KR20110047926A - 수술용 인스트루먼트의 죠 구조 - Google Patents

수술용 인스트루먼트의 죠 구조 Download PDF

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KR20110047926A
KR20110047926A KR1020090107870A KR20090107870A KR20110047926A KR 20110047926 A KR20110047926 A KR 20110047926A KR 1020090107870 A KR1020090107870 A KR 1020090107870A KR 20090107870 A KR20090107870 A KR 20090107870A KR 20110047926 A KR20110047926 A KR 20110047926A
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이민규
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Abstract

수술용 인스트루먼트의 죠 구조가 개시된다. 수술용 인스트루먼트의 말단부에 장착되어 그립(grip) 동작을 하는 한 쌍의 죠(jaw)와, 한 쌍의 죠의 서로 대향하는 면에 커버되며, 죠의 그립 동작에 따라 대상물에 의해 가압되어 변형되는 탄성 스킨과, 죠와 탄성 스킨 사이에 개재되어, 탄성 스킨이 변형된 정도로부터 죠에 가해지는 반력을 측정하는 센싱부를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조는, 한 쌍의 죠의 그립면을 탄성 재질로 커버함으로써, 수술 과정에서 대상물을 쉽게 잡을 수 있고 그립 동작 과정에서 죠에 과도한 힘이 가해지더라도 대상물이 손상되는 것을 최소화할 수 있으며, 탄성 스킨의 이면에 힘 센서 어레이를 배열함으로써, 죠에 가해지는 반력을 사람이 느끼는 것과 유사하게 직관적으로 센싱할 수 있다.
수술, 인스트루먼트, 죠

Description

수술용 인스트루먼트의 죠 구조{Jaw structure of surgical instrument}
본 발명은 수술용 인스트루먼트의 죠 구조에 관한 것이다.
최근 로봇을 사용한 수술이 각광받고 있으며, 로봇 수술에는 로봇 암이 구비된 수술용 로봇이 사용된다. 로봇 암의 선단부에는 수술용 인스트루먼트(instrument)가 장착될 수 있는데, 수술용 로봇에 장착되는 인스트루먼트인 도 1a와, 의사가 손으로 들고 하는 일반 복강경 수술도구인 도 1b를 살펴보면, 인스트루먼트(54)는 하우징(108) 또는 핸들(108)과, 그로부터 연장되는 샤프트(102), 그리고 샤프트(102)의 말단(106)에 장착되어 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행하는 이펙터(effector)(112)로 이루어진다.
수술용 인스트루먼트의 이펙터로는 그립(grip) 동작을 수행하기 위해 한 쌍의 죠(jaw)가 사용될 수 있다. 수술용 로봇에 장착되어 사용되는 인스트루먼트의 경우 사람의 힘에 의해 조작되는 것이 아니라, 로봇으로부터 생성, 전달되는 구동력에 의해 조작되므로, 그립 동작 과정에서 죠에 가해지는 반력을 조작하는 사람이 직접적으로 느낄 수 없는 경우가 많고, 이에 따라 필요 이상으로 과도한 힘이 가해질 수 있으며, 이는 수술 과정에서 죠에 의해 그립되는 대상물, 즉 인체의 조직 등 에 상해나 손상을 유발할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은, 수술 과정에서 대상물을 쉽게 잡을 수 있고, 그립 동작 과정에서 힘을 과도하게 가하더라도 대상물이 손상되는 것을 최소화할 수 있으며, 죠에 가해지는 반력을 사람이 느끼는 것과 유사하게 직관적으로 센싱할 수 있는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수술용 인스트루먼트의 말단부에 장착되어 그립(grip) 동작을 하는 한 쌍의 죠(jaw)와, 한 쌍의 죠의 서로 대향하는 면에 커버되며, 죠의 그립 동작에 따라 대상물에 의해 가압되어 변형되는 탄성 스킨(skin)과, 죠와 탄성 스킨 사이에 개재되어, 탄성 스킨이 변형된 정도로부터 죠에 가해지는 반력을 측정하는 센싱부를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조가 제공된다.
탄성 스킨은, 인스트루먼트의 사용 과정에서 1회용으로 교체될 수 있도록, 죠에 탈착가능하도록 결합될 수 있으며, 또한, 죠, 센싱부 및 탄성 스킨은 서로 접합되어 일체형으로 제작될 수도 있다.
