KR100975047B1

KR100975047B1 - 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조

Info

Publication number: KR100975047B1
Application number: KR1020080013970A
Authority: KR
Inventors: 최승욱; 원종석
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2010-08-11
Also published as: KR20090088589A; CN101945616A; US20100318101A1; CN101945616B; WO2009102102A1

Abstract

수술용 인스트루먼트의 커플링 구조가 개시된다. 하우징과, 하우징에 장착되는 원판형의 복수의 구동 휠(wheel)을 포함하되, 구동 휠은, 원판면을 관통하는 소정의 구동축의 방향으로 중첩되도록 배치되며, 복수의 구동 휠 각각에 상응하여 배치되는 복수의 액추에이터로부터 구동력을 전달받는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조는, 구동 휠을 중첩시켜 배치함으로써 인스트루먼트의 하우징의 폭을 최소화할 수 있고, 이에 따라 수술용 로봇의 소형화, 경량화가 가능하며, 이미 사용한 인스트루먼트를 새로운 것으로 교체하는 작업을 자동화할 수 있게 된다.

수술, 인스트루먼트, 커플링

Description

수술용 인스트루먼트의 커플링 구조{Coupling structure of surgical instrument}

본 발명은 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조에 관한 것이다.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기계를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 말한다. 특히, 수술부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제로 인하여 최근에는 로봇(robot)을 사용한 수술이 대안으로서 각광받고 있다.

이러한 수술용 로봇은 의사의 조작에 의해 필요한 신호를 생성하여 전송하는 마스터 로봇과, 마스터(master) 로봇으로부터 신호를 받아 직접 환자에 수술에 필요한 조작을 가하는 슬레이브(slave) 로봇으로 이루어지며, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 통합하여 구성하거나, 각각 별도의 장치로 구성하여 수술실에 배치하게 된다.

슬레이브 로봇에는 수술을 위한 조작을 위해 로봇 암을 구비하게 되며, 로봇 암의 선단부에는 인스트루먼트(instrument)가 장착된다. 종래의 인스트루먼 트(54)는 도 1a에 도시된 것처럼, 하우징(108)과, 하우징(108)으로부터 연장되는 샤프트(102), 그리고 샤프트(102)의 말단(106)에 장착되어 수술 부위에 삽입되는 집게 형태의 조작부(112)로 이루어지며, 하우징(108)의 밑면에는 인터페이스부(110)가 형성되어 있다.

이러한 종래의 인스트루먼트(54)의 밑면에는 도 1b에 도시된 것처럼, 복수의 휠 형상의 구동자(118)가 결합되어 있으며, 구동자(118)에는 조작부(112)의 각 부분과 연결된 와이어가 권취되어 있어 구동자(118)의 회전에 의해 와이어에 장력이 인가됨으로써 조작부(112)의 각 부분이 움직이게 된다.

인스트루먼트(54)를 로봇 암에 장착하기 위해 로봇 암의 선단부에는 도 1c에 도시된 것과 같은 어댑터(128)가 결합된다. 어탭터(128)에는 하우징(108)의 인터페이스부(110)가 끼워질 수 있도록 가이드 날개가 형성되어 있으며, 구동자(118)에 회전력을 전달하기 위해 구동자의 형상에 상응하는 형상의 액추에이터가 구비된다.

이와 같이 종래의 인스트루먼트(54)는 어탭터(128)를 통해 로봇 암에 장착되는 커플링(coupling) 구조를 취하고 있으며, 어댑터에 구비된 액추에이터를 통해 구동자(118)를 회전시킴으로써 필요한 만큼 조작부(112)를 움직여 수술을 수행하게 된다.

그러나, 종래의 인스트루먼트 커플링 구조 하에서는 구동자가 하우징의 밑면인 평면상에 배치되어야 하므로 하우징의 크기를 줄이는 데에 한계가 있다. 도 1b에 도시된 경우에서 볼 수 있듯이, 구동자를 2열로 배치하기 위해서는 구동자의 지름의 2배에 해당하는 길이의 폭과 너비만큼의 밑면이 확보되어야 하는 것이다.

