KR20190075909A - 플렉시블 수술도구 시스템 - Google Patents

Abstract

플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구(10) 및 구동유닛(20)을 포함하고; 플렉시블 수술도구(10)는 원위 구조체(11), 근위 구조체(16) 및 중간 연결체(15)로 구성되는 플렉시블 연속체 구조를 포함하며; 원위 구조체(11)는 원위 구조 분절(12, 13)을 포함하고, 원위 구조 분절(12, 13)은 원위 스페이서판(121, 131), 원위 고정판(122, 132) 및 구조골(123, 133)을 포함하며; 근위 구조체(16)는 근위 구조 분절(17, 18)을 포함하고, 근위 구조 분절(17, 18)은 근위 스페이서판(171, 181), 근위 고정판(172, 182) 및 구조골(173, 183)을 포함하며; 중간 연결체(15)는 통로 고정판(152)과 구조골 안내 통로(151)를 포함하며; 구동유닛(20)은 구동유닛 고정판(21)을 포함하고, 구동유닛 고정판(21)과 근위 구조체(16)에 인접한 통로 고정판(152) 사이에 다수의 직선운동기구(22)가 설치되며, 직선운동기구(22)의 출력단은 제1 구동골(211)과 체결 연결되고, 제1 구동골(211)의 일단은 어댑터유닛(23)을 통해 제2 구동골(212)의 일단과 체결 연결되며, 제1 구동골(211)과 제2 구동골(212)의 타단은 모두 근위 스페이서판(171, 181)을 관통한 후 근위 고정판(172, 182)과 체결 연결된다.

Description

플렉시블 수술도구 시스템

본 특허 출원은 2016년 8월 31일 제출된, 출원번호가 201610796073.5이고, 발명의 명칭이 "구동골을 포함한 플렉시블 수술도구 시스템"인 중국 특허 출원의 우선권을 요구하며, 상기 출원의 전문을 인용 방식으로 본문에 병합시켰다.

본 발명은 구동골을 포함하는 플렉시블 수술도구 시스템에 관한 것으로서, 의료기계 분야에 속한다.

다공 복강경 최소침습 수술은 절개창이 작고, 수술 후 회복이 빨라 이미 외과수술에서 중요한 지위를 차지하고 있다. 종래의 Intuitive Surgical사의 da Vinci 수술로봇은 의사를 보조하여 다공 복강경 최소침습 수술을 완수하며, 상업적인 막대한 성공을 얻었다.

최소침습 수술은 다공 복강경 수술 이후 단일공 복강경 수술 및 자연개구를 통한 무침습 수술로 발전하였으며, 환자에게 입히는 상처가 더욱 작고, 수술 후 결과가 더욱 높다. 그러나 단일공 복강경 수술과 자연개구를 통한 무침습 수술 중, 시각 조명모듈과 수술 조작 암을 포함하는 모든 수술기계는 단일한 통로를 통해 수술부위에 도달하므로, 이로 인해 수술 기계에 대한 제작 요구가 매우 엄격하다. 종래의 수술기계의 원위 구조는 주로 다수의 막대 부재의 직렬 힌지 결합으로 이루어져, 와이어로프의 견인력을 이용하여 구동함으로써 힌지 결합 관절부위에서 수술기계의 선회를 구현한다. 와이어로프는 풀리를 통해 지속적으로 긴장상태를 유지해야 하기 때문에, 이러한 구동방식은 수술기계의 추가적인 소형화를 구현하기 어렵고, 기계의 운동 성능을 추가적으로 향상시키기도 어렵다.

비록 Intuitive Surgical 사가 최근 da Vinci Single-Site(SS형 다빈치) 수술 로봇을 출시하여, 종래의 강성 수술기계를 반강성 수술기계로 개조하고, 프리벤딩 카눌라를 추가하여, 수술기계의 운동성능을 어느 정도 향상시켰으나, 단 여전히 종래의 수술기계가 직면한 문제를 근본적으로 해결하지는 못하였다.

상기 문제에 대하여 본 발명의 목적은 인체의 자연개구 또는 단일한 수술 절개창을 통해 수술을 실시하는 수술 로봇 시스템에 양호하게 응용될 수 있는 구동골을 포함하는 플렉시블 수술도구 시스템을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 이하 기술방안을 채택한다: 플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구와 구동유닛을 포함하고; 상기 플렉시블 수술도구는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체로 구성되는 플렉시블 연속체 구조를 포함하며; 상기 원위 구조체는 적어도 하나의 원위 구조 분절을 포함하고, 상기 원위 구조 분절은 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 구조 분절을 포함하고, 상기 근위 구조 분절은 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 구조골을 포함하며; 상기 중간 연결체는 통로 고정판과 상기 통로 고정판 사이에 설치되는 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 원위 구조 분절 중의 구조골은 상기 근위 구조 분절 중의 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며, 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되어, 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통하고, 타단은 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 구동유닛은 구동유닛 고정판을 포함하고, 상기 구동유닛 고정판과 상기 원위 구조체에 인접한 상기 통로 고정판 사이에 회전운동 입력을 직선운동 출력으로 전환시키기 위한 다수 그룹의 직선운동기구가 설치되며, 각각의 상기 직선운동기구의 출력단은 하나의 제1 구동골과 체결 연결되고, 상기 제1 구동골의 일단은 어댑터유닛을 통해 제2 구동골의 일단과 체결 연결되며, 상기 제1 구동골과 제2 구동골의 타단은 모두 상기 근위 스페이서판을 관통한 후 상기 근위 고정판과 체결 연결된다.

바람직하게는, 상기 근위 구조 분절의 수량은 상기 원위 구조 분절의 수량과 같다.

