KR20210146923A - 의료용 니들의 가이드 장치 - Google Patents

Abstract

니들 가이드 장치(20)로서, 의료 보조 로봇 암(10)의 단부에 부착되도록 구성되며 니들 가이드(22)를 지지하는 툴 홀더(21)를 포함한다. 니들 가이드(22)는 각자 홈(35, 45)을 갖는 2개의 죠오들(30, 40)을 포함하며, 이에 따른 홈들은 평행한 종축을 따라 뻗어 있고, 상기 죠오들(30, 40)은 "가이드 위치"로 지칭되는 위치와 "결합해제 위치"로 지칭되는 위치 사이에서 서로에 대해 회전 이동 가능하게 툴 홀더에 의해 지지되되, 상기 가이드 위치는 홈들(35, 45)이 서로 인접해 니들을 가이드하기 위한 가이드 통로(23)를 형성하는 위치이고, 상기 결합해제 위치는 홈들(35, 45)이 서로 이격되며 멀어지면서 니들이 측방향으로 결합해제되는 영역을 형성하는 위치이다.

Description

의료용 니들의 가이드 장치

본 발명은 의료 기기에 관한 것으로, 의료 보조 로봇 암의 단부에 장착되는 의료 기기 분야에 속한다. 더 구체적으로, 본 발명은 로봇 암의 툴 홀더에 고정되도록 구성된 의료용 니들을 가이드하는 장치에 관한 것이다.

"최소 침습 수술"로 알려진 수술 기법을 이용한 수술적 처치에서 집도의(일반적으로, 외과의)는 환자의 몸에 예컨대 1 cm 정도의 짧은 절개부를 만들고 가늘고 긴 기구들을 상기 절개부에 삽입하여 표적 신체 부위(target anatomical zone)에 접근시킬 수 있다.

일부 수술과 관련하여, 이들 기구는 표적 신체 부위에 접근하기 위해 환자의 몸 속 특정 깊이까지 삽입되도록 구성된 하나 이상의 니들이나 단단한 실린더형 기구(예를 들면, 안테나, 전극, 캐뉼라)일 수 있다.

집도의가 니들을 완전히 수동으로 삽입하는 경우, 처치 결과는 집도의의 숙련도에 크게 좌우된다. 높은 정확도를 얻기가 쉽지 않으며, 이러한 정확도 부족으로 환자에 상처를 입힐 수 있는 의료 과실의 위험이 높다.

집도의가 원격 제어가능한 로봇 암들을 사용함으로써 수술 정확도를 향상시킬 수 있다. 이러한 유형의 로봇 암은 여전히 집도의의 기량에 일부 의존하며, 환자를 지속적으로 영상 촬영해야 하고, 이로 인해 환자는 어느 정도의 방사선량에 대한 노출을 감수해야 한다.

삽입 제스처의 정확도를 더욱 향상시키고 환자 및 의료진에 조사되는 방사선량을 제한하기 위해, 자동 제어식 로봇 암을 사용할 수 있다.

로봇 암은 그 단부에 니들 가이드 장치를 들고 있다.

집도의가 접근하고자 하는 표적 신체 부위의 좌표를 로봇 암에 전달하면 표적 신체 부위 앞으로 니들 가이드 장치를 이동시키도록 로봇 암이 제어된다. 그러면 집도의는 니들을 가이드 장치 내로 삽입하여 니들이 표적 신체 부위에 이르도록 한다. 니들이 해당 부위에 정확하게 도달하기 위해서는 가이드 장치 내부에서의 니들의 평행이동 축 위치를 제어해야 한다. 따라서 가이드 장치, 그리고 이에 따른 로봇 암의 모든 움직임에 능숙해지는 것이 필수적이다.

움직임 제어의 중요성은 표적 신체 부위에 여러 니들을 순차적으로 삽입해야 할 때 더욱더 커진다. 이 경우 각 니들이 삽입되는 동안에 니들 가이드 장치는 부동 상태에 있어야 하며, 일단 표적 신체 부위에 니들이 삽입되면 해당 니들의 평행이동 축의 위치를 보존하고, 그 후에는 해당 니들을 움직이지 않으면서 가이드 장치가 해제된다. 실제로, 표적 신체 부위에 삽입된 후 니들의 움직임이 제어되지 않으면 환자에 상처를 입힐 수 있다.

따라서, 한편으로는 하나 이상의 니들이 각자의 평행이동 축을 따라 표적 신체 부위에 이를 때까지 니들의 삽입을 가이드 하는, 그리고 다른 한편으로는 일단 니들이 표적 신체 부위에 삽입된 후에는 해당 니들을 움직일 위험 없이 해체되는, 장치가 필요하다.

아울러, 환자의 몸 속에 삽입되는 니들의 길이를 알 필요도 있다.

끝으로, 동일한 의료 처치나 별개의 의료 처치들을 행할 때 2개 이상의, 상이한 직경의 니들을 삽입할 경우 이를 가이드할 필요가 있다. 즉 각각의 니들은 표적 신체 부위에 이를 때까지 동일한 평행이동 축을 따라 가이드 받아야 하고, 표적 신체 부위에 삽입된 후에는 움직이게 되는 위험 없이 가이드 장치로부터 결합 해제될 수 있어야 한다.

본 발명의 목적은 전술한 요구사항을 해결하는 데 있으며, 이를 위해 본 발명은 의료 보조 로봇 암의 단부에 고정되도록 구성된 툴 홀더를 포함하는 니들 가이드 장치에 관한 것이다. 툴 홀더는 니들 가이드를 지지한다. 니들 가이드는 각자 홈을 갖는 제1 죠오(jaw) 및 제2 죠오를 포함하며, 이에 따른 2개의 홈들은 평행한 종축을 따라 뻗어 있다. 상기 제1 죠오와 상기 제2 죠오는 "가이드 위치"로 지칭되는 위치와 "결합해제 위치"로 지칭되는 위치 사이에서 서로에 대해 회전 이동 가능하게 툴 홀더에 의해 지지되되, 상기 가이드 위치는 홈들이 서로 인접해 니들을 가이드하는 덕트를 형성하는 위치이고, 상기 결합해제 위치는 홈들이 서로 이격되며 멀어지면서 니들 측방향 결합해제 영역을 형성하는 위치이다.

가이드 장치가 가이드 위치에 있을 때, 니들은 가이드 덕트를 통해 평행 이동하면서 환자의 표적 신체 부위에 이르게 될 때까지 가이드된다.

가이드 덕트는 단 1도의 평행이동 자유도를 허용하도록 구성된다.

죠오들이 결합해제 위치에 있을 때 가이드 장치는 결합해제 영역에서 멀어지는 방향으로 평행 이동함으로써, 표적 신체 부위에 도달해 있는 니들을 측방향으로 자유롭게 결합해제 시킨다. 이러한 측방향 결합해제는 예를 들어 하나의 니들만 표적 신체 부위에 삽입해야 한다면 해당 의료 수술이 끝날 때, 또는 추가 니들을 표적 신체 부위에 삽입해야 한다면 의료 수술 도중에 시행될 수 있다.

본문에 사용되는 표현들 중 가이드 위치와 결합해제 위치는 니들 가이드 및 죠오들이 놓이는 장소들임에 유의해야 한다.

본 발명에 따른 여러 특징들 덕분에, 비접촉 방식으로 니들과 니들 가이드를 결합해제 시킬 수 있으므로 니들은 표적 신체 부위의 제 위치에 고정된 채로 유지된다.

이로써, 환자를 다치게 할 수 있는 니들의 바람직하지 못한 움직임을 막는다.

이러한 특징들 덕분에, 가이드 장치는 동일한 의료 수술 도중 동일한 가이드 장치를 사용하여 동일한 직경의 복수 개의 니들을 연속적으로 표적 신체 부위에 삽입할 수 있게 된다.

특정 실시예에서, 본 발명은 또한 후술되는 특징들을 개별적으로 갖추고 있거나, 또는 기술적으로 작동가능한 각 조합 형태로 갖추고 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 제1 죠오 또는 제2 죠오에는 죠오 조작을 위한 핸들이 구비되어 있어, 핸들을 동작시켜 상기 제1 죠오 또는 상기 제2 죠오를 나머지 죠오에 대해 이동시킨다.

