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WO2013036023A2 - 구형 부품을 포함하는 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구 - Google Patents

구형 부품을 포함하는 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구 Download PDF

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WO2013036023A2
WO2013036023A2 PCT/KR2012/007093 KR2012007093W WO2013036023A2 WO 2013036023 A2 WO2013036023 A2 WO 2013036023A2 KR 2012007093 W KR2012007093 W KR 2012007093W WO 2013036023 A2 WO2013036023 A2 WO 2013036023A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
minimally invasive
invasive surgical
surgical instrument
joint
end effector
Prior art date
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Ceased
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PCT/KR2012/007093
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English (en)
French (fr)
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WO2013036023A3 (ko
Inventor
정창욱
신준철
김성렬
김형태
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MOVASU Inc
Original Assignee
MOVASU Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MOVASU Inc filed Critical MOVASU Inc
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Priority to CN201280043119.6A priority patent/CN103917180A/zh
Priority to EP12829870.0A priority patent/EP2754402A4/en
Publication of WO2013036023A2 publication Critical patent/WO2013036023A2/ko
Publication of WO2013036023A3 publication Critical patent/WO2013036023A3/ko
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    • A61B2017/2926—Details of heads or jaws
    • A61B2017/2931—Details of heads or jaws with releasable head

Definitions

  • the present invention relates to a minimally invasive surgical instrument having a joint comprising a spherical component.
  • 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 (s) 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 the Korean Patent Application No. 2010-115152, 2011-3192, 2011-26243 and 2011 with respect to the minimally invasive surgical instruments whose function is improved to favor the user and the patient. 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 inventors now propose, through the present specification, a minimally invasive surgical instrument with improved joints as compared to the minimally invasive surgical instrument or other minimally invasive surgical instrument introduced in the Korean patent applications.
  • Another object of the present invention is to provide a minimally invasive surgical instrument in which the joint movement is smooth at the joint.
  • a minimally invasive surgical instrument comprising a shaft, an articulation portion connected to one end of the shaft, and an end effector connected to the articulation portion, thereby enabling articulation, wherein the articulation portion, And a plurality of spherical parts, and a plurality of articulated links, wherein at least some of the plurality of articulated links operate in pitch or yaw directions depending on the shape of the slots formed in the spherical parts received therefrom.
  • Minimally invasive surgical instruments are provided that can be operated in a pitch direction or a yaw direction.
  • a minimally invasive surgical instrument having a short length of a joint part is provided.
  • a minimally invasive surgical instrument in which the joint movement is smooth at the joint.
  • a minimally invasive surgical instrument in which the joint motion state of the end effector can be firmly fixed.
  • a minimally invasive surgical instrument capable of smoothly rolling the end effector.
  • a minimally invasive surgical instrument capable of smoothly rolling motion when the end effector has articulated motion or even when the state of such articulated motion is fixed.
  • FIG. 1 is a view showing the overall appearance of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the joint 300 of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG. 1.
  • 3 to 5 are partially enlarged views of a case where the joint 300 of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG. 1 is in a different state (ie, joints are moved in various directions).
  • FIG. 6 is a perspective view of the components of the end effector 200, the joint 300, and the like of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the components of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view for illustrating in more detail the connection relationship between the various components of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG.
  • 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.
  • FIG. 1 is a view showing the overall appearance of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
  • the minimally invasive surgical instrument includes a shaft 100, an end effector 200, a shaft (connected to one end of the shaft 100 and capable of performing surgery using a surgical tool (not shown) or by functioning as a surgical tool on its own) 100 is connected to the end effector 200 and the joint portion 300 for imparting a joint function to the end effector 200, and the handle portion 400 is connected to the other end of the shaft 100 and the user can hold and operate It may include.
  • the shaft 100 can support and transmit at least one wire or torque transmission member including a hollow therein.
  • This torque transmission member is primarily for the rolling motion of the end effector 200, in which case the shaft 100 itself may function as a torque transmission member).
  • the shaft 100 may include at least one segment as needed.
  • the shaft 100 may include a curved portion at least in part.
  • the end effector 200 like the end effector of the minimally invasive surgical instrument introduced through various Korean patent applications as described above, is transferred from the handle portion 400 via the shaft 100 to the joint portion 300 or the same.
