WO2014123390A1 - 링크형 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구 - Google Patents

링크형 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구 Download PDF

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WO2014123390A1
WO2014123390A1 PCT/KR2014/001066 KR2014001066W WO2014123390A1 WO 2014123390 A1 WO2014123390 A1 WO 2014123390A1 KR 2014001066 W KR2014001066 W KR 2014001066W WO 2014123390 A1 WO2014123390 A1 WO 2014123390A1
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WO
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end effector
minimally invasive
invasive surgical
link
surgical instruments
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Application number
PCT/KR2014/001066
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French (fr)
Inventor
정창욱
김현호
Original Assignee
Jeong Chang Wook
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    • A61B2017/2908—Multiple segments connected by articulations
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    • A61B2034/305—Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms

Definitions

  • the present invention relates to a minimally invasive surgical instrument having a linkage joint.
  • 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 enters a laparoscopic surgical tool through a trocar and manipulates (or controls) it outside the abdominal cavity.
  • Such laparoscopic surgical instruments generally include laparoscopics (for observation of surgical sites, etc.) and other work tools.
  • the work tool is similar to that used in conventional open surgery, except that the work end (or distal end) of each tool is spaced apart from the handle or the like by a predetermined shaft.
  • 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 have developed various minimally invasive surgical instruments that can be usefully used for the minimally invasive surgery as described above, and their structural features and effects are characterized by Korean Patent Application No. 2008-51248, 2008. It has been disclosed through -61894, 2008-79126 and 2008-90560 (the specifications of the Korean patent applications should each be regarded as incorporated herein in their entirety).
  • the inventor (s) of the present invention relates to Korean Patent Application Nos. 2010-115152, 2011-3192, 2011-26243, and 2011 with respect to minimally invasive surgical instruments whose functions are improved to be more advantageous to users and patients. It was also introduced through -29771 (the specifications of the Korean patent applications should each be regarded as incorporated herein in their entirety).
  • the present inventor (s) are now advantageous and minimal in mechanical instability in terms of sophistication or force transfer of joint movement over minimally invasive surgical instruments or other minimally invasive surgical instruments introduced through the Korean patent applications throughout this specification. Suggestions regarding minimally invasive surgical instruments.
  • a minimally invasive surgical instrument comprising: a shaft, an end effector connected to one end of the shaft, an articulation portion disposed between the shaft and the end effector, the articulation portion comprising at least one link; And a connecting member connected to the at least one link and configured to control joint motion of the end effector according to a user's manipulation.
  • a minimally invasive surgical instrument that is advantageous in terms of the sophistication of the joint motion or the force transmission.
  • a minimally invasive surgical instrument in which mechanical instability is minimized.
  • FIG. 1 is a view showing the overall appearance of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 4 are diagrams illustrating an end effector and a first joint portion of a minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the forceps connector 205 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 and 7 illustrate a second joint part 400 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 8 and 9 illustrate components of the handle part 600 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing the overall appearance of the minimally invasive surgical instrument according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing the second joint portion 400 and the third joint portion 700 according to another embodiment of the present invention.
  • connection is to be understood herein as generically referring to a direct or indirect connection (i.e., through a separate component) between mechanical or other types of components.
  • connection between two rotating components may be a direct connection by engagement of the corresponding gear structure or the like, but may also be an indirect connection due to the intervention of a separate component such as a cable or groove.
  • FIG. 1 is a view showing the overall appearance of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention. It looks at with reference to FIG.
  • the minimally invasive surgical instrument may include a shaft 10, an end effector 100, a shaft (connected to one end of the shaft 10 and capable of performing surgery using a surgical tool (not shown) or by functioning as a surgical tool on its own) 10) and the end effector 100, which connects the end effector 100 and the end effector 100 and the end effector arm 300, which may serve as additional joint elements therebetween, and the end effector 100
  • the first joint part 200 to impart a joint function to the second joint part 400 to connect the shaft 10 and the end effector arm 300 to impart the joint function to the end effector arm 300, and the shaft 10. It may include a handle portion 600 connected to the other end of the) and can be operated by the user.
