KR101786832B1 - 고도 다관절 로봇 프로브용 도입 장치 및 그 생산 방법 - Google Patents

Abstract

다관절 프로브용 도입 어셈블리에서, 공급 메커니즘은 다관절 프로브를 제어하기 위한 액추에이터(actuator)를 갖는다. 도입 장치는 공습 메커니즘에 대한 위치 관계에서 고정되어 있다. 도입 장치는 다관절 프로브를 지지하도록 구성된 지지 부재를 포함한다. 지지 부재의 근위 단부는 다관절 프로브를 지지 부재의 접촉부로 가이드하도록 구성된 입구를 갖는다. 지지 부재의 원위 단부는 다관절 프로브를 지지 부재로부터 관심 영역으로 가이드하도록 구성된 출구를 갖는다.

Description

고도 다관절 로봇 프로브용 도입 장치 및 그 생산 방법{INTRODUCTION DEVICES FOR HIGHLY ARTICULATED ROBOTIC PROBES AND METHODS OF PRODUCTION AND USE OF SUCH PROBES}

본 출원은 2010년 11월 11일에 출원된 미국 가출원 제61/412,733호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2011년 9월 13일에 출원된 미국 가출원 제61/534,032호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2011년 4월 6일에 출원된 미국 가출원 제61/472,344호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2011년 6월 2일에 출원된 미국 가출원 제61/492,578호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2010년 10월 22일에 출원된 미국 가출원 제61/406,032호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2011년 10월 21일에 출원된 PCT 출원 제 PCT/US2011/057282호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2010년 7월 28일에 출원된 미국 가출원 제61/368,257호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2011년 7월 21일에 출원된 PCT 출원 제 PCT/US2011/044811호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 2006년 12월 20일에 출원되고 미국공개특허공보 제2009/0171151호로서 공개된 미국 출원 제11/630,279호에 관한 것이며, 그 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 로보틱스(robotics) 분야, 구체적으로 3차원이고 가요성이며 조종 가능한 로봇 장치용 도입 장치에 관한 것이다

조종 가능한 멀티 링크 프로브는 많은 타입이 있고, 이러한 장치는 다양한 여러 응용에서 이용된다. 내용 전부가 인용에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제5,759,151호(Robert Sturges)는 탐색 과정을 수행하기 위한 가요성이고, 조종 가능한 장치를 개시한다. 이 장치는 하나 이상의 스파인(spine)을 포함하며, 각각은 선택적으로 스파인을 그 길이를 따라 강성 및 가요성으로 만들기 위한 보강 수단을 가진다. 가요성 시스(flexible sheath)는 스파인을 둘러싸고, 스파인에 비해 슬라이딩 방식(slidably)으로 축방향으로 이동가능하며, 시스가 강성 상태 내의 스파인 모양을 따르고 스파인이 이완된 상태일 때 플랙셔(flexure)를 방지하도록 한다. 조종 가능한 원위 팁(distal tip)은 장치의 원위 단부 상에 제공된다. 원위 팁에 대한 제어부는 장치의 근위 단부 상에 장착된다. 메커니즘은 스파인의 보강 수단을 선택적으로 활성화 및 비활성화하기 위해 장치의 원위 단부 상에 제공된다. 장치 도관은 시스 상에 장착될 수 있다. 내용 전부가 인용에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 공개 출원 제11/630,279호(Howie Choset)는 내부 코어 및 외부 슬리브 모두의 전진 및 후퇴를 위해 공급 메커니즘을 개시할 뿐만 아니라 조종을 위해 사용된 제어부 케이블에 텐션(tension)을 선택적으로 적용하고, 내부 코어 또는 외부 슬리브(sleeve)를 강성 상태 및 림프 상태(limp state) 사이에서 전환한다.
내용 전부가 인용에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제6,610,007호는 선택적으로 조종 가능한 원위 부분 및 자동적으로 제어되는 근위 부분과 함께 연신체를 가지는 조종 가능한 내시경을 개시한다. 내시경 본체는 환자 신체 내로 삽입되고, 선택적으로 조종 가능한 원위 부분은 환자 신체 내 원하는 경로를 선택하기 위해 사용된다. 내시경 본체가 전진할 때, 전자 움직임 제어기는 자동적으로 제어된 근위 부분을 작동시켜서, 선택적으로 조종 가능한 원위 부분의 선택된 커브를 추정한다. 다른 원하는 경로는 선택적으로 조종 가능한 원위 부분으로 선택되고, 내시경 본체는 다시 전진한다. 내시경 본체가 더 전진하면, 선택된 커브는 내시경 본체를 따라 근위로 전파되고, 내시경 본체가 근위로 물러날 때, 선택된 커브는 내시경 본체를 따라 원위로 전파된다. 이는 내시경 본체 내의 구불구불한 움직임을 만들어서, 신체 내 장기를 통해 또는 주위로 및 사이로 난 원하는 경로를 따라 구불구불한 커브를 넘어가도록 한다.
의학적 사용 및 다른 중요한 응용을 위해, 각 장치가 의도된 대로 공지된 명세서 내에서 수행될 뿐만 아니라 반복적인 성능를 가지고 사용할 때마다 일관성 있는 작동을 하는 것은 매우 중요하다. 이러한 이유로, 향상된 시스템, 장치 및 방법에 대한 필요가 있다.

본 발명은 고도 다관절 로봇 프로브용 도입 장치 및 그 생산 방법을 제공하기 위한 것이다.

다관절 프로브용 도입 어셈블리는, 다관절 프로브를 제어하기 위한 하나 이상의 액추에이터(actuator)를 갖는 공급 메커니즘; 및 공급 메커니즘에 대한 위치 관계에서 고정된 근위 단부를 가지는 도입 장치를 포함하고, 도입 장치는 다관절 프로브를 수용하고 다관절 프로브에 지지력을 가하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 상기 다관절 프로브를 관심 영역으로 가이드하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 관심 영역은 식도, 위장관, 심막 공간, 복막 공간 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 상기 공급 메커니즘에 연결된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 상기 공급 메커니즘으로부터 분리되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는, 상기 다관절 프로브를 지지하도록 구성된 지지 부재; 상기 지지 부재의 근위 단부에 위치하고, 상기 다관절 프로브를 상기 지지 부재의 근위(proximity)로 가이드하도록 구성된 입구; 및 상기 지지 부재의 원위 단부에 위치하고, 상기 다관절 프로브를 상기 지지 부재로부터 관심 영역으로 가이드하도록 구성된 출구를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 도입 어셈블리는 툴 샤프트 가이드(tool shaft guide)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 툴의 샤프트를 슬라이딩 방식으로 수용하거나, 툴의 상기 샤프트를 가이드하거나, 툴에 대해 지지력을 가하거나, 이들을 조합한 기능 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 어셈블리는 상기 툴 샤프트 가이드를 상기 도입 장치에 부착시키는 칼라를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 1-자유도로 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 다중-자유도로 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 어셈블리는 제2 툴 샤프트 가이드를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 툴 샤프트 가이드는 제1 지오메트리(geometry)를 포함하고 상기 제2 툴 샤프트 가이드는 상기 제1 지오메트리와 상이한 제2 지오메트리를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 다중 동축 튜브를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 제1 강성(rigidity)을 포함하는 제1 튜브 및 상기 제1 강성과 상이한 제2 강성을 포함하는 제2 튜브를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 튜브는 상기 제2 튜브를 슬라이딩 방식으로 수용한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 튜브의 강성은 상기 제2 튜브의 강성보다 크다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 근위 단부 및 상기 근위 단부 상에 위치한 테이퍼된 개구(tapered opening)를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 조인트(joint)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 조인트는 구형 조인트, 힌지 조인트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 오퍼레이터(operator)가 상기 툴 샤프트 가이드의 지오메트리를 수정할 수 있도록 구성되고 형성된 굴곡부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 굴곡부는 소성 변형 가능한 물질을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 다관절 프로브는 복수의 근위 링크 및 복수의 원위 링크를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 근위 링크 및 복수의 원위 링크는 외부 링크이다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 근위 링크의 하나 이상은 제1 직경을 포함하고, 상기 복수의 원위 링크의 하나 이상은 제2 직경을 포함하되, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 작다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 원위 링크는 상기 도입 장치의 외부에 유지되도록 구성되고 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 원위 단부를 포함하고, 상기 복수의 근위 링크의 하나 이상은 상기 도입 장치의 원위 단부를 관통하도록 구성되고 형성된다.
다른 측면에서, 다관절 프로브용 도입 장치는, 다관절 프로브를 지지하도록 구성된 지지 부재; 지지 부재의 근위 단부에 위치하고, 다관절 프로브를 지지 부재의 근위로 가이드하도록 구성된 입구; 및 지지 부재의 원위 단부에 위치하고, 다관절 프로브를 지지 부재로부터 주변 환경으로 가이드하도록 구성된 출구를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 주변 환경은 식도, 위장관, 심막 공간, 복막 공간 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된다.
일부 실시예에서, 상기 근위 단부는 공급 메커니즘에 부착되도록 구성되고, 상기 입구는 상기 다관절 프로브를 상기 공급 메커니즘으로부터 상기 지지 부재의 근위로 가이드하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 근위 단부는 상기 공급 메커니즘의 원위 단부와 통합되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 근위 단부는 상기 공급 메커니즘의 원위 단부에 분리 가능하게 부착되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 원위 단부는 내강으로 삽입되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 내강은 환자의 신체의 내강을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 강성의 물질을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 가요성의 물질을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 축 방향으로 만곡된 부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 실린더형 튜브를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재의 내부 직경은 상기 다관절 프로브의 외부 직경보다 크다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 제1 표면 및 제2 표면을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 표면은 상기 제2 표면에 대향한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면에 에 수직인 단면은 실질적으로 원형이다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 내강을 둘러싼다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재에 대해 상기 다관절 프로브를 안정화시키도록 구성된 클램프(clamp)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 클램프는 풍선과 같은 팽창 가능한 부재, 캠(cam), 레버(lever); 유압 또는 공압 피스톤과 같은 피스톤; 솔레노이드(solenoid)와 같은 전자기적으로 활성화된 액추에이터; 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된다.
일부 실시예에서, 상기 클램프는 상기 다관절 프로브가 반경 방향으로의 이동, 축 방향으로의 이동, 회전 및 이들의 조합의 방식 중 적어도 하나의 방식으로 이동하는 것을 방지하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 내강을 둘러싼다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재의 내부 직경은 상기 다관절 프로브의 외부 직경보다 크다.
일부 실시예에서, 상기 클램프는 제어 가능하게 팽창하고 상기 다관절 프로브의 외부 표면 상에 압력을 가해, 상기 다관절 프로브가 축 방향으로 안정화되거나, 반경 방향으로 안정화되거나, 및/또는 상기 도입 장치에 대한 회전을 방지하도록 안정화될 수 있도록 구성된 풍선을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 클램프는 상기 지지 부재와 상기 다관절 프로브 사이에 힘을 전달하고, 상기 힘은 1 mm² 이상의 상기 다관절 프로브의 표면 영역에 가해진다.
일부 실시예에서, 상기 클램프는 상기 지지 부재와 상기 다관절 프로브 사이에 힘을 전달하고, 상기 힘은 10 mm² 이상의 상기 다관절 프로브의 표면 영역에 가해진다.
일부 실시예에서, 상기 클램프는 상기 지지 부재와 상기 다관절 프로브 사이에 힘을 전달하고, 상기 힘은 100 mm² 이상의 상기 다관절 프로브의 표면 영역에 가해진다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재의 종방향 축을 따라 적어도 일부 연장되는 하나 이상의 채널(channel)을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 채널은 둘 이상의 채널을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 둘 이상의 채널은 상기 도입 장치 상에 등거리 간격으로 떨어져 위치한다.