  • the end of the end effector 200 may be a work tool in the form of a clamp, grasper, scissors, stapler, needle holder, hook-type electrode and the like.
  • the joint portion 300 like the joint portion of the minimally invasive surgical instrument introduced through the various Korean patent applications as described above, the end effector 200 is joint motion, rolling by acting with at least one wire or torque transmission member You can also exercise.
  • the handle unit 400 like the handle unit of the minimally invasive surgical instrument introduced through the various Korean patent applications as described above, according to the user's operation joint motion, rolling motion, opening and closing movement of the end effector 200 Can be controlled.
  • at least one wire or torque transmission member may be connected to the handle part 400.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the joint 300 of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG. 1.
  • the articulation portion 300 may include, for example, three spherical components 310, 312, 314 and four articulation links 320, 322, 324, 326. As shown, two sequentially arranged joint links 320, 322, 324, 326 may be connected to one another while receiving a corresponding one of the spherical components 310, 312, 314. Each joint formed by two of the joint links 320, 322, 324, and 326 and one of the spherical components 310, 312, 314 may have a pitch direction and yaw direction of the end effector 200 according to the principle described below. It may be a joint PY or YP for movement.
  • the joint part 300 may have a joint structure of PY-PY-PY or a joint structure of YP-YP-YP (for the characteristics (particularly, advantages) of the joint structure similar to such joint structure, the Korean patent application) No. 2011-3192).
  • each of the joint links 320, 322, 324, 326 is a pitch wire (not shown) and / or yaw wire (not shown) like the joint link or the connection portion introduced through the Korean Patent Application No. 2011-3192
  • a through path for example, a through hole
  • a binding site for a similar role the end effector 200 may be articulated according to the action of the wire in the joint 300.
  • 3 to 5 are partially enlarged views of a case where the joint 300 of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG. 1 is in a different state (ie, joints are moved in various directions).
  • the connection state of the spherical components 310, 312, 314 and the articulation links 320, 322, 324, 326 can be further discussed.
  • FIG. 6 is a perspective view of the components of the end effector 200, the joint 300, and the like of the minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is an exploded perspective view of the components of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG.
  • the end effector 200 and the joint 300 may be connected to each other, and the torque transmission member 500 may be provided through a predetermined portion (preferably, a longitudinal central axis portion) of the joint 300.
  • the opening / closing wire 600 may be supported and transferred toward the end effector 200.
  • the opening and closing wire 600 may be supported and transmitted through a hollow or a passage inside the torque transmission member 500.
  • the basic configuration and operation of the torque transmission member 500 and the opening and closing wire 600 is as described above generally.
  • the end effector 200 may include a work end 210, a work end connection 220, and an X-shaped link 230.
  • the configuration of the end effector 200 and its operation principle may be similar to the configuration and operation principle of the end effector introduced through the various Korean patent applications as described above.
  • the joint part 300 may include spherical parts 310, 312, and 314 and joint links 320, 322, 324, and 326.
  • Each of the spherical components 310, 312, 314 may provide a passage for the torque transmission member 500 or the opening and closing wire 600, preferably at its central axis portion.
  • each of the spherical components 310, 312, 314 is at least one (preferably for allowing only one of the pitch direction motion and yaw direction motion of the joint link in the hemisphere of the handle portion 400 side).
  • Articulating link 326 may comprise two receiving members 326 ′, 326 ′′ ′′, a ring 326 ′′ and four support fittings 328.
  • Receiving members 326 ', 326' '' are members in the form of rings, dishes, etc., which may provide space for accommodating the spherical component 314, and the adjacent slots of the spherical component 314 at their edges. It may have two slots corresponding to the position and another two slots in the direction orthogonal to their directions.
  • Each support part 328 is fitted in each slot of the receiving member 326 ', 326' '' and a ring 326 " (preferably, the support part 328 can be properly tightened) around them. By filling in, it is possible to engage the receiving members 326 'and 326' '' with each other while allowing each support part 328 to be fixed to the receiving members 326 'and 326' ''.
  • Two of the four support fittings 328 (ie, two arranged in the pitch direction) fit somewhat loosely into the slots of the spherical component 314 (this configuration is the pitch direction of the spherical component 314 as described below).
