KR101215839B1

KR101215839B1 - 수술용 인스트루먼트

Info

Publication number: KR101215839B1
Application number: KR1020110077160A
Authority: KR
Inventors: 김현; 강명헌; 하성훈; 최승복
Original assignee: (주) 이더
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2012-12-27

Abstract

이 발명은 수술 부위를 집는 동작을 수행하는데 있어서 주변과의 간섭을 최소화하면서도 집을 때 응력 집중현상을 분산시키고 안정적이고 정확하게 집을 수 있게 하여 손상을 최소로 하도록, 원추형의 뾰족한 타 측을 구비한 원통 형상으로, 중공축(132)을 형성하며, 타 측단에서 상기 원추형의 타 측 내부를 향해 다수의 이동 가이드 홈(133)이 경사지게 형성되는 외부 샤프트(131)와, 상기 외부 샤프트(131)의 중공축(132) 상에 위치하며, 상기 외부 샤프트(131)의 타 측에서 돌출되지 않게 바깥 둘레에 테이퍼진 스크류 선단(136)이 형성되는 타 측단을 구비한 원통 형상의 내부 샤프트(135) 그리고 상기 이동 가이드 홈(133) 안에 이동 가능하게 위치하며, 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)과 마주하면서 나사 결합되게 외면에 나사산이 형성되는 다수 개의 핑거 팁(138)을 포함하는 작동부(130)와; 상기 작동부(130)의 외부 및 내부 샤프트(132)를 각각 회전 구동하는 구동부(120);를 포함하고, 상기 구동부(120)의 구동에 의해 상기 다수의 핑거 팁(138)을 병진 형태로 직선 작동시켜 수술에 필요한 조작을 하도록 상기 내부 샤프트(135)를 회전시킴으로써 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)이 회전하여 상기 이동 가이드 홈(133) 안에 다수 위치하던 핑거 팁(138)이 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공축(132) 중심을 향해 이동하면서 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 상기 중공축(132)의 바깥에서 일치하게 모여 수술 부위를 집거나 또는 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공부(132)의 중심으로부터 멀어져 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 분리되면서 벌어져 집고 있던 수술 부위를 놓고 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 내부의 상기 이동 가이드 홈(133) 안으로 들어가 위치하게 작동하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트를 제공한다.

Description

수술용 인스트루먼트 {Surgical instrument}

이 발명은 수술용 인스트루먼트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 핑거 팁을 병진 형태로 직선 작동시켜 수술 부위 주변과의 간섭을 최소화하면서 수술 부위를 정확하고 안정되게 집을 수 있게 하며 아울러 집을 때 응력 집중 현상을 분산시켜 수술 부위의 손상도 최소화하는 수술용 인스트루먼트에 관한 것이다.

의학적으로 수술이란 피부나 점막 기타 조직을 의료 기기를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히 수술 부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터와 같은 문제를 발생시킨다.

이에 대해 피부를 절개하는 대신 작은 구멍을 여러 개 내고, 이를 통해 내시경, 수술용 인스트루먼트(instrument) 등의 의료 기기를 삽입하여 체내에서 수술이 이루어져 상처를 최소로 되게 함으로써 미용적으로 보기 좋고 창상으로 인한 통증이 훨씬 작으며 또한 회복 속도도 빠른 최소 침습 수술이 각광받고 있다.

최근에는 이러한 최소 침습 수술을 위한 조작에 로봇 암이 구비된 수술용 로봇(robot)을 사용하는데, 로봇 암의 선단부에 인스트루먼트(instrument)를 장착하고 로봇으로부터 생성, 전달되는 구동력에 의해 수술에 필요한 동작을 하기도 한다.

등록특허 제0974464호(발명의 명칭 : 수술용 인스트루먼트의 커플링 구조)의 로봇 암에 장착되는 종래의 인스트루먼트(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(housing)(30), 인터페이스부(34), 복수의 구동자(36), 샤프트(shaft)(40) 및 이펙터(effector)(38)로 이루어진다.

여기서 하우징(30)으로부터 일 방향으로 연장된 샤프트(40)는, 하우징(30)을 통해 전달되는 구동력을 말단부에 결합되는 이펙터(38)에 전달하는 기능을 수행하며, 이를 위해 샤프트(40)를 관 형상으로 제작하고 샤프트(40) 내에 와이어와 같은 구동력 전달수단이 수용되도록 할 수 있다.

