KR101790442B1 - 수술용 기기 - Google Patents

Abstract

일 실시 예에 따르면 수술용 기기는, 구동 와이어; 상기 구동 와이어를 가이드 하는 가이드; 상기 가이드에 고정되며, 굽힘(flexion) 가능한 관절 유닛; 상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 관절 유닛에 고정되는 기기 단부; 및 상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 구동 와이어에 연결되는 수술용 팁을 포함할 수 있다.

Description

수술용 기기{A SURGICAL DEVICE}

아래의 설명은 수술용 기기에 관한 것이다.

수술용 기기는, 인체의 몸 속에 삽입되어 수술을 수행할 수 있다. 이러한 수술용 기기는 얇고 긴 파이프의 말단부에 집게(forceps), 소작기(cautery) 등 다양한 기능을 가진 수술용 팁(tip)을 구비하고 있다. 이러한 기구들은 복강경 수술 등 여러 분야의 수술에서 사용되고 있다. 수술의 최소 침습화에 따라 수술용 기기의 직경이 점점 작아지고 있는 추세이다.

도 1은 종래의 내시경 수술 장치를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 내시경 수술 장치(9)는, 메인 호스(91)와, 메인 호스(91)에 형성된 삽입 홀(911)을 통하여 삽입되는 수술용 기기(92)를 포함한다. 수술용 기기(92)는, 수술용 기기(92)의 내부를 관통하는 와이어의 동작에 따라 작동하는 집게(forceps) 형태의 수술용 팁(921)을 포함한다. 수술용 기기(92)는, 상기 와이어를 밀거나 당기는 동작에 의해, 집게 형태의 수술용 팁(921)을 열고 닫을 수 있다. 그러나 상기 와이어는 수술용 팁(921)을 동작시킬 수 있을 뿐, 수술용 팁(921)을 견인하는 기능은 수행할 수 없기 때문에, 수술용 기기(92) 자체를 끌어당기는 방법 등으로 수술용 팁(921)을 견인할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

종래의 수술용 기기 중에는 보다 자유로운(dexterous) 움직임을 만들기 위하여 말단부에 관절이 포함된 형태로도 개발되고 있다. 예를 들면, 하나의 구동 와이어를 밀거나 당겨서 수술용 팁(tip)을 조작하고, 또 다른 하나의 구동 와이어를 당기거나 밀어서 관절을 굽히거나 펴는 것이 있다. 그러나 위와 같이 수행하는 동작의 수, 다시 말하면 수술용 기기의 자유도 개수에 대응하여, 해당 개수만큼의 와이어가 필요하게 되고, 와이어 개수가 증가함에 따라 수술용 기기는 필연적으로 직경이 커질 수 밖에 없었다. 또한, 일반적으로 와이어의 경우, 직경이 작아질수록 잘 끊어지며, 관절의 힘이 작아지는 문제점이 있었으므로, 수술용 기기를 소형화시키는 데에도 한계가 있었다.

예를 들어, 복강경 수술 도구들은 일반적으로 외경이 5~10mm 정도이나, 이비인후과나 신경외과, 소화기 내시경 분야에서는 외경 3mm 이하의 수술 도구가 사용되기도 한다. 또한, 현재 위/대장 내시경 수술에 있어서 사용되는 수술용 기기의 직경은 주로 2.8mm, 2.0mm, 1.2mm 등으로 직경이 매우 작아서, 조직의 견인을 위한 구조를 추가하기에는 어려움이 있었다.

실시 예의 목적은, 하나의 와이어만을 이용하여, 2가지 동작을 수행할 수 있는 수술용 기기를 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따르면 수술용 기기는, 구동 와이어; 상기 구동 와이어를 가이드 하는 가이드; 상기 가이드에 고정되며, 굽힘(flexion) 가능한 관절 유닛; 상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 관절 유닛에 고정되는 기기 단부; 및 상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 구동 와이어에 연결되는 수술용 팁을 포함할 수 있다.

상기 구동 와이어가 상기 가이드에 대하여 상대적으로 이동하는 길이에 따라서, 상기 수술용 팁이 작동되거나, 상기 관절 유닛이 굽힘될 수 있다.

초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 설정 길이 미만으로 당겨지면, 상기 관절 유닛의 자세가 유지되고, 상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 이상으로 당겨지면, 상기 관절 유닛이 굽힘될 수 있다.

