KR101559957B1 - 공압식 생검 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내관과 외관을 포함하는 이중 실린더와, 상기 내관의 내부 공간과 상기 내관과 외관 사이의 공간에 각각 직선 이동 가능하게 설치되는 내부 및 외부 피스톤과, 상기 내부 피스톤의 선단에 고정되는 내침과, 상기 실린더의 전방에 위치하도록 상기 외부 피스톤과 연결되며 상기 외부 피스톤의 이동에 따라 상기 내침의 외주를 직선 이동하는 캐뉼라와, 상기 내관의 내부 공간과 상기 내관 및 외관 사이의 공간에 각각 연결된 제1 및 제2배관에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부, 및 상기 제1 및 제2배관을 각각 개폐할 수 있게 설치되며 개방 동작에 따라 제1 및 제2배관을 각각 개방시켜 상기 내침과 캐뉼라를 발사시키는 제1 및 제2밸브를 포함하는 공압식 생검 장치 및 이를 이용한 생검 방법에 관한 것으로서, 이중 실린더 구조와 그 내부를 이동하는 내부 및 외부 피스톤 구조를 통하여 공압식 생검 장치를 컴팩트하고 단순한 구성으로 구현한 효과가 있다.

Description

공압식 생검 장치 {PISTOL TYPE BIOPSY DEVICE}
본 발명은 생체 검사시 조직의 채취에 사용되는 생검 장치에 관한 것으로서, 내침 및 캐뉼라의 발사 구동원을 공압으로 사용한 공압식 생검 장치에 관한 것이다.
질병의 진단 및 처치를 위해 환자의 조직을 채취하는 생체 검사가 수행되며, 이러한 생체 검사에는 바늘 형태의 생검 장치가 사용된다.
도 1 내지 3은 생체 검사에 사용되는 일반적인 형태의 생검 장치를 나타내는 도면들이다. 도 1은 생검 장치의 측면도이고, 도 2 및 3은 도 1에 도시된 생검 장치의 작동 상태를 나타내는 작동 상태도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 생검 장치는 조직을 관통하는 내침 및 캐뉼라(11,12)와, 캐뉼라(12)를 발사시키는 발사기구(20)를 포함하는 구성을 갖는다.
내침(11)의 선단에는 뾰족한 형태의 선단팁(13)이 형성되며, 선단팁(13)으로부터 일정 위치만큼 떨어진 위치에는 조직이 수용되는 조직 채취홈(14)이 형성된다.
캐뉼라(12)는 내침(11)의 외주 상을 직선 이동할 수 있게 구성되며, 내침(11)이 삽입될 수 있게 내부에 중공을 구비한다. 캐뉼라(12)의 선단에는 조직의 절단을 위한 절단날이 형성되며, 캐뉼라(12)는 발사 기구(20)의 동작 의해 선단팁(13)의 길이 방향으로 발사되는 구성을 갖는다.
도 2 및 3을 참조하여 생검 장치의 동작을 설명하면, 먼저 발사기구(20)를 동작시켜 내침(11)이 먼저 발사되도록 한다. 이에 따라 내침(11)가 조직을 관통하여 조직 내부에 삽입되게 된다. 이 상태에서 발사 기구(20)를 다시 동작시켜 캐뉼라(12)가 전진하여 조직 채취홈(14)을 덮게 되며, 캐뉼라(12) 선단의 절삭날이 조직을 절단하게 된다. 이에 따라 절단된 조직이 조직 채취홈(14)과 외부 캐뉼라(12) 사이에 채취되게 되며, 생검 장치를 조직으로부터 후퇴시켜 내침(11) 및 캐뉼라(12)를 조직으로부터 꺼낸 후 캐뉼라(12)를 원위치로 후퇴시켜 조직 채취홈(14)으로부터 조직을 꺼내게 되는 것이다.
발사 기구(20)는 일반적으로 스프링의 탄성력을 이용하는 구성을 갖는다. 생검 장치는 내침(11)과 캐뉼라(12)가 순차적으로 발사되어야 하는 구성을 가지며, 스프링의 탄성력을 이용한 발사 기구의 경우 매우 복잡한 구성을 가질 수밖에 없다. 이러한 스프링식 발사기구의 단점을 보완하기 위하여 내침(11) 및 캐뉼라(12)의 발사 구동원을 대체하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 그 대표적인 예로서 공압을 들 수 있다.
