KR20200025990A

KR20200025990A - 의료용 암 어셈블리

Info

Publication number: KR20200025990A
Application number: KR1020180169939A
Authority: KR
Inventors: 이병주; 우재홍
Original assignee: 주식회사 고영테크놀러지; 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR102224676B1; EP3476356A2; WO2019045531A3; WO2019045530A3; US11253336B2; CN109757098B; JP2019532679A; JP6634169B2; EP3476356A4; EP3476355A4; KR102224681B1; CN109788990A; JP2019534055A; KR20200025989A; CN109757098A; EP3476355A2; CN109788990B; WO2019045531A2; WO2019045530A2; US11116600B2

Abstract

개시된 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리는, 기준 점으로부터 전방으로 이격된 원격 점이 위치하는 원격 조인트; 상기 원격 조인트를 지지하고, 상기 기준 점에 대한 상기 원격 점의 상대 위치가 전후 방향 및 상하 방향으로 변경되게 상기 원격 조인트를 이동시킬 수 있도록 구성되고, 상기 기준 점에 대한 상기 원격 점의 상기 상대 위치를 고정시킬 수 있도록 구성되는 위치조절 암부; 상기 원격 조인트와 연결되고, 수술 도구가 고정 가능하게 구성되고, 상기 원격 점을 좌우 방향으로 통과하는 원격 회전축을 중심으로 상기 수술 도구를 회전시킬 수 있도록 구성되고, 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 상기 수술 도구를 이동시킬 수 있도록 구성되는 동작 암부; 및 상기 위치조절 암부 및 상기 동작 암부가 연결되어 지지되고, 상기 기준 점이 위치하는 암 지지부를 포함한다.

Description

의료용 암 어셈블리{MEDICAL ARM ASSEMBLY}

본 개시는 의료용 암 어셈블리에 관한 것이다. 상세하게는, 본 개시는 의료용 도구를 조작하는 암 어셈블리에 관한 것이다.

본 개시는 대한민국의 WC300 프로젝트 기술개발지원의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제고유번호: S2482672, 연구과제명: 정합정밀도 1mm 이하 수술용 내비게이션 융합 두경부 수술로봇 시스템 개발, 기여율: 1/1, 주관기관: 주식회사 고영테크놀러지, 연구기간: 2017.03.01 ~ 2021.12.31]

일반적으로 의료용 로봇은 수술용 도구 또는 내시경 등의 의료용 도구(instrument)를 조작하기 위한 로봇 암을 구비한다. 로봇 암의 선단부에는 의료용 도구가 장착되어, 로봇 암의 움직임에 따라 도구도 같이 움직하며 수술이 수행될 수 있다.

로봇 암은 서로 상대 운동 가능하게 구성된 복수의 링크를 포함한다. 복수의 링크는 힌지(hinge) 등의 조인트를 통해 연결될 수 있다. 조인트에 의해 서로 연결된 2개의 링크 중 어느 하나는 다른 하나에 대해 상대 운동 가능하다. 로봇 암은 복수의 링크가 상대 운동 가능하도록 구동력을 제공하는 모터를 포함한다.

환자의 피부를 일부 천공하고 여기에 도구를 삽입하여 수술을 수행하는 과정에서, 종래 기술의 로봇 암의 움직임에 따라 인체의 피부에 불필요한 손상을 입힐 우려가 있다. 또한, 수술 부위가 넓을 경우에는, 도구가 움직일 수 있는 경로를 확보하기 위하여 피부를 상대적으로 크게 절개하거나 각 수술 부위마다 피부를 천공해야 불이익이 발생할 우려가 있다. 본 개시의 실시예들은 도구가 로봇 암의 선단의 가상의 회전 중심점(원격 점)을 회전하도록 하여, 이러한 우려를 최소화할 수 있다.

사용자(예: 의사)의 필요에 따라 로봇 암의 상술한 원격 점을 변경해야 하는 상황이 발생할 수 있다. 본 개시의 실시예들은 상술한 원격 점의 위치를 손쉽게 원하는 위치로 변경하여 고정시킬 수 있는 기술을 제공한다.

본 개시는 의료용 암 어셈블리의 실시예들을 제공한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리는, 기준 점으로부터 전방으로 이격된 원격 점이 위치하는 원격 조인트; 상기 원격 조인트를 지지하고, 상기 기준 점에 대한 상기 원격 점의 상대 위치가 전후 방향 및 상하 방향으로 변경되게 상기 원격 조인트를 이동시킬 수 있도록 구성되고, 상기 기준 점에 대한 상기 원격 점의 상기 상대 위치를 고정시킬 수 있도록 구성되는 위치조절 암부; 상기 원격 조인트와 연결되고, 수술 도구가 고정 가능하게 구성되고, 상기 원격 점을 좌우 방향으로 통과하는 원격 회전축을 중심으로 상기 수술 도구를 회전시킬 수 있도록 구성되고, 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 상기 수술 도구를 이동시킬 수 있도록 구성되는 동작 암부; 및 상기 위치조절 암부 및 상기 동작 암부가 연결되어 지지되고, 상기 기준 점이 위치하는 암 지지부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 암 지지부를 지지하는 플랫폼을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 위치조절 암부는 상기 원격 점의 상기 상대 위치가 변경되도록 구동력을 제공하는 제1 위치조절 모터 및 제2 위치조절 모터를 포함할 수 있다. 상기 제1 위치조절 모터 및 상기 제2 위치조절 모터는 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 동작 암부는 슬라이딩 가능하게 상기 원격 조인트에 지지되는 엔딩 링크를 포함하고, 상기 위치조절 암부는 상기 원격 조인트와 연결되는 가이드 링크를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 엔딩 링크는, 상기 원격 회전축을 중심으로 회전 가능하게 구성되고, 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 원격 조인트는, 상기 엔딩 링크가 슬라이딩 가능하게 지지되는 슬라이딩부; 및 상기 가이드 링크를 회전 가능하게 상기 슬라이딩부에 연결하는 힌지부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 동작 암부는, 슬라이딩 가능하게 상기 원격 조인트에 지지되는 엔딩 링크; 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 엔딩 링크와 연결되는 미들 링크; 및 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 미들 링크와 연결되고, 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 스타팅 링크를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 동작 암부는, 상기 스타팅 링크의 상기 미들 링크와의 연결 점이 상측으로 들어올려지게 중력 하중을 제공하는 제1 카운터 웨이트; 및 상기 미들 링크의 상기 엔딩 링크와의 연결 점이 상측으로 들어올려지게 중력 하중을 제공하는 제2 카운터 웨이트를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 동작 암부는, 상기 암 지지부에 대해 상기 스타팅 링크를 회전시키는 구동력을 제공하는 제1 동작 모터; 및 상기 스타팅 링크에 대해 상기 미들 링크를 회전시키는 구동력을 제공하는 제2 동작 모터를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 동작 암부는, 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 제1 링크; 및 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 제1 링크와 연결되고, 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 미들 링크와 연결되는 제2 링크를 더 포함할 수 있다. 상기 미들 링크와 상기 스타팅 링크의 연결 점을 기준으로, 상기 미들 링크와 상기 제2 링크의 연결 점은 상기 미들 링크와 상기 엔딩 링크의 연결 점의 반대측에 위치할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 위치조절 암부는, 전후 방향에 수직한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 회전 링크; 및 상기 원격 조인트와 연결되고, 상기 회전 링크의 연장 방향으로 이동 가능하게 상기 회전 링크에 연결되는 가이드 링크를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 위치조절 암부는, 상기 원격 조인트와 연결되는 가이드 링크; 및 가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 가이드 링크와 연결되고, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 회전 링크를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 위치조절 암부는, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 지지 링크; 및 상기 지지 링크의 연장 방향으로 이동 가능하게 상기 지지 링크에 연결되고, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 가이드 링크와 연결되는 슬라이딩 링크를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드 링크와 상기 회전 링크의 연결 점을 기준으로, 상기 가이드 링크와 상기 슬라이딩 링크의 연결 점은 상기 원격 조인트의 반대측에 위치할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 위치조절 암부는, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부에 연결되는 제1 동작 링크; 및 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 제1 동작 링크와 연결되고, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 가이드 링크와 연결되는 제2 동작 링크를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드 링크와 상기 회전 링크의 연결 점을 기준으로, 상기 가이드 링크와 상기 제2 동작 링크의 연결 점은 상기 원격 조인트의 반대측에 위치할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 수술을 위한 환자의 천공 영역을 최소화하면서도 다양한 모션으로 의료용 도구를 조작할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 의료용 암 어셈블리의 원격 점의 위치 조절 및 위치 고정이 용이하게 하여, 사용자가 수술 준비를 편리하게 수행할 수 있게 해주고, 상황의 변화에 쉽게 적응할 수 있게 해준다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리의 일부 메커니즘을 보여주는 입면 개념도이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(1)의 입면 개념도이다.
도 3은 본 개시의 제2 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(2)의 입면 개념도이다.
도 4는 본 개시의 제3 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(3)의 입면 개념도이다.
도 5는 본 개시의 제4 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(4)의 입면 개념도이다.
도 6은 본 개시의 제5 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(5)의 입면 개념도이다.
도 7은 본 개시의 제6 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(6)의 입면 개념도이다.
도 8은 본 개시의 제7 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(7)의 입면 개념도이다.
도 9는 본 개시의 제8 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(8)의 입면 개념도이다.
도 10a 및 도 10b는 제8 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(8)의 동작 메커니즘을 보여주는 입면도이다.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.