  • the shaft 10 like the shaft of the minimally invasive surgical instrument introduced through the various Korean patent applications, such as the applicant, at least one wire including a hollow therein, as described below (E.g., the torque transmission member is primarily for the rolling motion of the end effector 100, in which case the shaft 10 itself may function as a torque transmission member) .
  • a shaft 10 may include at least one segment as needed.
  • the shaft 10 may also include a curved portion at least in part.
  • the end effector 100 is similar to the end effector of the minimally invasive surgical instrument introduced through various Korean patent applications, such as the applicant, the shaft 10 and the end effector arm 300 from the handle portion 600.
  • the connection member, or torque transmission member as described later may be a joint motion, rolling motion, opening and closing movement.
  • the end of the end effector 100 may be a work tool in the form of a clamp, grasper, scissors, stapler, needle holder, hook-type electrode and the like.
  • the end effector arm 300 is disposed between the shaft 10 and the end effector 100 so that the end effector 100 performs more sophisticated joint movement in the first joint part 200 or the second joint part 400. It can be done.
  • the end effector arm 300 may also include a hollow therein to support and transmit at least one wire, a connection member as described below, or a torque transmission member.
  • first joint portion 200 or the second joint portion 400 together with the joint portion of the minimally invasive surgical instrument introduced through the various Korean patent applications, such as the applicant, along with at least one wire or torque transmission member Acting, or working with links and connecting members as described below, may cause the end effector 100 to perform joint movement, rolling movement, and the like.
  • the handle portion 600 similar to the handle portion of the minimally invasive surgical instrument introduced through the applicant's various Korean patent applications, such as the above, the joint movement of the end effector 100, rolling motion, Opening and closing movement can be controlled.
  • the handle part 600 may be connected to at least one wire, a connection member as described later, or a torque transmission member.
  • FIGS. 2 to 4 are diagrams illustrating the end effector 100 and the first joint portion 200 of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention. It looks at with reference to FIGS.
  • the end effector 100 may include tongs 120 and 120 '. Each of the tongs 120 and 120 'can be rotated using the axis A of the tongs connecting portion 205 of the first joint portion 200 as the center of rotation. When each of the tongs 120 and 120 'rotates in the same direction, the end effector 100 performs a pitch direction rotation, and each of the tongs 120 and 120' rotates in a direction opposite to each other. In this case, the end effector 100 may be opened and closed.
  • the tongs 120 and 120 ' may include tongs pulleys 120a and 120a' at a portion of the rotating hub.
  • the first joint part 200 may include the forceps connector 205, the first pulley set 210, and the second pulley set 220 as described above.
  • the forceps connecting portion 205 may limit the end effector 100 to allow only pitch direction rotational movement with respect to the end effector arm 300.
  • the forceps connecting portion 205 may be connected to the end effector arm 300 by a predetermined semicircular link so as to allow only yaw rotational movement with respect to the end effector arm 300.
  • the first set of pulleys 210 may be comprised of two pairs of pulleys that are housed within an end of the end effector arm 300. Wires w1 and w2 may be wound around the first pulley set 210 as shown. The wires w1 and w2 are wound around the tong pulleys 120a and 120a ', respectively, to control the rotational movement of the tongs 120 and 120'.
  • the second pulley set 220 may be configured with three pairs of pulleys that are received together with the first pulley set 210 in the end of the end effector arm 300.
  • Two pairs of outer pulleys of the second set of pulleys 220 may be wound with wires w1 and w2 as shown.
  • the wires w1 and w2 are wound around the forceps pulleys 120a and 120a 'through the first pulley set 210 to control the rotational movement of the forceps 120 and 120'. have.
  • the wire w3 may be wound around the pair of inner pulleys of the second pulley set 220 as shown.
  • the wire w3 is bound to the forceps connecting portion 205 through a predetermined hole to control the yaw direction rotational motion of the end effector 100.
  • first pulley set 210 and the second pulley set 220 may be disposed to be substantially close to each other as shown. Such a structure may be effective to prevent an operation error from occurring because the wires w1 and w2 wound around the first pulley set 210 and the second pulley set 220 in a shape similar to the shape of an arm shape are stretched.
