KR20120103165A - 부비동 수술용 내시경 로봇 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇은, 환자의 코 속으로 인입되어 부비동을 관찰할 수 있는 굴곡 내시경 유닛; 상기 굴곡 내시경 유닛을 이동 및 회전시키는 동작부; 상기 동작부의 작동을 제어하는 제어부; 환자의 콧구멍 및 부비동의 위치를 감지하는 감지부; 상기 감지부에 의해 감지된 콧구멍 및 부비동의 위치를 좌표로 연산하여 상기 제어부로 전달하는 연산부를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇을 이용하면, 내시경 유닛의 위치 및 방향을 자유롭게 변경 및 고정시킬 수 있고, 내시경 유닛의 위치 및 방향을 원격으로 정밀하게 조정할 수 있으며, 내시경 유닛 중 인체 내부로 삽입되는 부위가 다양한 각도로 굴절될 수 있으므로 부비동의 모든 부분을 관찰 및 시술할 수 있다는 장점이 있다.

Description

부비동 수술용 내시경 로봇 {Endoscope robot for paranasal sinuses surgery}
본 발명은 부비동 수술 시 사용되는 내시경 로봇에 관한 것으로, 더 상세하게는 내시경 유닛의 위치 및 방향이 자유롭게 변경 및 고정될 수 있고, 내시경 유닛의 굴곡 각도가 보다 넓게 확보될 수 있도록 구성되는 부비동 수술용 내시경 로봇에 관한 것이다.
내시경은 내장장기 또는 체강 내부를 직접 볼 수 있게 만든 의료기구로서, 수술을 하거나 부검을 하지 않고서는 직접 병변을 볼 수 없는 장기에 대하여 기계를 삽입하여 관찰하도록 고안된 기구이다. 내시경은 일반적으로 위, 장, 허파 등과 같은 장기를 검사하기 위한 용도로 많이 활용되고 있으며, 최근 들어서는 코 속의 부비동을 검사 및 수술하기 위한 용도로도 개발되고 있다.
이러한 내시경은 통상적으로 인체의 내부의 굴곡에 따라 휘어질 수 있도록 삽입 튜브가 유연성을 가지도록 제작되지만, 그 유연성에는 한계가 있다. 즉, 기존의 내시경은 사용자가 삽입 튜브의 굴절각을 조절하는 것이 아니라, 인체 내부의 굴곡에 따라 삽입 튜브가 자연적으로 굴절되도록 제작되었다. 따라서 기존의 내시경은 환자의 인체 내부에 삽입되더라도 삽입 튜브를 사용자의 의도대로 굴절시킬 수 없으므로, 삽입 튜브의 말단에 구비된 카메라를 사용자가 원하는 방향으로 전환할 수 없는 문제점이 있었다.
특히 부비동 수술을 위한 내시경은 강직형으로 굴곡이 되지 않고 앞쪽 렌즈의 촬영 각도만이 변경될 수 있도록 구성되어 있어, 종래의 부비동 내시경으로는 볼 수 없는 사각 공간이 존재한다. 특히 상악동 전하방 부위와 전두동 내부는 종래의 부비동 내시경으로는 전혀 볼 수 없다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 flexible type의 굴곡이 가능한 내시경이 제안된 바 있으나, 이 또한 굴곡각도가 제한적이며, 굴곡한 상태에서 고정이 불가능한 단점을 가지고 있다. 또한 상기와 같은 종래의 내시경은 시술자가 직접 손으로 잡고 위치 및 방향을 조절해야 하므로, 부비동 수술 시 시술자는 한쪽 손으로 내시경을 잡고 위치 및 방향을 조정해 가면서 다른 한 손으로 미쇄분쇄기, 수술기구, 흡입기(suction) 등을 번갈아 조작해야 하므로 수술에 어려움이 있다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 내시경 유닛의 위치 및 방향이 자유롭게 변경 및 고정될 수 있고, 내시경 유닛의 위치 및 방향을 원격으로 조정될 수 있으며, 내시경 유닛 중 인체 내부로 삽입되는 부위가 다양한 각도로 굴절될 수 있는 부비동 수술용 내시경 로봇을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇은, 환자의 코 속으로 인입되어 부비동을 관찰할 수 있는 굴곡 내시경 유닛; 상기 굴곡 내시경 유닛을 이동 및 회전시키는 동작부; 상기 동작부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.
