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WO2025174106A1 - Surgical instrument feeding device and surgical device - Google Patents

Surgical instrument feeding device and surgical device

Info

Publication number
WO2025174106A1
WO2025174106A1 PCT/KR2025/002172 KR2025002172W WO2025174106A1 WO 2025174106 A1 WO2025174106 A1 WO 2025174106A1 KR 2025002172 W KR2025002172 W KR 2025002172W WO 2025174106 A1 WO2025174106 A1 WO 2025174106A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
surgical instrument
holder
force
sensing unit
feeding device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2025/002172
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
공덕유
김준영
이동호
천병식
권동수
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roen Surgical Inc
Original Assignee
Roen Surgical Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Roen Surgical Inc filed Critical Roen Surgical Inc
Publication of WO2025174106A1 publication Critical patent/WO2025174106A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/03Automatic limiting or abutting means, e.g. for safety
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/301Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/064Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension

Definitions

  • the present invention relates to a surgical instrument feeding device and a surgical device including the same.
  • Endoscopic surgery is a method of performing surgery by inserting an endoscope equipped with a miniature camera into the body and observing the lesion area enlarged on a monitor while using surgical tools attached to the endoscope, such as a laser or basket.
  • Endoscopic surgery is one of the most popular surgical methods because it allows for the identification and treatment of tissue lesions without making incisions in the body, making the surgery relatively simple and allowing patients to recover quickly after surgery.
  • the surgical device disclosed in U.S. Patent Publication No. US 2024/0001541 includes an endoscope feeding device for inserting an endoscope equipped with a miniature camera and a working tube for surgical tools such as a basket into the human body.
  • the above feeding device feeds the endoscope into the human body using a pair of rollers that rotate in lockstep with each other under the rotational power of a motor.
  • the present invention aims to solve at least one of the problems of the above-mentioned prior art.
  • One embodiment of the present invention aims to provide a surgical instrument feeding device capable of sensing a force applied in the insertion direction when an endoscope is inserted, and the surgical device.
  • one embodiment of the present invention aims to provide a surgical instrument feeding device and the surgical device that can easily separate and remove only a portion that is contaminated after a single use and is not suitable for reuse from the remaining portion.
  • one embodiment of the present invention aims to provide a surgical instrument feeding device and surgical device capable of fixing the position of an endoscope inserted into a human body in a non-powered gripping manner.
  • a surgical instrument feeding device comprises: a holder that is disposed on one side of a surgical instrument arranged to be inserted into a human body along a first axial direction and that releasably grips the surgical instrument; a force sensing unit that is connected to the holder and moves the holder in the first axial direction as it moves along the first axial direction and senses a force acting on the surgical instrument in the first axial direction; and a driving unit that moves the force sensing unit along the first axial direction.
  • the force sensing unit includes a sensor frame that is moved along the first axis direction by the driving unit, a force sensor installed on the sensor frame, a connection/transmission lever that is hinge-connected to the sensor frame, a connection unit connected to the holder, and a transmission unit that transmits the force to the force sensor.
  • the load cell is pre-compressed when the force is in a no-load state.
  • the force sensing unit further includes a spring that maintains the load cell in the compressed state.
  • the transmission portion comprises a ball probe
  • the load cell comprises a probe cup in non-fixed contact with the ball probe
  • the force sensing unit further includes a stopper that limits a compressive load applied to the force sensor by the connection/transmission lever to a set value or less.
  • the force sensing unit is detachably connected to the holder.
  • the holder includes a holder frame connected to the force sensing unit and including a first finger, and a link assembly including a second finger hingedly connected to the holder frame.
  • the link assembly further includes a release rod that slides through the holder frame, a first connecting rod hingedly connected to the release rod, a rotary lever including a first lever hingedly connected to the holder frame and hingedly connected to the first connecting rod, and a second lever positioned on an opposite side of the first lever with respect to a hinge point of the hinge connection, and a second connecting rod hingedly connected to the second lever and the second finger, respectively.
  • the holder further includes a spring connected between the first connecting rod and the holder frame to maintain the posture of the link assembly while gripping the surgical instrument.
  • the holder frame includes an insertion groove
  • the force sensing unit includes a connecting portion that is detachably inserted into the insertion groove
  • the holder frame includes a pair of guides allowing penetration of the surgical instrument on both sides of the first gripping surface of the first finger.
  • the holder frame includes an opening hole that is vertically downwardly open, and at least a portion of the link assembly is positioned inside the holder frame through the opening hole.
  • the holder frame includes a first wall including the first finger, a pair of sidewalls to which the link assembly is hingedly connected, and a second wall including a first coupling portion facing the first wall and connected to the pair of sidewalls and coupled to the force sensing portion.
  • the force sensing portion further includes a second coupling portion that detachably surrounds the first coupling portion and is releasably coupled to the first coupling portion.
  • the link assembly further includes a rotary lever hingedly connected to the holder frame and including a connecting portion and a release portion, and a connecting rod hingedly connected to the connecting portion and the second finger, respectively.
  • a first hinge point of the hinge connection between the connecting portion and the connecting rod, a second hinge point of the hinge connection between the rotating lever and the holder frame, and a third hinge point of the hinge connection between the connecting rod and the second finger are arranged so that in the released state of the gripping, the first hinge point is located on one side with respect to the connection line of the second hinge point and the third hinge point, and in the gripping state of the gripping, the first hinge point is located on the opposite side with respect to the connection line.
  • the holder further includes a spring connected between the holder frame and the rotary lever to maintain the posture of the rotary lever in the grip state.
  • the force sensing unit senses a first force acting on the surgical instrument in a direction opposite to the insertion direction when the surgical instrument is inserted into the human body, and senses a second force acting on the surgical instrument in a direction opposite to the withdrawal direction when the surgical instrument is withdrawn from the human body.
  • the driving unit includes a moving bracket connected to the force sensing unit and movably installed on a rail extending along the first axial direction, a motor providing a rotational driving force, a driving pulley rotated by the motor, a timing belt transmitting the rotational force of the driving pulley to the moving bracket as a linear force along the first axial direction, and at least one roller for maintaining tension of the timing belt.
  • a surgical device may include the surgical instrument feeding device described above.
  • a surgical instrument feeding method includes a step of gripping a surgical instrument arranged to be inserted into a human body along a first axial direction with a holder at a first position; a feeding step of inserting the surgical instrument into the human body by moving a force sensing unit connected to the holder along the first axial direction to a second position while maintaining the holder in a gripped state; a step of releasing the gripping of the holder with respect to the surgical instrument at the second position; a step of moving the holder from the second position to the first position while maintaining the holder in a gripped state; and a step of detecting a first force acting on the surgical instrument in the first axial direction by the force sensing unit during the feeding step.
  • the method further comprises: a step of gripping the surgical instrument with a holder at the second position; a step of withdrawing the surgical instrument from the human body by moving a force sensing unit connected to the holder along the first axial direction to a first position while maintaining the holder in the gripping state; a step of releasing the gripping of the holder with respect to the surgical instrument at the first position; a step of moving the holder from the first position to the second position while maintaining the holder in the released gripping state; and a step of detecting a second force acting on the surgical instrument in the first axial direction by the force sensing unit during the withdrawing step.
  • the surgical instrument feeding method according to one embodiment of the present invention is very similar to the method in which a doctor holds a surgical instrument from the side with the thumb and index finger and slowly pushes it into the patient's body, so that doctors can perform surgery in a familiar environment without any sense of unfamiliarity.
  • the force acting in the direction of endoscope insertion can be directly sensed in real time, safe feeding of the endoscope into the human body can be achieved, thereby enabling the doctor to perform a safe and accurate surgery.
  • the feeding stroke of the holder can be immediately stopped or the gripping can be released, thereby preventing damage to the human body caused by the surgical instrument during surgery.
  • Figure 1 illustrates a surgical instrument feeding device according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 shows a gripping state for a surgical instrument in the feeding device of Fig. 1.
  • Fig. 4 shows the force sensing part of the feeding device of Fig. 1.
  • Fig. 5 shows a surgical instrument feeding device according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 6(a) shows the holder frame of Fig. 5.
  • Fig. 6(b) shows a cross-sectional view of the holder frame of Fig. 6(a).
  • Figures 7(a) and 7(b) show the link assembly of Figure 5.
  • Fig. 8 shows the force sensing unit of Fig. 5.
  • Fig. 10 illustrates an example of a driving unit for the feeding device of Fig. 5.
  • Figure 11 illustrates a surgical device using the feeding device of Figure 1.
  • Fig. 12 shows a surgical instrument being fed by alternate operation of the first feeding device and the second feeding device of Fig. 11.
  • Fig. 13(a) shows the feeding stroke of the first feeding device of Fig. 11, and Fig. 13(b) shows the return stroke.
  • the feeding device of the present embodiment includes a holder (100) and a force sensing unit (200).
  • the holder (100) is placed on one side of a surgical instrument (1) arranged to be inserted into the human body along the first axis direction (x), and grips the surgical instrument (1) so as to be releasable.
  • the first axis direction (x) is the feeding and withdrawal direction of the surgical instrument (1)
  • the second axis direction (y) is a direction horizontally orthogonal to the first axis direction (x)
  • the third axis direction (z) is a vertical direction, but this does not limit the embodiment of the present invention.
  • the surgical instrument (1) may be, for example, an endoscope.
  • the endoscope may have a structure that includes, for example, a camera mounted at its end and provides a passageway to allow the insertion of a surgical tool (e.g., a laser, a basket, etc.), but this does not limit the embodiment of the present invention.
  • a surgical tool e.g., a laser, a basket, etc.
  • Any elongated instrument that is flexible, long, and thin and can be inserted into the human body may be included in the surgical instrument (1) of the present embodiment.
  • the holder (100) includes a holder frame (110) and a link assembly (120) hinge-connected to the holder frame (110).
  • the holder frame (110) includes a horizontal frame (111) extending in the second axis direction (y) and a vertical frame (115) extending from the horizontal frame (111) in the third axis direction (z).
  • the horizontal frame (111) includes a first finger (112) at an end, and the first finger (112) includes a first gripping surface (112a) that contacts the lower surface of the surgical instrument (1) when gripping the surgical instrument (1).
  • the horizontal frame (111) is connected to a force sensing unit (200) described later on the opposite side of the first finger (112), and for this purpose, the horizontal frame (111) provides an insertion groove (114) extending in the second axis direction (y).
  • the link assembly (120) is hinge-connected at the first hinge point (113a) and the second hinge point (113b) of the horizontal frame (111), and includes a release rod (121) that slides while penetrating the through-hole (115a) of the holder frame (110) in the second axial direction (y), a first connecting rod (122) hinge-connected to the release rod (121), a first lever (123a) hinge-connected to the holder frame (110) and hinge-connected to the first connecting rod (122), and a second lever (123b) positioned on the opposite side of the first lever (123a) based on the first hinge point (113a), a second connecting rod (124) hinge-connected to the second lever (123b), and a second connecting rod (124) hinge-connected to the second lever (123b). It also includes a second finger (125) hingedly connected to the holder frame (110).
  • the second finger (125) includes a second gripping surface (125a) that contacts the upper surface of the surgical instrument (1) when gripping the surgical instrument (1).
  • the second finger (125) rotates around a hinge connection point for the horizontal frame (111), i.e., the second hinge point (113b), as one end is moved by the second connecting rod (124), thereby gripping or releasing the grip of the surgical instrument (1).
  • the holder (100) includes a holder spring (130) whose one end is supported by the first connecting rod (122) and whose opposite end is supported by the vertical frame (115).
  • the holder spring (130) is formed to always pull the first connecting rod (122) in the second axial direction (y).
  • the holder spring (130) is in a tensioned state in the gripping state of the surgical instrument (1) as shown in Fig. 1.
  • the surgical instrument (1) is gripped between the first gripping surface (112a) and the second gripping surface (125a) by the engagement of the first finger (112) and the second finger (125).
  • the shape of the first gripping surface (112a) of the first finger (112) and the surrounding surfaces thereof and the shape of the second gripping surface (125a) of the second finger (125) and the surrounding surfaces thereof can be designed so that no excessive pressure is applied to the surgical instrument (1) during gripping.
  • the holder spring (130) pulls the first connecting rod (122), so that the posture of the link assembly (120) can be maintained while the surgical instrument (1) is gripped.
  • the holder (100) achieves power-free gripping, which eliminates the need for an actuator such as a motor for the gripping action of the holder (100).
  • the holder spring (130) pulls the first connecting rod (122) toward the vertical frame (115), thereby maintaining the posture of the link assembly (120).
  • the second connecting rod (124) is rotated to pull and rotate the end of the second finger (125), and as the second finger (125) rotates, the gripping of the surgical instrument (1) is released.
  • the movement of the release rod (121) in the second axis direction (y) can be automated.
  • a motor and a mechanism for converting the rotational motion of the motor into linear motion such as a cam
  • the cam profile can be designed in consideration of the movement of the release rod (121) in the second axis direction (y).
  • the release rod (121) can be reciprocated in the second axis direction (y) by the rotation of the cam by the motor, and the gripping and releasing can be repeated by such reciprocating motion.
  • a gear assembly or a belt and pulley assembly can be used as the linear motion conversion mechanism, and it is not excluded that other conventionally known methods can be used.
  • the force sensing unit (200) includes a sensor frame (210) and a connection/transmission lever (220) hingedly connected to the sensor frame (210).
  • the sensor frame (210) includes a hinge portion (211) and a spring support portion (212), and the connection/transmission lever (220) is hinge-connected to the hinge portion (211).
  • a ball probe (224) is provided at the end of the probe rod (223).
  • the first stopper (226) is fixed by the third nut (226a), and the protrusion length toward the second stopper (214) can be adjusted by adjusting the rotation of the third nut (226a).
  • the load cell (230) can sense a force compressing in the first axis direction (x), and a strain gauge type load cell (230) can be used, but is not necessarily limited thereto.
  • the force sensor (230) includes a load cell (230), but is not necessarily limited thereto, and the force sensor may be a piezoelectric sensor using a piezoelectric element, a capacitive sensor using the principle of changing electric capacity, an optical sensor using a change in the characteristics of light, or a magnetic sensor using a change in a magnetic field.
  • the force sensor may be a piezoelectric sensor using a piezoelectric element, a capacitive sensor using the principle of changing electric capacity, an optical sensor using a change in the characteristics of light, or a magnetic sensor using a change in a magnetic field.
  • the load cell (230) of the present embodiment may be calibrated to zero while compressed with a set load.
  • the output characteristics of the load cell (230) may not be linear when the compressive load is zero or close to zero, it is desirable to set the compressed state with the set load as the zero point so that sensing is performed in the linear output section of the load cell (230).
  • the protrusion length of the second spring load (213) toward the first spring load (225) can be adjusted by rotation of the fourth nut (213a).
  • a hole is formed at the end of the second spring load (213) to support one end of the sensor spring (240).
  • the sensor spring (240) is connected between the first spring load (225) and the second spring load (213), and exerts elastic force to pull the first spring load (225) toward the second spring load (213).
  • the sensor frame (210) can be connected to a driving unit, and the force sensing unit (200) can be moved linearly in the first axis direction (x) by the operation of the driving unit.
  • the holder (100) also moves in the same direction, through which the surgical instrument (1) is fed into or taken out of the patient's body.
  • the drive unit may include a motor and a motion conversion mechanism that converts the rotational force of the motor into linear motion in the first axis direction (x).
  • the motion conversion mechanism may include a gear assembly that converts circular motion into linear motion, or a belt and pulley.
  • the drive unit may include a linear motor that directly induces linear motion.
  • the holder (300) of the present embodiment includes a holder frame (310) and a link assembly (323).
  • the holder frame (310) is opened downwards by forming an opening hole (318) at the bottom, and has a roughly square body structure, but is not necessarily limited thereto.
  • the first guide (316a) and the second guide (316b) support the surgical instrument (1) on both sides of the first gripping surface (315a) to help the gripping portion of the surgical instrument (1) to be properly maintained in position on the first gripping surface (315a).
  • a first hinge hole (h1) is formed on the upper portion of each of the first sidewall (312) and the second sidewall (314), and a second hinge hole (h2) is formed on the lower portion.
  • a third hinge hole (h3) is formed on the opposite side of the second hinge hole (h2) among the lower portions of each of the first sidewall (312) and the second sidewall (314).
  • the first axial direction (x) width of the first sidewall (312) and the second sidewall (314) may be larger at the bottom than at the top in consideration of the movement of the link assembly (323).
  • the second month (313) has a curved shape with the lower part protruding in the second axis direction (y), and includes a first connecting portion (317) at the upper part.
  • the first connecting portion (317) is formed to protrude in the second axial direction (y) from the second month (313), and the first axial direction (x) width of the root portion is smaller than the first axial direction (x) width of the tip.
  • the link assembly (323) includes a rotary lever (323) including a connecting portion (323a) and a release portion (323b), a third connecting rod (324) hinge-connected to the connecting portion (323a), and a second finger (325) hinge-connected to the third connecting rod (324).
  • the link assembly (323) is inserted through the opening hole (318) of the holder frame (310) and positioned so that the second finger (325), the third connecting rod (324) and the upper portion of the rotary lever (323) are positioned inside the holder frame (310).
  • a fourth hinge hole (h4) is formed in the second finger (325), and a hinge pin (not shown) is inserted into the first hinge hole (h1) of the first side wall (312) and the second side wall (314) while penetrating the fourth hinge hole (h4), so that the second finger (325) can be hinge-connected to the holder frame (310).
  • the rotary lever (323) includes a hinge portion (323c) in which a fifth hinge hole (h5) is formed, a connecting portion (323a) is formed at a set angle above the hinge portion (323c), and a release portion (323b) is formed at the bottom.
  • the rotary lever (323) is hinge-connected to the holder frame (310) by a hinge pin (not shown) that passes through the fifth hinge hole (h5) and is inserted into and supported by the second hinge hole (h2).
  • the release portion (323b) is exposed outside the holder frame (310), and although not shown, a predetermined actuator can be connected to the lower portion of the release portion (323b) for automation of gripping and its release, as in the embodiment of FIG. 1.
  • the rotary lever (323) includes a spring hooking portion (323d) in the release portion (323b).
  • the holder spring (330) is always in a tensioned state and thus exerts elastic force to always pull the lower part of the rotary lever (323), i.e., the spring hooking portion (323d), toward the support pin.
  • the force sensing unit (400) of this embodiment includes a sensor frame (410) and a connection/transmission lever (420).
  • the sensor frame (410) has a different shape from the above-described embodiment, but includes a hinge portion (411) and a spring support portion (412), and the connection/transmission lever (420) is hinge-connected to the hinge portion (411).
  • connection/transfer lever (420) includes a connection portion (421) extending forward of the hinge portion (411) and a transmission portion (422) extending rearward.
  • the second coupling portion (421a) may be in the form of a two-legged claw so as to be coupled with the first coupling portion (317) while surrounding the first coupling portion (317), as illustrated in FIG. 8.
  • the first stopper (426) is fixed by the third nut (426a), and the protrusion length toward the second stopper (414) can be adjusted by adjusting the rotation of the third nut (426a).
  • a second spring load (413) is installed opposite the first spring load (425) on the spring support (412) of the sensor frame (410) and is fixed by a fourth nut (413a).
  • the second spring load (413) has a hole formed at the end to support one end of the sensor spring (440).
  • the holder spring (330) is in a tensioned state and thus exerts elastic force to pull upward the release portion (323b) of the rotary lever (323).
  • this is not necessarily limited to this, and in a gripping state as in Fig. 9(c), the holder spring (330) is sufficient to prevent the release portion (323b) from being lowered, so it may be in a tension-free state, i.e., a no-load state.
  • the moving bracket (37) can be installed on a feeder base (20) fixedly installed on the surgical device so as to be able to move reciprocally in a linear manner along the first axis direction (x).
  • the feeder base (20) may include a rail (21), and the moving bracket (37) may include a slider (37a) that is mounted on the rail (21) and slides along the first axis direction (x).
  • the driving unit (30) also includes a motor (38) capable of forward and reverse rotation in both directions, a driving pulley (31) connected to the rotational axis of the motor (38) and rotating together with the motor (38), and a timing belt (32) connected between the driving pulley (31) and the moving bracket (37) to transmit the rotational force of the motor (38) to the moving bracket (37) as a linear force.
  • a motor (38) capable of forward and reverse rotation in both directions
  • a driving pulley (31) connected to the rotational axis of the motor (38) and rotating together with the motor (38)
  • a timing belt (32) connected between the driving pulley (31) and the moving bracket (37) to transmit the rotational force of the motor (38) to the moving bracket (37) as a linear force.
  • a plurality of rollers may be included at predetermined positions as shown in Fig. 10.
  • the driving unit (30) is arranged parallel to the rail (21) and spaced apart from each other in the first axial direction (x) at a predetermined distance in the second axial direction (y) from the rail (21) of the feeder base (20), and includes a third roller (35) and a fourth roller (36) that are wound by a timing belt (32) and rotate according to the movement of the timing belt (32).
  • a moving bracket (37) is connected in a non-slip fixed state with respect to the first axial direction (x) in a straight section between the third roller (35) and the fourth roller (36).
  • the surgical instrument feeding device may include a control unit for user (e.g., a doctor) manipulation of the surgical instrument feeding device, and may include a control unit for controlling components for such manipulation.
  • a control unit for user e.g., a doctor
  • the surgical instrument feeding device may include a control unit for controlling components for such manipulation.
  • the operating unit may include, for example, a plurality of buttons or a joystick, and according to the operation of such buttons or joysticks, the control unit may control the forward and reverse rotation of the motor to perform feeding or withdrawal of the surgical instrument.
  • control unit may receive a signal from the force sensing unit and output related information to a display device such as a monitor.
  • control unit may include a processor and a computer-readable recording medium.
  • Such a recording medium may be electrically connected to the processor, and the processor may be capable of reading and writing data from the recording medium.
  • the recording medium and the processor may be integrated or physically separate.
  • the surgical device (10) of Fig. 11 includes a bed on which a patient can lie down and a stand (12) having a supply reel (12d) for supplying surgical instruments (1) installed thereon.
  • the stand (12) includes a plurality of horizontal frames (12a, 12b) that are hingedly connected to each other with the third axis direction (z) as the rotation axis, and a vertical frame (12c) that is rotatably connected thereto with the third axis direction (z) as the rotation axis and supports the supply reel (12d).
  • Fig. 12 is an enlarged view of the first feeding device (13) and the second feeding device (13') of Fig. 11, wherein the first feeding device (13) and the second feeding device (13') alternately execute movement strokes set along the first axial direction (x). That is, the first feeding device (13) and the second feeding device (13') alternately reciprocate to execute the feeding stroke and the return stroke.
  • the second feeding device (13') is controlled to perform a return stroke in which it moves in the opposite direction of the feeding along the first axial direction (x) while releasing its gripping of the surgical instrument (1) and returns.
  • the second feeding device (13') is controlled to perform a feeding stroke in which it grips the surgical instrument (1) and feeds it along the first axial direction (x).
  • the feeding stroke and return stroke may be repeated until the user stops it through the operating unit, and at this time, the first position (x1) and the second position (x2) may be determined by the maximum stroke allowed by the driving unit.
  • the holder releases its gripping at the second position (x2) and executes a return stroke to move along the first axis direction (x) to the first position (x1). (S15) Thereafter, as described above, the feeding stroke and return stroke can be repeated as many times as the user desires.
  • the holder (100) maintains its gripping (S14), and surgery is performed using a surgical tool such as a basket or stone crusher inserted through the tube of the surgical instrument (1).
  • completion of withdrawal can be determined based on the user's manipulation of the control panel. That is, during the withdrawal stroke in step S21, the user can confirm through an endoscope and the naked eye that the surgical instrument has been completely removed from the human body. After confirming this, the user stops the drive unit by manipulating the control panel, thereby stopping the withdrawal stroke and completing the withdrawal (Y in S23).

