KR20150030949A

KR20150030949A - 내시경 장치

Info

Publication number: KR20150030949A
Application number: KR20130110323A
Authority: KR
Inventors: 정혜인; 박문규; 이용희; 이진원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-03-23
Also published as: US20150080658A1; US10405732B2; KR102160753B1

Abstract

본 개시는 내시경 장치에 관한 것으로, 이러한 내시경 장치는, 내시경 장치에 있어서, 자동 모드 또는 수동 모드를 선택하여 구동되는 노브(Knob) 구동부; 상기 노브 구동부에 연결되고, 상기 노브부의 구동에 의해 디스탈 엔드(distal end)부분을 가변시키는 벤딩부(bending part); 상기 노브 구동부로 동력을 전달하는 동력 발생부; 및 상기 동력 발생 부의 구동을 전달하는 동력 전달부를 포함할 수 있다.

Description

내시경 장치{ENDOSCOPE DEVICE}

본 다양한 실시예들은 내시경 장치에 관한 것이다.

일반적으로 내시경은 위, 대장, S자 결장, 기관지 등의 내부에 삽입되어 내부를 직접 볼 수 있고 진단할 수 있게 만든 장치로서, 내시경은 건강에 대한 관심이 높아지면서, 최근 들어 건강검진 등에 빠지지 않고 사용되고 있는 장치이다. 내시경은 피 시술자의 입, 항문 또는 신체 일부의 절개를 통해 신체 내부로 삽입되어 진단을 하게된다.

이런한 내시경 장치는 구동방법에 따라 수동으로 구동되는 내시경 장치와, 자동으로 구동되는 내시경 장치로 구분할 수 있다. 수동 모드의 내시경 장치의 경우, 피 시술자의 경험이나 조작 기술에 많이 의존되어 구동되며, 자동으로 구동되는 내시경 장치의 경우, 수동으로 구동되는 내시경 장치에 비하여 시술자의 경험이나 조작기술에 의존하지 않으며 구동을 용이하게 할 수 있다. 다만, 내시경 장치를 자동으로 구동하는 내시경 장치의 경우, 검사자를 시술하는 과정에서 내시경 장치나 검사 과정에서 문제가 발생되는 응급상황의 경우, 수동으로 전환되지 못하게 되어, 검사 시의 응급상황에 대처되지 못하게 된다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 앞서 설명한 내시경 장치에 비해 시술자가 작은 힘으로도 내시경 장치를 조작할 수 있는 노브 구동부를 포함하는 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 자동 모드 및 수동 모드를 구현할 수 있도록 제공되어, 일반적인 상황에서는 자동 모드로 내시경 장치를 사용할 수 있으며, 자동 모드로 사용되는 경우, 시술자가 적은 힘으로도 조작을 용이하게 할 수 있도록 하고, 자동 모드로 내시경 장치를 사용하는 과정에서, 시술자가 피 시술자(검사자)를 검사하는 과정에서 발생할 수 있는 응급 상황 시에, 수동 모드로 전환하여 동작할 수 있는 노브 구동부를 구비한 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 자동 모드로 내시경 장치를 사용하는 과정에서 응답성을 향상시킬 수 있도록 하는 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 디스탈 엔드의 선단부에서 발생되는 외력을 감지하여 시술자에게 피드백을 할 수 있는 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 시술자를 검사하는 상태에서 위치에 대한 제어 정밀도를 향상시키며, 방향 전환 시 발생하는 유격을 최소화할 수 있도록 포지션(portion) 제어를 용이하게 할 수 있는 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 노브 구동부에 가해지는 구동 동작 신호에 따른 외력(triggering force)를 정확하게 검출할 수 있는 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 내시경 장치에 구비되는 모듈들의 탈, 부착 및 결합을 용이하게 하여 소독을 용이하게 하고, 모듈 중 손상이나 파손된 모듈들의 교체를 용이하게 하며, 모듈들의 결합이나, 내시경 장치의 구동에 따라 발생될 수 있는 유격을 저감시킬 수 있는 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 노브 구동부에 별도의 락킹을 가하지 않아도 포지션 홀딩(position holding)이 가능한 내시경 장치를 제공하고자 한다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는 노브 구동부의 구동토크 검출 후, 외란(disturbance, 또는 반력)으로 측정되는 요소에 대해서는 햅틱 피드백과 같은 피드백을 시술자에게 제공할 수 있는 내시경 장치를 제공하고자 한다.

상기의 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 개시의 다양한 실시예들 중 하나의 실시예의 내시경 장치는, 내시경 장치에 있어서, 자동 모드 또는 수동 모드를 선택하여 구동되는 노브(Knob) 구동부; 상기 노브 구동부에 연결되고, 상기 노브부의 구동에 의해 디스탈 엔드(distal end)부분을 가변시키는 벤딩부(bending part); 상기 노브 구동부로 동력을 전달하는 동력 발생부; 및 상기 동력 발생 부의 구동을 전달하는 동력 전달부를 포함할 수 있다.

