WO2012067468A2 - 최소 침습 수술 기구 - Google Patents

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WO2012067468A2
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minimally invasive
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invasive surgical
end effector
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정창욱
김형태
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Jeong Chang Wook
Kim Hyung Tae
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    • A61B2017/2946—Locking means

Definitions

  • the present invention relates to a minimally invasive surgery device that is easy to manipulate, and more particularly, a user can operate an end effector by manipulating a handle part to perform an elaborate and simple minimally invasive surgery. It relates to a minimally invasive surgical instrument.
  • Minimally invasive surgery is a surgical technique that minimizes surgical incisions by performing surgery by inserting surgical instruments into the body of a patient (or animal, etc. subject to the surgery) through at least one small incision.
  • Such minimally invasive surgery may help to reduce the metabolic process changes in the patient after the surgery, which may help to shorten the patient's recovery period. That is, the application of minimally invasive surgery can shorten the hospital stay after surgery and allow the patient to return to normal life within a short time after surgery. Minimally invasive surgery may also reduce pain the patient feels while reducing scarring in the patient after surgery.
  • the most common form of minimally invasive surgery is endoscopic surgery.
  • the most common type of surgery is laparoscopic surgery with minimally invasive irradiation and surgery in the abdominal cavity.
  • laparoscopic surgery With minimally invasive irradiation and surgery in the abdominal cavity.
  • the patient's abdomen is filled with gas, and at least one small incision is made to provide an entrance to the laparoscopic surgical tool, followed by the insertion of a trocar. Will be performed.
  • a user In performing such an operation, a user generally introduces a laparoscopic surgical tool through a trocar and manipulates it outside the abdominal cavity.
  • Such laparoscopic surgical instruments generally include laparoscopics (for observation of surgical sites, etc.) and other work tools.
  • the working tool is similar to that used in conventional open surgery, except that the working end (or distal end) of each tool is spaced apart from the handle or the like by a predetermined shaft. That is, the work tool may include, for example, a clamp, grasper, scissors, stapler, needle holder, and the like.
  • the user monitors the operation progress by a monitor that displays an image of the surgical site taken by the laparoscopic. Similar endoscopic techniques are used throughout laparoscopy, pelvis, arthroscopy, hydrocephalus, paranasal, uterine, kidney, bladder, urethral, renal and so on.
  • the present inventor (s) have been developing various minimally invasive surgical instruments that can be usefully used for the minimally invasive surgery as described above, and their construction and effect characteristics are described in Korean Patent Application No. 2008-51248, 2008-61894. No. 2008-79126 and 2008-90560 (the specifications of the Korean patent applications are each to be regarded as incorporated herein in their entirety).
  • the inventor (s) proposes a minimally invasive surgical instrument whose function is improved to be more advantageous to the user and the patient.
  • a minimally invasive surgical instrument comprising a shaft and an end effector coupled to the shaft, the end effector comprising a first wire and a second wire delivered through the shaft in a first aspect.
  • the end effector cooperating to operate in a pitch direction or yaw direction with respect to the shaft, the end effector operating in a roll direction with respect to the shaft as the first wire and the second wire cooperate in a second aspect.
  • the first wire and the second wire operate in the same direction, and the other of the first and second aspects.
  • the first wire and the second wire are provided with a minimally invasive surgical instrument that operates in opposite directions to each other.
  • a minimally invasive surgical instrument that allows the user to easily fix the joint motion state of the end effector.
  • a minimally invasive surgical instrument that allows the user to easily perform rolling of the end effector.
  • a minimally invasive surgical instrument that enables the user to perform the rolling while holding and holding the joint effect of the end effector.
  • a minimally invasive surgical instrument that can be advantageously used in conjunction with a motor based system.
  • FIG. 1 is a perspective view of a minimally invasive surgical instrument according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the end effector 100 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the handle part 135 illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the roll control unit 145 shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a perspective view of a minimally invasive surgical instrument according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the end effector 100 and the pitch operation unit 160 shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a side view of the pitch operation unit 160 shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a top view thereof.
  • FIG. 9 is a perspective view of the pitch control unit 164 and the yaw control unit 138 shown in FIG. 5, and FIG. 10 is an exploded perspective view of some components thereof.
  • FIG 11 is an enlarged view of a configuration for fixing the yaw direction operating state of the end effector 100 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a minimally invasive surgical instrument according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is an enlarged view of the end effector 100 shown in FIG. 1.
  • the end effector 100 the end effector 100 (or part thereof) that can perform the operation using the surgical tool or by itself as a surgical tool ),
  • the shaft 130 connecting the end effector 100 and the handle portion 135, and the end effector, which are arranged to operate in a yaw direction or a roll direction and the handle portion 135 is disposed at the other end. It may include a handle portion 135 for manipulating the 100 to operate in the yaw direction or the roll direction (the end effector 100 may be part of the opening and closing according to the steering in the handle portion 135).
  • the shaft 130 is a long extended component for introducing a surgical tool and the like into the surgical site in the body through the trocar, through which, to operate the end effector 100 in accordance with the steering in the handle portion 135 Wires may be arranged. Such wires may be arranged so as not to be entangled with each other in the shaft 130.
  • FIG. 1 Details of FIG. 1 will be described later with reference to other drawings and descriptions thereof.
  • End effector 100 may include forceps 101 (which may be referred to as “grabs”) that may pick up surgical instruments. These tongs 101 may be pinched or spread by an opening and closing wire (not shown). One end of the opening / closing wire is connected to the tongs 101 and the other end thereof is connected to the handle part 135, so that the force to open or close the forceps 101 from the handle part 135 to the forceps 101 ) Can be delivered. An elastic body such as a spring attachment (not shown) may be used together to control one of the opening and closing of the tongs 101.
  • the end effector 100 is a connecting part 105, tongs 101, etc. for connecting and fixing the tongs 101 and the like to the roll gear 106 to be described later so that the tongs 101 and the like can operate in the roll direction.
  • a roll gear 106 capable of operating the connecting part 105 in the roll direction, and a first gear-coupled to the opposite side of the connecting part 105 of the roll gear 106 to rotate the roll gear 106. It may include a pinion 111 and a second pinion 112.
  • the first pulley 121 and the second pulley 122 may be coupled to the first pinion 111 and the second pinion 112, respectively.
  • first pinion 111 and the second pinion 112 may act on the action of the first wire 125 and the second wire 126 wound around the first pulley 121 and the second pulley 122, respectively. It can be rotated in the same direction or in the opposite direction. That is, the first wire 125 and the second wire 126 respectively face the first pulley 121 and the second pulley 122, and further, the first pinion 111 and the second pinion 112 are opposite to each other.
  • the roll gear 106 is rotated accordingly, and the tongs 101 and the like can operate in the roll direction.
  • the roll gear 106 rotates instead of itself.
