KR20230168869A - 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇은, 각도 및 높이가 제어되는 복수개의 수술 암 및 상기 복수개의 수술 암 중, 한 개 또는 두 개 이상의 수술 암에 각각 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기를 관통하여 수술을 실시하는 수술 모듈을 포함하고, 상기 수술 모듈은, 단부에 수술 장치가 설치되는 수술 프레임 및 상기 수술 암에 결합되며, 수술 프레임에 마련되는 수술 장치에 동력을 전달하는 연계 프레임을 포함하되, 상기 연계 프레임은, 환자의 개복부 외부에서 동작하는 연계 프레임간의 간섭을 방지하도록 서로 반대되는 외측 방향으로 절곡됨으로써, 수술 중 발생하는 수술 장치간의 간섭을 최소화 할 수 있다.
Description
본 발명은 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 단일공 수술을 수행함에 있어 수술 중 발생하는 수술 장치간의 간섭을 최소화 할 수 있는 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템에 관한 것이다.
복강경 수술의 보편화와 더불어 수술의 변화에 큰 획을 그었던 것은 다빈치 로봇 수술 시스템 도입된 것이라 할 수 있겠으며, 그 예로는 한국공개특허 제10-2014-0110620호 '수술 로봇 시스템 및 그 작동 방법' 및 한국공개특허 제10-2018-0073608호 '로봇 수술 어셈블리'와 같은 기술이 개발되어 있다.
이와 같은 로봇 수술 시스템의 장점으로는 확대된 3D 고화질의 영상으로 수술 시야를 확보하고, 의사의 미세한 손 떨림을 방지하여 미세한 수술을 안전하게 시행 할 수 있으며, 손목 기능이 있는 로봇 팔을 통하여 사람 손이 도달하기 어려운 부위의 수술이 가능할 뿐만 아니라 출혈과 감염의 위험성도 줄일 수 있다.
이로 인해 환자는 수술 후 통증도 적고 회복이 빨라 일상생활로의 복귀 또한 빨라질 수 있다.
그러나, 이러한 장점들을 가진 다빈치 로봇 수술 시스템도 국내에 처음 도입되어 초기에는 비교적 간단한 담낭 수술, 난소 절제술, 자궁근종 수술 등에 적용되었으나, 집도의의 숙련도가 고도화됨에 따라 점차 전립샘, 위, 대장, 부인 암 수술 등으로 확대되었고, 정교한 술기와 안정성이 필요한 임파선 절제술까지 수술까지 사용되고 있다.
그러나 초기 다빈치 로봇 수술 시스템은 3~4개의 투관침·포트를 통해 로봇 팔을 삽입 후 수술이 시행되었기 때문에 앞서 언급한 로봇 수술 시스템의 여러 장점에도 불구하고, 단일공 복강경 수술에 비해서 환자들의 만족도는 상대적으로 낮았으며, 단일공 수술이 가능한 로봇 수술 시스템에 대한 의사들의 필요 또한 높았으며, 로봇의 장점을 최대한 살릴 수 있다.
이러한 의사와 환자들의 욕구에 따라 로봇 수술 시스템 역시 변화가 이루어져 왔다.
인튜이티브사의 다빈치 로봇 수술 시스템은, 초기 모델인 S 시스템에서 Si, Xi 시스템으로 발전하였고, 이러한 시스템의 개발로 인하여 초기 모델에 비하여 사용이 쉬워져, 수술 시간 및 마취 시간을 단축 시키면서도 로봇 수술 시스템이 가지는 장점인 고품질의 화질(Vision), 정확성(Precision), 제어(Control) 기능은 유지하였다.
Si, Xi 시스템부터는 로봇을 이용한 단일공 수술이 가능해졌으나, 이들 시스템을 이용한 단일공 수술은 해결해야 할 문제점 또한 가지고 있었다.
그 중 가장 큰 문제점은 단일공 수술시 이들 시스템의 로봇 팔 대부분이 로봇 수술의 최대 장점인 회전 운동이 불가능하다는 것과 수술에 필요한 견인력을 적절히 제공하지 못한다는 것이다.
이러한 문제점들과 단일공 수술 (로봇 수술과 기존 복강 수술 모두에서)에서 필연적으로 발생하는 수술 기구들의 군집 현상으로 인한 문제점들을 해결하기 위한 노력과 요구가 꾸준히 있어 왔다.
2018년 출시된 단일공 수술 전용 다빈치 로봇 SP 수술 시스템은 기존 로봇 수술 시스템과 전혀 다른 구조와 작동 원리를 가지며, 단일공 수술에 수반되는 단점을 최대한 극복할 수 있다.
