KR102188033B1 - 원격조작 수술 기구 기능들에 입력 장치들을 할당하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

로봇 수술 시스템에서 수술 기구를 제어하기 위한 보조 입력 장치를 할당하는 방법은 보조 입력 장치의 포지션과 사용자의 어느 쪽 손이 수술 기구의 운동을 제어하도록 작동가능하게 연결된 또 다른 입력 장치를 조작하고 있는지에 기초하여, 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록 보조 입력 장치를 자동적으로 할당하는 과정을 포함할 수 있다. 수술 기구를 제어하는 시스템은 수술 시스템에 작동 가능하게 연결된 수술 기구의 운동을 제어하기 위한 입력 제어 신호를 생성하고 전송하도록 작동가능하게 연결된 수술 시스템의 입력 장치를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 또한 보조 입력 장치, 및 보조 입력 장치의 포지션과 사용자의 어느 쪽 손이 입력 장치를 조작하고 있는지에 기초하여, 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록 보조 입력 장치를 작동가능하게 연결하는 제어 시스템을 포함할 수 있다.

Description

원격조작 수술 기구 기능들에 입력 장치들을 할당하는 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR ASSIGNING INPUT DEVICES TO TELEOPERATED SURGICAL INSTRUMENT FUNCTIONS}

본 발명은 수술 기구들의 기능을 원격적으로 제어하는 입력 장치들에 의해 수술 기구들에 대한 제어를 할당하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 외과의 콘솔에 위치하는 입력 장치들이 환자측 카트에 위치하는 수술 기구들의 하나 이상의 기능을 제어하도록 할당되게 되는 원격조작 (로봇) 수술 시스템에 사용되는 그와 같은 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일부 최소 침습 수술 기법은 원격조작 (로봇 제어) 수술 기구의 사용을 통해 원격적으로 실행된다. 이러한 수술 시스템에서는, 외과의가 외과의 콘솔에 위치하는 입력 장치들을 조작하고, 그 입력들이 각종 매니퓰레이터 인터페이스 메카니즘을 통해 하나 이상의 수술 기구와 인터페이스 연결되는 환자측 카트로 전달된다. 외과의 콘솔에서의 외과의의 입력에 기초하여, 하나 이상의 수술 기구가 환자를 수술하도록 환자측 카트에서 작동됨으로써, 외과의 콘솔과 환자측 카트에 위치하는 수술 기구 사이에 마스터-슬레이브(master-slave) 제어 관계를 만든다. 외과의 콘솔에 제공되는 입력 장치로는 예컨대 외과의에 의해 파지되어 소정의 의료 시술을 실행하도록 기구를 포지셔닝하고 작동시키는 데 사용되는 핸드헬드 그리핑 메카니즘(handheld gripping mechanism)이 포함될 수 있을 것이다.

외과의 콘솔에서의 마스터 입력의 조작에 기초하여 기구를 포지셔닝하고 조작하기 위해 환자측 카트에 위치하는 각종 매니퓰레이터 인터페이스 메카니즘에 연결되는 것에 더하여, 원격조작 수술 기구들은 마스터 입력 장치의 직접적인 제어 하에서의 수술 기능들 외에 다른 보조 수술 기능들도 실행할 수 있다. 예를 들어, 수술 기구들은 단극성(monopolar) 또는 양극성(bipolar) 에너지 공급(예컨대, 소작(cautery)), 흡인, 세척, 스테이플링(stapling), 클램핑(clamping), 절단, 촬영 등과 같은 각종 보조 기능들을 실행할 수 있을 것이다. 통상적인 기구의 운동과 마찬가지로, 수술 기구에 의해 실행되는 보조 수술 기능들은 대체로 외과의 콘솔에 제공되는 입력 장치에 의해 제어된다. 그와 같은 입력 장치로는 예컨대 밟아서 보조 기능을 실행하기 위한 명령을 전송하게 되는 푸트 페달이 포함될 수 있을 것이다. 보조 기능 입력 장치들은 또한 수동식(manual) 최소 침습 수술 기구에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예컨대, 푸트 페달은 에너지 발생기를 통해 수동식 기구에 예컨대 소작 에너지 공급과 같은 보조 기능에 대한 제어를 제공하는 데 사용될 수 있을 것이다.

일부 수술 시스템은, 수동식이든 또는 로봇식이든, 예컨대 푸트 페달과 같은 개개의 보조 입력 장치에 보조 기능들을 사전 할당한다. 예컨대 에너지 공급과 같은 특정 보조 기능은 대응하는 기능적 성능을 가진 수술 기구에 의해 실행될 것이며, 사용자는 특정 보조 기능에 할당된 보조 입력 장치를 작동시킬 수 있다. 예컨대, 사용자가 양극성 소작 에너지(예컨대, 단극성 에너지에 대비되는)를 공급하는 수술 기구에 소작 에너지를 제공하는 것을 원하는 경우, 사용자는 할당이 완료되었고, 양극성 에너지 기구를 가동하기 위한 양극성 에너지 공급 명령을 제공하도록 논리 연결되어 있는 보조 입력 장치에서 입력을 제공할 것이다(예컨대, 푸트 페달의 밟기). 단극성 에너지 기구/단극성 에너지 할당 입력 장치도 마찬가지다.

다양한 수술 기구들이 실행되기를 희망하는 수술 과정의 종류에 따라 로봇 수술 시스템 환자측 카트에 추가되거나 제거될 수 있을 것이다. 또한, 수술 과정을 실행함에 있어, 설치된 수술 기구와 유사하거나 다른 종류로 이루어질 수 있는 다수의 수술 기구가 함께 사용될 수 있을 것이다. 현재 사용자에 의해 제어되고 있는 수술 기구의 기능적 성능들에 기초하여, 동적이고 자동화된 방식으로 보조 기능들에 대한 제어를 보조 입력 장치들에 할당하는 원격조작 (로봇) 수술 시스템을 제공하는 것이 유리할 수 있을 것이다. 원격조작 (로봇) 수술 시스템을 포함하는 수술 시스템의 보조 수술 기구 기능들을 제어하기 위해 보조 입력 장치들을 할당함에 있어 선택적이고 직관적인 방법을 제공하는 것에 대한 필요성도 존재할 것이다.

본 발명의 예시의 실시형태들은 상술한 과제들 중의 하나 이상의 해결 및/또는 상술한 바람직한 특징들 중의 하나 이상의 실증을 성취할 수 있다. 다른 특징 및/또는 장점들은 이하의 설명으로부터 명백해 질 수 있다.

적어도 하나의 예시의 실시형태에 따라, 로봇 수술 시스템에서 수술 기구에 보조 입력 장치를 할당하는 방법은 보조 입력 장치의 포지션과 사용자의 어느 쪽 손이 수술 기구의 운동을 제어하도록 작동가능하게 연결된 또 다른 입력 장치를 조작하고 있는지에 기초하여, 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록 보조 입력 장치를 자동적으로 할당하는 과정을 포함할 수 있다.

또 다른 예시의 실시형태에 따라, 수술 기구를 제어하는 시스템은 수술 시스템에 작동 가능하게 연결된 수술 기구의 운동을 제어하기 위한 입력 제어 신호를 생성하고 전송하도록 작동가능하게 연결된 수술 시스템의 입력 장치를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 또한 보조 입력 장치, 및 보조 입력 장치의 포지션과 사용자의 어느 쪽 손이 입력 장치를 조작하고 있는지에 기초하여, 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록 보조 입력 장치를 작동가능하게 연결하는 제어 시스템을 포함할 수 있다.

또 다른 예시의 실시형태에 따라, 수술 시스템에서 수술 기구를 제어하기 위한 보조 입력 장치를 할당하는 방법은 수술 시스템의 제1 입력 장치에 의해 제어되는 제1 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리에 연결된 제1 수술 기구를 검출하는 과정과, 사용자의 왼쪽 손과 오른쪽 손 중 어느 쪽 손이 제1 입력 장치를 조작하는지를 검출하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 사용자의 왼쪽 손이 제1 입력 장치를 조작하는 것으로 검출되는 경우에, 제2 보조 입력 장치에 대해 상대적인 왼쪽 포지션에 배치된 제1 보조 입력 장치에 제1 수술 기구의 보조 기능의 제어를 할당하는 과정, 또는 사용자의 오른쪽 손이 제1 입력 장치를 조작하는 것으로 검출되는 경우에, 제1 보조 입력 장치에 대해 상대적인 오른쪽 포지션에 배치된 제2 보조 입력 장치에 제1 수술 기구의 보조 기능의 제어를 할당하는 과정을 포함할 수 있다. 왼쪽 포지션과 오른쪽 포지션의 기준은 제1 입력 장치를 조작하는 사용자에 대한 것일 수 있다.

또 다른 목적, 특징 및 장점들은 이하의 설명에서 일부 설명될 것이고, 일부는 그 설명으로부터 자명할 것이며, 또는 본 명세서 및/또는 청구범위의 실시에 의해 습득될 수 있을 것이다. 이러한 목적 및 장점들 중의 적어도 몇몇은 첨부의 청구범위에서 구체적으로 지적된 요소들 및 그 조합들에 의해 실현 및 성취될 수 있을 것이다.

전술한 개략적인 설명과 이하의 상세한 설명은 모두 본 발명의 예시 및 설명만을 위한 것으로 청구되는 본 발명의 한정사항은 아니며, 청구범위가 그 균등론적 범위를 포함하여 본 발명의 전체 범위로 해석되어야 한다.

본 발명은 단독으로 설명되거나 첨부도면과 함께 설명되는 이하의 상세한 설명으로부터 이해될 수 있을 것이다. 도면은 본 발명의 보다 명백한 이해를 위해 포함되었으며, 본 명세서에 편입되어 본 명세서의 일부를 구성하고 있다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 예시의 실시형태를 도해하고 있으며, 이하의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 작동을 설명하는 기능을 한다.
도 1은 적어도 하나의 예시의 실시형태에 따른 예시의 원격조작 수술 시스템의 개략도이다.
도 2는 적어도 하나의 예시의 실시형태에 따른 로봇 수술 시스템의 환자측 카트에 위치하는 작동 인터페이스 어셈블리의 사시도이다.
도 3은 설치 포지션에 2개의 전기 수술 기구를 구비한 환자측 카트의 매니퓰레이터 암의 또 다른 예시의 실시형태의 부분 개략도이다.
도 4는 적어도 하나의 예시의 실시형태에 따른 원격조작 수술 시스템의 보조 기능 입력 장치들에 수술 기구들의 보조 수술 기능들의 제어를 할당하기 위한 예시의 작업 흐름을 도시한 플로 다이어그램이다.
도 5는 보조 기능 입력 장치들에 관한 표시를 적어도 하나의 예시의 실시형태에 따른 그래픽 사용자 인터페이스 상에 표시하기 위한 예시의 작업 흐름을 도시한 플로 다이어그램이다.
도 6은 본 발명에 따른 그래픽 사용자 인터페이스의 하나의 예시의 스크린이다.
도 7은 본 발명에 따른 그래픽 사용자 인터페이스의 또 다른 예시의 스크린이다.
도 8은 본 발명에 따른 그래픽 사용자 인터페이스의 또 다른 예시의 스크린이다.
도 9는 본 발명에 따른 그래픽 사용자 인터페이스의 또 다른 예시의 스크린이다.

예시의 실시형태를 설명하는 이 항목의 설명 및 첨도 도면은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여져서는 안되며, 청구범위에 의해 본 발명의 범위가 한정된다. 다양한 기계적, 조성적, 구조적, 전기적 및 작동적 변경이 이 항목의 설명 및 균등론적 범위를 포함한 청구범위의 발명의 범위를 벗어나는 일없이 이루어질 수 있다. 경우에 따라서는, 잘 알려진 구조 및 기술들은 본 발명의 설명을 불명료하게 하지 않기 위해 도시하지 않거나 자세히 설명하지 않는다. 2개 이상의 도면에서 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 또한, 하나의 실시형태와 관련하여 상세히 설명되는 요소 및 그 관련 세부 형상부는 실시가능하다면 언제든 특정적으로 도시되거나 설명되지 않은 다른 실시형태에 포함될 수도 있다. 예컨대, 하나의 요소가 하나의 실시형태와 관련하여 상세히 설명되어 있지만 제2 실시형태와 관련하여서는 설명되어 있지 않은 경우, 그 요소는 그럼에도 불구하고 제2 실시형태에 포함되어 있는 것으로 청구될 수도 있다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위를 위해, 달리 지시되어 있지 않다면, 양, 퍼센티지 또는 비율을 표현하는 모든 숫자 및 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 수치값은 이미 변경되어 있지 않는 한 모든 경우에 있어 "약"이라는 용어에 의해 변경되는 것으로서 이해되어야 한다. 따라서, 달리 지시되어 있지 않다면, 이하의 명세서 및 첨부된 청구범위에 기술되는 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻어질 것으로 기대되는 소정의 특성값에 따라 변경될 수 있는 근사값이다. 적어도 청구항의 범위에 대한 균등론의 적용을 제한하는 것을 꾀하지 않는 것으로서, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 자릿수의 수치를 고려하여 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 것으로서, "하나의" 및 "그 하나의"와 같은 단수 형태의 표현 및 임의의 단일 사용을 나타내는 표현은 특별하고 명백히 하나의 대상으로 한정하고 있지 않는 한 복수의 대상을 포함하는 것으로 해석됨에 유의해야 한다. 여기에 사용되는 것으로서, "포함하다", "구비하다" 및 이에 준하는 표현의 용어는 제한하는 것을 의도하지 않는 것으로, 목록 내의 항목들의 열거는 열거된 항목들에 대체될 수 있거나 추가될 수 있는 다른 유사한 항목들의 배제를 의도하지 않는다.

