KR101234523B1 - 수술용 의료 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수술용 의료 기기는, 환부에 인접하도록 신체 내부로 인입되며, 내측에는 이동 경로가 형성되는 프레임; 상기 이동 경로를 따라 이동되어 상기 환부를 치료하는 적어도 하나의 치료 유닛; 및 상기 적어도 하나의 치료 유닛을 구동시키는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부는 상기 치료 유닛에 각각 제공되어 상기 치료 유닛을 독립적으로 구동시킬 수 있다. 이로 인해 수술용 의료 기기의 다양한 작업을 가능하게 하고 기기의 자유도를 크게 할 수 있다.

Description

수술용 의료 기기{MEDICAL DEVICE FOR OPERATION}
본 발명은 수술용 의료 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 치료 유닛을 구동하기 위한 자동화를 구현할 수 있고 복수개의 치료 유닛을 독자적으로 작동시킬 수 있는 수술용 의료 기기에 관한 것이다.
신체의 후두 부분 또는 대장 등에 상처 및 물혹 등이 발견되었을 때, 절제를 위한 수술용 의료 기기를 신체 내부로 인입하여 상처 및 물혹 등을 제거하는 수술을 실행한다.
특히, 후두에 환부가 발생하는 경우에는 현수 후두 수술을 통해 환부를 제거하는데, 이때 수술용 의료 기기인 현수 후두경이 환부에 접근할 수 있도록 환부까지의 경로가 일직선으로 확보되어야 한다.
도 1은 종래에 따른 수술용 의료 기기가 신체의 후두 부위에 인입된 상태를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수술 대상자인 환자의 머리를 뒤로 젖혀 일직선의 이동 경로를 확보한 후, 수술용 의료 기기(1)를 인입하여 후두(3) 상의 환부를 제거하게 된다.
그런데, 이와 같이 환자의 머리를 뒤로 젖혀 수술하는 경우 목의 압박에 의해 부수적인 신체 손상이 발생될 수 있을 뿐만 아니라 환자의 신체적인 특성에 따라 수술이 불가능한 경우가 발생될 수 있다.
실제 전술한 수술이 요구되는 환자의 대략 10퍼센트(%)는 도 1과 같이 머리를 뒤로 젖히더라도 후두(3) 상의 환부가 노출되지 않으며, 이에 따라 후두(3) 상의 환부를 제거하지 못하는 한계가 있다.
특히, 목이 짧거나 굵은 경우, 과체중인 경우, 하악 또는 혀 등이 작은 경우, 성별이 남성인 경우, 목디스크가 있는 경우, 치아가 흔들리거나 의치인 경우, 전술한 수술을 실행하기가 쉽지 않으며, 가령 수술을 실행하더라도 치아 손상, 후두 부종 등과 같은 다른 합병증이 발생될 우려가 있다.
또한, 종래의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 시술자가 육안으로 환부의 상태를 확인하며 환부에 대한 수술 작업을 실행하는데, 이때 시술자가 손을 떨거나 환부의 위치를 정확히 파악하지 못하는 경우 수술 작업이 정확하게 이루어지지 못할 수도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 한국 특허출원번호 제10-2010-0045830호에 제시된 수술용 의료 기기를 제안한 바 있다. 여기서 제안된 수술용 의료 기기의 치료 유닛은 그 끝단에 형성된 치료 부재를 회전시키기 위해서 치료 부재에 직접 연결된 회전 부재를 이용하여 마치 사람의 손목 관절 회전과 같은 움직임을 가능하게 하였다. 하지만 이러한 회전 구조는 치료 유닛을 휘어지게 하는 와이어의 간섭을 초래할 수 있다.
또한, 상기 특허출원에서 제안된 치료 유닛은 이웃하는 치료 유닛에 관계없이 독립적으로 전진 또는 후퇴하지 못하는 한계가 있었다.
본 발명은 치료 유닛의 최후단에 연결된 구동부를 이용하여 치료 유닛을 전체적으로 회전시킬 수 있는 수술용 의료 기기를 제공한다.
본 발명은 치료 유닛 각각을 독립적으로 전진 또는 후퇴 운동시킬 수 있는 수술용 의료 기기를 제공한다.
본 발명은 다수의 구동부를 구비하더라도 소형화를 실현할 수 있는 수술용 의료 기기를 제공한다.
본 발명은 한정된 수술 작업 공간에서도 높은 수술 정밀도를 확보할 수 있는 수술용 의료 기기를 제공한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기는, 환부에 인접하도록 신체 내부로 인입되며, 내측에는 이동 경로가 형성되는 프레임; 상기 이동 경로를 따라 이동되어 상기 환부를 치료하는 적어도 하나의 치료 유닛; 및 상기 적어도 하나의 치료 유닛을 구동시키는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부는 상기 치료 유닛에 각각 제공되어 상기 치료 유닛을 독립적으로 구동시킬 수 있다.
상기와 같이 구성함으로써, 치료 유닛의 다자유도를 확보할 수 있고 충분하지 않은 수술 공간 하에서도 정밀도가 높은 수술을 수행할 수 있고 사용자 편의를 개선할 수 있다.
상기 치료 유닛은 상기 프레임의 길이 방향을 따라 전후 운동을 하거나 회전 또는 굽힘 운동을 할 수 있다.
