KR102355952B1

KR102355952B1 - Motorized catheter steering apparatus for precision procedure and steering method for motorized catheter thereof

Info

Publication number: KR102355952B1
Application number: KR1020200000607A
Authority: KR
Inventors: 윤대중; 류재준; 안효영; 김화영; 안중환
Original assignee: 부산대학교병원
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2022-01-25
Also published as: KR20210087637A

Abstract

본 발명은 모터 구동식 카테터 조향 기구 및 이를 이용한 카테터 조향 방법에 관한 것으로, 카테터를 놓아도 카테터의 변형 상태가 유지되고 카테터의 변형과 관련된 물리량 정보를 수치적으로 보여줌으로써 정확한 시술이 가능하며 조향을 모터 구동으로 구현되어 있어 시술자의 편의성이 극대화된 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구이다.
본 발명에 따른 모터 구동식 카테터 조향 기구는 카테터튜브(100)가 삽입되는 카테터삽입구(210); 상기 카테터튜브(100)에 동력을 제공하는 서보모터(230); 상기 카테터튜브(100)에 연결된 풀와이어(140)가 고정되어 상기 서보모터(230)로부터 제공된 동력을 상기 풀와이어(140)로 전달하되, 상기 카테터튜브(100)와 수직방향으로 마련되어 상기 카테터튜브(100)에서 소프트부재(120)의 구동을 조절하는 서보혼(231); 상기 카테터튜브(100)의 좌우 움직을 원격으로 조절하고 푸쉬 버튼을 통해 상기 카테터튜브(100)의 위치를 고정하는 조이스틱부(240); 및 입력된 좌표에 따른 상기 카테터튜브(100)의 변형량을 예측하는 제어부(260);를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a motor-driven catheter steering mechanism and a method for steering a catheter using the same, wherein the deformed state of the catheter is maintained even when the catheter is placed, and accurate operation is possible by numerically showing information on physical quantities related to the deformation of the catheter, and the steering is controlled by the motor It is a motor-driven catheter steering mechanism for precision surgery that maximizes operator convenience by being driven.
The motor-driven catheter steering mechanism according to the present invention includes a catheter insertion port 210 into which the catheter tube 100 is inserted; Servo motor 230 for providing power to the catheter tube 100; The pull wire 140 connected to the catheter tube 100 is fixed to transmit the power provided from the servo motor 230 to the pull wire 140, provided in the vertical direction with the catheter tube 100, the catheter tube Servo horn 231 for controlling the driving of the soft member 120 in (100); a joystick unit 240 for remotely controlling the left and right movement of the catheter tube 100 and fixing the position of the catheter tube 100 through a push button; and a control unit 260 for predicting the amount of deformation of the catheter tube 100 according to the input coordinates.

Description

정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구 및 이를 이용한 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 방법{MOTORIZED CATHETER STEERING APPARATUS FOR PRECISION PROCEDURE AND STEERING METHOD FOR MOTORIZED CATHETER THEREOF}A motor-driven catheter steering mechanism for precision procedures and a motor-driven catheter steering method for precision procedures using the same

본 발명은 모터 구동식 카테터 조향 기구 및 이를 이용한 카테터 조향 방법에 관한 것으로, 카테터를 놓아도 카테터의 변형 상태가 유지되고 카테터의 변형과 관련된 물리량 정보를 수치적으로 보여줌으로써 정확한 시술이 가능하며 조향을 모터 구동으로 구현되어 있어 시술자의 편의성이 극대화된 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구이다.The present invention relates to a motor-driven catheter steering mechanism and a method for steering a catheter using the same, wherein the deformed state of the catheter is maintained even when the catheter is placed, and accurate operation is possible by numerically showing information on physical quantities related to the deformation of the catheter, and the steering is controlled by the motor It is a motor-driven catheter steering mechanism for precision surgery that maximizes operator convenience by being driven.

카테터는 관내 진단, 처리 및 의료기기 구조체의 전달을 위해 혈관 및 기관 내로 도입되는 것으로, 현재 카테터 튜브는 변형 방향이 일정하지 않아 정밀하게 제어하기 어려운 문제점이 있다. 카테터 끝을 흉막 내 요구 위치로 정확히 포지셔닝하기 위해서는 카테터의 굽힘 변형 및 굽힘 변형에 따른 강성을 측정하는 방법이 매우 중요하다. Catheters are introduced into blood vessels and organs for intra-luminal diagnosis, treatment, and delivery of medical device structures, and the current catheter tube has a problem in that it is difficult to precisely control it because the deformation direction is not constant. In order to accurately position the tip of the catheter to the required position in the pleura, it is very important to measure the bending deformation of the catheter and the method of measuring the stiffness according to the bending deformation.

