脊椎手术用辅助机器人的制作方法

本发明涉及脊椎手术用辅助机器人，更详细而言，涉及一种引导手术工具的方向并能够自然移动和自动旋转的脊椎手术用辅助机器人。

本发明是从作为知识经济部的产业源泉技术开发事业的一环而执行的研究所导出的[课题固有编号：10040097，课题名：基于医疗手术机器人影像的耳鼻喉科及神经外科手术用微创多自由度手术机器人系统技术开发]。

背景技术：

以成人为基准，人的脊椎由26块骨骼构成，即，由7块颈椎、12块胸椎、5块腰椎、1块骶椎及1块尾椎构成。而且，各个骨骼之间存在常被称为圆盘的23块椎间盘而连接骨骼，进行弹力支撑。因此，脊椎发挥支撑身体、保持平衡、保护脊髓的作用。

作为如此构成身体的核心要素的脊椎与其重要度相应地，相关疾病的发生频率也高，作为诱发腰痛的典型疾病有椎间盘脱出症。所谓椎间盘脱出症，是脊椎骨骼之间的椎间盘突出而刺激周边神经，从而诱发疼痛，因不正确的姿势、老化或来自外部的强冲击等而发生。

通常而言，当发生椎间盘脱出症时，其治疗方法有保守性治疗方法和手术性治疗方法。前者在疼痛相对较轻的情况下施行，并行药物治疗和运动，根据需要而利用辅助器械等。相反，后者在症状相当进展而难以忍受疼痛的情况下施行，去除损伤部位的椎间盘。在其之间插入人造辅助物(椎体护架)或自体骨骼。而且，利用的方式是在损伤的圆盘上下部位的脊椎骨插入椎弓根螺钉及固定后，把杆连接于椎弓根螺钉而确保脊椎骨之间的距离，从而使得正常实现脊椎融合(FUSION)。另外，除如上的椎间盘脱出症之外，有椎管、神经根管或椎间孔窄小的椎管狭窄症、退行性脊椎疾病、脊椎骨折、脊椎畸形等多样的脊椎相关疾病，大部分的脊椎疾病利用脊椎融合术。

另一方面，为了像脊椎融合术一样进行使椎弓根螺钉结合于脊椎骨的手术，需要有正确保持手术工具的位置的引导装置，这种脊椎手术用引导装置在“大韩民国授权实用新型公报20-0198708Y1(2000.10.2.公开)”中公开。图1作为图示以往脊椎手术用引导装置的俯视图，由固定部1；固定于所述固定部1的定位部2；与所述定位部2连接的引导部3构成，手术工具4贯通引导部3。因此，发挥限制除直线移动之外的手术工具4的位置的作用。

但是，以往的脊椎手术用引导装置除了引导手术工具4的方向之外，没有其他功能。因此，像把椎弓根螺钉植入脊椎的情形一样，当操作手术工具4时，手术者需直接旋转手术工具4，因而存在难以精巧而传递既定的旋转力的问题。

另外，手术工具4在直线移动时，存在因与引导部3的摩擦而发生振动的问题。

技术实现要素：

解决的技术问题

本发明正是为了解决如上问题而研发的，本发明要解决的课题是提供一种不仅引导手术工具的方向，而且能够使得自然移动和自动旋转的脊椎手术用辅助机器人。

技术方案

旨在解决如上课题的本发明的脊椎手术用辅助机器人涉及引导手术工具的脊椎手术用辅助机器人，其技术特征在于，包括：手术工具支架，其具备供所述手术工具贯通结合的旋转体；手柄，其安装于所述手术工具支架一侧；驱动部件，其使所述旋转体旋转；及直线引导部，其安装于所述手术工具支架另一侧，使所述手术工具进行前进、后退动作。

