KR101098199B1 - 외과 수술용 기구 - Google Patents

Abstract

외과 수술용 기구는 말단 도구, 말단 도구를 지지하는 강성 또는 가요적인 신장된 샤프트, 및 선단 핸들 또는 제어 부재를 포함하며, 도구 및 핸들은 말단 및 선단 굽힘가능 작동 부재를 통해 기다란 샤프트의 별개의 말단부 및 선단부에 결합된다. 구동 수단은 상기 말단 부재와 선단 부재 사이에서 신장하며, 이에 의해 상기 신장된 기구 샤프트에 대해 상기 제어 핸들의 어떠한 편향이 상기 작동 부재의 제어를 위한 상기 말단 작동 부재의 대응하는 굽힘을 유발한다. 수동 회전가능 부재는 제어 핸들에 대해 기구 샤프트 및 작업 부재를 수동회전시키는 제어 핸들에 인접하게 배열된다.

Description

외과 수술용 기구{SURGICAL INSTRUMENT}

본 발명은 일반적으로 외과 수술용 기구에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 최소한으로 침입하는 외과 시술 또는 다른 형태의 외과 시술 또는 기술에 사용하도록 의도된 수동식 외과 수술용 기구에 관한 것이다. 본 명세서에 기술된 외과 수술용 기구는 복강경 (laparoscopic) 시술용이지만, 본 발명의 외과 수술용 기구는 관내 (intraluminal) 시술을 포함하여 다른 시술에도 광범위하게 사용될 수 있다.

현재 시중에서 상용되고 있는 내시경 (endoscopic) 및 복강경 기구는 주로, 이들 기구의 기민성의 부족으로 인해 조작 및 사용법을 익히기에 매우 어렵다. 예컨대, 외과수술 중 통상의 복강경 기구를 사용할 때, 외과 수술용 기구의 도구의 배향은 표적과 절개물의 위치에 의해서만 규정된다. 이들 외과 수술용 기구는 일반적으로, 지렛대 (fulcrum) 로서 환자 자신의 절개 영역을 사용하는 지렛대 효과에 의해 기능한다. 그 결과, 봉합 (suturing), 매듭짓기 (knotting), 및 미세 절개 (fine dissection) 등과 같은 공통의 과제를 완수하려는 노력이 진행중에 있다. 이러한 결함을 극복하기 위해서 추가되는 제어를 위해 별개로 배치된 제어 부재에 의해 종종 제어되는 추가의 관절접합 (articulation) 을 제공하는 것으 로, 다수의 복강경 기구가 수년 동안 개발되고 있다. 그러나, 그렇다 하여도 이들 기구는, 외과 의사가 봉합 등의 공통 과제를 실행할 수 있도록 특히 마음대로 선택되는 배향으로 충분한 기민성을 아직까지는 제공하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 외과 수술용 기구의 도구 말단을 외과 의사가 더욱 기민성 좋게 조작할 수 있는 개선된 복강경 또는 내시경 외과 수술용 기구를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 관통 절개, 관통 인체 구멍 또는 관내와 같은 광범위한 적용 분야를 갖는 개선된 외과 수술용 기구를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 전술한 또한 다른 목적 및 특징을 이루기 위해서, 본 발명은 선단부와 말단부를 갖는 기다란 기구 샤프트; 기구 샤프트의 말단부에 배치되는 작업 부재; 및 기구 샤프트의 선단부에 배치된 제어 핸들을 포함하는 외과 수술용 기구가 제공된다. 작업 부재는 말단 작동 부재를 통해 기다란 기구 샤프트의 말단부에 연결되며, 제어 핸들은 선단 굽힘가능 부재를 통해 기다란 기구 샤프트의 선단부에 연결된다. 구동 수단은 말단 작동 부재와 선단 작동 부재 사이에서 신장하며, 이에 의해 신장된 기구 샤프트에 대해 상기 제어 핸들의 어떠한 편향이 상기 작동 부재의 제어를 위한 상기 말단 작동 부재의 대응하는 굽힘을 유발한다. 수동 회전가능 부재는 그 자신의 축을 중심으로 기구 샤프트 및 작업 부재를 수동 회전시키는 제어 핸들에 인접하게 배열된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 구동 수단은, 작업 부재의 작동과 동일한 방향으로 핸들의 작동을 유발하도록 구성되어 배열되며, 또는 선택적으로 구동 수단은, 작업 부재와 반대 방향으로의 핸들의 작동을 유발하도록 구성되어 배열된다. 말단 작동 부재는 말단 굽힘가능 부재를 포함할 수도 있으며, 선단 굽힘가능 부재는 임의의 방향으로 이동가능하다. 핸들은 핸들 하우징을 포함할 수도 있으며, 수동 회전가능 부재는 하우징의 개방 단부에 배치된 회전 손잡이를 포함할 수도 있다. 선단 굽힘가능 부재의 일부는 회전 손잡이에 배치될 수도 있다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 선단 굽힘가능 부재는 슬롯에 의해 분리되는 복수개의 디스크를 갖는 단일의 슬롯 구조를 포함할 수도 있다. 또한, 외과 수술용 기구는 핸들로부터 선회가능하게 지지되는 구동 레버와, 구동 레버와 작업 부재 사이에서 상호결합되는 구동 케이블을 포함할 수도 있다. 외과 수술용 기구는 레버에 연결되는 래치 및 폴 배열체, 핸들의 하우징 내에 있는 슬라이더, 레버 및 슬라이더를 상호연결하는 링크 및 래치에 상호연결된 해제 버튼을 포함할 수도 있다. 한 쌍의 스프링이 제공되며, 그 중 하나는 슬라이더에서 지지되어 링크에 연결되며, 다른 하나는 슬라이더와 핸들 하우징 사이에 배치된다.

본 발명의 또다른 양태에서, 외과 수술용 기구는 선단부와 말단부를 갖는 기다란 기구 샤프트; 기구 샤프트의 말단부로부터 연결되는 작업 부재; 기구 샤프트의 선단부에 배치된 제어 핸들; 기구 샤프트의 말단부에 있는 말단 작동 수단; 기구 샤프트의 선단부에 있는 선단 작동 수단; 말단 및 선단 작동 수단 사이에서 신장하는 구동 수단; 및 제어 핸들에 대해 기구 샤프트와 작업 부재를 수동 회전시키는 수단을 포함하며, 기다란 기구 샤프트에 대해 제어 핸들의 어떠한 편향도 작업 부재의 제어를 위해 상기 말단 작동 수단의 대응하는 작동을 유발한다.

본 발명의 또다른 양태에서, 말단 작동 수단은 말단 굽힘가능 부재를 포함하며, 선단 작동 수단은 임의의 방향으로 이동가능한 선단 굽힘가능 부재를 포함한다. 핸들은 핸들 하우징을 포함하며, 상기 수동 회전용 수단은 하우징의 개방 단부에 배치된 회전 손잡이를 포함한다. 선단 굽힘가능 부재의 일부는 회전 손잡이의 캐비티에 배치된다. 선단 굽힘가능 부재는 슬롯에 의해 분리된 복수 개의 디스크를 갖는 단일 슬롯 구조를 포함하며, 인접한 디스크와 상호연결하는 복수 개의 립을 더 포함하며, 상기 립은 부재를 중심으로 90 °이하의 간격으로 배치된다.

본 발명의 또다른 양태에서, 선단부와 말단부를 갖는 기다란 기구 샤프트; 기구 샤프트의 말단부에 배치되는 작업 부재; 및 기구 샤프트의 선단부에 배치된 제어 핸들을 포함하는 외과 수술용 기구가 제공된다. 작업 부재는 말단 조작 부재를 통해 기다란 기구 샤프트의 말단부에 연결되며, 제어 핸들은 선단 굽힘가능 부재를 통해 기다란 기구 샤프트의 선단부에 연결된다. 구동 수단은 말단 부재와 선단 부재 사이에서 신장하며, 이에 의해 신장된 기구 샤프트에 대해 상기 제어 핸들의 어떠한 편향이 상기 작동 부재의 제어를 위한 상기 말단 작동 부재의 대응하는 굽힘을 유발한다. 적어도 선단 굽힘가능 부재는 슬롯에 의해 분리되는 복수 개의 디스크를 갖는 단일의 슬롯 구조를 포함할 수도 있다.

본 발명의 또다른 양태에서, 말단 작동 부재는 슬롯에 의해 분리되는 복수 개의 디스크를 포함하는 단일의 슬롯 구조로 형성된 굽힘가능 부재를 포함할 수도 있으며, 선단 굽힘가능 부재는 인접한 디스크에 상호결합하는 복수 개의 립을 포함하며, 상기 립은 부재를 중심으로 90 °이하의 간격으로 배치된다. 립은 약 60 °의 간격으로 배치되며, 수동 회전가능 부재는 그 자신의 축을 중심으로 기구 샤프트 및 작업 부재를 수동회전시키는 제어 핸들에 인접하게 배열된다.

본 발명의 추가의 실시예는 선단부와 말단부를 갖는 기다란 기구 샤프트; 기구 샤프트의 말단부에 배치되어 말단 도구 축선을 따라 신장 지지되는 도구; 기구 샤프트의 선단부에 배치된 제어 핸들; 상기 기다란 기구 샤프트의 말단부와 도구를 연결하는 말단 굽힘가능 부재; 기다란 기구 샤프트의 선단부와 핸들을 결합하는 선단 굽힘가능 부재; 선단 굽힘가능 부재와 상기 도구의 위치결정을 제어하는 상기 말단 굽힘가능 부재의 연결 작동을 위해 상기 말단 및 선단 굽힘가능 부재 사이에서 신장하는 구동 수단; 및 제어 핸들에 인접하며, 제어 핸들에 대해 회전 가능하여 상기 말단 도구 축선을 중심으로 도구의 대응하는 회전을 야기하는 회전 손잡이를 포함하는 외과 수술용 기구에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 선단 굽힘가능 부재는 회전 손잡이를 지지하여, 손잡이에 부과된 어떠한 회전도 선단 굽힘가능 부재의 대응하는 회전을 야기시키게 하며; 손잡이는 선단 굽힘가능 부재의 적어도 일부를 수용하는 캐비티를 포함하며; 선단 굽힘가능 부재는 곡선 형상으로 굽힘가능하며, 회전 손잡이에 의해 확실하게 고정되며; 굽힘가능 부재 모두는 곡선 형상으로 굽힘가능하며, 회전 손잡이의 어떠한 회전도 굽힘가능 부재, 기구 샤프트 및 도구의 대응하는 회전을 유발한다.

본 발명의 또다른 실시예는 기구 샤프트의 선단부에 작동 핸들과 기구 샤프트의 말단부에 도구를 연결한 기구 샤프트를 갖는 수동으로 작동되는 의료 기구이다. 이 기구는 곡선 형상으로 굽힘가능한 기구 샤프트의 선단부에 있는 선단 굽힘가능 부재, 곡선 형상으로 굽힘가능한 기구 샤프트의 말단부에 있는 말단 굽힘가능 부재, 및 선단 굽힘가능 부재를 수동으로 굽힘 개시하는 것에 대응하여 선단 및 말단 굽힘가능 부재를 상호연결하여, 핸들을 통해 도구의 위치결정을 제어하기 위해 말단 굽힘가능 부재의 곡선 형상으로의 대응하는 굽힘을 야기하는 1 이상의 구동 요소를 더 포함한다.