본 발명의 특정 실시예에서, 툴 홀더는, 2개의 단부 개구 사이로 종방향으로 이어져 있으며 니들 가이드가 결합되는 하우징을 포함한다. 툴 홀더에는 하우징의 종축에 평행한 축을 따라 상기 단부 개구들 중 한 개구에서 다른 개구까지 이어지는 축방향 관통 개구가 마련되어 있으며, 상기 축방향 관통 개구는 죠오들이 결합해제 위치에 있을 때 측방향 결합해제 영역을 향하게 된다.

그러므로, 니들을 표적 신체 부위에 이를 때까지 가이드한 후에는 비접촉 방식으로 니들과 가이드 장치를 결합해제 시킬 수 있으므로 니들은 표적 신체 부위의 제 위치에 고정된 채로 유지된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 제1 죠오 및 제2 죠오는 각각 고정 죠오 및 이동 죠오로 형성된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 고정 죠오는 하우징에 결합되며, 상기 고정 죠오와 상기 하우징의 각자 대향면에는 상기 고정 죠오가 툴 홀더에 대해 회전하지 못하게 고정시키기 위해 서로 협동 작용하는 중첩 요소들(nesting elements)이 마련되어 있다.

중첩 요소들은 서로 직접 협동 작용할 수 있으며, 이는 예를 들어 중첩 요소들 각각이 요부(groove)와 철부(tongue)로 형성된 경우이다. 대안으로, 중첩 요소들은 서로 간접적으로 협동 작용할 수 있으며, 이는 예를 들어 중첩 요소들이 키(key)나 핀이 삽입되는 홈들로 형성된 경우이다.

중첩 요소들은 니들 가이드가 하우징에 삽입되는 동안 포카 요케(poka yoke) 기능을 갖는다.

본 발명의 특정 실시예에서, 중첩 요소들은:

- 고정 죠오의 "외부면"으로 지칭되는 표면 상에 종방향으로 뻗어 있는 릴리프, 및

- 하우징의 "내벽"으로 지칭되는 표면 상에 종방향으로 뻗어 있는 릴리프

를 포함한, 각각 상보적 형상의 릴리프들로 형성된다.

이들 릴리프는 요부(groove)와 철부(tongue)로 형성될 수 있다.

중첩 요소들 덕분에, 고정 죠오는 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로 고정된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 제1 죠오와 제2 죠오는 착탈식으로 서로에 고정되며, 바람직하게는 툴 홀더의 하우징에 착탈식으로 결합된다.

이러한 종류의 특징은 특히 가이드 장치의 살균 효능을 향상시키기 위한 것으로, 상기 장치의 각 구성요소를 개별적으로 살균할 수 있게 한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 고정 죠오는 툴 홀더와 일체로 형성되며, 이에 따라 고정 죠오와 툴 홀더는 일체형 구성요소를 형성한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 툴 홀더는 하우징에 대해 반경방향으로 뻗어 있는 관통 개구를 포함한다. 제1 죠오 또는 제2 죠오에는 해당 죠오를 조작하기 위한 핸들이 구비되어 있되 상기 핸들은 개구를 통과해 신장되도록 하며, 필요 시 해당 죠오를 구동시켜 하우징 내에서 이동하게 만든다. 개구는 유리하게는 조작 핸들을 가이드하는 경로를 형성한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 개구는 하우징에 대해 축방향으로 뻗어 있는 부분을 포함하며, 상기 부분은 상기 하우징의 단부 개구들 중 하나와 동일 평면상에 있는, "상면"으로 지칭되는, 툴 홀더의 표면 위로 개방된다.

결과적으로, (본 발명의 특정 실시예에 따라 양쪽 죠오에 적용가능한 경우) 죠오들 중 하나를 툴 홀더에서 분리시켜 가이드 장치의 각각의 구성요소를 개별적으로 살균할 수 있으며, 이로써 가이드 장치의 살균 효능을 향상할 수 있다.

이러한 특징 덕분에 가이드 장치의 구성 요소들을 각각 따로 교체할 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 제1 죠오 및 제2 죠오는 각각 축방향 숄더를 포함한다. 이들 축방향 숄더는 서로 협동 작용하도록 상보적 프로파일을 갖는다.

제1 죠오 및 제2 죠오는 축방향 숄더들을 통해 서로에 안착되며, 상기 숄더들은 적어도 부분적으로 서로 개재(interleave)된다.

이러한 특징은 유리하게는 하우징 내에서 제2 죠오의 회전을 가이드하는 데 도움이 된다.

축방향 숄더들은 유리하게는 제2 죠오의 각이동을 위한 어버트먼트(abutment)를 구성할 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 제1 죠오 및 제2 죠오는 로드에 의해 착탈식으로 상호 연결되되, 상기 로드는 제1 죠오 또는 제2 죠오 중 어느 하나에서 제1 죠오 또는 제2 죠오 중 다른 하나의 축방향 숄더에 형성된 축방향 하우징을 통과해 종방향으로 신장된다. 이들 죠오는 기계적 연결을 통해 상호 연결되어 있어 단지 1도의 회전 자유도가 허용된다.

로드 덕분에 이들 죠오의 회전축들은 동축이다.

이러한 특징은 제1 죠오 및 제2 죠오의 살균 효능을 향상시키는 데 계속해서 기여하며 죠오의 신속한 고정 및 분리 작업을 가능하게 한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 가이드 장치는, 제1 죠오 및 제2 죠오 각각에 기계적으로 연결된 기준 광학 소자들과 각각의 기준 광학 소자의 위치를 구하는 판독 모듈을 포함한 광학 내비게이션 시스템을 포함하되, 상기 광학 내비게이션 시스템은 제어 유닛에 연결되도록 구성되며, 상기 제어 유닛은 상기 광학 네비게이션 시스템이 전송한, 광학 소자들의 위치와 관련된 정보에 기초하여 상기 제1 죠오와 상기 제2 죠오의 위치를 구하도록 구성된다.

이러한 특징들 덕분에, 톨 홀더 내부에서의 죠오들의 위치를 자동으로 구할 수 있게 된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 가이드 장치는, 홈들 중 하나에 수용되고 죠오들이 가이드 위치에 있을 때 가이드 덕트를 통과해 이동하는 니들의 주행 길이를 측정하도록 구성된 센서를 포함한다.

센서는, 유리하게는, 가이드 덕트에 삽입된 니들의 주행 길이와 관련된 정보 및 니들 가이드의 위치에 대한 환자의 표적 신체 부위의 위치와 관련된 정보에 근거하여 환자의 상기 표적 신체 부위에 대한 상기 니들의 위치를 구하도록 구성된 제어 유닛에 연결될 수 있다.

또한, 전술되었거나 후술되는 특징들 중 일부 또는 모두가 조합된 니들 가이드 장치가 본 발명의 범위 내에 속하며, 이때 니들 가이드는 죠오들에 연결된 이동 전달 부재를 포함하여, 죠오들의 서로에 대한 각이동을 동기화한다.

이러한 특징 덕분에 이들 두 죠오는 서로에 대해 대칭적으로 각이동한다.

다시 말해, 하나의 죠오가 회전하는 동안 이동 전달 부재는 동일한 각이동으로 다른 죠오의 회전을 구동시킨다.

따라서, 니들 종축의 위치 수정 없이 니들이 홈에 걸려 고정될 수 있으며, 이는 예를 들어 니들 교체 시 임의의 니들 위치지정 오류를 방지할 수 있도록 한다.

또한, 이러한 특징은 상이한 직경의 니들들의 사용을 가능하게 한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 가이드 장치는 제1 죠오 및 제2 죠오를 종용하여 각자의 가이드 위치 쪽으로 회전시키기 위해 죠오들 중 적어도 하나에 맞대어 배치된 탄성 부재를 포함한다.

이러한 특징은 결합해제 위치에서의 니들 가이드의 임의의 움직임, 그리고 이에 따른 니들의 임의의 우발적인 움직임을 방지할 수 있다는 점에서 유리하다.

또한, 이러한 특징 덕분에 죠오들을 가이드 위치에서 체계적으로 구동할 수 있게 됨에 따라 집도의는 수동으로 이 작업을 수행하지 않아도 된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 각각의 죠오는 홈들과 같은 높이에 적어도 하나의 톱니부를 포함하되, 상기 적어도 하나의 톱니부는 니들 가이드가 가이드 위치에 있을 때 서로 관통(interpenetrate)하도록 구성된다.

더 구체적으로 각각의 죠오는 적어도 하나의 톱니부를 포함하며, 상기 톱니부는 서로 대면하게 배치된다. 홈들은 죠의 톱니부에 가로로 형성된다.

