KR20240056377A - 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 로봇 암에 장착되거나 또는 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 로봇 암에 장착되거나 또는 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트에 구비되는 엔드 툴에 관한 것이다.
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 로봇 암에 장착되거나 또는 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 있어서, 피치 동작 시 발생하는 조 와이어의 움직임을 보상하여 피치 동작과 요 동작/액츄에이션 동작이 독립적으로 원활하게 수행되는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 제1 조; 상기 제1 조와 마주보도록 형성되는 제2 조; 상기 제1 조와 결합하며, 제1 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 풀리; 상기 제2 조와 결합하며, 상기 제1 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되고, 상기 제1 조 풀리와 마주보도록 형성되는 제2 조 풀리; 상기 제1 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제1 축과 소정의 각도를 이루는 제2 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리; 상기 제2 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리; 상기 제1 조 풀리와 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리 사이에 배치되고, 제3 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 피치 여분 풀리; 상기 제2 조 풀리와 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리 사이에 배치되고, 제4 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 피치 여분 풀리; 상기 제1 조 풀리와 결합하여 상기 제1 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제1 조 와이어; 상기 제2 조 풀리와 결합하여 상기 제2 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제2 조 와이어;를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 피치 동작 시 발생하는 조 와이어의 움직임을 보상하여 피치 동작과 요 동작/액츄에이션 동작이 독립적으로 원활하게 수행되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 사용 예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 엔드 툴의 평면도이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 엔드 툴의 평면도이다.
도 7은 도 2의 엔드 툴의 측면도이다.
도 8은 도 2의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 사시도이다.
도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 보상에 대한 개념도이다.
도 12 및 도 13은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 14 및 도 15는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 16 및 도 17은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 18 및 도 19는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 22는 도 20의 엔드 툴의 평면도이다.
도 23 및 도 24는 도 20의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 25 및 도 26은 도 20의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 29는 도 27의 엔드 툴의 제2 조를 나타내는 결합 사시도이다.
도 30은 도 27의 엔드 툴의 제2 조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 31은 도 27의 엔드 툴의 제1 조를 나타내는 결합 사시도이다.
도 32는 도 27의 엔드 툴의 제1 조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 33 및 도 34는 도 27의 엔드 툴의 엔드 툴 허브를 나타내는 사시도이다.
도 35는 도 27의 엔드 툴의 평면도이다.
도 36, 도 37은 도 27의 엔드 툴의 측면도이다.
도 38 및 도 39는 도 27의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 40 및 도 41은 도 27의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 42 및 도 43은 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 44 및 도 45는 도 42의 엔드 툴의 평면도이다.
도 46, 도 47, 도 48은 도 42의 엔드 툴의 측면도이다.
도 49 및 도 50은 도 42의 엔드 툴의 평면도이다.
도 51 및 도 52는 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 53 및 도 54는 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 55 및 도 56은 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 57 및 도 58은 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 59는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 사용 예를 나타내는 도면이다.
도 60 및 도 61은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 62, 도 63, 도 64, 도 65는 도 60의 엔드 툴의 평면도이다.
도 66, 도 67, 도 68은 도 60의 엔드 툴의 측면도이다.
도 69 및 도 70은 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 71 및 도 72는 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 73 및 도 74는 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 75 및 도 76은 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 77 및 도 78은 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 79, 도 80은 도 77의 엔드 툴의 평면도이다.
도 81, 도 82, 도 83은 도 77의 엔드 툴의 측면도이다.
도 84, 도 85는 도 77의 엔드 툴의 평면도이다.
도 86 및 도 87은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 88 및 도 89는 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 90 및 도 91은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 92 및 도 93은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 94, 도 95, 도 96, 도 97은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 98, 도 99는 도 94의 엔드 툴의 평면도이다.
도 100, 도 101, 도 102는 도 94의 엔드 툴의 측면도이다.
도 103, 도 104는 도 94의 엔드 툴의 평면도이다.
도 105 및 도 106은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 107 및 도 108은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 109 및 도 110은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 111 및 도 112는 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 113은 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 사시도이다.
도 114는 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 정면도이다.
도 115는 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 측면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 엔드 툴의 평면도이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 엔드 툴의 평면도이다.
도 7은 도 2의 엔드 툴의 측면도이다.
도 8은 도 2의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 사시도이다.
도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 보상에 대한 개념도이다.
도 12 및 도 13은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 14 및 도 15는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 16 및 도 17은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 18 및 도 19는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 22는 도 20의 엔드 툴의 평면도이다.
도 23 및 도 24는 도 20의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 25 및 도 26은 도 20의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 29는 도 27의 엔드 툴의 제2 조를 나타내는 결합 사시도이다.
도 30은 도 27의 엔드 툴의 제2 조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 31은 도 27의 엔드 툴의 제1 조를 나타내는 결합 사시도이다.
도 32는 도 27의 엔드 툴의 제1 조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 33 및 도 34는 도 27의 엔드 툴의 엔드 툴 허브를 나타내는 사시도이다.
도 35는 도 27의 엔드 툴의 평면도이다.
도 36, 도 37은 도 27의 엔드 툴의 측면도이다.
도 38 및 도 39는 도 27의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 40 및 도 41은 도 27의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 42 및 도 43은 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 44 및 도 45는 도 42의 엔드 툴의 평면도이다.
도 46, 도 47, 도 48은 도 42의 엔드 툴의 측면도이다.
도 49 및 도 50은 도 42의 엔드 툴의 평면도이다.
도 51 및 도 52는 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 53 및 도 54는 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 55 및 도 56은 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 57 및 도 58은 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 59는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 사용 예를 나타내는 도면이다.
도 60 및 도 61은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 62, 도 63, 도 64, 도 65는 도 60의 엔드 툴의 평면도이다.
도 66, 도 67, 도 68은 도 60의 엔드 툴의 측면도이다.
도 69 및 도 70은 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 71 및 도 72는 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 73 및 도 74는 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 75 및 도 76은 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 77 및 도 78은 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 79, 도 80은 도 77의 엔드 툴의 평면도이다.
도 81, 도 82, 도 83은 도 77의 엔드 툴의 측면도이다.
도 84, 도 85는 도 77의 엔드 툴의 평면도이다.
도 86 및 도 87은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 88 및 도 89는 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 90 및 도 91은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 92 및 도 93은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 94, 도 95, 도 96, 도 97은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다.
도 98, 도 99는 도 94의 엔드 툴의 평면도이다.
도 100, 도 101, 도 102는 도 94의 엔드 툴의 측면도이다.
도 103, 도 104는 도 94의 엔드 툴의 평면도이다.
도 105 및 도 106은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 107 및 도 108은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 109 및 도 110은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 111 및 도 112는 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 113은 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 사시도이다.
도 114는 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 정면도이다.
도 115는 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 측면도이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 발명에 있어서, 상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중, 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 일 방향으로 감기고, 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 일 방향으로 감길 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 축에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중, 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측에 접촉하고, 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측에 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 와이어는, 상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 여분 풀리에 차례로 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 축에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉하고, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 피치 여분 풀리 사이에 형성되는 제1 조 보조 풀리; 상기 제2 조 풀리와 상기 제2 조 피치 여분 풀리 사이에 형성되는 제2 조 보조 풀리;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 보조 풀리의 공통 내접선상에 위치하며, 상기 제1 조 보조 풀리에 의해 상기 제1 조 풀리의 회전 각도가 확장될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 서브 풀리; 상기 제2 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 서브 풀리;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 피치 서브 풀리 또는 상기 제2 조 피치 서브 풀리는 하나의 풀리만을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 및 상기 제2 조의 적어도 일부가 내부에 수용 가능하도록 형성되는 엔드 툴 허브와, 상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 및 상기 제2 조가 상기 제1 축을 중심으로 회전하여 요(yaw) 동작이 수행되고, 상기 엔드 툴 허브가 상기 제2 축을 중심으로 회전하여 피치(pitch) 동작이 수행될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 엔드 툴 허브의 근위부 측 단부에 형성되는 엔드 툴 피치 풀리와, 상기 엔드 툴 피치 풀리와 결합하여 상기 엔드 툴 피치 풀리를 회전시키는 피치 와이어를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 엔드 툴 피치 풀리와 함께 상기 엔드 툴 허브 전체가 회전하면서, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 변화량을 보상하기 위해, 외력에 의해 상기 제1 조 와이어가 일정 정도 이동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 상기 엔드 툴 허브에 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 상기 제2 축과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 상기 제1 축 및 상기 제2 축 각각에 대해 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 인접하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 하나의 풀리만을 포함할 수 있다.
본 발명은, 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 기재된 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴; 상기 엔드 툴의 회전에 필요한 소정의 구동력을 제공하는 구동부; 제1 방향(X축)으로 연장 형성되며, 일 단부에는 상기 엔드 툴이 결합되고 타 단부에는 상기 구동부가 결합되어 상기 구동부와 상기 엔드 툴을 연결하는 연결부;를 포함하는 수술용 인스트루먼트를 제공한다.
본 발명에 있어서, 피치 동작을 위해 상기 구동부의 구동부 피치 풀리가 회전하면, 피치 동작의 보상을 위해 상기 구동부의 구동부 제1 조 풀리와 구동부 제2 조 풀리가 함께 회전할 수 있다.
본 발명은, 제1 조; 상기 제1 조에 대해 회전 가능하도록 결합되는 제2 조; 상기 제1 조 및 상기 제2 조의 적어도 일부가 내부에 수용 가능하도록 형성되는 엔드 툴 허브; 상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브; 상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되며, 제1 방향을 따라 연장 형성되는 1번핀; 상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되고, 상기 1번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 1번핀의 일 측에 형성되는 2번핀; 상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되고, 상기 제1 방향과 소정의 각도를 이루는 제2 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 2번핀의 일 측에 형성되는 2.5번핀; 상기 엔드 툴 허브 및 상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 2.5번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 2.5번핀의 일 측에 형성되는 3번핀; 상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 3번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 3번핀의 일 측에 형성되는 4번핀; 상기 제1 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 풀리; 상기 제2 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 풀리; 상기 제1 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 보조 풀리; 상기 제2 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 보조 풀리; 상기 제1 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2.5번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 여분 풀리; 상기 제2 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2.5번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 여분 풀리; 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리; 상기 제2 조 피치 여분 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리; 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 서브 풀리; 상기 제2 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 서브 풀리; 상기 제1 조 풀리와 결합하여 상기 제1 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제1 조 와이어; 상기 제2 조 풀리와 결합하여 상기 제2 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제2 조 와이어;를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중, 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 일 방향으로 감기고, 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 일 방향으로 감길 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중, 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측에 접촉하고, 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측에 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 와이어는, 상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서, 상기 제1 조 피치 서브 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 여분 풀리에 차례로 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉하고, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 엔드 툴 허브의 근위부 측 단부에 형성되는 엔드 툴 피치 풀리와, 상기 엔드 툴 피치 풀리와 결합하여 상기 엔드 툴 피치 풀리를 회전시키는 피치 와이어를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 엔드 툴 피치 풀리와 함께 상기 엔드 툴 허브 전체가 회전하면서, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 변화량을 보상하기 위해, 외력에 의해 상기 제1 조 와이어가 일정 정도 이동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀, 상기 2번핀, 상기 2.5번핀, 상기 3번핀, 상기 4번핀은 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 풀리, 상기 제1 조 보조 풀리, 상기 제1 조 피치 여분 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 서브 풀리는 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 보조 풀리의 공통 내접선상에 위치하며, 상기 제1 조 보조 풀리에 의해 상기 제1 조 풀리의 회전 각도가 확장될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 및 상기 제2 조가 상기 1번핀을 중심으로 회전하여 요(yaw) 동작이 수행되고, 상기 엔드 툴 허브가 상기 3번핀을 중심으로 회전하여 피치(pitch) 동작이 수행될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 인접하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 하나의 풀리만을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 상기 엔드 툴 허브에 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 피치 서브 풀리 또는 상기 제2 조 피치 서브 풀리는 하나의 풀리만을 포함할 수 있다.
본 발명은, 제1 조; 상기 제1 조에 대해 회전 가능하도록 결합되는 제2 조; 상기 제1 조 및 상기 제2 조의 적어도 일부가 내부에 수용 가능하도록 형성되는 엔드 툴 허브; 상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브; 상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되며, 제1 방향을 따라 연장 형성되는 1번핀; 상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되고, 상기 제1 방향과 소정의 각도를 이루는 제2 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 1번핀의 일 측에 형성되는 2번핀; 상기 엔드 툴 허브 및 상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 소정의 각도를 이루는 제3 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 2번핀의 일 측에 형성되는 3번핀; 상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 3번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 3번핀의 일 측에 형성되는 4번핀; 상기 제1 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 풀리; 상기 제2 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 풀리; 상기 제1 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 보조 풀리; 상기 제2 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 보조 풀리; 상기 제1 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리; 상기 제2 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리; 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 서브 풀리; 상기 제2 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 서브 풀리; 상기 제1 조 풀리와 결합하여 상기 제1 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제1 조 와이어; 상기 제2 조 풀리와 결합하여 상기 제2 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제2 조 와이어;를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중, 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 일 방향으로 감기고, 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 일 방향으로 감길 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중, 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측에 접촉하고, 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측에 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 와이어는, 상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서, 상기 제1 조 피치 서브 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 보조 풀리, 제1 조 풀리에 차례로 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측, 상기 제1 조 풀리에 차례로 접촉하고, 상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측, 상기 제1 조 보조 풀리, 상기 제1 조 풀리에 차례로 접촉할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 엔드 툴 허브의 근위부 측 단부에 형성되는 엔드 툴 피치 풀리와, 상기 엔드 툴 피치 풀리와 결합하여 상기 엔드 툴 피치 풀리를 회전시키는 피치 와이어를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 엔드 툴 피치 풀리와 함께 상기 엔드 툴 허브 전체가 회전하면서, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 변화량을 보상하기 위해, 외력에 의해 상기 제1 조 와이어가 일정 정도 이동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀, 상기 2번핀, 상기 3번핀, 상기 4번핀은 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 풀리, 상기 제1 조 보조 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 서브 풀리는 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 보조 풀리의 공통 내접선상에 위치하며, 상기 제1 조 보조 풀리에 의해 상기 제1 조 풀리의 회전 각도가 확장될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 조 및 상기 제2 조가 상기 1번핀을 중심으로 회전하여 요(yaw) 동작이 수행되고, 상기 엔드 툴 허브가 상기 3번핀을 중심으로 회전하여 피치(pitch) 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트.
본 발명에 있어서, 상기 2번핀은, 상기 엔드 툴 허브의 제1 조 풀리 결합부에 형성되는 제1 서브축과, 상기 엔드 툴 허브의 제2 조 풀리 결합부에 형성되는 제2 서브축을 포함하고, 상기 제1 조 보조 풀리는 상기 제1 서브축에 결합하고, 상기 제2 조 보조 풀리는 상기 제2 서브축에 결합할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 서브축 및 상기 제2 서브축은 상기 1번핀 및 상기 3번핀에 대해 일정 정도 경사지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 제1 평면을 기준으로, 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 보조 풀리를 지나면서 상기 제1 평면을 가로지르는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 제1 평면을 기준으로, 상기 제1 조 와이어는, 제1 조 피치 메인 풀리와는 제1 평면의 하측에서 접촉하고, 상기 제1 조 보조 풀리는 제1 평면의 상측에서 접촉할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
발명의 실시를 위한 형태
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.
<수술용 인스트루먼트>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 사용 예를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 1 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 장착되는 수술 로봇 시스템을 나타내는 개념도이고, 도 1 (b)는 도 1 (a)의 수술 로봇 시스템의 슬레이브 로봇을 나타내는 사시도이고, 도 1 (c)는 도 1 (a)의 슬레이브 로봇에 장착되는 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 1 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴이 장착되는 핸드헬드(hand-held) 형 수술용 인스트루먼트의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 1 (a), 도 1 (b), 도 1 (c)를 참조하면, 수술 로봇 시스템(1)은 마스터 로봇(10)과 슬레이브 로봇(20)과 수술용 인스트루먼트(30)를 포함한다.
마스터 로봇(10)은 조작 부재(10a) 및 디스플레이 부재(10b)를 포함하고, 슬레이브 로봇(20)은 하나 이상의 로봇 암 유닛(21)(22)(23)을 포함한다.
상세히, 마스터 로봇(10)은 수술자가 양손에 각각 파지하여 조작할 수 있도록 조작 부재(10a)를 구비한다. 그리고, 마스터 로봇(10)의 디스플레이 부재(10b)에는 복강경(50)을 통해 촬영되는 영상이 화상 이미지로 표시된다. 또한 디스플레이 부재(10b)에는 소정의 가상 조작판이 상기 복강경(50)을 통해 촬영되는 영상과 함께 표시되거나 또는 독립적으로 표시될 수 있다. 이와 같은 가상 조작판의 배치, 구성 등에 관해서는 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 슬레이브 로봇(20)은 하나 이상의 로봇 암 유닛(21)(22)(23)을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 로봇 암 유닛(21)(22)(23)들은 서로 독립적으로 동작할 수 있는 모듈 형태로 구비될 수 있으며, 이때 각 로봇 암 유닛(21)(22)(23)들 간에 충돌을 방지하는 알고리즘이 수술 로봇 시스템(1)에 적용될 수도 있다.
여기서, 로봇 암 유닛(21)(22)(23)들 중 2개 이상에는 수술용 인스트루먼트(30)가 부착되고, 1개 이상에는 복강경(50)이 부착될 수 있다. 그리고, 집도의는 마스터 로봇(10)을 통해 제어하고자 하는 로봇 암 유닛(21)(22)(23)을 선택할 수 있다. 이와 같이, 마스터 로봇(10)을 통해 총 3개 이상의 수술기구를 집도의가 직접 조종함으로써, 수술 보조자가 필요 없이 여러 기구의 조종을 집도의 의도대로 정확하고 자유로이 수행할 수 있다.
계속해서 도 1 (c)를 참조하면, 수술 로봇 시스템(1)의 수술용 인스트루먼트(30)는 엔드 툴(100), 구동부(200), 연결부(400)를 포함할 수 있다.
여기서, 연결부(400)는 속이 빈 샤프트(shaft) 형상으로 형성되어, 그 내부에 하나 이상의 와이어(후술함) 들이 수용될 수 있으며, 그 일 단부에는 구동부(200)가 결합되고, 타 단부에는 엔드 툴(100)이 결합되어, 구동부(200)와 엔드 툴(100)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
구동부(200)는 연결부(400)의 일 단부에 형성되며, 로봇 암 유닛(21)(22)(23)과 결합할 수 있는 인터페이스를 제공한다. 따라서 사용자에 의해 마스터 로봇(10)이 동작하면, 이에 대응하는 동작을 수술용 인스트루먼트(30)의 엔드 툴(100)이 수행할 수 있도록 로봇 암 유닛(21)(22)(23)의 모터(미도시)가 작동하며, 이 모터(미도시)의 구동력이 구동부(200)를 통해 엔드 툴(100)로 전달된다. 이를 다른 관점에서 표현하면, 구동부(200) 자체가 수술용 인스트루먼트(30)와 슬레이브 로봇(20) 사이를 연결하는 인터페이스가 된다고 설명할 수도 있다.
