KR20110065634A - 싱글 포트 수술용 어댑터 - Google Patents

Abstract

싱글 포트 수술용 어댑터가 개시된다. 몸체부와, 몸체부에 결합하고, 수술용 인스트루먼트가 삽입되며, 구부러질 수 있는 벤딩부를 포함하는 복수의 연결관과, 각 연결관의 움직임을 제어하는 연결관 제어모듈을 포함하되, 연결관 제어모듈은 수술용 인스트루먼트와 결합하는 제어 수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터는 복수의 수술용 인스트루먼트의 삽입을 가능하게 하며, 플렉서블하게 구현되며, 굴곡 및 회전 각도가 로봇 암의 제어 모듈에 의해 제어가능하고, 플렉서블한 수술용 인스트루먼트에 상응하여 그 굴곡을 자유롭게 제어함으로써 수술 기구의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

수술용 어댑터, 인스트루먼트, 싱글 포트.

Description

싱글 포트 수술용 어댑터{Single port surgical adapter}

본 발명은 의료 기기에 관한 것으로, 특히 싱글 포트 수술용 어댑터에 관한 것이다.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기계를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 이러한 수술 중 개복수술은 복강이나 안면의 피부(skin)를 갈라서 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 수술에 해당한다.

특히, 개복수술 등을 시술할 때에는, 피부를 절개하여 들어 올림으로써 피부와 조직 사이에 소정의 공간이 형성되도록 한 후, 그 공간을 통해 수술 행위를 수행하게 된다. 따라서 개복수술은 상처가 많이 나기 때문에 수술 후 치유가 더디는 문제점이 있어서, 현재 복강경 수술이 주목받고 있다. 일반적으로 복강경 수술은 환자의 복부에 작은 구멍을 뚫은 후 이 구멍을 통해 복강의 수술부위를 관찰하면서 수술하는 방식으로, 담낭제거술, 충수돌기 절제술, 위절제술, 대장절제술 등 의 외과 수술과 비뇨기과 및 산부인과 영역 등에서도 널리 이용되고 있다. 또한, 싱글 포트 수술은 환자의 복부에 하나의 구멍을 뚫어 수행되는 수술로서, 기존 복강경 수술에 비해 흉터가 최소화될 수 있는 장점이 있으나, 수술 방법이 쉽지 않은 단점이 있다.

종래 기술에 따른 싱글 포트 수술을 수행하기 위해서는 삽입되는 수술용 인스트루먼트의 동작 제어를 위해 그 수 및 제어 규격에 상응하여 별도로 설계된 수술용 로봇을 추가 개발하거나 도입해야 하는 문제점이 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 복수의 수술용 인스트루먼트의 삽입을 가능하게 하며, 플렉서블하게 구현되며, 굴곡 및 회전 각도가 로봇 암의 제어 모듈에 의해 제어가능한 싱글 포트 수술용 어댑터를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 플렉서블한 수술용 인스트루먼트에 상응하여 그 굴곡을 자유롭게 제어함으로써 수술 기구의 자유도를 높일 수 있는 싱글 포트 수술용 어댑터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해 될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 몸체부와, 몸체부에 결합하고, 수술용 인스트루먼트가 삽입되며, 구부러질 수 있는 벤딩부를 포함하는 복수의 연결관과, 각 연결관의 움직임을 제어하는 연결관 제어모듈을 포함하되, 연결관 제어모듈은 외부 기기에 구비되는 별도의 제어 수단에 결합하여 제어되는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터가 제공된다.

여기서, 제어 수단은 수술용 로봇 또는 핸드헬드 수술용 인스트루먼트에 결합될 수 있으며, 또는 연결관 제어모듈을 제어하기 위한 전용 제어 수단이 될 수 있고, 연결관 제어모듈은, 벤딩부가 소정 방향으로 구부러지도록 장력을 인가하는 장력 인가 수단이 결합되며, 장력 인가 수단은 와이어 또는 스틸벨트가 될 수 있다.

여기서, 연결관 제어모듈은, 연결관의 축방향 회전 운동, 축방향 이동 운동 및 벤딩부의 굴곡 방향 운동 중 어느 하나 이상을 제어할 수 있다.

여기서, 수술용 인스트루먼트는, 연결관에 삽입되는 경우 벤딩부에 상응한 부위가 구부러질 수 있다.