  • the tong connector 205 has insertion holes 206 and 206 'and wires w1 and w2 respectively corresponding to the axis A as the rotation center of the tongs 120 and 120'.
  • a plurality of wire passages 207 to be connected to the pulleys 120a and 120a ', a plurality of wire holes 208 to bind the wires w3 to the tongs connecting portion 205, and a tongs connecting portion 205 are end effectors. It may include a semi-circular link 209 connecting the forceps connector 205 and the end effector arm 300 so that only the yaw direction rotational movement with respect to the arm 300.
  • the wires (w1, w2, w3) described above can be controlled by a component disposed on the handle portion 600, such as in the minimally invasive surgical instruments introduced through the various Korean patent applications as described above. Control of such wires w1, w2, w3 can be performed independently of the control of the connecting member as described later.
  • FIGS. 6 and 7 illustrate a second joint part 400 according to an exemplary embodiment of the present invention. This will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the second joint 400 may be included in the third set of pulleys 410 (eg, the first set of pulleys 210), which may cooperate with components of the first joint 200 as described above.
  • And may include one or more links 451 (eg, rigid linear links) having c-shaped portions 451a and 451b at both ends thereof.
  • This link 451 has one end of the c-shaped portion 451a connected to the connecting portion 320 of the end effector arm 300 and the other end of the c-shaped portion 451b to the connecting member 452 (for example). It may be connected to one end of the connecting portion 452a of the linear connecting member 452 that is a rigid body.
  • the connecting member 452 pulls or pushes the link 451 and the end effector arm 300 connected thereto in accordance with the manipulation in the handle part 600, so that the end effector arm 300 further extends the end effector.
  • 100 may be a component that allows for joint movement.
  • the third pulley set 410 and the fourth pulley set 420 may also be disposed substantially close to each other, as in the case of the first pulley set 210 and the second pulley set 220.
  • FIG. 8 and 9 illustrate components of the handle part 600 according to an embodiment of the present invention. It looks at with reference to FIG. 8 and FIG.
  • the handle part 600 is connected to and operated by a first rotating part 610 that may include a pulley and a worm gear, a second rotating part 620 that may include a nut and a worm gear, and a connecting member 452. It may include a screw 630 that can.
  • a predetermined wheel not shown
  • the pulley of the first rotating part 610 may rotate, and the worm gear connected thereto may rotate.
  • the worm gear of the second rotating part 620 that cooperates with the worm gear of the first rotating part 610 may rotate. This may lead to the rotation of the nut of the second rotating part 620.
  • the forward and backward motions may be performed according to the rotational motion of the nut (that is, the nut may convert the rotational motion into the forward and backward motion of the screw 630). Therefore, the connecting member 452 connected to the screw 630 can control the joint motion of the end effector arm 300 and further the end effector 100 according to the user's operation. The degree of control of such joint motion may be changed according to the degree by which the user turns the wheel.
  • FIG. 10 is a view showing the overall appearance of the minimally invasive surgical instrument according to another embodiment of the present invention. It looks at with reference to FIG.
  • the minimally invasive surgical instrument of FIG. 10 may have a configuration similar to that of the minimally invasive surgical instrument of FIG. 1, but may further include a second end effector arm 500 and a third joint part 700.
  • the second end effector arm 500 may connect the shaft 10 and the first end effector arm 300 and serve as additional joint elements therebetween.
  • the third joint part 700 connects the shaft 10 and the second end effector arm 500 to impart a joint function to the second end effector arm 500.
  • FIG. 11 is a view showing the second joint portion 400 and the third joint portion 700 according to another embodiment of the present invention. It looks at with reference to FIG.
  • the third joint portion 700 may include two links 751 and 752 (eg, rigid links).
  • one link 751 has a connecting member whose one end is connected to the second end effector arm 500 while the other end is controllable at the handle portion 600 according to the above-described principle. 753).
  • the other link 752 has one end connected to the connecting member 452 which connects it to the link 451 of the second joint portion 400, while the other end thereof is connected to the shaft 10. Can be.
