KR101746000B1 - 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 및 이를 포함하는 조향 바늘 시스템 - Google Patents

굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 및 이를 포함하는 조향 바늘 시스템 Download PDF

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강병전
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Abstract

본 발명은 조향 바늘에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 피부 조직 내 중재시술 동안 수동 혹은 능동적으로 굽힘 강성을 제어하여 시술 목표부위까지 정확한 접근이 용이한, 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘(1)은 원통형의 코어 와이어(12); 코어 와이어(12)의 선단에 연결되는 베벨 형상의 팁부(10); 일단이 팁부(10)와 분리가능하게 배치되고 코어 와이어(12)를 감싸도록 배치되는 니들 샤프트(30); 니들 샤프트(30)의 타단에 고정되고 코어 와이어(12)가 내부를 관통하는 압축 스프링(16); 및 압축 스프링(16)을 통과한 코어 와이어(12)가 연결되고 압축 스프링(16)과 연결되는 강성 샤프트(14);를 포함하고, 니들 샤프트(30)는 서로에 대해 분리가능한 복수의 중공형 튜브체(18)로 구성될 수 있다.

Description

굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 및 이를 포함하는 조향 바늘 시스템 {STEERABLE NEEDLE WITH ADJUSTABLE BENDING STIFFNESS AND STEERABLE NEEDLE SYSTEM COMPRISING SAME}
본 발명은 조향 바늘에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 피부 조직 내 중재시술 동안 수동 혹은 능동적으로 굽힘 강성을 제어하여 시술 목표부위까지 정확한 접근이 용이한, 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘에 관한 것이다.
일반적으로 조향 바늘은 가느다란 연성 바늘을 이용하여 흉부, 복부 및 다양한 장기 병변의 조직 생검, 병변 부위의 고주파, 근접치료 및 약물 전달 등과 같이 피부 조직 내 중재 시술을 위한 의료기기이다. 조향 바늘은, 특히, 기존 강성 바늘의 기계적 특성 한계치로 인한 좁은 수용 영역을 확장하고, 바늘이 표적에 접근하는 효율성 및 정확성을 향상할 수 있는 장점을 가지고 있다.
이와 관련된 종래의 기술들로서, 미국 특허출원공개공보 US 2007/0016067 A1은 도 1에 도시된 바와 같은 베벨 형상의 말단을 가진 바늘이 조직 내에서 진행함에 따라 베벨 형상의 말단에 제공되는 굽힘력에 의해 바늘을 조종하는 구성을 개시하고 있다.
전술한 바와 같은, 끝단이 사선으로 잘린 팁을 가진 연성 바늘의 휨 현상을 이용하는 조향 바늘 외에도, 원하는 위치에 도달시키기 위해서 외부 모멘트를 이용한 직선형 조향 바늘, 다수 개의 슬라이딩 세그멘트의 상대 위치 제어를 이용한 조향 바늘 등 다양한 연구가 진행되고 있다.
다만, 종래의 조향 바늘들은 바늘 본래의 굽힘 강성을 제어 할 수 없기 때문에 조향되는 곡률이 작을 뿐만 아니라, 비균질한 피부 조직의 특성으로 인한 정밀한 조향 제어가 어렵다는 한계점을 가지고 있다.
따라서, 굽힘 강성 제어가 가능하고 정밀한 조향 제어가 가능한 조향 가능 바늘이 필요하다.
