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WO2014189336A1 - 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드 - Google Patents

카운터 밸런스부를 구비한 스탠드 Download PDF

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WO2014189336A1
WO2014189336A1 PCT/KR2014/004649 KR2014004649W WO2014189336A1 WO 2014189336 A1 WO2014189336 A1 WO 2014189336A1 KR 2014004649 W KR2014004649 W KR 2014004649W WO 2014189336 A1 WO2014189336 A1 WO 2014189336A1
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WO
WIPO (PCT)
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link
extension
joint
links
counter
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2014/004649
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English (en)
French (fr)
Inventor
이병주
서종태
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.)
Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Industry University Cooperation Foundation of Sogang University
Koh Young Technology Inc
Original Assignee
Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Industry University Cooperation Foundation of Sogang University
Koh Young Technology 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.)
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Publication date
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Priority to JP2016515279A priority patent/JP6396998B2/ja
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Priority to US14/372,882 priority patent/US10473878B2/en
Priority to EP14800625.7A priority patent/EP3005970B1/en
Publication of WO2014189336A1 publication Critical patent/WO2014189336A1/ko
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    • G02B21/0028—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders specially adapted for specific applications, e.g. for endoscopes, ophthalmoscopes, attachments to conventional microscopes
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    • A61B2090/504—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms with a counter-balancing mechanism with a counterweight
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    • A61B2090/506—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms using a parallelogram linkage, e.g. panthograph
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    • F16M2200/00—Details of stands or supports
    • F16M2200/04—Balancing means
    • F16M2200/041—Balancing means for balancing rotational movement of the head
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    • F16M2200/00—Details of stands or supports
    • F16M2200/06—Arms
    • F16M2200/063—Parallelogram arms

Definitions

  • the present invention relates to a stand having a counter balance, and more particularly, to a stand having a counter balance that can be moved to a desired position by installing a medical instrument such as a microscope, a surgical end effector.
  • microsurgery performing surgery while observing the affected area with a medical surgical microscope has been researched and introduced.
  • Such microsurgery requires a stand for placing a surgical microscope and its accessories as a weight to place the surgical microscope and its accessories in a desired space and maintaining the position thereof.
  • Such a stand generally connects the intermediate part of the link unit using a parallel link to the holding unit to be rotatable, and installs a surgical microscope at one end of the link unit, and the other end of the surgical microscope around the rotation point.
  • the counterweight has a counterweight to counterbalance the weight of the surgical microscope.
  • the surgical microscope is also equipped with an assistive instrument such as an assistant surgeon or video camera, so that the overall weight is adjusted so that the counterweight is balanced with the counter microscope by changing the position of the counter weight according to its weight. The work is done.
  • an assistive instrument such as an assistant surgeon or video camera
  • the present invention has been made to solve the above problems, the problem to be solved in the present invention provides a stand having a counter balance unit that can maintain a stable, efficient counter balance (COUNTERBALANCE) regardless of the position of the medical device It is.
  • COUNTERBALANCE stable, efficient counter balance
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a stand having a counter balance that can be adjusted according to the magnitude of the torque generated in the joint due to the medical device and the length of the balance link.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a stand having a counter balance portion that is easy to add degrees of freedom.
  • the stand provided with a counter balance unit according to the present invention for solving the above problems is four links arranged in a square shape; Four joints each connected to a connection portion of the link, the joints being rotatable with each other; A front link extending from an end of any one of said links and having a medical instrument mounted at a tip thereof; And a counter balance part connected to a joint located diagonally with respect to a joint located at a portion where the front link extends.
  • the stand provided with the counter balance part according to the present invention can obtain a large torque compensation effect even with a small weight by optimizing the installation position of the counter balance.
  • a counter balance unit capable of adjusting the counter weight and the balance link length according to the magnitude of the torque generated in the joint due to the medical instrument can maintain a stable and efficient counter balance.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a stand having a counter balance unit according to the present invention
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the operating state of Figure 1
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of a counter balance unit
  • Figure 4 is a schematic view showing a stand provided with an extension link member
  • FIG. 5 is a schematic view showing another embodiment of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic view showing the operating state of FIG.
  • the present invention relates to a stand having a counter balance portion
  • Figure 1 is a schematic diagram showing a stand having a counter balance according to the invention
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the operating state of Figure 1
  • Figure 3 is a counter balance portion
  • the stand having a counter balance unit includes four links 100 arranged in a square shape; Four joints 110 connected to the connection portions of the links 100 and allowing the links 100 to rotate with each other; A front link 120 extending from an end of any one of the links 100 and having a medical instrument M mounted at a front end thereof;
  • the counter balance unit 130 is connected to the joint 110 positioned in a diagonal direction with respect to the joint 110 positioned at a portion where the front link 120 extends.
  • the joint 110 is composed of first, second, third and fourth joints 112, 114, 116, and 118, and is connected to the connection portions of the four links 100, so that the links 100 rotate with each other. To be.
  • the link 100 includes a first link 102 to which first and fourth joints 112 and 118 are connected at both ends; A third link 106 disposed at the opposite side of the first link 102 and having second and third joints 114 and 116 connected to both ends thereof; A second link 104 whose both ends are connected to the first and second joints 112 and 114; And a fourth link 108 disposed at a stool position of the second link 104 and having third and fourth joints 116 and 118 connected to both ends thereof, and arranged in a quadrangular shape. It is arranged in parallelogram shape as shown.