상기의 다양한 실시예들에 따른 내시경 장치는, 시술자가 기존의 내시경 장치에 비해 작은 힘으로도 조작할 수 있어, 시술자의 피로도를 저하시킬 수 있고, 시술자가 조작을 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는 자동 구동 모드와, 수동 구동 모드를 구현할 수 있으며, 일반적인 시술 상황에서는 자동 모드로 내시경 장치를 사용할 수 있고, 자동 모드로 내시경 장치를 사용하는 과정에서, 시술자가 피 시술자(검사자)를 검사하는 과정에서 발생할 수 있는 응급 상황 시에, 수동 모드로 전환하여 동작할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치를 자동 모드로 사용하는 경우, 시술자가 적은 힘으로도 조작을 용이하게 할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 자동 모드로 내시경 장치를 사용하는 과정에서 응답성을 향상시킬 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 내시경 장치의 삽입부분 중 선단부에서 발생되는 외력을 감지하여 시술자에게 피드백을 할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 검사자를 검사하는 상태에서 위치에 대한 제어 정밀도를 향상시키며, 선단부의 방향 전환 시 발생하는 유격을 최소화할 수 있도록 포지션(portion) 제어를 용이하게 할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 노브 구동부에 가해지는 구동 동작 신호에 따른 외력(triggering force)를 정확하게 검출할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 구비되는 모듈들의 탈, 부착 및 결합을 용이하게 하여, 내시경 장치의 소독을 용이하게 하고, 완전한 소독을 가능하게 할 수 있으며, 모듈 중 파손이나 손상이 발생되는 부분은 교체를 용이하게 할 수 있고, 모듈들의 결합이나, 내시경 장치의 구동에 따라 발생될 수 있는 유격을 저감시킬 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는, 노브 구동부에 별도의 락킹을 가하지 않아도 포지션 홀딩(position holding)을 가능하게 할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치는 파워노브의 구동토크 검출 후, 외란(disturbance, 또는 반력)으로 측정되는 요소에 대해서는 햅틱 피드백과 같은 피드백을 시술자에게 제공할 수 있다.

도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 개시의 다양한 실시예 중 하나의 실시예에 따른 내시경 장치를 개략화시킨 도면으로서, 도 2의 (a)는 동력 전달부와 동력 발생부의 결합 전 상태의 내시경 장치를 개략화시킨 도면이고, 도 2의 (b)는 동력 전달부와 동력 발생부의 결합 후 상태의 내시경 장치를 개략화시킨 도면이다.
도 3은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 노브 구동부를 다각도로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 노브 구동부의 분리나 결합된 상태들을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 노브 구동부의 결합 상태 및 이의 구동 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치에서, 제1유격 저감 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 (b)부분을 확대한 도면이다.
도 8은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치에서, 동력 전달부의 분리된 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치에서, 동력 전달부의 결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 10 도 9의 (b)를 개략화한 도면이다.
도 11은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 발생부를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 발생부의 일부 구성을 결합한 도면이다.
도 13 및 14는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 발생부의 결합된 상태를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 개시의 하나의 실시에에 따른 동력 발생부의 결합 상태를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 16은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 전달부와 동력발생부의 결합 전 상태를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 다른 방향을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 전달부와 동력 발생부의 결합된 상태를 나타내는 도면이다.
도 19 및 도 20은 본 개시의 하나의 실싱예에 따른 결합장치의 결합상태 및 구동 상태를 나타내는 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 개시의 내시경 장치의 구동 흐름도를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치(10)를 설명하기로 한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 1이나, 2 등과 같은 서수를 사용하고 있으나, 이는 단지 동일한 명칭의 대상들을 서로 구분하기 위한 것이고, 그 순서는 임의로 정할 수 있으며, 후순위의 대상에 대해 선행하는 설명을 준용할 수 있다.

도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)는 노브(knob) 구동부(100)를 중심으로, 노브 구동부(100)의 일 방향으로 인석셕 튜브(210)(insertion tube), 벤딩부(220)(bending), 디스탈 엔드(230)(distal end)를 포함하는 제1부재(11)와, 노브 구동부(100)의 타 방향으로 유니버셜 듀브(300)(universal tube), 동력 발생부(700)를 포함하는 제2부재(12)를 포함할 수 있다.

제1부재(11)에는 제1유격 저감 장치(600)를 더 포함하며, 제2부재(12)에는 동력 전달부(400) 및 유격 흡수 장치(800)(이하 '제3유격 저감 장치(800)'라고 함.)를 더 포함 할 수 있다.

도 2 는 본 개시의 다양한 실시예 중 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)를 개략화시킨 도면으로서, 도 2의 (a)는 동력 전달부(400)와 동력 발생부(700)의 결합 전 상태의 내시경 장치(10)를 개략화시킨 도면이고, 도 2의 (b)는 동력 전달부(400)와 동력 발생부(700)의 결합 후 상태의 내시경 장치(10)를 개략화시킨 도면이다. 도 2를 참조하면, 벤딩부(220)는 전달 와이어(1212), 후술하나 제2동력 전달 와이어(1212b)를 통해 노브 구동부(100)와 연결되고, 동력 발생부(700)는 전달 와이어(1212), 후술하는 제1동력 전달 와이어(1212a)를 통해 노브 구동부(100)에 연결된다. 즉, 노브 구동부(100)가 벤딩부(220)와 동력 발생부(700)에 동시에 연결됨으로써 자동 조작을 위한 구동을 하거나, 수동 조작을 위한 구동을 할 수 있게 된다.

본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)를 자동 조작 모드로 구동하는 경우, 시술자가 노브부(111)를 회전시키면, 시술자가 노브부(111)로 가한 외력(triggering force)은 동작 신호 검출부(120)에 의해 감지되어 신호를 검출하게 된다. 검출된 신호에 따라 내시경 장치(10)의 시스템에서는 검출 신호에 해당되는 동작 속도로 동력 발생부(700)를 구동시킨다. 이에, 검출 신호에 해당되는 동작 속도로 구동되는 동력 발생부(700)의 구동력은 동력 전달부(400)를 통해 이단 풀리 부재(1211)로 전달되고, 이단 풀리 부재(1211)로 전달된 구동력은 벤딩부(220)를 통해 선단부(230)의 위치를 가변하게 되는 것이다. 따라서, 시술자가 적은 힘으로 노브부(111)를 조작할 수 있게 된다. 또한, 내시경 장치(10)는 실시간으로 노브부(111)에 인가되는 외력(triggering force)을 감지하여 내시경 장치(10)의 동작 여부를 결정하거나 내시경 장치(10)의 구동 속도를 조절하게 된다(자동 조작 모드)(도 21 참조).

