KR102203127B1 - 수술 장치 - Google Patents

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KR102203127B1
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Abstract

일 실시 예에 따른 수술 장치는, 길이 방향으로 관통 형성된 베이스 관통 홀을 포함하는 베이스 링크; 상기 베이스 링크의 전방에 구비되고, 길이 방향으로 관통 형성된 헤드 관통 홀을 포함하는 헤드 링크; 및 각각 상기 베이스 링크를 관통하고 상기 헤드 링크에 고정되고, 상기 베이스 관통 홀을 중심으로 상기 베이스 링크의 둘레 방향으로 이격 배치되는 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어를 포함할 수 있다.

Description

수술 장치{SURGICAL DEVICE}
아래의 설명은 발명의 명칭에 관한 것이다.
이비인후과, 신경외과 또는 소화기 내시경 분야에서는 외경이 3mm 이하인 수술 장치를 사용한다. 수술의 최소침습화에 따라 수술 장치의 직경이 점점 더 작아지고 있는 추세이다. 초소형 관절을 갖는 수술 장치의 경우, 튜브에 슬릿(slit)을 내어 대부분 1자유도를 갖는다. 기존의 2자유도 관절을 갖는 수술 장치들은 구조적으로 복잡하여 소형화에 부적합하였다.
더 자유로운 움직임을 구현하기 위해 말단부에 관절이 포함된 수술 장치가 개발되고 있다. 기존에 개발된 관절들의 경우, 그 제작된 크기에 따라 관절이 이룰 수 있는 형상이 일정하여, 사람마다 다른 장기 크기나 내부의 경로에 모두 적합하게 작동할 수 없었다. 1mm 급의 제작을 위해서는 1자유도로 제한하게 된다. 이런 초소형 수술 장치는 2자유도의 움직임을 위해 회전이 필요한데 말단부까지의 토크 전달이 용이하지 않다.
폐포나 신장과 같은 기관에는 여러 갈래로 나뉘어진 길이 있으며, 끝단에서의 3자유도 움직임은 원하는 방향으로의 접근을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 신장 결석을 제거하는 수술 기법인 RIRS를 사용하더라도 벤딩(bending)된 관절을 안쪽으로 깊숙히 밀어 넣는 동작이 쉽지 않다.
일 실시 예의 목적은 3개의 구동 와이어를 통해 3자유도로 구동 가능하면서도, 단순한 구조로 초소형 제작 가능한 수술 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예의 목적은 3개의 구동 와이어를 동식에 움직여 병진 운동을 구현하면서도, 3개의 구동 와이어 간의 상대적인 움직임을 통해 요(yaw) 및/또는 피치(pitch) 회전 운동 가능한 수술 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 수술 장치는, 길이 방향으로 관통 형성된 베이스 관통 홀을 포함하는 베이스 링크; 상기 베이스 링크의 전방에 구비되고, 길이 방향으로 관통 형성된 헤드 관통 홀을 포함하는 헤드 링크; 및 각각 상기 베이스 링크를 관통하고 상기 헤드 링크에 고정되고, 상기 베이스 관통 홀을 중심으로 상기 베이스 링크의 둘레 방향으로 이격 배치되는 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어를 포함할 수 있다.
상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어 각각은 상기 베이스 링크에 대해 전방 또는 후방으로 이동 가능하다.
상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어는 상기 베이스 링크 및 헤드 링크 사이의 간격을 조절 가능 하다.
상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어는 상기 베이스 링크에 대한 상기 헤드 링크의 각도를 조절 가능하다.
상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어 각각은 상기 베이스 링크를 따라 슬라이딩 가능하다.
상기 수술 장치는 상기 베이스 링크 및 헤드 링크를 연결하고, 상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어를 둘러싸는 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드는 탄성을 가질 수 있다.
상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어 각각은 적어도 일부가 상기 헤드 링크 내에 삽입된 상태로 상기 헤드 링크에 고정될 수 있다.
