KR101455510B1 - Instrument for Minimally Invasive Surgery Having Link-type Articulation Unit - Google Patents

Instrument for Minimally Invasive Surgery Having Link-type Articulation Unit Download PDF

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KR101455510B1 KR1020130014466A KR20130014466A KR101455510B1 KR 101455510 B1 KR101455510 B1 KR 101455510B1 KR 1020130014466 A KR1020130014466 A KR 1020130014466A KR 20130014466 A KR20130014466 A KR 20130014466A KR 101455510 B1 KR101455510 B1 KR 101455510B1
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Abstract

본 발명은 링크형 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단 쪽에 연결되는 엔드 이펙터, 상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 관절부 - 상기 관절부는 적어도 하나의 링크를 포함함 - , 및 상기 적어도 하나의 링크에 연결되어, 사용자의 조작에 따라 상기 엔드 이펙터의 관절 운동을 제어할 수 있는 연결 부재를 포함하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.The present invention relates to a minimally invasive surgical instrument having a link joint.
According to one aspect of the present invention there is provided a minimally invasive surgical instrument comprising: a shaft; an end effector connected to one end of the shaft; a joint disposed between the shaft and the end effector, the joint including at least one link, And a connecting member connected to the at least one link, the connecting member being capable of controlling the joint motion of the end effector according to a user's operation.

Description

링크형 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구{Instrument for Minimally Invasive Surgery Having Link-type Articulation Unit}[0001] The present invention relates to a minimally invasive surgical instrument having a link-

본 발명은 링크형 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구에 관한 것이다.The present invention relates to a minimally invasive surgical instrument having a link joint.

최소 침습 수술은, 적어도 하나의 작은 절개부를 통하여 환자(또는, 수술의 대상이 되는 동물 등)의 신체 내에 수술 도구를 삽입하여 수술을 수행하는, 수술로 인한 절개를 최소화하는 수술 기법이다.Minimally invasive surgery is a minimally invasive surgical technique in which surgery is performed by inserting surgical instruments into the body of a patient (or an animal undergoing surgery) through at least one small incision.

이러한 최소 침습 수술은 수술 후에 일어나는 환자의 대사 과정의 변화를 감소시킬 수 있으므로, 환자의 회복 기간을 단축시키는 데에 도움이 될 수 있다. 즉, 최소 침습 수술을 적용하면, 환자의 수술 후의 입원 기간이 단축될 수 있고, 환자가 수술 후 짧은 시일 내에 정상적인 생활로 복귀할 수 있게 된다. 또한, 최소 침습 수술을 통하여, 환자가 느끼는 통증을 경감하는 한편, 수술 후 환자에게 남는 흉터를 줄일 수도 있다.Such minimally invasive surgery may reduce the metabolic process of the patient after surgery, which may help to shorten the patient's recovery period. That is, when the minimally invasive surgery is applied, the patient's post-operative hospitalization period can be shortened, and the patient can return to normal life within a short time after the operation. In addition, through minimally invasive surgery, pain felt by a patient can be alleviated, while scarring remaining in a patient after surgery can be reduced.

최소 침습 수술의 일반적인 형태는 내시경 수술이다. 그 중에서도, 가장 일반적인 형태의 수술은 복강 내에서 최소 침습 조사와 수술을 하는 복강경 수술이다. 표준 복강경 수술의 경우에는, 환자의 복부에 가스를 채워 넣고, 복강경 수술 도구에 대한 입구를 제공하기 위하여 적어도 하나의 작은 절개부를 만든 후에, 이를 통하여 트로카(trocar)를 삽입하는 과정을 거쳐서, 수술을 수행하게 된다. 이러한 수술의 수행 시에, 사용자는 트로카를 통하여 수술 부위 등에 복강경 수술 도구를 들여 보내고 복강 외부에서 그것을 조작(또는, 조종)하는 것이 일반적이다. 이러한 복강경 수술 도구는 일반적으로 복강경(수술 부위 등의 관찰용)과 이 외의 작업 도구를 포함한다. 여기서, 작업 도구는, 각 도구의 작업 단부(또는, 말단 동작부)가 소정의 샤프트에 의하여 손잡이 등으로부터 이격되어 있다는 점을 제외하고는, 종래의 절개 수술(open surgery)에서 사용되는 것과 유사하다. 즉, 작업 도구는, 예를 들어, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등을 포함할 수 있다. 한편, 사용자는 복강경에 의하여 찍히는 수술 부위 등의 영상을 표시하는 모니터에 의하여 수술 진행 상황을 모니터링하게 된다. 이와 유사한 내시경 기술은, 후복막강경, 골반경, 관절경, 뇌수조경, 부비강경, 자궁경, 신장경, 방광경, 요도경, 신우경 등에 두루 사용된다.A common form of minimally invasive surgery is endoscopic surgery. Among them, the most common type of surgery is laparoscopic surgery, which involves minimally invasive irradiation and surgery within the abdominal cavity. In the case of standard laparoscopic surgery, at least one small incision is made to fill the abdomen of the patient with gas and to provide an entrance to the laparoscopic surgical instrument, and through this, a trocar is inserted, . In performing such surgery, it is common for a user to send a laparoscopic surgical instrument to a surgical site through a trocar and manipulate (or steer) it from outside the abdominal cavity. Such laparoscopic surgical instruments generally include laparoscopic (for observation of surgical sites and the like) and other working tools. Here, the working tool is similar to that used in conventional open surgery, except that the working end (or end working portion) of each tool is spaced from the handle or the like by a predetermined shaft . That is, the working tool may include, for example, a clamp, a grasper, scissors, a stapler, a needle gripper, and the like. On the other hand, the user monitors the progress of the operation by a monitor that displays an image of a surgical site or the like taken by a laparoscope. Similar endoscopic techniques are used in the posterior peritoneal hard tissue, pelviscopy, arthroscopy, hydrocephalus, bovine hard tissue, cervix, renal, cystoscopy, urethral and renal sciences.