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Abstract

A surgical instrument feeding device according to an embodiment of the present invention includes: a holder for releasably gripping a surgical instrument inserted into a human body along a first axial direction; a force sensing unit connected to the holder to sense a force acting on the surgical instrument in the first axial direction; and a driving unit for moving the force sensing unit along the first axial direction.

Description

수술 기구 피딩 장치 및 수술 장치Surgical instrument feeding device and surgical device

본 발명은 수술 기구 피딩 장치 및 이를 포함하는 수술 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a surgical instrument feeding device and a surgical device including the same.

내시경 수술은 초소형 카메라를 장착한 내시경을 인체에 삽입하여 모니터에 확대된 병변 부위를 관찰하면서 내시경에 장착된 수술 도구, 예컨대, 레이저, 바스켓 등을 이용해 수술하는 방법이다.Endoscopic surgery is a method of performing surgery by inserting an endoscope equipped with a miniature camera into the body and observing the lesion area enlarged on a monitor while using surgical tools attached to the endoscope, such as a laser or basket.

내시경 수술은 몸을 절개하지 않고도 조직의 병변을 확인하고 치료할 수 있어 수술이 비교적 간단하고, 수술 후 환자 회복이 빠르다는 장점이 있어 각광받는 수술법 중에 하나이다.Endoscopic surgery is one of the most popular surgical methods because it allows for the identification and treatment of tissue lesions without making incisions in the body, making the surgery relatively simple and allowing patients to recover quickly after surgery.

종래의 내시경 수술 장치 중 하나로서 미국 공개특허번호 US 2024/0001541에 개시된 수술 장치는, 초소형 카메라가 장착되고 바스켓 등 수술 도구를 위한 작업 튜브를 구비한 내시경을 인체 내부로 삽입시키기 위해 내시경 피딩 장치를 포함한다.As one of the conventional endoscopic surgical devices, the surgical device disclosed in U.S. Patent Publication No. US 2024/0001541 includes an endoscope feeding device for inserting an endoscope equipped with a miniature camera and a working tube for surgical tools such as a basket into the human body.

상기 피딩 장치는 모터의 회전 동력을 받아 서로 맞물려 회전하는 한 쌍의 롤러를 이용하여 내시경을 인체 내로 피딩한다.The above feeding device feeds the endoscope into the human body using a pair of rollers that rotate in lockstep with each other under the rotational power of a motor.

이와 같은 종래의 피딩 장치는 연속적으로 피딩할 수 있는 장점은 있지만, 내시경 삽입 시 미세한 걸림 하중을 센싱하기 곤란하고, 또한, 모터 등 사용 부품의 높은 제조 비용을 고려할 때 1회용품 또는 소모품화가 어렵다는 단점이 있다.Although conventional feeding devices like this have the advantage of being able to feed continuously, they have the disadvantage of being difficult to sense the minute catch load when inserting an endoscope, and also being difficult to make into disposable or consumable products considering the high manufacturing cost of parts used, such as motors.

또한, 종래의 피딩 장치는 내시경 삽입 후 수술을 위해 내시경 위치를 고정시켜야 할 경우 모터에 지속적으로 전기를 공급해야 하므로 무-전원 그리핑을 구현하기 어려운 단점이 있다.In addition, conventional feeding devices have the disadvantage of making it difficult to implement power-free gripping because they require continuous power supply to the motor when the endoscope position needs to be fixed for surgery after insertion.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점 중 적어도 하나을 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve at least one of the problems of the above-mentioned prior art.

본 발명의 하나의 실시예는, 내시경 삽입 시 그 삽입 방향으로 작용하는 힘을 센싱할 수 있는 수술 기구 피딩 장치를 및 그 수술 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.One embodiment of the present invention aims to provide a surgical instrument feeding device capable of sensing a force applied in the insertion direction when an endoscope is inserted, and the surgical device.

또한, 본 발명의 하나의 실시예는, 한 번 사용으로 오염되어 재사용이 부적합한 부분만을 나머지 부분과 용이하게 분리해 제거할 수 있는 수술 기구 피딩 장치를 및 그 수술 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, one embodiment of the present invention aims to provide a surgical instrument feeding device and the surgical device that can easily separate and remove only a portion that is contaminated after a single use and is not suitable for reuse from the remaining portion.

또한, 본 발명의 하나의 실시예는, 내시경을 인체에 삽입한 후 그 위치를 무-전원 그리핑 방식으로 고정시킬 수 있는 수술 기구 피딩 장치를 및 그 수술 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, one embodiment of the present invention aims to provide a surgical instrument feeding device and surgical device capable of fixing the position of an endoscope inserted into a human body in a non-powered gripping manner.