센싱부는 탄성 스킨이 죠를 커버하는 부위에 전체적으로 배열되는 힘 센서(force sensor) 어레이(array)를 포함할 수 있으며, 이 경우 센싱부로부터 신호를 수신하는 프로세서(processor)를 더 포함할 수 있는데, 프로세서는 탄성 스킨이 변형된 부위에 위치하는 힘 센서로부터 신호를 수신하여 대상물에 관한 정보를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 수술용 인스트루먼트의 말단부에 장착되어 그립 동작을 하는 한 쌍의 죠와, 한 쌍의 죠의 서로 대향하는 면에 커버되며, 죠의 그립 동작에 따라 대상물에 의해 가압되어 변형되는 탄성 스킨을 포함하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조가 제공된다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 받침과, 받침에 커버되는 탄성 스킨과, 받침과 탄성 스킨 사이에 개재되어, 탄성 스킨이 변형된 정도로부터 받침에 가해지는 반력을 측정하는 센싱부를 포함하는 반력 감지 구조가 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 한 쌍의 죠의 그립면을 탄성 재질로 커버함으로써, 수술 과정에서 대상물을 쉽게 잡을 수 있고 그립 동작 과정에서 죠 에 과도한 힘이 가해지더라도 대상물이 손상되는 것을 최소화할 수 있으며, 탄성 스킨의 이면에 힘 센서 어레이를 배열함으로써, 죠에 가해지는 반력을 사람이 느끼는 것과 유사하게 직관적으로 센싱할 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징 들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조를 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서가 설치된 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서의 작동 상태를 나타낸 그래프이다. 도 2 내지 도 6을 참조하면, 샤프트(1), 죠(10), 탄성 스킨(12), 힘 센서(14), 프로세서(16)가 도시되어 있다.
본 실시예는, 수술용 인스트루먼트의 팁에 장착되는 죠 부분을 고무나 실리콘 등의 탄성 재질로 커버함으로써, 죠의 그립력을 정교하게 제어하지 않더라도 효과적으로 그립 조작을 할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 종래의 수술용 인스트루먼트는 그립 동작 과정에서 죠에 과도한 힘이 가해지는 경우가 발생할 수 있는데, 이에 대해 본 실시예에 따른 죠 구조는 그립 동작 과정에서 한 쌍의 죠(10)의 표면, 즉 금속면이 직접 맞닿지 않도록 약간의 틈을 두도록 제작하는 것이다.
이 경우, 금속면 간의 틈 때문에 죠(10)가 서로 맞닿지 않아 그립을 할 수 없는 상태가 될 수 있는데, 이를 위해 본 실시예에 따른 죠 구조는 탄성을 가진 소재로 된 스킨을 죠(10)에 씌워 한 쌍의 죠(10) 간의 틈을 메우고, 제대로 그립 동작을 할 수 있도록 한 것이다.
이처럼, 죠(10)에 탄성 스킨(12)을 씌우게 되면, 죠(10)에 가해지는 힘을 과도하게 하더라도, 한 쌍의 죠(10)의 금속면이 대상물에 직접 닿는 것이 아니고, 탄성 스킨(12)은 대상물에 의해 가압되어 변형될 수 있으므로, 그립 대상물(예를 들면, 인체의 조직)이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 죠 구조는, 수술용 인스트루먼트의 말단부에 장착되는 한 쌍의 죠(10)의 표면에 탄성 스킨(12)이 커버되는 구조로 이루어진다.
전술한 바와 같이 한 쌍의 죠(10)는 그립 동작을 하는 이펙터로서, 수술 과정에서 의사의 손가락 움직임에 대응하여 수술 환자의 조직이나 장기, 혈관 등을 잡는 역할을 수행한다.
탄성 스킨(12)은 죠(10)의 표면, 즉 한 쌍의 죠(10)의 서로 대향하는 면에 커버되며, 죠(10)가 그립 동작을 수행함에 따라 대상물에 접하게 되는 구성요소로서, 대상물의 형상 및 강도에 따라 대상물에 의해 가압되어 변형될 수 있는 고무나 실리콘 등의 재질로 이루어진다. 탄성 스킨(12)에 의해 커버되는 죠(10)의 표면, 즉 한 쌍의 죠(10)의 서로 대향하는 면을 이하 '그립면'이라 명명하여 설명한다.