본 발명자(들)는 위와 같은 최소 침습 수술에 유용하게 사용될 수 있는 여러 가지 최소 침습 수술 기구를 다년간 개발하여 왔고, 이들의 구성상의 특징과 효과상의 특징을 한국특허출원 제2008-51248호, 제2008-61894호, 제2008-79126호 및 제2008-90560호를 통하여 개시한 바 있다(상기 한국특허출원들의 명세서들은 각각 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다). 이에 더하여, 본 발명자(들)는 사용자와 환자에게 더 유리하게끔 그 기능이 개선된 최소 침습 수술 기구에 관하여 한국특허출원 제2010-115152호, 제2011-3192호, 제2011-26243호 및 제2011-29771호를 통하여 소개한 바도 있다(상기 한국특허출원들의 명세서들은 각각 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다).The present inventors have developed various minimally invasive surgical instruments which can be usefully used in the minimally invasive surgery as described above. The features of the minimally invasive surgical instruments and their effects are described in Korean Patent Application No. 2008-51248, 2008 -61894, 2008-79126 and 2008-90560, the disclosures of which are each hereby incorporated by reference in their entirety. In addition, the present inventors have proposed a minimally invasive surgical instrument whose function is improved to be more advantageous to the user and the patient, as disclosed in Korean Patent Application Nos. 2010-115152, 2011-3192, 2011-26243, and 2011 -29771 (the disclosures of which are each hereby incorporated by reference in their entirety).

본 발명자(들)는 이제, 본 명세서를 통하여, 상기 한국특허출원들을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구나 다른 최소 침습 수술 기구보다 관절 운동의 정교함이나 힘 전달의 측면에서 유리하고 기계적인 불안정성이 최소화되는 최소 침습 수술 기구에 관하여 제안하는 바이다.The present inventors have now found, through the present specification, that advantageous and mechanical instability in terms of sophistication and force transfer of joint motion is minimized over minimally invasive surgical instruments or other minimally invasive surgical instruments introduced through Korean patent applications We propose a minimally invasive surgical instrument.

본 발명은 관절 운동의 정교함이나 힘 전달의 측면에서 유리한 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a minimally invasive surgical instrument that is advantageous in terms of sophistication and force transmission of joint motion.

본 발명은 기계적인 불안정성이 최소화되는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a minimally invasive surgical instrument in which mechanical instability is minimized.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.In order to accomplish the above object, a representative structure of the present invention is as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단 쪽에 연결되는 엔드 이펙터, 상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 관절부 - 상기 관절부는 적어도 하나의 링크를 포함함 - , 및 상기 적어도 하나의 링크에 연결되어, 사용자의 조작에 따라 상기 엔드 이펙터의 관절 운동을 제어할 수 있는 연결 부재를 포함하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.According to one aspect of the present invention there is provided a minimally invasive surgical instrument comprising: a shaft; an end effector connected to one end of the shaft; a joint disposed between the shaft and the end effector, the joint including at least one link; And a connecting member connected to the at least one link, the connecting member being capable of controlling the joint motion of the end effector according to a user's operation.

이 외에도, 본 발명의 기술적 사상에 따라 다른 구성이 더 제공될 수도 있다.Other configurations may be further provided in accordance with the technical idea of the present invention.

본 발명에 의하면, 관절 운동의 정교함이나 힘 전달의 측면에서 유리한 최소 침습 수술 기구가 제공된다.According to the present invention, a minimally invasive surgical instrument is provided that is advantageous in terms of sophistication and force transmission of joint motion.

본 발명에 의하면, 기계적인 불안정성이 최소화되는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.According to the present invention, a minimally invasive surgical instrument is provided in which mechanical instability is minimized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터와 제1 관절부를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집게 연결부(205)를 도시하는 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 관절부(400)를 도시하는 도면이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들부(600)의 구성요소를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 관절부(400)와 제3 관절부(700)를 도시하는 도면이다.1 is a view showing an overall structure of a minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are views showing an end effector and a first joint part of a minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating a pivot joint 205 according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 illustrate a second joint 400 according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are views showing the components of the handle portion 600 according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing an overall view of a minimally invasive surgical instrument according to another embodiment of the present invention.
11 is a view showing a second joint part 400 and a third joint part 700 according to another embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented and changed without departing from the spirit and scope of the invention, from one embodiment to another. It is also to be understood that the location or arrangement of the individual components within each embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention should be construed as encompassing the scope of the appended claims and all equivalents thereof. In the drawings, like reference numbers designate the same or similar components throughout the several views.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