본 발명의 하나의 실시예에 의한 수술 기구 피딩 장치는, 제1 축 방향을 따라 인체에 삽입되도록 배치된 수술 기구의 일측에 배치되며, 상기 수술 기구를 해제 가능하게 그리핑하는 홀더; 상기 홀더와 연결되어 상기 제1 축 방향을 따라 이동됨에 따라 상기 홀더를 상기 제1 축 방향으로 이동시키고, 상기 수술 기구에 대해 상기 제1 축 방향으로 작용하는 힘을 센싱하는 힘센싱부; 및 상기 힘센싱부를 상기 제1 축 방향을 따라 이동시키는 구동부를 포함한다.A surgical instrument feeding device according to one embodiment of the present invention comprises: a holder that is disposed on one side of a surgical instrument arranged to be inserted into a human body along a first axial direction and that releasably grips the surgical instrument; a force sensing unit that is connected to the holder and moves the holder in the first axial direction as it moves along the first axial direction and senses a force acting on the surgical instrument in the first axial direction; and a driving unit that moves the force sensing unit along the first axial direction.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 힘센싱부는, 상기 구동부에 의해 상기 제1 축 방향을 따라 이동되는 센서 프레임과, 상기 센서 프레임에 설치된 힘센서와, 상기 센서 프레임에 힌지 연결되고, 상기 홀더와 연결된 연결부와 상기 힘을 상기 힘센서로 전달하는 전달부를 포함하는 연결/전달 레버를 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the force sensing unit includes a sensor frame that is moved along the first axis direction by the driving unit, a force sensor installed on the sensor frame, a connection/transmission lever that is hinge-connected to the sensor frame, a connection unit connected to the holder, and a transmission unit that transmits the force to the force sensor.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 힘센서는 로드셀을 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the force sensor comprises a load cell.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 로드셀은 상기 힘이 무하중 상태일 때 미리 압축된 상태이다.In at least one embodiment of the present invention, the load cell is pre-compressed when the force is in a no-load state.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 힘센싱부는 상기 로드셀을 상기 압축 상태로 유지하는 스프링을 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the force sensing unit further includes a spring that maintains the load cell in the compressed state.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 전달부는 볼 프로브를 포함하고, 상기 로드셀은 상기 볼 프로브와 비고정 컨택하는 프로브 컵을 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the transmission portion comprises a ball probe, and the load cell comprises a probe cup in non-fixed contact with the ball probe.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 힘센싱부는 상기 연결/전달 레버에 의해 상기 힘센서로 작용되는 압축 하중을 설정 값 이하로 제한하는 스토퍼를 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the force sensing unit further includes a stopper that limits a compressive load applied to the force sensor by the connection/transmission lever to a set value or less.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 힘센싱부는 상기 홀더와 분리 가능하게 연결된다.In at least one embodiment of the present invention, the force sensing unit is detachably connected to the holder.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 홀더는, 상기 힘센싱부와 연결되고, 제1 핑거를 포함하는 홀더 프레임과, 상기 홀더 프레임에 힌지 연결되는 제2 핑거를 포함하는 링크 어셈블리를 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the holder includes a holder frame connected to the force sensing unit and including a first finger, and a link assembly including a second finger hingedly connected to the holder frame.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 링크 어셈블리는, 상기 홀더 프레임을 관통하며 슬라이딩하는 릴리스 로드와, 상기 릴리스 로드와 힌지 연결된 제1 커넥팅 로드와, 상기 홀더 프레임에 힌지 연결되고, 상기 제1 커넥팅 로드와 힌지 연결되는 제1 레버와 상기 힌지 연결의 힌지점을 기준으로 상기 제1 레버의 반대측에 위치하는 제2 레버를 포함하는 회전 레버와, 상기 제2 레버 및 상기 제2 핑거와 각각 힌지 연결된 제2 커넥팅 로드를 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the link assembly further includes a release rod that slides through the holder frame, a first connecting rod hingedly connected to the release rod, a rotary lever including a first lever hingedly connected to the holder frame and hingedly connected to the first connecting rod, and a second lever positioned on an opposite side of the first lever with respect to a hinge point of the hinge connection, and a second connecting rod hingedly connected to the second lever and the second finger, respectively.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 홀더는, 상기 제1 커넥팅 로드와 상기 홀더 프레임 사이에 연결되어, 상기 수술 기구를 그리핑 한 상태로 상기 링크 어셈블리의 자세를 유지시키는 스프링을 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the holder further includes a spring connected between the first connecting rod and the holder frame to maintain the posture of the link assembly while gripping the surgical instrument.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 홀더 프레임은 삽입홈을 포함하고, 상기 힘센싱부는 상기 삽입홈에 분리 가능하게 삽입되는 연결부를 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the holder frame includes an insertion groove, and the force sensing unit includes a connecting portion that is detachably inserted into the insertion groove.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 홀더 프레임은 상기 제1 핑거의 제1 그리핑면 양 측에서 상기 수술 기구의 관통을 허용하는 한 쌍의 가이드를 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the holder frame includes a pair of guides allowing penetration of the surgical instrument on both sides of the first gripping surface of the first finger.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 홀더 프레임은 수직 하방으로 오픈된 개구홀을 포함하고, 상기 링크 어셈블리의 적어도 일부는 상기 개구홀을 통해 상기 홀더 프레임 내부로 배치된다.In at least one embodiment of the present invention, the holder frame includes an opening hole that is vertically downwardly open, and at least a portion of the link assembly is positioned inside the holder frame through the opening hole.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 홀더 프레임은 상기 제1 핑거를 포함하는 제1 월과, 상기 링크 어셈블리가 힌지 연결되는 한 쌍의 사이드월과, 상기 제1 월과 대향하며 상기 한 쌍의 사이드월과 연결되고 상기 힘센싱부와 결합되는 제1 결합부를 포함하는 제2 월을 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the holder frame includes a first wall including the first finger, a pair of sidewalls to which the link assembly is hingedly connected, and a second wall including a first coupling portion facing the first wall and connected to the pair of sidewalls and coupled to the force sensing portion.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 힘센싱부는 상기 제1 결합부를 분리 가능하게 둘러싸며 상기 제1 결합부와 해제 가능하게 결합되는 제2 결합부를 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the force sensing portion further includes a second coupling portion that detachably surrounds the first coupling portion and is releasably coupled to the first coupling portion.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 링크 어셈블리는, 상기 홀더 프레임에 힌지 연결되고 커넥팅부 및 릴리스부를 포함하는 회전 레버와, 상기 커넥팅부 및 상기 제2 핑거와 각각 힌지 연결되는 커넥팅 로드를 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the link assembly further includes a rotary lever hingedly connected to the holder frame and including a connecting portion and a release portion, and a connecting rod hingedly connected to the connecting portion and the second finger, respectively.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 커넥팅부와 상기 커넥팅 로드의 힌지 연결의 제1 힌지점과 상기 회전 레버와 상기 홀더 프레임의 힌지 연결의 제2 힌지점과 상기 커넥팅 로드와 상기 제2 핑거의 힌지 연결의 제3 힌지점은, 상기 그리핑의 해제 상태에서 상기 제1 힌지점이 상기 제2 힌지점 및 상기 제3 힌지점의 연결선에 대해 일측에 위치하도록 배치되고, 상기 그리핑의 그립 상태에서는 상기 제1 힌지점이 상기 연결선에 대해 그 반대측으로 위치하도록 배치된다.In at least one embodiment of the present invention, a first hinge point of the hinge connection between the connecting portion and the connecting rod, a second hinge point of the hinge connection between the rotating lever and the holder frame, and a third hinge point of the hinge connection between the connecting rod and the second finger are arranged so that in the released state of the gripping, the first hinge point is located on one side with respect to the connection line of the second hinge point and the third hinge point, and in the gripping state of the gripping, the first hinge point is located on the opposite side with respect to the connection line.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 홀더는, 상기 그립 상태에서 상기 회전 레버의 자세를 유지시키도록 상기 홀더 프레임과 상기 회전 레버 사이에 연결된 스프링을 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the holder further includes a spring connected between the holder frame and the rotary lever to maintain the posture of the rotary lever in the grip state.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 힘센싱부는, 상기 수술 기구가 상기 인체에 삽입될 때 상기 삽입 방향에 반대 방향으로 상기 수술 기구에 작용하는 제1 힘을 센싱하고, 상기 수술 기구가 상기 인체에서 인출될 때 상기 인출 방향에 반대 방향으로 상기 수술 기구에 작용하는 제2 힘을 센싱한다.In at least one embodiment of the present invention, the force sensing unit senses a first force acting on the surgical instrument in a direction opposite to the insertion direction when the surgical instrument is inserted into the human body, and senses a second force acting on the surgical instrument in a direction opposite to the withdrawal direction when the surgical instrument is withdrawn from the human body.

본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 상기 구동부는, 상기 힘센싱부와 연결되고 상기 제1 축 방향을 따라 연장된 레일 상에서 이동 가능하게 설치된 이동 브라켓과, 회전 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 구동풀리와, 상기 구동풀리의 회전력을 상기 제1 축 방향을 따르는 직선력으로 상기 이동 브라켓에 전달하는 타이밍 벨트와, 상기 타이밍 벨트의 텐션을 유지하기 위한 적어도 하나의 롤러를 포함한다.In at least one embodiment of the present invention, the driving unit includes a moving bracket connected to the force sensing unit and movably installed on a rail extending along the first axial direction, a motor providing a rotational driving force, a driving pulley rotated by the motor, a timing belt transmitting the rotational force of the driving pulley to the moving bracket as a linear force along the first axial direction, and at least one roller for maintaining tension of the timing belt.

한편, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 수술 장치는, 전술한 수술 기구 피딩 장치를 포함할 수 있다.Meanwhile, a surgical device according to one embodiment of the present invention may include the surgical instrument feeding device described above.

또한, 본 발명의 하나의 실시예에 의한 수술 기구 피딩 방법은, 제1 축 방향을 따라 인체에 삽입되도록 배치된 수술 기구를 제1 위치에서 홀더로 그리핑하는 단계; 상기 홀더를 그리핑 상태로 유지하면서, 상기 홀더와 연결된 힘센싱부를 구동부에 의해 상기 제1 축 방향을 따라 제2 위치까지 이동시켜 상기 수술 기구를 인체 내로 삽입하는 피딩 단계; 상기 제2 위치에서 상기 홀더의 상기 수술 기구에 대한 그리핑을 해제하는 단계; 상기 홀더를 그리핑 해제 상태로 유지하면서, 상기 홀더를 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 피딩 단계 동안에, 상기 수술 기구에 대해 상기 제1 축 방향으로 작용하는 제1 힘을 상기 힘센싱부에 의해 감지하는 단계를 포함한다.In addition, a surgical instrument feeding method according to one embodiment of the present invention includes a step of gripping a surgical instrument arranged to be inserted into a human body along a first axial direction with a holder at a first position; a feeding step of inserting the surgical instrument into the human body by moving a force sensing unit connected to the holder along the first axial direction to a second position while maintaining the holder in a gripped state; a step of releasing the gripping of the holder with respect to the surgical instrument at the second position; a step of moving the holder from the second position to the first position while maintaining the holder in a gripped state; and a step of detecting a first force acting on the surgical instrument in the first axial direction by the force sensing unit during the feeding step.

본 발명의 적어도 하나의 실시예의 피딩 방법에서, 상기 제2 위치에서 상기 수술 기구를 홀더로 그리핑하는 단계; 상기 홀더를 그리핑 상태로 유지하면서, 상기 홀더와 연결된 힘센싱부를 구동부에 의해 상기 제1 축 방향을 따라 제1 위치까지 이동시켜 상기 수술 기구를 상기 인체로부터 인출하는 인출 단계; 상기 제1 위치에서 상기 홀더의 상기 수술 기구에 대한 그리핑을 해제하는 단계; 상기 홀더를 그리핑 해제 상태로 유지하면서, 상기 홀더를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 인출 단계 동안에, 상기 수술 기구에 대해 상기 제1 축 방향으로 작용하는 제2 힘을 상기 힘센싱부에 의해 감지하는 단계를 추가로 포함한다.In at least one embodiment of the feeding method of the present invention, the method further comprises: a step of gripping the surgical instrument with a holder at the second position; a step of withdrawing the surgical instrument from the human body by moving a force sensing unit connected to the holder along the first axial direction to a first position while maintaining the holder in the gripping state; a step of releasing the gripping of the holder with respect to the surgical instrument at the first position; a step of moving the holder from the first position to the second position while maintaining the holder in the released gripping state; and a step of detecting a second force acting on the surgical instrument in the first axial direction by the force sensing unit during the withdrawing step.

본 발명의 하나의 실시예에 의한 수술 기구 피딩 방식은 의사가 엄지와 검지로 수술 기구를 그 측면에서 잡고 천천히 환자 몸 속으로 밀어 넣는 방식을 매우 유사하기 때문에, 의사들은 이질감 없이 익숙한 환경하에서 수술을 진행할 수 있게 된다.The surgical instrument feeding method according to one embodiment of the present invention is very similar to the method in which a doctor holds a surgical instrument from the side with the thumb and index finger and slowly pushes it into the patient's body, so that doctors can perform surgery in a familiar environment without any sense of unfamiliarity.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 내시경 삽입 방향으로 작용하는 힘을 직접 실시간으로 센싱할 수 있기 때문에 인체에 대한 내시경의 안전한 피딩을 달성할 수 있으며, 이를 통해 의사는 안전하고 정확한 수술을 진행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the force acting in the direction of endoscope insertion can be directly sensed in real time, safe feeding of the endoscope into the human body can be achieved, thereby enabling the doctor to perform a safe and accurate surgery.

본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 힘센싱부에 의해 센싱되는 힘이 설정 값 이상으로 감지되는 경우 즉시로 홀더의 피딩 스트로크를 중지하거나 그리핑을 해제할 수도 있기 때문에, 수술 중 수술 기구에 의한 인체 손상을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when the force sensed by the force sensing unit is detected to be greater than a set value, the feeding stroke of the holder can be immediately stopped or the gripping can be released, thereby preventing damage to the human body caused by the surgical instrument during surgery.

또한, 본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 내시경을 그리핑하는 부분만을 분리하여 제거할 수 있기 때문에 해당 부분에 대한 1회용품 또는 소모품화가 가능하다.In addition, according to one embodiment of the present invention, since only the part that grips the endoscope can be separated and removed, it is possible to make the part into a disposable or consumable product.

또한, 본 발명의 하나의 실시예에 의하면, 내시경을 인체에 삽입한 후 그 위치를 무-전원 그리핑 방식으로 고정시킬 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, after inserting an endoscope into a human body, its position can be fixed by a non-powered gripping method.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 의한 수술 기구 피딩 장치를 나타낸다.Figure 1 illustrates a surgical instrument feeding device according to one embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 피딩 장치에 있어서 수술 기구에 대한 그리핑이 해제된 상태를 나타낸다.Figure 2 shows a state in which the gripping of the surgical instrument is released in the feeding device of Figure 1.

도 3은 도 1의 피딩 장치에 있어서 수술 기구에 대한 그리핑 상태를 나타낸다.Fig. 3 shows a gripping state for a surgical instrument in the feeding device of Fig. 1.

도 4는 본 도1의 피딩 장치의 힘센싱부를 나타낸다.Fig. 4 shows the force sensing part of the feeding device of Fig. 1.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수술 기구 피딩 장치를 나타낸다.Fig. 5 shows a surgical instrument feeding device according to another embodiment of the present invention.

도 6(a)는 도 5의 홀더 프레임을 나타낸다.Fig. 6(a) shows the holder frame of Fig. 5.

도 6(b)는 도6(a) 홀더 프레임의 단면 모습을 나타낸다.Fig. 6(b) shows a cross-sectional view of the holder frame of Fig. 6(a).

도 7(a) 및 도7(b)는 도 5의 링크 어셈블리를 나타낸다.Figures 7(a) and 7(b) show the link assembly of Figure 5.

도 8은 도 5의 힘센싱부를 나타낸다.Fig. 8 shows the force sensing unit of Fig. 5.

도 9(a), 도 9(b), 및 도 9(c)는 도5의 홀더의 그리핑 작동 과정을 나타낸다.Figures 9(a), 9(b), and 9(c) show the gripping operation process of the holder of Figure 5.

도 10은 도 5의 피딩 장치에 대한 구동부를 예시적으로 나타낸다.Fig. 10 illustrates an example of a driving unit for the feeding device of Fig. 5.

도 11은 도 1의 피딩 장치가 이용된 수술 장치를 예시한다.Figure 11 illustrates a surgical device using the feeding device of Figure 1.

도 12는 도 11의 제1 피딩 장치 및 제2 피딩 장치의 교번 작동에 의해 수술 기구가 피딩되는 모습을 나타낸다.Fig. 12 shows a surgical instrument being fed by alternate operation of the first feeding device and the second feeding device of Fig. 11.

도 13(a)는 도 11의 제1 피딩 장치의 피딩 스트로크를 나타내며, 도 13(b)는 복귀 스트로크를 나타낸다.Fig. 13(a) shows the feeding stroke of the first feeding device of Fig. 11, and Fig. 13(b) shows the return stroke.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is susceptible to various modifications and embodiments. Specific embodiments are illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, but rather to encompass all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 접미사 "모듈" 및 "부"는 단지 구성요소 간에 명칭적인 구분만을 위해 사용되는 것일 뿐으로, 물리화학적으로 구분 또는 분리되어 있다거나 그렇게 구분 또는 분리될 수 있음을 전제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.The suffixes "module" and "part" used in this specification are used only for nominal distinction between components and should not be construed as implying that they are or can be physically or chemically distinguished or separated.

“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 명칭적 의미로만 사용될 수 있으며, 그들 상호간의 순서적 의미는 그러한 명칭이 아니라 해당 설명의 문맥을 통해 파악된다.Terms containing ordinal numbers, such as "first," "second," etc., may be used to describe various components, but these components are not limited by these terms. These terms may only be used in a nominal sense to distinguish one component from another, and their ordinal meaning is determined from the context of the description, not from the names.

“및/또는”이라는 용어는 그 대상이 되는 복수 항목들의 여하한 조합의 경우를 모두 포함하기 위해 사용된다. 예컨대, “A 및/또는 B”는 “A”, “B”, “A 및 B” 등 3 가지 경우를 모두 포함하는 의미이다.The term "and/or" is used to include any combination of the multiple items it refers to. For example, "A and/or B" means all three cases: "A," "B," and "A and B."

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When it is said that a component is "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to that other component, but there may also be other components in between.

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 in this application is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, it should be understood that the terms "comprise" or "have" indicate the presence of a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but do not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant technology, and will not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined herein.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 하나의 실시예에 의한 수술 기구 피딩 장치를 상세히 설명한다.First, a surgical instrument feeding device according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 피딩 장치는 홀더(100)와 힘센싱부(200)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the feeding device of the present embodiment includes a holder (100) and a force sensing unit (200).

홀더(100)는 제1 축 방향(x)을 따라 인체에 삽입되도록 배치된 수술 기구(1)(sugical instrument)의 일측에 배치되며, 수술 기구(1)를 해제 가능하게 그리핑한다.The holder (100) is placed on one side of a surgical instrument (1) arranged to be inserted into the human body along the first axis direction (x), and grips the surgical instrument (1) so as to be releasable.