엔드 툴(100)은 연결부(400)의 타 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행한다. 이와 같은 엔드 툴(100)에 대해서는 도 2 이하에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
한편, 도 1 (d)를 참조하면, 핸드헬드(hand-held) 형 수술용 인스트루먼트(40)는 엔드 툴(100), 구동부(200), 연결부(400)를 포함할 수 있다.
여기서, 연결부(400)는 속이 빈 샤프트(shaft) 형상으로 형성되어, 그 내부에 하나 이상의 와이어(후술함) 들이 수용될 수 있으며, 그 일 단부에는 구동부(200)가 결합되고, 타 단부에는 엔드 툴(100)이 결합되어, 구동부(200)와 엔드 툴(100)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
구동부(200)는 연결부(400)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(100)이 소정의 작동을 함으로써 수술을 수행하게 된다. 여기서, 도 1 (d)에는 구동부(200)가 손가락을 끼운 상태에서 회전시킬 수 있는 손잡이 형상으로 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 엔드 툴(100)과 연결되어 엔드 툴(100)을 조작할 수 있는 다양한 형태의 구동부(200)가 가능하다 할 것이다.
엔드 툴(100)은 연결부(400)의 타 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행한다. 이와 같은 엔드 툴(100)에 대해서는 도 2 이하에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴은, 도 1 (a), 도 1 (b), 도 1 (c)에 도시된 수술 로봇 시스템의 수술용 인스트루먼트에 구비될 수도 있고, 또는 도 1 (d)에 도시된 핸드헬드(hand-held) 형 수술용 인스트루먼트에 구비될 수도 있다.
이하에서는 이와 같이 수술 로봇 시스템의 수술용 인스트루먼트 또는 핸드헬드(hand-held) 형 수술용 인스트루먼트에 구비될 수 있는 엔드 툴에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
<수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 제1 실시예>
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 2의 엔드 툴의 평면도이다. 도 5 및 도 6은 도 2의 엔드 툴의 평면도이다. 도 7은 도 2의 엔드 툴의 측면도이다. 도 8은 도 2의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 사시도이다. 도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 피치 동작 보상에 대한 개념도이다.
그리고, 도 12 및 도 13은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 14 및 도 15는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다. 도 16 및 도 17은 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 18 및 도 19는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
여기서, 도 3은 도 2의 엔드 툴에서 엔드 툴 허브(106)가 제거된 상태를 나타낸다. 그리고, 도 5는 도 2의 엔드 툴에서 와이어를 위주로 도시한 도면이고, 도 6은 도 2의 엔드 툴에서 풀리를 위주로 도시한 도면이다. 그리고, 도 8 및 도 9는 도 7의 엔드 툴에서 엔드 툴 허브(106)가 제거된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(도 1 (c)의 30 또는 도 1 (d)의 40 참조)는 엔드 툴(100), 구동부(도 1 (c)의 200 또는 도 1 (d)의 200 참조), 연결부(400)를 포함할 수 있다. 그리고, 엔드 툴(100)은 동력 전달부(300)를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 11을 참조하면, 엔드 툴(100)은 연결부(400)의 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행한다. 이와 같은 엔드 툴(100)의 일 예로써, 도 2에 도시된 바와 같이 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw)(101)(102)가 사용될 수 있다. 다만 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 수술을 위한 다양한 장치들이 엔드 툴(100)로 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 외팔이 소작기와 같은 구성도 엔드 툴로써 사용될 수 있을 것이다. 이와 같은 엔드 툴(100)은 동력 전달부(300)에 의해 구동부(도 1 (c)의 200 또는 도 1 (d)의 200 참조)와 연결되어, 동력 전달부(300)를 통해 구동부(도 1 (c)의 200 또는 도 1 (d)의 200 참조)의 구동력을 전달받음으로써, 그립(grip), 절단(cutting), 봉합(suturing) 동작 등 수술에 필요한 동작을 수행하게 된다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은 적어도 두 개 이상의 방향으로 회전가능하도록 형성되며, 예를 들어 엔드 툴(100)은 도 2의 회전축(143)을 중심으로 피치(pitch) 운동을 수행하는 동시에, 도 2의 회전축(141)을 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(100)이 연결부(400)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)에 대해서 상하 방향으로 회전하는 운동, 즉 도 2의 Y축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(400)로부터 연장 형성되어 있는 엔드 툴(100)이 연결부(400)에 대해 Y축을 중심으로 상하로 회전하는 운동을 의미한다.
다음으로, 요(yaw) 동작은 엔드 툴(100)이 연결부(400)의 연장 방향(도 2의 X축 방향)에 대해서 좌우 방향으로 회전하는 동작, 즉 도 2의 Z축을 중심으로 회전하는 동작을 의미한다. 다시 말하면, 연결부(400)로부터 연장 형성되어 있는 엔드 툴(100)이 연결부(400)에 대해 Z축을 중심으로 좌우로 회전하는 운동을 의미한다. 즉, 엔드 툴(100)에 형성된 두 개의 조(jaw)(101)(102)가 Z축을 중심으로 서로 동일한 방향으로 회전하는 운동을 의미한다.
한편, 액츄에이션(actuation) 동작은 엔드 툴(100)이 요(yaw) 동작과 동일한 회전축을 중심으로 회전하되, 두 개의 조(jaw)(101)(102)가 서로 반대 방향으로 회전하면서 조(jaw)가 오므라들거나 벌어지는 동작을 의미한다. 즉, 엔드 툴(100)에 형성된 두 개의 조(jaw)(101)(102)가 Z축을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하는 운동을 의미한다.
이를 다른 관점에서 정의하면, 요 회전은 후술할 조 풀리가 조 풀리 회전축인 회전축(141)을 중심으로 자전(rotation)하는 동작이고, 피치 회전은 조 풀리가 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 공전(revolution)하는 동작이라고 정의할 수도 있다.
동력 전달부(300)는 구동부(도 1 (c)의 200 또는 도 1 (d)의 200 참조)와 엔드 툴(100)을 연결하여, 구동부(도 1 (c)의 200 또는 도 1 (d)의 200 참조)의 구동력을 엔드 툴(100)에 전달하는 역할을 수행하며, 다수 개의 와이어, 풀리, 링크, 마디, 기어 등을 포함할 수 있다.
이하에서는 동력 전달부(300) 및 이를 포함하는 엔드 툴(100)에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
(동력 전달부)
이하에서는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 동력 전달부(300)에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 5, 도 6, 도 10 등을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)의 동력 전달부(300)는 와이어(301), 와이어(302), 와이어(303), 와이어(304), 와이어(305), 와이어(306)를 포함할 수 있다.
여기서, 와이어(301)와 와이어(305)는 한 쌍을 이루어 제1 조 와이어로서 역할을 수행할 수 있다. 와이어(302)와 와이어(306)는 한 쌍을 이루어 제2 조 와이어로서 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 조 와이어인 와이어(301), 와이어(305)와, 제2 조 와이어인 와이어(302), 와이어(306)를 포괄하는 구성요소를 조 와이어(jaw wire)라고 지칭할 수 있다. 그리고, 와이어(303)와 와이어(304)는 한 쌍을 이루어 피치 와이어로서 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 도면에는 한 쌍의 와이어들은 제1 조(101)의 회전 운동과 연관되고, 한 쌍의 와이어들은 제2 조(102)의 회전 운동과 연관되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 한 쌍의 와이어들은 요(yaw) 운동과 연관되고, 한 쌍의 와이어들은 액츄에이션(actuation) 운동과 연관될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 동력 전달부(300)는, 와이어와 풀리를 결합시키기 위해 각 와이어의 각 단부에 결합되는 체결 부재(321), 체결 부재(322), 체결 부재(323), 체결 부재(324), 체결 부재(326), 체결 부재(327), 체결 부재(329) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 각 체결 부재들은 볼(ball) 형태, 튜브(tube) 형태 등 필요에 따라 다양한 형태일 수 있다.
여기서, 피치 와이어 체결 부재인 체결 부재(321)는 피치 와이어인 와이어(303)의 엔드 툴(100) 측 단부에 결합되고, 피치 와이어 체결 부재인 체결 부재(322)는 피치 와이어인 와이어(304)의 엔드 툴(100) 측 단부에 결합되어, 피치 와이어-엔드 툴 체결 부재의 역할을 수행할 수 있다. 한편, 피치 와이어인 와이어(303) 및 와이어(304)의 구동부(도 1의 200 참조) 측 단부에는 피치 와이어-구동부 체결 부재(329)가 결합될 수 있다.
한편, 제1 조 와이어 체결 부재인 체결 부재(323)는 제1 조 와이어인 와이어(301) 및 와이어(305)의 엔드 툴(100) 측 단부에 결합되어, 제1 조 와이어-엔드 툴 체결 부재의 역할을 수행할 수 있다. 한편, 제1 조 와이어인 와이어(301) 및 와이어(305)의 구동부(도 1의 200 참조) 측 단부에는 제1 조 와이어-구동부 체결 부재(324)가 결합될 수 있다.
한편, 제2 조 와이어 체결 부재인 체결 부재(326)는 제2 조 와이어인 와이어(302) 및 와이어(306)의 엔드 툴(100) 측 단부에 결합되어, 제2 조 와이어-엔드 툴 체결 부재의 역할을 수행할 수 있다. 한편, 제2 조 와이어인 와이어(302) 및 와이어(306)의 구동부(도 1의 200 참조) 측 단부에는 제2 조 와이어-구동부 체결 부재(327)가 결합될 수 있다.
여기서는, 각 체결 부재들이 동력 전달부(300)에 포함되는 것으로 분류하였으나, 엔드 툴(100) 측의 체결 부재는 엔드 툴(100)에 포함되고, 구동부(도 1의 200 참조) 측의 체결 부재는 구동부(도 1의 200 참조)에 포함되는 것으로 분류할 수도 있다.
와이어들과 체결 부재들 및 각 풀리 간의 결합관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제2 조 와이어인 와이어(302)와 와이어(306)는 하나의 단일 와이어일 수 있다. 단일 와이어인 제2 조 와이어의 중간 지점에 제2 조 와이어-엔드 툴 체결 부재인 체결 부재(326)를 끼우고, 이 체결 부재(326)를 가압(Crimping)하여 고정시킨 후에, 체결 부재(326)를 중심으로 제2 조 와이어의 양 가닥을 각각 와이어(302)와 와이어(306)라고 지칭할 수 있다.
또는 제2 조 와이어인 와이어(302)와 와이어(306)는 각각 별도의 와이어로 형성되고, 체결 부재(326)에 의해 와이어(302)와 와이어(306)가 연결될 수도 있다.
그리고, 이 체결 부재(326)가 풀리(121)에 결합됨으로써, 와이어(302) 및 와이어(306)가 풀리(121)와 고정 결합될 수 있다. 이에 의해, 와이어(302) 및 와이어(306)가 당기고 풀림에 따라 풀리(121)가 회전할 수 있게 되는 것이다.
한편, 와이어(302) 및 와이어(306)에서 체결 부재(326)가 체결된 곳의 반대쪽 단부는 제2 조 와이어-구동부 체결 부재(327)가 결합될 수 있다. 즉, 와이어(302) 및 와이어(306)의 반대쪽 단부를 제2 조 와이어-구동부 체결 부재(327)에 끼우고, 이 체결 부재(327)를 가압(Crimping)하여 와이어(302) 및 와이어(306)와 제2 조 와이어-구동부 체결 부재(327)를 각각 고정시킬 수 있다.
그리고, 와이어(302) 및 와이어(306)와 결합된 제2 조 와이어-구동부 체결 부재(327)가 풀리(221)에 각각 결합됨으로써, 와이어(302) 및 와이어(306)가 풀리(221)와 각각 고정 결합될 수 있다. 결과적으로, 풀리(221)가 모터 또는 인력(人力)에 의해 회전하면, 와이어(302) 및 와이어(306)가 당기고 풀려지면서 엔드 툴(100)의 풀리(121)가 회전할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 구동부 제2 조 풀리가 하나의 풀리인 풀리(221)를 포함하고, 제2 조 와이어-구동부 체결 부재도 하나의 체결 부재인 체결 부재(327)를 포함하며, 와이어(302) 및 와이어(306)가 하나의 체결 부재(327)에 결합되어, 하나의 구동부 제2 조 풀리(221)에 결합될 수도 있을 것이다. 또는, 도면에는 도시되지 않았지만, 구동부 제2 조 풀리가 두 개의 풀리를 포함하고, 제2 조 와이어-구동부 체결 부재도 두 개의 체결 부재를 포함할 수도 있다.
이와 동일한 방법으로, 제1 조 와이어인 와이어(301)와 와이어(305)는 각각 제1 조 와이어-엔드 툴 체결 부재(323) 및 제1 조 와이어-구동부 체결 부재(324)와 결합된다. 그리고, 제1 조 와이어-엔드 툴 체결 부재(323)는 풀리(111)와 결합하고, 제1 조 와이어-구동부 체결 부재(324)는 풀리(211)와 결합한다. 결과적으로, 풀리(211)가 모터 또는 인력(人力)에 의해 회전하면, 와이어(301) 및 와이어(305)가 당기고 풀려지면서 엔드 툴(100)의 풀리(111)가 회전할 수 있게 되는 것이다.
이와 동일한 방법으로, 피치 와이어인 와이어(303)의 일 단부는 피치 와이어-엔드 툴 체결 부재인 체결 부재(321)와 결합하고, 피치 와이어인 와이어(304)의 일 단부는 피치 와이어-엔드 툴 체결 부재인 체결 부재(322)와 결합될 수 있다. 그리고, 와이어(303)와 와이어(304)의 각각의 타 단부는 피치 와이어-구동부 체결 부재(329)와 결합될 수 있다. 그리고, 체결 부재(321) 및 체결 부재(322)는 각각 풀리(131)와 결합하고, 피치 와이어-구동부 체결 부재(329)는 구동부 피치 풀리(231)와 결합한다. 결과적으로, 구동부 피치 풀리(231)가 모터 또는 인력(人力)에 의해 회전하면, 와이어(303) 및 와이어(304)가 당기고 풀려지면서 엔드 툴(100)의 풀리(131)가 회전할 수 있게 되는 것이다.
결과적으로, 제1 조 와이어의 양 가닥인 와이어(301)와 와이어(305)는 제1 조 와이어-엔드 툴 체결 부재인 체결 부재(323) 및 제1 조 와이어-구동부 체결 부재(324)와 결합하여, 전체적으로 폐루프(closed loop)를 이루도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 조 와이어 및 피치 와이어도 각각 폐루프(closed loop)를 이루도록 형성될 수 있다.
(엔드 툴)
이하에서는 도 2의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
계속해서 도 2 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(end tool)(100)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw), 즉 제1 조(101)와 제2 조(102)를 구비한다. 여기서, 제1 조(101)와 제2 조(102) 각각, 또는 제1 조(101)와 제2 조(102)를 포괄하는 구성요소를 조(jaw)(103)라고 지칭할 수 있다.
또한, 엔드 툴(100)은 제1 조(jaw)(101)의 회전 운동과 관련된 풀리(111), 풀리(112), 풀리(113), 풀리(114), 풀리(115), 풀리(116), 풀리(117), 풀리(118)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 조(jaw)(102)의 회전 운동과 관련된 풀리(121), 풀리(122), 풀리(123), 풀리(124), 풀리(125), 풀리(126), 풀리(127), 풀리(128)를 포함할 수 있다.
여기서, 도면에는 한 그룹의 풀리들은 제1 조(101)의 회전 운동과 연관되고, 한 그룹의 풀리들은 제2 조(102)의 회전 운동과 연관되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 엔드 툴 내의 한 그룹의 풀리들은 요(yaw) 운동과 연관되고, 한 그룹의 풀리들은 액츄에이션(actuation) 운동과 연관될 수도 있다. 여기서, 상술한 풀리들을 포함하여, 엔드 툴(100) 내에 포함된 풀리들을 통칭하여 엔드 툴 풀리라고 할 수도 있다.
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.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(end tool)(100)은 엔드 툴 허브(106)와 피치 허브(107)를 포함할 수 있다.
엔드 툴 허브(106)에는 후술할 회전축(141), 회전축(142), 회전축(145)이 관통 삽입된다. 또한 엔드 툴 허브(106)는 회전축(141)에 축결합된 풀리(111), 풀리(121)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 엔드 툴 허브(106)는 회전축(142)에 축결합된 풀리(112), 풀리(122)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 엔드 툴 허브(106)에는 회전축(145)에 축결합된 풀리(117)/풀리(118), 풀리(127)/풀리(128)가 결합될 수 있다.
상세히, 도 8 등을 참조하면, 엔드 툴 허브(106)는 제1 조 풀리 결합부(106a), 제2 조 풀리 결합부(106b), 가이드부(106c), 피치 여분 풀리 수용부(106d), 피치 풀리 결합부(106e)를 포함한다.
상세히, 제1 조 풀리 결합부(106a)와 제2 조 풀리 결합부(106b)는 서로 마주보도록 형성되어, 그 내부에 풀리(111), 풀리(121)가 수용된다. 또한, 제1 조 풀리 결합부(106a)와 제2 조 풀리 결합부 (106b)에는 각각 관통 홀이 형성되어서, 회전축(141)이 제1 조 풀리 결합부(106a), 풀리(111), 풀리(121) 및 제2 조 풀리 결합부(106b)를 관통하여 이들을 축결합시킨다. 또한, 회전축(142)이 제1 조 풀리 결합부(106a), 풀리(112), 풀리(122) 및 제2 조 풀리 결합부(106b)를 관통하여 이들을 축결합시킨다.
제1 조 풀리 결합부(106a)와 제2 조 풀리 결합부(106b)는 가이드부(106c)에 의해서 연결된다. 즉, 서로 평행한 제1 조 풀리 결합부(106a)와 제2 조 풀리 결합부(106b)는, 이에 대해 대략 수직인 방향으로 형성되는 가이드부(106c)에 의해 결합되어, 제1 조 풀리 결합부(106a)와 제2 조 풀리 결합부(106b)와 가이드부(106c)는 대략 "ㄷ"자 형상을 이루게 되며, 그 내부에 풀리(111), 풀리(112), 풀리(121), 풀리(122)가 수용되는 것이다.
여기서, 제1 조 풀리인 풀리(111)는 엔드 툴 허브(106)의 제1 조 풀리 결합부(106a)에 인접하게 배치되고, 제2 조 풀리인 풀리(121)는 엔드 툴 허브(106)의 제2 조 풀리 결합부(106b)에 인접하게 배치되어, 제1 조 와이어인 와이어(301)/와이어(305)와 제2 조 와이어인 와이어(302)(306) 사이에 소정의 공간이 형성될 수 있다.
한편, 엔드 툴 허브(106)의 가이드부(106c)의 근위부 측에는 피치 여분 풀리 수용부(106d)가 형성될 수 있다. 그리고, 이 피치 여분 풀리 수용부(106d) 내에 피치 여분 풀리인 풀리(117), 풀리(118), 풀리(127), 풀리(128)가 수용될 수 있으며, 이들 피치 여분 풀리들은 회전축(145)에 의해 엔드 툴 허브(106)에 축결합될 수 있다.
