KR20170031595A - 조종 가능한 복강경 수술기구 - Google Patents

조종 가능한 복강경 수술기구 Download PDF

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KR20170031595A
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웬-밍 수
치-훙 리
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코아바이오 테크놀로지스 코., 엘티디.
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Abstract

조종가능한 복강경 수술기구가 제공된다. 조종가능한 복강경 수술기구는 전송부, 제1 디스크, 제2 디스크, 벤딩부, 제3 디스크, 작업부 및 핸들부를 포함한다. 조종가능한 복강경 수술기구는 적어도 두 방향 제어를 외과 수술에 제공하며, 분해하고 재조립하기 용이하고, 한손으로 작동할 수 있으며, 청소 및 소독하는 것이 쉽다.

Description

조종 가능한 복강경 수술기구{STEERABLE LAPAROSCOPIC INSTRUMENT}
본 발명은 복강경 수술기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조종 가능한 복강경 수술기구에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 복강경 수술기구는 일반적으로 단지 단일 방향 제어(single directional control)를 갖는데, 즉 튜브(1)의 360도 회전 제어는 작업부(2,workin part)가 다양한 각도에서 작업을 할 수 있게 한다. 작업부(2)는 가위, 집게, 또는 유사한 종류의 것 일 수 있다. 그러나 최소로 절개하는 수술 동안에 적절한 방향으로 이러한 수술기구의 작업부(2)를 조정하는 것은 제한된 수술 공간으로 인해 어려울 것이다.
따라서, 최소로 절개하는 수술을 수행하는데 있어 최대한의 자유도(degree of freedom)를 갖게끔 외과 의사에게 다양한 방향 제어를 제공하는 향상된 복강경 수술기구를 개발하는 것이 이 분야에서 긴급히 요구된다.
본 발명은 조종 가능한 복강경 수술기구을 제공하기 위한 것이다.
따라서, 본 발명은, 적어도 두 방향 제어(two directional controls)를 갖는 조종 가능한 복강경 수술기구를 제공한다. 조종 가능한 복강경 수술기구는 전송부(transmission part), 제1 디스크, 제2 디스크, 벤딩부(bending part), 제3 디스크, 작동부(working part), 및 핸들부(handle part)를 포함한다.
전송부는 제1 단부 및 제2 단부를 갖으며, 내부튜브 및 외부튜브를 포함하는데, 양 튜브는 제1 축을 따라 연장된다.
제1 디스크는 전송부의 제1 단부에 배치된다. 제1 디스크는 외부튜브와 연결되어 제1 축 상에서의 외부튜브의 회전을 제어하는데 사용된다.
제2 디스크는 또한 전송부의 제1 단부에 배치된다. 제2 디스크는 내부튜브와 연결되어 제1 축을 따라 내부튜브의 이동(movement)을 제어하는데 사용된다.
벤딩부는 전송부의 제2 단부에 대해 피봇가능하게 연결된다. 또한, 벤딩부는, 피봇가능하게 연결된 슬라이딩 링키지(sliding linkage)를 갖는다. 슬라이딩 링키지는 내부튜브와 연결된다.
제3 디스크는 전송부의 제1 단부에 배치된다. 제3 디스크는, 함께 연결된 중앙 전송 로드(center transmission rod)를 포함한다. 중앙 전송 로드는 제1 축을 따라 연장된다.
작업부는 벤딩부에 연결된다. 작업부는 제2 축을 따라서 연장되며, 커넥팅 부재(connecting member), 제3 단부, 제4 단부 및 집게류 부재(plier-like member)를 갖는다. 커넥팅 부재는 제3 단부에 배치되고, 집게류 부재는 제4 단부에 배치된다. 또한, 작업부는 중앙 전송 로드를 통해 제3 디스크와 연결된다.
핸들부는 전송부의 제1 단부의 측면(side)에 배치된다. 핸들부는 제어부재(control member) 및 핸들을 포함한다. 제어부재는 중앙 전송 로드와 연결되어, 제1 축을 따라 중앙 전송 로드의 이동을 제어하는데 사용된다.
