KR20200109056A

KR20200109056A - 수술용 로봇, 수술용 로봇 시스템 및 핸드헬드 의료기구

Info

Publication number: KR20200109056A
Application number: KR1020190028074A
Authority: KR
Inventors: 문영진; 이동호; 최재순; 홍범식
Original assignee: 재단법인 아산사회복지재단; 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-09-22
Also published as: KR102206472B1

Abstract

수술기구(일 예로, 절제 루프)의 구동 범위를 충분히 확보할 수 있고, 집도의가 마스터 장치를 직관적으로 조작할 수 있는 수술용 로봇, 수술용 로봇 시스템 및 핸드헬드 의료기구가 제공된다.
상기 수술용 로봇은 베이스; 상기 베이스에 배치되고, 직선 구동과 회전 구동을 하는 로봇 암; 상기 로봇 암에 배치되는 콘트롤러와 절제경; 상기 절제경 내에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 회전 구동과 밴딩 구동하는 내시경; 상기 절제경 내에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 인출 구동하는 절제 루프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수술용 로봇, 수술용 로봇 시스템 및 핸드헬드 의료기구{SURGERY ROBOT, SURGERY ROBOT SYSTEM AND HANDHELD MEDICAL DEVICE}

본 발명은 수술용 로봇, 수술용 로봇 시스템 및 핸드헬드 의료기구에 관한 것이다.

로봇 수술(Robot surgery)은 수술용 로봇을 환자에게 장착하고 수술자가 조종하여 시행하는 복강경/내시경 수술 방법이다.

로봇 수술을 이용하면, 최소 침습으로 작은 흉터와 빠른 회복 등을 기대할 수 있고, 3차원의 높은 해상도를 기반으로 수술시야를 확보할 수 있고, 수술하는 의사의 손 움직임이 디지털화되므로 집도의의 미세한 손 떨림을 막을 수 있고, 로봇 암을 이용하여 공간적 움직임을 구현함으로써 정밀한 수술을 시행할 수 있는 장점이 있다.

한편, 일 예로, 로봇 수술은 로봇 암에 수술기구(앤드 이펙터; End effector)를 장착하고, 로봇 암을 구동시켜 수술기구를 체내의 타겟 위치에 특정 각도로 삽입하고, 수술기구를 구동시켜 수술기구를 환부에 타켓팅한 후, 수술기구를 작동함으로써 진행될 수 있다.

그러나 종래의 수술용 로봇은 수술기구의 구동 범위가 좁아 구동 사각지대가 발생하고, 이에 따라, 환부가 구동 사각지대에 위치하는 경우 환자의 신체를 압박하여 수술기구의 구동 범위로 환부를 이동시키는 문제가 있다.

일 예로, 표재성 방광암(Non-muscle invasive bladder tumor)의 경우, 통상적으로 TURB(Transurethral resection of bladder tumor)라는 수술을 통해 환부(종양조직)을 분리해내는데, 환부가 방광 내 전면부(환자 하복부측)에 위치하는 경우 기존의 수술용 로봇의 구동 범위로 커버하지 못하여, 환자의 하복부에 물리적인 압박을 가하여 내부 방광의 형상을 변경한 후 절제작업을 수행하는 문제가 있다.

또한, 종래의 수술용 로봇은 마스터 장치의 조작법이 복잡하여 집도의가 조작법을 직관적으로 파악할 수 없는 문제가 있었다.

