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KR102549816B1 - 디바이스의 안전한 동작을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

디바이스의 안전한 동작을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR102549816B1
KR102549816B1 KR1020207005616A KR20207005616A KR102549816B1 KR 102549816 B1 KR102549816 B1 KR 102549816B1 KR 1020207005616 A KR1020207005616 A KR 1020207005616A KR 20207005616 A KR20207005616 A KR 20207005616A KR 102549816 B1 KR102549816 B1 KR 102549816B1
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control
contact
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니콜라 디올라이티
데이빗 더블유 베일리
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인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
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Abstract

디바이스의 안전한 동작을 위한 시스템들 및 방법들은 메모리 및 메모리에 결합된 프로세서를 갖는 컨트롤 시스템을 포함한다. 프로세서는, 하나 이상의 센서를 이용하여, 조작자가 시스템에 결합된 콘솔의 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있는지를 결정하도록 구성된다. 프로세서는 입력 컨트롤과의 조작자 접촉의 결정에 응답하여 입력 컨트롤을 사용하여 디바이스의 명령받은 움직임에 영향을 미치도록 추가로 구성된다. 일부 실시예들에서, 명령받은 움직임에 영향을 미치는 것은 조작자가 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 결정한 것에 응답하여 입력 컨트롤을 사용하여 디바이스의 명령받은 움직임을 제한하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제한된 명령받은 움직임은 가늘고 긴 디바이스의 삽입 움직임, 가늘고 긴 디바이스의 수축 움직임, 또는 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 조향 움직임이다.

Description

디바이스의 안전한 동작을 위한 시스템 및 방법
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은 2017년 7월 31일자로 출원된 미국 가출원 제62/539, 368호의 이익을 주장하며, 이 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 개시내용은 입력 컨트롤 콘솔을 사용하여, 조향가능한 가늘고 긴 의료 디바이스와 같은 디바이스를 안전하게 작동시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최소 침습 의료 기술은 의료 시술 동안 손상되는 조직의 양을 감소시키고, 그에 의해 환자 회복 시간, 불편함, 및 유해한 부작용을 감소시키도록 의도된다. 이러한 최소 침습 기술은 환자 해부학적 구조에서의 자연적인 구멍(orifice)들을 통해 또는 하나 이상의 외과수술 절개를 통해 수행될 수 있다. 이러한 자연적인 구멍들 또는 절개들을 통해, 임상의들은 목표 조직 위치에 도달하기 위해 최소 침습 의료 기기들(수술용, 진단용, 치료용, 또는 생체 검사 기기들을 포함함)을 삽입할 수 있다. 하나의 그러한 최소 침습 기술은, 해부학적 통로 내에 삽입되고 또한 환자 해부학적 구조 내의 관심 영역을 향해 내비게이트될 수 있는, 카테터(catheter)와 같은 가요성 및/또는 조향가능한 가늘고 긴(elongate) 디바이스를 사용하는 것이다. 의료진에 의한 이러한 가늘고 긴 디바이스의 컨트롤은 마스터 어셈블리를 사용하여 적어도 가늘고 긴 디바이스의 삽입 및 수축 관리뿐만 아니라 원격 조작 방식으로 디바이스를 조향하는 것을 포함하여 수 개의 자유도의 관리를 수반할 수 있다. 덧붙여, 상이한 동작 모드들이 또한 지원될 수 있다.
환자의 신체 내에서의 가요성 및/또는 조향가능한 가늘고 긴 디바이스와 같은 의료 디바이스의 동작은 마스터 어셈블리가 부주의하게 또는 우연히 작동될 때 마스터 어셈블리를 사용하면 환자에게 위험스런 상황이 생긴다.
따라서, 디바이스가 움직이도록 명령할 때, 환자의 조직과 같은 대상 재료들에 대한 바람직하지 않은 손상을 제한하는 것을 돕는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명의 실시예들은 설명에 후속하는 청구항들에 의해 가장 잘 요약된다.
일부 실시예들에 따르면, 디바이스를 위한 컨트롤 시스템은 메모리 및 메모리에 결합된 프로세서를 포함한다. 프로세서는 하나 이상의 센서를 이용하여, 시스템에 결합된 입력 컨트롤 콘솔의 제1 입력 컨트롤과의 조작자 접촉을 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 또한 제1 입력 컨트롤에서 디바이스의 명령받은 움직임을 나타내는 입력을 수신하고, 조작자가 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있다고 프로세서가 결정할 때 명령받은 움직임을 실행하고 및 조작자가 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 프로세서가 결정할 때 명령받은 움직임에 영향을 미치도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 디바이스를 작동시키는 방법은, 하나 이상의 센서를 사용하는 컨트롤 유닛에 의해, 조작자가 입력 컨트롤 콘솔의 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제1 입력 컨트롤에서 디바이스의 명령받은 움직임을 나타내는 입력을 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 조작자가 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있다고 컨트롤 유닛이 결정할 때 명령받은 움직임을 실행하고 및 조작자가 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 컨트롤 유닛이 결정할 때 명령받은 움직임에 영향을 미치는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에 따르면, 디바이스와 연관된 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금 방법을 수행하게 야기하도록 구성되는 복수의 머신 판독가능 명령어를 포함하는 비일시적 머신 판독가능 매체가 제공된다. 방법은, 하나 이상의 센서를 이용하는 컨트롤 유닛에 의해, 조작자가 입력 컨트롤 콘솔의 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제1 입력 컨트롤에서 디바이스의 명령받은 움직임을 나타내는 입력을 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 조작자가 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있다고 프로세서가 결정할 때 명령받은 움직임을 실행하고, 조작자가 제1 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 결정할 때 명령받은 움직임에 영향을 미치는 단계를 포함한다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명 둘 다는 본질적으로 예시적이고 설명적이며, 본 개시내용의 범위를 제한하지 않고 본 개시내용의 이해를 제공하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 본 개시내용의 추가적인 양태들, 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 원격 조작되는 의료 시스템의 간략화된 도면이다.
도 2a는 일부 실시예들에 따른 의료 기기 시스템의 간략화된 도면이다.
도 2b는 일부 실시예들에 따른 확장된 의료 기구를 갖는 의료 기기의 간략화된 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예들에 따라 삽입 어셈블리상에 장착된 의료 기기를 포함하는 환자 좌표 공간의 측면도들의 간략화된 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예에 따른 입력 컨트롤 콘솔의 간략화된 사시도들이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 컨트롤 시스템의 간략화된 도면이다.
도 6은 일부 실시예들에 따라 안전 특징들의 지배를 받는 피제어 디바이스를 작동시키는 방법의 간략화된 도면이다.
본 개시내용의 실시예들 및 그 장점들은 후속하는 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면들 중 하나 이상에서 도시된 유사한 요소들을 식별하기 위해 유사한 참조 번호들이 사용되고, 여기서 도시하는 것은 본 개시내용의 실시예들을 예시하기 위한 것이고 본 개시내용을 제한하기 위한 목적이 아님을 알아야 한다.
이하의 설명에서, 본 개시내용과 일치하는 일부 실시예들을 설명하는 구체적인 상세 사항들이 제시된다. 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세 사항들이 제시된다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 일부 실시예들이 일부 또는 전부의 이러한 특정 상세 사항없이 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 본 명세서에서 개시되는 특정 실시예들은 예시적인 의미이고 제한하는 의미는 아니다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 여기서 구체적으로 설명되지는 않지만, 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 있는 다른 요소들을 실현할 수 있다. 또한, 불필요한 반복을 피하기 위해, 하나의 실시예와 관련하여 도시되고 설명된 하나 이상의 특징은, 달리 구체적으로 설명되지 않는 한 또는 하나 이상의 특징이 어느 실시예를 비기능적으로 만들지 않는 한, 다른 실시예들에 통합될 수 있다.
다른 경우에, 실시예들의 양태들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 공지된 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 및 회로들은 상세하게 설명되지 않았다.
본 개시내용은 3차원 공간에서의 그들의 상태에 관하여 다양한 기기들 및 기기들의 부분들을 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "위치"라는 용어는 3차원 공간에서 물체 또는 물체의 일부의 위치(예를 들어, 직교 좌표 x-, y-, 및 z-를 따른 3의 병진 자유도)를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "오리엔테이션(orientation)"이라는 용어는 물체 또는 물체의 일부의 회전 배치(3개의 회전 자유도 - 예를 들어, 롤(roll), 피치(pitch), 및 요(yaw))를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "자세"라는 용어는 적어도 1개의 병진 자유도의 물체 또는 물체의 부분의 위치, 및 적어도 1개의 회전 자유도에서의 물체 또는 물체의 부분(6개의 총 자유도까지의)의 오리엔테이션을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "형상"이라는 용어는 물체를 따라 측정되는 자세들, 위치들, 또는 오리엔테이션들의 세트를 지칭한다.
도 1은 일부 실시예에 따른 원격 조작 의료 시스템(100)의 간략화된 도면이다. 일부 실시예들에서, 원격 조작 의료 시스템(100)은, 예를 들어, 수술, 진단, 치료, 또는 생체 검사 시술들에서 사용하기에 적합할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 의료 시스템(100)은 일반적으로 환자(P)상의 다양한 시술들을 수행할 때 있어서 의료 기기(104)를 작동시키기 위한 조작기 어셈블리(102)를 포함한다. 조작기 어셈블리(102)는 수술 테이블(T)에 또는 그 근처에 장착된다. 마스터 어셈블리(106)는 조작자(O)(예를 들어, 외과의사, 임상의, 의사 및/또는 다른 건강 관리 제공자)가 중재적 부위(interventional site)를 볼 수 있게 하고 또한 조작기 어셈블리(102)를 제어할 수 있게 한다.
마스터 어셈블리(106)는, 환자(P)가 위치하는 수술 테이블의 측면에 있는 것처럼, 수술 테이블(T)과 동일한 방에 보통은 위치하는 의사의 콘솔에 위치할 수 있다. 그러나, 조작자(O)는 환자(P)와는 상이한 방 또는 완전히 상이한 건물에 위치될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 마스터 어셈블리(106)는 일반적으로 조작기 어셈블리(102)를 제어하기 위한 하나 이상의 컨트롤 디바이스를 포함한다. 컨트롤 디바이스들은 조이스틱들, 트랙볼들, 데이터 장갑들, 트리거-총들, 손-조작 제어기들, 음성 인식 디바이스들, 신체 움직임 또는 존재 센서들, 및/또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 수의 다양한 입력 디바이스들을 포함할 수 있다. 조작자(O)가 기기(104)를 직접 제어한다는 강한 느낌을 제공하기 위해, 컨트롤 디바이스는 연관된 의료 기기(104)와 동일한 자유도를 제공받을 수 있다. 이러한 방식으로, 컨트롤 디바이스는 컨트롤 디바이스가 의료 기기(104)와 통합되어 있다는 원격 현장감(telepresence) 또는 인지를 조작자(O)에게 제공한다.
일부 실시예들에서, 컨트롤 디바이스는 연관된 의료 기기(104)보다 더 크거나 더 적은 자유도를 가질 수 있고, 그러면서도 원격 존재감을 조작자(O)에게 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤 디바이스는 선택적으로, 6 자유도로 움직이고, 또한 기기들을 작동시키기 위한 (예를 들어, 그래스핑 조(grasping jaw)를 닫고, 전기 전위를 전극에 인가하고, 약물 처치를 전달하고, 및/또는 그와 유사한 것을 위한) 작동가능 핸들을 포함할 수 있는 수동 입력 디바이스들일 수 있다.
