KR20140073208A - 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더 - Google Patents

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Abstract

로봇 암에의 탈착이 용이하고 사용자 편의성이 향상된 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더를 제공하기 위해 본 발명은 제1 베이스, 상기 제1 베이스로부터 돌출 형성된 제1 조(jaw), 상기 제1 베이스 내에 수용되며 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 랙 기어(rack gear)를 포함하는 제1 고정 부재; 제2 베이스, 상기 제2 베이스로부터 돌출 형성된 제2 조(jaw), 상기 제2 베이스 내에 수용되고 상기 랙 기어와 접촉 가능하도록 형성되는 잠금 샤프트, 상기 잠금 샤프트와 연결되어 상기 잠금 샤프트를 축 방향으로 회전시키는 노브(knob)를 포함하는 제2 고정 부재;를 포함하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더를 제공한다.

Description

수술용 로봇의 캐뉼라 홀더{Cannula holder for surgical robot}
본 발명은 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더에 관한 것으로, 상세하게는 로봇 암에의 탈착이 용이하고 사용자 편의성이 향상된 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더에 관한 것이다.
수술 로봇은 외과의사에 의해 시행되던 수술 행위를 대신할 수 있는 기능을 가지는 로봇을 말한다. 이러한 수술 로봇은 사람에 비하여 정확하고 정밀한 동작을 할 수 있으며 원격 수술이 가능하다는 장점을 가진다.
현재 전 세계적으로 개발되고 있는 수술 로봇은 뼈 수술 로봇, 복강경(復腔鏡) 수술 로봇, 정위 수술 로봇 등이 있다. 여기서 복강경 수술 로봇은 복강경과 소형 수술도구를 이용하여 최소 침습적 수술을 시행하는 로봇이다.
복강경 수술은 배꼽 부위에 1cm 정도의 구멍을 뚫고 배 안을 들여다보기 위한 내시경인 복강경을 집어넣은 후 수술하는 첨단 수술기법으로서 향후 많은 발전이 기대되는 분야이다. 최근의 복강경은 컴퓨터칩이 장착되어 육안으로 보는 것보다도 더 선명하면서도 확대된 영상을 얻을 수 있으며, 또 모니터를 통해 화면을 보면서 특별히 고안된 복강경용 수술 기구들을 사용하면 어떠한 수술도 가능할 정도로 발전하고 있다.
더욱이 복강경 수술은 그 수술 범위가 개복 수술과 거의 같으면서도, 개복수술에 비해 합병증이 적고, 시술 후 훨씬 이른 시간 안에 치료를 시작할 수 있으며, 수술 환자의 체력이나 면역기능을 유지시키는 능력이 우수한 이점이 있다. 이로 인해 미국과 유럽 등지에서는 대장암 치료 등에 있어서는 복강경 수술이 점차 표준 수술로 인식되어 가는 추세이다.
한편, 수술용 로봇은 일반적으로 마스터 로봇과 슬레이브 로봇으로 구성된다. 수술자가 마스터 로봇에 구비된 조종 레버(예를 들어 핸들)를 조작하면, 슬레이브 로봇의 로봇 암에 결합되거나 로봇 암이 파지하고 있는 수술도구가 조작되어 수술이 수행된다.
상술한 복강경 수술에서 내시경의 조작은 수술 작업에 주요한 역할을 하는 과정이며, 수술용 로봇을 사용하지 않는 종래의 복강경 수술 등에서는 내시경의 조작만을 위해 별도의 보조 수술자가 작업을 맡아 수행하였다. 또한, 내시경의 조작을 자동화한 수술용 로봇 혹은 내시경과 수술 도구 조작을 모두 포함한 수술용 로봇에서는 이러한 보조 수술자가 필요하지 않고, 수술자가 수술도중 직접 내시경의 조작을 할 수 있으며, 이를 일컬어 보조 수술자 없이 주 수술자가 혼자 모든 수술 작업을 수행해 내는 형태의 수술이라는 의미로, 단독 수술이라고 칭한다.