미국 공개특허공보 제2018/0221101호, 2018년 8월 9일 공개

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수술기구(일 예로, 절제 루프)의 구동 범위를 충분히 확보할 수 있고, 집도의가 마스터 장치를 직관적으로 조작할 수 있는 수술용 로봇, 수술용 로봇 시스템 및 핸드헬드 의료기구를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 수술용 로봇은 베이스; 상기 베이스에 배치되고, 직선 구동과 회전 구동을 하는 로봇 암; 상기 로봇 암에 배치되는 콘트롤러와 절제경; 상기 절제경 내에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 회전 구동과 밴딩 구동하는 내시경; 상기 절제경 내에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 인출 구동하는 절제 루프를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 콘트롤러는 제1파트와 상기 제1파트에 분리가 가능하게 결합하는 제2파트를 포함하고, 상기 제1파트의 구동력은 상기 제2파트에 전달되고, 상기 제2파트의 구동력에 의해 상기 내시경은 밴딩 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1파트는 제1평기어와, 상기 제1평기어에 연동되는 샤프트를 포함하고, 상기 제2파트는 상기 샤프트에 연동되어 직선 구동하는 전달 로드와, 상기 전달 로드에 연동되어 회전하는 풀리와, 상기 풀리에 연동되어 회전하는 제2평기어와, 상기 제2평기어에 연동되어 직선 구동하는 제1랙기어와 제2랙기어와, 상기 제1랙기어에 연결되는 제1와이어와, 상기 제2랙기어에 연결되는 제2와이어를 포함하고, 상기 내시경은 상기 제1와이어와 상기 제2와이어에 의해 견인되어 밴딩 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1랙기어와 상기 제2랙기어는 상호 반대 방향으로 직선 구동하여, 상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 일방은 수축되고 타방은 팽창되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 절제경을 가이드하는 쉬쓰를 지지하는 서포트를 더 포함하고, 상기 서포트는 상기 베이스에 힌지 결합하는 실린더와, 상기 실린더에 슬라이딩 이동이 가능하게 배치되는 지지 로드와, 상기 지지로드의 단부에 배치되며 상기 쉬쓰를 클램핑하는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 절제 루프는 상기 내시경의 밴딩 구동에 의해 밴딩이 가능한 동시에, 상기 콘트롤러의 구동력이 전달되어 인출 구동이 가능한 연성을 가지는 재질로 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 수술용 로봇 시스템은 수술용 로봇; 사용자의 조작에 따라 상기 수술용 로봇을 구동시키는 마스터 장치를 포함하고, 상기 수술용 로봇은 베이스와, 상기 베이스에 배치되고 직선 구동과 회전 구동을 하는 로봇 암과, 상기 로봇 암에 배치되는 콘트롤러와 절제경과, 상기 절제경 내에 배치되고 상기 콘트롤러에 의해 회전 구동과 밴딩 구동하는 내시경과, 상기 절제경 내에 배치되고 상기 콘트롤러에 의해 인출 구동하는 절제 루프를 포함하고, 상기 마스터 장치는 상기 내시경의 회전 구동과 밴딩 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제1모듈과, 상기 로봇 암의 구동과 상기 절제 루프의 인출 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제2모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1모듈은 사용자가 왼손으로 조작하고, 상기 제2모듈은 사용자가 오른손으로 조작하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1모듈은 상기 내시경의 회전 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제1써큘레이터와, 상기 내시경의 밴딩 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제2써큘레이터를 포함하고, 상기 제1써큘레이터의 회전축과 상기 제2써큘레이터의 회전축은 수직한 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 절제경은 생체 조직과의 접촉에 의한 압력 신호를 생성하고, 상기 제1써큘레이터와 상기 제2써큘레이터의 회전 구동 시, 상기 압력 신호에 대응되는 회전력이 인가되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 절제경과 상기 내시경과 상기 절제 루프 중 적어도 하나는 상기 내시경의 밴딩 구동 시의 굴곡 각도에 대한 굴곡 각도 신호를 생성하고, 상기 제1써큘레이터와 상기 제2써큘레이터의 회전 구동 시, 상기 압력 신호에 대응되는 회전력이 인가되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제2모듈은 케이스와, 상기 케이스에 슬라이딩 및 회전이 가능하도록 배치되는 제1로드와, 상기 제1로드에 슬라이딩이 가능하도록 배치되는 제2로드와, 상기 제2로드를 슬라이딩시키는 트리거를 포함하고, 상기 제1로드의 슬라이딩 이동에 의해, 상기 로봇 암의 직선 구동을 제어하는 신호가 발생하고, 상기 제1로드의 회전에 의해, 상기 로봇 암의 회전 구동을 제어하는 신호가 발생하고, 상기 제2로드의 슬라이딩 이동에 의해, 상기 절제 루프의 인출 구동을 제어하는 신호가 발생하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 핸드헬드 의료기구는 그립 조작부; 상기 그립 조작부에 의해 조작되는 콘트롤러; 상기 콘트롤러와 연결되는 절제경; 상기 절제경의 내측에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 밴딩 구동하는 내시경; 상기 절제경의 내측에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 인출 구동하는 절제 루프를 포함하고, 상기 내시경의 밴딩 구동에 견인되어 상기 절제경과 상기 절제 루프는 밴딩되고, 상기 절제 루프는 밴딩된 상태로 인출 구동이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에서는 내시경의 회전 구동과 밴딩 구동에 의해 절제 루프의 구동 범위를 충분히 확보할 수 있는 수술용 로봇을 제공한다. 또한, 본 발명에서는 사용자가 직관적으로 조작할 수 있는 마스터 장치를 포함하는 수술용 로봇 시스템을 제공한다. 나아가 본 발명에서는 상술한 기술적 특징을 핸드헬드 형태로 구현한 핸드헬드 의료기구를 제공한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 로봇 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 콘트롤러의 제1파트와 제2파트가 분리된 것을 나타낸 사시도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 콘트롤러의 내부의 부품을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 절제경과 절제 루프와 내시경을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 마스터 장치의 제1모듈(왼손 모듈)을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 마스터 장치의 제2모듈(오른손 모듈)을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 핸드헬드 의료기구를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 로봇 시스템(1000)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 로봇 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 콘트롤러의 제1파트와 제2파트가 분리된 것을 나타낸 사시도이고, 도 4와 도 5는 본 발명의 콘트롤러의 내부의 부품을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 절제경과 절제 루프와 내시경을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 마스터 장치의 제1모듈(왼손 모듈)을 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 마스터 장치의 제2모듈(오른손 모듈)을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 로봇 시스템(3000)은 로봇(1000)과 마스터 장치(2000)를 포함할 수 있다. 로봇(1000)은 마스터 장치(2000)에 의해 구동될 수 있다. 즉, 집도의는 마스터 장치(2000)의 제1모듈(2100)과 제2모듈(2100)을 조작하여, 로봇(1000)을 구동시킬 수 있다.

