KR20200067167A - 폐색된 블레이드를 갖는 수술 도구들 - Google Patents

Abstract

봉합 수술 동안에 바늘을 조작하고 수술 실을 커팅하는것 둘 모두를 할 수 있는 수술 도구들은 때때로 수술 실의 부주의한 절단으로 인해 문제를 일으킬 수 있다. 수술 실의 절단이 요구될 때에만 블레이드형 커팅 표면을 노출시킬 수 있는 수술 도구들은 이러한 문제를 실질적으로 완화시킬 수 있다. 그러한 수술 도구들은 엔드 이펙터 액슬, 엔드 이펙터 액슬에 회전가능하게 장착된 제1 조오 및 제2 조오, 및 제1 블레이드를 갖는 제1 커팅 몸체 및 제2 블레이드를 갖는 제2 커팅 몸체를 포함하는 엔드 이펙터를 포함할 수 있다. 제1 커팅 몸체는 제1 조오와 동시에 이동하도록 구성되고, 제2 커팅 몸체는 제2 조오와 동시에 이동하도록 구성되어, 제1 조오 및 제2 조오가 폐쇄되거나 부분적으로 개방될 때 제1 블레이드 및 제2 블레이드가 폐색된다.

Description

폐색된 블레이드를 갖는 수술 도구들

최소 침습 수술(minimally invasive surgical, MIS) 도구들 및 시술들이 종종 수술 후 회복 시간을 감소시키고 최소의 흉터를 남기는 능력으로 인해 전통적인 개복 수술 기술들에 비해 바람직할 수 있다. 복강경 수술은 하나 이상의 작은 절개가 환자의 복부에 형성되고 투관침(trocar)이 각각의 절개부를 통해 삽입되어 적절한 수술 도구에 대한 수술 접근 경로를 제공하는 MIS 시술의 하나의 유형이다. 투관침들은 외과적 시술 동안 복부의 통기(insufflation)를 유지하기 위한 내부 시일 조립체(internal seal assembly)를 부가적으로 제공할 수 있다.

다양한 MIS 도구들이 투관침을 통해 환자의 복강 내로 삽입되고 복부 외부에서 조종될 수 있다. 예를 들어, 복강경 수술 도구들은 종종 복강경 수술 도구들이 엔드 이펙터(end effector)로부터 복부 외부의 위치로 연장되는 세장형 샤프트를 보유하는 것을 제외하고는, 전통적인 외과적 시술들에 사용되는 것들과 유사하다. 엔드 이펙터는 수술 도구의 외과적으로 기능하는 부분이다. 세장형 샤프트는 수술 도구가 환자의 복부에 삽입될 때 투관침을 통해 외부적으로 돌출하고, 수술 도구의 외부 일부분은 엔드 이펙터를 조작하고 그와 통신하기 위한 수단을 제공한다. 일단 환자의 신체 내에 삽입되면, 엔드 이펙터는 원하는 진단 또는 치료 효과를 달성하기 위해 다수의 방식들로 조직에 결합되고/결합되거나 조직을 치료할 수 있다. 예를 들어, 복강경 및 유사한 수술 도구의 예시적인 엔드 이펙터는 가위, 파지기, 바늘 드라이버(needle driver), 클램프, 스테이플러, 소작기(cauterizer), 흡입 도구, 관주 도구(irrigation tool), 및 클립-적용기(clip-applier)를 포함한다.

로봇 수술은 복강경 외과적 시술들의 특수한 부류를 나타낸다. 전통적인 복강경 수술에서와 같이 수술 도구를 직접 결합하는 대신에, 외과 의사는 대신에 로봇 조작기에 통신가능하게 결합된 전자 인터페이스를 사용하여 수술 도구를 조작하고 결합한다. 로봇 제어 하에서 수술 도구의 조작 및 결합은 많은 경우에 훨씬 더 정밀한 외과적 시술들이 수행되게 할 수 있다. 외과 의사가 반드시 환자와 함께 수술실에 있을 필요도 없다. 유리하게는, 로봇 수술 시스템들은 자연스러운 눈과 손의 축을 유지함으로써 직관적인 손 이동이 실현되게 할 수 있다. 또한, 로봇 수술 시스템들은 로봇 외과적 시술 동안 자연 핸드형 관절운동을 제공하기 위해 엔드 이펙터를 세장형 샤프트에 결합시키는 "손목부(wrist)"를 포함할 수 있다. 손목부는 또한 인간 손목으로 가능한 것보다 더 확장되고 더 복잡한 범위의 운동을 용이하게 할 수 있으며, 이는 고도로 정교하고 정밀한 외과적 시술들이 수행되게 할 수 있다.

많은 복강경 및 로봇 외과적 시술들은 봉합 수술을 수행할 수 있는 엔드 이펙터를 이용한다. 종래의 외과적 시술들에서와 같이, 복강경 및 로봇 봉합 수술들은 조직 내에 하나 이상의 봉합들을 배치하기 위해 일정 길이의 수술 실(surgical thread)에 부착된 바늘을 이용한다. 복강경 및 로봇 봉합 수술들은 봉합들을 배치할 때 바늘을 조작하기 위해 엔드 이펙터로서 바늘 드라이버를 이용한다. 바늘 드라이버는 봉합 바늘을 파지하고 해제할 때 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 관절운동하는 대향 조오(jaw)들을 포함한다. 봉합 수술의 완료 시, 수술 실은 환자로부터 바늘 및 잉여 수술 실을 제거하기 위해 절단(커팅)되어야 한다.

외과용 가위 또는 전단기와 같은 블레이드형 커팅 기구들은 통상적으로 외과적 시술 동안에 수술 실을 절단하기 위해 사용된다. 복강경 시술 및 로봇 외과적 시술에서, 그러한 커팅 기구들은 바늘 드라이버와 동일한 수술 도구 상에 포함될 수 있지만, 또한 별개의 수술 도구의 일부를 형성할 수 있다. 이 두 접근법들은 모두 문제를 일으킬 수 있다. 수술 실을 절단하기 위해 별개의 수술 도구를 환자 내로 도입하는 것은 추가의 도구의 사용으로 인해 시술을 수행하는 시간 및 비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 별개의 수술 도구는 추가의 투관침의 삽입을 필요로 할 수 있고, 이는 환자 외상을 증가시키고 회복 시간을 연장시킬 수 있다. 대조적으로, 바늘 드라이버 및 블레이드형 커팅 기구 둘 모두를 포함하는 종래의 수술 도구들은 봉합 수술이 완료되기 전에 수술 실을 부주의하게 조기에 절단할 위험이 있을 수 있다. 이러한 위험은 일부 사용자를 위한 다기능 수술 도구들의 채택에 대한 허용불가능한 장애물을 나타낼 수 있다.

하기 도면들은 본 발명의 소정 양태들을 예시하기 위해 포함되며, 배타적인 실시예들로서 간주되어서는 안 된다. 개시된 발명의 요지는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 기능의 상당한 변형들, 변경들, 조합들, 및 등가물들이 가능하다.
도 1은 본 발명의 소정 원리를 포함할 수 있는 예시적인 수술 도구의 다이어그램을 도시한다.
도 2는 수술 도구의 손목부가 관절운동할 수 있는 자유도를 예시하는 다이어그램을 도시한다.
도 3 내지 도 5는 엔드 이펙터를 포함하는 예시적인 수술 도구의 다양한 도면들을 도시한다.
도 6은 수술 도구와 로봇 조작기 사이의 결합을 예시하는 다이어그램을 도시한다.
도 7 내지 도 9는 엔드 이펙터 내의 바늘 드라이버 및 블레이드형 커팅 기구를 포함하는 예시적인 수술 도구의 다양한 동작 단계들에서의 등각도들을 도시한다.
도 10 내지 도 12는 블레이드형 커팅 기구를 포함하는 엔드 이펙터의 일부분의 등각도들을 도시한다.
도 13 및 도 14는 하드 스톱(hard stop)이 운동의 범위를 제한하는, 블레이드형 커팅 기구를 포함하는 엔드 이펙터의 일부분의 등각도들을 도시한다.
도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b는 예시적인 엔드 이펙터 내의 커팅 몸체들의 다양한 동작 단계에서의 평면도 및 측면도를 도시한다.

본 발명은 일반적으로 세장형 샤프트에 동작가능하게 결합된 엔드 이펙터를 갖는 수술 도구들, 보다 구체적으로는 외과적 시술 동안에 봉합들을 배치하고 수술 실을 절단할 수 있는 수술 도구들 및 엔드 이펙터들을 기술한다.

봉합 수술 동안에 수술 실의 원하지 않거나 조기의 절단이 문제를 일으킬 수 있다. 본 발명은 봉합 수술의 다수의 양태들을 수행하도록 구성되지만 조기 수술 실 절단의 위험은 현저히 더 낮은 수술 도구들 및 엔드 이펙터들 및 그 사용 방법들을 기술한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 바늘 드라이버 및 블레이드형 커팅 기구 둘 모두를 포함하는 수술 도구들 및 엔드 이펙터들을 기술하며, 여기서 블레이드들은 수술 실의 절단을 위해 필요해질 때까지 가려진다. 이와 같이, 본 명세서에 개시된 수술 도구들 및 엔드 이펙터들은 봉합 수술 동안 부주의한 또는 조기의 수술 실 절단에 훨씬 덜 취약하다.

본 발명의 수술 도구들 및 엔드 이펙터들의 추가적인 상세 사항들 및 이들의 사용 방법들을 논의하기 전에, 본 발명의 실시예들이 더 잘 이해되도록 하기 위해, 복강경 및 유사한 수술 도구들 및 로봇 수술 시스템들의 간략한 개요가 이하에 제공될 것이다.

용어 "근위(proximal)" 및 "원위(distal)"는 본 명세서에서 외과 의사 또는 로봇 조작기에 의한 결합 위치에 대해 정의된다. 용어 "근위"는 결합 위치에 더 가까운(즉, 환자로부터 더 멀리 떨어진) 위치를 지칭하며, 용어 "원위"는 결합 위치로부터 더 멀리 떨어진(즉, 환자에 더 근접한) 위치를 지칭한다. 또한, 위, 아래, 상부, 하부, 상향, 하향, 좌측, 우측 등과 같은 방향 용어들이 도면들에서의 상대적 위치를 기술하는 데 사용되며, 따라서 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명의 소정 원리들을 포함할 수 있는 예시적인 수술 도구(100)의 다이어그램을 도시한다. 수술 도구(100)는 세장형 샤프트(102), 세장형 샤프트(102)의 원위 단부에 위치된 엔드 이펙터(104), 및 세장형 샤프트(102)의 근위 단부에 위치된 하우징(108)을 포함한다. 손목부(106)가 또한 세장형 샤프트(102)의 원위 단부에 위치되고, 그에 대해 엔드 이펙터(104)를 결합시킨다. 하우징(108)은, 대안적으로 "로봇" 또는 "수술 로봇"으로 지칭되기도 하는 로봇 조작기의 장착 고정체와의 해제가능한 결합을 위해 구성될 수 있다. 하우징(108)은 엔드 이펙터(104) 내에 하나 이상의 결과적인 운동들을 생성하도록 작동될 수 있는 다양한 메커니즘(도 1에서 가려짐)을 포함한다. 보다 구체적으로, 하우징(108) 내에서의 작동은 엔드 이펙터(104)와 동작가능하게 결합되는 케이블들 또는 유사한 세장형 부재들(도 1에서 가려짐)의 후퇴 및 연장을 통해 엔드 이펙터(104)의 동작을 제어한다.

