KR20110028613A - 최소 침습 수술 도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간편한 조작이 가능한 최소 침습 수술 도구에 관한 것으로서, 본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서, 소정의 길이로 형성되는 샤프트, 사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이, 상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 제1 피치축부 및 제1 요축부, 상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 제2 요축부 및 제2 피치축부, 및 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 제1 피치축부는 상기 제2 피치축부를 적어도 하나의 피치축 동작 케이블에 의해 구동하고, 상기 제1 요축부는 상기 제2 요축부를 적어도 하나의 요축 동작 케이블에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

Description

최소 침습 수술 도구{Tool for Minimally Invasive Surgery}

본 발명은 간편한 조작이 가능한 최소 침습 수술(minimally invasive surgery) 도구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소정의 샤프트의 일단에 연결되어 있는 조절 손잡이의 조작만으로도 상기 샤프트의 타단에 연결되어 있는 엔드 이펙터(end effector)가 동작하여 최소 침습 수술을 수행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 도구에 관한 것이다.

최소 침습 수술은 몇 개의 작은 절개공을 통해 환자의 환부 주위의 장기나 조직에 대하여 수술을 수행할 수 있도록 하는 수술 기법이다.

이러한 최소 침습 수술은, 수술 후에 일어나는 환자의 대사 과정의 변화를 상대적으로 감소시킬 수 있으므로, 환자의 회복 기간을 짧게 하는 데에 도움이 된다. 따라서, 최소 침습 수술을 적용하면, 환자의 수술 후의 입원 기간도 단축되며, 환자가 수술 후 짧은 시일 내에 정상적인 생활로 복귀할 수 있게 된다. 또한, 보다 중요하게는, 최소 침습 수술을 통해 환자가 수술 시에 느끼는 통증을 경감하는 한편, 수술 후 환자에게 남는 흉터를 줄일 수도 있게 된다.

최소 침습 수술의 가장 일반적인 형태는 내시경 수술일 것이다. 그 중에서도, 가장 일반적인 형태의 내시경 수술은 복강 내에서 최소 침습 조사와 수술을 하는 복강경 수술이다. 표준 복강경 수술을 수행할 때에는, 환자의 복부에 가스를 채워 넣고, 복강경 수술 도구에 대한 입구를 제공하기 위하여 작은 절개부(약 1/2인치)를 만든 후에, 이를 통하여 트로카(trocar)를 삽입한다. 복강경 수술 도구는 일반적으로 복강경(수술 부위 관찰용)과 기타 작업 도구를 포함하다. 여기서, 작업 도구는, 각 도구의 작업 단부 또는 말단 동작부가 확장 샤프트에 의해 그것의 손잡이로부터 이격되어 있다는 점을 제외하고는, 종래의 절개 수술에 사용되는 것과 유사하다. 즉, 작업 도구는, 예를 들어, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등을 포함할 수 있다. 수술을 수행하기 위하여, 외과의사 등의 사용자는 수술 부위에 트로카를 통해 작업 도구를 들여 보내고 복강 외부로부터 그것들을 조종한다. 한편, 외과의사는 복강경에 의해 찍히는 수술 부위의 영상을 표시하는 모니터에 의해 진행 상황을 모니터링한다. 이와 유사한 내시경 기술은, 후복막강경, 골반경, 관절경, 뇌수조경, 부비강경, 자궁경, 신장경, 방광경, 요도경, 신우경 등에 두루 사용된다.

이러한 최소 침습 수술은 많은 장점을 가지고 있지만, 일반적인 기존의 최소 침습 수술 도구들은 딱딱하고 긴 샤프트에 엔드 이펙터가 연결되어 있어, 수술 부위로의 접근이 어렵고 그 조작이 자유롭지 못한 단점을 지니고 있다. 특히, 기존의 엔드 이펙터에는 관절처럼 꺾이는 부위가 없으므로 수술에 필요한 섬세한 동작을 하기 어렵다는 단점이 있었다. 이런 단점이 최소 침습 수술이 널리 이용되는 데에 가장 큰 저해 요소로 작용하고 있다.

이러한 기존의 최소 침습 수술의 단점을 극복하고자 최근 daVinci사 등에 의해 로봇 수술 시스템이 개발되었다. 이러한 현재의 로봇 수술 시스템은, 주로 마스터-슬레이브형 로봇을 이용한 수술 시스템으로서, 수술자가 수술을 수행하는 수술 콘솔(operating console), 로봇이 수술을 수행하는 로봇 카트(robotic cart) 및 이와 연결된 복강경부(endoscpic stack)로 이루어진다. 로봇 수술 시스템의 복강경부는 피치(pitch)와 요(yaw) 방향의 동작이 가능한 관절을 가지고 있어 수술자의 손 동작을 거의 그대로 전달할 수 있다. 또한, 로봇 수술 시스템에 따르면, 손떨림 전달 방지 기능이나 손 동작과 로봇 동작의 크기를 다르게 하는 모션 스케일링(motion scaling) 기능을 구현할 수 있고, 이 외에도 입체적인 시야를 확보하는 것이 가능하다는 장점이 있을 수 있다.