상기 수술 장치는 상기 베이스 관통 홀 및 헤드 관통 홀을 통과하는 수술 기구를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어는 서로 나란할 수 있다.
일 실시 예에 따른 수술 장치는 3개의 구동 와이어를 통해 3자유도로 구동 가능하면서도, 단순한 구조로 초소형 제작될 수 있다.
일 실시 예에 따른 수술 장치는 3개의 구동 와이어를 동식에 움직여 병진 운동을 구현하면서도, 3개의 구동 와이어 간의 상대적인 움직임을 통해 요(yaw) 및/또는 피치(pitch) 회전 운동 가능하다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 수술 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 수술 장치의 베이스 링크 부분의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 수술 장치의 헤드 링크 부분의 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 수술 장치가 회전 운동하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 수술 장치가 병진 운동하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 수술 장치가 벤딩된 상태에서 헤드 링크의 위치를 조절하는 모습을 도시하는 측면도이다.
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 1은 일 실시 예에 따른 수술 장치의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 수술 장치의 베이스 링크 부분의 단면도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 수술 장치의 헤드 링크 부분의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 수술 장치(1)는 3개의 구동 와이어를 통해 3자유도 운동할 수 있다. 구체적으로, 수술 장치(1)는 요(yaw) 및/또는 피치(pitch)의 2자유도 회전 운동과 더불어, 병진 운동 가능하다. 수술 장치(1)는 베이스 링크(11), 헤드 링크(12), 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132), 제 3 구동 와이어(133), 가이드(14) 및 수술 기구(19)를 포함할 수 있다. 수술 장치(1)는 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)를 통해 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12)의 상대적인 움직임을 구현할 수 있으므로, 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12)는 수술 기구(19)를 타겟 위치로 안내할 수 있다.
베이스 링크(11)는 수술 기구(19)의 중앙부를 가이드할 수 있다. 베이스 링크(11)는 수술 기구(19)를 안내하기 위해 길이 방향으로 관통 형성된 베이스 관통 홀(11a)을 포함할 수 있다. 베이스 링크(11)는 베이스 관통 홀(11a) 이외에도 3개의 구동 와이어(131, 132, 133) 각각을 안내하기 위한 3개의 관통 홀을 더 포함할 수 있다. 베이스 링크(11)는 기둥 형상, 예를 들어, 원기둥 형상일 수 있다.
헤드 링크(12)는 수술 기구(19)의 전방부를 가이드할 수 있다. 베이스 링크(11)는 수술 기구(19)를 안내하기 위해 길이 방향으로 관통 형성된 헤드 관통 홀(12a)을 포함할 수 있다. 헤드 링크(12)는 헤드 관통 홀(12a) 이외에도 3개의 구동 와이어(131, 132, 133) 각각을 수용하기 위한 3개의 관통 홀을 더 포함할 수 있다. 헤드 링크(11)는 기둥 형상, 예를 들어, 원기둥 형상일 수 있다.
헤드 링크(12)는 베이스 링크(11)의 전방에 구비될 수 있다. 헤드 링크(12)는 베이스 링크(11)에 대해 회전 운동 및/또는 병진 운동 가능하다. 헤드 링크(12)는 베이스 링크(11)를 중심으로 요(yaw) 회전 및/또는 피치(pitch) 회전 가능하다. 또한, 헤드 링크(12)는 베이스 링크(11)에 근접하거나, 베이스 링크(11)로부터 멀어지는 방향으로 병진 운동 가능하다.
제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133) 각각은 베이스 링크(11)를 관통하고, 헤드 링크(12)에 고정될 수 있다. 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133) 각각은 적어도 일부가 헤드 링크(12)에 삽입된 상태로 헤드 링크(12)에 고정될 수 있다. 제 1 구동 와이어(131)의 헤드(131a)는 헤드 링크(12) 내에 삽입되어 고정될 수 있다. 제 1 구동 와이어(131)의 헤드(131a)는 제 1 구동 와이어(131)의 최전방에 형성되는 부분일 수 있으며, 헤드 링크(12)에 면접촉한 상태로 고정될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 구동 와이어(132)의 헤드(132a)와 제 3 구동 와이어(133)의 헤드(133a)는 헤드 링크(12) 내에 삽입되어 고정될 수 있고, 헤드 링크(12)에 면접촉한 상태로 고정될 수 있다. 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)가 헤드 링크(12)에 고정되는 방식은 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 서로 나란할 수 있다. 예를 들어, 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133) 각각은 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12)의 중심축에 나란할 수 있다.