나아가, 본 실시예에 따른 죠 구조는, 탄성 스킨(12)의 밑면에 센싱부가 설치되는 구조로 이루어진다.
센싱부는 탄성 스킨(12)의 밑면 또는 그립면의 표면, 즉 그립면과 탄성 스킨(12) 사이에 개재되어 설치되는 구성요소로서, 탄성 스킨(12)이 변형됨에 따라 그 변형 정도로부터 죠(10)에 가해지는 반력을 측정하는 역할을 한다.
본 실시예에 따른 센싱부로서, 힘 센서(14)가 설치될 수 있는데, 힘 센서(14)는 죠(10)의 그립 과정에서 탄성 스킨(12)이 변형된 상태 및 정도를 센싱하고, 그로부터 대상물에 의한 반력을 측정하여, 대상물의 형상, 강도 등을 파악하는 기능을 수행한다.
죠(10)와 탄성 스킨(12) 사이에 힘 센서(14)가 개지되는 본 실시예에 따른 죠 구조의 개념은 도 4에 도시된 바와 같다.
힘 센서(14)는 탄성 스킨(12)의 변형 정도를 센싱하므로, 대상물에 의해 탄성 스킨(12)이 변형된 형상을 파악하기 위해, 본 실시예에 따른 센싱부는 그립면 전체에 배열되는 힘 센서(14) 어레이로 이루어질 수 있다.
힘 센서 어레이는 단위 힘 센서를 소정 간격으로 배열하여 구성할 수 있고, 도 5에 도시된 것처럼 소정의 면적에 커버되어 특정 지점에 가해지는 힘을 센싱하는 힘 센서 어레이를 사용할 수도 있으며, 이 경우 힘 센서 어레이는 프로세서(16)에 연결될 수 있다. 프로세서(16) 각 힘 센서로부터 신호를 수신하여, 특정 위치에 가해지는 반력을 연산하는 역할을 하며, 도 5에 도시된 것처럼 인스트루먼트에 내장될 수도 있다.
한편, FSR(force sensing resistor) 어레이를 본 실시예에 따른 힘 센서(14)로 사용할 경우, 대상물(도 6의 'O' 참조)의 가압으로 인하여 탄성 스킨이 변형됨에 따라, 즉, 힘 센서 어레이에 힘이 가해짐에 따라, 힘 센서 어레이에서 발생하는 저항값의 그래프는 도 6과 같이 도시될 수 있다. 이러한 힘-저항값(force-resistance) 그래프를 분석하여 대상물의 형상이나 강도 등을 파악할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 탄성 스킨(12)은 죠(10)에 일체로 결합될 수도 있으며, 매 사용시마다 1회용으로 교체할 수 있도록 탈착식으로 결합될 수도 있다. 즉, 죠(10)에 씌워지는 스킨을 디스포저블(disposable)한 1회용 재료로 제작함으로써, 인스트루먼트의 재사용을 위해 본체만 소독하고, 죠(10) 부분은 소독할 필요 없이, 매번 사용시마다 스킨만 교체하여 사용할 수 있다.
또는, 죠(10)에 힘 센서(14)와 탄성 스킨(12)이 일체로 접합된 구조로 본 실시예에 따른 죠 구조를 구현할 수 있는데, 예를 들면, 금속면에 힘 센서(14) 및 탄성 스킨(12)이 접합된 소재로 죠를 제작할 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 탄성 스킨(12)이 반드시 그립면만을 커버하도록 결합되어야 하는 것은 아니며, 전기적 절연이 필요한 경우 등 필요에 따라서는, 그립면 뿐만 아니라 죠(10) 전체를 피복하도록 탄성 스킨(12)이 결합될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조의 작동 방식을 나타낸 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조의 작동 상태를 그래프와 함께 나타낸 도면이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 샤프트(1), 죠(10), 탄성 스킨(12), 힘 센서(14), 프로세서(16)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 죠 구조에는 힘 센서(14) 어레이로부터 센싱 신호를 수신하여, 반력을 연산하는 프로세서(16)가 연결될 수 있다. 즉, 죠(10)의 그립 동작에 따라 탄성 스킨(12)의 소정 부위가 변형될 경우, 그 변형된 부위에 위치하는 힘 센서(14)들로부터 센싱 신호가 생성되며, 본 실시예에 따른 프로세서(16)는 힘 센서(14)들로부터 생성된 신호를 수신하여 탄성 스킨(12)을 변형시킨 반력을 연산하고, 그 결과로서 대상물(도 7의 'O' 참조)에 관한 정보, 예를 들면 대상물의 형상이나 강도 등을 파악해 낼 수 있다.
