KR101943440B1 - 원격 진료용 가이드 장치 - Google Patents

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Abstract

원격 진료용 가이드 장치는 회동축에 회동 가능하게 연결된 제1 회동 링크와, 제1 회동 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 회동 링크와, 나사 결합을 통해 제1 회동 링크와 제2 회동 링크를 서로에 대해 고정시킬 수 있는 원동 풀리 부재와, 나사 결합을 통해 회동축에 대해 제1 회동 링크를 고정시킬 수 있는 종동 풀리 부재와, 원동 풀리 부재로부터 종동 풀리 부재로 회전력을 전달하도록 원동 풀리 부재와 종동 풀리 부재에 연결되는 잠금 와이어를 포함한다. 원동 풀리 부재가 회전함에 따라 종동 풀리 부재가 함께 회전함으로써, 제1 회동 링크와 제2 회동 링크의 서로에 대한 고정과, 제1 회동 링크의 회동축에 대한 고정이 동시에 이루어진다.

Description

원격 진료용 가이드 장치{GUIDING APPARATUS FOR REMOTE MEDICAL TREATMENTS}
본 발명은 원격 진료용 가이드 장치로서, 보다 상세하게는 원격지에 있는 환자의 상태를 파악하기 위해 영상 모듈 등의 엔드 이펙터를 가이딩하기 위한 원격 진료용 가이드 장치에 관한 것이다.
상급 진료 기관과 원거리에 위치한 진료 기관에는 충분한 의료진이 갖춰지기 힘들기 때문에, 원격지에 있는 환자의 상태를 간접적으로 진료할 필요성이 커지고 있다.
원격 진료 시 상급 진료 기관에서 환자 상태를 파악하기 위해서는 환자의 시청각적인 정보를 획득하기 위한 카메라를 포함하는 영상 모듈이 필요하다. 영상 모듈을 통해 획득되는 환자 상태 정보는 상급 진료 기관의 의료진에게 전달될 수 있다.
이때, 환자의 신체 각 부위를 보다 안정적이고 효율적으로 확인하기 위하여, 진료 시 영상 모듈의 위치를 손쉽게 가이드하기 위한 가이드 장치가 필요하다.
이러한 가이드 장치는 안정적인 가이드와 함께 환자에게 불측의 상해를 입히지 않도록 신뢰성 있는 동작 구조를 가지는 것이 중요하다. 예를 들면, 자동적인 조작 방식의 가이드 장치는 제어 과정에서 급작스러운 움직임을 발생할 우려가 존재한다.
한편, 수동 방식의 가이드 장치는 사용자가 직접적으로 가이드 장치를 조작함으로써 높은 신뢰성을 가질 수는 있으나, 가이드 장치 내 각각의 링크들을 이동시키고 고정하는 것이 번거로우며, 이 과정에서 가이드 장치 자체가 오염됨에 따라 이차적으로 환자를 감염시킬 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 간단한 구조를 가지며 보다 효율적이고 안정적으로 조작할 수 있는 원격 진료용 가이드 장치가 요구된다.