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 채널은 하나 이상의 툴의 샤프트를 슬라이딩 방식으로 수용하도록 구성되고 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 채널은 곡선형 채널을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 툴 샤프트 가이드를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 툴의 샤프트를 슬라이딩 방식으로 수용하거나, 툴의 상기 샤프트를 가이드하거나, 툴에 대해 지지력을 가하거나, 이들을 조합한 기능 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 상기 툴 샤프트 가이드를 상기 도입 장치에 부착시키는 칼라를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 1-자유도로 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 다중-자유도로 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 제2 툴 샤프트 가이드를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 툴 샤프트 가이드는 제1 지오메트리를 포함하고 상기 제2 툴 샤프트 가이드는 상기 제1 툴 샤프트 가이드 지오메트리와 상이한 제2 지오메트리를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 다중 동축 튜브를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 제1 강성을 포함하는 제1 튜브 및 상기 제1 강성과 상이한 제2 강성을 포함하는 제2 튜브를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 튜브는 상기 제2 튜브를 슬라이딩 방식으로 수용한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 튜브의 강성은 상기 제2 튜브의 강성보다 크다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 근위 단부 및 상기 근위 단부 상에 위치한 테이퍼된 개구를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 조인트를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 조인트는 구형 조인트, 힌지 조인트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 샤프트 가이드는 오퍼레이터가 상기 툴 샤프트 가이드의 지오메트리를 수정할 수 있도록 구성되고 형성된 굴곡부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 굴곡부는 소성 변형 가능한 물질을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 다관절 프로브는 복수의 근위 링크 및 복수의 원위 링크를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 근위 링크 및 복수의 원위 링크는 외부 링크이다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 근위 링크의 하나 이상은 제1 직경을 포함하고, 상기 복수의 원위 링크의 하나 이상은 제2 직경을 포함하되, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 작다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 원위 링크는 상기 도입 장치의 외부에 유지되도록 구성되고 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 원위 단부를 포함하고, 상기 복수의 근위 링크의 하나 이상은 상기 도입 장치의 원위 단부를 관통하도록 구성되고 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 도입 장치는 상기 도입 장치의 외부 표면 상에 하나 이상의 툴 채널(tool channel)을 더 포함하고, 상기 툴 채널은 상기 도입 장치의 종방향 축을 따라 연장되며 필라멘트(filament)를 다관절 프로브의 외부 표면 상에 위치한 프로브 측 포트(port)로 가이드하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 채널은 상기 도입 장치의 외부 표면 상에 위치한 툴 포트(tool port)에 연결된 샤프트를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 툴 채널은 상기 필라멘트를 슬라이딩 방식으로 수용하도록 구성된 폐쇄 링을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 하나 이상의 툴 채널은 상기 링 내에 링 및 슬롯(slot)을 포함하고, 상기 슬롯은 상기 필라멘트를 수용하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 슬롯은 상기 필라멘트를 방출하도록 구성된다.
또 다른 측면에서, 다관절 프로브를 관심 영역에 도입하는 방법은, 다관절 프로브를 지지하도록 구성된 지지 부재를 제공하고 입구가 있는 근위 단부 및 출구가 있는 원위 단부를 제공하는 단계; 지지 부재를 관심 영역에 삽입하는 단계; 다관절 프로브를 입구에 삽입하는 단계; 및 다관절 프로브를 출구 밖으로 연장하여, 다관절 프로브의 원위 단부가 지지 부재를 벗어나 관심 영역에 들어가도록 하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 다관절 프로브를 상기 입구에 삽입하는 단계는, 상기 지지 부재를 상기 관심 영역에 삽입하는 단계 전에 수행된다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 지지 부재를 상기 관심 영역에 삽입하는 단계 전에 상기 다관절 프로브의 원위 단부를 상기 출구에 근접한 위치로 전진시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 다관절 프로브의 원위 단부는 상기 프로브가 가요성 상태에 있는 동안 전진한다.
일부 실시예에서, 상기 다관절 프로브의 원위 단부는 수동적으로(manually) 전진한다.
일부 실시예에서, 상기 다관절 프로브의 원위 단부는, 상기 다관절 프로브의 외부 슬리브(sleeve)를 강성 상태와 가요성 상태 사이에서 변환함에 의해 전진한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 공급 메커니즘을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 근위 단부는 상기 공급 메커니즘에 대한 위치 관계에서 고정되도록 구성되고, 상기 다관절 프로브는 상기 공급 메커니즘으로부터 상기 입구로 가이드된다.
일부 실시예에서, 상기 관심 영역은 내강을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 관심 영역은 식도, 위장관, 심막 공간, 복막 공간 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택된다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 축 방향으로 만곡된 부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 실린더형 튜브를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재의 내부 직경은 상기 다관절 프로브의 외부 직경보다 크다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 지지 부재 내에 상기 다관절 프로브를 제어 가능하게 클램핑(clamping)하여 상기 다관절 프로브를 안정화시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 클램프는 제어 가능하게 팽창하고 상기 다관절 프로브의 외부 표면 상에 압력을 가해, 상기 다관절 프로브가 상기 지지 부재 내에서 축 및/또는 반경 방향으로 안정화될 수 있도록 구성된 풍선을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 지지 부재의 종방향 축을 따라 적어도 일부 연장되는 하나 이상의 채널을 제공하는 단계; 및 상기 채널을 통해 필라멘트를 연장하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 도입 장치의 외부 표면 상에 하나 이상의 툴 채널을 제공하는 단계; 및 상기 툴 채널을 통해 필라멘트를 연장하는 단계를 더 포함하고, 상기 툴 채널은 상기 도입 장치의 종방향 축을 따라 연장되며 필라멘트를 다관절 프로브의 외부 표면 상에 위치한 프로브 측 포트로 가이드하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 툴 채널은 상기 지지 부재의 외부 표면 상에 위치한 툴 포트에 연결된 샤프트를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 발명은 도면을 참조하여 설명된 것과 같은 도입 어셈블리에 관한 것이다.
일부 실시예에서, 본 발명은 도면을 참조하여 설명된 것과 같은 도입 장치에 관한 것이다.
일부 실시예에서, 본 발명은 도면을 참조하여 설명된 것과 같은 다관절 프로브 도입 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예의 앞선 목적, 특징 및 장점과 기타 목적, 특징 및 장점은, 서로 다른 관점에 걸쳐 유사한 참조번호는 동일한 구성요소를 지시하는 첨부된 도면에 설명된 바와 같은 실시예에 대한 보다 구체적인 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면은 반드시 일정한 비율로 도시된 것이 아니며, 실시예의 원리를 설명하기 위해 강조될 수 있다. 도면에서:
도 1a 내지 1c는 본 발명에 따른 고도 다관절 프로브 장치의 그래픽 시연을 나타낸 것이다.
도 2a 내지 2b는 본 발명에 따른 고도 다관절 프로브에 의해 가정되는 다양한 설정을 나타낸 것이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 외부 슬리브의 실린더의 다양한 도면을 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 내부 코어의 실린더의 단부 및 단면도를 각각 나타낸 것이다.
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 공급 메커니즘의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 케이블 상에서 텐션을 제어하는 장치를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 외부 슬리브의 케이블 상에서 텐션을 제어하는 장치를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 내부 슬리브의 케이블 상에서 텐션을 제어하는 장치를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 제어 시스템의 컴포넌트와 이들 컴포넌트 사이의 정보의 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 10a 및 10b는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 다관절 프로브의 단면을 나타낸 것이다.
도 11a 및 11b는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 다관절 프로브의 단면을 나타낸 것이다.
도 12a 내지 도 12b는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 외부 슬리브의 단면을 나타낸 것이다.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 내부 코어의 단면을 나타낸 것이다.
도 14a 내지 도 14i는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 외부 링크의 다양한 도면을 나타낸 것이다.
도 15a 내지 도 14j는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 외부 링크 변환 분절의 다양한 도면을 나타낸 것이다.
도 16a 내지 도 16k는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 툴 측 포트를 가지는 외부 링크의 다양한 도면을 나타낸 것이다.
도 17a 내지 도 17i는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 내부 링크의 다양한 도면을 나타낸 것이다.
도 18은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 다관절 프로브에 대한 링크를 생산하는 것을 나타낸 흐름도이다.
도 19는 본 발명에 따른 공급 메커니즘에 부작된 도입 장치의 일 실시예의 상면도이다.
도 20은 본 발명에 따른, 도 19에 도시된 도입 장치의 일 실시예의 측면 사시도이다.
도 21은 본 발명에 따른, 도 19에 도시된 도입 장치의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 22는 본 발명에 따른 툴 포트를 가지고 공급 메커니즘에 부착된 도입 장치의 일 실시예의 측면 단면도이다.
도 23은 본 발명에 따른 한 쌍의 툴 포트를 가지고 공급 메커니즘에 부착된 도입 장치의 일 실시예의 측면 사시도이다.
도 24는 본 발명에 따른 도입 장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 25는 본 발명에 따른 도입 장치의 일 실시예의 측면 사시도이다.
도 26은 본 발명에 따른 도입 장치의 일 실시예의 측면 사시도이다.
도 27은 본 발명에 따른 도입 장치의 일 실시예의 특면 사시도이다.
도 28은 본 발명에 따른, 다관절 프로브를 도입시키는 방법에 대한 흐름도이다.

이제부터 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들은 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 여러 형태로 구현될 수 있지만, 여기에서 설명된 실시예로 한정되는 것으로 간주될 수 없다. 본 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소를 지시한다.
여기에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 한정, 요소, 성분, 영역, 레이어 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 한정, 요소, 성분, 영역, 레이어 및/또는 섹션은 이러한 용어들에 의해 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이러한 용어들은 오로지 하나의 한정, 요소, 성분, 영역, 레이어 및/또는 섹션을 다른 한정, 요소, 성분, 영역, 레이어 및/또는 섹션으로부터 구별하기 위해서 사용된 것일 뿐이다. 따라서, 후술하는 제1 한정, 요소, 성분, 영역, 레이어 및/또는 섹션은 본 발명의 교시(teaching)를 벗어나지 않고 제2 한정, 요소, 성분, 영역, 레이어 및/또는 섹션으로 지칭될 수 있다(반대의 경우도 가능).
어떤 요소가 다른 요소에 대해 "위에(on)" 또는 "연결된(connected)" 또는 "결합된(coupled)" 것으로 참조되는 경우, 그것은 다른 요소에 직접적으로 위에 있거나 직접적으로 연결된 또는 직접적으로 결합된 것을 의미하거나, 중간에 다른 요소가 존재할 수 있음을 의미할 수 있다. 대조적으로, 어떤 요소가 다른 요소에 "직접적으로 위에(directly on)" 또는 "직접적으로 연결된(directly connected)" 또는 "직접적으로 결합된("directly coupled") 경우, 중간에 다른 요소가 존재하지 않는 것을 의미한다. 요소들 간의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 용어는 같은 방식(예컨대, "사이에(between)"와 "직접적으로 사이에(directly between)", "인접한(adjacent)"과 "직접적으로 인접한(directly adjacent)" 등)으로 해석되어야 한다. 여기에서 어떤 요소가 다른 요소 "위에(over)"라고 참조되는 경우, 그것은 다른 요소의 위 또는 아래 또는 다른 요소에 직접 결합된 것을 의미할 수 있고, 중간에 다른 요소가 존재할 수 있으며, 그 요소는 보이드(void) 또는 갭(gap)으로 이격되어 있을 수 있다.
여기에서 사용된 용어들은 특정 실시예를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이고, 본 발명을 제한하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 여기에서 사용된 바와 같이, 문맥에서 명백하게 다른 언급이 없는 한, 단수형 "a," "an" 및 "the"는 복수형을 또한 포함하려는 의도로 사용된 것이다. 용어 "포함하는(comprises)", "포함하는(compring)", "포함하는(includes)" 및/또는 "포함하는(including)"의 용어는, 여기에서 사용되는 경우, 기재된 특징, 인티저(integers), 단계, 동작, 요소 및/또는 성분이 존재함을 말하는 것이며, 하나 이상의 다른 특징, 인티저, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 배제하는 것을 말하는 것이 아니다.
