KR101666103B1 - 내시경의 위치를 결정하는 방법 및 이에 사용되는 위치 결정 보조장치 - Google Patents

내시경의 위치를 결정하는 방법 및 이에 사용되는 위치 결정 보조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내시경용 위치 결정 방법에 관한 것으로, 먼저 위치 결정 보조장치를 로봇 암에 장착하여, 위치 결정 보조장치의 위치맞춤부재의 끝단이 로봇 암에 의해 정의되는 구형 회전 중심에 중합되도록 하고, 이어서 내시경을 위치 결정 보조장치 내에 관통되게 고정 설치한 다음, 위치 결정 보조장치의 위치맞춤부재를 분리하여, 내시경의 끝단이 로봇 암의 구형 회전 중심에 중합되도록 한다. 이때 내시경을 캐비티 가이드관 내에 관통 설치하여 위치를 결정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 위치 결정 방법은 수술 전 준비 시간을 절약하고 보다 정확한 위치 결정 효과를 제공하며, 동시에 별도의 위치 결정 도구를 사용하여 캐비티에 접촉할 필요가 없어 오염 위험을 줄일 수 있다.

Description

내시경의 위치를 결정하는 방법 및 이에 사용되는 위치 결정 보조장치{METHOD FOR POSITIONING ENDOSCOPE AND AUXILIARY DEVICE FOR SAME METHOD}
본 발명은 내시경 위치 결정 기술에 관한 것으로, 특히 내시경용 위치 결정 방법 및 이에 사용되는 위치 결정 보조장치에 관한 것이다.
내시경은 공업 및 의료 상에 광범위하게 응용되고, 특히 내시경으로 차량의 오일 탱크 또는 엔진 내부와 같은 캐비티 내의 상황을 관찰할 경우이다. 또한 의료를 예로 들면 내시경을 환자의 체강(body cavity) 내에 삽입하기 전에 간호사는 반드시 먼저 체강 표면에서 침습점의 위치를 결정하고, 위치가 틀림없음이 확인된 후 침습점을 거쳐 환자의 체강 내에 내시경을 삽입해야 한다. 종래의 위치 결정 기술의 경우, US5,697,939와 같이 좌, 우 두 개의 투영 장치에 의해 비춰지는 영상이 체강의 표면에서 겹쳐지는 것을 이용하여 침습점의 위치를 형성하였으나, 위치 결정 과정에서 비교적 긴 시간이 소요되므로, 후속 절차가 연이어 지연되며, 또한 체강의 표면이 평탄한 형태가 아니므로 영상이 비틀어져 위치 결정에서 심각한 오차를 발생시키기 쉽고, 이 부분은 캐비티 하우징 표면이 평탄하지 않는 경우에도 대응된다. 다른 하나의 위치 결정 방법은 눈금자를 사용하여 로봇 암의 가상 중심점과 체강의 침습점 사이의 관련 위치를 확정하는 것이나, 눈금자가 체강 표면에 직접 접촉해야 하므로 상처 부위를 감염시킬 위험성을 높이기 쉽고, 더 나아가 앞에서 언급된 원인과 마찬가지로, 체강 표면이 평탄한 형태가 아니므로, 눈금자를 대고 잴 때 영향을 받게 되어 측정 결과에 오차가 발생하게 된다. 동일하게 만약 측정기로 캐비티를 접촉하면 측정기가 오염되는 상황이 쉽게 발생한다.
본 발명의 주요 목적은 수술 전 준비 시간을 절약하고, 정확한 위치 결정 효과를 제공하고, 오염의 위험을 줄일 수 있는 내시경용 위치 결정 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 위치 결정 방법은, 먼저 구형 회전 중심을 정의하는 로봇 암을 가설하는 제1 단계; 끼움걸림부재, 상기 끼움걸림부재에 분리 가능하게 결합되는 위치맞춤부재, 및 상기 끼움걸림부재와 상기 위치맞춤부재를 관통하는 기계 관통구멍을 구비하는 위치 결정 보조장치를 준비하고, 상기 위치 결정 보조장치의 끼움걸림부재를 상기 로봇 암에 장착하여, 상기 위치 결정 보조장치의 위치맞춤부재의 끝단이 상기 로봇 암의 구형 회전 중심에 중합되도록 하는 제2 단계; 내시경을 상기 위치 결정 보조장치의 기계 관통구멍 내에 관통 설치하여, 상기 내시경의 끝단이 상기 위치 결정 보조장치의 위치맞춤부재의 끝단과 나란히 맞춰지도록 하는 제3 단계; 상기 위치 결정 보조장치의 위치맞춤부재를 분리하고, 상기 내시경의 끝단이 상기 로봇 암의 구형 회전 중심에 중합되도록 하는 제4 단계; 상기 내시경을 캐비티에 삽입되는 가이드관 내에 관통 설치하는 제5 단계를 포함한다.
