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KR102067458B1 - 로봇 수술 기구 엔드 이펙터용 파지력 제어 방법 - Google Patents

로봇 수술 기구 엔드 이펙터용 파지력 제어 방법 Download PDF

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KR102067458B1
KR102067458B1 KR1020147008473A KR20147008473A KR102067458B1 KR 102067458 B1 KR102067458 B1 KR 102067458B1 KR 1020147008473 A KR1020147008473 A KR 1020147008473A KR 20147008473 A KR20147008473 A KR 20147008473A KR 102067458 B1 KR102067458 B1 KR 102067458B1
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그레고리 에프 리치몬드
개리 에스 구트하르트
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인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
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Abstract

로봇 제어식 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 제어하는 마스터 파지 기구에서 높은 파지 레벨 입력을 나타내는 제1 입력 신호를 수신하는 것; 수술을 시행하기 위해 상기 로봇 제어식 수술 기구를 작동시키기 위한 사용자의 준비상태를 나타내는 제2 입력 신호를 수신하는 것; 그리고 수술하는 동안 슬레이브 파지력을 제1 레벨로부터 제1 레벨보다 높은 제2 레벨로 증가시키기 위해서 제1 입력 신호와 제2 입력 신호를 함께 수신하는 것에 따라 작동 신호를 출력하는 것을 포함한다.

Description

로봇 수술 기구 엔드 이펙터용 파지력 제어 방법{GRIP FORCE CONTROL FOR ROBOTIC SURGICAL INSTRUMENT END EFFECTOR}
본 발명은 대체로 수술 기구 엔드 이펙터를 제어하는 것에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시형태는 로봇 제어식 수술 기구용 엔드 이펙터의 파지력을 제어하는 것에 관한 것이다.
최소 침습 수술 기술은 대체로 건강한 조직에 대한 손상을 최소화하면서 수술을 수행하려고 하는 것이다. 다양한 최소 침습 수술을 원격으로 수행하기 위해 로봇 제어식 수술 기구가 사용될 수 있다. 이러한 시스템에 있어서, 외과의사는 외과의사 콘솔(본 명세서에서 종종 마스터 입력 장치라고 함)에 있는 다양한 입력 장치를 조작한다. 외과의사 콘솔에 있는 입력 장치는, 환자에 대해 수술 및/또는 다른 시술을 수행하기 위해 상기 수술 기구의 원격조종식/원격로봇식 조작이 행해지는 하나 이상의 로봇 제어식 수술 기구와 접속되어 있는 환자측 카트(patient side cart)와 연결되어 있다.
최소 침습, 로봇 제어식 수술 기구는 다양한 수술에 사용될 수 있으며 다양한 구성을 가질 수 있다. 다수의 이러한 수술 기구는 환자 내부의 원격 수술 부위에 도달하기 위해 개구부(예를 들면, 신체 절개부, 인체의 구멍)를 통하여 삽입(예를 들면, 복강경으로 또는 흉부내시경으로)되도록 구성되어 있는 긴 샤프트의 원위 단부에 장착된 수술용 엔드 이펙터를 포함하고 있다. 몇 가지 수술 기구에 있어서, 관절연결식 손목 기구가 수술 기구의 샤프트의 원위 단부에 장착되어서 엔드 이펙터를 지지하고 샤프트의 길이방향의 축에 대해 엔드 이펙터의 방향을 변경(예를 들면, 피칭운동 및/또는 요잉운동)한다.
원격로봇식으로 제어되는 엔드 이펙터는, 개복 수술이나 수작업에 의한 최소 침습 수술에서 종래에 시행되던 임의의 다양한 수술을 포함하여, 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 밀봉, 절단, 소작(cauterizing), 절제(ablating), 봉합 스테이플링(stapling) 등을 포함한다. 상기 엔드 이펙터는 처치가 행해질 때, 예를 들면, 조직의 봉합(예를 들면, 소작을 통하여) 또는 절단을 하는 동안 조직을 붙잡아서 고정시킬 필요가 있는 경우에 조(jaw) 또는 블레이드와 같은, 파지 장치를 포함할 수 있다. 몇 가지 경우에 있어서, 수술 기구 엔드 이펙터의 파지 장치의 제어는 외과의사 콘솔의 외과의사로부터의 마스터 파지 입력을 통하여 이루어진다. 엔드 이펙터의 움직임을 제어하기 위해서, 힘 또는 토크를 궁극적으로 환자측 매니퓰레이터와 접속되어 있는 트랜스미션 기구로부터 상기 샤프트와 엔드 이펙터로 전달하는 다양한 구성요소로 전달하기 위해 서보-액추에이터(예를 들면, 서보 모터)가 사용될 수 있다.
몇몇 경우에 있어서, 파지 장치를 가지고 있는 엔드 이펙터를 포함하는 수술 기구를 이용할 때, 파지 장치로 수술 부위에 있는 조직 및/또는 다른 물질을 파지함으로써 수술 부위에 있는 조직 및/또는 다른 물질을 이동시키기 위해서 파지 장치를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 파지 장치를 이용할 때, 예를 들면, 봉합 및/또는 절단과 같은 다른 외과적 처치를 수행하기에 바람직할 수 있는 파지력에 비해서 약한 파지력을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 조직 및/또는 다른 신체 부분/주위 물질에 손상을 줄 위험을 최소화하도록 상기 조직 및/또는 다른 신체 부분/주위 물질을 이동시키기 위해서 파지 장치를 이용할 때는 약한 파지력이 바람직할 수 있다. 한편, 다른 처치를 위해서 파지 장치를 이용할 때는 강한 파지력이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 절단과 같은 처치를 하는 동안 파지력이 충분히 강하지 않으면, 조직을 횡방향으로 관통하여 절단하기 위해 사용된 직동 블레이드(translating blade)가 조직을 완전히 절단하지 못하고 조직을 멀리 밀어낼 수 있다. 마찬가지로, 봉합(예를 들면, 소작을 통하여)과 같은 처리를 하는 동안 파지력이 충분히 강하지 않으면, 예를 들면, 조직 표면(예를 들면, 혈관의 대향하는 벽부분)의 봉합을 위한 효과적인 접촉이 이루지지 않을 수 있다.
사용자는, 예를 들면, 엔드 이펙터에서의 파지력을 제어하는 파지 입력 기구를 쥐는 것에 의해 강한 파지력이 사용되어야 하는 것을 나타낼 수 있다. 사용자는 무심코 파지 입력 기구를 지나치게 세게 쥘 수 있고, 이로 인해 강한 파지력이 요구되지 않는 엔드 이펙터의 작업 동안에 엔드 이펙터에 강한 파지력이 발생될 수 있다. 예를 들면, 봉합이나 절단과 같은 강한 파지력을 요하는 처치를 수행하기 전이나 후에, 사용자는 엔드 이펙터에 강한 파지력을 발생시키기에 충분히 강하게 파지 입력 기구를 쥘 수 있다. 봉합이나 절단 시술을 수행하기 전이나 후에 사용자가 조직을 조작하는 동안과 같이, 강한 파지력을 요하지 않는 작업 동안에 강한 파지력을 이용하면, 바람직하지 않은 움직임 및/또는 의도하지 않은 움직임을 초래할 수 있다. 예를 들면, 엔드 이펙터가 작동할 때 바람직하지 않은 피칭 운동이나 요잉 운동이 발생할 수 있다. 부가적으로, 손목부에 의한 피칭운동/요잉운동, 샤프트의 롤링운동, 및/또는 샤프트를 따르는 방향의 직선운동 중의 하나의 운동으로 인해 강한 파지력이 작용하는 동안 엔드 이펙터의 의도하지 않은 운동 및/또는 불안정한 운동이 발생할 수 있다. 엔드 이펙터의 이러한 불안정한 운동은 원하는 수술에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 상기와 같은 엔드 이펙터에 의한 상대적으로 강한 파지력에 의존하는 로봇 제어식 수술을 수행할 때 직면하는 다양한 문제를 처리하기 위해서 수술 기구 엔드 이펙터 파지 장치의 파지력 제어를 제공할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 문제점들 중의 하나 이상을 해결하는 것 및/또는 상기한 바람직한 특징들 중의 하나 이상을 제공하는 것이다. 다른 특징 및/또는 장점은 아래의 설명에 의해 명확하게 될 것이다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 본 발명은 로봇 제어식 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력 제어 방법을 제공한다. 이 방법은, 엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 제어하는 마스터 파지 입력 기구에서 높은 파지 레벨 입력을 나타내는 제1 입력 신호를 수신하는 것; 제1 수술을 수행하기 위해 상기 수술 기구를 작동시키기 위한 사용자의 준비상태를 나타내는 제2 입력 신호를 수신하는 것; 그리고 상기 제1 수술 동안 제1 레벨에서 제1 레벨보다 더 높은 제2 레벨까지 슬레이브 파지력을 증가시키기 위해 상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호를 함께 수신하는 것에 대응하여 작동 신호를 출력하는 것을 포함하고 있다.