본 발명에 따라, 적어도 중앙 전송 로드의 섹션은 초탄성 재료(superelastic material)로 하는 것이 바람직한데, 여기에서 섹션은 벤딩부에 상응하는 위치(position)를 갖는 중앙 전송 로드의 섹션이다.
본 발명의 일실시예에서, 초탄성 재료는 형상기억합금(shape memory alloy)이다.
본 발명에 따라, 슬라이딩 링키지의 이동은, 제1 축을 따라 전후(back and forth)로 이동함에 의해 제1 및 제2 축 사이의 각도를 변화시킨다.
본 발명의 일실시예에서, 커넥팅 부재는 버클(buckle)을 통해 벤딩부에 연결된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 핸들부는 로킹부재(locking member)를 더 포함한다. 로킹부재는 핸들부의 측면에 배치되어, 톱니-타입(tooth-type), 캠-타입(cam-type) 또는 스프링-타입(spring type)으로 핸들에 대해 제어부재를 잠그는데 사용된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 집게류 부재의 개방(열림) 및 폐쇄(닫힘)는, 네부 토션 스프링(inner torsion spring) 또는 외부 토션 스프링(outer torsion spring)에 의해 구동되는 중앙 스크류(central screw)에 의해 제어된다.
본 발명의 일실시예에 따라, 조종 가능한 복강경 수술기구는 제1, 제2 및 제3 디스크를 수용하기 위한 하우징을 더 포함한다.
본 발명에 따른 조종가능한 복강경 수술기구는 적어도 두 방향 제어를 외과 수술에 제공할 수 있으며, 분해하고 재조립하기 용이하고, 한손으로 작동할 수 있으며, 청소 및 소독하는 것이 쉽다.
본 발명의 하기 상세 설명 뿐아니라 앞서 말한 요약은 첨부된 도면과 연계하여 읽을 때 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래 복강경 수술기구의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 조종 가능한 복강경 수술기구의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 조종 가능한 복강경 수술기구의 작업부 및 벤딩부 사이의 관계를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 조종 가능한 수술기구의 핸들부의 로킹부재를 도시한 도면이다.
다르게 정의되지 않는 한, 여기에서 사용되는 모든 기술적 과학적 용어는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
여기에서 사용된 바와 같이, 단수형태(a,an 및 the)는 특별한 언급이 없는 한 복수의 의미도 포함한다. 따라서, 예를들어, 샘플(a sample)에 대한 언급은 그 기술 분야의 당업자에게 공지된 복수의 샘플들(samples) 및 등가물을 포함한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 조종 가능한 복강경 수술기구의 일 실시예를 도시한다. 조종 가능한 복강경 수술기구(9)는 전송부(91,transmission part), 제1 디스크(923), 제2 디스크(922), 벤딩부(94,bending part), 제3 디스크(921), 작동부(95,working part), 핸들부(93,handle part) 및 하우징(97)을 포함한다.
전송부(91)는 제1 축(913,first axis)을 따라 연장되며, 외부튜브(912,outer tube) 및 외부튜브(912)의 내부에 이동가능하게 배치된 내부튜브(911,inner tube)를 포함한다. 내부 및 외부튜브(911 및 912) 양자는 제1 축(913)을 따라 연장된다. 전송부(91)는 제1 단부(9141,first end) 및 제2 단부(9142,second end)를 갖는다.
제1 디스크(923)은 전송부(91)의 제1 단부(9141)에 배치된다. 제1 디스크(923)는 외부튜브(912)와 연결되어 제1 축(913) 상에서의 외부튜브(912)의 회전을 제어(조종)하는데 사용된다. 다시 말해, 제1 디스크(923)는, 제1 축(913) 상에서의 제1 디스크(923)의 회전이 제1 축(913) 상에서의 외부튜브(912)가 상응하여 회전하게끔 구동시키는 방식으로 외부튜브(912)와 연결된다.