이러한 특징은 죠오들, 특히 톱니부가 니들에 인가하는 체결력(clamping force)이 상기 니들을 따라 분배될 수 있게 하며, 따라서 니들이 가이드 덕트에 결합되었을 때 니들의 안정성을 보장하는 데 기여한다.

본 발명의 특정 실시예에서, 홈은 V자형 단면을 갖는다.

따라서 툴 홀더의 위치가 주어진 경우, 직경에 상관없이 니들은 정확히 동일한 위치에서 죠오들 사이의 가이드 덕트에 걸려 고정되고, 상기 니들의 종축 위치는 니들의 직경에 좌우되지 않는다. 따라서, 니들의 직경에 상관없이, 수술 도중에 니들을 교체하는 것이 가능하며 니들의 평행 이동에 있어서 동일한 이동 축을 유지하는 것이 가능하다.

본 발명의 특정 실시예에서, 니들 가이드 장치는 니들 가이드를 가이드 위치에 로킹하기 위한 기구를 포함한다. 로킹 기구는 제1 죠오 또는 제2 죠오가 기정된 각위치를 넘어 피봇 이동하는 경우 제1 죠오 또는 제2 죠오의 회전을 멈추어 움직이지 못하게 하도록 구성된다.

이러한 특징은 유리하게는 니들이 죠오에 의해 유지될 수 있도록 하며, 더 구체적으로는 니들이 종축을 따라 평행 이동을 하는 것은 허용하되 니들의 모든 상대적 각이동은 방지할 수 있게 한다.

따라서 임의의 우발적 횡방향 움직임을 니들에 유도하더라도 니들의 움직임으로 이어질 수 없으므로, 니들이 가이드 덕트로부터 쉽게 결합해제 되는 일, 그리고 결국 환자를 다치게 하는 일이 발생하지 않게 된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 로킹 기구는:

- 조작 핸들을 제1 죠오 또는 제2 죠오에 연결하고 상기 조작 핸들이 두 최종 각위치(extreme angular positions) 사이에서 상기 죠오에 대해 1도의 회전 자유도를 갖도록 허용하는 피봇 연결부,

- 조작 핸들에서 툴 홀더 쪽으로 뻗어 있는 립, 및

- 상기 조작 핸들을 최종 각위치들 중 하나 쪽으로 회전하도록 종용하여, 제1 죠오 및 제2 죠오가 가이드 위치에 있을 때 립이 툴 홀더의 접촉면에 지탱되도록 하는 탄성 부재

를 포함한다.

다시 말해, 탄성 부재는 립이 툴 홀더의 접촉면에 지탱되도록 하는 현상이 일어나도록 조작 핸들을 종용한다.

이러한 특징은 가이드 위치에 있는 니들 가이드를 간단한 기계적 수단에 의해 움직이지 못하게 할 수 있게 한다.

또 다른 장점은 니들 가이드가 결합해제 위치로 이동할 수 있도록 하는 니들 가이드의 신속한 차단 해제에 있다.

사실, 가새 현상(bracing phenomenon)의 원인인 마찰력을 감소 및/또는 극복하기 위해서는 탄성 부재가 조작 핸들에 미치는 작용에 반하는 힘을 조작 핸들에 가하기만 하면 된다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 또한 단부들 중 하나에 전술된 니들 가이드 장치를 포함한 로봇 암에 관한 것이다.

로봇 암은 니들 가이드 장치의 광학 내비게이션 시스템으로부터 제1 죠오 또는 제2 죠오의 위치와 관련된 정보를 수신하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 이동 죠오의 위치를 구하고, 이렇게 구한 상기 죠오의 위치에 따라 정해진 한 위치에 로봇 암을 배치할 것을 명령하도록 구성된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 제어 유닛은:

- 제1 죠오 및 제2 죠오가 가이드 위치에 있다고 판단되면 로봇 암의 모든 움직임을 막도록 구성되고,

- 제1 죠오 및 제2 죠오가 결합해제 위치에 있다고 판단되면 로봇 암의 이동을 허용하도록 구성된다.

따라서, 가이드 장치의 위치, 그리고 결과적으로는 가이드 덕트에 삽입되어 있는 니들의 평행 이동 축의 위치를 수정할 수 없게 된다.

더욱이 이러한 특징은 의료 수술 동안 가이드 덕트의 위치를 보존하여 환자의 표적 신체 부위로 니들을 정확하게 삽입하도록 보장한다.

또한 이러한 특징은 니들이 삽입된 니들 가이드를 들고 있는 로봇 암의 우발적인 움직임에 의해 야기될 수 있는 부상을 방지할 수 있게 한다.

제1 죠오 및 제2 죠오가 결합해제 위치에 있을 때, 로봇 암은 환자의 표적 신체 부위를 기준으로 측방향으로 움직일 수 있게 되어 있어, 니들 장치와 전혀 접촉하지 않고도 니들을 니들 가이드에서 결합해제 시킬 수 있다. 이에 따라 니들은 결합해제하는 동안 부동 상태를 유지하게 된다.

비제한적 예로 제공되는 하기 설명을 읽고 도면들을 참조함으로써 본 발명을 더 잘 이해하게 될 것이다.
도 1은 로봇 암, 본 발명의 제1 실시예에 따른 니들 가이드 장치, 및 로봇 암의 자유 단부와 가이드 장치 간에 인터페이스를 제공하는 툴 교환기의 분해 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 예시된 가이드 장치의 상부 사시도로서, 가이드 장치는 툴 홀더와 니들 가이드를 포함하며, 도면에서 툴 홀더는 일부만 도시되어 있고, 니들 가이드는 니들을 가이드하기 위한 위치에 있다.
도 3은 도 2에 예시된 가이드 장치의 저부 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 2에 예시된 가이드 장치에 구비된 니들 가이드의 상부 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 2에 예시된 니들 가이드의 죠오의 상부 사시도를 나타낸다.
도 6은 도 2에 예시된 니들 가이드의 고정 죠오의 하부 사시도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 니들 가이드 장치의 사시도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 예시된 니들 가이드 장치의 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 7에 예시된 장치의 단면의 사시도를 나타낸다.
이들 도면 중 서로 다른 도면에서의 동일한 참조번호는 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 또한, 명확하게 표현하고자 할 뿐, 도면들은 달리 표시하지 않는 한 실제 크기에 대한 비례척이 아니다.

도 1은 의료 수술 도중 집도의가 환자의 몸에 니들을 넣고자 할 때 해당 니들이 표적 신체 부위에 삽입될 때까지 보조하도록 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 니들 가이드 장치(20)를 자유 단부에 구비한 로봇 암(10)을 나타낸다. 바람직하게 로봇 암(10)은 자유 단부에 툴 교환기를 포함하여 상기 자유 단부와 가이드 장치(20) 간에 인터페이스를 제공한다.

가이드 장치(20)는 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이 로봇 암(10)에 고정되도록 구성된 툴-홀더(21) 및 상기 툴-홀더(21)와 협동 작용하는 니들 가이드(22)를 포함한다.

툴 홀더(21)는, 툴 홀더(21)의 "상면"(211)으로 지칭되는 면과 "하면"(212)으로 지칭되는 면 위로 각각 개방된 두 단부 개구 사이에 길게 뻗어 있는 하우징(210)을 포함한다. 하우징(210)은 이러한 두 단부 개구 사이의 내벽(213)으로 형성된다.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바람직한 실시예에 의하면 내벽(213)은 원형 단면을 갖는다.

니들 가이드(22)는 하우징(210)에 결합되며, 본 발명의 상기 바람직한 실시예에 의하면 2개의 죠오들(30, 40)을 포함한다. 상기 죠오들(30, 40)은 니들을 가이드하기 위한 덕트(23)를 형성하는 "가이드 위치"와 니들 측방향 결합해제 영역을 형성하는 "결합해제 위치" 사이에서 자유롭게 회전하는 방식으로 서로에 고정되어 있다.

이하, 이들 죠오를 전반적으로 "제1 죠오"(30)와 "제2 죠오"(40)로 지칭하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 툴 홀더(21)는 하우징(210)의 종축에 평행한 축을 따라 하우징(210)의 한 단부 개구에서 다른 단부 개구까지 이어지는 축방향 관통 개구(214)를 포함한다. 제1 죠오(30)와 제2 죠오(40)는 유리하게는 하우징(210)에 배치되되, 이들 죠오가 결합해제 위치에 있을 때 측방향 결합해제 구역이 상기 축방향 관통 개구(214)를 향하도록 배치된다.

