KR102012620B1 - Driving apparatus of robot surgery system - Google Patents

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KR102012620B1
KR102012620B1 KR1020190026749A KR20190026749A KR102012620B1 KR 102012620 B1 KR102012620 B1 KR 102012620B1 KR 1020190026749 A KR1020190026749 A KR 1020190026749A KR 20190026749 A KR20190026749 A KR 20190026749A KR 102012620 B1 KR102012620 B1 KR 102012620B1
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robotic surgical
driving
surgical system
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unit
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KR1020190026749A
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차경래
승성민
김대관
이주학
정세미
최종균
김용택
박충환
오성석
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재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단
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Abstract

Disclosed is a driving apparatus of a robot surgery system with an efficient drive force transmission structure. According to one embodiment of the present invention, the driving apparatus for driving a robot surgery tool in a robot surgery system may comprise: a driving unit generating driving force by a control signal; a transmission unit transmitting the driving force; and a connection unit connected to the transmission unit and on which the robot surgery tool is mounted.

Description

로봇 수술 시스템의 구동 장치{DRIVING APPARATUS OF ROBOT SURGERY SYSTEM}DRIVING APPARATUS OF ROBOT SURGERY SYSTEM}

본 발명은 로봇 수술 시스템의 구동 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 입력 장치를 통해 입력되는 외과 의사의 조작 정보에 따라 로봇 수술 툴에 구동력을 제공하는 로봇 수술 시스템의 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a driving device of the robotic surgical system, and more particularly, to a driving device of the robotic surgical system for providing a driving force to the robotic surgical tool in accordance with the surgeon's operation information input through the input device.

일반적으로 의사는 수술 전에 환자의 MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 초음파 영상 등을 확보하고, 이를 통해 환자의 수술 부위를 파악한 후 수술을 수행한다. 한편, 로봇을 이용한 수술의 진행 과정에서 의사는 환자의 수술 부위를 직접 볼 수 없고 모니터에 표시된 화면을 통해 수술 부위를 파악하게 되는데, 이때 의사가 환자의 수술 부위에 대해 실시간으로 얻을 수 있는 시각적 정보는 다소 제한적이다.In general, a doctor acquires a magnetic resonance imaging (MRI), a computed tomography (CT), an ultrasound image, etc. of a patient before surgery, and then performs a surgery after identifying a surgical site of the patient. On the other hand, in the process of surgery using a robot, the doctor cannot directly see the operation site of the patient, and the operation area is identified through the screen displayed on the monitor, and visual information that the doctor can obtain in real time about the operation site of the patient Is somewhat limited.

이와 같이 로봇 수술을 진행함에 있어서 종래에는 환자의 MRI, CT, 초음파 영상 등을 확보하는 과정과 이를 통해 파악된 환자의 수술 부위에 대한 수술 과정이 각각 시간적으로 분리된 상태에서 진행되었다. 이에 따라 수술 과정이 의사의 기억과 경험에 많이 의존하게 되는 문제가 있었다.As described above, the robot surgery has conventionally been performed in a state in which a process of securing a patient's MRI, CT, ultrasound image, and the like, and a surgery process on a patient's surgical site identified through the process are separated in time. Accordingly, there was a problem that the surgical procedure depends a lot on the memory and experience of the doctor.

이러한 문제의 해결을 위해 MRI 촬영과 동시에 수술을 진행하는 기술에 대한 시도가 일부 있었다. 그러나 MRI 촬영과 동시에 수술을 진행하기 위해서는 로봇 수술 시스템이 MRI 영상 장치 내의 제한된 공간과 높은 자기장 내에서 작동해야 하므로 안정적인 구현이 불가능하였으며, 매니퓰레이터와 같은 로봇의 수술 부분을 교체하는 것이 어려운 한계가 있었다.In order to solve this problem, there have been some attempts at the technique of performing surgery simultaneously with MRI. However, in order to perform surgery simultaneously with MRI imaging, the robotic surgical system had to operate in a limited space and high magnetic field in the MRI imaging apparatus, so that stable implementation was impossible, and it was difficult to replace a surgical part of a robot such as a manipulator.

이와 같은 상황 속에서 MRI 촬영과 동시에 수술을 진행할 수 있게 해주는 로봇 수술 시스템의 구동 장치에 대한 개발이 요구되고 있다.In such a situation, there is a demand for the development of a driving system for a robotic surgical system that allows surgery to be performed simultaneously with MRI imaging.