본 실시예에서, 제1 축 방향(x)은 수술 기구(1)의 피딩 및 인출 방향이며, 제2 축 방향(y)은 제1 축 방향(x)에 대해 수평적으로 직교하는 방향이며, 제3 축 방향(z)은 수직한 방향이지만, 이는 본 발명의 실시예를 한정하는 것은 아니다.In this embodiment, the first axis direction (x) is the feeding and withdrawal direction of the surgical instrument (1), the second axis direction (y) is a direction horizontally orthogonal to the first axis direction (x), and the third axis direction (z) is a vertical direction, but this does not limit the embodiment of the present invention.

또한, 수술 기구(1)는 예시적으로 내시경일 수 있는데, 내시경은, 예컨대 그 끝단에 장착된 카메라를 포함하며 수술 도구(예, 레이저, 바스켓 등)의 삽입을 허용하도록 통로를 제공하는 구조일 수 있지만, 이 또한 본 발명의 실시예를 한정하는 것은 아니다. 유연하며 길고 얇은 형태의 세장형 기구(elongated instrument)로서 인체 내로 삽입될 수 있는 것이라면 본 실시예의 수술 기구(1)에 포함될 수 있다.In addition, the surgical instrument (1) may be, for example, an endoscope. The endoscope may have a structure that includes, for example, a camera mounted at its end and provides a passageway to allow the insertion of a surgical tool (e.g., a laser, a basket, etc.), but this does not limit the embodiment of the present invention. Any elongated instrument that is flexible, long, and thin and can be inserted into the human body may be included in the surgical instrument (1) of the present embodiment.

하나의 실시예로서, 수술 기구(1)는 요로 결석 제거를 위해 요도를 통하여 삽입되는 요관경일 수 있다.As one embodiment, the surgical instrument (1) may be a ureteroscope inserted through the urethra to remove urinary stones.

홀더(100)는 홀더 프레임(110)과 홀더 프레임(110)에 힌지 연결되는 링크 어셈블리(120)를 포함한다.The holder (100) includes a holder frame (110) and a link assembly (120) hinge-connected to the holder frame (110).

홀더 프레임(110)은 제2 축 방향(y)으로 연장된 수평 프레임(111)과 수평 프레임(111)으로부터 제3 축 방향(z)으로 연장된 수직 프레임(115)을 포함한다.The holder frame (110) includes a horizontal frame (111) extending in the second axis direction (y) and a vertical frame (115) extending from the horizontal frame (111) in the third axis direction (z).

수평 프레임(111)은 끝단에 제1 핑거(112)를 포함하며, 제1 핑거(112)는 수술 기구(1)를 그리핑 할 때 수술 기구(1)의 하면과 컨택하는 제1 그리핑면(112a)을 포함한다.The horizontal frame (111) includes a first finger (112) at an end, and the first finger (112) includes a first gripping surface (112a) that contacts the lower surface of the surgical instrument (1) when gripping the surgical instrument (1).

또한, 수평 프레임(111)은 제1 핑거(112) 반대 측에서 후술하는 힘센싱부(200)와 연결되며, 이를 위해, 수평 프레임(111)은 제2 축 방향(y)으로 연장된 삽입홈(114)을 제공한다.In addition, the horizontal frame (111) is connected to a force sensing unit (200) described later on the opposite side of the first finger (112), and for this purpose, the horizontal frame (111) provides an insertion groove (114) extending in the second axis direction (y).

링크 어셈블리(120)는, 수평 프레임(111)의 제1 힌지점(113a) 및 제2 힌지점(113b)에서 힌지 연결되는데, 홀더 프레임(110)의 관통홈(115a)을 제2 축 방향(y)으로 관통하며 슬라이딩하는 릴리스 로드(121)와, 릴리스 로드(121)와 힌지 연결된 제1 커넥팅 로드(122)와, 홀더 프레임(110)에 힌지 연결되고 제1 커넥팅 로드(122)와 힌지 연결되는 제1 레버(123a)와 제1 힌지점(113a)을 기준으로 제1 레버(123a)의 반대측에 위치하는 제2 레버(123b)를 포함하는 회전 레버(123)와, 제2 레버(123b) 힌지 연결된 제2 커넥팅 로드(124)와, 제2 커넥팅 로드(124)와 힌지 연결되고 또한 홀더 프레임(110)에 힌지 연결되는 제2 핑거(125)를 포함한다.The link assembly (120) is hinge-connected at the first hinge point (113a) and the second hinge point (113b) of the horizontal frame (111), and includes a release rod (121) that slides while penetrating the through-hole (115a) of the holder frame (110) in the second axial direction (y), a first connecting rod (122) hinge-connected to the release rod (121), a first lever (123a) hinge-connected to the holder frame (110) and hinge-connected to the first connecting rod (122), and a second lever (123b) positioned on the opposite side of the first lever (123a) based on the first hinge point (113a), a second connecting rod (124) hinge-connected to the second lever (123b), and a second connecting rod (124) hinge-connected to the second lever (123b). It also includes a second finger (125) hingedly connected to the holder frame (110).

제2 핑거(125)는 수술 기구(1)를 그리핑 할 때 수술 기구(1)의 상면과 컨택하는 제2 그리핑면(125a)을 포함한다.The second finger (125) includes a second gripping surface (125a) that contacts the upper surface of the surgical instrument (1) when gripping the surgical instrument (1).

제2 핑거(125)는 제2 커넥팅 로드(124)에 의해 일단이 움직여짐에 따라 수평 프레임(111)에 대한 힌지 연결점, 즉 제2 힌지점(113b)을 중심으로 회전되어 수술 기구(1)를 그리핑하거나 또는 그 그리핑을 해제한다.The second finger (125) rotates around a hinge connection point for the horizontal frame (111), i.e., the second hinge point (113b), as one end is moved by the second connecting rod (124), thereby gripping or releasing the grip of the surgical instrument (1).

또한, 홀더(100)는, 일단이 제1 커넥팅 로드(122)에 의해 지지되고, 반대측 일단은 수직 프레임(115)에 의해 지지되는 홀더 스프링(130)을 포함한다.Additionally, the holder (100) includes a holder spring (130) whose one end is supported by the first connecting rod (122) and whose opposite end is supported by the vertical frame (115).

홀더 스프링(130)은 제1 커넥팅 로드(122)를 항상 제2 축 방향(y)으로 당기도록 형성되어 있다. 이를 위해, 도 1과 같은 수술 기구(1)의 그리핑 상태에서 홀더 스프링(130)은 인장된 상태이다.The holder spring (130) is formed to always pull the first connecting rod (122) in the second axial direction (y). For this purpose, the holder spring (130) is in a tensioned state in the gripping state of the surgical instrument (1) as shown in Fig. 1.

제1 핑거(112)와 제2 핑거(125)의 맞물림에 의해 제1 그리핑면(112a)과 제2 그리핑면(125a) 사이에서 수술 기구(1)가 그리핑되는데, 이때, 제1 핑거(112)의 제1 그리핑면(112a) 및 그 주변 면들 형상과 제2 핑거(125)의 제2 그리핑면(125a) 및 그 주변 면들 형상은 그리핑 시에 수술 기구(1)에 무리한 압력이 가해지지 않도록 설계될 수 있다.The surgical instrument (1) is gripped between the first gripping surface (112a) and the second gripping surface (125a) by the engagement of the first finger (112) and the second finger (125). At this time, the shape of the first gripping surface (112a) of the first finger (112) and the surrounding surfaces thereof and the shape of the second gripping surface (125a) of the second finger (125) and the surrounding surfaces thereof can be designed so that no excessive pressure is applied to the surgical instrument (1) during gripping.

홀더 스프링(130)이 제1 커넥팅 로드(122)를 당김으로 인해, 수술 기구(1)가 그리핑 된 상태에서 링크 어셈블리(120)의 자세가 유지될 수 있다. The holder spring (130) pulls the first connecting rod (122), so that the posture of the link assembly (120) can be maintained while the surgical instrument (1) is gripped.

홀더(100)는 무-전원 그리핑을 달성하며, 이로 인해 홀더(100)의 그리핑 작용을 위해 모터 등과 같은 엑추에이터가 필요하지 않게 된다.The holder (100) achieves power-free gripping, which eliminates the need for an actuator such as a motor for the gripping action of the holder (100).

홀더(100)는 한 번 수술에 이용되면 오염되는 구성품이기 때문에 다른 환자에 재활용되는 것은 바람직하지 않으며, 한 번 사용 후 폐기되는 것이 바람직하다.Since the holder (100) is a component that becomes contaminated once it is used in surgery, it is not desirable to reuse it for another patient, and it is desirable to discard it after one use.

따라서, 홀더(100)만 분리되어 폐기되는 것이 바람직한데, 이때 홀더(100)에 엑추에이터가 포함되면 폐기 비용을 상승시키는 요인이 되므로 무-전원 그리핑은 그러한 점에서 의미를 갖는다.Therefore, it is desirable to separate and discard only the holder (100). In this case, if the actuator is included in the holder (100), it becomes a factor that increases the disposal cost, so power-free gripping is meaningful in that respect.

이하, 본 실시예의 홀더(100)의 작동에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the holder (100) of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저, 도 2는 그리핑이 해제된 상태를 나타내고, 도 3은 그리핑 상태를 나타낸다.First, Fig. 2 shows a state in which gripping is released, and Fig. 3 shows a state in which gripping is performed.

도 3을 참조하면, 전술한 바와 같이, 그리핑 상태에서 홀더 스프링(130)은 제1 커넥팅 로드(122)를 수직 프레임(115) 쪽으로 당기며, 이를 통해 링크 어셈블리(120)의 자세가 유지된다.Referring to FIG. 3, as described above, in the gripping state, the holder spring (130) pulls the first connecting rod (122) toward the vertical frame (115), thereby maintaining the posture of the link assembly (120).

이와 같은 그리핑 상태에서 해제를 위해, 릴리스 로드(121)에 소정의 힘(F1)을 가해 제2 축 방향(y)으로 밀면, 홀더 스프링(130)이 더 신장되면서 제1 커넥팅 로드(122)가 제2 축 방향(y)으로 밀리며, 회전 레버(123)는 제1 회전 방향(r1)으로 회전된다.To release from this gripping state, when a predetermined force (F1) is applied to the release rod (121) and pushed in the second axial direction (y), the holder spring (130) is further extended, pushing the first connecting rod (122) in the second axial direction (y), and the rotation lever (123) is rotated in the first rotation direction (r1).

회전 레버(123)의 회전에 의해, 제2 커넥팅 로드(124)는 회전 이동되면서 제2 핑거(125)의 그 단부를 당겨 회전시키게 되며, 제2 핑거(125)가 회전됨에 따라 수술 기구(1)에 대한 그리핑은 해제된다.By the rotation of the rotary lever (123), the second connecting rod (124) is rotated to pull and rotate the end of the second finger (125), and as the second finger (125) rotates, the gripping of the surgical instrument (1) is released.

도시되지는 않았지만, 릴리스 로드(121)의 제2 축 방향(y)으로의 이동은 자동화될 수 있음은 당연하다. 이를 위해, 예시적으로, 모터와 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 메카니즘으로, 예컨대, 캠이 포함될 수 있다. 여기서, 캠 프로파일은 릴리스 로드(121)의 제2 축 방향(y) 움직임을 고려해 설계될 수 있다. 따라서, 모터에 의한 캠의 회전에 의해 릴리스 로드(121)가 제2 축 방향(y)으로 왕복 이동 가능하며, 그와 같은 왕복 이동에 의해 그리핑과 그 해제가 반복될 수 있다. 또한, 직선 운동 전환 메카니즘으로 기어 어셈블리나 또는 벨트 및 풀리 조립체가 이용될 수도 있으며, 종래에 알려진 다른 방식이 이용될 수 있음을 배제하지 않는다.Although not shown, it is obvious that the movement of the release rod (121) in the second axis direction (y) can be automated. For this purpose, for example, a motor and a mechanism for converting the rotational motion of the motor into linear motion, such as a cam, can be included. Here, the cam profile can be designed in consideration of the movement of the release rod (121) in the second axis direction (y). Accordingly, the release rod (121) can be reciprocated in the second axis direction (y) by the rotation of the cam by the motor, and the gripping and releasing can be repeated by such reciprocating motion. In addition, a gear assembly or a belt and pulley assembly can be used as the linear motion conversion mechanism, and it is not excluded that other conventionally known methods can be used.

다음으로 도 1 및 도 4를 참조하여 힘센싱부(200)에 대해 설명한다.Next, the force sensing unit (200) will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 4.

힘센싱부(200)는 센서 프레임(210)과 센서 프레임(210)에 힌지 연결된 연결/전달 레버(220)를 포함한다.The force sensing unit (200) includes a sensor frame (210) and a connection/transmission lever (220) hingedly connected to the sensor frame (210).

센서 프레임(210)은 힌지부(211)와 스프링 지지부(212)를 포함하며, 연결/전달 레버(220)는 힌지부(211)에 힌지 연결된다.The sensor frame (210) includes a hinge portion (211) and a spring support portion (212), and the connection/transmission lever (220) is hinge-connected to the hinge portion (211).

연결/전달 레버(220)는 힌지부(211) 전방으로 더 연장된 연결부(221)와 후방으로 연장된 전달부(222)를 포함한다.The connection/transfer lever (220) includes a connection portion (221) extending forward of the hinge portion (211) and a transmission portion (222) extending rearward.

연결부(221)는 홀더 프레임(110)의 삽입홈(114)에 제2 축 방향(y)으로 삽입되어 연결되며, 삽입 반대 방향으로 빼 냄으로써 분리될 수 있다.The connecting part (221) is inserted into the insertion groove (114) of the holder frame (110) in the second axial direction (y) and connected, and can be separated by pulling it out in the opposite direction of insertion.

연결부(221)와 홀더 프레임(110)의 연결을 더 확고히 하기 위해, 연결부(221)와 삽입홈(114) 내면에는 나사 결합을 위해 나사홈이 형성될 수 있다.In order to further secure the connection between the connecting portion (221) and the holder frame (110), a screw groove may be formed on the inner surface of the connecting portion (221) and the insertion groove (114) for screw connection.

또는, 삽입홈(114)은 내부로 들어갈수록 내경이 좁아지고, 연결부(221)도 단부로 갈수록 직경이 좁아지며, 연결부(221)와 삽입홈(114)은 끼워 맞춤으로 결합될 수도 있다.Alternatively, the insertion groove (114) may have an inner diameter that becomes narrower as it goes inward, and the connecting portion (221) may also have a diameter that becomes narrower as it goes toward the end, and the connecting portion (221) and the insertion groove (114) may be combined by a fit.

연결/전달 레버(220)의 전달부(222)에는 프로브 로드(223)가 전달부(222)를 제1 축 방향(x)으로 관통하며 제1 너트(223a)를 통해 고정 설치된다.In the transmission section (222) of the connection/transmission lever (220), a probe rod (223) is installed so as to penetrate the transmission section (222) in the first axial direction (x) and be fixedly installed through a first nut (223a).

제1 너트(223a)의 회전을 통해 프로브 로드(223)의 후술하는 로드셀(230)을 향해 연장된 길이를 조절할 수 있다.The length of the probe rod (223) extended toward the load cell (230) described later can be adjusted by rotating the first nut (223a).

프로브 로드(223)의 단부에는 볼 프로브(224)가 구비된다.A ball probe (224) is provided at the end of the probe rod (223).

볼 프로브(224)는 볼 형상으로서, 로드셀(230)의 프로브 컵(231)과 비고정 점 접촉을 달성해 프로브 컵(231)으로 제1 축 방향(x)에 대한 하중만을 전달한다.The ball probe (224) has a ball shape and achieves non-fixed point contact with the probe cup (231) of the load cell (230) to transmit only the load in the first axis direction (x) to the probe cup (231).

연결/전달 레버(220)의 전달부(222)는 또한 제1 스프링 로드(225)를 포함한다.The transmission part (222) of the connection/transfer lever (220) also includes a first spring load (225).

