KR20160101538A - 수술용 인스트루먼트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수술용 인스트루먼트에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트에 관한 것이다.

Description

수술용 인스트루먼트{Surgical instrument}
본 발명은 수술용 인스트루먼트에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트에 관한 것이다.
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 툴을, 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 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실제 엔드 툴이 굴곡하거나 수술 동작을 수행하는 동작과, 이에 대응하는 조작부의 작동이 직관적으로 일치하도록 하기 위한 수술용 인스트루먼트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로는 이를 위해, 여러 자유도를 가지는 엔드 툴, 엔드 툴의 동작을 직관적으로 조작할 수 있도록 하는 구조를 가지는 조작부, 조작부의 조작대로 엔드 툴의 동작이 가능하도록 조작부의 구동력을 엔드 툴로 전달하는 동력 전달부를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 각각 회전가능하도록 형성되는 제1 조(jaw) 및 제2 조(jaw)를 포함하고, 두 개 이상의 방향으로 회전가능하도록 형성되는 엔드 툴(end tool); 상기 엔드 툴의 상기 두 개 이상의 방향으로의 회전을 제어하는 조작부;로서, 상기 조작부는, 제1 손잡이와, 상기 제1 손잡이와 연결되도록 형성되며, 상기 엔드 툴의 요(yaw) 운동을 제어하는 요 조작부와, 상기 요 조작부의 일 측에 형성되고, 상기 엔드 툴의 액츄에이션(actuation) 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부와, 상기 요 조작부의 일 측에 형성되고, 상기 엔드 툴의 피치(pitch) 운동을 제어하는 피치 조작부를 포함하며, 여기서, 상기 요 조작부, 상기 액츄에이션 조작부 및 상기 피치 조작부 중 적어도 일부는 상기 제1 손잡이와 직접 연결되도록 형성되고, 상기 조작부와 연결되어 상기 조작부의 회전을 상기 제1 조(jaw)로 전달하는 제1 조 와이어와, 상기 조작부와 연결되어 상기 조작부의 회전을 상기 제2 조(jaw)로 전달하는 제2 조 와이어를 포함하는 동력 전달부; 및 제1 방향(X축)으로 연장 형성되며, 일 단부에는 상기 엔드 툴이 결합되고 타 단부에는 상기 조작부가 결합되어 상기 조작부와 상기 엔드 툴을 연결하며, 상기 엔드 툴과 상기 조작부를 연결하면서 한 번 이상 절곡되도록 형성되는 절곡부를 포함하는 연결부;를 포함하고, 상기 조작부의 적어도 일부는 상기 엔드 툴 쪽으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트를 제공한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 수술자에 의한 조작부의 조작 방향과 엔드 툴의 작동 방향이 직관적으로 동일한 방향이기 때문에, 시술자의 편의성이 향상되고 수술의 정확성, 신뢰성 및 신속성 등이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1a는 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1b는 요 동작 개념도이다.
도 1c는 다른 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1d는 요 동작 개념도이다.
도 1e는 본 발명에 따른 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1f는 요 동작 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다
도 4 및 도 5는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 6a는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 평면도이다.
도 6b는 종래의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 평면도이다.
도 6c는 도 6a의 엔드 툴의 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6d는 도 6a의 엔드 툴의 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 관절을 구성하는 풀리 및 와이어의 구성만을 간략하게 도시한 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 액츄에이션 동작 및 요 동작과 관련된 풀리 및 와이어의 구성을 제1 조와 제2 조 각각에 대해 풀어서 도시한 그림이다.
도 10은 도 7의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 피치 동작과 관련된 풀리 및 와이어의 구성을 제1 조와 제2 조 각각에 대해 풀어서 도시한 그림이다.
도 12는 도 7의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 13은 요 관절의 직접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 요 관절의 간접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 피치 관절의 간접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 피치 관절의 직접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 제1 조의 동작과 관련된 풀리 및 와이어의 구성과 그 변형예들을 도시한 그림이다.
도 18은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 19는 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 20은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 21은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 22는 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 23은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 24는 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 25는 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 26은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 27은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 28은 도 8에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 29는 도 16에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 30 및 도 31은 절연과 관련된 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 32는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 33은 도 32의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이다.
도 34는 도 33의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다.
도 35 및 도 36은 도 33의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 37 및 도 38은 도 33의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 39 및 도 40은 도 33의 수술용 인스트루먼트의 액츄에이션 동작을 나타내는 사시도이다.
도 41은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 42는 도 41의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다.
도 43은 도 42의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 44 및 도 45는 도 41의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 46 및 도 47은 도 41의 수술용 인스트루먼트의 액츄에이션 동작을 나타내는 사시도이다.
도 48은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 49는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 액츄에이션 동작을 나타내는 도면이다.
도 50은 본 발명의 제5 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 51은 도 50의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다.
도 52 및 도 53은 도 51의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 54 및 도 55는 도 50의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 56는 본 발명의 제6 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 57은 도 56의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 58은 도 56의 수술용 인스트루먼트의 와이어링 구조를 나타내는 내부 사시도이다.
도 59는 도 56의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 60은 도 56의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 61은 본 발명의 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 62는 도 61의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다.
도 63 및 도 64는 도 61의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 65는 도 61의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도로써 와이어링 구조를 나타내는 내부 사시도이다.
도 66은 도 65의 A 부분의 확대도이다.
도 67는 도 66의 C-C' 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 68은 도 61의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 69는 도 61의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 70는 본 발명의 제8 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 71은 도 70의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 72는 도 70의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도로써 와이어링 구조를 나타내는 내부 사시도이다.
도 73은 도 70의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 74, 75 및 76은 도 70의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 77은 본 발명의 제9 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이다.
도 78은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 79는 도 77의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 80은 본 발명의 제10 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이다.
도 81은 도 80에서 액츄에이션 기어를 제거한 내부 사시도이다.
도 82는 도 81의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 83은 도 81의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 84는 본 발명의 제11 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이다.
도 85는 도 84에서 액츄에이션 기어를 제거한 내부 사시도이다.
도 86은 도 84의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
도 87은 도 84의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 88은 본 발명의 제12 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 89는 도 88의 수술용 인스트루먼트의 와이어 등의 구조를 나타내는 내부 사시도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이에 대해 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 >
본 발명에 따른 수술용 인스트루먼트는 피치, 요, 액츄에이션 동작 중 적어도 어느 하나 이상의 동작에 대해서, 조작부를 어느 일 방향으로 회전시키면, 엔드 툴이 조작부의 조작 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하는 것을 일 특징으로 한다.
도 1a는 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1b는 요 동작 개념도이다.
도 1a를 참조하면, 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120a)은 엔드 툴의 회전 중심(121a)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110a)는 조작부의 회전 중심(111a)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110a)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 시계 방향으로 회전하고, 조작부(120a)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 반시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 한편, 도 1b를 참조하면, 종래의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120a)은 엔드 툴의 회전 중심(121a)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110a)는 조작부의 회전 중심(111a)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110a)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 시계 방향으로 회전하고, 조작부(120a)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 반시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 이 경우, 사용자의 좌우 방향이라는 관점에서 보았을 때, 사용자가 조작부(110a)를 왼쪽으로 움직이면 엔드 툴(120a)은 오른쪽으로 움직이고, 사용자가 조작부(110a)를 오른쪽으로 움직이면 엔드 툴(120a)은 왼쪽으로 움직이게 된다. 결과적으로, 사용자의 조작 방향과 엔드 툴의 동작 방향이 반대가 됨으로써, 사용자로 하여금 착오를 유발할 수 있고, 사용자의 조작이 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.
도 1c는 다른 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1d는 요 동작 개념도이다.
도 1c를 참조하면, 종래의 수술용 인스트루먼트 중 일부는 미러 대칭 형태로 형성되어, 피치 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120b)은 엔드 툴의 회전 중심(121b)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110b)는 조작부의 회전 중심(111b)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110b)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 반시계 방향으로 회전하고, 조작부(110b)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 이 경우, 조작부와 엔드 툴의 회전 방향이라는 관점에서 보았을 때, 사용자가 조작부(110b)를 회전시키는 회전 방향과 그에 따른 엔드 툴(120b)의 회전 방향은 서로 반대가 된다. 결과적으로 사용자에게 조작 방향의 혼란을 가져올 수 있으며, 관절의 동작이 직관적이지 않으며, 실수를 유발할 수 있다는 문제점이 존재하였다. 또한, 도 1d를 참조하면, 요 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120b)은 엔드 툴의 회전 중심(121b)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110b)는 조작부의 회전 중심(111b)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110b)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 반시계 방향으로 회전하고, 조작부(110b)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 이 경우, 조작부와 엔드 툴의 회전 방향이라는 관점에서 보았을 때, 사용자가 조작부(110b)를 회전시키는 회전 방향과 그에 따른 엔드 툴(120b)의 회전 방향은 서로 반대가 된다. 결과적으로 사용자에게 조작 방향의 혼란을 가져올 수 있으며, 관절의 동작이 직관적이지 않으며, 실수를 유발할 수 있다는 문제점이 존재하였다. 이렇게 종래의 수술용 인스트루먼트의 사용자의 피치 또는 요 조작에 있어서, 사용자의 조작 방향과 엔드 툴의 동작 방향이 회전 방향의 관점 또는 좌우 방향의 관점 중 하나에 있어서는 서로 일치하지 않는다. 이는 종래의 수술용 인스트루먼트의 관절 구성에 있어서 엔드 툴과 조작부의 구성이 서로 다르기 때문이다. 즉, 엔드 툴은 엔드 툴의 회전 중심보다 앞쪽에 형성된 데 반해, 조작부는 조작부의 회전 중심보다 뒤쪽에 형성되기 때문이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1e 및 도 1f에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 엔드 툴(120c)을 엔드 툴의 회전 중심(121c)보다 앞쪽에 형성하고, 조작부(110c) 또한 조작부의 회전 중심(111c)보다 앞쪽에 형성하여, 조작부(110c)와 엔드 툴(120c)의 동작이 직관적으로 일치하도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 이러한 특성을 달리 표현하면, 도 1a, 1b, 1c 및 도 1d와 같이 조작부가 자신의 관절에 대해 사용자 쪽으로 가까워지는(즉, 엔드 툴로부터 멀어지는) 구성의 기존 예와는 달리, 도 1e 및 도 1f에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 조작 과정의 어느 한 순간 이상에서는 조작부의 적어도 일부가 자신의 관절을 기준으로 (자신의 관절보다) 엔드 툴에 더 가까워질 수 있도록 형성되는 것이다.
이를 다르게 설명하면, 도 1a, 1b, 1c 및 도 1d와 같은 종래의 수술용 인스트루먼트의 경우에는 엔드 툴이 자신의 회전 중심보다 앞쪽에 위치하는데 반해 조작부는 자신의 회전 중심보다 뒤쪽에 형성되어, 앞쪽이 고정된 상태에서 뒤쪽을 움직이는 조작부의 동작을 통해 뒤쪽이 고정된 상태에서 앞쪽이 움직이는 엔드 툴을 움직이게 되므로, 구조상 직관적으로 일치하지 않는 구조이다. 이로 인해, 조작부의 조작과 엔드 툴의 동작에 있어서 좌우 방향의 관점 또는 회전 방향의 관점에 있어서 불일치가 발생하고 사용자에게 혼란을 가져올 수 있으며, 조작부의 조작을 직관적으로 신속히 수행하기 힘들게 되고 실수를 유발할 수 있다는 문제점이 존재하였다. 이에 반해 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 엔드 툴과 조작부 모두 뒤쪽에 형성된 회전 중심을 기준으로 움직이기 때문에 구조상 직관적으로 동작이 서로 일치한다고 할 수 있는 것이다. 다르게 설명하면, 엔드 툴의 움직이는 부분이 뒤 쪽에 형성된 회전 중심을 기준으로 움직이는 것과 같이, 조작부의 움직이는 부분도 뒤 쪽에 형성된 해당 회전 중심을 기준으로 움직이기 때문에, 구조상 직관적으로 동작이 서로 일치한다고 할 수 있다. 이로 인해 사용자는 엔드 툴 방향의 조종을 직관적으로 신속히 수행할 수 있으며, 실수가 유발될 가능성이 현저히 줄어드는 장점이 있다. 이하에서는 이러한 기능을 가능하게 하는 구체적인 메커니즘에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다.
도 2 및 도 3을 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(120)이 결합되어, 조작부(110)와 엔드 툴(end tool)(120)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 연결부(140)는 조작부(110) 측에 절곡부(141)가 형성되어 있는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같이 연결부(140)의 조작부(110) 측 단부가 절곡되어 형성됨으로써, 피치 조작부(111)와 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성되거나 또는 연장선에 인접하게 형성된다. 이를 다른 측면으로 표현하면, 절곡부(141)가 형성하는 오목부 내에 피치 조작부(111) 및 요 조작부(112)의 적어도 일부가 수용된다고 기술할 수도 있을 것이다. 이와 같은 절곡부(141)의 형상에 의해 조작부(110)와 엔드 툴(120)의 형상 및 동작이 더욱 직관적으로 일치할 수 있다.
한편, 절곡부(141)가 형성되는 평면은 피치 평면, 즉 도 2의 XZ 평면과 실질적으로 동일한 평면일 수 있다. 이와 같이, 절곡부(141)가 XZ 평면과 실질적으로 동일한 평면 상에 형성됨으로써 조작부 간의 간섭이 감소할 수 있다. 물론, 엔드 툴과 조작부의 직관적인 동작을 위해, XZ 평면 뿐만 아니라 다른 형태의 구성도 가능할 것이다.
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(120)이 소정의 작동을 함으로써 수술을 수행하게 된다. 여기서, 도 2에는 조작부(110)가 손가락을 끼운 상태에서 회전시킬 수 있는 손잡이 형상으로 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 엔드 툴(120)과 연결되어 엔드 툴(120)을 조작할 수 있는 다양한 형태의 조작부가 가능하다 할 것이다.
엔드 툴(120)은 연결부(140)의 타 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행한다. 이와 같은 엔드 툴(120)의 일 예로써, 도 2에 도시된 바와 같이 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw)(121)(122)가 사용될 수 있다. 다만 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 수술을 위한 다양한 장치들이 엔드 툴(120)로 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 외팔이 소작기와 같은 구성도 엔드 툴로써 사용될 수 있을 것이다. 이와 같은 엔드 툴(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(120)은 적어도 두 개 이상의 방향으로 회전가능하도록 형성되며, 예를 들어 엔드 툴(120)은 도 2의 Y축을 중심으로 피치(pitch) 운동을 수행하는 동시에, 도 2의 Z축을 중심으로 요(yaw) 운동 및 액츄에이션(actuation) 운동을 수행하도록 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명에서 사용되는 피치(pitch)와 요(yaw)와 액츄에이션(actuation) 동작 각각에 대해 정의하면 다음과 같다.
먼저, 피치(pitch) 동작은 엔드 툴(120)이 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)에 대해서 상하 방향으로 회전하는 운동, 즉 도 2의 Y축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)으로 연결부(140)로부터 연장형성되어 있는 엔드 툴(120)이 연결부(140)에 대해 Y축을 중심으로 상하로 회전하는 운동을 의미한다. 다음으로, 요(yaw) 동작은 엔드 툴(120)이 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)에 대해서 좌우 방향으로 회전하는 동작, 즉 도 2의 Z축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)으로 연결부(140)로부터 연장형성되어 있는 엔드 툴(120)이 연결부(140)에 대해 Z축을 중심으로 좌우로 회전하는 운동을 의미한다. 즉, 엔드 툴(120)에 형성된 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 Z축을 중심으로 서로 동일한 방향으로 회전하는 운동을 의미한다. 한편, 액츄에이션(actuation) 동작은 엔드 툴(120)이 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(120)에 형성된 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 Z축을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하는 운동을 의미한다.
동력 전달부(130)는 조작부(110)와 엔드 툴(120)을 연결하여, 조작부(110)의 구동력을 엔드 툴(120)에 전달하는 역할을 수행하며, 다수 개의 와이어, 풀리, 링크, 마디, 기어 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에서, 동력 전달부(130)는 피치 와이어(130P), 제1 조 와이어(130J1), 제2 조 와이어(130J2) 를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110), 엔드 툴(120), 동력 전달부(130) 등에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 4 및 도 5는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이고, 도 6a는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 평면도이다.
도 4, 5 및 도 6a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(end tool)(120)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw)(121)(122), 즉 제1 조(121)와 제2 조(122)를 구비한다. 또한, 엔드 툴(120)은 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, 제1 조(121), J11 풀리(123J11), J12 풀리(123J12), J14 풀리(123J14), 제2 조(122), J21 풀리(123J21), J22 풀리(123J22), J24 풀리(123J24)는 모두 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 회전하도록 형성될 수 있다.
한편, 엔드 툴(120)과 결합하는 연결부(140)의 일 단부에는 연결부 허브(142)가 형성된다. 그리고, 상술한 J12 풀리(123J12), J13 풀리(123J13), J14 풀리(123J14), J15 풀리(123J15)와, J22 풀리(123J22), J23 풀리(123J23), J24 풀리(123J24), J25 풀리(123J25)는 연결부 허브(142)에 연결된다.
여기서, 도면에는 마주보고 있는 풀리들이 서로 평행하게 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.
J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)는 서로 마주보도록 형성되며, 조 회전축(123JA)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, J11 풀리(123J11)에는 제1 조(jaw)(121)가 고정결합되어서 J11 풀리(123J11)와 함께 회전하며, J21 풀리(123J21)에는 제2 조(jaw)(122)가 고정결합되어서 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.
한편, J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)의 일 측에는 보조 풀리인 J16 풀리(123J16) 및 J26 풀리(123J26)가 추가로 구비될 수 있으며, 이와 같은 보조 풀리들은 보조 출리 축(123S)을 중심으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서 도면에는 J16 풀리(123J16) 및 J26 풀리(123J26)가 하나의 보조 출리 축(123S)을 중심으로 회전하는 것으로 형성되어 있으나, 각각의 보조 풀리가 별도의 축을 중심으로 회전가능하도록 형성될 수 있음은 물론이다. 다시 말하면, 보조 풀리인 J16 풀리(123J16)는 J11 풀리(123J11)와 J12 풀리(123J12)/J14 풀리(123J14)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 보조 풀리인 J26 풀리(123J26)는 J21 풀리(123J21)와 J22 풀리(123J22)/J24 풀리(123J24)의 사이에 배치될 수 있다. 이와 같은 보조 풀리에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
이하에서는 J11 풀리(123J11)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
J11 풀리(123J11)의 일 측에는, 서로 마주보도록 J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14)가 배치된다. 여기서, J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14)는 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, J12 풀리(123J12) 및 J14 풀리(123J14) 각각의 일 측에는, 서로 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 와이어(130J1)는 J13 풀리(123J13), J12 풀리(123J12), J11 풀리(123J11), J16 풀리(123J16), J14 풀리(123J14), J15 풀리(123J15)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 제1 조 와이어(130J1)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 제1 조 와이어(130J1)가 도 6a의 화살표 J1R 쪽으로 당겨지면, 제1 조 와이어(130J1)가 J15 풀리(123J15), J14 풀리(123J14), J16 풀리(123J16), J11 풀리(123J11), J12 풀리(123J12), J13 풀리(123J13)를 회전시키게 되며, 이때 J11 풀리(123J11)가 도 6a의 화살표 R 방향으로 회전하면서 제1 조(jaw)(121)를 함께 회전시킨다.
반대로, 제1 조 와이어(130J1)가 도 6a의 화살표 J1L 쪽으로 당겨지면, 제1 조 와이어(130J1)가 J13 풀리(123J13), J12 풀리(123J12), J11 풀리(123J11), J16 풀리(123J16), J14 풀리(123J14), J15 풀리(123J15)를 회전시키게 되며, 이때 J11 풀리(123J11)가 도 6a의 화살표 L 방향으로 회전하면서 제1 조(jaw)(121)를 함께 회전시킨다.
이하에서는 보조 풀리(123J16, 123J26)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
보조 풀리(123J16, 123J26)는 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)와 접촉하여 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 배치 경로를 일정 정도 변경해줌으로써, 제1 조(121) 및 제2 조(122) 각각의 회전 반경을 확대시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 도 6b와 같이 보조 풀리가 배치되지 않을 경우, 제1 조(121) 및 제2 조(122) 각각은 직각까지만 회전할 수 있었으나, 본 발명의 일 실시예에서는 보조 풀리(123J16, 123J26)를 추가로 구비함으로써, 도 6a에서 보았을 때 θ만큼 최대 회전 각도가 커지는 효과를 얻을 수 있다. 이는 엔드 툴(120)의 두 조가 L 방향으로 90° 만큼 함께 요 회전한 상태에서, 액츄에이션 동작을 위해 두 조가 벌어져야 하는 동작을 가능하게 해준다. 즉, 제2 조(122)가 도 6a에서처럼 추가적인 각도(θ)만큼 회전할 수 있기 때문이다. 마찬가지로, 두 조가 R 방향으로 요 회전한 상태에서도 액츄에이션 동작이 가능하다. 다시 말하면, 보조 풀리(123J16, 123J26)의 구성을 통해, 액츄에이션 동작이 가능한 요 회전의 범위를 확대할 수 있는 특징을 가진다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6b를 참조하면, 제1 조 와이어(130J1)는 J11 풀리(미도시)에 고정 결합되어 있고, 제2 조 와이어(130J2)는 J21 풀리(123J21)에 고정 결합되어 있기 때문에, 보조 풀리가 배치되지 않을 경우, J11 풀리(미도시) 및 J21 풀리(123J21) 각각은 화살표 L 방향으로는 도 6b의 M 라인까지만 회전할 수 있다. 다시 말하면, 제1 조 와이어(130J1)와 J11 풀리(123J11)의 고정 결합부와 제1 조 와이어(130J1)가 분리되지 않는 대략 직각 방향까지만 회전 가능하게 된다. 이 경우, 제1 조(121) 및 제2 조(122)가 도 6b의 M 라인에 위치한 상태에서 액츄에이션 동작을 수행하게 되면, 제1 조(121)는 R 방향으로 벌어질 수 있지만, 제2 조(122)는 L 방향으로 M 라인 이상으로는 회전할 수 없다. 따라서 제1 조(121) 및 제2 조(122)가 일정 각도 이상 요 동작을 수행하고 있는 상태에서는, 액츄에이션 동작이 원활하게 수행되지 못하는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에서는 J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)의 일 측에 보조 풀리인 J16 풀리(123J16) 및 J26 풀리(123J26)를 추가로 배치하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 J16 풀리(123J16) 및 J26 풀리(123J26)를 배치하여, 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 배치 경로를 일정 정도 변경해줌으로써, 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 접선 방향을 변경시키고, 따라서 제2 조 와이어(130J2)와 J21 풀리(123J21)의 고정결합부가 도 6a의 N 라인까지 회전할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 제2 조 와이어(130J2)와 J21 풀리(123J21)의 결합부는 J21 풀리(123J21)와 J26 풀리(123J26)의 공통 내접선 상에 위치할때까지 회전 가능하게 된다. 마찬가지로, 제1 조 와이어(130J1)와 J11 풀리(123J11)의 결합부는 J11 풀리(123J11)와 J16 풀리(123J16)의 공통 내접선 상에 위치할때까지 회전 가능하게 되어, R 방향으로 회전 범위가 확대될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 제1 조(121) 및 제2 조(122)의 회전 반경이 넓어짐으로써, 정상적인 개폐 액츄에이션 동작이 수행될 수 있는 요 동작 범위가 넓어지는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, J21 풀리(123J21)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
J21 풀리(123J21)의 일 측에는, 서로 마주보도록 J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24)가 배치된다. 여기서, J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24)는 엔드 툴 피치 회전축(123PA) 방향을중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, J22 풀리(123J22) 및 J24 풀리(123J24) 각각의 일 측에는, 서로 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 와이어(130J2)는 J23 풀리(123J23), J22 풀리(123J22), J21 풀리(123J21), J26 풀리(123J26), J24 풀리(123J24), J25 풀리(123J25)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 제2 조 와이어(130J2)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 제2 조 와이어(130J2)가 도 6a의 화살표 J2R 쪽으로 당겨지면, 제2 조 와이어(130J2)가 J23 풀리(123J23), J22 풀리(123J22), J21 풀리(123J21), J26 풀리(123J26), J24 풀리(123J24), J25 풀리(123J25)를 회전시키게 되며, 이때 J21 풀리(123J21)가 도 6a의 화살표 R 방향으로 회전하면서 제2 조(jaw)(122)를 함께 회전시킨다.
반대로, 제2 조 와이어(130J2)가 도 6a의 화살표 J2L 쪽으로 당겨지면, 제2 조 와이어(130J2)가 J25 풀리(123J25), J24 풀리(123J24), J26 풀리(123J26), J21 풀리(123J21), J22 풀리(123J22), J23 풀리(123J23)를 회전시키게 되며, 이때 J21 풀리(123J21)가 도 6a의 화살표 L 방향으로 회전하면서 제2 조(jaw)(122)를 함께 회전시킨다.
한편, 제1 조 와이어(130J1)의 일 단부는 도 6a의 화살표 J1R 쪽으로 당겨지고, 동시에 제1 조 와이어(130J1)의 타 단부는 도 6a의 화살표 J1L 쪽으로 당겨지면(즉 제1 조 와이어(130J1)의 양 단부가 모두 당겨지면), 도 5와 같이 제1 조 와이어(130J1)는 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 회전할 수 있는 J12 풀리(123J12)와 J14 풀리(123J14)의 아래쪽으로 감겨있기 때문에, 제1 조 와이어(130J1)가 고정결합되어 있는 J11 풀리(123J11), 제1 조(121), 조 회전축(123JA), 엔드 툴 허브(123a) 및 이와 연결된 제2 조(122) 등은 전체적으로 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 반시계 방향으로 함께 회전하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(120)이 아래쪽으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다. 이 때, 제2 조(122) 및 이에 고정결합된 제2 조 와이어(130J2)는 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 회전할 수 있는 J22 풀리(123J22)와 J24 풀리(123J24)의 위쪽으로 감겨있기 때문에, 제2 조 와이어(130J2)의 양단부는 각각 J2L, J2R의 반대방향으로 이동하게 된다.
반대로, 제2 조 와이어(130J2)의 일 단부는 도 6a의 화살표 J2R 쪽으로 당겨지고, 동시에 제2 조 와이어(130J2)의 타 단부는 도 6a의 화살표 J2L 쪽으로 당겨지면, 도 5와 같이 제2 조 와이어(130J2)는 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 회전할 수 있는 J22 풀리(123J22)와 J24 풀리(123J24)의 위쪽으로 감겨있기 때문에, 제2 조 와이어(130J2)가 고정결합되어 있는 J21 풀리(123J21), 제2 조(122), 조 회전축(123JA), 엔드 툴 허브(123a) 및 이와 연결된 제1 조(121) 등은 전체적으로 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 시계 방향으로 함께 회전하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(120)이 위쪽으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다. 이 때, 제1 조(121) 및 이에 고정결합된 제1 조 와이어(130J1)는 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 회전할 수 있는 J12 풀리(123J12)와 J14 풀리(123J14)의 아래쪽으로 감겨있기 때문에, 제1 조 와이어(130J1)의 양단부는 각각 J1L, J1R의 반대방향으로 이동하게 된다.
한편, 본 발명의 수술용 인스트루먼트(100b)의 엔드 툴(120)은 피치 풀리(123P)를 더 구비하고, 조작부(110)는 피치 와이어 엔드 풀리(115P)를 더 구비하며, 동력 전달부(130)는 피치 와이어(130P)를 더 구비할 수 있다. 상세히, 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P)는 엔드 툴 피치 회전축(123PA)을 중심으로 회전 가능하며 엔드 툴 허브(123a)에 고정결합되도록 형성될 수 있다. 한편, 조작부의 피치 풀리는 피치 회전축을 중심으로 회전 가능하며 피치 조작부(미도시)에 고정결합되도록 형성될 수 있다. 또한, 피치 와이어(130P)는 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P)와 조작부의 피치 풀리를 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
따라서 사용자가 조작부(110)의 제1 손잡이(114)를 손으로 쥐고 있는 상태에서, 피치 회전축(1111)을 중심으로 제1 손잡이(114)를 회전시키면, 제1 손잡이(114)와 결합된 피치 풀리가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하며, 피치 풀리의 회전은 피치 와이어(130P)를 통해 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P)로 전달되어 피치 풀리(123P)도 함께 회전하게 되고, 결과적으로 엔드 툴(end tool)(120)이 회전하면서 피치 운동을 수행하게 되는 것이다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P), 조작부(110)의 피치 와이어 엔드 풀리(115P) 및 동력 전달부(130)의 피치 와이어(130P)를 구비하여, 피치 조작부(111)의 피치 동작의 구동력이 보다 완벽하게 엔드 툴(120)에 전달되도록 함으로써, 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 6c는 엔드 툴과 와이어의 결합 구조의 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6c를 참조하면, J21 풀리(123J21)에 제2 조 와이어(130J2)가 결합됨에 있어서, J21 풀리(123J21)를 기준으로 제2 조 와이어(130J2)를 두 개의 와이어 제2 조 와이어R(130J2R)과 제2 조 와이어L(130J2L)로 분할한 후, 각 와이어(130J2R)(130J2L)의 한쪽 끝을 각각 J21 풀리(123J21)에 결합한다. 즉, 제2 조 와이어R(130J2R)의 일 단부는 J21 풀리(123J21)의 제1 결합부(123J21R)에 결합하고, 제2 조 와이어L(130J2L)의 일 단부는 J21 풀리(123J21)의 제2 결합부(123J21L)에 결합하게 된다.