따라서, 환자의 표적 신체 부위에 니들을 삽입하기 위해 제1 죠오(30)와 제2 죠오(40)가 가이드 위치에 있을 때 가이드 덕트(23)에 삽입되어 있던 니들은 제1 죠오(30)와 제2 죠오(40)가 측방향 결합해제 영역 및 축방향 관통 개구(214)를 통해 결합해제 위치를 차지하게 되면 상기 가이드 장치(20)의 움직임으로 인해 가이드 장치(20)에서 측방향으로 후퇴될 수 있다.

제1 실시예에서, 니들 가이드(22)가 하우징(210)에 결합되면, "고정 죠오"(30)라 지칭되는 제1 죠오(30)는 바람직하게는 툴 홀더(21)에 대해 움직이지 못하게 되며, "이동 죠오"(40)라 지칭되는 제2 죠오(40)는 바람직하게는 하우징(210)의 종축에 평행한 회전축을 중심으로 상기 고정 죠오(30)에 대해 자유롭게 회전하게 된다.

도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 더 구체적으로 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)는 하우징(210)의 종축과 평행한 종축을 따라, "상단부"(31, 41) 및 "하단부"(32, 42)로 각각 지칭되는 두 단부 사이에 뻗어 있다. 상기 고정 죠오(30)와 상기 이동 죠오(40)는 각자 상단부(31, 41)와 하단부(32, 42) 사이의 주연면으로 각각 형성되며, 이러한 주연면의 한 부분(이하, "외호면"(33, 43)으로 지칭됨)은 그 맞은편 부분(이하, "내호면"(34, 44)으로 지칭됨)에 연결되어 있다.

본문에서 상대어들인 "상(부)" 및 "하(부)"는 소위 "상부측" 구성요소가 소위 "하부측" 구성요소 위에 자리한다는 것을 정의하며, 상기 상대어들은 도 1 내지 도 3에 나타낸 로봇 암(10)과 가이드 장치(20)의 위치를 상대로 한 것임에 주목해야 한다.

고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 외호면(33, 43)은 각각 원형 단면을 가지며 니들 가이드(22)가 툴 홀더(21)에 결합될 때 하우징(210)의 내벽(213)을 향하도록 배치된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 외호면(33, 43)은 단면이 원형인 실린더에 내접된다. 상기 고정 죠오(30)와 상기 이동 죠오(40)가 하우징(210)에 결합된 상태일 때 외호면(33, 43) 및 하우징(210)의 내벽(213)이 동심이다.

하우징(210)에 결합되기 위해 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 크기는 그들 외호면(33, 43)의 단면의 반경이 상기 하우징(210)의 내벽(213)의 단면의 반경보다 작도록 구성된다.

고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 내호면(34, 44)은 니들 가이드(22)가 툴 홀더(21)에 결합되었을 때 서로 대향하도록 배치되며, 상기 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40) 사이의 상대적 각이동을 위한 공간을 형성하는 크기로 구성된다.

고정 죠오(30) 및 이동 죠오(40) 각각의 내호면(34, 44)에는 하단부(32, 42)에서 상단부(31, 41)까지 종축을 따라 이어지는 홈(35, 45)이 마련되어 있다. 각 홈(35, 45)은 동일한 치수의 원형 단면을 갖는다. 대안으로, 홈(35, 45)은 다각형 단면을 가질 수 있다.

고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)가 가이드 위치에 있을 때에는 홈들(35, 45)이 전체 길이에 걸쳐 인접한 상태를 유지함에 따라 니들을 위한 가이드 덕트(23)가 형성되며, 죠오들이 결합해제 위치에 있을 때에는 상기 홈들(35, 45)이 서로 이격되며 멀어지면서 홈들 사이에 니들 측방향 결합해제 영역이 형성된다.

홈(35, 45)은 바람직하게는 외호면(33, 43)의 직경을 아우르는 평면에 포함된 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 각자 내호면(34, 44)의 한 부분에 배치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 고정 죠오(30)와 하우징(210)의 각자 대향면에는, 다시 말해, 고정 죠오(30)의 외호면(33)과 하우징(210)의 내벽에는 상기 고정 죠오(30)가 툴 홀더(21)에 대해 회전하지 못하게 고정시키기 위해 서로 협동 작용하는 중첩 요소들(50)이 마련되어 있다.

이하 더 자세히 설명되겠지만 중첩 요소들(50)에 의해 유리하게는 툴 홀더(21)와 고정 죠오(30) 사이에 1도의 평행이동 자유도가 허용됨에 따라 니들 가이드(22)가 툴 홀더(21)의 하우징(210)에 분리가능하게 결합될 수 있다.

이들 중첩 요소(50)는 바람직하게는 고정 죠오(30)의 종축 및 하우징(210)의 종축에 평행하게 각각 뻗어 있는 상보적 형상의 릴리프로 형성된다. 예를 들어, 각각의 릴리프는 요철부 형태로서, 바람직한 실시예의 경우, 도 2에 예시된 것처럼, 요부(groove)는 하우징(210)의 내벽(213)에 자리하고 철부(tongue)는 고정 죠오(30)의 외호면(33)에 자리한다. 대안으로, 요부가 고정 죠오(30)의 외호면(33)에 자리하고 철부가 하우징(210)의 내벽(213)에 자리하기도 한다.

이렇게 고정 죠오(30)는 간단하고 신뢰할 수 있는 방식으로 고정된다.

대안으로 중첩 요소들(50)은 도 3에 나타낸 바와 같이 고정 죠오(30)의 외호면(33) 및 하우징(210)의 내벽(213) 상에 각각 서로 대향하도록 종방향으로 배치되는 홈 형태일 수 있으며, 키 또는 핀이 이러한 홈에 결합된다.

니들 가이드(22)가 하우징(210)에 삽입되는 동안 중첩 요소(50)는 포카 요케 기능의 이점을 갖는다.

도 5와 도 6에 각자 따로 예시된 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)를 보면 알 수 있듯이, 상기 고정 죠오(30)와 상기 이동 죠오(40) 각각은 각자의 내호면(34, 44) 상에 축방향 숄더(36, 46)를 가지며, 이를 통해 죠오들이 함께 협동 작용한다.

고정 죠오(30) 및 이동 죠오(40) 각각의 축방향 숄더(36, 46)는 죠오의 종축에 대체로 직교하는 평면으로 놓여 있는 베어링 면(360, 460)에서 서로 이격되어 상기 고정 죠오(30) 및 상기 이동 죠오(40) 각자의 상단부(31, 41) 및 하단부(32, 42) 중 하나 또는 나머지 하나와 동일 평면으로 이어진다.

더 정확하게 말하면, 도 4와 도 6에 예시된 것처럼 고정 죠오(30)의 축방향 숄더(36)는 고정 죠오의 상단부(31)까지 동일 평면으로 이어지고, 이동 죠오(40)의 축방향 숄더(46)는 이동 죠오의 하단부(42)까지 동일 평면으로 이어진다. 다시 말해, 고정 죠오(30)의 축방향 숄더(36)가 이동 죠오(40)의 축방향 숄더(46) 위에 중첩된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 축방향 숄더(36, 46)의 베어링 면(360, 460)은 각각 이들 죠오의 상단부(31, 41)와 하단부(32, 42) 사이에서 등거리에 배치된다.

이들 축방향 숄더(36, 46)는 각자의 베어링 면(360, 460)을 통해 서로 맞붙어 안착되며 상보적 형상의 프로파일을 가짐에 따라 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)가 적어도 부분적으로 서로 개재된다.

축방향 숄더(36, 46)에는 중앙 부분이 있어, 도 4에 예시된 것처럼, 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)가 결합해제 위치와 가이드 위치를 오가면서 계속 서로에 안착되고 지지되도록 구성된다.

도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 내호면(34, 44)의 단면에는 각 축방향 숄더(36, 46)의 중앙 부분 높이에 원형 부분이 있으며, 이 원형 부분은 외호면(33, 43)의 단면 및 내벽(213)의 단면과 동심이다.

각 축방향 숄더(36, 46)에는 또한 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 외호면(33, 34)과 정렬되는 실린더형 표면을 이루기까지 중앙 부분을 확장하는 측면 부분이 있다. 다시 말해, 상기 실린더형 표면은 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)의 외호면(33, 43)과 동일한 원형 실린더에 내접된다.

따라서 상기 측면 부분은 일반적으로 실린더의 한 부채꼴 형상이다.

