KR20140112601A

KR20140112601A - 내시경 수술기구

Info

Publication number: KR20140112601A
Application number: KR1020130025637A
Authority: KR
Inventors: 최병준; 김용재; 김정훈; 노경식; 노세곤; 이연백; 이종원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-24
Also published as: US20140257336A1; US10390687B2

Abstract

본 발명은 내시경 모듈에 구비된 카메라의 위치를 다양하게 가변시켜, 수술부위의 영상을 정확하게 얻을 수 있는 내시경 수술장치에 관한 것이다. 다수의 관절을 구비하는 내시경 모듈내시경을 통해 최대한 넓고 다양한 각도의 영상을 제공받을 수 있으므로 수술시 시술 부위의 시야를 정확하게 확보할 수 있다.

Description

내시경 수술기구{Endoscopic surgical instrument}

본 발명은 절개 부위를 최소화하고, 수술시 인체 내 시야 확보를 위해 다양한 관절을 가진 내시경 모듈을 틸팅시켜 수술 부위의 정확한 영상을 얻을 수 있는 내시경 수술기구에 관한 것이다.

일반적으로 환자 치료를 위한 기존의 개복 절개 수술은 피부를 절개하여 해당 부위를 수술하는 방법이다. 개복 절개 수술은 시야 확보가 용이하지만, 절개 부위가 크고 수술시 발생하는 출혈량이 많아 수술 이후 환자의 회복이 더디고, 수술 후 큰 흉터가 남게 된다. 이러한 개복 절개 수술의 단점을 보완한 수술법이 복강경 수술이다. 복강경 수술법은, 피부에 작은 구멍을 다수 개 내고 구멍 안으로 내시경과 각종 수술 도구들을 인체 내로 넣고 시행하는 수술법이다. 수술 후 흉터의 크기가 작고 환자의 회복이 빠르다는 점에서 개복 절개 수술에 비해 유리하다.

최근에는 배꼽 등의 부위에 존재하는 하나의 구멍을 통해 수술 도구와 내시경을 몸속에 넣어 수술을 하는 싱글 포트 수술(single port laparoscopiv surgery)이 시도되고 있다. 싱글 포트 수술은, 시술을 위해 필요한 절개 부위가 적고 시술시 출혈량이 개복 절개 수술 등에 비해 현저히 작으며 수술 후 환자의 회복 기간이 빠르고 외부로 드러나는 흉터가 작거나 거의 없다는 장점이 있어, 최근 그 시술 건수가 현저히 증가하고 있다.

싱글 포트 수술을 시행할 때에는, 최소한의 신체 절개를 통해 수술 부위의 시야를 확보하기 위해 특별히 고안된 내시경 장치를 사용하게 된다. 내시경 장치는 환자의 신체 내부에 대한 시야가 직접 확보되지 않는 싱글 포트 수술을 위한 의료용 영상 장치이다. 싱글 포트 수술을 하는 사람은 이러한 내시경 장치를 통해 확보된 시술 부위의 영상을 보면서 수술을 수행하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수술기구 모듈과 삼각 대형을 이루고 다수의 관절을 가진 내시경 모듈을 틸팅시켜 다양한 위치에서 다양한 각도의 수술 부위의 영상을 획득하여 정확한 수술이 가능하도록 하는 내시경 수술 기구를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술기구는, 수술 기구부가 구비되는 두 개의 수술기구 모듈; 및 상기 두 개의 수술기구 모듈과 삼각 대형을 이루도록 배치되고, 다양한 각도에서 상기 수술기구 모듈의 동작을 촬영할 수 있도록 다수의 조인트가 구비된 내시경 모듈;을 포함하고, 상기 다수의 조인트는, 기어의 톱니가 맞물려 회전하는 롤링 조인트의 형태로 구비되어 큰 회전각이 확보된다.

상기 내시경 모듈은, 카메라가 장착되는 헤드부; 및 상기 헤드부와 연결되는 암부;를 포함하고, 상기 암부는 연결부를 통해 구동부와 연결된다.

상기 헤드부는, 톱니가 형성된 제1기어부 및 일측에 톱니가 형성된 제2기어부를 포함하고, 상기 헤드부가 좌우 방향으로 회전하면, 상기 1기어부에 형성된 톱니와 상기 제2기어부에 형성된 톱니가 서로 맞물려 움직인다.

상기 제1기어부 및 상기 제2기어부에는 와이어 장착부가 구비되고, 상기 와이어 장착부에는 구동부와 연결된 와이어가 감긴다.

상기 와이어 장착부는, 상기 제1기어부 및 상기 제2기어부의 좌측에 구비되는 제1와이어 장착부 및 상기 제1기어부 및 상기 제2기어부의 우측에 구비되는 제2와이어 장착부를 포함한다.

