KR101091412B1 - 최소 침습 수술 도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간편한 조작이 가능한 최소 침습 수술 도구에 관한 것으로서, 본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서, 소정의 길이로 형성되는 샤프트, 사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이, 상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 피치 방향 조작부 및 요 방향 조작부, 상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 피치 방향 조작부 및 상기 요 방향 조작부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 피치 방향 동작부 및 요 방향 동작부, 상기 피치 방향 동작부 및 상기 요 방향 동작부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터, 및 상기 피치 방향 조작부 및 상기 요 방향 조작부로부터의 동작을 상기 피치 방향 동작부 및 상기 요 방향 동작부로 각각 전달하는 복수의 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

Description

최소 침습 수술 도구{Tool for Minimally Invasive Surgery}

본 발명은 간편한 조작이 가능한 최소 침습 수술(minimally invasive surgery) 도구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소정의 샤프트의 일단에 연결되어 있는 조절 손잡이의 조작만으로도 상기 샤프트의 타단에 연결되어 있는 엔드 이펙터(end effector)가 동작하여 최소 침습 수술을 수행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 도구에 관한 것이다.

최소 침습 수술은 몇 개의 작은 절개공을 통해 수술 도구를 삽입하여 수술을 수행함으로써 수술로 인한 절개를 최소화하는 수술 기법이다.

이러한 최소 침습 수술은, 수술 후에 일어나는 환자의 대사 과정의 변화를 상대적으로 감소시킬 수 있으므로, 환자의 회복 기간을 짧게 하는 데에 도움이 된다. 따라서, 최소 침습 수술을 적용하면, 환자의 수술 후의 입원 기간도 단축되며, 환자가 수술 후 짧은 시일 내에 정상적인 생활로 복귀할 수 있게 된다. 또한, 최소 침습 수술을 통해 환자가 느끼는 통증을 경감하는 한편, 수술 후 환자에게 남는 흉터를 줄일 수도 있게 된다.

최소 침습 수술의 가장 일반적인 형태는 내시경 수술일 것이다. 그 중에서도, 가장 일반적인 형태의 내시경 수술은 복강 내에서 최소 침습 조사와 수술을 하는 복강경 수술이다. 표준 복강경 수술을 수행할 때에는, 환자의 복부에 가스를 채워 넣고, 복강경 수술 도구에 대한 입구를 제공하기 위하여 작은 절개부(약 1/2 인치 이하)를 만든 후에, 이를 통하여 트로카(trocar)를 삽입한다. 복강경 수술 도구는 일반적으로 복강경(수술 부위 관찰용)과 기타 작업 도구를 포함하다. 여기서, 작업 도구는, 각 도구의 작업 단부 또는 말단 동작부가 확장 샤프트에 의해 그것의 손잡이로부터 이격되어 있다는 점을 제외하고는, 종래의 절개 수술에 사용되는 것과 유사하다. 즉, 작업 도구는, 예를 들어, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등을 포함할 수 있다. 수술을 수행하기 위하여, 외과의사 등의 사용자는 수술 부위에 트로카를 통해 작업 도구를 들여 보내고 복강 외부로부터 그것들을 조종한다. 한편, 외과의사는 복강경에 의해 찍히는 수술 부위의 영상을 표시하는 모니터에 의해 진행 상황을 모니터링한다. 이와 유사한 내시경 기술은, 후복막강경, 골반경, 관절경, 뇌수조경, 부비강경, 자궁경, 신장경, 방광경, 요도경, 신우경 등에 두루 사용된다.

이러한 최소 침습 수술은 많은 장점을 가지고 있지만, 일반적인 기존의 최소 침습 수술 도구들은 딱딱하고 긴 샤프트에 엔드 이펙터가 연결되어 있어, 수술 부위로의 접근이 어렵고 그 조작이 자유롭지 못한 단점을 지니고 있다. 특히, 기존의 엔드 이펙터에는 관절처럼 꺾이는 부위가 없으므로 수술에 필요한 섬세한 동작을 하기 어렵다는 단점이 있었다. 이런 단점이 최소 침습 수술이 널리 이용되는 데에 가장 큰 저해 요소로 작용하고 있다.