일 실시예에서, 상기 직선운동기구는 제1 스크류, 제1 슬라이딩블록 및 제1 광축을 포함하여, 상기 제1 스크류는 2개의 상기 통로 고정판 사이에 회전 지지되고, 상기 제1 스크류의 후단은 상기 근위 구조체에 인접한 측의 상기 통로 고정판을 관통하여 후측으로 연장되며, 상기 제1 광축은 2개의 상기 통로 고정판 사이에 고정 연결되고, 상기 제1 슬라이딩블록은 상기 제1 광축에 슬라이딩 연결되어 상기 제1 스크류와 나사산을 통해 결합되며; 및 상기 제1 구동골은 상기 제1 슬라이딩블록과 체결 연결된다.

일 실시예에서, 상기 어댑터유닛은 조향 구조골, 구조골 어댑터 블록 및 조향 구조골 안내 통로를 포함하며, 상기 조향 구조골 안내 통로의 양단은 상기 원위 구조체에 인접한 상기 통로 고정판의 전방측에 체결 연결되고, 상기 조향 구조골은 상기 조향 구조골 안내 통로로부터 관통되어 양단이 각각 하나의 상기 구조골 어댑터 블록에 체결 연결되며, 그 중 하나의 상기 구조골 어댑터 블록은 상기 제1 구동골의 일단과 체결 연결되고, 다른 상기 구조골 어댑터 블록은 상기 제2 구동골의 일단과 체결 연결된다.

일 실시예에서, 상기 조향 구조골은 다수의 탄성 구조골로 구성되며, 다수의 상기 탄성 구조골은 상기 제1 구동골 또는 제2 구동골을 중심으로 하여 대칭으로 분포된다.

일 실시예에서, 상기 구동유닛 고정판 전방측에 위치한 상기 제1 스크류에 종동기어가 체결 연결되어, 상기 종동기어가 상기 구동유닛 고정판에 회전 지지되는 주동기어와 치합되고, 상기 주동기어의 기어축은 상기 구동유닛 고정판을 관통하여 하나의 연축기의 수머리와 체결 연결된다.

일 실시예에서, 상기 원위 구조체의 선단에 수술 집행장치가 설치되며, 일단이 상기 수술 집행장치와 연결되는 수술 집행장치 제어선이 상기 원위 구조체로부터 관통되고, 상기 수술 집행장치 제어선의 타단은 수술 집행장치 구동기구와 연결되며; 상기 수술 집행장치 구동기구는 2개의 상기 통로 고정판 사이에 설치되는 수술 집행장치 구동기구 고정판을 포함하고, 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판과 상기 구동유닛 고정판 사이에 제2 스크류가 회전 설치되며, 상기 제2 스크류의 선단은 상기 근위 구조체에 인접한 측의 상기 통로 고정판을 관통하고, 상기 통로 고정판과 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판 사이에 위치한 상기 제2 스크류에 나사산 결합을 통해 제2 슬라이딩블록이 연결되며, 상기 제2 슬라이딩블록은 제2 광축에 설치되고, 상기 제2 광축은 상기 통로 고정판과 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판 사이에 설치되며; 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판과 상기 원위 구조체 측에 인접한 상기 통로 고정판 사이에 제어선 안내 통로가 고정 연결되고, 상기 수술 집행장치 제어선의 후단은 상기 제어선 안내 통로를 관통한 후 상기 제2 슬라이딩블록과 체결 연결되며; 및 상기 구동유닛은 모터그룹을 더 포함하며, 상기 모터그룹은 모터 고정판 및 상기 모터 고정판에 체결 연결되는 제1 모터를 포함하고, 상기 제1 모터의 출력축은 상기 제2 스크류와 직접 또는 간접적으로 연결되어, 상기 제1 모터의 상기 출력축의 회전운동을 상기 제2 스크류로 전달하고 상기 제2 슬라이딩블록의 직선운동으로 전환하여 출력한다.

일 실시예에서, 상기 플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구 하우징을 더 포함하며, 상기 구동유닛 고정판과 상기 통로 고정판은 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징과 체결 연결되고, 상기 근위 구조체와 상기 중간 연결체는 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 내부에 위치하며; 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 후단은 무균장벽을 통해 모터그룹과 연결되고, 상기 무균장벽은 무균장벽 지지판, 상기 무균장벽 지지판 바깥 둘레에 체결 연결되는 무균장벽 커버 및 상기 무균장벽 지지판에 회전 연결되는 다수의 연축기 암머리를 포함하며; 상기 모터그룹은 모터 고정판 및 상기 모터 고정판에 체결 연결되는 제2 모터를 포함하고, 상기 모터 고정판과 상기 무균장벽 지지판은 연결핀 시트를 통해 연결되며; 상기 연축기 암머리의 선단은 상기 연축기 수머리와 결합되고, 타단은 다른 연축기 수머리를 통해 상기 제2 모터의 출력축과 체결 연결된다.

일 실시예에서, 상기 플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구 하우징, 무균장벽 및 모터그룹을 더 포함하며; 상기 구동유닛 고정판과 통로 고정판은 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징과 체결 연결되고, 상기 근위 구조체와 상기 중간 연결체는 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 내부에 위치하며; 상기 모터그룹은 모터 고정판 및 상기 모터 고정판에 체결 연결되는 제3 모터를 포함하고, 상기 플렉시블 수술도구 하우징은 상기 무균장벽을 통해 상기 모터 고정판과 연결되며; 상기 모터그룹은 모터그룹 하우징을 더 포함하여, 상기 모터 고정판이 상기 모터그룹 하우징과 회전 연결되고, 상기 모터그룹 하우징의 내벽에 내부 링기어가 체결 연결되며; 및 상기 제3 모터의 출력축에 전체 회전 입력 기어가 체결 연결되어, 상기 전체 회전 입력 기어가 상기 내부 링기어와 치합된다.

