KR20250177110A

KR20250177110A - 엔드 툴 및 샤프트 조립체

Info

Publication number: KR20250177110A
Application number: KR1020240077426A
Authority: KR
Inventors: 최우정
Original assignee: 주식회사 리브스메드
Priority date: 2024-06-14
Filing date: 2024-06-14
Publication date: 2025-12-23
Also published as: WO2025259046A1; CN121129448A; US20250380944A1

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 제1 종축을 정의하는 연장 샤프트 및 상기 연장 샤프트의 일 단부와 연결되고, 상기 제1 종축과 수직하는 제1 회전축을 중심으로 관절운동이 가능한 엔드 툴을 포함하고, 상기 엔드 툴은, 상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축을 정의하고, 상기 제2 종축을 회전축으로 하는 제2 롤(roll) 회전운동과 상기 제1 종축을 회전축으로 하는 제1 롤(Roll) 회전운동이 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 제공한다.

Description

엔드 툴 및 샤프트 조립체{End tool and shaft assembly}

본 발명은 수술용 인스트루먼트에 관한 것으로, 상세하게는 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 로봇 암에 장착되거나 또는 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트에 관한 것이다.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기기를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히, 수술 부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제를 야기한다. 따라서 최근에는 피부에 소정의 구멍을 형성하여 의료 기기, 예를 들면, 복강경, 수술용 인스트루먼트, 미세수술용 현미경 등 만을 삽입하여 수행하는 수술 또는 로봇(robot)을 사용한 수술이 대안으로서 각광받고 있다.

수술용 인스트루먼트는 피부에 천공된 구멍을 통과하는 샤프트의 일단에 구비된 엔드 툴을, 소정의 구동부를 사용하여 의사가 직접 손으로 조작하거나 로봇 암을 사용하여 조작함으로써 수술 부위를 수술하기 위한 도구이다. 수술용 인스트루먼트에 구비된 엔드 툴 소정의 구조를 통한 회전 동작, 집게 동작(gripping), 절단 동작(cutting) 등을 수행한다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 로봇 암에 장착되거나 또는 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트에 있어서, 와이어를 최소한으로 사용하며 엔드 툴의 전방향 이동이 가능한 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 종축은, 상기 엔드 툴이 상기 제1 회전축을 중심으로 관절운동함에 따라 상기 제1 종축에 대하여 상대적으로 이동 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 롤(roll) 회전운동과 상기 제2 롤(roll) 회전운동은 서로 독립적으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴 및 샤프트 조립체는, 상기 연장 샤프트 내부에 배치되고 상기 엔드 툴과 연결되는 내부 샤프트를 포함하고, 상기 내부 샤프트는, 상기 제1 종축을 중심으로 롤(roll) 회전하되, 상기 연장 샤프트에 대하여 독립적으로 롤(roll) 회전이 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 제1 회전축을 중심으로 회전가능하게 상기 연장 샤프트에 연결되는 제1 허브 및 상기 제1 허브 내에 적어도 일부가 배치되고 상기 내부 샤프트와 상기 엔드 툴을 연결하는 링크부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 링크부재는, 상기 내부 샤프트의 병진운동 또는 회전운동을 상기 엔드 툴에 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 내부 샤프트가 상기 제1 종축을 따라 전진 또는 후진함으로써, 상기 제1 회전축을 중심으로 요(Yaw) 회전 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 링크부재는, 상기 엔드 툴이 요(Yaw) 회전한 상태에서도 상기 내부 샤프트의 병진운동 또는 회전운동을 상기 엔드 툴에 전달 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 링크부재는 유니버설 조인트일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 제1 허브의 원위부 측 단부에 배치되고, 상기 링크부재와 연결되는 엔드 툴 플레이트를 더 포함하고, 상기 엔드 툴 플레이트는 상기 제2 종축을 중심으로 회전가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 엔드 툴 플레이트에 결합하고, 수술용 인스트루먼트의 기능을 수행하는 작업 수행부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 허브는, 상기 연장 샤프트 측으로 연장되며 서로 마주보도록 형성되는 제1 결합부 및 제2 결합부를 포함하고, 상기 연장 샤프트는, 상기 제1 결합부와 축 결합하는 제3 결합부 및 상기 제2 결합부와 축 결합하는 제4 결합부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 제1 회전축 상에 배치되는 제1 서브축 및 제2 서브축을 포함하고, 상기 제1 서브축과 상기 제2 서브축은 일정 정도 이격 배치되며, 상기 제1 서브축과 상기 제2 서브축 사이에서 상기 링크부재를 일부 수용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 서브축은 상기 제1 결합부와 상기 제3 결합부를 관통하여 축 결합하고, 상기 제2 서브축은 상기 제2 결합부와 상기 제4 결합부를 관통하여 축 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 연장 샤프트 측으로 연장되며 서로 마주보도록 형성되는 제1 결합부 및 제2 결합부를 포함하고, 제2 종축을 정의하는 제1 허브 및 일 단부는 상기 연장 샤프트와 결합하고, 타 단부는 상기 제1 허브의 상기제1 결합부 및 상기 제2 결합부와 연결되는 제2 허브를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 제1 회전축을 중심으로 회전가능한 요 풀리 및 상기 요 풀리와 연결되어 상기 요 풀리에 동력을 전달하는 요 와이어를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 요 풀리는 상기 제1 허브와 결합하고, 상기 엔드 툴은 상기 요 풀리의 회전에 따라 요 회전이 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 내부 샤프트는, 상기 엔드 툴이 요 회전함으로써 제1 종축을 따라 전진 또는 후진할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 엔드 툴의 원위부에 결합하며 하나 이상의 조(jaw)를 포함하는, 조(jaw) 어셈블리를 더 포함하고, 상기 링크부재는, 상기 내부 샤프트와 상기 조(jaw) 어셈블리를 연결하고, 상기 내부 샤프트의 회전 운동을 상기 조(jaw) 어셈블리에 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 조(jaw)와 연결되어 상기 조의 회전을 일으키는 구동 와이어를 더 포함하고, 상기 링크부재는, 내부에 형성되는 관통홀을 포함하고, 상기 구동 와이어는 상기 관통홀을 통과하여 상기 연장 샤프트 측으로 연장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴은, 상기 구동 와이어의 적어도 일부를 내부에 수용하고, 일정 정도 구부러질 수 있도록 형성되는 가이드 튜브를 포함하고, 상기 구동 와이어는 상기 가이드 튜브의 내부를 관통하여 상기 조(jaw)와 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구동 와이어는 상기 가이드 튜브 내에서 상기 가이드 튜브를 따라 이동 가능하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 조(jaw) 어셈블리는, 스테이플 카트리지를 포함하는 제1 조 및 앤빌을 포함하는 제2 조를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는, 제1 종축을 정의하는 연장 샤프트 및 상기 연장 샤프트의 일 단부에 연결되는 엔드 툴을 포함하는 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 있어서, 상기 엔드 툴 및 샤프트 조립체는, 상기 제1 종축에 의해 정의되는 제1 롤(roll) 자유도, 상기 제1 종축과 다른 축인 제1 회전축을 중심으로 회전하는 엔드 툴의 관절운동 자유도, 상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축에 의해 정의되는 제2 롤(roll) 자유도를 갖고, 각 자유도는 개별적으로 구동이 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 제공한다.

