KR20220081887A

KR20220081887A - 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20220081887A
Application number: KR1020210127486A
Authority: KR
Inventors: 이정주; 김희진; 장동규; 강동훈
Original assignee: 주식회사 리브스메드
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-06-16
Also published as: US20220175408A1; US11426188B2; KR102308214B1; US20220354523A1

Abstract

본 발명은 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 및 그 제조 방법에 있어서, 핀(회전축)과 풀리에 걸리는 하중이 적절히 분산되어 풀리의 회전이 원활하게 이루어지는 동시에 전체적인 내구성이 향상된 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 및 그 제조 방법 {End tool for Surgical instrument and manufacturing method thereof}

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기기를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히, 수술 부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제를 야기한다. 따라서 최근에는 피부에 소정의 구멍을 형성하여 의료 기기, 예를 들면, 복강경, 수술용 인스트루먼트, 미세수술용 현미경 등 만을 삽입하여 수행하는 수술 또는 로봇(robot)을 사용한 수술이 대안으로서 각광받고 있다.

수술용 인스트루먼트는 피부에 천공된 구멍을 통과하는 샤프트의 일단에 구비된 엔드 툴을, 소정의 구동부를 사용하여 의사가 직접 손으로 조작하거나 로봇 암을 사용하여 조작함으로써 수술 부위를 수술하기 위한 도구이다. 수술용 인스트루먼트에 구비된 엔드 툴 소정의 구조를 통한 회전 동작, 집게 동작(gripping), 절단 동작(cutting) 등을 수행한다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 및 그 제조 방법에 있어서, 핀(회전축)과 풀리에 걸리는 하중이 적절히 분산되어 풀리의 회전이 원활하게 이루어지는 동시에 전체적인 내구성이 향상된 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 조(jaw); 내부에 상기 하나 이상의 조(jaw)의 회전 중심이 되는 제1 축이 결합된 엔드 툴 허브; 상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브; 상기 피치 허브에 결합되며, 상기 피치 허브 내에서 회전 가능하게 형성되는 하나 이상의 핀 어셈블리;를 포함하고, 상기 핀 어셈블리는, 환형으로 형성되어 내부에 중공부가 형성되는 풀리; 상기 풀리의 상기 중공부에 삽입되며 회전축 역할을 수행하는 핀; 상기 풀리의 내주면과 상기 핀 사이에 배치되는 복수 개의 마찰 저감 부재들;을 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 마찰 저감 부재들과 상기 핀의 외주면이 직접 접촉할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 핀 어셈블리는 서로 마주보도록 배치된 두 개의 상기 풀리인 제1 외측 풀리와 제2 외측 풀리를 포함하며, 상기 제1 외측 풀리의 내측에 배치되는 제1 내측 풀리와, 상기 제2 외측 풀리의 내측에 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 외측 풀리, 상기 제1 내측 풀리, 상기 제2 내측 풀리 및 상기 제2 외측 풀리가 상기 핀에 차례로 끼워질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 내측 풀리와 상기 제2 내측 풀리 사이에 스페이서가 추가로 개재될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 내측 풀리와 상기 제2 내측 풀리 사이에 상기 엔드 툴 허브가 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 외측 풀리와 상기 제2 외측 풀리 내에 상기 마찰 저감 부재들이 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 내측 풀리와 상기 제2 내측 풀리 내에 상기 마찰 저감 부재들이 배치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 풀리의 내주면에는 상기 각각의 마찰 저감 부재와 대응되는 형상의 그루브가 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 풀리의 내주면에 형성된 상기 그루브의 반경이 상기 마찰 저감 부재의 반경보다 크거나 같게 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 그루브 내에 상기 각각의 마찰 저감 부재의 적어도 일부가 수용됨으로써, 상기 마찰 저감 부재가 상기 풀리로부터 탈거되지 아니할 수 있다.

본 발명에 있어서, 환형으로 형성되고, 본체에는 각각의 상기 마찰 저감 부재의 적어도 일부와 대응되는 형상으로 형성되는 마찰 저감 부재 수용부가 하나 이상 형성된 리테이너를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 각각의 마찰 저감 부재 수용부에 각각의 마찰 저감 부재가 끼워짐으로써, 상기 마찰 저감 부재가 상기 풀리로부터 탈거되지 아니할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 마찰 저감 부재는 볼(ball)일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 마찰 저감 부재는 롤러(roller)일 수 있다.

다른 측면에 따른 본 발명은 제1 외측 풀리가 배치되는 단계; 상기 제1 외측 풀리 내에 복수 개의 마찰 저감 부재들이 배치되는 단계; 상기 복수 개의 마찰 저감 부재들 사이로 제1 교체 핀이 끼워지는 단계; 제1 내측 풀리가 상기 제1 교체 핀에 끼워지는 단계; 제2 내측 풀리가 상기 제1 교체 핀에 끼워지는 단계; 제2 외측 풀리가 배치되는 단계; 상기 제2 외측 풀리 내에 복수 개의 마찰 저감 부재들이 배치되는 단계; 상기 복수 개의 마찰 저감 부재들 사이로 제2 교체 핀이 끼워지는 단계; 상기 제2 교체 핀에 끼워진 제2 외측 풀리와 복수 개의 마찰 저감 부재들을 상기 제1 교체 핀으로 옮겨 끼워서, 핀 어셈블리를 형성하는 단계;를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 외측 풀리의 내주면에는 상기 각각의 마찰 저감 부재와 대응되는 형상의 그루브가 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 외측 풀리 내에 복수 개의 마찰 저감 부재들이 배치되는 단계 이후에, 환형으로 형성되고, 본체에는 각각의 상기 마찰 저감 부재의 적어도 일부와 대응되는 형상으로 형성되는 마찰 저감 부재 수용부가 하나 이상 형성된 리테이너가, 상기 복수 개의 마찰 저감 부재들에 끼워지는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 핀 어셈블리를 형성하는 단계 이후에, 상기 제1 교체 핀에 차례로 끼워진 제1 외측 풀리, 제1 내측 풀리, 제2 내측 풀리, 제2 외측 풀리가 전체적으로 피치 허브에 끼워지는 단계; 핀이 상기 제1 교체 핀을 대체하는 단계; 상기 핀의 일 단부를 코킹하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 볼 베어링과 유사하게 풀리와 핀(회전축) 사이에 복수 개의 마찰 저감 부재들이 배치되어, 핀(회전축) 및 풀리에 걸리는 하중이 적절히 분산됨으로써, 풀리의 회전이 원활하게 이루어지는 동시에 전체적인 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 별도의 내륜을 구비하지 않으므로 부품 수 및 제조 비용이 감소하며, 나아가 내륜의 폭 만큼의 내부 공간을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1a는 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1b는 요 동작 개념도이다.
도 1c는 다른 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1d는 요 동작 개념도이다.
도 1e는 본 발명에 따른 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1f는 요 동작 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다
도 4 및 도 5는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 평면도이다.
도 7 및 도 8은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 측면도이다.
도 11은 도 9의 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)에 마찰 저감 부재들(128B)이 배치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다.
도 13은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 4번핀 어셈블리(128)를 나타내는 사시도이다.
도 14는 도 13의 4번핀 어셈블리(128)의 정면도이다.
도 15는 도 14의 B-B 선을 따라 취한 단면도이다.
도 16 내지 도 26은 4번핀 어셈블리(128)의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 27 내지 도 31은 4번핀 어셈블리(128)가 피치 허브(124)에 결합되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 32는 본 발명의 핀 어셈블리의 제2 실시예의 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)를 나타내는 사시도이다.
도 33은 본 발명의 핀 어셈블리의 제2 실시예의 4번핀 제1 리테이너(2281R)를 나타내는 사시도이다.
도 34는 도 32의 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)에 마찰 저감 부재들(228B)과 리테이너(228R)가 배치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 35는 본 발명의 핀 어셈블리의 제2 실시예의 엔드 툴의 4번핀 어셈블리(228)를 나타내는 사시도이다.
도 36은 도 35의 4번핀 어셈블리(228)의 정면도이다.
도 37은 도 36에서 일부 구성요소를 점선 처리한 도면이다.
도 38은 본 발명의 제3 실시예의 4번핀 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 39는 도 38의 4번핀 어셈블리의 단면도이다.
도 40은 본 발명의 제4 실시예의 4번핀 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 41은 도 40의 4번핀 어셈블리의 단면도이다.
도 42는 본 발명의 제5 실시예의 4번핀 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 43은 도 42의 4번핀 어셈블리의 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이에 대해 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 각 실시예가 독립적으로 해석되거나 실시되어야 하는 것은 아니며, 각 실시예에서 설명되는 기술적 사상들이 개별적으로 설명되는 다른 실시예에 조합되어 해석되거나 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 수술용 인스트루먼트는 피치, 요, 액츄에이션 동작 중 적어도 어느 하나 이상의 동작에 대해서, 조작부를 어느 일 방향으로 회전시키면, 엔드 툴이 조작부의 조작 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하는 것을 일 특징으로 한다.

도 1a는 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1b는 요 동작 개념도이다.

도 1a를 참조하면, 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120a)은 엔드 툴의 회전 중심(121a)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110a)는 조작부의 회전 중심(111a)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110a)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 시계 방향으로 회전하고, 조작부(120a)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 반시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 한편, 도 1b를 참조하면, 종래의 수술용 인스트루먼트의 요 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120a)은 엔드 툴의 회전 중심(121a)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110a)는 조작부의 회전 중심(111a)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110a)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 시계 방향으로 회전하고, 조작부(120a)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120a) 또한 반시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 이 경우, 사용자의 좌우 방향이라는 관점에서 보았을 때, 사용자가 조작부(110a)를 왼쪽으로 움직이면 엔드 툴(120a)은 오른쪽으로 움직이고, 사용자가 조작부(110a)를 오른쪽으로 움직이면 엔드 툴(120a)은 왼쪽으로 움직이게 된다. 결과적으로, 사용자의 조작 방향과 엔드 툴의 동작 방향이 반대가 됨으로써, 사용자로 하여금 착오를 유발할 수 있고, 사용자의 조작이 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.

도 1c는 다른 종래의 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 개념도이고, 도 1d는 요 동작 개념도이다.

도 1c를 참조하면, 종래의 수술용 인스트루먼트 중 일부는 미러 대칭 형태로 형성되어, 피치 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120b)은 엔드 툴의 회전 중심(121b)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110b)는 조작부의 회전 중심(111b)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110b)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 반시계 방향으로 회전하고, 조작부(110b)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 이 경우, 조작부와 엔드 툴의 회전 방향이라는 관점에서 보았을 때, 사용자가 조작부(110b)를 회전시키는 회전 방향과 그에 따른 엔드 툴(120b)의 회전 방향은 서로 반대가 된다. 결과적으로 사용자에게 조작 방향의 혼란을 가져올 수 있으며, 관절의 동작이 직관적이지 않으며, 실수를 유발할 수 있다는 문제점이 존재하였다. 또한, 도 1d를 참조하면, 요 동작을 수행함에 있어, 엔드 툴(120b)은 엔드 툴의 회전 중심(121b)보다 앞쪽에 형성되고, 조작부(110b)는 조작부의 회전 중심(111b)보다 뒤쪽에 형성된 상태에서, 조작부(110b)를 시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 반시계 방향으로 회전하고, 조작부(110b)를 반시계 방향으로 회전시키면 엔드 툴(120b)은 시계 방향으로 회전하도록 형성된다. 이 경우, 조작부와 엔드 툴의 회전 방향이라는 관점에서 보았을 때, 사용자가 조작부(110b)를 회전시키는 회전 방향과 그에 따른 엔드 툴(120b)의 회전 방향은 서로 반대가 된다. 결과적으로 사용자에게 조작 방향의 혼란을 가져올 수 있으며, 관절의 동작이 직관적이지 않으며, 실수를 유발할 수 있다는 문제점이 존재하였다. 이렇게 종래의 수술용 인스트루먼트의 사용자의 피치 또는 요 조작에 있어서, 사용자의 조작 방향과 엔드 툴의 동작 방향이 회전 방향의 관점 또는 좌우 방향의 관점 중 하나에 있어서는 서로 일치하지 않는다. 이는 종래의 수술용 인스트루먼트의 관절 구성에 있어서 엔드 툴과 조작부의 구성이 서로 다르기 때문이다. 즉, 엔드 툴은 엔드 툴의 회전 중심보다 앞쪽에 형성된 데 반해, 조작부는 조작부의 회전 중심보다 뒤쪽에 형성되기 때문이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1e 및 도 1f에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 엔드 툴(120c)을 엔드 툴의 회전 중심(121c)보다 앞쪽에 형성하고, 조작부(110c) 또한 조작부의 회전 중심(111c)보다 앞쪽에 형성하여, 조작부(110c)와 엔드 툴(120c)의 동작이 직관적으로 일치하도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 이러한 특성을 달리 표현하면, 도 1a, 1b, 1c 및 도 1d와 같이 조작부가 자신의 관절에 대해 사용자 쪽으로 가까워지는(즉, 엔드 툴로부터 멀어지는) 구성의 기존 예와는 달리, 도 1e 및 도 1f에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 조작 과정의 어느 한 순간 이상에서는 조작부의 적어도 일부가 자신의 관절을 기준으로 (자신의 관절보다) 엔드 툴에 더 가까워질 수 있도록 형성되는 것이다.

