KR20130057248A

KR20130057248A - 차동 부재

Info

Publication number: KR20130057248A
Application number: KR1020110123072A
Authority: KR
Inventors: 이정주
Original assignee: 주식회사 리브스메드
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-05-31
Also published as: EP2783653A1; WO2013077572A1; CN104066399B; EP2783653B1; US9695916B2; IL232773B; EP2783653A4; KR101427330B1; JP6220343B2; IL232773A0; CN104066399A; US20140318288A1; JP2015506724A

Abstract

본 발명은 차동 부재에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트 등에 구비되어, 두 개 이상의 회전 운동 또는 병진 운동을 입력받아서 단일의 회전 운동 또는 병진 운동을 출력하는 차동 부재에 관한 것이다.

Description

차동 부재{Differential component}

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기기를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히, 수술 부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제를 야기한다. 따라서 최근에는 피부에 소정의 구멍을 형성하여 의료 기기, 예를 들면, 복강경, 수술용 인스트루먼트, 미세수술용 현미경 등만을 삽입하여 수행하는 수술 또는 로봇(robot)을 사용한 수술이 대안으로서 각광받고 있다.

수술용 인스트루먼트는 피부에 천공된 구멍을 통과하는 샤프트의 일단에 구비된 엔드 툴(end tool)을, 소정의 구동부를 사용하여 의사가 직접 손으로 조작하거나 로봇 암을 사용하여 조작함으로써 수술 부위를 수술하기 위한 도구이다. 수술용 인스트루먼트에 구비된 엔드 툴 소정의 구조를 통한 회전 동작, 집게 동작(gripping), 절단 동작(cutting) 등을 수행한다.

그런데, 기존의 수술용 인스트루먼트는 엔드 툴 부분이 굴곡되지 않아 수술 부위에의 접근 및 여러 수술 동작의 수행에 있어서 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다. 이를 보완하기 위해 엔드 툴 부분이 휠 수 있는 수술용 인스트루먼트들이 개발되었으나, 엔드 툴을 굴곡시키거나 수술 동작을 수행하기 위한 조작부의 작동이 실제 엔드 툴이 굴곡되거나 수술 동작을 수행하는 동작과 직관적으로 일치하지 않아, 수술자의 입장에서 직관적인 작동이 용이하지 않고, 사용 방법의 숙련에 오랜 시간이 소요된다는 문제점이 존재하였다.

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 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트 등에 구비되어, 두 개 이상의 회전 운동 또는 병진 운동을 입력받아서 단일의 회전 운동 또는 병진 운동을 출력하는 차동 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 외부로부터 각각 소정의 회전 운동 또는 병진 운동을 입력받는 두 개 이상의 입력부들과, 상기 두 개 이상의 입력부들에 입력된 회전 운동 또는 병진 운동들로부터 단일의 회전 운동 또는 병진 운동을 출력하는 출력부를 포함하는 차동 부재를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 기구적 구성만으로 두 개 이상의 회전 운동 또는 병진 운동을 입력받아서 단일의 회전 운동 또는 병진 운동을 출력하도록 함으로써, 수술용 인스트루먼트 등에서 복수 개의 입력으로부터 원하는 단일의 출력을 정확히 추출해내는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 수술용 인스트루먼트(100)의 내부 상세도이다.
도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부의 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110)의 다양한 변형예를 나타낸다.
도 4a는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 제1 차동 풀리의 상세도이고, 도 4b는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 제2 차동 풀리의 상세도이다.
도 5는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 엔드 툴의 상세도이다.
도 5a는 도 5의 엔드 툴(120)의 일 변형예를 나타낸다.
도 6은 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 피치 동작을 나타내는 개념도이다.
도 7는 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제1 변형예를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 차동 풀리의 제1 변형예의 작동을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제2 변형예를 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 10에 도시된 차동 풀리의 제2 변형예의 작동을 나타내는 도면이다.
도 13a 내지 도 13e는 각각 도 10에 도시된 차동 풀리의 제2 변형예의 또 다른 구현예를 나타내는 도면이다.
도 14 및 도 15은 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제3 변형예를 나타내는 도면이다.
도 16는 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 동력 전달부의 일 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트(100g)를 나타내는 도면이다.
도 17는 도 16의 차동 기어를 상세히 나타내는 도면이다.
도 18은 도 16의 차동 기어의 제1 변형예를 나타내는 도면이다.
도 19는 도 16의 차동 기어의 제2 변형예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 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 특징들이나 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.

또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 각 실시예가 독립적으로 해석되거나 실시되어야 하는 것은 아니며, 각 실시예에서 설명되는 기술적 사상들이 개별적으로 설명되는 다른 실시예에 조합되어 해석되거나 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

<수술용 인스트루먼트의 제1 실시예>(E3 + H1 + D3)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 수술용 인스트루먼트(100)의 내부 상세도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110), 엔드 툴(end tool)(120), 동력 전달부(130) 및 연결부(140)를 포함한다. 여기서, 연결부(140)는 속이 빈 샤프트(shaft) 형상으로 형성되어, 그 내부에 하나 이상의 와이어(후술함) 들이 수용될 수 있으며, 그 일 단부에는 조작부(110)가 결합되고, 타 단부에는 엔드 툴(end tool)(120)이 결합되어, 조작부(110)와 엔드 툴(end tool)(120)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다.

상세히, 조작부(110)는 연결부(140)의 일 단부에 형성되며, 의사가 직접 조종할 수 있는 인터페이스, 예를 들면, 집게 형상, 스틱 형상, 레버 형상 등으로 구비되며, 이를 의사가 조종하면, 해당 인터페이스에 연결되며 수술 환자의 체내로 삽입되는 엔드 툴(end tool)(120)이 소정의 작동을 함으로써 수술을 수행하게 된다. 여기서, 도 1에는 조작부(110)가 집게 형상으로 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 엔드 툴(end tool)(120)과 연결되어 엔드 툴(end tool)(120)을 조작할 수 있는 다양한 형태의 조작부가 가능하다 할 것이다.

엔드 툴(end tool)(120)은 연결부(140)의 타 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행한다. 이와 같은 엔드 툴(end tool)(120)의 일 예로써, 도 1에 도시된 바와 같이 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 죠(jaw)(121)(122)가 사용될 수 있다. 다만 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 수술을 위한 다양한 장치들이 엔드 툴(end tool)(120)로 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 외팔이 소작기와 같은 구성도 엔드 툴로써 사용될 수 있을 것이다. 이와 같은 엔드 툴(end tool)(120)은 조작부(110)와 동력 전달부(130)에 의해 연결되어, 조작부(110)의 구동력을 동력 전달부(130)를 통해 전달받음으로써, 그립(grip), 절단(cutting), 봉합(suturing) 동작 등 수술에 필요한 동작을 수행하게 된다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 엔드 툴(end tool)(120)은 적어도 두 개 이상의 방향으로 회전가능하도록 형성되며, 예를 들어 엔드 툴(end tool)(120)은 도 1의 Y축을 중심으로 피치(pitch) 운동을 수행하는 동시에, 도 1의 Z축을 중심으로 요(yaw) 운동 및 액츄에이션(actuation) 운동을 수행하도록 형성될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

동력 전달부(130)는 조작부(110)와 엔드 툴(end tool)(120)을 연결하여, 조작부(110)의 구동력을 엔드 툴(end tool)(120)에 전달하는 역할을 수행하며, 다수 개의 와이어 및 풀리를 포함할 수 있다.

이하에서는 도 1의 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110), 엔드 툴(end tool)(120), 동력 전달부(130) 등에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.

(조작부)

도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부의 개념도이다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110)는 엔드 툴(end tool)(120)의 피치(pitch) 운동을 제어하는 피치 조작부(pitch operator)(111)와, 엔드 툴(end tool)(120)의 요(yaw) 운동을 제어하는 요 조작부(yaw operator)(112)와, 엔드 툴(end tool)(120)의 액츄에이션(actuation) 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부(actuation operator)(113)를 포함한다.

여기서, 본 발명에서 사용되는 피치(pitch)와 요(yaw)와 액츄에이션(actuation) 동작 각각에 대해 정의하면 다음과 같다.

먼저, 피치(pitch) 동작은 연결부(140)의 연장 방향(도 1의 X축 방향)에 대해서 상하 방향으로의 운동, 즉 도 1의 Y축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(140)의 연장 방향(도 1의 X축 방향)으로 연장형성되어 있는 엔드 툴(end tool)(120)이 Y축을 중심으로 상하로 회전하는 운동을 의미한다. 다음으로, 요(yaw) 동작은 연결부(140)의 연장 방향(도 1의 X축 방향)에 대해서 좌우 방향으로의 운동, 즉 도 1의 Z축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(140)의 연장 방향(도 1의 X축 방향)으로 연장형성되어 있는 엔드 툴(end tool)(120)이 Z축을 중심으로 좌우로 회전하는 운동을 의미한다. 한편, 액츄에이션(actuation) 동작은 요(yaw) 동작과 동일한 회전축을 중심으로 회전하되, 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 서로 반대 방향으로 회전하면서 조(jaw)가 오므라들거나 벌어지는 동작을 의미한다. 즉, 엔드 툴(end tool)(120)에 형성된 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 Z축을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하는 운동을 의미한다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110)를 어느 일 방향으로 회전시키면, 엔드 툴(end tool)(120)이 상기 조작부(110)의 조작 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 조작부(110)의 피치 조작부(111)를 어느 일 방향으로 회전하면 엔드 툴(end tool)(120) 역시 상기 일 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하여 피치 운동을 수행하고, 조작부(110)의 요 조작부(112)를 어느 일 방향으로 회전하면 엔드 툴(end tool)(120) 역시 상기 일 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하여 요 동작을 수행하는 것이다. 여기서, 직관적으로 동일한 방향이라 함은, 조작부(110)를 파지하고 있는 사용자의 검지 손가락의 이동 방향과 엔드 툴(120)의 말단부의 이동 방향이 실질적으로 동일한 방향을 이루는 것이라고 부연 설명할 수 있을 것이다. 물론, 여기서 동일한 방향이라 함은 3차원 좌표 상에서 완벽하게 일치하는 방향은 아닐 수 있으며, 예를 들어 사용자의 검지 손가락이 왼쪽으로 이동하면 엔드 툴(120)의 말단부도 왼쪽으로 이동하고, 사용자의 검지 손가락이 오른쪽으로 이동하면 엔드 툴(120)의 말단부도 오른쪽으로 이동하는 정도의 동일성이라고 이해할 수 있을 것이다.

그리고, 이를 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는, 조작부(110)와 엔드 툴(end tool)(120)이 연결부(140)의 연장축(X축)에 수직인 평면을 기준으로 동일한 방향으로 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 도 1의 YZ 평면을 기준으로 보았을 때, 조작부(110)는 +X축 방향으로 연장 형성되어 있으며, 동시에 엔드 툴(end tool)(120) 역시 +X축 방향으로 연장 형성되어 있는 것이다. 이를 다른 말로 표현하면, 연결부(140)의 일 단부에서의 엔드 툴(end tool)(120)의 형성 방향과, 연결부(140)의 타 단부에서의 조작부(110)의 형성 방향이, YZ 평면을 기준으로 동일한 방향이라고 할 수도 있을 것이다. 또는 이를 다른 말로 표현하면, 조작부(110)가 이를 파지하는 사용자의 몸통으로부터 멀어지는 방향, 즉 엔드 툴(end tool)(120)이 형성된 방향 쪽으로 형성되었다고 할 수도 있을 것이다.

상세히, 종래의 수술용 인스트루먼트의 경우, 사용자가 조작부를 조작하는 방향과 엔드 툴의 실제 작동 방향이 서로 상이하고 직관적으로 일치하지 않기 때문에, 수술자의 입장에서 직관적인 작동이 용이하지 않으며, 엔드 툴이 원하는 방향으로 움직이도록 숙련되는데 오랜 시간이 소요되며, 경우에 따라서는 오동작이 발생하여 환자에게 피해를 줄 수 있다는 문제점이 존재하였다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110)의 조작 방향과 엔드 툴(end tool)(120)의 작동 방향이 직관적으로 동일한 방향이 되도록 하며, 이를 위해 조작부(110)와 엔드 툴(end tool)(120)이 피치 구동축(1111)을 포함하는 YZ 평면을 기준으로 보았을 때, 같은 쪽에 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

피치 조작부(111)는 피치 구동축(pitch operating axis)(1111)과 피치 구동바(pitch operating bar)(1112)를 포함한다. 여기서 피치 구동축(1111)은 Y축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 피치 구동바(1112)는 피치 구동축(1111)과 연결되어, 피치 구동축(1111)과 함께 회전하도록 형성된다. 예를 들어, 사용자가 피치 구동바(1112)를 손으로 잡고 있는 상태에서 피치 구동바(1112)를 회전시키면, 피치 구동바(1112)와 연결된 피치 구동축(1111)이 함께 회전하고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)이 피치 구동축(1111)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하는 것이다. 즉, 피치 조작부(111)가 피치 구동축(1111)을 중심으로 시계 방향으로 회전하면 엔드 툴(end tool)(120) 또한 피치 구동축(1111)과 평행한 축을 중심으로 시계 방향으로 회전하며, 반대로 피치 조작부(111)가 피치 구동축(1111)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하면 엔드 툴(end tool)(120) 또한 피치 구동축(1111)과 평행한 축을 중심으로 반시계 방향으로 회전하게 되는 것이다.

한편, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)는 피치 조작부(111)의 피치 구동바(1112)의 일 단부 상에 형성되어 있다. 따라서, 피치 조작부(111)가 피치 구동축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 역시 피치 구동부(111)와 함께 회전하게 된다. 즉, 도 1 및 도 3에는 피치 구동부(111)의 피치 구동바(1112)가 연결부(140)에 대해서 수직으로 위치한 상태를 도시하고 있는 반면, 도 2에는 피치 구동부(111)의 피치 구동바(1112)가 피치 구동축(1111)을 중심으로 일정 정도 회전하여, 피치 구동바(1112)가 연결부(140)에 대해서 경사지게 위치한 상태를 도시하고 있다.

이로 인해, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 고정된 것이 아니라, 피치 조작부(111)의 회전에 따라 상대적으로 계속 변화하게 된다. 즉, 도 1에는 요 조작부(112)의 요 구동축(1121)과 액츄에이션 조작부(113)의 액츄에이션 구동축(1131)이 Z축과 평행하여, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 각각 Z축과 평행한 축을 중심으로 회전하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 도 2와 같이 피치 조작부(111)가 회전하게 되면, 요 조작부(112)의 요 구동축(1121)과 액츄에이션 조작부(113)의 액츄에이션 구동축(1131)이 Z축과 평행하지 않게 된다. 즉, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계가 조작부(111)의 회전에 따라 변화된 것이다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 별도의 설명이없는 이상, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 도 1과 같이 피치 구동바(1112)가 연결부(140)에 대해서 수직으로 위치한 상태를 기준으로 하여 설명하도록 한다.

요 조작부(112)는 요 구동축(yaw operating axis)(1121)과 요 구동바(yaw operating bar)(1122)를 포함한다. 여기서 요 구동축(1121)은 연장부(140)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 요 구동축(1121)은 도 1에 도시된 바와 같이 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(111)가 회전할 경우, 상술한 바와 같이 요 조작부(112)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 요 조작부(112)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 요 구동축(1121)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다. 한편, 요 구동바(1122)는 요 구동축(1121)과 연결되어, 요 구동축(1121)과 함께 회전하도록 형성된다. 예를 들어, 사용자가 요 구동바(1122)에 검지 손가락을 끼운 상태에서 요 구동바(1122)를 회전시키면, 요 구동바(1122)와 연결된 요 구동축(1121)이 함께 회전하고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 요 구동축(1121)의 회전 방향과 동일한 방향으로 좌우로 회전하는 것이다.