  • the tongs 101 and the like can only act as an accessory for transmitting a force to operate in the yaw direction.
  • the first wire 125 and the second wire 126 will be described later with respect to controlling them so as to perform the above action.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the handle part 135 illustrated in FIG. 1.
  • 4 is an enlarged view of the roll control unit 145 shown in FIG. 3.
  • the handle portion 135 is connected to and fixed to one end of the shaft 130, the yaw control unit 138 for controlling the end effector 100 to operate in the yaw direction, the end effector 100 is roll direction It may include a roll control unit 145 for controlling to operate as, and a steering body 159 including and supporting the yaw control unit 138 and the roll control unit 145.
  • the yaw control unit 138 may include a yaw control unit body 139, a third pulley 141, and a fourth pulley 142.
  • the yaw control unit body 139 may be connected to and fixed to one end of the shaft 130.
  • the yaw control unit body 139 allows the third pulley 141 and the fourth pulley 142 and the portion other than the yaw control unit body 139 of the handle unit 135 to rotate together (that is, A rotational axis (which can act as a fixed axis) for the third pulley 141 and the fourth pulley 142 and the handle portion 135 except for the yaw control unit body 139, Together with the yaw control unit body 139 can be rotated.
  • the first wire 125 and the second wire 126 are wound around the third pulley 141 and the fourth pulley 142, respectively, so that the steering body 159 is steered to control the third pulley 141 and the third wire.
  • the yaw direction operation as described above of the end effector 100 may be caused.
  • the roll control unit 145 the first wire 125 is connected to the pair of upper rack gear 146, the second wire 126 that can operate in the longitudinal direction is connected and Gears between a pair of lower rack gears 147 that can operate in the longitudinal direction, an upper pinion 148 gear-coupled between a pair of upper rack gears 146, and a pair of lower rack gears 147.
  • -Lower pinion 149 to be engaged, and roll steering gear 150 to be gear-coupled in common to upper pinion 148 and lower pinion 149.
  • the pair of upper rack gears 146 are a pair of rack gears gear-coupled to both sides of the upper pinion 148 and operating in opposite directions according to the operation of the upper pinion 148.
  • the pair of lower rack gears 147 are also a pair of rack gears that are gear-coupled to both sides of the lower pinion 149 and operate likewise.
  • the upper rack gear 146 and the lower rack gear 147 may operate along the rail 151 (for reference, FIG. 4 shows a portion of the rail 151 for the upper rack gear 146). Omitted for ease of observation of other components).
  • the end of the upper rack gear 146 and the lower rack gear 147 is provided with its own control screw 152, the first wire 125 or the second wire 126 ) May be linked here.
  • the steering screw 152 may function to adjust the tension of the wires (125, 126).
  • the upper pinion 148 and the lower pinion 149 may rotate about a corresponding axis (not shown) disposed with respect to the steering body 159.
  • the roll steering gear 150 is connected to the roll sprocket 155 shown in FIG. 1 (which may be coupled to rotate about the steering body 159) so that the user rotates the roll sprocket 155.
  • the upper pinion 148 and the lower pinion 149 may rotate in opposite directions.
  • This rotation of the upper pinion 148 and the lower pinion 149 causes the action of the pair of upper rack gears 146 and the pair of lower rack gears 147 to cause the first wire 125 and the second wire ( 126 may operate in opposite directions. This in turn can lead to roll direction operation of the end effector 100 as described above.
  • the steering body 159 further includes two pairs of supporting rods 156 supporting the first wire 125 and the second wire 126, respectively, between the yaw control unit 138 and the roll control unit 145.
  • a guide block 157 having a guide hole 158 formed between the support bar 156 and the roll control unit 145 to guide the transfer of the first wire 125 and the second wire 126 to the roll control unit 145. ) May be arranged.
  • the guide block 157 may be coupled to the end of the rail 151.
  • FIG. 5 is a perspective view of a minimally invasive surgical instrument according to a second embodiment of the present invention. 6 is an enlarged view of the end effector 100 and the pitch operation unit 160 shown in FIG. 5.
  • the minimally invasive surgical instrument according to the second embodiment of the present invention is a component that allows the end effector 100 to operate in the yaw direction or the roll direction and the first embodiment It can be seen that similarly included. Therefore, in the following, with respect to the second embodiment of the present invention will be described focusing on the specific components.
  • the minimally invasive surgical instrument is provided at both ends of the shaft 130 to enable the end effector 100 to operate in a pitch direction ( 160 and the pitch control unit 164 may be further included.
  • the pitch operation unit 160 may be disposed between the end effector 100 and the shaft 130
  • the pitch control unit 164 may be disposed between the shaft 130 and the handle unit 135. .
  • the pitch operation unit 160 may be disposed between the end effector 100 and the shaft 130 to allow the end effector 100 to operate in the pitch direction. It may further include a plurality of pulleys (161, 162) as shown. The operation of this pulley will be described below.
  • FIG. 7 is a side view of the pitch operation unit 160 shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a top view thereof.
  • a first pitch pulley 161 and a first wire 125 and a second wire 126 may be stretched and supported in the pitch operation unit 160.
  • a two pitch pulley 162 may be provided.
  • the (virtual) rotation planes of the pitch pulleys 161 and 162 may be substantially orthogonal to the rotation planes of the first pulley 121 and the second pulley 122.
  • the first wire 125 from the handle portion 135 and from the shaft 130 spans the upper portion of the second pitch pulley 162 as shown in FIG. 7 and again the first pitch pulley 161. It may be wound around the first pulley 121 after being over a portion of the bottom of the.
  • a portion of the first wire 125 spanning the first pitch pulley 161 and the second pitch pulley 162 is shown in the same principle as shown. It can be X-shaped with a portion of the second wire 126 that can be spanned and wound (for reference, such a configuration would be advantageous for maintaining tension and supporting the first wire 125 and the second wire 126). Can be).
  • the first wire 125 spans the first and third of the plurality of second pitch pulleys 162 and again the first of the plurality of first pitch pulleys 161. And after the third one is wound on the first pulley 121.
  • the second wire 126 spans the second and fourth of the plurality of second pitch pulleys 162 and again the second of the plurality of first pitch pulleys 161. And after the fourth one, may be wound around the second pulley 122. Accordingly, as shown in FIG. 8, the first wire 125 and the second wire 126 may be disposed in the pitch operation unit 160 without being entangled with each other.
  • the end effector 100 side portion of the pitch operation unit 160 the first pitch wire 163 for connecting the end effector 100 in the pitch direction is connected It can be fixed.
  • the second pitch wire (not shown) may be connected and fixed on the same principle as that of the first pitch wire 163 on the side of the same part (not shown).
  • the direction in which the effector 100 operates (for example, counterclockwise in FIG. 7) is the direction in which the end effector 100 operates by the first pitch wire 163 (for example, clockwise in FIG. 7). It may be desirable to connect and fix the second pitch wire so as to be opposite to each other).