종래의 카테터 조향기구는 수동 조작으로, 카테터 고정이 어렵다. 카테터 끝을 시술 분위에 고정하기 위해서는 핸들을 손가락으로 고정하고 있어야 한다. 한 손만을 사용하여 시술을 위한 준비를 진행하여야 하고 부주의로 인해 카테터의 변형이 틀어질 수 있어 카테터 고정이 어려운 문제점이 발생한다. Conventional catheter steering mechanism is a manual operation, it is difficult to fix the catheter. In order to fix the tip of the catheter in the procedure position, the handle must be fixed with a finger. It is necessary to use only one hand to prepare for the procedure, and the catheter may be deformed due to carelessness, which makes it difficult to fix the catheter.

또한, 종래의 카테터 조향기구는 카테터를 정밀하게 조향하기 어렵다. 카테터 끝을 시술 위치로 정확히 포지셔닝하기가 어려운데, 수술 담당 의사가 환부에 약물을 분사하기 위해 카테터의 핸들을 손가락으로 회전시키면서 노즐의 위치를 재어함에 있어 시술 의사의 감각에만 의존해야 한다.In addition, the conventional catheter steering mechanism is difficult to precisely steer the catheter. It is difficult to accurately position the tip of the catheter to the operation position, and the surgeon in charge must rely only on the surgeon's sense to position the nozzle while rotating the handle of the catheter with his finger to inject the drug into the affected area.

한국공개특허 제10-2019-0029692호Korean Patent Publication No. 10-2019-0029692

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 카테터 기구에 손을 놓아도 카테터의 변형이 유지될 수 있는 구조가 마련된 카테터 조향 기구를 제공하는 것이다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a catheter steering mechanism provided with a structure that can maintain the deformation of the catheter even if the hand is placed on the catheter mechanism.

또한, 본 발명의 목적은 카테터 변형과 관련된 물리량 정보를 수치적으로 보여줌으로써 정확한 시술이 가능한 카테터 조향 기구를 제공하는 것이다. In addition, it is an object of the present invention to provide a catheter steering mechanism capable of performing an accurate operation by numerically showing physical quantity information related to catheter deformation.

또한, 본 발명의 목적은 시술 기구의 조향이 모터로 구현되어 시술자의 편의성이 극대화되고 미세 조종이 가능한 카테터 조향 기구를 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to provide a catheter steering mechanism in which the steering of the surgical instrument is implemented with a motor, so that the operator's convenience is maximized and micro-manipulation is possible.

발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be solved by the invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. will be able

본 발명에 따른 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구는,Motor-driven catheter steering mechanism for precision surgery according to the present invention,

카테터튜브(100)가 삽입되는 카테터삽입구(210);The catheter tube 100 is inserted into the catheter insertion port 210;

상기 카테터튜브(100)에 동력을 제공하는 서보모터(230);Servo motor 230 for providing power to the catheter tube 100;

상기 카테터튜브(100)에 연결된 풀와이어(140)가 고정되어 상기 서보모터(230)로부터 제공된 동력을 상기 풀와이어(140)로 전달하되, 상기 카테터튜브(100)와 수직방향으로 마련되어 상기 카테터튜브(100)에서 소프트부재(120)의 구동을 조절하는 서보혼(231);The pull wire 140 connected to the catheter tube 100 is fixed to transmit the power provided from the servo motor 230 to the pull wire 140, provided in the vertical direction with the catheter tube 100, the catheter tube Servo horn 231 for controlling the driving of the soft member 120 in (100);

상기 카테터튜브(100)의 좌우 움직을 원격으로 조절하고 푸쉬 버튼을 통해 상기 카테터튜브(100)의 위치를 고정하는 조이스틱부(240); 및a joystick unit 240 for remotely controlling the left and right movement of the catheter tube 100 and fixing the position of the catheter tube 100 through a push button; and

입력된 좌표에 따른 상기 카테터튜브(100)의 변형량을 예측하는 제어부(260);를 포함하는 것을 특징으로 한다. It characterized in that it comprises; the control unit 260 for predicting the amount of deformation of the catheter tube 100 according to the input coordinates.

