KR101075294B1 - 최소 침습 수술 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조작이 간편한 최소 침습 수술 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 핸들부 등을 조종함으로써 엔드 이펙터를 동작시켜 정교하고도 간편하게 최소 침습 수술을 수행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단에 관절부를 개입시켜 연결되는 엔드 이펙터, 상기 샤프트의 타단에 연결되는 회전 조작부 - 상기 회전 조작부는 자이로 회전판을 포함하는 자이로 링크를 포함함 - , 및 상기 관절부와 상기 자이로 회전판 사이에서 연결되어 있는 다수의 와이어를 포함하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 자이로 회전판에 대한 조작으로 인하여 상기 다수의 와이어 중 적어도 일부가 작용함에 따라 상기 관절부에 의하여 관절 운동을 하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

Description

최소 침습 수술 기구{Instrument for Minimally Invasive Surgery}

본 발명은 조작이 간편한 최소 침습 수술(minimally invasive surgery) 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 핸들부 등을 조작함으로써 엔드 이펙터(end effector)를 동작시켜 정교하고도 간편하게 최소 침습 수술을 수행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구에 관한 것이다.

최소 침습 수술은, 적어도 하나의 작은 절개부를 통하여 환자(또는, 수술의 대상이 되는 동물 등)의 신체 내에 수술 도구를 삽입하여 수술을 수행하는, 수술로 인한 절개를 최소화하는 수술 기법이다.

이러한 최소 침습 수술은 수술 후에 일어나는 환자의 대사 과정의 변화를 감소시킬 수 있으므로, 환자의 회복 기간을 단축시키는 데에 도움이 될 수 있다. 즉, 최소 침습 수술을 적용하면, 환자의 수술 후의 입원 기간이 단축될 수 있고, 환자가 수술 후 짧은 시일 내에 정상적인 생활로 복귀할 수 있게 된다. 또한, 최소 침습 수술을 통하여, 환자가 느끼는 통증을 경감하는 한편, 수술 후 환자에게 남는 흉터를 줄일 수도 있다.

최소 침습 수술의 일반적인 형태는 내시경 수술이다. 그 중에서도, 가장 일반적인 형태의 수술은 복강 내에서 최소 침습 조사와 수술을 하는 복강경 수술이다. 표준 복강경 수술의 경우에는, 환자의 복부에 가스를 채워 넣고, 복강경 수술 도구에 대한 입구를 제공하기 위하여 적어도 하나의 작은 절개부를 만든 후에, 이를 통하여 트로카(trocar)를 삽입하는 과정을 거쳐서, 수술을 수행하게 된다. 이러한 수술의 수행 시에, 사용자는 트로카를 통하여 수술 부위 등에 복강경 수술 도구를 들여 보내고 복강 외부에서 그것을 조작하는 것이 일반적이다. 이러한 복강경 수술 도구는 일반적으로 복강경(수술 부위 등의 관찰용)과 이 외의 작업 도구를 포함한다. 여기서, 작업 도구는, 각 도구의 작업 단부(또는 말단 동작부)가 소정의 샤프트에 의하여 손잡이 등으로부터 이격되어 있다는 점을 제외하고는, 종래의 절개 수술(open surgery)에서 사용되는 것과 유사하다. 즉, 작업 도구는, 예를 들어, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등을 포함할 수 있다. 한편, 사용자는 복강경에 의하여 찍히는 수술 부위 등의 영상을 표시하는 모니터에 의하여 수술 진행 상황을 모니터링하게 된다. 이와 유사한 내시경 기술은, 후복막강경, 골반경, 관절경, 뇌수조경, 부비강경, 자궁경, 신장경, 방광경, 요도경, 신우경 등에 두루 사용된다.

본 발명자(들)는 위와 같은 최소 침습 수술에 유용하게 사용될 수 있는 여러 가지 최소 침습 수술 기구를 다년간 개발하여 왔고, 이들의 구성 및 효과상의 특징을 한국특허출원 제2008-51248호, 제2008-61894호, 제2008-79126호 및 제2008-90560호를 통하여 개시한 바 있다(상기 한국특허출원들의 명세서들은 각각 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다). 이에 더하여, 본 발명자(들)는 사용자와 환자에게 더 유리하게끔 그 기능이 개선된 최소 침습 수술 기구에 관하여 제안한다.

본 발명은 부드럽고 섬세한 관절 운동을 하는 엔드 이펙터를 갖는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 엔드 이펙터의 관절 운동 상태가 손쉽게 고정될 수 있는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은 엔드 이펙터의 롤링(rolling)이 손쉽게 실행될 수 있는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 엔드 이펙터의 관절 운동 상태가 고정, 유지된 채로 그 롤링이 실행될 수 있는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단에 관절부를 개입시켜 연결되는 엔드 이펙터, 상기 샤프트의 타단에 연결되는 회전 조작부 - 상기 회전 조작부는 자이로 회전판을 포함하는 자이로 링크를 포함함 - , 및 상기 관절부와 상기 자이로 회전판 사이에서 연결되어 있는 다수의 와이어를 포함하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 자이로 회전판에 대한 조작으로 인하여 상기 다수의 와이어 중 적어도 일부가 작용함에 따라 상기 관절부에 의하여 관절 운동을 하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 구성이 더 제공될 수 있다.

