KR101990207B1 - 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터에 관한 것으로, 소파(小破)가 필요한 뼈 부분으로 휘어지면서 삽입되는 삽입부; 회전하면서 뼈를 소파할 수 있도록 상기 삽입부의 말단에 장착 설치되는 버어부; 상기 삽입부를 통과하여 공급되는 유체의 압력으로 상기 버어부를 회전시켜 주며, 상기 버어부를 상기 삽입부의 말단에 장착 설치하는 버어 체결부; 하나 또는 두 개 이상의 채널이 길이 방향으로 관통 형성되며, 상기 삽입부로부터 상기 버어부까지 길이 방향으로 관통 삽입되어 상기 버어부의 회전축을 형성하는 채널부; 및 상기 채널에 삽입되는 내시경을 포함한다.

Description

뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터{Bone Surgery Endoscope End-Effector}

본 발명은 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정형외과 수술에서 필요한 여러 기구를 통합한 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터에 관한 것이다.

수술로봇이란 의사를 보조하여 수술을 수행하는 의료용 로봇으로써, 로봇을 이용한 수술 방법은 환자의 회복 속도가 빠르고, 제거 부위를 최적화하여 정확하게 수술할 수 있어서 많은 각광을 받고 있다.

최소 침습 수술은 신체의 손상을 최소화하고 수술의 정확성과 안전성을 높여 생존율과 수술 후의 삶의 질을 높일 수 있는 신개념의 수술이다. 이러한 최소 침습 수술을 하기 위해서 수술로봇에 이용할 다양한 형태의 머니퓰레이터가 개발되고 있다.

기존에 최소 침습 수술을 위한 수술로봇의 경우에는 여러 개의 로봇 팔이 각각의 엔드-이펙터(end-effector) 혹은 머니퓰레이터를 수술 부위에 삽입하기 때문에 많은 절개(4~6개 통로)가 필요하게 된다. 따라서 보다 신체의 손상을 최소화하기 위해 기존의 수술로봇보다 적은 수의 통로를 이용하여, 즉 single point surgery를 위한 단일 암이 수술 부위 내에 삽입되어 분사되는 최소한의 통로를 이용하는 다완 머니퓰레이터의 개발이 요구된다.

상술한 바와 같은 기존의 엔드 에펙터를 이용한 병변 수술 치료법은, ⅰ) 피부절개, ⅱ) 근육 및 중요 신경/혈관을 우회하여 뼈 표면 노출, ⅲ) 뼈 창문(bone window) 형성 및 일시 제거, ⅳ) 내부 소파(小破) 및 격자 제거 후 자가 및 타인의 뼈 이식, ⅴ) 뼈 창문 원상복귀, ⅵ) 이식된 뼈가 가형성(remodelling) 될 때까지 깁스 또는 보조기 등을 이용한 외부 고정, ⅶ) 재활치료의 과정을 거치고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 기존 방법은, ⅰ) 진단 및 치료를 위한 큰 피부절개를 동반하는 수술은 감염 발생을 증가시키고, 커다란 뼈 창문 생성으로 이차적인 골절 발생 및 뼈 창문의 원상복귀까지 외부 고정으로 인한 불편함과 관절 운동 제한이 발생하며 재활치료를 동반하며, ⅱ) 모든 암의 40%(특히 유방암, 폐암, 갑상선, 신장암 등)는 뼈에 전이되는데, 삶의 질 향상을 위한 적극적 수술(뼈 용해 부위 소파 및 금속 내 고정 수술)이 급증하고 있으나 뼈 전이 부위의 개방성 수술로 인한 심한 출혈 및 감염이 문제되며, ⅲ) 용해성 양성 뼈 종양은 무릎, 어깨, 손목, 발목 등 성장기 청소년의 노출 부위에 발생하나 긴 수술 절개 흉터는 관절운동 시 통증 발생과 정신적 스트레스를 야기한다는 문제점을 가지고 있었다.

한국등록특허 제10-1151738호 한국등록특허 제10-1475665호

본 발명의 일측면은 정형외과 수술에 필요한 소파(Curettage) 기구 및 약물 주입 및 흡입, 내시경을 통합한 플랙시블(flexible) 엔드 이펙터를 제공한다.

