KR101475665B1 - 비강용 수술도구 및 이를 이용한 수술도구 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비강용 수술도구 및 이를 이용한 수술도구 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명에 따른 비강용 수술도구는 하우징(10); 하우징(10)의 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 구동풀리(20); 하우징(10)의 전면 테두리부에 결합되는 샤프트(30); 샤프트(30)의 선단에 설치되는 엔드이펙터(40); 및 일측은 구동풀리(20)에 연결되고, 타측은 샤프트(30)를 관통하여 엔드이펙터(40)에 연결되는 와이어(50)를 포함하며, 비강용 수술도구가 복수 개 결합되고, 복수 개의 비강용 수술도구의 각각의 샤프트(30)가 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 두 개 이상의 수술도구를 결합하여 각각의 엔드이펙터가 밀착되는 수술도구 어셈블리를 형성할 수 있어, 동시에 두 개 이상의 엔드이펙터를 수술부위에 삽입하여 사용할 수 있다.

Description

비강용 수술도구 및 이를 이용한 수술도구 어셈블리 {SURGICAL INSTRUMENTS FOR NASAL CAVITIES AND SURGICAL INSTRUMENT ASSEMBLY}

본 발명은 비강용 수술도구 및 이를 이용한 수술도구 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이비인후과 수술과 같이 좁은 수술부위의 내시경 수술에 사용되는 비강용 수술도구 및 수술도구 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 산업원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 10040097, 과제명: 의료수술로봇영상기반 이비인후과 및 신경외과 수술용 최소침습 다자유도 수술로봇 시스템 기술 개발].

수술(手術)은 질병이나 외상에 대하여 의료기계를 사용하여 피부나 점막을 절개하여 시술하는 외과 치료행위를 말하고, 이러한 수술에는 큰 상처를 입었을 때 치료하는 것으로 사지 부위나 몸통 부위에 대한 외상 수술, 사람의 몸통 부위나 얼굴을 외형적으로 수정하는 성형 수술 및 암 수술 등이 있다. 특히 정교함과 세밀함이 특별히 요구되는 수술에서 로봇수술(robotic surgery) 시스템의 이용가치가 높아지고 있다.

로봇수술은 수술도구를 움직일 수 있는 로봇을 의사가 제어하며 하는 수술로 외과에서 주로 사용되나 다양한 의학 분야에서 응용되고 있다. 수술용 로봇은 의사의 제어에 의해 필요한 신호를 생성하여 전송하는 마스터 로봇과, 마스터 로봇으로부터 신호를 받아 직접 환자에 필요한 조작을 가하는 슬레이브 로봇으로 이루어고, 슬레이브 로봇의 로봇암에 수술도구가 결합되어 환자에 대한 수술이 이루어진다.

종래의 수술도구가 ‘특허문헌 1’에 게재되어 있다. 이와 같은 수술도구는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 하우징(1); 복수 개의 스풀(2); 스풀(2)에 연결되는 와이어(3); 각각의 스풀(2)에 연결된 각각의 와이어(3)를 동일한 방향으로 향하게 하는 가이드풀리(4); 와이어(3)가 지나가는 샤프트(5) 및 샤프트(5)의 단부에 연결되는 엔드이펙터(6)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 종래의 수술도구는 로봇암으로부터 동력을 전달받아 스풀(2)이 작동된다.

그러나 종래의 수술도구는 수술도구에 연결된 샤프트(5)가 하우징(1)의 중심부에 형성되어 있어 두 개 이상의 수술도구를 밀착시켜 가위 또는 내시경 등으로 형성된 엔드이펙터(6) 각각을 동시에 이용하려고 할 경우, 샤프트(5)들이 위치한 반경이 넓어져 좁은 수술부위에 삽입하기 어려운 문제점이 있다.

US 6394998 B1 (2002. 5. 28.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 두 개 이상의 수술도구의 엔드이펙터를 밀착하여 나란하게 배치할 수 있어 좁은 수술부위에 두 개 이상의 엔드이펙터의 삽입이 가능한 비강용 수술도구 및 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 비강용 수술도구는 하우징; 하우징의 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 구동풀리; 하우징의 전면 테두리부에 결합되는 샤프트; 샤프트의 선단에 설치되는 엔드이펙터; 및 일측은 구동풀리에 연결되고, 타측은 샤프트를 관통하여 엔드이펙터에 연결되는 와이어를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 수술도구 어셈블리는 비강용 수술도구가 복수 개 결합되고, 복수 개의 비강용 수술도구 각각의 샤프트가 서로 마주보도록 인접하여 배치되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비강용 수술도구는 두 개 이상의 수술도구를 결합하여 각각의 엔드이펙터가 밀착되도록 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수술도구 어셈블리는 동시에 두 개 이상의 엔드이펙터를 좁은 수술부위에 삽입하여 사용할 수 있다.