이때, J21 풀리(123J21)의 각 결합부(123J21R, 123J21L)의 위치는 각 와이어(130J2R, 130J2L)가 서로 겹칠 수 있도록 하는 위치이다. 이를 통해, 도 6b 에서 제2 조(122)의 회전 반경이 90°로 제한되는 것을 확장시켜, 결과적으로 도 6a 와 같이 제2 조(122)의 회전 반경을 확장시킬 수 있다.
제1 조 와이어(130J1)도 상기 방법과 동일하게 J11 풀리(123J11)에 고정결합되게 할 수 있으며, 결과적으로 제1 조(121)의 회전 반경을 확장시킬 수 있다. 이를 통해 정상적인 개폐 액츄에이션 동작이 수행될 수 있는 요 동작 범위가 넓어지는 효과를 가질 수 있다.
도 6d는 엔드 툴과 와이어의 결합 구조의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6d를 참조하면, J11 풀리(123J11)에 제1 조 와이어(130J1)가 결합됨에 있어서, J11 풀리(123J11)를 기준으로 제1 조 와이어(130J1)를 두 개의 와이어 제1 조 와이어R(130J1R)과 제1 조 와이어L(130J1L)로 분할한 후, 각 와이어 가닥(130J1R)(130J1L)의 한쪽 끝을 각각 J11 풀리(123J11)의 결합 부재(123J11C)에 결합한다. 이때 결합 부재(123J21C)는 J11 풀리(123J11)에서 제1 조(121)의 반대 쪽에 형성되며, 결합 부재(123J21C)의 일 측에는 제1 조 와이어R(130J1R)의 일 단부가 결합되고, 결합 부재(123J21C)의 타 측에는 제1 조 와이어L(130J1L)의 일 단부가 결합된다.
이때, J11 풀리(123J11)의 결합 부재(123J21C)의 위치는 각 와이어(130J1R, 130J1L)를 반바퀴 더 감기도록 하는 위치이다. 이를 통해, 도 6b 에서 제2 조(122)의 회전 반경이 90°로 제한되는 것을 확장시켜, 결과적으로 도 6a 와 같이 제2 조(122)의 회전 반경을 확장시킬 수 있다.
제2 조 와이어(130J2)도 상기 방법과 동일하게 J21 풀리(123J21)에 고정결합되게 할 수 있으며, 결과적으로 제2 조(122)의 회전 반경을 확장시킬 수 있다. 이를 통해 정상적인 개폐 액츄에이션 동작이 수행될 수 있는 요 동작 범위가 넓어지는 효과를 가질 수 있다.
(조작부)
도 7(a)는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이고, 도 7(b)는 도 7(a)를 뒤쪽에서 바라본 사시도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110)는 사용자가 파지할 수 있는 제1 손잡이(114)와, 엔드 툴(120)의 액츄에이션 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부(113)와, 엔드 툴(120)의 요 운동을 제어하는 요 조작부(112)와, 엔드 툴(120)의 피치 운동을 제어하는 피치 조작부(111)를 포함한다.
먼저, 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 사용 상태를 예시하면, 사용자는 손바닥으로 제1 손잡이(114)를 잡고 있는 상태에서 제1 손잡이(114)를 Y축(즉, 피치 회전축(1111))을 중심으로 회전시켜 피치 동작을 수행하고, 제1 손잡이(114)를 Z축(즉, 요 회전축(1121))을 중심으로 회전시켜 요 동작을 수행할 수 있다. 또한, 사용자는 엄지 손가락과 검지 손가락을 액츄에이션 조작부(113)에 끼워 넣은 상태에서 액츄에이션 조작부(113)를 회전하여 액츄에이션 동작을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110)를 연결부(140)에 대해 어느 일 방향으로 회전시키면, 엔드 툴(120)이 조작부(110)의 조작 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 조작부(110)의 제1 손잡이(114)를 어느 일 방향으로 회전하면 엔드 툴(120) 역시 상기 일 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하여 피치 운동 또는 요 운동을 수행하는 것이다. 여기서, 직관적으로 동일한 방향이라 함은, 조작부(110)를 파지하고 있는 사용자의 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 손가락이 왼쪽으로 이동하면 엔드 툴(120)의 말단부도 왼쪽으로 이동하고, 사용자의 손가락이 아래로 이동하면 엔드 툴(120)의 말단부도 아래로 이동하는 정도의 동일성이라고 이해할 수 있을 것이다.
그리고, 이를 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는, 조작부(110)와 엔드 툴(120)이 연결부(140)의 연장축(X축)에 수직인 평면을 기준으로 동일한 방향으로 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 도 2의 YZ 평면을 기준으로 보았을 때, 조작부(110)는 +X축 방향으로 연장 형성되어 있으며, 동시에 엔드 툴(120) 역시 +X축 방향으로 연장 형성되어 있는 것이다. 이를 다른 말로 표현하면, 연결부(140)의 일 단부에서의 엔드 툴(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(120)이 형성된 방향 쪽으로 형성되었다고 할 수도 있을 것이다. 즉, 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 위해 사용자가 파지하여 움직이게 되는 제1 손잡이(114), 액츄에이션 회전부(1132a, 1132b) 등은 각 동작을 수행하기 위해 움직이는 부분이 해당 동작을 위한 각 관절의 회전 중심 보다 +X축 방향으로 연장 형성되어 있다. 이를 통해, 엔드 툴(120)의 움직이는 부분이 해당 동작을 위한 각 관절의 회전 중심보다 +X축 방향으로 연장 형성되어 있는 것과 동일하게 조작부(110)를 구성할 수 있으며, 도 1을 통해 설명한 것 처럼, 사용자의 조작 방향과 엔트 툴의 동작 방향이 회전 방향의 관점과 좌우 방향의 관점 둘 다 일치하게 되어, 결과적으로 직관적으로 동일한 조작이 가능할 수 있다.
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(120)의 작동 방향이 직관적으로 동일한 방향이 되도록 하며, 이를 위해 조작부(110)는 엔드 툴(120) 처럼, 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 위해 실제로 움직이게 되는 부분이 각 동작의 해당 관절의 회전 중심보다 +X축 방향으로 연장 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1 손잡이(114)는 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 형성되며, 특히 사용자가 자신의 손바닥으로 제1 손잡이(114)를 감싸서 잡을 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고, 제1 손잡이(114) 상에는 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 형성되고, 요 조작부(112)의 일 측에는 피치 조작부(111)가 형성된다. 그리고, 피치 조작부(111)의 타 단부는 연결부(140)의 절곡부(141)에 연결된다.
액츄에이션 조작부(113)는 제1 액츄에이션 조작부(113a)와 제2 액츄에이션 조작부(113b)를 포함한다. 제1 액츄에이션 조작부(113a)는 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제1 액츄에이션 회전부(1132a), 제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제1 액츄에이션 기어(1134a)를 포함한다. 제2 액츄에이션 조작부(113b)는 제2 액츄에이션 회전축(1131b), 제2 액츄에이션 회전부(1132b), 제2 액츄에이션 풀리(113P2), 제2 액츄에이션 기어(1134b)를 포함한다. 여기서, 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 제2 액츄에이션 회전부(1132b)는 제2 손잡이로써 동작할 수 있다.
여기서 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 연결부(140)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(111) 또는 요 조작부(112)가 회전할 경우, 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 액츄에이션 조작부(113)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
한편, 제1 액츄에이션 회전부(1132a), 제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제1 액츄에이션 기어(1134a)는 서로 고정결합되어, 제1 액츄에이션 회전축(1131a)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 액츄에이션 풀리(113P1)는 하나의 풀리로 구성될 수도 있고, 서로 고정결합된 두 개의 풀리로 구성될 수 있다.
마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전부(1132b), 제2 액츄에이션 풀리(113P2), 제2 액츄에이션 기어(1134b)는 서로 고정결합되어, 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서, 제2 액츄에이션 풀리(113P2)는 하나의 풀리로 구성될 수도 있고, 서로 고정결합된 두 개의 풀리로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 액츄에이션 기어(1134a)와 제2 액츄에이션 기어(1134b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성될 수 있다.
요 조작부(112)는 요 회전축(1121)과, 제1 조 요 풀리(112P1)와, 제2 조 요 풀리(112P2)와, 요 프레임(yaw frame)(1123)을 포함할 수 있다. 또한, 요 조작부(112)는 제1 조 요 풀리(112P1)의 일측에 형성된 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와, 제2 조 요 풀리(112P2)의 일측에 형성된 제2 조 요 보조 풀리(112S2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 제2 조 요 보조 풀리(112S2)는 후술할 피치 프레임(1113)에 결합될 수 있다.
여기서, 도면에는 요 조작부(112)가 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)를 포함하고, 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)는 각각 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리를 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 서로 직경이 동일하거나 상이한 하나 이상의 풀리가 요 조작부(112)의 구성에 따라 구비될 수 있는 것이다.
상세히, 제1 손잡이(114) 상에서 액츄에이션 조작부(113)의 일 측에는 요 회전축(1121)이 형성된다. 이때 제1 손잡이(114)는 요 회전축(1121)을 중심으로 회전 가능하도록 형성된다.
여기서 요 회전축(1121)은 연결부(140)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 요 회전축(1121)은 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(111)가 회전할 경우, 상술한 바와 같이 요 회전축(1121)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 조작부(110)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 요 회전축(1121)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
한편, 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)는 요 회전축(1121)을 중심으로 회전 가능하도록 요 회전축(1121)에 결합한다. 그리고, 제1 조 요 풀리(112P1)에는 제1 조 와이어(130J1)가 감기고, 제2 조 요 풀리(112P2)에는 제2 조 와이어(130J2)가 감길 수 있다. 이때 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)는 각각 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리로 구성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다.
요 프레임(1123)은 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하여, 제1 손잡이(114)와 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 요 회전축(1121)을 중심으로 일체로 회전할 수 있도록 한다.
피치 조작부(111)는 피치 회전축(1111)과, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)와, 피치 프레임(pitch frame)(1113)을 포함할 수 있다. 또한, 피치 조작부(111)는 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)의 일측에 형성된 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)의 일측에 형성된 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)의 일측에 형성된 제2 조 피치 보조 풀리-a(111S2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)의 일측에 형성된 제2 조 피치 보조 풀리-b(111S2b)를 더 포함할 수 있다. 피치 조작부(111)는 피치 회전축(1111)을 통해 연결부(140)의 절곡부(141)에 연결된다.
상세히, 피치 프레임(1113)은 피치 조작부(111)의 베이스 프레임이 되며, 일 단부에 요 회전축(1121)이 회전 가능하도록 결합된다. 즉, 요 프레임(1123)은 피치 프레임(1113)에 대해 요 회전축(1121)을 중심으로 회전 가능하도록 형성된다.
상술한 바와 같이, 요 프레임(1123)은 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하며, 또한 요 프레임(1123)은 피치 프레임(1113)과 연결되기 때문에, 피치 프레임(1113)이 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하면 피치 프레임(1113)과 연결된 요 프레임(1123), 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)이 함께 회전하게 된다. 즉, 피치 조작부(111)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하면 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 피치 조작부(111)와 함께 회전하는 것이다. 다시 말하면, 사용자가 제1 손잡이(114)를 피치 회전축(1111)을 중심으로 피치 회전시키면 액츄에이션 조작부(113), 요 조작부(112) 및 피치 조작부(111)가 함께 움직이게 된다.
피치 프레임(1113)에는 피치 회전축(1111)과 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)가 결합한다. 이때, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)는 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전 가능하도록 피치 회전축(1111)에 결합한다.
여기서, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)는 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다. 마찬가지로, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)도 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다.
도 7(b)를 참고하면, 피치 와이어 엔드 풀리(115P)는 피치 프레임(1113)과 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성된다. 그리고, 피치 와이어(130P)는 피치 와이어 보조 풀리(115S), 피치 와이어 엔드 풀리(115P)를 거쳐 피치 프레임(1113)에 고정결합된다. 결과적으로 피치 회전에 의해 피치 프레임(1113), 피치 와이어 엔드 풀리(115P)는 피치 회전축(1111)을 중심으로 함께 회전할 수 있다.
피치 와이어(130P)의 동작은 다음과 같다.
엔드 툴(120)에는 피치 풀리(123P)가 엔드 툴 허브(123a)에 고정결합되어 형성되고, 조작부(110)에는 피치 와이어 엔드 풀리(115P)가 형성되며, 이들은 피치 와이어(130P)로 서로 연결되어, 조작부(110)의 피치 조작에 따라 엔드 툴의 피치 동작이 보다 용이하게 수행되게 할 수 있다. 여기서, 피치 와이어(130P)의 양쪽의 끝부분은 각각 해당 피치 와이어 보조 풀리(115S)와 피치 와이어 엔드 풀리(115P)를 거쳐 피치 프레임(1113)에 고정결합되고, 각 피치 와이어 엔드 풀리(115P)도 피치 프레임(1113)에 고정결합된다. 즉, 조작부의 피치 회전에 의해 피치 프레임(1113)과 피치 와이어 엔드 풀리(115P)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 함께 회전하게 되고, 결과적으로 피치 와이어(130P)의 양쪽도 서로 반대 방향으로 이동하게 되어, 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)에 의한 엔드 툴의 피치 동작과는 별도로 추가의 피치 회전의 동력을 전달할 수 있다.
제1 손잡이(114)와 피치 조작부(111), 요 조작부(112), 액츄에이션 조작부(113) 각각의 연결 관계를 정리하면 다음과 같다. 제1 손잡이(114) 상에는 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)과 요 회전축(1121)과 피치 회전축(1111)이 형성될 수 있다. 이때, 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 제1 손잡이(114) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(114)와 액츄에이션 조작부(113)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 한편, 요 회전축(1121)은 제1 손잡이(114) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(114)와 요 조작부(112)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 반면, 피치 조작부(111)는 요 조작부(112)의 일 측에 요 조작부(112)와 연결되도록 형성되기 때문에, 피치 조작부(111)는 제1 손잡이(114)와 바로 연결되지는 않고, 피치 조작부(111)와 제1 손잡이(114)는 요 조작부(112)를 통해서 간접적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
계속해서 도면을 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 형성될 수 있다. 즉, 연결부(140)의 절곡부(141)의 일 단부에는 피치 조작부(111)의 피치 회전축(1111)이 형성되고, 연결부(140)의 타 단부에는 엔드 툴(end tool)(120)이 형성되는 것이다.
그리고, 연결부(140)의 중간중간, 특히 절곡부(141) 부분에는 와이어들의 경로를 변경 또는 가이드해주는 하나 이상의 중개 풀리(MP)들이 배치될 수 있다. 이와 같은 중개 풀리(MP)들에 와이어들의 적어도 일부가 감기도록 형성되어 와이어들의 경로를 가이드해줌으로써, 절곡부(141)의 절곡된 형상을 따라 와이어가 배치될 수 있는 것이다.
여기서, 도면에는 연결부(140)는 절곡부(141)를 구비하여 소정의 곡률을 갖도록 만곡되어 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결부(140)가 필요에 따라 직선으로 형성되거나, 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 X축과 평행한 축 상에 각각 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.
본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 액츄에이션 동작은 다음과 같다.
사용자가 제1 액츄에이션 회전부(1132a)에 검지 손가락을 끼우고, 제2 액츄에이션 회전부(1132b)에 엄지 손가락을 끼운 상태에서 어느 한 손가락 또는 양 손가락을 모두 이용하여 액츄에이션 회전부(1132a)(1132b)를 회전시키면, 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 고정결합된 제1 액츄에이션 풀리(113P1) 및 제1 액츄에이션 기어(1134a)는 제1 액츄에이션 회전축(1131a)을 중심으로 회전하고, 제2 액츄에이션 회전부(1132b)와 고정결합된 제2 액츄에이션 풀리(1133b) 및 제2 액츄에이션 기어(1134b)가 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 중심으로 회전한다. 이때 제1 액츄에이션 풀리(113P1)와 제2 액츄에이션 풀리(113P2)는 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 일 단부가 고정결합되어 감긴 제1 조 와이어(130J1)와 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 일 단부가 고정결합되어 감긴 제2 조 와이어(130J2) 역시 서로 반대 방향으로 이동하게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(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)의 액츄에이션 회전부(1132a)(1132b)를 서로 가까워지는 방향으로 회전시키면 제1 조(jaw)(121)는 반시계 방향으로 회전하고 제2 조(jaw)(122)는 시계 방향으로 회전하면서 엔드 툴(120)이 닫히고, 액츄에이션 조작부(113)의 액츄에이션 회전부(1132a)(1132b)를 서로 멀어지는 방향으로 회전시키면 제1 조(jaw)(121)는 시계 방향으로 회전하고 제2 조(jaw)(122)는 반시계 방향으로 회전하면서 엔드 툴(120)이 열리게 되는 것이다. 본 실시예에서는 상술한 액츄에이션 조작을 위해 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 제2 액츄에이션 회전부(1132b)를 구비하여 제2 손잡이를 구성하였으며, 두 개의 손가락을 파지하여 조작할 수 있도록 하였다. 그러나, 엔드 툴(120)의 두 개의 조를 서로 열고 닫는 액츄에이션 조작을 위한 액츄에이션 조작부(113)의 구성은, 상술한 바와 다르게 하나의 액츄에이션 회전부로 두 개의 액츄에이션 풀리(제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제2 액츄에이션 풀리(113P2))가 서로 반대로 동작하도록 하는 구성 등의 다른 변형예도 충분히 가능할 것이다.
다음으로 요 동작은 다음과 같다.
사용자가 제1 손잡이(114)를 잡고 있는 상태에서 요 회전축(1121)을 중심으로 제1 손잡이(114)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 요 회전축(1121)을 중심으로 요 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(130J1)가 고정결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 제1 액츄에이션 풀리(113P1)가 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하게 되면, 제1 조 요 풀리(112P1)에 감겨있는 제1 조 와이어(130J1)가 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(130J2)가 고정결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(113b)의 제2 액츄에이션 풀리(113P2)가 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하게 되면, 제2 조 요 풀리(112P2)에 감겨있는 제2 조 와이어(130J2)가 이동하게 된다. 이때, 제1 조(121)에 연결된 제1 조 와이어(130J1)와 제2 조(122)에 연결된 제2 조 와이어(130J2)는, 요 회전시에 제1 조(121)와 제2 조(122)가 같은 방향으로 회전하도록 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)에 감겨 있다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 같은 방향으로 회전하는 요 동작을 수행한다.
이때 요 프레임(1123)이 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하기 때문에, 제1 손잡이(114)와 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)는 요 회전축(1121)을 중심으로 함께 회전하게 된다.
다음으로 피치 동작은 다음과 같다.
사용자가 제1 손잡이(114)를 잡고 있는 상태에서 피치 회전축(1111)을 중심으로 제1 손잡이(114)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(113), 요 조작부(112) 및 피치 조작부(111)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 피치 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(130J1)가 고정결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 제1 액츄에이션 풀리(113P1)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)에 감겨 있는 제1 조 와이어(130J1)가 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(130J2)가 고정결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(113b)의 제2 액츄에이션 풀리(113P2)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)에 감겨있는 제2 조 와이어(130J2)가 이동하게 된다. 이때, 도 5를 통해 설명한 것 처럼, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 같은 방향으로 이동하고, 제2 조 와이어(130J2)의 양 가닥이 서로 같은 방향으로 이동하여, 제1 조(121)와 제2 조(122)가 피치 회전을 할 수 있도록, 제1 조 와이어(130J1)와 제2 조 와이어(130J2)는 제1 조 피치 풀리(111P1a, 111P1b)와 제2 조 피치 풀리(111P2a, 111P2b)에 감기게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 피치 동작을 수행한다.
이때 피치 프레임(1113)은 요 프레임(1123)과 연결되고, 요 프레임(1123)은 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하기 때문에, 피치 프레임(1113)이 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하면 피치 프레임(1113)과 연결된 요 프레임(1123), 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)이 함께 회전하게 된다. 즉, 피치 조작부(111)가 피치 회전축(11111)을 중심으로 회전하면 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 피치 조작부(111)와 함께 회전하는 것이다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 각 관절 지점(액츄에이션 관절, 요 관절, 피치 관절)에 풀리가 형성되며, 이 풀리에는 와이어(제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어)가 감겨있고, 조작부의 회전 조작(액츄에이션 회전, 요 회전, 피치 회전)이 각 와이어의 이동을 일으켜, 결과적으로 엔드 툴(120)의 원하는 동작을 유도하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 각 풀리들의 일 측에는 보조 풀리들이 형성될 수 있으며, 이들 보조 풀리에 의하여 하나의 풀리에 와이어가 여러 번 감기지 않을 수 있게 된다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 관절을 구성하는 풀리 및 와이어의 구성만을 간략하게 도시한 도면이다. 도 8에서는 관절 동작과 관계없이 와이어의 경로를 변경하기 위한 중개 풀리들은 생략되었다.
도 8을 참조하면, 조작부(110)는 제1 조(jaw)(121)의 회전 운동과 관련된 제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제1 조 요 풀리(112P1), 제1 조 요 보조 풀리(112S1), 제1 조 피치 풀리-a(111P1a), 제1 조 피치 풀리-b(111P1b), 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a), 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)를 포함할 수 있다.
또한, 조작부(110)는 제2 조(jaw)(122)의 회전 운동과 관련된 제2 액츄에이션 풀리(113P2), 제2 조 요 풀리(112P2), 제2 조 요 보조 풀리(112S2), 제2 조 피치 풀리-a(111P2a), 제2 조 피치 풀리-b(111P2b), 제2 조 피치 보조 풀리-a(111S2a), 제2 조 피치 보조 풀리-b(111S2b)를 포함할 수 있다. (조작부(100)에서의 각 풀리들의 배치 및 구성은 엔드 툴(120)에서의 각 풀리들의 배치 및 구성과 원리적으로 동일하므로, 도면상에서의 도면 부호의 구체적인 표기는 일부 생략하도록 한다.)
제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)는 동일한 축인 요 회전축(1121)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 조 요 풀리(112P1)와 각각 제2 조 요 풀리(112P2)는 서로 마주 보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성되는 두개의 풀리로 형성될 수 있다.
제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 제2 조 요 보조 풀리(112S2)는 동일한 축을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성되는 두 개의 풀리로 형성될 수 있으며, 이때 두 개의 풀리는 서로 다른 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 조 요 보조 풀리(112S2)는 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성되는 두 개의 풀리로 형성될 수 있으며, 이때 두 개의 풀리는 서로 다른 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a), 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b), 제2 조 피치 보조 풀리-a(111S2a), 제2 조 피치 보조 풀리-b(111S2b)는 동일한 축을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 이때 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)는 서로 다른 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 조 피치 보조 풀리-a(111S2a)와 제2 조 피치 보조 풀리-b(111S2b)는 서로 다른 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 조 피치 풀리-a(111P1a), 제1 조 피치 풀리-b(111P1b), 제2 조 피치 풀리-a(111P2a), 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)는 동일한 축인 피치 회전축(1111)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
제1 조 와이어(130J1)는 조작부(110)의 제1 조 피치 풀리-a(111P1a), 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a), 제1 조 요 보조 풀리(112S1), 제1 조 요 풀리(112P1)를 차례로 지나서 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 감긴 후, 다시 제1 조 요 풀리(112P1), 제1 조 요 보조 풀리(112S1), 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b), 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)를 차례로 지나도록 형성되어, 제1 조 구동 와이어(130J1)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다. 이때, 제1 액츄에이션 풀리(113P1)의 일 지점에 제1 조 와이어(130J1)가 고정결합될 수 있다.
제2 조 와이어(130J2)는 조작부(110)의 제2 조 피치 풀리-a(111P2a), 제2 조 피치 보조 풀리-a(111S2a), 제2 조 요 보조 풀리(112S2), 제2 조 요 풀리(112P2)를 차례로 지나서 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 감긴 후, 다시 제2 조 요 풀리(112P2), 제2 조 요 보조 풀리(112S2), 제2 조 피치 보조 풀리-b(111S2b), 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)를 차례로 지나도록 형성되어, 제2 조 와이어(130J2)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다. 이때, 제2 액츄에이션 풀리(113P2)의 일 지점에 제2 조 와이어(130J2)가 고정결합될 수 있다.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 액츄에이션 동작 및 요 동작과 관련된 풀리 및 와이어의 구성을 제1 조와 제2 조 각각에 대해 풀어서 도시한 그림이다. 도 9(a)는 제2 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이고, 도 9(b)는 제1 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이다. 그리고, 도 10은 도 7의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이다.
먼저 액츄에이션 동작의 와이어 동작에 대해 설명한다.
도 9(b)를 참조하면, 제1 액츄에이션 회전부(1132a)가 제1 액츄에이션 회전축(1131a)을 중심으로 화살표 OPA1 방향으로 회전하면, 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 연결된 제1 액츄에이션 풀리(113P1)가 회전하고, 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 감겨있는 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 각각 W1a, W1b 방향으로 이동하게 되어, 결과적으로 조작부의 제1 조(121)가 화살표 EPA1 방향으로 회전하게 된다.
도 9(a)를 참조하면, 제2 액츄에이션 회전부(1132b)가 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 중심으로 화살표 OPA2 방향으로 회전하면, 제2 액츄에이션 회전부(1132b)와 연결된 제2 액츄에이션 풀리(113P2)가 회전하고, 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 감겨있는 제2 조 와이어(130J2)의 양 가닥은 각각 W2a, W2b 방향으로 이동하게 되어, 결과적으로 조작부의 제2 조(122)가 화살표 EPA2 방향으로 회전하게 된다. 따라서 사용자가 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 제2 액츄에이션 회전부(1132b)를 서로 가까워지는 방향으로 조작하면, 엔드 툴의 제1 조(121) 및 제2 조(122)가 서로 가까워지는 동작이 수행된다.
다음으로 요 동작의 와이어 동작에 대해 설명한다.
먼저 요 회전축(1121)과 제1 액츄에이션 회전축(1131a) 및 제2 액츄에이션 회전축(1131b)은 요 프레임(도 7의 1123 참조)에 의해 연결되어 있으므로, 요 회전축(1121)과 제1 액츄에이션 회전축(1131a)과 제2 액츄에이션 회전축(1131b)은 일체로 함께 회전하게 된다.
도 9(b)를 참조하면, 제1 손잡이(114)를 요 회전축(1121)을 중심으로 화살표 OPY1 방향으로 회전하면, 제1 액츄에이션 풀리(113P1)와 제1 조 요 풀리(112P1)와 여기에 감겨있는 제1 조 와이어(130J1)가 전체적으로 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하여, 결과적으로 제1 조 요 풀리(112P1)에 감겨있는 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 각각 W1a, W1b 방향으로 이동하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(120)의 제1 조(121)가 화살표 EPY1 방향으로 회전하게 된다.
도 9(a)를 참조하면, 제1 손잡이(114)를 요 회전축(1121)을 중심으로 화살표 OPY2 방향으로 회전하면, 제2 액츄에이션 풀리(113P2)와 제2 조 요 풀리(112P2)와 여기에 감겨있는 제2 조 와이어(130J2)가 전체적으로 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하여, 결과적으로 제2 조 요 풀리(112P2)에 감겨있는 제2 조 와이어(130J2)의 양 가닥은 각각 W1a의 반대쪽 및 W1b의 반대쪽으로 이동하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(120)의 제1 조(121)가 화살표 EPY2 방향으로 회전하게 된다.
도 11은 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 피치 동작과 관련된 풀리 및 와이어의 구성을 제1 조와 제2 조 각각에 대해 풀어서 도시한 그림이다. 도 11(a)는 제2 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이고, 도 11(b)는 제1 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 피치 동작과 관련된 풀리는 각각 2개이며, 각 와이어의 양 가닥이 같은 경로로 감겨져 있어서, 도 11에서는 이를 하나의 선으로 표현하였다. 그리고, 도 12는 도 7의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 11(b)를 참조하면, 제1 손잡이(114)를 피치 회전축(1111)을 중심으로 화살표 OPP1 방향으로 회전하면, 제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제1 조 피치 보조 풀리(111S1a, 111S1b), 제1 조 피치 풀리(111P1a, 111P1b) 등과 여기에 감겨있는 제1 조 와이어(130J1)가 전체적으로 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전한다. 이 때, 도 8과 같이 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 제1 조 피치 풀리(111P1a, 111P1b)의 위쪽에 감겨 있기 때문에 화살표 W1 쪽으로 이동하게 된다. 결과적으로 도 5를 통해 설명한 것 처럼, 엔드 툴(120)의 제1 조(121)가 화살표 EPP1 방향으로 회전하게 된다.
도 11(a)를 참조하면, 제1 손잡이(114)를 피치 회전축(1111)을 중심으로 화살표 OPP2 방향으로 회전하면, 제2 액츄에이션 풀리(113P2), 제2 조 피치 보조 풀리(111S2a, 111S2b), 제2 조 피치 풀리(111P2a, 111P2b) 등과 여기에 감겨있는 제2 조 와이어(130J2)가 전체적으로 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전한다. 이때, 도 8과 같이 제2 조 와이어(130J2)의 양 가닥은 제2 조 피치 풀리(111P2a, 111P2b)의 아래쪽에 감겨 있기 때문에 화살표 W2 쪽으로 이동하게 된다. 결과적으로 도 5를 통해 설명한 것 처럼, 엔드 툴(120)의 제2 조(122)가 화살표 EPP2 방향으로 회전하게 된다.