본 발명의 다른 일측면은 소파를 위한 중공형 버어와 수압(水壓), 공압(空壓), 플랙시블 축 등을 기반으로 하는 동력 전달 기구를 갖는 수술 디바이스를 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터는, 소파(小破)가 필요한 뼈 부분으로 휘어지면서 삽입되는 삽입부; 회전하면서 뼈를 소파할 수 있도록 상기 삽입부의 말단에 장착 설치되는 버어부; 상기 삽입부를 통과하여 공급되는 유체의 압력으로 상기 버어부를 회전시켜 주며, 상기 버어부를 상기 삽입부의 말단에 장착 설치하는 버어 체결부; 하나 또는 두 개 이상의 채널이 길이 방향으로 관통 형성되며, 상기 삽입부로부터 상기 버어부까지 길이 방향으로 관통 삽입되어 상기 버어부의 회전축을 형성하는 채널부; 및 상기 채널에 삽입되는 내시경을 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 버어부는, 상기 채널부를 삽입하기 위한 관통홀을 길이 방향으로 형성하는 몸체; 상기 몸체의 일측에 형성되며, 회전하면서 뼈를 소파할 수 있도록 물결무늬로 돌출 형성되는 다수 개의 커터 블레이드; 상기 몸체의 다른 일측에 형성되며, 기 설정된 경사로 돌출 형성된 다수 개의 터빈 블레이드; 및 상기 커터 블레이드와 상기 터빈 블레이드의 사이에 형성되며, 상기 버어 체결부에 의해 체결되는 체결홈을 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 버어부는, 상기 버어 체결부로 공급되는 유체가 상기 체결홈으로 유출되는 것을 막을 수 있도록 상기 터빈 블레이드와 상기 체결홈 사이에 차단막을 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 커터 블레이드는, 상기 몸체의 일측 말단 앞쪽으로 돌출 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 버어 체결부는, 상기 삽입부에 장착 설치되며, 상기 체결홈을 체결하기 위해 입구 부분이 좁아지는 형태로 형성되어 기계적인 커플링 공간을 제공할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 버어 체결부는, 유체의 압력으로 상기 터빈 블레이드를 회전시키는 터빈 실 공간을 제공할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 버어 체결부는, 상기 터빈 블레이드를 통과한 유체를 상기 커터 블레이드 방향으로 유출시킬 수 있도록 상기 체결홈과의 사이에 간극을 형성할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 삽입부는, 유체를 상기 버어 체결부로 전달하는 하나 또는 두 개 이상의 유체 공급관을 형성할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 삽입부를 통과하여 공급되는 유체는, 상기 버어부의 동력원으로서 액체 또는 기체로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 삽입부를 통과하여 공급되는 유체는, 상기 버어부의 동력원이 액체로 형성될 경우, 병변의 세정 작용을 동시에 수행할 수 있도록 병변 부위의 세정을 위해 사용되는 약물을 사용할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 채널부는, 상기 내시경을 삽입하는 제1채널; 약물 또는 뼈 생성을 위한 약물을 주입하는 제2채널; 및 병변 부위로 세정액을 주입하거나 흡입하는 제3채널을 구비할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 채널부는, 상기 버어부의 회전축을 형성하는 부분에 상기 버어부의 회전 시 마찰력을 줄일 수 있도록 베어링을 구비할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 삽입부의 조향각도와 지지강성을 제어하는 조향 컨트롤러; 수술자가 필요로 하는 소파량이 출력되도록 유량을 조절하는 버어 드라이버; 및 상기 내시경과 기구적 및 전기적으로 연결되며, 상기 내시경으로부터 전달 받은 영상을 표시하고, 수술자가 필요로 하는 영상 기능을 제어하는 내시경 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 병변 부위의 관류(灌流)세척을 위한 세정용 약물의 주입 또는 회수를 제어하는 관계/흡입 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 뼈 생성을 위한 반고체 상태의 약물의 주입을 제어하는 시멘트 주입 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 내시경 기능만을 수행하는 엔드 이펙터를 보다 확장하여, 정형외과 수술에 필요한 제거 및 약물 주입, 흡입 기능을 부가함으로, 작업성 및 치료 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명의 다른 일측면에 따르면, 내시경 기술과 정형외과에 필요한 각각의 디바이스를 통합하고, 유연한 동력 전달 기구를 접목함으로, 병변의 최소 절개와 정확하고 직관적인 수술을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터의 적용 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 버어부의 제1 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 버어부의 제2 실시예를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 있는 버어 체결부 및 채널부를 설명하는 도면이다.
도 6은 유체의 흐름 방식에 따른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.

