KR101146407B1 - 수술용 매니퓰레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 좁은 단면의 굴곡진 관로 형상을 유연하게 통과 및 진행하여 원하는 지점까지 작동부가 위치하고 동작하도록 할 수 있는 다자유도 운동이 가능한 다단계 진행형 매니퓰레이터(manipulator)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수술용 매니퓰레이터는 수술 부위의 조직을 파지 및 절단하는 수술작동부와, 수술작동부와 상호 복수의 와이어로 연결되어 수술작동부가 작동되도록 와이어에 장력을 제공하는 구동유닛과, 수술작동부와 구동유닛 사이에 개재되며 수술작동부가 삽입되는 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장 및 진행되도록 복수개의 몸체부가 구비된 메인유닛과, 메인유닛에 연결되어 메인유닛의 몸체부들이 순차적으로 연장 및 진행되도록 메인유닛에 유체압을 제공하는 유체공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 메인유닛의 몸체부에 유체압을 공급하여 복수의 몸체부가 곡선 형태의 좁은 통로로 형성된 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장되어 수술작동부가 수술 부위에 도달될 수 있으므로, 고난도 수술 효율성 및 작업 편의성을 증대시킬 수 있다.

다자유도 매니퓰레이터(multi-degree of freedom manipulaotr manipulator), 유체압, 순차적 진행방식(forward movement in sequential order)

Description

수술용 매니퓰레이터{MANIPULATOR FOR SURGICAL OPERATION}

본 발명은, 수술용 매니퓰레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 인체 내부 삽입로를 따라 수술 부위까지 삽입될 수 있는 수술용 매니퓰레이터에 관한 것이다.

일반적으로 수술용 매니퓰레이터는 로봇 팔이라고도 불린다. 수술용 매니퓰레이터는 인체 외부에서 내부로 삽입되어 시술자에 의해 외부에서 내부의 수술 부위 조직을 파지 및 절단하기 위해 사용된다.

이러한 수술용 매니퓰레이터는 일 예로서, 주로 자궁 내 수술을 위해 자궁으로 삽입된다. 자궁 내 수술을 위해 사용되는 수술용 매니퓰레이터는 질을 통해 수술 부위까지 도달되어 수술을 위해 사용되는 집게(forceps) 또는 가위와 같은 수술작동부와, 수술작동부에 작동력을 제공하는 구동부로 이루어진다. 그리고, 수술작동부와 구동부 사이에는 질을 통해 자궁 내부로 수술작동부를 안내할 수 있도록 삽입되는 관 형상의 메인유닛이 배치된다.

한편, 종래의 수술용 매니퓰레이터의 메인유닛은 구동부로부터 수술작동부에 이르기까지 링크-조인트(link-joint)의 결합 형태로 이루어진다. 즉, 메인유닛은 링크-조인트의 결합이 순차적으로 직렬 또는 병렬로 이루어져 있어 각각의 링크-조인트 구성요소들이 구동부의 제어에 의해 수술작동부가 수술 부위에 도달되도록 한다. 수술용 매니퓰레이터의 메인유닛은 강체형 재료로 제작된 링크의 연결구조로서 수술작동부에 대한 힘발현 성능을 구현할 수 있다. 이러한 종래의 수술용 매니퓰레이터는 작동되는 범위 안에 장애물이 없거나 경로가 복잡하지 않아야 수술작동부가 수술 부위에 도달할 수 있다.

그런데, 종래의 수술용 매니퓰레이터는 자궁 내부로 연결되는 질과 같은 곡선 형태의 관로 또는 생체 조직내부 경로와 같은 복잡한 형상의 경로를 통해서 수술 부위까지 도달하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 종래의 수술용 매니퓰레이터는 일반적으로 장애물이 없는 공간에서 굽어지거나 작동을 구현할 수 있으나, 복수회로 굽은 통로나 경로를 입구에서부터 원하는 위치까지 진행하기에는 어려운 구조와 메커니즘을 갖고 있다.

