가능 매체 상에 저장되는 실행가능한 코드의 형태로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(700)은 컨트롤 어플리케이션(170)과 같은 어플리케이션에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(700)은 수술 기구(200)와 같은 수술 기구의 커팅 블레이드(330)와 같은 커팅 블레이드를 밀어내거나 끌어당기는데 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 방법(700)의 절단 조종은 위치 프로파일(610) 및/또는 토크 한계 프로파일(620)에 따라 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 2, 도 3, 도 4a 내지 도 4c에 기술된 바와 같은 구동 구성요소는 방법(700)의 수행 동안 커팅 블레이드를 밀어내거나 끌어당기고 그리고/또는 커팅 블레이드를 아이들 포지션으로 유지시키는데 사용될 수 있다.
과정(710)에서, 커팅 블레이드는 아이들 포지션에 유지되어 있다. 일부 예시에서, 아이들 포지션은 날집에 들어있는 포지션 및/또는 본래 포지션에 대응할 수 있는데, 이는 커팅 블레이드가 손상으로부터 보호되는 포지션이고 그리고/또는 활발한 절단이 일어나고 있지 않는 경우에 조직 및/또는 의료 인원을 우연히라도 절단할 가능성을 줄이기 위하여 커팅 블레이드가 날집 부재(350)와 같은 날집 부재 내부로 들어가 있는 포지션이다. 일부 예시에서, 아이들 포지션은 위치 프로파일(610)의 포지션(xRET)과 같은 약간의 음의 포지션에 대응할 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드는, 구동 구성요소, 구동 메커니즘, 구동 유닛, 및/또는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것과 같은 액추에이터에 의해 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크에 기초하여 아이들 포지션으로 유지될 수 있다. 일부 예시에서, 가해진 힘 및/또는 토크는 토션 스프링(540)과 같은 구속 메커니즘을 이용하거나 액추에이터를 이용하여 그리고/또는 이들 양자 모두를 이용하여 가해질 수 있다. 일부 예시에서, 액추에이터에 의해 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 토크 한계 프로파일(620)에서의 TIDLE과 같은 한계를 조건으로 할 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드가 절단을 위하여 사용되고 있지 않는 한, 커팅 블레이드는 아이들 포지션으로 유지될 수 있다. 일부 예시에서, 과정(710)은 도 6에서 아이들 기간으로 표식된 기간에 대응할 수 있다.
과정(720)에서, 절단 명령이 수신된다. 일부 예시에서, 의사 및/또는 다른 인원은 절단 조종이 일어나도록 요청할 수 있다. 일부 예시에서, 절단 조종은 오퍼레이터 콘솔에 위치되어 있는 하나 이상의 마스터 매니퓰레이터, 레버, 페달, 스위치, 키, 노브, 트리거 및/또는 이와 유사한 것과 같은 하나 이상의 주 제어수단을 사용하여 요청받을 수 있다. 일부 예시에서, 요청받은 절단 조종은 인터럽트(interrupt), 인풋 폴링 오퍼레이션(input polling operation), API 콜(call) 및/또는 이와 유사한 것을 이용해서 컨트롤 어플리케이션(170)과 같은 컨트롤 어플리케이션에 의해 수신될 수 있다.
과정(730)에서, 커팅 블레이드가 밀어내어진다. 일부 예시에서, 절단 조종의 제 1 단계는 과정(710)의 아이들 포지션으로부터 위치 프로파일(610)의 포지션(xEXT)과 같은 밀어내어진 포지션으로 신속하게 밀어내어지도록 커팅 블레이드를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 과정(730) 동안 커팅 블레이드의 작동은, 밀어내기 단계 동안의 위치 프로파일(610)과 같은 매끄러운 위치 프로파일이 커팅 블레이드를 위하여 명령받도록 포지션 명령에 관한 시간 순서를, 커팅 블레이드와 결합된 DOF를 조종하는 구동 유닛에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드는 구동 구성요소, 구동 메커니즘, 구동 유닛, 및/또는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것과 같은 액추에이터에 의해 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크에 기초하여 밀어내어질 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은, 커팅 블레이드를 아이들 포지션으로 유지시키는데 사용될 뿐만 아니라 조직을 절단하는데 충분한 절단하는 힘을 전달하는데 사용되는 임의의 구속 메커니즘을 극복하도록 선택될 수 있다. 일부 예시에서, 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 토크 한계 프로파일(620)에서의 TEXT와 같은 한계를 조건으로 할 수 있다. 일부 예시에서, 과정(730)은 도 6에서 밀어내기 기간으로 표식된 기간에 대응할 수 있다.