조작기 어셈블리(102)는 의료 기기(104)를 지원하고, 하나 이상의 비-서보 제어된 링크(예를 들어, 수동으로 위치되고 제자리에 고정되고, 일반적으로 셋업 구조로 지칭되는 하나 이상의 링크) 및 조작기의 운동학적 구조를 포함할 수 있다. 조작기 어셈블리(102)는 컨트롤 시스템(예를 들어, 컨트롤 시스템(112))으로부터의 명령들에 응답하여 의료 기기(104)상에서 입력들을 구동하는 복수의 액추에이터 또는 모터를 선택적으로 포함할 수 있다. 액추에이터들은, 의료 기기(104)에 결합될 때 의료 기기(104)를 자연적으로 또는 외과적으로 생성된 해부학적 구멍 내로 전진시킬 수 있는 구동 시스템들을 선택적으로 포함할 수 있다. 다른 구동 시스템들은 다수의 자유도에서 의료 기기(104)의 원위 단부(distal end)를 이동시킬 수 있는데, 이 자유도는 3개의 선형 움직임(예를 들어, X, Y, Z 직교 축들을 따른 선형 움직임) 및 3개의 회전 움직임(예를 들어, X, Y, Z 직교 축들을 중심으로 한 회전)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 액추에이터들은 생체 검사 디바이스 및/또는 유사한 것의 턱으로 조직을 파지(grasp)하기 위해 의료 기기(104)의 관절운동식 엔드 이펙터(articulable end effector)를 작동시키도록 사용될 수 있다. 리졸버(resolver), 인코더, 전위차계, 및 다른 메커니즘과 같은 액추에이터 위치 센서는 모터 샤프트의 회전 및 오리엔테이션을 기술하는 센서 데이터를 의료 시스템(100)에 제공할 수 있다. 이 위치 센서 데이터는 액추에이터들에 의해 조작되는 물체들의 움직임을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
원격조작형 의료 시스템(100)은 또한 컨트롤 시스템(112)을 포함할 수 있다. 컨트롤 시스템(112)은 적어도 하나의 메모리, 및 의료 기기(104), 마스터 어셈블리(106), 센서 시스템(108), 및 디스플레이 시스템(110) 사이의 컨트롤을 이루기 위한 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서(도시되지 않음)를 포함한다. 컨트롤 시스템(112)은 또한 디스플레이 시스템(110)에 정보를 제공하기 위한 명령어들을 포함하여, 본 명세서에 개시된 양태들에 따라 설명된 방법들 중 일부 또는 전부를 구현하기 위한 프로그래밍된 명령어들(예를 들어, 명령어들을 저장하는 비일시적 머신 판독가능 매체)을 포함한다. 컨트롤 시스템(112)이 도 1의 단순화된 개략도에서 단일 블록으로서 도시되어 있지만, 시스템은 2개 이상의 데이터 처리 회로를 포함할 수 있고, 처리의 한 부분은 조작기 어셈블리(102)상에서 또는 그에 인접하여 선택적으로 수행되고, 처리의 다른 부분은 마스터 어셈블리(106)에서 수행되고, 및/또는 그와 유사하게 된다. 컨트롤 시스템(112)의 프로세서들은 본 명세서에 개시되고 이하에 더 상세히 설명되는 프로세스들에 대응하는 명령어를 포함하는 명령어들을 실행할 수 있다. 매우 다양한 중앙집중형 또는 분산형 데이터 처리 아키텍처들 중 임의의 것이 채택될 수 있다. 유사하게, 프로그래밍된 명령어들은 다수의 개별 프로그램들 또는 서브루틴들로서 구현될 수 있거나, 또는 이들은 본 명세서에 설명된 원격 조작 시스템들의 다수의 다른 양태들에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤 시스템(112)은 블루투스, IrDA, HomeRF, IEEE 802.11, DECT, 및 무선 텔레메트리(Wireless Telemetry)와 같은 무선 통신 프로토콜들을 지원한다.
일부 실시예들에서, 컨트롤 시스템(112)은 의료 기기(104)로부터 힘 및/또는 토크 피드백을 수신할 수 있다. 피드백에 응답하여, 컨트롤 시스템(112)은 신호들을 마스터 어셈블리(106)에 송신할 수 있다. 일부 예들에서, 컨트롤 시스템(112)은 의료 기기(104)를 이동시키기 위해 조작기 어셈블리(102)의 하나 이상의 액추에이터에 지시하는 신호들을 송신할 수 있다. 의료 기기(104)는 환자 P의 신체에서의 개구들을 통해 환자 P의 신체 내에서의 내부 수술 부위 내로 연장될 수 있다. 임의의 적절한 종래의 및/또는 특수화된 액추에이터들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 액추에이터는 조작기 어셈블리(102)로부터 분리되거나 그와 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 액추에이터 및 조작기 어셈블리(102)는 환자 P 및 수술 테이블 T에 인접하여 위치된 원격 조작 카트의 일부로서 제공된다.
일부 실시예들에서, 원격 조작형 의료 시스템(100)은 하나보다 많은 조작기 어셈블리 및/또는 하나보다 많은 마스터 어셈블리를 포함할 수 있다. 조작기 어셈블리들의 정확한 수는, 다른 요인들 중에서도, 수술 절차 및 수술실 내의 공간 제약에 의존할 것이다. 마스터 어셈블리(106)는 병치될 수 있거나, 이들은 별개의 위치들에 위치될 수 있다. 다수의 마스터 어셈블리는 하나보다 많은 조작자가 하나 이상의 조작기 어셈블리를 다양한 조합으로 제어할 수 있게 한다.
도 2a는 일부 실시예들에 따른 의료 기기 시스템(200)의 간략화된 도면이다. 의료 기기 시스템(200)은 구동 유닛(204)에 결합된, 가요성 카테터와 같은 가늘고 긴 디바이스(202)를 포함한다. 가늘고 긴 디바이스(202)는 근위 단부(proximal end)(217) 및 원위 단부 또는 선단(tip) 부분(218)을 갖는 가요성 몸체(216)를 포함한다.
가요성 몸체(216)는 의료 기기(226)를 수용하도록 크기가 정해지고 성형된 채널(221)을 포함한다. 도 2b는 일부 실시예들에 따라 연장된 의료 기기(226)를 갖는 가요성 몸체(216)의 간략화된 도면이다. 일부 실시예들에서, 의료 기기(226)는 수술, 생체 검사, 절제, 조명, 세척(irrigation), 또는 흡입과 같은 시술들을 위해 사용될 수 있다. 의료 기기(226)는 가요성 몸체(216)의 채널(221)을 통해 배치되고, 해부학적 구조 내의 타겟 위치에서 사용될 수 있다. 의료 기기(226)는, 예를 들어, 영상 캡처 프로브들, 생체 검사 기기들, 레이저 절제 광섬유들, 및/또는 다른 외과용, 진단용, 또는 치료용 도구들을 포함할 수 있다. 의료 도구들은 외과용 메스(scalpel), 무딘 칼날, 광섬유, 전극, 및/또는 그와 유사한 것과 같은 단일 작업 부재를 갖는 엔드 이펙터들을 포함할 수 있다. 다른 엔드 이펙터들은, 예를 들어, 핀셋(forcep), 파지기(grasper), 의료용 가위, 클립 어플라이어(clip applier), 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 다른 엔드 이펙터들은 전기 수술 전극, 트랜스듀서, 센서, 및/또는 그와 유사한 것과 같은 전기 작동 엔드 이펙터들을 추가로 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 의료 기기(226)는 타겟 해부학적 위치로부터 세포들의 샘플링 또는 샘플 조직을 이동시키기 위해 사용될 수 있는 생체 검사 기기이다. 의료 기기(226)는 시술을 수행하기 위해 채널(221)의 개구로부터 전진할 수 있고, 그 후 시술이 완료될 때 채널 내로 다시 후퇴할 수 있다. 의료 기기(226)는 가요성 몸체(216)의 근위 단부(217)로부터 또는 가요성 몸체(216)를 따라 있는 또 다른 선택적 기기 포트(도시되지 않음)로부터 제거될 수 있다.
의료 기기(226)는 의료 기기(226)의 원위 단부를 제어가능하게 구부리기 위해 그의 근위 단부와 원위 단부 사이에서 연장되는 케이블들, 링키지들, 또는 다른 작동 컨트롤들(도시되지 않음)을 추가적으로 하우징할 수 있다. 조향가능 기기들은 미국 특허 번호 제7,316,681호("Articulated Surgical Instrument for Performing Minimally Invasive Surgery with Enhanced Dexterity and Sensitivity"을 개시함) 및 미국 특허 번호 제9,259,274호("Passive Preload and Capstan Drive for Surgical Instruments"를 개시함)에 상세히 설명되어 있으며, 이들은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
가요성 몸체(216)는 또한, 예를 들어, 원위 단부(218)의 파선 묘사들(219)에 의해 도시된 바와 같이 원위 단부(218)를 제어가능하게 구부리기 위해 구동 유닛(204)과 원위 단부(218) 사이에서 연장되는 케이블들, 링키지들, 또는 다른 조향 컨트롤들(도시되지 않음)을 하우징할 수 있다. 일부 예들에서, 적어도 4개의 케이블이, 독립적인, 원위 단부(281)의 피치(pitch)를 제어하기 위한 "위-아래(up-down)" 조향 및 원위 단부(218)의 요(yaw)를 제어하기 위한 "좌-우(left-right)" 조향을 제공하기 위해 사용된다. 조향가능한 가늘고 긴 디바이스들은 미국 특허 번호 제9,452,276호("Catheter with Removable Vision Probe"을 개시함)에서 상세히 설명되며, 이는 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다. 의료 기기 시스템(200)이 원격 조작 어셈블리에 의해 작동되는 실시예들에서, 구동 유닛(204)은 원격 조작 어셈블리의 액추에이터들과 같은 구동 요소들에 착탈식으로 결합되고 그로부터 전력을 수신하는 구동 입력들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 의료 기기 시스템(200)은 의료 기기 시스템(200)의 움직임을 수동으로 제어하기 위한 그립 특징(gripping feature)들, 수동 액추에이터들, 또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 가늘고 긴 디바이스(202)는 조향가능할 수 있거나, 대안적으로, 시스템은 원위 단부(218)의 구부림의 조작자 컨트롤을 위한 통합 메커니즘이 없어서 조향가능하지 않을 수 있다. 일부 예들에서, 의료 기기들이 그를 통해 배치되어 타겟 외과적 위치에서 사용될 수 있는 하나 이상의 내강(lumen)이 가요성 몸체(216)의 벽들에 정의된다.