따라서, 제1 실시예를 나타내는 도 7은 도 8, 9, 10, 11, 12를 통해 동작원리를 설명할 수 있으며, 액츄에이션 조작, 요 조작, 피치 조작은 서로에 독립적으로 조작이 가능하다.
도 1을 통해 설명한 것처럼, 액츄에이션 조작부(113), 요 조작부(112), 피치 조작부(111)는 자신의 회전축이 각 조작부의 뒤쪽에 위치함으로써, 엔드 툴의 관절 구성과 동일하게 구성되어, 사용자가 직관적으로 일치하는 조작을 수행하는 것이 가능하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 각 관절 지점(액츄에이션 관절, 요 관절, 피치 관절)에 풀리가 형성되며, 이 풀리를 와이어(제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어)가 감도록 형성되어 있고, 조작부의 회전 조작(액츄에이션 회전, 요 회전, 피치 회전)이 각 와이어의 이동을 일으켜, 결과적으로 엔드 툴(120)의 원하는 동작을 유도하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 각 풀리들의 일 측에는 보조 풀리들이 형성될 수 있으며, 이들 보조 풀리에 의하여 하나의 풀리에 와이어가 여러 번 감기지 않을 수 있게 되어, 풀리에 감기는 와이어가 서로 접촉하지 않으며, 풀리에 감겨들어 가는 와이어와 감겨나오는 와이어의 경로도 안전하게 형성되어, 와이어의 동력전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)는 제1 손잡이(114) 상에 직접 형성되어 있다. 따라서, 제1 손잡이(114)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 역시 제1 손잡이(114)와 함께 회전하게 된다. 이로 인해, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 고정된 것이 아니라, 제1 손잡이(114)의 회전에 따라 상대적으로 계속 변화하게 된다. 즉, 도 2 등에는 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)는 Z축과 평행한 것으로 도시되어 있다. 그러나, 제1 손잡이(114)가 회전하게 되면, 요 조작부(112)과 액츄에이션 조작부(113)가 Z축과 평행하지 않게 된다. 즉, 요 조작부(112)과 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계가 제1 손잡이(114)의 회전에 따라 변화된 것이다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 별도의 설명이 없는 이상, 요 조작부(112)과 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 도 2와 같이 제1 손잡이(114)가 연결부(140)에 대해서 수직으로 위치한 상태를 기준으로 하여 설명하였다.
<관절의 다양한 변형예 >
요 회전 또는 풀리 회전을 위해 주 관절 풀리와 추가적인 보조 풀리로 구성된 관절 구조는 둘의 구성에 따라 다른 변형 예가 가능하여 직접형 관절과 간접형 관절로 나뉠 수 있다.
(직접형 관절과 간접형 관절 -요 관절)
도 13은 요 관절의 직접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 14는 요 관절의 간접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 13(a) 및 도 14(a)는 제2 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이고, 도 13(b) 및 도 14(b)는 제1 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이다.
여기서, 직접형 관절이란 하나의 관절 운동을 위해 서로 인접한 두 개의 풀리를 구비하는 구성에서 관절 위치에 해당하는 풀리와 보조 풀리와의 관계에 있어서, 해당 관절부의 회전축에 대해 해당 관절부가 회전할 때, 보조 풀리는 해당 관절부의 회전축을 기준으로 회전하지 않고, 관절 위치에 해당하는 풀리만 해당 관절부의 회전축을 기준으로 회전하는 경우를 의미한다. 한편, 간접형 관절이란 해당 관절부의 회전축에 대해 해당 관절부가 회전할 때, 관절 위치에 해당하는 풀리 뿐만 아니라, 보조 풀리도 해당 관절부의 회전축을 기준으로 회전하는 경우를 의미한다.
한편, 직접형 관절을 도시한 도 13은 제1 조(121)의 요 운동을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 구비하며, 요 회전축(1121) 상에 위치하여 요 회전 시 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하는, 도면 상 왼쪽에 위치하는, 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 된다. 이때, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 도면상 오른쪽에 위치하여, 요 회전 시 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하지 않는다.
한편, 간접형 관절을 도시한 도 14는 제1 조(121)의 요 운동을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 구비하며, 요 회전축(1121) 상에 위치하여 요 회전 시 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하는, 도면 상 오른쪽에 위치하는, 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 된다. 이때, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 도면상 왼쪽에 위치하여, 요 회전 시 요 회전축(1121)을 중심으로 회전한다.
이와 같은 직접형 관절과 간접형 관절은, 관절을 동일한 방향으로 회전하였을 때 와이어의 이동방향에 있어서 차이점이 있다. 즉, 직접형 관절을 도시한 도 13에서 요 회전축(1121)을 OPY 방향으로 회전시키면 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 일 측은 화살표 D1 방향으로 이동하는 반면, 간접형 관절을 도시한 도 14에서 요 회전축(1121)을 OPY 방향으로 회전시키면 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 일 측은 D1과 반대 방향인 화살표 D2 방향으로 이동하게 된다.
이와 같이 직접형 관절과 간접형 관절 중 어느 방식으로 관절 구조를 구성하느냐에 따라 동일한 방향의 요 회전에 대해, 와이어의 이동 방향을 서로 반대로 구성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
(직접형 관절과 간접형 관절 - 피치 관절)
도 15는 피치 관절의 간접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 16은 피치 관절의 직접형 관절의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 15(a) 및 도 16(a)는 제2 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이고, 도 15(b) 및 도 16(b)는 제1 조와 관련된 풀리 및 와이어만을 나타낸 도면이다.
간접형 관절을 도시한 도 15(b)는 제1 조(121)의 피치 운동을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)를 구비하며, 이때 도면상 오른쪽에 위치한 풀리가 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)가 된다.
직접형 관절을 도시한 도 16(b)는 제1 조(121)의 피치 운동을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)를 구비하며, 이때 도면상 왼쪽에 위치한 풀리가 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)가 된다.
이와 같이 직접형 관절과 간접형 관절 중 어느 방식으로 관절 구조를 구성하느냐에 따라 동일한 방향의 피치 회전에 대해, 와이어의 이동 방향을 서로 반대로 구성할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 피치 풀리에 와이어가 감기는 방향을 달리할 수도 있다.
(풀리 및 와이어 구성의 다양한 변형예 )
도 9에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 액츄에이션 동작 및 요 동작과 관련된 풀리 및 와이어 구성은 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다. 이하에서는 상정할 수 있는 풀리 및 와이어 구성의 다양한 변형예에 관하여 설명하도록 한다.
도 17은 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 제1 조(121)의 동작과 관련된 풀리 및 와이어의 구성과 그 변형예들을 도시한 그림이다.
도 17(a)을 참조하면, 도 17(a)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 기본적으로 연결부(140) 내에서 와이어가 교차되지 아니한다. 즉, 엔드 툴(120)과 조작부(110)를 연결하는 연결부(140) 내에서, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 서로 교차하지 않은 상태로 형성되며, 제2 조 와이어(130J2) 또한 그 양 가닥은 서로 교차하지 않은 상태로 형성된다.
한편, 도 17(a)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 연결부(140) 내에서 각 와이어가 퍼져나가도록 형성된다. 즉, 중개 풀리들의 크기 및 간격에 의해, 엔드 툴(120)에서의 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥간의 간격은 중개 풀리(MP)로 연결되며 형성되는 양 가닥간의 간격보다 작게 형성되기 때문에, 엔드 툴(120)에서 중개 풀리 쪽으로 갈수록 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥간의 간격이 점점 멀어져서, 전체적으로 제1 조 와이어(130J1)가 퍼져나가도록 형성되는 것이다.
한편, 도 17(a)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110)의 요 관절이 직접형으로 형성된다. 즉, 수술용 인스트루먼트(100)는 제1 조(121)의 요 운동을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 구비하며, 이때 도면상 왼쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 되며, 제1 조 요 풀리(112P1)의 회전축이 요 회전축이 된다. 이때, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성되는 두 개의 풀리로 형성될 수 있으며, 이때 두 개의 풀리는 서로 다른 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 교차하여 감기는 와이어가 경로상 서로 겹치지 않도록, 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1) 각각은 두 개의 풀리를 구비하여, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 높이차를 가지도록 할 수 있다. 그리고, 이를 위해 피치 보조 풀리도 서로 다른 직경을 갖는 두 개의 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))를 가지도록 하여, 높이차가 나는 풀리들에 자연스럽게 제1 조 와이어(130J1)가 감기도록 구성한다.
도 17(b)의 경우, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 연결되는 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))의 크기 및 배치를 도 17(a)의 경우와 달리함으로써, 도 17(b)의 아래 그림과 같이 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감기는 와이어와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감기는 와이어의 높이가 반대가 되도록 배치할 수 있으며, 결과적으로 도 17(a)에 비해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 상하 관계가 반대가 되도록 구성할 수 있다.
도 17(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 제1 액츄에이션 조작부(113a)를 도 17(a)의 경우와 다르게 한 구성이며, 조작부(110)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴(120)의 동작이 도 17(a)과 동일하게 수행되도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
도 17(d)의 경우, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리한 경우로써, 도 17(a)와 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이며, 이 때 요 동작을 위한 제1 조(121)의 회전 방향은 도 17(a)와 동일하나, 액츄에이션 동작을 위한 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 회전 방향은 도 17(a)와 반대로 된다. 이를 위해 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 동작이 도 17(a)와 반대로 제1 조 와이어(130J1)가 이동하도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 2개의 요 풀리, 2개의 요 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 18은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 17에서 와이어 경로 등을 변형한 변형예이다.
도 18(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 제1 조(121)를 감도록 구성된 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성된 변형예이며, 제1 실시예에 따른 구성과 동일한 동작이 가능하도록, 제1 조 요 보조 풀리(112S1) 등의 구성이 변형된 예이다.
이를 위해, 제1 조 와이어(130J1)가 통과하는 서로 다른 크기의 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))가 서로 인접하게 나란히 형성되었으며, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)를 통과한 제1 조 와이어(130J1)는 제1 조 요 보조 풀리(112S1)에 감기도록 구성하고, 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)를 통과하는 제1 조 와이어(130J1)는 요 보조 풀리에 감기지 않고 바로 제1 조 요 풀리(112P1)에 감기도록 형성되며, 이를 통해 도 18(a)에서 설명하는 변형예는 제1 실시예와 동일한 동작이 가능해진다.도 18(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 18(b)의 경우, 요 보조 풀리와 연결되는 피치 보조 풀리의 크기를 도 18(a)의 경우와 달리함으로써, 도 18(b)의 아래 그림과 같이 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감기는 와이어와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감기는 와이어의 높이가 반대가 되도록 배치할 수 있으며, 결과적으로 도 18(a)에 비해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 관계가 반대가 되도록 구성할 수 있다. 도 18(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 액츄에이션 조작부(113a)를 도 18(a)의 경우와 다르게 한 구성이며, 조작부(110)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴(120)의 동작이 도 18(a)와 동일하게 수행되도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
도 18(d)의 경우, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리한 경우로써, 도 18(a)과 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이며, 이 때 요 동작을 위한 제1 조(121)의 회전 방향은 도 18(a)와 동일하나, 액츄에이션 동작을 위한 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 회전 방향은 도 18(a)와 반대로 된다. 이를 위해 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 동작이 도 18(a)와 반대로 제1 조 와이어(130J1)가 이동하도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 2개의 요 풀리, 1개의 요 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 19은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 17에서 와이어 경로 등을 변형한 변형예이다.
도 19(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 제1 조(121)를 감도록 구성된 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하여 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성된 변형예이며, 제1 실시예에 따른 구성과 동일한 동작이 가능하도록, 제1 조 요 보조 풀리(112S1) 등의 구성이 변형된 예이다.
또한, 도 19(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 연결부(140) 내에서 와이어가 적어도 1회 교차된다. 즉, 엔드 툴(120)과 조작부(110)를 연결하는 연결부(140) 내에서, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 서로 교차하도록 형성되며, 제2 조 와이어(130J2) 또한 그 양 가닥이 서로 교차하도록 형성된다. 다만, 도면상의 2차원 평면에서 보았을 때는 각 와이어의 양 가닥이 서로 교차하는 것으로 보이나, 실제 와이어가 연결되는 중개 풀리들의 3차원상의 적절한 위치 구성을 통해, 실제로는 와이어가 물리적으로 접촉하지 않도록 용이하게 구성할 수 있다.
한편, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)는 동일한 직경을 갖도록 형성되며, 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감긴 제1 조 와이어(130J1)는 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 거쳐 제1 조 요 풀리(112P1)에 감길 수 있도록 하였다. 한편, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감긴 제1 조 와이어(130J1)의 경우, 요 보조 풀리 없이 바로 제1 조 요 풀리(112P1)에 감기도록 형성될 수 있으며, 이를 통해, 도 19(a)에서 설명하는 변형예는 제1 실시예와 동일한 동작이 가능하다.
도 19(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 19(b)의 경우, 요 보조 풀리와 연결되는 피치 보조 풀리의 크기를 도 19(a)의 경우와 달리하여, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)의 직경을 상이하게 형성함으로써, 도 19(b)의 아래 그림과 같이 제1 조 요 풀리(112P1)의 두 개의 풀리가 서로 다른 높이에 위치하도록 할 수 있다. 이는 후술할 도 19(c)와 같이 제1 액츄에이션 풀리(113P1)와 제1 조 요 풀리(112P1) 사이에서 제1 조 와이어(130J1)가 교차되는 구성에 적용이 용이하여, 제1 조 와이어(130J1)의 양측이 실제로는 물리적인 접촉이 없도록 할 수 있다.
도 19(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 액츄에이션 조작부(113a)를 도 19(a)의 경우와 다르게 한 구성이며, 조작부(110)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴(120)의 동작이 도 19(a)와 동일하게 수행되도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
도 19(d)의 경우, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리한 경우로써, 도 19(a)과 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이며, 이 때 요 동작을 위한 제1 조(121)의 회전 방향은 도 19(a)와 동일하나, 액츄에이션 동작을 위한 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 회전 방향은 도 19(a)와 반대로 된다. 이를 위해 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 동작이 도 19(a)와 반대로 제1 조 와이어(130J1)가 이동하도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 1개 또는 2개의 요 풀리, 1개의 요 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 도면상에 표시된 피치 보조 풀리 대신 피치 풀리를 배치하는 구성도 가능하다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 20은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 17에서 와이어 경로 등을 변형한 변형예이다.
도 20(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 제1 조(121)를 감도록 구성된 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하여 서로 인접하지 않는 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성된 변형예이며, 제1 실시예에 따른 구성과 동일한 동작이 가능하도록, 제1 조 요 보조 풀리(112S1) 등의 구성이 변형된 예이다.
또한, 도 20(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 연결부(140) 내에서 와이어가 적어도 1회 교차된다. 즉, 엔드 툴(120)과 조작부(110)를 연결하는 연결부(140) 내에서, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 서로 교차하도록 형성되며, 제2 조 와이어(130J2) 또한 그 양 가닥이 서로 교차하도록 형성된다. 다만, 도면상의 2차원 평면에서 보았을때는 각 와이어의 양 가닥이 서로 교차하는 것으로 보이나, 실제 와이어가 연결되는 중개 풀리들의 3차원상의 적절한 구성을 통해, 실제로는 와이어가 물리적으로 접촉하지 않도록 용이하게 구성할 수 있다.
또한, 서로 다른 크기의 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))가 형성되었으며, 바깥쪽 피치 보조 풀리인 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)가 보다 크게 구성되어 바깥쪽 피치 보조 풀리에 감기는 와이어가 더 낮은 쪽에 위치하는 제1 조 요 보조 풀리(112S1)에 감기도록 구성하였다.
한편, 도 20(a)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110)의 요 관절이 간접형으로 형성된다. 즉, 수술용 인스트루먼트(100)는 제1 조(121)의 요 운동을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 구비하며, 이때 도면상 오른쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 되며, 제1 조 요 풀리(112P1)의 회전축이 요 회전축이 된다. 이 경우, 조작부(110)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴의 동작이 도 17(a)와 동일하게 수행되도록 하기 위해 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
도 20(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 20(b)의 경우, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 연결되는 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))의 크기 및 배치를 도 20(a)의 경우와 달리함으로써, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감기는 와이어와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감기는 와이어의 높이가 반대가 되도록 배치할 수 있으며, 결과적으로 도 20(a)에 비해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 상하 관계가 반대가 되도록 구성할 수 있다.
도 20(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 액츄에이션 조작부(113a)를 도 20(a)의 경우와 다르게 한 구성이며, 조작부(110)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴(120)의 동작이 도 20(a)와 동일하게 수행되도록 하기 위해 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되지 않도록 구성할 수 있다.
도 20(d)의 경우, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리한 경우로써, 도 20(a)과 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이며, 이 때 요 동작을 위한 제1 조(121)의 회전 방향은 도 20(a)와 동일하나, 액츄에이션 동작을 위한 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 회전 방향은 도 20(a)와 반대로 된다. 이를 위해 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 동작이 도 20(a)와 반대로 제1 조 와이어(130J1)가 이동하도록 하기 위해 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되지 않도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 2개의 요 풀리, 2개의 요 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 21는 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 17에서 와이어 경로 등을 변형한 변형예이다.
도 21(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 제1 조(121)를 감도록 구성된 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하여 서로 인접한 두개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성된 변형예이며, 제2 조 와이어(130J2) 또한 그 양 가닥이 서로 교차하도록 형성된다.
한편, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)는 동일한 직경을 갖도록 형성되며, 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감긴 제1 조 와이어(130J1)는 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 거쳐 제1 조 요 풀리(112P1)에 감길 수 있도록 하였다. 한편, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감긴 제1 조 와이어(130J1)의 경우, 요 보조 풀리 없이 바로 제1 조 요 풀리(112P1)에 감기도록 형성될 수 있으며, 이를 통해, 도 21(a)에서 설명하는 변형예는 제1 실시예와 동일한 동작이 가능하다.
여기서, 도 21(a)의 경우 요 풀리와 액츄에이션 풀리가 별도로 형성되는 것이 아니라, 공통의 요 풀리를 사용하는 것을 특징으로 한다. 이때 액츄에이션 동작을 구현하기 위해 요 풀리와 액츄에이션 조작부는 기어 등으로 연결되어 있을 수 있다. (제2 실시예 참조)
도 21(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 21(b)의 경우, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 연결되는 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))의 크기 및 배치를 도 21(a)의 경우와 달리하여, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 제1 조 요 풀리(112P1)보다 크게 할 수 있으며, 이를 통해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하는 효과를 가지게 할 수 있다. 따라서, 엔드 툴(120)과 조작부(110)를 연결하는 연결부(140) 내에서, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하지 않고 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성할 수 있다.
도 21(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 액츄에이션 조작부(113a)를 도 21(a)의 경우와 다르게 하는 동시에, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리하여 도 21(a)과 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이다.
도 21(d)의 경우, 도 21(b)에 비해 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 연결되는 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))의 크기 및 배치를 달리함으로써, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감기는 와이어와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감기는 와이어의 높이가 반대가 되도록 배치할 수 있으며, 결과적으로 도 21(b)에 비해 제1 조 와이어(130J1) 양 가닥의 상하 관계가 반대가 되도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 1개 또는 2개의 요 풀리, 1개의 요 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 도면상에 표시된 피치 보조 풀리 대신 피치 풀리를 배치하는 구성도 가능하다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 22은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 17에서 와이어 경로 등을 변형한 변형예이다.
도 22(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 제1 조(121)를 감도록 구성된 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성된 변형예이며, 제1 실시예에 따른 구성과 동일한 동작이 가능하도록, 제1 조 요 보조 풀리(112S1) 등의 구성이 변형된 예이다.
이를 위해, 제1 조 와이어(130J1)가 통과하는 서로 다른 크기의 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))가 서로 인접하게 나란히 형성되었으며, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)를 통과한 제1 조 와이어(130J1)는 제1 조 요 보조 풀리(112S1)에 감기도록 구성하고, 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)를 통과하는 제1 조 와이어(130J1)는 보조 풀리(SP)를 거쳐서 제1 조 요 보조 풀리(112S1)에 감기도록 형성되며, 이를 통해 도 22(a)에서 설명하는 변형예는 제1 실시예와 동일한 동작이 가능해진다.
여기서, 도 22는 도 17과 비교하여 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)가 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 인접하게 형성되며, 피치 보조 풀리와 제1 조 요 보조 풀리(112S1) 사이에 보조 풀리(SP)가 추가되어, 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)를 통과하는 제1 조 와이어(130J1)가 보조 풀리(SP)를 거쳐서 제1 조 요 보조 풀리(112S1)에 용이하게 감길 수 있다. 즉, 보조 풀리(SP)를 추가 형성함으로써, 엔드 툴(120)과 조작부(110)를 연결하는 연결부(140) 내에서, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 나란히 통과할 수 있으며, 이와 함께 제1 조 와이어(130J1)가 통과하는 피치 보조 풀리도 서로 인접하게 구성할 수 있다. 이와 함께, 요 보조 풀리(112S1)가 두 개의 풀리로 구성될 때, 각 풀리의 직경을 서로 동일하게 구성할 수 있다.
도 22(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 22(b)의 경우, 요 보조 풀리와 연결되는 피치 보조 풀리의 크기 및 배치를 도 22(a)의 경우와 달리함으로써, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감기는 와이어와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감기는 와이어의 높이가 반대가 되도록 배치할 수 있으며, 결과적으로 도 22(a)에 비해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 상하 관계가 반대가 되도록 구성할 수 있다.
도 22(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 액츄에이션 조작부(113a)를 도 22(a)의 경우와 다르게 한 구성이며, 조작부(110)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴(120)의 동작이 도 22(a)와 동일하게 수행되도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
도 22(d)의 경우, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리한 경우로써, 도 22(a)과 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이며, 이 때 요 동작을 위한 제1 조(121)의 회전 방향은 도 22(a)와 동일하나, 액츄에이션 동작을 위한 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 회전 방향은 도 22(a)와 반대로 된다. 이를 위해 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 동작이 도 22(a)와 반대로 제1 조 와이어(130J1)가 이동하도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 2개의 요 풀리, 2개의 요 보조 풀리, 1개의 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 23은 도 22에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 22에서 와이어 경로 등을 변형한 예이다.
도 22의 경우, 제1 조(121)의 요 조작을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1) 중에, 도면상 왼쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 되는데 반해, 도 23의 경우, 도면상 오른쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 되고 왼쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 보조 풀리(112S1)가 된다. 즉, 도 22의 경우 요 관절은 직접형 관절이라면, 도 23의 경우 요 관절은 간접형 관절이라 할 수 있다.
이러한 차이로 인해 조작부(110)의 요 회전에 의한 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 이동 방향은 도 23(a)의 경우는 도 22(a)의 경우와 반대가 된다. 이 경우, 조작부(120)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴(110)의 동작이 도 22(a)와 동일하게 수행되도록 하기 위해 엔드 툴(120)과 조작부(110)를 연결하는 연결부(140) 내에서, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하여 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성할 수 있다.
도 23(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 23(b)의 경우, 요 보조 풀리와 연결되는 피치 보조 풀리의 크기 및 배치를 도 23(a)의 경우와 달리함으로써, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감기는 와이어와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감기는 와이어의 높이가 반대가 되도록 배치할 수 있으며, 결과적으로 도 23(a)에 비해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 상하 관계가 반대가 되도록 구성할 수 있다.
도 23(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 액츄에이션 조작부(113a)를 도 23(a)의 경우와 다르게 한 구성이며, 조작부(110)에서의 액츄에이션 동작과 요 동작에 의한 엔드 툴(120)의 동작이 도 23(a)와 동일하게 수행되도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되지 않도록 구성할 수 있다.
도 23(d)의 경우, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리한 경우로써, 도 23(a)과 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이며, 이 때 요 동작을 위한 제1 조(121)의 회전 방향은 도 23(a)와 동일하나, 액츄에이션 동작을 위한 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 회전 방향은 도 23(a)와 반대로 된다. 이를 위해 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 동작이 도 23(a)와 반대로 제1 조 와이어(130J1)가 이동하도록 하기 위해 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 액츄에이션 풀리(113P1)를 연결하는 제1 조 와이어(130J1)가 서로 교차되지 않도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 2개의 요 풀리, 2개의 요 보조 풀리, 1개의 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 24는 도 21에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 21에서 와이어 경로 등을 변형한 변형예이다.
도 21의 경우, 요 풀리와 액츄에이션 풀리가 별도로 형성되지 않고, 공통의 요 풀리를 사용하는 것과는 달리, 도 24(a)의 경우는 요 풀리(112P1) 외에 추가의 액츄에이션 풀리(113P1)가 별도로 형성된다. 이를 위해 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)를 거친 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥은 요 풀리(112P1)에 감긴 뒤, 서로 교차하여 액츄에이션 풀리(113P1)에 감기게 된다. 이 때, 도 24(a)에서 설명하는 변형예가 도 21에서 설명하는 예와 동일한 동작이 가능하기 위해, 도 24(a)의 경우, 액츄에이션 조작부(113a)의 위치와 회전 방향이 도 21의 경우와 반대가 되도록 구성한다.
도 24(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 24(a)의 경우와 달리하여, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 제1 조 요 풀리(112P1)보다 크게 할 수 있으며, 이를 통해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하는 효과를 가지게 할 수 있다. 따라서, 엔드 툴(120)과 조작부(110)를 연결하는 연결부(140) 내에서, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 교차하지 않고 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 구성할 수 있다.
도 24(c)의 경우, 제1 조의 구동을 위한 액츄에이션 조작부(113a)를 도 24(a)의 경우와 다르게 하는 동시에, 제1 조(121) 및 J11 풀리(123J11)의 구성을 달리하여 도 24(a)과 다른 방향에 제1 조(121)가 형성되도록 한 경우이다.
도 24(d)의 경우, 도 24(b)에 비해 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 연결되는 피치 보조 풀리(제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a) 및 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b))의 크기 및 배치를 달리함으로써, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)에 감기는 와이어와 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)에 감기는 와이어의 높이가 반대가 되도록 배치할 수 있으며, 결과적으로 도 24(b)에 비해 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 상하 관계가 반대가 되도록 구성할 수 있다.
본 구성에서는 공통적으로 1개 또는 2개의 액츄에이션 풀리, 1개 또는 2개의 요 풀리, 1개의 요 보조 풀리, 2개의 피치 풀리, 2개의 피치 보조 풀리가 형성될 수 있으며, 도면 상으로 교차되어 보이는 와이어는 실제로는 다른 경로상에 위치하여, 물리적으로 접촉하지 않으며, 이를 통해 와이어와 동력 전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 도면상에 표시된 피치 보조 풀리 대신 피치 풀리를 배치하는 구성도 가능하다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 25는 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 17에서 와이어 경로 등을 변형한 변형예이다.
여기서, 본 변형예는 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥의 끝이 같은 액츄에이션 풀리에 결합되는 것이 아니라, 서로 다른 액츄에이션 풀리에 결합된다는 점에서 도 17의 실시예와 상이하다. 즉, 제1 조 와이어(130J1)의 한쪽 끝은 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 결합되고, 제1 조 와이어(130J1)의 다른 한쪽 끝은 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 결합된다. 이 경우, 필수적으로 두 액츄에이션 풀리의 회전은 기어 등의 구성요소에 의해 동기화되어 있어야 한다. 즉, 어느 한쪽 액츄에이션 풀리가 회전하면 이에 맞추어 다른 쪽의 액츄에이션 풀리도 회전하도록 두 액츄에이션 풀리가 연결되어 있어야 한다.
이와 같이 두 액츄에이션 풀리의 회전은 기어 등으로 인해 서로 동기화되어 있기 때문에, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 반드시 하나의 액츄에이션 풀리에 감기지 않고, 각각 다른 액츄에이션 풀리에 감겨도 똑같은 효과를 구현할 수 있다.
이와 같은 구조는 도 25(a)의 점선과 같이 제1 조 와이어(130J1)가 가상적으로 하나의 폐회로를 구성한다고 볼 수 있으며, 따라서 일종의 가상 폐곡선(virtual loop)라고 표현할 수 있을 것이다.
도 25(a)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 25(b)는 제1 조 와이어(130J1)의 양 단부가 결합하는 액츄에이션 풀리를 도 25(a)와 다르게 구성한 경우이다. 즉, 도 25(a)에서 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 결합되었던 제1 조 와이어(130J1)의 일 단부를 이번에는 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 결합한다. 마찬가지로, 도 25(a)에서 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 결합되었던 제1 조 와이어(130J1)의 타 단부를 이번에는 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 결합한다.
이와 같이, 요 풀리를 감고 액츄에이션 풀리에 연결되는 와이어는 두 개의 액츄에이션 풀리 중 어느 것에 연결되더라도 상관없다. 왜냐하면, 두 액츄에이션 풀리는 기어 등으로 서로 동기화가 되어 있기 때문이다. 단, 어느 액츄에이션 풀리에 감기든지, 감기는 방향은 액츄에이션 조작이 최종적으로 엔드 툴의 액츄에이션 동작과 일치할 수 있도록, 액츄에이션 풀리가 회전하는 방향에 따라 적절하게 감겨야 한다.