본 발명의 부가적인 목적과 장점은 일부는 아래의 설명에 개시되며, 일부는 아래의 설명으로부터 명확해지거나, 본 발명 및/또는 청구범위의 실시에 의해 알 수 있다. 본 발명의 이러한 목적 및 장점들 중의 적어도 몇 개는 첨부된 청구범위에 특정적으로 기재된 요소들과 그 조합에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
상기의 대략적인 설명과 하기의 상세한 설명 모두는 예시적이며 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이지 개시된 대로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 균등물을 포함하여, 청구범위가 보호범위의 전체 폭이 되어야 한다.
본 발명은 아래의 상세한 설명만에 의하거나, 첨부된 도면과 함께 아래의 상세한 설명에 의해 이해될 수 있다. 도면은 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있게 하기 위해 포함된 것이며, 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하는 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 나타내며 상세한 설명과 함께 특정의 원리 및 작동을 설명하는데 기여한다.
도 1a는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구에 대한 파지력 제어 체계를 나타내는 상태도이고;
도 1b는 다른 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구에 대한 파지력 제어 체계를 나타내는 상태도이고;
도 2는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구에 대한 파지력 제어 체계를 나타내는 상태도이고;
도 3은 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구에 대한 파지력 제어 체계를 나타내는 상태도이고;
도 4는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구에 대한 파지력 제어 체계를 나타내는 상태도이고;
도 5는 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구에 대한 파지력 제어 체계를 나타내는 상태도이고;
도 6은 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구의 사시도이고;
도 7은 하나의 예시적인 실시예에 따른 도 6의 수술 기구의 일부분에 해당하는 예시적인 엔드 이펙터의 상세도이고;
도 8은 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 로봇 제어식 수술 기구를 작동시키도록 구성된 예시적인 로봇 수술 시스템의 개략도이고;
도 9a는 하나의 예시적인 실시예에 따른 개방 위치에서의 마스터 파지 입력 기구의 측면도이고; 그리고
도 9b는 하나의 예시적인 실시예에 따른 폐쇄 위치에서의 마스터 파지 입력 기구의 측면도이다.
바람직한 실시예를 나타내는 본 설명과 첨부된 도면은 본 발명을 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 되고, 청구범위가 균등물을 포함하여 본 발명의 영역을 한정한다. 균등물을 포함하여, 청구된 본 발명과 본 설명의 영역을 이탈하지 않고서 다양한 기계적인 변화, 구성적인 변화, 구조적인 변환, 전기적인 변화 및 동작적인 변화가 이루어질 수 있다. 몇 가지 경우에 있어서, 본 발명을 모호하지 않게 하기 위해서 잘 알려진 구조와 기술은 상세하게 도시하거나 기술하지 않았다. 두 개 이상의 숫자가 같은 번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 또한, 한 가지 실시예와 관련하여 상세하게 기술되어 있는 요소 및 이와 관련된 특징은, 실현가능하기만 하면, 상세하게 도시되거나 기술되지 않은 다른 실시예에도 포함될 수 있다. 예를 들어, 어떤 요소가 한 가지 실시예와 관련하여 상세하게 설명되어 있고 제2 실시예와 관련하여서는 설명되어 있지 않으면, 그럼에도 불구하고 상기 요소는 제2 실시예에 포함되어 있는 것으로 주장할 수 있다. 또한, 본 명세서의 상세한 설명은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며 반드시 상기 시스템 또는 전기외과술용 기구의 실제 형상, 크기 또는 치수를 나타내는 것은 아니다.
본 명세서와 첨부된 청구범위에 사용되어 있는 것과 같이, "하나의", "한 개의", "상기 하나의" 와 같은 단수 형태와 임의의 단어의 단수적 사용은, 하나의 대상물이라고 분명하고 명확하게 한정되어 있지 않으면, 복수 대상물을 포함하는 것이다는 것을 주의해야 한다. 본 명세서에 사용되어 있는 것과 같이, "포함한다" 라는 표현과 이것의 문법적인 변형어는 비제한적인 것을 의미하므로, 목록에 있는 항목의 열거는 열거된 항목을 대체할 수 있거나 열거된 항목에 부가될 수 있는 다른 유사한 항목을 배제하는 것은 아니다.
다양한 예시적인 실시예에 따르면, 본 발명은 외과의사 콘솔에 수신된 입력에 의해 표시된 대로 관련 사용처에 따라 상대적으로 약하거나 상대적으로 강한 파지력이 로봇 제어식 수술 기구 엔드 이펙터 파지 장치에 의해 작용될 수 있도록 로봇 제어식 수술 기구 엔드 이펙터 파지 장치를 제어하는 것을 구상하고 있다. 예를 들면, 수술 부위의 조직 및/또는 다른 물질(예를 들면, 신체 구조)을 파지하고 이동시키는 것과 같은 처치를 위해, 상기 조직에 불필요하게 손상을 주지 않으면서 상기 조직이 파지되고 이동될 수 있도록 하기 위해서 상기 엔드 이펙터 파지 장치가 상대적으로 약한 파지력을 작용하도록 제어될 수 있다. 한편, 예를 들면, 봉합 또는 절단과 같은 처치를 위해서는, 상대적으로 강한 파지력으로 수행되는 원하는 수술을 효과적으로 수행하기 위해서 상기 엔드 이펙터 파지 장치가 조직을 비교적 강력하게 고정시키기에 충분히 강한 파지력을 작용하도록 제어될 수 있다. 따라서, 다양한 예시적인 실시예는 적절한 처치를 하는 동안에는 상대적으로 높은 레벨로 파지력을 높여서 유지하고, 강한 파지력이 필요하지 않고 강한 파지력이 바람직하지 않을 수 있는 다른 처치를 하는 동안에서는 파지력을 상대적으로 낮은 레벨로 유지하기 위해서 엔드 이펙터 파지 장치의 자동 제어 기술을 제공한다.
또한, 사용자가 파지력 한계(한계)를 초과하여 마스터 파지 입력 기구를 파지할 때 발생하는 강한 파지력으로 인한 상기 수술 기구 엔드 이펙터의 불안정성을 회피하기 위해서, 다양한 예시적인 실시예는 강한 파지력을 필요로 하는 작업이 수행되고 있지 않을 때 강한 파지력이 발생하는 것을 제한한다. 특히, 다양한 예시적인 실시예에 따르면, 강한 파지력을 요하는 처치에 대해서만 강한 파지력이 작용하도록 제한하기 위해서, 엔드 이펙터의 파지력을 제어하는 방법이 외과의사로부터의 두 가지 입력 - 즉, 외과의사 마스터 파지 입력장치에서의 사용자에 의한 높은 파지 레벨 입력을 나타내는 제1 입력과, 상기 엔드 이펙터의 상대적으로 강한 파지력을 이용하는 수술을 수행하기 위해서 수술 기구를 작동시키는 사용자의 준비상태를 나타내는 제2 입력 - 에 기초하여 강한 파지력을 제공한다. 다양한 예시적인 실시예에 따르면, 엔드 이펙터의 파지력(슬레이브 파지력)은, 상기 수술 기구와 결합된 트랜스미션 기구의 구동 입력부와 접속되어 있는 환자측 카트에 있는 전기 모터(예를 들면, 서보 모터)의 토크를 변경하거나 제한함으로써 제어된다.
부가적으로, 다양한 예시적인 실시예는 수술이 시행되고 있는 동안 고도의 안정성을 제공하기 위해서 특정 수술을 하는 동안 엔드 이펙터의 하나 이상의 자유도를 로킹하는(다시 말해서, 작동을 제한하는) 방법을 제공한다.
아래의 예시적인 실시예와 설명은 봉합 처치 및 절단 처치를 하는 동안 수술 기구의 파지력을 제어하는 것에 주로 초점이 맞추어져 있지만, 상기 예시적인 실시예의 원리는, 비제한적인 예로서, 예를 들면, 혈관이나 다른 중공형 신체 구조를 고정시키는 처치, 엔드 이펙터의 피벗운동 블레이드(pivoting blade)를 이용하여 조직을 절단하는 처치, 조직을 외과적으로 스테이플링(stapling)하는 처치, 및/또는 상대적으로 강한 파지력이 바람직할 수 있는 다른 처치를 포함하는, 다른 외과적 처치에도 적용될 수 있다. 상기 기구 및 관련 처치들 중의 일부에 대해서는, 수술용 전단기(surgical shear), 조직 그라스퍼(tissue grasper), 니들 드라이버(needle driver) 등과 같은 다른 조부착형 기구(jawed instrument)를 작동시키기 위해 통상적으로 사용되는 가장 강한 모터 토크보다 더 강한 서보 모터 토크에 의해 상대적으로 강한 엔드 이펙터 파지력이 발생된다.