한편, 엔드 툴 허브(106)의 일 단부의 피치 풀리 결합부(106e)에는 엔드 툴 피치 풀리의 역할을 수행하는 풀리(131)가 형성될 수 있다. 여기서, 풀리(131)가 엔드 툴 허브(106)와 일체(one-body)로 형성될 수 있다. 즉, 엔드 툴 허브(106)의 일 단부가 원판 형상 내지는 반원 형상으로 형성되고, 그 외주면에 와이어가 감길 수 있는 그루브가 형성되어, 일종의 가이드 채널(guide channel)이 형성될 수 있다. 또는 풀리(131)가 엔드 툴 허브(106)와 별도의 부재로 형성되어 엔드 툴 허브(106)와 결합할 수도 있다. 상술한 와이어(303) 및 와이어(304)가 엔드 툴 피치 풀리의 역할을 수행하는 풀리(131)에 결합되고, 이 풀리(131)가 회전축(143)을 중심으로 회전하면서 피치 동작을 수행하게 된다.
피치 허브(107)는 후술할 회전축(143) 및 회전축(144)이 관통 삽입되며, 회전축(143)에 의해 엔드 툴 허브(106) 및 풀리(131)와 축결합 할 수 있다. 따라서 회전축(143)을 중심으로 엔드 툴 허브(106) 및 (이와 결합된) 풀리(131)가 피치 허브(107)에 대해 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
또한 피치 허브(107)는 회전축(143)에 축결합된 풀리(113), 풀리(114), 풀리(123), 풀리(124)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 피치 허브(107)는 회전축(144)에 축결합된 풀리(115), 풀리(116), 풀리(125), 풀리(126)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(100)은 회전축(141), 회전축(142), 회전축(145), 회전축(143), 회전축(144)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 회전축(141)과 회전축(142)과 회전축(145)은 엔드 툴 허브(106)에 관통 삽입되고, 회전축(143)과 회전축(144)은 피치 허브(107)에 관통 삽입될 수 있다.
회전축(141), 회전축(142), 회전축(145), 회전축(143), 회전축(144)은 엔드 툴(100)의 원위부(distal end)(104)로부터 근위부(proximal end)(105) 방향으로 오면서 차례로 배치될 수 있다. 이에 따라, 원위부(104)부터 차례대로, 회전축(141)은 1번핀, 회전축(142)은 2번핀, 회전축(145)은 2.5번핀, 회전축(143)은 3번핀, 회전축(144)은 4번핀으로 지칭될 수도 있다.
여기서, 회전축(141)은 조 풀리 회전축으로서 기능하고, 회전축(142)은 조 보조 풀리 회전축으로서 기능하고, 회전축(143)은 피치 메인 회전축으로서 기능하고, 회전축(144)은 엔드 툴(100)의 피치 서브 회전축으로서 기능할 수 있다. 그리고, 회전축(142)와 회전축(143) 사이에 배치된 회전축(145)은 엔드 툴(100)의 피치 여분 회전축으로서 기능할 수 있다.
이러한 각각의 회전축들(141)(142)(143)(144)(145)에는 하나 이상의 풀리들이 끼워질 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명하도록 한다.
풀리(111)는 제1 조 풀리로서 기능하고, 풀리(121)는 제2 조 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 조 풀리라고 할 수도 있다.
조 풀리인 풀리(111) 및 풀리(121)는 서로 마주보도록 형성되며, 조 풀리 회전축인 회전축(141)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서 도면에는 풀리(111) 및 풀리(121)가 하나의 회전축(141)을 중심으로 회전하는 것으로 형성되어 있으나, 각각의 조 풀리가 별도의 축을 중심으로 회전가능하도록 형성될 수 있음은 물론이다. 여기서, 풀리(111)에는 제1 조(jaw)(101)가 고정 결합되어서 풀리(111)와 함께 회전하며, 풀리(121)에는 제2 조(jaw)(102)가 고정 결합되어서 풀리(121)와 함께 회전할 수 있다. 풀리(111) 및 풀리(121)의 회전에 따라 엔드 툴(end tool)(100)의 요 동작 및 액츄에이션 동작이 수행된다. 즉, 풀리(111) 및 풀리(121)가 회전축(141)을 중심으로 같은 방향으로 회전하면 요 동작이 수행되는 것이고, 풀리(111) 및 풀리(121)가 회전축(141)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하면 액츄에이션 동작이 수행되는 것이다.
여기서, 제1 조(jaw)(101)와 풀리(111)는 별도의 부재로 형성되어 서로 결합될 수도 있고, 또는 제1 조(jaw)(101)와 풀리(111)가 일체(one-body)로 형성될 수도 있다. 마찬가지로 제2 조(jaw)(102)와 풀리(121)는 별도의 부재로 형성되어 서로 결합될 수도 있고, 또는 제2 조(jaw)(102)와 풀리(121)가 일체(one-body)로 형성될 수도 있다.
여기서, 제1 조 풀리인 풀리(111)에서 제1 와이어인 와이어(301)/와이어(305)가 감기는 그루브(111a)는 엔드 툴 허브(106)의 제1 조 풀리 결합부(106a)에 인접하게 배치되고, 제2 조 풀리인 풀리(121)에서 제2 와이어인 와이어(302)/와이어(306)가 감기는 그루브(121a)는 엔드 툴 허브(106)의 제1 조 풀리 결합부(106a)에 인접하게 배치된다. 따라서, 제1 조 와이어인 와이어(301)/와이어(305)와 제2 조 와이어인 와이어(302)(306) 사이에 소정의 공간이 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 조 와이어인 와이어(301)/와이어(305)와 제2 조 와이어인 와이어(302)(306)가 서로 이격되도록 배치됨으로써, 와이어들이 직선을 유지하면서 각 풀리에 감길 수 있다.
풀리(112)는 제1 조 보조 풀리로서 기능하고, 풀리(122)는 제2 조 보조 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 조 보조 풀리라고 할 수도 있다.
상세히, 조 보조 풀리인 풀리(112) 및 풀리(122)는 풀리(111) 및 풀리(121)의 일 측에 추가로 구비될 수 있다, 다시 말하면, 조 보조 풀리인 풀리(112)는 풀리(111)와 풀리(113)/풀리(114)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 조 보조 풀리인 풀리(122)는 풀리(121)와 풀리(123)/풀리(124)의 사이에 배치될 수 있다. 풀리(112)와 풀리(122)는 회전축(142)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서 도면에는 풀리(112) 및 풀리(122)가 하나의 회전축(142)을 중심으로 회전하는 것으로 형성되어 있으나, 풀리(112)와 풀리(122) 각각이 별도의 축을 중심으로 회전가능하도록 형성될 수 있음은 물론이다. 이와 같은 보조 풀리에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
풀리(113)와 풀리(114)는 제1 조 피치 메인 풀리로서 기능하고, 풀리(123)와 풀리(124)는 제2 조 피치 메인 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 메인 풀리라고 할 수도 있다.
풀리(115)와 풀리(116)는 제1 조 피치 서브 풀리로서 기능하고, 풀리(125)와 풀리(126)는 제2 조 피치 서브 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 서브 풀리라고 할 수도 있다.
한편, 본 발명은 조 보조 풀리인 풀리(112) 및 풀리(122)와 피치 메인 풀리인 풀리(113), 풀리(114), 풀리(123), 풀리(124) 사이에, 피치 여분 풀리(redundant pulley)인 풀리(117), 풀리(118), 풀리(127), 풀리(128) 풀리가 더 배치되는 것을 특징으로 한다.
풀리(117)와 풀리(118)는 제1 조 피치 여분 풀리로서 기능하고, 풀리(127)와 풀리(128)는 제2 조 피치 여분 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 여분 풀리라고 할 수도 있다.
또한, 피치 여분 회전축으로서 기능하는 회전축(145)이 더 구비될 수 있으며, 회전축(145)은 엔드 툴 허브(106)에 관통 삽입될 수 있다. 여기서, 회전축(145)은 피치 메인 회전축인 회전축(143) 및 피치 서브 회전축인 회전축(144)과 실질적으로 평행하도록 형성될 수 있다. 이때, 회전축(145)은 2번핀인 회전축(142)과 3번핀인 회전축(143) 사이에 배치되며, 따라서 그 위치상 2.5번핀으로 지칭될 수도 있다.
이와 같은 피치 여분 풀리는 엔드 툴의 근위부에서 원위부로 들어오거나, 원위부에서 근위부로 나오는 조 와이어의 인입/인출 경로를 변경하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
결과적으로, 엔드 툴(100)의 원위부(104)로부터 근위부(105) 방향으로 오면서 회전축(141), 회전축(142), 회전축(145), 회전축(143), 회전축(144)이 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(100)의 원위부(104)로부터 근위부(105) 방향으로 오면서 제1 조(101)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(111), 풀리(112), 풀리(117)/풀리(118), 풀리(113)/풀리(114), 풀리(115)/풀리(116)가 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(100)의 원위부(104)로부터 근위부(105) 방향으로 오면서 제2 조(102)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(121), 풀리(122), 풀리(127)/풀리(128), 풀리(123)/풀리(124), 풀리(125)/풀리(126)가 차례로 배치될 수 있다.
이하에서는 보조 풀리의 역할을 수행하는 풀리(112)와 풀리(122)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
풀리(112)와 풀리(122)는 제1 조 와이어인 와이어(305) 및 제2 조 와이어인 와이어(302)와 접촉하여 와이어(305) 및 와이어(302)의 배치 경로를 일정 정도 변경해줌으로써, 제1 조(101) 및 제2 조(102) 각각의 회전 각도를 확대시키는 역할을 수행할 수 있다.
즉, 보조 풀리가 배치되지 않을 경우, 제1 조 및 제2 조 각각은 직각까지만 회전할 수 있었으나, 본 발명의 일 실시예에서는 보조 풀리인 풀리(112)와 풀리(122)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. 이는, 제2 조(102)가 도 6에서처럼 추가적인 각도(θ)만큼 회전할 수 있기 때문이다. 마찬가지로, 두 조가 R 방향으로 요 회전한 상태에서도 액츄에이션 동작이 가능하다. 다시 말하면, 풀리(112)와 풀리(122)를 통해, 액츄에이션 동작이 가능한 요 회전의 범위를 확대할 수 있는 특징을 가진다.
이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
보조 풀리가 배치되지 않을 경우, 제1 조 와이어는 제1 조 풀리에 고정 결합되어 있고, 제2 조 와이어는 제2 조 풀리에 고정 결합되어 있기 때문에, 제1 조 풀리와 제2 조 풀리 각각은 90°까지만 회전할 수 있다. 이 경우, 제1 조 및 제2 조가 90°라인에 위치한 상태에서 액츄에이션 동작을 수행하게 되면, 제1 조는 벌어질 수 있지만, 제2 조는 90°이상으로는 회전할 수 없다. 따라서 제1 조 및 제2 조가 일정 각도 이상 요 동작을 수행하고 있는 상태에서는, 액츄에이션 동작이 원활하게 수행되지 못하는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)의 경우, 풀리(111) 및 풀리(121)의 일 측에 보조 풀리인 풀리(112) 및 풀리(122)를 추가로 배치한다. 이와 같이 풀리(112) 및 풀리(122)를 배치하여, 제1 조 와이어인 와이어(305) 및 제2 조 와이어인 와이어(302)의 배치 경로를 일정 정도 변경해줌으로써, 와이어(305) 및 와이어(302)의 접선 방향을 변경시키고, 따라서 와이어(302)와 풀리(121)를 결합시키는 체결 부재(326)가 도 6의 N 라인까지 회전할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 와이어(302)와 풀리(121)의 결합부인 체결 부재(326)는 풀리(121)와 풀리(122)의 공통 내접선 상에 위치할 때까지 회전 가능하게 된다. 마찬가지로, 와이어(305)와 풀리(111)의 결합부인 체결 부재(323)는 풀리(111)와 풀리(112)의 공통 내접선 상에 위치할 때까지 회전 가능하게 되어, L 방향으로 회전 범위가 확대될 수 있다.
다시 말하면, 풀리(112)에 의해, 풀리(111)에 감긴 제1 조 와이어의 두 가닥인 와이어(301) 및 와이어(305)는, Y축에 수직이고 X축을 지나는 평면을 기준으로 어느 일 측에 배치된다. 동시에, 풀리(122)에 의해, 풀리(121)에 감긴 제2 조 와이어의 두 가닥인 와이어(302) 및 와이어(306)는, Y축에 수직이고 X축을 지나는 평면을 기준으로 다른 일 측에 배치된다.
다시 말하면, 풀리(113) 및 풀리(114)는 Y축에 수직이고 X축을 지나는 평면을 기준으로 어느 일 측에 배치되고, 풀리(123) 및 풀리(124)는 Y축에 수직이고 X축을 지나는 평면을 기준으로 다른 타 측에 배치된다.
다시 말하면, 와이어(305)는 풀리(111)와 풀리(112)의 내접선상에 위치하며, 풀리(112)에 의해 풀리(111)의 회전 각도가 확장된다. 또한, 와이어(302)는 풀리(121)와 풀리(122)의 내접선상에 위치하며, 풀리(122)에 의해 풀리(121)의 회전 각도가 확장된다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 조(101) 및 조(102)의 회전 반경이 넓어짐으로써, 정상적인 개폐 액츄에이션 동작이 수행될 수 있는 요 동작 범위가 넓어지는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는 풀리(111)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
풀리(113)와 풀리(114)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 피치 메인 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(101)의 피치 동작의 메인 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(113)에는 제1 조 와이어인 와이어(301)가 감기고, 풀리(114)에는 제1 조 와이어인 와이어(305)가 감긴다.
풀리(115)와 풀리(116)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 피치 서브 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(101)의 피치 동작의 서브 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(115)에는 제1 조 와이어인 와이어(301)가 감기고, 풀리(116)에는 제1 조 와이어인 와이어(305)가 감긴다.
풀리(117)와 풀리(118)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 여분 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(101)의 피치 동작의 여분 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(117)에는 제1 조 와이어인 와이어(301)가 감기고, 풀리(118)에는 제1 조 와이어인 와이어(305)가 감긴다.
여기서, 풀리(111) 및 풀리(112)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(117) 및 풀리(118)가 배치된다. 여기서, 풀리(117) 및 풀리(118)는 피치 여분 회전축인 회전축(145)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(117) 및 풀리(118) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(113) 및 풀리(114)가 배치된다. 여기서, 풀리(113) 및 풀리(114)는 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(113) 및 풀리(114) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(115) 및 풀리(116)가 배치된다. 여기서, 풀리(115) 및 풀리(116)는 피치 서브 회전축인 회전축(144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(117), 풀리(118), 풀리(113), 풀리(114), 풀리(115) 및 풀리(116)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제1 조 와이어인 와이어(301)는 풀리(115), 풀리(113), 풀리(117), 풀리(111)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(323)에 의해 와이어(301)와 연결된 와이어(305)는 풀리(111), 풀리(112), 풀리(118), 풀리(114), 풀리(116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어인 와이어(301)와 와이어(305)는 풀리(115), 풀리(113), 풀리(117), 풀리(111), 풀리(112), 풀리(118), 풀리(114), 풀리(116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(301)와 와이어(305)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 와이어(301)가 도 7의 화살표 301 쪽으로 당겨지면, 와이어(301)가 결합된 체결 부재(323) 및 이와 결합된 풀리(111)가 도 7의 화살표 L 방향으로 회전하게 된다. 반대로, 와이어(305)가 도 7의 화살표 305 쪽으로 당겨지면, 와이어(305)가 결합된 체결 부재(323) 및 이와 결합된 풀리(111)가 도 7의 화살표 R 방향으로 회전하게 된다.
다음으로, 풀리(121)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
풀리(123)와 풀리(124)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 메인 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(102)의 피치 동작의 메인 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(123)에는 제2 조 와이어인 와이어(306)가 감기고, 풀리(124)에는 제2 조 와이어인 와이어(302)가 감긴다.
풀리(125)와 풀리(126)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 서브 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(102)의 피치 동작의 서브 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(125)에는 제2 조 와이어인 와이어(306)가 감기고, 풀리(126)에는 제2 조 와이어인 와이어(302)가 감긴다.
풀리(127)와 풀리(128)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 여분 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(102)의 피치 동작의 여분 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(127)에는 제2 조 와이어인 와이어(306)가 감기고, 풀리(128)에는 제2 조 와이어인 와이어(302)가 감긴다.
여기서, 풀리(121) 및 풀리(122)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(127) 및 풀리(128)가 배치된다. 여기서, 풀리(127) 및 풀리(128)는 피치 여분 회전축인 회전축(145)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(127) 및 풀리(128) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(123) 및 풀리(124)가 배치된다. 여기서, 풀리(123) 및 풀리(124)는 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(123) 및 풀리(124) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(125) 및 풀리(126)가 배치된다. 여기서, 풀리(125) 및 풀리(126)는 피치 서브 회전축인 회전축(144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(127), 풀리(128), 풀리(123), 풀리(124), 풀리(125) 및 풀리(126)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 조 와이어인 와이어(306)는 풀리(125), 풀리(123), 풀리(127), 풀리(121)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(326)에 의해 와이어(306)와 연결된 와이어(302)는 풀리(121), 풀리(122), 풀리(128), 풀리(124), 풀리(126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 조 와이어인 와이어(306)와 와이어(302)는 풀리(125), 풀리(123), 풀리(127), 풀리(121), 풀리(122), 풀리(128), 풀리(124), 풀리(126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(306)와 와이어(302)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 와이어(306)가 도 7의 화살표 306 쪽으로 당겨지면, 와이어(306)가 결합된 체결 부재(326) 및 이와 결합된 풀리(121)가 도 7의 화살표 R 방향으로 회전하게 된다. 반대로, 와이어(302)가 도 6의 화살표 302 쪽으로 당겨지면, 와이어(302)가 결합된 체결 부재(326) 및 이와 결합된 풀리(121)가 도 7의 화살표 L 방향으로 회전하게 된다.
여기서, 본 발명은 하나의 조 풀리에 감겨 있는 두 가닥의 조 와이어가 피치 메인 풀리에 서로 반대 방향으로 감김으로써, 피치 동작의 제어가 용이해지는 것을 특징으로 한다.
상세히, 제1 조 풀리인 풀리(111)와 제2 조 풀리인 풀리(121)의 사이를 지나는 평면(즉, XY 평면)을 기준으로 +Z축 방향을 상측, -Z축 방향을 하측이라고 정의할 때, 제1 조 와이어의 두 가닥 중 어느 한 가닥(예를 들어 와이어(301))은 XY 평면의 하측에서 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(113)로 들어오고, 다른 한 가닥(예를 들어 와이어(305))은 XY 평면의 상측에서 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(114)로부터 나올 수 있다. 즉, 조 와이어가 제1 조 피치 메인 풀리의 하측으로 들어가서 상측으로 나오는 구조라고 표현할 수 있다. (제2 조 와이어는 제2 조 피치 메인 풀리의 상측으로 들어가서 하측으로 나오는 구조)
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어의 한 가닥인 와이어(301)는 풀리(115)의 상측, 풀리(113)의 하측, 풀리(117)의 하측과 차례로 접촉한 후에 풀리(111)에 접촉한다. 이어서, 제1 조 와이어의 다른 한 가닥인 와이어(305)는 풀리(111) 및 풀리(112)에 감긴 후에, 풀리(118)의 하측, 풀리(114)의 상측, 풀리(116)의 하측과 차례로 접촉한 후에 연결부(400)로 빠져나간다. 결과적으로, 제1 조 와이어는 연결부(400)에서 나와서 풀리(113)의 하측으로 진입한 후에, 각 풀리들을 거치고 나서, 풀리(114)의 상측을 거쳐서 연결부(400)로 다시 들어가는 것이다.