  • the second pitch pulley 162 for pitch direction operation of the end effector 100 may be a fixed pulley (ie, a pulley fixed to its axis).
  • FIG. 9 is a perspective view of the pitch control unit 164 and the yaw control unit 138 shown in FIG. 5, and FIG. 10 is an exploded perspective view of some components thereof.
  • the other end of the first pitch wire 163 having one end connected to and fixed to the pitch operation unit 160 passes through the shaft 130 and the pitch control unit 164 as shown in FIG. 10. It may be connected to and fixed to the yaw control unit 138. In this regard, the pitch control unit 164 may be provided in a state coupled to the yaw control unit 138, as shown in FIG.
  • the first pitch wire 163 from the shaft 130 spans the third pitch pulley 166 and the fourth pitch pulley 167 included in the pitch control unit 164, yaw steering is performed.
  • the part 138 for example, in a part as shown in FIG. 10, it may be connected and fixed. Therefore, when the user manipulates the handle part 135 downward in the pitch direction (that is, clockwise in FIGS. 9 and 10), the first pitch wire 163 is pulled out of the end effector 100 as described above. Pitch directional operation can be caused.
  • the second pitch wire may also be connected and fixed on the same principle as the first pitch wire 163 (however, the user moves the handle part 135 upward in the pitch direction (that is, in FIGS. 9 and 10).
  • the second pitch wire may be pulled to cause pitch direction operation of the end effector 100 as described above).
  • the third pitch pulley 166 may be a rotary pulley to assist the transfer of the first pitch wire 163 and the second pitch wire
  • the fourth pitch pulley 167 is a rotation that can be inserted into the shaft hole 169 It may be a fixed pulley which is substantially fixed while the handle portion 135 is operated in the pitch direction about an axis (not shown).
  • the second embodiment has been described as an example, the skilled person changes the second embodiment so that the end effector 100 operates in the pitch direction by the action of the roll gear 106 or the like and / or separately. It will be apparent that the operation may be configured to operate in the yaw direction by the action of the yaw operating part (not shown).
  • the steering body 159 of the handle unit 135 may be provided with an opening and closing handle 170 for opening and closing the tongs 101 of the end effector 100. Therefore, when the user pulls down the opening / closing handle 170 (that is, when the opening / closing handle 170 is rotated in the clockwise direction), the tongs 101 are opened from the opening / closing handle 170 through the connecting pipe 179, the shaft 130, and the like. Opening and closing the wire connected to the pulled, the forceps 101 can be pinched and pick up the surgical instruments.
  • the opening and closing handle 170 may be fixed, the steering body 159 may further include a fixing handle 171 that can fix the position of the opening and closing handle 170 for this purpose.
  • the fixing handle 171 is a fitting 173 for fixing the fixing gear 172 to interlock with the opening and closing handle 170 (for example, the attachment 173 for being embedded in the toothed portion of the fixing gear 172). )).
  • the fixed handle 171 may be disposed as shown so that the user is good to grip with the opening and closing handle 170.
  • FIGS. 1 and 5 a fixed gear 176 can be disposed below the yaw control unit 138 that can be coupled to the rotational axis and rotate therewith, as shown in FIG. 11.
  • a latch trigger 175 may be disposed in the steering body 159 to fix the rotation of the fixed gear 176.
  • the latch trigger 175 may be connected to a fixed part 177 that may be immobilized at the end of the tooth of the fixed gear 176 to secure the fixed gear 176.
  • the securing part 177 may be disposed in the steering body 159 to operate in the longitudinal direction as the user manipulates the latch trigger 175.
  • This latch trigger 175 may be secured by another latch 178 that includes an elastic body, such as a spring attachment.
  • a predetermined fixed gear coupled to the rotating shaft that can be inserted into the configuration (for example, the shaft hole 169) capable of fixing the pitch direction operating state of the end effector 100 (Not shown) and accessories (not shown) for fixing it may be further employed.
  • the minimally invasive surgical instrument by changing or modifying at least a part of the handle portion 135 of the minimally invasive surgical instrument into a component suitable for being driven by a motor based system (not shown) such as a surgical robot or the like.
  • the minimally invasive surgical instrument can be configured to be controlled in accordance with the automatic (or semi-automatic) maneuvering of the system, rather than the user's manual maneuvering.
  • the electric motor (not shown) included in the surgical robot performs driving to pull the first pitch wire 163 and / or the second pitch wire directly so that the end effector 100 operates in the pitch direction. You can do that.
  • the end effector 100 may operate in the pitch direction by directly manipulating the modified handle portion 135 in the pitch direction.
  • the electric motor may drive the end effector 100 in the yaw direction or the roll direction by directly driving and pulling the first wire 125 and / or the second wire 126.
  • the electric motor directly controls the deformed handle portion 135 in the yaw direction (or alternatively, directly rotates the third pulley 141 and the fourth pulley 142 in the same direction) or roll sprocket ( Direct rotation of 155 (alternatively, direct rotation of roll steering gear 150) may cause end effector 100 to operate in the yaw or roll direction.
  • the electric motor may control one of the opening and closing of the tongs 101 by performing driving to pull the opening and closing wire directly.
  • system may directly control the driving of the electric motor to fix the articulated or open state of the end effector 100.
  • the end effector 100 After the user inserts the end effector 100 of the minimally invasive surgical instrument of the present invention into the vicinity of the surgical site, the end effector 100 performs a handle portion (ie, joint movement) for pitch direction and / or yaw direction motion. 135) can be controlled. After the end effector 100 performs the joint motion desired by the user, the user may fix the state. Then, when the user rotates the roll sprocket 155 in the desired direction, the end effector 100 can be operated in the roll direction while the state is maintained. Operation of this end effector 100 may be particularly advantageous for sutures using round needles (not shown).

Abstract

최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 및 상기 샤프트에 연결되는 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 샤프트를 통하여 전달되는 제1 와이어와 제2 와이어가 제1 양태로 협력하여 동작함에 따라 상기 샤프트에 대하여 피치 방향이나 요 방향으로 동작하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어가 제2 양태로 협력하여 동작함에 따라 상기 샤프트에 대하여 롤 방향으로 동작하며, 상기 제1 양태와 상기 제2 양태 중 하나의 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 같은 방향으로 동작하고, 상기 제1 양태와 상기 제2 양태 중 나머지 하나의 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 서로 반대 방향으로 동작하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

Description

최소 침습 수술 기구
본 발명은 조종이 간편한 최소 침습 수술(minimally invasive surgery) 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 핸들부 등을 조종함으로써 엔드 이펙터(end effector)를 동작시켜 정교하고도 간편하게 최소 침습 수술을 수행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구에 관한 것이다.