예를 들면, FSR(force sensing resistor) 어레이를 본 실시예에 따른 힘 센서(14)로서 설치할 경우, 대상물의 그립으로 인하여 죠(10)에 가해지는 반력을 탄성 스킨(12)의 변형된 정도로부터 간접적으로 측정할 수 있는 것이다.
FSR은 센서의 표면에 가해지는 압력이 증가함에 따라 저항값이 감소하는 특성을 갖는 중합체 필름(polymer film) 장치로서, 자동차 전자계통, 의료 시스템, 산업용 PC 등의 전자 장치에 대한 휴먼 터치 컨트롤에의 사용에 최적화된 힘 감도(force sensitivity)를 가질 수 있다. FSR은 로드 셀이나 스트레인 게이지와 유사한 특성을 가지나, 정교한 측정보다는 정성적인 측정에 보다 적절하게 사용될 수 있다.
만일, 죠에 탄성 스킨을 씌우지 않고 그립 동작을 하게 되면, 죠에 의해 그립된 대상물이 그립면에 설치된 힘 센서 어레이의 특정 지점을 가압하므로 그 지점에 위치한 힘 센서로부터 직접적으로 반력을 측정하게 되는데, 이는 대상물이 그립면이 닿는 한 점에서의 반력만을 측정할 수 있을 뿐이며, 따라서 대상물의 형상에 관한 정보는 측정할 수 없게 된다. 또한, 대상물이 인체의 조직이나 혈관처럼 강도가 강하지 않은 물체일 경우 죠의 그립 동작에 의해 대상물이 어느 정도 변형된 상태에서 힘 센서가 반력을 측정하게 되므로, 대상물이 손상될 수 있음은 물론, 대상물의 형상 및 강도에 관한 측정결과가 정확하지 않을 수 있다.
이에 대해, 본 실시예에 따른 죠 구조는, 그립 동작에 의해 그립면에 장착된 힘 센서 어레이가 직접 대상물에 닿도록 하여 죠에 가해지는 반력을 '직접적으로' 측정하는 방식이 아니라, 힘 센서(14) 어레이를 탄성 스킨(12)으로 감싼 상태에서 그립 동작을 하고 그에 따라 탄성 스킨(12)이 대상물에 의해 눌려 변형된 정도로부터 죠(10)에 가해지는 반력을 '간접적으로' 측정하는 방식을 채용한 것이다.
이처럼, 간접적으로 반력을 측정할 경우, 대상물의 형상에 따라 대상물의 튀어 나온 부분에서는 (대상물이 변형되는 대신) 탄성 스킨(12)이 많이 눌릴 것이고, 덜 튀어 나온 부분에서는 탄성 스킨(12)이 덜 눌릴 것이므로, 대상물의 강도를 제대로 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 대상물의 형상에 관한 정보 또한 보다 정확히 파악할 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같은 대상물(도 8의 'O' 참조)을 잡았을 때, 대상물의 둥근 부분에 의해 탄성 스킨이 가압된 부분의 힘 센서 어레이는 'force-resistance 그래프 1'과 같은 분포의 저항값을 출력할 수 있고, 대상물의 뾰족한 부분에 의해 탄성 스킨이 가압된 부분의 힘 센서 어레이는 'force-resistance 그래프 2'와 같은 분포의 저항값을 출력할 수 있다. 이러한 그래프로부터 대상물의 강도를 측정하고, 형상에 관한 정보를 파악할 수 있음은 전술한 바와 같다.