본 발명의 또다른 양태에서, 굽힘가능 부재는 모든 방향으로 굽힘가능하며; 굽힘가능 부재는 임의의 방향으로 굽힘가능하며; 선단 굽힘가능 부재는, 말단 굽힘가능부재가 3 차원으로 제어되는 임의의 방향으로 조작되며; 회전 손잡이는 핸들과 선단 굽힘가능 부재 사이에 배치되며; 회전 손잡이는 그 사이에 선단 굽힘가능 부재를 회전시키도록 지지되며; 회전 손잡이의 회전은 도구 축선을 중심으로 대응하는 회전을 위한 도구를 제어하며; 도구는 길이방향 말단 도구 축선을 따라 상기 말단 굽힘가능 부재로부터 배치되며, 회전 손잡이의 회전은 상기 말단 도구 축선을 중심으로 상기 도구의 대응하는 회전을 야기하며; 1 이상의 구동 수단은 구동 케이블 세트를 구비하며, 상기 케이블 세트중 적어도 하나는 장력을 받으며, 그중 다른 하나는 이완을 받으며; 굽힘중 2 개는 장력을 받고 2 개는 이완을 받는 기구 샤프트를 중심으로 90 °의 간격으로 배치된 4 개의 케이블을 포함하며, 기구 샤프트는 길이방향 축선을 따라 신장된 기다란 기구 샤프트를 포함하며, 말단 굽힘가능 부재는 기다란 기구 샤프트의 말단부와 도구를 연결하는 기다란 기구 샤프트와 일렬로 배치되며, 선단 굽힘가능 부재는 회전 손잡이를 통해 핸들에 기다란 기구 샤프트의 선단부를 결합하는 기다란 기구 샤프트와 일렬로 배치된다.

본 발명의 또다른 실시예는, 선단부와 말단부를 갖는 기다란 기구 샤프트; 기구 샤프트의 말단부에 배치되는 작업 부재; 및 기구 샤프트의 선단부에 배치된 제어 핸들을 포함하는 외과 수술용 기구이다. 말단 굽힘가능 부재는 곡선 형상으로 굽힘될 수 있고, 작업 부재는 말단 굽힘가능 부재를 통해 기다란 기구 샤프트의 말단부에 연결되며; 선단 굽힘가능 부재는 곡선 형상으로 굽힘될 수 있으며, 제어 핸들은 선단 굽힘가능 부재를 통해 기다란 기구 샤프트의 선단부에 연결된다. 수동 회전가능 부재는 제어 핸들에 인접하며, 제어 핸들과 선단 굽힘가능 부재 사이에 배열된다. 회전 가능 부재는 수동으로 회전되어, 제어 핸들에 대해 기구 샤프트, 말단 굽힘가능 부재 및 작업 부재를 차례대로 회전시킨다. 구동 요소는 말단 및 선단 굽힘가능 부재 사이에서 신장되는 구동 부재를 포함하며, 이에 의해 기다란 기구 샤프트에 대해 제어 핸들의 어떠한 편향도 작업 부재의 제어를 위해 말단 굽힘가능 부재의 대응하는 굽힘을 야기한다.

본 발명의 또다른 양태에서, 회전가능 부재는 선단 굽힘가능 부재의 적어도 일부를 수용하는 캐비티를 구비하는 회전 손잡이를 포함하며, 회전 손잡이의 적어도 일부는 핸들의 개방 단부에서 핸들에 의해 수용되며, 회전 손잡이는 손잡이에서 지지되는 선단 굽힘가능 부재를 가지며, 선단 굽힘가능 부재에 대해 고정된 상대 회전을 한다. 작업 부재는 말단 도구 축선을 따라 신장하는 말단 굽힘가능 부재로부터 지지되는 도구를 포함하며, 회전 가능 부재는 회전 손잡이를 포함하며, 회전 손잡이의 회전은 말단 도구 축선을 중심으로 작업 부재의 회전을 유발한다. 회전 손잡이의 회전은 기구 샤프트와 말단 굽힘가능 부재를 회전시키며, 말단 도구 축선을 중심으로 회전하면서, 도구의 배향을 유지한다.

도면은 예시적인 목적으로만 제공된 것이지, 명세서의 제한을 한정하기 위해서는 아님을 알 수 있다. 전술한 목적 및 다른 목적과 본 명세서에 기술된 실시예의 이점은 첨부의 도면과 관련하여 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 더욱 명백해 질 것이다.

도 1 은 본 발명의 외과 수술용 기구의 바람직한 실시예의 사시도이다.

도 2a, 2b, 및 2c 는 외과 수술용 기구의 일 실시예의 연속적인 측면도이며, 여기서는 말단 굽힘가능 부재가 선단 굽힘가능 부재와 동일한 방향으로 굽혀진다.

도 3a, 3b 및 3c 는 외과 수술용 기구의 일 실시예의 연속적인 측면도이며, 여기서는 말단 굽힘가능 부재가 선단 굽힘가능 부재와 반대 방향으로 굽혀진다.

도 4 는 도 1 내지 도 3 에 도시된 외과 수술용 기구의 개략적인 측면도이며,절개부를 통해 신장하고, 외과 의사에 의해 제어되어 기구의 길이방향 또는 Z 축선을 중심으로 기구의 도구를 회전시키도록 적용된 기구를 도시한다.

도 5 는 완전 개방 위치에 있는 죠(jaw) 에 대응하는 핸들 위치를 갖는 도 1 의 외과 수술용 기구의 길이방향 측단면도이다.

도 6 은 바늘을 물고 폐쇄된 죠를 더 설명한 도 5 에 도시된 바와 같은 길이 방향 측단면도이다.

도 7 은 도 1 의 외과 수술용 기구의 핸들 조립체의 부분 단면도이며, 죠에 압력을 부과하는 죠 구동 수단을 더 도시하고 있다.

도 8 은 도 6 의 선 8-8 을 따라 취한 평면의 단면도이며, 죠에 압력을 부과하는 죠 구동 수단을 도시하고 있다.

도 9 는 가동 죠를 위한 캠 수단을 도시하는 도 6 의 선 9-9 을 따라 취한 단면도이다.

도 10 은 플렉스 케이블 앵커 (flex cable anchor) 를 도시하는 도 6 의 선 10-10 을 따라 취한 단면도이다.

도 11 은 말단이 가요성 또는 굽힘가능한 부재 및 이 부재를 통과하는 케이블을 도시하는 도 6 의 선 11-11 을 따라 취한 단면도이다.

도 12 는 기구의 기구 샤프트부와 이 샤프트부를 통과하는 케이블을 도시하는 도 6 의 선 12-12 을 따라 취한 단면도이다.

도 13 은 기구 샤프트로부터 선단 굽힘가능 부재까지의 케이블 천이 (transiton) 를 도시하는 도 6 의 선 13-13 을 따라 취한 단면도이다.

도 14 는 선단 굽힘가능 부재 및 케이블 통로를 상세히 도시하는 도 6 의 선 14-14 을 따라 취한 단면도이다.

도 15 는 회전 부재 또는 손잡이의 선단부를 도시하는 도 6 의 선 15-15 을 따라 취한 단면도이다.

도 16 은 도구 구동 케이블의 스프링 텐셔닝용 래치와 폴 잠금 작동을 도시 하는 도 6 의 선 16-16 을 따라 취한 단면도이다.

도 17 은 도구 구동 케이블 상에 비틀림력을 방지하기 위한 회전 배럴 수단을 도시하는 도 6 의 선 17-17 을 따라 취한 단면도이다.

도 18 은 도구 구동 케이블용 스프링 부하 수단을 도시하는 도 6 의 선 18-18 을 따라 취한 단면도이다.

도 19 는 도 1 에 도시된 외과 수술용 기구, 특히 핸들 조립체를 더욱 상세히 도시하는 분해 사시도이다.

도 20 은 도 19 의 선 20-20 을 따라 취한 외과 수술용 기구의 말단부의 다소 확대된 단면도이다.

도 21 은 도 20 에 도시된 외과 수술용 기구의 말단부의 분해 사시도이다.

도 22 는 케이블링 및 구동을 포함하는 도 3a - 3c 에 도시된 기구 형태의 개략적인 측단면도이다.

도 23 은 도 22 의 케이블링을 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 24 는 도 2a - 2c 의 실시예에 사용된 바와 같은 선택적인 케일블링의 도해의 개략적인 사시도이다.

도 25 내지 도 28 은 상이한 회전 위치의 케이블 배치를 나타내는 도시하는 연속적인 개략의 사시도이다.

본 발명의 기구는 최소한으로 침입하는 시술을 실행하는데 사용될 수 있다. "최소한으로 침입하는 시술" 은 아주 작은 절취 또는 절개를 통해 외과 의사가 시술하는 외과적 시술을 언급하며, 작은 절개는 수술 부위에 접근하기 위해서 사용된다. 일 실시예에서, 절개 길이는 직경에서 1 ㎜ ~ 20 ㎜ 이며, 바람직하게는 5 ㎜ ~ 10 ㎜ 이다. 이 시술은 수술 부위에 접근하기 위해 큰 절개가 요구되는 이러한 시술과는 대조적이다. 따라서, 가요성 기구가 이러한 작은 절개 및/또는 인체 관내강 (lumen) 또는 강 (cavity) 을 통해 삽입되어 특히 외과적 (surgical) 또는 의료 시술을 위한 내부 표적 부위에 이 기구가 위치되도록 사용되는 것이 바람직하다. 외과 수술용 기구의 해부학으로의 도입은 관내강 또는 혈관 (vessel) 으로의 경피 (percutaneous) 또는 외과적 접근에 의해, 또는 해부학적으로 자연적인 구멍을 통한 도입일 수도 있다.

복강경 시술에서 사용하는 것 외에, 본 발명의 기구는 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 대장내시경 (colonoscopic), 상부 위장관 조영술 (upper GI), 관절경적 (arthoscopic), 굴 (sinus), 흉추 (thorasic), 질식 (transvaginal) 및 심장 (cardiac) 시술을 포함한 다양한 다른 내과적 또는 외과적 시술에서 사용될 수도 있다. 특별한 시술 과정에 따라, 기구 샤프트는 강성, 반강성 또는 가요성이 있을 수 있다.

본 명세서에서 "외과 수술용 기구" 로서 언급하고 있지만, 본 발명의 개념은 외과 수술용일 필요가 없으며, 이것으로 제한하는 것은 아니지만 카테터 (catheter) 등의 다른 도구와 진단 및 치료 기구 및 도구를 포함하는 다른 의료 기구에 적용될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 외과 수술용 기구 (10) 의 바람직한 실시예의 사시도이 다. 이 외과 수술용 기구에서, 도구 및 핸들 작동 부재 또는 굽힘가능한 부재 모두는 어떠한 방향으로도 굽힘 가능하며, 이에 의해 3 차원의 도구 위치결정이 가능하다. 이들은, 선단 부재에서의 굽힘 작동이 말단 부재에서의 관련된 굽힘을 제공하도록 케이블을 통해 상호 연결되어 있다. 이하 더욱 상세히 언급하는 바와 같이, 선단 부재는 향상된 인간환경공학적 제어를 제공하기 위해서 말단 부재보다 큰 것이 바람직하다. 도 2a ~ 도 2c 는, 말단 굽힘가능 부재가 선단 굽힘가능 부재와 동일한 방향으로 굽힘되는 굽힘 작동을 도시하고 있다. 도 3a ~ 도 3c 는 굽힘가능 또는 가요성 부재가 반대 방향으로 굽힘되는 선택적 실시예를 도시하고 있다. 도 23 은 도 3a ~ 도 3c 에 도시된 작동에 해당하는 케이블링을 도시하는 개략적인 사시도이다. 도 24 는 도 2a ~ 도 2c 에 도시된 작동에 해당하는 케일블링의 개략적인 사시도이다.