이를 다르게 설명하면, 도 1a, 1b, 1c 및 도 1d와 같은 종래의 수술용 인스트루먼트의 경우에는 엔드 툴이 자신의 회전 중심보다 앞쪽에 위치하는데 반해 조작부는 자신의 회전 중심보다 뒤쪽에 형성되어, 앞쪽이 고정된 상태에서 뒤쪽을 움직이는 조작부의 동작을 통해 뒤쪽이 고정된 상태에서 앞쪽이 움직이는 엔드 툴을 움직이게 되므로, 구조상 직관적으로 일치하지 않는 구조이다. 이로 인해, 조작부의 조작과 엔드 툴의 동작에 있어서 좌우 방향의 관점 또는 회전 방향의 관점에 있어서 불일치가 발생하고 사용자에게 혼란을 가져올 수 있으며, 조작부의 조작을 직관적으로 신속히 수행하기 힘들게 되고 실수를 유발할 수 있다는 문제점이 존재하였다. 이에 반해 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 엔드 툴과 조작부 모두 뒤쪽에 형성된 회전 중심을 기준으로 움직이기 때문에 구조상 직관적으로 동작이 서로 일치한다고 할 수 있는 것이다. 다르게 설명하면, 엔드 툴의 움직이는 부분이 뒤 쪽에 형성된 회전 중심을 기준으로 움직이는 것과 같이, 조작부의 움직이는 부분도 뒤 쪽에 형성된 해당 회전 중심을 기준으로 움직이기 때문에, 구조상 직관적으로 동작이 서로 일치한다고 할 수 있다. 이로 인해 사용자는 엔드 툴 방향의 조종을 직관적으로 신속히 수행할 수 있으며, 실수가 유발될 가능성이 현저히 줄어드는 장점이 있다. 이하에서는 이러한 기능을 가능하게 하는 구체적인 메커니즘에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 측면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110), 엔드 툴(end tool)(120), 동력 전달부(130), 연결부(140) 및 손고리(150)를 포함한다.

여기서, 연결부(140)는 속이 빈 샤프트(shaft) 형상으로 형성되어, 그 내부에 하나 이상의 와이어(후술함) 들이 수용될 수 있으며, 그 일 단부에는 조작부(110)가 결합되고, 타 단부에는 엔드 툴(120)이 결합되어, 조작부(110)와 엔드 툴(end tool)(120)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 연결부(140)는 조작부(110) 측에 절곡부(141)가 형성되어 있는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같이 연결부(140)의 조작부(110) 측 단부가 절곡되어 형성됨으로써, 피치 조작부(111)와 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 엔드 툴(120)의 연장선상에 형성되거나 또는 연장선에 인접하게 형성된다. 이를 다른 측면으로 표현하면, 절곡부(141)가 형성하는 오목부 내에 피치 조작부(111) 및 요 조작부(112)의 적어도 일부가 수용된다고 기술할 수도 있을 것이다. 이와 같은 절곡부(141)의 형상에 의해 조작부(110)와 엔드 툴(120)의 형상 및 동작이 더욱 직관적으로 일치할 수 있다.

한편, 절곡부(141)가 형성되는 평면은 피치 평면, 즉 도 2의 XZ 평면과 실질적으로 동일한 평면일 수 있다. 이와 같이, 절곡부(141)가 XZ 평면과 실질적으로 동일한 평면 상에 형성됨으로써 조작부 간의 간섭이 감소할 수 있다. 물론, 엔드 툴과 조작부의 직관적인 동작을 위해, XZ 평면 뿐 아니라 다른 형태의 구성도 가능할 것이다.

조작부(110)는 연결부(140)의 일 단부에 형성되며, 의사가 직접 조종할 수 있는 인터페이스, 예를 들면, 집게 형상, 스틱 형상, 레버 형상 등으로 구비되며, 이를 의사가 조종하면, 해당 인터페이스에 연결되며 수술 환자의 체내로 삽입되는 엔드 툴(120)이 소정의 작동을 함으로써 수술을 수행하게 된다. 여기서, 도 2에는 조작부(110)가 손가락을 끼운 상태에서 회전시킬 수 있는 손잡이 형상으로 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 엔드 툴(120)과 연결되어 엔드 툴(120)을 조작할 수 있는 다양한 형태의 조작부가 가능하다 할 것이다.

엔드 툴(120)은 연결부(140)의 타 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행한다. 이와 같은 엔드 툴(120)의 일 예로써, 도 2에 도시된 바와 같이 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw)(121)(122)가 사용될 수 있다. 다만 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 수술을 위한 다양한 장치들이 엔드 툴(120)로 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 외팔이 소작기와 같은 구성도 엔드 툴로써 사용될 수 있을 것이다. 이와 같은 엔드 툴(120)은 조작부(110)와 동력 전달부(130)에 의해 연결되어, 조작부(110)의 구동력을 동력 전달부(130)를 통해 전달받음으로써, 그립(grip), 절단(cutting), 봉합(suturing) 동작 등 수술에 필요한 동작을 수행하게 된다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 엔드 툴(120)은 적어도 두 개 이상의 방향으로 회전 가능하도록 형성되며, 예를 들어 엔드 툴(120)은 도 2의 Y축을 중심으로 피치(pitch) 운동을 수행하는 동시에, 도 2의 Z축을 중심으로 요(yaw) 운동 및 액츄에이션(actuation) 운동을 수행하도록 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명에서 사용되는 피치(pitch)와 요(yaw)와 액츄에이션(actuation) 동작 각각에 대해 정의하면 다음과 같다.

먼저, 피치(pitch) 동작은 엔드 툴(120)이 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)에 대해서 상하 방향으로 회전하는 운동, 즉 도 2의 Y축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)으로 연결부(140)로부터 연장 형성되어 있는 엔드 툴(120)이 연결부(140)에 대해 Y축을 중심으로 상하로 회전하는 운동을 의미한다. 다음으로, 요(yaw) 동작은 엔드 툴(120)이 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)에 대해서 좌우 방향으로 회전하는 동작, 즉 도 2의 Z축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(140)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)으로 연결부(140)로부터 연장 형성되어 있는 엔드 툴(120)이 연결부(140)에 대해 Z축을 중심으로 좌우로 회전하는 운동을 의미한다. 즉, 엔드 툴(120)에 형성된 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 Z축을 중심으로 서로 동일한 방향으로 회전하는 운동을 의미한다. 한편, 액츄에이션(actuation) 동작은 엔드 툴(120)이 요(yaw) 동작과 동일한 회전축을 중심으로 회전하되, 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 서로 반대 방향으로 회전하면서 조(jaw)가 오므라들거나 벌어지는 동작을 의미한다. 즉, 엔드 툴(120)에 형성된 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 Z축을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하는 운동을 의미한다.

동력 전달부(130)는 조작부(110)와 엔드 툴(120)을 연결하여, 조작부(110)의 구동력을 엔드 툴(120)에 전달하는 역할을 수행하며, 다수 개의 와이어, 풀리, 링크, 마디, 기어 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에서, 동력 전달부(130)는 피치 와이어(130P), 제1 조 와이어(130J1), 제2 조 와이어(130J2)를 포함할 수 있다.

손고리(150)는 제1 손고리(151)와 제2 손고리(152)를 포함하며, 각각의 손고리들(151)(152)은 고정 고리부(153)와 가변 고리부(154)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(1)는 사용자의 손가락 굵기에 맞게 고리부 내의 홀의 크기를 조절할 수 있는 가변 고리부(154)를 구비하여, 사용자의 손가락이 손고리(150)에 맞춤 내지는 밀착 결합되도록 하여 사용자 조작 편의성을 향상시키는 것을 일 특징으로 한다. 이에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명한다.

이하에서는 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110), 엔드 툴(120), 동력 전달부(130) 등에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.

(엔드 툴)

도 4 및 도 5는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 평면도이다.

도 4, 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(end tool)(120)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw)(121)(122), 즉 제1 조(121)와 제2 조(122)를 구비한다. 또한, 엔드 툴(120)은 제1 조(jaw)(121)의 회전 운동과 관련된 1번핀 제1 조 풀리(1251), 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 4번핀 제1 외측 풀리(1281out) 및 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)를 구비한다. 또한, 제2 조(jaw)(122)의 회전 운동과 관련된 1번핀 제2 조 풀리(1252), 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in), 4번핀 제2 외측 풀리(1282out), 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)를 포함한다. 여기서, 엔드 툴 허브(123) 내에 배치된 제1 조(121), 1번핀 제1 조 풀리(1251), 제2 조(122), 1번핀 제2 조 풀리(1252)와, 엔드 툴 허브(123)와 축 결합된 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in)는 모두 3번핀(127A)을 중심으로 회전하도록 형성될 수 있다.

한편, 엔드 툴(120)과 결합하는 연결부(140)의 일 단부에는 피치 허브(124)가 형성된다. 그리고, 상술한 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 4번핀 제1 외측 풀리(1281out), 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와, 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in), 4번핀 제2 외측 풀리(1282out), 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)는 피치 허브(124) 내에 배치된다.

여기서, 도면에는 마주보고 있는 풀리들이 서로 평행하게 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각각의 풀리들이 엔드 툴의 구성에 적합한 위치 및 크기로 다양하게 형성될 수 있다 할 것이다.

1번핀 제1 조 풀리(1251) 및 1번핀 제2 조 풀리(1252)는 서로 마주보도록 형성되며, 1번핀(125A)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 여기서, 1번핀 제1 조 풀리(1251)에는 제1 조(jaw)(121)가 고정 결합되어서 1번핀 제1 조 풀리(1251)와 함께 회전하며, 1번핀 제2 조 풀리(1252)에는 제2 조(jaw)(122)가 고정 결합되어서 1번핀 제2 조 풀리(1252)와 함께 회전할 수 있다. 1번핀 제1 조 풀리(1251) 및 1번핀 제2 조 풀리(1252)의 회전에 따라 엔드 툴(end tool)(120)의 요 동작 및 액츄에이션 동작이 수행된다. 즉, 1번핀 제1 조 풀리(1251) 및 1번핀 제2 조 풀리(1252)가 같은 방향으로 회전하면 요 동작이 수행되는 것이고, 1번핀 제1 조 풀리(1251) 및 1번핀 제2 조 풀리(1252)가 서로 반대 방향으로 회전하면 액츄에이션 동작이 수행되는 것이다.

한편, 1번핀 제1 조 풀리(1251) 및 1번핀 제2 조 풀리(1252)의 일 측에는 보조 풀리인 2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)가 추가로 구비될 수 있으며, 이와 같은 보조 풀리들은 2번핀(126A)을 중심으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서 도면에는 2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)가 하나의 2번핀(126A)을 중심으로 회전하는 것으로 형성되어 있으나, 각각의 보조 풀리가 별도의 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성될 수 있음은 물론이다. 다시 말하면, 보조 풀리인 2번핀 제1 조 풀리(1261)는 1번핀 제1 조 풀리(1251)와 3번핀 제1 외측 풀리(1271out)/3번핀 제1 내측 풀리(1271in)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 보조 풀리인 2번핀 제2 조 풀리(1262)는 1번핀 제2 조 풀리(1252)와 3번핀 제2 외측 풀리(1272out)/3번핀 제2 내측 풀리(1272in)의 사이에 배치될 수 있다. 이와 같은 보조 풀리에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.