그러나, 이러한 로봇 수술 시스템은, 지나치게 고가의 장비로서 최초의 설치 비용과 설치 이후의 관리비가 많이 들어가는 문제점이 있었다. 또한, 장비의 크기가 커서 차지하는 부피 및 중량이 크고(로봇 카트만 약 2m의 높이에 544kg의 무게를 가짐), 이 때문에 장비의 이동이 어려워서 시스템이 미리 갖추어진 곳에서만 수술이 가능하다는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 로봇 시스템을 사용하는 경우, 외과의사의 촉각(tactile sense)이 기존의 복강경 수술 도구에 비해 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 조절 손잡이의 피치 방향 및 요 방향의 동작량 및/또는 개폐 동작에 대응하여 엔드 이펙터가 동작하는 최소 침습 수술 도구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 별다른 구동 요소 없이도 사용자에 의해 자유롭게 조작될 수 있는 최소 침습 수술 도구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 부피 및 중량이 적고 이동이 편리한 최소 침습 수술 도구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서, 소정의 길이로 형성되는 샤프트, 사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이, 상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 제1 피치축부 및 제1 요축부, 상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 제2 요축부 및 제2 피치축부, 및 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 제1 피치축부는 상기 제2 피치축부를 적어도 하나의 피치축 동작 케이블에 의해 구동하고, 상기 제1 요축부는 상기 제2 요축부를 적어도 하나의 요축 동작 케이블에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서, 소정의 길이로 형성되는 샤프트, 사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이, 상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 제1 피치축부 및 제1 요축부, 상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 제2 요축부 및 제2 피치축부, 및 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부는 각각 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부를 적어도 하나의 동작 케이블에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서, 소정의 길이로 형성되는 샤프트, 사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이, 상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 제1 피치축부 및 제1 요축부, 상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 제2 요축부 및 제2 피치축부, 및 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부에 의해 제어 가능하고 개폐 가능한 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부는 각각 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부를 적어도 하나의 제1 케이블 및 적어도 하나의 제2 케이블에 의해 구동하며, 상기 엔드 이펙터는 상기 적어도 하나의 제1 케이블 및 상기 적어도 하나의 제2 케이블의 동작량의 차이에 따라 개폐되는 것을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 사용자의 조절 손잡이에 대한 조작에 대응하여 엔드 이펙터가 자유도 높게 동작하는 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자가 그 사용법을 익히기 쉬운 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

그리고, 본 발명에 따르면, 제조 비용 및 공급 비용이 저렴하고 부피 및 중량이 작아 보급이 용이한 최소 침습 수술 도구가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤프트와 조절 손잡이의 연결 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤프트와 엔드 이펙터의 연결 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 조절 손잡이 쪽의 피치축 동작 케이블과 요축 동작 케이블의 본 발명의 제1 실시예에 따른 설치 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 엔드 이펙터 쪽의 피치축 동작 케이블과 요축 동작 케이블의 본 발명의 제1 실시예에 따른 설치 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 사용예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 연결 풀리의 동작 전달 원리를 도시하는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 변형된 구성을 나타내는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

또한, 본 명세서에서 본 발명의 특정 구성요소의 명칭으로서 포함되는 특정 동작 방향에 관한 용어는, 해당 구성요소가 반드시 해당 방향으로만 또는 해당 방향에서의 동작에만 관여한다는 의미로 사용된 것은 아니라는 점이 이해되어야 하며, 각 구성요소가 본 발명에 기여하는 바는 해당 구성요소의 구체적인 동작을 고려하여 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)의 외형을 나타내는 사시도이다. 도 1에 따르면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)는 소정의 길이를 갖고 내부에는 하나의 또는 다수의 공간(예를 들면, 관형, 연뿌리형 또는 나선형의 공간)이 형성되어 있는 샤프트(100)와, 조절 손잡이(110)를 포함한다.

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피치축부(200), 요축부(300) 등의 주요 구성요소의 상세한 구성을 나타내는 측면도이고, 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 요축부(300) 등의 주요 구성요소의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 2a 및 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)에는 샤프트(100)가 구비되고, 샤프트(100)의 양단에는 조절 손잡이(110)와 엔드 이펙터(600)가 배치되어 있다. 여기서, 조절 손잡이(110)의 조작은 피치축부(200)와 요축부(300), 그리고 개폐부(400)를 통해 엔드 이펙터(600)로 전달되도록 구성되어 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따라 샤프트(100)에 연결되는 엔드 이펙터(600)는 조절 손잡이(110)의 개폐 동작에 대응하여 동작하고, 인체 내부에서의 수술에 사용되는 도구, 즉, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등으로서 사용된다.

또한, 필요에 따라, 본 발명에 따른 엔드 이펙터(600)는 훅형 전극(hook electrode)과 같이 개폐 동작이 굳이 요구되지 않는 구성요소일 수도 있다. 개폐 동작이 요구되지 않는 엔드 이펙터에 관한 실시예에 관하여는 후술하기로 한다.

도시된 바에 따라 더 살펴보면, 보다 상세하게는, 피치축부(200)는 제1 피치축 케이블 풀리(220), 제2 피치축 케이블 풀리(240) 및 피치축 동작 케이블로 구성되고, 요축부(300)는 제1 요축 케이블 풀리(320), 제2 요축 케이블 풀리(340) 및 요축 동작 케이블로 구성되며, 개폐부(400)는 제1 개폐 케이블 풀리(420), 제2 개폐 케이블 풀리(440) 및 제3 개폐 케이블 풀리(460)로 구성된다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤프트(100)와 조절 손잡이(110)의 연결 상태를 나타내는 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 제1 및 제2 로드(110A, 110B)가 회전축에 의해 서로 연결되어 조절 손잡이(110)가 구성되고, 회전축에 의해 연결된 제1 및 제2 로드(110A, 110B)의 일측에는 반원형의 손잡이 울(112)이 서로 대칭되는 형태로 형성되어 있다. 그리고, 조절 손잡이(110)의 회전축의 일측으로는 제1 개폐 케이블 풀리(420)가 설치되어 있어 조절 손잡이(110)의 개폐 조작에 따라 회전하게 된다. 제1 개폐 케이블 풀리(420)는 개폐 케이블의 폭과 동일한 수준의 폭을 갖도록 형성될 수 있다.

반대편에서는 제1 로드(110A)가 길게 연장되어 있고, 연장된 제1 로드(110A)의 단부 양측에는 피치축부(200)와 개폐부(400)를 구성하는 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)가 각각 설치되어 있다. 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)는 동축 상에 설치되지만, 제1 피치축 케이블 풀리(220)는 회전되지 않도록 고정되어 설치되어 있는 반면, 제2 개폐 케이블 풀리(440)는 자유롭게 회전 가능하도록 설치된다. 도 3에서는 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)가 동일한 지름을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 사용자의 필요에 따라 이러한 지름들은 서로 다르게 형성될 수 있다.

한편, 제1 피치축 케이블 풀리(220)의 폭은 피치축 동작 케이블의 폭과 동일한 수준으로 형성되고, 제2 개폐 케이블 풀리(440)의 폭은 개폐 케이블의 폭의 3배 수준으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제1 요축 케이블 풀리(320)의 사이에는 그 양단에 제1 피치축 연결단(520A)과 제2 요축 연결단(540A)이 각각 형성된 제1 축 연결부(500A)가 개재되어 있어서, 조절 손잡이(110)의 피치 방향 동작과 요 방향 동작이 엔드 이펙터로 원활히 전달될 수 있게 된다.

