KR102378428B1 - 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 의료용 로봇은, 베이스; 상기 베이스 상부에 배치되고 z축 방향으로 상승 및 하강으로 움직는 케이스; 상기 케이스 일측에 배치되고 x축 방향으로 연장하여 움직이는 하우징; 상기 하우징의 일측에 배치되고 y축 방향으로 연장하여 움직이고, 상기 y축을 회전 축으로 회전하는 암; 및 상기 암의 일단에 배치된 결합부와 겹합되고, 상기 암이 회전할 때 함께 회전하고, 상기 결합부를 중심으로 상기 암과 수직하는 방향을 회전 축으로 회전하는 외과용 기기;를 포함하고, 상기 외과용 기기는, 서로 다른 종류의 복수의 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 복수의 엔드 이펙터 중 하나의 엔드 이펙터를 선택하여 구동할 수 있다. 따라서, 본 발명은 구동 중 사용되는 외과용 기구를 변경할 수 있다.

Description

의료용 로봇 장치 및 이의 시스템{Apparatus and system for medical robot}

본 발명은 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수의 외과용 기구를 포함하는 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템에 관한 것이다.

복벽절개와 대비되는 것으로서, 최소 침습 의료 절차는 진단 또는 외과적 절차 중에 손상되는 외래 조직의 양을 감소시키는 이점이 있음이 공지되어 있다. 그에 따라, 환자 회복 시간이 짧고, 불만이 적으며, 입원비가 적게된다. 현재, 일반 외과, 비뇨기과 및 심장의학 전문의들에게 있어서, 복강경 검사 기술과 같은 최소 침습 기술에 의해 수행되는 외과 수술이 증가하고 있다.

하지만 일반적으로 최소 침습 기술, 그리고 구체적으로 복강경 검사는 수술을 수행하는 외과의사에게 더욱 엄격한 요건을 제시한다. 외과의사는 불편하고 피곤한 자세로, 시야가 제한되고, 운동 자유도가 감소되며, 촉감이 불량한 조건에서 수술한다. 이러한 문제들 이외에도, 종종 외과의사는 하루에 여러 차례의 연속적인 시술을 수행해야 하고, 각각의 시술은 예컨대 30분에서 몇 시간까지 지속된다. 이와 같은 어려움들에도 불구하고, 최소 침습 절차에 대한 경향은 노령화와 의료 분야의 비용 압박에 기인하여 해마다 가파르게 증가할 것이다.

복강경 검사는 외과의사에게 복벽절개만큼의 정밀한 동작을 명백히 요구하고 있다. 동작 민첩성이 4 자유도로 감소한 상태로 긴 샤프트 기구를 기구 접근 포트, 즉, 환자 신체의 절개부의 지점(fulcrum) 둘레로 조작하는 것으로는 이 과제를 경감시키지 못한다. 특히 요구되는 자세가 매우 피곤하고 기구와 조직 사이의 상호 작용력의 이미 제한된 인식력이 감소된다는 사실에 기인해 곤란한 문제들이 생긴다. 예컨대, 외과의사가 환자 옆에 서있을 때 의사는 환자의 반대측에서 삽입된 기구를 유지하도록 한쪽 팔을 뻗은 상태로 들고 유지해야 한다. 그 결과, 외과 의상의 근육 능력(motorial capability)이 20분 내지 30분 후에 쇠퇴함으로써, 무엇보다 떨림, 정밀도의 손실 및 촉감의 손실이 생기는데 이는 환자에게 위험을 초래한다. 따라서, 시술의 효율, 품질 및 안전성을 개선하는 것을 목적으로 하는 로봇 보조식 복강경 검사와 같은 새로운 기술들이 출현하고 있다.

그러한 이유로, 로봇 보조식 복강경 검사는 90년대 초반 이래로 현저히 발전한 것으로 알려졌다. 상업적으로 입수 가능한 2개의 대표적인 수술 로봇 시스템으로는 Intuitive Surgical Inc(캘리포니아, Sunnyvale)에서 개발한 상표명 'DA VINCI'의 수술 시스템과 Computer Motion Inc(캘리포니아, Goleta)에서 원천 개발한 상표명 'ZEUS'의 수술 시스템이 있다. 'DA VINCI'로 알려진 수술 시스템은 Moll 등에 허여된 미국특허 제6,659,939호 및 제6,837,883호와 동일한 양수인의 다른 특허문헌에 기재되어 있다. 'ZEUS'라는 명칭의0 수술 시스템은 Wang 등에 허여된 미국특허 제6,102,850호, 제5,855,583호, 제5,762,458호 및 제5,515,478호와 Computer Motion Inc(캘리포니아, Goleta)에 양수된 다른 특허문헌에 기재되어 있다.

이와 같은 원격 조정 로봇 시스템에 의해 콘솔 상의 시각적 피드백을 사용하여 수술대에서 직접 또는 원격으로 외과적 시술을 제어할 수 있다. 어느 경우에서건 외과의사의 피곤한 자세가 제거된다.

그러나, 의료용 로봇으로 외과적 시술을 하는 과정에서 시술 부위 또는 시술 방법에 따라 다양한 종류의 외과용 기기를 사용하여야 한다. 종래 기술에 따른 의료용 로봇의 외과용 기기는 한 종류로 외과용 기구로 고정되어 있다. 따라서, 다른 종류의 외과용 기구를 사용하기 위하여 다른 종류의 외과용 기구가 조립된 의료용 로봇 전체가 필요하거나 의료용 로봇에 엔드 이펙터를 다른 종류의 외과용 기구로 교체하는 문제점이 있었다. 이 경우, 종류별 의료용 로봇 구입에 따른 비용 증가의 문제와 수술 도중 외과용 기구를 교체하기 위해 많은 시간이 걸려서 수술 시간이 지연되는 문제가 있었다.

미국특허 제6,659,939호 미국특허 제6,837,883호 미국특허 제6,102,850호 미국특허 제5,855,583호 미국특허 제5,762,458호 미국특허 제5,515,478호

본 발명은 복수의 외과용 기구를 포함하는 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 구동 중 사용되는 외과용 기구를 변경할 수 있는 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 외과용 기구가 정확히 목표 위치에 도달하는 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 목표 위치에 도달하여 정밀한 영상 촬영이 가능한 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 영상 촬영 기기를 보호하는 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 영상 촬영이 용이한 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공하는 것이다.