이하에서는 1번핀 제1 조 풀리(1251)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.

1번핀 제1 조 풀리(1251)의 일 측에는, 서로 마주보도록 3번핀 제1 외측 풀리(1271out) 및 3번핀 제1 내측 풀리(1271in)가 배치된다. 여기서, 3번핀 제1 외측 풀리(1271out) 및 3번핀 제1 내측 풀리(1271in)는 3번핀(127A)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 3번핀 제1 외측 풀리(1271out) 및 3번핀 제1 내측 풀리(1271in) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 4번핀 제1 외측 풀리(1281out) 및 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)가 배치된다. 여기서, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out) 및 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)는 4번핀(128A)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 4번핀 제1 외측 풀리(1281out) 및 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.

제1 조 와이어(130J1)는 4번핀 제1 외측 풀리(1281out), 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 1번핀 제1 조 풀리(1251), 2번핀 제1 조 풀리(1261), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 제1 조 와이어(130J1)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.

따라서, 제1 조 와이어(130J1)가 도 6의 화살표 J1R 쪽으로 당겨지면, 제1 조 와이어(130J1)가 4번핀 제1 내측 풀리(1281in), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 2번핀 제1 조 풀리(1261), 1번핀 제1 조 풀리(1251), 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)를 회전시키게 되며, 이때 1번핀 제1 조 풀리(1251)가 도 6의 화살표 R 방향으로 회전하면서 제1 조(jaw)(121)를 함께 회전시킨다.

반대로, 제1 조 와이어(130J1)가 도 6의 화살표 J1L 쪽으로 당겨지면, 제1 조 와이어(130J1)가 4번핀 제1 외측 풀리(1281out), 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 1번핀 제1 조 풀리(1251), 2번핀 제1 조 풀리(1261), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)를 회전시키게 되며, 이때 1번핀 제1 조 풀리(1251)가 도 6의 화살표 L 방향으로 회전하면서 제1 조(jaw)(121)를 함께 회전시킨다.

이하에서는 보조 풀리 역할을 수행하는 2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)는 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)와 접촉하여 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 배치 경로를 일정 정도 변경해줌으로써, 제1 조(121) 및 제2 조(122) 각각의 회전 반경을 확대시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)를 추가로 구비함으로써, 도 6에서 보았을 때 θ만큼 최대 회전 각도가 커지는 효과를 얻을 수 있다.

이는 엔드 툴(120)의 두 조가 L 방향으로 90° 만큼 함께 요 회전한 상태에서, 액츄에이션 동작을 위해 두 조가 벌어져야 하는 동작을 가능하게 해준다. 즉, 제2 조(122)가 도 6에서처럼 추가적인 각도(θ)만큼 회전할 수 있기 때문이다. 마찬가지로, 두 조가 R 방향으로 요 회전한 상태에서도 액츄에이션 동작이 가능하다. 다시 말하면, 2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)의 구성을 통해, 액츄에이션 동작이 가능한 요 회전의 범위를 확대할 수 있는 특징을 가진다.

상세히, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에서는 1번핀 제1 조 풀리(1251) 및 1번핀 제2 조 풀리(1252)의 일 측에 보조 풀리인 2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)를 추가로 배치하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 2번핀 제1 조 풀리(1261) 및 2번핀 제2 조 풀리(1262)를 배치하여, 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 배치 경로를 일정 정도 변경해줌으로써, 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)의 접선 방향을 변경시키고, 따라서 제2 조 와이어(130J2)와 1번핀 제2 조 풀리(1252)의 고정 결합부(129)가 도 6의 N 라인까지 회전할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 제2 조 와이어(130J2)와 1번핀 제2 조 풀리(1252)의 고정 결합부(129)는 1번핀 제2 조 풀리(1252)와 2번핀 제2 조 풀리(1262)의 공통 내접선 상에 위치할 때까지 회전 가능하게 된다. 마찬가지로, 제1 조 와이어(130J1)와 1번핀 제1 조 풀리(1251)의 고정 결합부(미도시)는 1번핀 제1 조 풀리(1251)와 2번핀 제1 조 풀리(1261)의 공통 내접선 상에 위치할 때까지 회전 가능하게 되어, R 방향으로 회전 범위가 확대될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 제1 조(121) 및 제2 조(122)의 회전 반경이 넓어짐으로써, 정상적인 개폐 액츄에이션 동작이 수행될 수 있는 요 동작 범위가 넓어지는 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 1번핀 제2 조 풀리(1252)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.

1번핀 제2 조 풀리(1252)의 일 측에는, 서로 마주보도록 3번핀 제2 외측 풀리(1272out) 및 3번핀 제2 내측 풀리(1272in)가 배치된다. 여기서, 3번핀 제2 외측 풀리(1272out) 및 3번핀 제2 내측 풀리(1272in)는 3번핀(127A)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 3번핀 제2 외측 풀리(1272out) 및 3번핀 제2 내측 풀리(1272in) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 4번핀 제2 외측 풀리(1282out) 및 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)가 배치된다. 여기서, 4번핀 제2 외측 풀리(1282out) 및 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)는 4번핀(128A)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in), 4번핀 제2 외측 풀리(1282out) 및 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.

제2 조 와이어(130J2)는 4번핀 제2 외측 풀리(1282out), 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 1번핀 제2 조 풀리(1252), 2번핀 제2 조 풀리(1262), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in), 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 제2 조 와이어(130J2)가 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.

따라서, 제2 조 와이어(130J2)가 도 6의 화살표 J2R 쪽으로 당겨지면, 제2 조 와이어(130J2)가 4번핀 제2 외측 풀리(1282out), 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 1번핀 제2 조 풀리(1252), 2번핀 제2 조 풀리(1262), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in), 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)를 회전시키게 되며, 이때 1번핀 제2 조 풀리(1252)가 도 6의 화살표 R 방향으로 회전하면서 제2 조(jaw)(122)를 함께 회전시킨다.

반대로, 제2 조 와이어(130J2)가 도 6의 화살표 J2L 쪽으로 당겨지면, 제2 조 와이어(130J2)가 4번핀 제2 내측 풀리(1282in), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in), 2번핀 제2 조 풀리(1262), 1번핀 제2 조 풀리(1252), 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)를 회전시키게 되며, 이때 1번핀 제2 조 풀리(1252)가 도 6의 화살표 L 방향으로 회전하면서 제2 조(jaw)(122)를 함께 회전시킨다.

한편, 제1 조 와이어(130J1)의 일 단부는 도 6a의 화살표 J1R 쪽으로 당겨지고, 동시에 제1 조 와이어(130J1)의 타 단부는 도 6a의 화살표 J1L 쪽으로 당겨지면(즉 제1 조 와이어(130J1)의 양 단부가 모두 당겨지면), 도 5와 같이 제1 조 와이어(130J1)는 3번핀(127A)을 중심으로 회전할 수 있는 3번핀 제1 외측 풀리(1271out)와 3번핀 제1 내측 풀리(1271in)의 아래쪽으로 감겨 있기 때문에, 제1 조 와이어(130J1)가 고정 결합되어 있는 1번핀 제1 조 풀리(1251), 제1 조(121), 1번핀(125A), 엔드 툴 허브(123) 및 이와 연결된 제2 조(122) 등은 전체적으로 3번핀(127A)을 중심으로 반시계 방향으로 함께 회전하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(120)이 아래쪽으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다. 이 때, 제2 조(122) 및 이에 고정 결합된 제2 조 와이어(130J2)는 3번핀(127A)을 중심으로 회전할 수 있는 3번핀 제2 외측 풀리(1272out)와 3번핀 제2 내측 풀리(1272in)의 위쪽으로 감겨 있기 때문에, 제2 조 와이어(130J2)의 양단부는 각각 J2L, J2R의 반대방향으로 이동하게 된다.

반대로, 제2 조 와이어(130J2)의 일 단부는 도 6의 화살표 J2R 쪽으로 당겨지고, 동시에 제2 조 와이어(130J2)의 타 단부는 도 6의 화살표 J2L 쪽으로 당겨지면, 도 5와 같이 제2 조 와이어(130J2)는 3번핀(127A)을 중심으로 회전할 수 있는 3번핀 제2 외측 풀리(1272out)와 3번핀 제2 내측 풀리(1272in)의 위쪽으로 감겨 있기 때문에, 제2 조 와이어(130J2)가 고정 결합되어 있는 1번핀 제2 조 풀리(1252), 제2 조(122), 1번핀(125A), 엔드 툴 허브(123) 및 이와 연결된 제1 조(121) 등은 전체적으로 3번핀(127A)을 중심으로 시계 방향으로 함께 회전하게 되어, 결과적으로 엔드 툴(120)이 위쪽으로 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다. 이 때, 제1 조(121) 및 이에 고정 결합된 제1 조 와이어(130J1)는 3번핀(127A)을 중심으로 회전할 수 있는 3번핀 제1 외측 풀리(1271out)와 3번핀 제1 내측 풀리(1271in)의 아래쪽으로 감겨 있기 때문에, 제1 조 와이어(130J1)의 양단부는 각각 J1L, J1R의 반대방향으로 이동하게 된다.

한편, 본 발명의 수술용 인스트루먼트(100b)의 엔드 툴(120)은 피치 풀리(123P)를 더 구비하고, 조작부(110)는 피치 와이어 엔드 풀리(115P)를 더 구비하며, 동력 전달부(130)는 피치 와이어(130P)를 더 구비할 수 있다.

상세히, 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P)는 3번핀(127A)을 중심으로 회전 가능하며 엔드 툴 허브(123)에 고정 결합되도록 형성될 수 있다. 한편, 조작부의 피치 풀리는 피치 회전축을 중심으로 회전 가능하며 피치 조작부(미도시)에 고정 결합되도록 형성될 수 있다. 또한, 피치 와이어(130P)는 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P)와 조작부의 피치 풀리를 연결하는 역할을 수행할 수 있다.

따라서 사용자가 조작부(110)의 제1 손잡이(114)를 손으로 쥐고 있는 상태에서, 피치 회전축(1111)을 중심으로 제1 손잡이(114)를 회전시키면, 제1 손잡이(114)와 결합된 피치 풀리가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하며, 피치 풀리의 회전은 피치 와이어(130P)를 통해 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P)로 전달되어 피치 풀리(123P)도 함께 회전하게 되고, 결과적으로 엔드 툴(end tool)(120)이 회전하면서 피치 운동을 수행하게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 엔드 툴(120)의 피치 풀리(123P), 조작부(110)의 피치 와이어 엔드 풀리(115P) 및 동력 전달부(130)의 피치 와이어(130P)를 구비하여, 피치 조작부(111)의 피치 동작의 구동력이 보다 완벽하게 엔드 툴(120)에 전달되도록 함으로써, 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

(조작부)

도 7은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 조작부를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7을 뒤쪽에서 바라본 사시도이다.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)의 조작부(110)는 사용자가 파지할 수 있는 제1 손잡이(114)와, 엔드 툴(120)의 액츄에이션 운동을 제어하는 액츄에이션 조작부(113)와, 엔드 툴(120)의 요 운동을 제어하는 요 조작부(112)와, 엔드 툴(120)의 피치 운동을 제어하는 피치 조작부(111)를 포함한다. 또한, 조작부(110)는 손고리(150)를 더 포함한다.

먼저, 도 2의 수술용 인스트루먼트(100)의 사용 상태를 예시하면, 사용자는 손바닥으로 제1 손잡이(114)를 잡고 있는 상태에서 제1 손잡이(114)를 Y축(즉, 피치 회전축(1111))을 중심으로 회전시켜 피치 동작을 수행하고, 제1 손잡이(114)를 Z축(즉, 요 회전축(1121))을 중심으로 회전시켜 요 동작을 수행할 수 있다. 또한, 사용자는 엄지 손가락과 검지 손가락을 액츄에이션 조작부(113)의 일 단부에 형성되어 있는 손고리(150)에 끼워 넣은 상태에서 액츄에이션 조작부(113)를 회전하여 액츄에이션 동작을 수행할 수 있다.