마찬가지로, 제2 조 와이어의 한 가닥인 와이어(306)는 풀리(125)의 하측, 풀리(123)의 상측, 풀리(127)의 상측과 차례로 접촉한 후에 풀리(121)에 접촉한다. 이어서, 제2 조 와이어의 다른 한 가닥인 와이어(302)는 풀리(121) 및 풀리(122)에 감긴 후에, 풀리(128)의 상측, 풀리(124)의 하측, 풀리(126)의 상측과 차례로 접촉한 후에 연결부(400)로 빠져나간다. 결과적으로, 제2 조 와이어는 연결부(400)에서 나와서 풀리(123)의 상측으로 진입한 후에, 각 풀리들을 거치고 나서, 풀리(124)의 하측을 거쳐서 연결부(400)로 다시 들어가는 것이다.
이를 다른 관점에서 표현하면, 두 가닥의 제1 조 와이어들 중, 어느 한 와이어는 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 감기고, 다른 한 와이어는 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 감긴다고 표현할 수도 있을 것이다. 즉, 도 10에서 보았을 때, 와이어(301)는 연결부(400)에서 엔드 툴(100) 쪽으로 진입하면서 시계 방향으로 감기고, 와이어(305)는 연결부(400)에서 엔드 툴(100) 쪽으로 진입하면서 반시계 방향으로 감기게 된다.
마찬가지로, 두 가닥의 제2 조 와이어들 중, 어느 한 와이어는 제2 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 감기고, 다른 한 와이어는 제2 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 감긴다고 표현할 수도 있을 것이다. 즉, 도 10에서 보았을 때, 와이어(302)는 연결부(400)에서 엔드 툴(100) 쪽으로 진입하면서 시계 방향으로 감기고, 와이어(306)는 연결부(400)에서 엔드 툴(100) 쪽으로 진입하면서 반시계 방향으로 감기게 된다.
이와 같이 하나의 조 풀리에 감겨 있는 두 가닥의 조 와이어가 피치 메인 풀리에 서로 반대 방향으로 감김으로써, 피치 동작의 제어가 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
한편, XZ 평면의 관점에서 보았을 때는, 각각의 조 와이어의 두 가닥은 XZ 평면을 기준으로 동일한 측에 배치된다. 상세히, 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(114)와 제2 조 피치 메인 풀리인 풀리(124)의 사이를 지나는 평면(즉, XZ 평면)을 기준으로 +Y축 방향을 제1 측, -Y축 방향을 제2 측이라고 정의할 때, 제1 조 와이어의 두 가닥 중 어느 한 가닥(예를 들어 와이어(301))은 XZ 평면의 제1 측에 배치되고, 나머지 한 가닥(예를 들어 와이어(305))도 동일한 제1 측에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제2 조 와이어의 두 가닥 중 어느 한 가닥(예를 들어 와이어(306))은 XZ 평면의 제2 측에 배치되고, 나머지 한 가닥(예를 들어 와이어(302))도 동일한 제2 측에 배치될 수 있다. 즉, 하나의 조 와이어가 제1 측으로 들어가서 제1 측으로 나오는 구조라고 표현할 수 있다. (또한 다른 하나의 조 와이어는 제2 측으로 들어가서 제2 측으로 나오는 구조라고 표현할 수 있다.)
(피치 동작
)
본 발명의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은 엔드 툴 피치 풀리인 풀리(131)를 구비하고, 구동부(도 1의 200 참조)는 구동부 피치 풀리(231)를 구비하며, 동력 전달부(300)는 피치 와이어인 와이어(303) 및 와이어(304)를 더 구비할 수 있다.
상세히, 엔드 툴(100)의 풀리(131)는 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 회전 가능하며, 엔드 툴 허브(106)와 일체로(또는 엔드 툴 허브(106)에 고정 결합되도록) 형성될 수 있다. 또한, 와이어(303) 및 와이어(304)는 엔드 툴(100)의 풀리(131)와 구동부(도 1의 200 참조)의 구동부 피치 풀리(231)를 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
따라서 구동부(도 1의 200 참조)의 구동부 피치 풀리(231)가 회전하면, 구동부 피치 풀리(231)의 회전은 와이어(303) 및 와이어(304)를 통해 엔드 툴(100)의 풀리(131)로 전달되어 풀리(131)도 함께 회전하게 되고, 결과적으로 엔드 툴(100)이 회전하면서 피치 운동을 수행하게 되는 것이다.
그런데 이와 같이 피치 동작을 수행하기 위해 구동부 피치 풀리(231)가 회전할 때, 구동부에서 조 와이어에 대한 별도의 피치 보상을 하지 않을 경우, 엔드 툴에서는 피치 동작과 함께, 조들이 조 풀리 회전축인 회전축(141)을 중심으로도 회전하게 되어, 결과적으로 순수한 피치 동작이 수행되지 못한다는 문제점이 존재하였다.
이하에서는 이와 같은 피치 보상에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 9, 도 10 및 도 11은 도 2에 도시된 수술용 인스트루먼트의 피치 동작을 나타내는 개념도이다. 상세히, 도 9는 중립 상태의 수술용 인스트루먼트를 나타내는 도면이고, 도 10은 피치 보상을 수행하지 않았을 경우의 수술용 인스트루먼트를 나타내는 도면이고, 도 11은 피치 보상을 수행할 경우의 수술용 인스트루먼트를 나타내는 도면이다. 여기서, 설명의 편의를 위하여 도 9 (a), 도 10 (a) 및 도 11 (a)에서는 제1 조의 회전과 관련된 풀리 및 와이어를 위주로 도시하였고, 도 9 (b), 도 10 (b) 및 도 11 (b)에서는 제2 조의 회전과 관련된 풀리 및 와이어를 위주로 도시하였다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는, 피치 동작 시에 구동부 제1 조 풀리(211) 및 구동부 제2 조 풀리(221)가 회전하면서 조 와이어들을 감거나 풀어줌으로써, 엔드 툴(100)의 피치 동작이 수행 가능해지는 것을 일 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 피치 동작을 수행하기 위해 구동부에서 구동부 피치 풀리(231)가 회전할 때, 구동부에서 조 와이어에 대한 별도의 피치 보상을 하지 않을 경우, 엔드 툴에서는 피치 동작과 함께, 조들이 조 풀리 회전축인 회전축(141)을 중심으로도 회전하게 되어, 결과적으로 순수한 피치 동작이 수행되지 못하게 된다.
상세히, 도 9 및 도 10을 참조하면, 엔드 툴의 피치 동작이 수행되기 위해, 구동부(도 1의 200 참조)의 구동부 피치 풀리(231)가 회전하면, 구동부 피치 풀리(231)의 회전은 와이어(303) 및 와이어(304)를 통해 엔드 툴(100)의 풀리(131)로 전달되어 풀리(131)도 함께 회전하게 되고, 결과적으로 엔드 툴(100)이 회전하면서 피치 운동을 수행하게 된다.
즉, 구동부 피치 풀리(231)가 도 10 (a)의 화살표 P1 방향으로 회전하면, 구동부 피치 풀리(231)의 회전은 와이어(303) 및 와이어(304)를 통해 엔드 툴(100)의 풀리(131)로 전달되어 풀리(131)가 도 10 (a)의 화살표 P2 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 엔드 툴 허브(도 2의 106 참조)가 피치 허브(도 2의 107 참조)에 대해 회전하게 된다. 또한, 엔드 툴 허브(도 2의 106 참조)와 결합되어 있는 제1 조(101), 제2 조(102), 제1 조 풀리(111), 제2 조 풀리(122), 제1 조 보조 풀리(112), 제2 조 보조 풀리(122)도, 엔드 툴 허브(도 2의 106 참조)와 함께 피치 허브(도 2의 107 참조)에 대해 회전하게 된다.
그런데 이때, 조 와이어인 와이어(301)와 와이어(302)는 풀리(113)/풀리(114)에 
만큼 더 감기고, 와이어(305)와 와이어(306)는 풀리(114)/풀리(114)에서 
만큼 더 풀리게 된다.
따라서, 이에 대한 보상이 이루어지지 않을 경우, 제1 조 풀리(111)는 도 10 (b)의 화살표 J1 방향으로 일정 정도 회전하게 되고, 제2 조 풀리(121)는 도 10 (a)의 화살표 J2 방향으로 일정 정도 회전하게 된다.
따라서, 조 와이어의 움직임에 대한 보상이 이루어지지 않을 경우, 엔드 툴에서는 피치 동작과 함께, 조들이 조 풀리 회전축인 회전축(141)을 중심으로도 회전하게 되어, 결과적으로 순수한 피치 동작이 수행되지 못하고, 피치 동작과 요 동작이 섞이게 된다는 문제점이 존재한다.
이와 같이 피치 동작을 위한 동작 보상을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는, 피치 동작 시에 구동부 제1 조 풀리(211) 및 구동부 제2 조 풀리(221)가 회전하면서 조 와이어들을 감거나 풀어줌으로써, 일종의 피치 동작에 대한 보상을 수행하여, 엔드 툴(100)의 피치 동작이 수행 가능하도록 하는 것을 일 특징으로 한다.
즉, 피치 동작 시에 구동부 제1 조 풀리(211)는 도 11 (b)의 화살표 A1 방향으로 일정 정도 회전한다. 그러면, 와이어(301)는 구동부 제1 조 풀리(211)에서 일정 정도(예를 들어, 
) 풀리게 되고, 그만큼 제1 조 피치 메인 풀리(113)에 감기게 된다. 이와 동시에, 와이어(305)는 구동부 제1 조 풀리(211)에 일정 정도(예를 들어, 
) 감기게 되고, 그만큼 제1 조 피치 메인 풀리(114)에서는 풀리게 된다.
마찬가지로, 피치 동작 시에 구동부 제2 조 풀리(221)는 도 11 (a)의 화살표 A2 방향으로 일정 정도 회전한다. 그러면, 와이어(302)는 구동부 제2 조 풀리(221)에서 일정 정도(예를 들어, 
) 풀리게 되고, 그만큼 제2 조 피치 메인 풀리(123)에 감기게 된다. 이와 동시에, 와이어(306)는 구동부 제2 조 풀리(221)에 일정 정도(예를 들어, 
) 감기게 되고, 그만큼 제2 조 피치 메인 풀리(124)에서는 풀리게 된다.
다시 말하면, 구동부 피치 풀리(231)가 회전하면, 구동부 제1 조 풀리(211)와 구동부 제2 조 풀리(221)도 회전하게 되며, 이에 따라 각각의 조 와이어가 구동부 제1 조 풀리(211) 및 구동부 제2 조 풀리(221)에 감겨 있는 길이가 변경된다. 즉, 구동부 피치 풀리(231)의 회전에 의해 엔드 툴(100) 측에서 감기는 조 와이어는 구동부(도 1의 200 참조) 측에서 동일한 만큼 풀어주고, 엔드 툴(100) 측에서 풀리는 조 와이어는 구동부(도 1의 200 참조) 측에서 동일한 만큼 감아 줌으로써, 피치 동작이 요 동작에 영향을 미치지 않게 하는 것이다.
이를 다른 관점에서 표현하면, 구동부 피치 풀리(231)의 회전에 의해 엔드 툴(100)이 피치 동작을 수행할 때, (요 운동 및 액츄에이션 운동을 담당하는) 조 와이어도 피치 동작에 의해 이동하게 된다. 즉, 엔드 툴(100)의 회전축(143)을 중심으로 피치 회전이 수행되면서, 한쪽 조(jaw)에 결합된 조 와이어의 어느 한 가닥은 당겨지고 다른 한 가닥은 풀어진다. 동시에, 다른 쪽 조(jaw)에 결합된 조 와이어의 어느 한 가닥은 당겨지고 다른 한 가닥은 풀어진다. 따라서 본 발명은 이러한 조 와이어의 움직임을 보상하기 위해, 엔드 툴의 피치 동작을 위해 구동부 피치 풀리(231)가 회전하면, 구동부 제1 조 풀리(211)와 구동부 제2 조 풀리(221)도 회전하면서 구동부 내의 조 와이어의 전체 길이가 변경되어, 엔드 툴 쪽에서 조 와이어가 당겨진 만큼(또는 풀어진 만큼) 구동부 쪽에서 조 와이어를 풀어줌으로써(또는 당겨 줌으로써), 엔드 툴의 피치 동작 수행 시에 조 와이어의 움직임을 보상해준다고 표현할 수도 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은, 하나의 조 풀리에 감겨 있는 두 가닥의 조 와이어가 피치 메인 풀리에 서로 반대 방향으로 감김으로써, 피치 동작의 제어가 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 피치 동작 시에 구동부 제1 조 풀리(211) 및 구동부 제2 조 풀리(221)가 회전하면서 조 와이어들을 감거나 풀어줌으로써, 일종의 피치 동작에 대한 보상을 수행하여, 엔드 툴(100)의 피치 동작이 수행 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.
<제1 실시예의 제1 변형예>
이하에서는 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 비해, 풀리의 일부가 생략된다는 점에서 특징적으로 달라진다. 이하에서는 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다. 도 22는 도 20의 엔드 툴의 평면도이다. 도 23 및 도 24는 도 20의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 25 및 도 26은 도 20의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 20 내지 도 26을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 엔드 툴(100)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw), 즉 제1 조(101)와 제2 조(102)를 구비한다. 여기서, 제1 조(101)와 제2 조(102) 각각, 또는 제1 조(101)와 제2 조(102)를 포괄하는 구성요소를 조(jaw)(103)라고 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(end tool)(100)은 엔드 툴 허브(106)와 피치 허브(107)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예의 엔드 툴(100)은 회전축(141), 회전축(142), 회전축(145), 회전축(143), 회전축(144)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 회전축(141)과 회전축(142)과 회전축(145)은 엔드 툴 허브(106)에 관통 삽입되고, 회전축(143)과 회전축(144)은 피치 허브(107)에 관통 삽입될 수 있다.
본 변형예에서 엔드 툴 허브(106), 피치 허브(107), 각각의 회전축들(141)(142)(143)(144)(145)은, 제1 실시예의 도 2 등에서 설명한 엔드 툴 허브(106), 피치 허브(107), 각각의 회전축들(141)(142)(143)(144)(145)과 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 엔드 툴(100)은 제1 조(jaw)(101)의 회전 운동과 관련된 풀리(111), 풀리(112), 풀리(113), 풀리(114), 풀리(115), 풀리(116), 풀리(118)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 조(jaw)(102)의 회전 운동과 관련된 풀리(121), 풀리(122), 풀리(123), 풀리(124), 풀리(125), 풀리(126), 풀리(128)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은, 제1 조 피치 여분 풀리와 제2 조 피치 여분 풀리가 각각 하나의 풀리만을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상세히, 도 6 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은, 제1 조 피치 여분 풀리로서 풀리(117), 풀리(118)의 한 쌍의 풀리를 구비하였고, 제2 조 피치 여분 풀리로서 풀리(127), 풀리(128)의 한 쌍의 풀리를 구비하였다.
이에 반해, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은, 제1 조 피치 여분 풀리로서 풀리(118)의 단일 풀리를 구비하고, 제2 조 피치 여분 풀리로서 풀리(128)의 단일 풀리를 구비한다는 점에서, 도 6 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예와 차별된다.
결과적으로, 엔드 툴(100)의 원위부(104)로부터 근위부(105) 방향으로 오면서 제1 조(101)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(111), 풀리(112), 풀리(118), 풀리(113)/풀리(114), 풀리(115)/풀리(116)가 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(100)의 원위부(104)로부터 근위부(105) 방향으로 오면서 제2 조(102)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(121), 풀리(122), 풀리(128), 풀리(123)/풀리(124), 풀리(125)/풀리(126)가 차례로 배치될 수 있다.
여기서, 도 6 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(100)의 풀리(117) 및 풀리(127)는 와이어가 감기는 풀리가 아니라 직선으로 스쳐 지나가는 풀리 이므로, 본 변형예와 같이 풀리들의 생략이 가능해지는 것이다.
다시 말하면, 본 발명의 제1 실시예는 제1 조 피치 여분 풀리와 제2 조 피치 여분 풀리가 각각 2열로 구성되는데 반해, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예는 제1 조 피치 여분 풀리와 제2 조 피치 여분 풀리가 각각 1열로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 풀리(111) 및 풀리(112)의 일 측에는 풀리(118)가 배치된다. 여기서, 풀리(118)는 피치 여분 회전축인 회전축(145)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(118)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(113) 및 풀리(114)가 배치된다. 여기서, 풀리(113) 및 풀리(114)는 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(113) 및 풀리(114) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(115) 및 풀리(116)가 배치된다. 여기서, 풀리(115) 및 풀리(116)는 피치 서브 회전축인 회전축(144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(118), 풀리(113), 풀리(114), 풀리(115) 및 풀리(116)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제1 조 와이어인 와이어(301)는 풀리(115), 풀리(113), 풀리(111)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(323)에 의해 와이어(301)와 연결된 와이어(305)는 풀리(111), 풀리(112), 풀리(118), 풀리(114), 풀리(116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어인 와이어(301)와 와이어(305)는 풀리(115), 풀리(113), 풀리(111), 풀리(112), 풀리(118), 풀리(114), 풀리(116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(301)와 와이어(305)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
한편, 풀리(121) 및 풀리(122)의 일 측에는 풀리(128)가 배치된다. 여기서, 풀리(128)는 피치 여분 회전축인 회전축(145)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(128)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(123) 및 풀리(124)가 배치된다. 여기서, 풀리(123) 및 풀리(124)는 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(123) 및 풀리(124) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(125) 및 풀리(126)가 배치된다. 여기서, 풀리(125) 및 풀리(126)는 피치 서브 회전축인 회전축(144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(128), 풀리(123), 풀리(124), 풀리(125) 및 풀리(126)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 조 와이어인 와이어(306)는 풀리(125), 풀리(123), 풀리(121)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(326)에 의해 와이어(306)와 연결된 와이어(302)는 풀리(121), 풀리(122), 풀리(128), 풀리(124), 풀리(126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 조 와이어인 와이어(306)와 와이어(302)는 풀리(125), 풀리(123), 풀리(121), 풀리(122), 풀리(128), 풀리(124), 풀리(126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(306)와 와이어(302)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
결과적으로, 본 발명의 제1 실시예는 제1 조 피치 여분 풀리와 제2 조 피치 여분 풀리가 각각 2열로 구성되는데 반해, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예는 제1 조 피치 여분 풀리와 제2 조 피치 여분 풀리가 각각 1열로 구성됨으로써, 부품 수가 적어지고 제조 공정이 간단해지는 효과를 얻을 수 있다.
<제1 실시예의 제2 변형예>
이하에서는 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 비해, 엔드 툴 허브의 구성이 특징적으로 달라진다. 이하에서는 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다. 도 29는 도 27의 엔드 툴의 제2 조를 나타내는 결합 사시도이다. 도 30은 도 27의 엔드 툴의 제2 조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 31은 도 27의 엔드 툴의 제1 조를 나타내는 결합 사시도이다. 도 32는 도 27의 엔드 툴의 제1 조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 33 및 도 34는 도 27의 엔드 툴의 엔드 툴 허브를 나타내는 사시도이다. 도 35는 도 27의 엔드 툴의 평면도이다. 도 36, 도 37은 도 27의 엔드 툴의 측면도이다. 도 38 및 도 39는 도 27의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 40 및 도 41은 도 27의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 27 내지 도 41을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 엔드 툴(100)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw), 즉 제1 조(101)와 제2 조(102)를 구비한다. 여기서, 제1 조(101)와 제2 조(102) 각각, 또는 제1 조(101)와 제2 조(102)를 포괄하는 구성요소를 조(jaw)(103)라고 지칭할 수 있다.