이에 따라 로봇에서 생성, 전달되는 구동력은, 인터페이스부(34)를 통해 와이어 등의 구동력 전달수단이 연결되어 있는 구동자(36)에 전달되고, 구동자(36)의 작동에 따라 와이어를 통해 샤프트(40)에 말단부가 결합된 이펙터(38)에 전달된다.

그리고 이펙터(38)는 수술 부위 내에 삽입된 상태에서 예를 들면 의사와 같은 사용자가 손으로 조작 컨트롤러(controller)를 잡고 수술에 필요한 각종 조작을 하면 그에 따른 구동자(36)의 작동에 의해 와이어를 통해 장력이 전달되어 각 부분이 작동되면서 수술 부위를 집거나 자르는 등의 동작을 수행하는데, 한 쌍의 죠(jaw)가 힌지 축을 중심으로 결합되고 각 죠 및 힌지 축에는 와이어(50)가 연결되는 구조로 이루어질 수 있도록 한다.

그런데 종래의 인스트루먼트(1)에서 이펙터(38)는, 수술 부위를 집거나 자르는 등의 동작을 수행하는데 있어서 한 쌍의 죠(jaw)가 힌지 축을 중심으로 스윙 회전 작동하는 구조로 이루어져, 수술을 위해서는 삽입된 이펙터(38)가 수술 부위와의 간섭을 방지하게 위해 그 주변이 확대되어야 하므로 불필요한 손상이 생길 수 있게 되며, 또한 수술 부위를 정확하고 안정되게 집기가 어려울 뿐만 아니라 집을 때 응력 집중 현상을 가져와 손상이 커지는 문제점이 있게 된다.

또한 이펙터(38)는 수술에 필요한 각종 조작을 위한 장력 발생을 와이어를 통해 전달되게 함으로써 구조가 복잡해 질 수 있어 긴급한 수술 시에 고장이 발생하는 경우에는 위급한 상황으로 되는 문제점도 있게 된다.

이로부터 이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수술 부위를 집는 동작을 수행하는데 있어서 다수의 핑거 팁을 병진 형태로 직선 작동시켜 수술 부위 주변과의 간섭을 최소화하면서도 집을 때 응력 집중현상을 분산시키고 안정적이고 정확하게 집을 수 있게 하여 손상을 최소로 하는 한편 수술에 필요한 집거나 비트는 구동력 발생을 샤프트에서 직접 전달되게 하여 구조가 간단해지면서도 위급한 상황 하에서 고장 발생의 최소화로 안정성을 확보할 수 있는 수술용 인스트루먼트의 제공을 목적으로 한다.

상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 원추형의 뾰족한 타 측을 구비한 원통 형상으로, 중공축(132)을 형성하며, 타 측단에서 상기 원추형의 타 측 내부를 향해 다수의 이동 가이드 홈(133)이 경사지게 형성되는 외부 샤프트(131)와, 상기 외부 샤프트(131)의 중공축(132) 상에 위치하며, 상기 외부 샤프트(131)의 타 측에서 돌출되지 않게 바깥 둘레에 테이퍼진 스크류 선단(136)이 형성되는 타 측단을 구비한 원통 형상의 내부 샤프트(135), 그리고 상기 이동 가이드 홈(133)과 중공축(132)의 타 측단 외부 사이에서 이동 가능하게 위치하고, 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)과 마주하면서 나사 결합되게 외면에 나사산이 형성되는 다수 개의 핑거 팁(138)을 포함하는 작동부(130)와; 상기 작동부(130)의 외부 및 내부 샤프트(132)를 각각 회전 구동하는 구동부(120);를 포함하고, 상기 구동부(120)의 구동에 의해 상기 다수의 핑거 팁(138)을 병진 형태로 직선 작동시켜 수술에 필요한 조작을 하도록 상기 내부 샤프트(135)를 회전시킴으로써 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)이 회전하여 상기 이동 가이드 홈(133) 안에 다수 위치하던 핑거 팁(138)이 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공축(132) 중심을 향해 이동하면서 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 상기 중공축(132)의 바깥에서 일치하게 모여 수술 부위를 집거나 또는 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공부(132)의 중심으로부터 멀어져 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 분리되면서 벌어져 집고 있던 수술 부위를 놓고 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 내부의 상기 이동 가이드 홈(133) 안으로 들어가 위치하게 작동하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트를 제공한다.