상술한 단계들을 통해 알 수 있듯이, 상기 내시경이 상기 가이드관를 거쳐 상기 캐비티 내에 삽입되면 위치 결정이 완성된다. 즉 하나의 동작으로 두 가지 수술 전 준비 작업을 완성하여 수술 전 준비 시간을 절약하고, 위치 결정의 정확도를 높이고, 또한 전체 과정에서 별도의 도구를 사용하여 상기 캐비티 표면에 접촉할 필요가 없으므로, 오염의 위험을 크게 줄였다.
더 바람직하게는, 상기 위치 결정 보조장치는 상기 끼움걸림부재에 설치된 회전 손잡이를 더 구비하며, 상기 내시경이 상기 위치 결정 보조장치의 기계 관통구멍 내에 관통 설치되면, 상기 회전 손잡이를 회전하여 상기 끼움걸림부재가 상기 내시경을 고정하도록 한다.
더 바람직하게는, 상기 위치 결정 보조장치의 위치맞춤부재를 분리한 다음, 상기 내시경의 광원을 켜고, 상기 내시경이 상기 가이드관를 거쳐 상기 캐비티 내에 관통 설치된 후, 상기 광원이 상기 캐비티에 의해 차폐되는지를 검사하여, 상기 내시경의 위치를 추가 확인한다.
더 바람직하게는, 상기 내시경을 상기 캐비티에 삽입하기 전에, 먼저 상기 내시경의 상기 캐비티 내에 삽입하고자 하는 위치 결정 깊이를 선택하고, 이어서 이동베이스에 의해 상기 위치 결정 보조장치의 끼움걸림부재를 움직여, 상기 끼움걸림부재가 상기 내시경을 연동시켜 상기 로봇 암의 구형 회전 중심으로부터 멀어지는 방향으로 소정의 거리를 이동하도록 할 수 있고, 상기 소정의 거리는 상기 위치 결정 깊이와 같다. 이어서 상기 내시경을 상기 가이드관 내에 관통 설치하고, 상기 가이드관 내에 삽입되면 상기 이동베이스에 의해 상기 위치 결정 보조장치의 끼움걸림부재를 움직여, 상기 끼움걸림부재가 상기 내시경을 연동시켜 상기 로봇 암의 구형회전 중심 방향으로 상기 소정의 거리를 이동하도록 할 수 있다. 이때 상기 내시경의 위치 결정을 완료한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 다른 목적은 상술한 위치 결정 방법에 사용되는 위치 결정 보조장치를 제공하는 것이며, 상기 위치 결정 보조장치는 끼움걸림부재와 위치맞춤부재를 구비하고, 상기 끼움걸림부재는 제1 관통구멍을 구비하고, 상기 위치맞춤부재는 제1 단부, 제2 단부, 및 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 있는 제2 관통구멍을 구비하고, 상기 제2 단부는 상기 끼움걸림부재에 분리 가능하게 결합되고, 상기 제2 관통구멍은 상기 끼움걸림부재의 제1 관통구멍과 동축으로 연통되어, 상기 제1 관통구멍, 제2 관통구멍이 공통으로 기계 관통구멍을 형성하여, 상기 내시경이 관통 설치되도록 함으로써, 상기 내시경에 대한 위치 결정 보조 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 로봇 암의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 위치 결정 보조장치의 사시도이다.
도 4는 도 2와 유사하며, 주로 위치 결정 보조장치가 로봇 암에 장착된 상태를 나타낸다.
도 5는 도 4와 유사하며, 주로 내시경이 위치 결정 보조장치의 기계 관통구멍 내에 관통 설치된 것을 나타낸다.
도 6은 도 5와 유사하며, 주로 위치맞춤부재를 분리한 후의 상태를 나타낸다.