로봇(1000)은 수술용으로 사용될 수 있으며, 특히, 표재성 방광암(Non-muscle invasive bladder tumor)의 TURB(Transurethral resection of bladder tumor) 수술에 사용될 수 있다.

로봇(1000)은 베이스(100)와, 베이스(100)에 배치되고 직선 구동과 회전 구동을 하는 로봇 암(200)과, 로봇 암(200)에 배치되는 콘트롤러(300)와 절제경(400)과, 절제경(400) 내에 배치되고 콘트롤러(300)에 의해 회전 구동과 밴딩 구동하는 내시경(500)과, 절제경(400) 내에 배치되고 콘트롤러(300)에 의해 인출 구동하는 절제 루프(600)를 포함할 수 있다.

한편, 절제경(400)은 로봇 암(200)의 구동에 연동되어 구동할 수 있고, 절제경(400) 내에 배치되는 내시경(500)에 의해 수술 시야를 확보할 수 있으며, 내시경(500)의 회전 구동과 밴딩 구동에 의해 절제 루프(600)의 구동 범위(환부 타겟팅 범위)가 충분히 확보(넓은 타겟팅 범위)될 수 있으며, 절제 루프(600)의 인출 구동에 의해 환부를 긁어 절제할 수 있다.

로봇 암(200)은 로봇 좌표계에 의해 구동할 수 있으며, 로봇 암(200)의 직선 구동에 의해 절제경(400)은 환자의 체내에 삽입될 수 있고, 로봇 암(200)의 회전 구동에 의해 절제경(400)이 환자의 체내에 삽입되는 각도 등이 조절될 수 있다.

콘트롤러(300)는 로봇 암(200)에 고정되는 제1파트(310)와, 제1파트(310)에 분리가 가능하게 결합하는 제2파트(320)를 포함할 수 있다. 제1파트(310)의 구동력은 제2파트(320)에 전달될 수 있고, 제2파트(320)의 구동력에 의해 내시경(500)이 밴딩 구동할 수 있다. 한편, 관리자는 제1파트(310)로부터 제2파트(320)를 분리함으로써, 세척 및 유지 관리를 수월하게 수행할 수 있다.

제1파트(310)는 제1평기어(311)와, 제1평기어(311)에 연동되는 샤프트(312)를 포함할 수 있다. 한편, 제1평기어(311)는 구동 모터(미도시)에 의해 구동력을 제공받아 회전할 수 있고, 샤프트(312)는 제1평기어(311)의 회전에 연동되어 함께 회전할 수 있다.

