KR102428622B1

KR102428622B1 - 다목적 플렉시블 수술 도구 시스템

Info

Publication number: KR102428622B1
Application number: KR1020207022814A
Authority: KR
Inventors: 카이 쉬; 지앙란 자오; 슈'안 장; 징 주; 이탕 런; 린후이 니우; 티엔라이 동; 징시 루
Original assignee: 베이징 서제리 테크놀로지 씨오., 엘티디.
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2022-08-03
Also published as: EP3738540B1; EP3738540A4; JP2021510114A; KR20200108026A; WO2019137380A1; JP7295139B2; CA3088221A1; EP3738540A1; US20200405279A1

Abstract

본 발명은 플렉시블 수술 도구(10)를 포함하는 다목적 플렉시블 수술 도구 시스템에 관한 것으로, 상기 플렉시블 수술 도구(10)는 제 1 원위 구조 분절(14) 및 제 2 원위 구조 분절(15)을 포함하는 원위 구조체(11), 연결체(13), 및 상기 연결체(13)를 통해 상기 제 2 원위 구조 분절(15)에 연결되는 근위 구조체(12)를 포함하는 플렉시블 연속체 구조; 및, 상기 제 1 원위 구조 분절(14)에 연결되어 상기 제 1 원위 구조 분절(14)이 선회 운동을 하도록 구동시키고, 또한 상기 근위 구조체(12)에 연결되어 상기 근위 구조체(12)가 선회 운동을 하도록 구동시킴으로써, 상기 제 2 원위 구조 분절(15)을 간접적으로 구동시켜 선회 운동을 하는 전동 구동 유닛(20);을 포함한다.

Description

다목적 플렉시블 수술 도구 시스템

본 특허 출원은 2018 년 1 월 10 일 제출된, 출원번호가 2018100230590 이고 발명의 명칭이 "다목적 플렉시블 수술 도구 시스템"인 중국 특허 출원, 및 2018 년 1 월 10 일 제출된, 출원번호가 2018100223417 이고 발명의 명칭이 "원위 구조체를 하이브리드 방식으로 구동 가능한 플렉시블 수술 도구 시스템"인 중국 특허 출원의 우선권을 요구하며, 상기 출원의 전문을 인용 방식으로 본문에 병합시켰다.

본 발명은 의료기계 분야에 속하며, 구체적으로는 다목적 플렉시블 수술 도구 시스템에 관한 것이다.

다공 복강경 최소침습 수술은 절개창이 작고, 수술 후 회복이 빨라 이미 외과수술에서 중요한 지위를 차지하고 있다. 종래의 Intuitive Surgical사(미국 인튜이티브 서지컬사)의 da Vinci(다빈치) 수술 로봇은 의사를 보조하여 다공 복강경 최소침습 수술을 완수 하며, 상업적인 막대한 성공을 얻었다.

최소침습 수술은 다공 복강경 수술 이후 단일공 복강경 수술 및 자연개구를 통한 무침습 수술로 발전하였으며, 환자에게 입히는 상처가 더욱 작고, 수술 후 결과가 더욱 높다. 그러나 단일공 복강경 수술과 자연개구를 통한 무침습 수술 중, 시각 조명 모듈과 수술 조작 암을 포함하는 모든 수술 기계는 단일한 통로를 통해 수술 부위에 도달하므로, 이로 인해 수술 기계에 대한 제작 요구가 매우 엄격하다. 종래의 수술 기계의 원위 구조는 주로 다수의 막대 부재의 직렬 힌지 결합으로 이루어져, 와이어 로프의 견인력을 이용하여 구동함으로써 힌지 결합 관절 부위에서 수술 기계의 선회를 구현한다. 와이어 로프는 풀리를 통해 지속적으로 긴장 상태를 유지해야 하기 때문에, 이러한 구동 방식은 수술 기계의 추가적인 소형화를 구현하기 어렵고, 기계의 운동 성능을 추가적으로 향상시키기도 어렵다.

Intuitive Surgical 사는 최근 da Vinci Single-Site(SS형 다빈치) 수술 로봇을 출시하였으며, 종래의 강성 수술 기계를 반 강성 수술 기계로 개조하고, 프리벤딩 카눌라를 추가하여 수술 기계의 운동 성능을 어느 정도 향상시켰다.