또한, 벤딩부의 수는 복수가 될 수 있으며, 복수의 벤딩부는 미리 설정된 방식에 상응하여 서로 연동하여 동작할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 몸체부와, 몸체부에 결합하고, 수술용 인스 트루먼트가 삽입되며, 구부러질 수 있는 벤딩부를 포함하는 복수의 연결관과, 각 연결관의 움직임을 제어하는 연결관 제어모듈을 포함하되, 연결관 제어모듈은 수술용 인스트루먼트가 결합하는 수술용 로봇 암에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 트로카가 제공된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터는 복수의 수술용 인스트루먼트의 삽입을 가능하게 하며, 플렉서블하게 구현되며, 굴곡 및 회전 각도가 로봇 암의 제어 모듈에 의해 제어가능하고, 플렉서블한 수술용 인스트루먼트에 상응하여 그 굴곡을 자유롭게 제어함으로써 수술 기구의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "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 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 전체구조를 나타낸 평면 도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도이다.

본 실시예에 따른 수술용 어댑터는 복수의 수술용 인스트루먼트의 삽입을 가능하게 하며, 플렉서블한 재질 및/또는 구조로 구현되어 플렉서블한 수술용 인스트루먼트의 굴곡에 상응하여 휘어질 수 있고, 굴곡 및 회전 각도가 로봇 암의 제어 모듈에 의해 제어가능한 특징이 있다. 수술용 어댑터는 복강경 수술시 수술용 인스트루먼트가 복강에 삽입되기 위해 사용되는 의료 기구이다.

본 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터는 반드시 도시된 바와 같은 수술용 로봇 시스템에 한정되어 구현되지 않으며, 수술용 인스트루먼트를 이용하여 수술하는 시스템이라면 적용가능하다. 이하에서는 수술용 로봇 시스템에 본 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터가 적용된 경우를 중심으로 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수술용 로봇 시스템은 수술대에 누워있는 환자에게 수술을 행하는 슬레이브 로봇(2)과 슬레이브 로봇(2)을 수술자가 원격 조종하는 마스터 로봇(1)을 포함하여 구성된다. 마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(2)이 반드시 물리적으로 독립된 별도의 장치로 분리되어야 하는 것은 아니며, 하나로 통합되어 일체형으로 구성될 수 있으며, 이 경우 마스터 인터페이스(4)는 예를 들어 일체형 로봇의 인터페이스 부분에 상응할 수 있다.

마스터 로봇(1)의 마스터 인터페이스(4)는 모니터부(6) 및 마스터 조종기를 포함하고, 슬레이브 로봇(2)은 로봇 암(3) 및 인스트루먼트(5)를 포함한다. 인스트루먼트(5)는 복강경 등과 같은 내시경, 환부에 직접 조작을 가하는 수술용 인스트 루먼트 등과 같은 수술 도구이다. 이하에서는 수술용 인스트루먼트가 싱글 포트 수술용 어댑터에 삽입되는 경우를 중심으로 설명한다.

마스터 인터페이스(4)는 수술자가 양손에 각각 파지되어 조작할 수 있도록 마스터 조종기를 구비한다. 마스터 조종기는 도 1 및 2에 예시된 바와 같이 두 개의 핸들(10)로 구현될 수 있으며, 수술자의 핸들(10) 조작에 따른 조작신호가 슬레이브 로봇(2)으로 전송되어 로봇 암(3)이 제어된다. 수술자의 핸들(10) 조작에 의해 로봇 암(3) 및/또는 인스트루먼트(5)의 위치 이동, 회전, 절단 작업 등이 수행될 수 있다.

예를 들어, 핸들(10)은 메인 핸들(main handle)과 서브 핸들(sub handle)로 구성될 수 있다. 하나의 핸들만으로 슬레이브 로봇 암(3)이나 인스트루먼트(5) 등을 조작할 수도 있고, 서브 핸들을 추가하여 동시에 복수의 수술 장비를 실시간으로 조작할 수도 있다. 메인 핸들 및 서브 핸들은 그 조작방식에 따라 다양한 기구적 구성을 가질 수 있으며, 예를 들면, 조이스틱 형태, 키패드, 트랙볼, 터치스크린 등 슬레이브 로봇(2)의 로봇 암(3) 및/또는 기타 수술 장비를 작동시키기 위한 다양한 입력수단이 사용될 수 있다.

