KR20170006458A - Master device and conroling method of the master device for interventional procedure, and remote control interventional procedure device using the master device - Google Patents

Master device and conroling method of the master device for interventional procedure, and remote control interventional procedure device using the master device Download PDF

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KR20170006458A
KR20170006458A KR1020150097093A KR20150097093A KR20170006458A KR 20170006458 A KR20170006458 A KR 20170006458A KR 1020150097093 A KR1020150097093 A KR 1020150097093A KR 20150097093 A KR20150097093 A KR 20150097093A KR 20170006458 A KR20170006458 A KR 20170006458A
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Abstract

The present invention relates to a master device for an interventional procedure, a master device control method, and a remote interventional procedure device using the same for transmitting a users movement command to a slave robot and a needle driving unit in the remote interventional procedure device and allowing a haptic sense to be transmitted to the user regarding movement degree-of-freedom restriction corresponding to each procedure step and information generated during the procedure. The master device for an interventional procedure according to the present invention includes: a handle portion gripped by the user; a linear motion module provided in the handle portion for a linear motion of a needle portion at one degree of freedom; a rotary motion module coupled with the handle portion for a rotary motion of the needle portion at two degrees of freedom; a planar motion module coupled with the rotary motion module for a planar motion of the needle portion at the two degrees of freedom; and a mode selection button section provided in the handle portion for selective execution of a linear motion mode, a rotary motion mode, and a planar motion mode for operating the linear motion module, the rotary motion module, and the planar motion module, respectively.

Description

중재시술용 마스터장치와 마스터장치의 제어방법 그리고 이것을 이용한 원격중재시술장치{MASTER DEVICE AND CONROLING METHOD OF THE MASTER DEVICE FOR INTERVENTIONAL PROCEDURE, AND REMOTE CONTROL INTERVENTIONAL PROCEDURE DEVICE USING THE MASTER DEVICE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a master device for intervention, a method for controlling the master device, and a remote intervention device using the same. [0002]

본 발명은 중재시술용 마스터장치와 마스터장치의 제어방법 그리고 이것을 이용한 원격중재시술장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 로봇을 이용하여 원격으로 중재시술을 수행하기 위해 개발된 원격중재시술장치에서 슬레이브로봇 및 니들구동부에 사용자의 움직임 명령을 전달하고, 사용자에게는 각 시술 단계에 맞는 움직임 자유도 제한과 시술 시 발생하는 정보를 햅틱 감각을 전달할 수 있는 중재시술용 마스터장치와 마스터장치의 제어방법 그리고 이것을 이용한 원격중재시술장치에 관한 것이다.The present invention relates to a master device for intervention, a control method for the master device, and a remote intervention device using the same, and more particularly to a remote intervention device for remote intervention using a robot, And a controller for transmitting a motion command of the user to the needle driver and transmitting a haptic sensation to the user, the restriction of the degree of freedom corresponding to each operation step and the information generated during the operation, and the control method of the master device. To a remote interventional treatment device.

일반적으로, 중재시술은 영상장치를 통하여 인체 내부를 관찰하면서 의료 기구를 체내에 삽입하여 수행하는 것으로, 조직 생검, 확장술, 약물주입 등 내, 외과적 시술 모두에 전반적으로 이용되는 의학 기술을 의미한다. 이러한 중재시술에는 바늘을 의료기구로 이용하는 바늘 삽입형 중재시술이 있다. 바늘 삽입형 중재시술은 바늘을 인체 내부에 삽입하여 시술하는 것으로, 흉부, 복부 및 다양한 장기 병소에 대한 조직 생검, 병소 부위의 고주파, 알코올, 냉동, 방사선 국소치료술 등의 분야에서 뿐만 아니라, 각종 스텐트(stent) 설치 및 도관 설치 시 병소에 대한 접근 방법으로 이용되는 등 대부분의 중재시술 분야에서 이용되고 있다.In general, the interventional procedure is performed by inserting a medical instrument into the body while observing the inside of the human body through the imaging device, which means medical technology generally used for both intra- and intra-operative procedures such as biopsy, expansion, drug injection . Such interventional procedures include needle insertion type intervention using a needle as a medical device. The needle insertion type intervention is performed by inserting the needle inside the human body. It can be used not only in the field of tissue biopsy for chest, abdomen and various long-term lesions, high frequency of the lesion site, alcohol, freezing, stent implantation, and access to lesion sites during catheter placement.

이러한 중재시술의 경우, 투시장치, CT 등의 방사선 촬영장치를 통해 인체 내부를 보면서 바늘을 인체 내부에 삽입함으로써, 중재시술을 수행하였다.In the case of such an intervention, intervention was performed by inserting a needle into the human body while looking at the inside of the human body through a radiography device such as a fluoroscope or CT.

하지만, 종래의 중재시술은 의료진이 직접 수동으로 인체 내부에 바늘을 삽입하고, 방사선 촬영장치 등과 같은 영상장치로부터 발생하는 방사선 등에 의해 조성되는 유해 환격에 그대로 노출된 상태에서 중재시술을 수행하기 때문에 방사선 피폭 등으로부터 의료진을 보호할 수 없었다. 또한, 종래의 중재시술의 경우, 의료진의 경험, 감각 등에 의존하여 수행되기 때문에 바늘의 정확한 삽입이 어려웠다.However, in the conventional interventional procedure, the medical staff directly inserts the needle into the inside of the human body, performs the intervention procedure while being exposed to the harmful discharge generated by the radiation generated from the imaging apparatus such as the radiographic apparatus, Medical personnel could not be protected from exposure. In addition, in the case of the conventional interventional procedure, it is difficult to accurately insert the needle because it is performed depending on the experience and the sense of the medical staff.

대한민국 공개특허공보 제2013-0015437호(발명의 명칭 : 수술용 로봇의 마스터 암 구조 및 수술용 마스터 로봇의 제어방법, 2013. 02. 14. 공개)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0015437 (entitled "Master Arm Structure of Surgical Robot and Control Method of Surgical Master Robot," published on Feb. 14, 2014)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로봇을 이용하여 원격으로 중재시술을 수행하기 위해 개발된 원격중재시술장치에서 슬레이브로봇 및 니들구동부에 사용자의 움직임 명령을 전달하고, 사용자에게는 각 시술 단계에 맞는 움직임 자유도 제한과 시술 시 발생하는 정보를 햅틱 감각을 전달할 수 있는 중재시술용 마스터장치와 마스터장치의 제어방법 그리고 이것을 이용한 원격중재시술장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve a conventional problem, and it is an object of the present invention to provide a slave robot and a needle driving unit that transmit a user's motion command to a slave robot and a needle driving unit in a remote interventional treatment apparatus developed for remotely performing an intervention using a robot, A master device for mediating the intervention, a control method of the master device, and a remote intervention device using the intervention device, which are capable of limiting the degree of freedom of motion according to the procedure and transmitting information about the haptic sensation during the procedure.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 중재시술용 마스터장치는 중재시술을 위한 니들부의 5자유도 동작을 구현하기 위한 중재시술용 마스터장치이고, 사용자의 파지를 위한 손잡이부; 상기 니들부가 1자유도 직선 운동하도록 상기 손잡이부에 구비되는 직선운동모듈; 상기 니들부가 2자유도 회전 운동하도록 상기 손잡이부와 결합되는 회전운동모듈; 상기 니들부가 2자유도 평면 운동하도록 상기 회전운동모듈과 결합되는 평면운동모듈; 및 상기 직선운동모듈이 동작되도록 하는 직선운동모드와, 상기 회전운동모듈이 동작되도록 하는 회전운동모드와, 상기 평면운동모듈이 동작되도록 하는 평면운동모드를 선택적으로 수행하도록 상기 손잡이부에 구비되는 모드선택버튼부;를 포함하고, 상기 모드선택버튼부에서 어느 하나의 모드가 선택되면, 해당 운동모드에서만 동작되는 운동모듈에 의해 상기 니들부가 제한적으로 동작되도록 하고, 해당 운동모드를 제외한 나머지 운동모드에 따른 상기 니들부의 움직임은 발생하지 않는다.According to a preferred embodiment of the present invention, the master device for intervention of the present invention is a master device for intervention for implementing the 5-degree-of-freedom operation of the needle part for intervention, A handle portion for the handle; A linear motion module provided on the handle to allow the needle to linearly move in one degree of freedom; A rotatable module coupled to the handle to allow the needle to rotate in two degrees of freedom; A planar motion module coupled to the rotational module such that the needle portion is two-degree-of-freedom planar motion; And a linear motion mode in which the linear motion module is operated, a rotation motion mode in which the rotation motion module is operated, and a mode in which the knob portion is provided to selectively perform a planar motion mode in which the planar motion module is operated And a selection button portion, wherein when any mode is selected in the mode selection button portion, the needle portion is limitedly operated by a motion module operated only in the corresponding motion mode, The needle portion does not move.

여기서, 상기 직선운동모듈은, 상기 손잡이부에 왕복 운동 가능하게 결합되는 삽입샤프트부; 상기 삽입샤프트부의 직선운동량을 감지하는 직선운동감지부; 및 사용자에게 햅틱 감각을 제공하기 위하여 상기 삽입샤프트부를 진동시키는 햅틱감각발생부;를 포함한다.Here, the linear motion module includes: an insertion shaft part reciprocally coupled to the handle part; A linear motion sensor for sensing a linear motion of the insertion shaft; And a haptic sensory generator that vibrates the insertion shaft portion to provide a haptic sensation to the user.

여기서, 상기 직선운동모듈은, 상기 삽입샤프트부를 원위치로 복귀시키는 직선운동복귀부;를 더 포함한다.Here, the linear motion module may further include a linear swinging knob portion for returning the insertion shaft portion to an original position.

여기서, 상기 회전운동모듈은, 상기 손잡이부가 결합되는 링크어셈블리; 상기 링크어셈블리에 결합되고, 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동에 대한 회전운동량을 감지하거나 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동을 정지시키는 제1수동액츄에이터유닛; 및 상기 제1수동액츄에이터유닛에서 이격된 상태로 상기 링크어셈블리에 결합되고, 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동에 대한 회전운동량을 감지하거나 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동을 정지시키는 제2수동액츄에이터유닛;을 포함한다.Here, the rotation module includes a link assembly to which the handle is coupled; A first manual actuator unit coupled to the link assembly and sensing a rotational momentum for two degrees of freedom rotational motion of the knob or stopping rotational motion of two degrees of freedom of the knob; And a second manual actuator unit coupled to the link assembly in a state spaced apart from the first manual actuator unit and sensing a rotational momentum for two degrees of freedom rotational motion of the knob or stopping rotational motion of two degrees of freedom of the knob unit, Lt; / RTI >

여기서, 상기 제1수동액츄에이터모듈은, 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동에 따라 회전되도록 상기 링크어셈블리에 결합되는 회전축부; 상기 회전축부에 구비되어 상기 회전축부의 회전운동량을 감지하는 회전운동감지부; 및 상기 모드선택버튼부에 의해 상기 직선운동모드 또는 상기 평면운동모드가 수행되는 경우, 상기 회전축부를 정지시키는 회전브레이크부;를 포함한다.Here, the first passive actuator module may include a rotary shaft coupled to the link assembly to rotate according to two-degree-of-freedom rotational motion of the handle, A rotation movement sensing unit provided on the rotation axis unit and sensing a rotation moment of the rotation axis unit; And a rotation brake unit for stopping the rotation axis unit when the linear motion mode or the planar motion mode is performed by the mode selection button unit.

여기서, 상기 평면운동모듈은, 일측에 상기 회전운동모듈이 고정되는 회전모듈결합부가 구비되는 제1평면링크; 일측이 제1링크축을 매개로 상기 제1평면링크의 타측에 링크 결합되는 제2평면링크; 일측이 제2링크축을 매개로 상기 제2평면링크의 타측에 링크 결합되고, 타측이 마스터장치가 설치되는 본체의 고정베이스에 고정되는 고정프레임부; 상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크의 회전운동량을 감지하는 제1능동액츄에이터유닛; 및 상기 고정프레임부를 기준으로 상기 제2평면링크의 회전운동량을 감지하는 제2능동액츄에이터유닛;을 포함한다.Here, the planar motion module may include: a first planar link having a rotation module coupling portion to which the rotation module is fixed; A second planar link whose one side is linked to the other side of the first planar link via a first link axis; A fixed frame part having one side linked to the other side of the second planar link via a second link shaft and the other side fixed to a fixed base of the main body on which the master device is installed; A first active actuator unit for sensing a rotational moment of the first planar link based on the second planar link; And a second active actuator unit for sensing an amount of rotation of the second planar link with reference to the fixed frame part.

여기서, 상기 제1능동액츄에이터유닛은, 상기 제1링크축에 결합되고, 상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크가 회전 운동함에 따라 회전되는 평면축부; 및 상기 평면축부에 구비되어 상기 평면축부의 회전운동량을 감지하는 평면운동감지부;를 포함하고, 상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크를 원위치로 복귀시키는 평면운동복귀부;를 더 포함한다.Here, the first active actuator unit may include: a planar shaft portion coupled to the first link shaft and rotated as the first planar link rotates with respect to the second planar link; And a planar motion sensing unit provided on the planar shaft to sense the amount of rotational motion of the planar shaft, wherein the planar motion sensing unit returns the first planar link to the original position based on the second planar link .