도 7은 도 6과 유사하며, 주로 내시경의 끝단이 가이드관을 거쳐 캐비티 내에 삽입된 상태를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예의 블록도이다.
도 9는 도 6과 유사하며, 주로 내시경이 구형 회전 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 상태를 나타낸다.
도 10은 도 9와 유사하며, 주로 내시경이 가이드관 내에 관통 설치된 상태를 나타낸다.
도 11은 도 10과 유사하며, 주로 내시경이 구형 회전 중심 방향으로 이동하는 상태를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 위치 결정 방법은 다음 단계를 포함한다:
단계 a): 로봇 암(10)을 가설한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 로봇 암(10)의 회전 가능한 각 부위의 회전축은 구형 회전 중심(C)(center of spherical rotation)에 모이게 된다. 따라서, 작동 과정에서 회전 가능한 각 부위는 구형 회전 중심(C)을 구심으로 하는 가상 구면 상에서 이동하는 것으로 볼 수 있다. 본 발명에 사용된 로봇 암(10)의 상세 구조에 관해서는, 본 출원인이 선출원한 제103102343호 대만 특허를 참고하기 바라며, 여기서는 중복되는 설명을 생략한다.
단계 b): 위치 결정 보조장치(20)를 준비한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 위치 결정 보조장치(20)는 끼움걸림부재(30), 위치맞춤부재(40), 회전 손잡이(50)를 구비하며, 끼움걸림부재(30)는 끼움걸림부(31), 끼움걸림부(31)에 결합된 클램핑부(32), 클램핑부(32)를 관통하는 제1 관통구멍(33)(도 4에 도시된 바와 같음), 제1 관통구멍(33)과 연통된 그루브(34), 그루브(34)와 연통된 스크류 구멍(35)을 구비하고, 또한 위치맞춤부재(40)는 제1 단부(41), 제2 단부(42), 제1 단부(41)와 제2 단부(42) 사이에 있는 제2 관통구멍(43)을 구비하고, 위치맞춤부재(40)의 제2 단부(42)는 분리 가능한 방식으로(예를 들면 접합) 끼움걸림부재(30)의 클램핑부(32)에 결합되어, 위치맞춤부재(40)의 제2 관통구멍(43)이 축방향으로 연통되는 방식으로 끼움걸림부재(30)의 제1 관통구멍(33)(도 4에 도시)에 맞물리도록 하고, 이에 따라, 끼움걸림부재(30)의 제1 관통구멍(33)과 위치맞춤부재(40)의 제2 관통구멍(43) 사이에 공통으로 기계 관통 설치 구멍(22)이 형성되고, 회전 손잡이(50)는 스크류(52)를 구비하며, 스크류(52)에 의해 끼움걸림부재(30)의 스크류 구멍(35) 내에 설치되어, 회전 손잡이(50)를 단단히 잠그면 끼움걸림부재(30)의 제1 관통구멍(33)의 내경을 변화시킬 수 있다. 로봇 암(10)과 함께 사용 시, 도 4에 도시한 바와 같이, 위치 결정 보조장치(20)의 끼움걸림부재(30)의 끼움걸림부(31)는 로봇 암(10)의 이동베이스(12)에 장착되어, 위치 결정 보조장치(20)가 로봇 암(10)의 이동베이스(12)와 함께 작동하도록 하며, 장착 완료 후, 위치 결정 보조장치(20)의 위치맞춤부재(40)의 제1 단부(41)는 로봇 암(10)의 구형 회전 중심(C)에 중합된다.
단계 c): 도 5에 도시한 바와 같이, 내시경(60)을 위치 결정 보조장치(20)의 기계 관통구멍(22) 내에 관통 설치하여, 내시경(60)의 끝단이 위치 결정 보조장치(20)의 위치맞춤부재(40)의 제1 단부(41)와 나란히 맞춰지도록 하고, 이어서 회전 손잡이(50)를 단단히 잠그서 끼움걸림부재(30)의 클램핑부(32)가 내시경(60)을 고정하도록 한다.
단계 d): 도 6에 도시한 바와 같이, 위치 결정 보조장치(20)의 위치맞춤부재(40)를 분리하고, 내시경(60)의 끝단이 로봇 암(10)의 구형 회전 중심(C)에 중합되도록 하고, 이어서 내시경(60)의 광원(62)을 켠다.