제2 디스크(922)는 또한 전송부(91)의 제1 단부(9141)에 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 디스크(922)는 제1 디스크(923)에 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 제2 디스크(922)는, 제1 축(913) 상에서의 제2 디스크(922)의 회전이 제1 축(913)을 따라 내부튜브(911)가 상응하여 이동하게끔 구동시키는 방식으로 내부튜브(911)와 연결된다. 예컨대, 제2 디스크(922)가 제1 축(913) 상에서 시계방향으로 회전하면, 내부튜브(911)는 제1 축(913)을 따라 전송부(91)의 제2 단부(9142)의 방향을 향해 상응하게 이동하며(도 2에서 왼쪽), 제2 디스크(922)가 제1 축(913) 상에서 반시계방향으로 회전하면, 내부튜브(911)는 제1 축(913)을 따라 전송부(91)의 제1 단부(9141)의 방향을 향해 상응하게 이동한다.(도 2에서 오른쪽). 본 실시예에서, 제2 디스크(922)는, 제1 축(913)과 동축에 있는 스크류 너트(9221)를 통해서 내부튜브(911)와 연결된다.
또한, 벤딩부(94)는 전송부(91)의 제2 단부(9142)에 대해 피봇가능하게 연결된다. 보다 구체적으로, 벤딩부(94)는 전송부(91)의 외부튜브(912)에 피봇가능하게 연결된다. 슬라이딩 링키지(941,sliding linkage)는 벤딩부(94)에 피봇가능하게 연결된다. 슬라이딩 링키지(941)는 내부튜브(911)에 연결되므로, 제1 축(913)을 따라 내부튜브(911)의 이동은 슬라이딩 링키지가 제1 축(913)을 따라 상응하게 이동하게끔 구동시킨다. 따라서, 제2 디스크(922) 및 스크류 너트(9221)가 회전하면, 슬라이딩 링키지의 이동(움직임)은, 벤딩부(94)가 전송부(91)의 제2 단부(9142)에 대해 피봇되는 피봇 지점(pivot point)에 대하여 벤딩부(94)의 회전을 야기시킨다.
제3 디스크(921)는 전송부(91)의 제1 단부(9141)에 배치된다. 제1 축(913)을 따라 연장하는 중앙 전송 로드(9211)는 제3 디스크(921)와 연결된다. 바람직하게는, 중앙 전송 로드(9211)는, 제1 축(913) 상에서의 제3 디스크(921)의 회전이 제1 축(913) 상에서 중앙 전송 로드(9211)가 상응하게 회전하게끔 구동시키는 방식으로 제3 디스크(921)와 연결된다.
작업부(95)는 벤딩부(94)에 연결된다. 작업부(95)는 제2 축(953)을 따라 연장되며, 커넥팅 부재(951), 제3 단부(9541), 제4 단부(9542) 및 집게류 부재(952)를 갖는다. 커넥팅 부재(951)는 제3 단부(9541)에 배치되고 집게류 부재(952)는 제4 단부(9542)에 배치된다. 작업부(952)는, 제1 축(913) 상에서의 제3 디스크(921)의 회전이 제1 축(913) 상에서 작업부(95)가 상응하여 회전하게 구동시키는 방식으로 중앙 전송 로드(9211)를 통해 제3 디스크(921)와 연결된다. 다르게 말하면, 중앙 전송 로드(9211)가 전송부(91), 벤딩부(94) 및 작업부(95)의 내부를 통해 이어져서 중앙 전송 로드(9211)의 일 단부는 작업부(95)에 연결되며 한편으로 중앙 전송 로드(9211)의 다른 단부는 제3 디스크(921)에 연결된다.
또한, 핸들부(93)는 잔송부(91)의 제1 단부(9141)의 측면에 배치된다. 핸들부(93)는 제어부재(931,control member) 및 핸들(932)을 포함한다. 제어부재(931)는 중앙 전송 로드(9211)와 연결되어, 제1 축(913)을 따라 중앙 전송 로드(9211)의 이동을 제어하는데 사용된다. 제1 축(913)을 따라 중앙 전송 로드(9211)의 이동은, 작업부(95)의 집게류 부재(952)의 개방 및 폐쇄를 제어하기 위한 것이다.