따라서 기존 로봇 수술 시스템을 이용한 단일공 로봇 수술이나 로봇을 이용하지 않는 단일공 복강경 수술에서는 대상이 되지 못했던 심한 유착이 동반되거나, 다발성 근종, 부인암 등 정교함과 정확성이 요구되는 복잡한 수술에서도 로봇을 이용한 단일공 수술이 가능해졌다.
그러나, 차세대 다빈치 로봇 SP 수술 시스템 또한 극복해야 할 많은 문제점을 가지고 있었으며, 덧붙여, 로봇 수술 시스템은 수술에 필요한 기계적 접촉감각을 구현하지 못하고 있으며, 로봇 팔과 카메라도 더 작은 수술 절개창을 통해 수술이 이루어 질 수 있도록 더 소형화 및 더 좋은 시야에서 정밀한 수술을 구현하는데 한계가 있었고, 상기와 같은 문제들을 해결하기 위한 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템에 관한 기술개발이 절실한 실정이었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 고안된 것으로서, 단일공 복강경 수술을 수행함에 있어, 수술 중 발생하는 수술 장치간의 간섭을 최소화 할 수 있는 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템을 제공하기 위한 목적을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇은, 각도 및 높이가 제어되는 복수개의 수술 암 및 상기 복수개의 수술 암 중, 한 개 또는 두 개 이상의 수술 암에 각각 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기를 관통하여 수술을 실시하는 수술 모듈을 포함하고, 상기 수술 모듈은, 단부에 수술 장치가 설치되는 수술 프레임 및 상기 수술 암에 결합되며, 수술 프레임에 마련되는 수술 장치에 동력을 전달하는 연계 프레임을 포함하되, 상기 연계 프레임은, 환자의 개복부 외부에서 동작하는 연계 프레임간의 간섭을 방지하도록 서로 반대되는 외측 방향으로 절곡될 수 있다.
여기서, 상기 단일공 복강경 수술 로봇은, 상기 수술 암에 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기를 관통하여 수술 범위의 시야 정보를 수집하는 카메라 모듈을 더 포함하고, 상기 카메라 모듈은, 카메라 및 상기 수술 암과 카메라간을 결합시키는 카메라 프레임을 포함하고, 상기 수술 프레임 및 카메라 프레임은, 유연 소재로 형성되되, 내부에 삽입되는 동작 케이블에 의해 자유 운동이 가능하도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇은, 상기 수술 로봇에 마련되는 수술 암에 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기를 관통하여 개복부에 삽입되는 개창기를 견인하는 견인 작업 또는 수술 반경을 석션하는 석션 작업을 포함하는 보조 작업을 수행하는 수술 보조 모듈을 더 포함하고, 상기 수술 보조 모듈은, 단부에 견인 장치 또는 석션 장치가 마련되는 보조 프레임을 포함하되, 상기 보조 프레임은, 유연 소재로 형성되되, 내부에 삽입되는 동작 케이블에 의해 자유 운동이 가능하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 수술 모듈 또는 카메라 모듈은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 내부에서 전개됨으로써 수술 프레임 또는 카메라 프레임으로 하여금 복벽에 견인력을 제공하는 메인 견인 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수술 모듈 또는 카메라 모듈은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 외부에서 전개됨으로써 수술 프레임 또는 카메라 프레임이 환자의 개복부에 삽입되는 깊이를 제한하는 메인 제한 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수술 보조 모듈은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 내부에서 전개됨으로써 견인 장치와 함께 보조 프레임으로 하여금 복벽에 추가적인 견인력을 제공하는 서브 견인 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수술 보조 모듈은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 외부에서 전개됨으로써 보조 프레임이 환자의 개복부에 삽입되는 깊이를 제한하는 서브 제한 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇은, 상기 복수개의 수술 암 각각에 마련되어, 단일 객체 수술 암의 각도, 높이 및 복수개의 수술 암간이 서로 이루는 각도를 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단일공 복강경 수술 로봇은, 원격 제어를 위한 원격 단말기와 무선 또는 유선 통신할 수 있다.