도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 내호면(34, 44)의 단면에는 각 축방향 숄더(36, 46)의 측면 부분 높이에 외호면(33, 43)까지 원형 부분을 확장하는 직선형상 부분이 있다.

축방향 숄더(36, 46)의 측면 부분은 이동 죠오(40)가 결합해제 위치에 있을 때 이동 죠오(40)의 각이동을 위한 어버트먼트를 형성하도록 구성된다.

더 구체적으로, 측면 부분들의 크기는 이동 죠오(40)가 결합해제 위치에 있을 때 측면 부분들이 베어링 면(360, 460)을 통해 서로에 안착되고 지지되도록 하는, 즉, 고정 죠오(30)의 축방향 숄더(36)의 측면 부분이 이동 죠오(40)의 내호면(44)과 접촉되고 이동 죠오(40)의 축방향 숄더(46)의 측면 부분이 고정 죠오(30)의 내호면(34)과 접촉되도록 하는, 크기로 구성된다.

축방향 숄더(36, 46)의 측면 부분은 바람직하게는 이동 죠오(40)가 가이드 위치와 결합해제 위치 간에 45도의 각이동을 허용하도록 하는 크기로 구성된다.

이러한 특징은 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40) 사이의 접촉 면적을 극대화할 수 있으며, 이에 따라 이동 죠오(40)가 결합해제 위치와 가이드 위치 사이를 이동할 때 이동 죠오의 이동 정확도를 극대화할 수 있다.

바람직하게, 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)는 로드(60)에 의해 착탈식으로 상호 연결된다. 상기 로드는 이동 죠오(40)의 축방향 숄더(46)에 형성되고 고정 죠오로부터 종방향으로 신장되어 축방향으로 하우징("동축 하우징"(47)으로 지칭)을 통과하며, 상기 이동 죠오(40)는 로드(60)에 대해 자유롭게 피봇 이동한다. 다시 말해, 로드(60)는 축방향 하우징(47) 내에서 이동 죠오(40)의 회전축과 일치하는 종축을 따라 뻗어 있다.

도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 더 구체적으로 축방향 하우징(47)은 이동 죠오(40)의 축방향 숄더(46)의 중앙 부분을 통과하여 형성된다.

로드(60)는 두 단부 사이에 뻗어 있으며, "상단부"로 지칭되는 한 단부는 고정 죠오(30)에 단단하게 연결되어 있는 한편 "하단부"로 지칭되는 다른 한 단부는 축방향 하우징(47)에 자유롭게 회전 가능하게 결합되어 있다.

이러한 특징 덕분에, 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)는 서로 분리될 수 있다. 이러한 종류의 배치는 특히 니들 가이드(22)의 살균 효능을 향상시키기 위한 것이다.

로드(60)의 하단부에는 유리하게는 고정식 죠오(30)와 이동 죠오(40) 사이의 평행 이동을 방지하도록 구성된 평행 이동 차단 요소가 구비되어 있다. 이러한 특징은 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)가 불시에 해제되는(unfasten) 것을 방지하기 위한 것이다.

평행 이동을 차단하는 이러한 종류의 요소는 도 6에 예시된 것처럼 상기 로드(60) 내에서 반경방향으로 뻗어 있는 핀(61)에 형성될 수 있다. 핀(61)은 이동 죠오(40)에 맞대어 배치됨으로써 이동 죠오(40)가 고정 죠오(30)에 대해 지지되도록 한다.

더 정확하게 말하면, 도 3에 예시된 것처럼, 이동 죠오(40)가 유리하게는 챔버(471)를 포함한다. 상기 챔버(471)는 고정 죠오(30)가 이동 죠오(40)에 고정되었을 때 핀(61)을 수용하도록 구성되며, 상기 챔버(471)를 통해 축방향 하우징(47)은 그 하단부(42)가 개방된다.

도 5는, 축방향 하우징(47)의 전체 길이에 걸쳐 이어져 있으며 정반대 쪽에 위치하는 2개의 축방향 홈들(470)을 보여준다 이들 축방향 홈(470)은 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40)가 서로 고정되거나 해제되었을 때 슬라이딩 핀(61)을 수용하도록 한다. 대안으로, 핀(61)의 길이에 따라, 이동 죠오(40)의 축방향 하우징(47)에는 하나의 축방향 홈(470)만 마련되기도 한다.

이들 축방향 홈(470)은 바람직하게는 축방향 하우징(47)에 배치되되, 고정 죠오(30) 및 이동 죠오(40)가 결합해제 위치와 가이드 위치 사이에서 등거리에, 즉, 이동 죠오(40)의 두 최종 위치로부터 중간까지 이동한 곳에 서로에 대해 소정 각도로 위치될 때에만 서로 고정되거나 해제될 수 있도록 배치된다.

이동 죠오(40)에는 유리하게는 이동 죠오를 조작하여 그 외호면(43)으로부터 반경방향으로 신장시키는 핸들(49)이 구비되어 있다. 집도의가 원할 때 이러한 조작 핸들(49)로 상기 이동 죠오(40)를 하우징(210) 내에서 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 상기 조작 핸들(49)은 툴 홀더(21)에 형성된 개구(24)를 통과해 이동되며 이하 "반경방향 부분"(240)으로 지칭되는 부분에 의해 하우징(210)에 대해 반경 방향으로 신장되도록 구성된다.

따라서 개구(24)는 조작 핸들(49)을 가이드하기 위한 경로를 형성하며 결합해제 위치와 가이드 위치 사이에서 이동 죠오(40)가 각이동을 할 수 있기에 충분한 길이로 뻗어 있다.

도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 반경방향 부분(240), 바람직하게는 그 단부들 중 하나는 툴 홀더(21)의 상면(211)으로 개방될 때까지 하우징(210)에 대해 축방향으로 신장되는 부분("축방향 부분"(241)으로 지칭)에 의해 신장된다.

이러한 종류의 특징은 조작 핸들(49)을 개구(24)의 반경방향 부분에서 피봇 이동시키고 이어서 하우징(210)의 종축을 따라 축방향 부분(241)으로 평행 이동시킴으로써 니들 가이드(22)를 툴 홀더(21)에서 해제할 수 있게 하기 때문에 유리한 특징이다. 따라서 툴 홀더(21)와 니들 가이드(22)의 멸균 처리가 최적 방식으로 이루어질 수 있다.

반대로, 니들 가이드(22)를 툴 홀더(21)에 결합하려면 집도의는 니들 가이드(22)가 반경방향 부분(240)에 이를 때까지 니들 가이드(22)를 하우징(210)의 종축을 따라 평행 이동시킴으로써 조작 핸들(49)을 개구(24)의 축방향 부분(241)을 통해 도입한다.

축방향 부분은 이동 죠오(40)가 가이드 위치에 있는 경우에만 툴 홀더(21)에서 니들 가이드(22)가 해제될 수 있게 구성되는 것이 유리하다.

따라서 니들 가이드(22)를 하우징(210)에 설치한 후 즉시 니들을 축방향으로 가이드할 수 있다.

이는 이동 죠오(40)가 가이드 위치 쪽으로 작동되는 동안 가이드 덕트(23) 외부측으로 고정 죠오(30)와 이동 죠오(40) 사이에 니들이 꽉 끼게 되는(jam) 위험을 전적으로 막는다. 이렇게 꽉 끼게 되는 현상으로 인해 니들을 확실히 가이드할 수 없게 되고 이는 환자에게 잠재적으로 위험하다.

하우징(210)으로의 니들 가이드(22) 결합을 용이하게 하기 위해, 고정 죠오(30) 및 이동 죠오(40)는 유리하게는 각 죠오의 하단부(32, 42)와 외호면(33, 34) 사이로 신장되는 모따기부(38, 48)를 포함할 수 있다.

도면에는 도시되지 않았지만 제1 실시예에 따른 니들 가이드(20)의 변형 실시예의 경우, 툴 홀더(21)와 고정 죠오가 일체형 구성요소를 형성한다. 본 발명의 이러한 변형 실시예에서, 이동 죠오는 그의 축방향 숄더가 베어링 면에서 상기 이동 죠오의 상단부와 동일 평면으로 이어진다는 점을 제외하면 전술된 설명의 것과 같다.

본 발명의 이러한 변형 실시예에서, 고정 죠오의 축방향 숄더는 베어링 면에서 상기 고정 죠의 하단부와 동일 평면으로 이어진다.