여기서, 상기 제1능동액츄에이터유닛은, 상기 제1링크축에 결합되고, 상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크가 회전 운동함에 따라 회전되는 평면축부; 및 상기 평면축부에 구비되어 상기 평면축부의 회전운동량을 감지하는 평면운동감지부;를 포함하고, 상기 회전모듈결합부를 기설정된 위치에 고정시키는 평면브레이크부;를 더 포함한다.Here, the first active actuator unit may include: a planar shaft portion coupled to the first link shaft and rotated as the first planar link rotates with respect to the second planar link; And a planar motion sensing unit provided on the plane shaft to sense an amount of rotation of the planar shaft, and a planar brake unit fixing the rotation module coupling unit to a predetermined position.

여기서, 상기 모드선택버튼부는, 상기 직선운동모드만을 선택하는 직선모드버튼부; 상기 회전운동모드만을 선택하는 회전모드버튼부; 및 상기 평면운동모드만을 선택하는 평면모드버튼부;를 포함하고, 상기 평면모드버튼부는, 상기 평면운동모드 중 상기 손잡이부의 2자유도 평면 운동에 대한 제1평면운동량에 따라 상기 평면운동모듈이 동작되도록 하는 제1평면모드만을 선택하는 평면배치버튼부; 및 상기 제1평면운동량보다 작은 제2평면운동량에 따라 상기 평면운동모듈이 동작되도록 하는 제2평면모드만을 선택하는 미세조정버튼부;를 포함한다.Here, the mode selection button unit may include a linear mode button unit for selecting only the linear motion mode; A rotation mode button unit for selecting only the rotational motion mode; And a planar mode button unit for selecting only the planar motion mode, wherein the planar mode button unit is configured to move the planar motion unit in accordance with a first planar motion amount for two degrees of freedom planar motion of the handle unit during the planar motion mode, A planar layout button unit for selecting only a first planar mode for making a first planar mode; And a fine adjustment button unit for selecting only a second planar mode in which the planar motion module is operated according to a second planar momentum smaller than the first planar momentum.

본 발명의 중재시술용 마스터장치는 상기 직선운동모듈과 상기 회전운동모듈과 상기 평면운동모듈의 전체 동작 여부를 선택하는 클러치유닛;를 더 포함한다.The master device for intervention according to the present invention further includes a clutch unit for selecting whether the linear motion module, the rotational motion module and the planar motion module are fully operated.

본 발명의 중재시술용 마스터장치는 상기 모드선택버튼부와 연계하여 상기 직선운동모듈과 상기 회전운동모듈과 상기 평면운동모듈의 동작을 제어하는 마스터제어유닛;을 더 포함한다.The master device for intervention according to the present invention further includes a master control unit for controlling operations of the linear motion module, the rotational motion module and the planar motion module in association with the mode selection button unit.

본 발명의 중재시술용 마스터장치의 제어방법은 상술한 마스터장치의 제어방법이고, 상기 회전운동모드와 상기 평면운동모드 중 어느 하나를 선택하는 모드선택단계; 상기 모드선택단계에 따라 상기 회전운동모듈과 상기 평면운동모듈 중 선택되는 하나의 운동모듈만을 동작시키는 경로조정단계; 상기 경로조정단계를 거친 다음, 상기 직선운동모드를 선택하는 직선모드단계; 및 상기 직선모드단계에 따라 상기 직선운동모듈만을 동작시키는 직선조정단계;를 포함한다.The control method of the master device for intervention according to the present invention is a control method of the master device described above, and is a mode selection step of selecting either the rotational mode or the planar motion mode; A path adjusting step of operating only one motion module selected from the rotational motion module and the planar motion module according to the mode selection step; A linear mode step of selecting the linear motion mode after the path adjustment step; And a linear adjustment step of operating only the linear motion module according to the linear mode step.

본 발명의 중재시술용 마스터장치의 제어방법은 상기 직선조정단계를 거치면서 기설정된 경고영역에 상기 니들부가 진입하는지 여부를 판단하는 햅틱감각비교단계; 및 상기 햅틱감각비교단계를 거쳐 기설정된 경고영역에 상기 니들부가 진입하는 경우, 사용자에게 햅틱 감각을 제공하기 위하여 상기 삽입샤프트부를 진동시키는 햅틱감각발생단계;를 더 포함한다.The control method of a master device for intervention according to the present invention includes: a haptic sensory comparison step of determining whether the needle enters a predetermined warning area through the linear adjustment step; And a haptic sensory generating step of causing the insertion shaft portion to vibrate to provide a haptic sensation to the user when the needle enters the predetermined warning region through the haptic sensory comparison step.

본 발명의 중재시술용 마스터장치의 제어방법은 기설정된 경고영역 중 위험대상이 존재하는 위험영역에 상기 니들부가 진입하는지 여부를 판단하는 햅틱비교단계; 및 상기 햅틱비교단계를 거쳐 기설정된 위험영역에 상기 니들부가 진입하는 경우, 상기 니들부를 정지시키는 햅틱위험단계;를 더 포함한다.The control method of the master device for mediation of the present invention includes a haptic comparing step of determining whether the needle enters a dangerous area in which a dangerous object exists in a predetermined warning area; And a haptic danger step of stopping the needle part when the needle enters the predetermined dangerous area through the haptic comparison step.

본 발명의 중재시술용 마스터장치의 제어방법은 상기 직선모듈과 상기 회전모듈과 상기 평면모듈의 전체 동작 여부를 선택하는 클러치유닛의 동작 여부를 선택하는 클러치단계;를 더 포함한다.The control method of the master device for intervention according to the present invention further includes a clutch step of selecting whether to operate the clutch unit for selecting whether the linear module, the rotation module or the planar module is fully operated.

본 발명의 원격중재시술장치는 중재시술을 위한 니들부의 5자유도 동작을 구현하는 원격중재시술장치이고, 상술한 마스터장치; 상기 직선운동모듈의 동작에 따라 상기 니들부를 1자유도 직선 운동시키는 니들구동부; 상기 회전운동모듈의 동작에 따라 상기 니들부를 2자유도 회전 운동시키거나 상기 평면운동모듈의 동작에 따라 상기 니들부를 2자유도 평면 운동시키는 슬레이브로봇; 및 상기 마스터장치의 동작에 따라 상기 니들구동부의 동작과 상기 슬레이브로봇의 동작을 제어하는 중재제어유닛;을 포함한다.The remote-interventional treatment device of the present invention is a remote-interventional treatment device that implements a 5-degree-of-freedom operation of the needle portion for interventional procedures, A needle driver for linearly moving the needle portion in one degree of freedom according to an operation of the linear motion module; A slave robot for rotating the needle portion in two degrees of freedom according to an operation of the rotary motion module or performing a two-degree-of-freedom planar motion of the needle portion according to an operation of the planar motion module; And an arbitration control unit for controlling the operation of the needle driver and the operation of the slave robot according to the operation of the master device.

본 발명에 따른 중재시술용 마스터장치와 마스터장치의 제어방법 그리고 이것을 이용한 원격중재시술장치에 따르면, 로봇을 이용하여 원격으로 중재시술을 수행하기 위해 개발된 원격중재시술장치에서 슬레이브로봇 및 니들구동부에 사용자의 움직임 명령을 전달하고, 사용자에게는 각 시술 단계에 맞는 움직임 자유도 제한과 시술 시 발생하는 정보를 햅틱 감각을 전달할 수 있다.According to the master device for intervention and the control method of the master device and the remote intervention device using the same according to the present invention, in the remote intervention device for remote intervention using the robot, the slave robot and the needle driver The user can transmit the motion command, and the user can transmit the haptic sensation to the restriction of the degree of freedom of motion corresponding to each treatment step and the information generated during the operation.

특히, 중재시술용 마스터장치를 통해 자동으로 니들부를 인체 내부에 삽입할 수 있고, 방사선 피폭 등으로부터 의료진을 보호할 수 있다. 또한, 니들부의 5자유도에 대하여 1자유도의 직선 운동과 2자유도의 회전 운동과 2자유도의 평면 운동을 선택적으로 움직임으로써, 인체 내부에 삽입되는 니들부의 정확도를 향상시키고, 니들부를 인체 내부에 삽입하는 과정에서 마스터장치의 동작에 의해 니들부가 떨리는 것을 방지하며, 마스터장치를 조작함에 있어서 선택된 운동모드에 나머지 운동모드가 간섭되는 것을 방지할 수 있다.In particular, the needle portion can be automatically inserted into the human body through the master device for intervention, and the medical staff can be protected from radiation exposure or the like. In addition, by selectively moving the linear motion of one degree of freedom, the rotational motion of two degrees of freedom, and the plane of motion of two degrees of freedom with respect to five degrees of freedom of the needle portion, accuracy of the needle portion inserted into the human body is improved and the needle portion is inserted into the human body It is possible to prevent the needle portion from being shaken by the operation of the master device in the process and to prevent the other exercise modes from interfering with the selected exercise mode in operating the master device.

또한, 본 발명은 1자유도의 직선 운동을 명확하게 하여 삽입샤프트부의 직선 운동에 대응하여 니들부가 인체 내부에 삽입되는 정도를 확인할 수 있고, 니들부가 기설정된 경고영역에 존재하는 경우, 사용자가 중재시술 과정의 위험 상황을 인지할 수 있다.Further, the present invention can clarify the linear motion of one degree of freedom and confirm the extent to which the needle portion is inserted into the human body corresponding to the linear movement of the insertion shaft portion, and when the needle exists in the predetermined warning region, It is possible to recognize the dangerous situation of the process.

또한, 본 발명은 니들부가 기설정된 위험영역에서 인체 내부의 위험대상을 손상시키지 않아 중재시술 과정에서 환자를 보호하고, 의료사고를 예방할 수 있다.Further, according to the present invention, since the needle portion does not damage the dangerous object inside the human body in the preset dangerous area, the patient can be protected during the intervention procedure and the medical accident can be prevented.

또한, 본 발명은 손잡이부의 2자유도 회전 운동을 명확하게 하여 니들부의 2자유도 회전 운동으로 니들부를 정위치시킬 수 있다.In addition, the present invention can clarify the two-degree-of-freedom rotational motion of the knob portion, and can position the needle portion in a two-degree-of-freedom rotational motion of the needle portion.

또한, 본 발명은 직선운동모드 또는 평면운동모드에서 회전축부가 회전되지 않도록 하고, 손잡이부의 2자유도 회전 운동에 대한 회전축부의 회전운동량을 정확하게 측정할 수 있다.In addition, the present invention can prevent the rotation axis portion from rotating in the linear motion mode or the planar motion mode, and accurately measure the rotational momentum of the rotation axis portion with respect to the two-degree rotation motion of the knob portion.

또한, 본 발명은 손잡이부의 2자유도 평면 운동을 명확하게 하여 니들부의 2자유도 평면 운동으로 니들부를 정위치시킬 수 있다.Further, the present invention can clarify the two-degree-of-freedom planar motion of the knob portion, and position the needle portion in a two-degree-of-freedom planar motion of the needle portion.

또한, 본 발명은 직선운동모드 또는 회전운동모드에서 평면축부가 회전되지 않도록 하고, 손잡이부의 2자유도 평면 운동에 대한 제1평면링크의 회전운동량과 제2평면링크의 회전운동량을 정확하게 측정할 수 있다.In addition, the present invention can prevent the planar shaft portion from rotating in the linear motion mode or the rotational motion mode, accurately measure the rotational momentum of the first planar link and the rotational momentum of the second planar link with respect to the two- have.

또한, 본 발명은 1자유도의 직선 운동과 2자유도의 회전 운동과 2자유도의 평면 운동을 명확하게 구분할 수 있고, 2자유도의 평면 운동에 대하여 니들부를 미세 조정하여 니들부의 위치를 명확하게 조절할 수 있다.Further, the present invention can clearly distinguish between linear motion of one degree of freedom and rotational motion of two degrees of freedom and plane motion of two degrees of freedom, and fine adjustment of the needle portion with respect to two-degree of planar motion can clearly control the position of the needle portion .

또한, 본 발명은 5자유도에 대한 각 동작이 니들구동부와 슬레이브로봇에 안정되게 전달되도록 하고, 모드선택버튼부의 오동작에 따른 안전사고를 예방할 수 있다.Further, according to the present invention, each operation for 5 degrees of freedom is stably transmitted to the needle driver and the slave robot, and a safety accident caused by malfunction of the mode selection button unit can be prevented.

또한, 본 발명은 니들부의 움직임 범위가 확장되고, 니들부의 자유도를 확장시키면서도, 2자유도 회전 운동과 2자유도 평면 운동을 제한하여 니들부가 떨리는 것을 방지하고, 중재시술에서 요구하는 니들부가 안정되게 삽입되도록 할 수 있다.In addition, the present invention is intended to prevent the needles from shaking by restricting the two-degree-of-freedom rotational motion and the two-degree-of-freedom planar motion while expanding the motion range of the needle portion and expanding the degree of freedom of the needle portion, Can be inserted.

또한, 본 발명은 니들부의 5자유도 동작에 대응하여 삽입샤프트부의 직선 운동, 손잡이부의 2자유도 회전 운동, 손잡이부의 2자유도 평면 운동을 구현하여 니들부의 5자유도 동작을 안정되게 구현할 수 있다.Further, according to the present invention, the linear motion of the insertion shaft portion, the two-degree-of-freedom rotational motion of the handle portion, and the two-degree-of-freedom planar motion of the handle portion corresponding to the five degrees of freedom operation of the needle portion are realized, .

