KR102240953B1 - 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드에 관한 것으로서, 로봇암 끝단에 장착되는 설치 브래킷의 하단에 형성된 전방이 개방된 바늘가이드 삽입공에 한 몸체의 바늘 가이드를 삽입하여 고정하되, 중심부에 관통된 바늘 삽입공을 기준으로 상기 한 몸체의 바늘 가이드의 일부는 바늘가이드 고정체로 형성되고, 한 몸체의 다른 일부는 상기 바늘가이드 고정체의 전면으로부터 분리되어 바늘가이드 삽입공의 개방된 전방을 통해 빼내는 바늘가이드 이동체로 형성되며, 종래 바늘 가이드에서는 1축 구동원을 가진 기계장치를 구비해야만 바늘의 홀드와 릴리스가 가능하였으나, 본 발명에서는 별도의 구동원 없이도 한 몸체인 바늘 가이드의 고정체와 이동체의 결합 및 분리가 사용자의 간편한 조작으로 용이하게 이루어져, 바늘 가이드의 기능을 모두 수행할 수 있다는 효과가 있다.

Description

중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드{Needle guide of hand-operated type for robot of intervention treatment}

본 발명은 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드에 관한 것으로서, 상세하게는 중심부에 바늘을 삽입하여 로봇암의 끝단에 장착되는 한 몸체의 바늘 가이드의 일부를 바늘가이드 고정체로 구성하고, 다른 일부를 바늘가이드 이동체로 구성하여, 바늘이 삽입된 중심부의 바늘 삽입공을 기준으로 상기 바늘가이드 이동체를 바늘가이드 고정체로부터 수동으로 간단히 분리하여 로봇암을 후방으로 후퇴시킬 수 있도록 한 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드에 관한 것이다.

외과 시술중 생체검사나 종양치료 등을 목적으로 바늘을 인체에 삽입하는 중재시술(interventional procedure)이 있다. 특히, 인체 내 일부 조직이나 장기를 목표로 하는 경우, CT나 X-ray 등의 의료영상기기를 사용하여 의사가 실시간 혹은 비 실시간으로 바늘의 위치를 확인하면서 바늘 삽입술을 시행한다.

이와 같이 환자의 환부에 바늘을 삽입하여 생검 및 치료를 실시하는 중재시술에 있어서, 사전에 촬영한 진단 영상을 이용하여 바늘의 삽입경로를 계획하고, 그 계획에 따라서 로봇이 이동하여 바늘의 삽입 위치와 방향을 강건하게 가이드해주는 바늘 가이드형 중재시술 로봇시스템이 있다.

이러한 바늘 가이드형 중재시술 로봇시스템에 있어서, 시술자가 수동으로 바늘을 환자의 환부까지 삽입한 이후에는 생검 바늘 또는 고주파 열치료용 프로브 등의 삽입을 포함하여 시술자의 시술을 방해하지 않기 위해 로봇이 후방으로 후퇴할 필요가 있다. 그런데 이때 도 5에 도시한 바와 같이, 로봇암의 끝단에 장착되어 바늘을 잡고 있는 바늘 가이드 장치(13)가 바늘을 릴리스해야 하므로, 일반적으로 바늘의 홀드/릴리스를 위해서 1축 구동원을 가진 메커니즘이 바늘 가이드 장치 부위에 적용된다. 즉 상기 바늘 가이드 장치(13)에는 바늘을 장착하는 손가락과 같은 바늘 그랍수단(14)이 있어 이를 좌우로 벌리면서 바늘을 잡았다가 놓았다가 하는 동작을 구동하기 위해, 구동원으로써 구동모터, 동력전달장치, 지지부 등의 다양하고 복잡한 구성이 필요하고, 이러한 여러 가지의 구성들로 인해 바늘 가이드 장치의 원가 상승 요인이 되고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2014-0111135호 한국 공개특허공보 제10-2014-0121026호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 바늘이 삽입되는 중심부의 바늘 삽입공을 기준으로 바늘가이드 고정체와 바늘가이드 이동체로 분리되는 바늘 가이드를 한 몸체로 구성하여 로봇암의 끝단에 한 몸체의 상기 바늘 가이드를 장착함으로써, 별도의 구동수단이 없이도 바늘가이드 이동체를 바늘가이드 고정체로부터 간단하게 분리하여 이탈시킨 후에 상기 바늘가이드 고정체와 함께 로봇암을 후방으로 후퇴시키도록 한 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드는, 로봇암의 끝단에 장착하되 하단에 전방이 개방된 바늘가이드 삽입공이 형성된 설치 브래킷과 상기 설치 브래킷의 바늘가이드 삽입공에 한 몸체로 삽입하여 고정된 바늘 가이드를 포함하여 구성하되, 한 몸체로 결합된 상기 바늘 가이드는 전면과 후면이 중심부에 관통된 바늘 삽입공을 기준으로 서로 분리되어, 분리되는 전면은 바늘가이드 이동체로 형성됨과 동시에 분리되는 후면은 바늘가이드 고정체로 형성되고, 상기 바늘가이드 고정체로부터 분리되는 바늘가이드 이동체는 설치 브래킷 하단의 바늘가이드 삽입공의 개방된 전방을 통해 빼내도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