공개특허 10-2016-0132861 "수술 기기를 원격조작 액추에이터와 결합시키는 방법", 2016. 11. 21 공개Korean Patent Publication No. 10-2016-0132861 "Method for Combining Surgical Instruments with Teleoperated Actuators", Nov. 21, 2016

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제한된 공간에서도 효과적으로 구동력을 전달할 수 있는 효율적인 구동력 전달 구조를 가지는 로봇 수술 시스템의 구동 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to provide a driving device of a robotic surgical system having an efficient drive force transmission structure that can effectively transmit a drive force in a limited space.

또한, 본 발명은 MR 호환(Magnetic Resonance compatible)이 가능하여 높은 자기장 환경에서도 안정적으로 작동하는 로봇 수술 시스템의 구동 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a driving device of a robotic surgical system capable of MR compatible (Magnetic Resonance compatible) to operate stably in a high magnetic field environment.

또한, 본 발명은 로봇 수술 툴에 높은 자유도를 부여하고, 로봇 수술 툴의 강성을 조절할 수 있는 로봇 수술 시스템의 구동 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a driving device for a robotic surgical system that gives a high degree of freedom to the robotic surgical tool, and can adjust the rigidity of the robotic surgical tool.

본 발명의 일 측면에 따르면, 로봇 수술 시스템에서 로봇 수술 툴을 구동하는 장치로서, 제어 신호에 의해 구동력을 생성하는 구동부; 상기 구동력을 전달하는 전달부 및 상기 전달부와 연결되고 상기 로봇 수술 툴이 장착되는 연결부를 포함하는 로봇 수술 시스템의 구동 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, an apparatus for driving a robotic surgical tool in a robotic surgical system, comprising: a driving unit for generating a driving force by a control signal; There is provided a driving device for a robotic surgical system including a transmission unit for transmitting the driving force and a connection unit connected to the transmission unit and to which the robotic surgical tool is mounted.

이때, 상기 전달부는 적어도 일 부분이 수술 베드의 하부에 상기 수술 베드의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.In this case, at least one portion of the delivery unit may be disposed along the length of the surgical bed in the lower portion of the surgical bed.

또한, 상기 전달부는 상기 구동력을 전달하는 하나 이상의 플렉시블 샤프트(flexible shaft)를 포함할 수 있다.In addition, the transmission unit may include one or more flexible shafts for transmitting the driving force.

또한, 상기 전달부는 나란히 배치된 다수의 플렉시블 샤프트를 포함하고, 상기 다수의 플렉시블 샤프트 중 일부는 상기 수술 베드의 폭 방향 일측으로 나머지는 상기 수술 베드의 폭 방향 타측으로 인출될 수 있다.In addition, the transmission unit may include a plurality of flexible shafts arranged side by side, some of the plurality of flexible shafts may be drawn out to the width direction one side of the surgical bed to the other side in the width direction of the surgical bed.

또한, 상기 연결부는, 상기 전달부와 연결되어 상기 구동력을 전달받아 회전하는 연결부재; 상기 연결부재와 결합되어 회전력을 출력하는 출력축 및 상기 연결부재 및 상기 출력축을 상기 수술 베드에서 위로 이격된 소정 위치에 배치하여 주는 연결 프레임을 포함할 수 있다.In addition, the connection unit, the connection member is connected to the transmission unit and rotates to receive the driving force; It may include an output shaft coupled to the connecting member to output a rotational force and a connecting frame for placing the connecting member and the output shaft in a predetermined position spaced apart from the surgical bed.

또한, 상기 출력축은 상기 로봇 수술 툴로 상기 구동력 출력 시 슬립을 방지하는 슬립 방지 구조를 구비할 수 있다.In addition, the output shaft may be provided with a slip prevention structure for preventing slip when the driving force output to the robot surgical tool.

또한, 상기 슬립 방지 구조는 상기 출력축의 단부가 절삭된 절삭면으로 이루어질 수 있다.In addition, the slip prevention structure may be formed of a cutting surface cut end of the output shaft.

또한, 상기 로봇 수술 시스템은 MRI 영상 장치가 촬영하는 동안 치료 대상 부위를 수술하기 위한 로봇 수술 시스템일 수 있다.In addition, the robotic surgical system may be a robotic surgical system for operating the treatment target site while the MRI imaging apparatus is photographing.