이때 이동 죠오의 축방향 숄더가 고정 죠오의 축방향 숄더, 즉 툴 홀더(21)의 축방향 숄더 상에 중첩된다는 것이 명백하다.

또한, 로드는 이동 죠오에 단단히 고정되는 한편 고정 죠오의 축방향 하우징에는 자유롭게 회전 가능하게 결합된다. 상기 축방향 하우징은 정반대 쪽에 위치하는 2개의 축방향 홈을 포함하며, 이들 홈은 축방향 숄더의 베어링 면에서 상기 툴 홀더(21)의 하면 상으로의 챔버 개구까지 이어져 있다. 본 발명의 바람직한 실시예와 유사한 방식으로, 로드의 하단부에는 이동 죠오가 툴 홀더(21)에 고정되거나 해제되었을 때 홈에 슬라이딩되도록 구성된 핀과 같은 평행 이동 차단 요소가 구비되어 있다.

본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 툴 홀더(21)는 죠오들이 가이드 위치에 있을 때 니들이 가이드 덕트를 통과해 이동하는 니들의 주행 길이를 측정하도록 구성된 센서를 포함한다.

센서는, 유리하게는, 가이드 덕트에 삽입된 니들의 주행 길이와 관련된 정보 및 니들 가이드의 위치에 대한 환자의 표적 신체 부위의 위치와 관련된 정보에 근거하여 환자의 상기 표적 신체 부위에 대한 상기 니들의 위치를 구하는 제어 유닛에 연결된다.

센서는 가이드 덕트를 통과해 도입된 니들의 움직임을 이미지 캡처를 통해 검출하도록 구성된, 당업자에게 본질적으로 공지되어 있는 광학 센서일 수 있다. 마찬가지로 센서는 당업자에게 본질적으로 공지되어 있는 선형 측정 센서로 형성될 수 있다.

대안으로, 툴 홀더(21)는 가이드 덕트 내에서 이동하는 눈금표시 니들의 주행을 상기 니들에 새겨진 눈금 판독을 통해 측정하도록 구성된 선형 광학 코더 타입 센서를 포함할 수 있다.

또 다른 대안으로 센서는 니들이 덕트를 통과해 삽입될 때 니들에 의해 구동되는 휠 형태로서, 상기 휠은 회전 속도계와 같은 적산 회전계(revolution counter)와 연결되어 있다. 휠의 직경은 제어 유닛에 의해 구해진다. 상기 제어 유닛은 가이드 덕트를 통과해 삽입된 니들의 길이를 니들 이동 시 발생하는 각 변위의 함수로 구할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 제2 실시예에 따른 니들 가이드 장치(20)를 나타낸다.

이러한 제2 실시예에 따른 가이드 장치(20)는 툴 홀더(21), 및 가이드 위치와 결합해제 위치 사이에서 서로에 대해 이동가능한 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)를 포함하는 니들 가이드(22)를 또한 포함한다는 점에서 제1 실시예에 따른 가이드 장치(20)와 일치한다.

더욱이, 상기 제2 실시예에서, "구동 죠오"(40)로 지칭되는 제2 죠오(40)는 조작 핸들(49)을 또한 구비한다. 그러나, 툴 홀더(21)에는 조작 핸들(49)이 그 안에서 이동하게 되는 개구가 마련되어 있지 않다.

본 실시예에서, 제1 죠오(30)는 "피동 죠오"(30)로 지칭된다.

제1 실시예와 대조적으로, 제2 실시예에서의 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40)는 각각 서로 다른, 즉 비-동축인 회전축들을 중심으로 이동 가능하도록 툴 홀더(21)에 고정된다. 피동 죠오(30)의 회전축과 구동 죠오(40)의 회전축이 바람직하게는 서로 평행하다.

툴 홀더(21)는 "상부 러그"와 "하부 러그"로 이루어진 요크를 포함하며, 이들 러그 사이에 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40)가 배치된다. 도 7에서는 상부 러그만 볼 수 있다.

상부 러그와 하부 러그는 한 쌍의 오리피스를 포함한다. 두 대향하는 쌍의 오리피스는 고정 샤프트를 수용하며, 각각의 고정 샤프트는 피동 죠오(30) 또는 구동 죠오(40)의 관통형 하우징에 결합된다.

따라서, 피동 죠오(30) 및 구동 죠오(40) 각각은 각자 연결된 샤프트를 중심으로 자유롭게 피봇 이동한다.

도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 니들 가이드는 유리하게는 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40) 모두에 연결된 이동 전달 부재(70)를 포함하여, 상기 피동 죠오(30) 및 상기 구동 죠오(40)의 서로에 대한 각이동을 동기화한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 이동 전달 부재(70)는 바람직하게는 피동 죠(30) 및 구동 죠(40)에 각각 배치되는 2개의 치합 휠 부분으로 형성된다.

대안으로, 이동 전달 부재(70)는, 죠오들 중 하나(예를 들어, 구동 죠오(40))로부터 연장되는 수형 부분과 이러한 수형 부분과 협동 작용하는, 다른 죠오(예를 들어, 피동 죠오(30))로부터 연장되는 암형 부분으로 이루어진 캠 기구(도면에 미도시)로 형성될 수 있다.

이러한 특징 덕분에, 피동 죠오(30) 및 구동 죠오(40)는 대칭적으로 각이동 한다. 즉 이들 죠오는 동일한 각도로 움직인다.

따라서 니들 종축의 위치 수정 없이 니들이 홈(35, 45)에 걸려 고정될 수 있으며, 이는 예를 들어 니들 교체 시 임의의 니들 위치지정 오류를 방지할 수 있도록 한다.

또한, 이러한 특징은 상이한 직경의 니들들의 사용을 가능하게 한다. 이 특징은 바람직하게는 직경이 11G 이상 21G 이하인 니들들의 가이드를 가능하게 한다.

탄성 부재(71)는 도 9에 예시된 것처럼 피동 죠오(30) 및/또는 구동 죠오(40)에 맞대어 배치되어, 상기 피동 죠오(30) 및/또는 구동 죠오(40)가 각자의 가이드 위치 쪽으로 회전하도록 종용한다.

더 구체적으로 탄성 부재(71)는 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40) 사이에, 이들 홈(35, 45)의 반대편에 배치되는 토션 스프링일 수 있으며, 상기 토션 스프링의 각 단부가 상기 피동 죠오(30) 또는 상기 구동 죠오(40)를 지지한다. 대안으로, 탄성 부재(71)는 압축 스프링일 수 있다.

이러한 특징은 결합해제 위치에서의 니들 가이드(22)의 움직임, 그리고 이에 따른 니들의 우발적인 움직임을 방지하는 것을 가능하게 한다는 점에서 장점이다.

또한, 이러한 특징 덕분에 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40)를 가이드 위치에서 체계적으로 구동할 수 있게 됨에 따라 집도의는 수동으로 이 작업을 수행하지 않아도 된다.

피동 죠오(30) 및 구동 죠오(40)는 유리하게는 각자의 내호면(34, 44)과 외호면(33, 43) 사이의 접합부에 톱니부(37, 57)를 포함한다. 상기 톱니부는 니들 가이드(22)가 가이드 위치에 있을 때 서로 관통하도록 구성된다.

도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 각각의 톱니부(37, 57)는 톱니부(37, 57)에 대해 횡방향으로 신장되는 홈(35, 45)의 일 부분을 포함한다.

이러한 특징은 피동 죠오(30) 및 구동 죠오(40), 특히 톱니부(37, 57)가 니들에 인가하는 체결력이 상기 니들을 따라 분배될 수 있게 하며, 따라서 니들이 가이드 덕트(23)에 결합되었을 때 니들의 안정성을 보장하는 데 기여한다.

홈(35, 45)은 바람직하게는 V자형 단면을 갖는다.

따라서 툴 홀더(21)의 위치가 주어진 경우, 직경에 상관없이 니들은 정확히 동일한 위치에서 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40) 사이의 가이드 덕트(23)에 걸려 고정된다. 다시 말해서, 상기 니들의 종축 위치는 니들의 직경에 좌우되지 않는다. 따라서, 니들의 직경에 상관없이, 수술 도중에 니들을 교체하는 것이 가능하며 니들의 평행 이동에 있어서 동일한 이동 축을 유지하는 것이 가능하다.

도 7과 도 8에서의 가이드 장치(20)는 니들 가이드(22)를 가이드 위치에 로킹하기 위한 기구(80)로 도시되었다.