보다 상세하게는, 제1 축 연결부(500A)는 원형으로 형성된 플레이트가 소정의 간격으로 이격되어 형성된 한 쌍의 제1 피치축 연결단(520A)과 한 쌍의 제1 요축 연결단(540A)으로 이루어진다. 이때, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 제1 피치축 연결단(520A)과 제1 요축 연결단(540A)은 서로 직교하는 방향으로 결합되어 있어, 제1 피치축 연결단(520A)의 내측으로는 조절 손잡이(110)의 일단에 설치되어 있는 제1 피치축 케이블 풀리(220)가 회전 가능하게 설치되고, 제1 요축 연결단(540A)의 내측으로는 제1 요축 케이블 풀리(320)가 고정 설치된다. 제1 요축 케이블 풀리(320)는 요축 동작 케이블의 폭과 동일한 수준의 폭을 가질 수 있다.

그리고, 제1 요축 연결단(540A)의 외부 양측으로는 각각 한 쌍의 제1 연결 풀리(560A)가 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이때, 제1 연결 풀리(560A)와 제1 요축 케이블 풀리(320)는 동축 상에 설치되고, 서로 독립적으로 회전할 수 있게 된다. 각각의 제1 연결 풀리(560A)는 피치축 동작 케이블 또는 개폐 케이블의 폭의 약 2배의 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 조절 손잡이(110)가 연결되는 샤프트(100)의 일단에는 한 쌍의 제1 연결단(105A)이 소정의 길이로 평행하게 돌출 형성된다. 제1 연결단(105A)의 사이에서는, 제1 요축 케이블 풀리(320)가 제1 요축 연결단(540A)에 위치된 후 중심축을 기준으로 하여 회전할 수 있도록 설치된다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 샤프트(100)와 엔드 이펙터(600)의 연결 상태를 나타내는 분해 사시도이다. 도 4에 도시된 바에 따르면, 샤프트(100)의 일단, 즉, 엔드 이펙터(600)가 설치되는 단부에서는 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제2 요축 케이블 풀리(340)가 한 쌍의 제2 연결단(105B)에 의해 연결된다. 바람직하게는, 제2 연결단(105B)은 제1 연결단(105A)과 동일한 형태로 구성될 수 있다.

도시된 바에 따라, 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제2 요축 케이블 풀리(340)의 설치 상태를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 엔드 이펙터(600)가 설치되는 샤프트(100)의 일단에 한 쌍의 제2 연결단(105B)이 평행하게 돌출 형성되고, 양단에 제2 피치축 연결단(520B)과 제2 요축 연결단(540B)이 포함되어 있는 제2 축 연결부(500B)가 제2 연결단(105B)에 연결된다. 여기서, 제2 피치축 연결단(520B)과 제2 요축 연결단(540B)으로 구성되는 제2 축 연결부(500B)는 제1 축 연결부(500A)의 구성과 동일하게 이루어져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 제2 요축 연결단(540B)의 사이에는 제2 요축 케이블 풀리(340)가 고정 설치되고, 제2 요축 케이블 풀리(340)의 중심축은 제2 요축 연결단(540B)의 중심축과 동축 상에 형성된다. 이때, 제2 요축 케이블 풀리(340)는 요축 동작 케이블의 폭과 동일한 수준의 폭을 갖도록 형성된다. 사용자가 조절 손잡이(110)의 요 방향 조작량과 엔드 이펙터(600)의 요 방향 동작량이 동일하게 되기를 원하는 경우에는 제2 요축 케이블 풀리(340)의 지름은 제1 요축 케이블 풀리(320)의 지름과 동일하게 형성될 수 있지만, 사용자가 조절 손잡이(110)의 요 방향 조작량과 엔드 이펙터(600)의 요 방향 동작량이 서로 다르게 되기를 원하는 경우에는 두 구성요소의 지름이 서로 다르게 형성될 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바에 따르면, 긴 직각 삼각형의 형태로 형성된 두 개의 로드의 일 단부가 회전축으로 연결되어 이루어지는 엔드 이펙터(600)는 제2 축 연결부(500B)의 제2 피치축 연결단(520B)에 회전 가능하게 연결된다. 엔드 이펙터(600)와 제2 피치축 연결단(520B)을 연결하는 연결축의 일단에는 제2 피치축 케이블 풀리(240)를 고정 설치하여 제2 피치축 케이블 풀리(240)의 회전에 따라 엔드 이펙터(600)의 피치 방향 동작이 이루어지도록 하고, 반대쪽 단부에는 제3 개폐 케이블 풀리(460)를 설치하여, 엔드 이펙터(600)가 개방 및 폐쇄되도록 할 수 있다. 여기서, 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)는 서로 독립적으로 동작한다.

한편, 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)는 동일한 지름을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 사용자의 필요에 따라 상기 지름들은 서로 다르게 형성될 수 있다. 또한, 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)는 각각의 케이블의 폭과 동일한 수준의 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 조절 손잡이(110)의 조작에 따라 엔드 이펙터(600)를 필요한 방향으로 회전시키기 위한 피치축부(200)와 요축부(300)의 구성에 대하여 더 살펴보기로 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 조절 손잡이(110)의 조작을 전달하기 위해 피치축부(200)와 요축부(300)에는 각각 피치축 동작 케이블과 요축 동작 케이블이 연결된다. 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 조절 손잡이(110) 쪽의 여러 케이블의 본 발명의 제1 실시예에 따른 설치 상태를 나타내는 도면이고, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 엔드 이펙터(600) 쪽의 여러 케이블의 본 발명의 제1 실시예에 따른 설치 상태를 나타내는 도면이다.