  • the other two directly support and fix the spherical part 314 (this configuration is intended to prevent yaw motion of the spherical part 314), and thus the corresponding support part 328 Allows the joint joint 324 to operate only in the pitch direction with the spherical component 314 if it is pulled by the pitch wire, and if the joint joint link 324 is pulled by the yaw wire. Independently of the spherical component 314 may be allowed to operate only in the yaw direction.
  • Each of the remaining articulation links 320, 322, 324 may be configured identically to the articulation link 326 described above. However, each of the four supporting parts of each joint link as described above has a length and a shape that can be supported by fixing the slotless portion of the spherical component adjacent thereto to prevent movement of the spherical component in the corresponding direction. It may be desirable.
  • Each of the remaining spherical parts 310 and 312 may also have a spherical part except that the slot in the yaw direction faces the handle part 400 and the slot in the pitch direction faces the end effector 200. It may be configured substantially the same as 314 or may be configured the same at all.
  • those skilled in the art can only determine the placement of the spherical components 310, 312, 314 in the articulation part 300, such that the PY-PY-PY articulation or YP-YP-YP articulation of the articulation part 300 as described above.
  • the structure can be implemented.
  • the joint structure of the joint part 300 may be further expanded as the number of spherical parts and the like increases. If necessary, of course, the joint structure of the joint 300 can be reduced.
  • the joint part 300 may further include an opening / closing wire fixing part 330, an opening / closing wire cap 332, a rolling connection part 340, a holder 342, and a fixing clamp 344 (depending on the viewpoint, these Some of these may be considered to be included in the end effector 200, but for the sake of convenience, all of them will be described as components of the joint 300.
  • the opening / closing wire 600 may be fixed to the opening / closing wire fixing part 330 through one end thereof via the opening / closing wire cap 332 in a state in which the opening / closing wire 600 extends away from the torque transmission member 500. Therefore, when the opening / closing wire 600 is pulled, the opening / closing wire fixing part 330 may act on the X-shaped link 230 connected thereto to close the work end 210 (of course, the end effector 200). By slightly modifying the configuration, the end effector 200 may be opened when the opening / closing wire 600 is pulled).
  • the rolling connection 340 may be connected to the torque transmitting member 500 to rotate as the torque transmitting member 500 performs a rolling motion.
  • This rotation is the rotation of the work end connection 220 which can be engaged with the rolling connection 340 by the holder 342 as well as the rotation of the work end 210 which is connected thereto.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view that illustrates in more detail the connection relationships between the various components of the minimally invasive surgical instrument shown in FIG. 7).
  • a clamp 344 may be further used, which may be fitted to the work end connection 220 and the joint of the holder 342, if necessary.
  • those skilled in the art can enable the wire or torque transmitting member of the minimally invasive surgical instrument to be operated by an electric motor or the like of another motor based system (not shown), such as a surgical robot, if necessary.
  • an electric motor or the like of another motor based system not shown
  • the shape of the handle portion and the like can be partially changed.

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Abstract

본 발명은 구형 부품을 포함하는 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단에 연결되는 관절부, 및 상기 관절부에 연결되고, 이에 의하여 관절 운동을 할 수 있는 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 관절부는, 다수의 구형 부품, 및 다수의 관절 링크를 포함하며, 상기 다수의 관절 링크 중 적어도 일부는 그에 의하여 수용되는 구형 부품에 형성되어 있는 슬롯의 형상에 따라 피치 방향이나 요 방향으로 동작하여 상기 엔드 이펙터가 피치 방향이나 요 방향으로 동작하도록 할 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.

Description

구형 부품을 포함하는 관절부를 갖는 최소 침습 수술 기구
본 발명은 구형 부품을 포함하는 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 발명자는 이제, 본 명세서를 통하여, 상기 한국특허출원들에서 소개된 최소 침습 수술 기구나 다른 최소 침습 수술 기구에 비하여 관절부가 더 개선된 최소 침습 수술 기구에 관하여 제안하는 바이다.