하우징(108)은 로봇 조작기의 장착 고정구와 다양한 방식으로, 예컨대 그에 클램핑 또는 클립핑(clipping)함으로써, 또는 그와 슬라이딩가능하게 정합함으로써 해제가능하게 결합될 수 있다. 하우징(108)을 장착 고정구에 해제가능하게 결합하기 위한 예시적인 메커니즘들이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2015/0209965호 및 제2015/0025549호, 및 그 또한 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2016년 7월 1일자로 출원되고 발명의 명칭이 "수술 도구를 초기화하기 위한 방법들, 시스템들 및 디바이스들(Methods, Systems, And Devices For Initializing A Surgical Tool)"인 미국 특허 출원 제15/200,283호에 더 상세히 기술되어 있다. 예시적인 로봇 수술 시스템들이 또한 이들 참고 문헌뿐만 아니라 미국 특허 제8,831,782호에 기술되어 있으며, 이 또한 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

도 1을 계속 참조하면, 엔드 이펙터(104)는 외과적 시술동안 수술 부위에 대해 원하는 배향 및 위치에 엔드 이펙터(104)를 위치시키기 위해, 예컨대 손목부(106)에서 피벗함으로써 손목부(106)에서의 세장형 샤프트(102)에 대해 이동하도록 구성된다. 하우징(108)은 엔드 이펙터(104)의 다양한 특징부들(예를 들어, 클램핑, 분사(firing), 회전, 관절운동, 에너지 전달 등 중 하나 이상)을 위치시키고 동작시키도록 설계된 다양한 구성요소들을 포함한다. 예시적인 실시예들에서, 하나 이상의 세장형 부재들은 본 명세서에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 엔드 이펙터(104)의 관절운동을 용이하게 하기 위해 하우징(108)으로부터 손목부(106)를 통해 연장된다. 적어도 일부 실시예들에서, 세장형 샤프트(102) 및 그에 원위적으로(distally) 결합된 엔드 이펙터(104)는 종방향 축(A1)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 하우징(108)의 다양한 구성요소들은 종방향 축(A1)을 중심으로 한 세장형 샤프트(102) 및 엔드 이펙터(104)의 회전 운동을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 세장형 샤프트(102)는 하우징(108)에 고정될 수 있으며, 이 경우에 수술 도구(100)는 세장형 샤프트(102) 및 엔드 이펙터(104)를 재위치시키기 위해 로봇 조작기에 의해 회전될 수 있다.

수술 도구(100)는 특히 엔드 이펙터(104)에서 적어도 하나의 수술 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 엔드 이펙터(104)의 선택은 수술 도구(100)가 수행할 수 있는 수술 기능이 어떤 것인지 결정할 수 있다. 수술 도구(100) 내에 존재할 수 있는 엔드 이펙터(104)의 예시적인 구성들은, 예를 들어 겸자, 파지기, 바늘 드라이버, 가위, 조직에 에너지를 인가하는 전기소작 도구(electrocauterization tool), 스테이플러, 클립 어플라이어, 흡인 도구, 세척 도구, 이미징 디바이스(예를 들어, 내시경 또는 초음파 프로브), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 수술 도구(100)는 조직에 기계적인 힘을 인가하도록 구성될 수 있다. 기계력은 세장형 샤프트(102)를 통해 연장되는 케이블들 또는 유사한 세장형 부재들을 통해 엔드 이펙터(104)로 전달될 수 있다.

세장형 샤프트(102)는 하우징(108)으로부터 원위적으로 연장되고, 적어도 하나의 루멘(도 3 참조)이 그를 통해 내부적으로 연장된다. 세장형 샤프트(102)는 하우징(108)에 부착될 수 있지만, 대안적으로 상이한 직경을 갖는 세장형 샤프트들과 같은 다른 유형의 세장형 샤프트들과 상호교환가능하도록 해제가능하게 결합될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 세장형 샤프트(102)는 하우징(108)에 회전가능하게 결합될 수 있다.

엔드 이펙터(104)는 다양한 크기, 형상, 및 구성을 가질 수 있다. 도 1의 예시적인 구성에서, 엔드 이펙터(104)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 서로에 대해 이동(피벗)하도록 구성되는 대향 조오들(110, 112)을 갖는 조직 파지기 또는 바늘 드라이버를 포함한다. 또한, 엔드 이펙터(104)의 전체가 손목부(106)에서 세장형 샤프트(102)에 대해 피벗할 수 있다. 피벗은 외과적 시술 동안 조직 또는 다른 표면에 결합되도록 엔드 이펙터(104)를 원하는 위치에 배치할 수 있다.

손목부(106)도 마찬가지로 다양한 구성을 가질 수 있다. 도 1의 예시적인 구성에서, 손목부(106)는 세장형 샤프트(102)에 대한 엔드 이펙터(104)의 이동을 허용하도록 구성된 조인트, 예컨대 조오들(110, 112)이 대응하는 몸체를 통해 피벗가능하게 부착되는 피벗 조인트를 포함한다. 손목부(106)와 유사할 수 있고 본 발명의 실시예들에서 사용을 위해 적합한 예시적인 구성들은 각각 이전에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2015/0209965호 및 제2015/0025549호 및 미국 특허 출원 제15/200,283호에 기재된 것들을 포함한다.

도 2는 손목부(106)가 관절운동할 수 있는 자유도를 예시하는 다이어그램을 도시한다. 보다 구체적으로, 손목부(106)에 이용가능한 자유도는 3개의 병진 또는 위치 변수(예를 들어, 서지(surge), 히브(heave) 및 스웨이(sway)) 및 3개의 회전 또는 배향 변수(예를 들어, 오일러 각(Euler angle) 또는 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw))로 표현된다. 병진 및 회전 변수들은 직교 좌표계 또는 구면 좌표계와 같은 주어진 기준 프레임에 대한 수술 시스템의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 손목부(106) 및 연관된 엔드 이펙터(104))의 위치 및 배향을 집합적으로 기술한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 용어 "서지"는 전후 이동을 지칭하고, 용어 "히브"는 상하 이동을 지칭하며, 용어 "스웨이"는 좌우 이동을 지칭한다. 도 2의 회전 용어들과 관련하여, "롤"은 측 방향(side-to-side) 기울어짐을 지칭하고, "피치"는 전후방향 기울어짐을 지칭하고, "요"는 좌우방향 선회를 지칭한다.

일부 실시예들에서, 피벗 운동은 손목부(106)의 제1 축(예를 들어, X 축)을 중심으로 하는 피치 이동, 손목부(106)의 제2 축(예를 들어, Y 축)을 중심으로 하는 요 이동, 및 손목부(106)를 중심으로 하는 엔드 이펙터(104)의 360° 회전 이동을 허용하기 위한 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 피벗 운동은, 엔드 이펙터(104)가 단일 평면 내에서만 회전하도록 단일 평면에서의 이동으로 제한될 수 있다(예를 들어, 손목부(106)의 제1 축을 중심으로 한 피치 이동으로만 또는 손목부(106)의 제2 축을 중심으로 한 요 이동으로만 제한됨).

수술 도구(100)는 세장형 샤프트(102)에 대한 엔드 이펙터(104)로의 이동을 부여하도록 구성되는 복수의 케이블들 또는 유사한 세장형 부재들(도 1에서 가려짐)을 포함한다. 세장형 부재들의 예시적인 형태들은, 예를 들어 케이블, 밴드, 라인, 코드, 와이어, 로프, 줄(string), 꼬인 줄(twisted string) 등을 포함한다. 세장형 부재들은 금속(예를 들어, 텅스텐, 스테인리스 강, 및 유사 재료들) 또는 중합체와 같은 임의의 다양한 고내구성 재료들로 형성될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 세장형 부재들 중 하나 이상은 가요성 재료로 제조될 수 있다. 예시적인 케이블들 및 유사한 세장형 부재들이 각각 이전에 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2015/0209965호 및 제2015/0025549호에 기술되어 있다.

수술 도구(100) 내의 세장형 부재들의 배치가 세장형 샤프트(102), 엔드 이펙터(104), 및 손목부(106)의 다양한 확대도들을 도시하는 도 3 내지 도 5에 보다 완전하게 예시되어 있다. 수술 도구(100)가, 한 쌍이 조오들(110, 112) 각각에 동작가능하게 결합되어 있는 4개의 세장형 부재들(302a 내지 302d)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 대안적인 구성들에서 상이한 개수의 세장형 부재들을 가질 수 있다. 예를 들어, 내부 운동을 필요로 하지 않는 엔드 이펙터를 갖는 수술 도구는 종방향 인장(tensioning) 및 인장 해제(de-tensioning) 시에 관절운동을 제공하도록 구성된 2개의 세장형 부재들을 포함할 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 세장형 부재들(302a 내지 302d)은 이후에 기술되는 바와 같이, 손목부(106)를 통해 세장형 샤프트(102)의 루멘(304) 내에서 종방향으로 연장되고, 엔드 이펙터(104)와 동작가능하게 결합된다. 세장형 부재들(302a 내지 302d)의 근위 단부들은 유사하게 하우징(108) 내의 구성요소들과 동작가능하게 결합된다(도 3 내지 도 5에 도시되지 않음). 세장형 부재들(302a 내지 302d) 중 하나 이상은 엔드 이펙터(104)가 세장형 샤프트(102)에 대해 이동(예를 들어, 하나 이상의 위치에서 피벗)하도록 종방향으로 선택적으로 병진될 수 있다. 필요한 운동에 따라, 세장형 부재들(302a 내지 302d) 중 하나 이상은 엔드 이펙터(104)를 관절운동시키기 위해(예를 들어, 조오들(110, 112)을 동일한 방향으로 비스듬히 이동시키기 위해), 엔드 이펙터(104)를 개방하기 위해(예를 들어, 조오들(110, 112)을 서로 멀어지게 이동시키기 위해), 엔드 이펙터(104)를 폐쇄하기 위해(예를 들어, 조오들(110, 112)을 서로를 향해 이동시키기 위해), 또는 이들의 임의의 조합을 위해 종방향으로 병진할 수 있다.

단일 루멘(304)이 도 3에 도시되어 있지만, 대안적인 실시예들에서, 세장형 부재들(302a 내지 302d) 중 하나 이상이 다수의 루멘들 각각 내에 수용되도록 다수의 루멘들이 존재할 수 있다. 추가의 대안적인 실시예들에서, 세장형 부재들(302a 내지 302d) 중 하나 이상은 세장형 샤프트(102)의 외부 표면에 형성된 종방향 채널들에서와 같이, 세장형 샤프트(102)의 외부를 따라 연장될 수 있다.