본 발명에 의하면, 부드럽고 섬세한 관절 운동을 하는 엔드 이펙터를 갖는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

본 발명에 의하면, 엔드 이펙터의 관절 운동 상태가 손쉽게 고정될 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

본 발명에 의하면, 엔드 이펙터의 롤링이 손쉽게 실행될 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

본 발명에 의하면, 엔드 이펙터의 관절 운동 상태가 고정, 유지된 채로 그 롤링이 실행될 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부 구성요소에 관한 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)에 관한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 링크에 관한 측면도와 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부(160)에 관한 분해도이다.
도 6은 도 5에 도시된 관절부(160)에 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)가 배치된 모습을 도시하는 도면이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 조작부(120)의 내부를 도시하는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 회전 조작부(120)의 자이로 링크(115)에 의하여 관절부(160)에서 행하여지는 관절 운동에 관하여 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 관절 운동을 한 상태의 관절부(160)를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 조작부(120)를 보다 상세하게 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)의 롤링 동작에 관한 동작 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 조작부(120)에 관한 분해도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 자이로 링크(115)에 관한 분해도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 외부 회전통(121)에 대하여 핸들부(110)를 고정시키기 위한 구성의 구체적인 예를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들부(110)의 내부를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤 스프라켓(141)과 개폐 손잡이(142)의 연결 관계에 관한 분해도이다.
도 18과 도 19는 상기 연결 관계에 관한 확대 사시도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 조작부(220)의 내부를 도시하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전 조작부(220)에 관하여 도시하는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

[본 발명의 바람직한 실시예]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 일부 구성요소에 관한 분해도이다.

먼저, 도 1을 참조하여 살펴본다. 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구는, 수술 도구(미도시됨)를 사용하거나 스스로 수술 도구로서 기능하여 수술을 수행할 수 있는 엔드 이펙터(100), 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터(100)의 동작을 제어할 수 있는 핸들부(110), 일단에 엔드 이펙터(100)가 배치되고 타단에 핸들부(110)가 배치되는, 엔드 이펙터(100)와 핸들부(110)를 연결하는 샤프트(150), 샤프트(150)와 핸들부(110)를 연결하고 소정의 관절 운동을 야기할 수 있으며 소정의 고정 기능을 수행할 수 있는 회전 조작부(120), 그리고 엔드 이펙터(100)와 샤프트(150)를 연결하고 소정의 관절 운동을 할 수 있는 관절부(160)를 포함할 수 있다.

다음으로, 도 2를 참조하여 살펴본다. 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)와 관절부(160)의 주요 구성요소가 도시되어 있다.

엔드 이펙터(100)는, 수술 도구 등의 소정의 대상을 집는 동작을 할 수 있는 집게(101)("잡게"라고 칭할 수도 있음), 집게(101)의 단부에 연결되고 집게(101)를 신축 운동의 원리로 동작시킬 수 있는 X자 형상의 자바라 링크(105), 그리고 관절부(160)에 연결되는, 자바라 링크(105)를 지지하고 동작시키는 데에 이용될 수 있는 지지관(106)을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 이러한 지지관(106)은 자바라 링크(105)를 동작시키기 위한 스프링(미도시됨)을 포함할 수 있다.

한편, 관절부(160)는, 그의 샤프트(150) 및 엔드 이펙터(100)에의 연결을 위한 제1 연결부(171) 및 제2 연결부(172)와, 그 사이에 순차적으로 배치되는 제1 관절 링크(181), 제2 관절 링크(182) 및 제3 관절 링크(183)를 포함할 수 있다.