본 발명의 일 실시예는, 제1 종축을 정의하는 연장 샤프트, 상기 연장 샤프트의 일 단부와 연결되고, 상기 제1 종축과 수직하는 제1 회전축을 중심으로 관절운동이 가능한 엔드 툴 및 상기 연장 샤프트의 타 단부와 연결되고, 상기 엔드 툴의 동작을 조작하는 조작부를 포함하고, 상기 엔드 툴은, 상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축을 정의하고, 상기 제2 종축을 회전축으로 하는 제2 롤(roll) 회전운동과 상기 제1 종축을 회전축으로 하는 제1 롤(Roll) 회전운동이 가능한, 수술용 인스트루먼트를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수술용 인스트루먼트는, 상기 제1 종축에 의해 정의되는 제1 롤(roll) 자유도, 상기 제1 종축과 다른 축인 제1 회전축을 중심으로 회전하는 엔드 툴의 관절운동 자유도, 상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축에 의해 정의되는 제2 롤(roll) 자유도를 갖고, 상기 조작부는, 상기 제1 롤(roll) 자유도를 구동하는 제1 구동부, 상기 엔드 툴의 관절운동 자유도를 구동하는 제2 구동부 및 상기 제2 롤(roll) 자유도를 구동하는 제3 구동부를 포함하고, 각 자유도를 개별적으로 구동 가능할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 구동부는, 상기 제2 구동부 및 상기 제3 구동부 전체를 롤(roll)회전시키는 메커니즘을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔드 툴이 상기 제2 종축을 중심으로 롤(roll) 회전할 때, 상기 제2 종축과 상기 조작부 사이의 위치 관계는 변화하지 않을 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 수술용 인스트루먼트의 와이어를 최소한으로 사용하며 엔드 툴의 전방향 이동이 가능한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 제1 롤(roll) 자유도를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 관절운동 자유도를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 제2 롤(roll) 자유도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 각각의 회전 자유도를 함께 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 6는 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 내부 샤프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체가 요(yaw) 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8는 도 7의 엔드 툴 및 샤프트 조립체에서 제1 허브 및 연장 샤프트를 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
도 9 및 도 10은 도 7의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 내부 샤프트가 롤(roll) 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 연장 샤프트를 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
도 12은 도 11의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 내부 샤프트가 롤(roll) 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 13 및 도 14은 도 11 및 도 12의 엔드 툴 및 샤프트 조립체에서 제1 허브 및 연장 샤프트를 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
도 15 내지 도 18는 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 연장 샤프트가 롤(roll) 회전함에 따라 엔드 툴이 회전하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 20은 도 19의 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 다른 각도에서 확대하여 나타낸 확대 사시도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 22 및 도 23는 도 21의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 링크부재 및 샤프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 24은 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이다.
도 25은 본 발명의 일 일시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체가 적용된 수술용 인스트루먼트를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 수술용 인스트루먼트에 적용가능한 것으로서, 구체적으로 복강경 수술 또는 여러 다양한 수술에 사용하기 위해 로봇 암에 장착되거나 또는 수동으로 작동 가능한 수술용 인스트루먼트에 적용될 수 있다.

상술한 복강경 수술에 필요한 수술 도구에서 구현하고자 하는 움직임은, 엔드 툴이 180° 반원구(hemisphere) 또는 그 미만의 각도의 구형 원뿔(spherical cone) 회전이 가능하면서, 동시에 엔드 툴의 축을 기준으로 회전이 가능한 것이다. 다시 말해, 수술용 인스트루먼트는 연장 샤프트를 기준으로 엔드 툴이 상하좌우 움직임이 가능하면서 엔드 툴 자체가 축을 기준으로 롤(roll)회전이 가능할 필요가 있다. 예를 들어, 한 쌍의 조(jaw)로 이루어진 집게가 위/아래로 열리고 닫히는 동작을 할 수도 있고, 수술 집게가 롤(roll)회전하여 좌/우로 열리고 닫히는 동작을 할 수도 있다. 이를 통해, 수술 집게로 위/아래/좌/우에 있는 신체 조직을 잡을 수 있으면서, 수술 집게가 조직을 위/아래로 잡는지 좌/우로 잡는지 조절가능할 수 있다.

상술한 동작을 구현하기 위해 종래의 수술도구는 요(yaw)-피치(pitch)-롤(roll) 또는 피치(pitch)-요(yaw)-롤(roll) 순서로 구동축을 구성하였으며, 롤(roll) 동작의 경우 연장 샤프트를 회전시킴으로써 구현하였다.

위와 같이 엔드 툴이 요, 피치, 롤이라는 3개의 자유도를 갖는 경우 수술용 인스트루먼트의 조작이 직관적일 수 있으나, 엔드 툴은 요(yaw)와 피치(pitch) 축이 별도로 필요하게 된다. 결국 엔드 툴의 관절부의 크기가 커지게 되고 이는 곧 엔드 툴 회전 반경의 증가로 이어지게 된다.

또한 상술한 바와 같이 종래 기술에 따르면, 수술용 인스트루먼트는 요(yaw)와 피치(pitch) 축을 구동시키는 와이어의 경로를 잡아주기 위한 풀리들이 많이 필요하게 된다. 따라서 와이어가 많은 풀리들을 지나면서 마찰로 인해 와이어 장력은 감소하게 되고 이는 곧 엔드 툴을 동작시키는 힘의 감소로 이어지게 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 엔드 툴을 동작시키기 위한 와이어 경로를 최대한 단순화시키고자 한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 요(yaw)와 피치(pitch) 중 하나의 자유도를 제거하고 엔드 툴의 축을 기준으로 회전하는 롤(roll) 자유도를 한 개 추가할 수 있다.

즉, 본 발명은 수술용 인스트루먼트에 있어서, 와이어를 최소한으로 사용하며 엔드 툴의 전방향 이동이 가능한 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 회전 자유도에 대하여 도면을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 제1 롤(roll) 자유도를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 관절운동 자유도를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 제2 롤(roll) 자유도를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 각각의 회전 자유도를 함께 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 연장 샤프트의 도시를 생략하고 제1 종축, 제2 종축 및 제1 회전축을 간단히 도시한 모식도이다.

여기서, X1은 제1 종축을 나타내고 X2는 제2 종축을 나타내고 AX는 제1 회전축을 나타낸다. 그리고 m1은 제1 종축(X1)이 축 회전하는 상태를 나타내기 위한 제1 표식이고, m2는 제2 종축(X2)이 축 회전하는 상태를 나타내기 위한 제2 표식이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 제1 롤(roll) 자유도, 관절운동 자유도, 제2 롤(roll) 자유도를 가질 수 있다.

제1 롤(roll) 자유도는 연장 샤프트의 제1 종축(X1)에 의해 정의될 수 있다. 다시 말해, 제1 롤(roll) 자유도는 연장 샤프트의 제1 종축(X1)을 회전축으로 하는 롤(roll) 회전운동에 대한 자유도라고 설명할 수 있다.

제2 롤(roll) 자유도는 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축(X2)에 의해 정의될 수 있다. 다시 말해, 제2 롤(roll) 자유도는 엔드 툴의 제2 종축(X2)을 회전축으로 하는 롤(roll) 회전운동에 대한 자유도라고 설명할 수 있다.

관절운동 자유도는 제1 종축(X1)과 다른 축인 제1 회전축(Ax)을 중심으로 회전하는 엔드 툴의 관절운동에 대한 자유도라고 설명할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연장 샤프트가 제1 종축(X1)을 중심으로 롤(roll) 회전하면 제1 회전축(Ax)은 연장 샤프트와 함께 회전할 수 있다. 즉, 엔드 툴의 제1 회전축(Ax)은 연장 샤프트의 롤(roll) 회전에 의해 제1 종축(X1)을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 연장 샤프트가 제1 종축(X1)을 중심으로 90°회전할 때, Z축 상에 위치한 제1 회전축(Ax)은 Y축 상에 위치하게 될 수 있다.

한편, 연장 샤프트가 제1 종축(X1)을 중심으로 롤(roll) 회전할 때, 엔드 툴도 연장 샤프트와 함께 제1 종축(X1)을 중심으로 롤(roll) 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 표식(m1)이 제1 종축(X1)을 중심으로 반시계방향으로 회전할 때, 제2 표식(m2)도 함께 반시계방향으로 회전할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔드 툴이 제1 회전축(Ax)을 중심으로 관절운동하면 제2 종축(X2)은 제1 종축(X1)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 다시 말해, 엔드 툴이 제1 회전축(Ax)을 중심으로 요(yaw) 회전하면 제2 종축(X2)은 제1 회전축(Ax)을 중심으로 요(yaw) 회전하게 되고, 제2 종축(X2)이 제1 종축(X1)에 대해 형성하는 각도는 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 회전축(Ax)이 Z축 상에 위치하는 경우, 제2 종축(X2) 및 제2 표식(m2)은 XY평면 상에서 요(yaw) 회전할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 롤(roll) 자유도에 따라 엔드 툴은 요(yaw) 회전한 상태에서도 제2 종축(X2)을 중심으로 롤(roll) 회전운동을 할 수 있다. 이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 종축(X2)이 제1 종축(X1)과 일치하거나 평행한 상태가 아니고 제1 종축(X1)과 교차하는 상태일 때도 엔드 툴은 제2 종축(X2)을 중심으로 롤(roll) 회전운동을 할 수 있다. 즉, 제2 롤(roll) 자유도는 관절운동 자유도와 독립적으로 구동될 수 있다.