실시예는 베이스; 상기 베이스 상부에 배치되고 z축 방향으로 상승 및 하강으로 움직는 케이스; 상기 케이스 일측에 배치되고 x축 방향으로 연장하여 움직이는 하우징; 상기 하우징의 일측에 배치되고 y축 방향으로 연장하여 움직이고, 상기 y축을 회전 축으로 회전하는 암; 및 상기 암의 일단에 배치된 결합부와 겹합되고, 상기 암이 회전할 때 함께 회전하고, 상기 결합부를 중심으로 상기 암과 수직하는 방향을 회전 축으로 회전하는 외과용 기기;를 포함하고, 상기 외과용 기기는, 서로 다른 종류의 복수의 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 복수의 엔드 이펙터 중 하나의 엔드 이펙터를 선택하여 구동하는 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 외과용 기기는, 상기 암의 결합부과 직접 결합하는 기기 하우징; 상기 기기 하우징 내에 배치되고, 복수의 외과용 기구 삽입부를 포함하는 기기 내부 바디; 및 상기 복수의 외과용 기구 삽입부에 대응하여 배치되는 복수의 가이드 기기;를 포함하고, 상기 복수의 엔드 이펙트는, 상기 복수의 가이드 기기에 대응하여 상기 복수의 가이드 기기 일단에 배치되는 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 외과용 기기는, 구동하기 위한 엔드 이펙트를 상기 결합부를 통해 전기적 및 기계적으로 결함하는 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 외과용 기기는, 구동하기 위한 엔드 이펙트가 상기 결합부에 결합되도록 상기 기기 내부 바디를 회전시켜 상기 엔드 이펙트의 위치를 변경하는 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 외과용 기기는, 구동하는 엔드 이펙터가 목표 위치에 도달하도록 상기 복수의 가이드 기기 중 구동하는 엔드 이펙트와 대응하는 가이드 기기를 연장하여 이동시키는 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 엔드 이펙터는 메스, 파지기, 가위 또는 생검 도구인 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 복수의 엔드 이펙터는 제1 내지 제3 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 제1 엔드 이펙터는 메스이고, 상기 제2 엔드 이펙터는 생검 도구이고, 상기 제3 엔드 이펙터는 가위인 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 엔드 이펙터는 영상 포착 요소를 포함하고, 구부려지거나 회전하고 상기 엔드 이펙터에는 수술부위가 촬영될 수 있도록 신체의 일부를 고정 또는 들어 올릴 지지 커버부가 더 설치되고, 상기 복수의 가이드 기기가 돌출되는 상기 기기 하우징의 하부면의 가장자리 영역에는 피부 절개 부위를 둘러싸는 형태의 에어커튼을 형성하는 에어가이드 장치가 설치되고, 상기 에어커튼의 사이즈는 상기 피부 절개 부위를 둘러싸는 형태로 상기 수술 부위에 표시된 원형광의 탐지 결과에 기초하여 결정되는 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 상기 외과용 기기는, 구동하기 위한 엔드 이펙트를 선택하면, 선택 전 구동한 엔드 이펙터의 가이드 기기를 후퇴시킨 후 상기 기기 내부 바디를 회전시켜 상기 선택한 엔드 이펙트 및 상기 선택한 엔드 이펙트에 대응한 가이드 기기를 상기 결합부에 결합하는 의료용 로봇을 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 제1 및 제2 의료용 로봇; 및 상기 제1 및 제2 의료용 로봇을 제어하는 제어 시스템;을 포함하고, 상기 제1 의료용 로봇은 복수의 엔드 이펙터를 선택적으로 구동하는 제1 외과용 기기를 포함하고, 상기 제2 의료용 로봇은 복수의 엔드 이펙터를 선택적으로 구동하는 제2 외과용 기기를 포함하고, 상기 제어 시스템은 상기 제1 외과용 기기의 엔드 이펙터와 상기 제2 외과용 기기의 엔드 이펙터를 서로 다른 종류로 구동시키거나 같은 종류로 구동시키는 의료용 로봇 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은 복수의 외과용 기구를 포함할 수 있다.

본 발명은 구동 중 사용되는 외과용 기구를 변경할 수 있다.

본 발명은 외과용 기구가 정확히 목표 위치에 도달할 수 있다.

본 발명은 목표 위치에 도달하여 정밀한 영상 촬영이 가능할 수 있다.

본 발명은 영상 촬영 기기를 보호할 수 있다.

본 발명은 영상 촬영이 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 로봇 시스템의 일 구현이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 로봇의 사시도이다.
도 3은 도 2의 의료용 로봇의 케이스가 z축 방향으로 이동한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 의료용 로봇의 하우징이 x축 방향으로 이동한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5A 및 도 5B는 도 2의 의료용 로봇의 암이 y축 방향으로 이동한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 2의 의료용 로봇의 암이 y축을 중심으로 어떻게 비틀어져 움직일 수 있는지를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 2의 의료용 로봇의 외과용 기기가 y축에 수직인 회전 축을 중심으로 어떻게 회전 될 수 있는지를 나타낸 사시도이다.
도 8A 및 도 8B는 도 2의 의료용 로봇의 외과용 기기의 기기 하우징으로부터 z축을 따라 엔드 이펙터의 움직임을 나타내는 사시도이다.
도 8C는 도 2의 의료용 로봇의 외과용 기기의 내부 바디의 중심을 축으로 회전하여 사용되는 엔드 이펙터로 전환하는 움직임을 나타내는 사시도이다.
도 9A 및 도 9B는 외과용 기기에 구비외는 복수의 이펙터 중 영상 포착 요소를 구비한 엔드 이펙터의 움직임을 나타내는 사시도이다.
도 10은 2대의 의료용 로봇을 이용하여 외과 수술을 하는 모습을 나타내는 일 구현예이다.
도 11A 및 도 11B는 다른 실시예에 따른 외과용 기기에 구비되는 복수의 이펙터 중 영상 포착 요소를 구비한 엔드 이펙터의 움직임을 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11A의 영상 포착 요소 엔드 이펙터가 구비된 의료용 로봇을 이용하여 외과 수술을 하는 모습을 나타내는 다른 구현예이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 로봇의 일 부분을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 로봇의 일 부분을 나타낸다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

아래의 실시예는 다양한 기기 및 기기의 부분들을 3차원 공간 내에서의 그의 상태의 측면에서 설명할 것이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "위치"라는 용어는 3차원 공간(예컨대, 직교 X, Y, Z 좌표를 따른 3개의 병진 이동 자유도) 내에서의 대상 또는 대상의 일 부분의 위치를 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "배향"이라는 용어는 대상 또는 대상의 일 부분의 회전 배치를 지칭한다 (3개의 회전 자유도 - 예컨대, 롤링, 피칭, 및 요잉). 본원에서 사용되는 바와 같이, "자세"라는 용어는 적어도 하나의 병진 이동 자유도 내에서의 대상 또는 대상의 일 부분의 위치, 및 적어도 하나의 회전 자유도 내에서의 그러한 대상 또는 대상의 일부의 배향을 지칭한다 (6개까지의 총 자유도). 본원에서 사용되는 바와 같이, "형상"이라는 용어는 대상을 따라 측정되는 자세, 위치, 또는 배향의 세트를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료용 로봇 시스템의 일 구현이다.