이러한 기존의 최소 침습 수술의 단점을 극복하고자 최근 IntuitiveSurgical 사에 의해 daVinci라는 로봇 수술 시스템이 개발되었다. 이러한 현재의 로봇 수술 시스템은, 주로 마스터-슬레이브형 로봇을 이용한 수술 시스템으로서, 수술자가 수술을 수행하는 수술 콘솔(operating console), 로봇이 수술을 수행하는 로봇 카트(robotic cart) 및 이와 연결된 복강경부(endoscopic stack)로 이루어진다. 로봇 수술 시스템의 복강경부는 피치(pitch)와 요(yaw) 방향의 동작이 가능한 관절을 가지고 있어 수술자의 손 동작을 거의 그대로 전달할 수 있다. 또한, 로봇 수술 시스템에 따르면, 손떨림 전달 방지 기능이나 손 동작과 로봇 동작의 크기를 다르게 하는 모션 스케일링(motion scaling) 기능을 구현할 수 있고, 이 외에도 입체적인 시야를 확보하는 것이 가능하다는 장점이 있을 수 있다.

그러나, 이러한 로봇 수술 시스템은, 지나치게 고가의 장비로서 최초의 설치 비용과 설치 이후의 관리비가 많이 들어가는 문제점이 있었다. 또한, 장비의 크기가 커서 차지하는 부피 및 중량이 크고(로봇 카트만 약 2m의 높이에 544kg의 무게를 가짐), 이 때문에 장비의 이동이 어려워서 시스템이 미리 갖추어진 곳에서만 수술이 가능하다는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 로봇 시스템을 사용하는 경우, 외과의사의 촉각(tactile sense)이 기존의 복강경 수술 도구에 비해 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 조절 손잡이의 피치 방향 및 요 방향의 동작량 및/또는 개폐 동작에 대응하여 엔드 이펙터가 동작하는 최소 침습 수술 도구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 별다른 구동 요소 없이도 사용자에 의해 자유롭게 조작될 수 있는 최소 침습 수술 도구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 부피 및 중량이 적고 이동이 편리한 최소 침습 수술 도구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서, 소정의 길이로 형성되는 샤프트, 사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이, 상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 피치 방향 조작부 및 요 방향 조작부, 상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 피치 방향 조작부 및 상기 요 방향 조작부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 피치 방향 동작부 및 요 방향 동작부, 상기 피치 방향 동작부 및 상기 요 방향 동작부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터, 및 상기 피치 방향 조작부 및 상기 요 방향 조작부로부터의 동작을 상기 피치 방향 동작부 및 상기 요 방향 동작부로 각각 전달하는 복수의 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 사용자의 조절 손잡이에 대한 조작에 대응하여 엔드 이펙터가 자유도 높게 동작하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자가 그 사용법을 익히기 쉬운 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