미국 특허출원공개공보 US 2007/0016067 A1 (공개일자: 2007.01.18)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
피부 조직 내에서 능동 또는 수동적으로 조향 바늘의 굽힘 강성을 제어함으로써, 보다 정밀하고 효과적으로 피부 조직 내 중재시술을 제공할 수 있는 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘은, 원통형의 코어 와이어; 코어 와이어의 선단에 연결되는 베벨 형상의 팁부; 일단이 팁부와 분리가능하게 배치되고 코어 와이어를 감싸도록 배치되는 니들 샤프트; 니들 샤프트의 타단에 고정되고 코어 와이어가 내부를 관통하는 압축 스프링; 및 압축 스프링을 통과한 코어 와이어가 연결되고 압축 스프링과 연결되는 강성 샤프트;를 포함하고, 니들 샤프트는 서로에 대해 분리가능한 복수의 중공형 튜브체로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘은, 원통형의 코어 와이어; 코어 와이어의 선단에 연결되는 팁부; 일단이 팁부와 분리가능하게 배치되고 코어 와이어를 감싸도록 배치되는 니들 샤프트; 니들 샤프트의 타단에 고정되고 코어 와이어가 내부를 관통하는 압축 스프링; 및 압축 스프링을 통과한 코어 와이어가 연결되고 압축 스프링과 연결되는 강성 샤프트;를 포함하고, 니들 샤프트는 서로에 대해 분리가능한 복수의 중공형 튜브체로 구성되고, 팁부는 외부 자계 생성기구에 의해 조향 가능한 원뿔 형상의 영구자석으로 구성된다.
또한, 바람직하게는, 압축 스프링은 니들 샤프트 및 강성 샤프트 사이에서 압축 가능하도록 양 단부 중 적어도 하나의 단부가 코어 와이어의 외주면에서 슬라이드 가능하게 형성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 시스템에 따르면, 전술한 조향 바늘; 및 조향 바늘을 조직 내로 삽입하기 위한 삽입 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게, 조향 바늘 시스템은, 조향 바늘을 조직 내에서 회전시키기 위한 회전 구동부를 더 포함할 수 있고, 바람직하게는, 압축 스프링이 강성 샤프트에 대하여 신장 및 압축되게 하기 위한 가압기구를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘에 따르면, 피부 조직 내에서 능동 혹은 수동적으로 굽힘 강성을 제어함으로써 더욱 정밀하고 효과적으로 피부 조직 내 중재시술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘을 도시하고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수동 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 시스템을 도시하고,
도 3a는 도 2의 부분 A의 확대도를 도시하고,
도 3b는 도 2의 부분 B의 확대도를 도시하며,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 바늘 시스템의 능동 굽힘 강성 제어 원리를 도시하고,
도 4b는 도 4a의 부분 C의 확대도를 도시하고,
도 5는 본 발명에 따른 조향 바늘의 굽힘 강성 제어 원리를 도시하며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘을 도시한다.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘은 팁부, 니들 샤프트, 압축 스프링 및 강성 샤프트를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘(1)은 원통형의 코어 와이어(12); 코어 와이어(12)의 선단에 연결되는 베벨 형상의 팁부(10); 일단이 팁부(10)와 분리가능하게 배치되고 코어 와이어(12)를 감싸도록 배치되는 니들 샤프트(30); 니들 샤프트(30)의 타단에 고정되고 코어 와이어(12)가 내부를 관통하는 압축 스프링(16); 및 압축 스프링(16)을 통과한 코어 와이어(12)가 연결되고 압축 스프링(16)과 연결되는 강성 샤프트(14);를 포함하고, 니들 샤프트(30)는 서로에 대해 분리가능한 복수의 중공형 튜브체(18)로 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 베벨 형상의 팁부(10)는 코어 와이어(12)의 일단에 고정 연결된다. 코어 와이어(12)는 팁부(10) 단부의 가장 끝에 연결되거나 코어 와이어(12)가 팁부(10)의 적어도 일부를 관통하여 고정 연결될 수도 있다. 또한, 팁부(10)는 니들 샤프트(30) 또는 코어 와이어의 외주면을 감싸는 동축의 튜브체(18)와 이웃한다. 또는, 팁부(10)는 튜브체(18)와 분리가능하게 접촉한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 니들 샤프트(30)는 팁부(10)와 연결된다. 