도 1을 참조하면, 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터(10)는, 삽입부(100), 버어부(200), 버어 체결부(300), 채널부(400) 및 내시경(500)을 포함한다.

삽입부(100)는, 일측 말단에 버어부(200)가 장착 설치되며, 버어부(200)에 의한 소파(小破)가 필요한 뼈 부분으로 휘어지면서 삽입된다.

일 실시 예에서, 삽입부(100)는, 유체를 버어 체결부(300)로 전달하는 하나 또는 두 개 이상의 유체 공급관(110)을 형성할 수 있다.

일 실시 예에서, 유체 공급관(110)은, 상술한 바와 같이 삽입부(100)에 관통 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라서 채널부(400)에 형성된 복수 개의 채널 중에 몇 개를 활용하여 형성될 수도 있다.

일 실시 예에서, 삽입부(100)를 통과하여 공급되는 유체는, 버어부(200)의 동력원으로서 액체 또는 기체로 형성될 수 있는데, 버어부(200)의 동력원이 액체로 형성될 경우, 병변의 세정 작용을 동시에 수행할 수 있도록 병변 부위의 세정을 위해 사용되는 약물을 사용할 수 있다.

버어부(200)는, 회전하면서 뼈를 소파할 수 있도록 버어 체결부(300)에 의해 삽입부(100)의 말단에 장착 설치되며, 삽입부(100)를 통해 공급되는 상술한 유체에 의해 회전한다.

버어 체결부(300)는, 삽입부(100)를 통과하여 공급되는 유체의 압력으로 버어부(200)를 회전시켜 주며, 버어부(200)를 삽입부(100)의 말단에 장착 설치한다.

채널부(400)는, 하나 또는 두 개 이상의 채널이 길이 방향으로 관통 형성되며, 삽입부(100)로부터 버어부(200)까지 길이 방향으로 관통 삽입되어 버어부(200)의 회전축(즉, 버어 체결부(300)를 관통한 후 돌출된 부분)을 형성한다.

내시경(endoscope)(500)은, 채널부(400)에 형성된 복수 개의 채널 중 하나에 삽입되며, 내장장기(內臟臟器) 또는 체강(體腔) 내부를 직접 볼 수 있게 만든 의료기구 등을 지칭할 수 있다.

뼈는, 복강, 흉강, 관절과 달리 근육 및 인대, 피부 등이 둘러싸고 있고, 빈 공간이 전혀 없어 내시경 또는 미세수술 로봇 적용이 불가능한 것으로 인식되어 왔다.

그러나, 본 발명에서 제안하는 정형외과 수술용 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터(10)의 사용으로 뼈의 내시경 시술이 가능해지며, 수술 부위의 최소 절개, 수술 및 치료시간 단축 등의 장점을 제공할 수 있다.

본 발명은 용해성 뼈 질환을 대상으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터로서, 적용이 가능한 질병으로는, ⅰ) 종양성 질병으로 단순 골낭종(SBC; simple bone cyst), 동맥류성 골낭종(ABC; aneurysmal bone cyst), 퇴행성 낭성 변화(DCC; degenerative cystic change), 전이성 골 융해(metastatic bone lesion)가 있으며, ⅱ) 인공관절 주위 뼈의 용해(periprosthetic osteolysis)로서 인공 관절 치환수술 후 발생하는 관절 주위의 뼈 융해 병소의 진단/치료에 적용이 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터(10)는, 유연한 동력 전달 기구인 삽입부(100)를 구비하는 정형외과 수술용 엔드 이펙터로서, 크게 유연한 부분(Flexible Part)으로서의 삽입부(100)와, 강성이 있는 부분(Rigid Part)으로서의 버어부(200) 및 버어 체결부(300)로 구분될 수 있다.

정형외과 수술 중 뼈 질환의 치료를 위해서 필요한 일반적인 수술 작업으로는, ⅰ) 병변 부위에 접근하기 위한 통로를 확보하고 병변 부위 내부 고형 조직을 제거하는 소파(小破) 작업, ⅱ) 병변 부위의 진행 상태나 치료 범위를 보기 위한 내시경 작업, ⅲ) 병변 부위의 소파 작업 후 파괴된 고형 조직을 제거하기 위한 세정 및 흡입 작업, 및 ⅳ) 조직이 제거된 부위에 치료를 위한 약물 주입 과정이 있다.