일 실시예에서, 상기 플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구 하우징, 무균장벽, 모터그룹 및 리니어 모듈을 더 포함하며; 상기 구동유닛 고정판과 상기 통로 고정판은 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징과 체결 연결되고, 상기 근위 구조체와 상기 중간 연결체는 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 내부에 위치하며; 상기 플렉시블 수술도구 하우징은 상기 무균장벽을 통해 상기 모터그룹과 연결되고, 상기 모터그룹은 모터그룹 하우징을 포함하며; 및 상기 리니어 모듈은 브래킷, 상기 브래킷에 체결 연결되는 제4 모터 및 상기 제4 모터의 출력축과 체결 연결되는 직선급송 기구를 포함하고, 상기 직선 급송기구의 출력단은 상기 모터그룹 하우징에 체결 연결되며, 상기 제4 모터는 상기 직선급송기구를 통해 상기 모터그룹이 상기 무균장벽을 통해 상기 플렉시블 연속체 구조 및 상기 구동유닛을 직선운동시키도록 구동한다.

일 실시예에서, 상기 직선급송기구는 상기 브래킷에 회전 결합되는 리드 스크류를 포함하며, 상기 리드 스크류에 상기 리드 스크류와 나사산을 통해 결합되는 슬라이딩블록이 끼워지고, 상기 브래킷에 직선 슬라이딩홈이 설치되어, 상기 슬라이딩블록이 상기 직선 슬라이딩홈에 설치되며; 및 상기 제4 모터의 출력축은 연축기를 통해 상기 리드 스크류와 체결 연결된다.

본 발명은 이상의 기술방안을 채택하므로 다음과 같은 장점을 지닌다: 1. 본 발명은 근위 구조체, 중간 연결체 및 원위 구조체를 포함하는 플렉시블 연속체 구조를 본체로 하고, 구동유닛이 결합되며, 그 중 원위 구조체는 중간 연결체를 통해 근위 구조체와 연결되고, 구동유닛은 근위 구조체와 연결되어, 구동유닛이 근위 구조체 중 각 근위 구조 분절을 임의의 방향으로 선회하도록 구동 시, 원위 구조체가 상응하게 반대 방향을 향해 선회하며, 따라서 원위 구조체와 밀봉 외피로 구성된 플렉시블 수술 암의 임의의 방향으로의 선회 운동을 구현할 수 있다. 2. 본 발명의 원위 구조체, 중간 연결체와 근위 구조체는 여분의 구조골(3개 이상)을 배치하여 플렉시블 수술도구 시스템의 안전성, 신뢰성 및 부하능력이 향상될 수 있다. 3. 본 발명은 구동유닛 고정판과 통로 고정판 사이에 순차적으로 직선운동기구와 어댑터유닛이 설치되며, 그 중, 직선운동기구는 회전운동 입력을 직선운동 출력으로 전환시키기 위한 것이고, 어댑터 유닛은 즉 하나의 구동골의 직선운동을 다른 하나의 구동골로 전달하기 위한 것이며, 따라서 한 그룹의 직선운동기구에 회전운동을 입력함으로써, 2개의 구동골에 대한 협동 견인을 구현할 수 있어, 다수 그룹의 직선운동기구를 통한 근위 구조 분절의 임의의 방향에서의 선회 자유도를 구현할 수 있다. 4. 본 발명은 원위 구조체의 선단에 수술 집행장치가 설치되고, 수술 집행장치 제어선이 원위 구조체를 관통하여 플렉시블 수술도구에 위치한 수술 집행장치 구동기구와 연결되며, 수술 집행장치 구동기구는 수술 집행장치 제어선의 견인을 통해 수술 집행장치의 동작에 대한 제어를 구현할 수 있다. 5. 본 발명에 모터그룹 하우징이 설치되고, 모터 고정판과 모터그룹 하우징 사이는 회전 가능한 결합방식을 채택하여, 모터그룹 하우징의 내벽에 내부 링기어가 체결 연결되고, 모터그룹에 모터가 설치되어, 모터가 모터 고정판에 체결 연결되며, 모터 출력축에 전체 회전 입력 기어가 체결 연결되고, 전체 회전 입력 기어가 내부 링기어와 치합되므로, 상기 모터는 시스템 중 모터그룹 하우징, 내부 링기어 이외의 부분을 전체적으로 회전 구동시켜, 플렉시블 수술 암이 전체적인 회전 자유도를 지니게 함으로써, 수술 집행장치의 횡요각에 대한 조절을 구현할 수 있다. 6. 본 발명은 플렉시블 수술도구 하우징과 모터그룹이 무균장벽을 통해 결합되므로, 이미 소독된 플렉시블 수술도구 등 무균 장벽에 위치하기 이전의 부분을 기타 소독되지 않은 무균장벽에 위치한 이후의 부분과 효과적으로 격리시킬 수 있어, 임상 수술의 실시 가능성을 보장할 수 있다. 7. 본 발명은 리니어 모듈이 더 설치되며, 이는 모터그룹 하우징 부분과 결합되어 플렉시블 수술도구, 구동유닛 및 무균장벽이 선형 운동을 하도록 구동시킬 수 있으므로, 플렉시블 수술 암은 선형 급송 자유도를 더 구비한다.

본 발명은 단일공 복강경 수술에 응용될 수 있으며, 자연개구 무침습 수술에도 응용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 원위 구조체의 구조도이다.
도 3은 본 발명에서 원위 구조체를 생략한 후의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 근위 구조체의 구조도이다.
도 5는 본 발명에서 원위 구조체를 생략한 후의 입체구조도이다.
도 6은 본 발명의 수술 집행장치 구동기구의 구조도이다.
도 7은 본 발명에 플렉시블 수술도구 하우징, 모터그룹 하우징, 무균장벽 및 리니어 모듈을 장착한 후의 구조도이다.
도 8은 본 발명의 무균장벽의 구조도이다.
도 9는 본 발명의 무균장벽을 다른 각도로 바라본 구조도이다.
도 10은 본 발명의 모터그룹의 구조도이다.
도 11은 본 발명의 원위 구조체에 플렉시블 시스를 적용한 구조도이다.