상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 이상으로 당겨지면, 상기 구동 와이어가 당겨지는 길이가 증가됨에 따라서 상기 관절 유닛의 굽힘 정도가 증가될 수 있다.

상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 미만으로 당겨지면, 상기 수술용 팁의 자세가 변경되고, 상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 이상으로 당겨지면, 상기 수술용 팁의 자세가 유지될 수 있다.

상기 기기 단부는, 상기 기기 단부의 내벽에 형성되는 제 1 걸림부를 포함하고, 상기 수술용 팁은, 상기 제 1 걸림부에 걸리는 제 2 걸림부를 포함하고, 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 설정 길이 이상 당겨지면, 상기 제 2 걸림부는 상기 제 1 걸림부에 걸림으로써, 상기 수술용 팁이 상기 기기 단부에 대하여 상대적으로 이동하는 거리를 제한할 수 있다.

상기 관절 유닛은, 특정한 일 방향으로 굽힘(flexion) 또는 복원(extension)될 수 있다.

상기 관절 유닛은, 내부에 구동 와이어가 관통되는 와이어 삽입 홀; 및 상기 와이어 삽입 홀과 연통되는 개구부를 포함할 수 있다.

상기 관절 유닛은, 외력이 작용하지 않을 때에 직선 방향의 자세를 유지할 수 있도록 탄성 변형될 수 있다.

상기 관절 유닛은, 상기 관절 유닛의 중심축을 기준으로 한쪽으로 편향되게 배치되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.

상기 관절 유닛은, 내부에 구동 와이어가 관통되는 와이어 삽입 홀을 포함하는 복수 개의 관절 피스를 포함하고, 상기 복수 개의 관절 피스 중 적어도 일부의 관절 피스는, 인접한 관절 피스와 상대적인 회동이 가능하도록 형성된 경사면을 포함하고, 상기 와이어 삽입 홀의 입구부는 상기 경사면의 내부에 배치될 수 있다.

상기 복수 개의 관절 피스 중 적어도 일부는, 상기 관절 피스의 중심축으로부터 이격된 위치에 상기 와이어 삽입 홀과 평행한 방향으로 관통 형성되며, 탄성 부재가 통과되는 탄성 부재 삽입 홀을 더 구비할 수 있다.

상기 관절 유닛은, 탄성 부재를 더 포함하고, 상기 복수 개의 관절 피스 중 일단 및 타단에 위치한 2개의 관절 피스는 각각 상기 탄성 부재에 고정될 수 있다.

상기 관절 유닛은, 내부에 구동 와이어가 관통되는 와이어 삽입 홀을 포함하며 서로 힌지(hinge) 결합되는 복수 개의 관절 피스; 및 상기 복수 개의 관절 피스가 직선 자세를 유지하게 하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.

상기 수술용 팁은, 상기 구동 와이어에 체결되는 와이어 체결부; 상기 와이어 체결부에 연결되는 4절 링크; 상기 4절 링크의 단부에 형성되는 파지부; 및 상기 기기 단부에 연결되며, 상기 4절 링크의 4개의 회전 축 중 어느 하나의 회전 축에 연결되는 기기 단부 연결 축을 포함할 수 있다.

상기 수술용 팁은, 상기 구동 와이어에 체결되는 와이어 체결부; 및 상기 와이어 체결부에 고정되는 루프(loop)를 포함할 수 있다.

실시 예에 의하면 하나의 와이어만을 이용하여 2가지 동작을 수행할 수 있으므로, 결과적으로 수술용 기기를 소형화할 수 있다. 다시 말하면, 관절 구동을 위하여 추가적인 힘 전달 부재를 마련할 필요가 없으므로, 그만큼 부피를 절약할 수 있다.

또한, 관절의 구조가 복잡하지 않으므로, 레이저 가공, MEMS 및 마이크로 머시닝(micro machining) 등의 가공 방법을 이용하여, 외경 2mm 급 이하로도 얼마든지 제작이 가능하다.