또한, 본 발명은 각각의 자유도 운동에 대한 구동입력과 반발력 구현이 자유로우며, 니들부의 5자유도 동작을 분리하고, 분리된 5자유도 동작에 대하여 각각의 구동모드를 명확하게 구분함은 물론, 각각의 구동모드에서 개별 동작의 구현을 간편하게 할 수 있다.In addition, the present invention is free to implement drive inputs and repulsive forces for each degree of freedom motion, separates the 5 degrees of freedom operation of the needle portion, and clearly differentiates each drive mode for separate 5 degrees of freedom operation , It is possible to simplify the implementation of individual operations in each drive mode.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치가 적용되는 원격중재시술장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 직선운동모듈의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 회전운동모듈을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 회전모듈에서 제1수동액츄에이터유닛을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 평면모듈모듈을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 동작선택부를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치의 제어방법을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing a remote intervention treatment device to which a master device for intervention according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a block diagram schematically showing the configuration of FIG.
3 is a perspective view showing a master device for intervention according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a coupled state of a linear motion module in a master device for intervention according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a rotation module in a master device for intervention according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view of the first passive actuator unit in the rotary module of Figure 5;
7 is a perspective view illustrating a planar module module in a master device for intervention according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating an operation selection unit in the master device for intervention according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a control method of a master device for intervention according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 중재시술용 마스터장치와 마스터장치의 제어방법 그리고 이것을 이용한 원격중재시술장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, a master device for intervention, a control method for the master device, and a remote intervention device using the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, the present invention is not limited or limited by the examples. Further, in describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격중재시술장치에 대하여 설명한다.First, a remote intervention device according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치가 적용되는 원격중재시술장치를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing a remote intervention treatment device to which a master device for intervention according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격중재시술장치는 중재시술을 위한 니들부(110)의 5자유도 동작을 구현한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원격중재시술장치는 마스터장치(100)와, 니들구동부(120)와, 슬레이브로봇(130)과, 중재제어유닛(150)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a remote-interventional treatment device according to an embodiment of the present invention implements a five-degree-of-freedom operation of the needle portion 110 for intervention. The apparatus for remote intervention according to an embodiment of the present invention includes a master apparatus 100, a needle driving unit 120, a slave robot 130, and an arbitration control unit 150.

상기 마스터장치(100)는 중재시술을 위한 니들부(110)의 5자유도 동작을 구현하도록 상기 니들구동부(120)와 상기 슬레이브로봇(130)을 원격으로 조정한다. 상기 마스터장치(100)는 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)를 통해 설명하기로 한다.The master device 100 remotely adjusts the needle driver 120 and the slave robot 130 to implement the 5-DOF operation of the needle unit 110 for intervention. The master device 100 will be described with reference to a master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention.

상기 니들구동부(120)는 상기 니들부(110)가 결합되는 부분으로, 상기 니들부(110)를 1자유도 직선 운동시킨다.The needle driving part 120 is a part to which the needle part 110 is coupled, and linearly moves the needle part 110 by one degree of freedom.

상기 슬레이브로봇(130)은 상기 니들구동부(120)가 결합되는 부분으로, 상기 니들부(110)를 2자유도 회전 운동시키거나 상기 니들부(110)를 2자유도 평면 운동시킨다.The slave robot 130 is a portion to which the needle driver 120 is coupled. The slave robot 130 rotates the needle unit 110 by two degrees of freedom or moves the needle unit 110 in two degrees of freedom.

상기 중재제어유닛(150)은 상기 마스터장치(100)의 동작에 따라 상기 니들구동부(120)의 동작과 상기 슬레이브로봇(130)의 동작을 제어한다. 상기 중재제어유닛(150)은 상기 마스터장치에 구비되는 마스터제어유닛(70) 과 정보를 교환하여 동작 제어에 필요한 정보를 갱신할 수 있다.The arbitration control unit 150 controls the operation of the needle driver 120 and the operation of the slave robot 130 according to the operation of the master device 100. The arbitration control unit 150 may exchange information with the master control unit 70 provided in the master device to update information necessary for operation control.

이에 따라, 사용자는 상기 마스터장치(100)를 조작함으로써, 원격으로 상기 니들구동부(120)와, 상기 슬레이브로봇(130)을 조정하여 상기 니들부(110)를 중재시술 위치에 정위치시킬 수 있고, 정확한 위치에서 상기 니들부(110)를 인체의 내부에 삽입할 수 있다.Accordingly, the user can operate the master device 100 to adjust the needle driver 120 and the slave robot 130 to position the needle unit 110 at the interventional procedure position , The needle portion 110 can be inserted into the inside of the human body at an accurate position.

여기서, 1자유도 직선 운동이라 함은 상기 니들부(110)를 기준으로 상기 니들부(110)가 길이 방향으로 직선 운동한다는 것을 의미하고, 2자유도 회전 운동이라 함은 상기 니들부(110)를 기준으로 상기 니들부(110)가 요잉(yawing) 운동하거나 상기 니들부(110)가 피칭(pitching) 운동한다는 것을 의미하며, 2자유도 회전 운동이라 함은 상기 니들부(110)를 기준으로 상기 니들부(110)가 포함되는 가상의 평면에 대하여 상기 니들부(110)를 x축 방향으로 이동시키거나 상기 니들부(110)를 y축 방향으로 이동시키는 것을 의미한다.Here, the 1 degree of freedom linear movement means that the needle portion 110 linearly moves in the longitudinal direction with respect to the needle portion 110, and the 2 degrees of freedom rotation means that the needle portion 110 is rotated, Means that the needle portion 110 performs yawing motion or the needle portion 110 performs pitching motion based on the needle portion 110 and the two degrees of freedom rotation means that the needle portion 110 is rotated with respect to the needle portion 110 Means that the needle portion 110 is moved in the x-axis direction or the needle portion 110 is moved in the y-axis direction with respect to a virtual plane in which the needle portion 110 is included.

미설명부호 150은 상기 마스터장치(100) 측에서 사용자가 중재시술 상태를 확인하기 위한 영상이 표시되는 디스플레이이고, 미설명부호 160은 상호 정보 교환을 위해 상기 마스터장치(100)에 구비되는 마스터제어유닛(70)과 상기 중재제어유닛(150)을 유무선으로 연결하는 접속유닛이다.A reference numeral 150 denotes a display for displaying an image for the user to confirm the intervention procedure state on the master device 100 side and a reference numeral 160 denotes a master control device provided in the master device 100 for mutual information exchange, Unit 70 and the arbitration control unit 150 by wire or wireless.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a master device for intervention according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 도 1의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 직선운동모듈의 결합 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 회전운동모듈을 도시한 사시도이며, 도 6은 도 5의 회전모듈에서 제1수동액츄에이터유닛을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 평면모듈모듈을 도시한 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치에서 동작선택부를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view illustrating a master device for intervention according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a rotary motion module in the master device for intervention according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view showing the rotation FIG. 7 is a perspective view illustrating a planar module module in a master device for intervention according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view illustrating a planar module module according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a view showing an operation selection unit in the master device for intervention.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)는 중재시술을 위한 니들부(110)의 5자유도 동작을 구현하기 위한 것으로, 상술한 원격중재시술장치에 적용할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)는 상기 니들부(110)가 1자유도 직선 운동과, 2자유도 회전 운동과, 2자유도의 평면 운동을 하도록 사용자가 조작하는 장치이다.2 to 8, the master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention is for realizing 5-degree-of-freedom operation of the needle part 110 for intervention, It can be applied to a surgical device. In other words, the master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention is configured such that the user can perform a one-degree-of-freedom linear motion, a two-degree-of-freedom rotational motion, .

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)는 후술하는 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동과, 2자유도 평면 운동을 통해 인체 내부로 상기 니들부(110)가 삽입되는 위치에 상기 니들부(110)가 정위치되도록 하고, 후술하는 삽입샤프트부(21)의 1자유도 직선 운동을 통해 상기 니들부(110)가 인체 내부에 안정되게 삽입되도록 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)는 손잡이부(10)와, 직선운동모듈(20)과, 회전운동모듈(30)과, 평면운동모듈(40)과, 모드선택버튼부(50)를 포함한다.The master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention is configured to insert the needle portion 110 into the human body through a two-degree-of-freedom rotational movement and a two- So that the needle portion 110 is stably inserted into the inside of the human body through a one-degree-of-freedom linear motion of the insertion shaft portion 21 described later. The master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention includes a handle 10, a linear motion module 20, a rotational motion module 30, a planar motion module 40, And a button unit 50.

상기 손잡이부(10)는 사용자의 파지를 위한 것으로, 상기 직선운동모듈(20)과, 상기 모드선택버튼부(50)가 설치되는 중공의 함체로 이루어진다. 상기 손잡이부(10)의 외주면에는 사용자의 파지시 미끄러짐을 방지하도록 요철을 형성할 수 있다.The handle 10 is for grasping the user and comprises a hollow enclosure in which the linear motion module 20 and the mode selection button unit 50 are installed. The outer peripheral surface of the handle 10 may be provided with concavities and convexities to prevent slippage when the user grips the handle 10.

상기 직선운동모듈(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 손잡이부(10)에 구비된다. 상기 직선운동모듈(20)은 상기 니들부(110)가 1자유도 직선 운동하도록 한다. 상기 직선운동모듈(20)은 삽입샤프트부(21)와, 직선운동감지부(22)와, 햅틱감각발생부(24)를 포함한다.The linear motion module 20 is provided on the handle 10 as shown in FIG. The linear motion module 20 allows the needle portion 110 to linearly move in one degree of freedom. The linear motion module 20 includes an insertion shaft portion 21, a linear movement sensor portion 22, and a haptic sensation generating portion 24. [

상기 삽입샤프트부(21)는 상기 손잡이부(10)에 왕복 운동 가능하게 결합된다. 상기 삽입샤프트부(21)는 상기 손잡이부(10)에서 돌출된 상태로 상기 손잡이부(10)에 결합되어 사용자에게 햅틱감각을 부여할 수 있다.The insertion shaft portion 21 is coupled to the handle 10 so as to reciprocate. The insertion shaft portion 21 is coupled to the handle portion 10 in a state of protruding from the handle portion 10 to impart a haptic sensation to the user.

상기 직선운동감지부(22)는 상기 삽입샤프트부(21)의 직선운동량을 감지한다. 상기 직선운동감지부(22)는 상기 삽입샤프트부(21)의 왕복 이동에 따른 직선운동량을 감지하는 것으로, 상기 삽입샤프트부(21)와 마주보도록 배치되는 홀센서로 구성될 수 있다.The linear motion sensor section 22 senses the linear motion amount of the insertion shaft section 21. The linear motion sensor section 22 senses the linear motion amount due to the reciprocating motion of the insertion shaft section 21 and may be constituted by a Hall sensor arranged to face the insertion shaft section 21. [

상기 직선운동감지부(22)는 후술하는 마스터제어유닛(70)에 따른 설정에 따라 상기 삽입샤프트부(21)의 정방향 진행과 상기 삽입샤프트부(21)의 역방향 진행 중 어느 하나만을 감지할 수 있다.The linear motion sensor section 22 can sense either the forward movement of the insertion shaft section 21 or the reverse movement of the insertion shaft section 21 according to a setting according to a master control unit 70 .

상기 햅틱감각발생부(24)는 사용자에게 햅틱 감각을 제공하기 위하여 상기 삽입샤프트부(21)를 진동시킨다. 여기서, 후술하는 마스터제어유닛(70)은 기설정된 경고영역에 상기 니들부(110)가 진입하는지 여부를 판단하게 된다. 상기 니들부(110)가 기설정된 경고영역에 진입하는 경우, 상기 햅틱감각발생부(24)는 후술하는 마스터제어유닛(70)에서 발생되는 진동 신호에 따라 상기 삽입샤프트부(21)를 진동시킬 수 있다. 좀더 자세하게는, 상기 햅틱감각발생부(24)는 리니어모터로 구성되어 진동 신호에 따라 상기 삽입샤프트부(21)를 미세하게 왕복 운동시킬 수 있다. 이때, 상기 삽입샤프트부(21)는 정방향 진행이 가능하고, 상기 삽입샤프트부(21)의 진행에 따라 상기 니들부(110)를 정방향 진행시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 햅틱감각발생부(24)는 사용자에게 상기 니들부(110)가 기설정된 경고영역에 존재함을 경고하고, 중재시술 과정의 위험 상황을 사용자가 인지할 수 있도록 한다.The haptic sensory generating unit 24 vibrates the insertion shaft unit 21 to provide a haptic sensation to the user. Here, the master control unit 70, which will be described later, determines whether or not the needle unit 110 enters the preset warning area. The haptic sensory generating unit 24 vibrates the insertion shaft unit 21 in accordance with a vibration signal generated in a master control unit 70 to be described later . More specifically, the haptic sensory generating unit 24 may be a linear motor, and may reciprocate the insertion shaft unit 21 finely in response to a vibration signal. At this time, the insertion shaft portion 21 can advance in a forward direction, and the needle portion 110 can be advanced in a forward direction according to the progress of the insertion shaft portion 21. [ Accordingly, the haptic sensory generating unit 24 alerts the user that the needle unit 110 is present in the predetermined warning area, and allows the user to recognize the dangerous situation of the interventional procedure.

상기 햅틱감각발생부(24)는 상기 삽입샤프트부(21)를 진동시킴으로써, 상기 삽입샤프트부(21)의 직선 운동 상태를 사용자가 인지할수 있게 된다. 특히, 상기 니들부(110)가 기설정된 경고영역에 진입하는 경우, 상기 햅틱감각발생부(24)는 기설정된 경고영역에서 상기 삽입샤프트부(21)의 직선 운동 상태를 사용자가 인지할 수 있게 된다.The haptic sensory generating unit 24 can recognize the linear motion state of the insertion shaft unit 21 by vibrating the insertion shaft unit 21. [ Particularly, when the needle unit 110 enters a predetermined warning area, the haptic sensory generating unit 24 can recognize the linear motion state of the insertion shaft unit 21 in a predetermined warning area do.