한편, 본 명세서에서 "연결"이란 용어는 기계적인 또는 다른 종류의 구성요소 간의 직접적이거나 간접적인(즉, 별개의 구성요소를 개입시킨) 연결을 총칭하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 두 개의 회전 구성요소 간의 연결은 해당 기어 구조 등의 맞물림에 의한 직접적인 연결일 수도 있지만, 케이블이나 그루브와 같은 별개의 구성요소의 개입에 따른 간접적인 연결일 수도 있다.In the present specification, the term "connection" should be understood to mean a direct or indirect connection (i. E., Via a separate component) between mechanical or other types of components. For example, the connection between the two rotating components may be a direct connection by engagement of the gear structure or the like, but may be an indirect connection due to the intervention of a separate component such as a cable or a groove.

본 발명의 바람직한 The preferred 실시예Example

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하여 살펴본다.1 is a view showing an overall structure of a minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention. Will be described with reference to FIG.

최소 침습 수술 기구는, 샤프트(10), 샤프트(10)의 일단 쪽에 연결되고 수술 도구(미도시됨)를 사용하거나 스스로 수술 도구로서 기능하여 수술을 수행할 수 있는 엔드 이펙터(100), 샤프트(10)와 엔드 이펙터(100)를 연결시키고 그 사이에서 추가적인 관절 요소의 역할을 할 수 있는 엔드 이펙터 암(300), 엔드 이펙터(100)와 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키고 엔드 이펙터(100)에 관절 기능을 부여하는 제1 관절부(200), 샤프트(10)와 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키고 엔드 이펙터 암(300)에 관절 기능을 부여하는 제2 관절부(400), 그리고 샤프트(10)의 타단에 연결되고 사용자가 조작할 수 있는 핸들부(600)를 포함할 수 있다.The minimally invasive surgical instrument includes a shaft 10, an end effector 100 connected to one end of the shaft 10 and capable of performing surgery by using a surgical tool (not shown) or by itself acting as a surgical tool, An end effector arm 300 connecting the end effector 100 and the end effector 100 and an end effector arm 300 connecting the end effector 100 and the end effector arm 300, A second joint part 400 connecting the shaft 10 and the end effector arm 300 and imparting a joint function to the end effector arm 300 and a second articulating part 400 connecting the shaft 10 and the end effector arm 300, And a handle portion 600 connected to the other end of the handle portion 600 and operable by a user.

먼저, 샤프트(10)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 샤프트와 마찬가지로, 그 내부에 중공(中空)을 포함하여 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재를 지지, 전달할 수 있다(이러한 토크 전달 부재는 주로 엔드 이펙터(100)의 롤링 운동을 위한 것인데, 경우에 따라서는 샤프트(10) 자체가 토크 전달 부재로서 기능할 수도 있다). 이러한 샤프트(10)는 필요에 따라 적어도 하나의 분절을 포함할 수 있다. 또한, 샤프트(10)는 그 적어도 일부에 있어서 곡부를 포함할 수도 있다.First, the shaft 10, like the shaft of the minimally invasive surgical instrument introduced through various Korean patent applications of the present applicant, includes at least one wire including a hollow therein, a connection (This torque transmitting member is mainly for the rolling motion of the end effector 100, and in some cases, the shaft 10 itself may function as a torque transmitting member) . Such a shaft 10 may include at least one segment as required. Further, the shaft 10 may include a curved portion in at least a part thereof.

다음으로, 엔드 이펙터(100)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터와 마찬가지로, 핸들부(600)로부터 샤프트(10)와 엔드 이펙터 암(300)을 거쳐 제1 관절부(200)나 그에 전달되는 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재의 작용에 의하여 관절 운동, 롤링 운동, 개폐 운동 등을 할 수 있다. 이러한 엔드 이펙터(100)의 말단은 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게, 후크형 전극 등의 형태로 작업도구화되어 있을 수 있다.Next, the end effector 100 is assembled with the shaft 10 and the end effector arm 300 from the handle portion 600, as in the case of the end effector of the minimally invasive surgical instrument, A rolling motion, an opening / closing motion, etc., by the action of the first joint 200, at least one wire transmitted to the first joint 200, a connecting member described later, or a torque transmitting member. The end of such an end effector 100 may be instrumented in the form of a clamp, a grasper, a scissors, a stapler, a needle bar, a hook-shaped electrode, or the like.

다음으로, 엔드 이펙터 암(300)은 샤프트(10)와 엔드 이펙터(100)의 사이에 배치되어 엔드 이펙터(100)가 제1 관절부(200)나 제2 관절부(400)에서 보다 정교한 관절 운동을 하게끔 할 수 있다. 엔드 이펙터 암(300) 역시 샤프트(10)와 마찬가지로 그 내부에 중공(中空)을 포함하여 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재를 지지, 전달할 수 있다.Next, the end effector arm 300 is disposed between the shaft 10 and the end effector 100 so that the end effector 100 performs more elaborate joint motion in the first joint 200 and the second joint 400 You can do it. Like the shaft 10, the end effector arm 300 can also support and transmit at least one wire, a connecting member, or a torque transmitting member, including a hollow, inside thereof.