여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110)를 연결부(140)에 대해 어느 일 방향으로 회전시키면, 엔드 툴(120)이 조작부(110)의 조작 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 조작부(110)의 제1 손잡이(114)를 어느 일 방향으로 회전하면 엔드 툴(120) 역시 상기 일 방향과 직관적으로 동일한 방향으로 회전하여 피치 운동 또는 요 운동을 수행하는 것이다. 여기서, 직관적으로 동일한 방향이라 함은, 조작부(110)를 파지하고 있는 사용자의 손가락의 이동 방향과 엔드 툴(120)의 말단부의 이동 방향이 실질적으로 동일한 방향을 이루는 것이라고 부연 설명할 수 있을 것이다. 물론, 여기서 동일한 방향이라 함은 3차원 좌표 상에서 완벽하게 일치하는 방향은 아닐 수 있으며, 예를 들어 사용자의 손가락이 왼쪽으로 이동하면 엔드 툴(120)의 말단부도 왼쪽으로 이동하고, 사용자의 손가락이 아래로 이동하면 엔드 툴(120)의 말단부도 아래로 이동하는 정도의 동일성이라고 이해할 수 있을 것이다.

그리고, 이를 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는, 조작부(110)와 엔드 툴(120)이 연결부(140)의 연장축(X축)에 수직인 평면을 기준으로 동일한 방향으로 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 도 2의 YZ 평면을 기준으로 보았을 때, 조작부(110)는 +X축 방향으로 연장 형성되어 있으며, 동시에 엔드 툴(120) 역시 +X축 방향으로 연장 형성되어 있는 것이다. 이를 다른 말로 표현하면, 연결부(140)의 일 단부에서의 엔드 툴(120)의 형성 방향과, 연결부(140)의 타 단부에서의 조작부(110)의 형성 방향이, YZ 평면을 기준으로 동일한 방향이라고 할 수도 있을 것이다. 또는 이를 다른 말로 표현하면, 조작부(110)가 이를 파지하는 사용자의 몸통으로부터 멀어지는 방향, 즉 엔드 툴(120)이 형성된 방향 쪽으로 형성되었다고 할 수도 있을 것이다. 즉, 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 위해 사용자가 파지하여 움직이게 되는 제1 손잡이(114), 액츄에이션 회전부(1132a, 1132b) 등은 각 동작을 수행하기 위해 움직이는 부분이 해당 동작을 위한 각 관절의 회전 중심 보다 +X축 방향으로 연장 형성되어 있다. 이를 통해, 엔드 툴(120)의 움직이는 부분이 해당 동작을 위한 각 관절의 회전 중심보다 +X축 방향으로 연장 형성되어 있는 것과 동일하게 조작부(110)를 구성할 수 있으며, 도 1을 통해 설명한 것처럼, 사용자의 조작 방향과 엔드 툴의 동작 방향이 회전 방향의 관점과 좌우 방향의 관점 둘 다 일치하게 되어, 결과적으로 직관적으로 동일한 조작이 가능할 수 있다.

상세히, 종래의 수술용 인스트루먼트의 경우, 사용자가 조작부를 조작하는 방향과 엔드 툴의 실제 작동 방향이 서로 상이하고 직관적으로 일치하지 않기 때문에, 수술자의 입장에서 직관적인 작동이 용이하지 않으며, 엔드 툴이 원하는 방향으로 움직이도록 숙련되는데 오랜 시간이 소요되며, 경우에 따라서는 오동작이 발생하여 환자에게 피해를 줄 수 있다는 문제점이 존재하였다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 조작부(110)의 조작 방향과 엔드 툴(120)의 작동 방향이 직관적으로 동일한 방향이 되도록 하며, 이를 위해 조작부(110)는 엔드 툴(120) 처럼, 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 위해 실제로 움직이게 되는 부분이 각 동작의 해당 관절의 회전 중심보다 +X축 방향으로 연장 형성되는 것을 일 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 손잡이(114)는 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 형성되며, 특히 사용자가 자신의 손바닥으로 제1 손잡이(114)를 감싸서 잡을 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고, 제1 손잡이(114) 상에는 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 형성되고, 요 조작부(112)의 일 측에는 피치 조작부(111)가 형성된다. 그리고, 피치 조작부(111)의 타 단부는 연결부(140)의 절곡부(141)에 연결된다.

액츄에이션 조작부(113)는 제1 액츄에이션 조작부(113a)와 제2 액츄에이션 조작부(113b)를 포함한다. 제1 액츄에이션 조작부(113a)는 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제1 액츄에이션 회전부(1132a), 제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제1 액츄에이션 기어(1134a)를 포함한다. 제2 액츄에이션 조작부(113b)는 제2 액츄에이션 회전축(1131b), 제2 액츄에이션 회전부(1132b), 제2 액츄에이션 풀리(113P2), 제2 액츄에이션 기어(1134b)를 포함한다. 여기서, 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 제2 액츄에이션 회전부(1132b)의 단부에는 손고리(151)(152)가 더 형성되어, 제2 손잡이로써 동작할 수 있다.

여기서 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 연결부(140)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(111) 또는 요 조작부(112)가 회전할 경우, 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 액츄에이션 조작부(113)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.

한편, 제1 액츄에이션 회전부(1132a), 제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제1 액츄에이션 기어(1134a)는 서로 고정 결합되어, 제1 액츄에이션 회전축(1131a)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1 액츄에이션 풀리(113P1)는 하나의 풀리로 구성될 수도 있고, 서로 고정 결합된 두 개의 풀리로 구성될 수 있다.

마찬가지로, 제2 액츄에이션 회전부(1132b), 제2 액츄에이션 풀리(113P2), 제2 액츄에이션 기어(1134b)는 서로 고정 결합되어, 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 중심으로 함께 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서, 제2 액츄에이션 풀리(113P2)는 하나의 풀리로 구성될 수도 있고, 서로 고정 결합된 두 개의 풀리로 구성될 수 있다.

여기서, 제1 액츄에이션 기어(1134a)와 제2 액츄에이션 기어(1134b)는 서로 맞물리도록 형성되어, 어느 일 측이 회전하면 서로 반대 방향으로 함께 회전하도록 형성될 수 있다.

요 조작부(112)는 요 회전축(1121)과, 제1 조 요 풀리(112P1)와, 제2 조 요 풀리(112P2)와, 요 프레임(yaw frame)(1123)을 포함할 수 있다. 또한, 요 조작부(112)는 제1 조 요 풀리(112P1)의 일 측에 형성된 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와, 제2 조 요 풀리(112P2)의 일 측에 형성된 제2 조 요 보조 풀리(112S2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 조 요 보조 풀리(112S1)와 제2 조 요 보조 풀리(112S2)는 후술할 피치 프레임(1113)에 결합될 수 있다.

여기서, 도면에는 요 조작부(112)가 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)를 포함하고, 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)는 각각 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리를 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 서로 직경이 동일하거나 상이한 하나 이상의 풀리가 요 조작부(112)의 구성에 따라 구비될 수 있는 것이다.

상세히, 제1 손잡이(114) 상에서 액츄에이션 조작부(113)의 일 측에는 요 회전축(1121)이 형성된다. 이때 제1 손잡이(114)는 요 회전축(1121)을 중심으로 회전 가능하도록 형성된다.

여기서 요 회전축(1121)은 연결부(140)가 형성되어 있는 XY 평면과 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 요 회전축(1121)은 Z축과 평행한 방향으로 형성될 수 있으며, 이 상태에서 피치 조작부(111)가 회전할 경우, 상술한 바와 같이 요 회전축(1121)의 좌표계는 상대적으로 변할 수 있다. 물론 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 인체 공학적(ergonomic) 설계에 의하여, 조작부(110)를 파지하는 사용자의 손 구조에 적합하도록 요 회전축(1121)은 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.

한편, 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)는 요 회전축(1121)을 중심으로 회전 가능하도록 요 회전축(1121)에 결합한다. 그리고, 제1 조 요 풀리(112P1)에는 제1 조 와이어(130J1)가 감기고, 제2 조 요 풀리(112P2)에는 제2 조 와이어(130J2)가 감길 수 있다. 이때 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)는 각각 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능한 두 개의 풀리로 구성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다.

요 프레임(1123)은 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하여, 제1 손잡이(114)와 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 요 회전축(1121)을 중심으로 일체로 회전할 수 있도록 한다.

피치 조작부(111)는 피치 회전축(1111)과, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)와, 피치 프레임(pitch frame)(1113)을 포함할 수 있다. 또한, 피치 조작부(111)는 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)의 일 측에 형성된 제1 조 피치 보조 풀리-a(111S1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)의 일 측에 형성된 제1 조 피치 보조 풀리-b(111S1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)의 일 측에 형성된 제2 조 피치 보조 풀리-a(111S2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)의 일 측에 형성된 제2 조 피치 보조 풀리-b(111S2b)를 더 포함할 수 있다. 피치 조작부(111)는 피치 회전축(1111)을 통해 연결부(140)의 절곡부(141)에 연결된다.

상세히, 피치 프레임(1113)은 피치 조작부(111)의 베이스 프레임이 되며, 일 단부에 요 회전축(1121)이 회전 가능하도록 결합된다. 즉, 요 프레임(1123)은 피치 프레임(1113)에 대해 요 회전축(1121)을 중심으로 회전 가능하도록 형성된다.

상술한 바와 같이, 요 프레임(1123)은 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하며, 또한 요 프레임(1123)은 피치 프레임(1113)과 연결되기 때문에, 피치 프레임(1113)이 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하면 피치 프레임(1113)과 연결된 요 프레임(1123), 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)이 함께 회전하게 된다. 즉, 피치 조작부(111)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하면 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 피치 조작부(111)와 함께 회전하는 것이다. 다시 말하면, 사용자가 제1 손잡이(114)를 피치 회전축(1111)을 중심으로 피치 회전시키면 액츄에이션 조작부(113), 요 조작부(112) 및 피치 조작부(111)가 함께 움직이게 된다.

피치 프레임(1113)에는 피치 회전축(1111)과 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)가 결합한다. 이때, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와, 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)와, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와, 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)는 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전 가능하도록 피치 회전축(1111)에 결합한다.

여기서, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)는 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다. 마찬가지로, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)도 서로 마주보도록 형성되어 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 따라서 감겨 들어가는 와이어와 감겨 나오는 와이어가 분리된 풀리들에 각각 감길 수 있어 서로 간섭을 주지 않고 동작할 수 있다.

도 7(b)를 참고하면, 피치 와이어 엔드 풀리(115P)는 피치 프레임(1113)과 고정 결합되어 함께 회전할 수 있도록 형성된다. 그리고, 피치 와이어(130P)는 피치 와이어 보조 풀리(115S), 피치 와이어 엔드 풀리(115P)를 거쳐 피치 프레임(1113)에 고정 결합된다. 결과적으로 피치 회전에 의해 피치 프레임(1113), 피치 와이어 엔드 풀리(115P)는 피치 회전축(1111)을 중심으로 함께 회전할 수 있다.

피치 와이어(130P)의 동작은 다음과 같다.

엔드 툴(120)에는 피치 풀리(123P)가 엔드 툴 허브(123)에 고정 결합되어 형성되고, 조작부(110)에는 피치 와이어 엔드 풀리(115P)가 형성되며, 이들은 피치 와이어(130P)로 서로 연결되어, 조작부(110)의 피치 조작에 따라 엔드 툴의 피치 동작이 보다 용이하게 수행되게 할 수 있다. 여기서, 피치 와이어(130P)의 양쪽의 끝부분은 각각 해당 피치 와이어 보조 풀리(115S)와 피치 와이어 엔드 풀리(115P)를 거쳐 피치 프레임(1113)에 고정 결합되고, 각 피치 와이어 엔드 풀리(115P)도 피치 프레임(1113)에 고정 결합된다. 즉, 조작부의 피치 회전에 의해 피치 프레임(1113)과 피치 와이어 엔드 풀리(115P)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 함께 회전하게 되고, 결과적으로 피치 와이어(130P)의 양쪽도 서로 반대 방향으로 이동하게 되어, 제1 조 와이어(130J1) 및 제2 조 와이어(130J2)에 의한 엔드 툴의 피치 동작과는 별도로 추가의 피치 회전의 동력을 전달할 수 있다.