본 개시에서 사용되는 "전방" 등의 방향지시어는 도 1에서 기준 점(O)에 대해 원격 점(RCM)이 위치하는 방향을 기준으로 하고, "후방" 등의 방향지시어는 그 반대 방향을 의미한다. 본 개시에서 사용되는 "상방", "상" 등의 방향지시어는 첨부된 도면에서 기준 직선(X)에 대해 미들 링크(130)가 위치하는 방향을 기준으로 하고, "하방", "하" 등의 방향지시어는 그 반대 방향을 의미한다. 첨부된 도면에 도시하는 기준 점(O), 원격 점(RCM), 기준 직선(X) 및 미들 링크(130)는 달리 배향될 수도 있으며, 상기 방향지시어들은 그에 맞추어 해석될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

본 개시의 일 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리는 싱글포트(single port) 수술용 로봇으로 이용될 수 있다. 여기서, 싱글포트 수술이란 환자의 하나의 천공 부위를 통하여 의료용 도구를 인입시키는 수술을 의미하는 것으로서, 천공 부위는 절개한 부위일 수도 있고 입 등의 원래부터 있던 부위일 수도 있다. 예를 들어, 본 개시의 일 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리는 목을 통한 후두 수술용 로봇 또는 내시경을 위한 로봇에 적용할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리의 일부 메커니즘을 보여주는 입면 개념도이다. 도 1에서는 다른 도면과 달리 암 지지부(10)에 연결되는 후술할 플랫폼(20)이 생략된다.

상기 의료용 암 어셈블리는 기준 점(O)으로부터 이격된 원격 점(RCM)이 위치하는 원격 조인트(J1)를 포함할 수 있다. 원격 점(RCM)은 기준 점(O)으로부터 전방으로 이격된다. 기준 점(O)은 상기 의료용 암 어셈블리의 고정된 위치에 배치된 가상의 점을 의미한다. 원격 점(RCM)은 원격 조인트(J1)에 위치하는 가상의 점을 의미하는 것으로서, 원격 조인트(J1)가 이동하면 함께 이동한다. 원격 점(RCM)은 "원격 중심" 또는 "RCM(Remote Center of Motion)"이라 지칭할 수 있다.

상기 의료용 암 어셈블리는 원격 조인트(J1)를 지지하는 위치조절 암부(200)를 포함할 수 있다. 위치조절 암부(200)는 후술할 암 지지부(10)에 의해 지지될 수 있다.

위치조절 암부(200)는 일단이 원격 조인트(J1)와 연결되는 가이드 링크(216)를 포함할 수 있다. 가이드 링크(216)는 원격 조인트(J1)의 힌지부(J1a)에 연결될 수 있다.

위치조절 암부(200)는 기준 점(O)에 대한 원격 점(RCM)의 상대 위치가 기준 점(O) 및 원격 점(RCM)을 통과하는 가상의 기준 직선(X) 방향으로 변경되게 원격 조인트(J1)를 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 위치조절 암부(200)는 기준 점(O)에 대한 원격 점(RCM)의 상대 위치가 기준 직선(X)에 수직한 가상의 수직 직선(Y) 방향으로 변경되게 원격 조인트(J1)를 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

기준 직선(X) 방향은 전후 방향이고, 수직 직선(Y) 방향은 상하 방향이다. 위치조절 암부(200)는 기준 점(O)에 대한 원격 점(RCM)의 상대 위치가 전후 방향 및 상하 방향으로 변경되게 원격 조인트(J1)를 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 위치조절 암부(200)의 가이드 링크(216)는 슬라이딩(sliding) 가능하게 회전 링크(211)에 연결되고, 회전 링크(211)는 좌우 방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지될 수 있다. 본 개시에서 "좌우 방향"은 전후 방향 및 상하 방향에 수직한 방향을 의미한다. 조인트(B1)에 의해 가이드 링크(216)가 회전 링크(211)에 슬라이딩 가능하게 연결되고, 조인트(BO)에 의해 회전 링크(211)가 후술할 암 지지부(10)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 이를 통해, 원격 점(RCM)의 기준 점(O)에 대한 각도 및 거리를 변경시킬 수 있다.