제1 스프링 로드(225)는 전달부(222)를 제1 축 방향(x)으로 관통하며, 제2 너트(225a)에 의해 고정된다.The first spring load (225) penetrates the transmission part (222) in the first axial direction (x) and is fixed by the second nut (225a).

제1 스프링 로드(225)는 끝단에 후술하는 센서 스프링(240)의 일단을 지지하기 위한 홀이 형성되며, 제2 너트(225a)의 회전에 의해 센서 스프링(240)을 향해 돌출된 길이를 조절할 수 있다.The first spring load (225) has a hole formed at the end to support one end of a sensor spring (240) described later, and the length protruding toward the sensor spring (240) can be adjusted by rotating the second nut (225a).

또한, 연결/전달 레버(220)의 전달부(222)는 후술하는 제2 스토퍼(214)와 함께 연결/전달 레버(220)의 전달부(222)를 통해 로드셀(230)로 작용되는 압축 하중을 설정 값 이하로 제한하도록 제1 스토퍼(226)가 포함된다.In addition, the transmission part (222) of the connection/transmission lever (220) includes a first stopper (226) to limit the compressive load applied to the load cell (230) through the transmission part (222) of the connection/transmission lever (220) to a set value or less together with the second stopper (214) described later.

제1 스토퍼(226)는 제3 너트(226a)에 의해 고정되며, 제3 너트(226a)의 회전 조절에 따라 제2 스토퍼(214)를 향한 돌출 길이를 조절할 수 있다.The first stopper (226) is fixed by the third nut (226a), and the protrusion length toward the second stopper (214) can be adjusted by adjusting the rotation of the third nut (226a).

센서 프레임(210)에는 힘센서(230)로서 로드셀(230)이 설치되며, 로드셀(230)은 프로브 컵(231)을 포함한다.A load cell (230) is installed as a force sensor (230) in the sensor frame (210), and the load cell (230) includes a probe cup (231).

로드셀(230)은 제1 축 방향(x)으로 압축되는 힘을 센싱할 수 있으며, 스트레인 게이지 타입의 로드셀(230)이 이용될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The load cell (230) can sense a force compressing in the first axis direction (x), and a strain gauge type load cell (230) can be used, but is not necessarily limited thereto.

본 실시예에서, 힘센서(230)로서 로드셀(230)을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것을 아니며, 힘센서는 압전소자를 이용한 압전 센서, 전기 용량이 변하는 원리를 이용한 캐패시티브 센서, 빛의 특성 변화를 이용한 광학 센서, 또는 자기장의 변화를 이용한 마그네틱 센서일 수도 있다. 이러한 예시는 다른 센서를 배제하지 않으며, 제1 축 방향(x)에 대한 힘을 센싱하기 위해 적합한 것이라면 어떠한 유형의 센서라도 힘센서로 이용될 수 있다.In this embodiment, the force sensor (230) includes a load cell (230), but is not necessarily limited thereto, and the force sensor may be a piezoelectric sensor using a piezoelectric element, a capacitive sensor using the principle of changing electric capacity, an optical sensor using a change in the characteristics of light, or a magnetic sensor using a change in a magnetic field. These examples do not exclude other sensors, and any type of sensor suitable for sensing force in the first axis direction (x) may be used as the force sensor.

한편, 본 실시예의 로드셀(230)은 설정된 하중으로 압축된 상태에서 영점으로 캘리브레이션되어 있을 수 있다.Meanwhile, the load cell (230) of the present embodiment may be calibrated to zero while compressed with a set load.

압축 하중이 제로 또는 그에 가까운 상태에서는 로드셀(230)의 출력 특성이 선형적이지 않을 수 있기 때문에, 로드셀(230)의 선형 출력 구간에서 센싱이 이루어지도록 설정 하중으로 압축된 상태를 영점으로 설정함이 바람직하기 때문이다.Since the output characteristics of the load cell (230) may not be linear when the compressive load is zero or close to zero, it is desirable to set the compressed state with the set load as the zero point so that sensing is performed in the linear output section of the load cell (230).

이러한 압축 상태의 영점 셋팅은 제1 너트(223a)에 의한 프로브 로드(223)의 돌출 길이 조절과 센서 스프링(240)의 탄성력에 의해 달성될 수 있다.This zero point setting in a compressed state can be achieved by adjusting the protruding length of the probe rod (223) by the first nut (223a) and the elasticity of the sensor spring (240).

센서 프레임(210)의 스프링 지지부(212)에는 제2 스프링 로드(213)가 제1 스프링 로드(225)와 대향하여 설치되고, 제4 너트(213a)에 의해 고정된다.A second spring load (213) is installed opposite the first spring load (225) on the spring support (212) of the sensor frame (210) and is fixed by a fourth nut (213a).

제2 스프링 로드(213)의 제1 스프링 로드(225)를 향한 돌출 길이는 제4 너트(213a)의 회전에 의해 조절될 수 있다.The protrusion length of the second spring load (213) toward the first spring load (225) can be adjusted by rotation of the fourth nut (213a).

또한, 제2 스프링 로드(213)는 단부에 센서 스프링(240)의 일단을 지지하기 위한 홀이 형성된다.Additionally, a hole is formed at the end of the second spring load (213) to support one end of the sensor spring (240).

센서 스프링(240)은 제1 스프링 로드(225)와 제2 스프링 로드(213) 사이에 연결되어, 제1 스프링 로드(225)를 제2 스프링 로드(213)를 향해 당기도록 탄성력을 발휘한다.The sensor spring (240) is connected between the first spring load (225) and the second spring load (213), and exerts elastic force to pull the first spring load (225) toward the second spring load (213).

센서 프레임(210)은 구동부와 연결될 수 있으며, 구동부의 작동에 의해 힘센싱부(200)는 제1 축 방향(x)으로 직선 이동될 수 있다. 힘센싱부(200)의 그 직선 이동에 의해 홀더(100) 또한 동일 방향으로 이동하는데, 이를 통해 수술 기구(1)는 환자의 인체 내로 피딩되거나 또는 인출된다.The sensor frame (210) can be connected to a driving unit, and the force sensing unit (200) can be moved linearly in the first axis direction (x) by the operation of the driving unit. By the linear movement of the force sensing unit (200), the holder (100) also moves in the same direction, through which the surgical instrument (1) is fed into or taken out of the patient's body.

본 실시예에서 구동부는 도시하지는 않았지만, 모터와 모터의 회전력을 제1 축 방향(x)의 직선 이동으로 전환하는 운동 전환 메카니즘을 포함할 수 있다. 여기서, 운동 전환 메카니즘은, 원운동을 직선 운동으로 전환하는 기어 어셈블리나, 또는 벨트 및 풀리를 포함할 수 있다. 또한, 구동부는 직접 직선 운동을 유발하는 리니어 모터를 포함할 수도 있다.Although not illustrated in this embodiment, the drive unit may include a motor and a motion conversion mechanism that converts the rotational force of the motor into linear motion in the first axis direction (x). Here, the motion conversion mechanism may include a gear assembly that converts circular motion into linear motion, or a belt and pulley. In addition, the drive unit may include a linear motor that directly induces linear motion.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 실시예의 힘센싱부(200)가 어떻게 하중을 센싱하는지 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, it will be described how the force sensing unit (200) of the present embodiment senses the load.

도 1과 같이 수술 기구(1)가 홀더(100)에 의해 그리핑 된 상태에서 힘센싱부(200)가 제1 축 방향(x)에 있어 피딩 방향(도 1에서 플러스 x 축 방향)으로 이동하면, 수술 기구(1)는 그 이동량만큼 인체 내로 삽입된다.As shown in Fig. 1, when the surgical instrument (1) is gripped by the holder (100) and the force sensing unit (200) is in the first axis direction (x) and moves in the feeding direction (positive x-axis direction in Fig. 1), the surgical instrument (1) is inserted into the human body by the amount of movement.

이때, 수술 기구(1)의 끝단이 인체 내 어떤 부분(예컨대, 요관 벽)이나 또는 결석과 만나게 되면 수술 기구(1)에는 제1 축 방향(x)에 있어 피딩 방향의 반대 방향으로 힘(F)이 작용하게 된다.At this time, when the end of the surgical instrument (1) comes into contact with any part of the human body (e.g., the ureteral wall) or a stone, a force (F) is applied to the surgical instrument (1) in the direction opposite to the feeding direction in the first axial direction (x).

그와 같이 작용된 힘(F)은 홀더(100)를 통하여 힘센싱부(200)의 연결/전달 레버(220)의 전달부(222)로 전달되며, 그에 의해 초기 압축 상태에 있던 로드셀(230)의 압축 하중이 전달 하중만큼 감소하게 된다.The force (F) applied in this manner is transmitted to the transmission unit (222) of the connection/transmission lever (220) of the force sensing unit (200) through the holder (100), thereby reducing the compression load of the load cell (230) that was in the initial compression state by the amount of the transmitted load.

이때, 감소된 하중량을 이용하여 수술 기구(1)에 작용한 그 힘을 감지할 수 있다.At this time, the force applied to the surgical instrument (1) can be detected using the reduced load amount.

또한, 수술 종료 후에 수술 기구를 인체로부터 빼내는 경우에는 수술 기구에 위 F와는 반대 방향으로 소정의 힘이 작용될 수 있으며, 이로 인해 로드셀(230)에는 압축 하중이 추가될 수 있다. 그와 같이 추가된 하중량을 이용하여 수술 기구 인출 시에 걸림 또는 마찰 등에 의해 수술 기구에 작용하게 되는 힘을 감지할 수도 있음은 당연하다.In addition, when the surgical instrument is removed from the human body after the completion of the surgery, a certain force may be applied to the surgical instrument in the opposite direction to F above, and this may add a compressive load to the load cell (230). It goes without saying that the force applied to the surgical instrument due to snagging or friction when the surgical instrument is withdrawn can be detected using the added load amount.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수술 기구 피딩 장치를 나타내며, 이하 이에 대해 설명한다.Fig. 5 shows a surgical instrument feeding device according to another embodiment of the present invention, which will be described below.

먼저, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 실시예의 홀더(300)에 대해 설명한다.First, the holder (300) of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7.

본 실시예의 홀더(300)는 홀더 프레임(310)과 링크 어셈블리(323)를 포함한다.The holder (300) of the present embodiment includes a holder frame (310) and a link assembly (323).

홀더 프레임(310)은 제1 월(311)과 제1 월(311)과 대향해 배치되는 제2 월(313)과, 제1 월(311)과 제2 월(313)을 연결하는 제1 사이드월(312) 및 제2 사이드월(314)을 포함한다.The holder frame (310) includes a first wall (311), a second wall (313) positioned opposite the first wall (311), and a first side wall (312) and a second side wall (314) connecting the first wall (311) and the second wall (313).

홀더 프레임(310)은 하부에 개구홀(318)이 형성되어 하부로 오픈되며, 대략 4각의 통체 구조이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The holder frame (310) is opened downwards by forming an opening hole (318) at the bottom, and has a roughly square body structure, but is not necessarily limited thereto.

제1 월(311)의 상부에는 제1 그리핑면(315a)이 형성된 제1 핑거(315)가 형성되며, 제1 핑거(315)에 대해 제1 축 방향(x) 양측으로 수술 기구(1)의 움직임을 가이드하는 제1 가이드(316a) 및 제2 가이드(316b)가 형성된다.A first finger (315) having a first gripping surface (315a) is formed on the upper portion of the first month (311), and a first guide (316a) and a second guide (316b) are formed to guide the movement of the surgical instrument (1) in both directions of the first axial direction (x) with respect to the first finger (315).

제1 가이드(316a)에는 그 가이드를 위해 안내홀(316a')이 형성되고, 제2 가이드(316b)에도 마찬가지로 안내홀(미도시)이 형성된다.A guide hole (316a') is formed in the first guide (316a) for the guide, and a guide hole (not shown) is similarly formed in the second guide (316b).

제1 가이드(316a)와 제2 가이드(316b)는 제1 그리핑면(315a) 양측에서 수술 기구(1)를 지지하여 수술 기구(1)의 그리핑 부분이 제1 그리핑면(315a)에 정위치로 잘 유지될 수 있도록 돕는다.The first guide (316a) and the second guide (316b) support the surgical instrument (1) on both sides of the first gripping surface (315a) to help the gripping portion of the surgical instrument (1) to be properly maintained in position on the first gripping surface (315a).

제1 그리핑면(315a)과 후술하는 제2 그리핑면(325a)의 곡면 프로파일은 수술 기구(1)의 그리핑에 적합하면서도 수술 기구(1)에 과도한 변형을 가하지 않는 정도의 압력을 가하도록 설계될 수 있다. 이때, 수술 기구(1)가 제1 그리핑면(315a)과 제2 그리핑면(325a)을 벗어나 그리핑되면, 그리핑으로 인해 수술 기구(1)에 변형이 발생할 수 있는데, 본 실시예에서는 제1 가이드(316a) 및 제2 가이드(316b)의 도움으로 수술 기구(1)가 제1 그리핑면(315a)과 제2 그리핑면(325a)을 벗어나 그리핑될 수 있는 문제가 해소될 수 있다.The curved profiles of the first gripping surface (315a) and the second gripping surface (325a) described below can be designed to apply pressure that is suitable for gripping the surgical instrument (1) while not causing excessive deformation to the surgical instrument (1). At this time, if the surgical instrument (1) is gripped beyond the first gripping surface (315a) and the second gripping surface (325a), deformation may occur in the surgical instrument (1) due to the gripping. However, in the present embodiment, with the help of the first guide (316a) and the second guide (316b), the problem that the surgical instrument (1) may be gripped beyond the first gripping surface (315a) and the second gripping surface (325a) can be resolved.

제1 사이드월(312)과 제2 사이드월(314) 각각의 상부에는 제1 힌지홀(h1)이 형성되고, 하부에는 제2 힌지홀(h2)이 형성된다. 또한, 제1 사이드월(312)과 제2 사이드월(314)의 하부 중 제2 힌지홀(h2) 반대측에는 제3 힌지홀(h3)이 형성된다.A first hinge hole (h1) is formed on the upper portion of each of the first sidewall (312) and the second sidewall (314), and a second hinge hole (h2) is formed on the lower portion. In addition, a third hinge hole (h3) is formed on the opposite side of the second hinge hole (h2) among the lower portions of each of the first sidewall (312) and the second sidewall (314).

제1 사이드월(312)과 제2 사이드월(314)의 제1 축 방향(x) 폭은 링크 어셈블리(323)의 움직임을 고려하여 상부보다 하부가 더 클 수 있다.The first axial direction (x) width of the first sidewall (312) and the second sidewall (314) may be larger at the bottom than at the top in consideration of the movement of the link assembly (323).

제2 월(313)은 하부가 제2 축 방향(y)으로 돌출하듯 굴곡진 형상이며, 상부에 제1 결합부(317)를 포함한다.The second month (313) has a curved shape with the lower part protruding in the second axis direction (y), and includes a first connecting portion (317) at the upper part.

제1 결합부(317)는 제2 월(313)로부터 제2 축 방향(y)으로 돌출되도록 형성되는데, 그 뿌리 부분의 제1 축 방향(x) 폭은 끝단의 제1 축 방향(x) 폭보다 작다.The first connecting portion (317) is formed to protrude in the second axial direction (y) from the second month (313), and the first axial direction (x) width of the root portion is smaller than the first axial direction (x) width of the tip.

링크 어셈블리(323)는 도 7(a) 및 도 7(b)에 보이는 바와 같이, 커넥팅부(323a) 및 릴리스부(323b)를 포함하는 회전 레버(323)와, 커넥팅부(323a)와 힌지 연결되는 제3 커넥팅 로드(324)와 제3 커넥팅 로드(324)와 힌지 연결되는 제2 핑거(325)를 포함한다.As shown in FIGS. 7(a) and 7(b), the link assembly (323) includes a rotary lever (323) including a connecting portion (323a) and a release portion (323b), a third connecting rod (324) hinge-connected to the connecting portion (323a), and a second finger (325) hinge-connected to the third connecting rod (324).