바람직하게는, 상기 핑거 팁(138)을 4개로 할 수 있다.

바람직하게는 상기 구동부(120)의 구동에 의해, 상기 다수의 핑거 팁(138)을 병진 형태로 직선 작동시켜 상기 핑거 팁(138)이 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공축(132) 중심을 향해 이동하면서 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 상기 중공축(132)의 바깥에서 일치하게 모여 수술 부위를 집은 상태에서, 상기 외부 샤프트(131)를 회전시킴으로써 상기 핑거 팁(138)에 집힌 수술 부위를 좌측 또는 우측으로 비틀게 할 수 있다.

상기의 구성을 갖는 이 발명의 수술용 인스트루먼트에 의하면, 수술 부위를 집는 동작을 수행하는데 있어서 한 쌍의 죠에 의한 스윙 회전이 아닌 다수의 핑거 팁을 병진 형태로 직선 작동시키는 것에 의하여 수술 부위를 집게 됨으로써 공간적 움직임을 최소화하여 수술 부위 주변과의 간섭을 최소화하면서 수술 부위를 다수의 점으로 안정적이고 정확하게 집게하며 응력 집중현상을 분산시켜 손상을 최소화하는 효과가 있게 된다.

또한 수술에 필요한 각종 조작력 발생을 와이어가 아닌, 외부 샤프트 내에 내부 샤프트를 설치하고 각각 구동시켜 직접적으로 전달되게 함으로써 구조가 간단해져 긴급한 수술과 같은 위급한 상황 하에서도 고장 발생이 최소화되어 작동 안정성을 보장할 수 있고, 집는 조작뿐만 아니라 집은 상태에서 비트는 조작을 유용하게 구현할 수 있는 효과도 있게 된다.

도 1은 종래 로봇 수술용 인스트루먼트를 나타낸 것이고,
도 2는 이 발명의 실시 예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타낸 것이고,
도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 작동부를 부분 절개한 단면 상태를 나타낸 것이고,
도 4는 도 2의 수술용 인스트루먼트에서 핑거 팁 부근을 확대하여 나타낸 것이고,
도 5a 및 도 5b는 도 2의 수술용 인스트루먼트에서 핑거 팁의 동작 상태를 나타낸 것이고,
도 6a 및 도 6b는 핑거 팁이 수술 부위를 집은 상태에서 좌측 또는 우측으로 회전시키는 상태를 도시한 것이다.

이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않으며, 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 2는 이 발명의 실시 예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 작동부를 부분 절개한 단면 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 도 2의 수술용 인스트루먼트에서 핑거 팁 부근을 확대하여 나타낸 것이다.

이 발명의 실시 예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는, 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 모터(121), 제1 벨트(122), 제1 벨트 풀리(123), 제1 아이들 풀리(124), 제2 모터(125), 제2 벨트(126), 제2 벨트 풀리(127), 제2 아이들 풀리(128), 모터 고정 브라켓(129)을 구비하는 구동부(120)와, 외부 샤프트(131), 중공축(132), 이동 가이드 홈(133), 외부 샤프트 베어링(134), 내부 샤프트(135), 테이퍼진 스크류 선단(136), 내부 샤프트 베어링(137), 핑거 팁(138)을 구비하는 작동부(130)가 프레임(110) 상의 소정 위치에 일 측에서 타 측으로 가면서 설치된다.

상기 구동부(120)는, 상기 작동부(130)의 작동에 필요한 구동력을 제공하기 위해, 한 쌍의 모터와 각 모터에 벨트를 풀리 결합하여 구현한 경우로서, 조작자의 집는 조작을 위해 상기 제1 모터(121), 제1 벨트(122), 제1 벨트 풀리(123) 그리고 제1 아이들 풀리(124)를 구비하고, 조작자의 집은 상태에서 비트는 조작을 위해 상기 제2 모터(125), 제2 벨트(126), 제2 벨트 풀리(127) 그리고 제2 아이들 풀리(128)를 구비하며, 상기 제1 및 제2 모터(121)(125)를 고정 설치하는 모터 고정 브라켓(129)이 구비된다.

