KR102351709B1

KR102351709B1 - 전동 내시경

Info

Publication number: KR102351709B1
Application number: KR1020200120377A
Authority: KR
Inventors: 이치원; 김명준
Original assignee: 주식회사 메디인테크
Priority date: 2020-09-18
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2022-01-17
Also published as: WO2022059848A1; US20230329530A1; EP4205630A1; CN116075262A; KR102351709B9

Abstract

본 발명은, 일측부터 적어도 일부가 체강에 삽입될 수 있도록 구성되며, 내부에 삽입된 와이어의 당김에 따라 구부러질 수 있도록 구성되는 만곡부를 포함하는 삽입부, 삽입부의 일측에 구비되며, 사용자가 파지하여 구동입력을 입력할 수 있도록 구성되는 파지부, 만곡부를 조향할 수 있도록 동력을 전달하는 복수의 모터 및 삽입부의 타측에 구비되며, 모터로부터 회전력을 전달받아 각각의 와이어를 잡아당길 수 있도록 구성되는 장력조절부를 포함하여 구성되며, 장력조절부와 모터는 서로 결합 및 결합해제 가능하게 구성되며, 장력조절부는, 모터와 결합시 모터로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 구성되는 전동 내시경에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전동 내시경은 사용자의 단순한 입력에 따라 내시경을 자동으로 조작할 수 있어 사용자의 편의성을 극대화할 수 있으며, 내시경 조작에 대한 숙련시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전동 내시경{Electrically driven endoscope}

본 발명은 전동 내시경에 관한 것이며, 보다 상세하게는 사용자의 입력에 따라 자동으로 조향가능한 전동 내시경에 관한 것이다.

내시경은 체강내로 진입하여 병변에 대한 이미지를 획득하고 필요시 영상으로 확인하면서 처치할 수 있도록 고안되었다. 내시경은 최근 이미지 센서가 소형화 됨에 따라 내시경의 직경도 점차 얇아지고 있으며, 보다 정밀하게 조작할 수 있도록 기능이 향상되고 있다.

내시경은 체강에 삽입될 수 있는 삽입부의 특성에 따라 경성 내시경과 연성 내시경으로 구별될 수 있다. 이 중 연성 내시경은 삽입부측에 만곡부, 즉 사용자의 조작에 따라 구부려져 삽입부의 단부를 다양한 각도로 변형할 수 있도록 구성된다. 만곡을 위한 단순한 구성으로서 조향을 위한 와이어가 삽입부를 따라 설치되며, 사용자의 조작에 의해 잡아당기면 일측 방향으로 방향이 전환되는 구성이 채택되고 있다.

그러나 이러한 내시경은 현재까지도 사용자가 다이얼을 회전시킴으로써 다이얼과 연결되어 있는 와이어를 잡아당기게 되는 수동식 내시경이 널리 쓰이고 있다. 이러한 수도식 내시경과 관련하여 대한민국 등록특허 제0881811호가 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 제0881811호(2009.02.03. 공고)

본 발명은 종래의 수동식 내시경의 한계를 극복하여 간단한 조작으로 조향이 이루어질 수 있는 전동 내시경을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 과제의 해결 수단으로서, 일측부터 적어도 일부가 체강에 삽입될 수 있도록 구성되며, 내부에 삽입된 와이어의 당김에 따라 구부러질 수 있도록 구성되는 만곡부를 포함하는 삽입부, 삽입부의 일측에 구비되며, 사용자가 파지하여 구동입력을 입력할 수 있도록 구성되는 파지부, 만곡부를 조향할 수 있도록 동력을 전달하는 복수의 모터 및 삽입부의 타측에 구비되며, 모터로부터 회전력을 전달받아 각각의 와이어를 잡아당길 수 있도록 구성되는 장력조절부를 포함하여 구성되며, 장력조절부와 모터는 서로 결합 및 결합해제 가능하게 구성되며, 장력조절부는, 모터와 결합시 모터로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 구성되는 전동 내시경이 제공될 수 있다.

한편, 장력조절부는, 만곡부를 상하좌우 방향을 조향하기 위한 복수의 와이어 각각에 연결되며, 복수의 와이어 각각의 장력을 독립적으로 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 복수의 와이어는 4개의 와이어로 구성되며, 장력조절부는 4개의 장력조절모듈을 포함하며, 장력조절모듈은 각각 와이어의 단부측을 고정할 수 있도록 구성되는 와이어 고정부, 모터로부터 동력을 전달받아 회전함에 따라 와이어 고정부가 직선이동될 수 있도록 구성되는 동력전달 메커니즘을 포함할 수 있다.

또한, 복수의 모터는 외부의 기기에 고정될 수 있다.

한편, 동력전달 메커니즘은, 모터로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 구성되는 스크류, 와이어 고정부의 일측에 구비되며, 스크류에 대응하는 너트 및 와이어 고정부가 스크류의 길이방향으로 이동할 수 있도록 와이어 고정부를 가이드하는 와이어 고정부 가이드를 포함할 수 있다.

한편, 장력조절부는, 각각의 와이어 고정부의 스트로크 거리를 조절할 수 있도록 구성되는 리미터를 더 포함할 수 있다.