상기 치료 유닛의 전후 운동, 회전 운동 및 굽힘 운동은 각각 별개의 구동부에 의해 이루어질 수 있다.
상기 구동부는, 상기 이동 경로 상에 제공된 선형 구동모터; 상기 선형 구동모터에 연결되어 회전력을 직선운동으로 변환하는 구동력 변환부재; 및 상기 구동력 변환부재 상에 제공된 슬라이딩부재;를 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩부재에는 상기 치료 유닛의 일단이 연결되고, 상기 프레임의 내면에는 상기 슬라이딩부재의 운동을 안내하는 가이드부가 형성될 수 있다.
상기 치료 유닛이 2개 이상 제공되는 경우에 상기 선형 구동모터도 각각의 치료 유닛에 대해서 제공되며, 각각의 상기 선형 구동모터는 독립적으로 상기 치료 유닛을 전후 구동시킬 수 있다.
상기 구동부는 상기 슬라이딩부재에 장착된 회전 구동모터를 더 포함하며, 상기 회전 구동모터에는 상기 치료 유닛의 일단이 연결될 수 있다.
상기 선형 구동모터 및 상기 구동력 변환부재는 상기 치료 유닛과 상기 회전 구동모터를 동시에 전후 운동시킬 수 있다.
상기 회전 구동모터와 상기 치료 유닛은 동심을 이루도록 상기 슬라이딩부재를 통해 서로 연결될 수 있다.
상기 선형 구동모터와 상기 회전 구동모터는 서로 독립적으로 구동될 수 있다.
상기 회전 구동모터는 상기 치료 유닛 전체를 회전시킬 수 있다.
상기 프레임 내에서 상기 회전 구동모터는 상기 선형 구동모터에 대해 사선 방향으로 제공될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기는, 치료 유닛의 최후단에 연결된 구동부를 이용하여 치료 유닛을 전체적으로 회전시킬 수 있기 때문에 치료 유닛을 휘어지게 하는 와이어의 간섭 또는 와이어가 꼬이는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기는 치료 유닛 각각을 독립적으로 전진 또는 후퇴 운동시킬 수 있기 때문에 수술을 수행하는 신체의 환부 주변 공간이 좁은 경우에는 하나의 치료 유닛만 환부로 접근할 수 있고, 이로 인해 작은 수술 환경 또는 공간에서도 충분한 수술을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기는 치료 유닛을 선형적으로 구동시키고 회전시키는데 필요한 다수의 구동부를 프레임의 단면에 대해 대각선 또는 사선 방향으로 배치함으로써 수술용 의료 기기를 소형화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기는 한정된 수술 작업 공간에서도 높은 수술 정밀도를 확보할 수 있다.
도 1은 종래에 따른 수술용 의료 기기가 신체의 후두 부위에 인입된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기가 신체의 후두 부위에 인입된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 수술용 의료 기기를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4에 따른 수술용 의료 기기의 구동부의 작동 결과를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 3에 따른 수술용 의료 기기의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 7에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 사시도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 이하에서는 본 발명의 수술용 의료 기기가 후두에 발생된 환부를 제거하기 위하여 사용되는 경우에 대해 설명할 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 수술용 의료 기기는 후두에 발생된 환부가 아닌 다른 신체 부위에 발생된 환부를 제거하기 위하여 사용될 수 있음은 당연하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기가 신체의 후두 부위에 인입된 상태를 도시한 도면, 도 3은 도 2에 따른 수술용 의료 기기를 도시한 사시도, 도 4는 도 3에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 평면도, 도 5는 도 4에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 사시도, 도 6은 도 4에 따른 수술용 의료 기기의 구동부의 작동 결과를 도시한 평면도, 도 7은 도 3에 따른 수술용 의료 기기의 변형예를 도시한 사시도, 도 8은 도 7에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 평면도, 도 9는 도 7에 따른 수술용 의료 기기의 구동부를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기(100)는, 입을 통해 후두(103)로 인입되어 선단 부분이 후두(103)에 발생된 환부에 인접하게 고정되며 내측에는 이동 경로(110a)가 형성되는 프레임(110), 프레임(110)의 내측에 형성된 이동 경로(110a)를 따라 이동되어 환부에 접근 가능하며 환부를 직접적으로 치료하는 적어도 하나의 치료 유닛(130), 프레임(110)에 형성된 이동 경로(110a)를 따라 환부에 접근 가능하며 환부의 상태를 촬영하는 촬영부(미도시), 상기 촬영부의 촬영 정보를 토대로 치료 유닛(130)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 프레임(110)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구강 및 후두(103)의 형상에 대응되도록 굴곡진 굴곡부(115)를 포함할 수 있다. 이에 따라 환자는 특정한 자세, 예를 들면 종래와 같이 목을 뒤로 젖히는 자세를 취할 필요가 없으며 이로 인해 수술 과정 시 환자는 편안한 자세를 유지한 상태에서도 프레임(110)이 환부까지 용이하게 접근할 수 있다.