본 발명은 관절부의 길이가 짧은 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 관절부에서 관절 운동이 부드럽게 이루어지는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 엔드 이펙터의 관절 운동 상태가 견고하게 고정될 수 있는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 엔드 이펙터가 부드럽게 롤링 운동을 할 수 있는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 엔드 이펙터가, 관절 운동을 한 경우나 심지어는 그러한 관절 운동의 상태가 고정된 경우에도, 원활하게 롤링 운동을 할 수 있는 최소 침습 수술 기구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 최소 침습 수술 기구로서, 샤프트, 상기 샤프트의 일단에 연결되는 관절부, 및 상기 관절부에 연결되고, 이에 의하여 관절 운동을 할 수 있는 엔드 이펙터를 포함하고, 상기 관절부는, 다수의 구형 부품, 및 다수의 관절 링크를 포함하며, 상기 다수의 관절 링크 중 적어도 일부는 그에 의하여 수용되는 구형 부품에 형성되어 있는 슬롯의 형상에 따라 피치 방향이나 요 방향으로 동작하여 상기 엔드 이펙터가 피치 방향이나 요 방향으로 동작하도록 할 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
이 외에도, 본 발명의 기술적 사상에 따라 다른 구성이 더 제공될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 관절부의 길이가 짧은 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 관절부에서 관절 운동이 부드럽게 이루어지는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 엔드 이펙터의 관절 운동 상태가 견고하게 고정될 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 엔드 이펙터가 부드럽게 롤링 운동을 할 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
본 발명에 의하면, 엔드 이펙터가, 관절 운동을 한 경우나 심지어는 그러한 관절 운동의 상태가 고정된 경우에도, 원활하게 롤링 운동을 할 수 있는 최소 침습 수술 기구가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 최소 침습 수술 기구의 관절부(300)에 관한 부분 확대도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 최소 침습 수술 기구의 관절부(300)가 다른 상태(즉, 다양한 방향으로 관절 운동을 한 상태)에 있는 경우에 관한 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터(200), 관절부(300) 등의 구성요소에 관한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 최소 침습 수술 기구의 구성요소에 관한 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 최소 침습 수술 기구의 여러 구성요소 사이의 연결 관계를 더 자세하게 나타내기 위한 단면도이다.
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.
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(100), 샤프트(100)의 일단 쪽에 연결되고 수술 도구(미도시됨)를 사용하거나 스스로 수술 도구로서 기능하여 수술을 수행할 수 있는 엔드 이펙터(200), 샤프트(100)와 엔드 이펙터(200)를 연결시키고 엔드 이펙터(200)에 관절 기능을 부여하는 관절부(300), 그리고 샤프트(100)의 타단에 연결되고 사용자가 잡고 조작할 수 있는 핸들부(400)를 포함할 수 있다.
먼저, 샤프트(100)는, 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 샤프트와 마찬가지로, 그 내부에 중공(中空)을 포함하여 적어도 하나의 와이어나 토크 전달 부재를 지지, 전달할 수 있다(이러한 토크 전달 부재는 주로 엔드 이펙터(200)의 롤링 운동을 위한 것인데, 경우에 따라서는 샤프트(100) 자체가 토크 전달 부재로서 기능할 수도 있다). 이러한 샤프트(100)는 필요에 따라 적어도 하나의 분절을 포함할 수 있다. 또한, 샤프트(100)는 그 적어도 일부에 있어서 곡부를 포함할 수도 있다.
다음으로, 엔드 이펙터(200)는, 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터와 마찬가지로, 핸들부(400)로부터 샤프트(100)를 거쳐 관절부(300)나 그에 전달되는 적어도 하나의 와이어나 토크 전달 부재의 작용에 의하여 관절 운동, 롤링 운동, 개폐 운동 등을 할 수 있다. 이러한 엔드 이펙터(200)의 말단은 클램프, 그라스퍼, 가위, 스테이플러, 바늘 잡게, 후크형 전극 등의 형태로 작업도구화되어 있을 수 있다.
다음으로, 관절부(300)는, 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 관절부와 마찬가지로, 적어도 하나의 와이어나 토크 전달 부재와 함께 작용하여 엔드 이펙터(200)가 관절 운동, 롤링 운동 등을 하게끔 할 수 있다.
마지막으로, 핸들부(400)는, 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 최소 침습 수술 기구의 핸들부와 마찬가지로, 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터(200)의 관절 운동, 롤링 운동, 개폐 운동 등을 제어할 수 있다. 이러한 제어를 위하여, 핸들부(400)에는 적어도 하나의 와이어나 토크 전달 부재가 연결되어 있을 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 최소 침습 수술 기구의 관절부(300)에 관한 부분 확대도이다.