중국특허공개공보 106361432

본 발명은 다목적 플렉시블 수술 도구 시스템을 개시하는 바, 상기 플렉시블 수술 도구 시스템은 플렉시블 수술 도구를 포함하며, 상기 플렉시블 수술 도구는 제 1 원위 구조 분절 및 제 2 원위 구조 분절을 포함하는 원위 구조체, 연결체, 및 상기 연결체를 통해 상기 제 2 원위 구조 분절에 연결되는 근위 구조체를 포함하는 플렉시블 연속체 구조; 및, 상기 제 1 원위 구조 분절에 연결되어 상기 제 1 원위 구조 분절이 선회 운동을 하도록 구동시키고, 또한 상기 근위 구조체에 연결되어 상기 근위 구조체가 선회 운동을 하도록 구동시킴으로써, 상기 제 2 원위 구조 분절을 간접적으로 구동시켜 선회 운동을 하는 전동 구동 유닛;을 포함한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 수술 도구의 전체적인 구조도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 수술 도구의 하우징 몸체를 생략한 후의 구조도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 원위 구조체의 구조도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 근위 구조체의 구조도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 구동 유닛의 구조도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결체(제 2 안내 통로 미도시)의 구조도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 수술 도구에 하우징 몸체, 밀봉 외피 및 시스를 장착한 후의 구조도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 시스의 구조도이다.
도 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동 구동 유닛의 구조도이다.
도 10 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원위 구조체의 말단을 시각 조명 모듈에 연결 시의 구조도이다.
도 11 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리니어 모듈과 모터 그룹 유닛의 연결 관계를 나타낸 개략도이다.
도 12 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 그룹 유닛의 덮개판을 생략 시의 구조도이다.
도 13 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무균 장벽의 구조도이다.
도 14 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무균 장벽을 다른 각도로 바라본 구조도이다.
도 15 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 수술 도구의 후단의 구조도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 결부하여 본 발명의 실시예 중의 기술적 해결책에 대해 명확하고 완전하게 설명하고자 한다. 다만, 여기에서 설명한 실시예는 모든 실시예인 것이 아니라 단지 본 발명의 일부 실시예에 불과하다. 본 발명의 실시예에 기반하여, 당업자가 창의적인 노동을 거치지 않고 얻은 다른 모든 실시예도 본 발명의 보호 범위에 속한다.

도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플렉시블 수술 도구(10), 무균 장벽(50), 모터 그룹 유닛(60) 및 리니어 모듈(70)을 포함한다. 플렉시블 수술 도구(10)는 플렉시블 연속체 구조 및 전동 구동 유닛(20)을 포함한다. 플렉시블 연속체 구조는 원위 구조체(11), 근위 구조체(12) 및 연결체(13)를 포함한다. 원위 구조체(11)는 제 1 원위 구조 분절(14) 및 제 2 원위 구조 분절(15)을 포함한다. 전동 구동 유닛(20)은 제 1 원위 구조 분절(14)에 연결되어 제 1 원위 구조 분절(14)을 선회 운동을 하도록 구동시킨다. 제 2 원위 구조 분절(15)은 연결체(13)를 통해 근위 구조체(12)에 연결된다. 전동 구동 유닛(20)은 또한 근위 구조체(12)에 연결되어 근위 구조체(12)가 선회 운동을 하도록 구동시킴으로써, 제 2 원위 구조 분절(15)을 간접적으로 구동시켜 선회 운동을 하게 한다. 모터 그룹 유닛(60)은 무균 장벽(50)을 통해 플렉시블 수술 도구(10)에 연결되어 전동 구동 유닛(20)에 구동력을 제공한다. 리니어 모듈(70)의 출력단은 모터 그룹 유닛(60)에 연결되어 모터 그룹 유닛(60) 및 플렉시블 수술 도구(10)를 선형 급송 운동을 하도록 구동시킨다.

또한, 제 1 원위 구조 분절(14)은 제 1 원위 스페이서판(141), 제 1 원위 고정판(142) 및 제 1 원위 구조골(143)을 포함한다. 제 1 원위 구조골(143)의 일단은 전동 구동 유닛(20)에 연결되고, 타단은 연결체(13) 및 제 1 원위 스페이서판(141)을 순차적으로 관통한 후에 제 1 원위 고정판(142)에 체결 연결된다. 제 2 원위 구조 분절(15)은 제 2 원위 스페이서판(151), 제 2 원위 고정판(152) 및 제 2 원위 구조골(153)을 포함한다. 근위 구조체(12)는 근위 스페이서판(121), 근위 고정판(122) 및 근위 구조골(123)을 포함한다. 제 2 원위 구조골(153)은 근위 구조골(123)과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지고, 상기 구조골의 일단은 근위 고정판(122)에 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 근위 스페이서판(121), 연결체(13), 제 1 원위 스페이서판(141), 제 1 원위 고정판(142), 제 2 원위 스페이서판(151)을 관통한 후에 제 2 원위 고정판(152)에 체결 연결된다.

전동 구동 유닛(20)은 기본 프레임워크(21)와, 기본 프레임워크(21)에 설치되고 회전 운동 입력을 직선 운동 출력으로 전환하기 위한 직선 운동 기구(22)를 포함한다. 직선 운동 기구(22)는 복수 개일 수 있다. 여기서, 직선 운동 기구(22)의 일부 출력단은 제 1 원위 구조골(143)에 연결되고, 직선 운동 기구(22)의 다른 일부 출력단은 구동골(124)의 일단에 연결된다. 구동골(124)의 타단은 근위 스페이서판(121)을 순차적으로 관통한 후에 근위 고정판(122)에 체결 연결된다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 기본 프레임워크(21)는 간격을 두고 배치된 제 1 지지판(211)과 제 2 지지판(212)을 포함한다. 직선 운동 기구(22)는 제 1 지지판(211), 제 2 지지판(212)과 회전 연결되는 이중 나사(221)를 포함한다. 이중 나사(221)의 두 나사 구간에는 각각 하나의 나사산 슬라이딩 블록(222)이 결합된다. 나사산 슬라이딩 블록(222)은 제 1 지지판(211)과 제 2 지지판(212) 사이에 고정 설치된 가이드 로드(223)에 슬라이딩 연결된다. 이와 같이, 나사산 슬라이딩 블록(222)은 직선 운동 기구(22)의 출력단을 구성하게 된다. 이중 나사(221)의 두 나사 구간의 나사산의 회전 방향은 서로 반대이다. 이에 따라, 이중 나사(221)가 회전할 때, 상기 이중 나사(221)에 위치한 두 나사산 슬라이딩 블록(222)이 동일한 속도로 반대 방향으로 직선 운동을 하게 되며, 따라서, 두 나사산 슬라이딩 블록(222)이 제 1 원위 구조골(143)과 구동골(124)을 각각 가이드 로드(223)를 따라 동일한 속도로 반대 방향으로 직선 운동하도록 구동시켜, 제 1 원위 구조골(143)과 구동골(124)이 당겨지거나 밀리도록 함으로써, 제 1 원위 구조 분절(14)과 근위 구조체(12)의 임의의 방향으로의 선회를 구현한다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는 직선 운동 기구(22)를 제공한다. 구체적으로, 상기 직선 운동 기구(22)는 제 1 지지판(211)과 제 2 지지판(212) 사이에 회전 연결된 주동 나사(221a)와 종동 나사(221b)를 포함한다. 주동 나사(221a)와 종동 나사(221b)에는 각각 하나의 나사산 슬라이딩 블록(222)이 나사산 결합을 통해 연결된다. 나사산 슬라이딩 블록(222)은 제 1 지지판(211)과 제 2 지지판(212) 사이에 고정 설치된 가이드 로드(223)에 슬라이딩 연결된다. 주동 나사(221a)와 종동 나사(221b)에는 하나의 타이밍 풀리(231)가 끼워져 체결된다. 두 타이밍 풀리(231)의 사이는 타이밍 벨트(232)에 의해 연결된다. 주동 나사(221a)와 종동 나사(221b)의 나사산의 회전 방향은 서로 반대이다. 주동 나사(221a)가 회전할 때, 주동 나사(221a)에 위치한 나사산 슬라이딩 블록(222)과 종동 나사(221b)에 위치한 나사산 슬라이딩 블록(222)은 동일한 속도로 반대 방향으로 직선 운동을 한다.

하나의 바람직한 실시예에서, 두 직선 운동 기구(22)의 출력단이 제 1 원위 구조골(143)에 연결됨으로써, 제 1 원위 구조 분절(14)이 두 방향에서의 선회 자유도를 구현한다. 또한, 두 직선 운동 기구(22)의 출력단이 구동골(124)에 연결됨으로써, 근위 구조체(12)가 두 방향에서의 선회 자유도를 구현한다. 근위 구조체(12)가 어느 한 방향으로 선회하는 경우, 제 2 원위 구조 분절(15)은 일정한 비례 관계(근위 구조골(123)과 제 2 원위 구조골(153)의 분포 반경에 의해 공동으로 결정됨)에 따라 반대 방향으로 선회한다.

또한, 제 1 지지판(211)과 제 2 지지판(212)은 지지로드를 통해 고정 연결된다. 제 1 지지판(211)과 제 2 지지판(212) 사이에는 연결판(213)이 설치되고, 연결판(213)도 지지로드를 통해 고정 연결된다. 지지로드에는 위치 결정 슬리브(214)가 끼워져 설치되어 연결판(213), 제 1 지지판(211) 및 제 2 지지판(212)의 위치를 결정한다. 이중 나사(221)는 연결판(213)을 관통하여 지나고 또한 연결판(213)과의 사이에 간극이 구비되며, 연결판(213)은 이중 나사(221)의 두 나사산 구간을 분리시킨다.

다른 실시예에서, 제 1 지지판(211)과 제 2 지지판(212)은 나사산을 갖는 지지로드를 통해 고정 연결될 수도 있다. 이 경우, 제 1 지지판(211), 제 2 지지판(212) 및 연결판(213) 사이의 위치는 지지로드에 결합된 위치 결정 너트를 체결함으로써 구현할 수 있다. 다시 말하면, 위치 결정 너트로 위치 결정 슬리브(214)를 대체한다.

또한, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 연결체(13)는 통로 연결판(131), 통로 지지판(132), 원위 고정판(133), 근위 구조체 고정판(134), 제 1 안내 통로(135) 및 제 2 안내 통로(136)를 포함한다. 통로 연결판(131)은 제 1 지지판(211)에 체결 연결된다. 통로 지지판(132)은 제 2 지지판(212)에 체결 연결된다. 근위 구조체 고정판(134)은 연결 컬럼(137)을 통해 통로 지지판(132)에 체결 연결된다. 제 1 안내 통로(135)의 일단은 근위 구조체 고정판(134)에 체결 연결되고, 타단은 통로 지지판(132), 통로 연결판(131)을 순차적으로 관통한 후에 원위 고정판(133)에 체결 연결되며; 제 2 원위 구조골(153) 및 근위 구조골(123)은 제 1 안내 통로(135)를 통과한다. 제 2 안내 통로(136)는 원위 고정판(133)과 통로 연결판(131) 사이에 설치되고, 제 1 원위 구조골(143)은 제 2 안내 통로(136)를 통과한다. 대안적인 기술적 해결책에서, 통로 지지판(132)과 연결 컬럼(137)을 생략할 수 있으며, 이 경우, 근위 구조체 고정판(134)을 제 2 지지판(212)에 직접 체결 연결할 수 있다.