이하 첨부도면 및 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플렉시블 수술도구(10) 및 구동유닛(20)을 포함한다.

도 1~도 3에 도시된 바와 같이, 플렉시블 수술도구(10)는 원위 구조체(11), 근위 구조체(16) 및 중간연결체(15)로 구성되는 플렉시블 연속체 구조를 포함한다.

원위 구조체(11)는 제1 원위 구조 분절(12)과 제2 원위 구조 분절(13)을 포함하고, 제1 원위 구조 분절(12)은 제1 원위 스페이서판(121), 제1 원위 고정판(122) 및 제1 구조 분절 구조골(123)을 포함하고; 제2 원위 구조 분절(13)은 제2 원위 스페이서판(131), 제2 원위 고정판(132) 및 제2 구조 분절 구조골(133)을 포함한다. 그 중, 제1 원위 스페이서판(121)과 제2 원위 스페이서판(131)은 각각 제1 원위 구조 분절(12)과 제2 원위 구조 분절(13)에 간격을 두고 분포되며, 제1 구조 분절 구조골(123)과 제2 구조 분절 구조골(133)이 밀릴 때 안정성을 잃는 것을 방지하는 역할을 한다.

근위 구조체(16)는 제1 근위 구조 분절(17)과 제2 근위 구조 분절(18)을 포함하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 근위 구조 분절(17)은 제1 근위 스페이서판(171), 제1 근위 고정판(172) 및 제1 구조 분절 구조골(173)을 포함하고; 제2 근위 구조 분절(18)은 제2 근위 스페이서판(181), 제2 근위 고정판(182) 및 제2 구조 분절 구조골(183)을 포함한다. 그 중, 제1 근위 스페이서판(171)과 제2 근위 스페이서판(181)은 각각 제1 근위 구조 분절(17)과 제2 근위 구조 분절(18)에 간격을 두고 분포되며, 제1 구조 분절 구조골(173)과 제2 구조 분절 구조골(183)이 밀릴 때 안정성을 잃는 것을 방지하는 역할을 한다. 제1 근위 구조 분절(17) 중의 제1 구조 분절 구조골(173)은 제1 원위 구조 분절(12) 중의 제1 구조 분절 구조골(123)과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지고; 제2 근위 구조 분절(18) 중의 제2 구조 분절 구조골(183)은 제2 원위 구조 분절(13) 중의 제2 구조 분절 구조골(133)과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어진다. 각각의 근위 구조 분절(17, 18) 또는 원위 구조 분절(12, 13)에 있어서, 구조골의 수량은 3개 이상이다.

중간 연결체(15)는 통로 고정판(152) 및 통로 고정판(152) 사이에 체결 연결되는 구조골 안내 통로(151)를 포함한다. 제1 구조 분절 구조골(173)(123)의 일단은 제1 근위 고정판(172)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 제1 근위 스페이서판(171), 구조골 안내 통로(151), 제1 원위 스페이서판(121)을 관통한 후 제1 원위 고정판(122)과 체결 연결된다. 제2 구조 분절 구조골(183)(133)의 일단은 제2 근위 고정판(182)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 제2 근위 스페이서판(181), 구조골 안내 통로(151), 제1 원위 구조 분절(12), 제2 원위 스페이서판(131)을 관통한 후 제2 원위 고정판(132)과 체결 연결된다. 구조골 안내 통로(151)의 역할은 그 중의 제1 구조 분절 구조골(173)(123)과 제2 구조 분절 구조골(183)(133)이 밀거나 당기는 힘을 받을 때 형상이 변하지 않도록 유지시키는 것이다.

상기 원위 구조체(11)에 포함된 원위 구조 분절의 수 및 근위 구조체(16)에 포함된 근위 구조 분절의 수는 하나 또는 2개 이상일 수도 있으나, 단 근위 구조 분절의 수는 원위 구조 분절의 수와 시종 일치함을 유지해야 한다. 또한, 원위 구조 분절의 수가 2개 이상일 경우, 각 원위 구조 분절 사이는 직렬연결 방식으로 연결되며, 즉 제2 원위 구조골은 제1 원위 스페이서판, 제1 원위 고정판으로부터 관통된다(제1 원위 구조골이 튜브형 구조가 적용되는 경우, 제1 원위 구조골 내부로부터 관통될 수도 있다). 근위 구조 분절의 수가 2개 이상인 경우, 각 구조 분절 사이는 직렬 연결, 단독 설치 또는 네스팅 설치 등을 적용할 수 있다. 본 실시예에서, 2개의 근위 구조 분절 사이는 네스팅 설치 방식을 적용하였다(도 3, 도 4 참조).