위치조절 암부(200)는 기준 점(O)에 대한 원격 점(RCM)의 상기 상대 위치를 고정시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 브레이크에 의해서 위치조절 암부(200)의 가이드 링크(216)가 회전 링크(211)에 고정되게 하고, 브레이크에 의해서 회전 링크(211)가 후술할 암 지지부(10)에 고정되게 할 수 있다.

이를 통해, 사용자는 기준 직선(X) 및 수직 직선(Y)이 이루는 평면 상의 원하는 위치로 원격 점(RCM)이 배치되도록 위치조절 암부(200)를 운동시킨 후, 브레이크를 이용하여 원격 점(RCM)의 위치를 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 2-자유도를 가진 위치조절 암부(200)가 조인트(B0) 및 조인트(B1)에 의해 동작하면, 원격 점(RCM)의 기준 점(O)에 대한 각도 및 거리가 변경될 수 있다. 기준 점(O)에 대한 원격 점(RCM)의 상대 위치가 변경된 후, 브레이크에 의해 조인트(B1)가 가이드 링크(216)를 슬라이딩되지 않도록 고정하고, 브레이크에 의해 조인트(B0)가 회전 링크(211)를 회전되지 않도록 고정하면, 원격 점(RCM)의 상기 상대 위치가 일정하게 유지될 수 있다.

상기 의료용 암 어셈블리는 원격 조인트(J1)와 연결되는 동작 암부(100)를 포함할 수 있다. 동작 암부(100)는 암 지지부(10)에 의해 지지될 수 있다. 동작 암부(100)는 암 지지부(10) 및 원격 조인트(J1)에 의해 지지될 수 있다.

동작 암부(100)는 의료용 도구(300)가 고정 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 의료용 도구에는 수술용 도구나 내시경 등이 있다. 도구(300)는 엔드 이펙터(end effector)라 지칭될 수도 있다. 도구(300)는 동작 암부(100)의 말단에 고정될 수 있다. 도구(300)는 동작 암부(100)의 엔딩 링크(130)의 하단부에 고정될 수 있다.

동작 암부(100)는 원격 회전축을 중심으로 도구(300)를 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 원격 회전축은 원격 점(RCM)을 좌우 방향으로 통과하는 가상의 회전축을 의미한다. 상기 원격 회전축은 기준 직선(X)에 수직하고 원격 점(RCM)을 통과한다. 예를 들어, 동작 암부(100)의 스타팅 링크(110)가 조인트(A1)를 기준으로 회전하면, 동작 암부(100)의 엔딩 링크(130)가 힌지부(J1a)에 의해 상기 원격 회전축을 중심으로 회전하게 되고, 도구(300)는 엔딩 링크(130)와 일체로 회전하게 된다.

본 개시에서 언급하는 "회전축"은, 본 개시를 설명하기 위한 가상의 축으로서 장치의 실제 부품을 지칭하는 것이 아니다. 일 예로, 회전축의 기능을 제공하기 위하여, 회전축 상에 배치되는 샤프트(shaft)가 구비될 수 있다. 다른 예로, 회전축의 기능을 제공하기 위하여, 두 구성 요소 중 어느 하나에서 회전축을 따라 돌출된 돌기가 형성되고 다른 하나에서 상기 돌기가 회전 가능하게 맞물리는 홈이 형성될 수도 있다.

동작 암부(100)는 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 도구(300)를 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향은 기준 직선(X)과 평행하지 않은 방향일 수 있다. 예를 들어, 동작 암부(100)의 미들 링크(120)가 조인트(A2)를 기준으로 회전하면, 동작 암부(100)의 엔딩 링크(130)가 원격 조인트(J1)의 슬라이딩부(J1b)에 의해 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 이동하게 되고, 도구(300)는 엔딩 링크(130)와 일체로 이동하게 될 수 있다.

본 개시에서 언급되는, 제1 구성요소가 제2 구성요소와 "일체로 회전"한다는 것은, 제1 구성요소가 제2 구성요소와 동일 회전속도와 동일 회전방향으로 회전하는 것을 의미한다. 본 개시에서 언급되는, 제1 구성요소가 제2 구성요소와 "일체로 이동"한다는 것은, 제1 구성요소가 제2 구성요소와 동일 속력과 동일 방향으로 이동하는 것을 의미한다.

원격 조인트(J1)는 엔딩 링크(130)가 슬라이딩 가능하게 지지되는 슬라이딩부(J1b)를 포함할 수 있다. 슬라이딩부(J1b)는, 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 엔딩 링크(130)가 슬라이딩 가능하도록 엔딩 링크(130)를 가이드(guide)할 수 있다.

원격 조인트(J1)는 가이드 링크(216)를 회전 가능하게 슬라이딩부(J1b)에 연결하는 힌지부(J1a)를 포함할 수 있다. 힌지부(J1a)는 엔딩 링크(130)가 상기 원격 회전축을 중심으로 회전 가능하게 할 수 있다.

상기 의료용 암 어셈블리는 중력 하중의 균형을 잡기 위한 카운터 웨이트(W1, W2)를 포함할 수 있다. 상기 의료용 암 어셈블리는 제1 카운터 웨이트(W1)와 제2 카운터 웨이트(W2)를 포함할 수 있다.

도 2는 본 개시의 제1 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(1)의 입면 개념도이다. 도 1의 상술한 일 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리에 대한 설명은 후술할 제1 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(1)에도 적용될 수 있다.

제1 실시예에서, 원격 점(RCM)이 고정된 상태에서 도구(300)는 2-자유도 운동이 가능하다. 구체적으로, 원격 점(RCM)이 고정된 상태에서, 도구(300)는 1)상기 원격 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 2)상기 원격 회전축에 수직하고 원격 점(RCM)을 통과하는 방향으로 이동 가능하다. 이러한 2-자유도 운동은 원격 점(RCM)의 위치가 고정된 상태에서 가능할 수 있다. 따라서, 환자의 천공 부위에 원격 점(RCM)을 위치시키면, 천공 부위를 최소화하면서도 도구를 자유롭게 조작할 수 있다.

제1 실시예에서, 2-자유도 운동에 위치조절 암부(200)에 의해 원격 점(RCM)을 상하 방향 및 전후 방향으로 변경하는 2-자유도 운동을 포함할 때, 상기 도구는 4-자유도 운동이 가능하다. 이러한 4-자유도 운동을 통해, 수술 준비를 위해 원격 점(RCM)을 환자의 천공 부위에 위치시키거나, 수술 중 다른 천공 부위에 원격 점(RCM)을 위치시킬 필요가 있을 때, 의료용 암 어셈블리의 조작 편의성이 향상된다.