  • the link 100 is described as an embodiment when formed in a parallelogram. If the link 100 is not a parallelogram, the parallel may be understood as the opposite side.
  • the first link 102 is connected to the first and fourth joints 112 and 118 at both ends, and the third link 106 is disposed in parallel to the first link 102 and the second and third ends at both ends. Joints 114 and 116 are connected.
  • the second link 104 has both ends connected to the first and second joints 112 and 114, and the fourth link 108 has both ends connected to the second and third joints 114 and 116.
  • the link 104 and the fourth link 108 are parallel. Accordingly, the first, second, third and fourth links 102, 104, 106, and 108 are rotatable with respect to each other, so that the medical device M to be described later has a degree of freedom.
  • At least one of the four joints 110 is fixedly supported by a holding unit (not shown).
  • the second joint 114 is fixedly supported by the holding unit.
  • the front link 120 extends from an end of any one of the four links 100, and a medical instrument M is mounted at a tip thereof so that the link 100 moves as the link 100 moves and moves the medical instrument M.
  • the front link 120 extends from an end of the first link 102 as shown in FIG. 1, and a first joint (between the first link 102 and the front link 120). It will be described on the basis of the connection 112.
  • the counter balance unit 130 is connected to the joint 110 positioned in a diagonal direction with respect to the joint 110 positioned at the portion where the front link 120 extends, and serves to balance the counter of the medical instrument M.
  • FIG. That is, according to the embodiment of the link 100, as shown in FIG. 1, there is a first joint 112 at a portion where the front link 120 extends, and a third joint in a diagonal direction of the first joint 112. Since the 116 is disposed, the counter balance unit 130 is connected to the third joint 116.
  • the counter balance unit 130 of the present invention may be used to the waiter (WEIGHTER) and the spring to balance the balance due to the front link 120 and the medical instrument (M), the following describes the case where the waiter is used first.
  • the counter balance unit 130 includes first and second balancing links 131 and 133 extending from two links 100 connected to the third joint 116, that is, the third and fourth links 106 and 108. ; And first and second counter weights 132 and 134 which are respectively installed at front ends of the first and second balancing links 131 and 133. Accordingly, the first and second counter weights 132 and 134 are positioned on the opposite side of the medical instrument M with respect to the second joint 114 to balance and move the medical instrument M in a direction against gravity. At this time, the first and second counter weights 132 and 134 move in the direction in which gravity acts to compensate the torque acting on the joint due to the medical device.
  • the counter balance unit 130 is not connected to the second joint 114 serving as a central axis, but is connected to the third joint 116 as shown in FIG. Since the effective distance from the axis (the distance between the gravity vector acting on the counter weight and the central axis) is maximized, the torque of the joint generated by the medical device can be compensated to the maximum.
  • the lengths of the first and second balancing links 131 and 133 are adjustable, and the first and second counter weights 132 and 134 are detachable to the first and second balancing links 131 and 133, respectively. It can be installed to adjust the torque compensated by the joint according to the length of the front link 120 or the weight of the medical device (M).
  • the counter balance unit 130 may include: first and second balancing links 131 and 133 extending from the third and fourth links 106 and 108; And first and second counter springs 136 and 138 installed at the front ends of the first and second balancing links 131 and 133, respectively.
  • the holding unit fixing the second joint 114 extends in parallel with the ground. 3
  • one end of the first counter spring 136 is connected to the front end of the first balancing link 131, and the other end of the first counter spring 136 is connected to the holding unit.
  • the first counter spring 136 is a tension spring, and the first balancing link 131 is moved in the direction in which gravity acts, that is, the arrow direction to compensate for the torque of the joint due to the medical device (M).
  • One end of the second counter spring 138 is connected to the front end of the second balancing link 133, and the other end thereof is connected to the holding unit.
  • the second counter spring 138 is also a tension spring, which moves the second balancing link 133 in the direction of the arrow to compensate for the torque of the joint due to the medical device.
  • one end of the counter spring may be connected to the third link 106 and the other end may be connected to the holding unit.
  • the third and fourth joints 116 and 118 are respectively B due to the structure of the link 100.
  • the C direction, and the first and second counter weights 132 and 134 are moved in the D and E directions, respectively, in directions opposite to gravity.
  • the potential energy of the first and second counter weights 132 and 134 is increased so that the medical device M can be returned to its original position or moved to a higher position as shown in FIG. So that it can be moved with less force.
  • Figure 4 is a schematic view showing a stand provided with an extension link member according to the present invention
  • Figure 5 is a schematic diagram showing another embodiment of Figure 4
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the operating state of Figure 5.
  • the extension link member includes an extension link 200 connected to the link 100 and the front link 120; Extension joints 210 respectively connected to the connection portions of the extension links 200 and allowing the extension links 200 to be rotatable with each other; And an extension front link 220 extending from an end of the extension link 200 connected to the front link 120 of the extension link 200 to increase the degree of freedom of the medical device M.
  • the extension joint 210 is composed of first, second, third and fourth extension joints 212, 214, 216, and 218.