최소 침습 수술은, 적어도 하나의 작은 절개부를 통하여 환자(또는, 수술의 대상이 되는 동물 등)의 신체 내에 수술 도구를 삽입하여 수술을 수행하는, 수술로 인한 절개를 최소화하는 수술 기법이다.
이러한 최소 침습 수술은 수술 후에 일어나는 환자의 대사 과정의 변화를 감소시킬 수 있으므로, 환자의 회복 기간을 단축시키는 데에 도움이 될 수 있다. 즉, 최소 침습 수술을 적용하면, 환자의 수술 후의 입원 기간이 단축될 수 있고, 환자가 수술 후 짧은 시일 내에 정상적인 생활로 복귀할 수 있게 된다. 또한, 최소 침습 수술을 통하여, 환자가 느끼는 통증을 경감하는 한편, 수술 후 환자에게 남는 흉터를 줄일 수도 있다.
최소 침습 수술의 일반적인 형태는 내시경 수술이다. 그 중에서도, 가장 일반적인 형태의 수술은 복강 내에서 최소 침습 조사와 수술을 하는 복강경 수술이다. 표준 복강경 수술의 경우에는, 환자의 복부에 가스를 채워 넣고, 복강경 수술 도구에 대한 입구를 제공하기 위하여 적어도 하나의 작은 절개부를 만든 후에, 이를 통하여 트로카(trocar)를 삽입하는 과정을 거쳐서, 수술을 수행하게 된다. 이러한 수술의 수행 시에, 사용자는 트로카를 통하여 수술 부위 등에 복강경 수술 도구를 들여 보내고 복강 외부에서 그것을 조종하는 것이 일반적이다. 이러한 복강경 수술 도구는 일반적으로 복강경(수술 부위 등의 관찰용)과 이 외의 작업 도구를 포함한다. 여기서, 작업 도구는, 각 도구의 작업 단부(또는 말단 동작부)가 소정의 샤프트에 의하여 손잡이 등으로부터 이격되어 있다는 점을 제외하고는, 종래의 절개 수술(open surgery)에서 사용되는 것과 유사하다. 즉, 작업 도구는, 예를 들어, 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게 등을 포함할 수 있다. 한편, 사용자는 복강경에 의하여 찍히는 수술 부위 등의 영상을 표시하는 모니터에 의하여 수술 진행 상황을 모니터링하게 된다. 이와 유사한 내시경 기술은, 후복막강경, 골반경, 관절경, 뇌수조경, 부비강경, 자궁경, 신장경, 방광경, 요도경, 신우경 등에 두루 사용된다.
본 발명자(들)는 위와 같은 최소 침습 수술에 유용하게 사용될 수 있는 여러 가지 최소 침습 수술 기구를 다년간 개발하여 왔고, 이들의 구성 및 효과상의 특징을 한국특허출원 제2008-51248호, 제2008-61894호, 제2008-79126호 및 제2008-90560호를 통하여 개시한 바 있다(상기 한국특허출원들의 명세서들은 각각 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다). 이에 더하여, 본 발명자(들)는 사용자와 환자에게 더 유리하게끔 그 기능이 개선된 최소 침습 수술 기구에 관하여 제안한다.
본 발명은 사용자가 손쉽게 엔드 이펙터의 관절 운동 상태를 고정시킬 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 사용자가 손쉽게 엔드 이펙터의 롤링(rolling)을 실행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 사용자가 엔드 이펙터의 관절 운동 상태를 고정, 유지시킨 상태에서 그 롤링을 실행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 모터 기반 시스템에 결합되어 유리하게 사용될 수 있는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 및 상기 샤프트에 연결되는 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 샤프트를 통하여 전달되는 제1 와이어와 제2 와이어가 제1 양태로 협력하여 동작함에 따라 상기 샤프트에 대하여 피치 방향이나 요 방향으로 동작하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어가 제2 양태로 협력하여 동작함에 따라 상기 샤프트에 대하여 롤 방향으로 동작하며, 상기 제1 양태와 상기 제2 양태 중 하나의 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 같은 방향으로 동작하고, 상기 제1 양태와 상기 제2 양태 중 나머지 하나의 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 서로 반대 방향으로 동작하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 구성이 더 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자가 손쉽게 엔드 이펙터의 관절 운동 상태를 고정시킬 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 사용자가 손쉽게 엔드 이펙터의 롤링을 실행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 사용자가 엔드 이펙터의 관절 운동 상태를 고정, 유지시킨 상태에서 그 롤링을 실행할 수 있도록 하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 모터 기반 시스템에 결합되어 유리하게 사용될 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시되어 있는 엔드 이펙터(100)에 관한 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시되어 있는 핸들부(135)에 관한 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시되어 있는 롤 조종부(145)에 관한 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시되어 있는 엔드 이펙터(100)와 피치 동작부(160)에 관한 확대도이다.
도 7은 도 6에 도시되어 있는 피치 동작부(160)에 관한 측면도이고, 도 8은 그에 관한 상면도이다.
도 9는 도 5에 도시되어 있는 피치 조종부(164)와 요 조종부(138)에 관한 사시도이고, 도 10은 그 일부 구성요소에 관한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따라 엔드 이펙터(100)의 요 방향 동작 상태를 고정시키는 구성에 관한 확대도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
실시예 1
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시되어 있는 엔드 이펙터(100)에 관한 확대도이다.
먼저, 도 1을 참조하여 살펴본다. 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구는, 수술 도구를 사용하거나 자체로서 수술 도구의 기능을 하여 수술을 수행할 수 있는 엔드 이펙터(100), 일단에 엔드 이펙터(100)(또는 그 일부)가 요 방향이나 롤(roll) 방향으로 동작할 수 있도록 배치되고 타단에 핸들부(135)가 배치되는, 엔드 이펙터(100)와 핸들부(135)를 연결하는 샤프트(130), 그리고 엔드 이펙터(100)가 요 방향이나 롤 방향으로 동작하도록 조종하기 위한 핸들부(135)를 포함할 수 있다(엔드 이펙터(100)는 핸들부(135)에서의 조종에 따라 그 일부가 개폐될 수도 있다). 여기서, 샤프트(130)는 수술 도구 등을 트로카를 통하여 신체 내의 수술 부위 등에 들여 보내기 위하여 길게 연장된 구성요소인데, 이를 통하여, 핸들부(135)에서의 조종에 따라 엔드 이펙터(100)를 동작시키기 위한 와이어가 배치되어 있을 수 있다. 이러한 와이어는 샤프트(130)의 내부에서 서로 얽히지 않게끔 배치되어 있을 수 있다.
한편, 도 1에 도시되어 있는 기타 구성요소에 관하여는 아래에서 언급되는 다른 도면과 그에 관한 설명을 참조하여 나중에 살펴보기로 한다.