이와 같은 인스트루먼트의 크기의 한계는 수술용 로봇의 소형화에 걸림돌이 되며, 소모품인 인스트루먼트를 자동으로 장착하는 기술의 적용에도 제한요소로 작용하게 된다.

본 발명은 수술용 인스트루먼트의 크기를 최소화하여 수술용 로봇의 소형화에 기여할 수 있고, 소모품인 인스트루먼트의 자동교체를 위한 기반 기술로 활용 가능한 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징과, 하우징에 장착되는 원판형의 복수의 구동 휠(wheel)을 포함하되, 구동 휠은, 원판면을 관통하는 소정의 구동축의 방향으로 중첩되도록 배치되며, 복수의 구동 휠 각각에 상응하여 배치되는 복수의 액추에이터로부터 구동력을 전달받는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조가 제공된다.

복수의 구동 휠 각각에 권취되며, 수술용 인스트루먼트의 선단에 장착되는 조작부에 구동력을 전달하는 복수의 와이어를 더 포함할 수 있다. 구동축은 구동 휠의 원판면에 직교할 수 있으며, 구동 휠의 원판면의 중심을 관통할 수 있다. 또 한, 하우징의 폭은 복수의 구동 휠 각각의 두께의 합에 상응할 수 있다.

복수의 액추에이터는 소정의 축방향으로 중첩되도록 배치되며, 복수의 구동 휠에 각각 구름 접합하는 복수의 휠로 이루어질 수 있으며, 이 경우 구동 휠의 외주면은 복수의 요철부가 형성된 고무재질을 포함할 수 있다.

구동 휠의 원판면은 하우징의 표면으로 노출되며, 복수의 액추에이터는 구동 휠의 원판면에 접하는 복수의 휠로 이루어질 수 있고, 이 때 구동 휠의 액추에이터에 대향하는 원판면은 복수의 요철부가 형성된 고무재질을 포함할 수 있으며, 구동 휠의 액추에이터에 대향하는 원판면에 기어가 형성되며, 액추에이터는 구동 휠과 기어 결합하는 구동 기어를 포함할 수 있다.

또한, 복수의 구동 휠 각각에 상응하여 하우징에 장착되며, 구동 휠과 풀리 결합되는 복수의 보조휠을 더 포함하되, 복수의 액추에이터는 슬라이드 이동에 의해 풀리에 장력을 인가하는 복수의 슬라이더로 이루어질 수 있다.

또한, 구동 휠의 외주면에 기어가 형성되며, 액추에이터는 구동 휠과 기어 결합하는 구동 기어를 포함할 수 있다.

복수의 구동 휠 각각에 상응하여, 하우징의 일면으로 노출되도록 장착되며, 구동 휠과 기어 결합 또는 풀리 결합되는 복수의 보조휠을 더 포함하되, 복수의 액추에이터는 보조휠에 회전력을 인가하는 복수의 드라이버로 이루어질 수 있으며, 이 경우 보조휠의 노출된 부분에는 소정 형상의 홈이 형성되고, 드라이버의 단부에는 홈에 상응하는 형상의 돌기가 형성될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발 명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 구동 휠을 중첩시켜 배치함으로써 인스트루먼트의 하우징의 폭을 최소화할 수 있고, 이에 따라 수술용 로봇의 소형화, 경량화가 가능하며, 이미 사용한 인스트루먼트를 새로운 것으로 교체하는 작업을 자동화할 수 있게 된다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 인스트루먼트(1), 하우징(10), 구동 휠(20), 구동축(22), 와이어(24), 조작부(26), 액추에이터(40)가 도시되어 있다.

