KR102658715B1 - 수술보조 장치 및 이를 포함하는 의료 기구 위치 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

수술보조 장치 및 이를 포함하는 의료 기구 위치 제어 시스템에 관한 것으로서, 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치는, 와이어 부재가 횡 방향을 회전축으로 하는 회전 방향을 따라 외주 상에 감김 배치되는 서브 릴; 상기 서브 릴이 상기 회전 방향으로 회전되면 상기 회전 방향과 반대되는 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 상기 서브 릴에 대하여 설치되는 서브 회전 탄성 부재; 상기 서브 릴이 상기 회전 방향으로의 미리 설정된 회전 범위 내에서는 메인 릴과 별개로 회전되고, 상기 서브 릴이 미리 설정된 회전 범위를 초과하여 회전되면 상기 메인 릴과 함께 연동하여 상기 회전 방향으로 회전되도록 구비되어 상기 서브 릴과 연결되는 상기 메인 릴; 상기 메인 릴이 상기 회전 방향으로 회전되면 상기 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 상기 메인 릴에 대하여 설치되는 메인 회전 탄성 부재; 외주를 따라 형성된 복수의 톱니 중 서로 이웃하는 어느 2개의 톱니 사이에 스토퍼가 걸림 체결된 상태에서 상기 메인 릴의 상기 회전 방향으로의 회전은 허용하고 상기 회전 반대 방향으로의 회전은 제한하도록 상기 메인 릴과 연결되는 래칫기어 ; 및 상기 메인 릴의 상기 회전 방향으로의 회전에 대응하여 상기 래칫기어의 복수의 톱니 중 어느 하나에 대한 선택적 걸림 체결이 가능하도록 구비되는 상기 스토퍼를 포함할 수 있다.

Description

수술보조 장치 및 이를 포함하는 의료 기구 위치 제어 시스템{SURGERY ASSISTANCE APPARATUS AND POSITION CONTROL SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본원은 수술보조 장치 및 이를 포함하는 의료 기구 위치 제어 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 본원은 사용자가 장치로부터 와이어 부재를 당겨 이용할 때 와이어 부재와 연결된 내시경 등과 같은 의료 기구(도구)를 이용한 작업반경을 커버하는 와이어 부재의 연장 길이를 구간 형태로 탄성적으로 설정할 수 있는 수술보조 장치 및 이를 포함하는 의료 기구 위치 제어 시스템에 관한 것이다.

이비인후과 수술 시 환자의 귀, 비강 내 시야 확보를 위해서는 내시경의 사용이 필수적이다. 이때, 수술자는 한 손에 내시경을, 다른 한 손에는 수술도구(예를 들면, 클램프 등)을 쥐고 수술을 진행하는데, 수술이 오랜 시간 지속되면 내시경을 들고 있던 수술자의 팔 근육이 경직되고 어깨에 무리가 올 수 있다. 이러한, 장시간 수술시 수술자의 팔에 전해지는 내시경의 하중을 경감시켜 주기 위하여 스프링발란서(Spring Balancer)를 사용하였다.

종래의 스프링발란서는, 작업반경의 변경이 필요하지 않은 환경에서 사용되었기에, 상하 방향의 작업반경을 재설정하기 위해서는 스프링발란서의 레버를 직접 회전시키는 조작(다이얼 조작)이 필요로 하였다.

따라서, 멸균에 각별히 주의해야하는 수술실에서는 스프링발란서로부터 상하 방향의 작업반경을 재설정하기 위해서 스프링발란서의 클러치부에 직접적인 조작이 필요하였기에 멸균 상태의 손으로는 작업반경의 재설정에 어려움이 있었다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국특허공개공보 제10-0389196호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 멸균에 각별히 주의해야 하는 수술실에서 장치에 직접 손대지 않고(다이얼을 직접 조작하지 않고) 작업 반경(와이어 부재의 연장 길이)을 재설정할 수 있도록 하는 수술보조 장치 및 이를 포함하는 의료 기구 위치 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치는, 와이어 부재가 횡 방향을 회전축으로 하는 회전 방향을 따라 외주 상에 감김 배치되는 서브 릴; 상기 서브 릴이 상기 회전 방향으로 회전되면 상기 회전 방향과 반대되는 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 상기 서브 릴에 대하여 설치되는 서브 회전 탄성 부재; 상기 서브 릴이 상기 회전 방향으로의 미리 설정된 회전 범위 내에서는 메인 릴과 별개로 회전되고, 상기 서브 릴이 미리 설정된 회전 범위를 초과하여 회전되면 상기 메인 릴과 함께 연동하여 상기 회전 방향으로 회전되도록 구비되어 상기 서브 릴과 연결되는 상기 메인 릴; 상기 메인 릴이 상기 회전 방향으로 회전되면 상기 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 상기 메인 릴에 대하여 설치되는 메인 회전 탄성 부재; 외주를 따라 형성된 복수의 톱니 중 서로 이웃하는 어느 2개의 톱니 사이에 스토퍼가 걸림 체결된 상태에서 상기 메인 릴의 상기 회전 방향으로의 회전은 허용하고 상기 회전 반대 방향으로의 회전은 제한하도록 상기 메인 릴과 연결되는 래칫기어 ; 및 상기 메인 릴의 상기 회전 방향으로의 회전에 대응하여 상기 래칫기어의 복수의 톱니 중 어느 하나에 대한 선택적 걸림 체결이 가능하도록 구비되는 상기 스토퍼를 포함할 수 있다.

또한, 상기 미리 설정된 회전 범위는, 상기 와이어 부재에 연결된 의료기구의 작업 범위를 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 상기 메인 릴과 상기 서브 릴 중 어느 하나에는, 상기 미리 설정된 회전 범위에 대응하는 슬롯 이 상기 회전 방향 및 상기 회전 반대 방향을 따라 형성되고, 상기 메인 릴과 상기 서브 릴 중 다른 하나에는, 상기 메인 릴에 대한 상기 서브 릴의 상대적인 회전시 상기 슬롯을 따라 이동되도록 상기 슬롯에 삽입되는 돌출부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 래칫기어는, 상기 스토퍼의 걸림 체결이 가능하도록 외주를 따라 복수의 톱니가 형성된 톱니 형성 구간 및 상기 스토퍼의 걸림 체결이 이루어지지 않도록 구비되는 톱니 미형성 구간이 외주를 따라 교번하도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 스토퍼는, 상기 톱니 미형성 구간에 위치한 상태에서 상기 와이어 부재에 대한 당김힘이 제거되었을 때 작용되는 상기 서브 회전 탄성 부재 및 상기 메인 회전 탄성 부재 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해, 상기 톱니 형성 구간에 걸림 체결되지 않는 상기 회전 반대 방향으로의 회전을 허용하도록 구비되고, 상기 톱니 형성 구간의 설정에 의해, 상기 와이어 부재의 풀림 길이가 상기 톱니 형성 구간의 범위 내에서 단계적 조정이 가능할 수 있다.

또한, 상기 톱니 형성 구간에 포함되는 복수의 톱니 중 상기 회전 방향으로의 가장 끝 쪽에 있는 마지막 톱니의 회전 반대 방향을 향한 면은 다른 톱니들의 회전 반대 방향을 향한 면과 대비하여 상기 스토퍼와의 접촉시 다른 소리를 내도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 톱니 형성 구간에 대응하는 횡 방향 일면 또는 타면에는 상기 톱니 미형성 구간과 구분되는 색상 표시가 이루어지고, 상기 수술보조 장치는 상기 서브 릴, 상기 서브 회전 탄성 부재, 상기 메인 릴, 상기 메인 회전 탄성 부재, 상기 래칫기어 및 상기 스토퍼가 내부에 배치되는 케이스부를 더 포함하되, 상기 케이스부에는, 상기 색상 표시된 부분을 외부에 확인 가능하도록 내부와 통하는 윈도우 가 형성되고, 상기 수술보조 장치의 사용자는, 상기 윈도우를 통한 색상 표시된 부분의 확인 가능 여부에 따라, 상기 래칫기어에 대한 상기 스토퍼의 상대적 위치를 인지 가능할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따른 의료 기구 위치 제어 시스템은, 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치; 및 상기 수술보조 장치의 케이스부를 미리 설정된 높이에 대하여 고정하는 고정 기구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 의료 기구 위치 제어 시스템은, 일측이 상기 와이어 부재와 연결되고, 타측이 의료 기구와 연결 가능한 구형 조인트 구조체를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정 기구는 상기 수술보조 장치를 수평 방향에 대하여 이동 가능하도록 제공되는 로봇 암 시스템일 수 있다.