이 발명의 실시 예에서 상기 제1 및 제2 모터(121)(125)는, 상기 핑거 팁(138)을 병진 형태로 전진 또는 후진하는 조작과, 전진한 상태에서 좌우측 회전 조작에만 사용되므로 여기에 소요되는 동력을 생성할 수 있을 정도의 용량을 가지는 모터가 사용될 수 있으며, 또한 반드시 모터가 사용되어야 하는 것은 아니고 다양한 구동력 생성 수단이 사용될 수 있다.

여기에 상기 구동부(120)는, 상기 제1 및 제2 모터(121)(125)의 구동에 소요되는 전력을 공급하는 전원부(도면에 도시하지 않음)와, 상기 제1 및 제2 모터(121)(125)의 구동을 각각 제어하는 컨트롤러(도면에 도시하지 않음)를 포함한다.

상기 전원부는, 상기 핑거 팁(138)의 전후진 직선 및 좌우측 회전 작동에 필요한 정도의 동력을 발생시키기 위해 소형 모터가 사용될 수 있는 것으로부터 보다 적은 용량으로 설계될 수 있어 저렴한 비용으로 구현할 수 있게 된다.

그리고 상기 컨트롤러는, 내부에 배터리(battery) 형태로 상기 전원부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 모터(121)(125)와는 분리 위치하면서 연결함으로써 외부로부터 구동력 제어를 할 수 있게 한다.

상기 컨트롤러는, 상기 핑거 팁(138)의 전후진 직선 및 좌우측 회전 방향에 상응하도록, 예를 들어 상기 핑거 팁(138)이 전후 및 좌우 방향으로 조작되는 소형 조이스틱이나 방향키와 같은 방향 조작자를 설치하여 방향 조작 방향과 상기 핑거 팁(138)의 진행 방향이 일치되게 매칭시켜 상기 핑거 팁(138)의 방향 제어를 보다 직관적으로 할 수 있게 한다.

상기 제1 및 제2 벨트(122)(126)는 우레탄 재질을 사용할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 아이들 풀리(124)(128)에 의해 상기 제1 및 제2 벨트(122)(126)의 방향을 변경하면서 상기 제1 및 제2 모터(121)(125)의 설치 위치를 자유롭게 설정할 수도 있게 한다.

이러한 상기 구동부(120)는, 상기 외부 샤프트(131)와 내부 샤프트(135)의 타 측단 사이에 위치하는 상기 핑거 팁(138)이 중공축(132)의 바깥쪽으로 나오면서 단부들을 모으거나 타 측단에서 들어가면서 단부들을 분리시켜 벌어지게 병진 형태로 전진 또는 후진 직선 작동을 하는 구동력을 생성한다.

그리고 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 제1 모터(121)의 회전 구동력을, 상기 제1 모터(121)의 구동축과 상기 내부 샤프트(135)의 일 측에 결합된 상기 제1 벨트 풀리(123) 그리고 그 사이에 위치하는 상기 제1 아이들 풀리(124)에 연결되는 상기 제1 벨트(122)에 의해 상기 내부 샤프트(135)에 전달하여 상기 핑거 팁(138)의 전진 또는 후진 직선 작동을 하게 한다.

또한 상기 구동부(120)는, 상기 핑거 팁(138)이 중공축(132)의 바깥쪽으로 나오게 하여 단부들이 모여진 상태에서 좌측 또는 우측으로 비틀게 좌우측 회전 작동을 하는 구동력을 생성한다.

그리고 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 제2 모터(125)의 회전 구동력을, 상기 제2 모터(125)의 구동축과 상기 외부 샤프트(131)의 일 측에 결합된 상기 제2 벨트 풀리(127) 그리고 그 사이에 위치하는 상기 제2 아이들 풀리(128)에 연결되는 상기 제2 벨트(126)에 의해 상기 외부 샤프트(131)에 전달하여 전진 상태의 상기 핑거 팁(138)의 좌측 또는 우측으로 비틀게 좌우측 회전 작동을 하게 한다.