한편, 요 구동축(yaw operating axis)(1121)의 양단부에는 각각 제1 풀리(1121a)와 제2 풀리(1121b)가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 풀리(1121a)에는 YC1 와이어(135YC1)가 연결되고, 제2 풀리(1121b)에는 YC2 와이어(135YC2)가 연결될 수 있다.

액츄에이션 조작부(113)는 액츄에이션 구동축(actuation operating axis)(1131)과 액츄에이션 구동바(actuation operating bar)(1132)를 포함한다. 여기서 액츄에이션 구동축(1131)은 연장부(140)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 액츄에이션 구동축(1131)은 도 1에 도시된 바와 같이 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(111)가 회전할 경우, 상술한 바와 같이 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 액츄에이션 구동부(113)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 액츄에이션 구동축(1131)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다. 한편, 액츄에이션 구동바(1132)는 액츄에이션 구동축(1131)과 연결되어, 액츄에이션 구동축(1131)과 함께 회전하도록 형성된다. 예를 들어, 사용자가 액츄에이션 구동바(1132)에 엄지 손가락을 끼운 상태에서 액츄에이션 구동바(1132)를 회전시키면, 액츄에이션 구동바(1132)와 연결된 액츄에이션 구동축(1131)이 함께 회전하고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 액츄에이션 동작을 수행한다. 여기서 액츄에이션 동작이란 상술한 바와 같이, 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 서로 반대 방향으로 회전하면서, 조(jaw)(121)(122)를 벌리거나 닫는 동작을 의미한다. 즉, 액츄에이션 조작부(113)를 일 방향으로 회전시키면 제1 조(jaw)(121)는 반시계 방향으로 회전하고 제2 조(jaw)(122)는 시계 방향으로 회전하면서 엔드 툴(end tool)(120)이 닫히고, 반대로 액츄에이션 조작부(113)를 반대 방향으로 회전시키면 제1 조(jaw)는 시계 방향으로 회전하고 제2 조(jaw)는 반시계 방향으로 회전하면서 엔드 툴(end tool)(120)이 열리게 되는 것이다.

한편, 액츄에이션 구동축(actuation operating axis)(1131)의 양단부에는 각각 제1 풀리(1131a)와 제2 풀리(1131b)가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 풀리(1131a)에는 AC1 와이어(135AC1)가 연결되고, 제2 풀리(1131b)에는 AC2 와이어(135AC2)가 연결될 수 있다.

계속해서 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에서, 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)이 동일하거나 또는 평행한 축(X축) 상에 형성된다. 즉, 연결부(140)의 일 단부에는 피치 조작부(111)의 피치 구동축(1111)이 형성되고, 연결부(140)의 타 단부에는 엔드 툴(end tool)(120)이 형성되는 것이다. 여기서, 도면에는 연결부(140)가 직선으로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결부(140)가 필요에 따라 소정의 곡률을 갖도록 만곡되거나, 또는 1회 이상 절곡되어 형성될 수도 있으며, 이와 같은 경우에도 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)은 실질적으로 동일 또는 평행한 축 상에 형성되는 것이라고 말할 수 있을 것이다. 또한, 도 3에는 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)이 동일한 축(X축) 상에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)이 서로 상이한 축 상에 형성될 수도 있을 것이다. 이에 대해서는 후술한다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110)는 피치 조작부(111)의 피치 구동축(1111)과 연동하는 조작부 제어 부재(115)를 더 구비한다. 이와 같은 조작부 제어 부재(115)는 중계 풀리(115a)를 포함할 수도 있으며, 조작부 제어 부재(115)의 구성은 후술할 엔드 툴(end tool)(120)의 구성과 실질적으로 동일하므로, 조작부 제어 부재(115)와 엔드 툴 제어 부재(123) 및 조작부(110)의 다른 구성 요소들과의 관계는 후술하도록 한다.

도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110)의 다양한 변형예를 나타낸다.

도 3a의 H1은 도 3에서 설명한 바와 같이, (1) 조작부(110)의 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 서로 독립적으로 형성되어 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 중 어느 일 측의 회전이 타 측의 회전에 영향을 미치지 아니하며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면의 아래쪽에 위치하며, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상보다 위에 형성된다. 이와 같은 H1은 본 발명의 제1 실시예, 제4 실시예, 제7 실시예 등에서 볼 수 있다.

한편, 도 3a의 H2는, (1) 조작부(110)의 액츄에이션 조작부(113)가 요 조작부(112) 상에 형성되어 요 조작부(112)가 회전하면 액츄에이션 조작부(113)도 회전하도록 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면의 아래쪽에 위치하며, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상보다 위에 형성된다. 이와 같은 H2는 본 발명의 제2 실시예, 제5 실시예, 제8 실시예 등에서 볼 수 있다.

한편, 도 3a의 H3는, (1) 조작부(110)에 서로 독립적으로 회전하는 제1 조 조작부(112)와 제2 조 조작부(113)가 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면의 아래쪽에 위치하며, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상보다 위에 형성된다. 이와 같은 H3는 본 발명의 제3 실시예, 제6 실시예, 제9 실시예 등에서 볼 수 있다.

한편, 도 3a의 H4는, (1) 조작부(110)의 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 서로 독립적으로 형성되어 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 중 어느 일 측의 회전이 타 측의 회전에 영향을 미치지 아니하며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면과 동일 또는 인접한 평면에 위치하는 등의 방식으로 피치 조작부(111)가 H1 등에 비해 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)에 가깝게 형성되고, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상보다 위에 형성된다. 이와 같은 H4는 본 발명의 도 9에서 상세히 볼 수 있다.

한편, 도 3a의 H5는, (1) 조작부(110)의 액츄에이션 조작부(113)가 요 조작부(112) 상에 형성되어 요 조작부(112)가 회전하면 액츄에이션 조작부(113)도 회전하도록 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면과 동일 또는 인접한 평면에 위치하는 등의 방식으로 피치 조작부(111)가 H2 등에 비해 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)에 가깝게 형성되고, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상보다 위에 형성된다.

한편, 도 3a의 H6는, (1) 조작부(110)에 서로 독립적으로 회전하는 제1 조 조작부(112)와 제2 조 조작부(113)가 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면과 동일 또는 인접한 평면에 위치하는 등의 방식으로 피치 조작부(111)가 H3 등에 비해 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)에 가깝게 형성되고, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상보다 위에 형성된다.

한편, 도 3a의 H7은, (1) 조작부(110)의 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 서로 독립적으로 형성되어 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 중 어느 일 측의 회전이 타 측의 회전에 영향을 미치지 아니하며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면의 아래쪽에 위치하며, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성된다.

한편, 도 3a의 H8은, (1) 조작부(110)의 액츄에이션 조작부(113)가 요 조작부(112) 상에 형성되어 요 조작부(112)가 회전하면 액츄에이션 조작부(113)도 회전하도록 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면의 아래쪽에 위치하며, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성된다.

한편, 도 3a의 H9는, (1) 조작부(110)에 서로 독립적으로 회전하는 제1 조 조작부(112)와 제2 조 조작부(113)가 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면의 아래쪽에 위치하며, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성된다.

한편, 도 3a의 H10은, (1) 조작부(110)의 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 서로 독립적으로 형성되어 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 중 어느 일 측의 회전이 타 측의 회전에 영향을 미치지 아니하며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면과 동일 또는 인접한 평면에 위치하는 등의 방식으로 피치 조작부(111)가 H7 등에 비해 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)에 가깝게 형성되고, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성된다.

한편, 도 3a의 H11은, (1) 조작부(110)의 액츄에이션 조작부(113)가 요 조작부(112) 상에 형성되어 요 조작부(112)가 회전하면 액츄에이션 조작부(113)도 회전하도록 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면과 동일 또는 인접한 평면에 위치하는 등의 방식으로 피치 조작부(111)가 H8 등에 비해 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)에 가깝게 형성되고, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성된다.

한편, 도 3a의 H12는, (1) 조작부(110)에 서로 독립적으로 회전하는 제1 조 조작부(112)와 제2 조 조작부(113)가 형성되며, (2) 피치 조작부(111)가 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)가 이루는 평면과 동일 또는 인접한 평면에 위치하는 등의 방식으로 피치 조작부(111)가 H9 등에 비해 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)에 가깝게 형성되고, (3) 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성된다.

이 외에도 상술한 각 변형예를 포함한 다양한 조작부의 변형예들이 본 발명의 수술용 인스트루먼트에 적용 가능하다 할 것이다.

(동력 전달부)

도 4a는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 제1 차동 풀리의 상세도이고, 도 4b는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 제2 차동 풀리의 상세도이다.

도 1, 도 2, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 동력 전달부(130)는 차동 풀리들(131)(132), 복수 개의 풀리들 및 복수 개의 와이어들(135YC1, 135YC2, 135J11, 135J12, 135J13, 135J21, 135J22, 135J23)을 포함한다. 여기서, 도면에는 차동 풀리들(131)(132)에 복수 개의 풀리들이 구비되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 아니하며, 차동 풀리 및 차동 기어를 포함하는 본 발명의 차동 부재는 풀리를 포함한 다양한 형태의 회전체를 구비할 수 있다.

먼저, 동력 전달부(130)의 차동 풀리(131)에 대하여 설명하도록 한다.

상술한 바와 같이, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)는 피치 조작부(111)의 피치 구동바(1112)의 일 단부 상에 형성되어 있다. 따라서, 피치 조작부(111)가 피치 구동축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 역시 피치 구동부(111)와 함께 회전하게 된다. 또한, 요 조작부(112)도 제1 조(jaw)(121) 및 제2 조(jaw)(122)와 연결되어 제1 조(jaw)(121) 및 제2 조(jaw)(122)를 구동하고, 액츄에이션 조작부(113)도 제1 조(jaw)(121) 및 제2 조(jaw)(122)와 연결되어 제1 조(jaw)(121) 및 제2 조(jaw)(122)를 구동한다. 그런데, 요 조작부(112)를 회전시키면 제1 조(jaw)(121) 및 제2 조(jaw)(122)가 서로 같은 방향으로 회전하여야 하는 반면, 액츄에이션 조작부(113)를 회전시키면 제1 조(jaw)(121) 및 제2 조(jaw)(122)가 서로 반대 방향으로 회전하여야 하며, 따라서 이와 같은 작동을 구현하기 위한 별도의 구조물이 필요하게 된다.

따라서, 조(jaw) 하나에 대해 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 두 개의 회전 입력이 모두 작용하도록 해야 하며, 이를 위해 2개 이상의 입력을 받아 조(jaw) 하나의 회전을 출력할 수 있도록 하기 위한 구조물이 필요하다. 이때 두 입력 회전은 서로가 서로를 움직이지 않을 수 있어야 한다.

이를 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 두 개 이상의 입력부들 및 하나의 출력부를 구비하여, 두 개 이상의 입력부들로부터 회전력을 입력받아서, 이들의 합(또는 차)을 통해 원하는 하나의 회전력을 추출하여 출력부를 통해 출력하는 차동 부재를 구비하는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같은 차동 부재는 풀리 및 와이어를 이용하는 차동 풀리와, 기어를 이용하는 차동 기어를 포함할 수 있으며, 도 1, 도 2, 도 4a 및 도 4b에는 차동 부재의 일 예로써 차동 풀리가 도시되어 있다. 한편, 후술할 도 7 ~ 도 19에는 이와 같은 차동 부재의 다양한 실시예들이 도시되어 있다.

상세히, 제1 차동 풀리(131)는 제1 입력부(1311), 제2 입력부(1312) 및 출력부(1313)를 포함한다.

제1 입력부(1311)는 제1 풀리(1311a) 및 제2 풀리(1311b)를 포함한다. 제1 풀리(1311a) 및 제2 풀리(1311b)는 동일한 회전축을 중심으로 함께 회전한다. 여기서, 제1 입력부(1311)의 제1 풀리(1311a)는 요 조작부(112)의 제1 풀리(1121a)와 YC1 와이어(135YC1)에 의해 연결되어, 요 조작부(112)의 회전이 제1 입력부(1311)로 전달되도록 한다. 또한, 제1 입력부(1311)의 제2 풀리(1311b)는 출력부(1313)와 차동 제어 와이어(135J11)에 의해 연결되어, 제1 입력부(1311)의 회전이 출력부(1313)로 전달되도록 한다.

제2 입력부(1312)는 제1 풀리(1312a) 및 제2 풀리(1312b)를 포함한다. 제1 풀리(1312a) 및 제2 풀리(1312b)는 동일한 회전축을 중심으로 함께 회전한다. 여기서, 제2 입력부(1312)의 제1 풀리(1312a)는 액츄에이션 조작부(113)의 제1 풀리(1131a)와 AC1 와이어(135AC1)에 의해 연결되어, 액츄에이션 조작부(113)의 회전이 제2 입력부(1312)로 전달되도록 한다. 또한, 제2 입력부(1312)의 제2 풀리(1312b)는 출력부(1313)와 차동 제어 와이어(135J11)에 의해 연결되어, 제2 입력부(1312)의 회전이 출력부(1313)로 전달되도록 한다.

출력부(1313)는 출력 풀리(1313a), 연장부(1313b), 제1 차동 제어 풀리(1313c) 및 제2 차동 제어 풀리(1313d)를 포함한다. 여기서, 출력부(1313)의 출력 풀리(1313a)는 후술할 조작부 제어 부재(115)와 J12 와이어(135J12)에 의해 연결되어, 출력부(1313)의 회전이 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)의 제1 조(jaw)(121)로 전달되도록 한다. 한편, 연장부(1313b)는 출력 풀리(1313a)의 회전축으로부터 일 방향으로 연장 형성되어 출력 풀리(1313a)와 함께 회전가능하도록 형성된다. 제1 차동 제어 풀리(1313c) 및 제2 차동 제어 풀리(1313d)는 연장부(1313b)의 일 단부에 서로 마주보도록 형성되며, 출력 풀리(1313a)의 회전축에 소정의 각도를 갖도록 형성된 축(1313e)의 양말단부를 중심으로 회전가능하도록 형성된다.

여기서, 제1 입력부(1311)와 제2 입력부(1312)와 출력부(1313)는 각각 독립된 축을 중심으로 독립적으로 회전한다.

차동 제어 와이어(135J11)는 제1 입력부(1311)의 제2 풀리(1311b), 출력부(1313)의 제1 차동 제어 풀리(1313c), 제2 입력부(1312)는 제2 풀리(1312b) 및 출력부(1313)의 제2 차동 제어 풀리(1313d)를 따라 감겨 있어서, 제1 입력부(1311) 및 제2 입력부(1312)의 회전을 출력부(1313)로 전달하는 역할을 수행한다.

여기서, 제1 차동 풀리(131)는 제1 입력부(1311), 제2 입력부(1312) 및 출력부(1313)를 구비하여, 제1 입력부(1311) 및 제2 입력부(1312)로부터 회전량을 입력받아서, 이들 회전량의 합을 출력부(1313)를 통해 출력한다. 즉, 제1 입력부(1311)만 회전할 경우에 이를 출력부(1313)를 통해 출력하며, 제2 입력부(1312)만 회전할 경우에 이를 출력부(1313)를 통해 출력하며, 제1 입력부(1311)와 제2 입력부(1312)가 동일한 방향으로 회전할 경우 이들의 합을 출력부(1313)를 통해 출력하며, 제1 입력부(1311)와 제2 입력부(1312)가 반대 방향으로 회전할 경우 이들의 차를 출력부(1313)를 통해 출력하는 것이다. 이는 다음의 수식으로 설명할 수 있다.