한편, 제1 조(101)에는 전선(411)이 결합될 수 있고, 제2 조(102)에는 전선(412)이 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예 제2 변형예의 엔드 툴(100)은 엔드 툴 허브(180)와 피치 허브(107)를 포함할 수 있다. 엔드 툴 허브(180)에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예의 엔드 툴(100)은 회전축(141), 회전축(142), 회전축(145), 회전축(143), 회전축(144)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 회전축(141)과 회전축(142)과 회전축(145)은 엔드 툴 허브(106)에 관통 삽입되고, 회전축(143)과 회전축(144)은 피치 허브(107)에 관통 삽입될 수 있다.
한편, 엔드 툴(100)은 제1 조(jaw)(101)의 회전 운동과 관련된 풀리(111), 풀리(112), 풀리(113), 풀리(114), 풀리(115), 풀리(116)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 조(jaw)(102)의 회전 운동과 관련된 풀리(121), 풀리(122), 풀리(123), 풀리(124), 풀리(125), 풀리(126)를 포함할 수 있다.
본 변형예에서 제1 조(101)와 제2 조(102), 피치 허브(107), 각각의 풀리들 및 각각의 회전축들 등은, 제1 실시예의 도 2 등에서 설명한 엔드 툴(100)과 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예의 엔드 툴 허브(180)에 대해 보다 상세히 설명하며, 특히 피치 여분 풀리의 역할을 수행하는 엔드 툴 허브(180)의 제1 피치 여분 풀리부(183), 제2 피치 여분 풀리부(184)에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.
엔드 툴 허브(180)는 제1 조 풀리 결합부(181)와 제2 조 풀리 결합부(182), 제1 피치 여분 풀리부(183), 제2 피치 여분 풀리부(184), 피치 풀리 결합부(185)를 포함한다.
상세히, 제1 조 풀리 결합부(181)와 제2 조 풀리 결합부(182)는 서로 마주보도록 형성되어, 그 내부에 풀리(111), 풀리(112), 풀리(121), 풀리(122)가 수용된다. 또한, 각각의 조 풀리 결합부(181)(182)에는 관통 홀이 형성되어서, 회전축(141)이 조 풀리 결합부(181)(182)와 풀리(111), 풀리(121)를 관통하여 이들을 축결합시킨다. 또한, 각각의 조 풀리 결합부(181)(182)에는 관통 홀이 형성되어서, 회전축(142)이 조 풀리 결합부(181)(182)와 풀리(112), 풀리(122)를 관통하여 이들을 축결합시킨다.
제1 조 풀리 결합부(181)와 제2 조 풀리 결합부(182)는 가이드부(186)에 의해서 연결된다. 즉, 서로 평행한 제1 조 풀리 결합부(181)와 제2 조 풀리 결합부(182)는, 이에 대해 대략 수직인 방향으로 형성되는 가이드부(186)에 의해 결합되어, 제1 조 풀리 결합부(181)와 제2 조 풀리 결합부(182)와 가이드부(186)는 대략 "ㄷ"자 형상을 이루게 되며, 그 내부에 풀리(111), 풀리(112), 풀리(121), 풀리(122)가 수용되는 것이다.
이를 다른 관점에서 설명하면, Z축 방향으로 길게 형성되어 있는 가이드부(186)의 양 단부로부터 제1 조 풀리 결합부(181)와 제2 조 풀리 결합부(182)가 X축 방향으로 연장되어 형성된다고 볼 수도 있다.
가이드부(186)의 일 측면에는 제1 피치 여분 풀리부(183)가 형성되고, 타 측면에는 제2 피치 여분 풀리부(184)가 형성될 수 있다.
상세히, 가이드부(186)의 양 측면에는 풀리처럼 원판 형상으로 형성되고, 그 외주면에 와이어가 감길 수 있는 그루브가 형성된 제1 피치 여분 풀리부(183) 및 제2 피치 여분 풀리부(184)가 형성될 수 있다.
그리고, 제1 조 와이어인 와이어(305)는 제1 피치 여분 풀리부(183)에 감기고, 제2 조 와이어인 와이어(302)는 제2 피치 여분 풀리부(184)에 감길 수 있다.
한편, 제1 조 와이어인 와이어(301)는 제1 피치 여분 풀리부(183)의 측면을 지나가고, 제2 조 와이어인 와이어(306)는 제2 피치 여분 풀리부(184)의 측면을 지나갈 수 있다.
한편, 엔드 툴 허브(180)의 일 단부의 피치 풀리 결합부(185)에는 엔드 툴 피치 풀리의 역할을 수행하는 풀리(131)가 형성될 수 있다. 여기서, 풀리(131)가 엔드 툴 허브(180)와 일체(one-body)로 형성될 수 있다. 즉, 엔드 툴 허브(180)의 일 단부가 원판 형상 내지는 반원 형상으로 형성되고, 그 외주면에 와이어가 감길 수 있는 그루브가 형성되어, 일종의 가이드 채널(guide channel)이 형성될 수 있다. 또는 풀리(131)가 엔드 툴 허브(180)와 별도의 부재로 형성되어 엔드 툴 허브(180)와 결합할 수도 있다. 상술한 와이어(303) 및 와이어(304)가 엔드 툴 피치 풀리의 역할을 수행하는 풀리(131)에 결합되고, 이 풀리(131)가 회전축(143)을 중심으로 회전하면서 피치 동작을 수행하게 된다.
이와 같이, 피치 여분 풀리와 같은 별도의 구조물을 추가하지 않고, 기 존재하던 엔드 툴 허브(180)에 제1 피치 여분 풀리부(183) 및 제2 피치 여분 풀리부(184)를 형성함으로써, 부품 및 제조 공정의 추가 없이도 회전 범위의 확대를 구현할 수 있는 특징을 가진다.
<제1 실시예의 제3 변형예>
이하에서는 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 비해, 풀리의 일부가 생략된다는 점에서 특징적으로 달라진다. 이하에서는 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 42 및 도 43은 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다. 도 44 및 도 45는 도 42의 엔드 툴의 평면도이다. 도 46, 도 47, 도 48은 도 42의 엔드 툴의 측면도이다. 도 49 및 도 50은 도 42의 엔드 툴의 평면도이다. 도 51 및 도 52는 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 53 및 도 54는 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다. 도 55 및 도 56은 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 57 및 도 58은 도 42의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 42 내지 도 58을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 엔드 툴(100)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw), 즉 제1 조(101)와 제2 조(102)를 구비한다. 여기서, 제1 조(101)와 제2 조(102) 각각, 또는 제1 조(101)와 제2 조(102)를 포괄하는 구성요소를 조(jaw)(103)라고 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(end tool)(100)은 엔드 툴 허브(106)와 피치 허브(107)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예의 엔드 툴(100)은 회전축(141), 회전축(142), 회전축(145), 회전축(143), 회전축(144)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 회전축(141)과 회전축(142)과 회전축(145)은 엔드 툴 허브(106)에 관통 삽입되고, 회전축(143)과 회전축(144)은 피치 허브(107)에 관통 삽입될 수 있다.
본 변형예에서 엔드 툴 허브(106), 피치 허브(107), 각각의 회전축들(141)(142)(143)(144)(145)은, 제1 실시예의 도 2 등에서 설명한 엔드 툴 허브(106), 피치 허브(107), 각각의 회전축들(141)(142)(143)(144)(145)과 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 엔드 툴(100)은 제1 조(jaw)(101)의 회전 운동과 관련된 풀리(111), 풀리(112), 풀리(113), 풀리(114), 풀리(115), 풀리(117), 풀리(118)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 조(jaw)(102)의 회전 운동과 관련된 풀리(121), 풀리(122), 풀리(123), 풀리(124), 풀리(125), 풀리(127), 풀리(128)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은, 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 하나의 풀리만을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상세히, 도 6 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은, 제1 조 피치 서브 풀리로서 풀리(115), 풀리(116)의 한 쌍의 풀리를 구비하였고, 제2 조 피치 서브 풀리로서 풀리(125), 풀리(126)의 한 쌍의 풀리를 구비하였다.
이에 반해, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)은, 제1 조 피치 서브 풀리로서 풀리(115)의 단일 풀리를 구비하고, 제2 조 피치 서브 풀리로서 풀리(125)의 단일 풀리를 구비한다는 점에서, 도 6 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예와 차별된다.
결과적으로, 엔드 툴(100)의 원위부(104)로부터 근위부(105) 방향으로 오면서 제1 조(101)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(111), 풀리(112), 풀리(117)/풀리(118), 풀리(113)/풀리(114), 풀리(115)가 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(100)의 원위부(104)로부터 근위부(105) 방향으로 오면서 제2 조(102)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(121), 풀리(122), 풀리(127)/풀리(128), 풀리(123)/풀리(124), 풀리(125)가 차례로 배치될 수 있다.
여기서, 도 6 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예의 엔드 툴(100)의 풀리(116) 및 풀리(126)는 와이어가 감기는 풀리가 아니라 직선으로 스쳐 지나가는 풀리 이므로, 본 변형예와 같이 풀리들의 생략이 가능해지는 것이다.
다시 말하면, 본 발명의 제1 실시예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 2열로 구성되는데 반해, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 1열로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 풀리(111) 및 풀리(112)의 일 측에는 풀리(117)/풀리(118)가 배치된다. 여기서, 풀리(117)/풀리(118)는 피치 여분 회전축인 회전축(145)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(117)/풀리(118)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(113) 및 풀리(114)가 배치된다. 여기서, 풀리(113) 및 풀리(114)는 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(113) 및 풀리(114) 각각의 일 측에는, 풀리(115)가 배치된다. 여기서, 풀리(115)는 피치 서브 회전축인 회전축(144)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(117), 풀리(118), 풀리(113), 풀리(114), 풀리(115)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제1 조 와이어인 와이어(301)는 풀리(115), 풀리(113), 풀리(117), 풀리(111)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(323)에 의해 와이어(301)와 연결된 와이어(305)는 풀리(111), 풀리(112), 풀리(118), 풀리(114)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어인 와이어(301)와 와이어(305)는 풀리(115), 풀리(113), 풀리(117), 풀리(111), 풀리(112), 풀리(118), 풀리(114)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(301)와 와이어(305)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
한편, 풀리(121) 및 풀리(122)의 일 측에는 풀리(127)/풀리(128)가 배치된다. 여기서, 풀리(127)/풀리(128)는 피치 여분 회전축인 회전축(145)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(127)/풀리(128)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(123) 및 풀리(124)가 배치된다. 여기서, 풀리(123) 및 풀리(124)는 피치 메인 회전축인 회전축(143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(123) 및 풀리(124) 각각의 일 측에는, 풀리(125)가 배치된다. 여기서, 풀리(125)는 피치 서브 회전축인 회전축(144)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(127), 풀리(128), 풀리(123), 풀리(124), 풀리(125) 및 풀리(126)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 조 와이어인 와이어(306)는 풀리(125), 풀리(123), 풀리(127), 풀리(121)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(326)에 의해 와이어(306)와 연결된 와이어(302)는 풀리(121), 풀리(122), 풀리(128), 풀리(124)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 조 와이어인 와이어(306)와 와이어(302)는 풀리(125), 풀리(123), 풀리(127), 풀리(121), 풀리(122), 풀리(128), 풀리(124)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(306)와 와이어(302)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
결과적으로, 본 발명의 제1 실시예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 2열로 구성되는데 반해, 본 발명의 제1 실시예의 제3 변형예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 1열로 구성됨으로써, 부품 수가 적어지고 제조 공정이 간단해지는 효과를 얻을 수 있다.
<수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 제2 실시예>
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)은 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(도 2 등의 100 참조)에 비해, 조 풀리 및 조 와이어의 배치가 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.
도 59는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 사용 예를 나타내는 도면이다. 도 60 및 도 61은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다. 도 62, 도 63, 도 64, 도 65는 도 60의 엔드 툴의 평면도이다. 도 66, 도 67, 도 68은 도 60의 엔드 툴의 측면도이다. 도 69 및 도 70은 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 71 및 도 72는 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다. 도 73 및 도 74는 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 75 및 도 76은 도 60의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 59 내지 도 76을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)의 동력 전달부(1300)는 와이어(1301), 와이어(1302), 와이어(1303), 와이어(1304), 와이어(1305), 와이어(1306)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 와이어들은, 제1 실시예의 도 5 등에서 설명한 와이어(301), 와이어(302), 와이어(303), 와이어(304), 와이어(305), 와이어(306)와 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(100)의 동력 전달부(1300)는, 와이어와 풀리를 결합시키기 위해 각 와이어의 각 단부에 결합되는 체결 부재(1321), 체결 부재(1322), 체결 부재(1323), 체결 부재(1324), 체결 부재(1326), 체결 부재(1327), 체결 부재(1329) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 각 체결 부재들은 볼(ball) 형태, 튜브(tube) 형태 등 필요에 따라 다양한 형태일 수 있다. 본 실시예에서 체결 부재들은, 제1 실시예의 도 5 등에서 설명한 체결 부재(321), 체결 부재(322), 체결 부재(323), 체결 부재(324), 체결 부재(326), 체결 부재(327), 체결 부재(329)와 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
(엔드 툴)
이하에서는 도 59의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
계속해서 도 59 내지 도 76을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 엔드 툴(end tool)(1100)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw), 즉 제1 조(1101)와 제2 조(1102)를 구비한다. 여기서, 제1 조(1101)와 제2 조(1102) 각각, 또는 제1 조(1101)와 제2 조(1102)를 포괄하는 구성요소를 조(jaw)(1103)라고 지칭할 수 있다.
또한, 엔드 툴(1100)은 제1 조(jaw)(1101)의 회전 운동과 관련된 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1113), 풀리(1114), 풀리(1115), 풀리(1116), 풀리(1117), 풀리(1118)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 조(jaw)(1102)의 회전 운동과 관련된 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1123), 풀리(1124), 풀리(1125), 풀리(1126), 풀리(1127), 풀리(1128)를 포함할 수 있다. 이 풀리들에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예의 엔드 툴(end tool)(1100)은 엔드 툴 허브(1106)와 피치 허브(1107)를 포함할 수 있다.
엔드 툴 허브(1106)에는 회전축(1141), 회전축(1142), 회전축(1145)이 관통 삽입된다. 또한 엔드 툴 허브(1106)는 회전축(1141)에 축결합된 풀리(1111), 풀리(1121)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 엔드 툴 허브(1106)는 회전축(1142)에 축결합된 풀리(1112), 풀리(1122)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 엔드 툴 허브(1106)에는 회전축(1145)에 축결합된 풀리(1117)/풀리(1118), 풀리(1127)/풀리(1128)가 결합될 수 있다.
피치 허브(1107)는 회전축(1143) 및 회전축(1144)이 관통 삽입되며, 회전축(1143)에 의해 엔드 툴 허브(1106) 및 풀리(1131)와 축결합 할 수 있다. 따라서 회전축(1143)을 중심으로 엔드 툴 허브(1106) 및 (이와 일체로 형성된) 풀리(1131)가 피치 허브(1107)에 대해 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
또한 피치 허브(1107)는 회전축(1143)에 축결합된 풀리(1113), 풀리(1114), 풀리(1123), 풀리(1124)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 피치 허브(1107)는 회전축(1144)에 축결합된 풀리(1115), 풀리(1116), 풀리(1125), 풀리(1126)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예의 엔드 툴(1100)은 회전축(1141), 회전축(1142), 회전축(1145), 회전축(1143), 회전축(1144)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 회전축(1141)과 회전축(1142)과 회전축(1145)은 엔드 툴 허브(1106)에 관통 삽입되고, 회전축(1143)과 회전축(1144)은 피치 허브(1107)에 관통 삽입될 수 있다.
회전축(1141), 회전축(1142), 회전축(1145), 회전축(1143), 회전축(1144)은 엔드 툴(1100)의 원위부(distal end)(1104)로부터 근위부(proximal end)(1105) 방향으로 오면서 차례로 배치될 수 있다. 이에 따라, 원위부(1104)부터 차례대로, 회전축(1141)은 1번핀, 회전축(1142)은 2번핀, 회전축(1145)은 2.5번핀, 회전축(1143)은 3번핀, 회전축(1144)은 4번핀으로 지칭될 수도 있다.
여기서, 회전축(1141)은 조 풀리 회전축으로서 기능하고, 회전축(1142)은 조 보조 풀리 회전축으로서 기능하고, 회전축(1143)은 피치 메인 회전축으로서 기능하고, 회전축(1144)은 엔드 툴(1100)의 피치 서브 회전축으로서 기능할 수 있다. 그리고, 회전축(1142)와 회전축(1143) 사이에 배치된 회전축(1145)은 엔드 툴(1100)의 피치 여분 회전축으로서 기능할 수 있다.
본 실시예에서 엔드 툴 허브(1106), 피치 허브(1107), 각각의 회전축들(1141)(1142)(1143)(1144)(1145)은, 제1 실시예의 도 2 등에서 설명한 엔드 툴 허브(1106), 피치 허브(1107), 각각의 회전축들(1141)(1142)(1143)(1144) (1145)과 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 각각의 회전축들(1141)(1142)(1143)(1144)(1145)에는 하나 이상의 풀리들이 끼워질 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명하도록 한다.
풀리(1111)는 제1 조 풀리로서 기능하고, 풀리(1121)는 제2 조 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 조 풀리라고 할 수도 있다.
조 풀리인 풀리(1111) 및 풀리(1121)는 서로 마주보도록 형성되며, 조 풀리 회전축인 회전축(1141)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서 도면에는 풀리(1111) 및 풀리(1121)가 하나의 회전축(1141)을 중심으로 회전하는 것으로 형성되어 있으나, 각각의 조 풀리가 별도의 축을 중심으로 회전가능하도록 형성될 수 있음은 물론이다. 여기서, 풀리(1111)에는 제1 조(jaw)(1101)가 고정 결합되어서 풀리(1111)와 함께 회전하며, 풀리(1121)에는 제2 조(jaw)(1102)가 고정 결합되어서 풀리(1121)와 함께 회전할 수 있다. 풀리(1111) 및 풀리(1121)의 회전에 따라 엔드 툴(end tool)(1100)의 요 동작 및 액츄에이션 동작이 수행된다. 즉, 풀리(1111) 및 풀리(1121)가 회전축(1141)을 중심으로 같은 방향으로 회전하면 요 동작이 수행되는 것이고, 풀리(1111) 및 풀리(1121)가 회전축(1141)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하면 액츄에이션 동작이 수행되는 것이다.
여기서, 제1 조(jaw)(1101)와 풀리(1111)는 별도의 부재로 형성되어 서로 결합될 수도 있고, 또는 제1 조(jaw)(1101)와 풀리(1111)가 일체(one-body)로 형성될 수도 있다. 마찬가지로 제2 조(jaw)(1102)와 풀리(1121)는 별도의 부재로 형성되어 서로 결합될 수도 있고, 또는 제2 조(jaw)(1102)와 풀리(1121)가 일체(one-body)로 형성될 수도 있다.