도 6을 참고하면, 로봇 제어식 수술 기구(600)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 도 6은 상기 수술 기구(600)의 사시도이고, 도 7은 상기 수술 기구(600)가 포함할 수 있는 도 6에 표시된 해당 부분의 예시적인, 비제한적인 실시예의 상세도이다. 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 방향을 한정하기 위해서 "근위" 방향과 "원위" 방향이 사용되는데, 원위부는 대체로 운동 아암(kinematic arm)을 따라서 멀리 뻗는 방향으로 놓여 있거나 상기 수술 기구(600)의 의도한 작업적 사용, 예를 들면, 수술을 수행하기 위한 사용시에 있어서 수술 작업 부위에 가장 근접해 있다. 본 명세서에서 사용되고 있는 "근위" 방향과 "원위" 방향이 도 6에 표시되어 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 수술 기구(600)는 대체로 자신의 근위 단부에 있는 힘/토크 구동 트랜스미션 기구(602), 트랜스미션 기구(602)에 장착된 수술기구 샤프트(604), 그리고 상기 수술기구 샤프트(604)의 원위 단부에 배치된 엔드 이펙터(606)를 포함하고 있다. 도 6에 도시된 예시적인 실시예에서는, 도 7에 그 일부가 보다 상세하게 도시되어 있는 상기 수술 기구(600)가, 엔드 이펙터(606)를 지지하고 상기 수술기구 샤프트(604)의 길이방향의 축에 대해 엔드 이펙터(606)의 방향을 변경시키기 위해서 수술기구 샤프트(604)의 원위 단부에 장착된 선택적인 관절연결식 손목 기구(608)도 포함하고 있다.
한 가지 예시적인 실시예에서, 상기 수술 기구(600)는 최소 침습 로봇 수술 시스템에 장착되어 사용되도록 구성되어 있고, 상기 최소 침습 로봇 수술 시스템은 한 가지 예시적인 실시예에서 도 8의 개략도에 도시되어 있는 것과 같이(도 8의 상기 최소 침습 로봇 수술 시스템의 구성요소들은 임의의 특정 배치상태로 도시되어 있는 것이 아니며, 환자에 대해 수술을 시행하기 위해 환자측 카트가 환자에 대해 상대적으로 배치된 상태로, 원하는 대로 배치될 수 있다는 것을 주의해야 한다) 환자측 카트(800), 외과의사 콘솔(802), 그리고 전자장치/컨트롤 콘솔(804)을 포함하고 있다. 상기 수술 기구(600)가 사용될 수 있는 로봇 수술 시스템의 비제한적인 예시적인 실시예는 미국 캘리포니아 써니베일에 있는 인튜어티브 서지컬사(Intuitive Surgical, Inc.)에 의해 상업화된 da Vinci® Si(모델 번호 IS3000)이다.
상기 로봇 수술 시스템은, 당해 기술 분야의 통상의 전문가가 대체로 알고 있는 것과 같이, 다양한 수술 기구와 접속되어 있으며 이 다양한 수술 기구를 제어함으로써 최소 침습 로봇 수술을 수행하는데 사용되고 있다. 환자측 카트(800)는 다양한 공구를 유지하고, 위치시키고, 조작하기 위한 다양한 아암(810)을 포함하고 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 하나의 아암(810)은 엔드 이펙터(606)를 포함하는 로봇 제어식 수술 기구(600)와 접속되어 이를 제어하도록 구성되어 있다. 대체로, 외과의사 콘솔(802)은, 비제한적인 예로서, 마스터 파지 입력 기구(806)의 파지 입력 레버(900a, 900b)와 푸트 페달(808) 등을 포함하는 다양한 입력 장치에 의해 외과의사로부터의 입력을 수신하고, 환자측 카트(800)를 슬레이브로서 작용하게 하는 마스터 컨트롤러로서의 역할을 수행하여 접속된 수술 기구(예를 들면, 수술 기구(600))의 원하는 동작을 실행하고, 이에 따라 원하는 수술을 수행한다. 환자측 카트(800)는, 비제한적인 예로서, 예를 들면, 엔드 이펙터를 가진 수술 기구(예를 들면, 수술 기구(600))와 내시경(도시되어 있지 않음)을 포함하여, 다양한 공구를 유지하도록 구성된 복수의 관절연결식 아암(810)을 포함할 수 있다. 프로세싱 장치를 포함하며, 외과의사 콘솔(802), 전자장치/컨트롤 콘솔(804) 및 환자측 카트(800) 중의 하나 이상에 설치될 수 있는 전자적 데이터 처리 시스템이 외과의사 콘솔(802)로부터 입력을 수신하여 처리하고 외과의사 콘솔(802)에 수신된 입력에 기초하여 환자측 카트(800)에 있는 상기 수술 기구(600)의 조작을 제어할 수 있다. 그러나, 본 발명은 외과의사 콘솔(802)에서 입력을 수신하는 것으로 제한되지 않으며, 입력은 상기 수술 기구(600)의 엔드 이펙터의 조작을 초래하는 임의의 장치에서 수신될 수 있다. 상기 수술 기구(600)는 환자측 카트(800)에서 조작될 수 있거나, 대체 실시형태로서, 임의의 다른 유형의 수술 기구 지지 장치와 결합하여 조작될 수 있거나, 사용자, 예를 들면, 외과의사로부터 수신된 입력의 결과로 지지 장치와는 완전히 별개로 조작될 수 있다.
다양한 예시적인 실시예에서, 외과의사 콘솔(802)로부터의 입력 또는 외과의사가 사용할 수 있는 다른 입력 장치로부터의 입력이, 예를 들면, 하나 이상의 페달(808)과 하나 이상의 핸드 헬드형 파지 입력 레버(900a, 900b)와 같은 다양한 마스터 입력 장치를 통하여 상기 컨트롤러에 제공될 수 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 예시적인 실시예에서, 상기 페달(808)은 로봇 제어식 수술 기구(600) 봉합 및/또는 절단 작업을 수행하도록 신호를 송신하는데 사용될 수 있고, 상기 핸드 헬드형 파지 입력 레버(900a, 900b)는 손목부(608)의 운동(예를 들면, 피칭 운동/요잉 운동), 수술기구 샤프트(604)의 운동(예를 들면, 롤링 운동 및/또는 직선 운동), 및/또는 엔드 이펙터 파지 장치(예를 들면, 조 또는 블레이드)의 개방 및 폐쇄(파지) 운동을 제어하도록 신호를 송신하는데 사용될 수 있다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람은, 궁극적으로 환자측 카트와 접속되어 있는 수술 기구의 작동을 실행하기 위해 외과의사 콘솔에서 외과의사로부터 입력을 제공하는 상기와 같은 원격조종식 로봇 수술 시스템의 일반적인 사용법을 알고 있다.
외과의사 콘솔(802)에서의 마스터 입력에 기초하여, 환자측 카트(800)는 상기 수술 기구(600)의 트랜스미션 기구(602)와 접속하여 원하는 의료적 처치를 수행하기 위해 상기 수술 기구(600)를 위치시키고 작동시킬 수 있다. 예를 들면, 외과의사 콘솔(802)로부터의 마스터 입력에 기초하여, 환자측 카트(800)와 결합된 원격조종식 서보 액추에이터(예를 들면, 모터)를 통하여 구동되도록 구성된 다양한 토크/구동 입력 기구(예를 들면, 구동 디스크의 형태로 된 것)를 포함하는 트랜스미션 기구(602)가 수술을 수행하기 위해 궁극적으로 전체 수술 기구(600)를 작동(구동)시키도록 상기 입력을 다양한 힘 및/또는 토크로 바꾸어 전달할 수 있다. 예를 들면, 외과의사 콘솔(802)로부터의 마스터 입력은 트랜스미션 기구(602)를 통하여 상기 샤프트(604)를 롤링운동시키도록, 상기 손목부(608)를 상기 샤프트에 대해 관절운동(예를 들면, 피치운동 및/또는 요잉운동으로)시키도록 및/또는 상기 파지 장치(700)(도 7 참고)를 개폐시키도록 환자측 카트(800)에서 변환될 수 있다.
예를 들면, 전기외과술용 프로세싱 장치를 포함할 수 있는 전자장치/컨트롤 콘솔(804)은 다양한 제어 신호를 환자측 카트(800) 및 외과의사 콘솔(802)로 전송하거나 환자측 카트(800) 및 외과의사 콘솔(802)로 수신하고, 예를 들면, 외과의사 콘솔(802)에 있는 디스플레이(812) 및/또는 전자장치/컨트롤 콘솔(804)과 결합된 디스플레이(814)와 같은 디스플레이에 대해 빛을 전달하고 영상(예를 들면, 환자측 카트(800)에 있는 내시경으로부터 얻은 영상)을 처리할 수 있다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람은 로봇 제어식 수술 시스템의 상기 전자장치/컨트롤 콘솔을 대체로 알고 있다.
환자측 카트(800)는 환자에 근접하여 위치되어 있고 상기 수술 기구(600)는 원격으로 작동되는 엔드 이펙터(606)의 사용을 통하여 환자의 신체의 작업 부위에서 다양한 수술을 수행하기 위해 사용된다. 엔드 이펙터(606)가 수행할 수 있는 예시적인 처치는, 비제한적인 예로서, 예를 들면, 혈관 또는 다른 중공형 신체 구조를 고정시키는 처치, 엔드 이펙터의 피벗운동 블레이드를 이용하여 조직을 절단하는 처치 및/또는 상대적으로 강한 파지력이 바람직할 수 있는 다른 처치를 포함할 수 있다.