또한, 이러한 설명의 용어는 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 예컨대, "밑", "하부", "아래", "위", "상부", "근위", "원위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 예시되는 바와 같이 하나의 요소의 또 다른 요소에 대한 관계나 하나의 피처(feature)의 또 다른 피처에 대한 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 이러한 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 도시된 포지션과 배향뿐만 아니라 사용 또는 작동에 있어서의 장치의 다른 포지션들(즉, 위치들) 및 배향들(즉, 회전 위치들)을 아우르는 것으로 의도된다. 예컨대, 도면의 장치가 뒤집어진다면, 다른 요소 또는 피처의 "아래" 또는 "밑"으로 설명된 요소는 이번에는 다른 요소 또는 피처의 "상부" 또는 "위"가 될 것이다. 따라서, 예시의 용어 "아래"는 위와 아래의 양자 모두의 포지션 및 배향을 아우를 수 있다. 장치는 다르게 배향될 수 있으며(예컨대 90도 회전되거나 다른 배향으로), 여기에 사용되는 공간적으로 상대적인 용어들은 그에 따라 해석될 수 있다. 마찬가지로, 다양한 축선들을 따른 운동 및 그 둘레의 운동의 설명은 다양한 특수한 장치 포지션 및 배향을 포함한다.

수술 시스템의 구성요소들의 상대적인 "왼쪽" 포지션과 "오른쪽" 포지션에 관해서는, 대체로 그 기준은 외과의 콘솔의 조작 포지션에 있는 사용자에 대해 상대적으로 취해진다. 예를 들어, 외과의 콘솔의 조작 포지션에 있는 사용자의 기준에 기초하여 발생하는 상대적인 오른쪽 방향과 왼쪽 방향을 나타내는 도 1의 예시의 실시형태가 참고된다.

또한, "하나의" 및 "그 하나의"와 같은 단수 형태는 문장에서 달리 지시되어 있지 않는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도된다. 그리고, "포함하다", "구비하다" 및 이와 유사한 표현의 용어는 언급되는 피처, 단계, 작업, 작동, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 피처, 단계, 작업, 요소, 구성요소 및/또는 그 그룹의 존재나 추가를 배제하지 않는다. 연결되는 것으로서 설명되는 구성요소들은 전기적으로나 기계적으로 직접적으로 연결될 수도 있으며, 또는 하나 이상의 중간 구성요소를 통해 간접적으로 연결될 수도 있다. 수학적 및 기하학적 용어들은, 달리 지시되어 있지 않다면, 반드시 그들 용어의 엄격한 정의에 따라 사용되도록 의도되지 않는다. 그것은 예컨대 설명되는 용어가 엄격한 정의를 가지더라도, 실질적으로 유사하게 작용하는 실질적으로 유사한 요소가 용이하게 설명되는 용어의 범위 내에 속할 수 있을 것임을 당업자는 이해할 것이기 때문이다.

일부 현존하는 로봇 수술 시스템은 에너지 공급, 클램핑, 스테이플링, 절단 등과 같은 보조 기능들을 수행하는 보조 입력 장치들의 각각이 그 보조 입력 장치가 수술 기구에서 가동시킬 수 있는 특정 보조 기능 또는 보조 기능들에 할당되도록 되는 기능 매핑 방식을 이용한다. 예를 들어, 하나 이상의 개별의 보조 입력 장치가 수술 기구에 의해 실행되는 단극성 에너지 공급(예컨대, 절단 및/또는 응고를 위해), 양극성 에너지 공급(예컨대, 혈관 봉합을 위해), 흡인, 세척, 레이저 에너지 공급 등을 제어할 수 있다. 따라서, 하나의 특정 보조 기능이 수술 기구에 의해 실행되기를 희망하는 경우에, 외과의는 그 특정 보조 기능의 전용의 보조 기능 입력 장치 또는 보조 기능 입력 장치들의 세트를 가동시키거나, 그 기능을 보조 기능 입력 장치(들)의 전담의 또 다른 보조 기능으로 변경시킨다.

여기에 사용되는 것으로서, "보조 기능", "보조 입력 장치" 및 그 변형된 형태의 용어는 외과의 콘솔에 위치하는 등과 같이 원격적으로 위치될 수 있는 입력 장치에 의해 또한 경우에 따라서는 기구 자체에 위치되는 여분의 제어부에 의해 제어되는 수술 기구의 기능이지만, 입력 장치의 모션이 직접적으로 수술 기구의 운동이나 다른 기능성의 제어에 대응되도록 수술 기구에 대한 마스터-슬레이브 제어 기능성에 기초하여 입력 장치에 의해 제어되는 것이 아닌 기능을 의미하는 것으로 의도된다. 그리핑 입력 메카니즘(gripping input mechanism)이 마스터-슬레이브 형태의 제어 입력 장치인 입력 장치의 한 예인 한편, 밟아서 환자측 카트에 위치한 수술 기구가 예컨대 에너지 공급, 병진운동 절단 블레이드 가동 및/또는 스테이플러(stapler) 격발 등을 행하게 만드는 명령 신호를 전송하게 되는 푸트 페달이 보조 입력 장치인 입력 장치의 한 예이다. 보조 입력 장치는 푸트 페달, 버튼, 트리거, 조이스틱, 키보드 및 당업자에 친숙한 여타 입력 장치 메카니즘을 포함한 여러 가지 입력 장치 구조로부터 선택될 수 있다. 또한, 여기에서 여러 가지 실시형태들이 외과의 콘솔에 위치된 푸트 페달의 사용을 설명하고 있지만, 보조 입력 장치는 그것에 한정되지 않으며, 그러한 설명이 마스터 입력 장치의 일부로서 배치되는 것을 포함한 다른 위치에서의 다양한 구조의 보조 입력 장치의 배치를 의도하고 있는 것이다. 그 예로 마스터 입력 장치(예컨대, 그리핑 메카니즘)에 배치되는 트리거 및/또는 슬라이드 스위치가 포함될 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다.

여러 가지 이유로 하나 이상의 수술 기구를 동시에 제어하는 것에 의해 의료 시술을 실행하는 것이 바람직할 수 있다. 하지만, 보조 기능 입력 장치의 개수는 원격조작 수술 시스템 내의 외과의 콘솔에서나 수동식 수술 시스템 내의 환자에 근접한 곳에서와 같이 공간적 고려에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 존재하는 보조 기능 입력 장치보다 더 많은 수술 기구들의 보조 기능들을 실행할 수 있는 한정된 개수의 보조 입력 기능 장치(예컨대, 푸트 페달)를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

어떤 경우에 있어, 다수의 보조 기능들이 특정 보조 기능 입력 장치들에 사전 할당되어 있을 경우에는, 함께 사용되는 2개 이상의 수술 기구가 각각이 동일한 보조 기능 장치 또는 동일한 보조 기능 입력 장치들의 세트에 할당되면 충돌이 생긴다. 예를 들어, 고조파 전단(harmonic shear) 수술 기구의 고조파 전단 기능이 외과의 콘솔의 오른쪽 페달 뱅크(bank)에 포지셔닝된 페달에 할당되고, 단극성 전기 수술 기구의 단극성 전기소작 기능도 오른쪽 페달 뱅크에 포지셔닝된 동일한 페달에 할당될 수 있다. 따라서, 이러한 구성에 있어서의 2개의 기구(고조파 전단 수술 기구 및 단극성 전기 수술 기구)는 그 각각이 동일한 보조 기능 입력 장치(예컨대, 페달)에 할당되어 있기 때문에 동시에 제어될 수 없다.

본 발명의 여러 가지 실시형태들은 동일한 보조 기능을 실행하는 수술 기구를 포함하여 2개 이상의 수술 기구가 동시에 사용될 때 충돌이 발생하는 일없이 보조 기능들에 대한 제어를 입력 장치들에 할당하는 확실한 방법을 제공한다. 또한, 이러한 할당은 수술 과정 중에 사용자가 보조 기능들을 실행하는 보조 기능 입력 장치들에 보조 기능들을 할당해야만 하는 것을 필요로 하는 것보다 더 신속하게, 더 자동적으로 또한 덜 번잡한 방식으로 일어날 수 있다. 또한, 여러 가지 실시형태들은 보조 기능 입력 장치들이 제어 보조 기능 종류에 대해 사전 할당되어 고정적인 것이 아니라 그 반대로 사용자가 하나의 특정 손으로 제어하고 있는 수술 기구에 맞추어 수술 과정 중에 "즉석에서" 변경될 수 있는 경우에 수술 시스템을 구성하고 조작함에 있어서의 유연성을 성취할 수 있다.

여러 가지 실시형태들에 따라, 수술 기구가 보조 수술 기능을 실행하게 만들도록 구성된 보조 기능 입력 장치가 보조 기능 입력 장치의 포지션과 사용자의 어느 쪽 손(즉, 왼쪽 손 또는 오른쪽 손)이 수술 기구를 제어하도록 마스터 입력 장치를 조작하는지에 기초하여 할당된다. 보다 상세하게는, 상대적인 오른쪽 포지션에 위치된 보조 입력 장치에 대비하여, 상대적인 왼쪽 포지션에 위치된 보조 입력 장치가 사용자의 왼쪽 손에 의해 조작되는 마스터 입력 장치의 마스터-슬레이브 제어 하에 있는 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록 할당될 것이다. 마찬가지로, 상대적인 오른쪽 포지션에 위치된 보조 입력 장치가 사용자의 오른쪽 손에 의해 조작되는 마스터 입력 장치의 마스터-슬레이브 제어 하에 있는 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록 할당될 것이다.

당업자는 사용 시, 마스터 입력 장치들은 예컨대 2개의 그리핑 메카니즘을 서로에 대해 횡방향으로 선을 그었을 때처럼 서로에 대해 상재적 왼쪽 포지션 또는 상대적 오른쪽 포지션에 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하지만, 마스터 입력 장치들의 서로에 대한 포지셔닝과는 상관없이, 수술 기구의 조작을 제어하는 외과의의 왼쪽 손 또는 오른쪽 손에 의한 그것들의 조작은 복수의 입력 장치 중의 어느 입력 장치가 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록 자동적으로 또한 작동가능하게 연결될 것인지의 할당의 기초에 좌우될 수 있다. 이러한 보조 입력 장치들의 포지션 기반 할당을 사용하면, 2개의 수술 기구가 함께 사용될 때는, 수술 기구들의 각각의 하나 이상의 보조 기능은, 보조 기능 입력 장치들의 상대적인 포지션과, 다른 수술 기구의 보조 기능이 동일한 보조 기능 입력 장치에 할당되지 않도록 수술 기구들을 제어하도록 마스터 입력을 제공하는 사용자의 손에 기초하여, 개별의 보조 기능 입력 장치에 할당된다. 이런 식으로, 입력 장치들과 수술 기구들의 보조 기능들을 기능적으로 매핑하는 것에 의해 발생하는 충돌이 회피될 수 있고, 동적으로 구성가능한 시스템이 성취될 수 있다.

여기에 설명되는 여러 가지 실시형태들은, 보조 입력 장치들에 사전 설정된 고정적인 보조 기능들을 할당하는 것이 아니라, 현재 마스터 입력 장치에 대한 슬레이브 기구로서 제어되고 있는(종종 "추종관계에 있는(in-following)"으로 언급됨) 수술 기구의 종류에 기초하여, 보조 입력 장치들에 보조 제어 기능들을 동적으로 또한 자동적으로 할당한다. 이 동적 할당은 특정 마스터 입력 장치를 조작하는 사용자의 손에 따르는 수술 기구의 운동의 제어와, 개개의 기구를 조작하는 사용자의 손과 동일한 상대적 오른쪽 또는 왼쪽 포지셔닝을 갖는 보조 입력 장치(예컨대, 푸트 페달)의 가동과의 사이에 발생할 수 있는 더 직관적인 관계를 제공할 수 있다. 또한, 여러 가지 실시형태들에 의해 시도되는 수술 기구들의 제어 보조 기능들에 대한 보조 입력 장치들의 포지션 매핑은 외과의가 외과의 한쪽 손(예컨대, 왼쪽 손)과 추종관계에 있는 제1 기구를 잡고 있다가 이전에는 그 동일한 손과 추종관계에 있지 않았던 제2 기구에 대한 제어를 취하기 위해 그 제1 기구를 놓을 때 용이하게 성취된다. 제1 기구와 제2 기구가 2개의 상이한 보조 기능 종류로 이루어져 있더라도, 시스템은 여기에 설명되는 포지션 매핑에 기초하여 새롭게 추종관계에 있게 된 기구의 보조 기능을 제어하도록 보조 입력 장치를 자동적으로 또한 동적으로 할당할 수 있다. 상기와 같이, 이는 사용자 경험을 용이하게 해주고 시스템의 전체 작동에 유연성을 더해 줄 수 있다.

따라서, 예컨대, 본 발명의 여러 가지 실시형태들은 사용자가 사용자의 왼쪽 손에 의해 조작되는, 예컨대 그리핑 입력 장치와 같은, 마스터 입력 장치를 사용하여 하나의 수술 기구를 조작하고 있을 때, 그 수술 기구의 보조 기능들이 상대적으로 보조 기능 입력 장치들의 그룹 중의 왼쪽 손 쪽에 포지셔닝된(예컨대, 입력 장치들의 그룹의 왼쪽 뱅크에 위치한), 푸트 페달과 같은, 하나 이상의 보조 기능 입력 장치에 의해 실행되는 것을 시도한다. 만약에 사용자가 또한 사용자가 사용자의 오른쪽 손에 의해 조작되는, 예컨대 그리핑 장치와 같은, 마스터 입력 장치를 사용하여 하나의 수술 기구를 조작하고 있다면, 그 수술 기구의 보조 기능들은 상대적으로 보조 기능 입력 장치들의 그룹 중의 오른쪽 손 쪽에 포지셔닝된(예컨대, 보조 기능 입력 장치들의 그룹의 오른쪽 뱅크에 위치한), 푸트 페달과 같은, 하나 이상의 보조 기능 입력 장치에 의해 실행된다.