한편, 상기와 같은 단일공 복강경 수술 로봇을 제어하는 제어 시스템은, 상기 단일공 복강경 수술 로봇과 연동되어, 단일공 복강경 수술 로봇을 원격 제어하기 위한 원격 단말기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템은, 단일공 수술을 수행함에 있어 수술 중 발생하는 수술 장치간의 간섭을 최소화 할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇은, 수술을 수행하기 위해 환자의 개창기에 삽입된 각각의 프레임에 마련되는 견인 모듈과 제한 모듈을 통해, 환자의 복벽에 대해 추가적인 견인력을 형성할 수 있으며, 프레임의 삽입 깊이를 제한함으로써 보다 효율적이고 안전한 수술이 가능한 장점을 가진다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템은, 그의 동작이 원격으로 제어되도록 구비되어, 본 발명을 이용하는 사용자의 사용이 용이한 장점을 가진다.
도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇의 예시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 수술 모듈, 카메라 모듈 및 수술 보조 모듈의 예시도이다.
도 3 의 (a) 내지 (c) 는 수술 모듈이 동작하는 모습을 보여주기 위한 작동예시도이다.
도 4 는 도 2 가 환자의 복벽 내부로 삽입된 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 5 는 허브 프레임에 수용된 수술 모듈, 카메라 모듈 및 수술 보조 모듈의 예시도이다.
도 6 은 메인 견인 모듈이 마련된 수술 프레임의 예시도이다.
도 7 은 메인 제한 모듈이 마련된 수술 프레임의 예시도이다.
도 8 은 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 수술 프레임의 단면예시도이다.
도 9 는 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 예시도이다.
도 10 은 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 단면예시도이다.
도 11 은 서브 견인 모듈 및 서브 제한 모듈이 마련된 보조 프레임의 예시도이다.
도 12 는 서브 견인 모듈 및 서브 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 단면예시도이다.
도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 견인 모듈과 제한 모듈이 각각 마련되는 단일공 복강경 수술 로봇의 작동예시도이다.
도 14 는 단일공 복강경 수술 로봇 및 원격 단말기를 포함하도록 구성된 단일공 복강경 수술 로봇 제어 시스템의 예시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 수술 모듈, 카메라 모듈 및 수술 보조 모듈의 예시도이다.
도 3 의 (a) 내지 (c) 는 수술 모듈이 동작하는 모습을 보여주기 위한 작동예시도이다.
도 4 는 도 2 가 환자의 복벽 내부로 삽입된 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 5 는 허브 프레임에 수용된 수술 모듈, 카메라 모듈 및 수술 보조 모듈의 예시도이다.
도 6 은 메인 견인 모듈이 마련된 수술 프레임의 예시도이다.
도 7 은 메인 제한 모듈이 마련된 수술 프레임의 예시도이다.
도 8 은 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 수술 프레임의 단면예시도이다.
도 9 는 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 예시도이다.
도 10 은 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 단면예시도이다.
도 11 은 서브 견인 모듈 및 서브 제한 모듈이 마련된 보조 프레임의 예시도이다.
도 12 는 서브 견인 모듈 및 서브 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 단면예시도이다.
도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 견인 모듈과 제한 모듈이 각각 마련되는 단일공 복강경 수술 로봇의 작동예시도이다.
도 14 는 단일공 복강경 수술 로봇 및 원격 단말기를 포함하도록 구성된 단일공 복강경 수술 로봇 제어 시스템의 예시도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇(1) 및 이의 제어 시스템에 관하여 첨부된 도면 1 내지 14 를 기초로 상세하게 설명하면서 구체적인 실시 예를 함께 살펴본다.
먼저, 도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇의 예시도이고, 도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 수술 모듈, 카메라 모듈 및 수술 보조 모듈의 예시도이며, 도 3 의 (a) 내지 (c) 는 수술 모듈이 동작하는 모습을 보여주기 위한 작동예시도이고, 도 4 는 도 2 가 환자의 복벽 내부로 삽입된 모습을 보여주기 위한 예시도이며, 도 5 는 허브 프레임에 수용된 수술 모듈, 카메라 모듈 및 수술 보조 모듈의 예시도이다.
도 1 내지 도 5 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇(1)은, 수술 모듈(20), 카메라 모듈(30) 및 수술 보조 모듈(40)의 구성을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇(1)은, 로봇 몸체(11) 및 이에 마련되는 수술 암(12)을 통해 구성되는 수술 로봇(10)에 설치될 수 있다.
구체적으로, 수술 로봇(10)은, 본 발명이 설치되는 병원의 바닥면으로부터 지지력을 형성하며, 소정의 높이, 보다 구체적으로는 수술용 베드의 높이로 수술 장치를 위치시키기 위한 로봇 몸체(11)와, 이에 설치되는 복수개의 수술 암(12)을 포함할 수 있다.