인체 내부의 복잡한 기관이나 미로 구조 형상과 같이 진행 방향이 급격하게 바뀌는 작업 통로를 통해 목적 지점까지 매니퓰레이터 작동부가 도달하기 위해서는 입구에서부터 목적지점까지 진행하면서 각 방향 전환 지점의 매니퓰레이터 몸체부가 다자유도 각도 변화되어야 하며, 진행 길이가 변화하는 동안에도 연속적으로 각 방향전환점들에서 몸체 마디들의 자세변환이 이루어져야 한다. 뱀과 같이 유연한 구조와 복잡한 신경에 의한 능동적인 자세 변화가 이루어지도록 하기 위해서는 머리에 해당하는 작동부위에 고성능 센서가 위치하여 진행 방향에 따라서 몸체부의 움직임이 조절되어야 하며, 이를 위해서는 복잡한 몸체의 자유도 구조와 제어장치 들이 필요하게 된다.

하지만 이러한 조건을 갖추기 위해서는 정밀하고 복잡한 구조와 제어 알고리즘, 그리고 제조 비용이 현격하게 증가하는 단점이 있다. 또한 이러한 매니퓰레이터 몸체 구조부의 능동적 제어는 인체의 호흡이나 생리현상 등에 의한 관로 형상 및 신축성 변화 등 유연적 현상에 대응하기 어렵기도 하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 인체 내부의 곡선 형태의 삽입로나 복수회 구부러져 있는 삽입로를 따라 점진적으로 진행하여 수술 부위까지 도달할 수 있는 메커니즘이 구현된 수술용 매니퓰레이터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 유체압의 성질을 이용하여 입구에서부터 인체의 삽입로를 따라 다단계로 연장되어 유연하게 수술 부위까지 도달할 수 있는 수술용 매니퓰레이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 수술 부위의 조직을 파지 또는 절단하는 수술작동부와, 상기 수술작동부와 상호 복수의 와이어로 연결되어 상기 수술작동부가 작동되도록 상기 와이어에 장력을 제공하는 구동유닛과, 상기 수술작동부와 상기 구동유닛 사이에 개재되며 상기 수술작동부가 삽입되는 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장 및 진행되도록 복수개의 몸체부가 구비된 메인유닛과, 상기 메인유닛에 연결되어 상기 메인유닛의 상기 몸체부들이 순차적으로 연장 및 진행되도록 상기 메인유닛에 유체압을 제공하는 유체공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터(manipulator)에 의해서 이루어진다.

여기서, 상기 구동유닛은, 상기 수술작동부와 연결된 복수의 상기 와이어가 연결되고 시술자에 의해 파지되어 상기 수술작동부에 작동력이 제공되도록 복수의 상기 와이어에 장력을 인가하는 파지부와, 상기 수술작동부와 상기 파지부 사이에 배치되어 복수의 상기 와이어의 장력을 조절하는 조절부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 조절부는, 상기 구동유닛과 상기 메인유닛 사이에 배치되어 상기 수술작동부와 상기 구동유닛을 상호 연결하는 복수의 상기 와이어가 지지되는 조절부몸체와, 상기 조절부몸체와의 사이에 복수의 상기 와이어를 두고 상기 조절부몸체의 길이방향을 따라 회전 이동 가능하게 결합되어 복수의 상기 와이어의 장력이 조절되도록 복수의 상기 와이어를 가압 또는 가압 해제하는 회전조절부를 포함할 수 있다.

상기 조절부몸체와 상기 회전조절부는 상호 나사 체결되며 상기 회전조절부의 회전에 따라 복수의 상기 와이어가 가압 또는 가압 해제되어 복수의 상기 와이어의 장력이 조절되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 구동유닛은, 상기 조절부와 상기 메인유닛 사이에 배치되어 상기 구동유닛에 연결된 복수의 상기 와이어가 체결 지지되는 체결지지부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게 복수의 상기 몸체부는 순차적으로 내부에 수용되는 수용위치와 상기 수용위치에서 순차적으로 연장되는 연장위치 사이에서 왕복 이동되도록, 몸체부의 두께 방향으로 각각 점진적으로 작은 내경을 가지고 형성될 수 있다.