또한, 상기 구동부는 하나 이상의 MR 호환(compatible) 초음파 모터를 포함할 수 있다.In addition, the driving unit may include one or more MR compatible ultrasonic motors.

또한, 상기 전달부 및 상기 연결부는 비자성 재질로 구성될 수 있다.In addition, the transmission unit and the connection unit may be made of a nonmagnetic material.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치에 의하면, 로봇 수술 시스템에서 구동부, 전달부 및 연결부의 효율적인 배치를 통해 제한된 공간에서도 효과적으로 구동력을 전달할 수 있다.According to the driving device of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention, it is possible to effectively transmit the driving force in a limited space through the efficient arrangement of the drive unit, the transfer unit and the connection portion in the robotic surgical system.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치에 의하면, MR 호환이 가능한 구성들을 통해 강한 자기장 환경에서도 안정적인 작동이 가능하다.In addition, according to the driving apparatus of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention, stable operation is possible in a strong magnetic field environment through the MR compatible configuration.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치에 의하면, 다수의 구동축을 통한 구동력 전달이 가능하며, 이를 통해 로봇 수술 툴에 높은 자유도를 부여하고, 강성을 조절할 수 있게 된다.In addition, according to the driving apparatus of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention, it is possible to transfer the driving force through a plurality of drive shafts, thereby giving a high degree of freedom to the robotic surgical tool, it is possible to adjust the rigidity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치가 포함된 로봇 수술 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치의 일부 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of a robot surgery system including a driving device of the robot surgery system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a driving device of a robotic surgical system according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded view of a driving device of a robotic surgical system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing in detail a part of the configuration of the driving device of the robot surgery system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in the drawings, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치가 포함된 로봇 수술 시스템의 구성도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치(1)가 적용되는 로봇 수술 시스템은 MRI 영상 장치(3)에 의해 환자의 수술 부위 촬영이 이루어지는 동안 해당 수술 부위를 수술하기 위한 로봇 수술 시스템이 될 수 있다. 더욱 상세하게, 로봇 수술 시스템(1)은 MR 호환(Magnetic Resonance compatible) 뇌종양 제거용 로봇 수술 시스템이 될 수 있다. 여기서, MR 호환이란 MRI 영상 장치 등으로부터 강한 MR(Magnetic Resonance)이 발생하는 환경에서도 안정적으로 작동이 가능함을 의미한다.1 is a block diagram of a robotic surgical system including a driving device of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the robotic surgery system to which the driving device 1 of the robotic surgery system according to an exemplary embodiment of the present invention is applied is applied to the corresponding surgery site while the surgery site of the patient is taken by the MRI imaging apparatus 3. It can be a robotic surgical system for surgery. More specifically, the robotic surgical system 1 may be a robotic surgical system for removing MR compatible brain tumors. Here, MR compatibility means that it can be stably operated even in an environment in which strong magnetic resonance (MR) is generated from an MRI imaging device.

본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치(1)는 수술 베드(2)에 배치되는 것으로 MRI 영상 장치(3) 내에서도 작동할 수 있다. 외과 의사에 의해 입력 장치(4)에 조작 정보가 입력되면, 조작 정보에 상응하는 제어 신호가 제어 장치(5)에서 생성되어 로봇 수술 시스템의 구동 장치(1)로 전달된다. 로봇 수술 시스템의 구동 장치(1)는 제어 신호에 상응하는 구동력을 로봇 수술 툴(6)로 전달하며, 최종적으로 로봇 수술 툴(6)이 외과 의사의 조작 정보에 따른 수술을 수행한다.The driving device 1 of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention is disposed on the surgical bed 2 and may operate in the MRI imaging device 3. When operation information is input to the input device 4 by the surgeon, a control signal corresponding to the operation information is generated in the control device 5 and transmitted to the drive device 1 of the robotic surgical system. The driving device 1 of the robotic surgical system transmits a driving force corresponding to the control signal to the robotic surgical tool 6, and finally the robotic surgical tool 6 performs a surgery according to the surgeon's operation information.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치의 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치의 분해도가 나타나 있다. 또한, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치의 일부 구성을 상세하게 나타낸 도면이 도시되어 있다.2 is a block diagram of a driving device of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 shows an exploded view of the driving device of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention. In addition, Figure 4 is a view showing in detail a part of the configuration of the driving device of the robot surgical system according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치(1)는 로봇 수술 시스템에서 로봇 수술 툴(6)을 구동하는 장치로서, 구동부(10), 전달부(20) 및 연결부(30)를 포함한다.2 to 4, the driving device 1 of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention is a device for driving the robotic surgical tool 6 in the robotic surgical system, the driving unit 10 and the transmission unit. 20 and the connecting portion 30.