또한, 상기 의료 기구는 내시경 기구일 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수술보조 장치가 서브 릴의 외주 상에 회전 방향을 따라 감기는 와이어 부재를 포함함으로써, 의료기구가 와이어 부재에 연결 가능하도록 하며, 수술보조 장치를 직접 손대지 않고 의료기구를 당겨 와이어 부재가 당겨지도록 함으로써 작업 반경 재설정이 가능하도록 하여 사용자의 멸균 상태의 손을 유지 가능하도록 할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수술보조 장치의 서브 릴이 회전 방향으로의 미리 설정된 회전 범위 내에서는 메인 릴과 별개로 회전되도록 구비됨으로써, 래칫기어에 연결된 메인 릴이 고정된 상태(락킹 상태)에서 와이어 부재에 연결된 의료기구가 미리 설정된 구간 범위 내에서 소정의 탄성복원력만이 작용되는 상태로 자유롭게 작업 가능하도록 할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 메인 릴에 래칫기어가 연결됨으로써, 서브 릴이 미리 설정된 회전 범위를 초과하여 회전되면 메인 릴과 함께 연동하여 회전 방향으로 회전되어 사용자가 원하는 작업 반경을 변경 및 설정할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수술보조 장치가 서브 릴에 대하여 설치되는 서브 회전 탄성 부재를 포함함으로써, 서브 릴이 회전 방향으로 회전되면 회전 방향과 반대되는 회전 반대 방향으로 탄성 복원력이 작용되도록 하여 와이어 부재에 연결된 의료기구의 하중을 받칠(지지할) 수 있도록 할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수술보조 장치가 메인 릴에 대하여 설치되는 메인 회전 탄성 부재를 포함함으로써, 메인 릴이 회전 방향으로 회전되면 회전 방향과 반대되는 회전 반대 방향으로 탄성 복원력이 작용되도록 하여 와이어 부재에 대한 당기힘이 제거되었을 때 서브 회전 탄성 부재 및 메인 회전 탄성 부재 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해 서브 릴 및 메인 릴이 회전 반대 방향으로 회전되어 와이어 부재가 되감김 가능하도록 할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수술보조 장치가 래칫기어 및 스토퍼를 포함하되, 래칫기어가 톱니 형성 구간 및 톱니 미형성 구간이 외주를 따라 교번하도록 구비됨으로써, 스토퍼가 톱니 형성 구간에 위치한 상태에서, 스토퍼는 래칫기어의 복수의 톱니 중 어느 하나에 대한 선택적 걸림 체결되어 래칫기어의 회전 반대 방향으로의 회전을 제한할 수 있으며, 스토퍼가 톱니 미형성 구간에 위치한 상태에서 와이어 부재에 대한 당김힘이 제거되었을 때, 서브 회전 탄성 부재 및 메인 회전 탄성 부재 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해 래칫기어가 톱니 형성 구간에 걸림 체결되지 않는 회전 반대 방향으로 회전이 허용되어 서브 릴 및 메인 릴이 회전 반대 방향으로 회전됨으로써 와이어 부재가 서브 릴의 외주 상에 되감김 가능하도록 할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 톱니 형성 구간에 포함되는 복수의 톱니 중 회전 방향으로의 가장 끝 쪽에 있는 마지막 톱니의 회전 반대 방향을 향한 면이 다른 톱니들의 회전 반대 방향을 향한 면과 대비하여 스토퍼와의 접촉 시 다른 소리를 내도록 구비됨으로써, 사용자가 필요에 따라 와이어 부재를 당겨 작업 반경 재설정하거나 와이어 부재의 되감김을 허용하도록 하기 위해 래칫기어를 회전시킬 때, 사용자가 톱니 형성 구간의 마지막 톱니와 스토퍼와의 접촉을 인지할 수 있도록 하여 사용자의 필요에 따라 와이어 부재를 더 당겨 작업 반경을 재설정 후 스토퍼가 톱니 형성 구간에 걸림 체결되도록 하거나 스토퍼가 톱니 미형성 구간에 위치되도록 하여 와이어 부재의 되감김을 허용하도록 할 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수술보조 장치가 톱니 형성 구간에 대응하는 횡 방향 일면 또는 타면에 톱니 미형성 구간과 구분되는 색상 표시가 이루어지고, 케이스부를 포함하며 케이스부에 윈도우가 형성되도록 함으로써, 사용자가 윈도우를 통해 외부에서 색상 표시된 부분을 확인 가능하도록 하며, 색상 표시된 부분의 확인 가능 여부에 따라 래칫기어에 대한 스토퍼의 상대적 위치를 인지 가능하도록 하여 사용자가 필요에 따라 와이어 부재를 당겨 작업 반경 재설정하거나 와이어 부재의 되감김을 허용하도록 할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 일 구현예에 따른 구성도(분해사시도)이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 다른 구현예에 따른 구성도(분해사시도)이다.
도 3a및 도 3b는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴 및 와이어 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴 및 메인 릴의 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 메인 릴의 슬롯의 구현 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 와이어 부재를 당길 때에 대한 상호작용(interaction)을 설명하기 위한 도면(단계적 개념도)이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 와이어 부재를 놓았을 때에 대한 상호작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 와이어 부재를 당겨 돌출부가 슬롯의 끝자락에 부딪힐 때의 상호작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 메인 릴 및 메인 회전 탄성 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼를 설명하기 위해 타측(도 1 기준 3시 방향 측, 도 2 기준 6시 방향 측)에서 바라본 도면이다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼를 설명하기 위해 일측(도 1 기준 9시 방향 측, 도 2 기준 12시 방향 측)에서 바라본 도면이다.
도 14는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹)을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹)에 따른 작업 반경 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹)에 따른 작업 반경을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹) 해제를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹) 해제에 따른 수술보조 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 케이스부에 윈도우를 설명하기 위한 개념도이다.
도 20은 본원의 일 실시예에 따른 의료 기구 위치 제어 시스템의 고정 장치의 일 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본원의 일 실시예에 따른 의료 기구 위치 제어 시스템의 고정 장치의 다른 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22a는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템에 적용되는 의료 기구가 내시경 기구이고 귀에 대하여 적용되는 경우 그 운동 양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 22b는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템에 적용되는 의료 기구가 내시경 기구이고 코에 대하여 적용되는 일 구현예를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치(이하 '본 장치'라 함)에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 구현예에 따른 구성도(분해사시도)이다. 참고로, 도 1의 구현예와 도 2의 구현예의 차이 중 하나는 구성 중 일부의 디자인적 차이라 할 수 있다. 예를 들어, 이러한 디자인적 차이는 메인 릴(200)에 형성된 슬롯(201)의 형성 형태의 차이, 그리고 슬롯(201)과 연동되는 구성들의 위치 또는 형태의 차이 등일 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 장치(1000)는 서브 릴(100), 서브 회전 탄성 부재(120), 메인 릴(200), 메인 회전 탄성 부재(220), 래칫기어(230) 및 스토퍼(300)을 포함한다. 예를 들어, 본 장치(1000)는 수술실(예를 들어, 이비인후과 수술실, 장시간 수술되는 수술실 등)의 내시경 보조기로 활용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 본 장치(1000)는 종래의 스프링발란서가 사용되었던 산업 전반에 걸쳐 상하로의 작업 반경 변경이 필요로 하는 분야에 대해 적용될 수 있다. 이 경우, 본 장치(1000)는 수술보조 장치보다는 수술 등의 다양한 작업 또는 동작을 보조하는 장치의 개념으로 넓게 확장하여 이해될 수 있을 것이다.

도 3a및 도 3b는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴 및 와이어 부재를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 서브 릴(100)은 와이어 부재(110)가 횡 방향을 회전축으로 하는 회전 방향을 따라 외주 상에 감김 배치될 수 있다. 예를 들어, 횡 방향은 수평 방향을 지칭할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 장치(1000)는 횡 방향이 비스듬한 경사 방향 또는 연직 방향을 향하도록 배치될 수 있다.

또한, 예를 들어, 도 3 a 및 도 3 b를 참조하면, 서브 릴(100)은 원형으로 형성될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 예를 들어, 서브 릴(100)은 와이어 부재(110)가 외주 상에 감김 배치되는 것을 가이드하도록 외주 상에 가이드 홈(102)을 포함할 수 있다.