C = A + B

(여기서, C는 출력부의 회전, A는 제1 입력부의 회전, B는 제2 입력부의 회전)

이와 같은 제1 차동 풀리의 작동에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

한편, 제2 차동 풀리(132)는 제1 차동 풀리(131)와 동일한 구조로 형성되어, 제1 입력부(1321), 제2 입력부(1322) 및 출력부(1323)를 포함한다.

여기서, 제1 입력부(1321)의 제1 풀리(1321a)는 요 조작부(112)의 제2 풀리(1121b)와 YC2 와이어(135YC2)에 의해 연결되어, 요 조작부(112)의 회전이 제1 입력부(1321)로 전달되도록 한다. 또한, 제1 입력부(1321)의 제2 풀리(1321b)는 출력부(1323)와 차동 제어 와이어(135J21)에 의해 연결되어, 제1 입력부(1321)의 회전이 출력부(1323)로 전달되도록 한다.

한편, 제2 입력부(1322)의 제1 풀리(1322a)는 액츄에이션 조작부(113)의 제2 풀리(1131b)와 AC2 와이어(135AC2)에 의해 연결되어, 액츄에이션 조작부(113)의 회전이 제2 입력부(1322)로 전달되도록 한다. 또한, 제2 입력부(1322)의 제2 풀리(1322b)는 출력부(1323)와 차동 제어 와이어(135J21)에 의해 연결되어, 제2 입력부(1322)의 회전이 출력부(1323)로 전달되도록 한다.

출력부(1323)는 출력 풀리(1323a), 연장부(1323b), 제1 차동 제어 풀리(1323c) 및 제2 차동 제어 풀리(1323d)를 포함한다. 여기서, 출력부(1323)의 출력 풀리(1323a)는 후술할 조작부 제어 부재(115)와 J22 와이어(135J22)에 의해 연결되어, 출력부(1323)의 회전이 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)의 제2 조(jaw)(122)로 전달되도록 한다.

여기서, 제2 차동 풀리(132)는 제1 입력부(1321), 제2 입력부(1322) 및 출력부(1323)를 구비하여, 제1 입력부(1321) 및 제2 입력부(1322)로부터 회전량을 입력받아서, 이들 회전량의 합을 출력부(1323)를 통해 출력한다. 즉, 제1 입력부(1321)만 회전할 경우에 이를 출력부(1323)를 통해 출력하며, 제2 입력부(1322)만 회전할 경우에 이를 출력부(1323)를 통해 출력하며, 제1 입력부(1311)와 제2 입력부(1312)가 동일한 방향으로 회전할 경우 이들의 합을 출력부(1313)를 통해 출력하며, 제1 입력부(1311)와 제2 입력부(1312)가 반대 방향으로 회전할 경우 이들의 차를 출력부(1313)를 통해 출력하는 것이다.

이와 같은 제1 차동 풀리(131) 및 제2 차동 풀리(132)의 작동에 대하여 설명하도록 한다.

먼저, 요 조작부(112)만 회전하고, 액츄에이션 조작부(113)는 회전하지 않는 경우에 대해 설명한다.

요 조작부(112)가 도 2의 화살표 Y 방향으로 회전하면, 요 조작부(112)의 제1 풀리(1121a), 제1 풀리(1121a)에 감긴 YC1 와이어(135YC1), YC1 와이어(135YC1)가 감긴 제1 차동 풀리(131)의 제1 입력부(1311)의 제1 풀리(1311a) 및 제1 풀리(1311a)와 연결된 제2 풀리(1311b)가 함께 회전한다. 반면, 액츄에이션 조작부(113)와 연결된 제1 차동 풀리(131)의 제2 입력부(1312)는 회전하지 아니한다. 이와 같이, 제1 차동 풀리(131)의 제1 입력부(1311)는 도 4a의 화살표 R1 방향으로 회전하고, 제2 입력부(1312)는 회전하지 아니하면, 차동 제어 와이어(135J11)에서 제1 입력부(1311)에 감긴 부분은 회전하는데 반해 제2 입력부(1312)에 감긴 부분은 회전하지 않게 된다. 따라서, 차동 제어 와이어(135J11)에서 제1 입력부(1311)에 감긴 부분이 회전한 만큼 제2 입력부(1312)에 감긴 와이어가 풀리게 되고, 그만큼 차동 제어 와이어(135J11)가 이동하게 되고, 이와 동시에 제2 차동 제어 풀리(1313d)는 시계 방향으로 회전하게 되며, 제1 차동 제어 풀리(1313c)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 출력 풀리(1313a), 연장부(1313b), 제1 차동 제어 풀리(1313c), 제2 차동 제어 풀리(1313d)를 포함하는 출력부(1313)는 출력 풀리(1313a)의 회전축을 중심으로 도 4a의 화살표 R1 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1313)의 회전은 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)의 제1 조(jaw)(121)로 전달되어, 제1 조(jaw)(121)가 도 2의 화살표 YJ 방향으로 회전하게 된다.

한편, 요 조작부(112)가 도 2의 화살표 Y 방향으로 회전하면, 요 조작부(112)의 제2 풀리(1121b), 제2 풀리(1121b)에 감긴 YC2 와이어(135YC2), YC2 와이어(135YC2)가 감긴 제2 차동 풀리(132)의 제1 입력부(1321)의 제1 풀리(1321a) 및 제1 풀리(1321a)와 연결된 제2 풀리(1321b)가 함께 회전한다. 반면, 액츄에이션 조작부(113)와 연결된 제2 차동 풀리(132)의 제2 입력부(1322)는 회전하지 아니한다. 이와 같이, 제2 차동 풀리(132)의 제1 입력부(1321)는 도 4b의 화살표 R3 방향으로 회전하고, 제2 입력부(1322)는 회전하지 아니하면, 차동 제어 와이어(135J21)에서 제1 입력부(1321)에 감긴 부분은 회전하는데 반해 제2 입력부(1322)에 감긴 부분은 회전하지 않게 된다. 따라서, 차동 제어 와이어(135J21)에서 제1 입력부(1321)에 감긴 부분이 회전한 만큼 제2 입력부(1322)에 감긴 와이어가 풀리게 되고, 그만큼 차동 제어 와이어(135J21)가 이동하게 되고, 이와 동시에 제2 차동 제어 풀리(1323d)는 시계 방향으로 회전하게 되며, 제1 차동 제어 풀리(1323c)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 출력 풀리(1323a), 연장부(1323b), 제1 차동 제어 풀리(1323c), 제2 차동 제어 풀리(1323d)를 포함하는 출력부(1323)는 출력 풀리(1323a)의 회전축을 중심으로 도 4b의 화살표 R3 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1323)의 회전은 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)의 제2 조(jaw)(122)로 전달되어, 제2 조(jaw)(122)가 도 2의 화살표 YJ 방향으로 회전하게 된다.

다음으로, 액츄에이션 조작부(113)만 회전하고, 요 조작부(112)는 회전하지 않는 경우에 대해 설명한다.

액츄에이션 조작부(113)가 도 2의 화살표 A 방향으로 회전하면, 액츄에이션 조작부(113)의 제1 풀리(1131a), 제1 풀리(1131a)에 감긴 AC1 와이어(135AC1), AC1 와이어(135AC1)가 감긴 제1 차동 풀리(131)의 제2 입력부(1312)의 제1 풀리(1312a) 및 제1 풀리(1312a)와 연결된 제2 풀리(1312b)가 함께 회전한다. 여기서, AC1 와이어(135AC1)가 중간에서 한 번 꼬여있기 때문에 액츄에이션 조작부(113)의 회전력의 방향이 반대가 되어 제1 차동 풀리(131)에 전달된다. 한편, 요 조작부(112)와 연결된 제1 차동 풀리(131)의 제1 입력부(1311)는 회전하지 아니한다. 이와 같이, 제1 차동 풀리(131)의 제2 입력부(1312)는 도 4a의 화살표 R2의 반대 방향으로 회전하고, 제1 입력부(1311)는 회전하지 아니하면, 차동 제어 와이어(135J11)에서 제2 입력부(1312)에 감긴 부분은 회전하는데 반해 제1 입력부(1311)에 감긴 부분은 회전하지 않게 된다. 따라서, 차동 제어 와이어(135J11)에서 제2 입력부(1312)에 감긴 부분이 회전한 만큼 제1 입력부(1311)에 감긴 와이어가 풀리게 되고, 그만큼 차동 제어 와이어(135J11)가 이동하게 되고, 이와 동시에 제2 차동 제어 풀리(1313d)는 반시계 방향으로 회전하게 되며, 제1 차동 제어 풀리(1313c)는 시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 출력 풀리(1313a), 연장부(1313b), 제1 차동 제어 풀리(1313c), 제2 차동 제어 풀리(1313d)를 포함하는 출력부(1313)는 출력 풀리(1313a)의 회전축을 중심으로 도 4a의 화살표 R2의 반대 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1313)의 회전은 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)의 제1 조(jaw)(121)로 전달되어, 제1 조(jaw)(121)가 도 2의 화살표 YJ 방향으로 회전하게 된다.

한편, 액츄에이션 조작부(113)가 도 2의 화살표 A 방향으로 회전하면, 액츄에이션 조작부(113)의 제2 풀리(1131b), 제2 풀리(1131b)에 감긴 AC2 와이어(135AC2), AC2 와이어(135AC2)가 감긴 제2 차동 풀리(132)의 제2 입력부(1322)의 제1 풀리(1322a) 및 제1 풀리(1322a)와 연결된 제2 풀리(1322b)가 함께 회전한다. 반면, 요 조작부(112)와 연결된 제2 차동 풀리(132)의 제1 입력부(1321)는 회전하지 아니한다. 이와 같이, 제2 차동 풀리(132)의 제2 입력부(1322)는 도 4b의 화살표 R4 방향으로 회전하고, 제1 입력부(1321)는 회전하지 아니하면, 차동 제어 와이어(135J21)에서 제2 입력부(1322)에 감긴 부분은 회전하는데 반해 제1 입력부(1321)에 감긴 부분은 회전하지 않게 된다. 따라서, 차동 제어 와이어(135J21)에서 제2 입력부(1322)에 감긴 부분이 회전한 만큼 제1 입력부(1321)에 감긴 와이어가 풀리게 되고, 그만큼 차동 제어 와이어(135J21)가 이동하게 되고, 이와 동시에 제2 차동 제어 풀리(1323d)는 시계 방향으로 회전하게 되며, 제1 차동 제어 풀리(1323c)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 출력 풀리(1323a), 연장부(1323b), 제1 차동 제어 풀리(1323c), 제2 차동 제어 풀리(1323d)를 포함하는 출력부(1323)는 출력 풀리(1323a)의 회전축을 중심으로 도 4b의 화살표 R4 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1323)의 회전은 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)의 제2 조(jaw)(122)로 전달되어, 제2 조(jaw)(122)가 도 2의 화살표 YJ의 반대 방향으로 회전하게 된다.

즉, 제1 조(jaw)(121)가 도 2의 화살표 YJ 방향으로 회전하는 동시에, 제2 조(jaw)(122)가 도 2의 화살표 YJ의 반대 방향으로 회전하면서, 엔드 툴(end tool)(120)의 액츄에이션 동작이 수행되는 것이다.

한편, 두 개의 입력부와 하나의 출력부로 구성된 차동 풀리에 있어서, 하나의 입력부의 회전이 출력부의 회전을 발생시키지 않고 다른 입력부의 회전을 발생시키는 경우를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 두 개의 차동 풀리에 두 개의 조작부가 각각 연결된 상황에서, 조작부 하나가 두 개의 차동 풀리 각각의 두 개의 입력부 중 하나와 연결됨에 있어서, 조작부와 입력부를 연결하는 와이어 중 하나가 꼬여 있도록 함으로써, 어느 하나의 조작부의 입력으로 인해 다른 조작부가 회전하는 상황을 회피할 수 있다.

이를 보다 상세히 설명하기 위해, 예를 들어 제1 차동 풀리(131)의 제1 입력부(1311)와 제2 차동 풀리(132)의 제1 입력부(1321)에 연결된 요 조작부(112)의 회전 입력에 의해, 제1 차동 풀리(131)의 제2 입력부(1312)와 제2 차동 풀리(132)의 제2 입력부(1322)도 요 조작부(112)의 회전 입력과 같은 방향으로 회전하려고 하는 경우를 가정한다. 이때, 제1 차동 풀리(131)의 제2 입력부(1312)와 액츄에이션 조작부(113)는 AC1 와이어(135AC1)가 한 번 꼬여서 연결되어 있고, 제2 차동 풀리(132)의 제2 입력부(1322)와 액츄에이션 조작부(113)는 AC2 와이어(135AC2)가 그대로 연결되어 있다. 따라서, 상술한 제1 차동 풀리(131)와 제2 차동 풀리(132) 각각의 제2 입력부(1312)(1322)의 회전은 AC1 와이어(135AC1)와 AC2 와이어(135AC2)에 의해 액츄에이션 조작부(113)를 서로 반대 방향으로 회전시키는 방향으로 작용하므로, 이는 결국 서로 상쇄되어 액츄에이션 조작부(113)를 회전시키지 않으며, 그만큼 각 출력부(1313)(1323)를 회전시키는 방향으로 각 출력부(1313)(1323)에 전달된다.

이는 액츄에이션 조작부(113)의 회전 입력의 경우에도 마찬가지로 적용되어, 액츄에이션 조작부(113)의 회전 입력은 요 조작부(112)를 회전시키지 않으며 각 출력부(1313)(1323)를 회전시키는 방향으로 각 출력부(1313)(1323)에 전달된다.

요약하여 설명하면, 이러한 구성은 특히 하나의 조작부의 회전 입력은 다른 조작부의 회전을 일으키지 않고, 각 출력부의 회전으로만 전달된다고 설명할 수 있다.

이와 같은 구동 원리에 의해, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 동시에 각각 회전하더라도, 제1 차동 풀리(131) 및 제2 차동 풀리(132)에 의해 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 회전 입력의 합(또는 차)이 각 차동 풀리의 출력부(1313)(1323)의 회전으로 전달되며, 이와 같은 출력부(1313)(1323)의 회전은 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(120)의 두 조(jaw)(121)(122)로 전달되어, 두 조(jaw)(121)(122)가 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 조작에 맞게 회전하도록 한다.

(엔드 툴(end tool))

도 5는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 엔드 툴의 개념도이다.

