KR100995776B1 - Surgical instrument, master interface of surgical robot for manipulating the same and operation method of surgical robot - Google Patents

Surgical instrument, master interface of surgical robot for manipulating the same and operation method of surgical robot Download PDF

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KR100995776B1
KR100995776B1 KR20080136859A KR20080136859A KR100995776B1 KR 100995776 B1 KR100995776 B1 KR 100995776B1 KR 20080136859 A KR20080136859 A KR 20080136859A KR 20080136859 A KR20080136859 A KR 20080136859A KR 100995776 B1 KR100995776 B1 KR 100995776B1
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KR
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surgical
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KR20080136859A
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Inventor
원종석
최승욱
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주식회사 이턴
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Abstract

수술용 인스트루먼트, 이를 조작하기 위한 수술용 로봇의 마스터 인터페이스 및 수술용 로봇의 구동방법이 개시된다. The method of driving a surgical instrument, surgical robot for operation, and the master interface for for operating it are provided for. 구동부와, 구동부에 결합되어 일방향으로 연장되며, 그 중간에 엘보우(elbow)가 형성된 샤프트와, 샤프트의 말단부에 결합되며, 구동부에 대한 사용자 조작에 상응하여 작동되는 이펙터(effector)를 포함하되, 샤프트는 엘보우를 중심으로 굴곡되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트는, 수술용 인스트루먼트의 샤프트에 엘보우를 형성하고 구동부를 조작하여 샤프트가 구부러지도록 작동시킴으로써, 인스트루먼트의 샤프트에 손목이나 팔꿈치에 상응하는 관절 기능을 부여할 수 있으며, 이에 따라 마치 집도의가 직접 손으로 수술을 수행하는 것처럼 직관적인 조작이 가능하게 된다. Is coupled to a drive unit and a drive unit, and extending in one direction, is coupled to the distal end of the elbow (elbow) is formed of a shaft, a shaft in the middle, comprising an effector (effector) is operated in correspondence to the user operation on the drive shaft is a surgical instrument characterized in that the bending around the elbow is, by actuating the shaft by operating the forming elbows and drive the shaft of the instrument for surgery to flex, the joint function corresponding to the wrist or elbow to the shaft of the instrument It can be granted, and thus becomes intuitive operation as if jipdoui possible to perform surgery by hand.
수술, 로봇, 인스트루먼트 Surgery, robotics, instrumentation

Description

수술용 인스트루먼트, 이를 조작하기 위한 수술용 로봇의 마스터 인터페이스 및 수술용 로봇의 구동방법{Surgical instrument, master interface of surgical robot for manipulating the same and operation method of surgical robot} Method of driving a surgical instrument, surgical robots and robot master interface for manipulating them for surgery for {Surgical instrument, master interface of surgical robot for manipulating the same and operation method of surgical robot}

본 발명은 수술용 인스트루먼트, 이를 조작하기 위한 수술용 로봇의 마스터 인터페이스 및 수술용 로봇의 구동방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of driving a surgical robot for operation, and the master interface for for operating the instrument, it scrubs.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기기를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. Medical surgery refers to the skin or mucosa, and other tissues heal a cut or added second or manipulated using a medical device. 특히, 수술 부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제를 야기한다. In particular, the open incision in the skin of the surgical treatment of institutions in its internal, open surgery, including cosmetic or remove is causing problems, such as bleeding, side effects, patient pain, scarring.

이에 대해, 피부를 절개하는 대신 약간의 삽입공(孔)을 천공하고, 이를 통해 내시경, 복강경, 수술용 인스트루먼트(instrument), 미세수술용 현미경 등의 의료 기기를 삽입하여 체내에서 수술이 이루어지도록 하는 이른바 '최소 침습 수술'이 각광받고 있다. On the other hand, it punched a few of the insertion hole (孔) Instead of cutting the skin, by inserting a medical device such as an endoscope, laparoscope, a surgical instrument (instrument), microscopes for microsurgery for through it to ensure the surgery done in the body the so-called "minimally invasive surgery" has been in the spotlight.

한편, 이러한 최소 침습 수술은 집도의에 의해 수동으로 진행될 수도 있으나, 최근에는 의사가 직접 인스트루먼트를 조작하는 대신 수술용 로봇을 사용하여 인스트루먼트를 정교하게 조작하여 수술을 수행하는 로봇 수술이 대안으로서 제시되고 있다. On the other hand, these minimally invasive surgery, but can also take place manually by jipdoui, it has recently been the doctor directly, instead of using the robot for surgery to manipulate the instrument to precisely manipulate the instruments presented as an alternative to robotic surgery to perform surgery .

로봇 수술을 위한 수술용 로봇은, 인스트루먼트의 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. Surgical robot for robot surgery, performed by the master robot and the master (master) receives a signal from the robot slave applying the operations required for surgery on a patient directly (slave) robot for generating and transmitting the signaling required by the operation of the instrument becomes, configured to integrate the master robot and the slave robot, or composed of separate devices each to be placed in the operating room.

슬레이브 로봇에는 수술을 위한 조작을 위해 로봇 암을 구비하게 되며, 로봇 암의 선단부에는 수술용 인스트루먼트가 장착된다. Slave robot for manipulation for surgery is provided to the robot arm, the front end of the robot arm is mounted on a surgical instrument. 로봇 암에 장착되는 종래의 인스트루먼트(54)는 도 1에 도시된 것처럼, 복수의 구동휠이 장착된 어탭터(110)를 포함하는 구동부(108)와, 구동부(108)로부터 연장되는 샤프트(102), 그리고 샤프트(102)의 말단(106)에 장착되어 수술 부위에 삽입되는 집게 형태의 이펙터(112)로 이루어진다. A shaft extending from the driving section 108, drive section 108 comprising a eotaepteo 110, a plurality of drive wheels attached, as shown in the prior art instrument 54 Fig. 1 to be mounted on the robot arm (102) , and it is attached to the end 106 of the shaft 102 is made of a effector 112 of the pliers type that is inserted into a surgical site.

종래의 인스트루먼트(54)는 어탭터(110)에 장착되며 이펙터(112)의 각 부분과 와이어로 풀리 결합된 복수의 구동휠(미도시)을 회전시켜 이펙터(112)의 각 부분을 움직이게 되며, 수동식 인스트루먼트의 경우에도 집도의가 구동부를 조작하여 이펙터를 움직임으로써, 수술 부위를 집거나 자르게 된다. Conventional instrument 54 is mounted on eotaepteo 110 rotates the plurality of drive wheels (not shown) the combined pulley for parts and wires of the effector (112) and move the parts of the effector 112, a hand-operated by the effector to jipdoui operates the driving unit, even if the instrument motion, the house or the surgical site to cut.

그러나, 종래의 수술용 인스트루먼트는 수술 부위에 하나의 삽입공을 천공하여 수행하는 수술, 예를 들면 싱글 포트 액세스 수술(Single port access surgery)이나 미세 수술(microsurgery) 등의 경우에, 하나의 삽입공을 통해 복강경이나 인 스트루먼트를 모두 삽입하여 수술이 수행되므로, 삽입된 인스트루먼트를 자유롭게 움직이지 못한다는 한계가 있었다. However, the instrument for the prior art surgery, in the case of a surgery, for example, single-port access surgery (Single port access surgery) or microsurgery (microsurgery), etc. that perform punctures one of the insertion hole in a surgical site, a single insertion hole there was an over the limit, so the operation is performed by inserting a laparoscope or both the instrument and does not freely move the inserted instrument.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다. The aforementioned background art has been drawn to the invention of the present inventors, or as a technical information derived from the acquisition process of the present invention, it is not necessarily be as well known techniques open to the general public before the filing of the present invention.

본 발명은 여러 개를 한꺼번에 사용하더라도 서로 간섭되거나 충돌하지 않고, 집도의가 직접 손을 사용하는 것처럼 직관적으로 조작할 수 있는 수술용 인스트루먼트를 제공하는 것이다. The present invention is to provide a surgical instrument that can be intuitively operated as without interfering or conflicting with each other, even with several at one time, using jipdoui direct hand. 본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다. SUMMARY than presenting the present invention will be readily understood from the description below.