과정(740)에서, 커팅 블레이드는 밀어내어진 포지션으로 유지되어 있다. 일부 예시에서, 절단 조종의 제 2 단계는 과정(730)의 밀어내어진 포지션으로 밀어내어지도록 커팅 블레이드를 계속해서 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 이러한 밀어내어진 포지션은 위치 프로파일(610)의 포지션(xEXT)에 대응할 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드는, 구동 구성요소, 구동 메커니즘, 구동 유닛, 및/또는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것과 같은 액추에이터에 의해 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크에 기초하여, 밀어내어진 포지션으로 계속해서 밀어내어질 수 있고 그리고/또는 밀어내어진 포지션으로 계속해서 유지될 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 커팅 블레이드를 아이들 포지션으로 유지시키는데 사용되는 임의의 구속 메커니즘을 극복할 뿐만 아니라 조직을 절단하기에 충분한 절단하는 힘을 전달하도록 선택될 수 있다. 일부 예시에서, 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 토크 한계 프로파일(620)에서의 TEXT와 같은 한계를 조건으로 할 수 있다. 일부 예시에서, 과정(740)은 도 6에서 유지하기 기간으로 표식된 기간에 대응할 수 있다.
과정(750)에서, 커팅 블레이드는 끌어당겨져 있다. 일부 예시에서, 절단 조종의 제 3 단계는 과정들(730 및/또는 740)의 밀어내어진 포지션으로부터, 과정(710)의 아이들 포지션을 향하여 대부분이 뒤쪽에 위치되어 있는 위치 프로파일(610)의 포지션(xHLD)과 같은 유지된 포지션으로 신속하게 끌어당겨지도록 커팅 블레이드를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 과정(750) 동안 커팅 블레이드의 작동은 끌어당기기 단계 동안의 위치 프로파일(610)과 같은 매끄러운 위치 프로파일이 커팅 블레이드를 위하여 명령받도록 포지션 명령에 관한 시간 순서를, 커팅 블레이드와 결합된 DOF를 조종하는 구동 유닛에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드는, 구동 구성요소, 구동 메커니즘, 구동 유닛, 및/또는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것과 같은 액추에이터에 의해 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크에 기초하여, 끌어당겨질 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 커팅 블레이드의 끌어당김과 간섭할 수 있는 임의의 있을 수 있는 조직, 파편 및/또는 이와 유사한 것을 극복하도록 선택될 수 있다. 일부 예시에서, 끌어당기기는 커팅 블레이드를 아이들 포지션으로 유지시키는데 사용되는 구속 메커니즘에 의해 추가로 도움받을 수 있다. 일부 예시에서, 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 토크 한계 프로파일(620)에서의 TRET와 같은 한계를 조건으로 할 수 있다. 일부 예시에서, 과정(750)은 도 6에서 끌어당기기 기간으로 표식된 기간에 대응할 수 있다.
과정(760)에서, 커팅 블레이드는 날집에 들어있다. 일부 예시에서, 절단 조종의 제 4 단계는 과정(750)의 유지된 포지션으로부터 과정(710)의 아이들 포지션으로 끌어당겨지도록 커팅 블레이드를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 과정(760) 동안의 커팅 블레이드의 작동은 날집에 넣기 단계 동안의 위치 프로파일(610)과 같은 매끄러운 위치 프로파일이 커팅 블레이드를 위하여 명령받도록 포지션 명령에 관한 시간 순서를, 커팅 블레이드와 결합된 DOF를 조종하는 구동 유닛에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드는, 구동 구성요소, 구동 메커니즘, 구동 유닛, 및/또는 모터, 솔레노이드, 서보, 능동형 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공압식 액추에이터 및/또는 이와 유사한 것과 같은 액추에이터에 의해 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크에 기초하여, 끌어당겨질 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드에 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 커팅 블레이드의 날집에 넣기와 간섭할 수 있는 임의의 있을 수 있는 조직, 파편 및/또는 이와 유사한 것을 극복하도록 선택될 수 있다. 일부 예시에서, 날집에 넣기는 커팅 블레이드를 아이들 포지션으로 유지시키는데 사용되는 구속 메커니즘에 의해 추가로 도움받을 수 있다. 일부 예시에서, 가해지는 힘 및/또는 토크의 양은 토크 한계 프로파일(620)에서의 TRET와 같은 한계를 조건으로 할 수 있다. 일부 예시에서, 과정(760)은 도 6에서 날집에 넣기 기간으로 표식된 기간에 대응할 수 있다.
