KR101743586B1 - 의료용 드릴 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 의료용 드릴 장치에 대한 것으로서, 본 발명에 따른 의료용 드릴 장치는, 모터 및 드릴부를 포함하는 천공용 드릴, 천공용 드릴에 결합되는 기구 몸체, 및 천공용 드릴을 작업 영역에 지지시키기 위해 기구 몸체에 결합되는 복수의 지지대를 포함한다. 지지대는 기구 몸체와의 직선 운동이 가능하도록 지지대 삽입부 내에 삽입되는 직선부, 및 직선부로부터 소정 각도로 절곡된 절곡부를 포함한다. 이와 같이, 절곡 구조의 지지대를 이용하여 천공용 드릴을 작업 영역에 지지시킴과 동시에, 천공용 드릴의 천공 깊이를 제한함으로써, 천공 시간을 단축시키고 천공 작업의 안정성을 확보할 수 있다.

Description

의료용 드릴 장치{MEDICAL DRILL APPARATUS}
본 발명은 의료용 드릴 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 부위의 뼈를 일정한 크기의 원형으로 천공함에 있어 정확성과 안정성을 확보할 수 있는 의료용 드릴 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 산업원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.
[과제고유번호: 10040097, 연구과제명: 의료수술로봇영상기반 이비인후과 및 신경외과수술용 최소 침습 다자유도 수술로봇 시스템 기술 개발]
뇌심부 자극수술(Deep Brain Stimulation : DBS) 등의 뇌정위수술(Stereotactic Surgery)을 포함한 의료용 수술 분야에서는 미세 전극 등의 수술 도구를 체내에 삽입하기 위하여 특정 부위의 뼈를 일정한 크기로 천공하는 과정이 필요하다.
일반적으로, 수술을 위한 뼈의 천공 작업은 수술자가 수술용 드릴 장치를 손으로 잡고서 천공 부위를 직접 육안으로 확인해가며 수동으로 드릴 작업을 진행하고 있다.
그러나, 이와 같이 수술자의 감에 의하여 수동으로 뼈의 천공 작업을 진행할 경우, 수술자의 숙련도에 따라 천공 작업의 정확도가 떨어지고 천공 시간이 많이 소요되는 문제가 발생되고 있으며, 또한, 의도된 정확한 지름 및 깊이대로 천공을 수행하는데 어려움이 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 일반적인 천공용 드릴에 보조 기구를 결합시켜 천공의 정확성을 향상시키고, 천공 시간을 단축시킬 수 있는 의료용 드릴 장치를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 의료용 드릴 장치는, 모터 및 모터의 회전력을 통해 뼈의 일부분을 천공하는 드릴부를 포함하는 천공용 드릴, 상기 천공용 드릴의 일부를 감싸도록 상기 천공용 드릴에 결합되는 기구 몸체, 및 상기 천공용 드릴을 작업 영역에 지지시키기 위해 상기 기구 몸체에 결합되는 복수의 지지대를 포함한다.
상기 기구 몸체는 상기 지지대의 일부가 삽입되는 지지대 삽입부를 포함하고, 상기 지지대는 상기 기구 몸체에 대해서 직선 왕복 운동이 가능하도록 상기 지지대 삽입부에 결합될 수 있다.
상기 지지대는 상기 기구 몸체와의 직선 운동이 가능하도록 상기 지지대 삽입부 내에 삽입되는 직선부, 및 상기 기구 몸체의 직선 운동을 제한하기 위하여 상기 직선부로부터 소정 각도로 절곡된 절곡부를 포함할 수 있다.
상기 의료용 드릴 장치는 상기 지지대의 직선 운동을 제한하는 깊이 설정부를 더 포함할 수 있다.
상기 깊이 설정부는 상기 기구 몸체를 기준으로 상기 지지대의 반대측에 설치되며, 상기 지지대와의 거리 조정을 통해 천공 깊이를 설정할 수 있다.
상기 직선부는 천공 깊이를 표시하기 위하여 외표면에 형성된 깊이 표시부를 포함할 수 있다.