다음으로, 도 2를 참조하여 살펴본다.
엔드 이펙터(100)는 수술 도구를 집을 수 있는 집게(101)("잡게"라고 칭할 수도 있음)를 포함할 수 있다. 이러한 집게(101)는 개폐 와이어(미도시됨)에 의하여 오므려지거나 벌려질 수 있다. 이러한 개폐 와이어는 그 일단이 집게(101)에 연결되어 있고 그 타단이 핸들부(135)에 연결되어 있어서, 핸들부(135)로부터의 집게(101)를 오므리는 힘이나 벌리는 힘을 집게(101)에 전달할 수 있다. 집게(101)의 열림이나 닫힘 중 한 가지를 제어하기 위하여 스프링 부속(미도시됨) 등의 탄성체가 함께 사용될 수도 있다.
한편, 엔드 이펙터(100)는 집게(101) 등이 롤 방향으로 동작할 수 있게끔 집게(101) 등을 후술하는 롤 기어(106)에 연결, 고정하는 연결 부속(105), 집게(101) 등과 연결 부속(105)을 롤 방향으로 동작시킬 수 있는 롤 기어(106), 그리고 롤 기어(106)의 연결 부속(105) 반대 측에 기어-결합되어 롤 기어(106)를 회전시킬 수 있는 제1 피니언(111)과 제2 피니언(112)을 포함할 수 있다. 이러한 제1 피니언(111)과 제2 피니언(112)에는 제1 풀리(121)와 제2 풀리(122)가 각각 결합되어 있을 수 있다.
상술하면, 제1 피니언(111)과 제2 피니언(112)은 제1 풀리(121)와 제2 풀리(122)에 각각 감겨 있는 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)의 작용에 의하여 같은 방향으로 또는 서로 반대 방향으로 회전하게 될 수 있다. 즉, 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)가 각각, 제1 풀리(121)와 제2 풀리(122)를, 나아가서 제1 피니언(111)과 제2 피니언(112)을 서로 반대 방향으로 회전시키면, 이에 따라 롤 기어(106)가 회전하여 집게(101) 등이 롤 방향으로 동작할 수 있게 된다. 하지만, 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)가 각각 제1 피니언(111)과 제2 피니언(112)을 같은 방향으로 회전시키면, 롤 기어(106)는, 자체적으로 회전하는 대신에, 집게(101) 등이 요 방향으로 동작할 수 있도록 하기 위한 힘을 전달하는 부속으로서만 작용할 수 있게 된다.
제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)가 위와 같은 작용을 할 수 있도록 이들을 조종하는 것에 관하여는 나중에 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1에 도시되어 있는 핸들부(135)에 관한 확대도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시되어 있는 롤 조종부(145)에 관한 확대도이다.
먼저, 도 3을 참조하여 살펴본다.
핸들부(135)는, 샤프트(130)의 일단에 연결, 고정되는, 엔드 이펙터(100)가 요 방향으로 동작할 수 있게끔 조종하기 위한 요 조종부(138), 엔드 이펙터(100)가 롤 방향으로 동작할 수 있게끔 조종하기 위한 롤 조종부(145), 그리고 요 조종부(138)와 롤 조종부(145)를 포함하고 지지하는 조종 본체(159)를 포함할 수 있다.
요 조종부(138)는 요 조종부 본체(139)와 제3 풀리(141) 및 제4 풀리(142)를 포함할 수 있다. 요 조종부 본체(139)는 샤프트(130)의 일단에 연결, 고정되어 있을 수 있다. 이러한 요 조종부 본체(139)에는 제3 풀리(141) 및 제4 풀리(142)와 핸들부(135)의 요 조종부 본체(139)를 제외한 부분이 함께 회전할 수 있도록 하는 (즉, 제3 풀리(141) 및 제4 풀리(142)와 핸들부(135)의 요 조종부 본체(139)를 제외한 부분에 대하여 고정 축처럼 작용할 수 있는) 회전 축이 꽂혀 있고, 이는 상기 구성요소들과 함께 요 조종부 본체(139)에 대하여 회전할 수 있다. 그리고, 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)는 각각 제3 풀리(141)와 제4 풀리(142)에 감겨 있어서, 조종 본체(159)가 조종되어 제3 풀리(141)와 제4 풀리(142)가 같은 방향으로 회전하게 되면, 엔드 이펙터(100)의 전술한 바와 같은 요 방향 동작을 야기할 수 있다.
이하에서는, 도 4를 더 참조하여 살펴보기로 한다.
한편, 롤 조종부(145)는, 제1 와이어(125)가 연결되고 그 길이 방향으로 동작할 수 있는 한 쌍의 상부 랙(rack) 기어(146), 제2 와이어(126)가 연결되고 그 길이 방향으로 동작할 수 있는 한 쌍의 하부 랙 기어(147), 한 쌍의 상부 랙 기어(146) 사이에서 기어-결합되는 상부 피니언(148), 한 쌍의 하부 랙 기어(147) 사이에서 기어-결합되는 하부 피니언(149), 그리고 상부 피니언(148)과 하부 피니언(149)에 대하여 공통적으로 기어-결합되는 롤 조종 기어(150)를 포함할 수 있다.
여기서, 한 쌍의 상부 랙 기어(146)는 상부 피니언(148)의 양측에 기어-결합되어 상부 피니언(148)의 동작에 따라 서로 반대 방향으로 동작하는 한 쌍의 랙 기어이다. 그리고, 한 쌍의 하부 랙 기어(147) 역시 하부 피니언(149)의 양측에 기어-결합되어 마찬가지로 동작하는 한 쌍의 랙 기어이다. 이러한 상부 랙 기어(146)와 하부 랙 기어(147)는 레일(151)을 따라 동작할 수 있다(참고로, 도 4에서는 상부 랙 기어(146)를 위한 레일(151)의 일부에 대한 도시가 다른 구성요소에 대한 관찰의 편의를 위하여 생략되었다). 한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 랙 기어(146)와 하부 랙 기어(147)의 단부에는 각자의 조종 나사(152)가 구비되어 있어서, 제1 와이어(125)나 제2 와이어(126)가 여기에 연결되어 있을 수 있다. 이러한 조종 나사(152)는 와이어(125, 126)의 장력 조절을 위한 기능을 할 수 있다.
한편, 상부 피니언(148)과 하부 피니언(149)은 조종 본체(159)에 대하여 배치되는 해당 축(미도시됨)을 중심으로 하여 회전할 수 있다. 롤 조종 기어(150)는 도 1에 도시된 롤 스프라켓(155)(이는 조종 본체(159)에 대하여 회전할 수 있도록 결합되어 있는 것일 수 있다)에 연결되어 있어서 사용자가 롤 스프라켓(155)을 회전시킴에 따라 회전하게 될 수 있고, 이에 따라, 상부 피니언(148)과 하부 피니언(149)이 서로 반대 방향으로 회전하게 될 수 있다. 상부 피니언(148)과 하부 피니언(149)의 이와 같은 회전은 한 쌍의 상부 랙 기어(146)와 한 쌍의 하부 랙 기어(147)의 작용을 야기하여 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)가 서로 반대 방향으로 동작하도록 할 수 있다. 결국 이는 전술된 바와 같은 엔드 이펙터(100)의 롤 방향 동작을 야기할 수 있다.