또한, 제2 롤(roll) 자유도는 제1 롤(roll) 자유도와 독립적으로 구동될 수 있다. 예를 들어, 엔드 툴이 제2 종축(X2)을 중심으로 롤(roll) 회전할 때, 제1 종축(X1)을 중심으로 한 연장 샤프트의 롤(roll) 회전이 수반되지 않을 수 있다. 즉, 연장 샤프트는 롤(roll) 회전하지 않고, 엔드 툴만 제2 종축(X2)을 중심으로 롤(roll) 회전할 수 있다. 예를 들어, 제2 표식(m2)은 제2 종축(X2)을 중심으로 회전하지만 제1 표식(m1)은 회전하지 않고 그대로 있을 수 있다.

이와 같이 제2 롤(roll) 자유도와 제1 롤(roll) 자유도 및 관절운동 자유도는 각각 개별적으로 구동될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 대하여 도면을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 5은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이고, 도 6는 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 내부 샤프트를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체가 요(yaw) 회전한 상태를 나타내는 사시도이고, 도 8는 도 7의 엔드 툴 및 샤프트 조립체에서 제1 허브 및 연장 샤프트를 제거한 상태를 도시한 사시도이다. 도 9 및 도 10은 도 7의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 내부 샤프트가 롤(roll) 회전한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 11은 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 연장 샤프트를 제거한 상태를 도시한 사시도이고, 도 12은 도 11의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 내부 샤프트가 롤(roll) 회전한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 13 및 도 14은 도 11 및 도 12의 엔드 툴 및 샤프트 조립체에서 제1 허브 및 연장 샤프트를 제거한 상태를 도시한 사시도이고, 도 15 내지 도 18는 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 연장 샤프트가 롤(roll) 회전함에 따라 엔드 툴이 회전하는 상태를 나타내는 사시도이다.

본 발명을 설명함에 있어서 사용자 측에 가까운 부분, 즉 조작부에 가까운 부분을 근위부(proximal end)라고 설명하며, 사용자 측에서 먼 부분, 즉 엔드 툴(100)의 단부에 가까운 부분을 원위부(distal end)라고 설명하도록 한다.

예를 들어, 엔드 툴(100)에서 연장 샤프트(400)에 가까운 부분을 근위부(100p)로 정의하며, 연장 샤프트(400)에서 먼 부분, 즉 엔드 툴(100)의 단부에 가까운 부분을 원위부(100d)라고 정의하여 설명하도록 한다.

도 5 내지 도 8를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)는 연장 샤프트(400), 내부 샤프트(410) 및 엔드 툴(100)을 포함할 수 있다.

연장 샤프트(400)는 제1 종축(X1)을 정의한다. 연장 샤프트(400)의 일 단부는 엔드 툴(100)과 연결되고 타 단부는 수술용 인스트루먼트의 조작부(도 25의 4200 참조)와 연결되어 연장 샤프트(400)는 조작부와 엔드 툴(100)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 또한 연장 샤프트(400)는 속이 비어있는 형상으로 형성되어, 내부에 하나 이상의 와이어 또는 전선들이 수용될 수 있다.

또한, 연장 샤프트(400)는 내부에 후술할 내부 샤프트(410)를 수용할 수 있다. 그리고 연장 샤프트(400)와 내부 샤프트(410)는 각각 엔드 툴(100)과 연결될 수 있다.

한편, 연장 샤프트(400)는 제1 종축(X1)을 기준으로 롤(roll)회전 할 수 있다. 즉, 수술용 인스트루먼트의 롤(roll) 자유도는 연장 샤프트(400)를 통해서도 구현될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

한편, 연장 샤프트(400)는 엔드 툴(100)과 연결되는 일 단부에 엔드 툴(100)과 결합하기 위한 결합부를 형성할 수 있다.

내부 샤프트(410)는 연장 샤프트(400)의 내부에 배치될 수 있다. 내부 샤프트(410)의 일 단부는 엔드 툴(100)과 연결되고 타 단부는 조작부에 연결될 수 있다. 즉, 내부 샤프트(410)는 조작부의 조작에 따른 구동을 엔드 툴(100)에 전달할 수 있다.

구체적으로, 내부 샤프트(410)는 제1 종축(X1)을 중심으로 롤(roll)회전하되, 연장 샤프트(400)에 대하여 독립적으로 롤(roll) 회전이 가능할 수 있다. 다시 말해, 연장 샤프트(400)는 롤(roll)회전하지 않고, 내부 샤프트(410)만 롤(roll)회전할 수 있으며, 반대로 연장 샤프트(400)는 롤 회전하지만 내부 샤프트(410)는 롤 회전하지 않을 수 있다. 물론 연장 샤프트(400)와 내부 샤프트(410)가 함께 롤 회전할 수도 있다.

여기서, 내부 샤프트(410)가 연장 샤프트(400)에 대하여 독립적으로 롤 회전 가능함으로써 롤(roll) 자유도가 추가될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

한편, 내부 샤프는 연장 샤프트(400) 내부에 배치된 상태에서 연장 샤프트(400)의 축을 따라 전진 또는 후진하는 병진운동을 수행할 수 있다. 다시 말해, 내부 샤프트(410)는 제1 종축(X1)을 중심으로 롤 회전함과 동시에 병진운동을 수행할 수 있으며, 롤 회전과 병진운동을 각각 독립적으로 수행할 수도 있다.

엔드 툴(100)은 연장 샤프트(400)의 일 단부와 연결될 수 있다. 또한 엔드 툴(100)은 내부 샤프트(410)의 일 단부와 연결될 수 있다. 따라서, 엔드 툴(100)은 조작부의 조작에 따른 구동력을 전달받아 엔드 툴(100)의 다양한 동작을 수행할 수 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 엔드 툴(100)은 제1 종축(X1)을 중심으로 롤 회전 운동 및 제1 종축(X1)과 다른 축인 제1 회전축(Ax)을 중심으로 관절운동이 가능하도록 연장 샤프트(400)의 일 단부 및 내부 샤프트(410)의 일 단부와 연결될 수 있다.

다시 말해, 엔드 툴(100)은 제1 회전축(Ax)을 중심으로 요(yaw)회전 가능할 수 있으며, 제1 종축(X1)을 중심으로 롤 회전 운동을 할 수 있다.

엔드 툴(100)은 수술 부위에 삽입되어 수술에 필요한 동작을 수행할 수 있다. 이와 같은 엔드 툴(100)의 일 예로써, 도 5 등에 도시된 바와 같이 후크(hook)가 사용될 수 있다. 다만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 수술을 위한 다양한 장치들이 엔드 툴(100)로 사용될 수 있다. 예를 들어, 엔드 툴로써 한 쌍의 조(jaw)가 사용될 수 있으며, 포셉(forcep), 니들 홀더(needle holer), 다이섹터(dissector), 스테이플러(stapler) 등이 사용될 수 있다. 또한 엔드 툴로써 전기 소작을 위한 모노폴라 다이섹터(monopolar dissector), 모노폴라 시저(monopolar scissor), 모노폴라 후크(monopolar hook), 모노폴라 스파츌라(monopolar spatula), 바이폴라 다이섹터(bipolar dissector), 바이폴라 포셉(bipolar forceps), 베슬 실러(vessel sealer) 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴(100)은 제1 허브(110), 엔드 툴 플레이트(130), 링크부재(120)를 포함할 수 있다.