제1 손잡이(114)와 피치 조작부(111), 요 조작부(112), 액츄에이션 조작부(113) 각각의 연결 관계를 정리하면 다음과 같다. 제1 손잡이(114) 상에는 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)과 요 회전축(1121)과 피치 회전축(1111)이 형성될 수 있다. 이때, 액츄에이션 회전축(1131a)(1131b)은 제1 손잡이(114) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(114)와 액츄에이션 조작부(113)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 한편, 요 회전축(1121)은 제1 손잡이(114) 상에 직접 형성되므로, 제1 손잡이(114)와 요 조작부(112)는 직접 연결되어 있을 수 있다. 반면, 피치 조작부(111)는 요 조작부(112)의 일 측에 요 조작부(112)와 연결되도록 형성되기 때문에, 피치 조작부(111)는 제1 손잡이(114)와 바로 연결되지는 않고, 피치 조작부(111)와 제1 손잡이(114)는 요 조작부(112)를 통해서 간접적으로 연결되도록 형성될 수 있다.

계속해서 도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)에서, 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)이 동일하거나 또는 평행한 축(X축) 상에 형성될 수 있다. 즉, 연결부(140)의 절곡부(141)의 일 단부에는 피치 조작부(111)의 피치 회전축(1111)이 형성되고, 연결부(140)의 타 단부에는 엔드 툴(end tool)(120)이 형성되는 것이다.

그리고, 연결부(140)의 중간중간, 특히 절곡부(141) 부분에는 와이어들의 경로를 변경 또는 가이드해주는 하나 이상의 중개 풀리(MP)들이 배치될 수 있다. 이와 같은 중개 풀리(MP)들에 와이어들의 적어도 일부가 감기도록 형성되어 와이어들의 경로를 가이드해줌으로써, 절곡부(141)의 절곡된 형상을 따라 와이어가 배치될 수 있는 것이다.

여기서, 도면에는 연결부(140)는 절곡부(141)를 구비하여 소정의 곡률을 갖도록 만곡되어 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결부(140)가 필요에 따라 직선으로 형성되거나, 또는 1회 이상 절곡되어 형성될 수도 있으며, 이와 같은 경우에도 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)은 실질적으로 동일 또는 평행한 축 상에 형성되는 것이라고 말할 수 있을 것이다. 또한, 도 3에는 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)이 X축과 평행한 축 상에 각각 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 피치 조작부(111)와 엔드 툴(end tool)(120)이 서로 상이한 축 상에 형성될 수도 있을 것이다.

(액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작)

본 실시예에서의 액츄에이션 동작, 요 동작, 피치 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 액츄에이션 동작은 다음과 같다.

사용자가 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 연결된 제2 손고리(152)에 검지 손가락을 끼우고, 제2 액츄에이션 회전부(1132b)와 연결된 제1 손고리(151)에 엄지 손가락을 끼운 상태에서 어느 한 손가락 또는 양 손가락을 모두 이용하여 액츄에이션 회전부(1132a)(1132b)를 회전시키면, 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 고정 결합된 제1 액츄에이션 풀리(113P1) 및 제1 액츄에이션 기어(1134a)는 제1 액츄에이션 회전축(1131a)을 중심으로 회전하고, 제2 액츄에이션 회전부(1132b)와 고정 결합된 제2 액츄에이션 풀리(113P2) 및 제2 액츄에이션 기어(1134b)가 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 중심으로 회전한다. 이때 제1 액츄에이션 풀리(113P1)와 제2 액츄에이션 풀리(113P2)는 서로 반대 방향으로 회전하게 되며, 따라서 제1 액츄에이션 풀리(113P1)에 일 단부가 고정 결합되어 감긴 제1 조 와이어(130J1)와 제2 액츄에이션 풀리(113P2)에 일 단부가 고정 결합되어 감긴 제2 조 와이어(130J2) 역시 서로 반대 방향으로 이동하게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 액츄에이션 동작을 수행한다.

여기서 액츄에이션 동작이란 상술한 바와 같이, 두 개의 조(jaw)(121, 122)가 서로 반대 방향으로 회전하면서, 조(jaw)(121, 122)를 벌리거나 닫는 동작을 의미한다. 즉, 액츄에이션 조작부(113)의 액츄에이션 회전부(1132a)(1132b)를 서로 가까워지는 방향으로 회전시키면 제1 조(jaw)(121)는 반시계 방향으로 회전하고 제2 조(jaw)(122)는 시계 방향으로 회전하면서 엔드 툴(120)이 닫히고, 액츄에이션 조작부(113)의 액츄에이션 회전부(1132a)(1132b)를 서로 멀어지는 방향으로 회전시키면 제1 조(jaw)(121)는 시계 방향으로 회전하고 제2 조(jaw)(122)는 반시계 방향으로 회전하면서 엔드 툴(120)이 열리게 되는 것이다. 본 실시예에서는 상술한 액츄에이션 조작을 위해 제1 액츄에이션 회전부(1132a)와 제2 액츄에이션 회전부(1132b)를 구비하여 제2 손잡이를 구성하였으며, 두 개의 손가락을 파지하여 조작할 수 있도록 하였다. 그러나, 엔드 툴(120)의 두 개의 조를 서로 열고 닫는 액츄에이션 조작을 위한 액츄에이션 조작부(113)의 구성은, 상술한 바와 다르게 하나의 액츄에이션 회전부로 두 개의 액츄에이션 풀리(제1 액츄에이션 풀리(113P1), 제2 액츄에이션 풀리(113P2))가 서로 반대로 동작하도록 하는 구성 등의 다른 변형예도 충분히 가능할 것이다.

다음으로 요 동작은 다음과 같다.

사용자가 제1 손잡이(114)를 잡고 있는 상태에서 요 회전축(1121)을 중심으로 제1 손잡이(114)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 요 회전축(1121)을 중심으로 요 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(130J1)가 고정 결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 제1 액츄에이션 풀리(113P1)가 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하게 되면, 제1 조 요 풀리(112P1)에 감겨 있는 제1 조 와이어(130J1)가 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(130J2)가 고정 결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(113b)의 제2 액츄에이션 풀리(113P2)가 요 회전축(1121)을 중심으로 회전하게 되면, 제2 조 요 풀리(112P2)에 감겨 있는 제2 조 와이어(130J2)가 이동하게 된다. 이때, 제1 조(121)에 연결된 제1 조 와이어(130J1)와 제2 조(122)에 연결된 제2 조 와이어(130J2)는, 요 회전시에 제1 조(121)와 제2 조(122)가 같은 방향으로 회전하도록 제1 조 요 풀리(112P1)와 제2 조 요 풀리(112P2)에 감겨 있다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 같은 방향으로 회전하는 요 동작을 수행한다.

이때 요 프레임(1123)이 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하기 때문에, 제1 손잡이(114)와 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)는 요 회전축(1121)을 중심으로 함께 회전하게 된다.

다음으로 피치 동작은 다음과 같다.

사용자가 제1 손잡이(114)를 잡고 있는 상태에서 피치 회전축(1111)을 중심으로 제1 손잡이(114)를 회전시키면, 액츄에이션 조작부(113), 요 조작부(112) 및 피치 조작부(111)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 피치 회전을 하게 된다. 즉, 제1 조 와이어(130J1)가 고정 결합되어 있는 제1 액츄에이션 조작부(113a)의 제1 액츄에이션 풀리(113P1)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 제1 조 피치 풀리-a(111P1a)와 제1 조 피치 풀리-b(111P1b)에 감겨 있는 제1 조 와이어(130J1)가 이동하게 된다. 마찬가지로, 제2 조 와이어(130J2)가 고정 결합되어 있는 제2 액츄에이션 조작부(113b)의 제2 액츄에이션 풀리(113P2)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 제2 조 피치 풀리-a(111P2a)와 제2 조 피치 풀리-b(111P2b)에 감겨 있는 제2 조 와이어(130J2)가 이동하게 된다. 이때, 도 5를 통해 설명한 것처럼, 제1 조 와이어(130J1)의 양 가닥이 서로 같은 방향으로 이동하고, 제2 조 와이어(130J2)의 양 가닥이 서로 같은 방향으로 이동하여, 제1 조(121)와 제2 조(122)가 피치 회전을 할 수 있도록, 제1 조 와이어(130J1)와 제2 조 와이어(130J2)는 제1 조 피치 풀리(111P1a, 111P1b)와 제2 조 피치 풀리(111P2a, 111P2b)에 감기게 된다. 그리고, 이와 같은 회전력이 동력 전달부(130)를 통해 엔드 툴(120)로 전달되어, 엔드 툴(120)의 두 개의 조(jaw)(121)(122)가 피치 동작을 수행한다.

이때 피치 프레임(1113)은 요 프레임(1123)과 연결되고, 요 프레임(1123)은 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)을 연결하기 때문에, 피치 프레임(1113)이 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하면 피치 프레임(1113)과 연결된 요 프레임(1123), 제1 손잡이(114), 요 회전축(1121), 제1 액츄에이션 회전축(1131a), 제2 액츄에이션 회전축(1131b)이 함께 회전하게 된다. 즉, 피치 조작부(111)가 피치 회전축(11111)을 중심으로 회전하면 액츄에이션 조작부(113) 및 요 조작부(112)가 피치 조작부(111)와 함께 회전하는 것이다.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 각 관절 지점(액츄에이션 관절, 요 관절, 피치 관절)에 풀리가 형성되며, 이 풀리에는 와이어(제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어)가 감겨 있고, 조작부의 회전 조작(액츄에이션 회전, 요 회전, 피치 회전)이 각 와이어의 이동을 일으켜, 결과적으로 엔드 툴(120)의 원하는 동작을 유도하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 각 풀리들의 일 측에는 보조 풀리들이 형성될 수 있으며, 이들 보조 풀리에 의하여 하나의 풀리에 와이어가 여러 번 감기지 않을 수 있게 된다.

따라서, 제1 실시예를 나타내는 도 7에 도시된 바와 같이, 액츄에이션 조작, 요 조작, 피치 조작은 서로에 독립적으로 조작이 가능하다.

도 1을 통해 설명한 것처럼, 액츄에이션 조작부(113), 요 조작부(112), 피치 조작부(111)는 자신의 회전축이 각 조작부의 뒤쪽에 위치함으로써, 엔드 툴의 관절 구성과 동일하게 구성되어, 사용자가 직관적으로 일치하는 조작을 수행하는 것이 가능하다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(100)는 각 관절 지점(액츄에이션 관절, 요 관절, 피치 관절)에 풀리가 형성되며, 이 풀리를 와이어(제1 조 와이어 또는 제2 조 와이어)가 감도록 형성되어 있고, 조작부의 회전 조작(액츄에이션 회전, 요 회전, 피치 회전)이 각 와이어의 이동을 일으켜, 결과적으로 엔드 툴(120)의 원하는 동작을 유도하는 것을 특징으로 한다. 나아가, 각 풀리들의 일 측에는 보조 풀리들이 형성될 수 있으며, 이들 보조 풀리에 의하여 하나의 풀리에 와이어가 여러 번 감기지 않을 수 있게 되어, 풀리에 감기는 와이어가 서로 접촉하지 않으며, 풀리에 감겨 들어 가는 와이어와 감겨 나오는 와이어의 경로도 안전하게 형성되어, 와이어의 동력전달의 안전성 및 효율 등을 향상시킬 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)는 제1 손잡이(114) 상에 직접 형성되어 있다. 따라서, 제1 손잡이(114)가 피치 회전축(1111)을 중심으로 회전하게 되면, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113) 역시 제1 손잡이(114)와 함께 회전하게 된다. 이로 인해, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 고정된 것이 아니라, 제1 손잡이(114)의 회전에 따라 상대적으로 계속 변화하게 된다. 즉, 도 2 등에는 요 조작부(112) 및 액츄에이션 조작부(113)는 Z축과 평행한 것으로 도시되어 있다. 그러나, 제1 손잡이(114)가 회전하게 되면, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)가 Z축과 평행하지 않게 된다. 즉, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계가 제1 손잡이(114)의 회전에 따라 변화된 것이다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 별도의 설명이 없는 이상, 요 조작부(112)와 액츄에이션 조작부(113)의 좌표계는 도 2와 같이 제1 손잡이(114)가 연결부(140)에 대해서 수직으로 위치한 상태를 기준으로 하여 설명하였다.