또 상기 로봇암 끝단의 설치 브래킷은 로봇암에 결합하는 지지 브래킷과, 이 지지 브래킷의 전면과 종방향으로 결합하여 하단에 바늘가이드 삽입공을 형성하고 있는 가이드 브래킷을 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 바늘가이드 고정체의 측면 둘레에 테두리 홈이 형성됨과 동시에 양측면에 결합홈이 형성되고, 상기 바늘가이드 고정체와 한 몸체로 결합하는 바늘 가이드 이동체의 양측면에 상기 테두리 홈에 삽입되는 테두리 돌기가 각각 형성됨과 동시에 상기 각 테두리 돌기의 끝단에 결합홈에 삽입되어 결합하는 결합돌기가 형성되며, 상기 각 테두리 돌기의 중간에서 후방으로 각각 연장하여 손잡이가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

또 상기 바늘 가이드와 로봇암의 설치 브래킷의 하단에 형성된 바늘가이드 삽입공 사이에서 전면이 개방된 바늘가이드 삽입공의 형상으로 배치되어 상기 로봇암의 설치 브래킷 하단의 상면에 부착되는 상면커버; 전면이 개방된 바늘가이드 삽입공의 형상으로 배치되어 상기 로봇암의 설치 브래킷 하단의 하면에 부착되는 하면커버; 및 상기 로봇암의 설치 브래킷 하단에 부착된 상면커버 및 하면커버의 전면으로부터 삽입되어 상면커버와 하면커버의 후면에 끼워지는 고정링을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 고정링은 전면 고정링과 후면 고정링으로 분리되어 각각 끼워져 밀착시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드에 의하면, 종래 바늘 가이드에서는 1축 구동원을 가진 기계장치를 구비해야만 바늘의 홀드와 릴리스가 가능하였으나, 본 발명에서는 별도의 구동원 없이도 한 몸체인 바늘 가이드의 고정체와 이동체의 결합 및 분리가 사용자의 간편한 조작으로 용이하게 이루어져, 바늘 가이드의 기능을 모두 수행할 수 있다는 효과가 있다.

따라서 별도의 기계장치가 필요 없이 간단한 구조의 바늘가이드 고정체와 이동체만 필요하므로 그만큼 원가를 절감할 수 있고, 이에 따라 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 로봇암 끝단의 설치 브래킷에 설치되는 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 사시도
도 2는 로봇암 끝단의 설치 브래킷에 설치되는 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 분해 사시도
도 3은 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 고정체와 이동체의 분해 사시도
도 5는 구동원에 의해 상하좌우로 구동되는 그랍수단으로 구성된 종래 바늘 가이드의 사시도

이하, 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 로봇암 끝단의 설치 브래킷에 설치되는 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 사시도이고, 도 2는 로봇암 끝단의 설치 브래킷에 설치되는 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 분해 사시도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드(3)는, 중재시술 로봇시스템의 로봇암의 끝단에 연결되는 설치 브래킷(1)의 하단에 설치하게 된다.