말단 굽힘 부재에서 발생된 굽힘 작동량은 말단 굽힘가능 부재의 치수와 선단 굽힘가능 부재의 치수를 비교함으로써 결정됨을 알 수 있다. 개시된 실시예에서, 선단 굽힘가능 부재는 말단 굽힘가능 부재의 직경의 약 3 배이며, 그 결과 말단 굽힘가능 부재에서 발생된 작동은 선단 굽힘가능 부재에서 발생된 작동의 크기의 약 3 배이다. 도 2 및 도 3 이 단지 피치 작동만을 도시하는 측면도일지라도, 선단 굽힘가능 부재는 말단 굽힘가능 부재를 제어하는 어떠한 방향으로도 굽힘될 수 있어, 동일한 방향 또는 반대 방향으로 굽힐 수 있다(단, 동일 평면에서는 아님). 그 결과, 도 4 에 도시된 바와 같이, 외과 의사가, 축선 방향 회전 손잡이 (24) 를 돌림으로써 간단하게 어떠한 배향으로도 길이방향 축선을 중심으로 기구의 도구를 회전시킬 수 있다.

본 명세서에서는, 굽힘가능한 부재를 참조한다. 또한, 이들 굽힘가능한 부재는 회전가능 부재 또는 가요성 부재로서 언급될 수도 있다. 본 명세서에서, "굽힘가능 부분", "굽힘가능 세그먼트", "굽힘가능 작동 부재" 또는 "회전가능 부재" 등의 용어는 조인트에서 선회되는 요소에 비해 제어가능하게 굽힘가능한 기구 요소를 말한다. 본 발명의 굽힘가능 요소는, 어떠한 특이성 (singularity) 도 없이 어떠한 방향으로도 굽힘될 수 있으며, 또한 단일 또는 다중 본체 구조 모두에서 어떠한 방향으로도 굽힘될 수 있는 가능성을 특징으로 하는 도구의 제조를 가능하게 한다. 이들 굽힘가능 작동 부재는, 제어하는 수단 또는 제어되는 수단으로서 형성되며, 인장 또는 압축력에 의해 압박되어 어떠한 날까로운 파괴 또는 모남 (angularity) 없이 직선으로부터 곡선 형상으로 변형될 수 있는 기구 요소로 정의된다.

도 1 을 참조하면, 외과 수술용 기구 (10) 는 기구의 선단부에 있는 핸들 (12), 기다란 기구 샤프트 (14) 및 외과 수술용 기구의 말단부에 배치된 도구 또는 엔드 이펙터 (end effector, 16) 로 이루어진다. 개시된 실시예에서, 기구 샤프트 (14) 는 적어도 부분적으로 가요성 있으며 또는 굽힘가능하게 되도록 구성될 수도 있지만, 강성이며, 통상 금속 재료이다. 통상의 복강경 시술 동안, 이 기구 샤프트 (14) 는 통상 강성을 갖는다. 예컨대, 관내에 사용되는 가요성 기구 샤프트의 예로는 그 전체가 참조로 본원에 기재된 미국 특허출원 제 10/822,081 호 (2004년 4월 12일자 출원) 의 도 14 및 도 15 에서 언급되고 있다.

도 1 에서, 핸들 (12) 은 2 개의 핸들 절반부 (12A, 12B) 로 이루어져 있다. 레버 (22) 가 기구 샤프트 (14) 의 말단부에 있는 엔드 이펙터 (16) 의 개폐를 위해 외과 의사에 의해 조작된다. 도 1 에서, 엔드 이펙터는 가동 죠 (movable jaw, 44) 와 고정 죠 (fixed jaw, 46) 로 이루어져 있다. 기구의 선단부에 있는 회전 손잡이 (24) 는 전체 기구 샤프트 및 엔드 이펙터를 회전시키는데 사용된다. 이 회전이 도 1 에서 원형의 화살표 (R) 로 도시되어 있다. 또한, 도 1 에는 X-Y-Z 축의 좌표계도 도시되어 있다. 화살표 (R) 로 나타내는 기구의 회전은 Z 축을 중심으로 이루어진다. Z 축은 기구 (10) 의 샤프트 (14) 의 길이방향 축선에 상응한다. 또한, 도 1 은 선단 굽힘가능 부재 (18) 의 일부분을 부분적으로 유지하기 위한 어댑터 덮개 (26) 를 도시하고 있다. 기구 샤프트 (14) 의 말단부에서는, 말단 굽힘가능 부재 (20) 가 설치되어 있다. 도 1 에서, 이 부재는 적어도 부분적으로 덮개 (98) 에 의해 덮여져 있는 것으로 도시되고 있다. 덮개 (98) 는, 말단 굽힘가능 부재가 선단 굽힘가능 부재로부터 구동됨에 따라 용이하게 구부러지는 얇은 플라스틱 또는 가요성의 고무관일 수도 있다. 니들 홀더 또는 봉합 보조 장치 등의 기구를 위해, 유순한 덮개 (98) 가 봉합이 잡혀 매듭이 묶이는 것을 방지하는 데 유용하다. 그러나, 다른 적용분야를 위해서는, 기구를 단순화하고 그의 제조를 단순화하기 위해서 덮개 (98) 를 사용하지 않는 것을 선택할 수도 있다. 손잡이 (24), 덮개 (26) 및 굽힘가능한 부재 등의 다른 구성요소는 플라스틱 재료로 형성된다.

본 발명의 기구는 일회용이거나 선택적으로 중복사용될 수 있게 구성되는 것 이 바람직하다. 따라서, 가능한한 기구를 값싸게 제조하기 위해서는 구성요소의 대부분을 플라스틱 재료로 만든다.

도 2a ~ 도 2c 는, 핸들과 엔드 이펙터가 동일한 방향으로 회전되거나 굽힘되게 제어되는 외과 수술용 기구의 일 실시예를 나타낸다. 핸들이 상방으로 회전된다면, 도구는 상방으로 회전되고, 이와 반대의 경우도 있다. 도 2a 는 곧은 위치에 있는 핸들을 도시하며, 또한 이와 같은 곧은 위치에 대응하는 도구가 있는 것을 도시하고 있다. 도 2b 는, 기구의 핸들 단부가 화살표 (A) 방향으로 상방으로 이동되고 있는 것을 도시하고 있다. 이는 화살표 (B) 방향으로의 엔드 이펙터 (16) 의 상방으로의 대응하는 작동을 야기한다. 유사하게, 도 2c 는, 핸들 (12) 이 화살표 (C) 방향으로 하방으로 움직여 화살표 (D) 방향으로 엔드 이펙터 (16) 의 대응하는 하방 작동을 야기하는 것을 도시하고 있다. 도 2b 및 도 2c 에 도시된 굽힘력은 선단 굽힘가능 부재 (18) 상에 부과되며, 부재가 굽힘되거나 회전될 때, 엔드 이펙터를 특정 방위로 하기 위해서 말단 굽힘가능 부재의 대응하는 굽힘 또는 회전을 야기한다. 굽힘력이 외과 의사에 의해 기구의 핸들에 부과된다. 또한, 도 2a ~ 도 2c 가 지면에서 본질적으로 "상" "하" 작동으로만 도시하고 있지만, 핸들은 지면 내외의 평면을 포함하는 어떠한 방향으로도 구동될 수 있음을 알 수 있다.

도 3a ~ 도 3c 는 외과 수술용 기구의 상이한 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 기구의 핸들부의 굽힘은 엔드 이펙터의 반대 방향의 굽힘을 야기한다. 도 3a 에서, 핸들은 곧은 위치로 도시되어 있으며, 엔드 이펙터도 곧은 위 치로 도시되어 있다. 도 3b 에서, 핸들 (12) 이 화살표 (E) 방향으로 상방으로 움직이며, 화살표 (F) 방향으로의 엔드 이펙터 (16) 의 대응하는 하방의 작동을 야기한다. 도 3c 에서, 핸들 (12) 은 화살표 (G) 로 도시된 바와 같이 하방 위치로 굽힘되거나 회전되는 것으로 도시되어 있다. 이는 화살표 (H) 에 의해 도시된 방향으로 엔드 이펙터 (16) 의 대응하는 상방으로의 굽힘 또는 회전을 야기한다.

도 2a ~ 2c 에서와 같이, 도 3a ~ 도 3c 에서, 기구의 핸들 단부에서의 굽힘력의 이행 (translation) 이 기구의 말단부에 전달된다. 이는 핸들 (12) 로부터 사용자에 의해 제어되는 선단 굽힘가능 부재 (18) 에 의해 이루어지며, 따라서 말단 굽힘가능 부재 (20) 를 제어를 제어하고, 이에 의해 이 부재는 엔드 이펙터 (16) 의 위치결정 및 배향을 제어한다. 또한, 도 3a ~ 도 3c 가 지면에서 본질적으로 "상", "하" 작동만을 도시하고 있지만, 핸들이 지면 내외 평면을 포함하는 어떠한 방향으로도 구동될 수 있음을 알 수 있다.

도 4 는 외과적 시술 중 발생할 수 있는 위치에 있는 외과 수술용 기구 (10) 를 도시하고 있다. 예컨대, 이 기구는 복벽 (abdominal wall, 4) 을 통한 복강경 시술에 사용될 수 있다. 이를 위해서, 캐뉼러 (cannula) 또는 투관침 (trocar, 8) 이 배치되는 삽입 부위 (6) 가 제공된다. 기구 (14) 의 샤프트는 수술 부위에 기구의 말단부를 배치하도록 캐뉼러 (8) 를 통과하게 된다. 엔드 이펙터 (16) 가 이러한 수술 부위에 있는 것으로 도 4 에 도시되어 있다. 또한, 도 4 는 본 발명의 기구에 의해 실행될 수 있는 회전 운동을 도시하고 있다. 이는 핸들 (12) 에 대한 회전 손잡이 (24) 의 회전에 의해 발생할 수 있다. 이는 원형의 화살표 (R1) 로 도 4 에 도시되어 있다. 회전 손잡이 (24) 가 양 방향으로 회전되면, 이는 기구 샤프트 (14) 의 대응하는 회전을 야기한다. 이는 회전하는 화살표 (R2) 로 도 4 에 도시되어 있다. 이러한 동일한 운동은 도 4 에서 회전하는 화살표 (R3) 로 도시된 바와 같이 엔드 이펙터 (16) 의 회전을 야기한다.

굽힘가능한 부재를 통한 조작과 손잡이 (24) 를 통한 회전의 조합은 외과 의사를 위한 매우 정밀하고 인간환경공학적으로 안락한 제어의 정도를 제공한다. 이 기구는 사용시 아주 다양한 방법으로 유지되게 적용된다. 하나의 기술로서, 중지, 약지 및 새끼손가락이 표면 (12C) 주위에 있고, 엄지손가락이 레버 (22) 에 걸려서 버튼 (96) 을 해제하도록 기구 핸들을 움켜잡을수 있다. 검지는 회전 손잡이 (24) 에 걸리게 내밀 수 있다. 이와 같이, 외과 의사에 의해 한손으로 모든 조작이 용이하게 조화될 수 있다. 또한, 이 기구는 다음의 방법에 의해 움켜잡을 수 있다. 엄지가 표면 (12C) 에 놓여지고, 손가락들로 레버 (22) 를 움켜쥔다. 검지로 손잡이 (24) 를 조작할 수도 있다. 엄지는 손잡이 (24) 를 조작하는 것을 보조할 수 있다.

도면에서, 죠 세트가 도시되어 있지만, 다른 도구 또는 장치가 본 발명의 기구로서 사용하기에 적합할 수도 있다. 이들은, 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 카메라, 검출기, 광학계, 스코프, 유체 전달 장치, 시린지 등을 포함한다. 도구는 죠, 가위, 그래스퍼 (grasper), 니들 홀더, 미세 시술용 해부자 (micro dissector), 스테이플 어플라이어 (staple applier), 태커 (tacker), 흡입 세척 도구 (suction irrigation tool) 및 클립 어플라이어 (clip applier) 등의 다양한 분절식 도구 (articulated tool) 를 포함할 수도 있다. 또한, 도구는 절단 블레이드, 프로브, 세척기, 카테터 또는 흡입 오리피스 등의 비분절식 도구를 포함할 수도 있다.