상기 몸체부는 주름관 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 몸체부는 상기 인체 내부의 삽입로를 따라 유연하게 진행되도록 탄성재질로 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인유닛은, 상기 몸체부에 연결되며 상기 유체공급부로부터 제공되는 유체의 유로가 형성된 유로형성부와, 복수의 상기 몸체부의 상호 인접한 영역의 일단에 각각 마련되며 상기 유로형성부로부터 공급되는 유체를 선택적으로 단속하는 밸브부를 더 포함할 수 있다.

상기 밸브부는, 복수의 상기 몸체부의 일단에 각각 결합되며 상기 유체공급부로부터 전달된 유체가 복수의 상기 몸체부 중 어느 하나로부터 다른 하나로 공급되도록 형성된 적어도 하나의 연통공이 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체 내부에 배치되어 상기 유체공급부로부터 공급된 유체압에 의해 상기 연통공이 선택적으로 단속되도록 왕복 이동되는 밸브작동부를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 밸브작동부는 상기 유체공급부로부터의 유체압의 공급 또는 차단에 따라 탄성력이 제공되도록 탄성재질로 마련될 수 있다.

상기 수술작동부는 집게(forceps)와 가위 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 메인유닛과 상기 구동유닛은 유니버셜 조인트(universal joint)로 연결될 수 있다.

더욱 바람직하게 상기 유체공급부는 상기 메인유닛에 공압을 제공할 수 있다.

한편, 상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 수술 부위의 조직을 파지 또는 절단하는 수술작동부와, 상기 수술작동부와 상호 복수의 와이어로 연결되어 상기 수술작동부가 작동되도록 상기 와이어에 장력을 제공하는 구동유닛과, 상기 수술작동부와 상기 구동유닛 사이에 개재되며 상기 수술작동부가 삽입되는 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장 및 진행되도록 마련되는 복수의 몸체부와, 상기 몸체부에 연결되어 상기 몸체부들이 순차적으로 연장 및 진행되도록 유체압을 제공하는 유체공급부와, 복수의 상기 몸체부에 배치되어 상기 유체공급부로부터 제공되는 유체압을 선택적으로 단속하는 밸브유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터(manipulator)에 의해서도 이루어진다.

여기서, 상기 밸브유닛은 복수의 몸체부 일단에 각각 배치되고 각각의 상기 몸체부 사이의 유체압을 선택적으로 단속하여, 각각의 상기 몸체부에 유체압이 순차적으로 공급시키는 것이 바람직하다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 점차 축소되는 단면을 가진 메인유닛의 몸체부에 유체압을 공급하여 복수의 몸체부가 곡선 형태의 좁은 통로로 형 성된 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장 및 진행되어 수술작동부가 수술 부위에 도달될 수 있으므로, 수술 편의성을 증대시킬 수 있는 수술용 매니퓰레이터가 제공된다.

또한, 메인유닛을 사이에 두고 수술작동부와 구동유닛을 복수의 와이어로 연결함으로써, 구동유닛의 작동에 의해 수술작동부에 작동력을 제공할 수 있는 장점을 가진 수술용 매니퓰레이터가 제공된다.

더불어, 본 발명은 유체의 공급에 의한 부피 팽창과 압력 증가 현상을 이용하여 외형이 일정한 관로 속을 일련의 다단계 원통 전진에 의해 작동부 끝단을 목적지점에 위치시키고 구동할 수 있는 메커니즘의 구동 정밀성을 유지하면서 제조의 용이성을 위해, 그 메커니즘 방식이 비교적 명확하고 단순한 것이 특징이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 구성 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 도면들에는 각 구성들을 명확히 하기 위해 와이어는 생략했음을 미리 밝혀둔다.

그러나, 도 4 내지 도 6에서는 구동유닛과 와이어의 연결을 명확히 설명하기 위해 와이어가 도시되었음을 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 주요부 분해 사시도, 그리고 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 작동 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터(manipulator)(1)는 수술작동부(100), 구동유닛(300), 메인유닛(500), 연결유닛(700) 및 유체공급부(900)를 포함한다.