또한, 도 3 에 도시된 바와 같이, 제 2 원위 구조 분절(15)의 말단에 수술 집행 장치(30)가 설치된다. 기본 프레임워크(21)에 집행 장치 구동 기구가 설치되고, 집행 장치 구동 기구의 출력단은 수술 집행 장치 제어선(301)을 통해 수술 집행 장치(30)에 연결된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 집행 장치 구동 기구는 기본 프레임워크(21)에 회전 설치된 하나의 스크루(303)를 포함하고, 스크루(303)에는 하나의 슬라이딩 블록(304)이 결합되며, 슬라이딩 블록(304)은 기본 프레임워크(21)에 고정 설치된 가이드 로드(305)에 슬라이딩 연결된다. 슬라이딩 블록(304)은 집행 장치 구동 기구의 출력단으로서 수술 집행 장치 제어선(301)에 체결 연결된다. 스크루(303)가 서로 다른 방향을 따라 회전할 때, 스크루(303)에 결합된 슬라이딩 블록(304)이 가이드 로드(305)를 따라 상하 방향으로 직선 운동을 하여 수술 집행 장치 제어선(301)을 당기거나 밀어서 수술 집행 장치(30)의 개폐를 구현할 수 있다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 제 2 원위 구조 분절(15)의 말단에 위치하는 수술 집행 장치(30)는 도 10 에 도시한 시각 조명 모듈(90)과 같은 다른 기능성 집행 장치로 대체될 수 있다. 이 경우, 기본 프레임워크(21)에 시각 처리 유닛 및 조명 제어 유닛을 설치할 수 있고, 시각 처리 유닛과 조명 제어 유닛은 복합도체(composite conductor)를 통해 시각 조명 모듈(90)에 연결될 수 있다. 원위 구조체(11)의 구동에 의해 시각 조명 모듈(90)의 자세를 조절하여 작업 부위 시야의 실시간 이미지를 획득할 수 있다.

또한, 도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플렉시블 수술 도구(10)는 탄성 연결 기구(40)를 더 포함한다. 탄성 연결 기구(40)는 연결 헤드(401), 커플링 수나사(402), 제 3 지지판(403), 제4 지지판(404) 및 스프링(405)을 포함한다. 제 3 지지판(403)은 지지로드(406)를 통해 제 2 지지판(212)에 고정 연결된다. 제4 지지판(404)은 지지로드(407)를 통해 제 3 지지판(403)에 고정 연결된다. 연결 헤드(401)는 제 3 지지판(403)에 슬라이딩 연결된다. 도 5 에 도시된 직선 운동 기구(22)를 사용하는 경우, 이중 나사(221) 또는 스크루(303)가 연결 헤드(401)의 일단에 슬라이딩 가능하되 회전 불가능하게 연결된다. 도 9 에 도시된 직선 운동 기구(22)를 사용하는 경우, 주동 나사(221a) 또는 스크루(303)는 연결 헤드(401)의 일단에 슬라이딩 가능하고 회전 불가능하게 연결된다. 연결 헤드(401)의 타단은 커플링 수나사(402)의 일단에 연결된다. 커플링 수나사(402)는 제4 지지판(404)에 슬라이딩 및 회전 가능하게 설치된다. 스프링(405)은 커플링 수나사(402)에 끼워져 연결된다. 스프링(405)의 일단은 제 3 지지판(403)에 접촉되고, 타단은 커플링 수나사(402)에 고정 연결된다. 커플링 수나사(402)와 커플링 암나사(503)(아래에서 상세히 설명하며, 상기 커플링 암나사(503)는 구동 모터의 회전축에 고정 연결됨)가 축 방향을 따라 인접하지만 맞춰지지 않는 경우, 커플링 암나사(503)는 커플링 수나사(402)를 밀어서 축 방향을 따라 운동하게 하고 스프링(405)을 압축한다. 이 경우, 커플링 암나사(503)가 축 방향을 따라 회전하기 때문에, 회전하여 커플링 수나사(402)에 맞춰지는 경우, 커플링 수나사(402)가 스프링(405)의 반동에 의해 복귀됨으로써, 커플링 수나사와 암나사의 연결을 구현하고 회전 운동을 스크루(303) 및 이중 나사(221) 또는 주동 나사(221a)에 전달한다.

또한, 전동 구동 유닛(20) 및 탄성 연결 기구(40)의 외부에 하우징 몸체(230)가 설치된다. 제 1 지지판(211), 제 2 지지판(212)은 모두 하우징 몸체(230)에 체결 연결된다. 원위 구조체(11)의 외부에는 밀봉 외피(119)가 설치되어 원위 구조체(11)가 인체의 자연개구 또는 수술 절개창으로 진입 시의 원활성을 개선한다. 밀봉 외피(119)의 외부에는 또한 외관(120) 및 시스(125)가 설치될 수 있다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 일종의 응용에서, 시스(125)는 복강의 단일 절개창 부위에 고정된다. 원위 구조체(11)는 밀봉 외피(119), 수술 집행 장치(30)와 함께 자유롭게 시스(125) 상의 수술도구가 통과하기 위한 관통공을 관통하여 수술부위에 도달한다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 시스(125)는 플렉시블 시스를 적용할 수도 있으며, 이는 인체의 각종 자연개구에 보다 용이하게 삽입되어 개구의 형상에 따라 자가 적응하여 외형을 변형시킬 수 있다. 플렉시블 시스의 일단을 개구의 입구 부위에 고정시키면, 원위 구조체(11)는 밀봉 외피(119), 수술 집행장치(30)와 함께 마찬가지로 자유롭게 플렉시블 시스 상의 수술도구가 통과되기 위한 관통공을 관통하여 수술부위에 도달할 수 있다.

