KR101090141B1

KR101090141B1 - 다관절 수술기구

Info

Publication number: KR101090141B1
Application number: KR1020090017251A
Authority: KR
Inventors: 김철웅; 한기봉; 오승현; 송태진
Original assignee: (주)트리플씨메디칼
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2011-12-06
Also published as: KR20100098203A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다관절 수술기구는 신체에 삽입되어 상기 신체를 수술하는 선단부; 제1 힌지축을 통해 상기 선단부의 후단에 연결되는 제1 회동부; 상기 제1 힌지축을 기준으로 양측에 배치되어 상기 선단부와 상기 제1 회동부를 연결하며, 온도에 따라 신축하여 상기 선단부를 상기 제1 힌지축을 중심으로 회동시키는 제1 형상기억부재; 제2 힌지축을 통해 상기 제1 회동부의 후단에 연결되는 제2 회동부; 그리고 상기 제2 힌지축을 기준으로 양측에 배치되어 상기 제1 회동부와 상기 제2 회동부를 연결하며, 온도에 따라 신축하여 상기 제1 회동부를 상기 제2 힌지축을 중심으로 회동시키는 제2 형상기억부재를 포함한다.

선단부, 고정플레이트, 회동플레이트, 형상기억부재

Description

다관절 수술기구{SURGICAL DEVICE OF MULTI-JOINT}

본 발명은 다관절 수술기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형상기억부재를 포함하는 다관절 수술기구에 관한 것이다.

현대의 수술에서, 수술 기구는 의료진이 임의의 수술 절차를 수행하는데 이용 가능한 가장 중요한 기계들 중 일부이다. 환자에게 수술 기구를 사용할 수 있다는 것은 환자에 대해 수술 절차를 수행할 때 의사 및 그 밖의 인원의 육체적 긴장을 줄여준다. 또한, 대부분의 수술 절차가 수술 기구를 사용하여 이루어질 경우, 이전의 수작업보다 좀더 빠르고 정확하게 이루어질 수 있다.

다만, 이와 같은 수술 기구를 사용할 경우, 수술 기구는 다양한 신체의 부위에 사용될 수 있으므로, 신체의 부위 또는 형상의 접근성에 대해 수술 기구를 사용할 수 있기 위해서는 수술기구가 높은 자유도를 가지고 다양한 위치로 이동할 수 있어야 한다.

본 발명의 목적은 높은 자유도를 가지는 다관절 수술기구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 단순한 구조를 가지고 이동할 수 있는 다관절 수술기구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기 제1 힌지축과 상기 제2 힌지축은 수직을 이룰 수 있다.

상기 선단부는 상기 제1 회동부에 연결되는 고정플레이트; 상기 고정플레이트에 회동가능하도록 연결되는 회동플레이트; 상기 회동플레이트에 연결되어 상기 회동플레이트와 함께 회전하는 회전축; 그리고 상기 회전축에 감긴 상태에서 이동에 의해 상기 회전축에 동력을 전달하는 동력전달부재를 포함할 수 있다.

제3 힌지축을 통해 상기 제2 회동부의 후단에 연결되는 제3 회동부; 그리고 상기 제3 힌지축을 기준으로 양측에 배치되어 상기 제2 회동부와 상기 제3 회동부를 연결하며, 온도에 따라 신축하여 상기 제2 회동부를 상기 제3 힌지축을 중심으로 회동시키는 제3 형상기억부재를 포함하며, 상기 제2 힌지축과 상기 제3 힌지축은 서로 나란할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 신체에 삽입되어 상기 신체를 수술하는 선단부; 상기 선단부의 후단에 연결되는 제1 회동부; 상기 선단부와 상기 제1 회동부를 연결하며, 온도에 따라 신축하여 상기 제1 회동부를 기준으로 상기 선단부를 이동시키는 제1 형상기억부재들; 상기 선단부와 상기 제1 회동부를 연결하며, 상기 선단부에 탄성력을 제공하여 이동한 상기 선단부를 복원시키는 제1 탄성부재들을 포함하되, 상기 제1 형상기억부재들 및 상기 제1 탄성부재들은 상기 제1 회동부의 둘레를 따라 교대로 배치되며, 상기 제1 형상기억부재들 및 상기 제1 탄성부재들은 각각 상기 제1 회동부의 중심을 기준으로 등각을 이루도록 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면 다관절 수술기구는 높은 자유도를 가지고 다양한 위치로 이동할 수 있으며, 단순한 구조를 가지고 이동할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고하여 더 욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