도 2를 참조하여 살펴본다. 관절부(300)는, 예를 들면, 세 개의 구형 부품(310, 312, 314)과 네 개의 관절 링크(320, 322, 324, 326)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 관절 링크(320, 322, 324, 326) 중 순차적으로 배치된 둘은 그 사이에 구형 부품(310, 312, 314) 중 해당하는 하나를 수용하면서 서로 연결될 수 있다. 관절 링크(320, 322, 324, 326) 중 둘과 구형 부품(310, 312, 314) 중 하나에 의하여 형성되는 각 관절은 후술하는 바와 같은 원리에 의하여 엔드 이펙터(200)의 피치 방향 및 요 방향 동작을 위한 관절(PY 또는 YP)이 될 수 있다. 따라서, 관절부(300)는 PY-PY-PY의 관절 구조나 YP-YP-YP의 관절 구조를 갖게 될 수 있다(이러한 관절 구조와 유사한 관절 구조의 특징(특히, 장점)에 관하여는 한국특허출원 제2011-3192호를 참조할 수 있다).
그리고, 관절 링크(320, 322, 324, 326)의 각각은 한국특허출원 제2011-3192호를 통하여 소개된 관절 링크나 연결부와 마찬가지로 피치 와이어(미도시됨) 및/또는 요 와이어(미도시됨)를 위한 관통 경로(예를 들면, 관통공)나 이와 유사한 역할을 하는 결속 부위를 제공하므로, 엔드 이펙터(200)는 관절부(300)에서의 와이어 작용에 따라 관절 운동을 하게 될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 최소 침습 수술 기구의 관절부(300)가 다른 상태(즉, 다양한 방향으로 관절 운동을 한 상태)에 있는 경우에 관한 부분 확대도이다. 이들을 참조함으로써, 구형 부품(310, 312, 314)과 관절 링크(320, 322, 324, 326)의 연결 상태에 관하여 더 살펴볼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최소 침습 수술 기구의 엔드 이펙터(200), 관절부(300) 등의 구성요소에 관한 사시도이다. 그리고, 도 7은 도 6에 도시된 최소 침습 수술 기구의 구성요소에 관한 분해 사시도이다.
도 6을 참조하여 살펴본다. 전술한 바와 같이 엔드 이펙터(200)와 관절부(300)는 서로 연결되어 있을 수 있는데, 이러한 관절부(300)의 소정의 부분(바람직하게는, 길이 방향 중심축 부분)을 통하여 토크 전달 부재(500)나 개폐 와이어(600)가 엔드 이펙터(200) 쪽으로 지지, 전달될 수 있다. 또한, 개폐 와이어(600)는 토크 전달 부재(500)의 내부의 중공이나 통로를 통하여 지지, 전달될 수 있다. 이러한 토크 전달 부재(500)나 개폐 와이어(600)의 기본적인 구성이나 작용은 대체적으로 전술한 바와 같다. 한편, 샤프트(100), 관절부(300) 등과 같이 굽어 있거나 구부러질 수 있는 구성요소 내에서 지지, 전달될 수 있는 토크 전달 부재(500)의 다양한 종류에 관하여는, 특히, 한국특허출원 제2011-29771호를 참조할 수 있다.
도 7을 참조하여 상세하게 살펴본다.
먼저, 엔드 이펙터(200)는 작업 단부(210), 작업 단부 연결부(220) 및 X자형 링크(230)를 포함할 수 있다. 이러한 엔드 이펙터(200)의 구성 및 그 작동 원리는 위와 같은 여러 한국특허출원을 통하여 소개된 엔드 이펙터의 구성 및 그 작동 원리와 유사할 수 있다.
그리고, 관절부(300)는 전술한 바와 같이 구형 부품(310, 312, 314)과 관절 링크(320, 322, 324, 326)를 포함할 수 있다.
구형 부품(310, 312, 314)의 각각은, 바람직하게는 그 중심축 부분에서, 토크 전달 부재(500)나 개폐 와이어(600)를 위한 통로를 제공할 수 있다. 또한, 구형 부품(310, 312, 314)의 각각은 그 핸들부(400) 쪽의 반구에 있어서는 해당 관절 링크의 피치 방향 동작과 요 방향 동작 중 한 가지만을 허용하기 위한 적어도 하나의(바람직하게는, 한 쌍의) 슬롯을 포함하고, 그 엔드 이펙터(200) 쪽의 반구에 있어서는 해당 관절 링크의 다른 한 가지의 동작만을 허용하기 위한 적어도 하나의(바람직하게는, 한 쌍의) 슬롯을 포함할 수 있다.