도 3, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동유닛(20)은 통로 고정판(152) 후방에 설치되는 구동유닛 고정판(21)을 포함하며, 구동유닛 고정판(21)과 원위 구조체(11)에 인접한 통로 고정판(152) 사이에 회전운동 입력을 직선운동 출력으로 전환하기 위한 다수 그룹의 직선운동기구(22)가 설치된다. 각각의 직선운동기구(22)의 출력단은 하나의 제1 구동골(211)과 체결 연결되고, 제1 구동골(211)의 일단은 어댑터유닛(23)을 통해 하나의 제2 구동골(212)의 일단과 체결 연결되며, 제1 구동골(211)과 제2 구동골(212)의 타단은 제1 근위 스페이서판(171)을 관통한 후 제1 근위 고정판(172)과 체결 연결되거나 또는 제2 근위 스페이서판(181)을 관통한 후 제2 근위 고정판(182)과 체결 연결된다. 두 그룹의 직선운동기구(22)와 어댑터유닛(23)이 제1 근위 구조 분절(17)과 연결된 제1 구동골(211), 제2 구동골(212)을 협동 견인함으로써, 제1 근위 구조 분절(17)의 임의의 방향에서의 선회 자유도를 구현할 수 있으며, 제1 근위 구조 분절(17)이 어느 한 방향으로 선회 시, 제1 원위 구조 분절(12)은 일정 비율 관계(제1 구조 분절 구조골(173)과 제1 구조 분절 구조골(123)의 분포 반경에 의해 공동으로 결정된다)로 반대 방향을 향해 선회한다. 이와 유사하게, 두 그룹의 직선운동기구(22)와 어댑터유닛(23)이 제2 근위 구조 분절(18)과 연결된 제1 구동골(211), 제2 구동골(212)을 협동 견인함으로써, 제2 근위 구조 분절(18)의 임의의 방향에서의 선회 자유도를 구현할 수 있으며, 제2 근위 구조 분절(18)이 어느 한 방향으로 선회 시, 제2 근위 구조 분절(13)은 일정 비율관계(제2 구조 분절 구조골(183)과 제2 구조 분절 구조골(133)의 분포 반경에 의해 공동으로 결정된다)로 반대 방향을 향해 선회한다.

직선운동기구(22)는 스크류(221), 슬라이딩블록(222) 및 광축(223)을 포함하며, 그 중, 스크류(221)는 2개의 통로 고정판(152) 사이에 회전 지지되고, 스크류(221)의 후단은 근위 구조체(16)에 인접한 측의 통로 고정판(152)을 관통하여 후측으로 연장되며, 광축(223)은 2개의 통로 고정판(152) 사이에 고정 결합되고, 슬라이딩블록(222)은 광축(223)에 슬라이딩 결합되어 스크류(221)와 나사산을 통해 결합된다. 어댑터유닛(23)은 조향 구조골(231), 구조골 어댑터블록(232) 및 조향 구조골 안내 통로(233)를 포함하며, 그 중, 조향 구조골 안내 통로(233)의 양단은 원위 구조체(11)에 인접한 통로 고정판(152)의 전방측에 체결 연결되고, 조향 구조골(231)은 조향 구조골 안내 통로(233)로부터 관통되어 양단이 각각 하나의 구조골 어댑터블록(232)에 고정 결합되며, 그 중 하나의 구조골 어댑터블록(232)은 제1 구동골(211)의 일단과 체결 연결되고, 다른 하나의 구조골 어댑터블록(232)은 제2 구동골(212)의 일단과 체결 연결된다. 스크류(221)에 대해 회전운동을 입력 시, 스크류(221)의 회전운동은 슬라이딩블록(222)의 직선운동으로 전환되며, 직선운동을 하는 슬라이딩블록(222)은 한편으로는 제1 구동골(211)을 직접 견인하고, 다른 한편으로는 구조골 어댑터블록(232), 조향 구조골(231)을 통해 제2 구동골(212)에 대해 제1 구동골(211)의 운동방향과 반대인 견인 운동을 형성하며, 제1 구동골(211), 제2 구동골(212)에 대한 협동 견인을 통해 제1 근위 구조 분절(17) 또는 제2 근위 구조 분절(18)의 임의의 방향으로의 선회 운동을 추가적으로 구현할 수 있다.

상기 실시예에서, 조향 구조골(231)은 구부러질 수 있고, 견인력을 견딜 수 있는 다수의 탄성구조골로 구성될 수 있으며, 다수의 탄성 구조골 분포의 바람직한 형식은 제1 구동골(211) 또는 제2 구동골(212)을 중심으로 하는 중심 대칭 분포이다. 다수의 탄성 구조골의 분포가 제1 구동골(211) 또는 제2 구동골(212)을 중심으로 하는 중심 대칭 분포가 아닌 경우, 즉 2개의 통로 고정판(152) 사이에 광축을 추가 설치하여야 하고, 또한 구조골 어댑터블록(232)이 견인력의 작용 하에 뒤집히는 것을 방지하도록 구조골 어댑터블록(232)이 상기 광축에 슬라이딩 결합되어야 한다.

상기 실시예에서, 구동유닛 고정판(21)의 전방측에 위치한 스크류(221)에 종동 기어(224)가 체결 연결되고, 종동 기어(224)는 구동유닛 고정판(21)에 회전 지지되는 주동 기어(225)와 치합되며, 주동 기어(225)의 기어축은 구동유닛 고정판(21)을 관통하여 하나의 연축기 수머리(226)와 체결 연결된다. 연축기 수머리(226)는 스크류(221)로 회전운동을 입력할 수 있도록 직접 또는 간접적으로 모터와 연결하기 위한 것이다.