또한, 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 방법은,In addition, the motor-driven catheter steering method for precision procedures is,

카테터튜브(100) 말단부재(130)의 타겟 좌표를 모니터부(290)에 입력하는 제1단계;A first step of inputting the target coordinates of the catheter tube 100 end member 130 to the monitor unit 290;

상기 입력된 타겟 좌표에 도달하기 위해, 제어부(260)가 상기 카테터튜브(100)에 연결된 풀와이어(140)의 필요한 장력을 도출하는 제2단계;a second step of deriving the required tension of the pull wire 140 connected to the catheter tube 100 by the control unit 260 to reach the input target coordinates;

상기 풀와이어(140)의 필요한 장력에 따라, 상기 제어부(260)가 상기 풀와이어(140)의 당김 길이인 변형량(y)을 결정하는 제3단계;A third step of determining, in accordance with the required tension of the pull wire 140, the control unit 260 the amount of deformation (y) that is the pulling length of the pull wire 140;

상기 변형량(y)이 결정된 후, 상기 제어부(260)가 상기 풀와이어(140)에 동력을 제공하는 서보모터(230)의 회전 각도를 환산하는 제4단계;A fourth step of converting the rotation angle of the servomotor 230 for providing power to the pull wire 140 by the control unit 260 after the deformation amount y is determined;

상기 제어부(260)는 상기 환산된 회전 각도만큼 상기 서보모터(230)에 실행하여, 상기 서보모터(230)에 연결된 서보혼(231)이 함께 회전하고 상기 서보혼(231)의 양단에 연결된 상기 풀와이어(140)에 의해 상기 카테터튜브(100)이 변형되는 제5단계;에 의해 수행하되,The control unit 260 executes the servo motor 230 by the converted rotation angle, so that the servo horn 231 connected to the servo motor 230 rotates together and the servo horn 231 connected to both ends of the servo horn 231 A fifth step in which the catheter tube 100 is deformed by the pull wire 140; but performed by

상기 서보혼(231)과 상기 풀와이어(140)는 수직방향으로 마련되는 것을 특징으로 한다.The servo horn 231 and the pull wire 140 are characterized in that it is provided in a vertical direction.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 카테터 기구에 손을 놓아도 카테터의 변형이 유지될 수 있는 구조가 마련된 카테터 조향 기구를 제공할 수 있다. By means of solving the above problems, the present invention can provide a catheter steering mechanism provided with a structure in which the deformation of the catheter can be maintained even if the hand is placed on the catheter mechanism.

또한, 본 발명은 카테터 변형과 관련된 물리량 정보를 수치적으로 보여줌으로써 정확한 시술이 가능한 카테터 조향 기구를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a catheter steering mechanism capable of performing an accurate operation by numerically showing information on physical quantities related to catheter deformation.

또한, 본 발명은 시술 기구의 조향이 모터로 구현되어 시술자의 편의성이 극대화되고 미세 조종이 가능한 카테터 조향 기구를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a catheter steering mechanism in which the operator's convenience is maximized and micro-manipulation is possible as steering of the surgical instrument is implemented with a motor.

도 1은 본 발명인 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 조향부(200)의 외부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 조향부(200)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 조향부(200)의 일실시예에 따른 수치를 나타낸 도면이다.
도 5는 제어부(260)의 카테터 조향 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명인 모터 구동식 카테터 조향 기구의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명인 모터 구동식 카테터 조향 기구의 일실시예에 따라 카테터조향부(200)의 우측 움직임을 나타낸 도면이다.
도 8은 입력값에 따른 카테터튜브(100)의 형상변화 데이터를 나타낸 그래프이다. 1 is a view showing the structure of the motor-driven catheter steering mechanism for the present invention precision procedure.
2 is a perspective view illustrating an external structure of the steering unit 200 .
3 is a view showing an internal structure of the steering unit 200 .
4 is a view showing numerical values according to an embodiment of the steering unit 200 .
5 is a flowchart illustrating a catheter steering method of the controller 260 .
Figure 6 is a configuration diagram showing the configuration of the present invention motor-driven catheter steering mechanism.
7 is a view showing the right movement of the catheter steering unit 200 according to an embodiment of the present invention motor-driven catheter steering mechanism.
8 is a graph showing shape change data of the catheter tube 100 according to the input value.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, which may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.In the entire specification, when a part “includes” a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details including the problem to be solved for the present invention, the means for solving the problem, and the effect of the invention are included in the embodiments and drawings to be described below. Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명인 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구는 크게 카테터튜브(100) 및 조향부(200)로 구성되고, 상기 조향부(200)는 카테터삽입구(210), 서보모터(230), 조이스틱부(240), 제어부(260), 풀와이어(140), 배터리(280) 및 모니터부(290)로 구성된다. The present inventor's motor-driven catheter steering mechanism for precision surgery is largely composed of a catheter tube 100 and a steering unit 200, and the steering unit 200 includes a catheter insertion port 210, a servo motor 230, and a joystick unit. 240 , a control unit 260 , a full wire 140 , a battery 280 and a monitor unit 290 .