도 1은 종래의 수술도구를 도시한 사시도
도 2는 본 발명에 따른 비강용 수술도구를 도시한 사시도
도 3은 본 발명에 따른 비강용 수술도구의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 수술도구 어셈블리의 실시예
도 5는 본 발명에 따른 수술도구 어셈블리의 또 다른 실시예

아래에서는 본 발명에 따른 비강용 수술도구 및 이를 이용한 수술도구 어셈블리를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 비강용 수술도구를 도시한 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 비강용 수술도구의 단면도이다.

본 발명에 따른 비강용 수술도구는 하우징(10); 하우징(10)의 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 구동풀리(20); 하우징(10)의 전면 테두리부에 결합되는 샤프트(30); 샤프트(30)의 선단에 설치되는 엔드이펙터(40); 및 일측은 구동풀리(20)에 연결되고, 타측은 샤프트(30)를 관통하여 엔드이펙터(40)에 연결되는 와이어(50)를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

하우징(10)은 원기둥 또는 직육면체 등으로 임의의 형태를 가질 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 하우징(10)은 직육면체로 형성되어 동력원이 구비된 수술장치(슬레이브 로봇의 로봇암 등)에 결합된다.

구동풀리(20)는 하우징(10)의 내부에 설치되며, 동력원이 구비된 수술장치에 결합되어 동력을 전달받아 작동된다. 이러한 구동풀리(20)의 위치는 수술장치의 형태에 따라 달라지고, 요구되는 자유도에 따라 적어도 하나 이상의 구동풀리(20)가 설치된다.

샤프트(30)는 하우징(10)의 전면 테두리부에 대해 수직으로 배치되어 그 테두리부에 결합되며, 와이어(40)가 샤프트(30)를 관통한다. 이러한 샤프트(30)는 인체의 자연개구부, 예를 들면 비강과 연통된 환부까지 이동 가능한 외경과 길이로 형성된다.

샤프트(30)를 4~5㎜ 직경으로 형성하고 하우징(10)의 내벽에 가깝게 연결하는 경우 하우징(10)의 외벽과 샤프트(30) 사이의 간격이 1㎜ 정도로 밀착되어 형성될 수 있다. 따라서 하우징(10)의 내벽에 가깝게 연결된 샤프트(30)를 구비하는 수술도구를 두 개 이상 결합하여 사용할 경우에 두 개 이상의 샤프트(30)가 직경 10㎜ 이내로 집중되도록 할 수 있어, 좁은 수술부위로 두 개 이상의 엔드이펙터(40)의 삽입이 용이하다. 여기서 10㎜는 사람의 비공의 대략적인 직경으로 두 개 이상의 샤프트가 10㎜ 직경 내에 위치해야 절개 없이 엔드이펙터(40)를 비강에 진입시킬 수가 있다.

지지브래킷(32)은 하우징(10)의 전면에 설치되어 하우징(10)에 결합된 샤프트(30)를 지지하며, 플레이트부(32a)와 샤프트지지부(32b)로 구성된다.

플레이트부(32a)는 판형으로 형성되며, 하우징(10)의 외부면에 결합된다.

샤프트지지부(32b)는 플레이트부(32a)로부터 일체로 돌출 형성되며, 샤프트(30)의 외주면을 감싸도록 형성되어 샤프트(30)의 좌우 움직임을 방지한다.

엔드이펙터(40)는 샤프트(30)의 선단에 설치되고, 와이어(50)의 움직임에 연동되어 코, 귀 등의 체내로 삽입된 후 수술 부위에 대해 수술 작업을 수행한다. 이때 엔드이펙터(40)는 와이어(50)의 움직임에 따라 상하 또는 좌우로 자유 굴곡이 이루어진다. 이러한 엔드이펙터(40)는 가위, 내시경, 겸자, 분쇄기 또는 흡입기 등으로 형성되어 수술에 필요한 각종 작업을 수행하게 된다.

와이어(50)는 일측이 구동풀리(20)에 연결되고, 타측이 샤프트(30)를 관통하여 엔드이펙터(40)에 연결된다.

각각의 구동풀리(20)에 연결되는 각각의 와이어(50)는 엔드이펙터(40)의 상하, 좌우 또는 한 방향으로의 이동을 조정한다. 예를 들어 와이어(50)의 양측 단부가 엔드이펙터(40)에 연결되도록 와이어(50)를 구동풀리(20)에 감아 연결하는 경우 엔드이펙터(40)의 상하 또는 좌우 이동이 조정되도록 할 수 있다. 또는 와이어(50)의 일측 단부를 엔드이펙터(40)에, 타측 단부를 구동풀리(20)에 연결하는 경우 엔드이펙터(40)가 한쪽 방향으로만 이동되거나, 가위질과 같은 운동이 가능하다{엔드이펙터로 사용되는 가위는 스프링에 의해 탄성 지지되어 평소에 열린 상태(normally open)이다}.