상기 도면들을 이전의 도면들과 함께 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 요축 동작 케이블(360)의 연결 상태에 관하여 살펴본다. 샤프트(100)의 양단에 설치되어 있는 제1 요축 케이블 풀리(320)와 제2 요축 케이블 풀리(340)에는 요축 동작 케이블(360)이 감겨 있어, 조절 손잡이(110)의 요 방향 움직임을 엔드 이펙터(600)로 전달한다. 바람직한 실시예에 따르면, 제1 요축 케이블 풀리(320)와 제2 요축 케이블 풀리(340)가 동일 방향으로 동작하도록 요축 동작 케이블(360)이 감겨 있게 되지만, 사용자의 필요에 따라 동작 방향이 서로 역방향이 되도록 하기 위해 요축 동작 케이블(360)을 긴 8자형으로 감을 수도 있다. 어느 경우에나, 요축 동작 케이블(360)은 내부에 공간이 형성되어 있는 샤프트(100)를 통하여 감겨진다. 그리고, 여기서, 사용자의 필요에 따라, 제1 요축 케이블 풀리(320)와 제2 요축 케이블 풀리(340)의 지름이 서로 다르게 되도록 하여, 조절 손잡이(110)의 조작량과 엔드 이펙터(600)의 동작량이 서로 다르게 되도록 할 수도 있다.

여기서, 제1 요축 케이블 풀리(320)와 제2 요축 케이블 풀리(340)의 지름이 서로 다르게 형성된다고 하여도, 제1 요축 케이블 풀리(320)와 제2 요축 케이블 풀리(340)의 지름비가 제1 연결 풀리(560A)와 제2 연결 풀리(560B)의 지름비와 동일하지 않게 되면, 조절 손잡이(110)를 조작하여도 엔드 이펙터(600)가 동작하지 않아 동작 성능의 열화가 초래될 수 있으므로 제1 요축 케이블 풀리(320)와 제2 요축 케이블 풀리(340)의 지름비는 제1 연결 풀리(560A)와 제2 연결 풀리(560B)의 지름비와 동일하게 형성하여 엔드 이펙터(600)가 원활히 동작할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 조절 손잡이(110)를 구성하는 제1 및 제2 로드(110A, 110B)가 서로 연결되어 있는 회전축에는 제1 개폐 케이블 풀리(420)가 고정 설치되어 있는데, 개폐 케이블(480)은 이러한 제1 개폐 케이블 풀리(420)에 연결되고, 조절 손잡이(110)와 제1 축 연결부(500A)가 서로 연결되는 부위에 설치되어 있는 제2 개폐 케이블 풀리(440)에 연결된다. 이때, 제2 개폐 케이블 풀리(440)에 연결되는 개폐 케이블(480)은 제2 개폐 케이블 풀리(440)에 도시된 바와 같이 감겨진 후, 제1 축 연결부(500A)에 양측으로 두 개씩 설치되어 있는 제1 연결 풀리(560A) 중, 양측에서 각각 하나씩 선택된 제1 연결 풀리(560A)로 연결되고, 다시 도시된 바와 같이 감겨진 상태에서 샤프트(100)의 내부 공간을 통하여 제2 축 연결부(500B)로 연결된다. 제1 연결 풀리(560A)에 감겨진 개폐 케이블(480)은 이후 제2 축 연결부(500B)의 양측에 설치되어 있는 제2 연결 풀리(560B) 중 양측에서 각각 하나씩 선택된 제2 연결 풀리(560B)에 감겨지고, 이는 다시 엔드 이펙터(600) 측의 제3 개폐 케이블 풀리(460)에 감겨진다.

도시된 바에 따르면, 제1 개폐 케이블 풀리(420)와 제2 개폐 케이블 풀리(440) 사이의 개폐 케이블(480)은 바람직하게는 긴 8자형으로 감겨 있게 되지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 조절 손잡이(110)의 제1 로드(110A)에 제1 개폐 케이블 풀리(420)가 형성되도록 함으로써 제1 개폐 케이블 풀리(420)와 제2 개폐 케이블 풀리(440) 사이에서 개폐 케이블(480)이 엇갈려서 감겨 있지 않도록 할 수도 있다. 그리고, 여기서, 사용자의 필요에 따라, 제1 개폐 케이블 풀리(420)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)의 지름이 서로 다르게 되도록 하여, 조절 손잡이(110)에서의 개폐량이 엔드 이펙터(600)의 개폐량과 서로 다르게 되도록 할 수도 있다.

또한, 조절 손잡이(110)의 일단에 설치되어 있는 제1 피치축 케이블 풀리(220)에는 피치축 동작 케이블(260)이 감겨 있는데, 피치축 동작 케이블(260)의 타단은 제1 축 연결부(500A)의 제1 요축 연결부(540A)에 연결되어 있는 제1 연결 풀리(560A) 중, 개폐 케이블(480)이 감겨있지 않은 제1 연결 풀리(560A)에 감겨지고, 다시, 샤프트(100)의 내부 공간을 통해 샤프트(100)의 타단에 연결되어 있는 제2 축 연결부(500B)의 제2 연결 풀리(560B)에 감겨진다.

이후, 제2 연결 풀리(560B)에 감겨진 피치축 동작 케이블(260)은 엔드 이펙터(600)의 일단에 설치되어 있는 제2 피치축 케이블 풀리(240)에 감겨 조절 손잡이(110)의 피치 방향 동작을 엔드 이펙터(600)로 전달한다.

도 6a를 살펴본다. 도 6a에 도시된 바에 따르면, 피치축 동작 케이블(260)은 제2 피치축 연결단(520B)의 왼편의 한 쌍의 제2 연결 풀리(560B) 중 가장 왼쪽의 풀리에, 개폐 케이블(480)은 그 옆의 풀리에 감겨 있되, 두 케이블이 서로 마찰하거나 엉키지 않도록 감겨 있음을 알 수 있다.

상기와 같은 피치축 동작 케이블(260)의 연결에 의해 제1 피치축 케이블 풀리(220)는 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 동일한 방향으로 동작하지만, 사용자의 필요에 따라 피치축 동작 케이블(260)을 동작 방향이 서로 역방향이 되도록 감을 수도 있다. 어느 경우에나, 피치축 동작 케이블(260)은 내부에 공간이 형성되어 있는 샤프트(100)를 통하여 감겨진다. 여기서, 사용자의 필요에 따라, 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 피치축 케이블 풀리(240)의 지름이 서로 다르게 되도록 하여, 조절 손잡이(110)의 조작량과 엔드 이펙터(600)의 동작량이 서로 다르게 되도록 할 수도 있다. 그러나, 엔드 이펙터(600)의 동작 성능의 열화가 초래되는 것을 방지하기 위해서는, 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 피치축 케이블 풀리(240)의 지름비가 제2 개폐 케이블 풀리(440)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)의 지름비와 동일하게끔 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선, 최소 침습 수술 도구(1)를 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일자로 정렬한다.