일부 예들에서, 의료 기기 시스템(200)은 도 1의 의료 시스템(100) 내에서 원격 조작될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1의 조작기 어셈블리(102)는 직접 조작자 컨트롤로 대체될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예들에 따라 삽입 어셈블리상에 장착된 의료 기기를 포함하는 환자 좌표 공간의 측면도들의 간략화된 도면들이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 수술 환경(300)은 환자(P)가 플랫폼(302)상에 위치되는 것을 포함한다. 기기 캐리지(306)는 수술 환경(300) 내에 고정된 삽입 스테이지(308)에 장착된다. 대안적으로, 삽입 스테이지(308)는 이동가능할 수 있지만, 수술 환경(300) 내에서 (예를 들어, 추적 센서 또는 다른 추적 디바이스를 통해) 알려진 위치를 가질 수 있다. 기기 캐리지(306)는 삽입 움직임(즉, A축을 따른 움직임) 및 선택적으로 요, 피치, 및 롤을 포함하는 다수의 방향에서의 가늘고 긴 디바이스(310)의 원위 단부(318)의 움직임을 제어하기 위해 포인트 수집 기기(point gathering instrument)(304)에 결합되는 조작기 어셈블리(예를 들어, 조작기 어셈블리(102))의 컴포넌트일 수 있다. 기기 캐리지(306) 또는 삽입 스테이지(308)는 삽입 스테이지(308)를 따라 기기 캐리지(306)의 움직임을 제어하는 서보 모터들(도시되지 않음)과 같은 액추에이터들을 포함할 수 있다. 가늘고 긴 디바이스(310)는 기기 몸체(312)에 결합된다. 기기 몸체(312)는 기기 캐리지(306)에 대해 결합되고 고정된다. 위치 측정 디바이스(320)는 기기 몸체(312)가 삽입 축 A를 따라 삽입 스테이지(308) 상에서 이동함에 따라 그 위치에 관한 정보를 제공한다. 위치 측정 디바이스(320)는 기기 캐리지(306)의 움직임 및 결과적으로 기기 몸체(312)의 움직임을 제어하는 액추에이터들의 회전 및/또는 오리엔테이션을 결정하는 리졸버들, 인코더들, 전위차계들, 및/또는 다른 센서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 삽입 스테이지(308)는 선형이다. 일부 실시예들에서, 삽입 스테이지(308)는 만곡되거나 또는 곡선형 및 선형 섹션들의 조합을 가질 수 있다.
도 3a는 삽입 스테이지(308)를 따라 수축된 위치에서의 기기 몸체(312) 및 기기 캐리지(306)를 도시한다. 기기 몸체(312) 및 기기 캐리지(306)의 이 수축된 위치에 의해, 가늘고 긴 디바이스(310)의 원위 단부(318)는 환자(P)의 진입 구멍 내부에 바로 위치될 수 있다. 도 3b에서, 기기 몸체(312) 및 기기 캐리지(306)는 삽입 스테이지(308)의 선형 트랙을 따라 전진되었고, 가늘고 긴 디바이스(310)의 원위 단부(318)는 환자(P) 내로 전진했다.
가요성 몸체(216)를 갖는 가늘고 긴 디바이스(202), 가늘고 긴 디바이스(310), 및/또는 가요성 카테터와 같은 가요성의 가늘고 긴 디바이스의 컨트롤은 다수의 자유도의 동시 컨트롤을 종종 수반한다. 일부 예들에서, 가늘고 긴 디바이스의 삽입 및/또는 수축을 제어하고 그에 대응하여 원위 단부(218 및/또는 318)와 같은 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 삽입 깊이를 제어하기 위해, 하나 이상의 액추에이터, 예컨대, 삽입 스테이지(308)를 따라 기기 캐리지(306)의 위치를 제어하는 하나 이상의 액추에이터가 사용된다. 하나 이상의 액추에이터에 대한 명령들은 레버, 조이스틱, 및/또는 그와 유사한 것과 같은 단일 자유도 입력 컨트롤을 사용하여 조작자(O)로부터 수신될 수 있다. 일부 예들에서, 원위 단부의 조향을 제어하기 위해, 구동 유닛(204)과 같은, 원위 단부에 대한 조향 유닛이 피치 및 요 지시들 모두를 제공받는다. 피치 및 요 지시들은 조이스틱과 같은 2 자유도 입력 컨트롤을 이용하여 조작자(O)로부터 수신될 수 있다. 가늘고 긴 디바이스의 컨트롤은 전형적으로 조향 지시들과 함께 삽입 및/또는 수축 지시들을 동시에 제공하는 것을 포함하기 때문에, 삽입 및/또는 수축 및 조향을 위한 입력 컨트롤들은 전형적으로 서로 분리된다.
특정의 시술들에 대해, 도 2a, 도 3a, 및/또는 도 3b의 가늘고 긴 디바이스들에 대한 입력 컨트롤들로서 레버들 및/또는 조이스틱들을 사용하는 것은 이상적이지 않을 수 있다. 이는 레버들 및 조이스틱들이 유한한 이동 길이를 갖는 입력 컨트롤들인데, 이것들은 종종 특정의 해부학적 구조에 액세스하는 데 필요한 삽입 이동의 길이 및/또는 조향 범위에 비해 불균형적으로 짧기 때문이다. 따라서, 제한된 삽입 깊이, 피치 설정, 및/또는 요 설정을 제공하는 위치 설정 입력 디바이스들로서의 레버들 및/또는 조이스틱들의 사용은 부적절할 수 있다. 유한 이동 길이를 갖는 입력 컨트롤들은 전형적으로 속도 입력 디바이스들로서 사용되는데, 여기서 입력 컨트롤의 어떤 이동이든 스위치 타입 입력 컨트롤들에 대한 3개의 속도 설정(역방향, 유휴, 및 순방향)을 지정하거나 또는 비례 타입 입력 컨트롤들에 대한 가변 속도 설정들을 지정한다. 그러나, 삽입 깊이, 피치 설정, 및/또는 요 설정의 속도 기반 컨트롤은, 원위 단부의 속도의 컨트롤이, 삽입 깊이, 피치 설정, 및/또는 요 설정에서의 작은 고정밀도 변화들 - 이는 전형적으로 원격 조작형 최소 침습성 의료 시술들에 요구됨 - 을 이루기 위한 소망과는 일반적으로 직관적으로 일치하지 않으므로, 가늘고 긴 디바이스의 고정밀도 조작에 대해 종종 만족스럽지 않다.
대안적으로, 무한 이동 길이를 제공하는 입력 컨트롤들이 특정의 해부학적 구조에 액세스할 때 가늘고 긴 디바이스에 대한 입력 컨트롤들로서 사용될 수 있다. 무한 이동 길이를 갖는 입력 컨트롤들은, 특정 방향으로의 입력 컨트롤들의 계속된 움직임 - 기계적 정지와 같은 어떤 정지도 추가 이동을 제한하지 않음 - 을 허용하는 입력 컨트롤들에 대응한다. 무한 이동 길이를 갖는 일 자유도 입력 컨트롤의 하나의 예는 스크롤 휠이며, 이것은 양쪽 방향으로 끊임없이 스핀될 수 있다. 무한 이동 길이를 갖는 다중 자유도 입력 컨트롤의 일 예는, 임의 수의 축들을 중심으로 끊임없이 스핀될 수 있는 트랙 볼(track ball)인데, 이 트랙 볼의 스핀은 실제로는 좌측 회전과 우측 회전, 전방 회전 및 후방 회전, 및 스핀 제자리 회전(spin in place rotation)의 조합들로 분해될 수 있다. 겉보기(apparent) 무한 이동 길이를 지원하는 입력 컨트롤들의 다른 예들은 입력 컨트롤의 이동 없이 방향성 스와이프(swipe)들을 지원하는 입력 컨트롤들이다. 방향성 스와이프 입력 컨트롤들의 예들은 터치 패드, 터치 스크린, 및/또는 그와 유사한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따른 또 다른 입력 컨트롤 콘솔(400)의 간략화된 사시도이다. 도 4a는 입력 컨트롤 콘솔(400)의 상면도를 도시하고, 도 4b는 입력 컨트롤 콘솔(400)의 저면도를 도시한다. 입력 컨트롤 콘솔(400)의 상부 표면은 카메라 클리닝 버튼(430), 삽입/수축 컨트롤(440), 수동 컨트롤 버튼(450), 및 조향 컨트롤(460)을 포함하는 다양한 입력 컨트롤들을 추가로 포함한다. 도 4a 및 도 4b는 가늘고 긴 디바이스에 대한 다양한 입력 컨트롤들의 구성들을 도시하지만, 입력 컨트롤 콘솔(400)은 임의의 다양한 기기들 및 디바이스들을 제어할 수 있으며, 다양한 입력 컨트롤들의 정확한 배치, 오리엔테이션, 상대 위치 결정, 및/또는 기타 등등은 예시적일 뿐이라는 것을 이해해야 한다. 입력 컨트롤들의 다른 구성들, 상이한 수의 입력 컨트롤들, 및/또는 그와 유사한 것이 가능하다는 것이 이해된다. 일부 실시예들에서, 입력 컨트롤 콘솔(400)은 가늘고 긴 디바이스에 대한 환자 측 입력 컨트롤 유닛으로서 사용하기에 적합하고, 예를 들어, 삽입 스테이지(308)에 근접하여 장착될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시되지 않았지만, 입력 컨트롤 콘솔(400)은 입력 컨트롤 콘솔(400)을 위한 전력, 신호 조절, 인터페이스, 및/또는 다른 회로를 제공하기 위해 사용 가능한 하나 이상의 회로 기판, 논리 기판, 및/또는 그와 유사한 것을 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 회로 기판, 논리 기판, 및/또는 그와 유사한 것은 입력 컨트롤 콘솔(400) 및 그의 다양한 입력 컨트롤들을 가늘고 긴 디바이스를 위한 컨트롤 유닛에 인터페이싱하는데 사용가능하다. 일부 예들에서, 가늘고 긴 디바이스의 컨트롤 유닛은 마스터 어셈블리(106), 컨트롤 시스템(42), 및/또는 그와 유사한 것의 컨트롤 디바이스에 대응한다. 일부 예들에서, 하나 이상의 회로 기판, 논리 기판, 및/또는 그와 유사한 것은 메모리 및 하나 이상의 프로세서, 멀티-코어 프로세서, FPGA(field programmable gate array)들, ASIC(application specific integrated circuit), 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 메모리는 하나 이상의 타입의 머신 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 일부 흔한 형태의 머신 판독가능 매체는 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및/또는 프로세서 또는 컴퓨터가 그로부터 판독하도록 구성되는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 삽입/수축 컨트롤(440)은, 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 삽입 깊이를 제어하기 위해 조작자에 의해 이용가능한 제1 축을 따른 무한 이동 길이를 제공하는, 단일 자유도의 무한 길이 이동 입력 컨트롤이다. 삽입/수축 컨트롤(440)은 스크롤 휠로서 묘사되지만, 비-무한 길이의 이동 입력 컨트롤들을 포함하는 다른 타입의 입력 컨트롤들이 가능하다. 일부 예들에서, 조작자로부터 전방으로의 스크롤 휠의 스크롤링은 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 삽입 깊이를 증가시키고(삽입), 조작자쪽으로 후방으로의 스크롤 휠의 스크롤링은 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 삽입 깊이를 감소시킨다(수축). 일부 예들에서, 삽입/수축 컨트롤(440)은 원위 단부(318)의 삽입 깊이를 제어하기 위해 삽입 스테이지(308)를 따라서 기기 캐리지(306)를 들락날락 이동시키도록 조작자에 의해 사용가능하다.