먼저, 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 카테터튜브(100)는 상기 조향부(200)에 의해 동력이 제공되고 상기 조향부(200)와 연결된 풀와이어(140)에 의해 좌우로 이동하게 된다. First, as shown in FIG. 7 , the catheter tube 100 is powered by the steering unit 200 and moves left and right by the pull wire 140 connected to the steering unit 200 .

보다 구체적으로, 상기 카테터튜브(100)는 근위부재(110), 소프트부재(120) 및 말단부재(130)로 마련된다. 상기 카테터튜브(100)는 상대적으로 강성이 높은 근위부재(110), 상대적으로 강성이 낮은 소프트부재(120) 및 강성이 가장 높은 말단부재(130)로 구성된다. More specifically, the catheter tube 100 is provided with a proximal member 110 , a soft member 120 and a distal member 130 . The catheter tube 100 is composed of a proximal member 110 having relatively high rigidity, a soft member 120 having relatively low rigidity, and a distal member 130 having the highest rigidity.

다음으로, 도 1 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 조향부(200)는 카테터삽입구(210), 서보모터(230), 조이스틱부(240), 제어부(260), 풀와이어(140), 배터리(280), 그립부(250) 및 모니터부(290)로 구성된다. Next, as shown in FIGS. 1 to 4 , the steering unit 200 includes a catheter insertion port 210 , a servo motor 230 , a joystick unit 240 , a control unit 260 , a pull wire 140 , and a battery. 280 , a grip unit 250 , and a monitor unit 290 .

상기 카테터삽입구(210)는 상기 카테터튜브(100)가 삽입된다. 도 2 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 카테터삽입구(210)는 상기 조향부(200)의 길이방향과 동일하게 삽입된다. The catheter insertion port 210 is the catheter tube 100 is inserted. 2 to 4 , the catheter insertion hole 210 is inserted in the same longitudinal direction of the steering unit 200 .

상기 카테터삽입구(210)은, 도 2에 나타난 바와 같이, 카테터홀더(211)를 더 포함하여 상기 카테터튜브(100)가 빠지지 않도록 고정시킨다. 상기 카테터홀더(211)는 상기 카테터튜브(100)가 상기 카테터삽입구(210)에 의해 삽입된 후 상기 카테터홀더(211)에 의해 결속된다. The catheter insertion port 210, as shown in FIG. 2, further includes a catheter holder 211 to fix the catheter tube 100 so that it does not fall out. The catheter holder 211 is bound by the catheter holder 211 after the catheter tube 100 is inserted by the catheter insertion hole 210 .

상기 조이스틱부(240)는, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 조향부(200)의 상단에 마련되고 하단에 상기 서보모터(230)가 마련된다. 상기 조향부(200)는 상기 카테터튜브(100)의 좌우 움직임을 원격으로 조절하고 푸쉬 버튼을 통해 상기 카테터튜브(100)의 위치를 고정한다. As shown in FIG. 2 , the joystick unit 240 is provided at the upper end of the steering unit 200 and the servomotor 230 is provided at the lower end. The steering unit 200 remotely controls the left and right movement of the catheter tube 100 and fixes the position of the catheter tube 100 through a push button.

상기 서보모터(230)는 상기 카테터튜브(100)에 동력을 제공한다. 상기 서보모터(230)는, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 조향부(200) 내부에 안착될 수 있도록 모터안착구(232)가 마련된다. 또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 서보모터(230)는 서보혼(231)과 연결되어 상기 서보모터(230)의 회전에 의해 상기 서보혼(231)이 회전된다. The servomotor 230 provides power to the catheter tube 100 . As shown in FIGS. 2 and 3 , the servomotor 230 is provided with a motor seating hole 232 to be seated inside the steering unit 200 . Also, as shown in FIG. 3 , the servo motor 230 is connected to the servo horn 231 so that the servo horn 231 is rotated by the rotation of the servo motor 230 .

상기 서보모터(230)의 구동을 위한 필요 전압은 6V인 것이 바람직하다. The required voltage for driving the servomotor 230 is preferably 6V.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 서보모터(230)의 하단에는 톱니 형태의 핸들스토퍼(233)가 마련되어 있다. 상기 핸들스토퍼(233)는 상기 카테터튜브(100)의 위치를 고정할 수 있도록 톱니 형태로 맞물릴 수 있도록 구성된다. 2 and 3 , a handle stopper 233 in the form of a tooth is provided at the lower end of the servomotor 230 . The handle stopper 233 is configured to be engaged in a sawtooth shape so as to fix the position of the catheter tube 100 .