도 1을 참조하면, 의료용 로봇 시스템은 전체적으로 도면 부호 1에 의해 표시되어 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "외과적"은 수술 시술(예컨대, 조직 추출 또는 조작), 치료 시술(예컨대, 약제 전달), 및 진단 시술(예컨대, 조직 검사 또는 생검)을 제한적이지 않게 포함하는, 환자에 대해 수행되는 임의의 의료 시술을 지칭할 수 있음을 알아야 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 의료용 로봇 시스템(1)은 대체로 환자(P)에 대해 다양한 시술을 수행하는 데 있어서 외과용 기기(20)를 작동시키기 위한 의료용 로봇(10)를 포함한다. 의료용 로봇(10)은 수술대(O)에 또는 그 부근에 배치된다. 마스터 조립체(30)는 의료진(S)(예컨대, 외과의 또는 중재술 전문의)이 수술 부위를 관찰하고 의료용 로봇(10)를 제어하도록 허용한다.

대안적인 실시예에서, 의료용 로봇 시스템은 1개를 초과하는 의료용 로봇을 포함할 수 있다. 의료용 로봇의 정확한 개수 및 구성은 다른 인자들 중에서도 외과적 시술 및 수술실 내의 공간 구속에 의존할 것이다.

마스터 조립체(30)는 수술대(O)와 동일한 방 안에 보통 위치되는 의료진의 콘솔(C)에 위치될 수 있다. 그러나, 의료진(S)은 환자(P)와 다른 방 내에 또는 완전히 다른 건물 내에 위치될 수 있음을 이해하여야 한다. 마스터 조립체(30)는 대체로 선택적인 지지부(31), 및 의료용 로봇(10)를 제어하기 위한 하나 이상의 제어 장치(50)(들)을 포함한다. 제어 장치(50)(들)은 조이스틱, 트랙볼, 글러브, 트리거 건, 수작동 제어기, 음성 인식 장치 등과 같은 임의의 개수의 다양한 입력 장치를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제어 장치(50)(들)은 원격 현장감, 또는 의료진이 외과용 기기(20)를 직접 제어하는 강한 느낌을 갖도록 제어 장치(50)(들)이 외과용 기기(20)와 일체라는 인지를 의료진에게 제공하기 위해 관련된 외과용 기기(20)와 동일한 자유도를 구비할 것이지만, (다른 실시예에서, 제어 장치(50)(들)은 관련된 외과용 기기(20)보다 더 많거나 더 적은 자유도를 가질 수 있다). 몇몇 실시예에서, 제어 장치(50)는 기기를 가동시키기 위한 가동식 손잡이를 또한 포함할 수 있는 수동 입력 장치이다.

시각화 시스템(40)은 수술 부위의 동시 또는 실시간 체내 영상(즉, 수술 부위에서 취해지는 영상)이 의료진 콘솔(C)로 제공되도록 (아래에서 더 상세하게 설명되는) 관찰경 조립체를 포함할 수 있다. 동시 영상은, 예를 들어, 수술 부위 내에 위치된 내시경 또는 유사한 촬상 요소에 의해 포착되는 2차원 또는 3차원 영상일 수 있다. 이러한 실시예에서, 시각화 시스템(40)은 외과용 기기(20)에 일체로 또는 제거 가능하게 결합될 수 있는 영상 포착 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 분리된 구동기 조립체에 부착된 분리된 영상 포착 요소가 수술 부위를 촬상하기 위해 외과용 기기와 함께 사용될 수 있다. 시각화 시스템(40)은 (아래에서 설명되는) 제어 시스템(60)의 프로세서를 포함할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서와 상호 작용하거나 그에 의해 실행되는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다.

디스플레이 시스템(41)이 시각화 시스템(40)에 의해 포착되는 수술 부위 및 외과용 기기의 영상을 디스플레이 할 수 있다. 디스플레이 시스템(41) 및 마스터 제어 장치(50)는 영상 포착 요소가 외과용 기기로써 사용될 때 상대 위치가 의료진의 눈과 손의 상대 위치와 유사하여, 작업자가 외과용 기기(20) 및 손 제어부를 사실상 실제로 존재하는 작업 공간을 관찰하는 것처럼 조작할 수 있도록 배향될 수 있다. 실제 존재는 영상의 제시가 외과용 기기(20)를 물리적으로 조작하고 있는 작업자의 관점을 모의하는 실제 시야 영상임을 의미한다.

몇몇 실시예에서, 디스플레이 시스템(41)은 대안적으로 또는 추가적으로 외과용 기기의 실제 위치가 외과용 기기의 엔드 이펙터의 위치에서 수술 부위의 가상 영상을 의료진(S)에게 제시하기 위해 수술전 또는 수술중 영상과 정합(즉, 동적 참조)되는 가상 운행 영상을 디스플레이할 수 있다. 외과용 기기의 엔드 이펙터의 영상 또는 다른 도식 또는 영숫자 표시가 의료진이 외과용 기기를 제어하는 것을 보조하기 위해 가상 영상 상에 중첩될 수 있다. 대안적으로, 외과용 기기는 가상 영상 내에서 보이지 않을 수 있다.

다른 실시예에서, 디스플레이 시스템(41)은 대안적으로 또는 추가적으로 외과용 기기의 실제 위치가 외부 관점 으로부터 수술 부위 내의 외과용 기기의 가상 영상을 의료진(S)에게 제시하기 위해 수술전 또는 동시 수술중 영상과 정합되는 가상 운행 영상을 디스플레이할 수 있다. 외과용 기기의 일 부분의 영상 또는 다른 도식 또는 영숫자 표시가 의료진이 외과용 기기를 제어하는 것을 보조하기 위해 가상 영상 상에 중첩될 수 있다.