여기서, 수술 암(12)은, 도 1 에 도시된 바와 같이 로봇 몸체(11)에 복수개 마련될 수 있다.
또한, 수술 암(12)에는, 가용(可用) 동력을 제공하며, 사용자로부터 입력받는 제어 신호에 의해 각도 및 높이가 제어되는 동력 장치가 각각 마련될 수 있다.
이하, 수술 로봇(10)에 관한 설명은 산업 전반에 걸쳐 이용되고 있는 전동(자동)화 장치·기술 분야에 포함되는 것으로, 그의 세부적인 구성과 설명은 생략하도록 하며, 도면에 도시된 형태와 더불어 반드시 어느 하나의 형태에 한정되는 사항이 아닌 것으로 해석되어야 할 것이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 수술 모듈(20)은, 수술 로봇(10)에 마련되는 복수개의 수술 암(12) 중, 한 개 또는 두 개 이상의 수술 암(12)에 각각 설치될 수 있다.
또한, 수술 모듈(20)은, 환자의 개복(開腹)부에 삽입되는 개창기(SR, Surgical Retractors)(開創器)를 관통하여 직접적인 수술을 실시할 수 있다.
여기서, 개창기(SR)란, 단일공 혹은 다공 수술에 이용되는 삽입 부재를 지칭하는 것으로서, 이후의 설명에서 보다 구체적으로 서술될 수술 모듈(20), 카메라 모듈(30) 및 수술 보조 모듈(40)의 삽입을 가이드 함과 동시에 환자의 신체를 오염으로부터 보호하기 위한 삽입물이다.
이때, 개창기(SR)는, 수술 프레임(210), 카메라 프레임(310) 및 보조 프레임(410)의 직경 외의 반경이 밀폐된 젤(Gel)타입의 개창기가 이용될 수 있으나, 반드시 한정되는 사항이 아니며, 환자의 단일공(개복) 수술에 이용되는 클램프(Clamp)와 같은 고정·견인 장치를 모두 포함할 수 있다.
이하, 수술 모듈(20)에 관하여 설명을 이어 나가도록 한다.
수술 모듈(20)은, 수술 프레임(210) 및 연계 프레임(220)의 구성을 포함할 수 있다.
먼저, 수술 프레임(210)은, 소정의 길이를 이루며, 단부에는 환자의 수술을 수행하는데 이용되는 절삭, 관개등의 수술 동작을 수행하는 수술 장치(211)가 설치될 수 있으며, 사용자 조작에 의해 수술 프레임(210)과 이에 마련되는 수술 장치(211)가 개별적으로 회전 운동할 수도 있다.
또한, 연계 프레임(220)은, 소정의 길이를 이루되, 수술 로봇(10)에 마련되는 수술 암(12)에 결합되어 동력을 전달받아 수술 장치(211)가 마련되는 수술 프레임(210)에 동력을 전달하도록 구비됨으로써, 수술 장치(211)와 수술 프레임(210)의 구동에 필요한 동력을 제공할 수 있다.
여기서, 연계 프레임(220)은, 상술된 바와 같이 소정의 길이를 이루되, 환자의 개복부 외부에서 동작하는 연계 프레임(220)간의 간섭을 방지하기 위하여 서로 반대되는 외측 방향으로 절곡될 수 있으며, 그의 형태가 도 2 및 도 3 과 같은 'ㄷ'형태로 형성될 수 있는 것이다.
예를 들어, 수술 모듈(20)이 두 개의 수술 암(12)에 각각 설치될 경우, 각각의 수술 암(12)에 결합되는 연계 프레임(220)은, 정면으로 바라보았을 때 중심으로부터 서로간이 외측으로 벗어나는 방향, 즉, 180°의 각도를 이루게 되는 것이고, 또한, 수술 모듈(20)이 세 개의 수술 암(12)에 설치될 경우, 각각의 수술 암(12)에 결합되는 연계 프레임(220)들은, 서로 120°의 각도를 이루며 중앙으로부터 외측으로 벗어나는 배열을 이루도록 형성될 수 있는 것이다.
이를 통해, 수술 중 발생되는 수술 모듈(20)간의 간섭을 최소화 할 수 있다.
또한, 카메라 모듈(30)은, 수술 로봇(10)에 마련되는 수술 암(12)에 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기(SR)를 관통하여 신체 내부, 즉, 수술 범위의 시야 정보를 수집할 수 있다.
구체적으로, 카메라 모듈(30)은, 카메라 프레임(310) 및 이에 설치되는 카메라(311)를 포함할 수 있다.