삽입/수축 컨트롤(440)이 무한 길이의 이동 입력 컨트롤일 때, 위치 특정 모드에서 삽입/수축 컨트롤(440)를 작동시키는 것은 조작자로 하여금 가늘고 긴 디바이스의 이동의 전체 길이에 걸쳐 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 정밀한 삽입 깊이 컨트롤을 행사하도록 허용한다. 일부 예에서, 삽입/수축 컨트롤(440)의 움직임은 하나 이상의 인코더, 리졸버, 광학 센서, 홀 효과 센서, 및/또는 그와 유사한 것(도시되지 않음)을 사용하여 입력 컨트롤 콘솔(400)의 하나 이상의 회로 기판, 논리 기판, 및/또는 그와 유사한 것에 의해 검출될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 전자기 액추에이터, 및/또는 그와 유사한 것을 통해 인가되는 피드백은 삽입/수축 컨트롤(440)에 햅틱 피드백을 적용하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 삽입/수축 컨트롤(440)의 움직임의 양과 가늘고 긴 디바이스에 의한 삽입 및/또는 수축 움직임의 양 사이의 스케일 인자는 가늘고 긴 디바이스의 조작자 및/또는 제어 소프트웨어에 의해 조절가능하여, 삽입/수축 컨트롤의 각속도에 대한 가늘고 긴 디바이스의 삽입/수축 속도가, 유리한 경우 빠른 삽입 및 수축을 허용하고 더 큰 제어 정밀도가 요구될 때 더 느린 삽입 및 수축을 허용하는 것 둘 모두를 하도록 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 컨트롤 콘솔(400)이 우발적인 접촉, 입력 컨트롤 콘솔(400)의 떨어뜨림, 및/또는 그와 유사한 것으로 인한 부주의한 움직임으로부터 조작자에 의한 삽입/수축 컨트롤(440)의 의도된 움직임을 구별할 수 있도록, 삽입/수축 컨트롤(440)은 선택적으로 터치 감지형(예를 들어, 용량성 터치 검출을 통함)일 수 있거나 및/또는 압력 감도를 가질 수 있다.
일부 예들에서, 조향 컨트롤(460)은 다중 자유도 무한 이동 길이의 입력 컨트롤인데, 이 입력 컨트롤은 실제로는 좌측 회전과 우측 회전, 전방 회전 및 후방 회전, 및 스핀 제자리 회전의 조합들로 분해될 수 있는 임의 수의 축들을 중심으로한 무한 이동 길이를 제공한다. 조향 컨트롤(460)은 트랙 볼로서 묘사되지만, 비-무한 이동 길이의 입력 컨트롤들을 포함하는 다른 타입의 입력 컨트롤들이 가능하다. 조향 컨트롤(460)은 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 피치와 요 모두를 동시에 제어하기 위해 조작자에 의해 사용가능하다. 일부 예들에서, 전방 방향 및 후방 방향에서의 트랙 볼 회전의 성분들은 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 피치를 제어하기 위해 사용될 수 있고, 좌측 방향 및 우측 방향에서의 트랙 볼 회전의 성분들은 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 요를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 조작자가 회전 방향이 조향에 적용되는 방향에 대해 직교하는지 및/또는 반전되는지(예를 들어, 피치 다운(pitch down)하기 위해 전방으로 그리고 피치 업(pitch up)하기 위해 후방으로 회전하는 것 대 피치 다운하기 위해 후방으로 그리고 피치 업하기 위해 전방으로 회전하는 것)를 선택적으로 제어할 수 있음에 따라 트랙 볼의 다른 회전 성분들은 피치 및/또는 요를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 조향 컨트롤(460)은 가늘고 긴 디바이스의 근위 단부와 원위 단부 사이에서 연장되는 케이블들 각각을 밀거나 및/또는 당기는 거리들을 조작하기 위해 조작자에 의해 사용가능하다.
조향 컨트롤(460)이 무한 이동 길이의 입력 컨트롤인 경우, 위치 특정 모드에서 조향 컨트롤(460)을 작동시키는 것은, 원위 단부의 오리엔테이션에 걸친 정밀한 컨트롤을 달성하기 위해서, 조작자로 하여금 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 정밀한 조향을 피치 및 요 모두에서 동시에 행사하는 것을 허용한다. 일부 예에서, 조향 컨트롤(460)의 움직임은 하나 이상의 인코더, 리졸버, 광학 센서, 홀 효과 센서, 및/또는 그와 유사한 것(도시되지 않음)을 이용하여 입력 컨트롤 콘솔(400)의 하나 이상의 회로 기판, 논리 기판, 및/또는 그와 유사한 것에 의해 검출될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 전자기 액추에이터 및/또는 그와 유사한 것에 인가되는 피드백은 선택적으로 조향 컨트롤(460)에 햅틱 피드백을 인가하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 조향 컨트롤(460)의 움직임 양과 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부에 부여되는 피치 및/또는 요의 양 사이의 스케일 인자는 가늘고 긴 디바이스의 조작자 및/또는 제어 소프트웨어에 의해 조절가능하다. 일부 실시예들에서, 입력 컨트롤 콘솔(400)이 우발적인 접촉, 입력 컨트롤 콘솔(400)의 떨어뜨림, 및/또는 그와 유사한 것으로 인한 부주의한 움직임으로부터 조작자에 의한 조향 컨트롤(460)의 의도된 움직임을 구별할 수 있도록, 조향 컨트롤(460)은 선택적으로 터치 감지형(예를 들어, 용량성 터치 검출을 통함)일 수 있거나 및/또는 압력 감도를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 입력 컨트롤 콘솔(400)은 선택적으로 잠금 동작 모드를 지원할 수 있다. 잠금 동작 모드에서, 입력 컨트롤 콘솔(400)이, 예컨대 삽입/수축 컨트롤(440) 및/또는 조향 컨트롤(460)의 용량성 터치 또는 압력 감지 특징들을 통해 그런 것처럼 삽입/수축 컨트롤(440) 및/또는 조향 컨트롤(460)과의 조작자에 의한 긍정적 접촉(affirmative contact)의 손실을 검출할 때, 가늘고 긴 디바이스의 강성이 증가할 수 있거나 및/또는 삽입 및/또는 수축이 방지될 수 있다. 잠금 모드에서, 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 위치 및/또는 오리엔테이션은 긍정적 접촉의 손실이 검출되기 전에 검출된 위치 및/또는 오리엔테이션에 유지된다.
입력 컨트롤 콘솔(400)은 도 1 내지 도 3b의 가늘고 긴 디바이스와 같은 컴퓨터 보조 의료 디바이스에 대한 가능한 입력 컨트롤 콘솔들의 대표적인 예로서 제공된다. 입력 컨트롤 콘솔들의 추가적인 변형들 및/또는 구성들은, 2017년 6월 28일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Systems and Methods of Steerable Elongate Device"인 국제 특허 출원 번호 PCT/US2017/039808, 및 대리인 정리 번호 ISRG10860PROV/US인 동시에 출원되고 공동 소유된 미국 가 특허 출원("Systems and Methods of Steerable Elongate Device"를 개시함)에서 발견될 수 있으며, 이들 모두는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 컨트롤 시스템(500)의 간략화된 도면이다. 일부 실시예들에서, 컨트롤 시스템(500)은 도 1의 센서 시스템(108), 디스플레이 시스템(110), 및/또는 컨트롤 시스템(112)의 하나 이상의 부분에 대응할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컨트롤 시스템(500)은 컨트롤 유닛(510)을 포함한다. 컨트롤 유닛(510)은 메모리(530)에 결합된 프로세서(520)를 포함한다. 컨트롤 유닛(510)의 동작은 프로세서(520)에 의해 제어된다. 컨트롤 유닛(510)이 하나의 프로세서(520)만을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 프로세서(520)는 컨트롤 유닛(510)에서 하나 이상의 중앙 처리 유닛, 멀티-코어 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC), 및/또는 그와 유사한 것을 나타내는 것으로 이해된다. 컨트롤 유닛(510)은 선택적으로 독립형 서브시스템 및/또는 컴퓨팅 디바이스에 추가된 기판으로서 또는 가상 머신으로서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤 유닛(510)은 조작자 워크스테이션(도시되지 않음)의 일부로서 선택적으로 포함될 수 있고 및/또는 조작자 워크스테이션과는 별개로 그러나 그와 제휴하여 작동될 수 있다.
메모리(530)는 컨트롤 유닛(510)에 의해 실행되는 소프트웨어 및/또는 컨트롤 유닛(510)의 동작 동안 사용되는 하나 이상의 데이터 구조를 저장하기 위해 사용된다. 메모리(530)는 하나 이상의 타입의 머신 판독가능 매체를 포함한다. 일부 흔한 형태의 머신 판독가능 매체는 플로피 디스크, 가요성 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드, 페이퍼 테이프, 홀들의 패턴을 갖는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및/또는 프로세서 또는 컴퓨터가 그로부터 판독하도록 구성되는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 메모리(530)는 컨트롤 유닛(510)에 결합된 피제어 디바이스(550)의 자율, 반자율, 및/또는 원격 조작 제어를 지원하는 컨트롤 애플리케이션(540)을 포함한다. 일부 예들에서, 피제어 디바이스(550)는 도 1 내지 도 3a의 가늘고 긴 디바이스와 같은 컴퓨터 보조 의료 디바이스이다. 컨트롤 애플리케이션(540)은, 예를 들어, 피제어 디바이스(550)의 삽입 깊이를 제어하고, 피제어 디바이스(550)를 조향하고, 피제어 디바이스(550)의 원위 단부에서 기기를 작동시키고, 및/또는 그와 유사한 것을 하기 위해 피제어 디바이스(550)의 액추에이터들 및/또는 구동 유닛들을 제어하기 위한 하나 이상의 컨트롤 모듈을 포함한다. 컨트롤 애플리케이션(540)은 또한 피제어 디바이스(550)로부터 위치, 움직임, 및/또는 다른 센서 정보를 수신하기 위한 하나 이상의 모듈 및/또는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피제어 디바이스(550)상에 장착된 하나 이상의 등록 마커, 기점 마커, 및/또는 그와 유사한 것은, 촬상 디바이스, 형상 센서, 및/또는 그와 유사한 것과 같은 하나 이상의 추적 센서를 이용하여 추적될 수 있다.
컨트롤 애플리케이션(540)은 조작자(O)와 같은 조작자에 의해 작동되는 입력 컨트롤 콘솔(560)과 인터페이싱하기 위한 하나 이상의 모듈을 추가로 포함한다. 일부 예들에서, 입력 컨트롤 콘솔(560)은 입력 컨트롤 콘솔(400)과 일치한다. 컨트롤 애플리케이션(540)은 하나 이상의 입력 컨트롤(570)로부터 컨트롤 입력들을 수신하는데, 이 컨트롤 입력들은 카메라 클리닝 버튼(430), 삽입/수축 컨트롤(440), 수동 컨트롤 버튼(450), 조향 컨트롤(460), 비상 정지 버튼(470), 및/또는 그와 유사한 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 컨트롤 애플리케이션(540)은 상태 정보, 이미지, 햅틱 피드백, 및/또는 그와 유사한 것을 입력 컨트롤 콘솔(560)에 전송하기 위한 하나 이상의 모듈을 추가로 포함한다. 일부 예들에서, 상태 정보, 이미지, 및/또는 그와 유사한 것은 스크린(420)과 같은 통합 디스플레이 스크린상에 디스플레이하기 위해 입력 컨트롤 콘솔(560)에 전송될 수 있다.