  • Extension link 200 is disposed in the opposite position of the second link 104, the second extension link 204, the first and second extension joints (212, 214) are connected at both ends;
  • a third extension link 206 disposed at the opposite side of the front link 120, having a second extension joint 214 connected at one end thereof, and a third extension joint 216 connected at the other end thereof;
  • First extension links 202 connected at both ends to the second joint 114 and the first extension joint 212;
  • a fourth extension link 208 having a third extension joint 216 connected at one end thereof and a fourth extension joint 218 connected at the other end thereof;
  • fifth extension links 209 connected at both ends to the first joint 112 and the second extension joint 214, respectively.
  • the second and third extension links 204 and 206 are disposed in parallel with the second link 104 and the front link 120, respectively.
  • Each one end of 204, 206 is connected via a second extension joint 214.
  • the first extension joint 212 is connected to the other end of the second extension link 204
  • the third extension joint 216 is connected to the other end of the third extension link 206.
  • 202 has both ends connected to the second joint 114 and the first extension joint 212
  • the fourth extension link 208 has both ends connected to the third extension joint 216 and the fourth extension joint 218. do.
  • both ends of the fifth extension link 209 are connected to the first joint 112 and the second extension joint 214. That is, the extension link 200 extends from the second joint 114, which is a center point, and overlaps two parallelograms.
  • first extension link 202 may be fixed perpendicularly to the installation surface, to maintain the extension front link 220 to be described later in the vertical. That is, since the first extension link 202 and the fifth extension link 209 are always parallel, and the fifth extension link 209 and the fourth extension link 208 are always parallel, from the fourth extension link 208 The extending front link 220 is also always parallel to the first extension link 202. Therefore, when the medical device M must always be vertical, such as a microscope, the medical device M can also be maintained vertically by fixing the first extension link 202 vertically.
  • the extension front link 220 extends from the fourth extension link 208, and the medical device M is mounted at the tip. After all, the extension link 200 is an additional means for connecting the extension front link 220, the medical instrument (M) due to the extension front link 220 to the movement of the extension link member as well as the movement of the link 100. This increases the degree of freedom.
  • the stand provided with a counter balance unit according to the present invention may be formed in a form inverted up and down as shown in FIG. This can be used, for example, as an objective lens of a microscope when the medical instrument M is operated from the bottom up, and likewise, the first extension link 202 is fixed perpendicularly to the ground, so that FIGS. 6 (a) and FIG. As shown in 6 (b), the extension front link 220 may be moved while always being vertical.
  • FIGS. 7 to 9 are schematic diagrams showing another embodiment of the counter balance unit.
  • first and second balancing links 131 and 133 extending from the third and fourth links 106 and 108 are provided, respectively, and extending from the first extension link 202.
  • First and second auxiliary links 202a and 202b are provided, and the first and second auxiliary links 202a and 202b are fixed to the ground perpendicularly to the first extension link 202.
  • One end of the first counter spring 136 is connected to the front end of the first balancing link 131, and the other end thereof is connected to the first auxiliary link 202a.
  • the first counter spring 136 is a tension spring, and the first balancing link 131 is moved in the direction in which gravity acts, that is, the arrow direction to compensate for the torque of the joint due to the medical device (M).
  • One end of the second counter spring 136 is connected to the front end of the second balancing link 133, and the other end thereof is connected to the second auxiliary link 202b.
  • the second counter spring 138 is a compression spring to move the second balancing link 133 in the direction of the arrow to compensate the torque of the joint due to the medical device (M).
  • one end of the first counter spring 136 is connected to the fourth link 108 and the other end thereof is connected to the first extension link 202.
  • One end of the second counter spring 138 is connected to the third link 106 and the other end thereof is connected to the first extension link 202.
  • the first and second counter springs 136 and 138 are tension springs, which respectively move the fourth link 108 and the third link 106 in the direction of the arrow to increase the torque of the joint due to the medical instrument M. FIG. To compensate.
  • a third link in which the second auxiliary link 202b extends from the first extension link 202, and the first balancing link 131 is connected to the second joint 114. Extends from 106.
  • One end of the first counter spring 136 is connected to the first balancing link 131, and the other end thereof is connected to the second auxiliary link 202b.
  • the first counter spring 136 is a tension spring, and the first balancing link 131 in the direction of the arrow to compensate for the torque of the joint due to the medical device (M).
  • various embodiments may be configured.
  • a counter spring directly connected to the link 100 or the extension link 200 may be provided.
  • more various embodiments may be configured by further adding a balancing link.
  • extension link member may be further installed as necessary, likewise additionally connecting the link to the second joint 114 supported by the holding unit, further connecting a link parallel to the second link 104,
  • front link 120 and the extended front link 220 are further connected to the parallel links, respectively, the additional front link is connected to the extended front link 220, and the medical equipment is installed at the front end of the connected front link.
  • N extension link members may be further installed to set various degrees of freedom of the medical apparatus.
  • the medical device M becomes farther from the second joint 114, which is the center point of rotation, and accordingly, the torque generated in the joint increases due to the medical device M.