상기 설명은 제1 조의 액츄에이션, 요 동작에 대한 것이며, 도면 역시 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리에 대한 설명이 없어도 충분히 이해가 가능한 바, 본 도면에서는 중개 풀리 및 피치 동작에 관련된 풀리는 생략되어 있다. 뿐만 아니라, 제2 조의 경우도 제1 조에 대한 도면과 설명을 통해 충분히 이해될 수 있는바, 제2 조의 동작에 대한 도면 및 설명은 생략하도록 한다.
도 26은 도 25에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 25에서 액츄에이션 풀리의 위치 등을 변형한 변형예이다.
여기서, 본 변형예는 두 개의 액츄에이션 풀리가 서로 근접하도록 형성된 것이 아니라, 서로 이격되어 제1 조 요 풀리(112P1)를 중심으로 서로 반대편에 형성된다는 점에서 도 25의 실시예와 상이하다. 이러한 경우에도 두 액츄에이션 풀리가 기어 등으로 서로 동기화되면, 도 25에서 설명하는 예와 동일한 동작이 가능하다.
이와 같은 구성에 의해 액츄에이션 풀리를 다른 실시예보다 뒤쪽에 배치할 수 있어, 즉 액츄에이션 손잡이를 길게 할 수 있어서, 액츄에이션 동작을 보다 수월하게 수행할 수 있다. 왜냐하면, 지렛대 원리에 의해서 손잡이가 길수록 적은 힘으로 액츄에이션 동작의 수행이 가능하기 때문이다.
도 26(a)는 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 도 26(b)는 제2 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이다.
도 26(a), 도 26(b)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
도 27은 도 17에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면으로, 도 25에서 액츄에이션 풀리의 위치 등을 변형한 변형예이다.
도 27(a)의 경우 제1 실시예에 따른 구성과 달리, 제1 조(121)를 감도록 구성된 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 인접한 두 개의 연결부 중개 풀리(MP)를 통과하도록 형성되고, 요 운동을 위하여 서로 이웃하게 형성된 제1 조 요 풀리(112P1)와 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 구비하며, 이때 도면상 오른쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 되며, 제1 조 요 풀리(112P1)의 회전축이 요 회전축이 된다.
여기서, 본 변형예는 두 개의 액츄에이션 풀리가 서로 근접하도록 형성된 것이 아니라, 서로 이격되어 요 풀리를 중심으로 서로 반대편에 형성된다는 점에서 도 17의 실시예와 상이하다.
또한, 요 풀리와 요 보조 풀리의 위치 관계(선후 관계)가 변경되었다는 점에서 도 17, 도 25, 도 26 등의 실시예와 상이하다. 즉, 직접형 관절임에도 불구하고 도면상 오른쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 풀리(112P1)가 되며, 제1 조 요 풀리(112P1)의 회전축이 요 회전축이 되며, 이를 구현하기 위해, 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)를 지난 제1 조 와이어는 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 감은 후에 제1 조 요 풀리(112P1)를 지나 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 고정결합된다. 그리고, 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)를 지난 제1 조 와이어는 제1 조 요 보조 풀리(112S1)를 거치지 않고 바로 제1 조 요 풀리(112P1)를 지나 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 고정결합된다.
이와 같은 구성에 의해 다른 실시예보다 요 회전축을 피치 회전축에 보다 가까이 배치할 수 있어서, 결과적으로 사용자의 조작에 있어서 보다 자연스럽고 직관적인 조작감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 이와 같은 구성에 의해 액츄에이션 풀리를 다른 실시예보다 뒤쪽에 배치할 수 있어, 즉 액츄에이션 손잡이를 길게 할 수 있어서, 액츄에이션 동작을 보다 수월하게 수행할 수 있다. 왜냐하면, 지렛대 원리에 의해서 손잡이가 길수록 적은 힘으로 액츄에이션 동작의 수행이 가능하기 때문이다.
도 27(a)는 제1 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이며, 도 27(b)는 제2 조의 액츄에이션, 요 동작의 설명을 위한 것이다.
도 27(a), 도 27(b)에 따른 구성은, 와이어의 경로, 관절 풀리의 크기 및 배치, 조작부 및 엔드툴 구성 등의 변형을 통한 다양한 변형예를 가질 수 있다.
* 액츄에이션 조작부의 일 변형예
도 28은 도 8에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다.
여기서, 본 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 8의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트의 조작부(110)의 액츄에이션 풀리(113P)의 구성이 특징적으로 달라진다. 즉, 도 8의 수술용 인스트루먼트(100)에서는 두 개의 액츄에이션 회전축 각각에 액츄에이션 풀리가 형성되고, 각 조 와이어는 각각의 액츄에이션 풀리에 감기는 형태였다.
상세히, 도 8의 수술용 인스트루먼트(100)에서는 제1 액츄에이션 회전축(1131a)에 제1 액츄에이션 풀리(113P1)가 형성되고, 제1 조 와이어(130J1)는 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 감기도록 형성되었다. 마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전축(1131b)에 제2 액츄에이션 풀리(113P2)가 형성되고, 제2 조 와이어(130J2)는 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 감기도록 형성되었다.
이에 반해 도 28에 도시된 일 변형예에서는, 하나의 액츄에이션 회전축에 두 개의 와이어가 모두 감기도록 형성된다는 점에서 특징적으로 달라진다. 즉, 액츄에이션 회전축(1131)에 액츄에이션 풀리(113P)가 형성되고, 제1 조 와이어(130J1)는 액츄에이션 풀리(113P)의 아래쪽에 감기고, 제2 조 와이어(130J2)는 액츄에이션 풀리(113P)의 위쪽에 감기도록 형성된다. 단, 하나의 액츄에이션 회전축(1131)의 회전에 의해 두 와이어(130J1)(130J2)가 서로 반대방향으로 이동하여야 하므로, 두 와이어 중 하나는 교차되도록 형성되어야 한다. 도 28에는 제2 조 와이어(130J2)가 액츄에이션 풀리(113P)와 제2 조 요 풀리(112P2) 사이에서 한번 교차되도록 형성되어 있다.
액츄에이션 회전축과 액츄에이션 풀리 이외에 나머지 액츄에이션 조작부의 구성, 즉 제1 액츄에이션 회전부(미도시), 제1 액츄에이션 기어(1134a), 제2 액츄에이션 회전부(미도시), 제2 액츄에이션 기어(1134b)는 동일하게 존재한다. 여기서, 기어는 두 개의 액츄에이션 회전부의 동작이 서로 연결되도로 해주어, 결과적으로 두 개의 액츄에이션 회전부를 파지하는 두 손가락 중, 하나의 동작이 다른 하나의 동작을 일으키며, 뿐만 아니라 각각의 회전량이 서로 일치하도록 해주는 역할을 할 수 있다. 이러한 효과를 위해 기어 뿐만 아니라, 링크 등의 구조도 가능할 것이다.
* 피치 조작부의 일 변형예
도 29는 도 16에 개시된 실시예의 다른 일 변형예를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 29(a)는 측면도이고, 도 29(b)는 평면도이다.
여기서, 본 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트는 앞서 기술한 본 발명의 수술용 인스트루먼트(도 16의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트의 조작부(110)와 엔드 툴(120)의 피치 풀리들의 구성이 특징적으로 달라진다. 즉, 도 16의 수술용 인스트루먼트(100)에서는 피치 풀리들의 직경이 동일하도록 구성되었으나, 도 29에서는 피치 풀리들이 서로 다른 직경을 갖도록 구성되어 있다.
즉, 엔드 툴(120)에서는 서로 마주보도록 형성된 J12 풀리(123J12)와 J14 풀리(123J14)가 서로 다른 직경을 갖도록 형성되며, 조작부(110)에서도 서로 마주보도록 형성된 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)가 서로 다른 직경을 갖도록 형성된다.
이때, 엔드 툴(120) 쪽의 서로 다른 피치 풀리들의 직경 비율(즉, J12 풀리(123J12)와 J14 풀리(123J14)의 직경 비율)과 조작부(110)의 서로 다른 피치 풀리들의 직경 비율(제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)의 직경 비율)을 동일하게 구성하여, 조작부(110)의 피치 회전에 의한 조 와이어의 양 가닥의 각 이동량과 피치 회전을 위한 엔드 툴(120) 쪽의 조 와이어의 양 가닥의 각 이동량을 같게 함으로써, 피치 동작이 정상적으로 수행될 수 있게 된다. 이를 통해, 직접형 피치 관절의 경우에도 서로 다른 직경의 피치 풀리를 사용해서 구성할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 요 관절의 경우에도 적용 가능하다. 즉, 조작부(110)의 요 풀리들의 직경을 달리하는 동시에 엔드 툴(120)의 J11 풀리(123J11) 및 J21 풀리(123J21)의 직경을 달리하여, 직접형 요 관절에 서로 다른 직경의 요 풀리를 사용하여 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 요 관절, 피치 관절, 액츄에이션 관절의 다양한 변형을 통하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)와 같은 기능을 수행하는 다양한 실시예로 변형이 가능하다. 각 관절의 변형 예로 든 각 변형예들의 조합으로 여러가지 다양한 변형예들을 구성할 수 있을 것이다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)와 같은 기능을 수행할 수 있도록 다양한 와이어, 풀리 및 이들로 구성된 관절들의 결합이 가능하다 할 것이다.
<절연 관련 변형예 >
도 30 및 도 31은 절연과 관련된 일 변형예를 나타내는 도면이다.
도 30 및 도 31을 참조하면, 본 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트는 앞서 기술한 본 발명의 수술용 인스트루먼트(도 2의 100 참조)에 비해, 각 와이어의 절연을 위한 절연 어셈블리를 더 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 엔드 툴과 조작부를 전기적으로 절연이 되도록 분리하여, 엔드 툴의 조를 전기 소작용으로 사용하기 위해 추가적인 전선을 조에 연결하여 사용하는 경우에도, 조작부는 안전하게 전기적으로 절연이 되도록 하기 위함이다. 이를 위해, 물리적으로 엔드툴과 조작부를 연결하고 있는 각각의 와이어의 중간에 절연 어셈블리를 구비하여, 엔드 툴과 조작부 사이를 절연시키는 것이다. 이를 위해, 연결부(140)의 절곡부(141)의 중간중간에 제1 절연 어셈블리(135), 제2 절연 어셈블리(136), 제3 절연 어셈블리(137)가 차례로 구비되어, 각각의 절연 어셈블리가 각각 2개의 와이어를 차례로 절연시킨다.
도면에는 엔드 툴(120)에 가까운 쪽부터 제1 절연 어셈블리(135), 제2 절연 어셈블리(136), 제3 절연 어셈블리(137)가 차례로 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 필요에 따라 각 절연 어셈블리의 구성 및 배치는 다양하게 변형 가능하다 할 것이다.
이하, 제1 절연 어셈블리(135)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
여기서, 제2 조 R와이어(130J2R)는 제2 조 와이어(130J2)의 양 가닥 중 오른쪽 와이어를 나타내며, 제2 조 R와이어(130J2R)는 다시 둘로 분할되어, 제1 절연 어셈블리(135)로 들어가는 제2 조 R와이어-in(130J2Rin)과, 제1 절연 어셈블리(135)로부터 나오는 제2 조 R와이어-out(130J2Rout)으로 나누어진다.
한편, 제1 조 L와이어(130J1L)는 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥 중 왼쪽 와이어를 나타내며, 제1 조 L와이어(130J1L)는 다시 둘로 분할되어, 제1 절연 어셈블리(135)로 들어가는 제1 조 L와이어-in(130J1Lin)과, 제1 절연 어셈블리(135)로부터 나오는 제1 조 L와이어-out(130J1Lout)으로 나누어진다.
제1 절연 어셈블리(135)는, 제2 조 R와이어의 절연과 관련된 제2 조 R와이어 인 풀리(1352Rin), 제2 조 R와이어 아웃 풀리(1352Rout), 제2 조 R와이어 절연 풀리(1352Ris)를 포함한다. 여기서, 제2 조 R와이어 인 풀리(1352Rin)에는 제2 조 R와이어-in(130J2Rin)이 결합되고, 제2 조 R와이어 아웃 풀리(1352Rout)에는 제2 조 R와이어-out(130J2Rout)이 결합된다. 그리고, 제2 조 R와이어 인 풀리(1352Rin)와 제2 조 R와이어 아웃 풀리(1352Rout) 사이에는 제2 조 R와이어 절연 풀리(1352Ris)가 개재되어 제2 조 R와이어 인 풀리(1352Rin)와 제2 조 R와이어 아웃 풀리(1352Rout)를 절연시키며, 따라서 제2 조 R와이어-in(130J2Rin)과 제2 조 R와이어-out(130J2Rout)도 서로 절연된다.
이때, 제2 조 R와이어 인 풀리(1352Rin)와 제2 조 R와이어 절연 풀리(1352Ris) 중 어느 일측에는 홈이 형성되고 타측에는 돌기가 형성되어 서로 결합한다. 그리고, 제2 조 R와이어 아웃 풀리(1352Rout)와 제2 조 R와이어 절연 풀리(1352Ris) 중 어느 일측에는 홈이 형성되고 타측에는 돌기가 형성되어 서로 결합한다. 이때 제2 조 R와이어 인 풀리(1352Rin) 측의 돌기(또는 홈)와 제2 조 R와이어 아웃 풀리(1352Rout) 측의 돌기(또는 홈)는 서로 격리되도록 형성되어, 제2 조 R와이어-in(130J2Rin)과 제2 조 R와이어-out(130J2Rout)가 서로 절연되도록 한다.
즉, 위와 같은 구성을 통해, 제2 조 R와이어-in(130J2Rin), 제2 조 R와이어 인 풀리(1352Rin), 제2 조 R와이어-out(130J2Rout) 및 제2 조 R와이어 아웃 풀리(1352Rout)가 금속 등 도체로 형성되더라도, 제2 조 R와이어 절연 풀리(1352Ris)를 부도체로 형성하여 제2 조 R와이어-in(130J2Rin)과 제2 조 R와이어-out(130J2Rout)이 서로 절연되도록 할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 제1 절연 어셈블리(135)로 들어가는 제2 조 R와이어-in(130J2Rin)과, 제1 절연 어셈블리(135)로부터 나오는 제2 조 R와이어-out(130J2Rout)이 서로 전기적으로 절연되며, 조작부의 조작과 엔드 툴의 동작 간의 동력 전달이 마치 하나의 끊기지 않은 와이어로 연결되는 것처럼 가능하도록 할 수 있다.
한편, 제1 절연 어셈블리(135)는, 제1 조 L와이어의 절연과 관련된 제1 조 L와이어 인 풀리(1351Lin), 제1 조 L와이어 아웃 풀리(1351Lout), 제1 조 L와이어 절연 풀리(1351Lis)를 포함한다. 이 구성은 상술한 제1 조 R와이어의 절연과 관련된 구성 요소들과 원리적으로 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 제1 절연 어셈블리(135)는, 제1 조 R와이어 중개 풀리(1351Rme), 제2 조 L와이어 중개 풀리(1352Lme), 하나 이상의 피치 와이어 중개 풀리(135Pme), 하나 이상의 부도체인 절연 보조 풀리(135IsAs)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2조 R와이어 중개 풀리(1352Rme), 제2 조 L와이어 중개 풀리(1352Lme), 피치 와이어 중개 풀리(135Pme) 및 다른 피치 와이어 중개 풀리(미도시) 각각의 내부에는 절연 보조 풀리(135IsAs)가 끼워지고, 제1 조 R와이어 중개 풀리(1351Rme)는 제1 조 R와이어(미도시)가 감기면서 통과하고, 제2 조 L와이어 중개 풀리(1352Lme)는 제2 조 L와이어(미도시)가 감기면서 통과하고, 두 개의 피치 와이어 중개 풀리(135Pme)는 피치 와이어(미도시)의 양 가닥이 감기면서 통과한다.
이와 같은 구성에 의하여, 엔드 툴(120)로부터 제1 절연 어셈블리(135)에 연결되는 와이어 및 상기 와이어가 감겨있는 제1 절연 어셈블리(135)의 각 풀리들은, 제1 절연 어셈블리(135)의 풀리들의 회전축과 와이어와 전기적으로 절연되어 분리될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 와이어 및 제1 절연 어셈블리의 풀리가 금속일 경우, 금속 풀리들 사이에 배치되는 풀리들을 전기적 절연 재질로 구성하여 상기한 바와 같이 엔드 툴과 조작부를 전기적으로 분리할 수 있으며, 와이어만 금속일 경우, 제1 절연 어셈블리를 구성하는 요소들을 전기적 절연 재질로 구성하여 상기한 바와 같이 엔드 툴과 조작부를 전기적으로 분리할 수 있다.
제1 절연 어셈블리(135)와 동일한 구조로, 제2 절연 어셈블리(136)에서는 제1 조 R와이어와 제2 조 L와이어 각각을 분리하여 절연시키고, 제3 절연 어셈블리(137)에서는 피치 와이어의 양 가닥 각각을 분리하여 절연시키는 것이다.
이와 같은 구성에 의하여, 엔드 툴과 조작부를 연결하는 각 와이어가 완전히 절연되게 되며, 따라서 엔드 툴과 조작부를 전기적으로 절연 분리하여조작부를 전기적으로 보다 안전하게 구성할 수 있다. 상술한 절연 어셈블리는 엔드 툴로부터 조작부로 연결되는 와이어의 중간 일 지점을 전기적으로 단절하여 엔드 툴과 조작부를 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 한다. 상기 설명에서는 와이어 및 절연 어셈블리의 풀리가 금속일 경우에 대해 설명하였으나, 만약 풀리(제1 조 L와이어 인 풀리(1351Lin), 제1 조 L와이어 아웃 풀리(1351Lout) 등)들이 전기가 통하지 않는 부도체로 구성될 경우, 제1 조 L와이어 인 풀리(1351Lin), 제1 조 L와이어 아웃 풀리(1351Lout), 제1 조 L와이어 절연 풀리(1351Lis)는 서로 분리되지 않고 하나의 부도체 풀리로 구성할 수 있을 것이다. 이러한 변형예에 대한 설명은 본 설명으로 충분히 유추될 수 있는 바 이에 대한 설명은 생략한다.
<수술용 인스트루먼트의 제2 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 2의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(200)의 조작부(210)의 구성이 특징적으로 달라진다. 다시 말하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)는 도 21에 도시된 변형예가 구체적으로 구현된 실시예이다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.
도 32은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 33는 도 32의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이며, 도 34은 도 33의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다. 그리고, 도 35 및 도 36는 도 33의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 32 내지 도 40을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)의 조작부(210)는 엔드 툴(220)의 피치 운동을 제어하는 피치 조작부(211)와, 엔드 툴(220)의 요 운동을 제어하는 요 조작부(212)와, 엔드 툴 (220)의 액츄에이션(actuation) 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부(actuation operator)(213)와, 사용자가 파지할 수 있는 제1 손잡이(214)를 포함한다.
먼저, 도 32의 수술용 인스트루먼트(200)의 사용 상태를 예시하면, 사용자는 손바닥으로 제1 손잡이(214)를 잡고 있는 상태에서 제1 손잡이(214)를 Y축(즉, 피치 회전축(2111))을 중심으로 회전시켜 피치 운동을 수행하고, 제1 손잡이(214)를 Z축(즉, 요 회전축(2121))을 중심으로 회전시켜 요 운동을 수행하고, 엄지 손가락과 검지 손가락을 액츄에이션 조작부(213)에 끼워 넣은 상태에서 액츄에이션 조작부(213)를 회전하여 액츄에이션 운동을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)가 가지는, 엔드 툴(120)과 조작부(110)가 직관적으로 동일한 방향으로 회전한다는 특성을 동일하게 가진다.
이를 위해, 조작부(210)는 엔드 툴(220) 처럼, 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 위해 실제로 움직이게 되는 부분이 각 동작의 해당 관절의 회전 중심보다 +X축 방향으로 연장 형성되는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 제1 손잡이(214)는 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 형성되며, 특히 사용자가 자신의 손바닥으로 제1 손잡이(214)를 감싸서 잡을 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고, 제1 손잡이(214) 상에는 액츄에이션 조작부(213) 및 요 조작부(212)가 형성되고, 요 조작부(212)의 일 측에는 피치 조작부(211)가 형성된다. 그리고, 피치 조작부(211)의 타 단부는 연결부(240)의 절곡부(241)에 연결된다.
액츄에이션 조작부(213)는 제1 액츄에이션 조작부(213a)와 제2 액츄에이션 조작부(213b)를 포함한다. 제1 액츄에이션 조작부(213a)는 제1 액츄에이션 회전축(2131a), 제1 액츄에이션 회전부(2132a), 제1 액츄에이션 기어(2134a)를 포함한다. 제2 액츄에이션 조작부(213b)는 제2 액츄에이션 회전축(2131b), 제2 액츄에이션 회전부(2132b), 제2 액츄에이션 기어(2134b)를 포함한다. 여기서, 제1 액츄에이션 회전부(2132a)와 제2 액츄에이션 회전부(2132b)는 제2 손잡이로써 동작할 수 있다.
여기서 액츄에이션 회전축(2131a)(2131b)은 연결부(240)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 액츄에이션 회전축(2131a)(2131b)은 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(211) 또는 요 조작부(212)가 회전할 경우, 액츄에이션 조작부(213)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 액츄에이션 조작부(213)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 액츄에이션 회전축(2131a)(2131b)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
한편, 제1 액츄에이션 회전부(2132a)와 제1 액츄에이션 기어(2134a)는 서로 고정결합되어, 제1 액츄에이션 회전축(2131a)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전부(2132b)와 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 서로 고정결합되어, 제2 액츄에이션 회전축(2131b)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
여기서, 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성될 수 있다.
요 조작부(212)는 요 회전축(2121)과, 제1 조 요 풀리(212P1)와, 제2 조 요 풀리(212P2)와, 요 프레임(yaw frame)(2123)을 포함할 수 있다. 여기서, 도면에는 요 조작부(212)가 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)의 두 개의 풀리를 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 서로 직경이 동일하거나 상이한 하나 이상의 풀리가 요 조작부(212)의 구성에 따라 구비될 수 있는 것이다.
상세히, 제1 손잡이(214) 상에서 액츄에이션 조작부(213)의 일 측에는 요 회전축(2121)이 형성된다. 이때 제1 손잡이(214)는 요 회전축(2121)을 중심으로 회전 가능하도록 형성된다.
여기서 요 회전축(2121)은 연결부(240)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 요 회전축(2121)은 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(211)가 회전할 경우, 상술한 바와 같이 요 회전축(2121)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 조작부(210)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 요 회전축(2121)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
한편, 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)는 요 회전축(2121)을 중심으로 회전 가능하도록 요 회전축(2121)에 결합한다. 그리고, 제1 조 요 풀리(212P1)에는 제1 조 와이어(230J1)가 감기고, 제2 조 요 풀리(212P2)에는 제2 조 와이어(230J2)가 감길 수 있다.
요 프레임(2123)은 제1 손잡이(214), 요 회전축(2121), 제1 액츄에이션 회전축(2131a), 제2 액츄에이션 회전축(2131b)을 연결하여, 제1 손잡이(214)와 요 조작부(212)와 액츄에이션 조작부(213)가 요 회전축(2121)을 중심으로 일체로 회전할 수 있도록 한다.
한편, 요 조작부(212)는 요 회전축(2121)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능한 제1 요 기어(2124a)와 제2 요 기어(2124b)를 더 포함할 수 있다. 이때 제1 요 기어(2124a)는 제1 조 요 풀리(212P1)와 고정결합되어 제1 조 요 풀리(212P1)와 함께 회전할 수 있고, 제2 요 기어(2124b)는 제2 조 요 풀리(212P2)와 고정결합되어 제2 조 요 풀리(212P2)와 함께 회전할 수 있다.
여기서, 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성된다. 한편, 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 제1 요 기어(2124a)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성된다. 한편, 제2 액츄에이션 기어(2134b)와 제2 요 기어(2124b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성된다.
이 때, 도 21(a)에서 설명한 예는 제1 조(121)의 액츄에이션 및 요 동작에 대한 그림으로서, 조작부(110)에서 도면상 위쪽에 손잡이가 위치하는 것으로 되어 있으나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)의 조작부(210)는 도 31과 같이 도면상 아래쪽에 위치한 제1 액츄에이션 조작부(213a)가 제1 조(221)의 동작을 위한 제1 조 와이어(230J1)의 이동을 위한 손잡이가 된다. 이는, 제1 요 기어(2124a)와 제1 액츄에이션 기어(2134a)가 서로 맞물려 있기 때문이며, 도 31에서는 일 액츄에이션 동작을 위해서 제1 액츄에이션 회전부(2132a)를 시계 방향으로 회전시켜야 하나, 도 21(a)에서는 도면상 위쪽의 손잡이를 반시계 방향으로 회전시키게 된다. 그러나, 둘 다 엔드 툴(220)의 두 조(221, 222)를 서로 다물게 하는 동작을 위한 것으로서, 동일한 동작이라 할 수 있고, 이 외에 실질적인 풀리 및 와이어의 구성은 동일한 바, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)는 도 21(a)에서 설명한 예와 실질적으로 동일하다고 할 수 있다.
피치 조작부(211)는 피치 회전축(2111)과, 피치 풀리(211P)와, 피치 보조 풀리(211S)와, 피치 프레임(pitch frame)(2113)을 포함할 수 있다. 피치 조작부(211)는 피치 회전축(2111)을 통해 연결부(240)의 절곡부(241)에 연결된다.
상세히, 피치 프레임(2113)은 피치 조작부(211)의 베이스 프레임이 되며, 일 단부에 요 회전축(2121)이 회전 가능하도록 결합된다. 즉, 요 프레임(2123)은 피치 프레임(2113)에 대해 요 회전축(2121)을 중심으로 회전 가능하도록 형성된다.
상술한 바와 같이, 요 프레임(2123)은 제1 손잡이(214), 요 회전축(2121), 제1 액츄에이션 회전축(2131a), 제2 액츄에이션 회전축(2131b)을 연결하며, 또한 요 프레임(2123)은 피치 프레임(2113)과 연결되기 때문에, 피치 프레임(2113)이 피치 회전축(2111)을 중심으로 회전하면 피치 프레임(2113)과 연결된 요 프레임(2123), 제1 손잡이(214), 요 회전축(2121), 제1 액츄에이션 회전축(2131a), 제2 액츄에이션 회전축(2131b)이 함께 회전하게 된다. 즉, 피치 조작부(211)가 피치 회전축(2111)을 중심으로 회전하면 액츄에이션 조작부(213) 및 요 조작부(212)가 피치 조작부(211)와 함께 회전하는 것이다. 다시 말하면, 사용자가 제1 손잡이(214)를 피치 회전축(2111)을 중심으로 피치 회전시키면 액츄에이션 조작부(213), 요 조작부(212) 및 피치 조작부(211)가 함께 움직이게 된다.
피치 프레임(2113)에는 피치 회전축(2111)과 피치 풀리(211P)가 결합한다. 이때, 피치 풀리(211P)는 피치 회전축(2111)을 중심으로 회전 가능하도록 피치 회전축(2111)에 결합한다. 피치 풀리(211P)의 일측에는 피치 보조 풀리(211S)가 형성된다.
제1 손잡이(214)와 피치 조작부(211), 요 조작부(212), 액츄에이션 조작부(213) 각각의 연결 관계를 정리하면 다음과 같다. 제1 손잡이(214) 상에는 액츄에이션 회전축(2131a)(2131b)과 요 회전축(2121)과 피치 회전축(2111)이 형성될 수 있다. 이때, 액츄에이션 회전축(2131a)(2131b)은 제1 손잡이(214) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(214)와 액츄에이션 조작부(213)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 한편, 요 회전축(2121)은 제1 손잡이(214) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(214)와 요 조작부(212)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 반면, 피치 조작부(211)는 요 조작부(212)의 일 측에 요 조작부(212)와 연결되도록 형성되기 때문에, 피치 조작부(211)는 제1 손잡이(214)와 바로 연결되지는 않고, 피치 조작부(211)와 제1 손잡이(214)는 요 조작부(212)를 통해서 간접적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
이하에서는 조작부(210)의 동작을 엔드 툴(220)로 전달하기 위한 구성 요소들에 대해 보다 구체적으로 기술하도록 한다.
엔드 툴(220)의 제1 조(221)의 동작을 제어하는 제1 조 와이어(230J1)는 조작부(210)의 제1 조 요 풀리(212P1)의 한 지점에 고정 결합되며 제1 조 요 풀리(212P1)에 감긴다. 마찬가지로, 엔드 툴(220)의 제2 조(222)의 동작을 제어하는 제2 조 와이어(230J2)는 조작부(210)의 제2 조 요 풀리(212P2)의 한 지점에 고정 결합되며 제2 조 요 풀리(212P2)에 감긴다.
도 21에서 설명한 바와 같이, 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)의 회전을 통해, 엔드 툴(220)의 요 동작 및 액츄에이션 동작을 제어한다. 즉, 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)가 같은 방향으로 회전하여, 결과적으로 제1 조(221)와 제2 조(222)가 같은 방향으로 요 회전하도록 하여, 결과적으로 제1 조(221)와 제2 조(222)가 서로 다른 방향으로 액츄에이션 회전하도록 한다.