한국 공개 특허 공보 제10-2003-0022945호
본 발명은 전술한 진료용 가이드 장치의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 하나의 조인트에서 원동 풀리 부재를 조작함으로써 해당 조인트에서 연결되는 링크들뿐만 아니라 또 다른 조인트에서 연결되는 링크들을 고정시킬 수 있는 원격 진료용 가이드 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 진료용 가이드 장치는 회동축에 회동 가능하게 연결된 제1 회동 링크; 상기 제1 회동 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 회동 링크; 나사 결합을 통해 상기 제1 회동 링크와 상기 제2 회동 링크를 서로에 대해 고정시킬 수 있는 원동 풀리 부재; 나사 결합을 통해 상기 회동축에 대해 상기 제1 회동 링크를 고정시킬 수 있는 종동 풀리 부재; 및 상기 원동 풀리 부재로부터 상기 종동 풀리 부재로 회전력을 전달하도록 상기 원동 풀리 부재와 상기 종동 풀리 부재에 연결되는 잠금 와이어를 포함하며, 상기 원동 풀리 부재가 회전함에 따라 상기 종동 풀리 부재가 함께 회전함으로써, 상기 제1 회동 링크와 상기 제2 회동 링크의 서로에 대한 고정과, 상기 제1 회동 링크의 상기 회동축에 대한 고정이 동시에 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 원동 풀리 부재의 단부는 상기 제1 회동 링크 및 상기 제2 회동 링크 중 어느 하나에 나사 결합되며, 상기 제1 회동 링크 및 상기 제2 회동 링크 중 다른 하나가 상기 원동 풀리 부재에 회동 가능하게 연결되고, 상기 원동 풀리 부재의 나사 결합에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 회동 링크에 고정되며, 상기 회동축을 감싸고, 상기 종동 풀리 부재가 나사 결합되는 클램프를 더 포함하며, 상기 종동 풀리 부재의 회전에 의해 상기 클램프가 조여져 상기 회동축을 클램핑함으로써, 상기 회동축에 대해 상기 제1 회동 링크가 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 회동 링크에 슬라이드 이동 가능하게 연결되며, 상기 잠금 와이어와 접촉하도록 배치되는 장력 조정 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 회동 링크에 회동 가능하게 연결되는 중력 보상 링크; 및 상기 중력 보상 링크가 이동함에 따라 신장되거나 수축되도록 상기 중력 보상 링크에 연결되는 중력 보상 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중력 보상 링크에 슬라이드 이동 가능하게 연결되고 상기 중력 보상 스프링이 고정되는 이동 풀리를 더 포함하며, 상기 이동 풀리가 이동함에 따라 상기 중력 보상 스프링이 신장되거나 수축될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 나사 결합을 통해 상기 중력 보상 링크와 상기 제2 회동 링크를 서로에 대해 고정시킬 수 있는 제2 종동 풀리 부재; 및 상기 원동 풀리 부재로부터 상기 제2 종동 풀리 부재로 회전력을 전달하도록 상기 원동 풀리 부재와 상기 제2 종동 풀리 부재에 연결되는 제2 잠금 와이어를 더 포함하며, 상기 원동 풀리 부재가 회전함에 따라, 제1 종동 풀리 부재가 회전하여 상기 회동축에 상기 제1 회동 링크가 고정되며, 상기 제2 종동 풀리 부재가 회전하여 상기 제2 회동 링크에 상기 중력 보상 링크가 고정되고, 상기 제1 회동 링크와 상기 제2 회동 링크가 서로에 대해 고정되는 것이 동시에 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중력 보상 링크의 단부에 연결되는 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카메라는 상기 중력 보상 링크에 대해 탈착 가능하게 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회동축은 연장 또는 축소 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회동축이 고정되며, 이동 가능하게 구성되는 지지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 회동 링크는 상기 회동축에 탈착 가능하게 연결될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 진료용 가이드 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 제1 회동 링크를 도시한 도 1의 원격 진료용 가이드 장치의 부분 확대 절개 사시도이다.
도 3은 제2 회동 링크를 도시한 도 1의 원격 진료용 가이드 장치의 부분 확대 절개 사시도이다.
도 4는 중력 보상 링크를 도시한 도 1의 원격 진료용 가이드 장치의 부분 확대 측단면도이다.
도 5는 엔드 이펙터를 도시한 도 1의 원격 진료용 가이드 장치의 부분 확대 분해 사시도이다.
도 6은 수납 상태를 도시한 도 1의 원격 진료용 가이드 장치의 사시도이다.
도 7은 분리 상태를 도시한 도 1의 원격 진료용 가이드 장치의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 진료용 가이드 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 회동 링크(111)는 회동축(101)에 회동 가능하게 연결된다. 회동축(101)은 지지부(102)로부터 수직 방향으로 연장 형성될 수 있다. 회동축(101)은 충분한 높이로 형성되어, 회동축(101) 상단부에 연결된 제1 회동 링크(111) 하부로 사람이 지나갈 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 회동축(101)은 높이 조절이 가능하도록 연장 또는 축소 가능하게 안테나 형태로 형성될 수 있다.