먼저, 카메라(311)란, 환자의 환부(患部), 즉, 수술 반경에 대한 이미지 및 영상 정보를 획득하기 위해 이용되는 모든 고화질 이미지·영상 촬영 장치들의 의미를 내포할 수 있다.
또한, 카메라 프레임(310)은, 길이를 이루며, 수술 암(12)과 카메라(311)간을 결합시킬 수 있다.
한편, 수술 프레임(210) 및 카메라 프레임(310)의 구성들은, 환자의 신체에 무해한 소재로 형성될 수 있다.
또한, 수술 프레임(210)과 카메라 프레임(310)은, 사용자 조작에 의해 각도가 플렉시블(Flexible)하게 제어되기 위하여 유연(柔軟) 소재로 형성될 수 있으며, 그들의 내부에 삽입되는 동작 케이블(미도시)에 의해 사용자의 제어 신호에 따라 도 3 에 도시된 바와 같은 자유(다각도) 운동이 가능하도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 수술 보조 모듈(40)은, 수술 로봇(10)에 마련되는 수술 암(12)에 하나 또는 복수개 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기(SR)를 관통하여 개복부에 삽입되는 개창기(SR)를 견인(Traction) 하는 견인 작업 또는 수술 반경을 석션(Suction)하는 석션 작업등, 수술의 보조적인 작업을 수행할 수 있다.
이를 위해, 수술 보조 모듈(40)은, 단부에 견인 장치(미도시) 또는 석션 장치(411)가 마련되는 보조 프레임(410)을 포함할 수 있으며, 보조 프레임(410)은, 유연 소재로 형성되되, 내부에 삽입되는 동작 케이블(미도시)에 의해 자유 운동이 가능하도록 형성될 수 있다.
이때, 보조 프레임(410) 역시, 환자의 신체에 무해하되, 그의 각도가 플렉시블(Flexible)하게 제어되기 위하여 유연(柔軟) 소재로 형성될 수 있으며, 내부에 삽입되는 동작 케이블(미도시)에 의해 사용자의 제어 신호에 따라 자유(다각도) 운동이 가능하도록 형성될 수 있다.
한편, 앞서 서술된 수술 모듈(20), 카메라 모듈(30) 및 수술 보조 모듈(40)의 구성들은, 도 5 에 도시된 바와 같이, 내부로 공간을 형성하는 허브 프레임(50) 안에 수용되는 형태로 마련될 수 있다.
구체적으로, 허브 프레임(50)은, 수술 모듈(20), 카메라 모듈(30) 및 수술 보조 모듈(40)이 각각 설치되는 수술 암(12)의 전방에 설치되어, 수술 프레임(210), 카메라 프레임(310) 및 보조 프레임(410)을 수용할 수 있다.
또한, 허브 프레임(50)은, 개창기(SR)에 마련되는 관통홀과 동일한 직경을 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 앞서 상술된 수술 모듈(20), 카메라 모듈(30), 수술 보조 모듈(40) 및 허브 프레임(50)의 구성들은, 환자의 수술을 직접·간접적으로 수행하기 위하여 환자의 신체 내부에 삽입되는 구성들이므로, 수술 중, 수술 외 오염의 방지를 최소화 하기 위하여 수술 도구를 제작하는데 쓰이는 스테인리스(Stainless Steel)와 같은 소재로 형성될 수 있으나, 반드시 한정되는 사항은 아니다.
또한, 수술 프레임(210), 카메라 프레임(310) 및 보조 프레임(410)의 직경은, 수술 중 서로간의 간섭을 최소화 하기 위하여 각각 4~6mm, 5~7mm 및 5~10mm의 직경을 가지도록 형성될 수 있으며, 사용자의 직관적이고 효율적인 운용을 위하여, 그의 직경과 길이가 서로 동일하거나 유사하도록 형성될 수 있으나, 반드시 한정되는 사항은 아니다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇(1)은, 단일공 수술을 수행함에 있어 최적화된 구조로 설계됨으로써, 수술 중 발생하는 수술 장치간의 간섭, 즉, 수술 모듈(20)간의 간섭을 최소화 할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 도 6 은 메인 견인 모듈이 마련된 수술 프레임의 예시도이고, 도 7 은 메인 제한 모듈이 마련된 수술 프레임의 예시도이며, 도 8 은 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 수술 프레임의 단면예시도이다.
도 6 내지 도 8 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수술 모듈(20)은, 메인 견인 모듈(60) 및 메인 제한 모듈(70)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 메인 견인 모듈(60)은, 수술 모듈(20) 의 길이방향의 소정 위치에 마련될 수 있으며, 바람직하게는 수술 장치(211)와 개창기(SR)의 사이 반경에 마련될 수 있다.