또한, 동력 발생부(700)에는 구동부재(510) 및 이에 연결되는 토크 센서 모듈(1235)(520)이 제공된다. 내시경 장치(10)의 시스템에는 정상적인 구동 상태에 따른 토크 센서 모듈(1235)(520)의 감지 신호를 저장하여 토크 센서 모듈(1235)(520)에서 실시간으로 감지 신호를 검출할 수 있다. 토크 센서 모듈(1235)(520)의 실시간 감지 신호 값과 정상 구동 시의 감지 신호 값을 비교하여 햅틱 피드백 여부를 결정할 수 있다. 즉, 토크 센서 모듈(1235)(520)은 외력의 변화, 예를 들어 노브부(111)에서 가해지는 외력(triggering sensor)이외의 반력에 의한 외력의 변화를 감지할 수 있게 된다. 이러한 토크 센서 모듈(1235)(520)을 통한 외력의 변화를 감지 신호를 통해 구동 부재를 제어하여 사용자에게 피드백하여 구동력을 변화시키는 외부 요인을 사용자에게 전달할 수 있는 것이다(햅틱 피드백 제공 모드, 도 22 참조).

또한, 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)를 수동 조작 모드로 구동하는 경우, 시술자가 노브부(111)를 회전시키면, 시술자가 노브부(111)로 가한 외력은 벤딩부(220)와 동력 발생부(700)에 동시에 제공되어, 벤딩부(220)와 동력 발생부(700)가 동시에 작용 함으로써 선단부(230)의 위치가 변하게 된다(수동 조작 모드).

상기한 기능과 구성을 가지는 내시경 장치(10)를 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 노브 구동부(100)를 다각도로 나타내는 도면이고, 도 4는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 노브 구동부(100)의 분리나 결합된 상태들을 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 하나의 실시예에 따른 노브 구동부(100)는 노브부(111)(knob)와, 동작 신호 검출부(120) 및 제1유격 저감 장치(600)를 포함할 수 있다. 노브부(111)는 외력을 전달받아 조작을 행할 수 있는 구성으로, 노브(111)와, 메인 축(112)을 포함할 수 있으며, 시술자는 노브를 통해 제1부의 구동을 조작하게 된다.

노브부(111)는 선단부(230)의 구동방향에 따라 복수개 구비될 수 있으며, 본 개시의 하나의 실시예에서 노브부(111)는 선단부(230)를 제1방향(예를 들어 좌, 우 방향) 및 상기 제1방향과 다른 제2방향(예를 들어 상, 하 방향)으로 구동시킬 수 있도록 한 쌍이 구비되는 수 있다. 또한, 후술하는 동작 신호 검출부(120)도, 이단 폴리부재(1211)도, 파워 노브부(111) 등의 구성도 제1방향 및 제2방향의 구동을 위해 한 쌍이 구비될 수 있다.

동작 신호 검출부(120)는 노브부(111)에 제공되는 외력에 따라 노브부(111)의 동작 신호를 검출하는 구성이다. 상기 동작 신호 검출부(120)는 회전부재(121)와, 전달부재(122) 및 센서(sensor)부재를 포함한다.

회전부재(121)는 노브부(111)에 구비되어, 노브부(111)의 회전을 동력 발생부(700)와, 벤딩부(220)에 전달할 수 있는 구성이다. 회전부재(121)는 전달 와이어(1212)와, 이단 풀리 부재(1211)(two stepped pulley)를 포함하는 구성이다.

전달 와이어(1212)는 이단 풀리 부재(1211)를 중심으로 동력 발생부(700)와 이단 풀리 부재(1211)를 연결하고, 벤딩부(220)와 이단 풀리 부재(1211)를 연결하여 이단 풀리 부재(1211)의 회전 구동을 전달할 수 있는 구성이다. 전달 와이어(1212)는 제1동력 전달 와이어(1212a)와, 제2동력 전달 와이어(1212b)를 포함할 수 있다. 제1동력 전달 와이어(1212a)는 회전부재(121), 구체적으로 제1이단 풀리부와 동력 발생부(700) 사이에 감겨 회전부재(121)와 동력 발생부(700)를 연결한다. 제2동력 전달 와이어(1212b)는 회전부재(121), 구체적으로 제2이단 폴리부와 벤딩부(220) 사이에 감겨 회전부재(121)와 동력 발생부(700)를 연결한다. 따라서, 회전부재(121)를 중심으로 동력 전달부(400)와 벤딩부(220)가 서로 다른 전달 와이어(1212)로 연결되는 구성이다. 또한, 전달 와이어(1212)는 제1동력 전달 와이어(1212a)와 제2동력 전달 와이어(1212b)를 한 쌍으로 하여 제1방향 구동을 가능할 수 있고, 전달 와이어(1212)가 두 개가 구비되면, 제1방향 및 제2방향 구동을 가능하게 할 수 있음을 알 수 있다.