바람직하게는, 니들 샤프트(30)는 팁부(10)와 분리가능하게 연결된다. 니들 샤프트(30)는 관형의 튜브체(18) 복수 개를 포함할 수 있다. 튜브체(18)는 니들 샤프트(30)보다 훨씬 짧은 튜브이며, 내부에는 중공이 형성된다. 복수의 튜브체(18)는 코어 와이어(12)를 감싸고, 니들 샤프트(30)의 길이방향으로 일렬로 배치되어 니들 샤프트(30)를 형성한다. 또한, 튜브체(18)는 이웃한 튜브체(18)와 분리가능하게 배치되어 코어 와이어(12)의 휨 등에 의해 튜브체 사이에 간극 내지는 좁은 틈이 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 코어 와이어(12)의 말단, 즉, 팁부(10)에 연결된 측의 반대측 단부는 강성 샤프트(14)와 연결된다. 바람직하게는, 코어 와이어(12)는 강성 샤프트(14)에 고정 연결된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 니들 샤프트(30)와 강성 샤프트(14) 사이에는 압축 스프링(16)이 배치된다. 압축 스프링(16)의 선단은 니들 샤프트(30)에 연결되고 말단은 강성 샤프트(14)에 연결되며, 코어 와이어(12)가 압축 스프링(16)의 내부를 관통하도록 형성된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 바늘 시스템은 조향 바늘(1); 조향 바늘(1)을 피부 조직(60) 내로 삽입하기 위한 삽입 구동부(40); 및 조향 바늘(1)을 조직 내에서 회전시키기 위한 회전 구동부(42)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 바늘 시스템은 압축 스프링(16)이 강성 샤프트(14)에 대하여 신장 및 압축되게 하기 위한 가압 기구(44)를 더 포함할 수 있다.
삽입 구동부(40)는, 바람직하게, 코어 와이어(12), 니들 샤프트(30) 및 압축 스프링(16)을 동시에 삽입할 수 있는 기구이며, 회전 구동부(42)는 코어 와이어(12) 및 압축 스프링(16)을 동시에 회전시킬 수 있는 구성일 수 있다. 가압 기구(44)는 팁부(10)와 연결된 코어 와이어(12)와 압축 스프링(16)의 상대운동을 일으키기 위한 기구일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘(3)은, 원통형의 코어 와이어(12); 코어 와이어(12)의 선단에 연결되는 팁부(20); 일단이 팁부(20)와 분리가능하게 배치되고 코어 와이어(12)를 감싸도록 배치되는 니들 샤프트(30); 니들 샤프트(30)의 타단에 고정되고 코어 와이어(12)가 내부를 관통하는 압축 스프링(16); 및 압축 스프링(16)을 통과한 코어 와이어(12)가 연결되고 압축 스프링(16)과 연결되는 강성 샤프트(14);를 포함하고, 니들 샤프트(30)는 서로에 대해 분리가능한 복수의 중공형 튜브체(18)로 구성되고, 팁부(20)는 외부 자계 생성기구에 의해 조향 가능한 원뿔 형상의 영구자석일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 영구자석으로 구성되는 원뿔 형상의 팁부(20)는 코어 와이어(12)의 일단에 고정 연결된다. 코어 와이어(12)는 팁부(20) 단부의 가장 끝에 연결되거나 코어 와이어(12)가 팁부(20)의 적어도 일부를 관통하여 고정 연결될 수도 있다. 또한, 팁부(20)는 니들 샤프트(30) 또는 코어 와이어의 외주면을 감싸는 동축의 튜브체(18)와 이웃한다. 또는, 팁부(20)는 튜브체(18)와 분리가능하게 접촉한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 니들 샤프트(30)는 팁부(20)와 연결된다. 바람직하게는, 니들 샤프트(30)는 팁부(20)와 분리가능하게 연결된다. 니들 샤프트(30)는 관형의 튜브체(18) 복수 개를 포함할 수 있다. 튜브체(18)는 니들 샤프트(30)보다 훨씬 짧은 튜브이며, 내부에는 중공이 형성된다. 복수의 튜브체(18)는 코어 와이어(12)를 감싸고, 니들 샤프트(30)의 길이방향으로 일렬로 배치되어 니들 샤프트(30)를 형성한다. 또한, 튜브체(18)는 이웃한 튜브체(18)와 분리가능하게 배치되어 코어 와이어(12)의 휨 등에 의해 튜브체 사이에 간극 내지는 좁은 틈이 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 코어 와이어(12)의 말단, 즉, 팁부(20)에 연결된 측의 반대측 단부는 강성 샤프트(14)와 연결된다. 바람직하게는, 코어 와이어(12)는 강성 샤프트(14)에 고정 연결된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 니들 샤프트(30)와 강성 샤프트(14) 사이에는 압축 스프링(16)이 배치된다. 압축 스프링(16)의 선단은 니들 샤프트(30)에 고정 연결되고 말단은 강성 샤프트(14)에 연결되며, 코어 와이어(12)가 압축 스프링(16)의 내부를 관통하도록 형성된다.