수술작동부(100)는 수술 부위의 조직을 파지 또는 절단하도록 구동유닛(300)과 상호 복수의 와이어(3: 도 4 내지 도 6참조)로 연결된다. 수술작동부(100)는 집게, 가위, 칼 또는 레이저건 등과 같은 외과 수술용 도구를 포함한다. 수술작동부(100)는 메인유닛(500)의 몸체부(520)에 연결되어 몸체부(520)의 진행에 따라 수술 부위 위치로 안내된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 구동유닛 영역의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 구동유닛 영역 중 주요부의 확대 단면도이다.

구동유닛(300)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 파지부(320), 조절부(340) 및 체결지지부(360)를 포함한다. 구동유닛(300)은 수술작동부(100)와 상호 복수의 와이어(3)로 연결되어 수술작동부(100)가 작동되도록 와이어(3)에 작동력을 제공한다.

본 발명의 파지부(320)는 파지부몸체(322) 및 와이어연결부(324)를 포함한다. 파지부(320)는 수술작동부(100)와 연결된 복수의 와이어(3)와 연결되고 시술자에 의해 파지되어 수술작동부(100)에 작동력이 제공되도록 와이어(3)에 장력을 인가한다. 즉, 파지부(320)는 시술자의 움직임에 따라 와이어(3)에 장력을 인가 및 인가 해제할 수 있다.

파지부몸체(322)는 파지부(320)의 외관을 형성하며, 시술자에 의해 파지된다. 파지부몸체(322)는 본 발명의 일 실시 예로서, 원판 형상으로 마련되며 원주 방향으로는 일정 간격을 두고 시술자의 파지 편의성을 도모하기 위해 돌기가 복수개로 돌출 형성된다.

와이어연결부(324)는 원판 형상으로 마련된 파지부몸체(322)의 판면에 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치된다. 와이어연결부(324)는 수술작동부(100)와 연결된 와이어(3)가 각각 관통되어 체결지지부(360)로 안내되도록 한다. 와이어연결부(324)에는 수술작동부(100)와 연결된 와이어(3)가 관통되어 체결지지부(360)로 향하도록 관통공이 형성되어 있다.

조절부(340)는 본 발명의 일 실시 예로서, 조절부몸체(342), 조절나사부(344) 및 회전조절부(346)를 포함한다. 조절부(340)는 수술작동부(100)와 파지부(320) 사이에 배치되어 복수의 와이어(3)의 장력을 조절한다. 즉, 조절부(340)는 파지부(320)의 와이어연결부(324)를 경유하여 체결지지부(360)에 체결되는 와이어(3)의 장력을 조절한다.

예를 들어, 조절부(340)는 유체압에 의해 복수의 몸체부(520)가 순차적으로 연장될 때, 복수의 몸체부(520)의 연장 효율성이 확보되도록 와이어(3)의 장력을 감소시킨다. 반면, 조절부(340)는 복수의 몸체부(520)가 수술 부위에 도달될 때, 구동유닛(300)에 의한 작동력이 수술작동부(100)에 정밀하게 전달되도록 와이어(3)의 장력을 증가시킨다.

조절부몸체(342)는 원통 형상으로 마련되며 수술작동부(100)와 구동유닛(300)을 상호 연결하는 복수의 와이어(3)를 지지한다. 여기서, 복수의 와이어(3)는 조절부몸체(342)의 내부로 관통되어 수술작동부(100)와 구동유닛(300)을 상호 연결한다. 그리고, 파지부(320)의 와이어연결부(324)를 경유한 와이어(3)는 조절부몸체(342)의 외표면에 지지된다.

한편, 조절부몸체(342)의 외표면에는 회전조절부(346)와 나사 결합되는 조절나사부(344)가 마련된다. 조절나사부(344)는 회전조절부(346)의 회전에 따라 와이어(3)의 장력이 조절될 수 있도록 조절부몸체(342)의 외표면을 기준으로 높이가 상이하게 형성된다.