또한, 도 11 내지 도 15 에 도시된 바와 같이, 모터 그룹 유닛(60)은 모터 그룹 하우징(601)을 포함한다. 모터 그룹 하우징(601)의 선단은 모터 고정판(602)에 회전 연결된다. 모터 고정판(602)의 전측에는 덮개판(603)이 체결 연결된다. 모터 고정판(602)의 후측에는 복수의 제1 모터(605), 하나의 제 2 모터(606) 및 하나의 제 3 모터(607)가 체결 연결된다. 제 1 모터(605)의 출력축은 덮개판(603)을 관통하여 제 2 커플링 수나사(609)에 체결 연결된다. 제 2 모터(606)의 출력축은 덮개판(603)을 관통하여 연결 블록(610)에 체결 연결된다. 제 3 모터(607)의 출력축에는 기어(612)가 체결 연결된다. 기어(612)는 하나의 내부 링기어(613)와 치합된다. 내부 링기어(613)는 모터 그룹 하우징(601)에 체결 연결된다.

무균 장벽(50)은 무균 장벽 커버(501), 무균 장벽 지지판(502) 및 커플링 암나사(503)를 포함한다. 커플링 암나사(503)는 무균 장벽 지지판(502)에 회전 설치되어 커플링 수나사(402)와 제2 커플링 수나사(609)를 연결한다. 무균 장벽 커버(501)는 무균 장벽 지지판(502)의 바깥 둘레에 회전 설치된다. 무균 장벽 지지판(502)의 전측에는 위치 결정 핀 홀(505)이 설치된다. 플렉시블 수술 도구(10)의 제 4 지지판(404)의 후측에는 위치 결정 핀 홀(505)에 결합되어 연결되는 위치 결정 핀 몸체(411)가 설치된다. 무균 장벽 지지판(502)의 후측에는 연결핀 시트(508)가 설치된다. 모터 그룹 유닛(60)의 덮개판(603)의 전측에는 연결핀 시트(508)에 연결하기 위한 제2 연결핀 시트(미도시)가 설치된다. 무균 장벽 지지판(502)에는 또한 쾌속 잠금 장치가 설치된다. 쾌속 잠금 장치는 쾌속 잠금 장치 몸체(521) 및 잠금핀(522)을 포함한다. 쾌속 잠금 장치 몸체(521)는 무균 장벽 지지판(502)에 회전 연결된다. 쾌속 잠금 장치 몸체(521)의 일단은 얇은 벽 구조이고, 타단에는 축 방향을 따라 두 개의 원형공(523)이 설치된다. 원형공(523)은 연결 블록(610)에 설치된 돌출 핀(미도시)에 연결되어 회전 동력을 전달한다. 잠금핀(522)은 얇은 벽 구조의 내벽을 따라 원주 방향으로 배치된다. 제 4 지지판(404)의 후측에는 나선 특징(415)이 설치되며, 일 실시예에서, 나선 특징(415)은 제 4 지지판(404)의 후측 중앙부의 원기둥체의 원주 방향에 120°간격으로 배치된 3 개의 측방향 쐐기형 돌기이다. 쾌속 잠금 장치 몸체(521)가 회전하여 잠금핀(522)이 나선 특징(415)에서 운동하도록 구동 시, 무균 장벽 지지판(502)이 제4 지지판(404)과 당겨지거나 밀리게 된다. 위치 결정 핀 홀(505)과 위치 결정 핀 몸체(411)가 정렬되어 연결될 때, 플렉시블 수술 도구(10) 상의 커플링 수나사(402)와 무균 장벽(50)의 커플링 암나사(503)는 원주 방향에서의 위치가 서로 대응된다. 위치 결정 핀 홀(505)과 위치 결정 핀 몸체(411)에는 무균 장벽(50)과 플렉시블 수술 도구(10)의 잠금 연결 여부를 검출하기 위한 접점이 설치된다. 쾌속 잠금 장치는 플렉시블 수술 도구(10)와 무균 장벽(50)의 신속한 잠금 연결을 구현하기 위한 것이다. 플렉시블 수술 도구(10)를 무균 장벽(50)과 연결 시, 플렉시블 수술 도구(10)의 위치 결정 핀 몸체(411)와 무균 장벽(50)의 위치 결정 핀 홀(505)을 맞춰서 연결함으로써, 플렉시블 수술 도구(10)의 커플링 수나사(402)와 무균 장벽(50)의 커플링 암나사(503)의 위치 정렬을 보장한다.