가이드풀리(52)는 와이어(50)에 연결되며, 적어도 하나 이상의 가이드풀리(52)가 설치된다. 복수의 가이드풀리(52) 중 일부는 샤프트(30)의 길이방향으로 배치되어 구동풀리(20)에 연결된 와이어(50)가 샤프트(30)의 길이방향을 따라 일직선상으로 연장되도록 한다. 또한, 각각의 와이어(50)는 각각의 가이드풀리(52)에 서로 이격되도록 연결되어 각각의 구동풀리(20)에 의한 와이어(50)의 동작이 방해받지 않도록 한다. 이러한 작용은 복수 개의 가이드풀리(52)가 하나의 축에 관통되고 가이드풀리(52)마다 각각 하나씩의 와이어(50)만 지지하도록 함으로써 가능해진다.

본 발명에 따른 수술도구를 두 개 이상 밀착시켜 수술도구 어셈블리를 구성하여 사용할 경우 결합상태는 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 수술도구 어셈블리의 실시예이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 비강용 수술도구 각각의 샤프트(30)가 서로 마주보도록 배치되면 두 개의 샤프트(30)가 직경 10㎜ 이내에 배치되어 가위 또는 내시경 등의 엔드이펙터(40)가 구비된 수술도구를 좁은 수술부위에 동시에 삽입하여 사용할 수 있다. 각각의 수술도구는 요구되는 움직임에 따라 하나 이상의 구동풀리(20)가 설치되어 엔드이펙터(40)의 움직임을 제어한다.

도 5는 본 발명에 따른 수술도구 어셈블리의 또 다른 실시예이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 네 개의 비강용 수술도구를 결합시켜 사용할 경우에도 두 개의 비강용 수술도구를 결합시켜 사용할 때와 마찬가지로 샤프트(30)들을 직경 10㎜ 이내에 인접하게 배치하여 네 개의 엔드이펙터(40)를 좁은 수술부위에 동시에 삽입하여 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 비강용 수술도구를 복수 개 결합하여 수술도구 어셈블리를 형성할 수 있으며, 요구되는 비강용 수술도구의 개수에 따라 비강용 수술도구의 외형이 직육면체, 삼각기둥(가령 요구되는 비강용 수술도구가 6 개인 경우 비강용 수술도구는 단면이 정삼각형인 삼각기둥 형태일 수 있다) 등으로 다양하여 형성될 수 있음은 물론이다.

10: 하우징 20: 구동풀리
30: 샤프트 32: 지지브래킷
32a: 플레이트부 32b: 샤프트지지부
40: 엔드이펙터 50: 와이어
52: 가이드풀리

Claims (7)

1. 하우징(10);
   상기 하우징(10)의 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 구동풀리(20);
   상기 하우징(10)의 전면 테두리부에 결합되는 샤프트(30);
   상기 샤프트(30)의 선단에 설치되는 엔드이펙터(40);
   일측은 상기 구동풀리(20)에 연결되고, 타측은 상기 샤프트(30)를 관통하여 상기 엔드이펙터(40)에 연결되는 와이어(50) 및
   상기 하우징(10)의 내부에 설치되어 상기 와이어(50)가 지지되는 적어도 하나 이상의 가이드풀리(52)를 포함하여 구성되고, 상기 가이드풀리(52) 중 일부가 상기 하우징(10)의 내부에서 상기 샤프트(30)의 길이방향으로 배치되는 비강용 수술도구가 복수 개 조합되는 비강용 수술도구 어셈블리로서,
   상기 복수 개의 비강용 수술도구 각각의 샤프트(30)가 직경 10㎜ 이내에 인접하게 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 비강용 수술도구 어셈블리.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 샤프트(30)는 상기 하우징(10)의 테두리부에 대해 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 비강용 수술도구 어셈블리.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하우징(10)에 설치되어 상기 샤프트(30)를 지지하는 지지브래킷(32)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비강용 수술도구 어셈블리.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 지지브래킷(32)은,
   상기 하우징(10)의 외부면에 결합되는 플레이트부(32a) 및
   상기 플레이트부(32a)로부터 일체로 돌출 형성되어 상기 샤프트(30)의 외주면을 감싸는 샤프트지지부(32b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비강용 수술도구 어셈블리.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징(10)이 다각 기둥 형상이고,
   상기 샤프트(30)가 상기 하우징(10)의 전면 꼭짓점에 결합되는 것을 특징으로 하는 비강용 수술도구 어셈블리.
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