아래에서 보다 자세하게 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)에 관한 측면도이다. 이 도면은 부분적으로 투영 도시되어 있다(즉, 이 도면에서는, 본 발명의 최소 침습 수술 기구의 체내 사용을 위하여 마련되는, 자바라 링크(105)와 지지관(106)을 둘러싸는 외장의 내부가 투시되어 있다. 이하에서 굳이 명시되어 있지 않더라도, 다른 구성요소 역시 필요에 따라 이러한 외장으로 둘러싸여 있을 수 있음이 이해되어야 한다). 사용자의 핸들부(110)에 대한 조작에 따라, 엔드 이펙터(100)와 핸들부(110) 사이에 배치될 수 있는 개폐 와이어(미도시됨)가 자바라 링크(105)에 그것을 신장시키는 힘을 가하면, 자바라 링크(105)가 신장되면서, 도 3에 도시된 바와 같은 애초의(default) 상태로부터 벗어나 집게(101)가 오므려질 수 있다(즉, 집게(101)가 수술 도구 등을 집게 될 수 있다). 그러나, 위와 같은 힘이 자바라 링크(105)에 가하여지지 않으면, 전술된 바와 같은 스프링의 복원력에 의하여 자바라 링크(105)가 수축하면서 집게(101)가 벌려질 수 있다(즉, 집게(101)가 수술 도구 등을 집고 있다가 놓게 될 수 있다). 물론, 당업자의 선택에 따라, 집게(101)가 애초의 상태에서는 오므려지고, 그렇지 않은 상태에서는 벌려지도록 구성하는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 링크에 관한 측면도와 사시도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절부(160)에 관한 분해도이다. 또한, 도 6은 도 5에 도시된 관절부(160)에 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)가 배치된 모습을 도시하는 도면이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 그리고 전술된 바와 같이, 관절부(160)는 제1 연결부(171) 및 제2 연결부(172)와 제1 관절 링크(181), 제2 관절 링크(182) 및 제3 관절 링크(183)를 포함할 수 있다. 관절 링크에는, 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 또는 Y-W2)에 관통 경로를 제공하기 위한 다수의 관통공(161)(각 관통공(161)은 쌍을 이룰 수 있음)과, 관절부(160)의 원활한 관절 운동을 위한 경사면(165)과, 관절 링크들 사이에 또는 연결부 및 관절 링크 사이에 회전 가능한 연결을 제공하기 위한 회전 링크(166)가 포함될 수 있다(편의상, 회전 링크(166)를 위한 회전 축은 도시하지 않음).

도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 관절 링크에 속하는 두 쌍의 회전 링크(166)는 해당 관절 링크의 양측에 한 쌍씩 배치될 수 있고, 이 경우에, 한 쌍의 회전 링크(166)의 배치 방향은 다른 한 쌍의 회전 링크(166)의 배치 방향과 실질적으로 직교하게 될 수 있다. 이러한 구성으로 인하여, 관절부(160)는 엔드 이펙터(100)의 피치 방향 동작을 위한 관절(편의상, 'P'로 표기함)과 요 방향 동작을 위한 관절(편의상, 'Y'로 표기함)을 P-Y-P-Y(또는, Y-P-Y-P)의 순서로 포함하게 될 수 있다. 한편, 원활한 관절 운동이 가능하도록 하기 위하여, 관절 링크는, 그의 한 쌍의 회전 링크(166)의 주위에, 그와 맞물리는 다른 관절 링크(또는, 연결부)의 한 쌍의 회전 링크(166)를 위한 소정의 홈을 가질 수 있다.

한편, 당업자는 자신의 선택에 따라 관절 링크의 구체적인 구성을 자유롭게 변경할 수 있지만, 바람직하게는, 관절 링크에서 다수의 관통공(161)을 그 원주에 가깝게 배치함으로써, 관통공(161)을 통과하는 후술되는 바와 같은 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 또는 Y-W2)가 관절 링크에 가하는 토크가 가능한 한 커지도록 할 수 있다. 그리고, 이러한 경우에, 위에서 설명된 회전 링크(166)가 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 또는 Y-W2)에 의한 간섭을 덜 받도록 하기 위하여, 회전 링크(166)를 관절 링크의 중심에 가깝게 배치할 수도 있다.

한편, 도 5를 함께 참조하여 도 6을 보면 알 수 있는 바와 같이, 관절부(160)에서의 관절 운동을 위한 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)가 각각 샤프트(150)로부터 제1 연결부(171)의 관통공(161)을 통과하여 제1 관절 링크(181), 제2 관절 링크(182), 제3 관절 링크(183) 또는 제2 연결부(172)까지 연결되어 있을 수 있다. 자명하게도, 이러한 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 또는 Y-W2)는 제1 관절 링크(181), 제2 관절 링크(182), 제3 관절 링크(183) 또는 제2 연결부(172)에 해당 관통공을 통하여 걸쳐져 있을 수 있다. 한편, 비록 도 6에 전부 도시되어 있지는 않지만, 이러한 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)의 각각과 같은 종류의 와이어가 더 걸쳐져 있을 수 있다.

도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 조작부(120)의 내부를 도시하는 도면이다. 그리고, 도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 회전 조작부(120)의 자이로 링크(115)에 의하여 관절부(160)에서 행하여지는 관절 운동에 관하여 설명하기 위한 개념도이다.

우선, 와이어(Y-W1)에 의하여 관절 운동을 하게 되는 요 관절(즉, 제1 관절 링크(181)와 제2 관절 링크(182) 사이에 형성되는, 엔드 이펙터(100)의 요 방향 동작을 위한 관절)의 회전 각을 편의상 YA1이라고 칭하고, 와이어(Y-W2)에 의하여 관절 운동을 하게 되는 다른 요 관절(즉, 제3 관절 링크(183)와 제2 연결부(172) 사이에 형성되는, 엔드 이펙터(100)의 요 방향 동작을 위한 관절)의 회전 각을 편의상 YA2라고 칭할 수 있다.