  • link 102 first link
  • first joint 114 second joint
  • first balancing link 132 first counter weight
  • first counter spring 138 second counter spring
  • extension link 202 first extension link
  • first auxiliary link 202b second auxiliary link
  • extension joint 212 first extension joint

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Abstract

본 발명은 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드에 관한 것으로, 링크; 조인트; 프론트 링크; 및 카운터 밸런스부를 포함하여 구성된다. 이에 따라 현미경 등과 같이 여러 가지 의료기구가 사용되어도 안정적인 카운터 밸런스를 유지할 수 있고, 사용자가 원하는 목적에 따라 의료기구 움직임의 자유도를 손쉽게 조절할 수 있다.

Description

카운터 밸런스부를 구비한 스탠드
본 발명은 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현미경, 수술용 엔드이펙터와 같은 의료기구를 설치하여 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드에 관한 것이다.
외과수술 분야에서 의료용 수술현미경으로 환부를 관찰하면서 수술을 행하는 현미경수술(MICROSURGERY)이 연구 및 도입되고 있다.
이러한 현미경수술 시에는 중량물인 수술현미경 및 그 부속기기를 설치하여 수술현미경 및 그 부속기기를 원하는 공간에 위치시킨 뒤 그 위치를 유지하도록 하는 스탠드를 필요로 한다.
이러한 스탠드는 일반적으로 평행링크를 이용한 링크 유닛의 중간부분을 홀딩 유닛에 회전 가능하도록 연결함과 동시에 링크 유닛의 일측 끝단부에 수술현미경을 설치하고, 회전지점을 중심으로 하여 수술현미경의 타측 끝단부에 수술현미경의 무게를 상쇄하기 위한 카운터 웨이트(COUNTER WEIGHT)를 지닌 밸런스 구조로 되어 있다.
수술현미경에는 어시스턴트 의사용 측시경(ASSISTANT SCOPE)이나 비디오 카메라 등의 부속기기도 장착되어 있으므로 그 중량에 맞게 카운터 웨이트의 위치를 변화시킴으로써 수술현미경 등과 카운터 웨이트와의 균형이 잡히도록 전체의 밸런스를 조절하는 작업이 행해진다.
그러나, 수술현미경 및 부속기기를 원하는 위치에 정지시키는 경우 수술현미경의 수직방향의 밸런스를 유지할 필요가 있는데, 종래의 스탠드는 각종 부속기기의 유무에 따라 변화되는 수술현미경측 전체 중량에 대해 수직방향에 대한 밸런스 조절을 용이하게 수행할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 의료기구의 위치에 관계없이 안정적이고, 효율적인 카운터 밸런스(COUNTERBALANCE)를 유지할 수 있는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드를 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 의료기구로 인해 조인트에 발생되는 토크의 크기에 따라 교체가 가능한 카운터 웨이트 및 밸런스 링크의 길이조절이 가능한 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드를 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 자유도의 부가가 용이한 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드를 제공하는 것이다.
[과제 해결 수단]
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드는 사각 형태로 배치되는 4개의 링크; 상기 링크의 연결부위에 각각 연결되며, 상기 링크를 서로 회전 가능하게 하는 4개의 조인트; 상기 링크 중 어느 하나의 단부로부터 연장되고, 선단에 의료기구가 장착되는 프론트 링크; 및 상기 프론트 링크가 연장되는 부위에 위치한 조인트에 대하여 대각선 방향에 위치한 조인트에 연결되는 카운터 밸런스부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
[발명의 효과]
본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드는 카운터 밸런스의 설치 위치를 최적화함으로써, 작은 중량으로도 큰 토크 보상 효과를 얻을 수 있다.
또한 현미경 등과 같이 여러 가지 의료기구가 사용되어도 의료기구로 인해 조인트에 발생되는 토크의 크기에 따라 교체가능한 카운터 웨이트 및 밸런스 링크의 길이조절이 가능한 카운터 밸런스부로 인하여 안정적이면서 효율적인 카운터 밸런스를 유지할 수 있다.
또한 사용자가 원하는 목적에 따라 복수 개의 연장링크부재를 설치하여 의료기구 움직임의 자유도를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드를 도시한 개략도
도 2는 도 1의 작동상태를 도시한 개략도
도 3은 카운터 밸런스부의 실시예를 도시한 개략도
도 4는 연장링크부재가 구비된 스탠드를 도시한 개략도
도 5는 도 4의 다른 실시예를 도시한 개략도
도 6은 도 5의 작동상태를 도시한 개략도
도 7 내지 도 9는 카운터 밸런스부의 다른 실시예를 도시한 개략도
아래에서는 본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드에 관한 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드를 도시한 개략도, 도 2는 도 1의 작동상태를 도시한 개략도 및 도 3은 카운터 밸런스부의 실시예를 도시한 개략도이다.
본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드는 사각 형태로 배치되는 4개의 링크(100); 링크(100)의 연결부위에 각각 연결되며, 링크(100)를 서로 회전 가능하게 하는 4개의 조인트(110); 링크(100) 중 어느 하나의 단부로부터 연장되고, 선단에 의료기구(M)가 장착되는 프론트 링크(120); 프론트 링크(120)가 연장되는 부위에 위치한 조인트(110)에 대하여 대각선 방향에 위치한 조인트(110)에 연결되는 카운터 밸런스부(130)를 포함하여 구성된다.
아래에서는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.
조인트(110)는 제1, 제2, 제3 및 제4 조인트(112, 114, 116, 118)로 구성되며, 4개의 링크(100)의 연결부위에 각각 연결되어 링크(100)가 서로 회전되게 한다.