커팅 블레이드가 과정(760) 동안 날집에 들어있은 후, 절단 조종은 완료되고, 커팅 블레이드는 다른 절단 명령이 수신될 때까지 과정(710)을 이용하여 아이들 포지션으로 유지된다.
도 7에는 나타나 있지 않지만. 통상의 기술자라면 방법(700)이 하나 이상의 모니터링 및/또는 리포팅 과정과 협력하여 수행될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드를 위한 구동 유닛 및/또는 커팅 블레이드의 실제 포지션은 커팅 블레이드 및/또는 구동 유닛이 위치 프로파일(610)과 같은 커팅 블레이드를 위한 위치 프로파일을 따라갈 수 있는지 여부를 결정하기 위해서 방법(700) 동안 하나 이상의 센서를 사용하여 모니터링될 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드 및/또는 구동 유닛이 미리 정해진 허용오차 범위 내에서 위치 프로파일을 따라갈 수 없는 경우, 절단 조종이 성공적이지 않았을 수 있다는 것을 지시하기 위해서 청각, 시각 및/또는 문자 경보가 의사 및/또는 다른 의료 인원에게 제공될 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드가 과정들(730 및/또는 740) 동안 명령받은 바와 같이 밀어내어질 수 없는 경우, 절단 조종은 성공적이지 않을 수 있다. 일부 예시에서, 커팅 블레이드가 노출된 상태가 되어서 날집으로 복귀할 수 없는 경우, 절단 조종은 성공적이지 않을 수 있다. 일부 예시에서, 밀어내기 조종, 유지하기 조종, 끌어당기기 조종 및/또는 날집에 넣기 조종 중 임의의 것이 개별적인 절단 조종 단계에 대응하는 힘 및/또는 토크 한계들 중 하나에 도달하는 경우, 하나 이상의 청각, 시각 및/또는 문자 경보를 사용하는 경고 및/또는 경보는 이슈가 될 수 있다.
제어 유닛(140)과 같은 제어 유닛의 일부 예시들은, 하나 이상의 프로세서(예컨대 프로세서(150))에 의해 실행되는 경우 하나 이상의 프로세서가 방법(700)의 과정들을 수행하게 할 수 있는 실행가능한 코드를 포함하는, 비일시적 촉각 기계 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 방법(700)의 과정들을 포함할 수 있는 기계 판독가능 매체의 일부 공통된 형태들에는, 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드, 종이 테이프, 구멍들로 된 패턴이 있는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, 플래시-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및/또는 프로세서나 컴퓨터가 판독할 수 있도록 되어 있는 임의의 다른 매체와 같은 것이 있다.
설명하기 위한 실시예들이 기술되어 나타나 있지만, 광범위한 수정, 변경 및 대체는 전술되어 있는 명세서에 고려되어 있고, 일부 경우, 실시예들의 일부 특징들은 다른 특징들의 대응하는 사용없이 이용될 수 있다. 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 많은 변경예, 대체예 및 수정예를 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음에 오는 청구범위만으로 제한되어야 하고, 청구범위가 본 명세서에 기술되어 있는 실시예들의 범위에 따르는 방식으로 최광의로 해석되어야 하는 것이 적절하다.

