KR101117458B1

KR101117458B1 - 의료장치에 구비되는 로봇암의 관절고정장치

Info

Publication number: KR101117458B1
Application number: KR1020100072177A
Authority: KR
Inventors: 김동철
Original assignee: 김동철
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-29
Also published as: KR20120010690A

Abstract

본 발명은 의료장치용 본체에 지지되는 지지체, 1로봇암들 및 의료도구 사이를 전방위로 회동시켜 주는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제를 스위치의 조작을 통해 한번에 수행함으로써 의료장치에 구비되는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제가 편리할 뿐만 아니라 고정 및 고정해제에 따른 소요 시간 또한 구비되는 로봇암의 개수에 상관없이 단 한 번의 스위치를 조작할 시간 정도만 소요되는 의료장치에 구비되는 로봇암의 관절고정장치에 관한 것으로, 의료장치용 본체(1)에 구비되는 지지체(3), 의료도구(9), 상기 지지체(3)와 의료도구(9) 사이에 연결되는 적어도 1개의 로봇암(5,7)을 갖는 의료장치에 있어서, 연결된 상기 지지체(3), 적어도 1개의 로봇암(5,7) 및 의료도구(9) 사이를 전방위로 회동시켜 주는 것으로, 동일한 구성으로 이루어진 관절부(100,200,300)들을 포함하고, 상기 관절부(200)는, 하면에 숫고정부(211)가 구비된 상측 고정부재(212)가 상측 내부에 고정되고, 상기 숫고정부(211)의 직하에 작동공간(213)이 형성되며, 하부가 개방되어 인입공간(214)이 형성되되 그 형성되는 인입공간(214)과 상기 작동공간(213)이 연통된 구조를 갖는 상부 관절 몸체(210)와; 상기 상측 고정부재(220)에 삽입 고정되는 것으로, 외부로부터 전원이 공급되면 자기화되는 전자석(220)과; 상기 상부 관절 몸체(210)의 작동공간(213)에 위치되는 것으로, 상면에 상기 숫고정부(211)에 물리는 암고정부(231)가 구비되고, 하면에 상하안내홈(232)이 형성된 금속재질의 하측 회동부재(230)와; 상기 상부 관절 몸체(210) 또는 상기 전자석(220)에 중공(221)이 형성되고, 그 형성된 중공(221)에 내재되는 것으로, 일측이 상기 상부 관절 몸체(210)의 내부 상측에 놓여 지고, 타측이 상기 하측 회동부재(230)에 놓여져, 탄성력에 의해 상기 상측 고정부재(212)의 숫고정부(211)와 상기 하측 회동부재(230)의 암고정부(231) 사이를 떨어트려 주는 탄성스프링(240)과; 상기 상부 관절 몸체(210)의 인입공간(214)을 통해 인입되어 끝단부가 상기 하측 회동부재(230)의 상하안내홈(232)에 인입되는 진입대(251)가 상면에 돌출된 하부 관절 몸체(250);로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

의료장치에 구비되는 로봇암의 관절고정장치{Joint fixed equipment of robot arm with which medical equipment is equipped}

본 발명은 의료장치용 본체에 지지되는 지지체, 로봇암들 및 의료도구 사이를 전방위로 회동시켜 주는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제를 스위치의 조작을 통해 한번에 수행함으로써 의료장치에 구비되는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제가 편리할 뿐만 아니라 고정 및 고정해제에 따른 소요 시간 또한 구비되는 로봇암의 개수에 상관없이 단 한 번의 스위치를 조작할 시간 정도만 소요되는 의료장치에 구비되는 로봇암의 관절고정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 외과용 수술에는 의사를 보조하기 위하여 각종 의료용 기구를 장착할 수 있는 의료장치가 사용되고 있다.

이러한, 의료장치에는 치료(또는 진단) 부위에 의료도구가 위치될 수 있게 제공하는 로봇암이 연결되어 있어 시술자가 의료도구의 위치에 최대한 구애를 받지 않고 시술할 수 있도록 제공하고 있다.

도 1은 로봇암이 구비된 의료장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 로봇암이 구비된 의료장치 중 종래의 관절부분을 나타낸 요부도면이다.

도시된 바와 같이, 로봇암이 구비된 의료장치는 의료장치용 본체(1)에 지지되는 지지체(3)에 제 1로봇암(5), 제 2로봇암(7) 및 의료도구(9)가 연결되되, 회동가능하게 연결되도록 지지체(3), 제 1로봇암(5), 제 2로봇암(7) 및 의료도구(9) 사이에는 종래의 제 1관절부(10), 제 2관절부(20) 및 제 3관절부(30)을 통해 연결제공되고 있다.