링크(100)는 양단에 제1, 제4 조인트(112, 118)가 연결되는 제1 링크(102); 제1 링크(102)의 대변 위치에 배치되며 양단에 제2, 제3 조인트(114, 116)가 연결되는 제3 링크(106); 양단이 제1, 제2 조인트(112, 114)에 연결되는 제2 링크(104); 및 제2 링크(104)의 대변 위치에 배치되며 양단에 제3, 제4 조인트(116, 118)가 연결되는 제4 링크(108)로 구성되어 사각 형태로 배치되는데, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 평행사변형 형태로 배치된다. 아래에서는 편의상 링크(100)가 평행사변형으로 형성되었을 경우의 실시형태로 설명한다. 링크(100)가 평행사변형이 아닐 경우에는 평행을 대변의 의미로 이해할 수 있다.
제1 링크(102)는 양단에 제1, 제4 조인트(112, 118)가 연결되고, 제3 링크(106)는 제1 링크(102)에 대해 평행하게 배치되며 양단에 제2, 제3 조인트(114, 116)가 연결된다. 그리고 제2 링크(104)는 양단이 제1, 2 조인트(112, 114)에 연결되고, 제4 링크(108)는 양단이 제2, 제3 조인트(114, 116)에 연결되며, 제2 링크(104)와 제4 링크(108)는 평행하게 된다. 이에 따라 제1, 제2, 제3 및 제4 링크(102, 104, 106, 108)가 서로에 대해 회전 가능하게 되어 후술할 의료기구(M)가 자유도를 가지게 된다.
한편, 4개의 조인트(110) 중 적어도 어느 하나는 홀딩 유닛(미도시)에 고정되어 지지되는데, 본 발명의 실시예에서는 제2 조인트(114)가 홀딩 유닛에 고정 지지된다.
프론트 링크(120)는 4개의 링크(100) 중 어느 하나의 단부로부터 연장되고, 선단에 의료기구(M)가 장착되어 링크(100)가 움직임에 따라 연동되어 의료기구(M)를 이동시킨다. 실시예로서, 본 발명에서는 프론트 링크(120)가 도 1에 도시된 바와 같이 제1 링크(102)의 단부로부터 연장되고, 제1 링크(102)와 프론트 링크(120) 사이에는 제1 조인트(112)가 연결된 것을 기준으로 설명한다.
카운터 밸런스부(130)는 프론트 링크(120)가 연장되는 부위에 위치한 조인트(110)에 대하여 대각선 방향에 위치한 조인트(110)에 연결되어 의료기구(M)의 카운터 밸런스를 맞추는 역할을 한다. 즉, 링크(100)의 실시예에 따르면 도 1에 도시된 바와 같이 프론트 링크(120)가 연장되는 부위에 제1 조인트(112)가 있고, 제1 조인트(112)의 대각선 방향에는 제3 조인트(116)이 배치되므로, 카운터 밸런스부(130)는 제3 조인트(116)에 연결된다.
본 발명의 카운터 밸런스부(130)는 프론트 링크(120) 및 의료기구(M)로 인한 균형을 맞추기 위해 웨이터(WEIGHTER)와 스프링이 사용될 수 있는데, 아래에서는 먼저 웨이터가 사용된 경우를 설명한다.
카운터 밸런스부(130)는 제3 조인트(116)에 연결되는 2개의 링크(100), 즉 제3, 제4 링크(106, 108)로부터 연장되는 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133); 및 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133)의 선단에 각각 설치되는 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)를 포함하여 구성된다. 이에 따라 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)는 제2 조인트(114)를 중심으로 의료기구(M)와 반대측에 위치하여 밸런스를 맞추는 동시에 의료기구(M)가 중력에 반하는 방향으로 이동할 때 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)는 중력이 작용하는 방향으로 이동하여 의료기구로 인해 조인트에 작용하는 토크를 보상하게 된다. 카운터 밸런스부(130)는 중심축으로 작용하는 제2 조인트(114)와 연결되지 않고, 도 1에 도시된 바와 같이 제3 조인트(116)와 연결됨으로써 링크(100)의 대부분의 운동에 있어서 중심축과의 실효거리(카운터 웨이트에 작용하는 중력 벡터와 중심축 간의 거리)가 최대가 되므로, 의료기구로 인해 발생되는 조인트의 토크를 최대한으로 보상할 수 있다.
한편, 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133)는 길이가 조절가능하고, 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)는 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133)에 각각 착탈 가능하게 설치되어 프론트 링크(120)의 길이 또는 의료기구(M)의 무게에 따라 조인트로 보상되는 토크를 조절할 수 있다.
