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KR20100113050A - Liposuction Robot - Google Patents

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KR20100113050A
KR20100113050A KR1020100089731A KR20100089731A KR20100113050A KR 20100113050 A KR20100113050 A KR 20100113050A KR 1020100089731 A KR1020100089731 A KR 1020100089731A KR 20100089731 A KR20100089731 A KR 20100089731A KR 20100113050 A KR20100113050 A KR 20100113050A
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KR
South Korea
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cannula
robot
robot arm
liposuction
control signal
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최승욱
이민규
이민화
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주식회사 이턴
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Publication date
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Abstract

지방흡입 수술용 로봇이 개시된다. 제어부와, 제어부로부터 소정의 제어신호를 수신하여 구동되는 로봇 암과, 로봇 암에 장착되며 일방향으로 연장되는 캐뉼라(cannula)와, 캐뉼라의 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 지방을 흡입하는 흡입부와, 캐뉼라의 선단에 결합되는 초음파 트랜스듀서(transducer)를 포함하는 지방흡입 수술용 로봇은, 로봇 암에 지방흡입용 캐뉼라를 장착하고 로봇 암을 구동시켜 캐뉼라를 이동시킴으로써, 의사가 많은 힘을 들이지 않고 간편하게 지방흡입 수술을 수행할 수 있다. 또한, 캐뉼라의 선단에 초음파 트랜스듀서를 장착하여, 그로부터 수신된 영상정보에 기초하여 수술용 로봇을 자동으로 제어하고 수술 범위를 자동으로 설정하며, 초음파를 발사하여 지방을 녹인 후 흡입해 냄으로써, 보다 편리하고 정확하며 안전하게 지방흡입 수술을 수행할 수 있다.A liposuction robot is disclosed. A control unit, a robot arm driven by receiving a predetermined control signal from the control unit, a cannula mounted on the robot arm and extending in one direction, and formed at an end of the cannula and inserted into a surgical site to suck in fat The liposuction robot, which includes an ultrasound transducer coupled to the tip of the cannula, includes a liposuction cannula on the robot arm and drives the robot arm to move the cannula. Liposuction can be performed easily without entering. In addition, by mounting an ultrasonic transducer at the tip of the cannula, based on the image information received from it, it automatically controls the surgical robot and automatically sets the operating range, by firing ultrasonic waves to melt and inhale the fat, Liposuction can be performed conveniently, accurately and safely.

Description

지방흡입 수술용 로봇{Surgical robot for liposuction}Liposuction robot {Surgical robot for liposuction}

본 발명은 초음파 트랜스듀서가 장착된 지방흡입 수술용 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a liposuction robot equipped with an ultrasonic transducer.

최근, 생활수준의 향상과 함께 복부비만 등을 치료하기 위해 지방흡입 수술에 대한 관심이 급증하고 있다. 지방흡입 수술은, 대롱처럼 생긴 캐뉼라(cannula)를 피하 지방 속에 삽입하고 0.5 내지 1.0 기압의 음(-)압을 가함으로써 체내에서 비대해진 지방 세포를 흡입하는 수술을 지칭한다. 즉, 사람의 피부는 가장 외측의 피부층, 중간의 지방층, 그리고 그 내측의 근육층으로 이루어지는데, 지방흡입 수술은 피부층과 근육층 사이에 있는 지방층을 흡입하여 배출하는 수술이다.In recent years, interest in liposuction has been rapidly increasing to improve living standards and to treat abdominal obesity. Liposuction surgery refers to an operation that inhales enlarged fat cells in the body by inserting a cannula that looks like a cannula into subcutaneous fat and applying a negative pressure of 0.5 to 1.0 atm. That is, the human skin is composed of the outermost skin layer, the middle fat layer, and the inner muscle layer. Liposuction surgery is a surgery to inhale and discharge the fat layer between the skin layer and the muscle layer.

이러한 지방흡입 수술은 복부를 비롯하여 허벅지, 엉덩이, 종아리, 발목, 팔뚝뿐만 아니라 얼굴과 목의 지방 조직까지도 제거할 수 있으며, 남자의 여성형 유방이나 지방종 등을 제거하는 데까지 광범위하게 이용되고 있다.Such liposuction surgery can remove not only the abdomen but also the thighs, hips, calves, ankles and forearms, as well as the adipose tissue of the face and neck, and is widely used to remove male breasts and lipomas.

종래의 지방흡입 수술은, 도 1에 도시된 것처럼, 지방을 흡입하고자 하는 피부에 작은 구멍을 뚫고 캐뉼라(12)를 삽입한 후 화살표로 표시된 것과 같이 캐뉼라(10)를 움직이면서 지방을 흡입하는 과정으로 진행된다. 캐뉼라(12)는 내부가 비어있는 관(管)형상으로 되어 있고 석션(suction)을 통해 캐뉼라(12) 내부에 음(-)압을 걸어 지방을 체외로 추출해내는 것이다.Conventional liposuction surgery, as shown in Figure 1, is a process of inhaling fat while moving the cannula 10 as indicated by the arrow after inserting a cannula 12 and a small hole in the skin to inhale fat Proceed. The cannula 12 is in the form of a hollow tube, and a negative pressure is applied to the inside of the cannula 12 through suction to extract fat out of the body.

통상 지방흡입 수술에는 두세 시간 정도가 소요되는데, 수술과정 내내 의사가 캐뉼라 몸체(14)를 손으로 잡고 지방을 흡입하고자 하는 부위로 캐뉼라 끝을 가져다 대면서 전, 후, 좌, 우, 상, 하로 움직여야 하기 때문에 수술을 수행하는 의사 입장에서는 상당히 힘든 수술이 된다. 또한, 최근에는 의사의 팔 움직임을 줄이기 위해 전동식 캐뉼라가 출시되기는 하였으나, 오히려 캐뉼라 몸체는 더 무거워져 수술의 편의성은 향상되지 못하고 있는 실정이다.Liposuction usually takes two to three hours. During the operation, the doctor must move the front, back, left, right, up and down while holding the cannula body 14 by hand and bringing the cannula end to the area where the fat is to be inhaled. This is a very difficult operation for a doctor performing surgery. In addition, in recent years, the electric cannula has been released to reduce the arm movement of the doctor, but rather, the cannula body is heavier, the situation does not improve the convenience of surgery.

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.The background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a publicly known technique disclosed to the general public before the application of the present invention.

본 발명은, 지방흡입용 캐뉼라를 수술용 로봇에 장착하고 캐뉼라의 선단에 초음파 트랜스듀서를 장착하여, 의사가 많은 힘을 들이지 않고 간편하게 지방흡입 수술을 할 수 있는 수술용 로봇을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a surgical robot that is equipped with a liposuction cannula to the surgical robot and equipped with an ultrasonic transducer at the tip of the cannula, the surgeon can easily perform liposuction without a lot of force.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제어부와, 제어부로부터 소정의 제어신호를 수신하여 구동되는 로봇 암과, 로봇 암에 장착되며 일방향으로 연장되는 캐뉼라(cannula)와, 캐뉼라의 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 지방을 흡입하는 흡입부와, 캐뉼라의 선단에 결합되는 초음파 트랜스듀서(transducer)를 포함하는 지방흡입 수술용 로봇이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a control unit, a robot arm driven by receiving a predetermined control signal from the control unit, a cannula mounted on the robot arm and extending in one direction, and formed at an end of the cannula, the surgical site There is provided a liposuction robot including a suction unit inserted into the suction unit and an ultrasonic transducer coupled to the tip of the cannula.