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 로봇 암에의 탈착이 용이하고 사용자 편의성이 향상된 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제1 베이스, 상기 제1 베이스로부터 돌출 형성된 제1 조(jaw), 상기 제1 베이스 내에 수용되며 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 랙 기어(rack gear)를 포함하는 제1 고정 부재; 제2 베이스, 상기 제2 베이스로부터 돌출 형성된 제2 조(jaw), 상기 제2 베이스 내에 수용되고 상기 랙 기어와 접촉 가능하도록 형성되는 잠금 샤프트, 상기 잠금 샤프트와 연결되어 상기 잠금 샤프트를 축 방향으로 회전시키는 노브(knob)를 포함하는 제2 고정 부재;를 포함하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 랙 기어에는 각각 가이드 돌기가 형성되고, 상기 잠금 샤프트의 일 단부에는 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 치합되는 형상의 잠금 돌기가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되어 있는 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재의 상대적인 위치가 고정될 수 있다.
여기서, 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되지 않은 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측은 상대방에 대해 이동 가능할 수 있다.
여기서, 상기 노브 및 상기 노브에 결합된 상기 잠금 샤프트의 회전에 의해 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기의 체결 여부가 제어될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 베이스와 상기 랙 기어 사이에는 제1 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 랙 기어가 상기 잠금 샤프트와 가까워지는 방향으로 소정의 탄성력을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 제2 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 어느 일 측에 기 설정된 소정의 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 캐뉼라 장착 감지부가 더 구비되어, 상기 캐뉼라 홀더에 캐뉼라가 장착되었는지 여부를 검출할 수 있다.
다른 측면에 관한 본 발명은 제1 조(jaw) 및 상기 제1 조의 일 측에 형성된 랙 기어를 포함하는 제1 고정 부재; 상기 제1 고정 부재에 대해 이동 가능하도록 형성되고, 제2 조(jaw) 및 상기 제2 조의 일 측에 형성되며 상기 랙 기어와 치합하도록 형성된 잠금 샤프트를 포함하는 제2 고정 부재; 상기 랙 기어 및 상기 잠금 샤프트에 의해 상기 제1 고정 부재에 대한 상기 제2 고정 부재의 이동 가능 여부가 제어되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 잠금 샤프트가 상기 랙 기어에 치합되면 상기 제1 고정 부재에 대한 상기 제2 고정 부재의 이동이 제한되고, 상기 잠금 샤프트가 상기 랙 기어로부터 해제되면 상기 제1 고정 부재에 대한 상기 제2 고정 부재의 이동이 가능해질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 랙 기어에는 각각 가이드 돌기가 형성되고, 상기 잠금 샤프트의 일 단부에는 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 치합되는 형상의 잠금 돌기가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되어 있는 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재의 상대적인 위치가 고정될 수 있다.
여기서, 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되지 않은 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측은 상대방에 대해 이동 가능할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 베이스와 상기 랙 기어 사이에는 제1 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 랙 기어가 상기 잠금 샤프트와 가까워지는 방향으로 소정의 탄성력을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 제2 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 어느 일 측에 기 설정된 소정의 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 캐뉼라 장착 감지부가 더 구비되어, 상기 캐뉼라 홀더에 캐뉼라가 장착되었는지 여부를 검출할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 로봇 암에의 탈착이 용이하고 사용자 편의성이 향상된 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 전체 구조를 나타낸 평면도이고,
도 2는 도 1의 수술용 로봇의 마스터 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 수술용 로봇의 슬레이브 로봇을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 캐뉼라 홀더의 단면도이다.
도 5는 도 4의 캐뉼라 홀더의 제1 고정 부재의 사시도이다.
도 6은 도 4의 캐뉼라 홀더의 제2 고정 부재의 사시도이다.