이러한 프레임(110)은 신체 내부에 인입된 후에는 그 상태를 유지하여 그 내부로 치료 유닛(130)이 이동할 수 있도록 한다. 도 3을 참조하면, 프레임(110)의 선단 부분에는 치료 유닛(130)의 선단부를 이동 가능하게 안내하고 지지하는 관통홀(미도시) 및 상기 촬영부를 이동 가능하게 안내하고 지지하는 상기 관통홀이 프레임(110)의 길이 방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기(100)는 치료 유닛(130)의 움직임을 안내하고 치료 유닛(130)이 신체 내부의 조직과 직접 접촉하거나 치료 유닛(130)에 의해 신체 조직이 손상되는 것을 방지하기 위한 프레임(110)을 구비하는데, 프레임(110)은 모양의 변형이 가능하거나 휘어질 수 있는 굴곡부(115)를 포함할 수 있다. 굴곡부(115)는 신체 내부 또는 환부를 향하는 경로의 형태에 따라서 변형될 수 있다. 즉, 굴곡부(115)는 프레임(110)이 인입 내지 삽입되는 신체 내부와 굴곡부(115)의 접촉 또는 마찰시 발생하는 힘에 의해서 그 형상이 변하거나 휘어질 수 있으며, 집도의에 의해 신체 내부의 형상에 맞도록 굴곡부(115)의 형상을 변화시키거나 휘어짐 정도를 조절할 수 있다.
여기서, 치료 유닛(130)은 프레임(110)의 후단부를 통해 프레임(110)의 내부로 인입된 뒤 선단부에 마련된 상기 관통홀을 따라 이동되어 후두(103) 상에 발생된 환부에 접근할 수 있다. 이 때, 치료 유닛(130)은 전후, 좌우 또는 상하로 움직일 수 있으며, 이러한 치료 유닛(130)의 움직임은 프레임(110)의 이동 경로(110a) 상에 배치된 구동부(미도시)에 의해서 이루어질 수 있다.
한편, 치료 유닛(130)은, 환부를 직접적으로 수술하는 부분으로서, 도 3을 참조하면, 환부를 직접적으로 다루는 치료부재(134), 치료부재(134)가 선단에 결합되며 길게 마련됨으로써 프레임(110)에 형성된 관통홀을 따라 이동 가능한 탄성부재(135), 치료부재(134)를 구동시키거나 탄성부재(135)를 이동시키는 상기 구동부를 포함할 수 있다. 치료 유닛(130)은 탄성부재(135)의 일단에 연결된 상태에서 상기 구동모터의 작동에 의해 프레임(110)을 통과하여 프레임(110)의 길이 방향을 따라 전후로 움직일 수 있을 뿐만 아니라 상하 및 좌우 방향으로 휘어질 수 있다. 이 때, 탄성부재(135)의 탄성력에 의해 용이하게 원상태로 복원될 수 있다.
탄성부재(135)의 일단에 장착된 치료부재(134)는 실제로 환부에 대한 치료 또는 수술 등의 작업을 행하는 부분으로서, 집도의의 지시 또는 명령에 따라 각종 작업을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 치료부재(134)는 환부를 직접 수술하기 위한 구성으로서, 환부를 파지하기 위한 그립(134a, grip) 또는 환부를 제거하기 위한 시소(134b, scissor) 등으로 마련될 수 있다. 따라서 치료부재(134)는 그립 동작 및 시소 동작이 가능해야 하는데, 이는 상기 구동부에서부터 제공되는 구동력에 의해 이루어질 수 있다.
다만, 본 발명의 일실시예에서는, 치료부재(134)가 그립 또는 시소로 마련된다고 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 환부를 절제하는 나이프(knife), 환부를 감싸며 절제하는 올가미, 환부를 제거하는 소작기(cautery) 또는 제거된 환부를 흡입하는 흡입관 등으로 마련될 수 있음은 당연하다.
치료부재(134)의 그립(134a) 또는 시소(134b)의 일단은 힌지 동작을 가능하게 하는 지지부(133)에 연결되고, 지지부(133)는 탄성부재(135)와의 연결을 위한 연결부(132)가 형성될 수 있다. 연결부(132)는 치료부재(134)를 탄성부재(135)에 직접적으로 연결하는 부분이며, 탄성부재(135)의 전후, 좌우 또는 상하 운동을 치료부재(134)에 직접 연결하는 부분이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 치료 유닛(130)의 전후 운동 및 회전 운동을 가능하게 하는 구동부에 대해서 살펴 본다.
우선 도 3 내지 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기(100)는 환부에 인접하도록 신체 내부로 인입되며 내측에는 이동 경로(110a)가 형성되는 프레임(110), 이동 경로(110a)따라 이동되어 상기 환부를 치료하는 적어도 하나의 치료 유닛(130), 적어도 하나의 치료 유닛(130)을 구동시키는 구동부(121)를 포함할 수 있는데, 여기서 구동부(121)는 치료 유닛(130)에 각각 제공되어 치료 유닛(130)을 독립적으로 구동시킬 수 있다.
상기와 같이 구성함으로써, 치료 유닛(130)의 다자유도를 확보할 수 있고 충분하지 않은 수술 공간 하에서도 정밀도가 높은 수술을 수행할 수 있고 사용자 편의를 개선할 수 있다.
도 3 내지 도 6에는 프레임(110)의 폭 방향을 따라 2개의 치료 유닛(130)이 나란히 제공된 수술용 의료 기기(100)가 도시되어 있으나, 이러한 구조는 한 예에 불과함을 밝혀 둔다. 따라서, 치료 유닛(130)이 1개만 구비되거나 3개 이상 구비될 수 있음은 당연하다.