Claims (60)

  1. 컴퓨터 보조 의료 장치와 함께 사용하기 위한 수술용 절단 기구로서, 상기 기구는:
    구동 유닛;
    기구의 원위 단부에 위치되어 있는 엔드 이펙트로서, 마주보는 파지용 죠들 및 커팅 블레이드를 구비하는, 엔드 이펙터;
    구동 유닛을 엔드 이펙터에 연결하는 샤프트로서, 힘이나 토크를 구동 유닛으로부터 엔드 이펙터에 연결하기 위한 하나 이상의 구동 메커니즘을 수용하고 있는, 샤프트; 및
    커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 커팅 블레이드를 수용하고 있기 위한 날집;
    을 구비하고,
    절단 조종을 수행하기 위하여, 기구는:
    커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 것;
    커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 것; 및
    커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 것;
    이 가능하도록 구성되어 있고,
    커팅 블레이드가 사용중이 아닌 동안, 커팅 블레이드는 구동 유닛 안에 있는 구속 메커니즘에 의하거나, 모터 또는 다른 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크에 의하거나, 또는 이들 모두에 의해 제 1 포지션으로 유지되는 것을 특징으로 하는 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    구속 메커니즘은 스프링인 것을 특징으로 하는 기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    엔드 이펙터를 샤프트에 연결하는 관절식 리스트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 1 포지션은 관절식 리스트에서의 임의의 구부림을 보정하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 기구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 파지용 죠는 밀어내기와 끌어당기기 동안 커팅 블레이드를 가이드하는 것을 보조하는 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기구.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 포지션은 날집 내부에 있는 것을 특징으로 하는 기구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 3 포지션은 커팅 블레이드가 날집 바로 바깥쪽으로 끌어당겨지는 포지션에 대응하는 것을 특징으로 하는 기구.
  8. 제 1 항에 있어서,
    커팅 블레이드를 제 3 포지션으로 끌어당기기 전에 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로 유지시키도록 추가로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기구.
  9. 제 8 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 구동 유닛을 구동시키는 모터 또는 능동형 액추에이터의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 밀어내어진 상태로 유지되고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 기구.
  10. 제 1 항에 있어서,
    절단 조종 동안, 커팅 블레이드는 위치 프로파일을 따라가도록 명령받고, 위치 프로파일은 제 1 포지션, 제 2 포지션 및 제 3 포지션 사이에 있는 커팅 블레이드를 위한 매끄러운 궤적을 그리는 원하는 포지션에 관한 시간 순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 기구.
  11. 제 1 항에 있어서,
    힘 또는 토크 한계는 구동 유닛을 구동시키는 모터 또는 능동형 액추에이터를 위하여 강제적용되는(enforced) 것을 특징으로 하는 기구.
  12. 제 11 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 유지되는 경우의 힘 또는 토크 한계의 크기는, 커팅 블레이드가 밀어내어지고 있거나 끌어당겨지고 있는 동안의 힘 또는 토크 한계의 크기 보다 낮은 것을 특징으로 하는 기구.
  13. 제 11 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 제 3 포지션으로 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 기구.
  14. 제 11 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 1 크기는, 커팅 블레이드가 끌어당겨지고 있거나 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 2 크기 보다 큰 것을 특징으로 하는 기구.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제 1 크기와 제 2 크기 사이의 차이는 구속 메커니즘에 의해 가해지는 힘이나 토크에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 기구.
  16. 컴퓨터 보조 의료 장치와 함께 사용하기 위한 수술용 절단 기구를 사용하는 절단 조종을 수행하는 방법으로서, 상기 방법은:
    커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 엔드 이펙터의 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 유지시키는 단계로서, 상기 유지시키는 단계는 구동 유닛의 구속 메커니즘에 의해 수행되거나 모터 또는 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크에 의해 수행되거나, 또는 이들 모두에 의해 수행되는, 단계;
    힘이나 토크를 구동 유닛에 가하여 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 단계;
    커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 단계; 및
    커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 단계
    를 구비하고,
    밀어내는 단계와 끌어당기는 단계는 모터 또는 능동형 액추에이터를 사용하여 힘이나 토크를 구동 유닛에 가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    구속 메커니즘은 스프링인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    수술용 절단 기구는 엔드 이펙터를 샤프트에 연결하는 관절식 리스트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 1 포지션은 관절식 리스트에서의 임의의 구부림을 보정하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    하나 이상의 파지용 죠는 밀어내기와 끌어당기기 동안 커팅 블레이드를 가이드하는 것을 보조하는 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    제 1 포지션은 수술용 절단 기구의 날집 내부에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    제 3 포지션은 커팅 블레이드가 날집 바로 바깥쪽으로 끌어당겨지는 포지션에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    커팅 블레이드를 제 3 포지션으로 끌어당기기 전에 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로 유지시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 구동 유닛을 구동시키는 모터 또는 능동형 액추에이터에서의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 밀어내어진 상태로 유지되고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 16 항에 있어서,
