KR102576237B1 - Multi-degree of freedom ultra-precision operation device - Google Patents
Multi-degree of freedom ultra-precision operation device Download PDFInfo
- Publication number
- KR102576237B1 KR102576237B1 KR1020210055782A KR20210055782A KR102576237B1 KR 102576237 B1 KR102576237 B1 KR 102576237B1 KR 1020210055782 A KR1020210055782 A KR 1020210055782A KR 20210055782 A KR20210055782 A KR 20210055782A KR 102576237 B1 KR102576237 B1 KR 102576237B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- surgical tool
- operating unit
- unit
- housing
- degree
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 abstract description 7
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002406 microsurgery Methods 0.000 abstract description 2
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 3
- 206010025421 Macule Diseases 0.000 description 2
- 208000010412 Glaucoma Diseases 0.000 description 1
- 206010057430 Retinal injury Diseases 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 208000027129 choroid disease Diseases 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 1
- 210000003733 optic disk Anatomy 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting in contact-lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
- A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
- A61F9/00736—Instruments for removal of intra-ocular material or intra-ocular injection, e.g. cataract instruments
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
- A61B17/3403—Needle locating or guiding means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/72—Micromanipulators
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/75—Manipulators having means for prevention or compensation of hand tremors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
- A61B90/11—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints
- A61B90/13—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints guided by light, e.g. laser pointers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00225—Systems for controlling multiple different instruments, e.g. microsurgical systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B2034/304—Surgical robots including a freely orientable platform, e.g. so called 'Stewart platforms'
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
- A61B2090/3937—Visible markers
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
본 발명은, 미세 수술 과정을 도우는 매니퓰레이터를 포함하되, 상기 매니퓰레이터는, 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용되는 제1작동부 및 제2작동부와, 상기 제1,2작동부의 하측에 연결되는 제3작동부와, 상기 제3작동부의 하부에 연결되며, 대상물로 인접되는 수술도구를 포함하되, 상기 제1작동부와 제2작동부는, 상기 수술도구를 상기 하우징의 축방향을 따라 이동시켜, 대상물과 상기 수술도구 단부와의 거리와 각도를 조정하며, 상기 제3작동부는, 상기 수술도구를 상기 하우징의 반경방향을 따라 이동시켜, 상기 수술도구가 대상물로 이동되도록 하는 다자유도 초정밀 조작장치를 제공한다.
본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치에 따르면, 대상물과 수술도구의 단부와의 거리를 조정하는 제1,2모터를 구비한 제1,2작동부와, 제1,2작동부의 하측에 연결되고 수술도구를 하우징의 반경방향을 따라 이동시켜 대상물과 수술도구가 이루는 각도를 조정하는 제3모터를 구비한 제3작동부를 구비함으로써, 종래에 1자유도로 매니퓰레이터를 제어하던 것과 비교하였을 때 본 발명은 3자유도로 제어가 가능하며, 사용자의 손떨림에도 불구하고 정밀한 제어가 가능하고, 대상물과 수술도구의 단부와의 거리와 대상물과 수술도구의 각도를 목적하는 바에 맞게 최적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 매니퓰레이터를 사용자가 사용하고자 하는 경우 손에 쥘 수 있는 크기로 제작이 되어 사용자의 작업 편의성을 향상시킬 수 있다.
게다가, 본 발명에 의하면, 수술도구를 통해 대상물로 레이저를 조사하는 광원부와, 대상물과 매니퓰레이터를 촬영하는 촬영부로부터 데이터를 수신하여 제1,2,3모터를 제어하는 제어부를 통해, 수술도구의 대상물의 삽입 목적지점을 기준으로 수술도구의 단부의 좌표를 산출이 가능하며, 수술도구와 대상물의 이동되어야 하는 거리를 정확하게 파악을 가능하게 한다.
따라서 본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치에 따르면, 사용자의 손 떨림 현상을 발생을 줄이고 대상물과 수술도구의 단부와의 거리와 대상물과 수술도구의 각도를 자유롭게 조절하며, 수술도구가 대상물로부터 이동되어야 하는 거리를 정확하게 파악이 가능하여 작업 시 사용자에게 편의성을 제공한다.The present invention includes a manipulator that assists a microsurgery process, wherein the manipulator includes a housing, a first and second operating unit accommodated inside the housing, and is connected to a lower side of the first and second operating units. It includes a third operating unit, a surgical tool connected to a lower part of the third operating unit, and adjacent to an object, wherein the first operating unit and the second operating unit move the surgical tool along the axial direction of the housing. adjusts the distance and angle between the object and the end of the surgical tool, and the third operation unit moves the surgical tool along the radial direction of the housing, allowing the surgical tool to move to the object with high precision. Provides an operating device.