상기 제1와이어 장착부에는 제1와이어가 감기고, 상기 제2와이어 장착부에는 제2와이어가 감기고, 상기 구동부에 의해 상기 제1와이어 또는 상기 제2와이어 중 어느 하나는 단축되면 다른 하나는 연장되고, 상기 헤드부는 단축되는 어느 하나의 와이어가 위치한 방향으로 회전한다.

상기 제2기어부의 타측에는 톱니가 형성되고, 상기 제2기어부의 일측에 형성된 톱니가 연장된 방향과 직각을 상기 제2기어부의 타측에 형성된 톱니가 연장된 방향은 직각을 이룬다.

상기 암부에는 제3기어부가 구비되고, 상기 제3기어부의 일측에는 상기 제2기어부의 타측에 형성된 톱니에 대응되는 톱니가 형성된다.

상기 헤드부가 상하 방향으로 틸팅되면, 상기 제2기어부의 타측에 형성된 톱니와 상기 제3기어부의 일측에 형성된 톱니가 서로 맞물려 회전된다.

상기 제2기어부의 타측 및 상기 제3기어부의 일측에는 와이어 장착부가 형성되고, 상기 와이어 장착부에는 구동부와 연결된 와이어가 감긴다.

상기 와이어 장착부는, 상기 제2기어부 및 상기 제3기어부의 상부에 각각 구비되는 제3와이어 장착부 및 상기 제2기어부 및 상기 제3기어부의 하부에 각각 구비되는 제4와이어 장착부를 포함한다.

상기 제3와이어 장착부에는 제3와이어가 감기고, 상기 제4와이어 장착부에는 제4와이어가 감기고, 구동부에 의해 상기 제3와이어 또는 상기 제4와이어 중 어느 하나가 단축되고 다른 하나가 연장되면 상기 헤드부는 단축되는 방향으로 회전하여 틸팅된다.

상기 제3기어부의 타측에는 톱니가 형성되고, 상기 연결부에는 상기 제3기어부의 타측에 형성된 톱니에 대응되는 톱니가 형성되고, 상기 암부가 상하 방향으로 틸팅되면 상기 제3기어부의 톱니와 상기 연결부의 톱니가 서로 맞물려 회전한다.

상기 제3기어부 및 상기 연결부에는 상측 및 하측에 각각 와이어 장착부가 구비되고, 상기 각각의 와이어 장착부에는 구동부와 연결된 와이어가 감기고, 상기 와이어들 중 어느 하나가 단축되면 다른 하나는 연장되고, 상기 암부는 단축되는 와이어가 위치한 방향으로 회전하여 틸팅된다.

상기 헤드부 또는 상기 암부의 틸팅 방향 또는 틸팅 각도는 상기 제2기어부, 상기 제3기어부 또는 상기 연결부에 형성되어 서로 맞물리는 톱니가 연장된 방향 또는 길이에 따라 가변될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술기구는, 인체 내에 인입되어 수술을 수행하는 수술기구 모듈; 및 다수의 조인트를 구비하고, 상기 다수의 조인트에 구비된 와이어가 구동부와 연결되어 단축 또는 연장됨으로써 틸팅가능하게 구비되는 내시경 모듈;을 포함하고, 상기 내시경 모듈은, 카메라가 장착되는 헤드부; 및 상기 헤드부 및 구동부와 연결된 연결부와 틸팅가능하게 연결되는 암부;를 포함한다,

상기 헤드부에는, 제1기어부 및 링크에 의해 상기 제1기어부와 연결되는 제2기어부가 구비되고, 상기 헤드부가 좌측 또는 우측으로 회전하면 상기 제1기어부에 형성된 톱니와 상기 제2기어부의 일측에 형성된 톱니가 서로 맞물려 움직인다.

상기 제2기어부의 타측에는 톱니가 형성되고, 상기 암부의 일측에는 상기 제2기어부에 형성된 톱니와 서로 맞물리는 톱니가 형성되어, 상기 헤드부가 상기 암부에 대해 상하 방향으로 틸팅되면 상기 제2기어부 타측의 톱니와 상기 암부 일측의 톱니가 서로 맞물려 움직인다.

상기 연결부에는 톱니가 형성되고 상기 암부의 타측에는 상기 연결부의 톱니와 맞물리는 톱니가 형성되어, 상기 암부가 상기 연결부에 대해 틸팅되면, 상기 연결부의 톱니와 상기 암부의 톱니가 서로 맞물려 움직인다.