그리고, 도 6 내지 도 8을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 제2 관절 링크(182)까지 연결되어 있는 와이어(Y-W1)가 아래에서 상술될 자이로 링크(115)의 여러 관통공 중 안쪽의 것에 연결되어 있을 수 있고, 제2 연결부(172)까지 연결되어 있는 와이어(Y-W2)가 자이로 링크(115)의 여러 관통공 중 바깥쪽의 것에 연결되어 있을 수 있다. 이 경우에, 도 9에 도시된 바와 같이, 자이로 링크(115)의 안쪽 관통공과 자이로 링크(115)의 중심 사이의 거리를 r1, 자이로 링크(115)의 바깥쪽 관통공과 자이로 링크(115)의 중심 사이의 거리를 r2라고 할 수 있다.

위에서 기술된 바와 같이 구성되는 경우, 사용자에 의하여 핸들부(110)가 요 방향으로 소정의 각도만큼 조작됨에 따라 (즉, 자이로 링크(115)의 자이로 회전판이 요 방향으로 소정의 각도만큼 동작함에 따라) 엔드 이펙터(100)가 요 방향으로 상기 각도만큼 동작하면, 전술된 변수들 사이에는 대략 YA1 : YA2 = r1 : (r2 - r1)의 관계가 성립할 수 있다(피치 방향 동작의 경우에도, 마찬가지로 PA1 : PA2 = r1 : (r2 - r1)의 관계가 성립할 수 있다). 따라서, 당업자는 본 발명에 따른 최소 침습 수술 기구를 구현함에 있어서 필요에 따라 r1 : r2의 값을 조절함으로써 엔드 이펙터(100)가 요 방향이나 피치 방향으로 동작하는 경우의 관절부(160)에서의 회전 각의 분산을 정할 수 있다. 바람직하게는, 당업자는 r1 : r2 = 1 : 2가 되도록 함으로써, YA1 : YA2와 PA1 : PA2가 대략 1 : 1이 되도록 할 수 있다. 한편, r1 : r2의 값이 다양하게 변하는 경우에도, 핸들부(110)가 조작된 각도가 일정하다면, YA1 + YA2의 값이나 PA1 + PA2의 값, 즉, 엔드 이펙터(100)가 궁극적으로 요 방향이나 피치 방향으로 동작하는 각도가 대략 일정할 수 있음이 주목되어야 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 관절 운동을 한 상태의 관절부(160)를 도시하는 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 관절 링크(181)와 접할 수 있는 제1 연결부(171)와 제3 관절 링크(183)와 접할 수 있는 제2 연결부(172)는 각각 제1 관절 링크(181)와 제3 관절 링크(183)에 회전 링크(166)에 의하여 연결될 수 있고, 해당 면에는 관절 링크의 경사면(165)과 유사한 경사면이 포함될 수 있다. 이러한 관절부(160)의 피치 방향 및 요 방향의 회전 각의 범위는 바람직하게는 +90도 내지 -90도일 수 있고, 이 경우, 연결부와 관절 링크의 경사면(165)의 경사 각은 약 22.5도로 균일할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 조작부(120)를 보다 상세하게 도시하는 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 회전 조작부(120)는, 위에서 설명된 바와 같이 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)가 연결되어 있는 채로 자이로 운동을 할 수 있는 자이로 링크(115), 회전통(121 및 122) 등을 포함할 수 있다.

먼저, 자이로 링크(115)의 자이로 회전판에는 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)가 걸쳐져 있을 수 있다(이를 위하여, 자이로 링크(115)의 자이로 회전판 역시 다수의 (안쪽과 바깥쪽의) 관통공을 가질 수 있다). 따라서, 사용자는 본 발명에 따른 최소 침습 수술 기구를 사용함에 있어서, 샤프트(150)가 트로카의 위치 등에서 고정되도록 한 후에, 핸들부(110)를 잡고 핸들부(110)가 샤프트(150)에 대하여 피치 방향이나 요 방향으로 동작하도록 함으로써, 즉, 자이로 링크(115)의 자이로 회전판이 샤프트(150)에 대하여 피치 방향이나 요 방향으로 동작하도록 함으로써, 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 또는 Y-W2)가 전체적으로 밀리거나 당겨지도록 하여 관절부(160)에서 엔드 이펙터(100)를 위한 관절 운동이 행하여지도록 할 수 있다. 한편, 회전 조작부(120) 내에는 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)를 위한 중간 관통 경로를 제공할 수 있는 관통 링크(116)가 더 배치될 수도 있다.