상기 실시예에서, 도 1, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 원위 구조체(11)의 선단에 수술 집행장치(101)가 설치되고, 일단이 수술 집행장치(101)와 연결되는 수술 집행장치 제어선(102)이 원위 구조체(11)로부터 관통되고, 타단은 수술 집행장치 구동기구(25)와 연결된다. 수술 집행장치 구동기구(25)는 2개의 통로 고정판(152) 사이에 설치되는 수술 집행장치 구동기구 고정판(251)을 포함하며, 수술 집행장치 구동기구 고정판(251)과 구동유닛 고정판(21) 사이에 스크류(252)가 회전 설치되고, 스크류(252)의 선단은 근위 구조체(16)에 인접한 측의 통로 고정판(152)을 관통하며, 통로 고정판(152)과 수술 집행장치 구동기구 고정판(251) 사이에 위치한 스크류(252)는 나사산 연결을 통해 슬라이딩블록(253)이 결합되고, 슬라이딩블록(253)은 광축(254)에 슬라이딩 설치되며, 광축(254)은 통로 고정판(152)과 수술 집행장치 구동기구 고정판(251) 사이에 고정 결합된다. 수술 집행장치 구동기구 고정판(251)과 원위 구조체(11)에 인접한 측의 통로 고정판(152) 사이에 제어선 안내 통로(255)가 체결 연결되고, 수술 집행장치 제어선(102)의 후단은 제어선 안내 통로(255)를 관통한 후 슬라이딩블록(253)과 체결 연결된다. 제어선 안내 통로(255)의 역할은 수술 집행장치 제어선(102)이 밀고 당기는 힘에 의해 형상이 변하지 않도록 유지시키는 것이다. 스크류(252)에 대해 회전운동을 입력 시, 스크류(252)의 회전운동은 슬라이딩블록(253)의 직선운동으로 전환되며, 직선운동을 하는 슬라이딩블록(253)은 수술 집행장치 제어선(102)을 견인할 수 있어 기계식 수술 집행장치(101)(예를 들어 수술 겸자 등)의 동작에 대한 제어를 구현할 수 있다. 스크류(252)의 후단은 구동유닛 고정판(21)을 관통하여 하나의 연축기 수머리(256)와 체결 연결되며, 연축기 수머리(256)는 스크류(252)로 회전운동을 출력하도록 직접 또는 간접적으로 모터와 연결하기 위한 것이다. 수술 집행장치 제어선(102)은 전기에너지, 고주파 진동 등 각종 형식의 에너지를 전달하여 에너지형 수술 집행장치(101)의 특정 수술 기능을 구현할 수도 있다(예를 들어 전기 응고, 전기 절제 등).

상기 실시예에서, 2개의 통로 고정판(152) 사이에 수술 집행장치 구동기구 고정판(251)이 설치된 후, 제2 구조 분절 구조골(183)의 분포 반경이 제1 구조 분절 구조골(173)의 분포 반경보다 크기 때문에, 근위 제2 구조 분절(18)과 연결된 직선운동기구(22)가 수술 집행장치 구동기구 고정판(251)을 관통하게 되며, 또한 상기 직선운동기구(22) 중의 슬라이딩블록(222)이 수술 집행장치 구동기구 고정판(251)과 원위 구조체(11)에 인접한 측의 통로 고정판(152) 사이에서 슬라이딩하게 된다. 상응하게, 제1 근위 구조 분절(17)과 연결된 직선운동기구(22) 중의 슬라이딩블록(222)은 즉 2개의 통로 고정판(152) 사이에서 슬라이딩한다.

상기 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플렉시블 수술도구 하우징(105)을 더 포함하며, 구동유닛 고정판(21), 통로 고정판(152)과 수술 집행장치 구동기구 고정판(251)이 모두 플렉시블 수술도구 하우징(105)과 체결 연결된다. 근위 구조체(16)와 중간 연결체(15)는 모두 플렉시블 수술도구 하우징(105)의 내부에 위치한다. 플렉시블 수술도구 하우징(105)의 후단은 무균장벽(30)을 통해 모터그룹(41)과 결합된다. 도 8, 도 9에 도시된 바와 같이, 무균장벽(30)은 무균장벽 지지판(302), 무균장벽 지지판(302) 외주에 체결 연결되는 무균장벽 커버(301) 및 무균장벽 지지판(302)에 회전 결합되는 다수의 연축기 암머리(303)를 포함한다. 모터그룹(41)은 모터 고정판(411)도 10 참조) 및 모터 고정판(411)에 체결 연결되는 모터(412)를 포함한다. 무균장벽 커버(301)의 선단과 플렉시블 수술도구 하우징(105)은 신속하게 탈착 가능한 결합방식을 적용하여, 무균장벽 지지판(302)의 후측에 2세트의 연결핀시트(304)가 설치되고, 상응하게, 모터 고정판(411)의 전방측에 2세트의 연결핀시트(415)가 설치되며, 연결핀시트(304)와 연결핀시트(415)가 핀홀을 통해 신속하게 연결될 수 있어, 무균장벽(30)이 모터 고정판(411)과 고정 결합되고, 또한 전체적으로 이동 가능하다. 연축기 암머리(303)의 선단은 연축기의 수머리(226) 또는 연축기의 수머리(256)와 연결되고, 후단은 다른 연축기의 수머리(414)를 통해 모터(412)의 출력축과 연결되어 회전운동을 전달한다. 무균장벽 커버(301)에 소독되지 않은 부분(무균장벽(30)에 위치한 후의 부분)을 이미 소독된 부분(무균장벽에 위치하기 전의 부분)과 격리시켜, 수술의 임상 실시 가능성을 보장하기 위한 무균막(미도시)이 체결 연결된다.

상기 실시예에서, 본 발명은 모터그룹 하우징(418)을 더 포함하며, 모터 고정판(411)은 모터그룹 하우징(418)과 회전 결합되고, 모터그룹 하우징(418)의 내벽에 내부 링기어(416)가 체결 연결되며, 모터 고정판(411)에 모터(417)가 체결 연결되고, 모터(417)의 출력축에 전체 회전 입력 기어(419)가 체결 연결되며, 전체 회전 입력 기어(419)는 내부 링기어(416)와 치합된다. 모터(417)의 출력축이 회전 시, 전체 회전 입력 기어(419)를 회전 구동시키며, 전체 회전 입력 기어(419)는 내부 링기어(416)의 원주방향을 따라 주행함으로써, 본 발명 중 모터그룹 하우징(418)과 내부 링기어(416)를 제외한 부분을 전체적으로 회전시키며, 나아가 수술 집행장치(101)의 횡요각에 대한 제어를 구현한다.