제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133) 각각은 베이스 링크(11)에 대해 전방 또는 후방으로 이동 가능하다. 예를 들어, 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 베이스 링크(11)를 따라 슬라이딩 가능하다. 예를 들어, 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 베이스 링크(11)와 면접촉 한 상태로 전방 또는 후방으로 슬라이딩 가능하다.
도 2를 참조하면, 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 베이스 관통 홀(11a)을 중심으로 베이스 링크(11)의 둘레 방향으로 이격 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 베이스 링크(11)의 단면을 기준으로 시계 방향으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 베이스 링크(11)의 중심 축과 제 1 구동 와이어(131)를 연결하는 제 1 가상선과, 베이스 링크(11)의 중심 축과 제 2 구동 와이어(132)를 연결하는 제 2 가상선은 120도를 이룰 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 2 가상선과, 베이스 링크(11)의 중심 축과 제 3 구동 와이어(133)를 연결하는 제 3 가상선은 120도를 이룰 수 있고, 상기 제 1 가상선 및 제 3 가상선 역시 120도를 이룰 수 있다. 이처럼, 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)는 베이스 관통 홀(11a)을 둘러쌀 수 있다. 제 1 가상선, 제 2 가상선 및 제 3 가상선이 동일한 간격으로 이격된 상태로 도시되나, 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 각각 독립적으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 제 1 구동 와이어(131)가 멈춰 있거나, 후방으로 이동하는 동안, 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 전방으로 이동할 수 있다. 이 경우, 수술 장치(1)는 제 1 구동 와이어(131)를 향한 방향으로 벤딩 변형될 수 있다.
가이드(14)는 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12)를 연결하고, 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 가이드(14)는 중앙부에 중공을 갖는 탄성 부재일 수 있다. 예를 들어, 가이드(14)는 스프일일 수 있다. 가이드(14)는 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12)의 상대적인 길이에 따라 연장될 수 있다. 가이드(14)는 헤드 링크(12)가 베이스 링크(11)에 대해 상대적으로 회전하는 동안, 바깥쪽이 연장되고 안쪽이 수축될 수 있다. 가이드(14)는 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)가 급격한 경사를 가진 채로 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 가이드(14)는 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)가 완만한 경사를 갖도록 보조할 수 있다.
수술 기구(19)는 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12) 내의 중공을 관통하여 수술 작업을 할 수 있다. 수술 기구(19)는 베이스 관통 홀(11a) 및 헤드 관통 홀(12a)을 통과할 수 있다. 수술 기구(19)는 절삭 및/또는 그립 등 다양한 작업을 수행할 수 있다.
수술 장치(1)는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부는 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 3개의 포인트가 있을 경우 하나의 평면이 정의된다는 점에 기초하여, 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)의 구동 길이를 제어하여, 베이스 링크(11)에 대한 헤드 링크(12)의 위치를 설정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 베이스 링크(11)의 관통 홀을 통과하므로, 베이스 링크(11)의 전방 단부에서 베이스 링크(11)의 전면과 수직을 이룰 수 있다. 또한, 제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 각각의 헤드가 헤드 링크(12)의 내측에 고정되어 있으므로, 헤드 링크(12)와 만나는 지점에서 헤드 링크(12)의 후면과 수직을 이룰 수 있다. 제어부는 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)가 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12)와 수직을 이루는 점과, 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133) 각각의 베이스 링크(11)로부터 연장된 길이의 변화량에 기초하여, 베이스 링크(11)에 대한 헤드 링크(12)의 위치를 설정할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 수술 장치가 회전 운동하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 4를 참조하면, 수술 장치(1)는 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)를 적절하게 구동하여 회전 운동을 구현할 수 있다. 여기서, 회전이라 함은 베이스 링크(11)에 대해 헤드 링크(12)가 회전하는 것을 의미하며, 수술 장치(1) 자체가 벤딩 변형되는 것을 의미한다. 예를 들어, 제 1 구동 와이어(131)는 고정되거나, 후방으로 이동하는 동안, 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)가 전방으로 이동하는 경우, 수술 장치(1)는 제 1 구동 와이어(131)를 향한 방향으로 벤딩 변형될 수 있다. 마찬가지로, 수술 장치(1)는 제 2 구동 와이어(132) 또는 제 3 구동 와이어(133)를 향한 방향으로 벤딩될 수 있다. 수술 기구(19)는 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12)를 따라 안내될 수 있다.