According to the multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device according to the present invention, first and second operating units equipped with first and second motors that adjust the distance between the object and the end of the surgical tool are connected to the lower side of the first and second operating units. and a third operating unit including a third motor that moves the surgical tool along the radial direction of the housing to adjust the angle formed between the object and the surgical tool, compared to the conventional method of controlling the manipulator with one degree of freedom. can be controlled with three degrees of freedom, and precise control is possible despite the user's hand tremor, and the distance between the end of the object and the surgical tool and the angle between the object and the surgical tool can be optimally adjusted to suit the purpose.
In addition, according to the present invention, the manipulator can be manufactured in a size that can be held in the hand when the user wants to use it, thereby improving the user's work convenience.
In addition, according to the present invention, the surgical tool is operated through a light source unit that irradiates a laser to an object through a surgical tool and a control unit that receives data from an imaging unit that photographs the object and the manipulator and controls the first, second, and third motors. It is possible to calculate the coordinates of the end of the surgical tool based on the insertion destination point of the object, and it is possible to accurately determine the distance that the surgical tool and the object must be moved.
Therefore, according to the multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device according to the present invention, the user's hand tremor phenomenon is reduced, the distance between the end of the object and the surgical tool and the angle between the object and the surgical tool are freely adjusted, and the surgical tool moves from the object. It is possible to accurately determine the distance that should be made, providing convenience to the user when working.
Description
본 발명은 다자유도 초정밀 조작장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안구의 망막으로 삽입되어 목적하는 망막 층으로 물질을 주입하는 다자유도 초정밀 조작장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device, and more specifically, to a multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device that is inserted into the retina of the eye and injects a substance into a desired retinal layer.
일반적으로, 광결맞음 단층 촬영법(OCT; Optical Coherence Tomography)은, 황반부와 황반 주변부의 망막 및 시신경 유두, 신경 섬유층의 단층분석 횡단면을 고해상도로 나타냄으로써, 망막 및 맥락막 질환의 평가 및 녹내장의 조기 진단에 이용되는 기법이다.In general, optical coherence tomography (OCT) is used for the evaluation of retinal and choroidal diseases and early diagnosis of glaucoma by showing high-resolution tomographic cross-sections of the retina, optic nerve head, and nerve fiber layer in the macula and periphery of the macula. This is the technique used.
이와 같은 광결맞음 단층 촬영 이후에는, 조작장치에 구비된 수술도구 망막에 삽입하여 원하는 망막 층에 물질을 주입하게 된다. 이때, 수술도구가 망막에 삽입될 시에 수술도구가 망막의 표면에 대해 90도를 이루는 경우는 거의 없으며 예각 주입이 이루어지는 경우가 대부분이다After such optical coherence tomography, the surgical tool provided in the manipulation device is inserted into the retina and the material is injected into the desired retinal layer. At this time, when the surgical tool is inserted into the retina, the surgical tool rarely forms an angle of 90 degrees to the surface of the retina, and most cases involve injection at an acute angle.
하지만 종래의 조작장치에 의하면 망막의 표면과 수술도구가 이루는 각도를 정확하제 알지 못한 상태에서 망막층의 물질을 주입하는 작업을 하다 보니 사용자가 작업 시에 손떨림 현상이 심하게 나타나게 되어 오차가 심하게 발생하게 되는 경우가 많아지게 되며 이에 따라 망막의 손상률이 높아지게 된다. However, according to the conventional operating device, the operation of injecting material into the retinal layer without accurately knowing the angle between the surface of the retina and the surgical tool causes the user to experience severe hand tremor while working, resulting in severe errors. The number of cases increases, and the rate of retinal damage increases accordingly.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서 사용자가 조작장치를 사용하여 작업 시에 손 떨림 현상을 발생을 줄이고 정밀한 제어가 가능하게 하는 다자유도 초정밀 조작장치를 제공하고자 하는데 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to provide a multi-degree-of-freedom, ultra-precision operating device that reduces hand tremors and enables precise control when the user uses the operating device. .