상기 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 리니어 모듈(50)(리니어 모듈(50) 역시 무균막을 통해 이미 소독된 부분과 격리된다)을 더 포함하며, 이는 슬라이딩홈을 구비한 브래킷(501)을 포함하고, 브래킷(501)에 리드스크류(503)가 설치되며, 리드스크류(503)에 리드스크류(503)와 나사산을 통해 결합되어 직선 슬라이딩홈에 슬라이딩 설치되는 슬라이딩블록(502)이 설치되고, 브래킷 (501)의 일단에 모터(504)가 설치되며, 모터(504)의 출력축이 리드스크류(503)를 통해 연축기와 체결 연결된다. 모터그룹 하우징(418)은 슬라이딩블록(502)과 고정 결합되며, 모터(504)의 출력축이 회전 시, 슬라이딩블록(502)은 모터그룹(41), 무균장벽(30) 및 플렉시블 수술도구(10)를 슬라이딩홈을 따라 선형 운동시킴으로써, 원위 구조체(11)의 급송 자유도를 구현한다.

상기 실시예에서, 도 1, 도 7에 도시된 바와 같이, 원위 구조체(11)의 외부에 밀봉 외피(103)가 설치되며, 이는 원위 구조체(11)가 인체의 자연개구 또는 수술 절개창으로 진입 시의 원활성을 개선하는 역할을 한다. 밀봉 외피(103)의 외부에 외관(104) 및 시스(60)가 더 설치될 수도 있다. 일종의 응용에서, 시스(60)를 복강의 단일 절개창 부위에 고정시킨 후, 원위 구조체(11)는 밀봉 외피(103), 수술 집행장치(101)와 함께 자유롭게 시스(60) 상의 수술도구가 통과하기 위한 관통공을 관통하여 수술부위에 도달함으로써, 단일공 복강경 수술을 실시할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 시스(60)는 플렉시블 시스를 적용할 수도 있으며, 이는 인체의 각종 자연개구에 보다 용이하게 삽입되어 개구의 형상에 따라 자가 적응하여 외형을 변형시킬 수 있다. 플렉시블 시스의 일단을 개구의 입구 부위에 고정시키면, 원위 구조체(11)는 밀봉 외피(103), 수술 집행장치(101)와 함께 마찬가지로 자유롭게 플렉시블 시스 상의 수술도구가 통과되기 위한 관통공을 관통하여 수술부위에 도달함으로써 자연개구를 통해 무침습 수술을 실시할 수 있다.

본 발명은 이상의 실시예로만 설명하였으나, 각 부재의 구조, 설치 위치 및 이들의 연결은 모두 변화가 있을 수 있다. 본 발명의 기술방안을 기초로, 본 발명의 원리에 따라 개별 부재에 대해 실시되는 개선 또는 등가의 변환은 모두 본 발명의 보호 범위 밖으로 배제되어서는 안 된다.

Claims (11)