본 실시예는 수술용 로봇에 장착되는 인스트루먼트(1)의 구동 휠(20)을 종래와 같이 평면상에서 배치하지 않고, 소정의 축방향으로 중첩되도록 배치함으로써 인스트루먼트(1)의 하우징(10)의 폭을 최소화한 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 인스트루먼트(1)의 기본 구조는 종래와 마찬가지로 하우징(10), 하우징(10)에서 연장되는 샤프트 및 샤프트의 단부에 결합되는 조작부(26)로 구성된다. 본 실시예에 따른 인스트루먼트(1)의 하우징(10)에는 구동 휠(20)이 평면상에서 배치되는 것이 아니라, 도 2에 도시된 것처럼 소정의 축방향으로 중첩 되도록 배치된다.

원판형의 구동 휠(20)을 평면상에서 배치하는 대신 두께 방향, 즉 원판면을 관통하는 축 방향으로 중첩 배치함으로써 하우징(10)의 폭을 대폭 줄일 수 있게 된다. 예를 들어 도 1b와 같은 종래의 인스트루먼트에서 하우징의 폭과 너비는 각각 구동 휠의 지름의 2배에 상응하는 크기로 형성되어야 하나, 도 2와 같이 구동 휠(20)을 중첩 배치하게 되면 하우징(10)의 폭은 구동 휠(20)의 두께의 합에 상응하며, 하우징(10)의 너비는 구동 휠(20)의 지름에 상응하는 크기로 축소될 수 있게 된다.

이처럼, 수술용 인스트루먼트(1)의 하우징(10)의 크기를 축소시킴으로써 수술용 로봇의 소형화, 경량화에 기여할 수 있게 되며, 특히 하우징(10)의 폭을 축소시킴으로써 복수의 인스트루먼트(1)를 카트리지(cartridge) 형식으로 순차 공급되도록 하여 소모품인 인스트루먼트(1)를 사용한 후 자동으로 교체하는 시스템의 도입이 보다 용이하게 된다.

인스트루먼트(1)의 구동 휠(20)은 원판면의 중심을 수직으로 관통하는 구동축(22)을 중심으로 회전한다. 따라서, 본 실시예에서 구동 휠(20)은 구동축(22)의 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 원판면의 중심을 관통하는 축 방향으로 구동 휠(20)을 중첩시킴으로써 하우징(10)의 너비를 최소화할 수 있으며, 원판면에 직교하는 축 방향으로 구동 휠(20)을 중첩시킴으로써 하우징(10)의 폭을 최소화할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 인스트루먼트(1)의 구동 휠(20)을 반드시 원판면의 중심을 수직으로 관통하는 구동축(22)의 방향으로 중첩시켜야 하는 것은 아니며, 원판면을 경사지게 관통하는 축 방향으로 중첩시키거나, 구동 휠(20)을 지그재그 형식으로 중첩시키는 등 필요에 따라 다양한 배치방식이 적용될 수 있다.

도 2와 같이 구동 휠(20)이 중첩 배치된 인스트루먼트(1)는 그 하우징(10)의 형상과 상응하는 형상으로 형성된 로봇 암의 소정 위치에 장착된다. 본 실시예에 따른 하우징(10)의 밑면 등에는 종래의 인스트루먼트(1)와 마찬가지로 인터페이스부가 형성될 수 있으며, 이에 대응되는 로봇 암의 소정 위치에는 인터페이스부가 끼워질 수 있도록 가이드 날개가 형성될 수 있다. 하우징(10)의 장착을 위한 인터페이스부 및 가이드 날개에 대한 상세한 설명은 생략한다.

인스트루먼트(1)를 로봇 암의 소정 위치에 장착하면, 로봇 암으로부터 인스트루먼트(1)에 구동력이 전달된다. 복수의 구동 휠(20) 각각에는 와이어(24)가 권취되어 있으며, 와이어(24)는 샤프트를 통해 말단에 결합된 조작부(26)의 각 부분에 연결되어 있다. 따라서 로봇 암으로부터 전달받은 구동력에 의해 구동 휠(20)을 회전시키면 와이어(24)의 장력이 조작부(26)의 각 부분을 움직이게 되며, 이로써 수술용 로봇을 통해 인스트루먼트(1)를 조작할 수 있게 된다.