부가하여, 후술하는 마스터제어유닛(70)은 기설정된 경고영역 중 위험대상이 존재하는 위험영역에 상기 니들부(110)가 진입하는지 여부를 판단하게 된다. 상기 니들부(110)가 기설정된 위험영역에 진입하는 경우, 후술하는 마스터제어유닛(70)에서 발생되는 정지 신호는 상기 니들부(10) 측으로 전달됨으로써, 상기 니들부(110)를 상기 삽입샤프트부(21)의 진행과 상관없이 정지시킬 수 있다. 그러면, 사용자가 상기 삽입샤프트부(21)를 계속 진행시키더라도 상기 니들부(110)는 움직이지 않게 된다.In addition, the master control unit 70, which will be described later, determines whether or not the needle unit 110 enters a dangerous area in which a dangerous object exists in a predetermined warning area. A stop signal generated in the master control unit 70 to be described later is transmitted to the needle unit 10 side so that the needle unit 110 is moved to the insertion shaft Can be stopped regardless of the progress of the part (21). Then, even if the user continues to advance the insertion shaft portion 21, the needle portion 110 does not move.

그리고, 상기 삽입샤프트부(21)를 진행 방향의 역방향으로 이동시키면, 상기 니들부(110)도 진행 방향의 역방향으로 이동된다. 다시 말해, 상기 삽입샤프트부(21)를 진행 방향의 역방향으로 이동시키면, 후술하는 마스터제어유닛(70)에서 발생되는 복귀 신호는 상기 니들부(110)에 전달됨으로써, 상기 니들부(110)는 진행 방향의 역방향으로 이동되고, 기설정된 위험영역 또는 기설정된 경고영역 밖으로 이동하게 된다. When the insertion shaft portion 21 is moved in a direction opposite to the advancing direction, the needle portion 110 is also moved in the reverse direction of the advancing direction. In other words, when the insertion shaft portion 21 is moved in the reverse direction of the advancing direction, a return signal generated in the master control unit 70, which will be described later, is transmitted to the needle portion 110, It moves in the reverse direction of the traveling direction, and moves out of the predetermined dangerous area or predetermined warning area.

상기 삽입샤프트부(21)가 진행 방향의 역방향으로 이동되는 경우, 후술하는 마스터제어유닛(70)은 상기 삽입샤프트부(21)의 역방향 진행에 따른 신호를 상기 니들부(110) 측으로 전달함으로써, 상기 니들부(110)를 진행 방향의 역방향으로 이동시킬 수 있다.When the insertion shaft portion 21 is moved in the reverse direction of the advancing direction, a master control unit 70, which will be described later, transmits a signal in the reverse direction of the insertion shaft portion 21 to the needle portion 110 side, The needle portion 110 can be moved in a direction opposite to the advancing direction.

도시되지 않았지만, 상기 햅틱감각발생부(24)는 진동 또는 소리 또는 빛 등 다양한 형태의 알람으로 표시될 수 있다.Although not shown, the haptic sensory generating unit 24 may be displayed in various types of alarms such as vibration, sound, or light.

상기 직선운동모듈(20)은 직선운동복귀부(23)를 더 포함할 수 있다.The rectilinear motion module 20 may further include a linear swinging ear portion 23.

상기 직선운동복귀부(23)는 진행 방향을 따라 이동된 상기 삽입샤프트부(21)를 원위치로 복귀시킨다. 상기 직선운동복귀부(23)는 상기 삽입샤프트부(21)에 가해지는 외력의 해제에 따라 복원력을 제공하는 탄성부재로 이루어질 수 있다. 상기 직선운동복귀부(23)는 상기 손잡이부(10)의 내부에서 상기 삽입샤프트부(21)를 탄성 지지한다.The linear motion waving ear part (23) returns the insertion shaft part (21) moved along the advancing direction back to its original position. The linear motion wear prong portion 23 may be formed of an elastic member that provides a restoring force in response to the release of an external force applied to the insertion shaft portion 21. [ The linear motion wear prong (23) elastically supports the insertion shaft portion (21) inside the handle (10).

상기 직선운동복귀부(23)는 상기 니들부(110)의 정방향 진행에 대해 상기 삽입샤프트부(21)를 탄성 지지하는 제1복귀부와, 상기 제1복귀부에서 이격되어 배치되고 상기 니들부(110)의 역방향 진행에 대해 상기 삽입샤프트부(21)를 탄성 지지하는 제2복귀부로 구분할 수 있다.The linear motion wear prong portion 23 includes a first return portion for elastically supporting the insertion shaft portion 21 with respect to forward travel of the needle portion 110 and a second return portion disposed apart from the first return portion, And a second returning portion for elastically supporting the insertion shaft portion 21 with respect to the reverse direction of the insertion shaft portion 110.

상기 회전운동모듈(30)은 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 상기 손잡이부(10)와 결합된다. 상기 회전운동모듈(30)은 상기 니들부(110)가 2자유도 회전 운동하도록 한다. 상기 회전운동모듈(30)은 링크어셈블리(33)와, 제1수동액츄에이터유닛(31)과,제2수동액츄에이터유닛(32)을 포함한다.The rotary module 30 is engaged with the handle 10 as shown in FIGS. The rotary motion module 30 allows the needle portion 110 to rotate in two degrees of freedom. The rotational module 30 includes a link assembly 33, a first passive actuator unit 31, and a second passive actuator unit 32. The link assembly 33,

상기 링크어셈블리(33)는 상기 손잡이부(10)가 결합된다. 상기 링크어셈블리(33)는 상기 손잡이부(10)가 고정되는 탑고정부(331)와, 상기 탑고정부(331)에서 이격 배치되는 바텀고정부(332)와, 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동에 대하여 상기 탑고정부(331)와 상기 바텀고정부(332)에 링크 결합되는 회전링크유닛(333)을 포함할 수 있다.The handle assembly 10 is coupled to the link assembly 33. The link assembly 33 includes a top fixing part 331 to which the knob 10 is fixed, a bottom fixing part 332 spaced apart from the top fixing part 331, And a rotary link unit 333 linked to the top fixing unit 331 and the bottom fixing unit 332 with respect to the rotational movement of the bottom fixing unit 332.

상기 회전링크유닛(333)은 상기 손잡이부(10)의 요잉(yawing) 운동에 의해 링크 운동하도록 상기 탑고정부(331)와 상기 바텀고정부(332)를 링크 연결하는 요잉링크유닛과, 상기 손잡이부(10)의 피칭(pitching) 운동에 의해 링크 운동하도록 상기 요잉링크유닛과 교차된 상태로 상기 탑고정부(331)와 상기 바텀고정부(332)를 링크 연결하는 피칭링크유닛으로 구분할 수 있다. 상기 요잉링크유닛과 상기 피칭링크유닛은 각각 상기 탑고정부(331)와 상기 바텀고정부(332) 사이에서 3개의 링크부재가 상호 링크 결합될 수 있다. 상기 요잉링크유닛은 상기 제1수동액츄에이터유닛(31)에 결합되어 상기 제1수동액츄에이터유닛(31)의 회전축부(311)를 회전시키고, 상기 피칭링크유닛은 상기 제2수동액츄에이터유닛(32)에 결합되어 상기 제2수동액츄에이터유닛(32)의 회전축부를 회전시킬 수 있다.The rotary link unit 333 includes a yawing link unit linking the top fixing unit 331 and the bottom fixing unit 332 such that the rotary link unit 333 links motion by yawing motion of the knob unit 10, And a pitching link unit linking the top fixing unit 331 and the bottom fixing unit 332 in a state of intersecting with the yawing link unit to perform a linking motion by a pitching motion of the bottom fixing unit 331. [ The yawing link unit and the pitching link unit may be linked by linking three link members between the top fixing unit 331 and the bottom fixing unit 332, respectively. The yawing link unit is coupled to the first manual actuator unit 31 to rotate the rotary shaft 311 of the first manual actuator unit 31 and the pitching link unit is coupled to the second manual actuator unit 32, So as to rotate the rotary shaft portion of the second manual actuator unit 32.

상기 회전링크유닛(333)은 상기 바텀고정부(332)에서 연장되어 상기 평면운동모듈(40)에 고정되는 평면모듈결합부(334)를 더 포함할 수 있다. 이때, 후술하는 각각의 회전브라켓(314)은 상기 평면모듈결합부(334)에 구비될 수 있다.The rotary link unit 333 may further include a flat module coupling portion 334 extending from the bottom fixing portion 332 and fixed to the planar motion module 40. At this time, each of the rotation brackets 314, which will be described later, may be provided in the planar module coupling portion 334.

상기 제1수동액츄에이터유닛(31)은 상기 링크어셈블리(33)에 결합된다. 상기 제1수동액츄에이터유닛(31)은 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동에 대한 회전운동량을 감지하거나 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동을 정지시킨다.The first passive actuator unit (31) is coupled to the link assembly (33). The first manual actuator unit 31 senses the amount of rotational motion of the handle 10 in two degrees of freedom rotation or stops rotating the handle 10 in two degrees of freedom.

상기 제1수동액츄에이터유닛(31)은 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동에 따라 회전되도록 상기 링크어셈블리(33)에 결합되는 회전축부(311)와, 상기 회전축부(311)에 구비되어 상기 회전축부(311)의 회전운동량을 감지하는 회전운동감지부(312)와, 상기 모드선택버튼부(50)에 의해 상기 직선운동모드 또는 상기 평면운동모드가 수행되는 경우, 상기 회전축부(311)를 정지시키는 회전브레이크부(313)를 포함한다.The first manual actuator unit 31 includes a rotation axis portion 311 coupled to the link assembly 33 to rotate according to two degrees of freedom rotation of the handle 10, And a rotation movement sensing unit 312 for sensing the amount of rotation of the rotary shaft 311. When the linear motion mode or the planar motion mode is performed by the mode selection button unit 50, (Not shown).

여기서, 상기 회전운동감지부(312)는 상기 회전축부(311)에 연결되어 상기 회전축부(311)의 회전운동량을 감지하는 엔코더(encoder)로 구성될 수 있다.The rotation sensing unit 312 may be an encoder connected to the rotary shaft 311 and sensing an amount of rotation of the rotary shaft 311.

또한, 상기 제1수동액츄에이터유닛(31)은 상기 회전축부(311)가 회전 가능하게 결합되도록 상기 평면모듈결합부(334)에 구비되는 회전브라켓(314)과, 상기 회전운동감지부(312)와 상기 회전브레이크부(313)가 내장된 상태로 상기 회전브라켓(314)에 결합되는 회전하우징(315)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1수동액츄에이터유닛(31)은 일체로 모듈화되고, 상기 회전브라켓(314)은 상기 회전축부(311)가 회전 가능하게 결합된 상태에서 상기 링크어셈블리(33)에 고정된다. 특히, 상기 회전브라켓(314)은 상기 평면모듈결합부(334)에 고정될 수 있다.The first passive actuator unit 31 includes a rotation bracket 314 provided on the planar module coupling portion 334 so that the rotation axis portion 311 is rotatably coupled to the rotation axis portion 311, And a rotation housing 315 coupled to the rotation bracket 314 in a state where the rotation brake portion 313 is embedded. Accordingly, the first passive actuator unit 31 is integrally modularized, and the rotation bracket 314 is fixed to the link assembly 33 in a state where the rotation axis portion 311 is rotatably engaged. In particular, the rotation bracket 314 may be fixed to the planar module coupling portion 334.

상기 제2수동액츄에이터유닛(32)은 상기 제1수동액츄에이터유닛(31)에서 이격된 상태로 상기 링크어셈블리(33)에 결합되고, 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동에 대한 회전운동량을 감지하거나 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동을 정지시킨다. 상기 제2수동액츄에이터유닛(32)은 상기 제1수동액츄에이터유닛(31)과 동일한 구성으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.The second manual actuator unit 32 is coupled to the link assembly 33 in a state of being spaced apart from the first manual actuator unit 31 and has a rotational momentum Or stops the two-degree-of-freedom rotary motion of the handle 10. [ The second passive actuator unit 32 has the same configuration as the first passive actuator unit 31, and a description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예에서 상기 회전운동모듈(30)에는 상기 손잡이부(10)를 원위치로 복귀시키기 위한 수단이 별도로 필요하지 않다. 다시 말해, 상기 손잡이부(10)가 2자유도 회전 운동을 마침에 따라 상기 회전운동모듈(30)은 상기 니들부(110)의 최종 위치에 대응하여 상기 손잡이부(10)의 상태를 유지함으로써, 사용자가 상기 니들부(110)의 2자유도 회전 운동 상태를 인지할 수 있고, 상기 삽입샤프트부(21)의 1자유도 직선 운동과 연계하여 사용자가 햅틱 감각을 느낄 수 있게 된다.In the embodiment of the present invention, the rotating module 30 is not required to return the handle 10 to the original position. In other words, as the handle 10 completes the two-degree-of-freedom rotational movement, the rotational module 30 maintains the state of the handle 10 corresponding to the final position of the needle 110 The user can recognize the two-degree-of-freedom rotational motion state of the needle unit 110, and the user can feel the haptic sensation in connection with the one-degree-of-freedom linear motion of the insertion shaft unit 21.

상기 평면운동모듈(40)은 도 3과 도 7에 도시된 바와 같이 상기 회전운동모듈(30)과 결합된다. 상기 평면운동모듈(40)은 상기 니들부(110)가 2자유도 평면 운동하도록 한다. 상기 평면운동모듈(40)은 제1평면링크(41)와, 제2평면링크(42)와, 고정프레임부(43)와, 제1능동액츄에이터유닛(44)과, 제2능동액츄에이터유닛(45)을 포함한다.The planar motion module 40 is coupled to the rotary motion module 30 as shown in FIGS. The planar motion module 40 allows the needle portion 110 to perform two degrees of freedom planar motion. The planar motion module 40 includes a first planar link 41, a second planar link 42, a fixed frame portion 43, a first active actuator unit 44 and a second active actuator unit 45).