제1 허브(110)는 제2 종축(X2)을 정의한다. 제1 허브(110)는 연장 샤프트(400)의 일 단부에 회전가능하게 연결될 수 있다. 여기서, 제1 허브(110)는 제1 허브(110)와 연장 샤프트(400)를 연결하는 부분인 결합부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 허브(110)는 제1 결합부(111) 및 제2 결합부(112)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 결합부(111) 및 제2 결합부(112)는 연장 샤프트(400) 측으로 연장되며 서로 마주보도록 형성될 수 있다.

이를 다른 관점에서 설명하면, 제1 결합부(111) 및 제2 결합부(112)는 제1 허브(110)의 외측부를 형성하며, 서로 평행하게 형성될 수 있다. 그리고 제1 결합부(111) 및 제2 결합부(112)가 서로 이격되어 형성됨으로써 그 사이의 공간에 다른 구성요소를 수용할 수 있다. 예를 들어, 제1 허브(110)는 후술할 링크부재(120)를 제1 결합부(111)와 제2 결합부(112) 사이의 공간에 수용할 수 있다.

제1 결합부(111) 및 제2 결합부(112)는 연장 샤프트(400)의 결합부와 축 결합하여 제1 허브(110)와 연장 샤프트(400)를 연결할 수 있다. 구체적으로, 연장 샤프트(400)는 제1 결합부(111)와 축 결합하는 제3 결합부(401) 및 제2 결합부(112)와 축 결합하는 제4 결합부(402)를 포함할 수 있다.

다시 말해, 제1 허브(110)와 연장 샤프트(400)는 제1 회전축(Ax)을 중심으로 요(yaw)회전 가능하도록 축 결합할 수 있다.

또한, 엔드 툴(100)은 제1 회전축(Ax) 상에 배치되는 제1 서브축(미도시) 및 제2 서브축(미도시)을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 서브축과 제2 서브축은 일정 정도 이격 배치되며, 제1 서브축과 제2 서브축 사이에서 링크부재(120)를 일부 수용할 수 있다.

그리고 제1 서브축은 제1 결합부(111)와 제3 결합부(401)를 관통하여 축 결합하고, 제2 서브축은 제2 결합부(112)와 제4 결합부(402)를 관통하여 축 결합할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예의 변형예로써, 엔드 툴(100)은, 제1 허브(110) 외에 제2 허브(미도시)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 제2 허브는 제1 허브(110)와 연장 샤프트(400)를 연결하는 부분일 수 있다. 도 5 등에서는 제1 허브(110)의 제1 결합부(111) 및 제2 결합부(112)와 축 결합하는 결합부가 연장 샤프트(400)에 형성되어 연장 샤프트(400)와 제1 허브(110)가 직접적으로 연결되는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 사상은 이제 제한되지 아니하며, 제2 허브 등 다른 구성요소가 제1 허브(110)와 연장 샤프트(400) 사이에 개재되어 서로 연결할 수 있음은 물론이다.

이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 허브의 일 단부는 제1 허브(110)와 연결되고 타 단부는 연장 샤프트(400)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 허브는 일 단부에 연장 샤프트(400)의 제3 결합부(401) 및 제4 결합부(402)와 같은 결합부를 포함할 수 있다.

즉, 제2 허브는 제3 결합부(401)에 대응하는 제5 결합부(미도시) 및 제4 결합부(402)에 대응하는 제6 결합부(미도시)를 포함할 수 있다.

이를 다른 관점에서 설명하면, 제2 허브는 제1 결합부(111)와 축 결합하는 제5 결합부 및 제2 결합부(112)와 축 결합하는 제6 결합부를 포함할 수 있다.

다시 말해, 제1 허브(110)와 제2 허브는 제1 회전축(Ax)을 중심으로 요(yaw)회전 가능하도록 축 결합할 수 있다.

그리고 제1 서브축은 제1 결합부(111)와 제5 결합부를 관통하여 축 결합하고, 제2 서브축은 제2 결합부(112)와 제6 결합부를 관통하여 축 결합할 수 있다.

엔드 툴 플레이트(130)는 엔드 툴(100)의 원위부(100d)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 엔드 툴 플레이트(130)는 제1 허브(110)의 원위부(100d) 측 단부에 배치될 수 있다.

여기서, 엔드 툴 플레이트(130)는 제2 종축(X2)을 중심으로 회전가능할 수 있다. 다시 말해, 엔드 툴 플레이트(130)는 제1 허브(110)와 연결되어 제1 허브(110)에 대해 상대적으로 회전가능할 수 있다.

엔드 툴 플레이트(130)는 후술할 링크부재(120)와 연결되어 링크부재(120)를 통해 내부 샤프트(410)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 엔드 툴 플레이트(130)의 근위부(100p)는 링크부재(120)와 연결되어 링크부재(120)의 회전에 의해 엔드 툴 플레이트(130)가 제2 종축(X2)을 중심으로 롤 회전할 수 있다.

엔드 툴 플레이트(130)는 원위부(100d) 측에 작업 수행부를 포함할 수 있다. 여기서, 작업 수행부는 수술용 인스트루먼트의 기능을 수행하는 부분으로서 엔드 툴 플레이트(130)와 일체로서 형성될 수도 있고, 별도의 조립체로 형성되어 엔드 툴 플레이트(130)와 결합할 수도 있다.

다시 말해, 엔드 툴(100)은 엔드 툴 플레이트(130)에 결합하고, 수술용 인스트루먼트의 기능을 수행하는 작업 수행부를 포함할 수 있다.

여기서, 작업 수행부는 상술한 엔드 툴(100)의 다양한 장치일 수 있다. 즉, 작업 수행부는 후크(hook)일 수 있다. 다만, 본 발명의 사상은 이제 제한되지 아니하며, 수술을 위한 다양한 장치들이 작업 수행부로 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 조(jaw)가 사용될 수 있으며, 포셉(forcep), 니들 홀더(needle holer), 다이섹터(dissector), 스테이플러(stapler) 등이 사용될 수 있다. 또한 전기 소작을 위한 모노폴라 다이섹터(monopolar dissector), 모노폴라 시저(monopolar scissor), 모노폴라 후크(monopolar hook), 모노폴라 스파츌라(monopolar spatula), 바이폴라 다이섹터(bipolar dissector), 바이폴라 포셉(bipolar forceps), 베슬 실러(vessel sealer) 등이 사용될 수 있다.

링크부재(120)는 적어도 일부가 제1 허브(110) 내에 배치될 수 있다. 또는 링크부재(120)는 적어도 일부가 제1 허브(110) 또는 제2 허브 내에 배치될 수 있다.

링크부재(120)는 내부 샤프트(410)와 엔드 툴(100)을 연결하고, 내부 샤프트(410)의 병진 운동 또는 회전 운동을 엔드 툴(100)에 전달할 수 있다.

구체적으로, 링크부재(120)는 내부 샤프트(410)와 엔드 툴 플레이트(130)를 연결할 수 있다.

따라서 내부 샤프트(410)가 제1 종축(X1)을 중심으로 롤 회전을 함에 따라 링크부재(120)와 연결된 엔드 툴 플레이트(130)는 제1 허브(110)에 대하여 상대적으로 롤 회전할 수 있다. 즉, 제1 허브(110) 및 연장 샤프트(400)는 제1 종축(X1)에 대하여 롤 회전하지 않는 상태에서 내부 샤프트(410) 및 이와 연결된 엔드 툴 플레이트(130)만이 롤 회전할 수 있다. 다시 말해, 엔드 툴(100)의 제1 허브(110)는 롤 회전하지 않은 상태에서 작업 수행부만이 롤 회전할 수 있다.

도 7 내지 도 10을 다시 참조하면, 링크부재(120)는 엔드 툴(100)이 요(Yaw) 회전한 상태에서도 내부 샤프트(410)의 회전 운동을 엔드 툴(100)에 전달 가능할 수 있다.