회전조절부(346)는 조절부몸체(342)와의 사이에 와이어(3)를 두고 조절부몸체(342)의 길이방향을 따라 회전 가능하게 결합된다. 회전조절부(346)는 와이어(3)의 장력이 조절되도록 조절부몸체(342)의 외표면에 지지된 와이어(3)를 가압 또는 가압 해제한다.

예를 들어, 회전조절부(346)가 시계방향으로 회전될 때, 회전조절부(346)는 높이가 상이한 조절나사부(344)에 접촉되어 와이어(3)를 가압한다. 반면, 회전조절부(346)가 반시계방향으로 회전될 때, 시계방향으로 회전될 때의 작용과 반대로 와이어(3)에 인가된 가압력이 해제된다. 물론, 상기와 같은 작동을 위해, 회전조절부(346)의 내부에는 조절나사부(344)와 나사 결합될 수 있도록 나사산이 형성된다.

체결지지부(360)는 조절부(340)와 메인유닛(500) 사이에 배치되어 구동유닛(300)에 연결된 와이어(3)가 체결 지지되도록 마련된다. 체결지지부(360)는 조절부몸체(342)의 외표면을 따라 일정 간격을 두고 복수개로 배치된다. 즉, 체결지지부(360)는 수술작동부(100)와 구동유닛(300)을 연결하는 와이어(3)의 개수에 대응하여 복수개로 마련되는 것이다. 여기서, 체결지지부(360)는 와이어(3)에 일정한 장력이 제공될 수 있도록 체결된 와이어(3)를 감을 수 있다.

다음으로 도 6은 본 발명에 따른 수술용 매니퓰레이터의 복수의 몸체부가 수용위치에 위치된 단면도이고, 도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 수술용 매니퓰레이터의 밸브부의 작동도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 메인유닛(500)은 몸체부(520), 유로형성부(540) 및 밸브부(560)를 포함한다. 메인유닛(500)은 수술작동부(100)와 구동유닛(300) 사이에 배치되어 수술작동부(100)가 삽입되는 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장되도록 마련된다. 물론, 메인유닛(500)은 인체 내부로 삽입되므로, 생체 적합성 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

몸체부(520)는 복수개로 마련되어 후술할 유체공급부(900)로부터 공급된 유체압에 의해 순차적으로 연장된다. 몸체부(520)는 본 발명의 일 실시 예로서, 제1몸체부(522) 및 제2몸체부(524)로 2개가 마련되어 있으나, 그 개수는 더 증가될 수 있다. 복수개로 마련된 몸체부(520)는 순차적으로 내부에 수용되는 수용위치와, 수용위치에서 순차적으로 연장되는 연장위치 사이에서 왕복 이동되도록 각각 점진적으로 작은 내경을 가지고 형성된다.

예를 들어, 제2몸체부(524)는 수용위치에서 제1몸체부(522)의 내부에 수용될 수 있도록 제1몸체부(522)보다 작은 내경을 갖는다. 즉, 복수개로 마련된 몸체부(520)는 망원경과 같이, 어느 하나의 내부에 수용될 수 있도록 각각 점진적으로 작은 내경을 갖도록 마련되는 것이다.

몸체부(520)는 본 발명의 일 실시 예로서, 인체 내부의 삽입로의 표면에 의해 유연성을 갖도록 주름관 즉, 벨로우즈(bellows) 형상으로 마련된다. 반면, 몸체부(520)는 주름관 형상이외에 인체 내부의 삽입로를 따라 유연하게 진행되도록 탄성재질로 마련될 수도 있다.

유로형성부(540)는 몸체부(520)의 일단에 연결되며 유체공급부(900)로부터 제공되는 유체의 유로(546)를 형성한다. 본 발명의 유로형성부(540)는 유로형성부몸체(542) 및 유체공급관(544)을 포함한다.

유로형성부몸체(542)는 몸체부(520)의 일단에 연결되며, 유로형성부몸 체(542)의 내부에는 유체공급부(900)로부터의 유체압이 몸체부(520)에 전달되도록 유로(546)가 형성되어 있다. 한편, 유로형성부몸체(542)의 일단에는 유체공급부(900)와 연결되는 유체공급관(544)이 형성된다. 유체공급관(544)은 튜브(tube) 등의 공지된 관으로 유체공급부(900)와 상호 연결된다.

