벤딩 메커니즘을 이용한 자연개구부 내시경수술용 매니퓰레이터의 개발

Abstract

NOTES(Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery, 자연개구부 내시경수술)은 신체 외부에 흉터를 남기지 않기 위해 입이나 항문, 질, 또는 요도 등의 자연개구부를 통해 시술하는 실험적인 수술 방법이다. NOTES에서는 삽입된 수술 도구가 섬세한 작업을 수행하여야 하지만, 상용화된 내시경 도구들은 복잡한 작업을 수행하기에 부적절하다. 따라서 이에 적절한 NOTES용 로봇 시스템이 필요하다. 수술 도구는 오버튜브의 채널을 통해 삽입되기 위해서 길고 유연한 줄기를 가져야만 한다. 연결된 여러 개의 짧은 링크에 의해 매니퓰레이터의 줄기가 충분한 유연성을 가지고, 외부에서 제공하는 병진 및 회전 운동을 긴 줄기를 통해 효율적으로 전달할 수 있다. 본 연구에서는 NOTES에 적절한 직경 5mm에 4자유도를 가지는 얇은 매니퓰레이터를 개발하였다. 수술 도구가 삽입될 수 있는 내부 채널을 가지며, 매니퓰레이터의 크기를 줄이고 작업공간을 확보하기 위해서 초탄성 니티놀 와이어를 이용한 벤딩 메커니즘이 적용되었다. 니티놀 와이어의 Push-pull 메커니즘을 구현하기 위해 두 개의 바퀴(마찰자)를 이용된다. 벤딩 관절에서는 1자유도의 움직임을 갖는 부분 관절을 조합하여 2자유도의 벤딩을 구현한다. 소모적인 계산을 줄이기 위해, 이방성 벤딩관절로 구성된 전체 벤딩관절의 기구학적인 계산을 등방성 벤딩관절로 단순화하고 이러한 단순화를 통한 계산상의 오차를 줄일 수 있는 간단한 방법에 관한 연구가 포함된다.