본 발명은, 미세 수술 과정을 도우는 매니퓰레이터를 포함하되, 상기 매니퓰레이터는, 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용되는 제1작동부 및 제2작동부와, 상기 제1작동부 및 제2작동부의 하측에 연결되는 제3작동부와, 상기 제3작동부의 하부에 연결되며, 대상물로 인접되는 수술도구를 포함하되, 상기 제1작동부와 제2작동부는, 상기 수술도구를 상기 하우징의 축방향을 따라 이동시켜, 대상물과 상기 수술도구 단부와의 거리와 각도를 조정하며, 상기 제3작동부는, 상기 수술도구를 상기 하우징의 반경방향을 따라 이동시켜, 상기 수술도구가 대상물로 이동되도록 하는 다자유도 초정밀 조작장치를 제공한다. The present invention includes a manipulator that assists a microsurgery process, wherein the manipulator includes a housing, a first operating unit and a second operating unit accommodated inside the housing, and the first operating unit and the second operating unit. It includes a third operating part connected to the lower side and a surgical tool connected to the lower part of the third operating part and adjacent to the object, wherein the first operating part and the second operating part move the surgical tool in the axial direction of the housing. By moving it along, the distance and angle between the object and the end of the surgical tool are adjusted, and the third operation unit moves the surgical tool along the radial direction of the housing so that the surgical tool is moved to the object. Provides a high-precision manipulation device with a high degree of freedom.
상기 제1작동부와 제2작동부는, 상기 하우징의 반경방향을 따라 배치된다.The first operating unit and the second operating unit are disposed along the radial direction of the housing.
상기 제1작동부는, 제1모터와, 상기 제1모터에 상기 하우징의 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 제1이동부재와, 상기 제1이동부재의 하단에 회전 가능하게 설치되며, 하단이 상기 제3작동부에 연결되는 제1링크부재를 포함하며, 상기 제2작동부는, 제1모터와 인접하게 배치되는 제2모터와, 상기 제2모터에 상기 하우징의 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1이동부재와 이격 배치되는 제2이동부재와, 상기 제2이동부재의 하단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1링크부재와 이격 배치되고, 하단이 상기 제3작동부에 연결되는 제2링크부재를 포함한다.The first operating unit includes a first motor, a first moving member movably installed on the first motor along the axial direction of the housing, and rotatably installed at a lower end of the first moving member, the lower end of which is It includes a first link member connected to the third operating unit, wherein the second operating unit includes a second motor disposed adjacent to the first motor, and the second motor capable of moving along the axial direction of the housing. It is installed and includes a second moving member spaced apart from the first moving member, rotatably installed at a lower end of the second moving member, and spaced apart from the first link member, and the lower end is connected to the third operating part. It includes a second link member that is connected.
상기 제3작동부는, 상기 수술도구가 하단에 연결되는 제3모터와, 상기 제1링크부재 및 제2링크부재의 하단이 양 단부에 각각 회전 가능하게 설치되며, 상기 제3모터가 이동 가능하게 설치되는 지지부재를 포함한다. The third operating unit includes a third motor connected to the lower end of the surgical tool, the lower ends of the first link member and the second link member are rotatably installed at both ends, and the third motor is movable. Includes installed support members.
상기 매니퓰레이터는, 중력방향에 대해 상기 하우징이 기울어진 정도를 측정하는 제1각도센서와, 중력방향에 대해 상기 수술도구가 기울어진 정도를 측정하는 제2각도센서를 더 포함한다.The manipulator further includes a first angle sensor that measures the degree to which the housing is tilted with respect to the direction of gravity, and a second angle sensor that measures the degree to which the surgical tool is tilted with respect to the direction of gravity.
상기 제1각도센서는, 상기 제1작동부 및 제2작동부의 상측에 설치되며 상기 제2각도센서는, 상기 제3작동부와 인접하게 설치되어 상기 제3작동부와 동시에 구동된다. The first angle sensor is installed above the first and second operating units, and the second angle sensor is installed adjacent to the third operating unit and driven simultaneously with the third operating unit.
상기 수술도구를 통해 대상물로 레이저를 조사하며, 대상물로부터 반사된 레이저를 통해 대상물과 상기 수술도구 사이의 거리를 측정하는 광원부와, 대상물과 상기 매니퓰레이터를 촬영하는 촬영부와, 상기 광원부와 촬영부로부터 데이터를 수신하며, 전달받은 데이터에 기초하여 상기 제1 내지 제3작동부를 제어하는 제어부를 더 포함한다. A light source unit that irradiates a laser to an object through the surgical tool and measures the distance between the object and the surgical tool through a laser reflected from the object, a photographing unit that photographs the object and the manipulator, and It further includes a control unit that receives data and controls the first to third operating units based on the received data.
상기 제어부는, 상기 수술도구가 삽입되어야 하는 대상물의 삽입 목적지점을 기준으로, 상기 수술도구의 단부의 좌표를 산출한다. The control unit calculates the coordinates of the end of the surgical tool based on the insertion destination point of the object into which the surgical tool is to be inserted.