밸브부(560)는 몸체부(520)의 일단에 마련되어 유로형성부(540)로부터 공급되는 유체를 선택적으로 단속한다. 본 발명의 밸브부(560)는 몸체부(520)가 제1몸체부(522) 및 제2몸체부(524)의 2단으로 구성됨으로, 이에 따라 제1몸체부(522)에만 연결되도록 1개가 마련된다. 그러나, 밸브부(560)는 몸체부(520)의 개수가 증가될수록 그 개수도 증가한다.

예를 들면, 밸브부(560)는 몸체부(520)의 개수가 4개일 때는 3개가 마련된다. 즉, 밸브부(560)는 몸체부(520)의 개수를 N이라할 때 (N-1)개로 마련되는 것이다.

본 발명의 밸브부(560)는 밸브몸체(562) 및 밸브작동부(564)를 포함한다. 밸브몸체(562)는 제1몸체부(522)의 내경에 결합되며 유체공급부(900)로부터 전달된 유체가 제2몸체부(524)의 내경과 연통되도록 적어도 하나의 연통공(566)을 갖는다. 밸브몸체(562)에 형성된 연통공(566)은 제1몸체부(522)로 제공되는 유체압이 제2몸체부(524)로 전달되는 경로 역할을 한다.

밸브작동부(564)는 밸브몸체(562) 내부에 배치되어 유체공급부(900)로부터 공급된 유체압에 의해 연통공(566)이 선택적으로 단속되도록 왕복 이동된다. 밸브작동부(564)는 유체압이 제공되지 않을 때 연통공(566)을 폐쇄하고, 유체압이 제공 되면 유체압에 의해 가압되어 연통공(566)을 개방한다.

밸브작동부(564)는 유체압이 제공되지 않을 때 연통공(566)을 개방하는 개방위치에서 연통공(566)을 폐쇄하는 폐쇄위치로 복원되도록 탄성력이 제공되는 탄성재질로 마련된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 밸브작동부(564)는 인장스프링이 사용된다. 밸브작동부(564)는 인장스프링이 사용되어 개방위치에서 압축된 상태지만, 유체압이 차단되면 탄성력에 의해 폐쇄위치로 복원된다. 이렇게 밸브작동부(564)는 유체압에 의해 순차적으로 작동되어 복수의 몸체부(520)가 순차적으로 연장되도록 한다.

다음으로 연결유닛(700)은 구동유닛(300)과 메인유닛(500)이 상호 고자유도 운동되도록 구동유닛(300)과 메인유닛(500)을 상호 연결한다. 본 발명의 연결유닛(700)은 보다 높은 고자유도 운동을 위해 파지부(320)와 조절부(340) 사이에서 배치된다. 연결유닛(700)은 유니버셜 조인트(universal joint) 형태로 사용된다.

본 발명의 연결유닛(700)은 제1연결유닛(720) 및 제2연결유닛(740)을 포함한다. 제1연결유닛(720)은 제1연결부(722) 및 제1연결힌지(724)를 포함한다. 제1연결부(722)는 각각 구동유닛(300)과 메인유닛(500)에 연결된다. 그리고, 제1연결힌지(724)는 각각의 제1연결부(722)를 상호 연결한다. 여기서, 제1연결힌지(724)는 십자형 베어링이 사용된다.

제2연결유닛(740)은 제2연결부(742) 및 제2연결힌지(744)를 포함한다. 제2연결부(742)는 파지부(320)와 조절부(340)에 각각 배치된다. 제2연결힌지(744)는 제1연결힌지(724)와 같이 십자형 베어링이 사용되어, 파지부(320)와 조절부(340) 사이 의 고자유도 운동을 안내한다.

마지막으로 유체공급부(900)는 메인유닛(500)과 연결되어 메인유닛(500)의 복수의 몸체부(520)들이 순차적으로 연장되도록 메인유닛(500)에 유체압을 제공한다. 본 발명의 유체공급부(900)는 펌프 등을 사용하여 메인유닛(500)에 공압을 공급한다.