상기 제1평면링크(41)는 일측에 상기 회전운동모듈(30)이 고정된다. 상기 제1평면링크(41)의 일측에는 상기 회전운동모듈(30), 좀더 자세하게는, 상기 평면모듈결합부(334)가 고정되는 회전모듈결합부(411)가 구비될 수 있다.The rotary module 30 is fixed to one side of the first planar link 41. The rotary module coupling part 411 may be provided at one side of the first planar link 41 to fix the rotary module 30, more specifically, the planar module coupling part 334.

상기 제2평면링크(42)는 제1링크축을 매개로 상기 제1평면링크(41)에 결합된다. 상기 제2평면링크(42)의 일측은 제1링크축을 매개로 상기 제1평면링크(41)의 타측에 링크 결합된다.The second planar link 42 is coupled to the first planar link 41 via a first link axis. One side of the second planar link 42 is linked to the other side of the first planar link 41 via a first link axis.

상기 고정프레임부(43)는 제2링크축을 매개로 상기 제2평면링크(42)에 결합된다. 상기 고정프레임부(43)의 일측은 제2링크축을 매개로 상기 제2평면링크(42)의 타측에 링크 결합된다. 그리고, 상기 고정프레임부(43)의 타측은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터장치(100)가 설치되는 본체에 구비되는 고정베이스(101)에 고정된다.The fixed frame portion 43 is coupled to the second planar link 42 via a second link shaft. One side of the fixed frame portion 43 is linked to the other side of the second planar link 42 via a second link shaft. The other side of the fixed frame part 43 is fixed to a fixed base 101 provided on a main body of the master device 100 according to an embodiment of the present invention.

상기 제1능동액츄에이터유닛(44)은 상기 제2평면링크(42)를 기준으로 상기 제1평면링크(41)의 회전운동량을 감지한다. 또한, 상기 제1능동액츄에이터유닛(44)은 상기 제2평면링크(42)를 기준으로 상기 제1평면링크(41)를 원위치로 복귀시키기도 하고, 상기 회전모듈결합부(411)를 기설정된 위치에 고정시킬 수 있다. 상기 제1능동액츄에이터유닛(44)은 제1링크축에 연결될 수 있다.The first active actuator unit 44 senses the rotational momentum of the first planar link 41 with reference to the second planar link 42. Also, the first active actuator unit 44 may return the first planar link 41 to the home position based on the second planar link 42, and may connect the rotation module coupling unit 411 to a predetermined position . The first active actuator unit 44 may be connected to the first link shaft.

일예로, 상기 제1능동액츄에이터유닛(44)은 평면축부(441)와 평면운동감지부(442)를 포함하고, 평면운동복귀부(443)를 더 포함할 수 있다.For example, the first active actuator unit 44 includes a planar shaft portion 441 and a planar motion sensor portion 442, and may further include a planar sport wear ear portion 443.

상기 평면축부(441)는 상기 제2평면링크(42)를 기준으로 상기 제1평면링크(41)가 회전 운동함에 따라 회전된다. 상기 평면축부(441)는 제1링크축에 고정되기도 하고, 상기 평면축부(441) 자체가 제1링크축으로 이루어질 수 있다.The planar shaft portion 441 is rotated as the first planar link 41 rotates about the second planar link 42. The planar shaft portion 441 may be fixed to the first link shaft, and the planar shaft portion 441 itself may be formed of the first link shaft.

상기 평면운동감지부(442)는 상기 평면축부(441)에 구비되어 상기 평면축부(441)의 회전운동량을 감지한다. 여기서, 상기 평면운동감지부(442)는 상기 평면축부(441)에 연결되어 상기 평면축부(441)의 회전운동량을 감지하는 엔코더(encoder)로 구성될 수 있다.The planar motion sensor section 442 is provided on the planar shaft section 441 to sense the amount of rotational motion of the planar shaft section 441. The planar motion sensor section 442 may be an encoder connected to the planar shaft section 441 and sensing an amount of rotation of the planar shaft section 441.

상기 평면운동복귀부(443)는 상기 제2평면링크(42)를 기준으로 상기 제1평면링크(41)를 원위치로 복귀시킨다. 상기 평면운동복귀부(443)는 상기 평면운동감지부(442)의 감지 신호에 의해 구동되는 모터로 이루어질 수 있다. 상기 평면운동복귀부(443)는 상기 평면축부(441)의 정방향 회전에 대하여 역방향으로 상기 평면축부(441)에 저항을 부여함으로써, 사용자가 상기 니들부(110)의 2자유도 평면 운동 상태를 인지할 수 있고, 상기 삽입샤프트부(21)의 1자유도 직선 운동 및 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동과 연계하여 사용자가 햅틱 감각을 느낄 수 있게 된다. 또한, 상기 평면축부(441)에 가해지는 외력이 해제되는 경우, 또는 상기 평면축부(441)에 가해지는 외력이 부여된 저항보다 작아지는 경우, 상기 평면운동감지부(442)의 감지 신호를 바탕으로 하여 상기 제2평면링크(42)를 기준으로 상기 제1평면링크(41)를 원위치로 복귀시킨다.And the planarportion ear portion 443 returns the first planar link 41 to the original position based on the second planar link 42. [ The plane swinging ear portion 443 may be a motor driven by a sensing signal of the planar motion sensing portion 442. The planar motion swing ear portion 443 imparts resistance to the planar shaft portion 441 in a direction opposite to the forward rotation of the planar shaft portion 441 to allow the user to recognize the two degree of freedom planar motion state of the needle portion 110 And the user can feel the haptic sensation in conjunction with the one-degree-of-freedom linear motion of the insertion shaft portion 21 and the two-degree-of-freedom rotational motion of the handle portion 10. [ When the external force applied to the planar shaft portion 441 is released or when the external force applied to the planar shaft portion 441 becomes smaller than the applied resistance, And returns the first planar link 41 to the original position based on the second planar link 42.

도시되지 않았지만, 상기 평면운동복귀부(443)는 외력의 해제에 따라 복원력을 제공하는 탄성부재로 이루어질 수 있다.Although not shown, the flat swinging ear portion 443 may be formed of an elastic member that provides a restoring force in accordance with the release of the external force.

다른 예로, 상기 제1능동액츄에이터유닛(44)은 상기 평면축부(441)와 사익 평면운동감지부(442)를 포함하고, 평면브레이크부(444)를 더 포함할 수 있다.As another example, the first active actuator unit 44 may include the planar shaft portion 441 and the sacrificial planar motion sensor portion 442, and may further include a planar brake portion 444.

상기 평면브레이크부(444)는 상기 회전모듈결합부(411)를 기설정된 위치에 고정시킨다. 상기 평면브레이크부(444)는 제2평면링크(42)를 기준으로 상기 제1평면링크(41)가 기설정된 위치에 고정되도록 한다. 상기 평면브레이크부(444)는 상기 모드선택버튼부(50)에 의해 상기 직선운동모드 또는 상기 회전운동모드가 수행되는 경우, 상기 평면축부(441)가 정지되도록 한다. 상기 평면브레이크부(444)는 인가되는 전원에 의해 자력을 발생시키는 전자석을 포함할 수 있다. 상기 평면브레이크부(444)는 상기 평면축부(441)에 구비될 수 있다.The plane braking portion 444 fixes the rotation module coupling portion 411 to a predetermined position. The planar braking portion 444 fixes the first planar link 41 to a predetermined position with respect to the second planar link 42. When the linear motion mode or the rotational motion mode is performed by the mode selection button unit 50, the planar brake unit 444 stops the planar shaft unit 441. The planar brake unit 444 may include an electromagnet for generating a magnetic force by an applied power source. The planar braking portion 444 may be provided on the planar shaft portion 441.

또한, 상기 평면브레이크부(444)는 상기 회전운동모듈(30)이 고정되는 상기 회전모듈결합부(411)에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1평면링크(41)와 상기 제2평면링크(42)와 상기 고정프레임부(43) 사이에서 발생되는 유격을 예방하고, 상기 회전운동모듈(30)의 동작에 따라 상기 손잡이부(10)가 2차원 평면 운동되는 것을 방지하여 상기 손잡이부(10)의 2차원 회전 운동을 명확하게 특정할 수 있다.In addition, the planar brake unit 444 may be provided in the rotation module coupling unit 411 in which the rotation module 30 is fixed. In this case, it is possible to prevent the clearance generated between the first planar link 41, the second planar link 42 and the fixed frame part 43, and, in accordance with the operation of the rotational module 30, Dimensional movement of the handle 10 can be prevented, and the two-dimensional rotational motion of the handle 10 can be clearly specified.

상기 평면운동모듈(40)은 상기 평면운동감지부(442)와 상기 평면운동복귀부(443) 중 적어도 어느 하나를 내장하기 위한 평면하우징을 더 포함할 수 있다.The planar motion module 40 may further include a planar housing for accommodating at least one of the planar motion sensing portion 442 and the planar motion sporting ear portion 443. [

또 다른 예로, 상기 제1능동액츄에이터유닛(44)은 상기 평면축부(441)와 상기 평면운동감지부(442)를 포함하고, 상기 평면운동복귀부(443)와 상기 평면브레이크부(444)를 더 포함할 수 있음은 당연하다.As another example, the first active actuator unit 44 includes the planar shaft portion 441 and the planar motion sensing portion 442, and further includes the planar motion sporting ear portion 443 and the planar braking portion 444 It is natural that it can be done.

상기 제2능동액츄에이터유닛(45)은 상기 고정프레임부(43)를 기준으로 상기 제2평면링크(42)의 회전운동량을 감지한다. 또한, 상기 제2능동액츄에이터유닛(45)은 상기 고정프레임부(43)를 기준으로 상기 제2평면링크(42)를 원위치로 복귀시키기도 하고, 상기 회전모듈결합부(411)를 기설정된 위치에 고정시킬 수 있다. 상기 제2능동액츄에이터유닛(45)은 제2링크축에 연결될 수 있다.The second active actuator unit 45 senses the rotational momentum of the second planar link 42 with reference to the fixed frame portion 43. Also, the second active actuator unit 45 may return the second planar link 42 to the original position with reference to the fixed frame part 43, and may rotate the rotation module coupling part 411 at a predetermined position Can be fixed. The second active actuator unit 45 may be connected to the second link shaft.

상기 제2능동액츄에이터유닛(45)은 상기 제1능동액츄에이터유닛(44)과 동일한 구성이지만, 그 결합 관계가 아래와 같은 차이를 나타낸다.The second active actuator unit 45 has the same configuration as that of the first active actuator unit 44, but its coupling relationship shows the following difference.

첫째, 상기 평면축부(441)는 상기 고정프레임부(43)를 기준으로 상기 제2평면링크(42)가 회전 운동함에 따라 회전된다. 상기 평면축부(441)는 제2링크축에 고정되기도 하고, 상기 평면축부(441) 자체가 제2링크축으로 이루어질 수 있다.First, the planar shaft portion 441 is rotated as the second planar link 42 rotates with respect to the fixed frame portion 43. The planar shaft portion 441 may be fixed to the second link shaft, and the planar shaft portion 441 may be a second link shaft.

둘째, 상기 평면운동복귀부(443)는 상기 고정프레임부(43)를 기준으로 기준으로 상기 제2평면링크(42)를 원위치로 복귀시킨다. 상기 평면축부(441)에 가해지는 외력이 해제되는 경우, 또는 상기 평면축부(441)에 가해지는 외력이 부여된 저항보다 작아지는 경우, 상기 평면운동감지부(442)의 감지 신호를 바탕으로 하여 상기 고정프레임부(43)를 기준으로 상기 제2평면링크(42)를 원위치로 복귀시킨다.Second, the flat swinging ear portion 443 returns the second planar link 42 to the original position based on the fixed frame portion 43 as a reference. When the external force applied to the plane shaft portion 441 is released or when the external force applied to the plane shaft portion 441 becomes smaller than the applied resistance, The second planar link 42 is returned to the original position based on the fixed frame portion 43. [

셋째, 상기 평면브레이크부(444)는 상기 회전모듈결합부(411)를 기설정된 위치에 고정시킴에 있어서, 상기 고정프레임부(43)를 기준으로 상기 제2평면링크(42)가 기설정된 위치에 고정되도록 한다.Thirdly, the plane brake 444 is fixed to the predetermined position by fixing the second planar link 42 to the predetermined position .

상술한 설명에 따라 상기 마스터장치(100)는 상기 회전운동모듈(30)의 동작을 통해 상기 니들부(110)가 2자유도 회전 운동되도록 하고, 상기 평면운동모듈(40)의 동작을 통해 상기 니들부(110)가 2자유도 평면 운동되도록 하여 상기 니들부(110)가 인체 내부로 삽입되는 위치에 정위치되도록 한다. 이 상태에서 상기 마스터장치(100)는 상기 직선운동모듈(20)을 통해 상기 니들부(110)가 인체 내부로 삽입되도록 한다.According to the above description, the master device 100 causes the needle unit 110 to rotate in two degrees of freedom through the operation of the rotational motion module 30, The needle portion 110 is allowed to move in a two-degree-of-freedom planar motion so that the needle portion 110 is positively positioned at a position where the needle portion 110 is inserted into the human body. In this state, the master device 100 allows the needle unit 110 to be inserted into the human body through the rectilinear motion module 20.