또한, 와이어 부재(110)는 사용자의 당김과 같은 인장에 대해서는 팽팽해지며 저항할 수 있되, 압축에 대해서는 저항하지 않는 플렉서블한 부재를 지지할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 와이어 부재(110)는 서브 릴(100)의 횡 방향을 회전축으로 하는 회전 방향(a)을 따라 외주 상에 감김 배치될 수 있다. 예를 들어, 와이어 부재(110)에 당김 힘(F)을 가하면, 서브 릴(100)이 회전 방향(a)으로 회전되어 와이어 부재(110)가 감김 배치되는 회전 방향을 따라 풀릴 수 있다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 서브 회전 탄성 부재(120)는 서브 릴(100)이 회전 방향(a)으로 회전되면 회전 반대 방향(b)으로의 탄성 복원력이 작용되도록 서브 릴(100)에 대하여 설치될 수 있다. 회전 반대 방향(b)은, 회전 방향과 반대되는 방향일 수 있다. 예를 들어, 서브 회전 탄성 부재(120)는 후술하는 래칫기어(230)의 걸림 체결(락킹) 후 작업 반경 내에서 의료기구(500)의 중량을 지지(support)할 토크를 제공할 수 있다.

서브 회전 탄성 부재(120)는 서브 릴(100)의 일면(도 1 기준 9시 방향측, 도 2 기준 12시 방향 측) 또는 타면에 대하여 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 도 2를 참조하면, 서브 릴(100)에는 서브 회전 탄성 부재(120)의 설치가 용이하도록 서브 회전 탄성 부재(120)가 설치되는 일면 또는 타면에 대하여 서브 회전 탄성 부재(120)의 크기 및 형상에 대응하는 홈이 형성될 수 있다. 즉, 서브 회전 탄성 부재(120)는 서브 릴(100)의 내부(서브 릴에 형성된 홈의 내부)에 장착(설치, 결합)될 수 있다.

또한 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 서브 릴(100)은 서브 회전 탄성 부재(120)의 설치 및 고정을 위해 서브 회전 탄성 부재(120)가 설치되는 일면 또는 타면에 대하여 끼움 홈을 포함할 수 있다. 이러한 서브 릴(100)의 끼움 홈은, 서브 회전 탄성 부재(120)의 양단부 중 어느 끝단부가 끼움 고정되어 서브 릴(100)이 회전 방향으로 회전되면 서브 회전 탄성 부재(120)가 같이 회전될 수 있으며, 이러한 회전에 대응하여 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 생성될 수 있다.

또한, 예를 들어, 서브 회전 탄성 부재(120)는 서브 릴(100)의 회전 방향(a)과 반대되는 회전 반대 방향(b)으로의 탄성 복원력(S)이 작용되도록 회전 방향으로 감긴 스파이럴 스프링(spiral spring)으로 구비될 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니며, 서브 회전 탄성 부재(120)는 토크가 작용하는 모든 스프링의 종류를 포괄할 수 있으며, 예를 들어, 정하중 스프링일 수 있다.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴 및 메인 릴의 연결을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 구현예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 메인 릴의 슬롯의 구현 예를 설명하기 위한 도면이다.

한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 메인 릴(200)은 서브 릴(100)이 회전 방향으로의 미리 설정된 회전 범위 내에서는 메인 릴(200)과 별개로 회전되고, 서브 릴(100)이 미리 설정된 회전 범위를 초과하여 회전되면 메인 릴(200)과 함께 연동하여 회전 방향으로 회전되도록 구비되어 서브 릴(100)과 연결될 수 있다. 여기서, 미리 설정된 회전 범위는, 와이어 부재(110)에 연결된 의료기구(500)의 작업 범위를 고려하여 설정되는 것일 수 있다. 예를 들어, 의료기구(500)의 작업 범위는, 사용자가 수술 또는 시술과 같은 치료 작업을 하는데 있어서, 사용자가 치료 작업을 진행하는 범위일 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이, 미리 설정된 회전 범위는 이에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 본 장치(1000)가 적용되는 상하로의 작업 반경 변경이 필요로 하는 분야의 작업 범위를 고려하여 설정될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 메인 릴(200)과 서브 릴(100)의 연결됨에 있어서, 메인 릴(200)과 서브 릴(100) 중 어느 하나에는, 미리 설정된 회전 범위에 대응하는 슬롯(201)이 회전 방향 및 회전 반대 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 메인 릴(200)과 서브 릴(100) 중 다른 하나에는, 메인 릴(200)에 대한 서브 릴(100)의 상대적인 회전시 슬롯(201)을 따라 이동되도록 슬롯(201)에 삽입되는 돌출부(101)가 구비될 수 있다.

예를 들어, 도4 내지 도 7을 참조하면, 슬롯(201)은 호 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 도5및 도 6을 참조하면, 슬롯(201)은 메인 릴(200) 또는 서브 릴(100)에 대해 미리 설정된 회전 범위에 대응하는 호 형상의 홈이 형성될 수 있으며, 다른 예로, 도 4 및 도 7을 참조하면, 슬롯(201)은 메인 릴(200)의 외주 또는 서브 릴(100)의 외주에 대해 미리 설정된 회전 범위에 대응하는 슬롯(201)이 형성되고, 메인 릴(200)의 외주 또는 서브 릴(100)의 외주에 미리 설정된 회전 범위를 제외한 범위에 대응하는 제한블록(돌출블록)이 형성될 수 있다. 제한블록(202)은 메인 릴(200) 또는 서브 릴(100)의 외측 반경으로 돌출되는 형상으로 형성될 수 있다.

도 8은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 와이어 부재를 당길 때에 대한 상호작용을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 와이어 부재를 놓았을 때에 대한 상호작용을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 서브 릴의 돌출부 및 메인 릴의 슬롯의 와이어 부재를 당겨 돌출부가 슬롯의 끝자락에 부딪힐 때의 상호작용을 설명하기 위한 도면이다.

예시적으로, 도 5를 참조하면, 본 장치(1000)는 메인 릴(200)에 슬롯(201)이 형성되고, 서브 릴(100)에 돌출부(101)가 구비될 수 있다. 이러한 경우, 도 8을 참조하면, 사용자가 와이어 부재(110)를 서브 회전 탄성 부재(120)의 탄성 복원력(S)보다 큰 힘으로 회전 방향으로 당겨 서브 릴(100)이 회전되면, 서브 릴(100)에 구비된 돌출부(101)가 메인 릴(200)에 형성된 슬롯(201)을 따라 회전 방향을 따라 이동되면서, 서브 릴(100)만이 탄성적으로 회전될 수 있다. 이때, 도 9를 참조하면, 사용자가 와이어 부재(110)를 당기는 도중 당김힘을 줄이면서 서브 회전 탄성 부재(120)에 의해 작용되는 탄성 복원력(S)에 의해 서브 릴(100)은 다시 슬롯(201)의 회전 반대 방향으로 되돌아가는 회전을 할 수 있다. 이와 달리, 도 10을 참조하면, 돌출부(101)가 슬롯(201)의 회전 방향 끝단에 도달한 상태에서 사용자가 와이어 부재(110)를 회전 방향으로 더 당기면, 돌출부(101)가 슬롯(201)의 끝자락(돌출블록(202))을 밀면서 메인 릴(200)이 회전하기 시작하고, 메인 회전 탄성 부재(220)의 힘(M)이 추가적으로 작용하기 시작할 수 있다. 즉, 그때부터는 서브 릴(100)의 회전에 연동하여 메인 릴(200)도 함께 회전 방향으로 회전될 수 있다. 이러한 경우, 감겨 있던 와이어 부재(110)가 더 풀릴 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 서브 릴(100)에 형성된 돌출부(101)는 미리 설정된 회전 범위 이상 회전 시, 메인 릴(200)을 움직이기 위해 포함된 것일 수 있다.

또한, 반대로, 서브 릴(100)에 슬롯이 형성되고, 메인 릴(200)에 돌출부가 구비되는 경우 또한 구현될 수 있다. 이러한 경우, 슬롯과 돌출부의 위치가 상술한 구현예와는 서로 반대로 구현될 수 있으며, 이러한 점을 고려하여 그 작용이 이해될 수 있으므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

서브 릴(100)은 와이어 부재(110)가 감기는 드럼(릴)으로써, 서브 회전 탄성 부재(120)의 탄성 복원력으로부터 작업 시 와이어 부재(110)에 일정한 지지력이 제공되며, 메인 릴(200)으로부터 제한된 서브 릴(100)의 미리 설정된 회전 범위(동작반경)을 넘어설 때 서브 릴(100)의 돌출부(101)가 메인 릴(200)에 힘을 전달함으로써 한 개의 와이어 부재(110)만으로 서브 릴(100)과 메인 릴(200) 모두를 컨트롤 할 수 있다. 또한, 이러한 돌출부(101) 및 슬롯(201)의 형성에 의해, 서브 릴(100)은 메인 릴(200)에 대해 제한적인 상대운동이 가능할 수 있다. 이처럼 돌출부(101)와 슬롯(201)은 서로 상호작용할 수 있다.

이하에서는 메인 릴(200)에 슬롯(201), 서브 릴(100)에 돌출부(101)가 형성된 구현예를 중심으로 설명하기로 한다.