본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치에 따르면, 대상물과 수술도구의 단부와의 거리를 조정하는 제1,2모터를 구비한 제1,2작동부와, 제1,2작동부의 하측에 연결되고 수술도구를 하우징의 반경방향을 따라 이동시켜 대상물과 수술도구가 이루는 각도를 조정하는 제3모터를 구비한 제3작동부를 구비함으로써, 종래에 1자유도로 매니퓰레이터를 제어하던 것과 비교하였을 때 본 발명은 3자유도로 제어가 가능하며, 사용자의 손떨림에도 불구하고 정밀한 제어가 가능하고, 대상물과 수술도구의 단부와의 거리와 대상물과 수술도구의 각도를 목적하는 바에 맞게 최적으로 조절할 수 있다.According to the multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device according to the present invention, first and second operating units equipped with first and second motors that adjust the distance between the object and the end of the surgical tool are connected to the lower side of the first and second operating units. and a third operating unit including a third motor that moves the surgical tool along the radial direction of the housing to adjust the angle formed between the object and the surgical tool, compared to the conventional method of controlling the manipulator with one degree of freedom. It can be controlled with three degrees of freedom, and precise control is possible despite the user's hand tremor, and the distance between the end of the object and the surgical tool and the angle between the object and the surgical tool can be optimally adjusted to suit the purpose.
또한, 본 발명에 의하면, 매니퓰레이터를 사용자가 사용하고자 하는 경우 손에 쥘 수 있는 크기로 제작이 되어 사용자의 작업 편의성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the manipulator can be manufactured in a size that can be held in the hand when the user wants to use it, thereby improving the user's work convenience.
게다가, 본 발명에 의하면, 수술도구를 통해 대상물로 레이저를 조사하는 광원부와, 대상물과 매니퓰레이터를 촬영하는 촬영부로부터 데이터를 수신하여 제1,2,3모터를 제어하는 제어부를 통해, 수술도구의 대상물의 삽입 목적지점을 기준으로 수술도구의 단부의 좌표를 산출이 가능하며, 수술도구와 대상물의 이동되어야 하는 거리를 정확하게 파악을 가능하게 한다.In addition, according to the present invention, the surgical tool is operated through a light source unit that irradiates a laser to an object through a surgical tool and a control unit that receives data from an imaging unit that photographs the object and the manipulator and controls the first, second, and third motors. It is possible to calculate the coordinates of the end of the surgical tool based on the insertion destination point of the object, and it is possible to accurately determine the distance that the surgical tool and the object must be moved.
따라서 본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치에 따르면, 사용자의 손 떨림 현상을 발생을 줄이고 대상물과 수술도구의 단부와의 거리와 대상물과 수술도구의 각도를 자유롭게 조절하며, 수술도구가 대상물로부터 이동되어야 하는 거리를 정확하게 파악이 가능하여 작업 시 사용자에게 편의성을 제공한다. Therefore, according to the multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device according to the present invention, the user's hand tremor phenomenon is reduced, the distance between the end of the object and the surgical tool and the angle between the object and the surgical tool are freely adjusted, and the surgical tool moves from the object. It is possible to accurately determine the distance that should be made, providing convenience to the user when working.
도 1은 본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 매니퓰레이터를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 대상물의 삽입 목적지점을 기준으로, 수술도구의 단부의 좌표를 산출하는 형상을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing a multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the manipulator shown in FIG. 1.
Figure 3 is a diagram showing a shape for calculating the coordinates of the end of a surgical tool based on the insertion destination point of the object of Figure 1.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.