도 1 도시된 바와 같이, 제어 시스템(60)은 적어도 하나의 프로세서(60p), 및 전형적으로 의료용 로봇(10), 마스터 조립체(30), 및 영상 및 시각화 시스템(40) 사이에서 제어를 달성하기 위한 복수의 프로세서를 포함한다. 제어 시스템(60)은 본원에서 설명되는 방법들 중 일부 또는 전부를 구현하기 위한 소프트웨어 프로그래밍 지시를 또한 포함한다. 다양한 실시예에서, 그러한 소프트웨어 프로그래밍 지시는 광학 디스크(들), 자기-광학 또는 고체 상태 하드 드라이브(들), 플래시 메모리, 또는 임의의 다른 매체 유형(들)과 같은 비일과성 컴퓨터 판독 가능 매체(60c) 상에 저장될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어 시스템(60)은, 무 엇보다도 모델 데이터, 센서 데이터, 영상 데이터와 같은 입력 데이터를 수신 및/또는 저장하기 위한 하나 이상의 컴퓨터 메모리(60m)를 포함할 수 있다.

제어 시스템(60)이 도 1의 단순화된 개략도에서 단일 블록으로서 도시되어 있지만, 시스템은 (예컨대, 의료용 로봇(10) 및/또는 마스터 조립체(30) 상의) 다수의 데이터 처리 회로를 포함할 수 있고, 처리의 적어도 일 부분은 선택적으로 입력 장치에 인접하여 수행되고, 일 부분은 의료용 로봇에 인접하여 수행되는 등 이다. 매우 다양한 집중식 또는 분산식 데이터 처리 아키텍처들 중 임의의 하나가 채용될 수 있다. 유사하게, 프로그래밍 코드는 다수의 분리된 프로그램 또는 서브루틴으로서 구현될 수 있거나, 본원에서 설명되는 로봇 시스템의 다수의 다른 태양 내로 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템(60)은 블루투스, IrDA, HomeRF, IEEE 802.11, DECT, 및 무선 텔레메트리(Wireless Telemetry)와 같은 무선 통신 프로토콜을 지원할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제어 시스템(60)은 힘 및 토크 피드백을 외과용 기기(20)로부터 수작동 제어 장치(50)로 제공하기 위한 서보 제어기를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 보편적인 서보 제어기 또는 특수화된 서보 제어기가 사용될 수 있다. 서보 제어기는 의료용 로봇(10)로부터 분리되거나 그와 일체일 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 서보 제어기는 환자의 신체에 인접하여 위치되는 외과용 기기의 일부로서 제공된다. 서보 제어기는 신체의 개방부를 거쳐 환자 신체 내의 내부 수술 부위 내로 연장하는 기기를 이동시키도록 외과용 기기에 지시하는 신호를 송신한다.

외과용 기기(20)를 지지하는 각각의 의료용 로봇(10)은 설치 조인트로 일반적으로 지칭되는, 하나 이상의 굴절식 (전형적으로, 반드시 필수적이지는 않지만, 수동으로 굴절 가능한) 위치 설정/지지 링키지를 포함할 수 있다. 의료용 로봇(10)은 일련의 액추에이터(예컨대, 모터)를 포함할 수 있다. 외과용 기기(20)와 일체이거나 그에 제거 가능하게 결합될 수 있는 이러한 액추에이터는 제어 시스템(60)으로부터의 명령에 응답하여 외과용 기기(20)를 능동적으로 움직일 수 있다. 특히, 액추에이터는 3개의 선형 운동도(예컨대, X, Y, Z 선형 운동) 및 3개의 회전 운동도(예컨대, 롤링, 피칭, 요잉)를 포함할 수 있는 복수의 자유도로 외과용 기기(20)를 움직일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 액추에이터는 (예컨대, 생검 장치 등의 조오 내에 조직을 파지하기 위해) 외과용 기기(20)의 굴절식 또는 전개식 엔드 이펙터를 가동시키기 위해 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 로봇의 사시도이고, 도 3은 도 2의 의료용 로봇의 케이스가 z축 방향으로 이동한 모습을 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 2의 의료용 로봇의 하우징이 x축 방향으로 이동한 모습을 나타낸 사시도이고, 도 5A 및 도 5B는 도 2의 의료용 로봇의 암이 y축 방향으로 이동한 모습을 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 2의 의료용 로봇의 암이 y축을 중심으로 어떻게 비틀어져 움직일 수 있는지를 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 2의 의료용 로봇의 외과용 기기가 y축에 수직인 회전 축을 중심으로 어떻게 회전 될 수 있는지를 나타낸 사시도이고, 도 8A 및 도 8B는 도 2의 의료용 로봇의 외과용 기기의 기기 하우징으로부터 z축을 따라 엔드 이펙터의 움직임을 나타내는 사시도이고, 도 8C는 도 2의 의료용 로봇의 외과용 기기의 내부 바디의 중심을 축으로 회전하여 사용되는 엔드 이펙터로 전환하는 움직임을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 의료용 로봇(10)은 암(11), 베이스(12), 하우징(13), 케이스(14) 및 외과용 기기(20)를 포함할 수 있다.

케이스(14)는 베이스(12)의 상부에 배치될 수 있다. 케이스(14)는 베이스(12)에 대한 위치 변화로 의료용 로봇(10)의 높이를 변화 시킬 수 있다. 일 예로, 도 3을 참조하면, 케이스(14)는 z축을 따라 베이스(12)에 대해 상승 및 하강할 수 있다. 또한, 케이스(14)의 상승 및 하강으로 이동할 때, 케이스(14)에 부착된 암(11), 하우징(13), 외과용 기기(20)도 함께 상승 및 하강으로 이동할 수 있다.

하우징(13)은 케이스(14)의 일측에 배치될 수 있다. 하우징(13)은 베이스(12)에 대한 위치 변화로 의료용 로봇(10)의 넓이를 변화 시킬 수 있다. 일 예로, 도 4를 참조하면, 하우징(13)은 베이스(12)에 직교하여 배치된 케이스(14)에서 x축 방향으로 연장할 수 있다. 또한, 하우징(13)이 케이스(14)에 대하여 연장 이동할 때, 하우징(13)에 부착된 암(11), 외과용 기기(20)도 함께 연장하여 이동할 수 있다.

암(11)은 하우징(13)의 일측에 배치될 수 있다. 암(11)은 하우징(13)에 대한 위치 변화로 의료용 로봇(10)의 넓이를 변화 시킬 수 있다. 일 예로, 도 5A 및 도 5B를 참조하면, 암(11)은 케이스(14), 베이스(12), 하우징(13)에 대해 y축 방향으로 연장할 수 있다. 또한, 암(11)이 하우징(13)에 대하여 연장 이동할 때, 암(11)에 부착된 외과용 기기(20)도 함꼐 연장하여 이동할 수 있다. 또한, 암(110)은 하우징(13)에서 암(11)으로 연장되는 축을 중심으로 회전할 수 있다. 일 예로, 도 6을 참조하면, 암(11)은 y축 방향을 회전 축으로 하여 360도 회전할 수 있다.

