KR20210094946A - 다중 방사선 암치료 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 방사선 암치료 로봇에 관한 것으로서, 천장에 매달리는 구조로 회전 가능하게 장착되는 바디; 전개 또는 접힘 가능하게 다중 조인트를 구비하고, 상기 바디의 양측에 각각 장착되는 복수의 아암; 상기 복수의 아암 각각에 전후방향 또는 좌우 측방향으로 회전 가능하게 장착되어 지지되는 복수의 방사선 가속기를 포함하고, 로봇 1대당 복수의 방사선 가속기를 구비하여 치료 시간을 단축할 수 있다.

Description

다중 방사선 암치료 로봇{MULTI-RADIATION CANCER TREATMENT ROBOT}

본 발명은 매년 증가하고 있는 암치료 환자의 수요에 대응하기 위한 다중 방사선 암치료 로봇에 관한 것이다.

암치료 환자는 매년 증가하고 있는 추세이다.

방사선 치료는 수술, 항암화학 요법과 더불어 종양 치료의 3대 요법 중의 하나이다.

의료용으로 사용되는 방사선 중 치료 방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.

이러한 방사선 치료는 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 높은 경우 재발 방지하기 위해서, 수술을 하지 못하는 경우, 수술보다는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자의 삶의 질을 높이 고자 하는 경우, 항암 약물 치료 후 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 수행될 수 있다.

방사선 치료는 정확하고 효율적인 치료가 가능하고 통증이 없다는 장점을 갖고 있어서 최근 암치료수단으로 각광받고 있다.

특히, 컴퓨터단층촬영(CT)과 자기공명영상촬영(MRI)이 보편화되어 종양 혹은 암세포의 위치를 정확히 찾을 수 있게 됨에 따라, 방사선 치료기는 주변 조직의 손상을 최소화하면서 종양만을 공격하는 것이 가능하다.

최근 들어, 암치료 수요에 대응하기 위해 방사선 암치료 장비를 해외에서 도입하고 있다.

대표적인 사례로 감마나이프(스웨덴)와 선형가속기(미국) 등을 들 수 있다.

그러나, 감마나이프와 선형가속기 등은 정확한 방사선 조사를 위해 신체 안정 프레임을 사용하여 환자의 신체를 고정함으로써 환자에게 불편을 초래할 뿐만 아니라, 선형가속기의 경우 가속기 한 대로 치료하여 치료 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.

한편, 로봇과 영상추적기술을 이용한 방사선 종양 치료 장비인 사이버나이프 로봇 방사선 시스템(CyberKnief Robotic Radiosurgery System; 이하, “사이버나이프 시스템”이라 함)은 미국 어큐레이(Accuray)사에 개발되었으며, 치료하는 동안 종양과 환자 움직임을 자동으로 추적, 탐지, 교정하여 방사선을 정확하게 조사함으로써, 종양 주변에 있는 건강한 조직의 손상을 최소화할 수 있어 신체 안정 프레임이 필요하지 않는 장점이 있다.

또한, 사이버나이프 시스템은 기존의 6자유도 산업용 로봇을 사용하여 3차원 공간에서 광범위한 방사선 조사각을 갖고 있다.

그러나, 방사선원을 사용하는 방사선 암치료 로봇은 방사선원을 회전시키지 않아도 되어 5자유도이면 충분하다.

이로 인해, 사이버나이프 시스템은 필요한 사양(specification)보다 높은 산업용 로봇을 사용함으로, 로봇에 사용되는 구동모터의 크기가 필요 이상으로 커져 전체 시스템의 크기가 대형화되고 제작비용도 상승하는 문제가 있다.

또한, 사이버나이프 시스템은 전량 수입으로 사용자의 불편함을 개선하거나 사용자의 요구를 즉각 쉽게 반영할 수 없고, 긴 치료시간으로 인해 환자의 체력적 및 심리적 부담이 큰 문제가 있다.

아울러, 종래의 방사선 암치료 장치는 환자 수술대로 사용되는 카우치(couch)를 암치료 로봇의 옆에 설치함으로 인해, 방사선의 빔 전달 각도 범위를 넓히는데 한계가 있다. 예를 들면, 암치료 로봇은 카우치와의 간섭으로 인해 방사선을 환자의 종양에 수직 및 수평 방향으로 조사하는데 한계가 있다. 이를 개선하기 위해서는 카우치와 로봇의 상대 위치가 최적화되어야 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 치료 시간을 단축할 수 있는 다중 방사선 암치료 로봇을 제공하는데 첫번째 목적이 있다.

본 발명은 기존의 6자유도 산업용 로봇 대신에 5자유도로 충분한 방사선 치료용도 맞게 최적화하여 시스템의 소형화 및 제작비용을 절감할 수 있는 다중 방사선 암치료 로봇을 제공하는데 두번째 목적이 있다.

본 발명은 방사선원의 빔 전달 각도를 광범위하게 확보할 수 있는 다중 방사선 암치료 로봇을 제공하는데 세번째 목적이 있다.

본 발명은 방사선 가속기의 추가 장착에 따른 처짐을 방지할 수 있는 다중 방사선 암치료 로봇을 제공하는데 네번째 목적이 있다.

상술한 첫번째 목적은 암치료 로봇 한 대당 2대의 방사선 가속기를 장착하여 동일 병소에 방사선을 동시에 조사하거나 여러 개의 병소에 각각 조사함으로 달성될 수 있다.

상술한 두번째 목적은 제1회전축 내지 제5회전축과 이를 각각 구동하는 제1구동모터 내지 제5구동모터를 구비하여 5자유도로 구현됨으로 달성될 수 있다.

상술한 세번째 목적은 로봇이 환자 수술대로부터 수직 상방에 위치하고 천장에 매달리는 구조로 설치되고, 로봇 바디의 상부가 제1회전축과 이를 구동하는 제1구동모터를 이용하여 360도 회전 가능한 천장에 설치됨으로 달성될 수 있다.