상기 의료용 드릴 장치는 상기 기구 몸체의 직선 운동 후, 탄성력에 의한 위치 복귀를 위해 상기 지지대 삽입부 내에 형성되는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 의료용 드릴 장치는 상기 기구 몸체로부터 일정 높이로 돌출되도록 결합되어 상기 천공용 드릴의 이동을 제한하는 적어도 하나의 스톱퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 지지대는 상기 기구 몸체의 둘레 방향을 따라 일정한 간격으로 형성되며, 상기 스톱퍼는 상기 기구 몸체의 둘레 방향을 따라 상기 지지대의 사이에 일정한 간격으로 형성될 수 있다.
이와 같은 의료용 드릴 장치에 의하면, 절곡 구조의 지지대를 이용하여 천공용 드릴을 작업 영역에 지지시킴과 동시에, 천공용 드릴의 천공 깊이를 제한함으로써, 천공 시간을 단축시키고 천공 작업의 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 지지대에 의한 1차적인 안정장치와 함께, 스톱퍼를 이용한 2차적인 안정장치를 추가 배치함으로써, 천공 작업의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 드릴 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 기구 몸체 부위를 구체적으로 나타낸 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 드릴 장치의 천공 작업 전의 설치 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 드릴 장치의 천공 작업 시의 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 드릴 장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 기구 몸체 부위를 구체적으로 나타낸 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 드릴 장치는 천공용 드릴(100), 천공용 드릴(100)에 결합되는 기구 몸체(200), 및 천공용 드릴(100)을 작업 영역에 지지시키기 위해 기구 몸체(200)에 결합되는 복수의 지지대(300)를 포함한다.
천공용 드릴(100)은 회전력을 제공하는 모터(110) 및 모터(110)의 회전력을 통해 뼈의 일부분을 천공하는 드릴부(120)를 포함한다.
드릴부(120)는 모터(110)와 연결되고 모터(110)의 회전에 따라 회전되는 드릴날(122) 및 드릴날(122)의 일부가 노출되도록 드릴날(122)을 커버하고 기구 몸체(200)에 결합되는 드릴날 고정부(124)를 포함한다. 드릴날(122)은 의도하는 천공 지름에 맞춰 다양한 사이즈가 사용될 수 있다. 예를 들어, 드릴날(122)은 약 10mm의 지름으로 형성된다. 드릴날(122)과 드릴날 고정부(124)는 일체로 형성되어 기구 몸체(200)에 탈부착이 가능한 형태로 형성될 수 있다.
기구 몸체(200)는 천공용 드릴(100)의 일부를 감싸도록 천공용 드릴(100)에 결합된다. 예를 들어, 천공용 드릴(100)이 원통 형상으로 형성될 경우, 기구 몸체(200)는 천공용 드릴(100)에 대응하여 원통 형상의 외형으로 형성되고, 내부에 천공용 드릴(100)이 삽입 고정될 수 있도록 원통 형상의 관통홀이 형성된 구조를 갖는다.
기구 몸체(200)는 지지대(300)의 일부가 삽입되는 지지대 삽입부(210)를 포함한다. 예를 들어, 지지대 삽입부(210)는 기구 몸체(200)의 하면으로부터 상면까지 관통하는 홀 형태로 형성된다. 지지대 삽입부(210)는 지지대(300)의 설치 위치에 대응하여 기구 몸체(200)의 둘레 방향을 따라 일정한 간격으로 복수가 형성된다.
지지대(300)는 천공용 드릴(100)을 천공을 위한 작업 영역에 지지시키기 위하여 기구 몸체(200)의 하부에 결합된다. 예를 들어, 지지대(300)는 기구 몸체(200)에 대해서 직선 왕복 운동이 가능하도록 지지대 삽입부(210)에 결합된다.
구체적으로, 지지대(300)는 기구 몸체(200)와의 직선 왕복 운동이 가능하도록 지지대 삽입부(210) 내에 삽입되는 직선부(310), 및 기구 몸체(200)의 직선 운동을 제한하기 위하여 직선부(310)로부터 소정 각도로 절곡된 절곡부(320)를 포함한다. 천공 작업시, 천공용 드릴(100) 및 천공용 드릴(100)에 결합된 기구 몸체(200)는 지지대(300)의 직선부(310)를 따라 하강하면서 천공 작업을 진행하고, 절곡부(320)에 의해 더 이상의 하강이 제한되어 의도된 깊이 이상으로는 천공이 이루어지지 않도록 천공 깊이가 제한된다. 따라서, 지지대(300)는 천공용 드릴(100)을 작업 영역에 지지시킴과 동시에, 의도된 깊이 이상으로 천공이 이루어지지 않도록 하는 안정장치 역할을 수행한다.