여전히 도 3을 참조하면, 그리고 도 4 및 도 5를 추가로 참조하면, 손목부(106)는 세장형 부재들(302a 내지 302d)을 그들의 종방향 병진 동안 결합 및 방향전환시키기 위한 다수의 풀리들을 포함한다. 구체적으로, 손목부(106)는 복수의 원위 풀리들(316a, 316b, 318a, 318b), 및 복수의 근위 풀리들(320a, 320b, 322a, 322b)을 포함한다. 세장형 부재들(302a 내지 302d)의 통과를 위해 크기설정된 여유 공간(clearance)(도 4에 가장 잘 도시됨)이 복수의 원위 및 근위 풀리들 내의 대응하는 풀리들 사이에 제공된다. 풀리들(316a, 316b, 318a, 318b)은 원위 손목부 액슬(axle)(308a)에 장착되고, 풀리들(320a, 320b, 322a, 322b)은 근위 손목부 액슬(308b)에 장착된다. 엔드 이펙터(104)는 원위 손목부 액슬(308a)이 그의 동작 동안 제1 피벗 축(P1)을 한정하도록 손목부(106)에 동작가능하게 결합된다.

수술 도구(100)는 엔드 이펙터 액슬(305)을 따라 제2 피벗 축(P2)을 추가로 포함하며, 이 제2 피벗 축을 중심으로 하여 조오들(110, 112)이 폐쇄 위치로부터 소정 범위의(a range of) 개방 위치들까지 서로에 대해 피벗하도록 구성되고/되거나, 이 제2 피벗 축을 중심으로 하여 조오들(110, 112)이 엔드 이펙터(104)의 관절운동 동안에 함께 이동하도록 구성된다. 예시된 바와 같이, 제2 피벗 축(P2)은 종방향 축(A1)에 실질적으로 수직이다. 당업자는 제조 공차 및 측정 장치들의 정밀도와 같은 임의의 수의 요인들로 인해 축들(A1 및 P2)이 서로 정확하게 수직하지 않을 수 있지만 그럼에도 불구하고 실질적으로 수직한 것으로 고려될 수 있는 것을 인식할 것이다.

수술 도구(100)는 조오들(110, 112) 각각에 대해 조인트 하나씩, 즉 2개의 조인트를 제2 피벗 축(P2)에 구비한다. 세장형 부재들(302a 내지 302d) 중 적어도 하나의 세장형 부재의 작동은 제2 피벗 축(P2)을 따른 연관된 조인트(들)에서의 조오(110) 및/또는 조오(112)의 이동을 유발한다. 예시적인 실시예에서, 조오들(110, 112)은 그들의 연관된 조인트들에서 동시에 피벗되도록 구성된다. 즉, 조오들(110, 112)의 개방 동안, 조오들(110, 112) 각각은 그의 연관된 조인트에서 회전하고, 조오들(110, 112)의 폐쇄 동안, 조오들(110, 112) 각각은 그의 연관된 조인트에서 반대 방향으로 회전한다.

적어도 일부 실시예들에서, 수술 도구(100)는 로봇 조작기에 대한 해제가능한 결합을 위해 구성된다. 도 6은 수술 도구와 로봇 조작기 사이의 결합을 예시하는 다이어그램을 도시한다. 도 6에 도시된 결합 방식은 본 발명의 소정 실시예들이 더 잘 이해될 수 있도록 사실상 예시적이라는 것이 이해되어야 한다. 비제한적인 변형들에서, 수술 도구 및/또는 로봇 조작기의 유형, 및/또는 결합 방식은, 예를 들어 당업자에게 친숙할 고려 사항들에 기초하여 상이할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 수술 도구(600)는 로봇 조작기(604)의 아암(602)에 결합된다. 로봇 조작기(604) 및 수술 도구(600)는 환자(606)에 대한 외과적 시술을 수행하기 위해 환자(606)에 인접하게 위치된다. 하나 이상의 실시예들에 따라, 로봇 조작기(604)는 제어 시스템(610)과 전자적으로 통신하며, 이를 통해 외과 의사는 아암(602)을 이동시키고/시키거나 수술 도구(600)를 작동시킬 수 있다. 도 6은 수술 도구(600)와 제어 시스템(610) 사이의 유선 연결을 도시하였지만, 무선 구성들도 또한 본 발명의 범주 내에 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 제어 시스템(610)은 소프트웨어 및 하드웨어 구현의 임의의 조합을 사용하여, 비전 제어, 처리 제어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

앞서 논의된 바와 같이, 봉합 수술 중에 바늘을 조작하고 봉합 수술의 완료 시 수술 실을 절단하기 위해 통상적으로 구성된 수술 도구들은 수술 실과 수술 도구의 블레이드형 커팅 기구 사이의 우발적인 상호작용으로 인해 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 봉합 중에 바늘(또는 가능하게는 조직)을 파지 및 해제하고 이어서 외과적 시술을 완료할 시에 수술 실을 절단할 수 있지만 조기의 실 절단의 위험은 훨씬 더 낮은, 수술 도구에 대한 엔드 이펙터들을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 기술된 엔드 이펙터들은 바늘 드라이버 및 블레이드형 커팅 기구 둘 모두를 포함하며, 여기서 블레이드형 커팅 기구의 블레이드들은 단지 수술 실의 절단이 요구될 때에만 서로 결합함으로써 절단을 위해 위치된다. 본 명세서에 개시된 엔드 이펙터들 내의 블레이드 구성은 유리하게는 달리 비슷하게(comparably) 장착된 종래의 이중 기능 엔드 이펙터들과 비교하여 더 낮은 조기 수술 실 절단의 발생률을 제공한다.

본 명세서에 기술된 엔드 이펙터들은 유리하게는 단일 엔드 이펙터의 풋프린트(footprint) 내에 바늘-구동 능력 및 실-절단 능력 둘 모두를 포함하여, 다른 유형의 복강경 및 로봇 수술 장비 및 시술들과의 호환성을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 기술된 엔드 이펙터들은 조직, 수술 실, 바늘 등을 파지 및 해제하기 위해 개방 및 폐쇄할 수 있는 대향 조오들을 포함한다. 본 명세서에 더욱 상세히 기술된 바와 같이, 대향 조오들은 봉합의 완료 시와 같이 원하는 경우 수술 실을 절단하기 위해 블레이드들을 노출시키기 위해 미리결정된 각도를 넘어서 개방함으로써 추가로 조작될 수 있다. 구체적으로, 대향 조오들은 바늘 드라이버 상의 대향 조오들의 피벗 조인트에 근접하게 위치된 블레이드들을 노출시키기에 충분한 미리결정된 각도를 넘어 개방될 수 있다. 이어서, 블레이드들은 조오들을 적어도 부분적으로 폐쇄시킴에 따라 수술 실을 수용 및 절단할 준비가 된다. 이와 같이, 본 발명의 엔드 이펙터들은 봉합 수술, 특히 바늘 파지/해제 및 수술 실 절단의 다수의 양태들을 용이하게 할 수 있다.

본 명세서에 기술된 엔드 이펙터들은 블레이드들의 커팅 표면들이 수술 실의 절단이 요구될 때까지 서로에 대해 또는 다른 표면과 결합되지 않도록 구성된다. 보다 구체적으로, 완전 폐쇄된 조오 위치로부터 미리결정된 각도까지, 블레이드들은 중첩되고, 수술 실이 내부에 수용될 수 있는 개구(간극(gap))를 제공하지 않는다. 이와 같이, 블레이드들은 수술 실의 절단이 요구되는 때를 제외하고는 효과적으로 폐색된다. 수술 실의 절단이 요구될 때까지 블레이드들을 결합되지 않게 유지함으로써, 마찰이 감소되고 우발적인 커팅의 위험이 상당히 감소된다. 본 발명의 엔드 이펙터들 및 수술 도구들의 추가의 이점들이 이하에 제공된다.

도 7 내지 도 9는 다양한 동작 단계들에서 예시적인 수술 도구(700)의 등각도들을 도시한다. 수술 도구(700)는 바늘 드라이버 및 커팅 블레이드들을 포함하는 엔드 이펙터(704)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터(704)는 원위 손목부 액슬(708a)과 피벗가능하게 결합되는 원위 클레비스(distal clevis)(707)를 통해 손목부(706)에 동작가능하게 결합된다. 복수의 원위 풀리들(716)은 또한 원위 손목부 액슬(708a)에 장착되고, 복수의 근위 풀리들(718)은 근위 손목부 액슬(708b)에 장착된다. 세장형 부재들(703a 내지 703d)은 세장형 샤프트(702) 내에서 종방향으로 연장되고, 엔드 이펙터(704)에 결합되기 전에 복수의 근위 및 원위 풀리들(716, 718)을 통과한다. 액슬들(A1, P1)은 도 1 및 도 3 내지 도 5에 대해 정의된 것들과 동일하다.

엔드 이펙터(704)의 조오들(710, 712)은 원위 클레비스(707)에 동작가능하게 결합되는 엔드 이펙터 액슬(705)을 중심으로 한 회전을 통해 서로에 대해 피벗하도록 구성된다. 도 7은 완전 폐쇄 구성의 조오들(710, 712)을 도시하고, 도 8은 부분 개방 구성의 조오들(710, 712)을 도시하며, 도 9는 완전 개방 구성의 조오들(710, 712)을 도시한다. 조오들(710, 712)은 완전 폐쇄 구성과 완전 개방 구성 사이에서, 그리고 이들 사이의 임의의 정도로 피벗될 수 있다. 결과적으로, 도시된 구성들은 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.

엔드 이펙터(704)는 봉합 수술 동안 조오들(710, 712)이 폐쇄될 때 바늘(또는 가능하게는 조직)을 파지하고, 조오들(710, 712)이 적어도 부분적으로 개방될 때 바늘(또는 가능하게는 조직)을 해제하도록 구성된다. 봉합 동안 바늘을 해제시키는 데 필요한 개방의 정도는 반드시 도 8 및 도 9에 도시된 정도의 폭일 필요는 없다 도 7의 폐쇄 구성 및 도 8의 부분 개방 구성은 수술 실의 절단이 요구되지 않을 때(즉, 바늘을 파지 및 해제할 때) 조오들(710, 712)의 전형적인 피벗 극단 상태(pivoting extreme)들을 나타낸다. 실제로, 도 8에 도시된 것보다 훨씬 더 제한된 조오들(710, 712)의 개구가 봉합 수술 중에 바늘을 해제할 때 채용될 수 있고, 이하에서 논의되는 바와 같이 개구의 범위를 제한하는 것이 유리할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터(704)는 커팅 몸체들(730, 732)을 포함하는 대향하는 커팅 표면들을 갖는 블레이드형 커팅 기구를 추가로 포함한다. 커팅 몸체(730)는 블레이드(734)를 포함하고, 커팅 몸체(732)는 블레이드(736)를 포함한다. 이하에서 기술되는 바와 같이, 블레이드들(734, 736)은 조오들(710, 712)이 미리결정된 각도를 넘어 개방될 때에만 실질적으로 노출된다. 노출 시, 수술 실을 절단을 위해 수용하기 위해, 간극(721)이 블레이드들(734, 736) 사이에 형성된다. 조오들(710, 712)이 미리결정된 각도 미만의 각도로 위치되는 경우, 간극(721)은 폐쇄되고, 블레이드들(734, 736)은 더 이상 절단을 위한 추가의 수술 실을 수용할 수 없다. 이와 같이, 조기 실 절단의 위험이 현저히 감소된다.