도 1 내지 도 3을 참고하면 본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치(100)는 매니퓰레이터(110), 수술도구(120), 제1작동부(130) 및 제2작동부(140), 제3작동부(150)를 포함한다.Referring to Figures 1 to 3, the multi-degree-of-freedom
상기 매니퓰레이터(110)는 대상물(114)로 물질(미도시)을 주입한다.The
여기서, 상기 대상물(114)과 상기 물질은 사람의 망막과 이에 주입하는 물질이 될 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.Here, the
그리고 상기 매니퓰레이터(110)는 상기 대상물(114)과 일정거리를 두고 배치가 되고 사용자가 손에 쥘 수 있는 크기로 제작이 되어 사용자의 작업 편의성을 향상시킬 수 있다.In addition, the
상기 수술도구(120)는 상기 매니퓰레이터(110)의 하우징(111) 내부에 이동가능하게 설치되며 상기 물질이 흡입되어 상기 대상물(114)로 주입되도록 한다. The
상기 제1,2작동부(130,140)는 상기 하우징(111)의 내부에 반경방향을 따라 배치되어 상기 수술도구(120)를 상기 하우징(111)의 축방향을 따라 이동시켜 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120)의 단부와의 거리와 각도를 조정한다. The first and
상기 제3작동부(150)는, 상기 제1,2작동부(130,140)의 하측에 연결되며 상기 대상물(114)로 물질을 주입하는 상기 수술도구(120)와 결합된다. The
여기서, 상기 제3작동부(150)는 상기 수술도구(120)를 상기 하우징(111)의 반경방향을 따라 이동시켜, 상기 수술도구(120)가 상기 대상물(114)로 이동되도록 하는 역할을 한다.Here, the
이하부터는 상기 하우징(111)에 배치되어 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120)의 단부와의 거리를 조정하는 상기 제1작동부(130) 및 상기 제2작동부(140)와, 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120)가 이루는 각도를 조정하도록 하는 상기 제3작동부(150)의 형상에 대해서 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the
상기 제1작동부(130)는, 상기 하우징(111) 내부에 배치되는 제1모터(131)와, 상기 제1모터(131)에 상기 하우징(111)의 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 제1이동부재(132)와, 상기 제1이동부재(132)의 하단에 회전 가능하게 설치되며, 하단이 상기 제3작동부(150)에 연결되는 제1링크부재(133)를 포함한다.The
상기 제2작동부(140)는, 제1모터(131)와 인접하게 배치되는 제2모터(141)와, 상기 제2모터(141)에 상기 하우징(111)의 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1이동부재(132)와 이격 배치되는 제2이동부재(142)와, 상기 제2이동부재(142)의 하단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1링크부재(133)와 이격 배치되고, 하단이 상기 제3작동부(150)에 연결되는 제2링크부재(143)를 포함한다.The
그리고 상기 제1,2작동부(130,140)의 하측에 연결되는 상기 제3작동부(150)는, 상기 수술도구(120)의 하단에 연결되는 제3모터(151)와, 상기 제1,2링크부재(133,143)의 하단이 양 단부에 각각 회전 가능하게 설치되며, 상기 제3모터(151)가 이동 가능하게 설치되는 지지부재(152)를 포함한다.And the
이때 상기 제1,2이동부재(132,142)와 상기 지지부재(152)는 도면에 도시된 바와 같이 직육면체 막대 형상으로 구비될 수 있고 상기 제1,2,3모터(131,141,151)는 선형모터, 회전 모터 중 어느 하나로 구비될 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아님은 물론이다.At this time, the first and second moving
부가적으로 상기 제1,2작동부(130,140)의 상측과 상기 제3작동부(150)와 결합되어 상기 매니퓰레이터(110)의 상기 하우징(111)내부에 중력방향에 대해 상기 하우징(111)의 기울어진 정도를 측정하도록 제1각도센서(112)와 제2각도센서(113)를 더 포함한다. Additionally, the upper side of the first and
즉, 이와 같이 상기 제1작동부(130)와 상기 제2작동부(140) 및 상기 제3작동부(150)에 상기 제1모터(131) 내지 상기 제3모터(151)가 사용되기에 3자유도로 제어가 가능하여 사용자가 사용 시에 손떨림에도 불구하고 정밀한 제어가 가능하다. 또한, 상기 매니퓰레이터(110)의 상기 하우징(111)내부에 상기 제1,2각도센서(112,113)를 통해 상기 하우징(111)내부에 중력방향에 대해 상기 하우징(111)의 기울어진 정도가 측정되기에 상기 매니퓰레이터(110)에서 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120)의 단부와의 알맞은 거리와 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120)의 각도를 목적하는 바에 맞게 최적으로 조절하도록 한다. That is, since the
따라서 사용자가 상기 매니퓰레이터(110)로부터 상기 대상물(114)에 물질을 주입하고자 하는 경우 정밀한 작업을 가능하게 한다. Therefore, when a user wants to inject a substance into the
한편, 본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치(100)는 상기 수술도구(120)와 상기 대상물(114)의 알맞은 거리를 조정하기 위한 광원부(160), 촬영부(170), 제어부(180)를 더 포함한다. Meanwhile, the multi-degree-of-freedom
상기 광원부(160)는 상기 수술도구(120)를 통해 상기 대상물(114)로 레이저를 조사하며, 상기 대상물(114)로부터 반사된 상기 레이저를 통해 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120) 사이의 거리를 측정한다.The
여기서, 상기 광원부(160)의 레이저는 1060nm 이상 1310nm이하의 Swept source를 사용한다. Here, the laser of the