이하, 도 1 에 도시된 기구 (10) 의 더욱 상세한 설명을 위해 도 5 ~ 도 22 를 참조한다. 도 5 ~ 도 22 에 도시된 기구는 도 3a ~ 도 3c 에 도시된 실시예이다. 특히 이 실시예에서, 기구 샤프트 내에서의 케이블링은 도 23 에 도시된 바와 같은 곧은 형태로 유지된다. 선택적인 케이블링이 도 2a ~ 도 2c 의 실시예에 해당하는 도 24 에서 기술되고 있다.

전술한 바와 같이, 엔드 이펙터 또는 도구 (16) 는 주로 신장된 레버 (22) 로 구성된 죠 구동 수단 (30) 에 의해 구동된다. 레버 (22) 는 레버 선회 핀 (23) 으로 하우징으로부터 지지된다. 도 5 ~ 도 7 및 도 19 에 대해 언급한다. 핸들 (12) 에 대한 레버 (22) 의 폐쇄는 구동 케이블 (38) 의 최선단부를 잡는데 사용되는 슬라이더 (28) 를 작동시킨다. 슬라이더 (28) 가 도 5 에 도시된 위치에 있을 때, 엔드 이펙터 죠는 완전 개방된다. 슬라이더가 도 6 에 도시된 바와 같이 우측을 향해 움직이면, 죠 (44, 46) 는 폐쇄 위치를 향해 움직인다. 도 6 에서, 죠는 니들 (45) 을 잡기 위해서 폐쇄된 것으로 도시되어 있다.

기구 샤프트 (14) 는, 경량의 금속 재료로 이루어지거나 플라스틱 재료일 수도 있는 외부 샤프트 튜브 (32) 를 포함한다. 튜브 (32) 의 선단부는 어댑터 덮개 (26) 에 의해 수용된다. 튜브 (32) 의 말단부는 말단 굽힘가능 부재 (20) 에 고정된다. 말단 굽힘가능 부재 (20) 의 추가의 상세한 설명을 위해 도 21 을 참조한다. 외부 샤프트 튜브 (32) 내에서, 플라스틱 재료로 이루어지는 것이 바람직한 지지 튜브 (34) 가 형성되어 있다. 튜브 (34) 는 말단이 굽힘가능한 또는 가요성 부재 (20) 와 선단이 굽힘가능한 또는 가요성 부재 (18) 사이에서 연장된다. 죠 구동 케이블 (38) 은 이 지지 튜브 (34) 내에서 연장한다. 도 21 에 도시된 바와 같이, 지지 튜브 (34) 는 복수 개의 스페이서 (36) 를 튜브의 길이를 따라서 지지한다. 지지 튜브 (34) 를 따라 배치된 5 개의 스페이서가 존재할 수 있다. 도 23 의 개략도에서, 도면을 단순화하기 위해서 5 개 미만이 도시되어 있다. 각각의 스페이서 (36) 는 균일하게 이격되는 것이 바람직하며, 각각에는 직경의 가이드 슬롯 (37) 이 제공된다. 개시된 실시예에서, 각각의 스페이서 (36) 의 주위에 90°간격으로 배치된 이러한 가이드 슬롯이 4 개 존재한다.

이하, 기구의 도구 단부에 대한 더 상세한 설명을 위해 도 21 을 참조한다. 엔드 이펙터 (16) 는 한 쌍의 죠 (44, 46) 로 이루어진다. 전술한 바와 같이, 이들 죠는 니들 (45) 또는 다른 물품을 잡기 위해 사용될 수도 있다. 상부 죠 (44) 는 하부 죠 (46) 에 있는 채널 (47) 내에 끼움장착된다. 선회 핀 (48) 은 죠 사이에서의 회전을 가능하게 하도록 죠 사이에 사용된다. 병진 (translation) 핀 (42) 이 죠 (46) 의 슬롯 (50) 과 죠 (44) 의 슬롯 (52) 을 통해 신장하며, 말단 케이블 단부 커넥터 (40) 에서 구멍과 결합한다. 커넥터 (40) 는 죠 (44) 의 채널 (49) 내에 위치되며, 죠 구동 케이블 (38) 의 최말단부에 고정된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 레버 (22) 가 휴지 위치에 있다면, 죠는 완전 개방된다. 이 위치에서, 핀 (42) 은 개방 위치로 죠를 유지하는 여분의 말단 위치에 있게 된다. 도 6 의 우측에서와 같이, 케이블 (38) 이 당겨짐에 따라, 핀 (42) 이 슬롯 (50, 52) 에서 우측으로 움직여 죠 (44, 46) 가 도 6 에 도시된 바와 같이 폐쇄 위치를 향해 선회하게 된다.

또한, 도 21 은 죠 (46) 의 단부 벽 (54) 을 도시하고 있다. 말단 굽힘가능 부재 (20) 의 일단부는 이 단부 벽 (54) 에 압박을 받는다. 이 부재 (20) 는 적절한 수단에 의해 단부 벽 (54) 에 고정될 수도 있다. 개시된 실시예에서, 기구의 자체의 케이블링 장력은 부재들을 함께 유지한다. 단부 벽 (54) 상에, 플렉스 제어 케이블 (100) 을 위한 한 쌍의 앵커 (56, 58) 가 배치된다. 도 21 은 이러한 4 개의 케이블 (100a, 100b, 100c, 100d) 을 도시하고 있다. 말단 굽힘가능 부재 (20) 의 말단부에는 앵커 (56, 58) 를 수용하는 포켓 (59) 이 제공된다. 이에 관해서, 앵커 (56, 58) 의 위치를 설명하기 위해서 도 20 의 단면도를 더 참고한다. 앵커 (56, 58) 는 단부 벽 (54) 에 확실히 부착된다. 또한, 도 20 은 슬롯 (50, 52) 의 우측 단부에서 병진 핀 (42) 에 의해 폐쇄된 죠를 도시한다.

죠 구동 케이블 (38) 은 엔드 이펙터와 회전 배럴 (66) 의 각각의 단부에서 종료된다 (도 6 참조). 각각의 굽힘가능한 부분 또는 굽힘가능한 부재 (18, 20) 내에는, 플라스틱 튜브가 설치되어 있다. 이는 말단 튜브 (60) 와 선단 튜 브 (62) 를 포함한다. 이들 양 튜브는 폴리에틸에테르키톤 (PEEK: polyethyletherkeyton) 으로 이루어질 수도 있다. 튜브 (60 ,62) 의 재료는 케이블 (38) 을 유지하기에 충분한 강성이 있으며, 또한 굽힘가능한 부재 (18, 20) 의 굽힘을 용이하게 굽힐 수 있을 정도로 충분히 가요성 있다. 이들 튜브는, 케이블을 수용하고 안내하기에 충분한 강도를 가지며, 이들 튜브가 꼬이거나 뒤틀리지 않고 활성화를 위해 적절한 상태로 케이블을 유지하도록 충분히 가요성 있으며, 또한 케이블을 위해 고정된 길이를 한정한다. 튜브 (60, 62) 는 길이방향으로 강성을 가지지만, 측방향으로는 가요성이 있다.

도 7 은 지지 튜브 (34) 와 회전 샤프트 (64) 사이에서 선단 굽힘가능 부재 (18) 내에 신장하는 선단 튜브 (62) 를 도시한다. 또한, 죠 구동 케이블 (38) 은 회전 샤프트 (64) 를 통해 신장한다. 회전 샤프트 (64) 의 설명을 위해 도 19 를 참조한다. 샤프트 (64) 중 어느 한쪽 단부에는 적소에 회전 샤프트 (64) 를 고정하는 E-링 (65) 이 있다. 도 19 는 회전 손잡이 (24) 와 회전 손잡이 (24) 의 일부 둘레를 감싸는 핸들 절반부 (12A, 12B) 로부터 신장하는 샤프트 (64) 를 도시한다. 대향 단부 E-링 (65) 은 핸들 및 회전 손잡이와 서로 결합하며, 핸들에 대해 적소에 회전 손잡이 (24) 를 유지하며, 따라서 핸들에 대해 적소에 선단 굽힘가능 부재를 유지할 수 있다. 도 7 은 손잡이 (24) 의 내부 캐비티와 선단 굽힘가능 부재 (18) 에 있는 캐비터 사이에 배치되는 E-링 (65) 의 좌측을 도시한다. 도 7 에서 우측의 E-링 (65) 은 핸들 (12) 에 의해 포획된다.

엔드 이펙터 (16) 는 죠 구동 케이블 (38) 에 의해 제어된다. 죠 구동 케이블 (38) 의 최선단부는 회전 배럴 (66) 에서 유지된다. 예컨대, 도 7 에 도시된 바와 같이, 케이블 (38) 은 세트 스크류 (67) 쌍에 의해 회전 배럴에 고정된다. 회전 배럴 (66) 은 슬라이더 (28) 내에서 지지된다. 더 구체적으로는, 회전 배럴 (66) 은 슬라이더 포켓 (68) 내에 배치된다. 배럴 (66) 과 포켓 (68) 에 대한 설명을 위해서 도 19 를 참조한다. 슬라이더 (28) 에는 포켓 (68) 으로부터 신장하여 링크 (70) 를 수용하는 슬롯 (69) 이 제공된다. 링크 (70) 는 슬라이더 (28), 및 레버 (22) 로부터 구동 케이블 (38) 을 구동하는 주요 수단이다.

구동 링크 (70) 는 선회 핀 (71) 에 의해 레버 (22) 로부터 일단부에 지지된다. 선회 핀 (71) 은 도 19 에 도시된 바와 같이 레버 (22) 의 슬롯 내에 배치된다. 링크 (70) 의 대향 단부는 다른 핀 (이하, 슬라이더 핀 (72) 으로 언급함) 에서 지지된다. 이 핀 (72) 은 슬라이더 (28) 에서 슬롯 (74) 의 길이방향 움직임을 유지한다. 도 7 은 링크 (70) 의 대향 단부에 있는 각각의 핀 (71, 72) 을 도시한다. 도 7 은 구동 스프링 (76) 에 대해 슬라이더 핀 (72) 이 압박받는 것을 도시하고 있다. 스프링 (76) 은 슬라이더 (28) 의 격벽 내에 배치된다. 구동 스프링 (76) 의 대향 단부는 스프링 (76) 을 수용하는 보어 (78) 내에 배치된 유지 핀 (80) 에 의해 유지된다. 또한, 도 6, 도 7 및 도 19 는 스프링 (82) 을 수용하는 핸들의 보어 (84) 내에 배치되는 복귀 스프링 (82) 을 나타낸다. 스프링 (82) 의 일단부는 핸들의 내벽에 대해 압박을 받으며, 스프링의 타단부는 슬라이더 (28) 의 단부벽에 대해 압박을 받는다. 레버 (22) 가 구 동됨에 따라 스프링 (82) 이 먼저 압축되도록, 스프링 (76) 은 스프링 (82) 보다 강한 스프링이다. 이후, 레버의 추가 작동은, 물품의 파지에 따라 스프링 (76) 이 압축되게 한다. 이러한 이중 스프링 구조는 레버 작동에 의해 부과된 초과의 힘에 의해 기구의 말단부에 특히 기구 케이블링이 파손되는 것을 방지한다.