예시적인 실시예들에서, 엔드 이펙터(704)의 조오들(710, 712)은 블레이드들(734, 736)을 노출시키거나 이들이 서로 결합하지 않고서 제1 범위의 각도(α)에 걸쳐 피벗할 수 있다(도 8 참조). 제1 범위의 각도(α)는 조오들(710, 712)이 폐쇄 구성과 부분 개방 구성 사이에서 피벗할 수 있는 각도 위치들을 나타낸다. 예시적인 실시예들에서, 조오들(710, 712)은 블레이드들(734, 736)을 노출시키거나 이들이 서로 결합하지 않고서 0도 내지 약 40도, 또는 약 0도 내지 약 30도, 또는 0도 내지 약 25도 사이에 존재하는 제1 범위의 각도(α) 내에서 관절운동될 수 있으며, 여기서 0도의 각도는 조오들(710, 712)이 완전히 폐쇄된 구성을 나타낸다. 이와 같이, 일부 실시예들에서, 조오들(710, 712)은 각각 블레이드들(734, 736) 사이에 간극(721)을 노출시키지 않고서 α/2의 각도 범위에 걸쳐 관절운동될 수 있다. 커팅 몸체들(730, 732)은 블레이드들(734, 736)이 서로 결합되는 동일한 각도에서 서로 슬라이딩가능하게 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 커팅 몸체들(730, 732)은 블레이드들(734, 736)이 서로 결합되는 각도보다 더 작은 각도에서 서로 슬라이딩가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 커팅 몸체들(730, 732)은 약 10 내지 약 15도, 또는 약 15 내지 약 20도, 또는 약 20 내지 약 25도 범위의 각도 값(α)에서 슬라이딩가능하게 결합될 수 있으며, 이 시점에서 블레이드들(734, 736)은 서로 결합되지 않게 된다.

추가의 예시적인 실시예들에서, 조오들(710, 712)은 블레이드들(734, 736) 사이에 간극(721)을 개방하기 위해 제2 범위의 각도(β)에 걸쳐 관절운동될 수 있다(도 9 참조). 즉, 제2 범위의 각도(β)는 블레이드들(734, 736) 사이에 슬라이딩 결합으로부터 그들 사이에 간극(721)을 형성하도록 이동하는 데 필요한 추가의 각도 병진에 대응한다. 예시적인 실시예들에서, 간극(721)은 조오들(710, 712)이 약 25도 내지 약 45도, 또는 약 30도 내지 약 45도, 또는 약 25도 내지 약 40도, 또는 30도 내지 약 40도 사이에 존재하는 제2 범위의 각도(β) 내에서 관절운동된 경우 블레이드들(734, 736) 사이에 한정될 수 있으며, 여기서 0도는 조오들(710, 712)이 서로에 대해 완전히 폐쇄된 구성을 나타낸다. 이해되는 바와 같이, 제2 범위의 각도(β)는 제1 범위의 각도(α)에서의 각도보다 더 큰 각도를 포함한다.

다양한 실시예들에서, 제1 범위의 각도(α)는 수술 도구(700)가 전형적으로 봉합 수술을 수행하기 위해 이용되는 조오 관절운동의 정도를 나타내며, 봉합 바늘을 파지하는 경우에는 실질적으로 0도의 각도가 채용되고, 봉합 바늘이 해제되는 경우에는 최대 약 25도, 또는 최대 약 30도, 또는 최대 약 40도의 각도가 채용된다. 보다 특정한 동작 실시예들에서, 봉합 바늘은 간극(721)이 한정되는 각도보다 훨씬 작은 각도에서, 예컨대 0도 초과 내지 최대 약 20도의 임의의 각도, 또는 0도 초과 내지 최대 약 15도의 임의의 각도에서 조오들(710, 712)로부터 해제될 수 있다. 더욱 더 구체적인 실시예들에서, 조오들(710, 712)은 커팅 몸체들(730, 732)이 서로 슬라이딩가능하게 결합되기 전에 봉합 바늘이 해제되도록 일정 범위의 각도에 걸쳐 관절운동될 수 있다. 커팅 몸체들(730, 732)이 서로 슬라이딩가능하게 결합되지 않고 봉합 바늘을 해제시키는 것이 수술 도구(700)의 동작 동안에 마찰을 최소화하는 데 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 제2 범위의 각도(β)는, 블레이드들(734, 736) 사이에 한정된 간극(721)에 수술 실을 배치하고 블레이드들(734, 736)이 다시 한번 서로 슬라이딩식으로 결합될 때까지 각도 분리를 감소시킴으로써 수술 도구(700)가 절단을 위한 수술 실을 수용할 수 있는 조오 관절운동의 정도에 대응한다.

조오들(710, 712)이 폐쇄된 경우, 커팅 몸체들(730, 732)은 서로 결합되지 않고(도 17b 참조), 블레이드들(734, 736)은 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이 폐색된다. 도 7의 폐쇄 구성과 도 8의 부분 개방 구성 사이의 일부 지점에서, 커팅 몸체들(730, 732)은 서로 슬라이딩 결합되고, 도 8의 구성에서, 블레이드들(734, 736)은 서로 슬라이딩식으로 결합된다. 커팅 몸체들(730, 732)의 일부분은 도 9의 완전 개방 구성으로 추가로 피벗하는 것에 따라 서로 슬라이딩 결합되어 있다.

일부 실시예들에서, 커팅 몸체(들)(730 및/또는 732)는 대응하는 조오(들)(710 및/또는 712)를 엔드 이펙터 액슬(705)에 회전가능하게 결합시키는 조오 몸체와 단일(one-piece) 구조물로서 일체로 제작되어, 관절운동이 발생하게 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 커팅 몸체(들)(730 및/또는 732)와 대응하는 조오 몸체는 서로 동시에 피벗될 수 있도록 함께 정합하도록 구성된 별개의 구성요소들로서 제조될 수 있다.

도 10 및 도 11은 엔드 이펙터(704)의 일부분의 등각도들을 도시한다. 보다 구체적으로, 도 10은 엔드 이펙터 축(705)에 장착된 조오(710) 및 연관된 커팅 몸체(730)를 도시하고, 도 11은 조오 몸체(750)의 내부 특징부들의 관찰을 가능하게 하기 위해 커팅 몸체(730) 없이 조오(710) 만을 도시한다. 조오(712) 및 커팅 몸체(732)는 또한 조오 몸체(750)의 내부 특징부들의 관찰을 가능하게 하기 위해 도 10 및 도 11에서 생략되어 있다. 조오(710)는 조오(712)를 나타내며, 조오(710) 및 조오(710)의 커팅 몸체(730)에 대한 관계의 논의는 조오(712) 및 커팅 몸체(732)에 동일하게 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다.

예시된 바와 같이, 조오 몸체(750)는 오목부(recess)(752) 또는 유사한 유형의 내부 포켓(도 11에서 가장 잘 도시됨)을 한정한다. 오목부(752)는 커팅 몸체(730)를 수용하고 안착시키도록 크기설정된다. 커팅 몸체(730)는 윙(wing)(744)으로부터 연장되는 블레이드(734)를 포함한다. 레그(leg)(740)가 또한 커팅 몸체(730)로부터 연장되고, 예시된 바와 같이 엔드 이펙터 액슬(705)에 결합되며, 이는 커팅 몸체(730)를 그에 회전가능하게 장착하는 것을 돕는다. 레그(740)는 엔드 이펙터 액슬(705)만을 부분적으로 둘러싸는 것으로 도시되어 있지만, 그것은 대안적인 실시예들에서 엔드 이펙터 액슬(705)을 원주방향으로 둘러쌀 수 있고 여전히 회전 결합이 실현되게 할 수 있다는 것이 인식되어야 한다.

오목부(752) 내에 적절하게 장착되는 경우, 커팅 몸체(730)는 조오(710)와 동시에 이동한다. 보다 구체적으로, 오목부(752)는 제1 표면(760) 및 제2 표면(762)을 포함하며, 각각은 동작 중에 커팅 몸체(730)에 결합되도록 구성된다. 조오(710) 및 대응하는 조오 몸체(750)가 반시계 방향으로 회전된 경우, 제1 표면(760)은 커팅 몸체(730)의 에지(770)에 결합되고, 엔드 이펙터 액슬(705)을 중심으로 하는 커팅 몸체(730)의 유사한 반시계방향 회전을 지지한다(urge). 시계방향 회전 동안, 제2 표면(762)은 레그(740) 상에 제공된 에지(772)에 결합되고, 엔드 이펙터 액슬(705)을 중심으로 하는 커팅 몸체(730)의 유사한 시계방향 회전을 촉진한다. 일부 실시예들에서, 탭(780)이 오목부(752) 내로 연장되어 커팅 몸체(730)의 에지(774)에 결합될 수 있으며, 이는 어느 방향으로든 회전 동안에 오목부(752) 내에서의 커팅 몸체(730)의 보유를 추가로 촉진한다.

일부 실시예들에서, 커팅 몸체(730)는 오목부(752) 내에 고정되어 2개의 구성요소들의 부주의한 분리를 방지할 수 있다. 커팅 몸체(730)를 고정하기에 적합한 기술은, 예를 들어, 스테이킹(staking), 용접, 납땜, 접착제 접합, 기계적 포획(entrapment), 스냅 끼워맞춤, 억지 끼워맞춤, 간섭 끼워맞춤, 스웨이지(swage) 끼워맞춤, 잠금 와셔들, 체결구들 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 커팅 몸체(730)는 예를 들어 용접, 브레이징, 또는 접착제 접합에 의해 오목부(752) 내에 고정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 커팅 몸체(730)는 예를 들어, 하나 이상의 기계적 체결구들(예를 들어, 나사들, 볼트들, 핀들 등)을 사용함으로써 오목부(752) 내에 기계적으로 체결될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 커팅 몸체(730)는 간섭 또는 수축(shrink) 끼워맞춤을 통해 오목부(752) 내에 고정될 수 있다. 커팅 몸체(730)가 오목부(752) 내에서 조오 몸체(750)에 (예를 들어, 용접, 브레이징, 접착제 접합, 기계적 체결구 등에 의해) 고정식으로 결합되는 경우, 에지들(770, 772, 및/또는 774)은 조오(710)와의 동시 피벗을 촉진하기 위해 조오 몸체(750) 내의 대응하는 제1 표면(760), 제2 표면(762) 및/또는 탭(780)에 반드시 결합될 필요는 없다.

도 12는 이제 커팅 몸체들(730, 732) 둘 모두 완전 개방 구성에 있는 것을 도시하는, 엔드 이펙터(704)의 일부분의 다른 등각도이다. 커팅 몸체들(730, 732) 및 그들의 상호동작성(interoperability)의 관찰을 가능하게 하기 위해 조오(712)는 다시 생략된다. 커팅 몸체(730)와 유사하게, 커팅 몸체(732)는 윙(746)으로부터 연장되는 블레이드(736) 및 엔드 이펙터 액슬(705)에 결합되는 레그(742)를 포함한다. 커팅 몸체(730)와 유사하게, 커팅 몸체(732)는 또한 조오(712)의 조오 몸체와 연관된 오목부 또는 내부 포켓 내에 수용 및 안착되도록 구성된다.