상기 촬영부(170)는 상기 대상물(114)과 상기 매니퓰레이터(110)를 촬영한다.The photographing
상기 제어부(180)는 상기 광원부(160)와 상기 촬영부(170)로부터 데이터를 수신하며, 전달받은 데이터에 기초하여 상기 제3작동부(150)를 제어한다.The
여기서, 상기 제어부(180)는 상기 수술도구(120)가 삽입되어야 하는 상기 대상물(114)의 삽입 목적지점을 기준으로, 상기 수술도구(120)의 단부의 좌표(T)를 산출한다.Here, the
도 3에서는 상기 제어부(180)가 상기 수술도구(120)의 단부의 좌표(T)를 산출하는 과정에 대해 도시하고 있다.Figure 3 shows the process by which the
먼저 도 3의 (a)를 참조하면, 상기 제어부(180)는, 상기 대상물(114)에 대한 상기 수술도구(120)의 삽입 목적지점, 즉 원점(O)에 대해 수직을 이루는 Z축이 상기 매니퓰레이터(110)의 내부 부품들과 만나는 지점, 상기 제2이동부재(142)와 상기 제2링크부재(143)가 만나는 지점(D), 상기 제2링크부재(143)와 상기 지지부재(152)가 만나는 지점, 상기 D 지점에서 상기 하우징(110)의 중심축으로 수선을 그었을 때의 수선의 발(Foot of Perpendicular)을 이어서, 상기 매니퓰레이터(110)의 내부에 가상의 다각형을 형성한다.First, referring to (a) of FIG. 3, the
다음으로 도 3의 (b)를 참조하면, 상기 제어부(180)는, 상기 제1각도센서(112)에 의해 측정되는 값과, 상기 제2각도센서(113)에 의해 측정되는 값을 이용하여 값을 산출한다.Next, referring to (b) of FIG. 3, the
이후 도 3의 (c),(d)를 참조하면, 상기 제어부(180)는, 상기 촬영부(170)가 촬영한 데이터에 기초하여 새롭게 설정된 원점(D’)를 기준으로 상기 D 지점의 좌표를 산출한다. 그리고 상기 제어부(180)는, 상기 D 지점의 좌표를 이용하여 상기 수술도구(120)의 단부의 좌표(T)를 산출한다.Next, referring to (c) and (d) of FIGS. 3, the
상기와 같이 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 다자유도 초정밀 조작장치(100)는 3자유도로 제어가 가능하여 사용자가 사용 시에 손떨림에도 불구하고 정밀한 제어를 가능하게 하여 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120)의 단부와의 거리와 상기 대상물(114)과 상기 수술도구(120)의 각도를 목적하는 바에 맞게 최적으로 조절하도록 하고 상기 수술도구(120)가 상기 대상물(114)로부터 이동되어야 하는 거리를 정확하게 파악이 가능하여 사용자에게 편의성을 제공한다. As described above, the multi-degree-of-freedom
100 : 다자유도 초정밀 조작장치 110 : 매니퓰레이터
111 : 하우징 112 : 제1각도센서
113 : 제2각도센서 114 : 대상물
120 : 수술도구 130 : 제1작동부
131 : 제1모터 132 : 제1이동부재
133 : 제1링크부재 140 : 제2작동부
141 : 제2모터 142 : 제2이동부재
143 : 제2링크부재 150 : 제3작동부 151 : 제3모터 152 : 지지부재
160 : 광원부 170 : 촬영부
180 : 제어부 100: Multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device 110: Manipulator
111: Housing 112: First angle sensor
113: second angle sensor 114: object
120: surgical tool 130: first operating unit
131: first motor 132: first moving member
133: first link member 140: second operating unit
141: second motor 142: second moving member
143: second link member 150: third operating unit 151: third motor 152: support member
160: light source unit 170: photography unit
180: control unit
Claims (8)
상기 매니퓰레이터는,
하우징과,
상기 하우징의 내부에 수용되는 제1작동부 및 제2작동부와,
상기 제1작동부 및 제2작동부의 하측에 회전 가능하게 연결되는 제3작동부와,
상기 제3작동부의 하부에 연결되며, 대상물로 인접되는 수술도구를 포함하되,
상기 제1작동부와 제2작동부는, 상기 수술도구를 상기 하우징의 축방향을 따라 이동시켜, 대상물과 상기 수술도구의 단부와의 거리와 각도를 조정하며,
상기 제3작동부는, 상기 수술도구를 상기 하우징의 반경방향을 따라 이동시켜, 상기 수술도구가 대상물로 이동되도록 하는 다자유도 초정밀 조작장치.Including a manipulator that assists in microsurgical procedures,
The manipulator is,
housing,
A first operating unit and a second operating unit accommodated inside the housing,
A third operating unit rotatably connected to the lower side of the first and second operating units,
It is connected to the lower part of the third operating unit and includes a surgical tool adjacent to the object,
The first operating unit and the second operating unit move the surgical tool along the axial direction of the housing to adjust the distance and angle between the object and the end of the surgical tool,
The third operating unit is a multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device that moves the surgical tool along the radial direction of the housing to move the surgical tool to the object.