도 6를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향 바늘 시스템은 조향 바늘(3); 조향 바늘(3)을 피부 조직(60) 내로 삽입하기 위한 삽입 구동부(40)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향 바늘 시스템은 압축 스프링(16)이 강성 샤프트(14)에 대하여 신장 및 압축되게 하기 위한 가압 기구(44)를 더 포함할 수 있다.
삽입 구동부(40)는, 바람직하게, 코어 와이어(12), 니들 샤프트(30) 및 압축 스프링(16)을 동시에 삽입할 수 있는 기구이며, 가압 기구(44)는 팁부(10)와 연결된 코어 와이어(12)와 압축 스프링(16)의 상대운동을 일으키기 위한 기구일 수 있다.
모터 등을 이용한 조향 바늘의 삽입, 회전기구 등의 구체적 구성은 바늘 조향에 관한 기술 분야에서 잘 알려진 기술이므로 조향 바늘의 삽입 등을 위하여 통상의 기술자가 채용할 수 있는 모든 구성을 포함하며 본 명세서에서는 이에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 조향 바늘(1, 3)에 따르면, 압축 스프링(16)은 니들 샤프트(30) 및 강성 샤프트(14) 사이에서 압축 가능하도록 양 단부 중 적어도 하나의 단부가 코어 와이어(12)의 외주면에서 슬라이드 이동가능하게 형성될 수 있다.
다시 말해, 조향 바늘(1,3)의 굽힘 강성을 수동 제어하기 위해, 압축 스프링(16)의 선단 내지는 니들 샤프트(30)측 단부만 코어 와이어(12)의 외주면에서 슬라이드 이동 가능하게 형성될 수 있고, 조향 바늘(1,3)의 굽힘 강성을 능동 제어하기 위해 압축 스프링(16)의 말단 내지는 강성 샤프트(14) 측 단부만 코어 와이어(12)의 외주면에서 슬라이드 이동 가능하게 형성될 수 있다. 또는, 조향 바늘(1,3)의 굽힘 강성을 수동 및 능동 제어하기 위해 압축 스프링(16)의 선단 및 말단이 코어 와이어(12)의 외주면에서 슬라이드이동 가능하게 형성될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 조향 바늘의 굽힘 강성을 수동적으로 제어하기 위해서, 압축 스프링(16)의 니들 샤프트(30)측 단부는 코어 와이어(12)의 외주면을 슬라이드 이동 가능하도록 형성될 수 있다. 니들 샤프트(30) 측에서 힘(
Figure 112016064649077-pat00001
)이 제공되면 압축 스프링(16)의 니들 샤프트(30)측 단부 내지는 압축 스프링(16)의 선단은 코어 와이어(12)의 외주면을 활주하여 압축 스프링(16)이 압축된다. 그리고 강성 샤프트(14)에 연결된 압축 스프링(16)의 타측 단부 내지는 압축 스프링(16)의 말단은 강성 샤프트(14)에 밀착된다.
또한, 도 4b를 참조하면, 조향 바늘의 굽힘 강성을 능동적으로 제어하기 위해서, 가압 기구(44)등 에 의해 압축 스프링(16)의 말단을 가압(
Figure 112016064649077-pat00002
)하여 말단 측이 코어 와이어(12)의 외주면을 활주가능 또는 슬라이드 이동 가능하게 형성된다. 강성 샤프트(14) 측에서 압축 스프링(16) 방향으로 힘이 가해지는 경우, 압축 스프링(16)의 강성 샤프트(14)측 단부가 강성 샤프트(14)의 반대 방향으로 슬라이드 이동하여 압축 스프링(16)이 압축된다.