커팅 몸체들(730, 732)의 레그들(740, 742)은 엔드 이펙터 액슬(705)의 길이를 따라 서로로부터 측방향으로 오프셋(즉, 이격)되고, 이들은 조오들(710, 712)의 관절운동의 전체 범위에 걸쳐 측방향으로 오프셋된 상태로 유지된다. 대조적으로, 윙들(744, 746)은 조오들(710, 712)이 완전 개방 구성에 있을 때에도 윙들(744, 746)의 일부분이 상호 슬라이딩 결합을 겪을 수 있도록 서로를 향해 바이어스된다. 조오들(710, 712)이 도 9에 도시된 완전 개방 구성을 지나(즉, 상기에 논의된 바와 같은 미리결정된 각도 한계를 지나) 개방되도록 허용된다면, 윙들(744, 746)은 결국 서로 결합 해제(disengage)되어 그의 에지 맞닿음(edge abutment)으로 이어질 것이고, 이에 의해 조오들(710, 712)이 재폐쇄되는 것을 방지할 것이다.

조오들(710, 712)이 미리결정된 각도 한계를 지나 개방되는 것을 방지하기 위해, 조오 몸체(750)는 하드 스톱(790)을 추가로 포함할 수 있다. 도 12에 도시되지 않았지만, 대응하는 조오(712)의 조오 몸체는 또한 유사한 하드 스톱을 포함할 수 있다. 하드 스톱(790)들은 조오들(710, 712)이 피벗할 수 있는 정도를 제한하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 조오 몸체(750)의 하드 스톱(790)은 조오(712)의 조오 몸체 상의 특징부에 결합되도록, 그리고 추가의 조오 관절운동을 배제하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 조오(712)의 조오 몸체 상에 제공된 하드 스톱은 조오(710)의 조오 몸체(750) 상의 특징부(예를 들어, 단부 견부(785))에 결합되도록 구성되어 추가의 조오 관절운동을 방지할 수 있다.

각각의 하드 스톱(790)은 조오들(710, 712)이 그들의 전체 운동 범위에 걸쳐 진행함에 따라, 대향하는 조오 몸체(750) 상에 한정되는 그루브(792) 내에서 이동하도록 위치된다. 특히, 그루브(792)는 탭(780), 단부 견부(785) 및 레그(740)의 에지 사이에 한정된다. 조오 몸체(750) 상의 그루브(792)는 조오(712)의 조오 몸체 상에 위치된 하드 스톱(790)의 이동을 제한하도록 구성되는 한편, 조오(712) 상에 한정되는 대응하는 그루브(도시되지 않음)는 조오(710)의 조오 몸체(750) 상에 위치된 하드 스톱(790)의 이동을 제한하도록 구성된다. 각각의 그루브(792)는 운동의 범위를 제한하고 조오들(710, 712)이 미리결정된 각도 한계를 지나 개방되는 것을 방지하도록 설계된 단부 견부(785)를 포함한다. 보다 구체적으로, 단부 견부(785)는 조오들(710, 712)의 추가의 개방을 방지하기 위해 하드 스톱(790)에 결합되도록 구성된다.

도 13 및 도 14는 하드 스톱(790)이 완전 폐쇄 구성(도 13)과 완전 개방 구성(도 14) 사이에서 이동할 때의 엔드 이펙터(704)의 등각도들이다. 예시된 바와 같이, 조오(712)의 조오 몸체 상의 하드 스톱(790)은 가시적이고, 조오(710)의 조오 몸체(750) 상에 한정되는 그루브(792) 내에서의 이동을 위해 위치된다. 도시되지 않았지만, 조오(710)와 연관된 대응하는 하드 스톱은 엔드 이펙터(704)의 대향측 상의 조오(712)의 조오 몸체 상에 한정되는 그루브 내에서의 이동을 위해 유사하게 위치된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 하드 스톱(790)은 조오(712)가 완전히 개방된 경우 단부 견부(785)에 결합된다. 조오(712)의 추가의 개방은 단부 견부(785)와 하드 스톱(790) 사이의 결합에 의해 배제된다. 조오(710)의 이동의 유사한 제한이 또한 조오(710)의 조오 몸체(750) 상에 위치된 하드 스톱에 의해 제공될 수 있다. 대조적으로, 도 13에서와 같이 조오(712)가 폐쇄된 경우, 하드 스톱(790)은 조오(710)의 조오 몸체(750) 상에 한정되는 탭(780)에 결합된다. 도 13이 조오(712)가 폐쇄된 경우 탭(780)과 하드 스톱(790) 사이의 결합을 도시하지만, 조오(712)를 폐쇄할 때 결합이 반드시 일어날 필요는 없다는 것을 인식하여야 한다. 특히, 일단 폐쇄되면, 조오(712)는 더 이상 진행할 수 없으며, 추가적인 폐쇄를 방지하기 위해 하드 스톱(790)이 탭(780)에 결합될 명시적인 필요성이 없다. 도 8에 도시된 바와 같이, 조오(712)가 부분적으로 개방된 경우, 또는 도 7 및 도 8 사이의 중간 위치에 있을 때, 하드 스톱(790)은 탭(780)과 단부 견부(785) 사이의 그루브(792) 내의 위치에 위치된다.

커팅 몸체들(730, 732) 사이의 슬라이딩 결합의 추가의 상세 사항들은 도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b에서 제공된다. 조오들(710, 712)은 커팅 몸체들(730, 732)의 상호동작성을 더 잘 도시할 수 있도록 이들 도면들에서 생략된다.

도 15a 및 도 15b는 조오들(710, 712)(도시되지 않음)이 완전 개방 구성(도 9에 대응함)에 있을 때 엔드 이펙터 액슬(705)에 장착된 커팅 몸체들(730, 732)의 측면도 및 평면도를 각각 도시한다. 예시된 바와 같이, 커팅 몸체들(730, 732)의 블레이드들(734, 736)은 각각 간극(721)을 한정하도록 서로 각도적으로(angularly) 분리된다. 위에서 논의된 바와 같이, 커팅 몸체들(730, 732)은 엔드 이펙터 액슬(705)에 대해, 그리고 각각 대응하는 조오들(710 및 712)의 회전과 동시에 회전하도록 구성되어, 블레이드들(734, 736)은 서로 각도 슬라이딩 결합될 수 있다.

도 15b에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 윙들(744, 746)은 각각 블레이드들(734, 736)로부터 연장되고 서로를 향해 각도를 이룬다(angled)(테이퍼진다). 각각의 윙(744, 746)의 각도를 이루는(테이퍼진) 구성으로 인해, 블레이드들(734, 736)이 각도적으로 이격된 경우에도, 각각의 윙(744, 746)의 일부분은 엔드 이펙터(704)가 완전 개방 구성에 있을 때, 대향하는 윙(744, 746)과 슬라이딩가능하게 결합되어 있다. 이와 같이, 윙들(744, 746)은 도시된 완전 개방 구성에서 서로에 대항하여 힘을 가한다(즉, 강제적으로 결합된다). 윙들(744, 746)이 적어도 일부 구성들에서 내향으로 테이퍼지고 서로 결합되는 상태에서, 레그들(740, 742)은 엔드 이펙터 액슬(705)을 따라 이격된 상태로 유지된다.

일부 실시예들에서, 바이어싱 요소가 윙들(744, 746)을 서로 강제적인 결합 상태로 유지하기 위해 채용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적합한 바이어싱 요소들은 심(shim)들, 와셔들 또는 유사한 스페이서들을 포함할 수 있으며, 이들 중 임의의 것은 또한 스프링들을 채용할 수 있거나 스프링들로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 벨빌(Belleville) 와셔가 적합한 바이어싱 요소일 수 있다. 보다 구체적으로, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 바이어싱 요소들이 엔드 이펙터 액슬(705) 상에 종방향으로 배치되어 레그들(740, 742)을 함께 서로 더 근접하게 위치시킬 수 있다. 하나 이상의 바이어싱 요소들은 윙(740)과 조오 몸체(750) 사이에 위치될 수 있고/있거나, 하나 이상의 바이어싱 요소들은 마찬가지로 윙(742)과 그의 대응하는 조오 몸체 사이에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로 위치된 경우, 하나 이상의 바이어싱 요소들은 윙들(744, 746)을 서로 보다 효과적인 결합으로 지지할 수 있다.

일부 또는 다른 실시예들에서, 압축 스프링이 적합한 바이어싱 요소로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 압축 스프링들이 앞서 논의된 다른 유형의 바이어싱 요소들과 유사하게 엔드 이펙터 액슬(705) 상에 종방향으로 위치될 수 있고, 하나 이상의 압축 스프링들은 윙들(744, 746)을 서로 보다 효과적인 결합으로 지지하도록 비슷하게 기능할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 압축 스프링들 및 다른 유형의 바이어싱 요소들이 적합한 바이어스 힘을 생성하기 위해 서로 조합되어 사용될 수 있다.

도 16a 및 도 16b는 엔드 이펙터 액슬(705)에 장착되었으나 조오들(710, 712)(도시되지 않음)이 부분 개방 구성(도 8에 대응함)으로 이동된 커팅 몸체들(730, 732)의 측면도 및 평면도를 각각 도시한다. 조오들(710, 712)이 도 15a 및 도 15b의 완전 개방 구성으로부터 도 16a 및 도 16b의 부분 개방 구성으로 피벗됨에 따라, 커팅 몸체들(730, 732)은 커팅 몸체들(730, 732) 사이의 간극(721)이 폐쇄됨에 따라 계속해서 서로 슬라이딩식으로 결합된다. 간극(721)이 폐쇄됨에 따라, 블레이드들(734, 736)은 점진적으로 측방향으로 결합되고, 이는 간극(721)의 폐쇄 전에 간극(721) 내에 배치된 물체들(예를 들어, 수술 실)의 커팅을 용이하게 한다. 따라서, 블레이드들(734, 736)은 표준 가위 또는 전단 디바이스들과 유사하게 동작한다.

도 16a 및 도 16b의 부분 개방 구성에서, 윙(744)은 커팅 몸체(732)의 일부분에 계속해서 슬라이딩가능하게 결합되고, 마찬가지로 윙(746)은 블레이드들(734, 736)이 서로 측방향으로 결합되는 동안 커팅 몸체(730)의 일부분에 계속해서 슬라이딩가능하게 결합된다. 일단 간극(721)이 폐쇄되고 블레이드들(734, 736)이 측방향으로 결합되면, 블레이드들(734, 736)은 효과적으로 가려지고, 봉합 수술 중에 추가의 수술 실을 우발적으로 수용하고/하거나 절단할 수 없다. 유리하게는, 윙들(744, 746) 사이의 강제된 측방향 결합은 매우 미세한 수술 실이 절단되게 한다.

도 17a 및 도 17b는 엔드 이펙터 액슬(705)에 장착되었으나 조오들(710, 712)(도시되지 않음)이 폐쇄 구성(도 7에 대응함)으로 이동된 커팅 몸체들(730, 732)의 측면도 및 평면도를 각각 도시한다. 조오들(710, 712)의 계속적인 폐쇄는 블레이드들(734, 736)이 서로를 지나 각도적으로 이동하게 한다. 조오들(710, 712)이 추가로 폐쇄됨에 따라, 블레이드들(734, 736)은 이들이 수술 실을 우발적으로 수용하고/하거나 절단할 수 없도록 가려진 상태로 유지된다. 블레이드들(734, 736)이 서로 각도적으로 횡단한 후의 일부 지점에서, 윙들(744, 746)이 또한 도 17b에 가장 잘 도시된 바와 같이 서로 결합 해제된다. 윙들(744, 746)의 각도를 이루는(테이퍼진) 구성은 블레이드들(734, 736)이 서로 각도적으로 횡단한 직후에 윙들(744, 746)의 결합 해제가 발생하게 할 수 있다. 대안적으로, 커팅 몸체들(730, 732)은 엔드 이펙터(704)의 완전한 폐쇄 전에 또는 폐쇄 시에 결합 해제되기 전에 일정 시간 동안 슬라이딩식으로 결합되어 있을 수 있다. 결합 및 결합 해제가 발생하는 각도는 위에서 논의되어 있다.