레버 (22) 는 핸들 본체를 향해 레버가 가압됨에 따라 엔드 이펙터를 구동한다. 레버 (22) 는 단계적으로 증가된 증분 (ratcheted increment) 으로 가압될 수 있는 레버를 갖는 래치 및 폴 배열체가 작동된다. 이 래치 및 폴 배열체는 래치 (86) 와 폴 (88) 을 포함한다. 래치 (86) 를 수용하기 위해서, 슬라이더 (28) 에는 도 5 에 도시된 바와 같이 엔드 디쉬 아웃(end dish out) 또는 컷아웃 (cutout, 87) 이 형성된다. 도 19 에 도시된 폴 (88) 은 핸들 부재 (12A, 12B) 에 의해 유지된다. 이에 관해, 핸들 부분 (12A) 에 폴 (88) 을 위한 포켓 (89) 이 존재하며, 핸들 부분 (12B) 에서, 폴을 유지하는 레그 (89A) 가 제공된다. 래치 (86) 는 선회 핀 (90) 에서 선회하며, 엔드 이펙터의 연속적인 폐쇄의 정도에 대응하는 연속적인 위치에서 래치를 유지할 수 있도록 일련의 래치 톱니가 형성되어 있다. 인장 스프링 (92) 은 피벗 (90) 을 중심으로 부분적으로 배치되며, 완전 폐쇄 위치에서 도 7 에 도시된 바와 같이 폴 (88) 과 래치 톱니가 접촉하게 한다.

래치와 폴 배열체는 또한 외과 의사의 엄지손가락에 의해 통상 결합될 수 있는 일체형 해제 수단을 포함한다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 피벗 (90) 의 일측에는 래치 (86) 가 존재하고, 피벗의 타측에는 아암 (94) 이 존재한다. 해제 버튼 (96) 은 아암 (94) 의 베이스에 형성된다. 도 7 에서 화살표 (M) 의 방향으로 힘이 가해지면, 래치와 폴 배열체가 해제되며, 도 5 에 도시된 바와 같이 레버 (22) 를 죠가 완전 개방된 해제 위치로 복귀시킨다.

이하, 선단 및 말단 굽힘가능 부재 사이에서 신장하는 케이블링의 제조에 대해 언급한다. 선단 굽힘가능 부재에서의 어떠한 굽힘이 말단 굽힘가능 부재에서의 대응하는 굽힘으로 변환되도록, 케이블링이 제공된다. 본 발명에 기재된 굽힘가능한 부재는 모든 방향에서 굽힘가능하다. 본 발명에 기재된 굽힘가능한 실시예에서, 말단 굽힘가능 부재는 도 5 에 도시된 바와 같이 선단 굽힘가능 부재의 직경의 대략 1/3이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 기구의 특별한 용도 및 사용되는 내과적 시술에 따라서 다양한 직경 관계가 사용될 수 있다.

선단 굽힘가능 부재 (18) 와 말단 굽힘가능 부재 (20) 사이의 제어는 플렉스 제어 케이블 (100) 에 의해 실행된다. 예컨대, 도 21 에 도시된 바와 같이 케이블 (100A, 100B, 100C, 100D) 로 식별되는 4 개의 이러한 케이블이 존재한다. 이들 케이블의 말단부에서, 이하 기술되는 바와 같이, 케이블이 죠에 있는 앵커 (56, 58) 에 연결된다. 케이블 (100) 은 케이블 엔드 러그 (102) 에 의해 선단부에서 유지된다. 4 개의 스프링 (104) 은 이들 엔드 러그 (102) 와 회전 손잡이 (24) 의 벽 사이에서 유지된다. 엔드 러그 (102) 와 스프링 (104) 에 대해 도 19 를 참조하여 설명한다. 스프링 (104) 은 케이블에 장력을 가하거나 처짐 (slack) 을 팽팽하게(take up) 한다. 굽힘가능 부재 사이에서, 케이블 (100) 은 지지 튜브 (34) 를 따라 스페이서 (36) 에서 슬롯 (37) 에 의해 안내된다. 도 23 및 도 24 를 참조한다. 어댑터 덮개 (26) 내에서, 케이블 (100) 이 천이 (transition) 부재 (106) 를 통해 신장한다. 이후, 케이블은 도 6 및 도 7 에 도시된 선단 굽힘가능 부재를 통해 신장함으로써 더 큰 외경의 위치 (locus) 로 신장한다. 단차가 있는 천이 부재 (106) 는 금속일 수 있으며, 튜브 (32) 의 단부에 고정된다.

도 21 은 기구의 말단부 특히, 말단 가요성 부재 (20) 를 도시한다. 이는 교대로 배치된 슬롯과 디스크로 이루어진 단일 부품의 슬롯가공된 구조 형태이다. 디스크는 보어 (120) 를 한정하는 중심 부재로부터 지지된다. 도 21 및 도 22 는 환상 슬롯 (112) 사이에서 한정되는 디스크 (110) 를 도시한다. 인접하는 디스크 사이에서, 연결 립 (111) 이 제공된다. 공차 구멍 (114) 이 케이블 (100) 을 수용하기 위해 제공된다. 이들 공차 구멍은 리브와 디스크에 제공된다. 샤프트 튜브 (32) 와 말단 가요성 부재를 정렬하기 위해서, 말단 굽힘가능 부재 (20) 상에 정렬 탭 (116) 과 튜브 (32) 상의 대응하는 슬롯 (118) 이 제공된다. 하나의 탭과 슬롯 배열체는 도 21 에 도시되어 있지만, 하나 이상의 탭 및 슬롯이 제공될 수도 있음을 알 수 있다. 말단 굽힘가능 부재 (20) 는 또한 전술한 PEEK 튜브 (60) 를 수용하는 중앙 보어 (120) 를 갖는다.

선단 굽힘가능 부재 (18) 는, 슬롯 (132) 을 사이에 한정하는 일련의 가요성 디스크 (130) 를 포함하는 단일 또는 다중 본체 슬롯 구조로 이루어진다. "단일" 또는 "단체" 구조는 단일 부품을 사용하여 이루어지는 것으로 정의될 수 있으며, 부품의 조립을 필요로 하지 않는다. 연결 리브 (131) 는 디스크 사이에서 신장한다. 공차 구멍 (134) 은 케이블 (100) 을 수용하기 위해 제공된다. 말단 굽힘가능 부재에 의해, 선단 굽힘가능 부재는 정렬 탭 (136) 과 회전 손잡이 (24) 에 대응하는 슬롯 (도시 생략) 을 포함한다. 선단 굽힘가능 부재 (18) 에는 튜브 (62) 를 수용하는 중심 보어 (140) 가 설치된다.

굽힘가능 부재 양자는, 립 (111, 131) 이 하나의 립으로부터 인접한 립으로 60°의 편차로 배치되는 립 패턴을 갖는 것이 바람직하다. 이는 개선된 굽힘 작동을 제공하는 것으로 공지되어 있다. 90°미만의 간격으로 배치된 립에 의해서 개선된 굽힘이 가능하였던 것으로 밝혀졌다. 립은 하나의 립으로부터 인접한 립으로 약 35°~ 75°의 간격으로 배치될 수 있다. 90°미만의 간격을 사용함으로써, 립은 더운 균일하게 분포된다. 그 결과, 굽힘 작동이 어떠한 배향에서도 더욱 균일하다. 본 발명에서, 굽힘가능한 부재 양자는 PEBAX (Polyether Block Amide) 등의 고탄성 폴리머일 수도 있지만, 다른 탄성 재료도 가능하다.

도 5 ~ 도 7 은 외과 수술용 기구의 일련의 조작을 도시하며, 특히 구동 레버 (22) 에 의해 제어되는 도구 구동을 포함하고 있다. 한 쌍의 죠가 적용된 예시에서는, 움켜잡힌 물품이 죠에 의해 고정적으로 유지될 수 있는 이중 스프링 배열체 (스프링 (76, 82)) 가 제공된다. 완전 개방된 위치에 있는 죠 (44, 46) 에 대응하여 완전 해제 (다운) 위치에 레버 (22) 가 있는 외과 수술용 기구의 설명을 위해 도 5 를 참조한다. 언제라도, 해제 버튼 (96) 은 그 위치로 레버 (22) 를 움직이게 눌려질 수 있다. 그 위치에서, 스프링 (76, 82) 은 스프링의 팽창 또는 이완된 위치에 있게 되며, 래치 (86) 는 이동의 최상부 단부에, 래치의 최상부 치부 (tooth) 와 결합하는 폴을 갖는다.

도 6 의 단면도는 레버 (22) 가 더 눌려지는 것을 도시한다. 이는 도 6 에서 화살표 (H) 에 의해 도시되고 있다. 레버 (22) 가 눌리면 링크 (70) 의 대응하는 작동을 유발한다. 이러한 작동은 스프링 (72) 에 힘을 부과한다. 다만, 스프링 (76) 은 스프링 (82) 보다 강성이 있는 스프링이며, 따라서 도 6 에 도시된 위치에서, 슬라이더 핀 (72) 이 슬롯 (74) 의 좌측에서 유지된다. 도 6 의 위치에서, 실질적으로 직경이 더 큰 스프링 (82) 만이 압축된다. 이는 화살표 (I) 로 도시한다. 이 위치에서, 래치는 폴 (88) 에 대해 래치 (86) 에서 래치의 치부 (tooth) 의 대략 중간 지점 위치로 움직인다. 이러한 작동은, 죠가 니들에 힘을 부과하기 시작했다는 것을 나타낸다. 이는 도 6 에서 화살표 (J) 로 도시하며, 니들 (45) 을 움켜잡기 위해 더욱 폐쇄된 위치로 죠를 움직이게 한다.

도 6 에 도시된 위치에서, 스프링 (76) 보다 더 작은 파운디지 (poundage) 를 갖는 스프링 (82) 은, 레버 상의 힘이 대략 3 ~ 4 파운드 일 때 압축된다. 도 6 의 위치에서, 니들 (45) 이 움켜잡힐지라도, 스프링 (76) 은 그 단계에서 실질적으로 비압축상태이며, 스프링 (82) 으로부터 예하중을 받는다.

이하, 스프링 압력이 움켜잡히는 물품의 조임 (tightening) 을 부여하는 위치로 이동하고 있는 레버 (22) 를 도시하는 도 7 에 대해 참조한다. 도 7 에서, 화살표 (K) 는 죠에 스프링 압력을 부과하는 추가의 레버 작동을 도시한다. 이 레버가 추가로 회전하면, 슬라이더 핀 (72) 이 슬롯 (74) 내에서 미끄러져, 스프링 (76) 을 추가로 압축하게 된다. 이는 도 7 에서 화살표 (L) 로 도시한다. 이는, 슬라이더 (28) 상에 추가의 힘을 부가하여 구동 케이블 (38) 이 니들 (45) 에 대해 죠를 단단히 폐쇄할 수 있다. 도 7 은 해제 시퀀스를 화살표 (M) 로 나타내는데, 이는 버튼 (96) 이 폴 (88) 로부터 래치 (86) 를 가압하여 해제하고, 이로써 구동 레버 (22) 를 도 5 에 도시된 위치로 복귀시킨다.

이하, 도 9 ~ 도 18 에 대해 참조한다. 이들 도면은 도 6 에서 취한 연속적인 단면도이며, 외과 수술용 기구의 구성 요소의 추가적인 단면의 상세를 나타낸다. 도 8 의 단면도는 슬라이더 (28) 의 최상부를 나타내는 길이방향 단면도이다. 도 9 의 단면도는 죠 (44, 46) 에서 취한것이며, 말단 케이블 엔드 커넥터 (40) 와 슬롯 (50, 52) 이 맞물리게 슬라이드 핀 (42) 을 제어하는 것으로 추가로 도시되어 있다.

도 10 의 단면도는 튜브 (60) 에 배치된 도구 구동 케이블 (38) 뿐만 아니라 가요성 케이블을 위한 앵커 (56, 58) 도 도시하고 있다.