본 발명의 다양한 예시의 실시형태에 따른 포지션 매핑은 또한 제1 기구를 오른쪽 손으로 제1 마스터 입력 장치를 통해 제어하고 제2 기구를 왼쪽 손으로 제2 마스터 입력 장치에 의해 제어하고 있는 사용자가 시술 중에 기구들에 대한 제어를 맞바꾸는 동시에(즉, 제1 기구를 왼쪽 손과 제2 마스터 입력 장치로 그리고 제2 기구를 오른쪽 손과 제1 마스터 입력 장치로 바꾸는 동시에), 기구들의 보조 기능들과 연계된 보조 입력 장치들의 원래의 할당도 자동적으로 맞교환하는 것을 가능하게 해준다. 다시 말해, 수술 기구들에 대한 제어에의 보조 입력 장치들의 포지션 매핑이 현재 사용자의 어느 쪽 손이 수술 기구를 제어하고 있는지를 검출하는 것에 기초하기 때문에, 수술 기구들이 시술 중에 사용자의 다른 손에 의해 제어되도록 전환될 때, 사용자는 어느 보조 입력 장치가 기구에 사전 할당되어 있는지를 심사숙고할 필요없이, 보조 입력 장치들의 동일한 직관적인 매핑(여기에 상세히 설명되는 바와 같은 포지션에 기초한)이 유지될 수 있다. 따라서, 다른 보조 입력 장치의 오른쪽에 포지셔닝되는 보조 입력 장치는 항상 그 당시에 사용자의 오른쪽 손이 조작하고 있는 기구를 제어하도록 할당될 것이고, 반대로 다른 보조 입력 장치의 왼쪽에 포지셔닝되는 보조 입력 장치는 항상 그 당시에 사용자의 왼쪽 손이 조작하고 있는 기구를 제어하도록 할당될 것이다.

또한, 본 발명의 여러 가지 실시형태들은 현재 추종관계에 있는 수술 기구의 보조 기능의 종류를 검출하고, 검출된 기구 보조 기능 종류에 기초하여 그 수술 기구에 포지션 매핑되어 있는 개개의 보조 입력 장치에 보조 기능을 할당하는 것을 시도하고 있다. 따라서, 여러 가지 실시형태에 따라, 자동화되고 확실한 방식으로, 보조 기능들이 보조 기능 입력 장치들에 할당될 수 있다. 또한, 여러 가지 실시형태들은 제어되는 수술 기구들의 각각의 보조 기능이 지정된 세트의 보조 기능 입력 장치들에 할당되기 때문에, 예컨대 2개 이상의 양극성 전기 수술 기구와 같이, 동일 보조 기능 종류의 2개 이상의 기구가 함께 추종관계에 있으면서 그들의 보조 기능을 실행하도록 개별적으로 가동될 수 있는 것을 시도하고 있다.

여러 가지 실시형태들은 또한 동시적으로 제어되어야 하는 2개 이상의 기구의 보조 기능들이 각각 동일한 보조 기능 입력 장치에 할당될 때, 사용자가 보조 기능들을 다른 보조 이력 장치들에 재할당할 필요성을 제거함으로써 사용자 경험을 단순화시키는 것을 시도하고 있다. 그 대신, 시스템은 보조 기능 입력 장치의 포지션과, 사용자의 왼쪽 손과 오른쪽 손 중 어느 쪽 손이 보조 기능을 실행하는 기구가 추종관계에 있는 마스터 입력 장치를 조작하고 있는지에 기초하여 할당을 자동적으로 행한다.

로봇 수술 시스템

이제 도 1을 참조하면, 하나의 예시의 실시형태에 있어서, 다양한 원격조작 수술 기구(102a-102d)에 인터페이스 연결되어 그들을 제어함으로써 최소 침습 수술 과정을 실행하는 원격조작 수술 시스템(100)이 제공되어 있다. 수술 기구(102a-102c)는 여러 가지 수술 과정을 실행하도록 구성되어 있고 여러 가지 실시형태들에 따라서는 하나 이상이 예컨대 양극성 및/또는 단극성 전기 수술 기구와 같은 전기 수술 기구일 수 있는 여러 가지 기구로부터 선택될 수 있다. 일부 수술 기구들은 또한 단극성 에너지와 양극성 에너지 모두의 공급을 허용하는 소위 말하는 혼합 모드일 수 있다.

단극성 전기 수술 기구는 일반적으로 단극과 환자 외부에 배치된 에너지 발생기로 전기 에너지를 복귀시키는 복귀 전극을 통해 전기 에너지를 공급한다. 단극성 전기 수술 기구의 예로는 후크(hook), 스패튤라(spatula), 동일 전압으로 에너지 공급되는 2개의 블레이드를 구비하는 전단기(shear), 소작 프로브(cautery probe), 이리게이터(irrigator), 시저(scissor) 등이 포함되며, 이들에 한정되지 않는다. 양극성 전기 수술 기구로는 일반적으로 2개의 극을 통해 개별적으로 전기 에너지를 공급하고, 전류의 복귀 경로는 한쪽 극으로부터 다른쪽 극을 통한다. 양극성 기구의 예로는 일반적으로 혈관 및 관다발 조직을 봉합하고, 혈관을 파지하고, 조직을 소작 또는 응고시키는 등에 사용되는 그래스퍼(grasper), 포셉(forcep), 클램프(clamp), 등이 포함되며, 이들에 한정되지 않는다. 다른 종류의 에너지(예컨대, 초음파 에너지, 레이저 에너지 및/또는 신경 자극 에너지)도 환자측 카트에 장착된 수술 기구들을 통해 환자에 공급될 수 있다.

수술 기구(102a-102c)는 에너지를 공급하는 기구들에 한정될 필요는 없으며, 다양한 보조 기능들을 실행하거나 실행하지 않는 다양한 종류의 기구일 수 있음은 물론이다. 당업자는 이하의 예시의 실시형태들의 설명이 전기 수술 기구들에 초점을 맞추고 있지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 다양한 보조 기능성들을 갖춘 수술 기구들이 여기에 설명되는 원리에 따라 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

구성요소들에 대한 적당한 수정을 수반하여 본 발명에 포함되는 보조 기능들의 비제한성의 예로는 예컨대, 소작 에너지, 레이저 에너지, 초음파 에너지 또는 무선 주파수 에너지와 같은 전기 에너지 공급; 유체(예컨대, 액체 또는 기체) 공급(예컨대, 세척); 영상 및/또는 음향 스트림; 흡인; 절단(예컨대, 고조파 전단 또는 절단 블레이드); 클램핑; 스테이플링; 초저온 공급 피처 등이 포함된다.

도 1의 개략도에 도시된 바와 같이, 로봇 수술 시스템(100)은 환자측 카트(110), 외과의 콘솔(120) 및 보조/제어 카트(130)를 포함한다. 로봇 수술 시스템(100)의 비제한성 예시의 실시형태들에 있어서, 보조/제어 카트(130)는 아래에 논의될 코어 프로세서(150)와 같은 "코어(core)" 처리 장비 및/또는 제어 카트(130) 내에 편입되거나 제어 카트(130)에 물리적으로 지지될 수 있는 다른 보조 처리 또는 기능 생성 장비를 포함한다. 제어 카트(130)는 또한 로봇 수술 시스템을 조작하기 위한 다른 제어부를 포함한다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하나의 예시의 실시형태에 있어서, 외과의 콘솔(120)로부터 전송된 신호는 제어 카트(130)에 위치한 하나 이상의 프로세서로 전송될 수 있고, 제어 카트(130)에 위치한 하나 이상의 프로세서는 그 신호를 해석하고 환자측 카트(110)에 전송될 명령들을 생성하여, 환자측 카트(110)에서 수술 기구(102a-102c)가 연결되는 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104a-104c)를 통해, 수술 기구(102a-102c) 중의 하나 이상의 작동을 일으킨다. 환자측 카트(110)에 장착되는 수술 기구(102a-102c) 외에, 여러 가지 실시형태들에 있어서, 내시경 촬영 장치(103)가 환자측 매니퓰레이터 암(140d)에 장착되어, 원격 수술 부위의 실시간 영상을 제공할 수 있다.

도 1에서 시스템 구성요소들은 어떤 특정 포지셔닝으로 도시되어 있지 않으며, 환자측 카트(110)가 환자에 대한 수술을 실행하도록 환자에 대해 배치된 상태에서 원하는 대로 구성될 수 있다. 기구(02)가 사용될 수 있는 원격조작 수술 시스템의 한 가지 비제한적 예시의 실시형태는 미국 캘리포니아주 서니베일 소재의 인튜어티브 서지컬 인코포레이티드(Intuitive Surgical, Inc.)에 의해 상용화된 da Vinci® Si(model no. IS3000)이다.

작동 중에, 외과의 콘솔(120)은 예컨대 외과의 등의 사용자로부터 그리핑 메카니즘(122a, 122b)(이에 한정되지 않음)을 포함하는 여러 가지 마스터 입력 장치들에 의해 또한 푸트 페달(124a-124d)(이에 한정되지 않음)을 포함하는 여러 가지 보조 입력 장치들에 의해 입력을 수취한다. 마스터 입력 장치를 통해, 외과의 콘솔(120)은 마스터 컨트롤러로서 기능하고, 이에 의해 환자측 카트(110)에 장착된 기구(102a-102c, 103)가 수술 기구의 소정의 모션을 실행하는 슬레이브로서 작동하여, 그 결과 소정의 수술 과정을 실행한다. 예컨대, 그에 한정되는 것은 아니지만, 그리핑 메카니즘(122a, 122b)(마스터 툴 매니퓰레이터라고도 불려짐)가 환자측 매니퓰레이터 암(140a-140d)에 장착되는 대응하는 "슬레이브" 장치로서 작동할 수 있는 예컨대 엔드 이펙터와 같은 수술 기구(102a-102c, 103) 및/또는 수술 기구(102a-102c, 103)의 리스트(wrist)를 제어할 수 있는 "마스터" 입력 장치로서 작동한다. 도 1의 실시형태에 있어서, 그리핑 메카니즘(122a)은 외과의 콘솔(120)의 왼쪽 편에 위치되고, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 대체로 사용자의 왼쪽 손에 의해 조작되도록 구성되고 포지셔닝되어, 환자측 카트(110)에 위치한 기구의 대응하는 운동을 일으킨다. 그리핑 메카니즘(122b)은 외과의 콘솔(120)의 오른쪽 편에 위치되고, 대체로 사용자의 오른쪽 손에 의해 조작되도록 구성되고 포지셔닝되어, 환자측 카트(110)에 위치한 기구의 대응하는 운동을 일으킨다.

또한, 그에 한정되는 것은 아니지만, 푸트 페달(124a-124d)은 환자측 카트(110)에 장착될 수 있는 수술 기구(102, 103)의 여러 가지 보조 기능들 중의 임의의 보조 기능을 가동시키도록 작동될 수 있다. 그와 같은 보조 기능들의 비제한적인 예로는 단극성 또는 양극성 전기 수술 에너지, 레이저 에너지, 초음파 에너지, 무선 주파수 에너지, 신경 자극 에너지, 영상 및/또는 음향 스트림 공급, 흡인, 유체 세척(예컨대, 기체 또는 유체의 관통 공급), 스테이플링, 클램핑, 절단, 초저온 적용 등이 포한된다. 푸트 페달(124a-124d)은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 한 세트의 페달이 수술 기구(102a-102c, 103) 중의 하나에 대한 보조 기능을 가동시키기 위해 할당되도록 페달의 세트들 예컨대 "뱅크(bank)"들로 구성될 수 있다. 그에 한정되는 것은 아니지만, 여러 가지 실시형태들에 따라, 푸트 페달(124a, 124b)은 페달들의 "왼쪽 뱅크"로 간주될 수 있는 한편, 푸트 페달(124c, 124d)는 페달들의 "오른쪽 뱅크"로 간주될 수 있다. 대체로, 임의의 개수의 페달들이 외과의 콘솔(120)에서 오른쪽 뱅크 또는 왼쪽 뱅크에 포지셔닝될 수 있다. 당업자는 도 1에 도시된 페달(124a-124d)의 구성과 위치에 기초하여 페달들이 전체적으로는 외과의 콘솔(120)의 오른쪽 편에 더 치우져 포지셔닝되어 있지만 상대적인 왼쪽 포지셔닝(예컨대, 페달(124a, 124b)을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이런 식으로, 상대적인 왼쪽 포지셔닝 또는 오른쪽 포지셔닝은 다른쪽의 페달들(또는 다른 유사한 보조 기능 입력 장치들)의 뱅크를 기준으로 한다. 또한, 당업자는 페달들의 하나의 뱅크는 1개를 포함하여 임의의 개수의 페달을 포함할 수 있지만, 다른 페달에 대해 왼쪽 편 또는 오른쪽 편에 유사하게 상대적으로 포지셔닝된 페달들을 포함하는 것으로 의도된다는 것을 이해할 것이다.