각각의 치료 유닛(130)의 일단에는 각각의 치료 유닛(130)이 프레임(110)의 길이 방향을 따라 전진 또는 후퇴할 수 있도록 하기 위한 선형 구동모터(121)가 각각 구비될 수 있다. 여기서, 선형 구동모터(121)는 그 자체로서 회전력을 생성하는 구동모터이다.
한편, 프레임(110)은 대략 육면체 형상을 가지는데, 길이 방향을 따라 양측에는 측벽(111)이 마련되고, 측벽(111)의 길이 방향 일단에는 엔드 플레이트(116)가 형성될 수 있다. 또한, 양쪽의 측벽(111) 사이에는 이동 경로(110a, 도 5 참조)를 2개로 구획하기 위한 구획벽(113)이 형성될 수 있다. 즉, 구획벽(113)을 구비함으로써, 이동 경로(110a) 상에 형성되는 공간을 분할할 수 있고, 분할된 각각의 공간에 각각의 치료 유닛(130)을 배치시킬 수 있다. 이와 같이, 치료 유닛(130)이 설치되는 공간을 구획벽(113) 등을 이용하여 구분함으로써 치료 유닛(130) 간의 독립적인 작동을 보다 잘 보장할 수 있다.
측벽(111)과 구획벽(131)에 의해 형성되는 2개의 공간에는 각각의 치료 유닛(130) 및 치료 유닛(130)을 구동시키기 위한 구동부 특히 선형 구동부가 제공될 수 있다. 여기서, 선형 구동부는 치료 유닛(130)이 측벽(111)과 구획벽(131) 사이의 공간 즉 이동 경로(110a)를 따라 앞쪽 및/또는 뒤쪽으로 선형적으로 움직일 수 있도록 하는 선형 구동력을 치료 유닛(130)에 제공하는 구동부이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 치료 유닛(130)에 선형 구동력을 제공하는 선형 구동부는 이동 경로(110a) 상에 제공된 선형 구동모터(121), 선형 구동모터(121)에 연결되어 회전력을 직선운동으로 변환하는 구동력 변환부재(125) 및 구동력 변환부재(125) 상에 제공된 슬라이딩부재(117)를 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 선형 구동모터(121)는 회전 구동력을 생성하는 모터이다. 따라서, 선형 구동모터(121)에서 생성된 회전 구동력을 이용하여 치료 유닛(130)을 선형적으로 움직이게 하기 위해서는 선형 구동모터(121)와 치료 유닛(130) 사이에 회전 구동력을 선형 구동력으로 변환 또는 전환하는 부재가 필요하다. 이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기(100)에서는 구동력 변환부재(125)를 사용하여 회전 구동력을 선형 구동력으로 변환할 수 있다.
구동력 변환부재(125)는 리드 스크류(lead screw)의 형태를 가지는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들면, 다수의 동력 전달 내지 연결 부재를 사용하거나 랙기어 및 피니언 연결 구조 등을 사용할 수도 있다. 랙피니언을 사용하는 경우에는 선형 구동모터(121)는 치료 유닛(130)의 운동 방향과 교차하는 방향으로 배치되어야 하기 때문에 소형모터를 사용하는 것이 바람직하다.
구동력 변환부재(125)는 치료 유닛(130)의 전후 운동의 범위를 결정할 수 있기 때문에 치료 유닛(130)을 이용한 수술 작업에 필요한 최소한의 길이를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 치료 유닛(130)은 구동력 변환부재(125)의 길이 만큼 전진하거나 후퇴 운동하기 때문이다. 또한, 치료 유닛(130)의 정확한 경로를 따라 직선운동을 할 수 있도록 구동력 변환부재(125)는 항상 선형의 형태를 유지하는 것이 필요하다.
한편, 선형 구동모터(121)와 구동력 변환부재(125)를 직접 연결할 수도 있으나, 양자 사이에 별도의 커플러(123)를 사용할 수도 있다. 커플러(123)를 사용하여 선형 구동모터(121)와 구동력 변환부재(125)를 연결하는 경우에는 선형 구동모터(121)에서 구동력 변환부재(125)로 전달되는 회전수를 조절할 수도 있다. 즉, 커플러(123)에 회전 감속기의 기능을 부여할 수도 있다.
구동력 변환부재(125) 상에는 구동력 변환부재(125)의 길이방향 또는 이동 경로(110a)를 따라 선형적으로 움직이는 슬라이딩부재(117)가 제공될 수 있다. 즉, 슬라이딩부재(117)에 구동력 변환부재(125)가 삽입 또는 관통되는 형태로 형성될 수 있다. 다만, 슬라이딩부재(117)와 구동력 변환부재(125)의 연결 형태는 도면에 도시된 바와 같이 구동력 변환부재(125)가 슬라이딩부재(117)를 관통하는 형태에 국한되는 것은 아니다. 예를 들면, 슬라이딩부재(117)의 외면과 구동력 변환부재(125)가 접촉하면서 구동력이 전달될 수도 있다.
만약, 구동력 변환부재(125)가 리드 스크류의 형태인 경우에는 슬라이딩부재(117)에는 리드 스크류인 구동력 변환부재(125)의 외면에 형성된 나사산과 동일한 피치 등을 가지는 나사산이 형성될 수 있는데, 이러한 나사산은 슬라이딩부재(117)와 구동력 변환부재(125)의 연결 상태에 따라서 슬라이딩부재(117)의 가운데 부분에 관통 형성되거나 슬라이딩부재(117)의 외면에 형성될 수도 있다.