구동부(10) 제어 신호에 의해 구동력을 생성한다. 제어 신호는 전술한 바와 같이, 외과 의사에 의해 입력 장치(4)에 입력된 조작 정보에 상응하도록 제어 장치(5)에서 생성된 것일 수 있다.The driving unit 10 generates a driving force by the control signal. As described above, the control signal may be generated in the control device 5 so as to correspond to the operation information input to the input device 4 by the surgeon.

본 발명의 일 실시예에서, 구동부(10)는 하나 이상의 모터(11) 및 모터(11)의 고정을 위한 고정 프레임(12)을 포함할 수 있다. 또한, 구동부(10)는 수술 베드(2)의 길이 방향 일 측에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the driving unit 10 may include one or more motors 11 and a fixing frame 12 for fixing the motors 11. In addition, the driving unit 10 may be disposed on one side in the longitudinal direction of the surgical bed (2).

모터(11)는 제어 신호에 의한 구동력을 회전력의 형태로 출력하는 장치이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 수술 시스템의 구동 장치(1)는 강한 MR 예를 들면, 3T(Tesla) 자기장 환경에서 사용될 수 있는데, 이러한 환경에서도 안정적인 작동이 이루어질 필요가 있다. 이를 위해 모터(11)는 MR 호환 초음파 모터가 될 수 있다.The motor 11 is a device which outputs the driving force by a control signal in the form of rotational force. The driving device 1 of the robotic surgical system according to an embodiment of the present invention can be used in a strong MR, for example, a 3T (Tesla) magnetic field environment, and stable operation needs to be made even in such an environment. To this end, the motor 11 may be an MR compatible ultrasonic motor.

모터(11)는 다수가 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 모터(11)는 수술 베드(2)를 폭 방향으로 가로지르는 형태로 총 14개가 배치될 수 있다. 구체적으로, 상하 2단으로 배치되되 하단에는 8개가 배치되고, 상단에는 6개가 배치될 수 있다. 이와 같은 배치는 14축 구동력 전달을 가능하게 한다. 구체적으로, 이를 통해 수술 로봇 툴(6)에 우측 6자유도 및 좌측 6자유도를 부여하고, 우측 및 좌측의 강성을 각각 조절할 수 있다.The motor 11 may be arranged in plurality. In one embodiment of the present invention, a total of 14 motor 11 can be disposed in the form to cross the surgical bed 2 in the width direction. Specifically, it may be arranged in two stages up and down, eight are arranged at the bottom, six may be arranged at the top. This arrangement allows for 14-axis drive force transmission. Specifically, the right six degrees of freedom and the left six degrees of freedom may be given to the surgical robot tool 6, and the stiffness of the right and the left sides may be adjusted, respectively.

고정 프레임(12)은 모터(11)를 고정하는 부재이다. 고정 프레임(12)은 수술 베드(2)의 길이 방향 일측에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 고정 프레임(12)은 다수의 모터(11)가 상하 2단으로 고정될 수 있는 형태를 가지고 있다. 더욱 상세하게, 고정 프레임(12)은 하부와 상부에 각각 8개씩의 모터(11)가 일정 간격으로 고정될 수 있는 형태를 가지고 있다. 따라서 전술한 바와 같은 14축 구동력 전달의 구현은 물론이고 구동력 전달축을 추가적으로 2개 더 배치할 수 있게 만들어 준다.The fixed frame 12 is a member for fixing the motor 11. The fixed frame 12 may be disposed on one side in the longitudinal direction of the surgical bed (2). In one embodiment of the present invention, the fixing frame 12 has a form in which a plurality of motors 11 can be fixed in two stages. In more detail, the fixing frame 12 has a form in which eight motors 11 each of the lower and upper portions can be fixed at regular intervals. Therefore, not only the implementation of the 14-axis drive force transmission as described above, but also makes it possible to arrange two additional drive force transmission shafts.