여러 가지 실시형태들에 있어서, 외과의 콘솔(120)은 또한 외과의가 예컨대 수술 과정 중에 예컨대 환자측 카트(110)에 위치한 광학 내시경(103)을 통한 수술 부위의 영상(예컨대, 2차원 및/또는 3차원 영상)을 보는 것을 가능하게 해주는 뷰어 또는 디스플레이(126)(이에 한정되지 않음)를 포함하는 출력 유닛을 구비한다. 다른 출력 유닛으로는 스피커(또는 소리를 전송할 수 있는 다른 구성요소) 및/또는 외과의 접촉하고 있는 진동할 수 있는 구성요소 또는 촉감 피드백을 제공하는 구성요소가 포함될 수 있다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 하나 이상의 출력 유닛이 외과의 콘솔(120)의 일부일 수 있으며, 신호가 제어 카트(130)로부터 그곳으로 전송될 수 있다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 하나 이상의 마스터 입력 장치(122a, 122b) 또는 보조 입력 장치(124a-124d)가 외과의 콘솔(120) 내로 통합될 수 있지만, 여러 가지 다른 마스터 입력 장치 및/또는 보조 입력 장치가 독립적으로 추가되어 시스템의 사용 중에 외과의가 액세스 가능하도록 제공될 수 있으면서 반드시 외과의 콘솔(120) 내로 통합될 필요는 없다. 현 설명의 맥락에서는, 그렇게 위치되는 입력 메카니즘들은 외과의 콘솔의 일부인 것으로 간주된다.

따라서, 여기에 사용되는 "외과의 콘솔"은 외과의가 환자측 카트(110)에 위치한 원격제어 가능한 기구학적 구조부(예컨대, 매니퓰레이터 암(140a-140d)에 장착되는 수술 기구(102a-102c) 및 내시경 촬영 장치(103))를 작동시키기 위해 대체로 예컨대 아래에 더 상세히 설명되는 제어 카트(130)의 일부분과 같은 제어 프로세서를 통해 신호를 전송하도록 조작할 수 있는 하나 이상의 입력 장치(122a, 122b 및(124a-124d)를 포함하고 있는 콘솔을 포함한다. 외과의 콘솔(120)은 또한 외과의에게 피드백을 제공할 수 있는 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다. 하지만, 여기에 사용되는 것으로서, 외과의 콘솔은 각종 입력 장치와 예컨대 디스플레이를 구비한 출력 장치를 통합한 하나의 유닛(예컨대, 대략 도 1의 요소(120)으로 도시된)을 포함할 수 있지만, 제어 카트에 제공되어 외과의가 액세스 가능한 컨트롤러와 같은 컨트롤러와 신호 통신 상태에 있는 개별의 입력 장치 및/또는 출력 장치를 포함할 수도 있으며, 반드시 여러 가지 다른 입력 장치와 함께 하나의 유닛 내에 통합될 필요는 없다. 하나의 예로서, 입력 유닛들은 직접적으로 제어 카트(130)에 제공될 수 있으며, 입력 신호를 제어 카트에 위치한 프로세서에 제공할 수 있다. 따라서, "외과의 콘솔"은 반드시 모든 입력 및 출력 장치들이 하나의 단일 유닛 내로 통합되는 것을 필요로 하는 것은 아니며, 하나 이상의 독립적인 입력 및/또는 출력 장치를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 범위 내인 것으로서 마스터 입력 장치들은 여러 가지 형태를 가질 수 있는 것으로 의도되며, 외과의 콘솔(120)에 장착되는 그리핑 메카니즘(122a, 122b)은 단지 예시일 뿐으로 제한적인 것은 아니다. 예컨대, 마스터 입력 장치들은 외과의 콘솔의 상대적인 왼쪽 또는 오른쪽 포지션으로 치우쳐 포지셔닝된 장착부를 통해 외과의 콘솔에 결합되기 보다는, 유동적(free-floating)이면서도 사용자의 오른쪽 손 또는 왼쪽 손에 의해 조작되기 위한 특정한 구성을 가질 수 있을 것이다. 또 다른 선택안으로, 예컨대 광학 센서와 같은 센서가 마스터 입력 장치의 특정한 구성에 상관없이 사용자의 어느 쪽 손(즉, 왼쪽 또는 오른쪽)이 마스터 입력 장치를 조작하고 있는지를 판정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 사용자의 손의 모션을 감지하고 추적할 수 있는 각종의 센서 기술이 마스터 입력 장치로서의 사용을 위해 실행될 수 있는 것으로 의도된다. 그와 같은 센서 기술을 사용하면, 사용자의 왼쪽 손 또는 오른쪽 손의 모션의 검출이 어느 쪽 손이 어떤 기구를 제어하고 있는지를 판정하는 것을 가능하게 해줄 수 있다. 사용자의 손의 모션을 감지하고 추적하도록 구성된 센서 기술의 하나의 예시의 실시형태로는 리프 모션 인코포레이티드(Leap motion, Inc.)에 의해 개발된 센서 기술이 포함된다. 따라서, 마스터 입력 장치들과 사용자의 어느 쪽 손이 마스터 입력 장치를 조작하고 있는지의 판정은 도 1에 도시된 시스템(100)의 그리핑 메카니즘 구성에 한정되는 것은 아니다.

도 1의 예시의 실시형태는 각각이 하나의 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104)(하나의 예시의 그와 같은 어셈블리(204)가 도 2에 부분적으로 도시됨)를 지지할 수 있고, 그것에 장착된 여러 가지 수술 기구(예컨대, 수술 기구(102a-102c)를 유지하여 조작하도록 구성되어 있는 독립적으로 이동가능한 다수의 매니퓰레이터 암(140a-140d)을 구비한 환자측 카트(110)를 도시하고 있다. 하지만, 당업자는 도 3에 도시된 예시의 실시형태와 같은, 도 1에 도시된 것과 다른 환자측 카트가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 3에 있어서, 환자측 카트는 베이스(350)를 구비한 단일의 매니퓰레이터 암(340)을 가질 수 있으며(도 3에는 이 암 부분만 단독으로 도시되어 있음), 베이스(350)는 복수의 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(304a, 304b)(단순함을 위해 도 3에는 2개만 도시됨)에서 복수의 수술 기구(302a, 302b)(역시 단순함으로 위해 도 3에는 2개만 도시됨)을 지지할 수 있고, 복수의 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(304a, 304b)는 다수의 수술 기구(302a, 302b)의 전동 하우징(transmission housing)(306a, 306b) 내에 하우징된 전동 메카니즘(transmission mechanism)과 인터페이스 연결된다. 도 3의 예시의 실시형태에 있어서, 장착된 기구(302a, 302b)의 원위 부분은 단일의 절개 부위 즉 "포트(port)"에서 환자의 신체 내로 도입되는 캐뉼라(308)로 이어질 수 있는 엔트리 가이드 구조부(307)를 통해 수용된다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 기구들의 원위 단부들은 원격 수술 부위에 액세스하도록 캐뉼라(307)(또는 다른 액세스 구조부)의 원위 단부를 빠져 나올 수 있다. 도 1의 예시의 실시형태에서, 모든 장착된 기구들을 도입하기 위해 복수의 개별의 절개 부위 즉 "포트"가 존재할 수 있다(예컨대, 수술 기구(102a-102c) 및 내시경 촬영 장치(103)를 수취하기 위한 4개)는 것에 유의해야 한다.

4개의 매니퓰레이터 암(140a-140d)이 도 1에 도시되어 있고, 단일의 매니퓰레이터 암(340)이 도 3에 도시되어 있지만, 당업자는 본 발명이 교시하는 원리는 환자측 매니퓰레이터 암의 개수에 상관없이 적용될 것이며, 본 발명은 4개보다 많거나 적은 환자측 매니퓰레이터 암 또는 다수의 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리를 구비한 단일의 환자측 매니퓰레이터 암에 적요될 수 있다는 것을 인지할 것이다.

예컨대 외과의 콘솔(120)에서의 그리핑 메카니즘(122a, 122b)과 같은 마스터 입력 장치에 입력된 명령에 기초하여, 환자측 카트(110)는 소정의 의료 시술을 실행시키도록 기구(102a-102c, 103)를 포지셔닝시키고 작동시킬 수 있다. 예컨대, 그리핑 메카니즘(122a, 122b)이 조작됨에 따라, 환자측 카트(110)에 위치한, 그리핑 메카니즘(122a, 122b)과 능동적이고 개별적으로 연계된 매니퓰레이터 암(140a-140b) 중의 2개가 그들 각각에 장착된 수술 기구(102a-102c)를 조작한다. 또한, 그리핑 메카니즘(122a, 122b)은 수술 기구(102a-102c, 202, 302a-302b)의 각각의 근위 단부에 제공된 전동 하우징(106a-106c, 206(도 2에 단독으로 도시됨), 306a-306b)과 결합되도록 구성되어 있는, 도 1 및 도 2에 도시된 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104, 204) 및 도 3에 도시된 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(304a, 304b)와 같은, 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리를 통해, 기구(102a-102c, 202, 302a-302b)의, 리스트(wrist) 또는 엔드 이펙터가 존재하는 경우 리스트(wrist) 또는 엔드 이펙터 등의 작동을 일으킬 수 있다. 당업자는 도 2에 도시된 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(204)의 액추에이터(205)와 같은 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리의 액추에이터에 의해 작동되는 각종의 기어링(gearing)과 힘 전달 메카니즘을 하우징하는 로봇 수술 기구의 전동 하우징 등에 친숙할 것이다. "근위측" 및 "원위측" 방향이 도 2 및 도 3에 수술 기구에 대해 상대적으로 도시되어 있다.

수술 기구들은 그들의 전동 하우징을 통해 당해 기구들을 작동시킬 수 있도록 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리들에 기계적으로 그리고/또는 전기적으로 연결될 수 있다. 적어도 하나의 예시의 실시형태에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 멸균 영역 사이에 멸균 경계를 만들기 위해, 멸균 수술포(208)가 환자측 카트(110), 특히 매니퓰레이터 암(140a-140d) 위와, 수술 기구(102) 사이에 제공될 수 있다. 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(204)는 또한 멸균 수술 기구 전동 하우징(206)(도 1에서는 106a-106d로 지시됨)과 결합하기 위한 멸균 어댑터 면을 가질 수 있다. 도 2에서는, 전동 하우징(206)이 단독으로 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(204)와 결합되지 않은 상태로 부분적으로 도시된 기구 샤프트(202)를 가지고서 도시되어 있다는 것에 유의해야 한다.

제어 시스템은 환자측 카트(110) 및 외과의 콘솔(120) 내외로 여러 가지 신호를 수신하고 전송하고, 외과의 콘솔(120)에서의 디스플레이(126) 및/또는 제어 카트(130)와 연계된 디스플레이(132) 등에서의 표시를 위한 빛과 처리 영상(예컨대, 환자측 카트(110)에 위치한 내시경 촬영 장치(103)로부터의)을 전송할 수 있다.

제어 카트(130)는 환자측 카트(110)에 설치된 수술 기구(102a-102c) 및 내시경(103)과 이들 수술 기구(102a-102c) 및 내시경(103)이 연결되는 환자측 매니퓰레이터 암(140a-140d)의 작동을 제어하는 예컨대 코어 프로세서(또는 컨트롤러)(150)와 같은 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 하나의 예시의 실시형태에 있어서, 코어 프로세서(150)는 에너지(예컨대, 레이저, 초음파, 전기 수술, 신경 자극 등) 공급 및/또는 기타 플럭스(flux) 공급(세척, 흡인) 및/또는 클램핑, 절단, 스테이플링, 및/또는 다른 보조 작업과 같은 수술 기구(102)의 보조 기능의 실행을 제어할 수 있다.

예시의 실시형태들에 있어서, 제어 시스템은 모든 제어 기능들을 제어 카트(130)에 위치한 코어 프로세서(150)와 같은 하나 이상의 프로세서 내에 통합시킬 수 있으며, 또는 추가적인 컨트롤러들이 개별의 유닛으로서 제공될 수 있으며 그리고/또는 편의상 제어 카트(130) 상에 지지될 수 있다(예컨대, 선반(shelf) 내에서). 후자는 예컨대 단극성 및 양극성 용도로 전기 에너지를 공급하는 등에 의해 추가적인 기능성을 필요로 하는 수술 기구들을 제어하기 위해 기존의 제어 카트를 개조할 때 등에 유용할 수 있다. 예컨대, 제어 카트(130)는 단극성 및 양극성 에너지 공급원과 같은 플럭스 공급원을 제공할 수 있고, 코어 프로세서(150)로부터 분리된 별개의 유닛으로서 제공되어 제어 카트(130) 상에 지지될 수 있는 전기 수술 유닛(ESU)(160)을 포함할 수 있다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, ESU(160)는 코어 프로세서(150)로부터의 신호를 전송하고 수신하도록 배치될 수 있다. 하나의 선택적인 실시형태에 있어서, 코어 프로세서(150)와, 단극성 및 양극성 에너지 공급원과 같은 플럭스 공급원을 제공할 수 있는 ESU(160)의 구성요소들은 하나의 단일의 통합 유닛으로서 함께 통합될 수 있으며, 그 내부에서 ESU(160)의 구성요소들 중의 적어도 하나가 코어 프로세서(150) 내외로 신호를 전달하고 수신하도록 통신 상태에 있을 수 있다.

당업자는 제어 카트(130)에 제공되는 예컨대 코어 프로세서(150)와 같은 컨트롤러들이 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 본 발명의 각종의 기능들을 제어하는 제어 시스템의 일부로서 실행될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 당업자는 예컨대 코어 프로세서(150)와 같은 컨트롤러들의 기능들과 피처(feature)들이 외과의 콘솔(120), 환자측 카트(110) 및/또는 내부에 프로세서를 편입한 ESU와 같은 다른 장치들 중의 어느 곳에 위치하는 프로세서(이에 한정되지 않음)를 포함하는 여러 장치들 또는 소프트웨어 구성요소들에 걸쳐 분배될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 코어 프로세서(150)를 포함할 수 있는 제어 시스템의 기능들과 피처들은 여러 처리 장치들에 걸쳐 분배될 수 있다.