发明效果

本发明的脊椎手术用辅助机器人在手术工具进行前后移动时，可以无振动地柔和移动，能够以既定的力而自动旋转，从而能够实现精巧的脊椎手术。

附图说明

图1是图示以往的脊椎手术用引导装置的俯视图

图2是图示本发明的脊椎手术用辅助机器人的立体图

图3是放大图示图2的A部分的立体图

图4是旋转体的侧剖面图

图5a及图5b是图示夹持器及夹持器引导部紧固的过程的旋转体的侧面图

图6是图示夹持器及夹持器引导部紧固情况的旋转体的侧面图

图7是放大图示图2的B部分的立体图

图8是图示本发明的脊椎手术用辅助机器人应用于机器臂的立体图

具体实施方式

下面通过附图，更详细说明本发明的脊椎手术用辅助机器人。

本发明涉及脊椎手术用辅助机器人，图2是图示本发明的脊椎手术用辅助机器人的立体图，图3是放大图示图2的A部分的立体图，图4是旋转体的侧剖面图，图5a及图5b是图示夹持器及夹持器引导部紧固的过程的旋转体的侧面图，图6是图示夹持器及夹持器引导部紧固情况的旋转体的侧面图。

本发明的脊椎手术用辅助机器人包括：手术工具支架10，其具备供手术工具T贯通结合的旋转体12；手柄20，其安装于手术工具支架10一侧；驱动部件30，其使旋转体12旋转；直线引导部40，其安装于手术工具支架10另一侧，使手术工具T进行前进、后退动作。

下面对各构成要素进行详细说明。

手术工具支架10作为对插入的手术工具T进行支撑的构成要素，旋转体12位于其内部。

旋转体12由第1管14和第2管18构成，所述第1管14在外周面具备与后述驱动齿轮36啮合的从动齿轮15，在一侧具备夹持器引导部16；所述第2管18具备结合于夹持器引导部16的夹持器19，在内部结合手术工具T，与第1管14一同旋转，使手术工具T固定，使得可以旋转。

第1管14为中空型的管形状。

从动齿轮15如图3所示，固定于第1管14的外周面。因此，旋转力从后述驱动齿轮36传递到从动齿轮15，使得如果从动齿轮15旋转，则第1管14一同旋转。

夹持器引导部16以环状形成，固定于第1管14一侧端，在周围形成有插入槽16a。

第2管18像第1管14一样，为中空型的管形状，如图4所示，位于第1管14的内部，与第1管14一同旋转。手术工具T插入第2管18内部，通过螺栓结合而坚固地固定。

夹持器19在第2管18的一侧端形成，优选地在与夹持器引导部16对应的部分形成。夹持器19结合于夹持器引导部16而啮合，为此，沿着夹持器19的周围方向形成有与插入槽16a对应的结合凸起19a。因此，夹持器19的结合凸起19a结合于夹持器引导部16的插入槽16a，第2管18与第1管14的旋转联动。

另外，根据需要，也可以没有第2管18，手术工具T固定于夹持器19内部。

另一方面，插入槽16a及结合凸起19a如图5a、图5b及图6所示，可以以形状形成，这是为了使得第2管18紧固于第1管14后不向直线方向移动。即，在图5a状态下，如图5b所示，结合凸起19a插入于插入槽16a后，如果夹持器19旋转预定角度，则如图6所示，结合凸起19a的折弯的部分19b插入于插入槽16a的拐弯部分16b，使得手术工具T不向后侧脱离。

手柄20安装于手术工具支架10一侧，是用于供手术者(OPERATOR)使本发明的脊椎手术用辅助机器人任意移动的构成要素。为了确保手术工具T所在的内侧空间更宽阔，优选地手柄20向外侧折弯形成。

驱动部件30作为与手术工具支架10连接而使旋转体12旋转的构成要素，由电动机31及与电动机31连接的驱动齿轮36构成。

电动机31是与手术工具支架10连接并向手术工具T供应旋转力的驱动源。根据需要，电动机31可以安装于手柄20内部，或如图2所示，安装于后述引导杆48内部，可以增大空间效率性。

驱动齿轮36与手术工具支架10的从动齿轮15啮合，把电动机31的旋转力传递给手术工具T。

另一方面，本发明的脊椎手术用辅助机器人为了精巧地调节手术工具T的旋转，可以在电动机31与驱动齿轮36之间还具备减速器，所述减速器包括：第1轴32，其与电动机31连接，安装有第1齿轮33；第2轴34，其安装有与第1齿轮33对应的第2齿轮35和所述驱动齿轮36，与第1轴32并排配置；及皮带38，其连接第1齿轮33及第2齿轮35。