고도 다관절 로봇 프로브에 대한 개관
도 1a 내지 1c에 도시된 일 실시예에 따른 고도 다관절 로봇 프로브(highly articulated robotic probe)(10)는 필수적으로 두 개의 동심 메커니즘인 외부 메커니즘 및 내부 메커니즘을 포함하고, 각각의 메커니즘은 조종 가능한 메커니즘으로 볼 수 있다. 도 1a 내지 1c는 프로브(10)가 동작하는 실시예들이 어떻게 다른지를 나타낸다. 도 1a를 참조하면, 내부 메커니즘은 제1 메커니즘, 내부 코어 또는 내부 코어 메커니즘(12)으로 참조된다. 외부 메커니즘은 제2 메커니즘, 외부 슬리브 또는 외부 슬리브 메커니즘(14)으로 참조된다. 각 메커니즘은 강성 상태 또는 림프(limp) 상태를 교대로 한다. 강성 모드 또는 상태에서, 메커니즘은 경직되어 있다. 림프 모드 또는 상태에서, 메커니즘은 고도로 가요성이므로 그 주변의 형상을 추정하거나 재성형될 수 있다. 여기에서 사용된 "림프"라는 용어는 중력에 의존적인 특정 설정 및 그 환경의 형상을 수동적으로 추정하는 구조를 나타내는 것이 아님을 주목해야 한다. 대신에, 본 발명에서 설명된 "림프" 구조는, 장치의 오퍼레이터에 의해 요구되는 위치 및 설정을 추정할 수 있고, 이에 따라 연약(flaccid)하고 수동적(passive)이 아니라 분명하고 제어될 수 있음을 주목해야 한다.
이러한 프로브(10)로, 하나의 메커니즘은 림프로 시작하고 다른 메커니즘은 강성으로 시작한다. 설명을 위해, 도 1a의 단계 1에 도시된 바와 같이, 슬리브(14)는 강성이고 코어(12)는 림프라고 가정하자. 이제, 코어(12)는, 후술하는 바와 같이, 공급 메커니즘(16)에 의해 밀려서 전진하고, 도 1a의 단계 2에 도시된 바와 같이, 그것의 "헤드" 또는 원위 단부가 조종된다. 이제, 코어(12)는 강성으로 되고 슬리브(14)가 림프로 된다. 그 후, 도 1a의 단계 3에 도시된 바와 같이, 슬리브(14)는, 슬리브(14)가 코어(12)를 따라잡거나 코어(12)와 같은 공간을 차지할 때까지 밀려서 전진한다. 이제, 슬리브(14)는 강성으로 되고, 코어(12)가 림프로 되고, 이러한 과정이 반복된다. 이러한 접근의 한 가지 변형은 슬리브(14)도 또한 조종 가능하도록 하는 것이다. 이러한 장치의 동작이 도 1b에 도시되어 있다. 도 1b에서, 각각의 메커니즘은 다른 메커니즘을 따라잡은 후 하나의 링크를 넘어 나아갈 수 있음을 알 수 있다. 그것은 슬리브(14) 상에 추가적인 카메라를 필요로 하지만, 프로브(10)의 빠른 전개(deployment)를 잠재적으로 허용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 슬리브(14)는 조종 가능하고 코어(12)는 조종 가능하지 않다. 이러한 장치의 동작은 도 1c에 도시되어 있다.
의료 분야의 응용에서, 프로브(10)가 원하는 위치에 도달하면, 통상적으로 외과의인 오퍼레이터는, 후술하는 바와 같이, 내부 코어(12)를 제거하고, 기존의 장치 또는 커스텀 툴(custom tool)을 강성 슬리브(14)을 통해 슬라이딩하여 다양한 작업을 수행하거나, 툴을 슬리브(14) 내의 홀에 삽입할 수 있다. 프로브(10)는 수술에 한정되지 않고, 엔진 검사, 엔진 수리 및 엔진 개조에도 사용될 수 있다. 다른 응용예로서, 탱크 검사, 염탐 또는 감시에 응용되거나, 폭탄 해제, 그리고 잠수함 또는 핵 무기 내와 같은 매우 한정된 공간에서의 검사 또는 수리를 들 수 있다. 다른 응용예로서, 구조물(예컨대, 빌딩) 검사, 유해 폐기물 정화 및 바이오테러리스트 샘플 복구를 들 수 있다. 분명하게, 본 발명의 장치는 폭 넓게 다양한 응용이 가능하며, 어떤 특정 응용으로 한정되지 않는다.
내부 코어(12) 및/또는 외부 슬리브(14)는 조종 가능하고 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)는 강성이고 림프가 될 수 있어, 프로브(10)가 3차원에서 어디로든 구동할 수 있도록 한다. 프로브(10)는 프로브(10)의 이전 설정을 "기억"할 수 있고, 이러한 이유로, 프로브(10)는 신체의 내부공동 공간과 같은 3차원 볼륨의 어디에든 도달할 수 있다. 도 2a 내지 2b는 프로브(10)에 의해 추정할 수 있는 다양한 설정에 대한 실시예들을 도시하고 있다.
일 실시예에 따른, 도 3a 내지 3d, 4a 및 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 외부 슬리브(14) 및 내부 코어(12)는 각각 동심의 실린더(22, 24)로 이루어질 수 있지만, 예컨대, 도그 본(dog bone) 설정(도시되지 않음)과 같은 다른 형상의 링크 또는 예컨대, 백본(bagbone) 설정과 같은 동심이 아닌 타입의 링크가 사용될 수 있다. 링크(22, 24)의 단부는 납작하지 않고 대신에 일단(26)은 "외부" 또는 볼록 반구이고 타단(28)은 "내부" 또는 오목 반구이며, 이들은 모두 유사한 곡률 반경을 가진다. 외부 슬리브(14)의 링크(22)는 마주하도록 "연쇄되어" 하나의 실린더의 볼록 단부(28)가 인접한 실린더의 오목 단부(26)에 메이트(mate)되도록 한다. 마찬가지로, 내부 코어(12)의 링크(24)는 마주하도록 연쇄된다. 그 결과는, 운동학적인 관점에서, 구형의 조인트이다. 본 실시예에서, 각각의 링크는, 임의의 방향으로 약 10 내지 20도 범위의 움직임을 가지는 구형 조인트로서 작용하면서, 인접한 링크의 헤드에 대해 회전할 수 있지만, 다른 범위의 움직임이 가능하며 잠재적으로 유리하다. 일 실시예에 따르면, 링크(22)는 케이블 또는 신장 툴과 같은 신장 장치를 제어하기 위해 그것을 통해서 연장되는 복수의 채널(30)을 갖는다.
외부 슬리브(14) 또는 내부 코어(12) 또는 이들 모두의 헤드(즉, 원위 링크)는, 예컨대 서로 120 °로 부착된 3 개의 케이블을 사용하여 조종 가능하다. 도 3a 내지 3d에서 알 수 있는 바와 같이, 케이블을 관통시키기 위한 3 개의 작은 실린더형 채널(30)이 있다. 도 4a 및 4b에 도시된 장치의 버전에서, 내부 링크(24)는 단지 하나의 케이블만을 가지며, 이 경우 그것의 중심을 통해 하나의 홀(34)만이 있다.
상술한 실시예가 도전성 또는 비도전성 와이어 또는 기타 가요성의 필라멘트 구조와 같은 케이블을 이용하지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 각각의 링크 사이에 위치하는 소형 공기 타이어 또는 유압 피스톤 또는 기타 기계적 결합과 같은, 림프 요소를 조작하는 대체 수단이 채용될 수 있음을 이해해야 한다.
링크 및 이에 따른 프로브(10)는. 플라스틱 또는 기타 자기 공명 영상에 호환되는 물질을 포함하는, 거의 모든 물질로 만들어질 수 있다. 외부 슬리브(14)는, 통상적으로 5 mm 보다 큰, 넓은 범위의 직경을 추정할 수 있다. 마찬가지로, 내부 코어(12)는, 외부 슬리브(14)의 직경보다 작고 통상적으로 3 mm를 초과하는, 넓은 범위의 직경을 추정할 수 있다. 링크의 총 개수는 넓은 범위로 다양할 수 있지만, 통상적으로 10 개의 링크를 초과한다.
언급한 바와 같이, 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)는 케이블 또는 기타 가요성의 필라멘트 구조를 사용하여 강성 또는 림프로 될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 슬리브(14)는 3 개의 케이블에 묶인 링크(22)의 집합으로 구성된다. 3 개의 케이블은 통상적으로 120 ° 떨어져 있어, 모든 방향으로 조종이 가능하도록 한다. 프로브(10)의 곡률 반경은 링크(22)의 길이 및 메이트 링크(mating link)(22)의 단부 사이의 메이트 크기를 포함하는 많은 인자에 의존적이다. 케이블이 슬리브(14)의 뒤쪽을 향해 당겨지는 경우, 링크(22)는 서로를 향해 당겨진다. 당기는 힘이 증가함에 따라, 인접한 링크(22) 사이의 마찰력은 외부 슬리브(14) 전체가 경직(즉, 강성 모드에 진입)될 때까지 증가한다. 당기는 힘이 완화되면, 외부 슬리브(14)는 림프로 된다. 따라서, 케이블 및 각각의 텐셔닝 어셈블리(tensioning assembly)는 잠금 장치를 포함하고, 텐셔닝 어셈블리는, 예를 들면, 대응하는 케이블 모터 및 케이블 풀리 어셈블리(cable pulley assembly)를 포함할 수 있다. 텐셔닝 어셈블리 및 텐셔닝 어셈블리를 제어하기 위한 전자장치는 케이블 상의 텐션을 제어하기 위한 수단을 형성한다. 외부 슬리브(14)가 내부 코어(12)의 전면에 잇는 하나의 링크에 위치한 경우, 내부 코어(12)는 경직되고, 외부 슬리브(14)의 원위 링크는 3 개의 케이블 중 하나 이상을 당김으로써 배향될 수 있다. 케이블을 전진시키거나 후퇴시키는 것에 더해, 각각의 케이블에 가해지는 당기는 힘의 크기는 모니터링되거나 제어될 수 있다. 3 개의 케이블을 동일한 힘의 크기로 당김으로써, 외부 슬리브(14)는 그 형상이 변화하지 않은 채로 경직될 수 있다.
외부 슬리브(14)와 같이, 내부 코어(12)는 링크의 집합으로 구성된다. 일 실시예에 따르면, 외부 슬리브(14)와 대조적으로, 내부 코어(12)는 조종 기능을 필요로 하지 않는다(그러나 선택적으로 가질 수 있다). 내부 코어(12)는 강성 모드에서 림프 모드로 변화하고, 또 되돌아가는 기능을 필요로 한다. 따라서, 내부 코어(12)가 조종 가능할 필요가 없는 실시예에서, 내부 코어(12)의 링크는 단일의 케이블에 묶일 수 있어, 프로브(10)에 대한 직경 전부를 감소시킬 수 있다.