회동축(101)은 지지부(102)에 고정된다. 지지부(102)는 모바일 로봇과 같은 형태로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 이로써, 가이드 장치(100)가 사용 전 또는 사용 중에 환자의 신체에 대해 적절한 위치로 용이하게 이동 가능하여, 사용상 편의성이 극대화될 수 있다. 한편, 지지부(102)는 도시된 바와 달리 바닥에 고정된 플레이트로 구성될 수도 있다.
한편, 제1 회동 링크(111)는 회동축(101)에 대해 회동함에 따라 후술한 엔드 이펙터(140)가 회동축(101) 측부에 위치할 환자의 신체 전체에 이를 수 있기에 충분한 길이를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
제1 회동 링크(111)의 회동축(101) 맞은편 단부에는 제2 회동 링크(121)가 회동 가능하게 연결된다. 제2 회동 링크(121)가 제1 회동 링크(111)보다 상대적으로 짧게 형성되고 횡방향으로 회동함으로써, 제2 회동 링크(121)의 조작을 통해 엔드 이펙터(140)의 횡방향 위치를 더욱 정밀하게 조정할 수 있다. 제2 회동 링크(121)의 회동 방향 및 연장 길이는 구체적인 용도에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
제1 회동 링크(111)와 제2 회동 링크(121)는 제2 조인트(120)에서 원동 풀리 부재(123)에 의해 서로 연결된다. 원동 풀리 부재(123)는 제1 회동 링크(111) 및 제2 회동 링크(121)와 동시에 체결된다. 원동 풀리 부재(123)는 하방에서 상방으로 제2 회동 링크(121)를 관통하여, 단부에 형성된 나사산에 의해 제1 회동 링크(111)와 나사 결합할 수 있다. 제2 회동 링크(121)는 원동 풀리 부재(123)에 의해 상방으로 지지되며, 원동 풀리 부재(123)에 대해 회동 가능하도록 연결될 수 있다.
한편, 제1 회동 링크(111)가 제2 회동 링크(121)의 상측에 배치된 것으로 도시되었으나, 제2 회동 링크(121)가 제1 회동 링크(111)의 상측에 배치되고, 원동 풀리 부재(123)가 제1 회동 링크(111)를 관통하여 제2 회동 링크(121)와 나사 결합하여도 무방하다.
원동 풀리 부재(123)가 제1 회동 링크(111)와 완전히 체결될 경우, 제2 회동 링크(121)가 상하로부터 각각 제1 회동 링크(111)의 하면과 원동 풀리 부재(123)의 머리 부분 가압면에 의해 가압됨으로써 마찰력에 의해 제2 회동 링크(121)는 제1 회동 링크(111)에 대해 회동하지 못하도록 고정된다.
원동 풀리 부재(123)가 제1 회동 링크(111)로부터 부분적으로 해제될 경우, 제2 회동 링크(121)는 제1 회동 링크(111)에 대해 회동할 수 있게 된다. 원동 풀리 부재(123)가 부분적으로 해제되었을 경우, 제2 회동 링크(121)의 회동에 의해 원동 풀리 부재(123)가 지속적으로 인출 방향으로 회전하는 것을 방지하고, 제2 회동 링크(121)를 상방으로 안정적으로 지지할 수 있도록, 원동 풀리 부재(123)와 제1 회동 링크(111)에 형성되는 나사산은 기울기가 완만하고 나사산 높이가 충분히 크게 형성되는 것이 바람직하다.
원동 풀리 부재(123)는 동력 수단(미도시)을 통해 별도로 동력을 전달하여 구동할 수도 있으나, 하단에 잠금 손잡이(122)를 구비하여 수동 조작 가능하게 형성되는 것이 하중 감소 및 조작 용이성 측면에서 유리하다.
제1 회동 링크(111)에는 회동축(101)을 감싸는 제1 클램프(112)가 고정된다. 제1 클램프(112)는 제2 조인트(120)를 향하여 개방되도록 형성될 수 있다. 제1 클램프(112)의 개방측 두 단부는 제1 종동 풀리 부재(113)에 의해 연결될 수 있다. 제1 종동 풀리 부재(113)는 제1 클램프(112)의 두 단부 중 하나의 단부를 관통하여 다른 하나의 단부와 나사 결합됨으로써 체결 정도에 따라서 제1 클램프(112)를 조이거나 풀 수 있다.