또한, 일반적으로 구동 가능한 관절을 제공하기 위하여, 관절 부재에 힘 전달 부재를 용접하거나, 추가적인 고정 메커니즘(예를 들면, 원통형의 슬리브의 중공으로 와이어를 통과시킨 후에 슬리브를 영구 변형시켜 고정하는 방법 등)을 적용하여야 했지만, 위와 같은 고정 메커니즘이 요구되지 않으므로, 구조가 단순해지고 고정 메커니즘을 설치하기 위한 공간을 절약할 수 있다.

또한, 관절 부재 및 힘 전달 부재의 용접 공정이 불필요하므로, 서로 다른 소재를 사용 함에 따라 발생될 수 있는 용접 불량 문제를 고려할 필요가 없다. 특히, 용접의 경우, 용접되는 양 쪽 부재가 충분한 두께를 가져야 하지만, 위 결합 형상에 따르면 이를 고려할 필요 없으므로, 결과적으로 수술용 기기를 획기적으로 소형화시킬 수 있다.

위와 같이 소형화가 가능해짐으로써, 상대적으로 직경이 큰 수술용 기기가 이용되는 복강 수술 분야뿐만 아니라, 상대적으로 작은 수술용 기기를 요구하는 신경외과, 이비인후과 및 소화기 내과 등에서도 사용할 수 있다.

도 1은 종래의 내시경 수술 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 수술용 기기를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 A부분을 나타내는 확대도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 수술용 팁의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 B부분의 분해 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 수술용 기기의 견인 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 C부분의 단면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 수술용 기기를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 관절 유닛의 사시도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 관절 유닛의 사시도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 관절 유닛의 측면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 수술용 팁을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 D부분의 확대도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 일 실시 예에 따른 수술용 기기를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면 일 실시 예에 따른 수술용 기기(1)는, 가이드(11), 관절 유닛(12), 기기 단부(13), 구동 와이어(14) 및 수술용 팁(15)을 포함할 수 있다.

가이드(11)는, 구동 와이어(14)를 가이드 할 수 있다. 가이드(11)는, 예를 들면, 내시경 장치의 메인 호스(미도시) 상에 형성된 삽입 홀을 통하여 삽입되고 유연한 성질을 갖는 관형체일 수 있다. 가이드(11)의 내부에 형성된 공간을 따라서 구동 와이어(14)가 삽입될 수 있다. 가이드(11)는, 예를 들면, 코일 스프링 등과 같이 압축력에 대하여 버클링(buckling)이 일어나지 않고 견딜 수 있는 관체를 의미하며, 반드시 유연할 필요는 없다. 예를 들면, 직선 형상의 파이프를 이용할 수도 있다.

관절 유닛(12)은, 가이드(11)에 고정되며, 굽힘(flexion) 동작 또는 복원 동작할 수 있다. 관절 유닛(12)의 움직임에 따라서, 가이드(11)에 대하여 기기 단부(13)가 이루는 각도가 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 2와 같이 관절 유닛(12)은 직선 형태의 초기 상태를 가질 수 있다.

관절 유닛(12)은, 내부에 구동 와이어(14)가 관통되는 와이어 삽입 홀과, 상기 와이어 삽입 홀과 연통되는 개구부(12a)를 포함할 수 있다. 관절 유닛(12)은, 개구부(12a)가 개방된 방향을 향하여 굽힘 동작을 할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 개구부(12a)가 도 2와 같이 일정한 방향(도 2를 기준으로 우측 방향)을 향하여 개구되도록 형성된 경우, 관절 유닛(12)의 상측은 하측에 대하여 우측 방향으로 굽힘 동작을 할 수 있다. 다시 말하면, 도 2와 같은 상태에서, 기기 단부(13)는, 가이드(11)에 대하여 시계 방향으로 굽힘 동작을 할 수 있다. 다시 말하면, 복수 개의 개구부(12a)가 일정한 방향을 향하여 개구되도록 형성된 경우에서, 관절 유닛(12)에 압축력이 작용하면, 관절 유닛(12)은, 특정한 일 방향으로 굽힘(flexion) 또는 복원 될 수 있다.

기기 단부(13)는, 관절 유닛(12)의 일측에 고정될 수 있다. 기기 단부(13)는, 관절 유닛(12)을 중심으로 가이드(11)의 반대편에 배치될 수 있다.