또한, 상기 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 서보모터(230)의 양측에는 수동조작부(234)가 더 마련될 수 있다. 모터가 아닌 수동으로 조작이 필요한 경우 상기 수동조작부(234)를 사용하여 상기 카테터튜브(100)의 회전을 수행할 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 2 and 3 , manual operation units 234 may be further provided on both sides of the servomotor 230 . If manual operation is required instead of a motor, rotation of the catheter tube 100 may be performed using the manual operation unit 234 .

상기 배터리(280)는 상기 서보모터(230), 제어부(260) 및 모니터부(290)에 전력을 제공하고, 사용자의 편의성과 방수 및 방진을 위해 충전식 배터리를 사용한다. The battery 280 provides power to the servo motor 230 , the control unit 260 and the monitor unit 290 , and uses a rechargeable battery for user convenience and waterproof and dustproofing.

상기 모니터부(290)은 상기 각도를 입력하고, 상기 카테터튜브(100)의 변형량을 표시한다. 또한, 상기 모니터부(290)은 상기 카테터튜브(100)의 회전 토크 또는 힘을 입력할 수 있다. 일실시예로 상기 모니터부(290)은 1.3인치, 46x32x9의 크기 비율로 마련될 수 있다. The monitor unit 290 inputs the angle and displays the amount of deformation of the catheter tube 100 . In addition, the monitor unit 290 may input the rotational torque or force of the catheter tube (100). In an embodiment, the monitor unit 290 may be provided with a size ratio of 1.3 inches and 46x32x9.

상기 모니터부(290)의 구동을 위한 필요 전압은 6V인 것이 바람직하다. The necessary voltage for driving the monitor unit 290 is preferably 6V.

상기 모니터부(290)는 상기 카테터튜브(100)의 변형각도, 상기 베터리(280)의 잔량을 표시한다. 또한, 상기 조향부(200)의 상단에 마련된 모니터장착부(220)에 결합되어 사용자가 용이하게 확인할 수 있도록 한다.The monitor unit 290 displays the deformation angle of the catheter tube 100 and the remaining amount of the battery 280 . In addition, it is coupled to the monitor mounting unit 220 provided on the upper end of the steering unit 200 so that the user can easily check it.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 사용자가 상기 조향부(200)를 용이하게 잡을 수 있도록 상기 그립부(250)가 마련될 수 있다. 또한, 상기 조향부(200)에서 상기 그립부(250)의 내부는 중공형으로 마련되어 있어 상기 배터리(280)와 상기 제어부(260)가 수납될 수 있다. 2 and 3 , the grip part 250 may be provided so that a user can easily grip the steering part 200 . In addition, since the inside of the grip part 250 in the steering part 200 is provided in a hollow shape, the battery 280 and the controller 260 may be accommodated therein.

상기 제어부(260)는 입력된 좌표에 따른 상기 카테터튜브(100)의 변형량을 예측한다. 상기 제어부(260)는 Atmega328 마이크로프로세서를 사용하여 카테터튜브(100)를 제어하고 카테터튜브(100)의 상태를 디스플레이한다. 상기 제어부(260)는 제어부안착구(261)에 마련된다. The control unit 260 predicts the amount of deformation of the catheter tube 100 according to the input coordinates. The control unit 260 uses an Atmega328 microprocessor to control the catheter tube 100 and display the state of the catheter tube 100 . The control unit 260 is provided in the control unit seating port 261 .

상기 제어부(260)는 제어 알고리즘을 바탕으로 한 프로그램 실행을 통해 카테터튜브(100)의 변형량(y) 데이터 연산을 수행할 수 있다. 상기 제어부(260)를 통한 모터 구동식 카테터 조향 방법은, 도 5에 나타난 바와 같이 수행될 수 있다. The control unit 260 may perform a data calculation of the deformation amount (y) of the catheter tube 100 through program execution based on the control algorithm. The motor-driven catheter steering method through the control unit 260 may be performed as shown in FIG. 5 .

먼저, 제1단계(S10)는 타겟 좌표값 또는 각도값을 직접 입력한다. 상기 제1단계(S10)는 상기 카테터튜브(100) 말단부재(130)의 타겟 좌표를 상기 모니터부(290)에 입력한다. First, in the first step ( S10 ), a target coordinate value or an angle value is directly input. In the first step (S10), the target coordinates of the distal member 130 of the catheter tube 100 are input to the monitor unit 290 .