제1 종동 풀리 부재(113)가 체결 방향으로 회전할 경우 제1 클램프(112)가 조여짐에 따라 제1 클램프(112)와 회동축(101) 간에 마찰력이 증가함으로써 제1 회동 링크(111)는 회동축(101)에 대해 회동하지 못하도록 고정된다.
반대로, 제1 종동 풀리 부재(113)가 부분적으로 해제될 경우 제1 클램프(112)가 풀리면서 제1 클램프(112)와 회동축(101) 간에 마찰력이 감소함으로써 제1 회동 링크(111)는 회동축(101)에 대해 회동할 수 있게 된다.
전술한 원동 풀리 부재(123)와 제1 종동 풀리 부재(113)는 제1 잠금 와이어(114)에 의해 연결된다. 제1 잠금 와이어(114)는 원동 풀리 부재(123)로부터 제1 종동 풀리 부재(113)로 회전력을 전달하여 원동 풀리 부재(123)가 회전함에 따라 제1 종동 풀리 부재(113)도 동시에 회전하도록 한다.
사용자가 잠금 손잡이(122)를 잡고 원동 풀리 부재(123)를 잠금 방향으로 회전시키면, 제1 잠금 와이어(114)가 일방향으로 원동 풀리 부재(123)에 감기면서 제1 잠금 와이어(114)의 장력에 의해 제1 종동 풀리 부재(113)도 함께 회전한다.
제1 종동 풀리 부재(113) 또한 잠금 방향으로 회전함에 따라, 제1 회동 링크(111)가 제2 회동 링크(121)에 완전히 체결될 때 제1 클램프(112) 또한 회동축(101)을 완전히 조임으로써, 제2 회동 링크(121)는 제1 회동 링크(111)에 대해 고정되고, 제1 회동 링크(111)는 회동축(101)에 고정될 수 있다.
원동 풀리 부재(123)를 해제 방향으로 해제시키면, 제1 잠금 와이어(114)가 반대 방향으로 원동 풀리 부재(123)에 감기면서 제1 잠금 와이어(114)의 반대 방향 장력에 의해 제1 종동 풀리 부재(113)도 반대 방향으로 함께 회전한다.
제1 종동 풀리 부재(113) 또한 해제 방향으로 회전함에 따라 제1 회동 링크(111)가 제2 회동 링크(121)로부터 충분히 해제될 때, 제1 클램프(112) 또한 회동축(101)으로부터 충분히 해제됨으로써 제2 회동 링크(121)는 제1 회동 링크(111)에 대해 해제되어 회동 가능하게 되고, 제1 회동 링크(111)도 회동축(101)에 대해 회동 가능하게 된다.
제1 잠금 와이어(114)는, 원동 풀리 부재(123)와 제1 종동 풀리 부재(113) 각각의 풀리 홈에서 헛돌지 않고 서로에 대해 회전력을 전달할 수 있도록, 예를 들면, 풀리에 형성된 관통공에 제1 잠금 와이어(114)를 감는 방식과 같은 방법으로 원동 풀리 부재(123)와 제1 종동 풀리 부재(113)에 견고하게 고정되는 것이 바람직하다.
제1 잠금 와이어(114)는 와이어 가이드 부재(115) 및 제1 장력 조정 부재(116)에 의해 팽팽한 상태를 유지할 수 있다. 제1 장력 조정 부재(116)가 장력 조정홈(118) 상에서 슬라이드 이동 가능하므로, 회전력 전달에 요구되는 장력에 따라 제1 장력 조정 부재(116)를 장력 조정홈(118) 사이에서 이동시켜 제1 잠금 와이어(114)를 팽팽한 상태로 유지할 수 있다. 제1 잠금 와이어(114)는 두 끝단이 와이어 연결 부재(117)로 연결됨으로써 원동 풀리 부재(123)와 제1 종동 풀리 부재(113)를 감쌀 수 있다.
제2 회동 링크(121)의 원단 측에는 제1 중력 보상 링크(131)와, 제2 중력 보상 링크(132)가 연결될 수 있다. 각각의 제1 중력 보상 링크(131) 및 제2 중력 보상 링크(132)의 원단 측 단부들은 수직 링크(133)에 의해 연결될 수 있다. 수직 링크(133)의 하단에는 엔드 이펙터(140)가 연결될 수 있다.