엔드 이펙터(606)는 도 7에 도시된 형태로 제한되지 않으며 파지력을 이용하는 수술을 수행하기 위해 사용되도록 구성된 임의의 엔드 이펙터로 될 수 있지만, 도 7을 참고하면, 상기 수술 기구(600)의 엔드 이펙터(606)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 엔드 이펙터(606)는, 예를 들면, 엔드 이펙터(606)에 제공된 대향하는 조(701a, 701b) 또는 파지용 블레이드(예를 들면, 가위와 유사한 것)와 같은 파지 장치(700)를 구비할 수 있다. 상기 조(701a, 701b)는 개방 위치에서 폐쇄 위치로, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 폐쇄 위치에서는, 상기 조(701a, 701b)가 조직 등과 같은 물질을 파지할 수 있다. 한 가지 예시적인 실시예에서, 상기 조(701a, 701b)는, 예를 들면, 상기 조(701a, 701b)의 대향하는 면에 설치된 전극을 통하여, 조직을 함께 봉합(예를 들면, 소작을 통하여)하기에 충분한 전기외과술용 에너지를 전달할 수 있다. 부가적으로, 엔드 이펙터(606)는 케이블(704)에 부착된 짧은 컷팅 블레이드(702)의 형태로 된 절단 요소를 포함할 수도 있다. 상기 컷팅 블레이드(702)는 하부 조(701b)의 그루브(706)에 수용될 수 있고 절단 작업을 수행하기 위해 상기 조(701a, 701b)의 길이를 따라서 근위 방향과 원위 방향으로 횡단하도록 작동할 수 있다. 도 7은 파지력 제어 방법의 실행 도중에 사용될 수 있는 엔드 이펙터의 한 예를 보여주고 있지만, 당해 기술 분야의 통상의 전문가는, 예를 들면, 절단 또는 봉합과 같은 수술을 시행하는 도중에 상대적으로 강한 파지력이 사용되는 예에서 임의의 유형의 엔드 이펙터가 사용될 수 있다는 것을 이해하고 있다. 본 발명에 따른 파지력 제어가 실현될 수 있는 수술 기구 및 엔드 이펙터의 예시적인 실시예에 관한 보다 상세한 내용은, 전체 내용이 본 명세서에 참고문헌으로 포함된, 미국 가특허출원 제61/491,698호(2011년 5월 31일자 출원; 발명의 명칭은 모터를 가진 수술 기구)를 참고하면 된다.
이제 도 1a 및 도 1b, 그리고 도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 수술 기구(600)의 엔드 이펙터(606)의 파지력을 제어하는 예시적인 방법을 나타내는 이벤트 기반(event-based)형 상태도가 도시되어 있다. 이 상태도는 복수의 요소(SO-Sn)(n = 1, 2, 3, ...)를 나타내고 있다. 복수의 요소(SO-Sn)는 이벤트의 발생을 나타내며 반드시 기간과 상응하게 할 필요는 없다. 상기 상태도의 각각에 있어서 복수의 요소(SO-Sn)는 반드시 동일 사건에 해당할 필요가 없으며 각각의 상태도에 따라서 서로 독자적으로 해석될 수 있다. 그러나, 당해 기술 분야의 통상의 전문가는 복수의 요소(SO-Sn)가 각각의 이벤트가 발생하는 시간과 관련될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. SO에서는, 사용자, 예를 들면, 외과의사가 외과의사 콘솔(802)에 있는 마스터 파지 입력 기구(806)의 마스터 파지 입력 레버(900a, 900b)에 작동력을 작용하기 전에, 마스터 파지 입력 신호(100)가 오프(off) 상태에 있다. 또한, SO에서는 파지 장치(701)의 파지력(예를 들면, 슬레이브 파지(102))이 오프 상태에 있다. 상기한 바와 같이, 한 가지 예시적인 실시예에서는, 상기 조(701a, 701b)의 개방/폐쇄(파지)를 제어하는 원격조종식 서보 모터에 의해 어떠한 토크도 제공되지 않는다. 또한, 상기 수술 기구(600)의 엔드 이펙터(606)에서 상대적으로 강한 파지력에 의존하는 수술(예를 들면, 봉합 또는 절단)이 시행되도록 하는 사용자의 명령을 나타내는 처치 입력(104)이 수신되지 않아서, 도 1a의 상태도에서 봉합 또는 절단 처치 입력(104)은 오프 상태로 되도록 표시된다.
외과의사 콘솔(802)에 있는 사용자가 파지 장치(700), 예를 들면, 조(701a, 701b)를 이용하여 처치를 시행할 준비를 하면, S1에서 사용자는 외과의사 콘솔(802)에 있는 마스터 파지 입력 기구(806)를 조작한다. 예를 들면, 외과의사가 파지 레버(900a, 900b)를 동시에 쥘 수 있다. 그러나, 마스터 파지 입력은 이것에 국한되지 않으며, 사용자가 엔드 이펙터에 강한 슬레이브 파지력을 필요로 한다는, 사용자, 예를 들면, 외과의사로부터의 표시를 제공하는 파지 레버(900a, 900b)를 동시에 쥐는 것 외의 입력으로 될 수 있다. 한 가지 예시적인 실시예에서, 예를 들면, 마스터 파지 입력은 사용자가 상기 페달(808)들 중의 하나 이상을 누르는 것일 수 있다.
다양한 예시적인 실시예에 있어서, 도 9a 및 도 9b의 개략도에 도시되어 있는 바와 같이, 두 개의 파지 레버(900a, 900b)가 서로 가까워짐에 따라 사용자가 경험하는 상기 파지 레버(900a, 900b)를 동시에 쥐는 것에 대한 저항을 증가시키기 위해서 소위 "범퍼(bumper)" 기구가 사용될 수 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 두 개의 파지 레버(900a, 900b)가 접촉하도록 더 가깝게 접근함에 따라, 예를 들면, 제1 코일 스프링(902)(도 9a 및 도 9b에 도시되어 있음), 자석 등과 같은 제1 바이어싱 기구와, 예를 들면, 제2 코일 스프링(904), 자석 등과 같은 제2 바이어싱 기구를 포함하는 바이어싱 전이 기구(biasing transition mechanism)가 사용자에게 촉감 피드백을 제공하여 제1 레벨의 저항에 대해 쥐는 것의 표시를 제공한다. 제1 바이어싱 기구(902)의 압축은 상대적으로 약한 파지 입력 범위를 나타낼 수 있는 반면에, 제2 바이어싱 기구(904)의 압축은 상대적으로 강한 파지 입력 범위를 나타낼 수 있다. 한 가지 예시적인 실시예에서, 제2 바이어싱 기구, 예를 들면, 제2 코일 스프링(904)(도 9a 및 도 9b 참고)은 제1 바이어싱 기구, 예를 들면, 제1 스프링(902)보다 큰 스티프니스(stiffness)를 가질 수 있다. 대체형태의 예시적인 실시예에서는, 바이어싱 시스템(biasing system)이, 도 9a 및 도 9b에 도시된 두 개의 상이한 스프링이 아니라, 한 개의 비선형 스프링(variable rate spring)에 의존할 수 있고, 이 경우 비선형 스프링의 부분들이 제1 바이어싱 기구와 제2 바이어싱 기구에 해당한다. 바이어싱 기구의 예에 대해서는, 전체 내용이 본 명세서에 참고문헌으로 포함된, 미국 특허 제6,594,552호(2003년, 7월 15일자로 발행; 발명의 명칭이 "로봇 수술용 촉각 피드백을 가진 파지 강도(GRIP STRENGTH WITH TACTILE FEEDBACK FOR ROBOTIC SURGERY)" 임)를 참고하면 된다.
상기 바이어싱 전이 기구는 사용자에게 엔드 이펙터의 파지 장치가 상대적으로 약한 파지력으로부터 상대적으로 강한 파지력으로 변화하는 피드백을 제공할 수 있다. 마스터 파지 입력(100)이 S1에서 개시되어, 마스터 파지 입력 신호가 발생되면, 궁극적으로 상기 조(701a, 701b)와 같은 대응하는 파지 장치(700)의 파지력(슬레이브 파지(102))을 제어하는 모터의 토크는 파지 장치(700)에 파지력을 제공하기 위해 증가하기 시작한다. 다른 실시예에서는, 상기 모터가 엔드 이펙터의 파지작용을 작동시키는 클러치 기구를 작동시킬 수 있다. 마스터 파지 입력 신호(100)가 S1과 S2 사이에서 증가함에 따라, 슬레이브 파지(102)의 대응하는 힘이 S1에서의 제로 파지력에서 S2에서의 약한 파지력으로 증가한다.