상기 모드선택버튼부(50)는 도 3과 도 8에 도시된 바와 같이 상기 손잡이부(10)에 구비된다. 상기 모드선택버튼부(50)는 상기 직선운동모듈(20)이 동작되도록 하는 직선운동모드와, 상기 회전운동모듈(30)이 동작되도록 하는 회전운동모드와, 상기 평면운동모듈(40)이 동작되도록 하는 평면운동모드를 선택적으로 수행하도록 한다.The mode selection button unit 50 is provided in the handle 10 as shown in FIGS. The mode selection button unit 50 includes a linear motion mode in which the linear motion module 20 is operated and a rotational motion mode in which the rotation motion module 30 is operated, So as to selectively perform the planar motion mode.

상기 모드선택버튼부(50)는 상기 직선운동모드만을 선택하는 직선모드버튼부(51)와, 상기 회전운동모드만을 선택하는 회전모드버튼부(52)와, 상기 평면운동모드만을 선택하는 평면모드버튼부(53)를 포함한다. 여기서, 상기 니들부(110)의 미세조정을 위해 상기 평면모드버튼부(53)는 평면배치버튼부(54)와 미세조정버튼부(56)로 구분할 수 있다.The mode selection button unit 50 includes a linear mode button unit 51 for selecting only the linear motion mode, a rotation mode button unit 52 for selecting only the rotation mode, And a button unit 53. Here, the planar mode button unit 53 may be divided into a planar arrangement button unit 54 and a fine adjustment button unit 56 for fine adjustment of the needle unit 110.

상기 평면배치버튼부(54)는 상기 평면운동모드 중 상기 손잡이부(10)의 2자유도 평면 운동에 대한 제1평면운동량에 따라 상기 평면운동모듈(40)이 동작되도록 하는 제1평면모드만을 선택한다. 상기 미세조정버튼부(56)는 상기 제1평면운동량보다 작은 제2평면운동량에 따라 상기 평면운동모듈(40)이 동작되도록 하는 제2평면모드만을 선택한다.The planar arrangement button unit 54 is configured to allow the planar motion module 40 to operate in accordance with the first planar motion amount for the two degrees of freedom planar motion of the handle 10 during the planar motion mode Select. The fine adjustment button unit 56 selects only the second planar mode in which the planar motion module 40 is operated according to the second planar momentum smaller than the first planar momentum.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)에 따르면, 상기 모드선택버튼부(50)에서 어느 하나의 모드가 선택되면, 해당 운동모드에서만 동작되는 운동모듈에 의해 상기 니들부(110)가 제한적으로 동작되도록 한다. 이때, 해당 운동모드를 제외한 나머지 운동모드에 따른 상기 니들부(110)의 움직임은 발생하지 않는다.According to the master device 100 for mediating intervention according to the embodiment of the present invention, when any mode is selected in the mode selection button unit 50, the motion module operated only in the exercise mode, 110) to be limited. At this time, the movement of the needle unit 110 according to the other exercise modes except the corresponding exercise mode does not occur.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)는 상기 손잡이부(10)에 상기 직선운동모듈(20)과 상기 모드선택버튼부(50)가 구비되고, 상기 손잡이부(10)에 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40)이 차례로 결합되는 것을 설명하였으나, 여기에 한정하는 것은 아니고, 상기 손잡이부(10)에 상기 평면운동모듈(40)과 상기 회전운동모듈(30)이 차례로 결합될 수 있다.The master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention is provided with the linear motion module 20 and the mode selection button unit 50 on the handle 10, The planar motion module 40 and the planar motion module 40 are coupled to the rotary unit 30 and the planar motion module 40. However, (30) may be combined in order.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)는 클러치유닛(60)을 더 포함할 수 있다.The master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention may further include a clutch unit 60.

상기 클러치유닛(60)은 상기 직선운동모듈(20)과 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40)의 전체 동작 여부를 선택한다. 상기 클러치유닛(60)은 다양한 형태를 통해 on 상태가 되는 경우, 상기 직선운동모듈(20)과 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40)의 전체 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 클러치유닛(60)은 off 상태가 되는 경우, 상기 직선운동모듈(20)과 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40)의 전체 동작이 이루어지더라도 상기 니들부(110)가 움직이지 않는다.The clutch unit 60 selects whether the linear motion module 20, the rotary motion module 30, and the planar motion module 40 are fully operated. The clutch unit 60 may perform the entire operation of the linear motion module 20, the rotational motion module 30, and the planar motion module 40 when the clutch unit 60 is turned on through various forms. Even when the clutch unit 60 is in the off state and the entire operation of the linear motion module 20, the rotary motion module 30 and the planar motion module 40 is performed, the needle portion 110 ) Does not move.

일예로, 상기 클러치유닛(60)이 on 상태이고, 상기 모드선택버튼부(50)에 따른 운동모드가 선택되어야만, 선택된 해당 운동모드에 대응하는 운동모듈이 동작되어 상기 니들부(110)를 제한적으로 움직일 수 있다. 또한, 선택된 해당 운동모드를 제외한 나머지 운동모드에서 상기 니들부(110)의 움직임이 발생되지 않도록 한다.For example, when the clutch unit 60 is on and the exercise mode corresponding to the mode selection button unit 50 is selected, the exercise module corresponding to the selected exercise mode is operated to restrict the needle unit 110 Lt; / RTI > In addition, movement of the needle unit 110 is prevented from occurring in other exercise modes other than the selected exercise mode.

다른 예로, 상기 클러치유닛(60)이 off 상태인 경우에는, 상기 모드선택버튼부(50)에 따라 운동모드를 선택하였다하더라도, 상기 직선운동모듈(20)과 상기 회전운동모듈(30)이 동작될 수 있으나, 상기 니들부(110)는 동작되지 않는다.Alternatively, when the clutch unit 60 is in the off state, even if the motion mode is selected according to the mode selection button unit 50, the linear motion module 20 and the rotary motion module 30 are operated The needle portion 110 is not operated.

첫째, 상기 클러치유닛(60)이 off 상태이고, 상기 직선운동모드 또는 상기 회전운동모드를 선택한 경우, 상기 삽입샤프트부(21)가 왕복 운동하거나 상기 회전축부(311)는 회전될 수 있으나, 상기 니들부(110)는 고정된 상태를 유지하게 된다.First, when the clutch unit 60 is in the off state and the linear motion mode or the rotational motion mode is selected, the insertion shaft portion 21 may be reciprocated or the rotation axis portion 311 may be rotated, The needle portion 110 is kept in a fixed state.

둘째, 상기 클러치유닛(60)이 off 상태이고, 상기 평면운동모드를 선택한 경우, 상기 평면축부(441)는 회전되지 않으며, 상기 니들부(110)도 고정된 상태를 유지할 수 있다.Secondly, when the clutch unit 60 is in an off state and the planar motion mode is selected, the plane shaft portion 441 is not rotated, and the needle portion 110 can be maintained in a fixed state.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치는 마스터제어유닛(70)을 더 포함할 수 있다.The master device for intervention according to an embodiment of the present invention may further include a master control unit 70.

상기 마스터제어유닛(70)은 상기 모드선택버튼부(50)와 연계하여 상기 직선운동모듈(20)과 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40)의 동작을 제어한다. 상기 마스터제어유닛(70)은 상기 중재제어유닛(140)과 정보를 교환하여 동작 제어에 필요한 정보를 갱신할 수 있다.The master control unit 70 controls the operation of the linear motion module 20, the rotational motion module 30 and the planar motion module 40 in conjunction with the mode selection button unit 50. The master control unit 70 may exchange information with the arbitration control unit 140 to update information necessary for operation control.

상기 마스터제어유닛(70)의 세부 제어동작은 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)의 제어방법을 통해 설명하기로 한다.The detailed control operation of the master control unit 70 will be described with reference to a control method of the master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention described later.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치의 제어방법에 대하여 설명한다.A control method of a master device for intervention according to an embodiment of the present invention will be described.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치의 제어방법을 도시한 도면으로써, 도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)의 제어방법은 모드선택단계(S3)와, 경로조정단계(S4)와, 직선모드단계(S5)와, 직선조정단계(S51)를 포함한다.FIG. 9 is a view illustrating a control method of a master device for intervention according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 9, a master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention, Includes a mode selection step S3, a path adjustment step S4, a straight line mode step S5 and a straight line adjustment step S51.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)의 제어방법은 클러치단계(S2)를 더 포함할 수 있다.Here, the control method of the master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention may further include a clutch step S2.

상기 클러치단계(S2)는 상기 직선운동모듈(20)과 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40)의 전체 동작 여부를 선택한다. 상기 클러치단계(S2)는 상기 마스터제어유닛(70)을 통해 상기 클러치유닛(60)의 동작에 따른 정보를 수집함으로써, 상기 직선운동모듈(20)과 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40)의 전체 동작 여부를 선택할 수 있다. 상기 클러치단계(S2)는 상기 클러치유닛(60)의 설명을 참조한다. 여기서, 상기 클러치단계(S2)는 상기 모드선택단계(S3) 또는 상기 직선모드단계(S5) 이전에 수행하는 것으로 표현하였으나, 상기 모드선택단계(S3) 또는 상기 직선모드단계(S5) 이후에 수행할 수 있다.The clutch step S2 selects whether or not the linear motion module 20, the rotary motion module 30 and the planar motion module 40 are fully operated. The clutch step S2 collects information on the operation of the clutch unit 60 through the master control unit 70 so that the linear motion module 20 and the rotational motion module 30, It is possible to select whether the module 40 is fully operated or not. The clutch step (S2) refers to the description of the clutch unit (60). Here, the clutch step S2 is performed before the mode selection step S3 or the linear mode step S5, but may be performed after the mode selection step S3 or the linear mode step S5. can do.

상기 모드선택단계(S3)는 상기 회전운동모드와 상기 평면운동모드 중 어느 하나를 선택한다. 상기 모드선택단계(S3)는 상기 회전운동모드를 선택하는 회전모드단계(S31)와, 상기 평면운동모드를 선택하는 평면모드단계(S32)를 포함할 수 있다. 상기 모드선택단계(S3)는 상기 마스터제어유닛(70)을 통해 상기 모드선택버튼부(50)의 동작에 따른 정보를 수집함으로써, 상기 회전운동모드와 상기 평면운동모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 상기 모드선택단계(S3)는 상기 모드선택버튼부(50)의 설명을 참조한다.The mode selection step S3 selects either the rotational motion mode or the planar motion mode. The mode selection step S3 may include a rotation mode step S31 for selecting the rotational motion mode and a planar mode step S32 for selecting the planar motion mode. The mode selection step S3 may select one of the rotational motion mode and the planar motion mode by collecting information according to the operation of the mode selection button unit 50 through the master control unit 70 . The mode selection step (S3) refers to the description of the mode selection button unit (50).

상기 경로조정단계(S4)는 상기 모드선택단계(S3)에 따라 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40) 중 선택되는 하나의 운동모듈만을 동작시킨다. 상기 모드선택단계(S3)와 연계하여 상기 회전운동모듈(30)만을 동작시키는 회전조정단계(S41)와, 상기 평면운동모듈(40)만을 동작시키는 평면조정단계(S42)를 포함할 수 있다. 상기 경로조정단계(S4)는 상기 마스터제어유닛(70)을 통해 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40) 중 선택되는 하나의 운동모듈의 동작에 따른 정보를 수집하고, 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40) 중 선택되는 하나의 운동모듈에 피드백시킴으로써, 상기 회전운동모듈(30)과 상기 평면운동모듈(40) 중 선택되는 하나의 운동모듈만을 동작시킬 수 있다. 상기 경로조정단계(S4)는 상기 회전운동모듈(30) 또는 상기 평면운동모듈(40)의 설명을 참조한다.The path adjustment step S4 operates only one motion module selected from the rotational motion module 30 and the planar motion module 40 according to the mode selection step S3. A rotation adjusting step S41 for operating only the rotational motion module 30 in conjunction with the mode selecting step S3 and a plane adjusting step S42 for operating only the planar motion module 40. [ The path adjustment step S4 collects information related to the operation of one motion module selected from the rotational motion module 30 and the planar motion module 40 through the master control unit 70, It is possible to operate only one motion module selected from the rotational motion module 30 and the planar motion module 40 by feeding back to one selected motion module among the motion module 30 and the planar motion module 40 have. The path adjustment step S4 refers to the description of the rotational motion module 30 or the planar motion module 40.

상기 직선모드단계(S5)는 상기 경로조정단계(S4)를 거친 다음, 상기 직선운동모드를 선택한다. 상기 직선모드단계(S5)는 상기 마스터제어유닛(70)을 통해 상기 모드선택버튼부(50)의 동작에 따른 정보를 수집함으로써, 상기 직선운동모드를 선택할 수 있다. 상기 직선모드단계(S5)는 상기 모드선택버튼부(50)의 설명을 참조한다.In the linear mode step S5, after the path adjusting step S4, the linear motion mode is selected. The linear mode step S5 may select the linear motion mode by collecting information according to the operation of the mode selection button unit 50 through the master control unit 70. [ In the linear mode step S5, the description of the mode selection button unit 50 is referred to.

싱기 직선조정단계(S51)는 상기 직선모드단계(S5)에 따라 상기 직선운동모듈(20)만을 동작시킨다. 상기 직선조정단계(S51)는 상기 마스터제어유닛(70)을 통해 상기 직선운동모듈(20)의 동작에 따른 정보를 수집하고, 상기 직선운동모듈(20)에 피드백시킴으로써, 상기 직선운동모듈(20)만을 동작시킬 수 있다. 상기 직선조정단계(S51)는 상기 직선운동모듈(20)의 설명을 참조한다.The linear straightening step S51 operates only the linear motion module 20 according to the linear mode step S5. The linear adjustment step S51 collects information on the operation of the linear motion module 20 through the master control unit 70 and feeds back the information to the linear motion module 20, Can be operated. The rectilinear adjustment step S51 refers to the description of the rectilinear motion module 20.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)의 제어방법은 햅틱감각비교단계(S7)와, 햅틱감각발생단계(S71)를 더 포함할 수 있다.The control method of the master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention may further include a haptic sensory comparison step S7 and a haptic sensory generation step S71.