제1 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(1)의 암 지지부(10) 및 동작 암부(100)의 조립체는 2-자유도의 직렬 암(arm)을 포함한다. 의료용 암 어셈블리(1)의 위치조절 암부(200)는 브레이크 기능이 있고 2-자유도의 운동을 하도록 구성된다. 제1 실시예에서는 조인트(B1)에서 가이드 링크(216)의 이동을 제한하고 조인트(B0)에서 회전 링크(211)의 회전을 제한함으로써 브레이크 기능이 수행될 수 있다. 의료용 암 어셈블리(1)에서, 조인트(A1), 조인트(A2), 조인트(B0) 및 조인트(B1)는 독립 조인트(independent joint)이고, 조인트(A3) 및 원격 조인트(J1)는 종속 조인트(dependent joint)이다. 본 개시에서 "독립 조인트"란 모터의 구동력에 의해 직접 동작이 제어되는 조인트를 의미하고, "종속 조인트"란 상기 독립 조인트의 동작에 의해 수동적으로 동작되는 조인트를 의미한다.

의료용 암 어셈블리(1)는 위치조절 암부(200) 및 동작 암부(100)가 연결되어 지지되는 암 지지부(10)를 포함한다. 예를 들어, 조인트(A1)에 의해 동작 암부(100)가 암 지지부(10)에 연결되어 지지되고, 조인트(B0)에 의해 위치조절 암부(200)가 암 지지부(10) 연결되어 지지될 수 있다.

암 지지부(10)에 기준 점(O)이 위치한다. 예를 들어, 조인트(A1)에 기준 점(O)이 위치할 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)의 암 지지부(10)는 기준 직선(X)을 따라 길게 연장될 수 있다. 의료용 암 어셈블리(1)의 암 지지부(10)의 말단에 조인트(A1) 및 조인트(B0)가 배치될 수 있다. 암 지지부(10)의 후단은 플랫폼(20)에 고정될 수 있다. 암 지지부(10)의 전단에 조인트(A1) 및 조인트(B0)이 연결될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)는 암 지지부(10)를 지지하는 플랫폼(20)을 포함할 수 있다. 플랫폼(20)에 암 지지부(10)가 고정될 수 있다. 일 예로, 플랫폼(20)은 고정적으로 암 지지부(10)를 지지할 수 있다. 다른 예로, 플랫폼(20)은 상하 방향, 전후 방향 및 좌우 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 위치 이동이 가능하게 암 지지부(10)를 지지할 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)의 동작 암부(100)는 슬라이딩 가능하게 원격 조인트(J1)에 지지되는 엔딩 링크(130)를 포함한다. 엔딩 링크(130)는 상기 원격 회전축에 수직하고 원격 점(RCM)을 통과하는 방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 엔딩 링크(130)는 원격 조인트(J1)의 슬라이딩부(J1b)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)의 엔딩 링크(130)는 상기 원격 회전축을 중심으로 회전 가능하게 구성된다. 엔딩 링크(130)는 원격 조인트(J1)의 힌지부(J1a)에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)의 엔딩 링크(130)는 원격 점(RCM)을 통과하며 연장된다. 엔딩 링크(130)는 하단부(132)와 상단부(131)를 포함한다. 하단부(132)에 도구(300)가 고정된다. 상단부(131)는 조인트(A3)에 연결된다.

의료용 암 어셈블리(1)의 동작 암부(100)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 엔딩 링크(130)와 연결되는 미들 링크(120)를 포함한다. 미들 링크(120)는 조인트(A3)에 의해 엔딩 링크(130)와 연결된다. 조인트(A3)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지(hinge)를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(1)의 미들 링크(120)에 조인트(A2)가 배치된다. 미들 링크(120)는 조인트(A2)를 기준으로 전단부(122)와 후단부(121)를 포함한다. 미들 링크(120)의 전단부(122)는 조인트(A3)에 연결된다. 미들 링크(120)의 전단부(122)는 엔딩 링크(130)의 상단부(131)와 회전 가능하게 연결된다. 미들 링크(120)의 후단부(121)에 제2 카운터 웨이트(W2)가 고정된다.

의료용 암 어셈블리(1)의 동작 암부(100)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 미들 링크와 연결되는 스타팅 링크(110)를 포함한다. 스타팅 링크(110)는 조인트(A2)에 의해 미들 링크(120)와 연결된다. 조인트(A2)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(1)의 스타팅 링크(110)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)와 연결된다. 스타팅 링크(110)는 조인트(A1)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(A1)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(1)의 스타팅 링크(110)에 조인트(A1)가 배치된다. 스타팅 링크(110)는 조인트(A1)을 기준으로 상단부(112)와 하단부(111)를 포함한다. 스타팅 링크(110)의 상단부(112)는 조인트(A2)에 연결된다. 스타팅 링크(110)의 하단부(111)에 제1 카운터 웨이트(W1)가 고정된다.

제1 카운터 웨이트(W1)는 스타팅 링크(110)와 미들 링크(120)의 연결 점(조인트 A2가 위치한 지점)이 상측으로 들어올려지게 중력 하중을 제공한다. 제1 카운터 웨이트(W1)는 스타팅 링크(110)에 고정될 수 있다. 제1 카운터 웨이트(W1)는 스타팅 링크(110)와 암 지지부(10)의 연결 점(조인트 A1가 위치한 지점)을 기준으로 스타팅 링크(110)와 미들 링크(120)의 연결 점(조인트 A2가 위치한 지점)의 반대측에 배치된다.

제2 카운터 웨이트(W2)는 미들 링크(120)와 엔딩 링크(130)의 연결 점이(조인트 A3이 위치한 지점)이 상측으로 들어올려지게 중력 하중을 제공한다. 제2 카운터 웨이트(W2)는 미들 링크(120)에 고정될 수 있다. 제2 카운터 웨이트(W2)는 스타팅 링크(110)와 미들 링크(120)의 연결 점(조인트 A2가 위치한 지점)을 기준으로 미들 링크(120)와 엔딩 링크(130)의 연결 점(조인트 A3가 위치한 지점)의 반대측에 배치된다.