도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 엔드 툴(end tool)(120)은 엔드 툴 제어 부재(123)를 포함하고, 엔드 툴 제어 부재(123)는 제1 조(jaw)(121)의 회전 운동과 관련된 J11 풀리(123J11), J12 풀리(123J12), J13 풀리(123J13), J14 풀리(123J14) 및 J15 풀리(123J15)와, 제2 조(jaw)(122)의 회전 운동과 관련된 J21 풀리(123J21), J22 풀리(123J22), J23 풀리(123J23), J24 풀리(123J24), J25 풀리(123J25)를 포함한다. 여기서, J12 풀리(123J12), J14 풀리(123J14), J22 풀리(123J22), J24 풀리(123J24)는 모두 엔드 툴 피치 구동축(1231)을 중심으로 회전하도록 형성될 수 있다. 여기서, 도면에는 마주보고 있는 풀리들이 서로 평행하게 형성되며, 모두 동일한 크기로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각각의 풀리들이 엔드 툴의 구성에 적합한 위치 및 크기로 다양하게 형성될 수 있다 할 것이다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 엔드 툴(end tool)(120)은 엔드 툴(end tool)(120) 측에 엔드 툴 제어 부재(123)와 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13) 및 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)의 단 두 개의 와이어만을 구비함으로써, 간편하게 엔드 툴(end tool)(120)의 피치(pitch) 동작, 요(yaw) 동작, 및 액츄에이션(actuation) 동작을 수행하는 것을 일 특징으로 한다. 이하에서는 이에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)는 서로 마주보도록 형성되며, Z축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도 5에는 도시되어 있지 않지만, J11 풀리(123J11)에는 제1 조(jaw)(121)가 결합되어서 J11 풀리(123J11)와 함께 회전하며, J21 풀리(123J21)에는 제2 조(jaw)(122)가 결합되어서 J21 풀리(123J21)와 함께 회전할 수 있다. J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)의 회전에 따라 엔드 툴(end tool)(120)의 요 동작 및 액츄에이션 동작이 수행된다. 즉, J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)가 같은 방향으로 회전하면 요 동작이 수행되는 것이고, J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)가 서로 반대 방향으로 회전하면 액츄에이션 동작이 수행되는 것이다.

이하에서는 J11 풀리(123J11)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.

J11 풀리(123J11)의 일 측에는, 서로 소정 간격을 두고 마주보도록 J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14)가 배치된다. 여기서, J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14)는 Y축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14) 각각의 일 측에는, 서로 소정 간격을 두고 마주보도록 J13 풀리(123J13) 및 J15 풀리(123J15)가 배치된다. 여기서, J13 풀리(123J13) 및 J15 풀리(123J15)는 Y축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 J12 풀리(123J12), J13 풀리(123J13), J14 풀리(123J14) 및 J15 풀리(123J15)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.

제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)는 J13 풀리(123J13), J12 풀리(123J12), J11 풀리(123J11), J14 풀리(123J14), J15 풀리(123J15)와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되어, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.

따라서, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 도 5의 화살표 J1R 쪽으로 당겨지면, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 J15 풀리(123J15), J14 풀리(123J14), J11 풀리(123J11), J12 풀리(123J12), J13 풀리(123J13)를 차례로 회전시키게 되며, 이때 J11 풀리(123J11)가 도 5의 화살표 R 방향으로 회전하면서 제1 조(jaw)(121)를 함께 회전시킨다.

반대로, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 도 5의 화살표 J1L 쪽으로 당겨지면, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 J13 풀리(123J13), J12 풀리(123J12), J11 풀리(123J11), J14 풀리(123J14), J15 풀리(123J15)를 차례로 회전시키게 되며, 이때 J11 풀리(123J11)가 도 5의 화살표 L 방향으로 회전하면서 제1 조(jaw)(121)를 함께 회전시킨다.

이하에서는 J21 풀리(123J21)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.

J21 풀리(123J21)의 일 측에는, 서로 소정 간격을 두고 마주보도록 J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24)가 배치된다. 여기서, J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24)는 Y축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24) 각각의 일 측에는, 서로 소정 간격을 두고 마주보도록 J23 풀리(123J23) 및 J25 풀리(123J25)가 배치된다. 여기서, J23 풀리(123J23) 및 J15 풀리(123J25)는 Y축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 J22 풀리(123J22), J23 풀리(123J23), J24 풀리(123J24) 및 J25 풀리(123J25)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.

제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)는 J23 풀리(123J23), J22 풀리(123J22), J21 풀리(123J21), J24 풀리(123J24), J25 풀리(123J25)와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되어, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.

따라서, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 도 5의 화살표 J2R 쪽으로 당겨지면, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 J25 풀리(123J25), J24 풀리(123J24), J21 풀리(123J21), J22 풀리(123J22), J23 풀리(123J23)를 차례로 회전시키게 되며, 이때 J21 풀리(123J21)가 도 5의 화살표 R 방향으로 회전하면서 제2 조(jaw)(122)를 함께 회전시킨다.

반대로, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 도 5의 화살표 J2L 쪽으로 당겨지면, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 J23 풀리(123J23), J22 풀리(123J22), J21 풀리(123J21), J24 풀리(123J24), J25 풀리(123J25)를 차례로 회전시키게 되며, 이때 J21 풀리(123J21)가 도 5의 화살표 L 방향으로 회전하면서 제2 조(jaw)(122)를 함께 회전시킨다.

한편, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)의 일 단부는 도 5의 화살표 J1R 쪽으로 당겨지고, 동시에 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)의 타 단부는 도 5의 화살표 J1L 쪽으로 당겨지면, 엔드 툴 제어 부재(123)는 전체적으로 엔드 툴 피치 구동축(1231)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(end tool)(120)이 아래쪽으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다.

반대로, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)의 일 단부는 도 5의 화살표 J2R 쪽으로 당겨지고, 동시에 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)의 타 단부는 도 5의 화살표 J2L 쪽으로 당겨지면, 엔드 툴 제어 부재(123)는 전체적으로 엔드 툴 피치 구동축(1231)을 중심으로 시계 방향으로 회전하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(end tool)(120)이 위쪽으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다.

즉, 엔드 툴(end tool)(120) 측에 엔드 툴 제어 부재(123)와 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13) 및 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)의 단 두 개의 와이어만을 구비함으로써, 간편하게 엔드 툴(end tool)(120)의 피치(pitch) 동작, 요(yaw) 동작, 및 액츄에이션(actuation) 동작을 수행할 수 있는 것이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴(end tool)(120)의 엔드 툴 제어 부재(123)는 피치 구동축(1231)이 조(jaw)(121)(122)들과 가까운 쪽에 배치됨으로써(즉, 피치 구동축(1231)이 J13 풀리(123J13) 및 J15 풀리(123J15) 쪽이 아닌, J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14) 쪽에 배치됨으로써), 조(jaw)(121)(122)들의 피치 회전 반경이 작아지는 효과를 얻을 수 있다. 이로 인해, 조(jaw)(121)(122)들의 피치 구동을 위해 필요한 공간이 작아지는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 5a는 도 5의 엔드 툴(120)의 일 변형예를 나타낸다.

도 5a를 참조하면, 엔드 툴(end tool)(120')은 엔드 툴 제어 부재(123')를 포함하고, 엔드 툴 제어 부재(123')는 제1 조(jaw)의 회전 운동과 관련된 J11 풀리(123J11), J12 풀리(123J12), J14 풀리(123J14)와, 제2 조(jaw)의 회전 운동과 관련된 J21 풀리(123J21), J22 풀리(123J22), J24 풀리(123J24)를 포함한다. 여기서, J12 풀리(123J12), J14 풀리(123J14), J22 풀리(123J22), J24 풀리(123J24)는 모두 엔드 툴 피치 구동축(1231)을 중심으로 회전하도록 형성될 수 있다. 여기서, 도면에는 마주보고 있는 풀리들이 서로 평행하게 형성되며, 모두 동일한 크기로 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각각의 풀리들이 엔드 툴의 구성에 적합한 위치 및 크기로 다양하게 형성될 수 있다 할 것이다.

여기서, 본 변형예에서는 제1 조(jaw)가 결합된 J11 풀리(123J11)의 일 측에 서로 마주보는 두 쌍의 풀리가 배치되는 것이 아니라, 서로 마주보는 한 쌍의 풀리(즉, J12 풀리(123J12), J14 풀리(123J14))만 배치되되, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 상기 한 쌍의 풀리에 단지 접촉만 하는 것이 아니라, 상기 한 쌍의 풀리들에 1회 이상 감기는 것을 일 특징으로 한다.

상세히, J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)는 서로 마주보도록 형성되며, Z축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다.

그리고, J11 풀리(123J11)의 일 측에는, 서로 소정 간격을 두고 마주보도록 J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14)가 배치된다. 여기서, J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14)는 Y축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 그리고, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)는 J12 풀리(123J12), J11 풀리(123J11), J14 풀리(123J14)와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되어, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다. 여기서, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)는 J12 풀리(123J12)에 1회 이상 권취된 후, J11 풀리(123J11)를 거쳐서, J14 풀리(123J14)에 1회 이상 권취되어 나갈수 있다.

마찬가지로, J21 풀리(123J21)의 일 측에는, 서로 소정 간격을 두고 마주보도록 J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24)가 배치된다. 여기서, J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24)는 Y축 방향을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 그리고, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)는 J22 풀리(123J22), J21 풀리(123J21), J24 풀리(123J24)와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되어, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다. 여기서, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)는 J22 풀리(123J22)에 1회 이상 권취된 후, J21 풀리(123J21)를 거쳐서, J24 풀리(123J24)에 1회 이상 권취되어 나갈수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 풀리의 개수가 감소함으로써, 수술용 인스트루먼트를 더욱 소형화할 수 있다.

(피치 동작 제어 및 와이어 미러링(wire mirroring))

도 6은 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 피치 동작을 나타내는 개념도이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110)는 피치 조작부(111)의 피치 구동축(1111)과 연동하는 조작부 제어 부재(115)를 더 구비한다. 이와 같은 조작부 제어 부재(115)는 상술한 엔드 툴 제어 부재(123)의 구성과 실질적으로 동일하며, 엔드 툴 제어 부재(123)와 조작부 제어 부재(115)는 도 1의 YZ 평면을 중심으로 서로 대칭되게 배치된다. 다시 말하면, 엔드 툴 제어 부재(123)와 조작부 제어 부재(115)는 도 1의 YZ 평면을 중심으로 미러링(mirroring) 되었다고 표현할 수도 있을 것이다.

상세히, 조작부 제어 부재(115)는 제1 조(jaw)(121)의 회전 운동과 관련된 J11 풀리(115J11), J12 풀리(115J12), J13 풀리(115J13), J14 풀리(115J14) 및 J15 풀리(115J15)와, 제2 조(jaw)(122)의 회전 운동과 관련된 J21 풀리(115J21), J22 풀리(115J22), J23 풀리(115J23), J24 풀리(115J24), J25 풀리(115J25)를 포함한다.

제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)는 J13 풀리(115J13), J12 풀리(115J12), J11 풀리(115J11), J14 풀리(115J14), J15 풀리(115J15)와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되어, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.

제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)는 J23 풀리(115J23), J22 풀리(115J22), J21 풀리(115J21), J24 풀리(115J24), J25 풀리(115J25)와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되어, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.

여기서, J12 풀리(115J12), J14 풀리(115J14), J22 풀리(115J22), J24 풀리(115J24)의 회전축이 바로 피치 조작부(111)의 피치 구동축(pitch operating axis)(1111)이 된다. 그리고, J11 풀리(115J11) 및 J21 풀리(115J21)의 회전축으로부터 연장 형성된 바(bar)가 바로 피치 조작부(111)의 피치 구동바(pitch operating bar)(1112)가 된다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예에서 피치(pitch) 동작은 구체적으로 다음과 같이 실행된다.

사용자가 조작부(110)의 피치 제어부(111)의 피치 구동바(1112)를 손으로 쥐고 있는 상태에서, 피치 구동축(1111)을 중심으로 피치 구동바(1112)를 도 6의 화살표 OP(operator pitch) 방향으로 회전시키면, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)는 전체적으로 조작부(110) 쪽으로 당겨지게 되어, 도 6의 화살표 PJ1 방향으로 이동하게 된다. 동시에, 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)는 전체적으로 조작부(110)에서 풀려서 엔드 툴(end tool)(120) 쪽으로 이동하게 되어, 도 6의 화살표 PJ2 방향으로 이동하게 된다. 그러면, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)가 조작부(110) 쪽으로 당겨진 만큼 J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14)가 그 회전축(도 5의 1231 참조)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하게 되며, 동시에 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)가 엔드 툴(end tool)(120) 쪽으로 당겨진 만큼 J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24)가 그 회전축(도 5의 1231 참조)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(end tool)(120)이 아래쪽으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다.

이와 같이, 엔드 툴 제어 부재(123)와 조작부 제어 부재(115)가 도 1의 YZ 평면을 중심으로 서로 대칭되게 배치되는 미러링(mirroring) 구조를 이룸으로써, 간편하게 피치 운동이 구현되는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 요 동작 및 액츄에이션 동작과 무관하게 피치 동작의 수행이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 여기서 요 동작은 엔드 툴 제어 부재(123)의 J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)와, 조작부 제어 부재(115)의 J11 풀리(115J11) 및 J21 풀리(115J21)가 회전하여 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 회전하는 동작을 의미한다.

(제1 실시예의 전체 동작)

이하에서는 상기 설명들을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 피치(pitch) 동작, 요(yaw) 동작 및 액츄에이션(actuation) 동작의 전체적인 구성을 정리하도록 한다.

본 실시예의 엔드 툴(120)의 구성상, 엔드 툴(120)의 피치, 요 및 액츄에이션 동작을 수행하기 위해서는 조작부(110)에서의 조작 입력을 피치, 요 및 액츄에이션 동작으로 분리할 수 있는 동력 전달부(130)가 필요하다. 상술한 바와 같이 엔드 툴 제어 부재(123)와 조작부 제어 부재(115)가 서로 대칭되게 배치되는 구조를 통해, 피치 조작부(111)의 회전 조작은 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)의 조작과 무관하게 엔드 툴(120)의 피치 동작이 가능하게 한다. 그러나, 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)의 조작이 엔드 툴(120)의 요 동작 및 액츄에이션 동작으로 연결되기 위해서는, 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)의 조작이 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)의 동작으로 변환되어야 한다. 요 조작부(112)의 회전은 두 개의 조(jaw)를 같은 방향으로 회전하게 하고, 액츄에이션 조작부(113)의 회전은 두 개의 조(jaw)를 서로 다른 방향으로 회전하게 한다. 즉, 제1 조(jaw)는 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 조작 입력의 합만큼 회전하게 되고, 제2 조(jaw)는 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 조작 입력의 차만큼 회전하게 된다. 이를 다음과 같은 수식으로 표현할 수 있다.

J1 = Y + A (제1 조는 요 동작이나 액츄에이션 동작 모두 같은 방향으로 회전)

J2 = Y - A (제2 조는 요 동작과는 같은 방향이나 액츄에이션 동작 입력에는 반대 방향으로 회전)

(여기서, Y는 요(yaw) 구동 풀리의 회전, A는 액츄에이션(actuation) 구동 풀리의 회전)

이를 위해 동력 전달부에는 Y와 A를 입력받아 그 합인 J1 성분만을 출력하는 차동 풀리와, Y와 A를 입력받아 그 차인 J2 성분만을 출력하는 차동 풀리가 필요하고, 각 차동 풀리의 출력부의 회전이 엔드 툴의 각 조(jaw)에 전달되어야 한다.

이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 피치(pitch) 동작은 다음과 같다.

상술한 바와 같이, 사용자가 조작부(110)의 피치 제어부(111)의 피치 구동바(1112)를 손으로 쥐고 있는 상태에서, 피치 구동축(1111)을 중심으로 피치 구동바(1112)를 도 6의 화살표 OP(operator pitch) 방향으로 회전시키면, 조작부 제어 부재(115)도 피치 구동축(1111)을 중심으로 전체적으로 회전하게 된다. 그러면, 조작부 제어 부재(115)에 감겨있는 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)는 전체적으로 조작부(110) 쪽으로 당겨지게 되어, 도 6의 화살표 PJ1 방향으로 이동하게 된다. 동시에, 조작부 제어 부재(115)에 감겨있는 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)는 전체적으로 조작부 제어 부재(115)로부터 풀리게 되어, 도 6의 화살표 PJ2 방향으로 이동하게 된다. 그러면, 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13) 및 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)와 연결되어 있는 엔드 툴 제어 부재(123)가 엔드 툴 피치 구동축(1231)을 중심으로 도 6의 EP 방향으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 되는 것이다.