또한, 바람직하게, 조향 바늘의 굽힘 강성은 전술한 수동적 및 능동적 방식을 채용하여 동시에 수행될 수 있다.
도 2, 3a, 3b 및 6을 참조하여, 본 발명에 따른 조향 바늘(1,3)이 피부 조직(60) 내 삽입되었을 때, 장애물(62)을 회피하고, 계획된 경로(64)를 따라 타겟점(66)에 도착하게 하기 위하여 바늘의 굽힘 강성이 수동적으로 제어되는 원리를 설명하기로 한다. 바늘이 피부 조직(60) 내로 삽입되면, 베벨 형상의 팁부(10, 20)와 피부 조직(60) 사이의 상호작용 힘(
Figure 112016064649077-pat00003
)에 의해 바늘의 휨 현상(bending)이 발생하게 된다.
이때, 도 3a에 도시된 바와 같이, 니들 샤프트(30)의 안쪽 곡률과 바깥쪽 곡률의 크기가 달라지면서, 튜브체(18) 사이에 작은 틈(
Figure 112016064649077-pat00004
)들이 생성된다. 그리고 코어 와이어(12)에 고정 연결된 강성 샤프트(14)와 압축 스프링(16) 사이의 상대운동이 제한되기 때문에, 압축 스프링(16)은 원래 길이(
Figure 112016064649077-pat00005
)로부터 튜브체(18) 사이에 생성된 작은 틈들의 합(
Figure 112016064649077-pat00006
) 만큼 압축되게 된다.
따라서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 휨 현상의 크기에 따라 압축 스프링(16)의 압축된 거리(
Figure 112016064649077-pat00007
)는 변화하게 되고, 니들 샤프트(30)의 미는 힘(
Figure 112016064649077-pat00008
)에 의하여 압축 스프링(16)의 압축으로 인한 반력(
Figure 112016064649077-pat00009
; 여기서
Figure 112016064649077-pat00010
는 압축 스프링의 탄성계수)에 의해 조향 바늘(1, 3)의 굽힘 강성이 수동적으로 제어된다. 또한, 바늘의 조향 삽입을 위해 삽입(insertion)과 축 방향 회전(rotation)의 비율을 조정하여 바늘의 조향 각을 조절 할 수 있다.
도 4a, 4b, 5 및 6을 참조하여, 본 발명에 따른 조향 바늘(1, 3)이 피부 조직 내 삽입되었을 때, 장애물(62)을 회피하고, 계획된 경로(64)를 따라 타겟점(66)에 도착하도록 하기 위하여 바늘의 굽힘 강성이 능동적으로 제어되는 원리를 설명하기로 한다. 능동적으로 굽힘 강성을 제어하기 위해서는 팁부(10, 20)와 연결된 코어 와이어(12)와 압축 스프링(16) 사이의 상대운동을 일으키기 위한 가압 기구(44)를 추가한 구조로 구성 될 수 있다. 이때, 압축 스프링(16)의 압축된 거리(
Figure 112016064649077-pat00011
)를 능동적으로 제어함으로써, 스프링 압축에 의해 생성된 반력을 능동적으로 제어 할 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 타겟점(66)에 계획된 경로(64)를 따라 바늘이 조향되도록 능동제어를 통해서 스프링을 최대로 압축(
Figure 112016064649077-pat00012
)하면 기존 강성 바늘과 비슷한 굽힘 강성을 갖으며 (도 5의 상측 (a)), 스프링의 압축된 거리(
Figure 112016064649077-pat00013
)가 0에 가까워지면 아주 유연한 연성바늘 특성을 지니게 된다(도 5의 하측 (c)).
기본적으로, 능동적으로 굽힘 강성 제어 가능한 조향 바늘은, 전술한 수동적으로 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘과 마찬가지로, 바늘의 삽입과 축 방향 회전의 비율을 조정하여 바늘의 조향 각을 조절 할 수 있다. 또한, 능동적으로 바늘의 강성을 조절하면서 축 방향 회전을 최소화하여 조향각을 조절 할 수도 있다.