현재까지는 각각의 수술 작업을 별개의 디바이스로 병행하고 있는 실정이며, 다양한 디바이스의 접근을 위해 큰 피부 절개 및 뼈 창문을 형성하여 병변을 긁어내는 방식으로 상술한 수술 작업을 수행하여 왔다.

즉, 기존의 정형외과 수술 중 뼈 질환의 치료 방법은, 도 2(a)에서와 같이 ⅰ) 병변 부위 소파(curettage), ⅱ) 세정용 약물 주입(irrigation), ⅲ) 뼈 생성을 위한 시멘트 주입(bone cement insertion)의 과정을 거쳐야 하였다.

그러나, 본 발명에 의할 경우, 도 2(b)와 같이 내시경 기술과 정형외과에 필요한 각각의 디바이스를 통합하고, 유연한 동력 전달 기구를 접목함으로 인해, 삽입부(100)의 삽입에 필요로 하는 최소한의 절개 및 천공(穿孔)만으로도, 상술한 기존의 뼈 질환 치료에 필요로 했던 치료 방법을 한꺼번에 수행할 수 있어, 병변의 최소 절개와 정확하고 직관적인 수술을 가능하게 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터(10)를 구현하기 위해, ⅰ) 몸체인 삽입부(100)의 유연성을 갖는 특성을 만족하기 위해 버어부(200)의 동력은 수압, 공기압 또는 Flexible shaft를 이용하며, ⅱ) 버어부(200)의 동력이 수압형인 경우, 공급된 유체는 병변 부위의 세정을 위해 사용되는 약물로 버어의 동력 및 병변의 세정 작용을 할 수 있으며, ⅲ) 중공형 버어부(200)를 적용하여 내시경 및 약물주입/흡입 디바이스가 통과하는 채널부(400)를 고정축으로 하여 중공형 버어부(200)가 회전하며, ⅳ) 채널 고정축은 내시경 채널 및 약물(또는 뼈 생성을 위한 시멘트) 주입 채널, 병변 부위 세정 주입, 흡입 채널을 위해 2채널 이상을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터(10)는, 내시경 기능을 보다 확장하여 정형외과 수술에 필요한 제거 및 약물 주입, 흡입 기능을 부가함으로 작업성 및 치료 시간을 단축시킬 수 있다.

도 3은 도 1에 있는 버어부의 제1 실시예를 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 버어부(200)는, 몸체(210), 다수 개의 커터 블레이드(220), 다수 개의 터빈 블레이드(230) 및 체결홈(240)을 포함한다.

몸체(210)는, 일측에 다수 개의 커터 블레이드(220)가 형성되고, 다른 일측에 다수 개의 터빈 블레이드(230)가 형성되고, 커터 블레이드(220)와 터빈 블레이드(230)의 사이, 즉 중간 부분에 체결홈(240)이 형성되며, 채널부(400)를 삽입하기 위한 관통홀(211)을 길이 방향으로 중공(中孔) 형성한다.

커터 블레이드(220)는, 몸체(210)의 일측에 형성되며, 회전하면서 뼈를 소파할 수 있도록 물결무늬로 돌출 형성된다.

일 실시 예에서, 커터 블레이드(220)는, 효율적인 뼈의 소파를 위해 물결무늬로 그 형태를 한정하고 있으나, 수술 부위의 뼈의 굳기 또는 뼈의 형상 등의 수술 요인들에 대응하여 그 형태를 직선형, 요철형, 뭉치형 등으로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 커터 블레이드(220)는, 몸체(210)의 도 3에서 도시된 바와 같이 외측 방향으로 날을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 일측 말단 앞쪽으로 돌출 형성됨으로써, 앞 쪽에 위치하고 있는 뼈를 보다 효율적으로 소파하도록 할 수 있다.

일 실시 예에서, 커터 블레이드(220)는, 날과 날 사이에 공간을 형성하여 버어 체결부(300)를 통과하여 공급되는 유체가 해당 형성된 공간으로 흐르도록 할 수 있다.

일 실시 예에서, 커터 블레이드(220)는, 뼈를 효율적으로 소파하기 위해 외측날을 날카롭게 형성함이 바람직하다.