다음으로, 제1 관절부(200)나 제2 관절부(400)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 관절부와 마찬가지로, 적어도 하나의 와이어나 토크 전달 부재와 함께 작용하거나, 후술하는 바와 같은 링크 및 연결 부재와 함께 작용하여, 엔드 이펙터(100)가 관절 운동, 롤링 운동 등을 하게끔 할 수 있다.Next, the first joint 200 and the second joint 400 are assembled together with at least one wire or a torque transmitting member, as in the joint part of the minimally invasive surgical instrument introduced through various Korean patent applications such as the present applicant. Or may act in conjunction with the links and connecting members as described below to cause the end effector 100 to perform joint motion, rolling motion, and the like.

마지막으로, 핸들부(600)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 핸들부와 마찬가지로, 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터(100)의 관절 운동, 롤링 운동, 개폐 운동 등을 제어할 수 있다. 이러한 제어를 위하여, 핸들부(600)에는 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재가 연결되어 있을 수 있다.Lastly, the handle portion 600 may be configured to move the end effector 100 in the same manner as the handle portion of the minimally invasive surgical instrument introduced through various Korean Patent Applications as described above, The opening and closing motion can be controlled. For this control, at least one wire, a connecting member as described below, or a torque transmitting member may be connected to the handle portion 600.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터(100)와 제1 관절부(200)를 도시하는 도면이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴본다.FIGS. 2 to 4 are views showing the end effector 100 and the first joint 200 of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention. This will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

엔드 이펙터(100)는 집게(120, 120')를 포함할 수 있다. 집게(120, 120')의 각각은, 제1 관절부(200)의 집게 연결부(205)의 축(A)을 회전 중심으로 하여, 회전 운동을 할 수 있다. 집게(120, 120')의 각각이 동일한 방향으로 회전 운동을 하는 경우에는 엔드 이펙터(100)가 피치 방향 회전 운동을 하게 되고, 집게(120, 120')의 각각이 서로 반대되는 방향으로 회전 운동을 하는 경우에는 엔드 이펙터(100)가 개폐 운동을 하게 될 수 있다. 집게(120, 120')는 그 회전 중추가 되는 부분에 집게 풀리(120a, 120a')를 포함할 수 있다.The end effector 100 may include a tongue 120, 120 '. Each of the tongues 120 and 120 'is capable of rotating by using the axis A of the tongue connecting portion 205 of the first joint 200 as a rotation center. When each of the clamps 120 and 120 'is rotated in the same direction, the end effector 100 is rotated in the pitch direction and each of the clamps 120 and 120' The end effector 100 can perform the opening and closing motion. The tongues 120, 120 'may include an indexing pulley 120a, 120a' at a portion that becomes the center of rotation.

제1 관절부(200)는 전술한 바와 같은 집게 연결부(205)와 제1 풀리 세트(210) 및 제2 풀리 세트(220)를 포함할 수 있다.The first joint 200 may include a clamp connection 205 as described above and a first set of pulleys 210 and a second set of pulleys 220.

집게 연결부(205)는 엔드 이펙터(100)가 엔드 이펙터 암(300)에 대하여 피치 방향 회전 운동만을 할 수 있게끔 제한할 수 있다. 이러한 집게 연결부(205)는 엔드 이펙터 암(300)에 대하여 요 방향 회전 운동만을 할 수 있도록 소정의 반원형 링크에 의하여 엔드 이펙터 암(300)에 연결되어 있을 수 있다.The clamping connection portion 205 may limit the end effector 100 to only pivotal movement with respect to the end effector arm 300. [ The tongue connecting portion 205 may be connected to the end effector arm 300 by a predetermined semicircular link so as to be able to rotate only in the yaw direction with respect to the end effector arm 300.

제1 풀리 세트(210)는 엔드 이펙터 암(300)의 단부 내에 수납되어 있는 두 쌍의 풀리로 구성될 수 있다. 이러한 제1 풀리 세트(210)에는 와이어(w1, w2)가 도시된 바와 같이 감겨져 있을 수 있다. 이러한 와이어(w1, w2)는 각각 집게 풀리(120a, 120a')에 감겨져서 집게(120, 120')의 회전 운동을 제어할 수 있다.The first set of pulleys 210 may be comprised of two pairs of pulleys housed within the ends of the end effector arms 300. In this first set of pulleys 210, the wires w1, w2 may be wound as shown. These wires w1 and w2 can be wound on the respective reed pulleys 120a and 120a 'to control the rotational motion of the grippers 120 and 120'.