마스터 조종기는 핸들(10)의 형상으로 제한되지 않으며, 네트워크를 통해 로봇 암(3)의 동작을 제어할 수 있는 형태이면 아무런 제한없이 적용될 수 있다.

인스트루먼트(5)는 액추에이터가 구비된 수술용 로봇 암(3)의 선단부에 장착되고, 슬레이브 로봇(2)의 액추에이터로부터 구동력을 전달받아 인스트루먼트(5)의 구동부(미도시)에 구비되는 구동휠(미도시)이 작동하며, 구동휠과 연결되고 수술 환자의 체내로 삽입되는 조작자가 소정의 작동을 함으로써, 수술을 하게 된다. 구동휠은 원판형으로 형성되며, 액추에이터에 클러칭되어 구동력을 전달받을 수 있다. 또한, 구동휠의 개수는 제어 대상의 개수에 상응하여 결정될 수 있으며, 이러한 구동휠에 대한 기술은 수술용 인스트루먼트와 관련된 기술자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

또한, 본 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터도 상술한 바와 같은 슬레이브 로봇(2)의 액추에이터에 결합하여 구동력을 전달받아 휘는 각도 및 회전 각도가 제어될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 종래 기술에 따른 수술용 로봇의 규격을 그대로 이용하여 수술용 인스트루먼트 및 싱글 포트 수술용 어댑터를 제어할 수 있는 특징이 있다. 따라서 본 실시예에 따르면, 로봇의 액추에이터에 상응하여 구동력을 인가받을 수 있는 싱글 포트 수술용 어댑터를 개발함으로써, 싱글 포트 수술 전용 로봇의 인터페이스 등에 대한 추가 개발이 필요하지 않게 된다.

마스터 인터페이스(4)의 모니터부(6)에는 복강경 등에 의해 입력되는 복강경 영상이 화상 이미지로 표시된다. 또한, 모니터부(6)에 표시되는 정보는 선택된 영상의 종류에 의해 다양할 수 있을 것이다.

슬레이브 로봇(2)과 마스터 로봇(1)은 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 상호 결합되어 조작신호, 인스트루먼트(5)를 통해 입력된 내시경 영상 등이 상대방으로 전송될 수 있다. 만일, 마스터 인터페이스(4)에 구비된 두 개의 핸들(10)에 의한 두 개의 조작신호 및/또는 인스트루먼트(5)의 위치 조정을 위한 조작신호가 동시에 및/또는 유사한 시점에서 전송될 필요가 있는 경우, 각 조작신호는 상호 독 립적으로 슬레이브 로봇(2)으로 전송될 수 있다. 여기서 각 조작신호가 '독립적으로' 전송된다는 것은, 조작신호 간에 서로 간섭을 주지 않으며, 어느 하나의 조작신호가 다른 하나의 신호에 영향을 미치지 않음을 의미한다.

따라서 마스터 로봇(1)이 수술용 인스트루먼트 및 싱글 포트 수술용 어댑터를 제어하기 위한 조작신호를 생성하는 경우 각 조작신호는 서로 독립적으로 슬레이브 로봇(2)에 전송되고, 이는 상술한 바와 같이 각 장치에 결합한 액추에이터를 구동시킬 수 있다.

이처럼, 복수의 조작신호가 서로 독립적으로 전송되도록 하기 위해서는, 각 조작신호의 생성 단계에서 각 조작신호에 대한 헤더 정보를 부가하여 전송시키거나, 각 조작신호가 그 생성 순서에 따라 전송되도록 하거나, 또는 각 조작신호의 전송 순서에 관하여 미리 우선순위를 정해 놓고 그에 따라 전송되도록 하는 등 다양한 방식이 이용될 수 있다. 이 경우, 각 조작신호가 전송되는 전송 경로가 독립적으로 구비되도록 함으로써 각 조작신호간에 간섭이 근본적으로 방지되도록 할 수도 있을 것이다.

