KR102398879B1 - 드레이핑을 위한 자동적인 매니퓰레이터 어셈블리 전개 - Google Patents

Abstract

컴퓨터 보조 원격조작 수술 시스템에서의 컨트롤러는, 시스템의 부분의 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 시스템의 부분에 대한 사용자 탭동작에 응답하여 시스템의 부분을 자동적으로 움직인다. 이는 드레이핑 과정을 빠르게 할 뿐만 아니라 멸균 수술용 드레이프가 시스템의 그 부분의 드레이핑 동안 손상되거나 오염되는 가능성을 줄여준다.

Description

드레이핑을 위한 자동적인 매니퓰레이터 어셈블리 전개

본 특허 출원은 "드레이핑을 위한 자동적인 매니퓰레이터 어셈블리 전개(AUTOMATIC MANIPULATOR ASSEMBLY DEPLOYMENT FOR DRAPING)"라는 제목으로 2016년 7월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원 62/362,192의 우선권과 출원일의 이익을 주장하고, 그 명세서 내용은 그 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.

본 발명은 대체로 드레이핑 수술 시스템(draping surgical system)에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 수술 시스템의 드레이핑을 보조하는 자동화(automation)에 관한 것이다.

수술용 드레이프(surgical drape)는 예전부터 컴퓨터 보조 수술 시스템(100)에서의 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(140)들과 같은 수술 매니퓰레이터를 커버하는데 사용되어 왔다. 드레이프는 다양한 형태들을 취해 왔다. 각각의 경우에서, 매니퓰레이터 및 관련 지지 링크들은 수술 절차의 시작에 앞서 수술용 드레이프로 수동으로 커버된다.

수술 시스템(100)은 (전기적인 또는 광학적인) 유선 또는 무선 연결(196)에 의해 모두 상호연결되는 내시경 이미징 시스템(192), 의사의 콘솔(194)(마스터) 및 환자 측 지지 시스템(110)(슬레이브)을 포함하는 컴퓨터 보조 수술 시스템이다. 하나 이상의 전자 데이터 프로세서들은 시스템 기능성을 제공하기 위해서 이러한 주요 구성요소들 안에 다양하게 위치될 수 있다. 예시들은 미국 특허 US 9,060,678 B2에 개시되어 있는데, 그 명세서 내용은 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.

이미징 시스템(192)은, 예컨대 수술 부위의 캡처된 내시경 이미징 데이터 및/또는 환자 외부의 다른 이미징 시스템들로부터의 수술전 또는 실시간 이미지 데이터 상에 이미지 처리 기능을 수행한다. 이미징 시스템(192)은 처리된 이미지 데이터(예컨대 수술 부위의 이미지들 뿐만 아니라 관련된 제어 및 환자 정보)를 출력한다. 일부 양태들에서, 처리된 이미지 데이터는 수술실로부터 원격에 있는 하나 이상의 위치들에서 보이거나 다른 수술실 인원에게 보이는 광학적 외부 모니터에 출력된다(예컨대 다른 위치에 있는 의사는 비디오를 모니터링할 수 있음; 라이브 제공 비디오(live feed video)는 트레이닝을 위하여 사용될 수 있음; 기타 등등).

의사의 콘솔(194)은, 기구들, 입구 가이드(들), 및 집합적으로 슬레이브들로 지칭되는 이미징 시스템 장치들을 의사가 조종할 수 있게 하는 다자유도(multiple degrees-of-freedom; "DOF") 기계식 입력 장치들("마스터들(masters)")을 포함한다. 이러한 입력 장치들은 일부 양태들에서 기구들 및 수술 장치 어셈블리 구성요소들로부터의 햅틱 피드백(haptic feedback)을 의사에게 제공할 수 있다. 콘솔(194)은 또한, 디스플레이 상의 이미지들이 디스플레이 스크린 뒤쪽에서/아래쪽에서 작업하는 의사의 양손에 대응하는 거리에서 대체로 초점맞추어지도록 위치조정되는 입체 비디오 출력 디스플레이를 포함한다. 이러한 양태들은 미국 특허 제6,671,581호에 더욱 충분히 설명되어 있고, 그 명세서 내용은 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.

기구들의 삽입 동안의 제어는, 예컨대 이미지 안에 나타나 있는 기구들을 마스터들 중 하나 또는 양자 모두를 이용해서 움직이는 의사에 의해 달성될 수 있는데, 의사는 이미지 측면에 있는 기구를 측면으로 움직이기 위해서 그리고 의사를 향하여 기구들을 당기기 위해서 마스터들을 사용한다. 마스터들의 동작은 출력 디스플레이 상의 고정된 중심 지점을 향하여 조향하도록 그리고 환자 체내로 전진하도록 이미징 시스템 및 관련 수술 장치 어셈블리에 명령한다.

일 양태에서, 카메라 제어는, 마스터 핸들들이 움직이게 되는 동일한 방향으로 이미지가 움직이는 것을 위하여 마스터들이 이미지에 고정되어 있다는 인상을 주도록 설계되어 있다. 이 설계는 의사가 카메라 제어로부터 빠져나가는 경우 기구들을 제어하기 위해서 마스터들이 정확한 위치에 있게 하고, 결과적으로 이 설계는 기구 제어를 시작하거나 재개하기 전에 마스터들을 다시 적소로 클러치동작(맞물림해제동작)하거나 움직이거나 클러치해제동작(맞물림동작)할 필요가 없게 한다.

환자 측 지지 시스템(110)의 베이스(101)는 제어되지 않는 피동식 셋업 아암 어셈블리(120) 및 능동식으로 제어되는 매니퓰레이터 아암 어셈블리(130)를 포함하는 아암 어셈블리를 지지한다. 능동식으로 제어되는 매니퓰레이터 아암 어셈블리(130)는 입구 가이드 매니퓰레이터(130)로 지칭된다.

일 예시에서, 셋업 아암 어셈블리(120)는 2개의 피동식 회전 셋업 조인트들(103, 105)을 포함한다. 셋업 조인트들(103, 105)을 위한 조인트 브레이크들이 해제되는 경우라면, 회전 셋업 조인트들(103, 105)은 결합된 셋업 링크들(104, 106)의 수동 위치조정을 할 수 있게 한다. 이와 달리, 이러한 셋업 조인트들 중 일부는 능동식으로 제어될 수 있고, 더 많거나 더 적은 셋업 조인트들은 다양한 구성들로 사용될 수 있다. 셋업 조인트들(103, 105)과 셋업 링크들(104, 106)은 사람이 입구 가이드 매니퓰레이터(130)를 데카르트 x, y 및 z 공간 안에서 다양한 포지션들과 배향들로 배치할 수 있게 한다. 베이스(101)와 셋업 아암 어셈블리(120)의 셋업 링크(104) 사이의 프리즈매틱 셋업 조인트(미도시)는 수직방향 조정(112)들을 위하여 사용될 수 있다.

동작의 원격 중심(146)은 요(yaw) 축, 피치(pitch) 축 및 롤(roll) 축이 교차하는 위치이다(즉 이 위치에서는 조인트들이 동작의 그 범위에 걸쳐 움직이는 동안 운동형상학적 사슬이 정지상태로 실제적으로 남아 있음). 능동식으로 제어되는 이러한 조인트들 중 일부는 개별적인 기구들의 DOF를 제어하는 것과 관련되어 있는 매니퓰레이터들이고, 능동식으로 제어되는 조인트들 중 나머지는 이러한 매니퓰레이터들로 된 단일의 어셈블리의 DOF를 제어하는 것과 관련되어 있다. 능동식 조인트들과 링크들은 모터들 또는 다른 액추에이터들에 의해 움직일 수 있고, 의사의 콘솔(194)에서의 마스터 아암 움직임들과 관련되어 있는 움직임 제어 신호들을 수신한다.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 매니퓰레이터 어셈블리 요 조인트(111)는 제 1 매니퓰레이터 링크(113)의 제 1 단부, 예컨대 근위 단부와 셋업 링크(106)의 단부 사이에 결합되어 있다. 요 조인트(111)는, 제 1 매니퓰레이터 링크(113)가 매니퓰레이터 어셈블리 요 축(123) 둘레에서 임의로 "요(yaw)"로 정의될 수 있는 동작으로 셋업 링크(106)에 대하여 움직일 수 있게 한다. 나타나 있는 바와 같이, 요 축(111)의 회전 축은, 대체로 기구가 환자 속으로 들어가는 포지션(예컨대 복부 수술을 위한 배꼽)인 동작의 원격 중심(146)과 정렬되어 있다.

일 실시예에서, 셋업 링크(106)는 수평방향으로 또는 x, y 평면 안에서 회전가능하고, 요 조인트(111)는 입구 가이드 매니퓰레이터(130) 안의 제 1 매니퓰레이터 링크(113)가 요 축(123)을 중심으로 회전할 수 있게 하도록 구성되어 있다. 셋업 링크(106), 요 조인트(111) 및 제 1 매니퓰레이터 링크(113)는 동작의 원격 중심(146) 쪽으로 요 조인트(111)를 지나는 수직선으로 도시된 바와 같이 입구 가이드 매니퓰레이터(130)를 위하여 일정한 수직방향 요 축(123)을 제공한다.

제 1 매니퓰레이터 링크(113)의 원위 단부는 능동식으로 제어되는 제 1 회전 조인트(114)에 의해 제 2 매니퓰레이터 링크(115)의 근위 단부에 결합되어 있다. 제 2 매니퓰레이터 링크(115)의 원위 단부는 능동식으로 제어되는 제 2 회전 조인트(116)에 의해 제 3 매니퓰레이터 링크(117)의 근위 단부에 결합되어 있다. 제 3 매니퓰레이터 링크(117)의 원위 단부는 능동식으로 제어되는 제 3 회전 조인트(118)에 의해 제 4 매니퓰레이터 링크(119)의 원위 부분에 결합되어 있다.

일 실시예에서, 링크들(115, 117, 119)은 결합식 동작 메커니즘으로서 역할하도록 함께 결합되어 있다. 결합식 동작 메커니즘(coupled motion mechanism)들은 잘 알려져 있다(예컨대 이러한 메커니즘은 입력 링크 동작과 출력 링크 동작이 서로에 대해 평행하게 유지되고 있는 경우 평행 동작 링크장치(parallel motion linkage)들로 알려져 있음). 예를 들어, 회전 조인트(114)가 능동적으로 회전되고 있는 경우라면, 조인트들(116, 118) 또한 능동적으로 회전되고 있어서, 링크(119)는 링크(115)에 대해 일정한 관계로 움직인다. 그러므로, 조인트들(114, 116, 118)의 회전 축들이 평행하다는 점을 알 수 있다. 이러한 축들이 요 조인트(111)의 회전 축(123)에 대해 수직하는 경우, 링크들(115, 117, 119)은 매니퓰레이터 어셈블리 피치 축 둘레에서 임의로 "피치(pitch)"로 정의될 수 있는 동작으로 링크(113)에 대하여 움직인다.

매니퓰레이터 피치 축은 이 양태에서 동작의 원격 중심(146)에서 도 1의 페이지로 들어가는 방향과 그 페이지에서 나오는 방향으로 뻗어 있다. 매니퓰레이터 어셈블리 피치 축 둘레에서의 동작은 화살표(121)로 표현되어 있다. 링크들(115, 117, 119)이 단일의 어셈블리로서 움직이기 때문에, 제 1 매니퓰레이터 링크(113)는 능동형 근위방향 매니퓰레이터 링크로 여겨질 수 있고, 제 2 내지 제 4 매니퓰레이터 링크들(115, 117, 119)은 집합적으로 능동형 원위방향 매니퓰레이터 링크로 여겨질 수 있다.

종종 플랫폼(132)으로 지칭되는 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리 플랫폼(132)은 제 4 매니퓰레이터 링크(119)의 원위 단부에 결합되어 있다. 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)는 플랫폼(132) 상에 회전가능하게 장착되어 있다. 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)는 기구 매니퓰레이터 위치조정 시스템을 포함한다.

입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)는 축(125) 둘레에서 그룹으로서 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(140)들을 회전시킨다. 구체적으로, 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)는 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리 롤 축(125) 둘레에서 임의로 "롤(roll)"로 정의될 수 있는 동작으로 플랫폼(132)에 대하여 싱글 유닛(sngle unit)으로서 회전한다.

복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(140)들 각각은 상이한 삽입 어셈블리(135)("삽입 메커니즘(135)"으로도 지칭됨)에 의해 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)에 결합되어 있다. 일 양태에서, 각각의 기구 어셈블리(135)는, 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)를 향하여 그리고 이로부터 멀어지는 방향으로 대응하는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 움직이는 델레스코핑 어셈블리(telescoping assembly)이다. 도 1에서, 각각의 삽입 어셈블리는 완전히 후퇴된 포지션에 있다.

복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들 각각은 그 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 출력 인터페이스에서 복수의 출력들을 구동시키는 복수의 모터들을 포함한다. 기구 매니퓰레이터 어셈블리, 및 기구 매니퓰레이터 어셈블리에 결합될 수 있는 수술 기구의 일 예시를 위하여 참조사항으로 통합되어 있는 미국 특허 출원 공보 US 2016/0184037 A1을 참조한다.

일 양태에서, 수술용 드레이프의 일부인 멤브레인 인터페이스(membrane interface)는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리이 기구 장착 인터페이스와, 대응하는 수술 기구의 트랜스미션 유닛의 입력 인터페이스 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 수술용 드레이프와 맴브레인 인터페이스의 일 예시를 위하여 미국 특허 출원 공보 US 2011/0277776 A1을 참조한다. 다른 양태에서, 수술용 드레이프의 일부인 멸균 어댑터는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 기구 장착 인터페이스와, 대응하는 수술 기구의 트랜스미션 유닛의 입력 인터페이스 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 수술용 드레이프와 멸균 어댑터의 일 예시를 위하여 미국 특허 출원 공보 US 2011/0277775 A1을 참조한다.

도 2는 멸균 어댑터(250)를 포함하는 뻗어 있는 수술용 드레이프의 드레이프 부분(200)의 사시도이다. 드레이프 부분(200)은 회전가능한 시일(208)과 멸균 어댑터(250) 사이에 결합되어 있는 복수의 드레이프 슬리브(205)들을 포함한다.

회전가능한 시일(208)은 복수의 드레이프 슬리브(205)들의 근위방향 개구(203)들을 매니퓰레이터 아암 어셈블리의 매니퓰레이터 플랫폼에 조작가능하게 결합시킨다. 일 예시에서, 회전가능한 시일(208)은 롤 커버 부분(208a)과 베이스 콤 부분(208b)을 가지는 회전가능한 미로형 시일을 포함한다. 베이스 콤 부분(208b)은 롤 커버 부분(208a)에 대하여 회전가능하다. 베이스 콤 부분(208b)은 구멍들과 복수의 쐐기 형상의 "프레임들"을 형성하는 리브(rib)들이 있는 디스크를 포함하고, 프레임들 각각은 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 에워싸는 크기로 되어 있다. 복수의 드레이프 슬리브(205)들 각각의 근위 단부는 베이스 콤 부분(208b)의 복수의 쐐기형 프레임들 중 상이한 하나에 결합되어 있다. 리브형 베이스 콤 부분(208b)은 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)의 회전가능한 베이스 플레이트 상에 가까이 모여있는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들 중 각각의 개별적인 하나를 드레이핑하는데 도움이 되고, 그리고 나아가 드레이핑된 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들이 수술 절차 동안 움직일 때, 복수의 드레이프 슬리브(205)들 각각의 배향과 배열을 유지하는데 도움이 된다.

도 2에는 뻗어 있는 상태에 있는 복수의 드레이프 슬리브(205)들 각각이 도시되어 있다. 복수의 드레이프 슬리브(205)들 각각은, 대응하는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 다른 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들에 대하여 독립적으로 그리고/또는 종속적으로 제어될 때 독립적으로 후퇴하거나 뻗을 수 있다.

롤 커버 부분(208a)은 매니퓰레이터 플랫폼(132)의 프레임(예컨대 매니퓰레이터 헤일로)에 고정되게 장착되고, 베이스 콤 부분(208b)은 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)의 회전가능한 베이스 플레이트에 고정되게 장착되므로, 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133)의 회전가능한 베이스 플레이트가 회전되는 경우에는 베이스 콤 부분(208b)도 드레이핑된 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들과 조합하여 회전한다. 복수의 드레이프 슬리브(205)들 각각의 근위 단부가 베이스 콤 부분(208b)에 결합되어 있기 때문에, 모든 드레이프 슬리브(205)들은 더욱 근위방향 드레이프 부분(210)에 대하여 그룹으로서 함께 회전한다.

컴퓨터 보조 원격조작 수술 시스템에서의 컨트롤러는, 포지션 변화 표시를 탐지하자마자, 종종 수술용 드레이프로 지칭되는 멸균 수술용 드레이프로 시스템의 일 부분을 드레이핑하는 것을 수월하게 하기 위해서 시스템의 그 부분을 자동적으로 움직인다. 이는, 사용자가 그 부분을 수동으로 드레이핑하는 것에 비해, 드레이핑 과정을 빠르게 할 뿐만 아니라 멸균 수술용 드레이프가 시스템의 그 부분의 드레이핑 동안 손상되거나 오염되는 가능성을 줄여준다.

일 양태에서, 그 부분은 제 1 포지션을 가진다. 컨트롤러는 그 부분에 결합되고, 컨트롤러는 그 부분의 포지션 변화 표시를 탐지하도록 구성되어 있다. 그리고, 컨트롤러는 수술 시스템의 수술 장치 부분의 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 그 부분을 제 2 포지션으로 자동적으로 움직이도록 구성되어 있다. 제 1 포지션은 제 2 포지션과 상이하고, 컨트롤러는 컨트롤러에 의한 포지션 변화 표시의 탐지에 응답하여 그 부분을 자동적으로 움직인다.