본 발명의 일 측면에 따르면, 구동부와, 구동부에 결합되어 일방향으로 연장되며, 그 중간에 엘보우(elbow)가 형성된 샤프트와, 샤프트의 말단부에 결합되며, 구동부에 대한 사용자 조작에 상응하여 작동되는 이펙터(effector)를 포함하되, 샤프트는 엘보우를 중심으로 굴곡되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트가 제공된다. According to an aspect of the invention, coupled to a drive unit and a drive unit, and extending in one direction, is coupled to the distal end of the intermediate elbow shaft, a shaft (elbow) is formed, the effect that in correspondence to the user operation to the driving operation comprising the (effector), the shaft is provided with a surgical instrument characterized in that the bending around the elbow.

엘보우는, 샤프트의 단면상의 일측에 형성되는 힌지축과, 샤프트의 단면상의 타측에 형성되는 신축부로 이루어지며, 샤프트는 힌지축을 중심으로 신축부가 수축되는 방향으로 굴곡될 수 있다. Elbow is composed of a hinge shaft formed on one side of the cross section of the shaft and the elastic portion formed on the other side of the cross section of the shaft, the shaft can be bent in a direction in which the elastic portion about the axis hinge shrinkage. 신축부에는, 샤프트가 곧게 펴지도록 신축부가 신장되는 방향으로, 또는 샤프트가 굴곡되도록 신축부가 수축되는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성체가 포함될 수 있다. Suspending member has, in the direction in which the elastic portion so as to straighten the shaft is straight, the kidney, or the shaft may be included so that the elastic additional shrink elastic body for applying an elastic force in a direction that is bent. 이 경우, 구동부는 구동자를 포함하고, 구동자와 엘보우 부근의 소정 지점은 와이어로 연결되며, 구동자를 조작하여 와이어에 장력을 인가함으로써, 샤프트는 엘보우를 중심으로 굴곡될 수 있다. In this case, the drive section by a predetermined point in the vicinity including the driving and driven chairs and elbows are connected by wire, by manipulating the driver applies a tensile force to the wire, the shaft can be bent around the elbow.

엘보우는 샤프트 상에 복수로 형성될 수 있으며, 복수의 엘보우는 샤프트가 서로 반대 방향으로 굴곡되도록 형성되어, 샤프트가 굴곡됨에 따라 이펙터가 구동부에 근접하도록 이동할 수 있다. Elbow may be formed from a plurality on the shaft, a plurality of the elbow is the shaft is formed to be bent in opposite directions, it is possible to move the shaft so as to effect a close-up on a drive unit as bending.

샤프트는 플렉서블한 재질의 심재와, 심재를 감싸며 그 일부에 엘보우가 형성되는 가이드 부재를 포함하며, 심재는 가이드 부재가 굴곡됨에 따라 굴곡될 수 있다. The shaft comprises a guide member which is the core material and the elbow is formed, a portion surrounding the core of a flexible material, the core material may be bent as the bending guide member. 이 경우, 가이드 부재는 수술용 트로카(trocar)로 사용될 수 있다. In this case, the guide member may be used as a surgical trocar (trocar) for.

가이드 부재의 엘보우 부근에는 와이어가 연결되며, 와이어에 장력을 인가함으로써, 가이드 부재는 엘보우를 중심으로 굴곡될 수 있다. Elbow vicinity of the guide member and the wire is connected, by applying a tensile force to the wire, the guide member may be bent around the elbow. 가이드 부재에는 구동휠이 결합되고, 와이어는 구동휠에 연결되며, 구동휠을 조작함으로써 와이어에 장력이 인가될 수 있다. The guide member is combined with the drive wheels, the wire is connected to the drive wheels, it can be a tension applied to the wire by operating the drive wheels. 이 경우, 구동부는 구동자를 포함하고, 구동휠은 구동자에 연결되어 구동자의 조작에 연동하여 조작될 수 있다. In this case, the drive unit is including the drive, and the drive wheel is connected to a drive chair can be operated in association with the operation's driving.

와이어는 샤프트의 표면에 노출되도록 설치되어, 와이어에 장력이 인가되어 샤프트가 굴곡됨에 따라 와이어가 샤프트의 외부로 인출될 수 있다. The wire may be a wire drawn out of the shaft as is provided so as to be exposed on the surface of the shaft, the tension is applied to the wire shaft is bent. 이 경우, 샤프트는 원통형으로 형성되고, 와이어는 샤프트의 외주연의 일부를 이루는 형태로 형 성될 수 있다. In this case, the shaft is formed in a cylindrical shape, the wire may be generated in the form type which form a part of the outer periphery of the shaft. 또한, 샤프트는, 그 단면에 와이어가 수용되는 통로가 천공된 형태로 형성될 수 있다. In addition, the shaft, and in its cross-section via which the wire is accommodated may be formed in a perforated shape.

구동부는 수술용 로봇 암에 커플링(coupling)되어, 로봇으로부터 구동력을 전달받아 조작되거나, 조작자에 의해 수동으로 조작되는 핸들 형태로 형성될 수 있다. Driver is coupled (coupling) to the robot arm operation, the operation by receiving a driving force from the robot, or may be formed of a handle type which is manually operated by an operator.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 슬레이브 로봇에 장착되는 수술용 인스트루먼트를 조작하여 로봇 수술을 수행하기 위해, 슬레이브 로봇에 연결되는 마스터 로봇에 장착되는 인터페이스(interface)로서, 인스트루먼트가 작동되도록 소정의 조작 신호를 생성하는 엘보우 핸들을 포함하되, 인스트루먼트의 샤프트에는 엘보우가 형성되고, 샤프트는 엘보우를 중심으로 굴곡되며, 엘보우 핸들은 샤프트가 굴곡되도록 조작 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 마스터 인터페이스가 제공된다. According to another aspect of the invention, to operate the surgical instrument mounted to a slave robot to perform the robot operation, an interface (interface) attached to the master robot are connected to the slave robot, given that the instrument is operating comprising an elbow handle for generating an operation signal, the shaft of the instrument has been elbow is formed, the shaft is bent around the elbow, the elbow handle of the surgical robot, characterized in that for generating an operation signal such that the shaft is bent master the interface is provided. 이 경우, 엘보우 핸들은 조작자의 팔꿈치에 장착되어, 팔꿈치의 움직임에 따라 작동될 수 있다. In this case, the elbow handle is mounted on the elbow of the operator may be activated in accordance with the movement of the elbow.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 마스터(master) 로봇에 슬레이브(slave) 로봇을 연결하고, 마스터 로봇을 조작하여 슬레이브 로봇에 장착된 수술용 인스트루먼트를 구동시키는 방법으로서, (a) 조작자의 팔꿈치에 장착되도록 마스터 로봇에 구비된 엘보우 핸들의 움직임에 상응하여 소정의 조작 신호를 생성하는 단계, (b) 조작 신호를 인스트루먼트의 샤프트의 굴곡 작동에 대응하는 구동 신호로 변환하는 단계, 및 (c) 구동 신호를 슬레이브 로봇으로 전송하는 단계를 포함하는 수술용 로봇의 구동방법이 제공된다. On the other hand, in accordance with another aspect of the invention, the master (master) as a method for connecting the slave (slave) robot to the robot, and operates the master robot moving an instrument for surgery, attached to a slave robot, (a) the operator the method comprising the to be mounted to the elbow corresponding to the movement of the elbow handle provided in the master robot converting step, (b) an operating signal for generating a predetermined operation signal to the drive signal corresponding to a bending operation of the instrument shaft, and (c ) the method of driving a surgical robot is provided comprising the step of sending a drive signal to the slave robot. 또한, 단계 (c) 이후에, (d) 구동 신호 를 이용하여, 조작자의 팔꿈치의 움직임에 상응하도록 샤프트를 굴곡시키는 단계를 더 포함할 수 있다. Further, after the step (c), (d) by using the driving signal, it is possible to correspond to the movement of the operator's elbow includes the step of bending the shaft more.

이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다. These general and specific aspects, the system, method, computer program, or any system, method, and can be performed using any combination of computer programs. 전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects other than those described above, features and advantages of the drawing will now be apparent from the following detailed description of the claims and invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수술용 인스트루먼트의 샤프트에 엘보우를 형성하고 구동부를 조작하여 샤프트가 구부러지도록 작동시킴으로써, 인스트루먼트의 샤프트에 손목이나 팔꿈치에 상응하는 관절 기능을 부여할 수 있으며, 이에 따라 마치 집도의가 직접 손으로 수술을 수행하는 것처럼 직관적인 조작이 가능하게 된다. According to a preferred embodiment of the invention, by actuating the shaft by operating the forming elbows and drive the shaft of the instrument for surgery to flex, it is possible to give it the joint function corresponding to the wrist or elbow to the shaft of the instrument, and thus the finish is intuitive as possible jipdoui performs the surgery by hand.