슬레이브 로봇(2)은 환자를 수술하기 위하여 하나 이상으로 이용될 수 있으며, 수술 부위가 모니터부(6)를 통해 화상 이미지로 표시되도록 하기 위한 인스트루먼트(5)는 독립된 슬레이브 로봇(2)으로 구현될 수도 있으며, 마스터 로봇(1)도 슬레이브 로봇(2)과 일체화되어 구현될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 몸체부(11), 제1 연결관(12a), 제2 연결관(12b), 제1 벤딩 부(13a), 제2 벤딩부(13b), 제1 연결관 제어모듈(14a), 제2 연결관 제어모듈(14b), 제1 내지 제4 와이어(15a, 15b, 15c, 15d)가 도시된다.

몸체부(11)는 환자의 복강에 천공된 구멍에 삽입 고정되며, 복수의 연결관(12a, 12b)이 결합한다. 도 3을 참조하면, 몸체부(11)의 삽입 상태가 도시되며, 2개의 연결관(12a, 12b)이 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 싱글 포트 수술을 위해 연결관(12a, 12b)의 개수는 삽입되는 수술용 인스트루먼트의 개수에 상응하여 결합될 수 있다.

제1 연결관(12a) 및 제2 연결관(12b)은 각각 몸체부(11)에 결합하고, 수술용 인스트루먼트가 삽입되며, 구부러질 수 있는 소정의 벤딩부(13a, 13b)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 연결관(12a) 및 제2 연결관(12b)은 수술용 인스트루먼트가 복강내로 삽입될 수 있도록 안내하는 안내 수단이 될 수 있으며, 플렉서블한 재질 및/또는 구조로 형성된 벤딩부(13a, 13b)를 포함할 수 있다.

제1 연결관(12a) 및 제2 연결관(12b)은 각각 몸체부(11)에 연장축 방향으로 이동가능한 구조로 결합하거나 또는 연장축을 중심으로 회전가능한 구조로 결합할 수 있다. 이러한 결합 구조 및 기능에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다.

제1 벤딩부(13a) 및 제2 벤딩부(13b)는 각각 제1 연결관(12a) 및 제2 연결관(12b)의 소정 영역에 구비될 수 있다. 즉, 제1 연결관(12a) 및 제2 연결관(12b)은 리지드한 타입의 로드 형상으로 구현되며, 도시된 바와 같이 소정 부위가 제1 벤딩부(13a) 및 제2 벤딩부(13b)로 구현될 수 있다.

또한, 다른 실시예에 따르면, 벤딩부(13a, 13b)는 연결관(12a, 12b)의 특정 지점에만 마련되는 것이 아니라, 연결관(12a, 12b) 전체가 구부러질 수 있는 재질 또는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우 구부러지도록 제어되는 위치를 벤딩부(13a, 13b)로 지칭할 수 있다.

벤딩부(13a, 13b)는 구부러질 수 있는 구조 또는 소재로 형성된다. 예를 들면, 벤딩부(13a, 13b)는 서로 이격되어 연결된 복수의 관절부를 포함하며, 소정의 힘이 특정 방향으로 작용하는 경우 휘어질 수 있는 구조를 가질 수 있다. 또한, 벤딩부(13a, 13b)는 합성수지 튜브와 같이 휨성이 강한 소재로 형성될 수 있으며, 소위 자바라관과 같이 굴곡이 자유로운 구조 및 소재로 형성될 수 있다.

벤딩부(13a, 13b)는 연결관 제어모듈(14a, 14b)의 작동에 의해 제어되며, 이를 위해 벤딩부(13a, 13b)와 구동휠은 서로 와이어와 같은 장력 인가 수단에 의해 연결될 수 있다. 장력 인가 수단은 벤딩부(13a, 13b)에 장력을 인가하여 이를 소정 방향으로 휘어지게 하는 수단으로서, 와이어, 스틸벨트(steel belt) 등이 될 수 있다. 스틸벨트는 고온특성, 내신장특성 및 내화학약품 특성에 강한 재료로 형성될 수 있으며, 플레인(plain) 벨트, 타공(perforated) 벨트 등 그 명칭 및 구조에 한정되지 않고 본 발명에 적용될 수 있다.