컨트롤 애플리케이션(540)은 입력 컨트롤 콘솔(560)의 하나 이상의 센서(580)와 인터페이싱하기 위한 하나 이상의 모듈을 추가로 포함한다. 일부 예들에서, 하나 이상의 센서(580)는 삽입, 수축, 및/또는 조향 명령들과 같은 하나 이상의 입력 컨트롤(570)로부터의 명령들이 하나 이상의 입력 콘솔(570)을 사용하여 조작자에 의한 긍정적 컨트롤을 통해 수신되고 있는지, 또는 부주의한 접촉, 입력 컨트롤 콘솔(510)의 떨어뜨림, 입력 컨트롤 콘솔(510)의 뒤집힘, 및/또는 그와 유사한 것으로 인한 것과 같은, 하나 이상의 입력 컨트롤(570)의 부주의한 움직임으로부터의 명령인지를 검출하는 하나 이상의 방식을 포함할 수 있다.
컨트롤 유닛(510)은 하나 이상의 드라이버, 신호 조절기, 수신기, 포트, 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있는 I/O(input/output) 인터페이스(도시되지 않음)를 통해 피제어 디바이스(550) 및 입력 컨트롤 콘솔(560)에 결합된다. I/O 인터페이스는 하나 이상의 케이블, 커넥터, 포트, 및/또는 버스를 선택적으로 포함할 수 있고, 하나 이상의 네트워크 스위칭 및/또는 라우팅 디바이스를 갖는 하나 이상의 네트워크를 선택적으로 추가로 포함할 수 있다. 일부 예들에서, I/O 인터페이스는 선택적으로 무선 인터페이스들을 포함할 수 있다.
그리고 컨트롤 애플리케이션(540)이 소프트웨어 애플리케이션으로서 묘사되어 있지만, 컨트롤 애플리케이션(540)은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 이용하여 구현될 수 있다.
피제어 디바이스(550)의 동작은 피제어 디바이스(550) 및/또는 피제어 디바이스(550)에 의해 조작되고 있는 환자의 조직과 같은 재료에 대한 안전에 관한 일부 안전 문제를 제기한다. 일부 예들에서, 이러한 안전 문제는, 피제어 디바이스(550)가 컨트롤 유닛(510) 및 입력 컨트롤 콘솔(560)을 이용하는 것과 같이 로봇에 의해 및/또는 원격으로 제어될 때, 및/또는 입력 컨트롤 콘솔(400)과 같은 입력 컨트롤 콘솔의 스크롤 휠 및/또는 트랙볼과 같은 하나 이상의 무한 이동 길이 입력 컨트롤들을 사용할 때 증가될 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 안전 문제는 조작자에게 햅틱 피드백을 제공하고, 라이브 이미지(live image)들을 디스플레이하고, 및/또는 (예를 들어, 스크린(420)을 사용하여) 조작자에게 데이터를 추적하고 및/또는 그와 유사한 것에 의해 적절히 완화될 수 있다. 그러나, 이러한 타입의 피드백의 사용은 일반적으로, 조작자가 입력 컨트롤 콘솔(560)에 활동적으로 관여하고 그를 이용하는 경우로 제한되고, 입력 컨트롤 콘솔을 이용하여 명령받고 있는 조작들이 하나 이상의 입력 컨트롤 콘솔(570)과의 우발적인 접촉, 입력 컨트롤 콘솔(560)의 떨어뜨림 및/또는 뒤집힘, 및/또는 그와 유사한 것으로 인한 하나 이상의 입력 컨트롤(570)의 부주의한 움직임으로 인한 것일 때 제한된 효과를 갖는다. 따라서, 하나 이상의 센서(580)를 사용하여 조작자에 의한 하나 이상의 입력 컨트롤(570)의 긍정적이고 원하는 컨트롤과 다른 원인으로 인한 부주의한 컨트롤 사이를 구별함으로써 피제어 디바이스(550)의 동작에서의 개선된 안전성이 획득될 수 있다.
이러한 개선된 안전성을 제공하기 위한 접근법들은 피제어 디바이스(550)가 도 1 내지 도 3a의 가늘고 긴 디바이스와 같은 가늘고 긴 디바이스이고 입력 컨트롤 콘솔(560)이 입력 컨트롤 콘솔(400)과 유사하고 삽입/수축 컨트롤(440)과 같은 삽입/수축 컨트롤, 및 조향 컨트롤(460)과 같은 조향 컨트롤을 포함한다는 정황에서 논의된다. 그러나, 개선된 안전성 특징들은, 다중의 입력 컨트롤을 갖는 동일한 컨트롤 콘솔 또는 다중의 입력 컨트롤을 갖는 다중의 컨트롤 콘솔을 이용하는 삽입/수축, 조향, 롤(roll), 엔드 이펙터 작동, 및/또는 그와 유사한 것에서의 다중의 디바이스의 컨트롤을 포함하는, 유사한 및/또는 상이한 입력 컨트롤들을 갖는 다른 피제어 디바이스들 및/또는 다른 입력 컨트롤 콘솔들에 쉽게 적응될 수 있다는 것이 이해된다.
일부 실시예들에서, 가늘고 긴 디바이스의 움직임을 제어하는 것은 3가지 타입의 움직임: 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부가 재료 또는 통로 내로 추가로 전진되는 삽입 움직임(근위에서 원위 방향으로), 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부가 가늘고 긴 디바이스 몸체의 경로를 따라 수축되는 수축 움직임(원위에서 근위 방향으로), 및 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부가 피치 또는 요로 구부러지는 조향 움직임을 수반할 수 있다. 일부 예들에서, 삽입 및 수축은 조합된 삽입/수축 컨트롤을 이용하여 제어될 수 있고, 조향은 별도의 조향 컨트롤에 의해 제어될 수 있다. 일 예에서, 삽입/수축 컨트롤과의 긍정적 접촉의 검출은 삽입/수축 컨트롤을 허용할 수 있는 한편, 조향 컨트롤과의 긍정적 접촉의 검출은 조향 컨트롤을 허용할 수 있다. 3가지 타입의 움직임 중에서, 삽입 움직임은 수행될 시술의 타입 및/또는 시술이 그 내에서 수행되는 해부학적 구조에 의존하여 더 엄격한 안전 절차들의 대상이 될 수 있는데, 안전 절차들은 또한 해부학적 구조 및 시술 타입에 기초하여 수축 또는 조향을 위해 필요할 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 더 엄격한 안전 절차들은 추가 삽입 움직임을 허용하기 전에 조작자에 의한 삽입/수축 컨트롤 및 조향 컨트롤 둘 다와의 긍정적 접촉을 검출하는 것을 포함할 수 있는 반면, 추가 수축을 허용하기 전의 삽입/수축 컨트롤과의 단지 긍정적 접촉 및 조향을 허용하기 전의 조향 컨트롤과의 단지 긍정적인 접촉을 검출하는 것을 포함할 수 있으면 된다.
일부 실시예들에서, 가늘고 긴 디바이스의 움직임을 제어하는 것은 하나 이상의 추가적인 타입의 움직임을 수반할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 추가 타입의 움직임은, 롤(roll), 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 회전, 삽입 및/또는 조향 컨트롤과 독립적인 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 관절 운동(articulation); 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부에 있는 엔드 이펙터의 작동, 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 추가 타입의 움직임은 하나 이상의 추가 입력 컨트롤을 사용하여 제어될 수 있다. 일부 예들에서, 컨트롤 콘솔은 본 명세서에 설명된 안전 특징들의 대상이 되는 3개 이상의 입력 컨트롤을 포함할 수 있다.
조작자에 의한 삽입/수축 컨트롤 및/또는 조향 컨트롤과의 긍정적 접촉을 검출하기 위한 여러 기술들이 이용가능하다. 일부 예들에서, 삽입/수축 컨트롤 및/또는 조향 컨트롤과 연관된 하나 이상의 센서는 삽입/수축 컨트롤 및/또는 조향 컨트롤과의 실제 조작자 접촉을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 센서는, 조작자의 손가락들에 의한 터치와 바닥, 기기, 디바이스, 도구, 및/또는 그와 유사한 것을 포함하는 외부 물체들과의 접촉을 구별할 수 있는, 예를 들어, 스크롤 휠 및/또는 트랙볼과 연관된 용량성 터치 센서들일 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 센서는, 스크롤 휠 및/또는 트랙 볼과 스크롤 휠 및/또는 트랙 볼이 안착해 있는 몰딩 사이의 및/또는 몰딩과 입력 컨트롤 콘솔의 몸체 사이의 접촉 스위치, 변형 게이지, 및/또는 그와 유사한 것과 같은 압력 센서들일 수 있다. 예컨대, 조작자의 손가락들에 의한 스크롤 휠 및/또는 트랙볼상에서의 충분한 하향 압력이 검출될 때, 긍정적 접촉이 검출될 수 있다.