환자의 콧구멍 및 부비동의 위치를 감지하는 감지부와, 상기 감지부에 의해 감지된 콧구멍 및 부비동의 위치를 좌표로 연산하여 상기 제어부로 전달하는 연산부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 굴곡 내시경 유닛이 환자의 콧구멍을 통해 부비동 측으로 진입할 수 있도록 상기 동작부의 작동을 제어한다.
상기 감지부는, 코 부위를 사진으로 찍어 콧구멍의 위치를 감지하고, 감지된 콧구멍의 위치를 사전에 제공된 자기공명영상 또는 단층촬영영상에 접목시켜 부비동의 위치를 감지하도록 구성된다.
상기 동작부는, 지면으로부터 수직으로 세워져 고정되는 수직바와, 상기 수직바의 길이방향으로 이동 가능한 구조로 상기 수직바에 결합되는 수직이동블록과, 일측이 상기 수직이동블록에 결합되어 수평방향으로 연장되는 수평바와, 상기 수평바의 길이방향으로 이동 가능한 구조로 상기 수평바에 결합되는 수평이동블록과, 상기 수평바와 직각을 이루는 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 상기 수평이동블록에 결합되는 수직회전블록과, 상기 수직회전블록의 회전축과 직각을 이루는 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 상기 수직회전블록에 결합되는 수평회전블록과, 상기 수평회전블록에 장착되어 상기 굴곡 내시경 유닛을 전후진시키는 전후진수단을 포함하여 구성된다.
상기 전후진수단은, 자전 가능한 구조로 상기 수평회전블록에 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트 자전 시 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하도록 상기 샤프트에 결합되며 상기 굴곡 내시경 유닛이 고정 장착되는 너트를 포함하는 볼스크류; 상기 샤프트를 자전시키는 전후진모터;를 포함하여 구성된다.
상기 굴곡 내시경 유닛은, 선단에 도구가 위치하는 도구부와, 선단이 상기 도구부의 후단에 연결되는 굴절부와, 선단이 상기 굴절부의 후단에 연결되는 지지부를 포함하여 구성된다.
상기 굴절부는, 일렬로 이격 배열되는 복수 개의 실린더와, 상기 복수 개의 실린더가 순차적으로 끼워지는 탄성체를 포함하여 구성되며, 상기 굴곡 내시경 유닛은, 일측이 가장 선단측의 실린더에 결합되고 타측이 상기 지지부를 따라 연장되는 와이어와, 상기 와이어의 타측을 당기고 푸는 와이어 구동부를 더 포함한다.
상기 와이어 구동부는, 상기 와이어의 타측이 감기는 풀리와, 상기 풀리를 회전시키는 풀리 구동모터를 포함하여 구성된다.
상기 와이어는 상기 탄성체의 길이방향 중심축을 중심으로 대칭을 이루도록 쌍으로 구비되되, 상기 한 쌍의 와이어는 하나의 풀리에 상호 반대방향으로 감겨진다.
상기 굴곡 내시경 유닛은, 상기 지지부의 후단이 내부로 인입되는 몸체와, 상기 몸체에 장착되어 상기 지지부를 길이방향으로 이동시키는 주입 구동부를 더 포함한다.
상기 주입 구동부는, 상기 지지부의 외주면에 접촉되어 회전하는 휠과, 상기 휠을 회전시키는 휠 구동모터를 포함하여 구성된다.
상기 도구부에 위치하는 도구는, 카메라, 겸자, 가위, 분쇄기, 흡입기 중 어느 하나로 설정된다.
본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇을 이용하면, 내시경 유닛의 위치 및 방향을 자유롭게 변경 및 고정시킬 수 있고, 내시경 유닛의 위치 및 방향을 원격으로 정밀하게 조정할 수 있으며, 내시경 유닛 중 인체 내부로 삽입되는 부위가 다양한 각도로 굴절될 수 있으므로 부비동의 모든 부분을 관찰 및 시술할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 동작부와 굴곡 내시경 유닛의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 은 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴곡 내시경 유닛의 장착구조를 도시하는 사시도 및 측단면도이다.
도 5 및 도 6은 는 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴곡 내시경 유닛의 수직단면도 및 수평단면도이다.