공급 메커니즘에 대한 개관
상술한 바와 같이, 공급 메커니즘(16)은 프로브(10)를 제어하는데 사용될 수 있다. 도 5a 및 5b에 나타낸 공급 메커니즘(16)의 한 종류는 관심 영역, 예를 들면, 식도, 복막 공간, 심막 공동 또는 환자의 다른 내부 공간의 안으로 및 바깥으로 각각 프로브(10)를 삽입하고 추출한다. 공급기(16)는 두 개의 이동가능한 카트를 가진다. 제1 고정된 트레이(43)에서 운반되는 제1 카트(42)는 제2 고정된 트레이(43)애서 운반되는 제2 카트(44)가 내부 코어(12)를 구동하는 동안 외부 슬리브(14)를 구동한다. 각각의 카트(42, 44), 그리고 이에 의해 각각의 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)는 각각 별개의 선형 액추에이터(46, 48)에 의해 독립적으로 구동된다. 선형 액추에이터(46, 48)는 알려진 대로 위치 제어에 사용되는 샤프트 인코더(도시하지 않음)를 동반할 수 있다. 다르게는 또는 추가적으로, 모터 전류가 모니터링되어서 위치 제어에 사용된 케이블 내의 텐션(tension) 값을 결정할 수 있다. 케이블 텐션은 로드 셀과 같은 하나 이상의 센서로 모니터링될 수 있다. 수많은 포지셔닝(positioning) 및 기타 센서들이 케이블 장력; 카트 위치; 프로브 배향 및 구성; 및 다른 시스템 파라미터에 관한 정보를 제공하기 위해서 포함될 수 있다. 일반적인 센서는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: 광학 센서; 마그네틱 센서, 예를 들면 홀 효과 센서; 힘과 압력 센서, 예를 들면, 가속도계, 응력 게이지 및 기계적 스위치, 및 이들의 조합. 하나 이상의 센서는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 위치에 위치될 수 있다: 공급 메커니즘(16), 내부 코어(12), 및 외부 슬리브(14).
각각의 카트(42, 44)는 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)의 케이블을 제어하는데 필요한 하나 이상의 모터를 동반한다. 예를 들어, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 카트(42)는 외부 슬리브(14)의 케이블(54, 55, 56)의 텐션을 제어하는 모터(50, 51, 52)를 동반한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 제2 카트(44)는 내부 코어(12)의 케이블(59) 상의 장력을 제어하기 위한 모터(58)을 가진다. 각각의 모터(50, 51, 52 및 58)는 알려진 바와 같이 위치 제어에 사용되는 샤프트 인코더(도시하지 않음)와 함께 제공될 수 있다. 내부 코어(12)를 조종 가능한 실시예에서, 내부 코어(12)는 2 이상의 모터(예를 들어, 2 이상의 케이블을 텐셔닝(tensioning)하기 위해) 또는 다른 케이블 텐셔닝 메커니즘을 필요로 한다.
도 9는 제어 시스템의 하나의 실시예의 성분들 및 이들 성분들간의 정보의 흐름을 도시하는 블록도이다. 공급 메커니즘(16)은 버스 변환 모듈(64)을 통해 제어 컴퓨터(62)와 인터페이스한다. 공급 메커니즘(16)으로부터의 인출 데이터는 USB로 변환하기 위한 모듈(64)에 대한 입력이고, 다음으로 컴퓨터(62)의 USB 포트(66)에 대한 입력이다. 소프트웨어(68)를 제어하기 위한 인입 데이터는 모터 전류 데이터, 모터 인코더 데이터 및/또는 공급 메커니즘(16)에서의 각각의 케이블과 연관된 케이블 텐션 데이터를 포함할 수 있다. 다르게는 또는 추가적으로, 소프트웨어(68)를 제어하기 위한 인입 데이터는, 공급 메커니즘(16), 내부 코어(12) 또는 외부 슬리브(14)에 위치한 하나 이상의 센서로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 조이스틱 데이터(위치 데이터) 또한 조이스틱(70)으로부터 수신될 수 있다. 모니터(72)는 외부 슬리브(14) 및/또는 내부 코어(12)의 원위 단부 상에 장착된 카메라로부터의 비디오 데이터에 대해 반응하여, 프로브(10)의 원위 단부의 위치에 대하여 가시적인 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 제어 소프트웨어(68)은 전류 한계 명령 및 모터 위치 명령을 출력할 수 있고, 이는 공급 메커니즘(16)의 입력이 된다.
내부 코어 및 외부 슬리브
도 10a 내지 도 11b는 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)를 갖는 다관절 프로브(10)의 일 실시예를 도시한 것이다. 내부 코어(12)는 복수(바람직하게는 3 개 이상, 일부 실시예에서는 50 개 또는 그 이상)의 내부 링크(100)를 가진다. 외부 슬리브(14)는 복수(바람직하게는 3 개 이상, 일부 실시예에서는 40 개 또는 그 이상)의 외부 링크(104)를 가진다.
외부 링크에 관해, 도 14a 내지 16j는 이러한 외부 링크(104, 132)의 바람직한 실시예의 다양한 도면을 나타낸다. 외부 링크의 이러한 실시예는 상술한 개관에서 설명된 것들과 유사하다. 그러나, 이러한 실시예들은 어떤 현저한 면에서 상술한 것들과 다를 수 있고, 서로 다를 수도 있다. 외부 링크(104, 132)의 본 실시예는 결합되어, 도 11a에 도시된 바와 같은, 고유의 외부 슬리브(14)를 형성할 수 있다. 특히, 도 16a 내지 16k는 툴 측 포트(128)과 함께 외부 링크(104)의 다양한 도면을 나타낸다. 툴 측 포트(128)은 툴을 수신하고 가이드하기 위해 사용될 수 있다. 도 15a 내지 15j는 변환 외부 링크(132)의 다양한 도면을 나타낸 것이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 복수의 변환 링크(132)는 툴 측 포트(128)와 함께 외부 링크(104)에 인접하여 위치할 수 있다. 변환 외부 링크(132)는, 툴과 같은 신장된 부재를 수용하고 외부 링크(104)의 툴 측 포트(128)로 좁은 통로로 통과시키는 하나 이상의 리세스(130)를 가질 수 있다. 예를 들면, 외부 링크(104, 132)의 내부 직경은 바람직하게는 0.10 내지 2.00 인치의 범위이고, 내부 직경은 더욱 바람직하게는 약 0.394 인치이다. 외부 링크(104, 132)의 외부 직경은 바람직하게는 0.20 내지 3.00 인치의 범위이고, 외부 직경은 더욱 바람직하게는 0.669 인치이다. 외부 링크(104, 132)는, 예를 들면, 하나 이상의 금속, 플라스틱, 유리, 탄소 섬유 등으로 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 외부 링크(104, 132)는, 예를 들면, 폴리페닐술폰(polyphenylsulfone)(예컨대, Radel® R-5100)으로 구성될 수 있다.
내부 링크(100)에 관해, 도 17a 내지 17i는 바람직한 실시예의 다양한 도면을 나타낸다. 이러한 내부 링크(100)는 상술한 개관에서 설명된 것들과 유사하다. 그러나, 이들은 몇 가지 중요한 측면에서 차이가 있다. 내부 링크(100)의 길이는 바람직하게는 0.10 내지 2.00 인치의 범위이고, 내부 링크(100)의 길이는 더욱 바람직하게는 0.353 인치이다. 내부 링크의 외부 직경은 바람직하게는 0.01 내지 2.00 인치의 범위이고, 내부 직경은 더욱 바람직하게는 0.354 인치이다. 내부 링크(100)은, 예를 들면, 하나 이상의 금속, 플라스틱, 유리, 탄소 섬유 등으로 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 내부 링크(100)는 (30 중량%) 유리 섬유를 내장하는 플라스틱으로 구성된다.
도 10a 내지 13b에 도시된 바와 같이, 내부 링크(100)는 최대 선회 각을 통해 서로에 상대적으로 선회하도록 구성되고, 외부 링크(104)는 최대 선회 각을 통해 서로에 상대적으로 선회하도록 구성된다. 바람직하게는, 내부 링크(100)의 최대 선회 각은 외부 링크(104)의 최대 선회 각보다 작지 않다. 이러한 선회 관계의 관점에서, 링크(100, 104)는, 다관절 프로브(10)를 굴곡으로 한정하는 것, 링크(100, 104) 내에 위치될 수 있는 신장된 부재를 핀칭(pinching)하는 것, 및 신장된 부재의 전진 및 후퇴 시 발생할 수 있는 문제와 같은, 하나 이상의 바람직하지 않은 조건들을 회피하기 위한 방식으로 구성되는 것이 중요할 수 있다.
복수의 내부 링크(100) 및 외부 링크(104) 각각은 신장된 부재를 수용하기 위한 하나 이상의 채널(108)을 가질 수 있다. 다르게는 또는 추가적으로, 내부 링크(100) 및 외부 링크(104)의 메이트 리세스(mating recess)는 내부 코어(12)와 외부 슬리브(14) 사이에 하나 이상의 채널을 생성할 수 있다. 신장된 부재는 툴, 내부 케이블(102), 외부 케이블(106) 또는 내부 코어(12) 중 하나일 수 있다. 통상적인 신장된 툴은 가위, 메스 및 기타 절삭 툴; 조직 그라스퍼(tissue grasper)와 같은 그라스퍼; 조직 절제 요소, 소작 및 응고 요소와 같은 에너지 전달 요소; 광 섬유 카메라와 같은 캠버(camber); 가열 요소; 냉각 요소; 을 포함하지만, 약물 전달 장치 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 개관에서 설명된 바와 같이, 툴은 다양한 작업을 수행하기 위해 사용될 수 있고, 하나 이상의 케이블은 외부 슬리브(14)의 외부 링크(104) 및 내부 코어(12)의 내부 링크(100)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 채널(108)은 링크(100, 104)로부터 인접한 링크(100, 104)로 반-연속적인 통로(semi-continuous passage)를 형성하도록 구성되고, 신장된 부재를 용이하게 수용하기 위한 라이너(liner)를 포함할 수 있다. 도 14g에 도시된 바와 같이, 채널(108)은 원주 플레어를 가질 수 있다. 원주 플레어는 채널(108) 내에서 신장된 부재를 핀칭하는 것을 방지하고, 신장된 부재를 프로브(10)를 통해 전진시키거나 후퇴시키는 경우 발생될 수 있는 어려움을 현저하게 감소시키면서 복수의 링크(100, 104)의 회전을 용이하게 한다. 또한, 내부 링크(100) 및/또는 외부 링크(104)의 채널(108)은 링크(100, 104)로부터 링크(100, 104)로 반-연속적인 통로를 이루기 위해 테이퍼될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 내부 링크(100) 및 외부 링크(104)의 채널(108)은 내부 링크(100) 및/또는 외부 링크(104)가 최대 선회 각을 통해 선회하는 것을 허용하기에 충분한 양 만큼 테이퍼되며, 신장된 부재를 수용하기 위한 링크(100, 104)의 채널(108) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공한다. 더욱 바람직하게는, 채널(108)의 개구 및/또는 출구가 테이퍼될 수 있다. 채널(108)의 테퍼된 개구 및 출구는 채널(108) 내에서 신장된 부재를 핀칭하는 것을 방지하고, 신장된 부재를 프로브(10)를 통해 전진시키거나 후퇴시키는 경우 발생될 수 있는 어려움을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 테이퍼된 개구는 프로브의 곡률 반경과 연관성을 가진다. 일 실시예에 따르면, 채널(108)의 테이퍼는 최대 선회 각의 약 2 배이다. 예를 들면, 테이퍼는 약 26 °이고 최대 선회 각은 약 13 °일 수 있다. 채널(108)의 테이퍼는 바람직하게는 13 ° 또는 그 이상의 선회 각을 수용할 수 있다. 요컨대, 테이퍼된 채널(108)은 신장된 부재를 수용하기 위해 링크(100, 104)의 채널(108) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공하도록 구성된다.