이하, 로봇 암에서 인스트루먼트(1)에 구동력을 전달하는 구성요소를 '액추에이터'로 명명하여 설명한다. 액추에이터(40)는 복수의 구동 휠(20) 각각에 구동력을 전달해야 하므로 복수의 구동 휠(20) 각각에 대응되는 휠, 슬라이더, 기어 등 다양한 동력 전달 수단이 사용될 수 있다. 이하, 도 3 내지 도 5의 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플 링 구조를 나타낸 측면도이다. 도 3을 참조하면, 인스트루먼트(1), 하우징(10), 구동 휠(20), 와이어(24), 액추에이터(40)가 도시되어 있다.

본 실시예는 인스트루먼트(1)에 구동력을 전달하기 위해 복수의 구동 휠(20)과 각각 구름 접합하는 복수의 휠로 액추에이터(40)를 구성한 것을 특징으로 한다. 액추에이터(40)에 구동 휠(20)과 대응되는 휠을 설치하여, 액추에이터(40)의 휠을 회전시키면 그 휠에 접하는 구동 휠(20)이 연동하여 회전하게 된다.

이로써 액추에이터(40)를 통해 구동력을 전달할 수 있으며, 구동 휠(20)의 직경에 대해 액추에이터(40)의 휠의 직경을 조절하면 조작의 정밀도를 조절할 수 있다. 즉, 구동 휠(20)보다 직경이 큰 휠을 액추에이터(40)에 사용하면 액추에이터(40)의 휠을 약간만 회전시키더라도 구동 휠(20)은 상대적으로 많이 회전되도록 할 수 있으며, 구동 휠(20)보다 직경이 작은 휠을 액추에이터(40)에 사용하면 액추에이터(40)의 휠의 회전량보다 작은 정도로 구동 휠(20)을 회전시킬 수 있으므로, 작업의 정밀도에 따라 액추에이터(40)의 휠의 직경을 조절하면 되는 것이다.

구동력의 보다 유효한 전달을 위해서는 액추에이터(40)의 휠의 외주면 및/또는 구동 휠(20)의 외주면의 마찰계수를 크게 하는 것이 좋다. 예를 들어 휠의 외주면에 복수의 요철(凹凸)부를 형성하거나, 휠의 외주면의 재질을 고무 등 마찰계수가 큰 재질을 사용함으로써 미끄러짐 없이 액추에이터(40)의 휠의 회전력이 유효하게 구동 휠(20)로 전달되도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 측면도이다. 도 4를 참조하면, 인스트루먼트(1), 하우징(10), 구동 휠(20), 와이어(24), 보조휠(30a), 풀리(32), 액추에이터(40a), 슬라이더(42)가 도시되어 있다.

본 실시예는 인스트루먼트(1)에 구동력을 전달하기 위해 하우징(10)에 구동 휠(20)과 풀리(32)로 연결되는 보조휠(30a)을 더 장착하고, 풀리(32)에 장력을 인가하는 복수의 슬라이더(42)로 액추에이터(40a)를 구성한 것을 특징으로 한다.

도 4에 도시된 것처럼, 복수의 구동 휠(20)과 각각 풀리(32)로 연결된 보조휠(30a)을 더 설치하고 풀리(32)를 구동 휠(20) 또는 보조휠(30a) 쪽으로 잡아당기면 그에 따라 구동 휠(20)은 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 된다.