  • the connecting member 753 pushes or pulls the link 751 and the second end effector arm 500 connected thereto according to the manipulation at the handle part 600, so that the second end effector arm 500 is moved.
  • the first end effector arm 300, to which the connecting member 452 is pulled or pushed and connected thereto, may further allow the end effector 100 to perform joint movement.
  • the bending angle formed by the third joint part 700 may be defined by the second joint part 400 by adjusting the lengths of the associated links 451, 751, 752, etc. as necessary. It may be desirable to make it larger than the bending angle.
  • the handle portion 600 of the minimally invasive surgical instrument if necessary, its shape or the like to be operated by itself or its components by a predetermined motor-based system (not shown), etc. It may be changed.

Abstract

본 발명은 링크형 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단 쪽에 연결되는 엔드 이펙터, 상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 관절부 - 상기 관절부는 적어도 하나의 링크를 포함함 -, 및 상기 적어도 하나의 링크에 연결되어, 사용자의 조작에 따라 상기 엔드 이펙터의 관절 운동을 제어할 수 있는 연결 부재를 포함하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

Description

링크형 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구
본 발명은 링크형 관절부를 갖는 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 조작(또는, 조종)하는 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 구성상의 특징과 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 한국특허출원 제2010-115152호, 제2011-3192호, 제2011-26243호 및 제2011-29771호를 통하여 소개한 바도 있다(상기 한국특허출원들의 명세서들은 각각 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다).
본 발명자(들)는 이제, 본 명세서를 통하여, 상기 한국특허출원들을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구나 다른 최소 침습 수술 기구보다 관절 운동의 정교함이나 힘 전달의 측면에서 유리하고 기계적인 불안정성이 최소화되는 최소 침습 수술 기구에 관하여 제안하는 바이다.
본 발명은 관절 운동의 정교함이나 힘 전달의 측면에서 유리한 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 기계적인 불안정성이 최소화되는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단 쪽에 연결되는 엔드 이펙터, 상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 관절부 - 상기 관절부는 적어도 하나의 링크를 포함함 - , 및 상기 적어도 하나의 링크에 연결되어, 사용자의 조작에 따라 상기 엔드 이펙터의 관절 운동을 제어할 수 있는 연결 부재를 포함하는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
이 외에도, 본 발명의 기술적 사상에 따라 다른 구성이 더 제공될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 관절 운동의 정교함이나 힘 전달의 측면에서 유리한 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 기계적인 불안정성이 최소화되는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터와 제1 관절부를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집게 연결부(205)를 도시하는 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 관절부(400)를 도시하는 도면이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들부(600)의 구성요소를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 관절부(400)와 제3 관절부(700)를 도시하는 도면이다.
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.
한편, 본 명세서에서 "연결"이란 용어는 기계적인 또는 다른 종류의 구성요소 간의 직접적이거나 간접적인(즉, 별개의 구성요소를 개입시킨) 연결을 총칭하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, 두 개의 회전 구성요소 간의 연결은 해당 기어 구조 등의 맞물림에 의한 직접적인 연결일 수도 있지만, 케이블이나 그루브와 같은 별개의 구성요소의 개입에 따른 간접적인 연결일 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하여 살펴본다.
최소 침습 수술 기구는, 샤프트(10), 샤프트(10)의 일단 쪽에 연결되고 수술 도구(미도시됨)를 사용하거나 스스로 수술 도구로서 기능하여 수술을 수행할 수 있는 엔드 이펙터(100), 샤프트(10)와 엔드 이펙터(100)를 연결시키고 그 사이에서 추가적인 관절 요소의 역할을 할 수 있는 엔드 이펙터 암(300), 엔드 이펙터(100)와 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키고 엔드 이펙터(100)에 관절 기능을 부여하는 제1 관절부(200), 샤프트(10)와 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키고 엔드 이펙터 암(300)에 관절 기능을 부여하는 제2 관절부(400), 그리고 샤프트(10)의 타단에 연결되고 사용자가 조작할 수 있는 핸들부(600)를 포함할 수 있다.