이어서, 관절 링크(320, 322, 324, 326)의 구성에 관하여 관절 링크(326)의 경우를 예로 들어 살펴본다. 관절 링크(326)는 두 개의 수용 부재(326', 326'''), 고리(326'') 및 네 개의 받침 부속(328)을 포함하여 구성될 수 있다. 수용 부재(326', 326''')는 구형 부품(314)을 수용하기 위한 공간을 제공할 수 있는 고리 형태, 접시 형태 등의 부재로서, 그 테두리 부분에서 구형 부품(314)의 인접 슬롯의 위치에 대응되는 곳에 두 개의 슬롯을 갖고 이들의 방향과 직교하는 방향의 곳에 다른 두 개의 슬롯을 더 가질 수 있다. 수용 부재(326', 326''')의 슬롯마다 각 받침 부속(328)을 끼우고 이들의 주위에 고리(326'')(바람직하게는, 받침 부속(328)을 적절하게 조일 수 있음)를 채움으로써, 수용 부재(326', 326''')를 서로 결합시키는 한편 각 받침 부속(328)이 수용 부재(326', 326''')에 고정되도록 할 수 있다.
네 개의 받침 부속(328) 중 두 개(즉, 피치 방향으로 배치된 두 개)는 구형 부품(314)의 슬롯에 다소 헐겁게 끼워지고(이러한 구성은 후술하는 바와 같은 구형 부품(314)의 피치 방향 동작을 실질적으로 가이딩하기 위한 것임), 나머지 두 개는 구형 부품(314)을 직접 받쳐서 고정하므로(이러한 구성은 구형 부품(314)의 요 방향 동작을 방지하기 위한 것임), 해당 받침 부속(328)은 인접 관절 링크(324)가 피치 와이어에 의하여 당겨지는 경우에는 그것이 구형 부품(314)과 함께 피치 방향으로만 동작하도록 허용하고, 인접 관절 링크(324)가 요 와이어에 의하여 당겨지는 경우에는 그것이 구형 부품(314)으로부터 독립적으로 요 방향으로만 동작하도록 허용할 수 있다.
나머지 관절 링크(320, 322, 324)의 각각은 위에서 설명된 관절 링크(326)와 동일하게 구성될 수 있다. 다만, 위와 같은 각 관절 링크의 네 개의 받침 부속의 각각은 그에 인접한 구형 부품의 슬롯이 없는 부분을 받쳐서 고정하여 상기 구형 부품의 해당 방향으로의 움직임을 방지할 수 있는 정도의 길이와 형상을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그리고, 나머지 구형 부품(310, 312)의 각각도 요 방향의 슬롯이 핸들부(400) 쪽을 바라보고 피치 방향의 슬롯이 엔드 이펙터(200) 쪽을 바라보도록 배치되는 점을 제외하고는 구형 부품(314)과 실질적으로 동일하게 구성되거나 아예 동일하게 구성될 수 있다. 그러므로, 당업자는 단지 관절부(300)에서의 구형 부품(310, 312, 314)의 배치만을 결정함으로써, 위에서 설명된 바와 같은 관절부(300)의 PY-PY-PY 관절 구조나 YP-YP-YP 관절 구조를 구현할 수 있다. 한편, 관절부(300)의 관절 구조가 그 구형 부품 등의 수를 증가시킴에 따라 더 확장될 수도 있음은 물론이다. 필요에 따라, 관절부(300)의 관절 구조의 축소가 가능함도 물론이다.
또한, 관절부(300)는 개폐 와이어 고정부(330), 개폐 와이어 캡(332), 롤링 연결부(340), 홀더(342) 및 고정쇠(344)를 더 포함할 수 있다(관점에 따라서는, 이들 중 일부가 엔드 이펙터(200)에 포함된다고 볼 수도 있으나, 여기서는 편의상 이들 모두를 관절부(300)의 구성요소로 보기로 한다).