포지션 매핑 시스템 및 방법

아래에 이어지는 설명에서, 여러 가지 실시형태들은 보조 입력 장치들의 도 1의 수술 기구(102a-102c)와 같은 수술 기구들과의 매핑을 설명한다. 하지만, 당업자는 촬영 기구(예컨대, 도 1의 내시경 카메라 기구(103))와 같은 다른 종류의 기구들도 여기에 설명되는 보조 입력 장치들과 포지션 매핑을 통해 제어될 수 있으며, 따라서, 청구범위에 사용되는 것과 같은 수술 기구는 기구의 특정 형태에 한정되어서는 안되며, 전술한 바와 같이 수술, 진단 또는 치료 과정을 실행하는 데 사용괴고 원격적으로 제어되는 수술 시스템의 각종의 기구들을 포함하도록 광의적으로 해석되어야 한다는 것을 이해할 것이다.

여러 가지 실시형태들에 따른 작업 흐름의 예시의 단계들을 나타낸 플로 다이어그램이 도 4에 도시되어 있다. 도시된 단계들의 각각은 임의의 특정 실시형태에서는 필요하지 않을 수 있으며, 도시된 단계들 중의 일부는 도시된 것과 다르게 다른 순서로 그리고/또는 2회 이상 일어날 수 있다는 것을 이해해야 한다.

이해를 용이하게 하기 위해, 도 4의 예시의 작업 흐름은 도 1의 예시의 실시형태의 여러 가지 구성요소들을 기초한 실행을 기준으로 아래에 설명된다. 하지만, 당업자는 도 1을 기준으로 한 이와 같은 설명은 그에 한정하고자 하는 것은 아니며, 도 4의 작업 흐름은 도 3과 같은 환자측 카트 구성을 갖는 수술 시스템을 포함하여 다양한 로봇 수술 시스템들을 기초로 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

이제 도 4를 참조하면, 적어도 하나의 예시의 실시형태에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같은 원격조작 수술 시스템(100)이 원격조작 수술 시스템의 외과의 콘솔에 위치한 보조 기능 입력 장치들에 예컨대 플럭스 공급, 클램핑, 스테이플링, 절단 등의 보조 기능들을 할당하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것을 시도하는 본 발명의 구체예에 사용될 수 있다. 도 4는 보조 기능 입력 장치들에 대해 수술 기구들에 대한 보조 기능 제어를 자동적으로 할당하는 작업 흐름의 하나의 예시의 실시형태이다. 본 발명에 따른 여러 가지 실시형태들에 있어서, 도 4의 예시의 작업 흐름에서는, 작업(402)에서, 예컨대 그리핑 메카니즘(122a, 122b)과 같은 복수의 마스터 입력 장치들 중의 하나에 응답하고 슬레이브 제어 관계에 있는 한 종류의 수술 기구(102)가 검출된다. 마스터 입력 장치에 응답하고 있는 개개의 수술 기구(102a-102c)를 "추종관계에 있는(in-following)" 상태에 있다라고 하며, "추종관계에 있는" 상태는 수술 기구(102a-102c)가 마스터 입력 장치(122a, 122b) 중의 하나에 의해 능동적으로 제어되고 있는 상태이다.

예컨대, 본 발명의 범위 내에 포함되는 몇 가지 예시의 실시형태들에 있어서는, 주어진 시간에 작동가능한 마스터 입력 장치들(예컨대, 외과의 콘솔(120)에서의 2개의 그리핑 메카니즘(122a, 122b))은 수술 기구들이 설치되는 예컨대 104(도 1) 또는 304(도 3)와 같은 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리들(예컨대, 환자측 카트(110, 310)에서 3개 이상)보다 더 적은 개수로 존재한다. 다른 실시형태들에서는, 주어진 시간에 작동가능한 마스터 입력 장치들은 수술 기구가 설치되는 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리들보다 더 많은 개수로 존재할 수도 있다. 그와 같은 상황은 예컨대 당업자에 친숙한 이중 외과의 콘솔 원격조작 수술 시스템 셋업에서 일어날 수 있다. 어느 경우든, 외과의측 콘솔(120)은 복수의 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리들 중의 어느 것이 매핑되고 주어진 마스터 입력 장치의 제어 하에 있게 될지를 제어 시스템에 식별시키도록 사용된다. 도 1의 실시형태를 참조하면, 예컨대, 외과의측 콘솔(120)이 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104a-104c) 중의 어느 것이 2개의 그리핑 메카니즘(122a, 122b) 중의 하나와 현재 마스터-슬레이브 관계로 매핑되고 그에 따라 장착된 수술 기구(102a-102c) 중의 어느 것이 각각의 그리핑 메카니즘(122a, 122b)과 추종관계에 있는지를 제어 시스템에 식별시킨다.

하나의 예시의 실시형태에 있어서, 매니퓰레이터 암(140b)에 위치한 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104b)는 외과의 콘솔(120)에 위치한 왼쪽 그리핑 메카니즘(122a)에 매핑될 수 있다. 하나의 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리가 하나의 마스터 입력 장치와 마스터-슬레이브 관계에 있는 경우, 그 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리 및 결과적으로 그 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리에 설치된 수술 기구(예컨대, 이 예에서 102b)가 "추종관계에 있는(in-following)" 것으로서 지정되고, 그 상태를 지시하는 신호가 제어 카트(130)에 위치한 프로세서(150)와 같은 제어 시스템에 제공된다.

일부 시스템에 있어서는, 예컨대 암(140a)과 같은 환자측 카트(110)의 하나의 추가적인 매니퓰레이터 암이 환자측 카트(110)의 왼편(도 1에 도시된 바와 같이) 또는 오른편(도시 안됨)에 포지셔닝되도록 요동하여, 결과적으로 그 포지션에 따라 왼쪽 마스터 입력 장치(122a) 또는 오른쪽 마스터 입력 장치(122b)에 의해 제어될 수 있다. 이어지는 설명을 위해, 매니퓰레이터 암(140a)은 도 1에서 왼쪽 작동 포지션으로 도시되어 설명된다. 도 3의 예시의 실시형태에 있어서는, 그리핑 메카니즘(122a, 122b)은 각각 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(304a, 304b)와의 그리고 결과적으로 그들에 장착된 기구(302a, 302b)와의 추종관계에 있는 제어 관계로 놓여질 수 있다. 하지만, 3개 이상의 매니퓰레이터 인터페이스들이 도 3의 실시형태에 제공될 수 있으며, 그에 따라 선택적으로 마스터 입력 장치들과 추종관계에 있게 놓여질 수 있다는 것에 유의해야 한다.

여러 가지 실시형태들에 따라, 수술 기구(102)는 예컨대 그 수술 기구가 실행할 수 있는 보조 기능을 포함하여 특정 수술 기구 및 수술 기구의 종류를 식별하는, 수술 기구들에서 코드화된 고유 식별자(unique identifier)를 구비한다. 고유 식별자는 예컨대 특정 수술 기구(102)의 고유 일련 번호일 수 있다. 고유 식별자는 수술 기구(102) 상에 제공되어 예컨대 당업자에 친숙한 기구 종류, 사용 회수 등과 같은 수술 기구(102)에 관한 다양한 정보를 담고 있는 하나 이상의 메모리 저장 구조부에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 고유 식별자가 제공되는 메모리 저장 구조부는 예컨대 고유 식별자가 코드화되어 있는 무선 주파수 식별(RFID) 태그(tag)와 같은, 무선일 수 있는, 송신기일 수 있다.

고유 식별자는 수술 기구(102)로부터 전송되어, 예컨대 각각의 인터페이스 어셈블리에 근접하거나 연계되어 있는, 환자측 카트(110)에 위치한 하나 이상의 메모리 구조부 리더 장치에 의해 감지될 수 있다. 예시의 실시형태들에 따라, 메모리 구조부 리더 장치는 작동 인터페이스 어셈블리가 부착되는 하나 이상의 지지 구조부에 제공될 수 있다. 예시의 기구 리더 장치로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 각각의 수술 기구 상에 배치된 고유 RFID 태그를 판독하는 RFID 센서; 각각의 수술 기구 상에 제공된 고유 메모리 칩과 인터페이스 연결되어 그로부터 데이터를 수신할 수 있는 메모리 칩(예컨대, SRAM 또는 EEPROM 메모리 칩) 리더; 바코드 리더; 및/또는 자기 매체 리더(예컨대, 자기 스트립 리더)가 포함될 수 있다. 당업자는 기구와 연계된 읽기 가능 메모리 또는 읽기/쓰기 가능 메모리 저장 구조부로부터의 저장 정보를 판독하는 성능을 가진 다른 종류의 리더 장치가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그와 같은 메모리 저장 구조부 리더 장치들은, 기구 메모리 저장 장치가 프로그래밍되는 고유 정보를 판독하는 성능이 기구가 환자측 카트의 개개의 작동 인터페이스 어셈블리와 근접 범위에 있는지에, 예컨대 그들과 연결되어 있는지 또는 결합되어 있는지에 좌우되는, 근접성 기반(proximity-based)일 수 있다.

본 발명의 예시의 실시형태들에 따라, 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104a-104d)를 가진 매니퓰레이터 암(140a-140d)의 각각은 수술 기구(102)에 위치한 송신기에 의해 전송되는 정보를 감지하는 수신기를 포함할 수 있다. 다른 예시의 실시형태에 따라서는, 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리를 지지하는 다양한 지지 구조부들 중의 어떤 지지 구조부가 수술 기구(102)에 위치한 송신기에 의해 전송되는 정보를 감지하는 기구 리더 장치를 포함할 수 있다. 송신기 및 수신기의 양자 무두가 당업자에 친숙한 각종의 무선 통신 프로토콜을 지원할 수 있다.

본 발명의 예시의 실시형태들에 따라, 기구 리더 장치가 고유 식별자를 감지한 후, 고유 식별자 정보는 검출된 수술 기구(102)의 종류를 분석할 수 있는 하나 이상의 프로세서(150)를 포함할 수 있는 제어 시스템으로 전송될 수 있다.

고유 식별자는 환자측 카트(110)에 설치된 기구(102)에 관련한 기구 종류 및 다른 정보를 판정하는 데 사용될 수 있다. 기구 종류와 관련하여, 예시의 실시형태들에 따라, 개개의 수술 기구와 연계된 고유 식별자 정보는 수술 기구가 예컨대 에너지 공급과 같은 플럭스 공급을 위해 구성된 수술 기구(예컨대, 전기 수술 기구)인지와, 공급하도록 구성된 에너지가 무슨 종류의 에너지(예컨대, 양극성, 단극성, 혼합 모드 등)인지를 포함할 수 있다.

당업자는 기구 식별자 정보와 같은 데이터가 제어 시스템에 의해 수신될 때, 그 데이터는 상술된 제어 시스템의 일부로서의 하나 이상의 컨트롤러 또는 프로세서에서 수신될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 또한, 데이터의 수신 및/또는 처리는 제어 시스템의 하나 이상의 컨트롤러 또는 프로세서에 걸쳐 분배될 수 있다.

기구 식별 저장 및 리더 장치 기술은 예컨대 각종의 광학 인코딩/리딩, 무선 주파수 인코딩/리딩, 자기 인코딩/리딩, 디지털(예컨대, EEPROM 및 다른 유사한 저장 장치/리더) 인코딩/리딩 중의 어느 것과 같은 당업자에 알려진 각종의 기술들을 통한 것일 수 있다.

기구 식별 정보가 코어 프로세서(150)에 제공되면, 코어 프로세서(150)는 그 기구 식별 정보가 특정 기구(102a-102c)가 장착되어 있는 특정 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104a-104c)와 연계되어 있는 것을 인식한다. 이는 예컨대 오직 작동 인터페이스 어셈블리에 장착된 기구로부터의 식별 태그만을 판독할 수 있도록 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리에 아주 근접하여 위치되어 있는 식별자 리더에 의한 것일 수 있다. 작동 인터페이스 어셈블리(104)가 연결되는, 예컨대 매니퓰레이터 암(140), 암(140) 상의 지지부, 도 2의 어댑터 등과 같은, 임의의 구조부에 기구 식별 신호를 인식하는 기구 식별 리더가 구비될 수 있다. 따라서, 제어 시스템은 그 기구 식별 신호가 그 기구 식별 신호를 판독하여 전송하는 리더와 연계된 특정 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리와 연계되어 있다는 것을 판정할 수 있다.

여러 가지 실시형태들에 따라, 제어 시스템은 복수의 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104) 중의 어느 것이 예컨대 그리핑 메카니즘(112a, 122b)과 같은 복수의 마스터 입력 장치들 중의 어느 것과 마스터-슬레이브 관계에 있는지를 판정하도록 구성되어 있고, 또한 특정 수술 기구(102)가 특정 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리(104)에 설치되어 있다는 것을 검출하도록 구성되어 있다. 결과적으로, 여러 가지 실시형태들에 따라, 원격조작 수술 시스템(100)은 복수의 설치된 기구(102a-102c) 중의 어느 것이 예컨대 그리핑 메카니즘(122a, 122b)과 같은 마스터 입력 장치들 중의 어느 것에 의해 제어되고 있는 있는지를 판정하도록 구성되어 있다.

본 발명에 따른 여러 가지 실시형태들에 있어서, 도 4의 예시의 작업 흐름에서는, 작업(404)에서, 제어 시스템은 사용자의 어느 쪽 손이 수술 기구(102)가 추종관계에 있는 마스터 입력 장치를 조작하고 있는지를 검출한다. 예컨대, 제어 시스템은 기구(102a)가 사용자의 왼쪽 손에 의해 조작가능한 그리핑 메카니즘(122a)과 추종관계에 있고, 기구(102c)가 사용자의 오른쪽 손에 의해 조작가능한 그리핑 메카니즘(122b)과 추종관계에 있다는 것을 판정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 사용자의 어느 쪽 손이 마스터 입력 장치를 조작하는지의 판정 은 마스터 입력 장치들의 상대적인 포지셔닝 및/또는 구성과 같은 수많은 방법으로 그리고/또는 다른 감지 및 추적 기술을 통해 검출될 수 있다.