한편, 와이어 고정부는, 와이어가 사용자의 선택에 따라 고정 및 해제될 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 일측이 삽입부의 타측에 연결되며, 타측이 영상처리장치 또는 광원장치와 연결되는 커넥터 바디부를 더 포함하며, 장력조절부는 커넥터 바디부의 내측에 구비될 수 있다.

나아가, 커넥터 바디부는, 파지부에서 연장된 연장부와 고정될 수 있도록 구성되는 연장부 연결부 및 장력조절부가 고정될 수 있도록 구성되는 커넥터 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 연장부 연결부는, 연장부가 연결되었을 때 삽입부 내부의 중공과 연통될 수 있도록 구성되는 연결구멍을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 커넥터 바디부는, 연결구멍과 4개의 와이어 고정부 사이에서 4개의 와이어 각각을 지지하면서 회전할 수 있도록 구성되는 적어도 4개의 제1 풀리를 포함할 수 있다.

한편, 복수의 와이어 각각은, 일측이 만곡부에 고정되며, 타측이 파지부를 경유하여 와이어 고정부 각각에 연결될 수 있다.

한편, 파지부는, 복수의 와이어 각각을 지지하면서 와이어의 움직임에 따라 회전할 수 있도록 구성되는 복수의 제2 풀리를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 파지부는, 일측이 꺾인 Gun-타입으로 구성되어 사용자가 파지할 수 있도록 구성되며, 제2 풀리는 꺾이는 부분의 내측에 구비될 수 있다.

한편, 입력부는 상하좌우 키패드 또는 조이스틱으로 구성될 수 있다.

한편, 입력부의 입력에 따라 복수의 모터의 동작을 제어할 수 있도록 구성되는 제어부를 포함하며, 제어부는, 만곡부의 상측 방향 조절을 위한 모터 제어와 하측방향 조절을 위한 모터 제어를 연동하며, 만곡부의 좌측 방향 조절을 위한 모터 제어와 우측 방향 조절을 위한 모터 제어를 연동하여 제어할 수 있다.

또한, 제어부는, 만곡부를 상측 방향으로 만곡시 상측 방향 조절을 위한 상측 와이어는 잡아당기며, 하측 방향 조절을 위한 하측 와이어는 밀어낼 수 있도록 한 쌍의 모터의 동작을 제어할 수 있다.

나아가, 제어부는, 만곡부를 좌측 방향으로 만곡시 좌측 방향 조절을 위한 좌측 와이어는 잡아당기며, 우측 방향 조절을 위한 우측 와이어는 밀어낼 수 있도록 한 쌍의 모터의 동작을 제어할 수 있다.

또한, 제어부는, 만곡부를 좌측 방향으로 만곡시 좌측 방향 조절을 위한 상측 와이어는 잡아당기며, 우측 방향 조절을 위한 우측 와이어는 밀어낼 수 있도록 한 쌍의 모터의 동작을 제어할 수 있다.

나아가, 제어부는 영상처리장치 또는 광원장치 측에 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 전동 내시경은 사용자의 단순한 입력에 따라 내시경을 자동으로 조작할 수 있어 사용자의 편의성을 극대화할 수 있으며, 내시경 조작에 대한 숙련시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동 내시경을 포함하는 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전동 내시경의 사시도이다.
도 3은 모터와 커넥터 바디부의 구성을 나타낸 절개 사시도이다.
도 4는 도 3의 구성에 대한 평면도이다.
도 5는 커넥터 바디부와 모터를 분리한 상태를 도시한 절개사시도이다.
도 6은 장력조절부의 장력조절모듈이 분해된 상태의 사시도이다.
도 7은 장력조절모듈의 작동상태도이다.
도 8은 장력조절부의 작동에 따른 만곡부의 조향상태를 도시한 개념도이다.
도 9는 파지부의 내부구조를 도시한 사시도이다.
도 10은 파지부를 경유하는 와이어를 도시한 도면이다.
도 11은 파지부의 입력부를 도시한 도면이다.
도 12는 입력부의 변형예를 도시한 개념도이다.
도 13은 입력부의 상측 방향 조작입력에 따른 장력조절부의 작동 및 내시경 단부의 조향을 나타낸 개념도이다.
도 14는 입력부의 하측 방향 조작입력에 따른 장력조절부의 작동 및 내시경 단부의 조향을 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전동 내시경에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동 내시경(10)을 포함하는 시스템의 개념도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동 내시경(10)은 체강내로 삽입될 수 있도록 구성되며, 사용자가 파지하여 조작입력을 수행할 수 있도록 구성되는 파지부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 전동 내시경(10)은 내시경 시스템의 일부를 구성할 수 있다. 내시경 시스템은 병변부위의 영상을 획득할 수 있도록 구성되며, 필요한 경우 도구를 삽입하여 영상을 보면서 치료 또는 처치를 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

내시경 시스템은 획득된 이미지를 처리하는 영상처리장치(20)와 필요에 따라 다양한 광을 선택하여 조사할 수 있는 광원장치(30), 획득된 영상을 시현하는 디스플레이부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 내시경 시스템은 세척 또는 흡입을 위한 별도의 장치들이 부가적으로 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 전동 내시경(10)은 일측이 삽입부(100)로서 체강 내로 삽입될 수 있도록 구성되며, 타측은 외부의 기기에 연결될 수 있다. 일 예로서, 내시경 시스템이 영상처리장치(20)와 광원장치(30)를 포함하여 구성되는 경우 전동 내시경은 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30) 측에 연결되어 동력을 전달받을 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 전동 내시경(10)은 외부의 기기, 예를 들어 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30)에 착탈식으로 구성되어, 전동 내시경(10)을 사용한 후 세척시 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30)로부터 분리하여 세척할 수 있게 된다.