도 11은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 메인 릴 및 메인 회전 탄성 부재를 설명하기 위한 도면이다.

한편, 도 11을 참조하면, 메인 회전 탄성 부재(220)는 메인 릴(200)이 회전 방향으로 회전되면 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 메인 릴(200)에 대하여 설치될 수 있다. 예를 들어, 메인 회전 탄성 부재(220)는 와이어 부재(120)의 되감김 또는 후술하는 래칫기어(230)의 걸림 체결(락킹)시에 메인 릴(200)에 토크를 제공할 수 있다.

도 11을 참조하면, 메인 회전 탄성 부재(220)는 메인 릴(200)의 일면 또는 타면에 대해 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 메인 릴(200)은 메인 회전 탄성 부재(220)의 설치가 용이하도록 메인 회전 탄성 부재(220)가 설치되는 일면 또는 타면에 대하여 메인 회전 탄성 부재(220)의 크기 및 형상에 대응하는 홈이 형성될 수 있다. 또한, 다른 예로, 메인 릴(200)에는 메인 회전 탄성 부재(220)의 설치가 가능하도록 메인 회전 탄성 부재(220)가 설치되는 일면 또는 타면에 대하여 돌출되는 둘출부가 형성될 수 있다. 즉, 메인 회전 탄성 부재(220)는 메인 릴(100)의 내부 또는 외부에 장착(설치)될 수 있다.

또한, 메인 릴(200)은, 메인 회전 탄성 부재(220)의 설치 및 고정을 위해 메인 회전 탄성 부재(220)가 설치되는 일면 또는 타면에 대하여 끼움 홈을 포함할 수 있다. 이러한, 메인 릴(200)의 끼움 홈은, 메인 회전 탄성 부재(220)의 일측 단부가 끼움 고정되어 메인 릴(200)이 회전 방향으로 회전되면 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 할 수 있다.

참고로, 이러한 메인 릴(200)에 형성되는 홈과 끼움 홈은 전술한 서브 릴(100)의 홈 및 끼움 홈을 참조하여 동일 또는 유사하게 이해될 수 있다.

또한, 예를 들어, 메인 회전 탄성 부재(220)는 메인 릴(200)의 회전 방향과 반대되는 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 회전 방향으로 감긴 스파이럴 스프링(spiral spring)으로 구비될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 장치(1000)는 메인 릴(200)의 메인 회전 탄성 부재(220)가 설치되는 일면 또는 타면에 배치 및 연결되는 메인 릴 커버(210)를 포함할 수 있다. 메인 릴 커버(210)는 메인 릴(200)과 서브 릴(100)의 사이에 개재되도록 배치될 수 있다.

메인 릴 커버(210)는 서브 릴(100)에 대향하는 일면 또는 타면에 커버 돌출부(211)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 커버 돌출부(211)는 서브 릴(100)이 회전되는 회전중심(회전축)에 대응하는 중앙부를 통과하도록 구비될 수 있으며, 이에 따라, 서브 릴(100)은 커버 돌출부(211)가 통과 가능하도록 하는 홀이 중앙부에 형성될 수 있으며, 커버 돌출부(211)는 서브 릴(100)의 회전축이 될 수 있다.

또한, 도 11을 참조하면, 메인 릴 커버(210)는 커버 돌출부(211)의 외주면에 커버 돌출부의 끼움 홈(212)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 커버 돌출부의 끼움 홈(212)은 서브 회전 탄성 부재(120)의 타측 단부가 끼움 고정되어 서브 릴(100)이 미리 설정된 회전 범위 내에서 회전되면 서브 회전 탄성 부재(120)의 일측 단부는 서브 릴(100)을 따라 회전되되, 서브 회전 탄성 부재(120)의 타측 단부는 커버 돌출부(211)에 고정되어 회전된 서브 릴(100)의 회전에 대해서 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 메인 릴 커버(210)는 메인 릴(200)과 연결되어 메인 릴(200)의 회전시에만 연동하여 회전되며, 서브 릴(100)의 미리 설정된 회전 범위내에서의 회전시에는 회전되지 않을 수 있다. 이에 따라, 서브 회전 탄성 부재(120)에는 미리 설정된 회전 범위 내에서 회전된 서브 릴(100)의 회전에 대해서만 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용될 수 있다.

도 12는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼를 설명하기 위해 타측에서 바라본 도면이며, 도 13은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼를 설명하기 위해 일측에서 바라본 도면이다.

한편, 도 12를 참조하면, 래칫기어(230)는 메인 릴(200)과 연결되며, 외주를 따라 형성된 복수의 톱니(231a) 중 서로 이웃하는 어느 2개의 톱니 사이에 스토퍼(300)가 걸린 결합된 상태에서 메인 릴(200)이 회전 방향으로의 회전은 허용하고 회전 반대 방향으로의 회전은 제한하도록 할 수 있다. 예를 들어, 래칫기어(230)는, 그 중심이 회전축과 실질적으로 일치하도록 장착(연결, 결합)될 수 있다. 또한, 예를 들어, 래칫기어(230)는 메인 릴(200)에 대하여 탈착 가능하도록 구비될 수 있으며, 이에만 한정되는 것이 아니다.

예를 들어, 래칫기어(230)의 복수의 톱니(231a)는 회전 반대 방향을 향한 면이 회전 방향을 향한 면의 각도보다 완만한 경사 각도를 갖도록 구비될 수 있으나, 래칫기어(230)의 각도는 통상의 기술자들이 자명한 각도로 구비될 수 있으므로, 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이처럼 본 장치(1000)는 회전 방향으로의 회전은 허용하고 회전 반대 방향으로의 회전은 제한하는 래칫기어를 포함함으로써, 사용자가 필요에 따라 작업 반경 설정할 때, 래칫기어가 회전 방향으로의 회전을 허용하여 작업 반경의 미세 조정이 가능하되, 래칫기어가 회전 반대 방향으로의 회전을 제한하여 작업 반경이 고정되어 수술자가 원하는 위치에 작업 반경이 설정되도록 할 수 있다.

또한, 도 12 및 도 13을 참조하면, 스토퍼(300)는 메인 릴(200)의 회전 방향으로의 회전에 대응하여 래칫기어(230)의 복수의 톱니(231a) 중 어느 하나에 대한 선택적 걸림 체결이 가능하도록 구비될 수 있다. 래칫기어(230)는 스토퍼(300)와 상호작용하여 락킹 또는 락킹 해제될 수 있다. 이에 따라, 메인 릴(200) 또한 스토퍼(300)에 의해 락킹 또는 락킹 해제될 수 있다.

예를 들어, 도 12 및 도 13을 참조하면, 스토퍼(300)는 횡 방향을 회전축으로 회전 가능하게 배치되는 스토퍼 유닛(301) 및 스토퍼 유닛(301)에 연결되는 스토퍼 탄성 부재(302)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스토퍼 탄성 부재(302)는 스토퍼 유닛(301)과 래칫기어(230)를 밀착시킬 수 있다. 또한, 스토퍼 유닛(301)은 스토퍼 탄성 부재(302)와 연결되어, 래칫 포지셔너(positioner)로서의 역할을 수행할 수 있다.

예를 들어, 래칫기어(230)는 스토퍼(300)가 걸린 결합된 상태에서, 사용자가 와이어 부재(110)를 당기면 래칫기어(230)가 회전 방향으로의 회전을 허용하여 와이어 부재(110)가 당겨지되, 래칫기어(230)가 회전 반대 방향으로의 회전은 제한하여 와이어 부재(110)가 되감기지 않고 고정된 상태(락킹 상태)로 유지될 수 있다. 또한, 스토퍼(300)는 메인 릴(200)의 회전 방향으로의 회전 시, 래칫기어(230)에 접촉하는 방향으로 가압될 수 있다.

또한, 예를 들어, 스토퍼(300)는 래칫기어(230)에 걸림 체결이 가능하도록 하는 제한 블록(예를 들면 말단으로 갈수록 점점 가늘어지는 걸림 끝단을 갖는 제한 블록) 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(300)의 단부는 래칫기어(232)의 복수의 톱니(231a) 중 서로 이웃하는 어느 2개의 톱니(231a) 사이에 걸림 체결이 가능하도록 뾰족한 단부의 형상으로 구비될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 스토퍼(300)는 래칫기어(230)의 복수의 톱니(231a)에 접촉 및 체결 가능한 위치에 구비됨이 바람직하다. 이러한 스토퍼(300)의 형상 및 구비 위치는 당 분야의 통상의 기술자들이 자명한 형상 및 위치로 구비될 수 있으므로, 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 래칫기어(230)는 스토퍼(300)의 걸림 체결이 가능하도록 외주를 따라 복수의 톱니(231a)가 형성된 톱니 형성 구간(231) 및 스토퍼(300)의 걸림 체결이 이루어지지 않도록 구비되는 톱니 미형성 구간(232)이 외주를 따라 교번(교차로 반복)하도록 할 수 있다. 예를 들어, 톱니 형성 구간(231)은 복수의 톱니(231a)가 형성되되, 톱니 미형성 구간(232)는 톱니(231a)가 형성되지 않아 스토퍼(300)의 걸림 체결이 이루어지지 않을 수 있다. 톱니 미형성 구간(232)은, 예를 들어, 중심측(회전축)으로 함몰되는 홈 형상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

도 14는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹)을 설명하기 위한 도면이며, 도 15는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹)에 따른 작업 반경 설정을 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹)에 따른 작업 반경을 설명하기 위한 도면이다.