연결관 제어모듈(14a, 14b)은 외부 기기인 로봇 암(3)에 결합하여 상술한 바와 같이 슬레이브 로봇(2)의 액추에이터로부터 구동력을 전달받을 수 있는 구동휠로 구현될 수 있다. 연결관 제어모듈(14a, 14b)은 슬레이브 로봇(2)으로부터 전기적 신호 또는 기계적 신호를 수신하여 제어될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 연결관 제어모듈(14a, 14b)은 사용자가 직접 들고 조작가능하며, 외부 기기에 구비되는 별개의 독립적인 제어 수단을 통해서도 제어될 수 있다. 이러한 제어 수단은 핸드헬드(handheld) 수술용 인스트루먼트에 결합하거나 또는 연결관 제어모듈(14a, 14b)을 제어하기 위해 별도로 마련된 전용 제어 수단이 될 수 있다. 예를 들면, 수술용 인스트루먼트는 로봇 암(3)이 아닌 사용자가 직접 수동으로 조작가능한 스마트 인스트루먼트가 될 수 있으며, 이 경우 핸드헬드 수술용 인스트루먼트에 연결관 제어모듈(14a, 14b)을 제어하기 위한 제어 수단이 구비될 수 있다.

제1 내지 제4 와이어(15a, 15b, 15c, 15d)는 연결관 제어모듈(14a, 14b)과 벤딩부(13a, 13b)를 연결하며, 연결관 제어모듈(14a, 14b)의 조작에 의해 벤딩부(13a, 13b)의 운동이 제어될 수 있다.

예를 들면, 제1 및 제2 와이어(15a, 15b)는 제1 벤딩부(13a)의 내부에서 두 부분, 예를 들면, 180도 간격으로 일단이 부착되고, 타단이 제1 연결관 제어모듈(14a)인 구동휠에 결합하여 구동휠의 회전 운동에 의해 각 제1 및 제2 와이어(15a, 15b)가 수축 또는 이완됨으로써 장력이 조절되어 제1 벤딩부(13a)의 구부러지는 각도 및 방향을 결정할 수 있다. 또한, 별도의 와이어가 제1 연결관(12a)과 제1 연결관 제어모듈(14a)에 연결되어 상술한 바와 같은 구동횔의 회전 운동에 의해 제1 연결관(12a)이 그 연장되는 축방향으로 회전될 수 있다. 따라서 제1 연결관(12a)의 회전과 제1 벤딩부(13a)의 굴곡에 의해 복강내에서 제1 연결관(12a)의 일단이 향하는 방향은 자유롭게 설정될 수 있다. 이 외에도 와이어 4개를 제1 벤딩부(13a)의 내부에 90도 간격으로 결합하는 등 와이어를 이용하여 제1 벤딩부(13a) 의 굴곡 방향 운동을 제어하거나 제1 연결관(12a)의 축방향 회전 운동을 제어할 수 있는 다양한 메커니즘이 본 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터의 구조는 환자의 피부에 삽입되어 수술용 인스트루먼트가 환부에 접근하도록 안내하는 수술용 트로카에 적용될 수 있다. 즉, 수술용 트로카는 상술한 바와 같이 수술용 인스트루먼트가 삽입되며, 구부러질 수 있는 벤딩부(13a, 13b)를 포함하는 복수의 연결관(12a, 12b) 및 각 연결관(12a, 12b)의 움직임을 제어하는 연결관 제어모듈(14a, 14b)을 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 수술용 트로카는 수술용 인스트루먼트를 환부에 안내하는 수동적 역할을 수행할 뿐만 아니라 자체적으로 굴곡됨으로써 수술용 인스트루먼트의 위치를 능동적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

이러한 수술용 어댑터 및 트로카의 연결관 제어모듈(14a, 14b)은 수술용 로봇암(3)에 의해 제어되거나 또는 상술한 바와 같이 핸드헬드 수술의 소정 제어 수단 또는 전용 제어 수단에 의해 제어될 수 있다. 핸드헬드 제어 수단 또는 전용 제어 수단의 경우 소정의 구동부(미도시), 예를 들면, 의사가 직접 조종할 수 있는 인터페이스(스틱 형상, 버튼 형상, 집게 형상, 레버 형상 등)가 구비되며, 이를 의사가 조종하면, 상술한 바와 같은 장력 인가 수단 등에 의해 해당 인터페이스에 연결되는 연결관 제어모듈(14a, 14b)이 소정의 작동을 함으로써, 벤딩부(13a, 13b)의 방향을 제어할 수 있다.