(핀 어셈블리)

도 9는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)를 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9의 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 측면도이다. 도 11은 도 9의 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)에 마찰 저감 부재들(128B)이 배치된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 12는 도 11의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다. 도 13은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 4번핀 어셈블리(128)를 나타내는 사시도이고, 도 14는 도 13의 4번핀 어셈블리(128)의 정면도이고, 도 15는 도 14의 B-B 선을 따라 취한 단면도이다.

엔드 툴(120)에는 각각 풀리들의 회전 중심이 되는 네 개의 핀, 즉 1번핀(125A), 2번핀(126A), 3번핀(127A), 4번핀(128A)이 형성될 수 있으며, 각각의 핀을 포함하는 네 개의 핀 어셈블리들(125)(126)(127)(128)이 형성될 수 있다. 여기서, 각각의 핀 어셈블리는, 회전축인 핀과, 핀을 중심으로 회전하는 하나 이상의 풀리를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 스페이서 등의 추가 구성요소가 더 포함될 수 있다.

여기서, 1번핀(125A)은 요(yaw) 축의 역할을 수행하고, 2번핀(126A)은 요(yaw) 보조 축의 역할을 수행하고, 3번핀(127A)은 피치(pitch) 메인 축의 역할을 수행하고, 4번핀(128A)은 피치(pitch) 보조 축의 역할을 수행할 수 있다. 한편 엔드 툴 허브 내에 풀리를 대체하는 구조물이 형성되어 요 보조 축이 불필요해질 경우, 2번핀 어셈블리는 생략될 수도 있다.

이하에서는 4번핀 어셈블리(128)를 기준으로 설명하도록 한다.

도 9 내지 도 15을 참고하면, 4번핀 어셈블리(128)는 4번핀(128A), 4번핀 제1 외측 풀리(1281out), 4번핀 제1 내측 풀리(1281in), 4번핀 제2 외측 풀리(1282out), 4번핀 제2 내측 풀리(1282in) 및 4번핀 스페이서(128S)를 포함한다.

여기서, 4번핀(128A)에는, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out), 4번핀 제1 내측 풀리(1281in), 4번핀 스페이서(128S), 4번핀 제2 내측 풀리(1282in) 및 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)가 차례로 끼워질 수 있다.

여기서, 강한 힘이 걸리는 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)와 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)에는 풀리와 핀 사이에 추가로 복수 개의 볼 형태의 마찰 저감 부재들(128B)이 배치되어, 일종의 볼 베어링의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에서는 마찰 저감 부재(128B)로서 볼(ball)이 구비되는 것을 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

4번핀 제1 외측 풀리(1281out)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(1281out1)가 형성되며, 내주면에는 후술할 마찰 저감 부재들(128B)이 안착되는 그루브(1281out2)가 형성될 수 있다. 한편, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(1281out3)가 형성될 수 있다.

여기서, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 내주면에 형성된 그루브(1281out2)에는 복수 개의 마찰 저감 부재들(128B)의 적어도 일부가 수용된다. 이를 다른 관점에서 표현하면, 그루브(1281out2)에 의해 마찰 저감 부재들(128B)이 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)로부터 탈거되는 것이 방지된다고 할 수 있다. 즉, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 내주면에 형성된 그루브(1281out2)는 마찰 저감 부재들(128B)의 직경과 대응되도록 형성되어, 각각의 마찰 저감 부재들(128B)의 일부가 이 그루브(1281out2)에 끼워 짐으로써, 마찰 저감 부재들(128B)이 4번핀 제1 외측 풀리(1281out) 외부로 이탈하지 않고 제자리를 유지하게 되는 것이다.

이때, 그루브(1281out2)에 마찰 저감 부재들(128B)이 끼워 지기 위해서, 그루브(1281out2)의 직경과 각각의 마찰 저감 부재(128B)의 직경은 실질적으로 동일하게 형성될 수도 있고, 그루브(1281out2)의 직경이 각각의 마찰 저감 부재(128B)의 직경보다 약간 크게 형성될 수도 있다.

이때, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 중공부(1281out1)에는 복수 개의 마찰 저감 부재들(128B)이 배치되고, 그 마찰 저감 부재들(128B) 사이의 중심 영역에 4번핀(128A)이 끼워지게 된다. 따라서, 4번핀(128A)과 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)가 접촉하는 대신, 4번핀(128A)과 각각의 마찰 저감 부재들(128B)이 직접 접촉하게 된다. 이를 위해, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 중공부(1281out1)의 직경이 4번핀(128A)의 직경보다 일정 정도 크게 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 4번핀 어셈블리(128)는 기본적으로 볼 베어링과 유사한 형상으로 형성되나, 별도의 내륜이 형성되지 않고, 마찰 저감 부재들(128B)과 4번핀(128A)(회전축)의 외주면이 직접 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 다시 말하면 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)와 4번핀(128A)이 직접 접촉하는 것이 아니라, 중간에 마찰 저감 부재들(128B)을 배치하여 마찰 저감 부재들(128B)과 4번핀(128A)이 접촉하도록 하여, 풀리 및 핀에 가해지는 힘과 마찰을 분산시킴으로써, 보다 부드러운 움직임을 구현하는 동시에, 고장의 가능성을 감소시킬 수 있다.

한편, 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(도 19의 1281in1 참조)가 형성될 수 있다. 이때 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)는 내주면에 그루브가 형성되지 않은 날 풀리일 수 있다. 한편, 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(1281in3)가 형성될 수 있다. 이때, 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 4번핀(128A) 사이에는 별도의 볼이 배치되지 않을 수 있다. 따라서 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 4번핀(128A)은 직접 접촉할 수 있다. 이를 위해, 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)의 중공부의 직경은 4번핀(128A)의 직경과 실질적으로 동일하거나 또는 약간 크도록 형성될 수 있다.

스페이서(128S)는 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(1282in) 사이에 배치되어, 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)가 일정한 간격을 유지하도록 지지하는 역할을 수행한다. 이때 스페이서(128S)는 4번핀(128A)에 직접 끼워 지기 때문에, 스페이서(128S)의 내경은 4번핀(128A)의 직경과 실질적으로 동일하거나 또는 약간 크도록 형성될 수 있다.

4번핀 제2 내측 풀리(1282in)는 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 실질적으로 동일하게 형성되고, 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)는 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 단순히 축에 풀리를 끼운 구조와, 축에 볼 베어링을 끼운 형태의 중간적인 형태라고 볼 수 있다. 즉, 일반적인 볼 베어링은 내륜과 외륜을 가지나, 본 발명에서는 풀리가 일종의 베어링의 외륜 역할을 수행하고, 그 내측에 볼이 배치되기는 하나, 별도의 내륜을 구비하지는 아니하고, 축이 볼과 직접 접촉을 하게 된다. 그리고 이때 볼이 탈거되는 것을 방지하기 위해, 풀리의 내주면에 볼의 직경과 대응되는 크기/형상의 그루브를 형성한다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 볼 베어링과 유사하게 풀리와 핀(회전축) 사이에 복수 개의 볼들이 배치되어, 핀(회전축) 및 풀리에 걸리는 하중이 적절히 분산됨으로써, 풀리의 회전이 원활하게 이루어지는 동시에 전체적인 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 별도의 내륜을 구비하지 않으므로 부품 수 및 제조 비용이 감소하며, 나아가 내륜의 폭 만큼의 내부 공간을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 3번핀 어셈블리(127)는 3번핀(127A), 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 3번핀 제2 외측 풀리(1272out), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in)를 포함한다.

여기서, 3번핀(127A)에는, 3번핀 제1 외측 풀리(1271out), 3번핀 제1 내측 풀리(1271in), 피치 풀리(123P)/엔드 툴 허브(123), 3번핀 제2 내측 풀리(1272in) 및 3번핀 제2 외측 풀리(1272out)가 차례로 끼워질 수 있다.

즉, 3번핀 어셈블리(127)는 다른 부분은 4번핀 어셈블리(128)와 동일하되, 스페이서(128S) 대신 피치 풀리(123P)와 엔드 툴 허브(123)가 끼워진다는 점이 상이하다고 할 수 있다.

또한, 도면에는 피치 풀리(123P)와 엔드 툴 허브(123)가 별도의 부재인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 엔드 툴 허브(123)에 그루브를 형성하여 피치 와이어가 감길 수 있도록 함으로써, 엔드 툴 허브(123)가 피치 풀리의 역할까지 수행할 수도 있을 것이다.

그리고, 4번핀 어셈블리(128)와 마찬가지로, 3번핀 제1 외측 풀리(1271out)와 3번핀 제2 외측 풀리(1272out)에는 풀리와 핀 사이에 추가로 복수 개의 볼이 배치되어, 일종의 볼 베어링의 역할을 수행할 수 있다.

2번핀 어셈블리(126)는 2번핀(126A), 2번핀 제1 조 풀리(1261), 2번핀 제2 조 풀리(1262) 및 2번핀 스페이서(126S)를 포함한다. 여기서, 2번핀(126A)에는, 2번핀 제1 조 풀리(1261), 2번핀 스페이서(126S), 2번핀 제2 조 풀리(1262)가 차례로 끼워질 수 있다.

1번핀 어셈블리(125)는 1번핀(125A), 1번핀 제1 조 풀리(1251), 1번핀 제2 조 풀리(1252)를 포함한다. 여기서, 1번핀(125A)에는 1번핀 제1 조 풀리(1251), 1번핀 제2 조 풀리(1252)가 차례로 끼워질 수 있다. 이때, 1번핀 제1 조 풀리(1251)에는 제1 조(121)가 결합되어 있고, 1번핀 제2 조 풀리(1252)에는 제2 조(122)가 결합되어 있을 수 있다.

(핀 어셈블리 제조 방법)

상술한 4번핀 어셈블리(128)의 제조 방법은 다음과 같다.

도 16 내지 도 26은 4번핀 어셈블리(128)의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 이하 각각의 도면은 평면도와 측면도를 함께 도시한다.

먼저, 도 16에 도시된 바와 같이, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)를 평면 상에 배치한다. 이때 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)에는, 상술한 바와 같이 중공부(1281out1)와 그루브(도 9의 1281out2 참조)가 형성되어 있을 수 있다.

다음으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 중공부(1281out1)에 복수 개의 마찰 저감 부재들(128B)을 배치한다. 도면에는 8개의 볼이 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out) 및 마찰 저감 부재들(128B)의 크기 및 형상에 따라, 마찰 저감 부재들(128B)의 개수는 다양하게 변경될 수 있을 것이다.

다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 마찰 저감 부재들(128B) 사이로 제1 교체 핀(128P1)이 끼워진다. 마찰 저감 부재들(128B) 사이로 제1 교체 핀(128P1)이 끼워지는 것이 용이하도록, 제1 교체 핀(128P1)은 추후에 끼워질 4번핀(도 15의 128A 참조) 보다는 직경이 약간 작게 형성될 수 있다. 이때 제1 교체 핀(128P1)이 끼워지면서 각각의 마찰 저감 부재들(128B)을 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 내주면의 그루브(도 9의 1281out2 참조) 쪽으로 밀어내서, 각각의 마찰 저감 부재들(128B)이 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 그루브(도 9의 1281out2 참조)에 밀착 결합될 수 있다. 이와 같이 각각의 마찰 저감 부재들(128B)이 그루브(도 9의 1281out2 참조) 쪽에 밀착됨으로써, 마찰 저감 부재들(128B)이 4번핀 제1 외측 풀리(1281out)의 외부로 이탈하는 것이 방지될 수 있다.

다음으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 교체 핀(128P1)에 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)를 삽입하여, 4번핀 제1 외측 풀리(1281out) 상부에 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)를 적층한다. 한다. 이때 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와, 후술할 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)는, 내주면에 그루브가 형성되지 않은 날 풀리일 수 있다. 따라서 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)는, 조립이 완료된 이후에 4번핀(도 15의 128A 참조)과 직접 접촉하도록 형성될 수 있다.