개폐 와이어(600)는, 토크 전달 부재(500)로부터 벗어나 연장된 상태에서, 그 일단이 개폐 와이어 캡(332)을 매개로 하여 개폐 와이어 고정부(330)에 고정될 수 있다. 따라서, 개폐 와이어(600)가 당겨지면, 개폐 와이어 고정부(330)가 그에 연결되어 있는 X자형 링크(230)에 대하여 작용하여 작업 단부(210)를 폐쇄시킬 수 있다(물론, 엔드 이펙터(200)의 구성을 다소 변경함으로써, 개폐 와이어(600)가 당겨지면 엔드 이펙터(200)가 개방되도록 할 수도 있다).
그리고, 롤링 연결부(340)는 토크 전달 부재(500)에 접속되어 토크 전달 부재(500)가 롤링 운동을 함에 따라 회전하게 될 수 있다. 이러한 회전은 도 8에 도시된 바와 같이 홀더(342)에 의하여 롤링 연결부(340)와 결합할 수 있는 작업 단부 연결부(220)의 회전, 그리고 나아가서는 이것과 연결되어 있는 작업 단부(210)의 회전(즉, 엔드 이펙터(200)의 롤링 운동)을 야기할 수 있다(도 8은 도 7에 도시된 최소 침습 수술 기구의 여러 구성요소 사이의 연결 관계를 더 자세하게 나타내기 위한 단면도이다). 홀더(342)에 의한 상기 결합을 용이하게 굳히거나 풀기 위하여, 필요에 따라, 작업 단부 연결부(220)와 홀더(342)의 이음 부분에 끼워질 수 있는 고정쇠(344)가 더 사용될 수 있다.
본 발명의 활용예
본 발명의 활용예에 따르면, 당업자는 필요에 따라 최소 침습 수술 기구의 와이어나 토크 전달 부재가 수술용 로봇 등과 같은 다른 모터 기반 시스템(미도시됨)의 전기 모터 등에 의하여 동작할 수 있도록 하기 위하여, 핸들부 등의 형태 등을 일부 변경할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
[부호의 설명]
100: 샤프트
200: 엔드 이펙터
300: 관절부
400: 핸들부

Claims (10)

  1. 최소 침습 수술 기구로서,
    샤프트,
    상기 샤프트의 일단에 연결되는 관절부, 및
    상기 관절부에 연결되고, 이에 의하여 관절 운동을 할 수 있는 엔드 이펙터
    를 포함하고,
    상기 관절부는,
    다수의 구형 부품, 및
    다수의 관절 링크
    를 포함하며,
    상기 다수의 관절 링크 중 적어도 일부는 그에 의하여 수용되는 구형 부품에 형성되어 있는 슬롯의 형상에 따라 피치 방향이나 요 방향으로 동작하여 상기 엔드 이펙터가 피치 방향이나 요 방향으로 동작하도록 할 수 있는
    최소 침습 수술 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 구형 부품 중 적어도 일부는 그 한쪽 반구에 피치 방향으로 형성되어 있는 슬롯을 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 구형 부품 중 적어도 일부는 그 한쪽 반구에 요 방향으로 형성되어 있는 슬롯을 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 구형 부품 중 적어도 일부는 그 한쪽 반구에 피치 방향으로 형성되어 있는 슬롯을 포함하고, 그 반대쪽 반구에 요 방향으로 형성되어 있는 슬롯을 더 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 구형 부품의 각각은 그 중심축 부분에 상기 엔드 이펙터의 롤링 운동을 위한 토크 전달 부재나 상기 엔드 이펙터의 개폐 운동을 위한 개폐 와이어를 위한 통로를 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 관절 링크 중 적어도 일부는 받침 부속을 포함하는 최소 침습 수술 기구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 받침 부속은 그 인접 구형 부품의 움직임을 가이딩하거나 방지하는 최소 침습 수술 기구.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 받침 부속은 그를 포함하는 관절 링크의 테두리 부분에 배치되는 최소 침습 수술 기구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 받침 부속은 상기 관절 링크에 대하여 고리에 의하여 조여져서 고정되는 최소 침습 수술 기구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 관절 링크는 한 쌍의 수용 부재를 더 포함하고,
    상기 한 쌍의 수용 부재는 상기 고리에 의하여 서로 결합되는
    최소 침습 수술 기구.
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