따라서, 풀리(32)에 구동 휠(20) 또는 보조휠(30a) 방향으로의 장력을 인가할 수 있는 수단으로서 슬라이더(42)로 액추에이터(40a)를 구성하면 도 3의 실시예와 마찬가지로 액추에이터(40a)를 통해 구동력을 인스트루먼트(1)로 전달할 수 있게 된다. 즉, 액추에이터(40a)에 구동 휠(20)과 대응되는 슬라이더(42)를 설치하고 슬라이더(42)를 왕복 운동시키면 그에 따라 풀리(32)가 구동 휠(20) 또는 보조휠(30a) 쪽으로 잡아당겨지게 되고 풀리(32)에 연결된 구동 휠(20)이 연동하여 회전하게 된다.

인스트루먼트(1)의 조작부(26)를 움직임에 있어서는 그 정도에 한계점이 존재하며, 이는 구동 휠(20)의 회전에 한계가 있음을 의미한다. 도 3의 실시예에서는 구동 휠(20)의 회전을 제한하기 위해서는 액추에이터(40a)의 휠의 회전을 제한해야 하며, 이를 위해서는 휠의 특정 지점에 걸림부를 형성하거나, 휠을 일정 범위 내에서만 회전시키는 등 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 액추에이터(40a)의 휠의 회 전을 제한해야 한다.

본 실시예에서는 구동 휠(20)의 회전 한계에 대응하여 슬라이더(42)의 이동이 소정의 범위 내에서만 이루어지도록 슬라이더(42)의 이동 가이드의 길이를 설계함으로써 인스트루먼트(1)의 조작부(26)의 움직임에 한계점을 부여할 수 있다. 물론, 슬라이더(42)의 이동 가이드를 필요 이상으로 길게 형성하더라도 슬라이더(42)가 일정 범위 내에서만 이동하도록 소프트웨어적으로 제어함으로써 구동 휠(20)의 회전을 제한할 수도 있다.

구동력의 보다 유효한 전달을 위해서는 도 3의 실시예에서와 마찬가지로 슬라이더(42)와 풀리(32) 간의 마찰력을 크게 하는 것이 좋다. 예를 들어 풀리(32)가 슬라이더(42)에 끼워질 수 있도록 슬라이더(42)에 요(凹)홈부를 형성하거나, 슬라이더(42) 및/또는 풀리(32)의 표면의 재질을 고무 등 마찰계수가 큰 재질을 사용함으로써 미끄러짐 없이 슬라이더(42)의 이동이 유효하게 구동 휠(20)의 회전으로 전달되도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 측면도이다. 도 5를 참조하면, 인스트루먼트(1), 하우징(10), 구동 휠(20), 와이어(24), 액추에이터(40b), 구동 기어(44)가 도시되어 있다.

본 실시예는 인스트루먼트(1)에 구동력을 전달하기 위해, 복수의 구동 휠(20)의 외주면에 기어를 형성하고 구동 휠(20)과 각각 기어 결합하는 구동 기어(44)로 액추에이터(40b)를 구성한 것을 특징으로 한다. 즉, 액추에이터(40b)에 구동 휠(20)에 기어를 형성하고 이에 맞물리는 액추에이터(40b)의 구동 기어(44)를 작동시키면 그에 연동하여 구동 휠(20)이 회전하게 된다.

구동 기어(44)와 구동 휠(20) 간의 기어 결합 방식으로는 도 5에 도시된 것과 같은 평기어 방식을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 헬리컬기어, 웜기어, 래크와 피니언 등 본 실시예에 따른 구동 휠(20)의 회전이 가능한 다양한 기어 결합 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.

이로써 액추에이터(40b)를 통해 구동력을 전달할 수 있으며, 구동 휠(20)과 구동 기어(44) 간의 기어비를 조절함으로써 도 3의 실시예에서와 마찬가지로 인스트루먼트(1) 조작의 정밀도를 조절할 수 있다.