구동 와이어(14)는, 가이드(11), 관절 유닛(12) 및 기기 단부(13)를 관통하여 수술용 팁(15)에 연결될 수 있다. 구동 와이어(14)가 가이드(11)에 대하여 상대적으로 이동하는 길이에 따라서, 수술용 팁(15)이 작동될 수 있다. 구동 와이어(14)가 가이드(11)에 대하여 상대적으로 이동하는 길이에 따라서, 관절 유닛(12)의 자세가 변경, 예를 들면 굽힘(flexion)될 수 있다. 예를 들면, 구동 와이어(14)의 이동 길이에 따라서 선택적으로 수술용 팁(15)이 작동되거나, 관절 유닛(12)이 굽힘 될 수 있다.

수술용 팁(15)은, 구동 와이어(14)에 연결되어 구동 와이어(14)의 동작에 따라서 작동될 수 있다. 수술용 팁(15)은, 관절 유닛(12)을 중심으로 가이드(11)의 반대편에 배치될 수 있다. 수술용 팁(15)은, 예를 들면, 집게(forceps), 루프(loop) 및 클립 어플라이어(clip applier) 등 다양한 것이 이용될 수 있다. 예를 들어, 수술용 팁(15)으로 집게가 사용되는 경우, 구동 와이어(14)의 동작에 따라서 집게의 각도가 변경될 수 있다. 예를 들어, 수술용 팁(15)으로 루프가 사용되는 경우, 구동 와이어(14)의 동작에 따라서, 루프가 확장되거나 좁아질 수 있다. 위와 같은 동작들을 통칭하여, 수술용 팁(15)의 자세가 변경되는 것이라고 이해할 수 있다. 집게 및 루프를 포함하는 다양한 종류의 수술용 팁(15)은 구동 와이어(14)의 동작에 따라서, 자세가 변경될 수 있다.

도 3은 도 2의 A부분을 나타내는 확대도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 수술용 팁의 동작을 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4는 수술용 팁(15)으로 집게가 사용되는 경우를 예시적으로 도시한 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 수술용 팁(15)은, 기기 단부 연결 축(151), 4절 링크(152), 파지부(153), 와이어 체결부(154), 및 기기 단부(13)의 내벽에 형성되는 제 1 걸림부(13a)에 간섭되는 제 2 걸림부(155)를 포함할 수 있다.

기기 단부 연결 축(151)은, 기기 단부(13)에 연결되며, 4절 링크(152)의 4개의 회전 축 중 어느 하나의 회전 축에 연결될 수 있다. 기기 단부 연결 축(151)은, 상기 어느 하나의 회전 축과 일체로 형성될 수도 있다.

4절 링크(152)는 회전 축(151) 및 와이어 체결부(154) 사이에 연결될 수 있다. 4절 링크(152)의 4개의 회전 축 중 서로 마주보는 한 쌍의 회전 축은 각각 기기 단부 연결 축(151) 및 와이어 체결부(154)에 연결될 수 있다. 파지부(153)는, 4절 링크(152)의 단부에 형성될 수 있다. 위와 같은 구조에 의하면, 상기 한 쌍의 회전 축이 가까워질 때 파지부(153)가 벌어지고, 상기 한 쌍의 회전 축이 멀어질 때 파지부(153)가 오므라들 수 있다.

와이어 체결부(154)는, 구동 와이어(14)에 체결될 수 있다. 구동 와이어(14)의 삽입 길이가 변화되면, 와이어 체결부(154)가 기기 단부(13)에 대하여 슬라이딩 이동되면서, 4절 링크(152)의 자세를 변경시킬 수 있다.

제 2 걸림부(155)는, 제 1 걸림부(13a)에 걸리는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 걸림부(13a) 및 제 2 걸림부(155)는 각각 돌출되는 형상을 갖거나, 둘 중 어느 하나가 돌출되는 형상을 갖고, 나머지 하나가 함몰된 형상을 가질 수도 있다. 초기 상태를 기준으로 구동 와이어가 설정 길이 이상으로 당겨지면, 도 4와 같이 제 2 걸림부(155)는, 제 1 걸림부(13a)에 걸림으로써, 수술용 팁(15)이 기기 단부(13)에 대하여 상대적으로 이동되는 거리를 제한할 수 있다. 도 4와 같이 와이어 체결부(154)가 더 이상 후퇴할 수 없는 상태에서, 구동 와이어(14)를 더욱 당기면, 관절 유닛(12)이 굽힘 동작될 수 있다.