이하에서는 도 2 내지 도 14를 이용하여 본 발명에 따른 전동 내시경(10)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전동 내시경(10)의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동 내시경(10)은 삽입부(100), 파지부(500), 커넥터 본체부(300) 및 모터(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

삽입부(100)는 길이방향으로 연장되어 형성되며, 유연하게 휘어질 수 있도록 구성되며, 단부측이 후술할 장력조절부(330)의 작동에 의해 사용자의 의도대로 만곡될 수 있도록 구성될 수 있다.

삽입부(100)의 단부에는 주 워킹채널(123), 부 워킹채널(124), 이미지 센서(121) 및 조명부(122)가 구비될 수 있다. 주 워킹채널(123)은 처치 및 치료를 위한 도구가 삽입되어 단부측에 노출될 수 있도록 구성되며, 삽입부(100)의 길이방향을 따라 삽입부(100)의 내측에 형성될 수 있다. 부 워킹채널(124)은 주 워킹채널(123)보다 다소 작은 내경으로 구성되며, 유체의 유동이 수행되도록 구성될 수 있다. 다만 이러한 삽입부(100)의 구성은 일반적으로 널리 사용되고 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.

파지부(500)는 사용자가 파지한 상태에서 입력을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 파지부(500)는 사용자가 내시경을 조작하기 위한 조향입력, 이미지 캡쳐, 세척수 분사 등의 입력을 수행할 수 있는 입력부(600)가 구비될 수 있다. 파지부(500)는 인체공학적으로 설계될 수 있으며, 일 예로서 엄지를 제외한 손가락으로 파지할 수 있는 건 타입(Gun-type)으로 구성될 수 있다. 건 타입으로 구성되는 경우 엄지손가락으로 조향입력을 수행할 수 있도록 입력부(600)가 후방측에 구비될 수 있다.

한편, 파지부(500)의 내측에는 후술할 와이어(1000)가 경유하며, 장력조절부(330)에서 와이어(1000)를 잡아당길 때 원활하게 이동될 수 있도록 복수의 풀리를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 파지부(500)의 내부 구성에 대하여는 차후 도 10을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

파지부(500) 또는 파지부(500)와 인접한 연장부(400)상에 삽입부(100)의 워킹채널과 연통되는 외부 포트가 구비될 수 있다. 다만 이러한 구성은 매우 다양하게 변형될 수 있으므로 그 설명을 생략하도록 한다.

파지부(500)의 후단측에는 소정길이로 연장된 연장부(400)가 형성되며, 연장부(400)의 단부에는 커넥터가 구비되어 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30)와 고정될 수 있다. 커넥터는 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30)와 연결시 전기적/광학적 신호가 전달될 수 있도록 접촉 단자가 구비될 수 있으며, 동력을 전달받기 위한 장력조절부(330)가 구비될 수 있다.

장력조절부(330)는 모터(200)로부터 동력을 전달받아 회전운동을 직전운동할 수 있도록 동력전달 메커니즘을 포함하여 구성될 수 있다. 장력조절부(330)는 직선운동에 따라 와이어(1000)를 잡아당겨 장력을 발생시킬 수 있도록 구성되며, 최종적으로 삽입부(100)의 만곡부(110)를 만곡시킬 수 있게 된다. 장력조절부(330)는 만곡부(110)를 구부릴 수 있도록 복수의 와이어(1000)에 작용하는 장력을 독립적으로 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 장력조절부(330)는 일 예로서, 만곡부가 4방향, 즉 상하좌우 방향으로 만곡될 수 있도록 구성된 경우 상하좌우 방향의 조향을 수행하기 위한 4개의 와이어 각각의 장력을 조절할 수 있다.

한편, 전동 내시경(10)은 삽입부(100)를 따라 와이어(1000)가 구비될 수 있다. 한편, 전술한 삽입부(100)의 단부측에 일측이 고정되며, 삽입부(100)의 길이방향을 따라 배설되고, 파지부(500)를 경유하여 장력조절부(330)에 타측이 고정되는 복수의 와이어(1000)를 포함하여 구성될 수 있다. 와이어(1000)는 장력조절부(330)에서 일측이 잡아당겨짐에 따라 만곡부(110)의 만곡량과 만곡방향을 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이 만곡부(110)가 4 방향으로 조향가능하게 구성된 경우 와이어(1000)는 상하좌우 방향을 각각 조향하는 4개의 와이어(1000)로 구성될 수 있다.