로킹 기구(80)는 죠오들 중 하나, 바람직하게는 구동 죠오(40)가 기정된 각위치를 넘어 피봇 이동하는 경우 상기 구동 죠오가 회전을 못하게 로킹하도록 구성된다. 기정된 각위치는 죠오가 가이드 위치에 있을 때 죠오의 위치에 해당한다.

회전하지 못하게 구동 죠오(40)를 고정시키면 결과적으로 죠오들을 서로 커플링 결합하는 전달 부재로 하여금 피동 죠오(30)의 피벗 이동을 방지할 수 있게 만든다.

로킹 기구(80)는 유리하게는 니들이 피동 죠오(30) 및 구동 죠오(40)에 의해 유지될 수 있도록 하며, 더 구체적으로는 니들이 종축을 따라 평행 이동을 하는 것은 허용하되 니들의 상대적 각이동은 방지할 수 있게 한다.

따라서 임의의 우발적 횡방향 움직임을 니들에 유도하더라도 니들의 움직임으로 이어질 수 없으므로, 니들이 가이드 덕트로부터 쉽게 결합해제 되는 일, 그리고 결국 환자를 다치게 하는 일이 발생하지 않게 된다.

로킹 기구(80)는 조작 핸들(49)을 구동 죠오(40)에 연결하는 피봇 연결부를 포함한다. 따라서 조작 핸들(49)은 두 최종 각위치(이하, "차단 위치" 및 "차단 해제 위치"로 지칭) 사이에서 상기 구동 죠오(40)에 대해 자유롭게 피봇 이동할 수 있다.

도 8과 도 9의 단면도에서 볼 수 있듯이 조작 핸들(49)은 유리하게는 조작 핸들이 차단 해제 위치 쪽으로 피봇 이동할 때 구동 죠오(40)에 대한 조작 핸들의 회전을 방지하기 위해 구동 죠오(40)의 숄더와 협동 작용하도록 구성된 숄더를 포함한다. 이들 숄더는 제1 각진 어버트먼트(angular abutment)를 형성한다.

마찬가지로 조작 핸들(49)과 구동 죠오(40)는 조작 핸들(49)이 차단 위치 쪽으로 피봇 이동하여 도 7에서 볼 수 있는 것과 같은 제2 각진 어버트먼트를 형성할 때 구동 죠오(40)에 대한 조작 핸들(49)의 회전을 방지하기 위해 서로 협동 작용하도록 함께 결합한다.

도 7 내지 도 9에 예시된 로킹 기구 예의 경우, 립(81)이 조작 핸들(49)에서 툴 홀더(21) 쪽으로 뻗어 있다.

조작 핸들(49)이 차단 위치에 있을 때 립(81)은 툴 홀더(21)의 표면에 안착되어 지지되도록 구성된다. 이를 위해 툴 홀더(21)는 접촉면(215)을 포함함으로써, 그 위에 지지되는 상기 립을 수용하도록 한다.

도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 접촉면(215)은 바람직하게는 대체로 오목한 단면을 가지며 예를 들어 툴 홀더(21)에 있는 공동부에서 돌출부까지 이어진다.

툴 홀더(21)는 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40)가 결합해제 위치에 있을 때 립(81)이 공동부에 결합되도록 구성된다. 이로써 공동부는 립(81)의 각이동과 연동된다.

도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 조작 핸들(49)은 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40)가 각자 결합해제 위치 쪽으로 이동할 때 툴 홀더의 돌출부가 삽입되는 개구(490)를 포함할 수 있다.

로킹 기구(80)는 유리하게는 탄성 부재(82)를 포함한다. 상기 탄성 부재는 상기 조작 핸들을 종용하여 차단 위치 쪽으로 회전하게 만들어, 피동 죠오(30)와 구동 죠오(40)가 가이드 위치에 있을 때 립(81)은 툴 홀더(21)의 접촉면(215)에 지탱된다.

유리하게 이러한 로킹 기구(80)는 가이드 덕트에 결합된 니들의 직경에 상관없이 효과적이다.

또한, 이러한 특징은 가이드 위치에 있는 니들 가이드를 간단한 기계적 수단에 의해 움직이지 못하게 할 수 있게 한다.

또 다른 장점은 니들 가이드가 결합해제 위치로 이동할 수 있도록 하는 니들 가이드의 신속한 차단 해제에 있다.

사실, 가새 현상의 원인인 마찰력을 감소 및/또는 극복하기 위해서는 탄성 부재가 조작 핸들에 미치는 작용에 반하는 힘을 조작 핸들에 가하기만 하면 된다.

전술된 특징들은 본 발명에 따른 가이드 장치(20)의 모든 실시예들에 유리하게 적합할 수 있다.

가이드 장치(20)는 유리하게는 로봇 암(10)의 제어 유닛에 연결되는 광학 네비게이션 시스템(도면에 미도시)을 포함할 수 있다. 상기 광학 네비게이션 시스템이 전송한 정보에 기초하여 제어 유닛은 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)의 상대적 위치를 구한다.

제어 유닛은 로봇 암(10)의 움직임, 그리고 이에 따른 니들 가이드(22)의 움직임을 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)의 상대적 위치의 함수로 제어하도록 구성된다.

광학 네비게이션 시스템은 예를 들어 반사형 표면을 갖는 구체와 같은 기준 광학 소자들을 포함한다.

이들 구체는 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40) 각각의 상단부(31, 41)에서 뻗어 나온 가지들에 의해 유지된다.

광학 네비게이션 시스템은 또한 각 기준 광학 소자의 공간 내 위치와 관련된 정보를 제어 유닛에 전송하는 판독 모듈을 포함한다.

더 구체적으로 제1 죠오(30)는 개별 기준 광학 소자를 포함하고, 더 구체적으로 제2 죠오(40)는 적어도 한 쌍의 기준 광학 소자를 포함한다. 이러한 기준 광학 소자 쌍은 공통 가지에서 뻗어 나온 한 쌍의 가지에 의해 유지되며 이를 통해 이동 죠오(40)에 고정된다.

판독 모듈이 수신한 정보에 기초하여, 제어 유닛은 개별 기준 광학 소자에 대한 한 쌍의 기준 광학 소자의 위치를 구하고 그로부터 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)의 상대적 위치를 도출할 수 있다.

제어 유닛은 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)가 가이드 위치에 있다고 판단되면 로봇 암(10)의 움직임을 막도록 구성된다. 따라서 가이드 덕트(23)의 위치를 수정할 수 없게 되고, 결과적으로는 상기 덕트에 삽입된 니들의 평행이동 축을 변위시키거나 니들을 가이드로부터 측방향으로 해제하는 것도 할 수 없게 된다.

이러한 특징은 의료 수술 동안 가이드 장치(20)의 위치, 그리고 이에 따른 가이드 덕트(23)의 위치를 보존할 수 있게 하여, 환자의 표적 신체 부위로 니들을 정확하게 삽입하도록 보장한다.

또한 이러한 특징은 니들 가이드(22)에 삽입된 니들의 움직임에 의해 쉽게 야기될 수 있는 사고를 피할 수 있게 한다.

제어 유닛은 또한 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)가 결합해제 위치에 있다고 판단되면 로봇 암(10)의 이동을 허용하도록 구성된다. 그러면 상기 로봇 암(10)을 환자의 표적 신체 부위의 측방향으로 이동시켜, 가이드 장치(20)와의 접촉을 피하면서 니들을 니들 가이드(22)로부터 결합해제 할 수 있게 된다. 이에 따라 니들은 결합해제 시 부동 상태를 유지하게 된다.

이러한 특징은 표적 신체 부위에 삽입된 니들의 움직임에 의해 야기될 수 있는 사고를 피할 수 있게 한다.

더 보편적으로 말하자면, 위에서 고려된 본 발명의 실시예들 및 응용예들은 비제한적인 예로 설명된 것으로, 다른 변형예들도 구상할 수 있음을 주목해야 한다.