조종 가능한 복강경 수술기구(9)는 제1 디스크(923), 제2 디스크(922) 및 제3 디스크(921)을 수용하기 위한 하우징(97)을 더 포함할 수 있다. 하우징(97)은 핸들(932)에 연결될 수 있다.
따라서, 외부튜브(912)(작업부 95와 함께)는, 제1 디스크(923)의 회전에 의해 제1 축(913) 상에서 360도까지 회전 가능하고; 벤딩부(94)(작업부 95와 함께)는, 제2 디스크(922)의 회전에 의해 제1 축(913)에 대하여 조종 가능하며(이에 따라 제1(913) 및 제2 축(953) 사이의 각도가 변화된다); 그리고 작업부(95)(집게류 부재 952와 함께)는, 외부튜브(912)의 회전으로부터 독립적으로, 제3 디스크(921)의 회전에 의해 제2 축(953) 상에서 360도까지 회전가능하다.
도 2를 재차 참조하여, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 벤딩부(94)에 상응하는 위치를 갖는 중앙 전송 로드(9211)의 섹션은 초탄성(유사탄성"pseudoelastic" 이라 칭하는) 재료로 한다. 선택적으로, 전체 중앙 전송 로드(9211)가 초탄성 재료로 만들어질 수 있다. 초탄성 재료는, 예컨대 니켈-티타늄 합금 같은, 형상기억합금을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일실시예에서, 하기의 특성을 갖는 니켈-티타늄 합금이 사용된다 : (Ⅰ)기계적 특성: (a) 인장강도(tensil estrength): 830~1170 MPa, (b)항복강도(yield strength): 200 MPa, (c)영률(Young's modulus): 70 GPa, (d)푸아송비(Poisson's ratio): 0.33, 및 (e)경도(hardness): 80 RB; 및 (Ⅱ)형상기억 특성: 변태 온도(transformation temperature):-20~+150oC; (b)형상기억강도(shape memory strength): 550MPa; 및 (c)변형량(deformation amount): 6%.
도2 를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따라, 슬라이딩 링키지(941)의 이동은 링크 타입(link-type)으로 작업부(95)를 이동시키고(움직이게하고) 제1 및 제2 축(913 및 953) 사이에 형성된 각도를 변화시키는데, 여기에서 상기 각도(angle)는 90도 보다 클수 있다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따라, 커넥팅 부재(951)는 버클(9511)을 통해 벤딩부(94)에 착탈가능하게 연결된다. 집게류 부재(952)는 집게(pliers), 가위(scissors), 발톱 집게(claws pliers) 또는 파침기(needle holder) 일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 4를 참조하여, 핸들부(93)는 로킹부재(96)를 더 포함한다. 로킹부재(96)는 핸들부(93)의 측면에 배치되어, 톱니-타입(tooth-type), 캠-타입(cam-type) 또는 스프링-타입(spring type)으로 제어부재(931)를 핸들(932)에 대해 잠그는데 사용된다. 하나의 바람직한 실시예에서, 로킹부재(931)는 스위치(961), 멈춤쇠(962,pawl) 및 스프링 시트(963,spring sheet)를 포함한다. 작동 중에, 스위치(961)가 눌러지지 않은 경우, 제어부재(931)는 오직 한 방향(one direction)으로 이동될 수 있어서 핸들부(93)는 잠금상태에 있게 된다; 반-잠금상태 동안, 스위치(961)가 눌러지는 경우 멈춤쇠(962)는 로킹부재(96)로부터 멀리 이동되며, 제어부재(931)는 자유롭게 양 방향(both direction)으로 이동될 수 있어 계속적으로 눌러지는 스위치(961)로 집게류 부재(952)의 개방 및 폐쇄를 제어한다; 그리고 스위치(961)가 상방으로 밀려지는 경우, 로킹부재(96)는 비가역적인 위치(irreversible position)에 있기에 멈춤쇠(962)는 스프링 시트(963)에 의해 되튀어오를 수(bounce back) 없으며, 따라서 핸들부(93)는 잠금해제 상태에 있게된다.