또한, 메인 견인 모듈(60)은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽(AW, Abdominal Wall) 내부에서 전개·팽창됨으로써 수술 프레임(210)으로 하여금 복벽(AW)에 대한 견인력을 제공할 수 있다.
또한, 메인 제한 모듈(70)은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽(AW) 외부에서 전개됨으로써 수술 프레임(210)이 환자의 개복부에 삽입되는 깊이를 제한할 수 있다.
또한, 수술 모듈(20)에 마련되는 메인 제한 모듈(70)은, 프레임들의 정단면의 중심으로부터 외측으로 복수개 연장되되, 각각이 120°의 각도를 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 도 9 는 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 예시도이고, 도 10 은 메인 견인 모듈 및 메인 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 단면예시도이다.
도 9 및 도 10 을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 모듈(30)은, 메인 견인 모듈(60) 및 메인 제한 모듈(70)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 메인 견인 모듈(60)은, 카메라 모듈(30)의 길이방향의 소정 위치에 마련될 수 있으며, 바람직하게는 카메라(311)와 개창기(SR)의 사이 반경에 마련될 수 있다.
또한, 메인 견인 모듈(60)은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽(AW, Abdominal Wall) 내부에서 전개·팽창됨으로써 카메라 프레임(310)으로 하여금 복벽(AW)에 대한 견인력을 제공할 수 있다.
또한, 메인 제한 모듈(70)은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽(AW) 외부에서 전개됨으로써 카메라 프레임(310)이 환자의 개복부에 삽입되는 깊이를 제한할 수 있다.
또한, 카메라 모듈(30)에 마련되는 메인 제한 모듈(70)은, 프레임들의 정단면의 중심으로부터 외측으로 복수개 연장되되, 각각이 120°의 각도를 이루도록 형성될 수 있다.
여기서, 상술된 메인 견인 모듈(60)과 메인 제한 모듈(70)은, 내부로 충진되는 에어에 의해 팽창과 수축 가능하도록 플렉시블한 소재로 형성될 수 있으며, 이는, 환자의 신체에 가해지는 부담을 저감하기 위함이다.
또한, 도 11 은 서브 견인 모듈 및 서브 제한 모듈이 마련된 보조 프레임의 예시도이고, 도 12 는 서브 견인 모듈 및 서브 제한 모듈이 마련된 카메라 프레임의 단면예시도이다.
도 11 및 도 12 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수술 보조 모듈(40)은, 서브 견인 모듈(80)을 더 포함할 수 있다.
서브 견인 모듈(80)은, 수술 보조 모듈(40)의 길이방향의 소정 위치에 마련될 수 있으며, 바람직하게는 수술 보조 장치와 개창기(SR)의 사이 반경에 마련될 수 있다.
또한, 서브 견인 모듈(80)은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽(AW) 내부에서 전개·팽창됨으로써 견인 장치와 함께 보조 프레임(410)으로 하여금 복벽(AW)에 대한 추가적인 견인력을 제공할 수 있다.
또한, 도 11 및 도 12 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수술 보조 모듈(40)은, 서브 제한 모듈(90)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 서브 제한 모듈(90)은, 환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽(AW) 외부에서 전개됨으로써 보조 프레임(410)이 환자의 개복부에 삽입되는 깊이를 제한할 수 있다.
또한, 수술 보조 모듈(40)에 마련되는 서브 제한 모듈(90)은, 프레임의 정단면의 중심으로부터 외측으로 복수개 연장되되, 각각이 120°의 각도를 이루도록 형성될 수 있으며, 가장 바람직하게 메인 제한 모듈(70)이 이루는 배열의 사이 반경에 위치될 수 있는 배열을 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 서브 견인 모듈(80)과 서브 제한 모듈(90) 역시도, 내부로 충진되는 에어에 의해 팽창과 수축 가능하도록 플렉시블한 소재로 형성될 수 있다.
한편, 메인 견인 모듈(60), 메인 제한 모듈(70), 서브 견인 모듈(80) 및 서브 제한 모듈(90)의 운용을 위해 공급되는 에어는, 수술 로봇(10) 자체에 내장되는 공압 제공 장치(Compressor) 혹은 외부에 별도로 마련되는 컴프레셔(미도시)를 통해 공급될 수 있다.
또한, 도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 견인 모듈과 제한 모듈이 각각 마련되는 단일공 복강경 수술 로봇의 작동예시도이다.