S2에서는, 마스터 파지 입력 신호(100)가 마스터 파지 입력 기구(806)에서 소정의 높은 파지 레벨에 해당하는 압착력 한계에 도달한다. 다양한 예시적인 실시예에서, 상기 압착력 한계는, 예를 들면, 마스터 파지 입력 기구(806)의 파지 레버(900a, 900b)를 몇 개의 작동의 한계 레벨을 넘어서, 예를 들면, 엔드 이펙터(606)에 보다 강한 슬레이브 파지력이 필요하다는 것을 나타낼 수 있는, 파지 레버(900a, 900b)의 서로 가까워지는 이동의 한계 범위를 넘어서 작동시키는 것과 같은 마스터 파지에서의 임의의 입력에 해당할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서는, 도 9a 및 도 9b에서와 같이, 사용자에게 촉감 피드백을 제공하기 위해 기구가 사용되는 경우, 압축량은 강한 파지력 입력 범위에 들어가는 압축량, 예를 들면, 제2 바이어싱 기구에 가해진 대략 80% 압축 또는 제2 바이어싱 기구에 해당하는 비선형 스프링의 부분에 가해진 80% 압축에 해당할 수 있다. 다시 말해서, 작동 한계는, 예를 들면, 사용자의 파지상태를 다른 위치로 옮기거나 바꾸기보다는, 보다 강하게 파지하려는 사용자의 의도를 나타내는 지점까지 제2 스프링(904)과 같은 제2 바이어싱 기구를 압축하는 것에 의해 표시될 수 있다. 예를 들면, 제2 바이어싱 기구를 완전히 폐쇄된/작동된 위치의 80% 내지 100% 지점까지 압축시키는 것은 사용자에 의한 의도적인 압축이라는 것을 나타낼 수 있다. 상기 작동 한계 범위는 예시적인 것이며, 구체적인 범위는 처치의 유형, 사용된 파지(grip)의 유형, 사용된 바이어싱 기구의 유형, 그리고 그 밖의 요인에 기초하여 선택될 수 있다는 것을 알아야 한다.
당해 기술 분야의 통상의 전문가는, 본 발명이 상기한 바이어싱 기구로 제한되지 않고 임의의 다양한 바이어싱 장치 또는 파지 레벨 표시장치가 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 상기 바이어싱 기구의 구성에 관계없이, 마스터 파지 입력 기구(806)가 바이어싱 기구를 포함하는 경우, 파지 레버(900a, 900b)와 같은 마스터 파지 입력 기구(806)는 상대적으로 낮은 파지 입력 레벨과 상대적으로 높은 파지 입력 레벨을 나타내기 위해 사용자에게 피드백을 제공한다. 또한, 상기와 같이, 마스터 파지 입력 기구(806)에서의 압착력 한계에 도달하고, 이 지점에서, 마스터 파지 입력 신호(100)가 상대적으로 높은 파지 입력 레벨에 있으면 상기 시스템은 높은 파지 입력 레벨이 달성되었다는 것을 인정한다.
상기 압착력 한계를 제2 바이어싱 기구의 상대적으로 많은 압축량에 대응하도록 설정하는 것은, 예를 들면, 사용자에게 피드백을 제공하는 것에 의해, 사용자가 마스터 파지 입력 기구(806)의 높은 레벨의 파지를 제공할 것을 의도하고 있다는 것을 보장하는데 도움을 줄 수 있다. 이것은 사용자가 지나치게 높은 레벨을 사용하려고 하고 있지 않는 경우에 사용자가 마스터 파지력을, 결과적으로 슬레이브 파지력을 지나치게 높은 레벨까지 증가시키는 것을 방지하는데 도움을 주는 부가적인 안전 특성을 제공할 수 있다.
도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에 따라, 사용자가 마스터 파지 입력 기구(806)(예를 들면, 파지 레버)를 작동시키는 것에 대응하여, 모터 토크(결과적으로, 슬레이브 파지력(102))이 증가하고, 이로 인해 S1에서의 제로 슬레이브 파지력으로 표시된 파지 장치의 파지력을 S2에서의 약한 파지력으로 증가시킨다. 다른 실시예에서는, 모터가 슬레이브 파지력을 초래하는 힘/토크 구동 트랜스미션 기구(602)의 클러치 기구를 작동시킨다. S2에서는, 상대적으로 약한 슬레이브 파지력이 출력된다. 다양한 예시적인 실시예에서, S2에서의 상대적으로 약한 엔드 이펙터 파지 작동 토크 출력은, 예를 들면, 약 0.3Nm일 수 있다.
SO로부터 S2까지는, 예를 들면, 봉합 처치, 절단 처치 또는 스테이플링 처치와 같은 처치 입력(104)이 수신되지 않고 처치 입력이 오프 상태에 있다. S3에서는, 처치 입력(104)이 오프(off) 상태에서 온(on) 상태로 변화함에 따라 상기 상태도에 표시된, 엔드 이펙터(606)로 상대적으로 강한 파지력에 의존하는 수술을 시행하려는 사용자의 의도를 나타내는 입력이 수신된다. 시행될 외과적 처치는, 예를 들면, 봉합 처치, 절단 처치 등 중의 하나 이상일 수 있다. 그러나, 이러한 처치는 단지 예시적인 것이며 엔드 이펙터 파지 장치에 의한 강한 파지력을 이용하여 시행될 수 있는 임의의 다른 종류의 처치가 페달(808)과 같은 입력 장치의 작동에 의해 표시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
S3에서는, 마스터 파지 입력 신호(100)가 압착력 한계 레벨에 도달하였고, 또한 강한 파지력을 이용하는 처치가 수행될 수 있다는 것을 나타내는, 외과의사 콘솔(802)에 있는, 하나 이상의 페달(808)과 같은 처치 입력 장치에 부가적인 입력이 수신되었으면, 다시 말해서, 처치 입력(104)이 온 상태에 있으면, 모터 토크 및 대응하는 슬레이브 파지력(102)이 S2와 S3의 사이에 표시된 상대적으로 낮은 레벨로부터, S3에 표시된 상대적으로 높은 레벨로 증가된다. 다양한 예시적인 실시예에 있어서, 상대적으로 강한 파지력을 초래하는, 궁극적으로 엔드 이펙터 파지의 작동을 초래하는 서보모터의 높은 토크 레벨은 약 1.5Nm으로 될 수 있다. 모터의 상대적으로 높은 토크 레벨 및 엔드 이펙터 파지 장치(700)의 상대적으로 강한 파지력은 적어도, 예를 들면, 봉합 처치, 절단 처치 등과 같은 처치의 완료시까지 내내 유지된다. 엔드 이펙터에서의 0.3Nm의 상대적으로 약한 파지력과 엔드 이펙터에서의 1.5Nm의 상대적으로 강한 파지력은, 원하는 슬레이브 파지력에 따라 바뀔 수 있다는 것을 알아야 한다. 다른 실시예에서는, 엔드 이펙터를 작동시켜서, 엔드 이펙터의 파지력을 강한 파지력으로 증가시키는 힘/토크 구동 트랜스미션 기구(602)에 설치된 클러치 기구를 서보모터가 작동시킬 수 있다.
몇 가지 예시적인 실시예에서는, 궁극적으로 엔드 이펙터를 작동시키는 토크력의 전달을 제어하기 위해 파지력 토크 제어 기구가 서보모터와 접속될 수 있다.
엔드 이펙터로 전달되는 서보모터로부터의 토크를 전달하고 제어하기 위해 트랜스미션 후단(transmission backend)의 스프링 조립체를 이용하는 혈관 봉합 및 절단 기구의 예시적인 실시예에 대해서는, 전체 내용이 본 명세서에 참고문헌으로 포함된, 미국 가특허 출원 제 US 61/491,804호(2011년 5월 31일자로 출원됨; 발명의 명칭은 "로봇 수술 기구의 파지력 제어(GRIP FORCE CONTROL IN A ROBOTIC SURGICAL INSTRUMENT)" 임)를 참고하면 된다. 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 사람은 본 명세서에 기술된 제어 기술이 상기와 같은 트랜스미션 시스템과 결합하여 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
하나 이상의 페달(808)을 누르는 것과 같은 부가적인 입력이 작동되고 마스터 파지 입력 레버(900a, 900b)에서의 압착력이 압착력 한계나 그 이상으로 유지되는 동안 봉합 또는 절단과 같은 수술이 시행될 수 있다. S4에서는, 상기 시스템이 원하는 처치의 완료를 감지하여 외과의사 콘솔(802)이나 사용자에게 이러한 표시를 제공할 수 있는 임의의 위치에 있는 사용자에게 신호를 보내고, 그 후 사용자는, 예를 들면, 파지 레버(900a, 900b)에 작용하는 힘을 해제하는 것에 의해, 마스터 파지 입력을 멈추도록 유도될 수 있다. 따라서, 봉합, 절단 또는 스테이플링과 같은 외과적 처치가 상기 상태도에서 오프 상태로 표시된 S4에서 종료된다. 봉합, 절단 또는 스테이플 입력 장치의 작동을 종료하는 것(예를 들면, 페달(808)들 중의 하나에 대해 작용하는 힘을 해제하는 것)에 의하거나, 예를 들면, 조직이 절단되었다는 것을 인식하는 것에 의하거나, 조직이 봉합되었다는 것을 인식하는 것(예를 들면, 조직의 전도도(conductance)를 분석하는 것에 의해서) 등에 의해서, 상기 외과적 처치가 표시될 수 있다.