최소 침습 수술을 수행하는 외과의사는 최소 침습 수술 도구(1)의 일단에 설치되어 있는 조절 손잡이(110)의 손잡이 울(112)에 손을 넣어 조절 손잡이(110)를 파지한다.

조절 손잡이(110)의 요 방향 동작의 설명을 용이하게 하기 위해 요 방향의 + 와 - 동작을 외과의사를 기준으로 하여 각각 우측과 좌측 동작으로 예시하여 설명하기로 한다. 또한, 조절 손잡이(110)의 피치 방향 동작의 설명을 용이하게 하기 위해 피치 방향의 + 와 - 동작을 외과의사를 기준으로 상측과 하측 동작으로 예시하여 설명하기로 한다.

도 7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구(1)의 사용예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 7b는 도 7a의 B 부분의 상세 도면이고, 도 7c는 도 7a의 A 부분의 상세 도면이다.

외과의사가 도 1에 도시된 바와 같이 정렬되어 있는 최소 침습 수술 도구(1)의 조절 손잡이(110)를 손으로 잡은 상태에서 조절 손잡이(110)를 도 7b에 도시되어 있는 바와 같이 상측(A 방향)으로 회전시키면, 조절 손잡이(110)의 일단에 설치되어 있는 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)가 조절 손잡이(110)의 회전량에 해당하는 정도로 회전하게 된다. 이렇듯 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)가 회전하면 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)에 감겨 있던 피치축 동작 케이블(260)과 개폐 케이블(480)이 아래쪽에서는 당겨지고 위쪽에서는 풀리게 된다. 상기와 같은 동작에 의해, 피치축 동작 케이블(260)과 개폐 케이블(480)은 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)를 회전시키게 되고, 이에 따라 도 7a와 도 7c에 도시되어 있는 바와 같이 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)가 고정 설치되어 있는 엔드 이펙터(600)는 하측을 향하게 된다.

그리고, 조절 손잡이(110)를 좌측(B 방향)으로 조작하면, 제1 요축 케이블 풀리(320)와 제2 요축 케이블 풀리(340)에 감겨 있는 요축 동작 케이블(360)은 오른쪽에서는 당겨지고, 왼쪽에서는 풀리게 된다. 또한, 피치축 동작 케이블(260)은 이와 연결된 제1 연결 풀리(560A)가 회전하면서 위쪽과 아래쪽에서 동일한 정도로 동시에 당겨지고, 개폐 케이블(480)은 제1 연결 풀리(560A)가 회전하면서 위쪽과 아래쪽에서 동시에 풀리게 된다. 상기와 같은 동작에 의해, 피치축 동작 케이블(260), 요축 동작 케이블(360) 및 개폐 케이블(480)은 제2 축 연결부(500B)를 요 방향으로 회전시키게 되고, 이에 따라 도 7c에 도시되어 있는 바와 같이 엔드 이펙터(600)는 우측을 향하게 된다.

또한, 외과의사가 조절 손잡이(110)를 쥐고 있던 손을 펼치면, 제2 로드(110B)가 하측(C 방향)으로 회전 동작하면서 조절 손잡이(110)가 개방된다. 이러한 조절 손잡이(110)의 개방에 따라 제1 개폐 케이블 풀리(420)가 시계 방향으로 회전하게 된다. 이러한 제1 개폐 케이블 풀리(420)의 회전력에 의해 개폐 케이블(480)을 통해 제2 개폐 케이블 풀리(440)가 회전하게 된다. 이때, 제1 개폐 케이블 풀리(420)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)는 개폐 케이블(480)에 의해 서로 역방향으로 회전하게 된다. 그리고, 제2 개폐 케이블 풀리(440)의 동작은 제3 개폐 케이블 풀리(460)에 전달된다. 이러한 동작은 제3 개폐 케이블 풀리(460)가 고정되어 있는 엔드 이펙터(600)의 하측 로드에 전달되어 엔드 이펙터(600)가 C 방향으로 개방되게 된다.

상기한 바와 같은 동작 설명은 이해를 돕기 위해 피치 방향 동작, 요 방향 동작 및 엔드 이펙터(600)의 개방 동작의 순서로 행해졌으나, 위와 같은 동작의 순서가 다르게 되거나 심지어 각 동작 중 적어도 두 가지가 동시에 행해지는 경우에도 위에서 설명된 바와 같은 동작 원리에 따라 동일한 동작 결과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 위에서 설명한 바와 같이 조절 손잡이(110)의 동작이 엔드 이펙터(600)로 전달될 때, 엔드 이펙터(600)가 회전되어 있는 방향에 따라서 동작 전달이 원활하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 조절 손잡이(110)가 요 방향으로 조작된 경우, 샤프트(100)와 인접하여 나란히 연결되어 있는 제1 및 제2 요축 케이블 풀리(320, 340)가 요 방향의 동작의 전달은 용이하게 해 주겠지만, 조절 손잡이(110)의 피치 방향 동작이나 개폐 동작은 실제로는 엔드 이펙터(600)에 원활하게 전달되지 않을 수도 있다.

따라서, 엔드 이펙터(600)에 피치 방향 동작 및 개폐 동작이 용이하게 전달되도록 하기 위해 제1 축 연결부(500A)와 제2 축 연결부(500B)에 앞서 설명한 바와 같은 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)의 구성 및 기능과 관련하여, 도 8을 더 참조하여 보기로 한다. 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)의 동작 전달 원리를 도시하는 개념도이다.

도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따라 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)를 사용하면, 엔드 이펙터(600)가 요 방향으로 회전되어 있는 상태일지라도, 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)에 의해 피치축 동작 케이블(260)에 의한 동작 전달이 용이하게 됨을 알 수 있다. 물론, 같은 원리에 의해 개폐 케이블(480)의 동작 전달 역시 용이하게 될 수 있다.