수술 실의 절단이 불필요할 때 윙들(744, 746)을 서로 결합 해제 상태로 유지시킴으로써, 봉합 수술 동안에 바늘(또는 가능하게는 조직)을 파지하고 해제시키기 위해 조오들(710, 712)을 폐쇄하고 부분적으로 개방할 때, 윙들(744, 746)이 연속적 슬라이딩 결합되어 있는 경우에 달리 초래될 것보다 더 적은 마찰이 초래된다. 이와 같이, 윙들(744, 746)이 슬라이딩 결합하고, 이에 의해 수술 실의 절단이 요구될 때에만 마찰을 증가시킴으로써 더 용이한 도구 동작이 제공된다.

이해될 바와 같이, 도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b에 요약된 동작들은 엔드 이펙터(704)를 완전 개방 구성으로 재개방하기 위해 완전히 가역적이다. 보다 구체적으로, 조오들(710, 712)의 피벗 방향을 역전시키는 것은 커팅 몸체들(730, 732) 및 대응하는 윙들(744, 746)의 슬라이딩 결합에서 대응하는 역전을 유발한다. 봉합 수술 중에 바늘을 파지하는 경우와 같이 조오들(710, 712)이 완전히 폐쇄된 경우(예를 들어, 도 7), 커팅 몸체들(730, 732)은 서로 완전히 결합 해제된다(도 17a 및 도 17b 참조). 조오들(710, 712)이 부분적으로 개방됨에 따라, 블레이드들(734, 736)이 서로 각도적으로 정렬되고 결합되기 전에 커팅 몸체들(730, 732)은 다시 윙들(744, 746)에 슬라이딩가능하게 결합하게 된다(도 16a 및 도 16b). 조오들(710, 712)을 너무 넓게(즉, 미리결정된 각도를 넘어) 개방할 시 일어날 수 있는 결합 해제와는 달리, 커팅 몸체들(730, 732)은 이들 둘 사이의 강제 결합으로 인해 폐쇄 구성으로부터 서로 용이하게 다시 결합될 수 있다. 완전 개방 구성(예를 들어, 도 9)으로의 조오들(710, 712)의 계속된 피벗은 윙들(744, 746)에서 커팅 몸체들(730, 732)을 서로 슬라이딩 결합으로 유지하고, 수술 실의 수용 및 절단을 허용하기 위해 블레이드들(734, 736) 사이에 간극(721)을 점진적으로 노출시킨다.

윙들(744, 746)은 봉합 수술 동안에 바늘을 해제할 때 슬라이딩식으로 결합될 수 있지만, 조오들(710, 712)은 대안적으로 더 작은 정도로 개방되어 바늘을 해제하는 한편 윙들(744, 746)을 여전히 서로 결합 해제 상태로 유지할 수 있다. 즉, 엔드 이펙터(704)로부터의 바늘 해제는 조오들(710, 712)이 도 7 및 도 8 사이의 중간 구성에 있을 때 발생할 수 있다. 바늘 해제에 적합한 각도는 상기에 제공되어 있다. 이러한 방식으로 수술 도구(700)를 동작시키는 것은 마찰이 봉합 동안 낮은 수준으로 유지되고, 수술 실의 절단이 요구되면 증가되게 한다.

커팅 몸체들(730, 732)을 형성하기에 적합한 재료들은 생체적합성인 것 이외에, 특별히 제한되지 않는 것으로 고려된다. 예시적인 실시예들에서, 커팅 몸체들(730, 732)에 적합한 재료들은 예를 들어, 금속(예를 들어, 스테인레스강) 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 충분히 경질인 중합체 재료들이 또한 적합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 조오들(710, 712) 및 커팅 몸체들(730, 732)은 스테인레스강과 같은 동일한 부류의 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 조오들(710, 712) 및 커팅 몸체들(730, 732)은 완전히 상이한 재료들로부터 형성될 수 있다. 보다 특정 실시예들에서, 커팅 몸체들(730, 732)은 301 ¾ 경질 스테인레스강으로부터 형성될 수 있고, 조오들(710, 712)은 17-4 PH 완전 경질 스테인리스강 또는 유사한 스테인레스강으로부터 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명은 또한 봉합 수술 동안에 전술된 수술 도구들 및 유사한 수술 도구들을 사용하는 방법들을 제공한다. 다양한 실시예들에서, 방법들은 수술 도구의 엔드 이펙터로, 수술 실이 부착된 바늘을 파지하는 단계를 포함할 수 있으며, 엔드 이펙터는 서로 동시에 이동(피벗)하도록 구성되는 제1 조오 및 제2 조오, 및 제1 커팅 몸체 및 제2 커팅 몸체를 포함한다. 대향 조오들은 폐쇄 구성에 있고, 커팅 몸체들은 바늘을 파지할 때 서로로부터 결합 해제된다. 바늘을 파지하는 동안, 하나 이상의 봉합들이 수술 도구를 사용하여 조직 내에 형성될 수 있다. 그 후, 바늘은 제1 조오 및 제2 조오를 충분히 개방함으로써 해제될 수 있으며, 이 경우에 제1 커팅 몸체 및 제2 커팅 몸체는 서로 슬라이딩 결합되거나 그렇지 않을 수 있다. 이어서, 제1 조오 및 제2 조오는 제1 커팅 몸체 및 제2 커팅 몸체와 그들의 연관된 블레이드들이 서로 슬라이딩 결합되는 제1 개방 구성으로 피벗될 수 있다. 수술 실의 절단이 요구되는 경우, 제1 조오 및 제2 조오는 제1 커팅 표면 및 제2 커팅 표면의 블레이드들 사이에 간극을 한정하도록 제2 개방 구성으로 피벗될 수 있다. 수술 실의 일부분이 간극 내에 위치되고, 제1 조오 및 제2 조오는 수술 실을 절단하기 위해 적어도 제1 개방 구성으로 폐쇄된다. 본 명세서에 논의된 바와 같이, 제1 커팅 표면 및 제2 커팅 표면은 제2 개방 구성에서 그리고 제1 개방 구성으로 복귀된 경우 서로 슬라이딩가능하게 결합되어 있다.

또한 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 전술된 수술 도구들 내의 조오들의 개방 및 폐쇄는 엔드 이펙터에 동작가능하게 결합된 세장형 샤프트 내의 하나 이상의 세장형 부재들의 인장 및 인장 해제에 의해 촉진될 수 있다. 일부 실시예들에서, 세장형 부재들의 제1 범위 내의 인가력(applied force)의 인장 및 인장 해제는 엔드 이펙터를 폐쇄 구성과 제1 개방 구성 사이에서 전이시킬 수 있다. 이러한 실시예들에서, 세장형 부재들의 제2 범위 내의 인가력의 인장 및 인장 해제는 엔드 이펙터를 제1 개방 구성과 제2 개방 구성 사이에서 전이시킬 수 있으며, 제2 범위의 인가력은 제1 범위의 인가력보다 더 크다. 즉, 봉합 시에 수술 도구를 동작시키기 위해 "정상" 범위의 인가력이 인가될 수 있고, 봉합 수술이 완료되고 수술 실의 절단이 요구될 경우 더 높은 범위의 인가력이 이용될 수 있다. 일부 또는 다른 실시예들에서, 하나 이상의 제1 세장형 부재들은 제1 범위 내의 인가력을 전달하여 엔드 이펙터를 폐쇄 구성과 제1 개방 구성 사이에서 전이시킬 수 있고, 하나 이상의 제2 세장형 부재들은 제2 범위 내의 인가력을 전달하여 엔드 이펙터를 제1 개방 구성과 제2 개방 구성 사이에서 전이시킬 수 있다. 제2 범위 내의 인가력은 일부 실시예들에 따라 제1 범위 내의 인가력보다 더 클 수 있다.

이와 같이, 원하는 시간 이외에는 제2 개방 구성으로의 엔드 이펙터의 개방을 방지하기 위해 다양한 제어들이 제공될 수 있다. 봉합 수술 동안, 인가력은 소프트웨어, 하드웨어, 엔지니어링 제어들, 또는 이들의 임의의 조합의 임의의 조합에 의해 제1 범위 내에 유지될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 전용 제어(예를 들어, 풋 페달(foot pedal), 특수 스위치, 음성 명령 등)가 제2 개방 구성으로의 개방을 용이하게 하기 위해 제2 범위 내의 힘을 인가하는 데 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전용 제어는 엔드 이펙터의 조오들을 제1 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 전이시킬 때 이용되지 않는다. 또 다른 실시예들에서, 동일한 제어들이 폐쇄 구성, 제1 개방 구성 및 제2 개방 구성 사이에서 엔드 이펙터를 전이시키는데 이용될 수 있고, 외과 의사에게는 예를 들어 헤드 업 디스플레이(heads up display), 또는 엔드 이펙터의 조오들이 개방되는 정도를 예시하는 다른 출력부가 제공될 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시예들은 하기를 포함한다:

A. 수술 도구들. 수술 도구들은, 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 세장형 샤프트; 및 원위 단부에서 세장형 샤프트에 동작가능하게 결합되는 엔드 이펙터를 포함하며, 엔드 이펙터는: 엔드 이펙터 액슬; 엔드 이펙터 액슬에 회전가능하게 장착된 제1 조오 및 제2 조오; 및 제1 블레이드를 갖는 제1 커팅 몸체 및 제2 블레이드를 갖는 제2 커팅 몸체를 포함하며, 제1 커팅 몸체는 제1 조오와 동시에 이동하도록 구성되고, 제2 커팅 몸체는 제2 조오와 동시에 이동하도록 구성되고; 제1 조오 및 제2 조오는, 제1 조오 및 제2 조오가 서로 인접하게 위치되는 폐쇄 구성, 제1 조오 및 제2 조오가 분리되고 제1 블레이드 및 제2 블레이드가 폐색된 상태로 유지되는 제1 개방 구성, 및 제1 블레이드 및 제2 블레이드가 노출되고 이들 사이에 간극이 한정되는 제2 개방 구성 사이에서 이동가능하다.

B. 수술 도구를 위한 엔드 이펙터들. 엔드 이펙터들은,엔드 이펙터 액슬; 엔드 이펙터 액슬에 회전가능하게 장착된 제1 조오 및 제2 조오; 및 제1 블레이드를 갖는 제1 커팅 몸체 및 제2 블레이드를 갖는 제2 커팅 몸체를 포함하며, 제1 커팅 몸체는 제1 조오와 동시에 이동하도록 구성되고, 제2 커팅 몸체는 제2 조오와 동시에 이동하도록 구성되고; 제1 조오 및 제2 조오는, 제1 조오 및 제2 조오가 서로 인접하게 위치되는 폐쇄 구성, 제1 조오 및 제2 조오가 분리되고 제1 블레이드 및 제2 블레이드가 폐색된 상태로 유지되는 제1 개방 구성, 및 제1 블레이드 및 제2 블레이드가 노출되고 이들 사이에 간극이 한정되는 제2 개방 구성 사이에서 이동가능하다.