다음으로 요(yaw) 동작에 대해 설명한다.

요 조작부(112)가 도 2의 화살표 Y 방향으로 회전하면, 요 조작부(112)의 제1 풀리(1121a), 제1 풀리(1121a)에 감긴 YC1 와이어(135YC1) 및 YC1 와이어(135YC1)가 감긴 제1 차동 풀리(131)의 제1 입력부(1311)가 함께 회전한다. 이와 같이, 제1 차동 풀리(131)의 제1 입력부(1311)가 회전하면, 제1 입력부(1311)와 출력부(1313)를 연결하는 차동 제어 와이어(135J11)의 회전력이 출력부(1313)를 도 4a의 화살표 R1 방향으로 돌리게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1313)의 회전은 출력부(1313)에 감긴 J12 와이어(135J12)를 통해 조작부 제어 부재(115)로 전달되어, 조작부 제어 부재(115)의 J11 풀리(도 6의 115J11 참조)를 회전시킨다. 그리고, 조작부 제어 부재(115)의 J11 풀리(115J11)가 회전하면, 이와 연결된 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)를 이동시키며, 따라서 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)와 연결된 엔드 툴(end tool)(120)의 제1 조(jaw)(121)가 도 2의 화살표 YJ 방향으로 회전하게 되는 것이다.

한편, 요 조작부(112)가 도 2의 화살표 Y 방향으로 회전하면, 요 조작부(112)의 제2 풀리(1121b), 제2 풀리(1121b)에 감긴 YC2 와이어(135YC2) 및 YC2 와이어(135YC2)가 감긴 제2 차동 풀리(132)의 제1 입력부(1321)가 함께 회전한다. 이와 같이, 제2 차동 풀리(132)의 제1 입력부(1321)가 회전하면, 제1 입력부(1321)와 출력부(1323)를 연결하는 차동 제어 와이어(135J21)의 회전력이 출력부(1323)를 도 4b의 화살표 R3 방향으로 돌리게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1323)의 회전은 출력부(1323)에 감긴 J22 와이어(135J22)를 통해 조작부 제어 부재(115)로 전달되어, 조작부 제어 부재(115)의 J21 풀리(도 6의 115J21 참조)를 회전시킨다. 그리고, 조작부 제어 부재(115)의 J21 풀리(115J21)가 회전하면, 이와 연결된 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)를 이동시키며, 따라서 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)와 연결된 엔드 툴(end tool)(120)의 제2 조(jaw)(122)가 도 2의 화살표 YJ 방향으로 회전하게 되는 것이다.

이와 같이 요 조작부(112)를 어느 일 방향으로 회전시키면, 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 동일한 방향으로 회전하면서, 요(yaw) 동작이 수행되는 것이다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 하나 이상의 차동 풀리들을 구비하여, 요 조작부(112)의 동작이 액츄에이션 조작부(113)의 동작을 수반하지 않는 효과를 가진다.

다음으로 액츄에이션(actuation) 동작에 대해 설명한다.

액츄에이션 조작부(113)가 도 2의 화살표 A 방향으로 회전하면, 액츄에이션 조작부(113)의 제1 풀리(1131a), 제1 풀리(1131a)에 감긴 AC1 와이어(135AC1) 및 AC1 와이어(135AC1)가 감긴 제1 차동 풀리(131)의 제2 입력부(1312)가 함께 회전한다. 여기서, AC1 와이어(135AC1)가 중간에서 한 번 꼬여있기 때문에 액츄에이션 조작부(113)의 회전력의 방향이 반대가 되어 제1 차동 풀리(131)에 전달된다. 이와 같이, 제1 차동 풀리(131)의 제2 입력부(1312)가 회전하면, 제2 입력부(1312)와 출력부(1313)를 연결하는 차동 제어 와이어(135J11)의 회전력이 출력부(1313)를 도 4a의 화살표 R2의 반대 방향으로 돌리게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1313)의 회전은 출력부(1313)에 감긴 J12 와이어(135J12)를 통해 조작부 제어 부재(115)로 전달되어, 조작부 제어 부재(115)의 J11 풀리(도 6 115J11 참조)를 회전시킨다. 그리고, 조작부 제어 부재(115)의 J11 풀리(115J11)가 회전하면, 이와 연결된 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)를 회전시키며, 따라서 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13)와 연결된 엔드 툴(end tool)(120)의 제1 조(jaw)(121)가 도 2의 화살표 YJ 방향으로 회전하게 되는 것이다.

한편, 액츄에이션 조작부(113)가 도 2의 화살표 A 방향으로 회전하면, 액츄에이션 조작부(113)의 제2 풀리(1131b), 제2 풀리(1131b)에 감긴 AC2 와이어(135AC2) 및 AC2 와이어(135AC2)가 감긴 제2 차동 풀리(132)의 제2 입력부(1322)가 함께 회전한다. 이와 같이, 제2 차동 풀리(132)의 제2 입력부(1322)가 회전하면, 제2 입력부(1322)와 출력부(1323)를 연결하는 차동 제어 와이어(135J21)의 회전력이 출력부(1323)를 도 4b의 화살표 R4 방향으로 돌리게 된다. 그리고, 이와 같은 출력부(1323)의 회전은 출력부(1323)에 감긴 J22 와이어(135J22)를 통해 조작부 제어 부재(115)로 전달되어, 조작부 제어 부재(115)의 J21 풀리(도 6의 115J21 참조)를 회전시킨다. 그리고, 조작부 제어 부재(115)의 J21 풀리(115J21)가 회전하면, 이와 연결된 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)를 회전시키며, 따라서 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)와 연결된 엔드 툴(end tool)(120)의 제2 조(jaw)(122)가 도 2의 화살표 YJ의 반대 방향으로 회전하게 되는 것이다.

이와 같이 액츄에이션 조작부(113)를 어느 일 방향으로 회전시키면, 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 서로 반대 방향으로 회전하면서, 액츄에이션(actuation) 동작이 수행되는 것이다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 하나 이상의 차동 풀리들을 구비하여, 액츄에이션 조작부(113)의 동작이 요 조작부(112)의 동작을 수반하지 않는 효과를 가진다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 피치 구동부, 요 구동부, 액츄에이션 구동부의 각각 독립된 입력에 의하여 엔드 툴의 출력 동작을 수행하는 수술용 인스트루먼트를, 모터나 전자 제어 또는 소프트웨어 등을 사용하지 않고 순수히 기계적인 구성만으로 구현하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 서로 영향을 미치는 피치 동작, 요 동작, 액츄에이션 동작을 단순한 기계 장치만으로 상호 분리함으로써, 수술용 인스트루먼트의 구성이 현저하게 간단해지는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 최소한의 와이어 및 풀리 구조만으로 조작부(110)의 회전력을 엔드 툴(end tool)(120)로 전달하는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에서는 조작부(110)의 조작 방향과 엔드 툴(end tool)(120)의 작동 방향이 직관적으로 동일한 방향이기 때문에, 시술자의 편의성이 향상되고 수술의 정확성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 엔드 툴(end tool)(120) 측에 제1 조(jaw) 구동 와이어(135J13) 및 제2 조(jaw) 구동 와이어(135J23)의 단 두 개의 와이어만을 구비함으로써, 간편하게 엔드 툴(end tool)(120)의 피치(pitch) 동작, 요(yaw) 동작, 및 액츄에이션(actuation) 동작을 수행할 수 있다. 나아가, 엔드 툴 제어 부재(123)와 조작부 제어 부재(115)가 도 1의 YZ 평면을 중심으로 서로 대칭되게 배치되는 미러링(mirroring) 구조를 이룸으로써, 간편하게 피치 운동이 구현되는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 요 동작 및 액츄에이션 동작과 무관하게 피치 동작의 수행이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.

<차동 풀리에 관한 제1 변형예>(D1)

도 7는 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제1 변형예를 나타내는 도면이고, 도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 차동 풀리의 제1 변형예의 작동을 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이 본 발명에서 차동 풀리란 두 개 이상의 입력부들 및 하나의 출력부를 구비하여, 두 개 이상의 입력부들로부터 회전력을 입력받아서, 이들의 합(또는 차)을 통해 원하는 하나의 회전력을 추출하여 출력부를 통해 출력하는 장치를 의미한다.

도 7을 참조하면, 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제1 변형예는 제1 입력부(1361), 제2 입력부(1362), 출력부(1363) 및 차동 제어 부재(1364)를 포함한다.

제1 입력부(1361)는 제1 풀리(1361P1), 제2 풀리(1361P2) 및 제1 입력 와이어(1361W)를 포함한다. 제1 풀리(1361P1)와 제2 풀리(1361P2)는 제1 입력 와이어(1361W)에 의해 연결되어 함께 회전하도록 형성된다.

제2 입력부(1362)는 제1 풀리(1362P1), 제2 풀리(1362P2) 및 제2 입력 와이어(1362W)를 포함한다. 제1 풀리(1362P1)와 제2 풀리(1362P2)는 제2 입력 와이어(1362W)에 의해 연결되어 함께 회전하도록 형성된다.

출력부(1363)는 출력 풀리(1363P) 및 출력부 와이어(1363W)를 포함한다. 출력 풀리(1363P)와 차동 제어 부재(1364)는 출력부 와이어(1363W)를 통해 연결되어, 차동 제어 부재(1364)가 병진 운동을 하면 이와 출력부 와이어(1363W)를 통해 연결된 출력 풀리(1363P)가 회전하게 된다.

차동 제어 부재(1364)는 제1 풀리(1364P1), 제2 풀리(1364P2) 및 차동 제어 와이어(1364W)를 포함한다. 더불어 차동 제어 부재(1364)는 제1 차동 조인트(1364J1) 및 제2 차동 조인트(1364J2)를 포함한다. 제1 풀리(1364P1)와 제2 풀리(1364P2)는 차동 제어 와이어(1364W)에 의해 연결되어 함께 회전하도록 형성된다. 한편, 차동 제어 부재(1364)는 전체적으로 도 7의 화살표 T 방향으로 병진 운동할 수 있다. 예를 들어 차동 제어 부재(1364)는 가이드 레일(미도시) 위에 설치되어, 차동 제어 부재(1364)가 가이드 레일(미도시)을 따라 도 7의 화살표 T 방향으로 병진 운동할 수 있는 것이다.

한편, 제1 차동 조인트(1364J1)는 제1 입력 와이어(1361W)와 차동 제어 와이어(1364W)에 각각 결합하여, 제1 입력 와이어(1361W)의 회전을 차동 제어 와이어(1364W)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 그리고, 제2 차동 조인트(1364J2)는 제2 입력 와이어(1362W)와 차동 제어 와이어(1364W)에 각각 결합하여, 제2 입력 와이어(1362W)의 회전을 차동 제어 와이어(1364W)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

이하에서는 상술한 차동 풀리의 제1 변형예의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 제1 입력부가 회전하는 경우에 대해 살펴본다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7와 같은 상태에서 제1 입력부(1361)의 제1 풀리(1361P1)가 도 8의 화살표 A1 방향으로 회전하면 이와 연결된 제1 입력 와이어(1361W)가 도 8의 화살표 A2 방향으로 제1 풀리(1361P1)를 따라 이동하게 된다. 그리고, 상술한 바와 같이 제1 입력 와이어(1361W)와 차동 제어 와이어(1364W)는 각각 제1 차동 조인트(1364J1)에 결합되어 있으므로, 제1 입력 와이어(1361W)가 도 8의 화살표 A2 방향으로 이동하면서 이와 연결된 제1 차동 조인트(1364J1)도 함께 화살표 A2 방향으로 이동하게 된다. 이때 제2 입력부(1362)가 회전 입력이 없어서 고정되어 있다면, 제2 차동 조인트(1364J2)의 위치도 고정되어 있으며, 따라서 제1 차동 조인트(1364J1)가 움직인 만큼 차동 제어 부재(1364)가 전체적으로 화살표 A3 방향으로 병진 운동을 하게 되며, 그만큼 제1 풀리(1364P1), 제2 풀리(1364P2), 차동 제어 와이어(1364W)도 함께 이동하게 되며, 이때 동시에 제1 풀리(1364P1)와 제2 풀리(1364P2)가 반시계 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같이 차동 제어 부재(1364)가 화살표 A3 방향으로 이동하면, 이와 연결된 출력부 와이어(1363W)가 화살표 A4 방향으로 이동하게 되고, 따라서 출력부 와이어(1363W)와 연결된 출력 풀리(1363P)가 화살표 C 방향으로 회전하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의하여 제1 입력부(1361)의 회전이 제2 입력부(1362)에는 영향을 주지 않고 출력부(1363)로만 전달되어 출력 풀리(1363P)를 회전시킬 수 있게 된다.

다음으로, 제2 입력부가 회전하는 경우에 대해 살펴본다.

도 7 및 도 9을 참조하면, 도 7와 같은 상태에서 제2 입력부(1362)의 제1 풀리(1362P1)가 도 9의 화살표 B1 방향으로 회전하면 이와 연결된 제2 입력 와이어(1362W)가 도 9의 화살표 B2 방향으로 제1 풀리(1362P1)를 따라 이동하게 된다. 그리고, 상술한 바와 같이 제2 입력 와이어(1362W)와 차동 제어 와이어(1364W)는 각각 제2 차동 조인트(1364J2)에 결합되어 있으므로, 제2 입력 와이어(1362W)가 도 9의 화살표 B2 방향으로 이동하면서 이와 연결된 제2 차동 조인트(1364J2)도 함께 화살표 B2 방향으로 이동하게 된다. 이때 제1 입력부(1361)가 회전 입력이 없어서 고정되어 있다면, 제1 차동 조인트(1364J1)의 위치도 고정되어 있으며, 따라서 제2 차동 조인트(1364J2)가 움직인 만큼 차동 제어 부재(1364)가 전체적으로 화살표 B3 방향으로 병진 운동을 하게 되며, 그만큼 제1 풀리(1364P1), 제2 풀리(1364P2), 차동 제어 와이어(1364W)도 함께 이동하게 되며, 이때 동시에 제1 풀리(1364P1)와 제2 풀리(1364P2)가 시계 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같이 차동 제어 부재(1364)가 화살표 B3 방향으로 이동하면, 이와 연결된 출력부 와이어(1363W)가 화살표 B4 방향으로 이동하게 되고, 따라서 출력부 와이어(1363W)와 연결된 출력 풀리(1363P)가 화살표 C 방향으로 회전하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의하여 제2 입력부(1362)의 회전이 제1 입력부(1361)에는 영향을 주지 않고 출력부(1363)로만 전달되어 출력 풀리(1363P)를 회전시킬 수 있게 된다.

다음으로, 제1 입력부 및 제2 입력부가 동시에 회전하는 경우에 대해 살펴본다.