톱니 형성 구간(231)의 설정에 의해, 와이어 부재(110)의 풀림 길이가 톱니 형성 구간(231)의 범위 내에서 단계적 조정이 가능할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 작업반경 변경 필요시에 와이어 부재(110)를 당김으로써 래칫기어(230)가 회전될 수 있으며, 이때, 톱니 형성 구간(231)에서의 스토퍼(300)의 걸림 체결을 선택 조정하여, 톱니 형성 구간(231)의 범위 내에서 단계적 조정이 가능할 수 있다.

예를 들어, 도 14의 (a)를 참조하면, 사용자가 와이어 부재(110)를 당겨 래칫기어(230)가 회전하게 될 수 있다. 이 때, 도 14의 (b)를 참조하면 래칫기어(230)가 스토퍼(300)와 접촉하되, 스토퍼(300)가 래칫기어(230)의 회전방향으로의 회전을 허용하여 래칫기어(230)가 스토퍼(300)와 접촉하여도 회전이 가능할 수 있다. 도 14의 (c)를 참조하면, 스토퍼(300)가 래칫기어(230)의 톱니 형성 구간(231)에 위치할 때(스토퍼(300)가 래칫기어(230)의 톱니에 걸렸을 때), 사용자가 와이어 부재(110)를 놓아 당김힘을 없애면, 메인 회전 탄성 부재(220)의 탄성 복원력(M)에 의해 래칫기어(230) 및 메인릴(200)이 락킹(Locking)될 수 있으며, 이때, 스토퍼 탄성 부재(302)는 높은 긴장 상태에 놓일 수 있다. 이에 따라, 메인 릴(200)의 래칫기어(230)와 스토퍼(300)는 서로 상호작용하여 락킹 메커니즘(걸림 체결)이 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로, 예를 들어, 도 15의 (a) 및 도 15의 (b)를 참조하면, 사용자는 본 장치(1000) 사용 시, 와이어 부재(110)를 c만큼의 힘으로 당겨 서브 릴(100)의 돌출부(101)가 메인 릴(200)의 슬롯(201)을 따라 이동할 수 있다. 이때, 도 15의 (c) 및 도 15의 (d)를 참조하면, 사용자가 와이어 부재(110)를 d만큼의 힘을 추가하여 c+d만큼의 힘으로 당겨, 돌출부(101)가 슬롯(201)의 끝에 도달하여 메인 릴(200) 및 래칫기어(230) 회전방향으로 회전되도록 할 수 있으며, 사용자가 와이어 부재(110)를 스토퍼(300)가 톱니 형성 구간(231)에 위치할 때 놓아 래칫기어(230)가 락킹되도록 할 수 있다. 도 15의 (e) 및 도 15의 (f)를 참조하면, 래칫기어(230)의 락킹 후, 서브 릴(200)의 돌출부(101)가 슬롯(201)을 따라 제자리로 돌아가면서 와이어 부재가 x만큼 후퇴할 수 있다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 본 장치(1000)의 래칫기어(230)가 락킹된 후, 사용자는 x만큼의 작업 반경을 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 16의 (a) 내지 도 16의 (c)를 참조하면, 사용자는 본 장치(1000)의 와이어 부재(110)에 의료기구(500)를 연결하여 미리 설정된 회전 구간 내에서 의료기구(500)를 당겨 사용할 수 있으며, 이때, 락킹이 이루어진 상태에서의 본 장치(1000)는 메인 회전 탄성 부재(220)의 힘(M)은 스토퍼(300)에 의해 차단되고, 미리 설정된 회전 구간(x) 동안에서의 작업은 오직 서브 회전 탄성 부재(120)의 힘(S)만이 작용될 수 있다. 이에 따라, 도 16의 (c) 내지 도 16의 (e)를 참조하면, 미리 설정된 회전 구간(x)에서의 의료기구(500) 작업 후 사용자가 당김 힘을 줄여도 와이어 부재(110)는 설정된 작업 구간 내에서의 초기 위치(예를 들면 회전 반대 방향으로 가장 끝 부분의 위치) 로 되돌아갈 수 있다.

도 17은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹) 해제를 설명하기 위한 도면이며, 도 18은 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 래칫기어 및 스토퍼의 걸림 체결(락킹) 해제에 따른 수술보조 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도면 전반에서 스토퍼 탄성 부재(302)에 부여된 빨간색(red)은 상대적으로 high tension인 상태, 노란색(yellow)은 상대적으로 low tension인 상태를 나타내는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 도 17 및 도 18을 참조하면, 스토퍼(300)는 톱니 미형성 구간(232)에 위치한 상태에서, 와이어 부재(110)에 대한 당김힘이 제거되었을 때 작용되는 서브 회전 탄성 부재(120) 및 메인 회전 탄성 부재(220) 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해, 톱니 형성 구간(231)에 걸림 체결되지 않는 회전 반대 방향으로의 회전을 허용하도록 구비될 수 있다.

예를 들어, 도 13을 참조하면, 스토퍼(300)는 스토퍼 유닛(301)이 톱니 미형성 구간(232)에 위치할 때 스토퍼(300)에 래칫기어(230)와의 접촉에 의한 외력이 가해지지 않은 상태)는 스토퍼 유닛(301)의 뾰족한 단부가 래칫기어(230)의 중심측을 향하도록 배치되게 스토퍼 탄성 부재(302)와 연결될 수 있다. 이때, 도 17의 (a)와 같이, 스토퍼 유닛(301)이 톱니 형성 구간(231)에 위치할 때는, 스토퍼 유닛(301)의 뾰족한 단부가 회전 방향 측을 향하도록 스토퍼(300)가 회전되면서 2개의 톱니(231a) 사이에 걸림 체결된 상태가 되어 래칫기어(230)의 회전 반대 방향으로의 회전이 제한될 수 있으며, 이때, 스토퍼 탄성 부재(302)는 높은 긴장 상태에 놓일 수 있다. 한편, 앞서 말한 도 17의 (b)의 상태에서 당김힘을 제거하면, 도 17의 (c)에 도시된 바와 같이 스토퍼 유닛(301)의 뾰족한 단부가 회전 반대 방향을 향하게 꺾어지면서 회전 반대 방향으로의 회전이 허용되는 상태에 놓이게 될 수 있으며, 이때, 스토퍼 탄성 부재(302)는 높은 긴장(high tension) 상태에 놓일 수 있다. 이러한 도 17의 (c)의 상태에서 래칫기어(230)는 회전 반대 방향으로의 회전이 가능해질 수 있다. 도 17의 (b) 및 도 17의 (c)를 참조하면, 스토퍼(300)가 래칫기어(230)의 톱니 형성 구간(231)을 빠져나와 톱니 미형성 구간(232)에 위치하였을 때, 사용자가 와이어 부재(110)를 순간적으로 놓아 당김힘이 단시간 내에 제거되면, 서브 회전 탄성 부재(120) 및 메인 회전 탄성 부재(220) 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해 와이어 부재(110)가 끝까지 되감김(retrack)될 수 있다. 이때, 상기 탄성 복원력은 상기 되감김 작용이 가능할 수 있는 수준으로 설정됨이 바람직하다.

보다 구체적으로 예를 들어, 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)를 참조하면, 사용자가 락킹된 상태의 본 장치(1000)의 와이어 부재(110)를 c의 힘으로 당겨 서브 릴(100)을 회전시키다가, 도 18의 (c)와 같이, 사용자가 와이어 부재(110)를 c+d만큼의 힘으로 당겨 미리 설정된 회전 범위(x) 이상으로 당겨내려 메인 릴(200) 및 래칫기어(230)를 회전시킬 수 있다. 이때, 사용자는 스토퍼(300)가 톱니 미형성 구간(232)에 위치하였을 때 와이어 부재(110)를 놓아, 도 18의 (c) 내지 도 18의 (f)를 참조하면, 와이어 부재(110)에 서브 회전 탄성 부재(120) 및 메인 회전 탄성 부재(220) 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해 와이어 부재(110)가 끝까지 되감길 수 있으며, 래칫기어(230)의 복수의 톱니(231a)는 스토퍼(300)의 등 위를 미끄러지며 회전 반대 방향으로 회전될 수 있다.