전달부(20)는 구동부(10)에 의해 생성되는 구동력을 연결부(30)로 전달한다. 전달부(20)는 제어 신호에 따라 구동부(10)에서 생성되는 구동력을 연결부(30)로 전달함으로써 연결부(30)와 결합되며 장착되는 로봇 수술 툴(6)이 제어 신호에 따라 작동되게 한다.The transmission unit 20 transmits the driving force generated by the driving unit 10 to the connection unit 30. The transmission unit 20 transmits the driving force generated in the driving unit 10 to the connection unit 30 according to the control signal so that the robotic surgical tool 6 coupled to the connection unit 30 and mounted is operated according to the control signal.

본 발명의 일 실시예에서, 전달부(20)는 하나 이상의 플렉시블 샤프트(flexible shaft, 21) 및 가이드 프레임(22)을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the delivery unit 20 may include one or more flexible shafts 21 and guide frames 22.

플렉시블 샤프트(21)는 구동부(10)의 모터(11)에 의해 회전력의 형태로 생성되는 구동력을 연결부(30)로 전달한다. 플렉시블 샤프트(21)는 와이어를 코일 모양으로 여러 겹 감아 가요성을 가지도록 한 부재로서 복잡한 기어 구조 없이도 회전력을 효과적으로 전달할 수 있게 만들어 준다.The flexible shaft 21 transmits the driving force generated in the form of rotational force by the motor 11 of the driving unit 10 to the connection unit 30. The flexible shaft 21 is a member that has a plurality of wires in a coil shape to have flexibility, thereby making it possible to effectively transmit rotational force without a complicated gear structure.

플렉시블 샤프트(21)는 구동부(10)의 모터(11)에 각각 결합되어 각 모터(11)에서 생성되는 구동력을 연결부(30)로 전달한다. 앞서 살펴본 바와 같이, 구동부(10)가 14축 구동력 전달을 위해 총 14개의 모터(11)를 포함할 때, 플렉시블 샤프트(21)는 총 14개가 구비될 수 있다.The flexible shaft 21 is coupled to the motor 11 of the driving unit 10 to transmit the driving force generated by each motor 11 to the connection unit 30. As described above, when the driving unit 10 includes a total of 14 motors 11 for transmitting the 14-axis driving force, a total of 14 flexible shafts 21 may be provided.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 플렉시블 샤프트(21)는 적어도 일 부분이 수술 베드(2)의 하부에 수술 베드(2)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 이러한 배치는 좁은 주위 공간으로 인하여 장비의 배치 공간 확보가 어려운 MRI 호환 수술 로봇 시스템에서 공간 효율성을 극대화 시켜준다.Referring to FIG. 3, in one embodiment of the present invention, at least a portion of the flexible shaft 21 may be disposed along the longitudinal direction of the surgical bed 2 at the bottom of the surgical bed 2. This arrangement maximizes space efficiency in an MRI-compatible surgical robot system where equipment space is difficult to secure due to the narrow surrounding space.

다수의 플렉시블 샤프트(21)는 수술 베드(2)의 하부에 수술 베드(2)의 길이 방향을 따라 나란히 배치되어 있으며, 다수 중 일부는 수술 베드(2)의 폭 방향 일측으로 나머지는 수술 베드(2)의 폭 방향 타측으로 인출될 수 있다. 조금 더 상세하게 살펴보면, 14축 구동력 전달의 구현을 위하여 총 14개의 플렉시블 샤프트(21)가 14축 구동력 전달을 수행하되, 수술 베드(2)의 좌측 및 우측으로 각각 7개씩의 플렉시블 샤프트(21)가 인출될 수 있다.The plurality of flexible shafts 21 are arranged side by side along the longitudinal direction of the surgical bed (2) in the lower part of the surgical bed (2), some of which are one side in the width direction of the surgical bed (2) the surgical bed ( It can be withdrawn to the other side in the width direction of 2). In more detail, in order to implement the 14-axis drive force transmission, a total of 14 flexible shafts 21 perform 14-axis drive force transmission, each of the seven flexible shafts 21 to the left and right of the surgical bed (2) Can be withdrawn.

가이드 프레임(22)은 플렉시블 샤프트(21)가 수술 베드(2)의 길이 방향을 따라 일정 간격을 유지하며 안정적으로 배치될 수 있게 해주는 부재이다. 가이드 프레임(22)은 수술 베드(2)의 하부에 격자형으로 형성될 수 있다.The guide frame 22 is a member that allows the flexible shaft 21 to be stably disposed at regular intervals along the longitudinal direction of the surgical bed 2. The guide frame 22 may be formed in a lattice form on the lower part of the surgical bed (2).