상기 수술기구 모듈은 두 개가 구비되고, 상기 내시경 모듈은 상기 수술기구 모듈과 삼각형 형태의 대형을 이루고, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 틸팅가능하도록 구비되어 상기 수술기구 모듈의 동작을 다양한 위치에서 촬영할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 조인트가 구비된 내시경 모듈을 통해 다양한 위치에서 시술 부위의 영상을 정확하게 제공받을 수 있으므로 시술 부위의 상태를 정확히 파악된 상태에서 적절한 수술이 실시될 수 있도록 한다. 또한 다수의 조인트는 롤링 조인트의 형태로 구비됨으로써 틸팅 각도를 크게 확보할 수 있으므로 수술 부위의 영상을 더욱 용이하게 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술기구를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 상세구조를 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 제1조인트를 도시한 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 제2조인트를 도시한 분해사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈이 틸팅된 모습을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 헤드부가 회전하는 모습을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술기구에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술유닛을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 수술용 로봇(1)은 베이스(2), 지지부(3) 및 내시경 수술기구 유닛(4)을 포함한다. 베이스(2)는 지지부(3)를 지지하고, 내시경 수술기구 유닛(4)은 지지부(3)에 장착된다. 내시경 수술기구 유닛(4)은 지지부(3)에 장착되어 바닥면으로부터 일정 거리를 두도록 함으로써 수술대에 누운 환자에 의료시술을 용이하게 할 수 있다.

내시경 수술기구 유닛(4)은 구동부(10), 연결부(20) 및 내시경 수술기구(30)를 포함한다. 구동부(10)는 지지부(3)에 장착될 수 있다. 내시경 수술기구(30)는 인체 내부로 인입되어 의료시술을 할 수 있다. 연결부(20)는 내시경 수술기구(30)와 구동부(10)를 연결한다. 내시경 수술기구(30)는 연결부(20)를 통해 구동부(10)로부터 구동력을 전달받아 동작할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술기구의 일부를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 수술기구(30)는 내시경 모듈(31) 및 수술기구 모듈(32)을 포함한다. 내시경 수술기구(30)는 연결부(20)의 일단부에 구비되어 수술시 인체 내부로 인입될 수 있다. 수술기구 모듈(32)은 두 개가 구비될 수 있다.

내시경 모듈(31)의 단부 및 두 개의 수술기구 모듈(32)의 단부는 삼각형의 꼭지점에 대응되는 위치에 각각 배치될 수 있다. 즉, 두 개의 수술기구 모듈(32)과 내시경 모듈(31)은 삼각 대형을 이룰 수 있다. 예를 들어, 내시경 모듈(31)이 상부에 위치하고 두 개의 수술기구 모듈(32)이 하부에 나란히 위치되도록 배치되면, 내시경 모듈(31)에 구비된 카메라(40)는 두 개의 수술기구 모듈(32)이 동작하는 모습을 관망하면서 촬영할 수 있도록 구비될 수 있다.

내시경 모듈(31)은 카메라(40)가 장착되는 헤드부(310) 및 암부(311)를 포함한다. 헤드부(310)에는, 카메라(40)가 다른 위치를 촬영할 수 있도록 내시경 모듈(31)이 벤딩될 수 있게 하는 제1조인트(312)가 구비될 수 있다. 헤드부(310)와 암부(311)는 제2조인트(313)에 의해 벤딩가능하게 연결될 수 있다. 제2조인트(313)에 의해 헤드부(310)가 동작되어 카메라의 시야가 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1조인트(312)는 헤드부(310)가 좌우 양방향으로 틸팅될 수 있도록 구비될 수 있고, 제2조인트(313)는 헤드부(310)가 상하 방향으로 틸팅될 수 있도록 구비될 수 있다. 내시경 모듈(31)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.

내시경 모듈(31) 및 수술기구 모듈(32)은 조인트을 구비할 수 있다. 내시경 모듈(31)과 수술기구 모듈(32)은 조인트을 중심으로 벤딩되어 수술하기 용이하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 수술기구 모듈(320)은 제1암(321), 제2암(322) 및 수술기구부(320)를 포함할 수 있다. 제1암(321)과 수술기구부(320) 사이에는 제1조인트부(325)가 구비되고, 제1암(321)과 제2암(322) 사이에는 제2조인트부(324)가 구비될 수 있다. 제1암(321)과 수술기구부(320)는 제1조인트부(325)를 중심으로 벤딩될 수 있다.

상세히, 제1암(321)의 단부에는 톱니 모양의 기어부가 형성되고, 수술기구부(320)의 일단부에는 상기 제1암(321)에 형성된 기어부에 대응되는 톱니가 형성된 기어부가 구비되어, 제1암(321)에 형성된 기어부와 수술기구부(320)에 형성된 기어부가 서로 맞물려 회전함으로써 제1암(321) 또는 수술기구부(320)가 벤딩될 수 있다. 상기 제1암(321)과 수술기구부(320)의 경우와 유사하게 제1암(321)과 제2암(322)은 제2조인트부(324)를 중심으로 벤딩될 수 있다. 제2암(322)은 제3조인트부(323)에 의해 연결부(20)에 연결될 수 있다. 제2암(322)은, 제1암(321)과 수술기구부(320)의 경우와 유사하게, 제3조인트부(323)에 구비된 기어부의 회전에 의해 벤딩될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 상세구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 제1조인트를 도시한 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 제2조인트를 도시한 분해사시도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈(31)은 헤드부(310) 및 암부(311)를 포함한다. 헤드부(310)는 암부(311)의 일측과 연결되고, 암부(311)의 타측은 연결부(20)와 연결될 수 있다. 헤드부(310)에는 제1조인트(312)가 구비되어 좌우 양쪽으로 틸팅가능하게 구비될 수 있다. 헤드부(310)와 암부(311)는 제2조인트(313)에 의해 헤드부(310)가 상하 방향으로 움직일 수 있도록 틸팅가능하게 연결될 수 있다. 암부(311)와 연결부(20)는 제3조인트(314)에 의해 암부(311)가 상하 방향으로 움직일 수 있도록 틸팅가능하게 연결될 수 있다.