다음으로, 제2단계(S20)는 풀와이어(140) 장력을 도출한다. 상기 제2단계(S20)는 상기 제1단계(S10)에 의해 입력된 타겟 좌표에 도달하기 위해, 제어부(260)가 상기 카테터튜브(100)에 연결된 풀와이어(140)의 필요한 장력을 도출한다. Next, the second step (S20) derives the pull wire 140 tension. In the second step (S20), in order to reach the target coordinates input by the first step (S10), the control unit 260 derives the required tension of the pull wire 140 connected to the catheter tube 100 .

다음으로, 제3단계(S30)는 풀와이어(140) 당김 길이를 결정한다. 상기 제3단계(S30)는 상기 풀와이어(140)의 필요한 장력에 따라, 상기 제어부(260)가 상기 풀와이어(140)의 당김 길이인 변형량(y)을 결정한다. Next, the third step (S30) determines the pull length of the pull wire 140. In the third step (S30), according to the required tension of the pull wire 140, the control unit 260 determines the amount of deformation (y) that is the pulling length of the pull wire (140).

상기 카테터튜브(100)가 변형될 때 상기 변형량(y)은 하기 [식 1]에 의해 산출되고, 상기 카테터튜브(100)이 변형될 때 변형되는 곡선 길이(s)는 하기 [식 2]에 의해 산출된다. When the catheter tube 100 is deformed, the deformation amount (y) is calculated by the following [Equation 1], and the curved length (s) that is deformed when the catheter tube 100 is deformed is in the following [Equation 2] is calculated by

[식 1][Equation 1]

[식 2][Equation 2]

(이 때, E : 카테터튜브(100) 탄성계수, I : 카테터튜브(100) 단면형상의 단면모멘트, M : 카테터튜브(100) 굽힘모멘트)(At this time, E: the modulus of elasticity of the catheter tube 100, I: the cross-sectional moment of the catheter tube 100 cross-sectional shape, M: the catheter tube 100 bending moment)

다음으로, 제4단계(S40)는 서보모터(230) 각도를 환산한다. 상기 제4단계(S40)는 상기 변형량(y)이 결정된 후, 상기 제어부(260)가 상기 풀와이어(140)에 동력을 제공하는 서보모터(230)의 회전 각도를 환산한다. Next, the fourth step ( S40 ) converts the angle of the servo motor 230 . In the fourth step (S40), after the deformation amount (y) is determined, the control unit 260 converts the rotation angle of the servomotor 230 for providing power to the pull wire 140 .

다음으로, 제5단계(S50)는 서보모터(230) 각도를 제어한다. 상기 제5단계(S50)는 상기 제어부(260)는 상기 환산된 회전 각도만큼 상기 서보모터(230)에 실행하여, 상기 서보모터(230)에 연결된 서보혼(231)이 함께 회전하고 상기 서보혼(231)의 양단에 연결된 상기 풀와이어(140)에 의해 상기 카테터튜브(100)가 변형된다. Next, in the fifth step ( S50 ), the angle of the servo motor 230 is controlled. In the fifth step (S50), the control unit 260 executes the servo motor 230 by the converted rotation angle, so that the servo horn 231 connected to the servo motor 230 rotates together and the servo horn The catheter tube 100 is deformed by the pull wire 140 connected to both ends of the 231 .

상기 제어부(260)는 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)와 같은 역할을 하는 곳이고, 상기 조이스틱부(240)는 컴퓨터에서 입력장치(키보드/마우스)와 같은 역할을 한다. 상기 조이스틱부(240)를 원하는 방향으로 조종을 하면 상기 제어부(260)에서 이 전기적 신호를 내부 연산으로 환산하여 상기 서보모터(230)를 움직이게 되고 그 값을 상기 모니터부(290)로 보내어 출력한다. The control unit 260 serves as a central processing unit (CPU) of a computer, and the joystick unit 240 functions as an input device (keyboard/mouse) in the computer. When the joystick unit 240 is steered in a desired direction, the control unit 260 converts this electrical signal into an internal operation to move the servomotor 230 and sends the value to the monitor unit 290 for output. .

본 발명인 정밀 시술을 위한 구동식 카테터 조향 기구의 설계 고려사항은 아래와 같다.The design considerations of the driving catheter steering mechanism for the present inventor's precision procedure are as follows.

먼저, 장시간 시술에도 손목에 피로감을 덜하기 위해 기구 전체 중량은 300g 이내로 제한하여 경량성을 유지한다. First, in order to reduce fatigue on the wrist even after a long procedure, the total weight of the device is limited to less than 300g to maintain lightness.