여러 가지 실시형태들에 따라, 도 4의 작업 흐름의 작업(406)에서, 원격조작 수술 시스템(100)은 또 다른 보조 기능 입력 장치에 대비되는 보조 기능 입력 장치의 상대적인 왼쪽 또는 오른쪽 포지셔닝과, 추종관계에 있는 수술 기구를 제어하는 마스터 입력 장치를 조작하는 각각의 사용자의 손에 기초하여, 추종관계에 있는 수술 기구(102)에 작동가능하게 연결되어(예컨대, 신호 통신을 통해) 추종관계에 있는 수술 기구(102)를 가동시키도록 하나 이상의 보조 기능 입력 장치를 할당하도록 구성되어 있다. 보조 기능이 할당되는 하나 이상의 보조 기능 입력 장치들은 예컨대 페달의 왼쪽 뱅크(예컨대, 도 1의(124a, 124b) 또는 페달의 오른쪽 뱅크(예컨대, 124c, 124d)에 포지셔닝될 수 있고, 따라서 사용자의 왼쪽 손 또는 사용자의 오른쪽 손에 각각 포지션 대응된다.

또한, 여러 가지 실시형태들에 있어서, 작업(408)에서 나타내진 바와 같이, 제어 시스템은 특정 보조 기능 신호 종류가 단계(402)에서 검출된 기구의 보조 기능 종류에 기초하여 할당된 보조 기능 입력 장치의 작동 시에 대응되는 포지션 매핑된 수술 기구에 전송되게 만들 수 있다.

예를 들어, 원격조작 수술 시스템(100)은 예컨대 수술 기구(102a)가 단계(402)에서 양극성 전기 수술 기구인 것으로 판정되고, 또한 단계(404)에서 왼쪽 그리핑 메카니즘(122a)과 추종관계에 있는 것으로 판정되었을 때, 푸트 페달들의 왼쪽 뱅크 내에 있는 푸트 페달(124a)의 작동에 응답하여, 예컨대 양극성 에너지 공급과 같은 보조 기능을 할당할 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 푸트 페달들의 왼쪽 뱅크는, 도 1의 예시의 실시형태에 있어서, 푸트 페달(124a, 124b)을 포함하고 있는 것으로 간주될 수 있고, 푸트 페달들의 오른쪽 뱅크는, 도 1의 예시의 실시형태에 있어서, 푸트 페달(124c, 124d)을 포함하고 있는 것으로 간주될 수 있다. 또 다른 예로, 검출된 수술 기구(102a)의 종류에 기초하여 제어 기능이 할당되는 푸트 페달(124a)은 보조 기능을 실행하도록 수술 기구들을 가동시키는 다른 푸트 페달(124c-124d)에 대해 예컨대 왼쪽의 상대적인 포지션을 가진다. 이 푸트 페달(124a)의 상대적인 포지션은 수술 기구(102a)를 조작하기 위한 신호를 출력하도록 마스터 그리핑 메카니즘(122a)을 조작하는 사용자의 왼쪽 손에 대응된다. 따라서, 왼쪽 손 그리핑 메카니즘(122a)에 의해 제어되는 수술 기구(102a)의 보조 기능은 도 1의 예시의 실시형태에 푸트 페달(124a, 124b)를 포함하는 왼쪽 뱅크에 할당된다. 예를 들어, 검출된 수술 기구의 종류가 영구 소작 스패튤라(spatula)인 경우, 푸트 페달(124a)은 단극성 절단 보조 기능을 실행하기 위해 단극성 에너지 발생기에 신호를 전송하도록 자동적으로 할당될 수 있을 것이며, 푸트 페달(124b)은 단극성 응고 보조 기능을 실행하기 위해 단극성 에너지 발생기에 신호를 전송하도록 할당될 수 있을 것이다.

여러 가지 실시형태들에 있어서, 보조 기능 신호 종류에 대한 보조 입력 장치들의 할당은, 포지션 및/또는 검출된 기구 종류 매핑 외에, 적용 산업 규격에도 좌우될 수 있다. 비제한적 예로, 보조 입력 장치들은 색상화될 수 있고, 기능 할당은 그 색상들에 기초할 수 있다. 예컨대, 푸트 페달(124a-124d)은 파란색이나 노란색이고, 응고 처리 기능과 절단 처리 기능이 보조 입력 장치들의 제어 하에 기구에 유효한 기능들일 때, 파란색 페달은 응고 처리를 낳는 에너지 공급에 할당되고, 노란색 페달은 절단 처리를 낳는 에너지 공급에 할당될 수 있다.

여러 가지 실시형태들에 있어서, 도 4의 작업 흐름의 작업(410)에서는, 예컨대 푸트 페달(124a-124d)과 같은 보조 기능 입력 장치들 중의 하나의 작동 시에, 입력 명령 신호가 작동된 보조 입력 장치로부터 예컨대 제어 시스템의 코어 프로세서(150)로 출력된다. 그 후, 코어 프로세서(150)는 작동된 보조 기능 입력 장치에 현재 할당된 수술 보조 기능에 따라 할당되고 추종관계에 있는 수술 기구(102)를 제어하도록 보조 기능 가동 신호를 전송한다. 특정적인 예로, 푸트 페달(124a)이 특정 보조 기능 종류의 수술 기구(102a)에 할당되고, 왼쪽 그리핑 메카니즘(122a)과 추종관계에 있을 경우, 푸트 페달(124a)의 작동(예컨대, 밟기)은 수술 기구(102a)가 단극성 소작 에너지를 공급하도록 가동되게 만들 것이다. 하지만, 단극성 소작 에너지 공급 기구가 아니라, 그 대신 수술 기구(102a)가 예컨대 스테이플링(stapling)을 위해 구성되는 경우에는, 푸트 페달(124a)의 작동은 수술 기구(102a)를 스테이플링 보조 기능을 실행하도록 가동시킬 것이다.

여러 가지 실시형태들에 있어서, 도 1을 참조하면, 예컨대 상부 페달(124a, 124c)은 하부 페달(124b, 124d)보다 더 높은 또는 더 강한 보조 기능 레벨을 가동시킬 수 있다. 예컨대, 페달(124a, 124b)의 왼쪽 뱅크에 포지션 매핑된 수술 기구 종류가 전기 수술 에너지 종류의 기구인 경우, 페달(124a)을 밟으면 페달(124b)을 밟는 것보다 더 높은 전압 에너지를 공급하도록 수술 기구를 가동시킬 수 있으며, 그 반대도 성립한다. 다른 예시의 실시형태들에 있어서는, 하나의 뱅크 내의 상부 및 하부 페달 쌍이 예컨대 단극성 절단 및 단극성 응고; 스테이플러 격발 및 스테이플러 클램핑; 흡인 및 세척; 기계적 절단 및 혈관 봉합과 같이 상이한 양상들에 대응될 수 있다.

이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 제어 시스템은 또한 사용자에게 어떤 종류의 기구가 특정 마스터 입력 장치와 추종관계에 있는지 그리고 또한 각각의 보조 입력 장치에 어떤 보조 기능이 가동되도록 할당되어 있는지를 알려 주기 위해, 외과의 콘솔에 위치한 사용자에게 예컨대 디스플레이(132)에서 정보를 제공할 수 있다. 이 정보에 의해, 수술 시스템은 여러 가지 수술 과정들을 실행하도록 사용자에 의해 지능제어될 수 있다.

여러 가지 실시형태들에 따른 작업 흐름의 예시의 단계들을 도시하고 있는 플로 다이어그램이 도 5에 도시되어 있다. 도시된 단계들의 각각은 임의의 특정 실시형태에서는 필요하지 않을 수 있으며, 도시된 단계들 중의 일부는 도시된 것과 다르게 다른 순서로 그리고/또는 2회 이상 일어날 수 있다는 것을 이해해야 한다. 한 가지 예시의 실시형태에 있어서는, 예컨대 단계(506, 508)는 단계(502, 504)의 발생 없이 일어날 수 있다.

도 5는 예시의 실시형태가 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 보조 기능 입력 장치들에 관련된 표시들을 그래픽 사용자 인터페이스 상에 표시하기 위한 작업 흐름의 하나의 예시의 실시형태이다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 그래픽 사용자 인터페이스는 외과의 콘솔(120)에 위치한 사용자와 같은 원격조작 수술 시스템의 사용자에 의한 시각화를 위해 디스플레이 상에 표시될 수 있다. 본 발명에 따라, 도 5의 예시의 작업 흐름에서는, 사용자의 존재가 푸트 페달(124a-124d)와 같은 하나 이상의 보조 기능 입력 장치에 근접하여 검출된다. 여러 가지 실시형태들에 따라, 사용자의 존재는 푸트 페달(124a-124d)의 각각에 제공될 수 있거나 푸트 페달(124a-124d)의 상대적인 근방에 제공될 수 있는 예컨대 도 1에 도시된 푸트 프레즌스 센서(foot presence sensor)(128a-128d)와 같은 하나 이상의 프레즌스 센서의 사용에 의해 검출될 수 있다. 여러 가지 실시형태들에 있어서, 각각의 페달은 자체의 프레즌스 센서를 가질 수 있으며, 또는 페달들의 그룹들(예컨대, 각각 왼쪽 뱅크 및 오른쪽 뱅크)이 공유형 프레즌스 센서와 연계되어 도 1에 도시된 센서(128) 중 2개만이 사용될 수도 있다. 여하튼, 예컨대 사용자의 발이 하나 이상의 푸트 페달(124a-124d) 위에서 검출될 때와 같이, 사용자가 하나 이상의 푸트 페달(124a-124d)에 근접하여 검출된다. 예를 들어, 사용자의 발은 푸트 페달(124a, 124b)의 왼쪽 뱅크 위를 맴돌거나 푸트 페달(124c, 124d)의 오른쪽 뱅크 위를 맴돌면서 검출될 수 있다.

당업자는 사용자의 발이 라이트 빔을 가로막을 때 센서가 페달 위에서 감지되는 물체가 존재한다는 것을 지시하는 신호를 프로세서에 전송하도록, 비제한적인 한 예로 발광기와 광 검출기를 구비하는 프레즌스 센서로 실행될 수 있는 다양한 종류의 감지 기술과 친숙할 것이다.

사용자의 존재가, 예컨대 사용자의 발(오른쪽 발 또는 왼쪽 발일 수 있다)이 푸트 페달(124a-124d) 중의 하나 이상의 푸트 페달 위에서 검출되면, 사용자의 존재를 검출한 하나 이상의 푸트 프레즌스 센서(예컨대, 센서(128a-128d) 중의 하나 이상)는 사용자의 존재를 지시하는 존재 검출 신호를 전송한다. 존재 검출 신호는 예컨대 외과의 콘솔(120)에 위치하는 하나 이상의 프로세서에서 수신될 수 있으며, 또는 예컨대 제어 카트(130)에 위치한 코어 프로세서(150)로 전송될 수 있다. 프로세서는 이 존재 검출 신호를 수신하고, 디스플레이(132) 등에서 사용자에게 표시를 제공하기 위한 신호를 출력한다.

이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 예시의 양태를 나타낸 그래픽 사용자 인터페이스의 예시의 일부의 스크린 캡쳐가 도시되어 있다. 도 6 및 도 7은 각각 원격조작 수술 시스템(100)의 사용자에 의해 액세스 가능한 디스플레이에 제공될 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(600, 700)를 도시하고 있다. 하나의 예시의 실시형태에 있어서, GUI(600, 700)는 디스플레이(126)에서 제공될 수 있다. 하지만, 당업자는 본 발명은 그에 한정되지 않으며, GUI(600, 700)는 예컨대 로봇 수술 시스템(100)의 제어 카트(130)에 제공되는 디스플레이(132)와 같은 임의의 디스플레이에서 제공될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 또한, GUI(600, 700)는 시스템과 연계된 2개 이상의 디스플레이에서 표시될 수도 있다.

또한, 간단하게 전체 디스플레이를 이루는 GUI 디스플레이(600, 700)의 일부만이 도시되어 있다. 대체로, 도 6 및 도 7에 빈공간으로 도시된 디스플레이의 주요 부분은 예컨대 수술 부위 및/또는 관련한 추종관계에 있는 수술 기구들의 영상을 포함할 수 있는 내시경 카메라로부터의 영상들을 표시할 수 있다.

왼쪽 편(602, 702)과 오른쪽 편(604, 704)을 구비한 GUI(600, 700)는, 예시의 실시형태들에 따라, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 각각이 하이라이트 표시 가능한(highlightable)(도 6 및 도 7에서는 음영으로 도시되어 있다) 표시 바(606a, 706a, 606b, 706b)를 제공할 수 있다. 표시 바(606a, 706a)는 GUI(600, 700)의 왼쪽 편(602, 702)의 외주부의 일부분에 또는 전체를 따라 제공될 수 있고, 표시 바(606b, 706b)는 GUI(600, 700)의 오른쪽 편(604, 704)의 외주부의 일부분에 또는 전체를 따라 제공될 수 있다. 당업자는 본 발명은 예컨대 표시 바에 한정되지 않고, GUI(600, 700)의 외주부에 제공되는 것에 한정되지 않으며, 사용자에게 상대적으로 포지셔닝되는 편들(즉, 왼쪽과 오른쪽)을 구별하는 능력을 제공하는 각종의 표시자들 중의 임의의 표시자가 GUI(600, 700)에서 제공될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예컨대, 한 가지 표시자는 GUI(600, 700)의 전체 왼쪽 편(602, 702)이나 오른쪽 편(604, 704) 또는 그 일부를 하이라이트 표시할 수 있다.