헤드부(310)는 카메라(40), 카메라(40)와 연결된 회로부(401) 및 회로부(401)를 커버하는 케이스(400)를 포함한다. 카메라(40)는 케이스(400)의 전방에 장착될 수 있다. 회로부(401)는 제1조인트(312)를 구성하는 제1기어부(41)에 연결될 수 있다. 회로부(401)가 제1기어부(41)에 연결됨으로써 회로부(401), 케이스(400) 및 카메라(40)가 제1기어부(41)와 함께 회전할 수 있다.

헤드부(310)는 제1조인트(312)에 의해 암부(311)와 연결될 수 있다. 제1조인트(312)는 제1기어부(41), 제2기어부(42) 및 제1링크(43)를 포함한다. 제1기어부(41)와 제2기어부(42)는 제1링크(43)에 의해 연결될 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1기어부(41)의 일측에는 다수의 톱니(410)가 형성될 수 있다. 제2기어부(42)의 일측에는 제1기어부(41)의 톱니(410)에 대응되는 다수의 톱니(421)가 형성될 수 있다. 제1기어부(41)의 톱니(410)와 제2기어부(42)의 톱니(411)는 서로 맞물려 회전할 수 있도록 구비된다.

제1기어부(41)에는 체결공(411)이 구비될 수 있다. 제2기어부(42)에는 체결공(422)이 구비될 수 있다. 제1링크(43)에는 제1체결공(431) 및 제2체결공(432)이 형성될 수 있다. 제1기어부(41)와 제1링크(43)는 체결공(411)과 제1체결공(431)을 관통하는 체결부재에 의해 결합될 수 있고, 제2기어부(42)와 제1링크(43)는 체결공(422)과 제2체결공(432)을 관통하는 체결부재에 의해 결합될 수 있다. 이때, 제1기어부(41)와 제2기어부(42)는, 톱니가 맞물려 회전할 수 있도록 제1링크(43)와 결합될 수 있다.

제1기어부(41) 및 제2기어부(42)에는 제1와이어 장착부(44,44')가 각각 구비될 수 있다. 제1와이어 장착부(44,44')에는 와이어(50)가 감길 수 있다. 제1와이어 장착부(44,44')에 감긴 와이어(50)는 연결부(20)를 통해 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)와 연결될 수 있다. 와이어(50)는 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)의 회전에 의해 연장 또는 단축될 수 있다.

제1기어부(41) 및 제2기어부(42)에는 제2와이어 장착부(45,45')가 각각 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1와이어 장착부(44,44')는 제1기어부(41) 및 제2기어부(42)가 좌측에 구비되면, 제2와이어장착부(45,45')는 제1기어부(41) 및 제2기어부(42)의 우측에 구비될 수 있다. 제2와이어 장착부(45,45')에는 와이어(51)가 감길 수 있다. 제2와이어 장착부(45,45')에 감긴 와이어(51)는 연결부(20)를 통해 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)와 연결될 수 있다. 와이어(51)는 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)의 회전에 의해 단축 또는 연장될 수 있다.

구동부(10)의 모터가 회전하여 제1와이어(50)가 연장되면, 제2와이어(51)는 단축될 수 있고, 제2와이어(50)가 단축되면 제2와이어(51)는 연장될 수 있도록 구비될 수 있다. 제1와이어(50) 및 제2와이어(50)가 연장 또는 수축됨으로써 제1기어부(41)와 제2기어부(42)의 톱니가 서로 맞물려 회전할 수 있다. 이로써 헤드부(310)가 좌우 방향으로 회전할 수 있다.

예를 들어, 제1와이어(50)가 연장되고 제2와이어(51)가 단축되면, 헤드부(310)는 단축되는 제2와이어(51)가 위치한 우측 방향으로 회전할 수 있다. 제1와이어(50)가 단축되고 제2와이어(51)가 연장되면, 헤드부(310)는 단축되는 제1와이어(50)가 위치한 좌측 방향으로 회전할 수 있다.