상기 햅틱감각비교단계(S7)는 기설정된 경고영역에 상기 니들부(110)가 진입하는지 여부를 판단한다. 상기 햅틱감각비교단계(S7)는 상기 마스터제어유닛(70)에 수집된 정보를 바탕으로 기설정된 경고영역에서의 상기 니들부(110) 위치를 비교함으로써, 기설정된 경고영역에서 상기 니들부(110)의 진입 여부를 판단할 수 있다.The haptic sensory comparison step S7 determines whether the needle unit 110 enters the predetermined warning area. The haptic sensory comparison step S7 compares the position of the needle part 110 in the predetermined warning area based on the information collected in the master control unit 70 so that the needle part 110 ) Can be judged.

상기 햅틱감각발생단계(S71)는 상기 햅틱감각비교단계(S7)를 거쳐 기설정된 경고영역에 상기 니들부(110)가 진입하는 경우, 사용자에게 햅틱 감각을 제공하기 위하여 상기 삽입샤프트부(21)를 진동시킨다. 상기 햅틱감각발생단계(S71)는 상기 마스터제어유닛(70)에 수집된 정보를 바탕으로 상기 햅틱감각발생부(24)에 피드백시킴으로써, 상기 삽입샤프트부(21)를 진동시킬 수 있다.The haptic sensory generation step S71 may be performed by the insertion shaft unit 21 to provide a haptic sensation to the user when the needle unit 110 enters the predetermined warning area through the haptic sensory comparison step S7. . The haptic sensory generation step S71 may vibrate the insertion shaft part 21 by feeding back to the haptic sensory generation part 24 based on the information collected in the master control unit 70. [

상기 햅틱감각비교단계(S7)와 상기 햅틱감각발생단계(S71)는 상기 햅틱감각발생부(24)의 설명을 참조한다.The haptic sensory comparison step S7 and the haptic sensory generation step S71 refer to the description of the haptic sensory generation unit 24.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)의 제어방법은 햅틱비교단계(S8)와, 햅틱위험단계(S81)를 더 포함할 수 있다.The control method of the master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention may further include a haptic comparison step S8 and a haptic danger step S81.

상기 햅틱비교단계(S8)는 기설정된 경고영역 중 위험대상이 존재하는 위험영역에 상기 니들부(110)가 진입하는지 여부를 판단한다. 상기 햅틱비교단계(S8)는 상기 마스터제어유닛(70)에 수집된 정보를 바탕으로 기설정된 위험영역에서의 상기 니들부(110) 위치를 비교함으로써, 기설정된 위험영역에서 상기 니들부(110)의 진입 여부를 판단할 수 있다.The haptic comparison step S8 determines whether the needle unit 110 enters a dangerous area in which a dangerous object exists in a predetermined warning area. The haptic comparison step S8 compares the position of the needle part 110 in a predetermined dangerous area based on the information collected in the master control unit 70, Can be determined.

상기 햅틱위험단계(S81)는 상기 햅틱비교단계(S8)를 거쳐 기설정된 위험영역에 상기 니들부(110)가 진입하는 경우, 상기 니들부(110)를 정지시킨다. 상기 햅틱위험단계(S81)는 상기 마스터제어유닛(70)에 수집된 정보를 바탕으로 상기 직선운동모듈(20)과 상기 니들부(110) 측에 피드백시킴으로써, 상기 니들부(110)를 정지시킬 수 있다.The haptic risk step S81 stops the needle unit 110 when the needle unit 110 enters the predetermined dangerous area through the haptic comparison step S8. The haptic risk step S81 is performed by feeding back the feedback information to the linear motion module 20 and the needle unit 110 based on the information collected by the master control unit 70 to stop the needle unit 110 .

상기 햅틱비교단계(S8)와 상기 햅틱위험단계(S81)는 상기 햅틱감각발생부(24)의 설명을 참조한다.The haptic comparing step S8 and the haptic risk step S81 refer to the description of the haptic sensory generating unit 24. [

상기 햅틱위험단계(S81)를 거친 다음에는 상기 삽입샤프트부(21)를 진행 방향의 역방향으로 이동시켜 상기 삽입샤프트부(21)의 역방향 진행에 따른 신호를 상기 니들부(110) 측으로 전달한다. 이에 따라 상기 니들부(110)를 진행 방향의 역방향으로 이동시킬 수 있다. 그러면, 상기 니들부(110)도 진행 방향의 역방향으로 이동되고, 기설정된 위험영역 또는 기설정된 경고영역 밖으로 상기 니들부(110)를 이동시킬 수 있다.After passing through the haptic risk step S81, the insertion shaft portion 21 is moved in a direction opposite to the advancing direction to transmit a signal in the reverse direction of the insertion shaft portion 21 to the needle portion 110 side. Accordingly, the needle unit 110 can be moved in a direction opposite to the advancing direction. Then, the needle unit 110 is also moved in the reverse direction of the traveling direction, and the needle unit 110 can be moved out of the predetermined danger area or the predetermined warning area.

본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)의 제어방법은 세팅단계(S1)를 더 포함할 수 있다.The control method of the master device 100 for intervention according to an embodiment of the present invention may further comprise a setting step S1.

상기 세팅단계(S1)는 상기 마스터제어유닛(70)을 통해 상기 직선운동모듈(20)과, 상기 회전운동모듈(30)과, 상기 평면운동모듈(40)을 초기화한다. 상기 세팅단계(S1)는 상기 마스터제어유닛(70)을 상기 니들부(110) 측의 제어유닛(상기 중재제어유닛(150))에 연결하여 두 제어유닛 사이에서 교환되는 정보를 바탕으로 상기 직선운동모듈(20)과, 상기 회전운동모듈(30)과, 상기 평면운동모듈(40)을 초기화할 수 있다. 상기 세팅단계(S1)를 통해 교환된 정보는 상기 디스플레이(150)에 표시될 수 있다.The setting step S1 initializes the linear motion module 20, the rotational motion module 30, and the planar motion module 40 through the master control unit 70. The setting step S1 connects the master control unit 70 to a control unit on the side of the needle unit 110 (the arbitration control unit 150), and based on the information exchanged between the two control units, The motion module 20, the rotation module 30, and the planar motion module 40 may be initialized. The information exchanged through the setting step (S1) may be displayed on the display (150).

상기 세팅단계(S1)는 본 발명의 일 실시예에 따른 중재시술용 마스터장치(100)의 제어방법의 가장 처음에 실시되는 것이 유리하다.The setting step S1 is advantageously performed at the beginning of the control method of the master device 100 for intervention according to the embodiment of the present invention.

상술한 중재시술용 마스터장치와 마스터장치의 제어방법 그리고 이것을 이용한 원격중재시술장치에 따르면, 로봇을 이용하여 원격으로 중재시술을 수행하기 위해 개발된 원격중재시술장치에서 상기 슬레이브로봇(130) 및 상기 니들구동부(120)에 사용자의 움직임 명령을 전달하고, 사용자에게는 각 시술 단계에 맞는 움직임 자유도 제한과 시술 시 발생하는 정보를 햅틱 감각을 전달할 수 있다.According to the above-described master device for interventional procedures, the control method for the master device, and the remote interventional treatment device using the same, the slave robot 130 and the slave robot 130, which are developed for performing the interventional procedure remotely using the robot, A user's motion command is transmitted to the needle driver 120, and the user can transmit the haptic sensation to the motion restriction degree corresponding to each operation step and information generated during the operation.

특히, 중재시술용 마스터장치를 통해 자동으로 상기 니들부를 인체 내부에 삽입할 수 있고, 방사선 피폭 등으로부터 의료진을 보호할 수 있다. 또한, 상기 니들부(110)의 5자유도에 대하여 1자유도의 직선 운동과 2자유도의 회전 운동과 2자유도의 평면 운동을 선택적으로 움직임으로써, 인체 내부에 삽입되는 상기 니들부(110)의 정확도를 향상시키고, 상기 니들부(110)를 인체 내부에 삽입하는 과정에서 마스터장치의 동작에 의해 상기 니들부(110)가 떨리는 것을 방지하며, 마스터장치를 조작함에 있어서 선택된 운동모드에 나머지 운동모드가 간섭되는 것을 방지할 수 있다.In particular, the needle portion can be automatically inserted into the human body through the master device for intervention, and the medical staff can be protected from radiation exposure or the like. In addition, by selectively moving a linear motion of one degree of freedom, a rotational motion of two degrees of freedom, and a plane of two degrees of freedom with respect to five degrees of freedom of the needle portion 110, the accuracy of the needle portion 110 inserted into the human body And prevents the needle unit 110 from being shaken by the operation of the master unit in the course of inserting the needle unit 110 into the human body and prevents the remaining motion mode from interfering with the selected exercise mode in operating the master unit Can be prevented.

또한, 상기 니들부(110)의 움직임 범위가 확장되고, 상기 니들부(110)의 자유도를 확장시키면서도, 2자유도 회전 운동과 2자유도 평면 운동을 제한하여 상기 니들부(110)가 떨리는 것을 방지하고, 중재시술에서 요구하는 상기 니들부(110)가 안정되게 삽입되도록 할 수 있다.Further, the movement range of the needle portion 110 is extended, and the degree of freedom of the needle portion 110 is extended, and the needle portion 110 is shaken by restricting the two degrees of freedom rotational motion and the two degrees of freedom planar motion And the needle portion 110 required in the intervention procedure can be stably inserted.

또한, 상기 니들부(110)의 5자유도 동작에 대응하여 상기 삽입샤프트부(21)의 직선 운동, 상기 손잡이부(10)의 2자유도 회전 운동, 상기 손잡이부(10)의 2자유도 평면 운동을 구현하여 상기 니들부(110)의 5자유도 동작을 안정되게 구현할 수 있다.The linear motion of the insertion shaft portion 21, the two-degree-of-freedom rotational movement of the knob portion 10, the two degrees of freedom of the knob portion 10 corresponding to the five degrees of freedom operation of the needle portion 110, It is possible to stably implement the 5 degrees of freedom operation of the needle unit 110 by implementing the planar motion.

또한, 각각의 자유도 운동에 대한 구동입력과 반발력 구현이 자유로우며, 상기 니들부(110)의 5자유도 동작을 분리하고, 분리된 5자유도 동작에 대하여 각각의 구동모드를 명확하게 구분함은 물론, 각각의 구동모드에서 개별 동작의 구현을 간편하게 할 수 있다.Also, the drive input and repulsive forces are freely implemented for each degree of freedom motion, and the five degree of freedom operation of the needle portion 110 is separated and the respective driving modes are clearly distinguished for the separated five degree of freedom operation As well as to simplify the implementation of the individual operation in each drive mode.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Modify or modify the Software.

10: 손잡이부 20: 직선운동모듈
21: 삽입샤프트부 22: 직선운동감지부
23: 직선운동복귀부 24: 햅틱감각발생부
30: 회전운동모듈 31: 제1수동액츄에이터유닛
311: 회전축부 312: 회전운동감지부
313: 회전브레이크부 314: 회전브라켓
315: 회전하우징 32: 제2수동액츄에이터유닛
33: 링크어셈블리 331: 탑고정부
332: 바텀고정부 333: 회전링크유닛
334: 평면모듈결합부 40: 평면운동모듈
41: 제1평면링크 411: 회전모듈결합부
42: 제2평면링크 43: 고정프레임부
44: 제1능동액츄에이터유닛 441: 평면축부
442: 평면운동감지부 443: 평면운동복귀부
444: 평면브레이크부 45: 제2능동액츄에이터유닛
50: 모드선택버튼부 51: 직선모드버튼부
52: 회전모드버튼부 53: 평면모드버튼부
54: 평면배치버튼부 56: 미세조정버튼부
60: 클러치유닛 70: 마스터제어유닛
100: 마스터장치 101: 고정베이스
110: 니들부 120: 니들구동부
130: 슬레이브로봇 140: 중재제어유닛
150: 디스플레이 160: 접속유닛
S1: 세팅단계 S2: 클러치단계 S3: 모드선택단계
S31: 회전모드단계 S32: 평면모드단계 S4: 경로조정단계
S41: 회전조정단계 S42: 평면조정단계 S5: 직선모드단계
S51: 직선조정단계 S6: 완료확인단계 S7: 햅틱감각비교단계
S71: 햅틱감각발생단계 S8: 햅틱비교단계 S81: 햅틱위험단계10: Handle 20: Linear motion module
21: insertion shaft portion 22: linear movement sensing portion
23: Straight swim wear ear 24: Haptic sensory generation part
30: rotational motion module 31: first manual actuator unit
311: rotation shaft part 312: rotation movement sensing part
313: rotation brake part 314: rotation bracket
315: rotation housing 32: second manual actuator unit
33: link assembly 331:
332: bottom fixing portion 333: rotating link unit
334: plane module coupling part 40: planar motion module
41: first plane link 411: rotation module coupling part
42: second planar link 43: fixed frame part
44: first active actuator unit 441:
442: Plane movement sensing part 443: Flat sportswear
444: plane brake portion 45: second active actuator unit
50: mode selection button section 51: linear mode button section
52: rotation mode button section 53: flat mode button section
54: plane arrangement button section 56: fine adjustment button section
60: clutch unit 70: master control unit
100: Master device 101: Fixed base
110: Needle part 120: Needle drive part
130: Slave robot 140: Arbitration control unit
150: display 160: connection unit
S1: Setting step S2: Clutch step S3: Mode selection step
S31: rotation mode step S32: plane mode step S4: path adjustment step
S41: rotation adjustment step S42: plane adjustment step S5: linear mode step
S51: straight line adjustment step S6: completion confirmation step S7: haptic sensory comparison step
S71: Haptic sense generation step S8: Haptic comparison step S81: Haptic risk step