앞서 상술된 메인, 서브 견인 모듈(60, 80) 및 메인, 서브 제한 모듈(70, 90)의 구성은, 도 13 에 도시된 바와 같이 한 객체의 단일공 복강경 수술 로봇(1)에 모두 구비될 수 있으나, 이는 바람직한 일 형태일 뿐 반드시 강제되는 것이 아닌 사용자의 선택에 따라 수술 모듈(20), 카메라 모듈(30) 및 수술 보조 모듈(40)의 각각에서 추가되거나, 제거될 수도 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇(1)은, 수술을 수행하기 위해 환자의 개창기(SR)에 삽입된 각각의 프레임(210, 310, 410)에 마련되는 견인 모듈(60, 80)과 제한 모듈(70, 90)을 통해, 환자의 복벽(AW)에 대해 추가적인 견인력을 형성할 수 있으며, 프레임(210, 310, 410)의 삽입 깊이를 제한함으로써 보다 효율적이고 안전한 수술이 가능한 장점을 가진다.
마지막으로, 도 14 는 단일공 복강경 수술 로봇 및 원격 단말기를 포함하도록 구성된 단일공 복강경 수술 로봇 제어 시스템의 예시도이다.
도 14 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇의 제어 시스템은, 단일공 복강경 수술 로봇(1) 및 원격 단말기(100)를 더 포함할 수 있다.
이때, 단일공 복강경 수술 로봇(1)에는, 그의 동작에 대한 상태와 운동값을 측정하기 위한 측정부가 구비될 수 있다.
측정부는, 수술 로봇(10)에 마련되는 복수개의 수술 암(12) 각각에 마련되어, 단일 객체 수술 암(12)의 각도, 높이 및 복수개의 수술 암(12)간이 서로 이루는 각도를 측정하여 높이 및 각도에 대한 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 원격 단말기(100)는, 본 발명의 단일공 복강경 수술 로봇(1)에 마련되는 측정부 및 수술 암(12)과 무선 또는 유선 통신하도록 마련될 수 있으며, 보다 구체적으로, 무선 통신을 위한 수단으로서 무선 랜(Lan), 블루투스(Bluethooth), 와이파이(Wi-fi)와 같은 무선 통신망이 사용될 수 있고, 무선 통신이 제한되는 상황에서는, 유선으로 통신할 수도 있다.
즉, 원격 단말기(100)는, 측정부를 통해 도출되는 단일공 복강경 수술 로봇(1)의 현재 운용 상태에 관한 정보를 획득함과 동시에 단일공 복강경 수술 로봇(1)에 마련되는 수술 암(12)의 동작을 원격으로 제어할 수 있는 것이다.
한편, 제어를 위한 운용 시스템으로서, 원격 단말기(100)는, 메모리, 프로세서, 통신 인터페이스 그리고 입출력 인터페이스 등의 조합을 통해 구현될 수 있다.
먼저, 메모리는 단말기, 즉, 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로서, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(Permanent Mass Storage Device)를 포함할 수 있다.
여기서 ROM과 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치는 메모리와는 구분되는 별도의 영구 저장 장치로서 서버에 포함될 수도 있다.
또한, 메모리에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드가 저장될 수 있으며, 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로부터 메모리로 로딩될 수 있다.
또한, 이러한 별도의 서버에서 판독 가능한 기록매체는 플로피 드라이브(Floppy Drive), 디스크(Disk), 테이프(Tape), DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드(Flash Card) 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체등을 모두 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇(1) 및 이의 제어 시스템은, 그의 동작이 원격으로 제어되도록 구성됨으로써, 수술을 수행하는 사용자의 운용이 편리한 장점을 가진다.