한편, 상기 제1와이어(50)는 제1와이어 장착부(44,44')에 다수 회 감김으로써 감속기의 기능을 수행할 수 있다. 유사하게, 제2와이어(51)는 제2와이어 장착부(45,45')에 다수 회 감김으로써 감속기의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1와이어(50)가 제1와이어 장착부(44,44')에 다수 회 감기면 구동부의 구동력이 증폭되어 제1조인트(312)에 전달될 수 있다. 또한 구동부의 구동력은 다수 회 감긴 제2와이어(51)에 의해서 증폭되어 제1조인트(312)에 전달될 수 있다.

도 7을 참조하면, 제2기어부(42)의 타측에는 톱니(424)가 형성될 수 있다. 암부(311)를 형성하는 제3기어부(46)에는 제2기어부(42)의 타측에 형성된 톱니(424)에 대응되는 톱니(460)가 형성될 수 있다. 제2기어부(42)의 일측에 형성된 톱니(421) 형성부가 연장된 방향과 제2기어부(42)의 타측에 형성된 톱니(424) 형성부가 연장된 방향은 직각을 이룰 수 있다. 일례로 제2기어부(42)의 일측에 형성된 톱니(421)와 제1기어부(41)의 톱니(410)가 맞물려 회전하면 헤드부(310)가 좌우 측방으로 회전할 수 있고, 제2기어부(42)의 타측에 형성된 톱니(424)와 암부(311)를 형성하는 제3기어부(46)의 톱니(460)와 맞물려 회전하면 헤드부(310)가 상하 방향으로 회전할 수 있다.

제2기어부(42)의 타측에는 체결공(423)이 구비될 수 있다. 제3기어부(46)에는 체결공(461)이 구비될 수 있다. 제2링크(47)에는 제2기어부(42)에 형성된 체결고(423)에 삽입될 수 있는 회전축(470) 및 제3기어부(46)에 형성된 체결공(461)에 삽입될 수 있는 회전축(471)이 형성될 수 있다. 제2링크(47)에 형성된 회전축(470)은 제2기어부(42)의 체결공(423)에 삽입되고, 회전축(471)은 제3기어부(46)의 체결공(461)에 삽입될 수 있다. 이로써 제2링크(47)에 의해 제2기어부(42)와 제3기어부(46)가 연결될 수 있다. 이때 제2기어부(42)의 톱니(424)와 제3기어부(46)의 톱니(460)는 서로 맞물려 회전할 수 있도록 구비될 수 있다.

제2기어부(42) 및 제3기어부(46)에는 제3와이어 장착부(48,48')가 각각 구비될 수 있다. 제3와이어 장착부(48,48')에는 제3와이어(52)가 감길 수 있다. 제3와이어(48,48')에 감긴 제3와이어(52)는 연결부(20)를 통해 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)와 연결될 수 있다. 제3와이어(52)는 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)의 회전에 의해 연장 또는 단축될 수 있다.

제2기어부(42) 및 제3기어부(46)에는 제4와이어 장착부(49,49')가 각각 더 구비될 수 있다. 제3와이어 장착부(48,48')와 제4와이어 장착부(49,49')는 상하 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3와이어 장착부(48,48')가 제2기어부(42) 및 제3기어부(46)의 상측에 각각 장착되면, 제4와이어 장착부(49,49')는 제2기어부(42) 및 제3기어부(46)의 하측에 각각 장착될 수 있다. 제4와이어 장착부(49,49')에는 제4와이어(53)가 감길 수 있다. 제4와이어 장착부(49,49')에 감긴 와이어(53)는 연결부(20)를 통해 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)와 연결될 수 있다. 제4와이어(53)는 구동부(10)에 구비된 모터(미도시)의 회전에 의해 연장 또는 단축될 수 있다.

구동부(10)의 모터가 회전하여 제3와이어(52)가 연장되면, 제4와이어(53)는 단축될 수 있고, 제3와이어(52)가 단축되면 제4와이어(54)는 연장될 수 있도록 구비될 수 있다. 제3와이어(52) 및 제4와이어(53)가 연장 또는 단축됨으로써 제2기어부(42)와 제3기어부(46)의 톱니가 서로 맞물려 회전할 수 있다. 이로써 헤드부(310)가 상하 방향으로 틸팅될 수 있다.

예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제3와이어(52)가 L1 에서 L1'로 연장되고 제4와이어(53)가 L2에서 L2'로 단축되면, 헤드부(310)의 단부가 하방으로 움직일 수 있도록 틸팅될 수 있다. 즉, 모터가 회전하여 제3와이어(52)가 연장되고 제4와이어(53)가 단축되면, 헤드부(310)는 제2조인트(313)를 중심으로 회전하여 암부(311)와 가까워지는 방향으로 틸팅될 수 있다. 반대로, 제3와이어(52)가 단축되고 제4와이어(53)가 연장되면, 헤드부(310)의 단부는 암부(311)와 멀어지는 방향으로, 즉, 헤드부(310)의 단부가 상방으로 움직일 수 있도록 틸팅될 수 있다. 이로써 헤드부(310)가 제2조인트(313)를 중심으로 상하 방향으로 틸팅될 수 있다.