다음으로, 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 교체 핀(128P1)에 4번핀 스페이서(128S)를 삽입하여, 4번핀 제1 내측 풀리(1281in) 상부에 4번핀 스페이서(128S)를 적층한다. 4번핀 스페이서(128S)는 4번핀 제1 내측 풀리(1281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)가 일정한 간격을 유지하도록 지지하는 역할을 수행한다.

다음으로, 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 교체 핀(128P1)에 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)를 삽입하여, 4번핀 스페이서(128S) 상부에 4번핀 제2 내측 풀리(1282in)를 적층한다.

다음으로, 도 22에 도시된 바와 같이, 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)를 평면 상에 배치한다. 이때 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)에는, 상술한 바와 같이 중공부(1282out1)와 그루브(도 9의 1281out2 참조)가 형성되어 있을 수 있다.

다음으로, 도 23에 도시된 바와 같이, 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)의 중공부(1282out1)에 복수 개의 마찰 저감 부재들(128B)을 배치한다.

다음으로, 도 24에 도시된 바와 같이, 마찰 저감 부재들(128B) 사이로 제2 교체 핀(128P2)이 끼워진다. 마찰 저감 부재들(128B) 사이로 제2 교체 핀(128P2)이 끼워지는 것이 용이하도록, 제2 교체 핀(128P2)은 추후에 끼워질 4번핀(도 15의 128A 참조) 보다는 직경이 약간 작게 형성될 수 있다. 이때 제2 교체 핀(128P2)이 끼워지면서 각각의 마찰 저감 부재들(128B)을 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)의 그루브(도 9의 1281out2 참조) 쪽으로 밀어내서, 각각의 마찰 저감 부재들(128B)이 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)의 그루브(도 9의 1281out2 참조)에 밀착 결합될 수 있다. 이와 같이 각각의 마찰 저감 부재들(128B)이 그루브(도 9의 1281out2 참조) 쪽에 밀착됨으로써, 마찰 저감 부재들(128B)이 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)의 외부로 이탈하는 것이 방지될 수 있다.

다음으로, 도 25에 도시된 바와 같이, 제2 교체 핀(128P2)에 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)와 마찰 저감 부재들(128B)이 끼워진 상태에서, 제1 교체 핀(128P1)이 제2 교체 핀(128P2)을 밀어내면서 4번핀 제2 외측 풀리(1282out)가 제1 교체 핀(128P1)에 끼워져서, 결과적으로 도 26에 도시된 바와 같이 4번핀 제2 외측 풀리(1282out) 및 마찰 저감 부재들(128B)이 제1 교체 핀(128P1)으로 옮겨 끼워지고, 4번핀 어셈블리(128)가 일차적으로 완성된다.

다음으로, 4번핀 어셈블리(128)가 피치 허브(124)에 결합되는 과정에 대해 설명한다.

도 27 내지 도 31은 4번핀 어셈블리(128)가 피치 허브(124)에 결합되는 과정을 나타내는 도면이다. 여기서, 피치 허브(142)는 설명에 필요한 정도로 약식으로 도시되어 있다.

먼저, 도 27에 도시된 바와 같이, 4번핀 어셈블리(128)가 피치 허브(124)에 끼워진다.

다음으로, 도 28 내지 도 30에 도시된 바와 같이, 4번핀(128A)이 제1 교체 핀(128P1)을 밀어내면서 피치 허브(124) 및 각 풀리들에 끼워지게 된다. 이때 4번핀(128A)의 직경은 제1 교체 핀(128P1)의 직경보다 일정 정도 크게 형성되어, 각각의 마찰 저감 부재들(128B)이 그루브(1281out2)(1282out2) 쪽에 더욱 밀착되도록 할 수 있다.

이때 4번핀(128A)은 일종이 코킹 핀(caulking pin)일 수 있다. 즉 4번핀(128A)의 일 단부에는 접시 머리가 형성되어 풀리가 빠지지 않도록 형성되고, 다른 일 단부에는 함몰부가 형성되어 이를 가압하면 넓게 펴지면서, 마찬가지로 풀리가 빠지지 않도록 형성될 수 있다.

이 상태에서, 코킹 작업을 수행하면, 도 31에 도시된 바와 같이 4번핀(128A)에 의해 4번핀 어셈블리(128)가 피치 허브(124)에 결합되는 것이다.

(핀 어셈블리의 제2 실시예)

도 32는 본 발명의 핀 어셈블리의 제2 실시예의 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)를 나타내는 사시도이고, 도 33은 본 발명의 핀 어셈블리의 제2 실시예의 4번핀 제1 리테이너(2281R)를 나타내는 사시도이고, 도 34는 도 32의 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)에 마찰 저감 부재들(228B)과 리테이너(228R)가 배치된 상태를 나타내는 평면도이다. 도 35는 본 발명의 핀 어셈블리의 제2 실시예의 엔드 툴의 4번핀 어셈블리(228)를 나타내는 사시도이고, 도 36은 도 35의 4번핀 어셈블리(228)의 정면도이고, 도 37은 도 36에서 일부 구성요소를 점선 처리한 도면이다.

본 발명의 핀 어셈블리의 제2 실시예에서는 제1 실시예에 비해, 외측 풀리의 내주면에 그루브가 형성되어 볼을 고정시키는 대신, 볼의 고정을 위한 리테이너를 추가로 구비한다는 점에서 상이한 바 이하에서는 이에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.

도 32 내지 도 37을 참고하면, 4번핀 어셈블리(228)는 4번핀(228A), 4번핀 제1 외측 풀리(2281out), 4번핀 제1 내측 풀리(2281in), 4번핀 제2 외측 풀리(2282out), 4번핀 제2 내측 풀리(2282in) 및 4번핀 스페이서(228S)를 포함한다.

여기서, 4번핀(228A)에는, 4번핀 제1 외측 풀리(2281out), 4번핀 제1 내측 풀리(2281in), 4번핀 스페이서(228S), 4번핀 제2 내측 풀리(2282in) 및 4번핀 제2 외측 풀리(2282out)가 차례로 끼워질 수 있다.

여기서, 강한 힘이 걸리는 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)와 4번핀 제2 외측 풀리(2282out)에는 풀리와 핀 사이에 추가로 복수 개의 볼이 배치되어, 일종의 볼 베어링의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

4번핀 제1 외측 풀리(2281out)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(2281out1)가 형성되며, 외주면에는 와이어가 감기기 위한 그루브(2281out3)가 형성될 수 있다.

여기서, 본 실시예에서는 마찰 저감 부재들(228B)의 탈거를 방지하기 위해, 제2 실시예와 같이 풀리에 그루부가 형성되는 대신, 리테이너(2281R)가 형성되어 마찰 저감 부재들(228B)에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

상세히, 리테이너(2281R)는 환형으로 형성되어 중앙에 중공부(2281R1)가 형성되며, 본체에는 하나 이상의 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)가 형성된다. 이 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)는 각각의 마찰 저감 부재(228B)의 적어도 일부와 대응되는 형상으로 형성되어, 각각의 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)에 각각의 마찰 저감 부재(228B)가 끼워지게 된다. 이와 같은 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)에 의해 마찰 저감 부재(228B)가 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)로부터 탈거되는 것이 방지된다고 할 수 있다. 즉, 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)는 마찰 저감 부재들(228B)의 직경과 대응되도록 형성되어, 각각의 마찰 저감 부재들(228B)의 일부가 이 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)에 끼워 짐으로써, 마찰 저감 부재들(228B)이 4번핀 제1 외측 풀리(2281out) 외부로 이탈하지 않고 제자리를 유지하게 되는 것이다.

이때, 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)에 마찰 저감 부재들(228B)이 끼워 지기 위해서, 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)의 직경과 각각의 마찰 저감 부재(228B)의 직경은 실질적으로 동일하게 형성될 수도 있고, 마찰 저감 부재 수용부(2281R2)의 직경이 각각의 마찰 저감 부재(228B)의 직경보다 약간 크게 형성될 수도 있다.

이때, 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)의 중공부(2281out1)에는 복수 개의 마찰 저감 부재들(228B)이 배치되고, 그 마찰 저감 부재들(228B) 사이의 중심 영역에 4번핀(228A)이 끼워지게 된다. 따라서, 4번핀(228A)과 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)가 접촉하는 대신, 4번핀(228A)과 각각의 마찰 저감 부재들(228B)이 직접 접촉하게 된다. 이와 같이 마찰 저감 부재들(228B)이 배치될 수 있도록, 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)의 중공부(2281out1)의 직경이 4번핀(228A)의 직경보다 일정 정도 크게 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 4번핀 어셈블리(228)는 기본적으로 볼 베어링과 유사한 형상으로 형성되나, 별도의 내륜이 형성되지 않고, 마찰 저감 부재들(228B)과 4번핀(228A)(회전축)의 외주면이 직접 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 다시 말하면 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)와 4번핀(228A)이 직접 접촉하는 것이 아니라, 중간에 마찰 저감 부재들(228B)을 배치하여 마찰 저감 부재들(228B)과 4번핀(228A)이 접촉하도록 하여, 풀리 및 핀에 가해지는 힘과 마찰을 분산시킴으로써, 보다 부드러운 움직임을 구현하는 동시에, 고장의 가능성을 감소시킬 수 있다.

한편, 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(2281in1)가 형성될 수 있다. 이때 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)는 내주면에 그루브가 형성되지 않은 날 풀리일 수 있다. 한편, 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(2281in3)가 형성될 수 있다. 이때, 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)와 4번핀(228A) 사이에는 별도의 볼이 배치되지 않을 수 있다. 따라서 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)와 4번핀(228A)은 직접 접촉할 수 있다. 이를 위해, 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)의 중공부의 직경은 4번핀(228A)의 직경과 실질적으로 동일하거나 또는 약간 크도록 형성될 수 있다.

스페이서(228S)는 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(2282in) 사이에 배치되어, 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(2282in)가 일정한 간격을 유지하도록 지지하는 역할을 수행한다. 이때 스페이서(228S)는 4번핀(228A)에 직접 끼워 지기 때문에, 스페이서(228S)의 내경은 4번핀(228A)의 직경과 실질적으로 동일하거나 또는 약간 크도록 형성될 수 있다.

4번핀 제2 내측 풀리(2282in)는 4번핀 제1 내측 풀리(2281in)와 실질적으로 동일하게 형성되고, 4번핀 제2 외측 풀리(2282out)는 4번핀 제1 외측 풀리(2281out)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

이와 같이, 4번핀(228A)에 4번핀 제1 외측 풀리(2281out), 4번핀 제1 내측 풀리(2281in), 4번핀 스페이서(228S), 4번핀 제2 내측 풀리(2282in) 및 4번핀 제2 외측 풀리(2282out)가 차례로 끼워져서 4번핀 어셈블리(228)가 완성된 상태에서, 4번핀 어셈블리(228)가 피치 허브(도 4의 124 참조)에 끼워진다. 다음으로, 4번핀(228A)이 제1 교체 핀(도 27의 128P1 참조)을 밀어내면서 피치 허브(도 4의 124 참조) 및 각 풀리들에 끼워지게 된다. 이 상태에서, 코킹 작업을 수행하면, 4번핀(228A)에 의해 4번핀 어셈블리(228)가 피치 허브(도 4의 124 참조)에 결합되는 것이다. 이와 같이, 4번핀 어셈블리(228)가 피치 허브(도 4의 124 참조)에 끼워 지기 때문에, 피치 허브(도 4의 124 참조)에 의해 리테이너(2281R)와 마찰 저감 부재들(228B)이 외부로 탈거되지 아니할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 볼 베어링과 유사하게 풀리와 축 사이에 복수 개의 볼이 배치되어, 축 및 풀리에 걸리는 하중이 분산되어 회전이 원활하게 이루어지면서도, 별도의 내륜을 구비하지 않아 부품 수가 감소하고 제조 비용이 감소하며, 내륜의 폭 만큼의 내부 공간을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

(핀 어셈블리의 제3 실시예)

도 38은 본 발명의 제3 실시예의 4번핀 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 39는 도 38의 4번핀 어셈블리의 단면도이다.

본 발명의 핀 어셈블리의 제3 실시예에서는 제1 실시예에 비해, 외측 풀리에 볼이 구비되는 대신 내측 풀리에 볼이 구비된다는 점에서 상이한 바 이하에서는 이에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.