이를 위해, 사용자의 요 조작과 액츄에이션 조작에 따라 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)가 서로 같은 방향으로 회전하거나 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 하는 구조가 필요하다.
이를 위해, 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)는 동일한 요 회전축(2121)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되며, 하나 이상의 기어에 의해 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)는 서로 연결되도록 한다.
상세히, 제1 조 요 풀리(212P1)와 고정 결합되어 요 회전축(2121)을 중심으로 함께 회전할 수 있는 제1 요 기어(2124a)는 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 서로 맞물리게 연결되며, 이때 제1 액츄에이션 기어(2134a)는 제1 액츄에이션 조작부(213a)와 고정 결합되어 제1 액츄에이션 회전축(2131a)을 중심으로 함께 회전할 수 있다. 제1 액츄에이션 기어(2134a)는 제2 액츄에이션 기어(2134b)와 서로 맞물리도록 연결되며, 이때 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 제2 액츄에이션 조작부(213b)와 고정 결합되어 제2 액츄에이션 회전축(2131b)을 중심으로 함께 회전할 수 있다. 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 제2 요 기어(2124b)와 서로 맞물리게 연결되며, 이때 제2 요 기어(2124b)는 제2 조 요 풀리(212P2)와 고정 결합되어 요 회전축(2121)을 중심으로 함께 회전할 수 있다.
이러한 구성을 통하여, 제1 액츄에이션 조작부(213a)와 제2 액츄에이션 조작부(213b)를 서로 반대 방향으로 회전하는 액츄에이션 조작은 결과적으로 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)를 서로 반대 방향으로 회전하게 하여, 엔드 툴(220)의 제1 조(221)와 제2 조(222)를 서로 반대 방향으로 회전하게 한다.
제1 손잡이(214)는 요 프레임(2123)에 직접 결합되어 있으며, 제1 액츄에이션 조작부(213a)와 제2 액츄에이션 조작부(213b)도 요 프레임(2123)에 연결되어 있다. 즉, 제1 손잡이(214)를 요 회전축(2121)을 중심으로 요 회전을 하면, 요 프레임(2123), 제1 액츄에이션 조작부(213a), 제2 액츄에이션 조작부(213b), 제1 액츄에이션 기어(2134a), 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 요 회전축(2121)을 중심으로 함께 회전하게 되고, 결과적으로 제1 요 기어(2124a), 제2 요 기어(2124b), 제1 조 요 풀리(212P1), 제2 조 요 풀리(212P2)를 요 회전축(2121)을 중심으로 같은 방향으로 회전시킨다. 이를 통해, 엔드 툴(220)의 제1 조(221)와 제2 조(222)는 같은 방향으로 요 회전을 하게 된다.
즉, 하나 이상의 기어의 구성을 통해 제1 액츄에이션 조작부(213a)와 제2 액츄에이션 조작부(213b)가 서로 동일한 회전량만큼 서로 반대 방향으로 회전하게 하는 동시에, 결과적으로 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)를 서로 반대 방향으로 회전하게 할 수 있다. 뿐만 아니라, 조작부(210)의 요 회전에 의해서도 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)를 서로 같은 방향으로 회전하게 할 수 있다.
이렇게 액츄에이션 조작과 요 조작 둘 다에 의해 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)가 회전할 수 있도록 하며, 특히 액츄에이션 조작과 요 조작에 의해 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 조 요 풀리(212P2)가 서로 다른 방식으로 회전할 수 있도록 하는 구조는 기어를 사용하는 방법 외에도 링크 구조 등 다양한 방법이 가능할 것이다.
본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 액츄에이션 동작은 다음과 같다.
제1 액츄에이션 조작부(213a)와 함께 회전하는 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 제2 액츄에이션 조작부(213b)와 함께 회전하는 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 서로 맞물리도록 형성되어 있기 때문에, 제1 액츄에이션 조작부(213a) 또는 제2 액츄에이션 조작부(213b) 중 어느 한쪽이 회전하게 되면 다른 한쪽도 함께 회전하게 된다.
제1 액츄에이션 조작부(213a) 및 제1 액츄에이션 기어(2134a)가 시계 방향으로 회전하게 되면, 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 맞물리도록 형성된 제1 요 기어(2124a)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 또한, 제1 액츄에이션 조작부(213a) 및 제1 액츄에이션 기어(2134a)가 시계 방향으로 회전하게 되면, 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 맞물리도록 형성된 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 반시계 방향으로 회전하게 되고, 제2 액츄에이션 기어(2134b)와 맞물리도록 형성된 제2 요 기어(2124b)는 시계 방향으로 회전하게 된다.
결과적으로, 제1 요 기어(2124a)와 연결된 제1 조 요 풀리(212P1)와, 제2 요 기어(2124b)와 연결된 제2 조 요 풀리(212P2)가 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 조 요 풀리(212P1)와 연결된 제1 조(221)와 제2 조 요 풀리(212P2)와 연결된 제2 조(222)가 반대 방향으로 회전하게 되어, 액츄에이션 운동이 수행되는 것이다.
다음으로 요 동작은 다음과 같다.
한편, 요 동작을 위해 제1 손잡이(214)를 요 회전축(2121)을 중심으로 일 방향으로 회전시키면 제1 손잡이(214)의 일단에 형성된 액츄에이션 조작부(213) 역시 제1 손잡이(214)와 함께 요 회전축(2121)을 중심으로 회전하게 된다.
이때, 액츄에이션 조작부(213) 전체가 요 회전축(2121)을 중심으로 회전하므로, 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 제2 액츄에이션 기어(2134b)는 서로에 대하여 회전하지 않고, 따라서 제1 액츄에이션 기어(2134a)와 제2 액츄에이션 기어(2134b)에 각각 맞물린 제1 요 기어(2124a)와 제2 요 기어(2124b) 역시 서로에 대하여 회전하지 않는다.
즉, 제1 손잡이(214), 액츄에이션 조작부(213), 제1 액츄에이션 기어(2134a), 제2 액츄에이션 기어(2134b), 제1 요 기어(2124a) 및 제2 요 기어(2124b)가 하나의 강체와 같이 동시에 요 회전축(2121)을 중심으로 회전하게 되는 것이다. 따라서 제1 요 기어(2124a)에 연결된 제1 조 요 풀리(212P1)와 제2 요 기어(2124b)에 연결된 제2 조 요 풀리(212P2)가 일 방향으로 같이 회전하게 되고, 따라서 제1 조(221)와 제2 조(222)가 같은 방향으로 회전하는 요 동작이 수행되는 것이다.
다음으로 피치 동작은 다음과 같다.
사용자가 제1 손잡이(214)를 잡고 있는 상태에서 피치 회전축(2111)을 중심으로 제1 손잡이(214)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(213), 요 조작부(212) 및 피치 조작부(211)가 피치 회전축(2111)을 중심으로 피치 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(230J1)가 고정결합되어 있는 요 조작부(212)의 제1 조 요 풀리(212P1)가 피치 회전축(2111)을 중심으로 회전하게 되면, 피치 풀리(211P)에 감겨 있는 제1 조 와이어(230J1)가 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(230J2)가 고정결합되어 있는 요 조작부(212)의 제2 조 요 풀리(212P2)가 피치 회전축(2111)을 중심으로 회전하게 되면, 피치 풀리(211P)에 감겨있는 제2 조 와이어(230J2)가 이동하게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(230)를 통해 엔드 툴(220)로 전달되어, 엔드 툴(220)의 두 개의 조(jaw)(221)(222)가 피치 동작을 수행한다.
이때 피치 프레임(2113)은 요 프레임(2123)과 연결되고, 요 프레임(2123)은 제1 손잡이(214), 요 회전축(2121), 제1 액츄에이션 회전축(2131a), 제2 액츄에이션 회전축(2131b)을 연결하기 때문에, 피치 프레임(2113)이 피치 회전축(2111)을 중심으로 회전하면 피치 프레임(2113)과 연결된 요 프레임(2123), 제1 손잡이(214), 요 회전축(2121), 제1 액츄에이션 회전축(2131a), 제2 액츄에이션 회전축(2131b)이 함께 회전하게 된다. 즉, 피치 조작부(211)가 피치 회전축(21111)을 중심으로 회전하면 액츄에이션 조작부(213) 및 요 조작부(212)가 피치 조작부(211)와 함께 회전하는 것이다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(200)는 각 관절 지점(액츄에이션 관절, 요 관절, 피치 관절)에 풀리가 형성되며, 이 풀리에는 와이어(제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어)가 감겨있고, 조작부의 회전 조작(액츄에이션 회전, 요 회전, 피치 회전)이 각 와이어의 이동을 일으켜, 결과적으로 엔드 툴(220)의 원하는 동작을 유도하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 각 풀리들의 일 측에는 보조 풀리들이 형성될 수 있으며, 이들 보조 풀리들에 의하여 하나의 풀리에 와이어가 여러 번 감기지 않을 수 있게 된다.
<수술용 인스트루먼트의 제3 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(300)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(300)는 앞서 기술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 32의 200 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(300)의 조작부(310)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제2 실시예에 비해 달라진 구성에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 41은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 42은 도 41의 수술용 인스트루먼트의 평면도이고, 도 43는 도 42의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 41, 도 42 및 도 43를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(300)는 제2 실시예의 제1 요 기어, 제2 요 기어, 제1 액츄에이션 기어 및 제2 액츄에이션 기어 등으로 구성된 액츄에이션 조작부와 요 조작부가 달라졌으나, 결과적인 동작 메커니즘은 동일하다.
액츄에이션 조작부(313)는 제1 액츄에이션 조작부(313a)와 제2 액츄에이션 조작부(313b)를 포함한다. 제1 액츄에이션 조작부(313a)는 제1 액츄에이션 회전부(3132a), 제1 액츄에이션 기어(3134a)를 포함한다. 제2 액츄에이션 조작부(313b)는 제2 액츄에이션 회전부(3132b), 제2 액츄에이션 기어(3134b)를 포함한다. 여기서, 제1 액츄에이션 회전부(3132a)와 제2 액츄에이션 회전부(3132b)는 제2 손잡이로써 동작할 수 있다. 또한, 액츄에이션 조작부(313)는 제3 액츄에이션 기어(3134c)를 더 포함한다.
한편, 제1 액츄에이션 회전부(3132a)와 제1 액츄에이션 기어(3134a)는 서로 고정결합되어, 요 회전축(3121)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전부(3132b)와 제2 액츄에이션 기어(3134b)는 서로 고정결합되어, 요 회전축(3121)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
여기서, 제1 액츄에이션 기어(3134a)와 제2 액츄에이션 기어(3134b)는 제3 액츄에이션 기어(3134c)에 의해 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성될 수 있다.
요 조작부(312)는 요 회전축(3121)과, 제1 조 요 풀리(312P1)와, 제2 조 요 풀리(312P2)를 포함할 수 있다. 제1 조 요 풀리(312P1)와 제2 조 요 풀리(312P2)는 요 회전축(3121)을 중심으로 회전 가능하도록 요 회전축(3121)에 연결된다. 제1 조 요 풀리(312P1)는 제1 액츄에이션 기어(3134a)와 고정결합되어 함께 회전할 수 있으며, 제2 조 요 풀리(312P2)는 제2 액츄에이션 기어(3134b)와 고정결합되어 함께 회전할 수 있다. 그리고, 제1 조 요 풀리(312P1)에는 제1 조 와이어(330J1)가 감기고, 제2 조 요 풀리(312P2)에는 제2 조 와이어(330J2)가 감길 수 있다. 이때 제1 조 요 풀리(312P1)와 제2 조 요 풀리(312P2)는 각각, 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리로 구성될 수 있다. 제3 액츄에이션 기어(3134c)의 회전축은 제1 손잡이(314)에 연결되어, 제1 손잡이(314)가 회전하면 제3 액츄에이션 기어(3134c)도 함께 회전할 수 있다.
본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 액츄에이션(actuation) 동작에 대해 설명한다. 도 46및 도 47은 도 41의 수술용 인스트루먼트의 액츄에이션 동작을 나타내는 도면이다.
도 46 및 도 47을 참조하면, 제1 액츄에이션 회전부(3132a)와 함께 회전하는 제1 액츄에이션 기어(3134a)와 제2 액츄에이션 회전부(3132b)와 함께 회전하는 제2 액츄에이션 기어(3134b)는 제3 액츄에이션 기어(3134c)를 통해 서로 맞물리도록 형성되어 있기 때문에, 제1 액츄에이션 회전부(3132a) 또는 제2 액츄에이션 회전부(3132b) 중 어느 한쪽이 회전하게 되면 다른 한쪽도 함께 회전하게 된다. 제1 액츄에이션 회전부(3132a) 및 제1 액츄에이션 기어(3134a)가 요 회전축(3121)을 중심으로 화살표 A1 방향으로 회전하면 제1 액츄에이션 기어(3134a)와 맞물리도록 형성된 제3 액츄에이션 기어(3134c)가 자전하고, 제3 액츄에이션 기어(3134c)가 자전하면 제3 액츄에이션 기어(3134c)와 맞물리도록 형성된 제2 액츄에이션 기어(3134b)가 요 회전축(3121)을 중심으로 A2의 방향으로 회전하게 된다.
결과적으로, 제1 액츄에이션 기어(3134a)와 연결된 제1 조 요 풀리(312P1)와, 제2 액츄에이션 기어(3134b)와 연결된 제2 조 요 풀리(312P2)가 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 조 요 풀리(312P1)와 연결된 제1 조(321)와 제2 조 요 풀리(312P2)와 연결된 제2 조(322)가 반대 방향으로 회전하게 되어, 액츄에이션 운동이 수행되는 것이다.
다음으로, 요(yaw) 동작에 대해 설명한다. 도 44 및 도 45은 도 41의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 도면이다.
도 44 및 도 45을 참조하면, 요 회전축(3121)을 중심으로 제1 손잡이(314)를 회전시키면, 제1 손잡이(314)와 연결된 제3 액츄에이션 기어 중심축(3134c1)이 요 회전축(3121)을 중심으로 회전하고, 제3 액츄에이션 기어 중심축(3134c1) 상에 형성된 제3 액츄에이션 기어(3134c)가 요 회전축(3121)을 중심으로 공전한다. 따라서 제3 액츄에이션 기어(3134c)와 연결된 제1 액츄에이션 기어(3134a) 및 제2 액츄에이션 기어(3134b)가 동시에 화살표 Y 방향으로 회전하게 된다.
그러면, 제1 액츄에이션 기어(3134a)와 연결된 제1 조 요 풀리(312P1)와, 제2 액츄에이션 기어(3134b)와 연결된 제2 조 요 풀리(312P2)가 서로 동일한 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 조 요 풀리(312P1)와 연결된 제1 조(321)와 제2 조 요 풀리(312P2)와 연결된 제2 조(322)가 동일한 방향으로 회전하게 되어, 요 운동이 수행되는 것이다.
다른 부분의 구성과 동작 특정은 제2 실시예와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
<수술용 인스트루먼트의 제4 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(400)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(400)는 앞서 기술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 41의 300 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(400)의 조작부(410)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제3 실시예에 비해 달라진 구성에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 48는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이고, 도 49는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 액츄에이션 동작을 나타내는 도면이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(400)는 제3 실시예에 비해 제1 액츄에이션 기어(4124a), 제2 액츄에이션 기어(4124b) 및 제3 액츄에이션 기어(4134) 등으로 구성된 액츄에이션 조작부(413)와 요 조작부(412)가 달라졌다. 제3 실시예에서는 제1 액츄에이션 기어(3134a)에 제1 액츄에이션 회전부(3132a)가 고정결합되고, 제2 액츄에이션 기어(3134b)에 제2 액츄에이션 회전부(3132b)가 고정결합된다. 반면 제4 실시예에서는 제1 액츄에이션 회전부(4132)가 제3 액츄에이션 기어(4134)에 고정결합되는 것이 차이점이다. 뿐만 아니라, 제4 실시예에서는 제1 액츄에이션 회전부(4132)의 회전만으로 액츄에이션 조작을 수행한다는 차이점을 가지고 있다. 설명의 편의를 위하여, 제3 실시예의 제1 액츄에이션 기어, 제2 액츄에이션 기어, 제3 액츄에이션 기어 및 제1 액츄에이션 회전부는 제4 실시예에서는 각각 제1 요 기어, 제2 요 기어, 액츄에이션 기어 및 액츄에이션 회전부로 표기한다.
본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 액츄에이션(actuation) 동작에 대해 설명한다. 도 49는 도 48의 수술용 인스트루먼트의 액츄에이션 동작을 나타내는 도면이다.
액츄에이션 회전부(4132) 및 이와 연결된 액츄에이션 기어(4134)가 도 49의 화살표 A 방향으로 회전하면, 액츄에이션 기어(4134)와 각각 맞물리도록 형성된 제1 요 기어(4124a) 및 제2 요 기어(4124b)가 요 회전축(4121)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하게 된다.
결과적으로, 제1 요 기어(4124a)와 고정결합된 제1 조 요 풀리(412P1)와, 제2 요 기어(4124b)와 고정결합된 제2 조 요 풀리(412P2)가 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 조 요 풀리(412P1)와 연결된 제1 조(421)와 제2 조 요 풀리(412P2)와 연결된 제2 조(422)가 반대 방향으로 회전하게 되어, 액츄에이션 운동이 수행되는 것이다.
다음으로, 요(yaw) 동작에 대해 설명한다.
요 회전축(4121)을 중심으로 제1 손잡이(414)를 회전시키면, 제1 손잡이(414)와 연결된 액츄에이션 기어 중심축(4134A)이 요 회전축(4121)을 중심으로 회전하고, 액츄에이션 기어 중심축(4134A) 상에 형성된 액츄에이션 기어(4134)가 요 회전축(4121)을 중심으로 공전한다. 따라서 액츄에이션 기어(4134)와 연결된 제1 요 기어(4124a) 및 제2 요 기어(4124b)가 동시에 같은 방향으로 화살표 Y 방향으로 회전하게 된다.
그러면, 제1 요 기어(4124a)와 고정결합된 제1 조 요 풀리(412P1)와, 제2 기어(335G2)와 고정결합된 제2 조 요 풀리(412P2)가 서로 동일한 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 조 요 풀리(412P1)와 연결된 제1 조(421)와 제2 조 요 풀리(412P2)와 연결된 제2 조(422)가 동일한 방향으로 회전하게 되어, 요 운동이 수행되는 것이다.
다른 부분의 구성과 동작 특성은 제3 실시예와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
<수술용 인스트루먼트의 제5 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제5 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(500)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제5 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(500)는 앞서 기술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 32의 200 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(500)의 조작부(510)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제2 실시예에 비해 달라진 구성에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(500)는 도 24에 도시된 변형예가 구체적으로 구현된 실시예이다. 즉, 도 24(a)의 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 도 53의 제1 조 요 보조 풀리(512S1)과 대응하고, 도 24(a)의 제1 조 요 풀리(112P1)는 도 53의 제1 조 요 풀리(512P1)과 대응하고, 도 24(a)의 제1 액츄에이션 풀리(113P1)는 도 53의 제1 액츄에이션 풀리(미도시)와 대응한다.
도 50은 본 발명의 제5 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 51은 도 50의 수술용 인스트루먼트의 평면도이고, 도 52은 도 51의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
액츄에이션 조작부(513)는 액츄에이션 회전축(5131), 제1 액츄에이션 조작부(513a)와 제2 액츄에이션 조작부(513b)를 포함한다. 제1 액츄에이션 조작부(513a)는 제1 액츄에이션 회전축(5131a), 제1 액츄에이션 회전부(5132a), 제1 액츄에이션 기어(5134a)를 포함한다. 제2 액츄에이션 조작부(513b)는 제2 액츄에이션 회전축(5131b), 제2 액츄에이션 회전부(5132b), 제2 액츄에이션 기어(5134b)를 포함한다. 여기서, 제1 액츄에이션 회전부(5132a)와 제2 액츄에이션 회전부(5132b)는 제2 손잡이로써 동작할 수 있다.
이때 제1 액츄에이션 회전부(5132a)와 제1 액츄에이션 기어(5134a)는 서로 고정결합되어, 제1 액츄에이션 회전축(5131a)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전부(5132b)와 제2 액츄에이션 기어(5134b)는 서로 고정결합되어, 제2 액츄에이션 회전축(5131b)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
한편, 제1 액츄에이션 기어(5134a)와 제2 액츄에이션 기어(5134b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성될 수 있다.
액츄에이션 회전축(5131)에는 액츄에이션 회전축(5131)을 중심으로 각각 독립적으로 회전 가능하도록 형성되는 제3 액츄에이션 기어(5134c) 및 제4 액츄에이션 기어(5134d)를 포함한다.
또한, 제3 액츄에이션 기어(5134c)의 일 측에는 제3 액츄에이션 기어(5134c)와 고정결합되어 함께 회전하는 제3 액츄에이션 풀리(미도시)가 형성되고, 제4 액츄에이션 기어(5134d)의 일 측에는 제4 액츄에이션 기어(5134d)와 고정결합되어 함께 회전하는 제4 액츄에이션 풀리(5133d)가 형성될 수 있다.
제1 액츄에이션 기어(5134a)와 제3 액츄에이션 기어(5134c)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성된다. 한편, 제2 액츄에이션 기어(5134b)와 제4 액츄에이션 기어(5134d)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성된다.
한편, 제3 액츄에이션 기어(5134c) 및 제3 액츄에이션 풀리(미도시)의 일 측에는 제1 조 요 풀리(512P1)가 형성되어 있고, 제3 액츄에이션 풀리(미도시)와 제1 조 요 풀리(512P1)는 제1 조 와이어(530J1)를 통해 연결되어 있어, 제3 액츄에이션 기어(5134c)가 회전하면 제1 조 요 풀리(512P1)가 함께 회전할 수 있도록 형성된다. 이때 제1 조 와이어(530J1)는 제3 액츄에이션 풀리(미도시)의 일 지점에 고정결합되도록 감기며, 제1 조 요 풀리(512P1)에는 교차되어 감기어, 제1 조 요 풀리(512P1)는 제3 액츄에이션 풀리(미도시)가 회전하는 반대 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 제4 액츄에이션 기어(5134d) 및 제4 액츄에이션 풀리(5133d)의 일 측에는 제2 조 요 풀리(512P2)가 형성되어 있고, 제4 액츄에이션 풀리(5133d)와 제2 조 요 풀리(512P2)는 제2 조 와이어(530J2)를 통해 연결되어 있어, 제4 액츄에이션 기어(5134d)가 회전하면 제2 조 요 풀리(512P2)가 함께 회전할 수 있도록 형성된다. 이때 제2 조 와이어(530J2)는 제4 액츄에이션 풀리(5133d)의 일 지접에 고정결합 되도록 감기며, 제2 조 요 풀리(512P2)에는 교차되어 감기어, 제2 조 요 풀리(512P2)는 제4 액츄에이션 풀리(5133d)가 회전하는 반대 방향으로 회전할 수 있다.
이때, 제1 조 요 풀리(512P1)와 제2 조 요 풀리(512P2)는 요 회전축(5121)을 중심으로 각각 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다.
요 조작부(512)는 요 회전축(5121)과, 제1 조 요 풀리(512P1)와, 제2 조 요 풀리(512P2)를 포함할 수 있다. 피치 조작부(511)는 피치 회전축(5111)과, 피치 풀리(511P)와, 피치 보조 풀리(211S)와, 피치 프레임(pitch frame)(5113)을 포함할 수 있다. 피치 조작부(511)는 피치 회전축(5111)을 통해 연결부(540)의 절곡부(541)에 연결된다.
본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 액츄에이션 동작은 다음과 같다.
도 50 내지 도 55을 참조하면, 제1 액츄에이션 조작부(513a)와 함께 회전하는 제1 액츄에이션 기어(5134a)와 제2 액츄에이션 조작부(513b)와 함께 회전하는 제2 액츄에이션 기어(5134b)는 서로 맞물리도록 형성되어 있기 때문에, 제1 액츄에이션 조작부(513a) 또는 제2 액츄에이션 조작부(513b) 중 어느 한쪽이 회전하게 되면 다른 한쪽도 함께 회전하게 된다.
제1 액츄에이션 조작부(513a) 및 제1 액츄에이션 기어(5134a)가 제1 액츄에이션 회전축(5131a)을 중심으로 화살표 A1 방향으로 회전하게 되면, 제1 액츄에이션 기어(5134a)와 맞물리도록 형성된 제3 액츄에이션 기어(5134c)는 A1의 반대 방향으로 회전하게 된다.
마찬가지로, 제1 액츄에이션 기어(5134a)와 맞물리도록 형성된 제2 액츄에이션 기어(5134b)는 화살표 A2 방향으로 회전하게 되고, 제2 액츄에이션 기어(5134b)와 맞물리도록 형성된 제4 액츄에이션 기어(5134d)는 A2의 반대 방향으로 회전하게 된다.
결과적으로, 제3 액츄에이션 기어(5134c)와 고정결합된 제3 액츄에이션 풀리(미도시)와 제4 액츄에이션 기어(5134d)와 고정결합된 제4 액츄에이션 풀리(5133d) 가 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 결과적으로 제3 액츄에이션 풀리(미도시)와 연결된 제1 조(521)와 제4 액츄에이션 풀리(5133d)와 연결된 제2 조(522)가 반대 방향으로 회전하게 되어, 액츄에이션 운동이 수행되는 것이다.
여기서, 본 실시예는 요 회전축(5121)과 액츄에이션 회전축(5131)을 별도로 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고 제1 조 요 풀리(512P1)와 제2 조 요 풀리(512P2)는 요 회전축(5121)을 중심으로 각각 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다.
즉, 제2 실시예에서는 제1 요 기어(2124a), 제2 요 기어(2124b), 제1 조 요 풀리(212P1) 및 제2 조 요 풀리(212P2)가 모두 요 회전축(2121) 상에 형성되었으나, 본 실시예에서는 제3 액츄에이션 기어(5134c), 제4 액츄에이션 기어(5134d)는 액츄에이션 회전축(5131) 상에 형성되고, 제1 조 요 풀리(512P1) 및 제2 조 요 풀리(512P2)는 요 회전축(5121) 상에 형성된다.
따라서, 본 실시예에서 제2 실시예와 동일한 동작 특성을 가지기 위해서는 제1 조 와이어(530J1)가 제3 액츄에이션 풀리(미도시)와 제1 조 요 풀리(512P1) 사이에서 1회 교차되어 있어야 하고, 제2 조 와이어(530J2)가 제4 액츄에이션 풀리(5133d)와 제2 조 요 풀리(512P2) 사이에서 1회 교차되어 있어야 한다. 이와 같이 제1 조 와이어(530J1)와 제2 조 와이어(530J2)가 1회 교차되어 있어야만, 조작부(510)의 동작과 엔드 툴(520)의 동작이 직관적으로 일치하게 된다.
다음으로, 요(yaw) 동작에 대해 설명한다. 도 54 및 도 55은 도 50의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 도면이다.
도 50 내지 도 55을 참조하면, 요 회전축(5121)을 중심으로 제1 손잡이(514)를 일 방향으로 회전시키면 제1 손잡이(514)의 일단에 형성된 액츄에이션 조작부(513) 역시 제1 손잡이(514)와 함께 요 회전축(5121)을 중심으로 회전하게 된다. 이때, 액츄에이션 조작부(513) 전체가 요 회전축(5121)을 중심으로 회전하므로, 제1 액츄에이션 기어(5134a)와 제2 액츄에이션 기어(5134b)는 서로에 대하여 회전하지 않고, 따라서 제1 액츄에이션 기어(5134a)와 제2 액츄에이션 기어(5134b)에 각각 맞물린 제3 액츄에이션 기어(5134c)와 제4 액츄에이션 기어(5134d) 역시 서로에 대하여 회전하지 않는다.
즉, 제1 손잡이(514), 액츄에이션 조작부(513), 제1 액츄에이션 기어(5134a), 제2 액츄에이션 기어(5134b), 제3 액츄에이션 기어(5134c), 제4 액츄에이션 기어(5134d), 제1 조 요 풀리(512P1) 및 제2 조 요 풀리(512P2)가 하나의 강체와 같이 동시에 요 회전축(5121)을 중심으로 회전하게 되는 것이다. 그리고, 이와 같이 제1 조 요 풀리(512P1) 및 제2 조 요 풀리(512P2)가 일 방향으로 같이 회전하게 되어, 제1 조(521)와 제2 조(522)가 같은 방향으로 회전하는 요 동작이 수행되는 것이다.
다른 부분의 구성과 동작 특성은 제2 실시예와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
<수술용 인스트루먼트의 제6 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제6 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(600)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제6 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(600)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 2의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(600)의 조작부(610)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.