다른 실시형태로서 카운터 밸런스부(130)는 제3, 제4 링크(106, 108)로부터 연장되는 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133); 및 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133)의 선단에 각각 설치되는 제1, 제2 카운터 스프링(136, 138)을 포함하여 구성될 수 있다. 참고로, 제2 조인트(114)를 고정하고 있는 홀딩 유닛이 지면과 평행하게 연장되어 있다. 그리고 제1 카운터 스프링(136)은 도 3에 도시된 바와 같이 일단이 제1 밸런싱 링크(131) 선단에 연결되고, 타단이 홀딩 유닛과 연결된다. 이때, 제1 카운터 스프링(136)은 인장스프링으로서, 제1 밸런싱 링크(131)를 중력이 작용하는 방향, 즉, 화살표 방향으로 이동시켜 의료기구(M)로 인한 조인트의 토크를 보상한다. 제2 카운터 스프링(138)은 일단이 제2 밸런싱 링크(133) 선단에 연결되고, 타단이 홀딩 유닛과 연결된다. 제2 카운터 스프링(138) 역시 인장스프링으로, 화살표 방향으로 제2 밸런싱 링크(133)을 이동시켜 의료기구로 인한 조인트의 토크를 보상한다.
또한, 필요에 따라 카운터 스프링 일단이 제3 링크(106)에 연결되고, 타단이 홀딩 유닛에 연결될 수도 있다.
아래에서는 본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드의 작동상태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 2(a)를 참조하면, 의료기구(M)가 중력에 순응하는 방향인 A방향으로 이동하게 되면, 링크(100)의 구조로 인하여 제3, 제4 조인트(116, 118)가 각각 B 및 C방향으로 이동하게 되고, 이에 따라 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)가 각각 중력에 반하는 방향인 D 및 E방향으로 이동하게 된다. 이에 따라 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)의 위치에너지가 증가하게 되어 이후에 의료기기(M)가 원위치로 복귀하거나 도 2(b)에 도시된 바와 같이 그 이상의 위치로 이동하게 될 때 적은 힘으로도 이동될 수 있도록 한다.
반대로 도 2(b)에 도시된 바와 같이 의료기구(M)가 중력에 반하는 방향으로 이동하게 되면 링크(100)가 도 2(a)의 방향과 반대로 작용하게 되고, 이에 따라 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)는 중력에 순응하는 방향으로 이동됨으로써 위치에너지가 감소되는 동시에 의료기구(M)가 적은 힘으로도 중력에 반하는 방향으로 이동할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 연장링크부재가 구비된 스탠드를 도시한 개략도, 도 5는 도 4의 다른 실시예를 도시한 개략도 및 도 6은 도 5의 작동상태를 도시한 개략도이다.
연장링크부재는 링크(100) 및 프론트 링크(120)와 연결되는 연장링크(200); 연장링크(200)의 연결부위에 각각 연결되며, 연장링크(200)를 서로 회전 가능하게 하는 연장조인트(210); 및 연장링크(200) 중 프론트 링크(120)와 연결된 연장링크(200)의 단부로부터 연장되는 연장 프론트 링크(220)를 포함하여 구성되어 의료기구(M)의 자유도를 증가시키는 역할을 한다.
연장조인트(210)는 제1, 제2, 제3 및 제4 연장조인트(212, 214, 216, 218)로 구성된다.
연장링크(200)는 제2 링크(104)의 대변 위치에 배치되며, 양단에 제1, 제2 연장조인트(212, 214)가 연결되는 제2 연장링크(204); 프론트 링크(120)의 대변 위치에 배치되고, 일단에 제2 연장조인트(214)가 연결되며, 타단에 제3 연장조인트(216)가 연결되는 제3 연장링크(206); 양단이 각각 제2 조인트(114) 및 제1 연장조인트(212)에 연결되는 제1 연장링크(202); 일단에 제3 연장조인트(216)가 연결되고, 타단에 제4 연장조인트(218)가 연결되는 제4 연장링크(208); 및 양단이 각각 제1 조인트(112) 및 제2 연장조인트(214)에 연결되는 제5 연장링크(209)를 포함하여 구성된다.
연장링크부재는 도 4에 도시된 바와 같이 제2, 제3 연장링크(204, 206)가 각각 제2 링크(104) 및 프론트 링크(120)와 평행하게 배치되며, 제2, 제3 연장링크(204, 206)의 각 일측 단부는 제2 연장조인트(214)를 통해 연결된다. 그리고 제2 연장링크(204)의 타측 단부에는 제1 연장조인트(212)가 연결되고, 제3 연장링크(206)의 타측 단부에는 제3 연장조인트(216)가 연결되며, 제1 연장링크(202)는 양단이 제2 조인트(114) 및 제1 연장조인트(212)에 연결되고, 제4 연장링크(208)는 양단이 제3 연장조인트(216) 및 제4 연장조인트(218)에 연결된다. 그리고 제5 연장링크(209)는 양단이 제1 조인트(112) 및 제2 연장조인트(214)에 연결된다. 즉, 연장링크(200)는 중심점인 제2 조인트(114)로부터 연장되고, 2개의 평행사변형을 겹쳐놓은 형태이다.
또한, 제1 연장링크(202)는 설치면에 대해 수직으로 고정될 수 있는데, 이는 후술할 연장프론트 링크(220)를 수직으로 유지시키기 위함이다. 즉, 제1 연장링크(202)와 제5 연장링크(209)가 항상 평행이고, 제5 연장링크(209)와 제4 연장링크(208)가 항상 평행이므로, 제4 연장링크(208)로부터 연장되는 연장프론트 링크(220) 역시 제1 연장링크(202)와 항상 평행이다. 따라서, 현미경과 같이 의료기구(M)가 항상 수직인 상태를 유지해야 하는 경우에 제1 연장링크(202)를 수직으로 고정시킴으로써 의료기구(M) 역시 수직상태를 유지시킬 수 있다.