도 7은 도 5의 캐뉼라 홀더의 제1 고정 부재의 랙 기어와 도 6의 제2 고정 부재의 잠금 샤프트가 체결된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 5의 캐뉼라 홀더의 제1 고정 부재의 랙 기어와 도 6의 제2 고정 부재의 잠금 샤프트가 해제된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 9 내지 도 11은 도 4의 캐뉼라 홀더에 캐뉼라가 결합되는 모습을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
여기서, 본 발명은 수술용 내시경(예를 들어, 복강경, 흉강경, 관절경, 비경 등)이 이용되는 수술들에 범용적으로 사용될 수 있는 기술적 사상이지만, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 설명의 편의를 위해 복강경이 이용되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 전체 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 수술용 로봇의 마스터 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 수술용 로봇(1)은 수술대에 누워있는 환자에게 수술을 행하는 슬레이브 로봇(200)과, 상기 슬레이브 로봇(200)을 수술자가 원격 조종하도록 하는 마스터 로봇(100)을 포함한다. 마스터 로봇(100)과 슬레이브 로봇(200)이 반드시 물리적으로 독립된 별도의 장치로 분리되어야 하는 것은 아니며, 하나로 통합되어 일체형으로 구성될 수 있다.
마스터 로봇(100)은 조작 레버(110) 및 디스플레이 부재(120)를 포함하고, 슬레이브 로봇(200)은 로봇 암(210) 및 복강경(220)을 포함한다.
상세히, 마스터 로봇(100)은 수술자가 양손에 각각 파지하여 조작할 수 있도록 조작 레버(110)를 구비한다. 조작 레버(110)는 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 두 개 또는 그 이상의 수량의 핸들로 구현될 수 있으며, 수술자의 핸들 조작에 따른 조작 신호가 유선 또는 무선 통신망을 통해 슬레이브 로봇(200)으로 전송되어 로봇 암(210)이 제어된다. 즉, 수술자의 핸들 조작에 의해 로봇 암(210)의 위치 이동, 회전, 절단 작업 등의 수술 동작이 수행될 수 있다.
예를 들어, 수술자는 핸들 형태의 조작 레버를 이용하여 슬레이브 로봇 암(210)이나 복강경(220) 등을 조작 할 수 있다. 이와 같은 조작 레버는 그 조작방식에 따라 다양한 기구적 구성을 가질 수 있으며, 슬레이브 로봇 암(210)이나 복강경(220) 등의 동작을 조작하는 마스터 핸들과, 전체 시스템의 기능을 조작하기 위해 마스터 로봇(100)에 부가된 조이스틱, 키패드, 트랙볼, 터치스크린과 같은 각종 입력도구와 같이, 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210) 및/또는 기타 수술 장비를 작동시키기 위한 다양한 형태로 구비될 수 있다. 여기서, 조작 레버(110)는 핸들의 형상으로 제한되지 않으며, 유선 또는 무선 통신망과 같은 네트워크를 통해 로봇 암(210)의 동작을 제어할 수 있는 형태이면 아무런 제한 없이 적용될 수 있다.