따라서 본 실시예에 따르면, 기존 로봇 수술용 인스트루먼트에 구비된 구동휠(예를 들면, 4개)을 그대로 사용하면서 추가적으로 수술용 인스트루먼트의 굴곡 등을 구현하기 위해, 수술용 어댑터 및 트로카와 통합되거나 또는 트로카에 삽입하는 연결관(12a, 12b)을 사용하고 연결관(12a, 12b)에 대해 연장 방향 이동, 연장축 중심 회전 및 굴곡 등의 3자유도 움직임을 구현할 수 있으므로, 기존 수술용 로봇 및 인스트루먼트의 구조를 그대로 사용하면서도 사용자의 조작 편의를 위한 기능을 확장할 수 있는 장점이 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 수술용 인스트루먼트가 결합한 상태가 도시된다. 싱글 포트 수술용 어댑터에 삽입되는 수술용 인스트루먼트는 제1 구동부(21a), 제2 구동부(21b), 제1 샤프트(22a), 제2 샤프트(22b), 제1 조작자(23a), 제2 조작자(23b)를 포함할 수 있다.

구동부(21a, 21b)에 구비되는 구동휠은 상술한 바와 같이 슬레이브 로봇(2)의 액추에이터로부터 구동력을 전달받으며, 수술 환부에 조작을 가하는 조작자(23a, 23b)를 작동시킴으로써 수술을 수행한다. 샤프트(22a, 22b)는 플렉서블한 소재 및/또는 구조로 형성될 수 있다. 수술용 어댑터에 포함되는 벤딩부(13a, 13b)의 방향을 바꾸기 위해서는 상술한 바와 같이 연결관 제어모듈(14a, 14b)이 동작하며, 수술용 인스트루먼트는 구동부(21a, 21b)로부터 동력을 전달받아 동작한다. 즉, 상술한 바와 같이 연결관 제어모듈(14a, 14b)과 구동부(21a, 21b)는 마스터 로봇(1)으로부터 서로 독립적인 조작신호를 수신하고 각각의 조작신호에 상응하여 구동됨으로써, 각각 연결관(12a, 12b)과 조작자(23a, 23b)를 제어할 수 있다. 따라서 본 실시예에 따르면, 플렉서블한 수술용 인스트루먼트에 상응하여 그 굴곡을 자유롭게 제어함으로써 수술 기구의 자유도를 높일 수 있는 장점이 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 수술용 인스트루먼트가 결합한 상태를 도시한 도면이 도시된다. 본 실시예는 연결관(12a, 12b)을 연장되는 축방향을 따라 이동시킴으로써 이와 결합하는 수술용 인스트루먼트의 위치를 제어할 수 있는 특징이 있다. 즉, 수술용 인스트루먼트가 굴곡되거나 펴진 상태에서 연결관(12a, 12b)이 축방향을 따라 이동하는 경우 수술용 인스트루먼트의 조작자(23a, 23b)는 연결관(12a, 12b)의 이동에 따라 위치가 결정될 수 있다.

연결관(12a, 12b)은 몸체부(11)와 그 연장 방향으로 이동가능하도록 결합할 수 있다. 예를 들면, 연결관(12a, 12b)은 몸체부(11) 내부에 소정의 홈과 돌기를 이용하여 슬라이드 결합을 할 수 있다. 연결관(12a, 12b)은 수술용 인스트루먼트와 결합하는 로봇 암(3) 또는 이의 제어를 위해 별도로 구비된 전용 로봇 암(3)에 의해 그 연장 방향 이동이 제어될 수 있다. 여기서, 슬레이브 로봇(2)에 결합하는 로봇 암(3)이 복수인 경우, 연결관(12a, 12b)과 결합하는 로봇 암(3)은 수술용 인스트루먼트와 결합하는 로봇 암(3)과 동일하거나 또는 서로 다른 로봇 암(3)이 될 수 있다.