한편, 제 1 걸림부(13a) 및/또는 제 2 걸림부(155)는 생략될 수도 있으며, 이 경우에도 파지부(153)에 의하여 파지된 대상체가 기기 단부(13)에 걸림으로써, 수술용 팁(15)이 기기 단부(13)에 대하여 상대적으로 이동되는 거리가 제한될 수 있으므로, 관절 유닛(12)의 굽힘 동작이 수행될 수도 있다.

한편, 도 4와 같이 제 2 걸림부(155) 및/또는 제 1 걸림부(13a)의 위치에 따라서, 파지부(153)의 가동 범위를 제한할 수도 있다. 위와 같은 구조에 의하면, 관절 유닛(12)의 굽힘 동작 중에 파지부(153) 사이에 파지된 피부 조직 등의 대상체에 걸리는 힘이 과도하게 증가되는 것을 방지함으로써, 파지부(153)의 파지력에 의하여 피부 조직 등의 대상체가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 도 2의 B부분의 분해 사시도이다.

도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 관절 유닛(12)은, 외력이 작용하지 않을 때에 직선 방향의 자세를 유지할 수 있도록 탄성 변형될 수 있다. 관절 유닛(12)은, 압축력이 작용하면 구부러지고, 압축력이 풀렸을 때 원래 상태로 복구될 수 있는 탄성을 가질 수 있다. 예를 들어, 관절 유닛(12)은, 복수 개의 관절 피스(121) 및 탄성 부재(122)를 포함할 수 있다.

복수 개의 관절 피스(121) 중 적어도 일부의 관절 피스(121)는, 인접한 관절 피스(121)와 상대적인 회동이 가능하도록 형성된 경사면을 포함할 수 있다. 여기서 상기 경사면이란, 반드시 평면만을 의미하는 것은 아니며, 인접한 2개의 관절 피스(121)가 부드럽게 구름 접촉 운동할 수 있도록 만곡면 형상을 갖는 것도 포함하는 넓은 개념으로 이해되어야 한다. 인접한 2개의 관절 피스(121) 사이에 슬립(slip)이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 상기 경사면에 서로 치합되는 톱니가 더 구비될 수도 있다.

복수 개의 관절 피스(121)는, 내부에 구동 와이어가 관통되는 와이어 삽입 홀(121a)을 포함할 수 있다. 와이어 삽입 홀(121a)의 입구부는 상기 경사면의 내부에 배치될 수 있다.

복수 개의 관절 피스(121) 중 적어도 일부는, 관절 피스(121)의 중심축으로부터 이격된 위치에 와이어 삽입 홀(121a)과 평행한 방향으로 관통 형성되며, 탄성 부재(122)가 통과되는 탄성 부재 삽입 홀(121b)을 더 구비할 수 있다.

탄성 부재(122)는, 관절 유닛(12)의 중심축을 기준으로 한쪽으로 편향되게 배치되는 길이 방향 부재일 수 있다. 위와 같은 구조에 의하면, 관절 유닛(12)이 특정한 방향(탄성 부재가 편향된 반대 방향)으로 더 큰 유연성을 갖도록 할 수 있다. 탄성 부재(122)의 양단은, 복수 개의 관절 피스(121) 중 일단 및 타단에 위치한 2개의 관절 피스에 각각 고정될 수 있다. 탄성 부재(122)는, 예를 들어, Ni-Ti 와이어 등과 같이 탄성을 가지는 소재로 형성될 수 있다.

도 6은 일 실시 예에 따른 수술용 기기의 견인 동작을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 C부분의 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 수술용 기기(1)의 초기 상태(도 2 참조)를 기준으로 구동 와이어(14)가 설정 길이 이상으로 당겨지면, 관절 유닛(12)이 굽힘되면서, 수술용 팁(15)에 파지된 대상을 견인할 수 있다. 구동 와이어(14)가 당겨지는 길이가 증가됨에 따라서 관절 유닛(12)의 굽힘 정도는 증가될 수 있다.