다음으로, 회전 조작부(120)의 다른 구성요소들에 관하여 살펴본다. 회전 조작부(120)는 외부 회전통(121)과, 내부에 자이로 링크(115)와 관통 링크(116)를 포함하고 외부 회전통(121)에 대하여는 롤(roll) 방향으로만 동작할 수 있는 내부 회전통(122)을 주요하게 포함할 수 있다. 보통의 경우, 핸들부(110)는 사용자의 그에 대한 조작에 따라 외부 회전통(121)과 내부 회전통(122)에 대하여 피치 방향이나 요 방향으로 동작할 수 있고(즉, 자이로 링크(115)의 자이로 회전판은 외부 회전통(121)과 내부 회전통(122)에 대하여 피치 방향이나 요 방향으로 동작할 수 있고), 이것이 관절부(160)에서의 관절 운동으로 이어질 수 있다. 그런데, 사용자가 회전통 고정 수단(130)을 작동시키는 경우에는, 외부 회전통(121)을 둘러싸고 있는 회전통 고정 부속(125)(바람직하게는, 다수의 절편으로 이루어진 고리형 부속임)이 조여져서 핸들부(110)를 외부 회전통(121)에 대하여 고정시킴에 따라, 관절부(160)에서 일체의 (후속) 관절 운동이 일어날 수 없게 될 수 있다.

여기서, 도 12를 더 참조하여 살펴본다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(100)의 롤링 동작에 관한 동작 순서도이다.

도 12에 도시된 바와 같이 그리고 후술되는 바와 같이, 핸들부(110)에는 롤 스프라켓(141)이 구비되어 있을 수 있는데, 사용자가 이러한 롤 스프라켓(141)을 회전시키면, 자이로 링크(115)의 자이로 회전판이 함께 롤 방향으로 동작하게 될 수 있다. 이는 결국 자이로 링크(115)와 직접 연결되어 있는 내부 회전통(122)의 롤 방향 동작과 이에 대하여 고정되어 있는 샤프트(150)의 롤 방향 동작으로 이어져서, 마침내 엔드 이펙터(100)의 롤 방향 동작을 초래할 수 있다.

한편, 위와 같은 경우에, 전술된 바와 같이, 핸들부(110)와 외부 회전통(121)이 서로 고정되어 있을 수도 있는데, 이러한 상황에서 엔드 이펙터(100)의 관절부(160)에서의 관절 운동은 구속되는 반면, 자이로 링크(115)에 걸쳐져 있는 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2)의 롤 방향 동작은 자유로울 수 있다. 따라서, 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 또는 Y-W2)의 롤 방향 동작으로 인하여 변화된 장력이 관절부(160)에서 작용함에 따라, 또한 이러한 장력 작용이 샤프트(150)의 롤 방향 동작과 조화를 이룸에 따라, 엔드 이펙터(100)가 관절부(160)에서의 그 관절 운동 상태는 그대로 유지하면서 도 12에 도시된 바와 같이 롤 방향으로 동작할 수 있게 된다.

위에서 설명된 구성요소들의 배치나 연결 상태에 관하여, 도 13 내지 도 15를 더 참조하여 살펴볼 수 있다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 조작부(120)에 관한 분해도이다. 그리고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 자이로 링크(115)에 관한 분해도이다. 또한, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 외부 회전통(121)에 대하여 핸들부(110)를 고정시키기 위한 구성의 구체적인 예를 도시하는 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 내부 회전통(122)은 그 단부에 있어서 샤프트(150)의 각진 단부를 물고 있어서, 그것이 롤 방향으로 동작함에 따라 샤프트(150)도 함께 롤 방향으로 동작하도록 할 수 있다. 이러한 내부 회전통(122)은 그 일부가 도시된 바와 같은 상태로 외부 회전통(121) 내에 포함될 수 있다. 따라서, 내부 회전통(122)이 외부 회전통(121)으로부터 독립적으로 행할 수 있는 동작은 롤 방향 동작뿐일 수 있다. 그리고, 핸들부(110)에 연결되는 회전통 고정 부속(125)은 도시된 바와 같이 다수의 절편으로 이루어진 고리형 부속일 수 있으므로 용이하게 조여질 수 있다. 회전통 고정 부속(125)이 조여짐에 따라 핸들부(110)가 외부 회전통(121)에 대하여 고정될 수 있다. 한편, 도 15를 더 참조하면, 회전통 고정 부속(125)을 둘러싸는 회전통 고정 링(131)의 내경이 후술되는 핸들부(110)에서의 조작에 따라 작동되는 회전통 고정 핀(132)에 의하여 좁혀져서 핸들부(110)와 외부 회전통(121)이 서로 고정되는 원리를 쉽게 파악할 수 있다.