다음으로, 한손 사용이 가능하도록 제조된다. 시술 중에 추가적인 시술(약물 주입 등)을 위해 기구를 한손으로 조작 가능 하도록 설계한다. Next, it is manufactured so that it can be used with one hand. The device is designed so that it can be operated with one hand for additional procedures (eg, drug injection) during the procedure.

다음으로, 최적의 그립감을 고려하여 설계함으로써 시술 중 기구 낙하 등의 위험을 사전에 예방한다. Next, by designing in consideration of the optimal grip, the risk of dropping the instrument during the procedure is prevented in advance.

본 발명에 따른 구동식 카테터 조향 기구의 설계는, 도 4에 나타난 바와 같은 수치값을 참조할 수 있으며 단위는 mm인 것이 바람직하다. The design of the actuated catheter steering mechanism according to the present invention may refer to numerical values as shown in FIG. 4, and the unit is preferably mm.

본 발명인 정밀 시술을 위한 구동식 카테터 조향 기구를 이용하여 도 8에 입력값에 따른 카테터튜브(100)의 형상변화를 나타내었다. The shape change of the catheter tube 100 according to the input value is shown in FIG. 8 using the driving catheter steering mechanism for the precision procedure of the present invention.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the above-described technical configuration of the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present invention.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from the concept of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

100. 카테터튜브
110. 근위부재
120. 소프트부재
130. 말단부재
140. 풀와이어
200. 조향부
210. 카테터삽입구
211. 카테터홀더
220. 모니터장착부
230. 서보모터
231. 서보혼
232. 모터안착구
233. 핸들스톱퍼
234. 수동조작부
240. 조이스틱부
250. 그립부
260. 제어부
261. 제어부안착구
280. 배터리
290. 모니터부
S10. 타겟 좌표를 입력하는 제1단계
S20. 풀와이어(140) 장력을 도출하는 제2단계
S30. 풀와이어(140) 당김 길이를 결정하는 제3단계
S40. 서보모터(230) 각도를 환산하는 제4단계
S50. 서보모터(230) 각도를 제어하는 제5단계100. Catheter tube
110. Proximal member
120. Soft member
130. End member
140. Full Wire
200. Steering
210. Catheterization port
211. Catheter Holder
220. Monitor mounting part
230. Servo motor
231. Servo Horn
232. Motor seat
233. Handle stopper
234. Manual control panel
240. Joystick part
250. Grip part
260. Controls
261. Control part seating area
280. Battery
290. Monitor part
S10. The first step of entering the target coordinates
S20. The second step of deriving the pull wire 140 tension
S30. The third step of determining the pull length of the pull wire 140
S40. The fourth step of converting the angle of the servo motor 230
S50. A fifth step of controlling the angle of the servo motor 230

Claims

카테터튜브(100)가 삽입되는 카테터삽입구(210);
상기 카테터튜브(100)에 동력을 제공하는 서보모터(230);
상기 카테터튜브(100)에 연결된 풀와이어(140)가 고정되어 상기 서보모터(230)로부터 제공된 동력을 상기 풀와이어(140)로 전달하되, 상기 카테터튜브(100)와 수직방향으로 마련되어 상기 카테터튜브(100)에서 소프트부재(120)의 구동을 조절하는 서보혼(231);
상기 카테터튜브(100)의 좌우 움직임을 원격으로 조절하고 푸쉬 버튼을 통해 상기 카테터튜브(100)의 최종 위치를 고정하는 조이스틱부(240); 및
입력된 좌표값 또는 각도값에 의해 상기 카테터튜브(100)의 변형량(y)을 계산하는 제어부(260);를 포함하되,
상기 카테터튜브(100)의 움직임은 상기 조이스틱부(240)에 의한 직접 조향과 상기 제어부(260)의 계산에 의해 상기 서보모터(230)를 회전하는 간접 조향 중 선택적으로 실행하는 것을 특징으로 하는 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구.
Catheter tube 100 is inserted into the catheter insertion port 210;
Servo motor 230 for providing power to the catheter tube 100;
The pull wire 140 connected to the catheter tube 100 is fixed to transmit the power provided from the servo motor 230 to the pull wire 140, provided in the vertical direction with the catheter tube 100, the catheter tube Servo horn 231 for controlling the driving of the soft member 120 in (100);
a joystick unit 240 for remotely controlling the left and right movement of the catheter tube 100 and fixing the final position of the catheter tube 100 through a push button; and
The control unit 260 for calculating the deformation amount (y) of the catheter tube 100 by the input coordinate value or angle value; including;
Precision characterized in that the movement of the catheter tube 100 is selectively performed among direct steering by the joystick unit 240 and indirect steering to rotate the servomotor 230 by the calculation of the control unit 260 Motorized catheter steering instrument for the procedure.