수술용 기기(1)의 초기 상태(도 2 참조)를 기준으로 구동 와이어(14)가 당겨질 때 나타나는 동작을 순차적으로 도 2, 도 4 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 도 2의 초기 상태를 기준으로 구동 와이어(14)가 설정 길이 미만으로 당겨지면, 도 4와 같이 관절 유닛(12)은 직선 자세를 유지한 상태로, 수술용 팁(15)이 동작할 수 있다. 즉, 수술용 팁(15)의 자세가 변경될 수 있다. 예를 들면 관절 유닛(12)의 탄성 내지는 관절 유닛(12)을 구성하는 부품간의 마찰력에 의해 관절 유닛(12)이 직선 자세를 유지한 채로 수술용 팁(15)이 동작되게 할 수 있다.

반대로 구동 와이어(14)가 설정 길이 이상으로 당겨지면, 도 4와 같이 수술용 팁(15)의 자세가 유지된 상태로, 도 6과 같이 관절 유닛(12)의 자세가 변경될 수 있다. 예를 들면, 제 1 걸림부(13a) 및 제 2 걸림부(155)의 상호 간섭에 의하거나, 파지부(153)에 파지된 대상체가 기기 단부(13)에 걸림으로써 수술용 팁(15)의 자세가 유지된 채로 관절 유닛(12)이 굽힘 동작할 수 있다.

정리하면, 구동 와이어(14)에 장력이 가해지면, 우선적으로 파지부(153)의 파지 동작이 수행되고, 파지부(153)가 어떠한 대상체를 파지한 상태에서 더 큰 장력이 가해지면, 관절 유닛(12)에 압축력이 작용하며 관절 유닛(12)이 구부러짐으로써, 하나의 구동 와이어(14)를 이용하여 2가지 동작이 순차적으로 수행되게 할 수 있다.

도 8은 일 실시 예에 따른 수술용 기기를 나타내는 도면이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 관절 유닛의 사시도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 수술용 기기(2)는, 가이드(11), 관절 유닛(22), 기기 단부(13), 구동 와이어(14) 및 수술용 팁(15)을 포함할 수 있다.

관절 유닛(22)은, 적어도 하나 이상의 개구부(22a), 기기 단부 체결부(22b), 가이드 체결부(22c), 와이어 삽입 홀(22d) 및 탄성 변형부(22e)를 포함할 수 있다. 관절 유닛(22)은 탄성을 갖는 재질로 일체로 형성될 수 있다. 탄성 변형부(22e)는, 개구부(22a)가 형성되지 않은 부분을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 위와 같은 구조에 의하면, 별도의 탄성 부재를 구비하지 않아도, 개구부(22a)가 형성된 반대 부분이 실질적으로 탄성 부재와 유사한 기능을 할 수 있으므로, 상기한 실시 예와 유사한 기능을 수행할 수 있다.

관절 유닛(22)은 Ni-Ti 튜브와 같은 탄성관에 슬릿(slit)을 한쪽에만 내는 방식으로, 압축력이 작용하였을 때 한쪽으로 구부러지도록 형성할 수도 있다. 위와 같은 제조 방법에 따르면, 레이저 커팅(laser cutting)이나, MEMS 기법을 활용하여 외경 1mm 급 이하로도 제작이 가능함을 확인하였다.

도 10은 일 실시 예에 따른 관절 유닛의 사시도이다.

도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 관절 유닛(32)은, 서로 이격 배치되는 복수 개의 관절 피스(321)와, 복수 개의 관절 피스(321) 사이의 공간으로 규정되는 적어도 하나 이상의 개구부(32a)와, 기기 단부 체결부(32b)와, 가이드 체결부(32c)와, 탄성 부재(322)를 포함할 수 있다.

탄성 부재(322)는, 복수 개의 관절 피스(321) 각각에 고정될 수 있다. 탄성 부재(322)는, 예를 들어, 스프링 또는 니티놀(nitinol) 튜브 등으로 형성될 수 있다. 위와 같은 구조에 의하면, 복수 개의 관절 유닛(32)이 단순한 형상을 갖도록 할 수 있으므로, 가공이 용이해질 수 있다.

도 11은 일 실시 예에 따른 관절 유닛의 측면도이다.

도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 관절 유닛(42)은, 내부에 구동 와이(14)어가 관통되는 와이어 삽입 홀을 포함하며 핀(pin) 등의 부재를 이용하여 서로 힌지(hinge) 결합되는 복수 개의 관절 피스(421)와, 복수 개의 관절 피스(421)가 직선 자세를 유지하게 하는 탄성 부재(422)를 포함할 수 있다.