한편, 본 발명의 의료용 드릴 장치는 천공 깊이의 설정을 위한 깊이 설정부(400)를 더 포함할 수 있다. 깊이 설정부(400)는 천공용 드릴(100)에 대한 천공 깊이의 설정을 위해 지지대(300)의 직선 운동을 제한할 수 있다. 예를 들어, 깊이 설정부(400)는 기구 몸체(200)를 기준으로 지지대(300)의 반대측에 설치되며, 지지대(300)가 지지대 삽입부(210) 내로 삽입되는 거리를 조정하여 천공 깊이를 설정할 수 있다.
일 실시예로, 깊이 설정부(400)의 일부는 기구 몸체(200)의 상부로 노출되는 반면, 깊이 설정부(400)의 나머지 일부는 기구 몸체(200)의 지지대 삽입부(210) 내에 삽입된다. 이때, 깊이 설정부(400)와 지지대 삽입부(210)는 나사 체결 방식으로 결합되며, 깊이 설정부(400)의 회전을 통해 깊이 설정부(400)와 지지대(300) 간의 거리를 조정할 수 있다. 한편, 천공 깊이의 설정 방법은 나사 체결 방식 외에도, 깊이 설정부(400)와 지지대(300) 간의 상대 거리를 조정할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다.
한편, 깊이 설정부(400)를 통한 천공 깊이의 설정 시, 의도하는 천공 깊이를 표시하기 위하여 지지대(300)의 직선부(310)의 외표면에는 깊이 표시부(312)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 작업자는 깊이 표시부(312)의 눈금 표시를 관찰하면서 깊이 설정부(400)를 통해 의도하는 천공 깊이를 설정할 수 있다. 깊이 표시부(312)는 직선부(310)의 외표면 뿐만 아니라 기구 몸체(200) 또는 지지대 삽입부(210)의 주변부 등에 형성되어 천공 깊이를 표시할 수 있다.
본 발명의 의료용 드릴 장치는 기구 몸체(200)의 직선 운동 후, 탄성력에 의한 위치 복귀를 위해 지지대 삽입부(210) 내에 형성되는 탄성 부재(500)를 더 포함할 수 있다. 즉, 천공용 드릴(100) 및 기구 몸체(200)의 하강 운동을 통해 천공 작업이 완료되면, 탄성 부재(500)의 탄성력에 의하여 천공용 드릴(100) 및 기구 몸체(200)가 상승하여 하강 전 위치로 복귀하게 된다. 탄성 부재(500)는 예를 들어, 지지대 삽입부(210) 내에 삽입되는 스프링으로 형성된다.
본 발명의 의료용 드릴 장치는 천공용 드릴(100)이 의도된 깊이 이상으로 들어가지 못하도록 제한하는 적어도 하나의 스톱퍼(600)를 더 포함할 수 있다. 스톱퍼(600)는 기구 몸체(200)로부터 일정 높이로 돌출되도록 결합되어 천공용 드릴(100)의 이동을 제한한다. 예를 들어, 스톱퍼(600)는 기구 몸체(200)의 둘레 방향을 따라 지지대(300)의 사이에 일정한 간격으로 복수가 형성된다.
이와 같이, 천공을 위한 천공용 드릴(100) 및 기구 몸체(200)의 하강 시, 지지대(300)의 절곡부(320)에 의한 1차적인 안정장치와 함께, 2차적인 안정장치로 스톱퍼(600)를 추가 배치함으로써, 천공 작업의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 드릴 장치의 천공 작업 전의 설치 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 드릴 장치의 천공 작업 시의 모습을 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4에서, 710은 뼈, 720은 피부, 730은 내부 장기를 나타낸다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 특정 부위의 뼈(710)에 대한 천공에 앞서, 의료용 드릴 장치에 대한 의도하고자 하는 천공 깊이의 설정을 진행한다. 예를 들어, 깊이 설정부(400)의 조작을 통해 뼈(710)의 두께에 대응되도록 천공 깊이를 설정한다. 천공 깊이의 설정시, 작업자는 지지대(300)의 직선부(310)에 형성된 깊이 표시부(312)를 참조하여 의도하는 천공 깊이를 정확히 설정할 수 있다.