일본공개특허공보 제2000-515029호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 내침 및 캐뉼라의 발사 구동원을 공압으로 사용한 공압식 생검 장치를 컴팩트하고 단순한 구성으로 구현하기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 내관과 외관을 포함하는 이중 실린더와, 상기 내관의 내부 공간과 상기 내관과 외관 사이의 공간에 각각 직선 이동 가능하게 설치되는 내부 및 외부 피스톤과, 상기 내부 피스톤의 선단에 고정되는 내침과, 상기 실린더의 전방에 위치하도록 상기 외부 피스톤과 연결되며 상기 외부 피스톤의 이동에 따라 상기 내침의 외주를 직선 이동하는 캐뉼라와, 상기 내관의 내부 공간과 상기 내관 및 외관 사이의 공간에 각각 연결된 제1 및 제2배관에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부, 및 상기 제1 및 제2배관을 각각 개폐할 수 있게 설치되며 개방 동작에 따라 제1 및 제2배관을 각각 개방시켜 상기 내침과 캐뉼라를 발사시키는 제1 및 제2밸브를 포함하는 공압식 생검 장치를 개시한다.
상기 내침의 선단팁으로부터 일정 간격 떨어진 위치에는 조직 채취를 위한 조직 채취홈이 형성되며, 상기 캐뉼라의 선단에는 조직 절단을 위한 절단날이 형성될 수 있다.
상기 내부 피스톤은 원형 단면을 갖는 플레이트의 형태로 형성되며, 상기 외부 피스톤은 도넛 형태의 단면을 갖는 플레이트의 형태를 가질 수 있다.
상기 내침은 상기 내부 피스톤로부터 연장되어 상기 이중 실린더의 전면을 관통하도록 설치되며, 상기 캐뉼라는 상기 외부 피스톤의 선단과 일정 간격 이격되도록 상기 외부 피스톤과 연결된 구성을 가질 수 있다.
상기 공압식 생검 장치는 상기 캐뉼라를 고정시키는 캐뉼라 홀더와, 상기 캐뉼라 홀더와 외부 피스톤과 연결하도록 상기 이중 실린더의 전면을 관통하는 지지대를 더 포함하는 구성을 가질 수 있다.
상기 공압식 생검 장치는 상기 내관 및 외관 사이의 공간을 상기 이중 실린더의 외부와 연통시키는 제3배관과, 상기 제3배관에 설치되며 상기 캐뉼라의 발사 후 후퇴가 가능하도록 개방 동작에 의해 상기 내관 및 외관 사이의 공기를 배출시키는 제3밸브를 더 포함하는 구성을 가질 수 있다.
상기 공압식 생검 장치는 상기 이중 실린더와 압축공기 공급부를 수용하는 하우징과, 상기 하우징에 조작 가능하게 설치되며 사용자의 조작에 의해 제1 및 제2밸브를 개방 동작시키는 스위치를 더 포함하는 구성을 가질 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 공압식 생검 장치를 이용한 생검 방법에 있어서, 상기 내침이 발사되도록 상기 제1밸브를 개방시켜 상기 내침을 조직 내부로 관통시키는 단계와, 상기 캐뉼라가 발사되도록 상기 제2밸브를 개방시켜 상기 캐뉼라가 조직을 절단하도록 하는 단계와, 상기 공압식 생검 장치를 후퇴시켜 조직으로부터 분리시키는 단계, 및 상기 내침 상의 캐뉼라를 후퇴시켜 상기 내침으로부터 조직을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생검 방법을 개시한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 이중 실린더 구조와 그 내부를 이동하는 내부 및 외부 피스톤 구조를 통하여 공압식 생검 장치를 컴팩트하고 단순한 구성으로 구현한 효과가 있다.
도 1 내지 3은 일반적인 형태의 생검 장치를 나타내는 도면들.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 생검 장치의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 공압식 생검 장치의 분해 사시도.
도 6은 공압식 생검 장치의 초기 상태를 나타낸 도면.
도 7은 공압식 생검 장치의 내침이 발사된 상태를 나타낸 도면.
도 8은 공압식 생검 장치의 캐뉼라가 발사된 상태를 나타낸 도면.
도 9는 공압식 생검 장치의 캐뉼라가 후퇴한 상태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공압식 생검 장치의 단면도.
이하, 본 발명과 관련된 공압식 생검 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 생검 장치의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 공압식 생검 장치의 분해 사시도이다.