이단 풀리 부재(1211)(two stepped pulley)는 도넛 형상으로 외측면에는 제1동력 전달 와이어(1212a)와 제2동력 전달 와이어(1212b)가 안착되어 감싸질 수 있도록 두 개의 홈이 형성된다. 이단 풀리 부재(1211)는 그 중앙부에 형성된 홀에 의해 전달부재(122)에 끼워지고, 전달부재(122)의 단부, 구체적으로 전달부재(122)의 하부에 위치되어 고정된다. 이단 풀리 부재(1211)는 전달부재(122)의 회전에 따라 회전되도록 결합될 수 있다. 구체적으로, 이단 폴리부재(1211)는 제1 이단 풀리부(two stepped pulley part)와, 제2 이단 풀리부(two stepped pulley part)를 포함할 수 있다. 제1이단 풀리부는 제1동력 전달 와이어(1212a)가 감기는 부분이며, 제2이단 풀리부는 제1이단 풀리부와 이웃한 상측 또는 하측에 제공되어 제2동력 전달 와이어(1212b)가 감기는 부분이다.

노브부(111)를 회전 시켜 외력을 발생시키면, 전달부재(122)를 통해 회전부재(121), 구체적으로 이단 풀릴 부재가 회전 함으로써, 이단 풀리 부재(1211)의 홈에 감겨 있는 전달 와이어(1212)들은 회전 방향으로 당겨져 장력이 발생되고, 이에 동력 발생부(700)에 구동이 인가되거나, 벤딩부(220)를 좌, 우 방향 또는 상, 하 방향으로 조작을 가능하게 한다.

전달부재(122)는 그 내측으로 메인 축(112)을 삽입하여, 메인 축(112)을 중심으로 노브부(111)의회전 방향으로 회전하여 노브부(111)에 인가되는 외력을 회전부재(121)로 전달할 수 있는 구성이다. 전달부재(122)의 하부에는 풀리 결합부(1221)가 구비되어, 이단 풀리 부재(1211)가 풀리 결합부(1221)에 끼워지면, 이단 풀리 부재(1211)가 전달부재(122)의 회전에 따라 회전 가능하게 결합되도록 이단 풀리 부재(1211)를 고정 및 지지할 수 있다. 전달부재(122)의 상부에는 전달부재(122)의 외측면으로 돌출되어 센서 부재(123)를 고정 및 지지하는 센서 결합부(1222)가 구비된다. 또한, 센서 결합부(1222) 상부의 전달부재(122)(이하, '상부 전달부(1223a)' 라함.)는 회전 축 방향으로 슬롯 홈들을 형성할 수 있으며, 이는 전달부재(122)의 상부 센서 부재(123)의 피봇 모듈(1236)이 끼워져 고정된 상태에서, 피봇 모듈(1236)은 전달부재(122)의 회전 시 회전되지 않으며 고정될 수 있다.

센서(sensor)부재는, 노브부(111)의 외력에 따라 동작 신호를 검출할 수 있는 구성이다. 센서 부재(123)는, 지지플레이트(1231)와 센서부를 포함할 수 있다.

지지플레이트(1231)는 전달부재(122)의 상부, 구체적으로 센서 결합부(1222) 상에 안착되어 고정될 수 있다. 지지플레이트(1231)는 전달부재(122)에 삽입되어 고정되는 관통홀(1232)과, 관통홀(1232)을 중심으로 서로 대향하게 제공되며, 공간을 중심으로 서로 마주하도록 지지돌기(1233)를 포함할 수 있다. 센서부는 지지플레이트(1231)에 실장되는 구성이다. 센서부는 피봇 모듈(1236)(pivot module)과, 센서 접촉 모듈(1234)(sensor contact module) 및 센서 모듈(1235)(sensor module)을 포함할 수 있다. 피봇 모듈(1236)은 전달부재(122)의 타단부 말단, 본 개시에서는 전달부재(122)의 상단에 끼워질 수 있는 구성이다. 피봇 모듈(1236)의 외측면에서 일방향으로 연장되는 암부(1236a)를 포함하여 센서 접촉 모듈(1234)이 피봇 모듈(1236)의 암부(1236a)에 끼워질 수 있도록 구비된다. 센서 접촉 모듈(1234)은 암부(1236a)에 끼워지며, 암부(1236a)를 중심으로 양측으로 접촉부를 구비한다. 센서 접촉 모듈(1234)은 지지돌기(1233) 사이에 위치되어, 지지돌기(1233)의 대향향 면에 실장되는 센서 모듈(1235)과 양측의 접촉부가 접촉될 수 있게 실장된다. 센서 모듈(1235)은 지지돌기(1233)의 서로 대향한 면에 실장되어, 회전 방향에 따라 센서 접촉 모듈(1234)이 접촉 및 이에 대한 힘을 감지하는 구성이다. 본 개시의 센서 모듈(1235)은 포스(force) 센서를 포함하여 이루어질 수 있다. 본 개시의 센서부는 상기의 구성들을 포함하여 이루어지는 것을 예를 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 노브부(111)의 회전을 감지할 수 있도록 하는 구성이라면, 그 구성이나 형태 등은 변형 및 변경이 가능할 수 있다.

도 5는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 노브 구동부(100)의 결합 상태 및 이의 구동 상태를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하여, 상기의 구성들을 포함하는 노브 구동부(100)의 동작을 살펴본다. 전달부재(122)는 노브부(111)의 메인 축(112)에 끼워지고, 전달부재(122)의 하부에는 회전부재(121), 상부에는 센서 부재(123)가 실장된다. 지지플레이트(1231)가 전달부재(122)에 끼워지면, 지지플레이트(1231)의 관통홀(1232)을 통해 상부 전달부(1223a)가 돌출된다. 이에 돌출된 상부 전달부(1223a)로 피봇 모듈(1236)을 실장한다. 피봇 모듈(1236)의 암부(1236a)는 서로 대향한 지지돌기(1233) 사이에 위치되고, 암부(1236a)에 센서 접촉 모듈(1234)을 실장한다(도 4의 (a) 참조). 이러한 결합 상태를 가지는 노브 구동부(100)에서, 시술자가 노브부(111)에 외력을 가하게 되면, 회전부재(121)가 외력의 방향으로 회전한다. 이단 풀리 부재(1211)가 외력방향으로 회전하게 되면 이단 풀리 부재(1211)를 감싸는 제1,2동력 전달 와이어(1212)는 외력 방향으로 잡아당겨지는 장력이 발생되는 것이다. 제1이단 풀리부와 동력 발생부(700) 사이에 감겨진 1동력 전달 와이어(1212)는 도 5의 (b)에서와 같은 장력이 발생되고, 제2이단 폴리부와 벤딩부(220) 사이에 감견진 제2동력 전달 와이어(1212b)도 도 5의 (b) 에서와 같은 장력이 발생하게 되는 것이다(도 5 (b) 참조).