도 13a 내지 도 13b 및 도 17a 내지 도 17i에 도시된 바와 같이, 내부 코어(12)의 내부 링크(100)는 중심 축 부근에 위치한 채널(108)을 가질 수 있고, 내부 케이블(102)(신장된 부재)를 수용하도록 구성된다. 내부 링크(100) 내의 채널(108)은 플레어(flare)된 개구를 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플레어된 개구는 내부 링크(100)의 중심 축에 대해서 중심에서 벗어난 곳에 위치한다. 플레어된 개구를 중심에서 벗어난 곳에 위치시키는 것은, 내부 코어(12)의 선회 포인트가 내부 코어(12)의 회전 또는 발생될 수 있는 기타 형태의 선형 변위로 인해 변화할 수 있는 경우, 내부 케이블(102)의 선회 포인트가 더욱 용이하게 변화하도록 한다. 바람직하게는, 내부 링크(100)의 채널(108)의 직경은 내부 케이블(102)의 직경보다 크고, 이것은 내부 링크(100)의 비틀림과 톱니화(sawtoothing)의 발생을 감소시킨다. 예를 들면, 만일 채널(108)이 바람직하게는 0.003 내지 0.500 인치의 범위(더욱 바람직하게는 약 0.043 인치)의 직경을 가지면, 내부 케이블(102)의 직경은 바람직하게는 0.002 내지 1.000 인치의 범위(더욱 바람직하게는 약 0.037 인치)일 수 있다. 비틀림과 톱니화의 발생을 감소시키기 위해 내부 링크(100)의 내부 케이블(102) 및 채널(108)의 직경을 설정함으로써, 핀칭 또는 신장된 부재를 전진시키거나 후퇴시키는 경우 발생될 수 있는 어려움의 발생 가능성은 현저하게 감소된다. 따라서, 내부 링크(100)의 채널(108)은 내부 케이블(102)에 대한 링크(100) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공한다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 외부 슬리브(14)의 외부 링크(104) 또한 신장된 부재를 수용하기 위해 그 안에 형성된 채널(108)을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 신장된 부재는 복수의 내부 링크(100)를 가지는 내부 코어(12)일 수 있다. 채널(108)은 복수의 외부 링크(104) 내에 위치하고, 각각은 플레어된 개구를 가진다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 복수의 링크(104) 각각의 플레어된 개구는 내부 코어(12)의 수용을 위한 링크(104) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공한다. 외부 링크(104)의 채널(108) 또한, 내부 코어(12)에 대한 채널(108) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공하면서, 내부 코어(12)가 최대 선회 각을 통해 선회하는 것을 허용하기에 충분한 양 만큼 테이퍼된다. 또한, 채널(108)의 테이퍼는 내부 링크(100)의 굴곡을 허용한다. 바람직하게는, 내부 링크(100)의 내부 굴곡은 13° 또는 그 이상일 수 있다. 따라서, 외부 링크(104)의 채널(108)은 내부 코어(12)를 수용하기 위한 링크(104) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공한다.
도 14a 내지 16k에 도시된 바와 같이, 복수의 채널(108)은 또한 외부 링크(104)의 외부 표면 부근에 위치할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 3 개의 채널(108)은 하나 이상의 외부 링크(104)의 둘레 주변에서 외부 슬리브(14)를 형성하며 서로로부터 약 120 °의 각도로 위치한다. 외부 링크(104)의 채널(108)은 외부 슬리브(14)를 제어하기 위한 외부 케이블(104)의 형태의 신장된 부재를 수용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 외부 케이블(106)의 직경은 외부 링크(104)의 채널(108)의 직경보다 작아서, 외부 링크(104)의 비틀림과 톱니화의 발생을 감소시킨다. 일 실시예에 따르면, 외부 케이블(106)의 직경은 0.001 내지 1.000 인치의 범위일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 외부 케이블(106)의 직경은 0.027 인치이다. 외부 케이블(106)을 수용하기 위한 각각의 외부 링크(104)의 채널(108)의 직경은 0.003 내지 0.500 인치의 범위일 수 있다. 특정 실시예에서, 각각의 외부 링크(104)의 채널(108)의 직경은 약 0.035 인치일 수 있다. 비틀림과 톱니화를 감소시키기 위해 외부 링크(104)의 채널(108) 및 외부 케이블(106)의 직경을 설정함으로써, 핀칭 또는 신장된 부재를 전진시키거나 후퇴시키는 경우 발생될 수 있는 어려움의 발생 가능성은 현저하게 감소된다. 따라서, 외부 링크(104)의 채널(108)은 복수의 케이블(106)에 대한 링크(104) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공한다.
또한, 내부 링크(100)와 외부 링크(104)의 조합은 신장된 부재를 수용하기 위한 채널(108)을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 14a 내지 도 14i를 참조하면, 외부 링크(104)의 내부 표면은 플레어된 만입부(134)를 가질 수 있으며, 이것은 툴의 형태로 신장된 부재를 수용하기 위한 채널(108)의 절반을 형성한다. 도 17a 내지 도 17i에 도시된 바와 같이, 채널(108)의 다른 절반은 내부 링크(100)의 외부 표면 상에 플레어된 만입부(136)에 의해 형성된다. 내부 링크(100)의 플레어된 만입부(136) 및 외부 링크(104)의 플레어된 만입부(134)에 의해 형성된 채널(108)은 하나 이상의 툴에 대한 링크(100, 104) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공한다.
도 15a 내지 도 16k에 도시된 외부 링크(104, 132)는 모두 툴, 케이블 또는 기타 신장된 장치의 형태의 신장된 부재를 수용하도록 구성될 수 있다. 도 11a 및 도 16a 내지 16k를 참조하면, 외부 링크(104)의 채널(108)은 툴 측 포트(128)에 의해 형성될 수 있다. 툴 측 포트(128)는 외부 링크(104)의 외부 둘레로부터 연장되어 나오며, 툴, 케이블 또는 기타 신장된 장치를 수용하도록 채널(108)과 함께 구성된다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 변환 외부 링크(132)는 외부 링크(104)와 프로브(10)의 길이를 따르는 툴 측 포트(128)를 가지는 외부 링크(104) 사이에 위치한다. 일 실시예에 따르면, 도 15a 내지 15j에 도시된 바와 같이, 변환 외부 링크(132)는 툴을 수용하고 툴 측 포트(128)을 가지는 외부 링크(104)로 좁은 통로로 통과시키는 하나 이상의 리세스(130)를 가진다. 따라서, 대략 프로브(10) 둘레의 외부에서 사용되도록 구성된 툴은 툴 측 포트(128)에 의해 형성된 채널(108) 및 변환 외부 링크(132)의 리세스(130)에 의해 수용될 수 있다. 툴 측 포트(128)에 의해 형성된 채널(108) 및 리세스(130)는 하나 이상의 신장된 장치에 대한 외부 링크(104, 132) 사이에 실질적으로 연속적인 표면을 제공한다.
다관절 프로브(10)의 곡률 반경은 내부 및 외부 링크(100, 104)의 선회 각에 의존적일 수 있다. 도 10a 내지 도 12b 및 도 14a 내지 도 14i를 참조하면, 외부 슬리브(14)는 바깥쪽으로 연장되는 플랜지(flange)(110)를 가지는 복수의 외부 링크(104)를 포함할 수 있다. 플랜지(110)는 외부 링크(104)의 서로에 대한 선회 각을 제어하도록 구성된다. 따라서, 플랜지(110)의 특성은 달성될 수 있는 다관절 프로브(10)의 곡률 반경에 영향을 미친다.
일 실시예에 따르면, 플랜지(110)의 지오메트리는 각각의 외부 링크(104) 사이에 가능한 선회 각도를 결정한다. 도 14d 내지 도 14e를 참조하면, 플랜지(110)는 외부 링크(104)의 제1 중심 축에 대해 바깥쪽으로 반경 방향으로 연장되는 제2 체결 표면(114) 및 제1 체결 표면(112)을 가진다. 플랜지(110)는 외부 링크(104)가, 제1 외부 링크(104)의 제1 체결 표면(112)과 제2 외부 링크의 제2 체결 표면(114)가 서로 접촉할 때까지, 외부 최대 선회 각을 통해 프로브 중심 축 및 서로에 대해 선회하는 것을 허용하도록 구성된다. 일 실시예에 따르면, 제1 체결 표면(112) 및 제2 체결 표면(114)은 외부 링크(104)의 중심 축에 수직인 라인(line)에 대한 각도 T에서 테이퍼된다. 도 14e를 참조하면, 일 실시예에서, 제1 체결 표면(112)은 약 6.5 °로 테이퍼되고, 제2 체결 표면(114)은 약 6.5 °로 테이퍼된다. 본 실시예에 따르면, 외부 최대 선회 각은 약 13 °를 초과하지 않는다. 다른 실시예에서, 제1 체결 표면(112) 및 제2 체결 표면(114)의 테이퍼는 최대 선회 각이 13 °를 초과하거나, 13 ° 미만이 되도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 플랜지(110)의 지오메트리는 다관절 프로브(10)의 곡률 반경이 10 내지 600 mm의 범위에 있도록 구성된다. 따라서, 플랜지(110)의 지오메트리는 외부 링크(104)의 최대 선회 각을 설정하기 위해 사용될 수 있고, 다관절 프로브(10)의 곡률 반경의 범위에 차례로 영향을 미친다.
링크(100, 104, 132)는 제1 및 제2 링크(100, 104) 사이에 작용하는 불규칙하거나 원하지 않는 힘(예컨대, 불규칙하거나 원하지 않는 마찰 체결 힘)의 발생을 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 14b, 14h, 15b, 15c, 15i, 16b, 16c, 16j, 17c, 17d, 17h에 도시된 바와 같이, 복수의 내부 링크(100) 및 외부 링크(104)는 제1 오목부(120) 및 제1 볼록부(122)를 포함할 수 있다. 제1 링크(100, 104)의 제1 볼록부(122)는 대응하는 제2 링크(100, 104)의 오목부(120)를 선회적으로 체결할 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 제1 링크(100, 104) 볼록부(122)는 제2 링크(100, 104) 오목부(120)의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 가진다. 링크(100, 104)는 서로 링크되어 내부 코어(12)와 외부 슬리브(14)를 형성할 수 있다. 링크(100, 104)의 배치(대응하는 볼록부(122)를 선회적으로 체결하는 오목부(12))는 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)가 넓은 범위의 움직임으로 선회하고, 다관절 프로브(10)의 효율적인 동작을 방해할 수 있는, 링크(100, 104) 사이에 불규칙하거나 원하지 않는 마찰력 또는 기타 힘의 발생을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)의 다양한 특징의 물리적 특성은 다양한 방법으로 다관절 프로브(10)의 속성과 성능에 영향을 미친다. 일 실시예에 따르면, 외부 링크(104)의 하나 이상의 채널의 지오메트리 치수는 외부 링크(104)의 하나 이상의 파라미터와 수학적으로 관련된다. 이러한 파라미터는 다음을 포함할 수 있다: 외부 링크(104)의 단부의 반지름, 외부 링크(104)의 직경, 외부 링크(104) 사이의 선회 각도, 채널의 평균 직경과 같은 채널의 직경, 외부 링크(104)의 중심 축으로부터의 채널의 길이와 같은 채널 위치.
다른 링크를 기준으로 하나의 링크가 부드러운 관절로 동작하도록 하고, 인접한 링크 사이에 불규칙한 마찰 체결력과 같은 원하지 않는 메이트 힘을 방지하는 방식으로 링크를 형성하는 것이 유리할 수 있다. 도 17a, 17b, 17d 내지 17f, 17i 및 18을 참조하면, 다관절 프로브(10)용 링크(100, 104)를 생산하는 방법이 설명될 것이다. 단계 210에서, 링크(100, 104)는 성형 장치에서 성형되며, 다관절 프로브(10)에서 인접한 링크(100, 104)를 체결하도록 구성된 하나 이상의 체결 표면을 형성하는 것을 포함한다. 단계 212에서, 다관절 프로브(10)에서 인접한 링크(100, 104)를 체결하지 않을 링크(100, 104)의 추출 표면(126)에 대해 하나 이상의 추출 핀(124)(도 17e 참조)를 누름으로써 링크(100, 104)는 성형 장치로부터 추출된다. 도 17a, 17b, 17d 내지 17e 및 17i에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면, 추출 표면(126)은 링크(100, 104)의 리세스에 위치한다. 인접한 링크 사이에 메이트 표면으로부터 임의의 추출 핀 결함을 멀리 위치시키는 것과 같이, 추출 표면(126)을 링크(100, 104) 상에 전략적으로 위치시키는 것은 추출 표면(126)이 하나의 링크(100, 104)와 다른 링크의 상호작용에 영향을 미치지 않음을 보장한다. 따라서, 상술한 절차는 각각의 링크(100, 104)가 다른 링크(100, 104)에 대해 부드럽게 관절로 동작하는 것을 보장한다.