탄성 부재(422)는, 예를 들어, 복수 개의 관절 피스(421)가 서로 결합되는 힌지부에 배치되는 토션 스프링(torsion spring)일 수 있다. 물론 앞서 설명한 실시 예들 중 일부와 동일하게 복수 개의 관절 피스(421)를 관통하는 길이 방향 부재 형상의 탄성 부재를 사용하는 것도 가능할 것이다.

도 12는 일 실시 예에 따른 수술용 팁을 나타내는 도면이고, 도 13은 도 12의 D부분의 확대도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 수술용 기기(5)는, 가이드(11), 관절 유닛(22), 기기 단부(53), 구동 와이어(14) 및 수술용 팁(55)을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 수술용 팁(55)은, 구동 와이어(14)에 체결되는 와이어 체결부(554)와, 와이어 체결부(544)에 고정되는 루프(loop, 553)와, 기기 단부(53)의 내벽에 형성되는 제 1 걸림부(53a)에 간섭되는 제 2 걸림부(555)를 포함할 수 있다.

도 13은 구동 와이어(14)가 설정 길이만큼 당겨진 상태를 나타내는 것이고, 도 13의 상태에서 구동 와이어(14)가 더 당겨지면 관절 유닛(12)이 굽힘 동작하면서 루프(553)에 파지된 대상체를 견인하는 동작을 수행할 수 있다.

실시 예에 의하면 하나의 와이어만을 이용하여 2가지 동작을 수행할 수 있으므로, 결과적으로 수술용 기기를 소형화할 수 있다. 다시 말하면, 관절 구동을 위하여 추가적인 힘 전달 부재를 마련할 필요가 없으므로, 그만큼 부피를 절약할 수 있다. 또한, 관절의 구조가 복잡하지 않으므로, 레이저 가공, MEMS 및 마이크로 머시닝(micro machining) 등의 가공 방법을 이용하여, 외경 2mm 급 이하로도 얼마든지 제작이 가능하다. 또한, 일반적으로 구동 가능한 관절을 제공하기 위하여, 관절 부재에 힘 전달 부재를 용접하거나, 추가적인 고정 메커니즘(예를 들면, 원통형의 슬리브의 중공으로 와이어를 통과시킨 후에 슬리브를 영구 변형시켜 고정하는 방법 등)을 적용하여야 했지만, 위와 같은 고정 메커니즘이 요구되지 않으므로, 구조가 단순해지고 고정 메커니즘을 설치하기 위한 공간을 절약할 수 있다. 또한, 관절 부재 및 힘 전달 부재의 용접 공정이 불필요하므로, 서로 다른 소재를 사용 함에 따라 발생될 수 있는 용접 불량 문제를 고려할 필요가 없다. 특히, 용접의 경우, 용접되는 양 쪽 부재가 충분한 두께를 가져야 하지만, 위 결합 형상에 따르면 이를 고려할 필요 없으므로, 결과적으로 수술용 기기를 획기적으로 소형화시킬 수 있다. 위와 같이 소형화가 가능해짐으로써, 상대적으로 직경이 큰 수술용 기기가 이용되는 복강 수술 분야뿐만 아니라, 상대적으로 작은 수술용 기기를 요구하는 신경외과, 이비인후과 및 소화기 내과 등에서도 사용할 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