먼저, 샤프트(10)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 샤프트와 마찬가지로, 그 내부에 중공(中空)을 포함하여 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재를 지지, 전달할 수 있다(이러한 토크 전달 부재는 주로 엔드 이펙터(100)의 롤링 운동을 위한 것인데, 경우에 따라서는 샤프트(10) 자체가 토크 전달 부재로서 기능할 수도 있다). 이러한 샤프트(10)는 필요에 따라 적어도 하나의 분절을 포함할 수 있다. 또한, 샤프트(10)는 그 적어도 일부에 있어서 곡부를 포함할 수도 있다.
다음으로, 엔드 이펙터(100)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터와 마찬가지로, 핸들부(600)로부터 샤프트(10)와 엔드 이펙터 암(300)을 거쳐 제1 관절부(200)나 그에 전달되는 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재의 작용에 의하여 관절 운동, 롤링 운동, 개폐 운동 등을 할 수 있다. 이러한 엔드 이펙터(100)의 말단은 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게, 후크형 전극 등의 형태로 작업도구화되어 있을 수 있다.
다음으로, 엔드 이펙터 암(300)은 샤프트(10)와 엔드 이펙터(100)의 사이에 배치되어 엔드 이펙터(100)가 제1 관절부(200)나 제2 관절부(400)에서 보다 정교한 관절 운동을 하게끔 할 수 있다. 엔드 이펙터 암(300) 역시 샤프트(10)와 마찬가지로 그 내부에 중공(中空)을 포함하여 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재를 지지, 전달할 수 있다.
다음으로, 제1 관절부(200)나 제2 관절부(400)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 관절부와 마찬가지로, 적어도 하나의 와이어나 토크 전달 부재와 함께 작용하거나, 후술하는 바와 같은 링크 및 연결 부재와 함께 작용하여, 엔드 이펙터(100)가 관절 운동, 롤링 운동 등을 하게끔 할 수 있다.
마지막으로, 핸들부(600)는, 본 출원인의 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 핸들부와 마찬가지로, 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터(100)의 관절 운동, 롤링 운동, 개폐 운동 등을 제어할 수 있다. 이러한 제어를 위하여, 핸들부(600)에는 적어도 하나의 와이어, 후술하는 바와 같은 연결 부재, 또는 토크 전달 부재가 연결되어 있을 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터(100)와 제1 관절부(200)를 도시하는 도면이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴본다.
엔드 이펙터(100)는 집게(120, 120')를 포함할 수 있다. 집게(120, 120')의 각각은, 제1 관절부(200)의 집게 연결부(205)의 축(A)을 회전 중심으로 하여, 회전 운동을 할 수 있다. 집게(120, 120')의 각각이 동일한 방향으로 회전 운동을 하는 경우에는 엔드 이펙터(100)가 피치 방향 회전 운동을 하게 되고, 집게(120, 120')의 각각이 서로 반대되는 방향으로 회전 운동을 하는 경우에는 엔드 이펙터(100)가 개폐 운동을 하게 될 수 있다. 집게(120, 120')는 그 회전 중추가 되는 부분에 집게 풀리(120a, 120a')를 포함할 수 있다.
제1 관절부(200)는 전술한 바와 같은 집게 연결부(205)와 제1 풀리 세트(210) 및 제2 풀리 세트(220)를 포함할 수 있다.
집게 연결부(205)는 엔드 이펙터(100)가 엔드 이펙터 암(300)에 대하여 피치 방향 회전 운동만을 할 수 있게끔 제한할 수 있다. 이러한 집게 연결부(205)는 엔드 이펙터 암(300)에 대하여 요 방향 회전 운동만을 할 수 있도록 소정의 반원형 링크에 의하여 엔드 이펙터 암(300)에 연결되어 있을 수 있다.
제1 풀리 세트(210)는 엔드 이펙터 암(300)의 단부 내에 수납되어 있는 두 쌍의 풀리로 구성될 수 있다. 이러한 제1 풀리 세트(210)에는 와이어(w1, w2)가 도시된 바와 같이 감겨져 있을 수 있다. 이러한 와이어(w1, w2)는 각각 집게 풀리(120a, 120a')에 감겨져서 집게(120, 120')의 회전 운동을 제어할 수 있다.