여기서, 제1 조 풀리인 풀리(1111)에서 제1 와이어인 와이어(1301)/와이어(1305)가 감기는 그루브(1111a)와, 제2 조 풀리인 풀리(1121)에서 제2 와이어인 와이어(1302)/와이어(1306)가 감기는 그루브(1121a)는 서로 인접하게 배치된다. 따라서, 제1 조 와이어인 와이어(1301)/와이어(1305)와 제2 조 와이어인 와이어(1302)(1306)가 Z축 방향에 있어서 서로 근접하게 배치되어서, 제1 조 와이어와 제2 조 와이어 사이에 별도의 구조물이 개재될 공간이 존재하지 않을 수 있다.
풀리(1112)는 제1 조 보조 풀리로서 기능하고, 풀리(1122)는 제2 조 보조 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 조 보조 풀리라고 할 수도 있다.
상세히, 조 보조 풀리인 풀리(1112) 및 풀리(1122)는 풀리(1111) 및 풀리(1121)의 일 측에 추가로 구비될 수 있다, 다시 말하면, 조 보조 풀리인 풀리(1112)는 풀리(1111)와 풀리(1113)/풀리(1114)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 조 보조 풀리인 풀리(1122)는 풀리(1121)와 풀리(1123)/풀리(1124)의 사이에 배치될 수 있다. 풀리(1112)와 풀리(1122)는 회전축(1142)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 여기서 도면에는 풀리(1112) 및 풀리(1122)가 하나의 회전축(1142)을 중심으로 회전하는 것으로 형성되어 있으나, 풀리(1112)와 풀리(1122) 각각이 별도의 축을 중심으로 회전가능하도록 형성될 수 있음은 물론이다. 이와 같은 보조 풀리에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
풀리(1113)와 풀리(1114)는 제1 조 피치 메인 풀리로서 기능하고, 풀리(1123)와 풀리(1124)는 제2 조 피치 메인 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 메인 풀리라고 할 수도 있다.
풀리(1115)와 풀리(1116)는 제1 조 피치 서브 풀리로서 기능하고, 풀리(1125)와 풀리(1126)는 제2 조 피치 서브 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 서브 풀리라고 할 수도 있다.
한편, 본 발명은 조 보조 풀리인 풀리(1112) 및 풀리(1122)와 피치 메인 풀리인 풀리(1113), 풀리(1114), 풀리(1123), 풀리(1124) 사이에, 피치 여분 풀리(redundant pulley)인 풀리(1117), 풀리(1118), 풀리(1127), 풀리(1128) 풀리가 더 배치되는 것을 특징으로 한다.
풀리(1117)와 풀리(1118)는 제1 조 피치 여분 풀리로서 기능하고, 풀리(1127)와 풀리(1128)는 제2 조 피치 여분 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 여분 풀리라고 할 수도 있다.
또한, 피치 여분 회전축으로서 기능하는 회전축(1145)이 더 구비될 수 있으며, 회전축(1145)은 엔드 툴 허브(1106)에 관통 삽입될 수 있다. 여기서, 회전축(1145)은 피치 메인 회전축인 회전축(1143) 및 피치 서브 회전축인 회전축(1144)과 실질적으로 평행하도록 형성될 수 있다. 이때, 회전축(1145)은 2번핀인 회전축(1142)과 3번핀인 회전축(1143) 사이에 배치되며, 따라서 그 위치상 2.5번핀으로 지칭될 수도 있다.
이와 같은 피치 여분 풀리는 엔드 툴의 근위부에서 원위부로 들어오거나, 원위부에서 근위부로 나오는 조 와이어의 인입/인출 경로를 변경하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
결과적으로, 엔드 툴(1100)의 원위부(1104)로부터 근위부(1105) 방향으로 오면서 회전축(1141), 회전축(1142), 회전축(1145), 회전축(1143), 회전축(1144)이 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(1100)의 원위부(1104)로부터 근위부(1105) 방향으로 오면서 제1 조(1101)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1117)/풀리(1118), 풀리(1113)/풀리(1114), 풀리(1115)/풀리(1116)가 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(1100)의 원위부(1104)로부터 근위부(1105) 방향으로 오면서 제2 조(1102)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1127)/풀리(1128), 풀리(1123)/풀리(1124), 풀리(1125)/풀리(1126)가 차례로 배치될 수 있다.
이하에서는 풀리(1111)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
풀리(1113)와 풀리(1114)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 피치 메인 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(1101)의 피치 동작의 메인 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(1113)에는 제1 조 와이어인 와이어(1301)가 감기고, 풀리(1114)에는 제1 조 와이어인 와이어(1305)가 감긴다.
풀리(1115)와 풀리(1116)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 피치 서브 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(1101)의 피치 동작의 서브 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(1115)에는 제1 조 와이어인 와이어(1301)가 감기고, 풀리(1116)에는 제1 조 와이어인 와이어(1305)가 감긴다.
풀리(1117)와 풀리(1118)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 여분 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(1101)의 피치 동작의 여분 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(1117)에는 제1 조 와이어인 와이어(1301)가 감기고, 풀리(1118)에는 제1 조 와이어인 와이어(1305)가 감긴다.
여기서, 풀리(1111) 및 풀리(1112)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1117) 및 풀리(1118)가 배치된다. 여기서, 풀리(1117) 및 풀리(1118)는 피치 여분 회전축인 회전축(1145)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1117) 및 풀리(1118) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1113) 및 풀리(1114)가 배치된다. 여기서, 풀리(1113) 및 풀리(1114)는 피치 메인 회전축인 회전축(1143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1113) 및 풀리(1114) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1115) 및 풀리(1116)가 배치된다. 여기서, 풀리(1115) 및 풀리(1116)는 피치 서브 회전축인 회전축(1144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(1117), 풀리(1118), 풀리(1113), 풀리(1114), 풀리(1115) 및 풀리(1116)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제1 조 와이어인 와이어(1301)는 풀리(1115), 풀리(1113), 풀리(1117), 풀리(1111)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(1323)에 의해 와이어(1301)와 연결된 와이어(1305)는 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1118), 풀리(1114), 풀리(1116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어인 와이어(1301)와 와이어(1305)는 풀리(1115), 풀리(1113), 풀리(1117), 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1118), 풀리(1114), 풀리(1116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(1301)와 와이어(1305)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 와이어(1301)가 도 64의 화살표 1301 쪽으로 당겨지면, 와이어(1301)가 결합된 체결 부재(1323) 및 이와 결합된 풀리(1111)가 도 64의 화살표 L 방향으로 회전하게 된다. 반대로, 와이어(1305)가 도 64의 화살표 1305 쪽으로 당겨지면, 와이어(1305)가 결합된 체결 부재(1323) 및 이와 결합된 풀리(1111)가 도 64의 화살표 R 방향으로 회전하게 된다.
다음으로, 풀리(1121)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
풀리(1123)와 풀리(1124)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 메인 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(1102)의 피치 동작의 메인 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(1123)에는 제2 조 와이어인 와이어(1306)가 감기고, 풀리(1124)에는 제2 조 와이어인 와이어(1302)가 감긴다.
풀리(1125)와 풀리(1126)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 서브 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(1102)의 피치 동작의 서브 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(1125)에는 제2 조 와이어인 와이어(1306)가 감기고, 풀리(1126)에는 제2 조 와이어인 와이어(1302)가 감긴다.
풀리(1127)와 풀리(1128)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 여분 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(1102)의 피치 동작의 여분 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(1127)에는 제2 조 와이어인 와이어(1306)가 감기고, 풀리(1128)에는 제2 조 와이어인 와이어(1302)가 감긴다.
여기서, 풀리(1121) 및 풀리(1122)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1127) 및 풀리(1128)가 배치된다. 여기서, 풀리(1127) 및 풀리(1128)는 피치 여분 회전축인 회전축(1145)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1127) 및 풀리(1128) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1123) 및 풀리(1124)가 배치된다. 여기서, 풀리(1123) 및 풀리(1124)는 피치 메인 회전축인 회전축(1143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1123) 및 풀리(1124) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1125) 및 풀리(1126)가 배치된다. 여기서, 풀리(1125) 및 풀리(1126)는 피치 서브 회전축인 회전축(1144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(1127), 풀리(1128), 풀리(1123), 풀리(1124), 풀리(1125) 및 풀리(1126)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 조 와이어인 와이어(1306)는 풀리(1125), 풀리(1123), 풀리(1127), 풀리(1121)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(1326)에 의해 와이어(1306)와 연결된 와이어(1302)는 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1128), 풀리(1124), 풀리(1126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 조 와이어인 와이어(1306)와 와이어(1302)는 풀리(1125), 풀리(1123), 풀리(1127), 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1128), 풀리(1124), 풀리(1126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(1306)와 와이어(1302)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 와이어(1306)가 도 64의 화살표 1306 쪽으로 당겨지면, 와이어(1306)가 결합된 체결 부재(1326) 및 이와 결합된 풀리(1121)가 도 64의 화살표 R 방향으로 회전하게 된다. 반대로, 와이어(1302)가 도 64의 화살표 302 쪽으로 당겨지면, 와이어(1302)가 결합된 체결 부재(1326) 및 이와 결합된 풀리(1121)가 도 64의 화살표 L 방향으로 회전하게 된다.
여기서, 본 발명은 하나의 조 풀리에 감겨 있는 두 가닥의 조 와이어가 피치 메인 풀리에 서로 반대 방향으로 감김으로써, 피치 동작의 제어가 용이해지는 것을 특징으로 한다.
상세히, 제1 조 풀리인 풀리(1111)와 제2 조 풀리인 풀리(1121)의 사이를 지나는 평면(즉, XY 평면)을 기준으로 +Z축 방향을 상측, -Z축 방향을 하측이라고 정의할 때, 제1 조 와이어의 두 가닥 중 어느 한 가닥(예를 들어 와이어(1301))은 XY 평면의 하측에서 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(1113)로 들어오고, 다른 한 가닥(예를 들어 와이어(1305))은 XY 평면의 상측에서 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(1114)로부터 나올 수 있다. 즉, 조 와이어가 제1 조 피치 메인 풀리의 하측으로 들어가서 상측으로 나오는 구조라고 표현할 수 있다. (제2 조 와이어는 제2 조 피치 메인 풀리의 상측으로 들어가서 하측으로 나오는 구조)
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어의 한 가닥인 와이어(1301)는 풀리(1115)의 상측, 풀리(1113)의 하측, 풀리(1117)의 하측과 차례로 접촉한 후에 풀리(1111)에 접촉한다. 이어서, 제1 조 와이어의 다른 한 가닥인 와이어(1305)는 풀리(1111) 및 풀리(1112)에 감긴 후에, 풀리(1118)의 하측, 풀리(1114)의 상측, 풀리(1116)의 하측과 차례로 접촉한 후에 연결부(400)로 빠져나간다. 결과적으로, 제1 조 와이어는 연결부(400)에서 나와서 풀리(1113)의 하측으로 진입한 후에, 각 풀리들을 거치고 나서, 풀리(1114)의 상측을 거쳐서 연결부(400)로 다시 들어가는 것이다.
마찬가지로, 제2 조 와이어의 한 가닥인 와이어(1306)는 풀리(1125)의 하측, 풀리(1123)의 상측, 풀리(1127)의 상측과 차례로 접촉한 후에 풀리(1121)에 접촉한다. 이어서, 제2 조 와이어의 다른 한 가닥인 와이어(1302)는 풀리(1121) 및 풀리(1122)에 감긴 후에, 풀리(1128)의 상측, 풀리(1124)의 하측, 풀리(1126)의 상측과 차례로 접촉한 후에 연결부(400)로 빠져나간다. 결과적으로, 제2 조 와이어는 연결부(400)에서 나와서 풀리(1123)의 상측으로 진입한 후에, 각 풀리들을 거치고 나서, 풀리(1124)의 하측을 거쳐서 연결부(400)로 다시 들어가는 것이다.
이를 다른 관점에서 표현하면, 두 가닥의 제1 조 와이어들 중, 어느 한 와이어는 연결부(1400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 감기고, 다른 한 와이어는 연결부(1400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 감긴다고 표현할 수도 있을 것이다. 즉, 도 66, 도 67, 도 68에서 보았을 때, 와이어(1301)는 연결부(1400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 시계 방향으로 감기고, 와이어(1305)는 연결부(400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 반시계 방향으로 감기게 된다.
마찬가지로, 두 가닥의 제2 조 와이어들 중, 어느 한 와이어는 연결부(1400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 제2 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 감기고, 다른 한 와이어는 연결부(1400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 제2 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 감긴다고 표현할 수도 있을 것이다. 즉, 도 66, 도 67, 도 68에서 보았을 때, 와이어(1302)는 연결부(1400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 시계 방향으로 감기고, 와이어(1306)는 연결부(400)에서 엔드 툴(1100) 쪽으로 진입하면서 반시계 방향으로 감기게 된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)은, 하나의 조 풀리에 감겨 있는 두 가닥의 조 와이어가 피치 메인 풀리에 서로 반대 방향으로 감김으로써, 피치 동작의 제어가 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 피치 동작 시에 구동부 제1 조 풀리(도 11의 211 참조) 및 구동부 제2 조 풀리(도 11의 221 참조)가 회전하면서 조 와이어들을 감거나 풀어줌으로써, 일종의 피치 동작에 대한 보상을 수행하여, 엔드 툴(1100)의 피치 동작이 수행 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.
<제2 실시예의 제1 변형예>
이하에서는 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)은 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 비해, 풀리의 일부가 생략된다는 점에서 특징적으로 달라진다. 이하에서는 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 77 및 도 78은 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다. 도 79, 도 80은 도 77의 엔드 툴의 평면도이다. 도 81, 도 82, 도 83은 도 77의 엔드 툴의 측면도이다. 도 84, 도 85는 도 77의 엔드 툴의 평면도이다. 도 86 및 도 87은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 88 및 도 89는 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다. 도 90 및 도 91은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 92 및 도 93은 도 77의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다.
도 77 내지 도 93을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 엔드 툴(1100)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw), 즉 제1 조(1101)와 제2 조(1102)를 구비한다. 여기서, 제1 조(1101)와 제2 조(1102) 각각, 또는 제1 조(1101)와 제2 조(1102)를 포괄하는 구성요소를 조(jaw)(1103)라고 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 엔드 툴(end tool)(1100)은 엔드 툴 허브(1106)와 피치 허브(1107)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예의 엔드 툴(1100)은 회전축(1141), 회전축(1142), 회전축(1145), 회전축(1143), 회전축(1144)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 회전축(1141)과 회전축(1142)과 회전축(1145)은 엔드 툴 허브(1106)에 관통 삽입되고, 회전축(1143)과 회전축(1144)은 피치 허브(1107)에 관통 삽입될 수 있다.
본 변형예에서 엔드 툴 허브(1106), 피치 허브(1107), 각각의 회전축들(1141)(1142)(1143)(1144)(1145)은, 제1 실시예의 도 2 등에서 설명한 엔드 툴 허브(1106), 피치 허브(1107), 각각의 회전축들과 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 엔드 툴(1100)은 제1 조(jaw)(1101)의 회전 운동과 관련된 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1113), 풀리(1114), 풀리(1115), 풀리(1117), 풀리(1118)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 조(jaw)(1102)의 회전 운동과 관련된 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1123), 풀리(1124), 풀리(1125), 풀리(1127), 풀리(1128)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)은, 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 하나의 풀리만을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상세히, 도 60 등에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)은, 제1 조 피치 서브 풀리로서 풀리(1115), 풀리(1116)의 한 쌍의 풀리를 구비하였고, 제2 조 피치 서브 풀리로서 풀리(1125), 풀리(1126)의 한 쌍의 풀리를 구비하였다.
이에 반해, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(1100)은, 제1 조 피치 서브 풀리로서 풀리(1115)의 단일 풀리를 구비하고, 제2 조 피치 서브 풀리로서 풀리(1125)의 단일 풀리를 구비한다는 점에서, 도 60 등에 도시된 본 발명의 제2 실시예와 차별된다.
결과적으로, 엔드 툴(1100)의 원위부(1104)로부터 근위부(1105) 방향으로 오면서 제1 조(1101)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1117)/풀리(1118), 풀리(1113)/풀리(1114), 풀리(1115)가 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(1100)의 원위부(1104)로부터 근위부(1105) 방향으로 오면서 제2 조(1102)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1127)/풀리(1128), 풀리(1123)/풀리(1124), 풀리(1125)가 차례로 배치될 수 있다.
여기서, 도 60 등에 도시된 본 발명의 제2 실시예의 엔드 툴(1100)의 풀리(1116) 및 풀리(1126)는 와이어가 감기는 풀리가 아니라 직선으로 스쳐 지나가는 풀리 이므로, 본 변형예와 같이 풀리들의 생략이 가능해지는 것이다.
다시 말하면, 본 발명의 제2 실시예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 2열로 구성되는데 반해, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 1열로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 풀리(1111) 및 풀리(1112)의 일 측에는 풀리(1117)/풀리(1118)가 배치된다. 여기서, 풀리(1117)/풀리(1118)는 피치 여분 회전축인 회전축(1145)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1117)/풀리(1118)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1113) 및 풀리(1114)가 배치된다. 여기서, 풀리(1113) 및 풀리(1114)는 피치 메인 회전축인 회전축(1143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1113) 및 풀리(1114) 각각의 일 측에는, 풀리(1115)가 배치된다. 여기서, 풀리(1115)는 피치 서브 회전축인 회전축(1144)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(1117), 풀리(1118), 풀리(1113), 풀리(1114), 풀리(1115)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제1 조 와이어인 와이어(1301)는 풀리(1115), 풀리(1113), 풀리(1117), 풀리(1111)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(1323)에 의해 와이어(1301)와 연결된 와이어(1305)는 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1118), 풀리(1114)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어인 와이어(1301)와 와이어(1305)는 풀리(1115), 풀리(1113), 풀리(1117), 풀리(1111), 풀리(1112), 풀리(1118), 풀리(1114)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(1301)와 와이어(1305)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
한편, 풀리(1121) 및 풀리(1122)의 일 측에는 풀리(1127)/풀리(1128)가 배치된다. 여기서, 풀리(1127)/풀리(1128)는 피치 여분 회전축인 회전축(1145)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1127)/풀리(1128)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(1123) 및 풀리(1124)가 배치된다. 여기서, 풀리(1123) 및 풀리(1124)는 피치 메인 회전축인 회전축(1143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(1123) 및 풀리(1124) 각각의 일 측에는, 풀리(1125)가 배치된다. 여기서, 풀리(1125)는 피치 서브 회전축인 회전축(1144)을 중심으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(1127), 풀리(1128), 풀리(1123), 풀리(1124), 풀리(1125) 및 풀리(1126)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 조 와이어인 와이어(1306)는 풀리(1125), 풀리(1123), 풀리(1127), 풀리(1121)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(1326)에 의해 와이어(1306)와 연결된 와이어(1302)는 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1128), 풀리(1124)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 조 와이어인 와이어(1306)와 와이어(1302)는 풀리(1125), 풀리(1123), 풀리(1127), 풀리(1121), 풀리(1122), 풀리(1128), 풀리(1124)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(1306)와 와이어(1302)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
결과적으로, 본 발명의 제2 실시예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 2열로 구성되는데 반해, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예는 제1 조 피치 서브 풀리와 제2 조 피치 서브 풀리가 각각 1열로 구성됨으로써, 부품 수가 적어지고 제조 공정이 간단해지는 효과를 얻을 수 있다.