케이블
개관에서 상술한 바와 같이, 외부 슬리브(14)의 외부 링크(104) 및 내부 코어(12)의 내부 링크(100)를 제어하기 위해 하나 이상의 케이블이 사용될 수 있다. 케이블의 케이블 설정에 대한 추가적인 예들을 후술한다. 이러한 설정에서, 도 12b에 도시된 바와 같이, 복수의 외부 케이블(106)은 복수의 외부 링크(104)를 통해 연장될 수 있다. 외부 케이블(106)은 외부 슬리브(14)를 제어(예컨대, 조종 및 가요성과 강성 사이에 전환)하도록 구성된다. 일 실시예에서, 복수의 외부 케이블(106) 각각은 대략 동일한 인장 강도 및/또는 대략 동일한 단면적을 가진다.
도 13a 내지 도 13b에 도시된 바와 같이, 내부 케이블(102)는 복수의 내부 링크(100)를 통해 연장된다. 내부 케이블(102)은 내부 코어(12)를 제어(예컨대, 가요성과 강성 사이에 전환)하도록 구성된다. 일 실시예에서, 내부 케이블(12)의 인장 강도 및/또는 단면적은 복수의 외부 케이블(106)의 인장 강도 및/또는 단면적과 관련된다.
내부 케이블(102)의 인장 강도 및/또는 단면적과 복수의 외부 케이블(106) 사이의 관계는 다관절 프로브(10)의 효율적인 움직임 및 동작을 제공한다. 인장 강도에 해대, 내부 케이블(102)은 각각의 외부 케이블(106)보다 큰 인장 강도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 케이블(102)의 인장 강도는 복수의 외부 케이블(106)의 인장 강도의 합과 대략 동일하다. 일부 실시예에서, 복수의 외부 케이블(106) 각각의 인장 강도는 대략 내부 케이블(102)의 인장 강도의 1/N번째 이며, 여기서 N은 외부 케이블(106)의 개수이다. 예를 들면, 내부 케이블(102)의 인장 강도 및 외부 케이블(106)의 인장 강도의 합은 2 내지 500 lbs의 범위일 수 있고, 일부 실시예에서, 약 30 파운드이다.
단면적에 대하여, 복수의 외부 케이블(106) 각각의 단면적은 대략 내부 케이블(102)의 단면적의 1/N번째이며, 여기서 N은 외부 케이블의 개수이다. 이러한 관계는 설정에서 케이블(102, 106)이 동일한 물질로 형성되고, 및/또는 프로브 직경이 최소화된 경우에 특히 중요하지만, 배타적인 것은 아니다.
내부 및 외부 케이블(102, 106)을 형성하는 물질은 케이블의 설정에 영향을 미칠 수 있다. 내부 케이블(102) 및 복수의 외부 케이블(106)은 동일한 물질로 구성될 수 있고, 일부 실시예에서, 하나 이상의 강철, 폴리에틸렌(초고분자량, UHMW-ultra-high-molecular-weight), 플라스틱, 나일론 및 불소화탄소일 수 있으며, 일부 실시예에서 강철이 더욱 바람직하다. 내부 케이블(102) 및 복수의 외부 케이블(106)은 모노 필라멘트(monofilament) 또는 편조 기술에 의해 형성될 수 있다. 드러나, 바람직한 인장 강도 관계는 내부 케이블(102) 및 외부 케이블(106)에 대해 상이한 물질을 사용함으로써 달성될 수도 있다.
요컨대, 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)를 제어하기 위해 사용되는 외부 케이블(106) 및 내부 케이블(102)은 다양한 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성은 케이블(102, 106)의 인장 강도, 단면적 및 조성물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 내부 케이블(102) 및 외부 케이블(106)에 대해 바람직한 특성 및 관계에 기초하여 케이블을 설정하는 것은 다관절 프로브(10)의 안정성 및 기타 성능 파라미터를 결정한다.
장치 및 방법의 바람직한 실시예들은, 구현된 환경을 참조하여 설명되었지만, 이것은 발명의 기술적 사상의 원리를 설명하기 위한 것일 뿐이다. 상술한 어셈블리, 다른 실시예, 설정 및 본 발명을 수행하는 방법의 수정 또는 조합, 및 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 발명의 기술적 사상의 양상에 대한 변형은 본 발명의 범위 내에 있다. 또한, 본 출원은 방법의 단계 또는 절차를 특정 순서로 나열하였지만, 수행되는 일부 단계의 순서를 변경할 수 있고, 특정 환경에서는 이것이 더 편리할 수도 있으며, 본 명세서에서 언급된 방법의 특정 단계 또는 절차 청구항은 청구항에서 순서에 구애받음을 명시적으로 언급하지 않는 한, 순서에 구애받지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도입 장치
도 19 내지 27에 나타낸 것과 같은 도입 장치(330)는 다관절 프로브, 예를 들면, 상술한 것과 같은 다관절 프로브(10)를 지지하고, 안정화시키고, 관심 영역으로 가이드하도록 구성될 수 있다. 관심 영역은 내강, 환자의 신체, 기계 장치, 빌딩 또는 임의의 다른 프로브(10)가 사용될 수 있는 개방 또는 폐쇄된 환경일 수 있다. 임상적 적용에서, 일반적인 관심 영역은 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: 식도 및 위장관 내의 다른 지역; 심막 공간; 복막 공간 및 이들의 조합.
도 24에 나타낸 바와 같이 도입 장치(330)는 지지 부재(135)를 형성하는 내강 벽에 의해 둘러 싸여지는 내강 또는 다른 속이 빈 통로를 포함하는 속이 빈 튜브(114)를 포함한다. 내강 및 지지 부재(135)는 근위 단부(117)에 위치되는 입구(133) 및 원위 단부(118)에 위치되는 출구(134) 사이에 연장된다. 도입 장치(330)는 관심 영역으로의 접근을 개선시키고, 다관절 프로브(10)의 신속하고 안전하고/안전하거나 정확한 진입을 제공하기 위해 구성될 수 있다.
도입 장치(330)의 입구(133)는 다관절 프로브(10)를 수용하기 위해 구성될 수 있다. 입구(133)는 다관절 프로브(10)를 가이드하여 다관절 프로브(10)가 지지 부재(135)와 근접한 근위에 오도록 하거나 그에 접촉되게 한다. 예를 들어, 입구(133)는 공급 메커니즘(16)으로부터 다관절 프로브(10)를 지지 부재(135)의 근위 내부로 가이드할 수 있다. 따라서, 입구(133)는 다관절 프로브(10)를 도입 장치(330) 안으로 및 지지 부재(135)의 근위 안으로 가이드한다.
도입 장치(330)의 출구(134)는 도입 장치(330)의 내강으로부터 다관절 프로브(10)를 수용하기 위해 구성될 수 있다. 추가로, 출구(134)는 다관절 프로브(10)를 관심 영역으로 도입시킨다. 예를 들어, 출구(134)는 다관절 프로브(10)을 도입 장치(330)으로부터 관심 영역, 예를 들면, 신체 내강, 도 22에 나타낸 바와 같이 식도, 하부검상 공간, 결장 또는 두개강 공간 내로 가이드할 수 있다. 따라서, 출구(134)는 관심 영역으로 다관절 프로브(10)을 도입하는 것을 용이하게 한다.
지지 부재(135)는 다관절 프로브(10)의 이동을 지지하거나 다르게는 그에 저항할 수 있는 임의의 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(135)는 강성이거나 가요성일 수 있다. 지지 부재가 강성인 예시적인 실시예에서, 지지 부재(135)는 강성 물질, 예를 들면, 절삭된 금속 또는 성형된 플라스틱으로부터 형성될 수 있다. 지지 부재가 가요성인 예시적인 실시예에서, 지지 부재(135)는 하나 이상의 가요성 물질로부터 형성될 수 있고, 유연하게 변형되도록 구성된 하나 이상의 내부 가단성 부재를 포함하여 도입 장치(330)의 오퍼레이터 형성 형상 또는 그의 일부를 유지할 수 있다. 다른 실시예에서, 지지 부재는 탄성적으로 변형가능하도록 구성될 수 있다.
지지 부재(135)의 수개의 가능한 구성이 도 20 내지 도 27에 나타나 있다. 지지 부재(135)는 예를 들면, 도 20 내지 도 27에 나타낸 바와 같이, 축방향으로 만곡된 부재일 수 있다. 다르게는, 지지 부재(135)는 직선형 또는 실질적으로 직선형 부재(도시하지 않음)일 수 있다. 하나의 실시에에 따르면, 지지 부재(135)는 속이 빈 튜브(114)와 같은 원통 형상을 가진다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 원통 형상 지지 부재(135)는 내부 직경을 가진다. 지지 부재(135)의 내부 직경은 다관절 프로브(10)의 외부 직경보다 크다. 바람직하게는, 지지 부재(135) 직경은 다음과 같은 식에 의해 결정된다:

식 중, l₁은 분절 길이, l₂은 분절 직경이고, R₁은 도입기의 내부 반경이다.
일부 실시에에서, 도입 장치(330)는 프로브(10)가 사용될 관심 영역의 개구부의 직경보다 작은 외부 직경을 가질 수 있다.
도 20 내지 23에 나타낸 하나의 실시예에 따르면, 지지 부재(135)는 갭(116)에 의해 분리된 두 개의 대향되고 연장된 만곡된 표면(115a, 115b)로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나의 만곡된 표면(115a)의 오목한 쪽은 다른 만곡된 표면(115b)의 오목한 쪽에 대향되어서, 조합하면, 만곡된 표면(115a, 115b)이 다관절 프로브(10)를 포함하거나, 다르게는 부분적으로 둘러싸고 가이드하게 한다. 별법으로, 단일한, 연장된 만곡된 표면이 사용될 수 있다. 지지 부재(135)는 두 개의 연장된 만곡된 표면(115a, 115b) 주위에 원주방향으로 배치되어 두 개의 연장된 만곡된 표면(115a, 115b)을 보호하고, 그들을 서로로부터 원하는 거리만큼 떨어져있게 유지하고, 그에 의해 갭(116)의 폭 및 지지 부재(135)의 내부 직경을 제어하는 칼라(131)를 가질 수 있다. 칼라(131)는 죔쇠 끼워맞춤(interference fit)을 사용하여 두 개의 연장된 만곡된 표면(115a, 115b)에 부착된 채로 유지될 수 있거나, 이는 패스너 또는 접착제를 사용하여 접착될 수 있다. 도입 부재(330)는 툴 샤프트 또는 툴 샤프트용 가이드 튜브를 수영하도록 구조되고 배열된 하나 이상의 측면 채널 툴 포트(141)를 포함할 수 있다. 측면 채널 툴 포트는 유사하거나 비유사(예를 들어, 상이한 직경, 강성 등)하여, 예를 들면, 유사하거나 비유사한 툴 및/또는 툴 샤프트를 모을 수 있다. 칼라(113)는 지지 부재(135)에 회전가능하게 부착될 수 있어서, 예를 들면, 측면 채널 툴 포트(141)을 통해 지나가는 툴을 재위치화시킬 수 있다. 칼라(131)는 지지 부재(135)에 회전 가능하게 부착되어서, 예를 들어, 1, 2, 또는 그 이상의 툴 포트(141)의 회전 자유도를 허용할 수 있다. 하나의 실시예에서, 칼라(131)는 도입 부재(330)의 외부 직경 주위를 회전하는 단일한 자유도를 제공한다.
도 26에 도시된 바와 같은 일 실시예에 따르면, 클램프(139)는 지지 부재(135) 상에 위치한다. 클램프(139)는 다관절 프로브(10)의 잠재적인 움직임을 더 최소화하고, 이에 따라 관심 영역 내에 위치한 다관절 프로브(10)를 더욱 안정화시킨다. 클램프(139)는, 프로브(10)의 원위부에 힘이 가해지는 것과 같은 경우, 프로브(10)의 움직임을 한정하기 위한 것과 같은 지지 부재(135) 및/또는 다관절 프로브(10)에 가장 가깝게 위치한 임의의 클램프일 수 있다. 클램프(139)는 풍선과 같은 팽창 가능한 부재, 캠, 레버; 유압 또는 공압 피스톤과 같은 피스톤; 솔레노이드와 같은 전자기적으로 활성화된 액추에이터; 및 이들의 조합일 수 있다. 클램프(139)는 외부 슬리브(14)의 일부분에 힘을 가하도록 구성되어, 적어도 1 mm² 이상, 10 mm² 이상 또는 100 mm² 이상의 영역에 힘을 가한다. 일부 실시예에서, 클램프(139)는, 하나 이상의 콘트롤을 통해, 제어 가능하게 팽창되고 수축될 수 있는 풍선을, 도시되지는 않았지만 바람직하게는 프로브(10), 공급 메커니즘(16) 및/또는 프로브(10)에 대한 제어 유닛의 근위부 상에 포함한다. 예컨대, 인플레이션 내강(inflation lumen)을 통해, 도시되지는 않았지만 클램프(139)와의 유체 소통에서, 하나 이상의 유체(예컨대, 공기)를 전달하거나 제거하는 것은 각각 클램프(139)의 확장과 수축을 야기한다. 풍선이 확장 상태에 있는 경우, 풀선의 외부 표면은 다관절 프로브(10)의 외부 표면 상에 압력을 가한다. 이것은 다관절 프로브(10)가, 도입 장치(330) 내에서 프로브(10)를 안정화시키면서, 지지 부재(135)에 대하여 반경 방향 및 축 방향으로 이동할 수 있는 능력을 최소화한다. 다르게는 또는 추가적으로, 클램프(139)는 다관절 프로브(10)가 지지 부재 및/또는 도입 장치(330)에 대하여 회전하는 능력을 최소화하도록 구성되고 형성된다. 프로브(10)의 안정화는 식도와 같은 신체 공동 내에 프로브(10)의 원위부를 조작하는 경우 특히 중요성을 가진다. 또한, 프로브(10)의 안정화는 환자의 식도 벽과 같은 조직 표면에 툴이 힘을 가하는 경우와 같이, 하나 이상의 툴을 프로브(10)를 관통하거나 프로브(10)를 따르도록 조작하는 경우 특히 중요성을 가진다. 따라서, 지지 부재(135)는, 하나 이상의 관심 영역으로 전진하는 동안과 그 후 툴 조작 동안 모두에서 다관절 프로브(10)을 지지하고 가이드하도록 구성된다.
도 24에 도시된 바와 같이, 도입 장치(330)는, 지지 부재(135)의 종방향 축을 따라 연장되는 하나 이상의 채널(136)을 가질 수 있다. 채널(136)은 도입 장치(330)의 속이 빈 튜브(114)의 외측 벽과 통합될 수 있다. 채널(136)은, 툴 샤프트 가이드 튜브 또는 툴 샤프와 같은, 도시되지는 않았지만 도 25를 참조하여 설명된 필라멘트(202a)가 채널(136)을 관통하도록 구성된다. 따라서, 필라멘트(202a) 및 그에 부착된 툴은 또한 도입 장치(330)를 통해 관심 영역으로 도입될 수도 있다. 도입 장치(330)는 강성이거나, 가요성이거나, 또는 강성인 부분과 가요성인 부분을 모두 포함할 수 있다. 도입 장치(330)는 가단성 있거나, 소성 변형이 가능한 부재(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 이것은 도입 장치(330)가 만곡되거나, 비틀리거나 기타 재성형되어, 가단성 있는 부재의 지지력에 의해 새로운 설정이 유지되는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 도입 장치(330)는 하나 이상의 내부 내강 직경을 유지하면서, 굴곡을 허용하는 주름을 형성할 수 있다.
도입 장치(330)는, 툴 가이드 튜브 또는 툴 샤프트와 같이, 필라멘트(201a)를 다관절 프로브(10)의 원위부 상에 위치한 툴 측 포트(128)로 가이드하기 위한 수 개의 설정(도 25 참조)을 포함할 수 있다. 도 19 내지 21에 도시된 바와 같이, 도입 장치(330)는 측면 채널 툴 포트(141)를 포함할 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 도입 장치(330)는 슬라이딩 방식으로 튜브(144)를 수용하거나, 다른 방식으로 튜브(144)와 소통하는, 툴 튜브(143a, 143b)를 포함하는 다중 동축 튜브를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 툴 튜브(143a, 143b)는 튜브(144)보다 더 강성이어서, 튜브(144)로 삽입된 툴 샤프트 또는 기타 필라멘트 장치가 그것에 가해지는 로드를 가지는 경우, 튜브(144)는 유연해지고 툴 튜브(143a, 143b)는 상대적으로 강성으로 유지된다.
도 19 내지 21은 측면 채널 툴 포트(131)가 제1 섹션(141a) 및 제2 섹션(141b)을 포함하는 실시예를 도시한다. 조인트(142)는 제1 섹션(141a) 및 제2 섹션(141b) 사이에 위치한다. 바람직하게는, 조인트(142)는 구형 조인트, 힌지 조인트 또는 이들의 조합이다. 다르게는, 또는 조인트(142)에 추가로, 제1 섹션(141a) 및/또는 제2 섹션(141b)은 가요성이거나 변형가능하거나, 또는 가요성 또는 변형가능한 섹션을 포함할 수 있다. 조인트(142)는 제2 섹션(141b)에 대하여 제1 섹션(141a)의 회전 또는 관절로 동작하는 것을 가능케 한다. 제1 섹션(141a)의 회전은 또한 대응하는 툴(201a, 201b)(도 25 참조)가 회전하는 것을 가능케할 수 있고, 예를 들어, 오퍼레이터로 하여금 도입 장치(330) 또는 외부 슬리브(14)를 위치시키거나 재위치시킴이 없이, 툴의 근위 단부를 위치시키거나 재위치시키게 한다.
다른 실시예에 따르면, 도 22 및 23은 필라멘트(202a)를 다관절 프로브(10)를 원위 부분에 위치한 툴 측 포트(128)로 가이드하기 위한 강성 튜브(143)를 도시한다. 가요성 튜브(144)는 강성 튜브(143)의 내부에 위치될 수 있다. 도 23에 나타낸 실시예에 따르면, 강성 튜브(143a, 143b)는 툴들을 강성 튜브(143a, 143b)로 용이하고 비외력성으로 도입시키도록 구성된 툴 통로(funnel) (145a, 145b)를 가진다.
도 25는 도입 장치(330)의 외부 표면에 부착되고, 도입 장치(330)의 종축을 따라 연장하는 가요성 튜브(144)를 도시한다. 가요성 튜브(144)는 필라멘트(202a)를 가이드하거나, 다르게는 그에 대한 지지를 제공하여 그로 하여금 다관절 프로브(10)의 외부 표면 위에 위치한 툴 측 포트(128) 내부로 가이드될 수 있도록 구성된다. 가요성 튜브(144)는 도입 장치(330)의 외부 표면에 위치한 "c"-모양 지지체(197)를 사용하여 도입 장치(330)의 외부 표면에 고정, 예를 들면, 스냅-핏 될 수 있다. 다르게는 또는 추가로, 지지체(197)는 가요성 튜브(144)가 그를 통해 미끄러져 수용될 수 있도록 폐쇄된-루프(loop) 구성일 수 있다. 스냅-핏 구성에서, 지지체(197)는 가요성 튜브(144)로 하여금 도입 장치(330)의 외부 표면에 상대적으로 직교하는 약한 가압력의 적용을 통해 인입될 수 있게 하도록 구조되거나 배열된다. 지지체(197)는 또한 가요성 튜브(144)로 하여금 도입 장치(330)의 외부 표면으로부터 멀어지는 방향으로의 약한 장력의 적용을 통해 탈착될 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 가요성 튜브(144)는 필라멘트(202a)를 도입 장치(330)의 바디를 따라서 도입 장치(330)의 외부 표면 위에 위치하는 측면 채널(138)을 통해 가이드하도록 구성된다. 측면 채널(138)은 필라멘트(202a), 예를 들어, 툴 가이드 튜브 또는 툴 샤프트로 하여금 측면 채널(138)을 통과하게 하도록 구성된다. 측면 채널(138)이 필라멘트(202a)를 다관절 프로브(10)의 외부 링크 위에 위치하는 툴 측 패널(128) 안으로 가이드한다. 필라멘트(202a)는 도입 장치(330)의 외부 표면 위에 위치하는 측면 채널(138) 및 프로브(10) 위에 위치하는 측면 채널(128) 모두를 통해 통과한다. 따라서, 도입 장치(330)는 도입기(138)의 측면 채널 및 다관절 프로브(10)의 측면 채널(128)을 통해 통과하는 툴의 도입을 용이하게 한다. 가요성 튜브(144)는 (예를 들어, 접착제 또는 기계적 패스너를 이용하여) 측면 채널(138)에 고정되게 부착될 수 있다. 다르게는, 가요성 튜브(144)는 측면 채널(138)을 통해 슬라이딩하도록 허용될 수 있다.
도 27은 프로브(10)가 다관절 프로브(10)에서 더욱 근위인 부분 상의 외부 링크(104)보다 큰, 원위 단부 상의 수개의 원위 외부 링크(119)를 가지는 도입 장치(330)을 나타낸다. 외부 링크(119)는, 하나의 외부 링크(119)의 근위 측면이 도입 장치(330)의 원위 단부(118)에 접촉할 수 있도록, 도입 장치(330)의 개구부보다 큰 직경을 가질 수 있다. 이러한 구성에서, 외부 링크(119)의 직경이 도입 장치(330)의 개구부보다 크기 때문에, 다관절 프로브(10)는 도입 장치(330) 내부로 완전히 후퇴할 수 없다. 예를 들어, 도입 장치(330)가 더 큰 외부 링크(119)의 만곡부의 직경보다 저 작은 만곡부의 소직경을 가지는 경우에서, 더 작은 외부 링크(104)가 더 큰 외부 링크(119)의 만곡부의 직경보다 더 작은 만곡부의 소직경을 가지도록 구조되고 배열될 수 있다. 더 큰 외부 링크(119)는 도입 장치(330)의 앞으로 전진할 수 있거나, 또는 단순히 조종될 수 있다. 더 큰 외부 링크(119)는 하나 이상의 힘이 외부 슬리브(14)의 원위 단부에 가해지는 경우 향상된 안정성을 가지는 것을 포함하여 수많은 장점을 제공할 수 있다.