제2파트(320)는 샤프트(312)에 연동되어 직선 구동하는 전달 로드(321)와, 전달 로드(321)에 연동되어 회전하는 풀리(322)와, 풀리(322)에 연동되어 회전하는 제2평기어(323)와, 제2평기어(323)에 연동되어 직선 구동하는 제1랙기어(324)와 제2랙기어(325)와, 제1랙기어(324)에 연결되는 제1와이어(326)와, 제2랙기어(325)에 연결되는 제2와이어(327)를 포함할 수 있다.

한편, 샤프트(312)와 전달 로드(321) 사이에는 샤프트(312)의 회전을 전달 로드(321)의 직선 구동으로 변경하는 변환 모듈(미도시)이 배치될 수 있다.

제1랙기어(324)와 제2랙기어(325)는 상호 반대 방향으로 직선 구동하여, 제1와이어(326)와 제2와이어(327) 중 일방은 수축되고 타방은 팽창될 수 있다. 한편, 내시경(500)은 제1와이어(326)와 제2와이어(327)에 의해 견인되어 밴딩 구동할 수 있다. 즉, 내시경(500)의 일측에는 제1와이어(326)가 장착될 수 있고, 내시경(500)의 타측에는 제2와이어(327)가 장착될 수 있고, 제1랙기어(324)와 제2랙기어(325)가 상호 평행하고 반대인 방향으로 직선 구동하는 것에 의해, 내시경(500)의 일방은 수축(압축력 작용)되고 타방은 팽창(인장력 작용)됨으로써, 내시경(500)의 밴딩 구동이 이뤄질 수 있다.

이상, 콘트롤러(300)에서 내시경(500)의 밴딩 구동을 수행하는 것을 설명하였지만, 콘트롤러(300)는 상술한 구성 외에, 내시경(500)을 회전시키는 구동 모듈(미도시)과 절제 루프(600)를 인출 구동하는 구동 모듈(미도시)을 추가로 포함할 수 있다.

일 예로, 콘트롤러(300)의 제2파트(320)는 제1파트로부터 구동력을 전달받아 직선 구동하는 제3랙기어(328)와, 제3랙기어(328)와 연동되어 레일을 따라 직선 구동하는 브라켓(329)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 절제 루프(600)는 브라켓(329)에 고정되어, 브라켓(329)에 의해 인출 구동을 수행할 수 있다.

한편, 절제 루프(600)는 내시경(500)의 밴딩 구동에 의해 밴딩이 가능한 동시에, 콘트롤러(300)의 구동력이 전달되어 인출 구동이 가능한 연성을 가지는 재질로 형성되어 있을 수 있다.

즉, 절제 루프(600)는 밴딩된 상태에서 인출 구동(인출 및 복귀)을 수행해야 하므로, 밴딩된 상태에서 가이드를 따라 병진 운동이 가능해야 하며, 이에 따라, 콘트롤러(300)의 구동력에 의해 변형이 크게 발생해서는 안되며, 콘트롤러(300)의 구동력에 대한 충분한 응력을 확보할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

이 경우, 절제 루프(600)의 인출 구동은 절제 루프(600)가 절제경(400)으로부터 전방으로 돌출된 후 복귀하는 병진 구동일 수 있으며, 절제 루프(600)의 말단은 후크 형상이므로 절제 루프(600)의 인출 구동에 의해 환부를 긁어 절제할 수 있다.

한편, 본 발명의 로봇(1000)은 절제경(400)을 가이드하는 쉬쓰(s)를 지지하는 서포트(700)를 더 포함할 수 있다. 서포트(700)는 베이스(100)에 힌지 결합하는 실린더(710)와, 실린더(710)에 슬라이딩 이동이 가능하게 배치되는 지지 로드(720)와, 지지로드(720)의 단부에 배치되며 쉬쓰(s)를 클램핑하는 홀더(730)를 포함할 수 있다.

마스터 장치(2000)는 내시경(500)의 회전 구동과 밴딩 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제1모듈(2100)과, 로봇 암(200)의 구동과 절제 루프(600)의 인출 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제2모듈(2200)을 포함할 수 있다.

제1모듈(2100)은 사용자가 왼손으로 조작할 수 있다. 따라서 제1모듈(2100)은 "왼손 모듈"로 호칭될 수 있다. 제2모듈(2200)은 사용자가 오른손으로 조작할 수 있다. 따라서 제2모듈(2200)은 "오른손 모듈"로 호칭될 수 있다.