도 7은 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴절부의 확대사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴곡 내시경 유닛의 사용상태도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 동작부와 굴곡 내시경 유닛의 사시도이며, 도 3 및 도 4는 은 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴곡 내시경 유닛의 장착구조를 도시하는 사시도 및 측단면도이다.
본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇은 환자의 콧구멍으로 인입되어 부비동을 관찰 및 시술할 수 있는 굴곡 내시경 유닛(100)을 구비하되, 시술자가 직접 굴곡 내시경 유닛(100)을 움직이지 아니하더라도 상기 굴곡 내시경 유닛(100)이 설정된 지점에 설정된 각도로 위치될 수 있고, 시술자가 굴곡 내시경 유닛(100)을 지속적으로 잡고 있지 아니하더라도 상기 굴곡 내시경이 고정될 수 있도록 구성된다는 점에 특징이 있다. 즉, 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇은, 환자의 코 속으로 인입되어 부비동을 관찰할 수 있는 굴곡 내시경 유닛(100)과, 상기 굴곡 내시경 유닛(100)을 이동 및 회전시키는 동작부(200)와, 상기 동작부(200)의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. 이와 같이 굴곡 내시경 유닛(100)을 움직이는 동작부(200)와 이를 제어하는 제어부가 구비된 부비동 수술용 내시경 로봇을 이용하면, 시술자가 직접 굴곡 내시경 유닛(100)을 조작하지 아니하더라도 상기 굴곡 내시경 유닛(100)이 시술자가 원하는 지점에 자동으로 위치되어 고정되는바, 시술자는 양 손을 모두 사용하여 시술할 수 있게 된다는 장점이 있다. 이때, 굴곡 내시경 유닛(100)을 이동 및 회전시키는 동작부(200)는 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
한편, 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇은, 시술자가 굴곡 내시경 유닛(100)이 위치될 지점을 직접 입력하지 아니하더라도 상기 굴곡 내시경 유닛(100)이 환자의 코 위치에 맞춰 자동으로 이동될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇은, 환자의 콧구멍 및 부비동의 위치를 감지하는 감지부와, 상기 감지부에 의해 감지된 콧구멍 및 부비동의 위치를 좌표로 연산하여 상기 제어부로 전달하는 연산부를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 경우 상기 제어부는 환자의 콧구멍 및 부비동의 위치를 나타내는 좌표에 맞춰 상기 굴곡 내시경 유닛(100)을 이동시킴으로써, 굴곡 내시경 유닛(100)은 환자의 콧구멍을 통해 부비동 측으로 원활하게 진입할 수 있게 된다.
이때, 환자의 콧구멍 위치는 환자의 코 부위를 사진으로 찍어 판별함으로써 감지될 수 있지만, 부비동은 신체 내부에 위치하고 있으므로 일반 사진으로는 부비동의 위치를 감지할 수 없다. 따라서 상기 감지부는, 코 부위를 사진으로 찍어 콧구멍의 위치를 감지하고, 감지된 콧구멍의 위치를 사전에 제공된 자기공명영상 또는 단층촬영영상에 접목시켜 부비동의 위치를 감지하도록 구성됨이 바람직하다. 이와 같이 촬영된 사진이나 영상을 대조하여 특정 위치를 추적하는 기술은 본 발명이 속하는 의학분야 뿐만 아니라 다양한 종류의 검사분야에서 널리 활용되고 있는 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편 굴곡 내시경 유닛(100)을 이동 및 회전시키기 위한 동작부(200)는 상기 굴곡 내시경 유닛(100)을 어떠한 지점 및 어떠한 각도로도 위치시킬 수 있도록 5자유도(상하 이동, 좌우 이동, 전후 이동, 수직 회전, 수평 회전)의 로봇암 메커니즘 구조로 구성된다는 점에 특징이 있다. 즉, 상기 동작부(200)는, 지면으로부터 수직으로 세워져 고정되는 수직바(210)와, 상기 수직바(210)의 길이방향으로 이동 가능한 구조로 상기 수직바(210)에 결합되는 수직이동블록(220)과, 일측이 상기 수직이동블록(220)에 결합되어 수평방향으로 연장되는 수평바(230)와, 상기 수평바(230)의 길이방향으로 이동 가능한 구조로 상기 수평바(230)에 결합되는 수평이동블록(240)과, 상기 수평바(230)와 직각을 이루는 회전축을 중심으로 회전 가능한 수직회전수단(250)을 결합매개체로 상기 수평이동블록(240)에 결합되는 수직회전블록(260)과, 상기 수직회전블록(260)의 회전축과 직각을 이루는 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 상기 수직회전블록(260)에 결합되는 수평회전블록(270)과, 상기 수평회전블록(270)에 장착되어 상기 굴곡 내시경 유닛(100)을 전후진시키는 전후진수단(280)을 포함하여 구성된다.