그리고, 본 발명에 따르면, 제조 비용 및 공급 비용이 저렴하고 부피 및 중량이 작아 보급이 용이한 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 손잡이와, 이와 연결된 피치 방향 조작부 및 요 방향 조작부를 나타내는 측면도이고, 도 2b는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 방향 조작부와 요 방향 조작부의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 피치 방향 조작부의 제1 플레이트에 피치 방향 조절 기어가 설치된 상태를 도시하는 도면이다.
도 4b와 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 한 쌍의 피치 방향 조절 기어가 소정의 간격으로 평행하게 설치된 상태를 도시하는 도면이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 피치 링크의 구성을 나타내는 정면도, 측면도 및 사시도이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 방향 동작부, 요 방향 동작부 및 엔드 이펙터에 대한 정면도, 사시도 및 측면도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명에 의한 최소 침습 수술 도구의 사용예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 요 방향 조작부의 더 상세한 구성을 나타내는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)의 외형을 나타내는 사시도이다. 도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)는 소정의 길이를 갖고 내부에는 하나의 또는 다수의 공간(예를 들면, 관형, 연뿌리형 또는 나선형의 공간)이 형성되어 있는 샤프트(100)와, 샤프트(100)의 양단에 배치되는, 피치 방향 조작부 및 요 방향 조작부(200, 300)와 요 방향 동작부 및 피치 방향 동작부(500, 600)를 구비하고 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)는 샤프트(100)의 양단에 각각 연결되는 조절 손잡이(110)와 엔드 이펙터(700)를 더 포함한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조절 손잡이(110)와, 이와 연결된 피치 방향 조작부(200) 및 요 방향 조작부(300)를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 평면도이다. 도 2a 내지 도 2b에 따르면, 조절 손잡이(110)는 하나의 울(112)이 조절 손잡이(110)의 회전축을 따라 회전하면서 개폐 케이블(120)을 잡아 당기거나 이완시킬 수 있도록 구성되어 있다(다만, 엔드 이펙터(700)의 종류에 따라 이러한 개폐 케이블(120)이 필요 없는 경우도 있음을 이해하여야 한다). 즉, 보다 상세하게는, 조절 손잡이(110)는, 사용자가 쥘 수 있는 두 개의 로드가 회전축에 의해 연결되어 있고, 회전축에 의해 연결된 로드의 각 단부에는 반원형의 울(112)이 서로 대칭되는 형태로 형성되어 있으며, 이 중 하나의 개폐에 따라 개폐 케이블(120)이 잡아 당겨지거나 이완될 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 피치 방향 조작부(200) 및 요 방향 조작부(300)는 조절 손잡이(110)의 피치 방향 및 요 방향 동작에 따라 동작할 수 있게끔 구성되어 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피치 방향 조작부(200)와 요 방향 조작부(300)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 여기에서는, 조절 손잡이(110)의 피치 방향 동작을 전달 받는 피치 방향 조작부(200)와 조절 손잡이(110)의 요 방향 동작을 전달 받는 요 방향 조작부(300)의 자세한 구성이 도시되어 있다. 이때, 피치 방향 조작부(200)와 요 방향 조작부(300)의 동작면은 서로 직각으로 교차되고 있다.

우선, 피치 방향 조작부(200)의 구성을 살펴보기로 한다.

원형으로 형성된 제1 및 제2 플레이트(210, 220)가 소정 거리만큼 이격되어 있고, 제1 및 제2 플레이트(210, 220)의 면과 직교하는 면에는 반원형이고 동일한 크기로 형성되는 두 쌍의 피치 방향 조절 기어(230)가 제1 및 제2 플레이트(210, 220)의 중심축을 기준으로 하여 한 쌍씩 평행하게 설치되어 있다. 한편, 도 3에서, 피치 방향 조절 기어(230)가 설치되는 제1 및 제2 플레이트(210, 220)는 최소한의 면적을 차지하는 원형인 것으로 도시되어 있으나, 제1 및 제2 플레이트(210, 220)는 굳이 원형일 필요는 없으며, 다른 형태를 갖도록 형성될 수도 있다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c를 살펴보기로 한다. 도 4a에는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 플레이트(210)에 피치 방향 조절 기어(230)가 설치된 상태가 도시되어 있다. 비록 도 4a에는, 하나의 피치 방향 조절 기어(230)만이 설치되어 있는 것처럼 도시되어 있으나, 이는 피치 방향 조절 기어(230)의 설치 상태를 명확하게 나타내기 위해 다른 하나의 피치 방향 조절 기어(230)의 도시를 생략한 때문일 뿐, 실제로는 한 쌍을 이루는 두 개의 피치 방향 조절 기어(230)가 제1 플레이트(210)에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 도 4b와 도 4c에는 본 발명의 일 실시예에 따라 한 쌍의 피치 방향 조절 기어(230)가 소정의 간격으로 평행하게 설치된 상태가 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 플레이트에 하나의 피치 방향 조절 기어(230)만이 설치되는 경우에도 조절 손잡이(110)의 조작에 따라 피치 방향 조작부(200)의 동작을 제어하는 것이 가능하지만, 그 동작의 안정성을 유지하기 위해 피치 방향 조절 기어(230)는 최소한 두 개 이상 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 제1 및 제2 플레이트(210, 220)에 설치된 각 쌍의 피치 방향 조절 기어(230)의 간격은 각각 동일한 것이 바람직하며, 제1 플레이트(210)에 설치된 피치 방향 조절 기어(230)와 제2 플레이트(220)에 설치된 피치 방향 조절 기어(230)는 서로 맞물릴 수 있도록 동일한 피치로 형성되는 것이 바람직하다.