상술한 네번째 목적은 로봇 바디, 로봇 바디의 전방과 후방에 각각 배치되는 제1아암 및 제2아암, 제1아암 및 제2아암에 각각 장착되는 제1방사선 가속기와 제2방사선 가속기가 제1회전축을 중심으로 회전 가능하며 폐루프(Closed Loop) 형성함으로 달성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 다중 방사선 암치료 로봇은, 천장에 매달리는 구조로 회전 가능하게 장착되는 바디; 전개 또는 접힘 가능하게 다중 조인트를 구비하고, 상기 바디의 양측에 각각 장착되는 복수의 아암; 상기 복수의 아암 각각에 전후방향 또는 좌우 측방향으로 회전 가능하게 장착되어 지지되는 복수의 방사선 가속기를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 바디는, 숄더; 및 상기 숄더의 양측에 각각 수직하게 연장되고, 상기 복수의 아암을 장착하는 제1사이드 바디 및 제2사이드 바디를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 바디는, 상기 숄더의 중앙부에서 상방향으로 돌출되게 형성되는 제1회전축을 포함하고, 상기 바디는, 상기 제1회전축을 360도 회전 가능하게 지지하는 써포터에 의해 상기 천장에 매달리는 형태로 설치될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 써포터는, 원통 형태로 형성되는 베이스; 상기 베이스의 상단부에서 원주방향을 따라 연장되는 플랜지부; 상기 플랜지부에서 반경방향으로 돌출되는 복수의 돌출부; 및 상기 복수의 돌출부 각각에 형성되는 복수의 체결홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복수의 아암은, 상기 제1 및 제2사이드 바디의 전방에 배치되는 복수의 제1아암; 및 상기 제1 및 제2사이드 바디의 후방에 배치되는 복수의 제2아암을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복수의 제1아암 및 상기 복수의 제2아암 각각은, 일측이 상기 제1 및 제2사이드 바디 각각의 하부에 제2회전축에 의해 결합되고, 타측이 상기 제2회전축을 중심으로 회전되는 복수의 제1회전링크; 및 일측이 상기 복수의 제1회전링크의 타측에 제3회전축에 의해 결합되고, 타측이 상기 제3회전축을 중심으로 회전되는 복수의 제2회전링크를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복수의 방사선 가속기는, 상기 복수의 제1아암에 장착되는 제1방사선 가속기; 및 상기 복수의 제2아암에 장착되는 제2방사선 가속기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 양측면이 상기 제1아암의 상기 복수의 제2회전링크의 타측에 복수의 제4회전축에 의해 전후방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 제1방사선 가속기를 수용하는 제1하우징; 및 양측면이 상기 제2아암의 상기 복수의 제2회전링크의 타측에 복수의 제4회전축에 의해 전후 방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 제2방사선 가속기를 수용하는 제2하우징을 포함하고, 상기 제1방사선 가속기는 상기 제1하우징의 전방면과 후방면에 각각 제5회전축에 의해 좌우 측방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 제2방사선 가속기는 상기 제2하우징의 전방면과 후방면에 각각 제5회전축에 의해 회전 가능하게 결합되고, 상기 제4회전축과 상기 제5회전축은 서로 수직하게 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 중앙에 제1회전축을 중심으로 회전하는 바디; 상기 천장에 설치되고, 상기 제1회전축과 결합되어 상기 바디를 천장에 매단 상태로 360도 회전 가능하게 지지하는 써포터; 상기 바디의 전방과 후방에 서로 대향되게 배치되고, 상기 바디의 양측 하단부에 대하여 제2회전축을 중심으로 회전하는 제1회전링크와 상기 제1회전링크의 단부에 대하여 제3회전축을 중심으로 회전하는 제2회전링크를 각각 구비하여, 상기 바디의 양측 하단부에 각각 전개 또는 접힘 가능하게 장착되는 제1아암 내지 제L아암; 상기 제1아암 내지 상기 제L아암 각각의 제2회전링크의 단부에 제4회전축을 중심으로 회전 가능하게 각각 장착되는 제1하우징 내지 제M하우징; 상기 제1 및 제2하우징 각각의 내부에 수용되고, 상기 제1 및 제2하우징 각각의 전면과 후면에 각각 장착된 제5회전축을 중심으로 좌우 측방향으로 회전 가능하게 장착되어, 환자의 하나 또는 복수의 병소에 복수의 방사선을 조사하는 제1방사선 가속기 내지 제N방사선 가속기를 포함하고, 상기 L, M, N은 2이상의 자연수일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 L, M, N 각각은 2일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1회전축은 상기 바디의 상부 중앙에 상하방향으로 연장되며 수직하게 배치되고, 상기 제2회전축 내지 상기 제4회전축 각각은 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에서 측방향으로 연장되며 서로 평행하게 배치되고, 상기 제5회전축은 상기 제1 내지 제M하우징의 전방면과 후방면에서 전후방향으로 연장되며 상기 제1회전축 내지 상기 제4회전축과 수직하게 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1회전축을 회전시키는 제1구동부; 상기 제2회전축을 회전시키는 제2구동부; 상기 제3회전축을 회전시키는 제3구동부; 상기 제4회전축을 회전시키는 제4구동부; 및 상기 제5회전축을 회전시키는 제5구동부를 포함하고, 상기 제1아암 내지 제L아암에 각각 장착된 상기 제1방사선 가속기 내지 상기 제L방사선 가속기는 서로 독립적으로 구동될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1구동부는 상기 써포터의 내부에 장착되고, 상기 제2구동부는 상기 바디의 일측면 하부에 장착되고, 상기 제3구동부는 상기 제1회전링크의 타단부에 장착되고, 상기 제4구동부는 상기 제2회전링크의 타단부에 장착되고, 상기 제5구동부는 상기 제1 내지 제M하우징에 장착될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1구동부 내지 상기 제5구동부 각각은, 구동모터; 및 일측은 상기 구동모터에 연결되고, 타측은 상기 제1회전축 내지 제5회전축 중 하나의 회전축에 연결되어, 상기 구동모터의 동력을 상기 회전축에 전달하는 기어박스를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제2회전축 내지 상기 제4회전축 각각은 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에 서로 마주보게 복수로 배치되고, 상기 제5회전축은 상기 제1 내지 제M하우징의 전방면과 후방면에 서로 마주보게 복수로 배치되고, 상기 제1구동부 내지 상기 제5구동부 각각은 상기 제1회전축, 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측 중 어느 일측에 배치되는 제2회전축 내지 제4회전축, 및 상기 제1 내지 제M하우징의 전후방향 양측 중 어느 일측에 배치되는 제5회전축에 각각 독립적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1회전링크 및 상기 제2회전링크 각각은 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에 서로 마주보게 복수로 배치되고, 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에 서로 마주보게 배치되는 복수의 제2회전링크는 연결링크에 의해 연결될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 다중 방사선 암치료 로봇 1대당 2대의 방사선 가속기를 장착하여, 2대의 방사선 가속기로부터 조사되는 2개의 방사선으로 동일 병소를 동시에 치료하거나 여러 개의 병소를 동시에 치료함으로써, 치료시간을 단축할 수 있고, 긴 치료시간으로 인한 환자의 체결적 및 심리적 부담감을 경감할 수 있다.

둘째, 다중 방서선 암치료 로봇은 천장에 수직하게 배치되는 제1회전축을 중심으로 360도 회전 가능하게 설치되어, 환자 수술대(카우치) 옆에 설치되지 않아서 환자 수술대에 대하여 방사선빔의 조사각도의 구속됨이 없이 암환자의 병소에 방사선빔을 다양한 각도로 조사할 수 있고, 방사선빔의 조사각도(전달각도)의 범위를 증가시킬 수 있다.

셋째, 다중 방사선 암치료 로봇은 5자유도로서 제1회전축을 공통으로 사용하고, 로봇 바디의 양측에 복수의 제1아암과 복수의 제2아암에 제1방사선 가속기와 제2방사선 가속기를 각각 장착하되, 복수의 제1 및 제2아암과 제1 및 제2방사선 가속기가 한 개의 폐루프(Closed-Loop) 혹은 폐체인(Closed-Chain) 형태를 형성함으로써, 2대의 무거운 방사선 가속기의 부착으로 인한 처짐을 방지할 수 있다.

넷째, 다중 방사선 암치료 로봇은 제1 및 제2방사선 가속기가 각각 장착된 제1 및 제2아암 각각에 제2회전축 내지 제5회전축을 구비하고, 각 회전축은 양단 지지되어, 2대의 무거운 방사선 가속기의 하중을 안정적으로 지지할 수 있다.

다섯째, 제1 및 제2아암 각각은 제2 내지 제4회전축에 의해 다중 조인트로 연결되는 제1 및 제2회전링크를 구비하고, 각 회전링크가 제2 내지 제3회전축을 중심으로 회전하여 접히거나 전개되어 병소와 방사선원 간의 거리 조절이 가능하고, 제1 및 제2방사선 가속기 각각은 제4회전축을 중심으로 전후방향으로 회전함으로써 방사선원의 조사각도를 조절할 수 있다.

여섯째, 제1 및 제2방사선 가속기 각각은 제5회전축을 중심으로 좌우 측방향으로 회전함으로써, 방사선의 조사각도를 미세하게 조정할 수 있다.

일곱째, 다중 방사선 암치료 로봇은 기존의 방사선 암치료 시스템보다 좁은 공간에 설치 가능하므로, 경제적 비용을 절감할 수 있다.

여덟째, 다중 방사선 암치료 로봇은 해외에서 수입하지 않고 국내 독자적인 기술로 개발함으로써 환자의 불편함과 사용자의 요구를 즉각적으로 반영하여 시스템을 쉽게 보완 및 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 방사선 암치료 로봇을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 도 1의 II-II를 따라 취한 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III를 따라 취한 측면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV를 따라 취한 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 방사선 암치료 로봇의 제1방사선 가속기를 동작시키기 위한 5자유도의 제1 내지 제5회전축과 제1 내지 제5구동모터의 연결관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 1의 분해도이다.
도 7은 도 6의 분해된 모습을 X축 방향으로 바라본 측면도이다.
도 8은 도 2에서 VIII-VIII를 따라 취한 단면도로서, 방사선 가속기와 제5구동부의 연결관계를 보여주는 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 5자유도 로봇의 다중 조인트를 설명하기 위한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 방사선 암치료 로봇을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2는 도 1의 II-II를 따라 취한 평면도이다. 도 3은 도 2의 III-III를 따라 취한 측면도이다. 도 4는 도 2의 IV-IV를 따라 취한 정면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 다중 방사선 암치료 로봇의 제1방사선 가속기(170)를 동작시키기 위한 5자유도의 제1 내지 제5회전축(151,153,155,157,159)과 제1 내지 제5구동모터(1521,1541,1561,1581,1601)의 연결관계를 설명하기 위한 개념도이다.

도 6은 도 1의 분해도이다. 도 7은 도 6의 분해된 모습을 X축 방향으로 바라본 측면도이다.

도 8은 도 2에서 VIII-VIII를 따라 취한 단면도로서, 방사선 가속기(170,172)와 제5구동부(160)(160)의 연결관계를 보여주는 개념도이다.

방사선 가속기(170,172)는 암이나 종양 등을 치료하기 위한 목적으로 사용되는 방사선을 생성하고, 기설정된 각도로 방사선을 조사하도록 구성된다.

방사선 가속기(170,172)는 케이스(1701), 방사선 조사부 및 콜리미네이터(1702)를 포함할 수 있다.

케이스(1701)는 방사선 가속기(170,172)의 외관을 형성한다. 케이스(1701)는 직사각형의 박스 형태로 형성될 수 있다.

방사선 조사부는 케이스(1701)의 내부에 구비되며, x-ray 등 방사선을 조사하도록 이루어진다.

콜리미네이터(1702)는 케이스(1701)의 일측에서 하방향으로 연장되며 원통 형태로 형성될 수 있다. 콜리미네이터(1702)는 케이스(1701)의 중심부에서 하단으로 갈수록 직경이 서로 다른 원통형으로 단차지게 형성될 수 있다.

콜리미네이터(1702)는 방사선 조사부의 하부에 구비되고, 방사선 조사부로부터 조사되는 방사광을 정렬하도록 이루어진다.

본 발명의 다중 방사선 암치료 로봇은 치료 시간 단축을 위해 1대당 복수의 방사선 가속기(170,172)를 장착한다. 다중 방사선 암치료 로봇은 복수의 방사선 가속기(170,172)로 복수의 방사선을 조사하도록 이루어진다.

복수의 방사선 가속기(170,172)는 제1방사선 가속기(170) 내지 제N방사선 가속기로 구성될 수 있다. N은 2이상의 자연수이다. 본 실시예에서는 N이 2이고, 복수의 방사선 가속기는 제1방사선 가속기(170)와 제2방사선 가속기(172)로 구성될 수 있다.

이를 위해, 다중 방사선 암치료 로봇은 양팔 로봇일 수 있다.

복수의 방사선 가속기(170,172)는 양팔 로봇의 양측 끝에 각각 장착되어, 복수의 방사선을 적어도 하나 이상의 병소에 조사하도록 이루어진다. 복수의 방사선이 하나의 병소에 동시에 조사되거나 서로 다른 위치에 있는 병소에 각각 조사될 수 있다.

다중 방사선 암치료 로봇은 바디(100)를 포함한다.

바디(100)는 U자를 거꾸로 뒤집은 형태로 형성될 수 있다. 바디(100)는 숄더(110)(Shoulder)와 복수의 사이드 바디(111,112)로 구성될 수 있다.

숄더(110)는 사각형 단면 형상을 가지며 좌우 측방향(도 1의 X축 방향)으로 수평하게 연장될 수 있다. 숄더(110)는 사이드 바디(111,112)의 상부에 위치하여 복수의 사이드 바디(111,112)를 연결하도록 이루어진다.

도 1에서 X축 방향은 바디(100)를 기준으로 좌우 측방향을 의미하고, Y축 방향은 바디(100)를 기준으로 전후 방향을 의미하고, Z축 방향은 바디(100)를 기준으로 상하 방향을 의미한다. X축, Y축 및 Z축 방향은 서로 직교한다.

숄더(110)의 일측 단부에 수직 하방향으로 제1연결부가 연장되고, 숄더(110)의 타측 단부에 수직 하방향으로 제2연결부가 연장될 수 있다.

복수의 사이드 바디(111,112)는 제1사이드 바디(111)와 제2사이드 바디(112)로 구성될 수 있다. 복수의 사이드 바디(111,112) 각각은 수직방향(Z축방향)으로 연장되게 형성될 수 있다.

복수의 사이드 바디(111,112) 중 제1사이드 바디(111)는 제1연결부에 연결되고, 제2사이드 바디(112)는 제2연결부에 연결될 수 있다. 제1사이드 바디(111)와 제2사이드 바디(112)는 X축 방향으로 나란하게 이격되며 수직하게 배치될 수 있다.

제1 및 제2사이드 바디(111,112) 각각은 복수의 사이드 바, 상부 결합부, 하부 결합부(1110,1120)를 포함하여 구성될 수 있다.

복수의 사이드 바는 원통형으로 형성될 수 있다. 복수의 사이드 바는 바디(100)의 측면에 나란하게 수직방향으로 배치된다. 복수의 사이드 바는 2개 일 수 있다. 복수의 사이드 바는 길이 변경이 가능하게 구성될 수 있다.

예를 들면, 사이드 바 자체가 길이 조절이 가능한 구조로 형성되거나, 서로 길이가 다른 사이드 바를 교체 가능하도록 구성될 수 있다.

상부 결합부는 사이드 바의 상단부에 체결된다. 상부 결합부는 직사각형 형태로 형성될 수 있다. 상부 결합부의 일부가 숄더(110)의 연결부에 각각 삽입되어 결합될 수 있다.

하부 결합부(1110,1120)는 원통형으로 형성될 수 있다. 하부 결합부(1110,1120)의 상부는 사이드 바의 하단부에 결합될 수 있다.

바디(100)는 방사선 빔의 전달 각도를 다양하게 확보하고 환자수술대와 로봇의 상대위치를 최적화하기 위해, 천장에 매달린 구조로 360도 회전 가능하게 설치될 수 있다.

이를 위해, 천장에 써포터(140)가 설치된다. 써포터(140)는 속이 빈 원통형으로 형성될 수 있다. 써포터(140)의 원주면이 상하 수직하게 배치된다. 써포터(140)의 상단부에서 플랜지부(142)가 반경방향 외측으로 연장되게 형성된다.

써포터(140)는 바디(100)를 360도 회전 가능하게 지지하도록 이루어진다.

플랜지부(142)는 베이스(141)와 복수의 돌출부(143)를 포함한다. 베이스(141)는 플랜지부(142)의 반경방향으로 내측에 원주방향을 따라 링 형태로 형성될 수 있다. 복수의 돌출부(143)는 베이스(141)에서 반경방향 외측으로 수평하게 돌출 형성될 수 있다.

돌출부(143)에 복수의 체결홀(144)이 관통되게 형성될 수 있다. 스크류 등의 체결부재는 체결홀(144)을 관통하여 플랜지부(142)를 천장에 체결함으로써, 플랜지부(142)가 천장에 고정될 수 있다.

플랜지부(142)는 천장에 고정되는 것에 한정되지 않고, 수직, 수평 방향으로 이송하는 이송 유닛과 결합될 수 있다.

이 경우, 로봇은 갠트리 형태로 수직 및 수평 방향으로 이송될 수 있다.

숄더(110)의 상면에 제1회전축(151)이 수직 상방향으로 돌출되게 형성된다. 제1회전축(151)은 원통형으로 형성된다. 제1회전축(151)은 숄더(110)의 길이방향 중심부에 형성될 수 있다.

제1회전축(151)은 바디(100)를 상부에서 Z축 방향으로 바라볼 때 바디(100)의 중심에 형성되어, 바디(100)의 하중을 지탱할 수 있다.

제1회전축(151)은 써포터(140)의 내부에 수용될 수 있다. 제1회전축(151)은 써포터(140)의 내부에 결합되어 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제1베어링은 써포터(140)의 내부에 장착된다. 제1회전축(151)은 제1베어링에 의해 써포터(140)에 대하여 회전 가능하게 지지될 수 있다.

써포터(140)의 내부에 제1구동부(152)가 장착될 수 있다. 제1구동부(152)는 제1구동모터(1521)와 제1기어박스(1522)로 구성될 수 있다.

제1구동모터(1521)는 제1회전축(151)을 회전시키기 위한 동력을 제공하도록 구성된다.

제1기어박스(1522)는 복수의 기어를 구비한다. 제1기어박스(1522)는 제1구동모터(1521)와 제1회전축(151)에 각각 연결될 수 있다. 제1기어박스(1522)는 제1구동모터(1521)와 제1회전축(151)을 일정한 기어비로 연결하여 제1구동모터(1521)의 회전속도를 조절하도록 이루어진다.

다중 방사선 암치료 로봇은 복수의 방사선 가속기(170,172)를 장착하고 다양한 각도로 방사선을 조사하기 위해 복수의 제1아암(120)과 복수의 제2아암(130)을 포함하여 구성된다.

제1아암(120)과 제2아암(130)은 바디(100)의 전후방향(Y축 방향)으로 서로 대향되게 배치된다.

복수의 제1아암(120)은 제1방사선 가속기(170)를 장착하고, 복수의 제2아암(130)은 제2방사선 가속기(172)를 장착하도록 구성된다.

복수의 제1아암(120)과 복수의 제2아암(130)은 바디(100)에 서로 반대방향으로 배치되어 제1 및 제2방사선 가속기(170,172)를 서로 독립적으로 동작시킨다는 점에서 다를 뿐, 서로 동일한 구성으로 이루어질 수 있다.

복수의 제1아암(120)은 제1사이드 바디(111)와 제2사이드 바디(112)의 하부 결합부(1110,1120)에서 바디(100)의 전방을 향해 전개되거나 접히도록 제1 및 제2사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120)에 각각 나란하게 장착된다.

복수의 제2아암(130)은 제1사이드 바디(111)와 제2사이드 바디(112)의 하부 결합부(1110,1120)에서 바디(100)의 후방을 향해 전개되거나 접히도록 제1사이드 바디(111)와 제2사이드 바디(112)의 하부 결합부(1110,1120)에 각각 나란하게 장착된다.

제1아암(120)과 제2아암(130) 각각의 일단부는 제1 및 제2사이드 바디(111,112) 각각의 하부 결합부(1110,1120)에 X축방향으로 중첩되게 배치되고 회전 가능하게 장착된다.

복수의 제1아암(120) 각각의 타단부 사이에 제1방사선 가속기(170)가 회전 가능하게 장착될 수 있다.

복수의 제2아암(130) 각각의 타단부 사이에 제2방사선 가속기(172)가 회전 가능하게 장착될 수 있다.

복수의 제1아암(120)과 복수의 제2아암(130)은 서로 반대방향으로 전개되거나 접히도록 다중 관절(Multi-Joint)로 구성될 수 있다.

복수의 제1아암(120) 각각은 제1회전링크(121) 내지 제K회전링크로 구성될 수 있다. K는 2이상의 자연수이다. 본 실시예에서는 복수의 제1아암(120)은 복수의 제1회전링크(121)와 복수의 제2회전링크(122)로 구성된다.

제1회전링크(121)의 일단부는 제2회전축(153)에 의해 사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120)에 회전 가능하게 결합되어, 제1회전링크(121)의 타단부는 제2회전축(153)을 중심으로 상하방향으로 회전될 수 있다.

제2회전링크(122)의 일단부는 제3회전축(155)에 의해 제1회전링크(121)의 타단부에 회전 가능하게 결합되어, 제2회전링크(122)의 타단부는 제3회전축(155)을 중심으로 상하방향으로 회전될 수 있다.

제1방사선 가속기(170)는 제4회전축(157)에 의해 제2회전링크(122)의 타단부에 회전가능하게 결합된다. 제1방사선 가속기(170)는 제4회전축(157)을 중심으로 상하방향으로 회전될 수 있다.

복수의 제1회전링크(121) 각각은 제1축수용부(1211), 제2축수용부(1212) 및 링크부재를 포함하여 구성될 수 있다.

제1축수용부(1211)는 제1회전링크(121)의 일단부에 형성될 수 있다. 제2축수용부(1212)는 제1회전링크(121)의 타단부에 형성될 수 있다. 제1 및 제2축수용부(1212) 각각은 원통형으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2축수용부(1212)는 제2 및 제3회전축(155)을 수용하도록 구성될 수 있다.

링크부재의 일측은 제1축수용부(1211)에 연결되고, 링크부재의 타측은 제2축수용부(1212)에 연결되어 제1축수용부(1211)와 제2축수용부(1212)를 연결하도록 이루어진다. 링크부재는 플레이트 혹은 복수의 원형 봉(Circular Bar) 형태로 형성될 수 있다.

복수의 제1회전링크(121) 각각의 제1축수용부(1211)는 제1 및 제2사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120)에 각각 회전 가능하게 결합될 수 있다. 제1축수용부(1211)는 사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120)와 X축 방향으로 중첩되게 배치된다.

제1회전링크(121)의 제1축수용부(1211)에 축결합부가 형성될 수 있다. 제2회전축(153)은 제1축수용부(1211)의 내부에서 X축 방향으로 연장되어, 제1회전링크(121)의 제1축수용부(1211)의 축결합부에 결합된다.

제1사이드 바디(111)의 하부 결합부(1110)의 측면에 제2구동부(154)가 장착될 수 있다. 제2구동부(154)는 제2구동모터(1541), 제2기어박스(1542) 및 제2회전축(153)으로 구성될 수 있다.

제2구동모터(1541)는 제1사이드 바디(111) 또는 제2사이드 바디(112)의 하부 결합부(1120)의 외측면에 장착될 수 있다.

제2기어박스(1542)의 일측은 제2구동모터(1541)와 연결되어 동력을 전달받을 수 있다.

제2기어박스(1542)의 타측은 제2회전축(153)에 연결되어 제2회전축(153)을 회전시키도록 구성된다.

제2기어박스(1542)는 복수의 기어를 구비한다. 제2기어박스(1542)는 제2구동모터(1541)와 제2회전축(153)에 연결될 수 있다. 제2기어박스(1542)는 제2구동모터(1541)의 회전속도를 일정한 기어비로 조절하여 동력을 제2회전축(153)에 전달하도록 이루어진다.

제2구동모터(1541)와 제2기어박스(1542)는 일체형으로 형성될 수 있다.

제2회전축(153)의 일측은 제2기어박스(1542)와 연결되고, 제2회전축(153)의 타측은 제1회전링크(121)의 제1축수용부(1211)의 축결합부에 결합되어, 제1회전링크(121)로 동력을 전달할 수 있다.

제1회전링크(121)의 제1축수용부(1211)는 제1사이드 바디(111)의 하부 결합부(1110)에 대하여 제2회전축(153)과 함께 회전하고, 제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)는 제2회전축(153)을 중심으로 회전될 수 있다.

제1사이드 바디(111)의 하부 결합부(1110)의 내부에 제2베어링이 장착될 수 있다. 제2베어링은 제2회전축(153)을 회전 가능하게 지지할 수 있다.

사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120)는 내부에 중공부를 구비하고, X축방향으로 하부 결합부(1110,1120)의 양측이 개방되게 형성될 수 있다.

하부 커버는 하부 결합부(1110,1120)의 X축 방향으로 개방된 일측을 덮도록 하부 결합부(1110,1120)에 장착될 수 있다. 제2기어박스(1542)가 하부 커버에 장착되어 지지될 수 있다. 제2기어박스(1542)로부터 동력전달축이 연장되고, 동력전달축은 하부 커버를 관통하여 제2회전축(153)과 연결될 수 있다.

제1회전링크(121)의 제1축수용부(1211)는 하부 결합부(1110,1120)의 X축 방향으로 개방된 타측에 장착될 수 있다.

제3회전축(155)을 회전시키기 위해 제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)에 제3구동부(156)가 장착된다. 제3구동부(156)는 제3구동모터(1561)와 제3기어박스(1562)를 구비한다. 제3구동부(156)와 제2구동부(154)는 서로 다른 회전축 구동하기 위해 서로 다른 회전축에 연결될 뿐이며, 서로 동일하게 구성될 수 있다.

제3회전축(155)은 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1211)에 수용되게 장착된다.

제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)와 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1211)는 X축 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)에 제3구동모터(1561)와 제3기어박스(1562)가 일체형으로 장착될 수 있다.

제3기어박스(1562)의 일측은 제3구동모터(1561)와 연결되어, 제3구동모터(1561)로부터 동력을 전달받을 수 있다. 제3기어박스(1562)의 타측은 제3회전축(155)에 연결되어, 제3회전축(155)에 동력을 전달한다.

제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221)는 제3회전축(155)과 함께 회전되도록 구성된다. 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221)는 제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)에 대하여 제3회전축(155)에 의해 회전 가능하게 결합된다.

제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)에 제3베어링이 장착될 수 있다. 제3베어링은 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221)에 수용된 제3회전축(155)을 회전 가능하게 지지한다.

방사선 가속기(170,172)를 복수의 제1아암(120) 또는 복수의 제2아암(130)에 장착하기 위해 방사선 가속기(170,172)를 수용하는 하우징(171,173)을 구비한다. 하우징(171,173)은 사각 박스 형태로 구성될 수 있다.

하우징(171,173)은 제1방사선 가속기(170)를 수용하는 제1하우징(171)과 제2방사선 가속기(172)를 수용하는 제2하우징(173)을 포함한다. 제1하우징(171)과 제2하우징(173)은 제1방사선 가속기(170)와 제2방사선 가속기(172)를 각각 별도로 수용하도록 구성되나, 제1하우징(171)과 제2하우징(173) 각각의 형상 및 구조는 별도로 구분하지 않는 한 동일하게 구성될 수 있다.

하우징(171,173)은 방사선 가속기(170,172)의 전후좌우 측면을 감싸도록 형성될 수 있다. 하우징(171,173)의 상부는 개방되게 형성되고, 하우징(171,173)의 하부는 방사선 가속기(170,172)를 지지하도록 구성된다.

하우징(171,173)의 양측면에 제4회전축(157)이 각각 결합될 수 있다. 방사선 가속기(170,172)를 수용하는 하우징(171,173)은 제4회전축(157)과 함께 회전 가능하게 구성된다.

하우징(171,173)의 양측면에 축결합부가 형성되어, 제4회전축(157)에 결합될 수 있다.

제4회전축(157)을 회전시키기 위해, 제4구동부(158)가 하우징(171,173)의 일측면에 장착된다. 제4구동부(158)는 제4구동모터(1581)와 제4기어박스(1582)를 포함한다. 제4구동모터(1581)와 제4기어박스(1582)는 제2구동모터(1541) 및 제2기어박스(1542)와 동일하게 구성될 수 있다.

제4기어박스(1582)의 일측은 제4구동모터(1581)와 연결되어 동력을 전달받고, 제4기어박스(1582)의 타측은 동력전달축을 매개로 제4회전축(157)에 연결되어 동력을 전달할 수 있다.

방사선 가속기(170,172)가 수용된 하우징(171,173)은 제4회전축(157)을 중심으로 바디(100)의 전후방향으로 회전할 수 있다.

복수의 제2회전축(153) 내지 제4회전축(157) 각각은 X축 방향으로 연장되게 배치된다.

제1회전링크(121)는 제2회전축(153)을 중심으로, 제2회전링크(122)는 제3회전축(155)을 중심으로, 방사선 가속기(170,172)는 제4회전축(157)을 중심으로 각각 회전될 수 있다.

한편, 하우징(171,173)의 전방면과 후방면에 각각 제5회전축(159)이 회전 가능하게 장착될 수 있다. 하우징(171,173)의 전방면과 후방면에 각각 제5베어링이 회전 가능하게 장착될 수 있다. 제5베어링은 하우징(171,173)에 대하여 제5회전축(159)을 회전 가능하게 지지할 수 있다.

복수의 제5회전축(159)은 Y축 방향으로 연장되게 배치된다.

제5회전축(159)의 일측은 방사선 가속기(170,172)에 결합되고, 제5회전축(159)의 타측은 제5베어링에 결합되어, 방사선 가속기(170,172)는 제5회전축(159)에 의해 하우징(171,173)에 대하여 좌우 측방향으로 회전될 수 있다.

제5구동부(160)는 제5회전축(159)을 회전시키도록 구성된다. 제5구동부(160)는 제5구동모터(1601)와 제5기어박스(1602)로 구성될 수 있다. 제5구동모터(1601)는 제5회전축을 회전시키기 위한 동력을 생성한다.

제5기어박스(1602)의 일측은 제5구동모터(1601)와 연결되고, 제5기어박스(1602)의 타측은 제5회전축(159)에 연결된다. 제5기어박스(1602)는 제5구동모터(1601)의 동력을 제5회전축에 전달하도록 구성된다.

제5구동모터(1601)와 제5기어박스(1602)는 일체형으로 구성될 수 있다. 일체형 제5구동부(160)는 하우징(171,173)의 후방면에 장착될 수 있다.

방사선 가속기 케이스(1701)의 양측면과 하우징(171,173)의 내측면 사이에 X축 방향으로 기설정된 간격이 일정하게 형성된다. 방사선 가속기(170,172)의 좌우측 회전 각도는 방사선 가속기(170,172)와 하우징(171,173) 사이의 간격에 따라 결정될 수 있다.

복수의 제2아암(130)은 복수의 제1아암(120)과 동일하게 구성될 수 있다. 제2방사선 가속기(172)의 장착 구조는 제1방사선 가속기(170)의 장착 구조와 동일하게 구성될 수 있다. 다만, 제1 및 제2방사선 가속기(170,172)는 제1 및 제2아암(130)에 별개로 장착되어, 제1 및 제2아암(130)에 의해 독립적으로 구동될 수 있다.

복수의 제1아암(120) 각각은 좌우측 제1 및 제2사이드 바디(111,112)에 각각 배치되는 한 쌍의 제1회전링크(121)와 한 쌍의 제2회전링크(122)로 구성되고, 제1 및 제2사이드 바디(111,112) 중 어느 하나의 사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120), 제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)와 제2회전링크(122)의 제2축수용부(1222)에 한 개의 제2구동부(154) 내지 제4구동부(158)가 각각 장착될 수 있다.

제3구동부(156) 및 제4구동부(158)가 장착되는 제1회전링크(121)와 제2회전링크(122)는 구동측 회전링크이고, 제3구동부(156) 및 제4구동부(158)가 장착되지 않은 제1회전링크(121)와 제2회전링크(122)는 종동측 회전링크이다. 구동측 제1 및 제2회전링크(122)와 종동측 제1 및 제2회전링크(122)는 X축 방향으로 서로 반대측에 배치된다.

복수의 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1211) 사이에 연결링크(174)가 배치된다. 복수의 연결링크(174)는 복수의 제1아암(120)의 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221) 사이에 배치되는 제1연결링크(174)와, 복수의 제2아암(130)의 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221) 사이에 배치되는 제2연결링크(174)로 구성될 수 있다.

제1연결링크(174)는 제1 및 제2사이드 바디(111,112)에 장착되는 복수의 제1아암(120)을 함께 회전시키고, 제2연결링크(174)는 복수의 제2아암(130)을 함께 회전시키도록 이루어진다.

제1 및 제2연결링크(174) 각각은 원호 형상의 곡면으로 형성될 수 있다.

연결링크(174)는 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1211)의 반원주보다 짧은 원호의 길이로 연장될 수 있다. 연결링크(174)의 양단에 체결부가 연결링크(174)의 반경방향으로 벤딩되게 플랜지 형태로 형성될 수 있다.

체결부에 복수의 체결홀이 이격되게 형성될 수 있다. 복수의 체결홀을 통해 스크류 등의 체결부재가 각각 관통하여 연결링크(174)와 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221)를 체결할 수 있다.

제1아암(120)의 제1회전링크(121)의 일단부와 제2아암(130)의 제1회전링크(131)의 일단부는 제1사이드 바디(111) 또는 제2사이드 바디(112)의 하부 결합부(1110,1120)에 X축 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.

제1아암(120)의 제1회전링크(121)의 구동측 제1축수용부(1211)는 제1사이드 바디(111)의 하부 결합부(1110,1120)의 내측면에서 제2아암(130)의 제1회전링크(131)의 종동측 제1축수용부(1311)와 지지축에 의해 결합될 수 있다.

제1아암(120)의 제1회전링크(121)의 구동측 제1축수용부(1211)와 제2아암(130)의 제1회전링크(131)의 종동측 제1축수용부(1311)는 서로 독립적으로 회전하도록 이루어진다.

예를 들면, 제2아암(130)의 제1회전링크(131)의 종동측 제1축수용부(1311)의 내부에 베어링이 장착될 수 있다. 이 베어링은 제2아암(130)의 제1회전링크(131)의 종동측 제2축수용부(1312)를 지지축에 대하여 회전가능하게 지지할 수 있다.

방사선 가속기(170,172)는 사각 박스 형태의 하우징(171,173)에 수용되고, 제1 및 제2방사선 가속기(170,172) 각각은 제2 내지 제4회전축(153,155,157)에 의해 다중 조인트(181,182,183,184,185)로 제1 및 제2사이드 바디(111,112)에 각각 양단 지지될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 5자유도 로봇의 다중 조인트를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 다중 방사선 암치료 로봇은 5자유도로 구성된다.

본 발명의 암치료 로봇은 5중 조인트(181,182,183,184,185)로 이루어진다.

5중 조인트(181,182,183,184,185) 중 제1조인트(181)는 천장에 설치된 써포트에 매달린 형태로 지지되고, 바디(100)의 상부에 배치된다. 써포터(140)와 바디(100)의 상부는 제1회전축(151)을 매개로 연결되며, 제1조인트(181)를 형성할 수 있다.

바디(100) 양측의 제1사이드 바디(111)와 제2사이드 바디(112)는 써포터(140)에 의해 천장에 매달린 채로 제1회전축(151)을 중심으로 360도 회전될 수 있다.

제1회전축(151)은 Z축 방향으로 연장되고, 바디(100)의 양측은 좌우 측방향으로 회전할 수 있다. 제1회전축(151)은 제1구동모터(1521)로부터 동력을 전달받아 회전될 수 있다.

5중 조인트(181,182,183,184,185) 중 제2조인트(182)는 제1 및 제2사이드 바디(111,112) 각각의 하부 결합부(1110,1120)에 지지되고, 바디(100)의 하부에 배치된다. 제1 및 제2사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120)와 제1회전링크(121)는 제2회전축(153)에 의해 연결되어 제2조인트(182)를 형성할 수 있다.

제2회전축(153)은 X축 방향으로 연장되고, 제1회전링크(121)는 사이드 바디(111,112)의 하부 결합부(1110,1120)에 대하여 제2회전축(153)을 중심으로 상하방향으로 회전할 수 있다.

5중 조인트(181,182,183,184,185) 중 제3조인트(183)는 제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)와 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221) 상호 간의 결합부로 형성된다. 제1회전링크(121)의 제2축수용부(1212)와 제2회전링크(122)의 제1축수용부(1221)는 제3회전축(155)에 의해 결합될 수 있다.

제3회전축(155)은 X축과 평행하게 배치되고, 제2회전링크(122)는 제1회전링크(121)에 대하여 제3회전축(155)을 중심으로 상하방향으로 상대 회전할 수 있다.

5중 조인트(181,182,183,184,185) 중 제4조인트(184)는 제2회전링크(122)의 제2축수용부(1222)에 형성된다. 방사선 가속기(170,172)가 수용된 하우징(171,173)은 제2회전링크(122)의 제2축수용부(1212)에 제4회전축(157)을 중심으로 회전 가능하게 결합된다.

제4회전축(157)은 X축과 평행하게 배치된다. 방사선 가속기(170,172)는 하우징(171,173)과 함께 제4회전축(157)을 중심으로 전후방향 또는 상하방향으로 회전할 수 있다.

5중 조인트(181,182,183,184,185) 중 제5조인트(185)는 하우징(171,173)의 전방면과 후방면에 각각 형성된다.

방사선 가속기(170,172)의 전방면과 후방면 각각은 제5회전축(159)에 의해 하우징(171,173)의 전방면과 후방면에 각각 회전 가능하게 결합되어 지지된다. 방사선 가속기(170,172)는 하우징(171,173)에 대하여 제5회전축(159)을 중심으로 좌우 측방향으로 회전할 수 있다.

제2회전축(153) 내지 제4회전축(157)은 서로 평행하게 배치될 수 있다.

제5회전축(159)은 Y축 방향으로 연장될 수 있다.

제5회전축(159)은 제1회전축(151) 및 제2 내지 제4회전축(157)과 수직한 방향으로 배치된다.

제1방사선 가속기(170)와 제2방사선 가속기(172) 각각은 제1조인트(181)를 공유하여 제1조인트(181)를 중심으로 바디(100) 양측의 일정한 반경을 갖고 360도 회전 가능하다.

제1 및 제2방사선 가속기(170,172) 각각은 제2조인트(182) 내지 제4조인트(184)의 다중 관절로 접히거나 전개되는 제1아암(120)과 제2아암(130)에 의해 전후방향 및 상하방향으로 이동 가능하다.

제1 및 제2방사선 가속기(170,172) 각각은 하우징(171,173)의 내부에 수용된 상태로 제5조인트(185)에 의해 좌우 측방향으로 틸팅될 수 있다. 방사선 가속기(170,172)의 좌우 틸팅 각도(θ)는 기설정된 각도로 미세하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 기설정된 틸팅 각도(θ)는 0도 내지 10도 범위이내 일 수 있다.

제1 및 제2방사선 가속기(170,172)를 각각 장착하는 복수의 제1아암(120) 및 복수의 제2아암(130)은 제2 내지 제5조인트(182,183,184,185)를 각각 한 쌍씩 구비할 수 있다.

예를 들어, 복수의 제1아암(120)은 한 쌍의 제2 내지 제5조인트(182,183,184,185)를 구비한다.

복수의 제1아암(120) 중 제1사이드 바디(111)에 장착되는 하나의 제1아암(120)은 제2 내지 제5조인트(182,183,184,185)를 구비할 수 있다.

제1사이드 바디(111)에 장착된 하나의 제1아암(120)에 구비되는 제2 내지 제5조인트(182,183,184,185)는 구동 조인트일 수 있다. 구동 조인트는 구동모터가 각 조인트별로 구비되는 회전축에 연결되어 회전축을 구동하는 조인트를 의미한다.

복수의 제1아암(120) 중 제2사이드 바디(112)에 장착되는 다른 하나의 제1아암(120)은 제2 내지 제5조인트(182,183,184,185)를 구비할 수 있다.

제2사이드 바디(112)에 장착된 다른 하나의 제1아암(120)에 구비되는 제2 내지 제5조인트(182,183,184,185)는 종동 조인트일 수 있다. 종동 조인트는 각 조인트별로 구비되는 회전축에 구동모터의 연결됨이 없이 구동 조인트를 추종하면서 관절운동을 하는 조인트를 의미한다.

한 쌍의 제2 내지 제4조인트(182,183,184) 각각은 서로 X축 방향(좌우 측방향)으로 대응되게 이격 배치된다.

한 쌍의 제5조인트(185)는 서로 Y축 방향(전후 방향)으로 대응되게 이격 배치된다.

제2 내지 제5조인트(182,183,184,185) 각각은 서로 독립적으로 회전운동을 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 다중 방사선 암치료 로봇 1대당 2대의 방사선 가속기(170,172)를 장착하여, 2대의 방사선 가속기(170,172)로부터 조사되는 2개의 방사선으로 동일 병소를 동시에 치료하거나 여러 개의 병소를 동시에 치료함으로써, 치료시간을 단축할 수 있고, 긴 치료시간으로 인한 환자의 체결적 및 심리적 부담감을 경감할 수 있다.

또한, 다중 방서선 암치료 로봇은 천장에 수직하게 배치되는 제1회전축(151)을 중심으로 360도 회전 가능하게 설치되어, 환자 수술대(카우치) 옆에 설치되지 않아서 환자 수술대에 대하여 방사선빔의 조사각도의 구속됨이 없이 암환자의 병소에 방사선빔을 다양한 각도로 조사할 수 있고, 방사선빔의 조사각도(전달각도)의 범위를 증가시킬 수 있다.

아울러, 다중 방사선 암치료 로봇은 5자유도로서 제1회전축(151)을 공통으로 사용하고, 로봇 바디(100)의 양측에 복수의 제1아암(120)과 복수의 제2아암(130)에 제1방사선 가속기(170)와 제2방사선 가속기(172)를 각각 장착하되, 복수의 제1 및 제2아암(130)과 제1 및 제2방사선 가속기(170,172)가 한 개의 폐루프(Closed-Loop) 혹은 폐체인(Closed-Chain) 형태를 형성함으로써, 2대의 무거운 방사선 가속기(170,172)의 부착으로 인한 처짐을 방지할 수 있다(도 2 참조).

뿐만 아니라, 다중 방사선 암치료 로봇은 제1 및 제2방사선 가속기(170,172)가 각각 장착된 제1 및 제2아암(130) 각각에 제2회전축(153) 내지 제5회전축(159)을 구비하고, 각 회전축은 양단 지지되어, 2대의 무거운 방사선 가속기(170,172)의 하중을 안정적으로 지지할 수 있다.

게다가, 제1 및 제2아암(130) 각각은 제2 내지 제4회전축(157)에 의해 다중 조인트로 연결되는 제1 및 제2회전링크(122)를 구비하고, 각 회전링크가 제2 내지 제3회전축(155)을 중심으로 회전하여 접히거나 전개되어 병소와 방사선원 간의 거리 조절이 가능하고, 제1 및 제2방사선 가속기(170,172) 각각은 제4회전축(157)을 중심으로 전후방향으로 회전함으로써 방사선원의 조사각도를 조절할 수 있다.

더욱이, 제1 및 제2방사선 가속기(170,172) 각각은 제5회전축(159)을 중심으로 좌우 측방향으로 회전함으로써, 방사선의 조사각도를 미세하게 조정할 수 있다.

또한, 다중 방사선 암치료 로봇은 기존의 방사선 암치료 시스템보다 좁은 공간에 설치 가능하므로, 경제적 비용을 절감할 수 있다.

아울러, 다중 방사선 암치료 로봇은 해외에서 수입하지 않고 국내 독자적인 기술로 개발함으로써 환자의 불편함과 사용자의 요구를 즉각적으로 반영하여 시스템을 쉽게 보완 및 개선할 수 있는 장점이 있다.

제1구동모터(1521) 내지 제5구동모터(1601)는 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.

100 : 바디 110 : 슐더
111 : 제1사이드 바디 1110 : 하부 결합부
112 : 제2사이드 바디 1120 : 하부 결합부
120 : 제1아암 121 : 제1회전링크
1211 : 제1축수용부 1212 : 제2축수용부
122 : 제2회전링크 1221 : 제1축수용부
1222 : 제2축수용부 130 : 제2아암
131 : 제1회전링크 1311 : 제1축수용부
1312 : 제2축수용부 132 : 제2회전링크
1321 : 제1축수용부 1322 : 제2축수용부
140 : 써포터 141 : 베이스
142 : 플랜지부 143 : 돌출부
144 : 체결홀 151 : 제1회전축
152 : 제1구동부 1521 : 제1구동모터
1522 : 제1기어박스 153 : 제2회전축
154 : 제2구동부 1541 : 제2구동모터
1542 : 제2기어박스 155 : 제3회전축
156 : 제3구동부 1561 : 제3구동모터
1562 : 제3기어박스 157 : 제4회전축
158 : 제4구동부 1581 : 제4구동모터
1582 : 제4기어박스 159 : 제5회전축
160 : 제5구동부 1601 : 제5구동모터
1602 : 제5기어박스 170 : 제1방사선 가속기
1701 : 케이스 1702 : 콜리미네이터
171 : 제1하우징 172 : 제2방사선 가속기
173 : 제2하우징 174 : 연결링크
181 : 제1조인트 182 : 제2조인트
183 : 제3조인트 184 : 제4조인트
185 : 제5조인트

Claims (16)

1. 천장에 매달리는 구조로 회전 가능하게 장착되는 바디;
   전개 또는 접힘 가능하게 다중 조인트를 구비하고, 상기 바디의 양측에 각각 장착되는 복수의 아암;
   상기 복수의 아암 각각에 전후방향 또는 좌우 측방향으로 회전 가능하게 장착되어 지지되는 복수의 방사선 가속기를 포함하는 다중 방사선 암치료 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바디는,
   숄더; 및
   상기 숄더의 양측에 각각 수직하게 연장되고, 상기 복수의 아암을 장착하는 제1사이드 바디 및 제2사이드 바디를 포함하는 다중 방사선 암치료 로봇.
3. 제2항에 있어서,
   상기 바디는,
   상기 숄더의 중앙부에서 상방향으로 돌출되게 형성되는 제1회전축을 포함하고,
   상기 바디는,
   상기 제1회전축을 360도 회전 가능하게 지지하는 써포터에 의해 상기 천장에 매달리는 형태로 설치되는 다중 방사선 암치료 로봇.
4. 제3항에 있어서,
   상기 써포터는,
   원통 형태로 형성되는 베이스;
   상기 베이스의 상단부에서 원주방향을 따라 연장되는 플랜지부;
   상기 플랜지부에서 반경방향으로 돌출되는 복수의 돌출부; 및
   상기 복수의 돌출부 각각에 형성되는 복수의 체결홀을 포함하는 다중 방사선 암치료 로봇.
5. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 아암은,
   상기 제1 및 제2사이드 바디의 전방에 배치되는 복수의 제1아암; 및
   상기 제1 및 제2사이드 바디의 후방에 배치되는 복수의 제2아암을 포함하는 다중 방사선 암치료 로봇.
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수의 제1아암 및 상기 복수의 제2아암 각각은,
   일측이 상기 제1 및 제2사이드 바디 각각의 하부에 제2회전축에 의해 결합되고, 타측이 상기 제2회전축을 중심으로 회전되는 복수의 제1회전링크; 및
   일측이 상기 복수의 제1회전링크의 타측에 제3회전축에 의해 결합되고, 타측이 상기 제3회전축을 중심으로 회전되는 복수의 제2회전링크를 포함하는 다중 방사선 암치료 로봇.
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 방사선 가속기는,
   상기 복수의 제1아암에 장착되는 제1방사선 가속기; 및
   상기 복수의 제2아암에 장착되는 제2방사선 가속기를 포함하는 다중 방사선 암치료 로봇.
8. 제7항에 있어서,
   양측면이 상기 제1아암의 상기 복수의 제2회전링크의 타측에 복수의 제4회전축에 의해 전후방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 제1방사선 가속기를 수용하는 제1하우징; 및
   양측면이 상기 제2아암의 상기 복수의 제2회전링크의 타측에 복수의 제4회전축에 의해 전후 방향으로 회전 가능하게 결합되고, 상기 제2방사선 가속기를 수용하는 제2하우징을 포함하고,
   상기 제1방사선 가속기는 상기 제1하우징의 전방면과 후방면에 각각 제5회전축에 의해 좌우 측방향으로 회전 가능하게 결합되고,
   상기 제2방사선 가속기는 상기 제2하우징의 전방면과 후방면에 각각 제5회전축에 의해 회전 가능하게 결합되고,
   상기 제4회전축과 상기 제5회전축은 서로 수직하게 배치되는 다중 방사선 암치료 로봇.
9. 상부 중앙에 제1회전축을 중심으로 회전하는 바디;
   천장에 설치되고, 상기 제1회전축과 결합되어 상기 바디를 상기 천장에 매단 상태로 360도 회전 가능하게 지지하는 써포터;
   상기 바디의 전방과 후방에 서로 대향되게 배치되고, 상기 바디의 양측 하단부에 대하여 제2회전축을 중심으로 회전하는 제1회전링크와 상기 제1회전링크의 단부에 대하여 제3회전축을 중심으로 회전하는 제2회전링크를 각각 구비하여, 상기 바디의 양측 하단부에 각각 전개 또는 접힘 가능하게 장착되는 제1아암 내지 제L아암;
   상기 제1아암 내지 상기 제L아암 각각의 제2회전링크의 단부에 제4회전축을 중심으로 회전 가능하게 각각 장착되는 제1하우징 내지 제M하우징;
   상기 제1 및 제2하우징 각각의 내부에 수용되고, 상기 제1 및 제2하우징 각각의 전면과 후면에 각각 장착된 제5회전축을 중심으로 좌우 측방향으로 회전 가능하게 장착되어, 환자의 하나 또는 복수의 병소에 복수의 방사선을 조사하는 제1방사선 가속기 내지 제N방사선 가속기를 포함하고, 상기 L, M, N은 2이상의 자연수인 다중 방사선 암치료 로봇.
10. 제9항에 있어서,
    상기 L, M, N 각각은 2인 다중 방사선 암치료 로봇.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1회전축은 상기 바디의 상부 중앙에 상하방향으로 연장되며 수직하게 배치되고,
    상기 제2회전축 내지 상기 제4회전축 각각은 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에서 측방향으로 연장되며 서로 평행하게 배치되고,
    상기 제5회전축은 상기 제1 내지 제M하우징의 전방면과 후방면에서 전후방향으로 연장되며 상기 제1회전축 내지 상기 제4회전축과 수직하게 배치되는 다중 방사선 암치료 로봇.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1회전축을 회전시키는 제1구동부;
    상기 제2회전축을 회전시키는 제2구동부;
    상기 제3회전축을 회전시키는 제3구동부;
    상기 제4회전축을 회전시키는 제4구동부; 및
    상기 제5회전축을 회전시키는 제5구동부를 포함하고,
    상기 제1아암 내지 제L아암에 각각 장착된 상기 제1방사선 가속기 내지 상기 제N방사선 가속기는 서로 독립적으로 구동되는 다중 방사선 암치료 로봇.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1구동부는 상기 써포터의 내부에 장착되고,
    상기 제2구동부는 상기 바디의 일측면 하부에 장착되고,
    상기 제3구동부는 상기 제1회전링크의 타단부에 장착되고,
    상기 제4구동부는 상기 제2회전링크의 타단부에 장착되고,
    상기 제5구동부는 상기 제1 내지 제M하우징에 장착되는 다중 방사선 암치료 로봇.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1구동부 내지 상기 제5구동부 각각은,
    구동모터; 및
    일측은 상기 구동모터에 연결되고, 타측은 상기 제1회전축 내지 제5회전축 중 하나의 회전축에 연결되어, 상기 구동모터의 동력을 상기 회전축에 전달하는 기어박스를 포함하는 다중 방사선 암치료 로봇.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제2회전축 내지 상기 제4회전축 각각은 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에 서로 마주보게 복수로 배치되고,
    상기 제5회전축은 상기 제1 내지 제M하우징의 전방면과 후방면에 서로 마주보게 복수로 배치되고,
    상기 제1구동부 내지 상기 제5구동부 각각은 상기 제1회전축, 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측 중 어느 일측에 배치되는 제2회전축 내지 제4회전축, 및 상기 제1 내지 제M하우징의 전후방향 양측 중 어느 일측에 배치되는 제5회전축에 각각 독립적으로 연결되는 다중 방사선 암치료 로봇.
16. 제9항에 있어서,
    상기 제1회전링크 및 상기 제2회전링크 각각은 상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에 서로 마주보게 복수로 배치되고,
    상기 바디의 좌우 측방향으로 양측에 서로 마주보게 배치되는 복수의 제2회전링크는 연결링크에 의해 연결되는 다중 방사선 암치료 로봇.

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