수직이동블록(220) 및 수평이동블록(240)이 수직바(210) 및 수평바(230)를 따라 이동하는 동작은, 리니어모터를 이용하여 구현시킬 수도 있고, 래크와 피니언 구조를 이용할 수도 있으며, 직선 운동을 구현할 수만 있다면 이외에도 다양한 종류의 구조를 이용할 수도 있다. 이와 같이 직선형 바를 따라 블록을 이동시키는 기술은 다양한 분야에서 널리 이용되고 있는 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 어느 하나의 블록이 다른 하나의 블록에 결합된 상태에서 회전축을 중심으로 회전되는 구동구조 역시 로봇 분야뿐만 아니라 그 외의 다양한 분야에서 상용화되어 있으므로, 수직회전블록(260)이 회전 가능하도록 수평이동블록(240)에 결합되는 구조와, 수평회전블록(270)이 회전 가능하도록 수직회전블록(260)에 결합되는 구조에 관한 상세한 설명은 생략한다. 한편, 상기 수평회전블록(270)은 별도의 구동장치에 의해 회전되도록 구성될 수도 있고, 본 실시예에 도시된 회전각 조정수단(262)에 의해 수직회전블록(260)에 특정 각도로 고정될 수도 있다.
한편, 굴곡 내시경 유닛(100)의 전후진은 굴곡 내시경의 일부가 신체 내부로 인입될 때 이루어지는바, 굴곡 내시경 유닛(100)의 전후진은 매우 정밀하게 이루어져야 한다. 따라서 상기 전후진수단(280)은, 굴곡 내시경 유닛(100)의 전후진 방향으로 길이를 갖는 샤프트 및 이에 결합되는 너트를 포함하는 볼스크류와, 상기 샤프트를 자전시키는 전후진모터를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 샤프트는 자전 가능한 구조로 상기 수평회전블록(270)에 결합되고, 상기 너트는 샤프트 자전 시 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하도록 샤프트에 결합되되 굴곡 내시경 유닛(100)과는 고정 결합되도록 구성되어, 전후진모터에 의해 샤프트가 자전됨에 따라 너트 및 이에 결합된 굴곡 내시경 유닛(100)은 샤프트의 길이방향을 따라 전후진을 하게 된다. 이와 같이 볼스크류를 이용하여 굴곡 내시경 유닛(100)을 전후진시키게 되면, 굴곡 내시경 유닛(100)의 일부(더 명확하게는 도 4 및 도 5에 도시된 도구부(120) 및 굴절부(130))를 환자의 신체 내부로 인입시킬 때 상처 발생 위험이 현저히 감소된다는 장점이 있다.
상기 언급한 바와 같이 본 발명에 포함되는 동작부(200)를 이용하면, 수직바(210), 수직이동블록(220), 수평바(230), 수평이동블록(240), 전후진수단(280)을 이용하여 굴곡 내시경 유닛(100)을 어떠한 지점에라도 위치시킬 수 있고, 수직회전블록(260) 및 수평회전블록(270)을 이용하여 굴곡 내시경 유닛(100)을 어떠한 방향으로도 향하게 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상기 동작부(200)는 각부 동작이 자동화될 수 있으므로, 시술자가 동작부(200)를 조작하지 아니하더라도 굴곡 내시경 유닛(100)이 자동으로 정확한 위치 및 정확한 각도로 이동된 후 고정될 수 있다는 장점이 있다.
도 5 및 도 6은 는 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴곡 내시경 유닛(100)의 수직단면도 및 수평단면도이고, 도 7은 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴절부(130)의 확대사시도이다.