제2 풀리 세트(220)는 제1 풀리 세트(210)와 함께 엔드 이펙터 암(300)의 단부 내에 수납되어 있는 세 쌍의 풀리로 구성될 수 있다. 이러한 제2 풀리 세트(220)의 두 쌍의 외측 풀리에는 와이어(w1, w2)가 도시된 바와 같이 감겨져 있을 수 있다. 이러한 와이어(w1, w2)는 각각, 전술한 바와 같이, 제1 풀리 세트(210)를 거쳐 집게 풀리(120a, 120a')에 감겨져서, 집게(120, 120')의 회전 운동을 제어할 수 있다. 한편, 제2 풀리 세트(220)의 한 쌍의 내측 풀리에는 와이어(w3)가 도시된 바와 같이 감겨져 있을 수 있다. 이러한 와이어(w3)는 집게 연결부(205)에 소정의 홀을 통하여 결속되어 엔드 이펙터(100)의 요 방향 회전 운동을 제어할 수 있다.
여기서, 제1 풀리 세트(210)와 제2 풀리 세트(220)는 도시된 바와 같이 서로 상당히 가깝게 배치되어 있을 수 있다. 이러한 구조는 제1 풀리 세트(210)와 제2 풀리 세트(220)에 팔자형과 유사한 형태로 감겨지는 와이어(w1, w2)가 늘어져서 동작 오차가 발생하는 것을 방지하는 데에 효과적일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집게 연결부(205)를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 집게 연결부(205)는 집게(120, 120')의 회전 중심이 되는 축(A)에 대응되는 삽입구(206, 206'), 와이어(w1, w2)가 각각 집게 풀리(120a, 120a')에 연결되도록 하는 복수의 와이어 통로(207), 와이어(w3)가 집게 연결부(205)에 결속되도록 하는 복수의 와이어 홀(208), 그리고 집게 연결부(205)가 엔드 이펙터 암(300)에 대하여 요 방향 회전 운동만 할 수 있도록 집게 연결부(205)와 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키는 반원형 링크(209)를 포함할 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 와이어(w1, w2, w3)는 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구에서와 같이 핸들부(600) 등에 배치되는 구성요소에 의하여 제어될 수 있다. 이러한 와이어(w1, w2, w3)에 대한 제어는 후술하는 바와 같은 연결 부재에 대한 제어와는 독립적으로 행하여질 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 관절부(400)를 도시하는 도면이다. 도 6과 도 7을 참조하여 살펴본다.
제2 관절부(400)는, 전술한 바와 같은 제1 관절부(200)의 구성요소와 협동할 수 있는, 제3 풀리 세트(410)(예를 들면, 제1 풀리 세트(210)에 포함되는 두 쌍의 풀리와 대응되는 두 쌍의 풀리를 포함할 수 있음) 및 제4 풀리 세트(420)(예를 들면, 제2 풀리 세트(220)에 포함되는 세 쌍의 풀리와 대응되는 세 쌍의 풀리를 포함할 수 있음)와 함께, 그 양 단부에 ㄷ자형 부분(451a, 451b)을 갖는 링크(451)(예를 들면, 강체인 선형 링크)를 하나 이상 포함할 수 있다. 이러한 링크(451)는 그 일단의 ㄷ자형 부분(451a)이 엔드 이펙터 암(300)의 연결 부분(320)에 연결되고 그 타단의 ㄷ자형 부분(451b)이 연결 부재(452)(예를 들면, 강체인 선형 연결 부재(452))의 일단의 연결 부분(452a)에 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 연결 부재(452)는 핸들부(600)에서의 조작에 따라 링크(451)와 그와 연결되어 있는 엔드 이펙터 암(300)을 당기거나 밀어서, 엔드 이펙터 암(300)이, 나아가서 엔드 이펙터(100)가 관절 운동을 하도록 하는 구성요소일 수 있다.