일 양태에서, 포지션 변화 표시(position change indication)는 그 부분 상에서의 사용자 탭동작(tapping)에 의해 생성되는 포지션 트래킹 외란(position tracking disturbance)이다. 그러나, 다른 양태들에서, 포지션 변화 표시는 그 부분을 움직이는 방향을 표시하는, 그 부분 상의 동작 제어 입력 장치로부터의 신호이다. 이 신호는 동작 제어 입력 장치와의 사용자 상호작용에 의해 발생된다.

일 양태에서, 그 부분은 매니퓰레이터 구성요소이고, 컴퓨터 보조 원격조작 수술 시스템은 수술용 드레이프를 포함한다. 이 양태에서, 컨트롤러는 수술 시스템의 수술 장치 부분의 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 매니퓰레이터 구성요소를 제 2 포지션으로 자동적으로 움직이도록 구성되어 있다. 이는 매니퓰레이터 구성요소를 수술용 드레이프의 일부 속으로 자동적으로 움직이도록 구성되어 있는 컨트롤러를 포함한다.

다른 양태에서, 그 부분은 매니퓰레이터 구성요소이고, 컴퓨터 보조 원격조작 수술 시스템은 수술용 드레이프를 포함하고, 그리고 컨트롤러는 수술 시스템의 수술 장치 부분의 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 매니퓰레이터 구성요소를 제 2 포지션으로 자동적으로 움직이도록 구성되어 있다. 이는 매니퓰레이터 구성요소를 수술용 드레이프의 일부 내부로 자동적으로 움직이도록 구성되어 있는 컨트롤러를 포함한다. 일 양태에서, 수술용 드레이프의 부분은 드레이프 슬리브이다.

일 양태에서는 그 부분이 링크이고, 다른 양태에서는 그 부분이 매니퓰레이터 어셈블리이다. 예를 들어, 링크는 입구 가이드 매니퓰레이터 안의 링크일 수 있는 한편, 매니퓰레이터 어셈블리는 수술 기구 매니퓰레리어터 어셈블리일 수 있다. 이러한 예시들이 포괄적인 것으로 의도된 것은 아니다. 종종, 그 부분은 매니퓰레이터 구성요소로서 특징지어진다.

일 양태에서, 그 부분의 포지션 변화 표시를 탐지하도록 구성되어 있는 컨틀롤러는 포지션 트래킹 외란을 탐지하도록 구성되어 있는 컨트롤러이다. 포지션 트래킹 외란은 그 부분 상의 사용자 입력에 의해 생성된다. 일 양태에서, 그 부분 상의 사용자 입력은 그 부분에 대한 사용자 탭동작이다.

일 양태에서, 컨트롤러는 상태 기계(state machine)을 포함한다. 상태 기계는 포지션 유지 상태 및 전진 상태를 포함한다. 그 부분의 포지션에서의 포지션 에러가 적어도 미리 정해진 시간 간격 동안 일어나는 경우라면, 상태 기계는 포지션 유지 상태로부터 전진 상태로 전이한다. 전진 상태에서, 컨트롤러는, 그 부분이 탭동작의 근원지를 향하여 또는 이로부터 멀어지는 방향과 같은 사용자의 탭동작의 방향으로 드리프팅하는 것(drift)과 같이 그 부분을 움직인다.

일 양태에서, 컨트롤러는 드리프트 제어 루프(drift control loop)를 더 포함한다. 드리프트 제어 루프는, 제어되는 부분이 일정한 스피드와 감소된 토크 제한들로 움직이도록 그리고 제어되는 부분의 사용자 탭동작이나 장애물들이 설정 제한들을 초과하는 포지션 트래킹 외란에 의해 탐지되도록, 컨트롤러 안에 구성되어 있는 제어 루프이다. 일 양태에서, 드리프트 제어 루프는 계단식 포화도(cascaded saturation)들을 가지는 피드백 비례식 차동 컨트롤러(feedback proportional differential controller)로서 구현된다.

환자 측 지지 시스템의 부분을 드레이핑하는 방법은, 환자 측 지지 시스템에 결합되어 있는 컨트롤러에 의해 부분의 포지션 변화 표시를 탐지하는 단계, 및 환자 측 지지 시스템의 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 부분을 컨트롤러에 의해 제 1 포지션으로부터 제 2 포지션으로 자동적으로 움직이는 단계를 포함한다. 제 2 포지션은 제 1 포지션과 상이하고, 컨트롤러에 의한 자동적인 움직임은 컨트롤러에 의한 부분의 포지션 변화 표시의 탐지에 응답한다.

이 방법의 일 양태에서, 포지션 변화 표시는 부분 상에서의 사용자 탭동작에 의해 생성되는 포지션 트래킹 외란이다. 그러나, 다른 양태들에서, 포지션 변화 표시는 부분을 움직이는 방향을 표시하는, 부분 상의 동작 제어 입력 장치로부터의 신호이다. 이 신호는 부분 상의 동작 제어 입력 장치와의 사용자 상호작용에 의해 발생된다.

이 방법의 일 양태에서는 그 부분이 링크이고, 다른 양태에서는 그 부분이 매니퓰레이터 어셈블리이다. 예를 들어, 링크는 입구 가이드 매니퓰레이터 안의 링크일 수 있는 한편, 매니퓰레이터 어셈블리는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리일 수 있다. 이러한 예시들이 포괄적인 것으로 의도된 것은 아니다. 종종, 그 부분은 매니퓰레이터 구성요소로서 특징지어진다.

일 양태에서, 방법은, 환자 측 지지 시스템 상에서의 멸균 수술용 드레이프의 장착을 컨트롤러에 의해 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 또한, 부분의 포지션 변화 표시를 컨트롤러에 의해 탐지하는 단계는, 부분의 포지션 트래킹 외란을 탐지하는 단계를 포함하는데, 여기서 포지션 트래킹 외란은 부분 상의 사용자 입력에 의해 생성된다. 일 양태에서, 방법은, 사용자 입력을 컨트롤러에 의해 수신하는 단계를 포함한다. 일 양태에서는 부분 상의 사용자 입력이 부분에 대한 사용자 탭동작을 포함하고, 다른 양태에서는 부분 상의 사용자 입력이 부분 상의 동작 제어 입력 구성요소와의 사용자 상호작용을 포함한다.

더 추가적인 양태에서, 포지션 트래킹 외란을 컨트롤러에 의해 탐지하는 단계는, 환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션을 컨트롤러에 의해 결정하는 단계, 및 환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션이 변화되었는지 여부를 컨트롤러에 의해 결정하는 단계를 포함한다.

일 양태에서, 컨트롤러가 환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션이 변화되었다고 결정하는 경우라면, 컨트롤러는 또한 환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션이 미리 정해진 시간 간격 동안 변화되었는지 여부를 결정한다. 이 양태에서, 컨트롤러가, 환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션이 변화되었다고 결정하고, 그리고 환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션이 미리 정해진 시간 간격 동안 변화되었다고 결정하는 경우라면, 자동적인 움직임이 수행된다. 컨트롤러는 또한 환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임이 정지되는지 여부를 결정한다. 컨트롤러가 환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임이 정지되었다는 것을 발견하는 경우라면, 컨트롤러는 래치고정 포지션을 유지하도록 환자 측 지지 시스템의 부분에 명령한다. 일 양태에서, 컨트롤러가 래치고정 포지션을 유지하도록 환자 측 지지 시스템의 부분에 명령하기 전에, 움직임은 미리 정해진 시간 간격 동안 정지되어야만 한다.

추가적인 양태에서, 방법을 수행하는 하나 이상의 하드웨어 프로세서들의 조작을 제어하기 위한 지시들을 저장하는 비일시적 촉지가능한 컴퓨터 판독가능 매체(non-transitory tangible computer-readable medium)로서, 상기 방법은: 환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션 변화 표시를 탐지하는 단계로서, 부분은 제 1 포지션을 가지는, 단계; 및 환자 측 지지 시스템의 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 부분을 제 2 포지션으로 자동적으로 움직이는 단계;를 포함하고, 상기 제 2 포지션은 제 1 포지션과 상이하고, 상기 자동적으로 움직이는 단계는, 부분의 포지션 변화 표시의 탐지에 응답한다.

도 1은 종래 기술의 컴퓨터 보조 원격조작 수술 시스템에 관한 도면이다.
도 2는 도 1의 수술 시스템의 일부 상에 장착되어 있는 종래 기술의 멸균 수술용 드레이프에 관한 도면이다.
도 3a와 도 3b에는 멸균 수술용 드레이프의 슬리브 속으로의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 자동적인 드리프트가 도시되어 있다.
도 4a는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리에 관한 도면이다.
도 4b 내지 도 4g에는, 도 4a의 멸균 수술용 드레이프의 일부 속으로 링크들 각각을 자동적으로 움직임으로써 이루어지는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 링크들의 자동적인 드레이핑이 도시되어 있다.
도 5에는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리의 다른 양태가 도시되어 있다.
도 6a는 드레이핑을 위한 구성으로 되어 있는 환자 측 지지 시스템의 도면이다.
도 6b 내지 도 6c에는 도 6a의 환자 측 지지 시스템의 링크 상의 장착용 리셉터클들과 드레이프 정렬이 도시되어 있다.
도 7a에는 도 6a의 환자 측 지지 시스템의 링크의 한쪽 단부 상의 플랫폼 상에 장착하기 위한 포지션으로 움직이고 있는 수술용 드레이프 설치 패키지가 도시되어 있다.
도 7b에는 도 7a의 플랫폼 상에 장착되어 있는 수술용 드레이프 설치 패키지가 나타나 있다.
도 8은 도 6a와 도 7a의 입구 가이드 매니퓰레이터의 드레이핑된 링크들이 나타나 있는 도면이다.
도 9a는 도 3a와 도 3b에 대하여 기술되어 있는 거동들을 구현하도록 컨트롤러에 의해 이용되는 방법에 관한 과정 흐름도이다.
도 9b는 도 3a와 도 3b, 도 4b 내지 도 4g 및 도 6a에 도시되어 있는 구성들로 드레이핑하는 단계들을 수월하게 하기 위해서 일 양태에서 컨트롤러에 의해 이용되는 방법에 관한 과정 흐름도이다.
도 10은 도 4b 내지 도 4g에 대하여 기술되어 있는 거동들을 구현하도록 컨트롤러에 의해 이용되는 방법에 관한 과정 흐름도이다.
도 11과 도 12는 도 9와 도 10의 방법들을 수행하는데 사용되는 컨트롤러에 있는 상태 기계의 대체 구현예들이다.
도 13은 컨트롤러의 서보-루프 내부에서 구현되는 포지션 드리프트 제어 루프의 대표도이다.
도면들 중, 한자리수 도면 번호들에 있어서, 요소의 참조 번호 중 첫번째 숫자는 그 요소가 처음 나오는 도면의 번호이다. 두자리수 도면 번호들에 있어서, 요소의 참조 번호 중 첫번째 두개의 숫자들은 그 요소가 처음 나오는 도면의 번호이다.

일 양태에서, 컴퓨터 보조 원격조작 수술 시스템에서의 컨트롤러(390)는 시스템의 일 부분을 드레이핑하는 것을 수월하게 하기 위해서 그 부분을 멸균 수술용 드레이프의 일부 속으로 자동적으로 움직인다. 이는, 사용자가 그 부분을 수동으로 드레이핑하는 것에 비해, 드레이핑 과정을 빠르게 할 뿐만 아니라 멸균 수술용 드레이프가 시스템의 그 부분의 드레이핑 동안 손상되거나 오염되는 가능성을 줄여준다.

예를 들어 도 3a에서, 환자 측 지지 시스템의 일 부분이 도시되어 있다. 환자 측 지지 시스템은 환자 측 지지 시스템이 카트로서 구성되어 있는 경우 "환자 측 카트(patient side cart)"로도 지칭될 수 있다. 특히, 플랫폼(332)은 입구 가이드 매니퓰레이터의 링크(313)의 한쪽 단부에 결합되어 있다. 입구 가이드 매니퓰레이터의 구조는 입구 가이드 매니퓰레이터(130)의 구조와 유사하다. 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(380)는 플랫폼(332) 안에 장착되어 있다. 컨트롤러(390)는 이러한 구성요소들을 포함하는 환자 측 지지 시스템에 (전기적인 또는 광학적인) 유선 또는 무선 연결들에 의해 상호연결되어 있다.

복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340)들의 각각의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A, 340B)는 삽입 어셈블리(331A, 331B)에 의해 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(380)에 연결되어 있다. 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(380)는 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340)들을 그룹으로서 롤동작시킨다. 드레이핑을 위하여, 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(380)는 또한 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340)들 각각을 가능한한 멀리 떨어트려 움직인다.

도 3a에서, 입구 가이드 매니퓰레이터의 링크들은 드레이핑되어 있다. 멸균 수술용 드레이프의 복수의 드레이프 슬리브들의 각각의 드레이프 슬리브(362A, 362B)는 원위 방향으로 뻗어 있다. 각각의 드레이프 슬리브(362A, 362B)는 대응하는 삽입 어셈블리(331A, 331B)와 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A, 340B)를 둘러싼다.

이 예시에서, 각각의 드레이프 슬리브(362A, 362B)의 원위 단부에 있는 것은 부트(363A, 363B)와 멸균 어댑터 어셈블리(350A, 350B)이다. 각각의 멸균 어댑터 어셈블리(350A, 350B)는 대응하는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A, 340B)의 원위 면에 장착된다. 멸균 어댑터 어셈블리(350A, 350B) 각각은 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 구동 시스템의 구동 인터페이스와 수술 기구의 구동 인터페이스 사이에 기계적 인터페이스를 포함하는 구조의 일 예시이다.

멸균 수술용 드레이프 슬리브(362A)를 손상시키거나 오염시키지 않으면서 멸균 어댑터 어셈블리(350A)를 장착하는 것을 수월하게 하도록 멸균 어댑터 어셈블리(350A)의 가까이에 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)를 위치조정하기 위하여, 사용자는 화살표(335)로 표현되어 있는 바와 같이 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)를 원위 방향으로 탭동작, 예컨대 밀어내기 한다. 사용자가 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)와 같은 환자 측 지지 시스템(310)의 부분 상에서 탭동작하는 경우, 사용자가 특정양의 시간 동안 특정 방향으로 구성요소 상에 힘을 가하고, 이는 차례로 구성요소의 변위를 초래한다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 변위는, 구성요소가 있을 것으로 컨트롤러(390)가 예상하는 포지션에 대해 상대적인 구성요소의 포지션에 에러를 생성한다(여기에서 화살표(391)는 각각 제 1 방향과 제 2 방향의 예시들인 원위 방향과 근위 방향을 정의함).

수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)의 속도와 포지션을 알고 있는 컨트롤러(390)는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)에 대한 사용자 탭동작에 의해 유발되는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)의 포지션 트래킹 외란을 탐지한다. 이 양태에서, 컨트롤러(390)는, 포지션 트래킹 외란이 기준 또는 세트를 이루는 기준을 만족하는 경우 수술용 드레이프 내부에서 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)를 자동적으로 움직이도록 구성되어 있다. 예시들로서, 다양한 양태들은, 특정된 한계치를 초과하는 포지션 트래킹 외란(예컨대 특정 크기 이상의 사용자 힘과 관련되어 있을 수 있음), 특정된 한계치 이하로부터 특정된 한계치 이상까지 다시 특정된 한계치 이하까지의 변화들(예컨대 탭동작의 비접촉-접촉-비접촉 상황발생과 관련되어 있을 수 있음), 특정 방향으로의 탭동작을 지시하는 방식에서의 변화들, 특정된 한계치 및 (1회 탭동작, 2회 탭동작 또는 그 이상의 횟수의 탭동작들을 표시하는) 특정된 횟수의 이상과 이하 사이에서 변화하는 것, (관련되어 있는 더 낮은 시간 경계 및/또는 더 높은 시간 경계 사이에서의 긴 탭동작 또는 짧은 탭동작과 같은) 특정 타입의 탭동작과 관련되어 있는 시간 요건들을 충족하는 것, 및/또는 탭동작 크기들, 방향들, 지속시간들을 위한 어떤 다른 기준 등에 응답하여 수술용 드레이프 내부에서 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)를 자동적으로 움직인다. 특정된 한계치를 결정하기 위한 양태들은 아래에서 더욱 완전하게 기술되어 있다.

그러므로, 포지션 트래킹 외란에 응답하여, 컨트롤러(390)는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)를 원위 방향으로 움직이고, 예컨대 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)는 원위 방향으로 드리프팅한다. 예를 들어, 컨트롤러(390)는 삽입 어셈블리(331A)를 움직이도록 삽입 어셈블리(331A) 안의 모터에 명령해서, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)는 원위 방향으로 움직이게 된다. 일반적으로, 컨트롤러가 일 부분을 움직이거나 일 부분을 제어하는 것으로 본 명세서에 언급되어 있는 경우, 컨트롤러가 장치, 예컨대 모터, 또는 하나 이상의 명령들에 응답하여 차례로 그 부분에 작용하는 장치들에 하나 이상의 명령들을 내린다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)의 동작은, 사용자가 화살표(336)로 표시된 바와 같이 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)를 근위 방향으로 탭동작할 때까지, 또는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)가 원위 방향으로 그 동작을 늦추는 장애물에 접촉할 때까지, 또는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 미리 정해진 포지션, 예컨대 홈 포지션 또는 드레이핑 동안 허용되는 다른 알려진 포지션으로부터 최대 거리에 도달할 때까지 원위 방향으로 계속된다. 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)가 미리 정해진 포지션과 다른 곳에서 정지되는 경우라면, 사용자에 의한 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A) 상에서의 순차적인 탭동작들은 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A)가 각각의 탭동작들의 방향으로 움직이게 한다.