여기서, 엔드 툴(100)이 요(Yaw) 회전하지 않은 상태는 제2 종축(X2)이 제1 종축(X1)과 일치하거나 평행하는 상태이며, 엔드 툴(100)이 요(Yaw) 회전한 상태는 제2 종축(X2)이 제1 종축(X1)과 일정 각도를 형성하는 상태일 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)는 엔드 툴(100)의 제2 종축(X2)이 제1 종축(X1)을 기준으로 일정 각도 회전한 상태에서도 내부 샤프트(410)의 롤 회전운동을 엔드 툴(100)에 전달할 수 있다.

이와 같이 연장 샤프트(400) 및 제1 허브(110)의 롤 회전과 별개로 내부 샤프트(410), 엔드 툴 플레이트(130) 및 작업 수행부의 롤 회전에 대한 자유도를 제2 롤(roll) 자유도라고 정의할 수 있다.

그리고 연장 샤프트(400) 및 엔드 툴(100) 전체의 롤 회전에 대한 자유도를 제1 롤(roll) 자유도라고 정의할 수 있다. 또한, 엔드 툴(100)의 제1 회전축을 중심으로 회전하는 관절운동에 대한 자유도를 관절운동 자유도 또는 요(yaw) 자유도라고 정의할 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)는 롤(roll) 자유도 2개와 요(yaw) 자유도 1개로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제2 롤(roll) 자유도를 구현하기 위해서는 엔드 툴(100)이 요(yaw)회전한 상태에서도 내부 샤프트(410)의 롤 회전운동을 엔드 툴 플레이트(130)로 전달할 수 있는 메커니즘이 필요하다. 즉, 내부 샤프트(410)가 롤 회전하는 축인 제1 종축(X1)과 엔드 툴 플레이트(130)가 롤 회전하는 회전축이 다른 경우에도 엔드 툴 플레이트(130)에 회전력을 전달할 수 있어야 한다. 이와 같은 메커니즘을 구현하기 위한 링크부재(120)는 유니버설 조인트(Univeral Joint)일 수 있다.

예를 들어, 링크부재(120)는 싱글 카단 조인트(Single Cardon Joint)일 수 있다. 바람직하게는 링크부재(120)는 더블 카단 조인트(Double Cardan Joint)일 수 있으며, 더블 카단 조인트의 경우 엔드 툴(100)이 제1 회전축(Ax)을 기준으로 90° 요 회전한 상태에서도 회전력을 전달할 수 있다.

다만, 본 발명의 사상은 반드시 이에 제한되지 아니하며, 엔드 툴(100)이 요 회전한 상태에서도 내부 샤프트(410)의 회전력을 엔드 툴(100)에 전달할 수 있는 메커니즘이라면 링크부재(120)로 사용할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 링크부재(120)는 플렉서블 샤프트(Flexible shaft) 또는 플렉서블 커플링(Flexible coupling)일 수 있다.

이하에서는 더블 카단 조인트를 링크부재(120)로 사용한 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

링크부재(120)는 센트럴바디(121)와 센트럴바디(121)의 양 단부에 각각 축 결합하는 제1 스파이더(123) 및 제2 스파이더(124)를 포함할 수 있다. 그리고 엔드 툴 플레이트(130)에는 제1 스파이더(123)와 축 결합하는 제1 요크(122)가 형성될 수 있다. 마찬가지로 내부 샤프트(410)의 일 단부는 제2 스파이더(124)와 축 결합하는 제2 요크(411)가 형성될 수 있다.

제1 요크(122)는 엔드 툴 플레이트(130)로부터 근위부(100p)측으로 연장되어 형성될 수 있다. 제2 요크(411)는 내부 샤프트(410)의 일 단부로부터 원위부(100d)측으로 연장되어 형성될 수 있다.

제1 요크(122)는 서로 마주보며 평행한 한 쌍의 요크부(122a)를 포함할 수 있으며, 제2 요크(411)도 서로 마주보며 평행한 한 쌍의 요크부(411a)를 포함할 수 있다. 제1 요크(122) 및 제2 요크(411)는 같은 크기 및 형상으로 형성될 수도 있으나 각각 다른 크기 및 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

센트럴바디(121)는 제1 허브(110)의 길이에 대응하여 엔드 툴 플레이트(130)와 내부 샤프트(410)를 연결할 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 센트럴바디(121)는 상부(121b), 하부(121b) 및 상부(121b)와 하부(121b)를 연결하는 중심부(121a)를 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)의 3개의 자유도에 따른 롤(roll) 회전 및 요(yaw) 회전에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 제2 롤(roll) 자유도는 내부 샤프트(410)를 통해 구현될 수 있다.

도 12은 도 11의 내부 샤프트(410)가 반시계방향으로 90°롤 회전한 상태를 나타낸다. 도 14은 도 13의 내부 샤프트(410)가 반시계 방향으로 90°롤 회전한 상태를 나타낸다.

도 11 내지 도 14을 다시 참조하면, 내부 샤프트(410)는 링크부재(120)와 연결되고 링크부재(120)는 엔드 툴 플레이트(130)와 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 엔드 툴 플레이트(130)는 제1 허브(110)에 대하여 상대적으로 회전이 가능한 부재일 수 있다. 따라서 내부 샤프트(410)가 제1 종축(X1)을 기준으로 롤 회전을 하면 내부 샤프트(410)와 연결된 링크부재(120)가 내부 샤프트(410)의 회전력을 엔드 툴 플레이트(130)에 전달할 수 있다. 따라서 엔드 툴 플레이트(130)는 링크부재(120)의 회전에 따라 내부 샤프트(410)와 함께 롤 회전할 수 있다.

그리고 도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 엔드 툴(100)이 연장 샤프트(400)에 대하여 요 회전하지 않은 상태뿐만 아니라, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 엔드 툴(100)이 연장 샤프트(400)에 대하여 일정 각도로 요 회전한 상태에서도, 엔드 툴 플레이트(130)는 내부 샤프트(410)와 함께 롤 회전할 수 있다.

따라서 제2 롤(roll) 자유도는 엔드 툴(100)이 요 회전한 상태에서도 구현될 수 있다.

한편, 요(yaw) 자유도는 링크부재(120)를 회전시키는 대신 링크부재(120)를 전진 또는 후진함으로써 구현될 수 있다. 즉, 엔드 툴(100)은 내부 샤프트(410)가 제1 종축(X1)을 따라 전진 또는 후진함으로써, 제1 회전축(Ax)을 중심으로 요(Yaw) 회전 가능할 수 있다.

구체적으로, 내부 샤프트(410)가 원위부(100d) 측으로 전진하면, 유니버설 조인트가 굴곡되면서 엔드 툴(100)은 더 큰 각도로 요 회전할 수 있다. 반대로, 엔드 툴(100)이 요 회전한 상태에서 내부 샤프트(410)가 근위부(100p) 측으로 후진하면, 유니버설 조인트는 곧게 펴지면서 엔드 툴(100)이 요 회전하지 않은 중립상태로 돌아올 수 있다.

한편, 제1 롤(roll) 자유도는 연장 샤프트(400)를 통해 구현될 수 있다. 즉, 연장 샤프트(400) 자체를 롤 회전시킴으로써 연장 샤프트(400)와 연결된 엔드 툴(100) 전체가 함께 회전할 수 있다.

도 15은 도 5의 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)가 제1 종축(X1)에 대하여 일정 각도로 요 회전한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 16는 도 15의 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)가 반시계 방향으로 90°롤 회전한 상태를 나타내는 사시도이고, 도 17은 도 16의 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)가 반시계 방향으로 90°롤 회전한 상태를 나타내는 사시도이고, 도 18는 도13의 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)가 반시계 방향으로 90°롤 회전한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 15 및 도 18를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)는 제1 롤(roll) 자유도와 요(yaw) 자유도를 구현함으로써 엔드 툴(100)을 상하좌우로 회전할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)는 복강경 수술에서 요구되는 회전 범위의 전영역에서 엔드 툴(100)을 회전시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)는 제2 롤(roll) 자유도를 구현함으로써 엔드 툴(100)이 회전한 상태에서도 엔드 툴(100)의 작업 수행부를 롤 회전시킬 수 있고, 이를 통해 작업 수행부를 다양한 각도에서 구동시킬 수 있다.