상기 굴곡 내시경 유닛(100)은, 선단에 도구가 위치하는 도구부(120)와, 선단이 상기 도구부(120)의 후단에 연결되는 굴절부(130)와, 선단이 상기 굴절부(130)의 후단에 연결되는 지지부(140)를 포함하여 구성된다. 상기 도구부(120)는 내시경수술에 사용되는 도구가 장착되는 부분으로서, 카메라, 겸자, 가위, 분쇄기, 흡입기 등 다양한 수술도구가 상황에 맞게 장착될 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 이와 같이 다양한 수술도구가 탈착 가능하도록 구성되면, 굴곡 내시경 유닛(100) 및 이를 포함하는 부비동 수술용 내시경로봇의 활용성이 매우 높아진다는 이점이 있다.
상기 굴절부(130)는 도구부(120)의 선단이 다양한 방향을 향할 수 있도록 하기 위한 부분으로서, 외부로부터 인가되는 신호에 의해 다양한 방향으로 휘어질 수 있도록 구성된다. 즉, 상기 굴절부(130)는 일렬로 이격 배열되는 복수 개의 실린더(132)와 상기 복수 개의 실린더(132)가 순차적으로 끼워지는 탄성체(134)를 포함하여 구성되며, 일측이 가장 선단측의 실린더(132)에 결합되고 타측이 상기 지지부(140)를 따라 연장되는 와이어(150)와, 상기 와이어(150)의 타측을 당기고 푸는 와이어 구동부(170)가 추가로 구비될 수 있다. 이와 같이 와이어(150) 및 와이어 구동부(170)가 구비되면, 와이어 구동부(170)를 구동시켜 일부 와이어(150)를 잡아당겼을 때 상기 탄성체(134)는 잡아 당겨진 와이어(150) 측으로 휘어지게 되고, 잡아 당겼던 와이어(150)를 풀게 되면 상기 탄성체(134)는 자체 복원력에 의해 원상태로 복귀된다. 이때, 이웃하는 2개의 와이어(150)를 동시에 잡아당기게 되면, 상기 탄성체(134)는 잡아당겨진 2개의 와이어(150) 사이 방향으로 휘어지게 된다. 본 실시예에서는 탄성체(134)가 상하 좌우 및 대각선방향 등 다양한 방향으로 굴절될 수 있도록 탄성체(134)의 외주면에 4개의 와이어(150)가 등간격으로 배치되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 와이어(150)의 개수는 3개 이하 또는 5개 이상으로 변경될 수 있다.
상기 와이어 구동부(170)는 굴절부(130)의 굴절각도를 조절하기 위하여 와이어(150)를 긴장 또는 이완시키는 동작을 구동하는 구성요소로서, 상기 와이어(150)의 타측이 감기는 풀리(172)와, 상기 풀리(172)를 회전시키는 풀리 구동모터(174)를 포함하여 구성된다. 풀리(172)는 와이어(150)가 연결되어 회전하는 부분으로, 회전에 따라서 연결된 와이어(150)가 긴장 또는 이완되도록 한다. 그리고 풀리 구동모터(174)는 풀리(172)에 회전력을 부여하는 구성요소로서, 양방향 회전이 가능하도록 구성됨이 바람직하다.
한편, 상기 와이어(150)는 상기 탄성체(134)의 길이방향 중심축을 중심으로 대칭을 이루도록 쌍으로 구비되되, 상기 한 쌍의 와이어(150)는 하나의 풀리(172)에 상호 반대방향으로 감겨지도록 구성될 수 있다. 한 쌍의 와이어(150)가 탄성체(134)의 종방향 중심축을 중심으로 대칭을 이루도록 배열되면 탄성체(134)가 일측으로 휘어질 때 어느 하나의 와이어(150)는 팽팽하게 당겨지고 다른 하나의 와이어(150)는 느슨해지게 되는데, 상기 언급한 바와 같이 한 쌍의 와이어(150)가 하나의 풀리(172)에 상호 반대방향으로 감겨지면 탄성체(134)가 일측으로 휘어질 때 어느 하나의 와이어(150)는 풀리(172)로부터 풀어지게 되고 다른 하나의 와이어(150)는 풀리(172)에 감기게 되므로, 상기 한 쌍의 와이어(150)는 항상 일정 수준으로 긴장된 상태를 유지하게 된다. 이와 같이 탄성체(134)가 어느 방향으로 휘어지더라도 하나의 풀리(172)에 감겨진 한 쌍의 와이어(150)가 항상 긴장된 상태로 유지되면 와이어(150)가 엉키는 현상이 방지된다는 장점이 있다. 또한, 한 쌍의 와이어(150)가 하나의 풀리(172)에 감겨지면, 풀리(172)를 회전시키는 방향을 조작함으로써 탄성체(134)를 양 방향으로 휠(162) 수 있으므로, 풀리(172) 및 풀리 구동모터(174)의 구조가 간단해진다는 장점이 있다. 한편, 본 실시예와 같이 4개의 와이어(150)를 갖는 경우에는 풀리(172)는 2개 구비되며, 풀리 구동모터(174) 역시 2개가 구비되어야 할 것이다.