도 4 및 5를 참조하면, 공압식 생검 장치는 이중 실린더(110), 내부 피스톤(120), 외부 피스톤(130), 내침(121), 캐뉼라(131), 압축공기 공급부(160), 제1밸브(141), 및 제2밸브(142)를 포함한다.
이중 실린더(110)는 내관(111)과 외관(112)을 포함하는 실린더의 형태를 갖는다. 내관(111)과 외관(112)은 동심원 형태의 단면을 가지며, 외관(112)은 내관(111)의 외부를 감싸는 형태로서 내관(111)보다 큰 직경을 갖는다. 이중 실린더(110)은 선단이 막히고 후단이 개방된 형태를 가질 수 있다.
내부 피스톤(120)은 내관(111)의 내부 공간에 직선 이동 가능하게 설치된다. 내부 피스톤(120)은 외관(112)의 단면에 대응되는 형태의 단면을 가지며, 원형 단면을 갖는 플레이트의 형태로 형성될 수 있다.
외부 피스톤(130)은 내관(111)과 외관(112) 사이의 공간에 직선 이동 가능하게 설치된다. 상기 외부 피스톤(130)은 도넛 또는 링 형태의 단면을 갖는 플레이트의 형태를 가질 수 있다.
내침(121)의 일단은 내부 피스톤(120)의 선단에 고정되며, 내부 피스톤(120)으로부터 그 전방을 향하여 연장된 형태를 갖는다. 내침(121)의 타단에는 뾰족한 형태의 선단팁(123)이 형성되며, 선단팁(123)으로부터 일정 간격 떨어진 위치에는 조직 채취를 위한 조직 채취홈(122)이 형성된다.
캐뉼라(131)는 이중 실린더(110)의 전방에 위치하도록 외부 피스톤(130)과 연결되며, 외부 피스톤(130)의 이동에 따라 내침(121)의 외주를 직선 이동하도록 구성된다. 캐뉼라(131)의 선단에는 조직 절단을 위한 절단날이 형성된다.
내부 피스톤(120)으로부터 연장된 내침(121)은 이중 실린더(110) 전면을 관통하여 캐뉼라(131)에 결합된다. 이중 실린더(110)의 전면을 관통한 내침(121)은 캐뉼라(131)의 중공에 삽입되어 캐뉼라(131)와 상대 이동 가능하게 결합된다.
캐뉼라(131)는 외부 피스톤(130)의 선단과 일정 간격 이격되도록 외부 피스톤(130)와 연결된다. 캐뉼라(131)는 캐뉼라 홀더(170)에 고정되며, 캐뉼라 홀더(170)는 지지대(171)를 통해 외부 피스톤(130)과 연결된다. 지지대(171)는 외부 피스톤(130)으로부터 전방으로 연장되어 이중 실린더(110)의 전면을 관통하며, 이중 실린더(110)를 관통한 지지대(171)는 캐뉼라 홀더(170)에 연결된다. 본 실시예는 봉 형태를 갖는 2개의 지지대(171)가 캐뉼라 홀더(170)와 외부 피스톤(130)을 연결한 구성을 예시하고 있으나, 지지대(171)의 형태 및 개수는 다양한 형태로 변형 실시 가능하다.
캐뉼라 홀더(170)의 일측에는 사용자가 손에 쥐고 이동시킬 수 있도록 손잡이(172)가 형성될 수 있다.
이중 실린더(110)의 전면에는 내침(121)과 캐뉼라(131)가 관통하는 관통홀(118)이 형성될 수 있으며, 캐뉼라(131)는 관통홀(118) 상을 이동할 수 있도록 관통홀(118)에 결합된다. 이중 실린더(110)의 후단에는 이중 실린더(110)의 개방된 부분을 밀폐하는 커버(113)가 결합된다. 커버(113)는 이중 실린더(110)의 직경에 대응되는 직경을 갖는 원형 플레이트의 형태를 가질 수 있다.
압축공기 공급부(160)는 내관(111)의 내부 공간과 내관(111) 및 외관(112) 사이의 공간에 압축 공기를 공급한다. 압축공기 공급부(160)는 압축 공기를 수용하는 탱크의 형태를 가질 수 있으며, 제1배관(151)과 제2배관(152)에 의해 이중 실린더(110)의 내부 공간과 연통된다. 제1배관(151)은 내관(111)의 내부 공간과 연결되며, 제2배관(152)은 내관(111)과 외관(112) 사이의 공간에 연결된다.