우선, 도 8a를 살펴본다. 도 8a는 조절 손잡이(110)가 엔드 이펙터(600)와 일자로 정렬되어 있는 상태에서 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 피치축 케이블 풀리(240)가 피치축 동작 케이블(260)에 의해 감겨지되, 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)를 개재시키고 있는 상태를 도시하는 도면이다.

도 8b는 조절 손잡이(110) 및 엔드 이펙터(600)가 요 방향으로 일정 정도 회전되어 있는 상태를 도시하는 도면이다. 이 경우, 조절 손잡이(110)의 요 방향 회전에 따른 엔드 이펙터(600)의 요 방향 회전은 여기서는 미도시된 요축 동작 케이블(360)에 의해서도 일어날 수 있지만, 이와 함께 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)가 함께 동작함에 따라서도 일어날 수 있는 것이다. 이 경우, 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)는 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)의 요 방향 동작을 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)로 전달하는 역할을 수행한다.

도 8c는 도 8b에 도시된 상태로부터 조절 손잡이(110)가 피치 방향으로 조작된 경우를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 이 경우에 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)는 제1 피치축 케이블 풀리(220)와 제2 개폐 케이블 풀리(440)의 피치 방향 동작을 제2 피치축 케이블 풀리(240)와 제3 개폐 케이블 풀리(460)로 전달하게 된다.

상기 설명된 제1 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)의 기능이 원활하게 실현될 수 있도록 하기 위해서, 제1 피치축 케이블 풀리(220) 및 제2 개폐 케이블 풀리(440)의 중심은 각각 제1 연결 풀리(560A)의 쌍으로부터 동일한 거리에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 피치축 케이블 풀리(240) 및 제3 개폐 케이블 풀리(460)의 중심도 각각 제2 연결 풀리(560A)의 쌍으로부터 동일한 거리에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 제1 피치축 케이블 풀리(220) 및 제2 개폐 케이블 풀리(440)의 간격은 제1 연결 풀리(560A)의 지름과 동일하게 형성되고, 제2 피치축 케이블 풀리(240) 및 제3 개폐 케이블 풀리(460)의 간격은 제2 연결 풀리(560B)의 지름과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

제2 실시예

상기 설명된 본 발명의 제1 실시예에서는 개폐 동작이 가능한 엔드 이펙터(600)를 구비하는 최소 침습 수술 도구(1)에 관하여 개시되었으나, 굳이 개폐 동작이 필요하지 않은 최소 침습 수술 도구를 상정할 수도 있다. 예를 들면, 엔드 이펙터로서 후크형 전극이 사용되는 경우를 상정할 수 있다.

도 9a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 외형을 나타내는 사시도이고, 도 9b와 도 9c는 각각 도 9a의 A와 B 부분의 상세 도면이다.

도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 바람직하게는 후크형 전극인 엔드 이펙터(600A)의 동작을 제어하기 위한 조절 손잡이(110A)는 제1 축 연결부(500A)에 의해 샤프트(100)의 일단에 연결되어 있고, 엔드 이펙터(600A)는 제2 축 연결부(500B)에 의해 샤프트(100)의 타단과 연결되어 있음이 도시되어 있다. 본 실시예에 따르면, 엔드 이펙터(600A)는 제1 실시예에서와 달리 막대 형태일 수 있다(한편, 본 실시예에서는 엔드 이펙터(600A)가 막대 형태인 경우를 예로 들고 있지만, 사용자의 필요에 따라 엔드 이펙터는 그것이 개폐 동작을 수반하지 않는 것인 이상 다양한 형태(예를 들면, 고리 형태)로 이루어질 수 있다).

본 실시예에 따른 제1 축 연결부(500A)와 제2 축 연결부(500B) 및 케이블의 연결은, 요축 동작 케이블과 개폐 케이블이 존재할 필요가 없다는 점을 제외하면, 제1 실시예에서와 기본적으로 동일하다. 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 조절 손잡이(110A)와 제1 축 연결부(500A)를 연결하는 부분의 양측으로는 한 쌍의 제1 케이블 풀리(220A)가 형성되어 있어 조절 손잡이(110A)의 동작에 연동된다. 제1 케이블 풀리(220A) 각각에는 제1 케이블 및 제2 케이블(260A, 260B)이 감겨질 수 있다.

샤프트(100)의 타단에는 제2 축 연결부(500B)를 개재하여 엔드 이펙터(600A)가 설치된다. 제2 축 연결부(500B)와 엔드 이펙터(600A)를 연결하는 회전축의 양측으로는 제1 케이블 및 제2 케이블(260A, 260B)이 감겨지는 한 쌍의 제2 케이블 풀리(220B)가 설치되어 있어, 조절 손잡이(110A)의 동작이 엔드 이펙터(600A)로 전달될 수 있도록 한다. 또한, 제1 실시예와 관련하여 도 8a 내지 도 8c에서 도시한 바와 같은 구성(즉, 제1 연결 풀리 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)를 개재시켜 이용하는 구성)을 본 실시예에서도 동일하게 채용할 수 있다.

도 9d와 도 9e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 사용예를 나타내는 도면이다. 도 9d와 도 9e를 참조하여 최소 침습 수술 도구의 동작을 설명하면 다음과 같다.

외과의사가 조절 손잡이(110A)를 파지한 상태에서 피치축 시계 반대 방향(A1 방향)으로 조작하면, 제1 케이블 풀리(220A)에 연결되어 있는 제1 케이블 및 제2 케이블(260A, 260B)의 아래 부분은 당겨지고 윗 부분은 밀리면서 조절 손잡이(110A)의 피치 방향 동작이 엔드 이펙터(600A)로 전달된다. 이때, 엔드 이펙터(600A)의 회전축 양측으로 설치되어 있는 제2 케이블 풀리(220B)는 제1 케이블 및 제2 케이블(260A, 260B)에 의해 시계 반대 방향(A2)으로 회전하게 된다.

다시, 외과의사가 조절 손잡이(110A)를 요축 좌측 방향(B1 방향)으로 조작하면, 제1 축 연결부(500A)의 제1 요축 연결단(540A)의 일측의 연결 풀리에 감겨 있는 제1 케이블(260A)이 당겨질 때, 제1 요축 연결단(540A)의 타측의 연결 풀리에 감겨 있는 제2 케이블(260B)은 밀리면서 조절 손잡이(110A)의 요 방향 동작이 엔드 이펙터(600A)로 전달되어, 엔드 이펙터(600A)가 요축 우측 방향(B2 방향)으로 회전하게 된다.