이외에도 연결관(12a, 12b)이 몸체부(11)에 이동가능하도록 결합하는 다양한 구조 및 연결관 제어모듈(14a, 14b)이 연결관(12a, 12b)을 이동시키는 다양한 메커니즘이 본 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 수술용 인스트루먼트가 결합한 상태를 도시한 도면이 도시된다. 본 실시 예는 연결관(12a, 12b)과 결합한 수술용 인스트루먼트가 연결관(12a, 12b)과 별도로 그 연장 방향으로 이동가능한 특징이 있다. 즉, 수술시 연결관(12a, 12b)뿐만 아니라 수술용 인스트루먼트도 그 연장 방향으로 이동가능하여 수술용 인스트루먼트의 조작자(23a, 23b)의 위치가 결정될 수 있다.

또한, 또 다른 실시예에 따르면, 연결관(12a, 12b)은 그 연장축 방향을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 연결관(12a, 12b)은 몸체부(11)와 그 연장축을 중심으로 회전가능하도록 결합하며, 연결관 제어모듈(14a, 14b)에 의해 그 회전 운동이 제어될 수 있다. 예를 들면, 연결관(12a, 12b)은 연결관 제어모듈(14a, 14b)과 소정의 와이어, 스틸벨트 등으로 연결되어 인가되는 장력에 의해 축방향으로 회전하거나 또는 연결관 제어모듈(14a, 14b)에 의해 제어되는 롤러에 의해 축방향으로 회전함으로써, 연결관 제어모듈(14a, 14b)에 의해 그 회전 운동이 제어될 수 있다.

상술한 바와 같이 연결관(12a, 12b)은 그 자체로 이동 운동 및 회전 운동을 함으로써, 수술용 인스트루먼트와 별개로 전후진되거나 굴곡되거나 또는 회전가능하며, 또한, 연결관(12a, 12b)의 운동과 별개로 수술용 인스트루먼트가 이동 운동을 하는 등 다양한 조작이 가능하여, 본 발명은 사용자가 다양한 방법을 통해 수술용 인스트루먼트의 조작자(23a, 23b)의 위치를 설정할 수 있는 장점이 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 벤딩부가 구비된 싱글 포트 수술용 어댑터가 도시된다. 즉, 본 실시예는 하나의 연결관(12a, 12b)에 벤딩부(17a, 17b, 19a, 19b)가 2개 이상 구비되어 연결관(12a, 12b)은 보다 다양한 방법으로 구부러질 수 있는 장점이 있다.

도 7을 참조하면, 각 연결관(12a, 12b)은 복수의 벤딩부(17a, 17b, 19a, 19b)가 구비되며, 각 벤딩부(17a, 17b, 19a, 19b)는 상술한 바와 같이 연결관 제어모듈(14a, 14b)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 각 벤딩부(17a, 17b, 19a, 19b)와 상술한 구동휠은 서로 와이어 또는 스틸벨트와 같은 장력 인가 수단에 의해 연결될 수 있다.

도 8을 참조하면, 각 벤딩부(17a, 17b, 19a, 19b)는 서로 연동되어 제어될 수 있다. 예를 들면, 연결관 제어모듈(14a)의 제어에 의해 벤딩부(17a)가 제1 방향으로 굴곡되는 경우 동일한 연결관(12a)에 구비되는 다른 벤딩부(19a)는 이와 다른 제2 방향으로 굴곡되도록 각 벤딩부(17a, 19a)는 서로 연동될 수 있다. 이러한 연동은 상술한 와이어 또는 스틸벨트가 미리 설정된 연동 동작에 상응하여 각 벤딩부(17a, 19a)와 연결관 제어모듈(14a)에 결합함으로써 수행될 수 있다. 이외에도 각 벤딩부(17a, 19a)가 서로 동일한 방향으로 굴곡되거나 또는 서로 다른 연결관(12a, 12b)에 구비된 벤딩부(17a, 17b, 19a, 19b)가 서로 연동하는 등 기타 다양한 연동 방식이 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 결합하는 수술용 인스트루먼트가 도시된다. 수술용 인스트루먼트는 샤프트(22)의 임의 위치, 예를 들면, 중간 위치에 상술한 바와 같은 구조 또는 재질로 형성되어 구부러질 수 있는 제3 벤딩부(24)가 구비된다.