모터(200)는 전력을 인가받아 회전하며, 일측이 장력조절부(330)와 기계적으로 연결되어 동력을 전달할 수 있도록 구성될 수 있다. 모터(200)는 조향하고자 하는 방향에 따라 복수개로 구성될 수 있다. 일 예로서, 와이어(1000)가 4개 구비되고, 장력조절부(330)가 4 개의 와이어(1000)의 장력을 각각 조절할 수 있도록 구성된 경우, 모터(200) 또한 4개로 구성될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 모터(200)는 장력조절부(330)와 착탈가능하게 구성될 수 있으며, 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30)측에 고정되어 설치될 수 있다.

또한, 도시되지는 않았으나 사용자가 조작하는 입력부(600)에 의해 발생되는 신호를 기반으로 모터(200)의 회전량을 조절하도록 제어하는 제어부가 구비될 수 있다. 제어부 또한 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30) 측에 구비될 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 9를 참조하여 장력조절부(330) 및 모터(200)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 모터(200)와 커넥터 바디부(300)의 구성을 나타낸 절개 사시도이며, 도 4는 도 3의 구성에 대한 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 모터(200)는 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30)측에 고정되어 전방측, 즉 장력조절부(330) 측으로 동력을 전달할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 커넥터 바디부(300)의 외면을 구성하는 커넥터 하우징(310)은 생략하여 도시되어 있다.

4개의 모터(200)는 4 방향 각각에 대한 만곡량을 조절할 수 있도록 독립적으로 제어될 수 있다. 4개의 모터(200)는 공간 효율을 위하여 2 x 2 의 배열로 배치될 수 있다.

각각의 모터(200)의 로터는 커넥터 바디부(300) 측으로 구비되며, 커넥터 바디부(300)는 로터의 축 방향(이하 길이방향)으로 연결되어 동력을 전달받을 수 있다.

커넥터 바디부(300) 내부에는 커넥터 프레임(320), 장력조절부(330), 제1 풀리(332) 및 연장부 연결부(340)를 포함한 요소가 구비될 수 있다.

커넥터 프레임(320)은 커넥터에 구비되는 요소들이 고정될 수 있는 기반이 되며, 일측이 연장부(400)와 연결되고 타측이 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30)와 연결되었을 때 안정적으로 위치가 고정될 수 있도록 고정된다. 다만 도 3 및 도 4에는 플레이트 형태의 커넥터 프레임(320)이 도시되어 있으나, 이는 일 예일 뿐 다양한 형상으로 변형되어 구성될 수 있다.

장력조절부(330)는 커넥터 프레임(320)의 후방측, 즉 모터(200)와 인접한 일측에 구비될 수 있다. 장력조절부(330)에는 장력조절모듈(331)이 구비될 수 있으며, 장력조절모듈(331)은 전술한 모터(200)로부터 각각 동력을 전달받받을 수 있도록 4개로 구성될 수 있으며, 모터(200)의 배열에 대응하여 2 x 2 의 배열로 커넥터 프레임(320)상에 구비될 수 있다.

제1 풀리(332)는 장력조절부(330)로부터 후술할 연결구멍(341) 사이에 구비되어 와이어(1000)를 지지할 수 있도록 구성된다. 제1 풀리(332)는 하나의 와이어(1000)를 복수의 지점에서 지지할 수 있도록 구성될 수 있다. 제1 풀리(332)는 각각의 와이어(1000)를 지지할 수 있도록 복수로 구성되며, 또한 길이방향으로 추가로 배열되어 와이어(1000)의 직선이동시에 마찰을 최소화하고 원활하게 이동할 수 있도록 도움을 준다.

연장부 연결부(340)는 연장부(400)의 일측과 연결되어 고정될 수 있도록 구성된다. 연장부 연결부(340)는 커넥터 프레임(320)의 전방측, 즉 모터(200)와 연결되는 부분과 반대방향의 단부에 구비될 수 있다. 연장부 연결부(340)는 중심부분에 전방측을 향하여 형성된 연결구멍(341)이 구비될 수 있다. 연결구멍(341)은 4개의 와이어(1000)가 동시에 내부에 배치될 수 있도록 구성될 수 있다. 연결구멍(341) 중 장력조절부(330) 측의 경계는 와이어(1000)가 접촉하여 직선이동시에 와이어(1000)와 접촉되는 경우 와이어(1000)의 손상을 최소화 할 수 있도록 완만하게 절삭될 수 있다. 한편 연장구멍에는 와이어(1000)를 지지하며 별도로 고정하지 않도록 구성되어 장력조절부(330)에서 조절하는 장력에 따라 와이어(1000)가 길이방향으로 자유롭게 이동될 수 있게 된다.

도 5는 커넥터 바디부(300)와 모터(200)를 분리한 상태를 도시한 절개사시도이다.