제 2 모터(606)를 시동하면 동력이 연결 블록(610)을 통해 쾌속 잠금 장치 몸체(521)에 전달되어 쾌속 잠금 장치 몸체(521)를 회전시키며, 쾌속 잠금 장치 몸체(521)의 내벽에 내장된 잠금핀(522)이 플렉시블 수술 도구(10)의 나선 특징(415)을 따라 회전한다. 쾌속 잠금 장치 몸체(521)의 회전에 따라, 플렉시블 수술 도구(10)와 무균 장벽(50)에 축 방향을 따른 반대 방향의 당기는 동작이 발생하여 위치 결정 핀 몸체(411) 상의 접점과 위치 결정 핀 홀(505) 상의 접점이 점차적으로 인접하게 된다. 위치 결정 핀 몸체(411)의 접점과 위치 결정 핀 홀(505)의 접점이 접촉 시, 플렉시블 수술 도구(10)와 무균 장벽(50)의 신속한 잠금 연결을 구현하며, 제 2 모터(606)가 작동을 멈춘다. 제 1 모터(605)를 시동하여 무균 장벽(50)의 커플링 암나사(503)가 플렉시블 수술 도구(10)의 커플링 수나사(402)에 맞춰질 때까지 무균 장벽(50)의 커플링 암나사(503)를 구동하여 회전시킨다. 커플링 암나사(503)와 커플링 수나사(402)가 맞춰지면, 탄성 연결 기구(40)가 커플링 수나사(402)를 반동시켜 커플링 수나사(402)와 커플링 암나사(503)의 연결을 구현한다. 무균 장벽 커버(501)에는 무균 장벽(50) 앞에 위치한 플렉시블 수술 도구(10) 등 이미 소독된 부분을 무균 장벽(50) 뒤에 위치한 모터 그룹 유닛(60) 및 리니어 모듈(70) 등 소독되지 않은 부분과 격리시켜 임상 수술의 실시 가능성을 보장하기 위한 무균막(미도시)이 체결 연결된다. 제3 모터(607)가 시동된 후, 출력축이 회전하여 기어(612)를 회전 구동시킨다. 기어(612)가 내부 링기어(613)의 원주 방향을 따라 회전함으로써, 모터 그룹 유닛(60) 중의 모터 그룹 하우징(601)과 내부 링기어(613)를 제외한 부분을 자신의 축선을 중심으로 전체적으로 회전시키고, 나아가 플렉시블 수술 도구(10)도 자신의 축선을 중심으로 전체적으로 회전시키며, 최종적으로 수술 집행 장치(30)의 횡요각에 대한 제어를 구현한다.

또한, 리니어 모듈(70)은 슬라이딩 홈을 갖는 브래킷(701)을 포함한다. 브래킷(701)에는 리드 스크루(702)가 회전 설치된다. 리드 스크루(702)에는 슬라이딩 블록(703)이 리니어 모듈(70)의 출력단으로서 끼워져 설치된다. 슬라이딩 블록(703)은 리드 스크루(702)와 나사산으로 결합되고 슬라이딩 홈에 슬라이딩 설치된다. 브래킷(701)의 일단에는 제 4 모터(705)가 설치된다. 제 4 모터(705)의 출력축은 커플링(706)을 통해 리드 스크루(702)에 체결 연결된다. 모터 그룹 하우징(601)은 슬라이딩 블록(703)에 체결 연결된다. 제 4 모터(705)의 출력축이 회전 시, 슬라이딩 블록(703)이 모터 그룹 하우징(601)을 슬라이딩 홈을 따라 선형 운동하도록 구동시킴으로써, 플렉시블 수술 도구(10)의 선형 이송 운동을 구현한다.

본 발명은 이상의 실시예로만 설명되었으나, 각 부재의 구조, 설치 위치 및 이들의 연결은 모두 변화가 있을 수 있다. 본 발명의 기술적 해결책을 기초로, 본 발명의 원리에 따라 개별 부재에 대해 실시되는 개선 또는 등가의 변경은 모두 본 발명의 보호 범위 밖으로 배제되어서는 안 된다.