한편, 제1 롤 자유도를 구현함에 있어서, 엔드 툴 플레이트(130) 및 작업 수행부의 롤 회전을 수반하지 않고 엔드 툴(100) 전체의 회전을 일으키기 위해서 내부 샤프트(410)는 연장 샤프트(400)와 함께 회전할 수 있다.

이를 위해, 엔드 툴(100)의 조작을 위한 구동부는 제1 롤(roll) 자유도를 조작하는 제1 구동부, 요(yaw) 자유도를 조각하기 위한 요 구동부를 구비하고, 제1 구동부 및 요 구동부 전체를 롤 회전시키는 메커니즘이 별도로 구비될 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)는 연장 샤프트(400)를 롤 회전시키면서 내부 샤프트(410)를 함께 롤 회전시킬 수 있는 구동부가 구비될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 대하여 설명하도록 한다.

여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 비해, 엔드 툴의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이고, 도 20은 도 19의 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 다른 각도에서 확대하여 나타낸 확대 사시도이다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 엔드 툴 및 샤프트 조립체(20)는 엔드 툴(1100), 연장 샤프트(1400) 및 내부 샤프트(1410)를 포함할 수 있다. 그리고 엔드 툴(1100)은 제1 허브(1110), 엔드 툴 플레이트(1130) 및 링크부재(1120)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 허브(1110), 엔드 툴 플레이트(1130) 및 링크부재(1120) 그리고 연장 샤프트(1400) 및 내부 샤프트(1410)는 제1 실시예의 제1 허브(110), 엔드 툴 플레이트(130), 링크부재(120), 연장 샤프트(400) 및 내부 샤프트(410)에 대응되는 범위에서 공통된다. 이와 같이 공통되는 내용은 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)에 대한 설명을 통해 상술한 바와 같으므로 이하에서는 특징적으로 달라진 부분에 대해서만 서술한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(20)의 엔드 툴(1100)은 요 풀리(1141) 및 요 와이어(1301)를 더 포함할 수 있다.

요 풀리(1141)는 제1 허브(1110) 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 요 풀리(1141)는 제1 결합부(1111)와 제2 결합부(1112) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 요 풀리(1141)는 제1 결합부(1111)와 제3 결합부(1401) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 요 풀리(1141)는 제1 회전축을 중심으로 회전가능할 수 있다. 이를 다른 관점에서 설명하면, 요 풀리(1141)의 회전축은 제1 결합부(1111)와 제3 결합부(1401)를 축 결합하는 제1 서브축과 동일할 수 있다.

또한, 요 풀리(1141)는 제3 결합부(1401)와 독립적으로 회전하되 제1 결합부(1111)와 일체로서 회전할 수 있다. 따라서 요 풀리(1141)가 제1 회전축을 중심으로 회전하게 되면 제1 결합부(1111)에 회전력이 전달되고 제1 허브(1110)는 요 풀리(1141)와 함께 회전할 수 있다.

요 풀리(1141)는 와이어를 수용할 수 있는 그루브(groove)가 형성될 수 있다.

요 와이어(1301)는 요 풀리(1141)와 연결되어 요 풀리(1141)에 동력을 전달할 수 있다. 구체적으로, 요 와이어(1301)는 요 풀리(1141)의 그루브에 적어도 일부가 감기고, 연장 샤프트(1400) 측으로 연장될 수 있다. 나아가 요 와이어(1301)는 연장 샤프트(1400)를 지나 조작부에 연결될 수 있다. 따라서 조작부의 조작에 의해 요 와이어(1301)가 전진 후진 운동을 하게 되고, 요 와이어(1301)에 의해 요 풀리(1141)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

이와 같이 엔드 툴(1100)에 요 풀리(1141)를 추가로 구비함으로써 엔드 툴(1100)의 요 회전에 대한 조작성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 내부 샤프트(1410)의 전진 후진에 의해 엔드 툴(1100)을 요 회전시키는 경우, 엔드 툴(1100)이 요 회전하지 않은 중립상태에서는 내부 샤프트(1410)를 원위부 측으로 전진시켰을 때, 엔드 툴(1100)이 +방향으로 회전할 지 -방향으로 회전할지 알 수 없는 특이점(singularity)이 존재할 수 있다.

반면, 요 풀리(1141)의 회전에 의해 엔드 툴(1100)을 요 회전시키는 경우, 엔드 툴(1100)이 요 회전하지 않은 중립상태에서도 원하는 방향으로 엔드 툴(1100)을 조작할 수 있다. 따라서 엔드 툴(1100)의 요 회전에 대한 조작성을 향상시킬 수 있다.

한편, 엔드 툴(1100)을 요 회전시키기 위해 요 풀리(1141)를 회전시키는 메커니즘뿐만 아니라 내부 샤프트(1410)의 전진 및 후진을 통한 메커니즘을 동시에 적용할 수도 있다.

또는 엔드 툴(1100)을 요 회전시키기 위해 요 풀리(1141)를 회전시키는 메커니즘만 적용하고, 내부 샤프트(1410)는 엔드 툴(1100)이 요 회전함으로써 제1 종축을 따라 전진 또는 후진할 수 있다.

다시 말해, 내부 샤프트(1410)는 엔드 툴(1100)의 요 회전에 대해 수동적으로 전진 또는 후진할 수 있다. 이때 내부 샤프트(1410)는 엔드 툴(1100)에 롤 회전력만 전달할 수 있다.

다만, 링크부재(1120)가 힌지 부품을 가지되 힌지 부분과 요 회전축이 동일 평면에 존재한다면, 요 회전을 구동하더라도 링크부재(1120)는 전후진으로 이동하지 않을 수 있다. 또는 링크부재(1120)가 더블 카단 조인트(Double Cardan Joint)인 경우라도 2개의 힌지 부분과 동일 평면에 2개의 요 회전축이 구비된다면, 요 회전을 구동하더라도 링크부재(1120)는 전후진으로 이동하지 않을 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 대하여 설명하도록 한다. 여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 비해, 엔드 툴의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이고, 도 22 및 도 23는 도 21의 엔드 툴 및 샤프트 조립체의 링크부재 및 샤프트를 설명하기 위한 도면이다.

도 21 내지 도 23를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예의 엔드 툴 및 샤프트 조립체(30)는 엔드 툴(2100), 연장 샤프트(2400) 및 내부 샤프트(2410)를 포함할 수 있다. 그리고 엔드 툴(2100)은 제1 허브(2110), 엔드 툴 플레이트(2130) 및 링크부재(2120)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 허브(2110), 엔드 툴 플레이트(2130) 및 링크부재(2120) 그리고 연장 샤프트(2400) 및 내부 샤프트(2410)는 제1 실시예의 제1 허브(110), 엔드 툴 플레이트(130), 링크부재(120), 연장 샤프트(400) 및 내부 샤프트(410)에 대응되는 범위에서 공통된다. 이와 같이 공통되는 내용은 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)에 대한 설명을 통해 상술한 바와 같으므로 이하에서는 특징적으로 달라진 부분에 대해서만 서술한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(30)의 엔드 툴(2100)은 조(jaw) 어셈블리(2130)를 포함할 수 있다.

여기서, 조(jaw) 어셈블리(2130)는 하나 이상의 조(jaw)를 포함하고, 엔드 툴(2100)의 원위부에 결합하는 구성일 수 있다. 예를 들어, 조(jaw) 어셈블리(2130)는 다이섹터(dissector)와 같이 집게 형상의 수술도구일 수 있다.

조(jaw) 어셈블리(2130)는 바디부(2133)를 포함하고, 하나 이상의 조는 바디부(2133)에 회전가능하게 결합할 수 있다.

여기서 바디부(2133)는 엔드 툴 플레이트에 결합할 수 있다. 또는 바디부(2133)는 상술한 제1 실시예의 엔드 툴 플레이트(130)를 대신하는 구성일 수 있다.

링크부재(2120)는 내부 샤프트(2410)와 조(jaw) 어셈블리(2130)를 연결하고, 내부 샤프트(2410)의 회전 운동을 조(jaw) 어셈블리(2130)에 전달할 수 있다.

그리고 도면에는 도시되지 않았으나, 엔드 툴(2100)은 조(jaw)와 연결되어 조의 회전을 일으키는 구동 와이어(미도시)를 더 포함할 수 있다.

그리고 각 조(jaw)의 근위부 측 단부에는 와이어가 고정될 수 있는 고정부가 형성될 수 있다.

구동 와이어가 근위부 측으로 당겨지면 한 쌍의 조(jaw)는 서로 맞물릴 수 있다. 또한 도면에 도시되지 않았으나 한 쌍의 조(jaw)가 벌어지는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(미도시)가 배치될 수 있다. 따라서 구동 와이어에 의해 각 조(jaw)를 맞물리도록 클로즈(close)시키는 힘이 감소할 경우 탄성부재의 힘에 의해 각 조(jaw)는 오픈(open) 될 수 있다.

또는 엔드 툴(2100)은 별도의 와이어를 구비하고 별도의 와이어의 구동을 통해 각 조(jaw)를 오픈시킬 수도 있다.

한편, 링크부재(2120)는 관통홀(h1)(h2)(h3)을 포함할 수 있다. 관통홀은 구동 와이어가 링크부재의 내부를 통과하도록 마련되고, 구동 와이어는 관통홀을 통과하여 연장 샤프트 측으로 연장될 수 있다.

구체적으로, 링크부재(2120)가 더블 카단 조인트(Double Cardan Joint)인 경우, 제1 스파이더, 제2 스파이더 및 센트럴바디는 각각 관통홀을 포함할 수 있다. 또한, 제1 요크 및 제2 요크도 각각 관통홀을 포함할 수 있다. 즉, 구동 와이어는 제1 요크의 관통홀(2122c), 제1 스파이더의 관통홀(h2), 센트럴바디의 관통홀(h1), 제2 스파이더의 관통홀(h3) 및 제2 요크의 관통홀(2412)을 차례로 통과하여 연장 샤프트 측으로 연장될 수 있다.

링크부재(2120)가 유니버설 조인트가 아닌 플렉서블 샤프트인 경우는 해당 플렉서블 샤프트의 내부 공간에 구동 와이어가 배치될 수 있다.

한편, 엔드 툴(2100)은 가이드 튜브(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서 가이드 튜브는 구동 와이어의 적어도 일부를 내부에 수용하고, 일정 정도 구부러질 수 있도록 형성될 수 있다.

구동 와이어는 가이드 튜브의 내부를 관통하여 조(jaw)와 연결될 수 있다. 구동 와이어는 가이드 튜브 내에서 가이드 튜브를 따라 이동 가능하도록 형성될 수 있다. 가이드 튜브는 탄성이 있는 플라스틱일 수도 있고 필름일 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엔드 툴(2100)은 구동 와이어가 가이드 튜브 내에서 이동하며 조(jaw)를 이동시킬 수 있다. 따라서 구동 와이어가 링크부재(2120)의 관통홀 내에서 이동하더라도 와이어의 손상이 방지될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 대하여 설명하도록 한다. 여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 앞서 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 비해, 엔드 툴의 구성이 특징적으로 달라진다. 이와 같이 제1 실시예에 비해 달라진 구성은 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

도 24은 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체를 나타내는 사시도이다.

도 24을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예의 엔드 툴 및 샤프트 조립체(40)는 엔드 툴, 연장 샤프트 및 내부 샤프트를 포함할 수 있다. 그리고 엔드 툴은 제1 허브, 엔드 툴 플레이트 및 링크부재를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 허브(3110), 엔드 툴 플레이트(미도시) 및 링크부재(3120) 그리고 연장 샤프트(3400) 및 내부 샤프트(3410)는 제1 실시예의 제1 허브(110), 엔드 툴 플레이트(130), 링크부재(120), 연장 샤프트(400) 및 내부 샤프트(410)에 대응되는 범위에서 공통된다. 이와 같이 공통되는 내용은 제1 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(10)에 대한 설명을 통해 상술한 바와 같으므로 이하에서는 특징적으로 달라진 부분에 대해서만 서술한다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체(40)의 엔드 툴(3100)은 조(jaw) 어셈블리(3130)를 포함할 수 있다. 여기서 조(jaw) 어셈블리(3130)는 스테이플러일 수 있다.

즉, 제1 조(3131)는 앤빌(미도시)을 포함하고, 제2 조(3132)는 스테이플 카트리지 수용부(미도시)를 포함할 수 있다.

그리고 조(jaw) 어셈블리(3130)는 종 방향을 따라 근위부와 원위부 사이를 이동할 수 있는 작업부재(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서 작업부재는 카트리지의 스테이플심을 지지하는 인출 부재(미도시)를 밀어 올려 스테이플링 작업을 수행하도록 할 수 있다.

여기서 작업부재는 와이어나 유연한 재질의 메탈 스트립(metal strip)을 통해 구동될 수 있다. 이때 와이어나 메탈 스트립(metal strip)은 제3 실시예의 엔드 툴과 같이 링크부재에 관통홀을 통해 연장 샤프트 내부로 연장되도록 배치될 수 있다.

도 25은 본 발명의 일 일시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체가 적용된 수술용 인스트루먼트(4000)를 나타내는 사시도이다.

도 25을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 조작부(4200)와 연결될 수 있다.

조작부(4200)는 의사가 직접 조종할 수 있는 인터페이스, 예를 들면, 건 형상, 집게 형상, 스틱 형상, 레버 형상 등으로 구비될 수 있다. 여기서, 조작부(4200)가 건(gun) 형상으로 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 엔드 툴(4100)과 연결되어 엔드 툴(4100)을 조작할 수 있는 다양한 형태의 조작부가 가능하다 할 것이다.

또는 조작부(4200)는 수술 로봇으로 대체될 수 있다. 이를 다른 관점에서 설명하면 엔드 툴 및 샤프트 조립체는 수술용 인스트루먼트의 구동 모듈에 연결되고 구동 모듈이 수술 로봇에 장착되어 엔드 툴(4100)의 조작이 이루어질 수 있다.

조작부(4200)는 제1 롤(roll) 자유도를 구동하는 제1 구동부(미도시), 엔드 툴의 관절운동 자유도를 구동하는 제2 구동부(미도시) 및 제2 롤(roll) 자유도를 구동하는 제3 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 그리고 조작부(4200)는 각 자유도를 개별적으로 구동 가능할 수 있다.

또한, 조작부(4200)는 제2 구동부 및 제3 구동부 전체를 롤(roll) 회전시키는 메커니즘을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 구동부는 제2 구동부 및 제3 구동부 전체를 롤(roll) 회전시키는 메커니즘을 포함할 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(4000)는 연장 샤프트(4400)를 롤 회전시키면서 내부 샤프트를 함께 롤 회전시킬 수 있는 구동부가 구비될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(4000)는 제1 롤 자유도를 구현함에 있어서, 내부 샤프트 및 링크부재를 연장 샤프트와 함께 회전시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트(4000)는 엔드 툴 플레이트 및 작업 수행부의 롤 회전을 수반하지 않고 엔드 툴(4100) 전체를 롤(roll) 회전시킬 수 있다.

또한, 엔드 툴(4100)이 제2 종축을 중심으로 롤(roll) 회전할 때, 제2 종축과 조작부(4200) 사이의 위치 관계는 변화하지 않을 수 있다.

다시 말해, 수술용 인스트루먼트(4000)의 제1 롤(roll) 자유도와 관절운동 자유도가 구동되지 않는 한, 수술용 인스트루먼트(4000)의 제2 롤(roll) 자유도가 구동될 때, 엔드 툴(4100)의 축과 조작부(4200) 사이의 위치 관계는 변화하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 요(yaw)와 피치(pitch) 중 하나의 자유도가 제거되고 엔드 툴의 축을 기준으로 회전하는 롤(roll) 자유도가 한 개 추가됨으로써 복강경 수술에 필요한 움직임을 구현할 수 있다.

즉, 수술용 인스트루먼트의 엔드 툴이 180° 반원구(hemisphere) 또는 그 미만의 각도의 구형 원뿔(spherical cone) 회전이 가능하면서, 동시에 엔드 툴의 축을 기준으로 회전이 가능할 수 있다.