1. 구동 와이어;
   상기 구동 와이어를 가이드 하는 가이드;
   상기 가이드에 고정되며, 굽힘(flexion) 가능한 관절 유닛;
   상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 관절 유닛에 고정되는 기기 단부; 및
   상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 구동 와이어에 연결되는 수술용 팁을 포함하고,
   상기 구동 와이어가 상기 가이드에 대하여 상대적으로 이동하는 길이에 따라서, 상기 수술용 팁이 작동되거나, 상기 관절 유닛이 굽힘되고,
   상기 기기 단부는, 상기 기기 단부의 내벽에 형성되는 제 1 걸림부를 포함하고,
   상기 수술용 팁은, 상기 제 1 걸림부에 걸리는 제 2 걸림부를 포함하고,
   초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 설정 길이 이상 당겨지면, 상기 제 2 걸림부는 상기 제 1 걸림부에 걸림으로써, 상기 수술용 팁이 상기 기기 단부에 대하여 상대적으로 이동하는 거리를 제한하는 수술용 기기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 설정 길이 미만으로 당겨지면, 상기 관절 유닛의 자세가 유지되고,
   상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 이상으로 당겨지면, 상기 관절 유닛이 굽힘되고,
   상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 이상으로 당겨지면, 상기 구동 와이어가 당겨지는 길이가 증가됨에 따라서 상기 관절 유닛의 굽힘 정도가 증가되는 수술용 기기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 미만으로 당겨지면, 상기 수술용 팁의 자세가 변경되고,
   상기 초기 상태를 기준으로 상기 구동 와이어가 상기 설정 길이 이상으로 당겨지면, 상기 수술용 팁의 자세가 유지되는 수술용 기기.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 관절 유닛은, 특정한 일 방향으로 굽힘(flexion) 또는 복원 가능한 수술용 기기.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 관절 유닛은,
   내부에 구동 와이어가 관통되는 와이어 삽입 홀; 및
   상기 와이어 삽입 홀과 연통되는 개구부를 포함하는 수술용 기기.
   
7. 삭제
8. 구동 와이어;
   상기 구동 와이어를 가이드 하는 가이드;
   상기 가이드에 고정되며, 굽힘(flexion) 가능한 관절 유닛;
   상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 관절 유닛에 고정되는 기기 단부; 및
   상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 구동 와이어에 연결되는 수술용 팁을 포함하고,
   상기 구동 와이어가 상기 가이드에 대하여 상대적으로 이동하는 길이에 따라서, 상기 수술용 팁이 작동되거나, 상기 관절 유닛이 굽힘되고,
   상기 관절 유닛은,
   상기 관절 유닛은, 외력이 작용하지 않을 때에 직선 방향의 자세를 유지할 수 있도록 탄성 변형 가능하고, 상기 관절 유닛의 중심축을 기준으로 한쪽으로 편향되게 배치되는 탄성 부재를 포함하는 수술용 기기.
   
9. 삭제
10. 구동 와이어;
    상기 구동 와이어를 가이드 하는 가이드;
    상기 가이드에 고정되며, 굽힘(flexion) 가능한 관절 유닛;
    상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 관절 유닛에 고정되는 기기 단부; 및
    상기 관절 유닛을 중심으로 상기 가이드의 반대편에 배치되며, 상기 구동 와이어에 연결되는 수술용 팁을 포함하고,
    상기 구동 와이어가 상기 가이드에 대하여 상대적으로 이동하는 길이에 따라서, 상기 수술용 팁이 작동되거나, 상기 관절 유닛이 굽힘되고,
    상기 관절 유닛은,
    내부에 구동 와이어가 관통되는 와이어 삽입 홀을 포함하는 복수 개의 관절 피스를 포함하고,
    상기 복수 개의 관절 피스 중 적어도 일부의 관절 피스는, 인접한 관절 피스와 상대적인 회동이 가능하도록 형성된 경사면을 포함하고,
    상기 와이어 삽입 홀의 입구부는 상기 경사면의 내부에 배치되고,
    상기 관절 유닛은, 탄성 부재를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 관절 피스 중 적어도 일부는,
    상기 관절 피스의 중심축으로부터 이격된 위치에 상기 와이어 삽입 홀과 평행한 방향으로 관통 형성되며, 상기 탄성 부재가 통과되는 탄성 부재 삽입 홀을 더 구비하고,
    상기 복수 개의 관절 피스 중 일단 및 타단에 위치한 2개의 관절 피스는 각각 상기 탄성 부재에 고정되는 수술용 기기.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 수술용 팁은,
    상기 구동 와이어에 체결되는 와이어 체결부;
    상기 와이어 체결부에 연결되는 4절 링크;
    상기 4절 링크의 단부에 형성되는 파지부; 및
    상기 기기 단부에 연결되며, 상기 4절 링크의 4개의 회전 축 중 4절 링크와 와이어 체결부가 연결되는 회전 축과 마주보는 회전 축에 연결되는 기기 단부 연결 축을 포함하는 수술용 기기.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 수술용 팁은,
    상기 구동 와이어에 체결되는 와이어 체결부; 및
    상기 와이어 체결부에 고정되는 루프(loop)를 포함하는 수술용 기기.

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