사용자에 의한 탭동작에 응답하여 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 자동적인 움직임은 드레이핑 과정을 더욱 빠르게 하고, 멸균 수술용 드레이프를 손상시키거나 오염시킬 가능성을 줄여준다. 드레이프 부분(200)을 구비하는 멸균 수술용 드레이프가 있는 시스템(100)에서, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리는, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리 상의 클러치 버튼을 파지하고 나서 삽입 어셈블리를 따라 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 움직이는 사용자에 의해 원위 방향으로 수동으로 움직이게 될 수도 있다.

그러므로, 멸균 어댑터 어셈블리를 장착하기 위하여, 사용자는, 클러치 버튼에 대해 원위방향에 있는 드레이프 슬리브를 파지하고, 파지된 지점에 대해 근위방향에 있는 드레이프 슬리브를 접고, 사용자가 클러치 버튼을 파지할 수 있을 때까지 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리에 걸쳐 그 위로 접힌 드레이프 슬리브를 움직이고, 그리고 나서 접힌 부분이 펼쳐지게 때까지 원위방향으로 수술 기구 매니퓰레이터를 수동으로 움직여야만 할 것이다. 이는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 도 3b에 나타나 있는 포지션에 있을 때까지 반복된다.

수술 기구 매니퓰레이터 둘레에서 그 위로의 드레이프 슬리브의 접기동작은, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 드레이프 슬리브를 펼치도록 수동으로 움직일 때 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 일부 부분 상에서 또는 삽입 메커니즘 상에서 드레이프 슬리브를 붙잡는 위험, 슬리브를 찢는 위험, 및 드레이프의 멸균 부분으로 비멸균 물체를 건드리는 위험이 있다. 또한, 이는, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 탭동작하는 것, 및 클러치 버튼의 사용이 없는 상태에서 그리고 드레이프 슬리브의 어떠한 접기동작이나 펼치기동작이 없는 상태에서 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 원하는 방향으로 자동적으로 드리프팅하도록 기다리는 것보다 더 많은 시간이 걸린다.

도 3a와 도 3b에서, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340A) 상에서의 탭동작은, 컨트롤러(390)가 탭동작의 방향으로 그 어셈블리만을 자동적으로 움직이는 결과를 초래한다. 다른 양태에서, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340)들 중 하나가 탭동작되는 경우, 컨트롤러(390)는 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340)들 각각을 움직여서, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(340)는 그룹으로서 원위방향으로 움직이다. 이와 달리, 다른 양태에서, 드레이핑을 개시하는데 사용되는 그래픽 사용자 인터페이스는, 사용자가 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들을 세트들로 그룹형성할 수 있게 하는 하나 이상의 사용자 입력들을 포함할 수도 있는데, 여기에서 세트로 되어 있는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들은 세트로 되어 있는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리들 중 임의의 하나 위에서의 사용자 탭동작에 응답하여 원위방향으로 함께 움직인다.

도 3a와 도 3b의 예시에서, 입구 가이드 매니퓰레이터 안의 링크들이 이미 드레이핑되어 있다는 점이 가정되어 있다. 도 4b 내지 도 4g의 예시에서, 자동적인 동작은 환자 측 지지 시스템(410)의 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 링크들을 포함하도록 뻗어 있게 되어 있다. 환자 측 지지 시스템(410)은 도 4b 내지 도 4g 각각에 있는 것과 동일하다. 이 도면들에는 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 자동적인 드레이핑을 수월하게 하는 환자 측 지지 시스템(410)의 링크들의 동작의 시간 순서가 도시되어 있다.

도 4a는 환자 측 지지 시스템(410)을 드레이핑하는데 사용되는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 개략적인 도면이다. 제 1 멸균 드레이프 부분(461)은 중간 드레이프 지지부(465)와 근위 드레이프 지지부(466) 사이에 연결되어 있는데, 이 예시는 회전가능한 시일이다. 제 2 멸균 드레이프 부분(462)은 중간 드레이프 지지부(465)와 원위 드레이프 지지부(467) 사이에 연결되어 있다.

이 예시에서, 근위 드레이프 지지부(466)와 원위 드레이프 지지부(467)는 드레이프 부분들에 부착되어 있는 연속적인 후프(hoop)들 또는 링(ring)들로 나타나 있지만, 이는 단지 설명하기 위한 것이지 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다. 이와 유사하게, 제 1 멸균 드레이프 부분(461)과 제 2 멸균 드레이프 부분(462)은 각각 원피스(one piece)인 것으로 도시되어 있지만, 이 또한 단지 설명하기 위한 것이지 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다. 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 형상들과 구성들은 도 4b 내지 도 4g에 대하여 기술되어 있는 본 발명의 양태들을 용이하게 설명하기 위한 것이고, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 실제 구성은 환자 측 지지 시스템의 세부사항들에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 제 2 드레이프 부분(462)은 복수의 드레이프 슬리브들일 수 있고, 원위 드레이프 지지부(467)는 도 3a와 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 복수의 멸균 어댑터들일 수 있다. 마찬가지로 도 5 및 관련 설명을 참조한다. 또한, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)는, 그 명세서 내용이 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있는 2016년 7월 14일자로 출원되어 공동으로 양도되고 공동으로 출원된 미국 가특허 출원 62/362,190에 개시되어 있는 것과 유사한 수술용 드레이프 설치 보조수단을 포함할 수 있다.

근위 드레이프 지지부(466), 중간 드레이프 지지부(465) 및 원위 드레이프 지지부(467)는 영구적으로(드레이핑 동안 수동 분리를 필요로 함) 또는 일시적으로(드레이핑 과정 동안 떨어져 나오는 찢긴 스트립(tear-away strip)들을 이용함) 수송 동안 서로에 대해 가까운 근위방향으로 유지될 수 있다. 이는 전체 멸균 수술용 드레이프 어셈블리를 위치조정하기 위해서 사용자가 지지부들 중 하나만을 잡고 있게 할 수 있다.

환자 측 지지 시스템(410)은 의사의 콘솔(미도시)과 컨트롤러(490)를 포함하는 수술 시스템의 일부이다. 컨트롤러(490)는 (전기적인 또는 광학적인) 유선 또는 무선 연결들에 의해 환자 측 지지 시스템(410)에 상호연결되어 있다.

환자 측 지지 시스템(410)의 베이스(401)는 능동적으로 제어되는 셋업 아암 어셈블리(420) 및 능동적으로 제어되는 매니퓰레이터 아암 어셈블리(430)를 포함하는 아암 어셈블리를 지지한다. 능동적으로 제어되는 매니퓰레이터 아암 어셈블리(430)는 입구 가이드 매니퓰레이터(430)로 지칭된다. 본 명세서에서, 능동적으로 제어된다는 것은 장치가 컨트롤러의 제어 하에 있다는 것을 의미한다.

이 예시에서, 셋업 어셈블리(420)는 제 1 셋업 링크(402), 회전 셋업 조인트(403), 제 2 셋업 링크(404) 및 제 3 셋업 링크(406)를 포함한다. 제 1 프리즈매틱 조인트(보이지 않음)는 베이스(401)로 들어가는 방향과 그 베이스에서 나오는 방향으로 링크(402)를 움직이고, 즉 제 1 방향과 제 2 방향으로 링크(402)를 움직여서, 셋업 링크들(404, 406)의 수직 높이를 조정하고 이로써 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 수직 높이를 조정한다. 회전 셋업 조인트(403)는 결합된 셋업 링크들(404, 406)의 위치조정을 할 수 있게 한다. 제 2 프리즈매틱 조인트(보이지 않음)는 셋업 링크(404)로 들어가는 방향과 그 셋업 링크에서 나오는 방향으로 셋업 링크(406)를 움직이고, 즉 제 3 방향과 제 4 방향으로 셋업 링크를 움직여서, 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 수평방향 포지션을 조정한다.

입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 구조는 상술되어 있는 입구 가이드 매니퓰레이터(130)와 유사하다. 구체적으로, 아래에서 더욱 완전히 기술되어 있는 바를 제외하고, 링크들(413, 415, 417, 419), 조인트들(414, 416, 418), 플랫폼(432), 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리, 삽입 메커니즘, 및 환자 측 지지 시스템(410)의 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(440)들의 구성 및 조작은, 링크들(113, 115, 117, 119), 조인트들(114, 116, 118), 플랫폼(132), 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133), 삽입 메커니즘(135), 및 환자 측 지지 시스템(110)의 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(140)들의 구성 및 조작과 동일한 것이다. 그러므로, 링크들(113, 115, 117, 119), 조인트들(114, 116, 118), 플랫폼(132), 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(133), 삽입 메커니즘(135), 및 환자 측 지지 시스템(110)의 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(140)의 구성 및 조작에 관한 설명은 링크들(413, 415, 417, 419), 플랫폼(432), 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리, 삽입 메커니즘, 및 환자 측 지지 시스템(410)의 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(440)의 구성 및 조작을 위하여 여기에서는 반복되지 않는다.

화살표(491)들은 환자 측 지지 시스템(410)의 드레이핑을 설명하는데 사용되는 방향들을 정의한다. 컨트롤러(490)는, 환자 측 지지 시스템(410) 안에 있는 각각의 능동적으로 제어되는 조인트, 삽입 어셈블리들의 조작을 제어하는 모터들, 및 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(440)들에 연결되어 있다.

본 명세서에서, 단일의 컨트롤러가 언급되어 기술되어 있다. 단일의 컨트롤러, 예컨대 컨트롤러들(390, 490, 690)로 기술되어 있지만, 이 컨트롤러가 실제로는 하드웨어, 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합으로 구현될 수 있다는 점을 알 수 있다. 또한, 그 기능들은 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이 하나의 유닛으로 수행되거나 상이한 구성요소들 사이에 분배될 수 있는데, 각각의 구성요소들은 차례로 하드웨어, 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 상이한 구성요소들 사이에 분배되는 경우, 구성요소들은 하나의 위치에 집중될 수 있고, 또는 분산 처리 목적을 위하여 컴퓨터 보조 원격조작 수술 시스템에 걸쳐 분산될 수 있다. 프로세서는 적어도 하나의 논리 연산장치, 및 논리 연산장치와 관련되어 있는 메모리를 포함하고 있는 것으로 이해되어야 한다. 그러므로, 다양한 실시예들에서, 컨트롤러 시스템(예컨대 컨트롤러(390, 490, 690))은, 드레이핑과 관련된 지시들을 포함하여 본 명세서에 개시되어 있는 양태들에 따라 기술되어 있는 방법들 중 일부나 전부를 구현하는 프로그래밍된 지시들(예컨대 이러한 지시들을 저장하는 비일시적 기계 판독가능 매체)을 포함한다. 광범위한 여러 가지 집중되거나 분산된 데이터 처리 아키텍처들 중 임의의 것이 채택될 수도 있다. 이와 유사하게, 프로그래밍된 지시들은 다수의 별개의 프로그램들이나 서브루틴들로서 구현될 수 있고, 또는 본 명세서에 기술되어 있는 원격조작 시스템들의 다수의 다른 양태들로 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러 시스템은 블루투스, IrDA(Infrared Data Association) 프로토콜, 홈RF(HomeRF; Home Radio Frequency) 프로토콜, IEEE 802.11 프로토콜, DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications) 프로토콜 및 무선 원격측정 프로토콜(Wireless Telemetry protocol)과 같은 무선 통신 프로토콜들을 지원한다.

통상적으로, 플랫폼(432)은, 그 안에 환자 측 지지 시스템(410)이 위치되어 있으면서 제 4 링크(419)가 수직방향에 있는, 방의 바닥에 대해 대략 평행하다. 그러므로, 드레이핑을 개시하기 위하여, 링크(419)는, 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 링크(419)의 길이방향 축이 거의 수평방향에 있으면서 플랫폼(432)이 수직방향에 있을 때까지, 반시계방향으로 회전된다. 여기서, 절대적인 방향들이 중요한 것은 아니어서, 예컨대 그 변화에 관한 배향과 방향에서의 변화를 나타내기 위해서 상대적인 방향들이 사용된다.

멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 중간 드레이프 지지부(465)는 링크(419)에 대해 반대쪽에 있는 플랫폼(432)의 단부 상에 장착되어 있다. 이와 달리, 중간 드레이프 지지부(465)는 플랫폼(432) 둘레에 장착될 수 있다. 사용자(499)는 환자 측 지지 시스템(410)의 베이스(401)로부터 미리 정해진 거리(495)에 그녀 자신/그 자신을 위치조정한다. 미리 정해진 거리(495)는, 사용자(499)가 근위 드레이프 지지부(466)를 잡고 있을 때 링크들(419, 417, 415, 413)이 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460) 속으로 움직이게 될 수 있도록 선정된다. 링크들(415, 417)은, 사용자(499)가 미리 정해진 거리(495)에 있는 상태에서, 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 사용자(499)가 근위 드레이프 지지부(466)를 파지할 수 있도록 움직이게 된다.

환자 측 지지 시스템(410)이 도 4b에 나타나 있는 구성으로 되어 있는 상태에서, 컨트롤러(490)는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)가 플랫폼(432) 상에 장착되어 있는지를 감지한다. 예를 들어, 사용자(499)가 하나 이상의 링크들을 위하여 포지션 트래킹 외란을 도입하기에 충분한 시간 동안 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 링크들 중 하나 위에서 탭동작하는 경우라면, 컨트롤러(490)는 자동적인 입구 가이드 매니퓰레이터 드레이프 순서를 개시한다.

처음으로, 자동적인 입구 가이드 매니퓰레이터 드레이프 순서에서, 그 목표는 플랫폼(432)과 링크(419)를 드레이핑하는 것이다. 이를 행하기 위하여, 입구 가이드 매니퓰레이터(430)는 하강되고, 플랫폼(432)은 좌측으로 움직이게 되어서 회전된다.

컨트롤러(490)는 화살표(441)로 표현되어 있는 바와 같이(도 4c) 링크(402)를 원위 방향으로 움직이도록 제 1 프리즈매틱 조인트에 명령하고, 도 4c에서 아래쪽을 향하여 제 1 방향으로 움직이게 되도록 링크들(415, 417)에 명령하고, 그리고 반시계방향으로 더욱 회전되도록 링크(419)에 명령한다. 구체적으로, 링크들(415, 417)에 의해 구획되는 예각은 증가되고, 링크(419)는 회전된다. 링크들(415, 417) 사이에서의 각도의 증가, 즉 즉 링크들(415, 417)의 하향 동작은 사용자(499)에 대하여 좌측으로 플랫폼(432)을 움직인다. 그러므로, 플랫폼(432)이 화살표(442)로 표시되는 바와 같이 링크(419)의 회전에 의해 회전되어서 링크들(415, 417)의 하향 움직임에 의해 좌측으로 움직이게 될 때, 사용자(499)는, 링크(419)와 플랫폼(432)이 도 4c에 도시되어 있는 바와 같이 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 제 1 부분(461)에 의해 드레이핑되는 결과를 링크(419)의 동작이 초래하도록, 근위 드레이프 지지부(466)를 위치조정하는 한편, 사용자(499)는 베이스(401)로부터 미리 정해진 거리(495)에서 미리 정해진 포지션으로 정지상태로 서있도록 남아 있다.

드레이핑 과정 중 이 단계에서의 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 동작들은, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 어떠한 부분도 바닥에 접촉하지 않도록 제한된다. 잠재적으로 바닥에 접촉하는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)에 문제가 있는 경우라면, 링크(402)의 하향 동작은 드레이핑의 이 단계에서의 문제를 제거하도록 조정되고, 이후 링크(402)는 도 4d에 도시되어 있는 단계의 마지막에 더욱 아래쪽으로 움직이게 되어서, 도 4e에 도시되어 있는 단계에서 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 링크들의 드레이핑을 완료하도록 링크(413)의 근위 단부에 도달하는 것을 용이하게 한다.

플랫폼(432)과 링크(419)가 자동적인 입구 가이드 매니퓰레이터 드레이프 순서에서 드레이핑된 후, 그 목표는 링크들(417, 415, 413)의 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 링크들(419, 417, 415)을 재위치조정하는 것이다. 그러므로, 컨트롤러(490)는 도 4c에서 위쪽을 향하여 제 2 방향으로 움직이게 되도록 링크들(415, 417)에 명령하고, 그리고 화살표(443)로 표시되는 바와 같이(도 4d) 시계방향으로 회전되도록 링크(419)에 명령한다. 구체적으로, 링크들(415, 417)에 의해 구획되는 각도는 링크(419)가 시계방향으로 회전될 때 예각으로 감소되어서, 링크(419)는 바닥에 대해 대략 평행하다. 링크들(415, 417) 사이에서의 각도의 감소, 즉 링크들(415, 417)의 상향 동작은 도 4d에 도시되어 있는 바와 같이 사용자(499)에 대하여 우측으로 플랫폼(432)을 움직인다.

사용자(499)가 정지상태의 근위 드레이프 지지부(466)를 잡고 있으면서 베이스(401)로부터 미리 정해진 거리(495)에서 대기할 때, 컨트롤러(490)는 셋업 링크(406)를 좌측으로 움직이고, 예컨대 컨트롤러(490)는 화살표(444)로 표시되는 바와 같이(도 4e) 셋업 링크(406)를 제 4 방향으로 움직이도록 제 2 프리즈매틱 조인트에 명령한다. 링크(406)의 동작이 입구 가이드 매니퓰레이터(430)를 제 4 방향으로 움직일 때, 링크들(419, 417, 415)은 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 제 1 부분의 개방 근위 단부를 통해 움직이고, 이후 사용자(499)는 베이스(401)로부터 미리 정해진 거리(495)에서 미리 정해진 포지션으로부터 움직이지 않는 상태에서 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 개방 근위 단부를 링크(413) 둘레에서 가이드한다. 사용자는 제 1 드레이프 부분(461)의 개방 근위 단부를 링크(413)의 근위 단부에 고정시킨다.