도 3을 다시 살펴본다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 플레이트(210, 220)에 각각 설치된 한 쌍의 피치 방향 조절 기어(230)의 중심에는 원형으로 공간이 형성되어 있으므로, 원통형의 회전 관절축(240)이 피치 방향 조절 기어(230)의 중심부에 형성된 공간에 회전 가능하도록 삽입될 수 있다. 이때, 피치 방향 조절 기어(230)의 중심축과 회전 관절축(240)의 중심축은 서로 일치되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 삽입된 회전 관절축(240)의 길이는, 각각의 피치 방향 조절 기어(230)의 두께보다 길게 형성되도록 하되, 나란히 형성되는 각각의 회전 관절축(240)의 단부가 서로 접촉되지 않는 정도로 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 피치 방향 조절 기어(230)는 반원형으로 형성되어 있으므로, 피치 방향 조절 기어(230)의 중심점은 제1 및 제2 플레이트(210, 220)의 표면 상에 위치되는 것이 바람직하다.

한편, 도 3에 도시된 바에 따르면, 피치 방향 조절 기어(230)는 반원형으로 형성되어 있으나, 이는 조절 손잡이(110)의 피치 방향 동작 범위를 180˚로 한정하기 위한 것이므로, 동작 범위를 다르게 설정하기 위해서는 피치 방향 조절 기어(230)의 형태를 반원형이 아닌 부채꼴로 형성할 수도 있다.

제1 및 제2 플레이트(210, 220)에 설치된 피치 방향 조절 기어들(230)의 맞물림 상태가 유지되도록 하기 위해서, 제1 피치 링크(250)가 제1 및 제2 플레이트(210, 220) 사이에 배치된다. 도 5a, 도 5b 및 도 5c를 통하여 더 살펴보기로 한다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 피치 링크(250)의 구성을 나타내는 정면도, 측면도 및 사시도로서, 제1 피치 링크(250)가, 소정의 길이를 갖는 직육면체 형태의 몸체(252)와, 이 양단에 설치되는, 소정의 간격을 이루는 두 쌍의 회전 링(254)을 포함함을 도시하고 있다.

이러한 제1 피치 링크(250)를 구성하는 회전 링(254)에는 피치 방향 조절 기어(230)의 중심에 삽입되는 회전 관절축(240)의 일단이 피치 방향 조절 기어(230)가 회전 가능하게끔 삽입된다. 따라서, 제1 및 제2 플레이트(210, 220)에서는 피치 방향 조절 기어(230)가 서로 맞물려 회전 동작하는데, 이러한 회전 동작은 제1 피치 링크(250) 양단의 회전 링(254)에 삽입된 회전 관절축(240)을 축으로 하여 일어난다.

한편, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 피치 링크(250)의 몸체(252)의 길이 방향의 중심에는 조절 손잡이(110)와 엔드 이펙터(700)를 연결하는 개폐 케이블(120)이 통과할 수 있도록 하는 관통홀(256)이 형성된다. 관통홀(256)은 바람직하게는 몸체(252)의 중심에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

참고로, 후술하는 제2 피치 링크(650)와 제1 및 제2 요 링크(350, 550)는 상기와 같은 제1 피치 링크(250)과 동일한 방식으로 형성된다.

한편, 도 3과 도 4a, 도 4b 및 도 4c를 다시 살펴본다. 도 3과 도 4a, 도 4b 및 도 4c에는 제1 및 제2 플레이트(210, 220)에 각각 네 개의 관통홀(260, 262)이 형성된 것이 도시되어 있다. 바람직하게는, 네 개의 관통홀(260, 262)은 제1 및 제2 플레이트(210, 220)의 중심점을 기준으로 하여 90˚의 각거리를 두고 형성되며, 이 중 두 개의 관통홀(260)은 피치 케이블 삽입홀이고, 다른 두 개의 관통홀(262)은 요 케이블 삽입홀이다.