사용자, 예를 들면, 외과의사가, 예를 들면, 하나 이상의 페달(808)과 같은 부가적인 입력 장치에 작용하는 힘을 풀어주면 수술이 종료될 수 있다. 다른 실시예에서는, 예를 들면, 전자장치/컨트롤 콘솔(804)에 있는 전기외과술용 프로세싱 유닛과 같은 프로세싱 장치가 조직으로부터 나오는 정보를 검출하는 것에 기초하여 수술이 완료되었다는 것을 감지할 때까지 수술이 시행된다. 예를 들면, 봉합 수술 후에 조직의 전도성이 약해진 것으로 판정되면 수술이 완료된 것으로 감지될 수 있다. 다른 예에서는, 절단 수술과 같은 수술이 완료된 것을 나타내기 위해서 절단 요소 위치가 사용될 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 전문가는, 입력 장치가 작동되는 동안에만 수술이 시행될 수 있거나 입력 장치의 작동시에 수술이 시행되고 프로세싱 장치가, 예를 들면, 파지된 조직이 완전히 절단되었을 때, 수술의 개시시점으로부터 지정된 시간이 경과한 후 등과 같이 수술이 종료될 수 있다는 것을 판정한 후에 종료될 수 있다는 것을 인식할 수 있다.
도 1a에 도시된 예시적인 실시예에서는, S4에서 수술이 끝난 후 마스터 파지 입력 신호(100)가 온 상태로 유지되어 있다. 마스터 파지 입력 신호(100)는, 예를 들면, 마스터 파지 입력 기구(806)의 마스터 파지 레버(900a, 900b)에서 릴리스 한계(releasing threshold)가 감지될 때까지 온 상태로 유지될 수 있다. 릴리스 한계는 특정의 릴리스량(releasing amount)을 넘어서는 마스터 파지 레버(900a, 900b)의 릴리스량으로 될 수 있으며, 사용자가 상대적으로 강한 파지력을 이용하는 처치를 중단하려고 하는 것을 보장하기 위한 안전 기구를 제공할 수 있다. 릴리스 한계는 마스터 파지 입력 기구(806)의 마스터 파지 레버(900a, 900b)의 릴리스량의 대략 20 퍼센트 이상으로 될 수 있다. 한 가지 예시적인 실시예에서는, S5에서 파지 레버(900a, 900b)가 릴리스되었을 때 상기 릴리스 한계는 마스터 파지 입력 기구(806)의 제2 바이어싱 기구의 약 20%의 릴리스로 될 수 있다. 다시 말해서, 릴리스 한계는, 예를 들면, 사용자의 파지상태를 다른 위치로 옮기거나 바꾸기보다는, 파지상태를 해제하려는 사용자의 의도를 나타내는 지점까지 도 9a 및 도 9b에 도시된 제2 스프링(904), 범퍼 등과 같은 제2 바이어싱 기구에 작용하는 힘을 해제하는 것에 의해서 표시될 수 있다. 예를 들면, 제2 바이어싱 기구를 완전히 폐쇄된/작동된 위치로부터 20% 내지 40% 떨어진 지점까지 릴리스시키는 것은 사용자에 의한 의도적인 릴리스라는 것을 나타낼 수 있다. 상기 릴리스 범위(release range)는 예시적인 것이며, 구체적인 범위는 처치의 유형, 사용된 파지의 유형, 사용된 바이어싱 기구의 유형, 그리고 그 밖의 요인에 기초하여 선택될 수 있다는 것을 알아야 한다. 사용자, 예를 들면, 외과의사가 외과의사 콘솔(802)에 있는 마스터 파지 입력 기구(806)의 마스터 파지 입력 레버(900a, 900b)에 작용하는 힘을 해제하면, 프로세싱 장치가, S5에서 마스터 파지 입력 레버(900a, 900b)가 릴리스 한계를 넘어서 릴리스되었다는 것을 인식할 때, 슬레이브 파지력(102)은 S5에서 강한 파지상태를 나타내는 높은 토크 레벨로부터 감소된다. 슬레이브 파지력(102)은 상대적으로 높은 토크 레벨로부터 상대적으로 낮은 토크 레벨로 감소될 수 있거나, 대체 실시예에서는, 강한 파지력을 나타내는 높은 토크 레벨로부터 토크가 없는 상태로 감소될 수 있다.
대체 실시예에서는, 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, S4에서 수술의 종료 후에 상대적으로 높은 레벨로 유지되는 대신에, 수술은 완료되었지만, 릴리스 한계가 도달되기 전에 모터 토크 및 대응하는 슬레이브 파지력(102)이 자동적으로 상대적으로 낮은 레벨로 떨어질 수 있다.
비록 도 1a 및 도 1b가 봉합 또는 절단 수술을 나타내고 있지만, 당해 기술 분야의 통상의 전문가는 봉합 수술과 절단 수술의 조합형태의 수술이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 2는, 다른 예시적인 실시예에 따른, 봉합 시술 후에 절단 시술을 수행하는 로봇 제어식 수술 기구 엔드 이펙터의 파지력을 제어하는 방법의 상태도이다. 도 2는 마스터 파지 입력(100), 슬레이브 파지력(102)(예를 들면, 모터 토크에 기초할 수 있는 것) 및 부가적인 봉합 입력(200)과 관련하여 S0 내지 S4에서는 도 1과 유사하다. 그러나, 본 실시예에 따르면, S3 내지 S4에서 봉합 시술이 시행된 후, 절단 시술을 시행하기 위한 사용자의 준비상태에 해당하는 활성화 작업(arming operation)과 같은 후속하는 작업이 S5에서 일어날 때까지 모터 토크 및 슬레이브 파지력(102)은 S4에서 상대적으로 낮은 토크 레벨로 복귀한다. 도 3에 도시된 대체 실시예에서는, 슬레이브 파지력(102)이 S4에서 S5까지 상대적으로 높은 토크 레벨로 유지된다.
외과의사가 S5에서 절단 시술을 하려고 의도할 때까지 외과의사가 무심결에 절단 시술을 시행하는 것을 방지하는 부가적인 안전 특성을 제공하기 위해서, 사용자는, 절단 시술을 시행하기 위해서 상기 수술 기구(600)를 작동시킬 준비상태를 나타내기 위해, 다시 말해서, 상기 수술 기구를 활성화상태로 하기 위해, 예를 들면, 하나 이상의 페달(808)(이 페달은, 예를 들면, 부가적인 봉합 입력(200)을 위해 사용된 페달과는 상이한 페달로 될 수 있다)과 같은 입력 장치의 작동을 통하여, 제2 부가적인 입력(202)을 제공한다. "활성화(arming)" 상태는, 절단 시술을 예상하고 S4에서의 오프 상태로부터 S5에서의 온 상태로 변화하는 활성화/절단 입력(arm/cut input)(202)으로서 상기 상태도에 표시되어 있다. S5에서 활성화 입력(202)이 수신되었을 때, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 모터 토크 및 슬레이브 파지력(102)이 상대적으로 낮은 레벨에 있으면, 활성화 작업 동안에 S5에서 모터 토크 및 슬레이브 파지력(102)이 상대적으로 높은 레벨로 증가한다. 사용자에 의한 활성화 입력(arming input)에 이어서, 사용자가 "활성화된" 수술 기구(600)를 가지고 있다는 것을 나타내는 사용자에게로의 피드백을 제공하기 위해 출력 신호가 출력될 수 있다.
대체 실시형태에서는, 모터 토크 및 슬레이브 파지력(102)이 S3에서의 봉합 단계와 S5에서의 활성화 단계 사이에서 감소되지 않는다면, 상대적으로 높은 레벨이 유지될 수 있다. S5에서 엔드 이펙터(606)의 활성화가 이루어진 후에 높은 레벨의 모터 토크 및 이에 상응하는 슬레이브 파지력(102)이 유지될 수 있다. 상기 상태도에서 S5에서의 온 상태로부터 S6에서의 오프 상태로 변화하는 활성화/절단 입력(202)은 상기 수술 기구(600)를 활성화하기 위한 입력이 종료되었다는 것을 나타낸다.
상기 수술 기구(600)를 활성화한 후에, 사용자는 제2 부가적인 입력 장치, 예를 들면, 외과의사 콘솔(802)의 하나 이상의 페달(808)을 이용하여 S7에서 절단 시술을 시작하기 위한 다른 입력을 제공하고, 이것은 S6에서의 오프 상태로부터 S7에서의 온 상태로 변화하는 활성화/절단 입력(206)으로서 상기 상태도에 표시되어 있다. S8에서 오프 상태로 복귀하는 활성화/절단 입력(202)에 의해 표시된, 절단 시술이 끝난 후, 모터 토크는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, S9에서 릴리스 한계가 도달될 때까지 상대적으로 높은 토크 레벨에 유지될 수 있거나, 모터 토크가 절단 작업 직후에 상대적으로 낮은 토크 레벨 또는 토크가 없는 상태로 저하될 수 있다.
절단 작업을 수행하기 전에 수술 기구를 활성화하는 것에 관한 부가적인 상세한 내용에 대해서는, 전체 내용이 본 명세서에 참고문헌으로 포함된, 미국 가특허출원 제 US 61/491,647호(2011년 5월 31일자로 출원; 발명의 명칭이 "로봇 수술 기구 엔드 이펙터의 능동적 컨트롤(POSITIVE CONTROL OF ROBOTIC SURGICAL INSTRUMENT)" 임)를 참고하면 된다.