여기서, 의료도구(9)가 시술부위에 위치하면서도 시술자의 시술공간에서 최대한 벗어날 수 있도록 제 1관절부(10), 제 2관절부(20) 및 제 3관절부(30)는 제 1로봇암(5) 및 제 2로봇암(7)의 각 양측을 최대한 회동가능하게 하는 구성을 갖고 있다.

이러한 제 1관절부(10), 제 2관절부(20) 및 제 3관절부(30)의 구성은 동일하기에 제 1관절부(10)를 통해 설명하면 먼저, 손잡이(11)와, 상부에 상기 손잡이(11)가 고정연결되는 것으로 외주연에 나사산(12)이 형성된 회동축(13)과, 제 1로봇암(5)의 일측이 내재되되 이탈되지 않도록 상부 및 하부로 분리되며, 그 분리된 부분에 수용홈(14)이 형성된 관절몸체(15)로 이루어져 있다.

이처럼, 각 로봇암(5,7)이 구비된 의료장치 중 종래의 각 관절부(10,20,30)를 이용하여 의료도구(9)를 시술부위에 위치시키고자 할 경우 먼저, 각 관절부(10,20,30)에 구비된 손잡이(11)들을 로봇암(5,7) 고정해제위치인 상부쪽으로 이동되도록 시술자가 수동으로 순차적으로 돌린다.

이후, 각 로봇암(5,7)을 회동시켜 소망하는 위치에 배치시킨 상태에서 각 관절부(10,20,30)에 구비된 손잡이(11)들을 로봇암(5,7) 고정위치인 하부쪽으로 이동되도록 시술자가 수동으로 순차적으로 돌리면, 각 관절부(10,20,30)에 구비된 각 회동축(13)의 끝단이 각 로봇암(5,7)의 양측을 누름 고정함으로써 사용된다.

이와 같은, 로봇암(5,7)이 구비된 의료장치 중 종래의 각 관절부(10,20,30)들은 시술을 위해 로봇암(5,7)의 위치를 변경할 때마다 시술자가 직접 관절부(10,20,30)에 구비된 손잡이(11)를 잡고 고정 및 고정해제를 수행해야 하기 때문에 시술자가 직접 고정 및 고정해제를 수행함에 따른 사용상의 불편함과 더불어 고정 및 고정해제에 따른 시간이 많이 소요는데 이는, 구비되는 로봇암(5,7)의 개수에 따라 비례적으로 더 걸리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 의료장치용 본체에 지지되는 지지체, 1로봇암들 및 의료도구 사이를 전방위로 회동시켜 주는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제를 스위치의 조작을 통해 한번에 수행함으로써 의료장치에 구비되는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제가 편리할 뿐만 아니라 고정 및 고정해제에 따른 소요 시간 또한 구비되는 로봇암의 개수에 상관없이 단 한 번의 스위치를 조작할 시간 정도만 소요되는 의료장치에 구비되는 로봇암의 관절고정장치를 제공하는데 있다.

본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로 본 발명의 의료장치에 구비되는 로봇암의 관절고정장치는, 의료장치용 본체에 구비되는 지지체, 의료도구, 상기 지지체와 의료도구 사이에 연결되는 적어도 1개의 로봇암을 갖는 의료장치에 있어서, 연결된 상기 지지체, 적어도 1개의 로봇암 및 의료도구 사이를 전방위로 회동시켜 주는 것으로, 동일한 구성으로 이루어진 관절부들을 포함하고, 상기 관절부는, 하면에 숫고정부가 구비된 상측 고정부재가 상측 내부에 고정되고, 상기 숫고정부의 직하에 작동공간이 형성되며, 하부가 개방되어 인입공간이 형성되되 그 형성되는 인입공간과 상기 작동공간이 연통된 구조를 갖는 상부 관절 몸체와; 상기 상측 고정부재에 삽입 고정되는 것으로, 외부로부터 전원이 공급되면 자기화되는 전자석과; 상기 상부 관절 몸체의 작동공간에 위치되는 것으로, 상면에 상기 숫고정부에 물리는 암고정부가 구비되고, 하면에 상하안내홈이 형성된 금속재질의 하측 회동부재와; 상기 상부 관절 몸체 또는 상기 전자석에 중공이 형성되고, 그 형성된 중공에 내재되는 것으로, 일측이 상기 상부 관절 몸체의 내부 상측에 놓여 지고, 타측이 상기 하측 회동부재에 놓여져, 탄성력에 의해 상기 상측 고정부재의 숫고정부와 상기 하측 회동부재의 암고정부 사이를 떨어트려 주는 탄성스프링과; 상기 상부 관절 몸체의 인입공간을 통해 인입되어 끝단부가 상기 하측 회동부재의 상하안내홈에 인입되는 진입대가 상면에 돌출된 하부 관절 몸체;로 이루어진다.