단계 e): 도 7에 도시한 바와 같이, 내시경(60)을 가이드관(14) 내에 관통 설치하고, 가이드관(14)이 삽입되는 위치는 정확히 캐비티(16)의 침습점에 위치하고, 내시경(60)을 가이드관(14)에 관통 설치하는 과정에서 내시경(60)의 광원(62)이 캐비티(16)에 의해 차폐되는지를 검사하고, 내시경(60)의 광원(62)이 캐비티(16)에 의해 차폐되면, 로봇 암(10)의 구형 회전 중심(C)과 캐비티(16)의 침습점이 정확히 겹쳐져 내시경(60)의 위치 결정이 완성됨을 의미한다.
여기서 보충 설명할 것은, 상술한 단계에서는 내시경(60)을 삽입하고자 하는 위치가 마침 캐비티(16)의 표면 부근에 있다고 가정한 경우이고, 내시경(60)을 삽입하고자 하는 위치가 캐비티(16)의 표면으로부터 일정한 깊이로 떨어져 있을 경우, 몇 단계를 추가하여 내시경(60)의 위치 결정을 완성해야 한다.
자세히 설명하자면, 도 8에 도시한 바와 같이, 단계 b)에서, 먼저 내시경(60)의 캐비티(16) 내에 삽입하고자 하는 위치 결정 깊이(D1)를 선택하고, 이어서 도 9에 도시한 바와 같이, 로봇 암(10)의 이동베이스(12)를 가동하여 위치 결정 보조장치(20)의 끼움걸림부재(30)를 움직여, 끼움걸림부재(30)가 내시경(60)을 연동시켜 로봇 암(10)의 구형 회전 중심(C)에서 멀어지는 방향으로 소정의 거리(D2)를 이동하도록 하고, 상기 소정의 거리(D2)는 위치 결정 깊이(D1)와 같아야 한다. 그리고, 단계 e)에서, 도 10에 도시한 바와 같이, 내시경(60)을 가이드관(14) 내에 관통 설치한 다음, 로봇 암(10)의 이동베이스(12)를 가동하여 위치 결정 보조장치(20)의 끼움걸림부재(30)를 움직이고, 마지막으로 도 11에 도시한 바와 같이, 끼움걸림부재(30)가 내시경(60)을 연동시켜 로봇 암(10)의 구형 회전 중심(C) 방향으로 소정의 거리(D2)를 이동하도록 한다. 이렇게 되면, 내시경(60)의 끝단과 캐비티(16)의 표면 사이의 거리가 처음에 설정된 위치 결정 깊이(D1)와 같게 되어 위치 결정을 완성한다.
상술한 내용을 종합하면, 본 발명의 위치 결정 방법은 하나의 동작으로 수술 전의 두 가지 준비 작업을 완성한다. 즉 내시경(60)을 가이드관(14)에 삽입하면 내시경(60)의 위치 결정을 완성한다. 이렇게 되면, 수술 전 준비 시간을 절약하고 위치 결정 정확도를 높이는 효과를 이룰 수 있고, 또한 전체적인 조작 과정에서 별도의 도구를 사용하여 환자의 캐비티에 직접 접촉할 필요가 없어, 오염의 위험을 크게 줄여, 본 발명의 목적을 이룰 수 있다.