터빈 블레이드(230)는, 몸체(210)의 다른 일측에 형성되며, 기 설정된 경사(예를 들어, 30ㅀ 내지 50ㅀ 등)로 돌출 형성된다.

일 실시 예에서, 터빈 블레이드(230)는, 버어 체결부(300)의 내부 공간에 위치하게 되며, 수력 발전소에서 물의 흐름에 의해 발전기에 연결된 터빈이 회전하는 발전 원리와 동일한 원리에 의해, 도 6에 도시된 바와 같이 버어 체결부(300)로 공급되는 유체의 흐름에 의해 생성되는 압력에 의해 경사 방향에 대응하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

이에 따라, 버어부(200)는, 외부로부터 전기적 또는 기계적인 구동력을 인가받지 않은 경우라도, 유체에 의해 형성되는 유압에 의해 구동됨으로써, 전체적인 구조를 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전기적 또는 기계적 결함으로부터 발생될 수 있는 오작동을 미연에 방지할 수 있으며, 또한 유압을 형성하는 유압을 상술한 바와 같이 병변 부위의 세정을 위해 사용되는 약물을 사용하여 구동력 발생과 세정 작용을 동시에 수행하도록 할 수 있다.

체결홈(240)는, 커터 블레이드(220)와 터빈 블레이드(230)의 사이에 형성되며, 버어 체결부(300)에 의해 체결된다.

이에 따라, 유체 공급관(110)를 통과하여 버어부(200)를 회전시킨 유체는, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 터빈 블레이드(230)를 회전시킨 후 후술하는 버어 체결부(300)와 체결홈(240) 사이의 간극을 통과하여 커터 블레이드(220) 방향으로 유출되며, 커터 블레이드(220)의 날과 날 사이에 형성되는 공간을 통과하여 분사되거나, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 버어 체결부(300)로 유입되면서 통과했던 유체 공급관(110) 이외의 다른 유체 공급관(110)을 통과하여 되돌아가게 된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 버어부(200)는, 병변 부위의 고형 조직을 소파(小破) 하기 위한 구성으로서, 고형 조직을 소파하는 커터 날(Cutter blade)인 커터 블레이드(220)와, 소파 동력을 전달받기 위한 터빈 날개(Turbine blade)인 터빈 블레이드(230)으로 구분될 수 있다.

도 4는 도 1에 있는 버어부의 제2 실시예를 설명하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 버어부(200)는, 몸체(210), 다수 개의 커터 블레이드(220), 다수 개의 터빈 블레이드(230), 체결홈(240) 및 차단막(250)을 포함한다. 여기서, 몸체(210), 다수 개의 커터 블레이드(220), 다수 개의 터빈 블레이드(230) 및 체결홈(240)는, 도 3의 구성요소와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

차단막(250)은, 버어 체결부(300)로 공급되는 유체가 체결홈(240)으로 유출되는 것을 막을 수 있도록 터빈 블레이드(230)와 체결홈(240) 사이에 형성된다.

이에 따라, 유체 공급관(110)를 통과하여 버어부(200)를 회전시킨 유체는, 도 3의 실시예에 따른 경우와는 달리, 터빈 블레이드(230)를 회전시킨 후 체결홈(240)을 통과하여 유출되는 대신 도 6(a)에 도시된 바와 같이 터빈 블레이드(230)를 회전시킨 후 버어 체결부(300)로 유입되면서 통과했던 유체 공급관(110) 이외의 다른 유체 공급관(110)을 통과하여 되돌아가게 된다.

도 5는 도 1에 있는 버어 체결부 및 채널부를 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 버어 체결부(300)는, 삽입부(100)에 장착 설치되며, 체결홈(240)을 체결하기 위해 입구 부분이 좁아지는 형태로 형성되어 기계적인 커플링 공간을 제공할 수 있다.

일 실시 예에서, 버어 체결부(300)는, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상술한 바와 같이 입구가 좁아짐으로 인해 형성된 내부의 빈 공간에 터빈 블레이드(230)가 위치하게 되며, 삽입부(100)로부터 공급되는 유체의 압력으로 터빈 블레이드(230)를 회전시키는 터빈 실 공간을 제공할 수 있다.