더하여, 조종 본체(159)에는 요 조종부(138)와 롤 조종부(145) 사이에서 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)를 각각 지지하는 두 쌍의 지지봉(156)이 더 배치될 수 있다. 지지봉(156)과 롤 조종부(145) 사이에는 롤 조종부(145) 측으로의 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)의 이송을 안내하는 안내공(158)이 형성된 가이드 블록(157)이 배치될 수 있다. 이러한 가이드 블록(157)은 레일(151)의 단부에 결합되어 있을 수도 있다.
한편, 도 3에 도시되어 있는 기타 구성요소에 관하여는 아래에서 언급되는 다른 도면과 그에 관한 설명을 참조하여 나중에 살펴보기로 한다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 사시도이다. 그리고, 도 6은 도 5에 도시되어 있는 엔드 이펙터(100)와 피치 동작부(160)에 관한 확대도이다.
도 5와 도 6을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구는 엔드 이펙터(100)가 요 방향이나 롤 방향으로 동작할 수 있도록 하는 구성요소를 제1 실시예에서와 유사하게 포함함을 알 수 있다. 따라서, 이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 관하여 그 특유한 구성요소들을 중심으로 하여 살펴보기로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구는 샤프트(130)의 양 단부에 구비되어 엔드 이펙터(100)가 피치 방향으로 동작할 수 있도록 하는 피치 동작부(160)와 피치 조종부(164)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로는, 피치 동작부(160)는 엔드 이펙터(100)와 샤프트(130)의 사이에 배치되고, 피치 조종부(164)는 샤프트(130)와 핸들부(135) 사이에 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 피치 동작부(160)는 엔드 이펙터(100)와 샤프트(130)의 사이에 배치되어, 엔드 이펙터(100)가 피치 방향으로 동작하도록 할 수 있다. 여기에는, 도시된 바와 같은 다수의 풀리(161, 162)가 더 포함되어 있을 수 있다. 이러한 풀리의 작용에 관하여는 아래에서 설명하기로 한다.
한편, 도 5에 도시되어 있는 기타 구성요소에 관하여는 아래에서 언급되는 다른 도면과 그에 관한 설명을 참조하여 나중에 살펴보기로 한다.
도 7은 도 6에 도시되어 있는 피치 동작부(160)에 관한 측면도이고, 도 8은 그에 관한 상면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 살펴보면, 피치 동작부(160) 내에는 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)가 걸쳐질 수 있고 이들을 지지할 수 있는 제1 피치 풀리(161)와 제2 피치 풀리(162)가 구비되어 있을 수 있다. 이러한 피치 풀리(161, 162)의 (가상의) 회전 평면은 제1 풀리(121)와 제2 풀리(122)의 회전 평면과 실질적으로 직교할 수 있다.
핸들부(135)로부터의 그리고 샤프트(130)로부터의 제1 와이어(125)는 도 7에 도시된 바와 같은 제2 피치 풀리(162)의 위쪽의 일부분에 걸쳐지고 다시 제1 피치 풀리(161)의 아래쪽의 일부분에 걸쳐진 후에 제1 풀리(121)에 감겨질 수 있다. 따라서, 피치 동작부(160)의 측면에서 볼 때에, 제1 피치 풀리(161)와 제2 피치 풀리(162)에 걸쳐지는 제1 와이어(125)의 일부는 이와 마찬가지의 원리로 도시된 바와 같이 걸쳐지고 감겨질 수 있는 제2 와이어(126)의 일부와 함께 X자 형상을 이룰 수 있다(참고로, 이러한 구성은 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)의 장력 유지와 지지에 유리할 수 있다).
한편, 제1 와이어(125)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 제2 피치 풀리(162) 중 첫 번째와 세 번째의 것에 걸쳐지고 다시 다수의 제1 피치 풀리(161) 중 첫 번째와 세 번째의 것에 걸쳐진 후에 제1 풀리(121)에 감겨질 수 있다. 그리고, 제2 와이어(126)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 제2 피치 풀리(162) 중 두 번째와 네 번째의 것에 걸쳐지고 다시 다수의 제1 피치 풀리(161) 중 두 번째와 네 번째의 것에 걸쳐진 후에 제2 풀리(122)에 감겨질 수 있다. 이에 따라, 도 8에서 보여지듯이, 제1 와이어(125)와 제2 와이어(126)가 피치 동작부(160) 내에서 서로 얽히지 않고 배치될 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 피치 동작부(160)의 엔드 이펙터(100) 쪽 부분에는, 엔드 이펙터(100)가 피치 방향으로 동작할 수 있도록 하기 위한 제1 피치 와이어(163)가 연결, 고정되어 있을 수 있다. 그리고, 동일 부분의 도시되지 않은 편에는, 제2 피치 와이어(미도시됨)가 제1 피치 와이어(163)와 마찬가지의 원리로 연결, 고정되어 있을 수 있다(다만, 제2 피치 와이어에 의하여 엔드 이펙터(100)가 동작하는 방향(예를 들면, 도 7에서는 반시계 방향)이 제1 피치 와이어(163)에 의하여 엔드 이펙터(100)가 동작하는 방향(예를 들면, 도 7에서는 시계 방향)과 서로 반대가 되도록 제2 피치 와이어를 연결, 고정하는 것이 바람직할 수 있다). 엔드 이펙터(100)의 피치 방향 동작을 위한 제2 피치 풀리(162)는 고정 풀리(즉, 그 축에 고정된 풀리)일 수 있다.
도 9는 도 5에 도시되어 있는 피치 조종부(164)와 요 조종부(138)에 관한 사시도이고, 도 10은 그 일부 구성요소에 관한 분해 사시도이다.
도 9와 도 10을 함께 참조하여 살펴본다.
전술된 바와 같이 피치 동작부(160)에 일단이 연결, 고정되어 있는 제1 피치 와이어(163)의 타단은, 도 10에 도시된 바와 같이, 샤프트(130)와 피치 조종부(164)를 거쳐 요 조종부(138)에 연결, 고정될 수 있다. 이와 관련하여, 피치 조종부(164)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 요 조종부(138)에 결합된 상태로 구비되어 있을 수 있다.