GUI(600, 700)는 또한 현재 마스터 입력 장치들에 응답하는, 예컨대 그리핑 메카니즘(122a, 122b)과 추종관계에 있는 기구의 종류를 사용자에게 표시하는 왼쪽 기구 식별 디스플레이(608a, 708a) 및 오른쪽 기구 식별 디스플레이(608b, 708b)를 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 예들에 있어서는, 왼쪽 기구 식별 디스플레이(608a, 708a)는 왼쪽 그리핑 메카니즘(122a)(따라서 사용자의 왼쪽 손)에 의해 제어되고 있는 기구가 메릴랜드 양극성 포셉(Maryland bipolar forcep)임을 보여주고 있고, 오른쪽 기구 식별 디스플레이(608b, 708b)는 오른쪽 그리핑 메카니즘(122b)(따라서 사용자의 오른쪽 손)에 의해 제어되고 있는 기구가 영구 소작 스패튤라임을 보여주고 있다. 물론, 당업자는 단지 2개의 예시의 수술 기구 종류만이 도시되어 있지만 본 발명은 그에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 또한, GUI(600, 700)는 각각이 상대적인 왼쪽 손 포지셔닝 및 상대적인 오른쪽 손 포지셔닝에서 예컨대 페달(124a-124d)과 같은 개개의 페달에 할당된 보조 기능들을 표시하는 왼쪽 페달 보조 기능 표시(610a, 710a) 및 오른쪽 페달 보조 기능 표시(610b, 710b)를 포함할 수 있다. 다른 페달(도시 안됨)도 본 발명에 따른 동일한 방식으로 표시되고 상이한 보조 기능들에 할당될 수 있을 것이다.

다시 도 5로 돌아가 도 6에 도시된 스크린 캡쳐를 참조하면, 작업(504)에서, 예컨대 외과의 콘솔(120) 및 제어 카트(130) 등에서의 제어 시스템의 하나 이상의 프로세서로부터의 표시 신호의 수신에 기초하여, 검출된 사용자 존재의 표시가 GUI(600)에서 표시된다. 도 6에 도시된 예시의 실시형태에 있어서는, 표시 바(606a)가 하이라이트 표시되지 않은 상태를 나타내고 있는 한편, 표시 바(606b)가 하이라이트 표시된 상태를 나타내고 있다. 도 6의 설명예의 표시 바(606a)의 하이라이트 표시되지 않은 상태는 푸트 페달(124a, 124b)의 왼쪽 뱅크 근처에서 사용자의 존재가 검출되지 않는다는 것을 지시한다.

여러 가지 실시형태들에 따라, 검출된 사용자 존재는 제어 시스템에 의해 푸트 페달들의 특정의 왼쪽 뱅크 또는 오른쪽 뱅크에 위치하거나 그 위에 있는 것으로 판정된다. 특정의 예로, 사용자의 존재가 푸트 페달(124c, 124d)의 오른쪽 뱅크에 위치한 푸트 페달(124c) 위에서 검출되면, 제어 시스템은 사용자 존재가 검출된 보조 입력 장치를 지시하는 신호를 디스플레이로 전송한다. 그 표시가 표시되는 GUI(600)의 부분은 예컨대 사용자 존재가 검출된 오른쪽 뱅크의 푸트 페달(124c)과 같은 푸트 페달이 매핑되는 왼쪽 손 또는 오른쪽 손에 대응된다. 예컨대, GUI(600)의 오른쪽 편(604)의 표시 바(606b)는 사용자의 손과 푸트 페달들의 오른쪽 뱅크에 위치한 푸트 페달(124c)의 대응되는 포지션의 표시를 표시한다. 이 경우, 표시 바(606b)는 검출된 존재를 표시하기 위해 하이라이트 표시되고(예컨대, 특정 색상을 통해), 표시 바(606a)에서 나타나는 하이라이트 표시되지 않은 바(및/또는 상이한 색상 바)와 상이하다.

다시 도 5의 예시의 작업 흐름을 참조하면, 작업(506)에서, 예컨대 푸트 페달(124a-124d)과 같은 보조 기능 입력 장치들 중의 하나의 작동이 푸트 페달(124a-124d)의 각각에 제공되거나 연결되는 각종의 작동 검출 장치들 중의 어느 것에 의해 검출된다. 푸트 페달(124a-124d) 중의 하나 이상의 작동이 일어나면, 예컨대 푸트 페달(124a)과 같은 특정 푸트 페달의 작동을 검출하는 작동 검출 장치가 이 푸트 페달의 작동을 지시하는 작동 검출 신호를 전송한다. 이 작동 검출 신호는 예컨대 외과의 콘솔(120)에 위치하는 하나 이상의 프로세서에 수신될 수 있으며, 또는 예컨대 제어 카트(130)에 위치한 코어 프로세서(150)에 전송될 수 있다. 프로세서는 작동 검출 신호를 수신하고, 디스플레이(126) 또는 디스플레이(132)와 같은 디스플레이에 신호를 출력한다. 한 가지 예시의 실시형태에 있어서, 작동 검출은 당업자에게 친숙한 페달에 연계되는 스위치에 의해 일어난다.

이제 도 7에 도시된 스크린 캡쳐를 참조하면, 도 5의 예시의 실시형태에 따른 작업 흐름의 작업(508)에서, 예컨대 푸트 페달(124a-125d) 중의 하나와 같은 상대적인 왼쪽 손 또는 오른쪽 손 매핑된 작동되는 입력 장치의 표시가 GUI(700)에서 표시된다. 표시되는 표시는 예컨대 외과의 콘솔(120) 및 제어 카트(130) 등에 위치하는 제어 시스템의 하나 이상의 프로세서로부터의 표시 신호의 수신에 기초하여 예컨대 디스플레이(126 또는 132)에서 표시된다. 도 7에 도시된 예시의 실시형태에 있어서는, 표시 바(706a)가 하이라이트 표시된 상태를 나타내고 있는 한편, 표시 바(706b)가 하이라이트 표시되지 않은 상태를 나타내고 있다. 도 7의 설명예의 표시 바(706b)의 하이라이트 표시되지 않은 상태는 푸트 페달들의 오른쪽 뱅크의 푸트 페달(124c, 124d) 중 어느 것도 작동되고 있지 않다는 것을 지시한다.

여러 가지 실시형태들에 따라, 제어 시스템은 사용자의 왼쪽 손 또는 오른쪽 손에 의해 제어되는 기구들의 보조 기능들을 제어하도록 매핑된 푸트 페달(124a-124d) 중의 하나가 작동되었는지를 판정한다. 예컨대, 시스템은 왼쪽 뱅크의 페달(124a, 124b) 또는 오른쪽 뱅크의 페달(124c, 124d) 중의 하나가 작동된 것을 검출할 수 있다. 푸트 페달들의 왼쪽 뱅크에 위치한 푸트 페달(124a)이 작동되면, 제어 시스템은 예컨대 푸트 페달(124a)과 같은 작동된 보조 입력 장치의 상대적인 왼쪽 손 또는 오른쪽 손 매핑을 지시하는 신호를 디스플레이에 전송한다. 그 표시가 표시되는 GUI(700)의 부분은 작동되는 푸트 페달이 매핑되는 손에 대응된다. 예컨대, GUI(700)의 왼쪽 편(702)의 표시 바(706a)는 왼쪽 뱅크 포지셔닝에 기초하여 왼쪽 손 매핑된 수술 기구를 제어하도록 할당된 작동되는 푸트 페달(124a)의 표시를 표시한다. 이 경우, 표시 바(706a)는 작동을 표시하는 하이라이트 표시된 특정 색상(또는 약간 다른 표시자를 포함)으로 되고, 도 7의 표시 바(706b)에서 나타나는 하이라이트 표시되지 않는 바와 상이하며, 또한 도 6의 표시 바(606b)에서 나타나는, 푸트 페달들 중의 하나 이상에 근접한 사용자의 존재를 표시하는 하이라이트 표시된 바와도 상이하다.

따라서, 여러 가지 실시형태들에 따라, 사용자의 존재가 검출되거나 작동되고 있는, 예컨대 푸트 페달(124a-124d) 중의 하나와 같은, 보조 기능 입력 장치의 왼쪽 손 또는 오른쪽 손 매핑된 포지션의 표시가 GUI 상에서 원격조작 수술 시스템(100)의 사용자에게 표시된다. 이런 식으로, GUI는 사용자에게 특정의 근접하게 위치된 보조 기능 입력 장치(예컨대, 존재 검출을 통한) 또는 작동되는 보조 기능 입력 장치의 왼쪽 손 또는 오른쪽 손 매핑된 보조 입력 장치를 즉각적으로 표시할 수 있다.

본 발명의 여러 가지 실시형태들은 예컨대 제어 카트(130)의 디스플레이(132)에 위치될 수 있는 환자측 보조원 표시를 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 포함한다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 원격조작 수술 시스템에 관한 각종의 정보를 전송하는 데 유용할 수 있고, 특히 환자측 보조원에게 유용할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스가 도시되어 있다. 도 6 및 도 7과 마찬가지로, 도 8 및 도 9의 스크린 샷은 내시경 촬영 장치로부터 공급되는 영상들과 같은, GUI 구성요소들과 함께 디스플레이 상에 보여질 수 있는 영상 및/또는 기타 GUI 구성요소들을 도시하고 있지 않다.

도 8 및 도 9에 있어서, 각각 사용자의 왼쪽 손 및 오른쪽 손과 추종관계에 있는 상태의 수술 기구는 대체로 스크린의 왼편과 오른편에 위치된 표시 피처(indication feature)(802a, 802b)와 더불어, 스크린의 상부 부분에서 서로에 대해 각각 왼쪽과 오른쪽에 위치된 표시 피처(804a, 804b)에 의해 표시되어 있으며, 왼쪽과 오른쪽은 스크린을 바라보는 관찰자의 시각을 기준으로 한다. 표시 피처(802, 804)는 왼쪽 손 및/또는 오른쪽 손에 의해 제어되는 현재 마스터 입력 장치들에 응답하는, 예컨대 그리핑 메카니즘(122a, 122b)과 추종관계에 있는 기구의 종류를 사용자에게 표시하는 왼쪽 기구 식별 디스플레이(803a, 805a) 및 오른쪽 기구 식별 디스플레이(803b, 805b)를 포함할 수 있다. 표시 피처(813)와 같은 하나 이상의 다른 표시 피처도 또 다른 수술 기구가 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리에 작동가능하게 연결되어 있지만 마스터 입력 장치의 제어 하의 추종관계에 있는 상태는 아니라는 것을 표시하는 기구 식별 디스플레이(815)를 구비하여 표시될 수 있다. 기구 식별 디스플레이(815)는 그 수술 기구가 무슨 종류인지를 표시한다. 수술 기구의 종류를 표시하는 외에, 표시 피처들은 또한 기구가 어떤 외과의 콘솔의 제어 하에 할당되는지에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 이는 이중 또는 다중 외과의 콘솔 세팅에서 유용할 수 있다. 따라서, 도 8 및 도 9에 있어서, 표시 피처(802, 804, 813)의 각각은 820에 콘솔 표시를 나타내고 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 예들에 대응하여, 왼쪽 기구 식별 디스플레이(803a, 805a)는 왼쪽 그리핑 메카니즘(122a)(따라서 사용자의 왼쪽 손)에 의해 제어되고 있는 기구가 메릴랜드 양극성 포셉임을 보여주고 있고, 오른쪽 기구 식별 디스플레이(803b, 805b)는 오른쪽 그리핑 메카니즘(122b)(따라서 사용자의 오른쪽 손)에 의해 제어되고 있는 기구가 영구 소작 스패튤라임을 보여주고 있다. 물론, 당업자는 단지 2개의 예시의 수술 기구 종류만이 도시되어 있지만 본 발명은 그에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 각각 스크린의 왼편과 오른편에 이들 표시 피처(802, 804)를 배치하는 것 외에, 여러 가지 실시형태들에 있어서, 왼쪽 손 아이콘(806a, 807a) 및 오른쪽 손 아이콘(806b, 807b)이 추종관계에 있는 수술 기구가 제어되는 쪽의 사용자의 손의 추가적인 시각적 표시를 제공하도록 표시될 수 있다.

여러 가지 실시형태들에 있어서, 표시 피처(802, 804)는 또한 보조 입력 장치로부터의 명령을 수신했을 때 보조 기능을 실행할 준비가 되어 있는 수술 기구를 표시하는 아이콘을 표시한다. 예를 들어, 도 8 및 도 9의 스크린 샷은 각각의 표시 피처(802, 804) 내에 보조 기능을 실행할 수술 기구의 준비도를 표시하는 번개 표시 아이콘(810)을 표시한다. 아이콘(810)은 보조 입력 장치에 의해 제어되는 보조 기능을 실행할 수 있는 기구가 마스터 입력 장치의 제어 하에 있는(추종관계에 있는) 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리에 작동가능하게 연결되어 있을 때 표시된다. 당업자는 번개 표시가 보조 기능을 실행하기 위한 수술 기구의 준비도를 표시하도록 표시될 수 있는 하나의 예시의 아이콘이며, 수많은 다른 아이콘이 그와 같은 상태를 표시하도록 표시될 수 있을 것임을 이해할 것이다. 또한, 예컨대 기구가 실행하는 보조 기능이 무엇인지에 따라 상이한 아이콘들이 사용될 수 있으며, 또한 2개 이상의 그와 같은 아이콘이 예컨대 기구가 2가지 이상의 보조 기능을 실행하기 위한 준비 상태에 있다는 것을 표시하기 위해 동시에 사용될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하여 상술한 그래픽 사용자 인터페이스와 마찬가지로, 도 8 및 도 9의 그래픽 사용자 인터페이스는 예시의 실시형태들에서 보조 입력 장치가 매핑되는 왼쪽 손 또는 오른쪽 손 제어 기구에 대응되는 보조 입력 장치에 근접하여 검출된 사용자 존재(도 8) 또는 보조 입력 장치가 매핑되는 왼쪽 손 또는 오른쪽 손 제어 기구에 대응되는 보조 입력 장치의 작동(격발)(도 9)을 표시할 수 있다.