도 5를 참조하면, 커넥터 바디부(300)는 영상처리장치(20) 및/또는 광원장치(30) 측으로 인접하면서 밀착되어 마운트(미도시)될 수 있다. 커넥터 바디부(300)가 마운트되면 모터(200)측에 구비된 제1 연결부(210)와 장력조절부(330) 측에 구비된 제2 연결부(350)가 서로 밀착될 수 있다. 제1 연결부(210)와 제2 연결부(350)는 밀착시 회전력을 전달받을 수 있도록 구성될 수 있으며, 일 예로 암수 구조로 구성된 돌기와 홈이 구비될 수 있다. 따라서 사용자는 별도의 동력전달 경로를 연결하기 위한 작업을 수행하지 않더라도 커넥터 바디부(300)를 마운팅하면 동시에 모든 동력전달경로가 연결될 수 있다. 다만, 마운팅하는 구조는 커넥터 하우징(310) 및 커넥터 프레임(320)측에 구비될 수 있으며 다양한 구성으로 구비될 수 있으므로 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.

이하에서는 동력전달메커니즘에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 장력조절부(330)의 장력조절모듈(331)이 분해된 상태의 사시도이며, 도 7은 장력조절모듈(331)의 작동상태도이다.

도 6을 참조하면, 장력조절부(330)의 장력조절모듈(331)과 제1 풀리(332) 중 2 개를 분해한 상태가 도시되어 있다. 장력조절모듈(331)은 길이방향으로 다소 긴 형태로 구성되며, 회전력을 전달받음에 따라 와이어 고정부(333)의 위치가 달라질 수 있도록 구성되며, 최종적으로 와이어(1000)의 장력을 조절할 수 있도록 구성된다. 각각의 장력조절모듈(331)은 만곡부(110)의 방향을 조절하기 위한 상측 와이어(1100), 하측 와이어(1200), 좌측 와이어 및 우측 와이어와 연결될 수 있다. 각각의 장력조절부(330)는 독립적으로 구성되어 연결된 와이어(1000)의 장력을 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된다.

도 7을 참조하면, 장력조절모듈(331)은 와이어 고정부(333), 와이어 고정부 가이드(336), 리미터(337), 리미터 위치조절부(334), 너트(335) 및 장력조절 스크류(338)을 포함하여 구성될 수 있다.

와이어 고정부(333)는 와이어(1000)의 일측을 고정하여 와이어 고정부(333)가 이동됨에 따라 와이어(1000)의 장력이 조절될 수 있도록 구성된다. 또한 와이어 고정부(333)는 전동 내시경(10)을 사용함에 따라 와이어(1000)가 느슨해지는 경우 와이어(1000) 고정위치를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때 사용자의 접근성을 향상시킬 수 있도록 와이어 고정부(333)는 외측에 치우쳐 구비될 수 있다. 다만, 와이어 고정부(333)의 고정위치는 일 예일 뿐 공간 효율을 높이기 위해 장력조절부(330)의 내측에 구비될 수 있다.

와이어 고정부 가이드(336)는 와이어 고정부(333)가 길이방향으로 이동될 수 있도록 가이드 홈을 포함하여 구성될 수 있다. 장력조절 스크류(338)의 회전에 따라 후술할 너트(335)가 이동되며, 너트(335)와 연결된 와이어 고정부 가이드(336)의 지지방향에 따라 와이어 고정부(333)가 직선운동할 수 있게 된다.

리미터(337)는 와이어 고정부(333)의 스크로크, 즉 왕복거리 및 왕복위치를 결정할 수 있도록 구성된다. 리미터(337)는 와이어 고정부(333)의 양측에 한 쌍으로 구성되며, 기구적으로 와이어 고정부(333)를 제한하도록 구성된다. 한편, 와이어 고정부(333)의 스트로크의 조절은 빈번하게 사용되지 않으므로 수동으로 위치를 조절가능하게 구성될 수 있다. 결국 리미터(337)에 의해 모터(200)에 의해 과도한 회전력이 전달되더라도 와이어 고정부(333)가 일정 범위 내를 벗어나지 않도록 제한하여 와이어(1000) 또는 삽입부(100)의 파손을 방지할 수 있다.

리미터 위치조절부(334)는 리미터(337)의 위치를 조절할 수 있도록 구성된다. 리미터 위치조절부(334)는 회전함에 따라 미리 설정된 스크로크 거리로 이격된 한 쌍의 리미터(337)를 동시에 이동시킬 수 있도록 구성된다. 리미터 위치조절부(334)는 스크류 타입으로 구성될 수 있으며, 회전함에 따라 동일한 거리 및 방향으로 한 쌍의 리미터(337)가 이동될 수 있다.

와이어(1000)는 반복적인 사용에 따라 전체 길이가 늘어날 수 있으며, 길이가 늘어난 경우 와이어(1000)에 적절한 장력이 작용되지 않아 조향성능이 낮아진다. 따라서 늘어는 길이에 대응하여 왕복위치를 조절하기 위하여 리미터 위치조절부(334)를 회전시켜 한 쌍의 리미터(337)를 후방측으로 이동시킬 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이 회전하는 스크류에 의해 한 쌍의 리미터(337)가 이동되므로 리미터(337)간 거리가 유지될 수 있다. 이동된 한 쌍의 리미터(337) 사이에서 너트의 초기 위치(initial position)가 설정될 수 있다.