이로부터 상기 구동부(120)는, 내부와 외부에서 중공축(132)을 중심으로 겹쳐지게 설치되는 이 발명의 실시 예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 샤프트(131)(135)를 각각 회전 구동시키면서, 수술 부위를 안정적이고 정확하게 그리고 손상을 최소화하게 집는 조작은 물론이고 수술 부위를 집은 상태에서 간단하게 좌우로 비트는 회전 조작을 수행할 수 있게 한다.

상기 작동부(130)는, 상기 구동부(120)와 일 측이 연결되는 상기 외부 및 내부 샤프트(131)(135), 그리고 상기 구동부(120)의 구동력을 전달받아 회전하는 상기 외부 및 내부 샤프트(131)(135)의 타 측에서 그 사이에 결합 설치되어 수술 부위를 집거나 집은 상태에서 비트는 조작을 수행하는 다수의 핑거 팁(138)으로 이루어진다.

상기 외부 샤프트(131)는, 중공축(132)을 형성하며 원추형의 뾰족한 타 측을 구비한 원통 형상으로, 일 측의 바깥 둘레에 상기 제2 벨트 풀리(127)가 결합되어 제2 벨트(126)를 통한 제2 모터(125)의 구동력을 전달받게 하며, 타 측단에서 상기 원추형의 타 측 내부를 향해 경사지게 형성시켜 상기 다수의 핑거 팁(138)을 이동 안내하는 다수의 이동 가이드 홈(133)을 구비한다.

이 발명의 실시 예에서 상기 이동 가이드 홈(133)은 90ㅀ 간격으로 4개를 형성하여, 상기 핑거 팁(138) 4개를 각각 위치시킨다.

상기 중공축(132)의 타 측과 이동 가이드 홈(133)은, 상기 내부 샤프트(135)와 나사 결합하는 상기 핑거 팁(138)을 병진 형태로 직선 이동하는 것을 확보한다.

상기 내부 샤프트(135)는, 상기 외부 샤프트(131)의 중공축(132) 상에 위치하되, 상기 외부 샤프트(131)의 타 측에서 돌출되지 않게 바깥 둘레에 테이퍼진 스크류 선단(136)이 형성되는 타 측단을 구비한 원통 형상으로, 일 측의 바깥 둘레에 상기 제1 벨트 풀리(123)가 결합되어 제1 벨트(122)를 통한 제1 모터(121)의 구동력을 전달받게 하며, 타 측단의 테이퍼진 스크류 선단(136)은 상기 핑거 팁(138)들의 나사산과 나사 결합된다.

상기 핑거 팁(138)은, 이 발명의 실시 예에서는 4개로 이루어지며, 상기 이동 가이드 홈(133)과 중공축(132)의 타 측단 외부 사이에서 이동 가능하게 위치하고, 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)과 마주하면서 나사 결합되게 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)과 마주하는 외면에 나사산이 각각 형성된다.

상기 4개의 핑거 팁(138)은, 응력을 분산시킨 집힘 작동을 발휘하게하며, 또한 각 단부가 만나 일체로 되면서 모여지도록 서로 마주하는 부분을 경사면으로 형성시키는데, 이 경사면에 의해 상기 핑거 팁(138)들이 상기 내부 샤프트(135)의 테이퍼진 스크류 선단(136)과 나사 결합된 상태에서 회전하여 상기 외부 샤프트(131)의 중공축(132)의 타 측단 외부로 전진해 나가면서 점차 중공축(132)의 중심점을 향해 이동되어 모여진 단부들이 수술 부위를 견고하고 정확하며 안정되게 집을 수 있을 뿐만 아니라 병진 형태로 직선 동작하면서 수술 부위를 4 곳에서 동시에 잡게 되므로 공간적 움직임과 수술 부위의 손상을 최소화한다.

상기 외부 샤프트(131)의 바깥 둘레 그리고 상기 외부 샤프트(131)의 중공축(132)과 내부 샤프트(135)의 바깥 둘레 사이에는, 상기 외부 및 내부 샤프트 베어링(134)(137)이 각각 설치되어, 상기 외부 및 내부 샤프트(131)(135)의 회전을 원활하게 하고 마찰을 감소시킨다.