도 2의 예시적인 실시예는 모터 토크 및 슬레이브 파지력(102)이 S5에서의 활성화 입력의 개시시부터 S7에서의 절단 작업의 개시시까지 내내 상대적으로 높은 토크 레벨에 유지되어 있는 것을 나타내고 있지만, 대체 실시예에서는, 모터 토크 및 슬레이브 파지력(102)이 S6에서의 활성화 입력의 종료시와 S7에서의 절단 작업의 개시시 사이에 높은 토크 레벨에서 낮은 토크 레벨로 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다. 다른 실시예에서는, 상대적으로 낮은 토크 레벨 및 슬레이브 파지력 레벨이 S4에서의 봉합 작업의 종료시로부터 S7에서의 절단 작업의 개시시까지 내내 유지될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 모터 토크가 S4에서의 봉합 작업 후에 낮은 토크 레벨로 저하되고, S5에서의 활성화 작업 동안에 높은 토크 레벨로 상승되고, S6에서의 활성화 작업의 종료 후에 낮은 토크 레벨로 저하된 다음 최종적으로 S7에서의 절단 작업 동안에 높은 토크 레벨로 상승될 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 전문가는, 처치가 계속중인 내내, 강한 파지력을 요하고, 결과적으로 높은 토크 레벨을 요하는 봉합 처치 또는 절단 처치를 제외하고는, 토크와 슬레이브 파지력 레벨의 임의의 조합이 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 모터 토크 및 슬레이브 파지력(102)은 S3에서의 봉합 작업의 개시시로부터 적어도 S8에서의 절단 작업의 종료시까지 내내 그리고 선택적으로 S9에서 릴리스 한계가 달성될 때까지 상대적으로 높은 레벨로 유지될 수 있다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 한 가지 예시적인 실시예에서는, 봉합 처치는 시행되지 않을 수 있고 활성화 및 후속하는 절단 처치만 시행될 수 있다. 예를 들면, 모터 토크에 의해 제어되는 슬레이브 파지력(102)은 S3에서 활성화 작업시에 상대적으로 높은 레벨로 증가되어 S6에서 절단 작업이 계속중인 내내 그 높은 레벨로 유지되거나 S7에서 릴리스 한계가 달성될 때까지 그 높은 레벨로 유지될 수 있다.
상기한 바와 같이, 다양한 예시적인 실시예에 있어서, 다양한 수술을 수행할 때, 수술 기구, 예를 들면, 손목부 및/또는 샤프트의 자유도(DOF) 운동을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 강한 파지력을 요하는 처치를 하는 동안 상기 수술 기구에 대한 안정성 및/또는 다른 제어를 제공하기 위해 상기와 같은 제어가 바람직할 수 있다. 따라서, 다양한 예시적인 실시예는, 수술 기구의 상태 및 수술 기구에 의해 수행되는 특정 처치에 따라서 수술 기구의 하나 이상의 자유도(DOF) 운동을 잠금(locking) 및 잠금해제(unlocking)하는 것(다시 말해서, 허용하거나 제한하는 것)을 고려한다.
이제 도 5를 참고하면, 수술 기구의 자유도(DOF) 운동에 대한 제어를 포함하는 예시적인 제어 방법을 나타내는 상태도가 도시되어 있다. 수술 기구의 자유도(DOF), 예를 들면, 손목 기구(606)를 통한 피칭운동 자유도와 요잉운동 자유도, 수술기구 샤프트(604)를 통한 롤링운동 자유도 그리고 환자측 카트(800)의 관절연결식 아암(810)에 의해 제어되는 상기 수술 기구(600)의 X축, Y축 및 Z축 방향으로의 운동의 자유도는, 예를 들면, 관련된 작업에 따라 잠금 또는 잠금해제된다. 단순화하기 위해서, DOF(500)의 잠금해제 및 잠금이 슬레이브 파지력(102)의 작동과는 관계없이 일어나므로 슬레이브 파지력(102)은 생략되어 있다.
S3에서는, 봉합 입력이 수신되고 마스터 파지 입력이 파지력 한계를 넘는 경우, S2에서의 오프 상태로부터 S3에서의 온 상태로 변화하는 것에 의해 표시된 것과 같이, DOF(500)가 잠금상태에 있다. S4에서 봉합 시술이 종료되면, 예를 들면, 외과의사가 조직 등을 이동시키기 위해 수술 기구를 조작할 수 있도록 하기 위해서 DOF(500)가 잠금해제될 수 있다. 대체 실시예에서는, S4에서의 봉합 시술 후에 DOF(500)가 잠금 상태로 유지될 수 있다. 다시 도 5로 돌아와서, S5에서, 상기 수술 기구의 활성화된 상태를 나타내기 위해 입력이 수신될 때에, DOF(500)가 잠금해제되어 있으면, DOF(500)는 활성화 작업 동안에 잠금된다. DOF(500)는, S6에서의 활성화의 종료시까지, S7에서의 절단의 개시시까지, S8에서의 절단의 종료시까지, 그리고 S9에서 릴리스 한계가 달성될 때까지 내내 잠금상태에 있을 수 있다.
한 가지 대체 실시예에서는, DOF(500)가, S4에서의 봉합 시술후로부터 S7에서의 절단 시술의 개시시까지 내내 잠금해제될 수 있고, 그 결과 DOF(500)가 잠금된다, 다시 말해서, DOF(500)는 활성화 절차 동안에 잠금해제된다. 다른 대체 실시예에서는, DOF(500)가, 예를 들면, S4와 S5의 사이와, S6와 S7의 사이에서 잠금해제될 수 있다. 또한, DOF(500)는 S8에서의 절단 시술 직후에 잠금해제될 수 있다. 부가적으로, 예를 들면, 봉합 시술 또는 절단 시술과 같은 시술 및/또는 예를 들면, 활성화 작업과 같은 작업들의 사이, 또는 상기 시술 또는 작업이 진행되는 동안에 하나 이상의 DOF(500)가 선택적으로 잠금 또는 잠금해제될 수 있다.
DOF(500)의 잠금해제 및 잠금이 엔드 이펙터에서의 상대적으로 강한 슬레이브 파지력 및 상대적으로 약한 슬레이브 파지력과 관계없이 발생하지만, 엔드 이펙터에 상대적으로 강한 파지력이 발생하는 동안에는 통상적으로 DOF(500)가 잠금되고 엔드 이펙터에 상대적으로 약한 파지력 또는 제로 파지력이 발생하는 동안에는 통상적으로 DOF(500)가 잠금해제된다.
봉합 및 절단과 같은 처치를 개시하였지만, 당해 기술 분야의 통상의 전문가는, 본 발명이 개시된 봉합 및 절단 처치로 제한되는 것은 아니며 수술 기구를 이용하는 임의의 다양한 처치, 예를 들면, 스테이플링 등이 사용될 수 있다는 것을 인식하고 있을 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 다양한 예시적인 실시예는, 증가된 파지 레벨과 수술의 개시를 나타내는 두 가지 입력이 수신되었을 때 엔드 이펙터 파지 장치의 파지력을 높은 레벨로 증가시키는 파지력 제어 체계를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 예시적인 실시예는 수술을 하는 동안, 심지어 상대적으로 강한 파지력이 사용될 때에도, 수술기구의 작동 상태에 따라 다양한 수술기구 DOF 운동을 잠금 및 잠금해제함으로써 수술 기구의 안정성 및 제어를 향상시킬 수도 있다.
상기 실시예들은, 데이타의 저장, 검색, 처리 및/또는 출력을 할 수 있거나, 다른 컴퓨터와 교신할 수 있거나, 데이타의 저장, 검색, 처리 및/또는 출력을 할 수 있고 다른 컴퓨터와 교신할 수 있는 (비제한적인 예로서)임의의 컴퓨터와 같은, 컴퓨팅 하드웨어(컴퓨팅 장치) 및/또는 소프트웨어로 실행될 수 있다. 만들어진 결과는 컴퓨팅 하드웨어의 디스플레이에 표시될 수 있다. 본 발명의 다양한 예시적인 실시예에 따라 다양한 응답 및 신호 처리를 수행하는 알고리즘을 포함하는 하나 이상의 프로그램/소프트웨어는 상기한 전기외과술용 프로세싱 유닛과 같은 프로세서에 의해 또는 전자장치/컨트롤 콘솔(804)과 함께 상기한 전기외과술용 프로세싱 유닛과 같은 프로세서에 의해 실행될 수 있고, 컴퓨터 판독가능 기록 및/또는 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 기록 매체의 예는 자기 기록 장치(magnetic recording apparatus), 광 디스크(optical disk), 광자기 디스크(magneto-optical disk), 및/또는 반도체 메모리(예를 들면, RAM, ROM 등)을 포함한다. 자기 기록 장치의 예는 하드 디스크 장치(HDD), 플렉시블 디스크(FD), 그리고 자기 테이프(MT)를 포함한다. 광 디스크의 예는 DVD(Digital Versatile Disc), DVD-RAM, CD-ROM(콤팩트 디스크-읽기전용 메모리), 그리고 CD-R(Recordable)/RW를 포함한다.
상기한 바와 같이, 다양한 예시적인 실시예에 따른 방법 및 시스템은 수술 기구의 근위 단부에 있는 트랜스미션 기구를 통하여 작동되는 구성요소를 통하여 복수의 수술을 수행하도록 구성된 엔드 이펙터를 가지고 있는 수술 기구와 함께 사용될 수 있다. 또한, 상기 실시예의 한 실시형태에 따르면, 상기한 특징, 기능 및/또는 동작의 임의의 조합이 제공될 수 있다.