제 1 드레이프 부분(461)의 개방 근위 단부를 링크(413)의 근위 단부에 부착하는 것은, 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 링크들의 드레이핑이 완료되었다는 것을 표시하는 신호를 컨트롤러(490)로 보내다. 그러므로, 도 4b 내지 도 4e에 도시되어 있는 바와 같이, 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 순차적인 포지션 트래킹 외란과 플랫폼(432) 상에서의 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 장착에 응답하여, 컨트롤러(490)는 입구 가이드 매니퓰레이터(430)를 움직여서, 입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 링크들 각각은 정지상태 포지션으로 서있는 사용자가 개방 단부를 잡고 있을 때 멸균 수술용 드레이프의 개방 단부를 통과한다. 입구 가이드 매니퓰레이터에서의 조인트들과 링크들의 개수 뿐만 아니라 정지상태로 서있는 사용자는 선택적이다. 멸균 수술용 드레이프의 개방 단부를 통해 컨트롤러에 의한 매니퓰레이터의 자동적으로 움직이는 링크들의 거동들은 본 발명의 관점에서 매니퓰레이터의 구성에 맞도록 조정될 수 있다.

이 예시에서, 제 1 드레이프 부분(461)의 개방 근위 단부를 링크(413)의 근위 단부에 고정시킨 후, 사용자(499)는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 중간 드레이프 지지부(465)를 플랫폼(432) 둘레에 장착한다. 이는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)가 플랫폼(432) 둘레에 장착되었다는 신호를 컨트롤러(490)로 보낸다. 사용자(499)는 또한 중간 드레이프 지지부(465)와 원위 드레이프 지지부(467)를 함께 잡고 있는 임의의 구조들이나 재료를 제거한다.

입구 가이드 매니퓰레이터(430)의 드레이핑이 완료되었다는 것을 표시하는 신호, 및 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 중간 드레이프 지지부(465)가 플랫폼(432) 둘레에 장착되었다는 것을 표시하는 신호를 컨트롤러(490)가 수신하는 경우, 컨트롤러(490)는 화살표(445)에 의해 표시되는 바와 같이 셋업 링크(402)를 제 2 방향으로 움직이도록 제 1 프리즈매틱 조인트에 명령하고, 화살표(446)에 의해 표시되는 바와 같이 셋업 링크(406)를 제 3 방향으로 움직이도록 제 2 프리즈매틱 조인트에 명령하고, 그리고 화살표(447)에 의해 표시되는 바와 같이 회전하도록 조인트 제어 링크(419)에 명령해서, 플랫폼(432)이 바닥에 대해 대략 평행하다. 그러므로, 컨트롤러(490)는 도 4f에 도시되어 있는 바와 같이 입구 가이드 매니퓰레이터(430)를 우측 및 위쪽으로 움직이고, 링크(419)를 수직 배향으로 회전시킨다. 이는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)의 제 2 부분(462)이 원위 방향, 즉 제 1 방향으로 뻗게 한다.

멸균 수술용 드레이프의 제 2 부분(462)과 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(440)들의 구성은 도 3a에 도시되어 있는 것과 동등하다. 그러므로, 컨트롤러(490)는 화살표(448)로 표시되는 바와 같이 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(440)들을 원위 방향으로 움직여서, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(440)들 각각의 원위 면은 원위 드레이프 지지부(467)에 인접해 있다. 구체적으로, 컨트롤러(490)는 그 삽입 어셈블리에 연결되어 있는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 원위 방향으로 움직이도록 각각의 삽입 어셈블리에 명령한다(도 4g).

도 4b 내지 도 4g에 도시되어 있는 바와 같이, 사용자(499)는 한 곳에 서있고, 컨트롤러(490)는 사용자(499) 둘레에서 그리고 멸균 수술용 드레이프 속으로 환자 측 지지 시스템(410)의 매니퓰레이터 구성요소들을 기동시킨다. 컨트롤러(490)가 이러한 구성요소들을 기동시킬 때, 멸균 수술용 드레이프의 원위 부분은 환자 측 지지 시스템(410)에 부착된 상태로 대기하고, 환자 측 지지 시스템(410)의 요소들은 멸균 수술용 드레이프의 근위 부분에 대하여 움직인다. 이러한 동작들 모두는 연속해서 또는 조화로운 방식으로 행해질 수 있다.

멸균 수술용 드레이프 어셈블리(460)는 컨트롤러(490)에 의해 감지될 수 있는 부재들을 포함하고 있을 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. RFID 태그, 금속 피스 또는 자석, 적외선 비콘(infrared beacon) 등과 같이 이를 달성하는 여러 가지 방식들이 있다. 비접촉 포지션 탐지가 가능한 기술 또한 사용될 수 있다. 접촉 방법들 또한 가능성이 있는데, 예컨대 멸균 수술용 드레이프 어셈블리의 단편을 환자 측 지지 시스템(410)에 연결하는 거동이 스위치를 넣는 것이 그러하다. 컨트롤러(490)가 환자 측 지지 시스템(410)의 구성요소에 대한 멸균 수술용 드레이프의 이러한 부재들의 위치를 감지하는 경우, 컨트롤러(490)는 환자 측 지지 시스템(410)의 구성요소들의 동작을 조화시키는 그러한 정보를 이용해서, 구성요소들은 멸균 수술용 드레이프 속으로 들어간다. 어떠한 감지수단(sensing)도 이용가능하지 않는 경우라면(즉 피드백이 없는 경우라면), 드레이핑 과정은 개방 루프(open-loop)일 수 있는데, 컨트롤러(490)는 시간의 순서에 걸쳐 환자 측 지지 시스템(410)의 구성요소들을 기동시킨다.

상술된 바와 같이, 사용에 앞서, 환자 측 지지 시스템의 적어도 일 부분은 수술 절차에서 환자 측 지지 시스템을 이용하기 전에 멸균 수술용 드레이프와 자동적으로 드레이핑된다. 환자 측 지지 시스템의 매니퓰레이터 구성요소들을 자동적으로 드레이핑할 때 컨트롤러에 의해 사용되는 제어 시스템들과 과정 흐름의 더욱 상세한 예시들을 고려하기 전에, 멸균 수술용 드레이프와 환자 측 지지 시스템의 양태들의 예시들을 고려하는 것이 도움이 되는데, 이는 제어 상태들 중 일부가 방금 설명한 바와 같이 드레이핑 과정 동안 제공되는 신호들에 좌우되기 때문이다.

일 양태에서, 종종 수술용 드레이프 어셈블리(560)로 지칭되는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)(도 5)는 환자 측 지지 시스템(610)의 일 부분을 드레이핑하는데 사용된다(도 6a). 일 양태에서, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)는 제 1 부분(561)과 제 2 부분(562)을 포함한다.

멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 1 부분(561)은 회전가능한 시일(565)의 정지 부분에 연결되어 있고, 제 2 부분(562)은 회전가능한 시일(565)의 가동 부분에 연결되어 있다. 일 양태에서, 회전가능한 시일(565)은 미로형 시일이고, 여기서 정지 부분은 미로형 시일의 롤 커버 부분이고, 가동 부분은 미로형 시일의 베이스 콤 부분이다.

멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 2 부분(562)은 일 양태에서 복수의 드레이프 슬리브들(562-1, 562-2), 복수의 부트들(563-1, 563-2) 및 복수의 기계적 인터페이스 요소들(564-1, 564-2)을 포함한다. 통상적으로, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)는 하나의 드레이프 슬리브, 하나의 부트, 및 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들의 각각의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 위한 하나의 기계적 인터페이스 요소를 포함하다.

복수의 기계적 인터페이스 요소들(564-1, 564-2) 각각은 복수의 부트들(563-1, 563-2) 중 대응하는 부트에 결합되어 있다. 복수의 부트들(563-1, 563-2) 각각은 복수의 드레이프 슬리브들(562-1, 562-2) 중 대응하는 드레이프 슬리브에 결합되어 있다. 복수의 드레이프 슬리브들(562-1, 562-2) 중 각각의 드레이프 슬리브의 개구는, 일 양태에서 구멍들과 복수의 쐐기 형상의 "프레임들"을 형성하는 리브들이 있는 디스크인 회전가능한 시일(565)의 가동 부분에 연결되어 있는데, 프레임들 각각은 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 에워싸는 크기로 되어 있다. 복수의 드레이프 슬리브들(562-1, 562-2) 각각의 개방 단부는 복수의 쐐기 형상의 프레임들 중 상이한 하나에 결합되어 있다. 복수의 부트들(563-1, 563-2) 각각은 삽입 어셈블리에 의해 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(680)에 결합되어 있는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리 둘레에 들어맞는다.

도 6a는 일 양태에서 드레이핑을 개시하는 구성으로 되어 있는 환자 측 지지 시스템(610)에 관한 도면이다. 종종 입구 가이드 매니퓰레이터(630)로 지칭되는 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(630)는 조인트들에 의해 결합되는 4개의 링크들(613, 615, 617, 619)을 포함한다. 도 6a에 나타나 있는 바와 같이, 매니퓰레이터 어셈블리 요 조인트(611)는 셋업 링크(606)의 단부와 제 2 단부, 예컨대 종종 링크(613)로 지칭되는 제 1 매니퓰레이터 링크(613)의 근위 단부 사이에 결합되어 있다. 요 조인트(611)는 제 1 매니퓰레이터 링크(613)가 매니퓰레이터 어셈블리 요 축 둘레에서 임의로 "요"로 정의될 수 있는 동작으로 셋업 링크(606)에 대하여 움직이게 할 수 있다.

일 실시예에서, 셋업 링크(606)는 수평방향으로 또는 x, y 평면 안에서 회전가능하고, 요 조인트(611)는 입구 가이드 매니퓰레이터(630) 안의 제 1 매니퓰레이터 링크(613)가 요 축을 중심으로 회전할 수 있게 하도록 구성되어 있다. 셋업 링크(606), 요 조인트(611) 및 제 1 매니퓰레이터 링크(613)는 입구 가이드 매니퓰레이터(630)를 위하여 일정한 수직방향 요 축을 제공한다.

제 1 매니퓰레이터 링크(613)의 제 1 단부는 능동식으로 제어되는 제 1 회전 조인트(614)에 의해, 종종 링크(615)로 지칭되는 제 2 매니퓰레이터 링크(615)의 제 2 단부에 결합되어 있다. 제 2 매니퓰레이터 링크(615)의 제 1 단부는 능동식으로 제어되는 제 2 회전 조인트(616)에 의해 제 3 매니퓰레이터 링크(617)의 제 2 단부에 결합되어 있다. 종종 링크(617)로 지칭되는 제 3 매니퓰레이터 링크(617)의 제 1 단부는 능동식으로 제어되는 제 3 회전 조인트(118)에 의해, 종종 링크(619)로 지칭되는 제 4 매니퓰레이터 링크(619)의 원위 부분에 결합되어 있다.

일 실시예에서, 링크들(615, 617, 619)은 결합식 동작 메커니즘으로서 역할하도록 함께 결합되어 있다. 결합식 동작 메커니즘들은 잘 알려져 있다(예컨대 이러한 메커니즘은 입력 링크 동작과 출력 링크 동작이 서로에 대해 평행하게 유지되고 있는 경우 평행 동작 링크장치들로 알려져 있음). 예를 들어, 회전 조인트(614)가 능동적으로 회전되고 있는 경우라면, 조인트들(616, 618) 또한 능동적으로 회전되고 있어서, 링크(619)는 링크(615)에 대해 일정한 관계로 움직인다. 그러므로, 조인트들(614, 616, 618)의 회전 축들이 평행하다는 점을 알 수 있다. 이러한 축들이 요 조인트(611)의 회전 축에 대해 수직하는 경우, 링크들(615, 617, 619)은 매니퓰레이터 어셈블리 피치 축 둘레에서 임의로 "피치"로 정의될 수 있는 동작으로 제 1 매니퓰레이터 링크(613)에 대하여 움직인다. 링크들(615, 617, 619)이 단일의 어셈블리로서 움직이기 때문에, 제 1 매니퓰레이터 링크(613)는 능동형 근위방향 매니퓰레이터 링크로 여겨질 수 있고, 제 2 내지 제 4 매니퓰레이터 링크들(615, 617, 619)은 집합적으로 능동형 원위방향 매니퓰레이터 링크로 여겨질 수 있다.

일 양태에서, 제 1 능동형 매니퓰레이터 링크(613)는 정렬 리셉터클(613C)을 포함하는 제 1 단부(613-1)(도 6b), 및 2개의 정렬 리셉터클들(613A, 613B)을 포함하는 제 2 단부(613-2)(도 6c)를 포함한다. 정렬 리셉터클들 마다 한개의 부착 장치들은 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)에 첨부되어 있다. 일 양태에서, 정렬 리셉터클들(613A, 613B, 613C) 각각은 자석을 포함하고, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)에 첨부되는 부착 장치들은 정렬 리셉터클들(613A, 613B, 613C)에 들어맞는 형상으로 되어 있고, 자석쪽으로 끌리면서 자석과 결합하는 금속으로 만들어 진다.

일 양태에서, 정렬 리셉터클들(613A, 613B, 613C) 각각은 부착 센서를 포함하고, 정렬 리셉터클과 관련되어 있는 부착 센서를 가진다. 부착 센서는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)가 환자 측 지지 시스템(610)에 부착되어 있는지를 탐지하고, 그리고 모든 부착 장치들이 감지되는 경우에는 입구 가이드 매니퓰레이터의 링크들에 대한 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 부착이 완료되었다는 것을 표시하는 드레이프 부착 신호가 보내진다. 구체적으로, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)에 부착되어 있는 부착 장치가 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)를 환자 측 지지 시스템(610)의 일 부분에 부착하도록 대응하는 정렬 리셉터클과 맞물리는 경우, 부착 센서는 부착 장치의 존재를 탐지하고, 그리고 모든 부착 장치들이 탐지되어 있는 경우에는 드레이프 부착 신호가 전송된다.

드레이프 부착 장치의 존재를 탐지하도록 구성되어 있는 센서는, 예컨대 인덕티브 센서(inductive sensor)일 수 있다. 인덕티브 센서는, 예컨대 인덕션 루프(induction loop)를 통해서 센서에 의해 감지되는 자기장을 방출한다. 금속성 부재, 즉 부착 장치가 센서 가까이에 있는 경우, 금속성 부재는 부착 장치의 존재를 표시하기 위해서 센서에 의해 탐지되는 인덕턴스를 변화시킨다. 인덕티브 센서의 사용은 단지 설명하기 위한 것이지 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다.

멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 부착을 탐지하는 센서는, 예컨대 광학 센서일 수 있다. 광학 센서는, 예컨대 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)가 언제 부착되었는지를 탐지하기 위해서 드레이프 부착 장치에서 반사되는 광, 또는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560) 그 자체에서 반사되는 광을 이용할 수 있다. 다른 예시에서, 광학 센서는, 라이트 빔(light beam)을 방출하기도 하고 라이트 빔을 수용하기도 하지만 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)나 부착 장치가 그 빔을 차단하는 경우에는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 존재를 감지하는 센서일 수 있다. 센서는 또한 수술용 드레이프 어셈블리(560)가 부착되어 있는 경우 일어나는 커패시턴스의 변화를 감지하는 커패시티브 센서(capacitive sensor)일 수 있다. 다른 예시에서, 센서는, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)가 환자 측 지지 시스템(610)의 제 1 매니퓰레이터 링크(613)에 부착되는 경우 드레이프 부착 장치 또는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)에 의해 기계적으로 눌리거나 이와 다르게 스위치동작되는 스위치일 수 있다.

도 7a에는 링크(619)의 한쪽 단부 상의 플랫폼(632) 상에 장착하기 위한 포지션으로 움직이고 있는 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 도시되어 있다. 수술용 드레이프 설치 패키지(770)는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)가 그 위에 장착되어 있는 수술용 드레이프 설치 보조수단을 포함한다.

도 7b에는 플랫폼(632) 상에 장착되어 있는 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 나타나 있다. 특히, 회전가능한 시일(656)의 복수의 래치들 각각은 플랫폼(632) 안에서 대응하는 래치 리셉터클 안에 맞물려 있다. 수술용 드레이프 설치 패키지의 일 예시는, 그 명세서 내용이 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있는 2016년 7월 14일자로 출원되어 공동으로 양도되고 공동으로 출원된 미국 가특허 출원 62/362,190에 나타나 있다.

수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되는 경우, 드레이프 장착 센서는 수술용 드레이프 설치 패키지(770)의 장착상태를 표시하는 드레이프 장착완료 신호(drape mounted signal)를 컨트롤러(690)로 보낸다. 일 양태에서, 드레이프 장착 센서는 기계적 스위치, 예컨대 회전가능한 시일(565)의 정지 부분의 장착에 의해 활성화되는 플런저를 포함한다. 이와 달리, 기계적 센서를 대신하여, 드레이프 장착 센서는 상술되어 있는 것들과 유사한 인덕티브 센서, 커패시티브 센서 또는 광학 센서일 수도 있다.