여기서, 제3 풀리 세트(410)와 제4 풀리 세트(420) 역시 제1 풀리 세트(210)와 제2 풀리 세트(220)의 경우와 같이 서로 상당히 가깝게 배치되어 있을 수 있다.
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸들부(600)의 구성요소를 도시하는 도면이다. 도 8과 도 9를 참조하여 살펴본다.
핸들부(600)는 풀리와 웜 기어를 포함할 수 있는 제1 회전 부속(610), 너트와 웜 기어를 포함할 수 있는 제2 회전 부속(620), 그리고 연결 부재(452)에 연결되어 작동할 수 있는 스크루(630)를 포함할 수 있다. 이러한 핸들부(600) 상의 소정의 휠(미도시됨) 등을 사용자가 돌려서 제1 회전 부속(610)의 풀리가 회전하게 되면, 이와 연결되어 있는 웜 기어가 회전하게 될 수 있다. 이에 따라, 제1 회전 부속(610)의 웜 기어와 연동하는 제2 회전 부속(620)의 웜 기어가 회전하게 될 수 있다. 이는 제2 회전 부속(620)의 너트의 회전으로 이어지게 될 수 있다. 이때에, 스크루(630)가 너트와 맞물린 채로 너트의 회전 운동에 따라 전후진 운동을 할 수 있다(즉, 너트가 그 회전 운동을 스크루(630)의 전후진 운동으로 변환할 수 있다). 따라서, 스크루(630)에 연결되어 있는 연결 부재(452)는, 사용자의 조작에 따라, 엔드 이펙터 암(300)의, 나아가서 엔드 이펙터(100)의 관절 운동을 제어할 수 있게 된다. 이러한 관절 운동의 제어의 정도는 사용자가 휠을 돌리는 정도에 따라 변경될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다. 도 10을 참조하여 살펴본다.
도 10의 최소 침습 수술 기구는, 도 1의 최소 침습 수술 기구와 전체적으로 유사한 구성을 가지나, 제2 엔드 이펙터 암(500)과 제3 관절부(700)를 더 포함할 수 있다. 제2 엔드 이펙터 암(500)은 샤프트(10)와 제1 엔드 이펙터 암(300)을 연결시키고 그 사이에서 추가적인 관절 요소의 역할을 할 수 있다. 그리고, 제3 관절부(700)는 샤프트(10)와 제2 엔드 이펙터 암(500)을 연결시키고 제2 엔드 이펙터 암(500)에 관절 기능을 부여한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 관절부(400)와 제3 관절부(700)를 도시하는 도면이다. 도 11을 참조하여 살펴본다.
제3 관절부(700)는 두 개의 링크(751, 752)(예를 들면, 강체인 선형 링크)를 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 링크(751)는, 그 일단이 제2 엔드 이펙터 암(500)에 연결되어 있는 한편, 그 다른 일단이 전술한 원리에 따라 핸들부(600)에서 제어될 수 있는 연결 부재(753)에 연결되어 있을 수 있다. 그리고, 다른 링크(752)는, 그 일단이 그것을 제2 관절부(400)의 링크(451)에 연결시키는 연결 부재(452)에 연결되어 있는 한편, 그 다른 일단이 샤프트(10)에 연결되어 있을 수 있다.
그러므로, 연결 부재(753)는 핸들부(600)에서의 조작에 따라 링크(751)와 그와 연결되어 있는 제2 엔드 이펙터 암(500)을 밀거나 당겨서, 제2 엔드 이펙터 암(500)이 관절 운동을 하도록 할 수 있고, 이에 따라 연결 부재(452)가 당겨지거나 밀려서 그에 연결되어 있는 제1 엔드 이펙터 암(300)이, 나아가서 엔드 이펙터(100)가 관절 운동을 하도록 할 수 있다. 이러한 경우에, 필요에 따라 연관된 링크(451, 751, 752)의 길이 등을 조절함으로써 도 10에 도시된 바와 같이 제3 관절부(700)가 형성하는 굽힘 각이 제2 관절부(400)가 형성하는 굽힘 각보다 크게 하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 활용예
본 발명의 활용예에 따르면, 최소 침습 수술 기구의 핸들부(600)는, 필요에 따라, 소정의 모터 기반 시스템(미도시됨)에 의하여 그 자체나 그 구성요소가 조작되도록 그 형태 등이 일부 변경될 수도 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.