깊이 설정부(400)를 통한 천공 깊이의 설정 후, 도 3에 도시된 바와 같이, 의료용 드릴 장치를 천공을 위한 환자의 작업 영역에 지지대(300)에 의해 지지되도록 장착한다. 이러한 의료용 드릴 장치의 기본 장착 시, 드릴날(122)은 피부(720) 및 뼈(710)로부터 소정 거리로 이격되게 위치하며, 스톱퍼(600)의 하부 끝단은 드릴날 고정부(124)의 밑단보다 약간 아래쪽에 위치한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 지지대(300)를 통해 의료용 드릴 장치를 고정한 상태에서, 천공용 드릴(100)을 하강시키면서 뼈(710)에 대한 천공 작업을 진행한다. 천공용 드릴(100)의 하강 시, 지지대(300)는 고정 위치를 유지하는 반면, 기구 몸체(200)는 천공용 드릴(100)과 함께 지지대(300)의 직선부(310)를 따라 하강된다.
한편, 천공용 드릴(100) 및 기구 몸체(200)의 하강 운동은 지지대(300)의 절곡부(320)에 의해 제한된다. 즉, 기구 몸체(200)가 지지대(300)의 직선부(310)를 따라 하강하다 절곡부(320)를 만나면 더 이상 하강하지 못하고 멈추게 된다. 이와 같이, 절곡 구조의 지지대(300)를 이용하여 천공용 드릴(100)을 작업 영역에 지지시킴과 동시에, 천공용 드릴(100)의 천공 깊이를 제한함으로써, 의도된 깊이 이상으로 천공이 이루어져 내부 장기(730)에 손상이 가해지는 것을 방지하는 1차적인 안정장치 기능을 수행할 수 있다.
또한, 천공용 드릴(100) 및 기구 몸체(200)의 하강 운동은 스톱퍼(600)에 의해 제한될 수도 있다. 즉, 천공용 드릴(100) 및 기구 몸체(200)의 하강 시, 기구 몸체(200)의 하부에 결합되어 있는 스톱퍼(600)가 환자의 신체에 접촉될 경우 더 이상 하강하지 못하고 멈추게 된다. 이와 같이, 지지대(300)에 의한 1차적인 안정 대책이 미흡할 경우를 대비하여, 2차적인 안정장치로 스톱퍼(600)를 추가 배치함으로써, 천공 작업의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 천공 작업의 완료 후, 천공용 드릴(100)에 가해지는 힘을 제거하면, 탄성 부재(500)의 탄성력에 의해 천공용 드릴(100) 및 기구 몸체(200)는 상승하여 원 위치로 복귀하게 된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 천공용 드릴 110 : 모터
120 : 드릴부 122 : 드릴날
124 : 드릴날 고정부 200 : 기구 몸체
210 : 지지대 삽입부 300 : 지지대
310 : 직선부 312 : 깊이 표시부
320 : 절곡부 400 : 깊이 설정부
500 : 탄성 부재 600 : 스톱퍼

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 모터 및 드릴부를 포함하는 천공용 드릴;
    상기 천공용 드릴에 결합되는 기구 몸체; 및
    상기 천공용 드릴을 작업 영역에 지지시키기 위해 상기 기구 몸체에 결합되는 복수의 지지대를 포함하고,
    상기 기구 몸체는 상기 지지대의 일부가 삽입되는 지지대 삽입부를 포함하고,
    상기 지지대는 상기 기구 몸체에 대해서 직선 운동이 가능하도록 상기 지지대 삽입부에 결합되는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지지대는
    상기 기구 몸체와의 직선 운동이 가능하도록 상기 지지대 삽입부 내에 삽입되는 직선부; 및
    상기 직선부로부터 소정 각도로 절곡된 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지대의 직선 운동을 제한하는 깊이 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 깊이 설정부는 상기 기구 몸체를 기준으로 상기 지지대의 반대측에 설치되며, 상기 지지대와의 거리 조정을 통해 천공 깊이를 설정하는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 직선부는 외표면에 형성된 깊이 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 지지대 삽입부 내에 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기구 몸체로부터 일정 높이로 돌출되도록 결합되는 적어도 하나의 스톱퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 지지대는 상기 기구 몸체의 둘레 방향을 따라 일정한 간격으로 형성되며,
    상기 스톱퍼는 상기 기구 몸체의 둘레 방향을 따라 상기 지지대의 사이에 일정한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 의료용 드릴 장치.
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