마스터 로봇(100)의 디스플레이 부재(120)에는 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상이 화상 이미지로 표시된다. 또한 디스플레이 부재(120)에는 소정의 가상 조작판이 상기 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상과 함께 표시되거나 또는 독립적으로 표시될 수 있다. 이와 같은 가상 조작판의 배치, 구성 등에 관해서는 이후 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
여기서, 디스플레이 부재(120)는 하나 이상의 모니터들로 구성될 수 있으며, 각 모니터에 수술시 필요한 정보들이 개별적으로 표시되도록 할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 디스플레이 부재(120)가 세 개의 모니터를 포함하는 경우가 예시되었으나, 모니터의 수량은 표시를 요하는 정보의 유형이나 종류 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
한편, 슬레이브 로봇(200)은 하나 이상의 로봇 암(210)을 포함할 수 있다. 일반적으로 로봇 암은 인간의 팔 및/또는 손목과 유사한 기능을 가지고 있으며 손목 부위에 소정의 도구를 부착시킬 수 있는 장치를 의미한다. 본 명세서에서 로봇 암(210)이란 상박, 하박, 손목, 팔꿈치 등의 구성 요소 및 상기 손목 부위에 결합되는 수술용 인스트루먼트 등을 모두 포괄하는 개념으로 정의할 수 있다. 이와 같은, 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)은 다자유도를 가지며 구동되도록 구현될 수 있다. 로봇 암(210)은 예를 들어 환자의 수술 부위에 삽입되는 수술기구, 수술기구를 수술 위치에 따라 요(yaw)방향으로 회전시키는 요동 구동부, 요동 구동부의 회전 구동과 직교하는 피치(pitch) 방향으로 수술기구를 회전시키는 피치 구동부, 수술기구를 길이 방향으로 이동시키는 이송 구동부와, 수술기구를 회전시키는 회전 구동부, 수술기구의 끝단에 설치되어 수술 병변을 절개 또는 절단하는 수술기구 구동부를 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 로봇 암(210)의 구성이 이에 제한되지는 않으며, 이러한 예시가 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 여기서, 수술자가 조작 레버(110)를 조작함에 의해 로봇 암(210)이 상응하는 방향으로 회전, 이동하는 등의 실제 제어 과정에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
슬레이브 로봇(200)은 환자를 수술하기 위하여 하나 이상으로 이용될 수 있으며, 수술 부위가 디스플레이 부재(120)를 통해 화상 이미지로 표시되도록 하기 위한 복강경(220)은 독립된 슬레이브 로봇(200)으로 구현될 수도 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 복강경 이외의 다양한 수술용 내시경(예를 들어, 흉강경, 관절경, 비경 등)이 이용되는 수술들에 범용적으로 사용될 수 있다.
도 3은 도 1의 수술용 로봇의 슬레이브 로봇을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 슬레이브 로봇(200)은 수술을 위한 각종 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 로봇 암(210)을 구비하고, 로봇 암(210)의 선단부에는 수술용 인스트루먼트(instrument)가 장착된다. 또한, 로봇 암(210)의 선단부에는 캐뉼라(cannula)(230)를 로봇 암(210)에 장착하기 위한 캐뉼라 홀더(300)가 형성된다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐뉼라 홀더(300)에 대해서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 도 3의 캐뉼라 홀더의 단면도이고, 도 5는 도 4의 캐뉼라 홀더의 제1 고정 부재의 사시도이고, 도 6은 도 4의 캐뉼라 홀더의 제2 고정 부재의 사시도이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더(300)는 제1 고정 부재(310) 및 제2 고정 부재(320)를 포함한다.
제1 고정 부재(310)는 제1 베이스(311)와, 제1 조(jaw)(312)와, 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 랙 기어(313)를 포함한다. 나아가, 제1 고정 부재(310)는 캐뉼라 장착 감지부(315)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 제1 고정 부재(310)는 속이 빈 상자 형태의 제1 베이스(311)를 포함한다. 그리고, 제1 베이스(311)의 일 측으로부터 캐뉼라(도 3의 230 참조)를 고정하기 위한 제1 조(jaw)(312)가 돌출 형성되어 있다. 제1 베이스(311)와 제1 조(312)는 일체로 형성될 수도 있고, 또는 별도의 부재로 형성되어 결합될 수도 있다.
그리고, 제1 베이스(311)의 내부에는 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 랙 기어(Rack Gear)(313)가 수용된다. 각각의 랙 기어(313)는 가이드 돌기(313a)가 형성되며, 후술한 잠금 샤프트(323)의 위치에 따라 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323) 사이의 잠금 또는 해제 여부가 결정된다. 즉, 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)가 맞닿아 있는 상태(다시 말하면, 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)에 걸려 있는 상태)에서는, 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 고정되어 그 위치가 변화하지 않는다. 반면, 잠금 샤프트(323)가 회전하여 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 돌기(313a)가 맞닿지 않는 상태(다시 말하면, 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)에 걸려 있지 않은 상태)에서는, 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 해제되어 상호에 대해 이동가능하도록 형성된다. 이에 대해서는 뒤에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
한편, 제1 베이스(311)와 랙 기어(313) 사이에는 코일 스프링과 같은 형태의 제1 탄성 부재(314)가 끼워질 수 있다. 이와 같은 제1 탄성 부재(314)는 베이스(311)와 랙 기어(313)가 서로 멀어지는 방향으로 소정의 탄성력을 가할 수 있다. 따라서 랙 기어(313)는 잠금 샤프트(323)와 서로 가까워지는 방향으로 소정의 탄성력을 제공받는다. 따라서 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)에 걸려 있는 상태에서는 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 안정적으로 고정 상태를 유지하게 되는 것이다.