이러한 슬라이딩부재(117)에는 치료 유닛(130)의 일단이 연결되는데, 구동력 변환부재(125)의 길이 만큼 치료 유닛(130)이 전후 방향으로 움직일 수 있도록 치료 유닛(130)과 구동력 변환부재(125)는 슬라이딩부재(117) 상에서 편심되도록 위치하는 것이 바람직하다. 만약, 구동력 변환부재(125)와 치료 유닛(130)의 일단이 동심을 이루면서 슬라이딩부재(117)에 장착되거나 연결되는 경우에는 구동력 변환부재(125)가 치료 유닛(130)을 향하여 슬라이딩부재(117)에서 노출될 수 없거나 구동력 변환부재(125)가 치료 유닛(130)을 밀어 버릴 수 있다.
도 5를 참조하면, 슬라이딩부재(117)에 대해서 치료 유닛(130)의 일단이 연결되는 장착공(117c) 및 구동력 변환부재(125)의 위치가 대략 사선 방향 또는 대각선 방향으로 위치함을 알 수 있다. 이와 같이, 치료 유닛(130)의 일단과 구동력 변환부재(125)가 슬라이딩부재(117) 상에서 편심된 상태로 설치됨으로써 치료 유닛(130)에 의해서 구동력 변환부재(125)의 운동이 제한되거나 간섭 받는 것을 방지할 수 있다.
한편, 슬라이딩부재(117)는 구동력 변환부재(125)에 연결되거나 접촉된 상태에서 구동력 변환부재(125)가 회전하더라도 이와 함께 회전하면 안 된다. 구동력 변환부재(125)가 회전하더라도 슬라이딩부재(117)의 회전을 방지하고 슬라이딩부재(117)의 선형 운동을 보장하기 위해서 프레임(110)의 내면에는 슬라이딩부재(117)의 선형 운동을 안내하는 가이드부(112)가 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 프레임(110)의 측벽(111) 내면에는 프레임(110)의 길이 방향을 따라 가이드부(112)가 형성되며, 슬라이딩부재(117)의 측면에는 가이드부(112)에 형합하는 슬라이딩돌기(117b)가 형성될 수 있다. 또한, 구획벽(113)에도 슬라이딩부재(117)와 접촉하는 가이드돌기(114)가 형성되고, 슬라이딩부재(117)의 타측면에는 가이드돌기(114)와 형합하는 슬라이딩홈(117a)이 형성될 수 있다. 여기서, 슬라이딩부재(117)의 측면과 접촉하는 측벽(111) 및 구획벽(113)에 형성되는 형합 구조의 가이드부는 돌기 및 홈의 형태를 가질 수 있으며, 홈과 돌기는 서로 반대되는 구조물에 형성되면 충분하다.
슬라이딩부재(117)의 후퇴 운동은 커플러(123) 또는 선형 구동모터(121)에 의해서 제한될 수 있다. 이는 구동력 변환부재(125)의 후단부가 커플러(123) 또는 선형 구동모터(121)와 연결되어 있기 때문에 가능하다. 이로 인해, 슬라이딩부재(117)가 후퇴하는 중에 커플러(123) 또는 선형 구동모터(121)와 슬라이딩부재(117)가 접촉하게 되면 선형 구동모터(121)의 구동을 멈추어 슬라이딩부재(117)가 더 이상 후퇴하지 않도록 제어할 수 있다.
반면, 구동력 변환부재(125)의 선단에는 아무런 구조물이 연결되어 있지 않다. 따라서, 슬라이딩부재(117)의 전진 운동 중에 구동력 변환부재(125)에서 슬라이딩부재(117)가 분리될 수도 있는데, 이를 방지하기 위해 프레임(110)의 측벽(111) 내면의 선단부 쪽에 슬라이딩부재(117)의 전진 운동을 제한할 수 있는 스토퍼(110b)를 형성하는 것이 바람직하다. 슬라이딩부재(117)가 전진하는 중에 스토퍼(110b)에 부딪히면 선형 구동모터(121)의 구동을 멈추어 슬라이딩부재(117)가 더 이상 전진하지 않도록 제어할 수 있다.
여기서, 구획벽(113)에는 스토퍼를 형성하지 않는 것이 바람직한데, 구획벽(113)과 측벽(111) 양쪽에 스토퍼를 형성하는 경우에는 이동 경로(110a)의 전단부 공간이 좁아져서 치료 유닛(130)의 전후 운동 중에 스토퍼와 치료 유닛(130)이 충돌할 가능성이 있기 때문에 스토퍼는 측벽(111) 또는 구획벽(113) 중 어느 한 쪽에 설치되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 선형 구동부를 구비함으로써, 치료 유닛(130)의 전후 운동은 슬라이딩부재(117)의 선형 운동 내지 전후 운동에 의해서 이루어질 수 있다.
또한, 치료 유닛(130)이 2개 이상 제공되는 경우에 선형 구동모터(121)도 각각의 치료 유닛(130)에 대해서 제공됨으로써, 각각의 선형 구동모터(121)는 독립적으로 치료 유닛(130)을 전후 구동시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기(100)는 치료 유닛(130) 각각을 독립적으로 전진 또는 후퇴 운동시킬 수 있기 때문에 수술을 수행하는 신체의 환부 주변 공간이 좁은 경우에는 하나의 치료 유닛(130)만 환부로 접근할 수 있고, 이로 인해 작은 수술 환경 또는 공간에서도 충분한 수술을 수행할 수 있다.