제3 실시예

다음으로, 도 10a 내지 도 10d를 참조하여, 조절 손잡이(110B)를 구성하는 두 개의 로드(114A, 114B)가 동시에 동작함에 따라 엔드 이펙터(600B)가 동작되는 제3 실시예에 관하여 살펴본다.

도 10a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구에서 사용되는 조절 손잡이(110B)의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 10b는 도 10a의 A 부분의 상세 도면이다.

샤프트(100)의 일단에 설치되는 조절 손잡이(110B)는 제1 로드 및 제2 로드(114A, 114B)의 일단이 회전축에 의해 서로 연결되고, 제1 및 제2 로드(114A, 114B)의 일측으로는 반원형의 손잡이 울(114C)이 서로 대칭되는 형태로 형성되어 있다. 그리고, 제1 로드 및 제2 로드(114A, 114B)를 연결하는 회전축의 양측으로는 제1 케이블 풀리(222A)와 제2 케이블 풀리(422A)가 설치되어 있다. 또한, 제1 케이블 풀리(222A)와 제2 케이블 풀리(422A)는 각각 제2 로드 및 제1 로드(114B, 114A)의 동작에 연동하도록 구성되고, 제1 케이블 풀리(222A)와 제2 케이블 풀리(422A)에는 각각 제1 케이블(260A)과 제2 케이블(480A)이 연결된다. 또한, 제1 케이블 풀리(222A)와 제2 케이블 풀리(422A)는 제1 축 연결부(500A)의 제1 피치축 연결단(520A)의 내측으로 위치되어 회전 가능하게 설치된다. 그리고, 제1 케이블(260A)과 제2 케이블(480A)은 각각 제1 요축 연결단(540A)의 양측에 형성되는 연결 풀리에 감겨질 수 있다.

샤프트(100)의 타단에는 제2 축 연결부(500B)가 설치되고 제2 축 연결부(500B)에 포함되는 제2 피치축 연결단(520B)의 양측에는 각각 제1 케이블 풀리(222A)와 제2 케이블 풀리(422A)에 대응되는 케이블 풀리들이 설치된다. 이는 각각, 제1 케이블(260A)과 제2 케이블(480A)을 통해 전달된 동력을 이용하여. 엔드 이펙터(600B)의 구성요소인 로드(620B, 610B)의 회전을 제어하게 된다. 여기서도, 제1 실시예와 관련하여 도 8a 내지 도 8c에서 도시한 바와 같은 구성(즉, 제1 연결 풀리 및 제2 연결 풀리(560A, 560B)를 개재시켜 이용하는 구성) 역시 동일하게 취해질 수 있다.

본 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 동작은 앞선 실시예들에서와 마찬가지로 두 개의 케이블(260A, 480A)에 의해 피치 방향과 요 방향의 동작을 제어하되, 두 케이블(260A, 480A)의 피치 방향 동작량이 서로 다른 경우(즉, 동작 방향이 서로 반대이거나 동작 방향은 같지만 그 동작량이 서로 다른 경우 등)에 엔드 이펙터(600B)가 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 즉, 도시된 바에 따르면, 제1 로드 및 제2 로드(114A, 114B)가 서로 이격되는 경우, 엔드 이펙터(600B)가 개방될 수 있다. 물론, 케이블(260A, 480A)의 구성에 따라, 위의 경우와는 반대로 제1 로드 및 제2 로드(114A, 114B)가 서로 이격되는 경우, 엔드 이펙터(600B)가 폐쇄될 수도 있다.

제4 실시예

본 실시예에 따르면 최소 침습 수술 도구의 엔드 이펙터의 동작을 위해 사용되는 케이블의 숫자를 줄인 더 간단한 구성이 개시될 수 있다.

도 11a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 최소 침습 수술 도구의 구성을 나타내는 도면이고, 도 11b와 도 11c는 각각 도 11a의 A 부분과 B 부분의 상세 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 제1 실시예에서와 같이 피치축 동작 케이블(260), 개폐 케이블(480)이 사용되고 있다. 그리고, 복원 스프링(700)이 제2 축 연결부(500B)의 제2 요축 연결단(540B)의 양단의 연결 풀리에 감겨 있어 요 방향 동작을 위한 소정의 탄성력을 인가하게 될 수 있다. 여기서, 개폐 케이블(480)은 제2 축 연결부(500B)의 중심축 상의 관통홀(512)을 통해 엔드 이펙터(600C)에 연결된다.

개폐 케이블(480)이 관통홀(512)에 삽입된 후, 축(510)이 회전하면 개폐 케이블(480)이 당겨지며 외과의사가 의도하지 않은 엔드 이펙터(600C)의 개폐 동작이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 도 11f에 도시된 바와 같이 관통홀(512)의 주위에는 개폐 케이블(480)이 삽입될 수 있는 케이블 홈(514)을 형성하여, 축(510)의 회전이 발생할 때에도 의도하지 않은 엔드 이펙터(600C)의 개폐 동작이 나타나지 않도록 할 수 있다. 여기서, 케이블 홈(514)의 깊이는 축(510) 지름의 1/2 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 도시된 바에 더하여, 위와 같은 케이블 홈을 이용하는 구성은 제1 피치축 연결단(520A), 제2 피치축 연결단(520B), 제1 요축 연결단(540A)의 중심축에도 채용될 수 있고, 필요에 따라, 이밖의 소정의 회전하는 구성요소의 중심축 중 적어도 일부에 대하여도 채용될 수 있다.

본 실시예에 따른 개폐 케이블의 더 자세한 구성과 동작 원리에 관하여서는 본 출원인의 연관 출원인 한국특허출원 제2008-51248호를 참조할 수 있다.