이상에서와 같이 피치 방향 조작부(200)가 구성된 후, 피치 방향 조작부(200)를 구성하는 제2 플레이트(220)의 후방으로는 요 방향 조작부(300)의 제1 플레이트(310)가 밀착된다.

피치 방향 조작부(200)와 마찬가지로, 요 방향 조작부(300)는 두 쌍의 요 방향 조절 기어(330)가 한 쌍씩 서로 대향하여 설치되는 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320)가 소정 간격으로 이격되어 구성되고, 제1 플레이트(310)와 제2 플레이트(320)에 대하여 설치된 두 쌍의 요 방향 조절 기어(330)는 서로 맞물리며, 요 방향 조절 기어(330)의 맞물림 상태는 제1 요 링크(350)에 의해 유지된다.

이러한 요 방향 조작부(300)는 그 내부 구성요소의 동작 방향이 피치 방향 조작부(200)의 내부 구성요소의 동작 방향과 직교하는 방향인 것을 제외하고는, 피치 방향 조작부(200)와 동일한 방식으로 구성되므로, 그 구성에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

다만, 피치 방향 조작부(200)의 제2 플레이트(220)의 후방으로 요 방향 조작부(300)의 제1 플레이트(310)가 밀착될 때, 피치 방향 조작부(200)의 제2 플레이트(220)와 요 방향 조작부(300)의 제1 플레이트(310)에 형성되어 있는 각각의 관통홀들이 어긋나지 않도록 하여야 한다는 점은 주의하여야 한다.

그 다음으로, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시되어 있는 바와 같은 요 방향 동작부 및 피치 방향 동작부(500, 600)와 엔드 이펙터(700)에 대하여 살펴보기로 한다. 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 각각 상기 언급된 구성요소들에 대한 정면도, 사시도 및 측면도이다.

먼저, 도 6a를 살펴본다. 요 방향 동작부(500)는 서로 대향하여 설치된 제3 플레이트(510)와 제4 플레이트(520)를 포함한다. 요 방향 동작부(500)의 제3 플레이트(510)와 제4 플레이트(520)에 설치된 두 쌍의 요 방향 동작 기어(530)는 서로 맞물리고, 제3 플레이트(510)와 제4 플레이트(520)가 제2 요 링크(550)에 의해 연결되는 것은 요 방향 조작부(300)에서와 동일하므로, 더 상세한 설명은 생략한다.

또한, 피치 방향 동작부(600)는 서로 대향하여 설치된 제3 플레이트(610)와 제4 플레이트(620)를 포함한다. 제3 플레이트(610)와 제4 플레이트(620)에 설치된 두 쌍의 피치 방향 동작 기어(630)는 서로 맞물리고, 제3 플레이트(610)와 제4 플레이트(620)가 제2 피치 링크(650)에 의해 연결되는 것은 피치 방향 조작부(200)에서와 동일하므로, 더 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 요 방향 동작부(500)와 피치 방향 동작부(600)는 동작 방향이 서로 직교하도록 구성된다.

피치 방향 동작부(600)의 일단에 연결되는 엔드 이펙터(700)는 조절 손잡이(110)의 개폐 동작에 대응하여 동작하고, 인체 내부에서의 수술에 사용되는 도구, 즉, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등으로서 사용된다. 또한, 필요에 따라, 도시된 바와는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터(700)는 훅형 전극과 같이 개폐 동작이 굳이 요구되지 않는 구성요소일 수도 있다.