도 7a와 도 7b의 예시에서, 컨트롤러(690)는 드레이핑을 개시하는 사용자 입력에 응답하여 링크(619)를 움직여서, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)의 롤 축은 바닥에 대하여 45도 각도이고, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들 각각을 가능한한 멀리 떨어트려 움직인다. 그러나, 다른 양태에서, 컨트롤러(690)는 드레이핑을 개시하는 사용자 입력에 응답하여 링크(619)를 움직여서, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)의 롤 축은 바닥에 대해 대략 수직하고, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들 각각을 가능한한 멀리 떨어트려 움직인다. 일부 사용자들에 있어서, 수술용 드레이프 설치 패키지(770)를 플랫폼(632) 상에 장착하는 것이 용이한데, 플랫폼(632)은 도 7a에 나타나 있는 각도에서 보다는 바닥에 대해 대략 평행하다. 여기에서, '대략 수직하는' 및 '대략 평행하는'이라는 것은 환자 측 지지 시스템(610)의 사용자에 의해 보여지는 바와 같이 수직하고 평행한 것을 의미하는데, 정밀하게 수직하지 않을 수도 있고 그리고/또는 정밀하게 평행하지 않을 수도 있다.

사용자가 수술용 드레이프 설치 패키지(770)를 플랫폼(632) 상에 장착한 후, 사용자는 링크(619) 상에서 탭동작하거나 밀어내기 한다. 컨트롤러(690)는 탭동작에 의해 생성되는 포지션 트래킹 외란을 감지하고, 이에 응답하여 드레이핑을 개시하는 적합한 포지션, 예컨대 도 7b에 도시되어 있는 포지션으로 플랫폼을 움직인다.

그러므로, 이 양태에서, 컨트롤러(690)는 종종 환자 측 지지 시스템의 부분 또는 부분들로 지칭되는 구성요소 또는 구성요소들을 사용자에 의해 구성요소 또는 구성요소들을 드레이핑하는 것을 수월하게 하는 구성으로 움직인다. 컨트롤러(690)는 상이한 드레이프 어셈블리들의 짝짓기(mating)와 설치(installation)를 수월하게 하는 구성들의 순서를 통해 환자 측 지지 시스템의 구성요소 또는 구성요소들을 움직이는데(드리프팅하는데), 이는 사용자가 구성요소 또는 구성요소들 상에 순간적으로 힘을 가하는 동작, 예컨대 탭동작에 응답하여 매끄러우면서 더욱 견고한 작업흐름의 이점이 있다. 방금 기술되어 있는 바와 같이, 이러한 움직임은 구성요소 또는 구성요소들이 멸균 수술용 드레이프 어셈블리 내부나 속으로 움직이게 되는 결과를 초래하지 않을 수 있다. 컨트롤러(690)는 각각의 시간에 응답하여 드레이핑을 수월하게 하는 포지션으로 환자 측 지지 시스템(610)의 구성요소 또는 구성요소들을 자동적으로 움직이도록 구성되어 있고, 사용자는 그 구성요소 또는 구성요소들 상에 순간적으로 힘을 가하는 동작에 의해 포지션 트래킹 외란을 유발한다. 사용자 탭동작된 구성요소의 드리프팅을 구현하는 다양한 방법들은 아래에서 더욱 완전히 기술되어 있다.

도 8은, 입구 가이드 매니퓰레이터(630)의 링크들(619, 617, 615, 613)이 드레이핑되어 있는 것으로 나타나 있는 도면이다. 드레이프 부착 장치(868)는 정렬 리셉터클(613C)에 장착되어 있고, 그래서 컨트롤러(690)는 입구 가이드 매니퓰레이터(630)의 링크들의 드레이핑이 완료되었다는 것을 표시하는 신호, 및 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 회전가능한 시일(565)이 플랫폼(632) 둘레에 장착되어 있다는 것을 표시하는 신호를 수신한다.

도 9는 도 3a와 도 3b에 대하여 상술되어 있는 거동들을 구현하는 방법(900)에 관한 과정 흐름도이다. 방법(900)은, 사용자가 환자 측 지지 시스템(610)을 위한 그래픽 사용자 인터페이스에서 드레이핑을 위한 전개(DEPLOY FOR DRAPING)의 옵션(901)을 선정하는 경우 들어가게 된다. 드레이핑을 위한 전개 옵션(901)의 선정에 응답하여, 컨트롤러(690)는 링크(619)를 회전시키는 단계, 및 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들 각각을 가능한한 멀리 떨어트려 움직이도록 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(680)에 명령하는 단계에 의해 환자 측 지지 시스템(610)을 구성해낸다. 컨트롤러(690)는 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(902)으로 전이한다.

컨트롤러(690)는, 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되었다는 것을 표시하는 신호를 환자 측 지지 시스템(610)으로부터 수신할 때까지, 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(902)에서 기다린다. 이 신호가 수신되는 경우, 이는 드레이핑 과정이 시작할 수 있다는 것을 의미한다. 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되어 있다는 것을 표시하는 신호가 환자 측 지지 시스템(610)으로부터 수신되는 경우, 컨트롤러(690)는 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(902)으로부터 입구 가이드 매니퓰레이터(ENTRY GUIDE MANIPULATOR; EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(903)으로 전이한다.

드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(902)은 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되어 있는지 여부를 결정하는 조사(polling)를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 일 양태에서, 이벤트 핸들러(event handler)는, 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되어 있다는 것을 환자 측 지지 시스템(610)으로부터의 신호가 표시하는 경우 발발되는 이벤트를 탐지하는데 사용된다. 이 이벤트가 탐지되는 경우, 컨트롤러(690)는 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(902)으로부터 입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(903)으로 전이한다.

컨트롤러(690)는, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 1 부분(561)의 근위 단부가 링크(613)의 근위 단부에 부착되어 있다는 것을 표시하는 신호가 환자 측 지지 시스템(610)으로부터 수신될 때까지, 입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(903)에서 기다린다. 이 신호가 수신되는 경우, 컨트롤러(690)는 입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(903)으로부터 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)으로 전이한다.

입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(903)은 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 1 부분(561)의 근위 단부가 링크(613)의 근위 단부에 부착되어 있는지 여부를 결정하는 조사를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 일 양태에서, 이벤트 핸들러는, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 1 부분(561)의 근위 단부가 링크(613)의 근위 단부에 부착되어 있다는 것을 환자 측 지지 시스템(610)으로부터의 신호가 표시하는 경우 발발되는 이벤트를 탐지하는데 사용된다(화살표(590)(도 5)는 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)에 대하여 사용되는 바와 같이 근위 방향과 원위 방향을 정의함). 이 이벤트가 탐지되는 경우, 컨트롤러(690)는 입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(903)으로부터 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)으로 전이한다.

매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)에서, 컨트롤러(690)는, 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 포지션이 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 알려진 포지션으로부터 미리 정해진 양 이상으로 변화되었는지 여부, 예컨대 포지션 트래킹 외란이 특정된 한계치를 초과하는 경우인지를 결정한다. 포지션이 변화되지 않는 경우라면, 컨트롤러(690)는 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)으로부터 멸균 어댑터가 장착되었는지의 체크 과정(907)으로 전이한다. 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 포지션이 알려진 포지션으로부터 미리 정해진 양 이상으로 변화되는 경우라면, 컨트롤러(690)는 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)으로부터 매니퓰레이터를 움직이는 과정(905)으로 옮겨간다.

매니퓰레이터를 움직이는 과정(905)에서, 컨트롤러(690)는 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 포지션 트래킹 외란에 의해 표시되는 방향으로 부착되어 있는 삽입 어셈블리를 움직인다. 이는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 드레이프 슬리브의 내부에서 움직이게 한다. 삽입 매커니즘의 동작이 개시된 후, 컨트롤러(690)는 매니퓰레이터를 움직이는 과정(905)으로부터 매니퓰레이터가 정지되었는지의 체크 과정(906)으로 전이한다.

매니퓰레이터가 정지되었는지의 체크 과정(906)에서, 컨트롤러(690)는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 동작이 정지되었는지 여부를 결정한다. 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 동작은 다음과 같은 많은 이유들, 즉: 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리는 드레이핑 과정 동안 허용되는 이동의 최대 거리에 도달하였다는 점; 사용자는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 파지함으로써 동작을 정지시켰다는 점; 또는 어떤 것이 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 움직임을 방해하였다는 점; 때문에 정지할 수 있다. 컨트롤러(690)는, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 움직임이 미리 정해진 한계치 이하로 감소되거나 정지되고 나서 멸균 어댑터가 장착되었는지의 체크 과정(907)으로 옮겨갈 때까지, 매니퓰레이터가 정지되었는지의 체크 과정(906)에서 기다린다.

매니퓰레이터가 정지되었는지의 체크 과정(906)은 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 정지되었는지 여부를 결정하는 조사를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 일 양태에서, 이벤트 핸들러는, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리의 움직임이 미리 정해진 한계치 이하로 감소되거나 정지되는 경우 발발되는 이벤트를 탐지하는데 사용되고, 그리고 이 이벤트가 탐지되는 경우, 컨트롤러는 매니퓰레이터가 정지되었는지의 체크 과정(906)으로부터 멸균 어댑터가 장착되어 있는지의 체크 과정(907)로 전이한다.

컨트롤러(690)는, 멸균 어댑터 어셈블리가 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리 상에 장착되었는지를 표시하는 신호가 환자 측 지지 시스템(610)으로부터 수신되었는지 여부를 멸균 어댑터가 장착되어 있는지의 체크 과정(907)에서 결정한다. 이 신호가 수신되는 경우라면, 방법(900)은 종료하지만, 그렇지 않으면 컨트롤러(690)는 멸균 어댑터가 장착되어 있는지의 체크 과정(90)으로부터 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)으로 옮겨간다.

수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 멸균 어댑터 어셈블리를 장착하는 것이 용이한 포지션 이외의 포지션으로 정지되었다는 것도 가능성이 있다. 그러므로, 컨트롤러(690)가 멸균 어댑터가 장착되어 있는지의 체크 과정(907)으로부터 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)으로 전이하는 경우, 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)은, 사용자가 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 특정 방향으로 움직이도록 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 다시 탭동작하였는지 여부를 결정한다.

매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)과 멸균 어댑터가 장착되어 있는지의 체크 과정(907) 사이에서의 전이들은, 2개의 과정들 사이에서 조사 루프(polling loop)를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 다른 체크 과정들을 위하여 기술되어 있는 바와 같이, 이벤트 핸들러는 이벤트를 탐지하는데 사용되고, 이후 컨트롤러(690)는 수신되었던 이벤트에 기초하여 적합한 조치를 취한다.

방법(900)이 드레이프 슬리브 내부에서 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 움직이는 단계에 대하여 기술되어 있지만, 거동들(904, 906)은 드레이핑을 수월하게 하는 포지션으로 그 구성요소를 움직이기 위해서 환자 측 지지 시스템(610)의 임의의 구성요소의 움직임에 대하여 이용될 수 있다. 도 9b는, 일 양태에서 도 3a와 도 3b, 도 4a 내지 도 4g 및 도 6a에 도시되어 있는 구성들로 드레이핑하는 단계들을 수월하게 하기 위해서 컨트롤러(690)에 의해 이용되는 방법(950)에 관한 과정 흐름도이다. 특히, 예컨대 이러한 도면들에 도시되어 있고 드레이핑하고 있는 환자 측 지지 시스템의 부분들 중 일 부분의 움직임들은 방법(950)을 이용하여 제어될 수 있다.

방법(950)에 관한 설명에서, 단계들의 순서로 분배되어 있는 드레이핑 과정은 드레이핑 단계들로 지칭된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단계는 하나 이상의 거동들을 포함할 수 있다. 또한, 부분은 드레이핑되고 있는 환자 측 지지 시스템의 구성요소 또는 그룹을 이루는 구성요소들이다. 드레이핑 단계에 따라, 부분은, 예컨대 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리, 환자 측 지지 시스템의 하나 이상의 링크, 입구 가이드 매니퓰레이터 등일 수 있다. 일 양태에서, 사용자가 부분의 원하는 움직임의 방향으로 그 부분에 순간적으로 힘을 가하는 동작에 응답하여 움직이게 되는 환자 측 지지 시스템의 부분은 매니퓰레이터 구성요소로 지칭된다.

일 양태에서, 방법(950)은 또한, 사용자가 환자 측 지지 시스템(610)을 위한 그래픽 사용자 인터페이스에서 드레이핑을 위한 전개의 옵션(901)을 선정하는 경우 들어가게 된다. 드레이핑을 위한 전개의 옵션(901)의 선정에 응답하여, 컨트롤러(690)는 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들 각각을 가능한한 멀리 떨어트려 움직이도록 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(680)에 명령하는 단계에 의해 환자 측 지지 시스템(610)을 구성해낸다. 컨트롤러(690)는 드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)으로 전이한다.

컨트롤러(690)는, 환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임을 포함하는 드레이핑 단계를 위하여 드레이핑 과정이 준비되어 있다는 것을 표시하는 이벤트가 수신될 때까지, 드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)에서 기다린다. 예를 들어, 일 양태에서, 드레이핑을 위한 전개의 옵션(901)의 완료에 이어서, 플랫폼(632)은, 그 안에 환자 측 지지 시스템(610)이 위치되어 있으면서 제 4 링크(619)가 수직방향에 있는, 방의 바닥에 대해 대략 평행하다. 이는, 일부 사용자들을 위하여 플랫폼(632) 상에 수술용 드레이프 설치 패키지(770)를 장착하는 것을 수월하게 한다.

위에서 설명되어 있는 바와 같이, 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되는 경우, 드레이프 장착 센서는 드레이프 장착완료 신호를 컨트롤러(690)로 보낸다. 드레이프 장착완료 신호는, 환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임, 예컨대 45 도 포지션으로의 링크(619)의 움직임을 포함하는 드레이핑 단계를 위하여 드레이핑 과정이 준비되어 있다는 것을 컨트롤러(690)에 표시하는 이벤트이다. 그러므로, 이 예시에서, 컨트롤러(690)는, 드레이프 장착완료 신호가 수신될 때까지 드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)에 남아있고, 이후 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로 전이한다.

드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)은, 환자 측 지지 시스템(610)이 다음번 드레이프 단계를 위하여 준비되어 있는지 여부를 결정하는 조사를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 일 양태에서, 이벤트 핸들러는 환자 측 지지 시스템(610)이 다음번 드레이핑 단계를 위하여 준비되어 있다는 것을 표시하는 이벤트를 탐지하는데 사용된다. 이 이벤트가 탐지되는 경우, 컨트롤러(690)는 드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)으로부터 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로 전이한다.

부분 포지션 외란의 체크 과정(953)에서, 컨트롤러(690)는 포지션 변화 표시가 탐지되었는지 여부를 결정한다. 컨트롤러(690)가 포지션 변화 표시를 탐지하는 경우라면, 컨트롤러(690)는 부분을 움직이는 과정(954)으로 전이하지만, 그렇지 않으면 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)으로 전이한다.

컨트롤러(690)는 몇가지 상이한 방식들로 포지션 변화 표시를 탐지할 수 있다. 위에서 설명되어 있는 바와 같이, 컨트롤러(690)는 부분의 포지션과 속도를 알고 있다. 사용자가 부분의 원하는 움직임의 방향으로 그 부분 상에 순간적으로 힘을 가하는 동작, 예컨대 부분 상의 탭동작 때문에 부분의 포지션이 알려진 포지션으로부터 미리 정해진 양 이상으로 변화되는 경우라면, 컨트롤러(690)는 포지션 변화 표시, 예컨대 부분 포지션 외란을 탐지한다. 일부 양태들에서, 부분은 부분의 움직임의 원하는 방향을 표시하기 위해서 사용자가 사용할 수 있는 어떤 타입의 동작 제어 입력 장치, 예컨대 압력 스위치, 터치 패드에 관한 하나 이상의 예들을 포함할 수 있고, 그리고 컨트롤럭(690)가 이러한 동작 제어 입력 장치로부터 신호를 탐지하는 경우, 컨트롤러(690)는 포지션 변화 표시를 탐지한다. 일부 양태들에서, 동작 제어 입력 장치는 사용 동안 수술용 드레이프에 의해 커버되어 있는 부분의 일부 상에 있고, 일부 양태들에서, 동작 제어 입력 장치는 사용 동안 수술용 드레이프에 의해 커버되지 않는 부분의 일부 상에 있다.

부분을 움직이는 과정(954)에서, 컨트롤러(690)는 포지션 변화 표시에 의해 표시되는 방향으로 그 부분을 움직인다. 이는 그 부분이 사용자 특정 방향으로 움직이게 한다. 그 부분의 동작이 개시된 후, 컨트롤러(690)는 부분을 움직이는 과정(954)으로부터 부분이 정지되었는지의 체크 과정(955)으로 전이한다.

부분이 정지되었는지의 체크 과정(955)에서, 컨트롤러(690)는 부분의 동작이 정지되었는지 여부를 결정한다. 부분의 동작은 다음과 같은 많은 이유들, 즉: 부분은 이 드레이핑 단계 동안 허용되는 이동의 최대 거리에 도달하였다는 점; 사용자는 부분을 파지함으로써 동작을 정지시켰다는 점; 또는 어떤 것이 부분의 움직임을 방해하였다는 점; 때문에 정지할 수 있다. 컨트롤러(690)는, 부분의 움직임이 미리 정해진 한계치 이하로 감소되거나 정지되고 나서 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)으로 옮겨갈 때까지, 부분이 정지되었는지의 체크 과정(955)에서 기다린다.

부분이 정지되었는지의 체크 과정(956)은, 부분의 동작이 정지되었는지 여부를 결정하는 조사를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 일 양태에서, 이벤트 핸들러는 부분의 움직임이 미리 정해진 한계치 이하로 감소되거나 정지되는 경우 발발되는 이벤트를 탐지하는데 사용되고, 그리고 이 이벤트가 탐지되는 경우, 컨트롤러(690)는 부분이 정지되었는지의 체크 과정(955)으로부터 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)으로 전이한다.