즉, 본 실시예에 따른 죠 구조는, 죠(10)의 그립면에 힘 센서(14) 어레이를 설치하고 그 위를 탄성 재질을 커버함으로써, 마치 사람의 손가락으로 물체를 잡고 있는 경우와 마찬가지로, 대상물이 딱딱한 물체인지, 물렁물렁한 물체인지, 어떠한 형태의 물체인지 등을 사람이 느끼는 것과 유사하게 감지할 수 있는 것이다.
이상으로 살펴본 바와 같이, 본 실시예는 금속면에 힘 센서(14) 및 탄성 스킨(12)이 결합되는 구조로 죠 구조를 구현함으로써, 죠(10)에 가해지는 반력을 마치 사람이 느끼는 것처럼 보다 직관적으로 센싱할 수 있다는 특징이 있다.
전술한 실시예에서는 반력에 따라 변화하는 저항을 이용한 방식인 FSR을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 압전소자, 전도성 고무, 피에조 필름(piezo film), 커패시턴스(capacitance)를 이용하는 방식 등 다양한 방식의 힘 측정 센서를 사용할 수 있음은 물론이다.
상기에서는 본 발명의 기술적 사상이 수술용 인스트루먼트의 죠에 적용된 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 힘을 측정하기 위한 일반적인 부품 소재에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은 받침에 탄성 스킨을 커버하고, 받침과 탄성 스킨 사이에, 탄성 스킨이 변형된 정도로부터 받침에 가해지는 반력을 측정하는 센싱부를 개재시킨 구조로 이루어지는 반력 감지 구조의 형태로 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조를 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조를 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서가 설치된 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서의 작동 상태를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조의 작동 방식을 나타낸 개념도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 죠 구조의 작동 상태를 그래프와 함께 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 샤프트 10 : 죠
12 : 탄성 스킨 14 : 힘 센서
16 : 프로세서

Claims (7)

  1. 수술용 인스트루먼트의 말단부에 장착되어 그립(grip) 동작을 하는 한 쌍의 죠(jaw)와;
    상기 한 쌍의 죠의 서로 대향하는 면에 커버되며, 상기 죠의 그립 동작에 따라 대상물에 의해 가압되어 변형되는 탄성 스킨과;
    상기 죠와 상기 탄성 스킨 사이에 개재되어, 상기 탄성 스킨이 변형된 정도로부터 상기 죠에 가해지는 반력을 측정하는 센싱부를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 스킨은, 상기 인스트루먼트의 사용 과정에서 1회용으로 교체될 수 있도록, 상기 죠에 탈착가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 죠, 상기 센싱부 및 상기 탄성 스킨은 서로 접합되어 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 탄성 스킨이 상기 죠를 커버하는 부위에 전체적으로 배열되는 힘 센서(force sensor) 어레이(array)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센싱부로부터 신호를 수신하는 프로세서(processor)를 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 탄성 스킨이 변형된 부위에 위치하는 상기 힘 센서로부터 신호를 수신하여 대상물에 관한 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조.
  6. 수술용 인스트루먼트의 말단부에 장착되어 그립(grip) 동작을 하는 한 쌍의 죠(jaw)와;
    상기 한 쌍의 죠의 서로 대향하는 면에 커버되며, 상기 죠의 그립 동작에 따라 대상물에 의해 가압되어 변형되는 탄성 스킨을 포함하는 수술용 인스트루먼트의 죠 구조.
  7. 받침과;
    상기 받침에 커버되는 탄성 스킨과;
    상기 받침과 상기 탄성 스킨 사이에 개재되어, 상기 탄성 스킨이 변형된 정도로부터 상기 받침에 가해지는 반력을 측정하는 센싱부를 포함하는 반력 감지 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103549997A (zh) * 2013-11-20 2014-02-05 沈阳工业大学 一种载有力传感装置的手术机器人从手夹持手
KR101426842B1 (ko) * 2012-12-06 2014-08-06 (주)미래컴퍼니 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더
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US10649599B2 (en) 2017-06-30 2020-05-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device for detecting proximity of user and operation method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9259279B2 (en) 2012-09-04 2016-02-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Force sensing apparatus and operating method of force sensing apparatus
KR101426842B1 (ko) * 2012-12-06 2014-08-06 (주)미래컴퍼니 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더
CN103549997A (zh) * 2013-11-20 2014-02-05 沈阳工业大学 一种载有力传感装置的手术机器人从手夹持手
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