상기 설치 브래킷(1)은 중심부의 설치공(H)을 통해 로봇암의 끝단에 삽입하여 결합하는 지지 브래킷(1a)과 이 지지 브래킷(1a)의 전면과 다수개의 렌치볼트(2)로 결합하여 종방향으로 늘어지면서 하단이 수평으로 절곡된 가이드 브래킷(1b)으로 구성되며, 상기 가이드 브래킷(1b)의 하단의 절곡된 수평 부분에 전방이 개방된 바늘가이드 삽입공(6)을 형성하고 있다. 이와 같은 상기 설치 브래킷(1)의 가이드 브래킷(1b) 하단의 바늘가이드 삽입공(6)에 바늘 가이드(3)을 삽입하여 고정하게 된다.

상기 바늘 가이드(3)는 중심부에 형성된 바늘 삽입공(11)을 기준으로 서로 분리되지만 한 몸체로 이루어진 바늘가이드 고정체(3a)와 바늘가이드 이동체(3b) 및 상기 가이드 브래킷(1b) 하단의 상면 및 하면에 밀착되어 결합하는 상면커버(4a)와 하면커버(4b)로 이루어지며, 상기 바늘가이드 삽입공(6)과 같은 형상의 삽입공을 형성하고 있는 상면커버(4a)와 하면커버(4b)를 가이드 브래킷(1b) 하단의 상면 및 하면에 밀착시키고 이를 고정하는 고정링(5)를 전방에서부터 끼워 넣어 상기 상면커버(4a)와 하면커버(4b) 후방에 고정시킨 후, 상기 바늘가이드 삽입공(6)을 통해 손잡이(7)가 달린 한 몸체의 바늘 가이드(3)을 삽입하여 고정하게 된다. 상기 고정링(5)은 2개의 고정링(5a)(5b)으로 구성하게 된다.

이와 같이 한 몸체의 상기 바늘 가이드(3)의 일부가 바늘가이드 고정체(3a)로 형성되면, 한 몸체의 상기 바늘 가이드(3)의 다른 일부는 상기 바늘가이드 고정체(3a)의 전면으로부터 분리되는 바늘가이드 이동체(3b)로 구성되어, 상기 바늘가이드 고정체(3a)로부터 분리되는 상기 바늘가이드 이동체(3b) 는 바늘가이드 삽입공(6)의 개방된 전방을 통해 빼내어 완전히 분리할 수 있게 된다.

상기 바늘 가이드(3)는 바늘의 삽입 시 바늘의 위치와 자세를 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 역할을 하고, 또한 비멸균체와의 접촉을 방지하기 위해 상면커버(4a)와 하면커버(4b)를 적용한 것이고 조립이 쉬우면서 이탈 방지가 용이한 구조로 되어 있다. 이러한 바늘 가이드(3)는 충분한 강성과 멸균성을 확보하는 것이 중요하고, 바늘 장착 및 탈착이 용이한 구조로 되어 있다.

또한 바늘 가이드(3)는 멸균된 상태로 1회 사용 후 폐기를 고려하여 플라스틱(PEEK) 재질로 제작하도록 한다. 또한 시술자의 바늘 삽입시 충분한 강성을 확보할 수 있도록, 바늘 삽입 시 발생하는 하중의 작용점이 Al합금 재질의 설치 브래킷(1)에 전달되는 구조로 제작하는 것이 바람직하다.

바늘 가이드(3)의 바늘 삽입공(11)에 삽입되는 바늘의 외경은 1.47~2.11mm 정도이므로 상기 삽입공(11)의 내경도 그에 맞추어 형성하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드의 고정체와 이동체의 분해 사시도를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 바늘 가이드(3)는 상기한 바와 같이 중심부에 바늘이 삽입되는 바늘 삽입공(11)이 형성되면서 바늘가이드 고정체(3a)와 바늘가이드 이동체(3b)가 한 몸체로 구성되며, 전체적인 형상은 아래로 갈수록 외경이 줄어드는 대략 원추형상으로 되어 있다.