수술용 인스트루먼트는 상술한 수술용 어댑터의 벤딩부(13a, 13b)에 의해 휘어진다. 즉, 수술용 인스트루먼트를 연결관(12a, 12b)에 삽입할 때 연결관(12a, 12b)은 직선 방향으로 곧게 펴진 상태가 되며, 삽입 후 조작자(23)가 수술 환부가 있는 방향을 향하도록 상술한 바와 같이 조작신호를 전송하여 연결관(12a, 12b)을 휘거나 회전시키면, 벤딩부(13a, 13b)에 상응한 부위에 위치한 제3 벤딩부(24)가 휘어진다. 따라서 연결관(12a, 12b)이 휘어짐에 따라 수술용 인스트루먼트도 휘어질 수 있다.

수술용 인스트루먼트는 휘어진 상태에서 상술한 바와 같은 구동부(21)를 통해 조작신호를 수신하고 조작자(23)에 동력을 전달하여 수술을 수행한다. 또한, 수술용 인스트루먼트를 연결관(12a, 12b)에서 빼는 경우에는 조작자(23) 및 이와 인접한 샤프트(22)는 플렉서블하지 않을 수 있으므로, 연결관(12a, 12b)을 곧게 펴고 뺄 수 있다.

그 외 본 발명의 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터 및 이와 연동되어 동작하는 수술 로봇에 대한 구체적인 장치 설계, 임베디드 시스템, O/S 등의 공통 플랫폼 기술과 통신 프로토콜, I/O 인터페이스 등 인터페이스 표준화 기술 및 액추에이터, 배터리, 카메라, 센서 등 부품 표준화 기술 등에 대한 구체적인 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.

해당 기술 분야에서 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇의 전체구조를 나타낸 평면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 수술용 인스트루먼트가 결합한 상태를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 수술용 인스트루먼트가 결합한 상태를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 수술용 인스트루먼트가 결합한 상태를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 싱글 포트 수술용 어댑터에 결합하는 수술용 인스트루먼트의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 마스터 로봇 2 : 슬레이브 로봇

3 : 로봇 암 4 : 마스터 인터페이스

5 : 인스트루먼트 6 : 모니터부

10 : 핸들 11 : 몸체부

12a : 제1 연결관 12b : 제2 연결관

13a : 제1 벤딩부 13b : 제2 벤딩부

14a : 제1 연결관 제어모듈 14b : 제2 연결관 제어모듈

15a, 15b, 15c, 15d : 제1 내지 제4 와이어

21a : 제1 구동부 21b : 제2 구동부

22a : 제1 샤프트 22b : 제2 샤프트

23a : 제1 조작자 23b : 제2 조작자

Claims (10)

1. 몸체부와;

   상기 몸체부에 결합하고, 수술용 인스트루먼트가 삽입되며, 구부러질 수 있는 벤딩부를 포함하는 복수의 연결관과;

   상기 각 연결관의 움직임을 제어하는 연결관 제어모듈을 포함하되,

   상기 연결관 제어모듈은 외부 기기에 구비되는 별도의 제어 수단에 결합하여 제어되는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어 수단은 수술용 로봇 또는 핸드헬드 수술용 인스트루먼트에 결합된 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어 수단은 상기 연결관 제어모듈을 제어하기 위한 전용 제어 수단인 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 연결관 제어모듈은,

   상기 벤딩부가 소정 방향으로 구부러지도록 장력을 인가하는 장력 인가 수단이 결합되는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 장력 인가 수단은 와이어 또는 스틸벨트인 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 연결관 제어모듈은,

   상기 연결관의 축방향 회전 운동, 축방향 이동 운동 및 상기 벤딩부의 굴곡 방향 운동 중 어느 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
7. 제1항에 있어서,

   상기 수술용 인스트루먼트는,

   상기 연결관에 삽입되는 경우 상기 벤딩부에 상응한 부위가 구부러질 수 있는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
8. 제1항에 있어서,

   상기 벤딩부의 수는 복수인 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
9. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 벤딩부는 미리 설정된 방식에 상응하여 서로 연동하여 동작하는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 어댑터.
10. 몸체부와;

    상기 몸체부에 결합하고, 수술용 인스트루먼트가 삽입되며, 구부러질 수 있는 벤딩부를 포함하는 복수의 연결관과;

    상기 각 연결관의 움직임을 제어하는 연결관 제어모듈을 포함하되,

    상기 연결관 제어모듈은 상기 수술용 인스트루먼트가 결합하는 수술용 로봇 암에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 싱글 포트 수술용 트로카.

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