예컨대, 도 8에서, 표시 피처(802, 804)는 보조 입력 장치들의 오른쪽 뱅크 또는 왼쪽 뱅크에 근접하여 사용자의 존재가 검출된 것을 사용자에게 전달하도록 상이한 색상 또는 다른 방식으로 하이라이트 표시될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 예컨대 비음영 피처(802a, 804a)에 대비하여 802b, 804b에서의 하이라이트 표시하는 음영 또는 상이한 색상이 사용자의 존재가 예컨대 푸트 페달(124c, 124d)과 같은 보조 입력 장치들의 오른쪽 뱅크의 어느 곳에 근접하여 검출되었을 때 표시될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 표시 피처(802b, 804b)는 보조 입력 장치들의 특정 뱅크에 근접한 존재 검출에 기초하여 사용자가 곧 작동시킬 수 있는 기구들을 왼쪽 손과 오른쪽 손 중의 어느 손이 제어하는지를 표시하도록 상이하게 하이라이트 표시되거나(예컨대, 특정 색상을 통해) 다르게 변경될 수 있다.

유사하게, 표시 피처(802, 804)의 그와 같은 변경은 수술 기구의 보조 기능을 가동시키기 위한 명령 신호를 제공하기 위해 특정 보조 입력 장치가 작동되었다는 것을 표시하는 데 사용될 수 있다. 도 9 역시 왼쪽 뱅크 포지셔닝에 기초하여 왼쪽 손 매핑된 수술 기구를 제어하도록 할당된, 예컨대 푸트 페달(124a, 124b) 중의 하나와 같은, 작동되는 보조 입력 장치의 표시를 표시하기 위해 GUI(900)의 왼쪽 편의 802a, 804a에서 음영으로 이를 표시하는 하나의 예시적 방법으로서 사용되고 있다. 하나의 예시의 실시형태에 있어서, 도 8 및 도 9에서 사용된 상이한 음영으로 나타내진 바와 같이, 하이라이트 표시, 색상들, 또는 기타 표시들이 가동에 대비하여 존재 검출을 표시하기 위해 상이하다.

당업자는 본 실시형태들의 교시의 범위를 벗어나는 일없이 원격조작 수술 시스템의 사용자에게 유사한 정보를 전송하면서, 도 6-9의 예시의 실시형태들에 도시된 GUI 스크린에 대한 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 상이한 종류들 및 조합들의 아이콘들 및/또는 텍스트가 전술한 정보를 전송하는 데 채용될 수 있고, 섬광형 또는 기타 표시자들이 표시 피처들의 색상들이나 하이라이트 표시를 대신해서 또는 그들과 조합하여 사용될 수 있을 것이며, 그리고/또는 스크린 샷의 특정 피처들의 상이한 배치도 본 발명의 범위를 벗어나는 일없이 어느 정도 사용될 수 있다.

여기에 설명된 다양한 작동 방법을 포함한 예시의 실시형태들은 데이터의 저장, 검색, 처리 및/또는 출력 및/또는 다른 컴퓨터와의 통신을 행할 수 있는 임의의 컴퓨터(예시로 이에 한정되는 것은 아님)와 같은 연산 하드웨어(연산 장치) 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 생성된 결과는 연산 하드웨어의 디스플레이 상에 표시될 수 있다. 본 발명의 다양한 예시의 실시형태에 따른 다양한 응답 및 신호 처리를 실시하는 알고리즘을 포함한 하나 이상의 프로그램/소프트웨어가 코어 프로세서를 포함한 제어 카트의 또는 제어 카트에 연결된, 데이터 인터페이스 모듈과 같은 프로세서에 의해 구현될 수 있으며, 컴퓨터 판독가능 기록 및/또는 저장 매체를 포함한 컴퓨터 판독가능 매체 상에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 기록 매체의 예로는 자기 기록 장치, 광 디스크, 광자기 디스크 및/또는 반도체 메모리(예컨대, RAM, ROM 등)가 포함된다. 자기 기록 장치의 예로는 하드 디스크 장치(HDD), 플렉시블 디스크(FD) 및 자기 테이프(MT)가 포함된다. 광 디스크의 예로는 DVD(디지털 다기능 디스크), DVD-RAM, CD-ROM(컴팩트 디스크-리드 온리 메모리), 및 CD-R(기록가능)/RW가 포함된다.

또 다른 수정 및 변경된 실시형태들이 여기에 설명된 것에 비추어 자명한 것일 수 있을 것이다. 예컨대, 시스템 및 방법은 작동의 명료함을 위해 도면과 설명에서 생략된 추가적인 구성요소 또는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 따라서, 여기서의 설명은 예시일 뿐으로 본 발명을 실시하는 일반적인 방식을 당업자에게 교시하는 것을 목적으로 하는 것으로 해석되어야 한다. 여기에 도시되고 설명된 다양한 실시형태는 예시로서 취급되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 여기에 설명한 이점을 가지면서 당업자에 자명하다면, 여러 가지 요소와 재료 및 그러한 여러 가지 요소와 재료의 구성이 여기에 도시되고 설명된 것들과 대체될 수 있고, 부품들 및 공정들의 순서가 뒤집어질 수 있으며, 교시된 실시형태들의 임의의 세부 특징이 독립적으로 사용될 수도 있을 것이다. 본 명세서 및 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나는 일없이, 여기에 설명된 요소들에 있어서의 변경이 이루어질 수 있을 것이다.

여기에 기술된 특정 예시 및 실시형태는 제한을 위한 것이 아니며, 구조, 치수, 재료 및 방법에 대한 변경이 본 명세서의 범위를 벗어나는 일없이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

여기에 설명된 발명의 상세한 설명 및 실시예를 고려하면 본 발명에 따르는 다른 실시형태들도 당업자에 자명할 수 있을 것이다. 상세한 설명 및 실시예들은 예시로만 간주되고, 발명의 진정한 사상 및 범위는 후속의 청구범위에 의해 지정되는 것으로 한다.

Claims (23)

1. 로봇 수술 시스템에서 수술 기구의 제어에 보조 입력 장치를 할당하는 방법이며,
   사용자의 왼쪽 손 및 오른쪽 손 중에 어느 쪽 손이 상기 수술 기구의 이동을 원격 제어하도록 작동 가능하게 연결된 입력 장치를 조작하고 있는지를 검출하는 단계와,
   적어도 2개의 보조 입력 장치로부터 선택되는 제1 보조 입력 장치의 포지션 및 상기 사용자의 어느 쪽 손이 상기 입력 장치를 조작하는지에 기초하여, 수술 기구의 보조 기능의 제어에 상기 제1 보조 입력 장치를 자동으로 할당하는 단계를 포함하고,
   상기 검출하는 단계는,
   상기 사용자의 손이 조작하고 있는 상기 입력 장치의 구성을 감지하는 단계와,
   상기 입력 장치를 조작하는 상기 사용자의 손의 모션을 감지하는 단계 중의 하나 이상의 단계를 포함하는,
   보조 입력 장치를 할당하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 보조 입력 장치의 포지션은 상기 적어도 2개의 보조 입력 장치 중에서 상기 제1 보조 입력 장치와 다른 적어도 하나의 보조 입력 장치에 대해 상대적인 왼쪽 포지션과 오른쪽 포지션 중의 하나인,
   보조 입력 장치를 할당하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 보조 입력 장치로부터 수신된 입력 명령 신호에 응답하여, 상기 수술 기구의 상기 보조 기능을 가동시키기 위한 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는,
   보조 입력 장치를 할당하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 보조 기능은 에너지 공급, 영상 및/또는 음향 스트리밍, 세척, 흡인, 스테이플링 및 절단 중의 적어도 하나로부터 선택되는,
   보조 입력 장치를 할당하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 보조 입력 장치에 근접한 사용자의 존재를 검출하는 단계와,
   검출에 응답하여, 상기 제1 보조 입력 장치가 어느 수술 기구를 제어하도록 할당되는지를 지시하는 표시를 그래픽 사용자 인터페이스의 일부분에 표시하는 단계를 더 포함하는,
   보조 입력 장치를 할당하는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 보조 입력 장치의 작동을 검출하는 단계와,
   검출에 응답하여, 상기 제1 보조 입력 장치가 어느 수술 기구에 할당되는지를 지시하는 표시를 그래픽 사용자 인터페이스의 일부분에 표시하는 단계를 더 포함하는,
   보조 입력 장치를 할당하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 수술 기구의 보조 기능 종류를 검출하는 단계와,
   검출된 보조 기능 종류에 기초하여 상기 수술 기구의 보조 기능을 가동시키도록 상기 제1 보조 입력 장치로부터의 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는,
   보조 입력 장치를 할당하는 방법.
8. 수술 기구를 제어하는 시스템이며,
   원격조작 수술 시스템에 작동 가능하게 연결된 수술 기구를 제어하기 위한 입력 제어 신호를 생성하고 전송하도록 작동 가능하게 연결된 입력 장치와,
   상기 수술 기구가 작동 가능하게 연결된 상태일 때 상기 수술 기구의 보조 기능을 원격으로 가동시키도록 각각이 구성된 적어도 2개의 보조 입력 장치와,
   제어 시스템을 포함하고,
   상기 제어 시스템은,
   상기 수술 기구의 이동을 원격으로 제어하도록 작동 가능하게 연결된 입력 장치의 초기 포지션 및 구성 중의 하나 이상을 검출하고,
   상기 2개의 보조 입력 장치로부터 선택된 제1 보조 입력 장치의 포지션 및 상기 입력 장치의 초기 포지션 및 구성 중의 하나 이상의 검출에 기초하여 상기 수술 기구의 보조 기능을 제어하도록, 상기 제1 보조 입력 장치를 작동 가능하게 연결하도록 구성되는,
   수술 기구를 제어하는 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 보조 입력 장치의 포지션은 상기 적어도 2개의 보조 입력 장치 중에서 상기 제1 보조 입력 장치와 다른 적어도 하나의 보조 입력 장치에 대해 상대적인 왼쪽 포지션과 오른쪽 포지션 중의 하나인,
   수술 기구를 제어하는 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 입력 장치에 작동가능하게 연결된 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리를 더 포함하고,
    상기 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리는 상기 입력 장치로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 수술 기구를 제어하도록 구성된,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 수술 기구의 보조 기능 종류를 검출하고,
    상기 수술 기구의 검출된 보조 기능 종류에 따라 상기 수술 기구를 제어하는 신호를 전송하도록 상기 제1 보조 입력 장치를 제어하도록 추가로 구성되는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보조 입력 장치에 근접한 사용자의 존재를 검출하도록 구성된 프레즌스 센서와,
    상기 제1 보조 입력 장치에 근접한 사용자의 검출된 존재의 표시를 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함하는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보조 입력 장치의 작동을 검출하는 작동 센서와,
    상기 제1 보조 입력 장치의 작동의 표시를 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함하는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
14. 제8항에 있어서,
    상기 입력 장치는 그리핑 메카니즘을 포함하는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
15. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 보조 입력 장치는 푸트 페달을 포함하는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
16. 제8항에 있어서,
    추가적인 입력 장치를 더 포함하고,
    상기 입력 장치 및 상기 추가적인 입력 장치는 상기 원격조작 수술 시스템의 외과의 콘솔을 조작하는 사용자의 왼쪽 손 포지션과 오른쪽 손 포지션에 각각 포지셔닝되는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 보조 입력 장치의 상기 제1 보조 입력 장치 및 추가적인 보조 입력 장치는, 서로에 대해 상대적인 왼쪽 포지션과 오른쪽 포지션에 포지셔닝되는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
18. 로봇 수술 시스템에서 수술 기구를 제어하기 위한 보조 입력 장치를 할당하는 방법이며,
    원격조작 수술 시스템의 제1 입력 장치에 의해 제어되는 제1 매니퓰레이터 인터페이스 어셈블리에 연결된 제1 수술 기구를 검출하는 단계와,
    사용자의 왼쪽 손과 사용자의 오른쪽 손 중 어느 쪽 손이 상기 제1 입력 장치를 조작하는지를 검출하는 단계와,
    상기 사용자의 왼쪽 손이 상기 제1 입력 장치를 조작하는 것으로 검출되는 경우에 제2 보조 입력 장치에 대해 상대적인 왼쪽 포지션에 배치된 제1 보조 입력 장치에 상기 제1 수술 기구의 보조 기능의 제어를 할당하는 단계, 또는 상기 사용자의 오른쪽 손이 상기 제1 입력 장치를 조작하는 것으로 검출되는 경우에 상기 제1 보조 입력 장치에 대해 상대적인 오른쪽 포지션에 배치된 상기 제2 보조 입력 장치에 상기 제1 수술 기구의 보조 기능의 제어를 할당하는 단계를 포함하고,
    상기 왼쪽 포지션과 상기 오른쪽 포지션의 기준은 상기 제1 입력 장치를 조작하는 사용자에 대한 것인,
    보조 입력 장치를 할당하는 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 보조 기능은 전기 수술 기능을 포함하는,
    보조 입력 장치를 할당하는 방법.
20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 입력 장치는 그리핑 메카니즘을 포함하는,
    보조 입력 장치를 할당하는 방법.
21. 삭제
22. 제8항에 있어서,
    상기 보조 기능은 에너지 공급, 영상 및/또는 음향 스트리밍, 세척, 흡인, 스테이플링 및 절단 중의 적어도 하나로부터 선택되는,
    수술 기구를 제어하는 시스템.
23. 제18항에 있어서,
    상기 보조 기능은 에너지 공급, 영상 및/또는 음향 스트리밍, 세척, 흡인, 스테이플링 및 절단 중의 적어도 하나로부터 선택되는,
    보조 입력 장치를 할당하는 방법.

Images