제1 입력부(1361)의 제1 풀리(1361P1)가 시계 방향으로 회전하면 출력부(1363)의 출력 풀리(1363P)는 반시계 방향으로 회전하며, 또한 제2 입력부(1362)의 제1 풀리(1362P1)가 반시계 방향으로 회전하면 출력부(1363)의 출력 풀리(1363P)는 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 제1 입력부(1361)의 제1 풀리(1361P1)와 제2 입력부(1362)의 제2 풀리(1362P1)가 서로 반대 방향으로 회전하면, 두 회전력의 합력만큼 출력부(1363)의 출력 풀리(1363P)가 회전하게 된다. 반대로, 제1 입력부(1361)의 제1 풀리(1361P1)와 제2 입력부(1362)의 제2 풀리(1362P1)가 서로 동일한 방향으로 회전하면, 두 회전력의 차만큼 출력부(1363)의 출력 풀리(1363P)가 회전하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의해서 두 개 이상의 입력부 중 어느 한 입력부만이 회전할 경우, 다른 입력부들은 회전시키지 않으면서 출력부만을 회전시킬 수 있다. 또한, 두 개 이상의 입력부가 동시에 회전할 경우, 두 개의 입력부의 회전력의 합(또는 차) 만큼의 단일한 회전력이 출력부를 통해 출력될 수 있는 것이다.

이는 도 4a 및 도 4b에 도시된 차동 풀리를 대체하여 적용될 수 있는 차동 풀리의 일 변형예를 설명한 것이며, 구체적으로 이와 같은 차동 풀리의 일 변형예가 수술용 인스트루먼트에 적용된 예는 생략하도록 한다.

<차동 풀리에 관한 제2 변형예>(D2)

도 10은 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제2 변형예를 나타내는 도면이고, 도 11 및 도 12는 도 10에 도시된 차동 풀리의 제2 변형예의 작동을 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이 본 발명에서 차동 풀리란 두 개 이상의 입력부들 및 하나의 출력부를 구비하여, 두 개 이상의 입력부 각각이 다른 입력부들의 회전에 영향을 미치지 아니하면서 두 개 이상의 입력부들로부터 입력된 회전력을 원하는 하나의 회전력으로 출력하는 장치를 의미한다.

도 10을 참조하면, 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제2 변형예는 제1 입력부(1371), 제2 입력부(1372), 출력부(1373), 제1 차동 제어 부재(1374), 제2 차동 제어 부재(1375) 및 차동 제어 와이어(1376)를 포함한다.

제1 입력부(1371)는 제1 입력 풀리(1371P) 및 제1 입력 와이어(1371W)를 포함한다. 제1 입력 풀리(1371P)는 제1 입력 와이어(1371W)와 연결되어 제1 입력 와이어(1371W)와 함께 회전하도록 형성된다.

제2 입력부(1372)는 제2 입력 풀리(1372P) 및 제2 입력 와이어(1372W)를 포함한다. 제2 입력 풀리(1372P)는 제2 입력 와이어(1372W)와 연결되어 제2 입력 와이어(1372W)와 함께 회전하도록 형성된다.

출력부(1373)는 출력 풀리(1373P)를 포함한다. 출력 풀리(1373P)는 차동 제어 와이어(1376)와 연결되어 차동 제어 와이어(1376)와 함께 회전하도록 형성된다.

제1 차동 제어 부재(1374)는 제1 풀리(1374P1), 제2 풀리(1374P2) 및 제1 차동 제어 바(1374a)를 포함한다. 제1 차동 제어 바(1374a)의 양단부에는 각각 제1 풀리(1374P1) 및 제2 풀리(1374P2)가 형성되며, 이들은 각각 회전이 가능하다. 그리고, 제1 차동 제어 부재(1374)의 양쪽 말단에는 각각 제1 입력 와이어(1371W)의 양단부가 결합된다. 한편, 제1 차동 제어 부재(1374)는 전체적으로 도 10의 화살표 T1 방향으로 병진 운동할 수 있다. 예를 들어 제1 차동 제어 부재(1374)는 가이드 레일(미도시) 위에 설치되어, 제1 차동 제어 부재(1374)가 가이드 레일(미도시)을 따라 도 10의 화살표 T1 방향으로 병진 운동할 수 있는 것이다. 따라서, 제1 입력 풀리(1371P)가 회전하면 이와 연결된 제1 입력 와이어(1371W)가 회전하고, 제1 입력 와이어(1371W)가 회전하면, 그 양단부에 결합된 제1 차동 제어 부재(1374)가 도 10의 화살표 T1 방향으로 병진 운동하는 것이다.

제2 차동 제어 부재(1375)는 제1 풀리(1375P1), 제2 풀리(1375P2) 및 제2 차동 제어 바(1375a)를 포함한다. 제2 차동 제어 바(1375a)의 양단부에는 각각 제1 풀리(1375P1) 및 제2 풀리(1375P2)가 형성되며, 이들은 각각 회전이 가능하다. 그리고, 제2 차동 제어 부재(1375)의 양쪽 말단에는 각각 제2 입력 와이어(1372W)의 양단부가 결합된다. 한편, 제2 차동 제어 부재(1375)는 전체적으로 도 10의 화살표 T2 방향으로 병진 운동할 수 있다. 예를 들어 제2 차동 제어 부재(1375)는 가이드 레일(미도시) 위에 설치되어, 제2 차동 제어 부재(1375)가 가이드 레일(미도시)을 따라 도 10의 화살표 T2 방향으로 병진 운동할 수 있는 것이다. 따라서, 제2 입력 풀리(1372P)가 회전하면 이와 연결된 제2 입력 와이어(1372W)가 회전하고, 제2 입력 와이어(1372W)가 회전하면, 그 양단부에 결합된 제2 차동 제어 부재(1375)가 도 10의 화살표 T2 방향으로 병진 운동하는 것이다.

한편, 제1 차동 제어 부재(1374)의 제1 풀리(1374P1), 제2 차동 제어 부재(1375)의 제1 풀리(1375P1), 제1 차동 제어 부재(1374)의 제2 풀리(1374P2) 및 제2 차동 제어 부재(1375)의 제2 풀리(1375P2)를 따라서 차동 제어 와이어(1376)가 연결된다. 차동 제어 와이어(1376)는 상기 네 개의 풀리를 따라 감겨있으면서, 제1 차동 제어 부재(1374) 및 제2 차동 제어 부재(1375)의 병진 운동에 따라 이동할 수 있도록 형성된다. 여기서, 차동 제어 와이어(1376)에는 고정점(F1)이 형성되어, 차동 제어 와이어의 이동의 기준점이 될 수 있다.

이하에서는 상술한 차동 풀리의 제2 변형예의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 제1 입력부가 회전하는 경우에 대해 살펴본다.

도 10 및 도 11를 참조하면, 도 10과 같은 상태에서 제1 입력부(1371)의 제1 입력 풀리(1371P)가 도 11의 화살표 A1 방향으로 회전하면 이와 연결된 제1 입력 와이어(1371W)가 도 11의 화살표 A2 방향으로 제1 입력 풀리(1371P)를 따라 이동하게 된다. 그리고, 상술한 바와 같이 제1 입력 와이어(1371W)는 제1 차동 제어 부재(1374)와 연결되어 있으므로, 제1 입력 와이어(1371W)가 도 11의 화살표 A2 방향으로 이동하면, 제1 차동 제어 부재(1374)가 전체적으로 화살표 A3 방향으로 병진 운동을 하게 된다. 그리고, 이와 같이 제1 차동 제어 부재(1374)가 화살표 A3 방향으로 병진 운동을 하게 되면, 예를 들어 도 10의 차동 제어 와이어(1376)의 P1 지점이 도 11의 차동 제어 와이어(1376)의 P1' 지점으로 이동하게 되며, 따라서 차동 제어 와이어(1376)가 전체적으로 도 11의 화살표 A4 방향으로 이동하게 된다. 따라서 차동 제어 와이어(1376)와 연결된 출력 풀리(1373P)가 화살표 C 방향으로 회전하게 되는 것이다. 이때, 제1 차동 제어 부재(1374)의 제1 풀리(1374P1), 제2 풀리(1374P2) 및 제2 차동 제어 부재(1375)의 제2 풀리(1375P2)는 각각 시계 방향으로 회전한다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의하여 제1 입력부(1371)의 회전이 제2 입력부(1372)에는 영향을 주지 않고 출력부(1373)로만 전달되어 출력 풀리(1373P)를 회전시킬 수 있게 된다.

다음으로, 제2 입력부가 회전하는 경우에 대해 살펴본다.

도 10 및 도 12를 참조하면, 도 10과 같은 상태에서 제2 입력부(1372)의 제2 입력 풀리(1372P)가 도 12의 화살표 B1 방향으로 회전하면 이와 연결된 제2 입력 와이어(1372W)가 도 12의 화살표 B2 방향으로 제2 입력 풀리(1372P)를 따라 이동하게 된다. 그리고, 상술한 바와 같이 제2 입력 와이어(1372W)는 제2 차동 제어 부재(1375)와 연결되어 있으므로, 제2 입력 와이어(1372W)가 도 12의 화살표 B2 방향으로 이동하면, 제2 차동 제어 부재(1375)가 전체적으로 화살표 B3 방향으로 병진 운동을 하게 된다. 그리고, 이와 같이 제2 차동 제어 부재(1375)가 화살표 B3 방향으로 병진 운동을 하게 되면, 예를 들어 도 10의 차동 제어 와이어(1376)의 P2 지점이 도 12의 차동 제어 와이어(1376)의 P2' 지점으로 이동하게 되며, 따라서 차동 제어 와이어(1376)가 전체적으로 도 12의 화살표 B4 방향으로 이동을 하게 된다. 따라서 차동 제어 와이어(1376)와 연결된 출력 풀리(1373P)가 화살표 C 방향으로 회전하게 되는 것이다. 이때, 제2 차동 제어 부재(1375)의 제1 풀리(1375P1), 제2 풀리(1375P2) 및 제1 차동 제어 부재(1374)의 제1 풀리(1374P1)는 각각 시계 방향으로 회전한다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의하여 제2 입력부(1372)의 회전이 제1 입력부(1371)에는 영향을 주지 않고 출력부(1373)로만 전달되어 출력 풀리(1373P)를 회전시킬 수 있게 된다.

제1 입력부(1371)의 제1 입력 풀리(1371P)가 반시계 방향으로 회전하면 출력부(1373)의 출력 풀리(1373P)는 반시계 방향으로 회전하며, 또한 제2 입력부(1372)의 제2 입력 풀리(1372P)가 시계 방향으로 회전하면 출력부(1373)의 출력 풀리(1373P)는 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 제1 입력부(1371)의 제1 입력 풀리(1371P)와 제2 입력부(1372)의 제2 입력 풀리(1372P)가 서로 반대 방향으로 회전하면, 두 회전력의 합력만큼 출력부(1373)의 출력 풀리(1373P)가 회전하게 된다. 반대로, 제1 입력부(1371)의 제1 입력 풀리(1371P)와 제2 입력부(1372)의 제2 입력 풀리(1372P)가 서로 동일한 방향으로 회전하면, 두 회전력의 차만큼 출력부(1373)의 출력 풀리(1373P)가 회전하게 되는 것이다.

다음으로 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제2 변형예의 또 다른 구현예들에 대해 설명한다. 도 13a 내지 도 13e는 각각 차동 풀리의 제2 변형예의 또 다른 구현예를 나타내는 도면이다. 도 13a 내지 도 13e에는 제1 입력부 및 제2 입력부는 생략되어 있으며, 제1 차동 제어 부재(1374a ~ 1374e), 제2 차동 제어 부재(1375a ~ 1375e), 출력부(1373a ~ 1373e) 및 이들을 연결하는 차동 제어 와이어(1376a ~ 1376e)가 도시되어 있다. 이들 각각의 구현예는 그 외형은 조금씩 다르지만, 제1 입력부(미도시)가 회전하면 제1 차동 제어 부재(1374a ~ 1374e)가 상하로 병진 운동을 수행하면서 차동 제어 와이어(1376a ~ 1376e)를 회전시켜서 출력부(1373a ~ 1373e)를 회전시키며, 제2 입력부(미도시)가 회전하면 제2 차동 제어 부재(1375a ~ 1375e)가 상하로 병진 운동을 수행하면서 차동 제어 와이어(1376a ~ 1376e)를 회전시켜서 출력부(1373a ~ 1373e)를 회전시킨다는 점에서, 도 10 내지 도 12에서 살펴본 차동 풀리의 제2 변형예와 실질적으로 동일하다 할 것이다.

<차동 풀리에 관한 제3 변형예>(D4)

도 14 및 도 15은 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제3 변형예를 나타내는 도면이다.

도 14 및 도 15을 참조하면, 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제3 변형예는 제1 입력부(1381), 제2 입력부(1382), 출력부(1383) 및 연결부(1384)를 포함한다.

제1 입력부(1381)는 제1 회전축(1381a)과 제1 입력 풀리(1381b)를 포함하며, 제1 입력 풀리(1381b)는 제1 회전축(1381a)과 결합되어 제1 회전축(1381a)을 중심으로 함께 회전가능하도록 형성된다.

제2 입력부(1382)는 제2 회전축(1382a)과, 서로 마주보도록 형성된 두 개의 제2 입력 풀리(1382b)를 포함하며, 두 개의 제2 입력 풀리(1382b)는 제2 회전축(1382a)과 결합되지 않게 구비되어 제2 회전축(1382a)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 이때, 제1 입력부(1381)는 제2 입력 풀리(1382b)로부터 연장형성된다. 즉, 제1 입력 풀리(1381b)는 연결 부재(미도시)에 의해 제2 입력 풀리(1382b)에 연결되어 있어서, 제2 입력 풀리(1382b)가 회전하면 이에 연결된 제1 입력 풀리(1381b)를 포함한 제1 입력부(1381)가 회전하게 된다.

출력부(1383)는 제3 회전축(1383a)과 출력 풀리(1383b)를 포함하며, 출력 풀리(1383b)는 제3 회전축(1383a)과 결합되어 제3 회전축(1383a)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다.

연결부(1384)는 제4 회전축(1384a)과, 서로 마주보도록 형성된 두 개의 연결 풀리(1384b)를 포함하며, 두 개의 연결 풀리(1384b)는 제4 회전축(1384a)과 결합되지 않게 구비되어 제4 회전축(1384a)을 중심으로 각각 회전가능하도록 형성된다.

한편, 차동 제어 와이어(1385)는 출력부(1383), 연결 풀리(1384b) 두 개 중 하나, 제2 입력 풀리(1382b) 두 개 중 하나, 제1 입력 풀리(1381b), 제2 입력 풀리(1382b) 두 개 중 다른 하나, 연결 풀리(1384b) 두 개 중 다른 하나 및 출력부와 차례로 접하도록 형성되어, 출력부(1383), 연결부(1384), 제2 입력부(1382) 및 제1 입력부(1381)를 따라 회전하도록 형성된다.

여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 제1 입력부(1381)와 제2 입력부(1382)를 연결하는 결합 부재(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이때 결합 부재(미도시)는 제1 입력부(1381)의 제1 회전축(1381a)과 제2 입력부(1382)의 제2 회전축(1382a)에 각각 끼워지도록 형성될 수 있다. 여기서, 결합 부재(미도시)와 제2 회전축(1382a)은 고정 결합되어 제2 회전축(1382a) 회전하면 결합 부재(미도시) 및 이와 연결된 제1 입력부(1381)도 함께 회전하는 반면, 결합 부재(미도시)와 제1 회전축(1381a)은 고정 결합되지 아니하여, 제1 회전축(1381a) 회전하더라도 결합 부재(미도시)는 정지되어 있을 수 있다.

이하에서는 상술한 차동 풀리의 제3 변형예의 작동에 대해 설명한다.