제1항에 있어서,
상기 카테터튜브(100)가 변형될 때 상기 변형량(y)은 하기 [식 1]에 의해 산출되고, 상기 카테터튜브(100)가 변형될 때 변형되는 곡선 길이(s)는 하기 [식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구.
[식 1]

[식 2]

(이 때, E : 카테터튜브(100) 탄성계수, I : 카테터튜브(100) 단면형상의 단면모멘트, M : 카테터튜브(100) 굽힘모멘트)
The method of claim 1,
When the catheter tube 100 is deformed, the deformation amount (y) is calculated by the following [Equation 1], and the curved length (s) that is deformed when the catheter tube 100 is deformed is in the following [Equation 2] Motor-driven catheter steering mechanism for precision procedures, characterized in that calculated by.
[Equation 1]

[Equation 2]

(At this time, E: the modulus of elasticity of the catheter tube 100, I: the cross-sectional moment of the catheter tube 100 cross-sectional shape, M: the bending moment of the catheter tube 100)

제1항에 있어서,
상기 각도를 입력하고, 상기 카테터튜브(100)의 변형량을 표시하는 모니터부(290);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 기구.
According to claim 1,
Input the angle, and the monitor unit 290 for displaying the amount of deformation of the catheter tube 100; Motor-driven catheter steering mechanism for precision surgery, characterized in that it further comprises.

카테터튜브(100) 말단부재(130)의 타겟 좌표를 모니터부(290)에 입력하는 제1단계;
상기 입력된 타겟 좌표에 도달하기 위해, 제어부(260)가 상기 카테터튜브(100)에 연결된 풀와이어(140)의 필요한 장력을 도출하는 제2단계;
상기 풀와이어(140)의 필요한 장력에 따라, 상기 제어부(260)가 상기 풀와이어(140)의 당김 길이인 변형량(y)을 결정하는 제3단계;
상기 변형량(y)이 결정된 후, 상기 제어부(260)가 상기 풀와이어(140)에 동력을 제공하는 서보모터(230)의 회전 각도를 환산하는 제4단계;
상기 제어부(260)는 상기 환산된 회전 각도만큼 상기 서보모터(230)에 실행하여, 상기 서보모터(230)에 연결된 서보혼(231)이 함께 회전하고 상기 서보혼(231)의 양단에 연결된 상기 풀와이어(140)에 의해 상기 카테터튜브(100)가 변형되는 제5단계;에 의해 수행하되,
상기 서보혼(231)과 상기 풀와이어(140)는 수직방향으로 마련되는 것을 특징으로 하는 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 방법.
A first step of inputting the target coordinates of the catheter tube 100 end member 130 to the monitor unit 290;
a second step of deriving the required tension of the pull wire 140 connected to the catheter tube 100 by the control unit 260 to reach the input target coordinates;
A third step of determining, in accordance with the required tension of the pull wire 140, the control unit 260 is the amount of deformation (y) that is the pulling length of the pull wire 140;
a fourth step of converting the rotation angle of the servomotor 230 for providing power to the pull wire 140 by the control unit 260 after the deformation amount y is determined;
The control unit 260 executes the servo motor 230 by the converted rotation angle, so that the servo horn 231 connected to the servo motor 230 rotates together and the servo horn 231 connected to both ends of the servo horn 231 Performed by; a fifth step in which the catheter tube 100 is deformed by the pull wire 140;
The servo horn 231 and the pull wire 140 are motor-driven catheter steering method for precision surgery, characterized in that provided in the vertical direction.

제4항에 있어서,
상기 카테터튜브(100)이 변형될 때 상기 변형량(y)은 하기 [식 1]에 의해 산출되고, 상기 카테터튜브(100)이 변형될 때 변형되는 곡선 길이(s)는 하기 [식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 정밀 시술을 위한 모터 구동식 카테터 조향 방법 :
[식 1]

[식 2]

(이 때, E : 카테터튜브(100) 탄성계수, I : 카테터튜브(100) 단면형상의 단면모멘트, M : 카테터튜브(100) 굽힘모멘트).5. The method of claim 4,
When the catheter tube 100 is deformed, the deformation amount (y) is calculated by the following [Equation 1], and the curved length (s) that is deformed when the catheter tube 100 is deformed is in the following [Equation 2] Motor-driven catheter steering method for precision procedure, characterized in that calculated by:
[Equation 1]

[Equation 2]

(At this time, E: the modulus of elasticity of the catheter tube 100, I: the cross-sectional moment of the catheter tube 100 cross-sectional shape, M: the catheter tube 100 bending moment).