도 11 은 말단 굽힘가능 부재 (20) 를 따라 취한 단면도이다. 도 11 은 구동 케이블 (38), 튜브 (60) 및 립 (111) 의 위치를 도시한다. 도 11 로부터, 립 (111) 이 대략 60 °의 각도로 서로 배치된다. 이들 립은 90 °미만의 각으로 배치되는 것이 바람직하다.

도 12 는 도구 샤프트를 따라 취한 단면도이다. 이 도면은 구동 케이블 (38) 을 갖는 지지 튜브 (34) 를 도시한다. 또한 이는 외부 샤프트 튜브 (32) 와 플렉스 제어 케이블 (100) 을 도시한다.

도 13 은 어댑터 덮개 (26) 를 따라 취한 단면도이며, 여기서, 제어 케이블이 기구 샤프트와 선단 굽힘가능 부재 (18) 사이에서 천이한다. 도 13 은 이와 같이 천이하는 4 개의 플렉스 제어 케이블 (100A, 100B, 100C 및 100D) 을 도시한다. 또한, 도 13 은 관련된 슬롯을 갖는 스페이서 (36) 중 하나를 도시한다.

도 14 는 선단 굽힘가능 부재 (18) 를 따라 직접 취한 단면도이다. 이는 디스크 (130) 와 상호결합 리브 (131) 를 도시한다. 공차 구멍 (134) 이 제어 케이블 (100) 을 수용하기 위해 도시되어 있다. 말단 굽힘가능 부재와 같이, 선단 굽힘가능 부재는 하나의 립으로부터 다음의 립으로 60 °의 간격으로 배치되는 립을 갖는다. 이들 립은 90 °의 각으로 배치되는 것이 바람직하다. 공차 구멍 (134) 은 도 14 에 도시된 바와 같이 직경 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 도 14 는 또한 각 (θ) 로서 립과, 또한 각 (β) 으로서 공차 구멍에 대한 상호관계 사이의 각 관계를 도시한다. 각 (β) 은 90 °로 도시되어 있다.

도 15 는 회전 손잡이 (24) 의 선단부에서 본질적으로 취해진 추가의 단면도이다. 이는 케이블 엔드 러그 (102), 구동 케이블 (38) 및 회전 샤프트 (64) 를 도시한다. 도 15 에서는, 도 4 와 관련하여 이미 기술된 것과 동일한 화살표가 사용되고 있다. 따라서, 도 15 에서, 화살표 (R1) 는 손잡이 (24) 의 회전을 나타내며, 화살표 (R2) 는 기구 샤프트의 회전을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 회전 손잡이 (24) 는 복수 개의 함몰부 (indentation, 24A) 를 포함한다. 이들은 도시된 바와 같이 구동되는 것이 바람직하고, 그 사이에 피크부 (24B) 를 한정한다. 사용자의 엄지손가락이 하나 이상의 손잡이 함몰부 (24A) 와 엄지손 가락이 닿게 함으로써 손잡이 (24) 를 용이하게 회전시킬 수 있도록, 손잡이 표면이 이루어진다.

도 16 의 단면도는 구동 케이블 (38) 의 스프링 텐셔닝을 위한 래치와 폴의 잠금 작동을 도시한다. 도 16 은 래치 (86), 폴 (88), 해제 버튼 (96), 토션 스프링 (92), 및 그와 관련된 E-링 (65) 을 갖는 회전 샤프트 (64) 를 도시한다. 도 16 은 또한 해제 버튼 (96) 을 도시한다.

도 17 은 구동 케이블 (38) 상의 비틀림력 (torsional force) 을 방지하기 위해 사용되는 회전 배럴 수단을 도시하는 단면도이다. 슬라이더 (28) 는 회전 배럴 (66) 을 수용하는 포켓 (68) 을 갖는다. 도 17 은 구동 케이블 (38) 을 회전 배럴 (66) 에 부착하기 위한 셋스크류 (67) 를 도시한다.

마지막으로, 도 18 의 단면도는 스프링 부하 수단의 추가의 상세도이다. 이는 스프링 (76), 슬라이더 (28), 레버 (22) 및 링크 (70) 를 포함한다.

이하, 도 22 를 참조한다. 도 22 는 바람직한 굽힘각 사이의 관계를 위해 특히 선단과 말단 굽힘가능 부재에 촛점을 맞춘 단면도이다. 선단 굽힘가능 부재 (18) 에 관해서는, 이는 각도 (B1) 를 통해 굽힘되는 것으로 도시되어 있다. 말단 굽힘가능 부재 (20) 는 각도 (B2) 로 굽혀져 있는 것으로 나타나 있다. 예컨대, 각 (B1) 이 약 35°이면, 대략 70°의 말단 굽힘가능 각도 (B2) 에 대응한다. 따라서, 굽힘가능 부재 사이의 직경차는, 선단부의 대응하는 굽힘을 위해 말단부의 굽힘의 정도가 더 크게 할 수 있음을 알 수 있다. 굽힘가능 부재를 위해 도시된 직경 관계가 바람직하지만, 기구의 선단부 및 말단부에 동일한 직 경의 사용을 포함하거나 선단부의 작은 직경에 대응하는 큰 직경의 말단부를 사용하는 것 등의 다른 변형도 가능하다.

이하, 도 23 및 도 24 의 개략적인 도해에 대해 설명한다. 도 23 의 개략적인 도해는 도 3a ~ 도 3c 에 도시된 기구 작동에 해당한다. 도 24 의 개략적인 도해는 도 2a ~ 도 2c 에 도시된 기구 작동에 해당한다. 도 23 에서, 기구 샤프트 (14) 는 각 제어 케이블 (100) 각각의 위치결정을 위한 관련된 가이드 슬롯 (37) 을 갖는 일련의 스페이서 (36)를 포함하는 것으로 도시하고 있다. 이 실시예에서, 제어 케이블은 곧은 배향으로 신장하며, 도 24 에서 제어 케이블은 180 °꼬여있다.

도 23 에서, 기구의 말단에서, 제어 케이블은 케이블 (100A, 100B, 100C 및 100D) 으로 식별된다. 기구의 선단에서, 동일한 케이블은 케이블 (100A', 100B', 100C' 및 100D') 으로 식별된다. 케이블의 이러한 곧은 정렬은 도 3a ~ 도 3c 에 도시된 바와 같이 선단 및 말단 굽힘가능 부재 사이의 관계를 유발한다. 즉, 핸들 단부가 위로 올라가면, 도구 단부는 아래로 내려가고, 이와 반대의 경우도 가능하다. 도 24 의 개략적인 도해에서, 동일한 수의 스페이서 (36) 가 사용된다. 5 개의 이와 같은 스페이서로 구성된 실제의 도구가 사용되었지만, 단순화를 위해서 도 23 및 도 24 에서는 단지 3 개의 스페이서만이 도시되어 있다. 제어 케이블 (100) 은, 기구 샤프트의 일단부로부터 타단부로 진행함에 따라 180 °꼬이게 된다. 따라서, 예컨대, 기구의 말단부의 케이블 (100C) 이 180 °로 변위되도록 기구의 선단부의 선단부 케이블 (100C') 이 꼬인다. 이는 도 2a ~ 도 2c 에 도시된 바와 같이 기구의 선단부와 말단부 사이의 관련된 굽힘을 야기한다. 즉, 핸들 단부가 위로 올라가면, 도구 단부는 아래로 내려가고, 이와 반대의 경우도 가능하다.

사용된 실시예와 관계없이, 도 23 또는 도 24 중 어느 하나에서, 구동 케이블 (38) 은 실질적으로 동일하게 작동한다. 레버 (22) 의 작동은 도 6 의 화살표 (I) 방향으로 케이블을 잡아 당겨, 엔드 이펙터를 폐쇄시킨다. 레버의 해제는 반대 방향으로 케이블을 움직인다. 이들 작동은 도 3a 에서와 같은 기구의 정상 위치 또는 선단 굽힘가능 부재 (18) 가 말단 굽힘가능 부재 (20) 를 제어하는 도 3b 및 도 3c 와 같은 다른 편향 위치에서 발생한다. 이와 관련하여, 케이블 (38) 은 도면에 도시된 바와 같이 기구 샤프트에서 뿐만 아니라 굽힘가능 부재에서 중심방향으로 지지되는 것이 바람직하다. 이렇게, 굽힘이 발생하면, 굽힘 작동에 의해 케이블 (38) 에 부과되는 심각한 조작은 존재하지 않는다. 즉, 엔드 이펙터의 구동은 굽힘 작동으로부터 분리된다.

손잡이 (24) 의 회전은 도구 구동 조작 및 굽힘에 영향을 미치지 않고 발생한다. 이 회전 작동은 이들 다른 조작 또는 작동으로부터 분리된다. 예컨대, 손잡이 (24) 의 회전은 그 자체로 또는 저절로 도구 구동 또는 굽힘 작동에 영향을 미치지 않는다. 선단 굽힘가능 부재에서의 굽힘의 정도 또는 레버 (22) 의 위치에 관계없이, 손잡이 (24) 에서의 어떠한 회전도 기구 샤프트 (14), 엔드 이펙터 (16) 및 선단 및 말단 굽힘가능 부재 (18, 20) 를 포함하며, 말단부 굽힘가능부로의 배향을 유지하는 손잡이 (24) 의 모든 구성요소 말단에 유사한 회전을 부 과한다. 구성요소가 손잡이 (24) 로부터 회전됨에 따라, 케이블 (38) 이 회전할 수 있다. 회전 배럴 수단, 즉 배럴 (66) 은 도구 구동 케이블에 비틀림력을 방지한다. 구동 케이블 (38) 의 최선단부에 고정되는 회전 배럴 (66) 은 손잡이 (24) 의 회전에 의해 용이하게 회전하도록 슬라이더 (28) 내에서 회전 가능하다. 말단 굽힘가능 부재의 굽힘부 (배향) 의 방향은 손잡이 (24) 의 회전에 의해 영향을 받지 않는다. 이 회전은 배향을 변화시키지 않고 그의 축선에서 말단 작동 부재를 단순 회전시킨다.

본 발명의 외과 수술용 기구의 다른 양태는 외과 시술을 효과적으로 실행하게 외과 의사가 조작할 수 있는 용이성에 관한 것이다. 핸들 (12) 과 선단 굽힘가능 부재 (18) 에 아주 근접한 회전 손잡이 (24) 의 배치는 조작을 더욱 용이하게 한다. 도 6 및 도 7 에 명확하게 도시된 바와 같이, 회전 손잡이 (24) 의 중공 중심 내에 일부가 배치된 선단 굽힘가능 부재 (18) 를 갖는 이점이 있다. 중공 영역은 선단 굽힘가능 부재 (18) 가 굽힘의 맨끝에 있는 것으로 도 22 에 도시된 바와 같이, 선단 굽힘가능 부재 (18) 의 굽힘 또는 편향을 가능하게 하는 테이퍼진 벽 (25)(도 7 및 도 22 참조) 으로 형성된다. 또한, 손잡이 (24) 는, 외과 의사에 의해 사용을 위해 용이한 위치에 있도록 핸들 (12) 에 인접하여 회전 지지되는 것으로 도시되어 있다.