캐뉼라는 수술 환자의 피부에 천공된 구멍을 통해 캐뉼라 상의 소정의 지점까지 삽입되며, 로봇 암은 캐뉼라 상의 소정의 지점이 RCM(remote center of motion)이 되도록 구동될 수 있다.The cannula is inserted to a point on the cannula through a hole drilled in the skin of the surgical patient, and the robot arm can be driven such that the point on the cannula is in the remote center of motion (RCM).

한편, 캐뉼라가 삽입된 각도를 측정하는 각도센서를 더 포함하며, 제어부는 각도센서로부터 신호를 수신하여, 캐뉼라가 소정의 각도 범위를 유지하도록 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 또는, 제어부는 로봇 암의 구동 상태에 관한 정보로부터 캐뉼라가 삽입된 각도에 관한 정보를 획득하여, 캐뉼라가 소정의 각도 범위를 유지하도록 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.On the other hand, the cannula further comprises an angle sensor for measuring the angle, the control unit may receive a signal from the angle sensor, to generate a control signal for driving the robot arm so that the cannula maintains a predetermined angle range. Alternatively, the controller may obtain information about an angle at which the cannula is inserted from information about a driving state of the robot arm, and generate a control signal for driving the robot arm so that the cannula maintains a predetermined angle range.

캐뉼라의 선단은 수술 부위를 손상시키지 않도록 완만한 면으로 처리될 수 있다.The tip of the cannula can be treated with a gentle face so as not to damage the surgical site.

제어부는 사용자가 미리 설정한 작동영역 내에서 흡입부가 움직이도록 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있으며, 초음파 트랜스듀서로부터 수신된 신호보다 사용자 조작에 의해 수신된 신호를 우선하는 오버라이드(override) 기능을 수행할 수 있다.The control unit may generate a control signal for driving the robot arm to move the suction unit within a predetermined operating area by the user, and overrides the signal received by the user's operation over the signal received from the ultrasonic transducer. Function can be performed.

초음파 트랜스듀서는 수술 부위를 촬영하여 영상정보를 제공하며, 제어부는, 영상정보를 기초로 하여 설정된 작동영역 내에서 흡입부가 움직이도록 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 작동영역은 영상정보에 대한 이미지 분석을 통해 도출된 데이터로부터 설정될 수 있다.The ultrasound transducer photographs the surgical site and provides image information, and the controller may generate a control signal for driving the robot arm to move the suction unit within the set operating area based on the image information. In this case, the operation region may be set from data derived through image analysis on the image information.

또한, 초음파 트랜스듀서는 수술 부위에 상응하여 도플러(doppler) 신호를 제공하며, 제어부는, 도플러 신호를 기초로 하여 설정된 작동영역 내에서 흡입부가 움직이도록 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있다.In addition, the ultrasound transducer provides a Doppler signal corresponding to the surgical site, and the control unit may generate a control signal for driving the robot arm to move the suction unit in the operating area set based on the Doppler signal. .

이 경우, 제어부는 사용자 조작부에 연결되며, 제어부는 흡입부가 작동영역 밖으로 움직일 경우, 사용자 조작부에서 알람(alarm) 신호를 발하도록 제어신호를 생성할 수 있다.In this case, the control unit is connected to the user operation unit, and the control unit may generate a control signal to emit an alarm signal from the user operation unit when the suction unit moves out of the operation area.

초음파 트랜스듀서는 점(point) 센서 타입 또는 선(line) 센서 타입이고, 제어부는 초음파 트랜스듀서가 이동하면서 그 전방의 영상정보를 획득할 수 있도록 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성할 수 있다. 초음파 트랜스듀서는, 수술 부위의 지방을 가열하여 녹일 정도의 에너지를 갖는 초음파를 발사할 수 있다.The ultrasonic transducer may be a point sensor type or a line sensor type, and the controller may generate a control signal for driving the robot arm to acquire image information in front of the ultrasonic transducer while moving. The ultrasonic transducer may emit ultrasonic waves having energy enough to heat and melt fat at the surgical site.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 제어부와, 제어부로부터 소정의 제어신호를 수신하여 구동되는 로봇 암과, 로봇 암에 장착되며 일방향으로 연장되는 캐뉼라(cannula)와, 캐뉼라의 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 지방을 흡입하는 흡입부와, 캐뉼라의 선단에 가해지는 반력을 측정하는 반력 센싱부를 포함하는 지방흡입 수술용 로봇이 제공된다.Meanwhile, according to another aspect of the present invention, a control unit, a robot arm driven by receiving a predetermined control signal from the control unit, a cannula mounted on the robot arm and extending in one direction, and formed at an end of the cannula, There is provided a liposuction surgical robot including a suction unit inserted into a surgical site to suck fat and a reaction force sensing unit measuring a reaction force applied to a tip of a cannula.

제어부는 반력 센싱부로부터 신호를 수신하여, 로봇 암의 구동 범위를 제한하는 제어신호를 생성할 수 있다. 반력 센싱부는 로봇 암과 캐뉼라 사이에 개재되거나, 캐뉼라의 중간에 위치하거나, 캐뉼라의 선단에 내장될 수 있다.The controller may receive a signal from the reaction force sensing unit and generate a control signal for limiting a driving range of the robot arm. The reaction force sensing unit may be interposed between the robot arm and the cannula, positioned in the middle of the cannula, or embedded in the tip of the cannula.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 일방향으로 연장되며, 그 단부에는 지방을 흡입하는 흡입부가 형성되고, 그 선단에는 수술 부위를 촬영하여 영상정보를 제공하는 초음파 트랜스듀서(transducer)가 결합된 캐뉼라를 로봇 암에 장착하여 지방흡입 수술을 하는 수술용 로봇에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 수술용 로봇에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서, (a) 흡입부가 수술 부위에 삽입되도록 로봇 암을 구동시키는 제1 제어신호를 생성하는 단계, (b) 수술 부위의 지방을 흡입하도록 흡입부를 작동시키는 제2 제어신호를 생성하는 단계, 및 (c) 영상정보에 대한 이미지 분석을 통해 도출된 데이터로부터 설정되는 작동영역 내에서 흡입부가 이동하도록 로봇 암을 구동시키는 제3 제어신호를 생성하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, the suction portion extending in one direction, the suction portion for sucking fat is formed, the front end is coupled to an ultrasonic transducer (transducer) for providing the image information by photographing the surgical site A program of instructions that can be executed in a surgical robot for performing liposuction by attaching a cannula to a robot arm is tangibly embodied, and is a recording medium that can be read by the surgical robot. Generating a first control signal for driving the robot arm to be inserted, (b) generating a second control signal for operating the suction unit to suck fat from the surgical site, and (c) analyzing the image for image information Generating a third control signal for driving the robot arm to move the suction unit in the operating area set from the data derived through the The recording a program for line recording medium is provided.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 일방향으로 연장되며, 그 단부에는 지방을 흡입하는 흡입부가 형성되고, 그 선단에는 수술 부위를 촬영하여 영상정보를 제공하는 초음파 트랜스듀서(transducer)가 결합된 캐뉼라를 로봇 암에 장착하여 지방흡입 수술을 하는 방법으로서, (a) 로봇 암을 구동시켜, 흡입부가 수술 부위에 삽입되도록 하는 단계, (b) 흡입부를 작동시켜 수술 부위의 지방이 흡입되도록 하는 단계 및 (c) 로봇 암을 구동시켜, 영상정보에 대한 이미지 분석을 통해 도출된 데이터로부터 설정되는 작동영역 내에서, 흡입부가 이동하도록 하는 단계를 포함하는 지방흡입 수술방법이 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, the suction portion extending in one direction, the suction portion for sucking fat is formed, the front end is coupled to an ultrasonic transducer (transducer) for providing the image information by photographing the surgical site A method of performing liposuction by attaching a cannula to a robot arm, the method comprising: (a) driving a robot arm to insert a suction part into a surgical site, and (b) operating a suction part to suck fat from the surgical site And (c) driving the robot arm to cause the suction unit to move within the operating region set from the data derived through image analysis of the image information.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 로봇 암에 지방흡입용 캐뉼라를 장착하고 로봇 암을 구동시켜 캐뉼라를 이동시킴으로써, 의사가 많은 힘을 들이지 않고 간편하게 지방흡입 수술을 수행할 수 있다. 또한, 캐뉼라의 선단에 초음파 트랜스듀서를 장착하여, 그로부터 수신된 영상정보에 기초하여 수술용 로봇을 자동으로 제어하고 수술 범위를 자동으로 설정하며, 초음파를 발사하여 지방을 녹인 후 흡입해 냄으로써, 보다 편리하고 정확하며 안전하게 지방흡입 수술을 수행할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, by attaching a liposuction cannula to the robot arm and driving the robot arm to move the cannula, the surgeon can easily perform liposuction without applying much force. In addition, by mounting an ultrasonic transducer at the tip of the cannula, based on the image information received from it, it automatically controls the surgical robot and automatically sets the operating range, by firing ultrasonic waves to melt and inhale the fat, Liposuction can be performed conveniently, accurately and safely.

도 1은 종래기술에 따른 지방흡입 수술 과정을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 로봇을 나타낸 개요도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술방법을 나타낸 순서도.
1 is a view showing a liposuction procedure according to the prior art.
Figure 2 is a schematic diagram showing a liposuction robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing a liposuction method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

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. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Shall be.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 로봇을 나타낸 개요도이다. 도 2를 참조하면, 제어부(10), 로봇 암(20), 캐뉼라(30), 흡입부(32), 초음파 트랜스듀서(34), 사용자 조작부(40)가 도시되어 있다.Figure 2 is a schematic diagram showing a liposuction robot according to an embodiment of the present invention. 2, the control unit 10, the robot arm 20, the cannula 30, the suction unit 32, the ultrasonic transducer 34, and the user manipulation unit 40 are illustrated.

본 실시예는, 지방흡입용 캐뉼라를 사람이 드는 대신 수술용 로봇의 암에 장착한 것으로, 수술용 로봇의 각종 자동 제어 기능을 활용하여 지방흡입 수술을 보다 간편하고 정확하며 안전하게 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the liposuction cannula is mounted on the arm of the surgical robot instead of a person, and the liposuction operation can be performed more easily, accurately and safely by utilizing various automatic control functions of the surgical robot. It is characterized by.

즉, 본 실시예에 따른 로봇은, 제어부(10)로부터 제어신호를 수신하여 구동되는 로봇 암(20)에 캐뉼라(cannula)(30)가 장착된 구조로 이루어지며, 캐뉼라(30)는 일방향으로 연장되며 그 단부에는 수술 부위에 삽입되어 지방을 흡입하는 흡입부(32)가 형성되어 있다. 캐뉼라(30)는 관(管)형상의 부재로서, 4mm 이하의 직경을 갖는 관을 사용함으로써 피부에 삽입하는 과정에서 흉터가 남지 않도록 할 수 있다.That is, the robot according to the present embodiment has a structure in which a cannula 30 is mounted on the robot arm 20 driven by receiving a control signal from the controller 10, and the cannula 30 is in one direction. At the end thereof, an inlet 32 is inserted into the surgical site and sucks fat. The cannula 30 is a tube-shaped member, and by using a tube having a diameter of 4 mm or less, it is possible to prevent scars from remaining in the process of being inserted into the skin.

본 실시예에 따른 제어부(10)는 수술용 로봇을 구동시키기 위한 제어신호를 생성, 전송하는 부분으로서 마이크로프로세서를 장착한 로봇이나 컴퓨터 등의 형태로 구현될 수 있으며, 후술하는 것처럼 사용자에 의한 조작이나 각종 센서로부터 전송된 신호를 수신하여 로봇의 구동에 필요한 제어신호를 생성하는 역할을 할 수 있다.The control unit 10 according to the present embodiment may be implemented in the form of a robot or a computer equipped with a microprocessor as a part for generating and transmitting a control signal for driving a surgical robot. Alternatively, it may serve to generate a control signal for driving the robot by receiving signals transmitted from various sensors.

또한, 후술하는 초음파 트랜스듀서(34)로부터 획득된 영상정보의 수신, 처리, 분석 및 캐뉼라(30)에 작용하는 석션의 작동 등을 제어하는 프로세서가 통합된 형태로 구현될 수도 있다.In addition, the processor for controlling the reception, processing, analysis and operation of the suction acting on the cannula 30 may be implemented in an integrated form.

수술용 로봇 암(20)에 캐뉼라(30)를 장착하여 수술을 수행할 경우, 캐뉼라(30)의 움직임에 의해 환자의 피부가 손상되거나, 역으로 환자의 피부에 간섭되어 캐뉼라(30)를 자유롭게 움직이지 못하는 문제가 발생할 수 있다.When performing the operation by mounting the cannula 30 to the surgical robot arm 20, the skin of the patient is damaged by the movement of the cannula 30, or conversely interferes with the skin of the patient to freely open the cannula 30. Problems with movement can occur.

따라서, 캐뉼라(30) 상의 소정 위치를 가상의 회동 중심점을 설정하고 이 점을 중심으로 캐뉼라(30)가 회동하도록 로봇 암(20)을 제어할 수 있는데, 이러한 가상의 중심점을 '원격중심' 또는 'RCM(remote center of motion)'이라 한다.Therefore, the robot arm 20 can be controlled to set a virtual pivot center point at a predetermined position on the cannula 30 and rotate the cannula 30 about this point, which is referred to as 'remote center' or the like. It is called 'remote center of motion'.

즉, 본 실시예에 따라 로봇 암(20)에 장착된 캐뉼라(30)는 수술 과정에서 환자의 피부에 천공된 구멍을 통해 캐뉼라(30) 상의 소정의 지점(도 2의 'R')까지 삽입되는데, 이 점이 원격중심이 되도록 로봇 암(20)에 RCM 기능을 부여하여 구동시킴으로써, 로봇 암(20)에 장착된 캐뉼라(30)를 자유롭게 회동시키면서 지방흡입 수술을 수행할 수 있는 것이다. 이 경우, 로봇 암(20)에 장착된 캐뉼라(30)는 로봇 암(20)의 구동에 따라 전, 후, 좌, 우, 상, 하로 자유롭게 움직이면서 지방을 흡입해내게 된다. 예를 들어, 환자의 피부에 천공된 구멍을 중심으로, 캐뉼라(30)가 원뿔 형태의 궤적을 그리면서 360도 회전을 하는 등 RCM 포인트를 중심으로 회동하면서 지방을 흡입해낼 수 있다.That is, the cannula 30 mounted on the robot arm 20 according to the present embodiment is inserted to a predetermined point ('R' in FIG. 2) on the cannula 30 through a hole drilled in the skin of the patient during the surgery. In this case, by applying the RCM function to the robot arm 20 to be a remote center, the liposuction can be performed while freely rotating the cannula 30 mounted on the robot arm 20. In this case, the cannula 30 mounted on the robot arm 20 sucks fat while moving freely before, after, left, right, up, and down according to the driving of the robot arm 20. For example, the cannula 30 may rotate around 360 degrees while drawing a cone-shaped trajectory about a hole drilled in the skin of the patient, and may suck fat while rotating about the RCM point.

다만, 본 실시예에 따라 RCM이 구현된 로봇 암이 반드시 도 2에 도시된 것과 같은 형상 및 구조로 구성되어야 하는 것은 아님은 물론이다.However, the robot arm in which the RCM is implemented according to the present embodiment is not necessarily configured to have a shape and a structure as shown in FIG. 2.

한편, 캐뉼라(30)가 피부에 삽입된 각도가 일정 각도(예를 들면, 도 2의 'A') 이상인 경우에는 캐뉼라(30)의 선단이 근육에 침습되는 사고가 발생할 수 있으므로, 캐뉼라(30)가 피부에 삽입된 각도를 검출할 수 있는 각도센서(미도시)를 설치하고, 각도센서로부터 신호를 수신하여 캐뉼라(30)가 일정 각도 이상으로는 동작하지 않도록, 즉 캐뉼라(30)가 미리 설정된 각도 범위 내에서만 작동되도록 로봇 암(20)을 구동시킬 수 있다.On the other hand, when the cannula 30 is inserted into the skin at a predetermined angle (for example, 'A' in FIG. 2) or more, the tip of the cannula 30 may invade into the muscle, so the cannula 30 may occur. Install an angle sensor (not shown) capable of detecting an angle inserted into the skin, and receive a signal from the angle sensor so that the cannula 30 does not operate above a certain angle, that is, the cannula 30 is previously The robot arm 20 may be driven to operate only within a set angle range.

본 실시예에 따른 로봇 암(20)은 제어부(10)로부터 제어신호를 받아 구동되므로, 미리 설정된 각도 범위 내에서 로봇 암(20)을 구동시키기 위해 반드시 각도센서를 설치해야만 하는 것은 아니며, 로봇 암(20)의 구동 상태에 대한 정보로부터 캐뉼라(30)가 삽입된 각도를 역으로 추산하여, 캐뉼라(30)가 설정된 각도 범위 내에서만 작동되도록 제어신호를 생성, 전송할 수도 있음은 물론이다.Since the robot arm 20 according to the present exemplary embodiment is driven by receiving a control signal from the controller 10, the robot arm 20 does not necessarily have to install an angle sensor to drive the robot arm 20 within a preset angle range. By inversely estimating the angle at which the cannula 30 is inserted from the information on the driving state of 20, the control signal may be generated and transmitted so that the cannula 30 is operated only within a set angle range.

한편, 지방흡입 과정에서 캐뉼라(30)를 무리하게 움직일 경우 지방층 외에 피부층이나 근육층이 손상될 우려가 있으며, 이를 방지하기 위해 캐뉼라(30)의 선단, 즉 끝부분을 뭉툭한 형상으로 제작하거나 완만한 면으로 처리함으로써, 어느 정도까지는 과도한 힘이 가해지더라도 피부층이나 근육층이 뚫리지 않는 등 수술 부위가 무리하게 손상되지 않도록 할 수 있다.On the other hand, if the cannula 30 is excessively moved during the liposuction process, the skin layer or the muscle layer may be damaged in addition to the fat layer. In order to prevent this, the front end, that is, the end portion of the cannula 30 is made into a blunt shape or a smooth surface By treatment with, the surgical site can be prevented from being excessively damaged even if excessive force is applied to some extent such that the skin layer and the muscle layer are not pierced.

또한, 지방흡입 수술 과정에서, 의사는 오른손으로는 조이스틱 등을 잡고 로봇을 조작하고, 왼손으로는 캐뉼라(30)의 끝부분이 위치하는 지점의 피부를 만지면서 감촉을 통해 현재의 위치가 피부인지, 근육인지, 지방인지, 즉 로봇이 정확한 위치에서 수술을 하고 있는지를 확인할 수 있다.In addition, during the liposuction operation, the doctor operates the robot while holding the joystick with the right hand, and touching the skin at the point where the end of the cannula 30 is located with the left hand, and whether the current position is the skin. , Muscle, fat, that is, the robot is performing the surgery in the correct position.

이를 위해, 본 실시예에 따른 캐뉼라(30)의 끝단에는 초음파 트랜스듀서(transducer)(34)가 결합될 수 있다. 캐뉼라(30)의 선단에 초음파 트랜스듀서(34)를 장착하면 수술 부위를 촬영하여 영상정보를 제공받을 수 있으며, 이로써 캐뉼라(30)의 끝단이 접촉하고 있는 조직을 볼 수 있다.To this end, an ultrasonic transducer 34 may be coupled to the end of the cannula 30 according to the present embodiment. When the ultrasonic transducer 34 is mounted on the tip of the cannula 30, the surgical site may be photographed to receive image information. Thus, the end of the cannula 30 may be seen in contact with the tissue.

일반 카메라와 달리 초음파 트랜스듀서(34)는 별도의 광원이 없더라도 수술 부위의 조직을 볼 수 있으며, 초음파의 특성을 이용함으로써 조직의 표면뿐만 아니라 조직 내부를 투과하여 지방조직, 피부조직, 근육조직 등의 층을 구별하여 볼 수 있다는 장점이 있다.Unlike a general camera, the ultrasound transducer 34 can see the tissue at the surgical site even without a separate light source. By using the characteristics of the ultrasound, the ultrasound transducer 34 transmits not only the surface of the tissue but also the inside of the tissue, such as adipose tissue, skin tissue, muscle tissue, and the like. There is an advantage that can be seen to distinguish the layers of.

본 실시예에 따른 수술용 로봇은, 의사가 수동으로 3차원 조이스틱 등을 조작하여 구동할 수도 있고, 정해진 작동영역 내에서 흡입부(32)가 자동으로 지방층을 찾아 움직이도록 제어할 수도 있으며, 사전에 미리 작동영역을 지정하여 그 범위 내에서만 움직이도록 할 수도 있다.The surgical robot according to the present embodiment may be operated by a doctor by manually manipulating a 3D joystick or the like, or may control the suction unit 32 to automatically find and move the fat layer within a predetermined operating area. You can also specify the operating area in advance so that it only moves within that range.

이 때, 흡입부(32)가 움직이는 범위, 즉 작동영역을 지정하기 위해서는 다양한 제어방법이 적용될 수 있는데, 본 실시예의 경우, 수술 부위를 촬영하여 영상정보를 제공하는 초음파 트랜스듀서(34)를 설치하고, 그로부터 획득된 영상정보를 기초로 작동영역을 설정함으로써 그 범위 내에서 흡입부(32)가 움직이도록 로봇 암(20)을 구동시킬 수 있다.In this case, various control methods may be applied to designate a moving range of the suction unit 32, that is, an operating area. In the present embodiment, an ultrasound transducer 34 is installed to provide image information by photographing a surgical site. And, by setting the operating area based on the image information obtained therefrom, it is possible to drive the robot arm 20 to move the suction unit 32 within the range.

즉, 초음파로 촬영된 이미지를 모니터 화면으로 보면서 마우스나 터치스크린 등의 입력수단으로 화면에 표시를 함으로써 작동영역을 지정할 수 있다.That is, the operation area can be designated by displaying the image captured by the ultrasound on the monitor screen and displaying it on the screen by an input means such as a mouse or a touch screen.

또한, 초음파로 촬영된 영상을 이미지 프로세싱(image processing)하여 자동으로 지방조직, 피부조직 및 근육조직을 감별하고 지방층이 분포하는 영역을 검출함으로써, 작동영역이 지정되도록 할 수도 있다.In addition, by operating the image captured by the ultrasound (image processing) (automatically discriminating fat tissue, skin tissue and muscle tissue) and by detecting the area where the fat layer distribution, it is possible to designate the operating area.

나아가, 캐뉼라(30)를 체내에 삽입하기 전에 의사가 미리 로봇 암(20)을 구동시켜 소정의 범위를 입력시켜 놓고, 그 입력된 범위 내에서만 로봇 암(20)이 구동되도록 설정함으로써 흡입부(32)가 작동영역 내에서만 움직이도록 제어할 수도 있다.Furthermore, before inserting the cannula 30 into the body, the doctor drives the robot arm 20 in advance to input a predetermined range, and sets the robot arm 20 to be driven only within the input range so that the suction unit ( 32 may be controlled to move only within the operating area.

즉, 수술 전에 미리 로봇에 캐뉼라(30)를 장착하고 이것을 수동으로 움직임으로써, 캐뉼라(30)가 움직일 수 있는 범위를 로봇에 미리 입력시키고, 수술시에 로봇 암(20)은 미리 입력된 범위 내에서만 동작하도록 할 수 있는데, 예를 들어, 캐뉼라(30)의 끝단에 펜을 묶어 놓고 지방흡입을 하고자 하는 부분의 범위를 펜으로 그리는 동작을 입력시켜 놓으면, 그 동작을 로봇이 인식하였다가 입력된 범위 내에서만 캐뉼라(30)가 작동되도록 할 수 있는 것이다.
That is, by attaching the cannula 30 to the robot in advance and manually moving it, the range where the cannula 30 can move is input to the robot in advance, and the robot arm 20 at the time of the operation is within the previously input range. It can only be operated, for example, by tying a pen to the end of the cannula (30) and input the action to draw a range of the portion to be liposuction with a pen, the robot recognizes the operation and entered The cannula 30 can only be operated within the range.

본 실시예에서 사용되는 초음파 트랜스듀서(34)는 수술 부위에 대한 영상정보 뿐만 아니라, 도플러(doppler) 신호 등의 비영상정보도 제공할 수 있다. 즉, 초음파를 발사하여 얻은 영상정보를 분석하여 특정 부분이 지방인지 근육인지 등을 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 초음파 도플러 기능을 활용하여 혈관의 유무 및 위치도 감지할 수 있다.The ultrasonic transducer 34 used in the present embodiment may provide non-image information such as a Doppler signal as well as image information about the surgical site. In other words, by analyzing the image information obtained by firing the ultrasound, it is possible not only to identify whether a specific part is fat or muscle, but also to detect the presence and location of blood vessels by using the ultrasonic Doppler function.

초음파 도플러 기능은, 도플러 효과에 의한 주파수의 편이를 이용하여 혈액이 흐르는 속도를 감별하는 것으로서, 트랜스듀서를 향해 혈액이 흘러 올 경우(toward) 수신 에코의 주파수는 송신 주파수보다 높게, 역으로 트랜스듀서로부터 혈액의 흐름이 멀어질 경우(away) 수신 에코의 주파수는 송신 주파수보다 낮게 되는 특성을 이용한 것이다.The ultrasonic Doppler function uses the shift in frequency due to the Doppler effect to discriminate the rate at which blood flows. When blood flows toward the transducer, the frequency of the received echo is higher than the transmit frequency, conversely. The frequency of the receive echo is lower than the transmit frequency when the blood flow away from it.

이처럼, 초음파 도플러 기능을 이용함으로써, 수술 부위에 존재하는 혈관을 미리 감지할 수 있으며, 이에 따라 혈관에 손상이 최소화되도록, 즉 흡입부(32)가 혈관을 피해 다니도록 작동영역을 설정하여 로봇 암(20)을 구동시킴으로써, 지방흡입 수술 과정에서의 출혈을 대폭 줄일 수 있다.As such, by using the ultrasonic Doppler function, the blood vessel existing in the surgical site can be detected in advance, and thus the robot arm is set by setting the operation region to minimize damage to the blood vessel, that is, the suction unit 32 to avoid the blood vessel. By driving (20), bleeding during the liposuction procedure can be greatly reduced.

한편, 본 실시예에 따른 수술용 로봇에는 사용자 조작부(40)가 연결될 수 있는데, 이 경우 의사는 사용자 조작부(40)에 설치된 3차원 조이스틱 등을 이용하여 로봇 암(20)이 전, 후, 좌, 우, 상, 하 동작을 하도록 제어할 수 있다. 이처럼 의사가 로봇을 조작하는 도중에 캐뉼라(30)의 선단부가 지방이 아닌 피부나 근육에 닿을 경우, 이는 초음파 트랜스듀서(34)로부터 획득된 정보에 의해 감지될 수 있으며, 캐뉼라(30)가 원하는 영역 밖으로 침습되지 않도록 사용자 조작부(40)에서 경고음 등 적절한 알람(alarm) 신호를 발하여 의사의 주의를 환기시킬 수 있다.On the other hand, the surgical robot according to the present embodiment may be connected to the user operation unit 40, in this case, the doctor using the three-dimensional joystick, etc. installed in the user operation unit 40, the robot arm 20 before, after, left It can be controlled to operate up, down, right, down. As such, if the tip of the cannula 30 touches skin or muscles other than fat while the doctor operates the robot, it may be detected by information obtained from the ultrasound transducer 34, and the area where the cannula 30 is desired. In order not to invade outside, the user's control unit 40 may alert the doctor by giving an appropriate alarm signal such as a warning sound.

이와 같이, 본 실시예에 따른 수술용 로봇은 자동으로 피부, 지방, 근육을 감지하여 흡입부(32)가 지방층에서만 움직이도록 제어할 수 있는데, 경우에 따라서는 의사가 판단하기에 흡입부(32)가 지방조직에 위치하고 있음에도 불구하고, 초음파 트랜스듀서(34)로부터 획득된 정보는 이를 피부나 근육으로 인식하여 로봇 암(20)이 더 이상 전진하지 않도록 하는 오류가 발생할 수도 있다.As such, the surgical robot according to the present embodiment may automatically detect the skin, fat, and muscle to control the suction unit 32 to move only in the fat layer. In some cases, the suction robot 32 may be determined by the doctor. Although is located in the adipose tissue, the information obtained from the ultrasonic transducer 34 may be recognized as skin or muscle, so that the robot arm 20 may not move further.

이에 대해 본 실시예에 따른 수술용 로봇은 초음파 트랜스듀서(34)로부터 수신된 신호보다 사용자 조작에 의해 수신된 신호를 우선하는, 즉 필요에 따라서는 의사가 로봇을 강제로 작동시킬 수 있도록 하는 '오버라이드(override)' 기능을 포함할 수도 있다.On the other hand, the surgical robot according to the present embodiment prioritizes the signal received by the user's operation over the signal received from the ultrasonic transducer 34, that is, the doctor can force the robot if necessary. It may also include an 'override' function.

초음파 트랜스듀서(34)는, 센서 앞단의 1차원적 구조를 볼 수 있는 점(point) 센서 타입, 센서 앞단의 2차원적 구조를 볼 수 있는 선(line) 센서 타입, 센서 앞단의 3차원적 구조를 볼 수 있는 면(area) 센서 타입 등이 있는데, 선 센서 타입은 점 센서를 일방향으로 배열한 구조로, 면 센서 타입은 선 센서를 일방향으로 배열한 구조로 이루어진다.The ultrasonic transducer 34 has a point sensor type for viewing the one-dimensional structure of the sensor front end, a line sensor type for viewing the two-dimensional structure of the sensor front end, and a three-dimensional sensor front. There is an area sensor type and the like that can see the structure. The line sensor type is a structure in which point sensors are arranged in one direction, and the surface sensor type is configured in a structure in which line sensors are arranged in one direction.

본 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서(34)는 로봇 암(20)에 장착된 캐뉼라(30)의 선단에 결합되고, 로봇 암(20)은 제어부(10)에 의해 그 위치에 관한 정보를 실시간으로 파악하면서 움직일 수 있으므로, 캐뉼라(30)의 선단에 점 센서 또는 선 센서 타입의 초음파 트랜스듀서(34)를 장착하더라도 로봇 암(20)을 상, 하, 좌, 우로 움직임으로써 점 센서 타입의 초음파 트랜스듀서(34)가 선 센서 타입 및/또는 면 센서 타입의 역할을 하도록, 또는 선 센서 타입의 초음파 트랜스듀서(34)가 면 센서 타입의 역할을 하도록 할 수 있다.The ultrasonic transducer 34 according to the present embodiment is coupled to the distal end of the cannula 30 mounted on the robot arm 20, and the robot arm 20 controls the position information in real time by the controller 10. Since it can move while grasping, even if the point sensor or the ultrasonic transducer 34 of a line sensor type is attached to the front end of a cannula 30, the robot arm 20 moves up, down, left, and right, and an ultrasonic transducer of a point sensor type The transducer 34 may serve as a line sensor type and / or a surface sensor type, or the ultrasonic sensor 34 of a line sensor type may serve as a surface sensor type.

예를 들어, 점 센서 타입의 초음파 트랜스듀서를 상, 하, 좌, 우로 움직이거나, 선 센서 타입의 초음파 트랜스듀서를 상, 하 또는 좌, 우로 움직여, 면 센서 타입의 초음파 트랜스듀서처럼 전방의 물성을 확인할 수 있다.For example, by moving the point sensor type ultrasonic transducer up, down, left, or right, or the line sensor type ultrasonic transducer up, down, left, or right, can confirm.

즉, 본 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서(34)는 반드시 면 센서 타입을 사용하지 않더라도 로봇 암(20)의 구동에 의해 면 센서의 역할을 하면서 전방의 영상정보를 획득할 수 있는 것이다.That is, the ultrasonic transducer 34 according to the present exemplary embodiment may acquire image information of the front while acting as a surface sensor by driving the robot arm 20 even though the surface sensor type is not necessarily used.

또한, 본 실시예에 따른 흡입부(32)의 작동, 즉 석션의 여부 및 정도는 초음파 촬영에 의해 획득된 영상정보의 분석을 기초로 제어될 수 있다. 본 실시예에 따른 수술용 로봇은 자동으로 지방조직, 피부조직 및 근육조직을 감별할 수 있으므로, 예를 들어 흡입부(32)가 지방층 내에 위치할 경우에만 흡입부(32)가 작동되도록 제어할 수 있다.In addition, the operation of the suction unit 32 according to the present embodiment, that is, whether or not the suction can be controlled based on the analysis of the image information obtained by the ultrasound imaging. Since the surgical robot according to the present embodiment can automatically discriminate fat tissue, skin tissue and muscle tissue, for example, the suction portion 32 can be controlled to operate only when the suction portion 32 is located in the fat layer. Can be.

한편, 본 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서(34)는 '초음파를 이용한 지방흡입수술'용으로도 사용될 수 있다. 즉, 초음파 트랜스듀서(34)로부터 보다 강한 에너지의 초음파를 발사함으로써, 초음파로 인하여 열이 발생하여 수술 부위의 지방을 녹인 후 흡입해 내도록 할 수 있다.On the other hand, the ultrasonic transducer 34 according to the present embodiment can also be used for 'liposuction surgery using ultrasonic waves'. That is, by firing an ultrasonic wave of stronger energy from the ultrasonic transducer 34, heat can be generated due to the ultrasonic wave to melt the fat at the surgical site and then suck it out.

한편, 전술한 바와 같이, 지방흡입 과정에서 캐뉼라(30)를 무리하게 움직일 경우 지방층 외에 피부층이나 근육층이 손상될 우려가 있으며, 이를 방지하기 위해 캐뉼라(30)의 끝단 또는 적절한 위치에 스트레인 게이지(strain gauge)나 촉각(haptic) 센서 등의 반력 센싱부(미도시)를 장착할 수 있다.On the other hand, as described above, if the cannula 30 is excessively moved during the liposuction process, there is a risk of damage to the skin layer or muscle layer in addition to the fat layer, strain strain (strain) at the end or an appropriate position of the cannula 30 to prevent this A reaction force sensing unit (not shown) such as a gauge or a haptic sensor can be mounted.

예를 들어, 캐뉼라(30)의 선단에 반력 센싱부를 장착할 경우 수술 과정에서 캐뉼라(30)의 선단에 가해지는 반력을 센싱할 수 있으며, 제어부(10)는 그 센싱된 신호를 수신하여, 캐뉼라(30)의 끝부분에 정해진 것보다 큰 힘이 걸리는 경우, 예를 들어 캐뉼라(30)의 끝부분이 피부조직이나 근육조직에 닿은 경우에는, 더 이상 캐뉼라(30)를 전진시키지 않도록 로봇 암(20)의 구동 범위를 제한할 수 있는 것이다.For example, when the reaction force sensing unit is mounted on the front end of the cannula 30, the reaction force may be sensed applied to the front end of the cannula 30 during the surgery, and the control unit 10 may receive the sensed signal to receive the cannula. If a force greater than that determined at the end of the 30 is applied, for example, when the end of the cannula 30 is in contact with skin tissue or muscle tissue, the robot arm may no longer advance the cannula 30. It is possible to limit the driving range of 20).

이는, 피부와 근육은 상당히 질긴 편인 반면 지방 조직은 상대적으로 부드러우므로 캐뉼라(30)의 끝부분이 닿는 부위에 따라 캐뉼라(30)에 가해지는 반력이 달라지는 특성을 이용한 것으로서, 반력 센싱부는 캐뉼라(30) 끝단의 반력을 검출함으로써, 수술용 로봇이 자동으로 피부와 근육을 감지할 수 있도록 하며, 이에 따라 자동으로 로봇 암(20)이 캐뉼라(30)를 움직이면서 지방흡입 수술을 진행할 수 있다.This is because the skin and muscles tend to be quite tough while the adipose tissue is relatively soft, so that the reaction force applied to the cannula 30 varies depending on the contact area of the end of the cannula 30, and the reaction force sensing unit cannula ( 30) By detecting the reaction force of the end, the surgical robot can automatically detect the skin and muscles, accordingly, the robot arm 20 can proceed liposuction surgery while moving the cannula (30) automatically.

나아가, 반력 센싱부로부터 수신된 신호에 따라 사용자 조작부에 설치된 조이스틱 등의 조작에 대해 반력이 가해지도록 함으로써, 의사가 손으로 시술할 때의 느낌을 재현하도록 하는 '포스 피드백(force feedback)' 기능을 포함할 수도 있다. 즉, 캐뉼라(30)의 선단부가 지방이 아닌 피부나 근육에 닿을 경우, 반력 센싱부가 이를 감지하여 조이스틱 등에 그 힘이 반향되도록 하는 기능을 탑재함으로써, 캐뉼라(30)의 끝단에서 느껴지는 반력을 조이스틱에서도 느낄 수 있도록 하여 마치 의사가 직접 손으로 시술하는 것과 같은 느낌이 재현되도록 할 수 있다.Furthermore, the reaction force is applied to the operation of the joystick or the like installed in the user control unit according to the signal received from the reaction force sensing unit, thereby providing a 'force feedback' function that reproduces the feeling when the doctor performs the procedure by hand. It may also include. That is, when the tip portion of the cannula 30 touches skin or muscles other than fat, the reaction force sensing unit detects this and mounts a function to reflect the force on the joystick, so that the reaction force felt at the end of the cannula 30 may be detected even in the joystick. It can be felt so that it can be reproduced as if it were performed by a doctor.