이때, 상술한 터빈 실 공간은, 터빈 블레이드(230)가 위치하는 내부 공간으로서, 공급되는 유체를 외부로 유출시키지 않고 다시 되돌아가도록 하는 밀폐형(도 6(a))(즉, 버어부(200)에 차단막(250)이 형성된 경우) 또는 공급되는 유체를 외부로 유출되도록 하는 개방형(도 6(b))(즉, 버어부(200)에 차단막(250)이 형성되지 않은 경우)으로 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 버어 체결부(300)는, 터빈 블레이드(230)를 통과한 유체를 커터 블레이드(220) 방향으로 유출시킬 수 있도록 체결홈(240)과의 사이에 간극을 형성할 수 있다.

이에 따라, 터빈 블레이드(230)를 통과한 유체는, 다시 삽입부(100)로 돌아가는 대신 도 6(b)에 도시된 바와 같이 상술한 간극을 통과해 커터 블레이드(220) 방향으로 흘러갈 수 있다.

채널부(400)는, 제1채널(410), 제2채널(420) 및 제3채널(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)을 구비할 수 있다.

제1채널(410)은, 내시경(500)을 삽입한다.

제2채널(420)은, 약물 또는 뼈 생성을 위한 약물을 주입한다.

제3채널은, 병변 부위로 세정액을 주입하거나 흡입한다.

일 실시 예에서, 제1채널(410), 제2채널(420) 또는 제3채널은, 모두 일괄적으로 동일한 형상으로 형성되는 것은 아니며, 각각의 형성 모양 또는 지름 등이 그 기능에 대응하여 형성될 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 채널부(400)는, 버어부(200)의 회전축을 형성하는 부분에 버어부(200)의 회전 시 마찰력을 줄일 수 있도록 베어링(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)을 구비할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.

도 7을 참조하면, 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터(20)는, 삽입부(100), 버어부(200), 버어 체결부(300), 채널부(400), 내시경(500), 조향 컨트롤러(600), 버어 드라이버(700), 내시경 컨트롤러(800), 관계/흡입 컨트롤러(900) 및 시멘트 주입 컨트롤러(1000)를 포함한다. 여기서, 삽입부(100), 버어부(200), 버어 체결부(300), 채널부(400) 및 내시경(500)은, 도 1의 구성요소와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

조향 컨트롤러(Steerable sheath controller)(600)는, 본 발명의 유연한 부위인 삽입부(100)의 조향 각도와 지지 강성을 제어하며, 조향 각도 및 지지 강성을 형성하기 위한 기구로는 금속 와이어와 기계적인 머니퓰레이터가 구성되며, 동력원으로는 사용자의 인력 또는 기계, 전기적인 액츄에이터가 사용될 수 있다.

버어 드라이버(Burr driver)(700)는, 수술자가 필요로 하는 소파량이 출력되도록 버어부(200)를 회전시키는 유량을 조절하며, 유체 방식의 경우 수술자가 필요로 하는 소파량(절삭량)이 출력되도록 수압 또는 공압의 유량을 조절할 수 있으며, 버어부(200)를 구동시키는 방식이 Flexible shaft와 같이 기계적 방식인 경우 수술자가 필요로 하는 소파량(절삭량)이 출력되도록 전기, 수압, 공압 등의 동력 발생 장치를 조절할 수 있다.

내시경 컨트롤러(Endoscope camera controller)(800)는, 내시경(500)과 기구적 및 전기적으로 연결되며, 내시경(500)으로부터 전달받은 영상을 표시하고, 수술자가 필요로 하는 영상 기능을 제어한다.

일 실시 예에서, 내시경 컨트롤러(800)는, 내시경(500)에서 발광하여 병변 부위를 비추기 위한 LED 등과 같은 발광 소자에서 필요로 하는 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치(810)를 구비할 수 있다.

전원 공급 장치(810)는, 내시경 디바이스에 마련된 light 광학기구에 광학적 소스를 제공하고, 수술자가 필요로 하는 광량을 제어한다.

관계/흡입 컨트롤러(Irrigation/suction controller)(900)는, 병변 부위의 관류(灌流) 세척을 위한 세정용 약물의 주입 또는 회수를 제어한다.