즉, 능동적으로 압축된 스프링의 거리(
Figure 112016064649077-pat00014
)를 최대로 하면 강성바늘과 마찬가지로 직선으로 삽입되게 되고 (도 5의 상측 (a)), 압축된 스프링의 거리(
Figure 112016064649077-pat00015
)를 제어함으로써, 계획된 경로(64)를 따라서 조향 삽입 할 수가 있다(도 5의 (b), (c)). 그리고, 계획된 경로(64)에 변곡점이 있을 때에만 팁부(10, 20)의 방향을 바꾸도록 바늘의 축 방향 회전을 최소화 할 수 있다.
이와 같은 방법은, 바늘의 축 방향 회전으로 인한 피부조직에 인가되는 스트레스 및 손상을 최소화 할 수가 있다. 또한, 바늘의 굽힘 강성을 본질적으로 능동제어 함으로써, 비균질적인 피부 조직 내에서 큰 곡률을 가지고 있는 경로를 보다 정확히 따라서 원하는 위치에 접근할 수가 있다.
도 6을 참조하여, 본 발명에 다른 실시예에 따른 조향 바늘(3)의 작동 원리를 설명하기로 한다. 베벨 형상의 팁부(10) 대신에 원뿔 형상의 작은 영구자석으로 구성된 팁부(20)를 코어 와이어(12)에 부착하고, 부착된 영구 자석은 외부의 자계생성기구, 바람직하게는, 전자석 또는 영구자석 구동에 의해 바늘의 축 방향 회전 없이 임의의 방향으로 능동 조향이 가능하다. 즉, 별도의 회전 기구 없이, 외부 자계 생성기구에 의해 자기장(MF)의 형성으로 바늘의 조향을 능동적으로 할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 조향 바늘의 굽힘 강성을 수동 혹은 능동적으로 제어함으로써, 피부 조직의 손상을 최소화 하고, 보다 정밀한 제어를 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1, 3: 조향 바늘 10, 20: 팁부
12: 코어 와이어 14: 강성 샤프트
16: 압축 스프링 18: 튜브체
30: 니들 샤프트 40: 삽입 구동부
42: 회전 구동부 44: 가압 기구
60: 피부 조직 62: 장애물
64: 계획된 경로 66: 타겟점
72: 바늘 가이드 MF: 자기장

Claims (6)

  1. 원통형의 코어 와이어;
    상기 코어 와이어의 선단에 연결되는 베벨 형상의 팁부;
    일단이 상기 팁부와 분리가능하게 배치되고 코어 와이어를 감싸도록 배치되는 니들 샤프트;
    상기 니들 샤프트의 타단에 고정되고 상기 코어 와이어가 내부를 관통하는 압축 스프링; 및
    상기 압축 스프링을 통과한 코어 와이어가 연결되고 압축 스프링과 연결되는 강성 샤프트;를 포함하고,
    상기 니들 샤프트는 서로에 대해 분리가능한 복수의 중공형 튜브체로 구성되는 것인 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 팁부는 베벨 형상 대신 외부 자계 생성기구에 의해 조향 가능한 원뿔 형상의 영구자석인 것인 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 압축 스프링의 양 단부 중 적어도 하나의 단부가 코어 와이어의 외주면에서 슬라이드 가능하게 형성되는 것인 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘.
  4. 청구항 1에 따른 조향 바늘;
    상기 조향 바늘을 조직 내로 삽입하기 위한 삽입 구동부; 및
    상기 조향 바늘을 조직 내에서 회전시키기 위한 회전 구동부;를 포함하는 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 시스템.
  5. 청구항 2에 따른 조향 바늘; 및
    상기 조향 바늘을 조직 내로 삽입하기 위한 삽입 구동부; 를 포함하는 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 시스템.
  6. 청구항 3에 따른 조향 바늘;
    상기 조향 바늘을 조직 내로 삽입하기 위한 삽입 구동부; 및
    상기 조향 바늘을 조직 내에서 회전시키기 위한 회전 구동부;및
    압축 스프링이 강성 샤프트에 대하여 신장 및 압축되게 하기 위한 가압기구를 포함하는 굽힘 강성 제어가 가능한 조향 바늘 시스템.

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