C. 봉합 방법들. 방법들은,세장형 샤프트의 원위 단부에 동작가능하게 결합된 수술 도구의 엔드 이펙터로, 수술 실이 부착된 바늘을 파지하는 단계로서, 엔드 이펙터는 엔드 이펙터 액슬, 엔드 이펙터 액슬에 회전가능하게 장착된 제1 조오 및 제2 조오, 및 제1 블레이드를 갖는 제1 커팅 몸체 및 제2 블레이드를 갖는 제2 커팅 몸체를 포함하며, 제1 커팅 몸체는 제1 조오와 동시에 이동하도록 구성되고, 제2 커팅 몸체는 제2 조오와 동시에 이동하도록 구성되는, 상기 단계; 바늘 및 수술 실로 조직 내에 하나 이상의 봉합들을 형성하는 단계; 바늘을 해제하기 위해 제1 조오 및 제2 조오 중 적어도 하나를 충분히 개방하고, 이어서 제1 커팅 몸체 및 제2 커팅 몸체를 서로 슬라이딩 결합하기 위해 제1 조오 및 제2 조오 중 적어도 하나를 제1 개방 구성으로 개방하는 단계; 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에 간극을 한정하기 위해 제1 조오 및 제2 조오 중 적어도 하나를 제2 개방 구성으로 개방하는 단계로서, 제2 개방 구성은 제1 조오와 제2 조오 사이에서 제1 개방 구성보다 더 큰 각도를 한정하고, 제1 커팅 몸체 및 제2 커팅 몸체는 제2 개방 구성에서 서로 슬라이딩 결합되어 있는, 상기 단계; 간극 내에 수술 실을 위치시키는 단계; 및 수술 실을 간극 내에 위치시킨 후에, 수술 실을 절단하기 위해 제1 조오 및 제2 조오 중 적어도 하나를 제1 개방 구성으로 부분적으로 폐쇄하는 단계를 포함한다.

실시예 A, 실시예 B, 및 실시예 C 각각은 하기 추가의 요소들 중 하나 이상을 임의의 조합으로 가질 수 있다

요소 1: 제1 커팅 몸체는 적어도 부분적으로 엔드 이펙터 액슬 주위로 연장되는 제1 레그를 포함하고, 제2 커팅 몸체는 적어도 부분적으로 엔드 이펙터 액슬 주위로 연장되고 제1 레그로부터 측방향으로 이격되는 제2 레그를 포함한다.

요소 2: 제1 조오는 제1 커팅 몸체를 수용하도록 구성된 제1 오목부를 포함하고, 제2 조오는 제2 커팅 몸체를 수용하도록 구성된 제2 오목부를 포함한다.

요소 3: 제1 오목부는 제1 단부 견부에서 종료되는 제1 그루브를 포함하고, 제2 오목부는 제2 단부 견부에서 종료되는 제2 그루브를 포함하며, 엔드 이펙터는: 제1 조오의 조오 몸체 상에 제공되는 제1 하드 스톱; 및 제2 조오의 조오 몸체 상에 제공되는 제2 하드 스톱을 추가로 포함하고, 제1 조오 및 제2 조오가 폐쇄 구성과 제1 개방 구성 및 제2 개방 구성 사이에서 이동할 때, 제1 하드 스톱은 제2 그루브 내에서 이동하도록 구성되고, 제2 하드 스톱은 제1 그루브 내에서 이동하도록 구성된다.

요소 4: 제1 커팅 몸체는 제1 윙을 포함하고, 제2 커팅 몸체는 제2 윙을 포함하며, 제1 윙 및 제2 윙은 서로를 향해 각도를 이룬다.

요소 5: 간극이 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에 한정될 때, 제1 윙 및 제2 윙은 슬라이딩 결합되어 있다.

요소 6: 제1 조오 및 제2 조오가 폐쇄 구성에 있을 때, 제1 윙 및 제2 윙은 서로 결합 해제된다.

요소 7: 제1 개방 구성은 제1 범위의 각도(α)에 걸쳐 제1 조오와 제2 조오 사이의 각도 분리에 의해 한정되고, 제2 개방 구성은 제2 범위의 각도(β)에 걸쳐 제1 조오와 제2 조오 사이의 각도 분리에 의해 한정되며, 제2 범위의 각도는 제1 범위의 각도보다 더 큰 각도이다.

요소 8: 제1 조오 및 제2 조오가 약 25도 내지 약 40도만큼 각도적으로 분리될 때, 제1 블레이드 및 제2 블레이드가 노출되고, 간극이 이들 사이에 한정된다.

요소 9: 제1 조오 및 제2 조오가 제2 개방 구성에 있을 때, 제1 커팅 몸체 및 제2 커팅 몸체는 슬라이딩 결합되어 있다.

요소 10: 제1 커팅 몸체는 제1 조오의 조오 몸체 내에 한정된 제1 오목부와 동작가능하게 결합되고, 제2 커팅 몸체는 제2 조오의 조오 몸체 내에 한정되는 제2 오목부와 동작가능하게 결합된다.

비제한적인 예로서, A, B, 및 C에 적용가능한 예시적인 조합들은, A의 수술 도구 또는 B의 엔드 이펙터와 요소 1 및 요소 2; 요소 1, 요소 2 및 요소 3; 요소 1 및 요소 4, 요소 1, 요소 4 및 요소 5, 요소 1 및 요소 4 내지 요소 6, 요소 1 및 요소 7; 요소 1, 요소 7 및 요소 8; 요소 1 및 요소 8; 요소 1 및 요소 9; 요소 2 및 요소 3; 요소 2 및 요소 4; 요소 2, 요소 4 및 요소 5; 요소 2, 요소 4 및 요소 6; 요소 2 및 요소 7; 요소 2, 요소 7 및 요소 8; 요소 2 및 요소 8; 요소 2 및 요소 9; 요소 1 및 요소 10; 요소 3 및 요소 10; 요소 4 및 요소 10; 요소 4, 요소 5 및 요소 10; 요소 4 내지 요소 6 및 요소 10; 요소 7 및 요소 10; 요소 8 및 요소 10; 요소 9 및 요소 10; 요소 3 및 요소 4; 요소 3 및 요소 5, 요소 3 및 요소 6; 요소 3 및 요소 7; 요소 3 및 요소 8; 요소 3 및 요소 9; 요소 4 및 요소 5; 요소 4 및 요소 6; 요소 4 내지 요소 6; 요소 4 및 요소 7; 요소 4 및 요소 8; 요소 4 및 요소 9; 요소 7 및 요소 8; 요소 7 및 요소 9; 및 요소 8 및 요소 9의 조합; 및 C의 방법과 요소 1 및 요소 2; 요소 1, 요소 2 및 요소 3; 요소 1 및 요소 4, 요소 1, 요소 4 및 요소 5, 요소 1 및 요소 4 내지 6, 요소 1 및 요소 7; 요소 1, 요소 7 및 요소 8; 요소 1 및 요소 8; 요소 2 및 요소 3; 요소 2 및 요소 4; 요소 2, 요소 4 및 요소 5; 요소 2, 요소 4 및 요소 6; 요소 2 및 요소 7; 요소 2, 요소 7 및 요소 8; 요소 2 및 요소 8; 요소 1 및 요소 10; 요소 3 및 요소 10; 요소 4 및 요소 10; 요소 4, 요소 5 및 요소 10; 요소 4 내지 요소 6 및 요소 10; 요소 7 및 요소 10; 요소 8 및 요소 10; 요소 3 및 요소 4; 요소 3 및 요소 5, 요소 3 및 요소 6; 요소 3 및 요소 7; 요소 3 및 요소 8; 요소 4 및 요소 5; 요소 4 및 요소 6; 요소 4 내지 요소 6; 요소 4 및 요소 7; 요소 4 및 요소 8; 및 요소 7 및 요소 8의 조합을 포함한다.

달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 연관된 청구범위에서 양 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식된 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 하기의 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 근사치로, 이는 본 발명의 실시예들에 의해 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변동될 수 있다. 적어도, 그리고 균등론의 적용을 청구범위의 범위로 한정하고자 하는 시도에서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도, 보고된 유효 숫자의 개수를 고려하여 통상적인 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.

다양한 특징들을 포함하는 하나 이상의 예시적인 실시예들이 본 명세서에 제시된다. 명료함을 위해, 물리적 구현예의 모든 특징들을 본 출원에 기술하거나 도시하진 않는다. 본 발명의 실시예들을 포함하는 물리적 실시예의 개발에서, 개발자의 목표를 달성하기 위해, 예컨대, 구현에 따라 그리고 수시로 변경되는 시스템 관련 제약, 기업 관련 제약, 정부 관련 제약 및 다른 제약들을 준수하여 수많은 구현-특정 결정들이 이루어져야 한다는 것이 이해된다. 개발자의 노력에 많은 시간이 소모될 수 있으나, 그럼에도 불구하고, 그러한 노력은 당업자에게 일상적인 일이고 본 발명의 이점을 가질 것이다.

다양한 시스템들, 도구들 및 방법들이 다양한 구성요소들 또는 단계들을 "포함하는" 면에서 본 명세서에 기술되지만, 시스템들, 도구들 및 방법들은 또한 다양한 구성요소들 및 단계들로 "본질적으로 이루어질" 수 있거나 또는 "이루어질" 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 일련의 항목들 앞에 있는 어구 "적어도 하나" 및 항목들 중 임의의 것을 분리하기 위한 용어 "및" 또는 "또는"은 목록의 각각의 부재(즉, 각각의 항목)를 수식하는 것이 아니라 목록을 전체적으로 수식하는 것이다. 어구 "적어도 하나"는 항목들 중 임의의 하나 중 적어도 하나, 및/또는 항목들의 임의의 조합 중 적어도 하나, 및/또는 항목들 각각의 적어도 하나를 포함하는 의미를 허용한다. 예로서, 어구 "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 또는 "A, B, 또는 C" 중 적어도 하나"는 각각 단지 A, 단지 B, 또는 단지 C; A, B, 및 C의 임의의 조합; 및/또는 A, B, 및 C 각각의 적어도 하나를 지칭한다.