일부 실시예들에서, 다른 타입의 조작자 검출 센서들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 근접 센서는 입력 컨트롤들의 위의 및/또는 근처의 손가락들 및/또는 손의 존재를 검출하기 위해 및/또는 입력 컨트롤 콘솔의 상부 표면 위의 또는 그 근처의 손가락들, 손들, 손목들, 및/또는 전완(forearm)을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 근접 센서는 하나 이상의 초음파 센서, 하나 이상의 비전 센서, 하나 이상의 광 벽(light wall), 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 근접 센서들로부터의 데이터는 조작자를 입력 컨트롤 콘솔 근처의 다른 외부 물체들로부터 구별하기 위해서 하나 이상의 패턴 및/또는 이미지 처리 기술을 이용하여 평가될 수 있다. 일부 예들에서, 입력 컨트롤들 각각의 전방에 놓여 있는 손목에 위치된 하나 이상의 압력 및/또는 터치 센서는 하나 이상의 입력 컨트롤 근처에서의 손목의 존재 및 대응하는 손을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 입력 컨트롤 콘솔은 선택적으로, 입력 컨트롤 콘솔의 최근의 갑작스런 움직임이 발생했는지, 입력 컨트롤 콘솔이 충분히 직립인 오리엔테이션(예를 들어, 입력 컨트롤 콘솔(400)의 하나 이상의 패들 레버(paddle lever)(490)에 의해 허용되는 오리엔테이션들과 같은 것)으로 오리엔테이션되지 않았는지, 및/또는 그와 유사한 것을 결정하기 위한 하나 이상의 가속도계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 입력 컨트롤과의 조작자의 긍정적 접촉을 검출하기 위해 하나 이상의 긍정적 접촉 활동이 이용될 수 있다. 일부 예들에서, 입력 컨트롤들과 연관된 하나 이상의 압력 센서는 대응하는 입력 컨트롤의 이중 누름/이중 클릭, 대응하는 입력 컨트롤의 최소 지속기간 동안의 길게 누르기, 및/또는 그와 유사한 것과 같은 웨이크 업 활동을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 웨이크 업 활동은 대응하는 입력 컨트롤에 의해 표시된 움직임이 피제어 디바이스로 전달되는 것을 허용하기 전에 프리커서 액션(precursor action)으로서 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 다른 웨이크 업과 같은 프리커서 활동들은 최소 긍정적 접촉 기간(예를 들어, 0.05 내지 0.5초 이상 및/또는 조작자가 긍정적 접촉을 한 후에 조작자가 피제어 디바이스의 컨트롤을 시작할 수 있는데 있어서 불합리한 지연을 두지 않는 다른 기간), 임계값을 넘는 대응하는 입력 컨트롤의 움직임이 없는 최소 긍정적 접촉 기간(예를 들어, 0.05 내지 0.5초 이상 및/또는 조작자가 긍정적 접촉을 한 후에 조작자가 피제어 디바이스의 컨트롤을 시작할 수 있는데 있어서 불합리한 지연을 두지 않는 다른 기간), 대응하는 입력 컨트롤에서의 흔들거림(wiggle) 또는 다른 지정된 패턴, 2차 컨트롤의 관여(예를 들어, 발 페달), 및/또는 대응하는 입력 컨트롤의 사용을 허용하기 전의 그와 유사한 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 조작자에 의한 긍정적 접촉의 검출에 있어서 거짓 양성(false positives)으로부터 더 보호하기 위해 하나 이상의 안전 동작 제한들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 피제어 디바이스의 움직임의 허용된 속도에 대한 상한이 구현된다. 일부 예들에서, 대응하는 입력 컨트롤과의 부주의한 접촉들로 인한 피제어 디바이스의 상당한 움직임을 회피하도록 하기 위해 대응하는 입력 컨트롤의 동작으로부터 귀결되는 움직임의 양이 초기에 감소되도록 대응하는 입력 컨트롤이 처음에 사용될 때 안전 동작 제한들은 (예를 들어, 0.2 내지 2초 이상의) 스케일 업(scale up) 기간을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 스케일은 대응하는 입력 컨트롤에서의 움직임의 양과 피제어 디바이스의 움직임의 양 사이의 비율의 스케일링, 피제어 디바이스의 움직임의 최대 허용 속도를 스케일링하는 것, 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 앞서 논의된 안전 옵션들 중 하나 이상의 것의 조합들은 조작자에 의한 하나 이상의 입력 컨트롤과의 긍정적 접촉을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 조합은 이용가능한 방법들 각각에 의한 긍정적 접촉의 검출, 이용가능한 방법들 각각을 이용하여 결정된 긍정적 접촉의 가능성의 가중 조합, 투표 메커니즘, 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 많은 가능한 예들 중 일부로서, 입력 컨트롤 콘솔 오리엔테이션을 검출하는 가속도계는 하나 이상의 입력 컨트롤과 연관된 하나 이상의 용량성 터치 센서와 연계하여 사용될 수 있고, 하나 이상의 입력 컨트롤과 연관된 하나 이상의 용량성 터치 센서는 하나 이상의 손목 검출 센서와 연계하여 사용될 수 있고, 하나 이상의 입력 컨트롤과 연관된 하나 이상의 용량성 터치 센서는 긍정적 접촉 활동들 중 하나와 연계하여 사용될 수 있고, 하나 이상의 입력 컨트롤과 연관된 하나 이상의 용량성 터치 센서는 안전 동작 제한들 중 하나와 연계하여 사용될 수 있고, 및/또는 등등과 같이 된다.
일부 실시예들에서, 최소 지속기간, 접촉 기간, 스케일링 기간, 상한, 스케일링 비율, 최대 허용 속도, 및/또는 그와 유사한 것 각각은 구성가능하다. 일부 예들에서, 그들의 값들은 스크린(420)과 같은 디스플레이 스크린을 통해 상호작용함으로써 설정될 수 있다. 일부 예들에서, 그들의 값들은 데이터 포트(480)와 같은 데이터 포트를 이용하여 그것들을 임포트함으로써 설정될 수 있다. 일부 예들에서, 그들의 값들은 조작자, 환자, 절차, 및/또는 그와 유사한 것에 기초하여 설정될 수 있다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 안전 특징들의 지배를 받는 피제어 디바이스를 작동시키는 방법(600)의 간략화된 도면이다. 방법(600)의 프로세스들(610-650) 중 하나 이상은, 적어도 부분적으로, 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 컨트롤 유닛(510)의 프로세서(520))에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서로 하여금 하나 이상의 프로세스(610-650) 중 하나 이상을 수행하게 야기할 수 있는 비일시적이고 유형의(tangible) 머신 판독가능 매체상에 저장된 실행가능 코드의 형태로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 프로세스들(610-650)이 수행되는 순서는 선택적으로 도 6의 도면에 의해 함의된 순서와는 달라질 수 있다. 일부 예들에서, 프로세스(610)는 피제어 디바이스의 동작을 중지시키고 및 추가로 명령받은 움직임을 완료하기 전에 프로세스(650)로 이동하기 위해 프로세스들(620-640)과 병행적으로 동작할 수 있다. 일부 예들에서, 프로세스들(620-640)은 선택적으로 동시에 또는 임의의 순서로 수행될 수 있다. 일부 예들에서, 프로세스(630)은 선택적인 것이고 생략될 수 있다. 일부 예들에서, 방법(600)은 프로세스들(610-650) 이전에, 그들 사이에서, 및/또는 그들과 동시에 발생할 수 있는 하나 이상의 추가적인 프로세스를 포함할 수 있다. 예시를 위한 목적으로, 방법(600)은 피제어 디바이스가 삽입/수축 컨트롤 및 조향 컨트롤을 갖는 입력 컨트롤 콘솔(400)과 같은 입력 컨트롤 콘솔을 사용하여 도 1 내지 도 3b의 가늘고 긴 디바이스와 같은 컴퓨터 보조 의료 디바이스인 정황에서 설명된다.
프로세스(610)에서, 하나 이상의 입력 컨트롤과의 사람 조작자에 의한 긍정적 접촉이 검출된다. 일부 예들에서, 삽입/수축 컨트롤 및/또는 조향 컨트롤과 연관된 하나 이상의 센서는 삽입/수축 컨트롤 및/또는 조향 컨트롤과의 실제 사람 조작자 접촉을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 센서는 용량성 터치 센서들, 압력 센서들(예를 들어, 접촉 스위치들, 변형 게이지들, 및/또는 유사한 것), 및/또는 유사한 것일 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 근접 센서(예를 들어, 하나 이상의 초음파 센서, 비전 센서, 광 벽, 및/또는 그와 유사한 것)가 입력 컨트롤들에 대한 조작자 근접성을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 손목 받침(wrist rest)에서의 하나 이상의 손목 검출 센서(예를 들어, 용량성 터치, 압력, 및/또는 유사한 센서들)는 입력 컨트롤들에 대한 조작자 근접성을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 입력 콘솔의 오리엔테이션이 동작 제한 내에 있는지, 갑작스러운 최근의 움직임이 발생했는지, 및/또는 그와 유사한 것을 검출하기 위해 하나 이상의 가속도계가 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 조작자에 의한 긍정적 접촉의 검출을 확인하기 전에, 하나 이상의 긍정적인 접촉 활동(예를 들어, 이중 누름, 최소 지속기간 동안 길게 누르기, 최소 지속기간 동안 지속되는 조작자 접촉, 최소 지속기간 동안 최소 움직임을 갖는 조작자 접촉, 2차 컨트롤의 관여, 및/또는 그와 유사한 것)이 프리커서로서 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 접근법들 중 하나 이상의 것의 조합은 조작자에 의한 긍정적 접촉이 발생했는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 조합은 이용가능한 방법들 각각에 의한 긍정적 접촉의 검출, 이용가능한 방법들 각각을 이용하여 결정된 긍정적 접촉의 가능성의 가중 조합, 투표 메커니즘, 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
긍정적 접촉은 여러 상이한 방법들 또는 패턴들 중 임의의 것에 의해 결정될 수 있다. 일부 예들에서, 긍정적 접촉은 미리 설정된 시간 기간 동안 지속적이거나 진행 중인 검출된 접촉을 요구할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 시간 기간이 0.5초이면, 컨트롤 시스템은 검출된 접촉이 지속적이거나 적어도 0.5초 동안 진행 중일 때에만 (610)에서 긍정적 접촉을 검출할 것이다. 미리 설정된 시간 기간은 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있고, 일부 예들에서는 약 0.2 내지 1.5초의 범위에 있을 수 있지만, 다른 미리 설정된 기간들도 고려된다. 또 다른 예에서, 긍정적 접촉은 적어도 2개의 입력 컨트롤의 동시 접촉을 요구할 수 있다. 예를 들어, 긍정적 접촉은 조작자가 동시에 스크롤 휠 입력 컨트롤 및 트랙볼 입력 컨트롤 둘 다를 터치할 때 결정될 수 있다. 일부 구현들에서, 적어도 2개의 입력 컨트롤의 동시 접촉은 적어도 2개의 입력 컨트롤이 터치되어야만 하는 미리 설정된 시간 기간으로서 시간 임계값을 여전히 포함할 수 있다. 일 예에서, 미리 설정된 시간 기간은 단일 입력 컨트롤과 긍정적으로 접촉하기 위한 미리 설정된 시간 기간보다 작을 수 있다. 또 다른 예에서, 긍정적 접촉은 컨트롤 시스템이 특정 시간 기간에 걸쳐 반복 탭들을 검출할 때 결정될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 입력 컨트롤이, 약 0.5 내지 2.5초의 범위에서의 시간 기간으로서 확립될 수 있는 - 더 크고 더 작은 시간 기간들이 고려되기는 하지만 - 시간 기간에 걸쳐 적어도 3회 터치되고 터치되지 않을 때 긍정적 접촉을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 긍정적 접촉은 컨트롤 시스템이 입력 컨트롤상의 반복된 빠른 탭들 또는 이중 탭을 검출할 때 결정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 긍정적 접촉은 컨트롤 시스템이 입력 컨트롤상의 손가락 "자취(trace)"를 인식할 때 결정될 수 있다. 이는 접촉의 영역 또는 형상의 검출, 및 접촉의 영역 또는 형상을 미리 저장된 접촉의 영역들 또는 형상들에 매칭시키는 것을 포함할 수 있다. 미리 저장된 접촉의 영역 또는 형상은, 예를 들어, 손가락 끝의 곡선의 일부분의 것에 대응할 수 있다. 따라서, 긍정적 접촉은 컨트롤 시스템이 우발적이거나 부주의한 접촉의 결과로서 전형적으로 발생할 수 있는 것보다 더 크거나 그와는 상이하게 성형될 수 있는 손가락 자취를 인식할 때 결정될 수 있다. 또 다른 예에서, 긍정적 접촉은 최근 사용자 터치 패턴에 기초하여 발견될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 입력 컨트롤과 자발적으로 반복된 짧은 접촉들을 했다면 긍정적 접촉은 짧은 기간 동안 지속적 접촉에 기초하여 발견될 수 있는 한편, 사용자가 입력 컨트롤과 자발적으로 반복된 짧은 접촉들을 하지 않았다면 긍정적 접촉은 더 긴 시간 기간 동안의 지속적 접촉에 기초하여 발견될 수 있다. 따라서, 이 실시예에서, 긍정적 접촉은 최근 이력 터치 패턴에 기초하여 발견될 수 있다. 긍정적 접촉을 결정하는 또 다른 방법들이 고려된다.