또한 상기 굴곡 내시경 유닛(100)은, 상기 지지부(140)의 후단이 내부로 인입되는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)에 장착되어 상기 지지부(140)를 길이방향으로 이동시키는 주입 구동부(160)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 지지부(140)가 길이방향으로 이동 가능한 구조로 몸체(110)에 장착되면, 전후진 수단이 고정된 상태에서도 굴절부(130)를 추가적으로 전진 또는 후진시킬 수 있다는 장점이 있다. 이때 상기 주입 구동부(160)는, 상기 지지부(140)의 외주면에 접촉되어 회전하는 휠(162)과, 상기 휠(162)을 회전시키는 휠 구동모터(164)를 포함하도록 구성되어, 휠 구동모터(164)의 회전력을 이용하여 지지부(140)를 길이방향으로 이송시키도록 구성될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 부비동 수술용 내시경 로봇에 포함되는 굴곡 내시경 유닛(100)의 사용상태도이다.
굴곡 내시경 유닛(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
굴곡 내시경 유닛(100)은 주입 구동부(160)를 작동하여 도구부(120)가 인체에 삽입되는 길이와 삽입속도를 조절할 수 있으며, 와이어 구동부(170)를 작동하여 굴절부(130)의 굴절각도를 조절할 수 있다.
주입 구동부(160)의 작동방법은 양방향으로 회전 가능한 휠 구동모터(164)를 통해 휠(162)을 회전시킴으로써 휠(162)의 마찰력에 의하여 지지부(140)가 이동하도록 하는 것이다. 주입 구동부(160)는 휠(162)의 회전 양을 조절하여 지지부(140)의 이동거리를 조절함으로써, 인체에 삽입되는 내시경의 길이를 조절할 수 있으며, 휠(162)의 회전속도를 조절하여 내시경이 인체에 삽입되는 속도를 조절할 수 있다.
와이어 구동부(170)의 작동방법은 양방향으로 회전 가능한 풀리 구동모터(174)를 통해 풀리(172)를 회전시켜 풀리(172)에 체결된 대칭된 와이어(150)들 중 하나의 와이어(150)는 긴장되고 다른 하나의 와이어(150)는 이완되게 함으로써, 긴장된 와이어(150)가 설치된 방향으로 굴절부(130)가 굴절되도록 하는 것이다. 이때, 두 개의 풀리 구동모터(174)를 동시에 회전시키면, 굴절부(130)를 다양한 방향으로 굴절시킬 수 있다. 또한 와이어 구동부(170)는 풀리(172)의 회전각도를 조절하여 굴절부(130)의 굴절각도를 조절할 수 있으며, 풀리(172)의 회전속도를 조절하여 굴절부(130)가 굴절되는 속도를 조절할 수 있다.