연장프론트 링크(220)는 제4 연장링크(208)로부터 연장되고, 선단에 의료기구(M)가 장착된다. 결국 연장링크(200)는 연장프론트 링크(220)를 연결하기 위한 부가적인 수단이며, 연장프론트 링크(220)로 인하여 의료기구(M)가 링크(100)의 움직임뿐만 아니라 연장링크부재의 움직임에 연동되어 자유도가 증가하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드는 도 5에 도시된 바와 같이 도 4에 대해 상·하가 반전된 형태로 형성될 수 있다. 이는 의료기구(M)가 아래에서 위로 작용될 경우, 예를 들어 현미경의 대물렌즈 등으로 사용될 수 있고, 마찬가지로 제1 연장링크(202)를 지면에 대해 수직으로 고정시켜 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 바와 같이 연장프론트 링크(220)를 항상 수직으로 유지시키면서 움직이도록 할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 카운터 밸런스부의 다른 실시예를 도시한 개략도이다.
아래에서는 연장링크부재가 구비된 스탠드에 카운터 스프링이 적용된 경우를 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 7을 참조하면, 제3, 제4 링크(106, 108)로부터 연장되는 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133)가 구비되고, 제1 연장링크(202)로부터 각각 연장되는 제1, 제2 보조링크(202a, 202b)가 구비되며, 제1, 제2 보조링크(202a, 202b)는 제1 연장링크(202)와 마찬가지로 지면에 대해 수직으로 고정된다. 그리고 제1 카운터 스프링(136)은 일단이 제1 밸런싱 링크(131) 선단에 연결되고, 타단이 제1 보조링크(202a)와 연결된다. 이때, 제1 카운터 스프링(136)은 인장스프링으로서, 제1 밸런싱 링크(131)를 중력이 작용하는 방향, 즉, 화살표 방향으로 이동시켜 의료기구(M)로 인한 조인트의 토크를 보상한다. 제2 카운터 스프링(136)은 일단이 제2 밸런싱 링크(133) 선단에 연결되고, 타단이 제2 보조링크(202b)와 연결된다. 이때, 제2 카운터 스프링(138)은 압축스프링으로서, 제2 밸런싱 링크(133)를 화살표 방향으로 이동시켜 의료기구(M)로 인한 조인트의 토크를 보상한다.
다른 실시예로서, 도 8을 참조하면, 제1 카운터 스프링(136)은 일단이 제4 링크(108)에 연결되고, 타단이 제1 연장링크(202)에 연결된다. 제2 카운터 스프링(138)은 일단이 제3 링크(106)에 연결되고, 타단이 제1 연장링크(202)에 연결된다. 그리고 제1, 제2 카운터 스프링(136, 138)은 인장스프링으로서, 각각이 제4 링크(108) 및 제3 링크(106)를 화살표 방향으로 이동시켜 의료기구(M)로 인한 조인트의 토크를 보상한다.
또 다른 실시예로서, 도 9를 참조하면, 제1 연장링크(202)로부터 제2 보조링크(202b)가 연장되고, 제1 밸런싱 링크(131)가 제2 조인트(114)와 연결된 제3 링크(106)로부터 연장된다. 그리고 제1 카운터 스프링(136)의 일단이 제1 밸런싱 링크(131)에 연결되고, 타단이 제2 보조링크(202b)와 연결된다. 이때, 제1 카운터 스프링(136)은 인장스프링으로서, 제1 밸런싱 링크(131)를 화살표 방향으로 이동시켜 의료기구(M)로 인한 조인트의 토크를 보상한다.
이와 같이 연장링크부재가 구비된 스탠드에 카운터 스프링이 적용될 경우 다양한 실시예가 구성될 수 있는데, 이 외에도 링크(100) 또는 연장링크(200)와 직접 연결되는 카운터 스프링이 구비될 수 있고, 필요에 따라 밸런싱 링크를 더 부가하여 더욱 다양한 실시예가 구성될 수 있음은 물론이다.
한편, 연장링크부재는 필요에 따라 더 설치될 수 있는데, 마찬가지로 홀딩 유닛에 의해 지지되는 제2 조인트(114)에 추가적으로 링크를 연결하고, 제2 링크(104)와 평행한 링크를 더 연결하며, 다음으로 프론트 링크(120) 및 연장프론트 링크(220)와 각각 평행한 링크를 더 연결한 뒤에 연장프론트 링크(220)에 추가적인 프론트 링크를 연결하고, 연결된 프론트 링크의 선단에 의료기구를 설치한다. 이러한 방식으로 N개의 연장링크부재가 더 설치되어 의료기구의 자유도를 다양하게 설정할 수 있다.
그리고 설치되는 연장링크부재의 수가 증가할수록 의료기구(M)는 회전의 중심점인 제2 조인트(114)로부터 거리가 멀어지게 되고, 이에 따라 의료기구(M)로 인해 조인트에 발생되는 토크는 커지게 되는데, 안정적인 카운터 밸런스를 유지하기 위해서는 증가되는 연장링크부재의 수에 비례하여 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133)의 길이를 증가시키는 것이 바람직하다. 효율적인 카운터 밸런스를 위해서는 제1, 제2 밸런싱 링크(131, 133)의 길이뿐만 아니라 제1, 제2 카운터 웨이트(132, 134)의 중량도 증가시키는 것이 바람직하다.