상기 제1작동부와 제2작동부는, 상기 하우징의 반경방향을 따라 배치되는 다자유도 초정밀 조작장치. In claim 1,
A multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device wherein the first operating unit and the second operating unit are disposed along a radial direction of the housing.
상기 제1작동부는,
제1모터와,
상기 제1모터에 상기 하우징의 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 제1이동부재와,
상기 제1이동부재의 하단에 회전 가능하게 설치되며, 하단이 상기 제3작동부에 연결되는 제1링크부재를 포함하며,
상기 제2작동부는,
제1모터와 인접하게 배치되는 제2모터와,
상기 제2모터에 상기 하우징의 축방향을 따라 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1이동부재와 이격 배치되는 제2이동부재와,
상기 제2이동부재의 하단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1링크부재와 이격 배치되고, 하단이 상기 제3작동부에 연결되는 제2링크부재를 포함하는 다자유도 초정밀 조작장치. In claim 1,
The first operating unit,
A first motor,
A first moving member installed on the first motor to be movable along the axial direction of the housing,
It is rotatably installed at the lower end of the first moving member and includes a first link member whose lower end is connected to the third operating unit,
The second operating unit,
a second motor disposed adjacent to the first motor,
a second moving member that is installed on the second motor to be movable along the axial direction of the housing and is spaced apart from the first moving member;
A multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device comprising a second link member rotatably installed at a lower end of the second moving member, spaced apart from the first link member, and a lower end connected to the third operation unit.
상기 제3작동부는,
상기 수술도구가 하단에 연결되는 제3모터와,
상기 제1링크부재 및 제2링크부재의 하단이 양 단부에 각각 회전 가능하게 설치되며, 상기 제3모터가 이동 가능하게 설치되는 지지부재를 포함하는 다자유도 초정밀 조작장치. In claim 3,
The third operating unit,
A third motor connected to the bottom of the surgical tool,
A multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device including a support member on which lower ends of the first link member and the second link member are rotatably installed at each end, and the third motor is movably installed.
상기 매니퓰레이터는,
중력방향에 대해 상기 하우징이 기울어진 정도를 측정하는 제1각도센서와,
중력방향에 대해 상기 수술도구가 기울어진 정도를 측정하는 제2각도센서를 더 포함하는 다자유도 초정밀 조작장치. In claim 1,
The manipulator is,
A first angle sensor that measures the degree to which the housing is tilted with respect to the direction of gravity;
A multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device further comprising a second angle sensor that measures the degree to which the surgical tool is tilted with respect to the direction of gravity.
상기 제1각도센서는, 상기 제1작동부 및 제2작동부의 상측에 설치되며,
상기 제2각도센서는, 상기 제3작동부와 인접하게 설치되어 상기 제3작동부와 동시에 구동되는 다자유도 초정밀 조작장치. In claim 5,
The first angle sensor is installed above the first and second operating units,
The second angle sensor is installed adjacent to the third operation unit and driven simultaneously with the third operation unit.
상기 수술도구를 통해 대상물로 레이저를 조사하며, 대상물로부터 반사된 레이저를 통해 대상물과 상기 수술도구 단부 사이의 거리를 측정하는 광원부와,
대상물과 상기 매니퓰레이터를 촬영하는 촬영부와,
상기 광원부와 촬영부로부터 데이터를 수신하며, 전달받은 데이터에 기초하여 상기 제1 내지 제3작동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 다자유도 초정밀 조작장치. In claim 1,
A light source unit that irradiates a laser beam to an object through the surgical tool and measures the distance between the object and an end of the surgical tool using a laser reflected from the object;
a photographing unit for photographing an object and the manipulator;
A multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device further comprising a control unit that receives data from the light source unit and the imaging unit and controls the first to third operation units based on the received data.