본 발명은 의료장치용 본체에 지지되는 지지체, 1로봇암들 및 의료도구 사이를 전방위로 회동시켜 주는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제를 스위치의 조작을 통해 한번에 수행함으로써 의료장치에 구비되는 각 관절부들의 고정 또는 고정해제가 편리할 뿐만 아니라 고정 및 고정해제에 따른 소요 시간 또한 구비되는 로봇암의 개수에 상관없이 단 한 번의 스위치를 조작할 시간 정도만 소요되게 하여 주는 효과를 발휘한다.

도 1은 로봇암이 구비된 의료장치를 나타낸 사시도,
도 2는 로봇암이 구비된 의료장치 중 종래의 관절부분을 나타낸 요부도면,
도 3은 본 발명의 관절고정장치가 적용된 로봇암이 구비된 의료장치를 나타낸 사시도,
도 4는 로봇암이 구비된 의료장치에 적용된 본 발명의 관절고정장치를 나타낸 단면도,
도 5는 로봇암이 구비된 의료장치에 적용된 본 발명의 관절고정장치 중 상측 고정부재와 하측 회동부재를 나타낸 요부 분해사시도,
도 6 및 도 7은 로봇암이 구비된 의료장치에 적용된 본 발명의 관절고정장치의 사용상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

앞에서 언급한 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 관절고정장치는 의료장치용 본체(1)에 구비되는 지지체(3), 의료도구(9), 상기 지지체(3)와 의료도구(9) 사이에 연결되는 제 1로봇암(5) 및 제 2로봇암(7)을 갖는 의료장치에 있어서, 연결된 상기 지지체(3), 제 1로봇암(5), 제 2로봇암(7) 및 의료도구(9) 사이를 전방위로 회동시켜 주는 제 1관절부(100), 제 2관절부(200) 및 제 3관절부(300)로 이루어진다.

상기 의료장치용 본체(1)는 시술행위를 수행하는데 있어 요구되는 각종 시술정보를 제공 및 제어를 수행하는 장치로서, 시술행위와 관련된 각종 정보의 출력수단 및 다양한 입력수단이 구비되며 이러한, 출력수단 및 입력수단과 더불어 의료도구(9)를 제어하는 제어수단 및 전원을 공급하는 전원공급수단 등이 구비제공된다.

여기서, 레이저 치료기는 크게 수술시 미세 절개 및 절개면 출혈방지 등의 용도로 사용되는 수술용 레이저와, 관절염 환자의 통증완화 및 치료, 골절의 치료를 위한 보조처리, 피부염 특히 무좀의 치료, 여드름이나 화상의 치료 등을 위한 물리치료기 등으로 활용되는 의료장치이다.

이러한 의료장치용 본체(1)는 의료분야에 따라 다양한 종류가 있으며, 본 발명에서는 일예로, 레이저 치료기를 도시하였고 이에 따라, 의료도구(9)도 레이저 치료기에 구비되는 프루브를 도시하고 있고, 로봇암의 개수도 제 1로봇암(5) 및 제 2로봇암(7)의 2개로 도시하고 있으며, 의료장치용 본체(1)로 레이저 치료기 대신에 다른 의료장치가 적용될 경우 의료도구(9)도 변경되며 이와 더불어 로봇암의 개수도 해당 의료장치에서 요구하는 개수만큼 증감되어 적용된다.

상기 제 1관절부(100), 제 2관절부(200) 및 제 3관절부(300)는 의료도구(9)가 시술부위에 위치하면서도 시술자의 시술공간에서 최대한 벗어날 수 있도록 360° 전방위로 회동가능한 부재로서, 이러한 관절부(100,200,300)들의 구성은 동일하다.