제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 베이스 링크(11)에 대한 헤드 링크(12)의 각도를 조절할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 수술 장치가 병진 운동하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 5를 참조하면, 수술 장치(1)는 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)가 동일한 변위로 이동될 경우, 수축 또는 신장될 수 있다. 헤드 링크(12)는 베이스 링크(11)에 대해 병진 운동 가능하다. 헤드 링크(12)가 병진 운동하는 동안, 가이드(14)는 수축 또는 신장될 수 있다. 수술 장치(1)는 수술 기구(19)를 전방 또는 후방으로 안정적으로 안내할 수 있다.
제 1 구동 와이어(131), 제 2 구동 와이어(132) 및 제 3 구동 와이어(133)는 베이스 링크(11) 및 헤드 링크(12) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 수술 장치가 벤딩된 상태에서 헤드 링크의 위치를 조절하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 6을 참조하면, 수술 장치(1)는 벤딩된 상태에서 베이스 링크(11)에 대한 헤드 링크(12)의 위치를 적절하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 수술 장치(1)가 벤딩된 상태에서 단부를 연장시킬 필요가 있을 경우, 제 1 내지 제 3 구동 와이어(131, 132, 133)를 적절하게 이동시켜 헤드 링크(12)의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 헤드 링크(12)의 전후방 변형 길이(L1)는 측방 병형 길이(L2)보다 작을 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.

Claims (10)

  1. 길이 방향으로 관통 형성된 베이스 관통 홀을 포함하는 베이스 링크;
    상기 베이스 링크의 전방에 구비되고, 길이 방향으로 관통 형성된 헤드 관통 홀을 포함하는 헤드 링크;
    각각 상기 베이스 링크를 관통하고 상기 헤드 링크에 고정되고, 상기 베이스 관통 홀을 중심으로 상기 베이스 링크의 둘레 방향으로 이격 배치되는 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어; 및
    상기 베이스 링크 및 헤드 링크 사이에 배치되어 상기 베이스 링크 및 헤드 링크를 연결하고, 탄성을 갖는 가이드를 포함하고,
    상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어가 동일한 변위로 이동될 경우, 상기 가이드가 변형되어, 상기 베이스 링크 및 헤드 링크 사이의 거리는 변동되는 수술 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어 각각은 상기 베이스 링크에 대해 전방 또는 후방으로 이동 가능한 수술 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어는 상기 베이스 링크 및 헤드 링크 사이의 간격을 조절 가능한 수술 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어는 상기 베이스 링크에 대한 상기 헤드 링크의 각도를 조절 가능한 수술 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어 각각은 상기 베이스 링크를 따라 슬라이딩 가능한 수술 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드는, 상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어를 둘러싸는 수술 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어 각각은 적어도 일부가 상기 헤드 링크 내에 삽입된 상태로 상기 헤드 링크에 고정되는 수술 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 관통 홀 및 헤드 관통 홀을 통과하는 수술 기구를 더 포함하는 수술 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 와이어, 제 2 구동 와이어 및 제 3 구동 와이어는 서로 나란한 수술 장치.
  10. 삭제
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