본 발명의 일실시예에서, 집게류 부재(952)의 개방 및 폐쇄는 내부 토션 스프링 또는 외부 토션 스프링에 의해 구동되는 중앙 스크류에 의해 제어된다.
본 발명의 개발에 있어서, 변위 제어 설계하에서 조종 및 전송 사이의 관련성, 탄성 변형하에서 내구성, 내마모 형상 설계, 조립 과정 비용 및 기계적 내구성 을 고려하여, 작은 기계 공간에서의 어려움, 공간 제한 및 전송 이행의 내구성 및 복잡한 메카니즘이 쉽게 분해되고 조립되는지를 극복하여, 하기 장점이 달성된다: 조향각(steering angle)에서의 작은 제한, 다중 회전/조향 기능, 분해, 세척 및 대체가능성에서의 편리성, 고내구성.
본 발명을 바람직한 실시예를 통해서 설명하였지만 본 발명의 실시예는 설명을 위한 것으로 본 발명이 전술한 실시예로 제한되는 것은 아니며, 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

Claims (9)

  1. 조종 가능한 복강경 수술기구에 있어서,
    상기 복강경 수술기구는,
    제1 축을 따라 연장되며, 상기 제1 축을 따라 연장되는 내부튜브 및 외부튜브를 포함하고, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 전송부;
    전송부의 제1 단부에 배치되며, 외부튜브와 연결되어 제1 축상에서의 외부튜브의 회전을 제어하는데 사용되는 제1 디스크;
    전송부의 제1 단부에 배치되며, 내부튜브와 연결되어 제1 축을 따라 내부튜브의 이동을 제어하는데 사용되는 제2 디스크;
    전송부의 제2 단부에 대해 피봇가능하게 연결되며, 피봇가능하게 연결된 슬라이딩 링키지를 갖는 벤딩부; -상기슬라이딩 링키지는 내부튜브와 연결됨-
    전송부의 제1 단부에 배치되며, 제1 축을 따라 연장되어 함께 연결되는 중앙 전송 로드를 포함하는 제3 디스크;
    벤딩부에 연결되어, 제2 축을 따라 연장되며 커넥팅 부재, 제3 단부, 제4 단부 및 집게류 부재를 갖는 작업부; 및 -커넥팅 부재는 제3 단부에 배치되고, 집게류 부재는 제4 단부에 배치되며, 작업부는 중앙 전송 로드를 통해 제3 디스크와 연결됨-
    전송부의 제1 단부의 측면에 배치되며, 제어부재 및 핸들을 포함하는 핸들부; -제어부재는 중앙 전송 로드와 연결되어, 제1 축을 따라 중앙 전송 로드의 이동을 제어하는데 사용됨-
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    벤딩부에 상응하는 위치를 갖는 중앙 전송 로드의 섹션은 초탄성 재료 인 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  3. 제 2항에 있어서,
    초탄성재료는 형상기억합금 인 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  4. 제1 항에 있어서,
    제1 축을 따라 중앙 전송 로드의 이동은 작업부의 집게류 부재의 개방 및 폐쇄를 제어하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  5. 제 1항에 있어서,
    슬라이딩 링키지의 이동은 링크-타입으로 작업부를 움직이게하고 제1 및 제2 축 사이에 형성된 각도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  6. 제 1항에 있어서,
    커넥팅 부재는 버클을 통해 벤딩부에 연결되는 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  7. 제 1항에 있어서,
    핸들부는, 핸들부의 측면에 배치되는 로킹부재를 더 포함하는데, 로킹부재는 톱니-타입(tooth-type), 캠-타입(cam-type) 또는 스프링-타입(spring type)으로 핸들에 대해 제어부재를 잠그는데 사용되는 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  8. 제 1항에 있어서,
    집게류 부재의 개방 및 폐쇄는 내부 토션 스프링 또는 외부 토션 스프링에 의해 구동되는 중앙 스크류에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
  9. 제 1항에 있어서,
    제1, 제2 및 제3 디스크를 수용하기 위한 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조종가능한 복강경 수술기구.
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