본 실시예에 따른 반력 센싱부는 필요에 따라 적절한 위치에 장착될 수 있는데, 예를 들어 기존에 사용하던 캐뉼라(30)를 그대로 로봇 암(20)에 장착할 경우에는 로봇 암(20)이 캐뉼라(30)를 잡는 지점에, 즉 로봇 암(20)과 캐뉼라(30) 사이에 촉각 센서를 설치하는 방식으로 반력 센싱부를 위치시킬 수 있다.The reaction force sensing unit according to the present embodiment may be mounted at an appropriate position as needed. For example, when the conventional cannula 30 is mounted on the robot arm 20 as it is, the robot arm 20 may be a cannula ( 30, the reaction force sensing unit may be positioned in such a manner that a tactile sensor is installed between the robot arm 20 and the cannula 30.

또는, 캐뉼라와 캐뉼라 핸들(손잡이) 사이, 즉 캐뉼라의 중간 부분에 반력 센싱부가 위치하도록 할 수 있다. 또한 캐뉼라(30) 자체가 반력 센싱부를 내장하는 방식으로도 구현할 수 있는데, 예를 들어 캐뉼라(30)의 선단에 스트레인 게이지 또는 촉각센서 등의 반력 센싱부를 내장하여 일체로 제작함으로써, 캐뉼라(30)를 움직임에 따라 캐뉼라(30) 자체가 그 선단에 가해지는 반력을 측정할 수 있도록 반력 센싱부를 위치시킬 수도 있다.Alternatively, the reaction force sensing portion may be located between the cannula and the cannula handle (handle), ie in the middle of the cannula. In addition, the cannula 30 itself may be implemented in a manner in which the reaction force sensing unit is incorporated. For example, the cannula 30 is manufactured by integrally manufacturing a reaction force sensing unit such as a strain gauge or a tactile sensor at the tip of the cannula 30. As the movement of the cannula (30) itself may be located the reaction force sensing unit to measure the reaction force applied to its tip.

본 실시예에 따라 로봇 암(20)에 장착되는 캐뉼라(30)는, 기존의 지방흡입용 수동식 캐뉼라(30)를 그대로 활용하여 로봇 암(20)에 장착시킬 수 있는 구조로 변형시키거나, 로봇 암(20)의 형상 및 구조에 대응하여 설계된 전용 캐뉼라(30)의 형태로 제작할 수도 있다.The cannula 30 mounted on the robot arm 20 according to the present embodiment is transformed into a structure that can be mounted on the robot arm 20 by utilizing the existing liposuction manual cannula 30 as it is, or a robot. It may be manufactured in the form of a dedicated cannula 30 designed to correspond to the shape and structure of the arm 20.

본 실시예에 따른 캐뉼라(30)는 중간 지점에서 굴곡되는 구조로 구성할 수 있으며, 이 경우 직선 형상의 캐뉼라(30)에서처럼 RCM을 구현하지 않더라도, 피부에 천공된 구멍을 통해 삽입된 상태에서 굴곡된 캐뉼라(30)의 선단부를 자유롭게 회전시킬 수 있으므로, 보다 넓은 영역에서 지방을 흡입해낼 수 있다.The cannula 30 according to the present embodiment may be configured to have a structure that is bent at an intermediate point. In this case, the cannula 30 may be bent in a state of being inserted through a hole drilled in the skin even if the RCM is not implemented as in the straight cannula 30. Since the front end of the cannula 30 can be freely rotated, fat can be sucked out in a wider area.

한편, 캐뉼라(30)가 일정 범위 내에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하로 진동하도록 함으로써 지방흡입 효율을 극대화할 수 있다. 캐뉼라(30)가 소정의 진동수로 진동하도록 하기 위해서는, 캐뉼라(30)에 진동 기구(機構)를 부가하는 방법, 캐뉼라(30)가 장착된 로봇 암(20)에 진동 기능을 구현하여 캐뉼라(30)를 진동시키는 방법 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.On the other hand, the cannula 30 by vibrating before, after, left, right, up, down within a predetermined range can maximize the liposuction efficiency. In order for the cannula 30 to vibrate at a predetermined frequency, a method of adding a vibration mechanism to the cannula 30 and a vibration function of the robot arm 20 to which the cannula 30 is mounted can implement the cannula 30. Various methods, such as the method of vibrating) can be applied.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술방법을 나타낸 순서도이다.Figure 3 is a flow chart showing a liposuction method according to an embodiment of the present invention.

본 실시예는 전술한 지방흡입용 수술용 로봇을 사용하여 수술을 수행하는 방법에 관한 것으로, 먼저 캐뉼라(30)가 장착된 로봇 암(20)을 구동시켜, 캐뉼라(30)의 단부, 즉 흡입부(32)가 원하는 수술 부위에 삽입되도록 한다(S10).The present embodiment relates to a method for performing surgery using the liposuction robot described above, first driving the robot arm 20 equipped with the cannula 30, the end of the cannula 30, that is, suction Part 32 is to be inserted into the desired surgical site (S10).

다음으로, 캐뉼라(30)에 음(-)압을 걸어 흡입부(32)를 통해 수술 부위의 지방을 흡입한다(S20). 이 과정에서 로봇 암(20)을 구동시켜 흡입부(32)가 지정된 작동영역 내에서 움직이면서 지방을 흡입하도록 하여(S30), 원하는 부위의 지방을 흡입, 제거한다.Next, applying negative (-) pressure to the cannula 30 to suck the fat of the surgical site through the suction unit 32 (S20). In this process, the robot arm 20 is driven to suck the fat while the suction part 32 moves within the designated operating area (S30), thereby sucking and removing the fat of the desired part.

흡입부(32)가 움직이는 범위, 즉 작동영역은 전술한 바와 같이 초음파 트랜스듀서(34)로 수술 부위를 촬영하여 영상정보를 획득하고 그 획득된 이미지를 분석하여 자동으로 설정되도록 할 수 있으며, 이에 따라 본 실시예에 따른 수술용 로봇은 자동으로 지방층을 검출하여 지방흡입 수술을 수행하게 된다.The moving range of the suction unit 32, that is, the operation region, may be set to automatically obtain the image information by analyzing the surgical site with the ultrasonic transducer 34 and analyze the obtained image as described above. Accordingly, the surgical robot according to the present embodiment automatically detects a fat layer to perform liposuction surgery.

한편, 전술한 지방흡입 수술방법은 수술용 로봇 자체에 내장된, 또는 로봇의 외부에 설치되어 로봇과 연결되는 마이크로프로세서 등의 디지털 처리 장치에 의해 판독되어 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수도 있다.
On the other hand, the liposuction method described above may be implemented in the form of a computer program that can be read and executed by a digital processing device, such as a microprocessor embedded in the surgical robot itself, or installed outside the robot and connected to the robot. have.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

10 : 제어부 20 : 로봇 암
30 : 캐뉼라 32 : 흡입부
34 : 초음파 트랜스듀서 40 : 사용자 조작부
10 control unit 20 robot arm
30 cannula 32 suction part
34: ultrasonic transducer 40: user control panel

Claims (12)