Claims

근위 고정판, 근위 구조골 및 구동골을 포함하는 근위 구조;
제1 원위 고정판 및 제1 원위 구조골을 포함하는 제1 원위 분절, 및 제2 원위 고정판 및 제2 원위 구조골을 포함하는 제2 원위 분절로, 상기 근위 구조골은 대응하는 제2 원위 구조골에 고정 연결되거나 이와 동일한 것인 제2 원위 분절을 포함하는 원위 구조; 및
회전 운동 입력을 직선 운동 출력으로 전환하도록 작동가능한 복수의 직선 운동 기구로, 상기 제1 원위 분절을 절곡시키기 위해 상기 제1 원위 구조골에 연결되는 제1 직선 운동 기구, 및 상기 근위 구조를 절곡시키기 위해 상기 구동골에 연결되는 제2 직선 운동 기구를 포함하는 복수의 직선 운동 기구를 포함하는 전동 구동 유닛을 포함하는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
상기 직선 운동 기구는 나사 및 상기 나사와 맞물리는 나사산 슬라이딩 블록을 포함하는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
상기 직선 운동 기구는
구동 나사;
상기 구동 나사에 동축으로 연결되는 제1 풀리;
상기 제1 풀리에 의해 구동되는 제2 풀리;
상기 제2 풀리에 동축으로 연결되는 종동 나사;
상기 구동 나사와 맞물리는 제1 나사산 슬라이딩 블록; 및
상기 종동 나사와 맞물리는 제2 나사산 슬라이딩 블록을 포함하는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
상기 제1 직선 운동 기구는
제1 이중 나사;
상기 제1 이중 나사의 제1 나사산 구역에 나사결합되는 제1 나사산 슬라이딩 블록; 및
상기 제1 이중 나사의 제2 나사산 구역에 나사결합되는 제2 나사산 슬라이딩 블록을 포함하고,
상기 제1 나사산 슬라이딩 블록 및 상기 제2 나사산 슬라이딩 블록은 한 쌍의 제1 원위 구조골에 연결되는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
상기 제2 직선 운동 기구는
제2 이중 나사;
상기 제2 이중 나사의 제1 나사산 구역에 나사결합되는 제3 나사산 슬라이딩 블록; 및
상기 제2 이중 나사의 제2 나사산 구역에 나사결합되는 제4 나사산 슬라이딩 블록을 포함하고,
상기 제3 나사산 슬라이딩 블록 및 상기 제4 나사산 슬라이딩 블록은 한 쌍의 구동골에 연결되는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
상기 근위 구조골의 근위 단부는 상기 근위 고정판에 고정 연결되고;
상기 구동골의 근위 단부는 상기 근위 고정판에 고정 연결되며;
상기 제1 원위 구조골의 원위 단부는 상기 제1 원위 고정판에 고정 연결되고;
상기 제2 원위 구조골의 원위 단부는 상기 제2 원위 고정판에 고정 연결되는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
상기 제2 원위 구조골은 상기 제1 원위 분절을 통과하고, 상기 제2 원위 구조골의 원위 단부는 상기 제2 원위 고정판에 고정 연결되는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
상기 근위 구조는 근위 스페이서판을 더 포함하되, 상기 근위 구조골은 상기 근위 스페이서판을 통과하고;
상기 제1 원위 구조 분절은 제1 원위 스페이서판을 더 포함하되, 상기 제1 원위 구조골은 상기 원위 스페이서판을 통과하며;
상기 제2 원위 구조 분절은 제2 원위 스페이서판을 더 포함하되, 상기 제2 원위 구조골은 상기 제2 원위 스페이서판을 통과하는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
제1 연결체를 더 포함하고, 상기 제1 연결체는
상기 근위 구조의 원위 단부에 연결되는 근위 구조 고정판;
상기 제1 또는 제2 원위 분절에 가까운 원위 고정판; 및
상기 근위 구조 고정판과 상기 원위 고정판 사이에 배치되는 복수의 제1 안내 통로를 포함하며,
상기 제2 원위 구조골은 상기 제1 안내 통로를 통과하는, 플렉시블 수술 도구.
제9항에 있어서,
제2 연결체를 더 포함하고, 상기 제2 연결체는
상기 근위 구조 고정판과 상기 원위 고정판 사이에 배치되는 통로 연결판; 및
상기 통로 연결판과 상기 원위 고정판 사이에 배치되는 복수의 제2 안내 통로를 포함하며,
상기 제1 원위 구조골은 상기 제2 안내 통로를 통과하는, 플렉시블 수술 도구.
제1항에 있어서,
탄성 연결 기구를 더 포함하고, 상기 탄성 연결 기구는
상기 제1 직선 운동 기구 또는 상기 제2 직선 운동 기구에 슬라이딩가능하게 연결되는 제1 연결 헤드 단부를 포함하는 연결 헤드;
상기 연결 헤드의 제2 연결 헤드 단부에 연결되는 제1 단부를 포함하는 커플링;
연결 헤드 지지판으로, 상기 연결 헤드는 상기 연결 헤드 지지판 상에 슬라이딩가능하게 연결되는 연결 헤드 지지판;
커플링 지지판으로, 상기 커플링은 상기 연결 헤드 지지판 상에 슬라이딩가능 및 회전가능하게 장착되는 커플링 지지판; 및