한편, 제2 회동 링크(121)의 원단 측에서의 추가적인 링크 또는 엔드 이펙터의 연결은 도시된 바 이외에도 다양하게 조합되어 연결될 수도 있다는 점이 당업자에게 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
제1 중력 보상 링크(131)는 제2 회동 링크(121)의 상단부에 회동 가능하게 연결된다. 제2 중력 보상 링크(132)는 제2 회동 링크(121)의 하단부에 회동 가능하게 연결된다. 제3 조인트(130)에서 제2 회동 링크(121)와 제1 중력 보상 링크(131)가 연결되는 위치는 제2 회동 링크(121)와 제2 중력 보상 링크(132)가 연결되는 위치의 직상에 배치된다.
제1 중력 보상 링크(131)와 제2 중력 보상 링크(132)는 동일한 길이로 연장되도록 형성된다. 각각의 중력 보상 링크(131, 132)의 원단 측에는 수직 링크(133)가 연결된다. 중력 보상 링크들(131, 132)이 제2 회동 링크(121)에 대하여 상하로 회동하여도, 수직 링크(133)는 항상 지면에 대해 그 연장 방향이 수직하도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 중력 보상 링크(131), 제2 중력 보상 링크(132), 제2 회동 링크(121) 및 수직 링크(133)가 서로 연결되는 네 지점은 항상 평행사변형을 이룬다.
한편, 전술한 제1 회동 링크(111) 및 제2 회동 링크(121)의 잠금과 함께 중력 보상 링크(131, 132)의 잠금이 동시에 이루어질 수 있으며, 이하에서 이에 대하여 상세히 설명된다.
제2 회동 링크(121)에는 제1 중력 보상 링크(131)가 회동하는 회동축을 감싸는 제2 클램프(127)가 고정된다. 제2 클램프(127)는 제2 조인트(120)를 향하여 개방되도록 형성될 수 있다.
제2 클램프(127)의 개방측 두 단부는 제2 종동 풀리 부재(124)에 의해 연결될 수 있다. 제2 종동 풀리 부재(124)는 제2 클램프(127)의 두 단부 중 하나의 단부를 관통하여 다른 하나의 단부와 나사 결합됨으로써 체결 정도에 따라서 제2 클램프(127)를 조이거나 풀 수 있다.
제2 종동 풀리 부재(124)가 체결 방향으로 회전할 경우 제2 클램프(127)가 조여짐에 따라 제2 클램프(127)와 회동축 간에 마찰력이 증가함으로써 제1 중력 보상 링크(131)는 회동축에 대해 회동하지 못하도록 고정된다.
반대로, 제2 종동 풀리 부재(124)가 부분적으로 해제될 경우 제2 클램프(127)가 풀리면서 제2 클램프(127)와 회동축 간에 마찰력이 감소함으로써 제1 중력 보상 링크(131)는 회동축에 대해 회동할 수 있게 된다.
전술한 원동 풀리 부재(123)와 제2 종동 풀리 부재(124)는 제2 잠금 와이어(125)에 의해 연결된다. 제2 잠금 와이어(125)는 원동 풀리 부재(123)로부터 제2 종동 풀리 부재(124)로 회전력을 전달하여 원동 풀리 부재(123)가 회전함에 따라 제2 종동 풀리 부재(124)도 동시에 회전하도록 한다.
사용자가 잠금 손잡이(122)를 잡고 원동 풀리 부재(123)를 잠금 방향으로 회전시키면, 제2 잠금 와이어(125)가 일방향으로 원동 풀리 부재(123)에 감기면서 제2 잠금 와이어(125)의 장력에 의해 제2 종동 풀리 부재(124)도 함께 회전한다.
제2 종동 풀리 부재(124) 또한 잠금 방향으로 회전함에 따라, 제2 클램프(127)가 제1 중력 보상 링크(131)의 회동축을 완전히 조임으로써, 제1 중력 보상 링크(131)는 제2 회동 링크(121)에 대해 고정될 수 있다.