그리고, 도 14에 도시된 바와 같이, 자이로 링크(115)는, 특히, 그 자이로 회전판은, 롤 스프라켓(141)에 연결되어 있어서, 롤 스프라켓(141)의 회전에 따라 롤 방향으로 동작할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들부(110)의 내부를 도시하는 도면이다. 도 16에는 이미 설명된 회전통 고정 핀(132)과 롤 스프라켓(141) 외에 핸들부(110)의 주요 구성요소가 도시되어 있다. 이러한 주요 구성요소의 예에는, 엔드 이펙터(100)의 개폐를 제어할 수 있는 개폐 손잡이(142), 개폐 손잡이(142)의 회전 운동을 개폐 와이어의 전후진 운동으로 변환할 수 있는 래치 기어(143)(바람직하게는, 이러한 래치 기어(143)는 개폐 손잡이(142)의 개폐 제어 상태를 고정시키는 데에도 이용될 수 있음), 회전통 고정 핀(132)의 전후진 운동(또는, 핀 벌림/조임 운동)을 제어할 수 있는 고정 손잡이(145), 고정 손잡이(145)의 회전 운동을 회전통 고정 핀(132)의 전후진 운동으로 변환하는 데에 이용될 수 있는 슬라이딩 부속(146) 등이 포함될 수 있다. 그리고, 부가적으로 포함될 수 있는 보조 손잡이(148)는 필요에 따라 고정 손잡이(145)의 회전 운동을 구속하여 위에서 설명된 바와 같은 핸들부-외부 회전통 고정이 단단하게 유지되도록 할 수 있다.

사용자는 이상에서 설명된 본 발명의 실시예들에 따른 최소 침습 수술 기구를 사용함에 있어서, 샤프트(150)에 대하여 핸들부(110)를 조작함으로써 엔드 이펙터(100)가 관절 운동을 하여 소정의 수술 부위에 배치되도록 하고, 외부 회전통(121)에 대하여 핸들부(110)를 고정시킴으로써 상기 관절 운동 상태를 고정하며, 롤 스프라켓(141)을 회전시킴으로써 엔드 이펙터(100)를 롤링시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 수술 부위에 대한 수술 동작(예를 들면, 라운드 니들에 의한 봉합)을 정교하고도 간편하게 수행할 수 있다.

도 17 내지 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤 스프라켓(141)과 개폐 손잡이(142)의 연결 관계를 도시하는 도면이다. 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤 스프라켓(141)과 개폐 손잡이(142)의 연결 관계에 관한 분해도이다. 그리고, 도 18과 도 19는 상기 연결 관계에 관한 확대 사시도이다.

도시된 바와 같이, 롤 스프라켓(141)과 개폐 손잡이(142)는 페룰 삽입관(192), 스크루(193), 힌지(194) 등을 개입시켜 연결될 수 있다. 페룰 삽입관(192)에는 페룰 삽입구(195)가 있어서 개폐 와이어의 페룰이 여기에 삽입되어 고정될 수 있다. 그리고, 스크루(193)는 페룰 삽입관(192)에 나사 조임/풀림 방식으로 결합될 수 있는데, 이때 페룰 삽입관(192)과 스크루(193)가 결합된 길이는 스크루(193)의 조임/풀림 횟수에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 사용자는 수술 전에 페룰 삽입관(192)과 스크루(193)가 결합되는 길이를 조절함으로써 개폐 와이어의 장력을 필요한 정도로 맞출 수 있게 된다. 한편, 힌지(194)는 전술된 래치 기어(143)와 함께 또는 래치 기어(143)로부터 독립적으로 작용하여 개폐 손잡이(142)의 회전 운동을 개폐 와이어의 전후진 운동으로 변환하는 데에 이용될 수 있다.

도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 조작부(220)의 내부를 도시하는 도면이다.

위에서는 도 13 등을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 조작부(120)의 구성에 관하여 살펴본 바 있다. 아래에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 조작부(220)의 구성에 관하여 도 20을 참조하여 살펴보기로 한다. 다만, 회전 조작부(220)의 구성 중 회전 조작부(120)의 구성과 유사한 부분에 관하여는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

회전 조작부(220)는 외부 회전통(221), 내부 회전통(222), 후술되는 제2 회전통 고정 부속(227)과 함께 작용하여 외부 회전통(221)에 대하여 고정될 수 있는 제1 회전통 고정 부속(225), 외부 회전통(221)과 제1 회전통 고정 부속(225) 사이의 공간에 삽입되어 제1 회전통 고정 부속(225)에 의하여 눌려져서 외부 회전통(221)에 대하여 고정될 수 있는 제2 회전통 고정 부속(227), 그리고 제2 회전통 고정 부속(227)을 애초의 위치로부터 전진시켜 제2 회전통 고정 부속(227)이 상기 공간에 삽입되도록 하는 회전통 고정 수단(230)을 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 제1 회전통 고정 부속(225)은 그 전단부(226)가 외부 회전통(221)에 대하여 고정되거나 고정 해제될 수 있으므로, 각각의 경우에 핸들부(110)가 외부 회전통(221)에 대하여, 나아가서 샤프트(150)에 대하여, 고정되거나 고정 해제되도록 할 수 있다. 위와 같은 작용을 위하여, 전단부(226)는 애초의 상태에서 외부 회전통(221)으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 있는 탄성체로 구성될 수 있다.