링크 어셈블리(323)는 홀더 프레임(310)의 개구홀(318)을 통해 삽입되어 제2 핑거(325)와 제3 커넥팅 로드(324)와 회전 레버(323)의 상부가 홀더 프레임(310) 내부에 위치되도록 배치된다.The link assembly (323) is inserted through the opening hole (318) of the holder frame (310) and positioned so that the second finger (325), the third connecting rod (324) and the upper portion of the rotary lever (323) are positioned inside the holder frame (310).

제2 핑거(325)에는 제4 힌지홀(h4)이 형성되며, 힌지핀(미도시)이 제4 힌지홀(h4)을 관통하면서 제1 사이드월(312) 및 제2 사이드월(314)의 제1 힌지홀(h1)에 삽입됨으로써 제2 핑거(325)는 홀더 프레임(310)에 힌지 연결될 수 있다.A fourth hinge hole (h4) is formed in the second finger (325), and a hinge pin (not shown) is inserted into the first hinge hole (h1) of the first side wall (312) and the second side wall (314) while penetrating the fourth hinge hole (h4), so that the second finger (325) can be hinge-connected to the holder frame (310).

회전 레버(323)는 제5 힌지홀(h5)이 형성된 힌지부(323c)를 포함하며, 힌지부(323c) 위로 커넥팅부(323a)가 설정된 각도로 경사져 형성되고, 하부에 릴리스부(323b)가 형성된다.The rotary lever (323) includes a hinge portion (323c) in which a fifth hinge hole (h5) is formed, a connecting portion (323a) is formed at a set angle above the hinge portion (323c), and a release portion (323b) is formed at the bottom.

회전 레버(323)는 제5 힌지홀(h5)을 관통하고 제2 힌지홀(h2)에 삽입되어 지지되는 힌지핀(미도시)에 의해 홀더 프레임(310)에 힌지 연결된다. The rotary lever (323) is hinge-connected to the holder frame (310) by a hinge pin (not shown) that passes through the fifth hinge hole (h5) and is inserted into and supported by the second hinge hole (h2).

릴리스부(323b)는 홀더 프레임(310) 밖으로 노출되는데, 도시하지는 않았지만, 도 1의 실시예와 같이 그리핑 및 그 해제의 자동화를 위하여 소정의 엑추에이터가 릴리스부(323b) 하부와 연결될 수 있다.The release portion (323b) is exposed outside the holder frame (310), and although not shown, a predetermined actuator can be connected to the lower portion of the release portion (323b) for automation of gripping and its release, as in the embodiment of FIG. 1.

또한, 회전 레버(323)는 릴리스부(323b)에 스프링 후킹부(323d)를 포함한다.Additionally, the rotary lever (323) includes a spring hooking portion (323d) in the release portion (323b).

홀더 스프링(330)은 상단이 홀더 프레임(310)의 제1 사이드월(312) 및 제2 사이드월(314)의 제3 힌지홀(h3)에 삽입된 지지핀(미도시)에 걸려 지지되고, 그 하단은 스프링 후킹부(323d)에 걸려 지지된다.The upper end of the holder spring (330) is supported by being hooked onto a support pin (not shown) inserted into the third hinge hole (h3) of the first side wall (312) and the second side wall (314) of the holder frame (310), and the lower end is supported by being hooked onto a spring hooking portion (323d).

홀더 스프링(330)은 항상 인장된 상태에 있으며, 따라서 회전 레버(323)의 하부, 즉, 스프링 후킹부(323d)를 항상 지지핀을 향해 당기도록 탄성력을 발휘한다.The holder spring (330) is always in a tensioned state and thus exerts elastic force to always pull the lower part of the rotary lever (323), i.e., the spring hooking portion (323d), toward the support pin.

다음으로, 도 5 및 도 8을 참조하여 본 실시예의 힘센싱부(400)에 대해 설명한다.Next, the force sensing unit (400) of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 8.

본 실시예의 힘센싱부(400)는 센서 프레임(410)과 연결/전달 레버(420)를 포함한다.The force sensing unit (400) of this embodiment includes a sensor frame (410) and a connection/transmission lever (420).

센서 프레임(410)은 전술한 실시예와 그 형상은 다르지만 힌지부(411)와 스프링 지지부(412)를 포함하며, 연결/전달 레버(420)는 힌지부(411)에 힌지 연결된다.The sensor frame (410) has a different shape from the above-described embodiment, but includes a hinge portion (411) and a spring support portion (412), and the connection/transmission lever (420) is hinge-connected to the hinge portion (411).

연결/전달 레버(420)는 힌지부(411) 전방으로 연장되는 연결부(421)와 후방으로 연장되는 전달부(422)를 포함한다.The connection/transfer lever (420) includes a connection portion (421) extending forward of the hinge portion (411) and a transmission portion (422) extending rearward.

연결부(421)는 그 끝단에 제2 결합부(421a)를 포함한다.The connecting portion (421) includes a second connecting portion (421a) at its end.

제2 결합부(421a)는 도 8에 도시되는 바와 같이, 제1 결합부(317)를 감싸면서 제1 결합부(317)와 결합될 수 있도록 두 발(two-legged) 클로우(claw) 형태일 수 있다.The second coupling portion (421a) may be in the form of a two-legged claw so as to be coupled with the first coupling portion (317) while surrounding the first coupling portion (317), as illustrated in FIG. 8.

제2 결합부(421a)는 탄성적으로 변형 가능할 수 있으며, 제1 결합부(317)와 결합된 상태에서 제2 결합부(421a)를 비틀어 분리할 수 있다. 또는, 제2 결합부(421a)가 제1 결합부(317)에 결합된 상태에서 제1 결합부(317)를 제3 축 방향으로 직선 이동시키면 제1 결합부(317)가 제2 결합부(421a)로부터 분리 가능하다.The second coupling portion (421a) may be elastically deformable, and may be separated by twisting the second coupling portion (421a) while it is coupled to the first coupling portion (317). Alternatively, when the first coupling portion (317) is linearly moved in the third axis direction while the second coupling portion (421a) is coupled to the first coupling portion (317), the first coupling portion (317) may be separated from the second coupling portion (421a).

제1 결합부(317)와 제2 결합부(421a)는 꼭 맞춤 형상 결합을 달성할 수 있으며, 결합된 상태에서 제2 결합부(421a)가 제3 방항(z)을 기준으로 회전 슬립됨이 없도록 설계될 수 있다. 이러한 회전 슬립 없는 결합은 수술 기구(1)에 가해지는 힘의 센싱에 있어 그 정확도를 높이는데 도움을 줄 수 있다.The first coupling portion (317) and the second coupling portion (421a) can achieve a perfectly matched shape coupling, and can be designed so that the second coupling portion (421a) does not rotate with respect to the third direction (z) when coupled. This rotational slip-free coupling can help increase the accuracy in sensing the force applied to the surgical instrument (1).

연결/전달 레버(420)의 전달부(422)에는 프로브 로드(423)가 전달부(422)를 제1 축 방향(x)으로 관통하며 제1 나사(423a)를 통해 고정 설치된다.In the transmission section (422) of the connection/transmission lever (420), a probe rod (423) is installed so as to penetrate the transmission section (422) in the first axial direction (x) and be fixed thereto through a first screw (423a).

제1 나사(423a)의 회전을 통해 프로브 로드(423)의 후술하는 로드셀(430)을 향해 연장된 길이를 조절할 수 있다.The length of the probe rod (423) extended toward the load cell (430) described later can be adjusted by rotating the first screw (423a).

프로브 로드(423)의 단부에는 볼 프로브(424)가 구비된다.A ball probe (424) is provided at the end of the probe rod (423).

볼 프로브(424)는 본 실시예에서도 볼 형상으로서, 로드셀(430)의 프로브 컵(431)과 비고정 점 접촉을 달성해 프로브 컵(431)으로 제1 축 방향(x)에 대한 하중만을 전달한다.The ball probe (424) is also in the shape of a ball in this embodiment, and achieves non-fixed point contact with the probe cup (431) of the load cell (430) to transmit only the load in the first axial direction (x) to the probe cup (431).

연결/전달 레버(420)의 전달부(422)는 또한 제1 스프링 로드(425)를 포함한다.The transmission section (422) of the connection/transfer lever (420) also includes a first spring load (425).

제1 스프링 로드(425)는 전달부(422)를 제1 축 방향(x)으로 관통하며, 제2 너트(425a)에 의해 고정된다.The first spring load (425) penetrates the transmission part (422) in the first axial direction (x) and is fixed by the second nut (425a).

제1 스프링 로드(425)는 끝단에 후술하는 센서 스프링(440)의 일단을 지지하기 위한 홀이 형성되며, 제2 너트(425a)의 회전에 의해 센서 스프링(440)을 향해 돌출된 길이를 조절할 수 있다.The first spring load (425) has a hole formed at the end to support one end of a sensor spring (440) described later, and the length protruding toward the sensor spring (440) can be adjusted by rotating the second nut (425a).

또한, 연결/전달 레버(420)의 전달부(422)는 후술하는 제2 스토퍼(414)와 함께 연결/전달 레버(420)의 전달부(422)를 통해 로드셀(430)로 전달되는 하중을 제한하도록 제1 스토퍼(426)가 포함된다.Additionally, the transmission part (422) of the connection/transfer lever (420) includes a first stopper (426) to limit the load transmitted to the load cell (430) through the transmission part (422) of the connection/transfer lever (420) together with the second stopper (414) described later.

제1 스토퍼(426)는 제3 너트(426a)에 의해 고정되며, 제3 너트(426a)의 회전 조절에 따라 제2 스토퍼(414)를 향한 돌출 길이를 조절할 수 있다.The first stopper (426) is fixed by the third nut (426a), and the protrusion length toward the second stopper (414) can be adjusted by adjusting the rotation of the third nut (426a).

센서 프레임(410)에는 힘센서(430)로서 마찬가지로 로드셀(430)이 설치되며, 로드셀(430)은 프로브 컵(431)을 포함한다.A load cell (430) is also installed in the sensor frame (410) as a force sensor (430), and the load cell (430) includes a probe cup (431).

로드셀(430)은 볼 프로브(424)가 제1 축 방향(x)으로 프로브 컵(431)을 압축하는 힘을 센싱할 수 있다.The load cell (430) can sense the force that the ball probe (424) exerts on the probe cup (431) in the first axial direction (x).

본 실시예의 로드셀(430) 또한 설정된 하중으로 압축된 상태에서 영점으로 캘리브레이션되어 있을 수 있다.The load cell (430) of this embodiment may also be calibrated to zero while compressed to a set load.

센서 프레임(410)의 스프링 지지부(412)에는 제2 스프링 로드(413)가 제1 스프링 로드(425)와 대향하여 설치되고, 제4 너트(413a)에 의해 고정된다.A second spring load (413) is installed opposite the first spring load (425) on the spring support (412) of the sensor frame (410) and is fixed by a fourth nut (413a).

제2 스프링 로드(413)의 제1 스프링 로드(425)를 향한 돌출 길이는 제4 너트(413a)의 회전에 의해 조절될 수 있다.The protrusion length of the second spring load (413) toward the first spring load (425) can be adjusted by rotation of the fourth nut (413a).

또한, 제2 스프링 로드(413)는 단부에 센서 스프링(440)의 일단을 지지하기 위한 홀이 형성된다.Additionally, the second spring load (413) has a hole formed at the end to support one end of the sensor spring (440).

센서 스프링(440)은 제1 스프링 로드(425)와 제2 스프링 로드(413) 사이에 연결되어, 제1 스프링 로드(425)를 제2 스프링 로드(413)를 향해 당기도록 탄성력을 발휘한다.The sensor spring (440) is connected between the first spring load (425) and the second spring load (413) and exerts elastic force to pull the first spring load (425) toward the second spring load (413).

본 실시예에서도, 센서 프레임(410)은 구동부와 연결될 수 있으며, 구동부의 작동에 의해 힘센싱부(400)는 제1 축 방향(x)으로 직선 이동될 수 있다.In this embodiment as well, the sensor frame (410) can be connected to a driving unit, and by the operation of the driving unit, the force sensing unit (400) can be moved linearly in the first axis direction (x).

도 9(a), 도 9(b), 및 도 9(c)는 본 실시예에 의한 홀더(400)의 그리핑 작동을 나타내며, 이하 이에 대해 설명한다.Figures 9(a), 9(b), and 9(c) illustrate the gripping operation of the holder (400) according to the present embodiment, which will be described below.

먼저, 도 9(a)는 회전 레버(323)가 홀더 스프링(330)의 인장력을 극복하며 회전되어 그리핑이 해제된 상태를 나타내는데, 이때, 제1 힌지점(P1)과 제2 힌지점(P2) 및 제3 힌지점(P3)은 그 연결선들인 제1 연결선(L12), 제2 연결선(L23) 및 제3 연결선(L13)을 세 변으로 하는 예각 삼각형을 형성한다.First, FIG. 9(a) shows a state in which the rotation lever (323) is rotated to overcome the tensile force of the holder spring (330) and the gripping is released. At this time, the first hinge point (P1), the second hinge point (P2), and the third hinge point (P3) form an acute triangle whose three sides are the first connection line (L12), the second connection line (L23), and the third connection line (L13).

여기서, 제1 힌지점(P1)은 커넥팅부(323a)와 커넥팅 로드(324)의 힌지 연결점을 의미하고, 제2 힌지점(P2)은 회전 레버(323)와 홀더 프레임(310)의 힌지 연결점을 의미하며, 제3 힌지점(P3)은 커넥팅 로드(324)와 제2 핑거(325)의 힌지 연결점을 의미한다.Here, the first hinge point (P1) means the hinge connection point between the connecting portion (323a) and the connecting rod (324), the second hinge point (P2) means the hinge connection point between the rotating lever (323) and the holder frame (310), and the third hinge point (P3) means the hinge connection point between the connecting rod (324) and the second finger (325).

도 9(a)를 참조하면, 그리핑 해제 상태에서 제1 힌지점(P1)은 제2 힌지점(P2) 및 제3 힌지점(P3)의 연결선인 제2 연결선(L23)에 대해 왼쪽에 위치한다.Referring to Fig. 9(a), in the gripping release state, the first hinge point (P1) is located to the left of the second connection line (L23), which is a connection line between the second hinge point (P2) and the third hinge point (P3).

도 9(a)에서 릴리스부(323b)를 오른쪽으로 당기던 힘이 해제되면서 회전 레버(323)는 회전되어 도 9(b)에 보이는 바와 같이 제2 연결선(L23)이 길어지면서 제1 힌지점(P1)이 제2 연결선(L23)에 접근한다.As the force pulling the release portion (323b) to the right in Fig. 9(a) is released, the rotary lever (323) rotates, and as shown in Fig. 9(b), the second connecting line (L23) lengthens, and the first hinge point (P1) approaches the second connecting line (L23).

도 9(b)의 상태에서 회전 레버(323)가 더 회전되면, 도 9(c)에 보이는 바와 같이 제1 힌지점(P1)은 제2 연결선(L23)을 넘어 그 오른쪽으로 이동하게 되며, 이 상태에서 그리핑 작동은 완성된다.When the rotary lever (323) is further rotated in the state of Fig. 9(b), the first hinge point (P1) moves to the right beyond the second connecting line (L23) as shown in Fig. 9(c), and the gripping operation is completed in this state.

도 9(c)와 같은 그리핑 상태에서도 홀더 스프링(330)은 인장된 상태이며 따라서 회전 레버(323)의 릴리스부(323b)를 위로 당기도록 탄성력을 발휘한다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도 9(c)와 같은 그리핑 상태에서 홀더 스프링(330)은 릴리스부(323b)가 아래로 쳐지지 않도록 하는 것으로 충분하므로, 텐션 프리 상태, 즉 무하중 상태일 수도 있다.Even in a gripping state as in Fig. 9(c), the holder spring (330) is in a tensioned state and thus exerts elastic force to pull upward the release portion (323b) of the rotary lever (323). However, this is not necessarily limited to this, and in a gripping state as in Fig. 9(c), the holder spring (330) is sufficient to prevent the release portion (323b) from being lowered, so it may be in a tension-free state, i.e., a no-load state.