원동 풀리 부재(123)를 해제 방향으로 해제시키면, 제2 잠금 와이어(125)가 반대 방향으로 원동 풀리 부재(123)에 감기면서 제2 잠금 와이어(125)의 반대 방향 장력에 의해 제2 종동 풀리 부재(124)도 반대 방향으로 함께 회전한다.
제2 종동 풀리 부재(124) 또한 해제 방향으로 회전함에 따라 제2 클램프(127)가 회동축으로부터 충분히 해제됨으로써 제1 중력 보상 링크(131)는 회동축에 대해 해제되어 회동 가능하게 된다.
제2 잠금 와이어(125)는, 원동 풀리 부재(123)와 제2 종동 풀리 부재(124) 각각의 풀리 홈에서 헛돌지 않고 서로에 대해 회전력을 전달할 수 있도록, 원동 풀리 부재(123)와 제2 종동 풀리 부재(124)에 견고하게 고정되는 것이 바람직하다.
제2 잠금 와이어(125)는 제2 장력 조정 부재(126)에 의해 팽팽한 상태를 유지할 수 있다. 제2 장력 조정 부재(126)가 장력 조정홈 상에서 슬라이드 이동 가능하므로, 회전력 전달에 요구되는 정도에 따라 제2 장력 조정 부재(126)를 이동시켜 제2 잠금 와이어(125)를 팽팽한 상태로 유지할 수 있다.
제2 잠금 와이어(125)는 두 끝단이 와이어 연결 부재로써 연결됨으로써 원동 풀리 부재(123)와 제2 종동 풀리 부재(124)를 감쌀 수 있다.
전술한 바와 같이, 원동 풀리 부재(123)의 회전력이 잠금 와이어(114, 125)에 의해 종동 풀리 부재(113, 124)에 전달됨으로써, 각각의 조인트(110, 120, 130)에서 제1 회동 링크(111)와, 제2 회동 링크(121)와, 제1 중력 보상 링크(131)가 회동하지 못하도록 고정될 수 있다.
원동 풀리 부재(123)에 의해 회동 링크들(111, 121)이 서로 고정되고, 이와 동시에 각각의 클램프들(112, 127)이 잠금 와이어들(114, 125)에 의해 수축됨으로써 제1 회동 링크(111)가 회동축(101)에 고정되며 제1 중력 보상 링크(131)와 제2 회동 링크(121)가 고정되도록, 원동 풀리 부재(123) 및 종동 풀리 부재(113, 124)의 회전수를 고려하여 설계하는 것이 중요하다.
잠금 와이어들(114, 125)에 의해 회전력을 전달하여 각각의 조인트(110, 120, 130)에서의 잠금을 수행함으로써, 오차 발생에 의한 고정 불량을 줄일 수 있다.
또한, 수동식 구조를 이용함으로써 조작의 신뢰성 및 안정성을 확보하고, 장치 하중을 감소시키며, 원가 절감의 효과를 거둘 수 있다.
도 4를 참조하면, 중력 보상 링크(131, 132), 수직 링크(133) 및 엔드 이펙터(140)의 자체 하중은 중력 보상 스프링(135)의 탄성력에 의해 보상될 수 있다.
중력 보상 스프링(135)의 일단은 제1 중력 보상 링크(131)의 원단 측에 고정되고, 타단은 중력 보상 와이어(134)에 의해 제2 중력 보상 링크(132)에 고정될 수 있다.
중력 보상 와이어(134)는 제3 조인트(130)에 구비된 고정 풀리(136)와 제2 중력 보상 링크(132)에 슬라이드 이동 가능하게 구비된 이동 풀리(137)에 연결된다. 중력 보상 와이어(134)는 제2 중력 보상 링크(132) 근단측에 구비된 와이어 고정부(138)에 고정될 수 있다.
중력 보상 링크(131, 132)가 상하로 이동함에 따라 엔드 이펙터(140)를 포함하는 말단 부분의 무게 중심이 변화하는 점을 고려하여, 이에 따라 중력 보상 스프링(135)이 늘어나거나 줄어들어 자중만큼의 탄성력이 제공되도록 설계하는 것이 가능하다.