제1모듈(2100)은 내시경(500)의 회전 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제1써큘레이터(2110)와, 내시경(500)의 밴딩 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제2써큘레이터(2120)를 포함할 수 있다.

이를 위해, 제1써큘레이터(2110)와 제2써큘레이터(2120) 각각에는 엔코더 모터가 마련될 수 있고, 엔코더 모터의 엔코더 값에 의해 내시경(500)의 회전 구동 값과 밴딩 구동 값이 설정될 수 있다.

이 경우, 제1써큘레이터(2110)의 회전축과 제2써큘레이터(2120)의 회전축은 수직할 수 있다. 따라서 사용자는 제1축을 기준으로 제1써큘레이터(2110)를 회전시킴으로써 내시경(500)을 회전시킬 수 있고, 제1축과 수직한 제2축을 기준으로 제2써큘레이터(2120)를 회전시킴으로써 내시경(500)의 회전축과 수직한 축을 기준으로 내시경(500)을 밴딩시킬 수 있다.

상술한 바를 종합하면, 제1써큘레이터(2110)와 제2써큘레이터(2120)의 조작 방향 및 방법이 실제로 로봇(1000)이 구동하는 방향 및 방법과 매칭되기 때문에, 사용자는 직관적으로 제1모듈(2100)을 조작하여 로봇(1000)의 구동을 제어할 수 있다.

한편, 절제경(400)은 생체 조직과의 접촉에 의해 "압력 신호(이를 위해, 절제경에는 생체 조직을 센싱하기 위한 센서가 마련될 수 있다)"를 생성할 수 있고, 제1써큘레이터(2110)와 제2써큘레이터(2120)의 회전 구동 시, "압력 신호"에 대응되는 회전력(햅틱 저항)이 인가될 수 있다. 이에 따라, 마스터 장치(2000)의 사용자는 수술 현장에서의 로봇(1000; 슬레이브 장치)이 생체 조직과 접촉하면서 생기는 압력을 가상으로 현실감있게 체험할 수 있고, 사용자는 직접 수술을 집도하는 것과 같이 수술 과정을 지각할 수 있다.

일 예로, 절제경(400)이 탄탄한 생체 조직에 둘러싸여 있는 경우, 사용자가 제1써큘레이터(2110)와 제2써큘레이터(2120)를 회전 구동시켜 조작하는 경우, 회전 구동에 대한 저항 회전력(저항 토크)이 인가될 수 있다.

또한, 절제경(400)과 내시경(500)과 절제 루프(600) 중 적어도 하나는 내시경(500)의 밴딩 구동 시의 굴곡 각도에 대한 "굴곡 각도 신호(이를 위해, 절제경과 내시경과 절제 루프 중 적어도 하나에는 굴곡 각도(곡률) 등을 센싱하기 위한 센서가 마련될 수 있다)"를 생성할 수 있고, 제1써큘레이터(2110)와 제2써큘레이터(2120)의 회전 구동 시, "굴곡 각도 신호"에 대응되는 회전력(햅틱 저항 자극)이 인가될 수 있다. 이에 따라, 제1모듈(2100)은 상술한 "압력 신호"와 마찬가지로, 사용자에게 햅틱 저항을 인가할 수 있다.

한편, 상술한 햅틱 저항을 위해 제1모듈(2100)은 제1모터(2110-1)와 제2모터(2120-1)를 추가로 포함할 수 있다. 제1모터(2110-1)의 제어부는 "압력 신호" 및 "굴곡 각도 신호"를 처리할 수 있고, 제1?픕㎎뮌謙?(2110)를 이에 대응되는 방향과 회전수와 토크 중 적어도 하나로 회전시킬 수 있다. 마찬가지로, 제2모터(2120-1)의 제어부는 "압력 신호" 및 "굴곡 각도 신호"를 처리할 수 있고, 제2?픕㎎뮌謙?(2120)를 이에 대응되는 방향과 회전수와 토크 중 적어도 하나로 회전시킬 수 있다.

제2모듈(2200)은 케이스(2210)와, 케이스(2210)에 슬라이딩 및 회전이 가능하도록 배치되는 제1로드(2220)와, 제1로드(2220)에 슬라이딩이 가능하도록 배치되는 제2로드(2230)와, 제2로드(2230)를 슬라이딩시키는 트리거(2240)를 포함할 수 있다.