[부호의 설명]
10: 샤프트
100: 엔드 이펙터
300: 엔드 이펙터 암
200, 400: 관절부
600: 핸들부

Claims (14)

  1. 최소 침습 수술 기구로서,
    샤프트,
    상기 샤프트의 일단 쪽에 연결되는 엔드 이펙터,
    상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 관절부 - 상기 관절부는 적어도 하나의 링크를 포함함 - , 및
    상기 적어도 하나의 링크에 연결되어, 사용자의 조작에 따라 상기 엔드 이펙터의 관절 운동을 제어할 수 있는 연결 부재
    를 포함하는
    최소 침습 수술 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 배치되는 엔드 이펙터 암을 더 포함하고,
    상기 엔드 이펙터 암은 상기 관절부를 개입시켜 상기 샤프트에 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  3. 제2항에 있어서,
    핸들부를 더 포함하고,
    상기 연결 부재는 상기 핸들부에 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 링크와 상기 연결 부재는 강체인 선형 부재인 최소 침습 수술 기구.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 링크 중 하나는 그 일단에 ㄷ자형 부분을 포함하고,
    상기 링크는 상기 ㄷ자형 부분을 매개로 하여 상기 연결 부재에 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 링크 중 하나는 그 일단에 ㄷ자형 부분을 포함하고,
    상기 링크는 상기 ㄷ자형 부분을 매개로 하여 상기 엔드 이펙터 암에 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터와 상기 엔드 이펙터 암의 사이에 배치되는 다른 관절부를 더 포함하고,
    상기 다른 관절부는 제1 풀리 세트와 제2 풀리 세트를 포함하며,
    상기 제1 풀리 세트와 상기 제2 풀리 세트는 상기 엔드 이펙터의 피치 방향 운동을 위한 복수의 풀리 쌍을 포함하고,
    상기 제2 풀리 세트는 상기 엔드 이펙터의 요 방향 운동을 위한 풀리 쌍을 포함하는
    최소 침습 수술 기구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관절부는 상기 제1 풀리 세트 및 상기 제2 풀리 세트와 각각 협동하는 제3 풀리 세트 및 제4 풀리 세트를 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 핸들부는 스크루를 포함하고,
    상기 스크루는 상기 연결 부재에 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핸들부는 너트와 웜 기어를 포함하는 회전 부속을 더 포함하고,
    상기 스크루는 상기 너트와 맞물린 채로 상기 웜 기어의 회전에 따라 상기 연결 부재의 전후진 운동을 야기하는
    최소 침습 수술 기구.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트와 상기 엔드 이펙터의 사이에 순차적으로 배치되는 제1 엔드 이펙터 암과 제2 엔드 이펙터 암을 더 포함하고,
    상기 제1 엔드 이펙터 암과 상기 제2 엔드 이펙터 암의 사이에 배치되는 추가 관절부를 더 포함하며,
    상기 제1 엔드 이펙터 암은 상기 관절부를 개입시켜 상기 샤프트에 연결되어 있고,
    상기 제2 엔드 이펙터 암은 상기 추가 관절부를 개입시켜 상기 제1 엔드 이펙터 암에 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  12. 제11항에 있어서,
    핸들부를 더 포함하고,
    상기 연결 부재는 상기 핸들부에 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 관절부는 적어도 하나의 제1 추가 링크를 더 포함하고,
    상기 추가 관절부는 적어도 하나의 제2 추가 링크를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 제1 추가 링크와 상기 적어도 하나의 제2 추가 링크는 다른 연결 부재에 의하여 서로 연결되어 있는
    최소 침습 수술 기구.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 조작에 따라 상기 제1 엔드 이펙터 암과 상기 제2 엔드 이펙터 암이 서로 다른 방향으로 관절 운동을 하는
    최소 침습 수술 기구.
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