도 56는 본 발명의 제6 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 57은 도 56의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이며, 도 58는 도 56의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도로써 와이어링 구조를 나타내는 내부 사시도이다. 도 59는 도 56의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이고, 도 60은 도 56의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 56 내지 도 60을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(600)는 조작부(610), 엔드 툴(end tool)(620), 동력 전달부(630) 및 연결부(640)를 포함한다. 여기서, 연결부(640)는 속이 빈 샤프트(shaft) 형상으로 형성되어, 그 내부에 하나 이상의 와이어(후술함) 들이 수용될 수 있으며, 그 일 단부에는 조작부(610)가 결합되고, 타 단부에는 엔드 툴(620)이 결합되어, 조작부(610)와 엔드 툴(620)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 연결부(640)는 조작부(610) 측에 절곡부(641)가 형성될 수 있다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(600)의 조작부(610)는 엔드 툴(620)의 피치 운동을 제어하는 피치 조작부(611)와, 엔드 툴(620)의 요 운동을 제어하는 요 조작부(612)와, 엔드 툴 (620)의 액츄에이션(actuation) 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부(actuation operator)(613)와, 사용자가 파지할 수 있는 제1 손잡이(614)를 포함한다.
먼저, 도 56의 수술용 인스트루먼트(600)의 사용 상태를 예시하면, 사용자는 손바닥으로 제1 손잡이(614)를 잡고 있는 상태에서 제1 손잡이(614)를 Y축(즉, 피치 회전축(6111))을 중심으로 회전시켜 피치 운동을 수행하고, 제1 손잡이(614)를 Z축(즉, 요 회전축(6121))을 중심으로 회전시켜 요 운동을 수행하고, 엄지 손가락과 검지 손가락을 액츄에이션 조작부(613)에 끼워 넣은 상태에서 액츄에이션 조작부(613)를 회전하여 액츄에이션 운동을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제6 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(600)는 제1 실시예에 비해 요 조작부(612)가 제1 손잡이(614)로부터 상당 정도 이격되도록 형성된다. 즉, 액츄에이션 조작부(613)와 피치 조작부(611)는 제1 손잡이(614) 상에 형성되어 제1 손잡이(614)와 비교적 가까운 곳에 형성되는데 반하여, 요 조작부(612)는 피치 조작부(611)의 피치 회전축(6111)과 I자형의 요 프레임(6123)을 통해 연결되며, 절곡부(641)의 일측에 요 회전축(6121)에 의해 요 조작부(612)와 절곡부(641)가 연결되도록 형성되며, 따라서 요 조작부(612)가 제1 손잡이(614)로부터 Z축 방향으로 요 프레임(6123)의 길이만큼 이격되도록 형성된다. 다시 말하면, 요 회전축(6121)이 액츄에이션 조작부(613)의 측면이 아니라 Z축 방향으로 상측에 형성되며, 요 회전축(6121)과 액츄에이션 조작부(613) 사이에 복수 개의 풀리들이 배치되어, 사용자가 제1 손잡이(614)를 요 회전시키면 제1 손잡이(614), 액츄에이션 조작부(613) 및 피치 조작부(611)가 전체적으로 요 회전축(6121)을 중심으로 회전할 수 있게 된다.
제1 실시예의 경우, 엔드 툴의 동작을 조작하기 위한 조작부의 관절 구성은 피치 관절, 요 관절 순서로 연결된다. 즉, 엔드 툴의 동력 전달을 위해 연결되는 와이어는 연결부와 절곡부를 거쳐 조작부의 피치 관절부에 먼저 연결되고, 그 이후에 요 관절부에 연결된다.
그러나, 제6 실시예의 경우, 조작부의 관절 구성 순서가 제1 실시예와 달라지는데, 요 관절과 피치 관절의 순서로 연결된다. 즉, 엔드 툴과의 연결 구성 측면에서 보면, 요 조작부가 먼저 형성되고, 그 다음에 요 조작부 상에 피치 조작부 및 액츄에시션 조작부가 형성되는 것이 큰 차이점이다.
그러나, 제6 실시예도 제1 실시예와 마찬가지로 엔드 툴이 조작부의 조작 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하는 특징은 동일하다. 즉, 도 1에서 설명한 바와 같이, 액츄에이션 회전, 피치 회전 및 요 회전을 위해 사용자가 해당 손잡이를 움직일 때, 해당 회전을 위한 해당 조작부의 회전 축은 엔드 툴과 마찬가지로 뒤쪽(사용자 쪽)에 위치하는 특징은 동일하다. 상세히, 제1 손잡이(614)는 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 형성되며, 특히 사용자가 자신의 손바닥으로 제1 손잡이(614)를 감싸서 잡을 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고, 제1 손잡이(614) 상에는 액츄에이션 조작부(613)가 형성되고, 액츄에이션 조작부(613)의 일 측에는 피치 조작부(611)가 형성된다. 또한 피치 조작부(611)는 요 프레임(6123)을 통해 요 조작부(612)와 연결되며, 요 프레임(6123)의 일 측은 피치 회전축(6111)과 연결되고, 타 측은 요 회전축(6121)과 연결된다.
액츄에이션 조작부(613)는 제1 액츄에이션 조작부(613a)와 제2 액츄에이션 조작부(613b)를 포함한다. 제1 액츄에이션 조작부(613a)는 제1 액츄에이션 회전축(6131a), 제1 액츄에이션 회전부(6132a), 제1 액츄에이션 풀리(613P1), 제1 액츄에이션 기어(6134a)를 포함한다. 제2 액츄에이션 조작부(613b)는 제2 액츄에이션 회전축(6131b), 제2 액츄에이션 회전부(6132b), 제2 액츄에이션 풀리(613P2), 제2 액츄에이션 기어(6134b)를 포함한다. 여기서, 제1 액츄에이션 회전부(6132a)와 제2 액츄에이션 회전부(6132b)는 제2 손잡이로써 동작할 수 있다.
한편, 제1 액츄에이션 회전부(6132a), 제1 액츄에이션 풀리(613P1), 제1 액츄에이션 기어(6134a)는 서로 고정결합되어, 제1 액츄에이션 회전축(6131a)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전부(6132b), 제2 액츄에이션 풀리(613P2), 제2 액츄에이션 기어(6134b)는 서로 고정결합되어, 제2 액츄에이션 회전축(6131b)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
여기서, 제1 액츄에이션 기어(6134a)와 제2 액츄에이션 기어(6134b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성될 수 있다.
피치 조작부(611)는 피치 회전축(6111)과, 복수 개의 피치 풀리(611P)와, 복수 개의 피치 보조 풀리(611S)와, 피치 프레임(pitch frame)(6113)을 포함할 수 있다. 또한, 피치 조작부(611)는 복수 개의 피치 와이어 피치 풀리(611PP), 피치 와이어 피치 보조 풀리(611PS), 피치 와이어 피치 리턴 풀리(611PR), 더 포함할 수 있다.
피치 프레임(6113)에는 피치 회전축(6111)과 피치 풀리(611P)가 결합한다. 이때, 피치 풀리(611P)는 피치 회전축(6111)을 중심으로 회전 가능하도록 피치 회전축(6111)에 연결된다.
피치 프레임(6113)은 피치 조작부(611)의 베이스 프레임이 되며, 피치 회전축(6111), 제1 액츄에이션 회전축(6131a), 제2 액츄에이션 회전축(6131b)을 연결하며, 제1 손잡이(614)와 액츄에이션 조작부(613)와 피치 조작부(611)가 함께 피치 회전축(6111)을 중심으로 회전 가능하도록 한다. 즉, 제1 손잡이(614)가 피치 회전축(6111)을 중심으로 회전하면 제1 손잡이(614)와 연결된 제1 액츄에이션 회전축(6131a), 제2 액츄에이션 회전축(6131b)이 함께 회전하게 된다. 다시 말하면, 사용자가 제1 손잡이(614)를 피치 회전축(6111)을 중심으로 피치 회전시키면 액츄에이션 조작부(613)가 제1 손잡이(614)와 함께 움직이게 된다.
요 조작부(612)는 요 회전축(6121)과, 제1 조 요 풀리(612P1)와, 제2 조 요 풀리(612P2)와, 요 프레임(yaw frame)(6123)을 포함할 수 있다. 또한, 요 조작부(612)는 제1 조 요 풀리(612P1)의 일측에 형성된 제1 조 요 보조 풀리(612S1)와, 제2 조 요 풀리(612P2)의 일측에 형성된 제2 조 요 보조 풀리(612S2)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 요 프레임(6123)은 요 조작부(612)의 베이스 프레임이 되며, I자형의 프레임으로 형성될 수 있다. 요 프레임(6123)의 일 측은 피치 회전축(6111)과 연결되고, 타 측은 요 회전축(6121)과 연결된다. 그리고, 요 프레임(6123)과 연장부(640)의 절곡부(641)는 요 회전축(6121)을 중심으로 서로에 대해 회전 가능하도록 형성된다.
또한, 제1 조 요 풀리(612P1), 제1 조 요 보조 풀리(612S1), 제2 조 요 풀리(612P2), 제2 조 요 보조 풀리(612S2) 각각의 일 측에는 피치 와이어(630P)가 감기는 제1 피치 와이어 요 풀리(612PP1), 제1 피치 와이어 요 보조 풀리(612PS1), 제2 피치 와이어 요 풀리(612PP2), 제2 피치 와이어 요 보조 풀리(612PS2)가 더 형성될 수 있다.
여기서, 도면에는 요 조작부(612)의 제1 조 요 풀리(612P1)와 제2 조 요 풀리(612P2), 제1 조 요 보조 풀리(612S1), 제2 조 요 보조 풀리(612S2), 제1 피치 와이어 요 풀리(612PP1), 제1 피치 와이어 요 보조 풀리(612PS1), 제2 피치 와이어 요 풀리(612PP2), 제2 피치 와이어 요 보조 풀리(612PS2)는 각각 두 개의 풀리를 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 서로 직경이 동일하거나 상이한 하나 이상의 풀리가 요 조작부(612)의 구성에 따라 구비될 수 있는 것이다.
상세히, 절곡부(641), 요 프레임(6123), 제1 조 요 풀리(612P1), 제2 조 요 풀리(612P2)를 관통하여 요 회전축(6121)이 관통 삽입된다. 따라서 요 회전축(6121)을 중심으로 요 프레임(6123)이 절곡부(641)에 대해 회전 가능하도록 형성된다. 피치 프레임(6113)은 액츄에이션 조작부(613)와 결합되고, 액츄에이션 조작부(613)는 제1 손잡이(614)와 결합된다. 따라서 결과적으로 제1 손잡이(614)를 요 회전축(6121)을 중심으로 회전시키면, 제1 손잡이(614), 액츄에이션 조작부(613), 피치 프레임(6113), 요 프레임(6123)이 함께 절곡부(641)에 대해 회전하게 된다.
이러한 구성을 통해, 도 57과 같이 조작부의 요 관절의 회전축과 피치 관절의 회전축이 교차하는 등, 가까이 배치될 수 있으며, 결과적으로 사용자의 조작에 있어서 보다 자연스럽고 직관적인 조작감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제1 조 요 풀리(612P1)와 제2 조 요 풀리(612P2)는 요 회전축(6121)을 중심으로 회전 가능하도록 요 회전축(6121)에 연결된다. 그리고, 제1 조 요 풀리(612P1)에는 제1 조 와이어(630J1)가 감기고, 제2 조 요 풀리(612P2)에는 제2 조 와이어(630J2)가 감길 수 있다. 이때 제1 조 요 풀리(612P1)와 제2 조 요 풀리(612P2)는 각각, 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리로 구성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다.
마찬가지로, 제1 조 요 보조 풀리(612S1)와 제2 조 요 보조 풀리(612S2)는 각각, 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리로 구성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다.
제1 손잡이(614)와 피치 조작부(611), 요 조작부(612), 액츄에이션 조작부(613) 각각의 연결 관계를 정리하면 다음과 같다. 제1 손잡이(614) 상에는 액츄에이션 회전축(6131a)(6131b)과 요 회전축(6121)과 피치 회전축(6111)이 형성될 수 있다. 이때, 액츄에이션 회전축(6131a)(6131b)은 제1 손잡이(614) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(614)와 액츄에이션 조작부(613)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 한편, 피치 회전축(6111)은 제1 손잡이(614) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(614)와 피치 조작부(611)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 반면, 요 조작부(612)는 피치 조작부(611)와 요 프레임(6123)을 통해 연결되도록 형성되기 때문에, 요 조작부(612)는 제1 손잡이(614)와 바로 연결되지는 않고, 요 조작부(612)는 피치 조작부(611)를 통해서 간접적으로 제1 손잡이(614)와 연결되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 액츄에이션 동작은 다음과 같다.
사용자가 제1 액츄에이션 회전부(6132a)에 검지 손가락을 끼우고, 제2 액츄에이션 회전부(6132b)에 엄지 손가락을 끼운 상태에서 어느 한 손가락 또는 양 손가락을 모두 이용하여 액츄에이션 회전부(6132a)(6132b)를 회전시키면, 제1 액츄에이션 회전부(6132a)와 고정결합된 제1 액츄에이션 풀리(613P1) 및 제1 액츄에이션 기어(6134a)는 제1 액츄에이션 회전축(6131a)을 중심으로 회전하고, 제2 액츄에이션 회전부(6132b)와 고정결합된 제2 액츄에이션 풀리(6133b) 및 제2 액츄에이션 기어(6134b)가 제2 액츄에이션 회전축(6131b)을 중심으로 회전한다. 이때 제1 액츄에이션 풀리(613P1)와 제2 액츄에이션 풀리(613P2)는 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 액츄에이션 풀리(613P1)에 일 단부가 고정결합된 제1 조 와이어(630J1)와 제2 액츄에이션 풀리(613P2)에 일 단부가 고정결합된 제2 조 와이어(630J2) 역시 서로 반대 방향으로 이동하게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(630)를 통해 엔드 툴(620)로 전달되어, 엔드 툴(620)의 두 개의 조(jaw)(621)(622)가 액츄에이션 동작을 수행한다.
다음으로 피치 동작은 다음과 같다.
도 57 및 도 60을 참조하면, 사용자가 제1 손잡이(614)를 잡고 있는 상태에서 피치 회전축(6111)을 중심으로 제1 손잡이(614)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(613)가 피치 회전축(6111)을 중심으로 함께 피치 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(630J1)가 고정결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(613a)의 제1 액츄에이션 풀리(613P1)가 피치 회전축(6111)을 중심으로 회전하게 되면, 피치 풀리(611P)에 감겨있는 제1 조 와이어(630J1)의 양 가닥(630J1R, 630J1L)은 동일한 방향으로 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(630J2)가 고정결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(613b)의 제2 액츄에이션 풀리(613P2)가 피치 회전축(6111)을 중심으로 회전하게 되면, 피치풀리(611P)에 감겨있는 제2 조 와이어(630J2)의 양 가닥(630J2R, 630J2L)은 동일한 방향으로 이동하게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(630)를 통해 엔드 툴(620)로 전달되어, 엔드 툴(620)의 두 개의 조(jaw)(621)(622)가 피치 동작을 수행한다.
한편, 도 58와 같이 엔드 툴(620)에는 피치 풀리(623P), 피치 와이어(630P)가 형성되어 조작부(610)의 피치 조작에 따라 엔드 툴(620)의 피치 동작이 보다 용이하게 수행되게 할 수 있다.
피치 와이어(630P)의 양 가닥(630PL)(630PR)은 요 조작부(612), 피치 조작부(611)를 거쳐 각 피치 와이어 피치 리턴 풀리(611PR)에 감기고, 다시 피치 조작부(611), 요 조작부(612)를 거쳐서 각각 절곡부의 일 지점에 고정 결합된다.
사용자가 제1 손잡이(614)를 피치 회전축(6111)을 중심으로 피치 회전하면, 피치 와이어 피치 리턴 풀리(611PR)도 함께 피치 회전축(611)을 중심으로 회전하게 된다. 이때, 피치 와이어(630P)의 양 가닥(630PL)(630PR)은 피치 회전축(611)을 중심으로 회전할 수 있도록 형성된 해당 피치 와이어 피치 풀리(611PP)에 서로 반대 방향으로 감기도록 형성되어 있어서, 결과적으로 엔드 툴(620)에 근접한 피치 와이어(630P)의 양 가닥(630PL)(630PR)은 서로 반대 방향으로 이동하게 되어, 제1 조 와이어(630J1) 및 제2 조 와이어(630J2)에 의한 엔드 툴(620)의 피치 동작과는 별도로 추가의 피치 회전의 동력을 전달할 수 있다.
다음으로 요 동작은 다음과 같다.
도 57 및 도 59를 참조하면, 사용자가 제1 손잡이(614)를 잡고 있는 상태에서 요 회전축(6121)을 중심으로 제1 손잡이(614)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(613), 피치 조작부(611) 및 요 조작부(612)가 요 회전축(6121)을 중심으로 요 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(630J1)가 고정결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(613a)의 제1 액츄에이션 풀리(613P1)가 요 회전축(6121)을 중심으로 회전하게 되면, 제1 조 요 풀리(612P1)에 감겨있는 제1 조 와이어(630J1)가 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(630J2)가 고정결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(613b)의 제2 액츄에이션 풀리(613P2)가 요 회전축(6121)을 중심으로 회전하게 되면, 제2 조 요 풀리(612P2)에 감겨있는 제2 조 와이어(630J2)가 이동하게 된다. 이때, 제1 조(621)에 연결된 제1 조 와이어(630J1)와 제2 조(622)에 연결된 제2 조 와이어(630J2)가, 요 회전시에는 제1 조(621)와 제2 조(622)가 같은 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(630)를 통해 엔드 툴(620)로 전달되어, 엔드 툴(620)의 두 개의 조(jaw)(621)(622)가 요 동작을 수행한다.
한편, 피치 동작을 용이하게 하기 위해 형성된 피치 와이어(630P)는 조작부(610)의 요 조작시에 엔드 툴(620)의 동작에 영향을 미치지 않을 수 있어야 한다. 즉, 피치 와이어(630P)의 양 가닥(630PL)(630PR)은 조작부(620)의 요 조작시에 엔드 툴(620) 쪽으로 이동하지 않아야 한다.
제6 실시예에 개시된 피치 와이어(630P)의 양 가닥(630PL)(630PR) 각각은 엔드 툴(620)로부터 연장형성되어, 해당 피치 와이어 요 풀리(612PP1)(612PP2)와 해당 피치 와이어 요 보조 풀리(612PS1)(612PS2)를 교차하여 감기고, 피치 조작부(611)와 액츄에이션 조작부(613)를 거쳐서 다시 해당 피치 와이어 요 보조 풀리(612PS1)(612PS2)와 해당 피치 와이어 요 풀리(612PP1)(612PP2)를 교차하여 감기고, 최종적으로 절곡부(641)의 일 지점에 고정결합된다. 이때 피치 와이어(630P)의 각각 (630PL)(630PR)이 피치 와이어 요 풀리(612PP1)(612PP2)를 감겨 들어가는 방향과 감겨 나오는 방향은 서로 반대이다.
따라서, 사용자가 제1 손잡이(614)를 요 회전축(6121)을 중심으로 요 회전하면, 피치 와이어 요 풀리(612PP1)(612PP2)에 감겨서 피치 조작부(611) 쪽으로 형성된 피치 와이어(630P)는 이동을 하게 되지만, 피치 와이어 요 풀리(612PP1)(612PP2)에 감겨서 엔드 툴(620) 쪽으로 형성된 피치 와이어(630P)는, 즉 엔드 툴(620) 쪽에서 피치 와이어 요 풀리(612PP1)(612PP2)로 감겨 들어가는 부분과 피치 와이어 요 풀리(612PP1)(612PP2)에서 절곡부(641)의 상기 일 고정 지점으로 감겨 나오는 부분은, 이동하지 않으며, 결과적으로 엔드 툴(620)의 동작에 영향을 미치지 않게 된다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(600)는 각 관절 지점(액츄에이션 관절, 요 관절, 피치 관절)에 풀리가 형성되며, 이 풀리에는 와이어(제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어)가 감겨있고, 조작부의 회전 조작(액츄에이션 회전, 요 회전, 피치 회전)이 각 와이어의 이동을 일으켜, 결과적으로 엔드 툴(620)의 원하는 동작을 유도하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 각 풀리들의 일 측에는 보조 풀리들이 형성될 수 있으며, 이들 보조 풀리에 의해 하나의 풀리에 와이어가 여러 번 감기지 않을 수 있게 된다.
<수술용 인스트루먼트의 제7 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(700)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(700)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 2의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(700)의 조작부(710)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.
도 61은 본 발명의 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 62은 도 61의 수술용 인스트루먼트의 측면도이며, 도 63는 도 61의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이며, 도 65은 도 61의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도로써 와이어링 구조를 나타내는 내부 사시도이다. 도 66은 도 65의 A 부분의 확대도이고, 도 67는 도 66의 C-C' 선을 따라 절개한 단면도이다. 도 68은 도 61의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이고, 도 69는 도 61의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
도 61 내지 도 69를 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(700)는 조작부(710), 엔드 툴(end tool)(720), 동력 전달부(730) 및 연결부(740)를 포함한다. 여기서, 연결부(740)는 속이 빈 샤프트(shaft) 형상으로 형성되어, 그 내부에 하나 이상의 와이어(후술함) 들이 수용될 수 있으며, 그 일 단부에는 조작부(710)가 결합되고, 타 단부에는 엔드 툴(720)이 결합되어, 조작부(710)와 엔드 툴(720)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 연결부(740)는 조작부(710) 측에 절곡부(741)가 형성될 수 있다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(700)의 조작부(710)는 엔드 툴(720)의 피치 운동을 제어하는 피치 조작부(711)와, 엔드 툴(720)의 요 운동을 제어하는 요 조작부(712)와, 엔드 툴 (720)의 액츄에이션(actuation) 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부(actuation operator)(713)와, 사용자가 파지할 수 있는 제1 손잡이(714)를 포함한다.
먼저, 도 61의 수술용 인스트루먼트(700)의 사용 상태를 예시하면, 사용자는 손바닥으로 제1 손잡이(714)를 잡고 있는 상태에서 제1 손잡이(714)를 Y축(즉, 피치 회전축(7111))을 중심으로 회전시켜 피치 운동을 수행하고, 제1 손잡이(714)를 Z축(즉, 요 회전축(7121))을 중심으로 회전시켜 요 운동을 수행하고, 엄지 손가락과 검지 손가락을 액츄에이션 조작부(713)에 끼워 넣은 상태에서 액츄에이션 조작부(713)를 회전하여 액츄에이션 운동을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(700)는 제1 실시예에 비해 절곡부(741)가 중간에서 좌우로 분기되도록 대략 '∩' 형태로 형성되며, 이에 대응하도록 피치 프레임(7113) 역시 좌우로 분기되도록 대략 '∩' 형태로 형성되며, 피치 프레임(7113)의 좌우로 분기된 양단부에 각각 피치 회전축(7111)이 형성되어, 결과적으로 피치 회전축(7111)이 요 회전축(7121)으로부터 상당 정도 이격되도록 형성된다. 즉, 액츄에이션 회전축(7131a)(7131b)과 요 회전축(7121)은 제1 손잡이(714) 또는 그 인근에 형성되어 제1 손잡이(714)와 비교적 가까운 곳에 형성되는데 반하여, 피치 회전축(7111)은 피치 프레임(7113)의 좌우로 분기된 양단부에 형성된다. 따라서 피치 회전축(7111)이 액츄에이션 회전축(7131a)(7131b) 및 요 회전축(7121)보다 Z축 방향으로 일정 정도 아래쪽에 형성될 수 있으며, 따라서 사용자의 손의 일부분이 '∩' 형태의 피치 프레임(7113) 내에 일정 부분 수용될 수 있다.
이러한 구성을 통해 도 64와 같이 조작부의 요 관절의 회전축과 피치 관절의 회전축이 교차하는 등, 가까이 배치될 수 있을 뿐만 아니라, 요 관절의 회전축과 피치 관절의 회전축이 손잡이를 잡고 요 조작과 피치 조작을 수행하는 사용자의 손목 관절과 일치되도록 할 수 있다. 따라서, 결과적으로 사용자의 조작에 있어서 보다 자연스럽고 직관적인 조작감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
상세히, 제1 손잡이(714)는 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 형성되며, 특히 사용자가 자신의 손바닥으로 제1 손잡이(714)를 감싸서 잡을 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고, 제1 손잡이(714) 상에는 액츄에이션 조작부(713)가 형성되고, 액츄에이션 조작부(713)의 일 측에는 요 조작부(712)가 형성되고, 요 조작부(712)의 일 측에는 피치 조작부(711)가 형성되며, 요 조작부(712)와 피치 조작부(711)는 '∩' 형태의 피치 프레임(7113)에 의해 연결된다. 그리고, 피치 조작부(711)의 타 단부는 연결부(740)의 절곡부(741)에 연결된다.
액츄에이션 조작부(713)는 제1 액츄에이션 조작부(713a)와 제2 액츄에이션 조작부(713b)를 포함한다. 제1 액츄에이션 조작부(713a)는 제1 액츄에이션 회전축(7131a), 제1 액츄에이션 회전부(7132a), 제1 액츄에이션 풀리(713P1), 제1 액츄에이션 기어(7134a)를 포함한다. 제2 액츄에이션 조작부(713b)는 제2 액츄에이션 회전축(7131b), 제2 액츄에이션 회전부(7132b), 제2 액츄에이션 풀리(713P2), 제2 액츄에이션 기어(7134b)를 포함한다. 여기서, 제1 액츄에이션 회전부(7132a)와 제2 액츄에이션 회전부(7132b)는 제2 손잡이로써 동작할 수 있다.
한편, 제1 액츄에이션 회전부(7132a), 제1 액츄에이션 풀리(713P1), 제1 액츄에이션 기어(7134a)는 서로 고정결합되어, 제1 액츄에이션 회전축(7131a)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전부(7132b), 제2 액츄에이션 풀리(713P2), 제2 액츄에이션 기어(7134b)는 서로 고정결합되어, 제2 액츄에이션 회전축(7131b)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 액츄에이션 기어(7134a)와 제2 액츄에이션 기어(7134b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성될 수 있다.
요 조작부(712)는 요 회전축(7121)과, 제1 조 요 풀리(712P1)와, 제2 조 요 풀리(712P2)와, 요 프레임(yaw frame)(7123)을 포함할 수 있다. 또한, 요 조작부(712)는 제1 조 요 풀리(712P1)의 일측에 형성된 제1 조 요 보조 풀리(712S1)와, 제2 조 요 풀리(712P2)의 일측에 형성된 제2 조 요 보조 풀리(712S2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 조 요 풀리(712P1)와, 제2 조 요 풀리(712P2)와, 제1 조 요 보조 풀리(712S1)와 제2 조 요 보조 풀리(712S2)는 후술할 피치 프레임(7113)에 연결될 수 있다.
상세히, 제1 손잡이(714) 상에서 액츄에이션 조작부(713)의 일 측에는 요 회전축(7121)이 형성된다. 이때 제1 손잡이(714)는 요 회전축(7121)을 중심으로 회전 가능하도록 형성된다. 한편, 제1 조 요 풀리(712P1)와 제2 조 요 풀리(712P2)는 요 회전축(7121)을 중심으로 회전 가능하도록 요 회전축(7121)에 연결된다. 그리고, 제1 조 요 풀리(712P1)에는 제1 조 와이어(730J1)가 감기고, 제2 조 요 풀리(712P2)에는 제2 조 와이어(730J2)가 감길 수 있다. 이때 제1 조 요 풀리(712P1)와 제2 조 요 풀리(712P2)는 각각, 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리로 구성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다.
요 프레임(7123)은 제1 손잡이(714), 요 회전축(7121), 제1 액츄에이션 회전축(7131a), 제2 액츄에이션 회전축(7131b)을 연결하여, 제1 손잡이(714)와 요 조작부(712)와 액츄에이션 조작부(713)가 요 회전축(7121)을 중심으로 함께 회전할 수 있도록 한다.
피치 조작부(711)는 피치 프레임(7113)과, J1R 중개 풀리(715J1R), J1L 중개 풀리(715J1L), J2R 중개 풀리(미도시), J2L 중개 풀리(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, J1R 중개 풀리(715J1R)와 J2R 중개 풀리(미도시)는 피치 프레임(7113)의 좌우로 분기된 각 양단부에 형성될 수 있고, J1L 중개 풀리(715J1L)와 J2L 중개 풀리(미도시)는 피치 프레임(7113)의 좌우로 분기된 각 양단부에 형성될 수 있다.
이때 J1R 중개 풀리(715J1R), J1L 중개 풀리(715J1L), J2R 중개 풀리(715J2R), J2L 중개 풀리(715J2L)는 앞에서 설명한 실시예들에서의 피치 풀리의 역할을 수행하며, 피치 회전축(7111)을 중심으로 회전할 수 있다.
한편, 제1조 R와이어(730J1R)는 제1 조 와이어(730J1)의 양 가닥 중 오른쪽 와이어를 나타내며, 제1조 R와이어(730J1R)는 다시 둘로 분할되어, 피치 조작부(711)로 들어가는 제1조 R와이어-in(730J1Rin)과, 피치 조작부(711)로부터 나와 액츄에이션 조작부(713)로 연결되는 제1조 R와이어-out(730J1Rout)으로 나누어진다.
마찬가지로, 제1조 L와이어(730J1L)는 제1 조 와이어(730J1)의 양 가닥 중 왼쪽 와이어를 나타내며, 제1조 L와이어(730J1L)는 다시 둘로 분할되어, 피치 조작부(711)로 들어가는 제1조 L와이어-in(730J1Lin)과, 피치 조작부(711)로부터 나와 액츄에이션 조작부(713)로 연결되는 제1조 L와이어-out(730J1Lout)으로 나누어진다.