중력 보상 링크(131, 132) 측의 총 질량(m1) 및 엔드 이펙터(140)의 질량(m2)과 제3 조인트(130)로부터 각각의 무게 중심까지의 거리(L1 및 L2), 고정 풀리(136) 및 이동 풀리(137) 간의 거리(d), 제1 중력 보상 링크(131)와 제2 중력 보상 링크(132)가 각각 제2 회동 링크(121)와 연결되는 회동축 간 거리(a), 와이어 고정부(138)와 이동 풀리(137) 간 거리(r), 제2 중력 보상 링크(132)의 회동 각도(θ)를 이용하여, 아래의 수학식 1과 같이 포텐셜 에너지(U)에 대한 계산으로써 중력 보상에 요구되는 중력 보상 스프링(135)의 스프링 상수(K)를 구할 수 있다.
Figure 112017027268300-pat00001
Figure 112017027268300-pat00002
Figure 112017027268300-pat00003
Figure 112017027268300-pat00004
이와 같이 구한 스프링 상수(K)에 따른 중력 보상 스프링(135)을 이용하여 중력 보상 링크들(131, 132) 및 엔드 이펙터(140)의 자중을 보상함으로써, 중력 보상 링크들(131, 132)의 고정 시 중력 보상 링크들(131, 132)을 직접 들고 있지 않고도 원하는 위치에서 고정시킬 수 있어, 조작의 용이성을 확보할 수 있다.
한편, 이동 풀리(137)가 이동함에 따라 초기 상태의 중력 보상 스프링(135)의 신장 정도를 조절함으로써, 엔드 이펙터(140)의 종류에 따라 무게가 상이하더라도 중력 보상이 가능하도록 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 수직 링크(133)의 하단에는 엔드 이펙터(140)가 장착될 수 있다. 엔드 이펙터(140)는 고정 프레임(142)에 회전 가능하게 연결되는 줌 카메라(141)와, 양안식 360도 카메라(143)를 구비할 수 있다.
고정 프레임(142)의 상단에는 돌출된 걸림 부재(145)가 형성된 탈착 레버(144)가 구비될 수 있다. 탈착 레버(144)를 조작하여 수직 링크(133)에 형성된 홈에 걸림 부재(145)를 삽입하거나 홈으로부터 걸림 부재(145)를 분리시킴으로써, 수직 링크(133)에 엔드 이펙터(140)를 탈부착할 수 있다. 엔드 이펙터(140)를 탈부착 가능하게 형성함으로써 상황에 따라 직접 손으로 들고 환자의 신체를 촬영하는 것도 가능하다.
도 6을 참조하면, 제2 회동 링크(121) 및 제1 중력 보상 링크(131)는 제1 회동 링크(111)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 제1 회동 링크(111)의 길이가 제2 회동 링크(121)와 제1 중력 보상 링크(131) 각각의 길이의 합보다 크고, 제2 조인트(120) 및 제3 조인트(130)가 제1 조인트(110)보다 회동축(101)에 더 가깝게 배치됨으로써, 제2 회동 링크(121) 및 제1 중력 보상 링크(131)가 제1 회동 링크(111)와 중첩될 수 있다.
이로써, 가이드 장치(100)가 수납 시 차지하는 공간을 최소화할 수 있다. 한편, 회동축(101)이 연장 또는 축소 가능하게 형성됨으로써, 수납 시 회동축(101)이 최대한으로 축소되어 가이드 장치(100)가 차지하는 공간의 높이를 최소화할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 회동 링크(111)는 회동축(101)에 탈착 가능하게 연결될 수도 있다. 이로써, 사용 시에는 제1 회동 링크(111)를 회동축(101)에 연결하고, 수납 시에는 제1 회동 링크(111)를 회동축(101)으로부터 분리하여, 회동축(101) 및 지지부(102) 부분과 링크 부분을 개별적으로 수납할 수 있다.