상기 바늘가이드 고정체(3a)는 바늘가이드 이동체(3b)가 분리되는 부분에 V형상의 홈(12)을 형성하고 있으며, 상부의 측면 둘레에 테두리 홈(9a)이 형성되고 이 테두리 홈(9a)의 양측면에 결합홈(8)을 각각 형성하고 있다. 상기 바늘가이드 이동체(3b)는 바늘가이드 고정체(3a)의 V형상의 홈(12)에 맞추어 삽입되도록 V형상의 돌기형태로 구성된다. 이러한 바늘가이드 이동체(3b)가 바늘가이드 고정체(3a)의 V형상의 홈(12)에 삽입될 때, 서로 대응하여 마주보는 바늘가이드 고정체(3a)와 바늘가이드 이동체(3b)의 면에는 반원형 홈을 각각 형성하여, 상기한 바늘 삽입공(11)을 형성하게 된다.

또한 상기 바늘가이드 이동체(3b)는 V형상의 돌기의 바깥쪽 양측면에서 원주방향으로 연장되는 테두리 돌기(9b)가 각각 형성되고 상기 각 테두리 돌기(9b)의 끝단에는 결합돌기(10)를 각각 형성하고 있으며, 상기 각 테두리 돌기(9b)의 중간에서 후방으로 손잡이(7)를 각각 연장하여 형성하고 있다. 따라서 상기 손잡이(7)를 양손가락으로 잡고 오므리면서 바늘가이드 이동체(3b)를 바늘가이드 고정체(3a)의 V형상 홈(12)에 삽입하여 상기 각 테두리 돌기(9b)가 테두리 홈(9a)에 대응하여 삽입되도록 한 후, 오므렸던 손잡이(7)를 놓으면 양쪽 테두리 돌기(9b)의 끝단에 형성된 결합돌기(10)가 결합홈(8)에 삽입되면서 끼워져 고정되므로, 바늘가이드 고정체(3a)와 바늘가이드 이동체(3b)는 한 몸체의 바늘 가이드(3)로 구성된다.

이러한 바늘 가이드(3)를 설치 브래킷(1)의 가이드 브래킷(1b) 하단의 바늘가이드 삽입공(6)에 삽입하여 고정할 때, 비멸균체와의 접촉을 방지하기 위해 상기한 바와 같이 상면커버(4a)와 하면커버(4b)를 설치하게 된다.

상기 상면커버(4a)는 가이드 브래킷(1b) 하단의 전면이 개방된 바늘가이드 삽입공(6)의 형상으로 되어 상기 가이드 브래킷(1b) 하단의 상면에 밀착되고, 상기 하면커버(4b)는 상면커버(4a)와 같이 전면이 개방된 바늘가이드 삽입공(6)의 형상으로 되어 상기 가이드 브래킷(1b) 하단의 하면에 밀착된 후, 상기한 고정링(5)에 의해 각각 가이드 브래킷(1b) 하단에 확실하게 고정된다. 이때, 상기 고정링(5)은 전면 고정링(5a)과 후면 고정링(5b)으로 분리된다. 따라서 상기 후면 고정링(5b)을 먼저 상면커버(4a)와 하면커버(4b)가 밀착된 가이드 브래킷(1b) 하단의 전면으로부터 삽입하여 끼워 넣은 후에, 수술로봇에 비닐을 덮어 씌운 후 전면 고정링(5a)을 같은 방식으로 삽입하여 비닐과 함께 후면 고정링(5b)에 결합함으로써, 바늘 가이드(3)만 노출되고 비닐로 덮어씌운 수술로봇은 멸균상태에 있도록 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 바늘 가이드(3)의 바늘가이드 이동체(3b)를 사용자의 간편한 수동 조작으로 바늘가이드 고정체(3a)로부터 장착과 분리가 가능하도록 함으로써, 상기 바늘가이드 이동체(3b)가 바늘가이드 고정체(3a)에 장착되어 있는 상태에서는 바늘을 원주 및 길이 방향으로 가이드 역할을 수행하도록 하고, 상기 바늘가이드 고정체(3a)로부터 분리되어 있는 상태에서는 수술로봇의 후퇴 시, 바늘이 전방으로 릴리스가 가능하도록 설치 브래킷(1)의 지지 브래킷(1b) 하단은 물론이고 상면커버(4a)와 하면커버(4b)도 전면의 일부를 개방된 구조로 되어 있는 것이다. 더욱이 바늘을 릴리스하기 위한 바늘가이드 이동체(3b)를 바늘가이드 고정체(3a)로부터 분리하기 위해서는 상기 바늘가이드 이동체(3b)에 형성된 손잡이(7)를 중심방향으로 움켜쥠으로써 쉽게 탈착이 가능하도록 되어 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 설치 브래킷 1a : 지지 브래킷
1b : 가이드 브래킷 2 : 렌치볼트
3 : 바늘 가이드 3a : 바늘가이드 고정체
3b : 바늘가이드 이동체 4a : 상면커버
4b : 하면커버 5 : 고정링
5a : 전면 고정링 5b : 후면 고정링
6 : 바늘가이드 삽입공 7 : 손잡이
8 : 결합홈 9a : 테두리 홈
9b : 테두리 돌기 10 : 결합돌기
11 : 바늘 삽입공 12 : V형상 홈
H : 설치공