보다 상세하게는, 샤프트(130)로부터의 제1 피치 와이어(163)는 피치 조종부(164)에 포함되어 있는 제3 피치 풀리(166)와 제4 피치 풀리(167)에 걸쳐진 후에, 요 조종부(138)의 한 부분에, 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같은 부분에, 연결, 고정될 수 있다. 따라서, 사용자가 핸들부(135)를 피치 방향 아래쪽으로 (즉, 도 9와 도 10에서는 시계 방향으로) 조종하면, 제1 피치 와이어(163)가 당겨져서 전술한 바와 같은 엔드 이펙터(100)의 피치 방향 동작이 야기될 수 있다. 물론, 제2 피치 와이어도 제1 피치 와이어(163)와 마찬가지의 원리로 연결, 고정되어 있을 수 있다(다만, 사용자가 핸들부(135)를 피치 방향 위쪽으로 (즉, 도 9와 도 10에서는 반시계 방향으로) 조종하면, 제2 피치 와이어가 당겨져서 전술한 바와 같은 엔드 이펙터(100)의 피치 방향 동작이 야기될 수 있다). 여기서, 제3 피치 풀리(166)는 제1 피치 와이어(163)와 제2 피치 와이어의 이송을 돕는 회전 풀리일 수 있고, 제4 피치 풀리(167)는 축공(169)에 삽입될 수 있는 회전 축(미도시됨)을 중심으로 하여 핸들부(135)가 피치 방향으로 동작하는 동안 실질적으로 고정되는 고정 풀리일 수 있다.
한편, 이상에서 제2 실시예에 관하여 예시적으로 설명하였지만, 당업자가 제2 실시예를 변경하여 엔드 이펙터(100)가 그 롤 기어(106) 등의 작용에 의하여 피치 방향으로 동작하고/하거나 별도의 요 동작부(미도시됨) 등의 작용에 의하여 요 방향으로 동작하도록 구성할 수도 있음은 자명할 것이다.
실시예 3
여기에서는, 본 발명의 제1 실시예나 제2 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구에 채용될 수 있는 핸들부(135)에 관한 실시예에 대하여 더 살펴보기로 한다.
도 1과 도 5를 다시 참조하여 살펴본다. 먼저, 핸들부(135)의 조종 본체(159)에는 엔드 이펙터(100)의 집게(101)를 개폐시키기 위한 개폐 손잡이(170)가 구비되어 있을 수 있다. 따라서, 사용자가 개폐 손잡이(170)를 잡아 내리면 (즉, 개폐 손잡이(170)를 시계 방향으로 회전시키면) 연결관(179), 샤프트(130) 등을 통하여 개폐 손잡이(170)로부터 집게(101)에 연결되어 있는 개폐 와이어가 당겨져서, 집게(101)가 오므려지며 수술 도구를 집을 수 있다. 한편, 사용자가 개폐 손잡이(170)를 놓아 올리면 (즉, 개폐 손잡이(170)를 반시계 방향으로 회전시키면) 개폐 와이어가 이완되어서, 집게(101)가 벌려질 수 있다. 한편, 집게(101)의 열림이나 닫힘을 유지하기 위하여는(특히, 집게(101)가 수술 도구를 집고 있는 상태를 유지하기 위하여는), 개폐 손잡이(170)가 고정되어야 할 수 있는데, 조종 본체(159)는 이를 위하여 개폐 손잡이(170)의 위치를 고정시킬 수 있는 고정 손잡이(171)를 더 포함할 수 있다. 이러한 고정 손잡이(171)는 개폐 손잡이(170)와 연동하는 고정 기어(172)를 고정시키기 위한 부속(173)(예를 들면, 고정 기어(172)의 톱니 부분에 박혀서 이를 고정시키기 위한 부속(173))을 포함할 수 있다. 한편, 고정 손잡이(171)는 사용자가 개폐 손잡이(170)와 함께 파지하기 좋도록 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.
이상에서, 개폐 손잡이(170)를 잡아 내리는 경우에 집게(101)가 오므려지지 않고 반대로 벌려지도록 구성하는 것과 같은 다양한 구성상의 변경이 행하여질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
다음으로, 도 11을 더 참조하여 살펴본다. 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따라 엔드 이펙터(100)의 요 방향 동작 상태를 고정시키는 구성에 관한 확대도이다. 도 1과 도 5에 도시된 바와 같이, 요 조종부(138)의 아래에는 상기 회전 축에 결합되어 그와 함께 회전할 수 있는 고정 기어(176)가 배치될 수 있고, 도 11에 도시된 바와 같이, 조종 본체(159)에는 고정 기어(176)의 회전을 고정시킬 수 있는 래치 트리거(175)가 배치될 수 있다. 래치 트리거(175)는 고정 기어(176)의 톱니 부분에 그 단부가 박혀서 고정 기어(176)를 고정시킬 수 있는 고정 부속(177)에 연결될 수 있다. 고정 부속(177)은 사용자가 래치 트리거(175)를 조종함에 따라 그 길이 방향으로 동작하도록 조종 본체(159) 내에 배치될 수 있다. 이러한 래치 트리거(175)는 스프링 부속과 같은 탄성체를 포함하는 다른 걸림쇠(178)에 의하여 고정될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 명시되지는 않았지만, 엔드 이펙터(100)의 피치 방향 동작 상태를 고정시킬 수 있는 구성(예를 들면, 축공(169)에 삽입될 수 있는 상기 회전 축에 결합되는 소정의 고정 기어(미도시됨)와 이를 고정시키기 위한 부속(미도시됨)을 포함하는 구성)이 더 채용될 수도 있다.
실시예 4
본 발명의 제4 실시예에 따르면, 최소 침습 수술 기구의 핸들부(135)의 적어도 일부를 수술용 로봇 등과 같은 모터 기반 시스템(미도시됨)에 의하여 구동되기에 적합한 구성요소로 변경 또는 변형함으로써, 최소 침습 수술 기구가, 사용자의 수동 조종이 아닌, 시스템이 개입되는 자동(또는, 반자동) 조종에 따라 제어되도록 구성할 수 있다.
예를 들면, 수술용 로봇에 포함되어 있는 전기 모터(미도시됨)는 제1 피치 와이어(163) 및/또는 제2 피치 와이어를 직접 당기는 구동을 행함으로써 엔드 이펙터(100)가 피치 방향으로 동작하도록 할 수 있다. 물론, 전기 모터가 변형된 핸들부(135)를 피치 방향으로 직접 조종함으로써 엔드 이펙터(100)가 피치 방향으로 동작하도록 할 수도 있을 것이다.
다른 예를 들면, 전기 모터는 제1 와이어(125) 및/또는 제2 와이어(126)를 직접 밀고 당기는 구동을 행함으로써 엔드 이펙터(100)가 요 방향이나 롤 방향으로 동작하도록 할 수 있다. 물론, 전기 모터가 변형된 핸들부(135)를 요 방향으로 직접 조종하거나 (대안적으로는, 제3 풀리(141)와 제4 풀리(142)를 직접 같은 방향으로 회전시키거나) 롤 스프라켓(155)를 직접 회전시킴으로써 (대안적으로는, 롤 조종 기어(150)를 직접 회전시킴으로써) 엔드 이펙터(100)가 요 방향이나 롤 방향으로 동작하도록 할 수도 있을 것이다.