101 : 회동축 102 : 지지부
110 : 제1 조인트 111 : 제1 회동 링크
112 : 제1 클램프 113 : 제1 종동 풀리 부재
114 : 제1 잠금 와이어 115 : 와이어 가이드 부재
116 : 제1 장력 조정 부재 117 : 와이어 연결 부재
118 : 장력 조정홈 120 : 제2 조인트
121 : 제2 회동 링크 122 : 잠금 손잡이
123 : 원동 풀리 부재 124 : 제2 종동 풀리 부재
125 : 제2 잠금 와이어 126 : 제2 장력 조정 부재
127 : 제2 클램프 130 : 제3 조인트
131 : 제1 중력 보상 링크 132 : 제2 중력 보상 링크
133 : 수직 링크 134 : 중력 보상 와이어
135 : 중력 보상 스프링 136 : 고정 풀리
137 : 이동 풀리 138 : 와이어 고정부
140 : 엔드 이펙터 141 : 줌 카메라
142 : 고정 프레임 143 : 양안식 360도 카메라
144 : 탈착 레버 145 : 걸림 부재
100 : 원격 진료용 가이드 장치

Claims (12)

  1. 회동축에 회동 가능하게 연결된 제1 회동 링크;
    상기 제1 회동 링크에 회동 가능하게 연결된 제2 회동 링크;
    나사 결합을 통해 상기 제1 회동 링크와 상기 제2 회동 링크를 서로에 대해 고정시킬 수 있는 원동 풀리 부재;
    나사 결합을 통해 상기 회동축에 대해 상기 제1 회동 링크를 고정시킬 수 있는 종동 풀리 부재;
    상기 원동 풀리 부재로부터 상기 종동 풀리 부재로 회전력을 전달하도록 상기 원동 풀리 부재와 상기 종동 풀리 부재에 연결되는 잠금 와이어;
    상기 제2 회동 링크에 회동 가능하게 연결되는 중력 보상 링크; 및
    상기 중력 보상 링크가 이동함에 따라 신장되거나 수축되도록 상기 중력 보상 링크에 연결되는 중력 보상 스프링을 포함하고,
    상기 원동 풀리 부재가 회전함에 따라 상기 종동 풀리 부재가 함께 회전함으로써, 상기 제1 회동 링크와 상기 제2 회동 링크의 서로에 대한 고정과, 상기 제1 회동 링크의 상기 회동축에 대한 고정이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 원동 풀리 부재의 단부는 상기 제1 회동 링크 및 상기 제2 회동 링크 중 어느 하나에 나사 결합되며,
    상기 제1 회동 링크 및 상기 제2 회동 링크 중 다른 하나가 상기 원동 풀리 부재에 회동 가능하게 연결되고, 상기 원동 풀리 부재의 나사 결합에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 회동 링크에 고정되며, 상기 회동축을 감싸고, 상기 종동 풀리 부재가 나사 결합되는 클램프를 더 포함하며,
    상기 종동 풀리 부재의 회전에 의해 상기 클램프가 조여져 상기 회동축을 클램핑함으로써, 상기 회동축에 대해 상기 제1 회동 링크가 고정되는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 회동 링크에 슬라이드 이동 가능하게 연결되며, 상기 잠금 와이어와 접촉하도록 배치되는 장력 조정 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 중력 보상 링크에 슬라이드 이동 가능하게 연결되고 상기 중력 보상 스프링이 고정되는 이동 풀리를 더 포함하며,
    상기 이동 풀리가 이동함에 따라 상기 중력 보상 스프링이 신장되거나 수축되는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    나사 결합을 통해 상기 중력 보상 링크와 상기 제2 회동 링크를 서로에 대해 고정시킬 수 있는 제2 종동 풀리 부재; 및
    상기 원동 풀리 부재로부터 상기 제2 종동 풀리 부재로 회전력을 전달하도록 상기 원동 풀리 부재와 상기 제2 종동 풀리 부재에 연결되는 제2 잠금 와이어를 더 포함하며,
    상기 원동 풀리 부재가 회전함에 따라, 제1 종동 풀리 부재가 회전하여 상기 회동축에 상기 제1 회동 링크가 고정되며, 상기 제2 종동 풀리 부재가 회전하여 상기 제2 회동 링크에 상기 중력 보상 링크가 고정되고, 상기 제1 회동 링크와 상기 제2 회동 링크가 서로에 대해 고정되는 것이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 중력 보상 링크의 단부에 연결되는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 중력 보상 링크에 대해 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 회동축은 연장 또는 축소 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 회동축이 고정되며, 이동 가능하게 구성되는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 회동 링크는 상기 회동축에 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 원격 진료용 가이드 장치.
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