한편, 이하에서 사용되는 '수술'은 신체의 조직을 채취하거나 검사하는 등 다양한 의미로 해석되며, 그 용도를 제한하여 해석해서는 안 된다. 또한, 본 발명은 의학 뿐만 아니라, 산업적 응용도 가능하다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다관절 수술기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 다관절 수술기구는 선단부(10), 제1 회동부(20), 제2 회동부(30), 제3 회동부(40)를 가진다. 선단부(10)는 신체에 삽입된 상태에서 신체를 수술하며, 제1 내지 제3 회동부(20,30,40)는 선단부(10)의 후단에 연결되어 선단부(10)의 위치를 결정한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 선단부(10)는 집게 형상이며, 고정플레이트(12) 및 회동플레이트(14)를 포함한다. 고정플레이트(12)는 후술하는 제1 회동부(20)에 제1 힌지축(r1)을 통해 연결되며, 회동플레이트(14)와 대향되는 상부톱니면(12a)을 가진다. 회동플레이트(14)는 고정플레이트(12)에 후술하는 회전축(16)을 통해 연결되며, 회동에 의해 고정플레이트(12)와 회동플레이트(14)가 이루는 각은 변한다. 또한, 회동플레이트(14)는 고정플레이트(12)와 대향되는 하부톱니면(14a) 을 가진다.

앞서 살펴본 바와 같이, 회동플레이트(14)의 회동에 의해 고정플레이트(12)와 회동플레이트(14)가 이루는 각은 변하며, 이로 인해 고정플레이트(12)와 회동플레이트(14)가 이루는 각이 0°에 가까워지면, 선단부(10)는 물체를 고정플레이트(12)와 회동플레이트(14) 사이에 고정할 수 있으며, 상부톱니면(12a)과 하부톱니면(14a)을 통해 물체를 단단하게 고정할 수 있다.

본 실시예에서는 집게 형상의 선단부(10)를 설명하고 있으나, 시술자의 용도에 따라 선단부(10)의 형상은 달라질 수 있으며, 시술자는 필요에 따라 교체하여 사용할 수 있다.

제1 회동부(20)는 선단부(10)의 후단에 위치하며, 제1 힌지축(r1)을 통해 선단부(10)와 연결된다. 선단부(10)는 제1 힌지축(r1)을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 회동부(30)는 제1 회동부(20)의 후단에 위치하며, 제2 힌지축(r2)을 통해 제1 회동부(20)와 연결된다. 제1 회동부(20)는 제2 힌지축(r2)을 중심으로 회전할 수 있다. 제3 회동부(40)는 제2 회동부(30)의 후단에 위치하며, 제3 힌지축(r3)을 통해 제2 회동부(30)와 연결된다. 제2 회동부(30)는 제3 힌지축(r3)을 중심으로 회전할 수 있다. 선단부(10)의 위치는 선단부(10)와 제1 및 제2 회동부(20,30)의 회동에 의해 결정된다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 힌지축(r1,r2)은 서로 수직하며, 제2 및 제3 힌지축(r2,r3)은 서로 나란하다. 그러나, 본 실시예와 달리, 제1 내지 제3 힌지축(r1,r2,r3)이 서로 이루는 각은 변경될 수 있으며, 시술자의 필요에 따라 조절할 수 있다. 시술자는 제1 내지 제3 힌지축(r1,r2,r3)이 서로 이루는 각을 달리하여 원하는 방향으로 선단부(10) 또는 제1 및 제2 회동부(20,30)를 회동시킬 수 있다.

도 3은 도 1의 선단부가 작동하는 모습을 나타내는 상태도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 선단부(10)와 제1 회동부(20)는 제1 형상기억부재(22,24)를 통해 연결된다. 형상기억부재란, 일정 온도 이하에서 변형하여도 일정 온도 이상이 되면 변형 이전의 모양으로 되돌아가는 성질을 가진 물질을 말한다. 제1 형상기억부재(22,24)는 제1 힌지축(r1)을 중심으로 양측에 배치되며, 온도에 따라 신축하여 선단부(10)를 반시계방향 또는 시계방향으로 회동시킨다.