반면, 본 발명과 달리 유체공급부(900)는 메인유닛(500)에 유압을 공급할 수도 있다. 물론, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터(1)는 그 작동에 있어 많은 힘이 필요하지 않으므로, 공압을 공급하는 유체공급부(900)가 사용되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터(1)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 따른 수술용 매니퓰레이터(1)는 질을 통해 자궁 내부로 삽입되는 예로 설명됨을 미리 밝혀둔다.

메인유닛(500)의 몸체부(520)가 순차적으로 연장될 수 있도록 회전조절부(346)를 회전시켜 와이어(3)의 장력을 조절한다. 그리고, 유체공급부(900)를 작동시켜 메인유닛(500)에 유체압을 공급한다.

메인유닛(500)에 공급된 유체압은 밸브부(560)의 밸브작동부(564)를 가압한다. 유체압에 의해 가압된 밸브작동부(564)는 압축되어, 밸브몸체(562)의 연통공(566)을 개방시킨다. 그러면, 유체압은 연통공(566)을 통해 제2몸체부(524)로 공급되고, 제2몸체부(524)는 공급된 유체압에 의해 제1몸체부(522)의 내부에 수용된 수용위치에서 질을 따라 자궁 내부에 위치되는 연장위치로 이동된다.

제2몸체부(524)의 연장에 의해 수술작동부(100)가 수술 부위에 도달되면, 구동유닛(300)의 파지부(320)를 작동하여 수술작동부(100)에 작동력을 제공한다. 이때, 수술작동부(100)에 원활한 작동력에 제공되도록 회전조절부(346)를 회전시켜 와이어(3)의 장력을 조절한다.

이에, 점차 축소되는 단면을 가진 메인유닛의 몸체부에 유체압을 공급하여 복수의 몸체부가 곡선 형태의 좁은 통로로 형성된 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장되어 수술작동부가 수술 부위에 도달될 수 있으므로, 수술 편의성을 증대시킬 수 있다.

또한, 메인유닛을 사이에 두고 수술작동부와 구동유닛을 복수의 와이어로 연결함으로써, 구동유닛의 작동에 의해 수술작동부에 작동력을 제공할 수 있는 장점이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 중요부 분해 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 작동 사시도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수술용 매니퓰레이터의 구동유닛 영역의 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 구동유닛 영역 중 주요부의 확대 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 수술용 매니퓰레이터의 복수의 몸체부가 수용위치에 위치된 단면도,

도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 수술용 매니퓰레이터의 밸브부의 작동도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 수술작동부 300: 구동유닛

320: 파지부 340: 조절부

360: 체결지지부 500: 메인유닛

520: 몸체부 540: 유로형성부

560: 밸브부 562: 밸브몸체

564: 밸브작동부 566: 연통공

700: 연결유닛 720: 제1연결유닛

740: 제2연결유닛 900: 유체공급부

Claims (16)

1. 수술 부위의 조직을 파지 또는 절단하는 수술작동부와;

   상기 수술작동부와 상호 복수의 와이어로 연결되어, 상기 수술작동부가 작동되도록 상기 와이어에 장력을 제공하는 구동유닛과;

   상기 수술작동부와 상기 구동유닛 사이에 개재되며, 상기 수술작동부가 삽입되는 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장 및 진행되도록 복수개의 몸체부가 구비된 메인유닛과;

   상기 메인유닛에 연결되어, 상기 메인유닛의 상기 몸체부들이 순차적으로 연장 및 진행되도록 상기 메인유닛에 유체압을 제공하는 유체공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터(manipulator).
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동유닛은,

   상기 수술작동부와 연결된 복수의 상기 와이어가 연결되고 시술자에 의해 파지되어, 상기 수술작동부에 작동력이 제공되도록 복수의 상기 와이어에 장력을 인가하는 파지부와;

   상기 수술작동부와 상기 파지부 사이에 배치되어, 복수의 상기 와이어의 장력을 조절하는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 조절부는,