본 실시예와 같이 기어 결합에 의해 액추에이터(40b)로부터 구동 휠(20)로 구동력을 전달할 경우에는 기어에 의해 액추에이터(40b)의 구동력이 유효하게 구동 휠(20)로 전달되므로, 도 3이나 도 4의 실시예에서처럼 휠이나 슬라이더(42)가 미끄러질 가능성은 배제할 수 있어, 휠의 외주면이나 슬라이더(42) 표면의 재질, 즉 마찰계수는 상대적으로 중요하지 않게 된다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 인스트루먼트에서는 구동 휠의 크기, 구동 휠의 배치, 보조휠 등의 사용에 따라 하우징을 매우 얇거나 작게 만들 수 있다. 이하, 도 6 및 도 7을 예로 들어 보다 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 사시도이다. 도 6을 참조하면, 인스트루먼트(1), 하우징(10), 구동 휠(20), 조작부(26), 액추에이터(40c)가 도시되어 있다.

본 실시예는 전술한 바와 같이 구동 휠(20)의 다양한 배치방식 중의 일례로 서, 인스트루먼트(1)의 구동 휠(20)은 모두 도 2와 같이 원판면의 중심을 수직으로 관통하는 구동축의 방향으로 중첩시키는 대신, 도 6과 같이 복수의 구동 휠(20)을 2개씩 중첩시켜 일부는 앞쪽에, 나머지 일부는 뒤쪽에 배치시킨 경우이다.

이 경우 인스트루먼트(1)에 구동력을 전달하기 위한 액추에이터는 도 2와 같이 구성할 수 있으며, 도 6과 같이 구동 휠의 원판면 전체 또는 일부가 하우징의 양측면으로 노출되도록 구성할 경우에는 하우징(10)의 양측에서 구동 휠(20)에 클러칭되는 복수의 휠로 액추에이터(40c)를 구성할 수도 있다. 즉, 액추에이터(40c)에 구동 휠(20)과 대응되는 휠을 설치하여, 액추에이터(40c)의 휠을 회전시키면 그 휠에 접하는 구동 휠(20)이 연동하여 회전하게 된다.

구동 휠(20)에 대한 액추에이터(40c) 휠의 보다 효율적인 결합을 위해 구동 휠(20)의 원판면 및/또는 액추에이터(40c) 휠의 구동 휠(20)에 대향하는 면을 고무재질로 할 수 있으며 나아가 그 표면에 복수의 요철부를 형성할 수도 있다. 또한, 구동 휠(20)의 원판면상에 기어를 형성하고, 액추에이터(40c)의 휠은 구동 휠(20)의 원판면에 형성된 기어와 기어 결합하는 구동 기어(미도시)로 구성할 수도 있다.

한편, 이와 구동 휠(20)을 2개씩 중첩하여 앞뒤로 배치하면 하우징(10)의 폭은 2개의 구동 휠(20)의 두께의 합에 상응하므로 하우징(10)의 너비를 도 2에 도시된 경우보다 더 작게 축소시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 사시도이다. 도 7을 참조하면, 인스트루먼트(1), 하우징(10), 보조휠(30b), 조작부(26), 액추에이터(40d), 드라이버(46)가 도시되어 있다.

도 6에서와 같이, 수술용 인스트루먼트(1)의 하우징(10)의 크기를 축소시킴으로써 복수의 인스트루먼트(1)를 카트리지(cartridge) 형식으로 순차 공급되도록 하는 자동 교체 시스템에의 적용이 보다 용이해진다.

한편, 인스트루먼트(1)의 교체 시스템에의 적용을 위해 도 7과 같이 하우징(10)의 배면에 보조휠(30b)의 단부가 노출되도록 구성할 수도 있다. 하우징(10) 내부에 설치된 구동 휠은 전술한 실시예들과 마찬가지이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 7에 도시된 실시예는 하우징(10) 내부에 설치된 구동 휠에 기어나 와이어, 풀리 등을 통해 보조휠(30b)을 연결하고, 보조휠(30b)의 일부를 하우징(10)의 배면에 노출시킨 것이다. 예를 들어 보조휠(30b)과 구동 휠을 웜기어 방식으로 결합함으로써 보조휠(30b)의 단부를 하우징(10)의 표면에 노출되도록 구성할 수 있다.