한편, 본 발명의 일 실시예가 MR 호환 로봇 수술 시스템에 적용될 때, 전달부(20)는 구동부(10)와 마찬가지로 강한 MR 환경 하에서 안정적으로 작동해야 한다. 이를 위해 전달부(20)는 자속의 영향을 적게 받는 비자성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 플렉시블 샤프트(21)는 비자성인 SUS 304계열 스테인레스강으로 이루어지고, 가이드 프레임(22)은 적어도 일부분이 알루미늄 및 나무 재질 중 하나 이상으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, when an embodiment of the present invention is applied to an MR compatible robotic surgical system, the transmission unit 20 should be stably operated under a strong MR environment like the driving unit 10. To this end, the transmission unit 20 may be made of a nonmagnetic material that is less affected by the magnetic flux. For example, the flexible shaft 21 may be made of non-magnetic SUS 304 series stainless steel, and the guide frame 22 may be made of at least one of aluminum and wood.

연결부(30)는 로봇 수술 툴(6)이 장착되는 부분이다. 연결부(30)는 구동부(10)에서 생성되고, 전달부(20)를 통해 전달되는 구동력을 로봇 수술 툴(6)로 출력하여 로봇 수술 툴(6)을 외과 의사의 조작 신호에 따라 작동시킨다.The connection part 30 is a part where the robotic surgical tool 6 is mounted. The connection part 30 is generated by the driving unit 10, and outputs a driving force transmitted through the transmission unit 20 to the robotic surgical tool 6 to operate the robotic surgical tool 6 according to a surgeon's operation signal.

본 발명의 일 실시예에서, 연결부(30)는 연결부재(31), 출력축(32) 및 연결 프레임(33)을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the connecting portion 30 may include a connecting member 31, the output shaft 32 and the connecting frame 33.

연결부재(31)는 전달부(20)와 연결되어 구동력을 전달받아 회전한다. 연결부재(31)는 플렉시블 샤프트(21)의 단부와 접속되어 플렉시블 샤프트(21)로부터 회전력을 전달받는 접속부 및 베어링 등을 포함할 수 있다.The connection member 31 is connected to the transmission unit 20 and rotates by receiving a driving force. The connection member 31 may include a connection part and a bearing connected to the end of the flexible shaft 21 to receive rotational force from the flexible shaft 21.

본 발명의 일 실시예에서, 14축의 구동력 전달이 이루어질 때, 연결부재(31)는 이에 상응하여 총 14개가 구비될 수 있다. 또한, 14축의 구동력이 수술 베드(2)의 좌우로 균등하게 나누어져 7개씩 전달될 때, 연결부재(31)는 좌우로 나란히 7개씩 수술 베드(2)의 상부로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the driving force transmission of the 14 axes is made, a total of 14 connection members 31 may be provided accordingly. In addition, when the driving force of the 14-axis is equally divided to the left and right of the surgical bed (2) by seven, the connecting member 31 can be arranged spaced apart at a predetermined interval to the upper portion of the surgical bed (2) by side by side. have.

출력축(32)은 연결부재(31)와 결합되어 회전력을 출력한다. 출력축(32)은 로봇 수술 툴(6)에 결합되며, 전달부(20)로부터 전달된 구동력을 장착된 로봇 수술 툴(6)로 출력함으로써 로봇 수술 툴(6)을 작동시킨다.The output shaft 32 is coupled to the connecting member 31 to output the rotational force. The output shaft 32 is coupled to the robotic surgical tool 6, and operates the robotic surgical tool 6 by outputting the driving force transmitted from the transmission unit 20 to the mounted robotic surgical tool 6.

출력축(32)은 로봇 수술 툴(6)로 구동력 출력 시 슬립을 방지하는 슬립 방지 구조를 구비할 수 있다. 출력축(32)이 회전을 통해 구동력을 출력할 때, 로봇 수술 툴(6)의 접속부와의 사이에서 슬립이 발생할 경우 수술 로봇 수술 툴(6)의 정확한 작동이 이루어지지 못하게 된다. 따라서 슬립 방지 구조는 반드시 구비되는 것이 바람직하다. 도 2 및 도 4에 나타난 바와 같이, 슬립 방지 구조는 출력축(32)의 단부가 절삭된 절삭면(321)으로 이루어질 수 있다.The output shaft 32 may have a slip prevention structure for preventing slip when the driving force is output to the robotic surgical tool 6. When the output shaft 32 outputs the driving force through the rotation, when slip occurs between the connecting portion of the robotic surgical tool 6, the operation of the surgical robotic surgical tool 6 may not be performed correctly. Therefore, the slip prevention structure is preferably provided. As shown in Figures 2 and 4, the slip prevention structure may be formed of a cutting surface 321, the end of the output shaft 32 is cut.