또 다른 예를 들면, 전기 모터는 개폐 와이어를 직접 당기는 구동을 행함으로써 집게(101)의 열림이나 닫힘 중 한 가지를 제어할 수도 있다.
또 다른 예를 들면, 시스템은 전기 모터의 구동을 직접 제어함으로써 엔드 이펙터(100)의 관절 운동 상태나 개폐 상태를 고정시킬 수도 있다.
활용예
사용자는 본 발명의 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터(100)를 수술 부위의 근방에 들여 보낸 후에, 엔드 이펙터(100)가 피치 방향 및/또는 요 방향 동작(즉, 관절 운동)을 하도록 핸들부(135)를 조종할 수 있다. 엔드 이펙터(100)가 사용자가 원하는 관절 운동을 하고 나서, 사용자는 그 상태를 고정시킬 수 있다. 그 다음에, 사용자가 롤 스프라켓(155)을 원하는 방향으로 회전시키면, 상기 상태는 유지된 채로, 엔드 이펙터(100)가 롤 방향으로 동작하게 될 수 있다. 이러한 엔드 이펙터(100)의 동작은 라운드 니들(미도시됨)을 사용한 봉합 등에 특히 유리할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 최소 침습 수술 기구로서,
    샤프트, 및
    상기 샤프트에 연결되는 엔드 이펙터
    를 포함하고,
    상기 엔드 이펙터는 상기 샤프트를 통하여 전달되는 제1 와이어와 제2 와이어가 제1 양태로 협력하여 동작함에 따라 상기 샤프트에 대하여 피치 방향이나 요 방향으로 동작하고,
    상기 엔드 이펙터는 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어가 제2 양태로 협력하여 동작함에 따라 상기 샤프트에 대하여 롤 방향으로 동작하며,
    상기 제1 양태와 상기 제2 양태 중 하나의 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 같은 방향으로 동작하고,
    상기 제1 양태와 상기 제2 양태 중 나머지 하나의 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 서로 반대 방향으로 동작하는
    최소 침습 수술 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 같은 방향으로 동작하고,
    상기 제2 양태의 협력 동작 시에, 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어는 서로 반대 방향으로 동작하는
    최소 침습 수술 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 롤 기어, 제1 피니언 및 제2 피니언을 포함하고,
    상기 롤 기어는, 상기 제1 피니언과 상기 제2 피니언이 같은 방향으로 회전하면 상기 엔드 이펙터가 피치 방향이나 요 방향으로 동작하도록 하고, 상기 제1 피니언과 상기 제2 피니언이 서로 반대 방향으로 회전하면 상기 엔드 이펙터가 롤 방향으로 동작하도록 하는
    최소 침습 수술 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 피니언과 상기 제2 피니언에는 제1 풀리와 제2 풀리가 각각 결합되어 있고,
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리에는 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어가 각각 감겨 있는
    최소 침습 수술 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 와이어가 감겨 있는 제3 풀리와 상기 제2 와이어가 감겨 있는 제4 풀리를 포함하는 제1 조종부를 더 포함하고,
    상기 제1 조종부에서, 상기 제3 풀리와 상기 제4 풀리가 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 상기 제1 양태의 협력 동작을 야기하면, 상기 엔드 이펙터가 피치 방향이나 요 방향으로 동작하게 되는
    최소 침습 수술 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 와이어가 연결되는 한 쌍의 상부 랙 기어, 상기 제2 와이어가 연결되는 한 쌍의 하부 랙 기어, 상기 한 쌍의 상부 랙 기어의 사이에 기어-결합되는 상부 피니언, 상기 한 쌍의 하부 랙 기어의 사이에 기어-결합되는 하부 피니언, 및 상기 상부 피니언과 상기 하부 피니언에 대하여 공통적으로 기어-결합되는 롤 조종 기어를 포함하는 제2 조종부를 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  7. 제5항에 따른 상기 제1 조종부와 제6항에 따른 상기 제2 조종부를 포함하고 상기 샤프트에 연결되는 핸들부를 더 포함하고,
    상기 제1 조종부는 상기 샤프트에 대하여 연결, 고정되어 있는 조종부 본체를 더 포함하며,
    상기 핸들부의 상기 조종부 본체를 제외한 부분은 상기 제3 풀리 및 상기 제4 풀리와 함께 상기 조종부 본체에 대하여 회전하는
    최소 침습 수술 기구.
  8. 제6항에 있어서,
    사용자가 상기 롤 조종 기어를 회전시킬 수 있도록 하는 롤 스프라켓을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 핸들부의 상기 조종부 본체를 제외한 상기 부분과 상기 제3 풀리 및 상기 제4 풀리의 상기 회전 상태를 고정시키기 위한 고정 기어를 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터가 요 방향이나 피치 방향으로 동작하도록 하기 위한 동작부 및 조종부를 더 포함하고,
    상기 동작부에 연결, 고정되고 상기 동작부와 상기 조종부를 연결하는 적어도 하나의 방향 전환용 와이어를 더 포함하는
    최소 침습 수술 기구.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 샤프트에 연결되는 핸들부를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 방향 전환용 와이어는 상기 조종부를 경유하여 상기 핸들부에 연결, 고정되는
    최소 침습 수술 기구.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 동작부와 상기 조종부는 각각 적어도 하나의 고정 풀리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 방향 전환용 와이어는 상기 적어도 하나의 고정 풀리에 걸쳐져 상기 엔드 이펙터의 방향 전환을 위하여 당겨지는
    최소 침습 수술 기구.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 방향 전환용 와이어는 두 개의 별개의 와이어이고,
    상기 두 개의 와이어는 상기 엔드 이펙터의 서로 반대인 방향으로의 동작을 위한 것인
    최소 침습 수술 기구.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트에 연결되는 핸들부를 더 포함하고,
    상기 핸들부는 상기 엔드 이펙터의 개폐를 제어하기 위한 개폐 와이어와 연결되어 있는 개폐 손잡이를 포함하는
    최소 침습 수술 기구.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 핸들부는, 상기 개폐 손잡이와 함께 파지될 수 있는, 상기 개폐 손잡이의 조종 상태를 고정시키기 위한 고정 손잡이를 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어를 밀거나 당기기 위한 전기 구동 수단을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 제3 풀리와 상기 제4 풀리가 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 상기 제1 양태의 협력 동작을 야기하도록 하기 위한 전기 구동 수단을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  18. 제6항에 있어서,
    상기 롤 조종 기어를 회전시키기 위한 전기 구동 수단을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
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