<수술용 인스트루먼트의 엔드 툴의 제3 실시예>
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(2100)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(2100)은 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(도 2 등의 100 참조)에 비해, 조 풀리 및 조 와이어의 배치가 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.
도 94, 도 95, 도 96, 도 97은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴을 나타내는 사시도이다. 도 98, 도 99는 도 94의 엔드 툴의 평면도이다. 도 100, 도 101, 도 102는 도 94의 엔드 툴의 측면도이다. 도 103, 도 104는 도 94의 엔드 툴의 평면도이다. 도 105 및 도 106은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 107 및 도 108은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 -90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다. 도 109 및 도 110은 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 사시도이다. 도 111 및 도 112는 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 +90°만큼 피치 회전한 상태를 도시한 측면도이다. 도 113은 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 사시도이고, 도 114는 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 정면도이고, 도 115는 도 94의 엔드 툴의 엔드 툴 허브의 측면도이다.
도 94 내지 도 115를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(2100)의 동력 전달부(2300)는 와이어(2301), 와이어(2302), 와이어(2303), 와이어(2304), 와이어(2305), 와이어(2306)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 와이어들은, 제1 실시예의 도 5 등에서 설명한 와이어(301), 와이어(302), 와이어(303), 와이어(304), 와이어(305), 와이어(306)와 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(2100)의 동력 전달부(2300)는, 와이어와 풀리를 결합시키기 위해 각 와이어의 각 단부에 결합되는 체결 부재(2321), 체결 부재(2322), 체결 부재(2323), 체결 부재(2326) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 각 체결 부재들은 볼(ball) 형태, 튜브(tube) 형태 등 필요에 따라 다양한 형태일 수 있다. 본 실시예에서 체결 부재들은, 제1 실시예의 도 5 등에서 설명한 체결 부재(321), 체결 부재(322), 체결 부재(323), 체결 부재(326)와 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
(엔드 툴)
이하에서는 도 94의 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(2100)에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.
계속해서 도 94 내지 도 115를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예의 엔드 툴(end tool)(2100)은 그립(grip) 동작을 수행하기 위한 한 쌍의 조(jaw), 즉 제1 조(2101)와 제2 조(2102)를 구비한다. 여기서, 제1 조(2101)와 제2 조(2102) 각각, 또는 제1 조(2101)와 제2 조(2102)를 포괄하는 구성요소를 조(jaw)(2103)라고 지칭할 수 있다.
또한, 엔드 툴(2100)은 제1 조(jaw)(2101)의 회전 운동과 관련된 풀리(2111), 풀리(2112), 풀리(2113), 풀리(2114), 풀리(2115), 풀리(2116)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 조(jaw)(2102)의 회전 운동과 관련된 풀리(2121), 풀리(2122), 풀리(2123), 풀리(2124), 풀리(2125), 풀리(2126)를 포함할 수 있다. 이 풀리들에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
또한, 본 발명의 제3 실시예의 엔드 툴(end tool)(2100)은 엔드 툴 허브(2180)와 피치 허브(2107)를 포함할 수 있다. 엔드 툴 허브(2180)에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
여기서, 엔드 툴 허브(2180)는 회전축(2141)에 축결합된 풀리(2111), 풀리(2121)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 엔드 툴 허브(2180)는 회전축(2142)에 축결합된 풀리(2112), 풀리(2122)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다.
피치 허브(2107)는 회전축(2143) 및 회전축(2144)이 관통 삽입되며, 회전축(2143)에 의해 엔드 툴 허브(2180) 및 풀리(2131)와 축결합 할 수 있다. 따라서 회전축(2143)을 중심으로 엔드 툴 허브(2180) 및 (이와 일체로 형성된) 풀리(2131)가 피치 허브(2107)에 대해 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
또한 피치 허브(2107)는 회전축(2143)에 축결합된 풀리(2113), 풀리(2114), 풀리(2123), 풀리(2124)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다. 또한 피치 허브(2107)는 회전축(2144)에 축결합된 풀리(2115), 풀리(2116), 풀리(2125), 풀리(2126)의 적어도 일부를 내부에 수용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예의 엔드 툴(2100)은 회전축(2141), 회전축(2142), 회전축(2143), 회전축(2144)을 포함할 수 있다.
회전축(2141), 회전축(2142), 회전축(2143), 회전축(2144)은 엔드 툴(2100)의 원위부(distal end)(2104)로부터 근위부(proximal end)(2105) 방향으로 오면서 차례로 배치될 수 있다. 이에 따라, 원위부(2104)부터 차례대로, 회전축(2141)은 1번핀, 회전축(2142)은 2번핀, 회전축(2143)은 3번핀, 회전축(2144)은 4번핀으로 지칭될 수도 있다.
여기서, 회전축(2141)은 조 풀리 회전축으로서 기능하고, 회전축(2142)은 조 보조 풀리 회전축인 동시에 피치 여분 회전축으로서 기능하고, 회전축(2143)은 피치 메인 회전축으로서 기능하고, 회전축(2144)은 엔드 툴(2100)의 피치 서브 회전축으로서 기능할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예의 엔드 툴 허브(2180)에 대해 보다 상세히 설명하며, 특히 조 보조 풀리 회전축의 역할을 수행하는 엔드 툴 허브(2180)의 회전축(2142)에 대해 중점적으로 설명하도록 한다.
도 113 내지 도 115 등을 참조하면, 엔드 툴 허브(2180)는 제1 조 풀리 결합부(2181)와 제2 조 풀리 결합부(2182), 회전축(2142), 피치 풀리 결합부(2185), 가이드부(2186)를 포함한다. 그리고 회전축(2142)은 제1 서브축(2142a)과 제2 서브축(2142b)을 포함할 수 있다.
상세히, 제1 조 풀리 결합부(2181)와 제2 조 풀리 결합부(2182)는 서로 마주보도록 형성되어, 그 내부에 풀리(2111), 풀리(2112), 풀리(2121), 풀리(2122)가 수용된다. 또한, 각각의 조 풀리 결합부(2181)(2182)에는 관통 홀이 형성되어서, 회전축(2141)이 조 풀리 결합부(2181)(2182)와 풀리(2111), 풀리(2121)를 관통하여 이들을 축결합시킨다.
제1 조 풀리 결합부(2181)와 제2 조 풀리 결합부(2182)는 가이드부(2186)에 의해서 연결된다. 즉, 서로 평행한 제1 조 풀리 결합부(2181)와 제2 조 풀리 결합부(2182)는, 이에 대해 대략 수직인 방향으로 형성되는 가이드부(2186)에 의해 결합되어, 제1 조 풀리 결합부(2181)와 제2 조 풀리 결합부(2182)와 가이드부(2186)는 대략 "ㄷ"자 형상을 이루게 되며, 그 내부에 풀리(2111), 풀리(2112), 풀리(2121), 풀리(2122)가 수용되는 것이다.
이를 다른 관점에서 설명하면, Z축 방향으로 길게 형성되어 있는 가이드부(2186)의 양 단부로부터 제1 조 풀리 결합부(2181)와 제2 조 풀리 결합부(2182)가 X축 방향으로 연장되어 형성된다고 볼 수도 있다.
제1 조 풀리 결합부(2181)의 내측면에는 제1 서브축(2142a)이 형성되고, 제2 조 풀리 결합부(2182)에는 제2 서브축(2142b)이 형성될 수 있다. 이를 다른 관점에서 표현하면, 조 보조 풀리 회전축인 제2 회전축(2142)은 제1 서브축(2142a)과 제2 서브축(2142b)으로 2분할 되어 형성된다고 표현할 수 있다.
상세히, 제1 서브축(2142a)과 제2 서브축(2142b)은 일정 정도 경사지게 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 서브축(2142a)과 제2 서브축(2142b)은 X축, Y축, Z축 중 어느 축 과도 평행하지 않고 비스듬하게 형성될 수 있다.
그리고, 제1 서브축(2142a)에는 풀리(2112)가 결합되고, 제2 서브축(2142b)에는 풀리(2122)가 결합될 수 있다. 여기서, 풀리(2112)는 제1 조 보조 풀리로서 기능하는 동시에, 제1 피치 여분 풀리로서 기능할 수 있다. 그리고, 풀리(2122)는 제2 조 보조 풀리로서 기능하는 동시에, 제2 피치 여분 풀리로서 기능할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 상술한다.
한편, 엔드 툴 허브(2180)의 일 단부의 피치 풀리 결합부(2185)에는 엔드 툴 피치 풀리의 역할을 수행하는 풀리(2131)가 형성될 수 있다. 여기서, 풀리(2131)가 엔드 툴 허브(2180)와 일체(one-body)로 형성될 수 있다. 즉, 엔드 툴 허브(2180)의 일 단부가 원판 형상 내지는 반원 형상으로 형성되고, 그 외주면에 와이어가 감길 수 있는 그루브가 형성되어, 일종의 가이드 채널(guide channel)이 형성될 수 있다. 또는 풀리(2131)가 엔드 툴 허브(2180)와 별도의 부재로 형성되어 엔드 툴 허브(2180)와 결합할 수도 있다. 상술한 와이어(2303) 및 와이어(2304)가 엔드 툴 피치 풀리의 역할을 수행하는 풀리(2131)에 결합되고, 이 풀리(2131)가 회전축(2143)을 중심으로 회전하면서 피치 동작을 수행하게 된다.
한편, 각각의 회전축들(2141)(2142)(2143)(2144)에는 하나 이상의 풀리들이 끼워질 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명하도록 한다.
풀리(2111)는 제1 조 풀리로서 기능하고, 풀리(2121)는 제2 조 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 조 풀리라고 할 수도 있다.
조 풀리인 풀리(2111) 및 풀리(2121)는 서로 마주보도록 형성되며, 조 풀리 회전축인 회전축(2141)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서 도면에는 풀리(2111) 및 풀리(2121)가 하나의 회전축(2141)을 중심으로 회전하는 것으로 형성되어 있으나, 각각의 조 풀리가 별도의 축을 중심으로 회전가능하도록 형성될 수 있음은 물론이다. 여기서, 풀리(2111)에는 제1 조(jaw)(2101)가 고정 결합되어서 풀리(2111)와 함께 회전하며, 풀리(2121)에는 제2 조(jaw)(2102)가 고정 결합되어서 풀리(2121)와 함께 회전할 수 있다. 풀리(2111) 및 풀리(2121)의 회전에 따라 엔드 툴(end tool)(2100)의 요 동작 및 액츄에이션 동작이 수행된다. 즉, 풀리(2111) 및 풀리(2121)가 회전축(2141)을 중심으로 같은 방향으로 회전하면 요 동작이 수행되는 것이고, 풀리(2111) 및 풀리(2121)가 회전축(2141)을 중심으로 서로 반대 방향으로 회전하면 액츄에이션 동작이 수행되는 것이다.
여기서, 제1 조(jaw)(2101)와 풀리(2111)는 별도의 부재로 형성되어 서로 결합될 수도 있고, 또는 제1 조(jaw)(2101)와 풀리(2111)가 일체(one-body)로 형성될 수도 있다. 마찬가지로 제2 조(jaw)(2102)와 풀리(2121)는 별도의 부재로 형성되어 서로 결합될 수도 있고, 또는 제2 조(jaw)(2102)와 풀리(2121)가 일체(one-body)로 형성될 수도 있다.
풀리(2112)는 제1 조 보조 풀리로서 기능하고, 풀리(2122)는 제2 조 보조 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 조 보조 풀리라고 할 수도 있다. 이와 동시에, 풀리(2112)는 제1 피치 여분 풀리로서 기능하고, 풀리(2122)는 제2 피치 여분 풀리로서 기능할 수 있다.
상세히, 조 보조 풀리인 풀리(2112) 및 풀리(2122)는 풀리(2111) 및 풀리(2121)의 일 측에 추가로 구비될 수 있다, 다시 말하면, 조 보조 풀리인 풀리(2112)는 풀리(2111)와 풀리(2113)/풀리(2114)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 조 보조 풀리인 풀리(2122)는 풀리(2121)와 풀리(2123)/풀리(2124)의 사이에 배치될 수 있다. 풀리(2112)는 회전축(2142)의 제1 서브축(2142a)을 중심으로 회전하고, 풀리(2122)는 회전축(2142)의 제2 서브축(2142b) 중심으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
풀리(2113)와 풀리(2114)는 제1 조 피치 메인 풀리로서 기능하고, 풀리(2123)와 풀리(2124)는 제2 조 피치 메인 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 메인 풀리라고 할 수도 있다.
풀리(2115)와 풀리(2116)는 제1 조 피치 서브 풀리로서 기능하고, 풀리(2125)와 풀리(2126)는 제2 조 피치 서브 풀리로서 기능하며, 이 두 구성요소를 통칭하여 피치 서브 풀리라고 할 수도 있다.
결과적으로, 엔드 툴(2100)의 원위부(2104)로부터 근위부(2105) 방향으로 오면서 회전축(2141), 회전축(2142), 회전축(2143), 회전축(2144)이 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(2100)의 원위부(2104)로부터 근위부(2105) 방향으로 오면서 제1 조(2101)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(2111), 풀리(2112), 풀리(2113)/풀리(2114), 풀리(2115)/풀리(2116)가 차례로 배치될 수 있다.
또한, 엔드 툴(2100)의 원위부(2104)로부터 근위부(2105) 방향으로 오면서 제2 조(2102)의 회전과 관련된 풀리들인, 풀리(2121), 풀리(2122), 풀리(2123)/풀리(2124), 풀리(2125)/풀리(2126)가 차례로 배치될 수 있다.
이하에서는 풀리(2112)와 풀리(2122)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
먼저 풀리(2112)는 제1 조 보조 풀리로서 기능하고, 풀리(2122)는 제2 조 보조 풀리로서 기능할 수 있다. 풀리(2112)와 풀리(2122)는 제1 조 와이어인 와이어(2305) 및 제2 조 와이어인 와이어(2302)와 접촉하여 와이어(2305) 및 와이어(2302)의 배치 경로를 일정 정도 변경해줌으로써, 제1 조(2101) 및 제2 조(2102) 각각의 회전 각도를 확대시키는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 조 보조 풀리로서의 역할은 본 발명의 제1 실시예에서 기술한 바와 유사하다 할 것이다.
이와 동시에, 풀리(2112)는 제1 피치 여분 풀리로서 기능하고, 풀리(2122)는 제2 피치 여분 풀리로서 기능할 수 있다. 이와 같은 피치 여분 풀리는 엔드 툴의 근위부에서 원위부로 들어오거나, 원위부에서 근위부로 나오는 조 와이어의 인입/인출 경로를 변경하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 제1 조 풀리인 풀리(2111)와 제2 조 풀리인 풀리(2121)의 사이를 지나는 평면(즉, XY 평면)을 제1 평면이라고 정의하고, 제1 평면을 기준으로 +Z축 방향을 상측, -Z축 방향을 하측이라고 정의한다.
제1 조 와이어인 와이어(2305)는 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(2114)를 지날 때는 제1 평면의 상측에 위치해 있다가, 제1 피치 여분 풀리인 풀리(2112)를 지나면서 그 경로가 변경되어, 제1 조 풀리인 풀리(2111)를 지날 때는 제1 평면의 하측에 위치하게 된다.
여기서, 제1 서브축(2142a) 및 이와 결합된 풀리(2112)는 제1 평면에 대해 경사지게 형성되어서, 풀리(2114)와 접촉할 때는 제1 평면의 상측에 위치해 있던 와이어(2305)가, 풀리(2111)와 접촉할 때는 제1 평면의 하측에 위치하도록, 와이어(2305)의 경로를 가이드하는 역할을 수행한다.
즉, 도 114에 도시된 바와 같이, 제1 서브축(2142a) 및 이와 결합된 풀리(2112)는 YZ 평면 상에서 일정 정도 경사지게 형성될 수 있다. 동시에, 도 115에 도시된 바와 같이, 제1 서브축(2142a) 및 이와 결합된 풀리(2112)는 XZ 평면 상에서 일정 정도 경사지게 형성될 수 있다.
마찬가지로, 제2 조 와이어인 와이어(2302)는 제2 조 피치 메인 풀리인 풀리(2124)를 지날 때는 제1 평면의 하측에 위치해 있다가, 제2 피치 여분 풀리인 풀리(2122)를 지나면서 그 경로가 변경되어, 제2 조 풀리인 풀리(2121)를 지날 때는 제1 평면의 상측에 위치하게 된다.
여기서, 제2 서브축(2142b) 및 이와 결합된 풀리(2122)는 제1 평면에 대해 경사지게 형성되어서, 풀리(2124)와 접촉할 때는 제1 평면의 하측에 위치해 있던 와이어(2302)가, 풀리(2121)와 접촉할 때는 제1 평면의 상측에 위치하도록, 와이어(2302)의 경로를 가이드하는 역할을 수행한다.
즉, 도 114에 도시된 바와 같이, 제2 서브축(2142b) 및 이와 결합된 풀리(2122)는 YZ 평면 상에서 일정 정도 경사지게 형성될 수 있다. 동시에, 도 115에 도시된 바와 같이, 제2 서브축(2142b) 및 이와 결합된 풀리(2122)는 XZ 평면 상에서 일정 정도 경사지게 형성될 수 있다.
이하에서는 풀리(2111)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
풀리(2113)와 풀리(2114)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 피치 메인 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(2101)의 피치 동작의 메인 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(2113)에는 제1 조 와이어인 와이어(2301)가 감기고, 풀리(2114)에는 제1 조 와이어인 와이어(2305)가 감긴다.
풀리(2115)와 풀리(2116)는 한 쌍을 이루며, 제1 조 피치 서브 풀리로서 기능한다. 즉, 제1 조(2101)의 피치 동작의 서브 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(2115)에는 제1 조 와이어인 와이어(2301)가 감기고, 풀리(2116)에는 제1 조 와이어인 와이어(2305)가 감긴다.
여기서, 풀리(2111) 및 풀리(2112)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(2113) 및 풀리(2114)가 배치된다. 여기서, 풀리(2113) 및 풀리(2114)는 피치 메인 회전축인 회전축(2143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(2113) 및 풀리(2114) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(2115) 및 풀리(2116)가 배치된다. 여기서, 풀리(2115) 및 풀리(2116)는 피치 서브 회전축인 회전축(2144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(2113), 풀리(2114), 풀리(2115) 및 풀리(2116)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제1 조 와이어인 와이어(2301)는 풀리(2115), 풀리(2113), 풀리(2111)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(2323)에 의해 와이어(2301)와 연결된 와이어(2305)는 풀리(2111), 풀리(2112), 풀리(2114), 풀리(2116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어인 와이어(2301)와 와이어(2305)는 풀리(2115), 풀리(2113), 풀리(2111), 풀리(2112), 풀리(2114), 풀리(2116)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(2301)와 와이어(2305)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 와이어(2301)가 도 103의 화살표 2301 쪽으로 당겨지면, 와이어(2301)가 결합된 체결 부재(2323) 및 이와 결합된 풀리(2111)가 도 103의 화살표 L 방향으로 회전하게 된다. 반대로, 와이어(2305)가 도 103의 화살표 2305 쪽으로 당겨지면, 와이어(2305)가 결합된 체결 부재(2323) 및 이와 결합된 풀리(2111)가 도 103의 화살표 R 방향으로 회전하게 된다.