일부 실시예들에서, 조작자에 의한 긍정적 접촉의 검출은 프로세스(640)와 관련하여 이하에서 더 논의되는 바와 같이 피제어 디바이스에 의해 수행될 움직임의 타입에 선택적으로 의존할 수 있다. 일부 예들에서, 조작자에 의한 긍정적 접촉이 있다는 것을 결정하기 전에 입력 컨트롤들(예를 들어, 삽입/수축 컨트롤 및 조향 컨트롤 모두) 각각과의 긍정적인 접촉이 검출되어야 한다. 일부 예들에서, 삽입 움직임을 허용하기 위해서는 조작자에 의한 긍정적 접촉이 있다는 것을 결정하기 전에 입력 컨트롤들 각각과의 긍정적 접촉이 검출되어야 하지만, 수축 움직임 및/또는 조향 움직임을 허용하기 위해서는 조작자에 의한 긍정적 접촉이 있다는 것을 결정하기 전에 단지 대응하는 입력 컨트롤과의 긍정적 접촉이 검출되면 된다.
조작자에 의한 긍정적 접촉이 검출될 때, 하나 이상의 입력 컨트롤을 사용한 움직임은 프로세스(620)로 시작하여 허용된다. 조작자에 의한 긍정적 접촉이 검출되지 않을 때, 하나 이상의 입력 컨트롤을 사용한 움직임은 프로세스(650)를 이용하여 차단된다. 프로세스(620)에서, 명령받은 움직임이 결정된다. 일부 예들에서, 하나 이상의 입력 컨트롤(예를 들어, 삽입/수축 컨트롤 및/또는 조향 컨트롤)의 조작자 활성화가 결정된다. 일부 예들에서, 하나 이상의 입력 컨트롤의 이동/위치의 대응하는 양이 결정되고 및/또는 하나 이상의 입력 컨트롤의 대응하는 속도가 결정된다. 이동/위치 및/또는 속도의 대응하는 양은 피제어 디바이스에서 명령받을 움직임에 대해 적절한 명령받은 설정 포인트들(예를 들어, 위치 및/또는 속도)을 결정하기 위해 사용된다.
선택적 프로세스(630)에서, 하나 이상의 안전 제한이 프로세스(620) 동안 결정된 명령받은 움직임에 적용된다. 일부 예들에서, 하나 이상의 안전 제한은 최대량의 명령받은 움직임이 허용될 때 미리 결정된 지속기간(예를 들어, 0.2 내지 2초 이상)의 기간을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 명령받은 움직임의 최대량(예를 들어, 최대 속도 한계)은 미리 결정된 지속기간 동안 스케일 업될 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 안전 제한은 입력 컨트롤 움직임의 양과 피제어 디바이스 움직임의 양 사이의 스케일링에 대한 제한을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 스케일링은 미리 결정된 지속기간(예를 들어, 0.2 내지 2초 이상)에 걸쳐 증가될 수 있다.
최대 속도 제한은 컨트롤 시스템이 명령받은 움직임을 수신할 때 피제어 디바이스의 속도를 제한하는 속도 상한(velocity cap)일 수 있다. 이러한 속도 상한은 조작자의 손에 의한 부주의한 터치 또는 입력의 영향을 완화시키는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 조작자가 자신의 손으로 입력 디바이스를 부주의하게 치거나 또는 그에 부딪힌다면, 컨트롤 시스템 센서는 그 입력이 부주의한 것이라 하더라도 조작자를 검출할 수 있다. 속도 상한은 입력 디바이스와의 어떤 접촉도 검출되지 않을 때 제로 속도와 같은 낮은 값에 설정될 수 있다. 이어서, 초기 접촉이 행해지고 조작자가 프로세스(610)에서 검출되는 경우, 속도 상한이 증가될 수 있다. 계속된 검출된 접촉에 의해, 속도 상한은 최대 임계값에 도달할 때까지 계속 증가될 수 있으며, 이는 바람직한 작업 속도를 넘는 또는 그 속도에서의 레벨에 대응할 수 있다. 일단 입력 컨트롤들과의 접촉이 중단되면, 속도 상한은 제로일 수 있는 초기의 낮은 값에 리셋될 수 있다. 따라서, 입력 컨트롤이 조작자의 손 또는 피부에 의해 우연히 터치되었다면, 명령받은 움직임은 매우 낮은 속도로 적용되어, 환자 해부학적 구조에 최소한의 위험을 초래할 뿐이다. 터치가 의도적이어서 사용자가 입력 컨트롤을 능동적으로 작동시키고 있었던 것이라면, 결과적인 움직임은 초기에 낮은 속도 상한에 의해 제한될 것이고, 작업 속도로 증가할 수 있다. 이는 조작자에게 비교적 매끄럽게 보일 수 있다.
일부 구현들에서, 속도 상한은 미리 결정된 지속기간(예를 들어, 0.2 내지 2초 이상) 동안 낮은 레벨로 유지될 수 있고, 이어서 속도 상한은 미리 결정된 레이트로 최대 임계값을 향해 램핑 업(ramp up)될 수 있다. 예를 들어 그리고 제한 없이, 프로세스(610)에서 조작자 입력을 검출하고 (620)에서 명령받은 움직임을 결정할 시에, 시스템은 프로세스(630)에서 속도 상한을 안전 제한으로서 적용할 수 있다. 예를 들어, 제한 속도는 미리 결정된 지속기간 동안 제로 속도로부터 약 2cm/초의 범위로 램핑(ramp)할 수 있고, 이어서 미리 결정된 기간 이후에 최대 속도 임계값까지 점차 증가할 수 있다. 최대 속도 임계값은, 예를 들어, 제한 없이 초당 약 4cm-20cm의 범위에 있을 수 있다. 본 명세서에 제시된 값들은 이해를 돕기 위한 예시적인 값들이고 본 개시내용에서 고려되는 값들을 제한하기 위한 것이 아니다. 즉, 더 크고 더 작은 상한들 및 제한들이 고려된다. 속도 상한 증가는 선형, 지수적, 계단형, 이들 타입들의 일부 조합, 또는 다른 타입의 증가들일 수 있다. 몇몇 속도 상한 구현들은 제로로부터 미리 설정된 제한까지 미리 결정된 지속기간 동안 램핑할 수 있는 반면, 다른 속도 상한 구현들은 제로로부터 최대 속도 임계값까지 램핑할 수 있다. 일부 실시예들에서, 미리 결정된 지속기간 및 속도 상한은 삽입 명령받은 움직임에 대해서만 적용될 수 있고, 수축 명령받은 움직임에 대해서는 적용되지 않을 수 있다. 일부 대안적인 실시예들에서, 속도 제한은 자유도 또는 방향에 관계없이 임의의 명령받은 움직임에 적용될 수 있다.
프로세스(640)에서, 피제어 디바이스는 프로세스(620) 동안 결정되고 프로세스(630) 동안 선택적으로 제한되는 대로의 명령받은 움직임에 기초하여 작동된다. 일부 예들에서, 명령받은 움직임은, 삽입/수축 컨트롤로부터 수신된 삽입 및/또는 수축 명령들에 응답하여, 기기 캐리지(306)와 같은 액추에이터의 위치를 제어함으로써, 가늘고 긴 디바이스의 삽입 깊이를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 명령받은 움직임은, 가늘고 긴 디바이스에서의 하나 이상의 조향 케이블에서의 장력을 제어하는 것과 같이, 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부를 제어하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 명령받은 움직임은 그 타입에 의존하여 제한될 수 있다. 일부 예들에서, 임의의 명령받은 움직임을 피제어 디바이스에 적용하기 전에 입력 컨트롤들(예를 들어, 삽입/수축 컨트롤 및 조향 컨트롤 모두) 각각과의 긍정적 접촉이 검출되어야 한다. 일부 예들에서, 임의의 명령받은 삽입 움직임을 적용하기 전에 입력 컨트롤들 각각과의 긍정적 접촉이 검출되어야 하지만, 임의의 명령받은 수축 움직임 및/또는 조향 움직임을 적용하기 전에 단지 대응하는 입력 컨트롤과의 긍정적 접촉이 검출되어야 한다.
명령받은 움직임을 적용한 후에, 방법(600)은 프로세스(610)로 되돌아가서, 하나 이상의 입력 컨트롤과의 조작자에 의한 긍정적 접촉이 여전히 확립되는지를 결정할 수 있다.
프로세스(650)에서, 피제어 디바이스의 움직임이 차단된다. 일부 예들에서, 긍정적 조작자 접촉이 입력 컨트롤들 중 하나 이상에 대해 더 이상 검출되지 않을 때, 피제어 디바이스는 잠금 모드로 천이될 수 있다. 잠금 모드에서, 삽입 또는 수축은 (예를 들어, 기기 캐리지(306)와 같은 기기 캐리지의 추가 움직임을 중단시킴으로써) 방지될 수 있고, 및/또는 가늘고 긴 디바이스의 강성은 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 굴곡의 변화 및/또는 추가의 삽입을 방지하기 위해 (예를 들어, 하나 이상의 조향 케이블에서의 장력을 증가시키는 것에 의해) 증가될 수 있다. 일부 예들에서, 강성은 원위 단부의 계속적인 굴곡 움직임이 검출되는지에 의존하여 변하는 양만큼 증가될 수 있다. 또 다른 예들에서, 잠금 모드는, 삽입 및/또는 수축 및/또는 다른 움직임이 잠금되고 따라서 방지되는 동안에도 가늘고 긴 디바이스가 가요성의 수축가능한 상태에 있을 수 있도록, 가늘고 긴 디바이스의 강성을 감소시킬 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 조향 케이블에서의 장력을 감소시킴으로써).
일부 구현들에서, 컨트롤 시스템은 상이한 타입들의 명령받은 움직임(예를 들어, 삽입, 수축, 및 조향)에 상이한 컨트롤 프로파일들을 적용할 수 있다. 예를 들어, 디바이스의 삽입은 환자 해부학적 구조에 대한 천공 또는 손상의 위험을 증가시킬 수 있기 때문에, 삽입 명령받은 움직임은 수축 명령받은 움직임과는 상이하게 제어될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 잠금 모드는 특정 타입들의 명령받은 움직임에만 적용될 수 있다. 즉, 일부 예들에서, 잠금 모드는 각각의 타입의 명령받은 움직임(예를 들어, 삽입, 수축, 및 조향)에 적용될 수 있는 반면, 다른 예들에서, 잠금 모드는 입력 컨트롤들 중 하나 또는 둘 다와의 긍정적 접촉이 검출되지 않는 경우에도 하나 이상의 명령받은 움직임에만 적용될 수 있고 다른 명령받은 움직임들에는 적용될 수 없다. 도 6에서의 파선들은 하나의 이러한 예시적인 구현을 교시하며, 여기서 컨트롤 시스템은 상이한 타입의 명령받은 움직임들에 대한 상이한 움직임 허가들을 포함한다. 도 6의 예의 파선들에서, 컨트롤 시스템은 수축 움직임을 허용하지만 조작자가 검출되지 않을 때 삽입 움직임을 방지한다. 도 6을 참조하면, 프로세스(610)에서 조작자가 검출되지 않으면, 컨트롤 시스템은 프로세스(645)에서 명령받은 움직임이 삽입 명령으로서 지시되는지를 결정할 수 있다. 프로세스(645)에서, 명령받은 움직임이 삽입 명령인 경우, 컨트롤 시스템은 본 명세서에서 논의된 바와 같이 프로세스(650)에서 제어기 디바이스 움직임을 차단할 수 있다. 그러나, 프로세스(645)에서 명령받은 움직임이 삽입 입력이 아니라면, 컨트롤 시스템은 명령받은 움직임이 피제어 디바이스에 의해 수행되는 것을 허용할 수 있다. 이 예에서, 명령받은 움직임이 수축 움직임인 경우, 컨트롤 시스템은 가늘고 긴 디바이스를 수축시킴으로써 명령받은 움직임을 실행할 것이다. 이러한 시스템은, 수축 움직임이, 부주의하다 하더라도, 일부 실시예들에서, 환자에게 제한된 안전 위험을 제공하거나 또는 어떠한 안전 위험도 제공하지 않는 것으로 결정될 때, 확립될 수 있다. 도 6의 예가 삽입 움직임이 방지되는 것을 나타내지만, 다른 구현들은 여전히 또 다른 명령받은 움직임들을 허용하면서 수축 또는 조향과 같은 다른 움직임들을 방지할 수 있다.