상기 커플링 상에 슬리브되는 스프링으로, 상기 스프링의 제1 단부는 상기 연결 헤드 지지판에 연결되고, 상기 스프링의 제2 단부는 상기 커플링에 연결되는 스프링을 포함하는, 플렉시블 수술 도구.
제7항에 있어서,
상기 제2 원위 분절의 원위 단부에 배치되는 기능성 집행 장치를 더 포함하는, 플렉시블 수술 도구.
제12항에 있어서,
상기 기능성 집행 장치는 수술용 집행 장치를 포함하고,
상기 플렉시블 수술 도구는
이펙터 구동 기구로, 상기 집행 장치 구동 기구의 출력 단부는 수술용 집행 장치 작동 와이어에 의해 상기 수술용 집행 장치에 연결되는 이펙터 구동 기구를 더 포함하고; 또는
상기 기능성 집행 장치는 시각 조명 모듈을 포함하고,
상기 플렉시블 수술 도구는
시각 처리 유닛; 및
조명 제어 유닛을 더 포함하되,
상기 시각 처리 유닛 및 상기 조명 제어 유닛은 복합 도체에 의해 상기 시각 조명 모듈에 연결될 수 있는, 플렉시블 수술 도구.
플렉시블 수술 도구로,
근위 고정판, 근위 구조골 및 구동골을 포함하는 근위 구조;
제1 원위 고정판 및 제1 원위 구조골을 포함하는 제1 원위 분절, 및 제2 원위 고정판 및 제2 원위 구조골을 포함하는 제2 원위 분절로, 상기 근위 구조골은 대응하는 제2 원위 구조골에 고정 연결되거나 이와 동일한 것인 제2 원위 분절을 포함하는 원위 구조; 및
회전 운동 입력을 직선 운동 출력으로 전환하도록 작동가능한 복수의 직선 운동 기구로, 상기 제1 원위 분절을 절곡시키기 위해 상기 제1 원위 구조골에 연결되는 제1 직선 운동 기구, 및 상기 근위 구조를 절곡시키기 위해 상기 구동골에 연결되는 제2 직선 운동 기구를 포함하는 복수의 직선 운동 기구를 포함하는 전동 구동 유닛을 포함하는 플렉시블 수술 도구; 및
상기 전동 구동 유닛을 구동하도록 작동가능한 모터 그룹 유닛을 포함하는, 플렉시블 수술 도구 시스템.
제14항에 있어서,
무균 장벽을 더 포함하되, 상기 무균 장벽의 제1 단부는 상기 플렉시블 수술 도구에 연결되고, 상기 무균 장벽의 제2 단부는 상기 모터 그룹 유닛에 연결되는, 플렉시블 수술 도구 시스템.
제15항에 있어서,
상기 모터 그룹 유닛은
모터 고정판;
상기 모터 고정판 상에 고정 장착되는 제1 모터; 및
제1 커플링으로, 상기 제1 커플링의 제1 단부는 상기 제1 모터의 출력축에 연결되는 제1 커플링을 포함하고,
상기 무균 장벽은
무균 장벽 지지판; 및
상기 무균 장벽 지지판에 회전 가능하게 배치되는 제2 커플링으로, 상기 제2 커플링의 제1 단부는 상기 제1 커플링의 제2 단부에 연결되고, 상기 제2 커플링의 제2 단부는 상기 제1 직선 운동 기구 또는 상기 제2 직선 운동 기구에 연결되는 제2 커플링을 포함하는, 플렉시블 수술 도구 시스템.
제16항에 있어서,
상기 플렉시블 수술 도구는 탄성 연결 기구를 더 포함하고, 상기 탄성 연결 기구는
상기 제1 직선 운동 기구 또는 상기 제2 직선 운동 기구에 슬라이딩가능하게 연결되는 제1 연결 헤드 단부를 포함하는 연결 헤드;
상기 연결 헤드의 제2 연결 헤드 단부에 연결되는 제1 단부를 포함하는 제3 커플링;
연결 헤드 지지판으로, 상기 연결 헤드는 상기 연결 헤드 지지판 상에 슬라이딩가능하게 연결되는 연결 헤드 지지판;
커플링 지지판으로, 상기 제3 커플링은 상기 연결 헤드 지지판 상에 슬라이딩가능 및 회전가능하게 장착되는 커플링 지지판; 및
상기 제3 커플링 상에 슬리브되는 스프링으로, 상기 스프링의 제1 단부는 상기 연결 헤드 지지판에 연결되고, 상기 스프링의 제2 단부는 상기 제3 커플링에 연결되는 스프링을 포함하는, 플렉시블 수술 도구 시스템.
제17항에 있어서,
상기 커플링 지지판에 배치되는 위치 결정 핀;
상기 무균 장벽 지지판에 배치되는 위치 결정 핀홀;
상기 위치 결정 핀이 상기 위치 결정 핀홀과 정렬될 때, 상기 제3 커플링의 상기 제2 단부는 상기 제2 커플링의 상기 제2 단부와 원주상으로 정렬되는, 플렉시블 수술 도구 시스템.
제18항에 있어서,
상기 무균 장벽은
잠금 몸체 및 복수의 잠금 핀을 포함하는 잠금 장치로, 상기 잠금 몸체는 상기 무균 장벽 지지판에 회전 가능하게 연결되고, 상기 잠금 몸체의 제1 단부는 얇은 벽 구조를 포함하며, 상기 잠금 몸체의 제2 단부는 홀과 축방향으로 배치되고, 상기 잠금 핀은 상기 얇은 벽 구조의 내벽을 따라 원주상으로 배치되는 잠금 장치; 및
상기 커플링 지지판에 배치되는 나선 특징부로, 상기 잠금 몸체가 회전하여 상기 잠금 핀이 상기 나선 특징부 상에서 이동하도록 구동할 때, 상기 커플링 지지판은 상기 무균 장벽 지지판으로부터 멀어지거나 가까워지는 나선 특징부를 더 포함하는, 플렉시블 수술 도구 시스템.
제19항에 있어서,
상기 모터 그룹 유닛은
상기 모터 고정판에 고정 연결되는 연결 블록; 및
상기 모터 고정판 상에 고정 장착되는 제2 모터로, 상기 제2 모터의 출력축은 상기 연결 블록에 고정 연결되는 제2 모터를 더 포함하는 플렉시블 수술 도구 시스템.