第1轴32与电动机31连接，随着电动机31的运转而旋转。而且，在第1轴32上固定有第1齿轮33，与第1轴32一同旋转。

第2轴34如图3所示，与第1轴32并排配置，在与第2轴34的第1齿轮33相向的位置，固定安装有第2齿轮35。而且，在第1齿轮33和第2齿轮35上连接有皮带38，使得第1齿轮33的旋转力传递给第2齿轮35。其中，皮带38发挥高效拉开第1轴32与第2轴34之间的距离的作用。即，在没有皮带38的情况下，为了导出相同的效果，应在中间还安装齿轮，因此而使得结构变得复杂，存在发生动力损失的问题。本发明在第1齿轮33与第2齿轮35之间安装皮带38，使如上问题最小化。

另外，根据需要，可以像齿条(RACK)一样，在皮带38内侧形成有锯齿，或在皮带38中间安装惰轮(图中未示出)，提高与齿轮的贴紧力。

驱动齿轮36固定安装于第2轴34中与从动齿轮15啮合的位置，把从电动机31传递的旋转力传递给从动齿轮15。而且，从动齿轮15及驱动齿轮36以斜齿轮形成，可以使手术中齿轮摩擦音最小化，可以精巧地进行控制。

另一方面，就本发明的脊椎手术用辅助机器人而言，手术工具T既可以借助于驱动部件30而自动旋转，不过，根据需要，手术者当然也可以直接利用手术工具T的手柄T1而手动进行旋转。

图7是放大图示图2的B部分的立体图。

直线引导部40作为安装于手术工具支架10并对手术工具支架10赋予1自由度的构成要素，具体而言，使手术工具支架10进行前进、后退动作。

直线引导部40包括：底板42，其在上面形成有导轨43；滑动块45，其沿着导轨43以滑动的方式结合；及引导杆48，其结合于滑动块45，支撑所述手术工具支架10。

底板42是成为直线引导部40的基础的底面。底板42前方端部42a向上部凸出形成，使得后述滑动块45不脱离。

导轨43安装于底板42上面，且沿底板42的长度方向形成。与单一个数相比，导轨43配备一对，在稳定性方面更有利。而且，在导轨43两侧面形成有槽43a。

钩44安装于底板42上部的后方。如果参照图7，钩44像杠杆一样轴结合于底板42，在所述轴上结合有诸如扭力弹簧的弹性部件，使得钩44弹性地运转。而且，钩44在末端形成有倾斜面44a。

滑动块45与导轨43的槽43a形状对应地形成，结合于导轨43，沿导轨43进行直线运动。

挂接凸起47对应于钩44形状地在末端形成有倾斜面47a，在滑动块45后方形成。因此，滑动块45沿着导轨43而进行前、后移动，如果达到导轨43的后端，则挂接凸起47的倾斜面47a与钩44的倾斜面44a相接，从而将钩44抬起后，紧固于钩44。因此，本发明的脊椎手术用辅助机器人能够防止手术工具支架10、手柄20及驱动部件30因自重而沿导轨43任意进行移动。

引导杆48一端与滑动块45连接，另一端与手术工具支架10连接，使得手术工具支架10和滑动块45联动。作为本发明的实施例，驱动部件30内置于引导杆48内部。

图8是图示本发明的脊椎手术用辅助机器人应用于机器臂的立体图。

本发明的脊椎手术用辅助机器人100如图8所示，结合于具有多自由度的机器臂200，可以移动到多样的位置。而且，安装有标记M，能够跟踪脊椎手术用辅助机器人100的位置。

(符号说明)

T:手术工具 T1:手术工具手柄

10:手术工具支架 12:旋转体

14:第1管 15:从动齿轮

16:夹持器引导部 16a:插入槽

18:第2管 19:夹持器

19a:结合凸起 20:手柄

30:驱动部件 31:电动机

32:第1轴 33:第1齿轮

34:第2轴 35:第2齿轮

36:驱动齿轮 38:皮带

40:直线引导部 42:底板

43:导轨 44:钩

44a、47a:倾斜面 45:滑动块

47:挂接凸起 48:引导杆

100:脊椎手术用辅助机器人 200:机器臂