커버(113)의 중앙 영역과 그 외곽 영역에는 제1공기공급홀(114)과 제2공기공급홀(115)이 형성되며, 제1배관(151)과 제2배관(152)은 제1공기공급홀(114)과 제2공기공급홀(115)에 각각 연결된 구성을 가질 수 있다. 제1공기공급홀(114)을 통해 공급된 압축공기는 내관(111)의 내부 공간에 공압을 가하며, 제2공기공급홀(115)을 통해 공급된 압축공기는 내관(111)과 외관(112) 사이의 공간에 공압을 가한다.
제1밸브(141)는 제1배관(151) 상에 설치되어 제1배관(151)을 개폐할 수 있게 구성되며, 개방 동작에 따라 제1배관(151)을 개방시키도록 구성된다. 제1밸브(141)는 개방 동작에 따라 내침(121)을 발사시키도록 구성된다.
제2밸브(142)는 제2배관(152) 상에 설치되어 제2배관(152)을 개폐할 수 있게 구성되며, 개방 동작에 따라 제2배관(152)을 개방시키도록 구성된다. 제2밸브(142)는 개방 동작에 따라 캐뉼라(131)를 발사시키도록 구성된다.
이중 실린더(110)에는 내관(111) 및 외관(112) 사이의 공간을 이중 실린더(110)의 외부 공간과 연통시키는 제3배관(153)이 추가로 연결될 수 있다. 커버(113) 중앙 부분의 외곽 영역에는 공기 배출을 위한 배출홀(116)이 형성될 수 있으며, 배출홀(116)에는 제3배관(153)이 연결될 수 있다.
제3배관(153)에는 제3배관(153)의 개폐를 위한 제3밸브(143)가 설치된다. 제3밸브(143)는 개방 동작에 의해 내관(111) 및 외관(112) 사이의 공기를 배출시키는 기능을 하며, 이를 통해 캐뉼라(131)의 발사 후 캐뉼라(131)의 후퇴가 가능하도록 한다.
이하, 본 발명과 관련된 공압식 생검 장치의 작동 방식 및 생검 장치를 이용한 생검 방법에 관하여 설명하기로 한다. 도 6 내지 9는 공압식 생검 장치의 작동 상태를 순차적으로 도시한 도면들이다.
먼저 도 6과 같은 초기 상태에서 제1밸브(141)를 개방시켜 도 7과 같이 내침(121)을 발사시킨다. 제1밸브(141)가 개방되면 압축공기 공급부(160)의 압축공기가 제1배관(151)을 통해 이중 실린더(110)의 내관(111) 내부로 공급되며, 내관(111) 내부로 공급된 압축공기의 압력으로 인해 내부 피스톤(120)이 전진하게 된다. 이에 따라 내부 피스톤(120)에 고정된 내침은 전방을 향하여 발사되어 조직 내부를 관통하게 된다.
다음으로 도 8과 같이 제2밸브(142)를 개방시켜 캐뉼라(131)을 발사시킨다. 제2밸브(142)가 개방되면 압축공기 공급부(160)의 압축공기가 제2배관(152)을 통해 이중 실린더(110)의 내관(111)과 외관(112) 사이의 공간으로 공급된다. 이와 같은 압축공기의 압력으로 인해 외부 피스톤(130)이 전진하게 되며, 지지대(171)와 캐뉼라 홀더(170)를 통해 외부 피스톤(130)과 연결된 캐뉼라(131)는 전방을 향해 발사되어 조직을 절단하게 된다. 캐뉼라(131)가 조직을 절단함에 따라 내침(121)의 조직 채취홈(122) 내부의 조직이 인접한 조직으로부터 분리되게 된다.
다음으로 공압식 생검 장치를 후퇴시켜 조직으로부터 분리시킨다. 즉, 조직 내부에 위치한 내침(121)과 캐뉼라(131)를 조직 내부에서 외부로 꺼내게 되는 것이다.
다음으로 도 9와 같이 제3밸브(143)를 개방시키고, 내침(121) 상의 캐뉼라(131)를 후퇴시켜 내침(121)의 조직 채취홈(122)으로부터 조직을 추출한다. 제3밸브(143)를 개방시키면 제3배관(153)을 통해 이중 실린더(110) 내의 압축공기가 외부로 배출되며, 이에 따라 외부 피스톤(130)의 후방에서 작용하고 있던 압력이 대기압과 동일하게 감소하게 되어 외부 피스톤(130)의 후퇴가 가능하게 된다. 사용자는 외부 피스톤(130)의 손잡이(172)를 잡고 외부 피스톤(130)을 후퇴시킬 수 있게 되며, 그에 따라 캐뉼라(131)가 내침(121)에 대해 상대 이동하여 내침(121)의 조직 채취홈(122)이 외부로 노출되게 되어 조직 채취홈(122)에서 조직의 검출이 가능하게 되는 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공압식 생검 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 공압식 생검 장치는 하우징(210)과 스위치(220)를 더 포함하는 구성을 갖는다.
하우징(210)은 이중 실린더(110)와 압축공기 공급부(160)를 수용하는 기능을 한다. 이를 통해 사용자가 공압식 생검 장치를 편리하게 휴대하도록 할 수 있다. 캐뉼라(131)와 내침(121)은 하우징(210)의 선단을 관통하도록 설치되며, 하우징(210)의 내부에는 캐뉼라 홀더(170)가 전진하기 위한 공간이 형성될 수 있다.
스위치(220)는 하우징(210)에 조작 가능하게 설치되며, 사용자의 조작에 의해 제1 및 제2밸브(141,142) 또는 제1 내지 제3밸브(141-143)를 개방 동작시키도록 구성된다.
스위치(220)는 기계식 또는 전자식 스위치의 형태로 구성될 수 있다. 전자의 경우 기계적 메커니즘에 의해 스위치(220)의 누름 동작과 제1 내지 제3밸브(141-143)의 개방이 연동될 수 있게 구성될 수 있으며, 후자의 경우 제1 내지 제3밸브(141-143)는 스위치(220)에서 발생한 전기 신호에 의해 동작되는 솔레노이드 밸브의 형태를 가질 수 있을 것이다.
스위치(220)는 밸브의 개수에 대응되도록 복수의 개수를 갖는 것도 가능하나, 순차적 조작에 의해 제1 내지 제3밸브(143)가 순차적으로 개방되도록 단수의 개수를 갖는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명에 따른 공압식 생검 장치를 첨부한 도면들을 참조로 하여 설명하였으나,　본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (7)

  1. 내관과 외관을 포함하는 이중 실린더;
    상기 내관의 내부 공간과 상기 내관과 외관 사이의 공간에 각각 직선 이동 가능하게 설치되는 내부 및 외부 피스톤;
    상기 내부 피스톤의 선단에 고정되는 내침;
    상기 실린더의 전방에 위치하도록 상기 외부 피스톤과 연결되며, 상기 외부 피스톤의 이동에 따라 상기 내침의 외주를 직선 이동하는 캐뉼라;
    상기 내관의 내부 공간과 상기 내관 및 외관 사이의 공간에 각각 연결된 제1 및 제2배관에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부; 및
    상기 제1 및 제2배관을 각각 개폐할 수 있게 설치되며, 개방 동작에 따라 제1 및 제2배관을 각각 개방시켜 상기 내침과 캐뉼라를 발사시키는 제1 및 제2밸브를 포함하는 공압식 생검 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 피스톤은 원형 단면을 갖는 플레이트의 형태로 형성되며,
    상기 외부 피스톤은 도넛 형태의 단면을 갖는 플레이트의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 공압식 생검 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내침은 상기 내부 피스톤로부터 연장되어 상기 이중 실린더의 전면을 관통하도록 설치되며,
    상기 캐뉼라는 상기 외부 피스톤의 선단과 일정 간격 이격되도록 상기 외부 피스톤과 연결되는 것을 특징으로 하는 공압식 생검 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캐뉼라를 고정시키는 캐뉼라 홀더; 및
    상기 캐뉼라 홀더와 외부 피스톤과 연결하도록 상기 이중 실린더의 전면을 관통하는 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 생검 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내관 및 외관 사이의 공간을 상기 이중 실린더의 외부와 연통시키는 제3배관; 및
    상기 제3배관에 설치되며, 상기 캐뉼라의 발사 후 후퇴가 가능하도록 개방 동작에 의해 상기 내관 및 외관 사이의 공기를 배출시키는 제3밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 생검 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이중 실린더와 압축공기 공급부를 수용하는 하우징; 및
    상기 하우징에 조작 가능하게 설치되며, 사용자의 조작에 의해 제1 및 제2밸브를 개방 동작시키는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 생검 장치.
  7. 삭제
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