도 38 및 도 39를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 4번핀 어셈블리(328)는 4번핀(328A), 4번핀 제1 외측 풀리(3281out), 4번핀 제1 내측 풀리(3281in), 4번핀 제2 외측 풀리(3282out), 4번핀 제2 내측 풀리(3282in) 및 4번핀 스페이서(328S)를 포함한다.

여기서, 4번핀(328A)에는, 4번핀 제1 외측 풀리(3281out), 4번핀 제1 내측 풀리(3281in), 4번핀 스페이서(328S), 4번핀 제2 내측 풀리(3282in) 및 4번핀 제2 외측 풀리(3282out)가 차례로 끼워질 수 있다.

여기서, 4번핀 제1 내측 풀리(3281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(3282in)에는 풀리와 핀 사이에 추가로 복수 개의 볼이 배치되어, 일종의 볼 베어링의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

4번핀 제1 내측 풀리(3281in)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(도 9의 1281out1)가 형성되며, 내주면에는 후술할 볼들(328B)이 안착되는 그루브(도 9의 1281out2 참조)가 형성될 수 있다. 한편, 4번핀 제1 내측 풀리(3281in)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(3281in3)가 형성될 수 있다.

여기서, 4번핀 제1 내측 풀리(3281in)의 내주면에 형성된 그루브(도 9의 1281out2 참조)에는 복수 개의 볼들(328B)의 적어도 일부가 수용된다. 이를 다른 관점에서 표현하면, 그루브(도 9의 1281out2 참조)에 의해 볼들(328B)이 4번핀 제1 내측 풀리(3281in)로부터 탈거되는 것이 방지된다고 할 수 있다.

이때, 4번핀 제1 내측 풀리(3281in)의 중공부(도 9의 1281out1 참조)에는 복수 개의 볼들(328B)이 배치되고, 그 볼들(328B) 사이의 중심 영역에 4번핀(328A)이 끼워지게 된다. 따라서, 4번핀(328A)과 4번핀 제1 내측 풀리(3281in)가 접촉하는 대신, 4번핀(328A)과 각각의 볼들(328B)이 직접 접촉하게 된다.

한편, 4번핀 제1 외측 풀리(3281out)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(도 19의 1281in1)가 형성될 수 있다. 이때 4번핀 제1 외측 풀리(3281out)는 내주면에 그루브가 형성되지 않은 날 풀리일 수 있다. 한편, 4번핀 제1 외측 풀리(3281out)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(3281out3)가 형성될 수 있다. 이때, 4번핀 제1 외측 풀리(3281out)와 4번핀(328A) 사이에는 별도의 볼이 배치되지 않을 수 있다. 따라서 4번핀 제1 외측 풀리(3281out)와 4번핀(328A)은 직접 접촉할 수 있다.

4번핀 제2 내측 풀리(3282in)는 4번핀 제1 내측 풀리(3281in)와 실질적으로 동일하게 형성되고, 4번핀 제2 외측 풀리(3282out)는 4번핀 제1 외측 풀리(3281out)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

(핀 어셈블리의 제4 실시예)

도 40은 본 발명의 제4 실시예의 4번핀 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 41은 도 40의 4번핀 어셈블리의 단면도이다.

본 발명의 핀 어셈블리의 제4 실시예에서는 제1 실시예에 비해, 외측 풀리와 내측 풀리에 모두 볼이 구비된다는 점에서 상이한 바 이하에서는 이에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.

도 40 및 도 41을 참고하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 4번핀 어셈블리(428)는 4번핀(428A), 4번핀 제1 외측 풀리(4281out), 4번핀 제1 내측 풀리(4281in), 4번핀 제2 외측 풀리(4282out), 4번핀 제2 내측 풀리(4282in) 및 4번핀 스페이서(428S)를 포함한다.

여기서, 4번핀(428A)에는, 4번핀 제1 외측 풀리(4281out), 4번핀 제1 내측 풀리(4281in), 4번핀 스페이서(428S), 4번핀 제2 내측 풀리(4282in) 및 4번핀 제2 외측 풀리(4282out)가 차례로 끼워질 수 있다.

여기서, 4번핀 제1 내측 풀리(4281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(4282in)에는 풀리와 핀 사이에 추가로 복수 개의 볼이 배치되어, 일종의 볼 베어링의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 4번핀 제1 외측 풀리(4281out)와 4번핀 제2 외측 풀리(4282out)에도 풀리와 핀 사이에 추가로 복수 개의 볼이 배치되어, 일종의 볼 베어링의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

4번핀 제1 내측 풀리(4281in)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(도 9의 1281out1)가 형성되며, 내주면에는 후술할 볼들(428B)이 안착되는 그루브(도 9의 1281out2 참조)가 형성될 수 있다. 한편, 4번핀 제1 내측 풀리(4281in)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(4281in3)가 형성될 수 있다.

여기서, 4번핀 제1 내측 풀리(4281in)의 내주면에 형성된 그루브(도 9의 1281out2 참조)에는 복수 개의 볼들(428B)의 적어도 일부가 수용된다. 이를 다른 관점에서 표현하면, 그루브(도 9의 1281out2 참조)에 의해 볼들(428B)이 4번핀 제1 내측 풀리(4281in)로부터 탈거되는 것이 방지된다고 할 수 있다.

이때, 4번핀 제1 내측 풀리(4281in)의 중공부(도 9의 1281out1 참조)에는 복수 개의 볼들(428B)이 배치되고, 그 볼들(428B) 사이의 중심 영역에 4번핀(428A)이 끼워지게 된다. 따라서, 4번핀(428A)과 4번핀 제1 내측 풀리(4281in)가 접촉하는 대신, 4번핀(428A)과 각각의 볼들(428B)이 직접 접촉하게 된다.

4번핀 제2 내측 풀리(4282in), 4번핀 제1 외측 풀리(4281out), 4번핀 제2 외측 풀리(4282out)는 4번핀 제1 내측 풀리(4281in)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

(핀 어셈블리의 제5 실시예)

도 42는 본 발명의 제5 실시예의 4번핀 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 43은 도 42의 4번핀 어셈블리의 단면도이다.

본 발명의 핀 어셈블리의 제5 실시예에서는 제1 실시예에 비해, 외측 풀리에 볼이 구비되는 대신 롤러가 구비된다는 점에서 상이한 바 이하에서는 이에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.

도 42 및 도 43을 참고하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 4번핀 어셈블리(528)는 4번핀(528A), 4번핀 제1 외측 풀리(5281out), 4번핀 제1 내측 풀리(5281in), 4번핀 제2 외측 풀리(5282out), 4번핀 제2 내측 풀리(5282in) 및 4번핀 스페이서(528S)를 포함한다.

여기서, 4번핀(528A)에는, 4번핀 제1 외측 풀리(5281out), 4번핀 제1 내측 풀리(5281in), 4번핀 스페이서(528S), 4번핀 제2 내측 풀리(5282in) 및 4번핀 제2 외측 풀리(5282out)가 차례로 끼워질 수 있다.

여기서, 강한 힘이 걸리는 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(5282in)에는 풀리와 핀 사이에 추가로 복수 개의 롤러가 배치되어, 일종의 롤러 베어링의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

4번핀 제1 외측 풀리(5281out)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(5281out1)가 형성될 수 있다. 한편, 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(5281out3)가 형성될 수 있다.

여기서, 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)의 중공부(5281out1)에는 복수 개의 롤러들(528R)이 배치되고, 그 롤러들(528R) 사이의 중심 영역에 4번핀(528A)이 끼워지게 된다. 따라서, 4번핀(528A)과 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)가 접촉하는 대신, 4번핀(528A)과 각각의 롤러들(528R)이 직접 접촉하게 된다. 이를 위해, 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)의 중공부(5281out1)의 직경이 4번핀(528A)의 직경보다 일정 정도 크게 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 4번핀 어셈블리(528)는 기본적으로 롤러 베어링과 유사한 형상으로 형성되나, 별도의 내륜이 형성되지 않고, 롤러들(528R)과 4번핀(528A)(회전축)의 외주면이 직접 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 다시 말하면 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)와 4번핀(528A)이 직접 접촉하는 것이 아니라, 중간에 롤러들(528R)을 배치하여 롤러들(528R)과 4번핀(528A)이 접촉하도록 하여, 풀리 및 핀에 가해지는 힘과 마찰을 분산시킴으로써, 보다 부드러운 움직임을 구현하는 동시에, 고장의 가능성을 감소시킬 수 있다.

한편, 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)는 환형으로 형성되어 내부에 중공부(도 19의 1281in1)가 형성될 수 있다. 이때 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)는 내주면에 그루브가 형성되지 않은 날 풀리일 수 있다. 한편, 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)의 외주면에도 와이어가 감기기 위한 그루브(5281in3)가 형성될 수 있다. 이때, 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)와 4번핀(528A) 사이에는 별도의 볼이 배치되지 않을 수 있다. 따라서 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)와 4번핀(528A)은 직접 접촉할 수 있다. 이를 위해, 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)의 중공부의 직경은 4번핀(528A)의 직경과 실질적으로 동일하거나 또는 약간 크도록 형성될 수 있다.

스페이서(528S)는 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(5282in) 사이에 배치되어, 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)와 4번핀 제2 내측 풀리(5282in)가 일정한 간격을 유지하도록 지지하는 역할을 수행한다. 이때 스페이서(528S)는 4번핀(528A)에 직접 끼워 지기 때문에, 스페이서(528S)의 내경은 4번핀(528A)의 직경과 실질적으로 동일하거나 또는 약간 크도록 형성될 수 있다.

4번핀 제2 내측 풀리(5282in)는 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)와 실질적으로 동일하게 형성되고, 4번핀 제2 외측 풀리(5282out)는 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 단순히 축에 풀리를 끼운 구조와, 축에 롤러 베어링을 끼운 형태의 중간적인 형태라고 볼 수 있다. 즉, 일반적인 롤러 베어링은 내륜과 외륜을 가지나, 본 발명에서는 풀리가 일종의 베어링의 외륜 역할을 수행하고, 그 내측에 롤러가 배치되기는 하나, 별도의 내륜을 구비하지는 아니하고, 축이 롤러와 직접 접촉을 하게 된다.

이때, 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)의 일 면은 4번핀 제1 내측 풀리(5281in)에 의해 막혀 있고, 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)의 다른 일 면은 피치 허브(도 31의 124 참조)에 의해 막혀 있어서, 롤러가 4번핀 제1 외측 풀리(5281out)로부터 탈거되는 것이 방지된다.

한편, 도면에는 롤러가 외측 풀리에 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 롤러가 내측 풀리에 구비되거나, 또는 롤러가 내측 풀리와 외측 풀리에 모두 구비되는 것도 가능하다 할 것이다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 롤러 베어링과 유사하게 풀리와 핀(회전축) 사이에 복수 개의 롤러들이 배치되어, 핀(회전축) 및 풀리에 걸리는 하중이 적절히 분산됨으로써, 풀리의 회전이 원활하게 이루어지는 동시에 전체적인 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 별도의 내륜을 구비하지 않으므로 부품 수 및 제조 비용이 감소하며, 나아가 내륜의 폭 만큼의 내부 공간을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 수술용 인스트루먼트
110: 조작부
111: 피치 조작부
112: 요 조작부
113: 액츄에이션 조작부
114: 제1 손잡이
120: 엔드 툴(end tool)
125, 126, 127, 128: 핀 어셈블리
130: 동력 전달부
140: 연결부
141: 절곡부

Claims

회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 조(jaw);
내부에 상기 하나 이상의 조(jaw)의 회전 중심이 되는 제1 축이 결합된 엔드 툴 허브;
상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브;
상기 피치 허브에 결합되며, 상기 피치 허브 내에서 회전 가능하게 형성되는 하나 이상의 핀 어셈블리;를 포함하고,
상기 핀 어셈블리는,
환형으로 형성되어 내부에 중공부가 형성되는 풀리;
상기 풀리의 상기 중공부에 삽입되며 회전축 역할을 수행하는 핀;
상기 풀리의 내주면과 상기 핀 사이에 배치되는 복수 개의 마찰 저감 부재들;을 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴.