KR102281120B1

KR102281120B1 - 내시경 모듈 및 이를 포함하는 모듈형 내시경 장치

Info

Publication number: KR102281120B1
Application number: KR1020190042087A
Authority: KR
Inventors: 천병식
Original assignee: 주식회사 이지엔도서지컬
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2039-04-10
Also published as: KR102379863B9; KR102379863B1; CN113873932A; KR20210093210A; US20220160212A1; KR102281120B9; EP3952718A4; WO2020209451A1; EP3952718A1; KR20200119634A

Abstract

일 실시 예에 따르면 모듈형 내시경 장치는, 베이스부; 상기 베이스부에 설치되는 구동부; 및 (i) 상기 베이스부에 탈부착 가능하게 장착되는 내시경 하우징과, (ii) 만곡 가능한 벤딩부를 구비하고 상기 내시경 하우징에 연결되어 피검자의 신체 내부로 삽입 가능한 삽입 튜브와, (iii) 상기 벤딩부를 만곡시키기 위한 힘을 전달하는 벤딩 와이어를 포함하는 내시경 모듈을 포함하고, 상기 내시경 모듈은 상기 베이스부에 탈부착 가능하고, 상기 내시경 모듈이 상기 베이스부에 부착되면 상기 구동부가 상기 벤딩 와이어에 동력을 전달할 수 있고, 상기 내시경 모듈이 상기 베이스부로부터 분리되면 상기 구동부가 상기 벤딩 와이어로 동력을 전달할 수 없을 수 있다.

Description

내시경 모듈 및 이를 포함하는 모듈형 내시경 장치{ENDOSCOPE MODULE AND MODULAR ENDOSCOPE DEVICE COMPRISING THEREOF}

아래의 설명은 내시경 모듈 및 이를 포함하는 모듈형 내시경 장치에 관한 것이다.

연성 내시경은 유연한 특성으로 인해 입, 항문, 질, 요도 등 자연 개구부(natural orifice)로 진입한 후 굴곡진 장기를 따라 인체 내부로 삽입되며, 의사가 내시경 화면을 보면서 검진을 하는 목적으로 사용되고 있다.

일반적으로 연성 내시경은 환자의 장기 내부에 삽입되어 검진 또는 수술을 수행한 이후에 세척을 한 이후 다시 사용된다. 하지만, 세척 또는 소독이 제대로 이루어 지지 않을 경우 오염된 기구가 피검진자의 점막에 접촉하여 치명적인 감염 사고가 발생할 수 있는 위험성이 존재한다.

또한, 연성 내시경은 좁고 굴곡진 장기 내부를 따라 진입해야 하므로 관련 기구들이 유연해야 하는 동시에 수술에 필요한 힘을 내기 위한 강성 또한 요구된다. 따라서, 이러한 연성 내시경을 통해 구동력을 전달하기 위해 와이어를 사용하는 것이 일반적이며, 와이어의 길이를 유지시키기 위해 시스로 와이어를 감싸게 되는 텐던-시스 메커니즘(Tendon-Sheath Mechanism)이 사용된다.

도 1의 (a)를 참조하면, 요관 내시경을 통해 신장에 형성된 결석을 제거하는 모습을 확인할 수 있다. 도 1의 a와 같이 내시경을 통해 신장의 깊숙한 곳에 형성된 결석을 제거할 경우, 내시경의 삽입 튜브는 신장 내부의 만곡된 경로를 따라서 크게 180° 내지 270°의 각도로 만곡되어야 할 필요가 있다.

이처럼 내시경의 삽입 튜브가 도 1의 (a) 및 (b)와 같이 270°에 가깝게 만곡되는 경우, 상기 삽입 튜브를 만곡시키는 와이어와 삽입 튜브 또는 시스와의 마찰력이 증가될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.

텐던-시스 메커니즘에서 와이어와 시스 사이의 마찰력은 장력의 전달률을 하락시키고 제어의 정확도를 하락시킬 수 있기 때문에, 신체 내부에서 만곡된 상태에 있는 연성 내시경의 제어 성능은 떨어질 수 있다는 문제점이 존재하였다.

따라서, 연성 내시경의 재사용에 따른 감염 문제를 원천적으로 차단할 수 있고, 와이어의 마찰에 따른 구동의 정확도 저하를 최소화할 수 있는 일회용 연성 내시경의 개발의 필요성이 증대되고 있는 실정이다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
참고로, 본 발명에 관련된 배경기술이 "국제공개공보 WO2008/086497" 및 "일본 공개특허공보 특개평01-104237호"에 개시되어 있다.

일 실시 예의 목적은 모듈형 내시경 장치를 제공하는 것이다.

상기 내시경 모듈은, 상기 내시경 하우징에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 벤딩 와이어의 일측을 파지하여 상기 벤딩 와이어로 힘을 전달 가능한 제 1 파지부; 및 상기 내시경 하우징에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 벤딩 와이어의 타측을 파지하여 상기 벤딩 와이어로 힘을 전달 가능한 제 2 파지부를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 베이스부에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제 1 파지부에 탈부착 가능한 제 1 구동 커플러; 및 상기 베이스부에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제 2 파지부에 탈부착 가능한 제 2 구동 커플러를 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 삽입 튜브의 길이 방향을 따라서 상기 제 1 구동 커플러를 슬라이딩 구동시키기 위한 제 1 구동원; 및 상기 삽입 튜브의 길이 방향을 따라서 상기 제 2 구동 커플러를 슬라이딩 구동시키기 위한 제 2 구동원을 더 포함할 수 있다.

상기 모듈형 내시경 장치는, 상기 구동부를 구동하여 상기 제 1 파지부 및 제 2 파지부를 서로 다른 방향으로 이동시킴으로써 상기 삽입 튜브를 만곡시킬 수 있는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제 1 파지부 및 제 2 파지부를 각각 설정된 미소 변위 내에서 반복적으로 이동시킴으로써 상기 벤딩 와이어를 상기 코일 시스에 대해 반복적으로 병진 운동시킬 수 있다.

상기 내시경 모듈은, 상기 삽입 튜브에 삽입되는 상기 벤딩 와이어의 둘레를 감싸고, 상기 벤딩 와이어가 구동되는 경로를 안내하기 위한 코일 시스; 및 상기 코일 시스가 상기 삽입 튜브로부터 후퇴하지 못하도록 상기 코일 시스를 지지하기 위한 시스 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 모듈형 내시경 장치는, 상기 시스 스토퍼를 진동시킴으로써 상기 코일 시스를 진동시켜, 상기 코일 시스 및 상기 벤딩 와이어 사이의 마찰력을 감소시키기 위한 진동부를 더 포함할 수 있다.

상기 모듈형 내시경 장치는, 상기 삽입 튜브의 만곡 각도에 비례하여 상기 진동부를 통해 생성되는 진동력의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 모듈형 내시경 장치는, 상기 베이스부에 장착되고 이미징 장비를 구비하는 카메라 하우징; 및 상기 카메라 하우징에 탈부착 가능하고, 상기 이미징 장비에 연결되어 상기 삽입 튜브의 벤딩부에서 이미징을 수행할 수 있는 카메라 튜브를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면 모듈형 내시경 모듈은, 내시경 하우징; 만곡 가능한 벤딩부를 구비하고 상기 내시경 하우징에 연결되어 피검자의 신체 내부로 삽입 가능한 삽입 튜브; 상기 벤딩부를 만곡시키기 위한 힘을 전달하는 벤딩 와이어; 상기 삽입 튜브에 삽입되는 상기 벤딩 와이어의 둘레를 감싸고, 상기 벤딩 와이어가 구동되는 경로를 안내하기 위한 코일 시스; 상기 코일 시스가 상기 삽입 튜브로부터 후퇴하지 못하도록 상기 코일 시스를 지지하기 위한 시스 스토퍼; 및 상기 시스 스토퍼를 진동시킴으로써 상기 코일 시스를 진동시켜, 상기 코일 시스 및 상기 벤딩 와이어 사이의 마찰력을 감소시키기 위한 진동부를 포함할 수 있다.

상기 내시경 모듈은, 상기 삽입 튜브의 만곡 각도에 비례하여 상기 진동부를 통해 생성되는 진동력의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치에 의하면 신체에 삽입되는 내시경 모듈을 모듈식으로 간편히 탈부착하여 교체할 수 있는 구성을 가지므로, 내시경 검진을 통한 감염 문제를 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 내시경 모듈을 일회용으로 사용 후 제거하고, 새로운 내시경 모듈을 장착하여 사용하는 것이 가능하므로, 멸균 비용을 절감할 수 있고, 또한, 기구의 노화로 인하여 벤딩 각도가 줄어드는 문제를 방지할 수 있다.

일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치에 의하면, 진동부를 통해 시스 스토퍼를 진동시킴으로써 연성의 삽입 튜브가 만곡되거나 시스에 버클링이 발생하여 와이어와 시스 사이에서 발생하는 마찰 저항을 완화시킴으로써, 와이어를 통한 힘 전달 효율을 안정적으로 증가시켜 제어 오차를 감소시킬 수 있다. 이와 같은 효과에 따르면, 바스켓 또는 레이저가 삽입되는 튜브의 벤딩 각도의 손실을 줄일 수 있어서, 튜브가 약 270° 가량 꺾여야 도달할 수 있는 신장의 내부의 술잔(calyx) 영역에 형성된 결석을 효과적으로 추출할 수 있다.

도 1은 요관경 내시경을 통해 신장 내부의 결석을 제거하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 내시경 모듈의 내부를 도시하는 부분 절개 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시 예에 따른 벤딩 와이어 및 코일 시스의 연결구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 벤딩 와이어의 만곡 운동에 따라 벤딩 와이어가 코일 시스에 접촉되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 내시경 모듈이 분리되어 되어 있는 구성을 나타내는 사시도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 베이스부의 분해 사시도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 내시경 모듈이 일 방향으로 만곡되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 내시경 모듈이 타 방향으로 만곡되는 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치의 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치의 블록도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 내시경 모듈의 내부를 도시하는 부분 절개 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 일 실시 예에 따른 벤딩 와이어 및 코일 시스의 연결구조를 나타내는 단면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 벤딩 와이어의 만곡 운동에 따라 벤딩 와이어가 코일 시스에 접촉되는 모습을 나타내는 단면도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치(1)는 베이스부(11), 카메라 모듈(13), 수술 도구 모듈(14), 내시경 모듈(12), 구동부(15) 및 제어부(16)를 포함할 수 있다.

베이스부(11)는, 내시경 모듈(12)이 장착되어 상기 내시경 모듈(12)의 동작 기준이 되는 부재일 수 있다. 예를 들어, 베이스부(11)에는 카메라 모듈(13) 및 수술 도구 모듈(14)이 장착되어 내시경 모듈(12)에 연결되어 동작할 수 있다.

예를 들어, 베이스부(11)는 카메라 모듈(13), 수술 도구 모듈(14) 및 내시경 모듈(12)이 장착되는 표면을 포함할 수 있고, 해당 표면을 장착부(111)라 할 수 있다.

예를 들어, 후술할 내시경 모듈(12)의 삽입 튜브(124)가 돌출되는 방향을 따라서, 베이스부(11) 상에서 내시경 모듈(12)은 카메라 모듈(13) 및 수술 도구 모듈(14) 보다 전방에 설치될 수 있다.

카메라 모듈(13)은, 베이스부(11)에 장착되는 카메라 하우징(131) 및 카메라 하우징(131) 외부로 돌출 형성되는 카메라 튜브(132)를 포함할 수 있다.

카메라 하우징(131)은 베이스부(11)에 장착되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 카메라 하우징(131)은 카메라 튜브(132)를 통한 이미징을 수행하는 장비를 구비할 수 있다.

카메라 튜브(132)는 카메라 하우징(131)에 구비된 이미징 장비에 연결되어 이미지를 전달하는 광 파이버일 수 있다. 카메라 튜브(132)는 내시경 모듈(12)의 삽입 튜브(124)를 통과하여 이미징을 수행할 수 있다. 카메라 튜브(132)는, 카메라 하우징(131)에 탈부착 가능하게 배치되어, 내시경 모듈(12)을 베이스부(11)로부터 분리시킬 때에, 손쉽게 교체될 수 있다.

수술 도구 모듈(14)은 베이스부(11)에 장착되는 수술 도구 하우징(141) 및 상기 수술 도구 하우징(141)으로부터 외부로 돌출 형성되는 수술 도구 튜브(142)를 포함할 수 있다.

수술 도구 하우징(141)은, 베이스부(11)에 장착되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 수술 도구 하우징(141)은 수술 도구 튜브(142)를 조작하기 위한 별도의 구동 장치를 포함할 수 있다. 상기 구동 장치는 능동적으로 구동되는 장치 뿐만 아니라, 사용자에 의해 수동적으로 구동되는 장치도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

수술 도구 튜브(142)는 수술 도구 하우징(141)으로부터 돌출 형성되는 튜브형 수술 도구일 수 있다. 예를 들어, 수술 도구 튜브(142)를 구성하는 수술 도구는 내시경용 바스켓, 소작기, 가위 또는 핀셋 등 다양한 내시경용 수술 도구로 구성될 수 있다는 점을 밝혀둔다.

수술 도구 튜브(142)는 내시경 모듈(12)의 삽입 튜브(124)를 통과하여 수술 부위를 조작하거나 결석을 제거 또는 포획할 수 있다.

내시경 모듈(12)은 베이스부(11)에 장착되어 피검자의 신체 내부로 삽입되는 삽입 튜브(124)를 통해 내시경 검진 또는 시술을 수행할 수 있다.

내시경 모듈(12)은 베이스부(11)에 탈부착 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 내시경 모듈(12) 및 베이스부(11)는 끼워 맞춤 방식 또는 나사 결합 등 통상의 기술자에게 알려진 다양한 방식을 통하여 탈부착 가능하게 제공될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 내시경 모듈(12)은 내시경 하우징(121), 삽입 튜브(124), 코일 시스(126), 벤딩 와이어(125), 시스 스토퍼(127), 진동부(123) 및 벤딩 어셈블리(122)를 포함할 수 있다.

내시경 하우징(121)은, 베이스부(11)에 탈부착 가능하게 장착되는 하우징형 부재일 수 있다. 예를 들어, 내시경 하우징(121)은 카메라 튜브(132)를 수용하는 카메라 포트(1211)와, 수술 도구 튜브(142)를 수용하는 수술 도구 포트(1212)와, 내시경 하우징(121)의 내부로부터 외부로 돌출되는 삽입 튜브(124)를 수용하는 삽입 튜브 포트(1213)를 포함할 수 있다. 여기서, 삽입 튜브(124)가 내시경 하우징(121)으로부터 돌출되는 방향을 "돌출 방향"이라 할 수 있다.

예를 들어, 삽입 튜브 포트(1213)는 내시경 하우징(121)의 부분 중 돌출 방향을 바라보는 방향에 형성될 수 있고, 카메라 포트(1211) 및 수술 도구 포트(1212)는 내시경 하우징(121)의 부분 중 돌출 방향의 반대 방향을 바라보는 부분에 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 2와 같이, 내시경 하우징(121)을 기준으로 카메라 모듈(13) 및 수술 도구 모듈(14)은 삽입 튜브(124)가 돌출되는 반대 방향으로 이격되어 배치되고, 카메라 튜브(132), 수술 도구 튜브(142) 및 삽입 튜브(124) 각각은 서로 평행하게 배치될 수 있다.

위의 구조에 의하면, 카메라 튜브(132) 및 수술 도구 튜브(142)가 삽입 튜브(124)로 도입되는 경로상에서 가능한 직선의 경로를 유지함으로써, 컴팩트한 구조를 제공하면서도, 삽입 튜브(124) 내부에서의 마찰을 줄여줄 수 있다. 따라서, 카메라 튜브(132) 및 수술 도구 튜브(142) 각각의 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

삽입 튜브(124)는, 내시경 하우징(121)으로부터 연결되어 피검자의 신체 내부로 삽입되는 연성의 튜브일 수 있다. 예를 들어, 삽입 튜브(124)는 채널(1241) 및 벤딩부(1242)를 포함할 수 있다.

채널(1241)은, 삽입 튜브(124)의 길이 방향을 따라서 내부에 형성된 중공으로, 카메라 튜브(132) 및/또는 수술 도구 튜브(142)가 삽입되어 통과될 수 있다. 예를 들어, 채널(1241)은 카메라 튜브(132) 및 수술 도구 튜브(142)가 함께 통과할 수 있는 하나의 중공으로 형성될 수 있지만, 복수개로 형성되어 개별적으로 카메라 튜브(132) 또는 수술 도구 튜브(142)를 수용하도록 구성될 수도 있다.

벤딩부(1242)는, 삽입 튜브(124)의 단부에 위치하며, 만곡 가능한 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 벤딩부(1242)는, 채널(1241)과 연통되는 구멍을 갖는 복수 개의 링형 부재와, 복수 개의 링형 부재 사이에 각각 위치하여 인접한 링형 부재가 상호 회전 가능하도록 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결부는 회전 조인트 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 링형 연결부는 유연한 재질로 형성되어 인접한 링형 부재가 상대적으로 회전하는 것을 허용하는 구조를 가질 수도 있다. 반대되는 기재가 없는 이상, 벤딩부(1242)에는 통상의 기술자에게 알려진 공지의 수단이 적용될 수 있으며, 도면은 이를 단지 개념적으로 도시한 것임을 밝혀 둔다.

삽입 튜브(124)는, 채널(1241)의 외각 가장자리 부분에서 길이 방향을 따라서 삽입되고 벤딩부(1242)의 끝 부분에 고정되는 벤딩 와이어(125)와, 채널(1241)의 외각 가장자리 부분에서 길이 방향을 따라서 삽입되고 벤딩부(1242)의 시작 부분에 고정되는 코일 시스(126)를 수용할 수 있다. 다시 말하면, 채널(1211)의 외각 가장자리 부분에는 벤딩 와이어(125) 및 코일 시스(126)를 수용할 수 있는 홀이 형성될 수 있다.

벤딩 와이어(125)는, 벤딩부(1242)를 만곡시키기 위한 힘을 전달할 수 있다. 벤딩 와이어(125)는 벤딩 어셈블리(122)에 의해 구동되어, 벤딩부(1242)의 끝 부분에 힘을 전달함으로써, 도 5b처럼 벤딩부(1242)를 만곡시킬 수 있다. 벤딩 와이어(125)를 당기는 방향에 따라서, 벤딩부(1242)는 그에 대응하는 방향으로 만곡 동작을 수행할 수 있다. 한편, 본원의 표현에 있어서 "벤딩 와이어(125)"는 반드시 단일 가닥을 의미하는 것은 아님을 밝혀 둔다. 예를 들어, 도면에는 1개의 벤딩 와이어(125)의 양단이 각각 벤딩부(1242)의 양측에 고정되고, 벤딩 와이어(125)의 중간 부분은 벤딩 어셈블리(122)에 의해 지지된 것으로 도시하였으나, 이와 달리, 서로 분리된 2개의 벤딩 와이어(125)의 각각의 일 단부가 벤딩부(1242)의 양측에 고정되고, 각각의 타 단부가 벤딩 어셈블리(122)에 의해 지지될 수도 있음을 밝혀 둔다.

코일 시스(126)는, 삽입 튜브(124)보다 강성이 높을 수 있다. 코일 시스(126)에 의하면, 벤딩 와이어(125)에 높은 장력이 가해질 경우에도, 삽입 튜브(124)가 버클링되는 문제를 줄여줌으로써, 삽입 튜브(124) 및 벤딩 와이어(125)의 경로 길이를 유지시켜줄 수 있다. 다시 말하면, 벤딩 와이어(125)에 의한 벤딩부(1242)의 제어의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 코일 시스(126)는, 벤딩 와이어(125)의 둘레를 감싸도록 설치되고, 코일 시스(126)의 내경은 벤딩 와이어(125)의 외경보다 클 수 있다. 코일 시스(126)에 의하면, 벤딩 와이어(125)의 외면과 삽입 튜브(124)의 내면이 직접적으로 접촉되어 마찰되는 문제를 방지하고, 벤딩 와이어(125)가 부드럽게 구동되게 할 수 있다. 예를 들어, 코일 시스(126)는 벤딩 와이어(125)의 둘레를 연속적으로 감싸면서 연장되는 코일의 형태로 형성될 수 있다. 코일 시스(126)의 일단은 벤딩부(1242)의 시작 부분에 고정되고, 코일 시스(126)의 타단은 삽입 튜브(124)의 외부에 배치되는 시스 스토퍼(127)에 고정될 수 있다.

시스 스토퍼(127)는 삽입 튜브(124)의 외부로 돌출된 벤딩 와이어(125)가 통과하도록 수용하고, 코일 시스(126)가 삽입 튜브(124)로부터 후퇴하지 못하도록 코일 시스(126)를 지지할 수 있다. 시스 스토퍼(127)는 벤딩 와이어(125)가 통과할 수 있는 중공을 가질 수 있다. 상기 중공의 직경은 벤딩 와이어(125)의 직경보다 크되, 코일 시스(126)의 직경보다는 작을 수 있다. 따라서, 벤딩 와이어(125)의 길이 방향으로의 운동은 시스 스토퍼(127)에 간섭되지 않고 수행될 수 있지만, 코일 시스(126)는 시스 스토퍼(127)에 간섭되어 코일 시스(126)가 삽입 튜브(124)로부터 돌출된 방향으로 더 이상하지 이동하지 못하고 고정될 수 있다.

진동부(123)는 시스 스토퍼(127)에 연결되어 시스 스토퍼(127)를 진동시킬 수 있다. 예를 들어, 진동부(123)는 내시경 모듈(12) 내부에서 시스 스토퍼(127)와 연결되고 내시경 모듈(12)이 베이스부(11)에 연결되는 부분으로부터 노출되어 있는 진동 블록(1232)과, 베이스부(11)에 구비되고 진동 블록(1232)에 연결되어 진동력을 형성할 수 있는 진동 액추에이터(1231)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 진동 액추에이터(1231)는 도 7과 같이 장착부(111) 외부로 돌출된 돌기 형상을 가질 수 있고, 진동 블록(1232)은 내시경 모듈(12)이 장착부(111)를 향해 노출되어 있는 부분이 진동 액추에이터(1231)의 돌출된 부분에 끼워맞춰질 수 있도록 함몰 형성된 홈을 구비할 수 있다.

이상의 구조에 의하면, 내시경 모듈(12)이 베이스부(11)에 장착될 경우, 진동 액추에이터(1231)는 진동 블록(1232)에 서로 연결될 수 있고, 결과적으로 진동 액추에이터(1231)에서 형성된 진동은 진동 블록(1232)을 통해 시스 스토퍼(127)를 진동시킬 수 있다.

예를 들어, 진동 액추에이터(1231)는 초음파 진동자, 적어도 일 방향 이상으로 진동하는 액추에이터, 또는 회전력을 통하여 진동을 형성하는 편심 모터 등을 포함할 수 있다.

진동부(123)는 벤딩 와이어(125)에 대해 시스 스토퍼(127)를 진동시킴으로써 코일 시스(126)를 벤딩 와이어(125)에 대해 상대적으로 진동시킬 수 있고, 이를 통해 벤딩 와이어(125) 및 코일 시스(126) 사이의 마찰력을 감소시킬 수 있다.

도 6은 삽입 튜브(124)가 특정 각도 이상으로 만곡되거나 벤딩 와이어(125)에 특정 크기 이상의 장력이 인가되는 등의 상황으로 인하여, 코일 시스(126)에 압축력이 작용하여 버클링이 발생한 모습을 도식적으로 나타낸 것이다. 코일 시스(126)의 코일 형상을 이루는 선재의 단면이 도시한 것처럼 둥근 단면을 가질 경우, 해당 선재의 인접한 부분들 사이에서는, 압축력에 의해 슬립이 발생하기 쉽다. 도시한 것처럼 특정 각도(α)만큼 굴곡될 경우, 벤딩 와이어(125)의 길이 방향으로의 코일 부재의 단위 거리는 "2r"에서 "2r cosα"로 감소될 수 있다. 이 경우, 코일 시스(126) 및 벤딩 와이어(125) 사이에서 상대적인 길이의 차이를 유발할 수 있고, 굴곡된 코일 시스(126)의 일부분이 벤딩 와이어(125)에 수직 항력을 작용하게 되어 상호간의 마찰력이 증가될 수 있다. 결과적으로 벤딩 와이어(125)를 통한 장력의 전달률이 감소되며, 코일 시스(126)가 만곡되는 곡률에 따라 장력이 불균일하게 형성되어 벤딩 와이어(125)를 통한 제어량의 오차를 발생시킬 가능성이 존재한다. 그러나, 상술한 진동부(123)를 통하여, 코일 시스(126)를 미세하게 진동시킬 경우, 이와 같이 코일 시스(126) 및 벤딩 와이어(125) 사이에 발생되는 마찰력을 감소시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하였다. 따라서, 벤딩 와이어(125)의 힘 전달 효율을 증가시킬 수 있고, 제어 오차를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 종래의 내시경의 경우, 이와 같은 내부 마찰력의 문제로 인하여 특정 각도(예: 180° 내지 270°)까지 만곡된 상태에서, 벤딩 와이어(125)를 구동하는 것이 매우 어려웠고, 특히, 이러한 문제는 내시경이 노후화될수록 두드러지게 발생되었다. 그러나 실시 예에 의하면, 이러한 문제들을 현저하게 해결할 수 있어서, 결과적으로, 실제로 내시경을 270°까지 만곡시킨 상태에서도 자유롭게 벤딩 와이어(125)를 구동하는 것이 가능하다는 점을 확인하였다.

도 7은 일 실시 예에 따른 내시경 모듈이 분리되어 되어 있는 구성을 나타내는 사시도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 베이스부의 분해 사시도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 내시경 모듈이 일 방향으로 만곡되는 구조를 나타내는 도면이고, 도 10은 일 실시 예에 따른 내시경 모듈이 타 방향으로 만곡되는 구조를 나타내는 도면이다.

도 7 내지 도 10을 참조하여, 일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치(1)의 내시경 모듈(12)의 만곡 동작과, 모듈식으로 교체 가능하게 장착되는 구성에 대해 설명하기로 한다. 일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치(1)에 의하면, 비교적 값비싼 구동부(15)는 그대로 유지한 상태로, 사용된 내시경 모듈(12)만을 교체함으로써, 내시경 모듈(12)에 의한 감염 문제를 원천적으로 차단하면서도, 비용이 증가되는 문제를 줄여줄 수 있다.

삽입 튜브(124)는 벤딩 와이어(125)를 통하여 힘을 전달하는 벤딩 어셈블리(122)에 의해 만곡될 수 있다. 벤딩 어셈블리(122)는, 내시경 하우징(121)에 설치되어 삽입 튜브(124)의 외부로 돌출된 벤딩 와이어(125)를 파지할 수 있다. 벤딩 어셈블리(122)는 벤딩 와이어(125)가 걸어지는 풀리(1221)와, 벤딩 와이어(125)의 일측을 파지하는 제 1 파지부(1222)와, 벤딩 와이어(125)의 타측을 파지하는 제 2 파지부(1223)를 포함할 수 있다.

풀리(1221)는, 벤딩 와이어(125)가 지나가는 경로 상에서 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223) 사이에 위치하여, 벤딩 와이어(125)를 지지할 수 있다.

예를 들어, 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)는 각각, 구동부(15)에 연결되어, 내시경 하우징(121)에 대하여 상대적으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)는, 벤딩 와이어(125)의 길이 방향을 따라서 슬라이딩될 수 있고, 슬라이딩 방향은 돌출 방향과 평행할 수 있다. 예를 들어, 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)는 돌출 방향과 평행한 삽입 튜브(124)의 중심선을 기준으로 양측으로 나란히 이격되어 위치될 수 있다. 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)의 슬라이딩 방향은 서로 반대일 수 있다.

예를 들어, 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)는 구동부(15)에 끼워 맞춤 방식 등으로 탈부착될 수 있다. 예를 들어, 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)가 구동부(15)에 연결되는 부분은 내시경 하우징(121)의 외부로 노출될 수 있다.

예를 들어, 도 7과 같이 내시경 하우징(121)에는, 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)가 구동부(15)에 연결되는 부분이 외부로 노출되도록 절개된 홀이 형성될 수 있다. 각각의 파지부(1222, 1223)는, 장착부(111) 상에서 노출된 구동부(15)의 제 1 구동 커플러(1521) 및 제 2 구동 커플러(1522)와 끼워 맞춰질 수 있는 홈 또는 돌기를 구비할 수 있다.

구동부(15)는, 베이스부(11)에 설치되고, 내시경 모듈(12)에 연결되어, 돌출 방향을 따라서 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)를 슬라이딩시킬 수 있다. 구동부(15)는 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)를 상호 반대 방향으로 슬라이딩 시킴으로써, 삽입 튜브(124)를 만곡시킬 수 있다. 예를 들어, 구동부(15)는 구동원(151) 및 구동 커플러(152)를 포함할 수 있다.

구동원(151)은 구동 커플러(152)를 통해 파지부(1222, 1223)로 동력을 전달할 수 있다. 구동원(151)은 예를 들어, 장착부(111) 내부에 설치될 수 있다. 구동원(151)은, 예를 들어, 유압, 공압 또는 전기 등으로 구동될 수 있다.

구동원(151)은, 제 1 파지부(1222)를 슬라이딩 시키는 제 1 구동원(1511)과, 제 2 파지부(1223)를 슬라이딩 시키는 제 2 구동원(1512)을 포함할 수 있다.

리니어 방식일 경우, 예를 들어, 각각의 구동원(1511, 1512)은, 리니어 가이드, 볼 스크류 또는 실린더 등과 같이 병진 운동 힘을 전달하는 선형 구조와, 선형 구조의 길이 방향과 평행한 방향을 따라서 선형 운동하는 슬라이더(15111, 15121)를 포함할 수 있다.

회전 방식일 경우, 일 예로, 각각의 구동원(1511, 1512)은 회전 풀리와, 회전 풀리에 감겨진 와이어와, 와이어의 양측에 각각 연결되는 슬라이더(15111, 15121)를 포함할 수도 있다. 다른 예로, 각각의 구동원(1511, 1512)은 피니언과, 피니언의 양측에 맞물리는 랙과, 양측의 랙에 각각 연결되는 슬라이더(15111, 15121)를 포함할 수도 있다. 이에 대한 구체적인 구조는 생략하기로 한다.

구동 커플러(152)는 구동원(151)에 연결되고, 적어도 일부가 베이스부(11)의 외부로 노출되어, 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)에 연결될 수 있다. 구동 커플러(152)는, 제 1 구동원(1511)의 슬라이더(15111)를 통해 제 1 파지부(1222)에 연결되는 제 1 구동 커플러(1521)와, 제 2 구동원(1512)의 슬라이더(15121)를 통해 제 2 파지부(1223)에 연결되는 제 2 구동 커플러(1522)를 포함할 수 있다. 도 7과 같이 장착부(111)에는, 제 1 구동 커플러(1521) 및 제 2 구동 커플러(1522)가 외부로 노출되도록 절개된 홀이 형성될 수 있다.

예를 들어, 제 1 구동 커플러(1521) 및 제 2 구동 커플러(1522)는, 장착부(111)의 외부로 돌출된 돌기 형상을 갖고, 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)는 상기 돌기 형상에 형합하는 홈 형상을 가짐으로써, 서로 결합될 수 있다. 한편, 도 7과 같이 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)는, 내시경 하우징(121)의 외부로 돌출되지 않도록 내부에 위치할 수 있다.

제어부(16)는, 삽입 튜브(124)의 만곡 동작 및 코일 시스(126)의 진동 운동을 수행할 수 있다. 제어부(16)는 구동원(151)를 구동하여 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)의 슬라이딩 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(16)는 2 개의 구동원(151)를 각각 상호 반대 방향으로 병진 구동시킴으로써, 삽입 튜브의 만곡 방향과 그 만곡 정도를 조절할 수 있다.

예를 들어, 도 9와 같이 돌출 방향을 기준으로, 제 2 리니어 동작부(1512)를 후퇴 시키는 동시에 제 1 리니어 동작부(1511)를 전진시킬 경우, 제 2 파지부(1223)는 벤딩 와이어(125)를 인장시키는 동시에 제 1 파지부(1222)는 벤딩 와이어(125)를 삽입 튜브(124)에 더 삽입되는 위치로 안내함으로써, 결과적으로 삽입 튜브(124)는 벤딩 와이어(125)가 인장된 제 2 파지부(1223) 방향으로 만곡 동작을 수행할 수 있다.

반대로, 도 10과 같이 제 1 리니어 동작부(1511)를 후퇴 시키는 동시에 제 2 리니어 동작부(1512)를 전진시킬 경우, 제 1 파지부(1222)는 벤딩 와이어(125)를 인장시키는 동시에 제 2 파지부(1223)는 벤딩 와이어(125)를 삽입 튜브(124)에 더 삽입되는 위치로 안내함으로써, 결과적으로 삽입 튜브(124)는 벤딩 와이어(125)가 인장된 제 1 파지부(1222) 방향으로 만곡 동작을 수행할 수 있다.

제어부(16)는 진동부(123)를 구동하여 시스 스토퍼(127)를 진동시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(16)는 진동부(123)를 통해 벤딩 와이어(125)의 길이 방향으로 코일 시스(126) 및 벤딩 와이어(125) 사이에서 상대적인 진동 운동을 형성함으로써 벤딩 와이어(125) 및 코일 시스(126) 사이의 마찰 저항을 감소시킬 수 있다.

예를 들어, 제어부(16)는 삽입 튜브(124)의 만곡 각도에 비례하여 진동부(123)를 통한 진동력의 크기를 조절할 수 있다. 이를 통해, 삽입 튜브(124)가 만곡되는 정도에 따라서 벤딩 와이어(125) 및 코일 시스(126) 사이에서 변화하는 마찰 저항을 유연하게 대응할 수 있다. 예를 들어, 삽입 튜브(124)의 만곡 각도는 2 개의 구동원(151) 각각의 슬라이더(15111, 15121)의 상대적인 거리에 기초하여 결정될 수 있다.

예를 들어, 제어부(16)는 구동부(15)를 통해 제 1 파지부(1222) 및 제 2 파지부(1223)를 각각 설정된 미소 변위 내에서 반복적으로 이동시킴으로써 벤딩 와이어(125)는 코일 시스(126)에 대해 미소 변위 내에서 반복적인 병진 운동을 수행할 수 있다.

따라서, 시스 스토퍼(127)의 진동을 통해 벤딩 와이어(125) 및 코일 시스(126) 사이의 마찰 저항을 감소시키는 효과에 더하여, 구동부(15)를 통해 벤딩 와이어(125)를 미소 변위 내에서 반복적으로 병진 이동시킴으로써 마찰 저항을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

한편, 시스 스토퍼(127)의 진동없이 구동부(15)를 통한 벤딩 와이어(125)의 반복적인 병진 운동만으로 마찰 저감 효과를 달성할 수도 있다는 점을 밝혀둔다.

일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치에 의하면 내시경 모듈을 모듈식으로 간편히 탈부착하여 교체할 수 있는 구성을 가지므로, 내시경 검진을 통한 감염 문제를 원천적으로 방지할 수 있다.

일 실시 예에 따른 모듈형 내시경 장치에 의하면, 진동부를 통해 시스 스토퍼를 진동시킴으로써 연성의 삽입 튜브가 만곡되거나 시스에 버클링이 발생하여 와이어와 시스 사이에서 발생하는 마찰 저항을 완화시킴으로써, 와이어를 통한 힘 전달 효율을 안정적으로 증가시켜 제어 오차를 감소시킬 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims

베이스부;
상기 베이스부에 설치되는 구동부; 및
(i) 상기 베이스부에 탈부착 가능하게 장착되는 내시경 하우징과, (ii) 만곡 가능한 벤딩부를 구비하고 상기 내시경 하우징에 연결되어 피검자의 신체 내부로 삽입 가능한 삽입 튜브와, (iii) 상기 벤딩부를 만곡시키기 위한 힘을 전달하는 벤딩 와이어를 포함하는 내시경 모듈을 포함하고,
상기 내시경 모듈은,
상기 내시경 하우징에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 벤딩 와이어의 일측을 파지하여 상기 벤딩 와이어로 힘을 전달 가능한 제 1 파지부; 및
상기 내시경 하우징에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 벤딩 와이어의 타측을 파지하여 상기 벤딩 와이어로 힘을 전달 가능한 제 2 파지부를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 베이스부에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제 1 파지부에 탈부착 가능한 제 1 구동 커플러; 및
상기 베이스부에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제 2 파지부에 탈부착 가능한 제 2 구동 커플러를 포함하고,
상기 내시경 모듈은 상기 베이스부에 탈부착 가능하고, 상기 내시경 모듈이 상기 베이스부에 부착되면 상기 구동부가 상기 벤딩 와이어에 동력을 전달할 수 있고, 상기 내시경 모듈이 상기 베이스부로부터 분리되면 상기 구동부가 상기 벤딩 와이어로 동력을 전달할 수 없는 것을 특징으로 하는 모듈형 내시경 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 삽입 튜브의 길이 방향을 따라서 상기 제 1 구동 커플러를 슬라이딩 구동시키기 위한 제 1 구동원; 및
상기 삽입 튜브의 길이 방향을 따라서 상기 제 2 구동 커플러를 슬라이딩 구동시키기 위한 제 2 구동원을 더 포함하는 모듈형 내시경 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동부를 구동하여 상기 제 1 파지부 및 제 2 파지부를 서로 다른 방향으로 이동시킴으로써 상기 삽입 튜브를 만곡시킬 수 있는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제 1 파지부 및 제 2 파지부를 각각 설정된 미소 변위 내에서 반복적으로 이동시킴으로써 상기 벤딩 와이어를 상기 삽입 튜브에 대해 반복적으로 병진 운동시킬 수 있는 모듈형 내시경 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 내시경 모듈은,
상기 삽입 튜브에 삽입되는 상기 벤딩 와이어의 둘레를 감싸고, 상기 벤딩 와이어가 구동되는 경로를 안내하기 위한 코일 시스; 및
상기 코일 시스가 상기 삽입 튜브로부터 후퇴하지 못하도록 상기 코일 시스를 지지하기 위한 시스 스토퍼를 더 포함하는 모듈형 내시경 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 시스 스토퍼를 진동시킴으로써 상기 코일 시스를 진동시켜, 상기 코일 시스 및 상기 벤딩 와이어 사이의 마찰력을 감소시키기 위한 진동부를 더 포함하는 모듈형 내시경 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 삽입 튜브의 만곡 각도에 비례하여 상기 진동부를 통해 생성되는 진동력의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함하는 모듈형 내시경 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스부에 장착되고 이미징 장비를 구비하는 카메라 하우징; 및
상기 카메라 하우징에 탈부착 가능하고, 상기 이미징 장비에 연결되어 상기 삽입 튜브의 벤딩부에서 이미징을 수행할 수 있는 카메라 튜브를 더 포함하는 모듈형 내시경 장치.
구동부가 설치되는 베이스부에 탈부착 가능하게 설치되는 내시경 모듈에 있어서,
상기 베이스부에 탈부착 가능하게 장착되는 내시경 하우징;
만곡 가능한 벤딩부를 구비하고 상기 내시경 하우징에 연결되어 피검자의 신체 내부로 삽입 가능한 삽입 튜브;
상기 벤딩부를 만곡시키기 위한 힘을 전달하는 벤딩 와이어;
상기 삽입 튜브에 삽입되는 상기 벤딩 와이어의 둘레를 감싸고, 상기 벤딩 와이어가 구동되는 경로를 안내하기 위한 코일 시스;
상기 코일 시스가 상기 삽입 튜브로부터 후퇴하지 못하도록 상기 코일 시스를 지지하기 위한 시스 스토퍼;
상기 시스 스토퍼를 진동시킴으로써 상기 코일 시스를 진동시켜, 상기 코일 시스 및 상기 벤딩 와이어 사이의 마찰력을 감소시키기 위한 진동부;
상기 내시경 하우징에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 벤딩 와이어의 일측을 파지하여 상기 벤딩 와이어로 힘을 전달 가능한 제 1 파지부; 및
상기 내시경 하우징에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 벤딩 와이어의 타측을 파지하여 상기 벤딩 와이어로 힘을 전달 가능한 제 2 파지부를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 베이스부에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제 1 파지부에 탈부착 가능한 제 1 구동 커플러; 및
상기 베이스부에 상대적으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 제 2 파지부에 탈부착 가능한 제 2 구동 커플러를 포함하는 내시경 모듈.
제 9 항에 있어서,
상기 삽입 튜브의 만곡 각도에 비례하여 상기 진동부를 통해 생성되는 진동력의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함하는 내시경 모듈.