장력조절 스크류(338)는 길이방향으로 연장되어 구비되며, 제2 연결부(350)가 제1 연결부(210)와 맞물려 회전시에 함께 회전할 수 있도록 구성된다. 장력조절 스크류(338)의 일측은 제2 연결부(350)의 단부와 기계적으로 연결되며, 기어연결을 통해 회전력을 전달받을 수 있다.

너트(335)는 장력조절 스크류(338)의 일부에 의해 지지되면서 장력조절 스크류(338)의 회전에 따라 직선이동할 수 있도록 구성된다. 너트(335)의 일측에는 전술한 와이어 고정부(333)가 구비되어 너트(335)가 이동함에 따라 와이어 고정부(333)가 함께 이동될 수 있다.

장력조절 스크류(338)는 와이어 고정부(333)가 안정적으로 직선이동할 수 있도록 길이방향으로 연장되어 형성된다. 장력조절 스크류(338)는 리미터 위치조절부(334)와 평행한 방향으로 구비될 수 있다. 장력조절 스크류(338)은 와이어 고정부(333) 또는 너트(335)의 일측에 삽입되어 이동을 가이드할 수 있도록 구성된다.

도 8은 장력조절부(330)의 작동에 따른 만곡부(110)의 조향상태를 도시한 개념도이다.

도 8을 참조하면, 와이어 고정부(333)의 위치조절에 따라 와이어(1000)의 장력이 조절되어 삽입부(100)의 만곡부(110)가 구부러지는 개념이 도시되어 있다. 이때 장력조절부(330)에서 일측의 와이어(1000)를 잡아당기게 되면 만곡부(110)의 곡률반경의 차이로 인해 반대방향에 구비된 와이어(1000)는 장력을 감소시키는 것이 바람직하다. 일예로서, 만곡부(110)를 상측으로 만곡시키기 위해 상측 와이어(1100)의 장력을 높일 때 하측 와이어(1200)의 장력을 낮추게 된다(도 8(a)). 반대로 만곡부(110)를 하측으로 만곡시키기 위해 하측 와이어(1200)의 장력을 높일 때 상측 와이어(1100)의 장력을 낮출 수 있다. 이때 상측 와이어(1100)의 장력을 조절하기 위한 모터(200)와 하측 와이어(1200)의 장력을 조절하기 위한 모터(200)의 회전방향이 반대로 제어될 수 있다.

이하에서는 도 9 내지 도 12를 참조하여 파지부(500)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 9는 파지부(500)의 내부구조를 도시한 사시도이며, 도 10은 파지부(500)를 경유하는 와이어(1000)를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면 파지부(500)는 일측이 각진 형태로 구성되어 사용자가 편안하게 파지할 수 있도록 구성된다. 파지부(500)의 전방측은 삽입부(100)가 연결되며, 파지부(500)의 후방측은 연장부(400)가 연결될 수 있다.

파지부(500)의 내부에는 파지부 프레임(520), 제2 풀리(530), 제1 와이어 가이드(540) 및 제2 와이어 가이드(550)를 포함하여 구성될 수 있다.

파지부 프레임(520)은 파지부(500)의 형상에 대응하여 일부가 꺾인 형상으로 구성되며, 후술할 제2 풀리(530), 제1 와이어 가이드(540) 및 제2 와이어 가이드(550)가 구비될 수 있는 기반이 된다.

다만, 전술한 파지부(500)의 구성은 일 예일 뿐 직선형, 원통형 등 파지할 수 있는 다양한 형상으로 구성될 수 있다.

도 10을 참조하면, 제2 풀리(530)는 파지부(500)에서 꺾인 부분에서 와이어(1000)에 작용하는 장력의 손실을 최소화하고, 경로를 바꾸어 와이어(1000)를 이동시킬 수 있도록 구성된다. 제2 풀리(530)는 와이어(1000)의 개수에 대응하여 구비될 수 있으며, 각각 독립적으로 회전할 수 있도록 구성된다. 또한 제2 풀리(530)는 파지부(500) 내에서 와이어(1000)간 간섭이 발생되지 않게 하는 위치에 구비될 수 있다.

제1 와이어 가이드(540) 및 제2 와이어(1000)는 제2 풀리(530)의 전후 위치에서 와이어(1000)가 정해진 경로를 유지할 수 있도록 구성된다. 제1 와이어 가이드(540) 및 제2 와이어 가이드(550)는 소정간격으로 이격되어 형성되는 구멍에 와이어(1000)가 삽입되어 와이어(1000)가 반경방향으로의 이동되는 것을 방지하게 된다.

도 11은 파지부(500)의 입력부(600)를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 사용자가 손으로 파지부(500)를 파지했을 때 파지부 하우징(510)의 외면 중 엄지 손가락이 위치하는 부분에 입력부(600)가 구비될 수 있다. 입력부(600)는 만곡부(110)의 조향입력을 발생시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 널리 사용되고 있는 4방 조향 내시경, 즉 상하좌우 방향으로 조작가능한 내시경의 경우 상하좌우 조향 입력을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 일 예로서, 각방향의 입력을 받는 누름식 버튼이 구비될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 입력부(600)는 추가로 기능버튼을 포함하여 구성될 수 있다. 기능 버튼은 사용자가 원하는 특수한 기능을 수행하기 위한 입력을 발생시킬 수 있다. 기능 버튼은 일 예로서, 화면 캡쳐, 흡입, 세척 등 내시경의 사용시에 필요한 부가적인 기능에 대한 입력을 받을 수 있다.