[부호의 설명]
100: 링크 102: 제1 링크
104: 제2 링크 106: 제3 링크
108: 제4 링크 110: 조인트
112: 제1 조인트 114: 제2 조인트
116: 제3 조인트 118: 제4 조인트
120: 프론트 링크 130: 카운터 밸런스부
131: 제1 밸런싱 링크 132: 제1 카운터 웨이트
133: 제2 밸런싱 링크 134: 제2 카운터 웨이트
136: 제1 카운터 스프링 138: 제2 카운터 스프링
200: 연장링크 202: 제1 연장링크
202a: 제1 보조링크 202b: 제2 보조링크
204: 제2 연장링크 206: 제3 연장링크
208: 제4 연장링크 209: 제5 연장링크
210: 연장조인트 212: 제1 연장조인트
214: 제2 연장조인트 216: 제3 연장조인트
218: 제4 연장조인트 220: 연장프론트 링크

Claims (12)

  1. 사각 형태로 배치되는 4개의 링크;
    상기 링크의 연결부위에 각각 연결되며, 상기 링크를 서로 회전 가능하게 하는 4개의 조인트;
    상기 링크 중 어느 하나의 단부로부터 연장되고, 선단에 의료기구가 장착되는 프론트 링크 및
    상기 프론트 링크가 연장되는 부위에 위치한 조인트에 대하여 대각선 방향에 위치한 조인트에 연결되는 카운터 밸런스부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조인트는 제1, 제2, 제3 및 제4 조인트로 구성되며,
    상기 링크는 양단에 상기 제1, 제4 조인트가 연결되는 제1 링크;
    상기 제1 링크의 대변 위치에 배치되며 양단에 상기 제2, 제3 조인트가 연결되는 제3 링크;
    양단이 상기 제1, 제2 조인트에 연결되는 제2 링크 및
    상기 제2 링크의 대변 위치에 배치되며, 양단이 상기 제3, 제4 조인트에 연결되는 제4 링크를 포함하여 구성되고,
    상기 프론트 링크는 상기 제1 링크로부터 연장되며, 상기 제1 조인트에 연결되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 링크는 평행사변형 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 의료기구의 자유도를 증가시키는 연장링크부재를 더 포함하여 구성되고,
    상기 연장링크부재는 상기 링크 및 상기 프론트 링크와 연결되는 연장링크;
    상기 연장링크의 연결부위에 각각 연결되며, 상기 연장링크를 서로 회전 가능하게 하는 연장조인트 및
    상기 연장링크 중 프론트 링크와 연결된 연장링크의 단부로부터 연장되는 연장 프론트 링크를 포함하여 구성되고,
    상기 의료기구는 상기 연장 프론트 링크의 선단에 장착되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  5. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 카운터 밸런스부는 제1, 제2 밸런싱 링크 및
    상기 제1, 제2 밸런싱 링크의 선단에 각각 설치되는 제1, 제2 카운터 웨이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1, 제2 밸런싱 링크는 상기 제3 조인트와 연결되고, 각각이 상기 제3, 제4 링크로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1, 제2 밸런싱 링크는 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1, 제2 카운터 웨이트는 상기 제1, 제2 밸런싱 링크에 각각 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  9. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 카운터 밸런스부는 제1, 제2 밸런싱 링크 및
    상기 제1, 제2 밸런싱 링크에 각각 설치되어 인력 또는 척력을 가하는 제1, 제2 카운터 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 연장조인트는 제1, 제2, 제3 및 제4 연장조인트로 구성되고,
    상기 연장링크는 상기 제2 링크의 대변 위치에 배치되고, 양단에 상기 제1, 제2 연장조인트가 연결되는 제2 연장링크;
    상기 프론트 링크의 대변 위치에 배치되고, 일단이 상기 제2 연장조인트에 연결되며, 타단에 상기 제3 연장조인트가 연결되는 제3 연장링크;
    양단이 상기 제2 조인트 및 상기 제1 연장조인트에 연결되는 제1 연장링크;
    일단이 상기 제3 연장조인트에 연결되고, 타단에 상기 제4 연장조인트가 연결되는 제4 연장링크 및
    양단이 상기 제1 조인트 및 상기 제2 연장조인트에 연결되는 제5 연장링크를 포함하여 구성되고,
    상기 연장프론트 링크는 상기 제4 연장 링크의 단부로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 연장링크는 스탠드의 설치면에 대해 수직으로 고정되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 연장링크는 상기 제1 연장조인트와 연결되고, 상기 제1 연장링크로부터 연장되는 제1 보조링크; 및 상기 제2 조인트와 연결되고, 상기 제1 연장링크로부터 연장되는 제2 보조링크로 구성되며,
    상기 카운터 밸런스부는 상기 제3 조인트와 연결되고, 상기 제3, 제4 링크로부터 각각 연장 형성되는 제1, 제2 밸런싱 링크; 및 상기 제1 보조링크와 상기 제1 밸런싱 링크 및 상기 제2 보조링크와 상기 제2 밸런싱 링크에 각각 연결되는 제1, 제2 카운터 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카운터 밸런스부를 구비한 스탠드.
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