이 때문에, 제 2관절부(200)를 통해 구성을 설명하면, 제 1로봇암(5)과 일체로 연결되는 것으로, 하면에 숫고정부(211)가 구비된 상측 고정부재(212)가 상측 내부에 고정되고, 숫고정부(211)의 직하에 작동공간(213)이 형성되며, 하부가 개방되어 인입공간(214)이 형성되되 그 형성되는 인입공간(214)과 작동공간(213)이 연통된 구조를 갖는 상부 관절 몸체(210)와; 상측 고정부재(220)에 삽입 고정되는 것으로, 외부로부터 전원이 공급되면 자기화되는 것으로 중앙부에 중공(221)이 형성된 전자석(220)과; 상부 관절 몸체(210)의 작동공간(213)에 위치되는 것으로, 상면에 상기 숫고정부(211)에 물리는 암고정부(231)가 구비되고, 하면에 상하안내홈(232)이 형성된 금속재질의 하측 회동부재(230)와; 전자석(220)에 형성된 중공(221)에 내재되는 것으로, 일측이 상부 관절 몸체(210)의 내부 상측에 놓여 지고, 타측이 하측 회동부재(230)에 놓여져, 탄성력에 의해 상측 고정부재(212)의 숫고정부(211)와 하측 회동부재(230)의 암고정부(231) 사이를 떨어트려 주는 탄성스프링(240)과; 제 2로봇암(7)과 일체로 연결되는 것으로, 상부 관절 몸체(210)의 인입공간(214)을 통해 인입되어 끝단부가 하측 회동부재(230)의 상하안내홈(232)에 인입되는 진입대(251)가 상면에 돌출된 하부 관절 몸체(250);로 이루어진다.

이 중, 상측 고정부재(212)의 숫고정부(211)와 하측 회동부재(230)의 암고정부(231)는 도면에 도시된 것처럼, 중앙을 중심으로 방사상으로 돌출형성되는 톱니를 사용하거나 또는 도면에 도시하지 않았지만 요철을 사용할 수도 있으며, 이러한 숫고정부(211)와 암고정부(231)는 상측 고정부재(212)와 하측 회동부재(230)가 전자석(220)의 자기화에 의해 달라붙을 시 좌우로 회동되지 않고 고정시켜 주는 기능을 수행하는 다양한 부재를 적용하여 구현될 수 있다.

그리고 전자석(220)은 앞에서 언급한 의료장치용 본체(1)에 구비된 전원공급수단을 통해 전원을 공급받는데 이때, 시술자가 전원을 공급하는 전원공급수단의 온/오프를 조작제어할 수 있도록 도선으로 연결되는 전자석(220)과 전원공급수단 사이에는 전원 온/오프 스위치(도면에 도시하지 않음)가 연결되어 제공된다.

또한, 전자석(220)에 형성된 중공(221)은 전자석(220) 대신에 상측 고정부재(212)에 형성될 수 있으며, 중공(221)이 상측 고정부재(212)에 형성될 경우 하측 고정부재(230)의 상면에는 중공(221)의 회동궤도에 따라 링 형상의 평면이 형성된다.

또한, 전자석(220)의 자력은 탄성스프링(240)의 탄성력보다 커 전원이 공급될 경우 금속재질의 하측 회동부재(230)를 끌어당기고 이로 인해, 탄성스프링(240)이 압착되면서 숫고정부(211)와 암고정부(231)가 맞물리게 되어, 상부 관절 몸체(210) 및 하부 관절 몸체(250)가 접촉고정되게 제공한다.

그리고 하부 관절 몸체(250)가 원활하게 회동될 수 있도록 하부 관절 몸체(250)의 진입대(251)의 외측 및 상부 관절 몸체(210)의 인입공간(214) 사이와, 상부 관절 몸체(210)의 하면 및 하부 관절 몸체(250)의 사이에각각 볼베어링(401,403)을 설치하여 제공하는 것이 바람직하다.

이상이 제 2관절부(200)를 통해 구성을 설명한 것이며, 나머지 제 1관절부(100)나 제 3관절부(300)의 구성은 제 2관절부(200)와 동일하며 단지, 제 1관절부(100)를 구성하는 하부 관절 몸체는 지지체(3)와 고정연결되고, 제 3관절부(300)를 구성하는 하부 관절 몸체는 의료도구(9)와 고정연결되는 부분만 다르다.

이상과 같은 구성을 갖는 로봇암이 구비된 의료장치에 적용된 본 발명의 관절고정장치의 작동과정을 도면을 통해 상세히 설명하기 한다.

작동하기 전의 본 발명의 관절고정장치(도 4참조)를 이루는 각 관절부(100,200,300)들은 상부 관절 몸체(210)의 내부 상측 및 하측 회동부재(230) 사이에 놓여 진 탄성스프링(240)의 탄성력에 의해 숫고정부(211)와 암고정부(231) 사이가 떨어진 상태이다.

이와 같은, 상태에서 각 관절부(100,200,300)를 이용하여 의료도구(9)를 시술부위에 위치시키고자 할 경우 먼저, 각 관절부(100,200,300)를 통해 연결된 제 1로봇암(5) 및 제 2로봇암(7) 중 제 1로봇암(5)을 잡고 회동하면, 제 1로봇암(5)은 지지체(3)를 중심으로 회동하게 되어, 원하는 위치에 제 1로봇암(5)을 회동시킨다.