외과용 기기(20)는 암(11)의 일단에 배치될 수 있다. 외과용 기기(20)는 여러 방향으로 회전 운동을 할 수 있다. 일 예로, 도 6을 참조하면, 외과용 기기(20)는 암(11)이 y축 방향을 회전 축으로 하여 회전할 때 함께 암(11)의 y축 방향을 회전 축으로 하여 회전할 수 있다. 다른 예로, 도 7을 참조하면, 외과용 기기(20)는 암(11)과 결합되는 결합부(c)를 중심으로 하며 암(11)과 수직하는 축을 중심으로 회전할 수 있다.

도 8A를 참조하면, 외과용 기기(20)는 기기 하우징(21), 기기 내부 바디(22), 복수의 외과용 기구 삽입부(23), 복수의 가이드 튜브(24), 복수의 가이드 기기(25), 복수의 엔드 이펙터(26)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 기기 하우징(21)은 의료용 로봇(10)의 암(11)의 일단에 배치된 결합부(c)에 결합될 수 있다. 기기 하우징(21)은 결합부(c)에 의해 기계적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 기기 하우징(21)은 기기 내부 바디(22) 둘레를 감싸는 형상일 수 있다. 예를 들어, 기기 하우징(21)은 원 기둥 형상일 수 있다. 기기 하우징(21)은 암(11)과 수직하는 축을 중심으로 회전할 수 있다. 기기 하우징(21)은 기기 내부 바디(22)를 지지하고 보호할 수 있다.

기기 내부 바디(22)는 기기 하우징(21)내에 배치 될 수 있다. 기기 내부 바디(22)의 외주면은 기기 하우징(21)의 내주면과 대응한 형상일 수 있다. 예를 들어, 기기 하우징(21)의 내주면이 원기둥이면 기기 내부 바디(22)의 외주면은 원기둥 형상일 수 있다. 기기 내부 바디(22)는 복수의 외과용 기구 삽입부(23)를 포함할 수 있다. 일 예로, 도 8a와 같이, 기기 내부 바디(22)는 제1 내지 제3 외과용 기구 삽입부(23a, 23b, 23c)를 포함할 수 있다. 외과용 기구 삽입부(23)의 내주면은 삽입되는 가이드기기(25)의 외주면과 대응된 형상일 수 있다. 일 예로, 가이드 기기(25)의 외주면이 원기둥 형상이면 외과용 기구 삽입부(23)의 내주면은 원기둥 형상일 수 있다. 복수의 외과용 기구 삽입부(23)은 기기 내부 바디(22)의 중심축을 기준으로 일정한 간격으로 이격되어 배치되고, 서로 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

복수의 가이드 튜브(24)는 기기 내부 바디(22)의 하측에 배치될 수 있다. 복수의 가이드 튜브(24)는 복수의 가이드 기기(25)의 연장 이동시 소정의 방향으로 가이드할 수 있다. 또한 복수의 가이드 튜브(24)는 복수의 외과용 기구 삽입부에 각각 대응하여 배치될 수 있다. 일 예로, 도 8a와 같이, 복수의 가이드 튜브(24)는 제1 내지 제3 가이드 튜브(24a, 24b, 24c)를 포함하고, 제1 내지 제3 가이드 튜브(24a, 24b, 24c)는 제1 내지 제3 외과용 기구 삽입부(23a, 23b, 23c)에 각각 대응하여 배치될 수 있다. 가이드 튜브(24)의 내주면은 삽입되는 가이드 기기(25)의 외주면과 대응된 형상일 수 있다. 일 예로, 가이드 기기(25)의 외주면이 원기둥 형상이면 가이드 튜브(24)의 내주면은 원기둥 형상일 수 있다.

복수의 가이드 기기(25)는 복수의 외과용 기구 삽입부(23) 내에 배치될 수 있다. 일 예로, 도 8a와 같이, 복수의 가이드 기기(25)는 제1 내지 제3 가이드 기기(25a, 25b, 25c)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 가이드 기기(25a, 25b, 25c)는 제1 내지 제3 외과용 기구 삽입부(23a, 23b, 23c)에 각각 대응하여 배치될 수 있다. 복수의 가이드 기기(25)의 형상은 원기둥, 삼각 가둥, 사각 기둥, 타원 기둥 등의 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 8a와 같이, 복수의 가이드 기기(25) 각각은 원기둥 형상일 수 있다.

복수의 엔드 이펙터(26)는 복수의 가이드 기기(25) 일단에 배치될 수 있다. 복수의 엔드 이펙터(26)는 의료 기능을 위해, 예컨대, 표적 조직에 대해 미리 결정된 용도를 달성하기 위해 작동 가능한 임의의 작동식 원위 부품일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 엔드 이펙터는 메스, 블레이드, 니들, 또는 전극과 같은 단일 작동 부재를 갖는다. 다른 엔드 이펙터는, 예를 들어, 겸자, 파지기, 가위, 스태플러, 혈관 밀봉기, 생검 도구, 봉합 도구, 또는 클립 어플라이어와 같은 한 쌍의 또 는 복수의 작동 부재를 갖는다. 전기적으로 활성화되거나 사용 가능화되는 엔드 이펙터의 예는 전기 수술 전극, 어블레이션 요소, 트랜스듀서, 센서, 카메라, 프로브 등을 포함한다. 엔드 이펙터는, 예를 들어, 흡인, 흡입, 관류, 유체 전달을 요구하는 처치, 부속구 도입, 생검 추출 등을 수행하기 위해 유체, 기체, 또는 고체를 이송하기 위한 도관을 또한 포함할 수 있다. 또한, 복수의 엔드 이펙터(26)는 서로 다른 종류의 의료 기능을 갖는 엔드 이펙터 일 수 있다. 일 예로, 도 8a를 참조하면, 복수의 엔드 이펙터(26)는 제1 내지 제3 엔드 이펙터(26a, 26b, 26c)를 포함할 수 있다. 제1 엔드 이펙터(26a)는 메스일 수 있다. 제2 엔드 이펙터(26b)는 생검 도구 일 수 있다. 제3 엔드 이펙터(26c)는 가위일 수 있다.