제1로드(2220)의 슬라이딩 이동에 의해 로봇 암(200)의 직선 구동을 제어하는 신호가 발생할 있고, 제1로드(2220)의 회전에 의해 로봇 암(200)의 회전 구동을 제어하는 신호가 발생할 수 있고, 제2로드(2230)의 슬라이딩 이동에 의해 절제 루프(600)의 인출 구동을 제어하는 신호가 발생할 수 있고, 상술한 바와 같이, 제2로드(2230)는 사용자가 트리거(2240)를 당겼다가 해제함으로써 왕복 슬라이딩 이동할 수 있다.

상술한 바를 종합하면, 제2모듈(2200)의 경우에도, 제1모듈(2100)의 경우와 마찬가지로, 조작 방향 및 방법이 실제로 로봇(1000)이 구동하는 방향 및 방법과 매칭되기 때문에, 사용자는 직관적으로 제2모듈(2200)을 조작하여 로봇(1000)의 구동을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 특징은 로봇 형태가 아닌 핸드헬드 형태(Handheld; 파지)로도 구현될 수 있다. 도 9는 본 발명의 기술적 특징이 핸드헬드 형태로 구현된 것을 나타낸 사시도이다.

도 9에서 나타내는 바와 같이, 핸드헬드 형태의 수술기구(4000)는 콘트롤러(4100)와, 콘트롤러(4100)의 일측에 배치되며 콘트롤러(4100)에 의해 구동하는 절제부(4200, 상술한 절제경과 내시경과 절제 루프를 포함하는 개념)과, 콘트롤러(4100)의 타측에 배치되며 사용자의 조작에 의해 콘트롤러(4100)를 기계적으로 제어하는 그립 조작부(4300)가 배치될 수 있다.

이 경우, 절제부(4200)의 절제경은 콘트롤러(4100)와 연결될 수 있으며, 절제부(4200)의 내시경은 절제부(4200)의 절제경의 내측에 배치될 수 있고 콘트롤러(4100)에 의해 밴딩 구동할 수 있고, 절제부(4200)의 절제 루프는 절제부(4200)의 절제경의 내측에 배치될 수 있고, 콘트롤러(4100)에 의해 인출 구동할 수 있다.

나아가 절제부(4200)의 절제경과 절제부(4200)의 절제 루프는 절제부(4200)의 내시경의 밴딩 구동에 견인되어 밴딩될 수 있고, 절제부(4200)의 절제 루프?z 밴딩된 상태로 인출 구동이 가능할 수 있다.

이 경우, 수술기구(4000)의 콘트롤러(4100)에는 기술적 사상에 반하지 않는 범위 내에서 로봇(1000)의 콘트롤러(300)가 유추 적용될 수 있고, 수술기구(4000)의 절제부(4200)에는 기술적 사상에 반하지 않는 범위 내에서 로봇(1000)의 절제경(400)과 내시경(500)과 절제 루프(600)가 유추 적용될 수 있고, 수술기기(4000)의 그립 조작부(4300)에는 기술적 사상에 반하지 않는 범위 내에서 마스터 장치(2000)의 제2모듈(2200)이 유추 적용될 수 있다. 특히, 사용자는 그립 조작부(4300)의 트리거(4310)를 당겼다가 해제함으로써, 절제 루프가 인출 구동을 수행하도록 콘트롤러(4100)를 제어할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