선형 구동모터(121) 및 구동력 변환부재(125) 그리고 슬라이딩부재(117)를 구비함으로써 치료 유닛(130)은 작동 방향(도 4의 화살표 MD 참조)으로 움직일 수 있다. 또한, 각각의 치료 유닛(130)은 독립적으로 전후 운동을 할 수 있다. 도 4를 참조하면, 그리퍼(134b)가 연결된 치료 유닛(130)이 시소(134a)가 연결된 치료 유닛 보다 후퇴된 상태이지만, 그리퍼(134b)가 연결된 치료 유닛(130)의 선형 구동모터(121)의 작동에 의해서 도 6에 도시된 바와 같이 시소(134a) 보다 더 전진할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 수술용 의료 기기(100)의 변형예에 대해서 설명한다. 도 7 내지 도 9에 도시된 수술용 의료 기기(100)는 도 3 내지 도 6에 도시된 수술용 의료 기기(100)와 비교할 때 치료 유닛(130)의 전후 운동에 부가하여 치료 유닛(130)의 회전시킬 수 있는 회전 구동부를 부가한 차이가 있다. 따라서, 도 7 내지 도 9에 도시된 수술용 의료 기기의 선형 구동부는 도 3 내지 도 6에 도시된 선형 구동부와 거의 동일한 구조 및 기능을 가지므로 동일하고 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
도 7 내지 도 9에 도시된 수술용 의료 기기는 치료 유닛(130)에 선형 구동력을 제공하는 선형 구동부는 이동 경로(110a, 도 5 참조) 상에 제공된 선형 구동모터(161), 선형 구동모터(161)에 연결되어 회전력을 직선운동으로 변환하는 구동력 변환부재(165) 및 구동력 변환부재(165) 상에 제공된 슬라이딩부재(147)를 포함할 수 있다. 도 7에서 프레임(140)의 후단에는 엔드 플레이트(146)가 장착되고 엔드 플레이트(146)에는 선형 구동모터(161) 및 회전 구동모터(167)의 일단이 지지 고정될 수 있다. 또한, 프레임(140)의 전방 쪽에는 굴곡부(145)가 형성되고, 후단 쪽 외부에는 별도의 마운트(149)가 장착될 수도 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 구동력 변환부재(165)는 선형 구동모터(161)의 회전 구동력을 선형 구동력으로 변환하여 치료 유닛(130)을 선형적으로 움직이게 하는 부재이다. 여기서, 구동력 변환부재(165)는 리드 스크류(lead screw)의 형태를 가지는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
선형 구동모터(161)와 구동력 변환부재(165)를 직접 연결할 수도 있으나, 양자 사이에 별도의 커플러(163)를 사용할 수도 있다. 커플러(163)를 사용하여 선형 구동모터(161)와 구동력 변환부재(165)를 연결하는 경우에는 선형 구동모터(161)에서 구동력 변환부재(165)로 전달되는 회전수를 조절할 수도 있다.
구동력 변환부재(165) 상에는 구동력 변환부재(165)의 길이방향 또는 이동 경로(110a)를 따라 선형적으로 움직이는 슬라이딩부재(147)가 제공될 수 있다.
구동력 변환부재(165)가 리드 스크류의 형태인 경우에는 슬라이딩부재(147)에는 리드 스크류인 구동력 변환부재(165)의 외면에 형성된 나사산과 동일한 피치 등을 가지는 나사산이 형성될 수 있는데, 이러한 나사산은 슬라이딩부재(147)와 구동력 변환부재(165)의 연결 상태에 따라서 슬라이딩부재(147)의 가운데 부분에 관통 형성되거나 슬라이딩부재(137)의 외면에 형성될 수도 있다.
이러한 슬라이딩부재(147)에는 치료 유닛(130)의 일단이 연결되는데, 구동력 변환부재(165)의 길이 만큼 치료 유닛(130)이 전후 방향으로 움직일 수 있도록 치료 유닛(130)과 구동력 변환부재(165)는 슬라이딩부재(147) 상에서 편심되도록 위치하는 것이 바람직하다. 만약, 구동력 변환부재(165)와 치료 유닛(130)의 일단이 동심을 이루면서 슬라이딩부재(147)에 장착되거나 연결되는 경우에는 구동력 변환부재(165)가 치료 유닛(130)을 향하여 슬라이딩부재(147)에서 노출될 수 없거나 구동력 변환부재(125)가 치료 유닛(130)을 밀어 버릴 수 있다.
구동력 변환부재(165)가 회전하더라도 슬라이딩부재(147)의 회전을 방지하고 슬라이딩부재(147)의 선형 운동을 보장하기 위해서 프레임(140)의 내면에는 슬라이딩부재(147)의 선형 운동을 안내하는 가이드부(142)가 형성될 수 있다.