또한, 도 5의 (c)를 참조하여 노브부(111)에 발생되는 외력에 따라 센서모듈의 동작을 살펴본다. 노브부(111)의 구동 전에는 양측의 지지돌기(1233) 사이에 센서 접촉 모듈(1234)이 제공되어 센서 접촉 모듈(1234)과 센서 모듈(1235)이 서로 소정 간격 이격된 상태를 유지한다. 이 상태에서 노브부(111)에 외력이 발생되면, 피봇 모듈(1236)은 고정된 상태에서 지지플레이트(1231)가 회전한다. 지지플레이트(1231)의 회전에 따라 일측의 지지돌기(1233)와 일측의 센서 모듈(1235)은 접촉이 발생하게 된다. 이에, 접촉 신호가 시스템에 인가되고, 시스템으로 인가된 검출 신호에 따라 후술하는 동력 발생부(700)의 구동을 제어할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예에 따른 내시경 장치(10)에는 적어도 하나 또는 그 이상의 유격 저감 장치를 구비할 수 있으며, 본 개시의 하나의 실시예에서는 세가지의 유격 저감 장치를 구비하는 것을 예를 들어 설명한다. 제1유격 저감 장치(600)는 제1부재(11) 상에 제공되는 전달 와이어(1212)의 유격을 보상할 수 있도록 구비되며, 제2유격 저감 장치(400)는 제2부재(12) 상에 제공되는 전달 와이어(1212)의 유격을 보상할 수 있도록 구비되고, 제3유격 저감 장치(800)는 동력 발생부(700)에서 발생되는 유격을 보상할 수 있도록 구비될 수 있다.

여기서는 도 6을 통해 제1유격 저감 장치(600)를 먼저 설명한다.

도 6은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)에서, 제1유격 저감 장치(600)를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 (b)부분을 확대한 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 제1유격 저감 장치(600)는 제1부재(11) 상에 제공되는 전달 와이어(1212)의 유격을 저감시키기 위한 구성이다. 제1유격 저감 장치(600)는 노브 구동부(100)와 인선셕 튜브(210) 사이의 노브부(111) 몸체 내측에 구비된다(도 2 참조). 제1유격 저감 장치(600)는 유격 하우징(810)(610)과, 와이어 접촉부(620)와, 회전각 조절부(630)를 포함할 수 있다. 유격 하우징(810)(610)은 노브부(111)의 몸체 내측에 고정되어 와이어 접촉부(620)를 회전 가능하게 실장하는 구성이다. 와이어 접촉부(620)는, 유격 하우징(810)(610)에 회전 가능하게 실장된다. 와이어 접촉부(620)는 회전 자유도를 가지는 외팔보의 구조를 가지며, 일단은 노브부(111) 몸체의 내측에 회전축을 중심으로 회전되게 결합되며, 타단은 전달 와이어(1212), 구체적으로 제2동력 전달 와이어(1212b)에 힘을 가하여 제2동력 전달 와이어(1212b)에 발생되는 유격을 보상할 수 있다. 회전각 조절부(630)는 와이어 접촉부(620)의 회전 각도를 조절하고, 소정 각도에서 와이어 접촉부(620)가 고정될 수 있게 지지한다. 회전각 조절부(630)는 노브 몸체(13)의 외부에서 관통된 조절 나사 등으로 구비될 수 있으며, 회전각 조절부(630)는 와이어 접촉부(620)의 타면에 힘을 가하여 와이어 접촉부(620)의 각도를 조절한다. 이에 따라, 도 2의 (a)를 참고하여 보면,

제1유격 저감 장치(600)는 회전각 조절부(630)에 따라 와이어 접촉부(620)의 타단은 제2동력 전달 와이어(1212b) 측에 힘(압축력)을 제공하여 벤딩부(220)와 노브 구동부(100) 사이에 발생되는 제2동력 전달 와이어(1212b)의 유격을 저감시킬 수 있다.