수술용 로봇의 구동에 필요한 제어신호를 생성하는 제어부와;
상기 제어부로부터 제어신호를 수신하여 구동되는 로봇 암과;
상기 로봇 암에 장착되며, 일방향으로 연장되어 수술 환자의 피부에 천공된 구멍을 통해 소정 지점까지 삽입되는 캐뉼라(cannula)와;
상기 캐뉼라의 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 지방을 흡입하는 흡입부와;
상기 캐뉼라의 선단에 결합되며, 상기 로봇 암의 구동에 의해 수술 부위 내를 이동하면서 그 전방을 촬영함으로써 획득되는 영상정보를 제공하는 초음파 트랜스듀서(transducer)를 포함하되,
상기 로봇 암은 상기 캐뉼라 상의 소정의 지점이 RCM(remote center of motion)이 되도록 구동되고,
상기 제어부는, 상기 영상정보에 대한 이미지 분석을 통해 도출된 데이터로부터 검출된 지방층이 분포하는 영역 내에서 상기 흡입부가 움직이도록 상기 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성하며,
상기 흡입부는, 상기 영상정보로부터 상기 흡입부가 지방층 내에 위치하는 것으로 확인되는 경우에 작동되는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
A control unit for generating a control signal for driving the surgical robot;
A robot arm driven by receiving a control signal from the controller;
A cannula mounted on the robot arm and extending in one direction and inserted into a predetermined point through a hole drilled into the skin of the surgical patient;
A suction part formed at an end of the cannula and inserted into a surgical site to suck fat;
Is coupled to the tip of the cannula, including an ultrasonic transducer (transducer) for providing the image information obtained by photographing the front while moving in the surgical site by the drive of the robot arm,
The robot arm is driven such that a predetermined point on the cannula is a remote center of motion (RCM),
The controller generates a control signal for driving the robot arm to move the suction unit in a region in which a fat layer detected from data derived through image analysis of the image information is distributed.
The suction unit, the liposuction operation robot, characterized in that operated when it is confirmed that the suction unit is located in the fat layer from the image information.
제1항에 있어서,
상기 캐뉼라가 삽입된 각도를 측정하는 각도센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 각도센서로부터 신호를 수신하여, 상기 캐뉼라가 소정의 각도 범위를 유지하도록 상기 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
Further comprising an angle sensor for measuring the angle the cannula is inserted,
The control unit receives a signal from the angle sensor, liposuction robot, characterized in that for generating a control signal for driving the robot arm so that the cannula maintains a predetermined angle range.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 로봇 암의 구동 상태에 관한 정보로부터 상기 캐뉼라가 삽입된 각도에 관한 정보를 획득하여, 상기 캐뉼라가 소정의 각도 범위를 유지하도록 상기 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
The control unit obtains information on an angle at which the cannula is inserted from information on a driving state of the robot arm, and generates a control signal for driving the robot arm so that the cannula maintains a predetermined angle range. Liposuction robot.
제1항에 있어서,
상기 캐뉼라의 선단은 수술 부위를 손상시키지 않도록 완만한 면으로 처리된 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
Liposuction surgical robot, characterized in that the front end of the cannula is treated with a gentle surface so as not to damage the surgical site.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 사용자가 미리 설정한 작동영역 내에서 상기 흡입부가 움직이도록 상기 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
The control unit is a liposuction robot, characterized in that for generating a control signal for driving the robot arm to move the suction unit within a user-set operation area.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 초음파 트랜스듀서로부터 수신된 신호보다 사용자 조작에 의해 수신된 신호를 우선하는 오버라이드(override) 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
The control unit, the liposuction robot, characterized in that for performing an override function to prioritize the signal received by the user operation over the signal received from the ultrasonic transducer.
제1항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는 상기 수술 부위에 상응하여 도플러(doppler) 신호를 제공하며,
상기 제어부는, 상기 도플러 신호를 기초로 하여 설정된 작동영역 내에서 상기 흡입부가 움직이도록 상기 로봇 암을 구동시키는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
The ultrasound transducer provides a Doppler signal corresponding to the surgical site,
The control unit, the liposuction operation robot, characterized in that for generating a control signal for driving the robot arm to move the suction unit in the set operating area based on the Doppler signal.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 사용자 조작부에 연결되며, 상기 제어부는 상기 흡입부가 상기 작동영역 밖으로 움직일 경우, 상기 사용자 조작부에서 알람(alarm) 신호를 발하도록 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
And the control unit is connected to a user operation unit, and the control unit generates a control signal to generate an alarm signal from the user operation unit when the suction unit moves out of the operating area.
제1항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는 점(point) 센서 타입 또는 선(line) 센서 타입인 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
The ultrasonic transducer is a liposuction robot, characterized in that the point (point) sensor type or line (line) sensor type.
제1항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는, 상기 수술 부위의 지방을 가열하여 녹일 정도의 에너지를 갖는 초음파를 발사하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
The method of claim 1,
The ultrasonic transducer, liposuction surgical robot, characterized in that for firing an ultrasonic wave having energy enough to melt and heat the fat of the surgical site.
수술용 로봇의 구동에 필요한 제어신호를 생성하는 제어부와;
상기 제어부로부터 제어신호를 수신하여 구동되는 로봇 암과;
상기 로봇 암에 장착되며, 일방향으로 연장되어 수술 환자의 피부에 천공된 구멍을 통해 소정 지점까지 삽입되는 캐뉼라(cannula)와;
상기 캐뉼라의 단부에 형성되며, 수술 부위에 삽입되어 지방을 흡입하는 흡입부와;
상기 캐뉼라의 선단에 가해지는 반력을 측정하는 반력 센싱부를 포함하되,
상기 로봇 암은, 상기 캐뉼라 상의 소정 지점이 RCM(remote center of motion)이 되도록 구동되고,
상기 반력 센싱부는, 상기 로봇 암과 상기 캐뉼라 사이, 상기 캐뉼라의 중간, 및 상기 캐뉼라의 선단으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나에 위치하며,
상기 제어부는 상기 반력 센싱부로부터 수신된 신호를 기초로 하여 설정된 작동영역 내에서 상기 흡입부가 움직이도록 상기 로봇 암의 구동 범위를 제한하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 로봇.
A control unit for generating a control signal for driving the surgical robot;
A robot arm driven by receiving a control signal from the controller;
A cannula mounted on the robot arm and extending in one direction and inserted into a predetermined point through a hole drilled into the skin of the surgical patient;
A suction part formed at an end of the cannula and inserted into a surgical site to suck fat;
Including a reaction force sensing unit for measuring the reaction force applied to the tip of the cannula,
The robotic arm is driven such that a predetermined point on the cannula becomes a remote center of motion (RCM),
The reaction force sensing unit is located at any one selected from the group consisting of the robot arm and the cannula, the middle of the cannula, and the tip of the cannula,
And the control unit generates a control signal for limiting a driving range of the robot arm to move the suction unit within a set operating area based on the signal received from the reaction force sensing unit.
일방향으로 연장되며, 그 단부에는 지방을 흡입하는 흡입부가 형성되고, 그 선단에는 수술 부위를 촬영하여 영상정보를 제공하는 초음파 트랜스듀서(transducer)가 결합된 캐뉼라를 로봇 암에 장착하여 지방흡입 수술을 하는 수술용 로봇에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 수술용 로봇에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서,
(a) 상기 흡입부가 수술 부위에 삽입되도록 상기 로봇 암을 구동시키는 제1 제어신호를 생성하는 단계;
(b) 수술 부위의 지방을 흡입하도록 상기 흡입부를 작동시키는 제2 제어신호를 생성하는 단계; 및
(c) 상기 영상정보에 대한 이미지 분석을 통해 도출된 데이터로부터 설정되는 작동영역 내에서 상기 흡입부가 이동하도록 상기 로봇 암을 구동시키는 제3 제어신호를 생성하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.
It extends in one direction, the suction portion is formed at the end, and the end of the liposuction operation is mounted on the robot arm is equipped with a cannula coupled to the ultrasonic transducer (transducer) to provide the image information by photographing the surgical site A program of instructions that can be executed in a surgical robot is tangibly implemented, and as a recording medium that can be read by the surgical robot,
(a) generating a first control signal for driving the robot arm such that the suction part is inserted into a surgical site;
(b) generating a second control signal for actuating said suction to suck up fat at the surgical site; And
(c) a recording medium having recorded thereon a program for executing a step of generating a third control signal for driving the robot arm to move the suction unit in an operating region set from data derived through image analysis of the image information; .
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