도 8b를 참조하면, 외과용 기기(20)는 복수의 엔드 이펙터(26) 중 하나의 엔드 이펙터를 구동시킬 수 있다. 구동되는 엔드 이펙터는 복수의 엔드 이펙터(26) 중 결합부(c)에 인접하게 또는 대응하여 위치한 엔드 이펙터일 수 있다. 내부적으로 결합부(c)에 인접하게 위치한 엔드 이펙터가 암(11)과 전기적 및 기계적으로 연결되어 구동될 수 있다. 외과용 기기(20)는 구동되는 엔드 이펙터가 수술 표적에서 동작 할 수 있도록 구동되는 엔드 이펙터와 대응한 가이드 기기를 연장 이동 시킬 수 있다. 일 예로, 제1 엔드 이펙터(26a)가 암(11)의 결합부(c)와 인접하게 위치하여 암(11)과 전기적 및 기계적으로 결합될 수 있다. 외과용 기기(20)는 제1 엔드 이펙터(26a)가 수술 표적에 이동 될 수 있도록 제1 가이드 기기(25a)를 연장 시킬 수 있다.

도 8c를 참조하면, 외과용 기기(20)는 복수의 엔드 이펙터(26) 중 구동시킬 엔드 이펙터를 선택할 수 있다. 외과용 기기(20)는 기기 내부 바디(22)를 소정의 방향으로 회전시켜 구동시킬 엔드 이펙터가 결합부(c)에 인접하게 또는 대응하게 위치시킬 수 있다. 결합부(c)에 인접하게 위치한 엔드 이펙터는 암(11)과 전기적 및 기계적으로 연결되어 구동 될 수 있다. 외과용 기기(20)는 선택한 엔드 이펙터를 구동 시키기 위하여 기기 내부 바디(22)를 소정의 방향으로 회전 시키기 전에 이전에 구동시킨 엔드 이펙터를 기기 내부 바디(22)에 최인접 하도록 위치시키기 위하여 구동시킨 엔드 이펙터에 대응한 가이드 기기를 후퇴 시킬 수 있다. 일 예로, 외과용 기기(20)는 제1 엔드 이펙터(26a)의 구동을 중단하고 제3 엔드 이펙터(26c)를 구동시킬 수 있다. 이때, 외과용 기기(20)는 제1 엔드 이펙터(26a)에 대응한 제1 가이드 기기(25a)를 후퇴 시켜 제1 엔드 이펙터(26a)가 기기 내부 바디(22)의 하측에 인접하게 위치 시킬 수 있다. 이후, 외과용 기기(20)는 기기 내부 바디(22)를 시계 방향으로 회전 시켜 제3 가이드 기기(25c) 및 제3 엔드 이펙터(25c)가 결합부(c)와 대응되도록 위치시켜 제3 가이드 기기(25c) 및 제3 엔드 이펙터(25c)를 암(11)과 전기적 및 기계적으로 결합시킬 수 있다. 이후, 외과용 기기(20)는 제3 엔드 이펙터(25c)가 수술 표적에 위치할 수 있도록 제3 가이드 기기(25c)를 연장 시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 복수의 외과용 기구를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 구동 중 사용되는 외과용 기구를 변경할 수 있다. 또한, 본 발명은 외과용 기구가 정확히 목표 위치에 도달할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 외과용 기기에 구비외는 복수의 이펙터 중 영상 포착 요소를 구비한 엔드 이펙터의 움직임을 나타내는 사시도이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 복수의 엔드 이펙터(26)는 수술 부위의 영상을 포착하는 영상 포착 요소(27)를 포함하는 제4 엔드 이펙터(26d)를 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 제4 엔드 이펙터(26d)는 영상 포착 요소(27)가 수술 부위를 촬영할 수 있도록 구부려지거나 회전하는 방식으로 조향 될 수 있다.

영상 포착 요소(27)가 촬영하는 방향은 제4 이펙터(26d)의 끝단에서 연장되는 방향이다. 또한, 영상 포착 요소(27)는 섬유경과 같은 간섭성 광섬유 다발일 수 있다. 영상 포착 요소(27)는 가시 또는 적외/자외선 스펙트럼 내의 영상 데이터를 포착하기 위한 단일 또는 다중 스펙트럼형일 수 있다. 다양한 다른 실시 예에서, 영상 포착 요소(134)는, 무엇보다도 공초점 현미경, OCT 시스템, 및 초음파 프로브와 같은 임의의 유형의 촬상 시스템을 포함할 수 있다.

일 예로, 외과용 기기(20)는 영상 포착이 필요한 수술 부위에 제4 엔드 이펙터(26d)가 인접하도록 제4 가이드 기기(25d)를 연장시킬 수 있다. 도 9a는 제4 가이드 기기(25d)가 연장된 모습이고, 도 9b는 제4 가이드 기기(25d)가 후퇴한 모습이다.

따라서, 본 발명은 복수의 외과용 기구를 포함할 수 있다. 본 발명은 구동 중 사용되는 외과용 기구를 변경할 수 있다. 본 발명은 외과용 기구가 정확히 목표 위치에 도달할 수 있다. 본 발명은 목표 위치에 도달하여 정밀한 영상 촬영이 가능할 수 있다.

도 10은 2대의 의료용 로봇을 이용하여 외과 수술을 하는 모습을 나타내는 일 구현예이다.

도 10을 참조하면, 일 예에서, 환자(P)가 수술대(O)에 누어 있을 수 있다. 환자(P)의 수술부위를 치료하기 위하여 제1 및 제2 의료용 로봇(10a, 10b)이 배치되어 있다. 제1 의료용 로봇(10a)은 가위인 제3 엔드 이펙터(26c)를 구동하고 있고, 제2 의료용 로봇(10b)은 영상 포착 요소를 구비한 제4 엔드 이펙터(26d)를 구동하고 있다. 제1 의료용 로봇(10a)은 수술부위인 목표 위치에 제3 엔드 이펙터(26c)를 위치하기 위하여 제1 외과용 기기(20a)를 암의 결합부를 축으로 경사지도록 회전한 후 제3 가이드 기기(25c)를 연장시킬 수 있다. 제2 의료용 로봇(10b)은 수술부위인 목표 위치에 제4 엔드 이펙터(26d)를 위치하기 위하여 제2 외과용 기기(20b)를 암의 결합부를 축으로 경사지도록 회전한 후 제4 가이드 기기(25d)를 연장시킬 수 있다. 이에, 제4 엔드 이펙터(26d)로 수술부위를 세밀하게 관찰하며 제3 엔드 이펙터(26c)로 수술 부위의 치료를 진행할 수 있다. 이후, 의사는 다른 종류의 엔드 이펙터를 사용하기 위하여 제1 의료용 로봇(10a) 또는 제2 의료용 로봇(10b)의 엔드 이펙터를 수술 중에 변경할 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 다른 실시예에 따른 외과용 기기에 구비되는 복수의 이펙터 중 영상 포착 요소를 구비한 엔드 이펙터의 움직임을 나타내는 사시도이고, 도 12는 도 11a의 영상 포착 요소 엔드 이펙터가 구비된 의료용 로봇을 이용하여 외과 수술을 하는 모습을 나타내는 다른 구현예이다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 제4 엔드 이펙터(26d)는 도 9a 및 도 9b의 제4 엔드 이펙터에서 지지 커버부(28)와 힌지부(29)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따른 제4 엔드 이펙터(26d)는 상기 차이가 있는 구성 이외의 동일한 구성은 도 9a 및 도 9b의 설명을 따른다.