J1R 중개 풀리(715J1R)는 서로 마주보도록 형성되며 일체로 함께 회전하는 두 개의 풀리를 포함한다. 그리고, J1R 중개 풀리(715J1R)의 어느 일 풀리에는 제1조 R와이어-in(730J1Rin)가 결합되고, 다른 일 풀리에는 제1조 R와이어-out(730J1Rout)이 결합된다. 이때, 도 66과 같이, 제1조 R와이어-in(730J1Rin)가 J1R 중개 풀리(715J1R)에 감겨 들어가는 방향(도 66에서 보았을 때 반시계 방향)과, 제1조 R와이어-out(730J1Rout)가 J1R 중개 풀리(715J1R)로부터 감겨 나오는 방향(도 66에서 보았을 때 반시계 방향)은 동일하다.
J1L 중개 풀리(715J1L)는 서로 마주보도록 형성되며 일체로 함께 회전하는 두 개의 풀리를 포함한다. 그리고, J1L 중개 풀리(715J1L)의 어느 일 풀리에는 제1조 L와이어-in(730J1Lin)가 결합되고, 다른 일 풀리에는 제1조 L와이어-out(730J1Lout)이 결합된다. 이때, 도 66과 같이, 제1조 L와이어-in(730J1Lin)가 J1L 중개 풀리(715J1L)에 감겨 들어가는 방향(도 66에서 보았을 때 반시계 방향)과, 제1조 L와이어-out(730J1Lout)가 J1L 중개 풀리(715J1L)로부터 감겨 나오는 방향(도 66에서 보았을 때 반시계 방향)은 동일하다.
예를 들어, 제1조 R와이어-in(730J1Rin)가 밀거나 당겨지게 되면, J1R 중개 풀리(715J1R)가 회전하게 되며, 따라서 J1R 중개 풀리(715J1R)를 통해 연결된 제1조 R와이어-out(730J1Rout)이 J1R 중개 풀리(715J1R)를 따라 제1조 R와이어-in(730J1Rin)와 동일한 J1R 중개 풀리(715J1R)의 회전 방향으로 밀거나 당겨지게 된다. 즉, 제1 조 R와이어-in(730J1Rin)가 J1R 중개 풀리(715J1R)로부터 엔드 툴(720) 쪽으로 이동한다면, 제1 조 R와이어-out(730J1Rout)는 요 조작부(712) 쪽에서 J1R 중개 풀리(715J1R) 쪽으로 이동할 수 있게 된다. 이는 제1 조 L와이어(730J1L)도 마찬가지이다. 이때, J1R 중개 풀리(715J1R), J1L 중개 풀리(715J1L)는 피치 회전축(7111)을 중심으로 서로 독립적으로 회전할 수 있다. 제2 조 와이어도 이와 동일한 방식으로 엔드 툴과 조작부를 연결하도록 형성될 수 있다.
피치 와이어 엔드 풀리(715P)는 피치 회전축(7111)과 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되며, 피치 회전축(7111)은 피치 프레임(7113)에 고정결합되어, 결과적으로 피치 회전에 의해 피치 프레임(7113), 피치 회전축(7111), 피치 와이어 엔드 풀리(715P)는 함께 회전할 수 있다. 이때, J1R 중개 풀리(715J1R), J1L 중개 풀리(715J1L), J2R 중개 풀리(715J2R), J2L 중개 풀리(715J2L)는 각각 피치 회전축(7111)을 중심으로 독립적으로 회전할 수 있도록 형성된다.
본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 액츄에이션 동작은 다음과 같다.
사용자가 제1 액츄에이션 회전부(7132a)에 검지 손가락을 끼우고, 제2 액츄에이션 회전부(7132b)에 엄지 손가락을 끼운 상태에서 어느 한 손가락 또는 양 손가락을 모두 이용하여 액츄에이션 회전부(7132a)(7132b)를 회전시키면, 제1 액츄에이션 회전부(7132a)와 고정결합된 제1 액츄에이션 풀리(713P1) 및 제1 액츄에이션 기어(7134a)는 제1 액츄에이션 회전축(7131a)을 중심으로 회전하고, 제2 액츄에이션 회전부(7132b)와 고정결합된 제2 액츄에이션 풀리(7133b) 및 제2 액츄에이션 기어(7134b)가 제2 액츄에이션 회전축(7131b)을 중심으로 회전한다. 이때 제1 액츄에이션 풀리(713P1)와 제2 액츄에이션 풀리(713P2)는 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 액츄에이션 풀리(713P1)에 일 단부가 고정결합된 제1 조 와이어(730J1)와 제2 액츄에이션 풀리(713P2)에 일 단부가 고정결합된 제2 조 와이어(730J2) 역시 서로 반대 방향으로 이동하게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(730)를 통해 엔드 툴(720)로 전달되어, 엔드 툴(720)의 두 개의 조(jaw)(721)(722)가 액츄에이션 동작을 수행한다.
다음으로 요 동작은 다음과 같다.
도 65 및 도 68을 참조하면, 사용자가 제1 손잡이(714)를 잡고 있는 상태에서 요 회전축(7121)을 중심으로 제1 손잡이(714)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(713) 및 요 조작부(712)가 요 회전축(7121)을 중심으로 요 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(730J1)가 고정결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(713a)의 제1 액츄에이션 풀리(713P1)가 요 회전축(7121)을 중심으로 회전하게 되면, 제1 조 요 풀리(712P1)에 감겨있는 제1 조 와이어(730J1)가 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(730J2)가 고정결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(713b)의 제2 액츄에이션 풀리(713P2)가 요 회전축(7121)을 중심으로 회전하게 되면, 제2 조 요 풀리(712P2)에 감겨있는 제2 조 와이어(730J2)가 이동하게 된다. 이때, 제1 조(721)에 연결된 제1 조 와이어(730J1)와 제2 조(722)에 연결된 제2 조 와이어(730J2)가, 요 회전시에는 제1 조(721)와 제2 조(722)가 같은 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(730)를 통해 엔드 툴(720)로 전달되어, 엔드 툴(720)의 두 개의 조(jaw)(721)(722)가 요 동작을 수행한다.
이때 요 프레임(7123)이 제1 손잡이(714), 요 회전축(7121), 제1 액츄에이션 회전축(7131a), 제2 액츄에이션 회전축(7131b)을 연결하기 때문에, 제1 손잡이(714)와 요 조작부(712)와 액츄에이션 조작부(713)는 요 회전축(7121)을 중심으로 함께 회전하게 된다.
다음으로 피치 동작은 다음과 같다.
도 65 및 도 69를 참조하면, 사용자가 제1 손잡이(714)를 잡고 있는 상태에서 피치 회전축(7111)을 중심으로 제1 손잡이(714)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(713), 요 조작부(712) 및 피치 조작부(711)가 피치 회전축(7111)을 중심으로 함께 피치 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(730J1)가 고정결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(713a)의 제1 액츄에이션 풀리(713P1)가 피치 회전축(7111)을 중심으로 회전하게 되면, J1R 중개 풀리(715J1R)와 J1L 중개 풀리(715J1L)에 결합되어 있는 제1 조 와이어(730J1)의 양 가닥(730J1R, 730J1L)은 동일한 방향으로 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(730J2)가 고정결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(713b)의 제2 액츄에이션 풀리(713P2)가 피치 회전축(7111)을 중심으로 회전하게 되면, J2R 중개 풀리(715J2R), J2L 중개 풀리(715J2L)에 결합되어 있는 제2 조 와이어(730J2)의 양 가닥은 동일한 방향으로 이동하게 된다. 이때, 제1 조 와이어(730J1)와 제2 조 와이어(730J2)는 서로 반대 방향으로 움직인다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(730)를 통해 엔드 툴(720)로 전달되어, 엔드 툴(720)의 두 개의 조(jaw)(721)(722)가 피치 동작을 수행한다.
이때 피치 프레임(7113)은 요 프레임(7123)과 연결되고, 요 프레임(7123)은 제1 손잡이(714), 요 회전축(7121), 제1 액츄에이션 회전축(7131a), 제2 액츄에이션 회전축(7131b)을 연결하기 때문에, 피치 프레임(7113)이 피치 회전축(7111)을 중심으로 회전하면 피치 프레임(7113)과 연결된 요 프레임(7123), 제1 손잡이(714), 요 회전축(7121), 제1 액츄에이션 회전축(7131a), 제2 액츄에이션 회전축(7131b)이 함께 회전하게 된다. 즉, 피치 조작부(711)가 피치 회전축(7111)을 중심으로 회전하면 액츄에이션 조작부(713) 및 요 조작부(712)가 피치 조작부(711)와 함께 회전하는 것이다.
한편, 엔드 툴에는 피치 풀리(723P)가 형성되고, 조작부에는 피치 와이어 엔드 풀리(715P)가 형성되고, 피치 와이어(730P)로 서로 연결되어, 조작부의 피치 조작에 따라 엔드 툴의 피치 동작이 보다 용이하게 수행되게 할 수 있다. 피치 와이어(730P)의 양 가닥의 끝부분은 각각 해당 피치 와이어 엔드 풀리(715P)에 고정결합되고, 각 피치 와이어 엔드 풀리(715P)는 피치 프레임(7113)에 고정결합된다. 즉, 조작부의 피치 회전에 의해 피치 프레임(7113)과 피치 와이어 엔드 풀리(715P)도 함께 피치 회전축(7111)을 중심으로 회전하게 되고, 결과적으로 피치 와이어(730P)의 양 가닥도 서로 반대 방향으로 이동하게 되어, 제1 조 와이어(730J1) 및 제2 조 와이어(730J2)에 의한 엔드 툴의 피치 동작과는 별도로 추가의 피치 회전의 동력을 전달할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(700)는 각 관절 지점(액츄에이션 관절, 요 관절, 피치 관절)에 풀리가 형성되며, 이 풀리에는 와이어(제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어)가 감겨있고, 조작부의 회전 조작(액츄에이션 회전, 요 회전, 피치 회전)이 각 와이어의 이동을 일으켜, 결과적으로 엔드 툴(720)의 원하는 동작을 유도하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 각 풀리들의 일 측에는 보조 풀리들이 형성될 수 있으며, 이들 보조 풀리에 의하여 하나의 풀리에 와이어가 여러 번 감기지 않을 수 있게 된다.
본 실시예는 절곡부(741)와 조작부(710)가 양쪽으로 분기되어, 도 64와 같이 요 관절의 회전축과 피치 관절의 회전축이 서로 교차하는 등 최대한 근접할 수 있으며, 이와 동시에 교차 또는 근접 위치에 사용자의 손 또는 손목 등이 수용될 수 있는 공간이 형성되는 것이 중요한 특징 중 하나다. 이를 위해 본 실시예에서는 조작부(710)의 구성 요소(풀리, 와이어 등)를 둘로 나누어 분기된 양쪽에 나누어 배치하였다. 그러나, 상기 특징을 위한 구성은 다양하게 변형 가능할 수 있다. 즉, 조작부(710)의 구성요소(풀리, 와이어 등)를 분기된 양쪽 중 한쪽에만 다 배치할 수도 있을 것이다. 뿐만 아니라, 사용자의 손 또는 손목 등이 수용될 수 있는 공간 형성을 위해, 절골부(741)와 조작부(710)를 양쪽으로 분기하지 않고, 한쪽으로만 꺾는 형태로 구성할 수도 있을 것이다. 즉, 실시예에서 양쪽으로 분기된 구조에서 한쪽은 생략된 형태로 구성할 수도 있을 것이다. 이러한 변형예 등은 본 실시예에 대한 설명으로 충분히 유추될 수 있는 바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
<수술용 인스트루먼트의 제8 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제8 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(800)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제8 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(800)는 앞서 기술한 본 발명의 제6 실시예에 비해 수술용 인스트루먼트(800)의 조작부(810)의 구성이 특징적으로 달라진다. 제6 실시예처럼, 엔드 툴(820)의 동작을 조작하기 위한 조작부(810)의 관절 구성은, 엔드 툴(820)로부터 조작부(810)로 연결되는 와이어를 기준으로 설명하면, 요 조작부(812)가 먼저 형성되고, 그 다음에 요 조작부(812) 상에 피치 조작부(811) 및 액츄에이션 조작부(813)가 형성된다. 그러나, 제8 실시예와 제6 실시예의 차이점은, 제7 실시예에서처럼 절곡부(841)가 중간에서 좌우로 분기되도록 대략 '∩'자형으로 형성되며, 피치 프레임(8113) 역시 좌우로 분기되도록 대략 '∩'자형으로 형성되며, 피치 프레임(8113)의 좌우로 분기된 양단부와 절곡부(841)의 좌우로 분기된 양단부를 피치 회전축(8111)을 통해 서로 연결된다. 이러한 구성을 통해, 제7 실시예에서의 설명처럼, 조작부(810)의 요 관절의 회전축과 피치 관절의 회전축이 손잡이를 잡고 요 조작과 피치 조작을 수행하는 사용자의 손목 관절과 일치하도록 할 수 있어, 사용자의 조작에 있어서 보다 자연스럽고 직관적인 조작감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 70는 본 발명의 제8 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 71은 도 70의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이며, 도 72은 도 70의 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도로써 와이어링 구조를 나타내는 내부 사시도이다. 도 73은 도 70의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이고, 도 74, 75 및 76은 도 70의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
제8 실시예의 구성이 제6 실시예와 달리진 점은, 제7 실시예의 구성이 제1 실시예에서와 달라진 점과 동일하다. 즉, 제7 실시예의 구성은 제1 실시예의 구성이 각 조 와이어의 경로 및 이를 위한 풀리들이 양 가닥으로 분기된 것이 그 특징이며, 마찬가지로 제8 실시예의 구성도 제6 실시예의 구성이 각 조 와이어의 경로 및 이를 위한 풀리들이 양 가닥으로 분기된 것이 그 특징이다. 따라서, 제8 실시예의 구성은 제6 실시예와 제7 실시예에 대한 설명으로 충분히 이해될 수 있는 바, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예는 절곡부(841)와 조작부(810)가 양쪽으로 분기되어, 도 64의 경우와 같이 요 관절의 회전축과 피치 관절의 회전축이 서로 교차하는 등 최대한 근접할 수 있으며, 이와 동시에 교차 또는 근접 위치에 사용자의 손 또는 손목 등이 수용될 수 있는 공간이 형성되는 것이 중요한 특징 중 하나다. 이를 위해 본 실시예에서는 조작부(810)의 구성 요소(풀리, 와이어 등)를 둘로 나누어 분기된 양쪽에 나누어 배치하였다. 그러나, 상기 특징을 위한 구성은 다양하게 변형 가능할 수 있다. 즉, 조작부(810)의 구성요소(풀리, 와이어 등)를 분기된 양쪽 중 한쪽에만 다 배치할 수도 있을 것이다. 뿐만 아니라, 사용자의 손 또는 손목 등이 수용될 수 있는 공간 형성을 위해, 절곡부(841)와 조작부(810)를 양쪽으로 분기하지 않고, 한쪽으로만 꺾는 형태로 구성할 수도 있을 것이다. 즉, 본 실시예에서 양쪽으로 분기된 구조에서 한쪽은 생략된 형태로 구성할 수도 있을 것이다. 이러한 변형예 등은 본 실시예에 대한 설명으로 충분히 유추될 수 있는 바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
<수술용 인스트루먼트의 제9 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제9 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(900)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제9 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(900)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 2의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(900)의 조작부(910)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 77은 본 발명의 제9 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이며, 도 78은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이고, 도 79는 도 77의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
여기서, 본 발명의 제9 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(900)는 도 25(a)에 도시된 변형예가 구체적으로 구현된 실시예이다. 즉, 도 25(a)의 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 도 77의 제1 조 요 보조 풀리(912S1)과 대응하고, 도 25(a)의 제1 조 요 풀리(112P1)는 도 77의 제1 조 요 풀리(912P1)과 대응하고, 도 25(a)의 제1 액츄에이션 풀리(113P1) 및 제2 액츄에이션 풀리(113P2)는 도 77의 제1 액츄에이션 풀리(913P1) 및 제2 액츄에이션 풀리(913P2)와 대응한다.
여기서, 본 실시예는 한 조 와이어의 양 가닥의 끝이 같은 액츄에이션 풀리에 결합되는 것이 아니라, 서로 다른 액츄에이션 풀리에 결합된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 즉, 제1 조 와이어(930J1)의 한 가닥의 끝은 제1 액츄에이션 풀리(913P1)에 결합되고, 제1 조 와이어(930J1)의 다른 한 가닥의 끝은 제2 액츄에이션 풀리(913P2)에 결합된다.
그리고, 제1 액츄에이션 풀리(913P1)는 제1 액츄에이션 기어(9134a)와 고정 결합되어 함께 회전하고, 제2 액츄에이션 풀리(913P2)는 제2 액츄에이션 기어(9134b)와 고정 결합되어 함께 회전하며, 제1 액츄에이션 기어(9134a)와 제2 액츄에이션 기어(9134b)는 서로 맞물리도록 형성되어 두 액츄에이션 풀리의 회전은 동기화되어 있다. 따라서, 어느 한쪽 액츄에이션 풀리가 회전하면 이에 맞추어 다른 쪽의 액츄에이션 풀리도 회전하게 된다.
이와 같이 두 액츄에이션 풀리의 회전이 기어 등으로 인해 서로 동기화되어 있기 때문에, 제1 조 와이어(930J1)의 양 가닥이 반드시 하나의 액츄에이션 풀리에 감기지 않고, 각각 다른 액츄에이션 풀리에 감겨도 똑같은 효과를 구현할 수 있다. 따라서, 도 25(b)와 같이 제1 조 와이어(930J1)의 양 가닥이 각 액츄에이션 풀리에 감기는 구성 등도 가능하고 충분히 유추할 수 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
<수술용 인스트루먼트의 제10 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제10 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1000)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제10 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1000)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 2의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(1000)의 조작부(1010)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 80은 본 발명의 제10 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이며, 도 81은 도 80에서 액츄에이션 기어를 제거한 내부 사시도이며, 도 82는 도 81의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이고, 도 83은 도 81의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
여기서, 본 발명의 제10 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1000)는 도 26에 도시된 변형예가 구체적으로 구현된 실시예이다. 즉, 도 26의 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 도 81의 제1 조 요 보조 풀리(1012S1)과 대응하고, 도 26의 제1 조 요 풀리(112P1)는 도 81의 제1 조 요 풀리(1012P1)과 대응하고, 도 26의 제1 액츄에이션 풀리(113P1) 및 제2 액츄에이션 풀리(113P2)는 도 81의 제1 액츄에이션 풀리(1013P1) 및 제2 액츄에이션 풀리(1013P2)와 대응한다.
여기서, 본 실시예는 한 조 와이어의 양 가닥의 끝이 같은 액츄에이션 풀리에 결합되는 것이 아니라, 서로 다른 액츄에이션 풀리에 결합된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 즉, 제1 조 와이어(1030J1)의 한 가닥의 끝은 제1 액츄에이션 풀리(1013P1)에 결합되고, 제1 조 와이어(1030J1)의 다른 가닥의 끝은 제2 액츄에이션 풀리(1013P2)에 결합된다.
그리고, 제1 액츄에이션 풀리(1013P1)는 제1 액츄에이션 기어(10134a)와 고정 결합되어 함께 회전하고, 제2 액츄에이션 풀리(1013P2)는 제2 액츄에이션 기어(10134b)와 고정 결합되어 함께 회전하며, 제1 액츄에이션 기어(10134a)와 제2 액츄에이션 기어(10134b)는 서로 맞물리도록 형성되어 두 액츄에이션 풀리의 회전은 동기화되어 있다. 따라서, 어느 한쪽 액츄에이션 풀리가 회전하면 이에 맞추어 다른 쪽의 액츄에이션 풀리도 회전하게 된다.
또한, 본 실시예는 두 개의 액츄에이션 풀리가 서로 근접하도록 형성된 것이 아니라, 서로 이격되어 제1 조 요 풀리(112P1)를 중심으로 서로 반대편에 형성된다는 점에서 도 2의 실시예와 상이하다.
그리고, 서로 멀리 떨어진 제1 액츄에이션 기어(10134a)와 제2 액츄에이션 기어(10134b)가 서로 맞물려 돌아가도록 하기 위해, 제1 액츄에이션 기어(10134a)와 제2 액츄에이션 기어(10134b)는 그 직경이 앞선 실시예들에 비해 일정정도 크게 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 액츄에이션 풀리를 다른 실시예보다 뒤쪽에 배치할 수 있어, 즉 액츄에이션 손잡이를 길게 할 수 있어서, 액츄에이션 동작을 보다 수월하게 수행할 수 있다. 왜냐하면, 지렛대 원리에 의해서 손잡이가 길수록 적은 힘으로 액츄에이션 동작의 수행이 가능하기 때문이다.
<수술용 인스트루먼트의 제11 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제11 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1100)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제11 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1100)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 2의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(1100)의 조작부(1110)의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 84는 본 발명의 제11 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 내부 사시도이며, 도 85는 도 84에서 액츄에이션 기어를 제거한 내부 사시도이며, 도 86은 도 84의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 나타내는 사시도이고, 도 87은 도 84의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 사시도이다.
여기서, 본 발명의 제11 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1100)는 도 27에 도시된 변형예가 구체적으로 구현된 실시예이다. 즉, 도 27의 제1 조 요 보조 풀리(112S1)는 도 84의 제1 조 요 보조 풀리(1112S1)과 대응하고, 도 27의 제1 조 요 풀리(112P1)는 도 84의 제1 조 요 풀리(1112P1)과 대응하고, 도 27의 제1 액츄에이션 풀리(113P1) 및 제2 액츄에이션 풀리(113P2)는 도 84의 제1 액츄에이션 풀리(1113P1) 및 제2 액츄에이션 풀리(1113P2)와 대응한다.
여기서, 본 실시예는 두 개의 액츄에이션 풀리가 서로 근접하도록 형성된 것이 아니라, 서로 이격되어 요 풀리를 중심으로 서로 반대편에 형성된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 그리고, 이를 위해 제1 액츄에이션 풀리(1113P1)는 제1 액츄에이션 기어(11134a)와 고정 결합되어 함께 회전하고, 제2 액츄에이션 풀리(1113P2)는 제2 액츄에이션 기어(11134b)와 고정 결합되어 함께 회전하며, 제1 액츄에이션 기어(11134a)와 제2 액츄에이션 기어(11134b)는 서로 맞물리도록 형성되어 두 액츄에이션 풀리의 회전은 동기화되어 있다. 따라서, 어느 한쪽 액츄에이션 풀리가 회전하면 이에 맞추어 다른 쪽의 액츄에이션 풀리도 회전하게 된다.
그리고, 서로 멀리 떨어진 제1 액츄에이션 기어(11134a)와 제2 액츄에이션 기어(11134b)가 서로 맞물려 돌아가도록 하기 위해, 제1 액츄에이션 기어(11134a)와 제2 액츄에이션 기어(11134b)는 그 직경이 앞선 실시예들에 비해 일정정도 크게 형성될 수 있다.
또한, 요 풀리와 요 보조 풀리의 위치 관계(선후 관계)가 변경되었다는 점에서도 제1 실시예 등과 상이하다. 즉, 직접형 관절임에도 불구하고 도면상 오른쪽에 위치한 풀리가 제1 조 요 풀리(1112P1)가 되며, 제1 조 요 풀리(1112P1)의 회전축이 요 회전축이 된다. 그리고 이를 구현하기 위해, 제1 조 피치 보조 풀리-a(1111S1a)를 지난 제1 조 와이어는 제1 조 요 보조 풀리(1112S1)를 감은 후에 제1 조 요 풀리(1112P1)를 지나 제1 액츄에이션 풀리(1113P1)에 고정결합된다. 그리고, 제1 조 피치 보조 풀리-b(미도시)를 지난 제1 조 와이어는 제1 조 요 보조 풀리(1112S1)를 거치지 않고 바로 제1 조 요 풀리(1112P1)를 지나 제1 액츄에이션 풀리(1113P1)에 고정결합된다.
이와 같은 구성에 의해 다른 실시예보다 요 회전축을 피치 회전축에 보다 가까이 배치할 수 있어서, 결과적으로 사용자의 조작에 있어서 보다 자연스럽고 직관적인 조작감을 제공할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 이와 같은 구성에 의해 액츄에이션 풀리를 다른 실시예보다 뒤쪽에 배치할 수 있어, 즉 액츄에이션 손잡이를 길게 할 수 있어서, 액츄에이션 동작을 보다 수월하게 수행할 수 있다. 왜냐하면, 지렛대 원리에 의해서 손잡이가 길수록 적은 힘으로 액츄에이션 동작의 수행이 가능하기 때문이다.
<수술용 인스트루먼트의 제12 실시예 >
이하에서는 본 발명의 제12 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1200)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제12 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1200)는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예(도 2의 100 참조)에 비해 수술용 인스트루먼트(1200)의 조작부(1210)의 구성이 특징적으로 달라진다.
도 88은 본 발명의 제12 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 89는 도 88의 수술용 인스트루먼트의 와이어 등의 구조를 나타내는 내부 사시도이다.
제1 실시예에서처럼, 엔드 툴(미도시)의 동작을 조작하기 위한 조작부(1210)의 관절 구성은, 엔드 툴(미도시)로부터 조작부(1210)로 연결되는 와이어를 기준으로 설명하면, 피치 조작부(1211), 요 조작부(1212), 액츄에이션 조작부(1213)가 차례로 형성된다.
제12 실시예의 구성이 제1 실시예의 구성과 특징적으로 다른 점은, 제7 실시예에서의 특징과 마찬가지로 피치 회전축(12111)이 요 회전축(12121)과 상당 정도 이격되도록 형성된다는 것이다. 이를 통해 도 88과 같이 요 관절의 요 회전축(12121)과 피치 관절의 피치 회전축(12111)이 서로 교차하는 등 근접할 수 있으며, 이와 동시에 교차 또는 근접 위치에 사용자의 손 또는 손목 등이 수용될 수 있는 공간이 형성된다.
그러나 제12 실시예의 구성과 제7 실시예의 구성은 조작부의 구성에 있어서 특징적으로 달라진다. 제7 실시예에서는 절곡부(741)와 피치 프레임(7113)이 좌우로 분기되도록 대략 '∩'자형으로 형성되며, 피치 프레임(7113)의 좌우로 분기된 양단부와 절곡부(741)의 좌우로 분기된 양단부가 피치 회전축(7111)을 통해 서로 연결된다. 이와 달리 제12 실시예에서는 도 88과 같이 절곡부(1241)와 조작부(1210)를 양쪽으로 분기하지 않고 한 쪽으로만 꺾는 형태로 구성하였다.
이러한 구성을 통해, 제7 실시예에서와 같은 별도의 중개 풀리(715J1R, 715J1L 등)를 구비하지 않고도, 엔드 툴(미도시)로부터 조작부(1210)로 제1 조 와이어(미도시) 및 제2 조 와이어(미도시)를 연결할 수 있다.
이를 통해, 조작부(1210)의 요 관절의 요 회전축(12121)과 피치 관절의 피치 회전축(12111)이 손잡이를 잡고 요 조작과 피치 조작을 수행하는 사용자의 손목 관절과 일치하도록 할 수 있다. 즉, 사용자의 조작에 있어서 보다 자연스럽고 직관적인 조작감을 제공할 수 있는 것이다.