먼저, 제1 입력부(1381)가 회전하는 경우에 대해 살펴본다. 제1 입력부(1381)의 제1 입력 풀리(1381b)가 제1 회전축(1381a)을 중심으로 회전하면, 마찰력 또는 고정점의 구비 등에 의해서 차동 제어 와이어(1385)가 제1 입력 풀리(1381b)와 함께 회전하게 되고, 이에 연장되어 제2 입력 풀리(1382b) 두 개와 연결 풀리(1384b) 두 개에 감긴 차동 제어 와이어(1385)도 이동하게 되어 결과적으로, 차동 제어 와이어(1385)의 반대편에 연결된 출력부(1383)의 출력 풀리(1383b)도 제3 회전축(1383a)을 중심으로 회전하게 된다. 이때, 이동하는 차동 제어 와이어(1385)가 감긴 두 개의 제2 입력 풀리(1382a)와 두 개의 연결 풀리(1384a)도 함께 회전하게 된다.

마찬가지로, 제2 입력부(1382)가 회전하는 경우에 대해 살펴본다. 도 14와 같은 상태에서 제2 입력부(1382)의 제2 입력 풀리(1382b)가 제2 회전축(1382a)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하면, 도 15에 도시된 바와 같이 제2 회전축(1382b)을 중심으로 제1 입력부(1381)가 전체적으로 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이때, 제1 입력부(1381)에 회전 입력이 없어서, 제1 입력 풀리(1381a)에 감긴 차동 제어 와이어(1385)의 회전이 제1 회전축(1381a)에 상대적으로 없다면, 제1 회전축(1381a)에 감긴 차동 제어 와이어(1385) 부분도 전체적으로 제2 회전축(1382a)을 중심으로 회전하게 된다. 이는 제2 입력 풀리(1382b) 두 개에 각기 감긴 차동 제어 와이어(1385)를 당겨지고, 늘려지게 하고 이는 결과적으로 이에 해당하는 제2 입력 풀리(1382b) 두 개를 회전하게 한다. 이러한 제2 입력 풀리(1382b) 두 개에서의 차동 제어 와이어(1385)의 이동은 결과적으로 연결 풀리(1384b) 두 개를 거쳐서 출력 풀리(1383b)도 회전하게 한다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 두 개 이상의 입력부 중 어느 한 입력부의 회전은 다른 입력부의 회전을 유발하지 않으면서 독립적으로 출력부의 회전을 일으킬 수 있다. 또한, 두 개 이상의 입력부가 동시에 회전할 경우, 두 개의 입력부의 회전량의 합(또는 차) 만큼의 단일한 회전력이 출력부를 통해 출력될 수 있는 것이다.

본 차동 풀리에 관한 제3 변형예는 상기의 차동 풀리 및 제1, 2 변형예와 차이점이 있는데, 이는 하나의 입력부가 다른 하나의 입력부의 회전축 상에 구비되는 것으로서, 다른 하나의 회전 입력에 따라 하나의 입력부의 위치가 회전한다는 것이다. 즉, 상기의 차동 풀리 및 제1, 2 변형예에서는 각 입력부가 서로 독립적으로 위치하나, 본 차동 풀리에 관한 제3 변형예는 하나의 입력부가 다른 하나의 입력부의 좌표계 상에 위치한다는 차이가 있다. 이는 제2 실시예(후술할 도 28 등 참조) 등과 같이 하나의 조작 입력부가 다른 하나의 조작 입력부 상에 구비되어 다른 하나의 조작 입력부가 회전 또는 이동하면, 하나의 조작 입력부도 함께 따라 회전 또는 이동해야 하는 구조에 사용이 가능하다.

한편, 도면에는 출력부(1383), 연결부(1384), 제2 입력부(1382), 제1 입력부(1381)의 순서대로 배열되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결부와 제2 입력부의 위치를 서로 바꾸는 구성도 가능하다 할 것이다. 이 경우에도, 제1 입력 풀리는 연결 부재(미도시)에 의해 제2 입력 풀리에 연결되어서, 제2 입력 풀리가 회전하면 이에 연결된 연결부의 연결 풀리 및 제1 입력부의 제1 입력 풀리가 함께 회전할 수 있다.

<차동 기어>

도 16는 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 동력 전달부의 일 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트(100g)를 나타내는 도면이고, 도 17는 도 16의 차동 기어를 상세히 나타내는 도면이다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예의 동력 전달부의 일 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트(100g)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)와 다른 부분은 거의 유사하고, 동력 전달부의 구성이 특징적으로 달라지는바, 이하에서는 이와 같은 동력 전달부의 구성을 중심으로 설명하도록 한다.

본 변형예에서는 도 2 및 도 4a 등의 차동 풀리 대신 차동 기어를 적용하는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 도 16 및 도 17에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 기어는 도 4a에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리에서 풀리 및 와이어를 기어로 대체한 구조로 볼 수도 있을 것이다.

도 16 및 도 17를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 동력 전달부의 일 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트(100g)는 조작부(110), 엔드 툴(end tool)(120), 동력 전달부(130) 및 연결부(미도시)를 포함한다. 그리고, 동력 전달부(130)는 제1 차동 기어(151)와 제2 차동 기어(152)를 포함한다.

상세히, 제1 차동 기어(151)는 제1 입력부(1511), 제2 입력부(1512) 및 출력부(1513)를 포함한다.

제1 입력부(1511)는 제1 풀리(1511a) 및 제1 기어(1511b)를 포함한다. 제1 풀리(1511a) 및 제1 기어(1511b)는 동일한 회전축을 중심으로 함께 회전한다. 여기서, 제1 입력부(1511)의 제1 풀리(1511a)는 요 조작부(112)의 제1 풀리(1121a)와 YC1 와이어(135YC1)에 의해 연결되어, 요 조작부(112)의 회전이 제1 입력부(1511)로 전달되도록 한다. 또한, 제1 입력부(1511)의 제1 기어(1511b)는 출력부(1513)와 연결되어, 제1 입력부(1511)의 회전이 출력부(1513)로 전달되도록 한다.

제2 입력부(1512)는 제2 풀리(1512a) 및 제2 기어(1512b)를 포함한다. 제2 풀리(1512a) 및 제2 기어(1512b)는 동일한 회전축을 중심으로 함께 회전한다. 여기서, 제2 입력부(1512)의 제2 풀리(1512a)는 액츄에이션 조작부(113)의 제1 풀리(1131a)와 AC1 와이어(135AC1)에 의해 연결되어, 액츄에이션 조작부(113)의 회전이 제2 입력부(1512)로 전달되도록 한다. 또한, 제2 입력부(1512)의 제2 기어(1512b)는 출력부(1513)와 연결되어, 제2 입력부(1512)의 회전이 출력부(1513)로 전달되도록 한다.

출력부(1513)는 출력 풀리(1513a), 연장부(1513b) 및 차동 제어 기어(1513c) 를 포함한다. 여기서, 출력부(1513)의 출력 풀리(1513a)는 조작부 제어 부재(115)와 J12 와이어(135J12)에 의해 연결되어, 출력부(1513)의 회전이 조작부 제어 부재(115)를 통해 엔드 툴(end tool)(120)의 제1 조(jaw)(121)로 전달되도록 한다. 한편, 연장부(1513b)는 출력 풀리(1513a)의 회전축으로부터 일 방향으로 연장 형성되어 출력 풀리(1513a)의 회전축을 중심으로 출력 풀리(1513a)와 함께 회전가능하도록 형성된다. 차동 제어 기어(1513c) 는 연장부(1513b)에 관통 삽입되어, 연장부(1513b)를 중심으로 회전가능하도록 형성된다.

여기서, 제1 입력부(1511)와 제2 입력부(1512)와 출력부(1513)는 각각 독립된 축을 중심으로 독립적으로 회전한다.

여기서, 제1 차동 기어(151)는 제1 입력부(1511), 제2 입력부(1512) 및 출력부(1513)를 구비하여, 제1 입력부(1511) 및 제2 입력부(1512)로부터 회전력을 입력받아서, 이들의 합(또는 차)을 통해 하나의 회전력을 추출하여 출력부(1513)를 통해 출력한다. 즉, 제1 입력부(1511)만 회전할 경우에 이를 출력부(1513)를 통해 출력하며, 제2 입력부(1512)만 회전할 경우에 이를 출력부(1513)를 통해 출력하며, 제1 입력부(1511)와 제2 입력부(1512)가 동일한 방향으로 회전할 경우 이들의 합을 출력부(1513)를 통해 출력하며, 제1 입력부(1511)와 제2 입력부(1512)가 반대 방향으로 회전할 경우 이들의 차를 출력부(1513)를 통해 출력하는 것이다. 이는 다음의 수식으로 설명할 수 있다.

C = A + B (여기서, C는 출력부의 회전, A는 제1 입력부의 회전, B는 제2 입력부의 회전)

이와 같은 제1 차동 기어(151) 및 제2 차동 기어(152)에 의하여, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 각각 자유롭게 회전하더라도, 각 차동 기어의 출력부는 각각 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 회전에 대해 독립적으로 회전하게 되며, 결과적으로 각 차동 기어의 출력부는 각각 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 회전의 합(또는 차)만큼 움직이게 되어, 원하는 하나의 회전력을 추출하게 되는 것이다.

<차동 기어에 관한 제1 변형예>

도 18은 도 16의 차동 기어의 제1 변형예를 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이 본 발명에서 차동 기어란 두 개 이상의 입력부들 및 하나의 출력부를 구비하여, 두 개 이상의 입력부들로부터 회전력을 입력받아서, 이들의 합(또는 차)을 통해 원하는 하나의 회전력을 추출하여 출력부를 통해 출력하는 장치를 의미한다.

도 18을 참조하면, 수술용 인스트루먼트의 차동 기어의 제1 변형예는 제1 입력부(1561), 제2 입력부(1562), 출력부(1563) 및 차동 제어 부재(1564)를 포함한다. 이때, 도 18에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 기어의 제1 변형예는 도 7에 도시된 수술용 인스트루먼트의 차동 풀리의 제1 변형예에서 풀리 및 와이어를 기어로 대체한 구조로 볼 수도 있을 것이다.

제1 입력부(1561)는 제1 풀리(1561P), 제1 기어(1561G) 및 제1 입력 와이어(1561W)를 포함한다. 제1 풀리(1561P)와 제1 기어(1561G)는 제1 입력 와이어(1561W)에 의해 연결되어 제1 풀리(1561P)가 회전하면 제1 기어(1561G)가 상하로 이동하도록 형성된다.

제2 입력부(1562)는 제2 풀리(1562P), 제2 기어(1562G) 및 제2 입력 와이어(1562W)를 포함한다. 제2 풀리(1562P)와 제2 기어(1562G)는 제2 입력 와이어(1562W)에 의해 연결되어 제2 풀리(1562P)가 회전하면 제2 기어(1562G)가 상하로 이동하도록 형성된다.

출력부(1563)는 출력 풀리(1563P) 및 출력부 와이어(1563W)를 포함한다. 출력 풀리(1563P)와 차동 제어 부재(1564)는 출력부 와이어(1563W)를 통해 연결되어, 차동 제어 부재(1564)가 병진 운동을 하면, 차동 제어 부재(1564)와 출력부 와이어(1563W)를 통해 연결된 출력 풀리(1563P)가 회전하게 된다.

차동 제어 부재(1564)는 차동 제어 기어(1564G) 및 차동 제어 베이스(1564B)를 포함한다. 여기서, 차동 제어 기어(1564G)는 제1 기어(1561G) 및 제2 기어(1562G)와 각각 맞물리도록 형성되어, 제1 기어(1561G) 및 제2 기어(1562G)가 상하로 이동하면 차동 제어 기어(1564G)가 회전하면서 상하로 병진 운동하도록 형성된다. 즉, 제1 기어(1561G) 및 제2 기어(1562G)는 일종의 래크(rack) 역할을 수행하고, 차동 제어 기어(1564G)는 일종의 피니언(pinion) 역할을 수행하는 것이다. 따라서, 여기서, 차동 제어 부재(1564)는 전체적으로 도 18의 화살표 T 방향으로 병진 운동할 수 있다. 예를 들어 차동 제어 부재(1564)의 차동 제어 베이스(1564B)가 가이드 레일(미도시) 위에 설치되어, 차동 제어 부재(1564)가 가이드 레일(미도시)을 따라 도 18의 화살표 T 방향으로 병진 운동할 수 있는 것이다.

<차동 기어에 관한 제2 변형예>

도 19은 도 16의 차동 기어의 제2 변형예를 나타내는 도면이다.

도 19을 참조하면, 수술용 인스트루먼트의 차동 기어의 제2 변형예는 제1 입력부(1571), 제2 입력부(1572), 출력부(1574) 및 차동 제어 부재(1573)를 포함한다.

상세히, 제1 입력부(1571) 및 제2 입력부(1572)는 중심 회전축(1575)을 중심으로 회전가능하도록 형성된 기어 형태로 구비되며, 특히 제2 입력부(1572)는 피치 원통의 안쪽에 톱니가 나 있는 기어 형태로 구비되며, 차동 제어 부재(1573)는 제1 입력부(1571)와 제2 입력부(1572)의 기어에 맞물리며 가운데 위치에 구비된다. 차동 제어 부재(1573)는 차동 제어 부재 기어축(1573a)을 중심으로 회전할 수 있으며 차동 제어 부재 기어축(1573a)은 출력부(1574)에 연결되어 있다. 출력부(1574)는 중심 회전축(1575)을 중심으로 회전 가능하다.

먼저, 제1 입력부(1571)만 회전하는 경우, 기어 이빨에 의해 맞물린 차동 제어 부재(1573)는 차동 제어 부재 기어축(1573a)을 중심으로 회전함과 동시에 차동 제어 부재 기어축(1573a)이 연결된 출력부(1574)의 중심 회전축(1575)에 대한 회전을 일으키게 된다. 반대로, 제2 입력부(1572)만 회전하는 경우에도, 기어 이빨에 의해 맞물린 차동 제어 부재(1573)는 차동 제어 부재 기어축(1573a)을 중심으로 회전함과 동시에 차동 제어 부재 기어축(1573a)이 연결된 출력부(1574)의 중심 회전축(1575)에 대한 회전을 일으키게 된다. 한편 제1 입력부(1571)와 제2 입력부(1572)가 동일한 방향으로 회전할 경우, 차동 제어 부재(1573) 및 출력부(1574)는 중심 회전축(1575)을 중심으로 같은 방향으로 회전하게 되며, 이때 차동 제어 부재(1573)는 차동 제어 부재 기어축(1573a)을 중심으로 회전하지 않을 수도 있다.

반대로 제1 입력부(1571)와 제2 입력부(1572)가 서로 반대 방향으로 회전할 경우에는, 차동 제어 부재(1573) 및 출력부(1574)는 중심 회전축(1575)에 대해 회전하지 않을 수 있다. 이때, 차동 제어 부재(1573)는 차동 제어 부재 기어축(1573a)를 중심으로 회전할 수 있다.

따라서, 이와 같은 본 발명에 의해서 두 개 이상의 입력부의 회전 입력의 합(또는 차) 만큼의 단일한 회전력이 출력부를 통해 출력될 수 있는 것이다.