그리고, 제2 회전통 고정 부속(227)은 고정 나사(231)가 조여짐에 따라 고정 나사(231)에 의하여 밀리어 전진 운동을 할 수 있는 고리 형태의 부속일 수 있다. 이러한 제2 회전통 고정 부속(227)은 고정 나사(231)에 의하여 밀리지 않는 경우에는 제1 회전통 고정 부속(225)의 작용에 의하여, 특히, 그 전단부(226)의 작용에 의하여, 후진 운동을 하여 애초의 위치로 돌아 올 수 있다.

한편, 회전통 고정 수단(230)은, 핸들부(110)에 배치되어, 조여짐에 따라 제2 회전통 고정 부속(227)을 전진시킬 수 있는 모양을 갖는 고정 나사(231)와, 고정 나사(231)의 머리 부분(232)에 편심 연결되어 도시되지 않은 고정 손잡이의 회전 운동에 따라 동작함으로써 고정 나사(231)를 회전시킬 수 있는 연결 부속(235 및 236)을 포함할 수 있다.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전 조작부(220)에 관하여 도시하는 도면이다. 도 21에 도시된 회전 조작부(220)는 도 20에 도시된 회전 조작부(220)와는 다른 방식으로 외부 회전통(221)에 대한 고정이 달성되도록 하는 구성을 갖는다.

회전 조작부(220)는 외부 회전통(221), 내부 회전통(222), 외부 회전통(221)을 둘러싸고 있다가 외부 회전통(221)에 압력을 가하여 외부 회전통(221)에 대한 고정이 달성되도록 할 수 있는 가압 원통(250), 가압 원통(250)을 외부 회전통(221)에 대하여 밀어낼 수 있는 푸싱 판(255), 그리고 푸싱 판(255)의 하단에 연결되어 소정의 조작에 따라 푸싱 판(255)이 회전, 푸싱하도록 할 수 있는 연결 부속(256, 257 및 258)을 포함할 수 있다.

위의 구성에 따르면, 연결 부속(256, 257 및 258)이 조작되어 순차적으로 작용함에 따라, 푸싱 판(255)의 하단부는 엔드 이펙터(100)의 반대 방향으로, 그 상단부는 엔드 이펙터(100)의 방향으로 운동을 하게 될 수 있다. 이에 따라, 푸싱 판(255)의 상단부가 가압 원통(250)을 엔드 이펙터(100)의 방향으로 밀게 되면, 가압 원통(250)이 외부 회전통(221)을 둘러싸고 있다가 그에 압력을 가하여 외부 회전통(221)에 대한 고정이 달성되도록 할 수 있다.

한편, 푸싱 판(255)이 위에서 설명된 바와 반대로 운동을 하게 되면, 가압 원통(250)이 외부 회전통(221)에 가하는 압력이 해제되어 결국 외부 회전통(221)에 대한 고정도 해제될 수 있다.

본 발명의 활용예에 따르면, 최소 침습 수술 기구의 핸들부(110)의 적어도 일부를 수술용 로봇 등과 같은 모터 기반 시스템(미도시됨)에 의하여 구동되기에 적합한 구성요소로 변경하거나 변형함으로써, 최소 침습 수술 기구가, 사용자의 수동 조작이 아닌, 시스템이 개입되는 자동(또는, 반자동) 조작에 따라 제어되도록 구성할 수 있다.

예를 들면, 수술용 로봇에 포함되어 있는 전기 모터(미도시됨)는 자이로 링크(115)의 자이로 회전판을 직접 피치 방향이나 요 방향으로 동작시킴으로써 엔드 이펙터(100)가 관절 운동을 하도록 할 수 있다. 다른 예를 들면, 전기 모터는 회전 조작부(120) 내의 소정의 회전판을 직접 피치 방향이나 요 방향으로 동작시킴으로써 엔드 이펙터(100)가 관절부(160)에서 관절 운동을 하도록 할 수도 있다. 또 다른 예를 들면, 전기 모터는 다수의 와이어(P-W1, Y-W1, P-W2 및 Y-W2) 중 일부를 직접 당김으로써 엔드 이펙터(100)가 관절부(160)에서 관절 운동을 하도록 할 수도 있다. 물론, 전기 모터가 변형된 핸들부(110)를 직접 조작함으로써 엔드 이펙터(100)가 관절 운동을 하도록 할 수도 있을 것이다.

다른 예를 들면, 전기 모터는 자이로 링크(115)의 자이로 회전판이나 롤 스프라켓(141)을 직접 회전시킴으로써 엔드 이펙터(100)가 롤링을 하도록 할 수 있다.

또 다른 예를 들면, 전기 모터는 개폐 와이어를 직접 당김으로써 집게(101)의 열림이나 닫힘을 제어할 수 있다.