본 발명에 포함되는 굴곡 내시경 유닛(100)은 도 9에 도시된 바와 같이 내시경의 삽입동작과 굴절부(130)의 굴절동작을 동시에 조작될 수 있다. 즉, 상기 제어부가 휠 구동모터(164)와 풀리 구동모터(174)를 동시에 구동시키게 되면, 굴절부(130)가 인체 내부로 인입되면서 인체의 굴곡에 맞게 삽입되도록 휘어질 수 있다. 즉, X선 촬영, CT 촬영 또는 MRI 촬영을 통해서 파악된 삽입부위의 모양을 기준으로 내시경의 최적 움직임을 설정하고, 이를 제어부에 입력함으로써, 내시경이 최적 움직임을 따라서 인체에 삽입되도록 자동 제어될 수 있다. 이러한 자동제어를 통해서 내시경을 인체에 삽입함으로써 내시경을 삽입할 때 발생하는 문제가 크게 감소한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 굴곡 내시경 유닛 110 : 몸체
120 : 도구부 130 : 굴절부
140 : 지지부 150 : 와이어
160 : 주입 구동부 170 : 와이어 구동부
200 : 동작부 210 : 수직바
220 : 수직이동블록 230 : 수평바
240 : 수평이동블록 250 : 수직회전수단
260 : 수직회전블록 270 : 수평회전블록
280 : 전후진수단 300 : 감지부
400 : 연산부 500 : 제어부

Claims (12)

  1. 환자의 코 속으로 인입되어 부비동을 관찰할 수 있는 굴곡 내시경 유닛;
    상기 굴곡 내시경 유닛을 이동 및 회전시키는 동작부;
    상기 동작부의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    환자의 콧구멍 및 부비동의 위치를 감지하는 감지부와, 상기 감지부에 의해 감지된 콧구멍 및 부비동의 위치를 좌표로 연산하여 상기 제어부로 전달하는 연산부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 굴곡 내시경 유닛이 환자의 콧구멍을 통해 부비동 측으로 진입할 수 있도록 상기 동작부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감지부는, 코 부위를 사진으로 찍어 콧구멍의 위치를 감지하고, 감지된 콧구멍의 위치를 사전에 제공된 자기공명영상 또는 단층촬영영상에 접목시켜 부비동의 위치를 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동작부는,
    지면으로부터 수직으로 세워져 고정되는 수직바와, 상기 수직바의 길이방향으로 이동 가능한 구조로 상기 수직바에 결합되는 수직이동블록과, 일측이 상기 수직이동블록에 결합되어 수평방향으로 연장되는 수평바와, 상기 수평바의 길이방향으로 이동 가능한 구조로 상기 수평바에 결합되는 수평이동블록과, 상기 수평바와 직각을 이루는 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 상기 수평이동블록에 결합되는 수직회전블록과, 상기 수직회전블록의 회전축과 직각을 이루는 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능한 구조로 상기 수직회전블록에 결합되는 수평회전블록과, 상기 수평회전블록에 장착되어 상기 굴곡 내시경 유닛을 전후진시키는 전후진수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전후진수단은,
    자전 가능한 구조로 상기 수평회전블록에 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트 자전 시 상기 샤프트의 길이방향으로 이동 가능하도록 상기 샤프트에 결합되며 상기 굴곡 내시경 유닛이 고정 장착되는 너트를 포함하는 볼스크류;
    상기 샤프트를 자전시키는 전후진모터;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 굴곡 내시경 유닛은,
    선단에 도구가 위치하는 도구부와, 선단이 상기 도구부의 후단에 연결되는 굴절부와, 선단이 상기 굴절부의 후단에 연결되는 지지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 굴절부는, 일렬로 이격 배열되는 복수 개의 실린더와, 상기 복수 개의 실린더가 순차적으로 끼워지는 탄성체를 포함하여 구성되며,
    상기 굴곡 내시경 유닛은, 일측이 가장 선단측의 실린더에 결합되고 타측이 상기 지지부를 따라 연장되는 와이어와, 상기 와이어의 타측을 당기고 푸는 와이어 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 와이어 구동부는, 상기 와이어의 타측이 감기는 풀리와, 상기 풀리를 회전시키는 풀리 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 와이어는 상기 탄성체의 길이방향 중심축을 중심으로 대칭을 이루도록 쌍으로 구비되되, 상기 한 쌍의 와이어는 하나의 풀리에 상호 반대방향으로 감겨지는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 굴곡 내시경 유닛은, 상기 지지부의 후단이 내부로 인입되는 몸체와, 상기 몸체에 장착되어 상기 지지부를 길이방향으로 이동시키는 주입 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주입 구동부는, 상기 지지부의 외주면에 접촉되어 회전하는 휠과, 상기 휠을 회전시키는 휠 구동모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 도구부에 위치하는 도구는,
    카메라, 겸자, 가위, 분쇄기, 흡입기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부비동 수술용 내시경 로봇.
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