한편, 제1 고정 부재(310)에서 제1 조(312)의 일 측에는 캐뉼라 장착 감지부(315)가 더 형성될 수 있다. 이와 같은 캐뉼라 장착 감지부(315)는 접촉 센서 등을 포함할 수 있으며, 캐뉼라 홀더(300)와 캐뉼라(도 3의 230 참조)의 접촉 여부 또는 제1 고정 부재(310)와 제2 고정 부재(320) 간의 접촉 여부 또는 제1 고정 부재(310)와 제2 고정 부재(320) 간의 거리 등으로부터 캐뉼라 홀더(300)의 개폐 여부를 감지하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 제2 고정 부재(320)는 제2 베이스(321)와, 제2 조(jaw)(322)와, 축을 중심으로 회전가능하도록 형성된 잠금 샤프트(323), 잠금 샤프트(323)의 일 측에 결합된 노브(knob)(324)를 포함한다.
상세히, 제2 고정 부재(320)는 육면체 또는 플레이트 형태의 제2 베이스(321)를 포함한다. 그리고, 제2 베이스(321)의 일 측으로부터 캐뉼라(도 3의 230 참조)를 고정하기 위한 제2 조(jaw)(322)가 돌출 형성되어 있다. 제2 베이스(321)와 제2 조(322)는 일체로 형성될 수도 있고, 또는 별도의 부재로 형성되어 결합될 수도 있다.
그리고, 제2 베이스(321)의 내부에는 제1 고정 부재(310)의 랙 기어(313)와 접촉 가능하도록 형성되는 잠금 샤프트(323)가 형성된다. 잠금 샤프트(323)는 제2 베이스(321)의 내부에서 제1 고정 부재(310) 쪽을 향하도록 형성될 수 있다. 한편, 잠금 샤프트(323)의 일 측에는 노브(knob)(324)가 결합하여, 상기 잠금 샤프트(323)를 축 방향으로 회전시키는 역할을 수행한다. 즉, 노브(knob)(324)의 회전에 의해 잠금 샤프트(323)가 회전될 수 있다. 한편, 잠금 샤프트(323)의 일 단부에는 잠금 제어 돌기(323a)가 형성된다. 이와 같은 잠금 제어 돌기(323a)는 잠금 샤프트(323)의 회전 여부에 따라 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)에 걸릴 수 있도록 형성되어, 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323) 사이의 잠금 또는 해제 여부를 결정하는 역할을 수행한다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았지만 잠금 샤프트(323)와 노브(324) 사이에는 토션 스프링(미도시)이 개재될 수 있다. 이와 같은 토션 스프링은 노브(324)가 항상 일정한 방향으로 회전하도록 소정의 구동력을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 잠금 샤프트(323)에는 코일 스프링과 같은 형태의 제2 탄성 부재(미도시)가 끼워질 수 있다. 이와 같은 제2 탄성 부재(미도시)는 제1 고정 부재(310)와 제2 고정 부재(320)가 서로 멀어지는 방향으로 소정의 탄성력을 가할 수 있다. 따라서 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)에 걸려 있는 상태에서는 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 고정되어 그 위치가 변화하지 않으나, 노브(324)가 회전하여 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)에 걸려 있지 않은 상태에서는 제2 탄성 부재(미도시)가 제공하는 탄성력에 의해 제1 고정 부재(310)와 제2 고정 부재(320)가 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. (즉 캐뉼라 홀더(300)가 개방 상태가 된다.)