제2 풀리 세트(220)는 제1 풀리 세트(210)와 함께 엔드 이펙터 암(300)의 단부 내에 수납되어 있는 세 쌍의 풀리로 구성될 수 있다. 이러한 제2 풀리 세트(220)의 두 쌍의 외측 풀리에는 와이어(w1, w2)가 도시된 바와 같이 감겨져 있을 수 있다. 이러한 와이어(w1, w2)는 각각, 전술한 바와 같이, 제1 풀리 세트(210)를 거쳐 집게 풀리(120a, 120a')에 감겨져서, 집게(120, 120')의 회전 운동을 제어할 수 있다. 한편, 제2 풀리 세트(220)의 한 쌍의 내측 풀리에는 와이어(w3)가 도시된 바와 같이 감겨져 있을 수 있다. 이러한 와이어(w3)는 집게 연결부(205)에 소정의 홀을 통하여 결속되어 엔드 이펙터(100)의 요 방향 회전 운동을 제어할 수 있다.The second set of pulleys 220 may be comprised of three pairs of pulleys housed within the ends of the end effector arms 300 together with the first set of pulleys 210. The two sets of outer pulleys of this second set of pulleys 220 may be wound with wires w1, w2 as shown. Each of these wires w1 and w2 may be wound on the pulleys 120a and 120a 'through the first set of pulleys 210 as described above to control the rotational motion of the grips 120 and 120' have. On the other hand, a wire w3 may be wound on a pair of inner pulleys of the second pulley set 220 as shown. The wire w3 may be coupled to the clamp connecting portion 205 through a predetermined hole to control the rotational motion of the end effector 100 in the yaw direction.

여기서, 제1 풀리 세트(210)와 제2 풀리 세트(220)는 도시된 바와 같이 서로 상당히 가깝게 배치되어 있을 수 있다. 이러한 구조는 제1 풀리 세트(210)와 제2 풀리 세트(220)에 팔자형과 유사한 형태로 감겨지는 와이어(w1, w2)가 늘어져서 동작 오차가 발생하는 것을 방지하는 데에 효과적일 수 있다.Here, the first pulley set 210 and the second pulley set 220 may be arranged very close to each other as shown. Such a structure may be effective in preventing operation errors from occurring due to the stretching of the wires w1 and w2 wound around the first pulley set 210 and the second pulley set 220 in a shape similar to a saber-like shape.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집게 연결부(205)를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 집게 연결부(205)는 집게(120, 120')의 회전 중심이 되는 축(A)에 대응되는 삽입구(206, 206'), 와이어(w1, w2)가 각각 집게 풀리(120a, 120a')에 연결되도록 하는 복수의 와이어 통로(207), 와이어(w3)가 집게 연결부(205)에 결속되도록 하는 복수의 와이어 홀(208), 그리고 집게 연결부(205)가 엔드 이펙터 암(300)에 대하여 요 방향 회전 운동만 할 수 있도록 집게 연결부(205)와 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키는 반원형 링크(209)를 포함할 수 있다.FIG. 5 is a view illustrating a pivot joint 205 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the clamping connection part 205 includes insertion holes 206 and 206 'and wires w1 and w2 corresponding to the axis A which is the center of rotation of the clamps 120 and 120' A plurality of wire passages 207 for connecting the wires w3 to the pulley 120a and 120a ', a plurality of wire holes 208 for connecting the wire w3 to the clamp connection portion 205, And a semicircular link 209 connecting the clamping connection portion 205 and the end effector arm 300 so that the arm 300 can only rotate in the yaw direction.

한편, 이상에서 설명된 와이어(w1, w2, w3)는 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구에서와 같이 핸들부(600) 등에 배치되는 구성요소에 의하여 제어될 수 있다. 이러한 와이어(w1, w2, w3)에 대한 제어는 후술하는 바와 같은 연결 부재에 대한 제어와는 독립적으로 행하여질 수 있다.The wires w1, w2, and w3 described above may be controlled by components disposed on the handle portion 600 and the like as in the minimally invasive surgical instrument introduced through various Korean patent applications as described above. The control for such wires w1, w2, w3 can be performed independently of the control for the connecting member as described later.

도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 관절부(400)를 도시하는 도면이다. 도 6과 도 7을 참조하여 살펴본다.6 and 7 illustrate a second joint 400 according to an embodiment of the present invention. 6 and 7.

제2 관절부(400)는, 전술한 바와 같은 제1 관절부(200)의 구성요소와 협동할 수 있는, 제3 풀리 세트(410)(예를 들면, 제1 풀리 세트(210)에 포함되는 두 쌍의 풀리와 대응되는 두 쌍의 풀리를 포함할 수 있음) 및 제4 풀리 세트(420)(예를 들면, 제2 풀리 세트(220)에 포함되는 세 쌍의 풀리와 대응되는 세 쌍의 풀리를 포함할 수 있음)와 함께, 그 양 단부에 ㄷ자형 부분(451a, 451b)을 갖는 링크(451)(예를 들면, 강체인 선형 링크)를 하나 이상 포함할 수 있다. 이러한 링크(451)는 그 일단의 ㄷ자형 부분(451a)이 엔드 이펙터 암(300)의 연결 부분(320)에 연결되고 그 타단의 ㄷ자형 부분(451b)이 연결 부재(452)(예를 들면, 강체인 선형 연결 부재(452))의 일단의 연결 부분(452a)에 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 연결 부재(452)는 핸들부(600)에서의 조작에 따라 링크(451)와 그와 연결되어 있는 엔드 이펙터 암(300)을 당기거나 밀어서, 엔드 이펙터 암(300)이, 나아가서 엔드 이펙터(100)가 관절 운동을 하도록 하는 구성요소일 수 있다.The second joint part 400 includes a third set of pulleys 410 (e.g., two of the two included in the first set of pulleys 210) that can cooperate with the components of the first joint 200 as described above. (Which may include, for example, two pairs of pulleys and two pairs of corresponding pulleys) and a fourth set of pulleys 420 (e.g., three pairs of pulleys included in the second set of pulleys 220, And a link 451 (e.g., a rigid body linear link) having C-shaped portions 451a and 451b at both ends thereof. The link 451 is formed such that one end of the U-shaped portion 451a is connected to the connecting portion 320 of the end effector arm 300 and the other end of the C-shaped portion 451b is connected to the connecting member 452 And a rigid body linear coupling member 452). The connecting member 452 pulls or pushes the link 451 and the end effector arm 300 connected to the link 451 according to an operation of the handle unit 600 so that the end effector arm 300 is moved to the end effector 300, (100) may be a component that causes joint motion.