도 8은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)에서, 동력 전달부(400)의 분리된 상태를 나타내는 도면이다. 도 9는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 내시경 장치(10)에서, 동력 전달부(400)의 결합 상태를 나타내는 도면이다. 또한 도 10 도 9의 (b)를 개략화한 도면이다. 도 8 내지 도 10을 참조하면, 동력 전달부(400)는 노브 구동부(100)와, 동력 발생부(700) 사이에 제공되는 구성이다 동력 전달부(400)(이하 '제2유격 저감 장치(400)' 라 함.)는 프레임과, 방향 전환 풀리부(710)(pulley)부 변위 조절부(720) 및 변위 조절 탄성부(730)를 포함할 수 있다. 프레임은 노브 구동부(100)와 동력 발생부(700) 사이에 제공되어, 그 내측으로 변위 조절부(720) 및 변위 조절 탄성부(730)가 실장된다. 방향 전환 풀리부(710)는 제1방향의 전달 와이어(1212) 및 제2방향의 전달 와이어(1212)를 감싸도록 한 쌍 구비될 수 있다. 구체적으로 하나의 방향 전환 폴리부는 아령(또는 덤벨(dumbbell)) 형상을 가지며 양측의 돌출된 부분으로 제1동력 전달 와이어(1212a)가 감싸진다. 변위 조절부(720)는 프레임에 이동 가능하게 결합되고, 제1동력 전달 와이어(1212a)가 고정되어, 제1동력 전달 와이어(1212a)의 병진 모션(translation motion) 을 제공한다. 변위 조절부(720)는 동력 발생부(700)의 구동에 따라 제1동력 전달 와이어(1212a)의 유격을 조절한다. 이러한 변위 조절부(720)는, 가이드부(721)와 조절 가이드를 포함한다. 가이드부는 프레임에 이동 가능하게 결합되는 구성이며, 조절 가이드부는 가이드부에 연장되고, 제1동력 전달 와이어(1212a)의 단부를 고정한다. 따라서 이에, 동력 발생부(700)의 구동은 변위 조절부(720)로 제공되고, 변위 조절부(720)는 일 방향으로 이동될 수 있다. 변위 조절부(720)의 이동에 따라 조절 가이드부에 고정된 제1동력 전달 와이어(1212a)는 잡아당겨지게 되어 장력이 발생되면서 구동되고, 이에 따라 유격이 보상될 수 있는 것이다.

상기의 제2유격 저감 장치(400)와, 동력 발생부(700) 사이를 결합하기 위해 결합장치(800)가 포함된다. 이러한 결합장치(800)는 제2유격 저감 장치(400)에 제공되는 제1결합부(810)와, 후술하는 동력 발생부(700)에 제공되는 제2결합부(820)를 포함할 수 있다. 제1결합부(810)는 제2유격 저감 장치(400), 구체적으로 프레임의 일단에서 돌출되며, 제2결합부(820)에 안착되는 구성이다. 이에 동작이나, 구체적인 구성 후술한다.

도 11은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 발생부(700)를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 발생부(700)의 일부 구성을 결합한 도면이다. 또한, 도 13 및 14는 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 발생부(700)의 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 15는 본 개시의 하나의 실시에에 따른 동력 발생부(700)의 결합 상태를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 11 내지 도 15를 참조하면, 동력 발생부(500)는, 적어도 하나 또는 이상의 구동부재(510)와 토크 센서 부재(520)(tor'ue sensor) 및 기어부재(530)를 포함할 수 있다.

구동부재(510)는 모터와 같이 구동력을 제공하는 구성이며, 제1방향 및 제2방향의 구동제어를 위해 양측으로 한 쌍이 구비된다. 토크 센서 부재(520)는 구동부재(510)에 연결되고, 구동부재(510)의 구동부 시 구동부재(510)에서 발생되는 감지할 수 있도록 제공된다. 즉 모터와 같은 구동부재(510)에 가해지는 시스템 부하는 토크 센서 부재(520)에서 측정되어, 시스템 부하의 변화를 실시간으로 검출하고 모니터링 할 수 있게 된다. 기어부재(530)는 구동부재(510)의 일단에 제공되어 구동부재(510)의 구동력을 제2유격 저감 장치(400)(동력 전달부(400))로 전달한다. 기어부재(530)는, 피니언 기어(531)(pinion gear)와, 랙기어(532)(rack gear)를 포함할 수 있다. 피니언 기어(531)는 구동부재(510)에 연결되고, 랙기어(532)에 맞물려 구동부재(510)의 회전을 랙기어(532)로 전달한다. 랙기어(532)는 피니언 기어(531)의 상, 하면에 한 쌍이 맞물리게 구비되어, 구동부재(510)의 회전에 따른 구동력을 직진 구동력을 전환시킨다. 피니언 기어(531)가 회전함에 따라 랙기어(532)는 서로 반대 방향으로 움직인다.

동력 발생부(700)의 한 쌍의 랙기어(532)는 동력 전달부(400)의 변위 조절부(720)에 접촉하여 동력을 전달하게 된다. 한 쌍의 랙기어(532)는 서로 반대방향으로 진행하게 됨으로써, 압축력을 제공하는 하나의 랙기어(532b, 도 2(a)를 참조하면 하부의 랙기어(532b)를 지시함)와, 접촉하는 변위 조절부(720)('제2변위조절부'라 함.)는 같은 방향으로 구동되고, 동시에, 상부의 랙기어(532)(532a)와 접촉하는 변위 조절부(720)('제1변위조절부'라 함.)는 제1동력 전달 와이어(1212a)의 장력에 의해 상부의 랙기어(532)에 접촉하여 인장된다. 이와 같이, 구동부재(510)의 회전 방향이 바뀜에 따라 랙기어(532) 및 변위 조절부(720)의 운동 방향이 변할 수 있게 되는 것이다(도 20 참조).

상기의 동력 발생부(700)에는 구동 모터의 구동에 따른 동력 발생부(700)의 유격을 제어하는 제3유격 저감 장치(800)(이하 '유격 흡수 장치(800)'라 함. )를 더 포함한다.

유격 흡수 장치(800)는 하우징(810)과, 유격가이드부(820) 유격 탄성부(8301)를 포함할 수 있다. 하우징(810)은 상기 동력 발생부(700)가 안착되는 안착부를 구비한다. 유격가이드부(820)는 안착부에 제공되고, 상기 동력 발생부(700)의 상기 랙기어(532) 방향으로 병진 운동(translation motion)의 자유도를 제공한다. 유격 탄성부(8301)는 안착부의 단부로 상기 가이드부에서 병진 운동되는 상기 동력 발생부(700)에 탄성을 제공한다.