메인 릴(200)은 메인 회전 탄성 부재(220)의 탄성 복원력(M)에 의해 와이어 부재(110)의 감김 방향으로의 힘을 항상 받고 있으나, 래칫기어(230)와 스토퍼(300)가 마찰 방식으로 상호 작용하여 락킹(걸림 체결)시 와이어 부재(110)가 감길 수 없도록 고정할 수 있다. 이에 따라, 본 장치(1000)는 와이어 부재(110)를 당겨내려 작업 반경을 설정 후 일정 범위(미리 설정된 회전 범위)에서 내시경(의료기구)의 중량을 지지(support)할 수 있다. 이는 사용자의 필요에 따라 와이어 부재(110)를 조금 더 당겨 내려 스토퍼(300)의 락킹을 해제함으로써 작업 반경을 자유롭게 재설정할 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 장치(1000)는 케이스부(400)를 포함할 수 있다. 케이스부(400)는 서브 릴(100), 서브 회전 탄성 부재(120), 메인 릴(200), 메인 회전 탄성 부재(220), 래칫기어(230) 및 스토퍼(300)가 내부에 배치될 수 있다. 케이스부(400)는 예를 들어, 일측 케이스(410) 및 타측 케이스(420)로 분리될 수 있다. 예를 들어 도 2를 기준으로 보았을 때, 일측 케이스(410)는 케이스부(400)의 상부에 대응하는 케이스일 수 있으며, 타측 케이스(420)는 케이스부(400)의 하부에 대응하는 케이스일 수 있으나, 본 장치(1000)의 실제 사용시에는 상부 케이스의 상면 및 하부 케이스 하면 각각이 수평 방향 또는 비스듬한 방향을 서로 반대되게 향하도록 배치(예를 들면 고리에 걸림 배치)될 수 있다. 다만, 전술한 예시와 달리, 케이스부(400)는 일체로도 제작될 수 있다. 또한, 예를 들어 도 2를 참조하면, 케이스부(400)는 서브 릴(100)의 외주 상에 감긴 와이어 부재(110)가 완전히 감긴 초기 상태에서도 본 장치(1000)의 사용자가 와이어 부재(110)에 대한 당김 조작을 수행할 수 있도록 와이어 부재(110)의 끝단이 케이스부(400)의 외부로 돌출되도록 와이어 홀이 구비될 수 있다. 이러한 와이어 홀은 당 분야 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 보다 구체적인 설명은 생략한다.

케이스부(400)는 와이어 부재(110)가 와이어 홀을 통해 외부로 나오도록 하며, 와이어 부재(110)가 사용자에 의해 당겨지거나 서브 회전 탄성 부재(120) 및 메인 회전 탄성 부재(220) 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해 서브 릴(100)에 되감김 될 때, 와이어 부재(110)를 가이드 하도록 롤러(422)(도 1, 도 2 및 도 3a 참조)를 포함할 수 있다.

또한 도 2 및 도 5를 참조하면, 케이스부(400)는 예를 들어, 타측 케이스(420)에서, 메인 릴(200)에 대향하는 일면에 케이스 돌출부(421)를 구비할 수 있다.

예를 들어, 케이스 돌출부(421)는 메인 릴(200)의 회전축에 대응하는 중앙부를 통과하도록 구비될 수 있으며, 이에 따라, 메인 릴(200)은 케이스 돌출부(421)가 통과 가능하도록 하는 홀이 중앙부에 형성될 수 있으며, 케이스 돌출부(421)는 메인 릴(200)의 회전축일 수 있다. 또한, 예를 들어 도 2 및 도 5를 참조하면, 케이스 돌출부(421)의 외주면에 케이스 돌출부의 끼움 홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이스 돌출부의 끼움 홈은 메인 회전 탄성 부재(220)의 타측 단부가 끼움 고정되어 메인 릴(200)이 회전되면 메인 회전 탄성 부재(220)의 일측 단부는 메인 릴(200)을 따라 회전되되, 메인 회전 탄성 부재(220)의 타측 단부는 케이스 돌출부(421)에 고정되어 회전된 메인 릴(200)의 회전에 대해서 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 할 수 있다. 즉, 메인 릴(200)은 메인 회전 산성 부재(220)를 매개로 케이스 돌출부(421)에 탄성적으로 연결될 수 있다.

또한, 예를 들어, 케이스부(400)의 타측 케이스(420)는 스토퍼 유닛(301)과 스토퍼 탄성 부재(302)가 결합되는 스토퍼 돌출부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 일측 케이스(402)는 메인 릴 커버(210)의 커버 돌출부(211)(회전축)이 결합될 수 있는 홈을 구비할 수 있다.

또한, 예를 들어, 케이스부(400)는, 상부 케이스의 상면 및 하부 케이스의 하면 각각이 수평 방향 또는 비스듬한 방향을 서로 반대되게 향하도록 배치될 수 있도록, 일측 케이스(410) 또는 타측 케이스(420)에 홀이 형성된 걸림 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 걸림 부재는, 본 장치(1000)가 고리에 걸림 배치 가능하도록 할 수 있다. 또한, 다른 예로, 본 장치(1000)는 걸림 부재를 통해, 조명에 걸림 배치 가능할 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니며, 본 장치(1000)는 걸림 부재를 통해 걸 수 있는 다양한 곳에 필요에 따라 맞춰서 걸 수 있다.

도 19는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치의 케이스부에 윈도우를 설명하기 위한 개념도이다.

또한, 본 장치(1000)는 톱니 형성 구간(231)에 대응하는 횡 방향 일면 또는 타면에는 톱니 미형성 구간(232)과 구분되는 색상 표시가 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 17 내지 도 19를 함께 참조하면, 톱니 형성 구간(231)의 일면 또는 타면에 A라는 색상으로 표시하면, 톱니 미형성 구간(232)의 일면 또는 타면에는 A라는 색상을 제외한 색상으로 표시되거나, 색상 표시가 이루어지지 않을 수 있다. 여기서, 구분되는 색상 표시라는 것은, 본 장치(1000)의 사용자가 색이 다르다고 인식 가능한 범주에서의 색상 차이를 갖는 표시로 이해함이 바람직하다.

도 19를 참조하면, 케이스부(400)에는 이러한 색상 표시된 부분을 외부에서 확인 가능하도록 내부와 통하는 윈도우(430)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우(430)는, 외부와 내부가 뚫린 오픈형 윈도우일 수 있으며, 다른 예로, 광 투과성(투명 또는 반투명)을 갖는 부재로 구비될 수 있다.

본 장치(1000)의 사용자는, 윈도우(430)를 통한 색상 표시된 부분의 확인 가능 여부에 따라, 래칫기어(230)에 대한 스토퍼(300)의 상대적 위치를 인지 가능할 수 있다. 이에 따라, 윈도우(430)는 스토퍼(300)가 톱니 형성 구간(232)에 대하여, 걸림 체결되는 위치를 고려하여 적정한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 직접 걸림 체결되는 부분에 대하여 윈도우(430)가 형성될 수 있다. 다른 예로, 톱니 형성 구간(232)이 원주 방향을 따라 일정 간격을 반복된다고 하였을 때, 이러한 일정 간격을 고려하여 형성될 수도 있을 것이다.

한편, 도 12를 참조하면, 톱니 형성 구간(231)에 포함되는 복수의 톱니(231a) 중 회전 방향으로의 가장 끝 쪽에 있는 마지막 톱니(231b)의 회전 반대 방향을 향한 면은 다른 톱니(231a)들의 회전 반대 방향을 향한 면과 대비하여 스토퍼(300)와의 접촉시 다른 소리를 내도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 다른 소리라 함은, 소리의 진폭, 소리의 주파수, 파동의 모양 등이 상이한 것을 의미할 수 있다. 또한, 다른 소리라 함은 본 장치(1000)의 사용자가 소리가 다르다고 인식 가능한 범주에서의 차이로 이해함이 바람직할 수 있다.

또한, 예를 들면, 마지막 톱니(231b)의 회전 반대 방향을 향한 면은 소정의 두께를 갖는 실리콘 부재를 부착하여 실리콘 부재에 스토퍼(230)가 충돌(접촉)할 때 다른 소리를 내도록 구비될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

사용자는 이러한 소리의 차이를 인지하여 본 장치(1000)를 사용할 때, 현재 스토퍼(300)가 톱니 미형성 구간(232)의 직전의 위치에 있음을 파악할 수 있으며, 이에 따라, 와이어 부재(110)를 조금 더 당긴 뒤 와이어 부재(110)를 놓아 당김힘을 제거하면서 와이어 부재(110)가 다시 회수되도록 하는 동작이 훨씬 안정적으로 이루어질 수 있다.