    위치 프로파일을 따라가도록 커팅 블레이드에게 명령하는 단계를 추가로 구비하고,
    위치 프로파일은 제 1 포지션, 제 2 포지션 및 제 3 포지션 사이에 있는 커팅 블레이드를 위한 매끄러운 궤적을 그리는 원하는 포지션에 관한 시간 순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    구동 유닛을 구동시키는 모터 또는 능동형 액추에이터 상에 힘 또는 토크 한계를 강제적용하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 유지되는 경우의 힘 또는 토크 한계의 크기는, 커팅 블레이드가 밀어내어지고 있거나 끌어당겨지고 있는 동안의 힘 또는 토크 한계의 크기 보다 낮은 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 제 3 포지션으로 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 1 크기는, 커팅 블레이드가 끌어당겨지고 있거나 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 2 크기 보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    제 1 크기와 제 2 크기 사이의 차이는 구속 메커니즘에 의해 가해지는 힘이나 토크에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 컴퓨터 보조 의료 장치와 결합되는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 경우 하나 이상의 프로세서가 방법을 수행하게 하도록 되어 있는 복수의 기계 판독가능 지시를 구비하는 비일시적 기계 판독가능 매체로서,
    상기 방법은:
    커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 엔드 이펙터의 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 유지시키는 단계로서, 상기 유지시키는 단계는 구동 유닛의 구속 메커니즘에 의해 수행되거나 모터 또는 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크에 의해 수행되거나, 또는 이들 모두에 의해 수행되는, 단계;
    힘이나 토크를 구동 유닛에 가하여 커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 단계;
    커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 단계; 및
    커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 단계;
    를 구비하고,
    밀어내는 단계와 끌어당기는 단계는 모터 또는 능동형 액추에이터를 사용하여 힘이나 토크를 구동 유닛에 가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  32. 제 31 항에 있어서,
    구속 메커니즘은 스프링인 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  33. 제 31 항에 있어서,
    수술용 절단 기구는 엔드 이펙터를 샤프트에 연결하는 관절식 리스트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  34. 제 33 항에 있어서,
    제 1 포지션은 관절식 리스트에서의 임의의 구부림을 보정하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  35. 제 31 항에 있어서,
    하나 이상의 파지용 죠는 밀어내기와 끌어당기기 동안 커팅 블레이드를 가이드하는 것을 보조하는 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  36. 제 31 항에 있어서,
    제 1 포지션은 수술용 절단 기구의 날집 내부에 있는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  37. 제 36 항에 있어서,
    제 3 포지션은 커팅 블레이드가 날집 바로 바깥쪽으로 끌어당겨지는 포지션에 대응하는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  38. 제 37 항에 있어서,
    방법은 커팅 블레이드를 제 3 포지션으로 끌어당기기 전에 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로 유지시키는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  39. 제 38 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 구동 유닛을 구동시키는 모터 또는 능동형 액추에이터에서의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 밀어내어진 상태로 유지되고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  40. 제 31 항에 있어서,
    방법은 위치 프로파일을 따라가도록 커팅 블레이드에게 명령하는 단계를 추가로 구비하고,
    위치 프로파일은 제 1 포지션, 제 2 포지션 및 제 3 포지션 사이에 있는 커팅 블레이드를 위한 매끄러운 궤적을 그리는 원하는 포지션에 관한 시간 순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  41. 제 31 항에 있어서,
    방법은 구동 유닛을 구동시키는 모터 또는 능동형 액추에이터 상에 힘 또는 토크 한계를 강제적용하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  42. 제 41 항에서,
    커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 유지되는 경우의 힘 또는 토크 한계의 크기는, 커팅 블레이드가 밀어내어지고 있거나 끌어당겨지고 있는 동안의 힘 또는 토크 한계의 크기 보다 낮은 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  43. 제 41 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 제 3 포지션으로 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  44. 제 41 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 1 크기는, 커팅 블레이드가 끌어당겨지고 있거나 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 2 크기 보다 큰 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  45. 제 44 항에 있어서,
    제 1 크기와 제 2 크기 사이의 차이는 구속 메커니즘에 의해 가해지는 힘이나 토크에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 비일시적 기계 판독가능 매체.