앞서 설명된 바와 같이 구성되는 피치 방향 조작부(200)는 피치 케이블(710)에 의해 피치 방향 동작부(600)와 연결되고, 요 방향 조작부(300)는 요 케이블(720)에 의해 요 방향 동작부(500)와 연결되어 있으므로, 사용자가 조절 손잡이(110)를 피치 방향 및 요 방향으로 조작하면, 사용자의 조작은 피치 방향 조작부(200)와 요 방향 조작부(300)를 거쳐 피치 케이블(710)과 요 케이블(720)을 통해 요 방향 동작부(500)와 피치 방향 동작부(600)로 전달된다(따라서, 피치 방향 동작과 요 방향 동작은 실질적으로 서로 독립적이다). 이때, 피치 케이블(710)과 요 케이블(720)은 샤프트(100)의 내부를 통해 배치되고, 케이블이 샤프트(100)의 내부에서 꼬이는 것을 방지하거나 케이블의 방향을 전환(또는 역전)시키기 위한 가이더가 더 포함될 수 있다.

피치 케이블(710)과 요 케이블(720)의 연결 상태를 살펴보면 다음과 같다.

앞서 본 바와 같이, 피치 방향 조작부(200)의 제1 플레이트(210)에는 피치 케이블 삽입홀(260)과 요 케이블 삽입홀(262)이 형성되어 있다. 이 중, 피치 방향 조작부(200)에 형성되어 있는 피치 케이블 삽입홀(260) 중 하나를 선정하여 피치 케이블(710)의 일단을 연결 고정하고, 피치 케이블(710)의 타단은 피치 방향 동작부(600)의 제4 플레이트(620)에 형성되어 있는 피치 케이블 삽입홀(660) 중 하나에 연결 고정한다. 여기에서 그리고 이하에서, 케이블이 주로 관통홀에 고정되는 것으로 예시되었지만, 본 발명의 기술적 사상에 따라 케이블이 동작할 수 있는 이상, 케이블이 반드시 관통홀에 고정될 필요는 없으며, 관통홀 근방의 고정된 구성요소(예를 들면, 플레이트)에 고정될 수도 있음이 이해되어야 한다.

또한, 제1 플레이트(210)에 형성된 피치 케이블 삽입홀(260) 중 다른 하나와 제4 플레이트(620)에 형성된 피치 케이블 삽입홀(660) 중 다른 하나에도 동일한 방식으로 피치 케이블(710)을 연결 고정하여, 피치 방향 조작부(200)와 피치 방향 동작부(600)가 한 쌍의 피치 케이블(710)에 의해 연결되도록 한다. 이때, 피치 방향 조작부(200)와 피치 방향 동작부(600)를 연결하는 피치 케이블(710)은 서로 평행하게 연결되고, 피치 케이블(710)의 탄성도 동일하게 설정되는 것이 바람직하다. 그러나, 피치 케이블(710)은 상기 설명한 바와 같은 가이더와 플레이트 등에 의해

형태가 되도록 형성될 수도 있다.

그리고, 피치 케이블(710)은 피치 방향 조작부(200)와 피치 방향 동작부(600) 사이에서 샤프트(100)의 내부를 통해 연결된다.

요 케이블(720)에 대하여 살펴본다.

요 방향 조작부(300)에 형성되어 있는 두 개의 요 케이블 삽입홀(362)에는 각각 요 케이블(720)의 일단이 연결 고정되고, 요 케이블(720)의 타단은 요 방향 동작부(500)의 제4 플레이트(520)에 형성된 요 케이블 삽입홀에 연결 고정된다.

이때에도, 요 방향 조작부(300)와 요 방향 동작부(500)를 연결하는 요 케이블(720)은 서로 평행하게 연결되고, 요 케이블(720)의 탄성도 동일하게 설정될 수 있다(물론, 요 케이블(720) 역시

형태로 형성될 수도 있다). 이러한 요 케이블(720)의 연결은 앞서 설명한 피치 케이블(710)의 그것과 마찬가지일 수 있다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선, 최소 침습 수술 도구(1)를 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 피치 방향 조작부 및 요 방향 조작부(200, 300), 샤프트(100), 요 방향 동작부 및 피치 방향 동작부(500, 600)의 중심이 일치하도록 정렬한다.