연결 프레임(33)은 연결부재(31) 및 출력축(32)을 수술 베드(2)에서 위로 이격된 소정 위치에 배치하여 준다. 이와 더불어 연결 프레임(33)은 수술 베드(2)의 양측으로 인출된 플렉시블 샤프트(21)를 수술 베드(2) 상부로 일정 간격 이격된 위치까지 가이드하여 준다. 본 발명의 일 실시예가 MR 호환 뇌종양 제거용 로봇 수술 시스템에 적용되는 경우 연결 프레임(33)은 수술 베드(2) 중 환자(P)의 가슴 부위에 배치될 수 있다.The connecting frame 33 arranges the connecting member 31 and the output shaft 32 at predetermined positions spaced up from the surgical bed 2. In addition, the connecting frame 33 guides the flexible shaft 21 drawn out to both sides of the surgical bed 2 to a position spaced apart by a predetermined interval above the surgical bed 2. When an embodiment of the present invention is applied to the MR compatible brain tumor removal robot surgical system may be disposed on the chest portion of the patient (P) of the surgical bed (2).

이때, 연결 프레임(33)은 환자(P)의 가슴 부위를 둘러싸는 터널 형태로 형성되는 프레임 본체(331)와, 프레임 본체(331)의 상부면에 연결부재(31) 및 출력축(32)이 결합되도록 배치되는 결합 플레이트(332)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 플렉시블 샤프트(21)가 수술 베드(2)의 좌측 및 우측으로 각각 7개씩 인출될 때, 결합 플레이트(332)는 프레임 본체(331)의 상단에 2개가 서로 대향하여 배치될 수 있으며, 각각의 결합 플레이트(332)는 최소한 7개의 연결부재(31)의 결합이 가능한 형태로 이루어질 수 있다.At this time, the connection frame 33 is a frame body 331 formed in the form of a tunnel surrounding the chest portion of the patient (P), the connecting member 31 and the output shaft 32 on the upper surface of the frame body 331 It may include a coupling plate 332 disposed to be coupled. As described above, when seven flexible shafts 21 are respectively drawn out to the left and right sides of the surgical bed 2, the coupling plates 332 may be disposed opposite to each other on the top of the frame body 331. Each coupling plate 332 may have a shape in which at least seven connection members 31 may be coupled to each other.

또한, 본 발명의 일 실시예가 MR 호환 로봇 수술 시스템에 적용될 때, 연결부(30)는 구동부(10) 및 전달부(20)와 마찬가지로 강한 MR 환경 하에서 안정적으로 작동해야 한다. 이를 위해 연결부(30) 역시 자속의 영향을 적게 받는 비자성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 연결부(30)는 플라스틱 및 나무 중 어느 하나 이상의 재질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 연결부재(31) 및 출력축(32)의 적어도 일부분은 플라스틱 재질로 이루어지고, 연결 프레임(33)은 적어도 일부분이 나무, 플라스틱, 알루미늄, 스테인레스강 및 황동 재질 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게, 연결 프레임(33)의 프레임 본체(331)는 나무 재질로 이루어지고, 결합 플레이트(332)는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.In addition, when an embodiment of the present invention is applied to an MR compatible robotic surgical system, the connection portion 30 must operate stably under a strong MR environment like the drive unit 10 and the transfer unit 20. To this end, the connecting portion 30 may also be made of a nonmagnetic material that is less affected by magnetic flux. For example, the connector 30 may include any one or more materials of plastic and wood. Specifically, at least a portion of the connection member 31 and the output shaft 32 is made of a plastic material, the connection frame 33 may be made of at least one of any one of wood, plastic, aluminum, stainless steel and brass material. have. More specifically, the frame body 331 of the connecting frame 33 is made of a wooden material, the coupling plate 332 may be made of a plastic material.

이상에서, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.In the above, one embodiment of the present invention has been described, but the spirit of the present invention is not limited by the embodiments presented herein, those skilled in the art to understand the spirit of the present invention within the scope of the same idea, components Other embodiments may be easily proposed by the addition, modification, deletion, addition, etc., but this is also within the scope of the present invention.