암부(311)는 제3조인트(314)를 중심으로 틸팅될 수 있다. 암부(311)가 제3조인트(314)를 중심으로 틸팅되도록 하는 구성은 제2조인트(313)를 중심으로 헤드부(310)가 상하 방향으로 회전할 수 있는 구성과 유사하다.

제3기어부(46)의 타측에는 톱니(462)가 구비되고, 연결부(20)의 일측에는 제3기어부(46)의 타측에 형성된 톱니(462)에 대응되는 톱니(200)가 구비될 수 있다. 제3기어부(46)와 연결부(20)는 링크(미도시)에 의해 연결되고, 제3기어부(46)의 톱니(462)와 연결부(20)의 톱니(200)가 서로 맞물려 회전할 수 있도록 구비된다. 제3기어부(46) 및 연결부(20)에는 한 쌍의 와이어 장착부가 상하 방향으로 구비되고, 와이어 장착부에는 각각 모터와 연결된 와이어가 감길 수 있다. 모터에 의해 어느 하나의 와이어가 연장되면 다른 하나의 와이어는 단축됨으로써 암부(311)가 제3조인트(314)를 중심으로 상하 방향으로 틸팅될 수 있다.

한편, 상기 제3와이어(52)는 제3와이어 장착부(48,48')에 다수 회 감김으로써 감속기의 기능을 수행할 수 있다. 유사하게, 제4와이어(53)는 제4와이어 장착부(49,49')에 다수 회 감김으로써 감속기의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제3와이어(52)가 제3와이어 장착부(48,48')에 다수 회 감기면 구동부의 구동력이 증폭되어 제2조인트(313)에 전달될 수 있다. 또한 구동부의 구동력은 다수 회 감긴 제4와이어(53)에 의해서 증폭되어 제2조인트(313)에 전달될 수 있다. 제3조인트(314)에도 제2조인트(313)의 경우와 유사한 감속기 구조가 적용될 수 있다.

상기와 같이 각 조인트에서의 회전이 기어부의 톱니가 맞물려 이루어짐으로써 회전시 미끄럼이 방지되므로 내시경 모듈의 동작을 정확하게 제어할 수 있다. 조인트에서 마주하는 두 개의 기어부의 외측에 형성된 기어부가 맞물려 회전하여 틸팅동작이 이루어짐으로써, 큰 각도로 틸팅되어 카메라(40)의 시야각을 더욱 양호하게 할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 틸팅 동작을 도시한 도면이다.

도 9는 제2조인트(313) 및 제3조인트(314)에서 암부(311)가 틸팅된 모습을 도시한 도면이다. 즉, 도 9에는 내시경 모듈(31)의 암부(311)가 연결부(20)에 대해 틸팅된 모습 및 헤드부(310)에 대해 틸팅된 모습을 측면에서 바라본 모습이 도시되었다. 헤드부(310)가 반시계(a) 방향으로 회전하여 틸팅된 모습이 A에 도시되고, 헤드부(310)가 시계 방향으로 회전하여 틸팅된 모습이 B에 도시되었다. 헤드부(310)의 제2기어부(42)와 암부(311)의 제3기어부(46)에는 반시계(a) 방향으로 크게 회전할 수 있도록 톱니가 형성될 수 있다. 도 9의 A 및 도 10에 도시된 바와 같이, 헤드부(310)는 암부(311)에 대해 반시계(a) 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 헤드부(310)는 a 방향으로 170°회전할 수 있다. 도 9의 B에 도시된 바와 같이, 헤드부(310)는 암부(311)에 대해 시계 방향으로도 회전할 수 있다. 예를 들어, 헤드부(310)는 암부(311)에 대해 10°정도 시계 방향으로 회전할 수 있다. 헤드부(310)가 암부(311)에 대해 시계 방향으로도 다소 회전할 수 있도록 구비됨으로써 카메라(40)의 시야를 더욱 넓힐 수 있다.

헤드부(310)가 암부(311)에 대해 틸팅될 수 있는 각도는 상기 기재에 한정되지 않는다. 제2기어부(42)의 톱니(424) 또는 제3기어부(46)의 톱니(460) 중 적어도 어느 하나의 마지막 톱니가 형성된 위치까지 회전이 가능하므로, 톱니가 형성된 모습에 따라 회전 각도 및 회전 방향 등이 가변될 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈의 헤드부가 회전하는 모습을 도시한 도면이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 내시경 모듈(31)의 헤드부(310)는 좌우로 회전이 가능하다. 헤드부(310)는 제1기어부(41)에 형성된 톱니(410)는 제2기어부(42)의 톱니(421)와 맞물려 좌측(c) 방향으로 회전가능하다. 유사하게, 헤드부(310)는 우측 방향으로 회전가능하다. 일례로 헤드부(310)는 좌측 또는 우측으로 각각 90° 회전할 수 있다. 헤드부(310)가 좌우 방향으로 회전할 수 있는 각도는 상기 기재에 한정되지 않는다. 제1기어부(41)의 톱니(410) 또는 제2기어부(42)의 톱니(421) 중 적어도 어느 하나의 마지막 톱니가 형성된 위치까지 회전이 가능하므로, 톱니가 형성된 형태에 따라 회전 각도가 가변될 수 있다.