도 12는 입력부(600)의 변형예를 도시한 개념도이다.

도 12를 참조하면, 입력부(600)는 다양한 형태로 변형되어 구성될 수 있다. 일 예로서 조이스틱의 형태(도 12(a)) 로 구성될 수 있으며, 또한 원판형 버튼으로 구성되어 사용자가 버튼을 누르는 경우 조작입력이 발생되도록 구성될 수 있다(도 12(b)). 다만, 이는 일예일 뿐, 입력부(600)의 구성은 4방향, 즉 상하좌우 조작입력을 발생시킬 수 있는 다양한 구성으로 적용될 수 있다. 또한 입력부는 방향조작 입력을 할 수 있는 다양한 구성, 예를 들어 트랙볼과 같이 360도 방향의 입력을 할수 있거나, 대각선 방향등과 같이 2D 평면상의 조작입력을 수행할 수 있는 구성으로 적용될 수 있다.

도 13은 입력부(600)의 상측 방향 조작입력에 따른 장력조절부(330)의 작동 및 내시경 단부의 조향을 나타낸 개념도이다.

도 13을 참조하면, 사용자가 입력부(600) 중 상측 버튼을 누르게 되면(도 13(b)) 입력신호가 발생되며, 제어부에서는 전송된 입력 신호를 근거로 상측 와이어(1100)를 잡아당기기 위한 모터(200) 제어와 하측 와이어(1200)를 느슨하게 하기 위한 모터(200) 제어가 동시에 수행될 수 있다. 따라서 상측 와이어(1100)와 고정된 와이어 고정부(333)는 후퇴하며, 하측 와이어(1200)와 고정된 와이어 고정부(333)는 전진하게 된다(도 13(c)). 최종적으로 만곡부(110)는 상측 방향을 바라볼 수 있도록 만곡된다(도 14(a)).

도 14는 입력부(600)의 하측 방향 조작입력에 따른 장력조절부(330)의 작동 및 내시경 단부의 조향을 나타낸 개념도이다.

도 14를 참조하면, 사용자가 입력부(600) 중 하측 버튼을 누르게 되면(도 14(b)) 입력신호가 발생되며, 제어부에서는 전송된 입력 신호를 근거로 하측 와이어(1200)를 잡아당기기 위한 모터(200) 제어와 상측 와이어(1100)를 느슨하게 하기 위한 모터(200) 제어가 동시에 수행될 수 있다. 따라서 하측 와이어(1200)와 고정된 와이어 고정부(333)는 후퇴하며, 상측 와이어(1100)와 고정된 와이어 고정부(333)는 전진하게 된다(도 14(c)). 최종적으로 만곡부(110)는 하측 방향을 바라볼 수 있도록 만곡된다(도 14(a)).

결국 각각의 장력조절모듈(331)은 독립적으로 각각의 와이어(1000)의 장력을 조절할 수 있으나, 반대 방향으로 조향되는 와이어(1000)는 서로 연동되어 장력이 조절되도록 모터(200)의 제어가 연동될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 좌우 방향의 조향도 도 13 및 도 14에서 설명한 바와 같이 유사하게 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동 내시경은 사용자의 단순한 입력에 따라 내시경을 자동으로 조작할 수 있어 사용자의 편의성을 극대화할 수 있으며, 내시경 조작에 대한 숙련시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

1: 내시경 시스템
10: 전동 내시경
20: 영상처리장치 30: 광원장치
100: 삽입부 110: 만곡부
121: 이미지 센서 122: 조명부
123: 주 워킹채널 124: 부 워킹채널
200: 모터
210: 제1 연결부 300: 커넥터 바디부
310: 커넥터 하우징 320: 커넥터 프레임
330: 장력조절부 331: 장력조절모듈
332: 제1 풀리 333: 와이어 고정부
334: 리미터 위치조절부 335: 너트
336: 와이어 고정부 가이드
337: 리미터 338: 장력조절 스크류
340: 연장부 연결부
341: 연결구멍 350: 제2 연결부
400: 연장부
500: 파지부 510: 파지부 하우징
520: 파지부 프레임 530: 제2 풀리
540: 제1 와이어 가이드 550: 제2 와이어 가이드
600: 입력부
1000: 와이어
1100: 상측 와이어 1200: 하측 와이어