1: 로봇 수술 시스템의 구동 장치
10: 구동부
11: 모터 12: 고정 프레임
20: 전달부
21: 플렉시블 샤프트 22: 가이드 프레임
30: 연결부
31: 연결부재 32: 출력축
33: 연결 프레임1: Driving device of robotic surgical system
10: drive unit
11: motor 12: fixed frame
20: delivery unit
21: flexible shaft 22: guide frame
30: connection
31: connecting member 32: output shaft
33: connecting frame

Claims (10)

로봇 수술 시스템에서 로봇 수술 툴을 구동하는 장치로서,
제어 신호에 의해 구동력을 생성하는 구동부;
상기 구동력을 전달하는 전달부 및
상기 전달부와 연결되고 상기 로봇 수술 툴이 장착되는 연결부를 포함하고,
상기 전달부는 적어도 일 부분이 수술 베드의 하부에 상기 수술 베드의 길이 방향을 따라 배치되고,
상기 전달부는 상기 구동력을 전달하는 하나 이상의 플렉시블 샤프트(flexible shaft)를 포함하되,
상기 전달부는 나란히 배치된 다수의 플렉시블 샤프트를 포함하고, 상기 다수의 플렉시블 샤프트 중 일부는 상기 수술 베드의 폭 방향 일측으로 나머지는 상기 수술 베드의 폭 방향 타측으로 인출되는 로봇 수술 시스템의 구동 장치.A device for driving a robotic surgical tool in a robotic surgical system,
A driving unit generating a driving force by a control signal;
A transmission unit for transmitting the driving force;
A connection part connected to the delivery part and to which the robotic surgical tool is mounted;
At least a portion of the delivery unit is disposed in the lower portion of the surgical bed along the longitudinal direction of the surgical bed,
The transmission part includes at least one flexible shaft for transmitting the driving force,
The transfer unit includes a plurality of flexible shafts disposed side by side, some of the plurality of flexible shafts are driven out of the width direction one side of the surgical bed, the rest of the driving device of the robot surgical system. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 연결부는,
상기 전달부와 연결되어 상기 구동력을 전달받아 회전하는 연결부재;
상기 연결부재와 결합되어 회전력을 출력하는 출력축 및
상기 연결부재 및 상기 출력축을 수술 베드에서 위로 이격된 소정 위치에 배치하여 주는 연결 프레임을 포함하는 로봇 수술 시스템의 구동 장치.The method of claim 1,
The connecting portion,
A connection member connected to the transmission unit and rotating to receive the driving force;
An output shaft coupled to the connection member to output a rotational force;
And a connecting frame for arranging the connecting member and the output shaft at a predetermined position spaced apart from the operating bed. 제 5 항에 있어서,
상기 출력축은 상기 로봇 수술 툴로 구동력 출력 시 슬립을 방지하는 슬립 방지 구조를 구비하는 로봇 수술 시스템의 구동 장치.The method of claim 5,
The output shaft is a driving device of the robot surgery system having a slip prevention structure to prevent slip when the driving force output to the robot surgical tool. 제 6 항에 있어서,
상기 슬립 방지 구조는 상기 출력축의 단부가 절삭된 절삭면으로 이루어지는 로봇 수술 시스템의 구동 장치.The method of claim 6,
The slip preventing structure is a driving device of a robotic surgical system consisting of a cutting surface cut end of the output shaft. 제 1 항에 있어서,
상기 로봇 수술 시스템은 MRI 영상 장치가 촬영하는 동안 치료 대상 부위를 수술하기 위한 로봇 수술 시스템인 로봇 수술 시스템의 구동 장치.The method of claim 1,
The robotic surgical system is a driving device of the robotic surgical system that is a robotic surgical system for operating the treatment target site while the MRI imaging device photographing. 제 8 항에 있어서,
상기 구동부는 하나 이상의 MR 호환(compatible) 초음파 모터를 포함하는 로봇 수술 시스템의 구동 장치.The method of claim 8,
And the drive unit comprises one or more MR compatible ultrasonic motors. 제 8 항에 있어서,
상기 전달부 및 상기 연결부는 비자성 재질로 구성되는 로봇 수술 시스템의 구동 장치.The method of claim 8,
The transfer unit and the connecting portion of the driving device of the robot surgery system is composed of a non-magnetic material.
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