도 7은 도 5의 캐뉼라 홀더의 제1 고정 부재의 랙 기어와 도 6의 제2 고정 부재의 잠금 샤프트가 체결된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 5의 캐뉼라 홀더의 제1 고정 부재의 랙 기어와 도 6의 제2 고정 부재의 잠금 샤프트가 해제된 모습을 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)가 맞닿아 있는 상태, 즉 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)와 치합되어 걸려있는 상태에서는 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 고정되어 그 위치가 변화하지 않는다. 이때, 제1 베이스(311)와 랙 기어(313) 사이에 개재된 제1 탄성 부재(314)는 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로 가까워지는 방향으로 소정의 탄성력을 제공하며, 따라서 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 안정적으로 고정 상태를 유지하게 된다.
이 상태에서, 도 8에 도시된 바와 같이 노브(도 4의 324 참조)가 회전하여 잠금 샤프트(323)가 화살표 A 방향으로 90°회전하면, 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 돌기(313a)가 서로 맞닿지 않게 되고, 따라서 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)에 걸려 있지 않은 상태가 되며, 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 해제되어 상호에 대해 이동가능하게 되는 것이다. 그리고 이때 제2 탄성 부재(미도시)는 제1 고정 부재(도 4의 310 참조)와 제2 고정 부재(도 4의 320 참조)가 서로 멀어지는 방향으로 소정의 탄성력을 가하고 있으므로, 제2 탄성 부재(미도시)가 제공하는 탄성력에 의해 제1 고정 부재(도 4의 310 참조)와 제2 고정 부재(도 4의 320 참조)가 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 되고, 캐뉼라 홀더(300)는 개방(open) 상태가 되는 것이다.
도 9 내지 도 11은 도 4의 캐뉼라 홀더에 캐뉼라가 결합되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 9는 캐뉼라 홀더(300)에 캐뉼라(230)가 결합되기 이전의 캐뉼라 홀더(300)가 개방되어 있는 상태를 나타내는 도면이다. 도 9의 캐뉼라 홀더(300)는 도 8과 같이 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 돌기(313a)가 서로 맞닿지 않은 상태이며, 따라서 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 해제되어 상호에 대해 이동가능한 상태이다. 그리고 제2 탄성 부재(미도시)가 제공하는 탄성력에 의해 제1 고정 부재(310)와 제2 고정 부재(320)가 서로 멀어지는 방향(화살표 B 방향)으로 이동하게 되고, 캐뉼라 홀더(300)는 개방(open) 상태가 되는 것이다.
이 상태에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 캐뉼라(230)가 캐뉼라 홀더(300)의 제1 조(312)와 제2 조(322) 사이에 끼워지게 된다.
그리고 나서, 제2 고정 부재(320)를 제1 고정 부재(310) 쪽으로 가압하여, 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 돌기(313a)가 서로 대응되도록 위치한 상태에서 노브(324)를 회전하여 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 돌기(313a)가 도 7과 같이 맞닿아 있는 상태, 즉 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)가 랙 기어(313)의 가이드 돌기(313a)와 치합되어 걸려있는 상태가 되도록 한다. 그러면 도 11에 도시된 바와 같이 캐뉼라 홀더(300)는 폐쇄(close) 상태가 되고, 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)는 서로에 대해 그 위치가 변화하지 않도록 고정되는 것이다.
한편, 이와 반대로 캐뉼라 홀더(300)를 폐쇄(close) 상태에서 개방(open) 상태로 변화시키기 위해서는, 도 11과 같은 상태에서 노브(324)를 회전하여 잠금 샤프트(323)의 잠금 제어 돌기(323a)와 랙 기어(313)의 돌기(313a)가 서로 맞닿지 않은 상태가 되도록 한다. 따라서 랙 기어(313)와 잠금 샤프트(323)가 서로에 대해 해제되어 상호에 대해 이동가능한 상태이다. 그러면, 제2 탄성 부재(미도시)가 제공하는 탄성력에 의해 제1 고정 부재(310)와 제2 고정 부재(320)가 서로 멀어지는 방향(도 9의 화살표 B 방향)으로 이동하게 되고, 캐뉼라 홀더(300)는 개방(open) 상태가 되는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 로봇 암에의 탈착이 용이하고 사용자 편의성이 향상된 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
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.