또 다른 예를 들면, 시스템은 전기 모터의 구동을 직접 제어함으로써 엔드 이펙터(100)의 관절 운동 상태나 롤링 상태나 개폐 상태를 고정할 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변경을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 엔드 이펙터
110: 핸들부
120: 회전 조작부
150: 샤프트
160: 관절부

Claims (27)

1. 최소 침습 수술 기구로서,
   샤프트,
   상기 샤프트의 일단에 관절부를 개입시켜 연결되는 엔드 이펙터,
   상기 샤프트의 타단에 연결되는 회전 조작부 - 상기 회전 조작부는 자이로 회전판을 포함하는 자이로 링크를 포함함 - , 및
   상기 관절부와 상기 자이로 회전판 사이에서 연결되어 있는 다수의 와이어
   를 포함하고,
   상기 엔드 이펙터는 상기 자이로 회전판에 대한 조작으로 인하여 상기 다수의 와이어 중 적어도 일부가 작용함에 따라 상기 관절부에 의하여 관절 운동을 하며,
   상기 자이로 회전판의 중심부에 연결되는, 상기 자이로 회전판을 롤 방향으로 동작시키기 위한 롤 스프라켓을 더 포함하는
   최소 침습 수술 기구.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 자이로 회전판은 안쪽 관통공과 바깥쪽 관통공을 갖는 최소 침습 수술 기구.
8. 제7항에 있어서,
   상기 다수의 와이어의 각각은 상기 안쪽 관통공이나 상기 바깥쪽 관통공 중 한 가지에 걸쳐지는 최소 침습 수술 기구.
9. 제8항에 있어서,
   상기 다수의 와이어 중에서 상기 바깥쪽 관통공에 걸쳐지는 와이어는 상기 관절부의 다수의 관절 중 상기 샤프트보다 상기 엔드 이펙터에 더 가까운 관절을 위한 것인 최소 침습 수술 기구.
10. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 와이어 중 적어도 일부는 상기 자이로 회전판이 피치 방향이나 요 방향으로 동작함에 따라 밀리거나 당겨지는 최소 침습 수술 기구.
11. 제10항에 있어서,
    상기 회전 조작부는 상기 자이로 회전판의 상기 동작의 상태를 고정시키기 위한 고정 수단을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서,
    상기 자이로 회전판은, 상기 자이로 회전판의 상기 동작이 구속된 상태에서, 롤 방향으로 동작할 수 있는 최소 침습 수술 기구.
14. 제1항에 있어서,
    상기 회전 조작부는,
    외부 회전통, 및
    상기 외부 회전통에 의하여 피치 방향과 요 방향의 동작이 구속되는 내부 회전통 - 상기 내부 회전통의 적어도 일부는 상기 외부 회전통 내에 배치됨 - ,
    을 더 포함하고,
    상기 자이로 링크는 상기 내부 회전통 내에 배치되고, 상기 내부 회전통과 함께 롤 방향으로 동작할 수 있도록 상기 내부 회전통에 연결되어 있으며,
    상기 외부 회전통이 고정되면, 상기 자이로 회전판은 롤 방향으로만 동작할 수 있게 되는
    최소 침습 수술 기구.
15. 제14항에 있어서,
    상기 외부 회전통은 그 내경이 좁혀질 수 있는 고리형의 회전통 고정 부속에 의하여 고정될 수 있는 최소 침습 수술 기구.
16. 제14항에 있어서,
    상기 회전 조작부는,
    상기 외부 회전통으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 그 적어도 일부를 둘러싸고 있는 제1 회전통 고정 부속, 및
    상기 외부 회전통과 상기 제1 회전통 고정 부속 사이의 공간에 삽입되어 상기 외부 회전통이 고정되도록 하기 위한 제2 회전통 고정 부속
    을 더 포함하는
    최소 침습 수술 기구.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 회전통 고정 부속은 소정의 고정 나사가 조여짐에 따라 상기 공간에 삽입되는 최소 침습 수술 기구.
18. 제14항에 있어서,
    상기 외부 회전통은 가압 원통에 의하여 고정될 수 있는 최소 침습 수술 기구.
19. 제1항에 있어서,
    상기 회전 조작부에 연결되어 상기 자이로 회전판과 함께 피치 방향이나 요 방향으로 동작할 수 있는 핸들부를 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
20. 제19항에 있어서,
    상기 핸들부의 상기 동작은 상기 샤프트에 대하여 구속될 수 있는 최소 침습 수술 기구.
21. 삭제
22. 제1항, 제7항 내지 제11항 및 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자이로 회전판을 피치 방향이나 요 방향으로 동작시키기 위한 전기 구동 수단을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
23. 제1항, 제7항 내지 제11항 및 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자이로 회전판을 롤 방향으로 동작시키기 위한 전기 구동 수단을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제

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