도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임(140)의 측벽(141) 내면에는 프레임(140)의 길이 방향을 따라 가이드부(142)가 형성되며, 슬라이딩부재(147)의 측면에는 가이드부(142)에 형합하는 슬라이딩돌기(147a,147b)가 형성될 수 있다. 또한, 구획벽(143)에도 슬라이딩부재(147)와 접촉하는 가이드돌기(144)가 형성되고, 슬라이딩부재(147)의 타측면에는 가이드돌기(144)와 형합하는 슬라이딩홈(미도시)이 형성될 수 있다. 여기서, 슬라이딩부재(147)의 측면과 접촉하는 측벽(141) 및 구획벽(143)에 형성되는 형합 구조의 가이드부는 돌기 및 홈의 형태를 가질 수 있으며, 홈과 돌기는 서로 반대되는 구조물에 형성되면 충분하다.
슬라이딩부재(147)의 후퇴 운동은 커플러(163) 또는 선형 구동모터(161)에 의해서 제한될 수 있다. 또한, 프레임(140)의 측벽(141) 또는 구획벽(143) 중 어느 하나의 내면 선단부 쪽에 슬라이딩부재(147)의 전진 운동을 제한할 수 있는 스토퍼(110b, 도 5 참조)가 형성될 수 있다. 이와 같은 스토퍼를 형성함으로써 슬라이딩부재(147)가 전진하는 중에 스토퍼에 부딪히면 선형 구동모터(161)의 구동을 멈추어 슬라이딩부재(147)가 더 이상 전진하지 않도록 제어할 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 9에 도시된 수술용 의료 기기는 선형 구동부에 더하여 회전 구동부를 더 구비할 수 있다. 회전 구동부는 치료 유닛(130)의 회전 운동을 가능하게 하는 구동부이다.
상기 회전 구동부는 슬라이딩부재(147)에 장착된 회전 구동모터(167)를 더 포함하며, 회전 구동모터(167)에는 치료 유닛(130)의 일단이 연결될 수 있다. 도 9을 참조하면, 회전 구동모터(167)는 치료 유닛(130)의 한꺼번에 전체적으로 회전시키는 구동모터이기 때문에 치료 유닛(130)에 직접 연결되거나 회전 구동력을 치료 유닛(130)에 전달할 수 있는 연결구조를 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기는, 치료 유닛(130)의 최후단에 연결된 회전 구동모터(167)를 이용하여 치료 유닛(130)을 전체적으로 회전시킬 수 있기 때문에 치료 유닛(130)을 휘어지게 하는 와이어(미도시)의 간섭 또는 와이어가 꼬이는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 회전 구동모터(167)와 치료 유닛(130)은 동심을 이루도록 슬라이딩부재(147)를 통해 서로 연결될 수 있다. 치료 유닛(130)의 일단과 슬라이딩부재(147)의 연결은 치료 유닛(130)의 일단에 제공되는 선단 링크부재(168)가 슬라이딩부재(147)에 장착되고, 선단 링크부재(168)에 회전 구동모터(167)의 구동축이 연결됨으로써 치료 유닛(130)을 회전시킬 수 있다. 이 때, 선단 링크부재(168) 또는 치료 유닛(130)의 일단과 회전 구동모터(167)가 모두 슬라이딩부재(147) 상에 위치한 상태에서 양자가 연결되는 것이 바람직하다. 만약, 회전 구동모터(167)만 슬라이딩부재(147)에 고정되고, 치료 유닛(130)의 일단은 슬라이딩부재(147)와 만나지 않은 상태에서 회전 구동모터(167)의 구동축에만 연결된다면, 치료 유닛(130)의 하중이 회전 구동모터(167)의 구동축에만 걸리게 되어 회전 구동모터(167)의 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서, 치료 유닛(130)의 하중이 슬라이딩부재(147)에 걸리도록 치료 유닛(130) 또는 선단 링크부재(168)가 슬라이딩부재(147)에 접촉 지지되는 것이 바람직하다.
또한, 회전 구동모터(167)는 슬라이딩부재(147)에 의해서 접촉 지지되는 것이 바람직하다. 즉, 회전 구동모터(167)는 구동축 쪽이 슬라이딩부재(147)와 결합될 뿐 나머지 부분은 슬라이딩부재(147)에 의해 접촉 지지되지 않고 마치 공중에 뜬 상태로 있게 된다. 다만, 슬라이딩부재(147)에 접촉 지지되는 회전 구동모터(167) 부분에 하중이 집중되어 양자의 체결상태가 파손될 수도 있는데, 이를 방지하기 위해서 회전 구동모터(167)에 별도의 지지부(미도시)를 장착하고, 상기 지지부도 슬라이딩부재(147)와 함께 선형 운동을 하도록 구성할 수도 있다. 이 때, 상기 지지부의 선형 운동을 안내하기 위한 구조 또는 형상이 측벽(141) 또는 구획벽(143)에 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 회전 구동모터(167)가 슬라이딩부재(147)에 의해 접촉 지지되도록 양자가 연결되는 구조를 가지기 때문에, 선형 구동모터(161) 및 구동력 변환부재(165)는 치료 유닛(130)과 회전 구동모터(167)를 동시에 전후 운동시킬 수 있다.
회전 구동모터(167)는 치료 유닛(130) 전체를 회전시킬 수 있다. 다시 말하면, 회전 구동모터(167)는 치료 유닛(130)의 선단에 제공된 치료 부재(134)를 직접 회전시키는 것이 아니라, 치료 부재(134)가 장착된 탄성부재(135)를 포함하여 치료 유닛(130)를 전체를 회전시킴으로써, 치료 부재(134)를 회전시킬 수 있다. 회전 구동모터(167)는 치료 유닛(130)의 후단에서 치료 부재(134)를 회전시킬 수 있다.