의료용 암 어셈블리(1)의 동작 암부(100)는 암 지지부(10)에 대해 스타팅 링크(110)를 회전시키는 구동력을 제공하는 제1 동작 모터(미도시)를 포함한다. 상기 제1 동작 모터에 의해 조인트(A1)는 암 지지부(10)에 대해 스타팅 링크(110)를 회전시킬 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)의 동작 암부(100)는 스타팅 링크(110)에 대해 미들 링크(120)를 회전시키는 구동력을 제공하는 제2 동작 모터(미도시)를 포함한다. 상기 제2 동작 모터에 의해 조인트(A2)는 스타팅 링크(110)에 대해 미들 링크(120)를 회전시킬 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)의 위치조절 암부(200)는 원격 조인트(J1)와 연결되는 가이드 링크(216)를 포함한다. 가이드 링크(216)의 일단이 원격 조인트(J1)의 힌지부(J1a)에 연결될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(1)의 가이드 링크(216)는 회전 링크(211)의 연장 방향으로 이동 가능하게 회전 링크(211)에 연결된다. 여기서, 회전 링크(211)의 상기 연장 방향은 암 지지부(10)에 대한 회전 링크(211)의 각도가 변경됨에 따라 변경된다. 가이드 링크(216)는 조인트(B1)에 의해 회전 링크(211)와 연결된다. 조인트(B1)은 회전 링크(211)의 연장 방향으로 가이드 링크(216)의 이동을 안내하는 가이드를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(1)의 위치조절 암부(200)는 전후 방향에 수직한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)와 연결되는 회전 링크(211)를 포함한다. 상기 전후 방향에 수직한 회전축은 상기 원격 회전축과 평행할 수 있다. 회전 링크(211)는 조인트(B0)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(B0)는 상기 전후 방향에 수직한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

위치조절 암부(200)는 원격 점(RCM)의 상기 상대 위치가 변경되도록 구동력을 제공하는 제1 위치조절 모터(미도시) 및 제2 위치 조절 모터(미도시)를 포함한다. 상기 제1 위치 조절 모터에 의해 조인트(B0)가 암 지지부(10)에 대해 회전 링크(211)를 회전시킬 수 있다. 상기 제2 위치조절 모터에 의해 조인트(B1)가 회전 링크(211)에 대해 가이드 링크(216)를 회전 링크(211)의 연장 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 통해, 원격 점(RCM)의 기준 점(O)에 대한 상하 방향 및 전후 방향의 상대 위치를 변경할 수 있다.

도 3은 본 개시의 제2 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(2)의 입면 개념도이다. 제2 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(2)의 위치조절 암부(200)는 상술한 제1 실시예에 따른 위치조절 암부(200)와 동일하여, 그 설명을 생략한다. 이하, 도 3을 참고하여, 제1 실시예와의 차이점을 중심으로, 제2 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(1)를 설명하면 다음과 같다.

제2 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(2)의 암 지지부(10) 및 동작 암부(100)의 조립체는 2-자유도를 가지고 5-bar를 포함한다. 의료용 암 어셈블리(2)의 위치조절 암부(200)는 브레이크 기능이 있고 2-자유도의 운동을 하도록 구성된다. 의료용 암 어셈블리(2)에서, 조인트(A4), 조인트(A5), 조인트(B0) 및 조인트(B1)는 독립 조인트이고, 조인트(A6), 조인트(A7), 조인트(A8), 조인트(A9) 및 원격 조인트(J1)는 종속 조인트이다.

의료용 암 어셈블리(2)의 암 지지부(10)의 말단에 조인트(A4), 조인트(A5) 및 조인트(B0)가 배치된다.

의료용 암 어셈블리(2)의 엔딩 링크(130)의 상단부(131)는 조인트(A9)에 연결된다. 미들 링크(120)는 조인트(A9)에 의해 엔딩 링크(130)와 연결된다. 조인트(A9)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(2)의 미들 링크(120)에 조인트(A8)이 배치된다. 미들 링크(120)는 조인트(A8)을 기준으로 전단부(122)와 후단부(123)를 포함한다. 미들 링크(120)의 전단부(122)는 조인트(A9)에 연결된다. 미들 링크(120)의 전단부(122)는 엔딩 링크(130)의 상단부(131)와 회전 가능하게 연결된다. 미들 링크(120)의 후단부(123)는 조인트(A7)에 연결된다. 미들 링크(120)의 후단부(123)는 제2 링크(150)와 회전 가능하게 연결된다.

의료용 암 어셈블리(2)의 스타팅 링크(110)는 조인트(A8)에 의해 미들 링크(120)와 연결된다. 조인트(A8)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(2)의 스타팅 링크(110)는 조인트(A4)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(A4)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(2)의 스타팅 링크(110)에 조인트(A4)가 배치된다. 스타팅 링크(110)는 조인트(A4)을 기준으로 상단부(112)와 하단부(111)를 포함한다. 스타팅 링크(110)의 상단부(112)는 조인트(A8)에 연결된다. 스타팅 링크(110)의 하단부(111)에 제1 카운터 웨이트(W1)가 고정된다.

의료용 암 어셈블리(2)의 동작 암부(100)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)와 연결되는 제1 링크(140)를 더 포함한다. 제1 링크(140)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 제2 링크(150)와 연결된다.

의료용 암 어셈블리(2)의 제1 링크(140)의 일단은 조인트(A5)에 연결되고 타단은 조인트(A6)에 연결된다. 제1 링크(140)는 조인트(A5)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(A5)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다. 제1 링크(140)는 조인트(A6)에 의해 제2 링크(150)와 연결된다. 조인트(A6)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(2)의 동작 암부(100)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 제1 링크(140)와 연결되는 제2 링크(150)를 더 포함한다. 제2 링크(150)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 미들 링크(120)와 연결된다.

의료용 암 어셈블리(2)의 제2 링크(150)의 일단은 조인트(A6)에 연결되고 타단은 조인트(A7)에 연결된다. 제2 링크(150)는 조인트(A6)에 의해 제1 링크(140)와 연결된다. 제2 링크(150)는 조인트(A7)에 의해 미들 링크(120)와 연결된다. 조인트(A7)는 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(2)의 미들 링크(120)와 스타팅 링크(110)의 연결 점(조인트 A8가 위치하는 지점)을 기준으로, 미들 링크(120)와 제2 링크(150)의 연결 점(조인트 A7가 위치하는 지점)은 미들 링크(120)와 엔딩 링크(130)의 연결 점(조인트 A9가 위치하는 지점)의 반대측에 위치한다. 조인트(A8)을 기준으로 조인트(A9)는 전방에 위치하고 조인트(A7)은 후방에 위치할 수 있다. 조인트(A6)는 조인트(A7) 및 조인트(A5)의 후방에 위치한다.

의료용 암 어셈블리(2)의 제1 카운터 웨이트(W1)는 스타팅 링크(110)와 암 지지부(10)의 연결 점(조인트 A4가 위치한 지점)을 기준으로 스타팅 링크(110)와 미들 링크(120)의 연결 점(조인트 A8가 위치한 지점)의 반대측에 배치된다.

의료용 암 어셈블리(2)의 제2 카운터 웨이트(W2)는 제2 카운터 웨이트(W2)는 조인트(A6)에 고정될 수 있다. 제2 카운터 웨이트(W2)는 조인트(A7)보다 후방에 배치될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(2)의 제1 동작 모터(미도시)에 의해 조인트(A4)는 암 지지부(10)에 대해 스타팅 링크(110)를 회전시킬 수 있다. 의료용 암 어셈블리(2)의 제2 동작 모터(미도시)에 의해 조인트(A5)는 암 지지부(10)에 대해 제1 링크(140)를 회전시킬 수 있다.