최소 침습 수술을 수행하는 외과의사는 최소 침습 수술 도구(1)의 일단에 설치되어 있는 조절 손잡이(110)의 손잡이 울(112)에 손을 넣어 조절 손잡이(110)를 파지한다.

이하에서는, 조절 손잡이(110)의 요 방향 동작의 설명을 용이하게 하기 위해 요 방향의 + 와 - 동작을 외과의사를 기준으로 하여 각각 우측과 좌측 동작으로 예시하여 설명하기로 한다. 또한, 조절 손잡이(110)의 피치 방향 동작의 설명을 용이하게 하기 위해 피치 방향의 + 와 - 동작을 외과의사를 기준으로 상측과 하측 동작으로 예시하여 설명하기로 한다.

도 7a는 본 발명에 의한 최소 침습 수술 도구(1)의 사용예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 7b는 도 7a의 B 부분의 상세 도면이고, 도 7c는 도 7a의 A 부분의 상세 도면이다.

외과의사가 조절 손잡이(110)를 파지한 상태에서 조절 손잡이(110)를 하측으로 회전 조작하면 피치 방향 조작부(200)의 제1 플레이트(210)에 형성된 피치 케이블 삽입홀(260)에 일단이 연결되어 있는 피치 케이블(710) 중 상측의 케이블이 외과의사의 몸쪽으로 당겨지게 되고, 피치 케이블(710) 중 하측의 케이블은 외과의사의 반대 방향으로 풀려서 엔드 이펙터(700)가 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이 상측을 향하여 회전 동작하게 된다. 조절 손잡이(110)의 조작 방향이 반대가 되면 엔드 이펙터(700)의 동작 방향도 반대가 된다.

또한, 외과의사가 조절 손잡이(110)를 파지한 상태에서 조절 손잡이(110)를 좌측으로 회전 조작하면 요 방향 조작부(300)의 제1 플레이트(310)에 형성된 요 케이블 삽입홀(362)에 일단이 연결되어 있는 요 케이블(720) 중 우측의 케이블이 외과의사의 몸쪽으로 당겨지게 되고, 이에 따라 요 케이블(720) 중 좌측의 케이블은 외과의사의 반대 방향으로 풀려서 엔드 이펙터(700)가 도면에 도시되어 있는 바와 같이 우측을 향하여 회전 동작하게 된다. 조절 손잡이(110)의 조작 방향이 반대가 되면 엔드 이펙터(700)의 동작 방향도 반대가 된다.

본 발명의 상기 실시예에서는 외과의사가 조절 손잡이(110)를 조작하는 방향과 반대로 엔드 이펙터(700)가 동작하는 구성이 개시되어 있으나, 필요에 따라 조절 손잡이(110)를 조작하는 방향과 엔드 이펙터(700)가 동작하는 방향이 동일하도록 케이블을 설치할 수도 있다.

한편, 각각의 조작부와 동작부에서 사용되는 조절 기어의 크기가 모두 동일하게 설정되어 있다면, 조절 손잡이(110)의 동작량과 엔드 이펙터(700)의 동작량도 1:1이 된다. 여기에서, 조절 손잡이(110)의 동작량과 엔드 이펙터(700)의 동작량이 서로 다르게 설정되도록 하기 위해서는 조작부와 동작부에서 사용되는 조절 기어의 크기를 다르게 설정하면 된다.

예를 들어, 기어비가 1이 아니게 되는 경우, 즉, 피치 방향 조작부(200)의 피치 방향 조절 기어(230)가 피치 방향 동작부(600)의 피치 방향 조절 기어(630) 보다 큰 반지름을 갖는 경우에는 기어비가 1 초과가 되는데, 이때에는 외과의사의 조작보다 더 큰 각도로 피치 방향 조절 기어(630)가 회전하게 되므로, 결국 엔드 이펙터(700) 역시 조절 손잡이(110)보다 많이 회전하게 된다. 물론, 기어비가 1 미만이 되면, 엔드 이펙터(700)의 동작량은 조절 손잡이(110)의 조작 정도보다 작게 된다.