Claims (16)

중재시술을 위한 니들부의 5자유도 동작을 구현하기 위한 중재시술용 마스터장치이고,
사용자의 파지를 위한 손잡이부;
상기 니들부가 1자유도 직선 운동하도록 상기 손잡이부에 구비되는 직선운동모듈;
상기 니들부가 2자유도 회전 운동하도록 상기 손잡이부와 결합되는 회전운동모듈;
상기 니들부가 2자유도 평면 운동하도록 상기 회전운동모듈과 결합되는 평면운동모듈; 및
상기 직선운동모듈이 동작되도록 하는 직선운동모드와, 상기 회전운동모듈이 동작되도록 하는 회전운동모드와, 상기 평면운동모듈이 동작되도록 하는 평면운동모드를 선택적으로 수행하도록 상기 손잡이부에 구비되는 모드선택버튼부;를 포함하고,
상기 모드선택버튼부에서 어느 하나의 모드가 선택되면, 해당 운동모드에서만 동작되는 운동모듈에 의해 상기 니들부가 제한적으로 동작되도록 하고, 해당 운동모드를 제외한 나머지 운동모드에 따른 상기 니들부의 움직임은 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.A master device for an intervention procedure for implementing a 5-degree-of-freedom operation of a needle part for intervention,
A handle for gripping the user;
A linear motion module provided on the handle to allow the needle to linearly move in one degree of freedom;
A rotatable module coupled to the handle to allow the needle to rotate in two degrees of freedom;
A planar motion module coupled to the rotational module such that the needle portion is two-degree-of-freedom planar motion; And
A mode selecting unit included in the knob unit to selectively perform a linear motion mode in which the linear motion module is operated, a rotational motion mode in which the rotational motion module is operated, and a planar motion mode in which the planar motion module is operated, Button portion,
When one of the modes is selected in the mode selection button unit, the needle unit is limitedly operated by a motion module operated only in the motion mode, and movement of the needle unit according to the other motion modes except for the motion mode occurs The master device for interventional treatment. 제1항에 있어서,
상기 직선운동모듈은,
상기 손잡이부에 왕복 운동 가능하게 결합되는 삽입샤프트부;
상기 삽입샤프트부의 직선운동량을 감지하는 직선운동감지부; 및
사용자에게 햅틱 감각을 제공하기 위하여 상기 삽입샤프트부를 진동시키는 햅틱감각발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.The method according to claim 1,
The linear motion module includes:
An insertion shaft portion reciprocally coupled to the handle portion;
A linear motion sensor for sensing a linear motion of the insertion shaft; And
And a haptic sensory generator for vibrating the insertion shaft to provide a haptic sensation to the user. 제2항에 있어서,
상기 직선운동모듈은,
상기 삽입샤프트부를 원위치로 복귀시키는 직선운동복귀부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.3. The method of claim 2,
The linear motion module includes:
Further comprising: a linear swinging knob portion (50) for returning the insertion shaft portion to an original position. 제1항에 있어서,
상기 회전운동모듈은,
상기 손잡이부가 결합되는 링크어셈블리;
상기 링크어셈블리에 결합되고, 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동에 대한 회전운동량을 감지하거나 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동을 정지시키는 제1수동액츄에이터유닛; 및
상기 제1수동액츄에이터유닛에서 이격된 상태로 상기 링크어셈블리에 결합되고, 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동에 대한 회전운동량을 감지하거나 상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동을 정지시키는 제2수동액츄에이터유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.The method according to claim 1,
The rotary motion module includes:
A link assembly to which the handle portion is coupled;
A first manual actuator unit coupled to the link assembly and sensing a rotational momentum for two degrees of freedom rotational motion of the knob or stopping rotational motion of two degrees of freedom of the knob; And
A second passive actuator unit coupled to the link assembly in a state spaced apart from the first passive actuator unit, for sensing a rotational momentum for two degrees of freedom rotational motion of the knob or for stopping rotational motion of two degrees of freedom of the knob; And a master device for interventional treatment. 제5항에 있어서,
상기 제1수동액츄에이터모듈은,
상기 손잡이부의 2자유도 회전 운동에 따라 회전되도록 상기 링크어셈블리에 결합되는 회전축부;
상기 회전축부에 구비되어 상기 회전축부의 회전운동량을 감지하는 회전운동감지부; 및
상기 모드선택버튼부에 의해 상기 직선운동모드 또는 상기 평면운동모드가 수행되는 경우, 상기 회전축부를 정지시키는 회전브레이크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.6. The method of claim 5,
The first passive actuator module includes:
A rotation axis portion coupled to the link assembly to be rotated according to two-degree-of-freedom rotation of the handle;
A rotation movement sensing unit provided on the rotation axis unit and sensing a rotation moment of the rotation axis unit; And
And a rotation brake unit for stopping the rotation axis unit when the linear motion mode or the planar motion mode is performed by the mode selection button unit. 제1항에 있어서,
상기 평면운동모듈은,
일측에 상기 회전운동모듈이 고정되는 회전모듈결합부가 구비되는 제1평면링크;
일측이 제1링크축을 매개로 상기 제1평면링크의 타측에 링크 결합되는 제2평면링크;
일측이 제2링크축을 매개로 상기 제2평면링크의 타측에 링크 결합되고, 타측이 마스터장치가 설치되는 본체의 고정베이스에 고정되는 고정프레임부;
상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크의 회전운동량을 감지하는 제1능동액츄에이터유닛; 및
상기 고정프레임부를 기준으로 상기 제2평면링크의 회전운동량을 감지하는 제2능동액츄에이터유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.The method according to claim 1,
Wherein the planar motion module comprises:
A first planar link having a rotation module coupling portion to which the rotation module is fixed;
A second planar link whose one side is linked to the other side of the first planar link via a first link axis;
A fixed frame part having one side linked to the other side of the second planar link via a second link shaft and the other side fixed to a fixed base of the main body on which the master device is installed;
A first active actuator unit for sensing a rotational moment of the first planar link based on the second planar link; And
And a second active actuator unit for sensing an amount of rotation of the second planar link with reference to the fixed frame part. 제6항에 있어서,
상기 제1능동액츄에이터유닛은,
상기 제1링크축에 결합되고, 상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크가 회전 운동함에 따라 회전되는 평면축부; 및
상기 평면축부에 구비되어 상기 평면축부의 회전운동량을 감지하는 평면운동감지부;를 포함하고,
상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크를 원위치로 복귀시키는 평면운동복귀부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.The method according to claim 6,
The first active actuator unit includes:
A planar shaft portion coupled to the first link shaft and rotated as the first planar link rotates with respect to the second planar link; And
And a planar motion sensing part provided on the planar shaft part to sense an amount of rotation of the planar shaft part,
Further comprising: a planetary moving wearer's ear portion for returning the first planar link to an original position based on the second planar link. 제6항에 있어서,
상기 제1능동액츄에이터유닛은,
상기 제1링크축에 결합되고, 상기 제2평면링크를 기준으로 상기 제1평면링크가 회전 운동함에 따라 회전되는 평면축부; 및
상기 평면축부에 구비되어 상기 평면축부의 회전운동량을 감지하는 평면운동감지부;를 포함하고,
상기 회전모듈결합부를 기설정된 위치에 고정시키는 평면브레이크부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.The method according to claim 6,
The first active actuator unit includes:
A planar shaft portion coupled to the first link shaft and rotated as the first planar link rotates with respect to the second planar link; And
And a planar motion sensing part provided on the planar shaft part to sense an amount of rotation of the planar shaft part,
And a planar brake unit for fixing the rotation module coupling unit at a predetermined position. 제1항에 있어서,
상기 모드선택버튼부는,
상기 직선운동모드만을 선택하는 직선모드버튼부;
상기 회전운동모드만을 선택하는 회전모드버튼부; 및
상기 평면운동모드만을 선택하는 평면모드버튼부;를 포함하고,
상기 평면모드버튼부는,
상기 평면운동모드 중 상기 손잡이부의 2자유도 평면 운동에 대한 제1평면운동량에 따라 상기 평면운동모듈이 동작되도록 하는 제1평면모드만을 선택하는 평면배치버튼부; 및
상기 제1평면운동량보다 작은 제2평면운동량에 따라 상기 평면운동모듈이 동작되도록 하는 제2평면모드만을 선택하는 미세조정버튼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.The method according to claim 1,
The mode selection button unit,
A linear mode button unit for selecting only the linear motion mode;
A rotation mode button unit for selecting only the rotational motion mode; And
And a planar mode button unit for selecting only the planar motion mode,
The flat mode button unit,
A planar layout button unit for selecting only a first planar mode in which the planar motion module is operated according to a first planar momentum for the two degrees of freedom planar motion of the handle in the planar motion mode; And
And a fine adjustment button unit for selecting only a second planar mode in which the planar motion module is operated according to a second planar momentum smaller than the first planar momentum. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 직선운동모듈과 상기 회전운동모듈과 상기 평면운동모듈의 전체 동작 여부를 선택하는 클러치유닛;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
Further comprising a clutch unit for selecting whether or not the linear motion module, the rotational motion module, and the planar motion module are fully operated. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모드선택버튼부와 연계하여 상기 직선운동모듈과 상기 회전운동모듈과 상기 평면운동모듈의 동작을 제어하는 마스터제어유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
And a master control unit for controlling operations of the linear motion module, the rotational motion module, and the planar motion module in association with the mode selection button unit. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 마스터장치의 제어방법이고,
상기 회전운동모드와 상기 평면운동모드 중 어느 하나를 선택하는 모드선택단계;
상기 모드선택단계에 따라 상기 회전운동모듈과 상기 평면운동모듈 중 선택되는 하나의 운동모듈만을 동작시키는 경로조정단계;
상기 경로조정단계를 거친 다음, 상기 직선운동모드를 선택하는 직선모드단계; 및
상기 직선모드단계에 따라 상기 직선운동모듈만을 동작시키는 직선조정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치의 제어방법.A control method of a master device according to any one of claims 1 to 9,
A mode selecting step of selecting either the rotational motion mode or the planar motion mode;
A path adjusting step of operating only one motion module selected from the rotational motion module and the planar motion module according to the mode selection step;
A linear mode step of selecting the linear motion mode after the path adjustment step; And
And a linear adjustment step of operating only the linear motion module according to the linear mode step. 제12항에 있어서,
상기 직선조정단계를 거치면서 기설정된 경고영역에 상기 니들부가 진입하는지 여부를 판단하는 햅틱감각비교단계; 및
상기 햅틱감각비교단계를 거쳐 기설정된 경고영역에 상기 니들부가 진입하는 경우, 사용자에게 햅틱 감각을 제공하기 위하여 상기 삽입샤프트부를 진동시키는 햅틱감각발생단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치의 제어방법.13. The method of claim 12,
A haptic sensory comparison step of determining whether the needle enters the predetermined warning area through the linear adjustment step; And
And a haptic sensory generating step of causing the insertion shaft part to vibrate to provide a haptic sensation to the user when the needle enters the predetermined warning area through the haptic sensory comparison step, A method of controlling a device. 제13항에 있어서,
기설정된 경고영역 중 위험대상이 존재하는 위험영역에 상기 니들부가 진입하는지 여부를 판단하는 햅틱비교단계; 및
상기 햅틱비교단계를 거쳐 기설정된 위험영역에 상기 니들부가 진입하는 경우, 상기 니들부를 정지시키는 햅틱위험단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치의 제어방법.14. The method of claim 13,
A haptic comparison step of determining whether or not the needle part enters a dangerous area in which a dangerous object exists among predetermined warning areas; And
Further comprising: a haptic danger step of stopping the needle unit when the needle enters the predetermined dangerous area through the haptic comparison step. 제12항에 있어서,
상기 직선모듈과 상기 회전모듈과 상기 평면모듈의 전체 동작 여부를 선택하는 클러치유닛의 동작 여부를 선택하는 클러치단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중재시술용 마스터장치의 제어방법.13. The method of claim 12,
Further comprising a clutch step of selecting whether to operate the clutch unit for selecting whether the linear module, the rotary module, and the planar module are fully operated. 중재시술을 위한 니들부의 5자유도 동작을 구현하는 원격중재시술장치이고,
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 마스터장치;
상기 직선운동모듈의 동작에 따라 상기 니들부를 1자유도 직선 운동시키는 니들구동부;
상기 회전운동모듈의 동작에 따라 상기 니들부를 2자유도 회전 운동시키거나 상기 평면운동모듈의 동작에 따라 상기 니들부를 2자유도 평면 운동시키는 슬레이브로봇; 및
상기 마스터장치의 동작에 따라 상기 니들구동부의 동작과 상기 슬레이브로봇의 동작을 제어하는 중재제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격중재시술장치.A remote-interventional treatment device for implementing a five-degree-of-freedom operation of a needle for an interventional procedure,
A master device according to any one of claims 1 to 9,
A needle driver for linearly moving the needle portion in one degree of freedom according to an operation of the linear motion module;
A slave robot for rotating the needle portion in two degrees of freedom according to an operation of the rotary motion module or performing a two-degree-of-freedom planar motion of the needle portion according to an operation of the planar motion module; And
And an arbitration control unit for controlling the operation of the needle driver and the operation of the slave robot according to the operation of the master device.
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