다음으로, 풀리(2121)의 회전과 관련된 구성 요소들을 설명한다.
풀리(2123)와 풀리(2124)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 메인 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(2102)의 피치 동작의 메인 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(2123)에는 제2 조 와이어인 와이어(2306)가 감기고, 풀리(2124)에는 제2 조 와이어인 와이어(2302)가 감긴다.
풀리(2125)와 풀리(2126)는 한 쌍을 이루며, 제2 조 피치 서브 풀리로서 기능한다. 즉, 제2 조(2102)의 피치 동작의 서브 회전 풀리로서 기능한다. 여기서 풀리(2125)에는 제2 조 와이어인 와이어(2306)가 감기고, 풀리(2126)에는 제2 조 와이어인 와이어(2302)가 감긴다.
여기서, 풀리(2121) 및 풀리(2122)의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(2123) 및 풀리(2124)가 배치된다. 여기서, 풀리(2123) 및 풀리(2124)는 피치 메인 회전축인 회전축(2143)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하도록 형성된다. 또한, 풀리(2123) 및 풀리(2124) 각각의 일 측에는, 서로 마주보도록 풀리(2125) 및 풀리(2126)가 배치된다. 여기서, 풀리(2125) 및 풀리(2126)는 피치 서브 회전축인 회전축(2144)을 중심으로 서로 독립적으로 회전가능하도록 형성된다. 여기서, 도면에는 풀리(2123), 풀리(2124), 풀리(2125) 및 풀리(2126)가 모두 Y축 방향을 중심으로 회전가능하도록 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 각 풀리의 회전축들은 그 구성에 적절하도록 다양한 방향으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 조 와이어인 와이어(2306)는 풀리(2125), 풀리(2123), 풀리(2121)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다. 그리고, 체결 부재(2326)에 의해 와이어(2306)와 연결된 와이어(2302)는 풀리(2121), 풀리(2122), 풀리(2124), 풀리(2126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감긴다.
이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 조 와이어인 와이어(2306)와 와이어(2302)는 풀리(2125), 풀리(2123), 풀리(2121), 풀리(2122), 풀리(2124), 풀리(2126)와 적어도 일부가 접촉하도록 차례로 감기며, 와이어(2306)와 와이어(2302)는 상기 풀리들을 회전시키면서 상기 풀리들을 따라서 이동할 수 있도록 형성된다.
따라서, 와이어(2306)가 도 103의 화살표 2306 쪽으로 당겨지면, 와이어(2306)가 결합된 체결 부재(2326) 및 이와 결합된 풀리(2121)가 도 103의 화살표 R 방향으로 회전하게 된다. 반대로, 와이어(2302)가 도 103의 화살표 2302 쪽으로 당겨지면, 와이어(2302)가 결합된 체결 부재(2326) 및 이와 결합된 풀리(2121)가 도 103의 화살표 L 방향으로 회전하게 된다.
여기서, 본 발명은 하나의 조 풀리에 감겨 있는 두 가닥의 조 와이어가 피치 메인 풀리에 서로 반대 방향으로 감김으로써, 피치 동작의 제어가 용이해지는 것을 특징으로 한다.
상세히, 제1 조 풀리인 풀리(2111)와 제2 조 풀리인 풀리(2121)의 사이를 지나는 평면(즉, XY 평면)을 기준으로 +Z축 방향을 상측, -Z축 방향을 하측이라고 정의할 때, 제1 조 와이어의 두 가닥 중 어느 한 가닥(예를 들어 와이어(2301))은 XY 평면의 하측에서 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(2113)로 들어오고, 다른 한 가닥(예를 들어 와이어(2305))은 XY 평면의 상측에서 제1 조 피치 메인 풀리인 풀리(2114)로부터 나올 수 있다. 즉, 제1 조 와이어가 제1 조 피치 메인 풀리의 하측으로 들어가서 상측으로 나오는 구조라고 표현할 수 있다. (제2 조 와이어는 제2 조 피치 메인 풀리의 상측으로 들어가서 하측으로 나오는 구조)
이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 조 와이어의 한 가닥인 와이어(2301)는 풀리(2115)의 상측, 풀리(2113)의 하측과 차례로 접촉한 후에 풀리(2111)에 접촉한다. 이어서, 제1 조 와이어의 다른 한 가닥인 와이어(2305)는 풀리(2111) 및 풀리(2112)에 감긴 후에, 풀리(2114)의 상측, 풀리(2116)의 하측과 차례로 접촉한 후에 연결부(400)로 빠져나간다. 결과적으로, 제1 조 와이어는 연결부(2400)에서 나와서 풀리(2113)의 하측으로 진입한 후에, 각 풀리들을 거치고 나서, 풀리(2114)의 상측을 거쳐서 연결부(400)로 다시 들어가는 것이다.
마찬가지로, 제2 조 와이어의 한 가닥인 와이어(2306)는 풀리(2125)의 하측, 풀리(2123)의 상측과 차례로 접촉한 후에 풀리(2121)에 접촉한다. 이어서, 제2 조 와이어의 다른 한 가닥인 와이어(2302)는 풀리(2121) 및 풀리(2122)에 감긴 후에, 풀리(2124)의 하측, 풀리(2126)의 상측과 차례로 접촉한 후에 연결부(400)로 빠져나간다. 결과적으로, 제2 조 와이어는 연결부(400)에서 나와서 풀리(2123)의 상측으로 진입한 후에, 각 풀리들을 거치고 나서, 풀리(2124)의 하측을 거쳐서 연결부(2400)로 다시 들어가는 것이다.
이를 다른 관점에서 표현하면, 두 가닥의 제1 조 와이어들 중, 어느 한 와이어는 연결부(2400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 감기고, 다른 한 와이어는 연결부(2400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 감긴다고 표현할 수도 있을 것이다. 즉, 도 100, 도 101, 도 102에서 보았을 때, 와이어(2301)는 연결부(2400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 시계 방향으로 감기고, 와이어(2305)는 연결부(400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 반시계 방향으로 감기게 된다.
마찬가지로, 두 가닥의 제2 조 와이어들 중, 어느 한 와이어는 연결부(2400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 제2 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 감기고, 다른 한 와이어는 연결부(2400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 제2 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 감긴다고 표현할 수도 있을 것이다. 즉, 도 100, 도 101, 도 102에서 보았을 때, 와이어(2302)는 연결부(2400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 시계 방향으로 감기고, 와이어(2306)는 연결부(400)에서 엔드 툴(2100) 쪽으로 진입하면서 반시계 방향으로 감기게 된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴(2100)은, 하나의 조 풀리에 감겨 있는 두 가닥의 조 와이어가 피치 메인 풀리에 서로 반대 방향으로 감김으로써, 피치 동작의 제어가 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 피치 동작 시에 구동부 제1 조 풀리(도 11의 211 참조) 및 구동부 제2 조 풀리(도 11의 221 참조)가 회전하면서 조 와이어들을 감거나 풀어줌으로써, 일종의 피치 동작에 대한 보상을 수행하여, 엔드 툴(2100)의 피치 동작이 수행 가능해지는 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.
본 발명은 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 로봇 암에 장착되거나 또는 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트에 구비되는 엔드 툴에 이용될 수 있다.
Claims (55)
- 제1 조;
상기 제1 조와 마주보도록 형성되는 제2 조;
상기 제1 조와 결합하며, 제1 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 풀리;
상기 제2 조와 결합하며, 상기 제1 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되고, 상기 제1 조 풀리와 마주보도록 형성되는 제2 조 풀리;
상기 제1 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제1 축과 소정의 각도를 이루는 제2 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리;
상기 제2 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 동일 또는 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리;
상기 제1 조 풀리와 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리 사이에 배치되고, 제3 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 피치 여분 풀리;
상기 제2 조 풀리와 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리 사이에 배치되고, 제4 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 피치 여분 풀리;
상기 제1 조 풀리와 결합하여 상기 제1 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제1 조 와이어;
상기 제2 조 풀리와 결합하여 상기 제2 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제2 조 와이어;를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중,
어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 일 방향으로 감기고,
다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 일 방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 축에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중,
어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측에 접촉하고,
다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측에 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조 와이어는,
상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서,
상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 여분 풀리에 차례로 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 4 항에 있어어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉하고,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 피치 여분 풀리 사이에 형성되는 제1 조 보조 풀리;
상기 제2 조 풀리와 상기 제2 조 피치 여분 풀리 사이에 형성되는 제2 조 보조 풀리;를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 6 항에 있어서,
상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 보조 풀리의 공통 내접선상에 위치하며, 상기 제1 조 보조 풀리에 의해 상기 제1 조 풀리의 회전 각도가 확장되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 서브 풀리;
상기 제2 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 제2 축과 실질적으로 평행한 축을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 서브 풀리;를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 8 항에 있어서,
상기 제1 조 피치 서브 풀리 또는 상기 제2 조 피치 서브 풀리는 하나의 풀리만을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조 및 상기 제2 조의 적어도 일부가 내부에 수용 가능하도록 형성되는 엔드 툴 허브와,
상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브; 를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 10 항에 있어서,
상기 제1 조 및 상기 제2 조가 상기 제1 축을 중심으로 회전하여 요(yaw) 동작이 수행되고,
상기 엔드 툴 허브가 상기 제2 축을 중심으로 회전하여 피치(pitch) 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 10 항에 있어서,
상기 엔드 툴 허브의 근위부 측 단부에 형성되는 엔드 툴 피치 풀리와,
상기 엔드 툴 피치 풀리와 결합하여 상기 엔드 툴 피치 풀리를 회전시키는 피치 와이어를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 12 항에 있어서,
상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때,
상기 엔드 툴 피치 풀리와 함께 상기 엔드 툴 허브 전체가 회전하면서, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 13 항에 있어서,
상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 변화량을 보상하기 위해, 외력에 의해 상기 제1 조 와이어가 일정 정도 이동하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 10 항에 있어서,
상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 상기 엔드 툴 허브에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제3 축과 상기 제4 축은 상기 제2 축과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제3 축과 상기 제4 축은 상기 제1 축 및 상기 제2 축 각각에 대해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 일정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 인접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 하나의 풀리만을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 기재된 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴;
상기 엔드 툴의 회전에 필요한 소정의 구동력을 제공하는 구동부;
제1 방향(X축)으로 연장 형성되며, 일 단부에는 상기 엔드 툴이 결합되고 타 단부에는 상기 구동부가 결합되어 상기 구동부와 상기 엔드 툴을 연결하는 연결부;를 포함하는 수술용 인스트루먼트. - 제 21 항에 있어서,
피치 동작을 위해 상기 구동부의 구동부 피치 풀리가 회전하면, 피치 동작의 보상을 위해 상기 구동부의 구동부 제1 조 풀리와 구동부 제2 조 풀리가 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트. - 제1 조;
상기 제1 조에 대해 회전 가능하도록 결합되는 제2 조;
상기 제1 조 및 상기 제2 조의 적어도 일부가 내부에 수용 가능하도록 형성되는 엔드 툴 허브;
상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브;
상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되며, 제1 방향을 따라 연장 형성되는 1번핀;
상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되고, 상기 1번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 1번핀의 일 측에 형성되는 2번핀;
상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되고, 상기 제1 방향과 소정의 각도를 이루는 제2 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 2번핀의 일 측에 형성되는 2.5번핀;
상기 엔드 툴 허브 및 상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 2.5번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 2.5번핀의 일 측에 형성되는 3번핀;
상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 3번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 3번핀의 일 측에 형성되는 4번핀;
상기 제1 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 풀리;
상기 제2 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 풀리;
상기 제1 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 보조 풀리;
상기 제2 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 보조 풀리;
상기 제1 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2.5번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 여분 풀리;
상기 제2 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2.5번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 여분 풀리;
상기 제1 조 피치 여분 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리;
상기 제2 조 피치 여분 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리;
상기 제1 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 서브 풀리;
상기 제2 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 서브 풀리;
상기 제1 조 풀리와 결합하여 상기 제1 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제1 조 와이어;
상기 제2 조 풀리와 결합하여 상기 제2 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제2 조 와이어;를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중,
어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 일 방향으로 감기고,
다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 일 방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중,
어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측에 접촉하고,
다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측에 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 와이어는,
상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서,
상기 제1 조 피치 서브 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 여분 풀리에 차례로 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 26 항에 있어서,
상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉하고,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 여분 풀리의 하측에 차례로 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 엔드 툴 허브의 근위부 측 단부에 형성되는 엔드 툴 피치 풀리와,
상기 엔드 툴 피치 풀리와 결합하여 상기 엔드 툴 피치 풀리를 회전시키는 피치 와이어를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 28 항에 있어서,
상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때,
상기 엔드 툴 피치 풀리와 함께 상기 엔드 툴 허브 전체가 회전하면서, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 29 항에 있어서,
상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 변화량을 보상하기 위해, 외력에 의해 상기 제1 조 와이어가 일정 정도 이동하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 1번핀, 상기 2번핀, 상기 2.5번핀, 상기 3번핀, 상기 4번핀은 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 풀리, 상기 제1 조 보조 풀리, 상기 제1 조 피치 여분 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 서브 풀리는 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 보조 풀리의 공통 내접선상에 위치하며, 상기 제1 조 보조 풀리에 의해 상기 제1 조 풀리의 회전 각도가 확장되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 및 상기 제2 조가 상기 1번핀을 중심으로 회전하여 요(yaw) 동작이 수행되고,
상기 엔드 툴 허브가 상기 3번핀을 중심으로 회전하여 피치(pitch) 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 일정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 풀리에서 상기 제1 조 와이어가 감기는 그루브와, 상기 제2 조 풀리에서 상기 제2 조 와이어가 감기는 그루브는 서로 인접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 하나의 풀리만을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 피치 여분 풀리 또는 상기 제2 조 피치 여분 풀리는 상기 엔드 툴 허브에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 23 항에 있어서,
상기 제1 조 피치 서브 풀리 또는 상기 제2 조 피치 서브 풀리는 하나의 풀리만을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제1 조;
상기 제1 조에 대해 회전 가능하도록 결합되는 제2 조;
상기 제1 조 및 상기 제2 조의 적어도 일부가 내부에 수용 가능하도록 형성되는 엔드 툴 허브;
상기 엔드 툴 허브와 축 결합하여 상기 엔드 툴 허브에 대해 상대적으로 회전 가능하도록 형성되는 피치 허브;
상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되며, 제1 방향을 따라 연장 형성되는 1번핀;
상기 엔드 툴 허브에 관통 삽입되고, 상기 제1 방향과 소정의 각도를 이루는 제2 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 1번핀의 일 측에 형성되는 2번핀;
상기 엔드 툴 허브 및 상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 소정의 각도를 이루는 제3 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 2번핀의 일 측에 형성되는 3번핀;
상기 피치 허브에 관통 삽입되고, 상기 3번핀과 평행하도록 형성되며, 상기 3번핀의 일 측에 형성되는 4번핀;
상기 제1 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 풀리;
상기 제2 조와 결합하며, 상기 1번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 풀리;
상기 제1 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제1 조 보조 풀리;
상기 제2 조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 2번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 제2 조 보조 풀리;
상기 제1 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리;
상기 제2 조 보조 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 3번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리;
상기 제1 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제1 조 피치 서브 풀리;
상기 제2 조 피치 메인 풀리의 일 측에 형성되고, 상기 4번핀을 중심으로 회전 가능하도록 형성되는 하나 이상의 제2 조 피치 서브 풀리;
상기 제1 조 풀리와 결합하여 상기 제1 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제1 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제1 조 와이어;
상기 제2 조 풀리와 결합하여 상기 제2 조 풀리를 회전시키고, 상기 한 쌍의 제2 조 피치 메인 풀리의 적어도 일부에 감기는 제2 조 와이어;를 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중,
어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 일 방향으로 감기고,
다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리에 시계 방향과 반시계 방향 중 다른 일 방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중,
어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측에 접촉하고,
다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측에 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 제1 조 와이어는,
상기 엔드 툴의 근위부에서 원위부 쪽으로 가면서,
상기 제1 조 피치 서브 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 보조 풀리, 제1 조 풀리에 차례로 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 43 항에 있어서,
상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 평면을 기준으로,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 어느 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 상측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 하측, 상기 제1 조 풀리에 차례로 접촉하고,
상기 제1 조 풀리에 결합되어 있는 두 가닥의 상기 제1 조 와이어들 중 다른 한 가닥의 상기 제1 조 와이어는, 상기 제1 조 피치 서브 풀리의 하측, 상기 제1 조 피치 메인 풀리의 상측, 상기 제1 조 보조 풀리, 상기 제1 조 풀리에 차례로 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 엔드 툴 허브의 근위부 측 단부에 형성되는 엔드 툴 피치 풀리와,
상기 엔드 툴 피치 풀리와 결합하여 상기 엔드 툴 피치 풀리를 회전시키는 피치 와이어를 더 포함하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 45 항에 있어서,
상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때,
상기 엔드 툴 피치 풀리와 함께 상기 엔드 툴 허브 전체가 회전하면서, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 46 항에 있어서,
상기 피치 와이어에 의해 상기 엔드 툴 피치 풀리가 회전할 때, 상기 제1 조 와이어가 상기 제1 조 피치 메인 풀리 및 제2 조 피치 메인 풀리에 감기는 길이가 변화되는 변화량을 보상하기 위해, 외력에 의해 상기 제1 조 와이어가 일정 정도 이동하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 1번핀, 상기 2번핀, 상기 3번핀, 상기 4번핀은 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 제1 조 풀리, 상기 제1 조 보조 풀리, 상기 제1 조 피치 메인 풀리, 상기 제1 조 피치 서브 풀리는 상기 엔드 툴의 원위부(distal end)로부터 근위부(proximal end) 방향으로 오면서 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 풀리와 상기 제1 조 보조 풀리의 공통 내접선상에 위치하며, 상기 제1 조 보조 풀리에 의해 상기 제1 조 풀리의 회전 각도가 확장되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 제1 조 및 상기 제2 조가 상기 1번핀을 중심으로 회전하여 요(yaw) 동작이 수행되고,
상기 엔드 툴 허브가 상기 3번핀을 중심으로 회전하여 피치(pitch) 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 40 항에 있어서,
상기 2번핀은, 상기 엔드 툴 허브의 제1 조 풀리 결합부에 형성되는 제1 서브축과, 상기 엔드 툴 허브의 제2 조 풀리 결합부에 형성되는 제2 서브축을 포함하고,
상기 제1 조 보조 풀리는 상기 제1 서브축에 결합하고, 상기 제2 조 보조 풀리는 상기 제2 서브축에 결합하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 52 항에 있어서,
상기 제1 서브축 및 상기 제2 서브축은 상기 1번핀 및 상기 3번핀에 대해 일정 정도 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 52 항에 있어서,
상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 제1 평면을 기준으로,
상기 제1 조 와이어는 상기 제1 조 보조 풀리를 지나면서 상기 제1 평면을 가로지르는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴. - 제 52 항에 있어서,
상기 1번핀에 수직이고 상기 제1 조 풀리와 상기 제2 조 풀리의 사이를 지나는 제1 평면을 기준으로,
상기 제1 조 와이어는, 제1 조 피치 메인 풀리와는 제1 평면의 하측에서 접촉하고, 상기 제1 조 보조 풀리는 제1 평면의 상측에서 접촉하는 것을 특징으로 하는 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴.
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