드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)에서, 컨트롤러(690)는 드레이프 단계가 완료되었다는 것을 표시하는 이벤트가 수신되었는지 여부를 결정한다. 이 이벤트가 수신되는 경우라면, 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)은 드레이핑 완료의 체크 과정(957)으로 옮겨가지만, 그렇지 않으면 컨트롤러(690)는 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)으로부터 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로 옮겨간다.

부분이 드레이프 단계를 위하여 요구되는 포지션 이외의 포지션으로 정지되었다는 것도 가능성이 있다. 그러므로, 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)이 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로 옮겨가는 경우, 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)은, 예컨대 사용자가 부분의 원하는 동작의 방향을 표시하기 위해서 부분을 다시 탭동작하였는지 여부를 결정한다.

부분 포지션 외란의 체크 과정(953)과 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956) 사이의 전이들은 2개의 과정들 사이에서의 조사를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 다른 체크 과정들을 위하여 기술되어 있는 바와 같이, 이벤트 핸들러는 이벤트를 탐지하는데 사용되고, 이후 컨트롤러(690)는 수신되었던 이벤트에 기초하여 적합한 조치를 취한다.

드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)이 드레이핑 완료의 체크 과정(957)로 옮겨가는 경우, 컨트롤러(690)는 드레이핑 완료의 이벤트가 탐지되었는지 여부를 결정한다. 드레이핑 완료의 이벤트가 탐지되었던 경우라면, 컨트롤러(690)는 방법(950)을 종료하지만, 그렇지 않으면 드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)으로 옮겨간다.

위 예시에서, 컨트롤러(690)는, 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되었다는 것을 표시하는 이벤트가 수신되었던 경우, 드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)으로부터 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로 전이되었다. 사용자가 링크(619)의 우측 상에서 탭동작하는 경우(도 6a), 컨트롤러(690)는 포지션 변화 표시를 탐지하는데, 이는 탭동작이, 링크(619)의 포지션이 적어도 미리 정해진 시간 간격 동안 링크(619)의 알려진 포지션으로부터 변화하게 하기 때문이다(미리 정해진 시간 간격과 변위를 확인하는데 사용되는 양태들은 아래에서 더욱 완전하게 기술되어 있음). 그러므로, 컨트롤러(690)는 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로부터 부분을 움직이는 과정(954)으로 전이한다.

부분을 움직이는 과정(954)에서, 컨트롤러(690)는 도 6a에 도시되어 있는 45 도 포지션으로 링크(619)를 움직인다. 컨트롤러(690)는 링크(619)가 원하는 배향에 도달하는 경우 링크(619)의 움직밈을 정지시키고, 그리고 컨트롤러(690)는 부분이 정지되었는지의 체크 과정(955)으로부터 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)으로 옮겨간다.

링크(619)의 위치조정이 드레이핑 단계를 완료시키기 때문에, 컨트롤러(690)는 드레이프 단계 완료의 체크 과정(956)으로부터 드레이핑 완료의 체크 과정(957)으로 전이한다. 컨트롤러(690)는 드레이핑 완료의 체크 과정(957)으로부터 드레이프 단계 준비의 체크 과정(952)으로 전이한다.

포지션 트래킹 외란의 탐지를 이용하는 다음번 드레이핑 단계는 드레이핑 단계들이 어떻게 정의되는가에 좌우된다. 예를 들어, 도 4b 내지 도 4f의 자동화된 순서가 링크들(613, 615, 617)을 드레이핑하는데 사용되는 경우라면, 컨트롤러(690)는 드레이프 단계 준비의 체크 과정(957)으로부터 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로 전이할 수 있고, 그리고 사용자가 드레이프의 일부 속으로의 링크들의 자동화된 움직임을 시작하기 위해서 링크(619) 상에서 다시 탭동작할 때까지 기다릴 수 있다. 이와 달리, 링크들(613, 615, 617)의 드레이핑은, 각각의 링크 또는 링크들로 된 일부 서브그룹의 드레이핑이 방법(950)에서의 드레이핑 단계로서 처리되는 단계들의 순서로 분배될 수 있다.

도 4b 내지 도 4f의 자동화된 순서가 링크들(613, 615, 617, 619)을 드레이핑하는데 사용되지 않는 경우라면, 컨트롤러(690)는, 링크들(613, 615, 617, 619)이 드레이핑되었다는 것 및 드레이프 슬리브들이 전개되었다는 것을 표시하는 이벤트가 수신될 때까지, 드레이프 단계 준비의 체크 과정(957)에 남아있을 것이다. 이후 컨트롤러(690)는, 사용자가 슬리브 내부에서 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 움직이도록 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리 상에서 언제 탭동작하였는지를 결정하기 위해서, 드레이프 단계 준비의 체크 과정(957)으로부터 부분 포지션 외란의 체크 과정(953)으로 전이할 것이다.

도 10은 도 4b 내지 도 4g에 대하여 상술되어 있는 거동들을 구현하기 위해서 컨트롤러(690)에 의해 사용되는 방법(1000)의 과정 흐름도이다. 도 10에서, 다양한 체크 과정들은 조사를 필요로 하는 것으로 해석되어서는 안된다. 위에서 설명되어 있는 바와 같이, 체크 과정들은 이벤트 핸들러를 사용하여 구현될 수 있다.

방법(1000)은, 사용자가 환자 측 지지 시스템(610)을 위한 그래픽 사용자 인터페이스에서 드레이핑을 위한 전개의 옵션(1001)을 선정하는 경우 들어가게 된다. 드레이핑을 위한 전개의 옵션(1001)의 선정에 응답하여, 컨트롤러(690)는 링크(619)를 회전시키는 단계, 및 복수의 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리(640)들을 가능한한 멀리 떨어트려 움직이도록 입구 가이드 매니퓰레이터 어셈블리(680)에 명령하는 단계에 의해 환자 측 지지 시스템(610)을 구성해낸다. 컨트롤러(690)는 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(1002)으로 전이한다.

드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(1002)은 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(902)과 유사하다. 컨트롤러(690)는, 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 플랫폼(632) 상에 장착되었다는 것을 표시하는 신호가 환자 측 지지 시스템으로부터 수신될 때까지, 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(1002)에서 기다린다. 수술용 드레이프 설치 패키지(770)가 장착되었다는 것을 표시하는 신호가 환자 측 지지 시스템(610)으로부터 수신되는 경우, 이는 환자 측 지지 시스템(610)이 입구 가이드 매니퓰레이터(630)의 링크들의 드레이핑을 시작할 준비가 되어 있다는 것을 의미한다. 이 신호가 수신되는 경우, 컨트롤러(690)는 드레이프 패키지가 장착되었는지의 체크 과정(1002)으로부터 링크가 움직였는지의 체크 과정(1003)으로 전이한다.

이 예시에서, 입구 가이드 매니퓰레이터(630)의 링크들의 자동화된 드레이핑이, 예컨대 사용자가 링크(619)를 원위 방향으로 변위시키는 단계에 의해 개시된다는 점이 가정되어 있다. 컨트롤러(690)가 입구 가이드 매니퓰레이터(630)의 링크에 대하여 포지션 트래킹 외란을 탐지하는 경우라면, 컨트롤러(690)는 링크가 움직였는지의 체크 과정(1003)으로부터 링크들을 움직이는 과정(1004)으로 전이한다. 이와 달리, 사용자는 스위치를 활성화시킬 수도 있고, 그래픽 사용자 인터페이스에서 명령을 선정할 수도 있고, 스위치가 활성화되도록 드레이프의 근위 단부를 움직일 수도 있고, 또는 아마도 링크가 움직였는지의 체크 과정(1003)으로부터 링크들을 움직이는 과정(1004)으로 옮길지 여부를 컨트롤러(690)가 확신할 수 있도록 컨트롤러(690)에 구두 명령을 내릴 수도 있다. 링크가 움직였는지의 체크 과정(1003)이 자동적인 드레이핑을 속행하도록 표시하는 신호를 수신하지 않는 경우라면, 링크가 움직였는지의 체크 과정(1003)은 입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(1005)으로 옮겨간다.

링크들을 움직이는 과정(1004)의 구현은 자동화된 드레이핑을 달성해내기 위해서 링크들(619, 617, 615, 613)을 움직이는데 이용되는 기법에 좌우된다. 개방 루프 순서가 사용되는 경우라면, 컨트롤러(690)는 환자 측 지지 시스템(610)의 링크들의 시간의 순서 동작을 통해 제 1 부분(561) 속으로 링크들을 기동시킨다. 감지수단이 사용되는 경우라면, 컨트롤러(690)는 컨트롤러(690)에 의해 수신되는 센서 신호들에 기초하여 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 1 부분(561) 속으로 링크들을 기동시킨다. 각각의 경우에서, 링크들(619, 617, 615, 613)은 도 4b 내지 도 4g에 도시되어 있는 것과 동등한 방식으로 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560) 속으로 움직이게 된다. 컨트롤러(690)는 링크들을 움직이는 과정(1004)으로부터 EGM이 드레이핑되었는지의 과정(1005)으로 옮겨간다.

입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(1005)에서, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 1 부분(561)의 근위 단부가 링크(613)의 근위 단부에 부착되어 있다는 것을 표시하는 신호가 환자 측 지지 시스템(610)으로부터 수신되는 경우라면, 입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(1005)은 계속하는지의 체크 과정(1006)으로 전이한다. 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)의 제 1 부분(561)의 근위 단부가 링크(613)의 근위 단부에 부착되어 있다는 것을 표시하는 신호가 환자 측 지지 시스템(610)으로부터 수신되지 않는 경우라면, 입구 가이드 매니퓰레이터(EGM)가 드레이핑되었는지의 체크 과정(1005)은 링크가 움직였는지의 체크 과정(1003)으로 전이한다.

처리과정이 계속하는지의 체크 과정(1006)에 도달하는 경우, 입구 가이드 매니퓰레이터(630)의 링크들은 자동적으로 드레이핑되어 있고, 제 1 부분(561)은 링크(613)의 근위 단부에 고정되어 있다. 이 지점에서, 사용자는 드레이핑 과정을 정지시키거나 지연시키도록 표시했을 수 있고, 그래서 방법(1000)은 종료한다. 이와 반대로, 사용자가 정지시키도록 표시하지 않는 경우라면, 계속하는지의 체크 과정(1006)은 매니퓰레이터 포지션 외란의 체크 과정(904)으로 옮겨간다. 방법은 도 9에 대하여 기술되어 있는 바와 같이 계속된다.

도 11과 도 12는 방법들(900, 950, 1000)을 수행하는데 사용되는 컨트롤러(690) 안의 상태 기계의 대체 구현예들이다. 도 13은 도 11과 도 12의 상태 기계들과 관련되어 있느 거동들을 수행하도록 컨트롤러(690)의 서보 루프 내부에서 구현되는 포지션 드리프트 제어 루프(1300)의 대표도이다. 도면들에서, 비스듬한 글자체(이탤릭체)를 사용한 것은 본 명세서의 텍스트에서 굵은 글자체를 사용한 것과 동일한 것이고, 예컨대 도면들에 있는 cmd는 본 명세서에 있는 cmd와 동일한 것이다. 일반적으로, 포지션 드리프트 제어 루프는, 제어되는 부분이 일정한 스피드와 감소된 토크 제한들로 움직이도록 그리고 제어되는 부분의 사용자 탭동작이나 장애물들이 설정 제한들을 초과하는 포지션 트래킹 외란에 의해 탐지되도록, 컨트롤러 안에 구성되어 있는 제어 루프이다. 이 구현예에서, 백드라이브가능한 드라이브트레인(backdriveable drivetrain)이 이용되고(포지션 드리프트 제어 루프는 드라이브 트레인 안에서 웜 기어들과 작동하지는 않음), 그리고 토크 제한들은 드라이브트레인의 고유의 마찰을 조금 넘게 세팅된다. 이러한 포지션 드리프트 제어 루프를 구현하는 한가지 방식은 아래에서 더욱 완전히 설명되어 있는 바와 같이 계단식 포화도들을 가지는 PD 컨트롤러 또는 PID(proportional, integral, derivative) 컨트롤러에 게인(gain)들과 토크 제한(torque limit)들을 적합하게 구성해냄으로써 행해진다.

상태 기계(1100)는 포지션 유지 상태(POSITION HOLD state)(1101), 전진 상태(ADVANCE state)(1102) 및 동작완료 상태(DONE state)(1103)를 포함한다. 상태 기계(1100)는 드레이프 단계 이벤트가 탐지되었다는 신호(DRAPE STEP EVENT DETECTED signal)(1104)에 의해 동작가능하게 되어 있다.

위에서 설명되어 있는 바와 같이, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)가 환자 측 지지 시스템(610) 상에 먼저 장착되는 경우, 장착상태를 표시하는 신호는 컨트롤러(690)로 보내진다. 환자 측 지지 시스템(610)의 다양한 부분들이 드레이핑되었을 때, 드레이핑의 상태를 표시하는 신호들이 컨트롤러(690)로 제공된다. 그러므로, 상태 기계(1100)에 의해 제어되는 매니퓰레이터 구성요소가 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 움직이게 되거나 드레이프 내부나 속으로 움직이게 될 준비가 되어 있는 경우, 컨트롤러(690)는 드레이프 단계 이벤트가 탐지되었다는 신호(1104)를 포지션 유지 상태(1101)로 보낸다.

포지션 유지 상태(1101)에서, 상태 기계(1100)는 명령 신호(cmd)를 드리프트 제어 루프(1300)로 제공한다. 명령 신호(cmd)는 매니퓰레이터 구성요소의 래치고정 포지션(latched position; latchedpos)(보관 포지션(stored position))이다. 여기에서, 매니퓰레이터 구성요소는 환자 측 지지 시스템의 링크, 환자 측 지지 시스템의 매니퓰레이터, 또는 환자 측 지지 시스템의 어떤 다른 구성요소 중 어느 하나일 수 있다. 그러므로, 포지션 유지 상태(1101)에서, 상태 기계(1100)는 래치고정 포지션(latchedpos)을 유지하도록 매니퓰레이터 구성요소에 명령한다.

포지션 유지 상태(1101)에 있는 동안, 매니퓰레이터 구성요소의 현재 포지션(pos)은 매니퓰레이터 구성요소의 포지션 에러를 결정하기 위해서 명령받은 포지션(cmd)에서 뺄셈처리된다. 포지션 에러가 포지션 에러 한계치(position error threshold; thresh)보다 큰 경우라면, 상태 기계(1100)는 포지션 유지 상태(1101)로부터 전진 상태(1102)로 전이하는데, 이는 오로지 포지션 에러가 미리 정해진 시간 간격 동안 포지션 에러 한계치(thresh)보다 큰 경우, 즉 최소 시작 시간 한계치보다 더 오래 걸리는 경우라면 그러하고, 즉 오로지 포지션 트래킹 외란이 일어났던 경우라면 그러하다. 이 예시에서, 최소 시작 시간 한계치와 포지션 에러의 지속시간은 서보 루프 사이클들에서 결정된다. 포지션 에러의 지속시간은 포지션 에러가 존재하고 있는 서보 루프 사이클 카운트의 지속적인 횟수이다. count_start는 최소 시작 시간 한계치(minimum start time threshold)(첫번째 시간 한계치)인데, 이는 포지션 에러가 감지되어야만 하는 서보 루프 사이클들의 지속적인 최소 횟수이다.

일 양태에서, 포지션 에러 한계치(thresh)와 최소 시작 시간 한계치(count_start)는 다음의 요인들의 조합에 기초하여 결정된다.

1) 메커니즘 성능 : 포지션 에러 한계치(thresh)는 컨트롤러의 보통의 정상 상태 포지션 에러보다 더 커야만 한다. 최소 시작 시간 한계치(count_start)와 조합되는 포지션 에러 한계치(thresh)는 시스템 안에 있는 다른 외란들로부터의 자발적인 사용자 조치들 사이에서의 판별을 허용하도록 선정된다.

2) 유용성 측면들 : 포지션 에러 한계치(thresh)와 최소 시작 시간 한계치(count_start)는 사용자에 의한 가장 짧은/가장 무던한 자발적인 탭동작에 대해 시스템이 반응하도록 가능한한 낮아야만 한다.

일반적으로, 이는 사용자의 탭동작에 대해 응답하는 메커니즘 거동상태(mechanism behavior)를 만들어내기 위해서 (예컨대 큰 정상 상태 트래킹 에러들을 초래할 수 있는 마찰력과 중력의 정밀한 보상을 통해) 메커니즘 성능이 매우 양호할 것을 필요로 한다.

실제 조건들에서, 일 양태에서는 다음에 오는 파라미터들이 사용되었다.

thresh = -0.04 mm

count_start = 4 (3 ms에 대응함)

그러므로, 상태 기계(1100)는 다음과 같은 상태라면 포지션 유지 상태(1101)로부터 전진 상태(1102)로 전이한다.

pos - cmd > thresh

AND

count > count_start

상태 기계(1100)가 포지션 유지 상태(1101)로부터 전진 상태(1102)로 전이하는 경우, 매니퓰레이터 구성요소의 상태 변화를 나타내는 메시지가 그래픽 사용자 인터페이스에도 보내진다. 이 구현예는 백드라이브가능한 매니퓰레이터 구성요소에 적용되고, 이를 위하여 매니퓰레이터 구성요소의 탭동작은 포지션 에러를 통해서 감지될 수 있다. 이와 달리, 매니퓰레이터 구성요소 상에서의 직접적인 힘 감지는 탭동작을 탐지하는데 이용될 수 있다.

전진 상태(1102)에서, 상태 기계(1100)는 명령 신호(cmd)를 드리프트 제어 루프(1300)에 제공한다. 명령 신호(cmd)는 매니퓰레이터 구성요소의 원하는 포지션(goal)이다. 일 양태에서, 포지션(goal)은 사용자가 멸균 어댑터에서 클릭하도록 약간의 여유(slack)를 남겨두면서 드레이프 슬리브의 완전한 펼치기동작을 허용하는 삽입 어셈블리 포지션으로 결정된다(일 양태에서는 포지션(goal)이 홈 포지션으로부터 390 mm이지만, 포지션(goal)은 상이한 드레이프 디자인들과 삽입 어셈블리 스트로크로 달라질 수 있음). 그러므로, 전진 상태(1102)에서, 컨트롤러(690)는 매니퓰레이터 구성요소를 자동적으로 움직인다.

상태 기계(1100)는 2개의 조건들이 충족될 때까지 전진 상태(1102)에 남아있다. 첫번째로, 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)는 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만이어야 한다. 두번째로, 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)는 미리 정해진 시간 간격 동안, 즉 최소 정지 시간 한계치보다 더 오래 동안 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만이어야 한다. 이 예시에서, 최소 정지 한계치는 또한 서보 루프 사이클들에서 결정된다. 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만인 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)의 지속 기간은 서보 루프 사이클 카운트의 연속적인 횟수이다. count_stop는 최소 정지 시간 한계치(두번째 시간 한계치)인데, 이는 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)가 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만인 서보 루프 사이클들의 연속적인 최소 횟수이다.

일 양태에서, 미리 정해진 최소 속도(vel_min)와 최소 정지 시간 한계치(count_stop)의 다음에 오는 값들이 사용된다.

vel_min = 0.1 mm/s

count_stop = 1 (0.75 ms에 대응함)

포지션 에러 한계치(thresh)와 최소 시작 시간 한계치(count_start)를 위하여 위에 설명되어 있는 제한들 범위내에서, 미리 정해진 최소 속도(vel_min)와 최소 정지 시간 한계치(count_stop)는 드리프트가 시작되는데 필요한 포지션 에러 한계치(thresh)와 최소 시작 시간 한계치(count_start)보다 응답성이 더 양호하도록 세팅된다. 이는, 드레이프가 환자 측 지지 시스템에 걸리거나 다른 장애물들이 존재하는 상황에 처해 있는 경우라면, 매니퓰레이터 구성요소의 동작이 즉시 정지하는 것을 보장하는데 필수적이다. 멸균성의 손실에 비해 우발적인 정지가 바람직하다.

그러므로, 상태 기계(1100)는 다음과 같은 상태라면 전진 상태(1102)로부터 포지션 유지 상태(1101)로 다시 전이한다.

vel < vel_min

AND

count > count_stop

상태 기계(1100)가 전진 상태(1102)로부터 포지션 유지 상태(1101)로 다시 전이할 때, 상태 기계(1100)는 매니퓰레이터 구성요소의 현재 포지션을 래치고정(보관) 포지션(latchedpos)으로 래치고정시킨다. 매니퓰레이터 구성요소의 상태 변화를 나타내는 메시지가 그래픽 사용자 인터페이스에도 보내진다.

다시, 이 구현예에서 매니퓰레이터 구성요소의 전진이동을 정지시키는 것은 백드라이브가능한 매니퓰레이터 구성요소에 적용되고, 이를 위하여 매니퓰레이터 구성요소의 정지동작은 속도를 통해서 감지될 수 있다. 이와 달리, 매니퓰레이터 구성요소 상에서의 직접적인 힘 감지는 매니퓰레이터 구성요소의 정지동작을 탐지하는데 이용될 수 있다.

상태 기계(1100)는, 전진 상태(1102)로의 전이를 위한 2개의 조건들이 충족되거나 동작완료 상태(1103)로의 전이를 위한 2개의 조건들 중 하나가 충족될 때까지, 포지션 유지 상태(1101)에 남아있다. 첫번째로, 일 양태에서, 신호(멸균 어댑터 온; Sterile Adapter ON)가 환자 측 지지 시스템에 의해 컨트롤러(690)에 제공되도록 멸균 어댑터 어셈블리가 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리 상에 장착되어 있는 경우라면, 상태 기계(1100)는 포지션 유지 상태(1101)로부터 동작완료 상태(1103)로 전이한다. 이와 달리, 매니퓰레이터 구성요소의 포지션(pos)이 최종 포지션(final position; final_pos)인 경우라면, 상태 기계(1100)는 포지션 유지 상태(1101)로부터 동작완료 상태(1103)로 전이한다. 일 양태에서, 최종 포지션(final_pos)은 포지션(goal) 정도의 범위를 허용하는 한계치이다. 예를 들어, 최종 포지션(final_pos)은 드레이프가 멸균 어댑터 설치를 허용하도록 충분히 펼쳐지지만 너무 늘어나지는 않는 정도의 범위로 결정된다.

그러므로, 상태 기계(1100)는 다음과 같은 상태라면 포지션 유지 상태(1101)로부터 동작완료 상태(1103)로 전이한다.

Sterile Adapter ON

OR

pos = final_pos

이 예시에서, 단일의 조인트 또는 삽입 어셈블리를 위한 상태 기계가 고려되어 있다. 그러나, 이러한 조건들은 벡터 의미에서 메커니즘의 다수의 조인트들 또는 분산된 컴퓨팅 아키텍처를 통해 제어되는 많은 메커니즘들까지 확장될 수 있다.

상태 기계(1200)는 준비 상태(1201), 전진 상태(1202), 포지션 유지 상태(1203) 및 동작완료 상태(1204)를 포함한다. 상태 기계(1200)는 드레이프 단계 이벤트가 탐지되었는지의 신호(1205)에 의해 동작가능하게 되어 있다. 다음에 오는 내용에서, 상태 기계(1100)에 대하여 설명되어 있는 파라미터와 동일한 명칭을 가지는 파라미터는 동일한 파라미터이다.

위에서 설명되어 있는 바와 같이, 멸균 수술용 드레이프 어셈블리(560)가 환자 측 지지 시스템 상에 먼저 장착되는 경우, 장착상태를 표시하는 신호는 컨트롤러로 보내진다. 환자 측 지지 시스템의 다양한 부분들이 드레이핑되었을 때, 드레이핑의 상태를 표시하는 신호들이 컨트롤러로 제공된다. 그러므로, 상태 기계(1200)에 의해 제어되는 매니퓰레이터 구성요소가 드레이핑을 수월하게 하기 위해서 움직이게 되거나 드레이프 내부나 속으로 움직이게 될 준비가 되어 있는 경우, 컨트롤러(690)는 드레이프 단계 이벤트가 탐지되었다는 신호(1205)를 준비 상태(1201)로 보낸다.

준비 상태(1201)에서, 상태 기계(1200)는 명령 신호(cmd)를 드리프트 제어 루프(1300)로 제공한다. 명령 신호(cmd)는 매니퓰레이터 구성요소의 래치고정(보관) 포지션(latchedpos)이다. 준비 상태(1201)에서, 상태 기계(1200)는 래치고정 포지션(latchedpos)을 유지하도록 매니퓰레이터 구성요소에 명령한다.

준비 상태(1201)에 있는 동안, 매니퓰레이터 구성요소의 현재 포지션(pos)은 매니퓰레이터 구성요소의 포지션 에러를 결정하기 위해서 컨트롤러(690)에 의해 명령받은 포지션(cmd)에서 뺄셈처리된다. 포지션 에러가 포지션 에러 한계치(thresh)보다 큰 경우라면, 상태 기계(1200)는 준비 상태(1201)로부터 전진 상태(1202)로 전이하는데, 이는 오로지 포지션 에러가 미리 정해진 시간 간격 동안 포지션 에러 한계치(thresh)보다 큰 경우, 즉 최소 시작 시간 한계치보다 더 오래 걸리는 경우라면 그러하고, 즉 오로지 포지션 트래킹 외란이 일어났던 경우라면 그러하다. 이 예시에서, 최소 시작 시간 한계치와 포지션 에러의 지속시간은 서보 루프 사이클들에서 결정된다. 포지션 에러의 지속시간은 포지션 에러가 존재하고 있는 서보 루프 사이클 카운트의 지속적인 횟수이다. count_start는 최소 시작 시간 한계치인데, 이는 포지션 에러가 감지되어야만 하는 서보 루프 사이클들의 지속적인 최소 횟수이다.

그러므로, 상태 기계(1200)는 다음과 같은 상태라면 준비 상태(1201)로부터 전진 상태(1202)로 전이한다.

pos - cmd > thresh

AND

count > count_start

상태 기계(1200)가 준비 상태(1201)로부터 전진 상태(1202)로 전이하는 경우, 매니퓰레이터 구성요소의 상태 변화를 나타내는 메시지가 그래픽 사용자 인터페이스에도 보내진다. 이 메시지는 포지션 유지 상태(1203)로 전이하는 경우에 보내지는 메시지와 동일한 것이다. 이 구현예는 백드라이브가능한 매니퓰레이터 구성요소에 적용되고, 이를 위하여 매니퓰레이터 구성요소의 탭동작은 포지션 에러를 통해서 감지될 수 있다. 이와 달리, 매니퓰레이터 구성요소 상에서의 직접적인 힘 감지는 탭동작을 탐지하는데 이용될 수 있다.

전진 상태(1202)에서, 상태 기계(1200)는 명령 신호(cmd)를 드리프트 제어 루프(1300)에 제공한다. 명령 신호(cmd)는 매니퓰레이터 구성요소의 원하는 포지션(goal)이다. 그러므로, 전진 상태(1202)에서, 컨트롤러(690)는 매니퓰레이터 구성요소를 자동적으로 움직인다.

상태 기계(1200)는 2개의 조건들이 충족될 때까지 전진 상태(1202)에 남아있다. 첫번째로, 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)는 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만이어야 한다. 두번째로, 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)는 미리 정해진 시간 간격 동안, 즉 최소 정지 시간 한계치보다 더 오래 동안 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만이어야 한다. 이 예시에서, 최소 정지 한계치는 또한 서보 루프 사이클들에서 결정된다. 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만인 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)의 지속 기간은 서보 루프 사이클 카운트의 연속적인 횟수이다. count_stop은 최소 정지 시간 한계치인데, 이는 매니퓰레이터 구성요소의 속도(vel)가 미리 정해진 최소 속도(vel_min) 미만이어야 하는 서보 루프 사이클들의 연속적인 최소 횟수이다.

그러므로, 상태 기계(1200)는 다음과 같은 상태라면 전진 상태(1202)로부터 포지션 유지 상태(1203)으로 전이한다.

vel < vel_min

AND

count > count_stop

상태 기계(1200)가 전진 상태(1202)로부터 포지션 유지 상태(1201)로 다시 전이할 때, 상태 기계(1200)는 매니퓰레이터 구성요소의 현재 포지션을 래치고정(보관) 포지션(latchedpos)으로 래치고정시킨다. 매니퓰레이터 구성요소의 상태 변화를 나타내는 메시지가 그래픽 사용자 인터페이스에도 보내진다. 다시, 이 구현예에서 매니퓰레이터 구성요소의 전진이동을 정지시키는 것은 백드라이브가능한 매니퓰레이터 구성요소에 적용되고, 이를 위하여 매니퓰레이터 구성요소의 정지동작은 속도를 통해서 감지될 수 있다. 이와 달리, 매니퓰레이터 구성요소 상에서의 직접적인 힘 감지는 매니퓰레이터 구성요소의 전진동작을 탐지하는데 이용될 수 있다.

포지션 유지 상태(1203)에서, 상태 기계(1200)는 명령 신호(cmd)를 드리프트 제어 루프(1300)에 제공한다. 명령 신호(cmd)는 매니퓰레이터 구성요소의 래치고정(보관) 포지션(latchedpos)이다. 포지션 유지 상태(1203)에서, 상태 기계(1200)는 래치고정 포지션(latchedpos)을 유지하도록 매니퓰레이터 구성요소에 명령한다.

상태 기계(1200)는, 준비 상태(1201)로 전이하는 조건이 충족될 때까지, 또는 동작완료 상태(1204)로의 전이를 위한 2개의 조건들 중 한가지가 충족될 때까지, 포지션 유지 상태(1203)에 남아있다. 준비 상태(1201)는 매니퓰레이터 구성요소의 포지션을 유지하는데 소요되는 최소한의 시간을 강제하는 한가지 방식이다. 이는 정지 성능을 향상시는데, 그렇지 않으면 매니퓰레이터 구성요소가 자리잡게 될 때의 매니퓰레이터 구성요소의 운동량이 상태 기계(1100)에서 포지션 유지 상태(1101)로부터 전진 상태(1102)로의 전이를 유발하기에 충분히 비중있는 포지션 에러를 일으킬 수도 있기 때문이다.

그러므로, 상태 기계(1200)는 미리 정해진 시간의 양 동안 포지션 유지 상태(1203)에서 대기하고, 이후 동작완료 상태(1204)로의 전이를 위한 조건들 중 어느 것도 충족되지 않는 경우라면 준비 상태(1201)로 전이한다. 이 예시에서, 포지션 유지 상태(1203)에서 소요되는 시간의 양(count)은 포지션 유지 상태(1203)로의 전이 이후의 서보 루프 사이클들의 횟수이다. 시간(count)이 서보 루프 사이클들로 표현되는 미리 정해진 최소 준비 카운트 시간(count_ready)(세번째 시간 한계치)보다 더 장시간인 경우라면, 상태 기계(1200)는 포지션 유지 상태(1203)로부터 준비 상태(1201)로 전이한다.

매니퓰레이터 구성요소의 드리프트가 구현되는 방식 때문에, 매니퓰레이터 구성요소의 실제 포지션은 명령받은 포지션 뒤로 처지고, 순차적인 활성화들을 지나는 충분한 시간을 고려하지 않는 상태에서 사용자에 의해 느껴지는 힘의 불연속성을 유발한다. 포지션 유지 상태(1203)에서 대기하는 상태에서, 미리 정해진 양의 시간은 드리프트가 부작용없이 다시 동작가능하게 될 수 있다는 점을 반드시 확실하게 하지만, 그런 상태가 사용자에게는 거의 보이지 않이는데, 이는 미리 정해진 최소 준비 카운트 시간(count_ready)이 사용자가 드레이프를 검사하고 나서 드리프트를 다시 시작하는데 걸리는 시간보다 보통은 적게 걸리기 때문이다. 일 양태에서, 미리 정해진 최소 준비 카운트 시간(count_ready)은 667 카운트(0.75 ms의 서보 기간을 가지는 0.5 초)로 세팅된다.

그러므로, 상태 기계(1200)는 다음과 같은 상태라면 포지션 유지 상태(1203)로부터 준비 상태(1201)로 전이한다.

count > count_ready

일 양태에서, 멸균 어댑터 어셈블리가 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리 상에 장착되어서 신호(Sterile Adapter ON)가 환자 측 지지 시스템에 의해 컨트롤러(690)에 제공되는 경우라면, 상태 기계(1200)는 포지션 유지 상태(1203)로부터 동작완료 상태(1204)로 전이한다. 이와 달리, 매니퓰레이터 구성요소의 포지션(pos)이 최종 포지션(final_pos)인 경우라면, 상태 기계(1200)는 포지션 유지 상태(1203)로부터 동작완료 상태(1204)로 전이한다.

그러므로, 상태 기계(1200)는 다음과 같은 상태라면 포지션 유지 상태(1203)로부터 동작완료 상태(1204)로 전이한다.

Sterile Adapter ON

OR

pos = final_pos

이 예시에서, 단일의 조인트 또는 삽입 어셈블리를 위한 상태 기계가 고려되어 있다. 그러나, 이러한 조건들은 벡터 의미에서 메커니즘의 다수의 조인트들 또는 분산된 컴퓨팅 아키텍처를 통해 제어되는 많은 메커니즘들까지 확장될 수 있다.

위에 표시된 바와 같이, 도 13은 컨트롤러(690)의 서보 루프 내부에서 구현되는 드리프트 제어 루프(1300)의 대표도이다. 이 예시에서, 드리프트 제어 루프(1300)는 계단식 포화도들을 가지는 피드백 비례식 차동(proportional differential; PD) 컨트롤러이다. 상태 기계들(1100, 1200)의 전진 상태에서 매니퓰레이터 구성요소를 위한 전진이동 궤적은, 예컨대 실시간 궤적 플래너(real-time trajectory planner)를 가지는 다항적 또는 사다리꼴 궤적으로 결정될 수 있다. 그러나, 이러한 복잡성은 도 13에 도시되어 있는 구조에서는 피하게 되어 있다.

제 1 가산 합류점(summing junction)(1301)의 인버팅 터미널(inverting terminal)은 속도 라인(1302) 상에서 매니퓰레이터 구성요소의 속도를 나타내는 속도 신호(vel)를 수신한다. 라인(1303) 상에서 매니퓰레이터 구성요소의 정지상태 속도를 나타내는 정지상태 속도 신호(0)는 제 1 가산 합류점(1301)의 플러스 터미널에 제공된다. 속도 에러 라인(1304)은 제 1 가산 합류점(1301)의 출력 터미널로부터의 속도 에러 신호(verr)를 파생적인 게인의 입력 터미널에 제공한다. 파생적인 게인(1305)은 입력 터미널 상의 신호를 상수(Kd) 만큼 배가시킨다. 파생적인 게인(1305)으로부터의 컨트롤러 힘 출력 신호의 파생적인 구성요소는 제 3 가산 합류점(1307)의 제 1 플러스 터미널 상에 입력된다.

제 2 가산 합류점(1310)의 인버팅 터미널은 포지션 라인(1309) 상에서 포지션 신호(pos)를 수신한다. 포지션 신호(pos)는 매니퓰레이터 구성요소의 포지션을 나타낸다. 라인(1308) 상에서의 매니퓰레이터 구성요소의 원하는 포지션(래치고정 포지션 또는 목표 포지션)을 나타내는 명령받은 포지션 신호(cmd)는 제 2 가산 합류점(1310)의 플러스 터미널에 제공된다. 포지션 에러 라인(1311)은 제 2 가산 합류점(1310)의 출력 터미널로부터의 포지션 에러 신호(perr)를 비례적인 게인(1312)의 입력 터미널에 제공하는데, 이는 일부 실시예들에서 증폭기로 구현될 수 있다. 비례적인 게인(1312)은 입력 신호를 상수(Kp) 만큼 배가시킨다. 이는 포지션 기반 포지션 에러를 포지션 기반 힘 에러 신호로 변환시킨다. 라인(1313)상의 비례적인 게인(1312)으로부터의 출력 신호(Fp)는 제 1 포화도 블록(1314)의 입력에 연결된다.

포화도 블록(1314)은 다음에 오는 기능성을 구현시킨다.

상수들(Kd, Fpmax)은 매니퓰레이터 구성요소의 드리프트 속도를 결정하도록 선정된다. 라인(1315) 상의 포화도 블록(1314)으로부터의 출력 신호는 제 3 가산 합류점(1307)의 제 2 플러스 터미널에 입력된다.

제 3 가산 합류점(1307)은 라인(1306) 상의 신호를 라인(1315) 상의 신호에 추가하고, 그 결과는 제 2 포화도 블록(17)의 입력 터미널쪽의 라인(1316) 상에 출력된다. 포화도 블록(1317)은 다음에 오는 기능성을 구현한다.

여기에서, 힘(Fmax)은 매니퓰레이터 구성요소 상에 가해질 수 있는 최대 힘이다. 포화도 블록(1317)으로부터의 출력 신호는 매니퓰레이터 구성요소로 보내지는 힘 신호(F)이다. 그러므로, 이 구현예에서, 루프(1300)의 힘 출력 신호(F)는 다음의 식과 같다.

여기에서

Fmax = sat{sat{Fp - Kd*verr}, Fpmax}

sat {Kp(cmd-pos), Fpmax}는 다음과 같이 해석됨:

Fpmax는 포화도 한계임

입력 신호는 Kp(cmd-pos)임

출력 신호는 다음과 같음:

|Kp*(cmd-pos)| < Fpmax 인 경우에는 Kp*(cmd-pos) 임

Kp*(cmd-pos) > Fpmax 인 경우에는 Fpmax 임

Kp*(cmd-pos) < -Fpmax 인 경우에는 -Fpmax 임

힘(F)에 기인한 드리프트 속도(vdrift)는 다음과 같다.

vdrift = Fpmax /Kd

제어 루프(1300)는 매니퓰레이터 구성요소를 제어되는 속도로 동시에 움직이게 만드는 것, 및 동작이 파라미터(Fmax)를 통해 어느 정도로 따르는지를 결정하는 것에 관한 이점을 가진다.

위 설명에서, 매니퓰레이터 구성요소는 링크나 수술 기구 매니퓰레이터로 기술되어 있다. 그러나, 힘이나 신호가 매니퓰레이터 구성요소로 보내지고 있다고 되어 있는 경우, 예컨대 링크를 위하여 능동적으로 제어되는 조인트, 또는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리가 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 위하여 부착되어 있는 삽입 어셈블리의 모터를 매니퓰레이터 구성요소가 움직이게 하는 구성요소로 힘이나 신호가 보내진다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 링크의 동작을 제어하는, 능동적으로 제어되는 조인트의 사용은 알려져 있어서, 더욱 상세하게는 고려되어 있지 않다. 이와 유사하게, 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 움직이는 삽입 어셈블리의 사용은 알려져 있어서, 마찬가지로 더욱 상세하게 고려되어 있지 않다.

위 예시들 중 일부에서, "근위방향의(proximal)" 또는 "근위방향으로(proximally)"라는 용어는, 시스템 움직임의 운동형상학적 사슬을 따라 매니퓰레이터 아암 베이스의 가까이에 있거나 시스템 움직임의 운동형상학적 사슬을 따라 동작의 원격 중심(또는 수술 부위)으로부터 멀리 떨어져 있는 요소나 물체를 기술하는 일반적인 방식으로 사용된다. 이와 유사하게, "원위방향의(distal)" 또는 "원위방향으로(distally)"라는 용어는, 시스템 움직임의 운동형상학적 사슬을 따라 매니퓰레이터 아암 베이스로부터 멀리 떨어져 있거나 시스템 움직임의 운동형상학적 사슬을 따라 동작의 원격 중심(또는 수술 부위)의 가까이에 있는 요소나 물체를 기술하는 일반적인 방식으로 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제 1", "제 2", "제 3", "제 4" 등은 상이한 구성요소들이나 요소들 사이에서 구별하는데 사용되는 형용사들이다. 그러므로, "제 1", "제 2", "제 3", "제 4" 등은 구성요소들이나 요소들의 어떠한 순서를 암시하는 것으로 의도된 것은 아니다.

본 발명의 실시예들과 양태들이 도시되어 있는 위 설명과 첨부의 도면들은 제한하는 것으로 여겨져서는 안되며, 청구범위들은 보호되는 발명들을 정의한다. 다양한 기계적 변경, 구성요소적 변경, 구조적 변경, 전기적 변경 및 조작상 변경은 청구범위와 본 발명의 설명의 범위와 사상을 벗어나지 않으면서 행해질 수 있다. 일부 경우들에서, 잘 알려진 회로들, 구조들 및 기법들은 본 발명의 불명료를 피하기 위해서 상세하게 나타나 있거나 기술되어 있지 않다.

나아가, 본 발명의 설명의 전문용어는 본 발명을 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다. 예를 들어, "~밑에", "~아래에", "~아래쪽", "~위에", "~위쪽에", "~근위방향의", "~원위방향의" 및 이와 유사한 것과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시되어 있는 바와 같이 어느 하나의 요소나 부재에 대한 다른 하나의 요소나 부재의 관계를 기술하는데 사용될 수 있다. 이러한 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 나타나 있는 포지션과 배향에 추가하여 사용중이거나 조작중에 있는 장치의 상이한 포지션들(즉 위치들)과 배향들(즉 회전방향 배치들)을 포함하고 있는 것으로 의도되어 있다. 예를 들어, 도면들에 있는 장치가 뒤집히는 경우라면, 다른 요소들이나 부재들의 "아래에" 또는 "밑에" 있는 것으로 기술되어 있는 요소들은 이후 다른 요소들이나 부재들의 "위에" 또는 "위쪽"에 있을 것이다. 그러므로, "~아래에"라는 예시적인 용어는 위와 아래에 있는 포지션들과 배향들 양자 모두를 포함하고 있을 수 있다. 장치는 이와 달리 (90 도로 회전되어 있거나 다른 배향들로) 배향될 수 있고, 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 서술어들은 적절하게 해석될 수 있다. 마찬가지로, 다양한 축들을 따라 그 둘레에서의 움직임에 관한 내용들은 다양한 특정 장치 포지션들과 배향들을 포함한다.

"일", "하나의" 및 "그"와 같은 단수 형태들은 문맥상 이와 달리 표시되어 있지 않는 한 복수 형태들도 마찬가지로 포함하는 것으로 의도되어 있다. "~을 구비한다", "~을 구비하는", "~을 포함한다" 및 이와 유사한 것과 같은 용어들은 언급된 부재들, 단계들, 조작들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 부재들, 단계들, 조작들, 요소들, 구성요소들 및/또는 그룹들의 존재나 추가를 배제하지는 않는다. 결합되어 있는 것으로 기술되어 있는 구성요소들은 전기적으로 또는 기계적으로 직접적으로 결합되어 있을 수 있고, 또는 하나 이상의 중간 구성요소들을 통해서 간접적으로 결합되어 있을 수 있다.

본 명세서에 기술되어 있는 다양한 컨트롤러들은 프로세서, 하드웨어, 펌웨어 상에서 실행되거나 이 3가지의 임의의 조합으로 실행되는 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어가 프로세서 상에서 실행되고 있을 때 컨트롤러가 구현되는 경우, 소프트웨어는 컴퓨터 판독가능 지시들로서 메모리 안에 저장되어 있고, 그 컴퓨터 판독가능 지시들은 프로세서 상에서 실행된다. 메모리의 일부나 전부는 프로세서가 메모리에 결합될 수 있는 한 프로세서와는 상이한 물리적인 위치에 있을 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 이 2가지의 임의의 조합을 지칭한다.

또한, 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이 다양한 컨트롤러들의 기능들은 하나의 유닛에 의해 수행되거나 상이한 구성요소들 사이에 분배될 수 있는데, 그 각각의 기능들은 하드웨어, 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합으로 차례로 구현될 수 있다. 상이한 구성요소들 사이에 분배되어 있는 경우, 구성요소들은 하나의 위치에 집중되어 있거나 분산 처리 목적을 위하여 시스템에 걸쳐서 분산되어 있을 수 있다. 다양한 컨트롤러들의 실행은 다양한 컨트롤러들을 위하여 상술되어 있는 프로세서들을 수행하는 방법을 초래한다.

프로세서는 프로세서에 의해 실행되는 지시들을 포함하고 있는 메모리에 결합되어 있다. 이는 컴퓨터 시스템 내부에서 달성될 수도 있고, 또는 이를 대신하여 모뎀들과 아날로그 라인들, 또는 디지털 인터페이스들과 디지털 캐리어 라인들을 통해서, 또는 상술되어 있는 프로토콜들 중 임의의 것을 이용하는 연결수단들을 통해서 다른 컴퓨터에 대한 연결을 이용하여 달성될 수도 있다. 본 발명의 관점에서, 본 명세서에 기술되어 있는 과정들 중 임의의 부분이나 모두에서 사용되는 지시들은 사용자가 관여하는 컴퓨터 프로그래밍 언어와 오퍼레이팅 시스템을 이용하여 광범위한 여러 가지 컴퓨터 시스템 구성들에서 구현될 수 있다.

본 명세서에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 본 명세서에 기술되어 있는 과정들 중 일부나 전부를 위하여 필요로 하는 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하도록 구성되어 있는 컴퓨터 판독가능 매체를 구비하고, 또는 그 제품 안에는 이러한 과정들의 일부나 전부를 위한 컴퓨터 판독가능 코드가 저장되어 있다. 컴퓨터 프로그램 제품들의 일부 예시들에는 CD-ROM 디스크, DVD 디스크, 플래시 메모리, ROM 카드, 플로피 디스크, 자기 테이프, 컴퓨터 하드 드라이브, 네크워크 상의 서버, 및 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 나타내는 네트워크에 걸쳐 전송되는 신호가 있다. 비일시적 촉지가능 컴퓨터 프로그램 제품은 과정들 중 일부나 전부를 위한 컴퓨터 판독가능 지시들을 저장하도록 구성되어 있는 촉지가능 컴퓨터 판독가능 매체를 구비하고, 또는 그 제품 안에는 과정들 중 일부나 전부를 위한 컴퓨터 판독가능 지시들이 저장되어 있다. 비일시적 촉지가능 컴퓨터 프로그램 제품들에는 CD-ROM 디스크, DVD 디스크, 플래시 메모리, ROM 카드, 플로피 디스크, 자기 테이프, 컴퓨터 하드 드라이브 및 다른 물리적인 저장 매체가 있다.

모든 예시들과 설명하기 위한 참조사항들은 제한하는 것이 아니고, 본 명세서에 기술되어 있는 특정 구현예들과 실시예들 및 그 균등물로 청구범위를 제한하는데 이용되어서는 안된다. 임의의 표제들은 오로지 포맷형성을 위한 것이고, 임의의 방식으로 본 발명의 과제를 제한하는데 이용되어서는 안되는데, 이는 하나의 표제 하에서의 텍스트는 교차하여 참조할 수 있기 때문이며, 또는 하나 이상의 표제들 하에서의 텍스트에 적용할 수 있기 때문이다. 마지막으로, 본 발명의 관점에서, 하나의 양태나 실시예에 대한 관계에서 기술되어 있는 특정 부재들은 본 발명의 개시되어 있는 다른 양태들이나 실시예을에 적용될 수 있는데, 이는 특별히 텍스트에 기술되어 있지 않거나 도면에 나타나 있지 않더라도 그러하다.

Claims (33)

1. 수술 장치로서,
   제1 포지션을 갖는 매니퓰레이터 구성요소; 및
   매니퓰레이터 구성요소에 결합되어 있는 컨트롤러;
   를 포함하고,
   컨트롤러는
   매니퓰레이터 구성요소의 포지션 변화 표시 - 포지션 변화 표시는 매니퓰레이터 구성요소로부터의 정보에 기초함 - 를 탐지하도록,
   포지션 변화 표시의 탐지에 응답하여 매니퓰레이터 구성요소를 수술용 드레이프의 일 부분 속으로 자동으로 움직이도록
   구성되어 있는, 수술 장치.
2. 제1항에 있어서,
   수술용 드레이프의 일 부분이 드레이프 슬리브를 포함하는, 수술 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   매니퓰레이터 구성요소가 링크 또는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 포함하는, 수술 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   매니퓰레이터 구성요소의 포지션 변화 표시를 탐지하도록 구성되어 있는 컨트롤러는 포지션 트래킹 외란을 탐지하도록 구성되어 있는 컨트롤러를 포함하고, 포지션 트래킹 외란은 매니퓰레이터 구성요소 상에서의 사용자 입력에 의해 생성되는, 수술 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   매니퓰레이터 구성요소의 포지션 변화 표시를 탐지하도록 구성되어 있는 컨트롤러는 매니퓰레이터 구성요소의 동작 제어 입력 장치로부터 매니퓰레이터 구성요소의 포지션을 변화시키는 신호를 탐지하는 컨트롤러를 포함하는, 수술 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   컨트롤러는 포지션 유지 상태 및 전진 상태를 포함하는 상태 기계를 포함하고, 상태 기계는, 매니퓰레이터 구성요소의 포지션 에러가 적어도 미리 정해진 시간 간격 동안 특정된 한계치를 초과하는 경우라면, 포지션 유지 상태로부터 전진 상태로 전이하도록 구성되어 있는, 수술 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   컨트롤러는 매니퓰레이터 구성요소의 움직임이 정지되었다는 결정에 응답하여 래치고정 포지션을 유지하도록 매니퓰레이터 구성요소에 명령하도록 추가로 구성되어 있는, 수술 장치.
8. 환자 측 지지 시스템의 부분을 드레이핑하는 방법으로서,
   부분은 제1 포지션을 갖고,
   상기 방법은
   환자 측 지지 시스템에 결합되어 있는 컨트롤러에 의해 부분의 포지션 변화 표시 - 포지션 변화 표시는 부분으로부터의 정보에 기초함 - 를 탐지하는 단계; 및
   컨트롤러에 의해 부분을 제2 포지션으로 그리고 수술용 드레이프의 일 부분 속으로 자동으로 움직이는 단계
   를 포함하고,
   제2 포지션은 제1 포지션과 상이하고,
   컨트롤러에 의해 자동으로 움직이는 단계는 컨트롤러에 의한 포지션 변화 표시의 탐지에 응답하는 것인, 방법.
9. 제8항에 있어서,
   부분이 링크 또는 수술 기구 매니퓰레이터 어셈블리를 포함하는, 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    컨트롤러에 의해 부분의 포지션 변화 표시를 탐지하는 단계는 컨트롤러에 의해 부분의 포지션 트래킹 외란을 탐지하는 단계를 포함하고, 포지션 트래킹 외란은 부분 상의 사용자 입력에 의해 생성되는, 방법.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    컨트롤러에 의해 환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임이 정지되었는지 여부를 결정하는 단계; 및
    컨트롤러에 의해 환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임이 정지되었는지 여부를 결정하는 단계가 환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임이 정지되었다는 것을 발견하는 경우라면, 컨트롤러에 의해 래치고정 포지션을 유지하도록 환자 측 지지 시스템의 부분에 명령하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
12. 방법을 수행하는 하나 이상의 하드웨어 프로세서의 조작을 제어하기 위한 지시를 저장하는 비일시적 촉지가능한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 방법은
    환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션 변화 표시를 탐지하는 단계로서, 부분은 제1 포지션을 갖고, 포지션 변화 표시는 부분으로부터의 정보에 기초하는, 단계; 및
    부분을 제2 포지션으로 그리고 수술용 드레이프의 일 부분 속으로 자동으로 움직이는 단계
    를 포함하고,
    제2 포지션은 제1 포지션과 상이하고,
    자동으로 움직이는 단계는 부분의 포지션 변화 표시의 탐지에 응답하는 것인, 비일시적 촉지가능한 컴퓨터 판독가능 매체.
13. 제12항에 있어서,
    환자 측 지지 시스템의 부분의 포지션 변화 표시를 탐지하는 단계는 포지션 트래킹 외란을 탐지하는 단계를 포함하고, 포지션 트래킹 외란은 부분 상의 사용자 입력에 의해 생성되는, 비일시적 촉지가능한 컴퓨터 판독가능 매체.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 방법은
    환자 측 지지 시스템의 부분의 움직임이 정지된 경우라면, 래치고정 포지션을 유지하도록 환자 측 지지 시스템의 부분에 명령하는 단계
    를 더 포함하는, 비일시적 촉지가능한 컴퓨터 판독가능 매체.
15. 삭제
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