여기서, 제3 풀리 세트(410)와 제4 풀리 세트(420) 역시 제1 풀리 세트(210)와 제2 풀리 세트(220)의 경우와 같이 서로 상당히 가깝게 배치되어 있을 수 있다.Here, the third pulley set 410 and the fourth pulley set 420 may also be arranged very close to each other as in the case of the first pulley set 210 and the second pulley set 220.

도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들부(600)의 구성요소를 도시하는 도면이다. 도 8과 도 9를 참조하여 살펴본다.8 and 9 are views showing the components of the handle portion 600 according to an embodiment of the present invention. 8 and 9.

핸들부(600)는 풀리와 웜 기어를 포함할 수 있는 제1 회전 부속(610), 너트와 웜 기어를 포함할 수 있는 제2 회전 부속(620), 그리고 연결 부재(452)에 연결되어 작동할 수 있는 스크루(630)를 포함할 수 있다. 이러한 핸들부(600) 상의 소정의 휠(미도시됨) 등을 사용자가 돌려서 제1 회전 부속(610)의 풀리가 회전하게 되면, 이와 연결되어 있는 웜 기어가 회전하게 될 수 있다. 이에 따라, 제1 회전 부속(610)의 웜 기어와 연동하는 제2 회전 부속(620)의 웜 기어가 회전하게 될 수 있다. 이는 제2 회전 부속(620)의 너트의 회전으로 이어지게 될 수 있다. 이때에, 스크루(630)가 너트와 맞물린 채로 너트의 회전 운동에 따라 전후진 운동을 할 수 있다(즉, 너트가 그 회전 운동을 스크루(630)의 전후진 운동으로 변환할 수 있다). 따라서, 스크루(630)에 연결되어 있는 연결 부재(452)는, 사용자의 조작에 따라, 엔드 이펙터 암(300)의, 나아가서 엔드 이펙터(100)의 관절 운동을 제어할 수 있게 된다. 이러한 관절 운동의 제어의 정도는 사용자가 휠을 돌리는 정도에 따라 변경될 수 있다.The handle portion 600 is connected to a first rotating part 610, which may include a pulley and a worm gear, a second rotating part 620, which may include a nut and worm gear, and a connecting member 452, (Not shown). When the user rotates a predetermined wheel (not shown) on the handle portion 600 and the pulley of the first rotating part 610 rotates, the worm gear connected to the first rotating part 610 may rotate. As a result, the worm gear of the second rotation part 620, which cooperates with the worm gear of the first rotation part 610, can be rotated. This can lead to the rotation of the nut of the second rotating part 620. At this time, the screw 630 can move forward and backward according to the rotational motion of the nut while being engaged with the nut (that is, the nut can convert the rotational motion to the forward and backward motion of the screw 630). The connecting member 452 connected to the screw 630 can control the joint motion of the end effector arm 300 and further the end effector 100 according to the user's operation. The degree of control of these joint movements can be changed according to the degree to which the user turns the wheel.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다. 도 10을 참조하여 살펴본다.10 is a view showing an overall view of a minimally invasive surgical instrument according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 10의 최소 침습 수술 기구는, 도 1의 최소 침습 수술 기구와 전체적으로 유사한 구성을 가지나, 제2 엔드 이펙터 암(500)과 제3 관절부(700)를 더 포함할 수 있다. 제2 엔드 이펙터 암(500)은 샤프트(10)와 제1 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키고 그 사이에서 추가적인 관절 요소의 역할을 할 수 있다. 그리고, 제3 관절부(700)는 샤프트(10)와 제2 엔드 이펙터 암(500)을 연결시키고 제2 엔드 이펙터 암(500)에 관절 기능을 부여한다.The minimally invasive surgical instrument of FIG. 10 has a generally similar configuration to the minimally invasive surgical instrument of FIG. 1, but may further include a second end effector arm 500 and a third joint 700. The second end effector arm 500 connects the shaft 10 and the first end effector arm 300 and may serve as an additional joint element therebetween. The third joint part 700 connects the shaft 10 and the second end effector arm 500 and imparts a joint function to the second end effector arm 500.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 관절부(400)와 제3 관절부(700)를 도시하는 도면이다. 도 11을 참조하여 살펴본다.11 is a view showing a second joint part 400 and a third joint part 700 according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG.