제12 실시예의 조작부(1210) 구성은 절곡부(1241)와 피치 프레임(12113)이 꺾여있는 점을 제외하면, 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)와 요 풀리, 피치 풀리 등의 구조가 동일하고, 제7 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(700)의 구성과도 유사하다. 따라서 제12 실시예에 따른 구성은 제1 실시예의 구성과 제7 실시예의 구성을 통해 충분히 유추할 수 있는 바, 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 수술용 인스트루먼트
110: 조작부
111: 피치 조작부
112: 요 조작부
113: 액츄에이션 조작부
114: 제1 손잡이
120: 엔드 툴(end tool)
130: 동력 전달부
140: 연결부
141: 절곡부

Claims (91)

  1. 각각 회전가능 하도록 형성되는 제1 조(jaw) 및 제2 조(jaw)를 포함하고, 두 개 이상의 방향으로 회전가능하도록 형성되는 엔드 툴(end tool);
    상기 엔드 툴의 상기 두 개 이상의 방향으로의 회전을 제어하는 조작부;로서, 상기 조작부는,
    제1 손잡이와,
    상기 제1 손잡이와 연결되도록 형성되며, 상기 엔드 툴의 요(yaw) 운동을 제어하는 요 조작부와,
    상기 요 조작부의 일 측에 형성되고, 상기 엔드 툴의 액츄에이션(actuation) 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부와,
    상기 요 조작부의 일 측에 형성되고, 상기 엔드 툴의 피치(pitch) 운동을 제어하는 피치 조작부를 포함하며,
    여기서, 상기 요 조작부, 상기 액츄에이션 조작부 및 상기 피치 조작부 중 적어도 일부는 상기 제1 손잡이와 직접 연결되도록 형성되고,
    상기 조작부와 연결되어 상기 조작부의 회전을 상기 제1 조(jaw)로 전달하는 제1 조 와이어와, 상기 조작부와 연결되어 상기 조작부의 회전을 상기 제2 조(jaw)로 전달하는 제2 조 와이어를 포함하는 동력 전달부; 및
    제1 방향(X축)으로 연장 형성되며, 일 단부에는 상기 엔드 툴이 결합되고 타 단부에는 상기 조작부가 결합되어 상기 조작부와 상기 엔드 툴을 연결하며, 상기 엔드 툴과 상기 조작부를 연결하면서 한 번 이상 절곡되도록 형성되는 절곡부를 포함하는 연결부;를 포함하고,
    상기 조작부의 적어도 일부는 상기 엔드 툴 쪽으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 손잡이의 요 회전을 위한 상기 요 조작부의 회전축 또는 상기 제1 손잡이의 피치 회전을 위한 상기 피치 조작부의 회전축보다, 상기 제1 손잡이가 상기 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 더 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 조작부는, 상기 엔드 툴의 동작을 제어하기 위해 하나 이상의 회전축 및 상기 회전축을 중심으로 회전하는 하나 이상의 회전부를 구비하며, 상기 회전부는 상기 회전축보다 상기 엔드 툴에 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작부의 끝단부는, 상기 조작부를 파지하는 사용자의 손가락의 끝단부가 상기 엔드 툴을 향하도록, 상기 엔드 툴 쪽으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작부를 상기 두 개 이상의 방향으로 각각 회전시키면, 상기 엔드 툴이 상기 조작부의 조작 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 손잡이는 사용자가 손바닥으로 파지하여 이동 또는 회전할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이션 조작부는 하나 이상의 제2 손잡이를 구비하고,
    상기 제2 손잡이는 사용자가 손가락을 사용하여 이동 또는 회전할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드 툴은 하나 이상의 회전 가능한 관절을 포함하고,
    상기 각각의 관절은 적어도 하나의 회전축과 적어도 하나의 풀리를 포함하는 수술용 인스트루먼트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 관절은,
    상기 풀리의 일 측에 형성되어 상기 풀리에 감긴 와이어의 경로를 변경하는 하나 이상의 보조 풀리를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작부는 하나 이상의 회전 가능한 관절을 포함하고,
    상기 각각의 관절은 적어도 하나의 회전축과 적어도 하나의 풀리를 포함하는 수술용 인스트루먼트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 관절은,
    상기 풀리의 일 측에 형성되어 상기 풀리에 감긴 와이어의 경로를 변경하는 하나 이상의 보조 풀리를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드 툴 또는 상기 조작부는 하나 이상의 풀리를 포함하고,
    상기 제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어는 상기 풀리에 한바퀴 이하로 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 절곡부에는 와이어들의 경로를 가이드하는 하나 이상의 중개 풀리가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드 툴의 상기 제1 조(jaw) 또는 제2 조(jaw)는 각각 180°이상 회전 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 절곡부는 상기 피치 조작부의 피치 회전축에 수직인 평면 상에서 절곡되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 요 조작부는,
    하나 이상의 요 풀리와, 하나 이상의 요 보조 풀리를 구비하고,
    요 운동을 위해 상기 요 풀리가 회전할 때, 상기 요 보조 풀리는 상기 요 풀리의 회전축을 중심으로 회전하지 아니하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 요 조작부는,
    하나 이상의 요 풀리와, 하나 이상의 요 보조 풀리를 구비하고,
    요 운동을 위해 상기 요 풀리가 회전할 때, 상기 요 보조 풀리가 상기 요 풀리의 회전축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는,
    하나 이상의 피치 풀리와, 하나 이상의 피치 보조 풀리를 구비하고,
    피치 운동을 위해 상기 피치 풀리가 회전할 때, 상기 피치 보조 풀리는 상기 피치 풀리의 회전축을 중심으로 회전하지 아니하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는,
    하나 이상의 피치 풀리와, 하나 이상의 피치 보조 풀리를 구비하고,
    피치 운동을 위해 상기 피치 풀리가 회전할 때, 상기 피치 보조 풀리는 상기 피치 풀리의 회전축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는,
    하나 이상의 피치 풀리를 구비하고,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥은 상기 피치 풀리의 같은 쪽으로 감기며,
    상기 제2 조 와이어의 양 가닥은 상기 피치 풀리의 같은 쪽으로 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어와 상기 제2 조 와이어는 상기 제1 손잡이가 피치 방향으로 회전하면 상기 제1 조와 상기 제2 조가 상기 제1 손잡이의 회전 방향과 동일하게 회전하도록 상기 조작부에 포함되는 풀리들에 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 요 조작부는,
    하나 이상의 요 풀리를 구비하고,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥은 각각 상기 요 풀리의 서로 다른 쪽으로 감기며,
    상기 제2 조 와이어의 양 가닥은 각각 상기 요 풀리의 서로 다른 쪽으로 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어와 상기 제2 조 와이어는 상기 제1 손잡이가 요 방향으로 회전하면 상기 제1 조와 상기 제2 조가 상기 제1 손잡이의 회전 방향과 동일하게 회전하도록 상기 조작부에 포함되는 풀리들에 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향(Y축)을 중심으로 회전 가능한 피치 회전축과 하나 이상의 피치 풀리와 하나 이상의 피치 보조 풀리와 피치 프레임을 구비하고,
    상기 피치 회전축은 상기 피치 프레임에 형성되고,
    상기 요 조작부는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 상이한 제3 방향(Z축)을 중심으로 회전 가능한 요 회전축과 하나 이상의 요 풀리와 하나 이상의 요 보조 풀리와 요 프레임을 구비하고,
    상기 요 회전축은 상기 요 프레임에 형성되고,
    상기 액츄에이션 조작부는 제1 액츄에이션 회전축 및 제2 액츄에이션 회전축과 제1 액츄에이션 및 제2 액츄에이션 풀리를 구비하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 요 조작부는 상기 제1 손잡이 상에 직접 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어와 상기 제2 조 와이어는 상기 엔드툴로부터 상기 연결부, 상기 피치 조작부, 상기 요 조작부를 차례로 거쳐서 상기 액츄에이션 조작부로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 피치 프레임과 상기 피치 회전축을 통해 연결되고,
    상기 피치 프레임은 상기 요 프레임과 상기 요 회전축을 통해 연결되고,
    상기 요 프레임에는 하나 이상의 상기 액츄에이션 회전축이 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 요 조작부는 상기 액츄에이션 조작부와 연결되어, 상기 제1 손잡이가 상기 요 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 제1 손잡이, 상기 요 조작부 및 상기 액츄에이션 조작부가 함께 회전하고,
    상기 피치 조작부는 상기 요 조작부와 연결되어, 상기 제1 손잡이가 상기 피치 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 제1 손잡이, 상기 요 조작부, 상기 액츄에이션 조작부 및 상기 피치 조작부가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어는 상기 제1 액츄에이션 풀리에 연결되고,
    상기 제2 조 와이어는 상기 제2 액츄에이션 풀리에 연결되어,
    상기 액츄에이션 조작부가 회전하면 상기 제1 액츄에이션 풀리와 상기 제2 액츄에이션 풀리가 서로 반대 방향으로 회전하여 상기 제1 조와 상기 제2 조가 서로 반대 방향으로 회전하도록 상기 액츄에이션 조작부의 회전력이 전달되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제1 액츄에이션 풀리와 상기 제2 액츄에이션 풀리가 서로 동기화되어 반대방향으로 회전하도록 하는 동기화 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 액츄에이션 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 액츄에이션 풀리가 형성되고,
    상기 제1 액츄에이션 풀리와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 제1 액츄에이션 기어가 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제2 액츄에이션 풀리가 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 풀리와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 제2 액츄에이션 기어가 형성되며,
    상기 제1 액츄에이션 기어와 상기 제2 액츄에이션 기어는 서로 맞물리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 조작부에는,
    제1 액츄에이션 회전부가 상기 제1 액츄에이션 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    제2 액츄에이션 회전부가 상기 제2 액츄에이션 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 조작부에는,
    하나의 액츄에이션 회전부가 구비되고,
    상기 액츄에이션 회전부는 상기 제1 액츄에이션 기어 및 상기 제2 액츄에이션 기어에 연결되어,
    상기 액츄에이션 회전부가 회전하면 상기 제1 액츄에이션 기어와 상기 제2 액츄에이션 기어가 서로 반대 방향으로 회전하도록, 상기 액츄에이션 회전부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어의 일 단부는 상기 제1 액츄에이션 풀리에 고정결합되고,
    상기 제1 조 와이어의 타 단부는 상기 제2 액츄에이션 풀리에 고정결합되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥이 상기 제1 조 액츄에이션 풀리로부터 상기 요 풀리 또는 상기 요 보조 풀리에 연결될 때,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥은 각각 상기 요 풀리 또는 상기 요 보조 풀리에 반 바퀴 이상 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  36. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어 또는 상기 제2 조 와이어가 상기 액츄에이션 풀리, 상기 요 풀리, 상기 요 보조 풀리, 상기 피치 보조 풀리, 상기 피치 풀리를 차례로 감고 엔드 툴에 연결되도록 상기 풀리들이 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 요 보조 풀리의 회전축은 상기 피치 프레임에 형성되고,
    상기 피치 보조 풀리의 회전축은 상기 피치 프레임에 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  38. 제 25 항에 있어서,
    상기 액츄에이션 조작부에는,
    상기 요 조작부와 상기 제1 액츄에이션 회전축 및 상기 제2 액츄에이션 회전축 사이에 제3 액츄에이션 회전축, 제3 액츄에이션 기어, 제4 액츄에이션 기어가 형성되고,
    상기 제1 액츄에이션 풀리는 상기 제3 액츄에이션 기어와 고정결합되어 상기 제3 액츄에이션 회전축을 중심으로 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 풀리는 상기 제4 액츄에이션 기어와 고정결합되어 상기 제3 액츄에이션 회전축을 중심으로 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    상기 제1 액츄에이션 기어와 상기 제3 액츄에이션 기어는 서로 맞물리도록 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 기어와 상기 제4 액츄에이션 기어는 서로 맞물리도록 형성되고,
    상기 제1 액츄에이션 기어와 상기 제2 액츄에이션 기어는 서로 맞물리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  39. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥 중 일 가닥은 상기 제1 액츄에이션 풀리로부터 상기 요 풀리를 거쳐서 상기 피치 조작부로 연결되며,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥 중 다른 가닥은 상기 제1 액츄에이션 풀리로부터 상기 요 풀리와 상기 요 보조 풀리를 차례로 거쳐서 상기 피치 조작부로 연결되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 요 보조 풀리가 상기 요 풀리보다 상기 엔드 툴에 더 가까운 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  41. 제 25 항에 있어서,
    상기 동력 전달부는 피치 와이어를 포함하고,
    상기 엔드 툴은 엔드 툴 피치 풀리를 포함하고,
    상기 조작부는 피치 와이어 엔드 풀리를 포함하고,
    상기 피치 와이어 엔드 풀리는 상기 피치 프레임에 고정결합되어 상기 피치 프레임과 함께 상기 피치 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 형성되며,
    상기 피치 와이어는 상기 엔드 툴 피치 풀리와 상기 피치 와이어 엔드 풀리를 연결하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  42. 제 25 항에 있어서,
    상기 절곡부의 상기 조작부 측은 양측으로 분기되도록 형성되고,
    상기 피치 프레임은 상기 절곡부와 대응되는 형상으로 양측으로 분기되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 절곡부의 분기된 양측은 -Z축 방향으로 연장 형성되고,
    상기 절곡부의 -Z축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 형성되고,
    상기 피치 프레임의 분기된 양측은 ?축 방향으로 연장 형성되고,
    상기 피치 프레임의 ?축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 연결될 수 있도록 형성되고,
    상기 피치 프레임의 +Z축 방향 측에 상기 요 조작부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 피치 프레임의 상기 요 조작부와 상기 피치 회전축 사이에 사용자의 손 또는 손목이 위치할 수 있도록 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어는 상기 절곡부의 분기된 양측 중 일측에 배치되고,
    상기 제2 조 와이어는 상기 절곡부의 분기된 양측 중 타측에 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  46. 제 42 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는 상기 피치 프레임의 단부에 형성되는 J1R 중개 풀리, J1L 중개 풀리, J2R 중개 풀리, J2L 중개 풀리를 포함할 수 있고,
    상기 제1 조 와이어는 제1 조 R와이어와 제1 조 L와이어의 양 가닥으로 분할되고, 상기 제2 조 와이어는 제2 조 R와이어와 제2 조 L와이어의 양 가닥으로 분할되며,
    상기 J1R 중개 풀리는 제1 조 R와이어-in과 제1 조 R와이어-out로 분할된 상기 제1 조 R와이어를 연결하고,
    상기 J1L 중개 풀리는 제1 조 L와이어-in과 제1 조 L와이어-out로 분할된 상기 제1 조 L와이어를 연결하고,
    상기 J2R 중개 풀리는 제2 조 R와이어-in과 제2 조 R와이어-out로 분할된 상기 제2 조 R와이어를 연결하고,
    상기 J2L 중개 풀리는 제2 조 L와이어-in과 제2 조 L와이어-out로 분할된 상기 제2 조 L와이어를 연결하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  47. 제 25 항에 있어서,
    상기 절곡부의 상기 조작부 측은 Y축 방향으로 꺽인 뒤 ?축 방향으로 꺽인 형상으로 형성될 수 있고,
    상기 피치 프레임은 상기 절곡부와 대응되는 형상으로 Y축 방향으로 꺽인 뒤 ?축 방향으로 꺽인 형상으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 절곡부의 ?축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 형성되고,
    상기 피치 프레임의 ?축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 연결될 수 있도록 형성되고,
    상기 피치 프레임의 +Z축 방향 측에 상기 요 조작부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  49. 제 24 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는 상기 제1 손잡이 상에 직접 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어와 상기 제2 조 와이어는 상기 엔드툴로부터 상기 연결부, 상기 요 조작부, 상기 피치 조작부를 차례로 거쳐서 상기 액츄에이션 조작부로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  51. 제 49 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 요 프레임과 상기 요 회전축을 통해 연결되고,
    상기 요 프레임은 상기 피치 프레임과 상기 피치 회전축을 통해 연결되고,
    상기 피치 프레임에는 하나 이상의 상기 액츄에이션 회전축이 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  52. 제 49 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는 상기 액츄에이션 조작부와 연결되어, 상기 제1 손잡이가 상기 피치 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 제1 손잡이, 상기 피치 조작부 및 상기 액츄에이션 조작부가 함께 회전하고,
    상기 요 조작부는 상기 피치 조작부와 연결되어, 상기 제1 손잡이가 상기 요 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 제1 손잡이, 상기 피치 조작부, 상기 액츄에이션 조작부 및 상기 요 조작부가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  53. 제 49 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어는 상기 제1 액츄에이션 풀리에 연결되고,
    상기 제2 조 와이어는 상기 제2 액츄에이션 풀리에 연결되어,
    상기 액츄에이션 조작부가 회전하면 상기 제1 액츄에이션 풀리와 상기 제2 액츄에이션 풀리가 서로 반대 방향으로 회전하여 상기 제1 조와 상기 제2 조가 서로 반대 방향으로 회전하도록 상기 액츄에이션 조작부의 회전력이 전달되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 제1 액츄에이션 풀리와 상기 제2 액츄에이션 풀리가 서로 동기화되어 반대방향으로 회전하도록 하는 동기화 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  55. 제 49 항에 있어서,
    상기 제1 액츄에이션 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제1 액츄에이션 풀리가 형성되고,
    상기 제1 액츄에이션 풀리와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 제1 액츄에이션 기어가 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 상기 제2 액츄에이션 풀리가 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 풀리와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 제2 액츄에이션 기어가 형성되며,
    상기 제1 액츄에이션 기어와 상기 제2 액츄에이션 기어는 서로 맞물리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 조작부에는,
    제1 액츄에이션 회전부가 상기 제1 액츄에이션 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    제2 액츄에이션 회전부가 상기 제2 액츄에이션 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  57. 제 55 항에 있어서,
    상기 조작부에는,
    하나의 액츄에이션 회전부가 구비되고,
    상기 액츄에이션 회전부는 상기 제1 액츄에이션 기어 및 상기 제2 액츄에이션 기어에 연결되어,
    상기 액츄에이션 회전부가 회전하면 상기 제1 액츄에이션 기어와 상기 제2 액츄에이션 기어가 서로 반대 방향으로 회전하도록, 상기 액츄에이션 회전부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  58. 제 55 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어의 일 단부는 상기 제1 액츄에이션 풀리에 고정결합되고,
    상기 제1 조 와이어의 타 단부는 상기 제2 액츄에이션 풀리에 고정결합되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥이 상기 제1 조 액츄에이션 풀리로부터 상기 요 풀리 또는 상기 요 보조 풀리에 연결될 때,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥은 각각 상기 요 풀리 또는 상기 요 보조 풀리에 반 바퀴 이상 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  60. 제 49 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어 또는 상기 제2 조 와이어가 상기 액츄에이션 풀리, 상기 피치 풀리, 상기 피치 보조 풀리, 상기 요 보조 풀리, 상기 요 풀리를 차례로 감고 엔드 툴에 연결되도록 상기 풀리들이 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 피치 보조 풀리의 회전축은 상기 요 프레임에 형성되고,
    상기 요 보조 풀리의 회전축은 상기 요 프레임에 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  62. 제 49 항에 있어서,
    상기 동력 전달부는 피치 와이어를 포함하고,
    상기 엔드 툴은 엔드 툴 피치 풀리를 포함하고,
    상기 조작부는 피치 와이어 피치 리턴 풀리를 포함하고,
    상기 피치 와이어 피치 리턴 풀리는 상기 피치 프레임에 고정결합되어 상기 피치 프레임과 함께 상기 피치 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 형성되며,
    상기 피치 와이어의 양가닥 중 각각은 상기 엔드 툴 피치 풀리에서 상기 요 조작부, 상기 피치 조작부를 차례로 거쳐 상기 피치 와이어 피치 리턴 풀리에 감기고, 다시 상기 피치 조작부, 상기 요 조작부를 차례로 거쳐 절곡부의 일 지점에 고정결합되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  63. 제 49 항에 있어서,
    상기 요 프레임의 상기 피치 조작부 측은 양측으로 분기되도록 형성되고,
    상기 피치 프레임은 상기 요 프레임과 대응되는 형상으로 양측으로 분기되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 요 프레임의 분기된 양측은 -Z축 방향으로 연장 형성되고,
    상기 요 프레임의 -Z축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 형성되고,
    상기 피치 프레임의 분기된 양측은 ?축 방향으로 연장 형성되고,
    상기 피치 프레임의 ?축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 연결될 수 있도록 형성되고,
    상기 피치 프레임의 +Z축 방향 측에 상기 액츄에이션 조작부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  65. 제 64 항에 있어서,
    상기 피치 프레임의 상기 액츄에이션 조작부와 상기 피치 회전축 사이에 사용자의 손 또는 손목이 위치할 수 있도록 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  66. 제 63 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어는 상기 요 프레임의 분기된 양측 중 일측에 배치되고,
    상기 제2 조 와이어는 상기 요 프레임의 분기된 양측 중 타측에 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  67. 제 63 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는 상기 피치 프레임의 단부에 형성되는 J1R 중개 풀리, J1L 중개 풀리, J2R 중개 풀리, J2L 중개 풀리를 포함할 수 있고,
    상기 제1 조 와이어는 제1 조 R와이어와 제1 조 L와이어의 양 가닥으로 분할되고, 상기 제2 조 와이어는 제2 조 R와이어와 제2 조 L와이어의 양 가닥으로 분할되며,
    상기 J1R 중개 풀리는 제1 조 R와이어-in과 제1 조 R와이어-out로 분할된 상기 제1 조 R와이어를 연결하고,
    상기 J1L 중개 풀리는 제1 조 L와이어-in과 제1 조 L와이어-out로 분할된 상기 제1 조 L와이어를 연결하고,
    상기 J2R 중개 풀리는 제2 조 R와이어-in과 제2 조 R와이어-out로 분할된 상기 제2 조 R와이어를 연결하고,
    상기 J2L 중개 풀리는 제2 조 L와이어-in과 제2 조 L와이어-out로 분할된 상기 제2 조 L와이어를 연결하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  68. 제 49 항에 있어서,
    상기 요 프레임의 상기 피치 조작부 측은 Y축 방향으로 꺽인 뒤 ?축 방향으로 꺽인 형상으로 형성될 수 있고,
    상기 피치 프레임은 상기 요 프레임과 대응되는 형상으로 Y축 방향으로 꺽인 뒤 ?축 방향으로 꺽인 형상으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 요 프레임의 ?축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 형성되고,
    상기 피치 프레임의 ?축 방향으로 연장 형성된 단부에 상기 피치 회전축이 연결될 수 있도록 형성되고,
    상기 피치 프레임의 +Z축 방향 측에 상기 액츄에이션 조작부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  70. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치 조작부는 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향(Y축)을 중심으로 회전 가능한 피치 회전축과 하나 이상의 피치 풀리와 하나 이상의 피치 보조 풀리와 피치 프레임을 구비하고,
    상기 피치 회전축은 상기 피치 프레임에 형성되고,
    상기 요 조작부는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 상이한 제3 방향(Z축)을 중심으로 회전 가능한 요 회전축과 하나 이상의 요 풀리와 하나 이상의 요 보조 풀리와 요 프레임을 구비하고,
    상기 요 회전축은 상기 요 프레임에 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 요 조작부는 상기 제1 손잡이 상에 직접 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어와 상기 제2 조 와이어는 상기 엔드툴로부터 상기 연결부, 상기 피치 조작부를 차례로 거쳐서 상기 요 조작부로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  73. 제 71 항에 있어서,
    상기 요 조작부는 상기 액츄에이션 조작부와 연결되어, 상기 제1 손잡이가 상기 요 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 제1 손잡이, 상기 요 조작부 및 상기 액츄에이션 조작부가 함께 회전하고,
    상기 피치 조작부는 상기 요 조작부와 연결되어, 상기 제1 손잡이가 상기 피치 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 제1 손잡이, 상기 요 조작부, 상기 액츄에이션 조작부 및 상기 피치 조작부가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  74. 제 71 항에 있어서,
    상기 요 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 제1 요 풀리가 형성되고,
    상기 제1 요 풀리와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 제1 기어가 형성되고,
    상기 요 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 제2 요 풀리가 형성되고,
    상기 제2 요 풀리와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 제2 기어가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  75. 제 74 항에 있어서,
    상기 액츄에이션 조작부에는,
    제1 액츄에이션 회전부와 제2 액츄에이션 회전부가 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  76. 제 75 항에 있어서,
    상기 액츄에이션 조작부에는 제3 기어와 제4 기어가 형성되고,
    상기 제1 액츄에이션 회전부가 상기 제3 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 회전부가 상기 제4 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    상기 제3 기어와 상기 제4 기어는 서로 맞물리도록 형성되고,
    상기 제1 기어와 상기 제3 기어는 서로 맞물리도록 형성되고,
    상기 제2 기어와 상기 제4 기어는 서로 맞물리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  77. 제 75 항에 있어서,
    상기 액츄에이션 조작부에는 제3 기어가 형성되고,
    상기 제1 액츄에이션 회전부가 상기 제1 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    상기 제2 액츄에이션 회전부가 상기 제2 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성되고,
    상기 제3 기어와 상기 제1 기어는 서로 맞물리도록 형성되고,
    상기 제3 기어와 상기 제2 기어는 서로 맞물리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  78. 제 74 항에 있어서,
    상기 액츄에이션 조작부에는 제3 기어가 형성되고,
    상기 제3 기어와 고정결합되어 함께 회전할 수 있도록 하나의 액츄에이션 회전부가 형성되고,
    상기 제3 기어와 상기 제1 기어는 서로 맞물리도록 형성되고,
    상기 제3 기어와 상기 제2 기어는 서로 맞물리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  79. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부에는 상기 엔드 툴과 상기 조작부를 절연시키기 위한 하나 이상의 절연 어셈블리가 형성되고,
    상기 절연 어셈블리는,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥 또는 상기 제2 조 와이어의 양 가닥 중 일 가닥을 둘로 분할한 일 분할 와이어와 타 분할 와이어와 각각 결합할 수 있는 와이어 인 풀리와 와이어 아웃 풀리를 포함하고,
    상기 와이어 인 풀리와 상기 와이어 아웃 풀리 사이에 개재되어 상기 와이어 인 풀리와 상기 와이어 아웃 풀리를 절연시키는 절연 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  80. 제 79 항에 있어서,
    상기 와이어 인 풀리와 상기 절연 풀리의 일측에는 홈이 형성되고 타측에는 돌기가 형성되어 서로 결합하고,
    상기 와이어 아웃 풀리와 상기 절연 풀리의 일측에는 홈이 형성되고 타측에는 돌기가 형성되어 서로 결합하며,
    여기서, 상기 와이어 인 풀리 측의 돌기 또는 홈과 상기 와이어 아웃 풀리 측의 돌기 또는 홈은 서로 격리되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  81. 제 79 항에 있어서,
    상기 절연 어셈블리는,
    상기 절연 어셈블리에 의해 절연되는 와이어 외의 타 와이어가 통과하는 하나 이상의 중개 풀리와,
    상기 중개 풀리의 내주면에 결합되어 상기 중개 풀리와 상기 중개 풀리의 회전축 사이를 절연시키는 절연 보조 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  82. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부에는 상기 엔드 툴과 상기 조작부를 절연시키기 위한 하나 이상의 절연 어셈블리가 형성되고,
    상기 절연 어셈블리는,
    상기 제1 조 와이어의 양 가닥 또는 상기 제2 조 와이어의 양 가닥 중 일 가닥을 둘로 분할한 일 분할 와이어와 타 분할 와이어가 각각 분리되어 결합할 수 있는 절연 재질의 절연 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  83. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 방향에 있어서,
    상기 엔드 툴의 끝단부로부터 요 회전축과 피치 회전축이 차례로 형성되고,
    상기 조작부의 끝단부로부터 요 회전축과 피치 회전축이 차례로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  84. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 방향에 있어서,
    상기 엔드 툴의 끝단부로부터 요 회전축과 피치 회전축이 차례로 형성되고,
    상기 조작부의 끝단부로부터 피치 회전축과 요 회전축이 차례로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
  85. 서로 독립적으로 회전 가능한 제1 조(jaw) 및 제2 조(jaw);
    상기 제1 조와 결합하며, 제1 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되고, 제1 조 와이어의 일 단부가 결합하는 제1 조 와이어 제1 결합부와 제1 조 와이어의 타 단부가 결합하는 제1 조 와이어 제2 결합부가 형성되는 J11 풀리;
    상기 J11 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제1 축과 소정의 각도를 이루도록 형성되는 제2 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 J12 풀리 및 J14 풀리;
    상기 제2 조와 결합하며, 상기 제1 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되고, 제2 조 와이어의 일 단부가 결합하는 제2 조 와이어 제1 결합부와 제2 조 와이어의 타 단부가 결합하는 제2 조 와이어 제2 결합부가 형성되는 J21 풀리;
    상기 J21 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 J22 풀리 및 J24 풀리;를 포함하고,
    제1 조 와이어는 상기 J12 풀리, J11 풀리, J14 풀리와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되고,
    제2 조 와이어는 상기 J22 풀리, J21 풀리, J24 풀리와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드 툴.
  86. 제 85 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어 제1 결합부와 상기 제1 조 와이어 제2 결합부는 상기 제1 조 와이어의 양단부가 서로 겹칠 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드 툴.
  87. 제 85 항 및 제 86 항 중 어느 한 항의 엔드 툴을 구비하는 수술용 인스트루먼트.
  88. 서로 독립적으로 회전 가능한 제1 조(jaw) 및 제2 조(jaw);
    상기 제1 조와 결합하며, 제1 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되고, 제1 조 와이어의 양 단부가 각각 결합하는 제1 조 와이어 결합 부재가 형성되는 J11 풀리;
    상기 J11 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제1 축과 소정의 각도를 이루도록 형성되는 제2 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 J12 풀리 및 J14 풀리;
    상기 제2 조와 결합하며, 상기 제1 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되고, 제2 조 와이어의 양 단부가 각각 결합하는 제2 조 와이어 결합 부재가 형성되는 J21 풀리;
    상기 J21 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 J22 풀리 및 J24 풀리;를 포함하고,
    제1 조 와이어는 상기 J12 풀리, J11 풀리, J14 풀리와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되고,
    제2 조 와이어는 상기 J22 풀리, J21 풀리, J24 풀리와 적어도 일부가 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드 툴.
  89. 제 88 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어 결합 부재의 일 측에는 상기 제1 조 와이어의 일 단부가 결합하고, 상기 제1 조 와이어 결합 부재의 타 측에는 상기 제1 조 와이어의 타 단부가 결합하고,
    상기 제2 조 와이어 결합 부재의 일 측에는 상기 제2 조 와이어의 일 단부가 결합하고, 상기 제2 조 와이어 결합 부재의 타 측에는 상기 제2 조 와이어의 타 단부가 결합하는 것을 특징으로 하는 엔드 툴.
  90. 제 88 항에 있어서,
    상기 제1 조 와이어 결합 부재는 상기 제1 조 및 상기 제2 조의 반대편에 형성되고,
    상기 제2 조 와이어 결합 부재는 상기 제1 조 및 상기 제2 조의 반대편에 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드 툴.
  91. 제 88 항, 제 89 항 및 제 90 항 중 어느 한 항의 엔드 툴을 구비하는 수술용 인스트루먼트.
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