상기와 같은 구성을 갖는 이 발명의 실시 예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 작동 과정을 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5a 및 도 5b는 도 2의 수술용 인스트루먼트에서 핑거 팁의 동작 상태를 나타낸 것이고, 도 6a 및 도 6b는 핑거 팁이 수술 부위를 집은 상태에서 좌측 또는 우측으로 회전시키는 상태를 도시한 것이다.

이 발명의 실시 예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는, 컨트롤러의 제어에 의해 소정의 구동력을 생성하는 구동부(120)가, 상기 다수의 핑거 팁(138)을 병진 형태로 직선 작동시켜 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 중공축(132)의 타 측단 외부에서 일치하게 모여 수술 부위를 집게하고 또한 상기 핑거 팁(138)을 회전 작동시키면서 집힌 수술 부위를 좌측 또는 우측으로 비트는 수술에 필요한 조작을 하도록 상기 외부 및 내부 샤프트(131)(135)를 각각 회전 구동시킨다.

먼저 수술 부위를 집거나 또는 집은 수술 부위를 놓게 하는 작동 과정을 설명하면, 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 모터(121)의 일 방향 회전에 의해 발생되는 구동력이 상기 제1벨트(122)와 제1 벨트 풀리(123), 제1 아이들 풀리(124) 그리고 상기 내부 샤프트(135)의 일 측에 결합되는 상기 제1 벨트 풀리(123)를 통해 전달되면서 상기 내부 샤프트(135)를 회전시킨다.

상기 내부 샤프트(135)의 회전과 동시에 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)이 회전하면서 나사 결합된 상기 이동 가이드 홈(133) 안에 위치하던 4개의 핑거 팁(138)들을 상호작용에 의해 동시에 점차 중공축(132)의 중심점으로 전진 이동시켜 각 단부들이 중공축(132)의 밖으로 노출되면서 일치하게 모여, 종래 2개로 집을 때보다 수술 부위의 응력 집중 현상을 분산시키면서 안정적이고 정확하게 수술 부위를 집게 한다.

한편 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1 모터(121)의 타 방향 회전에 의해 발생되는 구동력이 상기 제1벨트(122)와 제1 벨트 풀리(123), 제1 아이들 풀리(124) 그리고 상기 내부 샤프트(135)의 일 측에 결합되는 상기 제1 벨트 풀리(123)를 통해 전달되면서, 도 5a에 도시되어 있는 바와 다른 방향으로 상기 내부 샤프트(135)를 회전시킨다.

상기 내부 샤프트(135)의 회전과 동시에 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)이 회전하면서 상기 중공축(132)의 타 측 중심점에서 외부에 노출되면서 일치하게 모여 있던 각 단부들이 분리되면서 벌어져 집고 있던 수술 부위를 놓고 상기 외부 샤프트(131)의 내측에 경사지게 형성된 상기 이동 가이드 홈(133) 안으로 들어가 위치한다.

이와 같이 이 발명에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에 의하면, 핑거 팁(138)의 나사산과 상기 내부 샤프트(135) 타 측단의 테이퍼진 스크류 선단(136)을 상호 나사식으로 결합하여 상기 내부 샤프트(135)의 회전과 동시에 회전되도록 하면서 직선 작동시켜 집는 작업 수행이 가능하게 함으로써, 수술 부위를 집을 때 회전 반경이 주위 환경 요소와 간섭을 발생시킬 수 있는 스윙형의 단점을 보완하여 수술 주변 환경 요소에 영향을 주지 않도록 할 뿐만 아니라 병진 형태로 직선 작동시키는 것에 의해 수술 부위를 4점으로 동시에 잡게 되므로 응력을 분산시키며 정확하고 안정되게 잡아 수술 부위의 손상을 최소화한다.

다음으로 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있는 수술 부위를 집은 상태에서 좌측 또는 우측으로 비트는 작동 과정을 설명하면, 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제2 모터(125)의 회전에 의해 발생되는 구동력이 상기 제2 벨트(126)와 제2 벨트 풀리(127), 제2 아이들 풀리(128) 그리고 상기 외부 샤프트(131)의 일 측에 결합되는 상기 제2 벨트 풀리(127)를 통해 전달되면서 상기 외부 샤프트(131)를 회전시킴으로써 상기 핑거 팁(138)에 집힌 수술 부위를 좌측 또는 우측으로 비틀게 한다.