따라서, 개시된 시스템들, 도구들 및 방법들은 언급된 목적들 및 이점들 뿐만 아니라 그에 내재된 것들도 달성하도록 잘 적용된다. 본 발명의 교시 내용이 상이한 방식이긴 하나 본 명세서의 교시 내용의 이익을 갖는 당업자에게 명백한 균등한 방식으로 수정 및 실시될 수 있기 때문에, 상기에 개시된 특정 실시예들은 단지 예시적인 것이다. 또한, 본 명세서의 청구범위에서 기술되는 것 이외에, 본 명세서에 도시된 구성 또는 디자인의 상세 사항에 어떠한 제한도 의도되지 않는다. 따라서, 상기에 개시된 특정 예시적인 실시예들이 변경, 조합, 또는 수정될 수 있고, 모든 그러한 변형들은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려된다. 본 명세서에 예시적으로 개시된 시스템들, 도구들 및 방법들은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 및/또는 본 명세서에 개시된 임의의 선택적인 요소의 부재 하에 적합하게 실시될 수 있다. 시스템들, 도구들 및 방법들이 다양한 구성요소들 또는 단계들을 "포함하는(comprising)", "포함하는(containing)", 또는 "포함하는(including)" 것으로 기술되지만, 시스템들, 도구들 및 방법들은 또한 다양한 구성요소들 및 단계들로 "본질적으로 이루어질" 수 있고 또는 "이루어질" 수 있다. 상기에 개시된 모든 수치들 및 범위들은 소정 양만큼 변동될 수 있다. 하한 및 상한을 갖는 수치 범위가 개시된 경우마다, 그 범위 내에 속하는 임의의 수 및 임의의 포함된 범위가 구체적으로 개시된다. 특히, 본 명세서에 개시된 모든 범위의 값들("약 a 내지 약 b", 또는 등가적으로, "대략 a 내지 b", 또는 등가적으로, "대략 a 내지 대략 b")은 더 넓은 범위의 값들 내에 포함되는 모든 수 및 범위를 설명하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 청구범위에서의 용어들은 특허권자에 의해 달리 명시적으로 그리고 명확하게 정의되지 않는 한 그들의 평범한 통상의 의미를 갖는다. 더욱이, 청구범위에서 사용되는 바와 같은 부정 관사("a" 또는 "an")는 본 명세서에서, 그것이 나타낸 요소의 하나 또는 하나 초과를 의미하는 것으로 본 명세서에서 정의된다. 본 명세서와 본 명세서에 참고로 포함될 수 있는 하나 이상의 특허 또는 다른 문헌들에서 단어 또는 용어의 용법들에 임의의 상충이 있다면, 본 명세서와 일치하는 정의가 채택되어야 한다.

Claims (20)

1. 수술 도구로서,
   근위(proximal) 단부 및 원위(distal) 단부를 갖는 세장형 샤프트; 및
   상기 원위 단부에서 상기 세장형 샤프트에 동작가능하게 결합되는 엔드 이펙터(end effector)를 포함하며, 상기 엔드 이펙터는:
   엔드 이펙터 액슬(axle);
   상기 엔드 이펙터 액슬에 회전가능하게 장착된 제1 조오(jaw) 및 제2 조오; 및
   제1 블레이드를 갖는 제1 커팅 몸체 및 제2 블레이드를 갖는 제2 커팅 몸체를 포함하며, 상기 제1 커팅 몸체는 상기 제1 조오와 동시에 이동하도록 구성되고, 상기 제2 커팅 몸체는 상기 제2 조오와 동시에 이동하도록 구성되며,
   상기 제1 조오 및 상기 제2 조오는, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 서로 인접하게 위치되는 폐쇄 구성, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 분리되고 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드가 폐색된 상태로 유지되는 제1 개방 구성, 및 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드가 노출되고 이들 사이에 간극(gap)이 한정되는 제2 개방 구성 사이에서 이동가능한, 수술 도구.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 커팅 몸체는 적어도 부분적으로 상기 엔드 이펙터 액슬 주위로 연장되는 제1 레그(leg)를 포함하고, 상기 제2 커팅 몸체는 적어도 부분적으로 상기 엔드 이펙터 액슬 주위로 연장되고 상기 제1 레그로부터 측방향으로 이격되는 제2 레그를 포함하는, 수술 도구.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 조오는 상기 제1 커팅 몸체를 수용하도록 구성된 제1 오목부(recess)를 포함하고, 상기 제2 조오는 상기 제2 커팅 몸체를 수용하도록 구성된 제2 오목부를 포함하는, 수술 도구.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 오목부는 제1 단부 견부에서 종료되는 제1 그루브를 포함하고, 상기 제2 오목부는 제2 단부 견부에서 종료되는 제2 그루브를 포함하며, 상기 엔드 이펙터는:
   상기 제1 조오의 조오 몸체 상에 제공되는 제1 하드 스톱(hard stop); 및
   상기 제2 조오의 조오 몸체 상에 제공되는 제2 하드 스톱을 추가로 포함하고,
   상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 상기 폐쇄 구성과 상기 제1 개방 구성 및 상기 제2 개방 구성 사이에서 이동할 때, 상기 제1 하드 스톱은 상기 제2 그루브 내에서 이동하도록 구성되고, 상기 제2 하드 스톱은 상기 제1 그루브 내에서 이동하도록 구성되는, 수술 도구.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 커팅 몸체는 제1 윙(wing)을 포함하고, 상기 제2 커팅 몸체는 제2 윙을 포함하며, 상기 제1 윙 및 상기 제2 윙은 서로를 향해 각도를 이루는(angled), 수술 도구.
6. 제5항에 있어서, 상기 간극이 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 사이에 한정될 때, 상기 제1 윙 및 상기 제2 윙은 서로 슬라이딩 결합되어 있는, 수술 도구.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 상기 폐쇄 구성에 있을 때, 상기 제1 윙 및 상기 제2 윙은 서로 결합 해제되는(disengaged), 수술 도구.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 개방 구성은 제1 범위의 각도(α)에 걸쳐 상기 제1 조오와 상기 제2 조오 사이의 각도 분리에 의해 한정되고, 상기 제2 개방 구성은 제2 범위의 각도(β)에 걸쳐 상기 제1 조오와 상기 제2 조오 사이의 각도 분리에 의해 한정되며, 상기 제2 범위의 각도는 상기 제1 범위의 각도보다 더 큰 각도인, 수술 도구.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 약 25도 내지 약 40도만큼 각도적으로(angularly) 분리될 때, 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드가 노출되고, 상기 간극이 이들 사이에 한정되는, 수술 도구.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 상기 제2 개방 구성에 있을 때, 상기 제1 커팅 몸체 및 상기 제2 커팅 몸체는 슬라이딩 결합되어 있는, 수술 도구.
11. 엔드 이펙터로서,
    엔드 이펙터 액슬;
    상기 엔드 이펙터 액슬에 회전가능하게 장착된 제1 조오 및 제2 조오; 및
    제1 블레이드를 갖는 제1 커팅 몸체 및 제2 블레이드를 갖는 제2 커팅 몸체를 포함하며, 상기 제1 커팅 몸체는 상기 제1 조오와 동시에 이동하도록 구성되고, 상기 제2 커팅 몸체는 상기 제2 조오와 동시에 이동하도록 구성되며,
    상기 제1 조오 및 상기 제2 조오는, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 서로 인접하게 위치되는 폐쇄 구성, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 분리되고 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드가 폐색된 상태로 유지되는 제1 개방 구성, 및 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드가 노출되고 이들 사이에 간극이 한정되는 제2 개방 구성 사이에서 이동가능한, 엔드 이펙터.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 커팅 몸체는 적어도 부분적으로 상기 엔드 이펙터 액슬 주위로 연장되는 제1 레그를 포함하고, 상기 제2 커팅 몸체는 적어도 부분적으로 상기 엔드 이펙터 액슬 주위로 연장되고 상기 제1 레그로부터 측방향으로 이격되는 제2 레그를 포함하는, 엔드 이펙터.
13. 제11항에 있어서, 상기 제1 커팅 몸체는 제1 윙을 포함하고, 상기 제2 커팅 몸체는 제2 윙을 포함하며, 상기 제1 윙 및 상기 제2 윙은 서로를 향해 각도를 이루는, 엔드 이펙터.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 상기 폐쇄 구성에 있을 때, 상기 제1 윙 및 상기 제2 윙은 서로 결합 해제되는, 엔드 이펙터.
15. 제13항에 있어서, 상기 간극이 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 사이에 한정될 때, 상기 제1 윙 및 상기 제2 윙은 서로 슬라이딩 결합되어 있는, 엔드 이펙터.
16. 제11항에 있어서, 상기 제1 커팅 몸체는 상기 제1 조오의 조오 몸체 내에 한정된 제1 오목부와 동작가능하게 결합되고, 상기 제2 커팅 몸체는 상기 제2 조오의 조오 몸체 내에 한정된 제2 오목부와 동작가능하게 결합되는, 엔드 이펙터.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 오목부는 제1 단부 견부에서 종료되는 제1 그루브를 포함하고, 상기 제2 오목부는 제2 단부 견부에서 종료되는 제2 그루브를 포함하며, 상기 엔드 이펙터는:
    상기 제1 조오의 조오 몸체 상에 제공되는 제1 하드 스톱; 및
    상기 제2 조오의 조오 몸체 상에 제공되는 제2 하드 스톱을 추가로 포함하고,
    상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 상기 폐쇄 구성과 상기 제1 개방 구성 및 상기 제2 개방 구성 사이에서 이동할 때, 상기 제1 하드 스톱은 상기 제2 그루브 내에서 이동하도록 구성되고, 상기 제2 하드 스톱은 상기 제1 그루브 내에서 이동하도록 구성되는, 엔드 이펙터.
18. 제11항에 있어서, 상기 제1 개방 구성은 제1 범위의 각도(α)에 걸쳐 상기 제1 조오와 상기 제2 조오 사이의 각도 분리에 의해 한정되고, 상기 제2 개방 구성은 제2 범위의 각도(β)에 걸쳐 상기 제1 조오와 상기 제2 조오 사이의 각도 분리에 의해 한정되며, 상기 제2 범위의 각도는 상기 제1 범위의 각도보다 더 큰 각도인, 엔드 이펙터.
19. 제11항에 있어서, 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오가 약 25도 내지 약 40도만큼 각도적으로 분리될 때, 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드는 노출되고, 상기 간극이 이들 사이에 한정되는, 엔드 이펙터.
20. 방법으로서,
    세장형 샤프트의 원위 단부에 동작가능하게 결합된 수술 도구의 엔드 이펙터로, 수술 실(surgical thread)이 부착된 바늘을 파지하는 단계로서,
    상기 엔드 이펙터는 엔드 이펙터 액슬, 상기 엔드 이펙터 액슬에 회전가능하게 장착된 제1 조오 및 제2 조오, 및 제1 블레이드를 갖는 제1 커팅 몸체 및 제2 블레이드를 갖는 제2 커팅 몸체를 포함하며, 상기 제1 커팅 몸체는 상기 제1 조오와 동시에 이동하도록 구성되고, 상기 제2 커팅 몸체는 상기 제2 조오와 동시에 이동하도록 구성되는, 상기 단계;
    상기 바늘 및 수술 실로 조직 내에 하나 이상의 봉합들을 형성하는 단계;
    상기 바늘을 해제하기 위해 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오 중 적어도 하나를 충분히 개방하고, 이어서 상기 제1 커팅 몸체 및 제2 커팅 몸체를 서로 슬라이딩 결합하기 위해 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오 중 적어도 하나를 제1 개방 구성으로 개방하는 단계;
    상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 사이에 간극을 한정하기 위해 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오 중 적어도 하나를 제2 개방 구성으로 개방하는 단계로서, 상기 제2 개방 구성은 상기 제1 조오와 상기 제2 조오 사이에서 상기 제1 개방 구성보다 더 큰 각도를 한정하고,
    상기 제1 커팅 몸체 및 상기 제2 커팅 몸체는 상기 제2 개방 구성에서 서로 슬라이딩 결합되어 있는, 상기 단계;
    상기 간극 내에 상기 수술 실을 위치시키는 단계; 및
    상기 수술 실을 상기 간극 내에 위치시킨 후에, 상기 수술 실을 절단하기 위해 상기 제1 조오 및 상기 제2 조오 중 적어도 하나를 상기 제1 개방 구성으로 부분적으로 폐쇄하는 단계를 포함하는, 방법.

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