상기와 같이, 내시경 모듈(31)이 수술기구 모듈(32) 삼각형 형태의 대형(triangulation)을 이루어 구비됨으로써 내시경 모듈(31)이 수술기구 모듈(32)의 동작을 관망하는 형태로 촬영할 수 있다. 따라서 카메라(40)가 수술기구 모듈(32)의 동작을 용이하게 촬영할 수 있다. 각 조인트에서 기어부의 톱니가 맞물려 회전하는 롤링 조인트(rolling joint) 형태로 구비됨으로써 내시경 모듈(31)의 회전각을 크게 확보할 수 있다. 내시경 모듈(31)의 회전각이 크게 확보됨으로써 카메라(40)의 시야각을 확보하기가 수월해져 수술기구 모듈(32)의 동작을 다양한 각도에서 더욱 용이하게 촬영할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 모듈(31)은 3 자유도 이상으로 동작 가능하다. 즉, 헤드부(310)에서 좌우 방향의 회전, 헤드부(310)와 암부(311) 사이에서 상하 방향의 틸팅, 암부(311)와 연결부(20) 사이에서의 상하 방향의 틸팅 동작이 가능하도록 하여 수술 부위의 영상을 다양한 위치에서 정확히 촬영할 수 있을 뿐만 아니라, 각 조인트가 롤링 조인트 형태로 구비되어 회전각을 크게 확보함으로써 카메라의 줌-인, 줌-아웃을 하는 것과 유사한 영상을 획득할 수 있다.

4: 내시경 수술기구 유닛 10 : 구동부
20 : 연결부 30 : 내시경 수술기구
31: 내시경 모듈 32 : 수술기구 모듈
40 : 카메라 41: 제1기어부
42 : 제2기어부 43 : 제1링크
46: 제3기어부 47 : 제2링크
50 : 제1와이어 51 : 제2와이어
52 : 제3와이어 53 : 제4와이어