   상기 구동유닛과 상기 메인유닛 사이에 배치되어, 상기 수술작동부와 상기 구동유닛을 상호 연결하는 복수의 상기 와이어가 지지되는 조절부몸체와;

   상기 조절부몸체와의 사이에 복수의 상기 와이어를 두고 상기 조절부몸체의 길이방향을 따라 회전 이동 가능하게 결합되어, 복수의 상기 와이어의 장력이 조절되도록 복수의 상기 와이어를 가압 또는 가압 해제하는 회전조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 조절부몸체와 상기 회전조절부는 상호 나사 체결되며, 상기 회전조절부의 회전에 따라 복수의 상기 와이어가 가압 또는 가압 해제되어 복수의 상기 와이어의 장력이 조절되는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
5. 제2항에 있어서,

   상기 구동유닛은,

   상기 조절부와 상기 메인유닛 사이에 배치되어, 상기 구동유닛에 연결된 복수의 상기 와이어가 체결 지지되는 체결지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
6. 제1항에 있어서,

   복수의 상기 몸체부는 순차적으로 내부에 수용되는 수용위치와 상기 수용위치에서 순차적으로 연장되는 연장위치 사이에서 왕복 이동되도록, 상기 몸체부의 두께 방향으로 각각 점진적으로 작은 내경을 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
7. 제6항에 있어서,

   상기 몸체부는 주름관 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
8. 제6항에 있어서,

   상기 몸체부는 상기 인체 내부의 삽입로를 따라 유연하게 진행되도록 탄성재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
9. 제1항에 있어서,

   상기 메인유닛은,

   상기 몸체부에 연결되며, 상기 유체공급부로부터 제공되는 유체의 유로가 형성된 유로형성부와;

   복수의 상기 몸체부의 상호 인접한 영역의 일단에 각각 마련되며, 상기 유로형성부로부터 공급되는 유체를 선택적으로 단속하는 밸브부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
10. 제9항에 있어서,

    상기 밸브부는,

    복수의 상기 몸체부의 일단에 각각 결합되며, 상기 유체공급부로부터 전달된 유체가 복수의 상기 몸체부 중 어느 하나로부터 다른 하나로 공급되도록 형성된 적어도 하나의 연통공이 형성된 밸브몸체와;

    상기 밸브몸체 내부에 배치되어, 상기 유체공급부로부터 공급된 유체압에 의해 상기 연통공이 선택적으로 단속되도록 왕복 이동되는 밸브작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
11. 제10항에 있어서,

    상기 밸브작동부는 상기 유체공급부로부터의 유체압의 공급 또는 차단에 따라 탄성력이 제공되도록 탄성재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터
12. 제1항에 있어서,

    상기 수술작동부는 집게(forceps)와 가위 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
13. 제1항에 있어서,

    상기 메인유닛과 상기 구동유닛은 유니버셜 조인트(universal joint)로 연결 되는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
14. 제1항에 있어서,

    상기 유체공급부는 상기 메인유닛에 공압을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.
15. 수술 부위의 조직을 파지 또는 절단하는 수술작동부와;

    상기 수술작동부와 상호 복수의 와이어로 연결되어, 상기 수술작동부가 작동되도록 상기 와이어에 장력을 제공하는 구동유닛과;

    상기 수술작동부와 상기 구동유닛 사이에 개재되며, 상기 수술작동부가 삽입되는 인체 내부의 삽입로를 따라 순차적으로 연장 및 진행되도록 마련되는 복수의 몸체부와;

    상기 몸체부에 연결되어, 상기 몸체부들이 순차적으로 연장 및 진행되도록 유체압을 제공하는 유체공급부와;

    복수의 상기 몸체부에 배치되어, 상기 유체공급부로부터 제공되는 유체압을 선택적으로 단속하는 밸브유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터(manipulator).
16. 제15항에 있어서,

    상기 밸브유닛은 복수의 몸체부 일단에 각각 배치되고 각각의 상기 몸체부 사이의 유체압을 선택적으로 단속하여, 각각의 상기 몸체부에 유체압을 순차적으로 공급시키는 것을 특징으로 하는 수술용 매니퓰레이터.

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