Claims (5)

1. 로봇암의 끝단에 장착하되 하단에 전방이 개방된 바늘가이드 삽입공이 형성된 설치 브래킷과 상기 설치 브래킷의 바늘가이드 삽입공에 한 몸체로 삽입하여 고정된 바늘 가이드를 포함하여 구성하되,
   한 몸체로 결합된 상기 바늘 가이드는 전면과 후면이 중심부에 관통된 바늘 삽입공을 기준으로 서로 분리되어, 분리되는 전면은 바늘가이드 이동체로 형성됨과 동시에 분리되는 후면은 바늘가이드 고정체로 형성되고, 상기 바늘가이드 고정체로부터 분리되는 바늘가이드 이동체는 설치 브래킷 하단의 바늘가이드 삽입공의 개방된 전방을 통해 빼내도록 한 것을 특징으로 하는 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 로봇암 끝단의 설치 브래킷은 로봇암에 결합하는 지지 브래킷과, 이 지지 브래킷의 전면과 종방향으로 결합하여 하단에 바늘가이드 삽입공을 형성하고 있는 가이드 브래킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 바늘가이드 고정체의 측면 둘레에 테두리 홈이 형성됨과 동시에 양측면에 결합홈이 형성되고, 상기 바늘가이드 고정체와 한 몸체로 결합하는 바늘 가이드 이동체의 양측면에 상기 테두리 홈에 삽입되는 테두리 돌기가 각각 형성됨과 동시에 상기 각 테두리 돌기의 끝단에 결합홈에 삽입되어 결합하는 결합돌기가 형성되며, 상기 각 테두리 돌기의 중간에서 후방으로 각각 연장하여 손잡이가 각각 형성된 것을 특징으로 하는 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바늘 가이드와 로봇암의 설치 브래킷의 하단에 형성된 바늘가이드 삽입공 사이에서 전면이 개방된 바늘가이드 삽입공의 형상으로 배치되어 상기 로봇암의 설치 브래킷 하단의 상면에 부착되는 상면커버;
   전면이 개방된 바늘가이드 삽입공의 형상으로 배치되어 상기 로봇암의 설치 브래킷 하단의 하면에 부착되는 하면커버; 및
   상기 로봇암의 설치 브래킷 하단에 부착된 상면커버 및 하면커버의 전면으로부터 삽입되어 상면커버와 하면커버의 후면에 끼워지는 고정링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정링은 전면 고정링과 후면 고정링으로 분리되어 각각 끼워져 밀착하는 것을 특징으로 하는 중재시술 로봇시스템용 수동형 바늘 가이드.

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