10: 로봇 암
12: 이동베이스
14: 가이드관
16: 캐비티(cavity)
C: 구형 회전 중심
20: 위치 결정 보조장치
22: 기계 관통구멍
30: 끼움걸림부재
31: 끼움걸림부
32: 클램핑부
33: 제1 관통구멍
34: 그루브
35: 스크류 구멍
40: 위치맞춤부재
41: 제1 단부
42: 제2 단부
43: 제2 관통구멍
50: 회전 손잡이
52: 스크류
60: 내시경
62: 광원
D1: 위치 결정 깊이
D2: 소정의 거리

Claims (7)

  1. 구형(球形) 회전 중심을 정의하는 로봇 암을 가설(架設)하는 단계 a);
    끼움걸림부재, 상기 끼움걸림부재에 분리 가능하게 결합되는 위치맞춤부재, 및 상기 끼움걸림부재와 상기 위치맞춤부재를 관통하는 기계 관통구멍을 구비하는 위치 결정 보조장치를 준비하고, 상기 위치 결정 보조장치의 상기 끼움걸림부재를 상기 로봇 암에 장착하여, 상기 위치 결정 보조장치의 위치맞춤부재의 끝단이 상기 로봇 암의 구형 회전 중심에 중합되도록 하는 단계 b);
    내시경을 상기 위치 결정 보조장치의 상기 기계 관통구멍 내에 관통 설치하여, 상기 내시경의 끝단이 상기 위치 결정 보조장치의 상기 위치맞춤부재의 끝단과 나란히 맞춰지도록 하는 단계 c);
    상기 위치 결정 보조장치의 상기 위치맞춤부재를 분리하고, 상기 내시경의 끝단이 상기 로봇 암의 구형 회전 중심에 중합되도록 하는 단계 d); 및
    상기 내시경을 동물이나 장치의 캐비티(cavity)에 삽입되는 가이드관 내에 관통 설치하는 단계 e)
    를 포함하는 내시경용 위치 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 결정 보조장치는 상기 끼움걸림부재에 설치되는 회전 손잡이를 더 구비하고, 상기 단계 c)에서, 상기 내시경이 상기 위치 결정 보조장치의 기계 관통구멍 내에 관통 설치되면, 상기 회전 손잡이를 회전하여 상기 끼움걸림부재가 상기 내시경을 고정하도록 하는, 내시경용 위치 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 d)에서는 상기 위치 결정 보조장치의 상기 위치맞춤부재를 분리한 다음 상기 내시경의 광원을 켜고, 상기 단계 e)에서는 상기 내시경을 상기 가이드관 내에 관통 설치한 후, 상기 내시경의 광원이 상기 캐비티에 의해 차폐되는지를 검사하는, 내시경용 위치 결정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 b)에서는 상기 위치 결정 보조장치의 상기 끼움걸림부재를 상기 로봇 암의 이동베이스에 장착하고,
    상기 단계 d)에서는 먼저 상기 내시경의 상기 캐비티 내에 삽입하고자 하는 위치 결정 깊이를 선택하고, 이어서 상기 로봇 암의 이동베이스를 가동하여 상기 위치 결정 보조장치의 상기 끼움걸림부재를 움직여, 상기 끼움걸림부재가 상기 내시경을 연동시켜 상기 로봇 암의 구형 회전 중심에서 멀어지는 방향으로 소정의 거리를 이동하도록 하고, 상기 소정의 거리는 상기 위치 결정 깊이와 같고,
    상기 단계 e)에서는 상기 내시경을 상기 가이드관 내에 관통 설치한 다음, 상기 로봇 암의 이동베이스를 가동하여 상기 위치 결정 보조장치의 상기 끼움걸림부재를 움직여, 상기 끼움걸림부재가 상기 내시경을 연동시켜 상기 로봇 암의 구형 회전 중심의 방향으로 상기 소정의 거리를 이동하도록 하는, 내시경용 위치 결정 방법.
  5. 제1항의 내시경용 위치 결정 방법에 사용되는 위치 결정 보조장치에 있어서,
    제1 관통구멍을 구비하는 끼움걸림부재; 및
    제1 단부, 제2 단부, 및 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 있는 제2 관통구멍을 구비하는 위치맞춤부재를 포함하되, 상기 제2 단부는 상기 끼움걸림부재에 분리 가능하게 결합되고, 상기 제2 관통구멍은 상기 끼움걸림부재의 제1 관통구멍과 동축(同軸)으로 연통되어, 상기 제1 관통구멍, 제2 관통구멍이 공통으로 기계 관통구멍을 형성하도록 하는,
    위치 결정 보조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 끼움걸림부재는 끼움걸림부 및 상기 끼움걸림부에 결합된 클램핑부를 구비하고, 상기 제1 관통구멍은 상기 클램핑부를 관통하고, 상기 위치맞춤부재의 제2 단부는 분리 가능하게 상기 끼움걸림부재의 클램핑부에 결합되는, 위치 결정 보조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    회전 손잡이를 더 구비하고,
    상기 회전 손잡이는 스크류를 구비하고, 상기 끼움걸림부재의 클램핑부는 상기 제1 관통구멍과 연통된 그루브 및 상기 그루브와 연통된 스크류 구멍을 구비하고, 상기 스크류 구멍에 상기 회전 손잡이의 스크류가 나사 결합되는, 위치 결정 보조장치.
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