이상으로 첨부된 도 1 내지 도 14 를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 단일공 복강경 수술 로봇(1) 및 그의 제어 시스템을 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
1 : 단일공 복강경 수술 로봇
10 : 수술 로봇 11 : 로봇 몸체
12 : 수술 암 20 : 수술 모듈
210 : 수술 프레임 211 : 수술 장치
220 : 연계 프레임 30 : 카메라 모듈
310 : 카메라 프레임 311 : 카메라
40 : 수술 보조 모듈 410 : 보조 프레임
411 : 석션 장치 50 : 허브 프레임
60 : 메인 견인 모듈 70 : 메인 제한 모듈
80 : 서브 견인 모듈 90 : 서브 제한 모듈
100 : 원격 단말기
SR : 개창기 AW : 복벽
10 : 수술 로봇 11 : 로봇 몸체
12 : 수술 암 20 : 수술 모듈
210 : 수술 프레임 211 : 수술 장치
220 : 연계 프레임 30 : 카메라 모듈
310 : 카메라 프레임 311 : 카메라
40 : 수술 보조 모듈 410 : 보조 프레임
411 : 석션 장치 50 : 허브 프레임
60 : 메인 견인 모듈 70 : 메인 제한 모듈
80 : 서브 견인 모듈 90 : 서브 제한 모듈
100 : 원격 단말기
SR : 개창기 AW : 복벽
Claims (10)
- 각도 및 높이가 제어되는 복수개의 수술 암 및
상기 복수개의 수술 암 중, 한 개 또는 두 개 이상의 수술 암에 각각 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기를 관통하여 수술을 실시하는 수술 모듈을 포함하고,
상기 수술 모듈은,
단부에 수술 장치가 설치되는 수술 프레임 및
상기 수술 암에 결합되며, 수술 프레임에 마련되는 수술 장치에 동력을 전달하는 연계 프레임을 포함하되,
상기 연계 프레임은,
환자의 개복부 외부에서 동작하는 연계 프레임간의 간섭을 방지하도록 서로 반대되는 외측 방향으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 1 항에 있어서,
상기 단일공 복강경 수술 로봇은,
상기 수술 암에 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기를 관통하여 수술 범위의 시야 정보를 수집하는 카메라 모듈을 더 포함하고,
상기 카메라 모듈은,
카메라 및
상기 수술 암과 카메라간을 결합시키는 카메라 프레임을 포함하고,
상기 수술 프레임 및 카메라 프레임은,
유연 소재로 형성되되,
내부에 삽입되는 동작 케이블에 의해 자유 운동이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 1 항에 있어서,
상기 단일공 복강경 수술 로봇은,
상기 수술 암에 설치되며, 환자의 개복부에 삽입되는 개창기를 관통하여 개복부에 삽입되는 개창기를 견인하는 견인 작업 또는 수술 반경을 석션하는 석션 작업을 포함하는 보조 작업을 수행하는 수술 보조 모듈을 더 포함하고,
상기 수술 보조 모듈은,
단부에 견인 장치 또는 석션 장치가 마련되는 보조 프레임을 포함하되,
상기 보조 프레임은,
유연 소재로 형성되되,
내부에 삽입되는 동작 케이블에 의해 자유 운동이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 2 항에 있어서,
상기 수술 모듈 또는 카메라 모듈은,
환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 내부에서 전개됨으로써 수술 프레임 또는 카메라 프레임으로 하여금 복벽에 견인력을 제공하는 메인 견인 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 2 항에 있어서,
상기 수술 모듈 또는 카메라 모듈은,
환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 외부에서 전개됨으로써 수술 프레임 또는 카메라 프레임이 환자의 개복부에 삽입되는 깊이를 제한하는 메인 제한 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 3 항에 있어서,
상기 수술 보조 모듈은,
환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 내부에서 전개됨으로써 견인 장치와 함께 보조 프레임으로 하여금 복벽에 추가적인 견인력을 제공하는 서브 견인 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 3 항에 있어서,
상기 수술 보조 모듈은,
환자의 개복부에 삽입된 이후, 환자의 복벽 외부에서 전개됨으로써 보조 프레임이 환자의 개복부에 삽입되는 깊이를 제한하는 서브 제한 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 1 항에 있어서,
상기 단일공 복강경 수술 로봇은,
상기 복수개의 수술 암 각각에 마련되어, 단일 객체 수술 암의 각도, 높이 및 복수개의 수술 암간이 서로 이루는 각도를 측정하는 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 1 항에 있어서,
상기 단일공 복강경 수술 로봇은,
원격 제어를 위한 원격 단말기와 무선 또는 유선 통신하는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇
- 제 1 항 내지 제 9 항 중, 어느 한 항의 단일공 복강경 수술 로봇을 제어하기 위한 시스템으로서,
상기 단일공 복강경 수술 로봇의 제어 시스템은,
상기 단일공 복강경 수술 로봇과 연동되어, 단일공 복강경 수술 로봇을 원격 제어하는 원격 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일공 복강경 수술 로봇 제어 시스템
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220069679A KR20230168869A (ko) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템 |
| PCT/KR2023/006566 WO2023239073A1 (ko) | 2022-06-08 | 2023-05-15 | 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220069679A KR20230168869A (ko) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=89118607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220069679A KR20230168869A (ko) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 단일공 복강경 수술 로봇 및 이의 제어 시스템 |
Country Status (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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