Claims (22)

1. 의료 보조 로봇 암(10)의 단부에 고정되도록 구성되며 니들 가이드(22)를 지지하는 툴 홀더(21)를 포함하는, 니들 가이드 장치(20)로서,
   니들 가이드(22)는 각자 홈(35, 45)을 갖는 제1 죠오(jaw)(30) 및 제2 죠오(40)를 포함하며, 이에 따른 2개의 홈들은 평행한 종축을 따라 뻗어 있고, 상기 제1 죠오(30)와 상기 제2 죠오(40)는 "가이드 위치"로 지칭되는 위치와 "결합해제 위치"로 지칭되는 위치 사이에서 서로에 대해 회전 이동 가능하게 툴 홀더에 의해 지지되되, 상기 가이드 위치는 홈들(35, 45)이 서로 인접해 니들을 가이드하는 덕트(23)를 형성하는 위치이고, 상기 결합해제 위치는 홈들(35, 45)이 서로 이격되며 멀어지면서 니들 측방향 결합해제 영역을 형성하는 위치인 것을 특징으로 하는, 니들 가이드 장치(20).
2. 제1항에 있어서,
   제1 죠오(30) 또는 제2 죠오(40)에는 죠오 조작을 위한 핸들(49)이 구비되어 있어, 핸들을 동작시켜 상기 제1 죠오(30) 또는 상기 제2 죠오(40)를 종용하여 나머지 죠오(30; 40)에 대해 이동시키는 것인, 니들 가이드 장치(20).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   툴 홀더(21)는, 2개의 단부 개구 사이로 종방향으로 이어져 있으며 니들 가이드(22)가 결합되는 하우징(210)을 포함하고,
   상기 툴 홀더(21)에는 하우징(210)의 종축에 평행한 축을 따라 상기 단부 개구들 중 한 개구에서 다른 개구까지 이어지는 축방향 관통 개구(214)가 마련되어 있으며, 상기 축방향 관통 개구(214)는 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)가 결합해제 위치에 있을 때 측방향 결합해제 영역을 향하는 것인, 니들 가이드 장치(20).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)는 각각 고정 죠오(30) 및 이동 죠오(40)로 형성되는 것인, 니들 가이드 장치(20).
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   고정 죠오(30)는 하우징(210)에 결합되며, 상기 고정 죠오(30)와 상기 하우징(210)의 각자 대향면에는 상기 고정 죠오(30)가 툴 홀더(21)에 대해 회전하지 못하게 고정시키기 위해 서로 협동 작용하는 중첩 요소들(nesting elements)(50)이 마련되어 있는, 니들 가이드 장치(20).
6. 제5항에 있어서,
   중첩 요소들(50)은,
   - 고정 죠오(30)의 "외부면"으로 지칭되는 표면 상에 종방향으로 뻗어 있는 릴리프, 및
   - 하우징(210)의 "내벽"(213)으로 지칭되는 표면 상에 종방향으로 뻗어 있는 릴리프
   를 포함하는, 각각 상보적 형상의 릴리프들로 형성되는 것을 특징으로 하는, 니들 가이드 장치(20).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   제1 죠오(30)와 제2 죠오(40)는 착탈식으로 서로에 고정되며, 툴 홀더(21)의 하우징(210)에 착탈식으로 결합되는 것인, 니들 가이드 장치(20).
8. 제4항에 있어서,
   고정 죠오(30)는 툴 홀더(21)와 일체로 형성되는 것인, 니들 가이드 장치(20).
9. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   툴 홀더(21)는 하우징(210)에 대해 반경방향으로 뻗어 있는 관통 개구(24)를 포함하며, 상기 관통 개구를 통과해 조작 핸들(49)이 신장되고, 상기 개구(24)는 조작 핸들(49)을 가이드하는 경로를 형성하는 것인, 니들 가이드 장치(20).
10. 제9항에 있어서,
    개구(24)는 하우징(210)에 대해 축방향으로 뻗어 있는 부분을 포함하며, 상기 부분은 상기 하우징(210)의 단부 개구들 중 하나와 동일 평면상에 있는, "상면"(211)으로 지칭되는, 툴 홀더(21)의 표면 위로 개방되는 것인, 니들 가이드 장치(20).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)는 각각 축방향 숄더(36, 46)를 포함하며, 축방향 숄더들(36, 46)은 서로 협동 작용하도록 상보적 프로파일을 갖는 것인, 니들 가이드 장치(20).
12. 제11항에 있어서,
    제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)는 로드(60)에 의해 착탈식으로 상호 연결되되, 상기 로드는 제1 죠오(30) 또는 제2 죠오(40) 중 어느 하나에서 제1 죠오 또는 제2 죠오 중 다른 하나(30; 40)의 축방향 숄더(46)에 형성된 축방향 하우징(47)을 통과해 종방향으로 신장되는 것인, 니들 가이드 장치(20).
13. 제7항에 있어서,
    홈들(35, 45) 중 하나에 수용되고 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)가 가이드 위치에 있을 때 가이드 덕트(23)를 통과해 이동하는 니들의 주행 길이를 측정하도록 구성된 센서
    를 포함하는, 니들 가이드 장치(20).
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    니들 가이드(22)는 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)에 연결된 이동 전달 부재(70)를 포함하여, 상기 제1 죠오(30) 및 상기 제2 죠오(40)의 서로에 대한 각이동을 동기화하는 것인, 니들 가이드 장치(20).
15. 제14항에 있어서,
    제1 죠오(30) 또는 제2 죠오(40) 중 적어도 하나에 맞대어 배치되어 각자의 가이드 위치 쪽으로 회전되도록 죠오들(30, 40)을 종용하는 탄성 부재(71)를 포함하는, 니들 가이드 장치(20).
16. 제1항, 제2항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40) 각각은 홈들(35, 45)과 같은 높이에 적어도 하나의 톱니부(37, 57)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 톱니부(37, 57)는 니들 가이드(22)가 가이드 위치에 있을 때 서로 관통(interpenetrate)하도록 구성되는 것인, 니들 가이드 장치(20).
17. 제16항에 있어서,
    홈들(35, 45)이 V자형 단면을 갖는 것인, 니들 가이드 장치(20).
18. 제1항, 제2항 및 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    니들 가이드(22)를 가이드 위치에 로킹하기 위한 기구(80)를 포함하되, 이러한 로킹 기구(80)는 제1 죠오(30) 또는 제2 죠오(40)가 기정된 각위치를 넘어 피봇 이동하는 경우 제1 죠오 또는 제2 죠오의 회전을 멈추어 움직이지 못하게 하도록 구성되는 것인, 니들 가이드 장치(20).
19. 제2항 또는 제18항에 있어서,
    로킹 기구(80)는:
    - 조작 핸들(49)을 제1 죠오(30) 또는 제2 죠오(40)에 연결하고 상기 조작 핸들이 두 최종 각위치(extreme angular positions) 사이에서 상기 죠오에 대해 1도의 회전 자유도를 갖도록 허용하는 피봇 연결부,
    - 조작 핸들(49)에서 툴 홀더(21) 쪽으로 뻗어 있는 립(81), 및
    - 상기 조작 핸들을 종용하여 최종 각위치들 중 하나 쪽으로 회전시킴으로써, 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)가 가이드 위치에 있을 때 립(81)이 툴 홀더(21)의 접촉면(215)에 지탱되도록 하는 탄성 부재(82)
    를 포함하는 것인, 니들 가이드 장치(20).
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40) 각각에 기계적으로 연결된 기준 광학 소자들과 각각의 기준 광학 소자의 위치를 구하는 판독 모듈을 포함한, 광학 내비게이션 시스템을 포함하되,
    상기 광학 내비게이션 시스템은 제어 유닛에 연결되도록 구성되며, 상기 제어 유닛은 상기 광학 네비게이션 시스템이 전송한, 광학 소자들의 위치와 관련된 정보에 기초하여 상기 제1 죠오(30)와 상기 제2 죠오(40)의 위치를 구하도록 구성된 것인, 니들 가이드 장치(20).
21. 단부들 중 하나에 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 니들 가이드 장치(20)를 포함한 로봇 암(10)으로서,
    상기 로봇 암(10)은 니들 가이드 장치(20)의 광학 내비게이션 시스템으로부터 제1 죠오(30) 또는 제2 죠오(40)의 위치와 관련된 정보를 수신하도록 구성된 제어 유닛을 포함하되, 상기 제어 유닛은 상기 죠오(30; 40)의 위치를 구하고, 이렇게 구한 상기 죠오(30; 40)의 위치에 따라 정해진 한 위치에 로봇 암(10)을 배치할 것을 명령하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 암(10).
22. 제21항에 있어서,
    제어 유닛은,
    - 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)가 가이드 위치에 있다고 판단되면 로봇 암(10)의 모든 움직임을 막도록 구성되고,
    - 제1 죠오(30) 및 제2 죠오(40)가 결합해제 위치에 있다고 판단되면 로봇 암(10)의 이동을 허용하도록 구성되는 것인 로봇 암(10).

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