도 4는 본 개시의 제3 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(3)의 입면 개념도이다. 제3 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(3)의 동작 암부(100)는 상술한 제1 실시예에 따른 동작 암부(100)와 동일하여, 그 설명을 생략한다. 이하, 도 4을 참고하여, 제1 실시예와의 차이점을 중심으로, 제3 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(3)를 설명하면 다음과 같다.

제3 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(3)의 암 지지부(10) 및 동작 암부(100)의 조립체는 2-자유도의 직렬 암을 포함한다. 의료용 암 어셈블리(3)의 위치조절 암부(200)는 브레이크 기능이 있고 2-자유도의 운동을 하도록 구성된다. 제3 실시예에서는 조인트(B2)에서 회전 링크(220)의 이동을 제한하고 조인트(B3)에서 가이드 링크(230)의 회전을 제한함으로써 브레이크 기능이 수행될 수 있다. 의료용 암 어셈블리(3)에서, 조인트(A1), 조인트(A2), 조인트(B2) 및 조인트(B3)는 독립 조인트이고, 조인트(A3) 및 원격 조인트(J1)는 종속 조인트이다. 위치조절 암부(200)의 조인트(B2) 및 조인트(B3)이 각각 독립적으로 회전 동작 가능하게 구성됨으로써, 원격 점(RCM)의 상기 상대 위치를 전후 방향 및 상하 방향으로 변경할 수 있다.

의료용 암 어셈블리(3)의 암 지지부(10)의 말단에 조인트(A1) 및 조인트(B2)가 배치될 수 있다. 의료용 암 어셈블리(3)의 암 지지부(10)의 후단에 지지부 조인트(J0)가 연결되고, 전단에 조인트(A1) 및 조인트(B2)가 연결될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(3)의 위치조절 암부(200)는 원격 조인트(J1)와 연결되는 가이드 링크(230)를 포함한다. 가이드 링크(230)의 일단이 원격 조인트(J1)의 힌지부(J1a)에 연결될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(3)의 가이드 링크(230)는 가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 회전 링크(220)에 연결된다. 가이드 링크(230)는 조인트(B3)에 의해 회전 링크(220)와 연결된다. 조인트(B3)는 상기 가이드 회전축을 가진 힌지를 포함한다. 상기 가이드 회전축은 기준 직선(X)에 수직한 방향으로 연장된다. 상기 가이드 회전축은 상기 원격 회전축과 평행할 수 있다.

의료용 암 어셈블리(3)의 위치조절 암부(200)는 상기 가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 가이드 링크(230)와 연결되는 회전 링크(220)를 포함한다. 회전 링크(220)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)와 연결된다. 회전 링크(220)는 조인트(B2)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(B2)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(3)의 상기 제1 위치조절 모터에 의해 조인트(B2)가 암 지지부(10)에 대해 회전 링크(220)를 회전시킬 수 있다. 의료용 암 어셈블리(3)의 상기 제2 위치조절 모터에 의해 조인트(B3)가 회전 링크(220)에 대해 가이드 링크(230)를 회전시킬 수 있다.

도 5는 본 개시의 제4 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(4)의 입면 개념도이다. 제4 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(3)의 동작 암부(100)는 상술한 제2 실시예에 따른 동작 암부(100)와 동일하여, 그 설명을 생략한다. 제4 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(4)의 위치조절 암부(200)는 상술한 제3 실시예에 따른 위치조절 암부(200)와 동일하여, 그 설명을 생략한다.

도 6은 본 개시의 제5 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(5)의 입면 개념도이다. 제5 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(5)의 동작 암부(100)는 상술한 제1 실시예에 따른 동작 암부(100)와 동일하여, 그 설명을 생략한다. 이하, 도 6을 참고하여, 제3 실시예와의 차이점을 중심으로, 제5 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(5)를 설명하면 다음과 같다.

제5 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(5)의 위치조절 암부(200)는 2-자유도의 메커니즘(mechanism)으로 구성된다. 예를 들어, 조인트(B7)가 브레이크 기능을 수행하고 조인트(B4) 또는 조인트(B13)가 브레이크 기능을 수행하여, 원격 점(RCM)의 위치를 고정시킬 수 있다. 제5 실시예에서는 위치조절 암부(200)의 조인트들(B4, B5, B6, B7) 중 적어도 2개의 동작을 제한함으로써 브레이크 기능이 수행될 수 있다. 예를 들어, 조인트(B4)가 회전 링크(240)의 회전을 제한하고 조인트(B7)이 슬라이딩 링크(266)의 이동을 제한함으로써 브레이크 기능이 수행될 수 있다. 의료용 암 어셈블리(5)에서, 조인트(A1) 및 조인트(A2)는 독립 조인트이고, 조인트(A3) 및 원격 조인트(J1)는 종속 조인트이다.

또한, 조인트(B4), 조인트(B13), 조인트(B5), 조인트(B6) 및 조인트(B7) 중 어느 2개는 독립 조인트이고 나머지 3개는 종속 조인트이다. 일 예로, 조인트(B4) 및 조인트(B7)가 독립 조인트이고, 조인트(B13), 조인트(B5) 및 조인트(B6)는 조인트(B4) 및 조인트(B7) 각각의 독립적 동작에 의해 수동적으로 동작하는 종속 조인트일 수 있다. 다른 예로, 조인트(B13) 및 조인트(B7)가 독립 조인트이고, 조인트(B4), 조인트(B5) 및 조인트(B6)는 조인트(B13) 및 조인트(B7) 각각의 독립적 동작에 의해 수동적으로 동작하는 종속 조인트일 수 있다. 또 다른 예로, 조인트(B4) 및 조인트(B13)가 독립 조인트이고, 조인트(B5), 조인트(B6) 및 조인트(B7)는 조인트(B4) 및 조인트(B13) 각각의 독립적 동작에 의해 수동적으로 동작하는 종속 조인트일 수 있다. 이에 따라, 원격 점(RCM)은 전후 방향 및 상햐 방향으로 이동 가능하게 된다. 의료용 암 어셈블리(5)의 상기 제1 위치조절 모터 및 상기 제2 위치조절 모터에 의해 위치조절 암부(200)를 동작시킬 수 있다.

의료용 암 어셈블리(5)의 암 지지부(10)의 전단에 조인트(A1), 조인트(B4) 및 조인트(B13)이 연결될 수 있다. 암 지지부(10)의 후단은 플랫폼(20)에 고정될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(5)의 위치조절 암부(200)는 원격 조인트(J1)와 연결되는 가이드 링크(250)를 포함한다. 가이드 링크(250)의 일단이 원격 조인트(J1)의 힌지부(J1a)에 연결될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(5)의 가이드 링크(250)는 가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 회전 링크(240)에 연결된다. 가이드 링크(250)는 조인트(B5)에 의해 회전 링크(240)와 연결된다. 조인트(B5)는 상기 가이드 회전축을 가진 힌지를 포함한다. 상기 가이드 회전축은 기준 직선(X)에 수직한 방향으로 연장된다. 상기 가이드 회전축은 상기 원격 회전축과 평행할 수 있다.