도 16은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 전달부(400)와 동력 발생부(500)의 결합 전 상태를 나타내는 도면이고, 도 17은 도 16의 다른 방향을 나타내는 도면이다. 도 18은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 동력 전달부(400)와 동력 발생부(700)의 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도 19 및 도 20은 본 개시의 하나의 실싱예에 따른 결합장치(800)의 결합상태 및 구동 상태를 나타내는 도면이다.

도 16 내지 도 20을 참조하면, 동력 전달부(400)와 동력 발생부(700)를 결합하기 위한 결합장치(800)가 구비된다. 앞서 언급한 바와 같이, 결합장치(800)는 제1결합부(810)와, 제2결합부(820)를 포함한다. 제1결합부(810)는 동력 전달부(400), 구체적으로 프레임의 일측에 제공되는 구성이며, 본 개시에서는 제1결합부(810)의 외측으로 나사산을 형성한 수나사부를 포함하는 것을 예를 들어 설명한다 또한, 제2결합부(820)는 동력 발생부(700), 구체적으로 하우징(810)의 일측으로 돌출되어 제1결합부(810)가 안착되어 결합되는 구성이다. 본 개시에서는 제2결합부(820)의 내측으로 나사산을 형성한 암나사부를 포함하는 것을 예를 들어 설명한다. 이에, 제1결합부(810)와 제2결합부(820)가 맞물리는 거리, 구체적으로 회전에 의해 수나사부가 암나사부에 인입되는 거리에 따라 동력 전달부(400)와 동력 발생부(700)의 거리가 조절될 수 있다.

제2결합부(820)에는 랙기어(532)에서 연장된 돌기부가 구비되고, 제1결합부(810)에는 조절 가이드부가 구비되어, 제1결합부(810)와 제2결합부(820)가 맞물려 결합되면, 동일 위치 선상에 제공되는 가이드부와 돌기부의 단부는 밀착 연결된다. 이에 따라, 돌기부의 움직임이 조절 가이드부로 제공될 수 있는 것이다.

즉, 동력 발생부(700)를 병진 방향으로 구속하는 암나사부와 동력 전달부(400)의 수나사부가 결합함으로써, 동력 발생부(700)와 동력 전달부(400) 간의 거리가 줄어든다. 동력 발생부(700)와 동력 전달부(400) 간의 거리가 좁아짐에 따라 동력 발생 장치의 한 쌍의 랙기어(532)는 동력 전달부(400)이 조절 가이드부에 맞닿게되고, 조절 가이드부에 압축력이 가해지게 되어 유격이 줄어들 수 있게 되는 것이다.

또한, 도21 및 도 22는 앞서 내시경 장치의 설명에서 자동 조작 모드, 수동 조작 모드 및 피드백 제어하는 것을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 이에 대한 설명은 앞에 설명을 준용한다.

상술한 내시경 장치의 구체적인 다양한 실시 예들에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 상술한 설명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 이에, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 할 것이다.

10: 내시경 장치 100: 노브 구동부
210: 선셕튜브 220: 벤딩부
230: 디스탈 엔드 300: 유니버셜 튜브
400; 동력 전달부 500: 동력 발생부
600: 제1유격 저감 장치 700: 제2유격 저감 장치
800: 결합 장치