본 실시예에 따르는 경우, 엔드 이펙터(600C)는 제1 실시예에서와 마찬가지로 피치축 동작 케이블(260)의 동작에 의해 피치 방향으로 동작할 수 있고, 상기 연관출원에서 설명되어 있는 바와 같은 개폐 케이블(480)의 동작에 의해 개폐될 수 있다. 한편, 도 8에서 설명된 바와 같은 연결 풀리들을 이용하면 피치축 동작 케이블(260)을 동작시킴으로써 엔드 이펙터(600C)의 요 방향 동작 역시 제어될 수 있다. 이 경우에, 자연 상태에서 엔드 이펙터(600C)를 요 방향의 일측(예를 들면, 도 11d의 B1 방향)으로 편향시키려는 탄성력을 인가하는 복원 스프링(700)을 사용함으로써 피치축 동작 케이블(260)을 이용한 엔드 이펙터(600C)의 요 방향의 동작을 더 쉽게 제어할 수도 있다. 즉, 예를 들면, 엔드 이펙터(600C)가 요축의 B1 반대 방향으로 동작할 필요가 있을 때에는 피치축 동작 케이블(260)을 개입시켜 해당하는 요 방향 동작이 일어나도록 할 수 있고, 엔드 이펙터(600C)가 요축의 B1 방향으로 동작할 필요가 있을 때에는 피치축 동작 케이블(260)의 장력을 완화시키면서 복원 스프링(700)의 복원력에 의존할 수 있다.

본 실시예와 관련하여 도 11b에 도시된 바에 따르면, 복원 스프링(700)은 제2 축 연결부(500B)의 요축 연결단(540B)의 양측에 설치되어 있으나, 굳이 이러한 구성에 한정될 필요 없이, 복원 스프링(700)은 그 탄성력에 따라 요축 연결단(540B)의 일측에만 설치되거나 엔드 이펙터(600C)의 요 방향 동작을 복원시킬 수 있는 어떠한 위치에도 설치될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

한편, 본 실시예로부터, 도 12에 도시된 바와 같이, 후크 전극과 같이 개폐 동작을 필요로 하지 않는 구성 요소를 사용하여 엔드 이펙터(600C)를 구성하는 경우에는 상기한 바와 같은 개폐 케이블을 제거하고 피치축 동작 케이블 및 복원 스프링(700)만을 사용하여 피치 방향 및 요 방향의 동작이 모두 가능한 최소 침습 수술 도구도 고안될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명되었으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능한 것이다. 또한, 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

1: 최소 침습 수술 도구
100: 샤프트
110: 조절 손잡이
112: 손잡이 울
200: 피치축부
220: 제1 피치축 케이블 풀리
240: 제2 피치축 케이블 풀리
260: 피치축 동작 케이블
300: 요축부
320: 제1 요축 케이블 풀리
340: 제2 요축 케이블 풀리
360: 요축 동작 케이블
400: 개폐부
420: 제1 개폐 케이블 풀리
440: 제2 개폐 케이블 풀리
460: 제3 개폐 케이블 풀리
480: 개폐 케이블
500: 연결부
500A: 제1 축 연결부
500B: 제2 축 연결부
600: 엔드 이펙터
700: 복원 스프링

Claims (2)

1. 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서,
   소정의 길이로 형성되는 샤프트,
   사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이,
   상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 제1 피치축부 및 제1 요축부,
   상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 제2 요축부 및 제2 피치축부, 및
   상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터
   를 포함하고,
   상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부는 각각 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부를 적어도 하나의 동작 케이블에 의해 구동하며,
   상기 엔드 이펙터는 개폐 가능하고,
   개폐 케이블을 개입시켜 상기 엔드 이펙터의 개폐 동작을 제어하는 개폐부를 더 포함하며,
   상기 조절 손잡이와 상기 샤프트의 일단을 연결하는 제1 축 연결부와 상기 샤프트의 타단과 상기 엔드 이펙터를 연결하는 제2 축 연결부를 더 포함하고,
   상기 제1 축 연결부는,
   한 쌍의 플레이트가 소정의 간격으로 이격되어 형성되고 상기 제1 피치축부와 연결되는 피치축 연결부, 및
   한 쌍의 플레이트가 소정의 간격으로 이격되어 형성되고 상기 제1 요축부와 연결되는 요축 연결부
   를 포함하고,
   상기 피치축 연결부와 상기 요축 연결부는 서로 직교하는 방향으로 결합되어 있으며,
   상기 피치축 연결부 및 상기 요축 연결부는 중심축을 포함하고, 상기 중심축은 상기 개폐 케이블이 삽입될 수 있는 개폐 케이블 홈을 포함하는 것
   을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.
2. 최소 침습 수술을 위한 수술 도구로서,
   소정의 길이로 형성되는 샤프트,
   사용자에 의해 조작 가능한 조절 손잡이,
   상기 샤프트의 일단에 배치되고, 상기 조절 손잡이의 조작에 따른 피치 방향 및 요 방향의 동작을 각각 전달하는 제1 피치축부 및 제1 요축부,
   상기 샤프트의 타단에 배치되고, 상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부로부터의 동작에 각각 대응하여 동작하는 제2 요축부 및 제2 피치축부, 및
   상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부에 의해 제어 가능한 엔드 이펙터
   를 포함하고,
   상기 제1 피치축부 및 상기 제1 요축부는 각각 상기 제2 피치축부 및 상기 제2 요축부를 적어도 하나의 동작 케이블에 의해 구동하며,
   상기 엔드 이펙터는 개폐 가능하고,
   개폐 케이블을 개입시켜 상기 엔드 이펙터의 개폐 동작을 제어하는 개폐부를 더 포함하며,
   상기 조절 손잡이와 상기 샤프트의 일단을 연결하는 제1 축 연결부와 상기 샤프트의 타단과 상기 엔드 이펙터를 연결하는 제2 축 연결부를 더 포함하고,
   상기 제2 축 연결부는,
   한 쌍의 플레이트가 소정의 간격으로 이격되어 형성되고 상기 제2 피치축부와 연결되는 피치축 연결부, 및
   한 쌍의 플레이트가 소정의 간격으로 이격되어 형성되고 상기 제2 요축부와 연결되는 요축 연결부
   를 포함하고,
   상기 피치축 연결부와 상기 요축 연결부는 서로 직교하는 방향으로 결합되어 있으며,
   상기 피치축 연결부 및 상기 요축 연결부는 중심축을 포함하고, 상기 중심축은 상기 개폐 케이블이 삽입될 수 있는 개폐 케이블 홈을 포함하는 것
   을 특징으로 하는 최소 침습 수술 도구.

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