일부 구현들은 또 다른 상이한 컨트롤 프로파일들을 상이한 타입들의 명령받은 움직임에 적용한다. 일부 구현에서, 이들 컨트롤들은 입력 컨트롤들의 타입에 기초할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 일부 입력 컨트롤들은, 무엇보다도, 트랙 볼들 및 스크롤 휠들과 같은 무한 길이의 이동 디바이스들이다. 이러한 타입의 이동 디바이스들에 대한 움직임 허가들은 각각의 타입의 명령받은 움직임에 대해 상이할 수 있다. 예를 들어, 어떤 스크롤 휠, 트랙볼, 또는 유사한 디바이스는 충분한 질량으로 구성되고 및/또는 최소한의 마찰로 지원되어 입력 컨트롤에 가해지는 힘이 입력 컨트롤로 하여금 사용자가 입력 컨트롤을 해제한 후에 움직임을 계속하도록 야기하기에 충분한 관성을 제공할 수 있도록 한다. 명령받은 움직임에 대한 안전 한계는 (그리고 도 6의 프로세스(630)을 참조할 때) 명령받은 움직임이 삽입 명령인지, 수축 명령인지, 또는 어떤 다른 명령인지에 의존하여 상이할 수 있다. 예를 들어, 삽입 명령 동안, 접촉이 입력 컨트롤(예를 들어, 트랙 휠)에 의해 검출되지 않을 때, 컨트롤 시스템은 접촉의 손실 시에 즉시 명령받은 움직임을 중지할 수 있다. 대조적으로, 수축 명령 동안, 접촉이 입력 컨트롤(예를 들어, 트랙 휠)에 의해 검출되지 않을 때, 명령받은 움직임은 계속될 수 있다.
일부 실시예들에서, 잠금 모드에 진입할 때, 하나 이상의 경보가 조작자에게 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 경보는 상태 메시지를 스크린(420)과 같은 디스플레이 스크린에 전송하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 경보는 디스플레이 스크린상에 색 및/또는 형상을 변경하는 것 및/또는 디스플레이 스크린상에 디스플레이되는 하나 이상의 아이템을 점멸(flashing)하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 경보는 경보 톤(alert tone)을 활성화하는 것, 구두 메시지를 출력하는 것, 및/또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 경보는 입력 컨트롤 콘솔을 진동시키는 것과 같은 물리적 피드백을 제공하는 것을 포함할 수 있다.
일단 프로세스(650)에서 잠금 모드에 있다면, 방법(600)은 프로세스(610)로 되돌아가서, 하나 이상의 입력 컨트롤과의 조작자에 의한 긍정적 접촉이 재확립되었고 추가 명령받은 움직임이 허용되어야 하는지를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서의 하나 이상의 요소(예를 들어, 입력 컨트롤들로부터 수신된 신호들의 처리 및/또는 가늘고 긴 디바이스의 컨트롤)는 컨트롤 시스템(112)과 같은 컴퓨터 시스템의 프로세서상에서 실행하기 위해 소프트웨어로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현될 때, 본 발명의 실시예들의 요소들은 본질적으로 필수적인 작업을 수행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 광학 매체, 반도체 매체, 및 자기 매체를 포함하는 정보를 저장할 수 있는 임의의 매체를 포함하는 비일시적 머신 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 머신 판독가능 저장 매체 예들은 전자 회로; 반도체 디바이스, 반도체 메모리 디바이스, ROM(read only memory), 플래시 메모리, EPROM(erasable programmable read only memory); 플로피 디스켓, CD-ROM, 광 디스크, 하드 디스크, 또는 다른 저장 디바이스를 포함한다. 코드 세그먼트들은 인터넷, 인트라넷 등과 같은 컴퓨터 네트워크를 통해 다운로드될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 액세스, 검출, 개시, 등록, 디스플레이, 수신, 생성, 결정, 데이터 포인트 움직임, 세그먼트화, 매칭 등의 동작들은 적어도 부분적으로 컨트롤 시스템(112) 또는 그의 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
제시된 프로세스들 및 디스플레이들은 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치와 관련될 수 없다는 점에 유의한다. 다양한 이러한 시스템들에 대한 필요한 구조는 청구항들에서의 요소들로서 나타날 것이다. 또한, 본 발명의 실시예들은 임의의 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 설명되지 않는다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 본 발명의 교시를 구현하기 위해 다양한 프로그래밍 언어가 이용될 수 있음을 알아야 한다.
본 발명의 특정의 예시적인 실시예가 기술되고 첨부 도면에 도시되어 있지만, 다양한 다른 수정이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이뤄질 수 있기 때문에, 이러한 실시예가 광의의 발명을 제한하는 것이 아니라 단지 예시적인 것이고 본 발명의 실시예가 도시되고 설명된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.

Claims (23)

  1. 디바이스에 대한 컨트롤 시스템으로서:
    메모리; 및
    상기 메모리에 결합된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
    하나 이상의 센서를 이용하여, 조작자가 상기 시스템에 결합된 입력 컨트롤 콘솔의 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있는지를 결정하고;
    상기 입력 컨트롤에서 상기 디바이스의 명령받은 움직임을 나타내는 입력을 수신하고; 및
    상기 조작자가 상기 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있다고 상기 프로세서가 결정할 때 상기 명령받은 움직임을 실행하고 상기 명령받은 움직임에 안전 한계를 적용하고, 상기 조작자가 상기 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 상기 프로세서가 결정할 때 상기 명령받은 움직임에 영향을 미치도록 구성되는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 명령받은 움직임에 영향을 미치는 것은 상기 조작자가 상기 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 결정한 것에 응답하여 상기 디바이스의 명령받은 움직임을 제한하는 것을 포함하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 명령받은 움직임을 제한하기 위해, 상기 프로세서는 상기 디바이스를 상기 디바이스의 움직임을 방지하는 잠금 모드에 배치하도록 구성되는 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 디바이스는 가늘고 긴 디바이스이고; 및
    상기 제한된 명령받은 움직임은 상기 가늘고 긴 디바이스의 삽입 움직임, 상기 가늘고 긴 디바이스의 수축 움직임, 또는 상기 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 조향 움직임인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안전 한계는 최대 속도를 포함하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 안전 한계는 상기 입력 컨트롤의 움직임과 상기 명령받은 움직임 사이의 스케일 인자를 램핑 업하는 것을 포함하는 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 하나 이상의 용량성 터치 센서, 하나 이상의 압력 센서, 상기 입력 컨트롤 콘솔에 대한 상기 조작자의 근접성을 검출하기 위한 하나 이상의 근접 센서, 하나 이상의 초음파 센서, 하나 이상의 손목 터치 또는 압력 센서, 하나 이상의 비전 센서, 하나 이상의 광 벽, 또는 상기 입력 컨트롤 콘솔의 하나 이상의 가속도계를 포함하는 시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작자가 상기 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있는지를 결정하기 위해, 상기 프로세서는 상기 입력 컨트롤과의 상기 조작자에 의한 적어도 제1 임계 지속기간의 접촉, 움직임 임계값을 넘는 상기 입력 컨트롤의 움직임 없는 상기 입력 컨트롤과의 상기 조작자에 의한 적어도 제2 임계 지속기간의 접촉, 특정 패턴에서의 상기 입력 컨트롤의 동작, 적어도 제3 임계 지속기간 동안의 상기 입력 컨트롤의 길게 누르기, 또는 상기 입력 컨트롤의 이중 누름을 검출하도록 추가로 구성되는 시스템.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 상기 입력 컨트롤 콘솔의 하나 이상의 가속도계를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 가속도계를 이용하여 상기 입력 컨트롤 콘솔이 직립인지를 결정하도록 추가로 구성되는 시스템.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 컨트롤은 무한 길이의 이동 입력 컨트롤인 시스템.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서는:
    상기 하나 이상의 센서를 이용하여, 상기 조작자가 상기 입력 컨트롤 콘솔의 제2 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있는지를 결정하고; 및
    상기 조작자가 상기 제2 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있다고 상기 프로세서가 결정할 때 상기 명령받은 움직임을 실행하고 상기 조작자가 상기 제2 입력 컨트롤과 접촉상태에 있지 않다고 상기 프로세서가 결정할 때 상기 명령받은 움직임에 영향을 미치도록 추가로 구성되는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 디바이스의 명령받은 움직임에 영향을 주는 것은, 상기 조작자가 상기 입력 컨트롤 및 상기 제2 입력 컨트롤 모두와 접촉 상태에 있지 않다고 결정한 것에 응답하여 상기 입력 컨트롤 및 상기 제2 입력 컨트롤 중 적어도 하나를 이용하여 상기 디바이스의 명령받은 움직임을 제한하는 것을 포함하는 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 디바이스는 가늘고 긴 디바이스이고;
    상기 입력 컨트롤은 삽입 및 수축 컨트롤이고; 및
    상기 제2 입력 컨트롤은 조향 컨트롤인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 영향 받은 명령받은 움직임은 상기 가늘고 긴 디바이스의 삽입 움직임, 상기 가늘고 긴 디바이스의 수축 움직임, 또는 상기 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 조향 움직임인 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 복수의 머신 판독가능 명령어를 포함하는 비일시적 머신 판독가능 매체로서, 상기 명령어들은, 디바이스와 연관된 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금:
    하나 이상의 센서를 이용하여, 조작자가 입력 컨트롤 콘솔의 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있는지를 결정하고;
    상기 입력 컨트롤에서 상기 디바이스의 명령받은 움직임을 나타내는 입력을 수신하고; 및
    상기 조작자가 상기 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있다고 상기 하나 이상의 프로세서가 결정할 때 상기 명령받은 움직임을 실행하고 상기 명령받은 움직임에 안전 한계를 적용하고, 상기 조작자가 상기 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 상기 하나 이상의 프로세서가 결정할 때 상기 명령받은 움직임에 영향을 미치게 하도록 구성되는 비일시적 머신 판독가능 매체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 명령받은 움직임에 영향을 미치는 것은 상기 조작자가 상기 입력 컨트롤과 접촉 상태에 있지 않다고 결정한 것에 응답하여 상기 디바이스의 명령받은 움직임을 제한하는 것을 포함하는 비일시적 머신 판독가능 매체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 디바이스는 가늘고 긴 디바이스이고; 및
    상기 제한된 명령받은 움직임은 상기 가늘고 긴 디바이스의 삽입 움직임, 상기 가늘고 긴 디바이스의 수축 움직임, 또는 상기 가늘고 긴 디바이스의 원위 단부의 조향 움직임인 비일시적 머신 판독가능 매체.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
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