Claims

내시경 장치에 있어서,
자동 모드 또는 수동 모드를 선택하여 구동되는 노브(Knob) 구동부;
상기 노브 구동부에 연결되고, 상기 노브부의 구동에 의해 디스탈 엔드(distal end)부분을 가변시키는 벤딩부(bending part);
상기 노브 구동부로 동력을 전달하는 동력 발생부; 및
상기 동력 발생 부의 구동을 전달하는 동력 전달부를 포함하는 내시경 장치.
제1항에 있어서, 상기 노브 구동부는,
외력을 전달 받는 노브부(Knob part); 및
상기 노브부의 동작 신호를 검출하는 동작 신호 검출부를 포함하는 내시경 장치.
제2항에 있어서, 상기 동작 신호 검출부는,
상기 노브부에 구비되고, 상기 노브부의 회전을 상기 동력 발생부와 상기 벤딩부에 전달하는 회전부재;
상기 노브부의 메인 축에 제공되고, 상기 노브부에 인가된 외력을 상기 회전부재로 전달하는 전달 부재; 및
상기 노브부의 외력에 따라 동작 신호를 검출하는 센서(sensor)부재를 포함하는 내시경 장치.
제3항에 있어서,
상기 회전부재는 상기 전달 부재의 단부에 위치되는 이단 풀리 부재(two stepped pulley); 및
상기 이단 풀리 부재와 상기 동력 발생부 및 상기 이단 풀리 부재와 상기 벤딩부에 구비되어 상기 이단 풀리 부재의 회전 구동을 전달하는 전달 와이어를 포함하는 내시경 장치.
제4항에 있어서, 상기 이단 풀리 부재는,
상기 전달 와이어 중 제1동력 전달 와이어가 감기는 제1이단 풀리부(two stepped pulley part); 및
상기 제1이단 풀리부에 상측 또는 하측에 제공되고, 상기 전달 와이어 중 제2동력 전달 와이어가 감기는 제2이단 풀리부(two stepped pulley part)를 포함하는 내시경 장치.
제5항에 있어서,
상기 노브 구동부에는 제1유격 저감 장치가 더 포함되는 내시경 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1유격 저감 장치는,
노브부 몸체의 내측에 구비되는 유격 하우징;
상기 유격 하우징에 회전 가능하게 실장되며, 회전축을 중심으로 회전되어 상기 제2동력 전달 와이어로 힘을 가하는 와이어 접촉부; 및
상기 와이어 접촉부의 회전 각도를 조절하는 회전각 조절부를 포함하는 내시경 장치.
제3항에 있어서,
상기 전달부재의 하부에는 상기 이단 풀리 부재를 회전 가능하게 결합하는 풀리 결합부가 구비되고,
상기 전달 부재의 상부에는 상기 센서부재를 고정 지지하는 센서 결합부가 구비되는 내시경 장치.
제5항에 있어서, 상기 센서부재는,
상기 전달부재의 상부에 위치되는 지지 플레이트; 및
상기 지지 플레이트에 구비되는 센서부를 포함하는 내시경 장치.
제9항에 있어서, 상기 지지 플레이트는,
상기 전달부재에 삽입되어 고정되는 관통홀; 및
상기 관통홀을 중심으로 서로 대향하게 제공되는 지지돌기를 포함하는 내시경 장치.
제10항에 있어서, 상기 센서부는,
상기 전달부재의 타단부 말단에 끼워지며, 연장되는 암부를 포함하는 피봇 모듈(pivot module);
상기 암부에 끼워지고, 상기 지지돌기 사이로 위치되는 센서 접촉 모듈(sensor contact module); 및
상기 지지돌기의 서로 대향한 면에 제공되어 상기 센서 접촉 모듈의 접촉을 감지하는 센서 모듈(sensor module)을 포함하는 내시경 장치.
제10항에 있어서, 상기 동력 발생 부는,
적어도 하나 또는 이상의 구동부재;
상기 적어도 하나 또는 이상의 구동부재에 연결되는 토크 센서부재(tor'ue sensor); 및
상기 구동부재에 연결되는 기어부재를 포함하는 내시경 장치.
제12항에 있어서, 상기 기어부재는,
상기 구동부재에 연결되는 피니언 기어(pinion gear); 및
상기 피니언 기어의 상, 하면에 맞물리는 랙기어(rack gear)를 포함하는 내시경 장치.
제13항에 있어서,
상기 동력 발생부에는 유격 흡수 부재를 더 포함하는 내시경 장치.
제14항에 있어서, 상기 유격 흡수 부재는,
상기 동력 발생부가 안착되는 안착부를 구비한 하우징;
상기 안착부에 제공되고, 상기 동력 발생부의 상기 랙기어 방향으로 병진 운동(translation motion)의 자유도를 제공하는 유격가이드부; 및
상기 안착부의 단부로 상기 유격가이드부에서 병진 운동되는 상기 동력 발생부에 탄성을 제공하는 유격 탄성부를 포함하는 내시경 장치.
제12항에 있어서, 상기 동력 전달부는,
상기 노브 구동부와 상기 동력 발생부 사이에 제공되는 프레임;
상기 프레임에 제공되고, 상기 제1동력 전달 와이어의 방향을 전환하는 방향 전환 풀리부(pulley);
상기 프레임에 이동 가능하게 결합되고, 상기 제1동력 전달 와이어를 고정하며, 병진 모션(translation motion)을 제공하는 변위 조절부;
상기 변위 조절부에 제공되어 상기 변위 조절부에 탄성력을 제공하는 변위조절 탄성부를 포함하는 내시경 장치.
제16항에 있어서, 상기 변위 조절부는,
상기 프레임에 이동 가능하게 결합되는 가이드부; 및
상기 가이드부에 결합되고, 상기 제1동력 전달 와이어의 단부를 고정하여 상기 제1동력 전달 와이어의 병진 자유도를 제어하는 조절 가이드부를 포함하는 내시경 장치.
제16항에 있어서,
상기 동력 전달부와 상기 동력 발생부 사이에는 결합장치가 포함되는 내시경 장치.
제1항에 있어서,상기 결합장치는,
상기 동력 전달부에 제공되는 제1결합부; 및
상기 제1결합부와 맞물리며 상기 동력 발생부에 제공되는 제2결합부를 포함하고,
상기 제1결합부와 상기 제2결합부가 맞물리는 거리에 따라 상기 동력 전달부와 상기 동력 발생부의 거리가 조절되는 내시경 장치.
제19항에 있어서,
상기 제2결합부로 상기 랙기어에서 연장된 돌기부가 구비되고,
상기 제1결합부로 상기 조절 가이드가 연장되어,
상기 제1결합부와 상기 제2결합부가 맞물려 결합되면, 상기 가이드부와 상기 돌기부가 밀착되고,
상기 돌기부의 구동은 상기 가이드부로 전달되는 내시경 장치.
제2항에 있어서, 상기 자동 구동 모드는,
상기 노브부에 가해지는 외력은 상기 동작 신호 검출부에 신호가 검출되고,
상기 검출된 신호에 따라 상기 동력 발생부가 구동되는 내시경 장치.
제2항에 있어서, 상기 수동 구동 모드는,
상기 노브부에 가해지는 외력은 상기 벤딩부와 상기 동력 발생부에 동시에 제공되어 상기 선단부의 위치가 가변되는 내시경 장치.
제2항에 있어서, 상기 자동 모드 구동 시에는,
상기 동작 신호 검출부에서 외력을 검출하고,
상기 검출 신호에 따라 상기 동력 발생부에서 구동력을 제공하며;
상기 동력 발생부의 구동력은 상기 동력 전달부를 통해 상기 노브 구동부의 이단 풀리 부재로 전달하고;
상기 이단 풀리 부재로 전달된 구동력은 상기 벤딩부로 전달되어 상기 선단부의 위치를 가변하는 내시경 장치.
제23항에 있어서,
상기 자동 모드의 구동시, 상기 동력 발생부에 제공되는 토크 센서부재는 반력을 감지하고, 상기 반력과 상기 검출 신호의 비교를 통해 상기 노브부의 회전 속도를 조절하는 내시경 장치.