1. 플렉시블 수술도구 시스템에 있어서,
   플렉시블 수술도구와 구동유닛을 포함하고; 상기 플렉시블 수술도구는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체로 구성되는 플렉시블 연속체 구조를 포함하며; 상기 원위 구조체는 적어도 하나의 원위 구조 분절을 포함하고, 상기 원위 구조 분절은 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 구조 분절을 포함하고, 상기 근위 구조 분절은 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 구조골을 포함하며; 상기 중간 연결체는 통로 고정판과 상기 통로 고정판 사이에 설치되는 구조골 안내 통로를 포함하며; 상기 원위 구조 분절 중의 구조골은 상기 근위 구조 분절 중의 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지고, 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되어, 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통하고, 타단은 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및
   상기 구동유닛은 구동유닛 고정판을 포함하고, 상기 구동유닛 고정판과 상기 원위 구조체에 인접한 상기 통로 고정판 사이에 회전운동 입력을 직선운동 출력으로 전환시키기 위한 다수 그룹의 직선운동기구가 설치되며, 각각의 상기 직선운동기구의 출력단은 하나의 제1 구동골과 체결 연결되고, 상기 제1 구동골의 일단은 어댑터유닛을 통해 제2 구동골의 일단과 체결 연결되며, 상기 제1 구동골과 제2 구동골의 타단은 모두 상기 근위 스페이서판을 관통한 후 상기 근위 고정판과 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 직선운동기구는 제1 스크류, 제1 슬라이딩블록 및 제1 광축을 포함하여, 상기 제1 스크류는 2개의 상기 통로 고정판 사이에 회전 지지되고, 상기 제1 스크류의 후단은 상기 근위 구조체에 인접한 측의 상기 통로 고정판을 관통하여 후측으로 연장되며, 상기 제1 광축은 2개의 상기 통로 고정판 사이에 고정 연결되고, 상기 제1 슬라이딩블록은 상기 제1 광축에 슬라이딩 연결되어 상기 제1 스크류와 나사산을 통해 결합되며; 및 상기 제1 구동골은 상기 제1 슬라이딩블록과 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 어댑터유닛은 조향 구조골, 구조골 어댑터 블록 및 조향 구조골 안내 통로를 포함하며, 상기 조향 구조골 안내 통로의 양단은 상기 원위 구조체에 인접한 상기 통로 고정판의 전방측에 체결 연결되고, 상기 조향 구조골은 상기 조향 구조골 안내 통로로부터 관통되어 양단이 각각 하나의 상기 구조골 어댑터 블록에 체결 연결되며, 그 중 하나의 상기 구조골 어댑터 블록은 상기 제1 구동골의 일단과 체결 연결되고, 다른 상기 구조골 어댑터 블록은 상기 제2 구동골의 일단과 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 조향 구조골은 다수의 탄성 구조골로 구성되며, 다수의 상기 탄성 구조골은 상기 제1 구동골 또는 제2 구동골을 중심으로 하여 대칭으로 분포되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 구동유닛 고정판 전방측에 위치한 상기 제1 스크류에 종동기어가 체결 연결되어, 상기 종동기어가 상기 구동유닛 고정판에 회전 지지되는 주동기어와 치합되고, 상기 주동기어의 기어축은 상기 구동유닛 고정판을 관통하여 하나의 연축기의 수머리와 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 원위 구조체의 선단에 수술 집행장치가 설치되며, 일단이 상기 수술 집행장치와 연결되는 수술 집행장치 제어선은 상기 원위 구조체로부터 관통되고, 상기 수술 집행장치 제어선의 타단은 수술 집행장치 구동기구와 연결되며; 상기 수술 집행장치 구동기구는 2개의 상기 통로 고정판 사이에 설치되는 수술 집행장치 구동기구 고정판을 포함하고, 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판과 상기 구동유닛 고정판 사이에 제2 스크류가 회전 설치되며, 상기 제2 스크류의 선단은 상기 근위 구조체에 인접한 측의 상기 통로 고정판을 관통하고, 상기 통로 고정판과 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판 사이에 위치한 상기 제2 스크류에 나사산 결합을 통해 제2 슬라이딩블록이 연결되며, 상기 제2 슬라이딩블록은 제2 광축에 설치되고, 상기 제2 광축은 상기 통로 고정판과 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판 사이에 설치되며; 상기 수술 집행장치 구동기구 고정판과 상기 원위 구조체 측에 인접한 상기 통로 고정판 사이에 제어선 안내 통로가 고정 연결되고, 상기 수술 집행장치 제어선의 후단은 상기 제어선 안내 통로를 관통한 후 상기 제2 슬라이딩블록과 체결 연결되며; 및
   상기 구동유닛은 모터그룹을 더 포함하며, 상기 모터그룹은 모터 고정판 및 상기 모터 고정판에 체결 연결되는 제1 모터를 포함하고, 상기 제1 모터의 출력축은 상기 제2 스크류와 직접 또는 간접적으로 연결되어, 상기 제1 모터의 상기 출력축의 회전운동을 상기 제2 스크류로 전달하고 상기 제2 슬라이딩블록의 직선운동으로 전환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구 하우징을 더 포함하며, 상기 구동유닛 고정판과 상기 통로 고정판은 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징과 체결 연결되고, 상기 근위 구조체와 상기 중간 연결체는 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 내부에 위치하며; 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 후단은 무균장벽을 통해 모터그룹과 연결되고, 상기 무균장벽은 무균장벽 지지판, 상기 무균장벽 지지판 바깥 둘레에 체결 연결되는 무균장벽 커버 및 상기 무균장벽 지지판에 회전 연결되는 다수의 연축기 암머리를 포함하며; 상기 모터그룹은 모터 고정판 및 상기 모터 고정판에 체결 연결되는 제2 모터를 포함하고, 상기 모터 고정판과 상기 무균장벽 지지판은 연결핀 시트를 통해 연결되며; 상기 연축기 암머리의 선단은 상기 연축기 수머리와 결합되고, 타단은 다른 연축기 수머리를 통해 상기 제2 모터의 출력축과 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구 하우징, 무균장벽 및 모터그룹을 더 포함하며; 상기 구동유닛 고정판과 통로 고정판은 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징과 체결 연결되고, 상기 근위 구조체와 상기 중간 연결체는 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 내부에 위치하며; 상기 모터그룹은 모터 고정판 및 상기 모터 고정판에 체결 연결되는 제3 모터를 포함하고, 상기 플렉시블 수술도구 하우징은 상기 무균장벽을 통해 상기 모터 고정판과 연결되며; 상기 모터그룹은 모터그룹 하우징을 더 포함하여, 상기 모터 고정판이 상기 모터그룹 하우징과 회전 연결되고, 상기 모터그룹 하우징의 내벽에 내부 링기어가 체결 연결되며; 및 상기 제3 모터의 출력축에 전체 회전 입력 기어가 체결 연결되어, 상기 전체 회전 입력 기어가 상기 내부 링기어와 치합되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 플렉시블 수술도구 시스템은 플렉시블 수술도구 하우징, 무균장벽, 모터그룹 및 리니어 모듈을 더 포함하며; 상기 구동유닛 고정판과 상기 통로 고정판은 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징과 체결 연결되고, 상기 근위 구조체와 상기 중간 연결체는 모두 상기 플렉시블 수술도구 하우징의 내부에 위치하며; 상기 플렉시블 수술도구 하우징은 상기 무균장벽을 통해 상기 모터그룹과 연결되고, 상기 모터그룹은 모터그룹 하우징을 포함하며; 및 상기 리니어 모듈은 브래킷, 상기 브래킷에 체결 연결되는 제4 모터 및 상기 제4 모터의 출력축과 체결 연결되는 직선급송 기구를 포함하고, 상기 직선 급송기구의 출력단은 상기 모터그룹 하우징에 체결 연결되며, 상기 제4 모터는 상기 직선급송기구를 통해 상기 모터그룹이 상기 무균장벽을 통해 상기 플렉시블 연속체 구조 및 상기 구동유닛을 직선운동시키도록 구동하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 직선급송기구는 상기 브래킷에 회전 결합되는 리드 스크류를 포함하며, 상기 리드 스크류에 상기 리드 스크류와 나사산을 통해 결합되는 슬라이딩블록이 끼워지고, 상기 브래킷에 직선 슬라이딩홈이 설치되어, 상기 슬라이딩블록이 상기 직선 슬라이딩홈에 설치되며; 및 상기 제4 모터의 출력축은 연축기를 통해 상기 리드 스크류와 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.
    
11. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 근위 구조 분절의 수량은 상기 원위 구조 분절의 수량과 같은 것을 특징으로 하는 플렉시블 수술도구 시스템.

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