Claims

수술 기구부가 구비되는 두 개의 수술기구 모듈; 및
상기 두 개의 수술기구 모듈과 삼각 대형을 이루도록 배치되고, 다양한 각도에서 상기 수술기구 모듈의 동작을 촬영할 수 있도록 다수의 조인트가 구비된 내시경 모듈;을 포함하고,
상기 다수의 조인트에는, 상기 조인트에서 연결된 각 부재를 연결하는 와이어에 의해 구동부의 구동력이 증폭되어 전달될 수 있고,
상기 다수의 조인트는, 기어의 톱니가 맞물려 회전하는 롤링 조인트의 형태로 구비되어 큰 회전각이 확보되고, 상기 내시경 모듈은 상기 다수의 조인트에 의해 3자유도 이상을 갖고 동작하는 내시경 수술기구.
제1항에 있어서,
상기 내시경 모듈은, 카메라가 장착되는 헤드부; 및
상기 헤드부와 연결되는 암부;를 포함하고,
상기 암부는 연결부를 통해 구동부와 연결되는 내시경 수술기구.
제2항에 있어서,
상기 헤드부는, 톱니가 형성된 제1기어부 및 일측에 톱니가 형성된 제2기어부를 포함하고, 상기 헤드부가 좌우 방향으로 회전하면, 상기 1기어부에 형성된 톱니와 상기 제2기어부에 형성된 톱니가 서로 맞물려 움직이는 내시경 수술기구.
제3항에 있어서,
상기 제1기어부 및 상기 제2기어부에는 와이어 장착부가 구비되고, 상기 와이어 장착부에는 구동부와 연결된 와이어가 감기는 내시경 수술기구.
제4항에 있어서,
상기 와이어 장착부는, 상기 제1기어부 및 상기 제2기어부의 좌측에 구비되는 제1와이어 장착부 및 상기 제1기어부 및 상기 제2기어부의 우측에 구비되는 제2와이어 장착부를 포함하는 내시경 수술기구.
제5항에 있어서,
상기 제1와이어 장착부에는 제1와이어가 감기고, 상기 제2와이어 장착부에는 제2와이어가 감기고, 상기 구동부에 의해 상기 제1와이어 또는 상기 제2와이어 중 어느 하나는 단축되면 다른 하나는 연장되고, 상기 헤드부는 단축되는 어느 하나의 와이어가 위치한 방향으로 회전하는 내시경 수술기구.
제3항에 있어서,
상기 제2기어부의 타측에는 톱니가 형성되고, 상기 제2기어부의 일측에 형성된 톱니가 연장된 방향과 직각을 상기 제2기어부의 타측에 형성된 톱니가 연장된 방향은 직각을 이루는 내시경 수술기구.
제7항에 있어서,
상기 암부에는 제3기어부가 구비되고, 상기 제3기어부의 일측에는 상기 제2기어부의 타측에 형성된 톱니에 대응되는 톱니가 형성된 내시경 수술기구.
제8항에 있어서,
상기 헤드부가 상하 방향으로 틸팅되면, 상기 제2기어부의 타측에 형성된 톱니와 상기 제3기어부의 일측에 형성된 톱니가 서로 맞물려 회전하는 내시경 수술기구.
제9항에 있어서,
상기 제2기어부의 타측 및 상기 제3기어부의 일측에는 와이어 장착부가 형성되고, 상기 와이어 장착부에는 구동부와 연결된 와이어가 감기는 내시경 수술기구.
제10항에 있어서,
상기 와이어 장착부는, 상기 제2기어부 및 상기 제3기어부의 상부에 각각 구비되는 제3와이어 장착부 및 상기 제2기어부 및 상기 제3기어부의 하부에 각각 구비되는 제4와이어 장착부를 포함하는 내시경 수술기구.
제11항에 있어서,
상기 제3와이어 장착부에는 제3와이어가 감기고, 상기 제4와이어 장착부에는 제4와이어가 감기고, 구동부에 의해 상기 제3와이어 또는 상기 제4와이어 중 어느 하나가 단축되고 다른 하나가 연장되면 상기 헤드부는 단축되는 방향으로 회전하여 틸팅되는 내시경 수술기구.
제8항에 있어서,
상기 제3기어부의 타측에는 톱니가 형성되고, 상기 연결부에는 상기 제3기어부의 타측에 형성된 톱니에 대응되는 톱니가 형성되고, 상기 암부가 상하 방향으로 틸팅되면 상기 제3기어부의 톱니와 상기 연결부의 톱니가 서로 맞물려 회전하는 내시경 수술기구.
제13항에 있어서,
상기 제3기어부 및 상기 연결부에는 상측 및 하측에 각각 와이어 장착부가 구비되고, 상기 각각의 와이어 장착부에는 구동부와 연결된 와이어가 감기고, 상기 와이어들 중 어느 하나가 단축되면 다른 하나는 연장되고, 상기 암부는 단축되는 와이어가 위치한 방향으로 회전하여 틸팅되는 내시경 수술기구.
제8항 또는 제13항에 있어서,
상기 헤드부 또는 상기 암부의 틸팅 방향 또는 틸팅 각도는 상기 제2기어부, 상기 제3기어부 또는 상기 연결부에 형성되어 서로 맞물리는 톱니가 연장된 방향 또는 길이에 따라 가변될 수 있는 내시경 수술기구.
인체 내에 인입되어 수술을 수행하는 수술기구 모듈; 및
다수의 조인트를 구비하고, 상기 다수의 조인트에 구비된 와이어가 구동부와 연결되어 단축 또는 연장됨으로써 틸팅가능하게 구비되는 내시경 모듈;을 포함하고,
상기 내시경 모듈은, 카메라가 장착되는 헤드부; 및
상기 헤드부 및 구동부와 연결된 연결부와 틸팅가능하게 연결되는 암부;를 포함하고, 상기 와이어는 상기 조인트를 형성하는 각 부재에 다수 회 감김으로써 상기 구동부의 구동력을 증폭시켜 상기 조인트에 전달하는 내시경 수술기구.
제16항에 있어서,
상기 헤드부에는, 제1기어부 및 링크에 의해 상기 제1기어부와 연결되는 제2기어부가 구비되고, 상기 헤드부가 좌측 또는 우측으로 회전하면 상기 제1기어부에 형성된 톱니와 상기 제2기어부의 일측에 형성된 톱니가 서로 맞물려 움직이는 내시경 수술기구.
제17항에 있어서,
상기 제2기어부의 타측에는 톱니가 형성되고, 상기 암부의 일측에는 상기 제2기어부에 형성된 톱니와 서로 맞물리는 톱니가 형성되어, 상기 헤드부가 상기 암부에 대해 상하 방향으로 틸팅되면 상기 제2기어부 타측의 톱니와 상기 암부 일측의 톱니가 서로 맞물려 움직이는 내시경 수술기구.
제18항에 있어서,
상기 연결부에는 톱니가 형성되고 상기 암부의 타측에는 상기 연결부의 톱니와 맞물리는 톱니가 형성되어, 상기 암부가 상기 연결부에 대해 틸팅되면, 상기 연결부의 톱니와 상기 암부의 톱니가 서로 맞물려 움직이는 내시경 수술기구.
제16항에 있어서,
상기 수술기구 모듈은 두 개가 구비되고, 상기 내시경 모듈은 상기 수술기구 모듈과 삼각형 형태의 대형을 이루고, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 틸팅가능하도록 구비되어 상기 수술기구 모듈의 동작을 다양한 위치에서 촬영할 수 있는 내시경 수술기구.