또한, 인스트루먼트의 샤프트가 필요에 따라 구부러지므로, 하나의 삽입공을 통해 서로 다른 방향에서 여러 개의 인스트루먼트를 삽입하더라도 각 인스트루먼트의 이펙터가 특정 수술 부위를 향하도록 샤프트를 굴곡시켜 사용할 수 있으며, 따라서 복수의 인스트루먼트를 한꺼번에 사용하더라도 서로 간섭되거나 충돌하지 않아 효과적인 '최소 침습 수술'을 구현할 수 있다. Further, since bent in accordance with the needs of the instrument shaft, even if the insertion of multiple instruments in different directions from a single insertion hole, and the effects of each instrument can be used by bending the shaft so as to face a particular surgical site, and therefore a plurality of even if you use the instrument at the same time to implement the 'minimally invasive surgery' effective not interfere or conflict with each other.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. The invention will be described in bars, illustrated in the drawings certain embodiments that may have a variety of embodiments can be applied to various changes and detail. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. But is by no means to restrict the present invention to certain embodiments, it is to be understood as embracing all included in the spirit and scope of the present invention changes, equivalents and substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. First and although the term includes the ordinal number such as 2, can be used in describing various elements, but the above elements shall not be restricted to the above terms. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. These terms are only used to distinguish one element from the other. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second configuration can be named as an element, similar to the first component is also a second component. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It understood that when one element is described as being "connected" or "coupled" to another element, but may be directly connected or coupled to the other components, may be other element in between It should be.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. The terms used herein are merely used to describe particular embodiments, and are not intended to limit the present invention. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Expression in the singular number include a plural forms unless the context clearly indicates otherwise. 본 명세서에서, "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 또 는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this specification, the "inclusive" or "gajida" terms, such as is that which you want to specify that the features, numbers, steps, actions, components, parts, or one that exists combinations thereof described in the specification, the one or more other features or the presence of numbers, steps, actions, components, parts, or a combination of these things, or shall not be construed to exclude the pre-add potential.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Further, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals are assigned the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. If it is determined that a specific description of the related art In the following description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엘보우 부분을 나타낸 확대도이다. 2 is a conceptual diagram schematically illustrating a surgical instrument according to an embodiment of the invention, Figure 3 is an enlarged view illustrating the elbow portion of the surgical instrument according to an embodiment of the present invention. 도 2 및 도 3을 참조하면, 인스트루먼트(10), 구동부(20), 샤프트(30), 엘보우(32), 힌지축(34), 신축부(36), 이펙터(50)가 도시되어 있다. FIG When 2 and 3, there instrument 10, the drive section 20, a shaft 30, an elbow 32, a hinge shaft 34, the elastic portion 36, an effector 50 is shown.

본 실시예는, 수술용 인스트루먼트의 샤프트(30)의 중간에 엘보우(elbow) 구조를 적용하여 샤프트(30)가 중간에서 굴곡되도록 제작함으로써, 수술 과정에서 샤프트(30)의 말단부, 즉 이펙터(effector)(50)를 체내에 삽입시킨 상태에서 마치 수술자의 팔을 직접 체내에 넣어 조작하는 것처럼 수술용 인스트루먼트를 조작할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. This embodiment, by manufacturing by applying an intermediate elbow (elbow) structure on the shaft 30 of the instrument for surgery, the shaft 30 is to be bent at the middle, and distal end of the shaft 30 in a surgical procedure, that is, effector (effector ) and (in a state in which the insert 50) into the body, characterized in that the gusset so that to manipulate the surgical instrument into the body as for operating the arm's operation directly.

본 실시예에 따른 인스트루먼트(10)는 구동부(20)와, 구동부(20)로부터 일방향으로 연장되는 샤프트(30), 그리고 샤프트(30)의 말단에 결합된 이펙터(50)로 이루어진다. Instrument 10 according to this embodiment is composed of the effector 50 is coupled to the distal end of shaft 30, and a shaft 30 extending in one direction from the driving unit 20 and a driver 20. 로봇 수술용 인스트루먼트의 경우 구동부(20)는 수술용 로봇에 장착되어 수술용 로봇으로부터 구동력을 전달받는 부분이고, 수동 인스트루먼트의 경우 구동 부(20)는 조작자가 손으로 잡아 조작함으로써 사람의 손에 의해 직접 구동력이 전달되는 부분이다. If for robotic surgical instrument drive unit 20 is a part to receive transmission of the driving force from the robot is mounted on a robot for surgical operation, in the case of a manual instrument drive unit 20 by the human hand by an operator to hold the operation by hand a portion of the driving force is transmitted directly.

이러한 구동부(20)에는 로봇의 액츄에이터와 맞물리는 구동휠 또는 구동자가 설치되거나, 조작자가 손으로 잡아 움직이는 휠, 레버, 스위치 등이 설치될 수 있다. The driver 20 has an actuator meshing with the drive wheel or the drive of the self robot or installed, the wheel moving the operator to hold by hand, a lever, switch, etc. may be installed. 로봇으로부터 구동력을 받아, 또는 조작자가 수동으로 구동부(20)를 조작하면 그에 따라 이펙터(50)가 집게 동작, 회전, 틸팅 등의 방식으로 움직여 수술에 필요한 동작을 구현하게 된다. Receiving a driving force from the robot, or an operator will manually when the operation of the driving portion 20 whereby effector 50 is moved in a manner such as gripping movement, rotation, and tilting operations required to implement the operation.

즉, 본 실시예에 따른 구동부(20)는, 로봇 수술용 인스트루먼트의 경우 수술용 로봇 암에 커플링(coupling)되어 로봇으로부터 구동력을 전달받아 조작되는 형태로, 수동 인스트루먼트의 경우 조작자에 의해 수동으로 조작되는 핸들 형태로 구현될 수 있다. That is, manually by the form to be operated by receiving a driving force from the driving portion 20, the robot when the surgical instrument is a coupling (coupling) on ​​the robot arm for the surgical robot, in the case of a manual instrument operator according to this embodiment It can be implemented in the form of a handle to be operated.

샤프트(30)는 일방향으로 연장된 직선 형상으로 형성되며, 통상 원통형 등 관(管)형 부재를 사용함으로써, 구동부(20)로부터 구동력이 이펙터(50)로 전달되도록 구동부(20)와 이펙터(50)의 각 부분을 연결하는 풀리 와이어가 샤프트(30) 내에 수용되도록 한다. Shaft 30 is formed in a linear shape extending in one direction, usually cylindrical, such as pipe (管) by using a member, the driving portion 20 driving the effector 50 to be transmitted to the driving portion 20 and the effector (50 from ) of and be received within the wire pulley shaft 30 connecting the respective parts. 이에 따라 구동부(20)의 각 부분을 조작하면 그에 연결된 풀리 와이어를 통해 이펙터(50)의 각 부분이 움직이는 것이다. This is in accordance with the moving parts of the effector 50 through the pulley wire connected thereto by operating the parts of the driver 20.

본 실시예에 따른 인스트루먼트(10)의 샤프트(30)는 도 2에 도시된 것처럼, 그 중간에 엘보우(32)가 형성되어 샤프트(30)가 엘보우(32)를 중심으로 굴곡되도록 한 것이다. Shaft 30 of the instrument 10 according to the present embodiment is one that, as a, an elbow 32 in the middle is formed in shaft 30 as shown in Figure 2 to be bent around the elbow 32. 엘보우(32)는 직선 부재인 샤프트(30)가 소정 각도로 구부러지도록 하는 관절 역할을 하는 부위로서, 샤프트(30) 전체, 또는 엘보우(32) 부분을 주름관 이나 벨로우즈 형상으로 제작함으로써 엘보우(32)의 역할을 하도록 할 수도 있다. Elbow 32 is an area that the joint responsible for the linear member the shaft 30 to flex at an angle, elbow (32) by making the total, or an elbow 32 part shaft 30 to a corrugated pipe or bellows-like it's also possible to play a role.

한편, 본 실시예에 따른 엘보우(32)는 도 3에 도시된 것처럼 샤프트(30)의 단면상에 있어서, 한쪽에는 힌지축(34)을 형성하고 다른 한쪽은 신축가능한 구조로 구성할 수 있다. On the other hand, in the cross section of the elbow 32 has a shaft 30, as shown in Figure 3 according to this embodiment, on one side to form a hinge axis 34, the other end may comprise a stretchable structure. 이로써 샤프트(30)는 엘보우(32)를 중심으로, 보다 구체적으로는 힌지축(34)을 중심으로 신축부(36)가 수축되는 방향으로 굴곡된다. This shaft 30 around the elbow 32, and more specifically, bent in a direction in which the elastic shrinkage portion 36 about the hinge shaft 34. 이처럼, 본 실시예에 따른 샤프트(30)는 그 중간에 형성되는 엘보우(32)의 구조에 따라 샤프트(30)가 구부러지는 방향 및 구부러지는 정도가 정해질 수 있다. As such, the shaft 30 according to the present embodiment may be that the degree and direction of bending the shaft 30 to bend forward, depending on the geometry of the elbow 32 which is formed in between.

신축부(36)는, 샤프트(30)가 구부러지거나 펴지더라도 그 형상이 유지되도록 하기 위한 구성요소로서, 주름관이나 벨로우즈 형상, 또는 신축성 있는 재질로 구성할 수 있다. Stretching unit 36, even to straighten the shaft 30 is bent, or can be configured as a component to be kept in shape, a corrugated pipe or bellows-like, or elastic material which.

나아가, 신축부(36)에는, 신축부가 신장되는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성체가 포함될 수 있다. Further, the elastic portion 36, there can be included an additional stretch elastic body for imparting an elastic force to the extending direction. 즉, 신축부에는 스프링 등의 탄성체를 더 포함시키고, 힌지축에는 신축부가 과도하게 신장되지 않도록 스토퍼(stopper) 등을 형성하여, 평상시에는 샤프트가 곧게 펴져 있다가, 와이어 등을 이용하여 잡아당김에 따라 신축부가 수축되어 샤프트가 엘보우를 중심으로 꺾이고, 와이어에 의한 장력이 제거되면 탄성체의 복원력에 의해 샤프트가 다시 원래 상태로 곧게 펴지도록 구성할 수도 있다. That is, the elastic portion, and further comprising an elastic body such as a spring, the hinge axis to form a stopper (stopper) such as to prevent expansion and contraction portion from excessive height, normally, the can inflate and straight shaft, pulling using a wire or the like When stretching along the shaft portion is contracted dashed around the elbow, the tension is removed by the wire shaft by a restoring force of the elastic body may be configured to re-straighten straightened to its original state.

또는, 신축부(36)에, 신축부가 수축되는 방향으로 탄성력을 부여하는 스프링 등의 탄성체를 더 포함시켜, 평상시(힘을 가하지 않았을 때)에는 샤프트가 꺾여 있다가, 와이어 등을 이용하여 힘을 가함에 따라 신축부가 신장되어 샤프트가 곧게 펴지도록 하고, 외력이 제거되면 탄성체의 복원력에 의해 샤프트가 다시 원래 상태로 접히도록 구성함으로써, 수술 과정에서의 안전을 제고할 수 있다. Alternatively, the elastic portion 36, by further comprising an elastic material such as elastic added to impart an elastic force in a contraction direction of the spring, normally (when no apply pressure to), the shaft is bent, a force using a wire or the like When in accordance with the new addition imposing height and to straighten the shaft is straight, the external force is removed by forming the shaft by a restoring force of the elastic body so as to fold back to its original state, it is possible to enhance the safety of the surgical procedure.

이하, 도 3에 도시된 엘보우 구조를 예로 들어 본 실시예에 따른 인스트루먼트(10)의 작동에 대해 설명한다. Hereinafter, a description will be given of the operation of the instrument 10 according to this embodiment, for the illustrated elbow structure example in Fig.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 작동 상태도이다. 4 is an operation state diagram of a surgical instrument in accordance with one embodiment of the present invention. 도 4를 참조하면, 구동부(20), 구동자(22), 샤프트(30), 엘보우(32), 힌지축(34), 신축부(36), 와이어(44)가 도시되어 있다. Referring to Figure 4, a driving portion 20, a driving chair 22, a shaft 30, an elbow 32, a hinge shaft 34, the elastic portion 36, the wire 44 is shown.

본 실시예에 따라 엘보우(32)가 형성된 샤프트(30)는 와이어(44)의 장력에 의해 작동될 수 있다. According to this embodiment the shaft 30 has an elbow 32 is formed may be operated by the tension of the wire 44. 즉, 엘보우(32) 근처에 와이어(44)를 연결하여 구동부(20)에 연결하고, 구동부(20)를 조작하여 와이어(44)에 인장력을 가함으로써 샤프트(30)가 엘보우(32)를 중심으로 접혀지도록 할 수 있다. In other words, around the elbow 32, the wire 44 is connected by connecting to the driver 20 a, and the drive section is an elbow 32, shaft 30 by applying a tensile force to the wire 44 by operating the 20 near It can be so folded.

구동부(20)에 와이어(44)가 연결되는 부분을 구동자(22)라 할 때, 본 실시예에 따른 인스트루먼트(10)의 샤프트(30)는 구동자(22)의 조작에 의해 엘보우(32)를 중심으로 굴곡되는 것이다. When referred to the driving wire 44 is part of a driving chair 22 is coupled to 20, and the elbow (32 by operating the shaft 30 is driven chair 22 of the instrument 10 according to this embodiment ) it will be bent in the center. 한편, 구동부(20)에는 이펙터(50)를 작동시키기 위한 다른 구동자(22)가 구비될 수 있으며, 그 다른 구동자(22)에는 이펙터(50)와 연결되는 다른 와이어가 연결될 수 있다. On the other hand, the driving portion 20 has a different driving chair (22) for operating the effector 50 can be provided, and the other driving chair 22 has the other wire which is connected with effector 50 can be coupled. 이펙터(50)를 작동시키는 구동자(22) 및 그에 연결된 와이어의 구조, 기능, 작동방식 등에 대한 상세한 설명은 생략하며, 이하 별도의 한정 없이 '구동자' 및 '와이어'로 설명된 구성요소는 샤프트(30)를 굴곡시키는 역할을 하는 구동자(22) 및 와이어(44)를 의미한다. Detailed description is omitted, and less than the components illustrated in "drive-party" and "wire" separate without limitation to such an effect (50) operating the drive chair 22 and the structure, function, and behavior of the wire connected to it that is It means a driving chair 22 and a wire 44 which serves to flex the shaft 30.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 샤프트(30)는 원통형 등의 관(管)형 부 재로 이루어질 수 있으며, 이 경우 와이어(44)는 샤프트(30) 내에 수용되어 샤프트(30)의 길이방향을 따라 연장되어 엘보우(32) 부근의 소정 지점에 연결될 수 있다. As described above, the shaft 30 according to this embodiment may be made ash unit type tube (管) of the cylindrical or the like, the longitudinal direction of the case the wire 44 is received in the shaft 30. Shaft 30 It extends along a may be connected to a predetermined point in the vicinity of the elbow (32).

도 4에 도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 샤프트(30)에는 복수의 엘보우(32)가 형성될 수 있다. As shown in Figure 4, the shaft 30 according to this embodiment it may be formed with a plurality of elbows (32). 예를 들어, 본 실시예 따른 샤프트(30)를 사람의 팔에 비유해 보면, 도 4에 도시된 엘보우(32)는 각각 팔꿈치와 손목의 관절에 상응하는 것으로 볼 수 있다. For example, in analogy to the embodiment the shaft 30 according to the arm of a person, the elbow 32 shown in Figure 4 may be viewed as corresponding to each of the joints of elbow and wrist.

한편, 샤프트(30)를 굴곡시킴에 따라 그 단부에 결합된 이펙터(50)가 구동부(20)에 근접하거나 이격되도록 작동시킬 경우에는 샤프트(30)가 지그재그 형상으로 접혀지도록, 즉 각 엘보우(32)에서 샤프트(30)가 서로 반대 방향으로 굴곡되도록 엘보우(32) 구조를 형성할 수 도 있다. On the other hand, when to operate so that the effector 50 joined to an end in accordance with Sikkim bending the shaft 30 close to or separated from the driving unit 20 is provided so that shaft 30 is folded in a zigzag shape, that is, each elbow (32 ) shaft 30 in a can also be formed in the elbow 32, the structure to be bent in opposite directions to each other. 이로써, 팔꿈치 관절과 손목 관절의 작동에 따라 사람의 손이 어깨에 근접하거나 이격되는 것처럼, 각 엘보우(32)를 중심으로 샤프트(30)를 구부리거나 폄에 따라 이펙터(50)가 구동부(20)에 근접 또는 이격되도록 이동시킬 수 있다. Thus, a person's hand a driver 20, as being close to or separated from the shoulders, bending the shaft 30 in the center at each elbow (32) or in accordance with the firmware effector 50 in accordance with operation of the elbow joint and the wrist joint a can be moved to be close to or apart.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 작동 상태도이다. 5 is an operation state diagram of a surgical instrument according to another embodiment of the present invention. 도 5를 참조하면, 구동부(20), 구동자(22), 샤프트(30), 엘보우(32), 힌지축(34), 신축부(36), 심재(38), 가이드 부재(40), 구동휠(42), 와이어(44)가 도시되어 있다. 5, the driving unit 20, a driving chair 22, a shaft 30, an elbow 32, a hinge shaft 34, the elastic portion 36, the core material 38, the guide member 40, the drive wheel 42, a wire 44 is shown.

본 실시예는 샤프트(30)를 이중 구조, 즉 와이어(44)를 수용하는 통로 역할을 하는 안쪽의 심재(38)와, 심재(38)를 감싸는 가이드 부재(40)로 구성한 경우이 다. The present embodiment is configured, if the shaft 30 is a double structure, that is, the core 38 and the guide member (40) surrounding the core material 38 of the inside of the passage serves for accommodating the wire 44. 심재(38)는 유연성 있는(flexible) 재질로 구성하여 자유자재로 구부러지도록 하되, 심재(38)의 주변을 강성이 있는 가이드 부재(40)로 감싸고, 가이드 부재(40)의 중간에 전술한 바와 같은 엘보우(32)를 형성하여, 가이드 부재(40)를 굴곡시킴에 따라 심재(38)가 굴곡되도록, 즉 샤프트(30)가 굴곡되도록 할 수 있다. Core material 38 is described composed of flexibility (flexible) material in the but to flex freely, surrounding the periphery of the core member 38 to the guide member 40 is a rigid, above the middle of the guide member 40 to form an elbow, such as 32, so that the core member 38 is bent along the bending Sikkim the guide member 40, that may be the shaft 30 to be bent.

이 경우 심재(38)는, 플렉서블하되 외력이 가해지지 않으면 그 형상이 변형되지 않는 주름관 등의 재질 및/또는 구조로 구성하여, 평소에는 정해진 형상(예를 들면, 직선 형상)을 유지하다가 가이드 부재(40)가 엘보우(32)를 중심으로 굴곡될 경우 그에 따라 그 굴곡된 형상으로 변형되어, 그 변형된 형상을 유지하도록 하는 것이 좋다. In this case, the core material 38, if but a flexible support external force is applied to the configuration of a material and / or structure, such as that is not the shape of the modified corrugated pipe, usually predetermined shape while maintaining the (e. G., Linear) guide members 40, when the bending around the elbow 32 is deformed into the curved shape and therefore, it is recommended to maintain the deformed shape.

한편, 본 실시예에 따른 가이드 부재(40)는 수술용 트로카(trocar)로도 사용할 수 있으며, 이 경우 가이드 부재(40)(트로카)를 수술 부위에 먼저 삽입하고, 인스트루먼트(10)의 심재(38)를 트로카를 통해 삽입하여, 가이드 부재(40)(트로카)에 삽입된 심재(38)가 전체로서 샤프트(30)의 역할을 하도록 할 수 있다. On the other hand, the core material of the guide member 40 is surgical trocar also may be used, (trocar) in this case the guide member 40 (trocar) first inserted into the surgical site, and the instrument (10) according to this embodiment to insert 38, through the trocar, it is possible to guide member 40 (trocar) a core member (38) inserted in to act as a whole as the shaft 30. 샤프트(30)를 소정 각도로 굴곡시키고자 할 경우에는, 가이드 부재(40)에 형성된 엘보우(32)를 중심으로 가이드 부재(40)를 구부림으로써, 심재(38)가 그에 따라 변형되어 최종적으로 샤프트(30)가 굴곡되도록 하는 것이다. If you intended to bend the shaft 30 at a predetermined angle is, by bending the guide member 40, the elbow center the guide member 40 (32) formed in the core member 38 is modified accordingly, and finally the shaft to the 30 to bend.

가이드 부재(40)가 굴곡되도록 하기 위해, 전술한 실시예에서와 마찬가지로 가이드 부재(40)의 엘보우(32) 부근에 와이어(44)를 연결하고, 와이어(44)에 장력을 인가하여 가이드 부재(40)가 엘보우(32)를 중심으로 굴곡되도록 할 수 있다. Guide member 40 is to ensure that the winding, the connection wires 44 in the vicinity of the elbow 32 of the guide member 40, as in the embodiments described above, and by applying a tensile force to the wire 44 guide members ( 40) it can be so bent around the elbow 32. 나아가, 구동부(20)에 구동자(22)를 구비하고 구동자(22)에 와이어(44)를 연결하여, 구동자(22)를 조작함으로써 와이어(44)의 장력에 의해 가이드 부재(40)가 엘보우(32)를 중심으로 굴곡되도록 할 수 있다. Further, the driving portion 20 provided to the guide member 40 by the tension of the connecting wire 44 to a driving chair (22), by operating the driving chair 22, the wire 44 is a driving chair 22 to the for the elbow (32) can be bent so that the center.

한편, 가이드 부재(40)에 별도의 구동휠(42)을 결합시키고, 구동휠(42)에 와이어(44)를 연결함으로써, 구동휠(42)의 조작에 의해 와이어(44)에 장력을 인가시켜 가이드 부재(40)가 굴곡되도록 할 수도 있다. On the other hand, by combining the separate drive wheel 42 to the guide member 40 and connect a wire 44 to the drive wheel 42, applies a tension to the wire 44 by the operation of the drive wheels 42 it is also allowable to the guide member 40 to be bent. 전술한 바와 같이 가이드 부재(40)가 트로카로 사용될 경우, 인스트루먼트(10)를 가이드 부재(40)에 삽입시킨 후 가이드 부재(40)에 결합된 구동휠(42)을 조작하여 트로카, 즉 가이드 부재(40)가 소정 각도만큼 구부러지도록 할 수 있는 것이다. If the guide member 40 as described above is used Trojan Caro, after inserting the instrument 10 into the guide member 40 by operating a drive wheel 42 coupled to the guide member 40, trocar, or guide It is that member 40 can to flex by a predetermined angle.

별도의 구동휠(42)을 결합하여 가이드 부재(40)를 구부리는 조작은 수동으로 할 수도 있고, 구동휠(42)을 구동부(20)에 구비된 구동자(22)에 연결함으로써, 구동자(22)에 대한 조작에 연동하여 구동휠(42)이 조작되도록 구성할 수도 있다. By connecting to the drive chair 22 provided with a separate drive wheel (42) coupled to the guide member 40 is operated manually, the drive wheel 42 may be a bend in the driving portion 20, a driving chair in association with the operation of the 22 it may be configured such that the drive wheel 42 is operated. 구동휠(42)이 구동자(22)에 연동하여 작동되도록 하기 위해 풀리 와이어나 링크 등 다양한 기구적 연결 방식을 적용하여 구동휠(42)을 구동자(22)에 연동시킬 수 있음은 물론이다. Drive wheels 42 that can operate the driving chair 22 different mechanical connections driving chair 22 the driving wheel 42 to apply such a pulley a wire or link to ensure that the operation in association with, of course, .

이처럼, 가이드 부재(40)에 구동휠(42)을 결합하고, 구동부(20)에 구동자(22)를 구비할 경우, 인스트루먼트(10)의 심재(38)를 가이드 부재(40)에 삽입하는 과정에서 또는 삽입한 후, 구동휠(42)을 구동자(22)에 연결함으로써 구동자(22)의 조작에 연동하여 구동휠(42)이 작동되도록 할 수 있다. As such, the combination of the drive wheel 42 to the guide member 40 and, when a driving chair 22 to the driver 20, inserting a core member 38 of the instrument 10, the guide member 40 on the course, or inserted, it is possible to ensure that the drive wheel 42 to operate by connecting the drive wheel 42 to the drive chair 22 linked to the operation of a driving chair 22.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 작동 상태도이다. 6 is an operation state diagram of an instrument for surgery according to an embodiment of the present invention. 도 6을 참조하면, 구동부(20), 구동자(22), 샤프트(30), 엘보우(32), 힌지 축(34), 신축부(36), 와이어(44)가 도시되어 있다. Referring to Figure 6, a driver 20, a driving chair 22, a shaft 30, an elbow 32, a hinge shaft 34, the elastic portion 36, the wire 44 is shown.

샤프트(30)가 엘보우(32)를 중심으로 굴곡되도록 장력을 인가하기 위해 사용되는 와이어(44)는 전술한 바와 같이 샤프트(30) 내에 수용될 수도 있으나, 본 실시예에서처럼 샤프트(30)의 표면에 노출되거나, 샤프트(30) 밖으로 인출되도록 설치될 수도 있다. Shaft 30, the wire 44 is used to apply a tension to be bent around the elbow 32, but may be accommodated in, as described above the shaft 30, the surface of the shaft 30 as in this embodiment or exposed to, and may be installed to be drawn out of the shaft 30.

즉, 구동자(22)와 엘보우(32)를 연결하는 와이어(44)가 샤프트(30) 내에 수용될 경우, 와이어(44)에 장력을 가하여 샤프트(30)가 굴곡되는 과정에서 와이어(44)가 샤프트(30) 내의 꺾여진 부분에 마찰을 일으켜 와이어(44) 및/또는 샤프트(30)가 손상되거나, 굴곡 작동이 제대로 이루어지지 않을 가능성을 배제할 수 없다. In other words, the driving chair 22 and when received in the wire 44. The shaft 30 connecting the elbow 32, the wire 44 in the process of the shaft 30 is bent by applying tension to the wire 44 causing the friction in the bent portion in the binary shaft 30, wire 44 and / or the shaft 30, or damaged, the bending operation can not rule out the possibility does not work properly.

이 경우, 와이어(44)와 샤프트(30)의 꺾여지는 부분 사이에 마찰이 최소화되도록 샤프트(30)의 재질을 달리하거나, 별도의 베어링 부재 등을 사용할 수도 있으며, 도 6에 도시된 것처럼, 와이어(44)에 장력이 가해짐에 따라 와이어(44)가 샤프트(30)의 밖으로 인출되도록 샤프트(30)의 일부를 개방시킨 형태로 구성할 수도 있다. In this case, unlike the material of the wire 44 and the shaft the shaft 30 so that friction is minimized between the bent which is part of the 30, or may be used such as a separate bearing member, and the like, the wire shown in Figure 6 a wire 44 according to the tension load applied to the 44 may be of a type in which the opening portion of the shaft 30 to be drawn out of the shaft 30.

예를 들면, 샤프트(30)의 일부에 슬릿(slit)을 천공하고, 와이어(44)가 슬릿을 통해 샤프트(30)의 표면으로 노출될 수 있도록 설치함으로써, 샤프트(30)가 굴곡됨에 따라 와이어(44)가 엘보우(32)와 구동부(20) 간의 최단 거리에 상응하여 샤프트(30) 밖으로 인출되도록 할 수 있으며, 이에 따라 와이어(44)와 샤프트(30) 간에 불필요한 마찰을 최소화하고, 와이어(44)를 통해 효과적으로 장력이 인가되도록 할 수 있다. For example, the wires as is by providing to a part of the slit (slit) drilling and wire 44 to the shaft 30 may be exposed to the surface of the shaft 30 through the slit, the shaft 30 is bent 44 can be such that corresponds to take-out shaft 30 to the shortest distance between the elbow 32 and the driving portion 20, thereby minimizing unwanted friction between the wire 44 and the shaft 30, and a wire ( through 44) it can be effectively applied to the tension.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 샤프트를 나타낸 단면도이다. 7 is a sectional view of the shaft of the surgical instrument according to an embodiment of the present invention. 도 7을 참조하면, 샤프트(30), 와이어(44)가 도시되어 있다. Referring to Figure 7, a shaft 30, a wire 44 is shown.

본 실시예는 전술한 실시예에서 언급한 바와 같이, 와이어(44)가 샤프트(30) 내에 수용되거나 샤프트(30)의 표면으로 노출되도록 구성한 경우, 각 경우에 대한 샤프트(30)의 단면 형상의 실시예에 관한 것이다. This embodiment of the case configured such that, as mentioned in the above embodiment, the wire 44, or accommodated in the shaft 30 exposed to the surface of the shaft 30, the cross-section of the shaft 30 for each of the case-like embodiment relates to an example.

도 7의 (a)는 원형의 단면의 샤프트(30)로서, 복수의 와이어가 수용되는 통로를 별도로 천공한 형태의 샤프트(30)의 단면을 나타낸 것이다. Figure 7 (a) is a cross section of a circular shaft 30, it illustrates a cross-section of one form of shaft 30 separately from the plurality of perforations through which the wire is accommodated. 각 천공된 통로에는 본 실시예에 따른 와이어(44) 뿐만 아니라, 이펙터(50)를 작동시키기 위해 사용되는 복수의 와이어들도 수용된다. Each perforated passage is also receiving a plurality of wires that are used to operate the, effector 50, as well as the wire 44 in the present embodiment. 이 경우 각 와이어가 샤프트(30) 내에서 서로 간섭되거나 마찰되지 않고 구동부(20)의 조작에 따라 발생하는 장력을 효과적으로 전달할 수 있다. In this case, each wire can effectively pass a tension generated in response to the operation of the interference with each other in the shaft 30, or not the friction driver 20.

도 7의 (b)는 샤프트(30)를 원통형으로 형성하여 그 내부에는 이펙터(50)를 작동시키기 위해 사용되는 복수의 와이어를 수용시키고, 본 실시예에 따른 와이어(44)는 샤프트(30)의 표면에 노출되도록 설치한 단면을 나타낸 것이다. Fig. (B) 7 is formed in a cylindrical shaft 30. The inside and receiving a plurality of wires that are used to operate the effector 50, the wire 44 according to this embodiment shaft 30 shows a cross-section of the installation so as to be exposed on the surface. 와이어(44)가 샤프트(30)의 표면으로부터 돌출되지 않고 전체적으로 샤프트(30)의 표면이 매끄럽게 되도록 하기 위해, 도 7의 (b)에 도시된 것처럼, 샤프트(30)의 외부연의 일부를 함입시켜 요(凹)홈을 형성하고, 요홈에 상응하는 단면 형상을 갖는 와이어(44)를 설치할 수 있다. To ensure that the surface of the wire 44, the shaft 30 does not protrude from the surface of the whole shaft 30 of the smoothing, as shown in FIG. 7 (b), followed by incorporation of external Yan portion of the shaft 30 it (凹) can form a groove and install a wire 44 having a corresponding cross-sectional shape of the groove.

도 7의 (c)는 샤프트(30)를 그 일부가 개방된 원통형으로 형성하여 내부에는 이펙터(50)를 작동시키기 위해 사용되는 복수의 와이어를 수용시키고, 본 실시예에 따른 와이어(44)는 샤프트(30)의 개방된 부분을 커버하는 형태로 설치한 단면을 나타낸 것이다. Fig. 7 (c) is and receiving a plurality of wires that are used to actuate the shaft 30 the interior of effector (50) to a part thereof is formed in an open cylindrical, wire 44 according to this embodiment is It shows a cross section the installation in a form to cover the opened portion of the shaft 30. 즉, 와이어(44)가 샤프트(30)의 외주연의 일부를 이루도록 하여 평상시에는 와이어(44)에 의해 샤프트(30) 내의 공간이 폐쇄된 상태가 되도록 하는 것이다. That is, the wire 44 is such that the state space is closed in the shaft 30 by the wire 44 normally has to fulfill a portion of the outer periphery of the shaft 30.

도 7의 (b)와 (c)의 경우에는, 도 6에서 설명한 바와 같이, 와이어(44)에 장력을 가하여 샤프트(30)가 굴곡됨에 따라 와이어(44)가 샤프트(30) 밖으로 인출되어 와이어(44)와 샤프트(30) 간에 불필요한 마찰이 최소화되고, 효과적으로 장력이 인가되도록 할 수 있다. In the case of (b) and (c) of Fig. 7, as described in Figure 6, the wire 44 is drawn out of the shaft 30 as by applying tension to the wire 44, the shaft 30 is bent wire the unnecessary friction between the portion 44 and shaft 30 is minimal, it can be effectively applied to the tension.