본 발명의 명세서 및 청구항에 개시된 내용을 고려하면 본 발명의 다른 실시예는 당해 기술 분야의 전문가에는 자명한 사항이 될 것이다. 상기의 상세한 설명과 예는 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 발명의 진정한 기술영역과 기술사상은 첨부된 청구범위에 의해 나타내어진다.

Claims (28)

  1. 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법으로서,
    엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 제어하는 마스터 파지 입력 기구에서 사용자에 의한 파지 입력에 대응하여, 상기 제어 시스템에서 제1 입력 신호를 수신하는 것;
    상기 제1 입력 신호를 수신하는 것에 대응하여, 상기 엔드 이펙터의 상기 슬레이브 파지력을 제1 레벨로 증가시키는 것;
    상기 제1 입력 신호를 수신한 후에, 마스터 입력 장치에서 사용자에 의한 다른 입력으로서 상기 파지 입력과 구별되고 제1 수술을 수행하기 위하여 상기 수술 기구를 작동시키는 상기 다른 입력에 대응하여 수신되는 제2 입력 신호를 상기 제어 시스템에서 수신하는 것; 그리고,
    상기 제1 수술 동안 상기 제1 레벨에서 상기 제1 레벨보다 더 높은 제2 레벨까지 상기 엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 증가시키도록 상기 제1 입력 신호를 계속 수신하면서 상기 제2 입력 신호를 수신하는 것에 대응하여, 상기 제어 시스템으로부터 제1 작동 신호를 출력하는 것;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수술 동안 상기 수술 기구의 하나 이상의 자유도를 잠금상태로 하기 위해 상기 제2 입력 신호를 계속 수신하면서 상기 제1 입력 신호를 수신하는 것에 대응하여 상기 제어 시스템으로부터 잠금 신호를 출력하는 것;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마스터 파지 입력 기구에서의 상기 파지 입력이 압착력 한계를 초과하는 조건에서 상기 제1 입력 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 압착력 한계는 상기 마스터 파지 입력 기구에서의 압축량의 대략 80 퍼센트 이상인 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 마스터 파지 입력 기구는 제1 바이어싱 기구와 제2 바이어싱 기구를 포함하는 바이어싱 전이 기구를 포함하고 있고, 상기 제1 바이어싱 기구는 제1 파지력을 나타내기 위해 제1 레벨의 저항에 대해 압착하는 것을 나타내도록 사용자에게 촉감 피드백을 제공하고, 상기 제2 바이어싱 기구는 상기 제1 파지력 보다 강한 제2 파지력을 나타내기 위해 제2 레벨의 저항에 대해 압착하는 것을 나타내도록 사용자에게 촉감 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 압착력 한계는 상기 제2 바이어싱 기구의 압축량의 대략 80 퍼센트 이상인 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레벨로부터 상기 엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 감소시키기 위해, 상기 제어 시스템으로부터 제2 작동 신호를 출력하는 것;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 작동 신호를 출력하는 것은, 릴리스 한계를 초과하는 상기 마스터 파지 입력 기구의 릴리스에 대응하여 발생하는 슬레이브 파지력을 감소시키기 위해 상기 제2 작동 신호를 출력하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 릴리스 한계는 상기 마스터 파지 입력 기구에서의 릴리스량의 대략 20 퍼센트 이상인 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 마스터 파지 입력 기구는 제1 바이어싱 기구와 제2 바이어싱 기구를 포함하는 바이어싱 전이 기구를 포함하고 있고, 상기 제1 바이어싱 기구는 제1 파지력을 나타내기 위해 제1 레벨의 저항에 대해 압착하는 것을 나타내도록 사용자에게 촉감 피드백을 제공하고, 상기 제2 바이어싱 기구는 상기 제1 파지력보다 강한 제2 파지력을 나타내기 위해 제2 레벨의 저항에 대해 압착하는 것을 나타내도록 사용자에게 촉감 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 릴리스 한계는 상기 제2 바이어싱 기구의 릴리스량의 대략 20 퍼센트 이상인 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 슬레이브 파지력을 감소시키는 것은 상기 릴리스 한계가 초과될 때 상기 슬레이브 파지력을 제2 레벨에서 제로 파지력 레벨까지 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 슬레이브 파지력을 감소시키는 것은, 상기 제어 시스템에서 수신되는, 상기 제1 수술이 종료될 것이라는 표시 또는 제1 수술이 종료되었다는 표시 중의 하나 이상에 대응하여 발생하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 슬레이브 파지력을 감소시키는 것은 상기 슬레이브 파지력을 제2 레벨에서 제1 레벨까지 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 제2 입력 신호의 중단은 수술이 종료될 것이라는 것을 나타내는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 제1 수술이 종료되었다는 표시는, 조직으로부터 검출된 정보, 엔드 이펙터의 구성요소의 위치, 그리고 수술의 개시시로부터의 경과 시간 중의 하나 이상으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 제2 입력 신호를 수신하는 것은, 절단 수술을 수행하기 위하여 상기 수술 기구를 활성화시키도록 사용자 입력에 대응하여 활성화 입력 신호를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 절단 수술이 개시될 것을 나타내는 활성화 입력 신호 후에, 상기 제어 시스템에서, 절단 입력 신호를 수신하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수술 기구의 활성화와 절단 수술 사이에서 상기 엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 감소시키기 위해 상기 제어 시스템으로부터 제2 작동 신호를 출력하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 슬레이브 파지력의 제2 레벨은 상기 수술 기구의 활성화와 절단 수술 사이에서 유지되는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 후속하는 수술을 수행하기 위하여 상기 수술 기구를 작동시키도록, 상기 제1 수술의 완료 후 및 후속하는 마스터 입력에 대응하여, 제3 입력 신호를 수신하는 것을 더 포함하고 있고, 상기 슬레이브 파지력의 제2 레벨은 상기 제1 수술과 후속하는 수술의 사이에서 유지되는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  22. 제1항에 있어서,
    후속하는 수술을 수행하기 위해 상기 수술 기구를 작동시키도록 상기 제1 수술의 완료 후 및 후속하는 마스터 입력에 대응하여, 제3 입력 신호를 수신하는 것; 및
    제1 수술과 후속하는 수술의 사이에서 상기 엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 감소시키는 것;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터의 파지력을 제어하도록 제어 시스템을 이용하는 방법.
  23. 수술 기구의 엔드 이펙터를 제어하기 위하여 제어 시스템을 이용하는 방법으로서,
    엔드 이펙터의 슬레이브 파지력을 제어하는 마스터 파지 입력 기구에서 사용자에 의한 파지 입력에 대응하여, 상기 제어 시스템에서 제1 입력 신호를 수신하는 것;
    상기 제1 입력 신호를 수신하는 것에 대응하여, 상기 엔드 이펙터의 상기 슬레이브 파지력을 제1 레벨로 증가시키는 것;
    상기 제1 입력 신호를 수신한 후에, 마스터 입력 장치에서 사용자에 의한 다른 입력으로서 상기 파지 입력과 구별되고 제1 수술을 수행하기 위하여 상기 수술 기구를 작동시키는 상기 다른 입력에 대응하여 수신되는 제2 입력 신호를 상기 제어 시스템에서 수신하는 것; 그리고
    상기 제1 입력 신호와 상기 제2 입력 신호를 수신하는 것에 대응하여, 상기 제1 수술 동안 상기 수술 기구의 샤프트 및 손목부의 하나 이상의 자유도를 잠금상태로 하기 위해 상기 제어 시스템으로부터 잠금 신호를 출력하는 것;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터를 제어하기 위하여 제어 시스템을 이용하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    후속하는 수술을 수행하기 위해 상기 수술 기구를 작동시키도록 상기 제1 수술의 완료 후 및 후속하는 마스터 입력에 대응하여, 상기 제어 시스템으로부터 제3 입력 신호를 수신하는 것; 및
    제1 수술과 후속하는 수술의 사이에서 상기 수술 기구의 하나 이상의 자유도를 잠금해제하기 위해 상기 제어 시스템으로부터 잠금해제 신호를 출력하는 것;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터를 제어하기 위하여 제어 시스템을 이용하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 제2 입력 신호를 수신하는 것은, 절단 수술을 수행하기 위하여 상기 수술 기구를 활성화시키도록 사용자가 입력을 제공하는 것에 대응하여 활성화 입력 신호를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터를 제어하기 위하여 제어 시스템을 이용하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 절단 수술이 개시될 것임을 나타내는 활성화 입력 신호 후에, 상기 제어 시스템에서 절단 입력 신호를 수신하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터를 제어하기 위하여 제어 시스템을 이용하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 수술 기구의 활성화와 절단 수술 사이에서 상기 수술 기구의 하나 이상의 자유도를 잠금해제하기 위해 상기 제어 시스템에서 잠금해제 신호를 출력하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터를 제어하기 위하여 제어 시스템을 이용하는 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 수술 기구의 활성화와 절단 수술 사이에서 상기 수술 기구의 자유도는 잠금상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 수술 기구의 엔드 이펙터를 제어하기 위하여 제어 시스템을 이용하는 방법.
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