  46. 하나 이상의 프로세서;
    관절식 아암;
    모터 또는 다른 능동형 액추에이터; 및
    관절식 아암의 원위 단부에 연결되는 수술 기구;
    를 구비하는 컴퓨터 보조 의료 장치로서,
    상기 수술 기구는:
    수술 기구의 근위 단부에 위치되어 있는 구동 유닛;
    수술 기구의 원위 단부에 위치되어 있는 엔드 이펙터로서, 마주보는 파지용 죠들 및 커팅 블레이드를 구비하는, 엔드 이펙터;
    구동 유닛을 엔드 이펙터에 연결하는 샤프트로서, 힘이나 토크를 구동 유닛으로부터 엔드 이펙터에 연결하기 위한 하나 이상의 구동 메커니즘을 수용하고 있는, 샤프트; 및
    커팅 블레이드가 사용중이 아닌 경우 커팅 블레이드를 수용하고 있기 위한 날집;
    을 구비하고,
    컴퓨터 보조 의료 장치는 단계들에 의하여 커팅 블레이드를 사용하여 절단 조종을 수행하도록 구성되어 있고,
    상기 단계들은:
    커팅 블레이드를 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 밀어내는 단계;
    커팅 블레이드를 제 2 포지션으로부터 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에 있는 제 3 포지션으로 끌어당기는 단계; 및
    커팅 블레이드를 제 1 포지션으로 더욱 끌어당기는 단계;
    이고,
    커팅 블레이드가 사용중이 아닌 동안, 커팅 블레이드는 구동 유닛 안에 있는 구속 메커니즘에 의하거나, 모터 또는 다른 능동형 액추에이터에 의해 구동 유닛에 가해지는 힘이나 토크에 의하거나, 또는 이들 모두에 의해 제 1 포지션으로 유지되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  47. 제 46 항에 있어서,
    구속 메커니즘은 스프링인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  48. 제 46 항에 있어서,
    수술 기구는 엔드 이펙터를 샤프트에 연결하는 관절식 리스트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  49. 제 48 항에 있어서,
    제 1 포지션은 관절식 리스트에서의 임의의 구부림을 보정하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  50. 제 46 항에 있어서,
    하나 이상의 파지용 죠는 밀어내기와 끌어당기기 동안 커팅 블레이드를 가이드하는 것을 보조하는 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  51. 제 46 항에 있어서,
    제 1 포지션은 날집 내부에 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  52. 제 51 항에 있어서,
    제 3 포지션은 커팅 블레이드가 날집 바로 바깥쪽으로 끌어당겨지는 포지션에 대응하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  53. 제 46 항에 있어서,
    커팅 블레이드를 제 3 포지션으로 끌어당기기 전에 커팅 블레이드를 제 2 포지션으로 유지시키도록 추가로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  54. 제 53 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 모터 또는 능동형 액추에이터의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 밀어내어진 상태로 유지되고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  55. 제 46 항에 있어서,
    절단 조종 동안, 커팅 블레이드는 위치 프로파일을 따라가도록 명령받고, 위치 프로파일은 제 1 포지션, 제 2 포지션 및 제 3 포지션 사이에 있는 커팅 블레이드를 위한 매끄러운 궤적을 그리는 원하는 포지션에 관한 시간 순서를 구비하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  56. 제 46 항에 있어서,
    힘 또는 토크 한계는 모터 또는 능동형 액추에이터를 위하여 강제적용되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  57. 제 56 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 유지되는 경우의 힘 또는 토크 한계의 크기는, 커팅 블레이드가 밀어내어지고 있거나 끌어당겨지고 있는 동안의 힘 또는 토크 한계의 크기 보다 낮은 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  58. 제 56 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 제 3 포지션으로 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계는, 커팅 블레이드가 제 1 포지션으로 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계와 같이 동일한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  59. 제 56 항에 있어서,
    커팅 블레이드가 밀어내어지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 1 크기는, 커팅 블레이드가 끌어당겨지고 있거나 더욱 끌어당겨지고 있는 경우의 힘 또는 토크 한계의 제 2 크기 보다 큰 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
  60. 제 59 항에 있어서,
    제 1 크기와 제 2 크기 사이의 차이는 구속 메커니즘에 의해 가해지는 힘이나 토크에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 보조 의료 장치.
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