예를 들어, 도 3의 좌측에 도시한 바와 같이, 선단부(10)를 반시계방향으로 회동시킬 경우, 제1 형상기억부재(22)에 변형온도를 가하여 기설정된 길이로 수축시키고 변형온도를 가하지 않은 제1 형상기억부재(24)는 신장한다. 이로 인해 선단부(10)는 제1 힌지축(r1)을 중심으로 반시계방향으로 회동한다. 도 3의 우측에 도시한 바와 같이, 선단부(10)를 시계방향으로 회동시킬 경우, 변형온도 이하의 제1 형상기억부재(22)는 신장하고 변형온도 이상을 가한 제1 형상기억부재(24)는 기설정된 길이로 수축하며, 이로 인해 선단부(10)는 제1 힌지축(r1)을 중심으로 시계방향으로 회동한다.

도 4는 도 1의 제1 및 제2 회동부가 작동하는 모습을 나타내는 상태도이다. 도 3에서 설명한 바와 마찬가지로, 제1 회동부(20)와 제2 회동부(30)는 제2 형상기 억부재(32,34)를 통해 연결된다. 제2 형상기억부재(32,34)는 제2 힌지축(r2)을 중심으로 양측에 배치되며, 온도에 따라 신축하여 제1 회동부(20)를 반시계방향 또는 시계방향으로 회동시킨다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제1 회동부(20)를 시계방향으로 회동시킬 경우, 제2 형상기억부재(32)는 신장하고 제2 형상기억부재(34)는 수축하며, 이로 인해 제1 회동부(20)는 제2 힌지축(r2)을 중심으로 시계방향으로 회동한다.

마찬가지로, 제2 회동부(30)와 제3 회동부(40)는 제3 형상기억부재(42,44)를 통해 연결된다. 제3 형상기억부재(42,44)는 제3 힌지축(r3)을 중심으로 양측에 배치되며, 온도에 따라 신축하여 제2 회동부(30)를 반시계방향 또는 시계방향으로 회동시킨다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제2 회동부(30)를 반시계방향으로 회동시킬 경우, 제3 형상기억부재(42)는 수축하고 제3 형상기억부재(44)는 신장하며, 이로 인해 제2 회동부(30)는 제3 힌지축(r3)을 중심으로 반시계방향으로 회동한다.

도 5 및 도 6은 도 1의 회동플레이트가 작동하는 모습을 나타내는 상태도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 회동플레이트(14)는 회전축(16)을 통해 고정플레이트(12)에 연결되며, 회전축(16)을 중심으로 고정플레이트(12)에 대해 회동할 수 있다.

제1 회동부(20)의 내부에는 구동부(50)(예를 들어, 구동모터)가 설치되며, 구동부(50)와 회전축(16)은 동력전달부재(예를 들어, 와이어 또는 벨트 등)(B)를 통해 연결된다. 동력전달부재(B)는 구동부(50)의 동력을 회전축(16)에 전달하며, 회전축(16)은 동력전달부재(B)로부터 전달된 동력에 의해 회전한다. 회전축(16)의 회전방향은 동력전달부재(B)의 이동방향에 따라 결정된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 구동부(50)가 시계방향으로 회전할 경우, 동력전달부재(B)도 마찬가지로 시계방향으로 회전하며, 회전축(16)도 시계방향으로 회전한다. 따라서, 고정플레이트(12)와 회동플레이트(14)가 이루는 각은 커진다.

도 7은 본 발명에 따른 다관절 수술기구를 변형한 실시예를 나타내는 사시도이며, 도 8은 도 7의 형상기억부재 및 탄성부재의 배치상태를 나타내는 도면이다. 앞서 살펴본 실시예에서는 선단부(10)와 제1 내지 제3 회동부(20,30,40)를 제1 내지 제3 힌지축(r1,r2,r3)을 통해 연결하였다. 그러나, 도 7에 도시한 바와 같이, 형상기억부재(22,32) 및 탄성부재(26,36)를 통해 연결할 수 있다.