본 장치(1000)는 종래의 스프링발란서에 래칫기어(래칫 포지셔너)를 결합하여 변형시킨 것으로, 본 장치의(1000)의 와이어 부재(110)를 큰 힘으로 당겨내려 메인 회전 탄성 부재(예를 들어, 메인 스파이럴스프링)와 래칫기어(230)가 상호작용하여 락킹(걸림 체결)되게 함으로써 작업 반경을 설정할 수 있다. 또한, 본 장치(1000)는 설정된 작업 반경 내에서는 서브 회전 탄성 부재(예를 들어, 서브 스파이럴스프링)의 복원력만이 작용하여 작은 힘으로 내시경의 하중을 받쳐주도록 고안되었다. 또한, 사용자(수술자)는 작업 반경 변경 필요시 비멸균부인 본 장치(1000)의 본체(케이스부)를 직접적으로 만지지 않고 와이어 부재(110)를 당겨 내리는 것만으로 원하는 작업 반경을 형성할 수 있으며, 또한, 작업 반경 재변경 필요시 또다시 와이어 부재(110)를 당겨 내리면서 작업 반경을 자유롭게 변경할 수 있다.

종래의 스프링발란서는 이비인후과 내시경 거치 보조기로 활용되었지만, 본 장치(1000)는 기기 본체에 직접적인 터치(접촉, 조작)없이 작업 반경을 재설정할 수 있다는 특성을 가지므로 장시간 수술에 지속적으로 사용되는 기구의 보조에 사용될 수 있으며, 종래의 스프링발란서가 사용되었던 산업 전반에 걸쳐 상하로의 작업 반경 변경이 필요로 하는 분야에 적용될 수 있다.

예를 들어, 본 장치(1000)는 귀, 비강 내 시야확보를 위해 사용되는 내시경 수술에 적용될 수 있으며, 또한, 이비인후과에서 다양한 수술 시 적용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예로, 본 장치(1000)는 다양한 내시경 수술에 적용 가능할 수 있다.

한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000)를 포함하는 의료 기구 위치제어 시스템(이하 '본 시스템'이라 함)에 대하여 설명한다. 다만, 본 시스템은 전술한 본 장치(1000)와 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 공유하는 것으로서, 본 장치(1000)의 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

본원은 본원의 일 실시예에 따른 본 장치(1000) 및 고정 기구(610)를 포함하는 의료 기구 위치제어 시스템(이하 '본 시스템'이라 함)을 제공할 수 있다. 참고로, 본원이 적용되는 의료 기구는 내시경일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본원에는 다양한 의료 기구들이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 20은 본원의 일 실시예에 따른 의료 기구 위치제어 시스템의 고정 장치의 일 구현예를 설명하기 위한 도면이며, 도 21은 본원의 일 실시예에 따른 의료 기구 위치제어 시스템의 고정 장치의 다른 구현예를 설명하기 위한 도면이다.

고정 기구(610)는 본 장치(1000)의 케이스부(400)를 미리 설정된 높이에 대하여 고정할 수 있다. 예를 들어, 고정 기구(610)는 본 장치(1000)의 걸림 부재가 걸림 배치 가능하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 고정 기구(610)는 고리, 조명 등과 같이 걸림 부재가 걸림 배치 가능하도록 구비되는 기구일 수 있다. 또한, 다른 예로, 고정 기구(610)는 로봇 암으로 구비될 수 있다. 또한, 예를 들어, 미리 설정된 높이는 사용자가 필요에 따라 와이어 부재를 잡아당겨 이용할 수 있도록 작업 반경을 제공할 수 있는 높이로 설정됨이 바람직하다.

예를 들어, 도 20을 참조하면, 고정 기구(610)는 고리로 구비될 수 있다. 예를 들면, 고리로 구비되는 고정 기구(610)는 상부(도 20 기준, 12시 방향)가 미리 설정된 높이에 따른 위치에 고정될 수 있도록 클립 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 고정 기구(610)의 클립 형태는 불필요하게 큰 클립이 축소되며, 고정점에 따른 탈부착이 편리하도록 각도가 수정 가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 예를 들어, 도 20을 참조하면, 고리로 구비되는 고정 기구(610)는 중앙부(목)의 길이가 5cm이고, 중앙부의 두께가 3mm*3mm로 구비될 수 있다. 또한, 예를 들어, 고정 기구(610)는 하부(도 20 기준, 6시 방향)가 두께 4mm*4mm로 내구성을 갖도록 구비될 수 있으며, 내시경 스크래치 방지 및 수술 환경을 고려하여 전면을 필렛 처리할 수 있다.

또한, 고정 기구(610)는 본 장치(1000)를 수평 방향에 대하여 이동 가능하도록 제공되는 로봇 암 시스템일 수 있다. 이하에서는 고정 기구(610)가 로봇 암 시스템으로 적용된 경우로 설명하기로 한다.

예를 들어, 높이 방향을 Z방향이라고 하면, 수평 방향은 XY 평면 방향(2축 방향)이 될 수 있다. 예를 들면, 도 21을 참조하면, 고정 기구(610)는 수평 방향에 대하여 이동이 가능하도록 XY 평면 위치를 제어하여 사용자의 필요에 따라 본 장치(1000)의 위치를 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 고정 기구(610)는 수평 방향에 대하여 이동이 가능하도록 XY 방향에 대하여 회전 구동이 이루어질 수 있다.

또한, 예를 들어, 고정 기구(610)는 XYZ translational motion이 로봇 암에 의하여 제어가 가능하도록 구비될 수 있다. 예를 들면, 고정 기구(610)는 높이 방향에 대응하는 Z 방향에 대해서도 높이 조절을 위한 이동이 가능하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 21을 참조하면, 다축 구조를 갖는 로봇 암부를 고정하는 포스트(기둥)부가 높이 조절이 가능하도록 높이 방향으로의 신축(신장 및 축소)을 통해 본 장치(1000)의 작업 반경을 늘리거나 줄일 수 있도록 제공될 수 있다. 이때, 예를 들어, 포스트(기둥)부는 회전 구동, 신축 구동 등이 이루어지도록 하는 구동력을 제공하는 구동력 제공 유닛에 의해 구현될 수 있다.

예를 들어, 고정 기구(610)는 본 장치(1000)를 XYZ 방향에 대하여 소정의 거리 범위 내에서 선형 시프트 시킬 수 있게 구비될 수 있다. 예를 들어, 고정 기구(610)의 포스트부 및 로봇 암은 링크 구동, 회전 구동, 신축 구동, 선형 구동 등을 제공 할 수 있도록 기알려진 구성(들) 및 향후 개발될 구성(들)의 다양한 조합에 의해 제공될 수 있다.

또한, 예를 들어, 고정 기구(610)는 본 장치(1000)로부터 End-effector(말단 장치)의 Z축 선형 운동(linear motion)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 이러한 Z축 translational motion과 모든 rotational motion은 사용자의 조작으로 작업수행이 가능하도록 구비될 수 있다.

또한, 본 시스템(600)은 구형 조인트 구조체(620)를 포함할 수 있다. 구형 조인트 구조체(620)는 일측이 와이어 부재(110)와 연결되고, 타측이 의료 기구(500)와 연결 가능하도록 구비될 수 있다. 여기서, 의료 기구(500)는 내시경 기구일 수 있다.

예를 들어, 구형 조인트 구조체(620)는 일측이 본 장치(1000)의 와이어 부재(110)와 연결되고, 타측이 의료 기구(500)와 연결되어, 사용자가 의료 기구(500) 사용 시, 사용자의 원하는 각도에 따라 구형 조인트 구조체(620)에 의해 각도 조절이 자유로울 수 있다. 이에 따라, 본 시스템(600)은 구형 조인트 구조체(620)의 자유로운 각도 조절에 의해 작업(시술, 수술 등) 효율이 향상될 수 있다. 즉, 예를 들어, 본 시스템(600)은 End-effector(말단 장치)에 구형 조인트 구조체(620)를 구비(활용)하여, 내시경이 다각도로 병변을 확인할 수 있도록 할 수 있다.

예를 들어, 구형 조인트 구조체(620)는 당 분야의 통상의 기술자에게 자명하거나 향후 개발될 다양한 구형 조인트 구조체에 의해 구현될 수 있다.