제3 관절부(700)는 두 개의 링크(751, 752)(예를 들면, 강체인 선형 링크)를 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 링크(751)는, 그 일단이 제2 엔드 이펙터 암(500)에 연결되어 있는 한편, 그 다른 일단이 전술한 원리에 따라 핸들부(600)에서 제어될 수 있는 연결 부재(753)에 연결되어 있을 수 있다. 그리고, 다른 링크(752)는, 그 일단이 그것을 제2 관절부(400)의 링크(451)에 연결시키는 연결 부재(452)에 연결되어 있는 한편, 그 다른 일단이 샤프트(10)에 연결되어 있을 수 있다.The third joint 700 may include two links 751 and 752 (e.g., a rigid body linear link). In this case, one link 751 is connected to the second end effector arm 500 at one end thereof, while the other end of the link member 751 is connected to a connecting member (not shown) which can be controlled at the handle portion 600 according to the above- 753, respectively. The other link 752 is connected to the connecting member 452 whose one end connects it to the link 451 of the second joint part 400 while the other end is connected to the shaft 10 .

그러므로, 연결 부재(753)는 핸들부(600)에서의 조작에 따라 링크(751)와 그와 연결되어 있는 제2 엔드 이펙터 암(500)을 밀거나 당겨서, 제2 엔드 이펙터 암(500)이 관절 운동을 하도록 할 수 있고, 이에 따라 연결 부재(452)가 당겨지거나 밀려서 그에 연결되어 있는 제1 엔드 이펙터 암(300)이, 나아가서 엔드 이펙터(100)가 관절 운동을 하도록 할 수 있다. 이러한 경우에, 필요에 따라 연관된 링크(451, 751, 752)의 길이 등을 조절함으로써 도 10에 도시된 바와 같이 제3 관절부(700)가 형성하는 굽힘 각이 제2 관절부(400)가 형성하는 굽힘 각보다 크게 하는 것이 바람직할 수 있다.The linking member 753 pushes or pulls the link 751 and the second end effector arm 500 connected thereto in accordance with the operation of the handle unit 600 so that the second end effector arm 500 So that the first end effector arm 300 that is pulled or pushed by the connecting member 452 and connected thereto can further cause the end effector 100 to perform the joint motion. In this case, by adjusting the lengths of the links 451, 751, and 752 as necessary, the bending angle formed by the third joint part 700 as shown in FIG. 10 is adjusted by the second joint part 400 It may be preferable to be larger than the bending angle.

본 발명의 The 활용예Examples

본 발명의 활용예에 따르면, 최소 침습 수술 기구의 핸들부(600)는, 필요에 따라, 소정의 모터 기반 시스템(미도시됨)에 의하여 그 자체나 그 구성요소가 조작되도록 그 형태 등이 일부 변경될 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the handle portion 600 of the minimally invasive surgical instrument is configured such that, if necessary, its shape or the like is manipulated by itself or a component thereof by a predetermined motor-based system (not shown) It may be changed.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변경을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all ranges that are equivalent to or equivalent to the claims of the present invention as well as the claims .

10: 샤프트
100: 엔드 이펙터
300: 엔드 이펙터 암
200, 400: 관절부
600: 핸들부10: Shaft
100: End effector
300: End effector arm
200, 400: joints
600:

Claims (14)