다시 말해, 수술용 인스트루먼트는 연장 샤프트를 기준으로 엔드 툴이 상하좌우 움직임이 가능하면서 엔드 툴 자체가 축을 기준으로 롤(roll)회전이 가능할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 조(jaw)로 이루어진 집게가 위/아래로 열리고 닫히는 동작을 할 수도 있고, 수술 집게가 롤(roll)회전하여 좌/우로 열리고 닫히는 동작을 할 수도 있다. 이를 통해, 수술 집게로 위/아래/좌/우에 있는 신체 조직을 잡을 수 있으면서, 수술 집게가 조직을 위/아래로 잡는지 좌/우로 잡는지 조절가능할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 요(yaw) 축과 피치(pitch) 축 중 하나가 제거됨으로써 엔드 툴의 관절부의 크기가 축소될 수 있으며 엔드 툴의 회전 반경이 축소될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 인스트루먼트는 와이어를 최소한으로 사용하며 엔드 툴의 전방향 이동이 가능할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

10, 20, 30, 40: 엔드 툴 및 샤프트 조립체
100, 1100, 2100, 3100: 엔드 툴
110, 1110, 2110, 3110: 제1 허브
120, 1120, 2120, 3120: 링크부재
130, 1130, 2130, 3130: 엔드 툴 플레이트
400, 1400, 2400, 3400: 연장 샤프트
410, 1410, 2410, 3410: 내부 샤프트

Claims

제1 종축을 정의하는 연장 샤프트; 및
상기 연장 샤프트의 일 단부와 연결되고, 상기 제1 종축과 수직하는 제1 회전축을 중심으로 관절운동이 가능한 엔드 툴;을 포함하고,
상기 엔드 툴은,
상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축을 정의하고, 상기 제2 종축을 회전축으로 하는 제2 롤(roll) 회전운동과 상기 제1 종축을 회전축으로 하는 제1 롤(roll) 회전운동이 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 제2 종축은,
상기 엔드 툴이 상기 제1 회전축을 중심으로 관절운동함에 따라 상기 제1 종축에 대하여 상대적으로 이동 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 제1 롤(roll) 회전운동과 상기 제2 롤(roll) 회전운동은 서로 독립적으로 이루어질 수 있는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제1 항에 있어서,
상기 엔드 툴 및 샤프트 조립체는,
상기 연장 샤프트 내부에 배치되고 상기 엔드 툴과 연결되는 내부 샤프트를 포함하고,
상기 내부 샤프트는,
상기 제1 종축을 중심으로 롤(roll) 회전하되, 상기 연장 샤프트에 대하여 독립적으로 롤(roll) 회전이 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제4 항에 있어서,
상기 엔드 툴은,
상기 제1 회전축을 중심으로 회전가능하게 상기 연장 샤프트에 연결되는 제1 허브; 및
상기 제1 허브 내에 적어도 일부가 배치되고 상기 내부 샤프트와 상기 엔드 툴을 연결하는 링크부재;를 더 포함하는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제5 항에 있어서,
상기 링크부재는,
상기 내부 샤프트의 병진운동 또는 회전운동을 상기 엔드 툴에 전달하는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제6 항에 있어서,
상기 엔드 툴은,
상기 내부 샤프트가 상기 제1 종축을 따라 전진 또는 후진함으로써, 상기 제1 회전축을 중심으로 요(Yaw) 회전 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제6 항에 있어서,
상기 링크부재는,
상기 엔드 툴이 요(Yaw) 회전한 상태에서도 상기 내부 샤프트의 병진운동 또는 회전운동을 상기 엔드 툴에 전달 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제5 항에 있어서,
상기 엔드 툴은,
상기 제1 회전축을 중심으로 회전가능한 요 풀리; 및
상기 요 풀리와 연결되어 상기 요 풀리에 동력을 전달하는 요 와이어;를 더 포함하는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제9 항에 있어서,
상기 요 풀리는 상기 제1 허브와 결합하고,
상기 엔드 툴은 상기 요 풀리의 회전에 따라 요 회전이 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제10 항에 있어서,
상기 내부 샤프트는,
상기 엔드 툴이 요 회전함으로써 제1 종축을 따라 전진 또는 후진하는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제5 항에 있어서,
상기 엔드 툴은,
상기 엔드 툴의 원위부에 결합하며 하나 이상의 조(jaw)를 포함하는, 조(jaw) 어셈블리를 더 포함하고,
상기 링크부재는,
상기 내부 샤프트와 상기 조(jaw) 어셈블리를 연결하고, 상기 내부 샤프트의 회전 운동을 상기 조(jaw) 어셈블리에 전달하는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제12 항에 있어서,
상기 엔드 툴은,
상기 조(jaw)와 연결되어 상기 조의 회전을 일으키는 구동 와이어를 더 포함하고,
상기 링크부재는,
내부에 형성되는 관통홀을 포함하고,
상기 구동 와이어는 상기 관통홀을 통과하여 상기 연장 샤프트 측으로 연장되는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제13 항에 있어서,
상기 엔드 툴은,
상기 구동 와이어의 적어도 일부를 내부에 수용하고, 일정 정도 구부러질 수 있도록 형성되는 가이드 튜브를 포함하고,
상기 구동 와이어는 상기 가이드 튜브의 내부를 관통하여 상기 조(jaw)와 연결되는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제12 항에 있어서,
상기 조(jaw) 어셈블리는,
스테이플 카트리지를 포함하는 제1 조; 및
앤빌을 포함하는 제2 조;를 포함하는, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제1 종축을 정의하는 연장 샤프트 및 상기 연장 샤프트의 일 단부에 연결되는 엔드 툴을 포함하는 엔드 툴 및 샤프트 조립체에 있어서,
상기 엔드 툴 및 샤프트 조립체는,
상기 제1 종축에 의해 정의되는 제1 롤(roll) 자유도, 상기 제1 종축과 다른 축인 제1 회전축을 중심으로 회전하는 엔드 툴의 관절운동 자유도, 상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축에 의해 정의되는 제2 롤(roll) 자유도를 갖고,
각 자유도는 개별적으로 구동이 가능한, 엔드 툴 및 샤프트 조립체.
제1 종축을 정의하는 연장 샤프트;
상기 연장 샤프트의 일 단부와 연결되고, 상기 제1 종축과 수직하는 제1 회전축을 중심으로 관절운동이 가능한 엔드 툴; 및
상기 연장 샤프트의 타 단부와 연결되고, 상기 엔드 툴의 동작을 조작하는 조작부;를 포함하고,
상기 엔드 툴은,
상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축을 정의하고, 상기 제2 종축을 회전축으로 하는 제2 롤(roll) 회전운동과 상기 제1 종축을 회전축으로 하는 제1 롤(Roll) 회전운동이 가능한, 수술용 인스트루먼트.
제17 항에 있어서,
상기 수술용 인스트루먼트는,
상기 제1 종축에 의해 정의되는 제1 롤(roll) 자유도, 상기 제1 종축과 다른 축인 제1 회전축을 중심으로 회전하는 엔드 툴의 관절운동 자유도, 상기 엔드 툴의 연장 방향을 기준으로 하는 제2 종축에 의해 정의되는 제2 롤(roll) 자유도를 갖고,
상기 조작부는,
상기 제1 롤(roll) 자유도를 구동하는 제1 구동부;
상기 엔드 툴의 관절운동 자유도를 구동하는 제2 구동부; 및
상기 제2 롤(roll) 자유도를 구동하는 제3 구동부;를 포함하고, 각 자유도를 개별적으로 구동 가능한, 수술용 인스트루먼트.
제18 항에 있어서,
상기 제1 구동부는,
상기 제2 구동부 및 상기 제3 구동부 전체를 롤(roll)회전시키는 메커니즘을 포함하는, 수술용 인스트루먼트.
제17 항에 있어서,
상기 엔드 툴이 상기 제2 종축을 중심으로 롤(roll) 회전할 때, 상기 제2 종축과 상기 조작부 사이의 위치 관계는 변화하지 않는, 수술용 인스트루먼트.