가이드 링크(250)는 조인트(B5)를 기준으로 전단부(252)와 후단부(251)를 포함한다. 전단부(252)는 원격 조인트(J1)에 연결된다. 후단부(251)는 조인트(B6)에 연결된다.

의료용 암 어셈블리(5)의 위치조절 암부(200)는 상기 가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 가이드 링크(250)와 연결되는 회전 링크(240)를 포함한다. 회전 링크(240)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)와 연결된다. 회전 링크(240)는 조인트(B4)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(B4)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(5)의 위치조절 암부(200)는 지지 링크(261)의 연장 방향으로 이동 가능하게 지지 링크(261)에 연결되는 슬라이딩 링크(266)를 더 포함한다. 지지 링크(261)의 상기 연장 방향은 지지 링크(261)의 암 지지부(10)에 대한 각도가 변경됨에 따라 변경된다. 슬라이딩 링크(266)는 조인트(B7)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(B7)는 지지 링크(261)의 상기 연장 방향으로 슬라이딩 링크(266)의 이동을 안내하는 가이드를 포함한다.

슬라이딩 링크(266)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 가이드 링크(250)와 연결된다. 슬라이딩 링크(266)는 조인트(B6)에 의해 가이드 링크(250)와 연결된다. 조인트(B6)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

가이드 링크(250)와 회전 링크(240)의 연결 점(조인트 B5가 위치한 지점)을 기준으로, 가이드 링크(250)와 슬라이딩 링크(266)의 연결 점(조인트 B6가 위치한 지점)은 원격 조인트(J1)의 반대측에 위치한다. 슬라이딩 링크(266)는 조인트(B5)보다 후측에 위치할 수 있다. 지지 링크(261)의 상기 연장 방향은 상기 가이드 회전축에 수직한 방향이다.

의료용 암 어셈블리(5)의 위치조절 암부(200)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)와 연결되는 지지 링크(261)를 포함한다. 지지 링크(261)는 조인트(B13)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(B13)은 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.도 7은 본 개시의 제6 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(6)의 입면 개념도이다. 제6 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(6)의 동작 암부(100)는 상술한 제2 실시예에 따른 동작 암부(100)와 동일하여, 그 설명을 생략한다. 제6 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(6)의 위치조절 암부(200)는 상술한 제5 실시예에 따른 위치조절 암부(200)와 동일하여, 그 설명을 생략한다.

도 8은 본 개시의 제7 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(7)의 입면 개념도이다. 제7 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(7)의 동작 암부(100)는 상술한 제1 실시예에 따른 동작 암부(100)와 동일하여, 그 설명을 생략한다. 이하, 도 8을 참고하여, 제3 실시예와의 차이점을 중심으로, 제7 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(7)를 설명하면 다음과 같다.

제7 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(7)의 위치조절 암부(200)는 브레이크 기능이 있는 2-자유도의 4-bar를 포함한다. 제7 실시예에서는 위치조절 암부(200)의 조인트(B8)가 회전 링크(270)의 회전을 제한하고 조인트(B9)가 제1 동작 링크(201)의 회전을 제한함으로써 브레이크 기능이 수행될 수 있다. 의료용 암 어셈블리(7)에서, 조인트(A1) 및 조인트(A2)는 독립 조인트이고, 조인트(A3) 및 원격 조인트(J1)는 종속 조인트이다.

또한, 조인트(B8), 조인트(B9), 조인트(B10), 조인트(B11) 및 조인트(B12) 중 어느 2개는 독립 조인트이고 나머지 3개는 종속 조인트이다. 일 실시예에서, 조인트(B8) 및 조인트(B9)가 독립 조인트이고, 조인트(B10), 조인트(B11) 및 조인트(B12)는 조인트(B8) 및 조인트(B9) 각각의 독립적 동작에 의해 수동적으로 동작하는 종속 조인트일 수 있다. 이에 따라, 원격 점(RCM)은 전후 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 된다. 의료용 암 어셈블리(5)의 상기 제1 위치조절 모터 및 상기 제2 위치조절 모터에 의해 위치조절 암부(200)를 동작시킬 수 있다.

의료용 암 어셈블리(7)의 암 지지부(10)의 말단에 조인트(A1), 조인트(B8) 및 조인트(B9)가 배치될 수 있다. 의료용 암 어셈블리(7)의 암 지지부(10)의 후단은 플랫폼(20)에 고정되고, 암 지지부(10)의 전단에 조인트(A1), 조인트(B8) 및 조인트(B9)가 연결될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(7)의 위치조절 암부(200)는 원격 조인트(J1)와 연결되는 가이드 링크(280)를 포함한다. 가이드 링크(280)의 일단이 원격 조인트(J1)의 힌지부(J1a)에 연결될 수 있다.

의료용 암 어셈블리(7)의 가이드 링크(280)는 가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 회전 링크(270)에 연결된다. 가이드 링크(280)는 조인트(B10)에 의해 회전 링크(270)와 연결된다. 조인트(B10)는 상기 가이드 회전축을 가진 힌지를 포함한다. 상기 가이드 회전축은 기준 직선(X)에 수직한 방향으로 연장된다. 상기 가이드 회전축은 상기 원격 회전축과 평행할 수 있다.

가이드 링크(280)는 조인트(B10)를 기준으로 전단부(282)와 후단부(281)를 포함한다. 전단부(282)는 원격 조인트(J1)에 연결된다. 후단부(281)는 조인트(B11)에 연결된다.

의료용 암 어셈블리(7)의 위치조절 암부(200)는 상기 가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 가이드 링크(280)와 연결되는 회전 링크(270)를 포함한다. 회전 링크(270)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)와 연결된다. 회전 링크(270)는 조인트(B8)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(B8)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(7)의 위치조절 암부(200)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 암 지지부(10)에 연결되는 제1 동작 링크(201)를 더 포함한다. 제1 동작 링크(201)는 조인트(B9)에 의해 암 지지부(10)와 연결된다. 조인트(B9)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

의료용 암 어셈블리(7)의 위치조절 암부(200)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 제1 동작 링크(201)와 연결되는 제2 동작 링크(290)를 포함한다. 제2 동작 링크(290)는 조인트(B12)에 의해 제1 동작 링크(201)와 연결된다. 조인트(B12)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

제2 동작 링크(290)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 가이드 링크(280)와 연결된다. 제2 동작 링크(290)는 조인트(B11)에 의해 가이드 링크(280)와 연결된다. 조인트(B11)는 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 가진 힌지를 포함한다.

가이드 링크(280)와 회전 링크(270)의 연결 점(조인트 B10가 위치한 지점)을 기준으로, 가이드 링크(280)와 제2 동작 링크(290)의 연결 점(조인트 B11가 위치한 지점)은 원격 조인트(J1)의 반대측에 위치한다. 조인트(B12)는 조인트(A11) 및 조인트(B9)의 후방에 위치한다.

도 9는 본 개시의 제8 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(8)의 입면 개념도이다. 제8 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(8)의 동작 암부(100)는 상술한 제2 실시예에 따른 동작 암부(100)와 동일하여, 그 설명을 생략한다. 제8 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(8)의 위치조절 암부(200)는 상술한 제7 실시예에 따른 위치조절 암부(200)와 동일하여, 그 설명을 생략한다.

도 10a 및 도 10b는 제8 실시예에 따른 의료용 암 어셈블리(8)의 동작 메커니즘을 보여주는 입면도이다. 도 10a 및 도 10b에는 기준 점(O)과 원격 점(RCM) 사이의 전후 방향 거리(D)가 도시되고, 지면으로부터 원격 점(RCM)의 상하 방향 거리(H)가 도시된다. 도 10a의 상태에서 위치조절 암부(200)가 동작하여 원격 점(RCM)의 기준 점(O)에 대한 상대 위치가 전후 방향 및 상하 방향으로 변동됨으로써, 도 10b의 상태가 된다. 도 10a 및 도 10b의 각각의 상태에서, 위치조절 암부(200)는 브레이크 기능에 의해 원격 점(RCM)의 상기 상대 위치를 고정시킬 수 있다. 원격 점(RCM)의 상기 상대 위치가 고정된 상태에서, 동작 암부(100) 및 상기 암 지지부를 동작시킴으로써, 상기 도구가 고정되는 엔딩 링크(130)가 상술한 2-자유도 운동을 수행할 수 있다. 도 10a 및 도 10b에서 도번에 콤마(')를 부가한 동작 암부(100')는, 원격 점(RCM)의 고정 상태에서 동작 암부(100)의 동작에 따른 모습을 예시적으로 점선으로 도시한 것이다.

이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims

기준 점으로부터 전방으로 이격된 원격 점이 위치하는 원격 조인트;
상기 원격 조인트를 지지하고, 상기 기준 점에 대한 상기 원격 점의 상대 위치가 전후 방향 및 상하 방향으로 변경되게 상기 원격 조인트를 이동시킬 수 있도록 구성되고, 상기 기준 점에 대한 상기 원격 점의 상기 상대 위치를 고정시킬 수 있도록 구성되는 위치조절 암부;
상기 원격 조인트와 연결되고, 수술 도구가 고정 가능하게 구성되고, 상기 원격 점을 좌우 방향으로 통과하는 원격 회전축을 중심으로 상기 수술 도구를 회전시킬 수 있도록 구성되고, 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 상기 수술 도구를 이동시킬 수 있도록 구성되는 동작 암부; 및
상기 위치조절 암부 및 상기 동작 암부가 연결되어 지지되고, 상기 기준 점이 위치하는 암 지지부를 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 암 지지부를 지지하는 플랫폼을 더 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 위치조절 암부는,
상기 원격 점의 상기 상대 위치가 변경되도록 구동력을 제공하는 제1 위치조절 모터 및 제2 위치조절 모터를 포함하고,
상기 제1 위치조절 모터 및 상기 제2 위치조절 모터는 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성되는,
의료용 암 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 동작 암부는, 슬라이딩 가능하게 상기 원격 조인트에 지지되는 엔딩 링크를 포함하고,
상기 위치조절 암부는, 상기 원격 조인트와 연결되는 가이드 링크를 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 엔딩 링크는, 상기 원격 회전축을 중심으로 회전 가능하게 구성되고, 상기 원격 회전축에 수직하고 상기 원격 점을 통과하는 방향으로 이동 가능하도록 구성되는,
의료용 암 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 원격 조인트는,
상기 엔딩 링크가 슬라이딩 가능하게 지지되는 슬라이딩부; 및
상기 가이드 링크를 회전 가능하게 상기 슬라이딩부에 연결하는 힌지부를 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 동작 암부는,
슬라이딩 가능하게 상기 원격 조인트에 지지되는 엔딩 링크;
상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 엔딩 링크와 연결되는 미들 링크; 및
상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 미들 링크와 연결되고, 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 스타팅 링크를 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 동작 암부는,
상기 스타팅 링크의 상기 미들 링크와의 연결 점이 상측으로 들어올려지게 중력 하중을 제공하는 제1 카운터 웨이트; 및
상기 미들 링크의 상기 엔딩 링크와의 연결 점이 상측으로 들어올려지게 중력 하중을 제공하는 제2 카운터 웨이트를 더 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 동작 암부는,
상기 암 지지부에 대해 상기 스타팅 링크를 회전시키는 구동력을 제공하는 제1 동작 모터; 및
상기 스타팅 링크에 대해 상기 미들 링크를 회전시키는 구동력을 제공하는 제2 동작 모터를 더 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 동작 암부는,
상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 제1 링크; 및
상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 제1 링크와 연결되고, 상기 원격 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 미들 링크와 연결되는 제2 링크를 더 포함하고,
상기 미들 링크와 상기 스타팅 링크의 연결 점을 기준으로, 상기 미들 링크와 상기 제2 링크의 연결 점은 상기 미들 링크와 상기 엔딩 링크의 연결 점의 반대측에 위치하는,
의료용 암 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 위치조절 암부는,
전후 방향에 수직한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 회전 링크; 및
상기 원격 조인트와 연결되고, 상기 회전 링크의 연장 방향으로 이동 가능하게 상기 회전 링크에 연결되는 가이드 링크를 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 위치조절 암부는,
상기 원격 조인트와 연결되는 가이드 링크; 및
가이드 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 가이드 링크와 연결되고, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 회전 링크를 포함하는,
의료용 암 어셈블리.
제12항에 있어서,
상기 위치조절 암부는,
상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부와 연결되는 지지 링크; 및
상기 지지 링크의 연장 방향으로 이동 가능하게 상기 지지 링크에 연결되고, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 가이드 링크와 연결되는 슬라이딩 링크를 더 포함하고,
상기 가이드 링크와 상기 회전 링크의 연결 점을 기준으로, 상기 가이드 링크와 상기 슬라이딩 링크의 연결 점은 상기 원격 조인트의 반대측에 위치하는,
의료용 암 어셈블리.
제12항에 있어서,
상기 위치조절 암부는,
상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 암 지지부에 연결되는 제1 동작 링크; 및
상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 제1 동작 링크와 연결되고, 상기 가이드 회전축에 평행한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 가이드 링크와 연결되는 제2 동작 링크를 더 포함하고,
상기 가이드 링크와 상기 회전 링크의 연결 점을 기준으로, 상기 가이드 링크와 상기 제2 동작 링크의 연결 점은 상기 원격 조인트의 반대측에 위치하는,
의료용 암 어셈블리.