예를 들어, 본 시스템(600)은, 종래의 스프링 밸런서와 비교하면, End-effector(말단 장치) 조작이 종래의 스프링 밸런서의 수동 조작에서, 로봇 암 시스템으로 구비되는 고정 기구(610)로 인해 하이브리드 조작이 가능하도록 구비될 수 있다. 또한, 종래의 스프링 밸런서는 자유로운 높이 조절이 불가능하고, XY Translation(수평 방향 이동)은 와이어(Wire)의 굽힘(Bending)에 의해서 이뤄져 불안정하며, 3-Dof Rotation(3-Dof 회전)은 고리 체결로 인해 불안정하다. 다만, 본 시스템(600)은 자유로운 높이 조절이 가능하고, XY Translation은 로봇 암 조작에 의해서 이뤄져 와이어의 굽힘에 의한 조작에 비해 안정적이며, 3-Dof Rotation은 구형 조인트 구조체에 의해 안정적인 움직임이 가능할 수 있다.

도 22a는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템에 적용되는 의료 기구가 내시경 기구이고 귀에 대하여 적용되는 경우 그 운동 양상을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 22b는 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템에 적용되는 의료 기구가 내시경 기구이고 코에 대하여 적용되는 구현예를 나타낸 도면이다.

예를 들어, 도 22a를 참조하면, 귀 내시경 검사는 인체의 내부로 단단한(rigid) 파이프 관 형상의 내시경 장치를 귀 내부에 삽입하여 진행될 수 있다. 귀 구조와 내시경 장치의 물리적인 특성상 내시경의 조작은 도 22와 같이, 귓구멍에서 3-Dof rotational motion과 1-Dof의 translational motion을 가질 수 있다. 따라서, 본 시스템(600)은 기존의 검사와 동일한 자유도를 갖는 end-effector를 포함하며, 충분한 workspace를 갖고, 안정적인 동적 특성을 가질 수 있다.

이처럼 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템은 귀에 대한 내시경 검사 용도로서 적용이 가능하다.

또한 다른 예로, 도 22b를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템은 코에 대한 내시경 검사 용도로서의 적용 또한 가능함은 물론이다.

이 외에도, 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템은 내시경의 사용이 요구되는 다양한 대상(부위)에 대하여 적용될 수 있다. 특히, 본원의 일 실시예에 따른 의료 기구 위치 제어 시스템(600)은 고정 기구(610) 및 구형 조인트 구조체(620)의 움직임 조합으로 인해 귀 내시경이나 코 내시경 뿐만 아니라 다양한 내시경 장치에 대하여 폭넓은 적용성을 가질 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 수술보조 장치 및/또는 의료 기구 위치 제어 시스템에서, 이에 포함되는 의료 기구는 내시경 기구인 경우뿐만 아니라, 내시경 기구 이외에 다양한 의료 기구일 수 있음은 물론이다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000: 수술보조 장치
100: 서브 릴
101: 돌출부
102: 가이드 홈
110: 와이어 부재
120: 서브 회전 탄성 부재
200: 메인 릴
201: 슬롯
202: 제한블록
210: 메인 릴 커버
211: 커버 돌출부
212: 커버 돌출부의 끼움 홈
220: 메인 회전 탄성 부재
230: 래칫기어
231: 톱니 형성 구간
231a: 톱니
231b: 톱니 형성 구간의 마지막 톱니
232: 톱니 미형성 구간
300: 스토퍼
301: 스토퍼 유닛
302: 스토퍼 탄성 부재
400: 케이스부
410: 상부 케이스
420: 하부 케이스
421: 케이스 돌출부
422: 롤러
430: 윈도우
500: 의료기구
600: 의료 기구 위치 제어 시스템
610: 고정 기구
620: 구형 조인트 구조체

Claims (11)

1. 수술보조 장치에 있어서,
   와이어 부재가 횡 방향을 회전축으로 하는 회전 방향을 따라 외주 상에 감김 배치되는 서브 릴;
   상기 서브 릴이 상기 회전 방향으로 회전되면 상기 회전 방향과 반대되는 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 상기 서브 릴에 대하여 설치되는 서브 회전 탄성 부재;
   상기 서브 릴이 상기 회전 방향으로의 미리 설정된 회전 범위 내에서는 메인 릴과 별개로 회전되고, 상기 서브 릴이 미리 설정된 회전 범위를 초과하여 회전되면 상기 메인 릴과 함께 연동하여 상기 회전 방향으로 회전되도록 구비되어 상기 서브 릴과 연결되는 상기 메인 릴;
   상기 메인 릴이 상기 회전 방향으로 회전되면 상기 회전 반대 방향으로의 탄성 복원력이 작용되도록 상기 메인 릴에 대하여 설치되는 메인 회전 탄성 부재;
   외주를 따라 형성된 복수의 톱니 중 서로 이웃하는 어느 2개의 톱니 사이에 스토퍼가 걸림 체결된 상태에서 상기 메인 릴의 상기 회전 방향으로의 회전은 허용하고 상기 회전 반대 방향으로의 회전은 제한하도록 상기 메인 릴과 연결되는 래칫기어; 및
   상기 메인 릴의 상기 회전 방향으로의 회전에 대응하여 상기 래칫기어의 복수의 톱니 중 어느 하나에 대한 선택적 걸림 체결이 가능하도록 구비되는 상기 스토퍼를 포함하는 수술보조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 미리 설정된 회전 범위는, 상기 와이어 부재에 연결된 의료기구의 작업 범위를 고려하여 설정되는 것인, 수술보조 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 메인 릴과 상기 서브 릴 중 어느 하나에는, 상기 미리 설정된 회전 범위에 대응하는 슬롯이 상기 회전 방향 및 상기 회전 반대 방향을 따라 형성되고,
   상기 메인 릴과 상기 서브 릴 중 다른 하나에는, 상기 메인 릴에 대한 상기 서브 릴의 상대적인 회전시 상기 슬롯을 따라 이동되도록 상기 슬롯에 삽입되는 돌출부가 구비되는 것인, 수술보조 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 래칫기어는, 상기 스토퍼의 걸림 체결이 가능하도록 외주를 따라 복수의 톱니가 형성된 톱니 형성 구간 및 상기 스토퍼의 걸림 체결이 이루어지지 않도록 구비되는 톱니 미형성 구간이 외주를 따라 교번하도록 구비되는 것인, 수술보조 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 스토퍼는, 상기 톱니 미형성 구간에 위치한 상태에서 상기 와이어 부재에 대한 당김힘이 제거되었을 때 작용되는 상기 서브 회전 탄성 부재 및 상기 메인 회전 탄성 부재 중 적어도 하나의 탄성 복원력에 의해, 상기 톱니 형성 구간에 걸림 체결되지 않는 상기 회전 반대 방향으로의 회전을 허용하도록 구비되고,
   상기 톱니 형성 구간의 설정에 의해, 상기 와이어 부재의 풀림 길이가 상기 톱니 형성 구간의 범위 내에서 단계적 조정이 가능한 것인, 수술보조 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 톱니 형성 구간에 포함되는 복수의 톱니 중 상기 회전 방향으로의 가장 끝 쪽에 있는 마지막 톱니의 회전 반대 방향을 향한 면은 다른 톱니들의 회전 반대 방향을 향한 면과 대비하여 상기 스토퍼와의 접촉시 다른 소리를 내도록 구비되는 것인, 수술보조 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 톱니 형성 구간에 대응하는 횡 방향 일면 또는 타면에는 상기 톱니 미형성 구간과 구분되는 색상 표시가 이루어지고,
   상기 수술보조 장치는 상기 서브 릴, 상기 서브 회전 탄성 부재, 상기 메인 릴, 상기 메인 회전 탄성 부재, 상기 래칫기어 및 상기 스토퍼가 내부에 배치되는 케이스부를 더 포함하되,
   상기 케이스부에는, 상기 색상 표시된 부분을 외부에 확인 가능하도록 내부와 통하는 윈도우가 형성되고,
   상기 수술보조 장치의 사용자는, 상기 윈도우를 통한 색상 표시된 부분의 확인 가능 여부에 따라, 상기 래칫기어에 대한 상기 스토퍼의 상대적 위치를 인지 가능한 것인, 수술보조 장치.
8. 의료 기구 위치 제어 시스템으로서,
   제1항에 따른 수술보조 장치; 및
   상기 수술보조 장치의 케이스부를 미리 설정된 높이에 대하여 고정하는 고정 기구를 포함하는 의료 기구 위치 제어 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 의료 기구 위치 제어 시스템은,
   일측이 상기 와이어 부재와 연결되고, 타측이 의료 기구와 연결 가능한 구형 조인트 구조체를 더 포함하는 것인, 의료 기구 위치 제어 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 고정 기구는 상기 수술보조 장치를 수평 방향에 대하여 이동 가능하도록 제공되는 로봇 암 시스템인 것인, 의료 기구 위치 제어 시스템.
11. 제9항에 있어서,
    상기 의료 기구는 내시경 기구인 것인, 의료 기구 위치 제어 시스템.

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