시멘트 주입 컨트롤러(Cement insertion controller)(1000)는, 뼈 생성을 위한 반고체 상태의 약물의 주입을 제어한다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 20: 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터
100: 삽입부 110: 유체 공급관
200: 버어부 210: 몸체
211: 관통홀 220: 커터 블레이드
230: 터빈 블레이드 240: 체결홈
250: 차단막 300: 버어 체결부
400: 채널부 410: 제1채널
420: 제2채널 500: 내시경
600: 조향 컨트롤러 700: 버어 드라이버
800: 내시경 컨트롤러 810: 전원 공급 장치
900: 관계/흡입 컨트롤러 1000: 시멘트 주입 컨트롤러

Claims (15)

1. 소파(小破)가 필요한 뼈 부분으로 휘어지면서 삽입되는 삽입부;
   회전하면서 뼈를 소파할 수 있도록 상기 삽입부의 말단에 장착 설치되는 버어부;
   상기 삽입부를 통과하여 공급되는 유체의 압력으로 상기 버어부를 회전시켜 주며, 상기 버어부를 상기 삽입부의 말단에 장착 설치하는 버어 체결부;
   하나 또는 두 개 이상의 채널이 길이 방향으로 관통 형성되며, 상기 삽입부로부터 상기 버어부까지 길이 방향으로 관통 삽입되어 상기 버어부의 회전축을 형성하는 채널부; 및
   상기 채널에 삽입되는 내시경을 포함하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 버어부는,
   상기 채널부를 삽입하기 위한 관통홀을 길이 방향으로 형성하는 몸체;
   상기 몸체의 일측에 형성되며, 회전하면서 뼈를 소파할 수 있도록 물결무늬로 돌출 형성되는 다수 개의 커터 블레이드;
   상기 몸체의 다른 일측에 형성되며, 기 설정된 경사로 돌출 형성된 다수 개의 터빈 블레이드; 및
   상기 커터 블레이드와 상기 터빈 블레이드의 사이에 형성되며, 상기 버어 체결부에 의해 체결되는 체결홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 버어부는,
   상기 버어 체결부로 공급되는 유체가 상기 체결홈으로 유출되는 것을 막을 수 있도록 상기 터빈 블레이드와 상기 체결홈 사이에 차단막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 커터 블레이드는,
   상기 몸체의 일측 말단 앞쪽으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
5. 제2항에 있어서, 상기 버어 체결부는,
   상기 삽입부에 장착 설치되며, 상기 체결홈을 체결하기 위해 입구 부분이 좁아지는 형태로 형성되어 기계적인 커플링 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 버어 체결부는,
   유체의 압력으로 상기 터빈 블레이드를 회전시키는 터빈 실 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 버어 체결부는,
   상기 터빈 블레이드를 통과한 유체를 상기 커터 블레이드 방향으로 유출시킬 수 있도록 상기 체결홈과의 사이에 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 삽입부는,
   유체를 상기 버어 체결부로 전달하는 하나 또는 두 개 이상의 유체 공급관을 형성하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
9. 제1항에 있어서, 상기 삽입부를 통과하여 공급되는 유체는,
   상기 버어부의 동력원으로서 액체 또는 기체로 형성되는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 삽입부를 통과하여 공급되는 유체는,
    상기 버어부의 동력원이 액체로 형성될 경우, 병변의 세정 작용을 동시에 수행할 수 있도록 병변 부위의 세정을 위해 사용되는 약물을 사용하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
    
11. 제1항에 있어서, 상기 채널부는,
    상기 내시경을 삽입하는 제1채널;
    약물 또는 뼈 생성을 위한 약물을 주입하는 제2채널; 및
    병변 부위로 세정액을 주입하거나 흡입하는 제3채널을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
    
12. 제1항에 있어서, 상기 채널부는,
    상기 버어부의 회전축을 형성하는 부분에 상기 버어부의 회전 시 마찰력을 줄일 수 있도록 베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 삽입부의 조향각도와 지지강성을 제어하는 조향 컨트롤러;
    수술자가 필요로 하는 소파량이 출력되도록 유량을 조절하는 버어 드라이버; 및
    상기 내시경과 기구적 및 전기적으로 연결되며, 상기 내시경으로부터 전달받은 영상을 표시하고, 수술자가 필요로 하는 영상 기능을 제어하는 내시경 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
    
14. 제13항에 있어서,
    병변 부위의 관류(灌流) 세척을 위한 세정용 약물의 주입 또는 회수를 제어하는 관계/흡입 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.
    
15. 제13항에 있어서,
    뼈 생성을 위한 반고체 상태의 약물의 주입을 제어하는 시멘트 주입 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 수술용 내시경 엔드 이펙터.

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