한편, 도시되지는 않았으나, 관(管)형상이 샤프트(30)를 사용하지 않고, 본 실시예에 따른 와이어(44)와 이펙터(50)를 작동시키기 위해 사용되는 복수의 와이어가 합쳐져서 하나의 샤프트(30)의 단면을 이루도록 각 와이어를 구성할 수도 있으며, 이 경우 본 실시예에 따른 와이어(44)는 샤프트(30)의 표면으로 노출되어 있다가 샤프트(30)가 굴곡됨에 따라 자연스럽게 샤프트(30)로부터 인출되는 방식으로 작동될 수 있다. On the other hand, although not shown, tube (管) shape without the use of a shaft 30, a plurality of wire combined to a shaft which is used to operate the wire 44 and the effector 50 according to this embodiment achieve a cross-section of (30) may be configured for each wire, in which case the embodiment has the shaft 30 has as bend naturally shaft (30 wire 44 according to the example is exposed to the surface of the shaft 30 ) it can be operated in a manner that is drawn out from.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇을 나타낸 구성도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 사시도이다. 8 is a configuration showing a surgical robot according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a perspective view showing a master interface of the surgical robot according to an embodiment of the invention. 도 8 및 도 9를 참조하면, 마스터 로봇(1), 인터페이스(3), 엘보우 핸들(5), 슬레이브 로봇(7), 로봇 암(9), 인스트루먼트(10), 샤프트(30), 엘보우(32)가 도시되어 있다. 8 and 9, the master robot (1), interfaces (3), elbow handle 5, the slave robot 7, the robot arm (9), the instrument (10), shaft (30), elbows ( 32) it is shown.

본 실시예는 전술한 인스트루먼트(10)를 장착하여 구동되는 수술용 로봇 및 그 마스터 인터페이스에 관한 것이다. The present embodiment relates to a surgical robot that is driven by mounting the above-described instrument 10, and a master interface. 즉, 인스트루먼트(10)의 샤프트(30)를 굴곡시키는 조작을 하기 위해 마스터 인터페이스(3)에 그 조작을 위한 전용 핸들을 구비한 경우로서, 전용 핸들의 조작에 따라 생성된 소정의 신호를 슬레이브 로봇(7)으로 전달시켜 샤프트(30)의 굴곡 작동에 대응되도록 한 것이다. That is, a case provided with a special handle for the operation to the master interface (3) for the operation of bending the shaft 30 of the instrument 10, a predetermined signal is generated in response to the operation of special handle slave robot It was transferred to 7 to one to correspond to the bending operation of the shaft 30. 이하, 상기 전용 핸들을 '엘보우 핸들'로 명명하여 설명한다. It will now be described by naming the special handle to the "elbow handle.

본 실시예에 따른 수술용 로봇은 마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(7)으로 구성되며, 마스터 로봇(1)에는 사용자가 조작하는 부분인 인터페이스(interface)(3)가 설치되어 인터페이스(3)에 구비된 각종 핸들, 레버, 버튼, 클러치 등을 조작함에 따라 각각의 조작에 상응하는 신호가 슬레이브 로봇(7)으로 전송되어 슬레이브 로봇(7)이 작동되는 구조로 이루어진다. Surgical robot according to this embodiment consists of a master robot 1 and the slave robot 7, the master robot 1 interface (interface) part of the user operation (3) is installed, interface 3 as the operation of the various handles, levers, buttons, etc. provided in the clutch is a signal corresponding to each operation sent by the slave robot (7) comprises a structure in which a work slave robot 7.

슬레이브 로봇(7)에는 하나 또는 복수의 로봇 암(9)이 구비되고, 로봇 암(9)에는 수술용 인스트루먼트(10)가 장착되어, 마스터 로봇(1)으로부터 전송되는 신호에 따라 각 로봇 암(9) 및 로봇 암(9)에 장착된 인스트루먼트(10)가 구동됨으로써 로봇 수술이 수행된다. Slave robot 7 is provided there is a surgical instrument (10) for mounting one or a plurality of the robot arm (9) is provided, the robot arm (9), each of the robot arm in accordance with a signal transmitted from the master robot (1) ( 9) and remotely driving the instruments (10) mounted on the arm (9) being carried out, the robot operation.

본 실시예에 따른 마스터 인터페이스(3)에는 소정의 조작 신호를 생성하는 별도의 엘보우 핸들(5)이 설치된다. Master interface according to the embodiment 3 is provided with separate elbow handle (5) for generating a predetermined operation signal. 전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 인스트루먼트(10)의 샤프트(30)에는 엘보우(32)가 형성되고, 샤프트(30)는 엘보우(32)를 중심으로 굴곡되므로, 엘보우 핸들(5)의 조작에 따라 생성되는 조작 신호는 슬레이브 로봇(7)으로 전송되어 인스트루먼트(10)의 샤프트(30)를 굴곡시키는 동작에 사용된 다. Shaft 30 of the instrument 10 according to this embodiment as described above is formed with an elbow 32, a shaft 30 is so bent around the elbow 32, the operation of the elbow handle 5 an operation signal generated in accordance with is transmitted by the slave robot (7) it is used in the operation of the winding shaft 30 of the instrument 10.

전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 인스트루먼트(10)는 마치 팔꿈치 관절이 접혀지는 것처럼 샤프트(30)가 굴곡되는 것을 특징으로 하므로, 엘보우 핸들(5)을 조작자의 팔꿈치에 장착되는 형상 및 구조로 설치함으로써, 조작자가 엘보우 핸들(5)을 팔꿈치에 장착하고 움직임에 따라 샤프트(30)가 조작자의 팔꿈치의 움직임에 상응하여 작동될 수 있는 것이다. As described in the above embodiment, the instrument 10 according to this embodiment is so characterized in that if the shaft 30 is bent like that is the elbow folded, it is mounted to the elbow handle 5 for the operator's elbows by providing the shape and structure, it is that the operator has a shaft (30) along the elbow handle 5 mounted on the elbow, and the motion can be operated in correspondence to the movement of the operator's elbow.

이를 위해, 본 실시예에 따른 엘보우 핸들(5)은 조작자의 팔꿈치 부분이 삽입될 수 있는 U자 형상의 거치대 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 엘보우 핸들(5)에 조작자의 팔꿈치 부분을 삽입하여 조작함으로써, 인스트루먼트(10)의 샤프트(30)를 마치 조작자의 팔처럼 조작할 수 있어, 보다 직관적인 로봇 조작이 가능하게 된다. To this end, the elbow handle 5 according to this embodiment may be of a cradle type in which the elbow part of the operator can be inserted into U-shape, an operation to insert the elbow part of the operator in this elbow handle 5 thereby, the shaft 30 of the instrument 10 to operate as the arm of the operator like, thereby enabling a more intuitive operation robot.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동방법을 나타낸 순서도이다. 10 is a flow chart illustrating a method of driving a surgical robot according to an embodiment of the invention. 본 실시예는 전술한 마스터 인터페이스(3)를 조작하여 슬레이브 로봇(7)에 장착된 인스트루먼트(10)를 구동시키는 방법에 관한 것이다. The present embodiment relates to a method for driving the instrument 10 is mounted by operating the above-described master interface (3) to the slave robot 7.

즉, 본 실시예는 마스터 로봇(1)을 조작하여 그에 연결된 슬레이브 로봇(7)에 장착된, 샤프트(30)가 굴곡되는 인스트루먼트(10)를 구동시키는 방법으로서, 먼저 마스터 인터페이스(3)에 설치된 별도의 엘보우 핸들(5)을 조작한다. That is, the present embodiment is a method for driving the instrument 10 to which a shaft 30 is mounted to the slave robot (7) connected thereto by operating the master robot (1) winding, first installed in the master interface 3 It operates a separate elbow handle 5. 엘보우 핸들(5)은 조작자의 팔꿈치에 장착되도록 마스터 인터페이스(3)에 구비된 전용 핸들로서, 엘보우 핸들(5)의 움직임에 상응하여 소정의 조작 신호가 생성된다(S10). Elbow handle 5 has a special handle that is provided on the master interface (3) to be mounted in the operator's elbow, corresponding to the movement of the elbow handle 5 is given on the control signal is generated (S10).

생성된 조작 신호는 샤프트(30)의 굴곡 작동에 대응될 수 있는 소정의 구동 신호로 변환되며(S20), 변환된 구동 신호는 슬레이브 로봇(7)으로 전송되어(S30), 인스트루먼트(10)의 샤프트(30)가 엘보우 핸들(5)의 조작에 상응하여 작동된다. Of an operation signal generated is converted into a predetermined driving signal which can correspond to a bending operation of the shaft (30) (S20), the transformed drive signal is sent to the slave robot (7) (S30), the instrument (10) shaft 30 is actuated in correspondence to the operation of the elbow handle 5. 즉, 본 실시예에 따른 인스트루먼트(10)는 마스터 인터페이스(3)를 조작하는 조작자의 팔꿈치의 움직임에 따라 그 샤프트(30)가 굴곡되는 동작을 하는 것이다(S40). That is, the instrument 10 of this embodiment is that an operation that the shaft 30 is bent in accordance with the movement of the elbow of the operator for operating the master interface (3) (S40). 이로써, 본 실시예에 따른 수술용 로봇은 인스트루먼트(10)를 마치 조작자의 팔처럼 직관적으로 조작할 수 있게 된다. Thus, the surgical robot according to this embodiment is able to intuitively operate the instrument 10, as if the arm of the operator.

한편, 전술한 수술용 로봇의 구동방법은 로봇 자체에 내장된, 또는 로봇의 외부에 설치되어 로봇과 연결되는 마이크로프로세서 등의 디지털 처리 장치에 의해 판독되어 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수도 있다. On the other hand, the driving method of a robot for the above-described operation will be implemented in the form of a computer program that can be run are installed on the outside of the, or the robot built in the robot itself read out by a digital processor such as a microprocessor connected to the robot have.

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. Wherein the varying of the invention within that range departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below has been described with reference to a preferred embodiment of the invention, those skilled in the art it will be appreciated that modifications and can be changed.

도 1은 종래 기술에 따른 로봇 수술용 인스트루먼트를 나타낸 사시도. Figure 1 is a perspective view of an instrument for robotic surgery according to the related art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타낸 개념도. 2 is a conceptual diagram schematically illustrating a surgical instrument according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엘보우 부분을 나타낸 확대도. Figure 3 is an enlarged view illustrating the elbow portion of the surgical instrument according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 작동 상태도. 4 is an operating state of the surgical instrument according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 작동 상태도. 5 is an operating state of the surgical instrument according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 작동 상태도. Figure 6 is an operating state of the surgical instrument according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 샤프트를 나타낸 단면도. Figure 7 is a sectional view of the shaft of the surgical instrument according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇을 나타낸 구성도. Figure 8 is a schematic view showing a surgical robot according to an embodiment of the invention.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 사시도. 9 is a perspective view showing a master interface of the surgical robot according to an embodiment of the invention.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동방법을 나타낸 순서도. 10 is a flow chart illustrating a method of driving a surgical robot according to an embodiment of the invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the Related Art>

1 : 마스터 로봇 3 : 인터페이스 1: 3 master robot interface:

5 : 엘보우 핸들 7 : 슬레이브 로봇 5: Elbow handle 7: slave robot

9 : 로봇 암 10 : 인스트루먼트 9: The robot arm 10: Instruments

20 : 구동부 22 : 구동자 20: driving section 22: driving chair

30 : 샤프트 32 : 엘보우 30: Shaft 32: Elbow

34 : 힌지축 36 : 신축부 34: hinge shaft 36: elastic portion

38 : 심재 40 : 가이드 부재 38: core material 40: guide member

42 : 구동휠 44 : 와이어 42: drive wheel 44: wire

50 : 이펙터 50: effector

Claims (21)

  1. 환자의 수술 부위에 수술용 트로카(trocar)로서 삽입되며, 그 중간에 엘보우(elbow)가 형성된 가이드 부재와; It is inserted into a surgical trocar (trocar) for a surgical site of a patient, the guide elbow (elbow) formed on the intermediate member;
    상기 가이드 부재에 결합되며, 그 작동에 따라 상기 가이드 부재가 상기 엘보우를 중심으로 소정 각도만큼 굴곡되는 구동휠과; Coupled to the guide member, a drive wheel to which the winding guide member by a predetermined angle around the elbow in accordance with the operation and;
    상기 구동휠에 상응하는 구동자가 구비된 구동부와; And a self-driven drive unit having corresponding to said drive wheel;
    상기 구동부에 결합되어 일방향으로 연장되며, 상기 가이드 부재를 통해 수술 부위에 삽입되는 심재와; Coupled to the driving part and extending in one direction, and a core member that is inserted into the surgical site through the guide member;
    상기 심재의 말단부에 결합되며, 상기 구동부에 대한 사용자 조작에 상응하여 작동되는 이펙터(effector)를 포함하되, Is coupled to the distal end of the core member, comprising the effector (effector) is operated in correspondence to the user operation on the drive unit,
    상기 심재를 상기 가이드 부재에 삽입하고 상기 구동휠을 상기 구동자에 기구적으로 연결함으로써, 상기 구동휠은 상기 구동자의 조작에 연동하여 작동되며, By inserting the core material in the guide member and connected to said drive wheel to the drive chair mechanically, the driving wheel is run in conjunction with the operation of said drive,
    상기 심재는, 플렉서블한 재질로 이루어져, 상기 가이드 부재가 굴곡됨에 따라 상기 엘보우를 중심으로 굴곡되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The core is made of a flexible material, a surgical instrument, characterized in that as the guide member is bent is bent around the elbow.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 엘보우는, 상기 가이드 부재의 단면상의 일측에 형성되는 힌지축과, 상기 가이드 부재의 단면상의 타측에 형성되는 신축부로 이루어지며, 상기 가이드 부재는 상기 힌지축을 중심으로 상기 신축부가 수축되는 방향으로 굴곡되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The elbow is composed of a hinge shaft formed on one side of the cross section of the guide member and a portion stretching to be formed on the other side of the cross section of the guide member, the guide member is bent in a direction in which the elastic portion contracts in the central axis of the hinge surgical instrument characterized in that.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 신축부에는, 상기 신축부가 신장 또는 수축되는 방향으로 탄성력을 인 가하는 탄성체가 포함되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The elastic portion, the surgical instrument, characterized in that including the new additional stretching or contraction of the elastic body for applying an elastic force in a direction.
  4. 삭제 delete
  5. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 엘보우는 상기 가이드 부재에 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The elbow is a surgical instrument, characterized in that formed in the plurality of the guide members.
  6. 제5항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 복수의 엘보우는 상기 가이드 부재가 서로 반대 방향으로 굴곡되도록 형성되어, 상기 가이드 부재가 굴곡됨에 따라 상기 이펙터가 상기 구동부에 근접하도록 이동하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The plurality of elbows is a surgical instrument characterized in that the movement is formed to bend the guide member in opposite directions to each other, that the effect as the guide member bent to be closer to the drive section.
  7. 삭제 delete
  8. 삭제 delete
  9. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 구동휠과 상기 가이드 부재의 소정 지점은 와이어로 연결되며, 상기 구동휠을 작동시켜 상기 와이어에 장력을 인가함으로써, 상기 가이드 부재는 상기 엘보우를 중심으로 굴곡되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. By the drive wheel and the predetermined point of the guide member is connected to the wire by operating the drive wheel a tensile force applied to the wire, the guide member is a surgical instrument characterized in that the bending around the elbow.
  10. 삭제 delete
  11. 삭제 delete
  12. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 와이어는 상기 가이드 부재의 표면에 노출되도록 설치되어, 상기 와이어에 장력이 인가되어 상기 가이드 부재가 굴곡됨에 따라 상기 와이어가 상기 가이드 부재의 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The wire is a surgical instrument, characterized in that is provided so as to be exposed on the surface of the guide member, the wire tension is applied to the wire as the guide member is bent to be drawn out of the guide member.
  13. 제12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 가이드 부재는 원통형으로 형성되고, 상기 와이어는 상기 가이드 부재의 외주연의 일부를 이루는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The guide member is formed into a cylindrical shape, the wire is a surgical instrument characterized in that formed in the shape forming a part of the outer periphery of the guide member.
  14. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 가이드 부재는, 그 단면에 상기 와이어가 수용되는 통로가 천공된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The guide member is a surgical instrument, characterized in that the wire is formed into a receiving passage is a perforation shape in its cross-section.
  15. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 구동부는 수술용 로봇 암에 커플링(coupling)되어, 상기 로봇으로부터 구동력을 전달받아 조작되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The drive part is a coupling (coupling) to the robot arm operation, a surgical instrument characterized in that the operation by receiving a driving force from the robot.
  16. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 구동부는 조작자에 의해 수동으로 조작되는 핸들 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. The drive part surgical instrument, characterized in that the handle is formed of a shape that is manually operated by an operator.
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