축선 방향 회전 손잡이 (24) 는 튜브 (64) 에 회전가능하게 장착되고, 따라서 핸들 본체에 클램핑된다. 그 결과, 축선 방향 회전 손잡이는 전체 핸들 조립체를 회전시키는 것 대신에, 핸들 본체에 대해 회전 가능할 수 있으며, 엄지 손 가락 또는 검지 손가락 중 하나에 의해 조작된다. 축선 방향 회전 손잡이 (24) 는, 선단 굽힘가능 부재가 손잡이에 의해 움직이게 장착되는 테이퍼지거나 원추형인 캐비티를 갖는다. 말단 도구의 최대 제어를 유지하기 위해서, 선단 굽힘가능 부재는 축선 방향 회전 손잡이 (24) 에서 원추형 캐비티 내에 적어도 부분적으로 배치되며, 이에 의해 손잡이와 사용자의 손 사이 간격을 최소화한다. 선단 굽힘가능 부재가 핸들로부터 너무 멀리 위치된다면, 이는 기구의 사용시 사용자에게 늘어진 느낌 (floppiness) 을 줄 수 있다. 따라서, 선단 굽힘가능 부재를 적어도 부분적으로 손잡이 내에 배치함으로써, 이러한 문제를 최소화한다. 이러한 배치는 또한 사용자의 손에 기구 샤프트를 근접시킬 수 있다. 사용자가 굽힘가능 부재를 통해서가 아니라 기구 샤프트에 압력을 직접 가함으로써 기구를 제어하기를 원하는 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 손가락 지지 슬리브 (26) 에 검지 손가락을 기대어 사용자가 기구 샤프트에 직접적으로 힘을 적용할 수 있다.

이하 기술되는 바와 같이 또한 도 4 에 도시된 바와 같이, 외과 의사는 축선 방향 회전 손잡이 (24) 를 회전시킴으로써 어떠한 배향 (굽힘 위치) 에서 길이 방향 축선을 중심으로 기구의 도구를 회전시킬 수 있다. 도 25 ~ 도 28 은 회전 손잡이 (24) 및 도구 축선 (P) 을 중심으로 회전된 도구 (16) 의 대응하는 배향의 연속적인 위치를 도시한다. 샤프트 축선 (Z) 에 대한 말단 굽힘가능 부재의 굽힘 (각 (B2)) 의 방향 또는 배향은 손잡이 (24) 에 회전에 의해 영향을 받지 않는다. 도 25 ~ 도 28 에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 회전은 말단 작동 부재와 도구를 도구의 배향을 변화시키지 않고 자체의 말단 작동 축선 (P) 상에서 단순 회전시킨다. 이 배향은 굽힘 작용에 의해서만 영향을 받는다.

도 25 ~ 도 28 에 개략적으로 도시된 기구는 도 1 ~ 도 24 에서 이하 도시된 도구와 동일할 수도 있다. 도 25 ~ 도 28 에서 굽힘가능한 부재는 동일한 개별 선단 및 말단 굽힘가능 부재 각도 (B1, B2) 에 대응하는 특별한 위치에서 유지되도록 고려된다. 도 25 ~ 도 28 각각은 연속적인 90 °위치에서의 회전 손잡이 (24) 를 도시하며, 회전 손잡이에 부가된 작동이 말단 굽힘가능 부재와 도구에 전달되는 방식으로 도시되어 있다. 축선 (P) 을 따라 도구의 배향은 위치마다 동일하게 유지된다. 도 25 ~ 도 28 의 일 실시예에서, 각 (B1) 은 25 °일 수 있으며, 각 (B2) 은 35 °일 수 있다. 각 (B1) 은 핸들의 축 (T) 과 기구의 주축 (Z) 사이에서 측정되며, 각 (B2) 은 말단 도구 축선 (P) 과 축선 (Z) 사이에서 측정된다.

선단 굽힘가능 또는 가요성 부재 (18) 와 말단 굽힘 가능 또는 가요성 부재 (2) 사이의 제어는 플렉스 제어 케이블 (100) 에 의해 실행된다. 케이블 (100A, 100B, 100C 및 100D) 로 식별되는 이러한 4 개의 케이블이 존재한다. 이들 케이블의 말단부에서, 이하 기술하는 바와 같이, 케이블은 죠에서 앵커 (56, 58) 와 연결된다. 케이블 (100) 은 케이블 엔드 러그 (102) 에 의해 케이블의 선단부에 유지된다. 4 개의 스프링 (104) 이 이들 단부 러그 (102) 와 회전 손잡이 (24) 의 벽 사이에 유지된다. 도 25 ~ 도 28 은 선단부 (100A', 100B', 100C' 및 100D') 및 말단부 (100A'', 100B'', 100C'' 및 100D'') 에 의해 케이블 단부를 개시하고 있다.

또한, 도 25 는 본 발명의 기구에서 실행될 수 있는 회전 작동을 도시한다. 이는 축선 (T) 을 중심으로 핸들 (12) 에 대한 회전 손잡이 (24) 의 회전에 의해 발생한다. 이는 원형의 화살표 (R1) 에 의해 도 25 에 도시되어 있다. 회전 손잡이 (24) 가 회전될 때, 양 방향에서, 축선 (Z) 을 중심으로 기구 샤프트 (14) 의 대응하는 회전을 야기한다. 이는 회전 화살표 (R2) 에 의해 도 25 에 도시되어 있다. 또한, 이러한 동일한 작동은 회전 화살표 (R3) 에 의해 기술되는 바와 같이 축선 (P) 을 중심으로 엔드 이펙터 (16) 의 회전을 야기한다. 또한, 도 25 ~ 도 28 은 선단 케이블 단부에서 선단 좌표계 (Q) 를 말단 케이블 단부에서 말단 좌표계 (U) 를 도시한다. 방향을 나타내는 화살표 (N(북), W(서), S(남) 및 E(동)) 는 이들 좌표계에서 회전 손잡이 (24) 의 연속적인 회전을 나타내며, 기구의 선단 및 말단 부재 사이의 케이블링의 상태에 관한 것이다.

도 25 는 일정 위치에서의 굽힘가능 부재 (18, 20) 의 초기 위치를 나타낸다. 작동을 간략하게 기술하기 위해서, 굽힘가능 부재는 동일한 굽힘 상태로 유지되며, 손잡이 회전만이 도 25 내지 도 28 의 시퀀스중 변화되는 것으로 고려된다. 물론, 실제로, 기구는 실제의 의료 시술을 실행할 때, 어떠한 방향에서도 굽힘될 수 있고, 어떠한 각도로도 축선 (P) 을 통해 도구를 회전시킬 수 있게 기능한다. 또한, 도 25 ~ 도 28 에서 단지 90 °의 간격에 관한 관계로만 도시될지라도, 모든 중간 위치에서 축선 (P) 을 중심으로한 동일한 말단 회전이 발생함을 알 수 있다. 또한, 4 개의 케이블이 실시예에 기술되었지만, 4 개 미만 또는 4 개 초과의 케이블이 사용될 수도 있다.

도 25 에서, 선단 굽힘가능 부재 (18) 를 통해 핸들 (12) 이 각 (B1) 으로 축선 (T) 을 따라 경사지는 것으로 도시되어 있다. 이러한 경사 또는 굽힘은 지면에서 일어난 것으로 생각할 수 있다. 케이블링 (100) 에 의해서, 이러한 작동은, 팁 (tip) 이 축선 (P) 과 각 (B2) 으로 지향되는 위치로 말단 굽힘가능 부재 (20) 에 대응하는 굽힘을 유발한다. 또한, 이러한 말단 굽힘은 지면으로 고려될 수 있다. 케이블링 (100) 은 케이블중 2 개가 장력을 받고 나머지 2 개가 이완된 것을 나타낸다. 도시된 위치에서, 회전 손잡이 (24) 는 초기 위치 (N) 로서 고려될 수 있다. 그 위치에서, 케이블 (100A, 100B) 은 이완된 상태이며, 케이블 (100C, 100D) 은 장력을 받는 상태에 있게 된다. 이는 도시된 바와 같이, 상방으로 굽힘되거나 선회되는 핸들에 대응하여 기구 팁의 하방으로의 굽힘을 유발한다.

회전 손잡이 (24) 는 도 26 에 도시된 위치 (W) 에서 90 °의 각도로 회전된다. 이는, 케이블 (100B, 100C) 이 이완된 상태에 있고, 케이블 (100A, 100D) 이 장력을 받는 상태에 있도록 케이블의 위치를 회전시킨다. 이러한 작동은 축선 (P) 을 따라 도구 (16) 의 동일한 배향을 유지하지만, 축선 (P) 을 중심으로 말단 굽힘가능 부재와 도구를 회전시킨다. 기구의 양단부는 지면으로 유지된다. 도구의 회전은 도 25 및 도 26 의 비교에서 볼 수 있는 바와 같이, 90 °로 회전되는 죠에 의해 도시된다. 축선 (P) 을 따라서 배향이 유지된다.

회전 손잡이 (24) 는 도 27 에 도시된 위치 (S) 에서 90 °회전된다. 이 는, 케이블 (100C, 100D) 이 이완된 상태에 있고, 케이블 (100A, 100B) 이 장력을 받는 상태에 있도록 케이블의 위치를 회전시킨다. 이러한 작동은 축선 (P) 을 따라 도구 (16) 의 동일한 배향을 유지하지만, 축선 (P) 을 중심으로 도구를 회전시킨다. 기구의 양단부는 지면으로 유지된다. 도구의 회전은 도 26 및 도 27 의 비교에서 볼 수 있는 바와 같이, 90 °로 회전되는 죠에 의해 도시된다. 축선 (P) 을 따라서 배향이 유지된다.

회전 손잡이 (24) 는 도 28 에 도시된 위치 (E) 에서 90 °회전된다. 이는, 케이블 (100A, 100D) 이 이완된 상태에 있고, 케이블 (100B, 100C) 이 장력을 받는 상태에 있도록 케이블의 위치를 회전시킨다. 이러한 작동은 축선 (P) 을 따라 도구 (16) 의 동일한 배향을 유지하지만, 축선 (P) 을 중심으로 도구를 회전시킨다. 기구의 양단부는 지면으로 유지된다. 도구의 회전은 도 27 및 도 28 의 비교에서 볼 수 있는 바와 같이, 90 °로 회전되는 죠에 의해 도시된다. 축선 (P) 을 따라서 배향이 유지된다.

개시된 실시예에서, 회전 손잡이는 손가락 (들) 을 위한 함몰부를 갖는 손잡이로서 개시되어 있다. 본 발명의 선택적 실시예에서, 회전 기능은 회전 휠 또는 회전가능 레버 등의 다른 수단에 의해 실행될 수도 있다.

본 발명의 외과 수술용 기구의 또다른 양태는 광범위한 의료 시술에 이 기구를 적용할 수 있다는 것이다. 이는, 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 인체 구멍을 통해 인체 관내강 (lumen) 으로의 절개 또는 복강경을 사용하여 인체 강 (cavity) 으로의 접근을 포함한다. 외과 수술용 기구의 해부학으로의 도입은 관내강, 강, 또는 혈관 (vessel) 으로의 경피 또는 외과적 접근에 의해서, 또는 해부학적으로 인체 구멍을 통한 도입에 의해서 일수도 있다.

특히 선회 조인트 또는 볼-소켓 조인트 등의 다른 기구에 반대되는 작동 부재를 위해 굽힘가능 부분을 사용함으로써 수개의 개선이 이루어진다.