최소 침습 수술 기구로서,
샤프트,
상기 샤프트의 일단 쪽에 연결되는 엔드 이펙터,
상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 관절부 - 상기 관절부는 적어도 하나의 링크를 포함함 - , 및
상기 적어도 하나의 링크에 연결되어, 사용자의 조작에 따라 상기 엔드 이펙터의 관절 운동을 제어할 수 있는 연결 부재
를 포함하고,
상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 엔드 이펙터 암을 더 포함하며,
상기 엔드 이펙터 암은 상기 관절부를 개입시켜 상기 샤프트에 연결되어 있고,
핸들부를 더 포함하며,
상기 연결 부재는 상기 핸들부에 연결되어 있고,
상기 핸들부는 스크루를 포함하며,
상기 스크루는 상기 연결 부재에 연결되어 있는
최소 침습 수술 기구.As a minimally invasive surgical instrument,
shaft,
An end effector connected to one end of the shaft,
A joint disposed between the shaft and the end effector, the joint comprising at least one link, and
A link member connected to the at least one link and capable of controlling joint motion of the end effector according to a user's operation,
Lt; / RTI >
Further comprising an end effector arm disposed between the shaft and the end effector,
Wherein the end effector arm is connected to the shaft via the joint,
Further comprising a handle portion,
The connecting member is connected to the handle portion,
The handle portion including a screw,
The screw is connected to the connecting member
Minimally invasive surgical instrument. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 링크와 상기 연결 부재는 강체인 선형 부재인 최소 침습 수술 기구.The method according to claim 1,
Wherein the at least one link and the connecting member are rigid body linear members. 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 링크 중 하나는 그 일단에 ㄷ자형 부분을 포함하고,
상기 링크는 상기 ㄷ자형 부분을 매개로 하여 상기 연결 부재에 연결되어 있는
최소 침습 수술 기구.The method according to claim 1,
Wherein one of said at least one links comprises a C-shaped portion at one end thereof,
And the link is connected to the connecting member via the C-shaped portion
Minimally invasive surgical instrument. 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 링크 중 하나는 그 일단에 ㄷ자형 부분을 포함하고,
상기 링크는 상기 ㄷ자형 부분을 매개로 하여 상기 엔드 이펙터 암에 연결되어 있는
최소 침습 수술 기구.The method according to claim 1,
Wherein one of said at least one links comprises a C-shaped portion at one end thereof,
Wherein the link is connected to the end effector arm via the C-shaped portion
Minimally invasive surgical instrument. 제1항에 있어서,
상기 엔드 이펙터와 상기 엔드 이펙터 암의 사이에 배치되는 다른 관절부를 더 포함하고,
상기 다른 관절부는 제1 풀리 세트와 제2 풀리 세트를 포함하며,
상기 제1 풀리 세트와 상기 제2 풀리 세트는 상기 엔드 이펙터의 피치 방향 운동을 위한 복수의 풀리 쌍을 포함하고,
상기 제2 풀리 세트는 상기 엔드 이펙터의 요 방향 운동을 위한 풀리 쌍을 포함하는
최소 침습 수술 기구.The method according to claim 1,
Further comprising another joint disposed between the end effector and the end effector arm,
Wherein the other joint includes a first set of pulleys and a second set of pulleys,
Wherein the first set of pulleys and the second set of pulleys comprise a plurality of pairs of pulleys for pitch direction movement of the end effector,
Wherein the second set of pulleys comprises a pair of pulleys for yaw motion of the end effector
Minimally invasive surgical instrument. 제7항에 있어서,
상기 관절부는 상기 제1 풀리 세트 및 상기 제2 풀리 세트와 각각 협동하는 제3 풀리 세트 및 제4 풀리 세트를 포함하는 최소 침습 수술 기구.8. The method of claim 7,
Wherein the joint comprises a third set of pulleys and a fourth set of pulleys cooperating respectively with the first set of pulleys and the second set of pulleys. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 핸들부는 너트와 웜 기어를 포함하는 회전 부속을 더 포함하고,
상기 스크루는 상기 너트와 맞물린 채로 상기 웜 기어의 회전에 따라 상기 연결 부재의 전후진 운동을 야기하는
최소 침습 수술 기구.The method according to claim 1,
Wherein the handle portion further comprises a rotating part including a nut and a worm gear,
And the screw causes the connecting member to move back and forth in accordance with the rotation of the worm gear while being meshed with the nut
Minimally invasive surgical instrument. 제1항에 있어서,
상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 순차적으로 배치되는 제1 엔드 이펙터 암과 제2 엔드 이펙터 암을 더 포함하고,
상기 제1 엔드 이펙터 암과 상기 제2 엔드 이펙터 암의 사이에 배치되는 추가 관절부를 더 포함하며,
상기 제1 엔드 이펙터 암은 상기 관절부를 개입시켜 상기 샤프트에 연결되어 있고,
상기 제2 엔드 이펙터 암은 상기 추가 관절부를 개입시켜 상기 제1 엔드 이펙터 암에 연결되어 있는
최소 침습 수술 기구.The method according to claim 1,
Further comprising a first end effector arm and a second end effector arm sequentially disposed between the shaft and the end effector,
Further comprising an additional joint disposed between the first end effector arm and the second end effector arm,
Wherein the first end effector arm is connected to the shaft via the joint,
Wherein the second end effector arm is connected to the first end effector arm via the additional joint
Minimally invasive surgical instrument. 제11항에 있어서,
핸들부를 더 포함하고,
상기 연결 부재는 상기 핸들부에 연결되어 있는
최소 침습 수술 기구.12. The method of claim 11,
Further comprising a handle portion,
Wherein the connecting member is connected to the handle portion
Minimally invasive surgical instrument. 제12항에 있어서,
상기 관절부는 적어도 하나의 제1 추가 링크를 더 포함하고,
상기 추가 관절부는 적어도 하나의 제2 추가 링크를 포함하며,
상기 적어도 하나의 제1 추가 링크와 상기 적어도 하나의 제2 추가 링크는 다른 연결 부재에 의하여 서로 연결되어 있는
최소 침습 수술 기구.13. The method of claim 12,
Wherein the joint further comprises at least one first additional link,
Wherein the additional joint comprises at least one second additional link,
Wherein the at least one first additional link and the at least one second additional link are connected to each other by another connecting member
Minimally invasive surgical instrument. 제13항에 있어서,
상기 조작에 따라 상기 제1 엔드 이펙터 암과 상기 제2 엔드 이펙터 암이 서로 다른 방향으로 관절 운동을 하는
최소 침습 수술 기구.

14. The method of claim 13,
The first end effector arm and the second end effector arm perform joint motion in different directions according to the operation
Minimally invasive surgical instrument.

KR1020130014466A 2013-02-08 2013-02-08 Instrument for Minimally Invasive Surgery Having Link-type Articulation Unit KR101455510B1 (en)

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