300: 캐뉼라 홀더
310: 제1 고정 부재
311: 제1 베이스
312: 제1 조(jaw)
313: 랙 기어
314: 제1 탄성 부재
315: 캐뉼라 장착 감지부
320: 제2 고정 부재
321: 제2 베이스
322: 제2 조(jaw)
323: 잠금 샤프트
324: 노브(knob)

Claims (16)

  1. 제1 베이스, 상기 제1 베이스로부터 돌출 형성된 제1 조(jaw), 상기 제1 베이스 내에 수용되며 서로 마주보도록 형성된 한 쌍의 랙 기어(rack gear)를 포함하는 제1 고정 부재;
    제2 베이스, 상기 제2 베이스로부터 돌출 형성된 제2 조(jaw), 상기 제2 베이스 내에 수용되고 상기 랙 기어와 접촉 가능하도록 형성되는 잠금 샤프트, 상기 잠금 샤프트와 연결되어 상기 잠금 샤프트를 축 방향으로 회전시키는 노브(knob)를 포함하는 제2 고정 부재;를 포함하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 랙 기어에는 각각 가이드 돌기가 형성되고,
    상기 잠금 샤프트의 일 단부에는 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 치합되는 형상의 잠금 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되어 있는 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재의 상대적인 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되지 않은 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측은 상대방에 대해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노브 및 상기 노브에 결합된 상기 잠금 샤프트의 회전에 의해 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기의 체결 여부가 제어되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 베이스와 상기 랙 기어 사이에는 제1 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 랙 기어가 상기 잠금 샤프트와 가까워지는 방향으로 소정의 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 제2 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 어느 일 측에 기 설정된 소정의 방향으로 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 캐뉼라 장착 감지부가 더 구비되어, 상기 캐뉼라 홀더에 캐뉼라가 장착되었는지 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  9. 제1 조(jaw) 및 상기 제1 조의 일 측에 형성된 랙 기어를 포함하는 제1 고정 부재;
    상기 제1 고정 부재에 대해 이동 가능하도록 형성되고, 제2 조(jaw) 및 상기 제2 조의 일 측에 형성되며 상기 랙 기어와 치합하도록 형성된 잠금 샤프트를 포함하는 제2 고정 부재;
    상기 랙 기어 및 상기 잠금 샤프트에 의해 상기 제1 고정 부재에 대한 상기 제2 고정 부재의 이동 가능 여부가 제어되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 잠금 샤프트가 상기 랙 기어에 치합되면 상기 제1 고정 부재에 대한 상기 제2 고정 부재의 이동이 제한되고,
    상기 잠금 샤프트가 상기 랙 기어로부터 해제되면 상기 제1 고정 부재에 대한 상기 제2 고정 부재의 이동이 가능해지는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 랙 기어에는 각각 가이드 돌기가 형성되고,
    상기 잠금 샤프트의 일 단부에는 상기 랙 기어의 가이드 돌기와 치합되는 형상의 잠금 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되어 있는 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재의 상대적인 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 랙 기어의 가이드 돌기와 상기 잠금 샤프트의 잠금 돌기가 상호 체결되지 않은 상태에서는, 상기 제1 고정 부재와 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측은 상대방에 대해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 베이스와 상기 랙 기어 사이에는 제1 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 랙 기어가 상기 잠금 샤프트와 가까워지는 방향으로 소정의 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 제2 탄성 부재가 더 구비되어, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 어느 일 측에 기 설정된 소정의 방향으로 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 어느 일 측에는 캐뉼라 장착 감지부가 더 구비되어, 상기 캐뉼라 홀더에 캐뉼라가 장착되었는지 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 캐뉼라 홀더.
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