이후, 제 2로봇암(7)을 잡고 회동하면, 제 2로봇암(7)은 제 2관절부(200)를 축으로 해서 회동하게 되며 이후, 의료도구(9)를 잡고 회동하면, 의료도구(9)와 고정연결된 제 3관절부(300)를 구성하는 하부 관절 몸체는 제 3관절부(300)를 구성하는 상부 관절 몸체를 축으로 해서 회동하게 되어, 의료도구(9)를 원하는 위치까지 회동시켜 각 관절부(100,200,300)를 통해 의료도구(9)가 최적의 위치에 배치되도록 조작(도 6참조)한다.

이와 같은, 각 관절부(100,200,300)의 조작은 시술자가 제 1로봇암(5) 및 제 2로봇암(7)을 동시에 잡고 조작할 수도 있으며 이러한 조작은 시술자의 사고에 따라 다양한 조작방법으로 조작되어질 수 있다.

이처럼, 각 관절부(100,200,300)를 통해 의료도구(9)가 최적에 위치되도록 조작한 상태에서 전원 온/오프 스위치를 온으로 조작하면, 전원공급수단에서 전자석(220)으로 전원을 공급한다.

이로 인해, 전자석(220)은 자기화되어, 작동공간(213)에 위치하고 있는 금속재질의 하측 회동부재(230)를 끌어당기고 이로 인해, 탄성스프링(240)이 압착되면서 숫고정부(211)와 암고정부(231)가 맞물리게 되어, 상부 관절 몸체(210) 및 하부 관절 몸체(250)가 접촉고정된다.

이 때문에, 시술자가 제 1로봇암(5) 또는 제 2로봇암(7)을 잡고 회동시켜도 각 관절부(100,200,300)는 회동되지 않고 고정된 상태를 유지함으로써, 의료시술을 수행할 수 있게 제공한다.

1 : 의료장치용 본체 3 : 지지체
5,7 : 로봇암 9 : 의료도구
10,20,30,100,200,300 : 관절부 210 : 상부 관절 몸체
211 : 숫고정부 212 : 상측 고정부재
213 : 작동공간 214 : 인입공간
220 : 전자석 221 : 중공
230 : 하측 회동부재 231 : 암고정부
232 : 상하안내홈 240 : 탄성스프링
250 : 하부 관절 몸체 251 : 진입대
401,403 : 볼베어링

Claims

의료장치용 본체(1)에 구비되는 지지체(3), 의료도구(9), 상기 지지체(3)와 의료도구(9) 사이에 연결되는 적어도 1개의 로봇암(5,7)을 갖는 의료장치에 있어서,
연결된 상기 지지체(3), 적어도 1개의 로봇암(5,7) 및 의료도구(9) 사이를 전방위로 회동시켜 주는 것으로, 동일한 구성으로 이루어진 관절부(100,200,300)들을 포함하고,
상기 관절부(200)는,
하면에 숫고정부(211)가 구비된 상측 고정부재(212)가 상측 내부에 고정되고, 상기 숫고정부(211)의 직하에 작동공간(213)이 형성되며, 하부가 개방되어 인입공간(214)이 형성되되 그 형성되는 인입공간(214)과 상기 작동공간(213)이 연통된 구조를 갖는 상부 관절 몸체(210)와;
상기 상측 고정부재(220)에 삽입 고정되는 것으로, 외부로부터 전원이 공급되면 자기화되는 전자석(220)과;
상기 상부 관절 몸체(210)의 작동공간(213)에 위치되는 것으로, 상면에 상기 숫고정부(211)에 물리는 암고정부(231)가 구비되고, 하면에 상하안내홈(232)이 형성된 금속재질의 하측 회동부재(230)와;
상기 상부 관절 몸체(210) 또는 상기 전자석(220)에 중공(221)이 형성되고, 그 형성된 중공(221)에 내재되는 것으로, 일측이 상기 상부 관절 몸체(210)의 내부 상측에 놓여 지고, 타측이 상기 하측 회동부재(230)에 놓여져, 탄성력에 의해 상기 상측 고정부재(212)의 숫고정부(211)와 상기 하측 회동부재(230)의 암고정부(231) 사이를 떨어트려 주는 탄성스프링(240)과;
상기 상부 관절 몸체(210)의 인입공간(214)을 통해 인입되어 끝단부가 상기 하측 회동부재(230)의 상하안내홈(232)에 인입되는 진입대(251)가 상면에 돌출된 하부 관절 몸체(250);로 이루어진 것을 특징으로 하는 의료장치에 구비되는 로봇암의 관절고정장치.