도 28을 참고하면, 다관절 프로브를 관심 영역으로 도입하는 방법이 도시된다. 단계 200에서, 도입 장치, 예를 들어, 도 19 내지 27과 관련하여 본원에서 설명된 구성을 가지는 도입 장치가 선택된다. 도입 장치는 다관절 프로브에 의해 엑세스될 영역과 관련된 파라미터와 같은 하나 이상의 파라미터를 기초로 선택될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 다관절 프로브는 환자에게 사용되고, 도입 장치는 환자의 해부구조, 예를 들어, 환자의 식도 지오메트리에 기초하여 선택된다. 환자용 키트 형태 및/또는 적용에 특이한 선택 등과 같은 도입 장치의 수많은 형태와 지오메트리가 임상의와 같은 오퍼레이터가 수용가능하도록 만들어질 수 있다. 단계 210에서, 도입 장치(330)는 공급 메커니즘(16)에 부착된다. 구체적으로, 도입 장치(330)의 근위 단부(117)는 공급 메커니즘(16)에 부착된다. 도 20 및 21에 나타낸 하나의 실시예에 따르면, 도입 장치(330)은 부착 표면(113)을 가진다. 부착 표면(113)은 공급 메커니즘(16)에 영구적으로 부착되거나 일체형이거나, 공급 메커니즘(16)에 제거가능하게 부착될 수 있다. 공급 메커니즘(16)은 다관절 프로브(10)을 공급하기 위한 당 분야에 알려진 임의의 공급 메커니즘일 수 있다. 바람직하게는, 공급 메커니즘(16)은 도 5a 및 5b에 나타내고 상술한 공급 메커니즘이고, 프로브(10)의 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14) 모두로 하여금 강성에서 가요성 상태로 전이되는 것을 독립적으로 야기하고; 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)를 독립적으로 전진시키고 후퇴시키기 위해 사용된다. 다관절 프로브(10)는, 예를 들면, 프로브(10)의 내부 코어(12) 및 외부 슬리브(14)가 가요성 상태에 있는 경우, 공급 메커니즘(16)으로부터 도입 장치(330)로 공급되고, 사전-로딩될 수 있다.
단계 220에서, 도입 장치(330)의 원위 부분은 환자의 내부 지점과 같은 관심 영역 내에 위치된다. 하나의 방법에서, 외부 슬리브(14)는 도입 장치(330)이 환자의 내부에 위치되기 전에 (예를 들어, 외부 슬리브(14)의 원위 단부가 도입 장치(330)의 원위 단부에 근접할 때 때까지) 도입 장치(330) 내로 전진될 수 있다. 후속적으로, 도입 장치(330)와 외부 슬리브(14) 모두는 동시에 관심 영역으로 전진된다. 다른 방법에서, 외부 슬리브(14)는 도입 장치(330)의 원위 단부(118)이 환자의 내부에 위치된 후에 도입 장치(330) 안으로 및/또는 그를 통해서 전진된다. 외부 슬리브(14)는 가속된 속도, 예를 들어, 수술적으로 또는 기타 고정밀도 조작 동안 사용되는 것보다 빠른 속도로 도입 장치(330)를 통해 전진될 수 있다.
가속된 속도는 본원에서 상세히 설명한 바와 같이, 프로브(10)의 (내부 코어 및 외부 슬리브가 가요성에서 강성 상태로 이전되는) 케이블 텐셔닝(tensioning) 및/또는 카트 이동 (내부 코어 및 외부 슬리브의 전진 및 후퇴) 속도를 증가시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 다르게는 또는 추가적으로, 외부 슬리브(14)는 도입 장치(330)를 통해서/통하거나 가요성 상태에 있는 프로브 장치(10) (예를 들어, 가요성 상태에 있는 외부 슬리브 또는 가요성 상태에 있는 내부 코어 또는 외부 슬리브)와 함께 전진될 수 있다. 이러한 도입 장치(330)을 통한 프로브(10)의 가속된 전진은 프로브(10)의 사용을 단순화시키고, 처리 시간을 크게 감소시킨다.
단계 230에서, 외부 슬리브(14)는 본원에서 상세히 상술한 바와 같이, 도입 장치(330)의 원위 말단으로부터 멀어지는 방향으로 환자의 내부로 전진된다. 관심 영역이 내강인 경우, 도입 장치(330)은 구강 리트렉터와 같은 리트렉터와 연계되어 동작할 수 있다. 도입 장치(330)의 크기 및 형상은 관심 영역에 기초하여 달라질 수 있다. 신체 내강 영역이 관심 영역인 경우, 도입 장치(330)의 크기 및 형상은 환자의 해부, 크기 및 형상 또는 환자의 신체 내강에 기초하여 달라질 수 있다.
별개의 실시예에서, 도입 장치(330)는 공급 메커니즘(16)에 부착되기에 앞서서 환자 또는 기타 관심 영역으로 삽입될 수 있다. 삽입에 이어서, 도입 장치(330)는 도입 장치(330)을 통해 관심 영역 내부로 전진된 공급 메커니즘(16) 및 외부 슬리브(14)의 원위 단부에 부착될 수 있다.
장치 및 방법의 바람직한 실시예들은, 구현된 환경을 참조하여 설명되었지만, 이것은 발명의 기술적 사상의 원리를 설명하기 위한 것일 뿐이다. 상술한 어셈블리, 다른 실시예, 설정 및 본 발명을 수행하는 방법의 수정 또는 조합, 및 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 발명의 기술적 사상의 양상에 대한 변형은 본 발명의 범위 내에 있다. 또한, 본 출원은 방법의 단계 또는 절차를 특정 순서로 나열하였지만, 수행되는 일부 단계의 순서를 변경할 수 있고, 특정 환경에서는 이것이 더 편리할 수도 있으며, 본 명세서에서 언급된 방법의 특정 단계 또는 절차 청구항은 청구항에서 순서에 구애받음을 명시적으로 언급하지 않는 한, 순서에 구애받지 않는 것으로 이해되어야 한다.

10: 프로브 12: 코어
14: 슬리브 16: 공급 메커니즘
22, 24: 링크

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105. 다관절 프로브(articulated probe)를 제어하기 위한 하나 이상의 액추에이터를 갖는 공급 메커니즘; 및
     상기 공급 메커니즘의 원위 단부(distal end)와의 위치 관계에서 고정된 근위 단부(proximal end)를 가지는 도입 장치를 포함하고,
     상기 도입 장치는 상기 다관절 프로브를 수용하고 상기 다관절 프로브에 지지력을 가하도록 구성되고,
     상기 다관절 프로브는 내부 코어와, 상기 내부 코어의 외부에 제공된 외부 슬리브를 포함하고, 상기 내부 코어는 상기 도입 장치의 상기 근위 단부에서 상기 원위 단부까지 연속적인(continuous) 다수의 내부 링크를 가지고, 상기 외부 슬리브는 상기 도입 장치의 상기 근위 단부에서 상기 원위 단부까지 연속적인 다수의 외부 링크를 가지고, 상기 다관절 프로브는 적어도 하나의 채널을 포함하고, 상기 다관절 프로브는 신장된 부재를 수용하기 위한 적어도 하나의 채널을 포함하고,
     상기 적어도 하나의 채널은 중심 축에 대해서 중심에서 벗어난 곳(off-centered)에 위치하되, 상기 도입 장치는 상기 다관절 프로브를 지지하기 위한 지지 부재를 더 포함하고, 상기 지지 부재는 두 개의 대향되고 연장된 만곡된 표면을 포함하고,
     상기 다관절 프로브는 다수의 근위 링크, 다수의 원위 링크, 및 적어도 하나의 원위 외부 링크를 포함하고, 상기 적어도 하나의 원위 외부 링크는 상기 도입 장치의 내강의 폭(width)보다 더 큰 폭을 갖고, 상기 공급 메커니즘은 상기 도입 장치의 강성 구조의 만곡된 부드러운 내강(curved smooth lumen)을 통해서, 상기 다관절 프로브의 상기 복수의 근위 링크와 상기 복수의 원위 링크를 구동하고, 상기 적어도 하나의 원위 외부 링크의 폭은, 상기 도입 장치의 강성 구조의 상기 만곡된 부드러운 내강을 통해서 상기 다관절 프로브의 다수의 근위 링크와 다수의 원위 링크를 구동하는 공급 메커니즘에 응답하여, 상기 적어도 하나의 원위 외부 링크가 상기 도입 장치의 원위 단부에 접촉할 수 있도록 하면서도, 상기 적어도 하나의 원위 외부 링크가 상기 도입 장치의 강성 구조의 상기 만곡된 부드러운 내강 속으로 후퇴하는 것을 막는,
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
106. 제105항에 있어서,
     상기 도입 장치는 상기 다관절 프로브를 관심 영역으로 가이드하도록 구성된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
107. 제106항에 있어서,
     상기 관심 영역은 식도, 위장관, 심막 공간, 복막 공간 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택되는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
108. 제105항에 있어서,
     상기 도입 장치는 상기 공급 메커니즘에 연결되는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
109. 제105항에 있어서,
     상기 도입 장치는 상기 공급 메커니즘으로부터 분리되도록 구성된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
110. 제105항에 있어서,
     상기 도입 장치는,
     상기 지지 부재의 근위 단부에 위치하고, 상기 다관절 프로브를 상기 지지 부재의 근위로 가이드하도록 구성된 입구; 및
     상기 지지 부재의 원위 단부에 위치하고, 상기 다관절 프로브를 상기 지지 부재로부터 관심 영역으로 가이드하도록 구성된 출구를 더 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
111. 제105항 내지 제110항 중 어느 한 항에 있어서,
     툴 샤프트 가이드를 더 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
112. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 툴의 샤프트를 슬라이딩 방식으로 수용하거나, 툴의 상기 샤프트를 가이드하거나, 툴에 대해 지지력을 가하거나, 이들을 조합한 기능 중 하나 이상을 수행하도록 구성된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
113. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드를 상기 도입 장치에 부착시키는 칼라를 더 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
114. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
115. 제114항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 1-자유도로 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
116. 제114항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 다중-자유도로 상기 도입 장치에 회전 가능하게 부착된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
117. 제111항에 있어서,
     제2 툴 샤프트 가이드를 더 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
118. 제117항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 제1 지오메트리를 포함하고, 상기 제2 툴 샤프트 가이드는 상기 제1 지오메트리와 상이한 제2 지오메트리를 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
119. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 다중 동축 튜브를 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
120. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 제1 강성을 포함하는 제1 튜브 및 상기 제1 강성과 상이한 제2 강성을 포함하는 제2 튜브를 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
121. 제120항에 있어서,
     상기 제1 튜브는 상기 제2 튜브를 슬라이딩 방식으로 수용하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
122. 제121항에 있어서,
     상기 제1 튜브의 강성은 상기 제2 튜브의 강성보다 큰
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
123. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 근위 단부 및 상기 근위 단부 상에 위치한 테이퍼된 개구를 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
124. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
125. 제124항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는 조인트를 더 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
126. 제125항에 있어서,
     상기 조인트는 구형 조인트, 힌지 조인트 및 이들의 조합을 포함하는 그룹에서 선택되는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
127. 제111항에 있어서,
     상기 툴 샤프트 가이드는 오퍼레이터가 상기 툴 샤프트 가이드의 지오메트리를 수정할 수 있도록 구성되고 형성된 굴곡부를 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
128. 제127항에 있어서,
     상기 굴곡부는 소성 변형 가능한 물질을 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
129. 제105항에 있어서,
     상기 다관절 프로브는 복수의 근위 링크 및 복수의 원위 링크를 포함하는
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
130. 제129항에 있어서,
     상기 복수의 근위 링크 및 복수의 원위 링크는 외부 링크인
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
131. 제129항에 있어서,
     상기 복수의 근위 링크의 하나 이상은 제1 직경을 포함하고, 상기 복수의 원위 링크의 하나 이상은 제2 직경을 포함하되,
     상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 작은
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
132. 제131항에 있어서,
     상기 복수의 원위 링크는 상기 도입 장치의 외부에 유지되도록 구성되고 형성된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
133. 제132항에 있어서,
     상기 도입 장치는 원위 단부를 포함하고,
     상기 복수의 근위 링크의 하나 이상은 상기 도입 장치의 원위 단부를 관통하도록 구성되고 형성된
     다관절 프로브용 도입 어셈블리.
     
     
     
     
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