제4 엔드 이펙터(26d)는 일단에 힌지부(29)가 배치되고, 지지 커버부(28)가 힌지부(29)를 축으로 회전할 수 있다. 힌지부(29)는 내부에 모터를 구비하여 지지 커버부(28)를 회전시킬 수 있다. 지지 커버부(28)는 회전하여 영상 포착 요소(27)의 촬영부를 여닫을 수 있다. 또한, 지지 커버부(28)는 힌지부(29)에 의해 열리면 영상 포착 요소(27)가 수술 부위를 촬영할 수 있도록 하고, 수술부위가 촬영이 잘 될 수 있도록 신체의 일부를 고정 또는 들어 올릴 수 있다. 즉, 지지 커버부(28)는 힌지부(29)에 의해 열리면 고정된 상태를 유지하여 지지할 수 있다. 일 예로, 도 11a는 지지 커버부(28)가 닫힌 모습이다. 이 경우 영상 포착 요소(27)를 촬영전에 혈흔, 먼지 등으로부터 보호하여 촬영이 안되는 것을 방지할 수 있다. 도 11b는 지지 커버부(28)가 열린 모습이다. 이 경우 지지 커버부(28)는 촬영을 위한 환부를 고정하고 지지할 수 있다. 예를 들어, 도 10 및 도 12를 참조하면, 일 예에서, 환자(P)가 수술대(O)에 누어 있을 수 있다. 제4 엔드 이펙터(26d)는 제4 가이드 튜브(24d)에서 수술 부위 방향으로 제4 가이드 기기(25d)가 연장되어 위치할 수 있다. 제4 엔드 이펙터(26d)는 촬영이 필요한 부위로 조향될 수 있다. 힌지부(29)는 지지 커버부(28)를 회전시키고, 지지 커버부(28)는 촬영이 용이하도록 신체의 일부를 고정하고 지지하고, 영상 촬영 요소(27)가 수술 또는 검사가 필요한 부위를 촬영할 수 있다.

따라서, 본 발명은 목표 위치에 도달하여 정밀한 영상 촬영이 가능한 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명은 영상 촬영 기기를 보호하는 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명은 영상 촬영이 용이한 의료용 로봇 장치 및 이의 시스템을 제공할 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 로봇의 일 부분을 나타낸다.

도 13을 참조하면, 의료용 로봇(10)의 기기 하우징(21)에서 제1 내지 제3 외과용 기구 삽입부(23a, 23b, 23c)가 형성된 상부면, 제1 내지 제3 가이드 기기(25a, 25b, 25c)가 돌출되는 하부면을 정의하면, 제1 내지 제3 가이드 기기(25a, 25b, 25c)가 돌출 부위를 둘러싼, 즉, 하부면의 가장자리 영역에는 에어가이드 장치(71)가 설치될 수 있다.

에어가이드 장치(71)는 환자의 수술 영역에서 피부가 절개된 영역을 둘러싸는 형태로 에어를 분사하여 에어 커튼을 형성할 수 있다. 따라서, 에어 커튼은 전체적으로 속이 빈 원기둥 형상이 될 수 있고, 기기 하우징(21)의 하부면과 에어 커튼에 의해서 피부가 절개된 영역과 기기 하우징(21)의 하부면 사이에는 에어로 밀폐된 공간이 형성된다. 따라서, 외부의 이물질이 절개 영역 내로 침입하는 것을 방지한다. 또한, 수술 과정 중에 절개 영역 내로부터의 각종 인체로부터 형성된 물질이 외부로 방출되는 것을 방지하여 의료 감염 등의 문제를 방지하고 의료 환경의 청결을 유지한다.

또한, 제어 시스템(60)은 제1 내지 제3 가이드 기기(25a, 25b, 25c)를 제외한 나머지 구성들의 움직임이 없는 경우에만 에어가이드 장치(71)로부터 에어가 분사되도록 할 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 로봇의 일 부분을 나타낸다.

도 14를 참조하면, 의료용 로봇(10)의 기기 하우징(21)에서 제1 내지 제3 외과용 기구 삽입부(23a, 23b, 23c)가 형성된 상부면, 제1 내지 제3 가이드 기기(25a, 25b, 25c)가 돌출되는 하부면을 정의하면, 제1 내지 제3 가이드 기기(25a, 25b, 25c)가 돌출 부위를 둘러싼, 즉, 하부면의 가장자리 영역에는 에어가이드 장치(71)가 설치될 수 있다. 그리고, 기기 하우징(21)의 외주면에는 가이드 광원장치(72)가 설치될 수 있다.

광원장치(72)는 높이 조절부(72a), 길이 조절부(72b) 그리고, 길이 조절부(72b)의 끝단에 형성되어 환부 측으로 원형 형태의 광을 제공하는 광원부(72c)를 포함할 수 있다. 높이 조절부(72a)는 광원부(72c)의 높이를 조절할 수 있다. 높이 조절부(72a)에 의해 광원부(72c)는 기기 하우징(21)으로부터의 높이가 달라질 수 있다. 길이 조절부(72b)는 광원부(72c)를 기기 하우징(21)의 길이 방향으로의 길이를 조절할 수 있다. 길이 조절부(72b)에 의해서 광원부(72c)는 환부와 가까워지거나 멀어질 수 있다.

기기 하우징(21)이 동일한 위치일 때, 높이 조절부(72a)의 높이가 상승함에 따라 광원부(72c)의 높이가 높아지면 환부에 표시되는 원형광은 지름이 커질 수 있고, 길이 조절부(72b)가 길어짐에 따라 광원부(72c)가 환부측에 가까워지면 원형광의 지름은 줄어들 수 있다.

의료진이나 작업자는 기기 하우징(21)의 초기 위치에서 높이 조절부(72a)와 길이 조절부(72b)의 높이와 길이를 조정할 수 있다. 이때, 의부 디바이스를 이용하여 제어 시스템(60)을 원격 제어할 수 있고, 제어 시스템(60)은 의부 디바이스의 제어에 기초하여 높이 조절부(72a), 길이 조절부(72b)를 제어할 수 있고, 광원부(72c)의 광 출력 여부를 제어할 수 있다.