치료 유닛(130)은 프레임(140)의 길이 방향을 따라 전후 운동을 하거나 회전 또는 굽힘 운동을 할 수 있고, 이 때 치료 유닛(130)의 전후 운동, 회전 운동 및 굽힘 운동은 각각 별개의 구동부(161,167)에 의해 이루어질 수 있다.
도 9를 참조하면, 회전 구동모터(167)는 선형 구동모터(161)에 대해 사선 방향으로 제공되어 있음을 알 수 있다. 수술용 의료 기기의 프레임(140) 내부에 형성된 공간이 충분하지 않고 프레임(140)의 길이방향 단면적을 최소화하여 수술용 의료 기기를 소형화하기 위해서는 프레임(140)의 내부 공간을 최대한 활용할 수 있도록 내부의 구성품을 배치할 필요가 있다. 프레임(140)의 내부 공간 즉, 측벽(141)과 구획벽(143)에 의해 형성되는 대략 사각형 모양의 공간에서 대각선 방향의 길이 가장 길기 때문에 선형 구동모터(161)와 회전 구동모터(167)를 사선 방향 또는 대각선 방향으로 배치하는 것이 바람직하다.
지금까지 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기(100)는, 선형 구동모터(161)와 회전 구동모터(167)가 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 치료 유닛(130) 내지 치료 부재(134)는 선형 운동만 하거나, 회전 운동만 하거나 아니면 회전 운동을 하면서 선형 운동을 할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기는 최소 10개의 자유도를 가질 수 있다. 즉, 선형 구동모터(161)에 의해서 치료 유닛(130)이 전후 방향으로 움직이는 2개의 자유도, 탄성부재(135)의 상하 및 좌우 방향 휘어짐에 의한 4개 자유도, 회전 구동모터(167)에 의해 치료 유닛(130)이 회전하는 2개의 자유도, 치료 유닛(130)의 말단에 장착된 시소(134a) 및 그리퍼(134b)에 따른 2개의 자유도를 가질 수 있다.
여기서, 치료 유닛의 개수를 더 많게 한다면 더 많은 자유도를 가질 수 있다. 이와 같이, 치료 유닛이 다자유도를 가지기 때문에 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 의료 기기(100)는 다양한 수술 작업을 수행할 수 있고 한정된 작업 공간 내지 수술 환경하에서도 정밀도가 높은 수술을 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 수술용 의료 기기 110,140: 프레임
115,145: 굴곡부 117,147: 슬라이딩부재
121,161: 선형 구동모터 125,165: 구동력 변환부재
130: 치료 유닛 134: 치료 부재
135: 탄성부재 167: 회전 구동모터

Claims (12)

  1. 환부에 인접하도록 신체 내부로 인입되며, 내측에는 이동 경로가 형성되는 프레임;
    상기 이동 경로를 따라 이동되어 상기 환부를 치료하는 적어도 하나의 치료 유닛; 및
    상기 적어도 하나의 치료 유닛을 구동시키는 구동부;를 포함하며,
    상기 구동부는,
    상기 이동 경로 상에 제공된 선형 구동모터, 상기 선형 구동모터에 연결되어 회전력을 직선운동으로 변환하는 구동력 변환부재 및 상기 이동 경로를 따라 선형적으로 움직이도록 상기 구동력 변환부재 상에 제공되는 슬라이딩부재를 포함하고, 상기 치료 유닛에 각각 제공되어 상기 치료 유닛을 독립적으로 구동시키는, 수술용 의료 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치료 유닛은 상기 프레임의 길이 방향을 따라 전후 운동을 하거나 회전 또는 굽힘 운동이 가능한 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 치료 유닛의 전후 운동, 회전 운동 및 굽힘 운동은 각각 별개의 구동부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 슬라이딩부재에는 상기 치료 유닛의 일단이 연결되고, 상기 프레임의 내면에는 상기 슬라이딩부재의 운동을 안내하는 가이드부가 형성된 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동력 변환부재의 길이 만큼 상기 치료 유닛이 전후 방향으로 움직일 수 있도록 상기 치료 유닛과 상기 구동력 변환부재는 상기 슬라이딩부재 상에서 편심되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 치료 유닛이 2개 이상 제공되는 경우에 상기 선형 구동모터도 각각의 치료 유닛에 대해서 제공되며, 각각의 상기 선형 구동모터는 독립적으로 상기 치료 유닛을 전후 구동시키는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 슬라이딩부재에 장착된 회전 구동모터를 더 포함하며, 상기 회전 구동모터에는 상기 치료 유닛의 일단이 연결되는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선형 구동모터 및 상기 구동력 변환부재는 상기 치료 유닛과 상기 회전 구동모터를 동시에 전후 운동시키는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 회전 구동모터와 상기 치료 유닛은 동심을 이루도록 상기 슬라이딩부재를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 선형 구동모터와 상기 회전 구동모터는 서로 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 회전 구동모터는 상기 치료 유닛 전체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임 내에서 상기 회전 구동모터는 상기 선형 구동모터에 대해 사선 방향으로 제공된 것을 특징으로 하는 수술용 의료 기기.
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