보조휠(30b)의 노출된 면에는 -자 또는 +자 등 나사머리와 마찬가지의 홈을 형성하고, 액추에이터(40d)의 상기 홈에 상응하는 부분에는 홈에 대응되는 형상의 돌기를 갖는 드라이버(46)를 형성함으로써 인스트루먼트(1)에 구동력을 전달할 수 있다.

즉, 드라이버(46)를 회전시키면 그에 따라 휠에 보조휠(30b)이 회전하며, 보조휠(30b)에 기어나 와이어, 풀리 등으로 연결된 구동 휠(미도시)이 연동하여 회전하게 되어 결과적으로 조작부(26)를 움직일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 측면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 측면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 측면도.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조를 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 인스트루먼트 10 : 하우징

20 : 구동 휠 22 : 구동축

24 : 와이어 26 : 조작부

30a, 30b : 보조휠 32 : 풀리

40, 40a, 40b, 40c, 40d : 액추에이터

42 : 슬라이더 44 : 구동 기어

46 : 드라이버

Claims

수술용 로봇의 로봇 암에 형성된 액추에이터에 결합되어 상기 액추에이터로부터 구동력을 전달받아 작동되는 인스트루먼트로서,

상기 로봇 암의 상기 액추에이터가 형성된 부분에 장착되는 하우징과;

상기 하우징에 결합되며 일방향으로 연장되는 샤프트와;

상기 하우징에 장착되는 원판형의 복수의 구동 휠(wheel)과;

일단부가 상기 복수의 구동 휠 각각에 권취되며, 상기 샤프트 내에 수용되어 상기 구동 휠의 회전에 따라 장력이 인가되는 복수의 와이어와;

상기 샤프트의 단부에 결합되며, 상기 와이어의 타단부와 결합되어 상기 와이어로부터 구동력을 전달받아 작동되는 조작부를 포함하되,

상기 액추에이터는 소정의 축방향으로 중첩되도록 배치되어 회전하는 원판형의 복수의 휠을 구비하고,

상기 구동 휠은, 원판면을 관통하는 소정의 구동축의 방향으로 중첩되도록 배치되며, 상기 액추에이터에 구비된 상기 복수의 휠에 각각 구름 접합되어 상기 복수의 휠로부터 구동력을 전달받으며,

상기 하우징의 폭은 상기 복수의 구동 휠 각각의 두께의 합에 상응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
삭제
제1항에 있어서,

상기 구동축은 상기 구동 휠의 원판면에 직교하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
제1항에 있어서,

상기 구동축은 상기 구동 휠의 원판면의 중심을 관통하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
제1항에 있어서,

상기 구동 휠의 외주면에 기어가 형성되며,

상기 액추에이터는 상기 구동 휠과 기어 결합하는 구동 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
삭제
제1항에 있어서,

상기 구동 휠의 외주면은 복수의 요철부가 형성된 고무재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
수술용 로봇의 로봇 암에 형성된 액추에이터에 결합되어 상기 액추에이터로부터 구동력을 전달받아 작동되는 인스트루먼트로서,

상기 로봇 암의 상기 액추에이터가 형성된 부분에 장착되는 하우징과;

상기 하우징에 결합되며 일방향으로 연장되는 샤프트와;

상기 하우징에 장착되는 원판형의 복수의 구동 휠(wheel)과;

일단부가 상기 복수의 구동 휠 각각에 권취되며, 상기 샤프트 내에 수용되어 상기 구동 휠의 회전에 따라 장력이 인가되는 복수의 와이어와;

상기 샤프트의 단부에 결합되며, 상기 와이어의 타단부와 결합되어 상기 와이어로부터 구동력을 전달받아 작동되는 조작부를 포함하되,

상기 액추에이터는 상기 하우징의 양측부에서 상기 구동 휠의 원판면에 각각 클러칭되는 원판형의 복수의 휠을 구비하고,

상기 구동 휠은, 원판면을 관통하는 소정의 구동축의 방향으로 중첩되도록 배치되고, 그 원판면이 상기 하우징의 양측면으로 노출되어 상기 복수의 휠에 클러칭됨으로써 상기 복수의 휠로부터 구동력을 전달받으며,