수술 부위인 피부 절개 부위를 둘러싼 원형광이 환부에 표시되도록 높이 조절부(72a), 길이 조절부(72b)의 초기 셋팅이 진행될 수 있다.

초기 셋팅이 완료되면, 제어 시스템(60)은 높이 조절부(72a), 길이 조절부(72b)의 위치 정보를 저장할 수 있다.

그리고, 제어 시스템(60)은 의료용 로봇(10)의 움직임 정보에 기초하여 지속적으로 높이 조절부(72a), 길이 조절부(72b)의 위치를 변경함으로써 원형광이 계속해서 수술 부위인 피부 절개 부위를 둘러싸는 형태로 환부에 표시되도록 할 수 있다.

에어가이드 장치(71)는 에어분사구(71a)와 원형광탐지부(71b)를 포함할 수 있다. 원형광탐지부(71b)는 기기 하우징(21)의 하부면의 가장자리를 둘러싸는 형태로 원형 타입의 형상을 가지고, 에어분사구(71a)는 원형광탐지부(71b)를 둘러싸는 형태로 설치되어 환부 측에 에어커튼을 형성할 수 있다.

에어분사구(71a)로부터의 출력되는 에어 커튼의 사이즈는 조절될 수 있다. 즉, 에어분사구(71a)는 기기 하우징(21)의 하부면의 가장자리 영역에 형성되므로 기기 하우징(21)의 하부면의 가장자리 영역과 대응된 원형의 에어가 출력되어 전체적으로 속이빈 원기둥 형상의 에어커튼이 형성된다. 따라서, 에어가이드 장치(71a)로부터의 출력되는 에어 커튼의 사이즈를 조절하는 것이라 함은 원기둥 형상의 에어커튼의 지름이 조절되는 것을 의미한다.

원형광탐지부(71b)는 광원부(72c)에 의해 환부측에 표시된 원형광을 탐지할 수 있다. 제어시스템(60)은 원형광탐지부(71b)의 원형광 탐지 정보에 기초하여 에어분사구(71a)로부터 출력되는 에어커튼의 사이즈를 조절할 수 있다.

제어시스템(60)은 에어커튼이 원형광을 둘러싸는 형태로 에어분사구(71a)에서 에어가 출력되도록 할 수 있다.

실시예는 원형광 탐지를 통해 에어커튼이 적절히 피부 절개 부위 주변에 형성되도록 할 수 있다. 그리고, 기기 하우징(21) 등의 위치 변경이 있는 경우에도, 지속적으로 원형광이 피부 절개 부위 주변에 표시되도록 하고, 에어커튼이 원형광을 둘러싸는 형태로 형성되도록 함으로써 지속적으로 에어커튼이 적절히 피부 절개 부위 주변에 형성되도록 할 수 있다.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

또한 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

C: 의료진의 콘솔
O: 수술대
1 의료용 로봇 시스템
10 의료용 로봇
20 외과용 기기
30 마스터 조립체
40 시각화 시스템
50 제어장치
60 제어 시스템

Claims (10)

1. 베이스;
   상기 베이스 상부에 배치되고 z축 방향으로 상승 및 하강으로 움직이는 케이스;
   상기 케이스 일측에 배치되고 x축 방향으로 연장하여 움직이는 하우징;
   상기 하우징의 일측에 배치되고 y축 방향으로 연장하여 움직이고, 상기 y축을 회전 축으로 회전하는 암; 및
   상기 암의 일단에 배치된 결합부와 결합되고, 상기 암이 회전할 때 함께 회전하고, 상기 결합부를 중심으로 상기 암과 수직하는 방향을 회전 축으로 회전하는 외과용 기기;를 포함하고,
   상기 외과용 기기는, 상기 암의 결합부과 직접 결합하는 기기 하우징과, 상기 기기 하우징 내에 배치되고, 복수의 외과용 기구 삽입부를 포함하는 기기 내부 바디와, 상기 복수의 외과용 기구 삽입부에 대응하여 배치되는 복수의 가이드 기기와, 상기 복수의 가이드 기기 일단에 각각 배치되는 서로 다른 종류의 복수의 엔드 이펙터를 포함하며,
   상기 복수의 엔드 이펙터 중 어느 하나인 제1 엔드 이펙터를 선택하여 구동 시킬 경우, 상기 외과용 기기는 상기 기기 내부 바디를 회전시켜 상기 제1 엔드 이펙터와 상기 결합부가 전기적 및 기계적 결합이 되도록 위치 변경을 하고,
   상기 복수의 엔드 이펙터 중 상기 제1 엔드 이펙터와 다른 제2 엔드 이펙터를 선택하여 구동시킬 경우, 상기 외과용 기기는 상기 제1 엔드 이펙터가 배치된 가이드 기기를 후퇴시킨 후 상기 기기 내부 바디를 회전시켜 상기 제2 엔드 이펙터 및 상기 제2 엔드 이펙터에 대응하는 가이드 기기를 상기 결합부에 결합하는
   의료용 로봇.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 외과용 기기는,
   구동하는 엔드 이펙터가 목표 위치에 도달하도록 상기 복수의 가이드 기기 중 구동하는 엔드 이펙트와 대응하는 가이드 기기를 연장하여 이동시키는
   의료용 로봇.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 엔드 이펙터를 구성하는 각각의 엔드 이펙터는 메스, 파지기, 가위 또는 생검 도구 중 어느 하나인
   의료용 로봇.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 엔드 이펙터는 메스로 구성된 엔드 이펙터, 생검 도구로 구성된 엔드 이펙터 및 가위로 구성된 엔드 이펙터인
   의료용 로봇.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 엔드 이펙터는 영상 포착 요소를 포함하고, 구부려지거나 회전하고
   상기 엔드 이펙터에는 수술부위가 촬영될 수 있도록 신체의 일부를 고정 또는 들어 올릴 지지 커버부가 더 설치되고,
   상기 복수의 가이드 기기가 돌출되는 상기 기기 하우징의 하부면의 가장자리 영역에는 피부 절개 부위를 둘러싸는 형태의 에어커튼을 형성하는 에어가이드 장치가 설치되고,
   상기 에어커튼의 사이즈는 상기 피부 절개 부위를 둘러싸는 형태로 상기 수술 부위에 표시된 원형광의 탐지 결과에 기초하여 결정되는
   의료용 로봇.
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