본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 수술용 인스트루먼트
110: 조작부
120: 엔드 툴(end tool)
130: 동력 전달부
140: 연결부

Claims

외부로부터 각각 소정의 회전 운동 또는 병진 운동을 입력받는 두 개 이상의 입력부들과,
상기 두 개 이상의 입력부들에 입력된 회전 운동 또는 병진 운동들로부터 단일의 회전 운동 또는 병진 운동을 출력하는 출력부를 포함하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 차동 부재는,
두 개 이상의 입력부, 하나의 출력부 및 상기 입력부들과 상기 출력부를 연결하는 차동 제어 부재를 구비하고,
상기 두 개 이상의 입력부들에 입력된 병진 운동 또는 회전 운동들에 의해, 상기 차동 제어 부재의 적어도 일부의 병진 운동 또는 회전 운동이 발생하고,
상기 차동 제어 부재의 적어도 일부의 병진 운동 또는 회전 운동에 의해 상기 두 개 이상의 입력부들에 입력된 병진 운동 또는 회전 운동들의 합 또는 차만큼 상기 출력부가 병진 운동 또는 회전 운동하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 입력부들은 각각 독립적으로 회전 운동 또는 병진 운동이 가능한 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 차동 부재는, 오직 하나의 상기 입력부로 소정의 회전 운동 또는 병진 운동이 입력될 경우, 상기 입력된 회전 운동 또는 병진 운동은 오직 상기 출력부로만 전달되는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
두 개 이상의 상기 입력부들로 각각 소정의 회전 운동 또는 병진 운동이 입력될 경우, 상기 각각의 입력부들로 입력된 회전 운동 또는 병진 운동의 합 또는 차가 상기 출력부를 통해 출력되는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 5 항에 있어서,
상기 출력부를 통해 출력되는 회전 운동 또는 병진 운동은 다음의 수학식
C = αA ± βB
을 통해 산출되며, 여기서 C는 출력부를 통해 출력되는 회전 운동 또는 병진 운동량, A와 B는 두 개 이상의 입력부들을 통해 각각 입력되는 회전 운동 또는 병진 운동량, α와 β는 각 입력량의 가중치인 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 각각의 입력부들로 입력되는 회전 운동 또는 병진 운동은 상호 간에 간섭을 일으키지 아니할 수 있는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 차동 부재는,
두 개의 회전체들 및 상기 두 개의 회전체들을 연결하는 제1 입력 와이어를 포함하고, 상기 두 개의 회전체들 중 어느 한 회전체를 통해 소정의 회전량을 입력받는 제1 입력부;
두 개의 회전체들 및 상기 두 개의 회전체들을 연결하는 제2 입력 와이어를 포함하고, 상기 두 개의 회전체들 중 어느 한 회전체를 통해 소정의 회전량을 입력받는 제2 입력부;
차동 제어 바, 상기 차동 제어 바의 양단에 형성된 두 개의 회전체들, 상기 두 개의 회전체들을 연결하는 차동 제어 와이어, 상기 제1 입력 와이어 및 상기 차동 제어 와이어가 각각 결합되는 제1 차동 조인트, 상기 제2 입력 와이어 및 상기 차동 제어 와이어가 각각 결합되는 제2 차동 조인트를 포함하는 차동 제어 부재;
상기 차동 제어 부재와 양단이 연결되는 출력 와이어; 및
상기 출력 와이어와 연결되어 상기 출력 와이어가 이동하면 상기 출력 와이어에 의해 회전하는 출력부;를 포함하는 차동 부재.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 입력부는,
병진 운동을 입력받기 위해 상기 제1 차동 조인트에 연결된 병진 운동 부재를 포함하거나, 또는
회전 운동을 입력받기 위해 두 개의 회전체들 및 상기 두 개의 회전체들을 연결하는 제1 입력 와이어를 포함하고, 상기 제1 입력 와이어 및 상기 차동 제어 와이어가 상기 제1 차동 조인트에서 결합하도록 하여, 상기 두 개의 회전체들 중 어느 한 회전체를 통해 소정의 회전 운동량을 입력받도록 하거나,
상기 제2 입력부는,
병진 운동을 입력받기 위해 상기 제2 차동 조인트에 연결된 병진 운동 부재를 포함하거나, 또는
회전 운동을 입력받기 위해 두 개의 회전체들 및 상기 두 개의 회전체들을 연결하는 제2 입력 와이어를 포함하고, 상기 제2 입력 와이어 및 상기 차동 제어 와이어가 상기 제2 차동 조인트에서 결합하도록 하여, 상기 두 개의 회전체들 중 어느 한 회전체를 통해 소정의 회전 운동량을 입력받도록 하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 입력부 또는 상기 제2 입력부가 회전하면 상기 차동 제어 부재는 병진 운동을 하고, 상기 차동 제어 부재의 병진 운동에 의해 상기 출력 와이어가 이동하면서 상기 출력부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 차동 부재는,
각각 소정의 회전 운동 또는 병진 운동을 입력받는 제1 입력부 및 제2 입력부;
상기 제1 입력부와 연결되어, 상기 제1 입력부가 회전 운동 또는 병진 운동을 하면 병진 운동을 하는 제1 차동 제어 부재;
상기 제2 입력부와 연결되어, 상기 제2 입력부가 회전 운동 또는 병진 운동을 하면 병진 운동을 하는 제2 차동 제어 부재;
상기 제1 차동 제어 부재 및 상기 제2 차동 제어 부재에 구비된 회전체들을 따라 권취되며, 어느 일 부분에 적어도 하나의 고정단이 형성되는 차동 와이어; 및
상기 차동 와이어의 적어도 일부가 연결되어, 상기 차동 와이어가 이동하면 회전하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 입력부 및 상기 제2 입력부 각각이 회전 운동 또는 병진 운동하면, 이와 연결된 상기 제1 차동 제어 부재 및 상기 제2 차동 제어 부재 각각이 병진 운동을 하고,
상기 제1 차동 제어 부재 및 상기 제2 차동 제어 부재 각각이 병진 운동을 하면, 이와 연결된 상기 차동 와이어가 이동하면서 상기 출력부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 차동 제어 부재는 제1 회전체, 제2 회전체 및 상기 제1 회전체와 상기 제2 회전체를 연결하는 제1 차동 제어 바를 포함하고,
상기 제2 차동 제어 부재는 제1 회전체, 제2 회전체 및 상기 제1 회전체와 상기 제2 회전체를 연결하는 제2 차동 제어 바를 포함하고,
상기 차동 와이어는 상기 제1 차동 제어 부재의 제1 회전체, 제2 차동 제어 부재의 제2 회전체, 상기 제1 차동 제어 부재의 제2 회전체, 제2 차동 제어 부재의 제1 회전체를 따라 권취되는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 13 항에 있어서,
상기 제1 차동 제어 부재의 제1 회전체 및 제2 회전체는 각각 상기 제1 입력부와 연결되어, 상기 제1 입력부가 병진 운동 또는 회전 운동하면 상기 제1 차동 제어 부재의 제1 회전체 및 제2 회전체가 회전하면서 상기 제1 차동 제어 부재가 병진 운동을 수행하고,
상기 제2 차동 제어 부재의 제1 회전체 및 제2 회전체는 각각 상기 제2 입력부와 연결되어, 상기 제2 입력부가 병진 운동 또는 회전 운동하면 상기 제2 차동 제어 부재의 제1 회전체 및 제2 회전체가 회전하면서 상기 제2 차동 제어 부재가 병진 운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 입력부는 병진 운동을 입력받기 위해 상기 제1 차동 제어 부재에 연결된 병진 운동 부재를 포함하고,
상기 제2 입력부는 병진 운동을 입력받기 위해 상기 제2 차동 제어 부재에 연결된 병진 운동 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 11 항에 있어서,
상기 차동 와이어의 일 지점과 상기 출력부의 일 지점이 고정결합되어, 상기 차동 와이어가 이동하면 상기 출력부가 회전하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 11 항에 있어서,
상기 차동 와이어의 고정단과 상기 출력부는 상기 제1 차동 제어 부재와 상기 제2 차동 제어 부재 각각을 기준으로 서로 반대편에 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 차동 부재는,
상호 독립적으로 회전가능하도록 형성되어, 각각 소정의 회전량을 입력받는 제1 입력부 및 제2 입력부;
일 축을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 출력 회전체와, 상기 출력 회전체의 회전축으로부터 일 방향으로 연장 형성되어 상기 출력 회전체와 함께 회전가능하도록 형성되는 연장부와, 상기 연장부의 일 단부에 각각 형성되며 상기 출력 회전체의 회전축에 소정의 각도를 갖도록 형성된 축을 중심으로 회전가능하도록 형성되며 서로 마주보도록 형성된 제1 차동 제어 회전체 및 제2 차동 제어 회전체를 포함하는 출력부; 및
상기 제1 입력부, 상기 제1 차동 제어 회전체, 상기 제2 입력부, 상기 제2 차동 제어 회전체를 연결하는 차동 제어 와이어;를 포함하는 차동 부재.
제 18 항에 있어서,
상기 차동 제어 와이어는 상기 제1 입력부, 상기 제1 차동 제어 회전체, 상기 제2 입력부, 상기 제2 차동 제어 회전체에 차례로 권취되어, 상기 제1 입력부 또는 상기 제2 입력부들로 각각 소정의 회전량이 입력될 경우, 상기 각각의 입력부들로 입력된 회전량의 합 또는 차만큼 상기 출력부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 18 항에 있어서,
상기 제1 입력부 또는 상기 제2 입력부들로 각각 소정의 회전 운동량이 입력될 경우, 이에 연결된 상기 차동 제어 와이어는 이동하며, 동시에 상기 차동 제어 와이어에 연결된 제1 차동 제어 회전체 또는 제2 차동 제어 회전체가 회전하며, 상기 제1 차동 제어 회전체와 제2 차동 제어 회전체가 연결된 상기 출력 회전체가 회전하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 차동 부재는,
제1 회전축 및 상기 제1 회전축과 함께 회전하는 제1 입력 회전체를 포함하는 제1 입력부;
상기 제1 입력부의 일 측에 상기 제1 입력 회전체와 연결되도록 형성되고, 서로 마주보도록 형성되어 각각 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 복수 개의 제2 입력 회전체를 포함하는 제2 입력부;
상기 제2 입력부의 일 측에 형성되고, 서로 마주보도록 형성되어 각각 제4 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 복수 개의 연결 회전체를 포함하는 연결부;
상기 연결부와 연결되고, 제3 회전축과 함께 회전하는 출력 회전체를 포함하는 출력부; 및
상기 출력부, 상기 두 개의 연결 회전체 중 어느 하나, 상기 두 개의 제2 입력 회전체 중 어느 하나, 상기 제1 입력 회전체, 상기 두 개의 제2 입력 회전체 중 다른 하나, 상기 두 개의 연결 회전체 중 다른 하나 및 출력부와 차례로 접하도록 형성되어, 상기 출력부, 상기 연결부, 상기 제2 입력부 및 제1 입력부를 따라 회전하도록 형성되는 차동 제어 와이어를 포함하는 차동 부재.
제 21 항에 있어서,
상기 차동 부재는,
상기 제1 입력부와 상기 제2 입력부를 연결하는 결합 부재를 더 포함하고,
상기 결합 부재는 상기 제1 회전축 및 상기 제2 회전축에 각각 끼워지도록 형성되되, 상기 결합 부재와 상기 제2 회전축은 고정 결합되고, 상기 결합 부재와 상기 제1 회전축은 고정 결합되지 아니하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 21 항에 있어서,
상기 제1 입력부, 상기 제2 입력부, 상기 연결부 및 상기 출력부의 순으로 배치되어, 상기 제1 입력부와 상기 제2 입력부가 상기 제2 회전축을 중심으로 함께 회전가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 21 항에 있어서,
상기 제1 입력부, 상기 연결부, 상기 제2 입력부 및 상기 출력부의 순으로 배치되어, 상기 제1 입력부, 상기 연결부 및 상기 제2 입력부가 상기 제2 회전축을 중심으로 함께 회전가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 1 항에 있어서,
외부로부터 각각 소정의 회전량을 입력받는 두 개 이상의 입력부들과,
상기 두 개 이상의 입력부들에 입력된 회전량들로부터 단일의 회전량을 출력하는 출력부를 포함하는 하나 이상의 차동 기어를 포함하는 차동 부재.
제 25 항에 있어서,
상기 차동 기어는,
제1 기어를 포함하는 제1 입력부;
상기 제1 기어와 마주보는 제2 기어를 포함하는 제2 입력부; 및
일 축을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 출력 회전체와, 상기 출력 회전체의 회전축으로부터 일 방향으로 연장 형성되어 상기 출력 회전체와 함께 회전가능하도록 형성되는 연장부와, 상기 연장부를 중심으로 회전가능하도록 형성되며 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어와 각각 맞물리도록 형성되는 차동 제어 기어를 포함하는 출력부;를 포함하는 차동 부재.
제 25 항에 있어서,
상기 차동 기어는,
제1 회전체 및 상기 제1 회전체와 제1 입력 와이어를 통해 연결되어 상기 제1 회전체가 회전하면 병진 운동하는 제1 기어를 포함하는 제1 입력부;
제2 회전체 및 상기 제2 회전체와 제2 입력 와이어를 통해 연결되어 상기 제2 회전체가 회전하면 병진 운동하는 제2 기어를 포함하는 제2 입력부;
상기 제1 기어 및 상기 제2 기어와 맞물리도록 형성되어, 상기 제1 기어 또는 상기 제2 기어가 병진 운동을 수행하면 상기 제1 기어 또는 상기 제2 기어에 의해 회전하면서 병진 운동을 수행하는 차동 제어 기어를 포함하는 차동 제어 부재; 및
상기 차동 제어 부재와 출력부 와이어를 통해 연결되어, 상기 차동 제어 부재가 병진 운동을 수행하면 상기 출력부 와이어에 의해 회전하는 출력부;를 포함하는 차동 부재.
제 25 항에 있어서,
상기 차동 기어는,
병진 운동하는 제1 기어를 포함하는 제1 입력부;
병진 운동하는 제2 기어를 포함하는 제2 입력부;
상기 제1 기어 및 상기 제2 기어와 맞물리도록 형성되어, 상기 제1 기어 또는 상기 제2 기어가 병진 운동을 수행하면 상기 제1 기어 또는 상기 제2 기어에 의해 회전하면서 병진 운동을 수행하는 차동 제어 기어를 포함하는 차동 제어 부재; 및
상기 차동 제어 부재와 출력부 와이어를 통해 연결되어, 상기 차동 제어 부재가 병진 운동을 수행하면 상기 출력부 와이어에 의해 회전하는 출력부;를 포함하는 차동 부재.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
상기 제1 기어 및 상기 제2 기어는 래크(rack) 역할을 수행하고, 상기 차동 제어 기어는 피니언(pinion) 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.
제 25 항에 있어서,
상기 차동 기어는,
소정의 축을 중심으로 회전가능하도록 형성된 기어 형태로 구비되는 제1 입력부;
내부에 상기 제1 입력부를 수용하며 내주면에 톱니가 형성된 제2 입력부;
상기 제2 입력부 내에 수용되며, 상기 기어 형태의 제1 입력부와 상기 제2 입력부의 톱니 사이에 개재되는 차동 제어 부재; 및
상기 차동 제어 부재가 상기 제1 입력부의 축을 중심으로 회전가능하도록 회전 경로를 제공하며, 상기 제1 입력부의 축을 중심으로 스스로 회전가능하도록 형성되는 출력부;를 포함하는 차동 부재.
제 30 항에 있어서,
상기 제2 입력부와 상기 출력부는 내접 기어(internal gear)를 형성하는 것을 특징으로 하는 차동 부재.