상기 하우징의 폭은 상기 복수의 구동 휠 각각의 두께의 합에 상응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
제8항에 있어서,

상기 구동 휠의 상기 액추에이터에 대향하는 원판면은 복수의 요철부가 형성된 고무재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
제8항에 있어서,

상기 구동 휠의 상기 액추에이터에 대향하는 원판면에 기어가 형성되며,

상기 복수의 휠의 상기 구동휠에 대향하는 원판면에 상기 구동 휠과 기어 결합되는 구동 기어가 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
수술용 로봇의 로봇 암에 형성된 액추에이터에 결합되어 상기 액추에이터로부터 구동력을 전달받아 작동되는 인스트루먼트로서,

상기 로봇 암의 상기 액추에이터가 형성된 부분에 장착되는 하우징과;

상기 하우징에 결합되며 일방향으로 연장되는 샤프트와;

상기 하우징에 장착되며, 원판면을 관통하는 소정의 구동축의 방향으로 중첩되도록 배치되는 원판형의 복수의 구동 휠(wheel)과;

상기 복수의 구동 휠 각각에 상응하여 상기 하우징에 장착되며, 상기 복수의 구동 휠과 각각 풀리 결합되는 복수의 보조휠과;

일단부가 상기 복수의 구동 휠 각각에 권취되며, 상기 샤프트 내에 수용되어 상기 구동 휠의 회전에 따라 장력이 인가되는 복수의 와이어와;

상기 샤프트의 단부에 결합되며, 상기 와이어의 타단부와 결합되어 상기 와이어로부터 구동력을 전달받아 작동되는 조작부를 포함하되,

상기 액추에이터는 슬라이드 이동에 의해 상기 구동 휠과 상기 보조휠을 결합시키는 복수의 풀리에 그 이동 방향으로 각각 장력을 인가하여 상기 구동 휠을 회전시키는 복수의 슬라이더를 구비하고,

상기 하우징의 폭은 상기 복수의 구동 휠 각각의 두께의 합에 상응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
삭제
수술용 로봇의 로봇 암에 형성된 액추에이터에 결합되어 상기 액추에이터로부터 구동력을 전달받아 작동되는 인스트루먼트로서,

상기 로봇 암의 상기 액추에이터가 형성된 부분에 장착되는 하우징과;

상기 하우징의 전면에 결합되며 일방향으로 연장되는 샤프트와;

상기 하우징에 장착되며, 원판면을 관통하는 소정의 구동축의 방향으로 중첩되도록 배치되는 원판형의 복수의 구동 휠(wheel)과;

상기 복수의 구동 휠 각각에 상응하여, 상기 하우징의 배면으로 노출되도록 장착되며, 상기 구동 휠과 기어 결합 또는 풀리 결합되는 복수의 보조휠과;

일단부가 상기 복수의 구동 휠 각각에 권취되며, 상기 샤프트 내에 수용되어 상기 구동 휠의 회전에 따라 장력이 인가되는 복수의 와이어와;

상기 샤프트의 단부에 결합되며, 상기 와이어의 타단부와 결합되어 상기 와이어로부터 구동력을 전달받아 작동되는 조작부를 포함하되,

상기 액추에이터는 상기 복수의 보조휠에 각각 회전력을 인가하는 복수의 드라이버를 구비하고,

상기 하우징의 폭은 상기 복수의 구동 휠 각각의 두께의 합에 상응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.
제13항에 있어서,

상기 보조휠의 노출된 부분에는 소정 형상의 홈이 형성되고,

상기 드라이버의 단부에는 상기 홈에 상응하는 형상의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇 수술용 인스트루먼트.