예를 들어, 이격배치된 선단부(10)와 제1 회동부(20)는 제1 형상기억부재(22) 및 제1 탄성부재(26)를 통해 연결될 수 있으며, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 형상기억부재(22) 및 제1 탄성부재(26)는 제1 회동부(20)의 중심을 기준으로 교대로 배치됨과 동시에 등각을 이루도록 배치될 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 형상기억부재들(22)은 제1 회동부(20)의 중심을 기준으로 90도 회전대칭을 이루도록 배치되며, 제1 탄성부재들(26)은 제1 회동부(20)의 중심을 기준으로 90도 회전대칭을 이루도록 배치된다.

이때, 도 8의 좌측에 도시한 바와 같이, 상부에 위치하는 제1 형상기억부재(22)('H'로 표시함)에 변형온도를 가하여 선단부(10)를 화살표 방향으로 회동시킬 수 있다.

또한, 도 8의 우측에 도시한 바와 같이, 상부 및 좌측에 위치하는 제1 형상기억부재(22)('H'로 표시함)에 변형온도를 가하여 선단부(10)를 화살표 방향('▷'으로 표시)으로 회동시킬 수 있다. 이는 상부에 위치하는 제1 형상기억부재(22)의 변형과 좌측에 위치하는 제1 형상기억부재(22)의 변형을 벡터합으로 나타낸 것으로 볼 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다관절 수술기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 1의 선단부가 작동하는 모습을 나타내는 상태도이다.

도 4는 도 1의 제1 및 제2 회동부가 작동하는 모습을 나타내는 상태도이다.

도 5 및 도 6은 도 1의 회동플레이트가 작동하는 모습을 나타내는 상태도이다.

도 7은 본 발명에 따른 다관절 수술기구를 변형한 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 8은 도 7의 형상기억부재 및 탄성부재의 배치상태를 나타내는 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 선단부 12 : 고정플레이트

14 : 회동플레이트 16 : 회전축

20 : 제1 회동부 22,24 : 제1 형상기억부재

30 : 제2 회동부 32,34 : 제2 형상기억부재

40 : 제3 회동부 50 : 구동부

Claims

신체에 삽입되어 상기 신체를 수술하는 선단부;

상기 선단부의 후단에 연결되는 제1 회동부;

상기 선단부와 상기 제1 회동부를 연결하며, 온도에 따라 신축하여 상기 제1 회동부를 기준으로 상기 선단부를 회동시키는 제1 형상기억부재들; 및

상기 선단부와 상기 제1 회동부를 연결하며, 상기 제1 형상기억부재들의 신축에 의해 이동한 상기 선단부를 복원시키는 제1 탄성부재들을 포함하되,

상기 제1 형상기억부재들 및 상기 제1 탄성부재들은 상기 제1 회동부의 전단면 및 상기 선단부의 후단면의 가장자리를 따라 배치되어 상기 제1 회동부의 중심을 기준으로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 다관절 수술기구.
제1항에 있어서,

상기 제1 형상기억부재들은 상기 제1 회동부의 중심을 기준으로 90도 회전대칭을 이루도록 배치되며,

상기 제1 탄성부재들은 상기 제1 회동부의 중심을 기준으로 90도 회전대칭을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다관절 수술기구.
제1항에 있어서,

상기 선단부는,

상기 제1 회동부에 연결되는 고정플레이트;

상기 고정플레이트에 회동가능하도록 연결되는 회동플레이트;

상기 회동플레이트에 연결되어 상기 회동플레이트와 함께 회전하는 회전축; 및

상기 회전축에 감긴 상태에서 이동에 의해 상기 회전축에 동력을 전달하는 동력전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 다관절 수술기구.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 선단부와 상기 제1 회동부는 이격배치되는 것을 특징으로 하는 다관절 수술기구.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다관절 수술기구는,

상기 제1 회동부의 후단에 연결되는 제2 회동부;

상기 제1 회동부와 상기 제2 회동부를 연결하며, 온도에 따라 신축하여 상기 제2 회동부를 기준으로 상기 제1 회동부를 회동시키는 제2 형상기억부재들; 및

상기 제1 회동부와 상기 제2 회동부를 연결하며, 상기 제2 형상기억부재들의 신축에 의해 이동한 상기 제1 회동부부를 복원시키는 제2 탄성부재들을 포함하되,

상기 제2 형상기억부재들 및 상기 제2 탄성부재들은 상기 제2 회동부의 전단면 및 상기 제1 회동부의 후단면의 가장자리를 따라 배치되어 상기 제2 회동부의 중심을 기준으로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 다관절 수술기구.