굽힘가능 부재의 제 1 의 특성은 특히 선단 핸들 작동 부재를 위해 사용될때, 고유의 측방향 (굽힘) 강성이 있다는 것이다. 결합된 배치에서, 선단 조인트는 절개시 지렛대와 함께 제어 핸들 및 신장된 샤프트 사이에 위치된다. 조인트가 이동이 자유롭다면, 이는 "이중-조인트" 로서 작용하며, 기구는 중대한 도구 안정성에 문제점을 가질수도 있다. 시술중라면, 외과 의사는 자신의 손목을 약간 움직이면서, 기구의 제어 핸들을 유지한다. 조인트가 실질적인 지지 저항을 제공하지 않고 자유롭게 움직인다면, 절개를 통과하는 긴 기다란 샤프트의 지렛대 효과에 기인하여, 반대 방향으로 기구의 도구 단부의 실질적인, 의도하지 않은 흔들림 (swinging) 을 유발한다. 수술 공간이 작은 통상의 복강경 또는 내시경 시술에서, 이러한 도구의 불안정성은 도구에 잠재적인 위험을 줄 수 있고, 또한 도구를 쓸모없게 할 수 있다. 이동이 자유로운 선회 또는 볼-소켓 조인트와 달리, 굽힘가능 부재는 조작자의 손목 작동을 안정화시키는 필수의 지지를 제공하게 작동하는 고유의 강성 (stiffiness) 을 가져, 도구 작동을 안정화시킨다. 굽힘가능 부재의 재료 및 기하학을 변화시킴으로써, 적절한 레벨의 안정성이 선택될 수 있다.

굽힘가능 부재, 특히 2 이상의 자유도에서의 굽힘을 위한 제 2 의 중요한 특 성은 굽힘시의 균일성이다. 굽힘가능 부재는 어떠한 방향으로도 균일하게 굽힘될 수 있기 때문에, 고유의 특이성 (singularity) 을 갖지 않으며, 그 결과, 조작자는 제어 핸들을 단순히 회전함으로써 도구의 균일한 회전 작동 및 봉합 등의 작업을 위한 중요한 작동을 발생시킬 수 있다. 다른 한편으로, 작동 부재가 일련의 선회 조인트로 이루어진다면, 특이성에 기인하여 묶일뿐만 아니라, 제어 핸들의 회전이 도구의 원치않는 측면 작동을 유발하여, 외과적 시술을 위한 유용성에 영향을 미친다.

굽힘가능 부재의 제 3 의 특성은 실질적인 토크의 축선방향 전달이 가능하다는 것이다. 적절한 재료 및 기하학을 선택함으로써, 굽힘가능 부재는 외과적 시술을 시행하는데 필요한 축선 방향 토오크를 전달하게 구성될 수 있다. 다른 한편으로, 볼-소켓 조인트로 이루어진 작동 부재는 핸들로부터 도구 단부까지 필요한 토오크를 전달할 수 없다.

굽힘가능 부재의 제 4 의 특성은 날카로운 굽힘점, 위치 또는 선회가 없다는 것이며, 이로 인해, 그 결과 수명이 증가하고, 성능이 증가하게 된다. 다른 한편으로, 선회가능 조인트 또는 볼-소켓 조인트는 마찰을 증가시켜 수명을 감소시키며, 관통하는 도구 구동 푸시 로드의 성능을 감소시키는 날카로운 코너를 갖는다.

굽힘가능 부재의 제 5 의 특성은 제조 비용의 감소에 있다. 굽힘가능 작동 부재는 단일체로서 사출성형될 수 있어, 제조 비용이 상당히 감소한다. 선회가능 조인트 또는 볼-소켓 조인트는 수개의 부품으로 이루어지며, 그 결과 제조 비용이 증가한다.

마지막으로, 굽힘가능 부재의 제 6 의 특성은 주문제작이 쉽다는 것이다. 굽힘가능 부재의 상이한 지점으로 강성을 변화시킴으로서, 특정 분야를 위한 굽힘 형상을 최적화할 수 있다.

본 발명은 특히 본 발명의 바람직한 실시예와 관련하여 도시되고 개시되었지만, 당업자에 의해 첨부의 청구의 범위에 의해 포함된 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 다양한 변형 및 변경예가 있음을 알 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서, 주로 작동 부재의 모든 방향의 이동을 제공하기 위한 4 개의 제어 케이블이 사용되었다. 선택적 실시예에서, 수개의 케이블이 제공될 수 있다. 가장 단순하게는, 굽힘가능 작동 부재에 단일 DOF 작동을 제공하기 위해서는 단지 2개의 변형된 케이블이 사용된다. 또한, 개시된 실시예에서는 본질적으로 기구 샤프트와 일렬인 핸들이 사용된다. 본 발명의 선택적 실시예에서, 핸들은 기구의 휴지 위치에서 기구 샤프트와 각을 이루거나 축선에서 벗어나 있을 수 있다.

Claims (20)

1. 선단부와 말단부 (proximal and distal ends) 를 갖는 기다란 (elongated) 기구 샤프트,

   상기 기구 샤프트의 말단부에 배치되어 말단 도구 축선을 따라 신장 지지되는 도구,

   기구 샤프트의 선단부에 배치된 제어 핸들,

   상기 기다란 기구 샤프트의 말단부와 상기 도구를 결합하는 말단 굽힘가능 부재,

   상기 기다란 기구 샤프트의 선단부와 상기 핸들을 결합하는 선단 굽힘가능 부재,

   상기 도구의 위치를 제어하기 위해 상기 선단 굽힘가능 부재의 운동을 상기 말단 굽힘가능 부재에 전달하기 위해 상기 말단 및 선단 굽힘가능 부재 사이에서 신장하는 구동 수단,및

   제어 핸들에 인접하며, 제어 핸들에 대해 회전 가능하여 상기 말단 도구 축선을 중심으로 도구의 대응하는 회전을 야기하는 회전 손잡이를 포함하는 외과 수술용 기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 선단 굽힘가능 부재는 상기 회전 손잡이를 지지하여, 상기 손잡이에 부 과된 어떠한 회전도 상기 선단 굽힘가능 부재의 대응하는 회전을 야기시키게 하는 외과 수술용 기구.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 손잡이는 상기 선단 굽힘가능 부재의 적어도 일부를 수용하는 캐비티 (cavity) 를 포함하는 외과 수술용 기구.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 선단 굽힘가능 부재는 곡선 형상으로 굽힘가능하며, 상기 회전 손잡이에 의해 확실하게 고정되는 외과 수술용 기구.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 굽힘가능 부재 모두는 곡선 형상으로 굽힘가능하며, 상기 회전 손잡이의 어떠한 회전도 상기 굽힘가능 부재, 기구 샤프트 및 도구의 대응하는 회전을 유발하는 외과 수술용 기구.
6. 기구 샤프트의 선단부에 있는 작동 핸들과 기구 샤프트의 말단부에 있는 도구를 연결한 기구 샤프트를 포함하며,

   곡선 형상으로 굽힘가능한 기구 샤프트의 선단부에 선단 굽힘가능 부재,

   곡선 형상으로 굽힘가능한 기구 샤프트의 말단부에 말단 굽힘가능 부재, 및

   선단 굽힘가능 부재를 수동으로 굽힘 개시하는 것에 대응하여 선단 및 말단 굽힘가능 부재를 상호연결하여, 핸들을 통해 도구의 위치결정을 제어하기 위해 말단 굽힘가능 부재의 곡선 형상으로의 대응하는 굽힘을 야기하는 1 이상의 구동 요소를 더 포함하는 수동으로 작동되는 의료 기구.
7. 제 6 항에 있어서,

   굽힘가능 부재는 모든 방향으로 굽힘가능한 수동으로 작동되는 의료 기구.
8. 제 6 항에 있어서,

   굽힘가능 부재는 임의의 방향으로 굽힘가능한 수동으로 작동되는 의료 기구.
9. 제 6 항에 있어서,

   선단 굽힘가능 부재는, 말단 굽힘가능부재가 3 차원으로 제어되는 임의의 방향으로 조작되는 수동으로 작동되는 의료 기구.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 핸들과 선단 굽힘가능 부재 사이에 배치된 회전 손잡이를 더 포함하는 수동으로 작동되는 의료 기구.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 회전 손잡이는 선단 굽힘가능 부재를 회전시키도록 지지되는 수동으로 작동되는 의료 기구.
12. 제 11 항에 있어서,

    회전 손잡이의 회전은 도구 축선을 중심으로 대응하는 회전을 위해 도구를 제어하는 수동으로 작동되는 의료 기구.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 도구는 길이방향 말단 도구 축선을 따라 상기 말단 굽힘가능 부재로부터 배치되며, 상기 회전 손잡이의 회전은 상기 말단 도구 축선을 중심으로 상기 도구의 대응하는 회전을 야기하는 수동으로 작동되는 의료 기구.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 1 이상의 구동 요소는 구동 케이블 세트를 구비하며, 상기 케이블 세트중 적어도 하나는 장력을 받으며, 그중 다른 하나는 이완을 받는 수동으로 작동되는 의료 기구.
15. 제 14 항에 있어서,

    기구 샤프트를 중심으로 90 °의 간격으로 배치된 4 개의 케이블을 포함하며, 굽힘중 2 개의 케이블은 장력을 받고 다른 2 개의 케이블은 이완을 받는 수동 으로 작동되는 의료 기구.
16. 제 10 항에 있어서,

    기구 샤프트는 길이방향 축선을 따라 신장된 기다란 기구 샤프트를 포함하며, 말단 굽힘가능 부재는 상기 기다란 기구 샤프트의 말단부와 상기 도구를 연결하는 기다란 기구 샤프트와 일렬로 배치되며, 선단 굽힘가능 부재는 상기 회전 손잡이를 통해 상기 핸들에 상기 기다란 기구 샤프트의 선단부를 결합하는 기다란 기구 샤프트와 일렬로 배치되는 수동으로 작동되는 의료 기구.
17. 선단부와 말단부를 갖는 기다란 기구 샤프트,

    상기 기구 샤프트의 말단부에 배치되는 작업 부재,

    기구 샤프트의 선단부에 배치된 제어 핸들,

    곡선 형상으로 굽힘될 수 있는 말단 굽힘가능 부재,

    곡선 형상으로 굽힘될 수 있는 선단 굽힘가능 부재,

    제어 핸들에 인접하며, 제어 핸들과 선단 굽힘가능 부재 사이에 배열된 수동 회전 가능 부재, 및

    상기 말단 및 선단 굽힘가능 부재 사이에서 신장되는 구동 부재를 포함하며,

    상기 작업 부재는 상기 말단 굽힘가능 부재를 통해 상기 기다란 기구 샤프트의 말단부에 연결되며,

    상기 제어 핸들은 상기 선단 굽힘가능 부재를 통해 상기 기다란 기구 샤프트의 선단부에 연결되며,

    상기 회전 가능 부재는 수동으로 회전되어, 상기 제어 핸들에 대해 기구 샤프트, 말단 굽힘가능 부재 및 작업 부재를 회전시키며,

    상기 기다란 기구 샤프트에 대한 상기 제어 핸들의 어떠한 편향도 상기 작업 부재의 제어를 위해 상기 말단 굽힘가능 부재의 대응하는 굽힘을 야기하는 외과 수술용 기구.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 회전가능 부재는 상기 선단 굽힘가능 부재의 적어도 일부를 수용하는 캐비티를 구비하는 회전 손잡이를 포함하며, 상기 회전 손잡이의 적어도 일부는 상기 핸들의 개방 단부에서 상기 핸들에 의해 수용되며, 상기 회전 손잡이는 이 손잡이에서 지지되는 상기 선단 굽힘가능 부재를 가지며, 상기 선단 굽힘가능 부재에 대해 상대 회전이 고정되어 있는 외과 수술용 기구.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 작업 부재는 말단 도구 축선을 따라 신장하는 상기 말단 굽힘가능 부재로부터 지지되는 도구를 포함하며, 상기 회전 가능 부재는 회전 손잡이를 포함하며, 상기 회전 손잡이의 회전은 상기 말단 도구 축선을 중심으로 상기 작업 부재의 회전을 유발하는 외과 수술용 기구.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 회전 손잡이의 회전은 기구 샤프트와 말단 굽힘가능 부재를 회전시키며, 도구의 배향을 유지하면서, 말단 도구 축선을 중심으로 도구를 회전시키는 외과 수술용 기구.

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