베이스;
상기 베이스에 배치되고, 직선 구동과 회전 구동을 하는 로봇 암;
상기 로봇 암에 배치되는 콘트롤러와 절제경;
상기 절제경 내에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 회전 구동과 밴딩 구동하는 내시경; 및
상기 절제경 내에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 인출 구동하는 절제 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 콘트롤러는 제1파트와 상기 제1파트에 분리가 가능하게 결합하는 제2파트를 포함하고,
상기 제1파트의 구동력은 상기 제2파트에 전달되고, 상기 제2파트의 구동력에 의해 상기 내시경은 밴딩 구동하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 제1파트는 제1평기어와, 상기 제1평기어에 연동되는 샤프트를 포함하고,
상기 제2파트는 상기 샤프트에 연동되어 직선 구동하는 전달 로드와, 상기 전달 로드에 연동되어 회전하는 풀리와, 상기 풀리에 연동되어 회전하는 제2평기어와, 상기 제2평기어에 연동되어 직선 구동하는 제1랙기어와 제2랙기어와, 상기 제1랙기어에 연결되는 제1와이어와, 상기 제2랙기어에 연결되는 제2와이어를 포함하고,
상기 내시경은 상기 제1와이어와 상기 제2와이어에 의해 견인되어 밴딩 구동하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
제3항에 있어서,
상기 제1랙기어와 상기 제2랙기어는 상호 반대 방향으로 직선 구동하여, 상기 제1와이어와 상기 제2와이어 중 일방은 수축되고 타방은 팽창되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 절제경을 가이드하는 쉬쓰를 지지하는 서포트를 더 포함하고,
상기 서포트는 상기 베이스에 힌지 결합하는 실린더와, 상기 실린더에 슬라이딩 이동이 가능하게 배치되는 지지 로드와, 상기 지지로드의 단부에 배치되며 상기 쉬쓰를 클램핑하는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
제1항에 있어서,
상기 절제 루프는 상기 내시경의 밴딩 구동에 의해 밴딩이 가능한 동시에, 상기 콘트롤러의 구동력이 전달되어 인출 구동이 가능한 연성을 가지는 재질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
수술용 로봇; 및
사용자의 조작에 따라 상기 수술용 로봇을 구동시키는 마스터 장치를 포함하고,
상기 수술용 로봇은 베이스와, 상기 베이스에 배치되고 직선 구동과 회전 구동을 하는 로봇 암과, 상기 로봇 암에 배치되는 콘트롤러와 절제경과, 상기 절제경 내에 배치되고 상기 콘트롤러에 의해 회전 구동과 밴딩 구동하는 내시경과, 상기 절제경 내에 배치되고 상기 콘트롤러에 의해 인출 구동하는 절제 루프를 포함하고,
상기 마스터 장치는 상기 내시경의 회전 구동과 밴딩 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제1모듈과, 상기 로봇 암의 구동과 상기 절제 루프의 인출 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제2모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1모듈은 사용자가 왼손으로 조작하고, 상기 제2모듈은 사용자가 오른손으로 조작하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1모듈은 상기 내시경의 회전 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제1써큘레이터와, 상기 내시경의 밴딩 구동을 제어하는 신호를 발생시키는 제2써큘레이터를 포함하고,
상기 제1써큘레이터의 회전축과 상기 제2써큘레이터의 회전축은 수직한 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템.
제9항에 있어서,
상기 절제경은 생체 조직과의 접촉에 의한 압력 신호를 생성하고,
상기 제1써큘레이터와 상기 제2써큘레이터의 회전 구동 시, 상기 압력 신호에 대응되는 회전력이 인가되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템.
제9항에 있어서,
상기 절제경과 상기 내시경과 상기 절제 루프 중 적어도 하나는 상기 내시경의 밴딩 구동 시의 굴곡 각도에 대한 굴곡 각도 신호를 생성하고,
상기 제1써큘레이터와 상기 제2써큘레이터의 회전 구동 시, 상기 압력 신호에 대응되는 회전력이 인가되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제2모듈은 케이스와, 상기 케이스에 슬라이딩 및 회전이 가능하도록 배치되는 제1로드와, 상기 제1로드에 슬라이딩이 가능하도록 배치되는 제2로드와, 상기 제2로드를 슬라이딩시키는 트리거를 포함하고,
상기 제1로드의 슬라이딩 이동에 의해, 상기 로봇 암의 직선 구동을 제어하는 신호가 발생하고,
상기 제1로드의 회전에 의해, 상기 로봇 암의 회전 구동을 제어하는 신호가 발생하고,
상기 제2로드의 슬라이딩 이동에 의해, 상기 절제 루프의 인출 구동을 제어하는 신호가 발생하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템.
그립 조작부;
상기 그립 조작부에 의해 조작되는 콘트롤러;
상기 콘트롤러와 연결되는 절제경;
상기 절제경의 내측에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 밴딩 구동하는 내시경; 및
상기 절제경의 내측에 배치되고, 상기 콘트롤러에 의해 인출 구동하는 절제 루프를 포함하고,
상기 내시경의 밴딩 구동에 견인되어 상기 절제경과 상기 절제 루프는 밴딩되고,
상기 절제 루프는 밴딩된 상태로 인출 구동이 가능한 것을 특징으로 하는 핸드헬드 의료기구.