Claims

일측부터 적어도 일부가 체강에 삽입될 수 있도록 구성되며, 내부에 삽입된 와이어의 당김에 따라 구부러질 수 있도록 구성되는 만곡부를 포함하는 삽입부;
상기 삽입부의 일측에 구비되며, 사용자가 파지하여 구동입력을 입력할 수 있도록 구성되는 파지부; 및
상기 삽입부의 타측에 구비되며, 상기 만곡부를 조향할 수 있도록 구동력을 발생시키는 모터로부터 회전력을 전달받아 각각의 와이어를 잡아당길 수 있도록 구성되는 장력조절부를 포함하여 구성되며,
상기 장력조절부와 상기 모터는 서로 결합 및 결합해제 가능하게 구성되며,
상기 와이어의 단부측을 고정할 수 있도록 구성되는 와이어 고정부; 및
상기 모터와 결합시 상기 모터로부터 회전력이 전달됨에 따라 상기 와이어 고정부가 직선이동될 수 있도록 구성되는 동력전달 메커니즘을 포함하는 전동 내시경.
제1 항에 있어서,
상기 장력조절부는,
상기 만곡부를 상하좌우 방향을 조향하기 위한 복수의 와이어 각각에 연결되며,
상기 복수의 와이어 각각의 장력을 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제2 항에 있어서,
상기 복수의 와이어는 4개로 구성되며,
상기 장력조절부는 4개의 장력조절모듈을 포함하며,
상기 와이어 고정부 및 상기 동력전달 메커니즘은 상기 장력조절모듈에 각각 구비되는 전동 내시경.
제3 항에 있어서,
상기 복수의 모터는 광원장치 또는 영상처리장치에 위치되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제3 항에 있어서,
상기 동력전달 메커니즘은,
상기 모터로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 구성되는 스크류;
상기 와이어 고정부의 일측에 구비되며, 상기 스크류에 대응하는 너트; 및
상기 와이어 고정부가 상기 스크류의 길이방향으로 이동할 수 있도록 상기 와이어 고정부를 가이드하는 와이어 고정부 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제5 항에 있어서,
상기 장력조절부는,
상기 각각의 와이어 고정부의 왕복위치를 조절할 수 있도록 상기 와이어 고정부의 이동방향과 평행한 방향으로 위치조절 가능하게 구성되는 리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제6 항에 있어서,
상기 와이어 고정부는,
상기 와이어가 사용자의 선택에 따라 고정 및 해제될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제5 항에 있어서,
일측이 상기 삽입부의 타측에 연결되며, 타측이 영상처리장치 또는 광원장치와 연결되는 커넥터 바디부를 더 포함하며,
상기 장력조절부는 상기 커넥터 바디부의 내측에 구비되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제8 항에 있어서,
상기 커넥터 바디부는,
상기 파지부에서 연장된 연장부와 고정될 수 있도록 구성되는 연장부 연결부; 및
상기 장력조절부가 고정될 수 있도록 구성되는 커넥터 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제9 항에 있어서,
상기 연장부 연결부는,
상기 연장부가 연결되었을 때 상기 삽입부 내부의 중공과 연통될 수 있도록 구성되는 연결구멍을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제10 항에 있어서,
상기 커넥터 바디부는,
상기 연결구멍과 상기 4개의 와이어 고정부 사이에서 상기 4개의 와이어 각각을 지지하면서 회전할 수 있도록 구성되는 적어도 4개의 제1 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제11 항에 있어서,
상기 복수의 와이어 각각은,
일측이 상기 만곡부에 고정되며, 타측이 상기 파지부를 경유하여 상기 와이어 고정부 각각에 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제12 항에 있어서,
상기 파지부는,
상기 복수의 와이어 각각을 지지하면서 상기 와이어의 움직임에 따라 회전할 수 있도록 구성되는 복수의 제2 풀리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제13 항에 있어서,
상기 파지부는,
일측이 꺾인 Gun-타입으로 구성되어 사용자가 파지할 수 있도록 구성되며,
상기 제2 풀리는 상기 파지부 중 상기 꺾인 부분의 내측에 구비되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제13 항에 있어서,
상기 파지부는 조향입력을 발생시킬 수 있도록 구성되는 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제15 항에 있어서,
상기 입력부의 입력에 따라 상기 복수의 모터의 동작을 제어할 수 있도록 구성되는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 만곡부의 상측 방향 조절을 위한 모터 제어와 하측방향 조절을 위한 모터 제어를 연동하며,
상기 만곡부의 좌측 방향 조절을 위한 모터 제어와 우측 방향 조절을 위한 모터 제어를 연동하여 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제16 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 만곡부를 상측 방향으로 만곡시 상측 방향 조절을 위한 상측 와이어는 잡아당기며, 하측 방향 조절을 위한 하측 와이어는 밀어낼 수 있도록 한 쌍의 모터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제16 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 만곡부를 좌측 방향으로 만곡시 좌측 방향 조절을 위한 좌측 와이어는 잡아당기며, 우측 방향 조절을 위한 우측 와이어는 밀어낼 수 있도록 한 쌍의 모터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제16 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 만곡부를 좌측 방향으로 만곡시 좌측 방향 조절을 위한 상측 와이어는 잡아당기며, 우측 방향 조절을 위한 우측 와이어는 밀어낼 수 있도록 한 쌍의 모터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.
제16 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 영상처리장치 또는 상기 광원장치 측에 구비되는 것을 특징으로 하는 전동 내시경.