홀더 스프링(330)에 의해 릴리스부(323b)는 자중에 의해 아래로 떨어지지 않고 그대로 자세가 유지되며, 이를 통해 그리핑 상태는 유지된다.The release portion (323b) is maintained in its position without falling down due to its own weight by the holder spring (330), thereby maintaining the gripping state.

본 실시예에서도 홀더(400)는 무-전원 그리핑을 달성하며, 따라서, 제1 결합부(317)와 제2 결합부(421a)의 분리에 의해 홀더(400)만 사용 후 폐기가 가능하다.In this embodiment, the holder (400) also achieves power-free gripping, and therefore, only the holder (400) can be disposed of after use by separating the first coupling portion (317) and the second coupling portion (421a).

도 10은 도 5의 수술 기구 피딩 장치에 대한 구동부(30)를 나타내며, 이하 이에 대해 상세히 설명한다.Fig. 10 shows a driving unit (30) for the surgical instrument feeding device of Fig. 5, which will be described in detail below.

본 실시예의 구동부(30)는 센서 프레임(410)이 고정 연결되는 이동 브라켓(37)을 포함한다.The driving unit (30) of this embodiment includes a moving bracket (37) to which a sensor frame (410) is fixedly connected.

이동 브라켓(37)은 수술 장치에 고정 설치된 피더 베이스(20)에 제1 축 방향(x)을 따라 왕복 직선 이동 가능하도록 설치될 수 있다.The moving bracket (37) can be installed on a feeder base (20) fixedly installed on the surgical device so as to be able to move reciprocally in a linear manner along the first axis direction (x).

이를 위해, 피더 베이스(20)는 레일(21)을 포함하고, 이동 브라켓(37)은 레일(21) 상에 안착되어 제1 축 방향(x)을 따라 슬라이딩되는 슬라이더(37a)를 포함할 수 있다.To this end, the feeder base (20) may include a rail (21), and the moving bracket (37) may include a slider (37a) that is mounted on the rail (21) and slides along the first axis direction (x).

구동부(30)는 또한, 양방항으로 정역회전 가능한 모터(38)와, 모터(38)의 회전축에 연결되어 모터(38)와 함께 회전되는 구동풀리(31)와, 구동풀리(31) 및 이동 브라켓(37) 사이에 연결되어 모터(38)의 회전력을 직선력으로 이동 브라켓(37)에 전달하는 타이밍 벨트(32)를 포함한다.The driving unit (30) also includes a motor (38) capable of forward and reverse rotation in both directions, a driving pulley (31) connected to the rotational axis of the motor (38) and rotating together with the motor (38), and a timing belt (32) connected between the driving pulley (31) and the moving bracket (37) to transmit the rotational force of the motor (38) to the moving bracket (37) as a linear force.

타이밍 벨트(32)의 텐션을 유지하기 위해 도 10에 보이는 바와 같이 소정의 위치에 복수의 롤러들을 포함될 수 있다.In order to maintain the tension of the timing belt (32), a plurality of rollers may be included at predetermined positions as shown in Fig. 10.

본 실시예에서, 복수의 롤러들은 구동풀리(31)의 양측에서 타이밍 벨트(32)가 소정의 각도 둘레만큼 구동풀리(31)에 감겨진 상태로 유지되도록 타이밍 벨트(32)를 가압하며 회전하는 제1 롤러(33) 및 제2 롤러(34)를 포함할 수 있다.In this embodiment, the plurality of rollers may include a first roller (33) and a second roller (34) that rotate while pressing the timing belt (32) so that the timing belt (32) is kept wrapped around the driving pulley (31) by a predetermined angle on both sides of the driving pulley (31).

또한, 구동부(30)는 피더 베이스(20)의 레일(21)로부터 제2 축 방향(y)으로 소정 간격 떨어져 레일(21)과 평행하게 서로 제1 축 방향(x)으로 이격되어 배치되고, 타이밍 벨트(32)에 의해 감겨져 타이밍 벨트(32)의 움직임에 따라 회전되는 제3 롤러(35) 및 제4 롤러(36)를 포함한다.In addition, the driving unit (30) is arranged parallel to the rail (21) and spaced apart from each other in the first axial direction (x) at a predetermined distance in the second axial direction (y) from the rail (21) of the feeder base (20), and includes a third roller (35) and a fourth roller (36) that are wound by a timing belt (32) and rotate according to the movement of the timing belt (32).

타이밍 벨트(32)에 있어서, 제3 롤러(35) 및 제4 롤러(36) 사이의 직선 구간에 이동 브라켓(37)이 제1 축 방향(x)에 대해 비슬립 고정 상태로 연결된다.In the timing belt (32), a moving bracket (37) is connected in a non-slip fixed state with respect to the first axial direction (x) in a straight section between the third roller (35) and the fourth roller (36).

도 10에서 구동풀리(31)가 정회전(시계 방향)하면, 그에 따라 타이밍 벨트(32)가 반시계 방향으로 회전하며 이동 브라켓(37)을 제1 축 방향(x) 중 피딩 방향(플러스 x 축 방향)으로 이동시키고, 구동풀리(31)가 역회전(반시계 방향)하면, 타이밍 벨트(32)가 시계 방향으로 회전하여 이동 브라켓(37)을 제1 축 방향(x) 중 인출 방향(마이너스 x 축 방향)으로 이동시키게 된다.In Fig. 10, when the drive pulley (31) rotates forward (clockwise), the timing belt (32) rotates counterclockwise accordingly and moves the moving bracket (37) in the feeding direction (positive x-axis direction) of the first axial direction (x), and when the drive pulley (31) rotates backward (counterclockwise), the timing belt (32) rotates clockwise and moves the moving bracket (37) in the extraction direction (negative x-axis direction) of the first axial direction (x).

도시하지는 않았지만, 수술 기구 피딩 장치에 대한 사용자(예, 의사)의 조작을 위하여 조작부가 포함될 수 있으며, 그러한 조작을 위하여 구성품들을 제어하는 제어부가 포함될 수 있다.Although not shown, the surgical instrument feeding device may include a control unit for user (e.g., a doctor) manipulation of the surgical instrument feeding device, and may include a control unit for controlling components for such manipulation.

조작부는 예시적으로, 복수의 버튼 또는 조이스틱을 포함할 수 있으며, 그러한 버튼 또는 조이스틱의 조작에 따라 제어부는 모터의 정역회전을 제어해 수술 기구의 피딩 또는 인출을 실행할 수 있다.The operating unit may include, for example, a plurality of buttons or a joystick, and according to the operation of such buttons or joysticks, the control unit may control the forward and reverse rotation of the motor to perform feeding or withdrawal of the surgical instrument.

또한, 제어부는 힘센싱부로부터 신호를 전송 받아 모니터 등 디스플레이 장치에 관련 정보를 출력하도록 할 수도 있다.Additionally, the control unit may receive a signal from the force sensing unit and output related information to a display device such as a monitor.

이때, 제어부는 힘센싱부로부터 수신한 신호에 따라 수술 기구에 작용하는 힘이 설정 크기에 도달하는 경우 수술 기구 피딩 장치의 작동을 중지할 수도 있으며, 해당 상황에 대한 알림을 위해 경고 메시지가 디스플레이 장치에 출력되도록 할 수도 있다.At this time, the control unit may stop the operation of the surgical instrument feeding device when the force applied to the surgical instrument reaches a set level based on the signal received from the force sensing unit, and may also cause a warning message to be output to the display device to notify of the situation.

여기서, 제어부는 프로세서와 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체를 포함할 수 있다.Here, the control unit may include a processor and a computer-readable recording medium.

프로세서는 프로그램화된 기능 달성을 위해 비교, 판단, 연산, 결정 중 적어도 하나 또는 그 이상을 수행하는 반도체 집적 회로 및/또는 전자 소자들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 프로세서는 컴퓨터, 마이크로프로세서, CPU, ASIC, 전자 회로(circuitry, logic circuits) 중 어느 하나 또는 그 조합일 수 있다.A processor may include semiconductor integrated circuits and/or electronic components that perform at least one or more of comparisons, judgments, calculations, and decisions to achieve a programmed function. For example, the processor may be any one or a combination of a computer, a microprocessor, a central processing unit (CPU), an application-specific integrated circuit (ASIC), and electronic circuitry (logic circuits).

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체(또는 간략히 메모리라 칭하는 것)는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 예시적으로, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the computer-readable recording medium (or simply referred to as memory) includes all types of storage devices that store data that can be read by a computer system. For example, it may include at least one of memory such as a flash memory type, a hard disk type, a micro type, and a card type (e.g., an SD card (Secure Digital Card) or an XD card (eXtream Digital Card)), and memory of a random access memory (RAM), a static RAM (SRAM), a read-only memory (ROM), a programmable ROM (PROM), an electrically erasable PROM (EEPROM), a magnetic memory (MRAM, Magnetic RAM), a magnetic disk, and an optical disk.

이러한 기록 매체는 프로세서와 전기적으로 연결될 수 있으며, 프로세서는 기록 매체로부터 데이터를 불러들일 수 있고 기록할 수 있다. 기록 매체와 프로세서는 일체화 될 수도 있고, 또는 물리적으로 분리되어 있을 수도 있다.Such a recording medium may be electrically connected to the processor, and the processor may be capable of reading and writing data from the recording medium. The recording medium and the processor may be integrated or physically separate.

도 11은 본 발명의 실시예에 의한 수술 장치(10)를 나타내며, 이하 이에 대해 상세히 설명한다.Fig. 11 shows a surgical device (10) according to an embodiment of the present invention, which will be described in detail below.

도 11의 수술 장치(10)는 도 1 실시예의 수술 기구(1) 피딩 장치를 한 쌍으로 포함하여 수술 기구(1) 일측에 제1 피딩 장치(13)를, 반대측에 제2 피딩 장치(13')를 포함한다.The surgical device (10) of FIG. 11 includes a pair of feeding devices of the surgical device (1) of the embodiment of FIG. 1, including a first feeding device (13) on one side of the surgical device (1) and a second feeding device (13') on the opposite side.

도 11의 수술 장치(10)는 환자가 누울 수 있는 베드와 수술 기구(1)를 공급하는 공급 릴(12d)이 설치된 거치대(12)를 포함한다. 거치대(12)는, 도시되는 바와 같이, 제3 축 방향(z)을 회전축으로 하여 서로 힌지 연결된 복수의 수평 프레임(12a, 12b)과, 그에 제3 축 방향(z)을 회전축으로 하여 회전 가능하게 연결되며 공급 릴(12d)을 지지하는 수직 프레임(12c)을 포함한다.The surgical device (10) of Fig. 11 includes a bed on which a patient can lie down and a stand (12) having a supply reel (12d) for supplying surgical instruments (1) installed thereon. As shown, the stand (12) includes a plurality of horizontal frames (12a, 12b) that are hingedly connected to each other with the third axis direction (z) as the rotation axis, and a vertical frame (12c) that is rotatably connected thereto with the third axis direction (z) as the rotation axis and supports the supply reel (12d).

도 12는 도 11의 제1 피딩 장치(13) 및 제2 피딩 장치(13')를 확대해 나타내는데, 제1 피딩 장치(13)와 제2 피딩 장치(13')는 각각 제1 축 방향(x)을 따라 설정된 이동 스트로크를 교번하여 실행하게 된다. 즉, 제1 피딩 장치(13)와 제2 피딩 장치(13')는 각각 교번하여 왕복 이동하면서 피딩 스트로크와 복귀 스토로크를 실행한다.Fig. 12 is an enlarged view of the first feeding device (13) and the second feeding device (13') of Fig. 11, wherein the first feeding device (13) and the second feeding device (13') alternately execute movement strokes set along the first axial direction (x). That is, the first feeding device (13) and the second feeding device (13') alternately reciprocate to execute the feeding stroke and the return stroke.

좀 더 자세하게는, 제1 피딩 장치(13)가 수술 기구(1)를 그리핑하여 제1 축 방향(x)을 따라 피딩하는 피딩 스트로크 동안, 제2 피딩 장치(13')는 수술 기구(1)에 대한 그리핑을 해제한 상태에서 제1 축 방향(x)을 따라 그 피딩의 반대 방향으로 이동해 복귀하는 복귀 스토로크를 수행하도록 제어된다. 다음, 제1 피딩 장치(13)가 피딩 스트로크를 완료한 후 그 그리핑을 해제한 후 피딩 반대 방향으로 이동되는 복귀 스트로크 동안 제2 피딩 장치(13')는 수술 기구(1)를 그리핑하여 제1 축 방향(x)을 따라 피딩하는 피딩 스트로크를 실행하도록 제어된다.More specifically, during a feeding stroke in which the first feeding device (13) grips the surgical instrument (1) and feeds it along the first axial direction (x), the second feeding device (13') is controlled to perform a return stroke in which it moves in the opposite direction of the feeding along the first axial direction (x) while releasing its gripping of the surgical instrument (1) and returns. Next, after the first feeding device (13) completes the feeding stroke and releases its gripping, during a return stroke in which it moves in the opposite direction of the feeding, the second feeding device (13') is controlled to perform a feeding stroke in which it grips the surgical instrument (1) and feeds it along the first axial direction (x).

도 13(a), 도 13(b), 도 14(a)를 참조하여, 제1 피딩 장치(13)의 피딩 과정 및 그 피딩 스트로크 및 복귀 스트로크에 대해 설명한다.Referring to FIG. 13(a), FIG. 13(b), and FIG. 14(a), the feeding process of the first feeding device (13) and its feeding stroke and return stroke will be described.

먼저, 도 13(a)는 피딩 스트로크를 나타내고, 도 13(b)는 복귀 스트로크를 나타낸다.First, Fig. 13(a) shows the feeding stroke, and Fig. 13(b) shows the return stroke.

도 13(a)를 참조하면, 제1 위치(x1)에서 홀더(100)에 의해 수술 기구(1)가 그리핑된 후(S10), 그 그리핑이 유지된 상태에서 구동부(미도시)의 작동에 의해 힘센싱부(200) 및 홀더(100)가 제1 위치(x1)에서 제2 위치(x2)로 직선 이동하여 피딩 스트로크가 실행된다(S11).Referring to Fig. 13(a), after the surgical instrument (1) is gripped by the holder (100) at the first position (x1) (S10), the force sensing unit (200) and the holder (100) are moved in a straight line from the first position (x1) to the second position (x2) by the operation of the driving unit (not shown) while the gripping is maintained, thereby executing a feeding stroke (S11).

이때, 피딩 스트로크 동안, 힘센싱부(200)는 수술 기구(1)에 대해 작용하는 제1 축 방향(x)의 힘을 센싱한다(S12).At this time, during the feeding stroke, the force sensing unit (200) senses the force in the first axial direction (x) acting on the surgical instrument (1) (S12).

이때, 제1 위치(x1) 및 제2 위치(x2)의 결정은 사용자의 조작부 조작에 따라 결정될 수 있다. 즉, 사용자는 조작부의 조작을 통해 구동부를 제어하여 원하는 위치로 홀더(100)를 위치시킬 수 있으며, 그 위치를 제1 위치(x1)로 하여 피딩 스트로크가 실행될 수 있다. 또한, 사용자는 피딩 스트로크의 진행 중 내시경 및 그 모니터를 통해 수술 기구(1) 말단의 인체 내 위치를 확인할 수 있으며, 그 말단이 원하는 위치까지 도달하면 구동부를 정지시켜 그에 따른 해당 위치에 홀더(100)를 위치시킬 수 있다. 이 경우 홀더(100)가 정지한 그 위치가 제2 위치(x2)가 된다.At this time, the determination of the first position (x1) and the second position (x2) can be determined according to the user's manipulation of the operating unit. That is, the user can control the driving unit through manipulation of the operating unit to position the holder (100) at a desired position, and the feeding stroke can be executed with that position as the first position (x1). In addition, the user can check the position of the end of the surgical instrument (1) within the human body through the endoscope and its monitor during the progress of the feeding stroke, and when the end reaches the desired position, the user can stop the driving unit to position the holder (100) at the corresponding position. In this case, the position at which the holder (100) stops becomes the second position (x2).