이와 같이 이 발명에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에 의하면, 샤프트를 내부와 외부에서 중공축(132)을 중심으로 겹쳐지게 설치하여 회전시킴으로써 샤프트 사이에 결합 설치된 4개의 핑거 팁(138)으로 수술에 필요한 집는 동작을 하도록 할 수 있을 뿐만 아니라 수술 부위를 집은 상태에서 상기 핑거 팁(138)이 회전하는 방향을 변환시킴으로써 수술 부위를 비트는 수술 조작을 수행할 수 있도록 한다.

이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.

1 : 종래 수술용 인스트루먼트 30 : 하우징
34 : 인터페이스부 36 : 구동자
38 : 이펙터 40 : 샤프트
100 : 이 발명의 실시 예에 따른 수술용 인스트루먼트
110 : 프레임 120 : 구동부
121 : 제1 모터 122 : 제1 벨트
123 : 제1 벨트 풀리 124 : 제1 아이들 풀리
125 : 제2 모터 126 : 제2 벨트
127 : 제2 벨트 풀리 128 : 제2 아이들 풀리
129 : 모터 고정 브라켓 130 : 작동부
131 : 외부 샤프트 132 : 중공축
133 : 이동 가이드 홈 134 : 외부 샤프트 베어링
135 : 내부 샤프트 136 : 테이퍼진 스크류 선단
137 : 내부 샤프트 베어링 138 : 핑거 팁

Claims

원추형의 뾰족한 타 측을 구비한 원통 형상으로, 중공축(132)을 형성하며, 타 측단에서 상기 원추형의 타 측 내부를 향해 다수의 이동 가이드 홈(133)이 경사지게 형성되는 외부 샤프트(131)와, 상기 외부 샤프트(131)의 중공축(132) 상에 위치하며, 상기 외부 샤프트(131)의 타 측에서 돌출되지 않게 바깥 둘레에 테이퍼진 스크류 선단(136)이 형성되는 타 측단을 구비한 원통 형상의 내부 샤프트(135), 그리고 상기 이동 가이드 홈(133)과 중공축(132)의 타 측단 외부 사이에서 이동 가능하게 위치하고, 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)과 마주하면서 나사 결합되게 외면에 나사산이 형성되는 다수 개의 핑거 팁(138)을 포함하는 작동부(130)와;
상기 작동부(130)의 외부 및 내부 샤프트(132)를 각각 회전 구동하는 구동부(120);를 포함하고,
상기 구동부(120)의 구동에 의해 상기 다수의 핑거 팁(138)을 병진 형태로 직선 작동시켜 수술에 필요한 조작을 하도록 상기 내부 샤프트(135)를 회전시킴으로써 상기 테이퍼진 스크류 선단(136)이 회전하여 상기 이동 가이드 홈(133) 안에 다수 위치하던 핑거 팁(138)이 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공축(132) 중심을 향해 이동하면서 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 상기 중공축(132)의 바깥에서 일치하게 모여 수술 부위를 집거나 또는 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공부(132)의 중심으로부터 멀어져 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 분리되면서 벌어져 집고 있던 수술 부위를 놓고 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 내부의 상기 이동 가이드 홈(133) 안으로 들어가 위치하게 작동하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
청구항 1에 있어서,
상기 핑거 팁(138)은 4개인 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
청구항 1에 있어서,
상기 구동부(120)의 구동에 의해, 상기 다수의 핑거 팁(138)을 병진 형태로 직선 작동시켜 상기 핑거 팁(138)이 상기 외부 샤프트(131)의 타 측단 중공축(132) 중심을 향해 이동하면서 상기 핑거 팁(138)의 단부들이 상기 중공축(132)의 바깥에서 일치하게 모여 수술 부위를 집은 상태에서, 상기 외부 샤프트(131)를 회전시킴으로써 상기 핑거 팁(138)에 집힌 수술 부위를 좌측 또는 우측으로 비틀게 하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.