한편, 외과의사가 조절 손잡이(110)의 조작에 의해 엔드 이펙터(700)가 원하는 방향을 향하도록 한 상태에서 조절 손잡이(110)를 폐쇄하게 되면, 조절 손잡이(110)의 폐쇄 동작이 개폐 케이블(120)에 의해 엔드 이펙터(700)로 전달되어 엔드 이펙터(700)가 폐쇄될 수 있다. 반대로, 외과의사가 조절 손잡이(110)를 개방하게 되면 엔드 이펙터(700)에 설치된 복원 스프링(미도시됨)의 탄성력에 의해 엔드 이펙터(700)는 원래의 개방 상태로 복원될 수 있다. 외과의사는, 필요에 따라, 이러한 개폐 기능이 구비된 엔드 이펙터(700)를 이용하여 수술을 행하게 된다. 이상에서, 외과의사가 조절 손잡이(110)를 개방하는 경우, 엔드 이펙터(700)가 개방되는 것으로 설명하였으나, 사용되는 엔드 이펙터(700)에 따라서는 이와 반대로 동작하도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 조절 손잡이(110)의 두 개의 울(112) 중에 상측의 울(112)에 의해 개폐 케이블(120)이 당겨질 수도 있지만, 그 하측의 울(112)에 의해 개폐 케이블(120)이 당겨질 수도 있음이 이해되어야 한다.

도 8을 살펴본다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 요 방향 조작부(300)의 더 상세한 구성을 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 평행 상태이던 제1 및 제2 플레이트(310, 320)가 외부의 조작에 의해 요 방향 조작부(300) 내에서 제1 및 제2 플레이트(310, 320)가 서로 90˚의 각도를 이루게 될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 플레이트(310, 320)가 서로 90˚의 각도를 이루는 상태에서도 요 방향 조작부(300) 내의 요 케이블(720)의 길이는 변경되지만, 피치 케이블(710)의 길이는 거의 변경되지 않기 때문에, 피치 방향 조작부(200)와 요 방향 조작부(300)는 실질적으로 독립적으로 동작하게 된다. 한편, 여기서, 제1 및 제2 플레이트(310, 320)의 모서리가 서로 부딪혀서 손상되는 것을 방지할 수 있도록 제1 및 제2 플레이트(310, 320)의 대향면 모서리에는 약 45˚ 각도로 모서리 면취 작업이 되어 있을 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명되었으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능한 것이다. 또한, 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

100: 샤프트
110: 조절 손잡이
200: 피치 방향 조작부
300: 요 방향 조작부
500: 피치 방향 동작부
600: 요 방향 동작부
700: 엔드 이펙터

Claims (7)

1. 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서,
   소정의 길이로 형성되는 샤프트,
   사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이,
   상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 피치 방향 조작부 및 요 방향 조작부,
   상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 피치 방향 조작부 및 상기 요 방향 조작부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 피치 방향 동작부 및 요 방향 동작부,
   상기 피치 방향 동작부 및 상기 요 방향 동작부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터, 및
   상기 피치 방향 조작부 및 상기 요 방향 조작부로부터의 동작을 상기 피치 방향 동작부 및 상기 요 방향 동작부로 각각 전달하는 복수의 케이블
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 샤프트는 내부에 적어도 하나의 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 케이블은 상기 샤프트의 내부 공간에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.
4. 제1항에 있어서,
   상기 조절 손잡이의 개폐 동작을 상기 엔드 이펙터로 전달하는 개폐 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 케이블은,
   상기 피치 방향 조작부로부터의 동작을 상기 피치 방향 동작부로 전달하는 피치 케이블, 및
   상기 요 방향 조작부로부터의 동작을 상기 요 방향 동작부로 전달하는 요 케이블
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.
6. 제5항에 있어서,
   상기 피치 케이블은 상기 피치 방향 조작부와 상기 피치 방향 동작부에 형성되는 케이블 삽입홀에 연결 고정되는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.
7. 제5항에 있어서,
   상기 요 케이블은 상기 요 방향 조작부와 상기 요 방향 동작부에 형성되는 케이블 삽입홀에 연결 고정되는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.

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