한편, 한 번의 피딩 스트로크에 의해 원하는 깊이만큼 수술 기구(1)가 삽입되지 않는 경우(S13의 N), 특히, 초기 삽입 단계에서는 사용자가 조작부를 통해 정지시킬 때까지 피딩 스트로크와 복귀 스트로크가 반복될 수 있는데, 이때, 제1 위치(x1) 및 제2 위치(x2)는 구동부가 허용하는 최대 스트로크에 의해 결정될 수 있다.Meanwhile, if the surgical instrument (1) is not inserted to the desired depth by a single feeding stroke (N of S13), especially in the initial insertion stage, the feeding stroke and return stroke may be repeated until the user stops it through the operating unit, and at this time, the first position (x1) and the second position (x2) may be determined by the maximum stroke allowed by the driving unit.

피딩이 완료되지 않으면(S13의 N), 제2 위치(x2)에서 홀더는 그 그리핑을 해제하고, 제1 축 방향(x)을 따라 제1 위치(x1)까지 이동하는 복귀 스트로크를 실행한다.(S15) 이후, 전술한 바와 같이, 사용자가 원하는 만큼 피딩 스트로크와 복귀 스트로크는 반복될 수 있다.If feeding is not completed (N of S13), the holder releases its gripping at the second position (x2) and executes a return stroke to move along the first axis direction (x) to the first position (x1). (S15) Thereafter, as described above, the feeding stroke and return stroke can be repeated as many times as the user desires.

한편, 피딩이 완료되면(S13의 Y), 홀더(100)는 그 그리핑을 유지하며(S14), 수술 기구(1)의 튜브를 통해 삽입된 바스켓 또는 결석 파쇄기 등 수술 도구를 이용한 수술이 진행된다.Meanwhile, when feeding is completed (Y of S13), the holder (100) maintains its gripping (S14), and surgery is performed using a surgical tool such as a basket or stone crusher inserted through the tube of the surgical instrument (1).

수술이 완료되면, 도 14(b)와 같이 수술 기구(1)를 환자 몸에서 인출하는 과정이 진행된다.When the surgery is completed, the process of withdrawing the surgical instrument (1) from the patient's body is performed as shown in Fig. 14(b).

도 14(b)를 참조하면, 먼저, 수술 기구(1)를 홀더(100)로 그리핑한 후(S20), 그 그리핑 상태를 유지하면서, 홀더(100)와 힘센싱부(200)를 구동부에 의해 이동시켜 수술 기구(1)를 인체로부터 인출하는 인출 스트로크를 실행한다.(S21)Referring to Fig. 14(b), first, after gripping the surgical instrument (1) with the holder (100) (S20), while maintaining the gripping state, the holder (100) and the force sensing unit (200) are moved by the driving unit to execute a withdrawal stroke to withdraw the surgical instrument (1) from the human body (S21).

이때, 인출 스트로크 실행 동안에, 수술 기구(1)에 대해 제1 축 방향(x)으로 작용하는 힘을 힘센싱부(200)에 의해 센싱한다.(S22)At this time, during the execution of the withdrawal stroke, the force acting in the first axis direction (x) on the surgical instrument (1) is sensed by the force sensing unit (200). (S22)

인출 시에도, 사용자의 조작부 조작에 따라 인출 완료가 결정될 수 있다. 즉, S21 단계에서 인출 스트로크 실행 중 사용자는 내시경 및 육안을 통해 수술 기구가 인체로부터 완전히 빠져 나온 것을 확인할 수 있으며, 그 확인 후 사용자가 조작부의 조작에 의해 구동부를 정지함에 따라 인출 스트로크는 정지되고 인출은 완료된다.(S23의 Y)Even during withdrawal, completion of withdrawal can be determined based on the user's manipulation of the control panel. That is, during the withdrawal stroke in step S21, the user can confirm through an endoscope and the naked eye that the surgical instrument has been completely removed from the human body. After confirming this, the user stops the drive unit by manipulating the control panel, thereby stopping the withdrawal stroke and completing the withdrawal (Y in S23).

이때, 인출이 완료되지 않은 경우(S23의 N), 홀더(100)는 인출 스트로크와 복귀 스트로크를 사용자가 원하는 만큼 반복 수행하도록 제어될 수 있다. At this time, if the withdrawal is not completed (N of S23), the holder (100) can be controlled to repeat the withdrawal stroke and return stroke as many times as the user desires.

복귀 스트로크를 위해, 예컨대, 제1 위치(x1)에서 홀더(100)의 그리핑을 해제하고, 홀더(100)를 그리핑 해제 상태로 유지하면서, 제1 위치(x1)에서 제2 위치(x2)로 이동시켜 복귀 스트로크를 실행한 후(S24), S20 내지 S23의 과정이 반복 실행될 수 있다.For the return stroke, for example, the gripping of the holder (100) is released at the first position (x1), and the return stroke is executed by moving the holder (100) from the first position (x1) to the second position (x2) while maintaining the gripping release state (S24), and then the processes of S20 to S23 can be repeatedly executed.

이상, 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였지만, 이는 본 발명을 구현하는 하나의 예시일 뿐이며, 어떠한 설명도 청구항에 의한 권리범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Although the embodiments of the present invention have been described above, this is only one example of implementing the present invention, and no description should be construed as limiting the scope of rights by the claims.

본 발명은 수술기구를 구동되는 피딩 장치, 즉 의료 행위가 아닌 의료기기 그 자체에 관한 발명이으로 산업상 이용할 수 있는 발명이다.The present invention relates to a feeding device that drives a surgical instrument, that is, a medical device itself rather than a medical procedure, and is an invention that can be applied industrially.

Claims (15)

제1 축 방향을 따라 인체에 삽입되는수술 기구를 해제 가능하게 그리핑하는 홀더;A holder for gripping a surgical instrument inserted into a human body along a first axis direction so as to be releasable; 상기 홀더와 연결되어 상기 수술 기구에 대해 상기 제1 축 방향으로 작용하는 힘을 센싱하는 힘센싱부; 및A force sensing unit connected to the holder and sensing a force acting in the first axial direction on the surgical instrument; and 상기 힘센싱부를 상기 제1 축 방향을 따라 이동시키는 구동부A driving unit that moves the force sensing unit along the first axis direction 를 포함하는,including, 수술 기구 피딩 장치surgical instrument feeding device 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 상기 힘센싱부는,The above force sensing unit, 상기 구동부에 의해 상기 제1 축 방향을 따라 이동되는 센서 프레임과,A sensor frame that moves along the first axis direction by the driving unit, 상기 센서 프레임에 설치된 힘센서와,A force sensor installed on the above sensor frame, 상기 센서 프레임에 힌지 연결되고, 상기 홀더와 연결된 연결부와 상기 힘을 상기 힘센서로 전달하는 전달부를 포함하는 연결/전달 레버를 포함하는,A connecting/transmitting lever including a connecting portion connected to the holder and a transmitting portion that transmits the force to the force sensor, which is hinge-connected to the sensor frame. 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제2 항에 있어서,In the second paragraph, 상기 힘센서는 로드셀을 포함하는,The above force sensor includes a load cell, 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제2 항에 있어서,In the second paragraph, 상기 힘센싱부는 상기 연결/전달 레버에 의해 상기 힘센서로 작용되는 압축 하중을 설정 값 이하로 제한하는 스토퍼를 추가로 포함하는,The above force sensing unit further includes a stopper that limits the compressive load applied to the force sensor by the connection/transmission lever to a set value or less. 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 상기 홀더는,The above holder, 상기 힘센싱부와 연결되고, 제1 핑거를 포함하는 홀더 프레임과,A holder frame connected to the above force sensing unit and including a first finger, 상기 홀더 프레임에 힌지 연결되는 제2 핑거를 포함하는 링크 어셈블리를 포함하는,A link assembly comprising a second finger hingedly connected to the holder frame, 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제5 항에 있어서,In paragraph 5, 상기 링크 어셈블리는,The above link assembly, 상기 홀더 프레임을 관통하며 슬라이딩하는 릴리스 로드와,A release rod that slides through the holder frame, 상기 릴리스 로드와 힌지 연결된 제1 커넥팅 로드와,A first connecting rod hingedly connected to the above release rod, 상기 홀더 프레임에 힌지 연결되고, 상기 제1 커넥팅 로드와 힌지 연결되는 제1 레버와 상기 힌지 연결의 힌지점을 기준으로 상기 제1 레버의 반대측에 위치하는 제2 레버를 포함하는 회전 레버와,A rotary lever including a first lever hinge-connected to the holder frame and hinge-connected to the first connecting rod, and a second lever positioned on the opposite side of the first lever with respect to the hinge point of the hinge connection; 상기 제2 레버 및 상기 제2 핑거와 각각 힌지 연결된 제2 커넥팅 로드를 추가로 포함하는,Further comprising a second connecting rod hingedly connected to the second lever and the second finger, respectively; 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제5 항에 있어서,In paragraph 5, 상기 링크 어셈블리는, 상기 홀더 프레임에 힌지 연결되고 커넥팅부 및 릴리스부를 포함하는 회전 레버와, 상기 커넥팅부 및 상기 제2 핑거와 각각 힌지 연결되는 커넥팅 로드를 추가로 포함하는,The link assembly further includes a rotary lever hingedly connected to the holder frame and including a connecting portion and a release portion, and a connecting rod hingedly connected to the connecting portion and the second finger, respectively. 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제7 항에 있어서,In paragraph 7, 상기 커넥팅부와 상기 커넥팅 로드의 힌지 연결의 제1 힌지점과 상기 회전 레버와 상기 홀더 프레임의 힌지 연결의 제2 힌지점과 상기 커넥팅 로드와 상기 제2 핑거의 힌지 연결의 제3 힌지점은, 상기 그리핑의 해제 상태에서 상기 제1 힌지점이 상기 제2 힌지점 및 상기 제3 힌지점의 연결선에 대해 일측에 위치하도록 배치되고, 상기 그리핑의 그립 상태에서는 상기 제1 힌지점이 상기 연결선에 대해 그 반대측으로 위치하도록 배치되는,The first hinge point of the hinge connection between the connecting portion and the connecting rod, the second hinge point of the hinge connection between the rotating lever and the holder frame, and the third hinge point of the hinge connection between the connecting rod and the second finger are arranged so that the first hinge point is located on one side with respect to the connection line of the second hinge point and the third hinge point in the gripping release state, and the first hinge point is located on the opposite side with respect to the connection line in the gripping grip state. 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 상기 힘센싱부는, 상기 수술 기구가 상기 인체에 삽입될 때 상기 삽입 방향에 반대 방향으로 상기 수술 기구에 작용하는 제1 힘을 센싱하고, 상기 수술 기구가 상기 인체에서 인출될 때 상기 인출 방향에 반대 방향으로 상기 수술 기구에 작용하는 제2 힘을 센싱하는,The force sensing unit senses a first force acting on the surgical instrument in a direction opposite to the insertion direction when the surgical instrument is inserted into the human body, and senses a second force acting on the surgical instrument in a direction opposite to the withdrawal direction when the surgical instrument is withdrawn from the human body. 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 상기 구동부는,The above driving part, 상기 힘센싱부와 연결되고 상기 제1 축 방향을 따라 연장된 레일 상에서 이동 가능하게 설치된 이동 브라켓과,A movable bracket connected to the above force sensing unit and movably installed on a rail extending along the first axis direction, 회전 구동력을 제공하는 모터와,A motor that provides rotational driving force, 상기 모터에 의해 회전되는 구동풀리와,A drive pulley rotated by the above motor, 상기 구동풀리의 회전력을 상기 제1 축 방향을 따르는 직선력으로 상기 이동 브라켓에 전달하는 타이밍 벨트와,A timing belt that transmits the rotational force of the above-mentioned driving pulley to the above-mentioned moving bracket as a linear force along the first axis direction, 상기 타이밍 벨트의 텐션을 유지하기 위한 적어도 하나의 롤러를At least one roller for maintaining the tension of the timing belt 포함하는,including, 수술 기구 피딩 장치.Surgical instrument feeding device. 수술 기구 피딩 장치를 포함하는 수술 장치에 있어서,In a surgical device including a surgical instrument feeding device, 상기 수술 기구 피딩 장치는,The above surgical instrument feeding device is, 제1 축 방향을 따라 인체에 삽입되는 수술 기구를 해제 가능하게 그리핑하는 홀더와,A holder that grips a surgical instrument inserted into a human body along the first axis direction so that it can be released, 상기 홀더와 연결되어 상기 수술 기구에 대해 상기 제1 축 방향으로 작용하는 힘을 센싱하는 힘센싱부와,A force sensing unit that is connected to the holder and senses the force acting in the first axial direction on the surgical instrument; 상기 힘센싱부를 상기 제1 축 방향으로 이동시키는 구동부A driving unit that moves the force sensing unit in the first axis direction 를 포함하는, 수술 장치surgical device including 제1 축 방향을 따라 인체에 삽입되도록 배치된 수술 기구를 홀더로 그리핑하는 단계;A step of gripping a surgical instrument arranged to be inserted into a human body along a first axis direction with a holder; 상기 홀더를 그리핑 상태로 유지하면서, 상기 홀더와 연결된 힘센싱부를 구동부에 의해 상기 제1 축 방향을 따라 이동시켜 상기 수술 기구를 인체 내로 삽입하는 피딩 단계; 및A feeding step of inserting the surgical instrument into the human body by moving the force sensing unit connected to the holder along the first axis direction by the driving unit while maintaining the holder in a gripping state; and 상기 피딩 단계 동안에, 상기 수술 기구에 대해 상기 제1 축 방향으로 작용하는 힘을 상기 힘센싱부에 의해 감지하는 단계During the feeding step, a step of detecting a force acting in the first axial direction on the surgical instrument by the force sensing unit 를 포함하는,including, 수술 기구 피딩 방법.Surgical instrument feeding method. 제11 항에 있어서,In Article 11, 상기 수술 기구를 더 삽입하기 위해, 상기 홀더의 그리핑을 해제하고, 상기 구동부에 의해 상기 홀더를 상기 제1 축 방향을 따라 상기 삽입과 반대되는 방향으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는,In order to further insert the surgical instrument, the gripping of the holder is released, and the driving unit further includes a step of moving the holder in a direction opposite to the insertion along the first axis direction. 수술 기구 피딩 방법.Surgical instrument feeding method. 제11 항에 있어서,In Article 11, 피딩이 완료되면, 상기 홀더를 그리핑 상태로 유지시키는 단계를 추가로 포함하는,Upon completion of feeding, the step of maintaining the holder in a gripping state is further included. 수술 기구 피딩 방법.Surgical instrument feeding method. 인체에 삽입된 수술 기구를 홀더로 그리핑하는 단계;A step of gripping a surgical instrument inserted into a human body with a holder; 상기 홀더를 그리핑 상태로 유지하면서, 상기 홀더와 연결된 힘센싱부를 구동부에 의해 제1 축 방향을 따라 이동시켜 상기 수술 기구를 인체로부터 빼내는 인출 단계; 및A withdrawal step of removing the surgical instrument from the human body by moving the force sensing unit connected to the holder along the first axis direction by the driving unit while maintaining the holder in a gripping state; and 상기 인출 단계 동안에, 상기 수술 기구에 대해 상기 제1 축 방향으로 작용하는 힘을 상기 힘센싱부에 의해 감지하는 단계During the above withdrawal step, a step of detecting a force acting in the first axial direction on the surgical instrument by the force sensing unit 를 포함하는,including, 수술 기구 인출 방법.Method of withdrawing surgical instruments.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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