상기 제어부는, 상기 수술도구가 삽입되어야 하는 대상물의 삽입 목적지점을 기준으로, 상기 수술도구의 단부의 좌표를 산출하는 다자유도 초정밀 조작장치. In claim 7,
The control unit is a multi-degree-of-freedom ultra-precision manipulation device that calculates the coordinates of the end of the surgical tool based on the insertion destination point of the object into which the surgical tool is to be inserted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210055782A KR102576237B1 (en) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | Multi-degree of freedom ultra-precision operation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210055782A KR102576237B1 (en) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | Multi-degree of freedom ultra-precision operation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220148563A KR20220148563A (en) | 2022-11-07 |
| KR102576237B1 true KR102576237B1 (en) | 2023-09-11 |
Family
ID=84043639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210055782A Active KR102576237B1 (en) | 2021-04-29 | 2021-04-29 | Multi-degree of freedom ultra-precision operation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102576237B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101229068B1 (en) | 2010-08-27 | 2013-02-04 | 이동하 | Transplantation installation of hair |
| KR102099143B1 (en) | 2011-11-04 | 2020-04-10 | 더 존스 홉킨스 유니버시티 | Steady hand micromanipulation robot |
| KR102178977B1 (en) | 2018-11-23 | 2020-11-16 | 재단법인대구경북과학기술원 | Smart injector system with acute angle injection for ultra-precise surgery |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102076907B1 (en) | 2018-04-12 | 2020-02-12 | 한국기계연구원 | Robot manipulator |
| KR102277148B1 (en) * | 2019-06-21 | 2021-07-14 | 한국과학기술원 | Eye surgery apparatus and method for controlling the same |
-
2021
- 2021-04-29 KR KR1020210055782A patent/KR102576237B1/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101229068B1 (en) | 2010-08-27 | 2013-02-04 | 이동하 | Transplantation installation of hair |
| KR102099143B1 (en) | 2011-11-04 | 2020-04-10 | 더 존스 홉킨스 유니버시티 | Steady hand micromanipulation robot |
| KR102178977B1 (en) | 2018-11-23 | 2020-11-16 | 재단법인대구경북과학기술원 | Smart injector system with acute angle injection for ultra-precise surgery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220148563A (en) | 2022-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Charreyron et al. | A magnetically navigated microcannula for subretinal injections | |
| Zhou et al. | Towards robotic-assisted subretinal injection: A hybrid parallel–serial robot system design and preliminary evaluation | |
| KR102484188B1 (en) | System and method of controlling a robotic system for manipulating anatomy of a patient during a surgical procedure | |
| US9615972B2 (en) | Ophthalmic laser surgery apparatus, and eyeball fixing portion movement unit and eyeball fixing unit used in the same | |
| KR101631720B1 (en) | Systems and methods for 3d previewing | |
| US20130123759A1 (en) | Surface tracking and motion compensating surgical tool system | |
| JP2015534845A (en) | System and method for underactuated control of insertion path of asymmetric tip needle | |
| US12396810B2 (en) | System and method for automated image-guided robotic intraocular surgery | |
| US9907696B2 (en) | Fiber optic distal sensor controlled micro-manipulation systems and methods | |
| CN116172789A (en) | System for short pulse laser ophthalmic surgery | |
| JP6549584B2 (en) | Two-dimensional forward scanning probe | |
| KR102865694B1 (en) | Medical devices for eye surgery | |
| Gerber et al. | Automated retinal vein cannulation on silicone phantoms using optical-coherence-tomography-guided robotic manipulations | |
| Mach et al. | OCT-guided robotic subretinal needle injections: A deep learning-based registration approach | |
| KR102576237B1 (en) | Multi-degree of freedom ultra-precision operation device | |
| KR102178977B1 (en) | Smart injector system with acute angle injection for ultra-precise surgery | |
| KR102277148B1 (en) | Eye surgery apparatus and method for controlling the same | |
| CN111683618B (en) | System and method for combined femtosecond laser-phacoemulsification surgery | |
| JP7752164B2 (en) | Optical coherence tomography-guided robotic ophthalmic procedures | |
| Cornelissen et al. | Towards real-time estimation of a spherical eye model based on a single fiber OCT | |
| KR200487320Y1 (en) | Operating medical navigation system with the tiltable head part | |
| Gerber | Optical coherence tomography–guided robotic system for automated retinal microsurgery | |
| KR102548485B1 (en) | Ultra-precision operation device and Control method therof | |
| Huang et al. | Motion-compensated hand-held common-path Fourier-domain optical coherence tomography probe for image-guided intervention | |
| JPWO2023281372A5 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20210429 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20230227 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20230830 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20230904 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20230905 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |